JP5853567B2 - 有機ｅｌ素子用基板及びその製造方法、並びに有機ｅｌ素子 - Google Patents

Description

本発明は、有機ＥＬ素子用基板及びその製造方法、並びに有機ＥＬ素子に関するものである。

近年、消費電力が小さく、応答速度が高速であり、また視野角依存性の無いフラットパネルのディスプレイや照明装置として、有機電界発光素子（有機エレクトロルミネッセンス素子いわゆる有機ＥＬ素子）を用いた装置が注目されている（例えば、特許文献１〜５）。

一般的に有機ＥＬ素子は、基板上において陰極と陽極との間に有機層を狭持してなり、陽極および陰極からそれぞれ注入された正孔（ホール）と電子とが有機層中において再結合することにより発光する。有機層としては、例えば、正孔輸送層、発光材料を含む発光層、および電子輸送層を陽極側から順に積層させた構成や、さらに電子輸送層中に発光材料を含ませて電子輸送性の発光層とした構成が開発されている。

ところで、有機ＥＬ素子としては、有機層で発光した光を取り出す方向によって、基板側に発光を取り出すボトムエミッション構造と、基板とは反対側の上方に発光を取り出すトップエミッション構造（上面発光型構造ともいう）がある。このうち、トップエミッション構造の有機ＥＬ素子は、一般的なボトムエミッション構造のものに比べて発光面積率を大きくできるという利点があり、発光面積率が大きくなると一定光量を得るための輝度が低くてよく、電圧も低くてよくなり寿命も長くなることから今後有望な構造である。

ここで、特許文献３では、トップエミッション構造の有機ＥＬ素子における基板上の電極（例えば陽極）を可視光に対して高反射率となるようにＡｌやＡｌ合金からなる反射電極として、有機層で発光した光のうち、基板側へ向かう光を上方へ反射するようにして発光効率を向上させる発明が提案されている。

しかしながら、その電極がＡｌやＡｌ合金からなることから、該電極上に有機層を形成する際に受ける熱の影響により、電極表面にＡｌの異常成長に起因するヒロックやウイスカーが発生し、反射率の低下やリーク電流の原因となる問題があった。また、耐食性の点でも問題であった。

この問題に関して、特許文献６では、電極材料をＡｌ−Ｎｉ−Ｂ合金としてヒロックが発生しにくい電極（導体層）とし、さらにその上にＭｏ（またはＭｏ合金）のキャップ層を形成して電極の腐食を防ぐ発明が提案されている。しかしながら、Ａｌ合金である限り、ヒロックの発生を完全に抑制することは困難であり、またキャップ層形成のために余分な製造工程を増やすことになり製造上好ましいものではなかった。

また、特許文献７では、有機ＥＬ素子の用途の拡大や取り扱い性の改善等を目的として、有機ＥＬ素子の基板を可撓性を有する樹脂フィルムとする発明が提案されている。ここで、発光層は水分や酸素による影響を受けて劣化しやすいため、樹脂フィルムに水分や酸素の浸入を抑制するガスバリア膜が設けられているが、その抑制効果は不十分であった。

また、基板上に設けられる電極表面に突起が存在すると、電極間（陽極と陰極の間）の距離が短くなり、電極間に電圧を印加した場合にその突起部分に集中的に電流が流れるリーク電流が発生するため、基板上に設ける電極表面には平坦性が求められていた（例えば、特許文献８参照。）。

特開２０１０−１０３３７４号公報 特開２０１１−１０８５６６号公報 特開２０１０−１９２１１７号公報 特開２０１１− ６８６３９号公報 特開２０１１− ８６８７４号公報 特開２００９−３０２０８３号公報 特開２０１０− ９７８０３号公報 特開２０１１− ３４７１１号公報

本発明は、以上の従来技術における課題に鑑みてなされたものであり、トップエミッション構造の有機ＥＬ素子の基板として好適な有機ＥＬ素子用基板及びその製造方法、並びに前記有機ＥＬ素子用基板を用いた有機ＥＬ素子を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために提供する本発明は、金属製の基材と、該基材の一方の面に樹脂バインダー成分１００質量部に対して白色顔料微粒子４０〜１２０質量部を配合した塗膜である絶縁反射層と、を有し、可視光領域の表面反射率が７０％以上であり、表面の最大高さ粗さＲｚが１００ｎｍ以下であることを特徴とする有機ＥＬ素子用基板である。

また前記課題を解決するために提供する本発明は、請求項１〜９のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子用基板の製造方法であって、金属製の基材の一方の面に、樹脂バインダー成分１００質量部に対して白色顔料微粒子４０〜１２０質量部を配合した塗料を塗布して白色顔料微粒子及び樹脂バインダーを含む塗膜を形成する工程と、前記塗膜表面を研磨して絶縁反射層とする工程と、を有することを特徴とする有機ＥＬ素子用基板の製造方法である。

本発明の有機ＥＬ素子用基板によれば、金属製の基材と、該基材の一方の面に設けられ白色微粒子を樹脂バインダーに分散させた絶縁反射層と、を有し、可視光領域の表面反射率が７０％以上であり、表面の最大高さ粗さＲｚが１００ｎｍ以下であるので、可撓性、耐ガスバリア性、表面電気絶縁性、耐熱性、反射性、表面平滑性について優れた特性を有し、トップエミッション構造の有機ＥＬ素子の基板として好適なものを提供できる。
また本発明の有機ＥＬ素子用基板の製造方法によれば、簡便な方法により、本発明の有機ＥＬ素子用基板を提供することができる。また、ロールトゥロール方式の有機ＥＬ素子の製造に好適な帯状の有機ＥＬ素子用基板を製造することも可能である。

本発明に係る有機ＥＬ素子用基板の構成を示す断面図である。 本発明に係る有機ＥＬ素子の構成例（１）を示す断面図である。 本発明に係る有機ＥＬ素子の構成例（２）を示す断面図である。

発明者は、前述した従来技術における課題を解決すべく、有機ＥＬ素子の基板に前述した要求特性を集約することを前提に鋭意検討を行った。
（１） すなわち、まず水分や酸素などに対するガスバリア性を改善すべく、基板の材料を樹脂フィルムから金属製の基材とすることを検討した。トップエミッション構造の場合、基板は透明である必要はないからである。また、基材の厚さを薄くすることにより可撓性も確保することが可能である。
（２） また、基板の上に電極を設ける構成であることから該基板の電極形成面には電気絶縁性が必要であり、さらに後工程（発光層形成工程）で加熱されることから、金属製の基材表面に電気絶縁性及び耐熱性を有する膜を形成する必要がある。
（３） また、基板上に設ける電極を後工程の加熱でヒロックの発生しやすいＡｌやＡｌ合金などの金属の電極から加熱によってもヒロックの発生しないインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などの透明電極とする前提とし、反射特性を基板に付与することを検討した。ここでは、前記電気絶縁性及び耐熱性を有する膜に高反射特性を付与する必要がある。
（４） また、リーク電流防止のために、基板上の透明電極表面を平滑化する必要がある。この場合、透明電極単体である程度の平滑化を図ることは可能であるが、透明電極の厚さは１μｍ未満（１００ｎｍ程度）であるため、基板の表面粗さの影響が大きい。ここでは、前記電気絶縁性及び耐熱性を有する膜の表面粗さを小さくする必要がある。
以上のことから、有機ＥＬ素子用基板として、（１）金属製の基材と、（２）電気絶縁性及び耐熱性を有する膜と、を有し、該電気絶縁性及び耐熱性を有する膜には（３）優れた反射特性（高反射率）と（４）平滑な表面（表面粗さの小さいこと）が必要である。
発明者は、この要件を満足する有機ＥＬ用基板を実現すべく鋭意検討を行い、本発明を成すに至った。
以下、本発明の有機ＥＬ素子の実施形態について説明する。

〔有機ＥＬ素子用基板〕
図１は、本発明に係る有機ＥＬ素子用基板の構成例を示す断面図である。
図１に示すように、有機ＥＬ素子用基板（以下、基板という）１０は、金属製の基材１と、該基材１の一方の面に設けられ白色微粒子２ａ及び樹脂バインダー２ｂを含む絶縁反射層２と、を有し、可視光領域の表面反射率（以下、反射率）が７０％以上であり、表面の最大高さ粗さＲｚが１００ｎｍ以下であることを特徴とするものである。なお、図１では、基材１表面に化成処理皮膜１ａを設けた例を示している。

ここで、基材１は、基板１０としての耐ガスバリア性及び可撓性を付与することのできる金属材料からなるものである。例えば、ステンレス鋼、普通鋼、めっき鋼板（Ｚｎめっき、Ｚｎ合金めっき、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇめっき、Ａｌめっき、Ｃｕめっき等）、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｔｉのいずれかからなる金属板または金属箔が挙げられるが、耐食性、比強度、コストの観点からステンレス鋼の薄板（箔を含む）が好ましい。このとき、ステンレス鋼としては、ＪＩＳ Ｇ４３０５で規定されるステンレス鋼であれば鋼種は特に制限されない。

基材１の板厚は、特に制約を受けないが、加工性、軽量化及び有機ＥＬ素子としての可撓性付与の観点から０．０１〜０．３ｍｍであることが好ましい。

基材１の表面は、絶縁反射層２を設けることからある程度平滑であればよく、例えば算術平均粗さＲａとして０．３μｍ以下、最大高さ粗さＲｚとして１０μｍ以下であればよい。なお、これらの粗さパラメータは、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１に従う（以降、同じ）。なお、ステンレス鋼板の表面粗さは表面仕上げに応じて異なるが、ＢＡ仕上げ、２Ｂ仕上げ、ＨＴ仕上げなどいずれでもよく、表面粗さが小さいＢＡ仕上げ（測定例として、Ｒａ＝３２ｎｍ、Ｒｚ＝２．６μｍ）が最も好ましい。

化成処理皮膜１ａは、基板１０の耐食性および塗膜密着性を向上させるためのものであり、その種類は特に限定されない。例えば、クロメート処理、クロムフリー処理、リン酸塩処理などにより形成される皮膜である。また、化成処理皮膜１ａの膜厚は、塗装原板の腐食の抑制および塗膜密着性向上に有効な範囲であれば、特に限定されない。例えば、クロメート皮膜の場合、全Ｃｒ換算付着量が５〜１００ｍｇ／ｍ²となるように膜厚を調整すればよい。また、クロムフリー皮膜の場合、Ｔｉ−Ｍｏ複合皮膜では１０〜５００ｍｇ／ｍ²となるように膜厚を調整し、フルオロアシッド系皮膜ではふっ素換算付着量または総金属元素換算付着量が３〜１００ｍｇ／ｍ²の範囲内となるように膜厚を調整すればよい。リン酸塩皮膜の場合、付着量が５〜５００ｍｇ／ｍ²となるように膜厚を調整すればよい。化成処理皮膜１ａは省略してもよい。

絶縁反射層２は、樹脂バインダー２ｂの中に白色微粒子２ａが分散あるいは充填されてなる薄膜である。

白色微粒子２ａは、電気絶縁性を有するとともに可視光に対する高反射性を有する顔料であり、反射効率の観点からできるだけ白色であることが好ましい。また白色微粒子２ａは、粉末での反射率が７０％以上のものが好ましく、例えば酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、クレー、タルク、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、酸化亜鉛等が挙げられるが、基板１０としての反射効率を考慮すれば、白色度の高い二酸化チタン（ＴｉＯ₂）が特に好ましい。
なお、ここでいう反射率とは、可視光領域における反射率であり、例えば波長５２０ｎｍにおける全反射率のことである（以降、同じ）。

白色微粒子２ａの粒径は、絶縁反射層２の厚さよりも小さければよく、例えば粉末における２次平均粒子で３μｍ以下が好ましい。また、粒度の異なる微粒子を混在させてもよい。

樹脂バインダー２ｂは、電気絶縁性を示す有機樹脂であり、３００℃程度の耐熱性を有することが好ましい。例えば、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、シリコーン樹脂が挙げられる。

白色微粒子２ａと樹脂バインダー２ｂの組成物（塗料主樹脂）との配合比は、光反射効果や塗膜密着性等を考慮して、絶縁反射層２を形成するための塗料主樹脂１００質量部に対して、白色微粒子２ａが４０〜１２０質量部の範囲が好ましい。

なお、絶縁反射層２内における白色微粒子２ａの配置態様としては、光反射効果を考慮すれば、白色微粒子２ａが基材１表面をほぼ被うとともに均一に分布させる態様が好ましい。

絶縁反射層２の厚さは、基板１０としての反射特性、電気絶縁性及び周知のロールコート方式による基材１への塗設の難易性などを考慮して、５〜３０μｍ程度が好ましい。絶縁反射層２の厚さが５μｍ未満では、基材１表面の隠蔽が劣り、絶縁反射層２の白色度が劣るため、目的の反射率が得られない場合がある。また、絶縁反射層２の厚さが３０μｍを超えると、塗料を塗布し焼き付ける際、ワキが発生し塗膜表面の平滑性を著しく阻害する。

また、基板１０の表面、すなわち絶縁反射層２の表面の反射率が７０％以上である。さらに、その反射率が８０％以上であることが好ましい。有機ＥＬは自己発光のため、液晶のようにバックライト、反射パネルを配置しなくてもよい。しかし、反射パネルを配置し、観察者とは反対向きに放出された光を反射させて、観察者に向けて放出した光と協調的に干渉し合うように有機ＥＬ層を最適化することにより、観察者とは反対向きに放出された光も利用できる。なお、絶縁反射層２の表面の反射率が７０％未満では、観察者とは反対向きに放出された光が効率良く反射されないため、発光ロスが大きく、効率的ではない。
これにより、基板１０を用いてトップエミッション構造の有機ＥＬ素子を作製した場合、発光層から基板１０側へ向かう光を表面に効率的に反射することができ、発光効率の向上を図ることができる。

また、基板１０の表面、すなわち絶縁反射層２の表面の最大高さ粗さＲｚが１００ｎｍ以下である。さらに、その最大高さ粗さＲｚが８０ｎｍ以下であることが好ましい。また、基板１０の表面、すなわち絶縁反射層２の表面の表面粗さを算術平均粗さＲａとしてみると、該算術平均粗さＲａが２０ｎｍ以下、好ましくは１５ｎｍ以下、より好ましくは１０ｎｍである。前記透明電極の厚さは１μｍ未満（１００ｎｍ程度）であるため、最大高さ粗さＲｚが１００ｎｍを超えると、有機ＥＬ素子上に透明電極の無いポイントができ、有機ＥＬ層が発光しない不具合が発生する。あるいは算術平均粗さＲａが２０ｎｍを超えると、透明電極断面が凹凸形状になり、凸部への電界が高まり、電流が集中することになり、有機ＥＬ層の劣化が促進され、発光輝度が低下し、発光しなくなる。
これにより、基板１０を用いてトップエミッション構造の有機ＥＬ素子を作製する際、基板１０上に容易に平滑な電極（陽極）を形成することができ、リーク電流を防止することが可能となる。

また、図１に示すように、基材１の絶縁反射層２とは反対側の面（他方の面、図１において下方の面）に、放熱塗膜３を有することが好ましい。

放熱塗膜３としては、例えばポリエステル、エポキシ、エポキシ変性ポリエステル、アクリル、ポリエーテルスルホン、ポリオルガノシロキサン、シリコーン変性アクリル、フッ素樹脂等の樹脂塗料中に、濃色顔料を分散させたものを塗布、焼付けすることにより形成されるものであり、この塗膜の明度Ｌ値を５０以下としたものが挙げられる。
このとき、濃色顔料としては、カーボンブラック、黒色粉末、セラミック粉末、遷移金属酸化物粉末、複合酸化物粉末等のうち、熱吸収能の高い顔料が用いられる。

あるいは、放熱塗膜３としては、前記樹脂塗料中に、濃色顔料の代わりにマグネタイトを２０〜８０質量％添加してなるものが挙げられる。

基板１０を有機ＥＬ素子に用いた場合、有機ＥＬ素子を駆動（発光）させたときに発生する熱を金属製の基材１で奪い、有機ＥＬ素子の発光面における局所的な過熱を防止するが、この放熱塗膜３を設けることにより裏面からの放熱を平均化し、かつ、促進を図ることができるのでより有機ＥＬ素子の過熱を防止することが可能である。
なお、放熱塗膜３は省略してもよい。

ところで、本発明では、絶縁反射層２の形成に当たり、まず塗布により基材１の一方の面に白色微粒子及び樹脂バインダーを含む塗膜を形成するが、基板１０としての反射率はこの塗膜の厚さや白色微粒子配合量に対して比例する傾向にある。一方で、この塗膜の表面粗さ（例えば、最大高さ粗さＲｚ）は、その厚さに反比例する傾向にある。ここで、基板１０表面の反射率が７０％以上となるように塗膜を厚くすると、その表面粗さとして最大高さ粗さＲｚが１００ｎｍを超えてしまい、有機ＥＬ素子用の基板として不適となった。すなわち、単に塗布による塗膜の形成だけでは、高反射率と表面粗さの小さいことの両立を図ることができない。
本発明者らは、基板１０において反射率と表面粗さの両立を図るべく鋭意検討を行い、反射率を満足する塗膜の表面を研磨することにより、表面の平滑化を実現する技術を開発した。

すなわち、本発明に係る有機ＥＬ素子用基板の製造方法は、基材１の一方の面に、塗布により白色微粒子２ａ及び樹脂バインダー２ｂを含む塗膜を形成する塗膜形成工程と、前記塗膜表面を研磨して絶縁反射層２とする研磨工程と、を有することを特徴とする。

まず塗膜形成工程では、塗装原板となる基材１に耐食性および塗膜密着性を向上させる観点から化成処理皮膜１ａを形成してもよい。この化成処理皮膜１ａの形成方法は、公知の方法でよく、例えば化成処理液をロールコート法、スピンコート法、スプレー法などの方法で塗装原板の表面に塗布し、水洗せずに乾燥させればよい。乾燥温度および乾燥時間は、水分を蒸発できれば、特に限定されない。生産性の観点からは、乾燥温度は到達板温で６０〜１５０℃の範囲内が好ましく、乾燥時間は２〜１０秒の範囲内が好ましい。

塗膜は、公知の方法で形成されうる。例えば、化成処理を施した基材１の片方の主面に、塗布により樹脂バインダー２ｂの組成物（結合剤及び有機溶媒）に白色微粒子２ａを分散させた塗料を塗布し、乾燥（あるいは焼付け）して塗膜を形成する。

このとき、塗膜厚みを白色微粒子２ａの２次粒子径よりも厚くして、塗膜の最表面に白色微粒子２ａが突出することを抑制して表面粗さを制御するとよい。また、前記塗料に、アクリル系あるいはシリコーン系のレベリング剤を１質量％以下配合して塗膜表面の平滑化を図るとよい。

なお、このときの塗布方法としては、従来の公知の塗布、方式、例えばディッピング塗布、グラビア塗布、バーコート、ロール塗布、ブレード塗布、ダイコーティング等の各種方式でよい。基材１が帯状の材料（いわゆるコイル材）であるとき、ロール塗布により連続的な塗膜形成が可能である。焼付け温度は、到達板温で２５０〜４００℃の範囲内が好ましく、乾燥時間は、３０〜１２０秒の範囲内が好ましい。

つぎに、研磨工程では、基材１上に形成された前記塗膜の表面を研磨してその表面の平滑化を行い、絶縁反射層２とする。

塗膜表面の研磨方式としては、金属やプラスチックの表面研磨、ガラスのポリシングで適用される公知の研磨方式でよい。例えば、乾式の研磨方式としては、（１）綿布を多数のヒダが付くように織り込んだ厚さ１０〜２０ｍｍ程度の綿バフをロール状に重ね、シリカ粉、アルミナ粉等の無機成分と固形パラフィン、脂肪酸エステル、動植物油脂等からなる研磨剤を綿バフに含浸させた綿バフロールを研磨対象物の表面上に接触させ、ロール回転させながら移動させる乾式ロール研磨方式、（２）同じく綿バフを断面方向円盤（ディスク）状に使用し、上記研磨剤を含浸させた綿バフディスクのディスク面を研磨対象物の表面に接触させ、ディスク回転させながら移動させる乾式ディスク方式、（３）綿バフの代わりにあや織り綿やナイロン不織布製のベルトに上記研磨剤を含浸させ、研磨対象物の表面に回転ベルトを接触させ、移動させる乾式ベルト方式などが挙げられる。

また、湿式の研磨方式としては、研磨対象物の研磨表面側に不織布貼りやセラミックス処理（ＳｉＣ焼結材）した鋼製ロール、反対側に塗装鋼板を支持する目的で鋼製ロールを配置し、研磨剤を用いず、また研磨時に発生する摩擦熱を抑制するため、研磨対象物に水スプレーしながら、２本のロール間に研磨対象物を移動させる湿式ロール方式が挙げられる。

これら方式を用いた研磨によれば、帯状の基材１に塗膜を形成したものについて、連続的な研磨処理が可能である。

以上の有機ＥＬ素子用基板の製造方法により、本発明の有機ＥＬ素子用基板（基板１０）を簡便に製造することが可能である。

〔有機ＥＬ素子〕
次に、本発明の有機ＥＬ素子用基板を用いた有機ＥＬ素子の構成について説明する。
有機ＥＬ素子は、本発明の有機ＥＬ素子用基板（基板１０）の絶縁反射層２の上に、少なくとも透明電極である陽極及び陰極と、該陽極と陰極の間に設けられる有機発光材料からなる発光層と、を有する。以下、その構成例について説明する。

図２は、本発明の有機ＥＬ素子の構成例（１）を模式的に示す断面図である。この図に示す有機ＥＬ素子１１は、基板１０上に、陽極１３、有機層１４、および陰極１５をこの順に積層してなる。このうち有機層１４は、陽極１３側から順に、例えば正孔輸送層１４ｂ、発光層１４ｃ、および電子輸送層１４ｄを積層してなるものである。

また図３は、本発明の有機ＥＬ素子の構成例（２）を模式的に示す断面図である。この図に示す有機ＥＬ素子１１’は、基板１０上に、陽極１３、有機層１４、および陰極１５をこの順に積層してなる。このうち有機層１４は、陽極１３側から順に、例えば正孔注入層１４ａ、正孔輸送層１４ｂ、発光層１４ｃ、および電子輸送層１４ｄを積層してなるものである。

次に、この有機ＥＬ素子１１，１１’を構成する各部の詳細な構成を、基板１０側から順に説明する。
＜陽極＞
陽極１３には、透明電極であって効率良く正孔を注入するために電極材料の真空準位からの仕事関数が大きいもの、例えばＩＷＯ（酸化インジウムタングステン）、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）、ＩｎＺｎＯ（酸化インジウム亜鉛）等が用いられる。このうち、ＩＷＯの表面平滑透明導電層がより好ましい。

＜正孔注入層／正孔輸送層＞
正孔注入層１４ａおよび正孔輸送層１４ｂは、それぞれ発光層１４ｃへの正孔注入効率を高めるためのものである。このような正孔注入層１４ａもしくは正孔輸送層１４ｂの材料としては、例えば、ベンジン、スチリルアミン、トリフェニルアミン、ポルフィリン、トリフェニレン、アザトリフェニレン、テトラシアノキノジメタン、トリアゾール、イミダゾール、オキサジアゾール、ポリアリールアルカン、フェニレンジアミン、アリールアミン、オキザゾール、アントラセン、フルオレノン、ヒドラゾン、スチルベンあるいはこれらの誘導体、または、ポリシラン系化合物、ビニルカルバゾール系化合物、チオフェン系化合物あるいはアニリン系化合物等の複素環式共役系のモノマー、オリゴマーあるいはポリマーを用いることができる。

また、上記正孔注入層１４ａもしくは正孔輸送層１４ｂのさらに具体的な材料としては、α−ナフチルフェニルフェニレンジアミン（ＮＰＤ）、ポルフィリン、金属テトラフェニルポルフィリン、金属ナフタロシアニン、ヘキサシアノアザトリフェニレン、７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）、７，７，８，８−テトラシアノ−２，３，５，６−テトラフルオロキノジメタン（Ｆ４−ＴＣＮＱ）、テトラシアノ−４，４，４−トリス（３−メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（ｐ−トリル）ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−４，４’−ジアミノビフェニル、Ｎ−フェニルカルバゾール、４−ジ−ｐ−トリルアミノスチルベン、ポリ（パラフェニレンビニレン）、ポリ（チオフェンビニレン）、ポリ（２，２’−チエニルピロール）等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

＜発光層＞
発光層１４ｃは、陽極１３側から注入された正孔と、陰極１５側から注入された電子とが再結合して発光光を発生する領域である。このような発光層１４ｃは、炭素及び水素のみから構成される有機材料で形成された有機薄膜であっても良く、正孔輸送性を示す三級アミンを分子構造中に有する材料を用いて構成された層であっても良い。加えて、発光層１４ｃは、ドーパントとして、ベリレン誘導体、クマリン誘導体、ピラン系色素、トリフェニルアミン誘導体等の有機物質を微量含む混合有機薄膜であっても良い。この場合には発光層１４ｃを構成するホスト材料（主材料）と、ドーパントとなる材料との共蒸着によって、発光層１４ｃが形成される。また特に、正孔輸送性を示す三級アミンを分子構造中に有する材料のうち、分子間相互作用が小さく濃度消光しにくい特徴を有するものであれば、高濃度のドーピングが可能になり、最適なドーパントの１つとして機能する。

以上のような発光層１４ｃを構成する材料（有機発光材料）は、希望する色に応じて選択することが可能である。例えば、青色系統の発光光を得たい場合には、オキサジアゾール誘導体、シクロペンタジエン誘導体、ピラゾロキノリン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、オリゴチオフェン誘導体などが用いられる。緑色系統の発光光を得たい場合には、青色系統の発光層にクマリン６などのクマリン誘導体、キナクリドン誘導体などの既知の緑色色素をドーピングした層が用いられる。赤色系統の発光光を得たい場合には、青色系統または緑色系統の発光層にニールレッド、ＤＣＭ１｛４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−４Ｈ−ピラン｝、ＤＣＪＴ｛４−（ジシアノメチレン）−２−ｔ−ブチル−６−（ジュロリジルスチリル）−ピラン｝などのピラン誘導体、スクアリリウム誘導体、ポルフィリン誘導体、クロリン誘導体、ユーロジリン誘導体などの既知の赤色色素をドーピングした層が用いられる。

また、有機ＥＬ素子１１，１１’を照明装置として用いる場合には、発光層１４ｃを、赤色発光層、緑色発光層、青色発光層を積層させた白色発光層とする。

＜電子輸送層＞
電子輸送層１４ｄは、陰極１５から注入される電子を発光層１４ｃに輸送するためのものである。電子輸送層１４ｄの材料としては、例えば、キノリン、ペリレン、ビススチリル、ピラジン、トリアゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、フルオレノン、またはこれらの誘導体が挙げられる。具体的には、トリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（略称Ａｌｑ３）、アントラセン、ナフタレン、フェナントレン、ピレン、アントラセン、ペリレン、ブタジエン、クマリン、アクリジン、スチルベン、またはこれらの誘導体が挙げられる。

以上、有機層１４を構成する上記の各層１４ａ〜１４ｄは、例えばスパッタその他の蒸着法や、スピンコート法などの方法によって形成することができる。

なお、有機層１４は、少なくとも発光層１４ｃと共に、陽極１３と発光層１４ｃとの間に、正孔輸送層１４ａを有する構成（図２の構成）、正孔輸送層１４ａ及び正孔注入層１４ｂを有する構成（図３の構成）のいずれかの層構造を有する。

さらに、以上の有機層１４を構成する各層、例えば正孔輸送層１４ａ、発光層１４ｃ、および電子輸送層１４ｄは、それぞれが複数層からなる積層構造であっても良い。

＜陰極＞
陰極１５は、例えば、有機層１４側から順に第１層（電子注入層）１５ａ、第２層（陰極電極層）１５ｂを積層させた２層構造で構成されている。

第１層１５ａは、第２層１５ｂからの電子を電子輸送層１４ｄに注入するためのものであり、仕事関数が小さく、かつ光透過性の良好な材料を用いて構成される。このような材料としては、例えば酸化リチウム（Ｌｉ₂Ｏ）や炭酸セシウム（Ｃｓ₂ＣＯ₃）、さらにはこれらの酸化物及び複合酸化物の混合物を用いることができる。

第２層１５ｂは、例えば、ＭｇＡｇなどの光透過性を有する層を用いた薄膜により構成されている。

また陰極１５は、真空蒸着法、スパッタリング法、更にはプラズマＣＶＤ法などの手法によって形成することができる。

なお、陰極１５は上記のような積層構造に限定されることはなく、作製されるデバイスの構造に応じて最適な組み合わせ、積層構造を取れば良いことは言うまでもない。例えば、上記実施形態の陰極１５の構成は、電極各層の機能分離、すなわち有機層１４への電子注入を促進させる無機層（第１層１５ａ）と、電極を司る無機層（第２層１５ｂ）とを分離した積層構造である。しかしながら、有機層１４への電子注入を促進させる無機層が、電極を司る無機層を兼ねても良く、これらの層を単層構造として構成しても良い。また、この単層構造上にＩＴＯなどの透明電極を形成した積層構造としても良い。

また上記した構成の有機ＥＬ素子１１，１１’に印加する電流は、通常、直流であるが、パルス電流や交流を用いてもよい。電流値、電圧値は、素子が破壊されない範囲内であれば特に制限はないが、有機ＥＬ素子の消費電力や寿命を考慮すると、なるべく小さい電気エネルギーで効率良く発光させることが望ましい。なお、基板１０は絶縁反射層２により良好な表面電気絶縁性を有しているので、有機ＥＬ素子１１，１１’は正常に駆動する。

このような本発明の有機ＥＬ素子１１，１１’を用いて、平面光源となる照明装置やカラーディスプレイなどの表示装置を構成することが可能である。

以上の構成の有機ＥＬ素子によれば、本発明の有機ＥＬ素子用基板１０を用いているので、発光層１４ｃから基板１０側へ向かう光を表面に効率的に反射することができ、発光効率の向上を図ることができる。また、基板１０上に容易に平滑な陽極１３を形成することができ、リーク電流を防止することが可能となる。
また、基板１０に金属製の基材１を用いているので良好なガスバリア性を示し、発光層１４ｃを含む有機層１４の劣化を防止することができる。さらに、有機ＥＬ素子１１，１１’を駆動（発光）させたときに発生する熱を金属製の基材１で奪い、有機ＥＬ素子の発光面における局所的な過熱を防止することができる。特に、従来の大面積の有機ＥＬ素子では、発光面中央部の温度が端部よりも上昇することにより中央部が暗くなるような明度差が発生するが、本発明の有機ＥＬ素子１１，１１’によれば連続使用によっても金属製の基材１により発光面の均熱化を図ることができ、発光面全面の明度を均一にすることが可能である。これは放熱塗膜３を設ければより有効である。
また、基板１０は、金属製の基材１を適切な厚さとすることにより、適度な剛性及び可撓性を有することから、ロールトゥロール方式の製造方法により生産性よく大面積の有機ＥＬ素子１１，１１’を製造することができる。また、このように製造した有機ＥＬ素子１１，１１’は取り扱い性に優れ、デザインの自由度の高いものとして照明装置や表示装置に用いることができる。
なお、本発明の基板１０を薄膜太陽電池や半導体装置の基板として用いてもよい。

以下、本発明の有機ＥＬ素子用基板の実施例を説明する。
（実施例１）
以下の条件で、基板１０を作製した。
（作製条件）
（１）基材１；
・鋼種；ＳＵＳ３０４（板厚０．１ｍｍ）
・表面仕上げ；ＢＡ（算術平均粗さＲａ＝３２ｎｍ、最大高さ粗さＲｚ＝２．６μｍ）
（２）クロムフリー化成処理液
化成処理液として、表１に示す成分のものを用いた。

（３）絶縁反射層２用塗料
・白色微粒子２ａ：ＴｉＯ₂微粒子（商品名タイピュアＲ９００、デュポン社製、２次平均粒径２μｍ） ２５質量部
・顔料分散剤（商品名フローレンＤＯＰＡ−３５、共栄社化学製、カチオン基含有アクリルポリマー） １質量部
・主樹脂：ポリエーテルスルホン樹脂（商品名ＰＥＳ５００３Ｐ、住友化学工業製、数平均分子量２３，０００） ５０質量部
・混合有機溶媒：Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）５０質量％、キシレン３０質量％、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）２０質量％の混合有機溶剤 １００質量部
まず白色微粒子、顔料分散剤、混合有機溶媒を所定量混合し、ペイントシェーカーで分散処理を行いＴｉＯ₂微粒子分散液を得た。ついで、該分散液に塗料主樹脂を添加し、攪拌機にて攪拌処理を行い、塗料とした。
（４）有機ＥＬ素子用基板１０の製造方法
（Ｓ１１）基材１の表面を脱脂した後、表１に示す組成のクロムフリー化成処理液をＴｉおよびＺｒの総金属元素換算付着量が３．５ｍｇ／ｍ²となるようにバーコーターで塗布し、該化成処理液を塗布した基材１を到達板温１００℃で１０秒間加熱して、基材１表面に化成処理皮膜を形成する。
（Ｓ１２）ついで、化成処理された基材１の片面に調製した絶縁反射層２用塗料をバーコーター方式で塗布し、到達板温３３０℃で９０秒間焼き付けて、基材１表面に乾燥膜厚１７μｍの絶縁反射層２用塗膜を形成する。
（Ｓ１３）ついで、絶縁反射層２用塗膜の表面を研磨して、膜厚１５μｍの絶縁反射層２を形成し、有機ＥＬ素子用基板１０を得た。なお、このときの研磨方式は、乾式ロール方式である。具体的には、バフ研磨機（型番ＲＴ−１５００−Ｈ、野水機械製作所製）に、綿バフ（商品名バイヤス両面ネルバフ、光陽社製、バフ外径３５０ｍｍ、厚さ１２〜１６ｍｍ）を１５枚重ね合わせた綿バフロール（研磨幅約２００ｍｍ）を取り付けて使用した。綿バフロールは研磨剤（商品名ダンジーＤ−４９１、主成分１μｍアルミナ、固形パラフィン）を含浸して使用した。研磨条件は、綿バフ表面速度１５００ｍ／ｍｉｎ、押し付け荷重０．１ＭＰａ、絶縁反射層２用塗膜形成基材１の研磨速度は０．５ｍ／ｍｉｎとした。

（測定方法及び結果）
（１）反射率測定方法
積分球式反射率測定装置（型番ＣＭ３７００ｄ、ミノルタ社製）を用いて正反射光を含んだＳＣＩモードにより、ステップＳ１２の塗膜及び基板１０について、波長５２０ｎｍにおける全反射率を測定した。
（２）表面粗さ測定方法
原子間力顕微鏡（Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ（ＡＦＭ）、型番Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ Ｅｄｇｅ、ビーコ・インスツルメンツ社製）を用いて、ステップＳ１２の塗膜及び基板１０について測定領域５０μｍ×５０μｍを走査周波数３００ｋＨｚ（タッピングモード）で測定し、ＪＩＳ Ｂ６０１０：２００１に規定される表面粗さに準ずる値として、算術平均粗さＲａ及び最大高さ粗さＲｚを求めた。
（３）測定結果
塗膜の表面反射率は７５％、算術平均粗さＲａは８１ｎｍ、最大高さ粗さＲｚは７７８ｎｍであった。
また、得られた基板１０の表面反射率は８１％、算術平均粗さＲａは９ｎｍ、最大高さ粗さＲｚは６９ｎｍであった。

（実施例２）
実施例１において、基材１の表面仕上げを２Ｂ（算術平均粗さＲａ＝１２４ｎｍ、最大高さ粗さＲｚ＝３．６μｍ）に変更し、それ以外は実施例１の条件で基板１０を作製した。
このとき、塗膜の表面反射率は６８％、算術平均粗さＲａは１４２ｎｍ、最大高さ粗さＲｚは１５６１ｎｍであり、基板１０の表面反射率は７５％、算術平均粗さＲａは１９ｎｍ、最大高さ粗さＲｚは９６ｎｍであった。

（実施例３）
実施例１において、基材１の表面仕上げをＨＴ（算術平均粗さＲａ＝６０ｎｍ、最大高さ粗さＲｚ＝４．６μｍ）に変更し、それ以外は実施例１の条件で基板１０を作製した。
このとき、塗膜の表面反射率は７１％、算術平均粗さＲａは１０８ｎｍ、最大高さ粗さＲｚは１０５０ｎｍであり、基板１０の表面反射率は７７％、算術平均粗さＲａは１４ｎｍ、最大高さ粗さＲｚは８７ｎｍであった。

（実施例４）
実施例１において、塗料における主樹脂をポリアミドイミド樹脂（商品名ＨＰＣ−５０１０Ｓ、日立化成工業製、数平均分子量１７，０００）に変更し、それ以外は実施例１の条件で基板１０を作製した。
このとき、塗膜の表面反射率は６８％、算術平均粗さＲａは８９ｎｍ、最大高さ粗さＲｚは８７６ｎｍであり、基板１０の表面反射率は７４％、算術平均粗さＲａは１１ｎｍ、最大高さ粗さＲｚは７２ｎｍであった。

（実施例５）
実施例１において、絶縁反射層２の膜厚を２７μｍに変更し、それ以外は実施例１の条件で基板１０を作製した。
このとき、塗膜の表面反射率は７９％、算術平均粗さＲａは１２３ｎｍ、最大高さ粗さＲｚは９６２ｎｍであり、基板１０の表面反射率は８３％、算術平均粗さＲａは１４ｎｍ、最大高さ粗さＲｚは８９ｎｍであった。

（比較例１）
実施例１において、絶縁反射層２の膜厚を４μｍに変更し、それ以外は実施例１の条件で基板１０を作製した。
このとき、塗膜の表面反射率は６１％、算術平均粗さＲａは１１５ｎｍ、最大高さ粗さＲｚは３５４ｎｍであり、基板１０の表面反射率は６７％、算術平均粗さＲａは１４ｎｍ、最大高さ粗さＲｚは１０４ｎｍであった。

なお、これまで本発明を図面に示した実施形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

１ 基材
１ａ 化成処理皮膜
２ 絶縁反射層
２ａ 白色微粒子
２ｂ 樹脂バインダー
３ 放熱塗膜
１０ 有機ＥＬ素子用基板
１１，１１’ 有機ＥＬ素子
１３ 陽極
１４ 有機層
１４ａ 正孔注入層
１４ｂ 正孔輸送層
１４ｃ 発光層
１４ｄ 電子輸送層
１５ 陰極
１５ａ 第１層
１５ｂ 第２層

Claims (11)

1. 金属製の基材と、該基材の一方の面に樹脂バインダー成分１００質量部に対して白色顔料微粒子４０〜１２０質量部を配合した塗膜である絶縁反射層と、を有し、
   可視光領域の表面反射率が７０％以上であり、表面の最大高さ粗さＲｚが１００ｎｍ以下であることを特徴とする有機ＥＬ素子用基板。
2. 前記絶縁反射層内において白色顔料微粒子が基材表面上に均一に分布して該表面を被っていることを特徴する請求項１記載の有機ＥＬ素子用基板。
3. 前記基材は、ステンレス鋼、普通鋼、めっき鋼板のいずれかからなる金属板または金属箔であることを特徴とする請求項１または２に記載の有機ＥＬ素子用基板。
4. 前記白色顔料微粒子は、その粉末での波長５２０ｎｍにおける全反射率が７０％以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子用基板。
5. 前記白色顔料微粒子は、その粉末における２次平均粒径が３μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子用基板。
6. 前記白色顔料微粒子は、ＴｉＯ₂からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子用基板。
7. 前記樹脂バインダーは、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、シリコーン樹脂のいずれかであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子用基板。
8. 前記基材の他方の面に、放熱塗膜を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子用基板。
9. 更に、前記基材と絶縁反射層との間に化成処理皮膜を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子用基板。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子用基板の製造方法であって、
    金属製の基材の一方の面に、樹脂バインダー成分１００質量部に対して白色顔料微粒子４０〜１２０質量部を配合した塗料を塗布して白色顔料微粒子及び樹脂バインダーを含む塗膜を形成する工程と、
    前記塗膜表面を研磨して絶縁反射層とする工程と、を有することを特徴とする有機ＥＬ素子用基板の製造方法。
11. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子用基板の絶縁反射層の上に、少なくとも、透明電極である一対の電極と、該一対の電極の間に設けられる有機化合物からなる発光層と、を有することを特徴とする有機ＥＬ素子。

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