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JPWO2017056682A1 - 有機エレクトロルミネッセンスパネル - Google Patents

有機エレクトロルミネッセンスパネル Download PDF

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JPWO2017056682A1
JPWO2017056682A1 JP2017542972A JP2017542972A JPWO2017056682A1 JP WO2017056682 A1 JPWO2017056682 A1 JP WO2017056682A1 JP 2017542972 A JP2017542972 A JP 2017542972A JP 2017542972 A JP2017542972 A JP 2017542972A JP WO2017056682 A1 JPWO2017056682 A1 JP WO2017056682A1
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Abstract

本発明の課題は、光透過性を有する有機エレクトロルミネッセンス素子より構成され、複数の分割された発光エリアより構成される広い発光面積を有し、輝度均一性及び安定性が向上した有機エレクトロルミネッセンスパネルを提供することである。本発明の有機エレクトロルミネッセンスパネルは、発光時の波長550nmにおける光透過率が50%以上である有機エレクトロルミネッセンス素子を有し、前記有機エレクトロルミネッセンス素子は、基材上に、少なくとも陽極、有機機能層ユニット及び陰極より構成される発光エリアが、複数に分割されており、前記発光エリアを構成する前記陽極及び前記陰極が、いずれも光透過性を有する電極で構成され、かつ、分割されている一方の発光エリアを構成する陽極が、隣接する他方の発光エリアを構成する陰極と、直列に電気的に接続されていることを特徴とする。

Description

本発明は、各種表示装置(以下、「ディスプレイ」ともいう。)及び照明装置等に適用される光透過性を有する有機エレクトロルミネッセンスパネルに関し、更に詳しくは、本発明は、光透過性を有する有機エレクトロルミネッセンス素子より構成される発光エリアを複数個配置し、広い発光面積で、輝度均一性及び安定性が向上した有機エレクトロルミネッセンスパネルに関する。
有機材料のエレクトロルミネッセンス(electro luminescence:以下、「EL」と略記する。)を利用した有機エレクトロルミネッセンスL素子(以下、「有機EL素子」と略記する。)は、数V〜数十V程度の低電圧で発光が可能な薄型の完全固体素子であり、高輝度、高発光効率、薄型、軽量といった多くの優れた特徴を有する。このため、有機EL素子は、各種ディスプレイのバックライト、スマートデバイス、照明光源等の面発光体として近年注目されている。
このような有機EL素子は、2枚の対向する電極間に有機材料からなる発光層等を挟持させた構成であり、発光層で生じた発光光は電極を透過して外部に取り出される。このため、2枚の電極のうちの少なくとも一方は光透過性を有する電極(以下、「透明電極」ともいう。)として構成される。
光透過性を有する電極としては、酸化インジウム・スズ(SnO−In:Indium Tin Oxide、以下、「ITO」と略記する。)等の酸化物半導体系の材料が一般的に用いられている。
また、有機エレクトロルミネッセンス素子を用いたディスプレイにおいて、その適用分野を拡大させる観点より、両面発光型の光透過性を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の検討も盛んに行われている(例えば、特許文献1〜3参照。)。
このような両面発光型の有機エレクトロルミネッセンス素子においては、発光層を挟んで、陽極及び陰極の両極が光透過性を有する透明電極対で構成されており、このような光透過性を有する電極としては、前述のとおりITOを用いることが一般的であったが、ITOは仕事関数が大きいため、陽極としての性能には優れるが、陰極としての性能が劣る傾向にあった。このため、両面に光透過性を有する電極を用いる光透過性を有するディスプレイ用の電極としては、現状技術で高い性能を得るためには、陽極、陰極共にITO−ITOの電極を用いるのではなく、陽極ITO−陰極アルミニウム等の電極を用い、陰極の面積をできるだけ小さくすることで発光部とシースルー部分(光透過部)を設ける光透過性を有するディスプレイが開示されている(例えば、特許文献4参照。)。また、陰極として電気伝導率の高い銀や銀とアルミニウムの合金を用いて構成された光透過性を有する電極が知られているが、光透過性の有機エレクトロルミネッセンス素子においては、陽極及び陰極に用いる薄膜金属層や酸化物半導体の多くは、抵抗値が高く、電圧降下が大きく、特に、発光効率を向上させるために、光透過性を有する電極を薄膜化した場合や、素子の発光面積を大面積化した場合にはシート抵抗値が大きくなり、輝度均一性が大きく低下するという問題を抱えており、将来の大面積化や高輝度化を目指した有機エレクトロルミネッセンス素子の開発に対し大きな障害になっている。
有機エレクトロルミネッセンス素子の大型化により、発光層の配置されている位置において、電流密度を面方向で均一化することが困難となり、その結果、輝度ムラ、素子寿命差あるいは色度ムラが生じる要因としては、以下のような現象が推測される。
大面積化に伴う輝度むらの発生要因としては、発光画面を大型化することで、画面内で電流が多く流れる箇所と、少量しか流れない箇所とが存在するため、有機EL素子全体として輝度むらが生じる。有機EL素子の輝度は、流れる電流が大きくなるほど高くなるため、電流が多く流れる箇所と少量しか流れない箇所が存在すると、両者の間で輝度の差が生じ、輝度ムラ発生の要因となる。
また、大型化に伴い有機EL素子内のそれぞれの発光領域における寿命差が生じる。これは、電流が多く流れる箇所と少量しか流れない箇所とで、有機EL素子の寿命が変化してしまう。一般に、流れる電流の多い部分は寿命が短くなる。このため、電流が均一に流れる素子と比べると、寿命の短い箇所が存在してしまい、有機EL素子としての寿命が短くなってしまう。
このような問題を解決するために、様々な改良技術が提案されてきた。
例えば、電圧印加用の取出部(上記端子部)を多数箇所設ける技術が、特開平5−315073号公報にて開示されている。しかし、有機EL素子が組み込まれる携帯端末等の装置はその大きさが限定されるため、有機EL素子の大きさも限定される。すなわち、有機EL素子の発光面積を大きくするためには、端子部の総面積を小さくしなければならない。また、端子部と外部駆動回路とを接続する配線が占める領域の割合も考慮しなければならない。したがって、この従来技術のように取出部を多数設けることは、上記問題を解決するには有効であるが、実用上採用することは極めて困難である。
一方、発光領域を複数に分割し、各発光領域を直列で接続するライン配置方式の光源に関する技術も提案されている(例えば、特許文献5を参照。)。より具体的には、複数の薄型発光素子(発光領域)を直列に接続し、さらに各薄型発光素子の面積を等しくすることで、各々の発光素子における電流密度を等しくし、これにより各薄型発光素子の輝度を等しくする技術である。また、複数の発光領域を設け、物理的に隣接する発光領域の光透過性を有する電極間に絶縁部を設け、複数の発光領域が電気的に直列に接続された構成の有機EL素子が開示されている(例えば、特許文献6参照。)。
しかしながら、上記特許文献5及び特許文献6に開示された実施例等に基づいて有機EL素子を作製しても、各発光領域において陽極と陰極とが短絡してしまったり、発光しない領域が生じてしまったりするという、不良が生じやすいと言う問題が生じることがあった。
特表2008−524819号公報 特開2013−004245号公報 特開2013−242998号公報 特開2012−014859号公報 特開2000−173771号公報 特開2005−116193号公報
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、光透過性を有する有機エレクトロルミネッセンス素子より構成され、複数の分割された発光エリアより構成される広い発光面積を有し、輝度均一性及び安定性が向上した有機エレクトロルミネッセンスパネルを提供することである。
本発明者は、上記課題に鑑み鋭意検討を進めた結果、両面発光型の光透過性を有する有機エレクトロルミネッセンス素子を具備し、当該有機エレクトロルミネッセンス素子は、基材上に、少なくとも光透過性を有する陽極、有機機能層ユニット及び光透過性を有する陰極より構成される発光エリアが、複数に分割され、かつ、一方の発光エリアを構成する陽極が、他方の発光エリアを構成する陰極と、直列に電気的に接続されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンスパネルにより、大発光面積化を可能とし、各有機EL素子における発光に必要な電流値を低減でき、輝度均一性及び安定性が向上した有機エレクトロルミネッセンスパネルを実現することができることを見出し、本発明に至った。
すなわち、本発明の上記課題は、下記の手段により解決される。
1.非発光時の波長550nmにおける光透過率が50%以上である有機エレクトロルミネッセンス素子を有する有機エレクトロルミネッセンスパネルであって、
前記有機エレクトロルミネッセンス素子は、基材上に、少なくとも陽極、有機機能層ユニット及び陰極より構成される発光エリアが、複数に分割されており、
前記発光エリアを構成する前記陽極及び前記陰極が、いずれも光透過性を有する電極で構成され、
かつ、分割されている一方の発光エリアを構成する陽極が、隣接する他方の発光エリアを構成する陰極と、直列に電気的に接続されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンスパネル。
2.前記基材が、光透過性を有するガラス基材又はフレキシブル性樹脂基材であることを特徴とする第1項に記載の有機エレクトロルミネッセンスパネル。
3.前記フレキシブル性樹脂基材が、ガスバリアー層を有していることを特徴とする第2項に記載の有機エレクトロルミネッセンスパネル。
4.前記光透過性を有する陽極が、酸化物半導体又は薄膜の金属若しくは合金で構成されていることを特徴とする第1項から第3項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンスパネル。
5.前記光透過性を有する陰極が、少なくとも薄膜の金属又は合金で構成されていることを特徴とする第1項から第4項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンスパネル。
6.前記光透過性を有する陰極が、含窒素化合物を用いて構成された下地層と、当該下地層上に、銀又は銀を主成分とした合金で構成されている電極層を有する構成であることを特徴とする第1項から第4項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンスパネル。
7.前記有機エレクトロルミネッセンスパネルと外部電極との接続部は、導電性接着剤により電気的接続されていることを特徴とする第1項から第6項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンスパネル。
8.前記複数の有機エレクトロルミネッセンス素子が、ガスバリアー層を有するフレキシブル性樹脂基材により封止されていることを特徴とする第1項から第7項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンスパネル。
9.前記複数の発光エリアが、ストライプ状に並列配置されていることを特徴とする第1項から第8項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンスパネル。
10.前記外部電極は、光透過性を有するフレキシブルプリント回路から構成されることを特徴とする第7項から第9項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンスパネル。
本発明によれば、複数の分割された発光エリアより構成される広い総発光面積を有し、輝度均一性及び安定性が向上した有機エレクトロルミネッセンスパネルを提供することができる。
本発明で規定する構成からなる有機エレクトロルミネッセンスパネルの技術的特徴とその効果の発現機構は、以下のように推察される。
通常、光透過性を有する有機エレクトロルミネッサンス素子を大面積化しようとした場合、供給する電流量が大きいため、給電端からパネル中央部にかけての陽極もしくは陰極の電圧降下の影響が大きく、輝度ムラが発生する問題があった。
本発明の有機エレクトロルミネッサンスパネルでは、発光エリアを複数に分割し(分割数をNとする。)、一方の発光エリアを構成する陽極が、他方の発光エリアを構成する陰極と、直列に電気的に接続することにより、必要な電流をI/Nに低減することで、給電端からパネル中央部までの陽極もしくは陰極の電圧降下も、I/Nに低減する。それにより、発光均一性に優れた大面積の有機エレクトロルミネッセンスパネルの実現が可能となった。
本発明に適用可能な有機EL素子の構成の一例を示す概略断面図 本発明の有機ELパネルの構成の一例を示す概略断面図(実施形態1) 本発明の有機ELパネルの構成で、ガスバリアー層を有する構成の一例を示す概略断面図(実施形態2) 複数の発光エリアをストライプ状に配置した有機ELパネルの上面図及び概略断面図(実施形態3) 複数の発光エリアより構成される実施形態3の有機ELパネルの概略斜視図 比較例の有機ELパネルの回路構成の一例を示す概略回路図 本発明の有機ELパネルの回路構成の一例を示す概略回路図 本発明の有機ELパネルの構成で、封止部材を設けた構成の一例を示す概略断面図(実施形態4) 図7で示す実施形態4の有機ELパネルの作製手順の一例を示す工程フロー図 本発明に適用可能な有機EL素子の構成の他の一例を示す概略断面図(実施形態5) 本発明に適用可能な有機EL素子の構成の他の一例を示す概略断面図(実施形態6) 本発明に適用可能な有機ELパネルと外部電極との電気的接続方法の一例を示す概略図(実施態様7)
本発明の有機エレクトロルミネッセンスパネルは、非発光時の波長550nmにおける光透過率が50%以上である有機エレクトロルミネッセンス素子を有する有機エレクトロルミネッセンスパネルであって、前記有機エレクトロルミネッセンス素子は、基材上に、少なくとも陽極、有機機能層ユニット及び陰極より構成される発光エリアが、複数に分割されており、前記発光エリアを構成する前記陽極及び前記陰極が、いずれも光透過性を有する電極で構成され、かつ、分割されている一方の発光エリアを構成する陽極が、隣接する他方の発光エリアを構成する陰極と、直列に電気的に接続されていることを特徴とする。この特徴は、各請求項に係る発明に共通する又は対応する技術的特徴である。
本発明の実施形態としては、本発明の目的とする効果をより発現できる観点から、基材としては、光透過性を有するガラス基材又はフレキシブル性樹脂基材を適用することが、より高い光透過性を実現することができる観点から好ましい形態である。
また、基材としてフレキシブル性樹脂基材を適用する場合には、フレキシブル性樹脂基材と有機EL構成層との間にガスバリアー層を形成することが、有機EL構成層に対する水分や酸素等による影響を排除することができ、高い耐久性を得ることができる観点から好ましい。
また、光透過性を有する陽極を、酸化物半導体又は薄膜の金属若しくは合金で構成することが、高い光透過性と優れた導電性を両立する電極を得ることができる点で好ましい。
また、光透過性を有する陰極が少なくとも薄膜の金属又は合金で構成されていることが、高い光透過性と優れた導電性を両立する電極を得ることができる点で好ましい。
また、光透過性を有する陰極として、銀又は銀を主成分とした合金で構成されている電極層を適用する場合には、含窒素化合物を用いて構成された下地層を設け、その上部に当該電極層を形成することが、陰極として、銀原子が凝集等を起こすことなく存在し、均一な銀薄膜を形成することができる観点から好ましい。
また、有機エレクトロルミネッセンスパネルと外部電極との接続部は、導電性接着剤により電気的接続されていることが好ましい形態である。
また、複数の有機エレクトロルミネッセンス素子が、ガスバリアー層を有するフレキシブル性樹脂基材により封止されていることが、有機EL構成層に対する水分や酸素等による影響を排除することができ、高い耐久性を得ることができる観点から好ましい。
また、複数の発光エリアが、ストライプ状に並列配置されていることが、効率よく広い面積を分割することにより、安定した発光特性を得ることができる観点から好ましい。
また、外部電極は、光透過性を有するフレキシブルプリント回路から構成されることが、薄膜でかつ光透過性の高い回路設計を行うことができる観点から好ましい形態である。
本発明でいう「有機ELパネル」とは、複数に分割した発光エリアを構成する複数の有機EL素子を同一平面状に配置し、それぞれ、有機EL素子の陽極が、隣接する他方の陰極と電気的に接し、大面積の発光体を構成しているものをいう。
本発明でいう「有機EL素子」とは、分割した発光エリアを構成する素子で、基材上に、対向する一対の光透過性を有する電極(陽極及び陰極)と、当該光透過性を有する電極間に、主に電子又は正孔の輸送を制御するキャリア輸送機能層と発光層により構成される有機機能層ユニットを有し、更にその上部に封止部材を設けた構成をいう。ただし、説明の都合で、封止部材の記載や説明を省略する場合がある。また、本発明においては、有機EL素子の発光を制御する制御回路や配線の記載は省略する。
本発明でいう「有機機能層ユニット」とは、後述の図1で説明するが、一例としては、基材上に、第1のキャリア輸送機能層群1(例えば、正孔注入層、正孔輸送層等)と、リン光性化合物等を含有する発光層と、第2のキャリア輸送機能層群2(例えば、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層等)が積層配置されている構成をいう。
本発明でいう「発光エリア」とは、層厚方向で、陽極、有機機能層ユニット及び陰極の全ての構成要素が存在している領域をいう。
本発明でいう「陽極」とは、電圧として(+)を印加する電極であり、「アノード」あるいは「第1の電極」という場合がある。また、「陰極」とは、電圧として(−)を印加する電極であり、「カソード」または「第2の電極」という場合がある。
また、本発明でいう「光透過性」とは、波長550nmにおける光透過率が50%以上であることをいい、好ましくは60%以上であり、さらに好ましくは70%以上である。
以下、本発明の構成要素、及び本発明を実施するための形態について、図を交えて詳細な説明をする。なお、本願において、数値範囲を表す「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用している。なお、各図の説明において、構成要素の末尾に括弧内で記載した数字は、各図における符号を表す。
《有機EL素子の基本構成》
はじめに、有機EL素子の基本的な構成について、図を交えて説明する。
本発明の有機ELパネルにおいては、適用する有機EL素子が、非発光時の波長550nmにおける光透過率が50%以上である両面発光型の有機EL素子であることを1つの特徴とする。
図1は、本発明に適用可能な有機EL素子の有機機能層ユニットを含めた基本的な構成を示す概略断面図である。
図1で示す本発明に係る有機EL素子(OLED)は、光透過性を有する基材(1)、例えば、ガラス基材又はフレキシブル性樹脂基材上に、発光層を含むキャリア輸送機能層ユニットを積層した構造を示してある。
図1において、光透過性を有する基材(1)上に、ガスバリアー層(2)を形成している例を示してある。当該ガスバリアー層(2)上の分割してある領域に、第1電極として陽極(3)を形成し、その上に、例えば、正孔注入層、正孔輸送層等から構成される第1のキャリア輸送機能層群1(4)、発光層(5)及び、例えば、電子輸送層、電子注入層等から構成される第2のキャリア輸送機能層群2(6)を積層して、有機機能層ユニット(U)が構成されている。更に、有機機能層ユニット(U)の上部に、第2電極として、陰極(7)が設けられている。そして、上記積層体全体を被覆する構造で、封止用接着層(9)及びガスバリアー層(10)を有する封止基板(11)が設けられ、有機EL素子(OLED)の1構成単位を構成している。
本発明においては、図1に示す構成において、第1電極である陽極(3)及び第2電極である陰極(7)が、いずれも波長550nmにおける光透過率が50%以上である電極であることを1つの特徴とする。
このように陽極及び陰極の双方を、光透過性を有する電極で構成することにより、有機機能層ユニットの発光層又はその界面で発光した発光光Lを、光透過性を有する電極である第1電極(3)側である基材(1)面の発光エリア及び、同じく光透過性を有する電極である第2電極(7)側の封止部材(11)面側の発光エリアより外部に取り出すことができる。
ここでいう発光エリアとは、図1で示すように、陽極(3)と、有機機能層ユニット(U)、特には発光層(5)と、陰極(7)の全てが、同一面上に存在する領域をいう。
本発明の有機ELパネルにおいては、基材上に、少なくとも陽極、有機機能層ユニット及び陰極より構成される発光エリア(具体的には、有機EL素子)が、複数に分割されて配置されていて、分割されている一方の発光エリアを構成する陽極が、隣接する他方の発光エリアを構成する陰極と、直列に電気的に接続されていることを1つの特徴とする。詳しくは、図1で示すように、「OLEDの1構成単位」として示す有機EL素子(OLED)を構成する陽極(3)が、左側に配置(詳細な記載は省略)されている陰極(7)と電気的に接続され、かつ「OLEDの1構成単位」として示す有機EL素子(OLED)の陰極(7)が、右側に配置(詳細な構成の記載は省略してある。)されている陽極(3)と電気的に接続されている構成で、複数個存在する発光エリア(有機EL素子)が直列に接続されている構成であることを特徴とする。
また、本発明に係る有機EL素子においては、2つ以上の有機機能層ユニットを積層したタンデム型構成としてもよい。
本発明の有機ELパネルにおいては、この様に、発光エリアを複数に分割し、分割されている一方の発光エリアを構成する陽極を、隣接する他方の発光エリアを構成する陰極と、直列に電気的に接続する構成とすることにより、発光に必要な電流値を低減し、輝度均一性に優れた大面積の有機ELパネルを実現することができた。
[有機EL素子の構成要素]
はじめに、本発明の有機ELパネルを構成する有機EL素子の主要構成要素の詳細について説明する。
本発明に係る光透過性を有する有機EL素子(OLED)においては、図1で説明したように、ガスバリアー層(2)を有する基板(1)上に、第1電極である光透過性を有する陽極(3)、次いで、例えば、正孔注入層、正孔輸送層等から構成されるキャリア輸送機能層群1(4)、発光層(5)、例えば、電子輸送層、電子注入層等から構成されるキャリア輸送機能層群2(6)が積層されて、発光領域を構成している。そして、さらに上部に、第2電極である光透過性を有する陰極(7)、封止用接着層(9)及びガスバリアー層(10)を有する封止基板(11)が設けられている。
以下に、有機EL素子の構成の代表例を示す。
(i)光透過性を有する陽極(3)/有機機能層ユニット(U)〔キャリア輸送機能層群1(4:正孔注入輸送層)/発光層(5)/キャリア輸送機能層群2(6:電子注入輸送層)〕/光透過性を有する陰極(7)
(ii)光透過性を有する陽極(3)/有機機能層ユニット(U)〔キャリア輸送機能層群1(4:正孔注入輸送層)/発光層(5)/キャリア輸送機能層群2(6:正孔阻止層/電子注入輸送層)〕/光透過性を有する陰極(7)
(iii)光透過性を有する陽極(3)/有機機能層ユニット(U)〔キャリア輸送機能
層群1(4:正孔注入輸送層/電子阻止層)/発光層(5)/キャリア輸送機能層群2(6:正孔阻止層/電子注入輸送層)〕/光透過性を有する陰極(7)
(iv)光透過性を有する陽極(3)/有機機能層ユニット(U)〔キャリア輸送機能層群1(4:正孔注入層/正孔輸送層)/発光層(5)/キャリア輸送機能層群2(6:電子輸送層/電子注入層)〕/光透過性を有する陰極(7)
(v)光透過性を有する陽極(3)/有機機能層ユニット(U)〔キャリア輸送機能層群1(4:正孔注入層/正孔輸送層)/発光層(5)/キャリア輸送機能層群2(6:正孔阻止層/電子輸送層/電子注入層)〕/光透過性を有する陰極(7)
(vi)光透過性を有する陽極(3)/有機機能層ユニット(U)〔キャリア輸送機能層群1(4:正孔注入層/正孔輸送層/電子阻止層)/発光層(5)/キャリア輸送機能層群2(6:正孔阻止層/電子輸送層/電子注入層)〕/光透過性を有する陰極(7)
更に、発光層間には非発光性の中間層を有していてもよい。中間層は電荷発生層であってもよく、マルチフォトンユニット構成であってもよい。
本発明に適用可能な有機EL素子の概要については、例えば、特開2013−157634号公報、特開2013−168552号公報、特開2013−177361号公報、特開2013−187211号公報、特開2013−191644号公報、特開2013−191804号公報、特開2013−225678号公報、特開2013−235994号公報、特開2013−243234号公報、特開2013−243236号公報、特開2013−242366号公報、特開2013−243371号公報、特開2013−245179号公報、特開2014−003249号公報、特開2014−003299号公報、特開2014−013910号公報、特開2014−017493号公報、特開2014−017494号公報等に記載されている構成を挙げることができる。
また、タンデム型の有機EL素子とすることもでき、タンデム型の具体例としては、例えば、米国特許第6337492号明細書、米国特許第7420203号明細書、米国特許第7473923号明細書、米国特許第6872472号明細書、米国特許第6107734号明細書、米国特許第6337492号明細書、国際公開第2005/009087号、特開2006−228712号公報、特開2006−24791号公報、特開2006−49393号公報、特開2006−49394号公報、特開2006−49396号公報、特開2011−96679号公報、特開2005−340187号公報、特許第4711424号公報、特許第3496681号公報、特許第3884564号公報、特許第4213169号公報、特開2010−192719号公報、特開2009−076929号公報、特開2008−078414号公報、特開2007−059848号公報、特開2003−272860号公報、特開2003−045676号公報、国際公開第2005/094130号等に記載の素子構成や構成材料等が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。
更に、有機EL素子を構成する各層について説明する。
〔基材〕
有機EL素子(OLED)に適用可能な基材(1)としては、光透過性を有する基材であれば特に制限はなく、例えば、ガラス、プラスチック等の種類を挙げることができる。
本発明に適用可能な光透過性を有する基材(1)としては、ガラス、石英、樹脂基材を挙げることができる。更に好ましくは、有機EL素子にフレキシブル性を付与することができる観点からフレキシブル性樹脂基材である。
本発明に適用可能な樹脂基材を構成する樹脂材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(略称:PET)、ポリエチレンナフタレート(略称:PEN)等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロファン、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート(略称:TAC)、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート(略称:CAP)、セルロースアセテートフタレート、セルロースナイトレート等のセルロースエステル類及びそれらの誘導体、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンビニルアルコール、シンジオタクティックポリスチレン、ポリカーボネート(略称:PC)、ノルボルネン樹脂、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルスルホン(略称:PES)、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン類、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトンイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、ナイロン、ポリメチルメタクリレート、アクリル及びポリアリレート類、アートン(商品名、JSR社製)及びアペル(商品名、三井化学社製)等のシクロオレフィン系樹脂等を挙げることができる。
これら樹脂基材のうち、コストや入手の容易性の点では、ポリエチレンテレフタレート(略称:PET)、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート(略称:PEN)、ポリカーボネート(略称:PC)等のフィルムがフレキシブル性を有する樹脂基材として好ましく用いられる。
また、上記の樹脂基材は、未延伸フィルムでもよく、延伸フィルムでもよい。
本発明に適用可能な樹脂基材は、従来公知の一般的な製膜方法により製造することが可能である。例えば、材料となる樹脂成分を押出機により溶融し、環状ダイやTダイにより押し出して急冷することにより、実質的に無定形で配向していない未延伸の樹脂基材を製造することができる。また、樹脂成分を溶媒に溶解してドープを調製した後、当該ドープを金属支持体上に流延、乾燥して成膜する溶液流延法により製造した樹脂基材も適用することができる。また、未延伸の樹脂基材を一軸延伸、テンター式逐次二軸延伸、テンター式同時二軸延伸、チューブラー式同時二軸延伸等の公知の方法により、樹脂基材の搬送方向(縦軸方向、MD方向)、又は樹脂基材の搬送方向と直角の方向(横軸方向、TD方向)に延伸することにより、延伸樹脂基材を製造することができる。この場合の延伸倍率は、樹脂基材の原料となる樹脂に合わせて適宜選択することできるが、縦軸方向及び横軸方向にそれぞれ1.01〜10倍の範囲内であることが好ましい。
樹脂基材の厚さとしては、3〜200μmの範囲内にある薄膜の樹脂基材であることが好ましいが、より好ましくは10〜150μmの範囲内であり、特に好ましくは、20〜120μmの範囲内である。
また、本発明に係る光透過性を有する基材として適用可能なガラス基材としては、ソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英等を挙げることができる。
〔第1電極:光透過性を有する陽極〕
有機EL素子を構成する光透過性を有する陽極としては、酸化物半導体又は薄膜の金属若しくは合金で構成されていることが好ましい形態であり、例えば、Ag、Au等の金属又は金属を主成分とする合金、CuI、あるいはインジウム・スズの複合酸化物(ITO)、SnO及びZnO等の酸化物半導体を挙げることができる。
光透過性を有する陽極を、銀を主成分として構成する場合、銀の純度としては、99%以上であることが好ましい。また、銀の安定性を確保するためにパラジウム(Pd)、銅(Cu)及び金(Au)等が添加されていてもよい。
光透過性を有する陽極としては、銀を主成分として構成されている電極とする場合、具体的には、銀単独で形成しても、あるいは銀(Ag)を含有する合金から構成されていてもよい。そのような合金としては、例えば、銀・マグネシウム(Ag・Mg)、銀・銅(Ag・Cu)、銀・パラジウム(Ag・Pd)、銀・パラジウム・銅(Ag・Pd・Cu)、銀・インジウム(Ag・In)などが挙げられる。
上記陽極を構成する各構成材料の中でも、本発明に係る有機EL素子を構成する陽極としては、銀を主成分として構成し、厚さが2〜20nmの範囲内にある光透過性を有する陽極であることが好ましいが、更に好ましくは厚さが4〜12nmの範囲内である。厚さが20nm以下であれば、光透過性を有する陽極の吸収成分及び反射成分が低く抑えられ、高い光透過率が維持されるため好ましい。
本発明でいう銀を主成分として構成されている層とは、光透過性を有する陽極中の銀の含有量が60質量%以上であることをいい、好ましくは銀の含有量が80質量%以上であり、より好ましくは銀の含有量が90質量%以上であり、特に好ましくは銀の含有量が98質量%以上である。また、本発明に係る光透過性を有する陽極でいう「光透過性」とは、波長550nmでの光透過率が50%以上であることをいう。
光透過性を有する陽極においては、銀を主成分として構成されている層が、必要に応じて複数の層に分けて積層された構成であっても良い。
また、本発明においては、陽極が、銀を主成分として構成する光透過性を有する陽極である場合には、形成する光透過性を有する陽極の銀膜の均一性を高める観点から、その下部に、下地層を設けることが好ましい。下地層としては、特に制限はないが、窒素原子又は硫黄原子を有する有機化合物を含有する層であることが好ましく、当該下地層上に、銀を主成分として光透過性を有する陽極を形成する方法が好ましい態様である。なお、本発明に適用可能な下地層の詳細については後述する。
〔発光層〕
有機EL素子(OLED)を構成する発光層(5)は、発光材料としてリン光発光化合物、あるいは蛍光性化合物を用いることができるが、本発明においては、特に、発光材料としてリン光発光化合物が含有されている構成が好ましい。
この発光層は、電極又は電子輸送層から注入された電子と、正孔輸送層から注入された正孔とが再結合して発光する層であり、発光する部分は発光層の層内領域であっても発光層と隣接する層との界面領域であってもよい。
このような発光層としては、含まれる発光材料が発光要件を満たしていれば、その構成には特に制限はない。また、同一の発光スペクトルや発光極大波長を有する層が複数層あってもよい。この場合、各発光層間には非発光性の中間層を有していることが好ましい。
発光層の厚さの総和は、1〜100nmの範囲内にあることが好ましく、より低い駆動電圧を得ることができることから1〜30nmの範囲内がさらに好ましい。なお、発光層の厚さの総和とは、発光層間に非発光性の中間層が存在する場合には、当該中間層も含む厚さである。
以上のような発光層は、後述する発光材料やホスト化合物を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、LB法(ラングミュア・ブロジェット、Langmuir Blodgett法)、インクジェット法等の公知の方法により形成することができる。
また発光層は、複数の発光材料を混合してもよく、リン光発光材料と蛍光発光材料(蛍光ドーパント、蛍光性化合物ともいう)とを同一発光層中に混合して用いてもよい。発光層の構成としては、ホスト化合物(発光ホスト等ともいう)及び発光材料(発光ドーパント化合物ともいう。)を含有し、発光材料より発光させることが好ましい。
(ホスト化合物)
発光層に含有されるホスト化合物としては、室温(25℃)におけるリン光発光のリン光量子収率が0.1未満の化合物が好ましい。さらにリン光量子収率が0.01未満であることが好ましい。また、発光層に含有される化合物の中で、その層中での体積比が50%以上であることが好ましい。
ホスト化合物としては、公知のホスト化合物を単独で用いてもよく、あるいは、複数種のホスト化合物を用いてもよい。ホスト化合物を複数種用いることで、電荷の移動を調整することが可能であり、有機EL素子を高効率化することができる。また、後述する発光材料を複数種用いることで、異なる発光を混ぜることが可能となり、これにより任意の発光色を得ることができる。
発光層に用いられるホスト化合物としては、従来公知の低分子化合物でも、繰り返し単位をもつ高分子化合物でもよく、ビニル基やエポキシ基のような重合性基を有する低分子化合物(蒸着重合性発光ホスト)でもよい。
本発明に適用可能なホスト化合物としては、例えば、特開2001−257076号公報、同2001−357977号公報、同2002−8860号公報、同2002−43056号公報、同2002−105445号公報、同2002−352957号公報、同2002−231453号公報、同2002−234888号公報、同2002−260861号公報、同2002−305083号公報、米国特許出願公開第2005/0112407号明細書、米国特許出願公開第2009/0030202号明細書、国際公開第2001/039234号、国際公開第2008/056746号、国際公開第2005/089025号、国際公開第2007/063754号、国際公開第2005/030900号、国際公開第2009/086028号、国際公開第2012/023947号、特開2007−254297号公報、欧州特許第2034538号明細書等に記載されている化合物を挙げることができる。
(発光材料)
本発明で用いることのできる発光材料としては、リン光発光性化合物(リン光性化合物、リン光発光材料又はリン光発光ドーパントともいう。)及び蛍光発光性化合物(蛍光性化合物又は蛍光発光材料ともいう。)が挙げられるが、特に、リン光発光性化合物を用いることが、高い発光効率を得ることができる観点から好ましい。
〈リン光発光性化合物〉
リン光発光性化合物とは、励起三重項からの発光が観測される化合物であり、具体的には室温(25℃)にてリン光発光する化合物であり、リン光量子収率が25℃において0.01以上の化合物であると定義されるが、好ましいリン光量子収率は0.1以上である。
上記リン光量子収率は、第4版実験化学講座7の分光IIの398頁(1992年版、丸善)に記載の方法により測定できる。溶液中でのリン光量子収率は、種々の溶媒を用いて測定できるが、本発明においてリン光発光性化合物を用いる場合、任意の溶媒のいずれかにおいて、上記リン光量子収率として0.01以上が達成されればよい。
リン光発光性化合物は、一般的な有機EL素子の発光層に使用される公知のものの中から適宜選択して用いることができるが、好ましくは元素の周期表で8〜10族の金属を含有する錯体系化合物であり、さらに好ましくはイリジウム化合物、オスミウム化合物、白金化合物(白金錯体系化合物)又は希土類錯体であり、中でも最も好ましいのはイリジウム化合物である。
本発明においては、少なくとも一つの発光層が、二種以上のリン光発光性化合物が含有されていてもよく、発光層におけるリン光発光性化合物の濃度比が発光層の厚さ方向で変化している態様であってもよい。
本発明に使用できる公知のリン光発光性化合物の具体例としては、以下の文献に記載されている化合物等が挙げられる。
Nature 395,151(1998)、Appl.Phys.Lett.78, 1622(2001)、Adv.Mater.19,739(2007)、Chem.Mater.17,3532(2005)、Adv.Mater.17,1059(2005)、国際公開第2009/100991号、国際公開第2008/101842号、国際公開第2003/040257号、米国特許出願公開第2006/835469号明細書、米国特許出願公開第2006/0202194号明細書、米国特許出願公開第2007/0087321号明細書、米国特許出願公開第2005/0244673号明細書等に記載の化合物を挙げることができる。
また、Inorg.Chem.40,1704(2001)、Chem.Mater.16,2480(2004)、Adv.Mater.16,2003(2004)、Angew.Chem.lnt.Ed.2006,45,7800、Appl.Phys.Lett.86,153505(2005)、Chem.Lett.34,592(2005)、Chem.Commun.2906(2005)、Inorg.Chem.42,1248(2003)、国際公開第2009/050290号、国際公開第2009/000673号、米国特許第7332232号明細書、米国特許出願公開第2009/0039776号、米国特許第6687266号明細書、米国特許出願公開第2006/0008670号明細書、米国特許出願公開第2008/0015355号明細書、米国特許第7396598号明細書、米国特許出願公開第2003/0138657号明細書、米国特許第7090928号明細書等に記載の化合物を挙げることができる。
また、Angew.Chem.lnt.Ed.47,1(2008)、Chem.Mater.18,5119(2006)、Inorg.Chem.46,4308(2007)、Organometallics 23,3745(2004)、Appl.Phys.Lett.74,1361(1999)、国際公開第2006/056418号、国際公開第2005/123873号、国際公開第2005/123873号、国際公開第2006/082742号、米国特許出願公開第2005/0260441号明細書、米国特許第7534505号明細書、米国特許出願公開第2007/0190359号明細書、米国特許第7338722号明細書、米国特許第7279704号明細書、米国特許出願公開第2006/103874号明細書等に記載の化合物も挙げることができる。
さらには、国際公開第2005/076380号、国際公開第2008/140115号、国際公開第2011/134013号、国際公開第2010/086089号、国際公開第2012/020327号、国際公開第2011/051404号、国際公開第2011/073149号、特開2009−114086号公報、特開2003−81988号公報、特開2002−363552号公報等に記載の化合物も挙げることができる。
本発明においては、好ましいリン光発光性化合物としてはIrを中心金属に有する有機金属錯体が挙げられる。さらに好ましくは、金属−炭素結合、金属−窒素結合、金属−酸素結合、金属−硫黄結合の少なくとも1つの配位様式を含む錯体が好ましい。
上記説明したリン光発光性化合物(リン光発光性金属錯体ともいう)は、例えば、Organic Letter誌、vol3、No.16、2579〜2581頁(2001)、Inorganic Chemistry,第30巻、第8号、1685〜1687頁(1991年)、J.Am.Chem.Soc.,123巻、4304頁(2001年)、Inorganic Chemistry,第40巻、第7号、1704〜1711頁(2001年)、Inorganic Chemistry,第41巻、第12号、3055〜3066頁(2002年)、New Journal of Chemistry.,第26巻、1171頁(2002年)、European Journal of Organic Chemistry,第4巻、695〜709頁(2004年)、さらにこれらの文献中に記載されている参考文献等に開示されている方法を適用することにより合成することができる。
〈蛍光発光性化合物〉
蛍光発光性化合物としては、クマリン系色素、ピラン系色素、シアニン系色素、クロコニウム系色素、スクアリウム系色素、オキソベンツアントラセン系色素、フルオレセイン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム系色素、ペリレン系色素、スチルベン系色素、ポリチオフェン系色素又は希土類錯体系蛍光体等が挙げられる。
〔キャリア輸送機能層群〕
次いで、キャリア輸送機能層群を構成する各層の代表例として、電荷注入層、正孔輸送層、電子輸送層及び阻止層の順に説明する。
(電荷注入層)
電荷注入層は、駆動電圧低下や発光輝度向上のために、電極と発光層の間に設けられる層のことで、「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)」の第2編第2章「電極材料」(123〜166頁)にその詳細が記載されており、正孔注入層と電子注入層とがある。
電荷注入層としては、一般には、正孔注入層であれば、陽極と発光層又は正孔輸送層との間、電子注入層であれば陰極と発光層又は電子輸送層との間に存在させることができるが、本発明においては、光透過性を有する電極に隣接して電荷注入層を配置させることが好ましい構成である。また、中間電極で用いられる場合は、隣接する電子注入層及び正孔注入層の少なくとも一方が、本発明の要件を満たしていれば良い。
正孔注入層は、駆動電圧低下や発光輝度向上のために、光透過性を有する電極である陽極に隣接して配置される層であり、「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)」の第2編第2章「電極材料」(123〜166頁)に詳細に記載されている。
正孔注入層は、特開平9−45479号公報、同9−260062号公報、同8−288069号公報等にもその詳細が記載されており、正孔注入層に用いられる材料としては、例えば、ポルフィリン誘導体、フタロシアニン誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、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、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、トリアリールアミン誘導体、カルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、イソインドール誘導体、アントラセンやナフタレン等のアセン系誘導体、フルオレン誘導体、フルオレノン誘導体、及びポリビニルカルバゾール、芳香族アミンを主鎖又は側鎖に導入した高分子材料又はオリゴマー、ポリシラン、導電性ポリマー又はオリゴマー(例えば、PEDOT(ポリエチレンジオキシチオフェン):PSS(ポリスチレンスルホン酸)、アニリン系共重合体、ポリアニリン、ポリチオフェン等)等が挙げられる。
トリアリールアミン誘導体としては、α−NPD(4,4′−ビス〔N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ〕ビフェニル)に代表されるベンジジン型や、MTDATA(4,4′,4″−トリス〔N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ〕トリフェニルアミン)に代表されるスターバースト型、トリアリールアミン連結コア部にフルオレンやアントラセンを有する化合物等が挙げられる。
また、特表2003−519432号公報や特開2006−135145号公報等に記載されているようなヘキサアザトリフェニレン誘導体も同様に正孔輸送材料として用いることができる。
電子注入層は、駆動電圧低下や発光輝度向上のために、陰極と発光層との間に設けられる層のことであり、陰極が本発明に係る光透過性を有する電極で構成されている場合には、当該光透過性を有する電極に隣接して設けられ、「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)」の第2編第2章「電極材料」(123〜166頁)に詳細に記載されている。
電子注入層は、特開平6−325871号公報、同9−17574号公報、同10−74586号公報等にもその詳細が記載されており、電子注入層に好ましく用いられる材料の具体例としては、ストロンチウムやアルミニウム等に代表される金属、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム等に代表されるアルカリ金属化合物、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム等に代表されるアルカリ金属ハライド層、フッ化マグネシウムに代表されるアルカリ土類金属化合物層、酸化モリブデン、酸化アルミニウム等に代表される金属酸化物、リチウム8−ヒドロキシキノレート(Liq)等に代表される金属錯体等が挙げられる。また、本発明における光透過性を有する電極が陰極の場合は、金属錯体等の有機材料が特に好適に用いられる。電子注入層はごく薄い膜であることが望ましく、構成材料にもよるが、その層厚は1nm〜10μmの範囲が好ましい。
(正孔輸送層)
正孔輸送層とは正孔を輸送する機能を有する正孔輸送材料からなり、広い意味で正孔注入層及び電子阻止層も正孔輸送層の機能を有する。正孔輸送層は単層又は複数層設けることができる。
正孔輸送材料としては、正孔の注入又は輸送、電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。例えば、トリアゾール誘導体、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、オキサゾール誘導体、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、アニリン系共重合体、導電性高分子オリゴマー及びチオフェンオリゴマー等が挙げられる。
正孔輸送材料としては、上記のものを使用することができるが、ポルフィリン化合物、芳香族第3級アミン化合物及びスチリルアミン化合物を用いることができ、特に芳香族第3級アミン化合物を用いることが好ましい。
芳香族第3級アミン化合物及びスチリルアミン化合物の代表例としては、N,N,N′,N′−テトラフェニル−4,4′−ジアミノフェニル、N,N′−ジフェニル−N,N′−ビス(3−メチルフェニル)−〔1,1′−ビフェニル〕−4,4′−ジアミン(略称:TPD)、2,2−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)プロパン、1,1−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)シクロヘキサン、N,N,N′,N′−テトラ−p−トリル−4,4′−ジアミノビフェニル、1,1−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)−4−フェニルシクロヘキサン、ビス(4−ジメチルアミノ−2−メチルフェニル)フェニルメタン、ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)フェニルメタン、N,N′−ジフェニル−N,N′−ジ(4−メトキシフェニル)−4,4′−ジアミノビフェニル、N,N,N′,N′−テトラフェニル−4,4′−ジアミノジフェニルエーテル、4,4′−ビス(ジフェニルアミノ)クオードリフェニル、N,N,N−トリ(p−トリル)アミン、4−(ジ−p−トリルアミノ)−4′−〔4−(ジ−p−トリルアミノ)スチリル〕スチルベン、4−N,N−ジフェニルアミノ−(2−ジフェニルビニル)ベンゼン、3−メトキシ−4′−N,N−ジフェニルアミノスチルベンゼン及びN−フェニルカルバゾール等が挙げられる。
正孔輸送層は、上記正孔輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法及びLB法(ラングミュア・ブロジェット、Langmuir Blodgett法)等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。正孔輸送層の層厚については特に制限はないが、通常は5nm〜5μm程度、好ましくは5〜200nmの範囲である。この正孔輸送層は、上記材料の一種又は二種以上からなる単層構造であってもよい。
また、正孔輸送層の構成材料に不純物をドープすることにより、p性を高くすることもできる。その例としては、特開平4−297076号公報、特開2000−196140号公報、同2001−102175号公報及びJ.Appl.Phys.,95,5773(2004)等に記載されたものが挙げられる。
このように、正孔輸送層のp性を高くすると、より低消費電力の素子を作製することができるため好ましい。
(電子輸送層)
電子輸送層は、電子を輸送する機能を有する材料から構成され、広い意味で電子注入層、正孔阻止層も電子輸送層に含まれる。電子輸送層は、単層構造又は複数層の積層構造として設けることができる。
単層構造の電子輸送層及び積層構造の電子輸送層において、発光層に隣接する層部分を構成する電子輸送材料(正孔阻止材料を兼ねる)としては、カソードより注入された電子を発光層に伝達する機能を有していれば良い。このような材料としては、従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができる。例えば、ニトロ置換フルオレン誘導体、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、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン、アントロン誘導体及びオキサジアゾール誘導体等が挙げられる。さらに、上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送層の材料として用いることができる。さらにこれらの材料を高分子鎖に導入した高分子材料又はこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。
また、8−キノリノール誘導体の金属錯体、例えば、トリス(8−キノリノール)アルミニウム(略称:Alq)、トリス(5,7−ジクロロ−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(5,7−ジブロモ−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(2−メチル−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(5−メチル−8−キノリノール)アルミニウム、ビス(8−キノリノール)亜鉛(略称:Znq)等及びこれらの金属錯体の中心金属がIn、Mg、Cu、Ca、Sn、Ga又はPbに置き替わった金属錯体も、電子輸送層の材料として用いることができる。
電子輸送層は、上記材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法及びLB法等の公知の方法により、薄膜化することで形成することができる。電子輸送層の層厚については特に制限はないが、通常は5nm〜5μm程度、好ましくは5〜200nmの範囲内である。電子輸送層は上記材料の一種又は二種以上からなる単層構造であってもよい。
(阻止層)
阻止層としては、正孔阻止層及び電子阻止層が挙げられ、上記説明したキャリア輸送機能層ユニット3の各構成層の他に、必要に応じて設けられる層である。例えば、特開平11−204258号公報、同11−204359号公報、及び「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)」の237頁等に記載されている正孔阻止(ホールブロック)層等を挙げることができる。
正孔阻止層とは、広い意味では、電子輸送層の機能を有する。正孔阻止層は、電子を輸送する機能を有しつつ正孔を輸送する能力が著しく小さい正孔阻止材料からなり、電子を輸送しつつ正孔を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。また、電子輸送層の構成を必要に応じて、正孔阻止層として用いることができる。正孔阻止層は、発光層に隣接して設けられていることが好ましい。
一方、電子阻止層とは、広い意味では、正孔輸送層の機能を有する。電子阻止層は、正孔を輸送する機能を有しつつ、電子を輸送する能力が著しく小さい材料からなり、正孔を輸送しつつ電子を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。また、正孔輸送層の構成を必要に応じて電子阻止層として用いることができる。本発明に適用する正孔阻止層の層厚としては、好ましくは3〜100nmの範囲であり、さらに好ましくは5〜30nmの範囲である。
〔第2電極:光透過性を有する陰極〕
本発明に係る陰極は、キャリア輸送機能層群や発光層に正孔を供給するために機能する光透過性を有する電極であり、金属、合金、有機又は無機の導電性化合物若しくはこれらの混合物、例えば、金、アルミニウム、銀、マグネシウム、リチウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、インジウム、リチウム/アルミニウム混合物、希土類金属、ITO、ZnO、TiO及びSnO等の酸化物半導体などが挙げられるが、その中でも、少なくとも薄膜の金属又は合金で構成されていることが好ましい構成であり、さらに好ましくは、含窒素化合物を用いて構成された下地層と、当該下地層上に、銀又は銀を主成分とした合金で構成されている電極層を有する構成であることが好ましい。
光透過性を有する陰極として好適な銀又は銀を主成分とした合金とは、上記陽極の説明で記載したのと同様の材料を挙げることができ、具体的には、銀単独で形成しても、あるいは銀(Ag)を含有する合金から構成されていてもよい。そのような合金としては、例えば、銀・マグネシウム(Ag・Mg)、銀・銅(Ag・Cu)、銀・パラジウム(Ag・Pd)、銀・パラジウム・銅(Ag・Pd・Cu)、銀・インジウム(Ag・In)などが挙げられる。
陰極は、これらの導電性材料を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させて作製することができる。また、第2電極としてのシート抵抗は、数百Ω/sq.以下が好ましく、膜厚は通常5nm〜5μm、好ましくは5〜200nmの範囲で選ばれる。
《有機ELパネルの基本構成》
次いで、本発明の有機ELパネルの詳細について説明する。
本発明の有機ELパネルにおいては、複数の発光エリア(有機EL素子)に分割された構成を有し、分割されている一方の発光エリアを構成する陽極が、隣接する他方の発光エリアを構成する陰極と、直列に電気的に接続されている構成であることを特徴とする。
以下、複数の分割した発光エリアを有する本発明の有機ELパネルの基本的な構成について説明する。
〔実施形態1〕
図2は、複数の有機EL素子を具備した本発明の有機ELパネルの構成の一例を示す概略断面図(実施形態1)である。
図2に示す有機ELパネル(P)では、上記図1で説明した有機EL素子(OLED)の構成材料のうち、ガスバリアー層、封止用接着層及び封止部材等の記載は省略してある。
図2に示す有機ELパネル(P)では、一枚の広い面積を有する光透過性を有する基材(1)上に、複数の有機EL素子(OLED)をそれぞれ離間した状態で配置して、独立した発光エリアを形成している。詳しくは、基材(1)上に、例えば、陽極(3)、有機機能層ユニット(U)及び陰極(7)等により構成されている有機EL素子(OLED)を複数個配置し、分割されている一方の発光エリアを構成する陽極(3)が、円形の破線部(A)で示す領域で、隣接する他方の発光エリアを構成する陰極(7)と、直列に電気的に接続した構成を有している。このような構成とすることにより、複数個の有機EL素子を直列に接続することができる。
図2に示す構成においては、陰極(7)の左端部から陽極(3)の右端部までの領域が「発光エリア」となり、陽極(3)の右端部から隣接する他方の有機EL素子(OLED)の陰極(7)の左端部までが「非発光エリア」となる。
〔実施形態2:基材にガスバリアー層を形成〕
本発明においては、基材としてフレキシブル性樹脂基材を用い、かつフレキシブル性樹脂基材上にガスバリアー層を有している構成であることが好ましい形態である(実施形態2)。
図3で示す有機ELパネルは、基材上にガスバリアー層を有する構成の一例を示す概略断面図(実施形態2)である。
基本的な構成は、上記図2で説明した構成と同一であるが、基材(1)と陽極(3)との間に、ガスバリアー層(2)を形成した構成である。
このようなガスバリアー層(2)を設けることにより、基材としてガラス基材に比べ、水蒸気透過度等が高いフレキシブル性樹脂基材を適用することを可能とすることができる。
〈ガスバリアー層〉
基材(1)の片面又は両面、少なくとも陽極(3、第1電極)が形成される側の全面に、光透過性を有するガスバリアー層(2)を形成することにより、水分や酸素など、有機EL素子の構成材料に対し劣化をもたらす要因の浸入を抑制することができる。
ガスバリアー層(2)は、無機材料被膜だけでなく、有機材料との複合材料からなる被膜又はこれらの被膜を積層したハイブリッド被膜であってもよい。ガスバリアー層(2)の性能としては、JIS(日本工業規格)−K7129(2008年)に準拠した方法で測定した水蒸気透過度(環境条件:25±0.5℃、相対湿度:90±2%)が約0.01g/m・24h以下、JIS−K7126(2006年)に準拠した方法で測定した酸素透過度が約0.01ml/m・24h・atm以下、抵抗率が1×1012Ω・cm以上、光線透過率は可視光領域で約80%以上であるような、ガスバリアー性を有する光透過性の絶縁膜であることが好ましい。
ガスバリアー層(2)の形成材料としては、有機EL素子の劣化を招く、例えば、水分や酸素等の成分の有機EL素子への浸入を抑制できる材料であれば、任意の材料を用いることができる。
ガスバリアー層(2)は、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸炭化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、酸化モリブデン等の無機材料からなる被膜で構成することができ、好ましくは、窒化ケイ素や酸化ケイ素等のケイ素化合物を主原料とする構成である。
ガスバリアー層の形成方法としては、従来公知の成膜方法を適宜選択して用いることができ、例えば、真空蒸着法、スパッタ法、マグネトロンスパッタ法、分子線エピタキシー法、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法(特開2004−68143号公報参照)、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法、レーザーCVD法、熱CVD法、ALD(原子層堆積)法、また、ポリシラザン等を用いた湿式塗布法を適用することもできる。
〔実施形態3:有機EL素子の配置パターン〕
複数の独立している発光エリア(有機EL素子)を有する本発明の有機ELパネルにおいては、複数の発光エリアが、ストライプ状に並列配置されているパターンであることが好ましい形態である。
図4の(a)は、複数の発光エリアをストライプ状に配置した有機ELパネルの一例を示す上面図であり、図4の(b)は概略断面図(実施形態3)であり、図5は複数の発光エリアより構成される実施形態3の有機ELパネルの概略斜視図である。
図4の(a)で示す構成では、広い面積からなる基材(1)上に、短冊状の有機EL素子(OLED)より構成される発光エリアをストライプ状に配列した例を示してある。図4Aでは、有機EL素子(OLED)としては、OLED〜OLEDまでのn個を並列配置している。同一平面上にOLEDをストライプ状に配置する場合、そのOLEDの配置数としては、基材の大きさや、OLEDの大きさにより、一概に規定することはできないが、最小構成は2つのOLEDを用いた構成であるが、本願発明の輝度均一性を達成する観点からは、好ましくは2〜20個の範囲内であり、さらに好ましくは2〜10個の範囲内である。したがって、一例としては、基材の幅が10cm×10cmの大面積の有機ELパネルにおいては、OLEDによる発光エリアのサイズとしては、幅0.5cm×長さ10cm〜巾5cm×長さ10cm、好ましくは巾1.0cm×長さ10cm〜巾5cm×長さ10cmの範囲内となるが、これらの発光エリア面積は、基材のサイズ及びOLEDの配置数により、適宜選択することができる。
また、図4で示す「非発光エリア」の幅としては、おおむね1〜5mmの範囲内であることが好ましい。
図4の(b)は、有機ELパネルの概略断面図であり、OLED〜OLEDまでのn個のOLEDが並列配置している有機EL素子(OLED)群において、分割されている一方の発光エリアを構成する陽極(3)の端部と、隣接する他方の発光エリアを構成する陰極(7)の端部とが直列で電気的に接続されている。更に、一方の端部に配置されているOLED(例えば、図4の(b)で示す左端部のOLED)の陽極(3)と、他方の端部に配置されているOLED(例えば、図4の(b)で示す右端部のOLED)の陰極(7)間が、配線(16)により接続され、その回路内に印加電源(8)が設けられており、各OLEDを発光させるための電圧印加を行う。
図5は、上記図4で説明した発光エリアをストライプ状に配置した一例として、複数個(n個)のOLEDを並列配列した有機ELパネルの概略斜視図を示してある。
〔有機ELパネルの概略回路図〕
図6Aに従来型の有機ELパネルの回路図を示し、図6Bに本発明の有機ELパネルの回路図を示す。
図6Aは、従来型の有機ELパネル(P)の回路図であり、単一の大型の有機EL素子(OLED)で構成し、印加電源(8)より、有機EL素子に電圧V、電流Iを印加して発光させるが、この構成では、広い面積のOLEDに大容量の電流Iが流れるため、有機EL素子面内で、電流が多く流れる領域と少なくしか流れない領域が発生し、輝度ムラが発生しやすくなる。有機EL素子の輝度は、流れる電流が大きくなればなるほど高くなるため、このような電流差が発生することにより、輝度ムラが発生しやすい状態にあった。
これに対し、図6Bに示す回路図では、複数のOLED(OLED〜OLED)を並列配置した本発明の有機ELパネル(P)においては、有機EL素子に電圧N×V、電流Iを印加して発光させるが、個々の有機EL素子(OLED)に流れる電流は、I/Nとなり、有機EL素子間における電流差が生じ難くなるため、輝度ムラが発生しにくくなり、発光均一性に優れた大型の有機ELパネル(P)を実現することができる。
〔実施形態4:封止部材を具備した有機EL素子〕
図7は、本発明の有機ELパネルの構成で、封止部材を設けた構成の一例を示す概略断面図(実施形態4)である。
図7に示す有機ELパネル(P)では、上記説明した図2で示した陰極まで形成した複数の有機EL素子(OLED)を具備した有機ELパネル(P)に対し、更にその上部に封止部材を形成している一例を示してある。
図7で示すように、複数の有機EL素子(OLED)の全面に、封止用接着剤(9)を付与した後、最表面にガスバリアー層(10)を具備している封止部材(11)を形成する。
封止部材としては、有機EL素子の表示領域を覆うように配置されていればよく、凹板状でも、平板状でもよい。また透明性を有していれば電気絶縁性は特に限定されない。
具体的には、フレキシブル性を備えた光透過性のガラス基板、樹脂基板、フィルム、金属フィルム(金属箔)等が挙げられる。ガラス基板としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英等を挙げることができる。また、樹脂基板としては、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルファイド、ポリサルフォン等を挙げることができる。
封止用接着剤としては、ポリウレタン系、ポリエステル系、エポキシ系、アクリル系等の接着剤を用いることができる。必要に応じて硬化剤を併用してもよい。ホットメルトラミネーション法やエクストルージョンラミネート法および共押出しラミネーション法も使用できるがドライラミネート方式が好ましい。
本発明においては、封止部材としては、有機EL素子を薄膜化することできる観点から、樹脂基板及びカラス基板を好ましく使用することができる。さらに、樹脂基板は、JIS K 7129−1992に準拠した方法で測定された温度25±0.5℃、相対湿度90±2%RHにおける水蒸気透過度が、1×10−3g/m・24h以下であることが好ましく、さらには、JIS K 7126−1987に準拠した方法で測定された酸素透過度が、1×10−3ml/(m・24h・atm)(1atmは、1.01325×10Paである)以下であって、温度25±0.5℃、相対湿度90±2%RHにおける水蒸気透過度が、1×10−3g/m・24h以下であることが好ましい。この条件を満たすため、前述の基材にて説明したのと同様のガスバリアー層を設けることが好ましい形態である。
封止部材と有機EL素子の表示領域(発光領域)との間隙には、気相及び液相では窒素、アルゴン等の不活性気体やフッ化炭化水素、シリコンオイルのような不活性液体を注入することもできる。また、封止部材と有機EL素子の表示領域との間隙を真空とすることや、間隙に吸湿性化合物を封入することもできる。
また、有機EL素子における有機機能層ユニットを完全に覆い、かつ有機EL素子における第1電極である陽極(3)と、第2電極である陰極(6)の端子部分を露出させる状態で、光透過性を有する基板上に封止膜を設けることもできる。
〔有機EL素パネルの作製方法〕
次いで、本発明の有機ELパネルの作製方法の概略について説明する。
本発明の有機Eパネルの作製方法としては、上述のとおり、大面積の基材上に、それぞれ独立して複数の光透過性を有する陽極、キャリア輸送機能層群1、発光層、キャリア輸送機能層群2及び光透過性を有する陰極を積層して積層体を形成する。
図8に、一例として前記図7で示した実施形態4の有機ELパネルの作製の具体的な手順を示す。
はじめに、図8の(a)で示すように、光透過性を有する基材(1)上にガスバリアー層(2)を形成する。ガスバリアー層(2)の形成方法としては、前述のとおり、真空蒸着法、スパッタ法、マグネトロンスパッタ法、分子線エピタキシー法、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマCVD法や、ポリシラザン等を用いた湿式塗布法を用いて形成する。
次いで図8の(b)で示すように、ガスバリアー層(2)上の所定の位置に、複数の光透過性を有する陽極(3)をそれぞれ離間した状態で形成する。
光透過性を有する陽極の形成方法としては、それぞれの光透過性を有する陽極を高い精度で形成するため、マスク(M1)を用いた蒸着法を適用することが好ましい。
真空蒸着装置内に、ガスバリアー層(2)を有する基材(1)を設置した後、蒸着用の加熱ボートに陽極形成原料(3RM)を充填し、加熱ボートを加熱して、マスク(M1)を介して、ガスバリアー層(2)上に、光透過性を有する陽極(3)のパターンを、膜厚として10〜200nmの範囲内になるように形成する。蒸着条件は、一般に、ボート加熱温度を50〜450℃の範囲、真空度を1×10−6〜1×10−2Paの範囲、蒸着速度0.01〜50nm/秒の範囲、基板温度−50〜300℃の範囲内で、各条件を適宜選択することが望ましい。
次いで、図8の(c)で示すように、陽極上の特定のエリアに、例えば、キャリア輸送機能層群1(4、例えば、正孔注入層及び正孔輸送層等)、発光層(5)、キャリア輸送機能層群2(6、電子輸送層等)より構成される複数の有機機能層ユニット(U)を形成する。
これら有機機能層ユニット(U)を形成している各層は、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、蒸着法、印刷法等により形成することができ、均質な層が得られやすく、かつ、高精度で成膜を行うことができる点で、ファインマスク(M2)を用いた蒸着法を用いることが好ましい。具体的には、蒸着用の加熱ボートに各有機機能層ユニット形成用の原料(URM)を充填し、加熱ボートを加熱して、ファインマスク(M2)を介して、光透過性を有する陽極(3)上に、有機機能層ユニット(U)の各層のパターンを形成する。
この時、有機機能層ユニット(U)を構成する各層ごとに異なる形成法を適用しても良い。これらの各層の形成に蒸着法を採用する場合、その蒸着条件は使用する化合物の種類等により異なるが、一般にボート加熱温度を50〜450℃の範囲、真空度を1×10−6〜1×10−2Paの範囲、蒸着速度0.01〜50nm/秒の範囲、基板温度−50〜300℃の範囲、層厚0.1〜5μmの範囲内で、各条件を適宜選択することが望ましい。
次いで、図8の(d)で示すように、複数の有機機能層ユニット(U)上の特定のエリアに、光透過性を有する陰極(7)を、隣接する位置形成してある一方の有機EL素子の陽極(3)の端部と、導電性接着剤等を介して電気的に接続させるように形成する。具体的には、蒸着用の加熱ボートに陰極形成用の原料(7RM)を充填し、当該加熱ボートを加熱して、マスク(M3)を介して、有機機能層ユニット(U)上及び隣接する陽極(3)上に、陰極(7)を形成する。
次いで、図8の(e)で示すように、陰極(7)を形成した後、これら光透過性を有する基材(1)、ガスバリアー層(2)、陽極(3)、有機機能層ユニット(U)及び陰極(7)を、封止用樹脂層(9)と、ガスバリアー層(10)を有する封止部材(11)で封止する。
〔実施形態5:陰極を薄膜銀層で形成〕
本発明においては、光透過性を有する陰極が、含窒素化合物を用いて構成された下地層と、当該下地層上に、銀又は銀を主成分とした合金で構成されている薄膜銀層(陰極)を有する構成であることが好ましい形態の一つである。
図9は、陰極(7)として、下地層(12)とその上に、銀又は銀を主成分とした合金で構成されている薄膜銀層(13)を設けた構成を示してある。
上記で規定する構成とすることにより、下地層上に銀又は銀を主成分とした合金で構成されている陰極を形成する際には、陰極を構成する銀原子が、下地層に含有されている窒素原子を有する化合物と相互作用を生じることにより、該下地層表面上での銀原子の拡散距離が減少し、特定箇所での銀原子の凝集を抑えることができる。
すなわち、銀原子は、まず窒素原子を有する化合物、更に詳しくは、銀原子と親和性のある芳香族性に関与しない非共有電子対を持つ窒素原子を有する非対称性化合物を含有する下地層表面上で2次元的な核を形成し,それを中心に2次元の単結晶層を形成するという単層成長型(Frank−van der Merwe:FM型)の膜成長によって成膜されるようになり、均質性の高い薄膜の銀膜を形成することができる。
(下地層)
下地層を構成する材料としては、特に限定されるものではなく、その上に形成する陰極の構成材料である銀の凝集を抑制できるものであり、窒素原子を含んだ化合物等が挙げられる。
下地層(12)を構成するのに用いることができる窒素原子含有化合物としては、分子内に窒素原子を含んでいる化合物であれば、特に限定はないが、窒素原子をヘテロ原子とした複素環を有する化合物が好ましい。窒素原子をヘテロ原子とした複素環としては、アジリジン、アジリン、アゼチジン、アゼト、アゾリジン、アゾール、アジナン、ピリジン、アゼパン、アゼピン、イミダゾール、ピラゾール、オキサゾール、チアゾール、イミダゾリン、ピラジン、モルホリン、チアジン、インドール、イソインドール、ベンゾイミダゾール、プリン、キノリン、イソキノリン、キノキサリン、シンノリン、プテリジン、アクリジン、カルバゾール、ベンゾ−C−シンノリン、ポルフィリン、クロリン及びコリン等が挙げられる。
さらには、下地層(12)が含有する窒素原子含有化合物は、芳香族性に関与しない非共有電子対を持つ窒素原子を有する芳香族複素環化合物であることが好ましい。
これらの窒素原子含有化合物の具体例としては、特開2015−046364号公報の段落(0097)〜同(0221)に記載の例示化合物No.1〜No.134を挙げることができる。
〔実施形態6:光学調整層の形成〕
本発明においては、陰極の上部に光学調整層を設ける構成が好ましい形態である。
図10は、本発明に適用可能な有機EL素子の構成の一例で、上記図9で説明した構成の薄膜銀層(13)の上部に、光学調整層(14)を形成した構成を示す概略断面図(実施形態6)である。
本発明に適用可能な光学調整層とは、光学干渉作用により光透過性材料の透過率を向上させる役割を果たすものをいう。
本発明に適用可能な光学調整層を構成する材料としては、適当な屈折率が得られれば特に制限なく既存の化合物を利用できる。有機ELの陰極上に、ダメージなく成膜できるという点から、真空蒸着法を適用できる化合物が好ましい。
光学調整層の形成材料としては、例えば、Al(屈折率1.6)、CeO(屈折率2.2)、Ga(屈折率1.5)、HfO(屈折率2.0)、ITO(インジウム・スズ酸化物 屈折率2.1)、IZO(インジウム・亜鉛酸化物、屈折率2.1)、MgO(屈折率1.7)、Nb(屈折率2.3)、SiO(屈折率1.5)、Ta(屈折率2.2)、TiO(屈折率2.3〜2.5)、Y(屈折率1.9)、ZnO(屈折率2.1)、ZrO(屈折率2.1)、AlF(1.4)、CaF(1.2〜1.4)、CeF(1.6)、GdF(1.6)、LaF(1.59)、LiF(1.3)、MgF(1.4)、NaF(1.3)等を用いることができる。
〔実施形態7:電気接続ユニット(FPC)の適用〕
本発明においては、有機ELパネルと外部電極との接続部が、導電性接着剤により電気的接続されている構成であることが好ましく、更には外部電極が、光透過性を有するフレキシブルプリント回路(FPC)より構成されることが好ましい形態である。
図11は、本発明に適用可能な有機ELパネルと外部電極との電気的接続方法の一例を示す概略図である。
図11においては、複数の有機EL素子群(OLED群)を並列配置してある有機ELパネル(P)の両端部設けた引出電極(15)に対し、外部電極として光透過性を有するフレキシブルプリント回路(FPC、18)を、異方性導電膜(ACF、17)を介して接続している一例を示している。
本発明の有機ELパネルの形成においては、上述のように、電気接続ユニットとして、透過性の高いFPC(フレキシブルプリント回路)を適用することが好ましい。FPC(Flexible printed circuits)とは、「フレキシブルプリント回路基板」や「フレキシブルプリント配線板」とも呼ばれ、絶縁性を持った薄く柔らかいベースフィルム(ポリイミド等)と銅箔等の導電性金属を貼り合わせた基材に電気回路を形成した基板をいう。
電気接続ユニットであるFPCは、フレキシブル基板(F)の表面側に回路部を有し、裏面側には接続用配線を有している。
電気接続ユニット(FPC)を構成するフレキシブル基板(F)としては、透明でフレキシブル性を有し、かつ十分な機械的強度を備えたプラスチック材料であれば特に制限はなく、ポリイミド樹脂(PI)、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)、ポリエチレンナフタレート樹脂(PEN)、シクロオレフィン樹脂(COP)等が挙げられるが、好ましくは、ポリイミド樹脂(PI)、ポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)、ポリエチレンナフタレート樹脂(PEN)が好ましい。
表面の回路部と裏面の接続用配線は、導電性を有する金属材料で構成されていることが好ましく、例えば、金、銀、銅、ITO等を挙げることができるが、本発明では、銅により形成することが好ましい。
透明FPCと有機ELパネルを電気的に接続する導電性接着剤としては、導電性を備えた部材であれば特に制限はないが、異方性導電膜(ACF)、導電性ペースト、又は金属ペーストであることが好ましい態様である。
異方性導電膜(ACF)とは、例えば、熱硬化性樹脂に混ぜ合わせた導電性を持つ微細な導電性粒子を有する層を挙げることができる。本発明に用いることができる導電性粒子含有層としては、異方性導電部材としての導電性粒子を含有する層であれば、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。本発明に係る異方性導電部材として用いることができる導電性粒子としては、例えば、金属粒子、金属被覆樹脂粒子などが挙げられる。市販されているACFとしては、例えば、MF−331(日立化成製)などの、樹脂フィルムにも適用可能な低温硬化型のACFを挙げることができる。
金属粒子としては、例えば、ニッケル、コバルト、銀、銅、金、パラジウムなどが挙げられる。これらは、一種単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。これらの中でも、ニッケル、銀、銅が好ましい。これらの表面酸化を防ぐ目的で、表面に金、パラジウムを施した粒子を用いてもよい。更に、表面に金属突起や有機物で絶縁被膜を施したものを用いてもよい。
金属被覆樹脂粒子としては、例えば、樹脂コアの表面をニッケル、銅、金、及びパラジウムのいずれかの金属を被覆した粒子が挙げられる。同様に、樹脂コアの最外表面に金、パラジウムを施した粒子を用いてもよい。更に、樹脂コアの表面に金属突起や有機物で絶縁皮膜を施したものを用いてもよい。
また、金属ペーストとしては、市販されている金属ナノ粒子ペーストである、銀粒子ペースト、銀−パラジウム粒子ペースト、金粒子ペースト、銅粒子ペースト等を適宜選択して用いることができる。金属ペーストとしては、例えば、大研化学社から販売されている有機EL素子基板用銀ペースト(CA−6178、CA−6178B、CA−2500E、CA−2503−4、CA−2503N、CA−271等、比抵抗値:15〜30mΩ・cm、スクリーン印刷法で形成、硬化温度:120〜200℃)、LTCC用ペースト(PA−88(Ag)、TCR−880(Ag)、PA−Pt(Ag・Pt))、ガラス基板用銀ペースト(US−201、UA−302、焼成温度:430〜480℃)等を挙げることができる。
本発明の有機エレクトロルミネッセンスパネルは、輝度均一性を達成し、各種照明装置の面発光体やスマートフォンやタブレット等の各種スマートデバイスに好適に利用できる。
1 基材
2、10 ガスバリアー層
3 陽極(光透過性を有する陽極)
3RM 陽極形成原料
4 キャリア輸送機能層群1
5 発光層
6 キャリア輸送機能層群2
7 陰極(光透過性を有する陰極)
7RM 陰極形成原料
8 印加電源
9 封止用接着層
11 封止基板
12 下地層
13 薄膜銀層
14 光学調整層
15 引出電極
16 配線
17 ACF接続エリア
18 FPC
L 発光光
M1、M3 マスク
M2 ファインマスク
OLED 有機EL素子
P 有機ELパネル
U 有機機能層ユニット
URM 有機機能層ユニット形成用原料

Claims (10)

  1. 非発光時の波長550nmにおける光透過率が50%以上である有機エレクトロルミネッセンス素子を有する有機エレクトロルミネッセンスパネルであって、
    前記有機エレクトロルミネッセンス素子は、基材上に、少なくとも陽極、有機機能層ユニット及び陰極より構成される発光エリアが、複数に分割されており、
    前記発光エリアを構成する前記陽極及び前記陰極が、いずれも光透過性を有する電極で構成され、
    かつ、分割されている一方の発光エリアを構成する陽極が、隣接する他方の発光エリアを構成する陰極と、直列に電気的に接続されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンスパネル。
  2. 前記基材が、光透過性を有するガラス基材又はフレキシブル性樹脂フィルムであることを特徴とする請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンスパネル。
  3. 前記フレキシブル性樹脂フィルムが、ガスバリアー層を有していることを特徴とする請求項2に記載の有機エレクトロルミネッセンスパネル。
  4. 前記光透過性を有する陽極が、酸化物半導体又は薄膜の金属若しくは合金で構成されていることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンスパネル。
  5. 前記光透過性を有する陰極が、少なくとも薄膜の金属又は合金で構成されていることを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンスパネル。
  6. 前記光透過性を有する陰極が、含窒素化合物を用いて構成された下地層と、当該下地層上に、銀又は銀を主成分とした合金で構成されている電極層を有する構成であることを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンスパネル。
  7. 前記有機エレクトロルミネッセンスパネルと外部電極との接続部は、導電性接着剤により電気的接続されていることを特徴とする請求項1から請求項6までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンスパネル。
  8. 前記複数の有機エレクトロルミネッセンス素子が、ガスバリアー層を有するフレキシブル性樹脂部材により封止されていることを特徴とする請求項1から請求項7までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンスパネル。
  9. 前記複数の発光エリアが、ストライプ状に並列配置されていることを特徴とする請求項1から請求項8までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンスパネル。
  10. 前記外部電極は、光透過性を有するフレキシブルプリント回路から構成されることを特徴とする請求項7から請求項9までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンスパネル。
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