JP5263060B2 - 発光装置 - Google Patents
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Description
各有機エレクトロルミネッセンス素子はそれぞれ、一対の電極と、該電極間に設けられる発光層とを備え、
前記発光層は、前記複数の有機エレクトロルミネッセンス素子に跨って、前記所定の配列方向に沿って延伸しており、
前記一対の電極はそれぞれ、前記支持基板の厚み方向一方から見て、前記支持基板の厚み方向および前記配列方向のいずれにも垂直な幅方向に、発光層から突出するように延伸する延伸部を有し、
前記一対の電極のうちの一方の電極は、前記配列方向に隣り合う有機エレクトロルミネッセンス素子の他方の電極にまで前記延伸部から前記配列方向に延伸し、該他方の電極に接続される接続部をさらに有し、
前記一対の電極のうちのいずれかは、光透過性を示す電極であり、該電極を構成する材料の屈折率が1.5〜1.8であることを特徴とする発光装置に関する。
該補助電極は、当該補助電極に接する電極よりもシート抵抗が低いことを特徴とする発光装置に関する。
各有機エレクトロルミネッセンス素子はそれぞれ、一対の電極と、該電極間に設けられる発光層とを備え、
前記発光層は、前記複数の有機エレクトロルミネッセンス素子に跨って、前記所定の配列方向に沿って延伸しており、
前記一対の電極はそれぞれ、前記支持基板の厚み方向一方から見て、前記支持基板の厚み方向および前記配列方向のそれぞれに垂直な幅方向に、発光層から突出するように延伸する延伸部を有し、
前記一対の電極のうちの一方の電極は、前記配列方向に隣り合う有機エレクトロルミネッセンス素子の他方の電極にまで前記延伸部から前記配列方向に延伸し、該他方の電極に接続される接続部をさらに有し、
前記一対の電極のうちのいずれかは、光透過性を示す電極である発光装置の製造方法であって、
前記発光層となる材料を含むインキを、前記複数の有機エレクトロルミネッセンス素子に跨って前記所定の配列方向に沿って連続的に塗布し、塗布した塗膜を固化することにより発光層を形成する工程と、
前記光透過性を示す電極となる材料を含む塗布液を塗布成膜し、さらにこれを固化することにより、屈折率が1.5〜1.8の光透過性を示す電極を形成する工程と、
一対の電極のうち、前記光透過性を示す電極とは異なる電極を形成する工程とを含むことを特徴とする発光装置の製造方法に関する。
以下図面を参照して発光装置の構成についてまず説明する。本実施形態の発光装置は例えば照明装置、液晶表示装置およびスキャナ等の光源に用いられる。図1は本発明の第1実施形態の発光装置11を示す平面図である。発光装置11は、支持基板12と、所定の配列方向Xに沿って支持基板12上に設けられ、直列接続される複数の有機EL素子13とを備える。所定の配列方向Xは支持基板12の厚み方向Zに垂直な方向に設定される。すなわち配列方向Xは支持基板12の主面に平行に設定される。本実施形態では図1に示すように複数の有機EL素子13は所定の直線に沿って配列されているが、所定の曲線に沿って配列されていてもよい。なお所定の曲線に沿って複数の有機EL素子13が配列されている場合、配列方向Xは前記所定の曲線の接線方向に相当する。なお支持基板12は可撓性のものでもよく、可撓性の支持基板を用いた場合には、配列方向Xは該支持基板の主面に沿った方向に設定される。
a)陽極/発光層/陰極
b)陽極/正孔注入層/発光層/陰極
c)陽極/正孔注入層/発光層/電子注入層/陰極
d)陽極/正孔注入層/発光層/電子輸送層/陰極
e)陽極/正孔注入層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極
f)陽極/正孔輸送層/発光層/陰極
g)陽極/正孔輸送層/発光層/電子注入層/陰極
h)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
i)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極
j)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/陰極
k)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子注入層/陰極
l)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
m)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極
n)陽極/発光層/電子注入層/陰極
o)陽極/発光層/電子輸送層/陰極
p)陽極/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極
(ここで、記号「/」は、記号「/」を挟む各層が隣接して積層されていることを示す。以下同じ。)
本実施形態の有機EL素子は2層以上の発光層を有していてもよい。上記a)〜p)の層構成のうちのいずれか1つにおいて、陽極と陰極とに挟持された積層体を「構成単位A」とすると、2層の発光層を有する有機EL素子の構成として、下記q)に示す層構成を挙げることができる。なお2つある(構成単位A)の層構成は互いに同じでも、異なっていてもよい。
q)陽極/(構成単位A)/電荷発生層/(構成単位A)/陰極
また「(構成単位A)/電荷発生層」を「構成単位B」とすると、3層以上の発光層を有する有機EL素子の構成として、下記r)に示す層構成を挙げることができる。
r)陽極/(構成単位B)x/(構成単位A)/陰極
なお記号「x」は2以上の整数を表し、(構成単位B)xは、構成単位Bがx段積層された積層体を表す。また複数ある(構成単位B)の層構成は同じでもそれぞれ異なっていてもよい。
支持基板は有機EL素子を製造する工程において化学的に変化しないものが好適に用いられ、例えばガラス、プラスチック、高分子フィルム、およびシリコン板、並びにこれらを積層したものなどが用いられる。なお有機EL素子を駆動する駆動回路が予め形成されている駆動用基板を支持基板として用いてもよい。支持基板を通して光が出射する構成のボトムエミッション型の有機EL素子を支持基板に搭載する場合、支持基板には光透過性を示す基板が用いられる。
一対の電極のうちの一方は陽極として機能し、他方の電極は陰極として機能する。また一対の電極のいずれかは光透過性を示す電極(以下、光透過性電極ということがある。)であり、屈折率が1.5〜1.8である。
導電性ワイヤの材料としては、電気抵抗の低い金属またはカーボンナノチューブがあげられ、例えば、Ag、Au、Cu、Alおよびこれらの合金などを挙げることができる。導電性ワイヤは、例えばN.R.Jana, L.Gearheart and C.J.Murphyによる方法(Chm.Commun.,2001, p617-p618)や、C.Ducamp-Sanguesa, R.Herrera-Urbina, and M.Figlarz等による方法(J. Solid State Chem.,Vol.100, 1992, p272〜p280)によって製造することができる。例えばアミノ基含有高分子系分散剤(アイ・シー・アイ・ジャパン社製、商品名「ソルスパース24000SC」)で表面を保護した銀ナノワイヤー(長軸平均長さ1μm、短軸平均長さ10nm)を用いることができる。
以下、電極膜本体と、該電極膜本体に分散された導電性ワイヤとを含む光透過性電極の具体的な実験例を説明する。
導電性ワイヤとして、アミノ基含有高分子系分散剤(アイ・シー・アイ・ジャパン社製、商品名「ソルスパース24000SC」)で表面を保護した銀ナノワイヤー(長軸平均長さ1μm、短軸平均長さ10nm)を用いる。この銀ナノワイヤーのトルエン分散液2g(銀ナノワイヤー1.0g含有)と、光硬化性モノマーであるトリメチロールプロパントリアクリレート(新中村化学製 NKエステル−TMPT)0.25gとを混合し、さらに重合開始剤イルガキュア907(日本チバ・ガイギー社製)0.0025gを添加する。この混合溶液を、厚さ0.7mmのガラス基板に塗布し、ホットプレート上において110℃で20分加熱して溶媒を除去し、さらにUVランプで光照射(6000mW/cm2)することによって硬化して、膜厚が150nmの一方の電極を得る。光硬化樹脂の屈折率は1.5であり、得られる一方の電極の屈折率も1.5となる。
導電性ワイヤとして、アミノ基含有高分子系分散剤(アイ・シー・アイ・ジャパン社製、商品名「ソルスパース24000SC」)で表面を保護した銀ナノワイヤー(長軸平均長さ1μm、短軸平均長さ10nm)を用いる。この銀ナノワイヤーのトルエン分散液2g(銀ナノワイヤー1.0g含有)と、ポリ(エチレンジオキシチオフェン)/ポリスチレンスルホン酸の溶液(スタルク社製、BaytronP)2.5gとを混合する。この混合溶液を、厚さ0.7mmのガラス基板に塗布し、ホットプレート上において200℃で20分加熱し、溶媒を除去することにより膜厚が150nmの一方の電極を得る。BaytronPの屈折率は1.7であり、得られる透明導電膜の屈折率も1.7となる。
導電性ワイヤとして、アミノ基含有高分子系分散剤(アイ・シー・アイ・ジャパン社製、商品名「ソルスパース24000SC」)で表面を保護した銀ナノワイヤー(長軸平均長さ1μm、短軸平均長さ10nm)を用いる。ポリ(エチレンジオキシチオフェン)/ポリスチレンスルホン酸の溶液(スタルク社製、BaytronP)2.5gに、ジメチルスルホキシド0.125gを混合した混合液と、前記銀ナノワイヤーのトルエン分散液2g(銀ナノワイヤー1.0g含有)とを混合する。この混合溶液を、0.7mm厚のガラス基板に塗布し、ホットプレート上において200℃で20分加熱し、溶媒を除去することにより膜厚が150nmの導電膜を得る。BaytronPの屈折率は1.7であり、得られる透明導電膜の屈折率も1.7となる。
正孔注入層を構成する正孔注入材料としては、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化ルテニウムおよび酸化アルミニウムなどの金属酸化物や、フェニルアミン系、スターバースト型アミン系、フタロシアニン系、アモルファスカーボン、ポリアニリンおよびポリチオフェン誘導体などを挙げることができる。
正孔輸送層を構成する正孔輸送材料としては、ポリビニルカルバゾール若しくはその誘導体、ポリシラン若しくはその誘導体、側鎖若しくは主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、ピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導体、ポリアリールアミン若しくはその誘導体、ポリピロール若しくはその誘導体、ポリ(p−フェニレンビニレン)若しくはその誘導体、又はポリ(2,5−チエニレンビニレン)若しくはその誘導体などを挙げることができる。
発光層は、通常、主として蛍光及び/又はりん光を発光する有機物、または該有機物とこれを補助するドーパントとから形成される。例えば発光効率の向上や、発光波長を変化させるためにドーパントは加えられる。なお発光層に含まれる有機物は、低分子化合物でも高分子化合物でもよい。低分子化合物よりも溶媒への溶解性が一般的に高い高分子化合物は塗布法に好適に用いられるため、発光層は高分子化合物を含むことが好ましく、高分子化合物としてポリスチレン換算の数平均分子量が103〜108の化合物を含むことが好ましい。発光層を構成する発光材料としては、例えば以下の色素系材料、金属錯体系材料、高分子系材料、ドーパント材料を挙げることができる。
色素系材料としては、例えば、シクロペンダミン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体化合物、トリフェニルアミン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピラゾロキノリン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、ピロール誘導体、チオフェン環化合物、ピリジン環化合物、ペリノン誘導体、ペリレン誘導体、オリゴチオフェン誘導体、オキサジアゾールダイマー、ピラゾリンダイマー、キナクリドン誘導体、クマリン誘導体などを挙げることができる。
金属錯体系材料としては、例えばTb、Eu、Dyなどの希土類金属、またはAl、Zn、Be、Ir、Ptなどを中心金属に有し、オキサジアゾール、チアジアゾール、フェニルピリジン、フェニルベンゾイミダゾール、キノリン構造などを配位子に有する金属錯体を挙げることができ、例えばイリジウム錯体、白金錯体などの三重項励起状態からの発光を有する金属錯体、アルミニウムキノリノール錯体、ベンゾキノリノールベリリウム錯体、ベンゾオキサゾリル亜鉛錯体、ベンゾチアゾール亜鉛錯体、アゾメチル亜鉛錯体、ポルフィリン亜鉛錯体、フェナントロリンユーロピウム錯体などを挙げることができる。
高分子系材料としては、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリシラン誘導体、ポリアセチレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体、上記色素系材料や金属錯体系発光材料を高分子化したものなどを挙げることができる。
(ドーパント材料)
ドーパント材料としては、例えばペリレン誘導体、クマリン誘導体、ルブレン誘導体、キナクリドン誘導体、スクアリウム誘導体、ポルフィリン誘導体、スチリル系色素、テトラセン誘導体、ピラゾロン誘導体、デカシクレン、フェノキサゾンなどを挙げることができる。なお、このような発光層の厚さは、通常約2nm〜200nmである。
電子輸送層を構成する電子輸送材料としては、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン若しくはその誘導体、ベンゾキノン若しくはその誘導体、ナフトキノン若しくはその誘導体、アントラキノン若しくはその誘導体、テトラシアノアントラキノジメタン若しくはその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレン若しくはその誘導体、ジフェノキノン誘導体、又は8−ヒドロキシキノリン若しくはその誘導体の金属錯体、ポリキノリン若しくはその誘導体、ポリキノキサリン若しくはその誘導体、ポリフルオレン若しくはその誘導体などを挙げることができる。
電子注入層を構成する材料としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属およびアルカリ土類金属のうちの1種類以上を含む合金、アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の酸化物、ハロゲン化物、炭酸化物、またはこれらの物質の混合物などを挙げることができる。アルカリ金属、アルカリ金属の酸化物、ハロゲン化物、および炭酸化物の例としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、酸化リチウム、フッ化リチウム、酸化ナトリウム、フッ化ナトリウム、酸化カリウム、フッ化カリウム、酸化ルビジウム、フッ化ルビジウム、酸化セシウム、フッ化セシウム、炭酸リチウムなどを挙げることができる。また、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属の酸化物、ハロゲン化物、炭酸化物の例としては、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ストロンチウム、酸化マグネシウム、フッ化マグネシウム、酸化カルシウム、フッ化カルシウム、酸化バリウム、フッ化バリウム、酸化ストロンチウム、フッ化ストロンチウム、炭酸マグネシウムなどを挙げることができる。電子注入層は、2層以上を積層した積層体で構成されてもよく、例えばLiF/Caなどを挙げることができる。電子注入層は、蒸着法、スパッタリング法、印刷法などにより形成される。電子注入層の膜厚としては、1nm〜1μm程度が好ましい。
本実施形態の発光装置の製造方法は、支持基板と、所定の配列方向に沿って前記支持基板上に設けられ、直列接続される複数の有機エレクトロルミネッセンス素子とを備える発光装置であり、各有機エレクトロルミネッセンス素子はそれぞれ、一対の電極と、該電極間に設けられる発光層とを備え、前記発光層は、前記複数の有機エレクトロルミネッセンス素子に跨って、前記所定の配列方向に沿って延伸しており、前記一対の電極はそれぞれ、前記支持基板の厚み方向一方から見て、前記支持基板の厚み方向および前記配列方向に垂直な幅方向に、発光層から突出するように延伸する延伸部を有し、前記一対の電極のうちの一方の電極は、前記配列方向に隣り合う有機エレクトロルミネッセンス素子の他方の電極にまで前記延伸部から前記配列方向に延伸し、該他方の電極に接続される接続部をさらに有し、前記一対の電極のうちのいずれかは、光透過性を示す電極である発光装置の製造方法であって、前記発光層となる材料を含むインキを、前記複数の有機エレクトロルミネッセンス素子に跨って前記所定の配列方向に沿って連続的に塗布し、塗布した塗膜を固化することにより発光層を形成する工程と、前記光透過性を示す電極となる材料を含む塗布液を塗布し、さらにこれを固化することにより、屈折率が1.5〜1.8の光透過性を示す電極を形成する工程と、一対の電極のうち、光透過性を示す電極とは異なる電極を形成する工程とを含む。
まず支持基板12を用意する。本工程では有機EL素子13を駆動する駆動回路(不図示)が予め形成されている支持基板12を用意することが好ましい。
ノズル23から吐出されるインキが被塗布体29に接液した状態で、ノズル23と被塗布体29とを所定の配列方向Xに相対移動する。
図8に示す構成と同じ構成の発光装置を作製する。
まず前述した実験例1〜3と同様にして、導電性ワイヤを含む混合溶液を用意する。この混合溶液を、所定のパターンが形成された凸版印刷版を用いて図8に示す所定のパターンで支持基板上にパターン印刷する。さらに実験例1〜3と同様にして、塗布した膜を加熱し、紫外線を照射することによって陽極を形成する。
作製例2では、補助電極を陽極上に形成すること以外は作製例1と同様に発光装置を作製する。作製例2の構成は、補助電極を設けること以外は作製例1の構成と同じなので、補助電極についてのみ説明する。
2 発光装置
3 支持基板
4 第1電極
5 第2電極
6 発光層
11 発光装置
12 支持基板
13 有機EL素子
14 第1電極
15 第2電極
16 発光層
17,18 延伸部
19 接続部
21 キャップコーターシステム
22 定盤
23 ノズル
24 タンク
25 スリット
26 インキ供給管
27 インキ
28 液面センサー
29 被塗布体
31 発光装置
32 接続部
41 発光装置
42 接続部
51 発光装置
52 補助電極
61 発光装置
Claims (8)
- 支持基板と、所定の配列方向に沿って前記支持基板上に設けられ、直列接続される複数の有機エレクトロルミネッセンス素子とを備える発光装置であって、
各有機エレクトロルミネッセンス素子はそれぞれ、一対の電極と、該電極間に設けられる発光層とを備え、
前記発光層は、前記複数の有機エレクトロルミネッセンス素子に跨って、前記所定の配列方向に沿って延伸しており、
前記一対の電極はそれぞれ、前記支持基板の厚み方向一方から見て、前記支持基板の厚み方向および前記配列方向のいずれにも垂直な幅方向に、発光層から突出するように延伸する延伸部を有し、
前記一対の電極のうちの一方の電極は、前記配列方向に隣り合う有機エレクトロルミネッセンス素子の他方の電極にまで前記延伸部から前記配列方向に延伸し、該他方の電極に接続される接続部をさらに有し、
前記一対の電極のうちのいずれかは、光透過性を示す電極であり、該電極を構成する材料の屈折率が1.5〜1.8であることを特徴とする発光装置。 - 前記電極に接して設けられる補助電極をさらに有し、
該補助電極は、当該補助電極に接する電極よりもシート抵抗が低いことを特徴とする請求項1記載の発光装置。 - 前記補助電極は、前記一対の電極のうちでシート抵抗が高い方の電極に接して設けられることを特徴とする請求項2記載の発光装置。
- 前記一対の電極のうちでシート抵抗が低い方の電極のみが、前記接続部を有することを特徴とする請求項1〜3のうちのいずれか1つに記載の発光装置。
- 前記延伸部は、前記厚み方向一方から見て、前記幅方向の一方に発光層から突出するように延伸する第1延伸部と、前記幅方向の他方に発光層から突出するように延伸する第2延伸部とを含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の発光装置。
- 前記光透過性を示す電極は、電極膜本体と、該電極膜本体に分散された導電性ワイヤとを含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の発光装置。
- 支持基板と、所定の配列方向に沿って前記支持基板上に設けられ、直列接続される複数の有機エレクトロルミネッセンス素子とを備える発光装置であり、
各有機エレクトロルミネッセンス素子はそれぞれ、一対の電極と、該電極間に設けられる発光層とを備え、
前記発光層は、前記複数の有機エレクトロルミネッセンス素子に跨って、前記所定の配列方向に沿って延伸しており、
前記一対の電極はそれぞれ、前記支持基板の厚み方向一方から見て、前記支持基板の厚み方向および前記配列方向のそれぞれに垂直な幅方向に、発光層から突出するように延伸する延伸部を有し、
前記一対の電極のうちの一方の電極は、前記配列方向に隣り合う有機エレクトロルミネッセンス素子の他方の電極にまで前記延伸部から前記配列方向に延伸し、該他方の電極に接続される接続部をさらに有し、
前記一対の電極のうちのいずれかは、光透過性を示す電極である発光装置の製造方法であって、
前記発光層となる材料を含むインキを、前記複数の有機エレクトロルミネッセンス素子に跨って前記所定の配列方向に沿って連続的に塗布し、塗布した塗膜を固化することにより発光層を形成する工程と、
前記光透過性を示す電極となる材料を含む塗布液を塗布成膜し、さらにこれを固化することにより、屈折率が1.5〜1.8の光透過性を示す電極を形成する工程と、
一対の電極のうち、前記光透過性を示す電極とは異なる電極を形成する工程とを含むことを特徴とする発光装置の製造方法。 - 前記インキを塗布する方法が、キャップコート法、スリットコート法、スプレーコート法または印刷法であることを特徴とする請求項7記載の発光装置の製造方法。
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