JP2004014529A - 有機ｅｌ素子 - Google Patents

Abstract

【課題】 高効率の有機ＥＬ素子を提供する。
【解決手段】 １層又は複数層の有機薄膜層２０３を少なくとも一方が金属電極である一対の電極２０１，２０４で挟持してなる有機ＥＬ素子において、正孔と電子の再結合発光領域が金属電極から１００ｎｍ以上離れており、かつ基板２００面に平行な方向に周期構造２０２が形成されていることを特徴とする有機ＥＬ素子。
【選択図】　図２

Description

　本発明は、有機ＥＬ素子に関する。

　有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子は、電界を印加することにより、陽極より注入された正孔と陰極より注入された電子との再結合エネルギーにより蛍光性物質が発光する原理を利用した自発光素子である。Ｃ．Ｗ．Ｔａｎｇらによる積層型素子による低電圧駆動有機ＥＬ素子の報告（Ｃ．Ｗ．Ｔａｎｇ、Ｓ．Ａ．ＶａｎＳｌｙｋｅ、アプライドフィジックスレターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）、５１巻、９１３頁、１９８７年など）がなされて以来、有機材料を構成材料とする有機ＥＬ素子に関する研究が盛んに行われている。Ｔａｎｇらは、トリス（８−キノリノール）アルミニウムを発光層に、トリフェニルジアミン誘導体を正孔輸送層に用いている。積層構造の利点としては、発光層への正孔の注入効率を高めること、陰極より注入された電子をブロックして再結合により生成する励起子の生成効率を高めること、発光層内で生成した励起子を閉じこめることなどが挙げられる。この例のように有機ＥＬ素子の素子構造としては、正孔輸送（注入）層、電子輸送性発光層の２層型、又は正孔輸送（注入）層、発光層、電子輸送（注入）層の３層型等がよく知られている。こうした積層型構造素子では、注入された正孔と電子の再結合効率を高めるため、素子構造や形成方法の工夫がなされている。

　しかしながら、有機ＥＬ素子においてはキャリア再結合の際にスピン統計の依存性より一重項生成の確率に制限があり、したがって発光確率に上限が生じる。この上限の値はおよそ２５％と知られている。さらに、有機ＥＬ素子においてはその発光体の屈折率の影響のため、臨界角以上の出射角の光は全反射を起こし外部に取り出すことができない。このため発光体の屈折率が１．６とすると、発光量全体の２０％程度しか有効に利用できず、エネルギーの変換効率の限界としては一重項生成確率を併せ全体で５％程度と低効率とならざるをえない（筒井哲夫「有機エレクトロルミネッセンスの現状と動向」、月刊ディスプレイ、ｖｏｌ．１、Ｎｏ．３、ｐ１１、１９９５年９月）。発光確率に強い制限の生じる有機ＥＬ素子においては、光の取り出し効率は致命的ともいえる効率の低下を招くことになる。

　この光の取り出し効率を向上させる手法としては、従来無機エレクトロルミネッセンス素子などの、同等な構造を持つ発光素子において検討されてきた。例えば、基板に集光性を持たせることにより効率を向上させる方法（特開昭６３−３１４７９５）や、素子の側面等に反射面を形成する方法（特開平１−２２０３９４）が提案されている。しかしながら、これらの方法は、発光面積の大きな素子に対しては有効であるが、ドットマトリクスディスプレイ等の画素面積の微小な素子においては、集光性を持たせるレンズや側面の反射面等の形成加工が困難である。さらに、有機ＥＬ素子においては発光層の膜厚が数μｍ以下となるため、テーパー状の加工を施し素子側面に反射鏡を形成することは現在の微細加工の技術では困難であり、大幅なコストアップをもたらす。また、基板ガラスと発光体との間に中間の屈折率を持つ平坦層を導入し、反射防止膜を形成する方法（特開昭６２−１７２６９１）もあるが、この方法は前方への光の取り出し効率の改善の効果はあるが、全反射を防ぐことはできない。したがって、屈折率の大きな無機エレクトロルミネッセンスに対しては有効であっても、比較的低屈折率の発光体である有機ＥＬ素子に対しては大きな改善効果を上げることはできない。

　したがって、有機ＥＬ素子に有用な光の取り出し方法は未だ不十分であり、この光の取り出し方法の開拓が有機ＥＬ素子の高効率化に不可欠である。そこで、光の取り出し効率を向上させるために回折格子を構成要素とした有機ＥＬ素子が特開平１１−２８３７５１号公報に開示されている。この手法により有機ＥＬ素子の光の取り出し効率が向上し、素子の発光効率が向上している。しかし、この場合にも光の取り出し効率は十分に高くなってはいない。

　本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、その目的は、高効率の有機ＥＬ素子を提供することにある。

　本発明者は鋭意検討を行った結果、本発明を得るに至った。すなわち、本発明は、次に示される（１）〜（９）の有機ＥＬ素子である。

（１）１層又は複数層の有機薄膜層を、金属電極と対向電極よりなる一対の電極で挟持してなる有機ＥＬ素子において、正孔と電子の再結合発光領域が前記金属電極から１００ｎｍ以上離れており、かつ対向電極と接して基板面に平行な方向に回折格子が設けられていることを特徴とする有機ＥＬ素子。

（２）さらに対向電極と接して高屈折率層が設けられていることを特徴とする（１）の有機ＥＬ素子。

（３）１層又は複数層の有機薄膜層を、金属電極と対向電極よりなる一対の電極で挟持してなる有機ＥＬ素子において、正孔と電子の再結合発光領域が前記金属電極から１００ｎｍ以上離れており、かつ対向電極が凹凸形状に形成されることで回折格子となることを特徴とする有機ＥＬ素子。

（４）さらに対向電極と接して設けられた高屈折率層が凹凸形状に形成されることで回折格子となることを特徴とする（３）の有機ＥＬ素子。

（５）前記金属電極から発光層が１００ｎｍ以上離れていることを特徴とする（１）〜（４）の有機ＥＬ素子。

（６）陽極が透明電極であり、かつ陰極が金属電極であることを特徴とする（１）〜（５）の有機ＥＬ素子。

（７）電子輸送材料と金属との混合層を発光層と陰極との間に挿入していることを特徴とする（６）の有機ＥＬ素子。

（８）前記高屈折率層が、金属化合物を含む前駆体を分散させた塗液を塗布した後に固化することによって形成されたものであることを特徴とする（２）又は（４）の有機ＥＬ素子。

（９）前記高屈折率層に形成された凹凸形状がレプリカ法によるものであることを特徴とする（４）の有機ＥＬ素子。

　本発明の有機ＥＬ素子においては、出射角の大きい発光成分を効率よく外部に取り出すことが可能となったため、光り取り出し効率が向上した有機ＥＬ素子が得られた。

　以下、本発明を詳細に説明する。有機ＥＬ素子は、有機層を一対の対向電極で挟んだ構成をしている。通常、発光の取り出しのために片側の電極にはＩＴＯ等の透明電極を用いており、もう一方の電極は金属電極となっているのが一般的である。この構成において、ＥＬ発光した光が有機層中を導波するときに、金属電極からの伝搬損失を受ける（「光集積回路」，西原浩等著，オーム社）。これは、一般に光波長の領域では、金属中における電荷の慣性効果によって金属は誘電率が負でかつ損失の大きい誘電体としてふるまうからである。出射角が０°に近い発光成分は、金属電極の近傍を通る距離が短いため伝搬損失の影響は小さいが、出射角が大きい成分は金属電極の近傍を通る距離が長いために伝搬損失の影響が大きい（図１）。図１において、１００はＩＴＯ基板、１０１は有機膜、１０２は陰極を示している。出射角がある程度以上大きくなると、空気との境界面で全反射してしまうために閉じ込められてしまい、さらに金属電極の伝搬損失の影響は大きくなる。

　このように、有機ＥＬ素子においては出射角の大きい発光成分を効率よく外部に取り出すことが光り取り出し効率の向上につながる。そこで本発明においては、ＥＬ発光領域と金属電極との距離を離す構成とすることによって発光場所を金属電極から離し、さらに基板面に平行な方向に周期構造をもたせることによって、効率よく外部に取り出す。このため、特に出射角の大きい発光成分が効率よく外部に取り出されることによって発光効率が向上する。本発明者は、鋭意検討を行った結果、発光領域と金属電極とを１００ｎｍ以上離すことによって発光効率が向上することを見出した。

　また、本発明において、金属電極から離れた位置に有機層よりも屈折率の高い高屈折率層を設けると、横方向に伝播するＥＬ発光が高屈折率層に集中するために金属電極からの伝搬損失の影響が小さくなり、さらに基板面に平行な方向の周期構造によって効率的に外部に取り出すため、光取り出し効率が向上する。

　高屈折率層を設けた場合にも、ＥＬ発光領域と金属電極との距離を離す構成とすることによって発光場所を金属電極から離し、さらに基板面に平行な方向に周期構造をもたせることによって、効率よく外部に取り出すことが有効である。このため、特に出射角の大きい発光成分が効率よく外部に取り出されることによって発光効率が向上する。

　高屈折率層は以下のような条件が求められる。高屈折率層の厚さは、薄すぎるとＥＬ発光を有効に閉じ込められないため５０ｎｍ以上が好ましく、２００ｎｍ以上であればより好ましい。また、高屈折率層の屈折率は有機層よりも高い必要があるが、具体的には１．７以上が好ましい。また、吸収によるロスを少なくするために透明である必要がある。このような条件の膜の形成をスパッタ法等の通常の蒸着法で行うと、膜厚と透明性との両立が困難であった。つまり、蒸着法では膜厚を厚くするほど膜の均一性が低下して透明性が低下するという問題があった。また、蒸着法では設備が大掛かりになり製造コストが非常に高くなってしまうという問題があった。

　そこで、本発明においては、金属化合物を含む前駆体を分散させた塗液を塗布した後に固化することにより高屈折率層を形成することによって、上記のような条件を満たし、かつ製造コストを低減させることができることを見出した。具体的には、ゾル−ゲル法、塗布熱分解法、有機酸塩法等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。このような方法により、厚膜を均一に形成でき、かつ製造コストが安いというメリットが得られる。

　金属化合物を含む前駆体としては、公知のものが適用可能であるが、例えば金属アルコキシド、有機酸塩、金属錯塩、酸化物等が挙げられる。

　本発明においては、塗液の塗布後に固化することによって膜を硬化させるが、このプロセスにおいて周期構造を形成した基板を当てて固化させることにより、基板のパターンを膜に転写することが可能である（レプリカ法）。基板に周期構造を形成することにより高屈折率層に周期構造が転写されるため、本発明の有機ＥＬ素子における周期構造を形成することが可能となる。固化後に周期構造を形成した基板を剥離すれば、周期構造を形成した高屈折率層が得られるが、周期構造を形成した基板として樹脂等を用い、高屈折率層に周期構造を形成した後に、溶剤処理又は高温処理等によって周期構造を形成した基板を溶解することも可能である。

　本発明に係る有機ＥＬ素子の素子構造は、電極間に有機層を１層あるいは２層以上積層した構造であり、その例として、陽極／発光層／陰極からなる構造、陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極からなる構造、陽極／正孔輸送層／発光層／陰極からなる構造、陽極／発光層／電子輸送層／陰極からなる構造等の構造が挙げられる。

　通常、陽極を透明電極とし、陰極を金属電極として陽極側からＥＬ発光を取り出すのが一般的であるが、この場合、発光領域と陰極との距離を離すことになる。発光層と陰極との間に電子輸送層を挿入している場合、電子輸送層の厚さを１００ｎｍ以上にすることによって発光領域と陰極との距離を離すことができる。また、電子輸送層を、正孔や励起子のブロッキングをする層と電子輸送性のスペーサー層の２層又はそれ以上から構成することもできる。スペーサー層として導電性の高い材料を用いることによって、素子の駆動電圧をあまり高くすることなく発光領域と陰極との距離を離すことができる。陽極／正孔輸送層／発光層／陰極の素子構成の場合、発光層には発光性とともに電子輸送性を有する材料が一般に用いられるが、この場合、発光層中の正孔輸送層近傍が正孔と電子の再結合発光領域となるため、発光層の膜厚を厚くすることによって発光領域は陰極から離れることになる。

　陽極が金属電極である場合、発光領域と陽極とを離すことになる。発光層と陽極との間に正孔輸送層を挿入している場合、正孔輸送層の厚さを１００ｎｍ以上にすることによって発光領域と陽極との距離を離すことができる。また、正孔輸送層を、電子や励起子のブロッキングをする層と正孔輸送性のスペーサー層の２層又はそれ以上から構成することもできる。スペーサー層として導電性の高い材料を用いることによって、素子の駆動電圧をあまり高くすることなく発光領域と陽極との距離を離すことができる。陽極／発光層／電子輸送層／陰極の素子構成の場合、発光層には発光性とともに正孔輸送性を有する材料が一般に用いられるが、この場合、発光層中の電子輸送層近傍が正孔と電子の再結合発光領域となるため、発光層の膜厚を厚くすることによって発光領域は陽極から離れることになる。

　本発明に用いられる正孔輸送材料は特に限定されず、正孔輸送材料として通常使用されている化合物であれば何を使用してもよい。正孔輸送材料の具体例としては、例えば、下記のビス（ジ（ｐ−トリル）アミノフェニル）−１，１−シクロヘキサン［０１］、Ｎ，Ｎ’―ジフェニルー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［０２］、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ−Ｎ−ビス（１−ナフチル）−１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン［０３］等のトリフェニルジアミン類や、スターバースト型分子（［０４］〜［０６］等）、ポリパラフェニレンビニレン誘導体やポリアニリン誘導体やポリチオフェン誘導体等の導電性高分子、等が挙げられる。

　導電性高分子は一般に導電性が高いため、正孔輸送性のスペーサー層として有効である。また、ＦｅＣｌ₃等のルイス酸と正孔輸送材料との混合膜も適用可能である。

　本発明に用いられる電子輸送材料は特に限定されず、電子輸送材料として通常使用されている化合物であれば何を使用してもよい。電子輸送材料の具体例としては、例えば、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール［０７］、ビス｛２−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール｝−ｍ−フェニレン［０８］等のオキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体（［０９］、［１０］等）、キノリノール系の金属錯体（［１１］〜［１４］等）、バソフェナントロリン［１５］、バソクプロイン［１６］、等が挙げられる。

　電子輸送材料と金属との混合膜は、膜厚を厚くしても駆動電圧が低く抑えられるため電子輸送性のスペーサー層として有効である。この場合、電子輸送材料としては、公知の電子輸送材料から適宜選択することができる。また金属としては、公知の金属から適宜選択することができるが、電子輸送性を持たせるためにイオン化ポテンシャルの小さい金属を用いることが好ましい。例えば、Ｍｇ、Ｃａ、Ｌｉ、Ｃｓ、Ａｌ、等が挙げられる。

　本発明に用いられる発光材料は特に限定されず、発光材料として通常使用されている化合物であれば何を使用してもよい。例えば、ジスチリルアリーレン誘導体（特開平２−２４７２７８号公報、特開平５−１７７６５号公報）、クマリン誘導体、ジシアノメチレンピラン誘導体、ペリレン誘導体（特開昭６３−２６４６９２号公報）、また、芳香環系材料（特開平８−２９８１８６、特開平９−２６８２８４号公報）やアントラセン系化合物（特開平９−１５７６４３号公報、特開平９−２６８２８３号公報、特開平１０−７２５８１号公報）、キナクリドン誘導体（特開平５−７０７７３号公報）、等が挙げられる。

　有機ＥＬ素子の陽極は、正孔を正孔輸送層に注入する役割を担うものであり、４．５ｅＶ以上の仕事関数を有することが効果的である。本発明に用いられる陽極材料の具体例としては、酸化インジウム錫合金（ＩＴＯ）、酸化錫（ＮＥＳＡ）、金等が挙げられる。また、陰極としては、電子輸送帯又は発光層に電子を注入する目的で、仕事関数の小さい材料が好ましい。陰極材料は特に限定されないが、具体的にはインジウム、アルミニウム、マグネシウム、マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、アルミニウム−リチウム合金、アルミニウム−スカンジウム−リチウム合金、マグネシウム−銀合金等を使用できる。

　本発明の有機ＥＬ素子の各層の形成方法は特に限定されず、公知の方法を適宜選択できる。例えば、真空蒸着法、分子線蒸着法（ＭＢＥ法）あるいは溶媒に溶かした溶液のディッピング法、スピンコーティング法、キャスティング法、バーコート法、ロールコート法等の塗布法、等が挙げられる。

　以下、本発明の実施例について詳細に説明する。
（実施例１）
　本実施例に係わる有機ＥＬ素子の断面図を図２に示した。ガラス基板２００上にＩＴＯをスパッタリングによってシート抵抗が２０Ω／□になるように成膜し、陽極２０１とした。その上にＳｉＯを真空蒸着法にて５０ｎｍ形成した後、反応性ガスエッチングを行い、ＳｉＯからなる回折格子２０２（周期構造）を形成した。回折格子は、ピッチ７００ｎｍ、ライン／スペース＝１：１とした。

　その上に有機層２０３として以下の３層を形成した。まず正孔輸送層として、化合物［０３］を真空蒸着法にて５０ｎｍ形成した。次に、発光層として化合物［１１］を真空蒸着法にて６０ｎｍ形成した。次に、電子輸送層として化合物［１６］とマグネシウムを蒸着速度比２：１で真空蒸着法にて共蒸着した膜を４００ｎｍ形成した。

　その後、陰極２０４としてマグネシウム−銀合金を蒸着速度比１０：１で真空蒸着法にて共蒸着した膜を１５０ｎｍ形成して有機ＥＬ素子を作製した。この素子に５ｍＡ／ｃｍ²の直流電圧を印加したところ、３７２ｃｄ／ｍ²の発光が得られた。下記比較例と比べて発光効率が向上していることが確認された。

（比較例）
　本比較例に係わる有機ＥＬ素子の断面図を図３に示した。ガラス基板３００上にＩＴＯをスパッタリングによってシート抵抗が２０Ω／□になるように成膜し、陽極３０１とした。

　その上に有機層３０２として以下の３層を形成した。まず正孔輸送層として、化合物［０３］を真空蒸着法にて５０ｎｍ形成した。次に、発光層として化合物［１１］を真空蒸着法にて６０ｎｍ形成した。次に、電子輸送層として化合物［１６］とマグネシウムを蒸着速度比２：１で真空蒸着法にて共蒸着した膜を４００ｎｍ形成した。

　その後、陰極３０３としてマグネシウム−銀合金を蒸着速度比１０：１で真空蒸着法にて共蒸着した膜を１５０ｎｍ形成して有機ＥＬ素子を作製した。この素子に５ｍＡ／ｃｍ²の直流電圧を印加したところ、１４３ｃｄ／ｍ²の発光が得られた。

（実施例２〜８）
　電子輸送層の膜厚を表１のようにそれぞれ変化させたこと以外は、実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。これらの素子に５ｍＡ／ｃｍ²の直流電圧を印加したときの発光輝度を表１に示した。

（実施例９）
　ＳｉＯのパターンを図４に示したような２次元の回折格子としたこと以外は、実施例１と同様の方法で有機ＥＬ素子を作製した。ＳｉＯは符号４００で示したように四角いドットになっている。２次元の回折格子は、縦方向、横方向ともにピッチ７００ｎｍ、ライン／スペース＝１：１とした。この素子に５ｍＡ／ｃｍ²の直流電圧を印加したところ、４８９ｃｄ／ｍ²の発光が得られた。

（実施例１０）
　本実施例に係わる有機ＥＬ素子の断面図を図５に示した。水酸化インジウムと無水塩化第二スズからなるコロイド粒子を塩化インジウム水溶液に超音波分散し、酢酸、ポリビニルアルコールを添加して調製した塗布液を作成し、これをガラス基板５００上にディップコートによって成膜した後、高温処理することによって、高屈折率層となる膜厚１．３μｍのＩＴＯ膜５０１を形成した。その上にＳｉＯを真空蒸着法にて５０ｎｍ形成した後、反応性ガスエッチングを行い、ＳｉＯからなる回折格子５０２を形成した。回折格子は、ピッチ７００ｎｍ、ライン／スペース＝１：１とした。

　その上に有機層５０３として以下の２層を形成した。まず正孔輸送層として、化合物［０３］を真空蒸着法にて６０ｎｍ形成した。次に、発光層として化合物［１１］を真空蒸着法にて８０ｎｍ形成した。

　次に、陰極５０４としてマグネシウム−銀合金を蒸着速度比１０：１で真空蒸着法にて共蒸着した膜を１５０ｎｍ形成して有機ＥＬ素子を作成した。この素子に５ｍＡ／ｃｍ²の直流電圧を印加したところ、２８７ｃｄ／ｍ²の発光が得られた。

（実施例１１）
　本実施例に係わる有機ＥＬ素子の断面図を図５に示した。実施例１０と同様にしてＩＴＯ、ＳｉＯを形成した。その上に有機層５０３として以下の３層を形成した。まず正孔輸送層として、化合物［０３］を真空蒸着法にて５０ｎｍ形成した。次に、発光層として化合物［１１］を真空蒸着法にて６０ｎｍ形成した。次に、電子輸送層として化合物［１６］とマグネシウムを蒸着速度比２：１で真空蒸着法にて共蒸着した膜を４００ｎｍ形成した。

　次に、陰極５０４としてマグネシウム−銀合金を蒸着速度比１０：１で真空蒸着法にて共蒸着した膜を１５０ｎｍ形成して有機ＥＬ素子を作成した。この素子に５ｍＡ／ｃｍ²の直流電圧を印加したところ、３６８ｃｄ／ｍ²の発光が得られた。

（実施例１２）
　本実施例に係わる有機ＥＬ素子の断面図を図５に示した。実施例１０と同様にしてガラス基板５００上に高屈折率層となる膜厚１．３μｍのＩＴＯ膜を形成した。その上に、ＩＴＯをスパッタリングによって８０ｎｍ成膜し、ＩＴＯ膜５０１とした。

　その上にＳｉＯを真空蒸着法にて５０ｎｍ形成した後、反応性ガスエッチングを行い、ＳｉＯからなる回折格子５０２を形成した。回折格子は、ピッチ７００ｎｍ、ライン／スペース＝１：１とした。

　その上に有機層５０３として以下の２層を形成した。まず正孔輸送層として、化合物［０３］を真空蒸着法にて５０ｎｍ形成した。次に、発光層として化合物［１１］を真空蒸着法にて６０ｎｍ形成した。次に、電子輸送層として化合物［１６］とマグネシウムを蒸着速度比２：１で真空蒸着法にて共蒸着した膜を４００ｎｍ形成した。

　次に、陰極５０４としてマグネシウム−銀合金を蒸着速度比１０：１で真空蒸着法にて共蒸着した膜を１５０ｎｍ形成して有機ＥＬ素子を作成した。この素子に５ｍＡ／ｃｍ²の直流電圧を印加したところ、４１８ｃｄ／ｍ²の発光が得られた。

（実施例１３）
　本実施例に係わる有機ＥＬ素子の断面図を図６に示した。Ｔｉ（ｉ−ＯＣ3Ｈ7）4を無水エタノールで希釈し、攪拌しながら塩酸を無水エタノールで希釈した溶液を滴下して透明なゾル（塗布液）を調製し、これをガラス基板６００上にディップコートによって成膜した後、高温処理することによって、酸化チタン膜を形成した。このコーティング工程を１０回程度繰り返すことにより、高屈折率層となる膜厚０．９μｍの酸化チタン層６０１を形成した。

　次に、ＩＴＯをスパッタリングによってシート抵抗が２０Ω／□になるように成膜し、陽極６０２とした。その上にＳｉＯを真空蒸着法にて５０ｎｍ形成した後、反応性ガスエッチングを行い、ＳｉＯからなる回折格子６０３を形成した。回折格子は、ピッチ７００ｎｍ、ライン／スペース＝１：１とした。

　その上に有機層６０４として以下の２層を形成した。まず正孔輸送層として、化合物［０３］を真空蒸着法にて５０ｎｍ形成した。次に、発光層として化合物［１１］を真空蒸着法にて６０ｎｍ形成した。次に、電子輸送層として化合物［１６］とマグネシウムを蒸着速度比２：１で真空蒸着法にて共蒸着した膜を４００ｎｍ形成した。

　次に、陰極６０５としてマグネシウム−銀合金を蒸着速度比１０：１で真空蒸着法にて共蒸着した膜を１５０ｎｍ形成して有機ＥＬ素子を作成した。この素子に５ｍＡ／ｃｍ²の直流電圧を印加したところ、４３１ｃｄ／ｍ²の発光が得られた。

（実施例１４）
　本実施例に係わる有機ＥＬ素子の断面図を図７に示した。実施例１３と同様にしてガラス基板７００上に膜厚０．９μｍの酸化チタン層を形成したが、最後のコーティング工程において、シリコン基板上にピッチ８００ｎｍ、ライン／スペース＝１：１、深さ５０ｎｍの回折格子のパターン（図８）を形成した基板を塗布面に押し付けて高温処理を行った。高温処理後に周期構造を形成した基板を離すと、周期構造を形成した基板のパターンが転写された酸化チタン層７０１が形成された。

　次に、ＩＴＯをスパッタリングによってシート抵抗が２０Ω／□になるように成膜し、陽極７０２とした。その上に有機層７０３として以下の２層を形成した。まず正孔輸送層として、化合物［０３］を真空蒸着法にて５０ｎｍ形成した。次に、発光層として化合物［１１］を真空蒸着法にて６０ｎｍ形成した。次に、電子輸送層として化合物［１６］とマグネシウムを蒸着速度比２：１で真空蒸着法にて共蒸着した膜を４００ｎｍ形成した。

　次に、陰極７０４としてマグネシウム−銀合金を蒸着速度比１０：１で真空蒸着法にて共蒸着した膜を１５０ｎｍ形成して有機ＥＬ素子を作成した。この素子に５ｍＡ／ｃｍ²の直流電圧を印加したところ、３９９ｃｄ／ｍ²の発光が得られた。

（実施例１５）
　ＳｉＯからなる回折格子を図９に示したような２次元のパターンとした以外は、実施例１３と同様にして有機ＥＬ素子を作成した。ＳｉＯは１０００で示したように四角いドットになっている。２次元の回折格子は、縦方向、横方向ともにピッチ７００ｎｍ、ライン／スペース＝１：１とした。この素子に５ｍＡ／ｃｍ²の直流電圧を印加したところ、４４５ｃｄ／ｍ²の発光が得られた。

有機ＥＬ素子の断面図である。 本発明に係わる有機ＥＬ素子の一例の断面図である。 比較例の有機ＥＬ素子の断面図である。 本発明に係わる回折格子パターンである。 本発明に係わる有機ＥＬ素子の一例の断面図である。 本発明に係わる有機ＥＬ素子の一例の断面図である。 本発明に係わる有機ＥＬ素子の一例の断面図である。 レプリカ法に用いる周期構造を形成した基板の１例の断面図である。 本発明に係わる回折格子パターンである。

符号の説明

１００ ＩＴＯ基板
１０１ 有機膜
１０２ 陰極
２００ ガラス基板
２０１ 陽極
２０２ ＳｉＯ
２０３ 有機層
２０４ 陰極
３００ ガラス基板
３０１ 陽極
３０２ 有機層
３０３ 陰極
４００ ＳｉＯ
５００ ガラス基板
５０１ ＩＴＯ膜
５０２ ＳｉＯ
５０３ 有機層
５０４ 陰極
６００ ガラス基板
６０１ 酸化チタン層
６０２ ＩＴＯ膜
６０３ ＳｉＯ
６０４ 有機層
６０５ 陰極
７００ ガラス基板
７０１ 酸化チタン層
７０２ ＩＴＯ膜
７０３ 有機層
７０４ 陰極
１０００ ＳｉＯ

Claims (9)

1. １層又は複数層の有機薄膜層を、金属電極と対向電極よりなる一対の電極で挟持してなる有機ＥＬ素子において、正孔と電子の再結合発光領域が前記金属電極から１００ｎｍ以上離れており、かつ対向電極と接して基板面に平行な方向に回折格子が設けられていることを特徴とする有機ＥＬ素子。
2. 　さらに対向電極と接して高屈折率層が設けられていることを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬ素子。
3. 　１層又は複数層の有機薄膜層を、金属電極と対向電極よりなる一対の電極で挟持してなる有機ＥＬ素子において、正孔と電子の再結合発光領域が前記金属電極から１００ｎｍ以上離れており、かつ対向電極が凹凸形状に形成されることで回折格子となることを特徴とする有機ＥＬ素子。
4. 　さらに対向電極と接して設けられた高屈折率層が凹凸形状に形成されることで回折格子となることを特徴とする請求項３記載の有機ＥＬ素子。
5. 前記金属電極から発光層が１００ｎｍ以上離れていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の有機ＥＬ素子。
6. 陽極が透明電極であり、かつ陰極が金属電極であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の有機ＥＬ素子。
7. 電子輸送材料と金属との混合層を発光層と陰極との間に挿入していることを特徴とする請求項６に記載の有機ＥＬ素子。
8. 前記高屈折率層が、金属化合物を含む前駆体を分散させた塗液を塗布した後に固化することによって形成されたものであることを特徴とする請求項２または４記載の有機ＥＬ素子。
9. 前記高屈折率層に形成された凹凸形状がレプリカ法によるものであることを特徴とする請求項４記載の有機ＥＬ素子。

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