JP2012009359A - 有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents

Abstract

【課題】光取り出し効率を向上するとともに、短絡の発生を低減し、高効率の光取り出しと電気特性向上とを両立した有機エレクトロルミネッセンス素子を提供する。
【解決手段】有機エレクトロルミネッセンス素子は、基板１と、前記基板１表面に形成され光透過性を有する第１電極２と、少なくとも一つの有機発光層を含む有機層３と、前記有機層３の前記第１電極２とは反対側に形成された第２電極４とを含む。第１電極２は、導電性ナノ粒子又は導電性ナノワイヤーとバインダーとからなる第１透明導電層５、及び、導電性高分子からなる第２透明導電層６がこの順で基板１表面に形成されたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、照明器具、液晶バックライト、各種ディスプレイ、表示装置などに用いられる有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。

従来、面発光体の代表的なものとして、有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）が知られている。

図３に、従来の有機エレクトロルミネッセンス素子の一例を示す。この有機エレクトロルミネッセンス素子は、光透過性の基板１の表面に光透過性の第１電極２を設け、この第１電極２の上に、有機エレクトロルミネッセンス材料からなる有機発光層を含む有機層３を設け、この有機層３の上に光反射性の第２電極４を設けることによって形成されている。そして、第１電極２と第２電極４との間に電圧を印加することによって有機層３で発光した光が、第１電極２及び基板１を通過して外部に取り出される。

一般的に光透過性の第１電極２は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＺＯ、ＧＺＯ、ＦＴＯ、ＡＴＯなどの導電性酸化物を透明導電材料として用い、スパッタ法や真空蒸着法などの気相成膜法などで形成されている。これらの製膜方法は高価な装置や多量のエネルギーが必要であり、製造コストや環境負荷を低減する技術が求められている。また、これらの方法で製膜した透明導電膜の屈折率はガラス基板に比べて高いため、有機エレクトロルミネッセンス素子を形成した場合、基板１と第１電極２との間での屈折率差による全反射が生じやすい。そして、この全反射ロスが、光取り出し効率を低下させる要因になっている。

近年、導電性のナノ粒子を含有するバインダー溶液を用いて塗布や印刷などにより、透明導電膜を形成する方法が提案されている（特許文献１）。この方法を用いると、導電性のナノ粒子を保持するバインダー材料の選択により、透明導電膜の屈折率を制御することができる。屈折率を制御することにより、光学的に有利な有機エレクトロルミネッセンス素子構造を形成することができる。しかしながら、その一方で、粒子分散性が低いと透明導電膜の表面粗さが大きくなり、有機エレクトロルミネッセンス素子に短絡が生じる危険性が高くなる。このような短絡を回避する方法として、ナノ粒子を含有した透明導電膜上に粒子を含有しない、または、含有量の少ないバインダー材料をオーバーコートするなどして平坦性を改善する手法が提案されている（特許文献２）。ところが、このような方法では平坦性は改善されるものの、透明導電膜に比べオーバーコート層の導電性が低いため、電極としての電気特性は低下してしまうという問題があった。

特開２００９−１８１８５６号公報 特開２００９−５０５３５８号公報

本発明は上記について鑑みてなされたものであり、光取り出し効率を向上するとともに、短絡の発生を低減し、高効率の光取り出しと電気特性向上とを両立した有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することを目的とするものである。

本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、基板と、前記基板表面に形成され光透過性を有する第１電極と、少なくとも一つの有機発光層を含む有機層と、前記有機層の前記第１電極とは反対側に形成された第２電極とを含む有機エレクトロルミネッセンス素子であって、第１電極は、導電性ナノ粒子又は導電性ナノワイヤーとバインダーとからなる第１透明導電層、及び、導電性高分子からなる第２透明導電層がこの順で基板表面に形成されたものであることを特徴とする。

上記有機エレクトロルミネッセンス素子にあっては、有機発光層の屈折率をｎ１とし、第１透明導電層の屈折率をｎ２とし、第２透明導電層の屈折率をｎ３とした場合に、ｎ１≦ｎ３≦ｎ２、又は、ｎ２≦ｎ３≦ｎ１の関係が成り立つことが好ましい。

上記有機エレクトロルミネッセンス素子にあっては、第２透明導電層は、第１透明導電層とは反対側の表面粗さＲａが３００ｎｍ以下であることが好ましい。

上記有機エレクトロルミネッセンス素子にあっては、第１透明導電層のヘイズが３０％以上であることが好ましい。

上記有機エレクトロルミネッセンス素子にあっては、第１透明導電層は、第２透明導電層側の表面に導電性ナノ粒子又は導電性ナノワイヤーによって形成された凹凸を有することが好ましい。

本発明によれば、光透過性の電極である第１電極が、上記のような第１透明導電層と第２透明導電層とにより形成されていることにより、第１透明導電層が導電性の微細物質を含むことによって、電気特性を低下させることなく光取り出し効率を向上することができ、また、第２透明導電層が導電性高分子により形成されることによって、この層が導電性を有するオーバーコート層として機能し、電極の表面を平坦にして短絡を低減することができるので、高効率の光取り出しと電気特性向上とを両立した有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることができるものである。

本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の実施の形態の一例を示す概略断面図である。 本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の実施の形態の他の一例を示す概略断面図である。 従来の有機エレクトロルミネッセンス素子の一例を示す概略断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について説明する。

図１に、本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子（以下「有機ＥＬ素子」ともいう）の層構成の一例を示す。この有機ＥＬ素子は、光透過性の基板１の表面に光透過性の第１電極２を設け、この第１電極２の表面に、有機エレクトロルミネッセンス材料からなる有機発光層を含む有機層３を設け、さらにこの有機層３の表面に光反射性の第２電極４を設けることによって形成されている。そして、第１電極２と第２電極４との間に電圧を印加することによって有機層３で発光した光が、第１電極２及び基板１を通過して外部に取り出されるものであり、図１の形態は、基板１を介して光が取り出されるボトムエミッション構造と呼ばれる有機ＥＬ素子である。第１電極２と第２電極４のうち一方の電極が正極となり他方が陰極となるが、図示の形態では、第１電極２が正極、第２電極４が陰極となっている。

基板１は、光透過性を有する透明基板であり、光を透過させるものであれば特に制限されることはなく適宜の基板材料によって形成されたものを使用することができる。基板１の材料としては、例えば、ソーダガラスや無アルカリガラス等のリジッドな透明ガラス板、ポリカーボネートやポリエチレンテレフタレート等のフレキシブルな透明プラスチック板などを用いることができる。基板１は、通常、第１電極２側の表面が平坦なものが用いられる。基板１の屈折率としては、例えば、１．２〜１．８の範囲にすることができる。

そして、本発明では、第１電極２を第１透明導電層５と第２透明導電層６とにより構成するものである。第１透明導電層５及び第２透明導電層６は、この順で基板１表面に積層されて形成されている。それにより、光取り出し性を向上させるとともに、第１電極２の表面を平坦なものにして短絡を防止することができる。

第１透明導電層５は、導電性ナノ粒子又は導電性ナノワイヤーとバインダーとにより形成されている。すなわち、第１透明導電層は導電性の微細物質を含む樹脂層として形成されるものである。それにより、電気特性を低下させることなく光取り出し効率を向上することができる。

導電性ナノ粒子としては、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、Ａｕ等の導電性の金属又は合金微粒子、導電性高分子からなる粒子、導電性の有機材料からなる粒子、ドーパント（ドナーまたはアクセプタ）含有有機粒子、導電体と導電性有機材料（高分子含む）の混合物からなる粒子を挙げることができる。導電性ナノ粒子の粒子径は、球状粒子の場合、粒子径１〜１００ｎｍの範囲にすることができる。この範囲より大きいと透明性を損なうおそれがある。この範囲より小さいと導電性が低下するおそれがある。粒子径は、例えば、ダイナミック光散乱光度計(ＤＬＳ−８０００、大塚電子社製)を用いて測定することができる。

また、導電性ナノワイヤーとしては、前記導電性ナノ粒子と同様の材料によってナノサイズのワイヤー状に形成されたものを用いることができる。導電性ナノワイヤーのサイズは、直径１〜１００ｎｍ、アスペクト比1〜１００の範囲にすることができる。直径やアスペクト比がこの範囲より大きいと透明性を損なうおそれがある。直径やアスペクト比がこの範囲より小さいと導電性が低下するおそれがある。導電性ナノワイヤーの直径やアスペクト比は、例えば、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）観察により測定することができる。また、粒子径は、測定ダイナミック光散乱光度計(ＤＬＳ−８０００、大塚電子社製)を用いて測定することができる。

第１透明導電層５に用いられるバインダーとしては、透明性のある適宜の樹脂が用いられる。この樹脂としては、例えば、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（ＰＭＭＡ）、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。

第１透明導電層５において、導電性ナノ粒子又は導電性ナノワイヤーと、バインダーとの含有量比は、電極を形成した際の体積比で、例えば、導電性物質：樹脂＝１：１〜１：３０の範囲に設定することができる。含有量比がこの範囲になることにより、導電性と透明性とをより両立させて、電気特性と光取り出し性とを向上させることができるものである。

第１透明導電層５は、例えば、導電性ナノ粒子又は導電性ナノワイヤーを含む樹脂などの材料を、基板１表面に、スピンコート、スクリーン印刷、ディップコート、ダイコート、キャスト、スプレーコート、グラビアコートすることで形成することができる。したがって、気相法などを行う必要がなく、コーティングによって簡単に第１透明導電層５を形成することができるものである。

ここで、第１透明導電層５の屈折率をｎ２とする。この屈折率ｎ２は、１．４〜１．８程度に設定することができる。屈折率ｎ２がこの範囲になることにより、全反射ロスが低減しやすくなり、光取り出し効率がより向上するものである。

第１透明導電層５は、ヘイズが３０％以上であることが好ましい。第１透明導電層５のヘイズが３０％以上になることにより、基板１の内部または第１電極２の内部に閉じ篭る光を散乱させることができ、外部へ取り出す光量を増大させることができる。これにより高効率の光取り出し向上をさらに達成できるものである。ヘイズの上限は９９％程度にすることができる。ヘイズは、例えば、ヘイズメーターにより測定することができる。

第２透明導電層６は導電性高分子により形成されている。それにより、この第２透明導電層６がオーバーコート層として機能して、第１電極２の表面を平坦にすることができるものである。そして、第２透明導電層６は導電性を有するので、電気特性を低下させることがない。したがって、短絡を低減し、電気特性を向上させるものである。また、第２透明導電層６は、透明な高分子の層として形成されているので、光取り出し性を向上させることができるものである。

第２透明導電層６に用いられる導電性高分子としては、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリアセチレン、ポリカルバゾール、ポリアセチレンなどの導電性高分子が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、これらを単独で用いてもよいし、組み合わせて用いてもよい。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良い。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。

第２透明導電層６は、例えば、導電性高分子の分散液などの材料を、第１透明導電層５の表面に、スピンコート、スクリーン印刷、ディップコート、ダイコート、キャスト、スプレーコート、グラビアコートすることで形成することができる。したがって、気相法などを行う必要がなく、コーティングによって簡単に第２透明導電層６を形成することができるものである。

第２透明導電層６は表面粗さＲａが３００ｎｍ以下であることが好ましい。すなわち、第１透明導電層６とは反対側の表面である第１電極２自体の表面の表面粗さが３００ｎｍ以下となることが好ましいものである。第２透明導電層６の表面粗さＲａが３００ｎｍ以下になることによって、有機ＥＬ素子として機能するのに十分な平坦性を確実に達成することができ、高効率の光取り出し性と電気特性向上とをさらに両立できるものである。第２透明導電層６の表面粗さＲａがこれ以上粗いと、短絡の危険性が高まるおそれがある。表面粗さＲａはさらに好ましくは２００ｎｍ以下にすることができる。表面粗さＲａの下限としては特に制限がなく、例えば、測定器により測定される最小値とすることができる。表面粗さＲａは、例えば、触針式表面形状測定器により測定することができる。

ここで、第２透明導電層６の屈折率をｎ３とする。この屈折率ｎ３は、１．４〜１．８程度に設定することができる。屈折率ｎ３がこの範囲になることにより、全反射ロスが低減しやすくなり、光取り出し効率がより向上するものである。

第１電極２の膜厚としては、例えば、２０〜１０００ｎｍの範囲にすることができる。また第１透明導電層５の膜厚としては、例えば、２０〜５００ｎｍの範囲にすることができる。また第２透明導電層６の膜厚としては、例えば、１０〜１０００ｎｍの範囲にすることができる。これらの層の膜厚が上記範囲になることにより、より光取り出し性の向上と電気特性の向上とを両立させることができるものである。

第１透明導電層５と第２透明導電層６との間の層界面は、平坦な面であってもよいが、凹凸７を有するような面にしてもよい。この凹凸７は導電性ナノ粒子又は導電性ナノワイヤーによって形成されたものであることが好ましい。すなわち、第１透明導電層５が、第２透明導電層６側の表面に導電性ナノ粒子又は導電性ナノワイヤーの一部が突出するなどによって形成された凹凸７を有するように形成されるものである。なお、突出した導電性ナノ粒子又は導電性ナノワイヤーの表面は、バインダーの樹脂が被覆されていてもよいし、導電性ナノ粒子又は導電性ナノワイヤー自体の表面が露出していてもよい。

図２に、第１透明導電層５の表面に凹凸７を有する形態の一例を示す。凹凸７はランダムに形成されてもよいし、規則的に形成されていてもよい。また、凹凸７は界面全体に均等に形成されていてもよいし、部分的に形成されていてもよい。このように、導電性ナノ粒子又は導電性ナノワイヤーに起因する凹凸７を第１透明導電層５の表面に形成することで、第１透明導電層５と第２透明導電層６との界面での全反射ロスを低減することができる。また、第１透明導電層５の第２透明導電層６近傍での電気特性を改善することができる。したがって、高効率の光取り出しと電気特性向上とをより両立することが可能になるものである。なお、この凹凸７は第２透明導電層６の表面平坦性を損ねないように、突出幅が第２透明導電層６の厚み以下で設けられることが好ましい。

有機層３において、有機発光層を形成する有機ＥＬ材料としては、例えば、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、及びこれらの誘導体、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、及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あるいは高分子等が挙げられる。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Ｉｒ錯体、Ｏｓ錯体、Ｐｔ錯体、ユーロピウム錯体等々の発光材料、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。

また、有機層３には、有機発光層以外に、正孔注入層（ホール注入層）、正孔輸送層（ホール輸送層）、電子輸送層、電子注入層などの各層を適時、設けてもよい。なお、電子注入層はもとよりこれらの層は有機物質で作製されなくてもよいが、ここでは有機層３として説明する。

ここで、有機層３の中に存在する有機発光層の屈折率をｎ１とする。有機発光層の屈折率ｎ１は、１．４〜１．８程度に設定することができる。屈折率ｎ１がこの範囲になることにより、光取り出し効率がより向上するものである。ところで、有機発光層には、中空シリカ微粒子などの中空の微粒子を含有させてもよい。それにより、有機発光層の屈折率ｎ１を低下させることができ、屈折率が好ましい値になるよう調整することができる。中空の微粒子の粒子径は、例えば、１０〜１０００ｎｍ程度に設定することができる。

また、有機層３の構成としては、第１電極２に有機発光層が直接隣接する場合もあるが、第１電極２と有機発光層との間に、ホール注入層やホール輸送層など、他の有機層が単数又は複数で介在する場合がある。そして、この場合において、第１電極２と有機発光層とに挟まれる単数又は複数の有機層の屈折率は、有機発光層と同程度のものにすることができる。第１電極２と有機発光層との間の有機層の屈折率が有機発光層と同程度になれば、有機層３内での屈折率段差がなくなり、光取り出し効率がより向上するものである。

上記のように、本形態では、有機発光層の屈折率をｎ１とし、第１透明導電層の屈折率をｎ２とし、第２透明導電層の屈折率をｎ３としている。そして、このようにした場合に、ｎ１≦ｎ３≦ｎ２、又は、ｎ２≦ｎ３≦ｎ１の関係が成り立つことが好ましい。それにより、第２透明導電層６の屈折率ｎ３が、第１透明導電層５の屈折率ｎ１と有機発光層の屈折率ｎ１との間の中間的な値になることによって、各層の面でのフレネル反射によるロスを低減できる。そして、これによりさらなる高効率の光取り出し性の向上を達成できるものである。また、屈折率がこのような関係になれば、外光の反射も低減することができ、発光の視認性も向上することができるものである。

有機層３の第１電極２とは反対側には、第２電極４が設けられる。第２電極４の材料としては、Ａｌなどを用いることができるが、Ａｌ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。このような電極材料の組み合わせとしては、アルカリ金属とＡｌとの積層体、アルカリ金属と銀との積層体、アルカリ金属のハロゲン化物とＡｌとの積層体、アルカリ金属の酸化物とＡｌとの積層体、アルカリ土類金属や希土類金属とＡｌ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、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、マグネシウムなどとＡｌ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、ＬｉＦ／Ａｌ混合物／積層体、Ａｌ／Ａｌ_２Ｏ_３混合物などを例として挙げることができる。上記に挙げた材料や形態は一例であり、これらに限定されるものではない。光を第１電極２側から取り出す場合は反射性のよい材料を用いることが好ましい。なお、光を両面（第１電極２側及び第２電極４側の両方）から取り出すようにしてもよく、その場合、第２電極４に光透過性の材料を用いることが好ましい。

有機ＥＬ素子の製造方法としては、特に限定されるものではなく、通常の方法により作製することができる。すなわち、基板１の表面に、適宜のコーティング法や蒸着法などによって、各層を順次積層することにより形成することができる。最後に、封止キャップ等で封止してもよい。

次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。

［素子の作製］
（実施例１）
基板１として、無アルカリガラス板（コーニング社製「Ｎｏ．１７３７」）を用いた。この基板１の波長５００ｎｍでの屈折率は、１．５０〜１．５３である。

まず、ＩＴＯナノ粒子溶液（粒子径約４０ｎｍ、シーアイ化成社製ＮａｎｏＴｅｋ（登録商標）ＩＴＣＷ１５ｗｔ％−Ｇ３０）に、ポリスチレン（ＰＳ、Ａｌｄｒｉｃｈ社製）を分散した１０ｗｔ％アセトン溶液を、体積比でＩＴＯナノ粒子：ＰＭＭＡ＝１：８になるように混合し、混合溶液を調製した。

この混合溶液を、基板１上にスピンコート法により、膜厚１００ｎｍになるように塗布し、１２０℃に加熱した。これにより、第１透明導電層５を形成した。屈折率をＳＣＩ社製ＦｉｌｍＴｅｋで測定したところ、この第１透明導電層５（ＰＳ膜）の屈折率（ｎ２）は、波長６５０ｎｍにおいて１．６であった。また、この第１透明導電層５のヘイズは約８０％であった。また、第１透明導電層５の表面を走査型プローブ顕微鏡(ＳＰＭ−９６００、島津製作所社製)により観察したところ、ＩＴＯナノ粒子による凹凸７が層表面に形成されていた。なお、屈折率の測定については、別の記載がない限り、以下同様に、ＳＣＩ社製ＦｉｌｍＴｅｋにより測定した
次に、第１透明導電層５の上に、質量比１：２．５のポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）：ポリアニオンポリ（スチレンスルホン酸塩）溶液（以下、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳと略称、Ｃｌｅｖｉｏｓ（登録商標）ＰＨ１０００、Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ社製、組成比ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ＝１：２．５、水溶液）をスピンコート法により塗布し、膜厚２００ｎｍになるように塗布し、１２０℃に加熱した。これにより、第２透明導電層６を形成した。なお、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳは、導電性を有する高分子である。第２透明導電層６（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ膜）の屈折率（ｎ３）は、波長６５０ｎｍにおいて１．５５であった。また、第２透明導電層６の表面粗さＲａは２００ｎｍ以下だった。これにより正極となる第１電極２が形成された。

そして、第２透明導電層６の上に、質量比１：６のＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（Ｃｌｅｖｉｏｓ（登録商標）Ｐ ＶＰ ＡＩ４０８３、Ｈ．Ｓ．Ｓｔａｒｃｋ）を膜厚が約６５ｎｍになるようにスピンコーターで塗布して、２００℃１５分間焼成することによりホール注入層を形成した。このホール注入層の屈折率は、波長６５０ｎｍにおいて約１．５であった。なお、ホール注入層に用いたＰＥＤＯＴ：ＰＳＳは、第２透明導電層６に用いたＰＥＤＯＴ：ＰＳＳとは、導電性の点で相違するものであり、前者は正孔注入として機能する材料、後者は電極として機能する高導電性材料である。さらに、ＴＦＢ（poly[(9,9-dioctylfuluorenyl-2,7-diyl)-co-(4,4'-(N-(4-sec-butylphenyl))diphenylamine)]）（アメリカンダイソース社製「HoleTransport Polymer ADS259BE」）を溶媒であるＴＨＦに溶解した溶液をホール注入層の上に膜厚１２ｎｍになるようにスピンコーターで塗布してＴＦＢ膜を形成し、これを２００℃で１０分間焼成することによって、ホール輸送層を得た。このホール輸送層の屈折率は、波長６５０ｎｍにおいて１．７であった。

次に、発光性を有する赤色高分子（アメリカンダイホース社製「Light Emittingpolymer ATS111RE」）を溶媒であるＴＨＦに溶解した溶液を、ホール輸送層の上に膜厚が７０ｎｍになるように、スピンコーターで塗布し、１００℃で１０分間焼成することによって、有機発光層を形成した。この有機発光層の屈折率（ｎ１）は、波長６５０ｎｍにおいて１．７であった。

さらに、有機発光層の上に電子注入層として、真空蒸着により、Ｂａ（高純度化学社製）を５ｎｍの膜厚で形成した。そして最後に、電子注入層の上に陰極となる第２電極４として、真空蒸着により、Ａｌ（高純度化学社製）を８０ｎｍの膜厚で形成した。

真空蒸着の後、各層が形成された基板１を露点−８０℃以下のドライ窒素雰囲気のグローブボックスに大気に暴露することなく搬送した。一方、硝子製の封止キャップに吸水剤（ダイニック社製）を貼り付けると共に、封止キャップの外周部に紫外線硬化樹脂製のシール剤を塗布したものを予め用意した。そして、グローブボックス内で各層を囲むように封止キャップを基板１にシール剤で張り合わせ、紫外線照射してシール剤を硬化させることによって、各層を封止キャップで封止した。これにより、図１又は２のような層構成の有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。

（実施例２）
第１透明導電層５の材料として、ＩＴＯナノ粒子溶液（粒子径約４０ｎｍ、シーアイ化成社製ＮａｎｏＴｅｋ（登録商標）ＩＴＣＷ１５ｗｔ％−Ｇ３０）に、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ、Ａｌｄｒｉｃｈ社製）を分散した１０ｗｔ％アセトン溶液を、体積比でＩＴＯナノ粒子：ＰＭＭＡ＝１：８になるように混合して調製した混合溶液を使用した。第１透明導電層５の膜厚は１００ｎｍとした。作製した第１透明導電層５の屈折率（ｎ２）は、波長６５０ｎｍにおいて１．５１だった。第１透明導電層５のヘイズは約８０％であった。また、第１透明導電層５の表面にはＩＴＯ粒子による凹凸７が形成されていた。それ以外は、実施例１と同様にして、図１又は２のような層構成の有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。

（実施例３）
有機発光層の材料として、赤色高分子（アメリカンダイホース社製「Light Emittingpolymer ATS111RE」）とイソプロパノール分散多孔質中空シリカ微粒子（触媒化成工業製「スルーリアＣＳ６０−ＩＰＡ」、固形分２０質量％、平均一次粒径６０ｎｍ、外殻厚み約１０ｎｍ）とを質量比１：１で溶媒であるＴＨＦに溶解・分散した溶液を用いた。この溶液をホール輸送層の上に膜厚が７０ｎｍになるようにスピンコーターで塗布し、１００℃で１０分間焼成して有機発光層を得た。この有機発光層の屈折率（ｎ３）は、波長６５０ｎｍにおいて１．４５だった。それ以外は、実施例１と同様にして、図１又は２のような層構成の有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。

（実施例４）
第１透明導電層５の材料として、銀ナノワイヤー（直径約５０ｎｍ、長さ約５μｍ、反射率９０％以上）とＰＭＭＡとを、実施例２と同じ体積比率でアセトンに分散させた銀ナノワイヤー：ＰＭＭＡ溶液を使用した。銀ナノワイヤーは、公知論文「MaterialsChemistry and Physics vol.114 p333-338 “Preparation of Ag nanorods with highyield by polyol process”」に準じて作成したものであり、平均直径５０ｎｍ、平均長さ５μｍである。作製した第１透明導電層５の屈折率（ｎ２）は、波長６５０ｎｍにおいて１．５０だった。第１透明導電層５のヘイズは約８０％であった。また、第１透明導電層５の表面には銀ナノワイヤーによる凹凸７が形成されていた。それ以外は、実施例２と同様にして、図１又は２のような層構成の有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。

（比較例１）
基板１の表面に、ＩＴＯ膜（１００ｎｍ、屈折率約１．９）をスパッタし、第１電極２を形成した。そしてこの第１電極２の上に、実施例１と同様の材料・方法により、ホール注入層、ホール輸送層、有機発光層、電子注入層を形成し、さらにその上に第２電極４を形成し、最後に封止キャップで封止することにより、有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。

（比較例２）
実施例１と同じ方法によって得た第１透明導電層５の上に、第２透明導電層を設けることなく、実施例１と同様の材料・方法により、ホール注入層、ホール輸送層、有機発光層、電子注入層を形成し、さらにその上に第２電極４を形成し、最後に封止キャップで封止することにより、有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。第１透明導電層５の表面粗さＲａは４００ｎｍ以上であった。

［測定］
各有機エレクトロルミネッセンス素子に電圧を印加して定法により量子効率（光の取り出し効率）を測定し、比較例１の外部量子効率を基準（１．０）とした場合の外部量子効率比を算出した。なお、２Ｖの電圧印加時の電流値を測定した。

［結果］
結果を表１に示す。

表１に示すように、実施例１〜４の素子は、電極がＩＴＯ膜である比較例１に対して、光の取り出し効率が向上していることが確認された。また、第２透明導電層６の屈折率が、第１透明導電層５の屈折率と有機発光層の屈折率との間にある実施例２〜４の素子は、実施例１に比べて、光の取り出し効率が向上していることが確認された。一方、第２透明導電層６を形成しなかった比較例２では、２Ｖ印加時の電流値が実施例１〜４よりも高く、電極間の短絡が生じており発光も確認できなかった。これにより、各実施例における第２透明導電層６は、電極間の短絡を防止する効果があることが確認された。

１ 基板
２ 第１電極
３ 有機層
４ 第２電極
５ 第１透明導電層
６ 第２透明導電層
７ 凹凸

Claims (5)

1. 基板と、前記基板表面に形成され光透過性を有する第１電極と、少なくとも一つの有機発光層を含む有機層と、前記有機層の前記第１電極とは反対側に形成された第２電極とを含む有機エレクトロルミネッセンス素子であって、第１電極は、導電性ナノ粒子又は導電性ナノワイヤーとバインダーとからなる第１透明導電層、及び、導電性高分子からなる第２透明導電層がこの順で基板表面に形成されたものであることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
2. 有機発光層の屈折率をｎ１とし、第１透明導電層の屈折率をｎ２とし、第２透明導電層の屈折率をｎ３とした場合に、ｎ１≦ｎ３≦ｎ２、又は、ｎ２≦ｎ３≦ｎ１の関係が成り立つことを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
3. 第２透明導電層は、第１透明導電層とは反対側の表面粗さＲａが３００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
4. 第１透明導電層のヘイズが３０％以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
5. 第１透明導電層は、第２透明導電層側の表面に導電性ナノ粒子又は導電性ナノワイヤーによって形成された凹凸を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

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