(57)【要約】【課題】本発明は、高効率に有機発光層の発光を有機ＥＬ素子の外部に取り出す光取り出し構造を有するとともに、有機発光層の構造を徒に複雑化することなく、比較的安価に所望の色の光を得ることができる色変換モードを備えた有機ＥＬ素子を得ることを目的とする。【解決手段】本発明の微細構造を持つ有機ＥＬ素子は、少なくともいずれか一方の表面に微細構造層を有する透明基板と、前記透明基板上に形成された透明電極と、前記透明電極上に形成され、発光を行う発光層を含む有機発光層と、を含み、少なくとも一方の前記微細構造層は、該微細構造中に蛍光材料が略一様に分散されていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともいずれか一方の表面に微細構造層を有する透明基板と、
前記透明基板上に形成された透明電極と、
前記透明電極上に形成され、発光を行う発光層を含む有機発光層と、
を含み、
少なくとも一方の前記微細構造層は、該微細構造中に蛍光材料が略一様に分散されている有機ＥＬ素子。
【請求項２】
前記微細構造層は複数の凸部または凹部を含む請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項３】
前記凸部または凹部の形状が、円錐、角錐、円柱、角柱、円錐台、または、角錐台を含む請求項２に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項４】
前記透明基板と前記微細構造層の屈折率は略等しいことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の有機ＥＬ素子。
【請求項５】
前記透明基板はガラス基板であり、前記微細構造層は有機無機ハイブリッド材料により形成される請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の有機ＥＬ素子。
【請求項６】
前記透明基板と前記透明電極間に、平坦化層を形成した請求項１乃至請求項５のいずれか一つに記載の有機ＥＬ素子。
【請求項７】
前記平坦化層の屈折率は、前記透明電極の屈折率と略等しいことを特徴とする請求項６に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項８】
前記透明電極はＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）またはＩＴＯ（Indium Tin Oxide）から形成され、前記平坦化層はチタンの金属酸化物を含む請求項７に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項９】
前記蛍光材料は蛍光染料または蛍光顔料である請求項１乃至請求項８のいずれか一つに記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１０】
前記蛍光顔料は有機色素レーザー材料から選択される請求項９に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１１】
前記蛍光顔料はシアニン系色素から選択される請求項１０に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１２】
前記発光層の発光を吸収した前記蛍光材料は、該発光の波長より長波長の光を発生させる請求項１乃至請求項１１のいずれか一つに記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１３】
前記発光層は、緑または青の光を発光する請求項１２に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１４】
前記透明基板の両面に形成された前記微細構造層中に、それぞれ異なる波長の光を放出する前記蛍光材料が分散されている請求項１２または請求項１３に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１５】
前記発光層の発光と、該発光を吸収したそれぞれの前記蛍光材料が発光する光との合成光は、白色光である請求項１４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、高効率に光を取り出すことができる、微細構造を持つ有機ＥＬ素子とその製造方法に関し、特に面光源として利用される有機ＥＬ素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ボトムエミッション方式の有機ＥＬ素子は、図７に示すように、透明基板１０上に透明電極２０（陽極）、有機発光層２４、金属電極２２（陰極）を順に積層して構成される。ここで有機発光層２４は、少なくとも発光層２６と、その他ホール注入層、ホール輸送層、電子注入層、電子輸送層等の複数の層を含み得る。そして、陽極２０と陰極２２の２つの電極間に直流電圧をかけると、発光層２６に正孔と電子が送り込まれ、発光層２６中で再結合を起こして発生するエネルギーによって、発光層２６に含まれる有機分子の電子状態が励起状態に励起される。この不安定な電子状態が基底状態に落ちる際にエネルギーを光として下側の透明基板１０側から放出し、有機ＥＬ素子１０１が発光する。
【０００３】
一方、トップエミッション方式の有機ＥＬ素子は、基板または陽極を金属で形成し、陰極を透明とすることにより、上側の透明電極（陰極）側から光を取り出す。
【０００４】
上記いずれの方式の有機ＥＬ素子でも同様のメカニズムで発光が生じるが、例えば図７に示すボトムエミッション方式の有機ＥＬ素子１０１では、透明基板１０を透過する光量の割合は、有機発光層２６で発光した光量の２０パーセント程度であることが知られている。この光量の減少は、光を取り出す方向と略垂直の層方向の発光や、各層間や透明基板表面で生じる反射や散乱などに起因する光の導波モードにより主に生じる。主に有機発光層２４及び透明電極２０で生じる導波モード１により約６０％、主に透明基板１０で生じる導波モード２により約２０％、光の損失が生じることが知られている。
【０００５】
有機ＥＬ素子は、ディスプレイへの用途のみではなく、室内の照明や液晶用バックライトの光源など、照明用の面光源としても期待されている。これは、従来の蛍光灯や白熱電球よりも厚さが非常に薄いうえ、低い消費電力で同程度の輝度を得ることが期待されるからである。ディスプレイの表示用素子に用いられる有機ＥＬ素子は、輝度が２００ｃｄ／ｍ２程度であれば、使用に堪えることができるが、照明用の光源として使用する場合には、一般的には８０００ｃｄ／ｍ２以上の輝度が必要とされている。従って、特に照明用の光源として用いる場合、有機ＥＬ素子の光取り出し効率を高めることは必須の技術課題である。
【０００６】
このため、有機ＥＬ素子の光取り出し効率を向上させる技術が種々開発されている。例えば、ガラス基板とＩＴＯ間にエアロゲルを挿入して導波モード１を軽減したもの（非特許文献１）、メサ型凹凸ドットを形成して導波モード１を軽減したもの（非特許文献２）、ガラス基板側にマイクロレンズを形成して導波モード２を軽減したもの、ガラス基板側に５５０nmシリカ球を配列して導波モード２を軽減したもの（非特許文献３）、ＥＬドットを形成し、三角形状マイクロミラーを配置して導波モード１、２を軽減したもの（非特許文献４）、有機発光層と同程度の屈折率の基板を用いて導波モード１を軽減したものなどが考案されている。
【０００７】
しかし、これらの光取り出し技術はいずれも開発途上であり、面光源用有機ＥＬ素子の光取り出し技術としては満足できるレベルには至っていない。
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−７１９２０号公報（段落１２、１３）
【特許文献２】特開２００５−２７６５８１号公報（請求項１、段落３２）
【非特許文献１】AdvancedMaterials.Vol.13,No.15(2001)p.1149
【非特許文献２】Optics Lett.,Vol.22,No.6(1997)p.396
【非特許文献３】Appl.Phys.Lett.,Vol.76,No.10(2000)p.1243
【非特許文献４】Information Display,4&5/02(2002)p.22
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
その他、新規な面光源用有機ＥＬ素子の装置構成が特許文献１に公開されている。特許文献１に記載された複合発光装置（有機ＥＬ素子）は、２つの電極に挟まれた発光媒体に隣接して、光取り出し方向とは略垂直な方向に蛍光膜を載置し、発光媒体から電極と略水平方向に発せられた光を蛍光膜が吸収し、蛍光膜から光を発するものである。従って、上記導波モード１により損失される発光の一部を、蛍光膜による光の吸収・放出で補うことができる。
【００１０】
しかし、特許文献１の発明は、蛍光膜から光取り出し方向へ放出された光のみが補われ、従来例に比べ導波モード１の一部が補償されるのみである。また、導波モード２による損失は、従来の面光源用有機ＥＬ素子と略同等であると考えられる。
【００１１】
一方、特許文献２は、主として導波モード２による光の損失を補償する発明を開示している。特許文献２の発明は、例えば上記図７における透明基板１０の下面に複数の微小な凸部を設けることによって、有機発光層２４で発光した光の取り出し効率を向上させる。即ち、凸部によって、透明基板１０の表面と空気との界面における光の反射を防止し、透明基板１０を透過した光の散乱を防止している。
【００１２】
しかし、照明用の面光源として、多様な色の光を取り出すには、あるいはより美しい白色を得るには、その所望の色について発光層の材料の選択等、様々な設計変更を余儀なくされる。例えば、図５のようなＭＰＥ（Multi-Photon Emission）による白色化では、有機発光層の構造が複雑となり、製造コストが高くなる。
【００１３】
そこで、本発明は、高効率に有機発光層の発光を有機ＥＬ素子の外部に取り出す光取り出し構造を有するとともに、有機発光層の構造を徒に複雑化することなく、比較的安価に所望の色の光を得ることができる色変換モードを備えた有機ＥＬ素子を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の微細構造を持つ有機ＥＬ素子は、少なくともいずれか一方の表面に微細構造層を有する透明基板と、前記透明基板上に形成された透明電極と、前記透明電極上に形成され、発光を行う発光層を含む有機発光層と、を含み、少なくとも一方の前記微細構造層は、該微細構造中に蛍光材料が略一様に分散されている。
【００１５】
本発明の微細構造を持つ有機ＥＬ素子は、前記微細構造層は複数の凸部または凹部を含み、前記凸部または凹部の形状は、円錐、角錐、円柱、角柱、円錐台、または、角錐台を含み得る。
【００１６】
本発明の微細構造を持つ有機ＥＬ素子は、前記透明基板と前記微細構造層の屈折率は略等しいことを特徴とする。
【００１７】
本発明の微細構造を持つ有機ＥＬ素子は、前記透明基板はガラス基板であり、前記微細構造層は有機無機ハイブリッド材料により形成されることが好ましい。
【００１８】
本発明の微細構造を持つ有機ＥＬ素子は、前記透明基板と前記透明電極間に平坦化層を形成し、前記平坦化層の屈折率は、前記透明電極の屈折率と略等しいことを特徴とする。
【００１９】
本発明の微細構造を持つ有機ＥＬ素子は、前記透明電極はＩＺＯ（Indium Zinc
Oxide）またはＩＴＯ（Indium Tin Oxide）から形成され、前記平坦化層はチタンの金属酸化物を含むのが好ましい。
【００２０】
本発明の微細構造を持つ有機ＥＬ素子は、前記蛍光材料は蛍光染料または蛍光顔料であり得る。
【００２１】
本発明の微細構造を持つ有機ＥＬ素子は、前記蛍光顔料は有機色素レーザー材料から選択されるのが好ましく、前記蛍光顔料はシアニン系色素から選択されてもよい。
【００２２】
本発明の微細構造を持つ有機ＥＬ素子は、前記発光層の発光を吸収した前記蛍光材料は、該発光の波長より長波長の光を発生させることを特徴とする。
【００２３】
本発明の微細構造を持つ有機ＥＬ素子は、前記発光層は、緑または青の光を発光するのが好適である。
【００２４】
本発明の微細構造を持つ有機ＥＬ素子は、前記透明基板の両面に形成された前記微細構造層中に、それぞれ異なる波長の光を放出する前記蛍光材料が分散されていてもよい。前記発光層の発光と、該発光を吸収したそれぞれの前記蛍光材料が発光する光との合成光は、白色光であり得る。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の微細構造を持つ有機ＥＬ素子は、透明基板の少なくともいずれか一方の表面に複数の凸部または凹部を含む微細構造層を有するため、光取り出し効率を向上させることができる。即ち、有機発光層から透明基板に向かう方向を下方向とすると、透明基板の下側（光取り出し側）に上記微細構造層を設けることにより、透明基板表面と空気との界面における光の反射を防止し、透明基板を透過した光の散乱を防止することにより光取り出し効率を向上させることができる（基板モード制御による光取り出し機能）。同様に、透明基板の上側（透明電極側）に微細構造層を設け、透明電極の屈折率に近い材料で微細構造層を充填して平坦化層を形成することにより、平坦化層と微細構造層間の光の反射・散乱を防止することにより光取り出し効率を向上させることができる（薄膜モード制御による光取り出し機能）。
【００２６】
さらに、透明基板をガラス基板とし、微細構造層を有機無機ハイブリッド材料により形成して、透明基板と微細構造層の屈折率は略等しくすることにより、上記基板モード制御による光取り出し機能をより高めることができる。
【００２７】
同様に、透明電極をＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）またはＩＴＯ（Indium Tin Oxide）から形成し、平坦化層をチタン等の金属酸化物を含んで形成して、平坦化層の屈折率と透明電極の屈折率と略等しくすることによって、上記薄膜モード制御による光取り出し機能をより高めることができる。
【００２８】
また、本発明の微細構造を持つ有機ＥＬ素子は、透明基板に形成された少なくとも一方の微細構造層は、当該微細構造中に蛍光材料が略一様に分散されているので、発光層の発光を吸収した蛍光材料が発光の波長より長波長の光を発生させることにより、発光層と蛍光材料から放出された光の混合光を取り出すことができる（色変換モード）。従来のＭＰＥ（Multi-Photon Emission）構造と異なり、有機発光層の構成を複雑化することなくより低コストで、蛍光材料と発光層材料等の選択・組み合わせにより様々な混合光を取り出すことができる。発光層に青や緑の短波長の光を発光させ、蛍光材料として蛍光染料または蛍光顔料等の材料から好適な材料を選択することにより、上記様々な混合光の取り出しを可能とする。
【００２９】
さらに、透明基板の両面に形成された微細構造層中に、それぞれ異なる波長の光を放出する蛍光材料を分散させることにより、３色の混合光を取り出すことができる。好適な発光層材料、蛍光材料の選択・組み合わせにより合成光を白色光とし、白色面発光の有機ＥＬ素子を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本実施形態の有機ＥＬ素子１は、図１に示すように、両表面に複数の凸部１４を含む微細構造層１２を有する透明基板１０と、透明基板１０上に形成された透明電極２０と、透明電極２０上に形成され、発光を行う発光層２６を含む有機発光層２４とを含み、有機発光層２４上に光反射電極２２が形成されている。本実施形態において、有機ＥＬ素子１はボトムエミッション方式であり、透明電極２０から下方向(有機発光層２４から透明電極２０に向かう方向)に光を取り出すものとする。
【００３１】
本発明の有機ＥＬ素子１において、微細構造層１２の少なくとも一方は、微細構造１２（凸部１４）中に蛍光材料が略一様に分散されている。
【００３２】
有機発光層２４は、発光層２６以外にホール注入層、ホール輸送層、電子注入層、電子輸送層等の複数の有機層を含み得るが、本明細書においては簡単のため、発光層２６とその他の有機層をまとめて有機発光層２４とする。
【００３３】
有機発光層２４、光反射電極２２など、微細構造層１２以外の有機ＥＬ素子１の構成物の構造および材料等は、公知の構成であってよく、特に限定されない。
【００３４】
したがって、透明基板１０はガラス、その他透明な樹脂等で形成されてもよく、特に限定されないが、微細構造層１２の屈折率は透明基板１０の屈折率と略等しいことが望ましい。微細構造層１２の材料は透明基板１０の屈折率と略等しければ特に限定されないが、例えば透明基板１０として屈折率約１．５のガラス基板を採用すると、微細構造層１２は、ガラス基板と屈折率の近い有機無機ハイブリッド材料により形成するのが好適である。透明基板１０と微細構造層１２の屈折率の差違は、±０．０１以内であることが好ましい。
【００３５】
上記微細構造層１２の形成方法は後述するが、これを形成するための有機無機ハイブリッド材料を用いた膜は、金属アルコキシド組成物を溶剤に希釈した液体をガラス基板の上に塗布し、これを膜状にして硬化させて得ることができる。
【００３６】
上記金属アルコキシド組成物は、（ａ）メチル基又はフェニル基を有する有機ポリシロキサンと（ｂ）ヒドロキシル基又は加水分解性官能基を有する有機シロキサンと（ｃ）硬化剤とを含有することが好ましい。
【００３７】
上記（ａ）のメチル基又はフェニル基を有する有機ポリシロキサンとしては、例えば、メチル基又はフェニル基及び炭素数１〜４のアルコキシ基を有する液状有機ポリシロキサンが挙げられる。炭素数１〜４のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等が挙げられる。
【００３８】
上記（ｂ）のヒドロキシル基または加水分解性官能基を有する有機シロキサンにおける加水分解性基としては、例えば、アルコキシ基、アシロキシ基、ケトオキシム基、アミド基、アルケニルオキシ基、およびハロゲン原子などが例示される。また、（ｂ）成分の有機シロキサンは、１価の有機基もしくは水素原子を有することがあり、１価の有機基としては、例えば、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ヘキシル等のアルキル基；ビニル、アリル等のアルケニル基；フェニル、トリル、キシリル等のアリール基；フェネチル、β−フェニルプロピル等のアラルキル基；Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピル等のアミノアルキル基；γ−グリシドキシプロピル、３，４−エポキシシクロヘキシル等のエポキシ基含有基；γ−メタクリロキシプロピル等の（メタ）アクリル基含有基；γ−メルカプトプロピル等のメルカプトアルキル基；シアノエチル等のシアノアルキル基；β−クロロエチル、γ−クロロエチル等のクロロアルキル基；３，３，３−トリフルオロプロピル等のフルオロアルキル基等が例示される。なお、（ｂ）成分には、必要に応じてアルコキシの部分加水分解物（液状シリコーンレジン）が含まれる場合がある。
【００３９】
上記（ｃ）の硬化剤は、通常、縮合硬化型シリコーン組成物に使用される硬化触媒が使用される。硬化剤の具体例としては、トリエタノールアミン等の有機アミン；オクチル酸スズ、オクチル酸亜鉛等のカルボン酸金属塩；ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズジオクトエート等の有機錫化合物；テトラブチルチタネート、テトラプロピルチタネート等のチタン酸エステル；第四級アンモニウムカルボキシレート等の第四級アンモニウム化合物；γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミン系シランカップリング剤が挙げられる。また、有機アルミニウム化合物、又はホウ素ハライドを使用することもできる。これらの中でも、有機錫化合物又はホウ素ハライドが好ましい。これらの硬化剤は、２種以上を併用することができる。
【００４０】
上記溶液に調製する際に使用する溶媒としては、（ａ）成分、（ｂ）成分及び（ｃ）成分を溶解、分散するものであれば特に限定されない。例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール類；エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテルアルコールおよびエーテル類；アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン等のケトン類；酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ｎ−ブチル等のエステル類；ｎ−ヘキサン、ガソリン、ゴム揮発油、ミネラルスピリット、灯油等の脂肪族炭化水素等が挙げられる。
【００４１】
上述のような金属アルコキシド組成物が基板に塗布され、比較的低温における金属アルコキシドの加水分解反応による脱水縮合反応を行うことにより、三次元架橋が形成された光透過性の被膜が形成される。
【００４２】
微細構造層１２は、図２のように、複数の凸部１４によって構成される。あるいは、上記有機無機ハイブリッド材料に凹部を設けて形成してもよい（図３参照）。凸部または凹部の形状は、円錐、角錐、円柱、角柱、円錐台、角錐台などを含み、凹凸部のピッチ及びその高さは、いずれも１０ｎｍ〜１０μｍであるのが好適である。
【００４３】
上記蛍光材料は、図２(a)のような蛍光染料１６または図２(ｂ)のような蛍光顔料１７である。この蛍光染料１６や蛍光顔料１７のような蛍光材料は、透明基板１０の両面に形成された少なくとも一方の微細構造層１２中に略一様に分散される。したがって、当該微細構造層１２を構成する凸部（または凹部物質）中にも、蛍光材料が略一様に分散されている。尚、蛍光顔料は、シアニン系色素などの有機色素レーザー材料から選択されるのが好ましい。
【００４４】
また、透明基板１０上に形成された微細構造層１２上に透明電極２０を積層する場合、微細構造層１２を平坦化する必要がある。微細構造層１２の光取り出し効率を高めるためには、この微細構造層１２を平坦化する平坦化層の屈折率を、透明電極２０の屈折率と略同一になるように調整することが好ましい。そこで、例えば透明電極２０として屈折率が２．０前後であるＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）やＩＴＯ（Indium Tin Oxide）を用いる場合は、チタンを主成分としたアルミニウム、ゲルマニウム、ジルコニウム等の金属酸化物等を微細構造層１２が埋められるように充填して平坦化層を形成し、当該平坦化層の屈折率を上記ＩＴＯ等の透明電極２０の屈折率に近似させる。この平坦化層の屈折率の調整により、透明基板１０上の微細構造層１２による光取り出し効率を高めることができる。なお、平坦化層は微細構造層１２がない場合であっても、透明基板１０と透明電極２０間に形成してもよい。
【００４５】
上記のような本実施形態の有機ＥＬ素子１においては、発光層２６から放出された光は、有機発光層２４、透明電極２０を経て、あるいは光反射電極２２で反射した後各層を経て、微細構造層１２、透明基板１０を透過して、そのままの波長で外部に取り出される場合がある（図４左の矢印）。一方で、発光層２６からの放出光が微細構造層１２中の蛍光材料にいったん吸収され、当該蛍光材料特有の波長の光が再放出されて透明基板１０等を透過し、外部に取り出される場合も生じる（図４右の矢印）。
【００４６】
この場合、微細構造層１２中から再放出される光は、原理的に蛍光材料が吸収する光、即ち発光層２６の放出光よりエネルギーが低くなるため、再放出される光の波長は発光層２６から放出される光の波長より長くなる。したがって、有機ＥＬ素子１からの取り出し光は、発光層２６と蛍光材料が放出する２色の光の混合光となる。
【００４７】
すなわち、発光層を構成する有機材料、および、蛍光材料を様々に選択して組み合わせることによって、様々に異なる波長の合成光を有機ＥＬ素子１から取り出すことができる。発光層の発光を吸収した蛍光材料が当該発光の補色を発生させる場合、白色の合成光を得ることもできる。ただし、上記のように、発光層２６の放出光は蛍光材料の再放出光よりエネルギーが高い必要があるため、発光層２６は緑〜青の波長の短い光を発光するのが好ましい。
【００４８】
次に、本発明の有機ＥＬ素子１の製造方法の一例を説明する。透明基板１０の片面または両面に微細構造層１２を形成するには、従来のフォトリソグラフィ法を用いてもよいが、本実施形態においては量産性に優れ低コスト化を図れるナノインプリント法を用いる。
【００４９】
（１）  透明基板１０としてガラス基板を準備し、純水等を用いて超音波洗浄をおこなう。
（２）  ガラス基板の片面または両面に、上述した有機無機ハイブリッド材料と蛍光材料の混合液を、スピンコートなどを用いて塗布する。
（３）  上記混合液が塗布された基板全体をホットプレート等で数十分、数１０〜１００℃位で加熱し、液状混合液を半硬化させる。
（４）  上記の表面が半硬化された基板を、微細構造層１２を形成するために予め製作した金型で圧着後、加熱圧着する。圧着条件は数１０〜２０００Ｎ／ｃｍ２であり、加熱条件は数１０〜５００℃で数１０分である。
（５）  金型を基板から離型し、基板を放置するなどして冷却する。この工程により、凸部よりなる微細構造層１２（図３(a),(b)）、または、凹部よりなる微細構造層１２（図３(c),(d)）がガラス基板の片面または両面に形成される。
（６）  硬化した微細構造層１２上に例えばＩＺＯ等の透明電極２０を積層する場合は、チタンを主成分としたアルミニウム、ゲルマニウム等の金属酸化物等を微細構造層１２の穴部分に充填して、微細構造層１２を平坦化する平坦化層を形成する。
【００５０】
以降、公知の有機ＥＬ素子の製造方法と同様に、平坦化した微細構造層１２上に、透明電極２０／有機発光層２４／光反射電極２２を材料の積層とパターニングを繰り返して形成する。それらの材料と厚みの一例は、透明電極ＩＺＯ（２００ｎｍ）／ホール輸送層ＴＰＤ（５０ｎｍ）／発光層Ａｌｑ３（５０ｎｍ）／電子注入層ＬｉＦ（１ｎｍ）／光反射電極Ａｌ（７０ｎｍ）である。材料の積層方法は、スパッタ法や真空蒸着などである。
【００５１】
有機発光層２４が外気に触れないように、有機発光層２４などをキャップでカバーする。カバーする際、透明基板１０とキャップで囲まれる部分は不活性ガスを充填することが好ましい。また、キャップの金属電極２２と対向する面に乾燥剤を配置することも好ましい。
【実施例１】
【００５２】
以上のように製造される本発明の有機ＥＬ素子１は、以下の３つの機能により、上記発明の目的の光取り出し構造及び色変換モードを実現している。即ち、
（機能１）透明基板１０の下側（光取り出し側）に微細構造層１２を設けることによる、基板モード制御による光取り出し機能。
（機能２）透明基板１０の上側（透明電極２０側）に微細構造層１２を設け、透明電極２０の屈折率に近い材料で微細構造層を充填して平坦化層を形成する、薄膜（平坦化層）モード制御による光取り出し機能。
（機能３）透明基板１０の上側及び下側の微細構造層１２を、蛍光材料を略一様に分散させて形成することによる、色変換モード及び光取り出し機能。
【００５３】
上記各機能による光取り出し効率は、図６のように見込まれる。図６のグラフは、（０）が機能１〜３ともに持たない有機ＥＬ素子、（１）が機能１のみ備える有機ＥＬ素子、（２）が機能１及び２を備える有機ＥＬ素子、（３）機能３を備える有機ＥＬ素子の光取り出し効率（％）を示している。
【００５４】
本発明の有機ＥＬ素子１は、機能３を備える（３）の有機ＥＬ素子に相当するが、図６により、上記（１）及び／または（２）の機能を有する有機ＥＬ素子より光取り出し効率が高いことがわかる。
【００５５】
また、機能３を備える本発明の有機ＥＬ素子１は、機能（１）及び／または（２）を有する有機ＥＬ素子と異なり色変換モードを備えるため、有機発光層２４の構造を複雑化することなく、比較的安価に所望の色の光を得ることができる。
【００５６】
以上、本発明に係る微細構造を持つ有機ＥＬ素子１について説明したが、本発明の有機ＥＬ素子は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態においては、蛍光材料を分散させた微細構造層１２は透明基板１０の両面に形成されたが、片面のみに形成されてもよい。少なくとも一方の表面に蛍光材料を分散させた微細構造層１２を形成すれば、両面に形成した場合よりも光取り出し効率は落ちるものの、上記光取り出し構造及び色変換モードを備えた本願の有機ＥＬ素子１を製造することが可能である。
【００５７】
蛍光染料及び蛍光顔料の材料の種類は上記例に特に限定されない。所望の色を得るために、蛍光材料は、発光層の材料や組成等による発光色との組み合わせ等により適宜選択することができる。
【００５８】
したがって、透明基板１０の上方と下方の微細構造層１２に、それぞれ別の色の光を放出する蛍光材料を分散させれば、発光層２６の発光色と合わせて３色の光の合成光を有機ＥＬ素子１から取り出すこともできる。従って、青、緑、赤の３色を合成することにより、白色面光源とすることも可能である。
【００５９】
また、発光層２６から放出される光は、蛍光であっても燐光であっても良い。本発明の有機ＥＬ素子１は、発光層２６の発光がいずれの光の場合であっても、図６に示す高い光取り出し効率を達成することができる。
【００６０】
有機ＥＬ素子１はボトムエミッション方式としたが、トップエミッション方式であってもよい。即ち、図１において、基板１０及び／または陽極２０を金属で形成し、透明電極とした陰極側から光を取り出してもよい。有機発光層２４と両電極２０，２２とを透明キャップで封止し、透明キャップに微細構造層および色変換モードを備えてもよい。
【００６１】
その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、ディスプレイ、液晶ディスプレイ用のバックライト、建物内外の照明など、多様な用途に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の微細構造を持つ有機ＥＬ素子の断面図である。
【図２】(a)は蛍光染料を散布した微細構造層の凸部、(ｂ)は蛍光顔料を散布した微細構造層の凸部である。
【図３】(a)は凸部で構成される微細構造層の斜視図、(ｂ)は凸部で構成される微細構造層の断面図、(c)は凹部で構成される微細構造層の斜視図、(ｄ)は凹部で構成される微細構造層の断面図である。
【図４】本発明の微細構造を持つ有機ＥＬ素子が、２色の混合光を放出する際の断面図である。
【図５】従来の有機ＥＬ素子が、２色の混合光を放出する際の断面図である。
【図６】異なる機能をもつ４つの有機ＥＬ素子の光取り出し効率を表すグラフである。
【図７】従来の有機ＥＬ素子内で、発光層から放出される光が散乱する様子を表す模式断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１、１０１：有機ＥＬ素子
１０：透明基板
１２：微細構造層
１４：凸部
１６：蛍光染料
１７：蛍光顔料
２０：透明電極（陽極）
２２：光反射電極（陰極）
２４：有機発光層
２６：発光層
【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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