(57)【要約】【課題】有機電界発光素子の内部における光の消失を抑制し、高い光取り出し効率を示すことができる有機電界発光素子の提供。【解決手段】少なくとも一方が透明な２つの電極間に有機発光層が設けられることにより形成される有機電界発光素子において、有機発光層から見て透明電極が設けられている側の透明電極の外側に透明基板が積層されると共に、この透明基板の屈折率Ｘより大きく、かつ、透明電極の屈折率Ｙより小さい屈折率を有する中間層が、透明電極と透明基板との間に形成されている。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方が透明な２つの電極間に有機発光層が設けられることにより形成される有機電界発光素子において、有機発光層から見て透明電極が設けられている側の透明電極の外側に透明基板が積層されると共に、この透明基板の屈折率Ｘより大きく、かつ、透明電極の屈折率Ｙより小さい屈折率を有する中間層が、透明電極と透明基板との間に形成されていることを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項２】
上記中間層が、透明電極の屈折率Ｙと同等の屈折率を有し、かつ、平均粒径１００ｎｍ以下である粒子と、透明電極の屈折率Ｙより小さい屈折率を有し、かつ、平均粒径１００ｎｍ以下である粒子とを結合した混合層である請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項３】
上記中間層が、透明電極用材料を含む層である請求項１または２に記載の有機電界発光素子。
【請求項４】
上記中間層が、平均凸部間隔１００ｎｍ以下となるように透明基板の材料によって形成された凹凸の凹部に透明電極の屈折率Ｙと同等の屈折率を有する材料が充填されてなる混合層である請求項１に記載の有機電界発光素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フラットパネルディスプレイ、液晶表示機用バックライトや、照明用光源等に用いることのできる有機電界発光素子に関し、詳しくは、高い光取り出し効率を示す有機電界発光素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
フラットパネルディスプレイ、液晶表示器用バックライトや照明用の光源としての発光体は、フラットパネルディスプレイの薄型化、液晶表示器を備える電子機器の小型化・薄型化のため、あるいは形状の自由化等のために、薄く軽量であることが近年特に要求されるようになっている。
【０００３】
ところで、有機電界発光素子が低電圧で高輝度に発光することは、イーストマン・コダック社のＣ．Ｗ．Ｔａｎｇらが、電極間に二層の薄膜を積層した構成の素子により、初めて明らかにした（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，５１，１２，９１３（１９８７））。この発表以降、有機電界発光素子は、電池等の１０Ｖ程度の低電圧で１００〜１０００００ｃｄ／ｍ２程度の高輝度の発光が可能なこと、蛍光物質の選択により多数の色調での発光が可能であること、非常に薄い面発光体として使用可能なこと等の理由により、産業界においても注目され、近年、実用化を目指した開発研究が精力的に試みられている。
【０００４】
具体的な有機電界発光素子の構成は、陽極／有機発光層／陰極の構成が基本であるが、その他、例えば、陽極／ホール輸送層／有機発光層／電子輸送層／陰極、陽極／ホール注入層／ホール輸送層／有機発光層／電子輸送層／陰極、陽極／ホール注入層／有機発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極、陽極／ホール注入層／有機発光層／電子注入層／陰極等、の様々な改良が加えられた構成の素子が知られている。
【０００５】
上記有機電界発光素子は、通常、陽極または陰極を透明電極とし、この透明電極側に透明基板を積層した構成で使用される。そして、有機発光層で発生した光は、透明電極および透明基板を通して外部に届くことになる。しかし現段階の有機電界発光素子では、発光層、透明電極あるいは透明基板の内部を光が導波して側部から漏れていったり、透明電極と透明基板との間や透明基板と空気との間に存在する屈折率差によって全反射が起こる等の理由によって、発光層で発生した光の全てが素子の外部へ取り出せず、光の取り出し効率があまり多くないのが現状である。有機電界発光素子のさらなる普及のためには、この光の取り出し効率を高めることが必要である。
【０００６】
光の取り出し効率について理論的に解析する。まず、発光層の内部で発生した光が素子の外側へ取り出される取り出し率ηは、古典光学の法則によって、屈折率ｎの媒体中から屈折率１．００である空気中に出射される光の全反射の臨界角θｃで決定される。屈折率の法則から、この臨界角θｃは次式（１）で与えられる。
【０００７】
【数１】
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【０００８】
一方、取り出し率ηは、屈折率ｎの媒体から空気中へ通過する光量と発光層で発生した全光量（媒体と空気の界面とで全反射される光量と空気中へ通過する光量の和）との比から、次式（２）で求められる。
【０００９】
【数２】
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【００１０】
なお、媒体の屈折率ｎが１．５より大きい場合には次の近似式（３）を用いることができるが、媒体の屈折率ｎが１．００に極めて近い場合は上記式（２）を用いる必要がある。
【００１１】
【数３】
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【００１２】
ここで、古典光学においては、発光素子、特に有機電界発光素子の発光層や透明電極（透明導電膜）の厚みが光の波長より小さいので無視することとし、透明基板の屈折率が主として取り出し率ηに寄与するという取扱いをしてきた。一般的なガラスの屈折率ｎは１．５〜１．６程度であるので、ガラス基板を用いた有機電界発光素子の光の取り出し率ηは、上記（３）式によれば約０．２（２０％）となる。すなわち、残りの約８０％はガラス基板と空気の界面の全反射によって、外部に取り出されることなく導波光として消失していることとなる。特に、ガラス基板が平坦な表面を有する場合に、光の消失が顕著となる。
【００１３】
また、上記取扱いでは、透明電極（透明導電膜）の厚みが非常に薄いと言うことで近似的に無視しているが、実際は、透明基板と導電膜との間の屈折率差による全反射も存在し、このため導電膜内部や有機発光層内部を導波する光も少なからず存在する。例えば、プリンストン大学のＬｕ等は、導電膜と有機発光層内部を導波する光が約４５％も存在すると述べている（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，７８，１３，１９２７（２００１））。
【００１４】
このように、有機電界発光素子の発光層で発生した光のうち、素子外部の大気中へと取り出せる光の割合（光取り出し効率）は低く、この現象は有機電界発光素子の各構成部材それぞれにおいて問題となっている。光取り出し効率を高めるため、密集した突起部を有する光学フィルムを基板表面に設け、基板と空気の界面での全反射を抑制する技術が知られている（例えば、特許文献１）。しかし、素子内部、すなわち透明導電膜や有機発光層内部での光の導波による消失を妨げようとする試みはなされていなかった。
【００１５】
【特許文献１】
特開２００２−１２２７０２号公報（第２〜３頁）
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明では、特に、有機電界発光素子の内部における光の消失を抑制し、高い光取り出し効率を示すことができる有機電界発光素子の提供を課題として掲げた。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る有機電界発光素子は、少なくとも一方が透明な２つの電極間に有機発光層が設けられることにより形成される有機電界発光素子において、有機発光層から見て透明電極が設けられている側の透明電極の外側に透明基板が積層されると共に、この透明基板の屈折率Ｘより大きく、かつ、透明電極の屈折率Ｙより小さい屈折率を有する中間層が、透明電極と透明基板との間に形成されているところに要旨を有する。この中間層の存在によって、透明電極と透明基板との間で全反射する光の量を低減させることができるので、光取り出し効率を高めることができた。
【００１８】
本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に係る有機電界発光素子において、上記中間層が、透明電極の屈折率Ｙと同等の屈折率を有し、かつ、平均粒径１００ｎｍ以下である粒子と、透明電極の屈折率Ｙより小さい屈折率を有し、かつ、平均粒径１００ｎｍ以下である粒子とを結合した混合層である構成である。このような微細粒子であれば光の散乱を起こさず、光取り出し効率を高めることができる。
【００１９】
本発明の請求項３に係る発明は、請求項１または２に係る有機電界発光素子において、上記中間層が透明電極用材料を含む層である構成のものである。このような層としては、例えば、インジウム系酸化物にフッ素をドーピングした薄膜等が挙げられる。
【００２０】
本発明の請求項４に係る発明は、請求項１に係る有機電界発光素子において、上記中間層が、平均凸部間隔１００ｎｍ以下となるように透明基板の材料によって形成された凹凸の凹部に透明電極の屈折率Ｙと同等の屈折率を有する材料が充填されてなる混合層であるところに要旨を有する。このような中間層を透明基板の透明電極側表面に設けることにより、光取り出し効率向上効果を発揮することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の有機電界発光素子を、以下図面を用いて説明する。図１には本発明の有機電界発光素子１の一例の断面図を示した。この有機電界発光素子１は、透明基板１０の片側の表面に透明導電膜からなる陽極１１、ホール輸送層１２、有機発光層１３、電子輸送層１４および陰極１５がこの順に積層されており、透明基板１０と陽極１１の間に、中間層１８が形成されている。なお、図１に示した構成は、有機電界発光素子の基本的な構成であり、公知の他の層が付加されていても構わない。また、上記有機電界発光素子１では、陽極１１が透明導電膜からなる透明電極である構成を示したが、陰極１５を透明電極としてもよい。
【００２２】
中間層１８は、透明基板１０の屈折率Ｘより大きく、かつ、陽極１１（透明電極）の屈折率Ｙより小さい屈折率を有する必要がある。中間層１８がこのような屈折率を有するため、有機発光層１３で発生した光が中間層１８を通過するときに屈折して透明基板１０に対して全反射してしまう入射角よりも小さい入射角に変わり、透明基板１０へ入射する光が増大する。これにより、透明基板１０を通過する光量が多くなり、光取り出し効率が向上するのである。
【００２３】
具体的な中間層１８の構成の一例としては、透明電極１１の屈折率Ｙと同等の屈折率を有し、かつ、平均粒径１００ｎｍ以下である粒子（Ｉ）と、透明電極１１の屈折率Ｙより小さい屈折率を有し、かつ、平均粒径１００ｎｍ以下である粒子（ＩＩ）とを結合した混合層である構成が挙げられる。上記粒子（Ｉ）と粒子（ＩＩ）とを混合することにより、透明基板１０の屈折率Ｘより大きく、かつ、陽極１１（透明電極）の屈折率Ｙより小さい屈折率を有する中間層１８を簡単に形成することができる。
【００２４】
粒子（Ｉ）と粒子（ＩＩ）は、いずれも平均粒径が１００ｎｍ以下でなければならない。平均粒径が、光学波長オーダーである１００ｎｍを超える粒子では、光を散乱させてしまい、本発明の目的を達成することが困難だからである。また、光取り出し効率の観点から、これらの粒子は透明であることが好ましく、具体的には透過率が７０％以上が好ましい。
【００２５】
粒子（Ｉ）は、透明電極の屈折率Ｙと同等の屈折率を有していればよい。ここで、「同等」とは、透明電極の屈折率Ｙ±０．３の範囲にあることを意味する。陽極１１（透明電極）として一般的なＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）の屈折率は２．０であるので、このＩＴＯ膜を陽極１１に用いる場合は、粒子（Ｉ）として屈折率が１．７〜２．３のものを用いる。粒子（ＩＩ）は、透明電極の屈折率Ｙよりも小さければよいが、中間層の屈折率を適切に調整するためには、粒子（Ｉ）より屈折率の小さいものを選択することが好ましい。
【００２６】
具体的には、粒子（Ｉ）としては、酸化亜鉛（屈折率；約２前後）、酸化チタン（屈折率；約２．６前後）、ＺｎＯ・Ｓｂ２Ｏ５（屈折率１．７）等が代表的なものとして挙げられるが、酸化スズ、アンチモン系複合酸化物、酸化ジルコニア等も利用可能である。低屈折率粒子（ＩＩ）としては、シリカ（屈折率；約１．５前後）、低屈折率ガラス等を用いることができる。
【００２７】
このように、異なる屈折率を有する粒子（Ｉ）と（ＩＩ）を混合することによって、種々の屈折率を有する中間層１８を形成することができる。具体的な層形成法としては、粒子（Ｉ）と（ＩＩ）が含まれたゾルやスラリー（水分散体等）等を用いて、スピンコート、ディップコート等の公知の方法で透明基板１０の表面に塗布して乾燥（または焼成）する方法が簡便であり、これにより、粒子（Ｉ）と（ＩＩ）が結合した構成の中間層１８を得ることができる。粒子（Ｉ）と粒子（ＩＩ）の混合比は、得られる粒子混合層の屈折率が、透明基板１０の屈折率Ｘより大きく、かつ、陽極１１（透明電極）の屈折率Ｙより小さい屈折率を有するようになれば、特に限定されない。
【００２８】
中間層１８としては、陽極１１（透明導電膜）を形成する材料を含む層であっても良い。ただし、陽極１１よりも屈折率が小さくなければならないので、例えば、透明導電膜形成材料であるインジウム系酸化物に、フッ素をドーピングした薄膜等からなる層が好ましい。インジウム系酸化物としては、ＩＯ、ＩＴＯ、ＩＺＯ（インジウム−亜鉛酸化物）等が挙げられるが、このインジウム系酸化物の層を形成する際に、フッ素をドーピングすることにより、陽極１１よりも屈折率が小さい中間層１８を形成することができる。フッ素のドーピング量が１質量％以上であれば、通常のインジウム系酸化物のみからなる透明導電膜（陽極；屈折率１．８〜２．１）よりも低い屈折率の中間層１８を形成することができる。なお、フッ素のドーピング量をインジウムに対して２０質量％以下にすると、陽極１１の導電性を高める作用を有するため好ましいが、光取り出し効率の観点からは、中間層の屈折率が透明基板の屈折率Ｘより大きくなる範囲のドーピング量であればよく、中間層におけるフッ素のドーピング量の上限は特に限定されない。
【００２９】
このようなフッ素ドーピング中間層１８は、膜形成の際に、アルゴンスパッタガス中にＣＦ４やＡｒＦ等のフッ素含有ガスを導入したり、インジウム系酸化物のターゲット上にＩｎＦ３のペレットを置いてスパッタリングする等の手法により形成できる。なお、ドーピング濃度は、各ガスの流量分率やペレットの量で調節することができ、最終的な膜の組成は、ＥＳＣＡ、ＥＰＭＡ等の膜の組成分析によって同定することができる。
【００３０】
また、透明基板１０の透明電極１１側の表面層の屈折率を変化させることにより中間層１８として機能させてもよい。具体的には、透明基板１０の透明電極１１側の表面に平均凸部間隔１００ｎｍ以下となるように微細な凹凸を多数形成し、この凹部に、透明電極１１の屈折率Ｙと同等の屈折率を有する材料を充填してなる混合層である。この混合層は、凸部は透明基板形成材料からなり、凹部には透明電極１１と同等の屈折率を有する材料が充填されており、かつ、この凹凸は、隣接する凸部同士の間隔が光学波長オーダーである１００ｎｍ以下のピッチで形成されているので、結果として、透明基板１０の屈折率Ｘと透明電極１１の屈折率Ｙの間の屈折率（Ｙ超〜Ｘ未満）を有する層となる。よって、透明電極１１内部を通過した光は、透明基板１０表面に形成されたこの混合層によって屈折して、透明基板１０に対して全反射してしまう入射角よりも小さい入射角に変わり、透明基板１０へ入射する光が増大する。このため、透明基板１０を通過する光量が多くなり、光取り出し効率が向上するのである。
【００３１】
透明基板１０表面の凹部に充填される材料としては、透明電極１１と同等の屈折率を有する材料であれば特に限定されない。なお、「同等」の意味は前記した意味と同じである。微細凹部は、フッ酸等に透明基板１０を浸漬し、その表面を粗面化させる等の方法で形成することができ、この微細凹部内に、シリカやＺｎＯ・Ｓｂ２Ｏ５等のゾルをコーティングし焼成する等の手法で、上記混合層を形成することができる。この層は、透明でなくてもよいが、光取り出し効率の観点からは、透過率７０％以上にすることが好ましい。
【００３２】
以下、本発明の有機電界発光素子を構成する各部材について説明するが、有機発光層の内容および構成に関しては、従来から有機電界発光素子に使用されているものをそのまま使用することができる。
【００３３】
透明基板１０としては、ソーダライムガラス、無アルカリガラス等の透明ガラス板や、アクリル系、ポリエステル系、シクロオレフィン系、オレフィン系、カーボネート系、ナイロン系、フッ素系、シリコーン系等の各種樹脂の透明プラスチック板等を用いることができる。透明基板１０は、光透過性であればよく、無色透明の他に、多少着色されている透明素材も使用可能である。また、用途に応じて光散乱能を有するものであってもよく、この場合は、基板内部に基板母材と屈折率の異なる粒子・粉体・気泡等を含有させるとよい。
【００３４】
透明基板１０の屈折率は、特に限定されないが１．６以上が好ましい。透明電極１１と透明基板１０との屈折率の差が大きいと、前記中間層を設けても、透明電極１１と透明基板１０の界面で全反射が起こり得るが、透明基板１０の屈折率が１．６以上であれば全反射が低減されるため、透明電極１１内で失われる光の分率を低減させることができる。屈折率を１．６以上にするには、ガラス中に、アンチモン、亜鉛、ジルコニウム、タンタル、タングステン、鉛等を含有させて高屈折率化する方法や、塩素、臭素、ヨウ素、イオウ等を樹脂中に配合または導入してプラスチック板を高屈折率化する方法等が採用可能である。
【００３５】
有機電界発光素子は通常２枚の基板に挟まれて構成され、光取り出し側の基板を上記透明基板１０とすれば、もう一方の基板は不透明であっても構わない。
【００３６】
陽極（透明電極）１１は、素子中にホールを注入するための電極であり、仕事関数の大きい金属・合金・電気伝導性化合物、あるいはこれらの混合物からなる電極材料を用いることが好ましく、仕事関数が４ｅＶ以上の物質を用いることが好ましい。具体的には、Ａｕ等の金属、ＣｕＩ、ＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、ＩＺＯ（インジウム−亜鉛酸化物）等の導電性材料が挙げられる。これらの電極材料の薄膜を、真空蒸着法やスパッタリング法等の手法で、透明基板１０の表面に形成すれば、陽極（透明電極）１１が形成できる。
【００３７】
光の取り出し効率を高めるためには、陽極１１の光透過率は７０％以上にすることが好ましい。また、陽極１１のシート抵抗は数百Ω／□とすることが好ましく、より好ましくは１００Ω／□以下である。陽極１１の厚さは特に限定されず、電極材料に応じて適宜変更可能であるが、シート抵抗等の特性を上記好ましい範囲に設定するには５００ｎｍ以下が好ましい。より好ましい厚みの範囲は１０〜２００ｎｍである。
【００３８】
陰極１５は、有機発光層１３中に電子を注入するための電極であり、仕事関数の小さい金属・合金・電気伝導性化合物、あるいはこれらの混合物からなる電極材料を用いることが好ましく、仕事関数が５ｅＶ以下の物質を用いることが好ましい。このような陰極材料としては、アルカリ金属、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ金属の酸化物、アルカリ土類金属、希土類等、およびこれらと他の金属との合金等が挙げられる。より具体的には、例えば、Ｎａ、Ｎａ−Ｋ合金、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｍｇ−Ａｇ混合物、Ｍｇ−Ｉ混合物、Ａｌ−Ｌｉ合金、Ａｌ−ＬｉＦ混合物等が挙げられる。また、ＡｌやＡｌ−Ａｌ２Ｏ３混合物等も使用可能である。さらに、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ金属の酸化物または他の金属酸化物を、陰極１５の下地層として用い、前記仕事関数が５ｅＶ以下の陰極材料（あるいはこれらを含有する合金材）を１層以上積層することで、陰極１５を形成してもよい。例えば、アルカリ金属／Ａｌの積層体、アルカリ金属のハロゲン化物（下地層）／アルカリ土類金属／Ａｌの積層体、Ａｌ２Ｏ３／Ａｌの積層体等を陰極として用いることもできる。なお、ＩＴＯやＩＺＯ等の透明電極材料で陰極１５を形成し、陰極１５側から光を取り出す構成としてもよい。
【００３９】
上記陰極材料を真空蒸着法やスパッタリング法等の手法で薄膜状態にすることで陰極１５を得ることができる。陽極１１側のみから光を取り出す構成の有機電界発光素子においては、有機発光層１３で発生した光を陽極１１側に反射することが光取り出し効率向上のために好ましいので、陰極１５の光透過率を１０％以下とすることが好ましい。
【００４０】
陰極１５の厚さは特に限定されず、通常、５００ｎｍ以下である。光透過率を１０％以下に制御するには、電極材料にもよるが１００〜２００ｎｍとするのが好ましい。また、陰極１５を蒸着法等で形成する際に、蒸着源からの輻射熱が素子部材に与える悪影響を抑制する必要があるときには、陰極１５をさらに薄く、５０〜１００ｎｍにするか、蒸着速度を大きくすることが推奨される。また、発光面積が広い素子の場合、短絡による発光停止というトラブルが生じ易くなるが、陰極１５の厚みを一層薄く、例えば２５〜５０ｎｍレベルにすると、短絡部分の陰極金属が短絡時の刺激によって除去されてしまうので、短絡部分のみが光らないオープンモードとなって、発光部分全体が発光停止状態となるのを防ぐことができる。なお、陰極１５側から光を取り出す構成の有機電界発光素子であれば陰極１５の光透過率を７０％以上にするとよい。また、陰極１５の上に、さらに、Ａｌ等の金属をスパッタリング法等で積層したり、フッ素系化合物、フッ素系ポリマー、その他の有機化合物やポリマー等を、スパ他リング、ＣＶＤ、プラズマ重合、塗布→紫外線硬化または熱硬化等、公知の方法で積層してもよい。
【００４１】
ホール輸送層１２を構成するホール輸送材料としては、ホールを輸送する能力を有し、陽極１１からのホール注入効果を有すると共に、発光層１３または発光材料に対して優れたホール注入効果を有し、電子のホール輸送層への移動を防止することができ、かつ薄膜形成能力に優れた化合物が用いられる。
【００４２】
具体的には、フタロシアニン誘導体、ナフタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、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）や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、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）等の有機化合物や、ポリビニルカルバゾール、ポリシラン、ポリエチレンジオキサイドチオフェン（ＰＥＤＯＴ）等の導電性高分子等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００４３】
有機発光層１３には、公知の発光性有機物質がいずれも任意に使用可能である。具体的には、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、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、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、１−アリール−２，５−ジ（２−チエニル）ピロール誘導体、ピラン、キナクリドン、ルブレン、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、これらの発光性化合物を分子内に含んでいる化合物も利用可能である。さらに、これらの蛍光色素由来の化合物のみならず、三重項状態からの燐光発光が可能な材料やこのような基を分子内に含んでいる化合物も用いることができる。
【００４４】
電子輸送層１４を構成する電子輸送材料としては、電子を輸送する能力を有し、陰極１５からの電子注入効果を有すると共に、発光層１３または発光材料に対して優れた電子注入効果を有し、ホールの電子輸送層への移動を防止することができ、かつ薄膜形成能力に優れた化合物が用いられる。
【００４５】
具体的には、フルオレン、バソフェナントロリン、バソクプロイン、アントラキノジメタン、ジフェノキノン、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、アントラキノジメタン等の化合物や、これらの骨格を分子内に有する化合物、金属錯体化合物または含窒素５員環化合物等が使用可能である。
【００４６】
上記金属錯体化合物の具体例としては、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム、トリス（２−メチル−８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）ガリウム、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナート）ベリリウム、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナート）亜鉛、ビス（２−メチル−８−キノリナート）（ｏ−クレゾラート）ガリウム、ビス（２−メチル−８−キノリナート）（１−ナフトラート）アルミニウム等があるが、これらに限定されるものではない。
【００４７】
また含窒素５員環化合物としては、オキサゾール、チアゾール、オキサジアゾール、チアジアゾール、トリアゾール等の誘導体が好ましい。具体的には、２，５−ビス（１−フェニル）−１，３，４−オキサゾール、２，５−ビス（１−フェニル）−１，３，４−チアゾール、２，５−ビス（１−フェニル）−１，３，４−オキサジアゾール、２−（４’−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−５−（４”−ビフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール、２，５−ビス（１−フェニル）−１，３，４−オキサゾール、２，５−ビス（１−ナフチル）−１，３，４−オキサジアゾール、１，４−ビス［２−（５−フェニルチアゾリル）］ベンゼン、２，５−ビス（１−ナフチル）−１，３，４−トリアゾール、３−（４−ビフェニルイル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００４８】
さらに、電子輸送材料として、ポリマー有機電界発光素子に用いられるポリマー材料も使用できる。例えば、ポリパラフェニレンおよびその誘導体、フルオレンおよびその誘導体等である。
【００４９】
上記例示した電気輸送材料から形成された電子輸送層１４は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類等がドープされたものであってもよく、例えば、セシウムをバソフェナントロリンにモル比１：１の割合でドープしたものが例示される。
【００５０】
以上説明した有機電界発光素子の構成部材を公知の方法で組み合わせることによって本発明の有機電界発光素子が得られるが、当分野で公知のその他の構成部材、例えば、封止板（基板）、光散乱層、マイクロレンズ、プリズム等を付加しても構わない。
【００５１】
【実施例】
以下実施例によって本発明をさらに詳述するが、下記実施例は本発明を制限するものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施することは、全て本発明に含まれる。
【００５２】
実施例１
図１に示す構成の有機電界発光素子１を作製するに当たり、まず、ＺｎＯ粒子（堺化学社製「超微粒子酸化亜鉛」；平均粒径４０ｎｍ；屈折率２．０）とシリカ粒子（日産化学社製「スノーテックスＸＳ」；平均粒径４ｎｍ；屈折率１．４６）とを１：４（質量比）で混合して塗布溶液を調製した。続いて、厚み０．７ｍｍのガラス板（屈折率１．４６）からなる透明基板１０の表面に、前記塗布溶液をコーティングし、３００℃で焼成したところ、屈折率１．５９の中間層１８が形成された。さらにその上に、ＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）をスパッタリングして、シート抵抗７Ω／□、屈折率２．０の陽極１１を形成した。これを、アセトン、純水、イソプロピルアルコールでそれぞれ１５分ずつ超音波洗浄した後、乾燥し、さらにＵＶオゾン洗浄を行った。
【００５３】
続いて、上記積層物を真空蒸着装置にセットし、１．３３×１０−４Ｐａの減圧下、４，４’−ビス［Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（以下、α−ＮＰＤと略す；（株）同仁化学研究所製）を、蒸着速度１〜２Å／ｓで蒸着し、陽極１１の上に４００Å厚のホール輸送層１２を形成した。次に、このホール輸送層１２の上に、緑色発光層として、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム錯体（以下、Ａｌｑ３と略す）を蒸着速度１〜２Å／ｓで蒸着し、６００Å厚の有機発光層１３を形成した。
【００５４】
さらに、有機発光層１３の上に、ＬｉＦ（高純度化学社製）を０．５ｎｍ蒸着して電子輸送層１４を設け、最後にＡｌを蒸着速度１０Å／ｓで１０００Å厚に蒸着することによって陰極１５を形成した。この積層体を、大気にふれさせないように、露点−７６℃以下のドライ窒素雰囲気のグローブボックスに搬送した。別途、吸水剤として酸化バリウム粉末を通気性袋に装填したものを用意しておき、ガラス製封止板に粘着剤で貼り付けた。この貼付面側のガラス製封止板の外周部に紫外線硬化性樹脂からなるシール材を塗布し、グローブボックス内で、ガラス製封止板と前記積層体とを重ね合わせてＵＶを照射し、シール材を硬化させることによって、中間層１８を有する有機電界発光素子１を得た。
【００５５】
実施例２
実施例１で用いたものと同じガラス板の上に、ＲＦ５０Ｗ、ガラス板温度２００℃、ガス（アルゴンとＣＦ４との混合ガス）の圧力１．０Ｐａとし、ＲＦスパッタリングによって、フッ素を１０％ドープした酸化インジウム（ＩＯ；屈折率１．６）膜を１００ｎｍ厚で形成し、中間層１８を作成した。後は、陽極形成工程からシールまで実施例１と同様にして、中間層１８を有する有機電界発光素子２を得た。
【００５６】
実施例３
実施例１で用いたものと同じガラス板をフッ酸に浸漬し、表面を粗面化して多孔質化した。ＺｎＯ・Ｓｂ２Ｏ５（日産化学社製「セルナックスＣＸ−Ｚ３００Ｍ−１Ｆ」；屈折率１．７）をコーティングした後、焼成して、多孔質ガラスを閉孔した。これにより、表面に中間層を有する透明基板が得られた。後は、陽極形成工程からグローブボックス内でのシールまで実施例１と同様にして、中間層を有する有機電界発光素子３を得た。
【００５７】
比較例
実施例１において、中間層１８を形成することなく、ガラス板（透明基板１０）の上に直接陽極１１を形成したこと以外は、実施例１と同様にして、中間層を有さない有機電界発光素子を得た。
【００５８】
各実施例および比較例で得られた有機電界発光素子を電源（ＫＥＩＴＨＬＥＹ２３６モデル）に接続し、６Ｖを印加して、正面輝度を色彩輝度計（ミノルタ社製「ＬＳ−１１０」）で測定した。比較例で得られた素子の正面輝度を１．００としたときの各実施例の素子の相対輝度を求め、表１に示した。実施例の素子は、比較例の素子に比べて、正面輝度が高くなっており、光取り出し効率が向上していることが確認できた。
【００５９】
【表１】
2004134158.tif 000006
【００６０】
【発明の効果】
本発明の有機電界発光素子は以上のように構成されており、透明基板の屈折率と透明電極の屈折率との間の屈折率を有する中間層を設けて、透明基板に対して全反射してしまう光の量を減らすことができたので、有機発光層で発生した光を有機電界発光素子の外部へ高効率に取り出すことが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機電界発光素子の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】１　有機電界発光素子１０　透明基板１１　陽極１２　ホール輸送層１３　有機発光層１４　電子輸送層１５　陰極１８　中間層
【図１】
2004134158.tif 000007