(57)【要約】  有機エレクトロルミネッセンス素子は、基板と、前記基板の一表面側に形成された第１電極と、前記第１電極に対向した第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間にあり少なくとも発光層を含む機能層とを備える。この有機エレクトロルミネッセンス素子は、前記第１電極が、金属電極であって光反射性の電極であり、前記第２電極が、光透過性の電極であり、前記第２電極側から光を取り出すものである。発光層は、高分子材料により形成されており、前記発光層の面内方向の屈折率が前記発光層の膜厚方向の屈折率よりも大きい。
2013088904.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属電極からなる第１電極と、前記第１電極に対向した第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間にあり少なくとも発光層を含む機能層とを備えた逆積層構造の有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記発光層は、高分子材料により形成されており、前記発光層の面内方向の屈折率が前記発光層の膜厚方向の屈折率よりも大きく、
前記第１電極は陰極であり、
前記第２電極は陽極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】
前記発光層の膜厚方向の屈折率に対する前記発光層の面内方向の屈折率の比は、１.０５より大きいことを特徴とする請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
前記屈折率の比は、１．１以上であることを特徴とする請求項２記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
前記屈折率の比は、１．２以上であることを特徴とする請求項３記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
前記屈折率の比は、１．４以上であることを特徴とする請求項３記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項６】
前記屈折率の比は、２．５以下であることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか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７】
前記金属電極は、前記機能層と前記第２電極との積層体を支持する基板を兼ねていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか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８】
前記第２電極は、メッシュ状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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】
従来から、図６に示す構成を有する有機エレクトロルミネッセンス素子が提案されている（日本国特開２００７−２９４２６６号公報：以下、特許文献１という）。【０００３】
この有機エレクトロルミネッセンス素子は、透明基材１０１の一表面側に、低屈折率層１１１、高屈折率層１１０、透明電極１０２、ホール注入層１０３、ホール輸送層１０４、有機発光層１０５、電子輸送層１０６、電子注入層１０７および金属電極１０８の積層体を備えている。【０００４】
有機エレクトロルミネッセンス素子は、透明基材１０１側から光を取り出すものである。この有機エレクトロルミネッセンス素子において、有機発光層１０５で発光し金属電極１０８側へ向かった光は、金属電極１０８によって形成される金属ミラー１０８ａで反射され、透明電極１０２および透明基材１０１を透過して取り出される。【０００５】
この有機エレクトロルミネッセンス素子では、透明電極１０２と透明基材１０１との間で、高屈折率層１１０を透明電極１０２側に、低屈折率層１１１を透明基材１０１側に配置することにより、光取り出し効率の向上を図っている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年、有機エレクトロルミネッセンス素子の分野においては、光取り出し効率の向上を図るために、金属電極の金属表面での表面プラズモンによる光学損失を低減させることが重要であることが知られている。しかしながら、特許文献１には、金属電極１０８の金属表面（金属ミラー１０８ａ）での表面プラズモンによる光学損失について明記されていない。【０００７】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、簡単な構成で光取り出し効率の向上を図ることが可能な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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、金属電極からなる第１電極と、前記第１電極に対向した第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間にあり少なくとも発光層を含む機能層とを備えた逆積層構造の有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記発光層は、高分子材料により形成されており、前記発光層の面内方向の屈折率が前記発光層の膜厚方向の屈折率よりも大きく、前記第１電極は陰極であり、前記第２電極は陽極であることを特徴とする。逆積層構造の有機エレクトロルミネッセンス素子とは、陰極、少なくとも発光層を含む機能層、陽極がこの順に積層された構造を有する有機エレクトロルミネッセンス素子を意味し、基板上に陰極が積層されたものでもよいし、陰極が基板を兼ねたものでもよい。【０００９】
この有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記発光層の膜厚方向の屈折率に対する前記発光層の面内方向の屈折率の比は、１．０５より大きいことが好ましい。【００１０】
この有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記屈折率の比は、１．１以上であることが好ましい。【００１１】
この有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記屈折率の比は、１．２以上であることが好ましい。【００１２】
この有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記屈折率の比は、１．４以上であることが好ましい。【００１３】
この有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記屈折率の比は、２．５以下であることが好ましい。【００１４】
この有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記金属電極は、前記機能層と前記第２電極との積層体を支持する基板を兼ねていることが好ましい。【００１５】
この有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記第２電極は、メッシュ状に形成されていることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態１の有機エレクトロルミネッセンス素子の概略断面図である。
【図２】発光層の膜厚方向の屈折率に対する前記発光層の面内方向の屈折率の比と外部量子効率比との関係のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図３】実施形態２の有機エレクトロルミネッセンス素子の概略断面図である。
【図４】図４Ａは実施形態３の有機エレクトロルミネッセンス素子の概略断面図である。図４Ｂは実施形態３の有機エレクトロルミネッセンス素子の要部平面図である。
【図５】実施形態４の有機エレクトロルミネッセンス素子の概略断面図である。
【図６】従来の有機エレクトロルミネッセンス素子の層構成の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（実施形態１）
以下、本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス素子について図１に基づいて説明する。
【００１８】
本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス素子は、逆積層構造の有機エレクトロルミネッセンス素子である。
【００１９】
有機エレクトロルミネッセンス素子は、基板１０と、この基板１０の一表面側に形成された第１電極２０と、第１電極２０に対向した第２電極４０と、第１電極２０と第２電極４０との間にあり少なくとも発光層３１を含む機能層３０とを備えている。要するに、有機エレクトロルミネッセンス素子は、第１電極２０と機能層３０と第２電極４０との積層体が、第１電極２０における機能層３０側とは反対側にある基板１０の一表面側に設けられ、基板１０により支持されている。この有機エレクトロルミネッセンス素子は、第１電極２０が金属電極であって光反射性の電極であり、第２電極４０が光透過性の電極であり、第２電極４０側から光を取り出すものである。
【００２０】
機能層３０は、第１電極２０に近い側から順に、発光層３１、ホール輸送層３２およびホール注入層３３を備えている。
【００２１】
ところで、特許文献１には、図６に示した構成の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造時に、ＩＴＯ薄膜からなる透明電極１０２をＤＣマグネトロンスパッタ法により透明基材１０１の上記一表面側に形成し、その後、ホール注入層１０３、ホール輸送層１０４、有機発光層１０５、電子輸送層１０６、電子注入層１０７、金属電極１０８を順次形成する旨が記載されている。また、ＩＴＯ薄膜の形成方法としては、ＤＣマグネトロンスパッタ法に限らず、各種のスパッタ法や、蒸着法などが知られている。
【００２２】
また、近年、有機エレクトロルミネッセンス素子の分野では、製造コストの低減の観点から、塗布法を採用してロールトゥーロール（roll-to-roll）方式を利用した製造方法が注目されている。そして、透明導電膜の形成方法としては、スパッタ装置や蒸着装置などの高価な成膜装置を必要とせず、低コスト化および低屈折率化が可能な塗布法が考えられている。ここで、透明導電膜付き透明板の製造方法としては、導電性を有するワイヤ状の導電体を分散媒に分散させた分散液を、透明板本体の表面に塗布して、透明導電膜を成膜する方法が提案されている（例えば、特開２００９−１８１８５６号公報）。しかしながら、このような方法で成膜される透明導電膜では、その表面粗さが、スパッタ法や蒸着法などにより形成される透明導電膜の表面粗さに比べて大きく、有機エレクトロルミネッセンス素子の短絡や信頼性低下の原因となってしまう懸念がある。
【００２３】
これに対して、本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス素子では、基板１０の上記一表面上に形成した金属電極からなる第１電極２０の一表面上に、機能層３０が形成され、この機能層３０における第１電極２０側とは反対側に光透過性の第２電極４０が形成されている。このため、本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス素子では、機能層３０の下地となる第１電極２０の表面の平滑性を向上させることが可能になるとともに、光透過性の電極である第２電極４０をウェットプロセスで形成しても、光透過性の電極の表面粗さに起因した短絡の発生や信頼性の低下を抑制することが可能となる。これにより、本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス素子では、低コスト化および信頼性の向上を図ることが可能となる。
【００２４】
基板１０としては、例えば、ガラス基板、プラスチック板、金属板など、任意のものを用いることができるが、これらに限定されるものではない。ガラス基板の材料としては、例えば、ソーダガラス、無アルカリガラスなどを採用することができる。また、プラスチック板の材料としては、例えば、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタラートなどを採用することができる。また、金属板の材料としては、例えば、アルミニウム、銅、ステンレス鋼などを採用することができる。基板１０は、リジッドなものでもよいし、フレキシブルなものでもよい。基板１０として金属板を採用する場合、金属板として、金属箔を用いることもできる。また、基板１０は、有機エレクトロルミネッセンス素子の短絡を抑制するために、上記一表面の平滑性が非常に重要である。基板１０の上記一表面の表面粗さについては、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−２００１（ＩＳＯ  ４２８７−１９９７）で規定されている算術平均粗さＲａが１０ｎｍ以下であることが好ましく、数ｎｍ以下であることが、より好ましい。これにより、有機エレクトロルミネッセンス素子では、製造時において、基板１０の上記一表面の表面粗さが第１電極２０の上記一表面の表面粗さに与える影響を少なくすることができ、第１電極２０と第２電極４０との短絡の発生を抑制することが可能となる。
【００２５】
第１電極２０は、陰極として形成することができる。第１電極２０の材料としては、例えば、アルミニウムや銀など、もしくはこれら金属を含む化合物を用いることができるが、アルミニウムと他の電極材料を組み合わせて積層構造などとして構成するものであってもよい。このような電極材料の組み合わせとしては、アルカリ金属の薄膜とアルミニウムの薄膜との積層体、アルカリ金属の薄膜と銀の薄膜との積層体、アルカリ金属のハロゲン化物の薄膜とアルミニウムの薄膜との積層体、アルカリ金属の酸化物の薄膜とアルミニウムの薄膜との積層体、アルカリ土類金属や希土類金属の薄膜とアルミニウムの薄膜との積層体、これらの金属種と他の金属との合金などが挙げられる。具体的には、例えばナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、リチウム、マグネシウムなどの薄膜とアルミニウムの薄膜との積層体、マグネシウム−銀混合物、マグネシウム−インジウム混合物、アルミニウム−リチウム合金、フッ化リチウムの薄膜とアルミニウムの薄膜との積層体、アルミニウムの薄膜と酸化アルミニウムの薄膜との積層体などを例として挙げることができる。また、有機エレクトロルミネッセンス素子は、第１電極２０と発光層３１との間に、第１電極２０から発光層３１への電子注入を促進させる電子注入層を設けるのが、より好ましい。電子注入層の材料としては、第１電極２０の材料と共通のもの、酸化チタン、酸化亜鉛などの金属酸化物、電子注入を促進させるドーパントを混合した有機半導体材料などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２６】
発光層３１の材料については、後述する。
【００２７】
ホール輸送層３２の材料としては、ＬＵＭＯ(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)準位が小さい低分子材料や高分子材料を用いることができ、例えば、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＣｚ）や、ポリピリジン、ポリアニリンなどの側鎖や主鎖に芳香族アミンを有するポリアリーレン誘導体などの芳香族アミンを含むポリマーなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２８】
ホール注入層３３の材料としては、チオフェン、トリフェニルメタン、ヒドラゾリン、アリールアミン、ヒドラゾン、スチルベン、トリフェニルアミンなどを含む有機材料が挙げられる。具体的には、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＣｚ）、ポリエチレンジオキシチオフェン−ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）、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）などの芳香族アミン誘導体などで、これらの材料を単独で用いてもよいし、２種類以上の材料を組み合わせて用いてもよい。
【００２９】
第２電極４０は、陽極として形成することができる。第２電極４０の材料である導電性物質としては、銀、インジウム−錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム−亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、錫酸化物、金などの金属の微粒子、導電性高分子、導電性の有機材料、ドーパント（ドナーまたはアクセプタ）を含有した有機材料、導電体と導電性有機材料（高分子材料を含む）の混合物、これら導電性材料と非導電性材料の混合物を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。また、非導電性材料としては、アクリル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン、ポリアクリルニトリル、ポリビニルアセタール、ポリアミド、ポリイミド、ジアクリルフタレート樹脂、セルロース系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、その他の熱可塑性樹脂や、これらの樹脂を構成する単量体の２種以上の共重合体が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、導電性を高めるために、以下のようなドーパントを用いたドーピングを行ってもよい。ドーパントとしては、スルホン酸、ルイス酸、プロトン酸、アルカリ金属、アルカリ土類金属などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００３０】
ところで、発光層３１は、高分子材料により形成されており、発光層３１の面内方向の屈折率が発光層３１の膜厚方向の屈折率よりも大きい。そして、発光層３１は、発光層３１の膜厚方向の屈折率に対する発光層３１の面内方向の屈折率の比が、１．０５より大きく２．５以下であることが好ましい。発光層３１の各屈折率は、発光層３１の発光ピーク波長の光に対する値であるのが好ましい。
【００３１】
ところで、本願発明者らは、外部量子効率を評価するための構造モデルとして、表１の第１列に示す第１電極／発光層／ホール注入層／第２電極／マッチングオイル／半球レンズの積層構造を考えた。本願発明者らは、この構造モデルについて、表１の第２列に示す構造パラメータ（厚み）、表１の第３列並びに第４列に示す光学パラメータを設定し、発光層３１の膜厚方向の屈折率に対する発光層３１の面内方向の屈折率の比と、外部量子効率との関係についてシミュレーションした結果、表２に示す結果を得た。ここで、表１の第３列の‘波長５３０ｎｍの光に対する屈折率’の項目の‘異方性考慮’については、表２の第１列および第２列のように面内方向の屈折率と膜厚方向の屈折率とを設定した。
【００３２】
【表１】
2013088904.tif 000003
【００３３】
【表２】
2013088904.tif 000004
【００３４】
上述のシミュレーションは、参考文献１〔Georg Gaertner,et al,"Light extraction from OLEDs with (high) index matched glass substrates",Proc.of SPIE Vol.6999,69992T1〜T12,2008〕、参考文献２〔奈良岡亮，他２名，“表面プラズモンによる励起エネルギー移動現象”有機ＥＬ討論会，第９回例会予稿集，Ｓ９−６，２００８年〕および参考文献３〔三上明義，“有機ＥＬ素子の光学解析技術と高効率化手法”，応用物理，応用物理学会，２０１１年４月，第８０巻，第４号，ｐ２７７−２８３〕を参考にして行った。ここで、参考文献３の金属層は、構造モデルの第１電極に相当する。参考文献３の積層薄膜は、構造モデルの発光層とホール注入層と第２電極との積層膜に相当する。また、シミュレーションにあたり、光学定数（屈折率および消衰係数）を使う必要があるが、本願発明者らは、屈折率の異方性を考慮するため、面内方向の屈折率を一定値（１．６９）として、膜厚方向の屈折率を種々の値に変えて解析を行った。面内方向の屈折率および膜厚方向の屈折率それぞれには、波長が５３０ｎｍの光に対する値を用いた。また、消衰係数は、波長が５３０ｎｍの光に対する値が０であるとした。
【００３５】
このシミュレーションにあたっては、表１の第１列の構造モデルに関して、第１電極の材料をＡｌ、発光層の材料を電子輸送性の高分子材料、ホール注入層の材料をＰＥＤＯＴ、第２電極の材料をＩＴＯ、半球レンズの材料をガラスとした。表１の第１列の構造モデルにおけるマッチングオイルに関しては、半球レンズのガラスと同程度の屈折率を持つが、厚みが１ｎｍ以下であり半球レンズおよび第２電極に比べて極めて薄いため、省略した。半球レンズについては、厚みを∞とした。また、構造モデルにおける発光位置は、発光層が電子輸送性、ＰＥＤＯＴがホール輸送性であることから、発光層とホール注入層との界面にあると仮定した。
【００３６】
このシミュレーションでは、まず、発光層で面内方向に振動する電界成分（ＴＥモードの電界成分）と膜厚方向に振動する電界成分（ＴＭモードの電界成分）とを計算する。ここにおいては、ＴＥモードの電界成分を計算するときに、面内方向の屈折率を用い、ＴＭモードの電界成分を計算するときに、膜厚方向の屈折率を用いることで、複屈折率を考慮している。
【００３７】
その後には、ＴＥモードの電界成分、ＴＭモードの電界成分からｓ偏光成分、ｐ偏光成分に変換した。その後には、ｓ偏光成分とｐ偏光成分の平均値を算出し、立体角を考慮して、外部量子効率に比例する放射束を求めた。
【００３８】
表２の外部量子効率比とは、発光層の膜厚方向の屈折率に対する発光層の面内方向の屈折率の比が１．０５のときの放射束の値を１としたときの放射束の相対値である。
【００３９】
図２は、横軸を、表２の、面内方向の屈折率／膜厚方向の屈折率、とし、縦軸を表２の外部量子効率比、としたグラフである。構造モデルでの光取り出し効率は、外部量子効率に比例し、外部量子効率が大きいほど、大きな値となる。
【００４０】
図２の結果から、有機エレクトロルミネッセンス素子においては、発光層３１の膜厚方向の屈折率に対する発光層３１の面内方向の屈折率の比が、１．１以上であるのが好ましい。これにより、有機エレクトロルミネッセンス素子は、光取り出し効率の向上をより確実に図ることが可能となると推考される。
【００４１】
また、図２の結果から、有機エレクトロルミネッセンス素子は、発光層３１の膜厚方向の屈折率に対する発光層３１の面内方向の屈折率の比が、１．２以上であるのがより好ましい。これにより、有機エレクトロルミネッセンス素子は、光取り出し効率のより一層の向上を図ることが可能となる。
【００４２】
また、有機エレクトロルミネッセンス素子は、発光層３１の膜厚方向の屈折率に対する発光層３１の面内方向の屈折率の比が、１．４以上であるのが更に好ましい。これにより、有機エレクトロルミネッセンス素子は、光取り出し効率を大幅に向上でき且つ屈折率の比の変化による光取り出し効率の変化幅を小さくすることが可能となり、製品ごとの光取り出し効率のばらつきを低減することが可能となる。よって、有機エレクトロルミネッセンス素子は、発光層３１の高分子材料の材料設計の自由度が高くなる。
【００４３】
発光層３１の膜厚方向の屈折率および面内方向の屈折率の測定に関しては、分光エリプソメータ（大塚電子社製のFE-5000S）により、エリプソメトリーパラメータであるp、s偏光の振幅比ψおよび位相差Δを測定し、一軸異方性光学モデルを用いてTauc-Lorentz式により解析を行い算出した。このときの測定サンプルはガラス基板上に高分子材料をスピンコータによって塗布し、１５０℃で１０分間、焼成したものを用い、測定条件は、入射角を７０°、光の波長範囲を３００〜８００ｎｍとした。入射角は、７０°に限らず、確実に全反射される角度であればよい。
【００４４】
また、高分子材料により形成された発光層３１からなる薄膜の分子配向については、日本国特許第４３４０８１４号公報に記載されている分光解析方法によっても確認ができる。
【００４５】
このような発光層３１は、発光時における発光層３１の面内方向に沿った水平配向の双極子モーメントが発光層３１の膜厚方向に沿った垂直配向の双極子モーメントよりも大きい高分子材料により形成されているものと考えられる。
【００４６】
以下に、上述の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法を説明する。
【００４７】
まず、基板１０の上記一表面上に第１電極２０を形成する。第１電極２０の形成方法については、第１電極２０の材料を考慮して、非ウエットプロセス（乾式プロセス）、ウエットプロセス（湿式プロセス）のいずれかを採用すればよい。非ウエットプロセスとしては、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、金属薄膜を熱圧着するラミネート法など挙げることができる。また、ウエットプロセスとしては、例えば、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビア印刷法、グラビア印刷法、ダイコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェットプリント法などの塗布法を挙げることができる。第１電極２０は、機能層３０の下地層となることから、表面粗さが小さい方が好ましいので、ウエットプロセスよりも平滑な表面を形成しやすい非ウエットプロセスで形成するのが好ましい。
【００４８】
上述のように基板１０の上記一表面上に第１電極２０を形成した後、基板１０の上記一表面側（ここでは、第１電極２０の上記一表面上）に機能層３０を形成する。機能層３０の形成方法は、機能層３０の材料を考慮して、各種の形成方法を採用することができるが、例えば、上述のウエットプロセスを挙げることができる。機能層３０は、発光層３１、ホール輸送層３２、ホール注入層３３の順で形成する。
【００４９】
なお、機能層３０の各層（図１の例では、発光層３１、ホール輸送層３２、ホール注入層３３）を塗布法などのウエットプロセスで形成する場合には、下地となる層が塗布溶液により溶解されてしまう、塗布溶液が均一に広がらない、濡れ性が悪い、などの問題が起こる懸念がある。図６に示した構成の有機エレクトロルミネッセンス素子の機能層の各層（ホール注入層１０３、ホール輸送層１０４、有機発光層１０５、電子輸送層１０６、電子注入層１０７）の形成順では問題にはならなかった場合でも、本実施形態における機能層３０のような形成順を必要とする構成にした場合には、上述の問題が顕著に起こる場合がある。下地となる層が塗布溶液により溶解されてしまう場合の対策としては、例えば、
下地となる層の溶媒を塗布溶液の溶媒と異なるものにする、溶媒が同じ場合は下地層を架橋型にする、下地となる層の膜厚を、次の層の塗布溶液により溶解する分を考慮に入れて、所望の膜厚よりも厚く形成しておく方法などが挙げられる。また、塗布溶液が均一に広がらない場合の対策としては、乾燥速度を速めたり、溶媒を変える方法などが挙げられる。また、濡れ性が悪い場合の対策としては、濡れ性を改善するために、塗布溶液に、濡れ性を向上させる溶媒（アルコールなど）を添加する方法などが挙げられる。
【００５０】
上述のように基板１０の上記一表面側に機能層３０を形成した後、基板１０の上記一表面側（ここでは、機能層３０における第１電極２０側とは反対の表面上）に第２電極４０を形成する。第２電極４０は、ウエットプロセスで形成することが好ましい。ウェットプロセスを採用した場合には、真空蒸着装置やスパッタ装置などの高価な薄膜形成装置を必要とせず、製造コストの低コスト化を図ることが可能となる。
【００５１】
ところで、図６に示した構成の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法にあたって、ウェットプロセスで、透光性の電極である透明電極１０２を形成するようにした場合には、透明電極１０２と金属電極１０８との短絡の発生を抑制するために、透明電極１０２の表面粗さを低減する必要がある。また、ウェットプロセスで形成した透明電極１０２は、発光エリアを規定したり、金属電極１０８との短絡を防ぐために、パターニングする必要がある。透明電極１０２をパターニングする方法としては、膜形成後にバンクを形成する方法やエッチング、印刷法によるパターニングの方法がある。しかしながら、バンクの形成やエッチングによりパターニングする方法では、レジストを塗布する工程、現像液に浸漬する工程およびレジスト剥離液に浸漬する工程が必要であり、透明電極１０２がダメージを受けやすく、透光性の電極としての特性を低下させてしまう可能性がある。これに対して、印刷法によるパターニングでは、例えば、スクリーン印刷法を採用した場合、版メッシュに起因して透明電極１０２の表面に凹凸が発生する可能性が高く、グラビア印刷法やスリットダイコート法などを採用した場合、塗り始め、塗り終わりに膜厚が変化して透明電極１０２の表面に段差が発生する可能性がある。透明電極１０２の表面に形成された、このような凹凸や段差は、金属電極１０８と透明電極１０２とが短絡する要因になる可能性がある。印刷法では、印刷インクの粘度を低下させることで、塗布後のレベリング性が向上するので、これにより、透明電極１０２の表面粗さを小さくすることが可能となるが、粘度を低下させると膜厚を厚くするのが難しくなる。一方、ウェットプロセスで形成する透光性の電極の材料として、一般的によく使用されている高導電タイプのＰＥＤＯＴ−ＰＳＳなどの導電性高分子材料を採用する場合には、膜厚が１００〜２００ｎｍ程度のＩＴＯ膜からなる透明導電膜と同等の導電性を得ようとすると、５００〜１０００ｎｍ程度の膜厚が必要となる。このため、透光性の電極の材料として、これら導電性高分子材料を採用する場合には、印刷インクの粘度を下げることは難しい。また、透光性の電極の材料として、上述の高導電タイプのＰＥＤＯＴ−ＰＳＳに比べて導電性の高い材料を採用する場合には、透光性の電極の膜厚を薄くすることが可能となるため、所望の導電性を実現する膜厚を確保するという観点において印刷インクの粘度を低くしても問題ない。しかしながら、粘度を低くした場合には、下地との濡れ性の問題やにじみなどの問題があり、透光性の電極を安定的に形成するのは容易ではない。
【００５２】
これに対して、本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス素子では、図１に示すように、透光性の電極である第２電極４０が機能層３０よりも後に形成される積層構造を有しているので、短絡の発生を抑制することが可能となり、信頼性が向上する。また、本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法においては、例えば、基板１０としてフレキシブルなものを採用し、ロールトゥーロール方式で各層（図１の例では、発光層３１、ホール輸送層３２、ホール注入層３３および第２電極４０）を塗布法によって形成することにより、製造コストの低減を図ることが可能となる。
【００５３】
以上説明した本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス素子は、金属電極からなる第１電極２０と、第１電極２０に対向した第２電極４０と、第１電極２０と第２電極４０との間にあり少なくとも発光層３１を含む機能層３０とを備え、第２電極４０側から光を取り出すものである。そして、本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス素子は、発光層３１が、発光層３１の面内方向の屈折率が発光層３１の膜厚方向の屈折率よりも大きい高分子材料により形成されている。したがって、有機エレクトロルミネッセンス素子は、発光時における発光層３１の面内方向に沿った水平配向の双極子モーメントが発光層３１の膜厚方向に沿った垂直配向の双極子モーメントよりも大きい高分子材料により形成されているものと推考される。これにより、本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス素子では、発光時に、表面プラズモンの発生要因となる光や素子内部でロスする高角度成分の光（薄膜導波光や、素子内導波モードの光とも呼ばれる）を放射する垂直配向双極子を低減することが可能となるものと推考される。ここにおいて、高角度成分の光とは、発光点を通る発光層３１の膜厚方向に沿った直線と発光点から放射される光の放射方向とのなす角度が大きく、発光層３１と第２電極４０側との屈折率界面で全反射される成分の光である。
【００５４】
しかして、本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス素子では、発光層３１が、発光層３１の面内方向の屈折率が発光層３１の膜厚方向の屈折率よりも大きい高分子材料により形成されていることにより、簡単な構成で光取り出し効率の向上を図ることが可能となる。これは、本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス素子では、発光層３１が、発光時における水平配向の双極子モーメントが垂直配向の双極子モーメントよりも大きい高分子材料により形成されているので、第１電極２０を構成する金属電極の金属表面での表面プラズモンによる光学損失を低減させることが可能となり、また、機能層３０内の導波光成分による光学損失を低減することが可能となり、光取り出し効率の向上を図ることが可能となるからであると推考される。
【００５５】
また、本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス素子では、発光層３１の膜厚方向の屈折率に対する発光層３１の面内方向の屈折率の比が１．０５より大きく２．５以下であるものを選択すれば、前述のようにこれは高分子材料の発光分子が水平配向し、水平双極子モーメントが垂直双極子モーメントより大きいことを意味し、光取り出し効率の向上を図ることができる。
【００５６】
（実施形態２）
本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス素子は、図３に示すように、実施形態１と略同じ構成であり、第１電極２０が、実施形態１で説明した基板１０を兼ねている点が相違する。なお、他の構成は、実施形態１と同様なので、説明を省略する。
【００５７】
本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス素子では、金属電極である第１電極２０が機能層３０と第２電極４０との積層体を支持する基板１０を兼ねているので、低コスト化を図ることが可能となる。また、第１電極２０を金属箔により形成することにより、実施形態１の構成において基板１０として、プラスチック板にガスバリア層が積層されたバリアフィルムを用いる場合に比べて、低コストで同等の封止性能を有ることが可能となる。
【００５８】
（実施形態３）
本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス素子は、図４Ａに示すように、実施形態１と略同じ構成であり、第２電極４０を、メッシュ状（網状）に形成してある点が相違する。なお、他の構成は、実施形態１と同様なので、説明を省略する。
【００５９】
第２電極４０は、上述の導電性材料で形成することができるが、例えば、銀や銅などの金属材料やカーボンブラックなどの導電性材料からなる複数本の細線材の各々を細線部として適宜組み合わせて形成することができる。メッシュ状の第２電極４０の各細線部の線幅は、例えば、１〜１００μｍ程度に設定すればよいが、特に限定するものではない。また、細線部のピッチ、機能層３０の厚み方向における細線部の高さについても適宜設定すればよい。また、メッシュ状の第２電極４０は、上述の導電性材料を含む導電性ペーストを、スクリーン印刷法などにより塗布して形成することもできる。なお、第２電極４０の形成方法は、これらに限定されるものではない。
【００６０】
メッシュ状の第２電極４０の網目（開口部）４１の平面視形状は、適宜設定可能であり、例えば、図４Ｂに示すように、メッシュ状の第２電極４０をグリッド構造（格子構造）として、網目４１の平面視形状を矩形状とすることができる。また、網目４１の平面視形状は、例えば、三角形状や六角形状や円形状など、任意の形状に形成することができる。
【００６１】
本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス素子では、発光層３０から放射された光を第２電極４０の網目４１を通して取り出すことができる。要するに、有機エレクトロルミネッセンス素子は、第２電極４０が、機能層３０からの光の取り出し用の開口部となる複数の網目４１を有している。ここで、本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス素子は、第２電極４０が、透明導電性酸化物（Transparent Conducting Oxide：ＴＣＯ）により形成された薄膜の場合に比べて、第２電極４０の抵抗率およびシート抵抗を小さくすることが可能となり、第２電極４０の低抵抗化を図れるので、輝度むらを低減することが可能となる。なお、透明導電性酸化物としては、例えば、ＩＴＯ、ＡＺＯ、ＧＺＯ、ＩＺＯなどがある。
【００６２】
また、本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス素子では、機能層３０の最表層（ここでは、ホール注入層３３）上に導電性高分子層を形成し、この導電性高分子層上にメッシュ状の第２電極４０を形成することが好ましい。
【００６３】
（実施形態４）
本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス素子は、図５に示すように、実施形態３と略同じ構成であり、第１電極２０が、実施形態３で説明した基板１０を兼ねている点が相違する。なお、他の構成は、実施形態３と同様なので、説明を省略する。
【００６４】
本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス素子では、第１電極２０が金属電極である第１電極２０が機能層３０と第２電極４０との積層体を支持する基板１０を兼ねているので、低コスト化を図ることが可能となる。また、第１電極２０を金属箔により形成することにより、実施形態３の構成において基板１０としてバリアフィルムを用いる場合に比べて、低コストで同等の封止性能を有ることが可能となる。
【００６５】
上述の実施形態で説明した有機エレクトロルミネッセンス素子は、例えば、照明用の有機エレクトロルミネッセンス素子として好適に用いることができるが、照明用に限らず、他の用途（例えば、ディスプレイ、バックライト、表示装置など）に用いることも可能である。
【００６６】
なお、上述の各実施形態において説明した各図は、模式的なものであり、各構成要素の大きさや厚さそれぞれの比が、必ずしも実際のものの寸法比を反映しているとは限らない。
【実施例】
【００６７】
（実施例１）
実施例１では、図１に示した構成において、基板１０の厚みを０．７ｍｍ、第１電極２０の膜厚を８０ｎｍ、発光層３１の膜厚を８０ｎｍ、ホール注入層３３の膜厚を１５ｎｍ、第２電極４０の膜厚を３００ｎｍ、とした有機エレクトロルミネッセンス素子を作製した。【００６８】
ここにおいて、実施例１では、基板１０として、無アルカリガラス基板（コーニング社製の“１７３７”）を用いた。また、第１電極２０の材料としては、アルミニウムを用いた。また、発光層３１の材料としては、公開特許公報２００３−１４７３４７に記載された高分子蛍光体１（以下、高分子材料１と称する）を用いた。また、ホール注入層３３の材料としては、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳを用いた。また、第２電極４０の材料としては、平均粒子径が４０ｎｍのＩＴＯナノ粒子（シーアイ化成社製  ＮａｎｏＴｅｋ（登録商標）ＩＴＣＷ１５ｗｔ％−Ｇ３０）を用いた。【００６９】
以下、本実施例の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法について説明する。【００７０】
まず、基板１０の上記一表面側に、膜厚が８０ｎｍのアルミニウム膜からなる第１電極２０を、真空蒸着法によって形成した。その後、発光層３１の材料である高分子材料１をキシレン溶媒に１．３ｗｔ％になるよう溶解した溶液を、基板１０の上記一表面側に、第１電極２０上での膜厚が約８０ｎｍになるようにスピンコータで塗布し、１３０℃で１０分間、焼成することによって発光層３１を得た。その後、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳとイソプロピルアルコールを１：１で混合した溶液を、基板１０の上記一表面側に、高分子材料１上での膜厚が１５ｎｍになるようにスピンコータで塗布し、１５０℃で１０分間、焼成することにより、ホール注入層３３を得た。その後、平均粒子径が４０ｎｍのＩＴＯナノ粒子にメチルセルロース（信越化学社製ＭＥＴＯＬＯＳＥ（登録商標）６０ＳＨ）を５ｗｔ％混合した溶液を、スクリーン印刷機を用いて、基板１０の上記一表面側（ここでは、ホール注入層３３上）に、膜厚が３００ｎｍ程度になるようパターン形成し、１２０℃で１５分間、乾燥することによって第２電極４０を形成した。【００７１】
（実施例２）
実施例２では、図３に示した構成において、第１電極２０の厚みを３０μｍ、発光層３１の膜厚を８０ｎｍ、ホール注入層３３の膜厚を１５ｎｍ、第２電極４０の膜厚を３００ｎｍ、とした有機エレクトロルミネッセンス素子を作製した。【００７２】
ここにおいて、実施例２では、第１電極２０として、厚みが３０μｍのアルミニウム箔を用いた。発光層３１、ホール注入層３３、第２電極４０については、材料、膜厚、形成方法のいずれも実施例１と同じである。【００７３】
（実施例３）
実施例３では、図４Ａに示した構成において、基板１０の厚みを０．７ｍｍ、第１電極２０の膜厚を８０ｎｍ、発光層３１の膜厚を８０ｎｍ、ホール注入層３３の膜厚を１５ｎｍとし、ホール注入層３３と第２電極４０との間に膜厚が２００ｎｍの導電性高分子層を設け、メッシュ状の第２電極４０に関して、細線部の線幅を４０μｍ、細線部の中心間のピッチを１０００μｍ、高さを約５μｍ、とした有機エレクトロルミネッセンス素子を作製した。【００７４】
ここにおいて、実施例３では、基板１０として、無アルカリガラス基板（コーニング社製の“１７３７”）を用いた。第１電極２０、発光層３１、ホール注入層３３については、材料、膜厚、形成方法のいずれも実施例１と同じである。導電性高分子層の材料としては、高導電タイプのＰＥＤＯＴ−ＰＳＳを用いた。また、第２電極４０の材料としては、銀ペーストを用いた。【００７５】
導電性高分子層の形成にあたっては、基板１０の上記一表面側（ここでは、ホール注入層３３上）に高導電タイプのＰＥＤＯＴ−ＰＳＳを塗布して膜厚が２００ｎｍの導電性高分子層を形成した。また、第２電極４０の形成にあたっては、基板１０の上記一表面側（ここでは、導電性高分子層上）に、図４Ａ，図４Ｂに示すようなメッシュ状の第２電極４０をスクリーン印刷機により形成した。【００７６】
（実施例４）
実施例４では、図５に示した構成において、第１電極２０の厚みを３０μｍ、発光層３１の膜厚を８０ｎｍ、ホール注入層３３の膜厚を１５ｎｍとし、ホール注入層３３と第２電極４０との間に膜厚が２００ｎｍの導電性高分子層を設け、メッシュ状の第２電極４０に関して、細線部の線幅を４０μｍ、細線部の中心間のピッチを１０００μｍ、高さを約５μｍ、とした有機エレクトロルミネッセンス素子を作製した。【００７７】
ここにおいて、実施例４では、第１電極２０として、厚みが３０μｍのアルミニウム箔を用いた。発光層３１、ホール注入層３３、導電性高分子層、第２電極４０については、材料、膜厚、形成方法のいずれも実施例３と同じである。【００７８】
（比較例１）
比較例１として、実施例１とは発光層３１の材料のみ異ならせた有機エレクトロルミネッセンス素子を作製した。ここにおいて、発光層３１の形成にあたっては、高分子材料（住友化学社製の“Ｇｒｅｅｎ１３０２”）をキシレン溶媒に１．３ｗｔ％になるよう溶解した溶液を、基板１０の上記一表面側（ここでは、第１電極２０上）に膜厚が８０ｎｍになるようにスピンコータで塗布し、１３０℃で１０分間、焼成することによって発光層３１を得た。【００７９】
（比較例２）
比較例２として、実施例２とは発光層３１の材料のみ異ならせた有機エレクトロルミネッセンス素子を作製した。ここにおいて、発光層３１の形成にあたっては、高分子材料（住友化学社製の“Ｇｒｅｅｎ１３０２”）をキシレン溶媒に１．３ｗｔ％になるよう溶解した溶液を、第１電極２０の上記一表面上に膜厚が８０ｎｍになるようにスピンコータで塗布し、１３０℃で１０分間、焼成することによって発光層３１を得た。【００８０】
（比較例３）
比較例３として、実施例３とは発光層３１の材料のみ異ならせた有機エレクトロルミネッセンス素子を作製した。ここにおいて、発光層３１の形成にあたっては、高分子材料（住友化学社製の“Ｇｒｅｅｎ１３０２”）をキシレン溶媒に１．３ｗｔ％になるよう溶解した溶液を、基板１０の上記一表面側（ここでは、第１電極２０上）に膜厚が８０ｎｍになるようにスピンコータで塗布し、１３０℃で１０分間、焼成することによって発光層３１を得た。【００８１】
（比較例４）
比較例４として、実施例４とは発光層３１の材料のみ異ならせた有機エレクトロルミネッセンス素子を作製した。ここにおいて、発光層３１の形成にあたっては、高分子材料（住友化学社製の“Ｇｒｅｅｎ１３０２”）をキシレン溶媒に１．３ｗｔ％になるよう溶解した溶液を、第１電極２０の上記一表面上に膜厚が８０ｎｍになるようにスピンコータで塗布し、１３０℃で１０分間、焼成することによって発光層３１を得た。【００８２】
ここで、各実施例１〜４および各比較例１〜４の有機エレクトロルミネッセンス素子に用いた高分子材料について、前述の条件と同じ条件でガラス基板上に塗布し、１３０℃で１０分間、焼成することで形成した層からなるサンプルについて分光エリプソメータ（大塚電子社製のＦＥ−５０００Ｓ）を用いて、波長５３０ｎｍのときの膜厚方向の屈折率に対する面内方向の屈折率の比を表３に示す。なお、波長５３０ｎｍは各比較例に用いた高分子材料（“Ｇｒｅｅｎ１３０２”）の発光ピーク波長である。表３より各実施例１〜４に用いた高分子材料１の膜厚方向の屈折率に対する面内方向の屈折率の比が各比較例１〜４に用いた高分子材料（“Ｇｒｅｅｎ１３０２”）より大きいことが確認できる。【００８３】
【表３】
2013088904.tif 000005
【００８４】
そして、各実施例１〜４および各比較例１〜４の有機エレクトロルミネッセンス素子について、ガラス製の半球レンズを発光面上にガラスと同程度の屈折率を持つマッチングオイルを介して配置し、外部量子効率を測定したところ、下記の表４に示すような結果が得られた。表４では、比較例１の有機エレクトロルミネッセンス素子の外部量子効率を１．０としたときの各実施例１〜４および各比較例２〜４の有機エレクトロルミネッセンス素子の外部量子効率の相対値を記載してある。つまり、表４では、外部量子効率比を記載してある。外部量子効率の測定にあたっては、実施例１〜４および比較例１〜４の各々の有機エレクトロルミネッセンス素子に、ＤＣ電源（ケースレイ社製の２４００）から電流密度が１０ｍＡ／ｃｍ2の定電流を流して、−８０°〜＋８０°の角度方位で１０°ごとに発光輝度を輝度計（トプコン社製のＳＲ−３）で測定して外部量子効率を求めた。【００８５】
【表４】
2013088904.tif 000006
【００８６】
表４から、実施例１〜４の有機エレクトロルミネッセンス素子では比較例１〜４の有機エレクトロルミネッセンス素子に比べて外部量子効率が向上していることが分かる。また、表２〜４から分かるように、実施例１の有機エレクトロルミネッセンス素子の外部量子効率比は、上述のシミュレーション結果と略一致している。よって、上述のシミュレーション結果は、妥当な結果であると推考される。
【図１】
2013088904.tif 000007
【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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