(57)【要約】  金属表面で発生する表面プラズモンによる光の損失を抑制し、素子外への光取出し効率を向上させることができ、素子内における短絡が発生し難く、信頼性の高い有機エレクトロルミネッセンス素子を提供する。  有機エレクトロルミネッセンス素子は、ナノ粒子６ａが面状に配設されたナノ粒子配設構造６によって表面にナノサイズの凹凸が設けられた金属層１と、金属層１の凹凸面に設けられ、発光層３１を含む複数の層から構成される有機層３とを備える。有機層３内の各層の界面は、金属層１の凹凸面よりも平坦な面である。
2013001891.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナノ粒子が面状に配設されたナノ粒子配設構造によって表面にナノサイズの凹凸が設けられた金属層と、前記金属層の凹凸面に設けられ、発光層を含む複数の層から構成される有機層と、を備え、前記有機層内の各層の界面は、前記金属層の凹凸面よりも平坦な面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】
前記金属層は、前記ナノ粒子配設構造を有する基板の表面に形成されるとともに、電極を構成することを特徴とする、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】
前記金属層は前記ナノ粒子配設構造を有する基板の表面に形成され、絶縁層と電極とが、この順で前記金属層の表面に形成されていることを特徴とする、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４】
前記金属層は、前記ナノ粒子配設構造の打刻により凹凸が形成されたものであり、前記有機層を積層するための基板として機能することを特徴とする、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５】
前記ナノ粒子配設構造は、前記ナノ粒子が単分散した構造であることを特徴とする、請求項１〜４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６】
前記ナノ粒子配設構造は、前記ナノ粒子がランダムに配置された構造であることを特徴とする、請求項１〜５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】
前記ナノ粒子配設構造は、シリカナノ粒子が線状に連結して形成されたメッシュ構造であることを特徴とする、請求項１〜４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。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）として、陽極及び陰極で挟持された発光層が透明基板上に形成されたものが知られている。このような有機エレクトロルミネッセンス素子は、電極間に電圧が印加されたとき、発光層にキャリアとして注入された電子及びホールが再結合し、生成された励起子によって発光する。エレクトロルミネッセンス素子としては、発光層に無機物を用いた無機エレクトロルミネッセンス素子も知られている。しかしながら、発光層の蛍光物質に有機物を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子は、無機物とは異なった特性を備えておりその特徴を活用した開発がなされている。例えば、有機エレクトロルミネッセンス素子は、低電圧で高輝度の発光が可能であり、蛍光物質の種類によって様々な発光色が得られ、また、平面状の発光パネルとしての製造が容易であることから、各種表示装置やバックライトとして用いられている。さらに、近年では、高輝度に対応したものが実現され、これを照明器具に用いることが注目されている。【０００３】
図１７に一般的な有機エレクトロルミネッセンス素子の断面構成を示す。この有機エレクトロルミネッセンス素子は、透光性を有する基板１０５上に、透光性を有する陽極層１０４が設けられ、この陽極層１０４の上に、ホール注入層１３３、ホール輸送層１３２及び発光層１３１からなる有機層１０３が設けられている。また、有機層１０３上に、光反射性を有する陰極層１０２が設けられている。そして、陽極層１０４と陰極層１０２との間に電圧が印加されることによって、有機層１０３で発光した光は、直接又は陰極層１０２により反射されて、陽極層１０４及び基板１０５を透過して外部に取り出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−９８６１号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】有機ＥＬ討論会第１０回例会予稿集Ｓ９−２（２０１０年）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１７のような有機エレクトロルミネッセンス素子において、陰極層１０２には、一般的に、高い光反射性及び導電性を有するアルミニウム（Ａｌ）や銀（Ａｇ）等の金属材料が用いられている。【０００７】
ところが、高い導電性を有する金属材料は、金属中の自由電子が集団的に振動して、擬似的な粒子として振る舞うプラズモンと呼ばれる状態となることが知られている。すなわち、金属材料の表面に対して、所定波長の光が入射すると、電子密度の疎密のパターンの波、すなわち表面プラズモンが励起され、この表面プラズモンが金属表面を伝搬して失活する（例えば、非特許文献１参照）。つまり、図１７に示すように、有機エレクトロルミネッセンス素子においては、発光層１３１で発光した光（星印で示す）のうち、陰極層１０２に入射した光の一部は、陰極層１０２の表面を伝搬して失活してしまうことがある（矢印で示す）。このように陰極層１０２の表面を伝搬した光は有効光として取り出されないこととなり、その結果、有機エレクトロルミネッセンス素子の光取出し効率が低下してしまうことがある。【０００８】
表面プラズモンによる光の損失を抑制するために、基板１０５上にナノオーダーの凹凸を設け、その上に陽極層１０４及び発光層１３１を含む有機層１０３、及び金属で形成される陰極層１０２を順次積層し、各層の各界面に凹凸状のコルゲート構造（ひだ構造）を形成する方法が開発されている（例えば、特許文献１参照）。このような構成によれば、陰極層１０２を構成する金属表面で発生した表面プラズモンが、凹凸状のコルゲート構造によって伝搬光に変わるので、表面プラズモンによる光の損失を抑制することができる。【０００９】
しかしながら、特許文献１に示される凹凸状のコルゲート構造においては、有機層３を構成する各層を含む全層の界面に凹凸が形成されているので、膜厚が不均一となり、短絡が発生し易く、この有機エレクトロルミネッセンス素子を組み込んだデバイスの信頼性が低下するおそれがある。【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、金属表面で発生する表面プラズモンによる光の損失を抑制し、素子外への光取出し効率を向上させることができ、しかも素子内における短絡が発生し難く、信頼性の高い有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、ナノ粒子が面状に配設されたナノ粒子配設構造によって表面にナノサイズの凹凸が設けられた金属層と、前記金属層の凹凸面に設けられ、発光層を含む複数の層から構成される有機層と、を備え、前記有機層内の各層の界面は、前記金属層の凹凸面よりも平坦な面であることを特徴とする。【００１２】
有機エレクトロルミネッセンス素子の好ましい形態においては、次のいずれか１つ以上の構成を備えていることを特徴としている。
・前記金属層は、前記ナノ粒子配設構造を有する基板の表面に形成されるとともに、電極を構成する。
・前記金属層は前記ナノ粒子配設構造を有する基板の表面に形成され、絶縁層と電極とが、この順で前記金属層の表面に形成されている。
・前記金属層は、前記ナノ粒子配設構造の打刻により凹凸が形成されたものであり、前記有機層を積層するための基板として機能する。
・前記ナノ粒子配設構造は、前記ナノ粒子が単分散した構造である。
・前記ナノ粒子配設構造は、前記ナノ粒子がランダムに配置された構造である。
・前記ナノ粒子配設構造は、シリカナノ粒子が線状に連結して形成されたメッシュ構造である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、反射層として機能する金属層の表面に微細な凹凸が設けられていることにより、金属表面で発生する表面プラズモンによる光の損失を抑制することができるので、素子外への光取出し効率を向上させることができる。また、有機層内の各層の界面は、金属層の凹凸面よりも平坦な面となっていることにより、素子内における短絡を発生し難くすることができる。その結果、光取り出し効率がよく信頼性の高い有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】有機エレクトロルミネッセンス素子の実施形態の一例を示す概略断面図である。
【図２】ナノ粒子配設構造の一例を示す概略断面図である。
【図３】ナノ粒子の分散状態の一例を示す概略正面図である。
【図４】ナノ粒子配設構造の一例を示す概略斜視図である。
【図５】ナノ粒子配設構造の他の一例を示す概略斜視図である。
【図６】ナノ粒子の分散状態の他の一例を示す概略正面図である。
【図７】ナノ粒子配設構造の他の一例を示す概略斜視図である。
【図８】有機エレクトロルミネッセンス素子の実施形態の他の一例を示す概略断面図である。
【図９】有機エレクトロルミネッセンス素子の実施形態の他の一例を示す概略断面図である。
【図１０】有機エレクトロルミネッセンス素子の実施形態の他の一例を示す概略断面図である。
【図１１】凹凸形成の一例を示す概略断面図である。
【図１２】凹凸形成の他の一例を示す概略断面図である。
【図１３】有機エレクトロルミネッセンス素子の実施形態の他の一例を示す概略断面図である。
【図１４】有機エレクトロルミネッセンス素子の実施形態の他の一例を示す概略断面図である。
【図１５】ナノ粒子の分散状態の一例を示すＳＥＭである。
【図１６】ナノ粒子の分散状態の他の一例を示すＳＥＭである。
【図１７】有機エレクトロルミネッセンス素子におけるプラズモンを説明する概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［実施形態１］
本実施形態による有機エレクトロルミネッセンス素子は、ナノ粒子６ａが面状に配設されたナノ粒子配設構造６によって表面にナノサイズの凹凸が設けられた金属層１と、この金属層１の凹凸面に設けられ、発光層３１を含む複数の層から構成される有機層３とを備えるものである。有機層３内の各層の界面は、金属層１の凹凸面よりも平坦な面となっている。なお、本明細書においてナノサイズとは、概ね１ｎｍ以上１０００ｎｍ未満のサイズのことである。
【００１６】
図１は、有機エレクトロルミネッセンス素子の実施形態の一例を示す。この有機エレクトロルミネッセンス素子では、金属層１は、ナノ粒子配設構造６を有する基板５の表面に形成されている。本形態では、ナノ粒子配設構造６は、複数のナノ粒子６ａが基板５に付着した構造である。また、金属層１は、基板５のナノ粒子配設構造６が形成された表面に形成されており、陰極となる電極（第１電極２）を構成している。
【００１７】
金属層１（第１電極２）の基板５とは反対側の表面には、ナノオーダーのサイズで凸部２ａが複数設けられており、それによって第１電極２の有機層３側の表面は凹凸面となっている。金属層１（第１電極２）の基板５とは反対側の表面には、発光層３１を含む有機層３が形成されている。有機層３は、発光層３１、ホール輸送層３２及びホール注入層３３をこの順で備えている。図１では、有機層３内の各層の界面における凹凸の高さは、金属層１に設けられた凹凸の高さよりも小さくなっており、金属層１の表面に比べてより平坦な面となっている。具体的には、発光層３１の表面には凸部３１ａが形成され、ホール輸送層３２の表面には凸部３２ａが形成されており、各層の凸部の大きさ（高さ及び幅）は、凸部２ａ、凸部３１ａ、凸部３２ａの順に徐々に小さくなっている。ただし、有機層３内における各界面は、凹凸のない平坦な面であってもよい。有機層３の金属層１とは反対側には、第１電極２と対になる第２電極４が形成されている。第１電極２と有機層３との界面、すなわち本形態では、第２電極４とホール注入層３３との界面は、凹凸が形成されておらず、凹凸のない平坦な面となっている。この構成において、第１電極２は、有機層３に電子を注入する陰極として、第２電極４は、ホール注入層３３に正孔（ホール）を注入する陽極として機能する。以下、さらに具体的な構成について説明する。
【００１８】
図２に示されるように、基板５としては、ナノ粒子配設構造６によって表面に凹凸が形成されたものを用いることができる。ナノ粒子配設構造６は、基板５の表面にナノサイズの粒子であるナノ粒子６ａを付着させることによって形成することができる。ナノ粒子６ａの配置は、規則性があってもよいが、ランダムな配置であってもよい。ランダムな配置になることで、金属層１にランダムな凹凸を形成することができ、指向性や波長依存性がなく、光取出し効率が高い有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることができる。
【００１９】
基板５としては、例えば、ソーダガラスや無アルカリガラス等のリジッドな透明ガラス板が用いられるが、これらに限定されるものではない。例えば、ポリカーボネートやポリエチレンテレフタレート等のフレキシブルな透明プラスチック板、Ａｌ・銅（Ｃｕ）・ステンレス等から成る金属フィルム等、任意のものを用いることができる。また、基板５は、ナノ粒子６ａが付着しやすい素材であることが好ましい。なお、基板５として導電性の金属を用いた場合は、基板５が第１電極２の一部を構成してもよい。
【００２０】
ナノ粒子６ａはナノオーダーのサイズの粒子である。このナノ粒子６ａが基板５に付着することによってナノ粒子配設構造６が形成され、基板５の表面にナノオーダーの凹凸が設けられる。ナノ粒子６ａの大きさは、特に限定されるものではないが、１０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下の範囲であることが好ましい。基板５における凹凸の高さ及び幅は、ナノ粒子６ａの大きさによって規定される。基板５表面の凹凸は、コルゲート状構造（ひだ状構造）であってもよく、あるいは、ストライプ状、メッシュ（網状）、格子状、などの構造であってもよい。
【００２１】
ナノ粒子６ａとしては、シリカナノ粒子を好ましく用いることができる。シリカナノ粒子の大きさ（粒径）は、１０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下の範囲であることが好ましい。以下、ナノ粒子６ａとしてシリカナノ粒子を用いたナノ粒子配設構造６を中心に説明するが、シリカナノ粒子以外のナノ粒子６ａでも、同様にしてナノ粒子配設構造６が形成され得る。
【００２２】
シリカナノ粒子によるナノ粒子配設構造６は、まず、シリカナノ粒子を液中で調製し、次に、基板５の表面にこの液を塗布してシリカナノ粒子を基板の表面に付着させることによって形成することができる。シリカナノ粒子を液中で調製する方法は特に限定されるものではなく、既知の方法に準じて行なうことができる。
【００２３】
シリカナノ粒子の原料としてはアルコキシシランを用いることができるものであり、このアルコキシシランとしては４官能のアルコキシシランを用いるのが好ましく、例えばテトラエトキシシランを使用することができる。ここで、シリカは、低コストで透明性が高く粒径の制御が可能なナノオーダーの粒子が得やすいので、ナノ粒子６ａを形成する材料として適している。また、シリカナノ粒子は耐熱性が高く、機械的強度も高く、さらに有機溶媒などの薬品に対して耐久性があるという、各種の利点を有する。
【００２４】
そして、シリカナノ粒子を液中で調製するにあたっては、塩基性アミノ酸を溶解した溶液に、アルコキシシランを加え、これを加熱してアルコキシシランを加水分解・重縮合させることによって行なうことができる。塩基性アミノ酸の存在下でアルコキシシランが加水分解・重縮合して生成されたシリカは、ナノサイズの球状になり、シリカナノ粒子が分散されたコロイド溶液を調製することができる。
【００２５】
シリカナノ粒子が分散されたコロイド溶液６０を調製するために用いる液体としては、特に限定されるものではないが、水、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類、へキサン、ヘプタン、オクタン等の脂肪族炭化水素類、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、塩化メチレン、クロロホルム等のハロゲン化炭素類を挙げることができる。
【００２６】
シリカナノ粒子が分散されたコロイド溶液６０には、ブロックコポリマーを添加して攪拌し、均一に溶解させることが好ましい。ポリマーの添加によりシリカナノ粒子を基板５に付着しやすくできる。ブロックコポリマーとしては、親水性と疎水性の相異なる性質を内部に併せ持つものが好ましく、例えば、親水性のブロックと疎水性のブロックが交互に共重合したブロックコポリマーを用いることができる。さらに具体的には、疎水性であるポリプロピレンオキサイドブロックの両側に、親水性であるポリエチレンオキサイドブロックが共重合したトリブロックッコポリマーを使用することができる。例えば、ブロックコポリマーとして、下記［化１］に示す構造を有するブロックコポリマーＦ１２７を用いることができる。
【００２７】
【化１】
2013001891.tif 000003
【００２８】
上記［化１］において、「ＥＯ」はエチレンオキサイドブロック、「ＰＯ」はプロピレンオキサイドブロックを意味し、その下の数字は繰り返し単位数、「ＭＷ］は重量平均分子量、「ＨＬＢ」はHydrophile-Lipophile Balance、「ＣＭＣ」は臨界ミセル濃度である。
【００２９】
このようにコロイド溶液６０にブロックコポリマーを溶解させた状態で、コロイド溶液６０のｐＨ調整を行なうことが好ましい。ｐＨ調整は塩酸などの酸やアンモニアなどの塩基を用いて行なうことができる。そしてｐＨ調整を行なうことによって、コロイド溶液６０中でシリカナノ粒子の分散状態を変化させることができるものである。
【００３０】
ここで、コロイド溶液６０のｐＨが小さくなるように調整すると、シリカナノ粒子はコロイド溶液６０中で連結していく。コロイド溶液中の成分の濃度や温度、経過時間によって連結する密度を制御することができ、線状に連結したものやそれらが更に連結したメッシュ構造体を形成することもできる。それに対して、コロイド溶液のｐＨが大きくなるように、あるいはｐＨが小さくならないようにｐＨを調整すると、コロイド溶液６０中のシリカナノ粒子は、個々の粒子が均一の大きさで凝集することなく均一に分散された単分散の状態となる。このように単分散したシリカナノ粒子を用いることができる。単分散のｐＨは、例えばｐＨ７．６以上の範囲である（ｐＨの好ましい上限は１４）。また、線状に連結させるｐＨは、例えばｐＨ７．５以下の範囲である（ｐＨの好ましい下限は４、より好ましくは６）。
【００３１】
そして、シリカナノ粒子の分散状態を維持したまま、調製されたシリカナノ粒子のコロイド溶液６０を基板５の表面に塗布し、シリカナノ粒子を基板５の表面に付着させることによって、ナノ粒子配設構造６を形成することができる。このようにして形成されるナノ粒子配設構造６の構造としては、シリカナノ粒子を単分散した状態で基板５上に配置させる構造と、シリカナノ粒子を線状に連結させ且つ枝分かれと環状の連結を繰り返させることによって網状に配置させるメッシュ構造とがある。
【００３２】
まず、シリカナノ粒子の単分散構造で形成されるナノ粒子配設構造６について説明する。
【００３３】
図３は、ナノ粒子６ａであるシリカナノ粒子がコロイド溶液６０となった様子を模式的に示している。このコロイド溶液６０では、シリカナノ粒子が液中で単分散している。コロイド溶液６０中でシリカナノ粒子を単分散させるには、上記のように溶液のｐＨを調整すればよい。そして、基板５の表面にこのコロイド溶液６０を塗布する。このように基板５の表面にコロイド溶液６０を塗布すると、コロイド溶液６０中で単分散したシリカナノ粒子が、単分散した状態のまま基板５の表面に付着することになる。シリカナノ粒子は、単分散して、原則的には個々の粒子同士が相互に接しない状態で基板５上に配置されていることが好ましいが、一部のシリカナノ粒子において複数の粒子が接している部分や重なっている部分があってもよい。また、単分散状態のシリカナノ粒子を基板５の表面の全面に付着させるようにしてもよく、基板５の表面の一部に付着させるようにしてもよい。
【００３４】
図４及び図５は、基板５の表面にシリカナノ粒子を単分散状態で付着させて、ナノ粒子６ａの単分散構造からなるナノ粒子配設構造６を形成した状態を示している。図４では、単分散されたシリカナノ粒子が所定の間隔で縦横に配置され、ある程度規則性をもって配列した構造となっている。このような構造は、ナノ粒子６ａ同士がある程度反発する場合に形成され得る。また、図５では、単分散されたシリカナノ粒子がランダムな状態で規則性なく配置されている。このような構造は、ランダムに分散されたコロイド溶液６０を塗布することにより形成され得る。シリカナノ粒子が単分散したランダムな配置になることで、金属層１にランダムな凹凸を形成することができ、指向性や波長依存性がなく光取出し効率が高い有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることができる。
【００３５】
シリカナノ粒子をコロイド溶液６０中で単分散させる方法について、さらに具体例を挙げる。例えば、塩基性アミノ酸であるリシン(Ｌ−ｌｙｓｉｎｅ）の水溶液にテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）を加え、６０℃で２４時間撹拌（５００ｒｐｍ）することにより、粒径約１５ｎｍのシリカナノ粒子のコロイド溶液６０を得ることができる。このときの原料モル比は、１（ＴＥＯＳ）：１５４．４（Ｈ２Ｏ）：ｘ（Ｌ−ｌｙｓｉｎｅ）にすることができる。次に、調製したコロイド溶液６０にブロックコポリマーＦ１２７（上記［化１］参照）を添加し、６０℃で２４時間撹拌してＦ１２７を溶解させる。Ｆ１２７の添加量は質量比で、コロイド溶液６０中のシリカ量を基準として、ＳｉＯ２：Ｆ１２７＝１：ｙとすることができる。続いて、塩酸などの酸を用いてｐＨ調整を行なう。さらに６０℃で一定時間静置することにより、コロイド溶液６０中でシリカナノ粒子を分散させることができる。このときｙ＝１、ｐＨ７．２でｐＨ調整後、６０℃で２週間静置したときに、ｘ＝０．０１であれば、シリカナノ粒子は単分散することが確認されている。また、ｘ＝０．０２、ｙ＝１としてｐＨ調整後、６０℃で５日静置した場合は、ｐＨ８でシリカナノ粒子が単分散することが確認されている。また粒子径５０ｎｍのシリカナノ粒子においても、同様の条件で単分散することが確認されている。
【００３６】
次に、線状に連結したシリカナノ粒子がさらに連結した構造（メッシュ構造体）となったナノ粒子配設構造６について説明する。上記のように、シリカナノ粒子が分散されたコロイド溶液６０を調製する際に、コロイド溶液６０のｐＨが小さくなるように調整すると、シリカナノ粒子はコロイド溶液６０中で線状に連結した構造や、線状に連結したものが更に連結した網状のメッシュ構造体が形成される。ナノ粒子配設構造６をメッシュ状にすることで、金属層１にメッシュ状の凹凸を形成することができ、このメッシュ構造の凹凸で金属プラズモンの発生を抑制させて、光取出し効率が高い有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることができる。
【００３７】
図６は、ナノ粒子６ａであるシリカナノ粒子が線状連結したコロイド溶液６０を模式的に図示したものである。このコロイド溶液６０では、シリカナノ粒子が線状に連結し、全体として網状の構造体となっている。シリカナノ粒子の連結はｐＨの調整で行うことができる。例えば、塩酸などの酸を用いてコロイド溶液６０のｐＨを８未満に調整するとシリカナノ粒子はコロイド溶液６０中で連結を始め、線状に連結する。この連結構造はシリカナノ粒子が直線状あるいは曲線状に連結したボールチェーン状の配列であり、１個のシリカナノ粒子が３個以上のシリカナノ粒子と連結することによって枝分かれし、環状に連結することで網状のメッシュ構造となる。
【００３８】
そして、コロイド溶液６０中でシリカナノ粒子を線状もしくはメッシュ状に連結させた後、基板５の表面にこのコロイド溶液６０を塗布する。このように基板５の表面にコロイド溶液６０を塗布すると、コロイド溶液６０中で線状もしくはメッシュ状に連結したシリカナノ粒子が、構造をある程度維持したまま基板５の表面に付着し、メッシュ構造を形成する。シリカナノ粒子のメッシュ構造は、単層の構造であってもよいが、線状の連結が上下に重なって複層となっていてもよく、完全な二次元平面である必要はない。またメッシュ構造のシリカナノ粒子は、基板５の表面の全面に付着させるようにしてもよく、一部に付着させるようにしてもよい。
【００３９】
図７は、基板５の表面に線状もしくはメッシュ状に連結したシリカナノ粒子を付着させて、ナノ粒子６ａのメッシュ構造からなるナノ粒子配設構造６を形成した状態を示す図である。メッシュ構造は、ランダムな網目であってもよい。すなわち、形状及び大きさの異なるランダムな開口でメッシュが構成されていてもよい。また、ナノ粒子６ａが連結した線は、ランダムな方向に延伸するものであってもよい。
【００４０】
シリカナノ粒子をコロイド溶液６０中で線状に連結させる方法について、さらに具体例を挙げる。塩基性アミノ酸であるリシン(Ｌ−ｌｙｓｉｎｅ）の水溶液にテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）を加え、６０℃で２４時間撹拌（５００ｒｐｍ）することにより、粒径約１５ｎｍのシリカナノ粒子のコロイド溶液６０を得ることができる。このときの原料モル比は、１（ＴＥＯＳ）：１５４．４（Ｈ２Ｏ）：ｘ（Ｌ−ｌｙｓｉｎｅ）である。次に調製したコロイド溶液６０にブロックコポリマーＦ１２７（上記［化１］参照）を添加し、６０℃で２４時間撹拌してＦ１２７を溶解させる。Ｆ１２７の添加量は質量比で、コロイド溶液１２中のシリカ量を基準として、ＳｉＯ２：Ｆ１２７＝１：ｙにすることができる。続いて、塩酸を用いてｐＨ調整を行なう。さらに６０℃で一定時間静置することにより、コロイド溶液６０中でシリカナノ粒子を線状に連結させることができる。このときｙ＝１、ｐＨ７．２でｐＨ調整後、６０℃で２週間静置したときに、ｘ＝０．０２以上であれば、シリカナノ粒子は線状に連結することが確認されている。また、ｘ＝０．０２、ｙ＝１としてｐＨ調整後６０℃で５日静置した場合は、ｐＨ６〜７でシリカナノ粒子が線状に連結した構造を形成することが確認されている。また、Ｆ１２７の添加量をｙ＝０．５〜２とした場合、シリカナノ粒子の線状の連結構造が確認されている。さらに粒子径５０ｎｍのシリカナノ粒子においても、同様の条件で線状に連結することが確認されている。
【００４１】
ここで、基板５の表面へのコロイド溶液６０の塗布は、特に限定されるものではないが、例えば、刷毛塗り、スプレーコート、浸漬（ディッピング、ディップコート）、ロールコート、フローコート、カーテンコート、ナイフコート、スピンコート、テーブルコート、シートコート、枚葉コート、ダイコート、バーコート等の通常の各種塗装方法を選択することができる。また、塗布膜を任意の形状に加工するために、切削やエッチングなどの方法を用いることもできる。
【００４２】
また、基板５の表面にコロイド溶液６０を塗布することによりナノ粒子６ａを基板５の表面に付着させてナノ粒子配設構造６を形成するにあたっては、ナノ粒子６ａ以外の成分が基板５表面に残らないようにすることが好ましい。ナノ粒子６ａ以外の成分としては、例えばコロイド溶液６０中の塩基性アミノ酸やブロックコポリマー等の有機成分などが挙げられる。これらの成分は基板５の表面から除去されるのが好ましい。他の成分を除去する方法としては、基板５の耐久性を考慮する必要があるが、ナノ粒子６ａが溶解しにくく除去したい成分が溶解しやすい液体に基板５を浸漬する方法が挙げられる。また、加熱処理、紫外線処理などをして、シリカナノ粒子を基板５上に残存させるとともに、他の成分を分解揮散して除去する方法が挙げられる。
【００４３】
上記のようにして、基板５の表面にナノ粒子６が平面状に配設されたナノ粒子配設構造６を形成することにより、基板５の表面にナノオーダーの微細な凹凸を形成することができる。有機エレクトロルミネッセンス素子を組み込むデバイスにおいて、特異的な波長依存性や出射角度依存性が要求される場合、この凹凸の高さや幅は、均一又は周期的に設定されることが好ましい。一方、ブロードな波長及び全出射角度で、可能な限り均等に光取出し効率を向上させる場合、この凹凸の高さや幅は、ランダムに設定されることが好ましい。また、この凹凸の高さは、有機層３を構成する層の膜厚よりも小さいことが好ましい。基板５表面の凹凸はナノ粒子６ａにより形成されるため、凹凸の高さや幅は、ナノ粒子６ａの粒径により規定される。ここで、一般的に有機層３の膜厚は１０〜２００ｎｍであるため、凹凸の高さは、１０〜１００ｎｍに設定してもよい。また、凹凸の幅は、凹凸の高さ以上であることが好ましい。
【００４４】
本形態の有機エレクトロルミネッセンス素子は、上記のようなナノ粒子配設構造６により凹凸が形成された基板５上に、陰極となる金属層１（第１電極２）を形成し、その上に発光層３１等を含む有機層３と、第２の電極層４（陽極）とを順次積層させて作製することができる。
【００４５】
金属層１（第１電極２）は、光反射性を有する材料によって形成される。金属層１（第１の電極２（陰極））を構成する材料としては、ＡｌやＡｇ、又はこれら金属を含む化合物を用いることができる。また、Ａｌと他の電極材料を組み合わせて積層構造等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、アルカリ金属とＡｌとの積層体、アルカリ金属と銀との積層体、アルカリ金属のハロゲン化物とＡｌとの積層体、アルカリ金属の酸化物とＡｌとの積層体、アルカリ土類金属や希土類金属とＡｌとの積層体、これらの金属種と他の金属との合金等が挙げられる。具体的には、ナトリウム（Ｎａ）、Ｎａ−カリウム（Ｋ）合金、リチウム（Ｌｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）等とＡｌとの積層体、Ｍｇ−Ａｇ混合物、Ｍｇ−インジウム混合物、Ａｌ−Ｌｉ合金、ＬｉＦ／Ａｌ混合物／積層体、Ａｌ／Ａｌ２Ｏ３混合物等が挙げられる。金属層１（第１電極２）の厚みは、例えば、５０〜２００ｎｍにすることができる。
【００４６】
そして、基板５の凹凸面（ナノ粒子配設構造６を有する面）に金属層１を略均一な厚みで形成する。すると、基板５表面の凹凸は、金属層１の露出表面（有機層３側の界面）に反映され、金属層１の表面に凹凸が形成される。つまり、ナノ粒子配設構造６が設けられた基板５の表面に、蒸着などによって金属層１を形成すると、金属層１は基板５の凹凸表面に凹凸を追随させて形成され、基板５とは反対側の面に凹凸が設けられる。この凹凸は、基板５上の凹凸（ナノ粒子配設構造６）と同じかそれよりも小さいものである。このように第１電極２を構成する金属層１の表面に凹凸が形成されることにより、表面プラズモンによる光の損失を抑制することが可能になる。なお、金属層１は、蒸着、スパッタリング、めっき、塗布などによって形成してもよい。要するに、金属層１の形成は、基板５上の凹凸が金属層１表面に反映されやすいものであればよい。
【００４７】
図１の形態においては、基板５におけるナノ粒子配設構造６の突出に追随して第１電極２（金属層１）の凸部２ａが形成されている。このようにして形成される金属層１の凹凸（凸部２ａ）は、高さが１０〜２００ｎｍで、幅がこの凹凸の高さ以上になるように形成されることが好ましい。凹凸の高さ、すなわち凸部２ａの突出高さが１０ｎｍ未満では、表面プラズモンによる光の損失を低減する効果を期待できなくなるおそれがある。また、凹凸２の高さ、すなわち凸部２ａの突出高さが２００ｎｍを越えると、有機層の膜厚よりも高くなり、素子内における短絡が発生し易くなるおそれがある。また、凹凸（凸部２ａ）の幅が、凹凸（凸部２ａ）の高さよりも短いと、素子内における短絡が発生し易くなるおそれがある。したがって、金属層１の凹凸は、高さが１０〜２００ｎｍで、幅が凹凸の高さ以上になるように形成されることが好ましく、それによって、光の損失を低減し、且つ短絡を抑制することができる。第１電極２（金属層１）の凸部２ａの形状は、半球形状や、円錐形状などであってよい。また、金属層１を平面視した場合、複数の凸部２ａがドッド状に配置した構造であってもよく、複数の凸部２ａが連結してランダムな網目のメッシュ状になった構造であったり、ストライプ状や格子状などのパターン状になった構造であったりしてもよい。
【００４８】
ところで、図１７に示したような、一般的な有機エレクトロルミネッセンス素子は、基板１０５上に、透光性を有する陽極層１０４を形成し、この上に有機層１０３及び陰極層１０２等を順に形成することにより作製される。この場合、陽極層１０４上に有機層１０３を形成する工程において、短絡を抑制するため、陽極層１０４表面における表面粗さを低減する必要がある。一般的に、陽極層１０４は発光エリアを規定するために、また、陰極層１０２との短絡を防ぐために、パターニングにより形成される。このパターニングには、膜形成後のバンク形成やエッチング、スクリーン印刷等による印刷パターニングの方法がある。通常、バンク形成やエッチングには、レジスト塗布、現像液、レジスト剥離液への浸漬の工程があり、ウェットプロセスで形成された陽極はダメージを受け易く、陽極としての特性が低下するおそれがある。また、印刷によるパターニングでは、例えば、スクリーン印刷を用いた場合は、版メッシュに起因する表面凹凸が発生することがある。また、グラビア印刷やスリットダイコート等を用いた場合は、塗り始めと塗り終わりに膜厚段差が発生することがある。これらの表面粗さや膜厚段差は、陽極層１０４の上に有機層１０３を積層して素子を形成した場合に、短絡を発生させる原因となる。上述した印刷法においては、印刷インクの粘度を低下させれば、塗布後のレベリング性を改善することも期待できる。しかしながら、粘度を低下させれば、厚膜化が困難になるという問題も生じ得る。一般に、ウェットプロセスで形成する電極材料として、頻繁に使用される高導電タイプＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ等の導電性高分子材料を用いた場合、膜厚１００〜２００ｎｍ程度のＩＴＯ等の透明酸化物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。従って、この種の導電性高分子材料を用いた場合、印刷インクの粘度を安易に低くできないという問題が生じ得る。また、導電性の高い材料の場合、比較的薄膜化が容易なので、印刷インクの粘度を低くすることができるが、この場合、下地との濡れ性の問題やにじみ等の問題があり、安定的に陽極層１０４を形成することが容易ではない。
【００４９】
これに対して、基板５の上に、光反射層として機能する陰極（第１電極２）を構成する金属層１から形成する場合、通常の素子形成順序とは逆の積層構造になっている。つまり、陽極として機能する第２電極４を、有機層３を形成した後に形成する。こうすれば、第２電極４の表面粗さによって、有機層３がダメージ等を受けるおそれがなくなり、効果的に短絡を抑制することができる。また、この有機エレクトロルミネッセンス素子を組み込んだデバイスの信頼性を向上させることができる。
【００５０】
第１電極２と発光層３１との間には、第１電極２（陰極）から発光層３１への電子注入を促進させる層、すなわち電子注入層や電子輸送層を挿入することも好ましい。電子注入層や電子輸送層を構成する材料としては、上記の金属層１を構成する材料と共通のもの、酸化チタン、酸化亜鉛等の金属酸化物、上記材料を含み、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等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらの層の形成も、蒸着、スパッタリング、めっき、塗布などの方法を用いることができる。電子注入層や電子輸送層の金属層１とは反対側の表面には、第１電極２の凸部２ａに追随して凹凸が形成されていてもよい。この凹凸の高さ及び幅は金属層１の高さ及び幅と同じであるかそれよりも小さいことが好ましい。金属層１から離れる層ほど、この凹凸の高さ及び幅が徐々に小さくなっていてもよい。また、電子注入層や電子輸送層を第１電極２と発光層３１との間に設けると、第１電極２から発光層３１までに距離が生じ、金属層１の凹凸を有機層３内の各層の界面に反映させにくくすることができる。
【００５１】
そして、このように形成された金属層１の上に、直接、あるいは電子注入層や電子輸送層を介して、有機層３及び第２電極４を積層する。有機層３は少なくとも発光層３１を含むものである。図１の形態においては、有機層３には、発光層３１と第２電極４との間の層として、ホール輸送層３２及びホール注入層３３が設けられている。
【００５２】
有機層３の各層（発光層３１、ホール輸送層３２、ホール注入層３３）及び第２電極４は、塗布型材料で形成されることが好ましい。このとき、積層方法としては、各層を構成する材料を溶媒に溶解又は分散した液体を塗布する方法を用いることができる。その場合、スピンコート、スプレーコート、ダイコート、グラビア印刷等の塗布によって有機層３及び第２電極４を成膜することができ、効率的に複数の層を形成することができる。また、塗布によれば、有機層３の各界面における凹凸の高さが、金属層２の凹凸の高さよりも小さく、第２電極４に近接するに従って小さくなるように形成することができる。すなわち、凹凸面上に、発光層３１を構成する有機材料を塗布したとき、金属層１の凹状となった部分に、有機材料が溜まることになる。そのため、発光層３１の膜厚としては、金属層１の凸状となった部分よりも、凹状となった部分が若干ながら厚くなり、その結果、発光層３１の凹凸表面は、金属層１の凹凸の表面よりも凹凸が小さくなる。要するに、凹凸面に塗布された材料は、下層の凹凸に追随しつつも、塗布液によって平坦になる方向に力が働き、形成される上層は下層よりも凹凸が小さくなるのである。同様に、ホール輸送層３２の凹凸の表面は、発光層３１の凹凸の表面よりも平滑になり、第２電極４に近接する層ほど、その表面が平滑になる。
【００５３】
こうして、第１電極２の凸部２ａが設けられた面に形成される発光層３１の表面には、第１電極２の凸部２ａよりも高さ及び幅の小さい発光層３１の凸部３１ａが形成されることになる。また、発光層３１の凸部３１ａが設けられた面に形成されるホール輸送層３２の表面には、発光層３１の凸部３１ａよりもさらに小さいホール輸送層３２の凸部３２ａが形成されることになる。そして、第２電極４と、第２電極４に隣接する有機層３内の層（図１の形態ではホール注入層３３）との界面を平坦にすることができる。第２電極４と有機層３との界面が平坦になると、この界面における短絡を効果的に抑制することができる。
【００５４】
有機層３内の各層の界面における凹凸の高さは、金属層１の凹凸の高さよりも小さいことが好ましく、例えば、１０ｎｍ以下にすることができる。有機層３内の凹凸は存在しなくてもよく、存在する場合も小さいほどよい。有機層３内の各層の厚みは、例えば、１０〜１００ｎｍにすることができる。
【００５５】
ここで、塗布プロセスで有機層３内の各層を積層した場合、有機層３内において、上層として形成する層（例えばホール輸送層３２）が、下地の層（例えば発光層３１）を溶解させてしまうおそれがある。また、濡れ性が悪い等により、有機層３内におけるある層の上において、次層の塗布溶液が均一に広がらないことがある。そこで、例えば、膜厚について、次層（上層）の形成により溶解する分量を予め考慮に入れて、先層（下層）の膜厚を狙いの膜厚以上に形成することが好ましい。また、濡れ性の改善するため、塗布溶液に濡れ性を向上させる溶媒（アルコール等）を添加することが好ましい。
【００５６】
発光層３１を構成する有機エレクトロルミネッセンス材料としては、例えば、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリシラン誘導体、ポリアセチレン誘導体等、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体、上記色素体、金属錯体系発光材料を高分子化したもの等や、アントラセン、ナフタレン、ピレン、テトラセン、コロネン、ペリレン、フタロペリレン、ナフタロペリレン、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、クマリン、オキサジアゾール、ビスベンゾキサゾリン、ビススチリル、シクロペンタジエン、クマリン、オキサジアゾール、ビスベンゾキサゾリン、ビススチリル、シクロペンタジエン、キノリン金属錯体、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム錯体、トリス（４−メチル−８−キノリナート）アルミニウム錯体、トリス（５−フェニル−８−キノリナート）アルミニウム錯体、アミノキノリン金属錯体、ベンゾキノリン金属錯体、トリ−（ｐ−ターフェニル−４−イル）アミン、ピラン、キナクリドン、ルブレン、及びこれらの誘導体、又は、１−アリール−２，５−ジ（２−チエニル）ピロール誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、スチリルアリーレン誘導体、スチリルアミン誘導体、及びこれらの発光性化合物から成る基を分子の一部分に有する化合物等が挙げられる。また、上記化合物に代表される蛍光色素由来の化合物のみならず、いわゆる燐光発光材料、例えば、Ｉｒ錯体、Ｏｓ錯体、Ｐｔ錯体、ユーロピウム錯体等々の発光材料、又はそれらを分子内に有する化合物若しくは高分子も好適に用いることができる。これらの材料は、必要に応じて、適宜選択して用いることができる。
【００５７】
ホール輸送層３２を構成する材料としては、ＬＵＭＯが小さい低分子〜高分子材料を用いることができる。このような材料としては、例えば、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＣｚ）や、ポリピリジン、ポリアニリン等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等の芳香族アミンを含むポリマー等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００５８】
ホール注入層３３を構成する材料としては、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等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）、ＴＰＤ等の芳香族アミン誘導体等が挙げられる。これらの材料を単独で用いてもよく、また二種類以上の材料を組み合わせて用いてもよい。
【００５９】
第２電極４は透光性を有する導電性材によって形成される。第２電極４（陽極）を構成する導電性物質としては、Ａｇ、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、Ａｕ等の金属の微粒子、導電性高分子、導電性の有機材料、ドーパント（ドナー又はアクセプタ）含有有機層、導電体と導電性有機材料（高分子含む）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、スルホン酸、ルイス酸、プロトン酸、アルカリ金属、アルカリ土類金属等のドーパントを用いたドーピングを行ってもよい。なお、ドーパントについても、これらに限定されるものではない。
【００６０】
また、上記のような導電性材料に加えて、ＡｇやＣｕ等の金属材料やカーボン等の導電性材料を細線形成したメッシュ構造（網目構造やグリッド構造など）のものを電極層に用いてもよい。細線幅のサイズとしては、導電性及び透光性の観点から、１〜１００μｍ程度であることが好ましい。なお、細線幅間隔、細線アスペクト比についても任意のものを用いることができる。メッシュ構造及びグリッド構造は、上記の材料を含む導電性ペーストをスクリーン印刷等することにより形成することができるが、これらの材料及び方法に限定されるものではない。
【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、有機層３（発光層３１）で生じた光は直接又は金属層１で反射されて、第２電極４を透過して、素子の外部へ取り出される。そして、本実施形態によれば、金属層１（第１電極２）の表面にナノオーダーサイズの凹凸を設けたので、金属表面で発生する表面プラズモンを伝搬光に変えて表面プラズモンによる光の損失を抑制し、より多くの光を第２電極４へ向かう方向に反射させることができので、素子外への光取出し効率を向上させることができる。また、有機層３の各層の界面での凹凸が、金属層１の凹凸よりも小さいので、素子内部での短絡を抑制することができる。さらに、有機層３及び第２電極４に塗布材料を用いて、塗布プロセスで素子を作製することにより、有機層３の各層における界面での凹凸を金属層１の凹凸よりも小さくすることができる。
【００６２】
ところで、図１の形態の有機エレクトロルミネッセンス素子をロールツーロールで製造することも可能である。その場合、基板５としては、フレキシブルな材料から構成され、ロール状に巻かれた状態で供給される帯状のシート材を用いることができる。基板５の材料としては、樹脂シート、金属箔などが挙げられる。そしてまず、帯状の基板５上にナノ粒子配設構造６を形成する。次に、その上に金属層１を形成し、さらにその上に有機層３の各層をスリットコータ等によって連続的に形成し、最後に、第２電極４をスクリーン印刷等によって所定の間隔で形成する。各層の積層後は、再びロール状に巻き取り回収することができる。こうすれば、いわゆるロールツーロール方式により、複数の有機エレクトロルミネッセンス素子が連続的に形成された発光シートロールを作成することができる。そして、この発光シートロールを所定の間隔で裁断すれば、複数の有機エレクトロルミネッセンス素子を、短時間で数多く製造することができる。特に、近年では、発光層３１の複層化や、それらの間に電荷調整層を配置する等、有機層３が多層化される傾向にあり、ロールツーロール方式による有機層３の形成は、上述したような多数層から成る有機層を、同時に数多く製造することができ、プロセスコストを低減させることができる。
【００６３】
［実施形態２］
図８は、有機エレクトロルミネッセンス素子の実施形態の他の一例である。本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス素子では、金属層１は反射層として機能するが電極としては機能しない。金属層１は基板５の凹凸面に設けられており、金属層１の凹凸面には、絶縁層７と電極（第１電極２）とがこの順で配設されている。第１電極２の上には、有機層３の各層（発光層３１、ホール輸送層３２及びホール注入層３３）と、第２電極４とがこの順で設けられる。また、金属層１は光反射性を有し、第１電極２及び第２電極４は透光性を有する。第１電極２は有機層３に電圧を印加する陰極として機能し、第２電極４は陽極として機能する。第１電極２と発光層３１との間には電子注入層や電子輸送層が設けられていてもよい。
【００６４】
金属層１の表面には、凹凸が形成されている。この金属層１の凹凸は、実施形態１において説明した方法と同様の方法で形成することができる。すなわち、ナノ粒子６ａにより形成されたナノ粒子配設構造６を表面に有する基板５上に、金属層１を積層させることにより、凹凸を形成することができる。
【００６５】
そして、この金属層１の表面に、絶縁層７、第１電極２、有機層３、第２電極４を積層することにより、本形態の有機エレクトロルミネッセンス素子を作製することができる。各層の積層は、実施形態１の場合と同様に、塗布や蒸着などの方法を用いることができる。塗布プロセスによれば、簡単に表面凹凸を徐々に小さくすることができる。
【００６６】
図８の実施形態では、第１電極２は、金属層１によっては形成されず、金属層１とは別の層として、金属層１及び絶縁層７を介して基板５の上に設けられている。そのため、第１電極２の凹凸の高さは、金属層１の凹凸よりも小さくなっている。つまり、金属層１の凸部１ａ、絶縁層７の凸部７ａ、第１電極２の凸部２ａの順に、凸部の大きさが徐々に小さくなっている。そして、発光層３１とホール輸送層３２との界面は平坦な面となっている。有機層３及び第１電極２などの他の構成は、図１の実施形態と同様の構成にすることができる。
【００６７】
本実施形態によれば、第１電極２の凹凸の高さが、金属層１の凹凸よりも小さくなっているので、より確実に短絡を抑制することができる。すなわち、図１の形態のように、金属層１を第１電極２として機能させた場合には、この第１電極２の上に、有機層３を積層することになるが、本形態のように、金属層１とは別に、絶縁層７を介して第１電極２を設けた場合には、金属層１と有機層３とが隔離されることになる。したがって、金属層１の表面凹凸に起因する有機層３内の各層の界面での凹凸をより小さくすることが可能であり、場合によっては有機層３内の全界面を凹凸のない平坦な面にすることも可能であるので、短絡をより効果的に抑制することができるものである。
【００６８】
本実施形態では、第１電極２が透光性を有するので、発光層３１で発光した光のうち、第１電極２側へ出射された光は、第１電極２及び絶縁層７を透過して、金属層１に入射する。このとき、金属層１は反射層として機能するので光は金属層１で反射する。そして、反射した光は、第２電極４に向かう方向に進み、第２電極４から外部へ出射する。
【００６９】
金属層１の材料としては、実施形態１と同様のものを用いることができる。金属層１の厚みとしては、実施形態１と同様に設定することができる。
【００７０】
絶縁層７の材料としては、限定されるものではないが、例えば、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル樹脂）、イミド系樹脂、チオウレタン系樹脂などを用いることができる。絶縁層７は光透過性の材料により構成される。絶縁層７の厚みは、例えば、５０〜２００ｎｍにすることができる。
【００７１】
第１電極２の材料としては、図１の形態における第２電極４の材料と同様のものを用いることができる。第１電極２の厚みは、例えば、５０〜２００ｎｍにすることができる。また、有機層３及び第２電極４の材料も、図１の実施形態と同様のものを用いることができる。
【００７２】
本実施形態によれば、金属層１の表面にナノオーダーサイズの凹凸が設けられているので、金属表面で発生する表面プラズモンを伝搬光に変えて表面プラズモンによる光の損失を抑制し、素子外への光取出し効率を向上させることができる。また、有機層３の各層の界面での凹凸を金属層１の凹凸よりも小さくすることが可能であり、場合によっては有機層３内の各層における全界面が凹凸のない平坦な面となることも可能であるので、素子内部での短絡をさらに抑制することができる。さらに、有機層３及び第２電極４に塗布材料を用いて、塗布プロセスで素子を作製することにより、有機層３の各層における界面での凹凸を金属層１の凹凸よりも小さくすることができる。
【００７３】
なお、本実施形態では、第１電極２を陰極とし、第２電極４を陽極とした構成を説明したが、第１電極２を陽極とし、第２電極４を陰極とする構成にすることもできる。その場合も、光取り出し効率の向上と短絡の抑制が期待できる。なお、この場合、第１電極２と第２電極４との間の有機層３内の各層の積層順は、上記の説明と逆の順にすることができる。
【００７４】
［実施形態３］
実施形態３として、金属層１の凹凸をナノ粒子配設構造６の打刻により形成した形態を説明する。本実施形態では、金属層１としては、成形されたもの、例えば、金属箔、金属シート、金属フィルム、金属板などを用いることができる。ただし、凹凸が形成されやすいように、金属層１は、延展性や柔軟性のあるものが好ましい。金属層１の材料としては、実施形態１で説明したものと同様の材料を用いることができる。
【００７５】
図９は、有機エレクトロルミネッセンス素子の実施形態の一例である。この有機エレクトロルミネッセンス素子は、金属層１が、第１電極２（陰極）として機能するとともに、有機層３を積層形成するための基板として機能する。金属層１の有機層３側の表面には凹凸が設けられている。この凹凸は、金属層１の裏面（有機層３とは反対側の面）に、ナノ粒子配設構造６を有する基板５をモールドとして押し付けてナノ粒子６ａで打刻し、表面側に凸部２ａを浮き上がらせることにより形成することができる。このナノ粒子配設構造６の打刻により、凹凸形状がモールドから金属層１に転写される。この方法では、金属層１の裏面には、凸部２ａに対応した位置に凹部２ｂが形成されることになる。モールドとなる基板としては、図２〜図７で説明したような、ナノ粒子配設構造６を有する基板５を用いることができる。
【００７６】
そして、第１電極２（金属層１）の凸部２ａが設けられた表面に、有機層３の各層（発光層３１、ホール輸送層３２、ホール注入層３３）、及び、第２電極４を積層することにより、図９の層構成の有機エレクトロルミネッセンス素子が得られる。なお、第１電極２と発光層３１との間には、電子注入層や電子輸送層が設けられていてもよい。有機層３内の各層の積層は、実施形態１と同様に、塗布プロセスを用いることができる。塗布プロセスによれば、簡単に表面凹凸を徐々に小さくすることができる。
【００７７】
図１０は、有機エレクトロルミネッセンス素子の実施形態の他の一例である。この有機エレクトロルミネッセンス素子は、金属層１が、第１電極２（陰極）として機能するとともに、有機層３を積層形成するための基板として機能する。金属層１の有機層３側の表面には凹凸が設けられている。この凹凸は、金属層１の表面（有機層３側の面）に、ナノ粒子配設構造６を有する基板をモールドとして押し付けてナノ粒子６ａで打刻し、表面側に凹部２ｂを凹設することにより形成することができる。このナノ粒子配設構造６の打刻により、凹凸形状がモールドから金属層１に転写される。この方法では、金属層１の裏面には、凹部２ｂに対応した位置に、凸部２ａが形成されてもよいし、凸部２ａが形成されなくてもよい。モールドとなる基板としては、図２〜図７で説明したような、ナノ粒子配設構造６を有する基板５を用いることができる。
【００７８】
そして、第１電極２（金属層１）の凹部２ｂが設けられた表面に、有機層３の各層（発光層３１、ホール輸送層３２、ホール注入層３３）、及び、第２電極４を積層することにより、図１０の層構成の有機エレクトロルミネッセンス素子が得られる。なお、第１電極２と発光層３１との間には、電子注入層や電子輸送層が設けられていてもよい。
【００７９】
有機層３内の各層の積層は、実施形態１と同様に、塗布プロセスを用いることができる。塗布プロセスによれば、簡単に表面凹凸を徐々に小さくすることができる。図１０の形態では、塗布プロセスにより、第１電極２の凹部２ｂ、発光層３１の凹部３１ｂ、ホール輸送層３２の凹部３２ｂ、の順に、凹部の大きさが徐々に小さくなっている。すなわち、実施形態１で説明したのと同様に、塗布したときに塗布液は凹状となった部分に溜まりやすいので、凸部の場合と同様、層を重ねるごとに凹部の大きさは小さくなっていく。そのため、第１電極２の凹凸の大きさよりも有機層３内の各層の界面における凹凸の大きさを小さくして界面をより平坦な面にすることができる。そして、第２電極４と有機層３との界面を凹凸のない平坦面にすることが可能になる。
【００８０】
図９及び図１０の形態によれば、第１電極２（陰極）として機能する金属層１の表面が露出しているので、給電用の配線等を接続するための電極取出し部を、金属層１の任意の箇所にも設けることができる。また、基板として機能する金属層１に、金属箔のような、フレキシブルな金属を使用すれば、バリアフィルムよりも安価で同等の封止をすることができ、製造コストを大幅に削減することができる。
【００８１】
実施形態３においては、ロールツーロールの製造で凹凸を形成し、さらに有機層３をロールツーロールで積層することが容易である。
【００８２】
図１１は、ロール製法により凹凸を形成する一例を示している。まず、金属層１として、フレキシブルな金属を準備する。ロール状の金属シートや金属箔を用いてもよい。金属層１しては、例えば、１０〜１００μｍの厚みのものを用いることができる。また、ナノ粒子配設構造６が表面に形成されたローラ６１をロール搬送機器に配設する。ローラ６１の表面にナノ粒子配設構造６を形成するには、実施形態１で説明した方法を用いることができる。具体的には、シリカナノ粒子などのナノ粒子６ａが分散したコロイド溶液６０をローラ６１の表面に塗布して形成することができる。あるいは、フレキシブルな基板５にナノ粒子配設構造６を形成し、この基板５をローラ６１に周状に巻きつけることにより形成してもよい。ローラ６１表面には、ナノ粒子６ａが曲面状（円筒の周面状）に配設されてナノ粒子配設構造６が形成されることになる。このようにして、ローラ６１により構成された円筒状のモールドが準備される。
【００８３】
そして、金属層１を送出し、この送出速度と同期して回転するローラ６１で金属層１を裏面から押し付けることにより、ナノ金属配設構造６の打刻によって金属層１の表面に凸部１ａを浮き上がらせて凹凸構造を形成することができる。このとき、金属層１が湾曲する程度に押し付ければ、十分な押し付け力が働き、凸部１ａを確実に形成することができる。
【００８４】
その後、金属層１の表面に、有機層３の各層及び第２電極４を積層形成することにより、図９のような形態の有機エレクトロルミネッセンス素子が得られる。この積層形成も、塗布プロセスで行うことができ、実施形態１で説明したように、ロール搬送機器で、基材として機能する金属層１を送出しながら行うことが可能である。そのため、ロールツーロールで、有機エレクトロルミネッセンス素子を製造することが可能となる。そして、第１電極２の凸部２ａ、発光層３１の凸部３１ａ、ホール輸送層３２の凸部３２ａ、の順に、凸部の大きさを小さくして界面をより平坦にすることができる。
【００８５】
図１２は、ロール製法により凹凸を形成する他の一例を示している。ナノ粒子配設構造６が表面に形成されたローラ６１は、図１０の形態の場合と同様にして形成することができる。
【００８６】
そして、金属層１を送出し、この送出速度と同期して回転するローラ６１で金属層１を表面から押し付けることにより、ナノ金属配設構造６の打刻によって金属層１の表面に凹部１ｂを凹設して形成することができる。このとき、金属層１が湾曲する程度に押し付ければ、十分な押し付け力が働き、凹部１ｂを確実に形成することができる。
【００８７】
その後、金属層１の表面に、有機層３の各層及び第２電極４を積層形成することにより、図１０のような形態の有機エレクトロルミネッセンス素子が得られる。この積層形成も、塗布プロセスで行うことができ、実施形態１で説明したように、ロール搬送機器で、基材として機能する金属層１を送出しながら行うことが可能である。そのため、ロールツーロールで、有機エレクトロルミネッセンス素子を製造することが可能となる。そして、第１電極２の凹部２ｂ、発光層３１の凹部３１ｂ、ホール輸送層３２の凹部３２ｂ、の順に、凹部の大きさを小さくして界面をより平坦にすることができる。
【００８８】
なお、ロール製法においては、ナノ粒子配設構造６を有する平板状のモールド（基板５）をロール搬送プロセス上に配置し、これを金属層１に、表面又は裏面から押し付けることで、フレキシブルな金属層１にナノ粒子配設構造６を打刻して凹凸を形成してもよい。
【００８９】
図９及び図１０の有機エレクトロルミネッセンス素子にあっては、金属層１の表面には凹凸が形成されているので、金属表面で発生する表面プラズモンによる光の損失を抑制し、素子外への光取出し効率を向上させることができる。
【００９０】
［実施形態４］
実施形態４として、図９の形態で用いた金属層１の表面に、実施形態２で用いた絶縁層７及び第１電極２を積層し、その上にさらに、有機層３の各層及び第２電極４を積層形成した有機エレクトロルミネッセンス素子を説明する。
【００９１】
図１３に、図９で示したような凸部１ａが設けられた金属層１の表面に、絶縁層７、第１電極２、有機層３及び第２電極４を形成した形態を示す。なお、第１電極２と発光層３１との間には、電子注入層や電子輸送層が設けられていてもよい。また、図１０で示したような凹部１ｂが設けられた金属層１の表面に、絶縁層７、第１電極２、有機層３及び第２電極４を形成した形態も同様に構成し得る。また、第１電極２が陽極となり第２電極４が陰極となる形態も同様に構成し得る。各層の具体的な構成は実施形態１〜３で説明したものを採用することができる。図１３では、図８及び図９と同様の構成には同一の符合を付している。本形態においても、金属表面において発生する表面プラズモンによる光の損失を抑制し、素子外への光取出し効率を向上させることができる。
【００９２】
［実施形態５］
実施形態５として、基板５に金属層１を形成し、この金属層１の表面を、実施形態３における図１０の形態のようにナノ粒子配設構造６を有するモールドで押し付けて、金属層１（第２電極２）の表面に凹部２ｂを凹設して凹凸を形成した有機エレクトロルミネッセンス素子を説明する。
【００９３】
図１４に、金属層１（第１電極２）の凹凸面に、有機層３及び第２電極４を形成した形態を示す。ナノ粒子配設構造６を有するモールドによる金属層１への押し付けは、図１０の場合と同様にすることができる。ただし、本形態では、金属層１が押し付け力を吸収するので、金属層１には凸部が形成されず、基板５と金属層１との界面は平坦な面となっている。そして、第１電極２の凹部２ｂが形成された面に、有機層３の各層及び第２電極４を積層することにより、各層における凹部の大きさが徐々に小さくなって、図１４のような構成の有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることができる。なお、第１電極２と発光層３１との間には、電子注入層や電子輸送層が設けられていてもよい。また、実施形態２のように、金属層１の凹凸面に、絶縁層７、第１電極２、有機層３及び第２電極４を形成した形態も同様に構成し得る。この場合、第１電極２が陽極となり第２電極４が陰極となる形態も同様に構成し得る。各層の具体的な構成は実施形態１〜３で説明したものを採用することができる。図１４では、図１及び図１０と同様の構成には同一の符合を付している。本形態においても、金属表面において発生する表面プラズモンによる光の損失を抑制し、素子外への光取出し効率を向上させることができる。
【００９４】
上記の各実施形態の有機エレクトロルミネッセンス素子においては、電極層又は光反射層に、金属材料を用いた場合においても、その金属材料の表面に入射した光は、表面プラズモンによって損失され難く、その多くが他方側へ反射されて、素子外へ取出されるので、光取出し効率が向上する。また、各有機層３の各界面の凹凸を、金属層２面上の凹凸よりも小さくすることができ、素子内部での短絡を抑制することができる。そして、このような有機エレクトロルミネッセンス素子は、照明器具、バックライト、表示装置などへの応用が可能である。
【００９５】
なお、本発明は、ナノオーダーサイズの凹凸が設けられた金属層１の表面側に、複数の層を含む有機層３が設けられていればよく、上述した構成に限られない。例えば、発光層３１の光取出し方向に、光取出し効率を向上させるための粒子を分散させた光取出し層が形成されていてもよい。
【実施例】
【００９６】
（実施例１）
図１に示す構造の有機エレクトロルミネッセンス素子を製造した。ただし、ナノ粒子配設構造６としては、シリカナノ粒子が単分散しランダムに配設された構造のものを用いた。具体的手順を以下に示す。【００９７】
まず、水に塩基性アミノ酸としてリシン（Ｌ−ｌｙｓｉｎｅ）を溶解させて水溶液を調製した。そしてこの塩基性アミノ酸水溶液にテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）を添加し、６０℃のウォーターバス中において、５００ｒｐｍの回転速度で２４時間攪拌することによって反応させ、シリカのコロイド溶液を作製した。原料モル比は１（ＴＥＯＳ）：１５４．４（Ｈ２Ｏ）：０．０２（Ｌ−ｌｙｓｉｎｅ）であった。このようにして得られたコロイド溶液中には粒子径が約１５ｎｍのシリカナノ粒子が生成した。【００９８】
次にこのコロイド溶液に、［化１］に示すブロックコポリマーＦ１２７を添加し、６０℃で２４時間攪拌することによって、Ｆ１２７をコロイド溶液に完全に溶解した。Ｆ１２７の添加量はコロイド溶液中のシリカの質量を基準として、１：１に設定した。続いて塩酸を用いて、コロイド溶液のｐＨを８に調整し、３日間、６０℃で静置してエージングした。この条件は、図３に示すような単分散の条件である。そしてこの溶液を水で４倍に希釈し、コーティング材とした。【００９９】
次いで、このコーティング材をディップコートによってシリコン基板上に塗布して付着させた。続いてコーティング材の有機成分（リシン、Ｆ１２７)を取り除くため、ＵＶオゾン処理を、紫外線波長１７２ｎｍ、圧力５０Ｐａ、照射時間３０ｍｉｎの条件で行なった。このような処理により、図４又は図５に示されるような、単分散構造のナノ粒子配設構造６が形成されると考えられる。【０１００】
図１５は、コーティング材処理後の基板表面のＳＥＭ像を示している。ＳＥＭ像にみられるように、シリカナノ粒子は基板上で粒子同士の接合がなく、単分散状態で配置していることが確認された。また、基板５として、シリコン基板の代わりに、厚み０．７ｍｍの無アルカリガラス板（コーニング社製「Ｎｏ.１７３７」）を用い、同様にシリカナノ粒子を基板５表面に付着させ有機成分を除去した。このシリカナノ粒子を付着させたガラス基板は肉眼で観察すると透明であり、ヘーズメータ（日本電色工業社製「ＮＤＨ２０００」）でヘーズと全光線透過率を測定すると、ヘーズ０．０８、透過率９１．９％であった。【０１０１】
次に、上記のようにシリカナノ粒子のナノ粒子配設構造６を設けたガラス基板の表面に、金属層１（第１電極２）として、アルミニウムを８０ｎｍの厚みで成膜して、これを陰極とした。このとき、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により第１電極２（陰極）の表面を確認したところ、高さ１５ｎｍでピッチがランダムな凹凸が形成されていることが確認された。【０１０２】
次に、赤色高分子（アメリカンダイソース社製「LightEmitting polymer ADS 111 RE」）をＴＨＦ溶媒に１ｗｔ％になるよう溶解した溶液を、第１電極２（陰極）上に膜厚が約１００ｎｍになるようにスピンコーターで塗布し、１００℃で１０分間焼成することによって発光層３１を得た。次に、ＴＦＢ（Poly[(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-co-(4,4’-(N-(4-sec-butylphenyl))diphenylamine)]）（アメリカンダイソース社製「Hole Transport Polymer ADS 259 BE」）をＴＨＦ溶媒に１ｗｔ％になるよう溶解した溶液を、発光層３１の上に、膜厚約１２ｎｍになるようにスピンコーターで塗布して、ＴＦＢ被膜を作製し、これを２００℃で１０分間焼成することによって、ホール輸送層３２を得た。このホール輸送層３２上に、ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）（スタルクヴィテック社製「Baytron P AI 4083」、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ＝１：６）とイソプロピルアルコールを１：１で混合した溶液を、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳの膜厚が３０ｎｍになるようにスピンコーターで塗布し、１５０℃で１０分間焼成することにより、ホール注入層３３を得た。更に、ホール注入層３３上に、ＩＴＯナノ粒子（粒子径約４０ｎｍ、シーアイ化成社製ITCW１５ｗｔ％-Ｇ３０）にメチルセルロース（信越化学社製６０  ＳＨ）を５ｗｔ％混合した溶液を、スクリーン印刷機を用いて膜厚が３００ｎｍ程度になるようパターン形成し、１２０℃１５分間乾燥することにより第２電極４（陽極）を形成した。これにより、有機エレクトロルミネッセンス素子が得られた。【０１０３】
（実施例２）
図１に示す構造の有機エレクトロルミネッセンス素子を製造した。ただし、ナノ粒子配設構造６としては、シリカナノ粒子が線状に連結したメッシュ構造のものを用いた。具体的手順を以下に示す。【０１０４】
水に塩基性アミノ酸としてリシン（Ｌ−ｌｙｓｉｎｅ）を溶解させて水溶液を調製した。そしてこの塩基性アミノ酸水溶液にテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）を添加し、６０℃のウォーターバス中において、５００ｒｐｍの回転速度で２４時間攪拌することによって反応させ、シリカのコロイド溶液を作製した。原料モル比は１（ＴＥＯＳ）：１５４．４（Ｈ２Ｏ）：０．０２（Ｌ−ｌｙｓｉｎｅ）であった。このようにして得られたコロイド溶液中には粒子径が約１５ｎｍのシリカナノ粒子が生成した。【０１０５】
次にこのコロイド溶液に、［化１］に示すブロックコポリマーＦ１２７を添加し、６０℃で２４時間攪拌することによって、Ｆ１２７をコロイド溶液に完全に溶解した。Ｆ１２７の添加量はコロイド溶液中のシリカの質量を基準として、１：１に設定した。続いて塩酸を用いて、コロイド溶液のｐＨを７に調整し、３日間、６０℃で静置してエージングした。この条件は、図６に示すような線状連結の条件である。そしてこの溶液を水で４倍に希釈し、コーティング材とした。【０１０６】
次いで、このコーティング材をディップコートによってシリコン基板上に塗布して付着させた。続いてコーティング材の有機成分（リシン、Ｆ１２７)を取り除くため、ＵＶオゾン処理を、紫外線波長１７２ｎｍ、圧力５０Ｐａ、照射時間３０ｍｉｎの条件で行なった。このような処理により、図７に示されるような、メッシュ構造のナノ粒子配設構造６が形成されると考えられる。【０１０７】
図１６は、コーティング材処理後の基板表面のＳＥＭ像を示している。ＳＥＭ像にみられるように、シリカナノ粒子が数個から数十個単位で連結し、基板の表面でメッシュ構造を形成しており、基板の表面にナノ粒子配設構造６が形成されていることが確認された。また、基板５として、シリコン基板の代わりに、厚み０．７ｍｍの無アルカリガラス板（コーニング社製「Ｎｏ.１７３７」）と用い、同様にシリカナノ粒子を基板５表面に付着させ有機成分を除去した。このシリカナノ粒子を付着させたガラス基板は肉眼で観察すると透明であり、ヘーズメータ（日本電色工業社製「ＮＤＨ２０００」）でヘーズと全光線透過率を測定すると、ヘーズ０．０９、透過率９１．８％であった。【０１０８】
そして、このシリカナノ粒子のナノ粒子配設構造６を設けたガラス基板の表面に、実施例１と同様にして、第１電極２（金属層１）を形成した。原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により第１電極２（陰極）の表面を確認したところ、高さ１５ｎｍでメッシュ状の凹凸が形成されていることが確認された。さらに、実施例１と同様の方法で、第１電極２の上に、発光層３１、ホール輸送層３２、ホール注入層３３、及び、第２電極４を形成した。これにより、有機エレクトロルミネッセンス素子が得られた。【０１０９】
（実施例３）
図８に示す構造の有機エレクトロルミネッセンス素子を製造した。具体的手順を以下に示す。【０１１０】
実施例１と同様の方法により、シリカナノ粒子を用いて、基板５上に高さ１５ｎｍで、ピッチがランダムな微細な凹凸を形成し、この凹凸が形成された基板５の表面に、真空蒸着法により、アルミニウムを８０ｎｍの厚みで成膜し金属層１を反射層として形成した。原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により金属層１の表面を確認したところ、高さ１５ｎｍでピッチがランダムな凹凸が形成されていることが確認された。次に、その上に、ＰＭＭＡを１００ｎｍ塗布してこれを硬化させて絶縁層７を形成した。更に、その上にＩＺＯをスパッタ法により厚み１００ｎｍで形成して、これを第１電極２（陰極）とした。その上に、実施例１と同様の方法にて、発光層３１、ホール輸送層３２、ホール注入層３３、及び、第２電極層４を形成した。これにより、有機エレクトロルミネッセンス素子が得られた。【０１１１】
（実施例４）
図９に示す構造の有機エレクトロルミネッセンス素子を製造した。具体的手順を以下に示す。【０１１２】
金属層１（基板）としてアルミ箔（約３０μｍ厚）を準備した。このアルミ箔の有機層３を塗布する側とは反対側に、実施例１と同様にして作製したナノ粒子配設構造６を有した基板５をモールドとして押し付けた。これにより、ナノ粒子配設構造６が打刻され微細な凹凸がアルミ箔上に形成された。原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）によりアルミ箔（陰極）の表面を確認したところ、高さ１５ｎｍでピッチがランダムな凹凸が形成されていることが確認された。そして、このアルミ箔上に発光層３１を実施例１と同一の方法で形成した。その上に、実施例１の方法と同様にして、ホール輸送層３２、ホール注入層３３及び第２電極４を形成した。これにより、有機エレクトロルミネッセンス素子が得られた。【０１１３】
（比較例１）
基板として厚み０.７ｍｍの無アルカリガラス板（Ｎｏ．１７３７、コーニング製）を用い、微細な凹凸を形成することなく、真空蒸着法により、基板上にアルミニウムを８０ｎｍの厚みで成膜して第１電極２（陰極）を形成した。それ以外は、実施例１と同様にして、発光層３１、ホール輸送層３２、ホール注入層３３、及び、第２電極４（陽極）を形成した。これにより、実施例１、２と比較する構造の有機エレクトロルミネッセンス素子を作製した。【０１１４】
（比較例２）
基板として厚み０.７ｍｍの無アルカリガラス板（Ｎｏ．１７３７、コーニング製）を用い、微細な凹凸を形成することなく、真空蒸着法により、基板上にアルミニウムを８０ｎｍの厚みで成膜して金属層１（反射層）を形成した。それ以外は、実施例３と同様にして、絶縁層７、第１電極２、発光層３１、ホール輸送層３２、ホール注入層３３、及び、第２電極４（陽極）を形成した。これにより、実施例３と比較する構造の有機エレクトロルミネッセンス素子を作製した。【０１１５】
（比較例３）
基板としてアルミ箔（約３０μｍ厚）を用い、これにモールドのプレスをすることなく、平滑な面に、実施例１と同様にして、発光層３１を形成した。それ以外は、実施例１と同様にして、ホール輸送層３２、ホール注入層３３及び第２電極４を形成した。これにより、実施例４と比較する構造の有機エレクトロルミネッセンス素子を作製した。【０１１６】
（評価）
各実施例及び比較例の有機エレクトロルミネッセンス素子について、電極間に電流密度が１０ｍＡ／ｃｍ２となるように電流を流し、大気放射光を積分球によって計測した。そして、これらの計測結果に基づいて大気放射光の外部量子効率を算出した。外部量子効率は、発光層３１内に注入され再結合した電子の数に対して放射される光子の割合であり、大気放射光の外部量子効率は有機エレクトロルミネッセンス素子の印加電流と大気放射光量から算出される。【０１１７】
表１に、比較例１を基準とする実施例１及び２の外部量子効率比、比較例２を基準とする実施例３の外部量子効率比、並びに、比較例３を基準とする実施例４の外部量子効率比を示す。【０１１８】
表１に示すように、実施例１〜４は、層構成が対応する各比較例と比較して、外部量子効率比において優れていることが確認された。また、電圧２Ｖ印加時の電流値は、実施例１、２と比較例１、実施例３と比較例２、実施例４と比較例３、のそれぞれの比較において、ほぼ同等の電流値であった。このことから、実施例１〜４は、金属層１の表面に凹凸が形成されているにも拘わらず、短絡が抑制されていることが確認された。【０１１９】
以上より、金属層１の一方面にナノ粒子配設構造６を用いてナノオーダーサイズの凹凸を設け、この上に有機層３等を積層することにより、有機層３内の界面の凹凸を小さくして短絡を抑制することができるとともに、金属層１の表面で発生する表面プラズモンを伝搬光に変えて、表面プラズモンによる光の損失を抑制することができることが確認された。【０１２０】
【表１】
2013001891.tif 000004
【符号の説明】
【０１２１】
１      金属層
２      第１電極
３      有機層
３１    発光層
３２    ホール輸送層
３３    ホール注入層
４      第２電極
５      基板
６      ナノ粒子配設構造
６ａ    ナノ粒子
７      絶縁層
１ａ、２ａ、３１ａ、３２ａ  凸部
１ｂ、２ｂ、３１ｂ、３２ｂ  凹部
【図１】
2013001891.tif 000005
【図２】
2013001891.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2013001891.tif 000010
【図７】
2013001891.tif 000011
【図８】
2013001891.tif 000012
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2013001891.tif 000016
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年1月21日(2013.1.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナノ粒子が面状に配設されたナノ粒子配設構造によって表面にナノサイズの凹凸が設けられた金属層と、前記金属層の凹凸面に設けられ、発光層を含む複数の層から構成される有機層と、前記有機層の前記金属層とは反対側に形成された電極と、を備え、前記有機層内の各層の界面は、前記金属層の凹凸面よりも平坦な面であり、前記有機層と前記電極との界面は平坦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】
前記電極は第２電極を構成し、
前記金属層は、前記ナノ粒子配設構造を有する基板の表面に形成されるとともに、第１電極を構成することを特徴とする、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】
前記電極は第２電極を構成し、
前記金属層は前記ナノ粒子配設構造を有する基板の表面に形成され、絶縁層と第１電極とが、この順で前記金属層の表面に形成されていることを特徴とする、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４】
前記金属層は、前記ナノ粒子配設構造の打刻により凹凸が形成されたものであり、前記有機層を積層するための基板として機能することを特徴とする、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５】
前記ナノ粒子配設構造は、前記ナノ粒子が単分散した構造であることを特徴とする、請求項１〜４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６】
前記ナノ粒子配設構造は、前記ナノ粒子がランダムに配置された構造であることを特徴とする、請求項１〜５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】
前記ナノ粒子配設構造は、シリカナノ粒子が線状に連結して形成されたメッシュ構造であることを特徴とする、請求項１〜４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】
前記有機層の各界面における凹凸の高さが、前記電極に近接するに従って小さくなるように形成されていることを特徴とする、請求項１〜７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。
【請求項９】
前記有機層内のすべての界面が平坦であることを特徴とする、請求項１〜７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。
【国際調査報告】
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