(57)【要約】【課題】本発明は、機能層に成膜方法などに起因する膜厚の偏りが生じる場合に発生する輝度ムラの度合いを、感光性樹脂の成膜、マスキング、エッチングなどの複雑な工程を追加することなく、抑制することができる有機ＥＬ素子を提供する。【解決手段】光反射性を有する第1電極層、少なくとも発光層を含む機能層、透光性を有する第２電極層の順に積層されて成る有機ＥＬ素子であって、前記機能層は、複数のナノ粒子を有し、前記機能層の膜厚は、前記ナノ粒子が存在しない部分の膜厚よりも大きい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光反射性を有する第1電極層、少なくとも発光層を含む機能層、透光性を有する第２電極層の順に積層されて成る有機ＥＬ素子であって、
前記機能層は、複数のナノ粒子を有し、前記機能層の膜厚は、前記ナノ粒子が存在する部分の膜厚が、前記ナノ粒子が存在しない部分の膜厚よりも大きい
有機ＥＬ素子。
【請求項２】
前記複数のナノ粒子は、前記発光層に含まれている
請求項１記載の有機ＥＬ素子。
【請求項３】
前記複数のナノ粒子の屈折率は、前記発光層における前記複数のナノ粒子以外の部分を構成する有機材料の屈折率よりも大きい
請求項２記載の有機ＥＬ素子。
【請求項４】
前記ナノ粒子は、メソポーラスシリカ粒子である
請求項３記載の有機ＥＬ素子。
【請求項５】
前記ナノ粒子が存在する部分近傍の膜厚は、前記近傍における位置に応じて、前記近傍以外の前記ナノ粒子が存在しない部分の第１膜厚以上、前記第１膜厚と前記ナノ粒子の粒径との和以下の範囲内で連続的に変化する
請求項１記載の有機ＥＬ素子。
【請求項６】
前記ナノ粒子の平均粒径は、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である
請求項１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、有機材料の電界発光現象を利用した有機ＥＬ（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ＥＬ素子は、良好な発光特性を得るため、発光層などの機能層の膜厚が最適化されている。しかし、成膜条件のばらつきなどが原因で機能層の膜厚が最適条件からずれると、発光特性が変化してしまう。
特許文献１は、発光領域に光共振器が形成された発光装置に関するものである。図１３に示すように、有機ＥＬ素子１３００は、光透過性の基板１３０１、光透過性の電極１３０２、機能層を構成するホール注入層１３０３及び発光層１３０４、光反射性の電極１３０５、半透過反射膜１３０６、凹凸形成層１３０７から成る。半透過反射膜１３０６からなる下層側反射層と、光反射性の電極１３０５からなる上層側反射層との間には光共振器１３２０が構成されている。
【０００３】
有機ＥＬ素子１３００では、凹凸形成層１３０７を設けることにより、機能層の膜厚を、発光領域内の位置により異ならせている（一例として、図１３中の膜厚ｄ１、ｄ２、ｄ３）。そのため、発光領域からは、各膜厚に対応する発光スペクトルが合成されて出射される。従って、機能層を形成する際の成膜条件によって機能層の膜厚が最適値からずれた場合でも、各膜厚の発光スペクトルが合成されて出射され、その構成比率がシフトするだけである。よって、膜厚変動により出射光の波長がシフトすることを最小限に抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２６９２５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
発明者らは、有機ＥＬ素子の大面積化を検討する際、機能層の膜厚むらにより、発光領域内において輝度のむらが発生するという課題があることを見出した。本開示の一態様は、機能層の膜厚むらが生じた場合でも、輝度むらが低減された有機ＥＬ素子を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様にかかる有機ＥＬ素子は、光反射性を有する第１電極層、少なくとも発光層を含む機能層、透光性を有する第２電極層の順に積層されて成る有機ＥＬ素子であって、前記機能層は、複数のナノ粒子を有し、前記機能層の膜厚は、前記ナノ粒子が存在しない部分の膜厚よりも大きい。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の一態様に係る有機ＥＬ素子によれば、機能層の膜厚むらが生じた場合でも、輝度むらの発生を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ素子の構成を例示する模式図である。
【図２】有機ＥＬ素子の発光層の成膜に用いられるスピンコータを例示する模式図である。
【図３】発光層にナノ粒子を含めずスピンコート法で成膜した場合の有機ＥＬ素子の構成について説明するための模式図である。
【図４】発光層にナノ粒子を含めスピンコート法で成膜した場合の有機ＥＬ素子の構成について説明するための模式図である。
【図５】有機ＥＬ素子の輝度、色度についてのシミュレーションに用いる光学パラメータ、構造パラメータを示す図である。
【図６】有機ＥＬ素子の輝度、色度についてのシミュレーション結果を示す図である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は、実施形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法の各工程を示す概略図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、実施形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法の各工程を示す概略図である（図７のつづき）。
【図９】変形例に係る有機ＥＬ素子の構成を例示する模式図である。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は、有機ＥＬ素子の変形例に係る製造方法の各工程を示す概略図である。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は、有機ＥＬ素子の変形例に係る製造方法の各工程を示す概略図である（図１０のつづき）。
【図１２】変形例に係る製造方法で製造した有機ＥＬ素子の構成について説明するための模式図である。
【図１３】従来の有機ＥＬ素子の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜１．実施形態＞
＜１−１．本実施形態に係る有機ＥＬ素子１の概略＞
以下、本実施形態に係る有機ＥＬ素子１について説明する。有機ＥＬ素子１は、いわゆるトップエミッション型の有機ＥＬ素子である。有機ＥＬ素子１は、図１に示すように、基板１１上に積層された第１電極１２と、基板１１の上方に第１電極１２と対向して設けられた第２電極１６と、第１電極１２と第２電極１６との間に配置された機能層１５とを備える。図１に示すように、機能層１５は、第１電極１２側から順に発光層１３、第２キャリア注入層１４が積層されて成る。
【００１０】
第１電極１２は、光反射性を有する反射電極である。第２電極１６は、光透過性を有する透明電極であり、機能層１５上に形成されている。第１電極１２は陰極であり、第２電極１６は陽極である。有機ＥＬ素子１では、第１電極１２と第２電極１６との間に電圧が印加されると、第１電極１２から第１キャリア（具体的には電子）が注入され、第２電極１６から第２キャリア（具体的には正孔）が注入される。そして、注入された第１キャリアと第２キャリアとが、発光層１３における第２キャリア注入層１４との界面付近で再結合し、発光する。発光層１３から発せられる光のうち、第２電極１６方向に発せられる光（以下「直接光」という。）は、第２電極１６を通じて有機ＥＬ素子１の外部に出射される。一方、発光層１３から第１電極１２方向に発せられる光（以下「反射光」という。）は、第１電極１２の第１面に到達すると第１面で反射され、第２電極１６方向へ進み、第２電極１６を通じて有機ＥＬ素子１の外部に出射される。第１電極１２と第２電極１６との間には光共振器が構成されており、光学長が半波長の整数倍に相当する光が出射される。また、直接光と反射光とは干渉し、干渉の度合いに応じて、第２電極１６の機能層１５と接する面に対向する面（以下「発光面」という。）に現れる輝度（以下「発光輝度」という。）が変化する。直接光と反射光との干渉の度合いは、機能層１５の膜厚（或いは第１電極１２と第２電極１６との間の光学的距離）に応じて定まる。機能層１５の膜厚が、均一ではなく機能層１５における位置により異なる場合、発光輝度も機能層１５における位置により異なる。
【００１１】
ここで、発光層１３は、一例として、スピンコータ（図２のスピンコータ２００参照）を用いて、スピンコート法により成膜される。スピンコート法では、第１電極１２が形成された基板１１（図２のウェハ２０２に相当）の、第１電極１２が形成された側の面を上向きにして、カップ２０３内のスピナー２０１に設置し、スピナー２０１に付属の真空チャックでウェハ２０２の第１電極１２が形成されていない側の面を固定する。そして、スピナー２０１を高速回転させながら、ノズル部２０４から発光層１３の材料を所定量滴下することで、ウェハ２０２上に発光層１３を成膜する。
【００１２】
一般的にスピンコート法により成膜した発光層の膜厚は、回転中心及びその近傍部分が最も厚くなり、回転中心から離れるに従い、膜厚が薄くなっていく。
図３は、発光層をスピンコート法により成膜した有機ＥＬ素子３００の一例を示す模式図である。有機ＥＬ素子３００は、基板３１１上に積層された第１電極３１２と、基板３１１の上方に第１電極３１２と対向して設けられた第２電極３１６と、第１電極３１２と第２電極３１６との間に配置された機能層３１５とを備える。機能層３１５は、第１電極３１２側から順に、発光層３１３、第２キャリア注入層３１４が積層されて成る。
【００１３】
一例として図３に示すように、発光層３１３のうち、ウェハ２０２の回転中心（軸３０１）に相当する部分(第１部分３２１)の膜厚が最も厚くなり、回転中心から離れるごとに膜厚が薄くなっている。発光層３１３における、回転中心に相当する第１部分３２１の膜厚は８０ｎｍであり、回転中心から２．５ｃｍ離れた部分の膜厚は７５ｎｍであり、回転中心から５ｃｍ離れた部分の膜厚は７０ｎｍである。
【００１４】
一方、有機ＥＬ素子１では、発光層１３を、図１に示すように第１電極１２上に複数のナノ粒子２０ａ、２０ｂ、２０ｃなど（以下、総称して「ナノ粒子２０」ともいう。）を予め散在させて、その上に有機材料を塗布することにより形成している。すなわち、発光層１３は、ナノ粒子２０を含む層である。ここで、有機ＥＬ素子１では、発光層１３を含む機能層１５の膜厚を、ナノ粒子２０を用いてもともとばらつかせている。具体的には、有機ＥＬ素子１の、第１電極１２と第２電極１６との間にナノ粒子２０が存在する部分（以下「粒子存在部」という。）３２における機能層１５の膜厚は、粒子存在部の近傍３３（一例として３３ａ、３３ｂを含む）以外の、第１電極１２と第２電極１６との間にナノ粒子２０が存在しない部分（以下「粒子非存在部」という。）３１における機能層１５の膜厚よりも厚くなっている。また、粒子存在部３１の近傍３３では、機能層１５の膜厚が、粒子非存在部３１の膜厚以上、粒子存在部３２の膜厚以下の範囲で、連続的に変化している。このため、有機ＥＬ素子１からは、発光領域のそれぞれの位置の機能層１５の膜厚に応じた発光特性の光が射出される。実際に人間の目に観察されるのは、これらの光の合成光である。ここで、発光領域全体で機能層の膜厚が変化したとすると、発光領域内のそれぞれの位置の発光特性も変化する。これらの各位置からの光の合成光の発光特性の変化が、仮に機能層の膜厚を均一とした場合の変化よりも小さくなるように機能層の膜厚等を設定する。これにより、全体としての発光特性の変化を小さくできる。
【００１５】
したがって、成膜法に起因して、視認できるような広い範囲に渡って機能層の膜厚変化が生じたとしても、ナノ粒子による微視的な膜厚変化によって発光特性の変化を緩和し目立たなくすることができる。
また、有機ＥＬ素子１では、上述した輝度ムラの度合いの低減を、感光性樹脂の成膜、マスキング、エッチングなどの複雑な工程を要さず、機能層１５にナノ粒子を含めるという簡易な方法により実現している。以下、有機ＥＬ素子１について詳細に説明する。
＜１−２．有機ＥＬ素子１の構成＞
以下、有機ＥＬ素子１の各構成要素について詳細に説明する。
＜１−２−１．基板１１＞
基板１１は、例えば、矩形板状のガラス基板である。ガラス基板の材料としては、例えば、ソーダライムガラス、無アルカリガラス等が挙げられる。基板１１は、リジッドなものでもよいし、フレキシブルなものでもよい。また、基板１１は矩形板状に限定されず、例えば、多角形、円形又は楕円形等の矩形状以外の形の板状であってもよい。基板１１の縦又は横の寸法は、例えば、数十ミリメートルから数十インチ程度で、必要な発光面の広さ、用途、製造設備のサイズ等に応じて適宜選択すればよい。
【００１６】
また、基板１１は、ガラス基板に限定されず、例えば、プラスチック板等であってもよい。さらに、基板１１がプラスチック板である場合は、表面にＳｉＯＮ膜、ＳｉＮ膜等の保護膜が成膜されたものを用いて水分の透過を抑えることが好ましい。プラスチック板の材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリカーボネート等が挙げられる。
＜１−２−２．第１電極１２＞
第１電極１２は、機能層１５中に第１キャリアを注入するための電極であり、反射電極として機能する。第１電極１２が陰極であるため、材料としては、仕事関数の小さい金属、合金、電気伝導性化合物、これらの混合物からなる電極材料等を用いることが好ましく、ＬＵＭＯ（Ｌｏｗｅｓｔ  Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｏｒｂｉｔａｌ）準位との差が大きくなり過ぎないように仕事関数が１．９ｅＶ以上５ｅＶ以下のものを用いることが好ましい。第１電極１２は、反射電極であり、発光層１３から放射される光に対する反射率が高く且つ抵抗率の低い金属が好ましいため、アルミニウム又は銀が好ましい。
【００１７】
また、第１電極１２の材料としては、例えば、アルミニウムや銀など、もしくはこれら金属を含む化合物を用いることができる。また、アルミニウムと他の電極材料を組み合わせて積層構造などとして構成するものであってもよい。電極材料の組み合わせとしては、アルカリ金属の薄膜とアルミニウムの薄膜との積層体、アルカリ金属の薄膜と銀の薄膜との積層体、アルカリ金属のハロゲン化物の薄膜とアルミニウムの薄膜との積層体、アルカリ金属の酸化物の薄膜とアルミニウムの薄膜との積層体、アルカリ土類金属や希土類金属の薄膜とアルミニウムの薄膜との積層体、これらの金属種と他の金属との合金などが挙げられる。より具体的には、例えば、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、リチウム、マグネシウムなどの薄膜とアルミニウムの薄膜との積層体、マグネシウム−銀混合物、マグネシウム−インジウム混合物、アルミニウム−リチウム合金、フッ化リチウムの薄膜とアルミニウムの薄膜との積層体、アルミニウムの薄膜と酸化アルミニウムの薄膜との積層体などである。第１電極１２は、真空蒸着法等の薄膜プロセスにより作製してもよく、また、スピンコート法、ディッピング法等の湿式プロセスにより作製してもよい。
＜１−２−３．機能層１５＞
機能層は少なくとも発光層を含む層である。機能層１５は、発光層１３及び第２キャリア注入層１４から成る。
【００１８】
（１）発光層１３
発光層１３は、可視光の波長の成分を含む光を放出する機能を有する。発光層１３は、ナノ粒子２０と、ナノ粒子２０以外の発光部２１とから成る。
（Ａ）発光部２１
発光部２１は、赤色、緑色、青色の３種類のドーパント色素をドーピングして構成してもよいし、青色正孔輸送性発光層と緑色電子輸送性発光層と赤色電子輸送性発光層とを積層して構成してもよい。発光部２１の材料としては、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など、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体、色素体、金属錯体系発光材料を高分子化したものなどや、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、およびこれらの誘導体、あるいは、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、およびこれらの発光性化合物からなる基を分子の一部分に有する化合物などが挙げられる。
【００１９】
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、例えばイリジウム錯体、オスミウム錯体、白金錯体、ユーロピウム錯体などの発光材料、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。
発光部２１は、塗布法（例えば、スピンコート法、スプレーコート法、ダイコート法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法など）のような湿式プロセスによって成膜することが好ましく、一例として、上述のようにスピンコート法により成膜されている。ただし、発光部２１の成膜方法は、塗布法に限らず、例えば、真空蒸着法、転写法などの乾式プロセスによって成膜してもよい。
【００２０】
（Ｂ）ナノ粒子２０
ナノ粒子２０は、発光層１３の膜厚を、局所的に、連続的に変化させるために用いられる粒子である。ここで「局所的に」と記載したのは、発光層１３の膜厚は、図３を用いて説明したように、有機ＥＬ素子１を全体としてみた場合、成膜方法に起因して例えば８０ｎｍ〜７０ｎｍの範囲で連続的に変化しており、これと区別するためである。
【００２１】
ナノ粒子２０の粒子径は、リークやショート防止のため、発光層１３における、第１電極１２と第２電極１６との間にナノ粒子２０が存在しない部分の膜厚と、第２電極１６の厚さの和以下、特に１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下にするのが望ましい。ナノ粒子２０の粒子径の平均は、一例として１００ｎｍであるとする。ナノ粒子２０の総体積は、発光層１３の体積全体の２５％を占めるものとする。ナノ粒子２０の材料は、機能層１５に含有できるものであればよく、光を透過して吸収の無いものが望ましい。ナノ粒子２０の材料としては、例えば、金属酸化物、特にシリカ粒子を用いることができる。また、機能層１５に含有及び分散しやすくすることを考慮すると、表面に官能基を有させやすいものがより好ましく、例えばメソポーラスシリカ粒子を用いることができる。
【００２２】
（２）第２キャリア注入層１４
第２キャリア注入層１４は、正孔注入層である。第２キャリア注入層１４の材料としては、例えば、チオフェン、トリフェニルメタン、ヒドラゾリン、アミールアミン、ヒドラゾン、スチルベン、トリフェニルアミンなどを含む有機材料が挙げられる。具体的には、たとえば、ポリビニルカルバゾール、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などの芳香族アミン誘導体などで、これらの材料を単独で用いてもよいし、２種類以上の材料を組み合わせて用いてもよい。このような材料を用いる場合、第２キャリア注入層１４は、塗布法（スピンコート法、スプレーコート法、ダイコート法、グラビア印刷法など）のような湿式プロセスによって成膜することができる。
【００２３】
＜１−２−４．第２電極１６＞
第２電極１６は、機能層１５中に第２キャリアを注入するための、機能層１５上に形成される電極である。第２電極１６の材料としては、銀、インジウム−錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム−亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、錫酸化物、金などの金属の微粒子、導電性高分子、導電性の有機材料、ドーパント（ドナーまたはアクセプタ）を含有した有機材料、導電体と導電性有機材料（高分子材料を含む）の混合物、これら導電性材料と非導電性材料の混合物などを用いることができるが、これらに限定されるものではない。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。
【００２４】
また、導電性を高めるためにドーパントを用いたドーピングを行ってもよい。ドーパントとしては、スルホン酸、ルイス酸、プロトン酸、アルカリ金属、アルカリ土類金属などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
＜１−３．輝度ムラ低減に関するシミュレーション＞
本願発明の発明者らは、発光層の膜厚の偏りが生じる有機ＥＬ素子について、機能層にナノ粒子を含めることによる輝度ムラの改善について調べるためのシミュレーションを行った。シミュレーションの方法は、日本国特許第４９８９３６６号公報に記載されたものを用いている。
【００２５】
まずシミュレーションに用いる有機ＥＬ素子のモデルについて説明する。シミュレーションは、比較のため２つのモデルについて行っている。第１のモデルは、発光層にナノ粒子を含まない有機ＥＬ素子（３００）である。第２のモデルは、一例として上述の有機ＥＬ素子１に対応する、発光層にナノ粒子を含む有機ＥＬ素子４００である。
シミュレーションでは、有機ＥＬ素子３００、４００のそれぞれについて、スピンコート法の回転中心軸近傍部分（以下「第１部分」という。）、回転中心軸から２．５ｃｍ離れた部分（以下「第２部分」という。）、回転中心軸から５ｃｍ離れた部分（以下「第３部分」という。）における輝度を測定している。そして、有機ＥＬ素子４００における第１〜第３部分の輝度間の差異が、有機ＥＬ素子３００の場合よりも小さくなるか否かについて検討する。
【００２６】
以下では、まず有機ＥＬ素子３００、及び有機ＥＬ素子４００について説明し、次いでシミュレーション結果について説明する。
＜有機ＥＬ素子３００＞
有機ＥＬ素子３００は、図３に示すように、基板３１１上に積層された第１電極３１２と、基板３１１の上方に第１電極３１２と対向して設けられた第２電極３１６と、第１電極３１２と第２電極３１６との間に配置された機能層３１５とを備える。機能層３１５は、発光層３１３と、第２キャリア注入層３１４とを含む。軸３０１は、スピンコート法における回転中心軸を示している。面３０２は、発光面である。
【００２７】
図５の表５００は、有機ＥＬ素子３００における各層に関する、シミュレーションに用いる光学パラメータ（列５１１、列５１２）、構造パラメータ（列５２１）を示している。列５１１は、各層等の波長５５０ｎｍの光に対する屈折率を示す。列５１２は、各層等の波長５５０ｎｍの光に対する消衰係数を示す。光学パラメータの値は、第１電極３１２にはアルミニウムを用い、発光層３１３には住友化学社製のＧｒｅｅｎ１３０２を用い、第２キャリア注入層３１４にはＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを用い、第２電極３１６にはＩＴＯを用いるものとして規定している。列５２１は、構造パラメータとして各層等の膜厚を示している。列５２１の「発光層３１３」に対応する欄には、７０ｎｍ〜８０ｎｍと記載している。これは、有機ＥＬ素子３００では、図３（ａ）に示すように、発光層３１３は、スピンコート法における回転中心軸（例えば、軸３０１）近傍の膜厚が最も厚く、回転中心軸から離れるほど膜厚が連続的に変化し、最も薄い部分が７０ｎｍになっているためである。発光層３１３では、第１部分３２１における膜厚が８０ｎｍで最も厚く、第２部分３２２における膜厚が７５ｎｍであり、第３部分３２３における膜厚が７０ｎｍで最も薄くなっている。
＜有機ＥＬ素子４００＞
有機ＥＬ素子４００は、図４に示すように、基板４１１上に積層された第１電極４１２と、基板４１１の上方に第１電極４１２と対向して設けられた第２電極４１６と、第１電極４１２と第２電極４１６との間に配置された機能層４１５とを備える。機能層４１５は、発光層４１３と、第２キャリア注入層４１４とを含む。軸４０１は、スピンコート法における回転中心軸を示している。面４０２は、発光面である。
【００２８】
図５の表５００に、有機ＥＬ素子４００における各層に関する、シミュレーションに用いる光学パラメータ（列５１１、列５１２）、構造パラメータ（列５２２）を示している。列５１１、列５１２のパラメータは、ナノ粒子に関するものを除き有機ＥＬ素子３００と共通である。ナノ粒子についてはシリカ粒子を用いる場合について規定している。
列５２２は、構造パラメータとして各層等の膜厚、ナノ粒子については粒径を示している。本シミュレーションにおいて、ナノ粒子は、発光層の体積の２５％を占めると仮定している。ここで、列５２２の「発光層４１３」に対応する欄には、７０ｎｍ〜１８０ｎｍと記載している。これは、下記の理由による。すなわち、有機ＥＬ素子４００では、ナノ粒子が第１電極４１２と第２電極４１６との間に存在しない部分については、発光層４１３は、第１部分４２１における膜厚が８０ｎｍで最も厚く、回転中心軸から離れるほど薄くなっていき、最も薄い部分が７０ｎｍになると仮定している。そして、第１部分４２１については、図３（ｂ）に示すように、ナノ粒子が存在する部分については、膜厚が最大１８０ｎｍに達するためである。
【００２９】
ここで、第１部分４２１における発光層４１３の膜厚は、８０ｎｍから１８０ｎｍの間で連続的に変化する。一例として、粒子存在部分４４２の膜厚は１８０ｎｍであり、粒子非存在部分４４１の膜厚は８０ｎｍであり、粒子存在部分４４２の近傍４４３（４４３ａ、４４３ｂ）は、膜厚が８０ｎｍ以上１８０ｎｍ以下の範囲で連続的に変化している。また、第２部分４２２における発光層４１３の膜厚についても、第１部分４２１の場合と同様に７５ｎｍから１７５ｎｍの間で連続的に変化する。また、第３部分４２３における発光層４１３の膜厚についても、第１部分４２１の場合と同様に７０ｎｍから１７０ｎｍの間で連続的に変化する。
＜シミュレーション結果＞
（１）輝度について
有機ＥＬ素子３００、有機ＥＬ素子４００のそれぞれに関し、上述した光学パラメータ、構造パラメータを用いてシミュレーションにより輝度値を算出した。なお、シミュレーションは、発光層３１３のＧｒｅｅｎ１３０２が電子輸送性、第２キャリア注入層３１４のＰＥＤＯＴ：ＰＳＳがホール輸送性であることから、発光層３１３とホール注入層３１４との界面で発光するとの想定下で行っている。
【００３０】
有機ＥＬ素子３００についての輝度に関するシミュレーション結果を、図３に輝度相対値として記載している。図３の輝度相対値は、第１部分３２１〜第３部分３２３の、発光面（第２電極３１６の面３０２）側からみた各輝度値を、第１部分３２１の輝度値を基準に正規化した値である。
図３に示すように、有機ＥＬ素子３００では、第１部分３２１の輝度相対値は１．０であり、第２部分３２２の輝度相対値は１．１３であり、第３部分３２３の輝度相対値は１．２３である。有機ＥＬ素子３００では、輝度相対値の最大値（１．２３）と、輝度相対値の最小値（１．０）との差異が０．２３である。
【００３１】
また、有機ＥＬ素子４００についての輝度に関するシミュレーション結果は、図４に輝度相対値として記載している。図４の輝度相対値は、第１部分４２１〜第３部分４２３の、発光面（第２電極４２６の面４０２）側からみた各輝度値を、第１モデルの第１部分３２１の輝度値を基準に正規化した値である。
図４に示すように、有機ＥＬ素子４００では、第１部分４２１の輝度相対値は０．７９であり、第２部分４２２の輝度相対値は０．８７であり、第３部分４２３の輝度相対値は０．９４である。有機ＥＬ素子４００では、輝度相対値の最大値（０．９４）と、輝度相対値の最小値（０．７６）との差異が０．１５であり、有機ＥＬ素子３００の場合と比べ、差異が小さくなっている。
【００３２】
以上より、有機ＥＬ素子４００では、有機ＥＬ素子３００と比べた場合、輝度自体は多少暗くなっているが、輝度のムラが小さくなっているといえる。
すなわち、ナノ粒子を含むよう機能層を形成した有機ＥＬ素子４００は、機能層に成膜方法などに起因する膜厚の差異が生じても、機能層にナノ粒子を含まない有機ＥＬ素子３００と比べて発生する輝度ムラの度合いを低減することができる。
【００３３】
（２）色度Ｘ座標、色度Ｙ座標について
発明者は、有機ＥＬ素子３００、有機ＥＬ素子４００のそれぞれに関し、上述の輝度に関するシミュレーションのほか、色度Ｘ座標、色度Ｙ座標についてもシミュレーションを行った。
図６の表６００は、シミュレーションにより求めた輝度、色度Ｘ座標、色度Ｙ座標それぞれの最大値、最小値、及びそれらの差異を示す。
【００３４】
表６００の列６１１が、有機ＥＬ素子３００についてのシミュレーション結果を示している。表６００の列６１２が、有機ＥＬ素子４００第２モデルについてのシミュレーション結果を示している。
表６００中の輝度についての記載は、上述したシミュレーション結果を表にまとめたものである。
【００３５】
色度Ｘ座標については、最大値と最小値の差異が、ナノ粒子なし（有機ＥＬ素子３００）の場合は０．０３４であるのに対し、ナノ粒子あり（有機ＥＬ素子４００）の場合は０．０２０であり、有機ＥＬ素子４００の方がばらつきが小さくなっている。
色度Ｙ座標についても、最大値と最小値の差異が、ナノ粒子なし（有機ＥＬ素子３００）の場合は０．０３０であるのに対し、ナノ粒子あり（有機ＥＬ素子４００）の場合は０．００７であり、有機ＥＬ素子４００の方がばらつきが小さくなっている。
【００３６】
以上より、ナノ粒子を含むよう発光層を形成した有機ＥＬ素子４００は、発光層にナノ粒子を含まない有機ＥＬ素子３００と比べて、色度Ｘ座標、色度Ｙ座標についてもばらつきが小さくなっているといえる。
以上のように、ナノ粒子を機能層に含有することにより、輝度、色度Ｘ座標、色度Ｙ座標の最大値と最小値の差異がナノ粒子を含有しない場合に比べていずれも小さくなり、ばらつきが改善されるという効果を奏する。
＜まとめ＞
有機ＥＬ素子１は、機能層１５（より詳細には発光層１３）にナノ粒子２０を散在させて構成している。このように構成しているため、機能層１５のうち粒子存在部分の膜厚は、粒子非存在部分（一例として８０ｎｍ）以上、粒子非存在部分の膜厚にナノ粒子の粒径（一例として１００ｎｍ）を加算した膜厚（一例として１８０ｎｍ）以下の範囲で連続に変化する。機能層１５では、このような局所的な膜厚の変化が、機能層１５の全体にわたり粒子存在部分の数だけ生じている。
【００３７】
すなわち、機能層１５の膜厚は、ナノ粒子２０を用いることでもともとばらついている。このため、成膜方法等に起因する膜厚の偏りの有無にかかわらず、機能層１５からは、連続的に変化する膜厚それぞれに対応する発光スペクトルが合成された光が射出される。よって、有機ＥＬ素子１では、製造方法などに起因する膜厚の偏りが生じても、もともとばらついている膜厚の構成比率が膜厚の偏りに相当する分全体的にシフトするのみであり、発光スペクトルの構成比率の変化は少ない。よって、有機ＥＬ素子１では、成膜方法などに起因する膜厚の差異が生じても、発生する輝度ムラの度合いを低減することができる。
【００３８】
また、有機ＥＬ素子１では、ナノ粒子２０の上に発光部２１を形成することにより発光層１３を形成している。このため、発光層１３の直下の層（一例として第１電極１２）上に凹凸を設けるために、直下の層上に一旦感光性樹脂を成膜して、凹凸パターンを形成するためにスパッタリングするといった手順は必要ない。すなわち、有機ＥＬ素子１は、上述のような凹凸を設けるための手順を要する有機ＥＬ素子よりも簡易な方法に製造可能である。
【００３９】
また、ナノ粒子は曲面にも容易に配置できる。このため、機能層の下層が曲面を構成しているような場合に、その曲面上に、上述のように感光性樹脂の成膜、スパッタリングを行う場合よりも容易に機能層（１５）を形成することができる。
＜１−４．有機ＥＬ素子１の製造方法＞
有機ＥＬ素子１の製造方法について図７（ａ）〜（ｄ）、及び図８（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。
【００４０】
まず、基板１１の一方の面に、真空蒸着法等の薄膜プロセス又は塗布法等の湿式プロセスに基づき、第１電極１２を形成する（図７（ａ）、（ｂ））。
次に、第１電極１２上に、ナノ粒子２０を混ぜた溶媒を塗布する（図７（ｃ））。
次に溶媒を乾燥させて、第１電極１２上にナノ粒子２０が残った状態にする（図７（ｄ））。ここで、ナノ粒子２０は、分子間力、静電気力により、第１電極１２上に固着した状態となる。よってスピンコート法による発光部２１の成膜のため基板１１を回転させても、ナノ粒子２０は第１電極１２上に固着された状態を保つことができる。次に、ナノ粒子２０が固着した第１電極１２上に、スピンコート法により、インクを塗布し溶媒を乾燥させて発光層１３の発光部２１を形成する（図８（ａ））。これにより発光層１３が完成する。
【００４１】
次に、発光層１３上に、塗布法のような湿式プロセスによって第２キャリア注入層１４を形成する（図８（ｂ））。そして機能層１５上に、インクを塗布し溶媒を乾燥させて第２電極１６を形成する（図８（ｃ））。以上の工程により有機ＥＬ素子１を製造することができる。
＜２．変形例１＞
以上、実施形態に係る有機ＥＬ素子について説明したが、例示した有機ＥＬ素子を以下のように変形することも可能であり、本発明が上述の実施形態で示した例に限られないことは勿論である。
（１）上述の実施形態では、機能層１５が発光層１３及び第２キャリア注入層１４から成るとしたが、機能層１５は、少なくとも発光層１３を含んでいれば足りる。機能層１５は、単層構造でも多層構造でもよく、発光層１３以外の層については必要に応じて設ければよい。例えば、機能層１５は、図９に示すように、第１電極１２側から順に、第１キャリア注入層９０１、第１キャリア輸送層９０２、発光層１３、インターレイヤー９０３、第２キャリア輸送層９０４、第２キャリア注入層１４が積層されたものであってもよい。
（２）上述の実施形態では、ナノ粒子２０として、発光部２１の材料よりも屈折率の低いシリカ粒子を用いていたが、より屈折率の高い材料を用いるのが望ましい。例えば、ナノ粒子２０として、ジルコニアを用いてもよい。シリカの屈折率は１．４５であり、ジルコニアの屈折率は２．１である。よって、シリカ粒子と同様の効果を得るためにジルコニア粒子を用いた場合、粒子径を、シリカ粒子を用いる場合の０．６９（＝１．４５／２．１）倍にすることができる。よって、ナノ粒子としてジルコニアを用いた場合、シリカ粒子を用いる場合よりも発光層の膜厚を薄くすることができる。
【００４２】
また、発光層中にナノ粒子が過度に凝集した場合、凝集した部分がダークスポットの原因となり得る。ナノ粒子の粒径が小さいほど凝集体は小さくなるので、ナノ粒子としてジルコニア粒子を用いることで、シリカ粒子を用いる場合よりもダークスポット発生のリスクを低減することができる。
（３）上述の実施形態では、発光層（１３）を形成する場合、ナノ粒子２０を予め発光層１３の下層の一例である第１電極１２上に固着して、その後、スピンコート法により発光部２１を形成するものとして説明した。しかしながら、発光層の形成方法はこれに限るものではなく、ナノ粒子を含む発光層が形成できれば足りる。例えば、発光部２１の材料である有機材料にナノ粒子２０を混ぜた混合材料を用い、図１０〜図１１に示す方法で発光層（１１０２）を形成してもよい。
【００４３】
図１０、図１１のうち、図１０（ｃ）、図１１（ａ）が発光層１１０２の形成方法を示している。図１０（ａ）、（ｂ）は、図７（ａ）、（ｂ）で説明したものと同様であり、図１１（ｂ）、（ｃ）は、図８（ｂ）、（ｃ）で説明したものと同様であるので、これらについての説明は省略する。
本変形例では、発光層１１０２の成膜を２手順に分けて行う。１つ目の手順として図１０（ｃ）に示すように、スピンコート法により上述の混合材料を滴下し、非存在領域の膜厚として予定の目標膜厚（一例として８０ｎｍ）以下の膜厚（一例として２０ｎｍ）の膜１００１を形成する。このとき、ナノ粒子２０の下側２０ｎｍ分が膜１００１に埋没し、上側８０ｎｍの部分が露出した状態となる。
【００４４】
次に２つ目の手順として、発光層１１０２における粒子非存在部分の膜厚が目標膜厚になるよう、ナノ粒子２０を混ぜていない有機材料をスピンコート法において滴下する。これにより、図１１（ａ）に示すように、膜１００１の上に、膜１１０１が積層され、粒子非存在部分の膜厚が、図１０（ｃ）に示す状態から６０ｎｍ増加して目標膜厚（一例として８０ｎｍ）となる。また、発光層１１０２の粒子存在部分では、粒径１００ｎｍのナノ粒子２０の上に最大６０ｎｍの膜が積層された状態となり、最大膜厚が１６０ｎｍとなる。
【００４５】
以上説明したように生成した有機ＥＬ素子１２００（図１２参照）をモデル化した第３モデルについても、発明者は、第１モデル、第２モデルの場合と同様のシミュレーションを行った。
有機ＥＬ素子１２００は、図１２に示すように、基板１２１１上に積層された第１電極１２１２と、基板１２１１の上方に第１電極１２１２と対向して設けられた第２電極１２１６と、第１電極１２１２と第２電極１２１６との間に配置された機能層１２１５とを備える。機能層１２１５は、発光層１２１３と、第２キャリア注入層１２１４とを含む。軸１２０１は、スピンコート法における回転中心軸を示している。面１２０２は、発光面である。
【００４６】
図１２中に、有機ＥＬ素子１２００について行った輝度に関するシミュレーション結果を、図３と同様に輝度相対値として記載している。
図１２に示すように、有機ＥＬ素子１２００では、第１部分１２２１の輝度相対値は０．７６であり、第３部分１２２２の輝度相対値は０．９５である。有機ＥＬ素子１２００では、輝度相対値の最大値（０．９５）と、輝度相対値の最小値（０．７６）との差異が０．１９であり、有機ＥＬ素子３００の場合と比べ、差異が小さくなっている。
【００４７】
また、発明者は、有機ＥＬ１２００に関し、色度Ｘ座標、色度Ｙ座標についてのシミュレーションも行った。その結果を、前述した図６の表６００に示している。表６００の列６１３が、第３モデルについてのシミュレーション結果を示している。表６００の列６１３における輝度についての記載は、上述したシミュレーション結果を表にまとめたものである。
【００４８】
色度Ｘ座標については、最大値と最小値の差異が、ナノ粒子なし（有機ＥＬ素子３００）の場合は０．０３４であるのに対し、ナノ粒子あり（有機ＥＬ素子１２００）の場合は０．０１６であり、有機ＥＬ素子１２００の方がばらつきが小さくなっている。色度Ｙ座標については、最大値と最小値の差異が、ナノ粒子なし（有機ＥＬ素子３００）の場合は０．０３０であるのに対し、ナノ粒子あり（有機ＥＬ素子１２００）の場合は０．０３０であり、第１モデルとばらつきについては変わらない。
【００４９】
以上より、ナノ粒子を含むよう発光層を形成した有機ＥＬ素子は、発光層にナノ粒子を含まない有機ＥＬ素子と比べて、色度Ｙ座標については改善がみられないが、色度Ｘ座標についてはばらつきが小さくなっている。
以上のように、本変形例に示した製造方法により製造した有機ＥＬ素子についても、ナノ粒子を機能層に含有することにより、輝度、色度Ｘ座標の最大値と最小値の差異がナノ粒子を含有しない場合に比べていずれも小さくなり、ばらつきが改善されるという効果を奏する。
（４）上述の実施形態では、有機ＥＬ素子１は、第１電極１２が反射電極であり、第２電極１６が透明電極であるトップエミッション型の発光素子としたがこれに限らない。例えば、有機ＥＬ素子１は、第１電極１２を、透明電極で実現し、第２電極１６を、反射電極で実現したボトムエミッション型の発光素子であってもよい。
（５）上述の実施形態では、膜厚の偏りは成膜方法などに起因することとして説明したが、膜厚の偏りが、成膜条件の変化など他の発生要因で生じていたものであっても、本発明を用いることにより輝度ムラの度合いを低減できることはいうまでもない。
（６）上述の実施形態及び各変形例を、部分的に組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明の有機ＥＬ素子は、折り曲げたときに膜厚分布が変化するフレキシブル素子、複雑な３次元形状の発光素子を作製するのに用いることができ、屋内外で使用される照明装置や、公共設備で使用されるデジタルサイネージ、広告塔などに好適である。
【符号の説明】
【００５１】
１    有機ＥＬ素子
１１    基板
１２    第１電極
１３    発光層
１４    キャリア注入層
１５    機能層
１６    第２電極
２０    ナノ粒子
２１    発光部
２００    スピンコータ
２０１    スピナー
２０２    ウェハ
２０３    カップ
２０４    ノズル部
３００    有機ＥＬ素子
３０１    軸
３０２    面
３１０    発光層
３１１    基板
３１２    第１電極
３１３    発光層
３１４    第２キャリア注入層
３１５    機能層
３１６    第２電極
４００    有機ＥＬ素子
４０１    軸
４０２    面
４１１    基板
４１２    第１電極
４１３    発光層
４１４    第２キャリア注入層
４１５    機能層
４１６    第２電極
【図１】
2015228456.tif 000003
【図２】
2015228456.tif 000004
【図３】
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【図４】
2015228456.tif 000006
【図５】
2015228456.tif 000007
【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】
2015228456.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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