JPWO2010134419A1 - 有機エレクトロルミネッセンス素子、それを用いた照明装置 - Google Patents
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Abstract
Description
式2 1< t3 <20
ただし、
t1:有機エレクトロルミネッセンス層の膜厚(μm)
t2:透明導電層の膜厚(μm)
t3:有機無機複合材料層の膜厚(μm)である。
本発明においては、有機エレクトロルミネッセンス層、透明導電層、有機無機複合材料層の屈折率および膜厚を制御することにより、光取り出し効率の高い有機EL素子を得ることができる。
式2 1< t3 <20
本発明においては、有機無機複合材料層と、有機エレクトロルミネッセンス層および透明導電層を合計した導波光が伝播する層との膜厚比を、5倍より大きくすることにより、透明導電層から有機無機複合材料層へ移動する光量が増大し、さらに有機無機複合材料による光路の変化による光取り出し効率の向上効果が発揮される。それに対し、前記膜厚比が5以下では、有機無機複合材料層による光路の変化が小さく、透明基材と有機エレクトロルミネッセンス層間で全反射を繰り返して消失してしまう光量が多くなる恐れがある。また、前記膜厚比が50を超えると、有機無機複合材料層内で吸収される光が多くなってしまう恐れがある。式1で示される、t3/(t1+t2)は5より大きく50より小さいが、さらに5より大きく15より小さいことが好ましい。
本発明において、屈折率の測定方法は通常用いられている方法を用いることができる。例えば、各層を単独で塗設したサンプルについて、分光光度計(日立製作所製U−4000型等)の分光反射率の測定結果から求めることができる。裏面を粗面化処理した後、黒色のスプレーで光吸収処理を行って裏面の光反射を防止したうえで、5度正反射の条件で可視光領域(400〜700nm)の反射率の測定することで求めることができる。
本発明において、有機EL素子を構成する各層の膜厚の測定方法は、通常用いられている方法を用いることができる。例えば、各層を積層して作製した有機EL素子の断面を、走査型電子顕微鏡により撮影し、その膜厚を測定することにより求めることができる。
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、透明導電層に接して形成された有機無機複合材料層を有することを特徴とする。本発明の有機無機複合材料層とは、有機材料である樹脂材料と無機微粒子等の無機材料が複合化された有機無機複合材料により形成された薄膜層をいい、有機無機複合材料としては、樹脂中に無機ナノ粒子が分散した、いわゆるポリマーナノコンポジット材料やポリマーハイブリッド材料が好ましく用いられる。
本発明に係る有機無機複合材料層に用いる樹脂としては特に制限はないが、層形成時のコストおよび利便性を考えた場合には硬化性樹脂を用いることが好ましい。本発明で用いられる硬化性樹脂としては、紫外線及び電子線照射、あるいは加熱処理のいずれかの操作によって硬化し得るもので、無機粒子と未硬化の状態で混合させた後、硬化させることによって透明な樹脂組成物を形成する物であれば特に制限なく使用でき、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、アクリル系樹脂、アリルエステル系樹脂等が挙げられる。該硬化性樹脂は紫外線や電子線等の照射を受けて硬化する活性光線硬化性樹脂であってもよいし、加熱処理によって硬化する熱硬化性樹脂であってもよく、例えば、下記に列記したような種類の樹脂を好ましく使用することができ、特に好ましくはアクリル系樹脂を用いることができる。
珪素(Si)と酸素(O)とが交互に結合したシロキサン結合−Si−O−を主鎖としているポリマーであるシリコーン樹脂としては、所定量のポリオルガノシロキサン樹脂よりなるシリコーン系樹脂が使用可能である(例えば、特開平6−9937号公報参照)。
上記一般式(A)中、R1及びR2は同種または異種の置換もしくは非置換の一価炭化水素基を示す。具体的には、R1及びR2として、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基、ビニル基、アリル基等のアルケニル基、フェニル基、トリル基等のアリル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基等のシクロアルキル基、またはこれらの基の炭素原子に結合した水素原子をハロゲン原子、シアノ基、アミノ基などで置換した基、例えば、クロロメチル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基、シアノメチル基、γ−アミノプロピル基、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピル基などが例示される。R1及びR2は水酸基及びアルコキシ基から選択される基であってもよい。また、上記一般式(A)中、nは50以上の整数を示す。
エポキシ樹脂としては、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3′,4′−シクロヘキシルカルボキシレート等の脂環式エポキシ樹脂(国際公開第2004/031257号参照)を使用することができ、その他、スピロ環を含有したエポキシ樹脂や鎖状脂肪族エポキシ樹脂等も使用することができる。その際、オキセタン樹脂を併用・または単独で用いてもよい。
アクリル系樹脂の原料成分としては、例えば、エチル(メタ)アクリレート、エチルヘキシル(メタ)アクリレート、スチレン、メチルスチレン、N−ビニルピロリドン等の単官能モノマー。あるいは、ウレタン(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート、ポリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸変性ジ(又はトリ)アクリレート等の多官能性モノマー等が挙げられる。
芳香環を含まない臭素含有(メタ)アリルエステル(特開2003−66201号公報参照)、アリル(メタ)アクリレート(特開平5−286896号公報参照)、アリルエステル樹脂(特開平5−286896号公報、特開2003−66201号公報参照)、アクリル酸エステルとエポキシ基含有不飽和化合物の共重合化合物(特開2003−128725号公報参照)、アクリレート化合物(特開2003−147072号公報参照)、アクリルエステル化合物(特開2005−2064号公報参照)等を好ましく用いることができる。
本発明の有機無機複合材料層に用いられる無機粒子は、該有機無機複合材料層の屈折率を目的とする値に調整できるものであれば特に制限はなく、具体的には、酸化物微粒子、金属塩微粒子、半導体微粒子などの無機微粒子が好ましく用いられ、この中から、使用する波長領域において吸収、発光、蛍光等が生じないものを適宜選択して使用することが好ましい。本発明において、有機EL素子中に形成される有機無機複合材料層は、透明性が高いことにより、高い光取出し効果が得られるため、本発明に用いられる無機粒子は、1nm以上、20nm以下であることが好ましい。平均粒子径が1nm未満の場合、粒子の分散が困難になり所望の性能が得られないおそれがある。一方、平均粒子径が20nmを超える場合、屈折率差によっては得られる有機無機複合材料層が濁るなどして透明性が低下するおそれがあり、しかも無機粒子が光学的な散乱体として作用することから、目的とする屈折率の調整への寄与が小さくなるおそれがある。向上効果が小さくなることから、平均粒子径は20nm以下であることが好ましい。ここで平均粒子径とは、各粒子を同体積の球に換算した時の直径(球換算粒径)の体積平均値をいう。
無機粒子は、それを樹脂と均一に混合する必要があることから、樹脂との親和力を高めるため、表面処理がなされていることが好ましい。必要な表面処理剤と粒子表面との結合には、下記のような導入手法が考えられるが、それらに限るものではない。
B.表面化学種の利用反応(表面水酸基との共有結合)
C.活性種の表面導入と反応(ラジカル等の活性点導入とグラフト重合、高エネルギー線照射とグラフト重合)
D.樹脂コーティング(カプセル化、プラズマ重合)
E.沈着固定化(難溶性有機酸塩の沈着)
更に具体例を示すと下記のようになる。
シラノール基と粒子表面の水酸基との縮合反応や水素結合を利用する。例えば、ビニルシラザン、トリメチルクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、メチルトリクロロシラン、トリメチルアルコキシシラン、ジメチルジアルコキシシラン、メチルトリアルコキシシラン、ヘキサメチルジシラザン等が挙げられ、トリメチルメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン等が好ましく用いられる。
チタネート、アルミナート、ジルコネート系のカップリング剤も適用可能である。さらに、ジルコアルミネート、クロメート、ボレート、スタネート、イソシアネート等も使用可能である。ジケトン系のカップリング剤も使用可能である。
アルコール、ノニオン系界面活性剤、イオン系界面活性剤、カルボン酸類、アミン類などが適用可能である。
上記(1)〜(3)の手法で粒子表面に活性種を導入後、グラフト重合により表面にポリマー層を設ける手法や、あらかじめ合成したポリマー分散剤を粒子表面に吸着、結合させる手法がある。粒子表面により強固にポリマー層を設けるためにはグラフト重合が好ましく、特に高密度にグラフトさせることが好ましい。
本発明の微粒子を含有する樹脂の製造にあたっては、はじめに複合材料前駆体(熱可塑性樹脂を用いる場合は溶融状態、硬化性用いる場合は未硬化の状態)を調製した後、基材上に塗布等をされることにより形成される。
本発明の有機無機複合材料層は、上述の無機粒子に加え、光散乱性フィラーを含有することもできる。光散乱性フィラーとは、有機無機複合材料層中に入ってきた光を多重散乱させる機能を持ったフィラーであり、粒径が0.5μm以上5μm以下であることが好ましい。0.5μm未満では、散乱光の強度が低いため効果が小さく、5μmを超えると、有機無機複合材料層の透明性が著しく劣化する恐れがある。また、光散乱性フィラーの屈折率は、添加する有機無機複合材料層との屈折率差が0.01以上あることが、光散乱性を得る上で好ましく、0.1以下であることが、透明性を維持する上で好ましい。
本発明の有機EL素子に用いられる透明基材としては、高い光透過性を有していればそれ以外に特に制限はない。例えば、基材としての硬度に優れ、またその表面への膜形成のし易さ等の点で、ガラス基板、樹脂基板、樹脂フィルムなどが好適に挙げられるが、軽量性と柔軟性の観点から透明樹脂フィルムを用いることが好ましい。
本発明の有機EL素子における透明導電層としては、仕事関数の大きい(4eV以上)金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物が、透明導電層を形成する電極物質とするものが好ましく用いられる。このような電極物質の具体例としてはAu等の金属、CuI、インジウムチンオキシド(ITO)、SnO2、ZnO等の導電性光透過性材料が挙げられる。また、IDIXO(In2O3−ZnO)等非晶質で光透過性の導電膜を作製可能な材料を用いてもよい。本発明においては、透明導電層は陽極として用いられることが好ましい。陽極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により、薄膜を形成させ、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、あるいはパターン精度をあまり必要としない場合は(100μm以上程度)、上記電極物質の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。あるいは、有機導電性化合物のように塗布可能な物質を用いる場合には、印刷方式、コーティング方式等湿式製膜法を用いることもできる。陽極としてのシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましい。更に膜厚は材料にもよるが、通常10〜1000nm、好ましくは50〜200nmの範囲で選ばれる。
有機EL素子の層構成の好ましい具体例を以下に示す。
(ii)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
(iii)陽極/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極
(iv)陽極/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極バッファー層/陰極
(v)陽極/陽極バッファー層/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極バッファー層/陰極
ここで、発光層は、少なくとも発光色の異なる2種以上の発光材料を含有していることが好ましく、単層でも複数の発光層からなる発光層ユニットを形成していてもよい。また、正孔輸送層には正孔注入層、電子阻止層も含まれる。
本発明に係る発光層は、電極または電子輸送層、正孔輸送層から注入されてくる電子及び正孔が再結合して発光する層であり、発光する部分は発光層の層内であっても発光層と隣接層との界面であってもよい。
本発明において、各発光層間に非発光性の中間層(非ドープ領域等ともいう)を設ける場合について説明する。
注入層は必要に応じて設け、電子注入層と正孔注入層があり、上記の如く陽極と発光層または正孔輸送層の間、及び陰極と発光層または電子輸送層との間に存在させてもよい。
阻止層は、上記の如く有機化合物薄膜の基本構成層の他に必要に応じて設けられるものである。例えば、特開平11−204258号公報、同11−204359号公報、及び「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)」の237頁等に記載されている正孔阻止(ホールブロック)層がある。
正孔輸送層とは、正孔を輸送する機能を有する正孔輸送材料からなり、広い意味で正孔注入層、電子阻止層も正孔輸送層に含まれる。正孔輸送層は単層または複数層設けることができる。
電子輸送層とは、電子を輸送する機能を有する材料からなり、広い意味で電子注入層、正孔阻止層も電子輸送層に含まれる。電子輸送層は単層または複数層設けることができる。
本発明の対向電極としては、前記透明導電層に対向する電極をいう。本発明においては、透明導電層を主に陽極として使用するため、対向電極としては以下に示す陰極を用いることができる。陰極としては仕事関数の小さい(4eV以下)金属(電子注入性金属と称する)、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al2O3)混合物、インジウム、リチウム/アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。これらの中で、電子注入性及び酸化等に対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えば、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al2O3)混合物、リチウム/アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。陰極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましく、膜厚は通常10nm〜5μm、好ましくは50nm〜200nmの範囲で選ばれる。尚、発光した光を透過させるため、有機EL素子の陽極または陰極のいずれか一方が透明または半透明であれば発光輝度が向上し好都合である。
本発明の有機EL素子は基板の光取り出し側に、例えば、マイクロレンズアレイ状の構造を設けるように加工したり、あるいは所謂集光シートと組み合わせることにより、特定方向、例えば、素子発光面に対し正面方向に集光することにより、特定方向上の輝度を高めることができる。
本発明の有機EL素子は、透明基材上に有機無機複合材料層、透明導電層、有機エレクトロルミネッセンス層、対向電極を順次形成することにより作製できる。
本発明の有機EL素子に用いられる有機無機複合材料層は、あらかじめ調整した有機無機複合材料を、透明基材上に塗布等の手段により形成される。これら有機無機複合材料層はグラビアコーター、ディップコーター、リバースコーター、ワイヤーバーコーター、ダイコーター、インクジェット法等公知の方法で塗設することができる。
本発明においては、有機無機複合材料層を形成した透明基材上に、所望の電極物質を用いて透明導電層を形成することができる。例えば、電極物質としてITO(すずを添加した酸化インジウム)を用いる場合には、蒸着やスパッタリング等の方法により透明導電層を形成することができる。また、金属ナノワイヤや導電性ポリマーあるいは透明導電性金属酸化物を含む材料を、塗布法や印刷法などの液相成膜法を用いて透明導電層を形成することもできる。
本発明においては、陽極バッファー層、正孔輸送層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層、陰極バッファー層の全部または一部からなる、透明導電層と陰極の間に形成された層を有機エレクトロルミネッセンス層という。この有機エレクトロルミネッセンス層の作製方法の一例として、正孔注入層/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層からなる有機エレクトロルミネッセンス層の作製法について説明する。
上記の有機エレクトロルミネッセンス層を形成後、その上に陰極用物質からなる薄膜を1μm以下好ましくは50〜200nmの範囲の膜厚になるように、例えば、蒸着やスパッタリング等の方法により形成させ、陰極を設ける。
本発明に係る面発光体、及び発光パネルは、表示デバイス、ディスプレイ、各種発光光源として用いることができる。発光光源として、例えば、家庭用照明、車内照明、時計や液晶用のバックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるがこれに限定するものではないが、特にカラーフィルターと組み合わせた液晶表示装置のバックライト、照明用光源としての用途に有効に用いることができる。
本発明に係る有機EL材料は、また、照明装置として、実質白色の発光を生じる有機EL素子に適用できる。複数の発光材料により複数の発光色を同時に発光させて混色により白色発光を得る。複数の発光色の組み合わせとしては、青色、緑色、赤色の3原色の3つの発光極大波長を含有させたものでもよいし、青色と黄色、青緑と橙色等の補色の関係を利用した2つの発光極大波長を含有したものでもよい。
《有機無機複合材料1の作製》
(ジルコニア粒子の調製)
オキシ塩化ジルコニウム8水塩の2600gを純水40L(リットル)に溶解させたジルコニウム塩溶液に、28%アンモニア水を340g、純水を20L溶解させた希アンモニア水を攪拌しながら加え、ジルコニア前駆体スラリーを調製した。
上記のジルコニア粒子10gを、フェニルトリメトキシシラン(信越化学製)2gと、メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン0.1gを含むトルエン100mlに加え、窒素下で0.03mmのジルコニアビーズを用いて分散しながら100℃まで加熱し、均一分散液を得た後、そのまま窒素下で5時間加熱還流して表面処理済ジルコニア粒子のトルエン分散液を得た。
硬化性樹脂モノマー(フルオレンアクリレート)と、上記表面処理済ジルコニア分散液(所望の屈折率となる量)を30vol%で混合し、重合開始剤を添加して溶解した。
得られたジルコニアナノ粒子が分散された樹脂モノマー溶液を、平滑なガラス基板上に乾燥膜厚1μmになるように塗布し、紫外線を照射して硬化させ、有機無機複合材料1の薄膜層を形成した試料を作製した。この試料を分光光度計(日立製作所製U−4000型等)により測定した結果、有機無機複合材料1の屈折率は1.75であった。
有機無機複合材料1の作製と同様の方法で、ジルコニア粒子1の分散液の添加量を、それぞれ20vol%、10vol%に変化させることで、屈折率の異なる有機無機複合材料2、3を作製した。各材料の屈折率およびジルコニアナノ粒子の平均粒径を同様の方法で測定し、得られた結果を表1に示す。
前述のジルコニア粒子1の作製と同様の方法で、粒子形成時の硫酸ナトリウム水溶液濃度を調整して平均粒子径は20nmのジルコニア粒子2を作製した。その後、有機無機複合材料1の作製と同様の方法で、ジルコニア粒子2の分散液を30vol%混合した有機無機複合材料4を作製した。屈折率およびジルコニアナノ粒子の平均粒径を同様の方法で測定し、得られた結果を表1に示す。
有機無機複合材料5として、JSR(株)製のハードコート用材料Z7410Eを用いた。Z7410Eを平滑なガラス基板上に乾燥膜厚1μmになるように塗布し、紫外線を照射して硬化させ、同様の方法で評価を行った結果を表1に示す。
厚さ125μmの二軸延伸PEN(帝人デュポン社製;屈折率1.75)上にITO(インジウムチンオキシド;屈折率1.85)を100nm製膜し、パターニングを行った。このITO透明電極を設けた透明基材をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、UVオゾン洗浄を5分間行った。この上に、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)−ポリスチレンスルホネート(PEDOT/PSS、Bayer製、Baytron P Al 4083)を純水で70%に希釈した溶液を3000rpm、30秒でスピンコート法により製膜した後、基板表面温度200℃にて1時間乾燥し、膜厚30nmの正孔注入層を設けた。
モノクロロベンゼン 100g
ポリ−N,N′−ビス(4−ブチルフェニル)−N,N′−ビス(フェニル)ベンジジン(ADS254BE:アメリカン・ダイ・ソース社製)
0.5g
次いで、発光層塗布液を下記のように調製し、スピンコーターにて、2000rpm、30秒の条件で塗布した。さらに基板表面温度120℃で30分加熱し発光層を設けた。別途用意した基板にて、同条件にて塗布を行い測定したところ、膜厚は40nmであった。尚、下記発光層組成物のうち、最も低いTgを示したのはH−Aであり、132℃であった。
酢酸ブチル 100g
H−A 1g
D−A 0.11g
D−B 0.002g
D−C 0.002g
次いで、電子輸送層用塗布液を下記のように調製し、スピンコーターにて、1500rpm、30秒の条件で塗布した。さらに基板表面温度120℃で30分加熱し電子輸送層を設けた。別途用意した基板にて、同条件にて塗布を行い測定したところ、膜厚は30nmであった。
2,2,3,3−テトラフルオロ−1−プロパノール 100g
ET−A 0.75g
次いで、電子輸送層まで設けた基板を、大気曝露せずに、蒸着機に移動し、4×10−4Paまで減圧した。尚、フッ化カリウムおよびアルミニウムをそれぞれタンタル製抵抗加熱ボートに入れ、蒸着機に取り付けておいた。
得られた有機EL素子の光出射面に(株)きもと製光拡散フィルム(MTN−W1)に粘着層を介して貼付し、有機EL素子1とした。
厚さ125μmの二軸延伸PEN(帝人デュポン社製;屈折率1.75)上に、前述の有機無機複合材料1を、乾燥膜厚が2μmになるように塗布し、紫外線を照射して硬化させた。その後、有機EL素子1の作製と同様の方法により、ITO透明導電層、有機エレクトロルミネッセンス層、陰極、光取出し部材を形成し、有機EL素子2とした。同様の方法で各層の膜厚を測定したところ、有機エレクトロルミネッセンス層の膜厚は0.12μm、透明導電層の膜厚は0.1μm、有機無機複合材料の膜厚は2μmであった。
用いる有機無機複合材料および膜厚を表2に記載の通りに変更した以外は、有機EL素子2の作製と同様にして有機EL素子3〜7を作製した。
前述の有機無機複合材料1の樹脂モノマー溶液に、日産化学工業(株)製オプトビーズ2000Mを樹脂モノマー量に対し20vol%添加し、超音波分散した塗布液を作製した。この塗布液を、厚さ125μmの二軸延伸PEN(帝人デュポン社製;屈折率1.75)上に、乾燥膜厚が4μmになるように塗布し、紫外線を照射して硬化させた。その後、有機EL素子1の作製と同様の方法により、ITO透明導電層、有機エレクトロルミネッセンス層、陰極、光取出し部材を形成し、有機EL素子8とした。
Adv.Mater.,2002,14,833〜837に記載の方法を参考に、平均直径75nm、平均長さ35μmの銀ナノワイヤを作製し、限外濾過膜を用いて銀ナノワイヤを濾別かつ水洗処理した後、エタノール中に再分散して銀ナノワイヤ分散液(銀ナノワイヤ含有量5質量%)を調製した。
バリア層と易接着層を有する厚さ125μmの二軸延伸PETフィルム(帝人デュポン社製;屈折率1.65)上に、前述の有機無機複合材料3を、乾燥膜厚が2μmになるように塗布し、紫外線を照射して硬化させた。その後、前述の銀ナノワイヤ分散液を銀ナノワイヤの目付け量が80mg/m2となるように塗布、乾燥して、銀ナノワイヤネットワーク構造を形成した。
用いる有機無機複合材料および膜厚と、透明導電層の膜厚を表2の通りに変更した以外は、有機EL素子9の作製と同様にして有機EL素子10〜16を作製した。
バリア層と易接着層を有する厚さ125μmの二軸延伸PETフィルム(帝人デュポン社製;屈折率1.65)上に、前述の有機無機複合材料3を、乾燥膜厚が2μmになるように塗布し、紫外線を照射して硬化させた。さらに、三菱ガスケミカル(株)製ルミプラスLPC−1101を、乾燥膜厚1μmになるように塗布し、紫外線照射により硬化させて屈折率1.65の樹脂中間層を形成した。
前述の有機無機複合材料3の樹脂モノマー溶液に、日産化学工業(株)製オプトビーズ2000Mを樹脂モノマー量に対し20vol%添加し、超音波分散した塗布液を作製した。この塗布液を、バリア層と易接着層を有する厚さ125μmの二軸延伸PETフィルム(帝人デュポン社製;屈折率1.65)上に、乾燥膜厚が5μmになるように塗布し、紫外線を照射して硬化させた。その後、有機EL素子9の作製法と同様にして、銀ナノワイヤを含有する透明導電層、有機エレクトロルミネッセンス層、陰極、光取出し部材を形成し、有機EL素子18とした。
〔外部取り出し量子効率〕
作製した有機EL素子に対し、2.5mA/cm2定電流を流したときの外部取り出し量子効率(%)を不活性ガス雰囲気下で測定した。なお、測定には分光放射輝度計CS−1000(コニカミノルタセンシング製)を用いた。得られた結果を有機EL素子1の測定値を100としたときの相対値で表2に表した。
作製した有機EL素子の発光部に対し、光出射面を内側にし、屈曲半径2cmになるように曲げて伸ばす動作を不活性ガス雰囲気下で10回繰り返した。曲げ伸ばし試験を実施した前後の発光状態を目視で観察し、下記のランクづけを行った。
○:輝点あるいは黒点がみられるが、安定した発光が見られる
△:輝点あるいは黒点がみられ、発光輝度が不安定である
×:発光しない。
作製した有機EL素子を100℃、40%RHの恒温槽中に24時間保管した後の発光状態を目視で観察し、下記のランクづけを行った。
○:輝点あるいは黒点がみられるが、安定した発光が見られる
△:輝点あるいは黒点がみられ、発光輝度が不安定である
×:発光しない
得られた結果を表2に表した。
実施例1で作製した本発明の有機EL素子10をガラスケースで覆い、照明装置とした。ガラスカバー内には窒素ガスが充填され、光出射面と反対側のガラスカバー内に捕水剤を設けた。
実施例1で作製した本発明の有機EL素子10を透明バリヤフィルム(二酸化ケイ素膜で被覆された透明樹脂フィルム)で覆い、フレキシブルな照明装置とした。本発明に係る照明装置は多少の屈曲動作に対しても高い発光効率を維持し、発光寿命の長い白色光を発する薄型の照明装置として使用することが出来た。
Claims (5)
- 透明基材上に透明導電層、有機エレクトロルミネッセンス層および対向電極が順次積層された有機エレクトロルミネッセンス素子において、該透明基材と該透明導電層の間に、該透明導電層に接して形成された有機無機複合材料層を有し、かつ、各層の膜厚が下記式を満足することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
式1 5< t3/(t1+t2) <50
式2 1< t3 <20
ただし、
t1:有機エレクトロルミネッセンス層の膜厚(μm)
t2:透明導電層の膜厚(μm)
t3:有機無機複合材料層の膜厚(μm)である。 - 前記有機無機複合材料層が、樹脂中に粒径1〜20nmの無機微粒子を含有する有機無機複合材料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素子。
- 前記透明導電層と前記有機無機複合材料層の屈折率差が0.1以下であることを特徴とする請求項1または2記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記透明導電層が、金属ナノワイヤを含有することを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 請求項1から4の何れか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いることを特徴とする照明装置。
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