(57)【要約】  本発明の目的は、特に表示装置用途、照明装置用途の有機エレクトロルミネッセンス素子の画像特性、機械的強度を低下させることなく、素子内部に閉じ込められた導波光成分を効率よく取り出して、発光効率を向上させ、これにより低消費電力で長寿命化を可能にする、工業的に有用な有機エレクトロルミネッセンス素子（面発光体）を提供することにある。更に、該有機エレクトロルミネッセンス素子は、物理的な凹凸の影響による視差のクロストークも発生しないことにより鮮鋭な映像を提供することが可能である。  本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、透明基材上に透明電極、有機エレクトロルミネッセンス層及び陰極または陽極がこの順に設けられた有機エレクトロルミネッセンス素子において、該透明基材と該透明電極の間に屈折率調整層を備え、該屈折率調整層は自己組織化により形成された多孔質フィルムであることを特徴とする。
2009096204.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基材上に透明電極、有機エレクトロルミネッセンス層及び陰極または陽極がこの順に設けられた有機エレクトロルミネッセンス素子において、該透明基材と該透明電極の間に屈折率調整層を備え、該屈折率調整層は自己組織化により形成された多孔質フィルムであることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
前記多孔質フィルムはハニカム状多孔質フィルムであることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
前記ハニカム状多孔質フィルムの空孔の直径が５０ｎｍ〜８００ｎｍ、膜厚が１００ｎｍ〜１００００ｎｍであることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
前記透明基材と屈折率調整層との間に更に平坦化層を備えることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
請求の範囲第１項〜第４項の何れか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いることを特徴とする表示装置。
【請求項６】
請求の範囲第１項〜第４項の何れか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いることを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はディスプレイ、照明、バックライト等に有効に利用できる有機エレクトロルミネッセンス素子（面発光体）、表示装置及び照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス素子のように発光層自体から発光を取り出す固体内発光素子では、発光層の屈折率と出射媒質との屈折率によりきまる臨界角以上の発光光は全反射し、内部に閉じ込められ、導波光として失われる。【０００３】
古典的なスネルの法則による計算では、発光層の屈折率をｎとすると発生した光が外部に取り出される光取り出し効率はη＝１／２ｎ2で近似される。そのため、約８０％の光が導波光として素子側面方向の損失光として失われている。【０００４】
導波光を外部に取り出すには、発光層と出射面との間に、反射・伝送角を乱れさせる領域を形成し、スネルの法則を崩し、本来導波光として全反射される光の伝送角を変化させてやる必要がある。有機エレクトロルミネッセンス素子はそのような構造を形成して、取り出し効率を向上させる方法は多数提案されている。【０００５】
例えば、特開平９−６３７６７号公報には基板表面に凹凸構造を設けた有機エレクトロルミネッセンス素子が、特開平１１−２１４１６３号公報には素子自体に立体構造や傾斜面を形成した有機エレクトロルミネッセンス素子、そのほかにも、基板の形状を物理的に変化させ、素子内部に閉じ込められた導波光を取り出す試みは多数されている。【０００６】
前述したように、古典的な計算では有機エレクトロルミネッセンス素子の取り出し効率は１７％程度であり、８０％以上の導波光は素子内部に閉じ込められると述べたが、ナノメートル程度の薄膜層からなる有機エレクトロルミネッセンス素子では、光の干渉効果やマイクロキャビティー効果などにより、現象は更に複雑である。【０００７】
Ｓｏｎｅらの報告（ＩＤＷ’０３，ｐ１２９７）でも有機エレクトロルミネッセンス素子のガラス基板上に凹凸を形成された輝度向上度は１．４倍と報告されている。【０００８】
このように実際の有機エレクトロルミネッセンス素子では、古典論から推測されるほど、導波光の光取り出しによる輝度向上効果は大きくならないが、それでも、有機エレクトロルミネッセンス素子内に閉じ込められた導波光はある程度取り出すことができる。特に有機エレクトロルミネッセンス素子を発光面積の大きい平面照明用途に適応する場合は、前記の提案が好適に応用できる。【０００９】
ところが、有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた表示装置の場合、導波光を取り出す方法が極めて難しいものとなる。例えば、近年急速に成長した液晶表示装置を例に挙げると、年々、高精細化が進み、１画素の１辺の大きさは０．３ｍｍ以下にまで微細化されている。例えば、ガラス基板表面に導波光を取り出すための凹凸構造を形成した場合、ガラス基板の厚さに起因した視差の影響より、実際の画素部分からずれた位置で導波光が取り出され、結果として表示画像がぼやけたり、にじんだりしてしまう、所謂クロストークが問題となる。【００１０】
このように有機エレクトロルミネッセンス表示装置の導波光を取り出し、発光効率を上げるには、多くの課題が発生する。【００１１】
前記クロストークを解決するために発光層と凹凸構造の距離を画素寸法に対して十分小さくすれば、紙面上では容易に解決されるように思われる。また、特開２００２−４３０５４号公報では、上記クロストークを防止する目的で、透明基板の厚さを０．２ｍｍ以下の厚さとし、その表面に光散乱層を形成する提案がなされている。さらに、特開２００３−２９７５７２号公報では、凹凸構造を発光層の近くに形成し、かつその凹凸の大きさを０．６μｍ以下にすることで、前記クロストークを防止するという提案がなされている。【００１２】
しかし、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光光は平行光ではなく、一点から放射状に発生する放射光であり、凹凸構造、回折格子、光拡散光、レンズ構造などを形成しても、その伝送角を用意に変化させ、臨界角条件を破ることは極めて難しい。【００１３】
例えば、レンズ構造を例に挙げると、平行光に関してはマイクロレンズなどを形成することにより、光の伝送角を変化させ、集光することが可能である。しかし、放射状の発光光であるため、レンズの集光効果はほとんど得られない。【００１４】
しかも、発光層とレンズ構造の距離を短くするためには、基板内にこれらのレンズ構造を埋め込む必要があるため、レンズの材質は基板の屈折率と大きく異なる材料でなければ効果は発揮できない。しかし、通常レンズとして利用可能な材料の屈折率は１．４〜２．０で、この範囲の値でいずれの場合も大きな集光効果は期待できない。【００１５】
このため、基板表面で全反射が発生し、輝度向上効果はほとんど得られない。つまり、一度その構造を通過しただけで、放射状の発光光の伝送角を全て、基板表面の臨界角以内に集光させるような、理想的な光学特性を有する構造は、本発明者が知る限り、設計不可能である。【００１６】
また、更に問題となるのは、凹凸構造を一度通過しても、その伝送角が基板表面の臨界角以上になった光は、表面で全反射され、再度凹凸構造に戻される。この際、凹凸構造により屈折、散乱を受ける結果、そのうち臨界角条件を破った光が外部に出射してしまう。すなわち、取り出される光量としては増加することになるが、この光は実際に発光している画素とは異なる場所で出射することになり、結局クロストークの原因となる。【００１７】
全く別のアプローチとして透明電極と基板との間に不活性ガスやシリカエアロゲルなどの、空気とほぼ同等の屈折率が１．０とみなしうるような領域を設ける提案がなされている（例えば、特許文献１〜３参照。）。【００１８】
これらの提案では、有機エレクトロルミネッセンス素子において、その発光層と電極との膜厚がトータルで２００ｎｍ程度であるため、導波モードが成立する以下の厚みである。よって、その直上に超低屈折率層を設けると、本来、導波光として閉じ込められる光が、超低屈折率層に漏れ出し、一旦、屈折率が１．０の層に漏れ出した光は、全反射を受けることなく外部に出射するという現象を用いたものである。このような提案は、物理的な凹凸を設ける必要がなく、しかも前記で問題となった視差によるクロストークも発生しないため、ディスプレイ用途の輝度向上の方法として非常に有効である。しかし、最大の課題として、機械的強度の確保、表面平滑性の確保が挙げられる。【００１９】
また、機械的強度の確保、表面平滑性を保つために、特許文献４では表面凹凸を用いない光行路調整層を設けてあるが、空気層を含まないため屈折率の調整にも限界があり、輝度向上効果が小さい。また、光行路調整層の作製方法としてフォトリソグラフィーを利用しており、生産性も非常に悪いという課題が残っている。
【特許文献１】特開２００１−１９６１６４号公報
【特許文献２】特開２００１−２０２８２７号公報
【特許文献３】特開２００４−２２１８２号公報
【特許文献４】特開２００７−９５３２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
従って、本発明はこのような事情に照らして有機エレクトロルミネッセンス素子、特に、表示装置用途、照明装置用途の有機エレクトロルミネッセンス素子の画像特性、機械的強度を低下させることなく、素子内部に閉じ込められた導波光成分を効率よく取り出して、発光効率を向上させ、これにより低消費電力で長寿命化が可能である工業的に有用な有機エレクトロルミネッセンス素子（面発光体）を提供することを目的とする。【００２１】
本発明は、自己組織化により形成された多孔質フィルムを用いることにより、生産性が高く、更に輝度向上に優れる有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することにある。更に、該有機エレクトロルミネッセンス素子は、物理的な凹凸の影響による視差のクロストークも発生しないことにより鮮鋭な映像を提供することが可能である。【００２２】
本発明はボトムエミッション、トップエミッションいずれの形態の有機エレクトロルミネッセンス素子においても有効である。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明の上記課題は以下の構成により達成される。【００２４】
１．透明基材上に透明電極、有機エレクトロルミネッセンス層及び陰極または陽極がこの順に設けられた有機エレクトロルミネッセンス素子において、該透明基材と該透明電極の間に屈折率調整層を備え、該屈折率調整層は自己組織化により形成された多孔質フィルムであることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。【００２５】
２．前記多孔質フィルムはハニカム状多孔質フィルムであることを特徴とする前記１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。【００２６】
３．前記ハニカム状多孔質フィルムの空孔の直径が５０ｎｍ〜８００ｎｍ、膜厚が１００ｎｍ〜１００００ｎｍであることを特徴とする前記２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。【００２７】
４．前記透明基材と屈折率調整層との間に更に平坦化層を備えることを特徴とする前記１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。【００２８】
５．前記１〜４の何れか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いることを特徴とする表示装置。【００２９】
６．前記１〜４の何れか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いることを特徴とする照明装置。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によると、有機エレクトロルミネッセンス素子の光取り出し効率を高めることができる。【００３１】
即ち、本発明によれば、特に表示装置用途、照明装置用途の有機エレクトロルミネッセンス素子の画像特性、機械的強度を低下させることなく、素子内部に閉じ込められた導波光成分を効率よく取り出して、発光効率を向上させ、これにより低消費電力で長寿命化を可能にする、工業的に有用な有機エレクトロルミネッセンス素子（面発光体）を提供できる。【００３２】
更に、物理的な凹凸の影響による視差のクロストークも発生しないことにより鮮鋭な映像を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】有機ＥＬ素子から構成される表示装置の一例を示した模式図
【図２】表示部Ａの模式図
【図３】画素を構成する駆動回路の等価回路図
【図４】パッシブマトリックス方式による表示装置の模式図
【図５】照明装置の概略図
【図６】照明装置の断面図
【符号の説明】
【００３４】
１  ディスプレイ
３  画素
５  走査線
６  データ線
７  電源ライン
１０  有機ＥＬ素子
１１  スイッチングトランジスタ
１２  駆動トランジスタ
１３  コンデンサ
Ａ  表示部
Ｂ  制御部
１０１  有機ＥＬ素子
１０２  ガラスカバー
１０５  陰極
１０６  有機ＥＬ層
１０７  屈折率調整層／透明電極付きガラス基板
１０８  窒素ガス
１０９  捕水剤
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。【００３６】
本発明は上記目的を達成する為に、有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子と呼称する）が、透明基材上に透明電極、有機ＥＬ層及び陰極または陽極がこの順に設けられた有機ＥＬ素子において、該透明基材と該透明電極の間に屈折率調整層を備え、該屈折率調整層は自己組織化により形成された多孔質フィルムであることを特徴とする。【００３７】
請求の範囲２では、前記多孔質フィルムはハニカム状多孔質フィルムであり、請求の範囲３では、該ハニカム状多孔質フィルムの空孔の直径が５０ｎｍ〜８００ｎｍ、膜厚が１００ｎｍ〜１００００ｎｍであることが本発明の効果を得る上で特に好ましい。【００３８】
本発明の有機ＥＬ素子は光取り出し面側にハニカム状の多孔質構造を有する多孔質フィルムを用いるため、ナノスケールの屈折率の異なる複数種の領域が接することにより形成された境界面が存在している。従って、有機ＥＬ素子から出た光は光取り出し方向に誘導されるので、ディスプレイ内部での光損失が大幅に低減され、光の利用効率（輝度向上度）は極めて高いものとなる。また、本発明ではフォトリソグラフィーのように煩雑な工程が必要ではなく、容易に作製できるという利点もある。【００３９】
〈自己組織化により形成したハニカム状多孔質フィルム〉
本発明でいう自己組織化とは、「材料やデバイスをつくり上げる際に、人が手を加えなくても、材料やデバイスの構成要素が自ら集まってある構造をとったり（自己集合）、エネルギーや物質が拡散していく動的過程の中で構成要素が自ら進んであるパターン（散逸構造）を形成したりすること」を意味する。【００４０】
近年、このような自己組織化現象を利用して、秩序構造を有する膜を作製する技術が研究されてきている。例えば、Ｔｈｉｎ  Ｓｏｌｉｄ  Ｆｉｌｍｓ，３２７−３２９（１９９８）８５４〜８５６やＣｈａｏｓ，９−２（１９９９）３０８〜３１４には、空気中から凝縮する液滴およびその溶媒界面に析出するポリマーが３相境界域に自己集積することにより、自己組織化によりハニカム構造体を作製できるという記載がある。この方法は空気中から凝縮する液滴およびその溶媒界面に析出するポリマーを利用して多孔質膜を形成することが可能であり、複雑な製造装置を必要としない。【００４１】
例えば、疎水性ポリマーと両親媒性ポリマーを適当な混合比で疎水性有機溶媒に溶解した溶液を基板上に展開した後、該基板上に相対湿度５０〜９５％の気体を一定の流速で送ることで、該有機溶媒を蒸散させると同時に該溶液表面で水蒸気を凝結させ、生じた微小水滴を蒸発させることによって空孔サイズの変動係数が２０％以下のハニカム構造体を製造することができる。【００４２】
疎水性ポリマーとしては、種々のものを使用することが可能である。例えばビニル重合ポリマー（例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリアクリルアミド、ポリメタクリルアミド、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルエーテル、ポリビニルカルバゾール、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコールなど）、ポリエステル（例えばポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエチレンナフタレートなど）、ポリラクトン、ポリアミドもしくはポリイミド（例えばナイロンやポリアミド酸など）、ポリアロマティックス、ポリエーテル（例えばポリエーテルスルホンなど）、ポリシロキサン誘導体などが挙げられる。光学的物性、電気的物性や膜強度・弾性等の観点から、必要に応じてホモポリマーとしてもよいし、コポリマーやポリマーブレンドの形態をとってもよいが、ホモポリマーか交互重合コポリマーが好ましい。【００４３】
両親媒性ポリマーとしては、例えばポリアクリルアミドを主鎖骨格とし、疎水性側鎖としてドデシル基、親水性側鎖としてカルボキシル基を併せ持つ両親媒性ポリマーや、ポリエチレングリコール／ポリプロピレングリコールブロックコポリマーなどが挙げられる。使用する疎水性ポリマーおよび両親媒性の分子量としては、いずれも数平均分子量（Ｍｎ）で１０００〜１０００００００であり、好ましくは５０００〜１００００００である。【００４４】
本発明において、ハニカム構造とは、一定形状、一定サイズの空孔が連続かつ規則的に配列している構造をさす。この規則配列は単層の場合には２次元的であり、複層の場合は３次元的にも規則性を有する。この規則性は２次元的には１つの空孔の周囲を複数（例えば、６つ）の空孔が取り囲むように配置され、３次元的には結晶構造の面心立方や６方晶のような構造を取って、最密充填されることが多いが、製造条件によってはこれら以外の規則性を示すこともある。【００４５】
本発明のハニカム状多孔質フィルムを製膜するに当たっては、ポリマー溶液上に微小な水滴粒子を形成させることが好ましいことから、使用する溶媒としては非水溶性であることが好ましい。例えば、クロロホルム、塩化メチレン等のハロゲン系有機溶剤、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類、メチルイソブチルケトン等の非水溶性ケトン類、ジエチルエーテル等のエーテル類、二硫化炭素などが挙げられる。これらの有機溶媒は単独で用いても、またはこれらの溶媒を組み合わせた混合溶媒として使用してもかまわない。【００４６】
これらの溶媒に溶解する疎水性ポリマーと両親媒性ポリマー両者を合わせてのポリマー濃度は０．０１質量％〜１０質量％、好ましくは０．０５質量％〜５質量％である。ポリマー濃度が０．０１質量％よりも低いと、得られる膜の力学強度が不足したり、細孔のサイズや配列が乱れてしまう傾向がある。また、１０質量％以上のポリマー濃度では十分なハニカム構造体が得られなくなる傾向がある。【００４７】
疎水性ポリマーと両親媒性ポリマーの組成比は９９：１から５０：５０（質量比）であることが好ましい。両親媒性ポリマー比が１質量％未満では均一なハニカム構造体が得られなくなる傾向があり、また、該比が５０質量％を超えると膜の安定性、特に力学的な安定性が十分に得られなくなる傾向がある。【００４８】
製膜に用いる基板としては、ガラス、金属、シリコンウエハー等の無機材料、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエーテルケトン、ポリフッ化エチレン等の耐有機溶剤性に優れた有機材料、水、流動パラフィン、液状ポリエーテル等の液体を用いることができる。【００４９】
製膜の際に送る湿度と流速を制御した気体には、空気の他、窒素ガス・アルゴンガスなどの不活性ガスを用いることができるが、事前にフィルターを通過させるなどの除塵処置を施すことが望ましい。雰囲気中の塵は水蒸気の凝結核となって製膜に影響を及ぼすため、製造現場にも除塵設備等を設置することが好ましい。【００５０】
本発明のハニカム状多孔質フィルムにおいて、ハニカム構造体が形成される機構は次のように推定される。疎水性有機溶媒が蒸発する際に潜熱を奪われ温度が下がった溶媒表面で水が凝結して微小液滴となり、ポリマー溶液表面に付着する。ポリマー溶液中の親水性部分の働きによって、水と疎水性有機溶媒の間の表面張力が減少し、水微粒子が凝集して１つの塊に融合するのを防止する。溶媒蒸発と周囲からの補填に基づく溶媒の流れにより液滴が移送・集積され、さらに横毛管力により最密充填される。最後に水が飛んでポリマーが規則正しくハニカム状に並んだ形として残る。【００５１】
製膜を行う環境としては、相対湿度が５０〜９５％の範囲にあることが好ましい。５０％未満では溶媒表面での水の凝結が不十分となる傾向がある。また、９５％を超えると環境のコントロールが難しく、均一な製膜を維持しにくくなる傾向がある。【００５２】
製膜を行う環境として、相対湿度のほかに風量が一定した定常風を当てることが重要である。風速にして０．０５ｍ／ｓ〜１ｍ／ｓが好ましい。０．０５ｍ／ｓ未満では環境のコントロールが困難になる傾向がある。また、１ｍ／ｓを上回る風速は溶媒表面の乱れを引き起こし、均一な膜が得にくくなる傾向がある。【００５３】
製膜を行う環境は、市販の定露点湿度発生装置等を用いるなどして厳密に管理することが望ましい。風量は送風装置等で一定に制御し、外気による影響を防ぐために閉鎖された空間を用いることが望ましい。また、室内は気体が層流にて置換されるよう気体の導入出路および製膜環境を設定しておくことが望ましい。さらに製膜品質を管理するために温度・湿度・流量等の計測器によるモニターを行うことが望ましい。空孔サイズおよび膜厚を高精度で制御するためには、これらのパラメータ（特に湿度、流量）を厳密に管理することが必須である。【００５４】
上記製膜方法によって、本発明の空孔の直径が５０ｎｍ〜８００ｎｍのハニカム状多孔質フィルムを作製することができる。【００５５】
空孔の直径が５０ｎｍ未満の場合には孔がハニカム状に配列しなくなり、またひとつひとつの空孔もまちまちとなる傾向がある。また空孔の直径が８００ｎｍを超える場合には、空孔の形状が真円から崩れてしまい等方的な膜が得られなくなる傾向がある。【００５６】
上記空孔サイズを制御するためには、迅速乾燥を促すことが有効である。例えば、使用溶媒として低沸点溶媒を使用したり、支持体温度を上げたり、展開速度を早くして初期の展開液厚を薄くすることなどが有効である。【００５７】
本発明のハニカム状多孔質フィルムの厚みは、１００ｎｍ〜１００００ｎｍであることが好ましいが、展開するポリマー濃度を高めることにより、基板側に空孔のない肉厚の層を設けることもできる。【００５８】
ハニカム状多孔質フィルムの膜厚が１００ｎｍ未満であると、形成される境界面が不十分であり、有機ＥＬ素子から出た光の利用効率が低いものとなる。また、１００００ｎｍを超えると、視野角依存性が顕著となり、有機ＥＬ素子の表示性能が低下する。【００５９】
本発明のハニカム状多孔質フィルムの空孔サイズの変動係数は０〜２０％であることが好ましく、０〜５％がより好ましく、１％以下とすることがさらに好ましい。変動係数を０％にすることが最も望ましいが、水蒸気の供給や、主として凝結熱・溶媒の気化熱に起因する伝熱を厳密に制御することは技術的に困難である。変動係数が２０％を超えると、空孔の配列が乱れたり、均一な膜厚を保てなくなるために反射率・透過率に不均一な部分が発生して光学機能膜としては致命的な欠陥となる。【００６０】
上記方法に従って得られた本発明のハニカム状多孔質フィルムは、初めから所望の基板上に製造することでそのまま使用してもよいし、エタノール等の適当な溶媒に浸してから製造時の基板より剥離した後に所望の基板上に設置して使用しても良い。剥離して使用する場合には、新たな基板との密着性を上げる目的で材料および所望の基板の材質に合ったエポキシ樹脂、シランカップリング剤等の接着剤を使用してもよい。【００６１】
〈有機ＥＬ素子〉
次に、本発明の有機ＥＬ素子の構成層について詳細に説明する。本発明において、有機ＥＬ素子の層構成の好ましい具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。尚、下記発光層とは有機ＥＬ層をいう。【００６２】
（１）透明基材／屈折率調整層／陽極／発光層／電子輸送層／陰極
（２）透明基材／屈折率調整層／陰極／電子輸送層／発光層／陽極
（３）透明基材／屈折率調整層／陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
（４）透明基材／屈折率調整層／陽極／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極
（５）透明基材／屈折率調整層／陽極／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極
（６）透明基材／屈折率調整層／陽極／陽極バッファー層／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極
（７）透明基材／平坦化層／屈折率調整層／陽極／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極
上記屈折率調整層は自己組織化により形成された多孔質フィルムであり、該多孔質フィルムは前記ハニカム状多孔質フィルムであることが好ましい。【００６３】
上記平坦化層は、ハニカム状多孔質フィルムの平面性、特に表面の平面性をより向上し光取り出し効率を向上させる効果がある。【００６４】
平坦化層は、透明な材質であればよく、ガラス、プラスチック等の種類には特に限定はなく、例えば、ガラス、石英、光透過性樹脂フィルムを挙げることができる。特に好ましい材質は、後述する透明樹脂フィルムである。【００６５】
なお、本発明に係る有機ＥＬ層とは、上記の構成層のうち、陽極と陰極を除いた、少なくとも発光層を含む層であり、その層構成が有機層１層以上の層をいう。発光層以外に有機ＥＬ層内に形成される有機層としては、正孔注入層や電子注入層といった電荷注入層を挙げることができる。さらに、その他の有機層としては、発光層に正孔を輸送する正孔輸送層、発光層に電子を輸送する電子輸送層といった電荷輸送層を挙げることができるが、通常これらは上記電荷注入層に電荷輸送の機能を付与することにより、電荷注入層と一体化されて形成される場合が多い。その他、有機ＥＬ層内に形成される有機層としては、キャリアブロック層のような正孔あるいは電子の突き抜けを防止し、再結合効率を高めるための層等を挙げることができる。【００６６】
（陽極）
有機ＥＬ素子における陽極としては、仕事関数の大きい（４ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられる。このような電極物質の具体例としてはＡｕ等の金属、ＣｕＩ、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）、ＳｎＯ2、ＺｎＯ等の導電性透明材料が挙げられる。また、ＩＤＩＸＯ（Ｉｎ2Ｏ3−ＺｎＯ）等非晶質で透明導電膜を作製可能な材料を用いてもよい。陽極はこれらの電極物質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、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、あるいはパターン精度をあまり必要としない場合は（１００μｍ以上程度）、上記電極物質の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。この陽極より発光を取り出す場合には、透過率を１０％より大きくすることが望ましく、また陽極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましい。さらに膜厚は材料にもよるが、通常１０〜１０００ｎｍ、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。【００６７】
（陰極）
一方、陰極としては、仕事関数の小さい（４ｅＶ以下）金属（電子注入性金属と称する）、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、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、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）混合物、インジウム、リチウム／アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。これらの中で、電子注入性及び酸化等に対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えば、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、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）混合物、リチウム／アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。陰極はこれらの電極物質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ることにより、作製することができる。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましく、膜厚は通常１０ｎｍ〜５μｍ、好ましくは５０〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。なお、発光した光を透過させるため、有機ＥＬ素子の陽極または陰極のいずれか一方が、透明または半透明であれば発光輝度が向上し好都合である。【００６８】
また、陰極に上記金属を１〜２０ｎｍの膜厚で作製した後に、陽極の説明で挙げた導電性透明材料をその上に作製することで、透明または半透明の陰極を作製することができ、これを応用することで陽極と陰極の両方が透過性を有する素子を作製することができる。【００６９】
次に、本発明の有機ＥＬ素子の構成層として用いられる、注入層、阻止層、電子輸送層等について説明する。【００７０】
（注入層：電子注入層、正孔注入層）
注入層は必要に応じて設け、電子注入層と正孔注入層があり、上記の如く陽極と発光層または正孔輸送層の間、及び陰極と発光層または電子輸送層との間に存在させてもよい。【００７１】
注入層とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために電極と有機層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）に詳細に記載されており、正孔注入層（陽極バッファー層）と電子注入層（陰極バッファー層）とがある。【００７２】
陽極バッファー層（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、具体例として、銅フタロシアニンに代表されるフタロシアニンバッファー層、酸化バナジウムに代表される酸化物バッファー層、アモルファスカーボンバッファー層、ポリアニリン（エメラルディン）やポリチオフェン等の導電性高分子を用いた高分子バッファー層等が挙げられる。【００７３】
陰極バッファー層（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、具体的にはストロンチウムやアルミニウム等に代表される金属バッファー層、フッ化リチウムに代表されるアルカリ金属化合物バッファー層、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バッファー層、酸化アルミニウムに代表される酸化物バッファー層等が挙げられる。上記バッファー層（注入層）はごく薄い膜であることが望ましく、素材にもよるがその膜厚は０．１ｎｍ〜５μｍの範囲が好ましい。【００７４】
（阻止層：正孔阻止層、電子阻止層）
阻止層は、上記の如く、有機化合物薄膜の基本構成層の他に必要に応じて設けられるものである。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）層がある。【００７５】
正孔阻止層とは広い意味では電子輸送層の機能を有し、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であり、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、後述する電子輸送層の構成を必要に応じて、本発明に係わる正孔阻止層として用いることができる。【００７６】
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し、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であり、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、後述する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。【００７７】
（発光層）
発光層は、電極または電子輸送層、正孔輸送層から注入されてくる電子及び正孔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であっても発光層と隣接層との界面であってもよい。【００７８】
本発明の有機ＥＬ素子の発光層には、以下に示すホスト化合物とドーパント化合物が含有されることが好ましい。これにより、より一層発光効率を高くすることができる。【００７９】
発光ドーパントは、大きく分けて、蛍光を発光する蛍光性ドーパントとリン光を発光するリン光性ドーパントの２種類がある。【００８０】
前者（蛍光性ドーパント）の代表例としては、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、または希土類錯体系蛍光体等が挙げられる。【００８１】
後者（リン光性ドーパント）の代表例としては、好ましくは元素の周期表で８属、９属、１０属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。具体的には以下の特許公報に記載されている化合物である。【００８２】
国際公開第００／７０６５５号パンフレット、特開２００２−２８０１７８号公報、同２００１−１８１６１６号公報、同２００２−２８０１７９号公報、同２００１−１８１６１７号公報、同２００２−２８０１８０号公報、同２００１−２４７８５９号公報、同２００２−２９９０６０号公報、同２００１−３１３１７８号公報、同２００２−３０２６７１号公報、同２００１−３４５１８３号公報、同２００２−３２４６７９号公報、国際公開第０２／１５６４５号パンフレット、特開２００２−３３２２９１号公報、同２００２−５０４８４号公報、同２００２−３３２２９２号公報、同２００２−８３６８４号公報、特表２００２−５４０５７２号公報、特開２００２−１１７９７８号公報、同２００２−３３８５８８号公報、同２００２−１７０６８４号公報、同２００２−３５２９６０号公報、国際公開第０１／９３６４２号パンフレット、特開２００２−５０４８３号公報、同２００２−１００４７６号公報、同２００２−１７３６７４号公報、同２００２−３５９０８２号公報、同２００２−１７５８８４号公報、同２００２−３６３５５２号公報、同２００２−１８４５８２号公報、同２００３−７４６９号公報、特表２００２−５２５８０８号公報、特開２００３−７４７１号公報、特表２００２−５２５８３３号公報、特開２００３−３１３６６号公報、同２００２−２２６４９５号公報、同２００２−２３４８９４号公報、同２００２−２３５０７６号公報、同２００２−２４１７５１号公報、同２００１−３１９７７９号公報、同２００１−３１９７８０号公報、同２００２−６２８２４号公報、同２００２−１００４７４号公報、同２００２−２０３６７９号公報、同２００２−３４３５７２号公報、同２００２−２０３６７８号公報等が挙げられる。【００８３】
その具体例の一部を下記に示す。【００８４】
【化１】
2009096204.tif 000003
【００８５】
【化２】
2009096204.tif 000004
【００８６】
【化３】
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【００８７】
【化４】
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【００８８】
【化５】
2009096204.tif 000007
【００８９】
【化６】
2009096204.tif 000008
【００９０】
発光ドーパントは複数種の化合物を混合して用いてもよい。【００９１】
（発光ホスト）
発光ホスト（単にホストともいう）とは、２種以上の化合物で構成される発光層中にて混合比（質量）の最も多い化合物のことを意味し、それ以外の化合物については「ドーパント化合物（単に、ドーパントともいう）」という。例えば、発光層を化合物Ａ、化合物Ｂという２種で構成し、その混合比がＡ：Ｂ＝１０：９０であれば化合物Ａがドーパント化合物であり、化合物Ｂがホスト化合物である。さらに、発光層を化合物Ａ、化合物Ｂ、化合物Ｃの３種から構成し、その混合比がＡ：Ｂ：Ｃ＝５：１０：８５であれば、化合物Ａ、化合物Ｂがドーパント化合物であり、化合物Ｃがホスト化合物である。【００９２】
本発明に用いられる発光ホストとしては、構造的には特に制限はないが、代表的にはカルバゾール誘導体、トリアリールアミン誘導体、芳香族ボラン誘導体、含窒素複素環化合物、チオフェン誘導体、フラン誘導体、オリゴアリーレン化合物等の基本骨格を有するもの、または、カルボリン誘導体やジアザカルバゾール誘導体（ここで、ジアザカルバゾール誘導体とは、カルボリン誘導体のカルボリン環を構成する炭化水素環の少なくとも一つの炭素原子が窒素原子で置換されているものを表す。）等が挙げられる。【００９３】
中でもカルボリン誘導体、ジアザカルバゾール誘導体等が好ましく用いられる。【００９４】
以下に、カルボリン誘導体、ジアザカルバゾール誘導体等の具体例を挙げるが、本発明はこれらに限定されない。【００９５】
【化７】
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【００９６】
【化８】
2009096204.tif 000010
【００９７】
また、本発明に用いられる発光ホストは低分子化合物でも、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）でもいい。【００９８】
発光ホストとしては、正孔輸送能、電子輸送能を有しつつ、かつ、発光の長波長化を防ぎ、高Ｔｇ（ガラス転移温度）である化合物が好ましい。【００９９】
発光ホストの具体例としては、以下の文献に記載されている化合物が好適である。例えば、特開２００１−２５７０７６号公報、同２００２−３０８８５５号公報、同２００１−３１３１７９号公報、同２００２−３１９４９１号公報、同２００１−３５７９７７号公報、同２００２−３３４７８６号公報、同２００２−８８６０号公報、同２００２−３３４７８７号公報、同２００２−１５８７１号公報、同２００２−３３４７８８号公報、同２００２−４３０５６号公報、同２００２−３３４７８９号公報、同２００２−７５６４５号公報、同２００２−３３８５７９号公報、同２００２−１０５４４５号公報、同２００２−３４３５６８号公報、同２００２−１４１１７３号公報、同２００２−３５２９５７号公報、同２００２−２０３６８３号公報、同２００２−３６３２２７号公報、同２００２−２３１４５３号公報、同２００３−３１６５号公報、同２００２−２３４８８８号公報、同２００３−２７０４８号公報、同２００２−２５５９３４号公報、同２００２−２６０８６１号公報、同２００２−２８０１８３号公報、同２００２−２９９０６０号公報、同２００２−３０２５１６号公報、同２００２−３０５０８３号公報、同２００２−３０５０８４号公報、同２００２−３０８８３７号公報等が挙げられる。【０１００】
さらに公知のホスト化合物を複数種併用して用いてもよい。また、ドーパント化合物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。リン光性化合物の種類、ドープ量を調整することで白色発光が可能であり、照明、バックライトへの応用もできる。【０１０１】
有機ＥＬ素子の発光する色は、「新編色彩科学ハンドブック」（日本色彩学会編、東京大学出版会、１９８５）の１０８頁の図４．１６において、分光放射輝度計ＣＳ−１０００（コニカミノルタセンシング社製）で測定した結果をＣＩＥ色度座標に当てはめたときの色で決定される。【０１０２】
発光層は上記化合物を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法、インクジェット法等の公知の薄膜化法により成膜して形成することができる。発光層としての膜厚は特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍ、好ましくは５〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。この発光層はこれらのリン光性化合物やホスト化合物が１種または２種以上からなる一層構造であってもよいし、あるいは同一組成または異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。【０１０３】
（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、電子阻止層も正孔輸送層に含まれる。正孔輸送層は単層または複数層設けることができる。【０１０４】
正孔輸送材料としては、正孔の注入または輸送、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、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、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、また導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマー等が挙げられる。【０１０５】
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、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。【０１０６】
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（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；Ｎ−フェニルカルバゾール、さらには米国特許第５，０６１，５６９号明細書に記載されている２個の縮合芳香族環を分子内に有するもの、例えば、４，４’−ビス〔Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ〕ビフェニル（ＮＰＤ）、特開平４−３０８６８８号公報に記載されているトリフェニルアミンユニットが３つスターバースト型に連結された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（ＭＴＤＡＴＡ）等が挙げられる。【０１０７】
さらにこれらの材料を高分子鎖に導入した、また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、ｐ型−Ｓｉ、ｐ型−ＳｉＣ等の無機化合物も正孔注入材料、正孔輸送材料として使用することができる。【０１０８】
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、ＬＢ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。正孔輸送層の膜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である。この正孔輸送層は上記材料の１種または２種以上からなる一層構造であってもよい。【０１０９】
また、不純物をドープしたｐ性の高い正孔輸送層を用いることもできる。その例としては、特開平４−２９７０７６号、特開２０００−１９６１４０号、特開２００１−１０２１７５号、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，９５，５７７３（２００４）等に記載されたものが挙げられる。【０１１０】
（電子輸送層）
電子輸送層とは電子を輸送する機能を有する材料からなり、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。電子輸送層は単層または複数層設けることができる。【０１１１】
従来、単層の電子輸送層、及び複数層とする場合は発光層に対して陰極側に隣接する電子輸送層に用いられる電子輸送材料（正孔阻止材料を兼ねる）としては、陰極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よく、その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及びアントロン誘導体、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、また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。【０１１２】
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（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（Ｚｎｑ）等、及びこれらの金属錯体の中心金属がＩｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｓｎ、ＧａまたはＰｂに置き替わった金属錯体も、電子輸送材料として用いることができる。その他、メタルフリーもしくはメタルフタロシアニン、またはそれらの末端がアルキル基やスルホン酸基等で置換されているものも、電子輸送材料として好ましく用いることができる。また、発光層の材料として例示したジスチリルピラジン誘導体も、電子輸送材料として用いることができるし、正孔注入層、正孔輸送層と同様に、ｎ型−Ｓｉ、ｎ型−ＳｉＣ等の無機半導体も電子輸送材料として用いることができる。【０１１３】
電子輸送層は上記電子輸送材料を、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、ＬＢ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。電子輸送層の膜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である。電子輸送層は上記材料の１種または２種以上からなる一層構造であってもよい。【０１１４】
また、不純物をドープしたｎ性の高い電子輸送層を用いることもできる。その例としては、特開平４−２９７０７６号、特開２０００−１９６１４０号、特開２００１−１０２１７５号、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，９５，５７７３（２００４）等に記載されたものが挙げられる。【０１１５】
（透明基材）
本発明の有機ＥＬ素子に用いることのできる基材（以下、基板、基体、支持体等ともいう）としては、ガラス、プラスチック等の種類には特に限定はなく、また、透明のものであれば特に制限はないが、好ましく用いられる基材としては、例えば、ガラス、石英、光透過性樹脂フィルムを挙げることができる。特に好ましい基材は、有機ＥＬ素子にフレキシブル性を与えることが可能な透明樹脂フィルムである。【０１１６】
透明樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（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（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（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またはそれらの誘導体、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、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（ＰＥＳ）、ポリスルホン類、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、アクリル或いはポリアリレート類、アートン（商品名ＪＳＲ社製）或いはアペル（商品名三井化学社製）といったシクロオレフィン系樹脂等を挙げられる。樹脂フィルムの表面には、無機物、有機物の被膜またはその両者のハイブリッド被膜が形成されていてもよく、水蒸気透過率が０．０１ｇ／ｍ2・ｄａｙ・ａｔｍ以下の高バリア性フィルムであることが好ましい。【０１１７】
また、カラーフィルター等の色相改良フィルター等を併用しても、有機ＥＬ素子からの発光色を蛍光体を用いて多色へ変換する色変換フィルターを併用してもよい。色変換フィルターを用いる場合においては、有機ＥＬ素子の発光のλｍａｘは４８０ｎｍ以下が好ましい。【０１１８】
（有機ＥＬ素子の作製方法）
本発明に係る有機ＥＬ素子の作製方法の一例として、屈折率調整層／陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極からなる有機ＥＬ素子の作製法について説明する。【０１１９】
まず透明基材上に前記ハニカム状多孔質フィルムを接着剤を用いて平滑に貼合する。次いで、該ハニカム状多孔質フィルム上に所望の電極物質、例えば、陽極用物質からなる薄膜を１μｍ以下、好ましくは１０〜２００ｎｍの膜厚になるように、蒸着やスパッタリング等の方法により形成させ、陽極を作製する。次に、この上に有機ＥＬ素子材料である正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、正孔阻止層の有機化合物薄膜を形成させる。【０１２０】
この有機化合物薄膜の薄膜化の方法としては、前記の如く蒸着法、ウェットプロセス（スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、印刷法）等があるが、均質な膜が得られやすく、かつピンホールが生成しにくい等の点から、真空蒸着法、スピンコート法、インクジェット法、印刷法が特に好ましい。さらに層毎に異なる成膜法を適用してもよい。【０１２１】
成膜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５０〜４５０℃、真空度１０-6〜１０-2Ｐａ、蒸着速度０．０１〜５０ｎｍ／秒、基板温度−５０〜３００℃、膜厚０．１ｎｍ〜５μｍ、好ましくは５〜２００ｎｍの範囲で適宜選ぶことが望ましい。【０１２２】
これらの層を形成後、その上に陰極用物質からなる薄膜を、１μｍ以下好ましくは５０〜２００ｎｍの範囲の膜厚になるように、例えば、蒸着やスパッタリング等の方法により形成させ、陰極を設けることにより所望の有機ＥＬ素子が得られる。この有機ＥＬ素子の作製は、一回の真空引きで一貫して正孔注入層から陰極まで作製するのが好ましいが、途中で取り出して異なる成膜法を施しても構わない。その際、作業を乾燥不活性ガス雰囲気下で行う等の配慮が必要となる。【０１２３】
また作製順序を逆にして、屈折率調整層／陰極、電子注入層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、陽極の順に作製することも可能である。このようにして得られた多色の表示装置に、直流電圧を印加する場合には、陽極を＋、陰極を−の極性として電圧２〜４０Ｖ程度を印加すると、発光が観測できる。また交流電圧を印加してもよい。なお、印加する交流の波形は任意でよい。【０１２４】
本発明の有機ＥＬ素子を用いた表示装置は、表示デバイス、ディスプレイ、各種発光光源として用いることができる。表示デバイス、ディスプレイにおいて、青、赤、緑発光の３種の有機ＥＬ素子を用いることにより、フルカラーの表示が可能となる。【０１２５】
表示デバイス、ディスプレイとしてはテレビ、パソコン、モバイル機器、ＡＶ機器、文字放送表示、自動車内の情報表示等が挙げられる。特に静止画像や動画像を再生する表示装置として使用してもよく、動画再生用の表示装置として使用する場合の駆動方式は単純マトリックス（パッシブマトリックス）方式でもアクティブマトリックス方式でもどちらでもよい。【０１２６】
本発明の有機ＥＬ素子を用いた照明装置は家庭用照明、車内照明、時計や液晶用のバックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるがこれに限定するものではない。【０１２７】
また、本発明の有機ＥＬ素子に共振器構造を持たせた有機ＥＬ素子として用いてもよい。このような共振器構造を有した有機ＥＬ素子の使用目的としては、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるが、これらに限定されない。また、レーザ発振をさせることにより、上記用途に使用してもよい。【０１２８】
〈表示装置〉
本発明の有機ＥＬ素子は、照明用や露光光源のような１種のランプとして使用してもよいし、画像を投影するタイプのプロジェクション装置や、静止画像や動画像を直接視認するタイプの表示装置（ディスプレイ）として使用してもよい。動画再生用の表示装置として使用する場合の駆動方式は単純マトリックス（パッシブマトリックス）方式でもアクティブマトリックス方式でもどちらでもよい。または、異なる発光色を有する有機ＥＬ素子を３種以上使用することにより、フルカラー表示装置を作製することが可能である。または、一色の発光色、例えば、白色発光をカラーフィルターを用いてＢＧＲにし、フルカラー化することも可能である。さらに有機ＥＬの発光色を色変換フィルターを用いて他色に変換しフルカラー化することも可能であるが、その場合、有機ＥＬ発光のλｍａｘは４８０ｎｍ以下であることが好ましい。【０１２９】
本発明の有機ＥＬ素子から構成される表示装置の一例を図面に基づいて説明する。【０１３０】
図１は、有機ＥＬ素子から構成される表示装置の一例を示した模式図である。有機ＥＬ素子の発光により画像情報の表示を行う、例えば、携帯電話等のディスプレイの模式図である。【０１３１】
ディスプレイ１は、複数の画素を有する表示部Ａ、画像情報に基づいて表示部Ａの画像走査を行う制御部Ｂ等からなる。【０１３２】
制御部Ｂは、表示部Ａと電気的に接続され、複数の画素それぞれに外部からの画像情報に基づいて走査信号と画像データ信号を送り、走査信号により走査線毎の画素が画像データ信号に応じて順次発光して画像走査を行って画像情報を表示部Ａに表示する。【０１３３】
図２は、表示部Ａの模式図である。【０１３４】
表示部Ａは基板上に、複数の走査線５及びデータ線６を含む配線部と、複数の画素３等とを有する。表示部Ａの主要な部材の説明を以下に行う。図２においては、画素３の発光した光が、白矢印方向（下方向）へ取り出される場合を示している。【０１３５】
配線部の走査線５及び複数のデータ線６は、各々導電材料からなり、走査線５とデータ線６は格子状に直交して、直交する位置で画素３に接続している（詳細は図示せず）。【０１３６】
画素３は、走査線５から走査信号が印加されると、データ線６から画像データ信号を受け取り、受け取った画像データに応じて発光する。発光の色が赤領域の画素、緑領域の画素、青領域の画素を、適宜、同一基板上に並置することによって、フルカラー表示が可能となる。【０１３７】
次に、画素の発光プロセスを説明する。【０１３８】
図３は、画素の模式図である。画素は、有機ＥＬ素子１０、スイッチングトランジスタ１１、駆動トランジスタ１２、コンデンサ１３等を備えている。複数の画素に有機ＥＬ素子１０として、赤色、緑色、青色発光の有機ＥＬ素子を用い、これらを同一基板上に並置することでフルカラー表示を行うことができる。【０１３９】
図３において、制御部Ｂからデータ線６を介してスイッチングトランジスタ１１のドレインに画像データ信号が印加される。そして、制御部Ｂから走査線５を介してスイッチングトランジスタ１１のゲートに走査信号が印加されると、スイッチングトランジスタ１１の駆動がオンし、ドレインに印加された画像データ信号がコンデンサ１３と駆動トランジスタ１２のゲートに伝達される。【０１４０】
画像データ信号の伝達により、コンデンサ１３が画像データ信号の電位に応じて充電されるとともに、駆動トランジスタ１２の駆動がオンする。駆動トランジスタ１２は、ドレインが電源ライン７に接続され、ソースが有機ＥＬ素子１０の電極に接続されており、ゲートに印加された画像データ信号の電位に応じて電源ライン７から有機ＥＬ素子１０に電流が供給される。【０１４１】
制御部Ｂの順次走査により走査信号が次の走査線５に移ると、スイッチングトランジスタ１１の駆動がオフする。しかし、スイッチングトランジスタ１１の駆動がオフしてもコンデンサ１３は充電された画像データ信号の電位を保持するので、駆動トランジスタ１２の駆動はオン状態が保たれて、次の走査信号の印加が行われるまで有機ＥＬ素子１０の発光が継続する。順次走査により次に走査信号が印加されたとき、走査信号に同期した次の画像データ信号の電位に応じて駆動トランジスタ１２が駆動して有機ＥＬ素子１０が発光する。【０１４２】
すなわち、有機ＥＬ素子１０の発光は、複数の画素それぞれの有機ＥＬ素子１０に対して、アクティブ素子であるスイッチングトランジスタ１１と駆動トランジスタ１２を設けて、複数の画素３それぞれの有機ＥＬ素子１０の発光を行っている。このような発光方法をアクティブマトリックス方式と呼んでいる。【０１４３】
ここで、有機ＥＬ素子１０の発光は、複数の階調電位を持つ多値の画像データ信号による複数の階調の発光でもよいし、２値の画像データ信号による所定の発光量のオン、オフでもよい。【０１４４】
また、コンデンサ１３の電位の保持は、次の走査信号の印加まで継続して保持してもよいし、次の走査信号が印加される直前に放電させてもよい。【０１４５】
本発明においては、上述したアクティブマトリックス方式に限らず、走査信号が走査されたときのみデータ信号に応じて有機ＥＬ素子を発光させるパッシブマトリックス方式の発光駆動でもよい。【０１４６】
図４は、パッシブマトリックス方式による表示装置の模式図である。図４において、複数の走査線５と複数の画像データ線６が画素３を挟んで対向して格子状に設けられている。【０１４７】
順次走査により走査線５の走査信号が印加されたとき、印加された走査線５に接続している画素３が画像データ信号に応じて発光する。パッシブマトリックス方式では画素３にアクティブ素子がなく、製造コストの低減が計れる。【０１４８】
〈照明装置〉
本発明に係る有機ＥＬ材料は、また、照明装置として、実質白色の発光を生じる有機ＥＬ素子に適用できる。複数の発光材料により複数の発光色を同時に発光させて混色により白色発光を得る。複数の発光色の組み合わせとしては、青色、緑色、青色の３原色の３つの発光極大波長を含有させたものでもよいし、青色と黄色、青緑と橙色等の補色の関係を利用した２つの発光極大波長を含有したものでもよい。【０１４９】
また、複数の発光色を得るための発光材料の組み合わせは、複数のリン光または蛍光を発光する材料（発光ドーパント）を、複数組み合わせたもの、蛍光またはリン光を発光する発光材料と、該発光材料からの光を励起光として発光する色素材料とを組み合わせたもののいずれでもよいが、本発明に用いられる白色有機ＥＬ素子においては、発光ドーパントを複数組み合わせる方式が好ましい。【０１５０】
複数の発光色を得るための有機ＥＬ素子の層構成としては、複数の発光ドーパントを、一つの発光層中に複数存在させる方法、複数の発光層を有し、各発光層中に発光波長の異なるドーパントをそれぞれ存在させる方法、異なる波長に発光する微小画素をマトリックス状に形成する方法等が挙げられる。【０１５１】
本発明に用いられる白色有機ＥＬ素子においては、必要に応じ成膜時にメタルマスクやインクジェットプリンティング法等でパターニングを施してもよい。パターニングする場合は、電極のみをパターニングしてもいいし、電極と発光層をパターニングしてもいいし、素子全層をパターニングしてもいい。【０１５２】
発光層に用いる発光材料としては特に制限はなく、例えば液晶表示素子におけるバックライトであれば、ＣＦ（カラーフィルター）特性に対応した波長範囲に適合するように、本発明に係わる白金錯体、また公知の発光材料の中から任意のものを選択して組み合わせて白色化すればよい。【０１５３】
このように、白色発光有機ＥＬ素子は、前記表示デバイス、ディスプレイに加えて、各種発光光源、照明装置として、家庭用照明、車内照明、また、露光光源のような１種のランプとして、液晶表示装置のバックライト等、表示装置にも有用に用いられる。【０１５４】
その他、時計等のバックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体等の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等、さらには表示装置を必要とする一般の家庭用電気器具等広い範囲の用途が挙げられる。
【実施例】
【０１５５】
以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。【０１５６】
（実施例１）
微細空孔構造材料として、ポリ−ε−カプロラクトン塩化メチレン溶液（ポリマー濃度として０．２質量％）０．５ｍｌを調製した。次いで、外気の影響を受けない閉鎖空間にて２℃に保温したガラス基板上にナイフコーターで製膜し、相対湿度７０％の恒湿空気を毎分２Ｌの定常流量で基板面に対して４５℃の方向から吹き付け、塩化メチレンを蒸発させることによって、空孔の直径５０ｎｍ、膜厚３０００ｎｍである均一なハニカム状多孔質フィルムを得た。なお、恒温空気は、市販の除塵エアーフィルタ（ろ過度０．３μｍ）を設置し、ヤマト科学株式会社製の湿度発生装置を接続して供給した。また、吹き付け部の空気の流速を実測したところ、０．３ｍ／ｓであった。【０１５７】
（実施例２）
実施例１にいて、重量平均分子量４００００のＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）の塩化メチレン溶液（ポリマー濃度として０．２質量％）０．５ｍｌを調製した以外は、実施例１と同様にして空孔の直径２００ｎｍ、膜厚３０００ｎｍであるハニカム状多孔質フィルムを得た。【０１５８】
（実施例３）
実施例１において重量平均分子量４５０００のポリスチレン及び重量平均分子量５００００の両親媒性ポリアクリルアミド共重合体（ＣＡＰ）＝１０：１を濃度５ｍｇ／ｍｌとなるようにクロロホルム溶液に溶解した。この溶液は調製した以外は実施例１と同様にして空孔の直径８００ｎｍ、膜厚３０００ｎｍであるハニカム状多孔質フィルムを得た。【０１５９】
（実施例４）
実施例１において重量平均分子量４５０００のポリスチレンの塩化メチレン溶液（ポリマー濃度として０．２質量％）０．５ｍｌを調製した以外は、実施例１と同様にして空孔の直径１０００ｎｍ、膜厚３０００ｎｍであるハニカム状多孔質フィルムを得た。【０１６０】
（実施例５）
実施例１において重量平均分子量４５０００のポリスチレンの塩化メチレン溶液（ポリマー濃度として０．２質量％）０．５ｍｌを調製した以外は、実施例１と同様にして空孔の直径８００ｎｍ、膜厚１００ｎｍであるハニカム状多孔質フィルムを得た。【０１６１】
（実施例６）
実施例１において重量平均分子量４５０００のポリスチレンの塩化メチレン溶液（ポリマー濃度として０．２質量％）０．５ｍｌを調製した以外は、実施例１と同様にして空孔の直径８００ｎｍ、膜厚１００００ｎｍであるハニカム状多孔質フィルムを得た。【０１６２】
以上実施例１〜６で得られた膜の構造を、電解放出走査型電子顕微鏡（日立ハイテクノロジー社製、Ｓ４３００）で観察したところ、上記サイズの空孔がヘキサゴナル状に規則配列したハニカム構造が確認できた。空孔は膜の表面から裏面へ単一層を形成しており、膜の上下は貫通している構造と貫通していない構造が作製できた。空孔はキャストした周辺の一部を除き、ほぼ全面にわたって分布しており、きれいな球形をしていた。【０１６３】
〈有機ＥＬ素子の作製〉
ガラス基板に本実施例１〜６で作製したハニカム状多孔質フィルムを貼合し、次いでＩＴＯ（インジウム酸化錫）をスパッタリングで１００ｎｍの厚みで製膜した。プラスチックフィルムはＩＴＯ電極を製膜していない側にガスバリア層として無機化合物の酸化ケイ素膜をアルゴンスパッタリング法にて３３ｎｍの厚みで製膜した。【０１６４】
ＩＴＯ導電層１００ｎｍを付与した基板上にＣｕＰｃ（１０ｎｍ）／ＮＰＤ（３０ｎｍ）／ＣＢＰ：Ｉｒ（ｐｐｙ）３３質量％／Ａｌｑ3（５０ｎｍ）／ＬｉＦ（０．５ｎｍ）／Ａｌ（１２０ｎｍ）の順で正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電極を真空蒸着法で成膜し、最後にＮ2ガス雰囲気で封止をした。【０１６５】
（実施例７）
実施例１で作製したハニカム状多孔質フィルムとガラス基板との間に、厚み２μｍのＵＶ硬化性アクリル樹脂を用いた平坦化層を作製した。あとは前記同様に有機ＥＬ素子を作製した。【０１６６】
（比較例１）
実施例７において使用した基板にハニカム状多孔質フィルム及び平坦化層を貼合せずに直接ＩＴＯを成膜後に実施例と同様に有機ＥＬ素子を形成した。【０１６７】
（比較例２）
ガラス基板と透明電極との間に屈折率１．９８の窒化シリコンを、５００ｎｍのピッチを持つレンズ形状を持つ膜に形成し、その基板を用いて実施例と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。【０１６８】
《評価》
（輝度向上度）
ハニカム状多孔質フィルム及び平坦化層を貼合していない比較例１の有機ＥＬ素子の正面輝度を１とした時に、各有機ＥＬ素子の正面輝度を相対値で示した。値が大きいほど正面輝度に優れる。尚、正面輝度はコニカミノルタセンシング社製分光放射輝度計ＣＳ−１０００を用いて、２°視野角正面輝度を、発光面からの法線に分光放射輝度計の光軸が一致するようにして、波長４３０〜４８０ｎｍの範囲で測定し積分強度とした。【０１６９】
（機械的強度：弾性率）
上記実施例１〜６、比較例２の試料を用い、（株）オリエンテック製テンシロン  ＲＴＡ−１００を用いて、ＪＩＳ  Ｋ  ７１２７に記載の方法に従い２３℃５５％ＲＨの環境下で弾性率の測定を行った。試料幅１０ｍｍ、長さ１３０ｍｍに切り出し、チャック間距離を１００ｍｍにし、引っ張り速度５０ｍｍ／分で引っ張り試験を行い弾性率を求めた。値が大きいほど機械的強度が高い。【０１７０】
【表１】
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【０１７１】
本発明に係る実施例１〜７の有機ＥＬ素子は、比較例１、２に対し輝度向上度に優れることが分かる。また、実施例１〜６のハニカム状多孔質フィルムは、比較例２の膜に対し機械的強度に優れることが分かる。【０１７２】
（実施例８）
実施例１〜７、比較例１、２で作製した有機ＥＬ素子を用いて、図１に示すアクティブマトリックス方式フルカラー表示装置を作製した。図２には作製したフルカラー表示装置の表示部Ａの模式図のみを示した。即ち同一基板上に、複数の走査線５及びデータ線６を含む配線部と、並置した複数の画素３（発光の色が赤領域の画素、緑領域の画素、青領域の画素等）とを有し、配線部の走査線５及び複数のデータ線６はそれぞれ導電材料からなり、走査線５とデータ線６は格子状に直交して、直交する位置で画素３に接続している（詳細は図示せず）。前記複数の画素３は、それぞれの発光色に対応した有機ＥＬ素子、アクティブ素子であるスイッチングトランジスタと駆動トランジスタそれぞれが設けられたアクティブマトリックス方式で駆動されており、走査線５から走査信号が印加されると、データ線６から画像データ信号を受け取り、受け取った画像データに応じて発光する。このように各赤、緑、青の画素を適宜、並置することによって、フルカラー表示が可能となる。【０１７３】
フルカラー表示装置を駆動することにより、鮮明なフルカラー動画表示が得られた。【０１７４】
更に、実施例１〜７の有機ＥＬ素子を用いた表示装置は色にじみや混色が起こらず、クロストークが発生しなかった。一方、比較例１、２の有機ＥＬ素子は同様にディスプレイを作製すると、目視で各画素のラインアンドスペースが認識できず、混色していた。【０１７５】
尚、クロストークの発生の有無は、各画素のラインアンドスペースをルーペにより目視で確認した。【０１７６】
（実施例９）
実施例１〜７で作製した本発明の有機ＥＬ素子の非発光面をガラスケースで覆い、照明装置とした。図５は照明装置の概略図で、図６は照明装置の断面図である。有機ＥＬ素子１０１をガラスカバー１０２で覆った。１０５は陰極で１０６は有機ＥＬ層、１０７は屈折率調整層／透明電極付きガラス基板である。なお、ガラスカバー１０２内には窒素ガス１０８が充填され、捕水剤１０９が設けられている。【０１７７】
本発明の有機ＥＬ素子を用いた照明装置は、発光効率が高く、発光寿命の長い薄型の照明装置として使用することができた。【０１７８】
（実施例１０）
実施例１〜７で用いたガラス基板の替わりに、ＰＥＳ（ポリエステルフィルム）、ＰＣ（ポリカーボネートフィルム）を用いて同様にして有機ＥＬ素子を作製したところ、輝度向上度、機械的強度、クロストークに優れている結果を再現した。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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