(57)【要約】  光取り出し効率を向上させた有機エレクトロルミネッセンス素子及びそれを用いた正面輝度が高く画素滲みの少ない表示装置を提供する。  本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、発光層、発光層を挟持する一対の電極、及び発光層から見て光取り出し側に層状光取り出し要素を具備し、かつ当該層状光取り出し要素がマトリックスとその中に分散・配置された複数のドメインとからなる要素である、有機エレクトロルミネッセンス素子であって、当該ドメインに入射した光の散乱光強度分布に一定の関係を有することを特徴とする。
2010055773.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光層、発光層を挟持する一対の電極、及び発光層から見て光取り出し側に層状光取り出し要素を具備し、かつ当該層状光取り出し要素がマトリックスとその中に分散・配置された複数のドメインとからなる要素である、有機エレクトロルミネッセンス素子であって、（１）前記発光層から出射される光のうち有機エレクトロルミネッセンス素子表面と空気との間の界面で全反射される光及び全反射されない光をそれぞれＬ１及びＬ２とし、かつ当該マトリックス中のドメインにＬ１及びＬ２を入射した後の散乱光強度分布のうち、有機エレクトロルミネッセンス素子表面に対する法線とＬ１及びＬ２の入射方向を含む面における散乱光強度分布をそれぞれＳ１及びＳ２としたとき、Ｓ１がＳ２よりも大きく、（２）当該有機エレクトロルミネッセンス素子表面に対する法線とＬ１の入射方向で形成される面に対して垂直でありかつＬ１の入射方向を含む面でのＬ１の散乱光強度分布をＳ３としたとき、Ｓ３よりもＳ１が大きい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】
前記散乱光強度分布Ｓ１における入射光Ｌ１のドメインへの入射方向の散乱光強度が、散乱光強度分布Ｓ２における入射光Ｌ２のドメインへの入射方向の散乱光強度よりも大きい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素子。
【請求項３】
前記層状光取り出し要素に含まれるドメインの厚さがマトリックス中の光の波長の１／２から１／１０の範囲であり、ドメインの平面での円相当径がマトリックス中の光の波長と同等から２５倍の範囲であり、ドメインとマトリックスの厚さ方向の屈折率差が０．０２より大きいことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
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素子を用いた表示装置であって、層状光取り出し要素と発光層の対向する表面間の距離が５０μｍ以下であることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光取り出し効率を向上させた有機エレクトロルミネッセンス素子及びそれを用いた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス素子（以下「有機ＥＬ素子」ともいう。）は、二つの電極間に挟まれた有機エレクトロルミネッセンス層において電子及びホールの結合により発光する素子である。現在、この素子を用いた照明やディスプレイ等の開発が盛んに行われているが、発光の利用効率の向上が大きな課題となっている。有機エレクトロルミネッセンス素子の発光は、高屈折率な有機層中でおこるため発光が外部に取り出せないというのが原因の一つである。具体的には、発光層で発生した光が空気界面での全反射により、光が閉じ込められる現象である。【０００３】
“光閉じ込め現象”を図１に模式的に図示する。図１には、高屈折率の発光層中の発光点からの発生する光線の一部（空気界面の方向へ向かう角度の一部）及び有機ＥＬ素子〜空気界面で起こる光の挙動を示している。図１から明らかなように、発光点から発生した光は有機ＥＬ素子〜空気界面において、有機ＥＬ素子表面及び空気の屈折率で規定される臨界角に従い、臨界角を超える角度で有機ＥＬ素子〜空気界面に入射した光は全反射を起こし、光を素子外部に取り出すことが出来ない。【０００４】
この問題に対して、発光点から空気界面に到るまでの経路において光散乱層等に代表される光路変換素子を用いて光取り出し効率を上昇させる提案がなされている（例えば特許文献１〜３参照）。例えば、特許文献１には、光取り出し用散乱層であり、層を通過する光の平行線透過率と層の中を伝搬する光に対して層を透過する光に対する散乱を大きくした照明用光取り出し層などが提案されている。【０００５】
しかしながら、上記特許文献１等では散乱の度合いを規定しているに過ぎず未だ十分な効果を上げるには至っていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４０８３８１２号明細書
【特許文献２】特開２００３−２０８９７４号公報
【特許文献３】特開２００４−９５５４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記問題・状況に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、光取り出し効率を向上させた有機エレクトロルミネッセンス素子及びそれを用いた正面輝度が高く画素滲みの少ない表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る上記課題は以下の手段により解決される。【０００９】
１．発光層、発光層を挟持する一対の電極、及び発光層から見て光取り出し側に層状光取り出し要素を具備し、かつ当該層状光取り出し要素がマトリックスとその中に分散・配置された複数のドメインとからなる要素である、有機エレクトロルミネッセンス素子であって、（１）前記発光層から出射される光のうち有機エレクトロルミネッセンス素子表面と空気との間の界面で全反射される光及び全反射されない光をそれぞれＬ１及びＬ２とし、かつ当該マトリックス中のドメインにＬ１及びＬ２を入射した後の散乱光強度分布のうち、有機エレクトロルミネッセンス素子表面に対する法線とＬ１及びＬ２の入射方向を含む面における散乱光強度分布をそれぞれＳ１及びＳ２としたとき、Ｓ１がＳ２よりも大きく、（２）当該有機エレクトロルミネッセンス素子表面に対する法線とＬ１の入射方向で形成される面に対して垂直でありかつＬ１の入射方向を含む面でのＬ１の散乱光強度分布をＳ３としたとき、Ｓ３よりもＳ１が大きいことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。【００１０】
２．前記散乱光強度分布Ｓ１における入射光Ｌ１のドメインへの入射方向の散乱光強度が、散乱光強度分布Ｓ２における入射光Ｌ２のドメインへの入射方向の散乱光強度よりも大きい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。【００１１】
３．前記層状光取り出し要素に含まれるドメインの厚さがマトリックス中の光の波長の１／２から１／１０の範囲であり、ドメインの平面での円相当径がマトリックス中の光の波長と同等から２５倍の範囲であり、ドメインとマトリックスの厚さ方向の屈折率差が０．０２より大きいことを特徴とする前記１又は前記２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。【００１２】
４．前記１から前記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素子を用いた表示装置であって、層状光取り出し要素と発光層の対向する表面間の距離が５０μｍ以下であることを特徴とする表示装置。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の上記手段により、光取り出し効率を向上させた有機エレクトロルミネッセンス素子及びそれを用いた正面輝度が高く画素滲みの少ない表示装置を提供することができる。これにより、光利用効率が向上した照明装置及び表示装置（ディスプレイ）を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】“光閉じ込め現象”を示す模式図
【図２】有機ＥＬ素子表面に対する法線を含む面での層状光取り出し要素の断面図、入射光Ｌ１及びＬ２の関係を示す。
【図３】発光層、散乱層、基板層、空気層からなる仮想的積層構造の模式図
【図４】有機ＥＬ素子表面に対しての法線と入射光Ｌ１及びＬ２の入射方向を含む平面、当該平面内でＬ１に対する散乱光強度分布Ｓ１及びＬ２に対する散乱光強度分布Ｓ２を示す模式図
【図５】散乱光強度分布Ｓ１及びＳ３の評価面を示した模式図
【図６】散乱光強度分布を示す模式図；（ａ）入射光Ｌ１に対するＡ面での散乱光強度分布Ｓ１、（ｂ）Ｂ面における散乱光強度分布Ｓ３
【図７】本発明の有機ＥＬ素子の一例を模式的に示した断面図
【図８】実施形態の有機ＥＬ表示装置の一例を示す図；（Ａ）概略構成図、（Ｂ）画素回路の構成図
【図９】実施形態の有機ＥＬ表示装置の断面構造を示す模式断面図
【図１０】散乱光強度分布（一例）を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子（以下「有機ＥＬ素子」ともいう。）は、発光層、発光層を挟持する一対の電極、及び発光層から見て光取り出し側に層状光取り出し要素を具備し、かつ当該層状光取り出し要素がマトリックスとその中に分散・配置された複数のドメインとからなる要素である、有機エレクトロルミネッセンス素子であって、（１）前記発光層から出射される光のうち有機エレクトロルミネッセンス素子表面と空気との間の界面で全反射される光及び全反射されない光をそれぞれＬ１及びＬ２とし、かつ当該マトリックス中のドメインにＬ１及びＬ２を入射した後の散乱光強度分布のうち、有機エレクトロルミネッセンス素子表面に対する法線とＬ１及びＬ２の入射方向を含む面における散乱光強度分布をそれぞれＳ１及びＳ２としたとき、Ｓ１がＳ２よりも大きく、（２）当該有機エレクトロルミネッセンス素子表面に対する法線とＬ１の入射方向で形成される面に対して垂直でありかつＬ１の入射方向を含む面でのＬ１の散乱光強度分布をＳ３としたとき、Ｓ３よりもＳ１が大きいことを特徴とする。この特徴は、請求項１から請求項４までの請求項に係る発明に共通する技術的特徴である。
【００１６】
なお、本願において、「マトリックス」とは、ドメインを含有し保持する媒体として機能する基材ないし基盤（母体）をいう。本発明においては、後述する各種樹脂等をマトリックスとして用いる。また、「ドメイン」とは、マトリックスとは異なる屈折率を有し、光を散乱させる機能を有する物質からなる個々に独立した微小領域をいう。本発明においては、後述する各種無機又は有機粒子をドメインとして用いる。
【００１７】
本発明に係る散乱光強度分布の大小の評価方法については、後述する実施例において詳しく説明するが、一定条件下で測定した散乱光強度の標準偏差値を指標とした。
【００１８】
本発明の実施態様としては、前記散乱光強度分布Ｓ１における入射光Ｌ１のドメインへの入射方向の散乱光強度が、散乱光強度分布Ｓ２における入射光Ｌ２のドメインへの入射方向の散乱光強度よりも大きい態様であることが好ましい。また、当該層状光取り出し要素に含まれるドメインの厚さがマトリックス中の光の波長の１／２から１／１０の範囲であり、ドメインの平面での円相当径がマトリックス中の光の波長と同等から２５倍の範囲であり、ドメインとマトリックスの厚さ方向の屈折率差が０．０２より大きいことを特徴とする前記１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００１９】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、照明装置だけでなく、表示装置にも好適に用いることができるが、その場合、層状光取り出し要素と発光層の対向する表面間の距離は、５０μｍ以下であることが好ましい。
【００２０】
以下、本発明とその構成要素、及び本発明を実施するための最良の形態・態様について詳細な説明をする。
【００２１】
（本発明の有機エレクトロルミネッセンス用光素子の構成の概要）
本発明の有機エレクトロルミネッセンス用光素子は、発光層、発光層を挟持する一対の電極、及び発光層から見て光取り出し側に層状光取り出し要素を具備し、かつ当該層状光取り出し要素がマトリックスとその中に分散・配置された複数のドメインとからなる要素であることを特徴とする。
【００２２】
電極は、発光層へ電子及びホール（以下「正孔」ともいう。）を導入するために、発光層に隣接しているのが好ましい。また、電子及びホールの再結合を防止する等の目的で電子注入層、電子輸送層、正孔注入層、正孔輸送層等の各種機能層を発光層と一対の電極の間に配置することも発光効率を上げる目的で好ましく用いられる。
【００２３】
本発明に係る層状光取り出し要素は、発光層、光取り出し側電極、層状光取り出し要素の順に配置されていて、光取り出し側に位置している。
【００２４】
層状光取り出し要素は、複数のドメイン及びマトリックスから構成されている。すなわち、層状光取り出し要素は、ドメイン及びマトリックスからなり、当該ドメインはマトリックス中に分散・配置（配列）されている。
【００２５】
（ドメイン及びマトリックスの光散乱特性）
本発明では、光取り出し効率の改善のために、ドメイン及びマトリックスの光散乱特性が非常に重要となる。以下、図を参照して説明する。
【００２６】
図２に入射光Ｌ１及びＬ２の関係を簡略のため二次元で示す。図２は、有機エレクトロルミネッセンス素子表面に対する法線を含む面での層状光取り出し要素の断面であり、破線はＬ１及びＬ２の境界線を示している。図２の中央部分にドメインの存在、周囲にマトリックスを想定している。上記図２では、全反射を受ける光および受けない光（Ｌ１及びＬ２）を二次元的に境界線示したが、実際には三次元的に光の入射角度が収まるかどうかで境界線が決定されるため、その境界は円錐形状の境界面である。
【００２７】
有機エレクトロルミネッセンス素子表面の屈折率及び空気界面の屈折率により全反射される光及び全反射されない光の角度（臨界角）が以下の式１のように規定される。
θ＝ｓｉｎ−１（ｎ０／ｎ１）・・・・・（式１）
式１中でｎ１は、マトリックスの屈折率であり、ｎ０は有機ＥＬ素子〜空気界面における空気側の屈折率である。具体的には、ｎ１を１．５、ｎ０の屈折率を１とした場合には、θが約４２°となる。この例の場合、約４２°を境界（三次元的には境界面）としてＬ１及びＬ２が定義される。なお、本発明におけるＬ１及びＬ２の定義においては、有機エレクトロルミネッセンス素子表面を平滑にした場合の、光の全反射の角度を測定することにより、Ｌ１およびＬ２を決定することとする。
【００２８】
特許文献１（公知文献）には、光散乱層から光が離れる方向の光よりも光散乱層内で閉じ込められる光をより強く散乱させ光取り出し効率を上げる手法が記載されている。しかしながら、光散乱層を離れたとしても有機エレクトロルミネッセンス表面において全反射の影響と受けることがありこれが十分に光取り出し効果を得られない原因であると推定している。
【００２９】
前述の光取り出し効率が上がらない原因を具体的な構成を上げて説明を行う。例えば、電極／発光層／電極／層状光取り出し要素／基板の構成に於いて考える。特許文献１に記載の散乱層のマトリックス部分の屈折率を１．８、基板の屈折率を１．６とした場合、散乱層からはなれる基板に進入する光の角度は、約６３°以内である。しかしながら、基板に進入した場合でも基板内での角度が約３９°以内（基板及び空気の屈折率により規定される臨界角）に入っていない場合には有機エレクトロルミネッセンス素子表面での全反射をうける十分に光取り出し効果を発揮する事が出来ない。本発明においては、「有機エレクトロルミネッセンス素子表面」とは、当該素子の光が放出される側の最表面をいい、上記例（電極／発光層／電極／層状光取り出し要素／基板の構成）においては、発光層から最も離れた位置であるため基板表面である。
【００３０】
図３に公知例の光取り出しの様子を光線追跡により示した。仮想的に発光層（屈折率２．０）、散乱層（屈折率１．８）、基板層（屈折率１．６）、空気層（屈折率１．０）からなる構成からなっている。図３から、散乱層を離れても基板空気界面での反射により多くの光が全反射を受けて出てこないことが容易に理解できる。図３は二次元断面における光取り出し不全の結果であるが、実際の素子構造は３次元であるため全反射におけるロスは二次元で観察した状況よりもさらに深刻である。
【００３１】
本発明では、層状光取り出し要素から有機エレクトロルミネッセンス素子表面で全反射を改善することから光取り出し効率が改善されたと推定している。
【００３２】
次に、Ｌ１及びＬ２に対してドメイン及びマトリックスがどのように作用するかについて図４を用いて模式的に説明する。
【００３３】
図４は、有機エレクトロルミネッセンス素子表面に対しての法線とＬ１及びＬ２の入射方向を含む面である。図４中に、前記平面内でＬ１に対する散乱光強度分布Ｓ１及びＬ２に対する散乱光強度分布Ｓ２を図示している。本発明においては、散乱光強度分布Ｓ１が散乱光強度分布Ｓ２に対して大きいことを特徴としている。これにより発光層から有機ＥＬ素子外へ出る光のうち有機ＥＬ素子と空気界面で全反射される光に対して効果的に光の角度変換を行い輝度向上が可能になると考えている。
【００３４】
図４はＬ１及びＬ２が同一平面内にあるように図示しているが、実際の有機エレクトロルミネッセンス素子は３次元構造をしているため、Ｌ１及びＬ２は必ずしも同一平面にあるわけではなく、図４における有機エレクトロルミネッセンス素子表面に対する法線方向を軸として回転した評価面が存在する。本発明に於いては、この軸を中心として回転させた評価面をそれぞれ等価な物として評価し、図４に示したような二次元平面として評価した散乱光強度分布のことをＳ１及びＳ２とする。
【００３５】
本発明では有機エレクトロルミネッセンス素子表面に対する法線とＬ１の入射方向で形成される面に対して垂直であり、かつＬ１の入射方向を含む面でのＬ１の散乱光強度分布をＳ３とした時、Ｓ３よりもＳ１が大きいことを特徴とする。
【００３６】
本発明に係るＳ１及びＳ３の関係を説明するために、図５、図６（ａ）、図６（ｂ）の模式図を示す。
【００３７】
本発明に係るＳ１及びＳ３の評価面を図５に示す。入射光Ｌ１と有機エレクトロルミネッセンス素子表面に対する法線方向で定義される面をＡ面とすると、Ｌ１を含みＡ面と垂直な関係にあるＢ面を定義することができる。図５に於いては、実線で示されるのがＡ面であり、破線で示されるのがＢ面である。
【００３８】
図６（ａ）はＬ１に対するＡ面での散乱光強度分布Ｓ１であり、図６（ｂ）はＢ面における散乱光強度分布Ｓ３を示している。本発明に於いては、散乱光強度分布Ｓ１と散乱光強度分布Ｓ３を比較した場合に、Ｓ３よりもＳ１が大きいことを特徴とする。
【００３９】
本発明におけるＳ１は、有機ＥＬ素子中で本来閉じ込められる光Ｌ１に関して、取り出し方向への角度変換の確率と相関する指標であり、Ｓ３はＬ１に対しての散乱の光取り出し方向への変換に寄与しない角度変換の確率と相関する指標となる。
【００４０】
本発明に係る層状光取り出し要素の中にあるあるドメインに光が当たった場合、その光は散乱され角度変換される。角度変換された光のうち光取り出しに寄与するのは、ディスプレイ法線方向となす角が小さくなる角度変換であり、法線方向となす角が変わらない角度変化は光取り出しには寄与しないと考えている。このため、Ｓ３よりもＳ１が大きい方が光取り出し効率を上げるのに有効である。
【００４１】
なお、本発明におけるＬ１、Ｌ２は前述したドメインに入射する角度範囲で定義される全て光線であり、同様にＳ１、Ｓ２、Ｓ３も前記Ｌ１及びＬ２に対する散乱光強度分布である。Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３には、後述する電磁場シミュレーションを用いて立体角辺りのＬ１及びＬ２角度範囲にある光に対しての立体角が等価になるように平均値を用いた。
【００４２】
特許文献１では、散乱層を透過する光にとその他の方向の光の散乱の強弱について記載されているが、散乱層中を伝搬する光を散乱させた場合でもその散乱の方向が光取り出しに有効に寄与しない場合、散乱層内部での光の減衰、有機ＥＬ素子の側面方向への光の流出が起こることになり十分な光取り出し効果は得られない。特にディスプレイ用途に於いては、ディスプレイ側面方向への光の移動は意図した位置からの発光につながらず画像のぼやけやコントラストの低下をもたらすため大きな課題となる。
【００４３】
本発明での光取り出し効率の向上は、散乱の方向の制御を行うことにより高効率に光取り出しを行う点が異なる点であると考えている。
【００４４】
本発明において、Ｌ１及びＬ２に対する散乱光強度分布Ｓ１及びＳ２において、Ｓ１のピークがＳ２のピークよりも大きいことを特徴とする。
【００４５】
波長に対して十分に大きいドメインを考えた場合、そのドメインが光に対する光学的な大きさは物理的な大きさにほぼ等しい。波長に対して十分に大きな球状の吸収体を考えた時に、光に及ぼす影響（影として一般的に観察される。）は球状の吸収体の射影面積にほぼ等しい。一方、ドメインが波長に対してほぼ等しいサイズから更に小さなサイズになった場合、光は波としての性質で振舞うようになり、物理的な大きさと光学的な大きさとは異なる。物理的に小さいサイズであっても、光に及ぼす単位面積当たりの影響（単位面積当たりの角度変換の効率）は大きくなる。本発明に係るＳ１及びＳ２の関係は、この効果を表す指標である。
【００４６】
本発明において、ドメインの厚さがマトリックス中の光の波長の１／２から１／１０の範囲であり、ドメインの平面での円相当径がマトリックス中の光の波長と同等から２５倍の範囲であり、ドメインとマトリックスの厚さ方向の屈折率差が０．０２より大きいことを特徴とする。
【００４７】
本発明でいう「マトリックス中の光の波長」とは、可視領域での光の波長のことであり、４００ｎｍから７００ｎｍの範囲の可視領域の波長をマトリックスの屈折率で割った値である。具体的には、マトリックスの屈折率を１．５とした場合には４００ｎｍから７００ｎｍは２６７ｎｍから４６７ｎｍの範囲であるため、１／２から１／１０の範囲は、ドメインの厚さは２７ｎｍから２３３ｎｍの範囲である。本発明では、Ｌ１に対する散乱光強度分布Ｓ１を大きくすることが重要な要因である。そのためドメインの厚さは波長の１／２以下であると光は波としての振る舞いをするため散乱光強度分布が大きくなる。また、波長に対して小さくなり過ぎると光はドメインを判別出来なくなるため散乱が起こり難くなると推定している。また、有機ＥＬ素子の発光の波長特性にもよるが、全域での上昇を考慮した場合には４７ｎｍから１３３ｎｍが好ましい。
【００４８】
ドメインの平面での円相当径がマトリックス中の波長と同等から２５倍の範囲を具体的な数値で述べる。マトリックスの屈折率を１．５とした場合、波長４００ｎｍから７００ｎｍは、２６７ｎｍから４６７ｎｍの範囲であり、Ｌ２に対する散乱光強度分布Ｓ２の特性を保つために、２６６ｎｍから１１．６μｍの範囲である。また有機ＥＬ素子の発光の波長特性にもよるが、４６７ｎｍから６．６μの範囲であることが好ましい。
【００４９】
また、ドメインとマトリックスの厚さ方向の屈折率差が０の場合には、光はドメイン及びマトリックスの差を認識できないため、０．０２以上の屈折率差があることを特徴とする。
【００５０】
本発明においてディスプレイ用途での層状の光取り出し要素と発光層の距離は５０μ以下であることを特徴とする。ディスプレイ用途の場合、画素毎に光の取り出し領域が決定されており、特定の画素からの光は、有機ＥＬ素子表面の特定の範囲から出射されることが重要である。
【００５１】
層状光取り出し要素と発光層の距離とは、両層の向かい合った面の距離のことを表している。
【００５２】
層状光取り出し要素と発光層の距離は、３０μ以下が好ましく、１０μ以下がさらに好ましい。
【００５３】
（ドメイン）
本願において、「ドメイン」とは、マトリックスとは異なる屈折率を有し、光を散乱させる機能を有する物質からなる個々に独立した微小領域をいう。
【００５４】
本発明に係るドメインの形状決定因子としては、上記したドメイン中の可視光線に対する関係で決定される厚さ及び円相当径である。この条件を満足すれば、適宜形状は選択することが可能である。ドメイン及びマトリックスが前記した条件を満足すれば、不定形の凝集物などを用いることも可能である。中でも多角平板状、楕円球状、円板状などが好適に使用できる。
【００５５】
ドメインの円相当径としては、マトリックスとの屈折率で決定される値であるがおおよそ０．５μから１０μの範囲であることが好ましく、１μから５μの範囲であることがさらに好ましい。
【００５６】
ドメインの厚さも円相当径もマトリックスとの屈折率により左右されるが、おおよそ３０ｎｍから２５０ｎｍの範囲が好ましく、５０ｎｍから１５０ｎｍの範囲が最も好ましい。
【００５７】
本発明に使用されるドメインの屈折率は、マトリックスとの屈折率差により規定される範囲であれば適宜変更することが可能であるが、厚さ方向のマトリックスとの屈折率差は０．０２以上が好ましく、０．０５以上がさらに好ましい。また、異方性に異方性を持つドメインを用いることも可能である。
【００５８】
本発明で光取出し効率の向上を達成する際にＳ１、Ｓ２、Ｓ３を変化させるための手段としては、ドメインおよびマトリックスの屈折率とドメインの形状を変化させ本発明のＳ１、Ｓ２、Ｓ３の値となるように設定することが重要となると考えている。特に、ドメインの厚さが波長に対して小さい場合には、散乱強度の単位射影面積あたりの効果が大きくなりこのような観点から高アスペクト比の粒子で高い効果が期待できると推定している。
【００５９】
本発明に用いられるドメインの具体例を示す。
【００６０】
無機系の平板粒子としては、マスコバイト（白雲母）、フロゴバイト（金雲母）、バイオタイト（黒雲母）、セリサイト（絹雲母）、フッ素金雲母（人造雲母）などの雲母（マイカ）類や、カオリン（クレー）、タルク（滑石）、モンモリロナイトなどの他、薄片状の、酸化アルミニウム・酸化チタン・酸化亜鉛・酸化ケイ素やこれらを複合したもの、平板状の炭酸カルシウムなど、更には、平板状に形状制御された塩化銀、臭化銀、沃化銀、沃臭化銀、臭塩化銀、沃塩化銀、沃臭塩化銀等のハロゲン化銀などが用いられる。
【００６１】
雲母類としては、例えば、山口雲母工業所製Ａ−１１、Ａ−２１、Ａ−４１、ＡＢ−２５Ｓ、ＳＹＡ−２１Ｒ、ＳＹＡ−４１Ｒ、ＳＪ−００５、ＳＪ−０１０、ＣＳ−３２５ＤＣ、Ｙ−１８００、Ｙ−２３００Ｘ、Ｙ−２４００、Ｙ−３０００、ＳＡ−３１０、ＳＡ−３５０、ＦＡ−４５０、ＮＣＣ−３２２、ＮＣＦ−３２２、ＴＭ−１０、ＴＭ−２０などや、コープケミカル社製ミクロマイカＭＫ−１００Ｆ、Ｓ１ＭＫ、ＭＫ−１００、ＭＫ−２００、ＭＫ−３００や、同社製ソフシマＭＥ−１００、同ＭＡＥ、同ＭＴＥ、同ＭＥＥ、同ＭＰＥなどが用いられる。
【００６２】
カオリン、タルクなどのスメクタイト類としては、例えば、山口雲母工業所製ＦＫ−５００Ｓ、ＦＫ−３００Ｓ、ＣＴ−３５などや、コープケミカル社製ルーセンタイトＳＷＮ、同ＳＷＦ、同ＳＡＮ、同ＳＡＮ３１６、同ＳＴＮ、同ＳＥＮ、同ＳＰＮなどが挙げられる。
【００６３】
薄片状の酸化アルミニウムとしては、例えば、キンセイマテック社製のセラフＹＦＡ００６１０、同０２０２５、同０２０５０、同０５０２５、同０５０７０、同０７０７０、同１００３０や、朝日化学工業社製ルクセレンＦＡＯなどが挙げられる。
【００６４】
薄片状の酸化チタンとしては、例えば、朝日化学工業社製ルクセレンシルクＤ、同Ｈ、同ＵＶ、ルクセレンＰＣ、同ＯＤＴなどが挙げられる。
【００６５】
薄片状の酸化亜鉛としては、例えば、朝日化学工業社製ルクセレンＦＺＴなどが挙げられる。
【００６６】
薄片状の酸化ケイ素としては、例えば、朝日化学工業社製ケミセレンや、日本板硝子社製ＳＧフレーク、ＴＳＧ９、ＴＳＧ３０、ＮＴＳ３０Ｋ３ＴＡ、ＮＰＴ３０Ｋ３ＴＡなどが挙げられる。
【００６７】
平板状の炭酸カルシウムとしては、ニューライム社製の六角板状、円盤状、鱗片状のものなどが用いられる。
【００６８】
有機系の平板粒子としては、例えば、特開平１１−１９９７０６号公報に開示されているような製造方法を用いて作られる、ポリアミド系、ポリエステル系、ポリエーテル系、ポリスルフィド系、ポリオレフィン系、フッ素樹脂系またはポリビニルアルコール系のものなどが用いられる。
【００６９】
上記、無機系、有機系、あるいはこれらの複合系いずれの平板粒子においても、マトリックスとの親和性を高めるため、公知の各種表面改質剤・手法を用いて表面処理することができる。
【００７０】
本発明に用いられるドメインの形状は、マトリックス部分のみを溶解してドメインのみを抽出して走査型電子顕微鏡で観察する方法や層状光取り出し要素を切断してその断面を走査型電子顕微鏡観察する手法やミクロトームなどで薄層状に加工した後に、透過型電子顕微鏡で観察する等の公知の測定評価手法により評価することが可能である。
【００７１】
本発明に用いられるドメインは、無機物質、有機物質、有機／無機複合物のいずれであっても構わないし、その物質の状態が固体に限定されるものではなく、液体でも気体でも構わない。ドドメインが液体の例としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（以下ＰＥＴと略す）のような熱可塑性樹脂中（マトリックス）に、常温で液体の状態を示しかつＰＥＴとの相溶性が低いＵＶ吸収化合物などを分散させ、ＰＥＴ（ドメイン）とともに溶融押出法にて製膜後、二軸延伸したフィルムが挙げられる。二軸延伸後の各ＵＶ吸収化合物からなるドメインは、周囲のＰＥＴに追随して面方向に形が伸びるため、楕円球状の分散体となる。ＰＥＴとＵＶ吸収化合物の平均屈折率の差が０．０２以上異なるようにＵＶ吸収化合物（ドメイン）の種類を選択するとともに延伸倍率を制御することにより、本発明に係る層状光取り出し要素を得ることができる。また、ドメインが気体の例としては、例えば、ＰＥＴ（マトリックス）中に、ＰＥＴと平均屈折率に殆ど差がない無機粒子を添加し、先程と同様、ＰＥＴとともに溶融押出法にて製膜後、二軸延伸したフィルムが挙げられる。ＰＥＴを二軸延伸することにより、各無機粒子とＰＥＴとの界面を起点とした微細な空隙が形成されドメインとなる。添加する無機粒子は、屈折率が分散媒のＰＥＴと近いものを選択しているため、光学的には何ら影響を及ぼさない。無機粒子のサイズや添加濃度、延伸倍率を制御することにより、本発明において狙う散乱特性を示す層状光取り出し要素を得ることができる。
【００７２】
（マトリックス）
本願において、「マトリックス」とは、ドメインを含有し保持する媒体として機能する基材ないし基盤（母体）をいう。
【００７３】
本発明に用いられるマトリックスは、可視光領域で実質的に透明な材料を用いることが好ましい。具体的には、例えばトリアセチルセルロースやセルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレートのようなセルロースエステル系樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィンポリマー、架橋ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリサルフォン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂などの非晶性熱可塑性樹脂や、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリブチレンテレフタレート、芳香族ポリエステル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂などの結晶性熱可塑性樹脂などを用いることができる。更には、上記熱可塑性樹脂の基材あるいはガラス基材上にアクリル系、エポキシ系、ウレタン系などの紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂で構成された樹脂を先述の平板粒子とともに塗布することも好ましい。
【００７４】
（ドメインの配置・配向性）
本発明に係る層状光取り出し要素におけるドメインの配置・配向性は、該層状光取り出し要素の面方向と個々のドメインの主平面が概ね平行になっていることが好ましい。換言すれば、該層状光取り出し要素の面に対して法線の方向（厚さ方向）に対し、個々のドメインの主平面の法線方向が概ね同じ方向であることが好ましいことを意味する。本発明において、該層状光取り出し要素の厚さ方向と、個々のドメインの主平面の法線方向とのなす角度の絶対値αの平均は、３０°以内であることが好ましく、２０°以内であることが更に好ましく、１０°以内であることが最も好ましい。ここで、αを求める評価方向としては、厳密に３次元的に測定し評価することは通常極めて困難なため、該層状光取り出し要素を作製する際のせん断力のかかる方向、例えば塗布方向あるいは溶液流延方向といった所謂マシーンディレクションに平行な層の断面を電子顕微鏡で観察することにより、個々のドメインの断面から、その法線方向と層の厚さ方向とのなす角度を画像処理ソフトなどで評価する方法を採用することとする。
【００７５】
上記好ましい配置・配向性を実現させる方法としては、平均アスペクト比の高い平板粒子を選択したり、層形成時に高粘度の平板粒子含有の溶液を用意し、この溶液をシート状あるいはフィルム状に延ばす際に層の面方向に強いせん断力が加わるようにしたり、十分に平板粒子の主平面が層の面に平行になるになるように、溶剤を多量に含んでいる形成直後の層が固化するまでの時間を長めにするなど、種々の方法あるいはこれらの組合せが用いられる。
【００７６】
（層状光取り出し要素の製造方法）
本発明に係る層状光取り出し要素の製造方法に特に制約はないが、目安として３０μｍ程度以上の厚さを有するシート状あるいはフィルム状の層を形成する上では、溶液流延法や溶融押出法などで製膜する方法、あるいはその製膜後、適宜延伸して薄膜化する方法などが好ましく用いられる。また、３０μｍ程度未満の厚さを有する層を形成する場合には、各種塗布、印刷、インクジェット方法などが好ましく用いられる。
【００７７】
《本発明の有機ＥＬ素子の構成》
本発明の有機ＥＬ素子の構成について説明する。図７は、本発明の有機ＥＬ素子の一例を模式的に示した断面図である。この図に示すＥＬ素子１は、基板２上に、陽極３、有機層４、陰極５、及び本発明に係る層状光取り出し要素６をこの順に積層した構成になっている。このうち有機層４は、陽極３側から順に、例えば正孔注入層４ａ、正孔輸送層４ｂ、発光層４ｃ、及び電子輸送層４ｄを積層した構成となっている。以下においては、このような積層構成の有機ＥＬ素子１が、基板２と反対側から光を取り出す所謂トップエミッション型の素子として構成されていることとし、この場合の各層の詳細を基板２側から順に説明する。
【００７８】
＜基板＞
基板２は、その一主面側に有機ＥＬ素子１が配列形成される支持体であって、公知のものであって良く、例えば、石英、ガラス、金属箔、もしくは樹脂製のフィルムやシートなどが用いられるこの中でも石英やガラスが好ましく、樹脂製の場合には、その材質としてポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）に代表されるメタクリル樹脂類、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）、ポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ）などのポリエステル類、もしくはポリカーボネート樹脂などが挙げられるが、透水性や透ガス性を抑える積層構造、表面処理を行うことが必要である。
【００７９】
＜陽極＞
陽極３には、効率良く正孔を注入するために電極材料の真空準位からの仕事関数が大きいもの、例えばアルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、モリブテン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）の金属及びその合金さらにはこれらの金属や合金の酸化物等、または、酸化スズ（ＳｎＯ２）とアンチモン（Ｓｂ）との合金、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩｎＺｎＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）とアルミニウム（Ａｌ）との合金、さらにはこれらの金属や合金の酸化物等が、単独または混在させた状態で用いられる。
【００８０】
また、陽極３は、光反射性に優れた第１層と、この上部に設けられた光透過性を有すると共に仕事関数の大きい第２層との積層構造であっても良い。
【００８１】
第１層は、アルミニウムを主成分とする合金からなる。その副成分は、主成分であるアルミニウムよりも相対的に仕事関数が小さい元素を少なくとも一つ含むものでも良い。このような副成分としては、ランタノイド系列元素が好ましい。ランタノイド系列元素の仕事関数は、大きくないが、これらの元素を含むことで陽極の安定性が向上し、かつ陽極のホール注入性も満足する。また副成分として、ランタノイド系列元素の他に、シリコン（Ｓｉ）、銅（Ｃｕ）などの元素を含んでも良い。
【００８２】
第１層を構成するアルミニウム合金層における副成分の含有量は、例えば、アルミニウムを安定化させるＮｄやＮｉ、Ｔｉ等であれば、合計で約１０質量％以下であることが好ましい。これにより、アルミニウム合金層においての反射率を維持しつつ、有機ＥＬ素子の製造プロセスにおいてアルミニウム合金層を安定的に保ち、さらに加工精度及び化学的安定性も得ることができる。また、陽極３の導電性及び基板２との密着性も改善することができる。
【００８３】
また、第２層は、アルミニウム合金の酸化物、モリブデンの酸化物、ジルコニウムの酸化物、クロムの酸化物、及びタンタルの酸化物の少なくとも一つからなる層を例示できる。ここで、例えば、第２層が副成分としてランタノイド系元素を含むアルミニウム合金の酸化物層（自然酸化膜を含む）である場合、ランタノイド系元素の酸化物の透過率が高いため、これを含む第２層の透過率が良好となる。このため、第１層の表面において、高反射率を維持することが可能である。さらに、第２層は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）やＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）などの透明導電層であっても良い。これらの導電層は、陽極３の電子注入特性を改善することができる。
【００８４】
また陽極３は、基板２接する側に、陽極３と基板２との間の密着性を向上させるための導電層を設けて良い。このような導電層としては、ＩＴＯやＩＺＯなどの透明導電層が挙げられる。
【００８５】
そして、この有機ＥＬ素子１を用いて構成される表示装置の駆動方式がアクティブマトリックス方式である場合には、陽極３は画素毎にパターニングされ、基板２に設けられた駆動用の薄膜トランジスタに接続された状態で設けられている。またこの場合、陽極３の上には、ここでの図示を省略したが絶縁膜が設けられ、この絶縁膜の開口部から各画素の陽極３の表面が露出されるように構成されていることとする。
【００８６】
＜正孔注入層／正孔輸送層＞
正孔注入層４ａ及び正孔輸送層４ｂは、それぞれ発光層４ｃへの正孔注入効率を高めるためのものである。このような正孔注入層４ａもしくは正孔輸送層４ｂの材料としては、例えば、ベンジン、スチリルアミン、トリフェニルアミン、ポルフィリン、トリフェニレン、アザトリフェニレン、テトラシアノキノジメタン、トリアゾール、イミダゾール、オキサジアゾール、ポリアリールアルカン、フェニレンジアミン、アリールアミン、オキザゾール、アントラセン、フルオレノン、ヒドラゾン、スチルベンあるいはこれらの誘導体、または、ポリシラン系化合物、ビニルカルバゾール系化合物、チオフェン系化合物あるいはアニリン系化合物等の複素環式共役系のモノマー、オリゴマーあるいはポリマーを用いることができる。
【００８７】
また、上記正孔注入層４ａもしくは正孔輸送層４ｂのさらに具体的な材料としては、α−ナフチルフェニルフェニレンジアミン、ポルフィリン、金属テトラフェニルポルフィリン、金属ナフタロシアニン、ヘキサシアノアザトリフェニレン、７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）、７，７，８，８−テトラシアノ−２，３，５，６−テトラフルオロキノジメタン（Ｆ４−ＴＣＮＱ）、テトラシアノ−４，４，４−トリス（３−メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラキス（ｐ−トリル）ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラフェニル−４，４′−ジアミノビフェニル、Ｎ−フェニルカルバゾール、４−ジ−ｐ−トリルアミノスチルベン、ポリ（パラフェニレンビニレン）、ポリ（チオフェンビニレン）、ポリ（２，２′−チエニルピロール）等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００８８】
＜発光層＞
発光層４ｃは、陽極３側から注入された正孔と、陰極５側から注入された電子とが再結合して発光光を発生する領域である。このような発光層４ｃは、炭素及び水素のみから構成される有機材料で形成された有機薄膜であっても良く、正孔輸送性を示す三級アミンを分子構造中に有する材料を用いて構成された層であっても良い。加えて、発光層４ｃは、ドーパントとして、ベリレン誘導体、クマリン誘導体、ピラン系色素、トリフェニルアミン誘導体等の有機物質を微量含む混合有機薄膜であっても良い。この場合には発光層４ｃを構成するホスト材料（主材料）と、ドーパントとなる材料との共蒸着によって、発光層４ｃが形成される。また特に、正孔輸送性を示す三級アミンを分子構造中に有する材料のうち、分子間相互作用が小さく濃度消光しにくい特徴を有するものであれば、高濃度のドーピングが可能になり、最適なドーパントの１つとして機能する。
【００８９】
以上のような発光層４ｃを構成する材料は、希望する色に応じて選択することが可能である。例えば、青色系統の発光光を得たい場合には、オキサジアゾール誘導体、シクロペンタジエン誘導体、ピラゾロキノリン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、オリゴチオフェン誘導体などが用いられる。緑色系統の発光光を得たい場合には、青色系統の発光層にクマリン６などのクマリン誘導体、キナクリドン誘導体などの既知の緑色色素をドーピングした層が用いられる。赤色系統の発光光を得たい場合には、青色系統または緑色系統の発光層にニールレッド、ＤＣＭ１｛４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−４Ｈ−ピラン｝、ＤＣＪＴ｛４−（ジシアノメチレン）−２−ｔ−ブチル−６−（ジュロリジルスチリル）−ピラン｝などのピラン誘導体、スクアリリウム誘導体、ポルフィリン誘導体、クロリン誘導体、ユーロジリン誘導体などの既知の赤色色素をドーピングした層が用いられる。
【００９０】
尚、この発光層４ｃは、赤色発光層、緑色発光層、青色発光層を積層させた白色発光層であっても良く、また接続層を介して発光層を複数積層させたタンデム構造であっても良い。さらに、発光層４ｃは、電子輸送層を兼ねた電子輸送性発光層であることも可能であり、正孔輸送性の発光層であっても良い。
【００９１】
高分子有機物から形成された高分子有機層の場合には、発光層４ｃを中心に、陽極層３の方向に正孔輸送層４ａだけ備わりうる。高分子正孔輸送層は、ポリエチレンジヒドロキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）や、ポリアニリン（ＰＡＮＩ）などを使用し、インクジェットプリンティング法やスピンコーティング法により陽極層３の上部に形成され、高分子有機発光層は、ポリフェニルビニレン（ＰＰＶ）、可溶性ＰＰＶ、シアノ基付きＰＰＶ、ポリフルオレンなどを使用でき、インクジェットプリンティング法や、スピンコーティング法、またはレーザを利用した熱転写法などの一般的な方法でカラーパターンを形成できる。
【００９２】
＜電子輸送層＞
電子輸送層４ｄは、陰極５から注入される電子を発光層４ｃに輸送するためのものである。電子輸送層４ｄの材料としては、例えば、キノリン、ペリレン、フェナントロリン、ビススチリル、ピラジン、トリアゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、フルオレノン、またはこれらの誘導体や金属錯体が挙げられる。具体的には、トリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（略称Ａｌｑ３）、アントラセン、ナフタレン、フェナントレン、ピレン、アントラセン、ペリレン、ブタジエン、クマリン、アクリジン、スチルベン、１，１０−フェナントロリンまたはこれらの誘導体や金属錯体が挙げられる。
【００９３】
尚、有機層４は、このような層構造に限定されることはなく、その他必要に応じた積層構造を選択することが可能である。
【００９４】
また、発光層４ｃは、正孔輸送性の発光層、電子輸送性の発光層、あるいは両電荷輸送性の発光層として有機ＥＬ素子１に設けられていても良い。さらに、以上の有機層４を構成する各層、例えば正孔注入層４ａ、正孔輸送層４ｂ、発光層４ｃ、電子輸送層４ｄは、それぞれが複数層からなる積層構造であっても良い。
【００９５】
＜陰極＞
次に、このような構成の有機層４上に設けられる陰極５は、例えば、有機層４側から順に第１層５ａ、第２層５ｂを積層させた２層構造で構成されている。
【００９６】
第１層５ａは、仕事関数が小さく、かつ光透過性の良好な材料を用いて構成される。このような材料としては、例えばリチウム（Ｌｉ）の酸化物である酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）や、セシウム（Ｃｓ）の複合酸化物である炭酸セシウム（Ｃｓ２ＣＯ３）、さらにはこれらの酸化物及び複合酸化物の混合物を用いることができる。また、第１層５ａは、このような材料に限定されることはなく、例えば、カルシウム（Ｃａ）、バリウム（Ｂａ）等のアルカリ土類金属、リチウム、セシウム等のアルカリ金属、さらにはインジウム（Ｉｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）等の仕事関数の小さい金属、さらにはこれらの金属の酸化物及び複合酸化物、フッ化物等を、単体でまたはこれらの金属及び酸化物及び複合酸化物、フッ化の混合物や合金として安定性を高めて使用しても良い。
【００９７】
第２層５ｂは、例えば、ＭｇＡｇなどの光透過性を有する層を用いた薄膜により構成されている。この第２層５ｂは、さらに、アルミキノリン錯体、スチリルアミン誘導体、フタロシアニン誘導体等の有機発光材料を含有した混合層であっても良い。この場合には、さらに第３層としてＭｇＡｇのような光透過性を有する層を別途有していてもよい。
【００９８】
以上のような陰極５は、この有機ＥＬ素子１を用いて構成される表示装置の駆動方式がアクティブマトリックス方式である場合、陰極５は、有機層４とここでの図示を省略した上述の絶縁膜とによって、陽極３と絶縁された状態で基板２上にベタ膜状に形成され、各画素の共通電極として用いられる。
【００９９】
尚、陰極５は上記のような積層構造に限定されることはなく、作製されるデバイスの構造に応じて最適な組み合わせ、積層構造を取れば良いことは言うまでもない。例えば、上記の陰極５の構成は、電極各層の機能分離、すなわち有機層４への電子注入を促進させる無機層（第１層５ａ）と、電極を司る無機層（第２層５ｂ）とを分離した積層構造である。しかしながら、有機層４への電子注入を促進させる無機層が、電極を司る無機層を兼ねても良く、これらの層を単層構造として構成しても良い。また、この単層構造上にＩＴＯなどの透明電極を形成した積層構造としても良い。
【０１００】
そして上記した構成の有機ＥＬ素子１に印加する電流は、通常、直流であるが、パルス電流や交流を用いてもよい。電流値、電圧値は、素子が破壊されない範囲内であれば特に制限はないが、有機ＥＬ素子の消費電力や寿命を考慮すると、なるべく小さい電気エネルギーで効率良く発光させることが望ましい。
【０１０１】
さらに、ここでの図示は省略したが、このような構成の有機ＥＬ素子１１は、大気中の水分や酸素等による有機材料の劣化を防止するため保護層（パッシベーション層）で覆われた状態で用いることが好ましい。保護膜には、窒化珪素（代表的には、Ｓｉ３Ｎ４）、酸化珪素（代表的には、ＳｉＯ２）膜、窒化酸化珪素（ＳｉＮｘＯｙ：組成比Ｘ＞Ｙ）膜、酸化窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ：組成比Ｘ＞Ｙ）膜、またはＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ  ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）のような炭素を主成分とする薄膜、ＣＮ（Ｃａｒｂｏｎ  Ｎａｎｏｔｕｂｅ）膜等が用いられる。これらの膜は、単層または積層させた構成とすることが好ましい。なかでも、窒化物からなる保護層は膜質が緻密であり、有機ＥＬ素子１に悪影響を及ぼす水分、酸素、その他不純物に対して極めて高いブロッキング効果を有するため好ましく用いられる。
【０１０２】
以上の実施形態においては、有機ＥＬ素子が上面発光型である場合を例示して本発明を詳細に説明した。しかしながら、本発明の有機ＥＬ素子は、上面発光型への適用に限定されるものではなく、陽極と陰極との間に少なくとも発光層を有する有機層を挟持してなる構成に広く適用可能である。したがって、基板側から順に、陰極、有機層、陽極を順次積層した構成のものや、基板側に位置する電極（陰極または陽極としての下部電極）を透明材料で構成し、基板と反対側に位置する電極（陰極または陽極としての上部電極）を反射材料で構成することによって、下部電極側からのみ光を取り出すようにした、下面発光型の有機ＥＬ素子にも適用可能である。
【０１０３】
さらに、本発明の有機ＥＬ素子は、一対の電極（陽極と陰極）、及びその電極間に有機層が挟持されることによって形成される素子であれば良い。このため、一対の電極及び有機層のみで構成されたものに限定されることはなく、本発明の効果を損なわない範囲で他の構成要素（例えば、無機化合物層や無機成分）が共存することを排除するものではない。
【０１０４】
＜本発明に係る有機ＥＬ素子を適用した産業分野＞
本発明の有機ＥＬ素子は、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。
【０１０５】
すなわち、本発明の有機ＥＬ素子は、様々な電子機器、例えば、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置、ビデオカメラなど、電子機器に入力された映像信号、若しくは、電子機器内で生成した映像信号を、画像若しくは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示装置に適用することが可能である。以下に、本発明が適用される電子機器の一例について説明する。
【０１０６】
発光光源としては、例えば、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が、特にカラーフィルタや光拡散板などと組み合わせた各種表示装置のバックライト、照明用光源としての用途に有効に用いることができる。
【０１０７】
＜照明装置＞
本発明の有機ＥＬ素子は、照明用や露光光源のような一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、単純マトリクス（パッシブマトリクス）方式でもアクティブマトリクス方式でもどちらでもよい。
【０１０８】
本発明に用いられる白色有機エレクトロルミネッセンス素子においては、必要に応じ製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よいし、電極と発光層をパターニングしてもよいし、素子全層をパターニングしてもよい。発光層に用いる発光ドーパント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）特性に対応した波長範囲に適合するように、白金錯体や公知の発光ドーパントの中から任意のものを選択し組み合わせて、白色化すればよい。
【０１０９】
このように、本発明に関わる白色の有機ＥＬ素子は、ＣＦ（カラーフィルタ）と組み合わせて、また、ＣＦ（カラーフィルタ）パターンに合わせ素子及び駆動トランジスタ回路を配置することで、有機エレクトロルミネッセンス素子から取り出される白色光をバックライトとして、青色フィルタ、緑色フィルタ、赤色フィルタを介して青色光、緑色光、赤色光を得ることで、低駆動電圧で長寿命のフルカラーの有機エレクトロルミネッセンスディスプレイができ、好ましい。
【０１１０】
〈表示装置〉
図８は、本発明の実施形態の表示装置の一例を示す図であり、図８（Ａ）は概略構成図、図８（Ｂ）は画素回路の構成図である。ここでは、発光素子として有機ＥＬ素子１を用いたアクティブマトリックス方式の表示装置に本発明を適用した実施形態を説明する。
【０１１１】
図８（Ａ）に示すように、この表示装置１０の基板１２上には、表示領域１２ａとその周辺領域１２ｂとが設定されている。表示領域１２ａは、複数の走査線１１と複数の信号線１３とが縦横に配線されており、それぞれの交差部に対応して１つの画素ｐが設けられた画素アレイ部として構成されている。これらの各画素ｐに、図７の何れかに示す有機ＥＬ素子１が設けられている。また周辺領域１２ｂには、走査線１１を走査駆動する走査線駆動回路ｑと、輝度情報に応じた映像信号（すなわち入力信号）を信号線１３に供給する信号線駆動回路ｒとが配置されている。
【０１１２】
図８（Ｂ）に示すように、各画素ｐに設けられる画素回路は、例えば各有機ＥＬ素子１と、駆動トランジスタＴ１、書き込みトランジスタ（サンプリングトランジスタ）Ｔ２、及び保持容量Ｃで構成されている。そして、走査線駆動回路ｑによる駆動によって、書き込みトランジスタＴ２を介して信号線１３から書き込まれた映像信号が保持容量Ｃに保持され、保持された信号量に応じた電流が駆動トランジスタＴ１から各有機ＥＬ素子１に供給され、この電流値に応じた輝度で有機ＥＬ素子１が発光する。
【０１１３】
尚、以上のような画素回路の構成は、あくまでも一例であり、必要に応じて画素回路内に容量素子を設けたり、さらに複数のトランジスタを設けて画素回路を構成しても良い。また、周辺領域１２ｂには、画素回路の変更に応じて必要な駆動回路が追加される。
【０１１４】
以上説明した本発明に係る表示装置は、封止された構成のモジュール形状のものをも含む。例えば、画素アレイ部である表示領域１２ａを囲むようにシーリング部が設けられ、このシーリング部を接着剤として、透明なガラス等の対向部（封止基板）に貼り付けられ形成された表示モジュールが該当する。この透明な封止基板には、カラーフィルタ、保護膜、遮光膜等が設けられてもよい。尚、表示領域１２ａが形成された表示モジュールとしての基板２には、外部から表示領域１２ａ（画素アレイ部）への信号等を入出力するためのフレキシブルプリント基板が設けられていても良い。
【０１１５】
以上説明した実施形態の構成によれば、素子特性の向上が図られた有機ＥＬ素子１を用いたことにより、表示装置１０における画質の向上を図ることが可能になる。特に、この有機ＥＬ素子１は、アクティブマトリックス型の表示装置１０に有利である上面発光型とした場合であっても、素子特性の向上が図られることから、この有機電界発光素子１を用いてアクティブマトリックス型の表示装置１０を構成することにより、画素開口が広い表示装置１０においての画質の向上を図ることが可能になる。
【０１１６】
《トップエミッション型ＥＬ表示装置の実施形態》
次に、本発明に好ましく用いられるトップエミッション型有機ＥＬ表示装置の具体的実施形態の一例を述べる。
【０１１７】
図９は、本実施形態の有機ＥＬ表示装置の断面構造を示す模式断面図である。図９においては、ＲＧＢの各画素領域のみを示しているが、実際には複数の画素領域が有機ＥＬ装置における実発光領域の全面に形成されているものとする。
【０１１８】
本実施形態は、低分子系の発光機能層２００を採用している。また、本実施形態の有機ＥＬ装置は、カラーフィルタ基板１０７に対して低分子系白色発光素子の白色光を照射させるようになっている。従って、着色層：赤色着色層１０８Ｒ、緑色着色層１０８Ｇ（変更）、赤色着色層１０８Ｂによって、カラー表示を行うようになっている。
【０１１９】
次に、画素電極２２３及び陰極２５０によって挟持される低分子系発光機能層の構成について説明する。なお、画素ＲＧＢの各々においては、低分子系発光機能層の構成は同一となっている。
【０１２０】
図９に示すように、低分子系発光機能層２００は、画素電極２２３から陰極２５０に向けて、正孔注入層２０１、正孔輸送層２０２、有機発光層２０３、電子注入層２０４が順次積層された構成となっている。
【０１２１】
ここで、正孔注入層２０１は、トリアリールアミン（ＡＴＰ）を含むものであり、正孔輸送層２０２は、ＴＰＤ（トリフェニルジアミン）系からなるものである。
【０１２２】
また、有機発光層２０３は、スチリルアミン系発光層（ホスト）とアントラセン系ドーパントとを含んで構成される青色の有機発光層や、スチリルアミン系発光層（ホスト）とルブレン系ドーパントを含んで構成される黄色の有機発光層等を含んで形成されている。
【０１２３】
また、電子注入層２０４は、アルミニウムキノリノール（Ａｌｑ３）層である。
【０１２４】
また、陰極２５０は、ＭｇＡｇ等の合金とＩＴＯとが積層されてなるものである。
【０１２５】
上記の各有機層２０１〜２０４の材料及びＬｉＦは、加熱ボート（るつぼ）を用いた真空蒸着法で順次形成される。また、陰極２５０の形成については、金属系材料については真空蒸着法を採用し、ＩＴＯ等の酸化物材料についてはＥＣＲスパッタ法やイオンプレーティング法、対向ターゲットスパッタ法等の高密度プラズマ成膜法を採用する。
【０１２６】
このような有機ＥＬ装置においては、画素電極２２３を色毎にパターニングすれば、低分子系発光機能層２００及び陰極を形成し分ける必要がなく、高精度が要求されるマスク蒸着を行う必要がない。
【実施例】
【０１２７】
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。【０１２８】
（評価方法）
（散乱光強度分布）
ドメインの形状は前記した電子顕微鏡を用いた。得られた形状と屈折率をＦＤＴＤ法（領域時間差分法）に従い、ＦＤＴＤ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ（ｌｕｍｅｒｉｃａｌ社）による電磁場解析手法により評価を行った。入射光としては、平面波（１Ｖ／ｍ）を用い入射方向を変更しドメインへの入射角度変化を行った。各々の入射角度に対して、ドメインの中心から半径１ｍの球体上で散乱光強度をもとにＳ１、Ｓ２及びＳ３を求めた。散乱光強度分布としては、角評価平面上での強度をＹ軸に、光の入射方向を０°として−１８０から１８０°の範囲で表し、この標準偏差値を指標とした。【０１２９】
（正面輝度測定）
有機ＥＬ素子の発光部分は一辺が２００μ正方形状とした。コニカミノルタセンシング（株）製分光放射輝度計ＣＳ１０００を用いて、正面からの輝度を測定した。得られた輝度について、本発明に係る層状の光取り出し要素が含まれない有機ＥＬ素子を基準輝度として１とし、相対輝度として評価を行った。【０１３０】
（画素滲み評価）
有機ＥＬ表示装置をラインアンドスペース（１画素点灯一画素消灯間隔から１０画素点灯〜１０画素消灯間隔）で点灯させ、目視により評価を行った。
◎：比較水準と判別がつかない。
○：比較水準と差異をほとんど感じない。
△：比較水準と差異を感じるが、実用上問題ないレベル。
×：比較水準と差異を感じる、実用上問題と感じる。【０１３１】
実施例１
＜有機ＥＬ表示装置１０１の作製＞
図９．に示す有機ＥＬ表示装置を、前述《トップエミッション型ＥＬ表示装置の実施形態》の項に記載した方法、手順にて作製した。即ち、まず、第１のガラス基板上に、陽極（画素電極）、正孔注入層、正孔輸送層、白色発光層、電子注入層、陰極の順に積層し、その上に有機緩衝層、ガスバリア層を設けてＥＬ素子を形成する。一方、第２のガラス基板の片面に、特開２００８−４１３８１号公報の実施例１に準じて、ガラス基板上にブラックマトリクス形成後、Ｒ，Ｇ，Ｂ３種のカラーフィルタを１００μｍピッチで形成し、その上に透明平坦化層を設けた。第２のガラス基板の、カラーフィルタが形成されている面とは反対側の面には、接着層を介して円偏光板を貼り付けた。このとき、円偏光板を構成する位相差フィルムと直線偏光子は、直線偏光子が視認側を向くように貼り付けた。【０１３２】
カラーフィルタ及び円偏光板付きの第２のガラス基板のカラーフィルタ層側の面、正確には透明平坦化層の表面を、積水化学製透明両面テープ、ダブルタックテープ＃５５１１（５μｍ）の接着剤を用いてＥＬ素子が形成されている第１の基板のガスバリア層上に貼り付け、有機ＥＬ表示装置１０１を得た。【０１３３】
＜有機ＥＬ表示装置１０２の作製＞
有機ＥＬ表示装置１０１の作製法において、カラーフィルタ層上の透明平坦化層の上に、ドメインを含有したＣ−１液をスピンコートし、紫外線照射により硬化させて層状光取り出し要素を設けた以外は、同じ方法により、有機ＥＬ表示装置１０２を作製した。この場合、ガスバリア層と接着層を介して光学機能性層が存在していることになる。【０１３４】
（Ｃ−１液組成）
平板状アルミナ（Ｎ＝１．７６）・・・・・体積比率（層形成後）５％
ＵＶ硬化樹脂（三菱化学社製  ＵＶ２０００（Ｎ＝１．５８））・・・・・体積比率（層形成後）９５％
＜有機ＥＬ表示装置１０３の作製＞
有機ＥＬ表示装置１０１の作製法において、カラーフィルタ層上の透明平坦化層の上に、ドメインを含有したＣ−２液をスピンコートし、磁場を与えてガラス基板の法線方向にドメインを配置・配向させ、紫外線照射により硬化させて層状光取り出し要素を設けた以外は、同じ方法により、有機ＥＬ表示装置１０３を作製した。この場合、ガスバリア層と接着層を介して光学機能性層が存在していることになる。【０１３５】
（Ｃ−２液組成）
針状酸化チタン（ドメイン）・・・・・体積比率（層形成後）５％
ＵＶ硬化樹脂（三菱化学社製  ＵＶ２０００（Ｎ＝１．５８））・・・・・体積比率（層形成後）９５％
ドメイン形状等を上記のように変化させ上記有機ＥＬ表示素子１０１から１０３を作製し（サンプル１から８）、正面輝度の測定を行った結果を表１に記載する。また、図１０（グラフ１）にサンプル１で得られた散乱光強度分布Ｓ１、Ｓ２、及びＳ３を記載する。【０１３６】
なお、表１において、符号○は請求項１に規定した散乱光強度分布の要件を満たすことを表し、符号×は当該要件を満たさないことを表す。【０１３７】
【表１】
2010055773.tif 000003
【０１３８】
表１から明らかなように、散乱光強度分布Ｓ１がＳ２よりも大きく、Ｓ１がＳ３よりも大きい層状光取り出し要素において正面輝度の大きな向上が確認された。なお、実施例２及び実施例３を通してなお明らかになるが、本発明におけるドメインの形状およびマトリックスによりＳ１、Ｓ２、Ｓ３を制御することが可能である。【０１３９】
（実施例２）
実施例１と同様の手法でドメイン及びマトリックスからなる層状光取り出し要素を作製した有機ＥＬ素子（サンプル９から１１）の評価を行った。結果を表２にまとめて示す。【０１４０】
【表２】
2010055773.tif 000004
【０１４１】
表２から明らかなようにＳ１のＬ１方向の散乱光強度値が、Ｓ２のＬ２方向の散乱光強度値よりも大きいことでより高い正面輝度を達成することが出来た。【０１４２】
（実施例３）
実施例１と同様の手法でドメイン及びマトリックスからなる層状光取り出し要素を作製した有機ＥＬ素子（サンプル１２から２４）の評価を行った。なお、屈折率調整には、ドメイン中に、酸化チタンナノ粒子を含有させることにより、マトリックスの平均屈折率を上昇させる手法をとった。結果を表３にまとめて示す。【０１４３】
【表３】
2010055773.tif 000005
【０１４４】
表３から明らかなようにドメイン形状としては、マトリックス中の波長の１／２から１／１０の範囲、ドメインの平面での円相当径がマトリックス中の波長と同等から２５倍の範囲、ドメインとマトリックスの厚さ方向の屈折率差が０．０２より大きいことで正面輝度の上昇が大きいことが解る。【０１４５】
実施例４
発光層及び層状光取り出し要素の距離を調整するため、接着材を複数枚積層して貼合する以外は同様の手法を用いて有機ＥＬ表示素子１０２に準じて評価用有機ＥＬ表示装置を作製し、評価した。結果を表４にまとめて示す。【０１４６】
【表４】
2010055773.tif 000006
【０１４７】
表４から明らかなように、５０μ以下である時には、ディスプレイとして好適に使用できることが解る。
【符号の説明】
【０１４８】
１  有機ＥＬ素子
２  基板
３  陽極
４  有機層
４ａ  正孔注入層
４ｂ  正孔輸送層
４ｃ  発光層
４ｄ  電子輸送層
５  陰極
６  層状光取り出し要素
１０  表示素子
１０７  カラーフィルタ基板
１０７Ａ  基板本体
１０８Ｂ  青色着色層
１０８Ｇ  緑色着色層
１０８Ｒ  赤色着色層
１０９  ブラックマトリクス
１１０  緩衝層
１２０  有機密着層
１８４  絶縁層
２００  発光機能層
２０１  正孔注入層
２０２  正孔輸送層
２０３  有機発光層
２０４  電子注入層
２２０  基板
２２３  画素電極
２３０  ガスバリア層
２４０  円偏光板
２５０  陰極
２５５  陰極保護層（電極保護層）
２６０  接着層
【図１】
2010055773.tif 000007
【図３】
2010055773.tif 000008
【図２】
2010055773.tif 000009
【図４】
2010055773.tif 000010
【図５】
2010055773.tif 000011
【図６】
2010055773.tif 000012
【図７】
2010055773.tif 000013
【図８】
2010055773.tif 000014
【図９】
2010055773.tif 000015
【図１０】
2010055773.tif 000016
【国際調査報告】
2010055773.tif 000017
2010055773.tif 000018
2010055773.tif 000019
2010055773.tif 000020