JPWO2014208271A1 - 有機エレクトロルミネッセンス素子、その製造方法、及び有機エレクトロルミネッセンスデバイス - Google Patents
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Abstract
本発明の課題は、発光ムラがなく、形状精度が高く、かつ日中屋外の好天時など表示であるべきときは、明瞭に視認でき、非表示であるべきときには、視認できない有機エレクトロルミネッセンス素子及び当該有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法、さらに、当該有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた有機エレクトロルミネッセンスデバイスを提供することである。本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、光取り出し側から、少なくとも円偏光板、低リターデーション基材、透明電極、少なくとも一つの発光ユニット及び反射電極をこの順に有することを特徴とする。
Description
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子、その製造方法、及び有機エレクトロルミネッセンスデバイスに関する。より詳しくは、発光ムラがなく、形状精度が高く、かつ明所での視認性の優れた有機エレクトロルミネッセンス素子、有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法、及び有機エレクトロルミネッセンスデバイスに関する。なお、デバイスとは素子という意味でも使われるが、このデバイスとはスマートデバイス(スマートフォン、タブレットパソコン)等を意味しており異なっている。
近年、平面状の光源体として、導光板を用いた発光ダイオード(Light Emitting Diode:LED)及び有機発光ダイオード(Organic Light Emitting Diode:OLED、以下、有機エレクトロルミネッセンス素子ともいう。)が注目されている。導光板LEDについては、一般照明のみならず、液晶表示装置(Liquid Crystal Display:LCD)用バックライトなど、様々な場面、用途で使用されるようになってきた(例えば、特許文献1参照。)。
特に、2008年頃から、スマートデバイス(スマートフォン、タブレットパソコン)の生産量が伸び、導光板LEDが使用されている。
主には、メインディスプレイ(例えば、LCD)のバックライト用途であるが、その他の使用用途として、デバイス下部にある共通機能キーボタンのバックライトとしても、導光板LEDが組み込まれることが多くなっている。
共通機能キーボタンには、主に、「ホーム」(四角形などのマークで表示)、「戻る」(矢印マークなどで表示)、「検索」(虫眼鏡マークなどで表示)の3種類が使用されることが多い。これら共通機能キーボタンは、一般的には、カバーガラスに表示したいマークのパターンを印刷しておき、カバーガラスの内部に上記のような導光板LEDを設置し、必要な場面に応じてLEDが発光して光が導光板(フィルム)を通して導光され、パターン部分に印刷されたドット形状の拡散部材を通して表示側へ光を取り出す構成になっている。
しかし、LED導光方式を用いて上記共通機能キーボタンの発光を実現するには、いくつかの問題がある。
一つには、LEDの設置スペースが狭いため導光板(フィルム)を薄くする必要があるが、導光板を薄くすると、LEDソースの発光効率に対して、機器としての効率が低下してしまう。
また、キー表示のサイド側から光を導光するため、キーボタンの模様や形状によっては発光輝度のムラが生じる。これを解決しようとした場合、LEDソースの数を増やす必要があり、結果的にコストアップと消費電力増につながる。
さらには、場面に応じたキー表示の変更ができず、これを実現しようとすると、LED導光ユニットを複数枚重ねた構成となってしまい、厚さ増とコスト増につながってしまう。
そのため、現状では、共通機能キーボタンの表示は、場面によらず1種類のみで、かつ発光ムラの多い、導光のためのドット形状が視認できてしまうようなキーユニットに限られてしまっている。
ユーザーニーズから、上記三つの問題を解決可能な共通機能キーユニットが求められている。例えば、画面の向きに応じて、矢印マークの向きを適宜変更可能であり、発光ムラのない均一発光が得られ、未発光時に矢印マークの形状を視認できないようなものである。導光板LEDを用いた方式では、現状これを達成できていない。
一方、面発光であるため導光板を必要としない有機エレクトロルミネッセンス素子を用いたキーユニットでは、有機エレクトロルミネッセンス(以下、「有機EL」ともいう。)素子作製時に、マスクによりキー表示に対応した形状をパターニングすることも可能ではあるが、場面表示に応じて、同一場所で任意のマーク形状を切り替えるような発光パターンは不可能であった。
さらに、作製時のマスクによるパターニングのみでは、解像度が低いという問題点もあった。また、日中屋外の好天時など光量の多いところでは外部の光(太陽光など)が反射電極で反射光となり、本来は、非表示であるべきときも、あたかも表示されているかのように見えるという問題を有していた。
本発明は、上記問題・状況に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、発光ムラがなく、形状精度が高く、かつ日中屋外の好天時など明所での視認性の優れた、すなわち、表示であるべきときには、明瞭に視認でき、非表示であるべきときには、視認できない、黒表示に優れた有機エレクトロルミネッセンス素子、及び当該有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法、さらには、当該有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた有機エレクトロルミネッセンスデバイスを提供することである。
本発明者は、上記課題を解決すべく、上記問題の原因等について検討する過程において、有機エレクトロルミネッセンス素子の光取り出し側から、少なくとも円偏光板、低リターデーション基材、透明電極、少なくとも一つの発光ユニット及び反射電極をこの順に有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とすることによって、発光ムラがなく、形状精度が高く、かつ日中屋外の好天時など明所でも視認性に優れた、すなわち、表示であるべきときは、明瞭に視認でき、非表示であるべきときには、視認できない、黒表示に優れた有機エレクトロルミネッセンス素子が得られることを見出し、本発明に至った。
すなわち、本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。
1.光取り出し側から、少なくとも円偏光板、低リターデーション基材、透明電極、少なくとも一つの発光ユニット及び反射電極をこの順に有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。
2.前記発光ユニットが、二つ以上あり、当該発光ユニット間に光透過性中間金属層を有することを特徴とする第1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
3.前記発光ユニットが、支持基板上に、一つ又は複数の有機機能層を有しており、少なくとも二つの当該発光ユニットそれぞれにおける少なくとも1層の前記有機機能層が、当該有機機能層の形成過程においてマスクパターン化され、さらに、当該有機機能層の形成後に、前記少なくとも二つの発光ユニットが、光照射によりパターン化されて、発光機能が変調されている領域と、変調されていない領域とを有しており、当該発光ユニットが、個別に又は同時に、電気的に駆動可能であることを特徴とする第1項又は第2項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
4.前記低リターデーション基材が、フィルム状基材であり、かつガスバリア層を有することを特徴とする第1項から第3項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
5.前記低リターデーション基材の厚さ方向リターデーション値Rtの絶対値が、測定光波長550nm、23℃・55%RH環境下において、10nm以下であることを特徴とする第1項から第4項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
6.前記低リターデーション基材の厚さ方向リターデーション値Rtの絶対値が、測定光波長550nm、23℃・55%RH環境下において、5nm以下であることを特徴とする第1項から第5項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
7.前記低リターデーション基材の厚さ方向リターデーション値Rtの絶対値が、測定光波長550nm、23℃・55%RH環境下において、1nm以下であることを特徴とする第1項から第6項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
8.前記反射電極の全光線反射率が50〜100%の範囲内であることを特徴とする第1項から第7項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
9.前記マスクパターン化される少なくとも1層の有機機能層が、正孔輸送層又は正孔注入層であることを特徴とする第3項から第8項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
10.前記二つ以上の発光ユニットが、それぞれ異なる発光パターンを有することを特徴とする第2項から第9項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
11.前記有機エレクトロルミネッセンス素子が、光取り出し側に、黒色フィルターを有することを特徴とする第1項から第10項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
12.第1項から第11項に記載の有機エレクトロスミネッセンス素子を製造する有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法であって、
少なくとも一つの発光ユニットにおける少なくとも1層の有機機能層を、当該有機機能層の形成過程において、マスクを用いてパターン化する工程と、
前記少なくとも一つの発光ユニットを光照射により、発光機能が変調された領域と、変調されていない領域とに一括でパターン化する工程と、
を経て、発光パターンを形成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の製造方法。
少なくとも一つの発光ユニットにおける少なくとも1層の有機機能層を、当該有機機能層の形成過程において、マスクを用いてパターン化する工程と、
前記少なくとも一つの発光ユニットを光照射により、発光機能が変調された領域と、変調されていない領域とに一括でパターン化する工程と、
を経て、発光パターンを形成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の製造方法。
13.第1項から第11項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子が、具備されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンスデバイス。
本発明の上記手段により、発光ムラがなく、形状精度が高く、かつ日中屋外の好天時など明所での視認性に優れた、すなわち表示であるべきときには、明瞭に視認でき、非表示であるべきときには、視認できない、黒表示効果に優れた(明所、暗所を問わずに、パターンが確認可能で、明所においても非発光時は黒く見える)有機エレクトロルミネッセンス素子、及び当該有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法、さらには、当該有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた有機エレクトロルミネッセンスデバイスを提供することができる。
すなわち、従来、ディスプレイ用途の素子の基材としては、一般的に光学的に透明かつ複屈折の無いガラスが用いられてきたため問題とはならなかった。しかし、本願のようにスマートデバイス用途に軽量・薄膜・小型化を厳しく求めると樹脂(プラスチック)フィルムへの置き換えが必要となり、この際に樹脂の複屈折に起因するリターデーションが偏光を乱すため、円偏光板の黒表示化の機能を大きく損なうことが明らかとなり、リターデーションの制御が必要であることが分かった。
本発明の有機EL素子は、光取り出し側から、少なくとも円偏光板、低リターデーション基材、透明電極、少なくとも一つの発光ユニット及び反射電極をこの順に有することを特徴とする。この特徴は、請求項1から請求項13までの請求項に係る発明に共通する技術的特徴である。
本発明の実施態様としては、前記発光ユニットが、二つ以上あり、当該発光ユニット間に光透過性中間金属層を有することが、両方の発光ユニットが発光する光を取り出すことができるので好ましい。
また、前記発光ユニットが、支持基板上に、一つ又は複数の有機機能層を有しており、少なくとも二つの当該発光ユニットそれぞれにおける少なくとも1層の前記有機機能層が、当該有機機能層の形成過程においてマスクパターン化され、さらに、当該有機機能層の形成後に、前記少なくとも二つの発光ユニットが、光照射によりパターン化されて、発光機能が変調されている領域と、変調されていない領域とを有しており、当該発光ユニットが、個別に又は同時に、電気的に駆動可能であることが、二つ以上の異なるパターンを個別に又は同時に表示することができるので好ましい。
また、前記低リターデーション基材が、フィルム状基材であり、かつガスバリア層を有することが、ガスバリア機能に優れるとともに、フレキシブルでかつ薄層・軽量の有機EL素子とすることができるので好ましい。
また、前記低リターデーション基材の厚さ方向リターデーション値Rtの絶対値が、測定光波長550nm、23℃・55%RH環境下において、10nm以下であることが、円偏光板の黒表示効果を発揮させることができるので好ましい。
さらに、前記低リターデーション基材の厚さ方向リターデーション値Rtの絶対値が、測定光波長550nm、23℃・55%RH環境下において、5nm以下であることが、円偏光板の黒表示効果をより大きく発揮させることができるので好ましい。
さらに、前記低リターデーション基材の厚さ方向リターデーション値Rtの絶対値が、測定光波長550nm、23℃・55%RH環境下において、1nm以下であることが、円偏光板の黒表示効果を更により大きく発揮させることができるので好ましい。
また、前記反射電極の全光線反射率が50〜100%の範囲内であることが、発光ユニットが発光する光が電極で吸収されることなく、光取り出し側に効率よく取り出すことができるので好ましい。
また、前記マスクパターン化される少なくとも1層の有機機能層が、正孔輸送層又は正孔注入層であると省プロセス、かつマスクの形状精度を向上させる効果が得られるので好ましい。
また、前記二つ以上の発光ユニットが、それぞれ異なる発光パターンを有することが、二つ以上の異なるパターンを個別に又は同時に表示することができるので好ましい。
さらに、前記有機エレクトロルミネッセンス素子が、光取り出し側に、黒色フィルターを有すると明所においても、非発光時に黒色となる効果を、更に大きくすることができるので好ましい。
本発明の有機EL素子の製造方法が、少なくとも一つの発光ユニットにおける少なくとも1層の有機機能層を、当該有機機能層の形成過程において、マスクを用いてパターン化する工程と、前記少なくとも一つの発光ユニットを光照射により、発光機能が変調された領域と、変調されていない領域とに一括でパターン化する工程とを経て、発光パターンを形成する製造方法であると、パターン形状精度が高い発光パターンを容易に得ることができる。
また、本発明の有機EL素子は、有機ELデバイスに好適に具備され得る。
以下、本発明とその構成要素、及び本発明を実施するための形態・態様について詳細な説明をする。なお、本願において、数値範囲を表す「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用している。
≪有機EL素子≫
本発明の有機EL素子は、光取り出し側(発光面側)から、少なくとも円偏光板、低リターデーション基材、透明電極、少なくとも一つの発光ユニット及び反射電極をこの順に有する。さらに表面貼付部材としては、ハーフミラー又は黒色フィルターが接合していることが好ましい。
本発明の有機EL素子は、光取り出し側(発光面側)から、少なくとも円偏光板、低リターデーション基材、透明電極、少なくとも一つの発光ユニット及び反射電極をこの順に有する。さらに表面貼付部材としては、ハーフミラー又は黒色フィルターが接合していることが好ましい。
有機EL素子には、下記に説明するようなトップエミッションタイプとボトムエミッションタイプの2種がある。
<トップエミッションタイプの有機EL素子>
図1は、本発明の有機EL素子の実施形態の一つである円偏光板を取り付けたトップエミッションタイプの有機EL素子1Aの層構成の断面の模式図である。
図1は、本発明の有機EL素子の実施形態の一つである円偏光板を取り付けたトップエミッションタイプの有機EL素子1Aの層構成の断面の模式図である。
図1で、支持基板2の上に陽極4を有し、その上に発光ユニット6を設け、その上に陰極12、さらに封止部材40を有し、この封止部材40の上に円偏光板38を設けた構造となっている。また、陽極4は反射電極として機能し、また電気接続部材4a(取出し電極)が接続する。
トップエミッションタイプの場合、封止部材40(封止基材)は低リターデーション基材から構成される。この低リターデーション基材は、後述するガスバリア層を有するフィルム状基材であることが好ましい。
<ボトムエミッションタイプの有機EL素子>
図2は、本発明の有機EL素子のもう一つの実施形態である円偏光板を取り付けたボトムエミッションタイプの有機EL素子1Bの層構成の断面の模式図である。
図2は、本発明の有機EL素子のもう一つの実施形態である円偏光板を取り付けたボトムエミッションタイプの有機EL素子1Bの層構成の断面の模式図である。
図2において、円偏光板38の上に支持基板2を有し、その上に陽極4、さらにその上に発光ユニット6、陰極12を積層し、さらに封止部材40を設けた構造となっている。また、ここでは、陰極12が反射電極として機能する。陽極4には、電気接続部材4aが接続する。
ボトムエミッションタイプでは、支持基板2は低リターデーション基材から構成されている。低リターデーション基材から構成される支持基板2は、後述するガスバリア層を有するフィルム状基材であることが好ましい。
以下、本発明の有機EL素子の構成について、順を追って説明する。
≪円偏光板≫
本発明に用いられる円偏光板38は、直線偏光膜(偏光子ともいう。)とλ/4位相差フィルムを貼り合わせたものである。一般に市販されているものを使用することができる。本発明においては、この円偏光板を有機EL素子の光取り出し側に用いる。
本発明に用いられる円偏光板38は、直線偏光膜(偏光子ともいう。)とλ/4位相差フィルムを貼り合わせたものである。一般に市販されているものを使用することができる。本発明においては、この円偏光板を有機EL素子の光取り出し側に用いる。
円偏光板の主たる構成要素である偏光膜とは、一定方向の偏波面の光だけを通す素子であり、代表的なものとして、ポリビニルアルコール系偏光フィルムがある。これは、主に、ポリビニルアルコール系フィルムにヨウ素を染色させたものと2色性染料を染色させたものとがある。偏光膜は、ポリビニルアルコール水溶液を成膜し、これを一軸延伸させて染色するか、染色した後一軸延伸してから、好ましくはホウ素化合物で耐久性処理を行ったものが用いられている。偏光膜の膜厚としては、5〜30μmの範囲内、好ましくは8〜15μmの範囲内である偏光膜が好ましく用いられており、本発明においては、このような偏光膜も好適に用いることができる。
λ/4位相差フィルムとは、直線偏光を円偏光に変換し、円偏光を直線偏光に変換できるフィルムであり、23℃・55%RH環境下、光波長550nmで測定した面内リターデーション値Roが、100〜170nmの範囲内であるフィルムである。また、前記λ/4位相差フィルム及び偏光膜を積層して形成した偏光板は、有機EL素子と組み合わせて用いることにより外光反射を防止する効果を有する。
より詳しくはλ/4位相差フィルムは、直線偏光の偏光面の45°方向において1/4波長の位相差を与え円偏光とする機能を有する。1/2波長の位相差を与えると、つまり、λ/4位相差フィルムを2回経ると、λ/2位相差フィルムを1回経たのと同様になり、元の直線偏光に対して直交する直線偏光が得られる。したがって、直線偏光膜(偏光子)との組合せにより外光反射を防止可能にすることができる。
より詳しくはλ/4位相差フィルムは、直線偏光の偏光面の45°方向において1/4波長の位相差を与え円偏光とする機能を有する。1/2波長の位相差を与えると、つまり、λ/4位相差フィルムを2回経ると、λ/2位相差フィルムを1回経たのと同様になり、元の直線偏光に対して直交する直線偏光が得られる。したがって、直線偏光膜(偏光子)との組合せにより外光反射を防止可能にすることができる。
また、円偏光板の表面には、市販の偏光板保護フィルムを用いることも好ましく、具体的には、KC8UX2MW、KC4UX、KC5UX、KC4UY、KC8UY、KC12UR、KC4UEW、KC8UE、KC4UE(コニカミノルタ(株)製)等が挙げられる。
円偏光板と支持基板等とを貼り合わせるために用いられる粘着剤は、光学的に透明であることはもとより、適度な粘弾性や粘着特性を示すものが好ましい。
具体的には、アクリル系共重合体やエポキシ系樹脂、ポリウレタン、シリコーン系ポリマー、ポリエーテル、ブチラール系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、合成ゴム等が挙げられる。中でも、アクリル系共重合体は、最も粘着物性を制御しやすく、かつ透明性や耐候性、耐久性などに優れていることから好ましく用いることができる。
これら粘着剤は、基板上に塗設・乾燥法又は熱熔融法等により膜形成させ、必要に応じ化学硬化法、熱硬化法、光硬化法等により硬化させることができる。
本発明の有機EL素子における円偏光板の表示機能について説明する。円偏光板は直線偏光膜及びλ/4位相差フィルムとからなる。前記円偏光板は発光ユニットからの光の出射側に配置され、直線偏光膜側(上側)を有機EL素子の外側にし、λ/4位相差フィルム側を有機EL素子の内側にして配置される。
有機EL素子に、外部から光が入射すると、直線偏光膜の偏光軸方向に一致する直線偏光成分のみが直線偏光膜を通過する。他の成分は、直線偏光膜に吸収される。直線偏光膜を通過した直線偏光は、λ/4位相差フィルムを通過することにより円偏光に変換される。円偏光は、有機EL素子の光反射電極に反射されると、逆回りの円偏光になる。逆回りの円偏光は、λ/4位相差フィルムを通過することにより直線偏光膜の偏光軸方向とは90°異なる方向の直線偏光に変換される。この直線偏光は、直線偏光膜を通過できずに吸収される。このようにして、有機EL素子へ外部から入射する光は、全て直線偏光膜に吸収され、反射は防止される。
したがって、日中の屋外等の好天時などにおいても、明所での視認性に優れた、すなわち、表示であるべきときは、明瞭に視認でき、非表示であるべきときには、視認できない有機エレクトロルミネッセンス素子とすることができる。
有機EL素子内部からの光、すなわち、発光ユニットからの発光は、λ/4板を介して直線偏光膜を経て外へ出射される。この時、直線偏光や円偏光ではないため、直線偏光膜に一部吸収されるものの、外部光と異なり光取り出しが可能となる。
本発明においては、このような円偏光板を用いることによって、明所においても、表示であるべきときには、明瞭に視認でき、非表示であるべきときには、視認できない有機EL素子とすることができる。
≪低リターデーション基材≫
本発明に係る低リターデーション基材とは、低リターデーション(低位相差)である基材である。すなわち、位相差の小さい基材をいう。本発明においては、上記円偏光板と低リターデーション基材とを組み合わせて用いることにより、円偏光板の効果を有効に発揮させることができる。
本発明に係る低リターデーション基材とは、低リターデーション(低位相差)である基材である。すなわち、位相差の小さい基材をいう。本発明においては、上記円偏光板と低リターデーション基材とを組み合わせて用いることにより、円偏光板の効果を有効に発揮させることができる。
上記低リターデーション基材とは、複屈折が小さい、また材料が薄い基材をいう。本発明においては、黒表示効果発現の観点から、厚さ方向リターデーション値の絶対値Rtの絶対値が、100より大きいものは低リターデーション基材から除外される。
複屈折材料の複屈折は、複屈折Δn、リターデーション(位相差)、主軸方位(遅相軸又は進相軸)で表される。
複屈折は、屈折率n1とn2の差を表す。
リターデーション(位相差)は、複屈折Δnと基材の厚さtの掛け算で表される。すなわち、リターデーションは基材が厚くなるほど大きくなる。また、単位はナノメートル又は度(degree)のどちらかを使用する。ナノメートルで表すと位相差の長さを直接指すのに対して、度の場合は360度を1波長分の位相差として表す。例えば、波長532nm、位相差が90度の場合は532×(90/360)=133nmになる。
主軸方位は、進相軸又は遅相軸のことで、例えば水平方向に対する傾きで表す。
すなわち、複屈折が小さい(n1とn2の差が小さい)ほど、また、複屈折材料が薄いほどリターデーションが小さい(低い)ことになる。
現実の測定機は、複屈折Δnを直接測定する装置は少なく、リターデーションと主軸方位を求める装置が主流となっている。そのため複屈折Δnを求める場合は、リターデーションをあらかじめ測定した試料厚さtで除算して求める。
複屈折を測定する方法としては、具体的には、クロスニコル法、回転検光子法、光弾性変調法、液晶位相変調法などが挙げられる。
クロスニコル法、回転検光子法は測定装置や測定方法が簡便なものの精度が低く、逆に、光弾性変調法、液晶位相変調法は装置が高いものの精度が良く好ましい。
本発明に係る低リターデーション基材で要求されるリターデーション値Rt(位相差)の範囲としては、絶対値が10nm以下、好ましくは、5nm以下、更に好ましくは、1nm以下である。
本発明においては、上述の円偏光板と低リターデーション基材とを組み合わせて用いることにより、優良な黒表示の効果を得ることができる。
低リターデーション基材のリターデーション値Rtの絶対値が、上記範囲内であると、優良な黒表示の効果が得られる。
具体的な低リターデーション基材となりえる材料として、最も一般的な材料はガラス等の無機材料である。近年、薄膜化技術が向上したものの本願のスマートデバイスのように軽量・薄膜・小型化を厳しく求められる用途においては、まだまだ樹脂(フィルム)の特性にはかなわないでいる。低リターデーション基材としての樹脂材料としては、例えば、PC(ポリカーボネート)、TAC(トリアセチルセルロース)、COP(シクロオレフィンポリマー)などのフィルム基材が挙げられる。
さらに、市販されているものとしては、PC(ポリカーボネート):帝人化成社製のピュアエースWR−S5やピュアエースC110−100、TAC(トリアセチルセルロース):コニカミノルタ社製、COP(シクロオレフィンポリマー):日本ゼオン社製のZF−14やZF−16、グンゼ社製のFフィルム(CHC付き)、JSR社製のアートンなどが挙げられる。
本発明においては、上記低リターデーション基材のリターデーション値が上記好ましい範囲内であれば、いずれも使用することができる。
(リターデーション値Rtの測定法)
これらのリターデーション値は自動複屈折計KOBRA−21ADH(王子計測機器)を用いて測定することができる。
式(I) Ro=(nx−ny)×d
式(II) Rt={(nx+ny)/2−nz}×d
(nxは、光学フィルムの面内方向において屈折率が最大になる方向xにおける屈折率を表し、nyは光学フィルムの面内方向において、前記方向xと直交する方向yにおける屈折率を表し、nzは、光学フィルムの厚さ方向zにおける屈折率を表し、d(nm)は光学フィルムの厚さを表す。Roは面内方向リターデーション、Rtは厚さ方向のリターデーションを表す。)
これらのリターデーション値は自動複屈折計KOBRA−21ADH(王子計測機器)を用いて測定することができる。
式(I) Ro=(nx−ny)×d
式(II) Rt={(nx+ny)/2−nz}×d
(nxは、光学フィルムの面内方向において屈折率が最大になる方向xにおける屈折率を表し、nyは光学フィルムの面内方向において、前記方向xと直交する方向yにおける屈折率を表し、nzは、光学フィルムの厚さ方向zにおける屈折率を表し、d(nm)は光学フィルムの厚さを表す。Roは面内方向リターデーション、Rtは厚さ方向のリターデーションを表す。)
本発明においては、この低リターデーション基材と円偏光板とを組み合わせて用いることにより、日中屋外の好天時など明所での視認性に優れた、すなわち、表示であるべきときは、明瞭に視認でき、非表示であるべきときには、視認できない有機エレクトロルミネッセンス素子とすることができる。
本発明に係る低リターデーション基材は、フィルム状基材であり、かつガスバリア層(ガスバリア膜ともいう。)を有することが好ましい。
本発明においては、この光取り出し側に位置するガスバリア層としては、有機EL素子を薄膜化できるという観点から樹脂フィルムに光学的に透明な、すなわち全光線透過率が少なくとも60〜100%ある金属や金属酸化物やSi、C、Nに由来する公知の各種無機膜のバリアを好ましく使用することができる。さらには、バリア層付き樹脂フィルムは、酸素透過度が1×10−3ml/(m2・24h・atm)以下、及び水蒸気透過度が1×10−3g/(m2・24h)以下のものであることが好ましい。また、酸素透過度が1×10−5ml/(m2・24h・atm)以下、及び水蒸気透過度が1×10−5g/(m2・24h)以下であることがより好ましい。
本発明においては、トップエミッションタイプの有機EL素子において、このガスバリア層を有するフィルム状の低リターデーション基材を封止部材として用いることが好ましい。また、ボトムエミッションタイプの場合は、支持基板がガスバリア層を有するフィルム状の低リターデーション基材であることが好ましい。
≪有機EL素子の層構成≫
本発明の有機EL素子の層構成の好ましい具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。
(I)陽極/第1発光ユニット/中間金属層/第2発光ユニット/陰極
(II)陽極/第1発光ユニット/第1中間金属層/第2発光ユニット/第2中間金属層/第3発光ユニット/陰極
(I−1)陽極/白色発光ユニット/中間金属層/白色発光ユニット/陰極
(II−1)陽極/白色発光ユニット/第1中間金属層/白色発光ユニット/第2中間金属層/白色発光ユニット/陰極
本発明の有機EL素子の層構成の好ましい具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。
(I)陽極/第1発光ユニット/中間金属層/第2発光ユニット/陰極
(II)陽極/第1発光ユニット/第1中間金属層/第2発光ユニット/第2中間金属層/第3発光ユニット/陰極
(I−1)陽極/白色発光ユニット/中間金属層/白色発光ユニット/陰極
(II−1)陽極/白色発光ユニット/第1中間金属層/白色発光ユニット/第2中間金属層/白色発光ユニット/陰極
本発明の有機EL素子の一例として、上記構成(I)の有機EL素子を図3に示す。
図3に示すとおり、有機EL素子1は、支持基板2上に、陽極4、発光ユニット6、中間金属層8、発光ユニット10及び陰極12が順次積層され、構成されている。
支持基板2側端部には、陽極4が引き出され、電気接続部材4aが形成されている。
中間金属層8は、光透過性を有している。
<発光ユニット>
本発明において、発光ユニット数としては、一つ以上であれば特に制限はないが、生産効率を鑑みると、2〜10の範囲内であることが好ましく、2〜3の範囲内であることがより好ましい。なお、発光ユニット数をN(Nは2以上の整数)とすると、中間金属層数は(N−1)である。
本発明において、発光ユニット数としては、一つ以上であれば特に制限はないが、生産効率を鑑みると、2〜10の範囲内であることが好ましく、2〜3の範囲内であることがより好ましい。なお、発光ユニット数をN(Nは2以上の整数)とすると、中間金属層数は(N−1)である。
また、発光ユニットの層構成の好ましい具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。
(i)正孔注入輸送層/発光層/電子注入輸送層
(ii)正孔注入輸送層/発光層/正孔阻止層/電子注入輸送層
(iii)正孔注入輸送層/電子阻止層/発光層/正孔阻止層/電子注入輸送層
(iv)正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層
(v)正孔注入層/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/電子注入層
(vi)正孔注入層/正孔輸送層/電子阻止層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/電子注入層
(i)正孔注入輸送層/発光層/電子注入輸送層
(ii)正孔注入輸送層/発光層/正孔阻止層/電子注入輸送層
(iii)正孔注入輸送層/電子阻止層/発光層/正孔阻止層/電子注入輸送層
(iv)正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層
(v)正孔注入層/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/電子注入層
(vi)正孔注入層/正孔輸送層/電子阻止層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/電子注入層
本発明においては、各発光ユニットの構成として、異なるものを組み合わせて使用することができるが、発光ユニットを構成する発光層を除いて、同一の層、材料を用いた構成であることが好ましく、さらに、発光層数も同一であることが好ましい。これにより、生産上、使用材料数を少なくでき、コスト面、品質管理面においてメリットがあり、さらに、蒸着プロセスであれば成膜チャンバーを各発光ユニットで共通化しやすい等、生産効率面のメリットも享受することができる。
上記と同様の理由から、発光層を含む全層の構成、材料が同じであることが特に好ましい。
発光ユニットを構成する各層の形成方法としては、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、LB法(ラングミュア−ブロジェット法)、インクジェット法、スプレー法、印刷法、スロット型コータ法等の公知の薄層形成法により実施することができる。
以下、本発明の有機EL素子を構成する各層について説明する。
<中間金属層>
本発明で用いられる中間金属層8は、二つの発光ユニット間に配置され、かつ光透過性を有している。
本発明で用いられる中間金属層8は、二つの発光ユニット間に配置され、かつ光透過性を有している。
中間金属層は、その一部微細領域にほとんど金属材料が成膜されていない状態、いわゆるピンホールが形成されていたり、面内方向において網状に形成されていてもよい。あるいは、中間金属層形成部分が、島状(斑状)に形成されていてもよい。
本発明で用いられる中間金属層としては、仕事関数3.0eV以下の金属が用いられる。
中間金属層に用いられる材料としては、カルシウム(仕事関数2.87eV、融点1112.2K)、リチウム(同2.9eV、同453.7K)、ナトリウム(同2.75eV、同371K)、カリウム(同2.3eV、同336.9K)、セシウム(同2.14eV、同301.6K)、ルビジウム(同2.16eV、同312.1K)、バリウム(同2.7eV、同998.2K)、ストロンチウム(同2.59eV、同1042.2K)が挙げられるが、中でも、常圧での融点が400K以上であり、有機EL素子の高温環境下での性能を損なうおそれの小さいリチウム、カルシウム、バリウム、ストロンチウムが好ましい。
中間金属層の層厚は、0.6〜5nmの範囲内であることが好ましく、より好ましくは0.8〜3nmの範囲内であり、更に好ましくは0.8〜2nmの範囲内である。
中間金属層の層厚が5nmより小さい場合、使用する金属材料の光吸収による有機EL素子の効率低下を抑制し、保存安定性、駆動安定性が劣化することがない。
一方で、中間金属層の層厚が0.6nmより大きい場合、有機EL素子の性能安定性、特に素子作製後、比較的初期段階における性能変動が小さい。
なお、本発明における「中間金属層の層厚」とは、中間金属層の単位面積当たりの層の質量を材料の密度で除して求められる「平均層厚」として定義される。したがって、中間金属層の任意の部分の層厚が「平均層厚」より厚くても、あるいは逆に薄くなっていても構わない。
本発明においては、中間金属層の電圧印加方向の導電性を損なうことなく、面内方向の導電性を抑えられることから、中間金属層の発光ユニット側両面が完全平坦面を有するよりも、少なくともその一方の面が非平坦面として形成されていることが好ましい。中間金属層が非平坦面を有するとは、中間金属層の面内方向における形状が網状又は島状となっていることを意味する。
また、中間金属層の陽極側に隣接する層が、単一の有機化合物により形成された層であることが好ましい。この場合、生産プロセスが簡便になり工程管理が容易となること、複数材料を使用することによる性能変動リスクを回避できるという点はもとより、より優れた長期あるいは高温保存安定性、長期駆動安定性が得られることから好ましい。
中間金属層に隣接する層は、陰極側に位置する発光ユニットと陽極側に位置する発光ユニット間で、中間金属層を介して、各発光ユニットからの電荷の授受、各発光ユニットへの電荷の注入を容易に行うことができる機能を有していることが望ましい。
このような機能を有する層として、電荷輸送性を高めるため、例えば、電荷輸送性有機材料と、該有機材料を酸化若しくは還元できる、又は該有機材料と電荷移動錯体を形成し得るような無機材料や有機金属錯体とをドーピングした混合層として形成することが好ましい。
<発光層>
発光層には、ホスト化合物及び発光ドーパントが含まれていることが好ましい。
発光層には、ホスト化合物及び発光ドーパントが含まれていることが好ましい。
発光層に含有される発光ドーパントは、発光層の層厚方向に対し、均一な濃度で含有されていてもよく、また濃度分布を有していてもよい。
各発光ユニットに包含される個々の発光層の層厚は、特に制限はないが、形成する層の均質性や、発光時に不必要な高電圧を印加するのを防止し、かつ、駆動電流に対する発光色の安定性向上の観点から、5〜200nmの範囲内に調整することが好ましく、更に好ましくは10〜100nmの範囲内に調整される。
以下、発光層に含まれるリン光ホスト化合物及びリン光ドーパントについて説明する。
(1)リン光ホスト化合物
本発明に用いられるリン光ホスト化合物としては、構造的には特に制限はないが、代表的にはカルバゾール誘導体、トリアリールアミン誘導体、芳香族ボラン誘導体、含窒素複素環化合物、チオフェン誘導体、フラン誘導体、オリゴアリーレン化合物等の基本骨格を有するものや、カルボリン誘導体やジアザカルバゾール誘導体(ここで、ジアザカルバゾール誘導体とは、カルボリン誘導体のカルボリン環を構成する炭化水素環の少なくとも一つの炭素原子が窒素原子で置換されているものを表す。)等が挙げられる。
本発明に用いられるリン光ホスト化合物としては、構造的には特に制限はないが、代表的にはカルバゾール誘導体、トリアリールアミン誘導体、芳香族ボラン誘導体、含窒素複素環化合物、チオフェン誘導体、フラン誘導体、オリゴアリーレン化合物等の基本骨格を有するものや、カルボリン誘導体やジアザカルバゾール誘導体(ここで、ジアザカルバゾール誘導体とは、カルボリン誘導体のカルボリン環を構成する炭化水素環の少なくとも一つの炭素原子が窒素原子で置換されているものを表す。)等が挙げられる。
リン光ホスト化合物は、単独で用いてもよいし、複数種併用して用いてもよい。
発光層に用いられるリン光ホスト化合物としては、下記一般式(a)で表される化合物であることが好ましい。
一般式(a)中、「X」は、NR′、O、S、CR′R″又はSiR′R″を表す。R′及びR″は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。「Ar」は、芳香族環を表す。nは、0〜8の整数を表す。
一般式(a)における「X」において、R′及びR″で表される置換基としては、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基等)、シクロアルキル基(例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等)、アルケニル基(例えば、ビニル基、アリル基、1−プロペニル基、2−ブテニル基、1,3−ブタジエニル基、2−ペンテニル基、イソプロペニル基等)、アルキニル基(例えば、エチニル基、プロパルギル基等)、芳香族炭化水素基(芳香族炭素環基、アリール基等ともいい、例えば、フェニル基、p−クロロフェニル基、メシチル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基、アズレニル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ビフェニリル基等)、芳香族複素環基(例えば、フリル基、チエニル基、ピリジル基、ピリダジニル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、トリアジニル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、キナゾリニル基、カルバゾリル基、カルボリニル基、ジアザカルバゾリル基(カルボリニル基のカルボリン環を構成する任意の炭素原子の一つが窒素原子で置き換わったものを示す。)、フタラジニル基等)、複素環基(例えば、ピロリジル基、イミダゾリジル基、モルホリル基、オキサゾリジル基等)、アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基等)、シクロアルコキシ基(例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等)、アリールオキシ基(例えば、フェノキシ基、ナフチルオキシ基等)、アルキルチオ基(例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、ドデシルチオ基等)、シクロアルキルチオ基(例えば、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基等)、アリールチオ基(例えば、フェニルチオ基、ナフチルチオ基等)、アルコキシカルボニル基(例えば、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基等)、アリールオキシカルボニル基(例えば、フェニルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基等)、スルファモイル基(例えば、アミノスルホニル基、メチルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基、ブチルアミノスルホニル基、ヘキシルアミノスルホニル基、シクロヘキシルアミノスルホニル基、オクチルアミノスルホニル基、ドデシルアミノスルホニル基、フェニルアミノスルホニル基、ナフチルアミノスルホニル基、2−ピリジルアミノスルホニル基等)、アシル基(例えば、アセチル基、エチルカルボニル基、プロピルカルボニル基、ペンチルカルボニル基、シクロヘキシルカルボニル基、オクチルカルボニル基、2−エチルヘキシルカルボニル基、ドデシルカルボニル基、フェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基、ピリジルカルボニル基等)、アシルオキシ基(例えば、アセチルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、ブチルカルボニルオキシ基、オクチルカルボニルオキシ基、ドデシルカルボニルオキシ基、フェニルカルボニルオキシ基等)、アミド基(例えば、メチルカルボニルアミノ基、エチルカルボニルアミノ基、ジメチルカルボニルアミノ基、プロピルカルボニルアミノ基、ペンチルカルボニルアミノ基、シクロヘキシルカルボニルアミノ基、2−エチルヘキシルカルボニルアミノ基、オクチルカルボニルアミノ基、ドデシルカルボニルアミノ基、フェニルカルボニルアミノ基、ナフチルカルボニルアミノ基等)、カルバモイル基(例えば、アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、プロピルアミノカルボニル基、ペンチルアミノカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基、オクチルアミノカルボニル基、2−エチルヘキシルアミノカルボニル基、ドデシルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基、ナフチルアミノカルボニル基、2−ピリジルアミノカルボニル基等)、ウレイド基(例えば、メチルウレイド基、エチルウレイド基、ペンチルウレイド基、シクロヘキシルウレイド基、オクチルウレイド基、ドデシルウレイド基、フェニルウレイド基ナフチルウレイド基、2−ピリジルアミノウレイド基等)、スルフィニル基(例えば、メチルスルフィニル基、エチルスルフィニル基、ブチルスルフィニル基、シクロヘキシルスルフィニル基、2−エチルヘキシルスルフィニル基、ドデシルスルフィニル基、フェニルスルフィニル基、ナフチルスルフィニル基、2−ピリジルスルフィニル基等)、アルキルスルホニル基(例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、ブチルスルホニル基、シクロヘキシルスルホニル基、2−エチルヘキシルスルホニル基、ドデシルスルホニル基等)、アリールスルホニル基又はヘテロアリールスルホニル基(例えば、フェニルスルホニル基、ナフチルスルホニル基、2−ピリジルスルホニル基等)、アミノ基(例えば、アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、2−エチルヘキシルアミノ基、ドデシルアミノ基、アニリノ基、ナフチルアミノ基、2−ピリジルアミノ基等)、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等)、フッ化炭化水素基(例えば、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ペンタフルオロフェニル基等)、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシ基、メルカプト基、シリル基(例えば、トリメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、トリフェニルシリル基、フェニルジエチルシリル基等)、ホスホノ基等が挙げられる。
これらの置換基は、上記の置換基によって更に置換されていてもよい。また、これらの置換基は、複数が互いに結合して環を形成していてもよい。
一般式(a)において、好ましい「X」はNR′又はOであり、R′としては芳香族炭化水素基、芳香族複素環基が特に好ましい。
一般式(a)において、「Ar」で表される芳香族環としては、芳香族炭化水素環又は芳香族複素環が挙げられる。
「Ar」で表される芳香族環は、単環、縮合環のいずれでもよく、更には、未置換でも、上述のR′及びR″で表される置換基を有していてもよい。
一般式(a)において、「Ar」で表される芳香族炭化水素環としては、例えば、ベンゼン環、ビフェニル環、ナフタレン環、アズレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ピレン環、クリセン環、ナフタセン環、トリフェニレン環、o−テルフェニル環、m−テルフェニル環、p−テルフェニル環、アセナフテン環、コロネン環、フルオレン環、フルオラントレン環、ナフタセン環、ペンタセン環、ペリレン環、ペンタフェン環、ピセン環、ピレン環、ピラントレン環、アンスラアントレン環等が挙げられる。
一般式(a)において、「Ar」で表される芳香族複素環としては、例えば、フラン環、ジベンゾフラン環、チオフェン環、オキサゾール環、ピロール環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、ベンゾイミダゾール環、オキサジアゾール環、トリアゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、チアゾール環、インドール環、インダゾール環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾオキサゾール環、キノキサリン環、キナゾリン環、シンノリン環、キノリン環、イソキノリン環、フタラジン環、ナフチリジン環、カルバゾール環、カルボリン環、ジアザカルバゾール環(カルボリン環を構成する炭化水素環の炭素原子の一つが窒素原子で置換されている環を示す。)等が挙げられる。
上記の中でも、一般式(a)において、「Ar」で表される芳香族環として好ましく用いられるのは、カルバゾール環、カルボリン環、ジベンゾフラン環、ベンゼン環であり、より好ましく用いられるのは、カルバゾール環、カルボリン環、ベンゼン環である。さらには、置換基を有するベンゼン環が特に好ましく、カルバゾリル基を有するベンゼン環が最も好ましい。
また、一般式(a)において、「Ar」で表される芳香族環としては、下記に示すような、各々3環以上の縮合環であることが好ましい一態様であり、そのような3環以上が縮合した芳香族炭化水素縮合環としては、具体的には、ナフタセン環、アントラセン環、テトラセン環、ペンタセン環、ヘキサセン環、フェナントレン環、ピレン環、ベンゾピレン環、ベンゾアズレン環、クリセン環、ベンゾクリセン環、アセナフテン環、アセナフチレン環、トリフェニレン環、コロネン環、ベンゾコロネン環、ヘキサベンゾコロネン環、フルオレン環、ベンゾフルオレン環、フルオランテン環、ペリレン環、ナフトペリレン環、ペンタベンゾペリレン環、ベンゾペリレン環、ペンタフェン環、ピセン環、ピラントレン環、コロネン環、ナフトコロネン環、オバレン環、アンスラアントレン環等が挙げられる。
また、3環以上が縮合した芳香族複素環としては、具体的には、アクリジン環、ベンゾキノリン環、カルバゾール環、カルボリン環、フェナジン環、フェナントリジン環、フェナントロリン環、カルボリン環、サイクラジン環、キンドリン環、テペニジン環、キニンドリン環、トリフェノジチアジン環、トリフェノジオキサジン環、フェナントラジン環、アントラジン環、ペリミジン環、ジアザカルバゾール環(カルボリン環を構成する炭化水素環の炭素原子の一つが窒素原子で置き換わったものを示す。)、フェナントロリン環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、ナフトフラン環、ナフトチオフェン環、ベンゾジフラン環、ベンゾジチオフェン環、ナフトジフラン環、ナフトジチオフェン環、アントラフラン環、アントラジフラン環、アントラチオフェン環、アントラジチオフェン環、チアントレン環、フェノキサチイン環、チオファントレン環(ナフトチオフェン環)等が挙げられる。
また、3環以上が縮合した芳香族複素環としては、具体的には、アクリジン環、ベンゾキノリン環、カルバゾール環、カルボリン環、フェナジン環、フェナントリジン環、フェナントロリン環、カルボリン環、サイクラジン環、キンドリン環、テペニジン環、キニンドリン環、トリフェノジチアジン環、トリフェノジオキサジン環、フェナントラジン環、アントラジン環、ペリミジン環、ジアザカルバゾール環(カルボリン環を構成する炭化水素環の炭素原子の一つが窒素原子で置き換わったものを示す。)、フェナントロリン環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、ナフトフラン環、ナフトチオフェン環、ベンゾジフラン環、ベンゾジチオフェン環、ナフトジフラン環、ナフトジチオフェン環、アントラフラン環、アントラジフラン環、アントラチオフェン環、アントラジチオフェン環、チアントレン環、フェノキサチイン環、チオファントレン環(ナフトチオフェン環)等が挙げられる。
また、一般式(a)において、nは0〜8の整数を表すが、0〜2の整数であることが好ましく、特に「X」がO又はSである場合には、1又は2であることが好ましい。
以下、一般式(a)で表されるリン光ホスト化合物の具体例を示すが、これらに限定されるものではない。
また、本発明に用いるリン光ホスト化合物は、低分子化合物でも、繰り返し単位をもつ高分子化合物でもよく、ビニル基やエポキシ基のような重合性基を有する低分子化合物(蒸着重合性発光ホスト)でもよい。
リン光ホスト化合物としては、正孔輸送能、電子輸送能を有しつつ、かつ、発光の長波長化を防ぎ、高Tg(ガラス転移温度)である化合物が好ましい。本発明においては、ガラス転移点が90℃以上の化合物が好ましく、更には130℃以上の化合物が優れた特性を得られることから好ましい。
ここで、ガラス転移点(Tg)とは、DSC(Differential Scanning Colorimetry:示差走査熱量法)を用いて、JIS K 7121に準拠した方法により求められる値である。
また、本発明においては、従来公知のホスト化合物を用いることもできる。
従来公知のホスト化合物の具体例としては、以下の文献に記載されている化合物を好適に用いることができる。例えば、特開2001−257076号公報、同2002−308855号公報、同2001−313179号公報、同2002−319491号公報、同2001−357977号公報、同2002−334786号公報、同2002−8860号公報、同2002−334787号公報、同2002−15871号公報、同2002−334788号公報、同2002−43056号公報、同2002−334789号公報、同2002−75645号公報、同2002−338579号公報、同2002−105445号公報、同2002−343568号公報、同2002−141173号公報、同2002−352957号公報、同2002−203683号公報、同2002−363227号公報、同2002−231453号公報、同2003−3165号公報、同2002−234888号公報、同2003−27048号公報、同2002−255934号公報、同2002−260861号公報、同2002−280183号公報、同2002−299060号公報、同2002−302516号公報、同2002−305083号公報、同2002−305084号公報、同2002−308837号公報等が挙げられる。
本発明の有機EL素子が複数の発光層を有する場合、リン光ホスト化合物は発光層ごとに異なっていてもよいが、同一の化合物であることが生産効率上、工程管理上好ましい。
また、リン光ホスト化合物は、その最低励起3重項エネルギー(T1)が、2.7eVより大きいことがより高い発光効率を得られることから好ましい。
本発明でいう最低励起3重項エネルギーとは、ホスト化合物を溶媒に溶解し、液体窒素温度において観測したリン光発光スペクトルの最低振動バンド間遷移に対応する発光バンドのピークエネルギーのことをいう。
(2)リン光発光ドーパント
本発明に用いることができるリン光発光ドーパントは、公知のものの中から選ぶことができる。例えば、元素の周期表で8族〜10族の金属を含有する錯体系化合物、好ましくはイリジウム化合物、オスミウム化合物、若しくは白金化合物(白金錯体系化合物)、又は希土類錯体から選ぶことができる。中でも、最も好ましいのはイリジウム化合物である。
本発明に用いることができるリン光発光ドーパントは、公知のものの中から選ぶことができる。例えば、元素の周期表で8族〜10族の金属を含有する錯体系化合物、好ましくはイリジウム化合物、オスミウム化合物、若しくは白金化合物(白金錯体系化合物)、又は希土類錯体から選ぶことができる。中でも、最も好ましいのはイリジウム化合物である。
白色発光を呈する有機EL素子を作製する場合、少なくとも緑、黄、赤領域の発光を担う発光体としては、リン光発光材料が好ましい。
(一般式(A)〜(C)で表される部分構造)
また、リン光発光ドーパントとして青色リン光発光ドーパントを用いる場合、有機EL素子の発光層に使用される公知のものの中から適宜選択して用いることができるが、下記一般式(A)〜(C)から選ばれる少なくとも一つの部分構造を有していることが好ましい。
また、リン光発光ドーパントとして青色リン光発光ドーパントを用いる場合、有機EL素子の発光層に使用される公知のものの中から適宜選択して用いることができるが、下記一般式(A)〜(C)から選ばれる少なくとも一つの部分構造を有していることが好ましい。
一般式(A)中、「Ra」は、水素原子、脂肪族基、芳香族基又は複素環基を表す。「Rb」及び「Rc」は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。「A1」は、芳香族環又は芳香族複素環を形成するのに必要な残基を表す。「M」は、Ir又はPtを表す。
一般式(B)中、「Ra」は、水素原子、脂肪族基、芳香族基又は複素環基を表す。「Rb」、「Rc」、「Rb1」及び「Rc1」は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。「A1」は、芳香族環又は芳香族複素環を形成するのに必要な残基を表す。「M」は、Ir又はPtを表す。
一般式(C)中、「Ra」は、水素原子、脂肪族基、芳香族基又は複素環基を表す。「Rb」及び「Rc」は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。「A1」は、芳香族環又は芳香族複素環を形成するのに必要な残基を表す。「M」は、Ir又はPtを表す。
一般式(A)〜(C)において、「Ra」で表される脂肪族基としては、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、2−エチル−ヘキシル基、オクチル基、ウンデシル基、ドデシル基、テトラデシル基)、シクロアルキル基(例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基)が挙げられ、芳香族基としては、例えば、フェニル基、トリル基、アズレニル基、アントラニル基、フェナントリル基、ピレニル基、クリセニル基、ナフタセニル基、o−テルフェニル基、m−テルフェニル基、p−テルフェニル基、アセナフテニル基、コロネニル基、フルオレニル基、ペリレニル基等が挙げられ、複素環基としては、例えば、ピロリル基、インドリル基、フリル基、チエニル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、インドリジニル基、キノリニル基、カルバゾリル基、インドリニル基、チアゾリル基、ピリジル基、ピリダジニル基、チアジアジニル基、オキサジアゾリル基、ベンゾキノリニル基、チアジアゾリル基、ピロロチアゾリル基、ピロロピリダジニル基、テトラゾリル基、オキサゾリル基、クロマニル基等を挙げることができる。
これらの基は、一般式(a)におけるR′及びR″で表される置換基を有していてもよい。
一般式(A)〜(C)において、「Rb」、「Rc」、「Rb1」及び「Rc1」で表される置換基としては、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基等)、シクロアルキル基(例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等)、アルケニル基(例えば、ビニル基、アリル基等)、アルキニル基(例えば、エチニル基、プロパルギル基等)、アリール基(例えば、フェニル基、ナフチル基等)、芳香族複素環基(例えば、フリル基、チエニル基、ピリジル基、ピリダジニル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、トリアジニル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、キナゾリニル基、フタラジニル基等)、複素環基(例えば、ピロリジル基、イミダゾリジル基、モルホリル基、オキサゾリジル基等)、アルコキシル基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基等)、シクロアルコキシル基(例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等)、アリールオキシ基(例えば、フェノキシ基、ナフチルオキシ基等)、アルキルチオ基(例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、ドデシルチオ基等)、シクロアルキルチオ基(例えば、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基等)、アリールチオ基(例えば、フェニルチオ基、ナフチルチオ基等)、アルコキシカルボニル基(例えば、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基等)、アリールオキシカルボニル基(例えば、フェニルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基等)、スルファモイル基(例えば、アミノスルホニル基、メチルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基、ブチルアミノスルホニル基、ヘキシルアミノスルホニル基、シクロヘキシルアミノスルホニル基、オクチルアミノスルホニル基、ドデシルアミノスルホニル基、フェニルアミノスルホニル基、ナフチルアミノスルホニル基、2−ピリジルアミノスルホニル基等)、アシル基(例えば、アセチル基、エチルカルボニル基、プロピルカルボニル基、ペンチルカルボニル基、シクロヘキシルカルボニル基、オクチルカルボニル基、2−エチルヘキシルカルボニル基、ドデシルカルボニル基、フェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基、ピリジルカルボニル基等)、アシルオキシ基(例えば、アセチルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、ブチルカルボニルオキシ基、オクチルカルボニルオキシ基、ドデシルカルボニルオキシ基、フェニルカルボニルオキシ基等)、アミド基(例えば、メチルカルボニルアミノ基、エチルカルボニルアミノ基、ジメチルカルボニルアミノ基、プロピルカルボニルアミノ基、ペンチルカルボニルアミノ基、シクロヘキシルカルボニルアミノ基、2−エチルヘキシルカルボニルアミノ基、オクチルカルボニルアミノ基、ドデシルカルボニルアミノ基、フェニルカルボニルアミノ基、ナフチルカルボニルアミノ基等)、カルバモイル基(例えば、アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、プロピルアミノカルボニル基、ペンチルアミノカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基、オクチルアミノカルボニル基、2−エチルヘキシルアミノカルボニル基、ドデシルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基、ナフチルアミノカルボニル基、2−ピリジルアミノカルボニル基等)、ウレイド基(例えば、メチルウレイド基、エチルウレイド基、ペンチルウレイド基、シクロヘキシルウレイド基、オクチルウレイド基、ドデシルウレイド基、フェニルウレイド基ナフチルウレイド基、2−ピリジルアミノウレイド基等)、スルフィニル基(例えば、メチルスルフィニル基、エチルスルフィニル基、ブチルスルフィニル基、シクロヘキシルスルフィニル基、2−エチルヘキシルスルフィニル基、ドデシルスルフィニル基、フェニルスルフィニル基、ナフチルスルフィニル基、2−ピリジルスルフィニル基等)、アルキルスルホニル基(例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、ブチルスルホニル基、シクロヘキシルスルホニル基、2−エチルヘキシルスルホニル基、ドデシルスルホニル基等)、アリールスルホニル基(例えば、フェニルスルホニル基、ナフチルスルホニル基、2−ピリジルスルホニル基等)、アミノ基(例えば、アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、2−エチルヘキシルアミノ基、ドデシルアミノ基、アニリノ基、ナフチルアミノ基、2−ピリジルアミノ基等)、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等)、フッ化炭化水素基(例えば、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ペンタフルオロフェニル基等)、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシ基、メルカプト基、シリル基(例えば、トリメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、トリフェニルシリル基、フェニルジエチルシリル基等)等が挙げられる。
これらの置換基は、上記の置換基によって更に置換されていてもよい。
一般式(A)〜(C)において、「A1」で表される芳香族環としては、ベンゼン環、ビフェニル環、ナフタレン環、アズレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ピレン環、クリセン環、ナフタセン環、トリフェニレン環、o−テルフェニル環、m−テルフェニル環、p−テルフェニル環、アセナフテン環、コロネン環、フルオレン環、フルオラントレン環、ナフタセン環、ペンタセン環、ペリレン環、ペンタフェン環、ピセン環、ピレン環、ピラントレン環、アンスラアントレン環等が挙げられ、芳香族複素環としては、フラン環、チオフェン環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、ベンゾイミダゾール環、オキサジアゾール環、トリアゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、チアゾール環、インドール環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾオキサゾール環、キノキサリン環、キナゾリン環、フタラジン環、カルバゾール環、カルボリン環、ジアザカルバゾール環(カルボリン環を構成する炭化水素環の炭素原子の一つが窒素原子で置換されている環を示す。)等が挙げられる。
一般式(A)〜(C)において、「M」は、Ir又はPtを表すが、中でもIrが好ましい。
一般式(A)〜(C)の構造は部分構造であり、それ自身が完成構造の発光ドーパントとなるには、中心金属の価数に対応した配位子が必要である。そのような配位子としては、具体的には、ハロゲン(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子等)、アリール基(例えば、フェニル基、p−クロロフェニル基、メシチル基、トリル基、キシリル基、ビフェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基等)、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、イソプロピル基、ヒドロキシエチル基、メトキシメチル基、トリフルオロメチル基、t−ブチル基等)、アルキルオキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、芳香族複素環基(例えば、フリル基、チエニル基、ピリジル基、ピリダジニル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、トリアジニル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、キナゾリニル基、カルバゾリル基、カルボリニル基、フタラジニル基等)、一般式(A)〜(C)の金属を除いた部分構造等が挙げられる。
発光ドーパントとしては、一般式(A)〜(C)の部分構造3個で完成構造となるトリス体が好ましい。
以下、上記一般式(A)〜(C)の部分構造を有する青色リン光発光ドーパントを例示するが、これらに限定されるものではない。
(3)蛍光発光ドーパント
蛍光発光ドーパント(蛍光性ドーパント、蛍光発光体ともいう。)としては、クマリン系色素、ピラン系色素、シアニン系色素、クロコニウム系色素、スクアリウム系色素、オキソベンツアントラセン系色素、フルオレセイン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム系色素、ペリレン系色素、スチルベン系色素、ポリチオフェン系色素、希土類錯体系蛍光体等が挙げられる。
蛍光発光ドーパント(蛍光性ドーパント、蛍光発光体ともいう。)としては、クマリン系色素、ピラン系色素、シアニン系色素、クロコニウム系色素、スクアリウム系色素、オキソベンツアントラセン系色素、フルオレセイン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム系色素、ペリレン系色素、スチルベン系色素、ポリチオフェン系色素、希土類錯体系蛍光体等が挙げられる。
<注入層:正孔注入層、電子注入層>
注入層は、必要に応じて設けることができ、陽極又は中間金属層と、発光層又は正孔輸送層との間、あるいは陰極又は中間金属層と、発光層又は電子輸送層との間に存在させてもよい。
注入層は、必要に応じて設けることができ、陽極又は中間金属層と、発光層又は正孔輸送層との間、あるいは陰極又は中間金属層と、発光層又は電子輸送層との間に存在させてもよい。
注入層とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために、電極及び中間金属層と有機層間に設けられる層のことで、例えば、「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)」の第2編第2章「電極材料」(123〜166頁)にその詳細が記載されており、正孔注入層(陽極バッファー層)と電子注入層(陰極バッファー層)とがある。
正孔注入層(陽極バッファー層)としては、特開平9−45479号公報、同9−260062号公報、同8−288069号公報等にもその詳細が記載されており、具体例として、銅フタロシアニンに代表されるフタロシアニンバッファー層、酸化バナジウムに代表される酸化物バッファー層、アモルファスカーボンバッファー層、ポリアニリン(エメラルディン)やポリチオフェン等の導電性高分子を用いた高分子バッファー層等が挙げられる。また、特表2003−519432号公報に記載されている材料を使用することも好ましい。
正孔注入層は、複数の材料を混合して用いてもよいが、本発明においては、単一の有機化合物によって形成されることが好ましい。理由として、複数の材料を混合して使用する場合、混合比の生産時における変動、例えば、成膜基板面内における混合比変動等による性能変動のリスクが高くなることが挙げられる。
正孔注入層の層厚については特に制限はないが、通常は0.1〜100nm程度の範囲内、好ましくは1〜30nmの範囲内である。
電子注入層に好適な材料としては、電子輸送層と陰極間に設ける電子注入層においては、仕事関数3eV以下のアルカリ金属、アルカリ土類金属、及びこれらの化合物が挙げられる。アルカリ金属化合物としては、具体的には、フッ化カリウム、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化セシウム、酸化リチウム、リチウムキノリン錯体、炭酸セシウム等が挙げられ、フッ化リチウム、フッ化セシウムが好ましい。
中間金属層の陽極側に隣接する層としては、アルカリ金属化合物あるいはアルカリ土類化合物からなる層を設けないことが好ましい。
電子注入層の層厚については特に制限はないが、通常は0.1〜10nm程度の範囲内、好ましくは0.1〜2nmの範囲内である。
<阻止層:正孔阻止層、電子阻止層>
阻止層は、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。
阻止層は、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。
正孔阻止層とは、広い意味では電子輸送層の機能を有し、電子を輸送する機能を有しつつ正孔を輸送する能力が著しく小さい正孔阻止材料からなり、電子を輸送しつつ正孔を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。また、後述する電子輸送層の構成を必要に応じて、正孔阻止層として用いることができる。
正孔阻止層は、発光層に隣接して設けられていることが好ましい。
一方、電子阻止層とは、広い意味では正孔輸送層の機能を有し、正孔を輸送する機能を有しつつ電子を輸送する能力が著しく小さい材料からなり、正孔を輸送しつつ電子を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。また、後述する正孔輸送層の構成を必要に応じて電子阻止層として用いることができる。
正孔阻止層及び電子阻子層の層厚としては、好ましくは3〜100nmの範囲内であり、更に好ましくは5〜30nmの範囲内である。
<正孔輸送層>
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、単層又は複数層設けることができる。
正孔輸送材料としては、正孔の注入若しくは輸送、又は電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。例えば、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体や、導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマー等が挙げられる。
正孔輸送材料としては、上記のものを使用することができるが、更には、ポルフィリン化合物、芳香族第3級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、特に芳香族第3級アミン化合物を用いることが好ましい。
芳香族第3級アミン化合物及びスチリルアミン化合物の代表例としては、N,N,N′,N′−テトラフェニル−4,4′−ジアミノフェニル、N,N′−ジフェニル−N,N′−ビス(3−メチルフェニル)−〔1,1′−ビフェニル〕−4,4′−ジアミン(TPD)、2,2−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)プロパン、1,1−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)シクロヘキサン、N,N,N′,N′−テトラ−p−トリル−4,4′−ジアミノビフェニル、1,1−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)−4−フェニルシクロヘキサン、ビス(4−ジメチルアミノ−2−メチルフェニル)フェニルメタン、ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)フェニルメタン、N,N′−ジフェニル−N,N′−ジ(4−メトキシフェニル)−4,4′−ジアミノビフェニル、N,N,N′,N′−テトラフェニル−4,4′−ジアミノジフェニルエーテル、4,4′−ビス(ジフェニルアミノ)クオードリフェニル、N,N,N−トリ(p−トリル)アミン、4−(ジ−p−トリルアミノ)−4′−〔4−(ジ−p−トリルアミノ)スチリル〕スチルベン、4−N,N−ジフェニルアミノ−(2−ジフェニルビニル)ベンゼン、3−メトキシ−4′−N,N−ジフェニルアミノスチルベンゼン、N−フェニルカルバゾール、更には、米国特許第5061569号明細書に記載されている2個の縮合芳香族環を分子内に有するもの、例えば、4,4′−ビス〔N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ〕ビフェニル(NPD)、特開平4−308688号公報に記載されているトリフェニルアミンユニットが3個スターバースト型に連結された4,4′,4″−トリス〔N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ〕トリフェニルアミン(MTDATA)等が挙げられる。
さらに、これらの材料を高分子鎖に導入した、又はこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。また、p型−Si、p型−SiC等の無機化合物も正孔注入材料、正孔輸送材料として使用することができる。
また、特開平4−297076号公報、特開2000−196140号公報、特開2001−102175号公報、J.Appl.Phys.,95,5773(2004)、特開平11−251067号公報、J.Huang et.al.著文献(Applied Physics Letters 80(2002),p.139)、特表2003−519432号公報に記載されているような、いわゆるp型半導体的性質を有するとされる正孔輸送材料を用いることもできる。本発明においては、より高効率の発光素子が得られることから、これらの材料を用いることが好ましい。
正孔輸送層は、上記材料の1種又は2種以上からなる1層構造であってもよい。
正孔輸送層の層厚については特に制限はないが、通常は5nm〜5μm程度の範囲内、好ましくは5〜200nmの範囲内である。
<電子輸送層>
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る。
電子輸送層は、単層又は複数層設けることができる。
電子輸送層に用いられる電子輸送材料としては、陰極又は中間金属層を介して注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよく、従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができる。例えば、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、ビピリジル誘導体、フレオレニリデンメタン誘導体、カルボジイミド、アントラキノジメタン及びアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体等が挙げられる。また、上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送材料として用いることができる。さらに、これらの材料を高分子鎖に導入した、又はこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。
本発明においては、中間金属層に隣接して電子輸送層を設ける場合には、ピリジン環をその構造の中に包含する化合物であることが好ましい。
また、8−キノリノール誘導体の金属錯体、例えば、トリス(8−キノリノール)アルミニウム(Alq)、トリス(5,7−ジクロロ−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(5,7−ジブロモ−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(2−メチル−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(5−メチル−8−キノリノール)アルミニウム、ビス(8−キノリノール)亜鉛(Znq)等、及びこれらの金属錯体の中心金属がIn、Mg、Cu、Ca、Sn、Ga又はPbに置き替わった金属錯体も、電子輸送材料として用いることができる。その他、メタルフリー若しくはメタルフタロシアニン、又はそれらの末端がアルキル基やスルホ基等で置換されているものも、電子輸送材料として好ましく用いることができる。また、発光層の材料としても用いられるジスチリルピラジン誘導体も、電子輸送材料として用いることができるし、正孔注入層、正孔輸送層と同様に、n型−Si、n型−SiC等の無機半導体も電子輸送材料として用いることができる。
電子輸送層には、複数の材料を混合して用いてもよい。アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物のドーピングを行うこともできるが、電子輸送層は、単一の有機化合物によって形成されることが好ましい。理由として、複数の材料を混合して使用する場合、混合比の生産時における変動、例えば、成膜基板面内における濃度変動等による性能変動のリスクが高くなることが挙げられる。
本発明においては、低仕事関数の中間金属層を用いることにより、アルカリ金属等のドーピングを行わずとも、中間金属層からの電子注入性を損なうことなく好適な性能を得ることができる。
電子輸送層に含まれる有機化合物のガラス転移温度は、110℃以上であることがより優れた高温保存性、高温プロセス安定性が得られることから好ましい。
電子輸送層の層厚については特に制限はないが、通常は5nm〜5μm程度の範囲内、好ましくは5〜200nmの範囲内である。
<支持基板>
本発明の有機EL素子に適用する支持基板2(基体、基板、基材又は支持体ともいう。)としては、ガラス、プラスチック等の種類には特に限定はなく、また、透明であっても不透明であってもよい。支持基板側から光を取り出す場合には、支持基板は透明であることが好ましい。好ましく用いられる透明な支持基板としては、ガラス、石英、透明樹脂フィルムを挙げることができる。特に好ましい支持基板は、有機EL素子に可撓性を与えることが可能な樹脂フィルムである。
本発明の有機EL素子に適用する支持基板2(基体、基板、基材又は支持体ともいう。)としては、ガラス、プラスチック等の種類には特に限定はなく、また、透明であっても不透明であってもよい。支持基板側から光を取り出す場合には、支持基板は透明であることが好ましい。好ましく用いられる透明な支持基板としては、ガラス、石英、透明樹脂フィルムを挙げることができる。特に好ましい支持基板は、有機EL素子に可撓性を与えることが可能な樹脂フィルムである。
樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロファン、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート(TAC)、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)、セルロースアセテートフタレート、セルロースナイトレート等のセルロースエステル類又はそれらの誘導体、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンビニルアルコール、シンジオタクティックポリスチレン、ポリカーボネート、ノルボルネン樹脂、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン類、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトンイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、ナイロン、ポリメチルメタクリレート、アクリルあるいはポリアリレート類、アートン(商品名、JSR社製)あるいはアペル(商品名、三井化学社製)といったシクロオレフィン系樹脂等が挙げられる。
樹脂フィルムの表面には、無機物、有機物の被膜又はその両者のハイブリッド被膜が形成されていてもよく、JIS K 7129−1992に準拠した方法で測定された水蒸気透過度が0.01g/(m2・24h)以下のガスバリア性フィルムであることが好ましく、更には、JIS K 7126−1992に準拠した方法で測定された酸素透過度が1×10−3ml/(m2・24h・atm)以下、及び水蒸気透過度が1×10−3g/(m2・24h)以下の高ガスバリア性フィルムであることが好ましく、更には、酸素透過度が1×10−5ml/(m2・24h・atm)以下、及び水蒸気透過度が1×10−5g/(m2・24h)以下であることが特に好ましい。
ガスバリア層を形成する材料としては、水分や酸素など素子の劣化をもたらすものの浸入を抑制する機能を有する材料であればよく、例えば、酸化ケイ素、二酸化ケイ素、窒化ケイ素などを用いることができる。さらに、ガスバリア層の脆弱性を改良するために、これら無機層と有機材料からなる層の積層構造を持たせることがより好ましい。無機層と有機材料からなる層の積層順については特に制限はないが、両者を交互に複数回積層させることが好ましい。
ガスバリア層の形成方法については、特に限定はなく、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマCVD法、レーザーCVD法、熱CVD法、コーティング法などを用いることができるが、特開2004−68143号公報に記載されているような大気圧プラズマ重合法によるものも好適に用いることができる。
不透明な支持基板としては、例えば、アルミ、ステンレス等の金属板・フィルムや不透明樹脂基板、セラミック製の基板等が挙げられる。
本発明においては、ボトムエミッションタイプの有機EL素子においては、支持基板としては、前述の低リターデーション基材が用いられる。また、低リターデーション基材が、可撓性を有する透明性の高いフィルム状基材であって、ガスバリア層を有する樹脂フィルムであることが好ましい。ガスバリア層としては、上記ガスバリア層が好ましく用いられる。
<封止部材>
本発明の有機EL素子の封止に用いられる封止手段としては、例えば、封止部材と、電極、支持基板とを接着剤で接着する方法を挙げることができる。
本発明の有機EL素子の封止に用いられる封止手段としては、例えば、封止部材と、電極、支持基板とを接着剤で接着する方法を挙げることができる。
封止部材としては、有機EL素子の表示領域を覆うように配置されていればよく、凹板状でも、平板状でもよい。
また、透明性、電気絶縁性は特に限定されないが、前述のトップエミッションタイプの場合は、光取り出し側に封止部材が配置されるので、透明性が高いことが好ましい。
具体的には、ガラス板、ポリマー板・フィルム、金属板・フィルム等が挙げられる。ガラス板としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英等を挙げることができる。また、ポリマー板としては、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルファイド、ポリサルフォン等を挙げることができる。金属板としては、ステンレス、鉄、銅、アルミニウム、マグネシウム、ニッケル、亜鉛、クロム、チタン、モリブテン、シリコン、ゲルマニウム及びタンタルからなる群から選ばれる1種以上の金属又は合金からなるものが挙げられる。
本発明においては、有機EL素子を薄膜化できるということから樹脂フィルム又は金属フィルムを好ましく使用することができる。さらには、樹脂フィルムは、酸素透過度が1×10−3ml/(m2・24h・atm)以下、及び水蒸気透過度が1×10−3g/(m2・24h)以下のものであることが好ましい。また、酸素透過度が1×10−5ml/(m2・24h・atm)以下、及び水蒸気透過度が1×10−5g/(m2・24h)以下であることがより好ましい。
封止部材を凹状に加工するのは、サンドブラスト加工、化学エッチング加工等が使われる。
接着剤としては、具体的には、アクリル酸系オリゴマー、メタクリル酸系オリゴマーの反応性ビニル基を有する光硬化及び熱硬化型接着剤、2−シアノアクリル酸エステルなどの湿気硬化型等の接着剤を挙げることができる。また、エポキシ系などの熱及び化学硬化型(二液混合)を挙げることができる。また、ホットメルト型のポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィンを挙げることができる。また、カチオン硬化タイプの紫外線硬化型エポキシ樹脂接着剤を挙げることができる。
なお、有機EL素子が熱処理により劣化する場合があるので、室温(25℃)から80℃までに接着硬化できるものが好ましい。また、接着剤中に乾燥剤を分散させておいてもよい。封止部分への接着剤の塗布は、市販のディスペンサーを使ってもよいし、スクリーン印刷のように印刷してもよい。
封止部材と有機EL素子の表示領域との間隙には、気相及び液相では、窒素、アルゴン等の不活性気体や、フッ化炭化水素、シリコンオイルのような不活性液体を注入することが好ましい。また、真空とすることも可能である。また、内部に吸湿性化合物を封入することもできる。
吸湿性化合物としては、例えば、金属酸化物(例えば、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム等)、硫酸塩(例えば、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸コバルト等)、金属ハロゲン化物(例えば、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、フッ化セシウム、フッ化タンタル、臭化セリウム、臭化マグネシウム、ヨウ化バリウム、ヨウ化マグネシウム等)、過塩素酸類(例えば、過塩素酸バリウム、過塩素酸マグネシウム等)等が挙げられ、硫酸塩、金属ハロゲン化物及び過塩素酸類においては無水塩が好適に用いられる。
本発明においては、トップエミッションタイプの有機EL素子において、封止部材としては、前述の低リターデーション基材が用いられる。また、低リターデーション基材が、可撓性を有するフィルム状基材であって、ガスバリア層を有する樹脂フィルムであることが好ましい。ガスバリア層としては前述のガスバリア層が好ましく用いられる。
<保護膜、保護板>
有機EL素子の機械的強度を高めるために、上記封止用フィルムの外側に保護膜あるいは保護板を設けてもよい。特に、封止が封止膜により行われている場合には、その機械的強度は必ずしも高くないため、このような保護膜、保護板を設けることが好ましい。これに使用することができる材料としては、上記封止に用いたのと同様のガラス板、ポリマー板・フィルム、金属板・フィルム等を用いることができるが、軽量かつ薄膜化ということから、樹脂フィルムを用いることが好ましい。
有機EL素子の機械的強度を高めるために、上記封止用フィルムの外側に保護膜あるいは保護板を設けてもよい。特に、封止が封止膜により行われている場合には、その機械的強度は必ずしも高くないため、このような保護膜、保護板を設けることが好ましい。これに使用することができる材料としては、上記封止に用いたのと同様のガラス板、ポリマー板・フィルム、金属板・フィルム等を用いることができるが、軽量かつ薄膜化ということから、樹脂フィルムを用いることが好ましい。
<陽極>
陽極4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を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、Ag、Al等の金属、CuI、インジウム・スズ酸化物(ITO)、SnO2、ZnO等の導電性透明材料が挙げられる。また、IDIXO(In2O3−ZnO)等非晶質で透明導電膜を作製可能な材料を用いてもよい。
陽極4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を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、Ag、Al等の金属、CuI、インジウム・スズ酸化物(ITO)、SnO2、ZnO等の導電性透明材料が挙げられる。また、IDIXO(In2O3−ZnO)等非晶質で透明導電膜を作製可能な材料を用いてもよい。
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余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、コーティング方式など湿式成膜法を用いることもできる。
陽極側より発光を取り出す場合には、透過率を10%より大きくすることが望ましい。
また、陽極としてのシート抵抗値は、数百Ω/□以下が好ましい。
膜厚は材料にもよるが、通常5〜1000nmの範囲内、好ましくは5〜200nmの範囲内で選ばれる。
<陰極>
一方、陰極12としては、金属、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、銀、アルミニウム等が挙げられる。これらの中でも、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2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や、アルミニウム、銀等が好適である。
一方、陰極12としては、金属、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、銀、アルミニウム等が挙げられる。これらの中でも、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2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や、アルミニウム、銀等が好適である。
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値は、数百Ω/□以下が好ましく、膜厚は通常5nm〜5μmの範囲内、好ましくは5〜200nmの範囲内で選ばれる。
なお、発光した光を透過させるため、有機EL素子の陽極又は陰極のいずれか一方、すなわち光取り出し側の電極が、透明又は半透明であれば、発光輝度が向上し好都合である。
また、陰極に上記材料を1〜20nmの範囲内の膜厚で作製した後に、陽極の説明で挙げた導電性透明材料をその上に作製することで、透明又は半透明の陰極を作製することができ、これを応用することで陽極と陰極との両方が透過性を有する素子を作製することができる。
<反射電極>
本発明においては、有機EL素子の光取り出し側と反対側の電極、すなわち、トップエミッションの場合は、前述の陽極が反射電極となり、ボトムエミッションの場合は、前述の陰極が反射電極として機能する。
反射電極の全光線反射率は、50〜100%の範囲内であることが好ましい。このような反射電極としては、前記の陽極・陰極で列挙した金属類が挙げられる。
本発明においては、有機EL素子の光取り出し側と反対側の電極、すなわち、トップエミッションの場合は、前述の陽極が反射電極となり、ボトムエミッションの場合は、前述の陰極が反射電極として機能する。
反射電極の全光線反射率は、50〜100%の範囲内であることが好ましい。このような反射電極としては、前記の陽極・陰極で列挙した金属類が挙げられる。
反射電極の全光線反射率が、上記範囲内であると発光ユニットが発光した光が、反射電極で吸収されず反射する光量が増加するので、発光ユニットが発光した光を有効に利用することができ、表示されるパターンの視認性を向上させることができる。
全光線反射率は、JIS K7361に従って測定することができる。
全光線反射率は、JIS K7361に従って測定することができる。
<表面貼付部材>
本発明において、表面貼付部材とは、有機EL素子の表面に設けられた円偏光板をいう。本発明においては、表面貼付部材として前記円偏光板の他にハーフミラー部材又は黒色フィルターを有していてもよい。
本発明において、表面貼付部材とは、有機EL素子の表面に設けられた円偏光板をいう。本発明においては、表面貼付部材として前記円偏光板の他にハーフミラー部材又は黒色フィルターを有していてもよい。
(ハーフミラー)
ハーフミラーとは、鏡の一種であるが、鏡に当たった光線の総てを反射せず、その光量の何割かを透過させる性質を持った半透明鏡のことをいう。本発明においては、通常、一眼レフの距離計やファインダーに使われるもの、TTL測光の一部やTTL・AF方式にも利用されている市販のハーフミラーを用いることができる。
ハーフミラーの350〜850nmの光の透過率は、本発明に記載の効果を奏する観点からは、10%以上であることが必須要件であるが、好ましくは、10〜40%である。また、ハーフミラーのもう一つの特徴である、350〜850nmの光反射率は20%以上であることが好ましく、更に好ましくは、20〜60%である。
上記記載の光透過率、光反射率を有するハーフミラーは、市販品を用いることができる。本発明においては、例えば、ニューマジックミラー(保坂硝子株式会社製)等をハーフミラーとして使用することができる。
本発明においては、このハーフミラーを有機EL素子の光取り出し側、すなわち円偏光板の上に設けることにより、鏡としての利用効果を付与可能である。
ハーフミラーとは、鏡の一種であるが、鏡に当たった光線の総てを反射せず、その光量の何割かを透過させる性質を持った半透明鏡のことをいう。本発明においては、通常、一眼レフの距離計やファインダーに使われるもの、TTL測光の一部やTTL・AF方式にも利用されている市販のハーフミラーを用いることができる。
ハーフミラーの350〜850nmの光の透過率は、本発明に記載の効果を奏する観点からは、10%以上であることが必須要件であるが、好ましくは、10〜40%である。また、ハーフミラーのもう一つの特徴である、350〜850nmの光反射率は20%以上であることが好ましく、更に好ましくは、20〜60%である。
上記記載の光透過率、光反射率を有するハーフミラーは、市販品を用いることができる。本発明においては、例えば、ニューマジックミラー(保坂硝子株式会社製)等をハーフミラーとして使用することができる。
本発明においては、このハーフミラーを有機EL素子の光取り出し側、すなわち円偏光板の上に設けることにより、鏡としての利用効果を付与可能である。
(黒色フィルター)
黒色フィルターとは、色再現に影響を与えずに光量を減少させるフィルターであり、灰色又は黒色で、その濃さの度合いにより光量の減少度合いが異なる。本発明においては、この黒色フィルターを有機EL素子の光取り出し側、すなわち円偏光板の上に設けることにより、黒表示効果をより大きくすることができる。
黒色フィルターは一般にはNDフィルター(光量調整用フィルター)などと呼ばれ、写真業界において各社より市販されている。具体的には富士フイルム株式会社やイーストマン・コダック株式会社の製品がある。
黒色フィルターとは、色再現に影響を与えずに光量を減少させるフィルターであり、灰色又は黒色で、その濃さの度合いにより光量の減少度合いが異なる。本発明においては、この黒色フィルターを有機EL素子の光取り出し側、すなわち円偏光板の上に設けることにより、黒表示効果をより大きくすることができる。
黒色フィルターは一般にはNDフィルター(光量調整用フィルター)などと呼ばれ、写真業界において各社より市販されている。具体的には富士フイルム株式会社やイーストマン・コダック株式会社の製品がある。
≪発光パターンを有する有機EL素子の製造方法≫
本発明の発光パターンを有する有機EL素子の製造方法は、少なくとも一対の電極間に一つ又は複数の有機機能層を備えた有機EL素子が、状態に応じて、発光パターンを2種類以上切り替え可能なことを特徴とする。
本発明の発光パターンを有する有機EL素子の製造方法は、少なくとも一対の電極間に一つ又は複数の有機機能層を備えた有機EL素子が、状態に応じて、発光パターンを2種類以上切り替え可能なことを特徴とする。
なお、ここでいう「パターン」とは、有機EL素子により表示される図案(図の柄や模様)、文字、画像等をいう。
ここでは、一例として、図3に示す有機EL素子1の製造方法を説明する。
(1)積層工程
本発明の有機EL素子1の製造方法では、支持基板2上に、陽極4、発光ユニット6、中間金属層8、発光ユニット10及び陰極12を積層して形成する工程(積層工程)を行う。
(1)積層工程
本発明の有機EL素子1の製造方法では、支持基板2上に、陽極4、発光ユニット6、中間金属層8、発光ユニット10及び陰極12を積層して形成する工程(積層工程)を行う。
まず、支持基板2を準備し、該支持基板2上に、所望の電極物質、例えば、陽極用物質からなる薄膜を1μm以下、好ましくは10〜200nmの範囲内の膜厚になるように、蒸着やスパッタリング等の方法により形成させ、陽極4を作製する。同時に、陽極4端部に、外部電源と接続される電気接続部材4aを蒸着法等の適宜の方法に形成する。
次に、この上に、発光ユニット6を構成する正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層を順に積層し形成する。
なお、発光ユニット6の層形成時には、後述する発光ユニット10とは異なるパターンが形成されるように、層形成時のシャドーマスクパターンを適宜選択する。
シャドーマスクパターンは、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層及び電子注入層の全ての層に同一のシャドーマスクパターンを用いてもよいが、パターン形成精度の観点から、正孔注入層及び正孔輸送層に用いることが好ましく、正孔注入層のみにシャドーマスクを用いることがより好ましい。
これらの各層の形成は、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、蒸着法、印刷法等があるが、均質な層が得られやすく、かつ、ピンホールが生成しにくい等の点から、真空蒸着法又はスピンコート法が特に好ましい。さらに、層ごとに異なる形成法を適用してもよい。これらの各層の形成に蒸着法を採用する場合、その蒸着条件は使用する化合物の種類等により異なるが、一般にボート加熱温度50〜450℃、真空度1×10−6〜1×10−2Pa、蒸着速度0.01〜50nm/秒、基板温度−50〜300℃、層厚0.1〜5μmの範囲内で、各条件を適宜選択することが望ましい。
これらの層を形成後、その上に中間金属層用物質からなる薄層を、好ましくは層厚0.6〜5nmの範囲内、より好ましくは0.8〜3nmの範囲内、更に好ましくは0.8〜2nmの範囲内になるように蒸着法により形成させ中間金属層8を設ける。
次いで、発光ユニット6の層形成と同様にして、発光ユニット10の各層を形成する。この際、上述したように、層形成時のシャドーマスクパターンは、発光ユニット6とは異なるものを用いる。
以上のようにして発光ユニット10を形成した後、この上部に陰極12を蒸着法やスパッタ法などの適宜の形成法によって形成する。この際、陰極12は、発光ユニット6及び10によって中間金属層8や陽極4に対して絶縁状態を保ちつつ、発光ユニット10の上方から支持基板2の周縁に端子部分を引き出した形状にパターン形成する。
(2)封止工程
積層工程の後には、有機EL素子1を封止する工程(封止工程)を行う。
(2)封止工程
積層工程の後には、有機EL素子1を封止する工程(封止工程)を行う。
すなわち、陽極4(電気接続部材4a)及び陰極12の端子部分を露出させた状態で、支持基板2上に、少なくとも発光ユニット6及び10を覆う封止材を設ける。
(3)光照射工程
光照射することにより発光ユニット6及び10の発光機能を変調させて、発光パターンを有する有機EL素子1を製造することができる。
(3)光照射工程
光照射することにより発光ユニット6及び10の発光機能を変調させて、発光パターンを有する有機EL素子1を製造することができる。
ここで、光照射により発光機能を変調させるとは、光照射により、発光ユニットを構成する正孔輸送材料等の機能を変化させることにより、当該発光ユニットの発光機能を変化させることをいう。
光照射工程において、その光照射方法は、発光ユニット6及び10の所定パターン領域に所定の光照射することで当該照射部分を輝度が変化した発光領域とすることができれば、いずれの方法であってもよく、特定の方法に限定されるものではない。
光照射工程において照射される光は、紫外線、可視光線又は赤外線を更に含有していてもよいが、紫外線を含むことが好ましい。
ここで、本発明において、紫外線とは、その波長がX線よりも長く、可視光線の最短波長より短い電磁波をいい、具体的には波長が1〜400nmの範囲内のものである。
紫外線の発生手段及び照射手段は、従来公知の装置等により紫外線を発生させ、かつ、照射すればよく、特に限定されない。具体的な光源としては、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、水素(重水素)ランプ、希ガス(キセノン、アルゴン、ヘリウム、ネオンなど)放電ランプ、窒素レーザー、エキシマレーザー(XeCl、XeF、KrF、KrClなど)、水素レーザー、ハロゲンレーザー、各種可視(LD)−赤外レーザーの高調波(YAGレーザーのTHG(Third Harmonic Generation)光など)等が挙げられる。
このような光照射工程は、封止工程の後に行われることが好ましい。
また、光照射工程において、光強度又は照射時間等を調整して、光照射量を変化させることにより、当該光照射量に応じて光照射部分の発光輝度を変化させることが可能である。光照射量が多いほど発光輝度は減衰し、光照射量が少ないほど発光輝度の減衰率は小さい。したがって、光照射量が0、すなわち、光未照射の場合には、発光輝度は最大である。
以上により、所望の発光パターンを有する有機EL素子1を製造することができる。このような有機EL素子1の製造においては、1回の真空引きで一貫して発光ユニット6から陰極12まで作製するのが好ましいが、途中で真空雰囲気から支持基板2を取り出して異なる形成法を施しても構わない。その際、作業を乾燥不活性ガス雰囲気下で行う等の配慮が必要となる。
また、このようにして得られた有機EL素子1に直流電圧を印加する場合には、発光させる発光ユニット6又は10の両側に配置された電極(例えば、陽極4を+の極性とし、中間金属層8を−の極性とする。)に、2〜40V程度の電圧を印加すると発光が観測できる。また、交流電圧を印加してもよく、印加する交流の波形は任意でよい。
この際、電流は、発光パターン部分にのみ流れるため、不必要な部分にまで光を導光するLEDと比較して、消費電力を低減させることができる。
さらには、マスクを用いたパターン化に加えて、光照射によるパターン化を施すことで、より形状精度を高くすることができる。
<有機EL素子の発光パターン>
複数層の発光ユニットを有する有機EL素子を光照射して発光輝度を変化、低減させる場合、封止工程を終えた有機EL素子に一括で光照射をしてしまうと、それぞれの発光ユニットで異なった図柄やマークを表示させることができなくなる。
複数層の発光ユニットを有する有機EL素子を光照射して発光輝度を変化、低減させる場合、封止工程を終えた有機EL素子に一括で光照射をしてしまうと、それぞれの発光ユニットで異なった図柄やマークを表示させることができなくなる。
これを避けるため、各発光ユニット間で図柄やマークを変える際には、マスクにより有機層、特に、正孔輸送層や正孔注入層をマスクパターニングしておき、最終のトリミングの位置付けで光照射による発光輝度変化プロセスを実施するとよい。
以下、図面を用いて、図3で示される有機EL素子1について、より詳細に説明する。
まず、発光ユニット6の正孔注入層6a形成時に、図4Aに対応する開口形状を有したメタルマスクを用いて蒸着工程を実施し、図4Aで示される正孔注入層6aを形成する。次に、発光ユニット10の正孔注入層10a形成時に、図4Bに対応する開口形状を有したメタルマスクを用いて蒸着工程を同様に実施し、図4Bで示される正孔注入層10aを形成する。
本方式により、それぞれの発光ユニット6及び10において、図4A及び図4Bに対応する矢印形状の発光をそれぞれ確認することが可能となるが、矢印形状の精度は、蒸着時の層形成の広がりボケを含んだものとなり、矢印形状の周囲部にも若干の輝度をもった、ぼんやりとしたものとなってしまう。
これを解決するために、層形成時、封止工程実施後に、光照射工程を行う。具体的には、図5に示すような発光形状を得るため、図5の非照射領域20に光が当たらないよう非透過加工したマスク板を用意する。次に、図4A及び図4Bの発光位置と上記マスク板を位置合わせしてマスク板を固定する。位置合わせ終了後、光照射工程を実施し、矢印形状の周囲部(照射領域22)を輝度変化させる。この方式により、複数層の発光ユニットを有し、かつそれぞれの発光ユニットで発光形状を変える場合でも、図柄やマークを精度よく形成することが可能となる。
このようにして作製された有機EL素子1は、発光ユニット6のみを駆動すれば、図4Aに示す形状の発光パターンが観測され、発光ユニット10のみを駆動すれば、図4Bに示す形状の発光パターンが観測される。
発光ユニット6及び10の電気的駆動は、位置センサー等の情報に基づいて、ドライバーIC(Integrated Circuit)で制御される。
また、その他の態様として、図6A及び図6Bに示される発光パターンとすることもできる。
図6Aに示すように、発光ユニット6の正孔注入層6bは三角形状に形成されている。図6Bに示すように、発光ユニット10の正孔注入層10bは、発光ユニット6の正孔注入層6bの形状を180度反転させた形状(逆三角形状)で形成されている。
この場合にも、上記同様に、図7に示すように、発光ユニット6及び10の正孔注入層6b及び10bが形成されている領域を紫外線の非照射部分24、それ以外の領域を照射部分26として紫外線を照射し、照射部分26の発光輝度を変化させるものである。
本態様においては、発光ユニット6のみを駆動すれば、図6Aに示す形状の発光パターンが観測され、発光ユニット10のみを駆動すれば、図6Bに示す形状の発光パターンが観測され、更には、発光ユニット6及び10を同時に駆動すれば、いわゆる六芒星状の発光パターンを得ることもできる。
なお、上記いずれの態様においても、各発光ユニット6及び10の発光色は任意であり、同一であっても、異なっていてもよい。
本発明においては、上述のように発光ユニットが二つ以上あり、当該発光ユニット間に光透過性中間金属層を有する構成とすることによって、軽量、小型でありながら、それぞれ異なる図柄の発光パターンを個別に、あるいは同時に表示させることが可能になるものである。これは、従来の導光板LEDを用いた方式では実現困難であり、本発明の有機EL素子を用いることによって、初めて達成が可能となったものである。
本発明においては、上述のように発光ユニットが二つ以上あり、当該発光ユニット間に光透過性中間金属層を有する構成とすることによって、軽量、小型でありながら、それぞれ異なる図柄の発光パターンを個別に、あるいは同時に表示させることが可能になるものである。これは、従来の導光板LEDを用いた方式では実現困難であり、本発明の有機EL素子を用いることによって、初めて達成が可能となったものである。
≪有機ELモジュールの構成≫
有機ELモジュールとは、少なくとも一つ以上の有機EL素子の陽極及び陰極に電気接続部材(取出し電極)が接合され、さらに、配線基板等に接続された、それ自体が独立の機能を有する実装体のことをいう。
有機ELモジュールとは、少なくとも一つ以上の有機EL素子の陽極及び陰極に電気接続部材(取出し電極)が接合され、さらに、配線基板等に接続された、それ自体が独立の機能を有する実装体のことをいう。
図8に、本発明の有機EL素子を用いた有機ELモジュールの一例を示す。
図8に示すように、有機ELモジュール30は、主に、有機EL素子1、異方性導電フィルム(Anisotropic Condactive Film:ACF)32及びフレキシブルプリント基板(Flexible Printed Circuits:FPC)34から構成されている。
有機EL素子1は、支持基板2及び電極や各種有機機能層を含む積層体14を有している。積層体14が積層されていない支持基板2側端部には、陽極4(図3参照)が引き出され、この電気接続部材4aとフレキシブルプリント基板34とが、異方性導電フィルム32を介して、電気的に接続されている。
フレキシブルプリント基板34は、有機EL素子1(積層体14)上に、接着剤36を介して、接合されている。フレキシブルプリント基板34は、図示しないドライバーICやプリント基板に接続されている。
図8においては図示していないが、陰極12(図3参照)についても電気接続部材が形成され、当該電気接続部材とフレキシブルプリント基板34とが電気的に接続されている。
また、本発明においては、支持基板2の発光面側に円偏光板(偏光部材ともいう。)38を設ける。円偏光板38に加えて、ハーフミラーや黒色フィルターを用いることもできる。これにより、本発明の有機EL素子を用いた有機ELモジュール30は、LEDでは導光ドットにより表現することができなかった黒色が表現可能となる。
<異方性導電フィルム>
本発明で用いられる異方性導電フィルム32は、導電性粒子、例えば、金、ニッケル、銀等の金属核そのものや樹脂核に金メッキしたもの等をバインダーに分散したものである。
本発明で用いられる異方性導電フィルム32は、導電性粒子、例えば、金、ニッケル、銀等の金属核そのものや樹脂核に金メッキしたもの等をバインダーに分散したものである。
バインダーとしては、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂が使われており、中でも、熱硬化性樹脂が好ましく、エポキシ樹脂を用いたものがより好ましい。
フィラーとしてニッケルファイバー(繊維状)を配向させた異方性導電フィルムも好適に使用できる。
また、本発明においては、異方性導電フィルムに代えて、導電性ペースト等の流動性材料、例えば、銀ペースト等を用いてもよい。
≪発光パターンを有する有機ELモジュールの製造方法≫
有機ELモジュールは、電流の給電部である陽極の電気接続部材と、電流の受取り部である陰極の電気接続部材(図示略)を所定の方法にて接続することにより作製することができる。
有機ELモジュールは、電流の給電部である陽極の電気接続部材と、電流の受取り部である陰極の電気接続部材(図示略)を所定の方法にて接続することにより作製することができる。
特に、接続方法として異方性導電フィルムを用いた場合には、異方性導電フィルムの仮接着温度による仮貼合工程と、実際に異方性導電フィルム中の電気的接続を取る役割を有する導電性粒子を押しつぶす圧着工程を行うことにより、異方性導電フィルムと電気接続部材が電気的に接続される。
支持基板がフィルム基材である場合には、フィルム基材への熱ダメージ低減のため、圧着温度が100〜150℃の範囲内である異方性導電フィルム(例えば、日立化成社 MFシリーズ等)を選定する。
より具体的には、工程としては、まず、異方性導電フィルムの仮貼合工程を実施する。この工程は、例えば、ACF貼付け装置(大橋製作所製:LD−03)などを用いる。仮貼合用のヒートツール温度は、80℃程度に設定し、有機EL素子と異方性導電フィルムとを位置合わせした後、所定の圧力(0.1〜0.3MPa)にて、5秒程度の押圧により貼合を行う。
次いで、本貼合工程(圧着工程)を実施する。この工程は、例えば、本圧着装置(大橋製作所製:BD−02)などを用いる。まず、本貼合用のヒートツール温度を130〜150℃程度に設定する。次に、有機EL素子に接続するフレキシブルプリント基板のコンタクトパッドを有機EL素子の電極取り出し位置に位置合わせしてセットする。位置合わせ完了後、ヒートツールを所定の圧力(1〜3MPa)で、フレキシブルプリント基板上から10秒程度押圧して本貼合工程が完了する。貼合後、異方性導電フィルム接合部補強のため、貼合部の上からシリコーン樹脂などをポッティングして補強してもよい。
円偏光板を有機EL素子に貼り付ける場合、市販品としては、あらかじめ接着剤が塗設されている円偏光板が便利である。接着剤を設ける必要があれば、前述の封止部材の項に記載の接着剤の透明なものを適宜用いる。貼り付ける際には、空気(気泡)が入らないように一端のみ貼付した後に円偏光板側にRをつけながら空気を追い出すように徐々に貼付領域を拡大していくと綺麗に貼ることが可能である。
その他、用途に応じて、支持基板の発光面側に、ハーフミラー部材又は黒色フィルターを、接着剤を介して、設けることもできる。
その他、用途に応じて、支持基板の発光面側に、ハーフミラー部材又は黒色フィルターを、接着剤を介して、設けることもできる。
≪有機EL素子の用途≫
本発明の有機EL素子は、各種有機ELデバイスに好適に用いることができる。
本発明の有機EL素子は、各種有機ELデバイスに好適に用いることができる。
例えば、携帯電話、スマートフォン、パソコン、タブレット型パソコン、デジタルカメラ等のディスプレイやアイコンに用いることができる。
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「%」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量%」を表す。
≪実施例1:有機EL素子1の作製≫
低リターデーション基材(光取り出し側の基材)として、30mm×60mm、厚さ200μmの超薄膜ガラス基板上に、陽極として、ITO(インジウム・スズ酸化物)を150nmの厚さで成膜した支持基板にパターニングを行った後、このITO透明電極を付けた透明支持基板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分間行った後、この透明支持基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定した。
低リターデーション基材(光取り出し側の基材)として、30mm×60mm、厚さ200μmの超薄膜ガラス基板上に、陽極として、ITO(インジウム・スズ酸化物)を150nmの厚さで成膜した支持基板にパターニングを行った後、このITO透明電極を付けた透明支持基板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分間行った後、この透明支持基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定した。
真空蒸着装置内の蒸着用るつぼの各々に、各層の構成材料を最適の量で充填した。蒸着用るつぼは、モリブデン製又はタングステン製の抵抗加熱用材料で作製されたものを用いた。
真空度1×10−4Paまで減圧した後、図4Aの図柄がパターニングできるシャドーマスクを用い、化合物M−4の入った蒸着用るつぼに通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒で透明支持基板に蒸着し、層厚15nmの正孔注入層を設けた。
次いで、化合物M−2を同様にして蒸着し、層厚40nmの正孔輸送層を設けた。
次いで、化合物BD−1、化合物GD−1、RD−1、化合物H−1及び化合物H−2を化合物BD−1が5%、化合物GD−1が17%、RD−1が0.8%、H−1とH−2が、それぞれ38.6%の濃度になるように蒸着速度0.1nm/秒で共蒸着し、層厚30nmの第1白色発光層を形成した。
次いで、化合物E−1を蒸着速度0.1nm/秒で蒸着して、層厚30nmの電子輸送層を形成した。
次いで、化合物E−1を蒸着速度0.1nm/秒で蒸着して、層厚30nmの電子輸送層を形成した。
さらに、LiFを厚さ1.5nmで電子注入層を形成した後に、アルミニウムを層厚110nmで蒸着して陰極を形成した。
次いで、下記のように封止部材1を準備した。
PET/アルミ箔(厚さ=50μm/30μm)の表面(接着面はPETラミネートアルミ箔のつや面)に熱可塑性接着剤(ポリプロピレンの酸変性物;三井化学QE050)を押し出しラミネートし接着層を塗工して形成し、乾燥、巻き取って接着層付き封止部材1を準備した。熱可塑性接着剤の厚さは30μmとした。
ロール状の接着層付き封止部材1を、温度50℃、露点−80℃、圧力0.2MPaの窒素雰囲気下で加圧乾燥装置(協真エンジニアリング製)のチャンバー内に6時間放置して乾燥した。
PET/アルミ箔(厚さ=50μm/30μm)の表面(接着面はPETラミネートアルミ箔のつや面)に熱可塑性接着剤(ポリプロピレンの酸変性物;三井化学QE050)を押し出しラミネートし接着層を塗工して形成し、乾燥、巻き取って接着層付き封止部材1を準備した。熱可塑性接着剤の厚さは30μmとした。
ロール状の接着層付き封止部材1を、温度50℃、露点−80℃、圧力0.2MPaの窒素雰囲気下で加圧乾燥装置(協真エンジニアリング製)のチャンバー内に6時間放置して乾燥した。
次いで、上記完成した封止部材1を、グローブボックス内の窒素雰囲気、露点−80℃の条件下において、110℃、圧力0.15MPaで、60秒間圧着して貼合し、構造体を封止して、封止済み有機EL素子を作製した。
次いで、支持基板の上記各層が設けられている側と反対側の面上に、パターンマスク及び紫外線吸収フィルター(五鈴精工硝子株式会社製)を配置した状態で減圧密着させ、UVテスター(岩崎電気株式会社製、SUV−W151:100mW/cm2)を用いて、支持基板側から紫外線を3時間照射し、パターニングした。
なお、紫外線吸収フィルターは、320nm以下の波長成分の光透過率が50%以下のもの(カット波長:320nm)を用いた。
(円偏光板の取付け)
上記有機EL素子の封止部材1上に株式会社ポラテクノ社製の円偏光板140C−SK43−45D(−)k(光学粘着層付き)を両方のセパレーターを剥がして貼合した。このとき、前述の記載のようにRをつけながら空気を追い出すようにして、有機EL素子1を作製した。
上記有機EL素子の封止部材1上に株式会社ポラテクノ社製の円偏光板140C−SK43−45D(−)k(光学粘着層付き)を両方のセパレーターを剥がして貼合した。このとき、前述の記載のようにRをつけながら空気を追い出すようにして、有機EL素子1を作製した。
≪実施例2:有機EL素子2の作製≫
低リターデーション基材(光取り出し側の基材)として、表1の実施例2のように変え、さらに発光ユニットを2段とした以外は上記の実施例1と同様に作製した。なお、発光ユニットを2段にするために第1白色発光層作製後に以下のようにした。
低リターデーション基材(光取り出し側の基材)として、表1の実施例2のように変え、さらに発光ユニットを2段とした以外は上記の実施例1と同様に作製した。なお、発光ユニットを2段にするために第1白色発光層作製後に以下のようにした。
化合物E−1を蒸着速度0.1nm/秒で蒸着して、層厚30nmの電子輸送層を形成した。
続いて、リチウムを蒸着し、層厚1.5nmの中間金属層を設けた。
次いで、図4Bの図柄がパターニングできるシャドーマスクを用い、化合物M−4を蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、層厚15nmの正孔注入層を設けた。
続いて、リチウムを蒸着し、層厚1.5nmの中間金属層を設けた。
次いで、図4Bの図柄がパターニングできるシャドーマスクを用い、化合物M−4を蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、層厚15nmの正孔注入層を設けた。
次いで、化合物M−2を蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、層厚50nmの正孔輸送層を設けた。
次いで、化合物BD−1、化合物GD−1、RD−1、化合物H−1及び化合物H−2を化合物BD−1が5%、化合物GD−1が17%、RD−1が0.8%、H−1とH−2が、それぞれ38.6%の濃度になるように蒸着速度0.1nm/秒で共蒸着し、層厚30nmの第2白色発光層を形成した。
次いで、化合物E−1を蒸着速度0.1nm/秒で蒸着して、層厚30nmの電子輸送層を形成した。
さらに、LiFを厚さ1.5nmで電子注入層を形成した後に、アルミニウムを層厚110nmで蒸着して陰極を形成した。封止以降は実施例1と同様にした。
≪実施例3〜5:有機EL素子3〜5の作製≫
実施例の表1の実施例3〜5のように変えた以外は上記の実施例2と同様にして、低リターデーション基材のリターデーション値を変更したものを作製した。
実施例の表1の実施例3〜5のように変えた以外は上記の実施例2と同様にして、低リターデーション基材のリターデーション値を変更したものを作製した。
≪実施例6、7:有機EL素子6、7の作製≫
実施例の表1の実施例6、7のように変えた以外は上記の実施例2と同様にして、反射電極の反射率違いを作製した。
実施例の表1の実施例6、7のように変えた以外は上記の実施例2と同様にして、反射電極の反射率違いを作製した。
≪実施例8:有機EL素子8の作製≫
表1の実施例2の円偏光板上にKodak社製のNDフィルター(N.D. 0.30)を黒色フィルターとして市販の光学接着剤を介して貼合して有機EL素子を作製した。
表1の実施例2の円偏光板上にKodak社製のNDフィルター(N.D. 0.30)を黒色フィルターとして市販の光学接着剤を介して貼合して有機EL素子を作製した。
≪比較例1:有機EL素子9の作製≫
表1に記載したように低リターデーション基材として、実施例1で用いた超薄膜ガラスを厚さ1mmのガラス板に変え、陰極に銀を用い、円偏光板を取付けなかった他は同様にして有機EL素子9を作製した。これを比較例1とした。
表1に記載したように低リターデーション基材として、実施例1で用いた超薄膜ガラスを厚さ1mmのガラス板に変え、陰極に銀を用い、円偏光板を取付けなかった他は同様にして有機EL素子9を作製した。これを比較例1とした。
≪比較例2、3:有機EL素子10、11の作製≫
表1に記載したように低リターデーション基材として、下記に記載のPEN、及びPETに変え、有機EL素子10には円偏光板を取付けなかった他は、有機EL素子1と同様にして、有機EL素子10及び11を作製した。これを比較例2、3とした。
表1に記載したように低リターデーション基材として、下記に記載のPEN、及びPETに変え、有機EL素子10には円偏光板を取付けなかった他は、有機EL素子1と同様にして、有機EL素子10及び11を作製した。これを比較例2、3とした。
上記有機EL素子の作製に用いた低リターデーション基材詳細を以下に示した。
有機EL素子2、8:COP 100μm JSR社製「アートン」
有機EL素子3:PC 100μm 帝人社製「ピュアエースC110−100」
有機EL素子4:COP 100μm 日本ゼオン社製「ゼオノアフィルムZF−16」
有機EL素子5、6、7:COP 40μm 日本ゼオン社製「ゼオノアフィルムZF−14」
有機EL素子10:PEN 100μm 帝人デュポンフィルム社製「テオネックスQ65FA」
有機EL素子11:PET 100μm 帝人デュポンフィルム社製「テトロンフィルムG2」
なお、上記の低リターデーション基材に関して、ガラスを除く基材である樹脂フィルムについては、バリア性を付与するため特開2012−16854号公報の実施例記載の試料No.4−2に倣い、基材を変えた以外は同様にしてバリア層付きフィルム基材とした。同特許に記載の方法にてWVTR(水蒸気透過率)を評価したところ1×10−5〜1×10−4g/(m2・24h)であった。
有機EL素子2、8:COP 100μm JSR社製「アートン」
有機EL素子3:PC 100μm 帝人社製「ピュアエースC110−100」
有機EL素子4:COP 100μm 日本ゼオン社製「ゼオノアフィルムZF−16」
有機EL素子5、6、7:COP 40μm 日本ゼオン社製「ゼオノアフィルムZF−14」
有機EL素子10:PEN 100μm 帝人デュポンフィルム社製「テオネックスQ65FA」
有機EL素子11:PET 100μm 帝人デュポンフィルム社製「テトロンフィルムG2」
なお、上記の低リターデーション基材に関して、ガラスを除く基材である樹脂フィルムについては、バリア性を付与するため特開2012−16854号公報の実施例記載の試料No.4−2に倣い、基材を変えた以外は同様にしてバリア層付きフィルム基材とした。同特許に記載の方法にてWVTR(水蒸気透過率)を評価したところ1×10−5〜1×10−4g/(m2・24h)であった。
≪評価方法≫
<1.黒表示>
晴れた日に屋外(照度100000[lx])にて非発光で黒く見えるか(反射電極がギラつかないか?)を目視で評価した。
(評価方法と判定基準)
100人の評価者によってストレス無く容易に視認可能かの官能評価でストレス無く視認できた人の数で評価判定した。
1:98〜100人
2:93〜97人
3:90〜92人
4:85〜89人
5:80〜84人
6:60〜79人
7:40〜59人
8:0〜39
1〜5を合格と判定した。
<1.黒表示>
晴れた日に屋外(照度100000[lx])にて非発光で黒く見えるか(反射電極がギラつかないか?)を目視で評価した。
(評価方法と判定基準)
100人の評価者によってストレス無く容易に視認可能かの官能評価でストレス無く視認できた人の数で評価判定した。
1:98〜100人
2:93〜97人
3:90〜92人
4:85〜89人
5:80〜84人
6:60〜79人
7:40〜59人
8:0〜39
1〜5を合格と判定した。
<2.発光表示>
屋外日陰(照度10000[lx])での発光状態を目視で評価した。
(評価方法と判定基準)
100人の評価者によってストレス無く容易に視認可能かの官能評価でストレス無く視認できた人の数で評価した。
◎◎:98〜100人
◎ :93〜97人
○ :90〜92人
△ :60〜89人
× :0〜59人
○以上を合格と判定した。
屋外日陰(照度10000[lx])での発光状態を目視で評価した。
(評価方法と判定基準)
100人の評価者によってストレス無く容易に視認可能かの官能評価でストレス無く視認できた人の数で評価した。
◎◎:98〜100人
◎ :93〜97人
○ :90〜92人
△ :60〜89人
× :0〜59人
○以上を合格と判定した。
<3.軽量・省容量>
相対評価 良 ◎>○>△>×
(評価方法と判定基準)
実施例3の素子の質量(mg)×容積(mm3)を相対的に1.0としたとき、
◎:0より大きく、1.5未満
○:1.5以上、3未満
△:3以上、5未満
×:5以上
○と◎を合格と判定した。
相対評価 良 ◎>○>△>×
(評価方法と判定基準)
実施例3の素子の質量(mg)×容積(mm3)を相対的に1.0としたとき、
◎:0より大きく、1.5未満
○:1.5以上、3未満
△:3以上、5未満
×:5以上
○と◎を合格と判定した。
上記のようにして作製した有機EL素子の各発光ユニットを個別に駆動すると、実施例1、比較例1〜3は図4Aに示すような発光パターンを、実施例2〜8は、図4A及び図4Bに示すような異なる発光パターンを確認することができた。
また、実施例1〜8の本発明の有機EL素子1〜8は、黒表示特性に優れるものであった。
また、実施例1〜8の本発明の有機EL素子1〜8は、黒表示特性に優れるものであった。
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子及び本発明の有機EL素子を用いた有機エレクトロルミネッセンスモジュールは、各種有機エレクトロルミネッセンスデバイス、例えば、携帯電話、スマートフォン、パソコン、タブレット型パソコン、デジタルカメラ等のディスプレイやアイコンに利用することができる。
L 光取り出し(発光面側)
1、1A、1B 有機EL素子
2 支持基板
4 陽極
4a 電気接続部材(取出し電極)
6 発光ユニット
6a、6b 正孔注入層
8 中間金属層
10 発光ユニット
10a、10b 正孔注入層
12 陰極
14 積層体
20、24 非照射領域
22、26 照射領域
30 有機ELモジュール
32 異方性導電フィルム
34 フレキシブルプリント基板
36 接着剤
38 円偏光板(偏光部材)
40 封止部材(封止基材)
1、1A、1B 有機EL素子
2 支持基板
4 陽極
4a 電気接続部材(取出し電極)
6 発光ユニット
6a、6b 正孔注入層
8 中間金属層
10 発光ユニット
10a、10b 正孔注入層
12 陰極
14 積層体
20、24 非照射領域
22、26 照射領域
30 有機ELモジュール
32 異方性導電フィルム
34 フレキシブルプリント基板
36 接着剤
38 円偏光板(偏光部材)
40 封止部材(封止基材)
Claims (13)
- 光取り出し側から、少なくとも円偏光板、低リターデーション基材、透明電極、少なくとも一つの発光ユニット及び反射電極をこの順に有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。
- 前記発光ユニットが、二つ以上あり、当該発光ユニット間に光透過性中間金属層を有することを特徴とする請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記発光ユニットが、支持基板上に、一つ又は複数の有機機能層を有しており、少なくとも二つの当該発光ユニットそれぞれにおける少なくとも1層の前記有機機能層が、当該有機機能層の形成過程においてマスクパターン化され、さらに、当該有機機能層の形成後に、前記少なくとも二つの発光ユニットが、光照射によりパターン化されて、発光機能が変調されている領域と、変調されていない領域とを有しており、当該発光ユニットが、個別に又は同時に、電気的に駆動可能であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記低リターデーション基材が、フィルム状基材であり、かつガスバリア層を有することを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記低リターデーション基材の厚さ方向リターデーション値Rtの絶対値が、測定光波長550nm、23℃・55%RH環境下において、10nm以下であることを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記低リターデーション基材の厚さ方向リターデーション値Rtの絶対値が、測定光波長550nm、23℃・55%RH環境下において、5nm以下であることを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記低リターデーション基材の厚さ方向リターデーション値Rtの絶対値が、測定光波長550nm、23℃・55%RH環境下において、1nm以下であることを特徴とする請求項1から請求項6までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記反射電極の全光線反射率が50〜100%の範囲内であることを特徴とする請求項1から請求項7までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記マスクパターン化される少なくとも1層の有機機能層が、正孔輸送層又は正孔注入層であることを特徴とする請求項3から請求項8までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記二つ以上の発光ユニットが、それぞれ異なる発光パターンを有することを特徴とする請求項2から請求項9までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記有機エレクトロルミネッセンス素子が、光取り出し側に、黒色フィルターを有することを特徴とする請求項1から請求項10までのいずれか一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から請求項11に記載の有機エレクトロスミネッセンス素子を製造する有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法であって、
少なくとも一つの発光ユニットにおける少なくとも1層の有機機能層を、当該有機機能層の形成過程において、マスクを用いてパターン化する工程と、
前記少なくとも一つの発光ユニットを光照射により、発光機能が変調された領域と、変調されていない領域とに一括でパターン化する工程と、
を経て、発光パターンを形成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の製造方法。 - 請求項1から請求項11に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子が、具備されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンスデバイス。
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