(57)【要約】【課題】偏光発光する有機ＥＬには、発光体を摩擦転写法する、発光層にシェアーを加える、高分子発光層を延伸するなどの方法があるがいずれも実用性がなく量産に向かない。そこで偏光発光する高分子有機ＥＬ素子の実用的な構成とその製造方法を提供することを課題とした。【解決手段】基板５上に、少なくとも、配向性を有する透明電極４、サーモトロピック液晶性を呈する高分子正孔輸送層３、高分子発光層２、陰極１をこの順に積層したことを特徴とする偏光発光有機ＥＬ素子としたものであって、透明電極に配向性を付与する方法が該透明電極層をラビング処理する方法であることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、少なくとも、配向性を有する透明電極、サーモトロピック液晶性を呈する高分子正孔輸送層、高分子発光層、陰極をこの順に積層したことを特徴とする偏光発光有機ＥＬ素子。
【請求項２】
前記サーモトロピック液晶性高分子はポリフルオレン誘導体であることを特徴とする請求項１に記載の偏光発光有機ＥＬ素子。
【請求項３】
前記サーモトロピック液晶性高分子はポリカルバゾール誘導体であることを特徴とする請求項１に記載の偏光発光有機ＥＬ素子。
【請求項４】
前記サーモトロピック液晶性高分子はポリチオフェン誘導体であることを特徴とする請求項１に記載の偏光発光有機ＥＬ素子。
【請求項５】
前記高分子正孔輸送層の二色比が８以上であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の偏光発光有機ＥＬ素子。
【請求項６】
少なくとも、前記基板上の前記透明電極層に予めラビング処理を施す工程と、前記透明電極上にサーモトロピック液晶性を呈する高分子正孔輸送層を形成する工程と、前記高分子正孔輸送層にて液晶相を示す温度域まで加熱、その後冷却により配向性を有する高分子正孔輸送層を形成する工程と、前記高分子正孔輸送層の上に高分子発光層を形成する工程と、を含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の偏光発光有機ＥＬ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直線偏光光を発光する偏光発光有機エレクトロルミネッセンス素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子と記す）は、サブミクロンオーダの厚みの有機蛍光体を一対の電極で狭持したものである。特に有機蛍光体として導電性高分子とポリアニリン、ポリチオフェン、ポリフルオレン等の正孔輸送材と積層して透明電極と金属陰極で狭持したものは構成が簡単で超寿命の発光が得られる。
【０００３】
有機ＥＬ素子は面状発光が可能なため、液晶表示素子のバックライトとしても使用できる。従来、液晶表示素子のバックライトとして有機ＥＬ素子を使用する場合には、有機ＥＬ素子が発光する自然光（無偏光）を偏光板により偏光させる必要があった。しかし、偏光板の透過率が入射光の５０％であるため、光の利用効率が悪い。
【０００４】
以下、偏光ＥＬを取り出すための手法として、摩擦転写法やラビング法が用いられた報告が以下に記す文献に紹介されている。
【非特許文献１】Advanced Materials、vol.15、p1176-1180、2003
【非特許文献２】2004年第51回応用物理学関係関連連合講演会講演番号28ｐ-ZQ-9
【特許文献１】特開2006-256283号公報
【特許文献２】特開2006-351823号公報
【特許文献３】特開2003-142268号公報
【特許文献４】特開2003-217486号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記特許文献１に記載の摩擦転写法でポリフルオレン（ＰＰＦ）を配向させたＰＰＦ膜を使用した場合、配向層の機械的な摩擦処理により界面が粗雑なものになり、膜安定性に欠け、大面積化が難しいという問題がある。
またシェアーを発光層に加えて配向を揃えるにはロール間に挟んで摩擦力を加えるが、配向度が思ったほど上がらないという問題がある。空気中で長時間シェアーを加えると発光層が劣化するという問題もある。
また高分子発光層を延伸することによって、蛍光発光に２色性を付与できるが、延伸したフィルムを電極間に挟持する加工が難しくＥＬ発光を取り出すことができないという問題もある。
しかし一番の問題は、上記摩擦転写法を含めすべての技術が実用性に欠け量産に向いていないということである。そこで、本発明は、高分子発光層を配向させる簡便で実用的な
方法と対応する素子構成を具備する偏光発光有機ＥＬ素子を提供することとした。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を達成するための、請求項1に記載の発明は、基板上に、少なくとも、配向性を有する透明電極、サーモトロピック液晶性を呈する高分子正孔輸送層、高分子発光層、陰極をこの順に積層したことを特徴とする偏光発光有機ＥＬ素子としたものである。
【０００７】
透明電極を一方向にラビングすると、透明電極は配向性を有するようになり、その上部に積層される液晶性の正孔輸送材料を配向させることができる。配向した液晶性正孔輸送はその上に積層される高分子発光層を配向させる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、前記サーモトロピック液晶性高分子はポリフルオレン誘導体であることを特徴とする請求項１に記載の偏光発光有機ＥＬ素子としたものである。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、前記サーモトロピック液晶性高分子はポリカルバゾール誘導体であることを特徴とする請求項１に記載の偏光発光有機ＥＬ素子としたものである。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、前記サーモトロピック液晶性高分子はポリチオフェン誘導体であることを特徴とする請求項１に記載の偏光発光有機ＥＬ素子としたものである。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、前記高分子正孔輸送層の二色比が８以上であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の偏光発光有機ＥＬ素子としたものである。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、少なくとも、前記ガラス基板上の前記透明電極層に予めラビング処理を施す工程と、前記透明電極上にサーモトロピック液晶性を呈する高分子正孔輸送層を形成する工程と、前記高分子正孔輸送層を液晶相を示す温度域まで加熱し、その後冷却することにより配向性を有する正孔輸送層を形成する工程と、前記高分子正孔輸送層の上に高分子発光層を形成する工程と、を含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の偏光発光有機ＥＬ素子の製造方法としたものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、透明電極をラビングするという極めて簡便な工程により、その上部に塗布される液晶性の正孔輸送層を配向させることができる。正孔輸送層が配向しているため、さらにその上部に積層される発光層は、液晶性を有するかどうかにかかわらず高分子性があれば配向する。その結果偏光発光する有機ＥＬ素子が得られる。この方法では、透明電極をラビングするだけなので、表面の凹凸がサブミクロン以下のオーダーで非常に微細でほとんど滑らかといえるので、上部の膜質に食い込むなどの膜質に対する悪影響がない。ラビングは基板が大面積であっても可能で工程的に非常に安定したものである。その後の工程は通常の工程を適用するので、シェアー配向のように高分子材料を空気中に長時間暴露することで劣化させることもない。その結果、光利用効率と二色性が高く大面積の偏光発光有機ＥＬ素子を製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
高分子有機ＥＬ素子の構造の一例を図１に示した。基板５としては透光性があり、ある程度の強度がある基板であれば特に制限はないが、具体的にはガラス基板を用いる。０．２〜１ｍｍの薄いガラス基板を用いれば、バリア性が非常に高い薄型の有機ＥＬ素子が作製される。
【００１５】
透明電極４としては、透明または半透明の電極を形成することのできる導電性材料であれば特に制限はない。具体的には酸化物としてインジウムと錫の複合酸化物（以下ＩＴＯという）、インジウムと亜鉛の複合酸化物（以下ＩＺＯという）、酸化亜鉛（以下ＺnＯという）、酸化錫、酸化インジウム、亜鉛アルミニウム複合酸化物等があるが、低抵抗であること、耐溶剤性があること、透明性があること等からＩＴＯを好ましく用いることができ、前記透光性基板上に蒸着またはスパッタリング法により製膜される。
【００１６】
上記、透明電極４は、必要に応じてエッチングによりパターニングを行い、またはＵＶ処理、プラズマ処理などにより表面の活性化が行われる。ＩＴＯおよびＺnＯ等からなる透明電極層は直径１００ｍｍのアルミニウム円柱状ドラムに毛足の長さが約２ｍｍの麻毛布を巻き付けて、毛先の押し込み量が１．０ｍｍになるように圧力を設定後、ドラム回転数１０００ｒｐｍ、基板移動速度２０ｍｍ／ｓｅｃの条件で、上記発光層にラビング処理
を施した。
この透明電極層は段差計により１０〜２０nｍの溝を形成していることを確認した。これによりこの上に積層される液晶性高分子の配向を促進する。
【００１７】
正孔輸送層３に用いる材料はサーモトロピック液晶性を有する高分子を用い、スピンコート法により塗布後、液晶温度域まで加熱処理され、その温度でさらに数分から十数分間のアニーリング処理によりネマチック配向を有してなる層構造を形成することが出来る。これらの液晶性高分子材料はポリカルバゾール誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリチオフェン誘導体であり正孔輸送層として機能する材料である。
【００１８】
配向した液晶性高分子の正孔輸送層３の上部に積層される高分子発光体２としては、オキサジアゾール誘導体、ベンゾオキサゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体が挙げられる。これらの高分子発光体は液晶性は示さないが、下地が配向しているのに対応して配向する。もちろん液晶性を示す材料であればより好ましい。
図２に発光層が配向していない場合を模式的に示した。
【００１９】
これらの高分子発光体は、アセトニトリル、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、トルエン、キシレン、アセトン、アニソール、メチルアニソール、ジメチルアニソール、安息香酸エチル、安息香酸メチル、メシチレン、テトラリン、アミルベンゼン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、酢酸エチル、酢酸ブチル、水等の単独または混合溶媒に溶解または分散させて塗布液として用いられる。ただし、極性の大小を考慮して正孔輸送層を溶解させない溶媒を選択する。
これらの溶液はスピンコート法や、凸版印刷法（フレキソ印刷法）、凹版オフセット印刷法、凸版反転オフセット印刷法、といった印刷法により正孔輸送層上に配向を成して成膜することができる。
【００２０】
有機ＥＬ素子をフルカラー表示させるには、有機発光層をＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）三色にパターニングする必要がある。このように、有機発光層をパターニングする際には、凸版印刷法（フレキソ印刷法）、凹版オフセット印刷法、凸版反転オフセット印刷法、インクジェット印刷法、凹版印刷法といった印刷法を好適に用いることができ、発光色の異なる有機発光層を画素ごとにパターン形成することができる。また、有機ＥＬ素子において、この場合においても、凸版印刷法（フレキソ印刷法）、凹版オフセット印刷法、凸版反転オフセット印刷法、インクジェット印刷法、凹版印刷法といった印刷法を好適に用いることができる。
【００２１】
次に、高分子発光層２の上から陰極電極層１を形成する。電極層としてはＭｇ、Ａｌ、Ｙｂ、Ｂａ、Ｃａ等の金属単体を用いることができる。高分子発光層と上記金属単体が接する界面にＬｉやＬｉＦ等の化合物を１ｎｍ程度挟んで、安定性・導電性の高いＡｌやＣａを積層して用いることが可能である（図示せず）。
または、電子注入効率と安定性を両立させるため、仕事関数の低い金属と安定な金属との合金系、例えばＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ、ＣｕＬｉ等が使用できる。陰極の形成方法は材料に応じて、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム法、スパッタリング法を用いることができる。電極層の厚さは、１０ｎｍから１０００ｎｍ程度が望ましい。
【００２２】
最後にこれらの有機機能性積層体を、外部の酸素や水分から保護するため、ガラスキャップ（図示せず）で被覆するように、ガラスキャップと透光性基板を接着剤を用いて接着して封止し、有機ＥＬ素子を得ることができる。
【００２３】
以上の工程により製造された有機ＥＬ素子は、高分子発光層が配向を有することで偏光
板を利用せずとも偏光ＥＬスペクトルを取り出すことが可能な有機ＥＬ素子となっている。
【００２４】
以下、実施例により本発明の効果を実証する。
【実施例１】
【００２５】
ガラス基板上の透明電極層（ＩＴＯ）上を直径１００ｍｍのアルミニウム円柱状ドラムに毛足の長さが約２ｍｍの麻毛布を巻き付けて、毛先の押し込み量が１．０ｍｍになるように圧力を設定後、ドラム回転数１０００ｒｐｍ、基板移動速度２０ｍｍ／ｓｅｃの条件で、ラビング処理を施した。この透明電極層は段差計により１０〜２０nｍの溝を形成していることを確認した。ラビングした後に、液晶性を有する正孔輸送性高分子であるポリジオクチルフルオレン(アルドリッチ社製)の１．０wt%クロロホルム溶液をスピンコート回転５００roll/minを5秒、１５００roll/minを１０秒、５００roll/minを３０秒をもって連続でスピンコート(膜厚６５nm)し、ネマチック液晶温度域である１００℃でホットプレートにより１０分間加熱処理し、次いでホットプレートより下ろし、冷却することで液晶相を保持し、正孔輸送層に配向性が付与された。
【００２６】
また、この正孔輸送層が偏光ＵＶ−ＶＩＳスペクトル測定により二色比８を示したことから配向を確認した。また、ラビング処理の強弱等条件の違いによる二色比の大小は確認されなかった。
【００２７】
その後、正孔輸送層上に青色を発する高分子発光材料であるポリ2,5-ビス(4-ジヒドロキシフェニル)-1,3,4-オキサジアゾールを発光層としてアセトニトリル溶液によりスピンコート、その後Ａｌを陰極として抵抗加熱蒸着し、最後にガラスキャップと接着剤にて密閉封止することで素子を作成した。
【００２８】
作成した素子のＥＬスペクトル測定機にて測定したところ、４１５nmに最大発光波長を認め、測定機に偏光板を設置することで垂直発光、平行発光スペクトルをそれぞれ観察した。
【００２９】
垂直発光と平行発光の蛍光二色比Ｒ(Ｒ=Ｉ‖/Ｉ⊥、Ｉ‖:配向方向に対し平行に偏光板を設置したときに検出された発光、Ｉ⊥:配向に対し垂直に偏光板を設置したときに検出された垂直な発光)を算出したところ約１０の比が認められ、ＥＬスペクトルの偏光発光が確認された(図３参照)。
【００３０】
また、配向を有していない素子(以下甲)を同材料、同手法にて作成し、甲に偏光フィルムを搭載した。この甲の二色比は0.06でありそれに対し、本発明の配向を有してなる素子(以下乙)の二色比は８を示しており、その結果甲より乙のほうが約１００倍以上の配向性の高さを確認した(図４参照)。
上記結果により偏光ＥＬスペクトルを取り出すことが出来ることを確認した。
【実施例２】
【００３１】
ポリジオクチルカルバゾールを高分子正孔輸送層に用いた有機ＥＬ素子を実施例１と同じ手法にて作成し、測定した結果、同様の結果を得た。
【実施例３】
【００３２】
ポリ3-ヘキシルチオフェンを高分子正孔輸送層に用いた有機ＥＬ素子を実施例１と同じ手法にて作成し、測定した結果、同様の結果を得た。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明になる偏光の発光特性を有してなる有機ＥＬ素子の構造の断面図(楕円は分子を表す)である。
【図２】偏光特性の一般的な有機ＥＬ素子の構造の断面図(楕円は分子を表す)である。
【図３】実施例１により作成した素子の偏光スペクトルの図。
【図４】配向処理を行っていない素子の偏光スペクトルの図。
【符号の説明】
【００３４】
１、陰極
２、発光層
３、正孔輸送層
４、陽極
５、ガラス基板
６、光の進む方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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