JP6620919B2 - 有機エレクトロルミネッセンス照明装置 - Google Patents
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- H10K2102/301—Details of OLEDs
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Description
有機EL照明の発光面の大面積化を図る場合、有機EL素子において一般的に用いられているITO等の透明電極は、抵抗値が1.0×10-4Ω・cm程度が限界であり、十分に低いとは言えない。そのため、給電部から遠くなると、配線抵抗により電流が十分に供給されず、輝度ムラが生じるという課題を有していた。
ここでいう補助電極は、広く、補助配線をも含むものとする。
このような補助電極によれば、光の粒子散乱により、補助電極のパターンが目立たなく
なるとともに、光の取り出し効率が向上する。
また、前記層間絶縁被膜は、高分子と、該高分子と屈折率が異なる粒径0.1〜2μm
の透明絶縁性粒子を含んでいるため、補助電極のパターンをより目立たなくなるようにすることができる。
したがって、本発明に係る有機EL照明装置によれば、補助電極等が設けられた透明電極基板側からの光取り出しの向上が図られ、大面積での面発光を効果的に得ることができる。
図1に、本発明に係る有機EL照明装置の構成例の概略を示す。図1に示すように、本発明に係る有機EL照明装置は、透光性基板1上に設けられた透光性電極層2を含む1対の電極層2,6と、1対の電極層2,6間に挟持された、発光層を含む少なくとも1層の有機層5と、透光性電極層2上にその一部に接触して設けられた補助電極3を備えている。そして、補助電極3は、粒径0.1〜2μmの導電性金属粒子を含み、有機層5との導通を抑制する層間絶縁被膜4で被覆されていることを特徴としている。
なお、本発明でいう粒径又は平均粒径とは、メジアン径(D50)を指すものとし、例えば、レーザー回折/散乱法により測定することができる。
パラジウムや白金、亜鉛、錫、鉛、クロム、タングステン又はモリブデン等の他の金属を含んでいてもよい。
銀粒子としては、例えば、AY−6080(田中貴金属工業株式会社製、平均粒径0.2〜1.0μm)、YMS−61(山本貴金属地金株式会社製、平均粒径0.9μm)、YMS−23(同、平均粒径1.4μm)、YSP−01(同、平均粒径1.7μm)、YSP−02(同、平均粒径1.8μm)、YSP−07(同、平均粒径1.3μm)、SPQ03S(三井金属鉱山株式会社製、平均粒径0.5μm)、EHD(同、平均粒径0.5μm)、AG2−1(DOWAエレクトロニクス株式会社製、平均粒径1.3μm)、AG2−1C(同、平均粒径0.8μm)、シルベストC−34(株式会社徳力化学研究所製、平均粒径0.35μm)、シルベストAgS−050(同、平均粒径1.4μm)等が挙げられる。
銅粒子としては、例えば、Cu1030Y(三井金属鉱業株式会社製、平均粒径0.52μm)、Cu1050Y(同、平均粒径0.75μm)、Cu1100Y(同、平均粒径1.2μm)、MA−C015K(同、平均粒径1.5μm)、MA−C02K(同、平均粒径1.8μm)、HXR−Cu(日本アトマイズ加工株式会社製、平均粒径1.0μm)等が挙げられる。
アルミニウム粒子としては、例えば、TFH−A02P(東洋アルミニウム株式会社製、平均粒径2μm)、JTF5#(Hunan Goldsky Aluminum Industry High-tech Co.,Ltd製、平均粒径1〜2μm)等が挙げられる。
ニッケル粒子としては、例えば、超微粉ニッケル300ナノ品(東邦チタニウム株式会社製、平均粒径0.3μm)、400ナノ品(同、平均粒径0.4μm)等が挙げられる。
粒径が0.1μm未満では、光の波長よりも著しく小さいため光が散乱されない。一方、2μm超の場合、粒子同士の接触が小さくなり抵抗が大きくなり、また、絶縁パターンにより被膜されない箇所が発生しやすく、ショートの原因となる。
前記粒径は、好ましくは0.2〜1.5μmである。
このような印刷方式によれば、微細なパターン形状であっても、正確に効率的に補助電極を形成することができる。
補助電極を薄膜化可能であることから、グラビアオフセット印刷又はインクジェット印刷がより好ましく、微細かつ薄膜の補助電極を得るには、グラビアオフセット印刷が特に好ましい。
前記導電性インクは、前記導電性粒子の他に、印刷適性及び印刷されたパターンの物性を確保するために、樹脂を含有することが好ましく、例えば、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリスチレン、ポリエステル、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリビニルフェノール、メラミン樹脂、尿素樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、アセタール樹脂、ブチラール樹脂、ポリビニルアルコール、ブロックイソシアネート樹脂、フッ素樹脂、シリコン樹脂、ポリイミド及びこれらの共重合樹脂等を単独又は2種以上混合して用いることができる。
前記導電性インクに含有させる樹脂は、導電性粒子に対して0.1〜20重量%であることが好ましい。
主剤としては、高精細の導電性パターンを得やすいことから、それ自体が成膜性を有する熱可塑性樹脂が多用される。
前記熱硬化性樹脂組成物としては、例えば、主剤のエポキシ化合物と、エポキシ樹脂硬化剤である酸無水物、アミン、フェノール樹脂等との組み合わせ、主剤の水酸基を含有する塩化ビニル−酢酸ビニル樹脂、水酸基を含有するポリエステル樹脂、水酸基を含有するアクリル樹脂等の水酸基を含有する皮膜形成性の熱可塑性樹脂と、イソシアネート硬化剤のブロックポリイソシアネート等との組み合わせが挙げられる。
前記主剤及び硬化剤は、単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
線幅が1μm未満では、補助電極として十分な導電性が得られない。一方、線幅が200μmを超えると、補助電極が目立ちやすくなるとともに、発光面の面積が小さくなる。
前記線幅は、1〜60μmであることがより好ましく、1〜30μmであることが特に好ましい。
前記層間絶縁被膜をこのような透明絶縁性粒子を含む構成とすることにより、該透明絶縁性粒子による光の散乱効果により、補助電極のパターンをより目立たなくなるようにするとともに、光の取り出し効率の一層の向上を図ることができる。
これらのうち、エポキシ樹脂(屈折率約1.6)が好ましく、より好ましくは、特開2010−265423号公報、特開2009−256414号公報、国際公開2009/150972号に記載された絶縁膜形成用インクに用いられるエポキシ樹脂やポリビニルフェノール、架橋剤、架橋助剤等からなる樹脂が用いられる。
前記絶縁膜形成用インクに含有される固形多官能型変性エポキシ樹脂は、全固形分中30質量%以上であることが好ましく、より好ましくは50質量%以上である。
市販品では、JER154、157S70、1031S、1032H60(以上、ジャパンエポキシレジン株式会社製)、オンコートEXシリーズ(長瀬産業株式会社製)エピクロンN740、N770−70M、N865、N600シリーズ、HP7200シリーズ、5100、5500、5800(DIC株式会社製)等が好適に用いられる。
フェノール系化合物としては、ポリビニルフェノール系樹脂が好適に用いられ、例えば、p−ビニルフェノールのホモポリマー、p−ビニルフェノールと他のビニルモノマー(例えば、メタクリル酸メチル、メタクリル酸2−ヒドロキシルエチル、スチレン、アクリル酸ブチル、アクリル酸2−ヒドロキシルエチル、フェニルマレイミド、マレイン酸、フマル酸)との共重合体、臭素置換p−ビニルフェノールのホモポリマー、臭素置換p−ビニルフェノールと他のビニル樹脂との共重合体、p−ビニルフェノールをスルホン化、t−ブチル化、アミノ化したp−ビニルフェノール誘導体のホモポリマー、p−ビニルフェノール誘導体と他のビニルモノマーとの共重合体等があるが、特に限定されるものではなく、これらは単独で使用しても、2種類以上を併用してもよい。
前記ポリビニルフェノール系樹脂は、絶縁膜形成用インク組成物のうちの体質顔料を除く全固形分中5質量%以上含有されることが好ましく、より好ましくは10質量%以上である。
前記架橋助剤は、全固形分中0.3〜10質量%含有されることが好ましく、より好ましくは1〜5質量%である。前記架橋助剤は、少なすぎると硬化不足となり、多すぎると絶縁被膜内に残留するため好ましくない。
層間絶縁被膜を構成する高分子との屈折率の差が大きいほど光散乱の程度が増大することから、屈折率が1.6を超えるものが光散乱を起こしやすく好ましい。より好ましくは屈折率が1.7以上であり、2.0以上であることが特に好ましい。
粒径が0.1μm未満の場合、光の波長よりも著しく小さいため光が散乱されない。一方、2μm超の場合、層間絶縁被膜の薄膜化が困難となる。
前記粒径は、好ましくは0.2〜1.5μmである。
前記粒子の形状は、粒状、板状又は針状のいずれでもよい。
このような印刷方式によれば、微細なパターン形状であっても、正確に効率的に補助電極3を被覆するように層間絶縁被膜4を形成することができる。
これらの各層の構成材料は、特に限定されるものではなく、公知のものから適宜選択して用いることができ、低分子系又は高分子系のいずれであってもよい。
以下に、これらの各層の構成材料の例を示す。
発光層は、通常、発光層に注入された正孔及び電子を輸送する機能を有するホスト材料、及び、輸送された正孔及び電子を再結合することにより得られるエネルギーを利用して発光する機能を有するドーパント材料を含む。発光材料がホスト材料及びドーパント材料を含んでいてもよい。
低分子ホスト材料としては、4,4’−ビス(9H−カルバゾール−9−イル)ビフェニル(CBP)、ビス(2−メチル−8−キノリノレート)−4−(フェニルフェノラト)アルミニウム(BAlq)、トリス(8−キノリラート)アルミニウム(Alq3)、9,9’−(p−tert−ブチルフェニル)−1,3−ビスカルバゾール等が挙げられる。
低分子ドーパント材料としては、蛍光発光材料、燐光発光材料等が挙げられる。
燐光発光材料としては、トリス(2−フェニルピリジン)イリジウム(Ir(ppy)3)、トリス(2−フェニルピリジン)ルテニウム、トリス(2−フェニルピリジン)パラジウム、ビス(2−フェニルピリジン)白金、トリス(2−フェニルピリジン)オスミウム、トリス(2−フェニルピリジン)レニウム、トリス[2−(p−トリル)ピリジン]イリジウム(Ir(mppy)3)、トリス[2−(p−トリル)ピリジン]ルテニウム、トリス[2−(p−トリル)ピリジン]パラジウム、トリス[2−(p−トリル)ピリジン]白金、トリス[2−(p−トリル)ピリジン]オスミウム、トリス[2−(p−トリル)ピリジン]レニウム、オクタエチル白金ポルフィリン、オクタフェニル白金ポルフィリン、オクタエチルパラジウムポルフィリン、オクタフェニルパラジウムポルフィリン等が挙げられる。
また、前記有機層により得られる発光スペクトルは、特に限定されるものではなく、例えば、青色、緑色、赤色、白色等のいずれであってもよい。
以下のようにして、図1に示すような構成からなる有機EL照明装置(パネル)を作製した。
透光性基板1としてガラス基板を用い、その上に透光性電極層2としてITOを成膜した後、フォトリソグラフィによりパターンニングし、透明電極パターンを形成した。
この基板に、粒径0.8μmの銀粒子をエポキシ樹脂に分散させた銀インクをグラビアオフセット方式で印刷し、補助電極3を形成した。印刷版は、深さ10μm、線幅50μmのものを使用した。
補助電極3及び透光性電極層(ITO)2のエッジ部分を覆うように、フェノール樹脂を硬化剤として含有するエポキシ樹脂から成る絶縁インク(屈折率約1.6)をスクリーン印刷し、層間絶縁被膜4を形成し、180℃で焼成した。
焼成後の補助電極3の膜厚は3.5μm、補助電極3及び層間絶縁被膜4の合計膜厚は6.5μmであった。
この上に、有機層5を構成するホール輸送層、アルミニウムキノリノール錯体を用いた有機発光層、さらに、アルミニウム電極層(陰極)6を蒸着により形成した後、封止し、緑色発光する有機EL照明パネルを作製した。
作製したパネルについて、基板面側からの輝度をCS−2500(コニカミノルタ株式会社製)で測定したところ、補助電極の部分の輝度は、ITO上の発光部分の2/3であった。
実施例1において、絶縁インクに、粒径0.25μmの酸化チタン粒子を1重量%添加し、それ以外は実施例1と同様にして、有機EL照明パネルを作製し、輝度の測定を行った。
補助電極の部分の輝度は、ITO上の発光部分の2/3、層間絶縁被膜の部分の輝度は、ITO上の発光部分の2/5であった。
実施例1において、銀粒子を含まない銀ナノインクをインクジェット方式で印刷し、補助電極を形成し、それ以外については、実施例1と同様にして、有機EL照明パネルを作製し、輝度の測定を行った。
補助電極の部分は、黒色でITOの部分に比べてほとんど輝度がない状態であった。
2 透光性電極層
3 補助電極
4 層間絶縁被膜
5 有機層
6 電極層
Claims (3)
- 透光性基板上に設けられた透光性電極層を含む1対の電極層と、前記1対の電極層間に挟持された、発光層を含む少なくとも1層の有機層と、前記透光性電極層上にその一部に接触して設けられた補助電極と、前記補助電極を被覆し、前記有機層との導通を抑制する層間絶縁被膜と、を備え、前記有機層が、透光性基板上に設けられた透光性電極層及び前記層間絶縁被膜上に形成された有機エレクトロルミネッセンス照明装置であって、
前記補助電極の線幅が1〜200μm、前記補助電極の膜厚が0.1〜10μmであり、かつ前記補助電極が導電性金属粒子を含み、
前記層間絶縁被膜が、高分子と、該高分子と屈折率が異なる透明絶縁性粒子とを含み、
前記補助電極の導電性金属粒子の粒径が0.1〜2μmであり、かつ前記層間絶縁被膜の透明絶縁性粒子の粒径が0.1〜2μmであることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス照明装置。 - 前記導電性金属粒子が、金、銀、銅、アルミニウムもしくはニッケル及びこれらの合金のうちのいずれかからなることを特徴とする請求項1記載の有機エレクトロルミネッセンス照明装置。
- 前記透明絶縁性粒子が、酸化チタン、酸化ケイ素及び硫酸バリウムのうちのいずれかからなることを特徴とする請求項1記載の有機エレクトロルミネッセンス照明装置。
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