JP5306949B2 - 有機電界発光装置 - Google Patents
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Description
前記全反射角によって閉じこめられる光を取り出すために、光取り出し部材として、半球レンズを用いることが知られている。前記半球レンズを用いることで、出射層表面まで来ている光成分が取り出される。その時、半球レンズの屈折率を有機層の屈折率と同等にすることにより屈折率段差が無くなり、光閉じ込めロスがなくなり、ほぼ全光量を外に取り出すことができる。ちなみに、該半球レンズが有機層と同等以上の屈折率を持つことで有機層内への光閉じ込めロスは原理的には無くなる。
しかしながら、共振器を構成する層の膜厚に特性が敏感に反応するため、傾いた角度から発光部を観察すると、コヒーレント性が保たれない角度領域が存在して、その角度領域においては、スペクトルがコヒーレントなものとは異なり、色味がずれるという問題が生じる。
そのため、光の全成分を取り出すことより、コヒーレント性の保たれていない色味を悪くするスペクトルの成分も外に取り出されることになるという問題がある。例えば、有機ELディスプレイでは、どの角度から見ても色味が一緒であることが求められるため、この問題は、早急に解決する必要がある。
しかしながら、輝度(放射強度)も低下してしまうという問題がある。
一般的にバンドパスフィルターを有機層内に組み込むことで、吸収・透過ロスなどが生じ、放射強度が低下する傾向にあることは、知られている。
特に前記特許文献2では、バンドパスフィルターの役割が、青色に対し透明で、緑、赤に対し反射特性をもつ波長特性を示すフィルターを用い、前記バンドパスフィルターが3色素子に共通層として積層されていることから、単色に対する色度の角度依存性はあまり改善されないという問題がある。
<1> 一対の電極の間に少なくとも発光層を含む有機電界発光素子と、球体を半分に割った半球の一部の形状である光取り出し部材と、を少なくとも有し、
前記発光層と、前記光取り出し部材の屈折率が略同一であり、
前記光取り出し部材が、前記発光層から発光される光の光路上に位置し、かつ、前記発光層の中心と、前記光取り出し部材の中心と、が同位置にあり、
前記光取り出し部材が、
前記光取り出し部材の中心における発光層表面に垂直な断面において、
前記光取り出し部材から、前記発光層表面の端部へ垂線を引き、このときの角度を0°とし、
前記垂線と、前記光取り出し部材の底面との交点から、前記光取り出し部材の前記発光層表面の端部と同じ側に、前記垂線から60°を成す直線を引き、
該直線と、前記光取り出し部材の弧の部分との接点同士を直線で結び、
前記光取り出し部材の底面と水平方向に切り出してなり、かつ、前記半球の底面と平行な光取り出し面を有することを特徴とする有機電界発光装置である。
<2> 有機電界発光素子が、光学長L(λ)が2λ(ただし、λは発光波長を表す)である2次のマイクロキャビティ構造を有する前記<1>に記載の有機電界発光装置である。
<3> 光取り出し部材が、
球体を半分に割った半球の中心と、発光層の中心と、が同位置にあり、前記半球の中心における前記発光層表面に垂直な断面において、
前記半球から、前記発光層表面の端部へ垂線を引き、このときの角度を0°とし、
前記垂線と、前記半球の底面との交点から、前記半球の前記発光層表面の端部と反対側に、前記垂線から35°を成す直線を引き、
該直線と、前記半球の弧の部分との接点同士を直線で結び、
前記半球の底面と水平方向に切り出してなる球体頂部を、
光取り出し面上に同軸に配置してなる前記<1>から<2>のいずれかに記載の有機電界発光装置である。
<4> 光取り出し部材の発光層側の面の面積(A)と、発光層の光取り出し部材側の面の面積(B)との比(A/B)が、7以上である前記<1>から<3>のいずれかに記載の有機電界発光装置である。
<5> 有機電界発光素子がトップエミッション型であり、一方の電極上に封止層と、光取り出し部材とをこの順に有する前記<1>から<4>のいずれかに記載の有機電界発光装置である。
<6> 有機電界発光素子がボトムエミッション型であり、基板を有し、前記基板の各発光層上の位置における形状が、光取り出し部材の形状である前記<1>から<4>のいずれかに記載の有機電界発光装置である。
本発明の有機電界発光装置は、有機電界発光素子と、光取り出し部材とを少なくとも有し、基板、バリア層、更に必要に応じてその他の部材を有してなる。
前記有機電界発光素子は、一対の電極(陽極と陰極)の間に少なくとも発光層を有し、必要に応じて正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層などを有してもよく、またこれらの各層はそれぞれ他の機能を備えたものであってもよい。各層の形成にはそれぞれ種々の材料を用いることができる。
前記有機電界発光素子は、赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)のいずれかを含む画素として構成される。
このような画素の構成としては、例えば「月刊ディスプレイ」、2000年9月号、33〜37ページに記載されているように、前記発光層を、赤色、緑色、又は青色に対応する光をそれぞれ発光する発光層とした画素を形成し、これら赤色、緑色、及び青色のいずれかの画素を配する3色発光法など、公知の構成を適用することができる。
前記陽極は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層などに正孔を供給するものであり、金属、合金、金属酸化物、電気伝導性化合物、又はこれらの混合物などを用いることができ、好ましくは仕事関数が4eV以上の材料である。
前記陽極の材料としては、例えば酸化スズ、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウムスズ(ITO)等の導電性金属酸化物;金、銀、クロム、ニッケル等の金属、更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、硫化銅等の無機導電性物質;ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール等の有機導電性材料、又はこれらとITOとの積層物などが挙げられる。これらの中でも、導電性金属酸化物が好ましく、生産性、高導電性、透明性等の点からITOが特に好ましい。
前記陽極の厚みは、特に制限はなく、材料に応じて適宜選択可能であるが、10nm〜5μmが好ましく、50nm〜1μmがより好ましく、100nm〜500nmが更に好ましい。
前記基板の厚みは、機械的強度を保つのに十分であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ガラスを用いる場合には、0.2mm以上が好ましく、0.7mm以上がより好ましい。
前記陰極は、電子注入層、電子輸送層、発光層などに電子を供給するものであり、電子注入層、電子輸送層、発光層などの陰極と隣接する層との密着性やイオン化ポテンシャル、安定性等を考慮して選ばれる。
前記陰極の材料としては、金属、合金、金属酸化物、電気伝導性化合物、又はこれらの混合物を用いることができ、具体例としてはアルカリ金属(例えばLi、Na、K等)又はそのフッ化物、アルカリ土類金属(例えばMg、Ca等)又はそのフッ化物、金、銀、鉛、アルミニウム、ナトリウム−カリウム合金又はそれらの混合金属、リチウム−アルミニウム合金又はそれらの混合金属、マグネシウム−銀合金又はそれらの混合金属、インジウム、イッテリビウム等の希土類金属などが挙げられる。これらの中でも、仕事関数が4eV以下の材料が好ましく、アルミニウム、リチウム−アルミニウム合金又はそれらの混合金属、マグネシウム−銀合金又はそれらの混合金属が特に好ましい。
前記陰極の作製方法としては、例えば電子ビーム法、スパッタリング法、抵抗加熱蒸着法、コーティング法などの方法が用いられ、金属を単体で蒸着することも、二成分以上を同時に蒸着することもできる。更に、複数の金属を同時に蒸着して合金電極を形成することも可能であり、また予め調整した合金を蒸着させてもよい。
前記陽極及び陰極のシート抵抗は、低い方が好ましく、数百Ω/□以下が好ましい。
前記発光層の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、電界印加時に陽極又は正孔注入層、正孔輸送層から正孔を注入することができると共に、陰極又は電子注入層、電子輸送層から電子を注入することができる機能や、注入された電荷を移動させる機能、正孔と電子の再結合の場を提供して発光させる機能を有する層を形成することができるものなどを用いることができる。
前記発光層の厚みは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、1nm〜5μmが好ましく、5nm〜1μmがより好ましく、10nm〜500nmが更に好ましい。
前記発光層の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば抵抗加熱蒸着、電子ビーム、スパッタリング、分子積層法、コーティング法(スピンコート法、キャスト法、ディップコート法など)、LB法などが挙げられる。これらの中でも、抵抗加熱蒸着、コーティング法が特に好ましい。
前記正孔注入層及び正孔輸送層の材料としては、陽極から正孔を注入する機能、正孔を輸送する機能、陰極から注入された電子を障壁する機能のいずれかを有しているものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記正孔注入層及び正孔輸送層の材料としては、例えば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、ポリシラン系化合物、ポリ(N−ビニルカルバゾール)誘導体、アニリン系共重合体、チオフェンオリゴマー、ポリチオフェン等の導電性高分子オリゴマー、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記正孔注入層及び正孔輸送層の形成方法としては、例えば真空蒸着法、LB法、前記正孔注入輸送剤を溶媒に溶解又は分散させてコーティングする方法(スピンコート法、キャスト法、ディップコート法など)が用いられる。コーティング法の場合、樹脂成分と共に溶解又は分散することができる。
前記樹脂成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリブチルメタクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂、ポリブタジエン、ポリ(N−ビニルカルバゾール)樹脂、炭化水素樹脂、ケトン樹脂、フェノキシ樹脂、ポリアミド樹脂、エチルセルロース、酢酸ビニル樹脂、ABS樹脂、ポリウレタン樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記正孔注入層及び正孔輸送層の厚みは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば1nm〜5μmが好ましく、5nm〜1μmがより好ましく、10nm〜500nmが更に好ましい。
前記電子注入層及び電子輸送層の材料としては、陰極から電子を注入する機能、電子を輸送する機能、陽極から注入された正孔を障壁する機能のいずれか有しているものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記電子注入層及び電子輸送層の材料としては、例えば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、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複素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、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記電子注入層、電子輸送層の形成方法としては、例えば真空蒸着法、LB法、前記電子注入輸送剤を溶媒に溶解又は分散させてコーティングする方法(スピンコート法、キャスト法、ディップコート法など)などが用いられる。コーティング法の場合、樹脂成分と共に溶解又は分散することができ、前記樹脂成分としては、例えば、正孔注入輸送層の場合に例示したものが適用できる。
前記電子注入層、電子輸送層の厚みは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、1nm〜5μmが好ましく、5nm〜1μmがより好ましく、10nm〜500nmが更に好ましい。
ここで、前記略同一とは、前記発光層の屈折率と、光取り出し部材の屈折率との比{(発光層の屈折率)/(光取り出し部材)}が、0.9〜1.1のことをいう。
前記比{(発光層の屈折率)/(光取り出し部材)}としては、0.9〜1.1であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.95〜1.05であることが特に好ましい。前記比{(発光層の屈折率)/(光取り出し部材)}が、0.9未満、又は1.1を超えると、前記発光層と、前記光取り出し部材との間の屈折率段差が大きく、光取り出し効率が低下することがある。一方、前記比{(発光層の屈折率)/(光取り出し部材)}が前記特に好ましい範囲内であると、光取り出し効率を上げることができる点で、有利である。
トップエミッション型では、光出射側の電極(陽極)として、発光層からみた反射率が10%を超える半透過電極を用い、マイクロキャビティ構造を形成する。
ここで、前記マクロキャビティ構造とは、光出射側の半透過反射層と光出射と逆側の反射層とが干渉する構造を意味する。
前記光学長Lは、発光波長λに対し、光学長L(λ)=mλ(m=1:1次、m=2:2次、m=3:3次)で示す関係があり、光学長L(λ)は、下記数式で表される。
前記マイクロキャビティ構造が2次であるとは、光学長L(λ)が2λ(ただし、λは発光波長を表す)であり、金属反射層間をラウンドトリップする光が強めあう条件となる最小の光学長から2番目に短い光学長であることを意味する。
前記マイクロキャビティ構造が3次であるとは、光学長L(λ)が3λ(ただし、λは発光波長を表す)であり、金属反射層間をラウンドトリップする光が強めあう条件となる最小の光学長から3番目に短い光学長であることを意味する。
前記光取り出し部材は、球体を半分に割った半球の一部の形状である。
前記光取り出し部材は、前記発光層から発光される光の光路上に位置し、かつ、前記発光層の中心と、前記光取り出し部材の中心と、が同位置にある。
前記光取り出し部材は、1画素に1個配置される。
ボトムエミッション型では、例えば、ガラス基板上などが挙げられ、前記基板の各発光層上の位置における形状が光取り出し部材の形状である態様が、ボトムガラス基板の屈折率は、発光層と略同一の屈折率の素材であり、光取り出し部材形状の底面と半透過金属層がごく近い距離構成になっている点で、好ましい。
トップエミッション型では、光が取り出される有機層直上に配置できる点で、封止層上が好ましい。
図1A、及び1Bは、光取り出し部材の中心における発光層表面に垂直な断面の模式図である。図1A、及び1B中、符号1は半球レンズを示し、符号2は発光層を示し、符号3は前記半球レンズを切り出した後の本発明の一実施形態である光取り出し部材を示す。
前記光取り出し部材の更に好ましい形状を図2A〜2Cを参照して説明する。
前記インプリント法では、例えば、離型剤及びUV硬化樹脂を含む組成物を、前記光取り出し部材を形成可能に成形した透明なモールド上に塗布した後に、該透明なモールドを有機電界発光素子上に圧着し、UV光を照射した後、離型することによって有機電解発光素子上に前記光取り出し部材を形成することができる。
また、ボトムエミッション型では、例えば、図3A〜図3Gに示すような工程で作製することができる。即ち、ガラス基板12上に撥水材13、レジスト(ネガ)14をこの順に積層する(図3B参照)。次いで、レジスト14とガラス基板12のエッチングレートを同一に合わせる条件でドライエッチングにより加工し、ガラス基板上の各発光層上の位置に半球15を形成する(図3C、図3D参照)。その後、研磨シート16により、前記半球部分を研磨して、ガラス基板上に光取り出し部材の形状を形成することができる(図3E、図3F参照)。なお、この場合、前記ガラス基板の光取り出し部材の形状20を形成した面と反対側の面に有機電界発光素子を形成することにより、有機電界発光装置が得られる(図3G)。なお、図3G中、符号17は反射電極を示し、符号18は有機化合物層を示し、符号19は半透過電極を示す。
前記バリア層としては、大気中の酸素、水分、窒素酸化物、硫黄酸化物、オゾン等の透過を防ぐという機能を有すれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記バリア層の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、SiN、SiON、などが挙げられる。
前記バリア層の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、5nm〜1,000nmが好ましく、7nm〜750nmがより好ましく、10nm〜500nmが特に好ましい。前記バリア層の厚みが、5nm未満であると、大気中の酸素及び水分の透過を防ぐバリア機能が不充分であることがあり、1,000nmを超えると、光線透過率が低下し、透明性を損なうことがある。
前記バリア層の光学的性質は、光線透過率が80%以上であることが好ましく、85%以上がより好ましく、90%以上が更に好ましい。
前記バリア層の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、CVD法、真空蒸着法、などが挙げられる。
前記基板としては、その材料、形状、構造、大きさ等については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、前記基板の形状としては、板状であることが好ましい。前記基板の構造としては、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよく、また、単一部材で形成されていてもよいし、2以上の部材で形成されていてもよい。前記基板は、無色透明であっても、有色透明であってもよいが、発光層から発せられる光を散乱又は減衰等させることがない点で、無色透明であることが好ましい。
図5のトップエミッション型の有機電界発光装置200は、ガラス基板61上に、有機電界発光素子201(陰極62、ホール注入層63、第1のホール輸送層64、第2のホール輸送層65、発光層66、第1の電子輸送層67、第2の電子輸送層68、電子注入層69、陽極70及び71)を有し、基板上の有機電界発光素子を被覆するようにバリア層72が形成され、光取り出し面としてのバリア層72上に光取り出し部材73が形成されている。
なお、「光出射方向」は、発光層からの光が、光取り出し面から有機電界発光装置の外部に出射される方向を示す。図4に示すボトムエミッション型の有機電界発光装置100の場合、矢印で示した通り、発光層54からみて図面に平行に下方に向かう方向を示す。図5に示すトップエミッション型の有機電界発光装置200の場合、矢印で示した通り、発光層66からみて図面に平行に上方に向かう方向を示す。
<有機電界発光装置(1)の作製>
−有機電界発光素子(1)の作製−
トップエミッション型の有機電界発光素子を以下のようにして作製した。
次に、ガラス基板上に、陰極としてアルミニウム(Al)を、厚みが100nmとなるように、真空蒸着により形成した。
次に、Al膜上に、ホール注入層として2−TNATA〔4,4’,4”−トリス(2−ナフチルフェニルアミノ)トリフェニルアミン〕とMoO3を7:3の割合で、厚みが20nmとなるように、真空蒸着により形成した。
次に、ホール注入層上に、第1のホール輸送層として2−TNATAにF4−TCNQ(2,3,5,6−tetrafluoro−7,7,8,8tetracyanoquinodimethane)を1.0%ドープして141nmの厚みとなるように、真空蒸着により形成した。
次に、第1のホール輸送層上に、第2のホール輸送層としてα−NPD〔N,N’−(ジナフチルフェニルアミノ)ピレン〕を、厚みが10nmとなるように、真空蒸着により形成した。
次に、第1の電子輸送層上に、第2の電子輸送層としてBCP(2,9−dimethyl−4,7−diphenyl−1,10−phenanthrolin)を、厚みが1.0nmとなるように、真空蒸着により形成した。
次に、第2の電子輸送層上に、電子注入層としてLiFを、厚みが1.0nmとなるように、真空蒸着により形成した。
次に、電子注入層上に、陽極として、Alを、厚みが1.5nmとなるように、真空蒸着により形成し、更にAl上にAgを、厚みが20nmとなるように、真空蒸着により形成した。作製したAg膜の発光層からみた反射率は47%、透過率は45%であった。
以上により、有機電界発光素子(1)を作製した。
得られた有機電界発光素子(1)は、光学長L(λ)が2λ(ただし、λは発光波長を表す)である2次のマイクロキャビティ構造を有していた。
前記有機電界発光素子の発光層の屈折率は、略1.8であった。
図5に示すように基板上の有機電界発光素子(1)を被覆するように、バリア層としてSiON層を、真空蒸着により、2,000nm形成した。
これにより、空気(屈折率n=1.0)との境界で全反射角となる約33°までは光が外に取り出される。
前記半球レンズは、半球状素材(材質:硝種名FD60 HOYA株式会社製)を切削、研磨加工することにより、作製した。
<有機電界発光装置(2)の作製>
前記比較例1における半球レンズを、図1Bの形状の光取り出し部材に代えた以外は、比較例1と同様にして有機電界発光装置(2)を作製した。
前記光取り出し部材は、底面の直径が10mmであり、底面から光取り出し面までの高さは、2.3mmである。
比較例1と同じ材質の半球状素材を、底面から光取り出し面までの高さが2.3mmとなるように硝材にて削り、研磨加工することにより作製した。
<有機電界発光装置(3)の作製>
−有機電界発光素子(2)の作製−
ガラス基板として、厚みが0.7mm、屈折率が1.5のイーグル2000(コーニング社製)を用いた。
次に、ガラス基板上に、陰極としてアルミニウム(Al)を、厚みが100nmとなるように、真空蒸着により形成した。
次に、Al膜上に、ホール注入層として2−TNATA〔4,4’,4”−トリス(2−ナフチルフェニルアミノ)トリフェニルアミン〕とMoO3を7:3の割合で、厚みが20nmとなるように、真空蒸着により形成した。
次に、ホール注入層上に、第1のホール輸送層として2−TNATAにF4−TCNQ(2,3,5,6−tetrafluoro−7,7,8,8tetracyanoquinodimethane)を1.0%ドープして195nmの厚みとなるように、真空蒸着により形成した。
次に、第1のホール輸送層上に、第2のホール輸送層としてα−NPD〔N,N’−(ジナフチルフェニルアミノ)ピレン〕を、厚みが10nmとなるように、真空蒸着により形成した。
次に、第1の電子輸送層上に、第2の電子輸送層としてBCP(2,9−dimethyl−4,7−diphenyl−1,10−phenanthrolin)を、厚みが1.0nmとなるように、真空蒸着により形成した。
次に、第2の電子輸送層上に、電子注入層としてLiFを、厚みが1.0nmとなるように、真空蒸着により形成した。
次に、電子注入層上に、陽極として、Alを、厚みが1.5nmとなるように、真空蒸着により形成し、更にAl上にAgを、厚みが20nmとなるように、真空蒸着により形成した。作製したAg膜の発光層からみた反射率は47%、透過率は45%であった。
以上により、有機電界発光素子(2)を作製した。
得られた有機電界発光素子(2)は、光学長L(λ)が2λ(ただし、λは発光波長を表す)である2次のマイクロキャビティ構造を有していた。
前記有機電界発光素子の発光層の屈折率は、略1.8であった。
前記比較例1の有機電界発光装置(1)の作製において、有機電界発光素子(1)を有機電界発光素子(2)に代えた以外は、比較例1と同様にして、有機電界発光装置(3)を作製した。
<有機電界発光装置(4)の作製>
前記実施例1の有機電界発光装置(2)の作製において、有機電界発光素子(1)を前記比較例2で作製した有機電界発光素子(2)に代えた以外は、実施例1と同様にして、有機電界発光装置(4)を作製した。
<有機電界発光装置(5)の作製>
−有機電界発光素子(3)の作製−
ガラス基板として、厚みが0.7mm、屈折率が1.5のイーグル2000(コーニング社製)を用いた。
次に、ガラス基板上に、陰極としてアルミニウム(Al)を、厚みが100nmとなるように、真空蒸着により形成した。
次に、Al膜上に、ホール注入層として2−TNATA〔4,4’,4”−トリス(2−ナフチルフェニルアミノ)トリフェニルアミン〕とMoO3を7:3の割合で、厚みが10nmとなるように、真空蒸着により形成した。
次に、ホール注入層上に、第1のホール輸送層として2−TNATAにF4−TCNQ(2,3,5,6−tetrafluoro−7,7,8,8tetracyanoquinodimethane)を1.0%ドープして120nmの厚みとなるように、真空蒸着により形成した。
次に、第1のホール輸送層上に、第2のホール輸送層としてα−NPD〔N,N’−(ジナフチルフェニルアミノ)ピレン〕を、厚みが10nmとなるように、真空蒸着により形成した。
次に、第1の電子輸送層上に、第2の電子輸送層としてBCP(2,9−dimethyl−4,7−diphenyl−1,10−phenanthrolin)を、厚みが1.0nmとなるように、真空蒸着により形成した。
次に、第2の電子輸送層上に、電子注入層としてLiFを、厚みが1.0nmとなるように、真空蒸着により形成した。
次に、電子注入層上に、陽極として、Alを、厚みが1.5nmとなるように、真空蒸着により形成し、更にAl上にAgを、厚みが20nmとなるように、真空蒸着により形成した。作製したAg膜の発光層からみた反射率は47%、透過率は45%であった。
以上により、有機電界発光素子(3)を作製した。
得られた有機電界発光素子(3)は、光学長L(λ)が2λ(ただし、λは発光波長を表す)である2次のマイクロキャビティ構造を有していた。
前記有機電界発光素子の発光層の屈折率は、略1.8であった。
前記比較例1の有機電界発光装置(1)の作製において、有機電界発光素子(1)を有機電界発光素子(3)に代えた以外は、比較例1と同様にして、有機電界発光装置(5)を作製した。
<有機電界発光装置(6)の作製>
前記実施例1の有機電界発光装置(2)の作製において、有機電界発光素子(1)を前記比較例3で作製した有機電界発光素子(3)に代えた以外は、実施例1と同様にして、有機電界発光装置(6)を作製した。
<有機電界発光装置(7)の作製>
前記比較例1の有機電界発光装置(1)の作製において、半球レンズを用いなかった以外は、比較例1と同様にして、有機電界発光装置(7)を作製した。
<有機電界発光装置(8)の作製>
前記実施例1における光取り出し部材を、図2Cの形状の光取り出し部材(C形状)に代えた以外は、実施例1と同様にして有機電界発光装置(8)を作製した。
前記B形状は、前記A形状の側の面の直径が2mmであり、前記A形状の側の面から頂部までの高さは、0.2mmである。
前記A形状の部材と、前記B形状の部材を別々に、切削、研磨加工により作製した。次いで、前記B形状の部材を前記A形状の光取り出し面上に同軸に配置するように貼り合わせて、前記C形状の光取り出し部材を作製した。
前記貼り合わせは、接着剤(商品名、オプスター JSR社製)により行った。なお、前記貼り合わせは、硝材の熱融着により行ってもよい。
前記実施例、及び比較例で得られた有機電界発光装置について、以下の評価を行った。
有機電界発光装置の各角度(前記光取り出し部材の光取り出し面から前記発光層へ垂線を引き、この方向から見た視野角を0°とし、±90°まで5°ずつ)における、CIE色度座標のu’、v’を、スペクトルより割り出したx、y色度座標よりCIE1976の規格に基づいて求めた。
図6の結果から、半球レンズを用いた比較例1の有機電界発光装置(1)では、35°〜60°の角度範囲で色度変化が大きくなっていることがわかった。
図7の結果から、本発明の光取り出し部材(A形状)を用いた実施例1の有機電界発光装置(2)では、50°付近の色度変化が抑えられていることがわかった。
図8の結果から、本発明の光取り出し部材(A形状)を用いた実施例2の有機電界発光装置(4)では、40°付近の色度変化が抑えられていることがわかった。
図9の結果から、本発明の光取り出し部材(A形状)を用いた実施例3の有機電界発光装置(6)では、55°付近の色度変化が抑えられていることがわかった。
図10の結果から、本発明の光取り出し部材(C形状)を用いた実施例4の有機電界発光装置(8)では、40°〜55°付近の色度変化が抑えられていることがわかった。
有機電界発光装置の各角度(前記光取り出し部材の光取り出し面から前記発光層へ垂線を引き、この方向から見た視野角を0°とし、±90°まで5°ずつ)における、放射強度及び光スペクトルを輝度計(CS−2000 コニカミノルタ製)により測定した。
図11の結果から、本発明の光取り出し部材(A形状)を用いた実施例1の有機電界発光装置(2)では、広角側(60°より大、−60°より小)で放射強度が向上されていることがわかった。
図12A及びBの結果から、本発明の光取り出し部材(C形状)を用いた実施例4の有機電界発光装置(8)では、本発明の光取り出し部材(A形状)を用いた実施例1の有機電界発光装置(2)より放射強度が向上されていることがわかった。
光取り出し部材の発光層側の面の面積(A)と、発光層の光取り出し部材側の面の面積(B)との比(A/B)について、検討した。
比較例1と同様にして、有機電界発光装置(a)を作製した。
有機電界発光装置(a)における、光取り出し部材の発光層側の面の直径は10mmであり、面積(A)は、78.5mm2である。また、発光層の光取り出し部材側の面の面積(B)は、4mm2である。
前記有機電界発光装置(a)の製造において、光取り出し部材を、発光層側の面の直径が3mmの形状の光取り出し部材に代えた以外は、有機電界発光装置(a)の製造と同様にして、有機電界発光装置(b)を作製した。
前記有機電界発光装置(a)の製造において、光取り出し部材を、発光層側の面の直径が4mmの形状の光取り出し部材に代えた以外は、有機電界発光装置(a)の製造と同様にして、有機電界発光装置(c)を作製した。
前記有機電界発光装置(a)の製造において、光取り出し部材を、発光層側の面の直径が6mmの形状の光取り出し部材に代えた以外は、有機電界発光装置(a)の製造と同様にして、有機電界発光装置(d)を作製した。
有機電界発光装置(a)〜(d)の各角度(前記光取り出し部材の光取り出し面から前記発光層へ垂線を引き、この方向から見た視野角を0°とし、±90°まで5°ずつ)における、放射強度及び光スペクトルを輝度計(CS−2000 コニカミノルタ製)により測定した。
図13の結果から、光取り出し部材の発光層側の面の面積(A)と、発光層の光取り出し部材側の面の面積(B)との比(A/B)が、7以上である有機電界発光装置(a)、及び有機電界発光装置(d)は、前記比(A/B)が7未満である有機電界発光装置(b)及び(c)よりも放射強度が優れていることがわかり、光取り出し部材の効果をより得るためには、比(A/B)を7以上にすることが好ましいことがわかった。
2 発光層
3 光取り出し部材
4 垂線
5 直線
6 接点
7 直線
8 中心
9 直線
10 接点
11 直線
12 ガラス基板
13 撥水材
14 レジスト(ネガ)
15 半球
16 研磨シート
17 反射電極
18 有機化合物層
19 半透過電極
20 光取り出し部材の形状
51 陽極
52 ホール注入層
53 ホール輸送層
54 発光層
55 電子輸送層
56 電子注入層
57 陰極
58 光取り出し部材
61 ガラス基板
62 陰極
63 ホール注入層
64 第1のホール輸送層
65 第2のホール輸送層
66 発光層
67 第1の電子輸送層
68 第2の電子輸送層
69 電子注入層
70 陽極
71 陽極
72 バリア層
73 光取り出し部材
100 有機電界発光装置
101 有機電界発光素子
200 有機電界発光装置
201 有機電界発光素子
Claims (6)
- 一対の電極の間に少なくとも発光層を含む有機電界発光素子と、球体を半分に割った半球の一部の形状である光取り出し部材と、を少なくとも有し、
前記発光層と、前記光取り出し部材の屈折率が略同一であり、
前記光取り出し部材が、前記発光層から発光される光の光路上に位置し、かつ、前記発光層の中心と、前記光取り出し部材の中心と、が同位置にあり、
前記光取り出し部材が、
前記光取り出し部材の中心における発光層表面に垂直な断面において、
前記光取り出し部材から、前記発光層表面の端部へ垂線を引き、このときの角度を0°とし、
前記垂線と、前記光取り出し部材の底面との交点から、前記光取り出し部材の前記発光層表面の端部と同じ側に、前記垂線から60°を成す直線を引き、
該直線と、前記光取り出し部材の弧の部分との接点同士を直線で結び、
前記光取り出し部材の底面と水平方向に切り出してなり、かつ、前記半球の底面と平行な光取り出し面を有することを特徴とする有機電界発光装置。 - 有機電界発光素子が、光学長L(λ)が2λ(ただし、λは発光波長を表す)である2次のマイクロキャビティ構造を有する請求項1に記載の有機電界発光装置。
- 光取り出し部材が、
球体を半分に割った半球の中心と、発光層の中心と、が同位置にあり、前記半球の中心における前記発光層表面に垂直な断面において、
前記半球から、前記発光層表面の端部へ垂線を引き、このときの角度を0°とし、
前記垂線と、前記半球の底面との交点から、前記半球の前記発光層表面の端部と反対側に、前記垂線から35°を成す直線を引き、
該直線と、前記半球の弧の部分との接点同士を直線で結び、
前記半球の底面と水平方向に切り出してなる球体頂部を、
光取り出し面上に同軸に配置してなる請求項1から2のいずれかに記載の有機電界発光装置。 - 光取り出し部材の発光層側の面の面積(A)と、発光層の光取り出し部材側の面の面積(B)との比(A/B)が、7以上である請求項1から3のいずれかに記載の有機電界発光装置。
- 有機電界発光素子がトップエミッション型であり、一方の電極上に封止層と、光取り出し部材とをこの順に有する請求項1から4のいずれかに記載の有機電界発光装置。
- 有機電界発光素子がボトムエミッション型であり、基板を有し、前記基板の各発光層上の位置における形状が、光取り出し部材の形状である請求項1から4のいずれかに記載の有機電界発光装置。
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