(57)【要約】【課題】有機ＥＬ素子において所望する発光色の光が良好に取り出される光散乱体構造を提供する。【解決手段】基層１１の上に、多数の突起１２ａを形成する工程と、前記多数の突起１２ａの上に、連続膜１３ｂを形成する工程と、前記連続膜１３ｂの構成材料を流動化させ、前記突起１２ａのそれぞれを当該突起１２ａの形状に沿って被覆する被覆膜１３ａを形成する工程と、によって、光散乱能を有する光散乱体を形成する。【選択図】図３
2008242060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射させた光を散乱させる光散乱能を有する光散乱体を製造する方法であって、
基層の上に多数の突起を形成する工程と、
前記多数の突起の上に、連続膜を形成する工程と、
前記連続膜の構成材料を流動化させ、前記突起のそれぞれを当該突起の形状に沿って被覆する被覆膜を形成する工程と、
を備えた光散乱体の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の光散乱体の製造方法であって、
前記連続膜の構成材料は、前記突起が流動化しない温度で流動化する流動性物質である光散乱体の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の光散乱体の製造方法であって、
前記連続膜の構成材料は、前記基層の表面を形成する物質に対する濡れ性よりも前記突起を構成する物質に対する濡れ性の方が大きい、
光散乱体の製造方法。
【請求項４】
発光素子の製造方法であって、
第１の電極の上面側に、多数の突起からなる第１電荷機能層を形成する工程と、
前記多数の突起の上に、前記突起が流動化しない温度で流動化する流動性物質からなる連続膜を形成する工程と、
前記連続膜を加熱することによって前記流動性物質を流動化させ、前記突起のそれぞれを当該突起の表面に沿って被覆する第２電荷機能層を形成する工程と、
前記第２電荷機能層上に、少なくとも発光層と、第２の電極とを形成する工程と、
を備えた発光素子の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の発光素子の製造方法であって、
前記流動性物質は、前記第２電荷機能層の下地となる下地面を構成する物質に対する濡れ性よりも前記突起を形成する物質に対する濡れ性の方が大きい、
発光素子の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の発光素子の製造方法であって、
前記第１の電極の表面を前記下地面として前記第１電荷機能層を形成する、
発光素子の製造方法。
【請求項７】
入射光を散乱させる光散乱能を有する光散乱体であって、
基層の上に形成されてなる多数の突起と、
前記突起のそれぞれを当該突起の形状に沿って被覆する被覆膜と、
を備えた
光散乱体。
【請求項８】
請求項７に記載の光散乱体であって、
前記被覆膜は、前記突起が流動化しない温度で流動化する流動性物質からなる連続膜を前記突起の上にいったん形成した後、前記連続膜を加熱して流動化させることで形成されてなる、
光散乱体。
【請求項９】
請求項８に記載の光散乱体であって、
前記流動性物質が、前記基層の表面を形成する物質に対する濡れ性よりも前記突起を構成する物質に対する濡れ性の方が大きい、
光散乱体。
【請求項１０】
基板の上に、
第１の電極および第２の電極と、
前記第１および第２の電極との間に介在される発光層と、
を備える発光素子であって、
前記第１と第２の電極のいずれか一方が反射電極であり、
前記第１の電極と前記発光層との間に設けられる突起からなる第１電荷機能層と、
前記突起のそれぞれを当該突起の形状に沿って被覆する第２電荷機能層と、
を備えた発光素子。
【請求項１１】
請求項１０に記載の発光素子であって、
前記第２電荷機能層は、前記突起が流動化しない温度で流動化する流動性物質からなる連続膜を前記突起の上にいったん形成した後、前記連続膜を加熱して流動化させることで形成されてなる発光素子。
【請求項１２】
請求項１１に記載の発光素子であって、
前記流動性物質が、前記第１電荷機能層の下地となる下地面を構成する物質に対する濡れ性よりも前記突起を構成する物質に対する濡れ性の方が大きい物質である、
発光素子。
【請求項１３】
請求項１０に記載の発光素子であって、
前記第１電荷機能層の下地となる下地面は第１の電極の上面である、
発光素子。
【請求項１４】
請求項１０に記載された多数の発光素子と、該発光素子を駆動する駆動手段と、を備えた発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ素子などの発光素子に関し、特に所望の発光色の光を効率的に取り出すための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な有機ＥＬ素子は、少なくとも発光層を含む、有機物からなる一または複数の層が、上部電極と下部電極との間に介在された構造を有する。また、発光層で発光した光の取り出し効率を高めるべく、上部電極と下部電極の間にマイクロキャビティ構造（光共振器構造）を形成することが行われている。すなわち、上部電極と下部電極との間隔を、両電極間で反射する発光層からの光同士が互いに強め合うように調整することにより、発光層で生じた発光を直接光として素子外へ取り出すだけでなく、反射光を増幅させて取り出すようにしている。
【０００３】
また、光の取り出し効率を高める構造として、マイクロレンズ構造が知られている。例えば、特許文献１には、下部電極の表面上に、有機物層の構成物質とは屈折率が異なる無機物質等からなる多数の半球形のマイクロレンズを形成し、発光層から種々の方向に照射される光をこのマイクロレンズによって集光することで光の取り出し効率を高める技術が開示されている。
【０００４】
あるいは、特許文献２および特許文献３には、フォトプロセスを用いて、電極表面に光学散乱体を埋め込んだり、電極の外側にフィルムを貼り付けるなどして光学散乱体を形成する態様が開示されている。
【０００５】
また、特許文献４には、サンドブラスト等の機械的方法や金属膜の結晶成長、あるいはポリマー中に屈折率の異なる微粒子を分散させるなどの手法によって、反射電極表面を粗面化し、光散乱部となる凹凸を設けることで、層界面での全反射を抑制し、光取出電極からの光取り出し効率を向上させる技術が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２３６８３号公報
【特許文献２】特開２００５−６２４００号公報
【特許文献３】特開平８−８３６８８号公報
【特許文献４】特開２００３−３６９６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、マイクロレンズ構造を用いて有機ＥＬ素子を構成する場合、電極間にキャリア輸送や発光に寄与しない材料が存在することになるので、発光効率が低下するという問題がある。また、マイクロレンズは集光を目的として設けられるので、色ずれを抑制するにはそれほど効果的ではない。
【０００８】
さらにいえば、そもそも、光学散乱体を設けることで形成された凹凸面上に、厚みが薄い有機物層を均一に形成することは難しいため、係る光学散乱体を形成することは必ずしも容易ではない。
【０００９】
また、下部電極を粗面化する場合、その上に別途平滑面を形成しないと、リークが発生するため、歩留まり低下が懸念される。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、有機ＥＬ素子などの発光素子に用いられた場合に所望する発光色の光の良好な取り出しを実現する光散乱構造、および、該光散乱構造を有する発光素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の光散乱体の製造方法は、基層の上に、多数の突起を形成する工程と、前記多数の突起の上に、連続膜を形成する工程と、前記連続膜の構成材料を流動化させ、前記突起のそれぞれを当該突起の形状に沿って被覆する被覆膜を形成する工程と、によって、光散乱能を有する光散乱体を形成する。
【００１２】
また本発明の発光素子の製造方法は、第１の電極の上面側に、多数の突起からなる第１電荷機能層を形成する工程と、前記多数の突起の上に、前記突起が流動化しない温度で流動化する流動性物質からなる連続膜を形成する工程と、前記連続膜を加熱することによって前記流動性物質を流動化させ、前記突起のそれぞれを当該突起の表面に沿って被覆する第２電荷機能層を形成する工程と、前記第２電荷機能層上に、少なくとも発光層と、第２の電極とを形成する工程と、によって、発光素子を形成する。
【００１３】
また本発明の光散乱体は、基層の上に形成されてなる多数の突起と、前記突起のそれぞれを当該突起の形状に沿って被覆する被覆膜と、を備える光散乱体である。
【００１４】
また本発明の発光素子は、基板の上に、第１の電極および第２の電極と、前記第１および第２の電極との間に介在される発光層と、を備える発光素子であって、前記第１と第２の電極のいずれか一方が反射電極であり、前記第１の電極と前記発光層との間に設けられる突起からなる第１電荷機能層と、前記突起のそれぞれを当該突起の形状に沿って被覆する第２電荷機能層と、を備える発光素子である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、有機ＥＬ素子などの発光素子に組み込み可能であって、良好な光散乱能を有する光散乱体が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
＜第１の実施の形態＞
＜光散乱体の概要＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光散乱体１０の構造を概略的に示す断面模式図である。図２は、光散乱体１０のより微視的な構造を示す図である。光散乱体１０は、微視的には図２に示すように、それぞれが島状の微小な結晶である突起１２ａと、該突起１２ａをその形状に沿って被覆する被覆膜１３ａと、からなる多数の微小構造体１４が、基層１１の上に配置された構造（以下、「光散乱体構造」と称する）を有する。概略的には図１に示すように、光散乱体１０は、基層１１の上に、多数の突起１２ａからなる非連続層１２と、被覆膜１３ａを含む被覆層１３とが積層された構造を有するとみることができる。なお、被覆層１３の表面は、微視的に見れば微細な凹凸を有している。
【００１７】
このような光散乱体１０は、光散乱体１０の外部から入射し、基層１１で反射した光を散乱させる作用を有する。なお、図１および図２に示す各部の厚みの関係は、あくまで図示の都合上のものであって、実際の光散乱体１０における厚みの関係を反映したものではない。
【００１８】
基層１１は、その上に形成される多数の微小構造体１４を支持することが可能な、機械的および熱的強度を有している材料であれば、使用する材料は限定されるものではない。また、基層１１は、被覆層１３の表面側から光を入射させる態様で光散乱体１０を用いる場合であれば、光を反射するものが好ましい。具体的には、基層１１を構成する材料としては、アルミニウム、銀などの単体金属、またはステンレスなどの合金等、反射特性を有する材料が好適に用いられる。
【００１９】
突起１２ａを構成する物質（突起構成物質）としては、光散乱体に入射させようとする光に対する透過能を有する物質であって、後述する成膜手法を用いることで島状の非連続膜が形成されうる材料を用いる。さらに、突起構成物質として、被覆膜１３ａを形成する際に行われる加熱処理の際に流動化しないものを用いる。具体的には、ＬｉＦ、ＮａＣｌ、ＣｏＢｒ2などの無機塩、ＺｎＳ、ＣｄＳｅ、ＳｎＴｅなどの無機化合物、ＧｅＯ、ＮｉＯ、ＴｉＯ2、ＭｏＯ3、ＷＯなどの無機酸化物、アントラセンなどの縮合炭化水素化合物とそれらの誘導体、チオフェン、ピロール、ピリジン、ヘキサアザトリヘニレンなどの複素芳香環化合物とそれらの誘導体、芳香族アミンの誘導体、およびキノン類の誘導体等があげられる。
【００２０】
突起１２ａの厚みは、基層１１と突起１２ａのそれぞれの構成物質の組み合わせや形成方法によってもその好適な範囲は異なるが、後述の成膜方法で形成する場合であれば、好ましくは１０ｎｍ以下であり、より好ましくは５ｎｍ以下である。一方、突起１２ａの厚みは、光散乱体１０としての機能と、突起１２ａの基層１１に対する被覆を鑑みると、好ましくは０．０１ｎｍ以上、より好ましくは０．１ｎｍ以上である。
【００２１】
被覆膜１３ａは、上述のように個々の突起１２ａを被覆するように形成されている。ただし、被覆層１３全体として見た場合にその表面が平坦であるように被覆するのではなく、図２に示すように、突起１２ａによる凹凸形状に沿った凹凸面が被覆層１３の表面に形成されるように、被覆膜１３ａは突起１２ａを被覆する。
【００２２】
被覆膜１３ａを構成する物質（被覆膜構成物質）としては、光散乱体に入射させようとする光に対する透過能を有する物質であって、被覆膜１３ａを形成する際に行われる加熱処理により流動化する物質（流動性物質）を用いる。ここでいう流動化とは、該流動性物質が固体状態から粘性流体に変化する（変形する）ことをいう。そのためには、室温から加熱温度までの温度範囲での粘度が１０5Ｐａ・ｓ〜１０9Ｐａ・ｓの範囲にあることが好ましい。粘度が高すぎると、所望の変形が起こらず、一方、粘度が低すぎると、変形が進行しすぎてしまい、図２に示すような微小構造体１４が形成されないからである。
【００２３】
また、流動性物質としては、基層１１の表面を形成する材料に対する濡れ性よりも突起構成物質に対する濡れ性の方が大きいものを用いる。これによって、被覆膜１３ａが良好に突起１２ａを被覆して凹凸が形成され易くなる。
【００２４】
具体的には、被覆膜１３ａを構成する流動性物質は、ガラス転移温度を有する有機低分子材料の中から、前記突起構成物質に対する濡れ性が基層表面に対する濡れ性よりも大きい材料を選択するのが好ましい。このような材料としては、ＴＰＤなどの芳香族アミンの誘導体、テトラアリールベンジジン化合物、ヒドラゾン誘導体、カルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、ポリチオフェン、ポリアニリン誘導体、およびヘキサメチルジシラザン等のシラン誘導体等が挙げられる。
【００２５】
被覆膜１３ａの厚みは、基層１１、突起１２ａ、および被覆膜１３ａのそれぞれの構成物質の組み合わせによってその好適な範囲は異なるが、少なくとも突起１２ａの膜厚より厚ければよく、より具体的には１０ｎｍ以上であればよい。また、光散乱効果を好適に得るという観点からは、なるべく薄いことが好ましい。具体的には、１μｍ以下であることが好ましく、１００ｎｍ以下であることがより好ましい。
【００２６】
＜光散乱体の作製＞
上述したように、本実施の形態においては、微小構造体１４を含む光散乱体１０を、基層１１上に非連続膜を構成する島状の突起１２ａを分散形成し、この上に流動性物質からなる連続膜をいったん形成した上で、この積層体を流動性物質が流動化する温度で加熱する加熱処理を行うことにより作製する。図３は、光散乱体１０の作製プロセスを概念的に示す断面模式図である。
【００２７】
まず、図３（ａ）に示すように、基層１１の一方の主面上に、突起１２ａを形成する。これは、例えば、真空蒸着、スパッタ、ＣＶＤ、イオンプレーティング法などの公知の成膜手法のいずれかを用いた基層１１上への成膜を、高さ方向（基層１１の法線方向）の成長厚みが非常に小さい範囲で行うことで実現される。すなわち、基層１１の表面に沿う方向（面内方向）への成長（横方向成長）が起こり、基層１１の表面が突起１２ａの構成物質によって完全に被覆される前に成膜を終了することで、島状の微小突起からなる非連続層１２を容易に形成することが出来る。
【００２８】
次に、突起１２ａが形成された基層１１の上に、例えば真空蒸着、スパッタ、ＣＶＤ、またはイオンプレーティング法などの公知の薄膜形成手法により、流動性物質からなる連続膜１３ｂを形成する（図３（ｂ））。
【００２９】
続いて、得られた連続膜１３ｂを加熱し、その後冷却する。係る加熱を行うと、連続膜１３ｂを形成していた流動性物質のみが流動化する。上述のように、流動性物質は基層１１の表面を形成する材料に対する濡れ性よりも突起構成物質に対する濡れ性の方が大きい材料であるので、流動化した状態では、突起１２ａ同士の間隙を埋めるよりも優先的に、突起１２ａを被覆する。よって、これを冷却することで、個々の突起１２ａを被覆する被覆膜１３ａが形成される。これはいわば、被覆膜１３ａが、加熱処理によって自立的に形成されたものといえる。すなわち、加熱処理を行うことによって、多数の微小構造体１４が、基層１１の上に微細かつランダムに形成された構造の光散乱体１０が形成される（図３（ｃ））。
【００３０】
加熱処理は、積層体において流動性物質のみが流動化する温度で行う。すなわち、加熱温度をＴとすると、（流動性物質の流動化開始温度）≦Ｔ≦（突起構成物質の流動化開始温度）という関係をみたす加熱温度で行う。具体的な値は、突起構成物質や流動性物質によって異なる。流動性物質が、ガラス転移温度を有する材料であれば、（ガラス転移温度−３０℃）〜（ガラス転移温度＋２００℃）の範囲で加熱するのが好ましい。
【００３１】
加熱処理の方法は、特に限定されるものではないが、ヒータープレートに基板を接触させる、加熱された不活性ガス雰囲気に保持する、などの態様によって積層体ごと加熱する手法のほか、赤外線照射、マイクロウエーブ照射などの手法を用いるのが好適である。
【００３２】
加熱処理は、突起構成物質および被覆層構成物質の劣化および変質を抑制するという観点から、酸素のない、もしくは酸素含有量が極めて少ない雰囲気、例えばＮ2、Ａｒなどの不活性ガス雰囲気中で、あるいはこれらの混合雰囲気中で、または真空下で行うことが好ましい。
【００３３】
加熱処理の時間は特に限定されるものではないが、通常、１〜６０分間程度である。１分より短い場合は被覆層構成物質が十分に流動化しない可能性が高く、また、６０分も加熱処理を行えば、突起１２ａを良好に被覆する被覆膜１３ａが生成されることから、それ以上の加熱は不要である。
【００３４】
＜光散乱体の散乱能＞
図４は、加熱処理後の積層体である光散乱体１０に対し外光を入射させた状態で、上面側から光学顕微鏡により該光散乱体１０を観察することで得られる像を例示する図であり、図５は、加熱処理を行っていない積層体を、つまりは図３（ｂ）に示す連続膜１３ｂが形成された時点の積層体を、同様の手法で観察することで得られる像を例示する図である（詳細は実施例１および比較例１参照）。
【００３５】
図４に示すように、加熱処理後の積層体である光散乱体１０の表面においては、（被膜層１３の表面）非常に微細な凹凸が確認される。一方、図５に示すように、加熱処理を行っていない積層体の表面においては、微細な凹凸は非常に少ない。すなわち、加熱処理を行っていない積層体については、外部から光を入射しても、これを散乱させることは非常に小さいが、光散乱体１０は、入射した光を効果的に散乱させる散乱能を有するものであるといえる。従って、光散乱体１０においては、被覆層１３の表面に凹凸が形成されてなることによって、物質自体には加熱処理前と違いがないにもかかわらず、光の散乱が生じていることになる。
【００３６】
以上より、連続膜１３ｂを形成していた流動性物質を加熱処理によって流動化させて表面に多数の微小構造体１４からなる凹凸を有する被膜層１３が形成されるようにすることで、外部からの光を散乱させる散乱能を有する光散乱体１０が得られるといえる。
【００３７】
特に、本実施の形態に係る光散乱体１０は、その上にさらに別の層を形成することが可能であるので、種々の積層構造体に光散乱体１０に相当する光散乱体構造を組み込んで、その散乱能を発揮させることが可能である。例えば、有機ＥＬ素子や無機ＥＬ素子を始めとする、内部に発光源を有する発光素子の内部に該光散乱体構造が組み込まれた場合には、該発光源からの光や電極等からの反射光を効果的に散乱させ、高い取り出し効率で素子外部に導き出させることが可能となる。
【００３８】
以上、説明したように、本実施の形態によれば、基板上への積層体の形成と加熱処理という簡便な処理を行うだけで、良好な光散乱能を有する光散乱体が実現されてなる。
【００３９】
＜第２の実施の形態＞
＜有機ＥＬ素子の構成＞
本実施の形態では、第１の実施の形態に係る光散乱体１０に相当する光散乱体構造を含む有機ＥＬ素子２０について、詳細に説明する。図６は、係る有機ＥＬ素子２０の構成を示す断面模式図である。
【００４０】
有機ＥＬ素子２０は、基板２１の上に形成されてなるものであり、下部電極２２と、第１電荷機能層としてのホール注入層２３と、第２電荷機能層としてのホール輸送層２４と、少なくとも１層の発光層２５と、上部電極２６を備える。なお、本実施の形態においては、下部電極２２が陽極であり、上部電極２６が陰極である場合を例に説明するが、電極の極性はこれに限られるものではなく、下部電極２２が陰極であり、上部電極２６が陽極である有機ＥＬ素子においても、本発明の効果は同様に得ることができる。
【００４１】
有機ＥＬ素子２０においては、下部電極２２と上部電極２６との間に電圧を印加することで、下部電極２２からホール注入層２３およびホール輸送層２４を経て発光層２５に向けて輸送されたホール（正孔）と、上部電極２６から発光層２５へと注入された電子とが発光層２５において再結合し、これによって励起された発光層２５中の有機分子が基底状態に戻る際に、所定の発光波長での発光が生じる。
【００４２】
基板２１は、その上に形成される有機ＥＬ素子２０を保持するに十分な、機械的および熱的強度を有しているものであれば、その材質は限定されない。具体的にはアルミニウム、ステンレス等の金属板、ガラス、ＰＥＴ、ポリプロピレン、アクリルなどの樹脂板などを、基板２１として好適に用いることが出来る。
【００４３】
下部電極２２は、本実施の形態に係る有機ＥＬ素子２０において陽極として作用する電極である。下部電極２２は、グラファイト等の半導体、アルミニウム、バナジウム、鉄、コバルト、ニッケル、タングステン、銀、金、それらの合金等の金属、または酸化スズ、酸化インジウム等の酸化金属物等の導電材料を用いて、スパッタリング法などの公知の薄膜形成方法によって形成するのが好適である。
【００４４】
なお、有機ＥＬ素子２０を上面放射型（トップエミッション型）に構成する場合、下部電極２２において発光層２５からの発光を反射させる必要があることから、下部電極２２には、反射率の高い金属、例えば、Ａｌ、Ａｇまたはこれらの合金を用いて形成する必要がある。
【００４５】
さらに、ホール注入性を高める観点からは、下部電極２２の上に、ＩＴＯやＩＺＯなどの導電性透明体からなる層を積層してもよい。
【００４６】
ホール注入層２３は、微視的にみれば、多数の島状の微小な突起からなる非連続膜である。すなわち、ホール注入層２３は、第１の実施の形態に係る光散乱体１０の非連続層１２と同様の構造を有してなる。ホール注入層２３は、第１の実施の形態に係る光散乱体１０の突起１２ａを形成するのと同様の手法で形成可能である。
【００４７】
一方、ホール輸送層２４は、微視的にみれば、ホール注入層２３を構成する島状の微小な突起のそれぞれを被覆する被覆膜からなる。すなわち、ホール輸送層２４は、第１の実施の形態に係る光散乱体１０の被覆層１３に相当する層であって、その表面は、微視的に見れば微細な凹凸を有してなる凹凸面となっている。ホール輸送層２４は、第１の実施の形態に係る光散乱体１０の被覆膜１３ａを形成するのと同様の手法で形成可能である。
【００４８】
また、これらの対応関係に鑑みれば、ホール注入層２３とホール輸送層２４の下に備わる、下部電極２２、もしくは下部電極２２および基板２１からなる積層体が、光散乱体１０の基層１１に相当する。よって、有機ＥＬ素子２０は、第１の実施の形態に係る光散乱体１０と同様の光散乱体構造、つまりは、それぞれが島状の微小な突起とこれを被覆する被覆膜とからなる多数の微小構造体が基層１１の上に微細かつランダムに形成された構造を、その内部に含むものといえる。
【００４９】
別の見方をすれば、本実施の形態に係る有機ＥＬ素子２０は、電荷注入の役割を担う構成部位に、光散乱体構造としての役割を兼ね備えさせてなるものであるともいえる。
【００５０】
具体的には、基板２１の上に下部電極２２を形成することで得られた基層１１上に、突起１２ａに相当する微小な結晶からなるホール注入層２３を形成した上で、ホール輸送層２４を構成する流動性物質からなる連続膜を形成する。そして、第１の実施形態に係る光散乱体１０を作製する過程で行うものと同様の加熱処理を行って連続膜を形成していた流動性物質を流動化させることで、有機ＥＬ素子２０に第１の実施の形態に係る光散乱体１０と同様の光散乱体構造を得ることが出来る。突起１２ａに相当するホール注入層２３は、下部電極２２で反射された光の進行方向に突出しているため、光散乱体構造は反射光を散乱させることができる。
【００５１】
ホール注入層２３の構成物質としては、発光層２５において発光させようとする光に対して透過能を有する物質であって、陽極である下部電極２２からホール輸送層２４に対しホールを注入できる性質がある材料であり、加熱処理の温度で流動化しないものであれば、無機化合物でも有機化合物でも使用できる。具体的には、無機化合物としては、塩化第二鉄、塩化アルミニウム、塩化ガリウム、塩化インジウム、五塩化アンチモン、五酸化二バナジウム、酸化タングステン、および酸化モリブデン等が挙げられる。また有機化合物としては、アントラセンなどの縮合炭化水素化合物、それらの誘導体、チオフェン、ピロール、ピリジン、ヘキサアザトリフェニレンなどの複素芳香環化合物、それらの誘導体、芳香族アミンの誘導体、キノン類の誘導体、ピラジン誘導体、キノン類、フルオラニル、トリニトロフルオレノン、テトラシアノキノジメタン、ヘキサシアノブタジエン、テトラシアノエチレン、テトラシアノベンゼン、ジメチルテトラシアノキノジメタン、ＤＤＱ、クロラニルなど、および、これらの誘導体があげられる。ただし、無機化合物や有機化合物は、列挙した材料に限られるものではなく、これらを混合して用いる態様であってもよい。
【００５２】
ホール輸送層２４の構成物質としては、発光層２５において発光させようとする光に対して透過能を有する物質であって、ホール注入層２３からホール注入を受けることができる物質であり、加熱処理の温度で流動化する流動化物質であって、さらに、下部電極２２を形成する物質に対する濡れ性よりもホール注入層２３の構成物質に対する濡れ性の方が大きいものを用いる。特に、係る要件を満たす有機化合物が好適に使用される。
【００５３】
具体的には、ホール輸送層２４に用いられる有機化合物としては、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）、４，４’−ビス［Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−ア  ミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）等の芳香族ジアミン化合物、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、イミダゾロン、スチルベン誘導体、ピラゾリン誘導体、テトラヒドロイミダゾール、ポリアリールアルカン、ブタジエン、および４，４’，４”−トリス（Ｎ−（３−メチルフェニル）Ｎ−フェニル  アミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）等のスターバースト芳香族アミン化合物があるが、これらに限定されるものではなく、または混合して用いる態様であってもよい。
【００５４】
発光層２５は、ホールと電子との再結合に基づく有機分子の励起発光を生じさせる層である。発光層２５は、公知の発光性有機化合物を用いて、加熱処理によって微細な凹凸が形成されてなるホール輸送層２４の表面に、例えば真空蒸着法などにより形成することができる。具体的には、アントラセン、ナフタレン、フェナントレン、ピレン、テトラセン、コロネン、クリセン、フルオレセイン、ペリレン、フタロペリレン、ナフタロペリレン、ペリノン、フタロペリノン、ナフタロペリノン、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、アルダジン、ビスベンゾキサゾリン、ビススチリル、ピラジン、ＣＰＤ、オキシン、アミノキノリン、イミン、ジフェニルエチレン、ビニルアントラセン、ジアミノカルバゾール、ピラン、チオピラン、ポリメチン、メロシアニン、イミダゾールキレート化オキシノイド化合物、および、それらの誘導体などの蛍光発光性有機化合物および、イリジウム錯体など燐光発光性有機金属錯体化合物があげられるが、これらに限定されるものではなく、必要に応じてこれらを混合して用いる態様であってもよい。
【００５５】
上部電極２６は、本実施の形態に係る有機ＥＬ素子２０において陰極として作用する電極である。上部電極２６の構成物質は、発光層２５に対し電子注入を行うできるものであれば特に制限は無く、具体的にはアルカリ金属、アルカリ土類金属、スカンジウム、イットリウム、ランタノイド、アルミニウム、亜鉛、錫などの低仕事関数の金属、およびそれらの合金などが好適に用いられる。
【００５６】
さらに必要に応じて、ホール輸送層２４と発光層２５の間に、例えば、第２ホール輸送層、ホールブロッキング層等の１つ以上のホール機能層を挿入しても良い。また、発光層２５と上部電極２６との間に、例えば、電子輸送層、電子ブロッキング層などの電子機能層を、１つ以上挿入してもよい。
【００５７】
また、本実施形態においては、第１電荷機能層をホール注入層に、第２電荷機能層をホール輸送層に設定したが、双方をホール注入層またはホール輸送層としても構わない。
【００５８】
＜光散乱体構造を具備することの効果＞
有機ＥＬ素子２０においては、必ずしもマイクロキャビティー構造となっていなくても、すなわち、下部電極２２と上部電極２６との間に介在される層の厚みの総和が、発光層２５において生じる発光の発光波長に厳密に対応していなくとも、色ずれが抑制されてなり、意図した発光色の光が（所望の発光波長での光が）効率的に取り出されることが、本発明の発明者によって確認されている。
【００５９】
図７ないし図９は、その結果の一例を示す図である。具体的には、基板２１からホール輸送層２４までの構造と上部電極２６とは共通とし、ホール輸送層２４と上部電極２６との間に介在される層の厚みが異なる複数の有機ＥＬ素子２０をＲＧＢ毎に作成し、これら有機ＥＬ素子２０における発光色の色座標をｘｙｚ色度図に示している（詳細は、実施例２ないし実施例４参照）。図７が、発光波長が５８０〜６３０ｎｍの有機ＥＬ素子の場合、つまりは赤色（Ｒ）の光を発する有機ＥＬ素子の場合のｘｙｚ色度図である。図８が、発光波長が５００〜５５０ｎｍの有機ＥＬ素子の場合、つまりは緑色（Ｇ）の光を発する有機ＥＬ素子の場合のｘｙｚ色度図である。図９が、発光波長が４３０〜４８０ｎｍの有機ＥＬ素子の場合、つまりは青色（Ｂ）の光を発する有機ＥＬ素子の場合のｘｙｚ色度図である。各図においては、（×）印が発光波長と電極間の距離とが略等しくなるように膜厚を定めた場合の結果を示している。（○）印がそれよりも膜厚を１０％大きくした場合の結果を示している。（△）印は逆に膜厚を１０％小さくした場合の結果を示している。
【００６０】
また、図１０ないし図１２は、比較のために示す、ホール輸送層２４に凹凸構造を形成するための加熱処理を行わないほかは、上述の場合と同様に発光波長および膜厚を定めて作成した有機ＥＬ素子における発光色の色座標を表すｘｙｚ色度図である（詳細は、比較例２ないし比較例４参照）。図１０が、赤色（Ｒ）の発光を意図した場合（発光波長を５８０〜６３０ｎｍとした場合）のｘｙｚ色度図である。図１１が、緑色（Ｇ）の発光を意図した場合（発光波長を５００〜５５０ｎｍとした場合）のｘｙｚ色度図である。図１２が、青色（Ｂ）の発光を意図した場合（発光波長を４３０〜４８０ｎｍとした場合）の有機ＥＬ素子２０のｘｙｚ色度図である。各図においては、（×）印が発光波長と電極間の距離とが略等しくなるように膜厚を定めた場合の結果を示している。黒丸印がそれよりも膜厚を１０％大きくした場合の結果を示している。黒三角印は逆に膜厚を１０％小さくした場合の結果を示している。
【００６１】
図７ないし図１２をみると、加熱処理を行っていない有機ＥＬ素子においては、膜厚を±１０％変動させた場合の色座標値のばらつき（最大値と最小値の差）はｘ軸方向、ｙ軸方向ともに０．６〜１．０程度である（図１０ないし図１２）のに対して、加熱処理を行って光散乱体構造を形成してなる本実施の形態に係る有機ＥＬ素子２０においては、色座標値のばらつきは最大でも０．４となっている（図７ないし図９）。
【００６２】
すなわち、光散乱体構造を有することで、発光層を含む層の膜厚が発光波長から定まる所望の値からずれていたとしても、そのずれが少なくとも１０％以下であれば、発光色のずれはほとんど生じないことになる。これは、該膜厚が少々ずれていても、発光波長の光についての取り出し効率には、あまり影響がないことを意味している。従って、光散乱体構造を有してなる、本実施の形態に係る有機ＥＬ素子２０は、上下の電極間の距離に対する取り出し効率の依存性が弱く、シビアな膜厚制御をせずとも、所望する発光色の光を好適に取り出すことが出来るものであるといえる。
【００６３】
そして、光散乱体構造の有無によって上述のような結果の相違があるということは、光散乱体構造を備えることで、その上に形成する発光層を含む有機物層について精密な膜厚制御をせずとも、所望する発光色の光が効率的に素子外へと取り出されているということを意味している。これは、所望する発光色で良好に発光する有機ＥＬ素子を、従来よりも高い歩留まりで作製できるということである。
【００６４】
しかも、光散乱体構造がホール注入機能およびホール輸送機能を有しているため、光散乱体構造を有機ＥＬ素子２０に組み込んでも、有機ＥＬ素子２０の発光効率を高く維持することができる。
【００６５】
以上、説明したように、本実施の形態によれば、第１の実施の形態に係る光散乱体と同様の光散乱体構造を組み込むことにより、所望の発光波長の光で良好に発光する有機ＥＬ素子を、歩留まりよく作製することができる。
【００６６】
＜発光装置＞
図１３は、本実施の形態に係る発光装置１０００の等価回路図である。本実施形態の発光装置１０００は、発光素子としての有機ＥＬ素子２０と、電源１００と、駆動素子としての薄膜トランジスタ２００と、を備えた構成を有している。そして、一定の電源電圧Ｖを印加した状態で、薄膜トランジスタ２００のソースに対するゲートの電位を調整することにより、有機ＥＬ素子２０への通電量を調整し、有機ＥＬ素子２０の発光輝度が調整される。なお、発光装置１０００は、発光素子を単数もしくは複数有する照明装置や、発光素子を複数個有する表示装置等、種々の用途に適用可能である。
【００６７】
＜変形例＞
第２の実施の形態においては、下部電極の直上に、光散乱体構造を設ける態様について説明しているが、これに代わり、下地電極の上に別の層が設けられた上で、この層の表面を下地面として、光散乱体構造が形成される態様であってもよい。係る場合でも、第２の実施の形態と同様の効果を得ることが出来る。
【実施例】
【００６８】
（実施例１）
本実施例では、第１の実施の形態に係る光散乱体１０を作製した。まず、ガラス基板上に反射膜となるアルミニウム薄膜をスパッタリング法により３００ｎｍの厚みに形成したものを基層１１として用意した。この基層１１を洗浄・乾燥したのち、真空装置内に配置して、１０-5Ｐａまで減圧したうえで、基層１１上に、突起構成物質として２，３，６，７，１０，１１−ヘキサシアノ−１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレンを用い、０．１ｎｍｓ-1の蒸着速度で厚みが２．５ｎｍとなるまで蒸着した。これにより、多数の島状の突起１２ａからなる非連続層１２を形成した。次に、流動性物質としてα―ＮＰＤを用い、０．２ｎｍｓ-1の蒸着速度で蒸着を行い、３０ｎｍの厚みの連続膜１３ｂを形成した。得られた積層体を、ＩＲランプヒータを用いて基層１１の裏面側から加熱することで、α―ＮＰＤを流動化させた。加熱温度は１７０℃、加熱時間は２０分間とした。加熱後の積層体は、冷却ブロックを用いて２５℃まで冷却した。これにより、表面凹凸のある被覆層１３が形成された。すなわち、光散乱体１０が作製された。
【００６９】
得られた光散乱体１０に対し外光を入射させた状態で、光学顕微鏡により、表面側から観察した。その観察結果が図４に示した像である。図４に示すように、光散乱体１０の表面（被膜層１３の表面）には、非常に微小な凹凸が確認された。
【００７０】
（比較例１）
本比較例では、被覆膜を形成するための加熱処理を行っていない積層体を得た。これを、実施例１に係る光散乱体１０と同様の手法で観察した。その観察結果が図５に示した像である。図５に示すように、比較例１に係る積層体においては、表面はほぼ平坦であることが確認され、凹凸は確認されなかった。
【００７１】
実施例１と比較例１とを比較すると、実施例１に係る光散乱体１０においては、その表面に凹凸が確認されていることから、該凹凸部分で光の散乱が生じているといえるが、比較例１に係る積層体ではほとんど散乱が起こっていないといえる。すなわち、加熱処理によって被覆膜１３ａの表面に凹凸形状を形成することで、良好な光散乱能を有する光散乱体１０が得られることが確認された。
【００７２】
（実施例２）
本実施例では、第２の実施の形態に係る有機ＥＬ素子２０の構造を基本とし、さらに第２ホール輸送層と電子輸送層と電子注入層とを有する有機ＥＬ素子であって、発光波長がそれぞれ５８０〜６３０ｎｍ、５００から５５０ｎｍ、４３０〜４８０ｎｍという３種類の有機ＥＬ素子を９個ずつ作製した。これらは、それぞれ、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の発光を意図したものである。それぞれを、実施例２ａ、実施例２ｂ、実施例２ｃと称することとする。なお、本実施例においては、下部電極２２と上部電極２６は互いに直交するようにそれぞれ６ｍｍ幅の帯状に形成するようにした。すなわち、有効発光面積が３６ｍｍ2の有機ＥＬ素子を作製した。
【００７３】
ホール輸送層２４の形成までは、各実施例とも共通の手順で行った。まず、基板２１としてガラス基板を用意し、その上に、スパッタリング法によりアルミニウム薄膜を形成し、これを周知の方法によりパターニングすることで、陽極として作用する下部電極２２を形成した。
【００７４】
この積層体を洗浄・乾燥したのち、真空装置内に配置して、該装置内を１０-5Ｐａまで減圧したたうえで、該積層体上に、２，３，６，７，１０，１１−ヘキサシアノ−１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレンを０．１ｎｍｓ-1の蒸着速度で厚みが２．５ｎｍとなるまで蒸着した。これにより、多数の突起が分布してなるホール注入層２３を形成した。次に、流動性物質としてα―ＮＰＤを０．２ｎｍｓ-1の蒸着速度で蒸着させて、２５ｎｍの厚みの連続膜を形成した。得られた積層体を、ＩＲランプヒータを用いて、基板２１の裏面側から加熱することで、α―ＮＰＤを流動化させた。加熱温度は１７０℃、加熱時間は２０分間とした。加熱後の積層体は、冷却ブロックを用いて２５℃まで冷却した。これにより、表面凹凸のあるホール輸送層２４が形成された。
【００７５】
［実施例２ａ］
上述のようにホール輸送層２４までが形成された積層体の上に、α―ＮＰＤを０．２ｎｍｓ-1の蒸着速度で蒸着することによって、２７．０ｎｍの厚みの第２ホール輸送層を形成した。さらにこの上に、Ａｌｑ3とＤＣＪＴＢを、それぞれ０．２ｎｍｓ-1、０．００２ｎｍｓ-1の蒸着速度で共蒸着することによって、２５ｎｍの厚みの発光層２５を形成した。さらにこの上に、Ａｌｑ3を０．２ｎｍｓ-1の蒸着速度で蒸着して、２５ｎｍの厚みの電子輸送層を形成した。引き続き、ＬｉＦを０．０１ｎｍｓ-1の蒸着速度で蒸着することにより、０．５ｎｍの厚みの電子注入層を形成した。そして、ＭｇとＡｇとをそれぞれ０．０１ｎｍｓ-1と０．０９ｎｍｓ-1の蒸着速度で共蒸着して、陰極として作用する２０．０ｎｍの厚みの上部電極２６を形成した。これにより、赤色の発光を意図した有機ＥＬ素子が得られた。
【００７６】
［実施例２ｂ］
上述のようにホール輸送層２４までが形成された積層体の上に、α―ＮＰＤを０．２ｎｍｓ-1の蒸着速度で蒸着することによって、１２．０ｎｍの厚みの第２ホール輸送層を形成した。さらにこの上に、Ａｌｑ3とクマリン５４５Ｔを、それぞれ０．２ｎｍｓ-1、０．００２ｎｍｓ−１の蒸着速度で共蒸着することによって、２５ｎｍの厚みの発光層２５を形成した。さらにこの上に、Ａｌｑ3を０．２ｎｍｓ-1の蒸着速度で蒸着して、２５ｎｍの厚みの電子輸送層を形成した。引き続き、ＬｉＦを０．０１ｎｍｓ-1の蒸着速度で蒸着することにより、０．５ｎｍの厚みの電子注入層を形成した。そして、ＭｇとＡｇとをそれぞれ０．０１ｎｍｓ-1と０．０９ｎｍｓ-1の蒸着速度で共蒸着して、陰極として作用する２０．０ｎｍの厚みの上部電極２６を形成した。これにより、緑色の発光を意図した有機ＥＬ素子が得られた。
【００７７】
［実施例２ｃ］
上述のようにホール輸送層２４までが形成された積層体の上に、α―ＮＰＢを０．２ｎｍｓ-1の蒸着速度で蒸着することによって、５．０ｎｍの厚みの第２ホール輸送層を形成した。さらにこの上に、２−ターシャリーブチル―９，１０−ジナフチ−２−イルアントラセンと２，５，８，１１−テトラ−ｔ−ブチルペリレンとを、それぞれ０．２ｎｍｓ-1、０．０１ｎｍｓ-1の蒸着速度で共蒸着することにより、２５ｎｍの厚みの発光層２５を形成した。さらにこの上に、Ａｌｑ3を０．２ｎｍｓ-1の蒸着速度で蒸着して、２５ｎｍの厚みの電子輸送層を形成した。引き続き、ＬｉＦを０．０１ｎｍｓ-1の蒸着速度で蒸着することにより、０．５ｎｍの厚みの電子注入層を形成した。そして、ＭｇとＡｇとをそれぞれ０．０１ｎｍｓ-1と０．０９ｎｍｓ-1の蒸着速度で共蒸着して、陰極として作用する２０ｎｍの厚みの上部電極２６を形成した。これにより、青色の発光を意図した有機ＥＬ素子が得られた。
【００７８】
（実施例３）
加熱処理後に形成する第２ホール輸送層、発光層、電子輸送層、および電子注入層のそれぞれの層厚を１０％減少させたほかは、実施例２ａ、２ｂ、２ｃと同様の処理を行い、発光色が赤色、緑色、青色の３種類の有機ＥＬ素子を得た。
【００７９】
（実施例４）
加熱処理後に形成する第２ホール輸送層、発光層、電子輸送層、および電子注入層のそれぞれの層厚を１０％増加させたほかは、実施例２ａ、２ｂ、２ｃと同様の処理を行い、発光色が赤色、緑色、青色の３種類の有機ＥＬ素子を得た。
【００８０】
（比較例２）
加熱処理を行っていないほかは、実施例２と同じ手順で処理を行い、発光色がそれぞれ赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）という３種類の有機ＥＬ素子を作製した。
【００８１】
（比較例３）
加熱処理を行っていないほかは、実施例３と同じ手順で処理を行い、発光色がそれぞれ赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）という３種類の有機ＥＬ素子を作製した。
【００８２】
（比較例４）
加熱処理を行っていないほかは、実施例４と同じ手順で処理を行い、発光色がそれぞれ赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）という３種類の有機ＥＬ素子を作製した。
【００８３】
（実施例２〜実施例４と比較例２〜比較例４の対比）
実施例２〜実施例４で得られた各有機ＥＬ素子の下部電極と上部電極の間に電圧を印加し、発光層２５における発光を生じさせた。得られた発光の発光色の色座標を表すｘｙｚ色度図が図７ないし図９である。各図においては、（×）印が発光波長と電極間の距離とが略等しくなるように膜厚を定めた場合の結果を示している。（○）印がそれよりも膜厚を１０％大きくした場合の結果を示している。（△）印は逆に膜厚を１０％小さくした場合の結果を示している。
【００８４】
また、比較例２〜比較例４で得られた各有機ＥＬ素子の下部電極と上部電極の間に電圧を印加し、発光層における発光を生じさせた。得られた発光の発光色の色座標を表すｘｙｚ色度図が図１０ないし図１２である。各図においては、（×）印が発光波長と電極間の距離とが略等しくなるように膜厚を定めた場合の結果を示している。黒丸印がそれよりも膜厚を１０％大きくした場合の結果を示している。黒三角印は逆に膜厚を１０％小さくした場合の結果を示している。
【００８５】
図７ないし図９より、実施例２〜実施例４に係る有機ＥＬ素子においては、膜厚を±１０％変動させた場合の、色座標値のずれ（最大値と最小値の差）はｘ軸方向、ｙ軸方向ともに最大でも０．０３であった。一方、比較例２〜比較例４に係る有機ＥＬ素子においては、色座標値のずれがｘ軸方向、ｙ軸方向ともに０．０５〜０．０７程度であった。
【００８６】
すなわち、光散乱体構造を有することで、発光層を含む層の膜厚が発光波長に対応する所望の値からずれていたとしても、そのずれが少なくとも１０％以下であれば、発光色のずれはほとんど生じないことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】第１の実施の形態に係る光散乱体１０の構造を概略的に示す断面模式図である。
【図２】光散乱体１０の微視的な構造を示す図である。
【図３】光散乱体１０の作製プロセスを概念的に示す断面模式図である。
【図４】外光を入射させた状態で、上面側から光散乱体１０を観察することで得られる像を例示する図である。
【図５】連続膜１３ｂが形成された時点の積層体を観察することで得られる像を例示する図である。
【図６】第２の実施の形態に係る有機ＥＬ素子２０の構成を示す断面模式図である。
【図７】実施例２ａ、実施例３、および実施例４に係る赤色の発光を意図した発光素子における発光色の色座標を表すｘｙｚ色度図である。
【図８】実施例２ｂ、実施例３、および実施例４に係る緑色の発光を意図した発光素子における発光色の色座標を表すｘｙｚ色度図である。
【図９】実施例２ｃ、実施例３、および実施例４に係る青色の発光を意図した発光素子における発光色の色座標を表すｘｙｚ色度図である。
【図１０】比較例２ａ、比較例３、および比較例４に係る赤色の発光を意図した発光素子における発光色の色座標を表すｘｙｚ色度図である。
【図１１】比較例２ｂ、比較例３、および比較例４に係る緑色の発光を意図した発光素子における発光色の色座標を表すｘｙｚ色度図である。
【図１２】比較例２ｃ、比較例３、および比較例４に係る青色の発光を意図した発光素子における発光色の色座標を表すｘｙｚ色度図である。
【図１３】本実施の形態に係る発光装置１０００の等価回路図である。
【符号の説明】
【００８８】
１０  光散乱体
１１  基層
１２  非連続層
１２ａ  突起
１３  被覆層
１３ａ  被覆膜
１３ｂ  連続膜
１４  微小構造体
２０  有機ＥＬ素子
２１  基板
２２  下部電極
２３  ホール注入層（第１電荷機能層）
２４  ホール輸送層（第２電荷機能層）
２５  発光層
２６  上部電極
【図１】
2008242060.tif 000003
【図２】
2008242060.tif 000004
【図３】
2008242060.tif 000005
【図６】
2008242060.tif 000006
【図７】
2008242060.tif 000007
【図８】
2008242060.tif 000008
【図９】
2008242060.tif 000009
【図１０】
2008242060.tif 000010
【図１１】
2008242060.tif 000011
【図１２】
2008242060.tif 000012
【図１３】
2008242060.tif 000013
【図４】
2008242060.tif 000014
【図５】
2008242060.tif 000015