KR20100137432A

KR20100137432A - 투명 도전막 부착 투명판 및 유기 전계 발광 소자

Info

Publication number: KR20100137432A
Application number: KR1020107019078A
Authority: KR
Inventors: 교꼬 야마모또
Original assignee: 스미또모 가가꾸 가부시키가이샤
Priority date: 2008-01-31
Filing date: 2009-01-23
Publication date: 2010-12-30
Also published as: US8471457B2; EP2249619A4; CN101926218B; EP2249619A1; JP2009181856A; US20100295446A1; TW200941508A; WO2009096498A1; CN101926218A

Abstract

본 발명은 투명판 본체와, 상기 투명판 본체의 표면 상에 형성되는 투명 도전막을 포함하며, 투명 도전막의 굴절률을 n1, 투명판 본체의 굴절률을 n2로 하면, n1 및 n2가 각각 다음 수학식 1을 만족시키고, 상기 투명 도전막은 가시광 영역의 광 투과율이 80％ 이상이고, 부피 저항률이 1 Ω·cm 이하이며, 표면 조도가 100 nm 이하인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자용의 투명 도전막 부착 투명판에 관한 것이다.
<수학식 1>

Description

투명 도전막 부착 투명판 및 유기 전계 발광 소자{TRANSPARENT PLATE WITH TRANSPARENT CONDUCTIVE FILM AND ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DEVICE}

본 발명은 유기 전계 발광 소자에 이용되는 투명 도전막 부착 투명판, 투명판의 제조 방법, 및 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다.

유기 전계 발광(Electro Luminescence: 약칭 EL) 소자는 한쌍의 전극과, 이 전극 사이에 설치되고 유기물을 포함하는 발광층을 포함하여 구성되며, 전극 사이에 전압을 인가함으로써 발광층이 발광한다. 발광층으로부터의 광은 한쌍의 전극중의 적어도 한쪽 측으로부터 추출되기 때문에, 광이 추출되는 측의 전극은 투명할 필요가 있다. 예를 들면 유기 EL 소자는 투명 도전막이 형성된 투명 도전막 부착 투명판에 형성되고, 이 투명 도전막을 투명 전극으로서 이용함으로써, 발광층으로부터의 광을 유기 EL 소자의 밖으로 추출하고 있다. 투명 전극에 이용되는 투명 도전막으로서는, 예를 들면 산화인듐주석(ITO: Indium Tin Oxide) 등의 금속 산화물에 의해서 형성되는 박막이 알려져 있다.

종래의 투명 도전막 부착 투명판을 포함하는 유기 EL 소자로부터의 광 추출 효율은 반드시 충분하다고는 할 수 없어, 광 추출 효율이 높은 유기 EL 소자가 요구되고 있다.

본 발명의 목적은 광 추출 효율이 높은 유기 EL 소자를 실현하는 유기 EL 소자용의 투명판, 그의 제조 방법, 및 유기 EL 소자를 제공하는 것이다.

본 발명은 투명판 본체와, 상기 투명판 본체의 표면 상에 형성되는 투명 도전막을 포함하며,

투명 도전막의 굴절률을 n1, 투명판 본체의 굴절률을 n2로 하면, n1 및 n2가 각각 다음 수학식 1을 만족시키고,

상기 투명 도전막은 가시광 영역의 광 투과율이 80％ 이상이고, 부피 저항률이 1 Ω·cm 이하이며, 표면 조도가 100 nm 이하인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자용의 투명 도전막 부착 투명판이다.

또한 본 발명은 상기 투명 도전막이 도포법에 의해서 형성되는 투명 도전막 부착 투명판이다.

또한 본 발명은 상기 투명 도전막이

투명한 막 본체와,

막 본체 중에 배치되고 도전성을 갖는 와이어상의 도전체를 포함하는 투명 도전막 부착 투명판이다.

또한 본 발명은 상기 와이어상의 도전체의 직경이 200 nm 이하인 투명 도전막 부착 투명판이다.

또한 본 발명은 상기 와이어상의 도전체가 상기 막 본체 중에서 메쉬 구조를 구성하는 것을 특징으로 하는 투명 도전막 부착 투명판이다.

또한 본 발명은 상기 막 본체가 도전성을 갖는 수지를 포함하여 구성되는 투명 도전막 부착 투명판이다.

또한 본 발명은 상기 투명판 본체가 밀봉막인 투명 도전막 부착 투명판이다.

또한 본 발명은 상기 투명 도전막 부착 투명판과,

제1 전극과,

상기 투명 도전막 부착 투명판 및 상기 제1 전극의 사이에 위치하고, 유기물을 포함하는 발광층을 구비하는 유기체를 포함하며,

상기 투명판의 투명 도전막이 상기 투명판 본체에 대하여 제1 전극측에 위치하고, 제1 전극과는 상이한 제2 전극으로서 기능하는 유기 전계 발광 소자이다.

또한 본 발명은 상기 투명판의 투명 도전막이 양극인 유기 전계 발광 소자이다.

또한 본 발명은 상기 투명판의 투명 도전막이 음극인 유기 전계 발광 소자이다.

또한 본 발명은 투명판 본체를 준비하고,

도전성을 갖는 와이어상의 도전체를 분산매에 분산시킨 분산액을 투명판 본체의 표면에 도포하여 투명 도전막을 성막하고,

투명 도전막의 굴절률을 n1, 투명판 본체의 굴절률을 n2로 하면, n1 및 n2가 각각 다음 수학식 1을 만족시키며,

<수학식 1>

가시광 영역의 광 투과율이 80％ 이상이고, 부피 저항률이 1 Ω·cm 이하이며, 표면 조도가 100 nm 이하인 투명 도전막을 투명판 본체의 표면 상에 제작하는, 유기 전계 발광 소자용의 투명 도전막 부착 투명판의 제조 방법이다.

또한 본 발명은 유기물을 포함하여 이루어지는 유기체를 구비하는 유기 전계 발광 소자용의 투명 도전막 부착 투명판의 제조 방법으로서,

도전성을 갖는 와이어상의 도전체를 분산매에 분산시킨 분산액을 상기 유기체 상에 도포하여 투명 도전막을 성막하고,

적어도 투명 도전막을 덮는 투명한 밀봉막을 형성하고,

투명 도전막의 굴절률을 n1, 밀봉막의 굴절률을 n2로 하면, n1 및 n2는 각각 다음 수학식 1을 만족시키며,

<수학식 1>

가시광 영역의 광 투과율이 80％ 이상이고, 부피 저항률이 1 Ω·cm 이하이며, 표면 조도가 100 nm 이하인 투명 도전막과, 상기 투명 도전막을 덮는 밀봉막을 포함하는 투명판을 제작하는, 유기 전계 발광 소자용의 투명 도전막 부착 투명판의 제조 방법이다.

도 1은 본 발명의 실시의 일 형태의 투명 도전막 부착 투명판 (1)을 도시하는 정면도이다.
도 2는 본 실시 형태의 유기 EL 소자 (5)를 도시하는 단면도이다.
도 3은 본 실시의 다른 형태의 유기 EL 소자 (11)을 도시하는 단면도이다.
[부호의 설명]
1: 투명판
2: 투명판 본체
3: 투명 도전막
5, 11: 유기 EL 소자
7: 유기체
8, 13: 제1 전극
9, 14: 제2 전극
12: 기판

도 1은 본 발명의 실시의 일 형태의 투명 도전막 부착 투명판 (1)을 도시하는 정면도이다. 이 투명판 (1)은 후술하는 유기 전계 발광 소자(이하, 유기 EL 소자라고 하는 경우가 있음)에 이용되고, 유기 EL 소자에 있어서의 투명판 (1)에서의 광의 반사를 억제하여, 유기 EL 소자의 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다. 본 실시 형태의 투명판 (1)이 구비되는 유기 EL 소자는 예를 들면 풀컬러 표시 장치 및 영역 컬러 표시 장치 등의 디스플레이, 및 조명 장치 등에 이용되고, 특히 조명 장치에 바람직하게 이용된다.

투명판 (1)은 투명판 본체 (2)와, 투명판 본체 (2)의 표면에 형성되는 투명 도전막 (3)을 포함하여 구성된다. 본 실시 형태의 투명판 (1)을 구비하는 유기 EL 소자에서는, 투명 도전막 (3)의 표면 중의 투명판 본체 (2)와는 반대측의 표면(투명판 (1)의 표면)에 유기물을 포함하여 이루어지는 유기체가 설치된다. 이 유기체는 유기물을 포함하는 발광층을 적어도 구비한다. 투명 도전막의 굴절률을 n1, 투명판 본체 (2)의 굴절률을 n2로 하면, n1 및 n2는 각각 다음 수학식 1을 만족시키고, 투명 도전막 (3)은 가시광 영역의 광 투과율이 80％ 이상, 부피 저항률이 1 Ω·cm 이하, 표면 조도 Ra가 100 nm 이하인 것을 특징으로 한다. 또한, 유기체의 투명 도전막 (3)측의 표면부의 굴절률을 n3으로 하면, 투명판 본체 (2)의 굴절률(n1)은 n3 이하(n1≤n3)가 바람직하다.

<수학식 1>

투명판 (1)은 유기 EL 소자용의 기판, 또는 유기 EL 소자용의 밀봉판으로서 이용된다. 투명판 (1)을 기판으로서 이용하는 경우, 투명판 본체 (2)는 가시광 영역의 광이 투과율이 높고, 또한 유기 EL 소자를 형성하는 공정에서 변화하지 않는 것이 바람직하게 이용되어, 경질 기판이거나, 연성 기판일 수도 있고, 예를 들면 유리판, 플라스틱판, 고분자 필름 및 실리콘판, 및 이들을 적층한 적층판 등이 바람직하게 이용된다. 투명판 (1)을 밀봉판으로서 이용하는 경우, 투명판 본체 (2)는 유기 EL 소자의 분위기에 포함되는 산소 및 수증기 등을 통과시키기 어려운 밀봉막에 의해서 실현되고, 예를 들면 금속, 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 탄화물 또는 금속 산질화물 등으로 이루어지는 무기층, 또는 상기 무기층과 유기층을 조합한 층, 또는 무기-유기 혼성층 등이 바람직하게 이용된다. 무기층으로서는, 박막층으로서 공기 중에서 안정인 것이 바람직하고, 구체적으로는, 실리카, 알루미나, 티타니아, 산화인듐, 산화주석, 산화티탄, 산화아연, 인듐주석산화물, 질화알루미늄, 질화규소, 탄화규소, 산질화규소, 및 이들의 조합의 박막층을 들 수 있다. 보다 바람직하게는, 질화알루미늄, 질화규소, 산질화규소로 이루어지는 박막층이고, 더욱 바람직하게는 산질화규소의 박막층이다. 또한 투명판 본체 (2)로서는 예시한 것 중, 투명 도전막 (3)과의 굴절률의 차가 0.3 미만의 굴절률을 나타내는 것이 적절하게 이용된다.

투명 도전막 (3)은 후술하는 바와 같이, 유기 EL 소자의 전극으로서 이용된다. 투명 도전막 (3)은 투명한 막 본체와, 막 본체 중에 배치되고 도전성을 갖는 와이어상의 도전체를 포함하여 구성된다. 투명한 막 본체는 가시광 영역의 광 투과율이 높은 것이 바람직하게 이용되고, 수지나 무기 중합체, 무기-유기 혼성 화합물 등을 포함하여 구성된다. 투명한 막 본체로서는 수지 중에서도 도전성을 갖는 수지가 바람직하게 이용된다. 이와 같이 와이어상의 도전체에 추가로, 도전성을 갖는 막 본체를 이용함으로써 투명 도전막 (3)의 저전기 저항화를 도모할 수 있다. 이러한 저전기 저항의 투명 도전막 (3)을 유기 EL 소자의 전극으로서 이용함으로써, 전극에서의 전압 강하를 작게 하여, 유기 EL 소자의 저전압 구동을 실현할 수 있다. 투명 도전막 (3)의 막 두께는 전기 저항 및 가시광의 투과율 등에 의해서 적절하게 설정되고, 예를 들면, 0.03 ㎛ 내지 10 ㎛이고, 바람직하게는 0.05 ㎛ 내지 1 ㎛이다.

와이어상의 도전체는 직경이 작은 것이 바람직하고, 예를 들면 직경이 400 nm 이하인 것이 이용되고, 바람직하게는 직경이 200 nm 이하인 것으로서, 더욱 바람직하게는 직경이 100 nm 이하인 것이다.

와이어상의 도전체의 길이는 에를 들면 1 ㎛ 이상이며, 바람직하게는 2 ㎛ 이상이며, 더욱 바람직하게는 5 ㎛ 이상이다.

와이어상의 도전체의 직경(통상, 단축 평균 길이), 와이어상의 도전체의 길이(통상, 장축 평균 길이)는 SEM 관찰에 의해 측정할 수 있다.

막 본체에 배치되는 와이어상의 도전체는 투명 도전막 (3)을 통과하는 광을 회절 또는 산란하기 때문에, 투명 도전막 (3)의 헤이즈값을 높여, 광의 투과율을 저하시키지만, 가시광의 파장 정도 또는 가시광의 파장보다도 작은 직경의 와이어상의 도전체를 이용함으로써, 가시광에 대한 헤이즈값을 낮게 억제함과 동시에, 광의 투과율을 향상시킬 수 있다. 또한, 와이어상의 도전체의 직경은 너무 작으면 전기 저항이 높아지기 때문에, 직경이 5 nm 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 7 nm 이상, 더욱 바람직하게는 직경이 10 nm 이상이다. 또한, 유기 EL 소자를 예를 들면 조명 장치에 이용하는 경우에는, 투명 도전막 (3)의 헤이즈값이 어느 정도 높은 쪽이 확산 기능을 더불어 부여하는 것도 가능해진다. 따라서, 유기 EL 소자용의 투명판 (1)로서는, 헤이즈값이 높은 투명 도전막 (3)이 바람직하게 이용되는 경우도 있기 때문에, 투명 도전막 (3)의 광학적 특성은 유기 EL 소자가 이용되는 장치에 따라서 적절하게 설정된다.

막 본체 중에 배치되는 와이어상의 도전체는 1개이거나, 복수 라인일 수도 있고, 막 본체 중에서 메쉬 구조를 형성하고 있는 것이 바람직하다. 예를 들면 막 본체 중에서, 1 또는 복수의 와이어상의 도전체는 막 본체의 전체에 걸쳐 복잡하게 얽혀 배치되어 메쉬 구조를 형성한다. 구체적으로는, 1개의 와이어상의 도전체가 얽히거나, 복수 라인의 와이어상의 도전체가 서로 접촉하여 배치되거나 하는 구성이 2차원적 또는 3차원적으로 넓어져 메쉬 구조를 형성하고 있다. 이 메쉬 구조를 형성하는 와이어상의 도전체에 의해서 투명 도전막 (3)의 부피 저항률을 낮출 수 있다. 또한 와이어상의 도전체는 적어도 일부가 투명 도전막 (3)의 투명판 본체 (2)와는 반대측의 표면부에 배치되는 것이 바람직하다. 이와 같이 와이어상의 도전체를 배치함으로써, 투명 도전막 (3)의 표면부의 전기 저항을 낮출 수 있어, 투명 도전막 (3)을 전기 저항이 낮은 바람직한 전극으로서 사용할 수 있다. 와이어상의 도전체는 예를 들면 곡선상이거나, 침상일 수도 있고, 곡선상 및/또는 침상의 도전체가 서로 접촉하여 메쉬 구조를 형성하고 있으면 부피 저항률이 낮은 투명 도전막 (3)을 실현할 수 있다.

다음으로, 투명 도전막 (3)을 성막하는 방법에 대해서 설명한다.

와이어상의 도전체의 재료로서는, 예를 들면 Ag, Au, Cu, Al 및 이들의 합금 등의 전기 저항이 낮은 금속이 바람직하게 이용된다. 와이어상의 도전체는 예를 들면 야나(N.R.Jana), 기어하트(L.Gearheart) 및 머피(C.J.Murphy)에 의한 방법(문헌[Chm.Commun.,2001, p617-p618])이나, 두캠프-산구에사(C.Ducamp-Sanguesa), 헤레라-어바이나(R.Herrera-Urbina) 및 피글라츠(M.Figlarz) 등에 의한 방법(문헌[J. Solid State Chem., Vol.100, 1992, p272 내지 p280])에 의해서 제조할 수 있다.

투명 도전막 (3)을 성막하는 방법으로서는, 예를 들면 와이어상의 도전체를 수지에 혼입함으로써 와이어상의 도전체를 수지에 분산시키는 방법, 와이어상의 도전체와, 수지를 분산매에 분산시킨 분산액을 도포함으로써 성막화하는 방법, 및 와이어상의 도전체를 수지로 이루어지는 막의 표면에 코팅하여 분산시킴으로써 형성하는 방법 등을 들 수 있다. 또한, 투명 도전막 (3)에는 필요에 따라서 계면 활성제나 산화 방지제 등의 각종 첨가제를 가할 수도 있다. 수지의 종류는 굴절률, 투광율 및 전기 저항 등의 투명 도전막 (3)의 특성에 따라서 적절하게 선택된다. 또한, 와이어상의 도전체를 분산시키는 양은 투명 도전막 (3)의 전기 저항, 헤이즈값 및 투광율 등에 영향을 주기 때문에, 투명 도전막 (3)의 특성에 따라서 적절하게 설정된다.

본 실시 형태의 투명판 (1)은 우선, 상술한 투명한 투명판 본체 (2)를 준비하고, 다음으로, 도전성을 갖는 와이어상의 도전체를 분산매에 분산시킨 분산액을 투명판 본체 (2)의 표면에 도포하여 투명 도전막 (3)을 성막함으로써 제작할 수 있다.

분산액은 와이어상의 도전체와, 수지를, 분산매에 혼합함으로써 조합된다. 분산매로서는, 예를 들면 수지를 용해시키는 것이면 되고, 클로로포름, 염화메틸렌, 디클로로에탄 등의 염소계 용매, 테트라히드로푸란 등의 에테르계 용매, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소계 용매, 아세톤, 메틸에틸케톤 등의 케톤계 용매, 아세트산에틸, 아세트산부틸, 에틸셀로솔브아세테이트 등의 에스테르계 용매를 들 수 있다.

또한 수지로서는 투광율이 높은 것을 바람직하고, 또한 유기 EL 소자의 제작 시에, 투명 도전막 (3) 상에 유기 EL 소자가 되는 재료를 도포하는 경우에는, 유기 EL 소자가 되는 재료를 포함하는 도포액에 용해하지 않는 것일 필요가 있다. 구체적으로는, 저밀도 또는 고밀도의 폴리에틸렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-부텐 공중합체, 에틸렌-헥센 공중합체, 에틸렌-옥텐 공중합체, 에틸렌-노르보르넨 공중합체, 에틸렌-도몬 공중합체, 폴리프로필렌, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체, 에틸렌-메틸메타크릴레이트 공중합체, 이오노머 수지 등의 폴리올레핀계 수지; 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르계 수지; 나일론-6, 나일론-6,6, 메타크실렌디아민-아디프산 축중합체; 폴리메틸메타크릴이미드 등의 아미드계 수지; 폴리메틸메타크릴레이트 등의 아크릴계 수지; 폴리스티렌, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체, 스티렌-아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체, 폴리아크릴로니트릴 등의 스티렌-아크릴로니트릴계 수지; 트리아세트산셀룰로오스, 디아세트산셀룰로오스 등의 소수화셀룰로오스계 수지; 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리불화비닐리덴, 폴리테트라플루오로에틸렌 등의 할로겐 함유 수지; 폴리비닐알코올, 에틸렌-비닐알코올 공중합체, 셀룰로오스 유도체 등의 수소 결합성 수지; 폴리카보네이트 수지, 폴리술폰 수지, 폴리에테르술폰 수지, 폴리에테르에테르케톤 수지, 폴리페닐렌옥시드 수지, 폴리메틸렌옥시드 수지, 폴리아릴레이트 수지, 액정 수지 등의 엔지니어링 플라스틱계 수지 등을 들 수 있다.

또한 유기 EL 소자가 되는 재료를 포함하는 도포액에 용해하지 않는다는 관점에서는, 상기 수지로서 열 경화성 수지, 광 경화성 수지, 포토레지스트 재료가 바람직하게 이용된다.

예시한 수지 중에서도, 도전성을 갖는 수지가 바람직하게 이용되고, 도전성을 갖는 수지로서는 예를 들면 폴리아닐린, 폴리티오펜 유도체 등을 들 수 있다.

투명 도전막 (3)의 굴절률은 수지 등에 의해서 형성되는 막 본체의 굴절률에 의해서 주로 결정된다. 이 막 본체의 굴절률은 예를 들면 이용하는 수지의 종류에 따라서 주로 결정되기 때문에, 이용하는 수지를 선택함으로써 의도하는 굴절률을 나타내는 투명 도전막 (3)을 용이하게 형성할 수 있다.

또한, 감광성 포토레지스트에 이용되는 감광성 재료 및 광 경화성 단량체에 와이어상의 도전체를 분산시킨 분산액을 이용하면, 도포법 및 포토리소그래피에 의해서 소정의 패턴 형상을 갖는 투명 도전막 (3)을 용이하게 형성할 수 있다.

투명 도전막 (3)으로서는 유기 EL 소자를 형성하는 공정에서 가열되는 온도에서 변형하지 않는 것이 바람직하고, 투명 도전막 (3)을 구성하는 수지로서는, 유리 전이점 Tg가 150℃ 이상인 것이 바람직하고, 180℃ 이상인 것이 보다 바람직하고, 200℃ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 이러한 수지로서는, 예를 들면 유리 전이점 Tg가 230℃인 폴리에테르술폰이나 고내열성 포토레지스트 재료 등을 들 수 있다.

와이어상의 도전체의 분산량, 및 결합제 및 첨가제 등의 사용은 성막의 용이함, 및 투명 도전막 (3)의 특성 등의 조건에 따라서 적절하게 설정할 수 있다.

수지의 양은 와이어상의 도전체 100 중량부에 대하여 통상 5 내지 5000 중량부이고, 바람직하게는 10 내지 2000 중량부이다.

분산매의 양은 와이어상의 도전체 100 중량부에 대하여 통상 5 내지 5000 중향부이고, 바람직하게는 20 내지 2000 중량부이다.

와이어상의 도전체를 분산한 분산액의 도포 방법으로서는, 디핑법, 바 코터에 의한 코팅법, 스핀 코터에 의한 코팅법, 닥터블레이드법, 분무 도포법, 스크린메쉬 인쇄법, 쇄모 도포, 분무, 롤코팅 등의 공업적으로 통상 이용되고 있는 방법을 들 수 있다.

다음으로, 본 실시 형태의 투명판 (1)을 구비하는 유기 EL 소자에 대해서 설명한다. 도 2는 본 실시 형태의 유기 EL 소자 (5)를 도시하는 단면도이다. 도 2에 도시하는 유기 EL 소자 (5)에서는 투명판 (1)을 기판으로서 이용한 형태를 나타낸다.

본 실시 형태의 유기 EL 소자 (5)는 상기 투명 도전막 부착 투명판 (1)과, 제1 전극 (8)과, 상기 투명 도전막 부착 투명판 및 상기 제1 전극의 사이에 위치하며, 유기물을 포함하는 발광층을 포함하는 유기체 (7)을 포함하며, 투명판 (1)의 투명 도전막 (3)은 제1 전극 (8)과는 다른 제2 전극 (9)로서 기능하는 것을 특징으로 한다. 본 실시 형태에서는, 투명판 (1)의 투명 도전막 (3)과 유기체 (7)이 접하여 배치된다.

유기체 (7)은 적어도 한층의 발광층을 구비하고 있을 수도 있고, 발광층과 제1 전극 (8) 사이, 및/또는 발광층과 제2 전극 (9) 사이에 1 또는 복수의 층이 설치된 적층체를 구성할 수도 있고, 또한 발광층만으로 구성될 수도 있다. 또한, 유기체 (7)에는 무기 화합물로 이루어지는 무기층이 포함되고 있을 수도 있고, 예를 들면 후술하는 바와 같이 유기체 (7)의 투명 도전막 (3)과 접하는 표면부에 무기층이 배치되어 있을 수도 있다.

본 실시 형태의 유기 EL 소자 (5)는 발광층으로부터의 광을 기판(본 실시 형태에서는 투명판 (1))으로부터 추출하는 이른바 바텀에미션형의 것으로서, 제1 전극 (8)은 음극이고, 제2 전극 (9)는 양극이다.

음극과 발광층 사이에 설치되는 층으로서는, 전자 주입층, 전자 수송층, 정공 블록층 등을 들 수 있다. 음극과 발광층 사이에 전자 주입층과 전자 수송층의 양쪽의 층이 설치되는 경우, 음극에 가까운 측에 위치하는 층을 전자 주입층이라고 하고, 발광층에 가까운 측에 위치하는 층을 전자 수송층이라고 한다.

전자 주입층은 음극으로부터의 전자 주입 효율을 개선하는 기능을 갖는 층이다. 전자 수송층은 음극, 또는 전자 주입층, 또는 음극에 보다 가까운 전자 수송층으로부터의 전자 주입을 개선하는 기능을 갖는 층이다. 정공 블록층은 정공의 수송을 막는 기능을 갖는 층이다. 또한, 전자 주입층 또는 전자 수송층이 정공 블록층을 겸하는 경우가 있다.

양극과 발광층 사이에 설치하는 층으로서는, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 블록층 등을 들 수 있다. 양극과 발광층 사이에 정공 주입층과 정공 수송층의 양쪽이 설치되는 경우, 양극에 가까운 측에 위치하는 층을 정공 주입층이라고 하고, 발광층에 가까운 측에 위치하는 층을 정공 수송층이라고 한다.

정공 주입층은 양극으로부터의 정공 주입 효율을 개선하는 기능을 갖는 층이다. 정공 수송층은 양극 또는 정공 주입층, 또는 양극에 보다 가까운 정공 수송층으로부터의 정공 주입을 개선하는 기능을 갖는 층이다. 전자 블록층은 전자의 수송을 막는 기능을 갖는 층이다. 정공 주입층 또는 정공 수송층이 전자 블록층을 겸하는 경우가 있다.

또한, 전자 주입층 및 정공 주입층을 총칭하여 전하 주입층이라고 하는 경우가 있고, 전자 수송층 및 정공 수송층을 총칭하여 전하 수송층이라고 하는 경우가 있다.

유기 EL 소자가 취할 수 있는 층 구성의 구체적인 일례를 이하에 나타내었다.

a) 양극/정공 수송층/발광층/음극

b) 양극/발광층/전자 수송층/음극

c) 양극/정공 수송층/발광층/전자 수송층/음극

d) 양극/전하 주입층/발광층/음극

e) 양극/발광층/전하 주입층/음극

f) 양극/전하 주입층/발광층/전하 주입층/음극

g) 양극/전하 주입층/정공 수송층/발광층/음극

h) 양극/정공 수송층/발광층/전하 주입층/음극

i) 양극/전하 주입층/정공 수송층/발광층/전하 주입층/음극

j) 양극/전하 주입층/발광층/전하 수송층/음극

k) 양극/발광층/전자 수송층/전하 주입층/음극

l) 양극/전하 주입층/발광층/전자 수송층/전하 주입층/음극

m) 양극/전하 주입층/정공 수송층/발광층/전하 수송층/음극

n) 양극/정공 수송층/발광층/전자 수송층/전하 주입층/음극

o) 양극/전하 주입층/정공 수송층/발광층/전자 수송층/전하 주입층/음극

(여기서, 기호 「/」는 이 기호 「/」를 사이에 둔 2개의 층이 인접하여 적층되는 것을 나타내며, 이하 동일)

또한, 본 실시 형태의 유기 EL 소자는 2층 이상의 발광층을 가질 수도 있다. 2층의 발광층을 갖는 유기 EL 소자의 구체예로서는,

p) 양극/전하 주입층/정공 수송층/발광층/전자 수송층/전하 주입층/전극/전하 주입층/정공 수송층/발광층/전자 수송층/전하 주입층/음극

의 층 구성을 갖는 것을 들 수 있다.

또한, 3층 이상의 발광층을 갖는 유기 EL 소자로서는, (전극/전하 주입층/정공 수송층/발광층/전자 수송층/전하 주입층)을 하나의 반복 단위로 하면,

q) 양극/전하 주입층/정공 수송층/발광층/전자 수송층/전하 주입층/반복 단위/반복 단위/···/음극

과 같이, 2개 이상의 반복 단위를 포함하는 층 구성을 갖는 것을 들 수 있다.

상기 층 구성 p 및 q에서, 양극, 전극, 음극, 발광층 이외의 각 층은 필요에 따라서 삭제할 수 있다.

기판(본 실시 형태에서는 투명판 (1))으로부터 광을 추출하는 바텀에미션형의 유기 EL 소자에서는, 발광층에 대하여 투명판 (1)측에 배치되는 층을 전부 투명한 층으로 구성한다. 또한 기판(본 실시 형태에서는 투명판 (1))과는 반대측의 제1 전극 (8)측으로부터 광을 추출하는 이른바 톱에미션형의 유기 EL 소자에서는, 발광층에 대하여 제1 전극 (8)측에 배치되는 층을 전부 투명한 층으로 구성한다.

유기 EL 소자는 또한 전극과의 밀착성 향상이나, 전극으로부터의 전하 주입의 개선을 위해 전극에 인접하여 막 두께가 2 nm 이하인 절연층을 설치할 수도 있고, 또한 계면의 밀착성 향상이나 혼합의 방지 등을 위해 인접하는 상기 각 층의 계면에 얇은 버퍼층을 삽입할 수도 있다.

이하, 각 층의 구체적인 구성에 대해서 설명한다.

<정공 주입층>

정공 주입층을 구성하는 정공 주입 재료로서는, 페닐아민계, 스타버스트형 아민계, 프탈로시아닌계, 산화바나듐, 산화몰리브덴, 산화루테늄, 산화알루미늄 등의 산화물, 비정질 카본, 폴리아닐린, 폴리티오펜 유도체 등을 들 수 있다.

<정공 수송층>

정공 수송층을 구성하는 정공 수송 재료로서는, 폴리비닐카르바졸 또는 그의 유도체, 폴리실란 또는 그의 유도체, 측쇄 또는 주쇄에 방향족 아민을 갖는 폴리실록산 유도체, 피라졸린 유도체, 아릴아민 유도체, 스틸벤 유도체, 트리페닐디아민 유도체, 폴리아닐린 또는 그의 유도체, 폴리티오펜 또는 그의 유도체, 폴리아릴아민 또는 그의 유도체, 폴리피롤 또는 그의 유도체, 폴리(p-페닐렌비닐렌) 또는 그의 유도체, 또는 폴리(2,5-티에닐렌비닐렌) 또는 그의 유도체 등을 들 수 있다.

이들 정공 수송 재료 중에서, 정공 수송 재료로서는, 폴리비닐카르바졸 또는 그의 유도체, 폴리실란 또는 그의 유도체, 측쇄 또는 주쇄에 방향족 아민 화합물기를 갖는 폴리실록산 유도체, 폴리아닐린 또는 그의 유도체, 폴리티오펜 또는 그의 유도체, 폴리아릴아민 또는 그의 유도체, 폴리(p-페닐렌비닐렌) 또는 그의 유도체, 또는 폴리(2,5-티에닐렌비닐렌) 또는 그의 유도체 등의 고분자의 정공 수송 재료가 바람직하고, 폴리비닐카르바졸 또는 그의 유도체, 폴리실란 또는 그의 유도체, 측쇄 또는 주쇄에 방향족 아민을 갖는 폴리실록산 유도체 등이 더욱 바람직하다. 저분자의 정공 수송 재료의 경우에는, 고분자 결합제에 분산시켜 이용하는 것이 바람직하다.

정공 수송층의 성막의 방법으로서는, 저분자의 정공 수송 재료에서는, 고분자 결합제와의 혼합 용액으로부터의 성막에 의한 방법을 들 수 있고, 고분자의 정공 수송 재료에서는, 용액으로부터의 성막에 의한 방법을 들 수 있다.

용액으로부터의 성막에 이용하는 용매로서는, 정공 수송 재료를 용해시키는 것이면 되고, 클로로포름, 염화메틸렌, 디클로로에탄 등의 염소계 용매, 테트라히드로푸란 등의 에테르계 용매, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소계 용매, 아세톤, 메틸에틸케톤 등의 케톤계 용매, 아세트산에틸, 아세트산부틸, 에틸셀로솔브아세테이트 등의 에스테르계 용매를 들 수 있다.

용액으로부터의 성막 방법으로서는, 스핀 코팅법, 캐스팅법, 마이크로그라비아 코팅법, 그라비아 코팅법, 바 코팅법, 롤 코팅법, 와이어바 코팅법, 침지 코팅법, 스프레이 코팅법, 스크린 인쇄법, 플렉소 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 잉크젯 인쇄법 등의 도포법을 들 수 있다.

혼합하는 고분자 결합제로서는, 전하 수송을 극도로 저해하지 않는 것이 바람직하고, 또한 가시광에 대한 흡수가 약한 것이 바람직하게 이용된다. 상기 고분자 결합제로서는, 폴리카보네이트, 폴리아크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리스티렌, 폴리염화비닐, 폴리실록산 등을 들 수 있다.

정공 수송층의 막 두께로서는, 이용하는 재료에 따라서 최적치가 다르고, 구동 전압과 발광 효율이 적절한 값이 되도록 선택되어, 적어도 핀홀이 발생하지 않는 두께가 필요하고, 너무 두꺼우면 소자의 구동 전압이 높아져서 바람직하지 않다. 따라서, 정공 수송층의 막 두께로서는, 예를 들면 1 nm 내지 1 ㎛이고, 바람직하게는 2 nm 내지 500 nm이고, 더욱 바람직하게는 5 nm 내지 200 nm이다.

<발광층>

발광층은 형광 및/또는 인광을 발광하는 유기물, 또는 상기 유기물과, 도펀트를 포함하여 구성된다. 도펀트는 예를 들면 발광 효율의 향상이나 발광 파장을 변화시키는 등의 목적으로 부가된다. 발광층에 이용되는 유기물로서는, 저분자 화합물 또는 고분자 화합물 중의 어느 것이어도 된다. 발광층을 구성하는 발광 재료로서는, 예를 들면 색소계의 발광 재료, 금속 착체계의 발광 재료, 고분자계의 발광 재료를 들 수 있다.

색소계의 발광 재료로서는, 예를 들면 시클로펜다민 유도체, 테트라페닐부타디엔 유도체 화합물, 트리페닐아민 유도체, 옥사디아졸 유도체, 피라졸로퀴놀린 유도체, 디스티릴벤젠 유도체, 디스티릴아릴렌 유도체, 피롤 유도체, 티오펜환 화합물, 피리딘환 화합물, 페리논 유도체, 페릴렌 유도체, 올리고티오펜 유도체, 트리푸마닐아민 유도체, 옥사디아졸 이량체, 피라졸린 이량체 등을 들 수 있다.

금속 착체계의 발광 재료로서는 중심 금속에 Al, Zn, Be 등의 전형 금속, 또는 희토류(예를 들면, Tb, Eu, Dy), Ir, Pt 등의 전이 원소를 갖고, 배위자에 옥사디아졸, 티아디아졸, 페닐피리딘, 페닐벤조이미다졸, 퀴놀린 구조 등을 갖는 금속 착체를 들 수 있고, 예를 들면 이리듐 착체, 백금 착체 등의 삼중항 여기 상태로부터의 발광을 갖는 금속 착체, 알루미늄퀴놀리놀 착체, 벤조퀴놀리놀베릴륨 착체, 벤조옥사졸릴아연 착체, 벤조티아졸아연 착체, 아조메틸아연 착체, 포르피린아연 착체, 유로퓸 착체 등을 들 수 있다.

고분자계의 발광 재료로서는, 폴리파라페닐렌비닐렌 유도체, 폴리티오펜 유도체, 폴리파라페닐렌 유도체, 폴리실란 유도체, 폴리아세틸렌 유도체, 폴리플루오렌 유도체 및 폴리비닐카르바졸 유도체 등, 및 상기 색소계의 발광 재료나 금속 착체계의 발광 재료를 고분자화한 것 등을 들 수 있다.

상기 발광 재료 중, 청색으로 발광하는 재료로서는, 디스티릴아릴렌 유도체, 옥사디아졸 유도체 및 이들의 중합체, 폴리비닐카르바졸 유도체, 폴리파라페닐렌 유도체, 폴리플루오렌 유도체 등을 들 수 있다. 그 중에서도 고분자 재료의 폴리비닐카르바졸 유도체, 폴리파라페닐렌 유도체나 폴리플루오렌 유도체 등이 바람직하다.

또한, 녹색으로 발광하는 재료로서는, 퀴나크리돈 유도체, 쿠마린 유도체 및 이들의 중합체, 폴리파라페닐렌비닐렌 유도체, 폴리플루오렌 유도체 등을 들 수 있다. 그 중에서도 고분자 재료의 폴리파라페닐렌비닐렌 유도체, 폴리플루오렌 유도체 등이 바람직하다.

또한, 적색으로 발광하는 재료로서는, 쿠마린 유도체, 티오펜환 화합물 및 이들의 중합체, 폴리파라페닐렌비닐렌 유도체, 폴리티오펜 유도체, 폴리플루오렌 유도체 등을 예로 들 수 있다. 그 중에서도 고분자 재료의 폴리파라페닐렌비닐렌 유도체, 폴리티오펜 유도체, 폴리플루오렌 유도체 등이 바람직하다.

도펀트 재료로서는, 예를 들면 페릴렌 유도체, 쿠마린 유도체, 루브렌 유도체, 퀴나크리돈 유도체, 스쿠아리움 유도체, 포르피린 유도체, 스티릴계 색소, 테트라센 유도체, 피라졸론 유도체, 데카시클렌, 페녹사존 등을 들 수 있다. 또한, 이러한 발광층의 두께는 통상 약 2 nm 내지 2000 nm이다.

유기물을 포함하는 발광층의 성막 방법으로서는, 발광 재료를 포함하는 용액을 기체의 표면에 도포하는 방법, 진공 증착법, 전사법 등을 들 수 있다. 용액으로부터의 성막에 이용하는 용매의 구체예로서는, 상술한 용액으로부터 정공 수송층을 성막할 때에 정공 수송 재료를 용해하는 용매로서 사용한 용매와 동일한 용매를 들 수 있다.

발광 재료를 포함하는 용액을 도포하는 방법으로서는, 스핀 코팅법, 캐스팅법, 마이크로그라비아 코팅법, 그라비아 코팅법, 바 코팅법, 롤 코팅법, 와이어바 코팅법, 침지 코팅법, 슬릿 코팅법, 모세관 코팅법, 스프레이 코팅법, 노즐 코팅법 등의 코팅법, 그라비아 인쇄법, 스크린 인쇄법, 플렉소 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 반전 인쇄법, 잉크젯 인쇄법 등의 도포법을 사용할 수 있다. 패턴 형성이나 다색의 분할 도포가 용이하다는 점에서, 그라비아 인쇄법, 스크린 인쇄법, 플렉소 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 반전 인쇄법, 잉크젯 인쇄법 등의 도포법이 바람직하다. 또한, 승화성의 저분자 화합물의 경우에는 진공 증착법을 사용할 수 있다. 나아가서는, 레이저에 의한 전사나 열전사 등의 방법에 의해서, 원하는 곳에만 발광층을 형성할 수도 있다.

<전자 수송층>

전자 수송층을 구성하는 전자 수송 재료로서는, 옥사디아졸 유도체, 안트라퀴노디메탄 또는 그의 유도체, 벤조퀴논 또는 그의 유도체, 나프토퀴논 또는 그의 유도체, 안트라퀴논 또는 그의 유도체, 테트라시아노안트라퀴노디메탄 또는 그의 유도체, 플루오레논 유도체, 디페닐디시아노에틸렌 또는 그의 유도체, 디페노퀴논 유도체, 또는 8-히드록시퀴놀린 또는 그의 유도체의 금속 착체, 폴리퀴놀린 또는 그의 유도체, 폴리퀴녹살린 또는 그의 유도체, 폴리플루오렌 또는 그의 유도체 등을 들 수 있다.

이들 중에서, 전자 수송 재료로서는, 옥사디아졸 유도체, 벤조퀴논 또는 그의 유도체, 안트라퀴논 또는 그의 유도체, 또는 8-히드록시퀴놀린 또는 그의 유도체의 금속 착체, 폴리퀴놀린 또는 그의 유도체, 폴리퀴녹살린 또는 그의 유도체, 폴리플루오렌 또는 그의 유도체가 바람직하고, 2-(4-비페닐릴)-5-(4-t-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸, 벤조퀴논, 안트라퀴논, 트리스(8-퀴놀리놀)알루미늄, 폴리퀴놀린이 더욱 바람직하다.

전자 수송층의 성막법으로서는, 저분자의 전자 수송 재료에서는, 분말로부터의 진공 증착법, 또는 용액 또는 용융 상태로부터의 성막에 의한 방법을 들 수 있고, 고분자의 전자 수송 재료에서는, 용액 또는 용융 상태로부터의 성막에 의한 방법을 들 수 있다. 용액 또는 용융 상태로부터의 성막에서는, 고분자 결합제를 더 병용할 수도 있다. 용액으로부터 전자 수송층을 성막하는 방법으로서는, 상술한 용액으로부터 정공 수송층을 성막하는 방법과 동일한 성막법을 들 수 있다.

전자 수송층의 막 두께로서는, 이용하는 재료에 따라서 최적치가 다르고, 구동 전압과 발광 효율이 적절한 값이 되도록 선택하면 되고, 적어도 핀홀이 발생하지 않는 두께가 필요하고, 너무 두꺼우면 소자의 구동 전압이 높아져서 바람직하지 않다. 따라서, 상기 전자 수송층의 막 두께로서는, 예를 들면 1 nm 내지 1 ㎛이고, 바람직하게는 2 nm 내지 500 nm이고, 더욱 바람직하게는 5 nm 내지 200 nm이다.

<전자 주입층>

전자 주입층을 구성하는 전자 주입 재료로서는, 발광층의 종류에 따라서, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 상기 금속을 1종 이상 포함하는 합금, 또는 상기 금속의 산화물, 할로겐화물 및 탄산화물, 또는 상기 물질의 혼합물 등을 들 수 있다. 알칼리 금속 또는 그의 산화물, 할로겐화물, 탄산화물로서는, 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘, 산화리튬, 불화리튬, 산화나트륨, 불화나트륨, 산화칼륨, 불화칼륨, 산화루비듐, 불화루비듐, 산화세슘, 불화세슘, 탄산리튬 등을 들 수 있다. 또한, 알칼리 토금속 또는 그의 산화물, 할로겐화물, 탄산화물의 예로서는, 마그네슘, 칼슘, 바륨, 스트론튬, 산화마그네슘, 불화마그네슘, 산화칼슘, 불화칼슘, 산화바륨, 불화바륨, 산화스트론튬, 불화스트론튬, 탄산마그네슘 등을 들 수 있다. 전자 주입층은 2층 이상을 적층한 적층체일 수도 있다. 적층체의 구체예로서는, LiF/Ca 등을 들 수 있다. 전자 주입층은 증착법, 스퍼터링법, 인쇄법 등에 의해서 형성된다. 전자 주입층의 막 두께로서는 1 nm 내지 1 ㎛ 정도가 바람직하다.

<음극>

음극의 재료로서는, 일함수가 작고, 발광층으로의 전자 주입이 용이한 재료가 바람직하고, 또한 전기 전도도가 높은 재료가 바람직하다. 또한 양극측으로부터 광을 추출하는 경우에는, 음극에서 광을 반사하기 위해서, 음극의 재료로서는 가시광 반사율이 높은 것을 바람직하다. 음극의 재료로서는, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 전이 금속 및 III-B족 금속 등의 금속을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 음극의 재료로서, 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘, 베릴륨, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 바륨, 알루미늄, 스칸듐, 바나듐, 아연, 이트륨, 인듐, 세륨, 사마륨, 유로퓸, 테르븀, 이테르븀 등의 금속, 또는 상기 금속 중 2개 이상의 합금, 또는 이들중 1개 이상과, 금, 은, 백금, 구리, 망간, 티탄, 코발트, 니켈, 텅스텐, 주석 중 1개 이상과의 합금, 또는 흑연 또는 흑연층간 화합물 등이 이용된다. 합금의 예로서는 마그네슘-은 합금, 마그네슘-인듐 합금, 마그네슘-알루미늄 합금, 인듐-은 합금, 리튬-알루미늄 합금, 리튬-마그네슘 합금, 리튬-인듐 합금, 칼슘-알루미늄 합금 등을 들 수 있다. 또한, 음극으로서 투명 도전성 전극을 사용할 수 있고, 예를 들면 도전성 금속 산화물이나 도전성 유기물 등으로 이루어지는 박막을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 도전성 금속 산화물로서 산화인듐, 산화아연, 산화주석, 인듐주석산화물(Indium Tin Oxide: 약칭 ITO), 인듐아연 산화물(Indium Zinc Oxide: 약칭 IZO) 등으로 이루어지는 박막, 또는 도전성 유기물로서 폴리아닐린 또는 그의 유도체, 폴리티오펜 또는 그의 유도체 등의 유기의 투명 도전막을 이용할 수도 있다. 또한, 음극을 2층 이상의 적층 구조일 수도 있다. 또한, 전자 주입층이 음극으로서 이용되는 경우도 있다.

음극의 막 두께는 전기 전도도나 내구성을 고려하여 적절하게 선택할 수 있는데, 예를 들면 10 nm 내지 10 ㎛이고, 바람직하게는 20 nm 내지 1 ㎛이고, 더욱 바람직하게는 50 nm 내지 500 nm이다.

음극의 제작 방법에서는, 진공 증착법, 스퍼터링법, 또한 금속 박막을 열압착하는 라미네이트법 등을 들 수 있다.

투명 도전막 (3)을 양극으로서 이용한 경우, 유기체 (7)의 투명 도전막 (3)에 접하는 부분의 층으로서는, 정공 주입층, 정공 수송층 및 발광층 등을 들 수 있다. 정공 주입층의 굴절률은 통상 1.5 내지 1.8 정도이고, 정공 수송층의 굴절률은 통상 1.5 내지 1.8 정도이고, 발광층의 굴절률은 통상 1.5 내지 1.8 정도이다. 투명 도전막 (3)의 굴절률(n1)은 상술한 수학식 1을 만족시키고, 바람직하게는 투명 도전막 (3)에 접하는 층의 굴절률(n3) 이하가 되도록 설정된다.

종래의 바텀에미션형의 유기 EL 소자에서는, 유리 기판 상에 형성된 ITO가 양극으로서 이용되어 왔다. ITO의 굴절률(n1)은 2 정도이고, 유리 기판의 굴절률(n2)은 1.5 정도이고, 유기체의 ITO에 접하는 부분(예를 들면 발광층)의 굴절률(n3)은 1.7 정도이기 때문에, 종래의 바텀에미션형의 유기 EL 소자에서는, 굴절률이 높은 ITO가 굴절률이 낮은 유리 기판과 발광층 사이에 끼워진 구성을 형성하고 있었다. 따라서, 발광층으로부터의 광의 일부가 전반사 등에 의해서 ITO에서 반사되기 때문에, 발광층으로부터의 광을 효율적으로 추출할 수 없었다. 그에 비하여 본 발명에서는, 수학식 1의 관계를 만족시키는 투명 도전막 (3)을 양극으로서 이용하고, 바람직한 형태로서 투명 도전막 (3)의 굴절률(n1)이 투명 도전막 (3)에 접하는 층의 굴절률(n3) 이하가 되는 유기 EL 소자 (5)에 투명판 (1)을 이용함으로써, 종래의 유기 EL 소자에 비하여, 투명판 본체 (2), 투명 도전막 (3), 및 유기체 (7)의 투명 도전막 (3)에 접하는 부분의 각 굴절률의 차가 작은 유기 EL 소자를 구성할 수 있다. 이것에 의해서, 발광층으로부터의 광이 투명 도전막 (3)에서 반사되는 것을 억제하여, 유기 EL 소자의 광 추출 효율을 향상할 수 있다. 특히, n2≤n1≤n3의 관계를 만족시키는 투명판 (1)을 이용하면, 투명판 본체 (2), 투명 도전막 (3), 및 유기체 (7)의 투명 도전막 (3)에 접하는 부분의 각 굴절률의 차를 더욱 작게 할 수 있어, 발광층으로부터의 광이 투명 도전막 (3)에서 반사되는 것을 억제하여, 유기 EL 소자의 광 추출 효율을 더욱 향상할 수 있다.

또한, 표면 조도 Ra가 100 nm 이하인 평탄한 투명 도전막 (3)에 유기체 (7)을 성막하기 때문에, 각 층에 있어서의 막 두께의 변동을 억제할 수 있다. 이것에 의해서 투명 도전막 (3)의 돌기에 의한 단락을 없앨 수 있다.

또한, 투명 도전막 (3)을 도포법에 의해서 형성할 수 있기 때문에, 진공 증착 및 스퍼터링법 등과 같이 진공 장치를 이용하여 투명 전극을 형성하는 경우, 또는 특수한 공정에서 투명 전극을 형성하는 경우에 비하여 간이하게 투명 전극을 형성할 수 있어, 저비용화를 도모할 수 있다. 또한, 투명 도전막 (3)의 특성은 수지 및 와이어상의 도전체의 종류, 및 와이어상의 도전체의 형상 등에 따라서 결정되기 때문에, 이들을 적절하게 선택하는 것만으로 의도하는 광학 특성 및 전기적 특성 등을 나타내는 투명 도전막 (3)을 용이하게 얻을 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이 유기체 (7)은 무기층을 포함하고 있을 수도 있고, 예를 들면 홀의 주입을 쉽게 하기 위해서, 유기체 (4)의 제2 전극 (9)(투명 도전막 (3))측의 표면부에 무기층을 배치하여 제2 전극 (9)(투명 도전막 (3))과 접하는 무기층을 설치할 수도 있다. 해당 무기층에서는 페닐아민계, 스타버스트형 아민계, 프탈로시아닌계, 산화바나듐, 산화몰리브덴, 산화루테늄, 산화알루미늄 등의 산화물, 비정질 카본, 폴리아닐린, 폴리티오펜 유도체 등으로 이루어지는 박막을 들 수 있다. 또한, 제2 전극 (9)(투명 도전막 (3))을 음극으로 하고, 제1 전극 (8)을 양극으로 하는 바텀에미션형의 유기 EL 소자를 구성할 수도 있다. 이 경우, 전자의 주입을 쉽게 하기 위해서, 유기체 (7)의 제2 전극측의 표면부에 무기층을 배치하여, 제2 전극과 접하는 무기층을 설치할 수도 있다. 해당 무기층으로서는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 상기 금속을 1종 이상 포함하는 합금, 또는 상기 금속의 산화물, 할로겐화물 및 탄산화물, 또는 상기 물질의 혼합물 등으로 이루어지는 박막을 들 수 있다.

또한 본 실시 형태의 유기 EL 소자 (5)에서는, 투명판 (1)을 기판으로서 이용하고, 투명 도전막 (3)을 양극으로서 이용했지만, 투명판 (1)을 밀봉판으로서 이용하고, 투명 도전막 (3)을 음극으로서 이용할 수도 있다. 또한 밀봉판은 대략 직방체 형상의 판체일 수도 있고, 또한 유기체 (7)의 형상을 따라서 유기체 (7)을 덮는 형상의 막일 수도 있다. 이하, 투명판 본체 (2)를 밀봉막으로 하여, 투명 도전막 (3)을 음극으로서 기능시키고, 투명판 (1)을 밀봉판으로서 이용한 실시의 양태에 대해서 설명한다. 도 3은 본 실시의 다른 형태의 유기 EL 소자 (11)을 도시하는 단면도이다. 본 실시 형태의 유기 EL 소자 (11)은 상술한 실시 형태의 유기 EL 소자 (5)의 구성과 거의 동일하기 때문에, 대응하는 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 붙여, 중복하는 설명을 생략하는 경우가 있다. 본 실시 형태의 유기 EL 소자 (11)은 기판으로서는, 반드시 투명하지 않을 수도 있고, 기판 (12) 상에, 상술한 실시 형태의 제2 전극 (9) 대신에 제1 전극 (13)을 형성하고, 이 제1 전극 (13) 상에 유기체 (7)을 형성하고, 이 유기체 (7) 상에 제2 전극 (14)로서 투명 도전막 (3)을 형성하고, 또한 제1 전극 (13), 유기체 (7) 및 제2 전극 (14)로 이루어지는 적층체를 덮는 투명판 본체 (2)를 형성함으로써 실현된다. 본 실시 형태의 유기 EL 소자 (11)은 기판 (12)와는 반대측의 제2 전극 (14)측으로부터 광을 추출하는 이른바 톱에미션형의 유기 EL 소자 (11)이다.

제1 전극 (13)은 양극으로서 이용된다. 제1 전극 (13) 및 기판 (12) 중의 적어도 한쪽은 광을 제2 전극 (14)측으로 반사시키는 것이 바람직하게 이용된다.

제2 전극 (14)는 상술한 투명 도전막 (3)과 동일하게 하여 형성할 수 있고, 예를 들면 유기체 (7)의 기판 (12)측과는 반대측의 표면에 상술한 와이어상의 도전체가 분산된 분산액을 도포함으로써 형성할 수 있다. 이 제2 전극 (14)는 음극으로서 기능한다. 또한, 제2 전극 (14)(음극)으로부터의 전자의 주입을 쉽게 하기 위해서, 제2 전극 (14)와 유기체 (7) 사이에 0.1 nm 내지 5 nm 정도의 막 두께의 박막을 더 설치할 수도 있다. 해당 박막으로서는 예를 들면 알루미늄, 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘, 베릴륨, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 바륨, 알루미늄, 스칸듐, 바나듐, 아연, 이트륨, 인듐, 세륨, 사마륨, 유로퓸, 테르븀 및 이테르븀 등의 금속, 또는 상기 금속 중의 2개 이상의 합금, 또는 상기 금속 중의 1개 이상과, 금, 은, 백금, 구리, 망간, 티탄, 코발트, 니켈, 텅스텐, 주석 중 1개 이상과의 합금, 또는 흑연 또는 흑연층간 화합물 등으로 이루어지는 박막이 이용된다. 합금의 예로서는, 마그네슘-은 합금, 마그네슘-인듐 합금, 마그네슘-알루미늄 합금, 인듐-은 합금, 리튬-알루미늄 합금, 리튬-마그네슘 합금, 리튬-인듐 합금, 칼슘-알루미늄 합금 등을 들 수 있다. 또한, 해당 박막은 제2 전극 (14)를 형성하기 전에 미리 형성하여 두면 된다. 또한, 투명판 본체 (2)는 상술한 바와 같이 예를 들면 금속, 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 탄화물 또는 금속 산질화물인 무기층, 또는 상기 무기층과 유기층의 조합, 또는 무기-유기 혼성층 등을 포함하여 구성되는 밀봉막에 의해서 실현되고, 진공 증착법, 스퍼터링법, 또한 금속 박막을 열압착하는 라미네이트법 등에 의해서, 제1 전극 (13), 유기체 (7) 및 제2 전극 (14)를 포함하는 적층체를 덮도록 형성할 수 있다.

이상 설명한 본 실시 형태의 유기 EL 소자 (11)에 따르면, 상술한 실시 형태의 유기 EL 소자 (5)와 동일하게 하여, 발광층으로부터의 광이 제2 전극 (14)(투명 도전막 (3))에서 전반사되는 것을 억제할 수 있기 때문에, 유기 EL 소자의 광 추출 효율을 향상할 수 있다. 또한 상술한 바와 같이, 특히, n2≤n1≤n3의 관계를 만족시키는 투명판 (1)을 이용하면, 투명판 본체 (2), 제2 전극 (14)(투명 도전막 (3)), 및 유기체 (7)의 제2 전극 (14)(투명 도전막 (3))에 접하는 부분의 각 굴절률의 차를 더욱 작게 할 수 있어, 발광층으로부터의 광이 투명 도전막 (3)에서 전반사되는 것을 억제하여, 유기 EL 소자의 광추출 효율을 더욱 향상할 수 있다.

본 실시 형태에서는, 톱에미션형의 유기 EL 소자에 있어서, 제2 전극 (14)(투명 도전막 (3))을 음극으로서 이용했지만, 다른 실시 형태에서는 톱에미션형의 유기 EL 소자에 있어서 제2 전극 (14)(투명 도전막 (3))을 양극으로서 이용하고, 제1 전극 (13)을 음극으로서 이용할 수도 있다. 또한 다른 실시 형태의 유기 EL 소자에서는, 2개의 투명판 (1)을 구비하며, 한쪽의 투명판 (1)을 기판으로서 이용하고, 다른쪽의 투명판 (1)을 밀봉판으로서 이용할 수도 있다.

또한, 또 다른 실시 형태의 유기 EL 소자에서는 2개의 투명판 (1)을 구비하며, 양쪽의 투명판 (1)을 기판으로서 이용하고, 한쌍의 투명판 (1)로 유기체 (7)을 협지하는 구성을 가질 수도 있다. 또한, 한쌍의 투명판 (1)의 각 투명 도전막 (3)은, 한쪽이 양극으로서 기능하고, 다른쪽이 음극으로서 기능한다. 이러한 유기 EL 소자에서는, 각 층이 적층되는 적층 방향의 한쪽과 다른쪽의 양쪽으로부터 광을 추출할 수 있어, 상술한 바와 동일한 이유로, 광 추출 효율이 높은 유기 EL 소자를 실현할 수 있다.

[실시예 1]

와이어상의 도전체로서, 아미노기 함유 고분자계 분산제(ICI 재팬사 제조, 상품명 「솔스퍼스 24000SC」)로 표면을 보호한 은 나노와이어(장축 평균 길이 1 ㎛, 단축 평균 길이 10 nm)를 이용한다. 이 은 나노와이어의 톨루엔 분산액 2 g(은 나노와이어 1.0 g 함유)과, 막 본체가 되는 광 경화성 단량체인 트리메틸올프로판트리아크릴레이트(신나카무라 가가꾸 제조의 NK 에스테르-TMPT) 0.25 g을 혼합하고, 또한 중합 개시제 이르가큐어907(닛본 시바 가이기사 제조) 0.0025 g을 첨가한다. 이 혼합 용액을 두께 0.7 mm의 유리 기판(투명판 본체, 굴절률 n2=1.5)에 도포하고, 핫 플레이트 상에서 110℃ 20분 가열하여 용매를 건조하고, 또한 UV 램프로 광 조사(6000 mW/cm²)함으로써 경화하여, 막 두께가 150 nm인 투명 도전막을 얻는다. 이와 같이 성막함으로써, 투과율이 80％ 이상, 부피 저항률이 1 Ω·cm 이하, 표면 조도가 100 nm 이하인 투명 도전막이 얻어진다.

광 경화 수지의 굴절률은 1.47이고, 얻어지는 투명 도전막의 굴절률(n1)도 거의 1.47가 되어, 이 투명 도전막 부착 투명판을 이용한 유기 EL 소자에서는 광 추출 효율이 향상된다.

[실시예 2]

와이어상의 도전체로서, 아미노기 함유 고분자계 분산제(ICI 재팬사 제조, 상품명 「솔스퍼스 24000SC」)로 표면을 보호한 은 나노와이어(장축 평균 길이 1 ㎛, 단축 평균 길이 10 nm)를 이용한다. 이 은 나노와이어의 톨루엔 분산액 2 g(은 나노와이어 1.0 g 함유)과, 막 본체가 되는 폴리(에틸렌디옥시티오펜)/폴리스티렌술폰산의 용액(스타크사 제조, 베이트론 P(Baytron P)) 2.5 g을 혼합한다. 이 혼합 용액을 두께 0.7 mm의 유리 기판(투명판 본체)에 도포하고, 핫 플레이트 상에서 200℃ 20분 가열하여 용매를 건조하면 막 두께가 150 nm인 투명 도전막을 얻는다. 이와 같이 성막함으로써 투과율이 80％ 이상, 부피 저항률이 1 Ω·cm 이하, 표면 조도가 100 nm 이하인 투명 도전막이 얻어진다.

베이트론 P의 굴절률(베이트론 P만으로 형성된 박막의 굴절률)은 1.7이고, 얻어지는 투명 도전막의 굴절률도 거의 1.7이 되어, 이 투명 도전막 부착 투명판을 이용한 유기 EL 소자에서는 광 추출 효율이 향상된다.

[실시예 3]

와이어상의 도전체로서, 아미노기 함유 고분자계 분산제(ICI 재팬사 제조, 상품명 「솔스퍼스 24000SC」)로 표면을 보호한 은 나노와이어(장축 평균 길이 1 ㎛, 단축 평균 길이 10 nm)를 이용한다. 막 본체가 되는 폴리(에틸렌디옥시티오펜)/폴리스티렌술폰산의 용액(스타크사 제조, 베이트론 P) 2.5 g에, 디메틸술폭시드0.125 g을 혼합한 혼합액과, 상기 은 나노와이어의 톨루엔 분산액 2 g(은 나노와이어 1.0 g 함유)을 혼합한다. 이 혼합 용액을 0.7 mm 두께의 유리 기판에 도포하고, 핫 플레이트 상에서 200℃ 20분 가열하여 용매를 건조하면 막 두께가 150 nm인 도전막을 얻는다. 이와 같이 성막함으로써 투과율이 80％ 이상, 부피 저항률이 1 Ω·cm 이하, 표면 조도가 100 nm 이하인 투명 도전막이 얻어진다.

베이트론 P의 굴절률(베이트론 P만으로 형성된 박막의 굴절률)은 1.7이고, 얻어지는 투명 도전막의 굴절률도 1.7이 되어, 이 투명 도전막 부착 투명판을 이용한 유기 EL 소자에서는 광 추출 효율이 향상된다.

본 발명에 따르면, 유기 전계 발광 소자의 광 추출 효율을 향상시키는 유기 전계 발광 소자용의 투명 도전막 부착 투명판을 실현할 수 있다.

또한 본 발명에 따르면, 상기 투명 도전막 부착 투명판을 구비함으로써, 광 추출 효율이 높은 유기 전계 발광 소자를 실현할 수 있다.

또한 본 발명에 따르면, 도포법에 의해서 투명 도전막 부착 투명판을 제조하기 때문에, 진공 장치 등을 필요로 하는 증착법 및 스퍼터링법 등에 비하여 투명 도전막을 용이하게 제작할 수 있다.

Claims

투명판 본체와, 상기 투명판 본체의 표면 상에 형성되는 투명 도전막을 포함하며,
투명 도전막의 굴절률을 n1, 투명판 본체의 굴절률을 n2로 하면, n1 및 n2가 각각 다음 수학식 1을 만족시키고,
<수학식 1>

상기 투명 도전막은 가시광 영역의 광 투과율이 80％ 이상이고, 부피 저항률이 1 Ω·cm 이하이며, 표면 조도가 100 nm 이하인 유기 전계 발광 소자용의 투명 도전막 부착 투명판.
제1항에 있어서, 상기 투명 도전막이 도포법에 의해서 형성되는 투명 도전막 부착 투명판.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 투명 도전막이
투명한 막 본체와,
막 본체 중에 배치되고 도전성을 갖는 와이어상의 도전체를 포함하는 투명 도전막 부착 투명판.
제3항에 있어서, 상기 와이어상의 도전체의 직경이 200 nm 이하인 것을 특징으로 하는 투명 도전막 부착 투명판.
제4항에 있어서, 상기 와이어상의 도전체가 상기 막 본체 중에서 메쉬 구조를 구성하는 투명 도전막 부착 투명판.
제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 막 본체가 도전성을 갖는 수지를 포함하여 구성되는 투명 도전막 부착 투명판.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 투명판 본체가 밀봉막인 투명 도전막 부착 투명판.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 투명 도전막 부착 투명판과,
제1 전극과,
상기 투명 도전막 부착 투명판 및 상기 제1 전극의 사이에 위치하고, 유기물을 포함하는 발광층을 구비하는 유기체를 포함하며,
상기 투명판의 투명 도전막이 상기 투명판 본체에 대하여 제1 전극측에 위치하고, 제1 전극과는 상이한 제2 전극으로서 기능하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
제8항에 있어서, 상기 투명판의 투명 도전막이 양극인 유기 전계 발광 소자.
제8항에 있어서, 상기 투명판의 투명 도전막이 음극인 유기 전계 발광 소자.
투명판 본체를 준비하고,
도전성을 갖는 와이어상의 도전체를 분산매에 분산시킨 분산액을 투명판 본체의 표면에 도포하여 투명 도전막을 성막하고,
투명 도전막의 굴절률을 n1, 투명판 본체의 굴절률을 n2로 하면, n1 및 n2가 각각 다음 수학식 1을 만족시키며,
<수학식 1>

가시광 영역의 광 투과율이 80％ 이상이고, 부피 저항률이 1 Ω·cm 이하이며, 표면 조도가 100 nm 이하인 투명 도전막을 투명판 본체의 표면 상에 제작하는, 유기 전계 발광 소자용의 투명 도전막 부착 투명판의 제조 방법.
유기물을 포함하여 이루어지는 유기체를 구비하는 유기 전계 발광 소자용의 투명 도전막 부착 투명판의 제조 방법으로서,
도전성을 갖는 와이어상의 도전체를 분산매에 분산시킨 분산액을 상기 유기체 상에 도포하여 투명 도전막을 성막하고,
적어도 투명 도전막을 덮는 투명한 밀봉막을 형성하고,
투명 도전막의 굴절률을 n1, 밀봉막의 굴절률을 n2로 하면, n1 및 n2가 각각 다음 수학식 1을 만족시키며,
<수학식 1>

가시광 영역의 광 투과율이 80％ 이상이고, 부피 저항률이 1 Ω·cm 이하이며, 표면 조도가 100 nm 이하인 투명 도전막과, 상기 투명 도전막을 덮는 밀봉막을 포함하는 투명판을 제작하는 것을 특징으로 하는, 유기 전계 발광 소자용의 투명 도전막 부착 투명판의 제조 방법.