JP2017174598A

JP2017174598A - 有機ｅｌ素子

Info

Publication number: JP2017174598A
Application number: JP2016058582A
Authority: JP
Inventors: 祐樹安; Yuki Yasu; 宏一増岡; Koichi Masuoka
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2016-03-23
Filing date: 2016-03-23
Publication date: 2017-09-28

Abstract

【課題】透明導電層の不均一による発光の信頼性や寿命の低下を抑制することが可能な、有機ＥＬ素子を提供すること。【解決手段】透明基材２と、透明基材２上にパターン状に形成された導電材料からなる細線構造部３と、透明基材２及び細線構造部３上に形成される透明導電層４と、透明導電層４上に形成される陰極６と、透明導電層４と陰極６との間に形成される有機物からなる有機発光層を含む有機ＥＬ層５とを備え、透明基材２の上面から細線構造部３上の透明導電層４までの最大膜厚ｄ１と、透明基材２上の透明導電層４の最小膜厚ｄ２と、有機ＥＬ層５の最小膜厚ｄ３とが、（１）式の条件を満たす。ｄ１−ｄ２≦ ｄ３・・・（１）【選択図】図２

Description

本開示は、有機ＥＬ素子に関する。

近年、液晶表示素子（ＬＣＤ）に続く次世代表示デバイスとして、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子等、自発光素子を二次元配列した発光素子型の表示パネルを備えた発光装置の研究開発が行われている。
有機ＥＬ素子は、陽極と、陰極と、これらの一対の電極間に形成される、例えば、有機発光層、正孔注入層等を有する有機ＥＬ層（発光機能層）とを備える。また、有機ＥＬ素子は、有機発光層において正孔と電子が再結合することによって発生するエネルギーにより発光する。

このような有機ＥＬ素子の光を取り出す側の透明電極としては、一般的には、錫ドープ酸化インジウム（ＩｎｄｉｕｍＴｈｉｎＯｘｉｄｅ：ＩＴＯ）や、亜鉛ドープ酸化インジウム（ＩｎｄｉｕｍＺｉｎｃＯｘｉｄｅ：ＩＺＯ）等を用いて形成されるが、低抵抗を得るためには、厚く均一な膜を形成しなければならない。しかし、このような透明電極において低抵抗化を実現するには、光透過率の減少、価格の高騰、形成プロセスにおける高温処理の手間等が発生するため、特に、フィルム上での低抵抗化には限界があった（例えば、特許文献１を参照）。

そのため、近年では、ＩＴＯを用いない透明電極の技術が開示されており、例えば、一様な網目状、櫛形、または、グリッド型等の金属及び合金のうち少なくとも一方の細線構造部を配置した導電性面を作製し、その上に、例えば、導電性高分子材料を適当な溶媒に溶解または分散したインクを、塗布法や印刷法を用いて透明導電層を形成することによって、透明電極を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献２や特許文献３を参照）。

特開平１０−１６２９６１号公報特開２００５−３０２５０８号公報特開２００６−９３１２３号公報

導電性高分子材料を分散したインクの塗布法や印刷法を用いた場合、基材上にインクを吐出または転写した後、インクに含まれる溶剤が蒸発することにより、乾燥固化して塗膜となる。しかしながら、インクの乾燥過程において、塗膜の下部に配置される金属及び合金のうち少なくとも一方からなる細線構造部の導電性面の形状の影響により、導電性高分子材料の流動が均一にならず、形成される透明導電層がある程度不均一になる場合がある。

その透明電極の不均一性によっては、透明電極上に形成する有機ＥＬ層の膜厚が不均一になる場合があり、その結果、有機ＥＬ層に付加する電界強度が不均一になるため、電界が集中する領域で、有機ＥＬ層（有機ＥＬ素子）の劣化が著しくなる。この問題は特に有機ＥＬ層が薄ければ薄いほど顕著になり、発光の信頼性や寿命が低下するという問題を有していた。

本発明は、このような問題点を解決しようとするものであり、透明導電層の不均一による発光の信頼性や寿命の低下を抑制することが可能な、有機ＥＬ素子を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、透明基材と、この透明基材上に格子状に形成された導電材料からなる細線構造部と、上記透明基材及び上記細線構造部上に形成される透明導電層と、この透明導電層上に形成される陰極と、上記透明導電層と上記陰極との間に形成される有機物からなる有機発光層を含む有機ＥＬ層とを備え、上記透明基材の上面から上記細線構造部上の上記透明導電層までの最大膜厚ｄ１と、上記透明基材上の上記透明導電層の最小膜厚ｄ２と、上記有機ＥＬ層の最小膜厚ｄ３とが、（１）式の条件を満たすことを特徴とするが提供される。
ｄ１−ｄ２ ≦ｄ３・・・（１）

本発明の一態様によれば、透明導電層の不均一による発光の信頼性や寿命の低下を抑制することが可能な、有機ＥＬ素子が提供される。

本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ素子を示す平面図である。図１のＩ−Ｉ線断面図である。

以下の詳細な説明では、本発明の実施形態の完全な理解を提供するように多くの特定の細部について記載される。しかしながら、かかる特定の細部がなくても１つ以上の実施態様が実施できることは明らかであろう。他にも、図面を簡潔にするために、周知の構造及び装置が略図で示されている。

＜第１実施形態＞
［有機ＥＬ素子］
以下、本発明の第１実施形態（以下、本実施形態と記載する）に係る有機ＥＬ素子１について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係る有機ＥＬ素子１の構成を示す図であり、図２は、図１のＩ−Ｉ線断面図である。
図１及び図２中に示すように、有機ＥＬ素子１は、透明基材２と、細線構造部３と、透明導電層４と、有機ＥＬ層５と、陰極６とを備えている。なお、図１では、透明導電層４、有機ＥＬ層５及び陰極６を省略した有機ＥＬ素子１を示している。また、有機ＥＬ素子１は、図２に示すように、透明基材２、細線構造部３、透明導電層４、有機ＥＬ層５及び陰極６が、透明基材２側からこの順に形成されて構成されている。

細線構造部３と透明導電層４とを形成した場合、透明導電層４が細線構造部３の側面にせり上がった状態で成膜され、表面形状が凹凸のある不均一な有機ＥＬ素子１が形成される。この状態は、一般的に、透明基材２上の、構造体（本実施形態での細線構造部３）を含む部分に透明導電層４の材料を含む溶液を塗布する際に、塗布された溶液が乾燥する過程において、細線構造部３と透明基材２との接点において、毛細管現象により乾燥過程の溶液が引き付けられることで発生する状態である。

この透明導電層４の不均一性は、細線構造部３の高さである細線高さに対し、透明導電層４の最小膜厚を１倍から１０倍の範囲にすることで、ある程度抑制することが可能になる。さらに透明基材２上から細線構造部３上の透明導電層４までの最大膜厚と、透明基材２上の透明導電層４の最小膜厚の差を、有機ＥＬ層５の最小膜厚以下にすることで、透明導電層４がある程度不均一になった場合においても発光の信頼性や寿命の低下を抑制することが可能となることを経験的に見出した。

つまり、本実施形態に係る有機ＥＬ素子１は、図１に示すように、透明基材２の上面から細線構造部３上の透明導電層４までの最大膜厚ｄ１と、透明基材２上の透明導電層４の最小膜厚ｄ２と、有機ＥＬ層５の最小膜厚ｄ３とが、下記（１）式の条件を満たす。
ｄ１−ｄ２ ≦ｄ３・・・（１）
また、有機ＥＬ素子１は、透明基材２の厚み方向における、細線構造部３の高さである細線高さＨは、０．１μｍ以上１．０μｍ以下であり、透明導電層４の最小膜厚ｄ２は、０．１μｍ以上２．０μｍ以下であり、細線高さＨ及び透明導電層４の最小膜厚ｄ２は、（２）式の条件を満たすことが好ましい。
１ ≦ｄ２／Ｈ ≦ １０・・・（２）

［透明基材の構成］
次に、透明基材２の詳細な構成について説明する。
透明基材２としては、プラスチックフィルム、プラスチック板、ガラス等を用いることが可能である。
透明基材２に用いるプラスチックフィルム及びプラチック板の原料としては、例えば、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル類、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン、ＥＶＡ等のポリオレフィン類、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等のビニル系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリサルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアミド、ポリイミド、アクリル樹脂、またはトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）を用いることが可能である。

また、透明基材２は、表面平滑性に優れているものが好ましい。具体的には、透明基材２の表面は、平滑性を示す算術平均粗さＲａが５ｎｍ以下であるとともに、最大高さＲｙが５０ｎｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくは、算術平均粗さＲａが１ｎｍ以下であるとともに、最大高さＲｙが２０ｎｍ以下である。

また、透明基材２の表面は、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂、放射線硬化性樹脂等の下塗り層が付与されることで、平滑化してもよいし、研磨等の機械加工によって平滑化してもよい。また、透明基材２の表面は、透明導電層４の塗布、接着性を向上させるための、コロナ、プラズマ、ＵＶ／オゾンによる表面処理が施されてもよい。なお、透明基材２の表面の平滑性は、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）等による測定から算出することが可能である。

さらに、透明基材２には、大気中の酸素や水分を遮断する目的で、ガスバリア層が設けられることが好ましい。この場合、ガスバリア層の形成材料としては、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム等の金属酸化物、または金属窒化物を用いることが可能である。これらの材料は、水蒸気バリア機能の他に、酸素バリア機能も有する。なお、ガスバリア層の形成材料としては、特に、バリア性、耐溶剤性及び透明性が良好な、窒化シリコンまたは酸化窒化シリコンが好ましい。

また、ガスバリア層は、必要に応じて多層構成にすることも可能である。その場合、無機層のみで構成してもよいし、無機層と有機層とで構成してもよい。
さらに、ガスバリア層の形成方法は、材料に応じて、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法を用いることが可能である。また、ガスバリア層の厚みに関しては、特に限定されないが、１層あたり５ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは、１層あたり１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の範囲内である。
さらに、ガスバリア層は、透明基材２の厚み方向（図２の紙面に対する上下方向）に対向する上下面のうち、少なくとも一方の面に設けられ、透明基材２の上面及び下面の両面に設けられるのがさらに好ましい。

［細線構造部］
次に、細線構造部３の詳細な構成について説明する。
細線構造部３は、電気抵抗が低いことが好ましく、その材料としては、例えば、１０７Ｓ／ｃｍ以上の電気伝導度を有する導電材料を用いることが可能である。
導電材料としては、例えば、アルミニウム、銀、クロミニウム、金、銅、タンタル、モリブデン等の金属、及びこれらの金属の合金のうち少なくとも一方を用いることが可能である。これらの中でも、特に、電気導電度の高さ及び材料のハンドリングの容易さの観点から、アルミニウム、クロミニウム、銅、銀及びその合金が好ましい。

本実施形態では、上述の導電材料を用いて形成した、一様な網目状、櫛型またはグリッド型等の格子状の細線構造部３を配置して、導電性面を作製することで、通電性を向上させている。この金属や合金の細線の幅は、任意であるが、０．１μｍ以上１０００μｍ以下の範囲内程度が好ましい。また、金属や合金の細線は、５０μｍ以上５ｃｍ以下の範囲内の間隔のピッチで配置されていることが好ましく、特に、１００μｍ以上１ｃｍ以下の範囲内の間隔のピッチが好ましい。

金属及び金属の合金のうち少なくとも一方からなる細線構造部３を配置することで、光の透過率が減少するが、透過率の減少は可能な限り小さいことが重要である。このため、細線の間隔を狭くしすぎたり、細線幅を大きく取りすぎたりすることなく、好ましくは、８０％以上の光の透過率を確保することが重要である。
また、細線幅と細線間隔の関係については、細線幅は、その平面配置上、目的に応じて決めればよいが、細線間隔の１／１００００以上１／５以下の範囲内が好ましく、さらに好ましくは、１／１００以上１／１０以下の範囲内である。

金属及び金属の合金のうち少なくとも一方からなる細線構造部３の細線高さは、０．１μｍ以上１．０μｍ以下の範囲内である。細線高さは、透明基材２の厚み方向における、細線構造部３の厚みであり、図２の符号Ｈで示される。
また、細線幅と細線高さＨの関係については、細線高さは所望の導電性に応じて決めればよいが、細線幅の１／１００００以上１０倍以下の範囲内で、好ましく用いられる。また、細線構造部３は、必要に応じて多層構成にすることも可能である。その場合、細線構造部３は、同一導電材料のみで構成されてもよいし、異なる導電材料で構成されてもよい。

細線構造部３を形成する方法としては、特に制限はなく、例えば、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法、または、金属薄膜を熱圧縮するラミネート法により、細線構造部３の構成材料から成る膜を形成した後に、フォトレジストを用いたエッチング法により前述したパターンを形成する方法を用いることが可能である。

また、細線構造部３を形成する方法としては、例えば、細線構造部３となる材料を含む溶液から成膜を形成する方法を用いることができる。この場合、溶液の溶媒としては、細線構造部３となる材料を溶解させるものであれば、特に制限はない。また、溶液から成膜を形成する方法としては、例えば、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、スリットコート法、インクジェットプリント法、ノズルプリント法等の塗布法を用いることが可能である。特に、前述したパターンを直接形成することが可能な成膜方法が好ましく、適宜選択可能であるが、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法等の印刷法、インクジェットプリント法、またはノズルプリント法等の吐出による塗布法が好適である。細線構造部３を形成する方法では、上記の溶液を透明基材２上に塗布した後、乾燥固化させることで、細線構造部３が形成される。
なお、図１に示すように、透明基材２上において、細線構造部３で囲まれ、細線構造部３が形成されていない領域を、細線非形成領域Ｄ１という。

［透明導電層の構成］
次に、透明導電層４の詳細な構成について説明する。
透明導電層４は、図１に示すように、透明基材２及び細線構造部３上の、点線で示され細線非形成領域Ｄ１を覆う方形の電極形成領域Ｄ２に、塗布法により形成される。透明導電層４に用いられる溶液は、透明導電層４となる材料と溶媒とを含む。
透明導電層４の材料は、導電性を示す高分子化合物を含むことが好ましい。高分子化合物は、ドーパントを含有していてもよい。高分子化合物の導電性は、導電率で１０^−５以上１０^５Ｓ／ｃｍ以下の範囲内であり、好ましくは１０^−３以上１０^５Ｓ／ｃｍ以下の範囲内である。また、透明導電層４は、実質的に導電性を示す高分子化合物から成ることが好ましい。

透明導電層４を構成する材料としては、例えば、ポリアニリン及びその誘導体の少なくとも一方、または、ポリチオフェン及びその誘導体の少なくとも一方を用いることが可能である。ドーパントとしては、公知のドーパントを用いることが可能であり、その例としては、ポリスチレンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸等の有機スルホン酸、ＰＦ_５、ＡｓＦ_５、ＳｂＦ_５等のルイス酸が挙げられる。また、導電性を示す高分子化合物は、ドーパントが高分子化合物に直接結合した自己ドープ型の高分子化合物であってもよい。

透明導電層４は、ポリチオフェン及びその誘導体の少なくとも一方を含んで構成されることが好ましい。この場合、実質的には、ポリチオフェン及びその誘電体の少なくとも一方から成ることが好ましい。なお、ポリチオフェンまたはその誘電体は、ドーパントを含有していてもよい。
ポリチオフェン、ポリチオフェンの誘導体、または、ポリチオフェンとポリチオフェンの誘導体との混合物は、水及びアルコール等の水系溶媒に溶解、もしくは分散しやすいため、塗布法に用いられる塗布液の溶質として、好適に用いられる。また、これらは、導電性が高く、電極材料として好適に用いられる。さらに、これらは、ＨＯＭＯエネルギーが５．０ｅＶ程度であり、通常の有機エレクトロルミネッセンス素子に用いられる有機発光層のＨＯＭＯエネルギーとの差が１ｅＶ程度と低く、有機発光層に正孔を効率的に注入することが可能であるため、特に、陽極の材料として好適に用いることが可能である。また、これらは、透明性が高く、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光取り出し側の電極として好適に用いられる。

さらに、透明導電層４は、ポリアニリン及びその誘電体の少なくとも一方を含んで構成されることが好ましく、実質的には、ポリアニリン及びその誘電体の少なくとも一方から成ることが好ましい。なお、ポリアニリン及びポリアニリンのうち少なくとも一方の誘導体は、ドーパントを含有していてもよい。
ポリアニリン、ポリアニリンの誘電体、またはポリアニリンとポリアニリンの誘電体との混合物は、導電性及び安定性に優れるために、電極材料として好適に用いられる。またこれらは、透明性が高く、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光取り出し側の電極として好適に用いられる。

透明導電層４の成膜方法としては、例えば、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、スリットコート法、インクジェットプリント法、ノズルプリント法等の塗布法を用いることが可能である。特に、透明導電層４は電極形成領域Ｄ２を全面に亘って成膜されるため、一様に塗布成膜する方法が好ましく、適宜選択可能であるが、スピンコート法、バーコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スリットコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、ロールコート法等の塗布法が好適である。

そして、電極形成領域Ｄ２の全面に塗布導電材料が塗布された透明基材２を、乾燥処理室内で、例えば、１００℃以上の温度条件で加熱処理する。これにより、塗布導電材料を含む溶液に含まれる溶媒を気化させて、透明基材２及び細線構造部３の上に塗布導電材料を固着させて、透明導電層４を形成する。
また、本実施形態の細線構造部上に配置した透明導電層を有する陽極は、有機ＥＬ素子に用いた場合に輝度を向上させる観点から、導電性面の表面抵抗率は、０．０１Ω／□以上１００Ω／□以下の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは、０．１Ω／□以上１０Ω／□以下の範囲内である。

［有機ＥＬ素子の構成］
次に、有機ＥＬ素子１の詳細な構成について説明する。
有機ＥＬ素子１は、細線構造部３と、陽極として用いられる透明導電層４と、有機ＥＬ層５と、陰極６とが透明基材２の上に順に形成されている。
有機ＥＬ層５や陰極６は有機ＥＬ素子に一般的に使われている材料・構成等、任意のものを用いることが可能である。また、有機ＥＬ層５は陽極から陰極までの間にある層である。

有機エレクトロルミネッセンス素子の素子構成としては、例えば、以下に示す（Ａ）〜（Ｅ）等、各種の構成のものを用いることが可能である。
（Ａ）陽極／有機発光層／陰極
（Ｂ）陽極／正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層／陰極
（Ｃ）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層／陰極
（Ｄ）陽極／正孔注入層／有機発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（Ｅ）陽極／正孔注入層／有機発光層／電子注入層／陰極

なお、上記の（Ａ）〜（Ｅ）中に示す記号「／」は、記号「／」を挟む各層が隣接して積層されていることを示す。これは、以降の説明に関しても同様である。
また、有機ＥＬ素子１は、２層以上の有機発光層を有する構成としてもよい。２層以上の有機発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子としては、例えば、以下の（Ｆ）に示す層構成を用いることが可能である。
（Ｆ）陽極／電荷注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層／電荷注入層／電荷発生層／電荷注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層／電荷注入層／陰極

また、３層以上の有機発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子としては、具体的には、（電荷発生層／電荷注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層／電荷注入層）を、一つの繰り返し単位として、以下の（Ｇ）に示す繰り返し単位を２つ以上含む層構成を用いることが可能である。
（Ｇ）陽極／電荷注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層／電荷注入層／（該繰り返し単位）／（該繰り返し単位）／・・・／陰極

なお、上記の層構成において、陽極、陰極、有機発光層以外の各層は、必要に応じて削除することが可能である。
ここで、電荷発生層とは、電界を印加することにより、正孔と電子を発生する層である。電荷発生層としては、例えば、酸化バナジウム、ＩＴＯ、酸化モリブデン等からなる薄膜を用いることが可能である。
以下、陽極と有機発光層との間に設けられる層、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、陰極と発光層との間に設けられる層、電子輸送層、電子注入層、陰極の各層について説明する。

［陰極と発光層との間に設けられる層］
必要に応じて陰極と有機発光層の間に設けられる層としては、例えば、電子注入層、電子輸送層、正孔ブロック層等が挙げられる。また、陰極と有機発光層との間に電子注入層と電子輸送層との両方の層が設けられる場合、陰極に接する層を電子注入層といい、この電子注入層を除く層を電子輸送層という。

電子注入層は、陰極からの電子注入効率を改善する機能を有する層である。
電子輸送層は、陰極、電子注入層または陰極により近い層からの電子注入を改善する機能を有する層である。
正孔ブロック層は、正孔の輸送を堰き止める機能を有する層である。
なお、電子注入層及び電子輸送層のうち少なくとも一方の層が正孔の輸送を堰き止める機能を有する場合には、これらの層が正孔ブロック層を兼ねることがある。

［正孔注入層］
正孔注入層は、陽極と正孔輸送層との間、または、陽極と有機発光層との間に設けることが可能である。
正孔注入層を構成する材料としては、公知の材料を適宜用いることが可能であり、特に制限はない。したがって、正孔注入層を構成する材料としては、例えば、フェニルアミン系、スターバースト型アミン系、フタロシアニン系、ヒドラゾン誘導体、カルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、アミノ基を有するオキサジアゾール誘導体、酸化バナジウム、酸化タンタル、酸化モリブデン等の酸化物、アモルファスカーボン、ポリアニリン、ポリチオフェン誘導体等を用いることが可能である。

正孔注入層の成膜方法としては、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法などの蒸着法や、正孔注入層となる材料（正孔注入材料）を含む溶液からの成膜を用いることが可能である。
溶液からの成膜に用いられる溶媒としては、正孔注入材料を溶解させるものであれば、特に制限はなく、例えば、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン等の塩素系溶媒、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセルソルブアセテート等のエステル系溶媒、または水を用いることが可能である。

溶液からの成膜方法としては、例えば、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、スリットコート法、インクジェットプリント法、ノズルプリント法等の塗布法を用いることが可能である。
また、正孔注入層の厚さとしては、５ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲内程度であることが好ましい。これは、正孔注入層の厚さが５ｎｍ未満では、製造が困難になる傾向があるためである。一方、正孔注入層の厚さが３００ｎｍを越えると、駆動電圧や、正孔注入層に印加される電圧が大きくなる傾向となるためである。

［正孔輸送層］
正孔輸送層を構成する正孔輸送材料としては、特に制限はないが、例えば、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（３−メチルフェニル）４，４’−ジアミノビフェニル（ＴＰＤ）、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（ＮＰＢ）等の芳香族アミン誘導体、ポリビニルカルバゾールまたはその誘導体、ポリシランまたはその誘導体、側鎖または主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、ピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体、ポリアニリンまたはその誘導体、ポリチオフェンまたはその誘導体、ポリアリールアミンまたはその誘導体、ポリピロールまたはその誘導体、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）またはその誘導体、若しくはポリ（２，５−チエニレンビニレン）またはその誘導体等を用いることが可能である。

また、正孔輸送層に用いる正孔輸送材料としては、上述した材料の中でも、ポリビニルカルバゾールまたはその誘導体、ポリシランまたはその誘導体、側鎖または主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体ポリアニリン、またはその誘導体、ポリチオフェンまたはその誘導体、ポリアリールアミンまたはその誘導体、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）またはその誘導体、若しくはポリ（２，５−チエニレンビニレン）またはその誘導体等の高分子正孔輸送材料が好ましい。なお、低分子の正孔輸送材料の場合は、高分子バインダーに分散させて用いることが好ましい。

正孔輸送層の成膜方法としては、特に制限はないが、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法などの蒸着法や、高分子の正孔輸送材料では、正孔輸送材料を含む溶液からの成膜を用いることが可能である。
また、溶液からの成膜に用いられる溶媒としては、正孔輸送材料を溶解させるものであれば、特に制限はなく、正孔注入層の項で例示した溶媒を、その一例として用いることが可能である。また、溶液からの成膜方法としては、上述した正孔注入層の成膜法と同様の塗布法を用いることが可能である。

正孔輸送層の厚さは、特に制限されないが、目的とする設計に応じて適宜変更することが可能であり、例えば、１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の範囲内程度であることが好ましい。これは、正孔輸送層の厚さが１ｎｍ未満となると、製造が困難になる傾向や、正孔輸送の効果が十分に得られない等の傾向があるためである。一方、正孔輸送層の厚さが１０００ｎｍを超えると、駆動電圧及び正孔輸送層に印加される電圧が大きくなる傾向があるためである。したがって、正孔輸送層の厚さは、好ましくは、１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の範囲内であるが、より好ましくは、２ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲内であり、さらに好ましくは、５ｎｍ以上２００ｎｍ以下の範囲内である。

［有機発光層］
有機発光層は、主として蛍光または燐光を発光する有機物（低分子化合物及び高分子化合物）を有する。なお、有機発光層は、さらにドーパント材料を含んでいてもよい。
有機発光層を形成する材料としては、例えば、以下に示す、色素系材料、金属錯体系材料、高分子材料などを用いることが可能である。

（色素系材料）
色素系材料としては、例えば、シクロペンダミン誘導体、キナクドリン誘導体、クマリン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体化合物、トリフェニルアミン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピラゾロキノリン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、ピロール誘導体、チオフェン環化合物、ピリジン環化合物、ペリノン誘導体、ペリレン誘導体、オリゴチオフェン誘導体、オキサジアゾールダイマー、ピラゾリンダイマー等を用いることが可能である。

（金属錯体系材料）
金属錯体系材料としては、例えば、イリジウム錯体、白金錯体等の三重項励起状態からの発光を有する金属錯体、アルミキノリノール錯体、ベンゾキノリノールベリリウム錯体、ベンゾオキサゾリル亜鉛錯体、ベンゾチアゾール亜鉛錯体、アゾメチル亜鉛錯体、ポルフィリン亜鉛錯体、ユーロピウム錯体等、中心金属に、Ａｌ、Ｚｎ、Ｂｅ等、または、Ｔｂ、Ｅｕ、Ｄｙ等の希土類金属を有し、配位子にオキサジアゾール、チアジアゾール、フェニルピリジン、フェニルベンゾイミダゾール、キノリン構造等を有する金属錯体等を用いることが可能である。

（高分子系材料）
高分子系材料としては、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリシラン誘導体、ポリアセチレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体、上記色素体または金属錯体系発光材料を高分子化したもの等を用いることが可能である。
上述した発光性材料のうち、青色に発光する材料としては、ジスチリルアリーレン誘導体、オキサジアゾール誘導体及びそれらの重合体、ポリビニルカルバゾール誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体等を用いることが可能である。

また、上述した発光性材料のうち、緑色に発光する材料としては、キナクドリン誘導体、クマリン誘導体及びそれらの重合体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体等を用いることが可能である。
また、上述した発光性材料のうち、赤色に発光する材料としては、クマリン誘導体、チオフェン環化合物及びそれらの重合体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリフルオレン誘導体等を用いることが可能である。

（ドーパント材料）
さらに、発光効率の向上や発光波長を変化させる目的で、有機発光層中にドーパントを添加することが可能である。
ドーパントとしては、例えば、ペリレン誘導体、クマリン誘導体、ルブレン誘導体、キナクドリン誘導体、スクアリウム誘導体、ポルフィリン誘導体、スチリル系色素、テトラセン誘導体、ピラゾロン誘導体、デカシクレン、フェノキサゾン等を用いることが可能である。なお、有機発光層の厚さは、通常では、約５ｎｍ以上２００ｎｍ以下の範囲内である。

有機発光層の成膜方法としては、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法などの蒸着法や、有機発光材料を含む溶液からの成膜を用いることが可能である。また、溶液からの成膜に用いられる溶媒としては、有機発光材料を溶解させるものであれば、特に制限はなく、正孔注入層の項で例示した溶媒を、その一例として用いることが可能である。また、溶液からの成膜方法としては、上述した正孔注入層の成膜法と同様の塗布法を用いることが可能である。

［陰極と発光層との間に設けられる層］
必要に応じて陰極と有機発光層の間に設けられる層としては、電子注入層、電子輸送層、正孔ブロック層等が挙げられる。陰極と有機発光層との間に電子注入層と電子輸送層との両方の層が設けられる場合、陰極に接する層を電子注入層といい、この電子注入層を除く層を電子輸送層という。
電子注入層は、陰極からの電子注入効率を改善する機能を有する層である。

電子輸送層は、陰極、電子注入層または陰極により近い層からの電子注入を改善する機能を有する層である。
正孔ブロック層は、正孔の輸送を堰き止める機能を有する層である。
なお、電子注入層及び電子輸送層のうち少なくとも一方が正孔の輸送を堰き止める機能を有する場合には、これらの層が正孔ブロック層を兼ねることがある。

［電子輸送層］
電子輸送層を構成する電子輸送材料としては、公知のものを用いることが可能であり、例えば、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタンまたはその誘導体、ベンゾキノンまたはその誘導体、ナフトキノンまたはその誘導体、アントラキノンまたはその誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタンまたはその誘導体、フルオレノンまたはその誘導体、ジフェニルジシアノエチレンまたはその誘導体、ジフェノキノン誘導体、８−ヒドロキシキノリンまたはその誘導体の金属錯体、ポリキノリンまたはその誘導体、ポリキノキサリンまたはその誘導体、若しくはポリフルオレンまたはその誘導体を用いることが可能である。

これらのうち、電子輸送材料としては、オキサジアゾール誘導体、ベンゾキノンまたはその誘導体、アントラキノンまたはその誘導体、８−ヒドロキシキノリンまたはその誘導体の金属錯体、ポリキノリンまたはその誘導体、ポリキノキサリンまたはその誘導体、ポリフルオレンまたはその誘導体が好ましく、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール、ベンゾキノン、アントラキノン、トリス（８−キノリノール）アルミニウム、若しくはポリキノリンがさらに好ましい。

電子輸送層の成膜方法としては、特に制限はないが、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法などの蒸着法を用いることが可能である。
電子輸送層の膜厚は、用いる材料によって最適値が異なり、目的とする設計に応じて適宜変更することが可能であるが、少なくとも、ピンホールが発しないような膜厚が必要である。したがって、電子輸送層の膜厚としては、例えば、１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の範囲内程度であることが好ましく、より好ましくは、２ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲内であり、さらに好ましくは、５ｎｍ以上２００ｎｍ以下の範囲内である。

［電子注入層］
電子注入層を構成する材料としては、有機発光層の種類に応じて最適な材料が適宜選択され、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属及びアルカリ土類金属のうち少なくとも一つを含む合金、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の酸化物、ハロゲン化物、炭酸化物、または、これらの物質の混合物を用いることが可能である。

アルカリ金属、アルカリ金属の酸化物、ハロゲン化物及び炭酸化物としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、酸化リチウム、フッ化リチウム、酸化ナトリウム、フッ化ナトリウム、酸化カリウム、フッ化カリウム、酸化ルビジウム、フッ化ルブジウム、酸化セシウム、フッ化セシウム、炭酸リチウム等を用いることが可能である。

また、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属の酸化物、ハロゲン化物及び炭酸化物としては、例えば、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ストロンチウム、酸化マグネシウム、フッ化マグネシウム、酸化カルシウム、フッ化カルシウム、酸化バリウム、フッ化バリウム、酸化ストロンチウム、フッ化ストロンチウム、炭酸マグネシウム等を用いることが可能である。

なお、電子注入層は、２層以上を積層した積層体で構成されていてもよい。この場合、電子注入層を構成する材料としては、例えば、フッ化リチウム／カルシウム等を用いることが可能である。
電子注入層は、各種蒸着法、スパッタリング法、各種塗布法等により形成される。また、電子注入層の膜厚としては、１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の範囲内程度が好ましい。

［陰極］
陰極の材料としては、仕事関数が小さく、有機発光層への電子注入が容易な材料、電気導電度が高い材料、可視光反射率の高い材料のうち、少なくとも一つの材料を用いることが好ましい。具体的には、陰極の材料としては、例えば、金属、金属酸化物、合金、グラファイトまたはグラファイト層間化合物、酸化亜鉛等の無機半導体等を用いることが可能である。

また、陰極の材料として用いる金属としては、例えば、アルカリ金属やアルカリ土類金属、遷移金属やＩＩＩ−ｂ属金属等を用いることが可能である。これらの金属の具体的な例としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、金、銀、白金、銅、マンガン、チタン、コバルト、ニッケル、タングステン、錫、アルミニウム、スカンジウム、バナジウム、亜鉛、イットリウム、インジウム、セリウム、サマリウム、ユーロピウム、テルビウム、イッテルビウム等を挙げることが可能である。

また、陰極の材料として用いる合金としては、上述した金属のうち少なくとも一種を含む合金を用いることが可能である。具体的には、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、インジウム−銀合金、リチウム−アルミニウム合金、リチウム−マグネシウム合金、リチウム−インジウム合金、カルシウム−アルミニウム合金等を用いることが可能である。

陰極は、必要に応じて透明電極とされるが、それらの材料としては、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化錫、ＩＴＯ、ＩＺＯ等の導電性酸化物、ポリアニリンまたはその誘導体、ポリチオフェンまたはその誘導体等の導電性有機物を用いることが可能である。
なお、陰極は、２層以上の積層構造としてもよい。また、電子注入層を陰極として用いてもよい。
陰極の膜厚は、電気導電度や耐久性を考慮して、適宜選択することが可能であるが、例えば、１０ｎｍ以上１００００ｎｍ以下の範囲内であり、好ましくは２０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の範囲内であり、さらに好ましくは、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲内である。

［有機エレクトロルミネッセンス素子の用途］
本実施形態の有機ＥＬ素子１は、自発光型ディスプレイ、液晶用バックライト、照明等に用いることが可能である。また、本実施形態の有機ＥＬ素子１は、均一にムラなく発光させることが可能であるため、照明用途で用いることが好ましい。

以上で、特定の実施形態を参照して本発明を説明したが、これら説明によって発明を限定することを意図するものではない。本発明の説明を参照することにより、当業者には、開示された実施形態の種々の変形例とともに本発明の別の実施形態も明らかである。従って、特許請求の範囲は、本発明の範囲及び要旨に含まれるこれらの変形例または実施形態も網羅すると解すべきである。

＜実施形態の効果＞
（１）本発明の一態様に係る有機ＥＬ素子１は、透明基材２と、透明基材２上にパターン状に形成された導電材料からなる細線構造部３と、透明基材２及び細線構造部３上に形成される透明導電層４と、透明導電層４上に形成される陰極６と、透明導電層４と陰極６との間に形成される有機物からなる有機発光層を含む有機ＥＬ層５とを備え、透明基材２の上面から細線構造部３上の透明導電層４までの最大膜厚ｄ１と、透明基材２上の透明導電層４の最小膜厚ｄ２と、有機ＥＬ層５の最小膜厚ｄ３とが、（１）式の条件を満たす。
ｄ１−ｄ２ ≦ｄ３・・・（１）
上記（１）の構成によれば、透明導電層がある程度不均一になった場合においても発光の信頼性や寿命の低下を抑制することが可能となる。

（２）上記（１）の構成において、透明基材２の厚み方向における、細線構造部３の高さである細線高さＨは、０．１μｍ以上１．０μｍ以下であり、透明導電層４の最小膜厚ｄ２は、０．１μｍ以上２．０μｍ以下であり、細線高さＨ及び透明導電層４の最小膜厚ｄ２は、（２）式の条件を満たす。
１ ≦ｄ２／Ｈ ≦ １０・・・（２）
上記（２）の構成によれば、透明導電層４の不均一性を抑制することができ、発光の信頼性や寿命の低下をさらに抑制することができる。

１有機ＥＬ素子
２透明基材
３細線構造部
４透明導電層
５有機ＥＬ層
６陰極
Ｄ１細線非形成領域
Ｄ２電極形成領域

Claims

透明基材と、
該透明基材上に格子状に形成された導電材料からなる細線構造部と、
前記透明基材及び前記細線構造部上に形成される透明導電層と、
該透明導電層上に形成される陰極と、
前記透明導電層とu前記陰極との間に形成される有機物からなる有機発光層を含む有機ＥＬ層と
を備え、
前記透明基材の上面から前記細線構造部上の前記透明導電層までの最大膜厚ｄ１と、前記透明基材上の前記透明導電層の最小膜厚ｄ２と、前記有機ＥＬ層の最小膜厚ｄ３とが、（１）式の条件を満たすことを特徴とする有機ＥＬ素子。
ｄ１−ｄ２ ≦ｄ３・・・（１）
前記透明基材の厚み方向における、前記細線構造部の高さである細線高さＨは、０．１μｍ以上１．０μｍ以下であり、
前記透明導電層の最小膜厚ｄ２は、０．１μｍ以上２．０μｍ以下であり、
前記細線高さＨ及び前記透明導電層の最小膜厚ｄ２は、（２）式の条件を満たすことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
１ ≦ｄ２／Ｈ ≦ １０・・・（２）