JP2008234930A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】有機ＥＬ素子を含んだ発光装置で高い発光効率を達成可能とする。
【解決手段】本発明の発光装置は、上面発光型の発光装置であって、透明基板ＳＵＢと、前記透明基板ＳＵＢの一方の主面と向き合った光透過性の下部電極ＡＮＤと、前記下部電極ＡＮＤを間に挟んで前記透明基板ＳＵＢと向き合った光透過性の上部電極ＣＴＤと、前記下部電極ＡＮＤと前記上部電極ＣＴＤとの間に介在した発光層ＥＭＬとを含んだ有機ＥＬ素子ＯＬＥＤと、前記透明基板ＳＵＢの他方の主面と向き合った光散乱性反射層ＲＥＦとを具備したことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子を含んだ発光装置に関する。

有機ＥＬ素子は、特許文献１に記載されているように、照明装置及び表示装置などの様々な発光装置で使用されている。この発光装置には、消費電力及び寿命の観点から、発光効率の向上が望まれている。
特開２００３−５９６４２号公報

本発明の目的は、有機ＥＬ素子を含んだ発光装置で高い発光効率を達成可能とすることにある。

本発明の一側面によると、透明基板と、前記透明基板の一方の主面と向き合った光透過性の下部電極と、前記下部電極を間に挟んで前記透明基板と向き合った光透過性の上部電極と、前記下部電極と前記上部電極との間に介在した発光層とを含んだ有機ＥＬ素子と、前記透明基板の他方の主面と向き合った光散乱性反射層とを具備したことを特徴とする上面発光型の発光装置が提供される。

本発明によると、有機ＥＬ素子を含んだ発光装置で高い発光効率を達成することが可能となる。

以下、本発明の態様について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同様又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の第１態様に係る発光装置を概略的に示す断面図である。
この発光装置は、透明基板ＳＵＢと有機ＥＬ素子ＯＬＥＤと光散乱性反射層ＲＥＦと光学結合層ＯＣとを含んでいる。

透明基板ＳＵＢは、例えば、ガラス基板又は透明プラスチック基板である。透明基板ＳＵＢは、単層構造を有していてもよく、多層構造を有していてもよい。

有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、透明基板ＳＵＢの一方の主面に支持されている。有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、下部電極ＡＮＤと上部電極ＣＴＤと発光層ＥＭＬと正孔輸送層ＨＴＬと電子輸送層ＥＴＬとを含んでいる。

下部電極ＡＮＤは、透明基板ＳＵＢの一方の主面と向き合っており、光透過性を有している。下部電極ＡＮＤは、例えば陽極である。この場合、下部電極ＡＮＤの材料としては、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などの透明導電材料を使用することができる。

上部電極ＡＮＤは、下部電極ＡＮＤを間に挟んで透明基板ＳＵＢの一方の主面と向き合っており、光透過性を有している。上部電極ＡＮＤは、例えば陰極である。この場合、上部電極ＡＮＤとしては、例えば、マグネシウム銀合金など金属材料からなり且つ十分に薄い金属材料層を使用することができる。この金属材料層は、ＩＴＯ層などの透明導電材料層で被覆してもよい。

発光層ＥＭＬは、下部電極ＡＮＤと上部電極ＣＴＤとの間に介在している。発光層ＥＭＬは、有機物からなる層であって、例えば、ホスト材料とドーパントとを含んだ混合物からなる。ホスト材料としては、例えば、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム（Ａｌｑ₃）を使用することができる。ドーパントとしては、例えば、クマリンを使用することができる。発光層ＥＭＬの材料としては、低分子材料の代わりに高分子材料を使用してもよい。

正孔輸送層ＨＴＬは、下部電極ＡＮＤと発光層ＥＭＴとの間に介在している。正孔輸送層ＨＴＬは有機物からなり、そのイオン化エネルギーは、典型的には、下部電極ＡＮＤの仕事関数と発光層ＥＭＴのイオン化エネルギーとの間にある。正孔輸送層ＨＴＬの材料としては、例えば、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）又はＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（１−ナフチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（α−ＮＰＤ）を使用することができる。

電子輸送層ＥＴＬは、発光層ＥＭＴと上部電極ＡＮＤとの間に介在している。電子輸送層ＥＴＬは例えば有機物からなり、その電子親和力は、典型的には、発光層ＥＭＴの電子親和力と上部電極ＡＮＤの仕事関数との間にある。電子輸送層ＥＴＬの材料としては、例えば、Ａｌｑ₃を使用することができる。

有機ＥＬ素子ＯＬＥＤからは、正孔輸送層ＨＴＬ及び電子輸送層ＥＴＬの一方又は双方を省略してもよい。また、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、正孔注入層、電子注入層及び正孔ブロッキング層などの他の層をさらに含んでいてもよい。

光散乱性反射層ＲＥＦは、透明基板ＳＵＢを間に挟んで有機ＥＬ素子ＯＬＥＤと向き合っている。本態様では、光散乱性反射層ＲＥＦは、透明樹脂ＴＲと、この中に分散された透明粒子ＴＰとを含んでいる。

透明樹脂ＴＲと透明粒子ＴＰとは、屈折率が異なっている。波長が５３０ｎｍの光についての透明樹脂ＴＲと透明粒子ＴＰとの屈折率の差の絶対値は、例えば０．１乃至１．３の範囲内にある。

透明樹脂ＴＲとしては、例えば、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリカーボネート樹脂、又はノボラック樹脂）を使用することができる。透明粒子ＴＰは、固体である。透明粒子ＴＰの材料としては、例えば、酸化チタン及び酸化ジルコニウムなどの無機材料、架橋ポリメタクリル酸メチル及び架橋ポリスチレンなどの有機材料、又はそれらの混合物を使用することができる。

光散乱性反射層ＲＥＦの全光線透過率は、例えば０％乃至４０％の範囲内にあり、典型的には０％乃至２０％の範囲内にある。光散乱性反射層ＲＥＦの厚さは、例えば２μｍ乃至３ｍｍの範囲内にあり、典型的には３μｍ乃至０．２ｍｍの範囲内にある。

光学結合層ＯＣは、透明基板ＳＵＢと光散乱性反射層ＲＥＦとの間に介在している。光学結合層ＯＣは、光散乱性反射層ＲＥＦを透明基板ＳＵＢに貼り合わせている。

光学結合層ＯＣは、透明基板ＳＵＢと比較して屈折率がより高い。波長が５３０ｎｍの光についての光学結合層ＯＣの屈折率と透明基板ＳＵＢの屈折率との差は、例えば０乃至０．２の範囲内にあり、典型的には０乃至０．１の範囲内にある。

光学結合層ＯＣは、紫外線硬化接着剤やエポキシ系接着剤などの接着剤を用いて形成することができる。光散乱性反射層ＲＥＦを透明基板ＳＵＢ上に形成する場合は、光学結合層ＯＣは省略することができる。

この発光装置は、発光層ＥＭＬが放出した光を上部電極ＣＴＤ側から取り出す上面発光型の装置である。そして、この発光装置では、反射層として光散乱性反射層ＲＥＦを使用している。

光散乱性反射層ＲＥＦは、光の進行方向を変える光取り出し層としての役割を果たす。したがって、この発光装置は、内部に閉じ込められる光が少ない。

また、この発光装置では、光散乱性反射層ＲＥＦは、透明樹脂ＴＲと透明粒子ＴＰとからなる。透明材料からなる光散乱層は、光吸収が殆どない。それゆえ、この発光装置では、光散乱性反射層ＲＥＦによる光吸収は殆ど生じない。しかしながら、この光散乱性反射層ＲＥＦで高い反射率を達成するには、その膜厚を十分に大きくする必要がある。

この発光装置では、光散乱性反射層ＲＥＦを、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤと透明基板ＳＵＢとの間には設置していない。その代わりに、透明基板ＳＵＢの有機ＥＬ素子ＯＬＥＤを形成した面の裏面側に光散乱性反射層ＲＥＦを設置している。

この構成を採用した場合、光散乱性反射層ＲＥＦに関する制約が少ない。例えば、厚い光散乱性反射層ＲＥＦを使用することができる。

したがって、この発光装置では、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤが光散乱性反射層ＲＥＦに向けて放出した光の殆どは、光散乱性反射層ＲＥＦによって吸収されることなく前方へと反射される。それゆえ、上述した構成を採用すると、高い発光効率を達成することが可能となる。例えば、この構成を採用した場合、光散乱性反射層ＲＥＦの代わりに金属からなる鏡面反射層を使用した場合に達成可能な発光効率の約２倍の発光効率を達成することができる。

次に、本発明の第２態様について説明する。
図２は、本発明の第２態様に係る発光装置を概略的に示す断面図である。

この発光装置は、光散乱性反射層ＲＥＦに以下の構成を採用したこと以外は図１を参照しながら説明した発光装置と同様である。すなわち、この発光装置では、光散乱性反射層ＲＥＦの透明粒子ＴＰは空孔である。この構成を採用した場合も、図１を参照しながら説明した構成を採用した場合と同様の効果を得ることができる。

図１及び図２を参照しながら説明した発光装置の反射層ＲＥＦには、典型的には、空気層などの低屈折率層を隣接させる。しかしながら、この反射層ＲＥＦは、遮光層で被覆してもよい。この構成を採用した場合、例えば、発光装置の背面が他の光源からの光で照明された場合であっても、この光が発光装置を透過することはない。したがって、背面が他の光源からの光で照明されることに起因した輝度ムラを生じることがない。また、この場合、発光装置の背後にある物体が透けて見えることもない。

次に、本発明の第３態様について説明する。
図３は、本発明の第３態様に係る発光装置を概略的に示す断面図である。
この発光装置は、光散乱性反射層ＲＥＦに以下の構成を採用したこと以外は図１を参照しながら説明した発光装置とほぼ同様である。すなわち、この発光装置では、光散乱性反射層ＲＥＦは、レリーフ層ＲＬと金属材料層ＭＬと平坦化層ＦＬとを含んでいる。そして、光散乱性反射層ＲＥＦは、基板ＳＵＢ’に支持されている。

基板ＳＵＢ’は、例えば、樹脂層又は金属材料層である。基板ＳＵＢ’は、反射層ＲＥＦを支持する役割を果たす。基板ＳＵＢ’は、省略してもよい。

レリーフ層ＲＬは、基板ＳＵＢ’の一方の主面を被覆している。レリーフ層ＲＬは、表面に凹凸構造が設けられた層である。レリーフ層ＲＬは、典型的には樹脂からなる。レリーフ層ＲＬは、樹脂と粒子とを含有した分散液を用いて形成することができる。或いは、レリーフ層ＲＬは、凹凸構造が設けられた版を利用して形成してもよい。或いは、レリーフ層ＲＬは、フォトリソグラフィを利用して形成してもよい。

金属材料層ＭＬは、レリーフ層ＲＬの凹凸構造が設けられた面を被覆している。金属材料層ＭＬの表面は、レリーフ層ＲＬに設けられたのと同様の凹凸構造を含んでおり、光散乱面としての役割を果たす。金属材料層ＭＬは、銀及びアルミニウムなどの金属又は合金からなる。金属材料層ＭＬは、例えば、蒸着法又はスパッタリング法により形成することができる。

平坦化層ＦＬは、金属材料層ＭＬを被覆している。平坦化層ＦＬは、略平坦な表面を有している。平坦化層ＦＬは、例えば、アクリル樹脂からなる。平坦化層ＦＬは、例えば、溶液塗布法により形成することができる。平坦化層ＦＬは、省略してもよい。

この発光装置において、光散乱性反射層ＲＥＦは、光の進行方向を変える光取り出し層としての役割を果たす。したがって、この発光装置は、内部に閉じ込められる光が少ない。また、この発光装置では、透明基板ＳＵＢの有機ＥＬ素子ＯＬＥＤを形成した面の裏面側に光散乱性反射層ＲＥＦを設置しているので、金属材料層ＭＬの表面に設ける凹凸構造を高い自由度で設計することができる。例えば、先の凹凸面の最大傾斜角を大きくして、光散乱性反射層ＲＥＦの光散乱能を高めることができる。それゆえ、この構成を採用した場合も、高い発光効率を達成することが可能となる。例えば、この構成を採用した場合、光散乱性反射層ＲＥＦの代わりに金属からなる鏡面反射層を使用した場合に達成可能な発光効率の約１．６倍の発光効率を達成することができる。

また、凹凸構造を高い自由度で設計することができるので、例えば、発光装置が前方に放出する光の広がり角の制御が容易である。すなわち、指向性の制御が容易である。

以上説明した発光装置は、様々な用途に適用可能である。例えば、上述した発光装置は、照明装置又はその一部として利用してもよい。或いは、上述した発光装置は、表示装置又はその一部として利用してもよい。

本発明の第１態様に係る発光装置を概略的に示す断面図。 本発明の第２態様に係る発光装置を概略的に示す断面図。 本発明の第３態様に係る発光装置を概略的に示す断面図。

符号の説明

ＡＮＤ…下部電極、ＣＴＤ…上部電極、ＥＭＬ…発光層、ＥＴＬ…電子輸送層、ＦＬ…平坦化層、ＨＴＬ…正孔輸送層、ＭＬ…金属材料層、ＯＬＥＤ…有機ＥＬ素子、ＯＣ…光学結合層、ＲＥＦ…光散乱性反射層、ＲＬ…レリーフ層、ＳＵＢ…透明基板、ＳＵＢ’…基板、ＴＰ…透明粒子、ＴＲ…透明樹脂。

Claims (6)

1. 透明基板と、
   前記透明基板の一方の主面と向き合った光透過性の下部電極と、前記下部電極を間に挟んで前記透明基板と向き合った光透過性の上部電極と、前記下部電極と前記上部電極との間に介在した発光層とを含んだ有機ＥＬ素子と、
   前記透明基板の他方の主面と向き合った光散乱性反射層とを具備したことを特徴とする上面発光型の発光装置。
2. 前記光散乱性反射層は透明樹脂とこの中に分散された透明粒子とを含んだことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 前記透明粒子は空孔であることを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
4. 前記透明粒子は固体である請求項２に記載の発光装置。
5. 前記光散乱性反射層は表面に凹凸構造が設けられた金属層であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
6. 前記透明基板と前記光散乱性反射層との間に介在し、前記透明基板と比較して屈折率がより高い光学結合層をさらに具備したことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の発光装置。

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