(57)【要約】      （修正有）【課題】プラズモン損失を抑制し、該プラズモン損失抑制効果により得られる光を高効率で外部に取り出すことができ、かつ、材料劣化が少ない有機発光素子と、その製造方法を提供する。【解決手段】光散乱体からなる基板１１０上に、少なくとも第一透明電極１２０と、金属材料と誘電体とを含有する第二透明電極１６０と、第一透明電極と第二透明電極との間に配置される有機発光層１４０とが積層され、反射ミラー層１９０は、有機発光層に対し第一透明電極を挟む位置または第一透明電極に対し光散乱体からなる基板を挟む位置に配置される。前記第二透明電極に含有される誘電体は複数の誘電体膜１７０Ａ、Ｂであり、金属材料は、該複数の誘電体膜の少なくとも一の層間に配置される金属薄膜１８０である。第二透明電極は有機発光層上に真空蒸着法等により積層される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光散乱体からなる基板上に、少なくとも第一透明電極と、金属材料と誘電体とを含有する第二透明電極と、第一透明電極と第二透明電極との間に配置される有機発光層とが積層され、有機発光層に対し第二透明電極を挟む位置に反射ミラー層が配置される有機発光素子。
【請求項２】
光散乱体からなる基板上に、少なくとも第一透明電極と、金属材料と誘電体とを含有する第二透明電極と、第一透明電極と第二透明電極との間に配置される有機発光層とが積層され、第一透明電極に対して光散乱体からなる基板を挟む位置に反射ミラー層が配置される有機発光素子。
【請求項３】
前記第二透明電極に含有される誘電体は複数の誘電体膜であり、金属材料は、該複数の誘電体膜の少なくとも一の層間に配置される金属薄膜である請求項１又は請求項２に記載される有機発光素子。
【請求項４】
前記基板は、その一面に高低が形成される基材と、該基材の高低を有する面を被覆する被覆材層とを備え、該被覆材層上に第一透明電極が積層される請求項１ないし請求項３のいずれかに記載される有機発光素子。
【請求項５】
前記基板は、基材中に該基材と屈折率が異なる粒子を含有させてなる請求項１ないし請求項３のいずれかに記載される有機発光素子。
【請求項６】
有機発光層と反射ミラー層との間に、光学補償層が配置される請求項１ないし請求項５のいずれかに記載される有機発光素子。
【請求項７】
前記反射ミラー層が金属材料である請求項１ないし請求項６のいずれかに記載される有機発光素子。
【請求項８】
前記反射ミラー層が誘電体多層膜である請求項１ないし請求項６のいずれかに記載される有機発光素子。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれかに記載される有機発光素子を使用したディスプレイ。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項８のいずれかに記載される有機発光素子を使用したバックライト。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項８のいずれかに記載される有機発光素子を使用した照明器具。
【請求項１２】
第二透明電極を、真空蒸着法、電子ビームプラズマ堆積法、静電スプレー法のいずれかを用いて、有機発光層の第一透明電極配置面の反対面に積層させる工程を含む請求項１ないし請求項８のいずれかに記載される有機発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に一対の電極と該電極間に挟持される有機発光層とを備える有機発光素子および該有機発光素子の製造方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
平板型ディスプレイに用いられる面発光素子として、有機エレクトロルミネッセンス素子（Organic light-emitting device、ＯＬＥＤ)の開発が進んでいる。ＯＬＥＤは、固体蛍光性物質の電界発光を利用した発光素子である。
【０００３】
ＯＬＥＤは、基板上に電極や有機発光層等を積層させた構造である。基板を透過させて光を取り出す構造をボトムエミッション型といい、基板を介さずに光を取り出す構造をトップエミッション型という。従来の有機発光素子の基本構造を図３および図４に示す。
【０００４】
図３は、従来のボトムエミッション型有機発光素子の例の断面を示す模式図である。図３において、３００は有機発光素子、３１０は基板、３２０は第一電極、３３０は正孔輸送層、３４０は有機発光層、３５０は電子輸送層、３６０は第二電極である。
図４は、従来のトップエミッション型有機発光素子の例の断面を示す模式図である。図４において、４００は有機発光素子、４１０は基板、４２０は第一電極、４３０は正孔輸送層、４４０は有機発光層、４５０は電子輸送層、４６０は第二電極である。図３および図４に示される矢印は、光の取り出し方向を表す。
【０００５】
基板３１０、４１０には、ガラスや透明なプラスチックが用いられる。ガラスの例として、ソーダライムガラス、無アルカリガラス、高歪点ガラスが挙げられる。
図３に示されるボトムエミッション型有機発光素子の場合、基板上に積層される第一電極３２０は、透明な導電性膜である。第二電極３６０は、アルミニウム、銅、銀、金等の反射性金属材料からなる。図４に示されるボトムエミッション型有機発光素子の場合、第一電極４２０は反射性金属材料からなり、第二電極４６０は透明な導電性膜である。
有機発光層３４０、４４０には、トリス(８-ヒドロキシキノリン)アルミニウム（Ａｌｑ３）等が用いられる。その他図示しないが、正孔注入層、電子注入層等が積層される場合がある。上記の各層の成膜は、スパッタリング法や抵抗加熱蒸着法により行われる。
【０００６】
有機発光素子の光の取出し効率について説明する。図５は、従来の有機発光素子の光の取り出し効率を説明する説明図である。図５において、５００はボトムエミッション型の有機発光素子、５１０は基板、５２０は第一電極、５４０は有機発光層、５６０は第２電極である。なお下記の説明は、トップエミッション型有機発光素子にも当てはまる。
【０００７】
有機発光素子５００において、第一電極５２０を陽極とし、第二電極５６０を陰極として直流電流を印加すると、有機発光層５４０に第一電極５２０から正孔が注入され、第二電極５６０から電子が注入される。有機発光層５４０に注入された正孔と電子とは、有機発光層内で結合して有機分子を励起させる。該励起状態から基底状態に戻るときに、該励起子が有機発光層を形成する有機分子特有の光に変換される。有機発光層５４０内で発生した光は結合領域を中心として全方位に出射される。
【０００８】
図５において、符号Ｘは、正孔と電子との結合領域である。矢印Ａは結合領域で発生した光の外部への放射方向である。矢印Ｂは、第一電極５２０と基板５１０とを経由して外部へ取り出される光を示す例である。放射方向Ａと反対方向へ放射された光の場合は、第二電極５６０で反射され、有機発光層５４０と第一電極５２０と基板５１０とを経由して外部へ取り出される。しかし全ての光を外部に取り出すことはできない。その要因を説明する。
【０００９】
一般に、異なる媒質間の境界面における光の屈折角と媒質の屈折率との関係は、スネルの法則により説明される。スネルの法則によれば、屈折率ｎ１の媒質１から屈折率ｎ２の媒質２へ光が進行する場合、入射角θ１と屈折角θ２の間に、ｎ１ｓｉｎθ１＝ｎ２ｓｉｎθ２という関係式が成り立つ。この関係式において、ｎ１＞ｎ２が成り立つ場合、θ２＝90°となる入射角θ１＝Arcsin(ｎ２)を臨界角という。入射角が臨界角よりも大きい場合、光は媒質１と媒質２との間の境界面において全反射される。
【００１０】
有機発光素子の光取り出し効率をスネルの法則に則して考察すると、入射側の層の屈折率が出射側の屈折率より大きい場合、出射角が90°となる角度、つまり臨界角よりも大きな角度で入射する光は、入射側の層と出射側の層との界面を透過することができず全反射する。全反射が繰り返される過程で、導波損失やプラズモン損失と呼ばれる現象が起こり、有機発光層で放射された光の一部は外部へ取り出すことができなくなる。
【００１１】
導波損失とは、光が透明電極から基板へ入るときに透明電極と基板との界面で全反射した光と、有機発光層と金属電極との間で反射した光とが互いに干渉して弱め合うことによる光の損失や、各界面の屈折率差がある場合に、Snellの法則に則って光が横伝搬し、正面から取り出せないことによる光の損失をいう。図５において矢印Ｃは基板導波光を示し、矢印Ｄは薄膜導波光を示す。プラズモン損失とは、金属内の自由電子の集団励起に起因して光が金属表面に閉じ込められることによる光の損失をいう。図５において矢印Ｅはプラズモン損失を示す。
【００１２】
有機発光素子の積層構造の各層に用いられる材料は、互いに屈折率が異なる。そのため各層の界面で光が反射し、素子構造内部で導波損失やプラズモン損失等が生ずる。そのため従来の有機発光素子は、外部への光の放射効率、すなわち光の取り出し効率が低い。
【００１３】
図５に示される従来の有機発光素子の積層構造の各層の屈折率ｎについて、基板の屈折率がｎ＝1.5、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を用いた第一電極の屈折率がｎ＝2.0、有機発光層の屈折率がｎ＝1.7の場合、導波損失によって横伝播し正面から取り出せない光の損失は、合計で約30％であり、プラズモン損失は約50％である。したがって外部へ取り出すことができる光は約20％である。
【００１４】
図６（ａ）は、従来の有機発光素子の光エネルギー損失を説明する説明図である。図６（ａ）によれば、有機発光層内の発光点から第二電極と有機発光層との界面までの距離が大きくなり、第二電極表面が発光点から離れるほど、プラズモン損失が低減される。発光点から第二電極表面までの距離が50ｎｍである場合、有機発光層内の発光点における光量を100％として、プラズモン損失は約50％であり、導波損失は約30％である。したがって外部へ取り出すことができる光は、約20％である。
【００１５】
基板上にＩＴＯを材料とする第一電極と有機発光層と第二電極とを積層させた有機発光素子の光の放射効率を簡便な方法で計算すると、第一電極と有機発光層との間に閉じ込められて取り出せない導波光の計算値は約45％である。基板内に閉じ込められて取り出せない基板導波光の計算値は約35％である。この場合、有機発光層で発光した光のうち外部へ取り出すことができる光は、約20％になる。Advanced Material 6  491頁（1994）にも、上記の結果と同様の内容が記載される。
【００１６】
上記に考察される導波損失やプラズモン損失と光取出し効率との関係を踏まえ、導波損失やプラズモン損失を抑制させて光取出し効率を向上させうる有機発光素子の構造が種々提案されている。
【００１７】
導波損失を抑制するための提案としては、ＯＬＥＤ基板に対する光の出射角度を変換させる構造、基板上に回折格子構造を作製して特定波長の光に対する反射を防止する構造、基板表面へのレンズ構造等が提案されている。これらの構造は、光の放射効率向上に一定の効果が認められるが、複雑な微細構造であるため製造工程への積極的な適用は困難である。
【００１８】
基板上に両面発光する有機発光層を配置する場合、有機発光層の基板側の反対側の面に、レンズなどの反射部材を設けて反射面とする構造が提案される。これにより、当該反射面側に発光する光を外部に取り出すことができる。しかし、基板側に発光する光は層内にとどまって薄膜導波光となるため外部へ取り出すことができない。そのため光取出し効率のさらなる向上が望まれる。
【００１９】
特許文献１には、基板に透明電極と同程度の屈折率を持つ透明な材料を用いることで、層間の屈折率差を低減し全反射を抑制する構造が開示される。該構造は薄膜導波光を消失させ、取出し効率を向上させる。
上記の特許文献１に開示される構造は、導波光を低減し、基板側に発光する光を取り出すことができる。しかし屈折率の高い特殊な基板を用いるため、工業的に量産するにはコストが非常に高くなる。
【００２０】
他の構造として、散乱構造物や回折格子を基板と透明電極等との間に形成または挿入させる構造がある。該構造においては散乱構造物や回折格子により屈折角を変更させて光の全反射を抑制する。該構造の作製方法の一例としては、当該散乱構造物や回折格子を含む基板を作成し、該基板上に透明電極を積層させる方法が挙げられる。
【００２１】
上記の基板は、散乱構造物等を含むことにより、その透明電極積層面が平坦でない。そのため、該基板面に透明電極を追従させることは困難である。したがって、上記構造の有機発光素子においては、透明電極を基板上に追従させるため、透明電極の積層前に、散乱構造物等が含まれる基板の透明電極積層面を平坦化する必要がある。
【００２２】
特許文献２には、ランダムな凹凸を有する基板の電極成膜面を平坦化させた構造が開示される。該構造においては、該基板上にSpin on Glass （ＳＯＧ）材料を塗布した後、焼成してＳＯＧ層を形成することにより基板表面を平坦化させる。その後、平坦なＳＯＧ層上に電極を成膜し、無機ＥＬ素子を作製する。
【００２３】
特許文献３には、Chemical Vapor Deposition （ＣＶＤ）法により、表面の中心線粗さが0.01〜0.6μｍの基板上にＳｉＮを膜厚0.4〜2μｍで製膜して、高屈折率層を形成させたＯＬＥＤが開示される。
特許文献４には、ＩＴＯ等からなる透光性電極と透光性基板との間に、散乱層を形成させた構造が開示される。該散乱層は、空気などの散乱物質を含む高屈折率ガラス等からなる。
【００２４】
上記の従来技術は、導波損失を抑制させうる構造の例である。これらの構造では、プラズモン損失の抑制効果は検討されていない。プラズモン損失の光強度分布は、反射性金属電極表面で最大となり、該反射性金属電極表面から遠ざかるにつれて単調に減少する。したがって、プラズモン損失の低減手段としては、反射性金属電極の代わりに透明電極の適用することや、発光点から反射性金属電極を遠ざけることが考えられる。
【００２５】
しかし透明電極を適用する場合、観測方向からみて反対側からの発光のため、光の利用効率が低下する。また、一般的な透明電極は酸化金属系の材料で構成されているため、公知の方法により有機発光層へ直接成膜すると有機発光層が大きなダメージを受け、素子特性が著しく低下する。
【００２６】
発光点から金属材料からなる第二電極を遠ざける具体的な構造としては、従来の素子構造のいずれかの層（電子輸送層等）の膜厚を厚くすることが考えられる。この場合、駆動電圧が上昇する。プラズモン損失を抑制しうる構造については、下記の提案がなされている。
【００２７】
特許文献５には、有機層が250ｎｍよりも厚く、好ましくは400〜500ｎｍよりも厚い有機エレクトロルミネッセント光源が開示される。当該有機ＥＬ光源は、有機層の厚さを増大させ、反射電極と発光層との距離を大きくすることで、プラズモン損失を低減させる。しかし、上記の構造は有機発光層や素子自体を厚膜化させるため、発光に必要な印加電圧の上昇を招来する。
【００２８】
特許文献６〜８には、透明電極で挟まれた有機発光層と反射ミラー層とを組み合わせた構造が開示される。かかる構造は、反射光を直接全反射させないことにより、プラズモン損失を低減させることができる。上記構造では、透明電極にＩＴＯ等の酸化金属やポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）等の高分子化合物が用いられる。これらの高分子化合物をスパッタリング法で有機発光層上に成膜させる。
【００２９】
しかし、スパッタリング法で有機発光層上に透明電極を成膜させると、有機発光材料にダメージを与える。そのため通常の有機発光材料を適用することができず、上記のダメージが少ない有機発光材料を見つけ出さなければならない。したがって、特許文献６〜８に開示される有機発光素子の製造は現実的でない。
【００３０】
特許文献９には、ＤＣ−スパッタリング法によるダメージを抑制させる為、有機発光層の保護層として、ポリ(3、4-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（poly(3,4-ethylenedioxythiophene) poly(styrenesulfonate)、ＰＥＤＯＴ:ＰＳＳ）やポリアニリン（polyaniline、ＰＡＮＩ）を有機発光層にスピンコートさせる構造が開示される。しかしこの方法も、ダメージ抑制効果が不十分である。
【００３１】
金沢工業大学の三上明義教授らは、ＯＬＥＤの陰極に関し、極薄い金属電極と導電性光学補正層と反射電極とを組み合わせたmulti-cathode構造を提案している。当該multi-cathode構造は、プラズモン損失を低減しうる。上記のmulti-cathode構造を有する陰極と、ガラス板上に高屈折散乱層とマイクロレンズとによる光取出し構造を備える基板とにより、ＯＬＥＤは、外部への光取出し効率を向上させうる。
【００３２】
しかし上記の該multi-cathode構造の陰極材料について、光学的特性と電気的特性を十分に満足できる半導体材料の選択肢は少ないと予想される。また光取出し構造に、基板表面に１μｍ周期のランダムな凹凸を有する構造を適用する場合、ＩＴＯなどの透明電極（ＴＯＣ）の成膜時に著しい歩留まりの低下を回避するため、透明電極の成膜前に基板表面を平坦化する必要がある。透明電極の成膜時の他の問題としては、プラズマや二次電子によるダメージによりデバイスが劣化する為、素子特性を十分に確保することが難しいこともある。
【００３３】
上記のとおり、提案されているプラズモン損失を抑制させる構造は、印加電圧が大きくなる、有機発光層にダメージを与える、材料選択の幅が狭い等の理由により、いずれも実現性が低い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３４】
【特許文献１】特開2009−238507号公報
【特許文献２】特開平10-241856号公報
【特許文献３】特開2003-297572号公報
【特許文献４】再表2009／017035号公報
【特許文献５】特開2008-543074号公報
【特許文献６】特開2011-233288号公報
【特許文献７】特開2011-233289号公報
【特許文献８】特開2011-243625号公報
【特許文献９】特開2003-249353号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３５】
しかしプラズモン損失と導波損失とを抑制して、光を外部へ取り出す現実的な手段は提案されていない。本発明の課題は、素子構造内に閉じ込められた光を効率的に外部へ取り出すことができる有機発光素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００３６】
有機発光層で発生した光の約50％が、プラズモン損失により外部に取り出すことができないと考察される。発明者らは、プラズモン損失抑制効果を向上させ、かつ該抑制効果により増大した外部に取出しうる光が導波損失されない構造により有機発光素子の光取出し効率を向上させることを着想した。
【００３７】
上記の着想に基づいて鋭意研究を進めた発明者らは、有機発光素子の第二透明電極を、誘電体と金属材料とを含む所定の構造にすることにより、プラズモン損失が非常に抑制されることを見出した。さらに、上記の所定の構造と所定の光散乱体からなる基板とを組み合わせることにより、プラズモン損失抑制効果により得られる光を、効率よく外部へ取り出すことができる有機発光素子を発明するに至った。
【００３８】
本発明に係る有機発光素子は、光散乱体からなる基板上に、少なくとも第一透明電極と、金属材料と誘電体とを含有する第二透明電極と、第一透明電極と第二透明電極との間に配置される有機発光層とが積層される。該積層構造の有機発光層に対し第二透明電極を挟む位置に反射ミラー層が配置される。他の態様として反射ミラー層は、第一透明電極に対して光散乱体からなる基板を挟む位置に配置される。
該有機発光素子の第二透明電極は、複数の誘電体膜と、該複数の誘電体膜の少なくとも一の層間に配置される金属薄膜を配置させる構造であることが好ましい。
【００３９】
該有機発光素子の光散乱体からなる基板は、第一透明電極との屈折率差がないことが好ましく、屈折率差があるものを包含する。該基板は、その一面に高低が形成される基材と該高低を有する基材表面を被覆する被覆材とを備えるものや、基材中に該基材と屈折率が異なる粒子を含有させてなるものを包含する。
【００４０】
該有機発光素子は、有機発光層と反射ミラー層との間に光学補償層が配置されるものを包含する。該有機発光素子の反射ミラー層は、金属材料あるいは誘電体多層膜であることが好ましい。
【００４１】
本発明にかかる有機発光素子の第二透明電極の有機発光層上への積層工程は、真空蒸着法、電子ビームプラズマ堆積法、静電スプレー法のいずれかを適用することが好ましい。積層構造の各層に対するダメージを低減できるその他の成膜方法を適用することでも上記の所定の積層構造を有する有機発光素子を実現することができる。
本発明にかかる有機発光素子は、ディスプレイ、バックライト、照明器具に好適である。
【発明の効果】
【００４２】
本発明に係る有機発光素子は、所定の第二透明電極を用いることによりプラズモン損失を抑制できる。さらに本発明は、所定の光散乱体からなる基板を用いることにより導波損失を抑制できる。かかる所定の第二透明電極と基板との併用により、プラズモン損失抑制効果により増大した外部へ取出し得る光を、導波損失させずに効率的に外部へ取り出すことができる。すなわち本発明は、素子構造内に閉じ込められる光量を低減し、光取出し効率を向上させることができる。図６（ｂ）は、本発明の有機発光素子のエネルギー損失を示す説明図である。図６（ｂ）により、プラズモン損失と導波損失とが抑制され、本発明は、従来の有機発光素子と比較して光取り出し効率が良好であることが示される。
【００４３】
外部からエネルギーを注入されて生成された励起子は、金属の自由電子と相互作用を起こすとプラズモン損失として熱エネルギーとして放出されるため、発光に寄与しない。
しかし本発明はプラズモン損失を抑制することにより、励起子が光以外のエネルギー、例えば熱エネルギーとして放出されない。そのため有機材料と電極材料との界面や有機発光材料の劣化を防止することができる。また、大がかりな放熱構造を必要としないため、素子構造の複雑化を回避することができる。
【００４４】
本発明者らは、本発明所定の第二透明電極と所定の基板とを併用した本発明の構造において発揮される光取出し効率が、所定の第二透明電極だけを適用した有機発光素子と比較して優れていることを、後に説明する実施例・比較例により確認した。第二透明電極だけを適用した有機発光素子においては光取出し効率に顕著な向上は認められなかった。
【００４５】
この確認結果は、本発明により得られる良好な光取出し性能がプラズモン損失抑制効果に由来するものであることを実証する。すなわち本発明は、プラズモン損失抑制効果と光取出し効率との関連性を理論的に説明できる。したがって、素子構造の他の要素をどのように変化させた場合にも、所定の第二透明電極と基板等とにより特徴づけられる本発明の構成を適用する場合には、光取出し効率を向上させることができる。例えば、いかなる公知の有機発光材料を選択する場合にも、従来の構造と比較して光取出し効率を向上させることができる。
【００４６】
該有機発光素子の第二透明電極は、有機発光層の積層方法と同じ方法で有機発光層上に積層される。したがって、積層工程における有機発光層に対する影響を最小限に抑制することができる。その結果、有機発光材料の劣化が抑制され、発光性能が維持されやすい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明のボトムエミッション型有機発光素子の例の断面を示す模式図である。
【図２】本発明のトップエミッション型有機発光素子の例の断面を示す模式図である。
【図３】従来のボトムエミッション型有機発光素子の例の断面を示す模式図である。
【図４】従来のトップエミッション型有機発光素子の例の断面を示す模式図である。
【図５】従来の有機発光素子の光の取り出し効率を説明する説明図である。
【図６】図６（ａ）は、従来の有機発光素子のエネルギー損失を示す説明図である。図６（ｂ）は、本発明の有機発光素子のエネルギー損失を示す説明図である。
【図７】本発明のボトムエミッション型有機発光素子の例の断面を示す模式図である。
【図８】本発明のボトムエミッション型有機発光素子の例の断面を示す模式図である。
【図９】本発明のボトムエミッション型有機発光素子の例の断面を示す模式図である。
【図１０】本発明の有機発光素子を構成する基板の製造工程を説明する説明図である。
【図１１】本発明の有機発光素子を構成する基板の製造工程を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
本発明に係る有機発光素子は、光散乱体からなる基板上に、少なくとも第一透明電極と、誘電体と金属材料とを含有する第二透明電極と、第一透明電極と第二透明電極との間に配置される有機発光層とが積層されてなる。有機発光層に対し第二透明電極を挟む位置または有機発光層に対し第一透明電極と光散乱体からなる基板とを挟む位置に反射ミラー層が配置される。有機発光層と反射ミラー層との間に光学補償層が配置されていてもよい。
【００４９】
［第一実施態様］
本発明の第一実施態様は、光散乱体からなる基板上に、少なくとも第一透明電極と、誘電体と金属材料とを含有する第二透明電極と、第一透明電極と第二透明電極との間に配置される有機発光層とが積層されてなり、有機発光層に対し第二透明電極を挟む位置に反射ミラー層が配置されるボトムエミッション型有機発光素子である。図１は、上記の構造を有する本発明の断面の例を示す模式図である。
【００５０】
図１において、１００は、本発明の有機発光素子である。有機発光素子１００は、基板１１０上に、第一透明電極１２０、正孔輸送層１３０、有機発光層１４０、電子輸送層１５０、第二透明電極１６０、反射ミラー層１９０が積層される。反射ミラー層１９０は、光取り出し面１１０Ｄと反対側の最表面に設けられる。
【００５１】
第二透明電極１６０は、有機発光層側に位置する第一誘電体膜１７０Ａと反射ミラー層側に位置する第二誘電体膜１７０Ｂと該第一誘電体膜１７０Ａと第二誘電体膜１７０Ｂとの層間に配置される金属薄膜１８０とからなる。
基板１１０は光散乱体からなる。基板１１０は、少なくとも、その一面に高低が形成される基材１１０Ａと、該基材１１０Ａの高低を有する基材表面１１０Ｃを被覆する被覆材１１０Ｂとにより構成される。１１０Ｄは光取り出し面である。
【００５２】
本発明は上記の第二透明電極を用いることにより、プラズモン損失が抑制され、第二電極の金属表面で失活する光が少ない。これにより従来技術と比較して第一透明電極と基板との界面に到達する光が増大する。本発明は、光散乱体からなる基板を用いる。従って、該界面に到達した光を導波損失させずに外部へ取り出すことができる。
また、本発明は、プラズモン損失が抑制されることにより有機発光層と第二透明電極との界面において、熱エネルギーとしての放出を抑制できるため、素子材料の熱による劣化を低減することができる。
【００５３】
（第二透明電極）
本発明の有機発光素子に用いられる第二透明電極は、誘電体と金属材料とを含有する。誘電体と金属材料とは、複数の誘電体膜と該誘電体膜の層間に金属薄膜を配置させてなるＤＭＤ構造を形成しうる。該ＤＭＤ構造の例は、図１に示す第二透明電極１６０の、有機発光層側に配置される第一誘電体膜１７０Ａと、反射ミラー１９０側に配置される第二誘電体膜１７０Ｂと、金属薄膜１８０とからなる構造により示される。
【００５４】
第一誘電体膜１７０Ａは、有機層へ電子を注入し、または電子輸送層１５０に接する電極としての機能を果たす。プラズモン損失の抑制効果は、有機発光層内の結合領域の発光点から第一誘電体膜１７０Ａと金属薄膜１８０との界面が離れているほど大きい。そのような構造は、第一誘電体膜１７０Ａの膜厚を大きくすることにより得ることができる。
【００５５】
したがって、プラズモン損失を抑制させる観点からは、第一誘電体膜１７０Ａの膜厚は大きいほうが好ましい。しかし該膜厚が大きすぎると、電気抵抗が増大して電子が有機発光層内へ注入されにくくなるため発光効率が悪くなる。発光効率を低下させず、かつプラズモン損失を抑制するためには、第一誘電体膜の膜厚は、10ｎｍ以上50ｎｍ以下が好ましく、20ｎｍ以上40ｎｍ以下がより好ましい。
【００５６】
上記第一誘電体膜１７０Ａと第二誘電体膜１７０Ｂとの間には、金属薄膜１８０が配置される。第二透明電極１６０を、金属薄膜１８０を含む構成にすることにより、有機発光層１４０への電流注入効率が良好になる。該金属薄膜１８０の膜厚は1ｎｍ以上10ｎｍ以下が好ましく、1ｎｍ以上5ｎｍ以下がより好ましい。金属薄膜１８０の膜厚が少なくとも10ｎｍより薄くなる場合、金属材料は成膜しがたくなる。その場合、該第二透明電極は、誘電体を海成分とし、金属材料を島成分とする海島構造になる。
【００５７】
本発明に用いられる第二透明電極１６０は、それ自体が有機発光素子の光学補償層として機能する。したがって第二透明電極１６０の厚みは、50ｎｍ以上が好ましく、100ｎｍ以上がより好ましい。第一誘電体膜１７０Ａと金属薄膜１８０は上記の所定の範囲内の膜厚で形成される。したがって第二透明電極１６０の厚みの調節は、第二誘電体膜１７０Ｂの膜厚を調整することにより行われる。
【００５８】
第二誘電体膜の膜厚は、第一誘電体膜や金属薄膜の膜厚に対応して調節される。好ましくは1ｎｍ以上であり、より好ましくは、10ｎｍ以上であって、かつ第二透明電極１６０の膜厚が上記の所定の範囲内になるように成膜される。
【００５９】
該第二透明電極においては、通常電極材となる金属材料を制限なく用いることができる。好ましい例としては、アルミニウム、銀、金、マグネシウム、セシウム、カルシウム等を挙げることができる。上記に例示した金属材料は単独で用いてもよく二種以上の合金を併用してもよい。
【００６０】
第二透明電極に用いられる誘電体は、融点が1500℃以下のものが好ましい。融点が1500℃を超える材料の場合、蒸着による成膜が困難になる。
上記所定の範囲内の融点を備える誘電体材料のうち、さらに、隣接する有機発光層に用いられる有機発光材料と屈折率が異なるものが選択される。誘電体材料の屈折率は、有機発光材料の屈折率と異なっていればよく、有機発光材料の屈折率と比較して高くても低くてもよい。また複数の誘電体膜を成膜する場合、有機発光層に近い誘電体膜ほど高屈折率になることが好ましい。
誘電体材料の例としては、ＷＯ３、ＭｏＯ３、ＬｉＦ、Ｖ２Ｏ５等を挙げることができる。上記に例示した誘電体材料は、単独で用いてもよく二種以上を併用してもよい。
【００６１】
上記の第二透明電極の説明では、２層の誘電体膜の層間に１層の金属薄膜を配置した構造を記載したが、誘電体膜や金属薄膜の層数や組合せは、本発明の作用効果を奏する限り、限定されない。例えば、第一誘電体膜と第二誘電体膜とをＷＯ３で成膜し、第三誘電体膜をＭｏＯ３で成膜した３層の誘電体膜の層間にＡｌ薄膜を配置させてもよい。
【００６２】
当該第二透明電極の基板への輻射熱は、150℃以下が好ましく、100℃以下がより好ましく、60℃以下がさらに好ましい。
【００６３】
（第一透明電極）
上記第二透明電極１６０の対電極である第一透明電極１２０には、通常用いられる透明電極材料を制限することなく用いることができる。具体例としては、酸化インジウムスズ（Indium Tin Oxide、ＩＴＯ）や、酸化インジウム亜鉛（Indium Zinc Oxide、ＩＺＯ）、酸化亜鉛（Tin Oxide、ＺｎＯ）等が挙げられる。上記の材料を用いることにより、第一透明電極は高い透明性を得ることができる。基板上に第一透明電極を積層する場合、スパッタリング法や抵抗加熱蒸着法等が適用される。
【００６４】
（有機発光層）
有機発光層１４０は発光層を含む有機化合物または錯体からなる単層または複数層である。有機発光層では、第一透明電極から供給される正孔と第二透明電極から供給される電子とが結合して励起子が発生し、該結合領域で発光する。該結合領域は、有機発光層の層構成により決定される。
【００６５】
有機発光層に用いられる有機材料としては、有機発光素子に用いられる公知の蛍光発光性化合物や燐光性発光化合物を制限することなく用いることができる。
赤色発光層を形成する材料の例としては、テトラフェニルナフタセン（ルブレン：Ｒｕｂｒｅｎｅ）、トリス（１−フェニルイソキノリン）イリジウム（III）（Ｉｒ（ｐｉｇ）３）、ビス（２−ベンゾ［ｂ］チオフェン−２−イル−ピリジン）、（アセチルアセトネート）イリジウム（III）（Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ））、トリス（ジベンゾイルメタン）デナントロリンユウロピウム（III）（Ｅｕ（ｄｂｍ）３（ｐｈｅｎ））、トリス［４，４’−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−２，２’］−ビピリジン］ルテニウム（III）錯体（Ｒｕ（ｄｔｂ−ｂｐｙ）３・２（ＰＦ６））、４−ジシアノメチレン−６−（Ｐ−ジメチルアミノスチリル）−２−メチル−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ１）、４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−［２−（ジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ２）、Ｅｕ（テノイルトリフルオロアセトン）３（Ｅｕ（ＴＴＡ）３）、ブチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル）−４Ｈ−ピラン）（ＤＣＪＴＢ）、ポリフルオロレン系高分子、ポリビニル系高分子等を挙げることができる。
【００６６】
緑色発光層を形成する材料の例としては、Ａｌｑ３、３−（２−ベンゾチアゾリル）−７−（ジエチルアミノ）クマリン（Ｃｏｕｍａｒｉｎ６）、２，３，６，７−テトラヒドロ−１，１，７，７，−テトラメチル−１Ｈ，５Ｈ，１１Ｈ−１０−（２−ベンゾチアゾリル）キノリジン−［９，９ａ，１ｇｈ］クマリン（Ｃ５４５Ｔ）、Ｎ，Ｎ’−ジメチル−キナクリドン（ＤＭＱＡ）、トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（III）（Ｉｒ（ｐｐｙ）３）等を挙げることができる。
【００６７】
青色発光層を形成する材料の例としては、オキサジアゾールダイマー染料（Ｂｉｓ−ＤＡＰＯＸＰ）、スピロ化合物（Ｓｐｉｒｏ−ＤＰＶＢｉ、Ｓｐｉｒｏ−６Ｐ）、トリアリールアミン化合物、ビス（スチリル）アミン（ＤＰＶＢｉ、ＤＳＡ）、４，４’−ビス（９−エチル−３−カルバゾビニレン）−１，１’−ビフェニル（ＢＣｚＶＢｉ）、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ−ｔｅｒｔ−ブチルペリレン（ＴＰＢｅ）、９Ｈ−カルバゾール−３，３’−（１，４−フェニレン−ジ−２，１−エテン−ジイル）ビス［９−エチル−（９Ｃ）］（ＢＣｚＶＢ），４，４−ビス［４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）スチリル］ビフェニル（ＤＰＡＶＢｉ）、４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）−４’−［（ジ−ｐ−トリルアミノ）スチリル］スチルベン（ＤＰＡＶＢ）、４，４’−ビス［４−（ジフェニルアミノ）スチリル］ビフェニル（ＤＰＡＶＢｉ）、ビス（３，５−ジフルオロ−２−（２−ピリジル）フェニル−（２−カルボキシピリジル）イリジウムIII（ＦＩｒＰｉｃ）、ポリフルオロレン系高分子、ポリビニル系高分子等を挙げることができる。
上記の有機材料は単独で用いてもよく２種以上を併用してもよい。
【００６８】
（その他の層）
本発明の有機発光素子においては、第二透明電極１６０と反射ミラー層１９０との間に、誘電体を用いて光学補償層を形成させてもよい。当該光学補償層の成膜方法は、第二透明電極の成膜方法と同様である。また上記の積層構造には、正孔や電子の供給効率を向上させる目的で、正孔注入層、正孔輸送層、電子阻止層、電子輸送層、電子注入層、正孔阻止層が包含されうる。
【００６９】
正孔注入層は、駆動電圧低下や発光輝度寿命のために形成される。公知の正孔注入層材料を用いることができ、具体例としては、ポリアニリン、ポリピロール、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳや銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）が例示される。
正孔輸送層１３０は、正孔注入層から注入された正孔を発光層に輸送する機能を有する。公知の正孔輸送層材料を用いることができ、具体例としては、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（ＮＰＢ）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）、ＴＡＣＰ、トリフェニル四量体等を挙げることができる。
【００７０】
電子輸送層１５０は、電子を輸送する機能を有する。オキサゾール誘導体、（ＰＢＤ、ＯＸＯ−７）、トリアゾール誘導体、ボロン誘導体、シロール誘導体、Ａｌｑ３等公知の電子輸送層材料を用いることができる。
電子注入層は、主にＬｉやＣｓ等のアルカリ金属をドープさせた層で、正孔注入層と同様の機能を有する。材料例としては、ＬｉＦ、Ｌｉ２Ｏ、ＣａＯ、ＣｓＯ、ＣｓＦ２等を挙げることができる。
正孔阻止層は、電子を輸送しつつ正孔を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させうる。電子を輸送する機能を有し、かつ正孔を輸送する能力が著しく小さい正孔阻止材料からなる。
【００７１】
正孔輸送層や電子輸送層は双方を形成させてもよく、一方を形成させてもよい。その態様の例は、以下の通りである。
（第一透明電極）発光層−電子輸送層（第二透明電極）
（第一透明電極）正孔輸送層−発光層−電子輸送層（第二透明電極）
（第一透明電極）正孔輸送層−発光層−正孔阻止層−電子輸送層（第二透明電極）
（第一透明電極）正孔輸送層−発光層−正孔阻止層―電子輸送層−電子注入層（第二透明電極）
（第一透明電極）正孔注入層−正孔輸送層−発光層−正孔阻止層−電子輸送層−電子注入層（第二透明電極）
【００７２】
（基板）
本発明の有機発光素子に用いられる基板１１０は、光散乱体からなる。該基板における光散乱体は、素子構造内に閉じ込められることなく基板と第一透明電極の界面まで到達した光を透過させて、外部へ取り出すことができる構造のものであれば、従来公知の構造を制限なく適用することができる。
【００７３】
本発明は、光を散乱させる構造を有する基板を上記の第二透明電極と併用することにより、プラズモン損失が抑制されることにより得られた外部へ取出し得る光を、導波損失させずに効率よく外部へ取り出すことができる。
【００７４】
導波損失は、光が高屈折率層から低屈折率層へ入射する際に全反射することにより生じる。導波損失抑制の観点から、本発明に用いられる基板は該基板と対向する第一透明電極と比較して屈折率が高いものが好ましい。
【００７５】
（本発明の基板の構造例１）
図１に示される基板１１０は、光散乱体からなる基板の一例である。基板１１０は、基材１１０Ａと被覆材層１１０Ｂとを備える。第一透明電極１２０に対向する基材表面１１０Ｃは、高低を有する。高低が形成された基材１１０Ａは、有機発光層１４０で発生した光が基板１１０に入射する際の入射光の屈折角に乱れを生じさせる構造である。これにより第一透明電極１２０を透過して到達した光を散乱させ、光の全反射を回避させることができる。
【００７６】
基材表面１１０Ｃの高低の形状は、本発明の作用効果を阻害しない限り規則的なものであってもランダムなものであってもよい。基材表面の表面粗さＲａは、0.7μｍ以上5μｍ以下であることが好ましい。基材表面の態様の一例として、図１の基材表面１１０Ｃには、規則的なピラミッド状の高低が形成されている。
【００７７】
（本発明の基板の構造例２）
図７は、本発明の有機発光素子の他の例の断面の模式図である。図７に示される有機発光素子は、基本的な構造は図１に示される有機発光素子と同じであるが、基材７１０の表面７１０Ｃに規則的なレンズ状の高低が形成されているところが異なる。
【００７８】
（本発明の基板の構造例３）
図８は、本発明の有機発光素子の他の例の断面の模式図である。図８に示される有機発光素子は、基本的な構造は図１に示される有機発光素子と同じであるが、基材８１０の表面８１０Ｃにランダムな高低が形成されているところが異なる。
【００７９】
本発明に用いられる基板の光散乱性の指標としてＨａｚｅ値を用いることができる。Ｈａｚｅ値は、基板面に対し垂直方向に入射した光の透過光に対する、非垂直方向に入射した透過光の割合である。Ｈａｚｅ値が大きいほど濁度が大きく、光散乱性が高い。したがって本発明においては、Ｈａｚｅ値が大きい基材が好ましく用いられる。該基材のＨａｚｅ値は30％以上が好ましく、50％以上はより好ましく、70％以上がさらに好ましい。
【００８０】
本発明は上記の高低を有する基材を用いることにより、該基板を垂直に進行する光のうち、方向を変えずに基板を透過する光を低減させることができる。これにより基板に入射する光を散乱させることができる。
【００８１】
該基材の表面形状は、本発明の有機発光素子の用途に従って選択されうる。例えば、該有機発光素子をディスプレイに適用する場合、色にじみを抑制する観点から、基材の表面粗さＲａが過度に大きくならないように調整して、光散乱を適度に抑制させることが好ましい。照明器具に用いる場合は、Ｒａ値が比較的大きな表面を有する基材を用いることが好ましい。
【００８２】
好ましい基材の材料としては、ソーダライムガラス、無アルカリガラス、高歪点ガラス等のガラスや、ポリエーテルスルホン、ポリアクリレート、ポリエーテルイミド、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリカーボネート、セルローストリアセテート、セルロースセテートプロピオネート等、透明なプラスチック等が挙げられる。
【００８３】
（被覆材）
上記のように高低が形成され平坦でない基材表面１１０Ｃに直接第一透明電極を積層させた場合、第一透明電極を基材表面に追従させることが困難である。したがって本発明に用いられる基板１１０は、被覆材を基材表面に被覆させることにより、基板表面を平坦化させる。これにより、基板表面に第一透明電極を追従させ、電流リークを防止し素子を安定的に駆動させることができる。
【００８４】
該被覆材はフリットガラスと高沸点溶剤とバインダー樹脂とを混合させてペースト化したものであり、基材表面１１０Ｃに隙間なく充填させることができる。該被覆材を上記の基材表面１１０Ｃに塗布し、真空焼成又は加圧下で焼成することにより、容易に基板表面を平坦化させることができる。
【００８５】
有機発光素子の駆動安定性確保の観点から、被覆材は、基板の第一透明電極積層面を平坦化しうる膜厚で成膜される。被覆材層１１０Ｂの焼成後の膜厚は、基材表面１１０Ｃの平均粗さＲａの30倍以上40倍以下であることが好ましい。また、被覆材層１１０Ｂの膜厚は、基材表面の最大高さＲｚ（JIS  B 0601-2001）の1.3倍以上であることが好ましい。
【００８６】
例えば、図７に示されるレンズ型の表面形状を備える基材７１０Ａを被覆する場合、レンズの構造単位が直径10μｍの半球形であれば、基材７１０Ａの最大高さは5μｍである。その場合、被覆材層７１０Ｂの好適な膜厚は6.5μｍ以上である。レンズの構造単位が直径80μｍの半球形であれば、被覆材層７１０Ｂの好適な膜厚は52μｍ以上である。
【００８７】
サンドブラスト法やウェットエッチング法により形成される基板表面は、その最大高さＲｚが平均表面粗さＲａの概ね10〜20倍である。これに鑑み、絶対的な膜厚の範囲としては、3μｍ以上100μｍ以下程度であることが好ましい。
【００８８】
基材表面に高低が形成される場合、測定位置により被覆材層の膜厚が異なる場合がある。そのため本発明においては、基材の断面形状を分析し基材表面の最低部から最高部までの高さが膜厚とされる。基材表面の高低がランダムに形成される場合、断面形状を分析しても最低部を決定することが困難な場合がある。その場合、任意に選んだ10点以上の部位について膜厚を測定し、その最大値を該被覆材の膜厚と考えてもよい。
【００８９】
該被覆材は、基材表面に塗布された後、焼成される。真空または加圧下で焼成することにより、被覆材層内の気泡の数を減らし、また気泡を小さくすることができる。そのような被覆材層は、その表面に気泡が突出することが少ない。すなわち被覆材層内の気泡量を顕著に抑制させることにより、被覆材層表面に気泡が突出することが回避でき、被覆材層１１０Ｂの第一透明電極１２０と対向する面の平滑性を格段に向上させることができる。
【００９０】
被覆材層内の気泡の存在量について、基板全体でなく被覆材層単独でのＨａｚｅ値が指標となりうる。Ｈａｚｅ値が大きいほど、気泡が多い又は大きな気泡が発生していると考えられる。本発明の被覆材層１１０ＢのＨａｚｅ値は５％以下であり、層内に大きな気泡がなく気泡の数も極めて少ない。したがって第一透明電極１２０との対向面が平滑性を有する。上記のＨａｚｅ値は、市販の積分球付透過率測定計やＨａｚｅメーターにより測定することができる。
【００９１】
該被覆材層内に認められる気泡の大きさは、被覆材層１１０Ｂの膜厚の1/10以下が好ましく、1/100以下がより好ましい。気泡の直径は5μｍ以下が好ましく、0.5μｍ以下がより好ましい。上記において気泡の直径とは、気泡を円と仮定した場合の円相当直径であり、かつ光学顕微鏡を用いて被覆材層を観察したときの視野内に含まれる全気泡の直径の平均値である。
【００９２】
該気泡が被覆材層内に占める割合は、被覆材層の水平断面の全面積に対する気泡の水平断面積の割合として、0.5％以下、かつ被覆材層の垂直断面の全面積に対する気泡の垂直断面積の割合として、0.5％以下である。より好ましくは、被覆材層の水平断面の全面積に対する気泡の水平断面積の割合として、0.1％以下、かつ被覆材層の垂直断面の全面積に対する気泡の垂直断面積の割合として、0.1％以下である。上記の気泡の水平断面の面積とは、気泡を球と仮定した場合の水平断面の面積をいい、気泡の垂直断面の面積とは、気泡を球と仮定した場合の垂直断面積をいう。
【００９３】
気泡が被覆材層内に占める割合が上記の範囲内である場合、気泡が被覆材層表面に突出する確率が極めて低いため、被覆材層表面の平滑性が高くなる。したがって基板表面が平坦化され、適切に第一透明電極を追従させることができる。
【００９４】
これにより、有機発光素子の製造の歩留まりが向上する。また電極のリークが抑制されるため、有機発光素子の寿命および品質信頼性も向上する。被覆材を被覆させることにより得られる基板１１０の第一透明電極１２０との対向面の表面粗さＲａは、30ｎｍ以下であり、好ましくは１ｎｍ以下である。
【００９５】
（被覆材の成分）
該被覆材には、フリットガラスと、バインダー樹脂と、高沸点溶剤とが含有される。
フリットガラスには、第一透明電極の屈折率と同等または高屈折率の材料が適宜選択される。また、焼成による歪みやひずみを防止する観点から、ガラス転移温度（Ｔｇ）が450℃以下のものが好ましく400℃以下のものがより好ましい。さらに基板内のクラック発生を防止する観点から、基材と被覆材との線膨張係数が大きく異ならないことが好ましい。
【００９６】
そのようなフリットガラスの例としては、Ｐ２Ｏ５を必須成分として含有し、Ｎｂ２Ｏ５、Ｂｉ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＷＯ３の一成分以上を含有するものや、Ｂ２Ｏ３、ＺｎＯおよびＬａ２Ｏ３を必須成分として含有し、さらにＮｂ２Ｏ５、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３の一成分以上を含有するもの、Ｂｉ２Ｏ３を主成分として含有し、さらにＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３を含有するものが挙げられる。
【００９７】
高沸点溶剤としては、その沸点が好ましくは150℃以上、より好ましくは180℃以上の有機溶剤を制限なく用いることができる。そのような高沸点溶剤を用いることにより、製造工程での溶剤の乾燥による固形分の析出を抑制することができる。具体的にはテルピネオール等のテルペン系溶剤、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート等のカルビトール系溶剤等が例示される。
【００９８】
フリットガラスを含有するペーストは、基材表面を十分に被覆しうる粘度に調整される。該ペーストの好ましい粘度は基材表面のＲａ等により異なるが、好ましくは、1Ｐａ・ｓ以上100Ｐａ・ｓ以下である。バインダー樹脂は、上記フリットガラス混合物の粘度調整に用いられる。
【００９９】
従って該バインダー樹脂は、公知の粘度調整剤を用いることができるが、フリットガラスのガラス転移温度よりも低い温度で消失されるものが好ましい。そのような樹脂を用いることにより、ガラスが焼成される温度で樹脂がガス化して、ガラス内部で気泡となることを回避できる。具体的には、エチルセルロース、ニトロセルロース等のセルロース系樹脂や、アクリル樹脂、メタクリル樹脂等のアクリル系樹脂が好ましい。
【０１００】
該被覆材には、上記のフリットガラス、高沸点溶剤、バインダー樹脂の他、必要に応じて分散剤や増粘剤等他の成分を含有させてもよい。これら含有量の総和は、被覆材100質量部に対し3質量部以下であることが好ましい。
スリットコーティング等の工程に適正な粘度の調整や、ガラスフリットの分散性の向上を目的として添加される分散剤の例としては、アクリル系ポリマーが挙げられる。
増粘剤の例としては、エチルセルロース等のセルロース系樹脂、ポリエチレングリコール等のポリオキシアルキレン樹脂が挙げられる。
分散性の良いガラスペースト組成物の調整を目的として添加される分散剤の例としては、多価カルボン酸、アンモニウム塩等が挙げられる。多価カルボン酸は、低級〜高級カルボン酸等が挙げられ、これらにはテトラブチルアンモニウム塩等のアンモニウム塩を形成していてもよい。
【０１０１】
（本発明の基板の構造例４）
該基板の構造のその他の例として、該基材内部に該基材と屈折率の異なる散乱物質を混合させた構造を挙げることができる。該基材には、上記に説明した構造例の基材と同様のものを用いることができる。散乱物質としては、該基材を焼成することにより基材内に発生させた気泡や、基材と異なる組成の粒子、基材内に析出する結晶等を挙げることができる。
【０１０２】
［反射ミラー層］
反射ミラー層１９０は、第二透明電極１６０を透過した光を、光の取り出し方向に反射させる機能を有する。反射ミラー層１９０に用いられる材料は、反射率が60％以上のものが好ましく用いられ、金属材料や誘電体を用いることができる。誘電体は多層膜として構成させてもよい。具体的な金属材料としては、アルミニウム、銀、ニッケル、チタン等を挙げることができる。誘電体の例としては、ＳｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５を挙げることができる。
【０１０３】
上記に説明した第一透明電極１２０、有機発光層１４０、誘電体および金属材料を含有する第二透明電極１６０、反射ミラー層１９０を基板上に積層させることにより、本発明にかかる有機発光素子を得ることができる。上記の構造を備えることにより、本発明は、光取り出し効率を向上させることができる。
なお、第二透明電極の酸化や有機材料の剥離を防止するため、有機発光素子は、酸化物、窒化物、その複合物や金属材料やエポキシ樹脂により封止されることが好ましい。
【０１０４】
図６（ｂ）は、本発明の有機発光素子のエネルギー損失を示す説明図である。図６（ｂ）によれば、本発明の有機発光素子は発光点と有機発光層と第二透明電極との界面が離れるほど光取り出し効率が向上する。プラズモン損失と導波損失とが抑制された結果、発光点と有機発光層と第二透明電極との界面との距離がいずれの場合にも、図６（ａ）と比較して光取り出し効率が良好である。
【０１０５】
［第二実施態様］
本発明の第二実施態様は、光散乱体からなる基板上に、少なくとも第一透明電極と、誘電体と金属材料とを含有する第二透明電極と、第一透明電極と第二透明電極との間に配置される有機発光層とが積層されてなり、第一透明電極に対して光散乱体からなる基板を挟む位置に反射ミラー層が配置されるトップエミッション型有機発光素子である。図２は、上記の構造を有する本発明の例の断面を示す模式図である。
【０１０６】
図２において、２００は本発明の有機発光素子である。有機発光素子２００は、基板２１０上に、第一透明電極２２０、正孔輸送層２３０、有機発光層２４０、電子輸送層２５０、第二透明電極２６０が積層される。反射ミラー層２９０は、光取り出し面２６０Ｄと反対側の最表面に設けられる。
【０１０７】
第二透明電極２６０は、有機発光層側に位置する第一誘電体膜２７０Ａと第二誘電体膜２７０Ｂと該第一誘電体膜２７０Ａと第二誘電体膜２７０Ｂとの層間に配置される金属薄膜２８０とからなる。該第二透明電極２６０は、上記に説明した第一実施態様と同様の構造と作用効果を有する。
【０１０８】
基板２１０は光散乱体からなる。基板２１０は、その一面に高低が形成される基材２１０Ａと、該基材２１０Ａの高低を有する面を被覆する被覆材層２１０Ｂとを備える。図２において、基材表面２１０Ｃは、ピラミッド状に形成されているが、本発明の作用効果を得られる限り、図７や図８に例示されるような他の形状でもよい。該基板２１０は、上記に説明した第一実施態様と同様に導波損失を抑制する作用効果を有する。
【０１０９】
上記のトップエミッション型有機発光素子においても、本発明所定の第二透明電極と光散乱体からなる基板とを備えることにより、第一実施態様として説明したボトムエミッション型有機発光素子と同様に、プラズモン損失抑制効果による光取り出し効率の向上を図ることができる。
【０１１０】
（保護層、光透過性充填層）
本発明は、各層の成膜時のダメージを低減するため、適宜保護層を設けてもよい。保護層は、無機化合物及び有機化合物を用いて単層または複数層で形成することができる。具体的な材料としては、三酸化クロム（ＣｒＯ３）、三酸化モリブデン（ＭｏＯ３）、三酸化タングステン（ＷＯ３）、五酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）、五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の少なくとも何れか一種から選択されることが好ましい。
【０１１１】
本発明は、さらに光透過性充填層を設けてもよい。光透過性充填層を設けることにより、発光点から反射ミラーまでの距離を大きくし、光取り出し効率を向上させることができる。例えば図６（ｂ）に示されるように、発光点から第二透明電極と反射ミラーとの界面までの距離が約110ｎｍ以上になると、表面プラズモン損失が約30％になり、発光した光のうち約70％を外部へ取り出すことができる。
【０１１２】
光透過性充填層としては、光透過性基板、不活性ガス、真空、有機材料及び無機材料のいずれか、又は複合材料が用いられる。好ましくは、ＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ、ＭｏＯｘ、ＴｉＯｘ、ＴｉＯｘ、ＷＯｘなどの光透過性物質が用いられる。上記の材料のうち屈折率が高い光透過性物質が好ましく、具体的には屈折率が1.5〜2.0以上のものが特に好ましい。
【０１１３】
図９に、保護層および光透過性充填層を設けた本発明の有機発光素子の例の断面を示す模式図である。図９の有機発光素子は、その基本構造は図８に示される有機発光素子と同じである。９５１は保護層、９６１は光透過性充填層である。
【０１１４】
本発明は、上記に説明した所定の第二透明電極を用いることにより、第二透明電極と有機発光層との界面で起こる有機発光層で発生した光のプラズモン損失が抑制される。これにより第二透明電極と有機発光層の界面における光から熱等の光以外への変換が抑制される。
また上記に説明した所定の基板を用いることにより、基板と第一透明電極との界面における導波損失が抑制される。したがって、プラズモン損失抑制効果により増加した外部へ取出し可能な光を、導波損失させずに外部へ取り出すことができる。
【０１１５】
本発明において、有機発光層内で生じた光は、第二透明電極の金属薄膜と透明電極との界面でプラズモン損失や導波損失の影響を受けずに素子構造内を透過し、外部へ取り出される。これにより良好な光取り出し効率を得ることができる。上記の作用効果は、本発明所定の第二透明電極と基板とを併用することにより、いかなる公知の有機発光材料を用いた場合にも、発揮される。
【０１１６】
本発明における光取出し効率の向上は、電流―電圧―輝度特性を指標として評価することができる。該評価方法の詳細は、後に詳説する。光取出し効率向上の他の指標としては、積分球を用い全光束を測定する方法などがある。
【０１１７】
［有機発光素子の製造方法］
本発明の有機発光素子の製造方法においては、第二透明電極の有機発光層上への積層方法が、有機発光層の第一透明電極への積層方法と同じ方法により行われる。通常、有機発光層の積層工程では、真空蒸着法、電子ビームプラズマ堆積法、静電スプレー法等が好ましく用いられる。したがって本発明の第二透明電極の積層方法は、特に真空蒸着法、電子ビームプラズマ堆積法、静電スプレー法から選択されることが好ましい。
【０１１８】
第二透明電極を有機発光層と同じ方法で積層させることにより、第二透明電極材料を積層する工程に移行しても条件変化を少なくできるため、有機発光層は、有機発光層積層工程時の状態を保ちやすくなる。すなわち他の方法により第二透明電極材料を積層する場合に予想される有機発光層に対するダメージを抑制することができる。
【０１１９】
上記に説明した第二透明電極の積層工程を含み、かつ本発明の作用効果を阻害しない限りにおいて、本発明の有機発光素子の製造方法の各工程は、従来公知の方法を制限されることなく適用することができる。
【０１２０】
（基板の製造方法）
本発明に用いられる基板は、少なくとも表面粗化工程と、塗布工程と、乾燥工程と、焼成工程とを含む製造方法により製造される。図10、図11は、本発明の有機発光素子を構成する基板の製造工程を説明する説明図である。図10および図11において図１と共通する符号については説明を省略する。
【０１２１】
表面粗化工程は、基材の表面に高低を形成する工程である。図10(ａ)は、表面に高低を形成する前の基材を示す模式図である。図10（ｂ）は、表面に高低が形成された基材を示す模式図である。
塗布工程は、高低が形成された基材表面に被覆材を塗布する工程である。図10（ｃ）は被覆材が塗布された基材を示す模式図である。
【０１２２】
図11の各図において１１０ｂはフリットガラス、１１０ｅはバインダー樹脂、１１０ｆは溶媒である。乾燥工程は、基材に塗布された被覆材を乾燥させ溶剤を揮発させる工程である。図11（ａ）は、乾燥工程前の基材を示す模式図である。図11（ｂ）は、乾燥工程後、溶媒が除去された基板を示す模式図である。
【０１２３】
焼成工程は、真空又は加圧下で乾燥工程後の基材を焼成し、基材表面に塗布される被覆材からバインダー樹脂を消失除去させると共にフリットガラスを溶融させ、基材表面に被覆材層を形成する工程である。図11（ｃ）は、バインダー樹脂を除去中の基板を示す模式図である。図11（ｄ）は焼成工程終了後の基板を示す模式図である。
【０１２４】
（被覆材の調製）
フリットガラスと、バインダー樹脂とを溶剤中に溶解混合させた後、ロールミル等で混練し、フリットガラスを均質に分散させたペースト状の被覆材を調製する。該被覆材100質量部における各成分の含有量は、フリットガラスが70〜80質量部が好ましく、溶剤が10〜20質量部が好ましく、バインダー樹脂が１〜２質量部であることが好ましい。後の乾燥工程及び焼成工程の処理温度に鑑み、被覆材に含有されるフリットガラスのガラス転移温度は、450℃以下であることが好ましい。
【０１２５】
（表面粗化工程）
基材表面にサンドブラスト法、ウェットエッチング法（フロスト法）、又はプレス法等により高低を形成する。該高低の形状は、有機発光層で発生した光が第一透明電極を通過して基板に入射する際の入射光の屈折角に乱れを生じさせうる形状であって、図１、図２、図７、図８、図９等に例示される。
【０１２６】
図10（ａ）、図10（ｂ）は、図１に示される高低を有する基材表面を形成する場合の表面粗化工程の説明図である。図10（ａ）の基材１１０Ａの表面に上記の方法を用いて所定の高低を形成し、所定の基板表面１１０Ｃを備える基材１１０Ｂを得る。図10（ｂ）に示される基材１１０Ｂにおいて、該高低を有する基材表面１１０Ｃの平均表面粗さＲａは、0.7μｍ以上5μｍ以下であることが好ましい。
【０１２７】
図１や図２に例示されるピラミッド形状やレンズ形状等の規則的な構造単位を有する高低面を形成する場合には、モールド型の熱転写法、フォトリソグラフィ／ウェットエッチング法、レーザー加工、砥石による研磨等により、レンズ型やピラミッド型等任意の形状を構造単位とする基材表面を形成することができる。
【０１２８】
（塗布工程）
被覆材をバーコート法、ドクターブレード、スリットコート、ダイコート等公知の方法により基材表面に塗布する。塗布方法は、基材表面に隙間なく被覆材を塗布できる方法であれば特に限定されない。被覆材は、焼成工程後に得られる被覆材層が基板表面を平坦化させうる程度の膜厚になるように塗布される。図11（ａ）において、１１０は、基材表面１１０Ｃに該被覆材が塗布された基板である。
【０１２９】
（乾燥工程）
上記の基板１１０を熱風乾燥器等に移し、被覆材に含有される溶媒を除去する。乾燥温度は基材が溶融しない温度であればよく、好ましくは500℃以下であり、より好ましくは、100℃以上150℃以下である。図11の各図において、１１０ｂは被覆材に含有されるフリットガラス、１１０ｅはバインダー樹脂、１１０ｆは溶媒である。図11（ｂ）は乾燥工程後の基板１１０を示す模式図であり、基材表面上の被覆材からバインダー樹脂１１０ｅが除去されている。
【０１３０】
（焼成工程）
被覆材から溶媒が除去された基板１１０を焼成炉に移し、真空又は加圧下で焼成し、バインダー樹脂を消失除去させると共にフリットガラスを溶融させる。
図11（ｃ）は焼成工程中の基材１１０を示す模式図であり、バインダー樹脂１１０ｅの一部が消失している（点線部分）。焼成温度は、フリットガラスのガラス転移温度Ｔｇより高く、かつ軟化温度Ｔｓより低い温度が好ましい。真空焼成する場合は、0.3Ｐａ以下の真空下で焼成することが好ましい。加圧焼成する場合、加圧条件は110ＫＰａ以上が好ましい。
【０１３１】
溶媒除去時と同様の圧力条件下の焼成炉で、さらにフリットガラスの軟化温度Ｔｓ以上の温度、好ましくは500℃以下で焼成することにより、被覆層内の空気を除去しながら被覆材層１１０Ｂを形成することができる。焼成が進むにつれてフリットガラス１１０ｂが溶融し、基材１１０Ａ上に被覆材層１１０Ｂが形成される。
図11（ｄ）は焼成工程終了後の基板１１０を示す模式図である。被覆材層１１０Ｂの表面には気泡の突出がほとんど認められず、平坦な基板表面が形成される。上記の焼成工程において、焼成時間は10分以上180分以下である。
【０１３２】
真空焼成および加圧焼成により被覆材層内の気泡の発生を抑制する原理について説明する。被覆材層内に気泡が内包される原因は、大気中から被覆材ペースト中に混入した空気が、フリットガラスの周囲に存在することである。この空気が焼成後もフリットガラスの周囲に残存することで、被覆材層内に気泡が内包される。
焼成工程により被覆材層が成膜された後に該気泡を除去することは困難である。フリットガラスの周囲から空気を除去するためには、焼成工程においてフリットガラスの溶融前に基材上の被覆材を真空又は加圧状態におくことが極めて重要である。
【０１３３】
真空焼成の場合、焼成時のフリットガラスの周囲は真空雰囲気となっているためフリットガラスの周囲に空気はほとんど存在しない。したがって、真空状態で被覆材を焼成することにより、焼成後の被覆材層内には、気泡がほとんど含まれない。気泡を効果的に除去するためには、被覆材を0.3Ｐａ以下の真空下で焼成することが好ましい。
加圧焼成の場合、被覆材が圧縮され、フリットガラスが凝集した状態となるため、フリットガラスの周囲に空気がほとんど存在しない。従って焼成後の被覆材層内には、気泡がほとんど含まれない。気泡の発生を効果的に抑制するためには被覆材を110ＰＫａ以上の加圧下で焼成することが好ましい。
【０１３４】
（第一透明電極の形成）
上記の製造方法により得られた基板上に、第一透明電極１２０を膜厚を好ましくは50〜200nｍ、より好ましくは100〜150nｍに積層させる。当該積層工程においては、従来公知のスパッタリング法、蒸着法、電子ビームプラズマ堆積等を適用することができる。
【０１３５】
（有機発光層の形成）
第一透明電極上に有機発光層を形成する。有機発光層は従来公知の真空蒸着法、静電スプレー法等により成膜することができる。膜厚は50〜200nｍとすることが好ましく、100〜150nｍとすることがより好ましい。
有機発光材料は通常有機溶媒に溶解させて成膜される。有機発光材料を溶解させる有機溶媒としては、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸エチル等の脂肪酸エステル類、ジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類、トルエン、キシレン、メシチレン、シクロヘキシルベンゼン等の芳香族炭化水素類、シクロヘキサン、デカリン、ドデカン等の脂肪族炭化水素類、Ｎ,Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）等が挙げられる。
【０１３６】
なお有機発光層の積層工程の前後で、適宜正孔注入層、正孔輸送層、電子阻止層、電子輸送層、電子注入層、正孔阻止層を積層させる工程を設けてもよい。
【０１３７】
（第二透明電極の形成）
有機発光層上に第二透明電極を積層する。上記に説明した所定の誘電体および金属材料を適宜選択し、有機発光層の形成工程で適用した方法と同じ方法で各材料を有機発光層上に積層させ、第二透明電極を形成する。形成される第二透明電極の膜厚は、50nｍ以上が好ましく、100nｍ以上がより好ましい。
【０１３８】
第二透明電極の積層工程には、真空蒸着法、電子ビームプラズマ堆積法、静電スプレー法等が好ましく用いられる。有機発光層の積層工程と同様の方法を用いることにより、有機発光層に対するダメージを抑制することができ、有機発光材料の劣化を防止することができる。
当該工程では、含有させる誘電体や金属材料の種類、含有量等を適宜変化させることにより、ＤＭＤ構造や海島構造の第二透明電極が形成されうる。これにより、プラズモン損失を抑制することができ、かつ所望の電子注入効率を備える電極を形成することができる。
【０１３９】
（反射ミラー層の形成）
ボトムエミッション型有機発光素子を製造する場合は、第二透明電極を積層後、第二透明電極上に反射ミラー層を好ましくは50nｍ以上積層させる。反射ミラー層の積層方法としては、真空蒸着法、電子ビームプラズマ堆積等を適用することができる。
トップエミッション型有機発光素子を製造する場合、反射ミラー層は、通常基板の第一透明電極形成面の反対面に形成される。積層方法や好ましい膜厚は、ボトムエミッション型の場合と同様である。
【０１４０】
上記の各工程により、本発明の有機発光素子を得ることができる。得られた有機発光素子は、材料の酸化や各層の剥離を防止するため、従来公知の方法により封止される。
該有機発光素子は、第一透明電極と第二透明電極とを各々電源に接続させ、有機発光層に所定の直流電流を印加させることにより発光させることができる。
【０１４１】
［有機発光素子の用途］
該有機発光素子は、ディスプレイ、バックライト、照明器具等に好適である。
本発明にかかるディスプレイは、本発明に係る有機発光素子を各画素ごとに配置させることにより得ることができる。該有機発光素子に用いられる有機発光材料を各画素ごとに異ならせることにより、該ディスプレイのカラー化を図ることができる。
【０１４２】
カラー化の方式として、３色方式や色変換方式が知られている。３色方式を適用する場合、本発明の有機発光素子に用いる有機発光材料を適宜異ならせて、赤色・緑色・青色にそれぞれ発光する有機発光素子を適用する。色変換方式では、本発明の有機発光素子の有機発光材料に青色発光するものを用いる。当該有機発光素子の青色発光を色変換させることにより赤色や緑色を得ることができる。
【０１４３】
本発明の有機発光素子は、公知の有機発光材料のいずれを用いても、光取出し効率が良好である。したがって該有機発光素子を適用するディスプレーは省電力性を備え、かつディスプレイのカラーバリエーションが豊富である。
【０１４４】
本発明のバックライトは、従来公知のバックライト構造中、上記の本発明の有機発光素子を光源として適用する。当該有機発光素子は、光取出し効率が良好なため、消費電力の低減を図り、製品寿命を長くすることができる。
【０１４５】
本発明の照明器具は、従来公知の照明器具に、本発明の有機発光素子を光源として適用する。当該有機発光素子はプラズモン損失抑制効果により、第二透明電極や有機発光材料の劣化を抑制することができる。また第二透明電極の積層工程において有機発光層はダメージを受けにくい。すなわち当該有機発光素子は各材料の劣化が少ないため、当該有機発光素子を用いる本発明の照明器具は、製品寿命が長い。また光取出し効率が良好な有機発光素子を用いるため、消費電力を低減することができる。
【実施例】
【０１４６】
以下に実施例および比較例を用いて本発明の有機発光素子をさらに説明する。ただし本発明は下記の実施例に限定されない。
【０１４７】
［基板の作製］
本発明に用いる光散乱体からなる基板を下記のとおり作製した。
基材となる厚み0.7ｍｍ、50ｍｍ２のソーダライムガラスを10枚用意し、そのうち5枚のソーダライムガラスに、#800のアルミナ粉を0.5 KPaの条件で噴射し、基材表面に高低を形成させた。残りのソーダライムガラス5枚は、平坦な表面を有する基板として用いた。
【０１４８】
該高低を形成させた各基材の表面をKeyence社製Laser顕微鏡VK9510で観察したところ、基材の平均表面粗さはRa=0.7μｍであった。東洋精機製Hazemeter Haza guard IIで測定したところ、この基材の平均透過率は82%、Haze値の平均値は91%であり、いずれも光散乱層が形成されていることが分かった。
【０１４９】
該基材表面の被覆材として、フリットガラス分散ペーストを調製した。該フリットガラス分散ペーストは、ガラス転移温度Ｔｇ＝400℃のBi2O3-B2O3-ZnO系ガラスフリット(粒度分布  D50=1.6μｍ)150g、エチルセルロースSTD45（ダウケミカル社製）3g、テルピネオール32.9g、ブチルカルビトールアセテート14.1gを溶解混合した後、3本ロールミルで混練して得た。
【０１５０】
該フリットガラス分散ペーストを、上記表面粗さを有する基材と平坦な表面の基材（サンドブラスト加工をしていないソーダライムガラス基板）とに、それぞれドクターブレードを用いてコーティングした。120℃の熱風乾燥機で溶媒を除去した後、焼成炉に移し、350℃で30分焼成した。焼成することによりバインダー樹脂を除去し、さらに500℃で30分焼成して、各基材表面に透明なガラス層を形成した。平坦な基材上に形成したガラス層の膜厚をアルバック社製触針式膜厚計（ＤＥＫＴＡＫ）にて測定したところ、各基材上のガラス層の平均膜厚は30μｍであった。
【０１５１】
基材上にガラス層を形成させた各基板を光学顕微鏡で観察したところ、ガラス層には多少の気泡が存在するものの、光を効果的に散乱させる程の量は存在せず、いずれも無色透明で表面の平滑なガラス層が形成されていることが分かった。このガラス層を備える基板の表面粗さＲａは、30ｎｍ以下であった。
【０１５２】
得られた基板をそれぞれ大気中で焼成した。粗さを有する表面をガラス層で被覆させた光散乱体からなる基板の全光線透過率は72.2%、Haze値の平均値は40.2%であった。平坦な表面にガラス層を成膜させた基板の全光線透過率は91.7%、Haze値は0.15%であった。
【０１５３】
［実施例１〜４］
［各材料の積層工程］
上記の光散乱体からなる基板に対し、RFマグネトロンスパッタリング装置を用いて第一透明電極としてＩＴＯを成膜した。第一透明電極の成膜後、ブラシ洗浄、超音波洗浄、脱脂等の洗浄工程後、UV/O3クリーニング処理した。
続いて、第一透明電極表面に有機発光層を形成した。有機発光層としては、正孔輸送層としてＮＰＤ層と、発光層としてＡｌｑ３層と、電子注入層としてLiqとを順に真空蒸着させた。
【０１５４】
有機発光層表面に、第二透明電極として、膜厚１０ｎｍの銀（Ａｇ）を成膜し、さらに、ＷＯ３（第一誘電体膜）、Ａｇ、ＷＯ３（第二誘電体膜）を順に真空蒸着させた。
第二透明電極表面に、反射ミラー層としてＡｇを真空蒸着させ、実施例１〜４のボトムエミッション型有機発光素子を得た。実施例１〜４は第二誘電体膜の膜厚を変えた他はいずれも同じ構成である。
【０１５５】
［比較例１］
平坦なガラス基板上に、第一透明電極としてＩＴＯを膜厚120ｎｍで成膜した。brush洗浄、超音波洗浄、脱脂等の洗浄工程後、UV/O3 cleaning処理した。続いて、正孔輸送層として膜厚40ｎｍのＮＰＤ層と、発光層として膜厚60ｎｍのＡｌｑ３層と、電子注入層として膜厚１ｎｍのＬｉｑ層とをそれぞれ真空蒸着した。その後、電極としてアルミニウム（Ａｌ）を膜厚100ｎｍに真空蒸着した。最後に、酸化カルシウム系のデシカントを貼り付けた封止板を、紫外線硬化樹脂を用いてＯＬＥＤ基板へ貼り合わせ、紫外線照射し樹脂を硬化させて比較例１のボトムエミッション型有機発光素子を得た。
【０１５６】
［比較例２］
平坦なガラス基板上に、第一透明電極としてＩＴＯを成膜した。brush洗浄、超音波洗浄、脱脂等の洗浄工程後、UV/O3 cleaning処理した。続いて、正孔輸送層として膜厚40ｎｍのＮＰＤ層と、発光層として膜厚60ｎｍのＡｌｑ３層と、電子注入層として膜厚１ｎｍのＬｉｑ層とをそれぞれ真空蒸着した。その後、電極として膜厚10ｎｍの銀（Ａｇ）層と、膜厚40ｎｍのＷＯ３（第一誘電体膜）と、Ａｇ層、ＷＯ３層（第二誘電体膜）とを積層した。
さらに反射ミラー層として銀を膜厚100ｎｍで真空蒸着した。最後に、酸化カルシウム系のデシカントを貼り付けた封止板を紫外線硬化樹脂を用いてＯＬＥＤ基板へ貼り合わせ、紫外線照射し樹脂を硬化させて、比較例２のボトムエミッション型有機発光素子を得た。
【０１５７】
実施例１〜４および比較例１、２の有機発光素子をKEITHKEY社ソースメーター2400、Photo Reserch社Spectra ScanPR600輝度計を組み合わせて、電流-電圧-輝度特性を測定した。比較例１の測定結果を1.00として、実施例１〜４および比較例２の光取出効率を算出した。実施例１〜４および比較例１、２の光取出効率を表１に示す。
【０１５８】
【表１】
2015015157.tif 000003
【０１５９】
第一誘電体層および第二誘電体層をＭｏＯ３に代えた他は実施例１〜４、比較例１、２と同様にして実施例５〜８および比較例３、４を作成した。実施例５〜８および比較例３、４の有機発光素子を、実施例１と同じ方法で、電流-電圧-輝度特性を測定した。比較例３の測定結果を1.00として、実施例５〜８および比較例４の光取出効率を算出した。実施例５〜８および比較例３、４の光取出効率を表２に示す。
【０１６０】
【表２】
2015015157.tif 000004
【０１６１】
［実施例９〜１２］
［各材料の積層工程］
上記の光散乱体からなる基板に対し、RFマグネトロンスパッタリング装置を用いて第一透明電極としてＩＴＯを成膜した。第一透明電極の成膜後、ブラシ洗浄、超音波洗浄、脱脂等の洗浄工程後、UV/O3クリーニング処理した。
続いて、第一透明電極表面に有機発光層を形成した。有機発光層としては、正孔輸送層としてＰＥＤＯＴと、正孔注入層としてＣＢＰと、発光層としてＩｒ（ｐｐｙ）３をドープさせたＣＢＰと、電子輸送層としてＢＣＰとを順に真空蒸着させた。
【０１６２】
有機発光層表面に、第二透明電極として、膜厚１０ｎｍの銀（Ａｇ）を成膜し、さらに、ＷＯ３（第一誘電体膜）、Ａｇ、ＷＯ３（第二誘電体膜）を順に真空蒸着させた。
第二透明電極表面に、反射ミラー層としてＡｇを真空蒸着させ、実施例９〜１２のボトムエミッション型有機発光素子を得た。実施例９〜１２は第二誘電体膜の膜厚を変えた他はいずれも同じ構成である。
【０１６３】
［比較例５］
平坦なガラス基板上に、第一透明電極としてＩＴＯを膜厚120ｎｍで成膜した。brush洗浄、超音波洗浄、脱脂等の洗浄工程後、UV/O3 cleaning処理した。続いて、正孔輸送層として膜厚40ｎｍのＰＥＤＯＴと、正孔注入層としてＣＢＰと、発光層として膜厚60ｎｍのＣＢＰ：Ｉｒ（ｐｐｙ）３層と、電子注入層として膜厚１ｎｍのＢＣＰ層とをそれぞれ真空蒸着した。その後、電極としてアルミニウム（Ａｌ）を膜厚100ｎｍに真空蒸着した。最後に、酸化カルシウム系のデシカントを貼り付けた封止板を、紫外線硬化樹脂を用いてＯＬＥＤ基板へ貼り合わせ、紫外線照射し樹脂を硬化させて比較例５のボトムエミッション型有機発光素子を得た。
【０１６４】
［比較例６］
平坦なガラス基板上に、第一透明電極としてＩＴＯを成膜した。brush洗浄、超音波洗浄、脱脂等の洗浄工程後、UV/O3 cleaning処理した。続いて、正孔輸送層として膜厚40ｎｍのＰＥＤＯＴと、正孔注入層としてＣＢＰと、発光層として膜厚60ｎｍのＣＢＰ：Ｉｒ（ｐｐｙ）３層と、電子注入層として膜厚１ｎｍのＢＣＰ層とをそれぞれ真空蒸着した。その後、電極として膜厚10ｎｍの銀（Ａｇ）層と、膜厚40ｎｍのＷＯ３（第一誘電体膜）と、Ａｇ層、ＷＯ３層（第二誘電体膜）とを積層した。
さらに反射ミラー層として銀を膜厚100ｎｍで真空蒸着した。最後に、酸化カルシウム系のデシカントを貼り付けた封止板を紫外線硬化樹脂を用いてＯＬＥＤ基板へ貼り合わせ、紫外線照射し樹脂を硬化させて、比較例６のボトムエミッション型有機発光素子を得た。
【０１６５】
実施例９〜１２および比較例５、６の有機発光素子をKEITHKEY社ソースメーター2400、Photo Reserch社Spectra ScanPR600輝度計を組み合わせて、電流-電圧-輝度特性を測定した。比較例５の測定結果を1.00として、実施例９〜１２および比較例６の光取出効率を算出した。実施例９〜１２および比較例５、６の光取出効率を表３に示す。
【０１６６】
【表３】
2015015157.tif 000005
【０１６７】
［比較例７］
平坦なガラス基板をbrush洗浄、超音波洗浄、脱脂等の洗浄工程後、UV/O3 cleaning処理した。続いて、反射ミラー層としてAgを成膜、電極としてＩＴＯを成膜した。続いて、正孔輸送層としてＮＰＤ、発光層としてＡｌｑ３、電子注入層としてＬｉｑをそれぞれ真空蒸着した。その後、電極としてｍａｇｎｅｓｉｕｍ：ｓｉｌｖｅｒ（ＭｇＡｇ）を真空蒸着した。最後に、酸化カルシウム系のデシカントを貼り付けた封止板を紫外線硬化樹脂を用いてOLED基板へ貼り合わせ、紫外線照射し樹脂を硬化させて、比較例７のトップエミッション型有機発光素子を得た。
【０１６８】
［比較例８］
本発明で用いる光散乱体からなる基板をbrush洗浄、超音波洗浄、脱脂等の洗浄工程後、UV/O3 cleaning処理した。続いて、反射ミラー層としてＡｇを成膜した。次に電極としてＩＴＯを成膜し、ブラシ洗浄、超音波洗浄、脱脂等の洗浄工程後、UV/O3クリーニング処理した。続いて、正孔輸送層としてＮＰＤ、発光層としてＡｌｑ３、電子注入層としてＬｉｑをそれぞれ真空蒸着した。その後、電極として銀(Ａｇ)を膜厚10ｎｍで、ＷＯ３（第一誘電体膜）、Ａｇ、ＷＯ３（第二誘電体膜、40ｎｍ）を真空蒸着した。最後に、酸化カルシウム系のデシカントを貼り付けた封止板を、紫外線硬化樹脂を用いてＯＬＥＤ基板へ貼り合わせ、紫外線照射し樹脂を硬化させ、比較例８のトップエミッション型有機発光素子を得た。
【０１６９】
［実施例１３］
光散乱体からなる基板をbrush洗浄、超音波洗浄、脱脂等の洗浄工程後、UV/O3 cleaning処理した。続いて、反射ミラー層としてＡｇを成膜、電極としてＩＴＯを反射ミラー層とは反対側へ成膜後、ブラシ洗浄、超音波洗浄、脱脂等の洗浄工程後、UV/O3クリーニング処理した。続いて、正孔輸送層としてＮＰＤ、発光層としてＡｌｑ３、電子注入層としてＬｉｑをそれぞれ真空蒸着した。その後、電極として銀（Ａｇ）を膜厚10ｎｍで、ＷＯ３（第一誘電体膜）、Ａｇ、ＷＯ３（第二誘電体膜）を膜厚40ｎｍでを真空蒸着した。最後に、酸化カルシウム系のデシカントを貼り付けた封止板を紫外線硬化樹脂を用いてOLED基板へ貼り合わせ、紫外線照射し樹脂を硬化させ、実施例１３のトップエミッション型有機発光素子を得た。
【０１７０】
実施例１３および比較例７、８の有機発光素子をKEITHKEY社ソースメーター2400、Photo Reserch社Spectra ScanPR600輝度計を組み合わせて、電流-電圧-輝度特性を測定した。
比較例７の測定結果を1.00として、実施例１３、比較例８の光取出効率を算出した。実施例１３および比較例７、８の光取出効率を表４に示す。
【０１７１】
【表４】
2015015157.tif 000006
【０１７２】
［実施例１４］
基板を、特開2012-250504号公報に開示される基板に代えた他は、実施例２と同じ構造の有機発光素子を作成し、実施例１４とした。特開2012-250504号公報に開示される基板は、基材に散乱粒子を含有させた光散乱基板である。実施例１４について、KEITHKEY社ソースメーター2400、Photo Reserch社Spectra ScanPR600輝度計を組み合わせて、電流-電圧-輝度特性を測定した。光取出効率は、比較例１を1.00として、1.8倍であった。
【０１７３】
表１〜４に示されるように、本発明は、所定の光散乱体からなる基板と第二透明電極とを併用することにより、従来の有機発光素子に対し1.35倍以上光取出し効率を得ている。
【符号の説明】
【０１７４】
１００、２００、７００、８００、９００  有機発光素子
１１０、２１０、７１０、８１０、９１０  基板
１１０Ａ、２１０Ａ、７１０Ａ、８１０Ａ、９１０Ａ  基材
１１０Ｂ、２１０Ｂ、７１０Ｂ、８１０Ｂ、９１０Ｂ  被覆材層
１１０Ｃ、２１０Ｃ、７１０Ｃ、８１０Ｃ、９１０Ｃ  基材表面
１１０Ｄ、２６０Ｄ、７１０Ｄ、８１０Ｄ、９１０Ｄ  光取り出し面
１２０、２２０、７２０、８２０、９２０  第一透明電極
１３０、２３０、７３０、８３０、９３０  正孔輸送層
１４０、２４０、７４０、８４０、９４０  有機発光層
１５０、２５０、７５０、８５０、９５０  電子輸送層
９５１  保護層
９６１  光透過性充填層
１６０、２６０、７６０、８６０、９６０  第二透明電極
１７０Ａ、２７０Ａ、７７０Ａ、８７０Ａ、９７０Ａ  第一誘電体膜
１７０Ｂ、２７０Ｂ、７７０Ｂ、８７０Ｂ、９７０Ｂ  第二誘電体膜
１８０、２８０、７８０、８８０、９８０  金属薄膜
１９０、２９０、７９０、８９０、９９０  反射ミラー層
１１０ｂ  ガラスフリット
１１０ｅ  バインダー樹脂
１１０ｆ  溶媒
３００、４００、５００  有機発光素子
３１０、４１０、５１０  基板
３２０、４２０、５２０  第一電極
３３０、４３０  正孔輸送層
３４０、４４０、５４０  有機発光層
３５０、４５０  電子輸送層
３６０、４６０、５６０  第二電極
【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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