JP2006100257A - 有機電界発光素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 第一電極、第二電極、該第一電極及び該第二電極との間に発光層を含む少なくとも一層の有機層、透明基板、及び該第一電極又は該第二電極と該透明基板との間にプリズム構造体を有する有機電界発光素子であって、該プリズム構造体は該プリズムの頂点を該透明基板側に向けて位置し、かつ該プリズム頂点間のピッチの変動係数が1%以上であることを特徴とする有機電界発光素子。
【選択図】 図1
Description
最近、ランダムドットによってこの虹色を解消する試みが報告され(例えば、非特許文献2参照)、光干渉は無くなったものの、輝度向上度は低下し、不十分なものに留まっている。
しかしながら、プリズムが規則的に作られ、かつそのピッチが小さくなると、先に述べた回折格子と同じ問題、すなわち反射光の干渉による虹色の問題が生じる。これに対して、輝度向上度を下げずに、虹色の問題を解消できる方法は見出されていなかった。
即ち、本発明は下記の手段により達成されるものである。
<3> 前記第一電極が陽極で、前記第二電極が陰極であり、前記プリズム構造体を第一電極の陽極側に有することを特徴とする上記<1>又は<2>に記載の有機電界発光素子。
本発明の有機電界発光素子を前記構成とすることにより、高輝度、高コントラストな画像を表示でき、反射光の回折による虹色の問題が生じない有機電界発光素子を得ることができる。
本発明のプリズム構造体とは、プリズムを複数個有する構造体を言い、例えば金属酸化物層の表面にV型の溝があるピッチで形成されているものである。
前記プリズムとは、一般的には光学的平面を2つ以上持ち、少なくとも一組の面は近似的にも平行でない透明体を意味する。
プリズムは、集光効果を有するので、光学部材に応用されている。例えば、プラスチックフィルムの片面全面に、規則的なV型溝を数十〜数百ミクロンピッチで多数形成したものは、プリズムシートとして知られている。ただし、面がウェーブ状になったものや、プリズム頂点が多少丸みを帯びたものもプリズムシートとされており、本発明においても、このような形状をも含むものである。
ここで、該プリズムのピッチの変動係数が1%以上になるようランダム化させてプリズムを形成するとこの虹色の問題が低減でき、一方、輝度向上度はランダム化させない場合と同等であることを見出して本発明を完成したものである。
前記変動係数は、更にコントラスト低下防止、輝度向上、虹色低減の観点から、1〜350%が好ましく、3〜250%がさらに好ましい。変動係数が大きい方が虹色低減の効果は大きいがプリズム作製の容易さの意味からも該範囲が好ましい。
ここで言う変動係数とは、ピッチの標準偏差の、ピッチの平均値に対する割合を意味する。
1.一様分布(ピッチの出現頻度が最小値から最大値の間で一様であるもの)
ランダムなピッチの具体的な数値は、Microsoft社のExcel2000のRAND関数を用いて求める。このRAND関数は0〜1の範囲でランダムな数を発生させる関数である。この値をRiとして、下記式により計算されるxiをピッチの値として採用する。
xi = Ri × (Pmax − Pmin) + Pmin
(Pminはピッチの最小値、Pmaxはピッチの最大値)
前記1.(一様分布)と同様に、0〜1の範囲で乱数を発生させ、その値をRiとする。Excel2000のNORMINV関数を用い、Yi=NORMINV(Ri、μ、σ)として、ピッチYiを求めた。但し、μは平均ピッチ、σは目的とする標準偏差である。
これを繰り返して(山の数−1)個のYiを得た。尚、ピッチの分布に上限、下限を設定したい場合は、その範囲外となったYiを無視すればよい。
すなわち、プリズム構造体の変動係数が1%以上になるようランダム化されて形成され、該プリズムの頂点(山)のレベルが一致していることが好ましい。
また、該プリズムピッチの平均値がコントラスト低下防止、及び輝度向上の観点から、0.4μm以上20μm以下が好ましく、1μm以上15μm以下が更に好ましく、2μm以上10μm以下が特に好ましい。該プリズムピッチの平均値が可視光の波長0.4μm以下となると集光効果が不充分である。
これらの好ましい組み合わせが最も好ましい態様である。
前記ランダムピッチのプリズムは、材料を以下に示す方法で直接切削加工しても良いが、一般にはまずNiなどを用いた金型を作成することが好ましい。
前記頂角θのV溝列の加工は、ダイヤモンドバイトを用いたヘール加工により行うのが好ましいが、本加工の考え方は、その他の加工方法(フライカット)等にも応用可能である。
前記ピッチPminの値としては、加工機の精度、被加工物の材質などにも依存するが、機械加工精度の点から0.1〜10μmが好ましく、0.1〜1μmが更に好ましい。
前記Pmaxの値は、Pminよりも大きく、かつ、加工負荷を低減させるため、所望の解像度が得られる最大限の値をPmaxに設定することが好ましい。
また、前記PmaxとPminとの間で、加工機の分解能の範囲内でランダムピッチのV溝が加工可能であることが必要となる。
前記Pmax及びPminとの関係として、不必要に狭いピッチを回避するため、1.05×Pmin≦Pmax≦5×Pminの値に設定するのが好ましい。
まず、先に述べたようにパソコンの計算表ソフトを利用して、乱数R(n)を発生させる。ここで、R(n)は0〜1の大きさで与えられる。下記式(1)を用いると、R(n)を所望のピッチ幅P(n)に分散させることが可能である。
ここで、nは必要なエリア面積に応じて定まる数値である。
本発明においては、ピッチの分布が一様でなくても良く、例えば正規分布の形をしている場合に、所望のランダムピッチを作成する方法としては、前述の通りである。
上記の金型から転写によって目的とするプリズム構造体を作ることができる。
すなわち、前記金型に溶液状の媒体を流し込み、光や熱の作用、或いは単なる冷却等で硬化させた後、金型からとりはずすと、プリズムパターンが転写される。該溶液状の媒体をプリズム構造体を形成する材質を含むことによりプリズム構造体を作成することができる。
山のレベルが一致している金型からは偶数回転写すると、山のレベルが一致したプリズム構造体ができ、谷のレベルが一致している金型からは、奇数回転写すると、山のレベルが一致したプリズム構造体ができる。一般には、最終的に山のレベルが一致したプリズム構造体ができることが好ましい。どちらの金型を使うかは、製造工程の容易さを鑑みて使い分けることが可能である。
ただし、ピラミッドの場合は、奇数回転写により、頂点が凹んだ雌型ができるので、山のレベルが一致している金型から偶数回転写で、山のレベルが一致したピラミッド構造体(プリズム構造体)を得るか、あるいはその金型から転写によって作成した雌型の金型から奇数回転写によって、山のレベルが一致したピラミッド構造体(プリズム構造体)を得る必要がある。
該プリズム構造体付き基板の上に光透過性の陽極、発光層を含む有機層、および陰極を設けて有機EL素子を得る。
また、いわゆるトップエミッションとして知られている方式に用いる場合は、別の基板上に陽極、有機層、および光透過性の陰極を設けた後、上述のプリズム構造体付き基板を、プリズム構造体を陰極側にして、貼りあわせるか、或いはスペーサーを介して設置することにより有機EL素子を得ることができる。
このようにして作成した有機EL素子は、輝度が高く、高コントラストの画像を表示でき、かつ反射光の回折による虹色の問題も生じない。
Niの表面をダイヤモンドバイトで切り込むことにより、表1に示すピッチの8個の金型−1〜8を作成した。
金型−1〜3は規則的ピッチ(変動係数<1%)の比較用金型であり、金型−4〜8は、ピッチが表1に示す値でランダム化されており、かつ頂点(山)のレベルが一致しているものである。
有機正孔輸送層として、N,N'−ジナフチル−N,N'−ジフェニルベンジジンを真空蒸着法にて0.04μm厚で設けた。
さらにその上に有機発光層としてトリス(8−ヒドロキシキノリノ)アルミニウムを真空蒸着法にて0.06μm厚で設けた。
この有機化合物層の上にパタ−ニングしたマスクを設置し、蒸着装置内でマグネシウム:銀=10:1(モル比)を0.25μm厚で蒸着し、さらに銀を0.3μm蒸着して陰極を設けた。陽極、陰極よりそれぞれアルミニウムのリ−ド線を出して有機EL素子−1〜8を作成した。
評価基準は、「5点:虹色は視認できない。4点:虹色は殆ど視認できない。3点:虹色は僅かに視認できる。2点:虹色が視認できる。1点:虹色が明確に視認できる。」として評価した。3点以上であれば実用上問題ないが、4点以上であることがより好ましい。
Niの表面をダイヤモンドバイトで切り込むことにより、金型−9を作成した。金型−9は頂角90度で谷のレベルが一致している。谷の部分で見たとき、ピッチが5〜10μmの間でランダム化されており、平均ピッチ7.5μmで変動係数は5%である。
これに大気下でエキシマランプ(172nm)を10分間照射し、表面を親水化させた。
得られた塗布物を、電気炉を用い、600℃で1時間加熱処理した。
この加熱処理によってエポキシ樹脂及びPVAは消失し、ガラス上に酸化チタンによるランダムプリズムの頂点が向く形で無アルカリガラス基板に載った構造物が形成された。
有機正孔輸送層として、N,N'−ジナフチル−N,N'−ジフェニルベンジジンを真空蒸着法にて0.04μm厚で設けた。さらにその上に有機発光層としてトリス(8−ヒドロキシキノリノ)アルミニウムを真空蒸着法にて0.06μm厚で設けた。
また、素子−10の画面上に幅200μmの発光線・非発光線の繰り返しパターンを表示し、線画像の視認性を見たところ、問題のないコントラストを示した。
また、円偏光板を設けた素子を発光させ、いろいろな角度から観察したが、反射光の回折による虹色は認められなかった。
2 プリズム構造体
3 第1電極
4 有機層
5 第2電極
6 基板
7 スペーサー
Claims (6)
- 第一電極、第二電極、該第一電極及び該第二電極との間に発光層を含む少なくとも一層の有機層、光を取り出す側に設けられた透明基板、及び該第一電極又は該第二電極と該透明基板との間にプリズム構造体を有する有機電界発光素子であって、該プリズム構造体は該プリズムの頂点を該透明基板側に向けて位置し、かつ該プリズム頂点間のピッチの変動係数が1%以上であることを特徴とする有機電界発光素子。
- 前記プリズムのピッチの変動係数が3%以上であることを特徴とする請求項1に記載の有機電界発光素子。
- 前記第一電極が陽極で、前記第二電極が陰極であり、前記プリズム構造体を第一電極の陽極側に有することを特徴とする請求項1又は2に記載の有機電界発光素子。
- 前記第一電極が陽極で、前記第二電極が陰極であり、前記プリズム構造体を第二電極の陰極側に有することを特徴とする請求項1又は2に記載の有機電界発光素子。
- 前記プリズム頂点間ピッチの平均値が0.4μm以上20μm以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
- 前記プリズムの頂点が同一平面に揃って、前記透明基板に接着されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
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