JP2010027429A - 有機電界発光パネル及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光散乱層を別途設けずに、光取り出し効率が向上した有機電界発光パネル及びその製造方法を提供する。
【解決手段】支持基板２０と、下部電極３０と、少なくとも発光層を含む有機層４０と、上部電極５０と、屈折率が１．７〜３．０の範囲にあり、かつ、光取り出し側の最表面に表面粗さＲａが、１０ｎｍ以上１０μｍ以下の凹凸構造６０ａが形成されている無機層６０と、接着層７０と、光取り出し基板８０と、が順次積層されている有機電界発光パネル１０。好ましくは、無機層が複数の層を積層して構成されており、光取り出し側の最表面を含む層が、屈折率が２．１以上３．０以下となる高屈折率層であり、他の少なくとも一層が、高屈折率層よりもガスバリア性が高いガスバリア層である。また、好ましくは、接着層の屈折率が１．３以上１．６以下である。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機電界発光パネル及びその製造方法に関する。

近年、有機電界発光素子（以下、有機ＥＬ素子という場合がある。）を用いた発光装置が開発されている。例えば、ガラス等の支持基板上に、下部電極、少なくとも発光層を含む有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）層、上部電極を順次積層し、大気中の酸素や水分から有機ＥＬ素子を保護するため、ガラス等の封止基板によって封止する。両電極の引出配線（端子）を介して外部の配線と接続し、電界を印加することにより、電極間に挟まれた領域の発光層において正孔と電子が再結合して発光する。

このような有機電界発光素子を備えた装置では、一般的に、発光層で生じた光を支持基板側から取り出すボトムエミッションタイプと、封止基板から取り出すトップエミッションタイプがあるが、いずれのタイプにせよ、発光層からの光を取り出す効率を上げるため、光取り出し側に光散乱層等を設けることが提案されている。
例えば、アルミナなどの光散乱粒子を樹脂中に分散させた光散乱層を光取り出し側に設けた有機ＥＬ多色ディスプレイパネルが提案されている（特許文献１参照）。
また、エレクトロルミネッセンス層の光取り出し側に高屈折率層と透明基板を設け、さらに高屈折率層と透明基板のそれぞれの光取り出し側の面に、熱硬化性樹脂等に酸化チタンなどの粒子を分散させた光散乱層を設けたり、ブラスト処理によって凹凸を設けることで光散乱機能を付与することが提案されている（特許文献２参照）。
特開２００７−２７３３９７号公報 特開２００６−２８６６１６号公報

本発明は、光散乱層を別途設けずに、光取り出し効率が向上した有機電界発光パネル及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では以下の有機電界発光パネル及びその製造方法が提供される。
＜１＞ 支持基板と、
前記支持基板上に配置された下部電極と、
前記下部電極上に配置され、少なくとも発光層を含む有機層と、
前記有機層上に配置された上部電極と、
前記上部電極上に配置され、屈折率が１．７〜３．０の範囲にあり、かつ、光取り出し側の最表面に表面粗さＲａが、１０ｎｍ以上１０μｍ以下の凹凸構造が形成されている無機層と、
前記無機層上に配置された接着層と、
前記接着層を介して前記無機層に接着された光取り出し基板と、を有することを特徴とする有機電界発光パネル。
＜２＞ 前記無機層が複数の層を積層して構成されており、該無機層を構成する複数の層のうち、前記光取り出し側の最表面を含む層が、屈折率が２．１以上３．０以下となる高屈折率層であり、他の少なくとも一層が、前記高屈折率層よりもガスバリア性が高いガスバリア層であることを特徴とする＜１＞に記載の有機電界発光パネル。
＜３＞ 前記ガスバリア層が、ＳｉＯＮ又はＳｉＮからなることを特徴とする＜２＞に記載の有機電界発光パネル。
＜４＞ 前記高屈折率層が、ＴｉＯ_２又はＺｎＳからなることを特徴とする＜２＞又は＜３＞に記載の有機電界発光パネル。
＜５＞ 前記接着層の屈折率が、１．３以上１．６以下であることを特徴とする＜１＞〜＜４＞のいずれかに記載の有機電界発光パネル。
＜６＞ ＜１＞〜＜５＞のいずれかに記載の有機電界発光パネルを製造する方法であって、
前記上部電極上に無機膜を成膜する工程と、
前記無機膜の光取り出し側となる最表面をスパッタリングすることにより前記凹凸構造を付与する工程と、を含むことを特徴とする有機電界発光パネルの製造方法。

光散乱層を別途設けずに、光取り出し効率が向上した有機電界発光パネル及びその製造方法が提供される。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明に係る有機電界発光パネル及びその製造方法について説明する。
図１は、本発明に係る発光パネルの構成を概略的に示している。この有機電界発光パネル１０は、支持基板２０と、支持基板２０上に配置された下部電極３０と、下部電極３０上に配置され、少なくとも発光層を含む有機層４０と、有機層４０上に配置された上部電極５０と、上部電極５０上に配置された無機層６０と、無機層６０上に配置された接着層７０と、接着層７０を介して無機層６０に接着された光取り出し基板８０と、を有している。そして、無機層６０は、屈折率が１．７〜３．０の範囲にあり、光取り出し側の最表面には凹凸構造６０ａが形成されており、表面粗さＲａが、１０ｎｍ以上１０μｍ以下となっている。
有機層４０に含まれる発光層で生じた光は、上部電極５０、無機層６０、接着層７０、及び光取り出し基板８０を介して外側に取り出される。そして、この有機電界発光パネル１０では、無機層６０が封止層及び光散乱層として機能し、高い光取り出し効率が発揮することができる。
以下、各構成部材及び製造方法について説明する。

＜支持基板＞
支持基板２０は、その上に形成される有機ＥＬ素子を支持することができる強度を有するものを使用する。例えば、ジルコニア安定化酸化イットリウム（ＹＳＺ）、ガラス等の無機材料、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリイミド、ポリシクロオレフィン、ノルボルネン樹脂、ポリ（クロロトリフルオロエチレン）等の有機材料が挙げられる。

支持基板２０としてガラスを用いる場合、ガラスからの溶出イオンを少なくするため、無アルカリガラスを用いることが好ましい。ソーダライムガラスを用いる場合には、シリカなどのバリアコートを施したものを使用することが好ましい。

有機材料からなる支持基板２０を用いる場合には、耐熱性、寸法安定性、耐溶剤性、電気絶縁性、及び加工性に優れていることが好ましい。特にプラスチック製の支持基板２０を用いる場合には、水分や酸素の透過を抑制するため、支持基板２０の片面又は両面に透湿防止層又はガスバリア層を設けることが好ましい。透湿防止層又はガスバリア層の材料としては、窒化珪素、酸化珪素、酸窒化珪素、酸化アルミニウムなどの無機物、これら無機物とアクリル系樹脂などの有機物との積層体を好適に用いることができる。透湿防止層又はガスバリア層は、例えば、高周波スパッタリング法などにより形成することができる。
また、熱可塑性の支持基板を用いる場合には、更に必要に応じて、ハードコート層、アンダーコート層などを設けてもよい。

支持基板２０の形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、有機ＥＬ素子の用途、目的等に応じて適宜選択することができる。一般的には、支持基板２０の形状としては、取り扱い性、有機ＥＬ素子の形成容易性等の観点から、板状であることが好ましい。支持基板２０の構造は、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよい。また、支持基板２０は、単一部材で構成されていてもよいし、２つ以上の部材で構成されていてもよい。

なお、本発明に係る有機電界発光パネル１０はトップエミッションタイプであり、支持基板２０側から発光を取り出す必要がないため、例えば、ステンレス、Ｆｅ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕやこれらの合金等の金属基板やシリコン基板を用いてもよい。金属製の支持基板であれば、厚みが薄くても、強度が高く、大気中の水分や酸素に対して高いガスバリア性を有するものとなる。なお、金属製の支持基板を用いる場合には、支持基板２０と下部電極３０との間に電気絶縁性を確保するための絶縁膜を設ければよい。

＜電極＞
下部電極３０と上部電極５０は、一方を陽極とし、他方を陰極とする。少なくとも発光層を含む有機層４０を介して両電極３０，５０が対向配置され、両電極３０，５０間に電界を印加することで電極３０，５０間に挟まれた発光層を発光させることができる。発光層の光は上部電極５０側から取り出されるため、少なくとも上部電極５０は発光層の光に対する透過性を有するように電極材料及び厚みを選択して形成する。上部電極５０の光透過率は６０％以上が好ましく、７０％以上がより好ましい。一方、下部電極３０は発光層からの光を透過する必要はなく、光反射性を有することが好ましい。

−陽極−
陽極は、有機層に正孔を供給する電極としての機能を有するものであれば、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、有機ＥＬ素子の用途、目的等に応じて公知の電極材料から適宜選択することができる。
陽極を構成する材料としては、例えば、金属、合金、金属酸化物、導電性化合物、又はこれらの混合物が好適に挙げられる。具体例として、アンチモンやフッ素等をドープした酸化錫（ＡＴＯ、ＦＴＯ）、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化亜鉛インジウム（ＩＺＯ）等の導電性金属酸化物、金、銀、クロム、ニッケル等の金属、さらにこれらの金属と導電性金属酸化物との混合物又は積層物、ヨウ化銅、硫化銅などの無機導電性物質、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロールなどの有機導電性材料、及びこれらとＩＴＯとの積層物などが挙げられる。
本発明の発光パネル１０では、発光層から発せられる光を上部電極５０側から取り出すため、上部電極５０を陽極とする場合は、光透過性が高い材料により構成することが好ましい。上記材料の中で好ましいのは導電性金属酸化物であり、特に、生産性、高導電性、透明性等の点からはＩＴＯが好ましい。

陽極を形成する方法としては、例えば、印刷方式、コーティング方式等の湿式方式、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理的方式、ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ法等の化学的方式が挙げられ、陽極を構成する材料との適性等を考慮して適宜選択すればよい。例えば、陽極材料としてＩＴＯを用いる場合には、直流又は高周波スパッタ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等に従って陽極を形成することができる。
陽極を形成する位置は、有機ＥＬ素子の用途、目的等に応じて適宜選択することができ、下部電極３０とする場合は支持基板２０上に、あるいは上部電極５０とする場合は有機層４０上に、全体に形成してもよいし、一部に形成してもよい。

陽極を形成する際のパターニングは、フォトリソグラフィーなどによる化学的エッチングによって行ってもよいし、レーザーなどによる物理的エッチングによって行ってもよい。また、マスクを重ねて真空蒸着やスパッタ等を行ってもよいし、リフトオフ法や印刷法によって行ってもよい。

陽極の厚みは、陽極を構成する材料等に応じて適宜選択すればよいが、通常は１０ｎｍ〜５０μｍ程度であり、５０ｎｍ〜２０μｍが好ましい。
また、陽極の抵抗値は、有機層４０に確実に正孔を供給するために、１０^３Ω／□以下が好ましく、１０^２Ω／□以下がより好ましい。

例えば、透明陽極については、沢田豊監修「透明電極膜の新展開」シーエムシー刊（１９９９）に詳述があり、ここに記載されている事項を本発明でも適用することができる。例えば、耐熱性の低いプラスチック製の支持基板を用いる場合は、支持基板２０の耐熱性等の観点から、ＩＴＯ又はＩＺＯを使用し、１５０℃以下の低温で成膜した透明陽極が好ましい。

−陰極−
陰極は、通常、有機層４０に電子を注入する電極としての機能を有し、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、有機ＥＬ素子の用途、目的等に応じて公知の電極材料の中から適宜選択することができる。陰極を構成する材料としては、例えば、金属、合金、金属酸化物、電気伝導性化合物、これらの混合物などが挙げられる。具体例としてアルカリ金属（たとえば、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ等）、アルカリ土類金属（たとえばＭｇ、Ｃａ等）、金、銀、鉛、アルミニウム、ナトリウム−カリウム合金、リチウム−アルミニウム合金、マグネシウム−銀合金、インジウム、イッテルビウム等の希土類金属、などが挙げられる。これらは１種単独で使用してもよいが、安定性と電子注入性とを両立させる観点から、２種以上を好適に併用することができる。

これらの中でも、陰極を構成する材料としては、電子注入性の点で、アルカリ金属やアルカリ土類金属が好ましく、保存安定性に優れる点でアルミニウムを主体とする材料が好ましい。アルミニウムを主体とする材料とは、アルミニウム単独、アルミニウムと０．０１〜１０質量％のアルカリ金属又はアルカリ土類金属との合金若しくはこれらの混合物（例えば、リチウム−アルミニウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金など）をいう。なお、陰極の材料については、例えば、特開平２−１５５９５号公報及び特開平５−１２１１７２号公報に詳述されており、これらの公報に記載の材料は本発明においても適用することができる。

陰極の形成方法については特に制限はなく、公知の方法に従って形成することができる。例えば、印刷方式、コーティング方式等の湿式方式、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理的方式、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等の化学的方式などの中から、陰極を構成する材料との適性を考慮して適宜選択した方法に従って形成することができる。例えば、陰極の材料として金属等を選択する場合には、その１種又は２種以上を同時に又は順次、スパッタ法等に従って陰極を形成することができる。

陰極の厚みは、陰極を構成する材料や光の取り出し方向に応じて適宜選択すればよく、通常は１ｎｍ〜５μｍ程度である。

陰極を形成するに際してのパターニングは、フォトリソグラフィーなどによる化学的エッチングによって行ってもよいし、レーザーなどによる物理的エッチングによって行ってもよい。また、マスクを重ねて真空蒸着やスパッタ等によって行ってもよいし、リフトオフ法や印刷法によって行ってもよい。
陰極の形成位置は特に制限はなく、下部電極３０とする場合は支持基板２０上に、あるいは上部電極５０とする場合は有機層４０上に、全体に形成されていてもよく、その一部に形成されていてもよい。

陰極と有機層４０との間に、アルカリ金属又はアルカリ土類金属のフッ化物、酸化物等による誘電体層を０．１〜５ｎｍの厚みで形成してもよい。この誘電体層は、一種の電子注入層と解することもできる。誘電体層は、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等により形成することができる。

＜有機層＞
有機層４０は、少なくとも発光層を含み、下部電極３０と上部電極５０との間に配置された構成を有する。
陽極、有機層、及び陰極を含む有機ＥＬ素子は、例えば、以下のような層構成を採用することができるが、以下の層構成に限定されず、目的等に応じて適宜決めればよい。

・陽極／発光層／陰極
・陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
・陽極／正孔輸送層／発光層／ブロック層／電子輸送層／陰極
・陽極／正孔輸送層／発光層／ブロック層／電子輸送層／電子注入層／陰極
・陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／ブロック層／電子輸送層／陰極
・陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／ブロック層／電子輸送層／電子注入層／陰極
・陽極／正孔輸送層／ブロック層／発光層／電子輸送層／陰極
・陽極／正孔輸送層／ブロック層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
・陽極／正孔注入層／正孔輸送層／ブロック層／発光層／電子輸送層／陰極
・陽極／正孔注入層／正孔輸送層／ブロック層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極

いずれの層構成でも、下部電極３０と、有機層４０と、上部電極５０とが重なっている領域が発光することになる。従って、例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂの画素が支持基板２０上の縦横に配列するように、各色に対応した発光層をパターニングすることでフルカラー表示させることもできる。

有機層４０を構成する発光層以外の層としては、前述したように、正孔輸送層、電子輸送層、電荷ブロック層、正孔注入層、電子注入層等の各層が挙げられる。好ましい層構成として、例えば、陽極側から、正孔輸送層、発光層、電子輸送層の順に積層されている態様が挙げられ、さらに、例えば正孔輸送層と発光層との間、又は、発光層と電子輸送層との間に、電荷ブロック層等を有していてもよい。陽極と正孔輸送層との間に正孔注入層を有してもよく、陰極と電子輸送層との間には電子注入層を有してもよい。また、各層は複数の二次層に分かれていてもよい。
有機層４０を構成する各層は、蒸着法やスパッタ法等の乾式製膜法、転写法、印刷法等いずれによっても形成することができる。
また、有機層４０を構成する各層の材質、厚み等は特に限定されず、公知のものから選択することができる。

−発光層−
発光層は、発光材料のみで構成されていても良く、ホスト材料と発光材料の混合層とした構成でも良い。発光材料は蛍光発光材料でも燐光発光材料であっても良く、ドーパントは１種であっても２種以上であっても良い。ホスト材料は電荷輸送材料であることが好ましい。ホスト材料は１種であっても２種以上であっても良く、例えば、電子輸送性のホスト材料とホール輸送性のホスト材料を混合した構成が挙げられる。さらに、発光層中に電荷輸送性を有さず、発光しない材料を含んでいても良い。
また、発光層は１層であっても２層以上であってもよく、それぞれの層が異なる発光色で発光してもよい。

本発明に使用できる蛍光発光材料の例としては、例えば、ベンゾオキサゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、スチリルベンゼン誘導体、ポリフェニル誘導体、ジフェニルブタジエン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、ナフタルイミド誘導体、クマリン誘導体、縮合芳香族化合物、ペリノン誘導体、オキサジアゾール誘導体、オキサジン誘導体、アルダジン誘導体、ピラリジン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、ビススチリルアントラセン誘導体、キナクリドン誘導体、ピロロピリジン誘導体、チアジアゾロピリジン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、スチリルアミン誘導体、ジケトピロロピロール誘導体、芳香族ジメチリディン化合物、８−キノリノール誘導体の金属錯体やピロメテン誘導体の金属錯体に代表される各種金属錯体等、ポリチオフェン、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン等のポリマー化合物、有機シラン誘導体などの化合物等が挙げられる。

また、本発明に使用できる燐光発光材料は、例えば、遷移金属原子又はランタノイド原子を含む錯体が挙げられる。
遷移金属原子としては、特に限定されないが、好ましくは、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、及び白金が挙げられ、より好ましくは、レニウム、イリジウム、及び白金である。
ランタノイド原子としては、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテシウムが挙げられる。これらのランタノイド原子の中でも、ネオジム、ユーロピウム、及びガドリニウムが好ましい。

錯体の配位子としては、例えば、G.Wilkinson等著，Comprehensive Coordination Chemistry, Pergamon Press社１９８７年発行、H.Yersin著，「Photochemistry and Photophysics of Coordination Compounds」 Springer-Verlag社１９８７年発行、山本明夫著「有機金属化学−基礎と応用−」裳華房社１９８２年発行等に記載の配位子などが挙げられる。
具体的な配位子としては、好ましくは、ハロゲン配位子（好ましくは塩素配位子）、含窒素ヘテロ環配位子（例えば、フェニルピリジン、ベンゾキノリン、キノリノール、ビピリジル、フェナントロリンなど）、ジケトン配位子（例えば、アセチルアセトンなど）、カルボン酸配位子（例えば、酢酸配位子など）、一酸化炭素配位子、イソニトリル配位子、シアノ配位子であり、より好ましくは、含窒素ヘテロ環配位子である。上記錯体は、化合物中に遷移金属原子を一つ有してもよいし、また、２つ以上有するいわゆる複核錯体であってもよい。異種の金属原子を同時に含有していてもよい。

燐光発光材料は、発光層中に、０．１〜４０質量％含有されることが好ましく、０．５〜２０質量％含有されることがより好ましい。

また、発光層に含有されるホスト材料としては、例えば、カルバゾール骨格を有するもの、ジアリールアミン骨格を有するもの、ピリジン骨格を有するもの、ピラジン骨格を有するもの、トリアジン骨格を有するもの及びアリールシラン骨格を有するものや、後述の正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層の項で例示されている材料が挙げられる。

発光層の厚さは、特に限定されるものではないが、通常、１ｎｍ〜５００ｎｍであることが好ましく、５ｎｍ〜２００ｎｍであることがより好ましく、１０ｎｍ〜１００ｎｍであることが更に好ましい。

−正孔注入層、正孔輸送層−
正孔注入層、正孔輸送層は、陽極又は陽極側から正孔を受け取り陰極側に輸送する機能を有する層である。正孔注入層、正孔輸送層は、具体的には、カルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、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、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、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、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリディン系化合物、ポルフィリン系化合物、有機シラン誘導体、カーボン、フェニルアゾールやフェニルアジンを配位子に有するＩｒ錯体に代表される各種金属錯体等を含有する層であることが好ましい。
正孔注入層、正孔輸送層の厚さは、駆動電圧を下げるという観点から、各々５００ｎｍ以下であることが好ましい。
正孔輸送層の厚さとしては、１ｎｍ〜５００ｎｍであることが好ましく、５ｎｍ〜２００ｎｍであることがより好ましく、１０ｎｍ〜２００ｎｍであることが更に好ましい。また、正孔注入層の厚さとしては、０．１ｎｍ〜２００ｎｍであることが好ましく、０．５ｎｍ〜２００ｎｍであることがより好ましく、１ｎｍ〜２００ｎｍであることが更に好ましい。
正孔注入層、正孔輸送層は、上述した材料の１種又は２種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。

−電子注入層、電子輸送層−
電子注入層、電子輸送層は、陰極又は陰極側から電子を受け取り陽極側に輸送する機能を有する層である。電子注入層、電子輸送層は、具体的には、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、フルオレノン誘導体、アントラキノジメタン誘導体、アントロン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド誘導体、フルオレニリデンメタン誘導体、ジスチリルピラジン誘導体、ナフタレン、ペリレン等の芳香環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン誘導体、８−キノリノール誘導体の金属錯体やメタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾールやベンゾチアゾールを配位子とする金属錯体に代表される各種金属錯体、有機シラン誘導体、等を含有する層であることが好ましい。

電子注入層、電子輸送層の厚さは、駆動電圧を下げるという観点から、各々５００ｎｍ以下であることが好ましい。
電子輸送層の厚さとしては、１ｎｍ〜５００ｎｍであることが好ましく、５ｎｍ〜２００ｎｍであることがより好ましく、１０ｎｍ〜１００ｎｍであることが更に好ましい。また、電子注入層の厚さとしては、０．１ｎｍ〜２００ｎｍであることが好ましく、０．２ｎｍ〜１００ｎｍであることがより好ましく、０．５ｎｍ〜５０ｎｍであることが更に好ましい。
電子注入層、電子輸送層は、上述した材料の１種又は２種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。

−正孔ブロック層−
正孔ブロック層は、陽極側から発光層に輸送された正孔が、陰極側に通りぬけることを防止する機能を有する層である。発光層と陰極側で隣接する有機化合物層として、正孔ブロック層を設けることができる。
正孔ブロック層を構成する有機化合物の例としては、ＢＡｌｑ等のアルミニウム錯体、トリアゾール誘導体、ＢＣＰ等のフェナントロリン誘導体、等が挙げられる。
正孔ブロック層の厚さとしては、１ｎｍ〜５００ｎｍであることが好ましく、５ｎｍ〜２００ｎｍであることがより好ましく、１０ｎｍ〜１００ｎｍであることが更に好ましい。
正孔ブロック層は、上述した材料の１種又は２種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。

＜無機層＞
無機層６０は上部電極５０上に設けられており、光取り出し側の最表面に凹凸構造６０ａが形成されて表面粗さＲａが１０ｎｍ以上１０μｍ以下となっている。無機層６０は、屈折率が１．７〜３．０、好ましくは１．７〜２．６となる無機材料から構成される。具体的には、窒化珪素、酸化珪素、酸窒化珪素、酸化アルミニウム、酸化チタン、硫化亜鉛などが挙げられる。

無機層６０を形成する方法は特に限定されず、例えば、上記のような無機材料を用い、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理的方式、ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ法等の化学的方式等によって成膜する。
なお、無機層６０は、少なくとも上部電極５０上の光取り出し側の面を覆うように形成すればよいが、光取り出し効率を向上させるとともに、大気中の酸素や水分による電極３０，５０及び有機層４０の劣化をより効果的に抑制するため、図１に示すように電極３０，５０及び有機層４０の側面も覆うように成膜することが好ましい。

成膜後、無機層６０の光取り出し側の最表面に、スパッタリング（いわゆる逆スパッタ）、エッチング等を施すことによって凹凸構造を付与することができる。特に、下部有機ＥＬ層の保護の観点から、無機層６０の最表面をスパッタリングすることによって凹凸構造６０ａを付与することが好ましい。無機層６０の最表面をスパッタリングするときの反応ガスとしては、例えばアルゴンガス、窒素ガス等を用いることができる。

無機層６０は一層に限定されず、封止特性（ガスバリア性）、光取り出し特性（光透過性及び光散乱性）、応力緩和特性等、特性が異なる無機膜を複数積層して構成してもよい。例えば、無機層を構成する複数の層のうち、光取り出し側の最表面を含む層を、屈折率が高い高屈折率層とし、他の少なくとも一層を、最表面の高屈折率層よりもガスバリア性が高いガスバリア層とすれば、光取り出し特性と封止特性の両方に確実に優れた発光パネルを得ることができる。
なお、いずれの無機層も屈折率が１．７〜３．０の範囲となるようにするが、光取り出し効率をより向上させるため、光取り出し側の最表面を含む無機層は屈折率がより高いことが好ましく、高屈折率層は屈折率が２．１以上３．０以下となることが好ましい。例えば、光取り出し側の最表面となる無機層をＴｉＯ_２又はＺｎＳで成膜すれば、屈折率が高く、光取り出し効率がより向上するほか、成膜後、スパッタリングによって凹凸加工し易い点で有利である。
一方、ガスバリア層は、緻密性及びガスバリア性の観点から、ＳｉＯＮ又はＳｉＮで成膜することが好ましい。

図２は、特性の異なる複数の層６１，６２，６３，６４によって無機層６０を構成した一例を概略的に示している。例えば、封止特性の高いＳｉＮ（屈折率：２．０）からなる層６１、応力緩和作用が高いＳｉＯＮ（屈折率１．７〜１．８）からなる層６２、封止特性の高いＳｉＮ（屈折率：２．０）からなる層６３、屈折率が大きいＴｉＯ_２又はＺｎＳ（屈折率２．４〜２．６）からなる層６４が順次積層され、最表面には凹凸構造６０ａが形成されている。
このように、屈折率が１．７〜３．０の範囲にあり、特性が異なる無機材料を用いて複数の層６１，６２，６３，６４を積層して無機層６０を構成し、光取り出し側の最表面にスパッタリング等によって凹凸を付与すれば、封止特性及び光取り出し特性の両方をより確実に向上させることができる。屈折率が大きい材料としては前述のＴｉＯ_２やＺｎＳの他にもチタン酸バリウム（屈折率：２．４）、チタン酸ストロンチウム（屈折率：２．３７）も用いる事ができる。

無機層６０の厚み（総厚）は、封止特性及び光取り出し特性の両方を確実に発揮させる観点から、好ましくは０．１〜２０μｍであり、より好ましくは１〜１０μｍであり、特に好ましくは２〜７μｍである。

また、無機層６０の光取り出し側の最表面における凹凸構造の表面粗さＲａは、光をより効率的に取り出す観点から、１０ｎｍ以上１０μｍ以下とし、好ましくは１０ｎｍ以上５μｍ以下、特に好ましくは５０ｎｍ以上２μｍ以下である。なお、表面粗さＲａはＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１に準拠し、ケーエルエー・テンコール社製Ｐ−１５型接触式表面粗さ計を用いて測定した値である。

＜接着層＞
無機層６０上に接着層７０を介して光取り出し基板８０が接着されている。接着層７０としては、無機層６０と光取り出し基板８０を接着し、発光層からの光を透過するものであれば特に限定されず、紫外線硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等、種々のタイプのものを用いることができる。なお、光取り出し効率をより向上させるには、接着層７０の屈折率は無機層６０の屈折率よりも小さくかつ、光取り出し基板８０にできるだけ近い事が好ましく、特に１．３以上１．６以下であることが好ましく、更に好ましくは１．４以上１．６以下である。接着層７０は特にこの条件を満足していれば限定される事はないが、中でも低屈折率、成膜性、光透過性等の観点から、接着層７０を構成する好ましい材料としては、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ、屈折率：１．５）、ポリエチレン（屈折率：１．５１）、ポリイソブテン（屈折率：１．５１）、ポリブタジエン（屈折率１．５２）、ポリイソプレン（屈折率：１．５２）、ポリアクロレイン（屈折率：１．５３）、ポリビニルブチラール（屈折率：１．４８−１．４９）、ポリビニルアセタール（屈折率１．４８−１．５０）、ポリビニルアルコール（屈折率：１．４９−１．５３）、ＵＶ硬化エポキシ樹脂（屈折率：１．５３）、熱硬化エポキシ樹脂（屈折率：１．５４）、ＵＶ硬化アクリル樹脂（屈折率：１．４８−１．５２）、ポリカーボネート樹脂（屈折率：１．５８）、ポリエステル樹脂（屈折率１．５２−１．５３）、ポリスチレン樹脂（屈折率：１．５９）、ポリイミド樹脂（屈折率：１．６）等が挙げられる。

接着層７０の厚みは、無機層６０に光取り出し基板８０を確実に接着させること、光透過性を妨げないことなどの観点から、通常は、０．１〜３０μｍ、好ましくは０．５〜２０μｍ、より好ましくは１〜２０μｍである。

接着層７０を形成する方法は特に限定されないが、ナイフコーティング、ロールコーティング、カーテンコーティング、スピンコーティング、バーコーティング、ディップコーティング、スプレーコーティング等のいずれかの塗布方法によって塗布する方法が挙げられる。なお、熱硬化性又は熱可塑性の接着シートを用いることもできる。

＜光取り出し基板＞
無機層６０上に、接着層７０を介して光取り出し基板８０を貼り合せる。なお、光取り出し基板８０に接着層７０を設けて、無機層６０上に貼り合わせてもよい。
光取り出し基板８０は、光透過性を有するものを使用し、好ましくは、ガラス基板又は樹脂フィルムを用いることができる。
光取り出し基板８０の厚みは、光透過性、強度、軽量化などの観点から、好ましくは０．０５〜２ｍｍである。

樹脂フィルム製の光取り出し基板８０としては、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＥＳ等、支持基板２０と同様の材質を用いることができる。また、光取り出し基板８０として樹脂フィルムを用いる場合には、バリア性を高めるため、バリア層を設けた樹脂フィルムを用いてもよい。バリア層の厚みは、その材質や要求されるバリア性に応じて決めればよいが、通常は１００ｎｍ〜５μｍ、より好ましくは１μｍ〜５μｍである。

両電極３０，５０にそれぞれ電源を接続し、直流（必要に応じて交流成分を含んでもよい）電圧（通常２ボルト〜１５ボルト）、又は直流電流を印加することにより、両極３０，５０間に挟まれた領域の発光層を発光させることができる。なお、駆動方法については、特開平２−１４８６８７号、同６−３０１３５５号、同５−２９０８０号、同７−１３４５５８号、同８−２３４６８５号、同８−２４１０４７号の各公報、特許第２７８４６１５号、米国特許５８２８４２９号、同６０２３３０８号の各明細書、等に記載の駆動方法を適用することができる。

このような構成を有する有機電界発光パネル１０では、無機層６０が封止層のみならず、光散乱層としても機能する。従って、光散乱性を付与するための層を別途設ける必要がなく、光取り出し効率が高い有機電界発光パネルを容易に製造することができる。

＜実施例１＞
下記の素子構成の有機電界発光パネルを製造した。括弧内は厚みである。
ガラス基板（０．７ｍｍ）／Ａｇ電極（２００ｎｍ）／有機層（１８０ｎｍ）／Ａｇ（２０ｎｍ）／ＩＴＯ電極（１００ｎｍ）／無機層（５．２μｍ）／ＰＭＭＡ接着層（１０μｍ）／ガラス基板（０．７ｍｍ）

有機層は以下のように成膜した。
ガラス基板（２５ｍｍ×２５ｍｍ）上に、Ａｇ陽極を２００ｎｍの厚さで２ｍｍ幅のストライプ状に形成した後、真空蒸着装置内を排気して５×１０^−５Ｐａの真空度とした。
正孔注入層として２−ＴＮＡＴＡと２−ＴＮＡＴＡに対してＦ４−ＴＣＮＱを１．０質量％となるように共蒸着を行い、１００ｎｍの厚さに形成した。
次いで、正孔輸送層としてＮＰＤを１０ｎｍの厚さに形成した。
正孔輸送層を形成した後、ＣＢＰと、ＣＢＰに対してＩｒ（ｐｐｙ）_３を５質量％となるように共蒸着を行い、３０ｎｍ厚さに発光層を形成した。
次いで、電子輸送層としてＢＡｌｑを４０ｎｍの厚さで形成した。

無機層の層構成は以下の通りである。
ＳｉＮ（１μｍ）／ＳｉＯＮ（３μｍ）／ＳｉＮ（１μｍ）／ＴｉＯ_２（０．２μｍ）
無機層は以下のように成膜した。
ＳｉＮ膜（屈折率：２．０）、ＳｉＯＮ膜（屈折率：１．８）、ＳｉＮ膜（屈折率：２．０）をそれぞれＣＶＤ法で順次成膜した。
次いで、これをスパッタ装置（株式会社アルバック製、商品名：ＡＣＳ−４０００−Ｃ３）に導入し、ＴｉＯ_２膜（屈折率：２．５）を成膜した。さらに、ＴｉＯ_２膜に対し、プラズマ電位２０Ｖの条件でスパッタリング（逆スパッタ、ガス：アルゴン）によって凹凸構造を付与した。ＴｉＯ_２膜の凹凸構造を、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１に準拠し、ケーエルエー・テンコール社製Ｐ−１５型接触式表面粗さ計を用いて測定したところ、表面粗さＲａは１２０ｎｍであった（平均高さ：１５０ｎｍ、平均ピッチ：１３０ｎｍ）。
無機層上に接着層としてＰＭＭＡ（厚み：１０μｍ、屈折率：１．５）を塗布し、光取り出し側のガラス基板（２０ｍｍ×２０ｍｍ）を貼り合わせた。これにより有機電界発光パネルを製造した。

＜実施例２＞
ＴｉＯ_２膜に代えて、ＺｎＳ膜（厚み：０．３μｍ、屈折率：２．３７）を成膜した以外は、実施例１と同様にして有機電界発光パネルを製造した。なお、ＺｎＳ膜の表面粗さＲａは、１５０ｎｍであった。

＜比較例１＞
実施例１において、無機膜として実施例１と同じ組成、膜厚の無機膜を製膜し、その後、逆スパッタ法で処理する事無く接着層を付与し、ガラス基板を張り合わせる以外は実施例１と同様にして有機電界発光パネルを製造した。

＜比較例２＞
無機層を形成しなかったこと以外は、実施例１と同様にして有機電界発光パネルを製造した。

＜実施例３−６＞
実施例１において、ＴｉＯ_２膜のスパッタ条件を表１に示したプラズマ電位でおこなう以外は実施例１と同じにし、Ｒａをそれぞれ変えた有機電界発光パネルを製造した。

＜光取り出し効率の評価＞
各パネルの陽極と陰極に電源を接続し、２．５ｍＡ／ｃｍ^２の駆動電流で駆動させ、有機ＥＬ発光パネルの正面よりコニカミノルタ製輝度計ＣＳ−１０００型にてＥＬスペクトルのピーク強度を測定した。
各実施例及び比較例で得られた有機ＥＬ発光パネルについて、無機層の最表面の材質及び表面粗さＲａ、並びに、ピーク強度の測定結果を下記表１に示した。なお、表１におけるピーク強度は、比較例１の発光パネルのピーク強度を１としたときの各実施例及び比較例の発光パネルのピーク強度である。

以上、本発明について説明したが、本発明は上記実施形態及び実施例に限定されるものではない。
例えば、本発明に係る発光パネルは、液晶ディスプレイのバックライトや画像形成装置などの光源として用いてもよいし、発光層をＲＧＢにパターニングすることにより画素を形成して表示装置としてもよい。

本発明に係る有機電界発光パネルの構成の一例を示す概略図である。 無機層の構成の一例を示す概略図である。

符号の説明

１０ 有機電界発光パネル
２０ 支持基板
３０ 下部電極
４０ 発光層
５０ 上部電極
６０ 無機層
６０ａ 凹凸構造
６１ ＳｉＮ
６２ ＳｉＯＮ
６３ ＳｉＮ
６４ 高屈折率層
７０ 接着層
８０ 光取り出し基板

Claims (6)

1. 支持基板と、
   前記支持基板上に配置された下部電極と、
   前記下部電極上に配置され、少なくとも発光層を含む有機層と、
   前記有機層上に配置された上部電極と、
   前記上部電極上に配置され、屈折率が１．７〜３．０の範囲にあり、かつ、光取り出し側の最表面に表面粗さＲａが、１０ｎｍ以上１０μｍ以下の凹凸構造が形成されている無機層と、
   前記無機層上に配置された接着層と、
   前記接着層を介して前記無機層に接着された光取り出し基板と、を有することを特徴とする有機電界発光パネル。
2. 前記無機層が複数の層を積層して構成されており、該無機層を構成する複数の層のうち、前記光取り出し側の最表面を含む層が、屈折率が２．１以上３．０以下となる高屈折率層であり、他の少なくとも一層が、前記高屈折率層よりもガスバリア性が高いガスバリア層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パネル。
3. 前記ガスバリア層が、ＳｉＯＮ又はＳｉＮからなることを特徴とする請求項２に記載の有機電界発光パネル。
4. 前記高屈折率層が、ＴｉＯ_２又はＺｎＳからなることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の有機電界発光パネル。
5. 前記接着層の屈折率が、１．３以上１．６以下であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の有機電界発光パネル。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の有機電界発光パネルを製造する方法であって、
   前記上部電極上に無機膜を成膜する工程と、
   前記無機膜の光取り出し側となる最表面をスパッタリングすることにより前記凹凸構造を付与する工程と、を含むことを特徴とする有機電界発光パネルの製造方法。

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