(57)【要約】【課題】従来の有機ＥＬ素子においては、有機発光層で放出されて有機ＥＬ素子の内部で反射された光が干渉を生じる要因となっていた。【解決手段】第１透明バッファー領域の上に第１透明電極層（陽極）、正孔輸送層、有機発光層、第２透明電極層（陰極）及び第２透明バッファー領域の各層、各領域を順次配置した構造とし、第１透明バッファー領域側及び第２透明バッファー領域側の両側から光を取り出せるようにした。そして、有機発光層の発光界面からの距離が発光界面から放出される光のＰＬスペクトルから求められた可干渉距離Ｌｃ未満の範囲内に存在する境界面に於ける屈折率段差を約０．６以下となるように設定する。なお、可干渉距離ＬｃはＬｃ＝λ２／Δλ（但し、λはＰＬスペクトルの中心波長、Δλはスペクトル半値幅）の式で算出される。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１層以上の発光層を含む薄膜多層構造が、対向する一対の透明電極によって挟持された有機ＥＬ素子であって、前記発光層の発光界面からの距離が光学距離で、前記発光界面から放出される光の可干渉距離未満の範囲内に於いては、隣接する２つの層の屈折率段差が全て０．６以下であることを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項２】
前記発光層の発光界面からの距離が光学距離で、前記発光界面から放出される光の可干渉距離に対応する位置が前記一対の透明電極の夫々の外側に形成されたバッファー領域内に存在することを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項３】
透明基板／第１透明電極／発光層を含む複数の有機層／第２透明電極からなる有機ＥＬ素子であって、第２透明電極層の外側には透明な材料からなる透明バッファー層が形成され、前記発光層の発光界面から前記透明基板の外側表面までの光学距離と前記発光層の発光界面から前記透明バッファー層の外側までの光学距離が前記発光界面から放出される光の可干渉距離以上であり、且つ、前記透明基板と前記第１透明電極の屈折率段差及び前記透明バッファー層と前記第２透明電極の屈折率段差が共に０．６以下であることを特徴とする請求項２に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項４】
透明基板／第１透明電極／発光層を含む複数の有機層／第２透明電極からなる有機ＥＬ素子であって、前記透明基板と前記第１透明電極の間に第１透明バッファー層、前記第２透明電極の外側に第２透明バッファー層が夫々形成され、前記発光層の発光界面から前記透明基板／前記第１透明バッファー層の境界面までの光学距離と前記発光層の発光界面から前記第２透明バッファー層の外側までの光学距離が前記発光界面から放出される光の可干渉距離以上であり、且つ、前記第１透明バッファー層と前記第１透明電極の屈折率段差及び前記第２透明バッファー層と前記第２透明電極の屈折率段差が共に０．６以下であることを特徴とする請求項２に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項５】
透明基板／第１透明電極／発光層を含む複数の有機層／第２透明電極からなる有機ＥＬ素子であって、前記第２透明電極の上方に該第２透明電極と対向するように封止用透明基板が配置されて前記第２透明電極と前記封止用透明基板の間に透明物質が充填され、前記発光層の発光界面から前記透明基板の外側表面までの光学距離と前記発光層の発光界面から前記透明物質／前記封止用透明基板の境界面までの光学距離が前記発光界面から放出される光の可干渉距離以上であり、且つ、前記透明基板と前記第１透明電極の屈折率段差及び前記透明基板と前記透明物質と前記第２透明電極の屈折率段差が共に０．６以下であることを特徴とする請求項２に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項６】
透明基板／第１透明電極／発光層を含む複数の薄膜層／第２透明電極からなる有機ＥＬ素子であって、前記透明基板と前記第１透明電極の間に透明バッファー層が形成され、且つ、前記第２透明電極の上方に該第２透明電極と対向するように封止用透明基板が配置されて前記第２透明電極と前記封止用透明基板の間に透明物質が充填され、前記発光層の発光界面から前記透明基板／前記透明バッファー層の境界面までの光学距離と前記発光層の発光界面から前記透明物質／前記封止用透明基板の境界面までの光学距離が前記発光界面から放出される光の可干渉距離以上であり、且つ、前記透明バッファー層と前記第１透明電極の屈折率段差及び前記透明物質と前記第２透明電極の屈折率段差が共に０．６以下であることを特徴とする請求項２に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項７】
少なくとも１層以上の発光層を含む発光ユニットを複数個有し、各発光ユニットが少なくとも１層以上からなる電荷発生層によって仕切られた有機層の多層構造が、対向する一対の透明電極によって挟持された有機ＥＬ素子であって、前記各発光層の発光界面からの距離が光学距離で、前記夫々の発光界面から放出される光の可干渉距離未満の範囲内に於いては、隣接する２つの層の屈折率段差が全て０．６未満であることを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項８】
前記各発光層の発光界面からの距離が光学距離で、前記夫々の発光界面から放出される光の可干渉距離に対応する位置が前記一対の透明電極の夫々の外側に形成されたバッファー領域内に存在することを特徴とする請求項７に記載の有機ＥＬ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、注入型エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）とも称され、薄膜状とした有機ＥＬ物質に電子、正孔を注入し、再結合させることで発光を行なう有機ＥＬ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子は、有機物発光層に電流を注入することによって電気エネルギーを光エネルギーに変換する自己発光型の表示素子であり、近年、研究・開発が活発に進められている。特に、芳香族ジアミンからなる有機正孔輸送層と８−ヒドロキシキノリンのアルミニウム錯体からなる有機発光層とを設けた有機ＥＬ素子がアントラセン等を使用した電界発光素子に比べて発光効率の改善がなされて以降、研究・開発への積極的な取り組みが行なわれている（例えば、非特許文献１参照。）
【０００３】
有機ＥＬ素子の一般的な構造を図１５に示す。透明基板の上に透明電極層（陽極）を設け、更にその上に正孔輸送層、有機発光層及び陰極層の各層を順次真空蒸着法によって形成した構成としている。そして、陽極となる透明電極層と陰極層との間に直流電圧を印加すると、透明電極層から注入された正孔と陰極層から注入された電子が有機層（正孔輸送層及び有機発光層）に到達して電子と正孔の再結合が行なわれ、その時、電気エネルギーが光エネルギーに変換されて有機発光層から光が放出される。
【０００４】
この場合、陽極と陰極との間に設けられる有機層は陽極側から順に正孔輸送層／有機発光層の２層構造としているが、他に正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層の構造のものや、正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／の構造のものや、正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層の構造のもの等があり、前記有機発光層を多層として積層したものもある。
【０００５】
正孔輸送層は陽極から正孔が注入され易くする働きと、電子をブロックする働きを有している。また、電子注入層は陰極から電子が注入され易くする働きを有している。
【０００６】
陽極層を形成する材料には仕事関数の大きい金属、それらの合金及び化合物が使用され、ニッケル、金、白金、パラジウムやこれらの合金或いは酸化錫（ＳｎＯ２）、沃化銅、更にはポリピロール等の導電性ポリマー等が可能であるが、一般的にはＩＴＯの透明電極層が多く使用されている。
【０００７】
陰極層は電子注入に有効な材料で形成する必要があるために、電子注入効率の向上が図られる仕事関数の小さい金属（低仕事関数金属材料）を使用することが好ましく、アルミニウム、マグネシウム、マグネシウムインジウム合金、マグネシウムアルミニウム合金、マグネシウム銀合金及びアルミニウムリチウム合金等を用いて真空蒸着法やスパッタリング法のドライプロセスによって成膜される。
【０００８】
有機材料によって成膜される有機層は、トリス（８−ヒドロキシキナリナト）アルミニウム（以下、Ａｌｑ３と略記する）及び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（以下、ＴＰＤと略記する）等の低分子系材料や、ポリパラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）等の高分子系材料を使用することが試みられており、高輝度化及び多色化等のための研究・開発が活発に行なわれ、実用化も始まっている。
【０００９】
また、近年では図１６に示すような構造の有機ＥＬ素子が提案されている。それは、陽極及び陰極の両電極を透明電極とし、有機発光層から放出された光を素子の両面から取り出せるようにすると共に、非発光時には素子を通して反対側が見通せるようなシースルータイプの発光素子を実現しようとするものである（例えば、特許文献１及び２参照。）。
【００１０】
更に、複数の発光位置がとびとびに分離して存在する有機ＥＬ素子も提案されている。それは、「２枚の対向する電極によって挟持された有機層が、少なくとも１層の発光層を含む発光ユニットを複数個有したものであり、各発光ユニットが少なくとも１層からなる電荷発生層によって仕切られた構造の有機ＥＬ素子」というもので、従来の有機ＥＬ素子に比べて電流効率（ｃｄ／Ａ）が飛躍的に向上するといった特徴があり、高輝度の発光を得ることができる。そして、この構造に於いても１対の電極を透明にすることによって両面発光でシースルータイプの素子を実現することができる（例えば、特許文献３参照。）。
【非特許文献１】Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  Ｖｏｌ．５１、ｐ．９１３、１９８７
【特許文献１】特開平１０−１６２９５９号公報
【特許文献２】特許２００２−２８９３６２号公報
【特許文献３】特開２００３−２７２８６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載された発明は、両面発光及びシースルー化については実現可能であるが、そのままの構造では発光時に素子の両面から出射する光が互いに異なる色調のものになってしまうという問題点を有している。これは、陰極の透明電極層と大気（空気）との屈折率段差が大きく、その境界面が反射面として働くために、陽極側の透明基板から大気中に出射される光が、発光界面から陰極方向に放出されて陰極の透明電極層と大気との境界面で反射して陽極側に向かう光と、発光界面から陽極方向に放出された光との光路差によって生じる干渉の影響を受けるためである。
【００１２】
陰極にＡｌ等の不透明材料を使用した片面発光型の従来の有機ＥＬ素子の構造に於いては、透明電極や有機層の膜厚を適宜設定して干渉の影響を抑制することによって出射される光の色調を制御する方法が提案されている。
【００１３】
しかし、透明電極や有機層の膜厚制御の本来の目的は、その発光機構に鑑み、注入されたキャリアの輸送、再結合及び発光が効率良く行なわれるようにすることであり、干渉現象の抑制のみを目的に膜厚制御を行なうと電圧−輝度特性が悪くなり、結果的に外部への光取り出し効率を低下させることになる。
【００１４】
仮に、透明電極や有機層の膜厚を制御して素子から出射される光への干渉の影響を抑制するように試みたとしても、両面発光型の素子に於いては、夫々の面から出射される光の色調を個々に制御することを目的とした、透明電極や有機層の膜厚設定は極めて困難な作業にならざるをえない。
【００１５】
また、特許文献３に記載された、複数の発光位置がとびとびに分離して存在する有機ＥＬ素子に於いても、陽極及び陰極の両電極を透明にすることで両面発光でシースルータイプの有機ＥＬ素子を実現することができる。
【００１６】
しかし、この場合は膜厚が厚いために干渉効果が顕著であり、夫々の面から出射される光の色調ズレが更に激しくなるために、透明電極や有機層の膜厚制御のみで両面から出射される光の色調を合わせることは更に困難な作業となる。
【００１７】
そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、干渉の影響を排除した両面発光タイプの有機ＥＬ素子を実現し、その結果、発光層を構成する発光材料特有の発光スペクトルを有する光を夫々の面から外部に出射することができることによって夫々の面から外部に出射する光の色調差が無くなり、且つ、素子を構成する各層の膜厚を干渉の影響を考慮しないで設定することができることによってキャリア輸送、再結合及び発光の最適化を図って光取り出し効率を高めた有機ＥＬ素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載された発明は、少なくとも１層以上の発光層を含む薄膜多層構造が、対向する一対の透明電極によって挟持された有機ＥＬ素子であって、前記発光層の発光界面からの距離が光学距離で、前記発光界面から放出される光の可干渉距離未満の範囲内に於いては、隣接する２つの層の屈折率段差が全て０．６以下であることを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明の請求項２に記載された発明は、請求項１において、前記発光層の発光界面からの距離が光学距離で、前記発光界面から放出される光の可干渉距離に対応する位置が前記一対の透明電極の夫々の外側に形成されたバッファー領域内に存在することを特徴とするものである。
【００２０】
また、本発明の請求項３に記載された発明は、請求項２において、透明基板／第１透明電極／発光層を含む複数の有機層／第２透明電極からなる有機ＥＬ素子であって、第２透明電極層の外側には透明な材料からなる透明バッファー層が形成され、前記発光層の発光界面から前記透明基板の外側表面までの光学距離と前記発光層の発光界面から前記透明バッファー層の外側までの光学距離が前記発光界面から放出される光の可干渉距離以上であり、且つ、前記透明基板と前記第１透明電極の屈折率段差及び前記透明バッファー層と前記第２透明電極の屈折率段差が共に０．６以下であることを特徴とするものである。
【００２１】
また、本発明の請求項４に記載された発明は、請求項２において、透明基板／第１透明電極／発光層を含む複数の有機層／第２透明電極からなる有機ＥＬ素子であって、前記透明基板と前記第１透明電極の間に第１透明バッファー層、前記第２透明電極の外側に第２透明バッファー層が夫々形成され、前記発光層の発光界面から前記透明基板／前記第１透明バッファー層の境界面までの光学距離と前記発光層の発光界面から前記第２透明バッファー層の外側までの光学距離が前記発光界面から放出される光の可干渉距離以上であり、且つ、前記第１透明バッファー層と前記第１透明電極の屈折率段差及び前記第２透明バッファー層と前記第２透明電極の屈折率段差が共に０．６以下であることを特徴とするものである。
【００２２】
また、本発明の請求項５に記載された発明は、請求項２において、透明基板／第１透明電極／発光層を含む複数の有機層／第２透明電極からなる有機ＥＬ素子であって、前記第２透明電極の上方に該第２透明電極と対向するように封止用透明基板が配置されて前記第２透明電極と前記封止用透明基板の間に透明物質が充填され、前記発光層の発光界面から前記透明基板の外側表面までの光学距離と前記発光層の発光界面から前記透明物質／前記封止用透明基板の境界面までの光学距離が前記発光界面から放出される光の可干渉距離以上であり、且つ、前記透明基板と前記第１透明電極の屈折率段差及び前記透明基板と前記透明物質と前記第２透明電極の屈折率段差が共に０．６以下であることを特徴とするものである。
【００２３】
また、本発明の請求項６に記載された発明は、請求項２において、透明基板／第１透明電極／発光層を含む複数の薄膜層／第２透明電極からなる有機ＥＬ素子であって、前記透明基板と前記第１透明電極の間に透明バッファー層が形成され、且つ、前記第２透明電極の上方に該第２透明電極と対向するように封止用透明基板が配置されて前記第２透明電極と前記封止用透明基板の間に透明物質が充填され、前記発光層の発光界面から前記透明基板／前記透明バッファー層の境界面までの光学距離と前記発光層の発光界面から前記透明物質／前記封止用透明基板の境界面までの光学距離が前記発光界面から放出される光の可干渉距離以上であり、且つ、前記透明バッファー層と前記第１透明電極の屈折率段差及び前記透明物質と前記第２透明電極の屈折率段差が共に０．６以下であることを特徴とするものである。
【００２４】
また、本発明の請求項７に記載された発明は、少なくとも１層以上の発光層を含む発光ユニットを複数個有し、各発光ユニットが少なくとも１層以上からなる電荷発生層によって仕切られた有機層の多層構造が、対向する一対の透明電極によって挟持された有機ＥＬ素子であって、前記各発光層の発光界面からの距離が光学距離で、前記夫々の発光界面から放出される光の可干渉距離未満の範囲内に於いては、隣接する２つの層の屈折率段差が全て０．６未満であることを特徴とするものである。
【００２５】
また、本発明の請求項８に記載された発明は、請求項７において、前記各発光層の発光界面からの距離が光学距離で、前記夫々の発光界面から放出される光の可干渉距離に対応する位置が前記一対の透明電極の夫々の外側に形成されたバッファー領域内に存在することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の有機ＥＬは、少なくとも１層以上の発光層を含む薄膜多層構造が、対向する一対の透明電極によって挟持された有機ＥＬ素子であって、前記発光層の発光界面からの距離が光学距離で、前記発光界面から放出される光の可干渉距離未満の範囲内に於いては、隣接する２つの層の屈折率段差を全て０．６以下とした。
【００２７】
また、少なくとも１層以上の発光層を含む薄膜多層構造が、対向する一対の透明電極によって挟持された有機ＥＬ素子であって、前記発光層の発光界面からの距離が光学距離で、前記発光界面から放出される光の可干渉距離に対応する位置が前記一対の透明電極の夫々の外側に形成されたバッファー領域内に存在するようにした。
【００２８】
両面発光型有機ＥＬ素子を上記構成にすることによって、夫々の側から出射される光に対する干渉の影響を排除することができた。
【００２９】
そして、発光層の発光界面から放出される光の色調と夫々の側から出射される光の色調をほぼ同じにすることができた。
【００３０】
同様に、夫々の側から出射される光同士の色調をほぼ同じにすることができた。
【００３１】
また、素子を構成する各層の膜厚を干渉の影響を考慮しないで設定することができることによってキャリア輸送、再結合及び発光の最適化を図って光取り出し効率を高めた有機ＥＬ素子を実現することができた。
【００３２】
更に、少なくとも１層以上の発光層を含む発光ユニットを複数個有し、各発光ユニットが少なくとも１層以上からなる電荷発生層によって仕切られた有機層の多層構造が、対向する一対の透明電極によって挟持された有機ＥＬ素子であって、前記各発光層の発光界面からの距離が光学距離で、前記夫々の発光界面から放出される光の可干渉距離未満の範囲内に於いては、隣接する２つの層の屈折率段差を全て０．６未満とした。
【００３３】
また、前記各発光層の発光界面からの距離が光学距離で、前記夫々の発光界面から放出される光の可干渉距離に対応する位置が前記一対の透明電極の夫々の外側に形成されたバッファー領域内に存在するようにした。
【００３４】
発光位置がとびとびに分離して複数存在する両面発光型有機ＥＬ素子を上記構成にすることによって、上記同様の効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
本発明の実施形態を図１〜図４を参照しながら詳細に説明する。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。
【００３６】
図１は本発明の有機ＥＬ素子に係わる実施形態の構造を示す断面図である。第１透明バッファー領域の上に第１透明電極層（陽極）、正孔輸送層、有機発光層、第２透明電極層（陰極）及び第２透明バッファー領域の各層及び領域が順次形成されている。なお、以降に述べる実施例において、透明基板は、第１透明バッファー領域あるいはそれを形成するバッファー層の機能を担うものである。
【００３７】
また、第１透明バッファー領域及び第２透明バッファー領域は夫々隣接する第１透明電極層及び第２透明電極層の外側に一定以上の厚みで配置されている。具体的には、発光層の発光界面から夫々の透明バッファー領域の外側表面（外部への光出射面）までの光学距離が「発光層から放出される光の可干渉距離」以上となるよう、夫々の透明バッファー領域の厚みが設定される。
【００３８】
なお、本明細書で使用する用語「可干渉距離」は以下のように定義するものである。
【００３９】
１つの発光体から放出される光波は図２に示すような減衰振動の形態をとり、その場合光波を実効的に波動とみなすことができるのは振幅が初期値の１／ｅ（ｅは自然対数の底）となる有限の長さｌまでと考えられる。
【００４０】
１つの発光体はこのような波動を放出した後、続いて同一振動数の次の波動を放出するが、先行する波動と後続の波動の位相は異なっている。従って、同一光源から放出された波動を２分した後に再度重畳させたとしても、夫々の波動が辿る光路の光路差がｌを超えていれば異なる位相の波面が重畳することになり、干渉現象は起こらない。
【００４１】
本発明はこのような原理を利用して、有機ＥＬ素子の発光層から放出された光が外部に出射されるまでの光学系に対して干渉の影響を排除したものである。そこで、光の「可干渉距離」とは、上述の波動の有限な長さｌに相当し、一般的に以下の関係式（１）によって表される。
Ｌｃ＝λ２／Δλ  ・・・関係式（１）
（但し、Ｌｃは可干渉距離、λは発光スペクトルの中心波長、Δλはスペクトル半値幅である）
【００４２】
従来の片面発光型有機ＥＬ素子では、例えば、発光界面から陰極側方向に放出され、陰極の表面で反射されて陽極側に戻ってくる光と発光界面から陽極側に放出される光とで干渉が生じていた。この夫々の光が辿る光路の光路差は発光界面から陰極の反射面までの光学距離の２倍となる。従って、この光路差が可干渉距離Ｌｃよりも大きければ干渉を生じないことになる。言い換えると、発光界面から陰極の反射面までの光学距離が可干渉距離Ｌｃ／２より大きければ干渉の影響を抑制できるものと考えられる。
【００４３】
ところが、実際の片面発光型有機ＥＬ素子に於いては、発光界面から陰極の反射面までの光学距離を可干渉距離Ｌｃ／２より大きくしたとしても、干渉の影響は減少されるものの、不完全なために膜厚がズレると色度もズレてしまうことが判明した。そこで、実際上、色度等への干渉の影響を完全に抑制するためには、発光界面から陰極の反射面までの光学距離が可干渉距離Ｌｃ以上であることが望ましい。
【００４４】
一方、両面発光型有機ＥＬ素子に於いては、隣接して配置された互いに異なる屈折率を有する媒質の境界面が重要な意味を持つことになる。つまり、屈折率の異なる媒質界面に光が入射するときに、両媒質の境界面に於いて光の一部が反射されることになり、屈折率差が大きいほどその反射率は大きくなる。従来の両面発光型有機ＥＬ素子では、例えば透明電極の屈折率と空気の屈折率との差が比較的大きいために、両者によって形成される境界面は反射率の大きな反射面として作用することになる。
【００４５】
そのため、透明陰極上に数百ｎｍ程度の膜厚の保護層を設けることによって屈折率差を小さくすることも考えられるが、やはり保護層と空気との境界面が反射面として作用することになる。このような境界面は発光界面から光学距離がＬｃ未満の位置に反射面として存在するため、干渉を起こす原因となってしまう。
【００４６】
そこで、両面発光型有機ＥＬ素子の場合、干渉を生じさせる反射面として作用するほどの屈折率段差の大きな境界面を発光界面から光学距離がＬｃ未満の位置に設けないことで干渉の影響を排除することができる。特に、陽極側及び陰極側に於いて発光界面に対して発光界面からの光学距離がＬｃ未満の位置に屈折率段差の大きな境界面を設けないことで、素子両面から出射する光を干渉の影響を受けない光とすることができる。その結果、素子の両面から出射される光は互いに色調差の無い光となる。
【００４７】
有機ＥＬ素子における発光光の可干渉距離Ｌｃを算出するにあたって、上記関係式（１）に使用されている発光光の中心波長λ及びスペクトル半値幅Δλは発光層のＰＬ（フォトルミネッセント）スペクトルから読み取ることができる。
【００４８】
例えば、図３に示すＰＬスペクトルを有するＡｌｑ３の可干渉距離は、ＰＬスペクトルからλ＝５２３ｎｍ、Δλ＝１０５ｎｍという数値が得られ、これを上記関係式（１）に代入すると２６０５ｎｍとなる。従って、図１に示す本発明の有機ＥＬ素子において発光層をＡｌｑ３で形成すると仮定した場合、発光界面から反射面までの光学距離を２６０５ｎｍ以上に設定することになる。
【００４９】
よって、図１に示した両面発光型有機ＥＬ素子の陽極側から外部に出射される光に対する干渉の影響を排除するためには、発光界面から第２透明バッファー領域の外側表面（外部への光出射面）までの各層の膜厚は、以下の関係式（２）を満足するように設定されなければならない。
Ｌｃ≦ｄ０・ｎ０＋ｄＴＯ１・ｎＴＯ１＋ｄＢ・ｎＢ  ・・・関係式（２）
【００５０】
また、陰極側から外部に出射される光に対する干渉の影響を排除するためには、発光界面から第１透明バッファー領域の外側表面までの各層の膜厚は、以下の関係式（３）を満足するように設定されなければならない。
Ｌｃ≦ｄ０′・ｎ０＋ｄＴＯ１′・ｎＴＯ１′＋ｄＢ′・ｎＢ′・・・関係式（３）
【００５１】
ここで、発光領域は、発光層内で一定の幅を有するものと考えるが、発光強度の高いと想定される所定の位置を発光界面として設計をおこなった。例えば、図１に示したような正孔輸送層と有機発光層からなるシンプルな構成に於いては、有機発光層の正孔輸送層側で発光強度が最大となるものと想定され、正孔輸送層と有機発光層との界面を発光界面と考えることができる。なお、発光界面から第１透明バッファー領域及び発光界面から第２透明バッファー領域までの光学距離に関しては特に上限はないが、有機ＥＬ素子の薄さの利点損なわないためには１０００μｍ以内とすることが望ましい。一方、下限は光学距離Ｌｃ以上が望ましいが、干渉の影響を完全に排除するためにはＬｃの２倍程度が更に望ましい。
【００５２】
また、１つの発光層を２種類以上の発光材料で形成した場合は、夫々の発光材料のＰＬスペクトルから算出された可干渉距離のうちの最も長いものを採用する。
【００５３】
図４は本発明の有機ＥＬ素子に係わる他の実施形態の構造を示す断面図である。本実施形態は発光位置がとびとびに分離して複数存在するＭＰＥ構造「一対の対向する電極によって挟持された有機層が、少なくとも１層の発光層を含む発光ユニットを複数個有したものであり、各発光ユニットが少なくとも１層からなる電荷発生層によって仕切られた構造」であり、このような構造の有機ＥＬ素子に於いても効果が得られる。この場合、３つの発光ユニットの夫々の発光材料に関してＰＬスペクトルから可干渉距離Ｌｃを求める。
【００５４】
なお、発光ユニットとは、主に有機化合物からなる少なくとも１層の発光層を含む層構造を有し、一般的な有機ＥＬ素子の構成要素のうち陽極及び陰極を除いた要素を指すものである。また、電荷発生層は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯ２等の透明導電材料、Ｖ２Ｏ５及び４Ｆ−ＴＣＮＱ等、その上に成膜する正孔輸送材料と酸化還元反応による電荷移動錯体を形成しうる物質が使用され、電荷発生層の陰極側に接する発光ユニットには正孔を注入し、陽極側に接する発光ユニットには電子を注入する層として働く。
【００５５】
図４に示す有機ＥＬ素子の具体的な構造は、第１透明バッファー領域の上に第１透明電極層（陽極）が形成され、その上に第１発光界面を含む第１発光ユニット、第１電荷発生層、第２発光界面を含む第２発光ユニット、第２電荷発生層、第３発光界面を含む第３発光ユニット、第２透明電極層（陰極）及び第２透明バッファー領域が順次形成されている。
【００５６】
このような構造の有機ＥＬ素子において、３つの発光ユニットの夫々の発光界面から放出された光の間で干渉を生じさせないように第１透明バッファー領域及び第２透明バッファー領域の夫々の外側表面の位置を設定するには、各発光ユニットの夫々の発光界面から放出される光のＰＬスペクトルから上記関係式（１）を用いて夫々の可干渉距離を求め、夫々の発光界面から可干渉距離を保った位置のうち、陽極側に於いて第１透明電極層から最も距離が離れた位置及び陰極側に於いて第２透明電極層から最も距離が離れた位置を求める。その結果、図４に示すように陽極側、陰極側ともにＬｃ１が夫々の透明電極層から最も離れた位置にあることから、第１透明バッファー領域及び第２透明バッファー領域の夫々の外側表面をこの位置か、或いは各透明電極層に対してこれよりも更に離れた位置に設定する。それによって、各発光ユニットから放出される光の干渉の影響を全て排除することができる。
【００５７】
図１及び図４において、第１透明バッファー領域及び第２透明バッファー領域は固体材料によって成膜された層でも良いし、気体あるいは液体材料を充填した層でも良い。これらバッファー領域を形成する層を、本発明においてバッファー層という。バッファー領域は、複数のバッファー層から形成されていてもよく、複数層からなる場合には、各層の屈折率が同じであることが理想的であり、隣接する２つの層の屈折率差は小さくすることが好ましい。また、第１透明バッファー領域が固体材料によって成膜された層、第２透明バッファー領域が液体材料を充填した層でも勿論良い。後述の実施例のように第１透明バッファー領域は、透明基板がその機能を担うものでもよく、透明基板と該透明基板の少なくともいずれかの主面に形成したバッファー層とで担うよう形成してもよい。
【００５８】
液体材料の透明物質としては、脱水されたシリコーン系オイル、フッソ系オイル等が挙げられる。
【００５９】
固体材料としては、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｓｂ２Ｏ３、ＴｉＯ、ＨｆＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＣｅＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＭｇＦ、ＳｒＦ２、ＢａＦ２等の透明な金属酸化物、窒化物、弗化物或いは低分子系材料、透明エポキシ、アクリル、ナイロン等の高分子系材料でも良く、透明で膜厚をμｍオーダーで形成できる物質であれば何でも良い。
【００６０】
いずれにしても、第１透明バッファー領域及び第２透明バッファー領域は、発光界面からの光学距離が可干渉距離Ｌｃ未満の位置に屈折率段差の大きな境界面を形成させないために設置されるものであるため、透明な物質で構成され、隣接する透明電極との屈折率差が０．６以下となるような状態が確保できればどのような形態でも構わない。
【００６１】
本実施形態を示す図１において、発光界面から各透明バッファー領域の外側表面までの間に存在する境界面は、有機層／有機層の境界面、有機層／透明電極層の境界面、及び透明電極／透明バッファー領域の境界面である。これら夫々の境界面は上述のように、発光界面からの光学距離が可干渉距離Ｌｃ未満となる位置に反射面として存在するため、反射率が大きくなると強い干渉を生じる原因となる。
【００６２】
そのなかでも特に、第２透明電極層／第２透明バッファー領域の境界面が比較的大きな反射率の反射面となる可能性がある。例えば、第２透明電極層と境界面を形成する第２透明バッファー領域が気体或いは真空（屈折率：１．０）を充填した層で構成された場合、第２透明電極層として主に使用されるＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ及びＳｎＯ２等（屈折率：約１．９５）との屈折率の差が約０．９５となり、この屈折率段差０．９５の反射面では発光界面から第２透明電極層／第２透明バッファー領域の境界面までの光学距離が約３００ｎｍにおいては第１透明電極（陽極）側から出射される光に多少干渉の影響が現れる程度である。
【００６３】
ところが、本発明の他の実施形態を示す図４のように、発光位置がとびとびに分離して複数存在するような、発光界面から第２透明電極層／第２透明バッファー領域（気体）の境界面までの光学距離が非常に長い構造の有機ＥＬ素子においては、第１透明電極（陽極）側から出射される光に干渉の影響が更に顕著に現れてくる。
【００６４】
従って、干渉の発生を抑制するためには、発光界面から第２透明電極層／第２透明バッファー領域の境界面までの光学距離に応じて、第２透明電極層を形成する材料と第２透明バッファー領域を形成する材料とを適宜選択することによって両者の屈折率の差を設定することが必要である。
【００６５】
そこで、図１で示すような、発光界面から第２透明電極層／第２透明バッファー領域の境界面までの光学距離が約３００ｎｍの構造の両面発光型有機ＥＬ素子においては、第２透明電極層／第２透明バッファー領域との屈折率の差を０．６未満にすることが干渉の発生を殆んど抑制することに繋がるために好ましいものである。
【００６６】
一方、図４に示すような、発光位置がとびとびに分離して複数存在するような構造の両面発光型有機ＥＬ素子においては、少なくとも１層の発光層を含む発光ユニットの数の増加に伴なって、発光界面から第２透明電極層／第２透明バッファー領域の境界面までの光学距離が増加するために、第２透明電極層と第２透明バッファー領域との屈折率の差を更に小さくする必要がある。
【００６７】
なお、第２透明電極層と第２透明バッファー領域との屈折率差は０が最も好ましく、その場合は発光界面から第２透明電極層／第２透明バッファー領域の境界面までの光学距離に関係なく干渉の影響を抑制することができる。
【００６８】
ここまでは、有機ＥＬ素子の発光界面から第２透明バッファー領域の方向に放出された光に係わる干渉現象について様々な角度から検討を加えてきたが、発光界面から透明基板（第１透明バッファー領域）の方向に放出された光も同様に干渉現象に係わるものである。
【００６９】
図１に示す有機ＥＬ素子の構造において、発光界面から透明基板の方向には、有機層／有機層の境界面、有機層／第１透明電極層の境界面及び第１透明電極層／第１透明バッファー領域の境界面が存在し、これら夫々の境界面は発光界面からの光学距離が可干渉距離Ｌｃ未満となる位置に反射面として存在する。従って、発光界面から透明基板の方向に放出されてこれらの境界面で反射された光と発光界面から第２透明電極層の方向に放出された光とで干渉が生じるため、夫々の境界面を形成する両者の屈折率の差を極力小さくすることによって干渉の発生を抑制することが望ましい。
【００７０】
そのなかでも特に、第１透明電極層／第１透明バッファー領域の境界面が最も屈折率の差が大きい。例えば、第１透明バッファー領域（透明基板）としてソーダガラス（屈折率：約１．５５）を使用し、第１透明電極に一般的なＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ及びＳｎＯ２等（屈折率：約１．９５）を使用すると、屈折率の差は約０．４となってしまう。この屈折率段差約０．４の反射面では、発光界面から透明基板までの光学距離が約４００ｎｍの従来の両面発光型透明素子においてはほとんど干渉の影響は現れない。
【００７１】
ところが、本発明の他の実施形態を示す図４のように、複数の発光位置がとびとびに分離して存在するような、発光界面から透明基板までの光学距離が非常に長い構造の有機ＥＬ素子においては、干渉の影響が顕著に現れてくる。
【００７２】
その場合、干渉の発生を抑制するためには、発光界面から透明基板までの光学距離に応じて、第１透明電極層を形成する材料と透明基板を形成する材料とを適宜選択することによって両者の屈折率の差を設定することが必要である。
【００７３】
具体的には、第１透明電極層と透明基板の間に、第１透明電極層との屈折率の差が極めて小さいバッファー層を、発光界面から透明基板までの光学距離が発光層から放出される光の可干渉距離Ｌｃ以上となるような膜厚に形成する。つまり、バッファー領域は、透明基板とバッファー層により形成される。また、第１透明電極層に対して屈折率の差が極めて小さい透明基板を使用すれば、透明基板がバッファー層となり、透明基板のみでバッファー領域が形成できるため、透明基板以外のバッファー層を設ける必要はない。
【００７４】
第１透明電極層に対して屈折率の差が極めて小さい透明基板の材料としては特に限定するものではないが、一例を挙げるとすればＬａＳＦＮ９（ＳＣＨＯＴＴ  ＧＬＡＳ社製）（屈折率：１．８５）が使用できる。
【００７５】
なお、第１透明電極層と第１透明バッファー領域との屈折率差は０が最も好ましく、その場合は発光界面から第１透明電極層／第１透明バッファー領域の境界面までの距離に関係なく干渉の影響を抑制することができる。
【００７６】
透明基板の材料としては、ガラス、ＰＥＴ、ポリカーボネート及び非晶質ポリオレフィン等が使用されるが、透明で所望する屈折率を有するものであれば材料に関して限定はない。また、第１透明電極層及び第２透明電極層はＩＴＯ、ＩＺＯ、ＳｎＯ２、及びＺｎＯ等の透明導電膜として形成されるのが好ましく、膜厚は１０〜５００ｎｍの範囲内であることが望ましい。
【００７７】
有機ＥＬ素子の構造は、上記図１及び図４に示すものの他に、透明基板の上の第１透明電極側からの有機層を正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／としたものや、正孔注入層／正孔輸送層／発光層としたものや、正孔輸送層／発光層／電子輸送層としたものや、前記発光層を多層に積層したもの等が可能である。
【００７８】
正孔輸送層は第１透明電極層から正孔が注入され易くする働きと、電子をブロックする働きを有しており、正孔移動度が高く、透明で成膜性の良好なものが好ましく、ＴＰＤ等のトリフェニルアミン誘導体、フタロシアニン、銅フタロシアニン等のポリオレフィン系化合物、ヒドラゾン誘導体及びアリールアミン誘導体等が用いられる。
【００７９】
なお、正孔輸送層は、陽極からの正孔の注入を容易にする働きを有する正孔注入層と、正孔を輸送する働き及び電子を妨げる働きを有する正孔輸送層とに分けて設けても良い。その場合、正孔注入層及び正孔輸送層の膜厚は共に１０〜２００ｎｍの範囲内であることが望ましい。
【００８０】
また、電子注入層は、第２透明電極層から電子が注入され易いように、有機発光層或いは電子輸送層の上に設けても良い。電子注入層を形成する材料は、Ｌｉ、Ｃａ、Ｓｒ、及びＣｓ等の仕事関数が低い金属が主に使用され、有機層の上に極微量蒸着される。
【００８１】
また、発光層は、電子と正孔の再結合による発光効率が高く、薄膜性が良好で、輸送材料との境界面で強い相互作用のないことが望ましく、アルミキレート錯体（Ａｌｑ３）、ジスチリルビフェニル誘導体（ＤＰＶＢｉ）等のジスチリルアリーレン（ＤＳＡ）系の誘導体、キナクリドン誘導体、ルブレン、クマリン及びペリレン系等の材料が用いられる。そして、これらの材料を単独で、或いは２種類以上を混合して発光層が形成される。また発光層は多層として積層しても良い。なお、発光層の膜厚は１０〜２００ｎｍの範囲内であることが望ましい。
【００８２】
電子輸送層を形成する材料は、アルミキレート錯体（Ａｌｑ３）、ジスチリルビフェニル誘導体（ＤＰＶＢｉ）、オキサジアゾール誘導体、ビスチリルアントラセン誘導体、及びベンゾオキサゾールチオフェン誘導体等が用いられ、膜厚は１０〜２００ｎｍの範囲内であることが望ましい。
【００８３】
次に、本発明の有機ＥＬ素子に係わる実施例１〜８及び比較例１〜３について説明する。なお、実施例１〜７及び比較例１〜２は本発明の有機ＥＬ素子に係わる実施形態を示す図１の構造を基本構造として採用し、実施例８及び比較例３は本発明の有機ＥＬ素子に係わる実施形態を示す図４の構造を基本構造として採用している。そこでまず、実施例１〜８について説明し、次に比較例１〜３について説明する。
【実施例１】
【００８４】
実施例１の構成は、第１透明バッファー領域（透明基板）となるガラス基板の上に第１透明電極層（陽極）となるＩＴＯ透明電極をスパッタ法によって１００ｎｍの膜厚に形成した。ガラス基板の屈折率は４５０ｎｍの波長の光に対して１．５５であり、ＩＴＯは屈折率が４５０ｎｍの波長の光に対して１．９５、シート抵抗値が１０Ω／□であった。そして、ＩＴＯ透明電極を所定の形状にエッチングして、アセトン及びイソプロピルアルコール等で超音波洗浄した後に乾燥させた。このガラス基板を更にＵＶ−Ｏ３洗浄した後に真空蒸着槽内にセットして槽内を約１×１０−５Ｔｏｒｒまで減圧し、ＩＴＯ透明電極の上に正孔輸送層を１００ｎｍの膜厚に蒸着した。次いで、図５に示す発光スペクトルの光を放出する青色発光材料（以下、青色発光ドーパントと記す）を重量比１％の濃度で共蒸着して有機発光層を８５ｎｍの膜厚に形成し、その上に電子注入層を微量蒸着し、その上に第２透明電極（陰極）としてＩＺＯ透明電極をスパッタ法により５０ｎｍの膜厚に形成した。有機発光層の屈折率は４５０ｎｍの波長の光に対して１．８０であり、ＩＺＯ透明電極の屈折率は４５０ｎｍの波長の光に対して１．９５であった。そして更にＩＺＯ透明電極の外周部に１８μｍのギャップ剤を分散したＵＶ硬化性シール剤を塗布し、その上にＩＺＯ透明電極と対向するように封止用ガラス基板を配置して接着・固定し、ＩＺＯ透明電極と封止用ガラス基板とシール剤で囲まれた空間に屈折率１．５５のオイルを充填したものである。
【実施例２】
【００８５】
実施例２の条件は、実施例１に対してＩＺＯ透明電極と封止用ガラス基板とシール剤で囲まれた空間に屈折率１．３３のオイルを充填したことのみが異なり、それ以外は実施例１と同様とした。
【実施例３】
【００８６】
実施例３の条件は、実施例１に対してＩＺＯ透明電極と封止用ガラス基板とシール剤で囲まれた空間に屈折率１．３７のオイルを充填したことのみが異なり、それ以外は実施例１と同様とした。
【実施例４】
【００８７】
実施例４の条件は、実施例１に対してＩＺＯ透明電極と封止用ガラス基板とシール剤で囲まれた空間に屈折率１．４３のオイルを充填したことのみが異なり、それ以外は実施例１と同様とした。
【実施例５】
【００８８】
実施例５の構成は、第１透明バッファー領域（透明基板）となるガラス基板の上に第１透明電極層（陽極）となるＩＴＯ透明電極をスパッタ法によって１２５ｎｍの膜厚に形成した。ガラス基板の屈折率は５６０ｎｍの波長の光に対して１．５３であり、ＩＴＯは屈折率が５６０ｎｍの波長の光に対して１．９０、シート抵抗値が１０Ω／□であった。そして、ＩＴＯ透明電極を所定の形状にエッチングして、アセトン及びイソプロピルアルコール等で超音波洗浄した後に乾燥させた。このガラス基板を更にＵＶ−Ｏ３洗浄した後に真空蒸着槽内にセットして槽内を約１×１０−５Ｔｏｒｒまで減圧し、ＩＴＯ透明電極の上に正孔輸送層を１００ｎｍの膜厚に蒸着した。次いで、図６に示す発光スペクトルの光を放出する黄色発光材料（以下、黄色発光ドーパントと記す）を重量比１％の濃度で共蒸着して有機発光層を８０ｎｍの膜厚に形成し、その上に電子注入層を微量蒸着し、その上に第２透明電極（陰極）としてＩＺＯ透明電極をスパッタ法により５０ｎｍの膜厚に形成した。有機発光層の屈折率は５６０ｎｍの波長の光に対して１．７５であり、ＩＺＯ透明電極の屈折率は５６０ｎｍの波長の光に対して１．９０であった。そして更にＩＺＯ透明電極の外周部に１８μｍのギャップ剤を分散したＵＶ硬化性シール剤を塗布し、その上にＩＺＯ透明電極と対向するように封止用ガラス基板を配置して接着・固定し、ＩＺＯ透明電極と封止用ガラス基板とシール剤で囲まれた空間に屈折率１．５５のオイルを充填したものである。
【実施例６】
【００８９】
実施例６の条件は、実施例５に対してＩＺＯ透明電極と封止用ガラス基板とシール剤で囲まれた空間に屈折率１．３３のオイルを充填したことのみが異なり、それ以外は実施例５と同様とした。
【実施例７】
【００９０】
実施例７の条件は、実施例５に対してＩＺＯ透明電極と封止用ガラス基板とシール剤で囲まれた空間に屈折率１．４３のオイルを充填したことのみが異なり、それ以外は実施例５と同様とした。
【実施例８】
【００９１】
実施例８の構成は、本発明の有機ＥＬ素子に係わる他の実施形態を示す図４の構造を基本構造として採用している。但し、この場合は発光位置を２つで構成している。具体的な構成は、透明基板となるガラス基板の上に第一透明電極層（陽極）となるＩＴＯ透明電極をスパッタ法によって形成した。ＩＴＯのシート抵抗は１０Ω／□であった。そして、ＩＴＯ透明電極を所定の形状にエッチングして、アセトン及びイソプロピルアルコール等で超音波洗浄した後に乾燥させた。このガラス基板を更にＵＶ−Ｏ３洗浄した後に真空蒸着槽内にセットして槽内を約１×１０−５Ｔｏｒｒまで減圧し、ＩＴＯ透明電極の上に正孔輸送層を形成した。次いで、図５に示す発光スペクトルの光を放出する青色発光ドーパントを重量比１％の濃度で共蒸着して有機発光層を形成した。この正孔輸送層と有機発光層の積層構造を発光ユニットとし、この発光ユニットの上に電荷発生層を形成した後に図６に示す発光スペクトルの光を放出する黄色発光ドーパントを重量比１％の濃度で共蒸着した有機発光層を有する他の発光ユニットを形成した。更にその上に電子注入層を微量蒸着し、その上に陰極としてＩＺＯ透明電極を５０ｎｍの膜厚に形成した。有機発光層の屈折率は４５０ｎｍの波長の光に対して１．８０であり、ＩＺＯ透明電極の屈折率は４５０ｎｍの波長の光に対して１．９５であった。そして更にＩＺＯ透明電極の外周部に１８μｍのギャップ剤を分散したＵＶ硬化性シール剤を塗布し、その上にＩＺＯ透明電極と対向するように封止用ガラス基板を配置して接着・固定し、ＩＺＯ透明電極と封止用ガラス基板とシール剤で囲まれた空間に屈折率１．６０のオイルを充填したものである。以上の構成により、２箇所の発光部がとびとびに存在する有機ＬＥＤ素子とした。
【００９２】
次に、比較例１〜３について説明する。
［比較例１］の条件は、実施例１〜４に対してＩＺＯ透明電極と封止用ガラス基板とシール剤で囲まれた空間にＮ２ガスを充填したことのみが異なり、それ以外は実施例１〜４と同様とした。
【００９３】
［比較例２］の条件は、実施例５〜７に対してＩＺＯ透明電極と封止用ガラス基板とシール剤で囲まれた空間にＮ２ガスを充填したことのみが異なり、それ以外は実施例５〜７と同様とした。
【００９４】
［比較例３］の条件は、実施例８に対してＩＺＯ透明電極と封止用ガラス基板とシール剤で囲まれた空間にＮ２ガスを充填したことのみが異なり、それ以外は実施例８と同様とした。
【００９５】
以上、本発明の有機ＥＬ素子に係わる実施例１〜８及び比較例１〜３の構成について説明したが、以下にそれらの光学特性について説明する。
【００９６】
まず、実施例１〜４及び比較例１に関する光学特性を説明する。図７は比較例１の両面発光型有機ＥＬ素子において、ガラス基板側及び封止用ガラス基板側から出射された光を測定して得られた発光スペクトルと、有機発光層に添加された青色発光ドーパント特有の発光スペクトルとを同一グラフ上にプロットしたものである。
【００９７】
このグラフにおいて、ガラス基板側から出射される光の発光スペクトルと封止用ガラス基板側から出射される光の発光スペクトルとは異なるスペクトル分布を示している。これは、ガラス基板側から出射される光と封止用ガラス基板側から出射される光の色調が微妙に異なることを意味している。
【００９８】
また、封止用ガラス基板側から出射される光のスペクトル分布は青色発光ドーパントのＰＬ（フォトルミネッセント）スペクトル分布とほぼ同様であるのに対し、ガラス基板側から出射される光のスペクトル分布は青色発光ドーパントのＰＬスペクトル分布とは異なるものとなっている。
【００９９】
これは、封止用ガラス基板側から出射される光については、発光界面からの距離が図５に示す青色発光ドーパントのＰＬスペクトルから求められた可干渉距離Ｌｃ４．２μｍ未満の範囲内に存在するＩＴＯ透明電極とガラス基板との境界面に於いて屈折率差が存在するが、屈折率段差が０．４の反射面として作用するために干渉の影響をあまり受けないものと思われる。
【０１００】
一方、ガラス基板側から出射される光については、発光界面からの距離が可干渉距離Ｌｃ４．２μｍ未満の範囲内に存在するＩＺＯ透明電極とＮ２ガスとの境界面に於いていて屈折率差が存在し、屈折率段差が０．９５の反射面として作用するために干渉の影響を大きく受けるものと思われる。
【０１０１】
図８は実施例１の両面発光型有機ＥＬ素子において、ガラス基板側及び封止用ガラス基板側から出射された光を測定して得られた発光スペクトルと、有機発光層に添加された青色発光ドーパント特有の発光スペクトルとを同一グラフ上にプロットしたものである。
【０１０２】
このグラフにおいて、ガラス基板側から出射される光のスペクトル分布と封止用ガラス基板側から出射される光のスペクトル分布とはほぼ同様であり、更に、青色発光ドーパントのＰＬスペクトル分布ともほぼ同様なものとなっている。これは、発光界面からの距離が可干渉距離Ｌｃ４．２μｍ未満の範囲内に存在するＩＴＯ透明電極とガラス基板との境界面、及びＩＺＯ透明電極と屈折率１．５５のオイルとの境界面に於いて屈折率差が存在するが、夫々の屈折率段差が共に０．４の反射面として作用するために干渉の影響をあまり受けないものと思われる。
【０１０３】
これは、ガラス基板側から出射される光と封止ガラス用基板側から出射される光の色調がほぼ同じであると共に、有機発光層に添加された青色発光ドーパントのスペクトル分布の光がほぼ忠実に出射されていることを意味している。
【０１０４】
また、発光界面からの距離が可干渉距離Ｌｃ４．２μｍ未満の範囲内に屈折率段差が存在したとしても、屈折率段差を極力小さな値とすることで外部に出射される光に対する干渉の影響を抑制することが可能であることがわかる。
【０１０５】
図９は実施例１〜４及び比較例１に於いて、ＩＺＯ透明電極と該ＩＺＯ透明電極と境界面を形成する物質との屈折率段差に対して、ガラス基板側から出射される光の色度（ｘ，ｙ）を示したものである。屈折率段差が小さくなるに伴なってガラス基板側から出射される光への干渉の影響が小さくなり、ガラス基板側から出射される光の色度（ｘ，ｙ）が青色発光ドーパント特有のＰＬスペクトルから求めた色度（ｘ，ｙ）に近づいていくことがわかる。
【０１０６】
そして、屈折率段差が０．６以下になると青色発光ドーパントの色度（ｘ，ｙ）に対するズレが０．０１以下となり、人間の色識別能力では識別できない領域まで色度ズレを抑えることが可能となることがわかる。
【０１０７】
以上の結果より、０．９５程度の屈折率差であっても、それが有機発光層の発光界面からの距離が光学距離で発光界面から放出される光の可干渉距離Ｌｃ未満の範囲内に存在する場合は、干渉を起こす要因となることがわかった。また、この屈折率差を小さくすることで干渉の影響を抑制できることがわかった。
【０１０８】
次に、実施例５〜７及び比較例２に関する光学特性を説明する。図１０は比較例２の両面発光型有機ＥＬ素子において、ガラス基板側及び封止用ガラス基板側から出射された光を測定して得られた発光スペクトルと、有機発光層に添加された黄色発光ドーパント特有の発光スペクトルとを同一グラフ上にプロットしたものである。
【０１０９】
このグラフにおいて、ガラス基板側から出射される光の発光スペクトルと封止用ガラス基板側から出射される光の発光スペクトルとは異なるスペクトル分布を示している。これは、ガラス基板側から出射される光と封止用ガラス基板側から出射される光の色調が微妙に異なることを意味している。
【０１１０】
また、封止用ガラス基板側から出射される光のスペクトル分布は黄色発光ドーパントのＰＬ（フォトルミネッセント）スペクトル分布とほぼ同様であるのに対し、ガラス基板側から出射される光のスペクトル分布は黄色発光ドーパントのＰＬスペクトル分布とは異なるものとなっている。
【０１１１】
これは、封止用ガラス基板側から出射される光については、発光界面からの距離が図６に示す黄色発光ドーパントのＰＬスペクトルから求められた可干渉距離Ｌｃ４．８μｍ未満の範囲内に存在するＩＴＯ透明電極とガラス基板との境界面に於いて屈折率差が存在するが、屈折率段差が０．３７の反射面として作用するために干渉の影響をあまり受けないものと思われる。
【０１１２】
一方、ガラス基板側から出射される光については、発光界面からの距離が可干渉距離Ｌｃ４．８μｍ未満の範囲内に存在するＩＺＯ透明電極とＮ２ガスとの境界面に於いていて屈折率差が存在し、屈折率段差が０．９０の反射面として作用するために干渉の影響を大きく受けるものと思われる。
【０１１３】
図１１は実施例５の両面発光型有機ＥＬ素子において、ガラス基板側及び封止用ガラス基板側から出射された光を測定して得られた発光スペクトルと、有機発光層に添加された黄色発光ドーパント特有の発光スペクトルとを同一グラフ上にプロットしたものである。
【０１１４】
このグラフにおいて、ガラス基板側から出射される光のスペクトル分布と封止用ガラス基板側から出射される光のスペクトル分布とはほぼ同様であり、更に、黄色発光ドーパントのＰＬスペクトル分布ともほぼ同様なものとなっている。これは、発光界面からの距離が可干渉距離Ｌｃ４．８μｍ未満の範囲内に存在するＩＴＯ透明電極とガラス基板との境界面、及びＩＺＯ透明電極と屈折率１．５５のオイルとの境界面に於いて屈折率差が存在するが、夫々の屈折率段差が０．３７及び０．３５の反射面として作用するために干渉の影響をあまり受けないものと思われる。
【０１１５】
これは、ガラス基板側から出射される光と封止ガラス用基板側から出射される光の色調がほぼ同じであると共に、有機発光層に添加された黄色発光ドーパントのスペクトル分布の光がほぼ忠実に出射されていることを意味している。
【０１１６】
また、発光界面からの距離が可干渉距離Ｌｃ４．８μｍ未満の範囲内に屈折率段差が存在したとしても、屈折率段差を極力小さな値とすることで外部に出射される光に対する干渉の影響を抑制することが可能であることがわかる。
【０１１７】
図１２は実施例５〜７及び比較例２に於いて、ＩＺＯ透明電極と該ＩＺＯ透明電極と境界面を形成する物質との屈折率段差に対して、ガラス基板側から出射される光の色度（ｘ，ｙ）を示したものである。屈折率段差が小さくなるに伴なってガラス基板側から出射される光への干渉の影響が小さくなり、ガラス基板側から出射される光の色度（ｘ，ｙ）が黄色発光ドーパント特有のＰＬスペクトルから求めた色度（ｘ，ｙ）に近づいていくことがわかる。
【０１１８】
そして、屈折率段差を０．６以下にすると黄色発光ドーパントの色度（ｘ，ｙ）に対するズレを０．０１以下に抑制できることがわかった。
【０１１９】
発光界面からほぼ同じ光学距離の位置に屈折率段差を有する複数の有機ＥＬ素子を想定した場合、発光界面から放出される光の波長が長波長であるほど屈折率段差が多少大きくても色度のズレを小さくすることができる。また、人間の色度差に対する感度は青色近辺で高く、その他の緑色、黄色及び赤色近辺では青色近辺に比較して低くなる。つまり、青色近辺の光は僅かな色度差でも感知できるが、緑色、黄色及び赤色近辺の光はより大きな色度差がないと感知することができない。
【０１２０】
従って、発光界面からの距離が可干渉距離Ｌｃ未満の範囲内に屈折率段差が存在する場合、その屈折率段差を０．６以下にして色度（ｘ，ｙ）ズレをｘ、ｙ共に０．０１以下に抑えることで、どのような色調であっても発光材料特有の光源色と同等であると認識できる光を得ることができる。
【０１２１】
次に、実施例８及び比較例３に関する光学特性を説明する。図１３は比較例３の両面発光型有機ＥＬ素子において、ガラス基板側及び封止用ガラス基板側から出射された光を測定して得られた発光スペクトルを同一グラフ上にプロットしたものである。
【０１２２】
このグラフにおいて、ガラス基板側から出射される光の発光スペクトルと封止用ガラス基板側から出射される光の発光スペクトルとは著しく異なるスペクトル分布を示している。これは、ガラス基板側から出射される光と発光スペクトルと封止用ガラス基板側から出射される光の色調が著しく異なることを意味している。
【０１２３】
これは、封止用ガラス基板側から出射される光については、５００ｎｍより短波長側のスペクトル分布は図５に示す青色発光ドーパントのＰＬスペクトル分布に近く、５１０ｎｍより長波長側のスペクトル分布は図６に示す青色発光ドーパントのＰＬスペクトル分布に近いものとなっている。これは、上記比較例１及び比較例２と同様に、ガラス基板とＩＴＯ透明電極との屈折率段差が比較的小さいためと考えられる。
【０１２４】
一方、ガラス基板側から出射される光については、図５に示す青色発光ドーパントのＰＬスペクトルから求められた可干渉距離Ｌｃは約４．２μｍ、図６に示す黄色発光ドーパントのＰＬスペクトルから求められた可干渉距離Ｌｃは約４．８μｍであり、よって、少なくとも黄色の光を放出する発光界面からの距離が光学距離で４．８μｍ未満の範囲内に屈折率段差の大きな境界面が存在しないことが望ましい。ところが、ＩＺＯ透明電極と該ＩＺＯ透明電極と境界面を形成するＮ２ガスとの屈折率差０．９５による反射面が存在するため、ガラス基板側から出射される光が干渉の影響を受けているものと思われる。
【０１２５】
図１４はＩＺＯ透明電極と該ＩＺＯ透明電極と境界面を形成する物質を屈折率１．６０のオイルとし、両者の屈折率差が０．３５である実施例８の両面発光型有機ＥＬ素子において、ガラス基板側及び封止用ガラス基板側から出射された光を測定して得られた発光スペクトルを同一グラフ上にプロットしたものである。
【０１２６】
上記封止用ガラス基板側から出射される光と同様に、ガラス基板側から出射される光についても、５００ｎｍより短波長側のスペクトル分布は図５に示す青色発光ドーパントのＰＬスペクトル分布に近く、５１０ｎｍより長波長側のスペクトル分布は図６に示す青色発光ドーパントのＰＬスペクトル分布に近いものとなっている。その結果、封止用ガラス基板側から出射される光とガラス基板側から出射される光は色調がほぼ一致するものとなる。また、実施例１〜８に於いては、第２透明バッファー領域は、各屈折率を有するオイルの層で形成されている。第２透明バッファー領域をオイルの層と封止用ガラス基板とで形成することも可能であるが、発光界面から発光光の可干渉距離が封止用ガラス基板内に存するため、オイルの層と封止用ガラス基板との界面における屈折率段差も０．６以下とする。
【０１２７】
つまり、発光界面からの距離が可干渉距離Ｌｃ未満の範囲内に存在する屈折率段差を極力小さな値とすることで、外部に出射される光に対する干渉の影響が効果的に抑制されている。
【０１２８】
以上より、本発明の有機ＥＬ素子においては、２枚の対向する透明電極によって挟持された有機層が、少なくとも１層の発光層を含む発光ユニットを複数個有したものであり、各発光ユニットが少なくとも１層からなる電荷発生層によって仕切られた構造の両面発光型透明有機ＥＬ素子、に於いても１層の発光層を有する有機ＥＬ素子と同様の効果が得られることがわかった。
【０１２９】
なお、発光材料特有のＰＬスペクトルから求められる色度（ｘ，ｙ）に対して封止用ガラス基板側及びガラス基板側の夫々の側から出射される光の色度（ｘ，ｙ）のズレをｘ、ｙ共に０．０１以下に抑制したとしても、発光材料特有のＰＬスペクトルから求められる色度（ｘ，ｙ）を基準としたとき、封止用ガラス基板側及びガラス基板側の夫々の側から出射される光のｘ同士及び／又はｙ同士が互いに異なる符合を示し、且つ絶対値の和が０．０１以上になる場合（例えば、＋０．００４と−０．００７）は、両側から出射される色度ズレは０，０１以内とはならなくなり、多少異なった色調を呈することになる。
【０１３０】
このような場合には、屈折率段差を小さく設定する、屈折率段差を生じる境界面を形成する物質の屈折率の大小関係を反転させる、或いは各層の膜厚や光学膜厚を調整すること等によって対処することができる。
【０１３１】
ここで、本発明の実施形態及び実施例に係わる効果について説明する。まず、有機ＥＬ素子を、第１透明バッファー領域の上に第１透明電極層（陽極）、正孔輸送層、有機発光層、第２透明電極層（陰極）及び第２透明バッファー領域の各層、各領域を順次配置した構造とし、第１透明バッファー領域側及び第２透明バッファー領域側の両側から光を取り出せるようにした。そして、有機発光層の発光界面からの距離が発光界面から放出される光のＰＬスペクトルから求められた可干渉距離Ｌｃ未満の範囲内に存在する境界面に於ける屈折率段差を約０．６以下とすることで下記のような効果が得られることがわかった。なお、可干渉距離ＬｃはＬｃ＝λ２／Δλ（但し、λはＰＬスペクトルの中心波長、Δλはスペクトル半値幅）の式で算出される。
【０１３２】
（１）第１透明バッファー領域側及び第２透明バッファー領域側の夫々の側から出射される光に対する干渉の影響を排除することがでる。
【０１３３】
（２）上記（１）によって、発光材料特有のＰＬスペクトルから求められる色度（ｘ，ｙ）に対して第１透明バッファー領域側及び第２透明バッファー領域側の夫々の側から出射される光の色度（ｘ，ｙ）のズレをｘ、ｙ共に０．０１以下に抑制することができる。
【０１３４】
（３）その結果、第１透明バッファー領域側から出射される光と第２透明バッファー領域側から出射される光の色調がほぼ同じとなる。
【０１３５】
（４）また、第１透明バッファー領域側から出射される光と第２透明バッファー領域側から出射される光の色調は発光材料特有のＰＬスペクトルから求められる色調とほぼ同じとなる。
【０１３６】
（５）有機発光層の発光界面からの距離が発光界面から放出される光のＰＬスペクトルから求められた可干渉距離Ｌｃ未満の範囲内に存在する境界面に於ける屈折率段差を約０．６以下とすることで、干渉の影響を考慮することなく素子を構成する各層の膜厚を設定することができるため、キャリア輸送、再結合及び発光の最適化を図って光取り出し効率を高めた有機ＥＬ素子を実現することができる。
【０１３７】
（６）膜厚が変わっても出射光のスペクトル分布（色調）に変化は生じない。そのため製造工程の歩留まりと、生産性向上を図ることができる。
【０１３８】
（７）更に、第１透明バッファー領域の上に第１透明電極層（陽極）が形成され、その上に発光層を含む発光ユニットが電荷発生層を挟んで複数個設けられ、その上に形成された第２透明電極層（陰極）の上に第２透明バッファー領域を配置した構造の本発明の他の実施形態の有機ＥＬ素子においても、上述と同様の効果を奏することが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【０１３９】
【図１】本発明に係わる実施形態の有機ＥＬ素子を示す概略断面図である。
【図２】発光体から放出される光波の減衰振動を示す波形図である。
【図３】Ａｌｑ３のフォトルミネッセント（ＰＬ）スペクトルを示すグラフである。
【図４】本発明に係わる他の実施形態の有機ＥＬ素子を示す概略断面図である。
【図５】青色発光ドーパントのＰＬスペクトルを示すグラフである。
【図６】黄色発光ドーパントのＰＬスペクトルを示すグラフである。
【図７】比較例１及び青色発光ドーパントのＰＬスペクトルを示すグラフである。
【図８】実施例１及び青色発光ドーパントのＰＬスペクトルを示すグラフである。
【図９】実施例１〜４及び比較例１の屈折率段差と出射光の色度座標との関係を示すグラフである。
【図１０】比較例２及び黄色発光ドーパントのＰＬスペクトルを示すグラフである。
【図１１】実施例５及び黄色発光ドーパントのＰＬスペクトルを示すグラフである。
【図１２】実施例５〜７及び比較例２の屈折率段差と出射光の色度座標との関係を示すグラフである。
【図１３】比較例３のＰＬスペクトルを示すグラフである。
【図１４】実施例８のＰＬスペクトルを示すグラフである。
【図１５】一般的な有機ＥＬ素子の概略構造図である。
【図１６】同じく、一般的な有機ＥＬ素子の概略構造図である。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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