JP2019016478A - Organic el element, lighting device including the same, planar light source, and display device - Google Patents

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玲子 吉成
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Abstract

To provide an organic EL element capable of realizing high light extraction efficiency, a lighting device including the same, a planar light source, and a display device.SOLUTION: An organic EL element includes a light-transmitting substrate, a light-transmitting first electrode, a functional layer including a light-emitting layer, a patterning portion, and a second electrode in this order, and the functional layer is in contact with the patterning portion and the second electrode, and the patterning portion is made of lithium fluoride, and the patterning portion has a convex portion on the side of the second electrode.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、光の取り出し効率を改善した、有機エレクトロミネッセンス(EL)素子、ならびに当該有機EL素子を含む照明装置、面状光源、および表示装置に関する。   The present invention relates to an organic electroluminescence (EL) element with improved light extraction efficiency, and an illumination device, a planar light source, and a display device including the organic EL element.

近年、照明装置、表示装置などに用いられる次世代発光デバイスとして、有機EL現象を利用した発光素子(有機EL素子)が大きな注目を集めている。有機EL素子は、面発光が可能であること、低温動作が可能であること、低コスト化が可能であること、軽量化が可能であること、フレキシブルな素子の作製が可能であること、視野角依存性が少ないこと、消費電力が少ないこと、極めて薄い素子の作製が可能であることなどの利点を有する。   In recent years, light-emitting elements (organic EL elements) that utilize the organic EL phenomenon have attracted a great deal of attention as next-generation light-emitting devices used in lighting devices, display devices, and the like. The organic EL element is capable of surface emission, can be operated at a low temperature, can be reduced in cost, can be reduced in weight, and can be made into a flexible element. There are advantages such as low angular dependence, low power consumption, and the ability to fabricate extremely thin elements.

有機EL素子は、一般的に、陽極、陰極、ならびに陽極および陰極に挟持される有機EL層を備える。ここで、有機EL層は、有機発光材料を含有する発光層を含む。必要に応じて、有機EL層は、電子輸送層、電子注入層、正孔輸送層、正孔注入層などをさらに含んでいてもよい。   An organic EL element generally includes an anode, a cathode, and an organic EL layer sandwiched between the anode and the cathode. Here, the organic EL layer includes a light emitting layer containing an organic light emitting material. If necessary, the organic EL layer may further include an electron transport layer, an electron injection layer, a hole transport layer, a hole injection layer and the like.

有機EL素子は、ガラス基板等の透明な基板上に、ITO(インジウム・スズ酸化物)などの透明導電材料からなる陽極、有機EL層、金属からなる陰極をこの順に備え、基板側から光を取り出すボトムエミッション構造を有してもよい。あるいはまた、有機EL素子は、あるいは基板上に陰極、有機EL層、透明導電材料からなる陽極をこの順で備え、基板側とは反対の側から光を取り出すトップエミッション構造を有してもよい。   An organic EL element includes a transparent substrate such as a glass substrate, an anode made of a transparent conductive material such as ITO (indium tin oxide), an organic EL layer, and a cathode made of metal in this order. You may have the bottom emission structure to take out. Alternatively, the organic EL element may have a top emission structure in which a cathode, an organic EL layer, and an anode made of a transparent conductive material are provided on the substrate in this order, and light is extracted from the side opposite to the substrate side. .

有機EL素子は、上述の利点を有するものの、光の取出し効率が低いという問題点を有する。光の取出し効率は、発光層で発生した光の総エネルギー量に対する、光の取出し面(たとえばボトムエミッション型の場合は基板面)から大気中に放出される光の総エネルギー量の比である。たとえば、発光層で発生する光は全方向に放射されるため、光の多くが、異なる屈折率を有する2つの層の界面で全反射を繰り返す導波モードとなる。このため、導波モード中の熱への変化、および素子の側面からの光の出射により、目的の方向への光の取出し効率が低下する。   Although an organic EL element has the above-mentioned advantages, it has a problem that light extraction efficiency is low. The light extraction efficiency is the ratio of the total energy amount of light emitted into the atmosphere from the light extraction surface (for example, the substrate surface in the case of the bottom emission type) to the total energy amount of light generated in the light emitting layer. For example, since light generated in the light emitting layer is radiated in all directions, most of the light becomes a waveguide mode in which total reflection is repeated at the interface between two layers having different refractive indexes. For this reason, the light extraction efficiency in the target direction decreases due to the change to heat in the waveguide mode and the emission of light from the side surface of the element.

また、有機EL素子では、発光層と金属である陰極との間の距離が近いことから、発光層からの光の一部は陰極の表面で表面プラズモンに変換されて失われる。これによっても、光の取出し効率が低下する。光の取出し効率は、有機EL素子を備えた表示装置、照明装置などの明るさに影響するので、光の取出し効率の改善のために種々の方法が検討されている。   In the organic EL element, since the distance between the light emitting layer and the metal cathode is short, a part of the light from the light emitting layer is converted to surface plasmon on the surface of the cathode and lost. This also reduces the light extraction efficiency. Since the light extraction efficiency affects the brightness of a display device, an illuminating device or the like provided with an organic EL element, various methods have been studied for improving the light extraction efficiency.

光の取出し効率を改善する方法の1つとして、集光性を有する集光層を備えたガラス基板を用いた有機EL素子が提案されている。たとえば、特開2003−86353号公報には、マイクロレンズなどの集光性構造物と、この集光性構造物を覆う透明樹脂とから成る集光層が開示されている(特許文献1参照)。この提案では、透明樹脂は、集光性構造物よりも高い屈折率を有する。集光層をガラス基板上に設けることで、ガラス基板の表面で生じる全反射を抑制し、光の取出し効率を改善している。   As one of the methods for improving the light extraction efficiency, an organic EL element using a glass substrate provided with a condensing layer having a condensing property has been proposed. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2003-86353 discloses a light condensing layer composed of a light converging structure such as a microlens and a transparent resin covering the light converging structure (see Patent Document 1). . In this proposal, the transparent resin has a higher refractive index than the light collecting structure. By providing the condensing layer on the glass substrate, total reflection occurring on the surface of the glass substrate is suppressed, and the light extraction efficiency is improved.

また、光の取出し効率を改善する方法の1つとして、表面プラズモン共鳴を利用する方法が提案されている。たとえば、特許第4762542号明細書には、金属層(陰極)の表面に1次元または2次元の周期的微細構造を設ける方法が開示されている(特許文献2参照)。この提案において、周期的微細構造は、回折格子として機能する。これにより、陰極表面で表面プラズモンに変換されたエネルギーが光へと再変換され、光の取出し効率が向上する。   Further, as one method for improving the light extraction efficiency, a method using surface plasmon resonance has been proposed. For example, Japanese Patent No. 4762542 discloses a method of providing a one-dimensional or two-dimensional periodic microstructure on the surface of a metal layer (cathode) (see Patent Document 2). In this proposal, the periodic microstructure functions as a diffraction grating. Thereby, the energy converted into surface plasmon on the cathode surface is reconverted into light, and the light extraction efficiency is improved.

特開2006−173986号公報は、透明基板、透明電極、有機層、および背面電極をこの順に含み、背面電極が金属領域と誘電体領域とで構成され、誘電体領域が石英(SiO2)で作成されている有機EL素子を提案している(特許文献3参照)。この提案において、石英からなる誘電体領域は、金属領域に種々の形状の凹部を形成し、背面電極と有機層との界面を凹凸を有する反射面にしている。凹凸を有する反射面において表面プラズモンに変換されたエネルギーが光へと再変換することによって、光の取出し効率を改善している。しかしながら、この提案では、石英以外の誘電体領域を用いた場合に同様の効果が得られるか否かについては何らの開示も示唆もしていない。また、この提案では、波長による配向分布の差に起因するカラーシフトの問題点についても何らの開示も示唆もしていない。 Japanese Patent Laid-Open No. 2006-173986 includes a transparent substrate, a transparent electrode, an organic layer, and a back electrode in this order. The back electrode is composed of a metal region and a dielectric region, and the dielectric region is made of quartz (SiO 2 ). The produced organic EL element is proposed (refer patent document 3). In this proposal, the dielectric region made of quartz has concave portions of various shapes formed in the metal region, and the interface between the back electrode and the organic layer is a reflective surface having irregularities. The energy converted into surface plasmons is reconverted into light on the reflective surface having irregularities, thereby improving the light extraction efficiency. However, this proposal does not disclose or suggest whether a similar effect can be obtained when a dielectric region other than quartz is used. In addition, this proposal does not disclose or suggest the problem of color shift caused by the difference in orientation distribution depending on the wavelength.

特開2003−86353号公報JP 2003-86353 A 特許第4762542号明細書Japanese Patent No. 4762542 特開2006−173986号公報JP 2006-173986 A

しかしながら、上述の集光層をガラス基板に設けたとしても、集光層とガラス基板との界面で全反射が生じるので、有機EL素子からの光の取出し効率は十分に高いとはいえない。また、上述の周期的微細構造を金属層に設ける場合、金属層の凹凸構造に起因してリーク電流が発生すること、金属層上に積層した各層の不均一性により発光むらが発生すること、および有機EL素子の経時的安定性が低下することなどの問題点もあった。このため、理論上効率の高い周期的微細構造を金属層に設けたとしても、有機EL素子を安定的に製造できるとは限らなかった。一方で、有機EL照明装置の省電力化および/またはフレキシブル有機EL照明装置の製造に向けて、さらに改善された光の取出し効率を有する有機EL素子が求められている。   However, even if the above-mentioned condensing layer is provided on the glass substrate, total reflection occurs at the interface between the condensing layer and the glass substrate, and thus it cannot be said that the light extraction efficiency from the organic EL element is sufficiently high. In addition, when the above-described periodic fine structure is provided in the metal layer, a leakage current is generated due to the uneven structure of the metal layer, and uneven light emission is generated due to nonuniformity of each layer stacked on the metal layer, In addition, there is a problem that the stability over time of the organic EL element is lowered. For this reason, even if a theoretically efficient periodic fine structure is provided in the metal layer, the organic EL element cannot always be manufactured stably. On the other hand, an organic EL element having further improved light extraction efficiency is demanded for power saving of the organic EL lighting device and / or manufacture of a flexible organic EL lighting device.

本発明は、高い光の取出し効率を実現できる有機EL素子を提供することを目的とする。さらに、本発明は、この有機EL素子を含む照明装置、面状光源および表示装置を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the organic EL element which can implement | achieve high light extraction efficiency. Furthermore, an object of this invention is to provide the illuminating device, planar light source, and display apparatus containing this organic EL element.

本発明の第1の実施形態の有機EL素子は、光透過性基板と、光透過性の第1電極と、発光層を含む機能層と、パターニング部と、第2電極とをこの順に含み、前記機能層は、前記パターニング部および前記第2電極に接触し、前記パターニング部はフッ化リチウムからなり、前記パターニング部は前記第2電極の側に凸部を有することを特徴とする。ここで、パターニング部の面積率Apが、
0.02 ≦ Ap ≦ 0.1 (式1)
を満たすことが望ましい。さらに、パターニング部が10nm以上の高さを有してもよい。また、光透過性基板の第1電極が設けられた面とは反対側の面に、光取出しレンズ層をさらに含んでもよい。
The organic EL device according to the first embodiment of the present invention includes a light transmissive substrate, a light transmissive first electrode, a functional layer including a light emitting layer, a patterning unit, and a second electrode in this order. The functional layer is in contact with the patterning portion and the second electrode, the patterning portion is made of lithium fluoride, and the patterning portion has a convex portion on the second electrode side. Here, the area ratio Ap of the patterning portion is
0.02 ≦ Ap ≦ 0.1 (Formula 1)
It is desirable to satisfy. Furthermore, the patterning portion may have a height of 10 nm or more. In addition, a light extraction lens layer may be further included on the surface of the light transmissive substrate opposite to the surface on which the first electrode is provided.

本発明の第1の実施形態の有機EL素子の第1の実施態様において、パターニング部が、独立した複数の凸部からなり、複数の凸部のそれぞれは円形の底面形状を有し、複数の凸部は、正方格子状または六角格子(正三角格子)状に配列していてもよい。ここで、パターニング部の凸部間距離W1が
500nm ≦ W1 ≦ 2500nm (式2)
の関係を満たすことが望ましい。
In the first embodiment of the organic EL element according to the first embodiment of the present invention, the patterning portion is composed of a plurality of independent protrusions, each of the plurality of protrusions has a circular bottom shape, The convex portions may be arranged in a square lattice shape or a hexagonal lattice (regular triangular lattice) shape. Here, the distance W1 between the convex portions of the patterning portion is 500 nm ≦ W1 ≦ 2500 nm (Formula 2)
It is desirable to satisfy the relationship.

本発明の第1の実施形態の有機EL素子の第2の実施態様において、パターニング部が、第1の方向に延びるストライプ形状を有する複数の第1凸部と、第2の方向に延びるストライプ形状を有する複数の第2凸部とからなり、前記第1の方向は、前記第2の方向と交差する方向であってもよい。ここで、パターニング部108の凸部間距離W2が
500nm ≦ W2 ≦ 2500nm (式3)
の関係を満たすことが望ましい。さらに、パターニング部が10nm以上の高さを有してもよい。また、光透過性基板の第1電極が設けられた面とは反対側の面に、光取出しレンズ層をさらに含んでもよい。
In the second embodiment of the organic EL element according to the first embodiment of the present invention, the patterning portion has a plurality of first protrusions having a stripe shape extending in the first direction, and a stripe shape extending in the second direction. The first direction may be a direction intersecting with the second direction. Here, the distance W2 between the convex portions of the patterning portion 108 is 500 nm ≦ W2 ≦ 2500 nm (Formula 3)
It is desirable to satisfy the relationship. Furthermore, the patterning portion may have a height of 10 nm or more. In addition, a light extraction lens layer may be further included on the surface of the light transmissive substrate opposite to the surface on which the first electrode is provided.

本発明の第2の実施形態の照明装置は、第1の実施形態の有機EL素子を含むことを特徴とする。本発明の第3の実施形態の面状光源は、第1の実施形態の有機EL素子を含むことを特徴とする。本発明の第4の実施形態の表示装置は、第1の実施形態の有機EL素子を含むことを特徴とする。   The illumination device according to the second embodiment of the present invention includes the organic EL element according to the first embodiment. A planar light source according to the third embodiment of the present invention includes the organic EL element according to the first embodiment. A display device according to a fourth embodiment of the present invention includes the organic EL element according to the first embodiment.

上記の構成を採用することにより、高い光の取出し効率を有する有機EL素子を提供できる。さらに、この有機EL素子を用いることで、優れた特性を有する照明装置、面状光源および表示装置を提供することができる。   By adopting the above configuration, an organic EL element having high light extraction efficiency can be provided. Furthermore, by using this organic EL element, it is possible to provide an illumination device, a planar light source, and a display device having excellent characteristics.

本発明の第1の実施形態に係る有機EL素子の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the organic EL element which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態の第1実施態様に係る有機EL素子の1つの構成例におけるパターニング部の配置を示す概略上面図である。It is a schematic top view which shows arrangement | positioning of the patterning part in one structural example of the organic EL element which concerns on the 1st aspect of the 1st Embodiment of this invention. 切断線III−IIIに沿った、本発明の第1の実施形態の第1実施態様に係る有機EL素子の1つの構成例におけるパターニング部の配置を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows arrangement | positioning of the patterning part in one structural example of the organic EL element which concerns on the 1st implementation mode of the 1st Embodiment of this invention along the cutting line III-III. 本発明の第1の実施形態の第1実施態様に係る有機EL素子の別の構成例におけるパターニング部の配置を示す概略上面図である。It is a schematic top view which shows arrangement | positioning of the patterning part in another structural example of the organic EL element which concerns on the 1st aspect of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態の第2実施態様に係る有機EL素子の1つの構成例におけるパターニング部の配置を示す概略上面図である。It is a schematic top view which shows arrangement | positioning of the patterning part in one structural example of the organic EL element which concerns on 2nd aspect of 1st Embodiment of this invention. 切断線VI−VIに沿った、本発明の第1の実施形態の第2実施態様に係る有機EL素子の1つの構成例におけるパターニング部の配置を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows arrangement | positioning of the patterning part in one structural example of the organic EL element which concerns on the 2nd implementation mode of the 1st Embodiment of this invention along the cutting plane line VI-VI. 本発明の第1の実施形態に係る有機EL素子の1つの変形例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows one modification of the organic EL element which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る有機EL素子の別の変形例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows another modification of the organic EL element which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態の第1実施態様に係る有機EL素子の1つの構成例におけるパターニング部の配置条件の詳細を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the detail of the arrangement conditions of the patterning part in one structural example of the organic EL element which concerns on the 1st aspect of the 1st Embodiment of this invention. 切断線X−Xに沿った、本発明の第1の実施形態の第1実施態様に係る有機EL素子の1つの構成例におけるパターニング部の配置条件の詳細を説明するための断面図であるIt is sectional drawing for demonstrating the detail of the arrangement conditions of the patterning part in one structural example of the organic EL element which concerns on the 1st aspect of the 1st Embodiment of this invention along the cutting line XX. 本発明の第1の実施形態の第2実施態様に係る有機EL素子の1つの構成例におけるパターニング部の配置条件の詳細を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the detail of the arrangement conditions of the patterning part in one structural example of the organic EL element which concerns on the 2nd aspect of the 1st Embodiment of this invention. 切断線XII−XIIに沿った、本発明の第1の実施形態の第2実施態様に係る有機EL素子の1つの構成例におけるパターニング部の配置条件の詳細を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the detail of the arrangement conditions of the patterning part in one structural example of the organic EL element which concerns on the 2nd implementation mode of the 1st Embodiment of this invention along the cutting line XII-XII. 本発明の第2の実施形態の照明装置および第3の実施形態の面状光源の1つの構成例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows one structural example of the illuminating device of the 2nd Embodiment of this invention, and the planar light source of 3rd Embodiment. 本発明の第4の実施形態の表示装置の1つの構成例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows one structural example of the display apparatus of the 4th Embodiment of this invention.

本発明を、図面を参照して説明する。本発明は、有機EL素子、ならびにこの有機EL素子を含む照明装置、面状光源および表示装置を包含する。なお、本発明は、以下に記載する実施形態に限定されるものではない。本発明に対して、当業者の知識に基づいて種々の変更または修正を加えることが可能である。そして、そのような変更または修正が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれる。   The present invention will be described with reference to the drawings. The present invention includes an organic EL element, a lighting device including the organic EL element, a planar light source, and a display device. Note that the present invention is not limited to the embodiments described below. Various changes or modifications can be made to the present invention based on the knowledge of those skilled in the art. Embodiments to which such changes or modifications are added are also included in the scope of the present invention.

(I) 有機EL素子
本発明の第1の実施形態の有機EL素子は、基板、第1電極、機能層、パターニング部、および第2電極をこの順に含む。本実施形態の有機EL素子100の1つの構成例を図1に示す。本実施形態に係る有機EL素子100は、光透過性基板102、光透過性の第1電極104、発光層を含む機能層106、フッ化リチウムからなるパターニング部108、および第2電極110を、この順に積層した構造を有する。本発明の有機EL素子は、光透過性基板102の側から光150を取り出す、ボトムエミッション構造を有する。
(I) Organic EL Element The organic EL element of the first embodiment of the present invention includes a substrate, a first electrode, a functional layer, a patterning unit, and a second electrode in this order. One structural example of the organic EL element 100 of this embodiment is shown in FIG. The organic EL element 100 according to this embodiment includes a light transmissive substrate 102, a light transmissive first electrode 104, a functional layer 106 including a light emitting layer, a patterning unit 108 made of lithium fluoride, and a second electrode 110. It has a structure laminated in this order. The organic EL element of the present invention has a bottom emission structure in which light 150 is extracted from the light transmissive substrate 102 side.

本発明の第1の実施形態の第1実施態様の有機EL素子は、独立した複数の凸部202からなるパターニング部108を有する。凸部202(すなわちパターニング部108)は、機能層106の第2電極110側の面に形成される。複数の凸部202のそれぞれは、円形の底面を有する略円柱形状を有する。パターニング部108が形成されていない区域では、機能層106の上表面204(以下、「機能層表面204」と称する場合がある)が第2電極110と接触している。図2に示す本実施形態の第1の態様の1つの構成例において、複数の凸部202は、六角格子(正三角格子)状に配列されている。すなわち、複数の凸部202のそれぞれは、最も接近した6つの凸部202が形成する正六角形の中心に配置される。言い換えると、隙間なく敷き詰められた正六角形の頂点および中心に、凸部202が配置される。   The organic EL element according to the first embodiment of the first embodiment of the present invention includes a patterning unit 108 including a plurality of independent protrusions 202. The convex portion 202 (that is, the patterning portion 108) is formed on the surface of the functional layer 106 on the second electrode 110 side. Each of the plurality of convex portions 202 has a substantially cylindrical shape having a circular bottom surface. In an area where the patterning portion 108 is not formed, the upper surface 204 of the functional layer 106 (hereinafter, may be referred to as “functional layer surface 204”) is in contact with the second electrode 110. In one configuration example of the first aspect of the present embodiment shown in FIG. 2, the plurality of convex portions 202 are arranged in a hexagonal lattice (regular triangular lattice) shape. That is, each of the plurality of convex portions 202 is arranged at the center of a regular hexagon formed by the six closest convex portions 202. In other words, the convex part 202 is arrange | positioned in the vertex and center of a regular hexagon laid without gap.

図3は、図2に示す、隣接する2つの凸部202の中心を通る切断線III−IIIに沿った断面図である。図3に示すように、機能層106の第2電極110側の表面において、隣接する2つの凸部202の間に機能層の上表面204が存在する。本実施形態において、パターニング部108を構成する凸部202の形状は第2電極110側に転写される。具体的には、凸部202は第2電極110の凹部208に転写され、機能層の上表面204は第2電極110の下表面206(以下、「第2電極下面206」と称する場合がある)に転写される。言い換えると、第2電極110は、パターニング部108を構成する凸部202に相当する位置に、凹部208を有する。なお、パターニング部108を構成する凸部202が第2電極110の凹部208に転写される限りにおいて、第2電極110の上表面(機能層106とは反対側の面)に、パターニング部108を構成する凸部202の形状が形成されなくてもよい。   3 is a cross-sectional view taken along a cutting line III-III passing through the centers of two adjacent convex portions 202 shown in FIG. As shown in FIG. 3, the upper surface 204 of the functional layer exists between two adjacent convex portions 202 on the surface of the functional layer 106 on the second electrode 110 side. In the present embodiment, the shape of the convex part 202 constituting the patterning part 108 is transferred to the second electrode 110 side. Specifically, the convex portion 202 is transferred to the concave portion 208 of the second electrode 110, and the upper surface 204 of the functional layer may be referred to as a lower surface 206 of the second electrode 110 (hereinafter referred to as “second electrode lower surface 206”). ). In other words, the second electrode 110 has the concave portion 208 at a position corresponding to the convex portion 202 constituting the patterning portion 108. In addition, as long as the convex part 202 which comprises the patterning part 108 is transcribe | transferred to the recessed part 208 of the 2nd electrode 110, the patterning part 108 is provided in the upper surface (surface on the opposite side to the functional layer 106) of the 2nd electrode 110. The shape of the convex part 202 which comprises may not be formed.

図4は、パターニング部108を構成する複数の凸部202が異なる配列状態にある、本発明の第1の実施形態の第1実施態様に係る有機EL素子の別の構成例を示す上面図である。本構成例において、複数の凸部202は、正方格子状に配列されている。すなわち、複数の凸部202のそれぞれは、第1の方向に延び、所定の間隔dで配置される複数の直線と、第1の方向と直交する第2の方向に延び、間隔dで配置される複数の直線との交点に配置される。言い換えると、隙間なく敷き詰められた正方形の頂点に、凸部202が配置される。   FIG. 4 is a top view showing another configuration example of the organic EL element according to the first mode of the first embodiment of the present invention, in which the plurality of convex portions 202 constituting the patterning unit 108 are in different arrangement states. is there. In this configuration example, the plurality of convex portions 202 are arranged in a square lattice pattern. That is, each of the plurality of convex portions 202 extends in the first direction and extends in a second direction orthogonal to the first direction and a plurality of straight lines arranged at a predetermined interval d, and is arranged at an interval d. Arranged at intersections with a plurality of straight lines. In other words, the convex part 202 is arrange | positioned in the vertex of the square laid without gap.

本発明の第1の実施形態の第2実施態様の有機EL素子は、第1の方向に延びるストライプ形状を有する複数の第1凸部222と、第2の方向に延びるストライプ形状を有する複数の第2凸部224とからなるパターニング部108を有する。ここで、第1の方向は、第2の方向と交差する方向、好ましくは、第2の方向と直交する方向である。図5は、第1の方向が第2の方向と直交する方向であり、隣接する2つの第1凸部222の間隔と隣接する2つの第2凸部の間隔とが等しい、1つの構成例の上面図である。第1凸部222および第2凸部224(すなわちパターニング部108)は、機能層106の第2電極110側の面に形成される。パターニング部108が形成されていない区域では、機能層106の上表面204が第2電極110と接触している。図5に示す構成例において、機能層106の上表面204は、複数の分離された区域から構成される。2つの隣接する第1凸部222と2つの隣接する第2凸部224とに包囲される機能層106の上表面204の1つの区域は、正方形の形状を有する。   The organic EL element according to the second embodiment of the first embodiment of the present invention includes a plurality of first protrusions 222 having a stripe shape extending in the first direction and a plurality of stripe shapes extending in the second direction. It has the patterning part 108 which consists of the 2nd convex part 224. FIG. Here, the first direction is a direction intersecting the second direction, preferably a direction orthogonal to the second direction. FIG. 5 is a configuration example in which the first direction is a direction orthogonal to the second direction, and the interval between the two adjacent first convex portions 222 is equal to the interval between the two adjacent second convex portions. FIG. The first convex portion 222 and the second convex portion 224 (that is, the patterning portion 108) are formed on the surface of the functional layer 106 on the second electrode 110 side. In the area where the patterning portion 108 is not formed, the upper surface 204 of the functional layer 106 is in contact with the second electrode 110. In the configuration example shown in FIG. 5, the upper surface 204 of the functional layer 106 is composed of a plurality of separated areas. One area of the upper surface 204 of the functional layer 106 surrounded by the two adjacent first protrusions 222 and the two adjacent second protrusions 224 has a square shape.

図6は、図5に示す、隣接する2つの第2凸部224の中央を通り、第2の方向に延びる切断線VI−VIに沿った断面図である。図6に示すように、機能層106の第2電極110側の表面において、隣接する2つの第1凸部222および隣接する2つの第2凸部224に包囲されるように機能層の上表面204が存在する。本実施形態において、パターニング部108を構成する第1凸部222および第2凸部224の形状は第2電極110側に転写される。具体的には、第1凸部222および第2凸部224は第2電極110の凹部208に転写され、機能層の上表面204は第2電極110の下表面206(以下、「第2電極下面206」と称する場合がある)に転写される。言い換えると、第2電極110は、パターニング部108を構成する第1凸部222および第2凸部224に相当する位置に、凹部208を有する。なお、パターニング部108を構成する第1凸部222および第2凸部224が第2電極110の凹部208に転写される限りにおいて、第2電極110の上表面(機能層106とは反対側の面)に、パターニング部108を構成する凸部202の形状が形成されなくてもよい。   FIG. 6 is a cross-sectional view taken along a cutting line VI-VI extending in the second direction through the center of two adjacent second convex portions 224 shown in FIG. As shown in FIG. 6, on the surface of the functional layer 106 on the second electrode 110 side, the upper surface of the functional layer is surrounded by the two adjacent first convex portions 222 and the two adjacent second convex portions 224. 204 exists. In the present embodiment, the shapes of the first and second convex portions 222 and 224 constituting the patterning unit 108 are transferred to the second electrode 110 side. Specifically, the first convex portion 222 and the second convex portion 224 are transferred to the concave portion 208 of the second electrode 110, and the upper surface 204 of the functional layer is transferred to the lower surface 206 of the second electrode 110 (hereinafter referred to as “second electrode”). Transferred to the lower surface 206). In other words, the second electrode 110 has the concave portion 208 at a position corresponding to the first convex portion 222 and the second convex portion 224 constituting the patterning portion 108. In addition, as long as the 1st convex part 222 and the 2nd convex part 224 which comprise the patterning part 108 are transcribe | transferred to the recessed part 208 of the 2nd electrode 110, it is the upper surface (the side opposite to the functional layer 106) of the 2nd electrode 110. The shape of the convex portion 202 constituting the patterning portion 108 may not be formed on the surface).

本発明におけるパターニング部108および第2電極110の具体的形状は、以下の「パターニング部」および「第2電極」のセクションで詳述する。   The specific shapes of the patterning unit 108 and the second electrode 110 in the present invention will be described in detail in the following “patterning unit” and “second electrode” sections.

第1電極104は、光透過性を有し、陽極となる電極である。機能層106は発光層を含む。第2電極110は、第1電極104の対極となる電極であり、陰極となるものである。   The first electrode 104 is a light-transmitting electrode that serves as an anode. The functional layer 106 includes a light emitting layer. The second electrode 110 is an electrode serving as a counter electrode of the first electrode 104 and serves as a cathode.

本明細書において、「光透過性」とは、光に対して透明である性質(透光性)を意味する。本発明で用いる光透過性の材料は、好ましくは紫外領域から赤外領域の光を透過する。波長領域にすると350nmから800nmにおいて平均透過率が50%以上であることが好ましく、平均透過率が80%以上であることがさらに好ましい。   In the present specification, “light-transmitting” means a property (translucency) that is transparent to light. The light transmissive material used in the present invention preferably transmits light from the ultraviolet region to the infrared region. In the wavelength region, the average transmittance is preferably 50% or more at 350 nm to 800 nm, and more preferably 80% or more.

図7に示すように、本発明の第1の実施形態の有機EL素子の1つの変形例は、光透過性基板102の第1電極104とは反対側の表面に、集光レンズ層302と光透過性層304とを含む光取出しレンズ層310をさらに含んでもよい。   As shown in FIG. 7, one modified example of the organic EL element according to the first embodiment of the present invention includes a condensing lens layer 302 on the surface of the light transmissive substrate 102 opposite to the first electrode 104. A light extraction lens layer 310 including a light transmissive layer 304 may be further included.

図8に示すように、本発明の第1の実施形態の有機EL素子の別の変形例は、バリア層320および/または光散乱層330をさらに含んでもよい。バリア層320は、第1電極104、機能層106および第2電極110にとって有害な水分などの侵入を防止するための層である。この機能をより効果的に発現するために、図8に示すように、光透過性基板102と第1電極104との間に、バリア層320を設けることが望ましい。また、この構成例においても、図7に示すように、光取出しレンズ層310をさらに含んでもよい。   As shown in FIG. 8, another modification of the organic EL element according to the first embodiment of the present invention may further include a barrier layer 320 and / or a light scattering layer 330. The barrier layer 320 is a layer for preventing intrusion of moisture or the like harmful to the first electrode 104, the functional layer 106, and the second electrode 110. In order to express this function more effectively, it is desirable to provide a barrier layer 320 between the light transmissive substrate 102 and the first electrode 104 as shown in FIG. Also in this configuration example, as shown in FIG. 7, a light extraction lens layer 310 may further be included.

次に、有機EL素子100を構成する各部について詳細に説明する。   Next, each part which comprises the organic EL element 100 is demonstrated in detail.

[光透過性基板]
光透過性基板102は、所定の光(好ましくは可視領域の光)を透過する板状部材である。その材料は、ガラス、プラスチックなどの従来から有機EL素子に利用されているものであれば特に限定されない。光透過性基板102は、ガラス板、ポリマーから構成される板またはフィルムなどであることが好ましい。
[Light transmissive substrate]
The light transmissive substrate 102 is a plate-like member that transmits predetermined light (preferably light in the visible region). The material is not particularly limited as long as it is conventionally used for organic EL elements such as glass and plastic. The light transmissive substrate 102 is preferably a glass plate, a plate made of a polymer, a film, or the like.

用いることができるガラスの例は、たとえば、ソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英ガラスなどを含む。   Examples of glasses that can be used include soda lime glass, barium strontium containing glass, lead glass, aluminosilicate glass, borosilicate glass, barium borosilicate glass, quartz glass, and the like.

用いることができるポリマーの例は、たとえば、以下の材料:ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)などのポリエステル;ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテンなどのポリオレフィン;セロファン、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート(TAC)、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)、セルロースアセテートフタレート、セルロースニトレートなどのセルロースエステル類またはそれらの誘導体;ポリ塩化ビニリデン;ポリビニルアルコール;ポリエチレンビニルアルコール;シンジオタクティックポリスチレン;ポリカーボネート;ポリエーテルケトン;ポリイミド;ポリエーテルスルホン(PES);ポリフェニレンスルフィド;ポリスルホン類;ポリエーテルイミド;ポリエーテルケトンイミド;ポリアリレート;ポリメチルメタクリレート(PMMA)などのアクリル樹脂;ノルボルネン樹脂などのシクロオレフィン系樹脂などを含む。   Examples of polymers that can be used include, for example, the following materials: polyesters such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN); polyolefins such as polyethylene, polypropylene, polymethylpentene; cellophane, cellulose diacetate, cellulose triacetate (TAC), cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate (CAP), cellulose esters such as cellulose acetate phthalate, cellulose nitrate, or derivatives thereof; polyvinylidene chloride; polyvinyl alcohol; polyethylene vinyl alcohol; syndiotactic polystyrene Polycarbonate; polyetherketone; polyimide; polyethersulfone (PES); polypheny Nsurufido; including cycloolefin resins such as norbornene resins; polysulfones; polyetherimides; polyether ketone imide; polyarylate, acrylic resins such as polymethylmethacrylate (PMMA).

光透過性基板102としてポリマー板またはポリマーフィルムを用いる場合、このポリマー板またはポリマーフィルムの表面に、以下で説明するバリアコーティングを予め設けたバリアコーティング付きポリマー板またはバリアコーティング付きポリマーフィルムを用いることもできる。バリアコーティングは、以下で説明するバリア層320と同様の材料から形成することができる。   When a polymer plate or a polymer film is used as the light transmissive substrate 102, a polymer plate with a barrier coating or a polymer film with a barrier coating in which a barrier coating described below is previously provided on the surface of the polymer plate or polymer film may be used. it can. The barrier coating can be formed from the same material as the barrier layer 320 described below.

[バリア層]
バリア層320は、本発明の有機EL素子の任意選択的な構成要素である。バリア層320は、有機EL素子100(特に、機能層106)の劣化をもたらす水分、酸素などの侵入を抑制する機能を有する。バリア層320は、無機物の被膜、または無機物の被膜および有機物の被膜の両者を含むハイブリッド被膜であってもよい。バリア層320を形成するための無機物の例は、酸化ケイ素、二酸化ケイ素、窒化ケイ素などを含む。ハイブリッド被膜は、無機物の被膜の機械的脆弱性を解消する点において有用である。ハイブリッド被膜は、好ましくは、無機物の被膜と有機物の被膜とが積層された構造を有する。ハイブリッド被膜において用いられる有機物の例は、ポリビニルアルコール系樹脂、アクリル系樹脂などを含む。ハイブリッド被膜中の無機物の被膜および有機物の被膜の数ならびに積層順序に特段の制限はない。より好ましくは、ハイブリッド被膜は、無機物の被膜と有機物の被膜とが交互に積層された構造を有する。
[Barrier layer]
The barrier layer 320 is an optional component of the organic EL element of the present invention. The barrier layer 320 has a function of suppressing entry of moisture, oxygen, and the like that cause deterioration of the organic EL element 100 (particularly, the functional layer 106). The barrier layer 320 may be an inorganic film or a hybrid film including both an inorganic film and an organic film. Examples of the inorganic material for forming the barrier layer 320 include silicon oxide, silicon dioxide, silicon nitride, and the like. The hybrid coating is useful in eliminating the mechanical fragility of the inorganic coating. The hybrid film preferably has a structure in which an inorganic film and an organic film are laminated. Examples of organic materials used in the hybrid coating include polyvinyl alcohol resins, acrylic resins, and the like. There are no particular restrictions on the number of inorganic and organic coatings in the hybrid coating and the order of lamination. More preferably, the hybrid coating has a structure in which inorganic coatings and organic coatings are alternately laminated.

バリア層320は、1.0×10-2g/(m2・24h)以下の、JIS K 7129−1992に準拠した方法で測定される水蒸気透過度(25±0.5℃、90±2%RH)を有することが好ましい。より好ましくは、バリア層320は、1.0×10-5g/(m2・24h)以下の水蒸気透過度を有する。さらに、バリア層320は、JIS K 7126−1987に準拠した方法で測定される、1.0×10-3cm3/(m2・24h・atm)以下の酸素透過度を有することが好ましい。最も好ましくは、バリア層320は、1.0×10-3cm3/(m2・24h・atm)以下の酸素透過度、および1.0×10-3g/(m2・24h)以下の水蒸気透過度の両方を有する。 The barrier layer 320 has a water vapor permeability (25 ± 0.5 ° C., 90 ± 2) measured by a method according to JIS K 7129-1992, which is 1.0 × 10 −2 g / (m 2 · 24 h) or less. % RH). More preferably, the barrier layer 320 has a water vapor transmission rate of 1.0 × 10 −5 g / (m 2 · 24 h) or less. Furthermore, the barrier layer 320 preferably has an oxygen permeability of 1.0 × 10 −3 cm 3 / (m 2 · 24 h · atm) or less, which is measured by a method according to JIS K 7126-1987. Most preferably, the barrier layer 320 has an oxygen permeability of 1.0 × 10 −3 cm 3 / (m 2 · 24 h · atm) or less, and 1.0 × 10 −3 g / (m 2 · 24 h) or less. Having both water vapor permeability.

バリア層320は、本技術分野において慣用的に利用されている任意の手段を用いて形成することができる。用いることができる手段の例は、真空蒸着法、スパッタ法、反応性スパッタ法、分子線エピタキシー法、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマCVD法、レーザーCVD法、熱CVD法などを含む。   The barrier layer 320 can be formed using any means conventionally used in this technical field. Examples of means that can be used include vacuum deposition, sputtering, reactive sputtering, molecular beam epitaxy, cluster ion beam, ion plating, plasma polymerization, atmospheric pressure plasma polymerization, plasma CVD, Including laser CVD method, thermal CVD method and the like.

[光散乱層]
光散乱層330は、本発明の有機EL素子の任意選択的な構成要素である。光散乱層330に対して微粒子を添加してもよい。
[Light scattering layer]
The light scattering layer 330 is an optional component of the organic EL element of the present invention. Fine particles may be added to the light scattering layer 330.

光散乱性の付与を目的として添加される微粒子は、無機微粒子、有機微粒子またはこれらの組み合わせからであってよい。用いることができる有機微粒子は、アクリル系ポリマー、スチレンポリマー、スチレン−アクリルポリマーおよびその架橋体、メラミン−ホルムアルデヒド縮合物、ポリウレタン、ポリエステル、シリコーン、フッ素系ポリマー、これらの共重合体からなる微粒子を含む。用いることができる無機微粒子は:スメクタイト、カオリナイト、タルクなどの粘土化合物粒子;シリカ、酸化チタン、アルミナ、シリカアルミナ、ジルコニア、酸化亜鉛、酸化バリウム、酸化ストロンチウムなどの無機酸化物からなる微粒子;炭酸カルシウム、炭酸バリウム、塩化バリウム、硫酸バリウム、硝酸バリウム、水酸化バリウム、水酸化アルミニウム、炭酸ストロンチウム、塩化ストロンチウム、硫酸ストロンチウム、硝酸ストロンチウム、水酸化ストロンチウムなどの無機化合物からなる微粒子;および2種以上の無機酸化物を焼結して得られるガラス材料からなる微粒子を含む。2種以上の有機微粒子および/または無機微粒子の組み合わせを用いてもよい。   The fine particles added for the purpose of imparting light scattering properties may be inorganic fine particles, organic fine particles, or a combination thereof. Organic fine particles that can be used include fine particles composed of acrylic polymers, styrene polymers, styrene-acrylic polymers and cross-linked products thereof, melamine-formaldehyde condensates, polyurethanes, polyesters, silicones, fluoropolymers, and copolymers thereof. . Inorganic fine particles that can be used are: clay compound particles such as smectite, kaolinite, talc; fine particles composed of inorganic oxides such as silica, titanium oxide, alumina, silica alumina, zirconia, zinc oxide, barium oxide, strontium oxide; carbonic acid Fine particles composed of inorganic compounds such as calcium, barium carbonate, barium chloride, barium sulfate, barium nitrate, barium hydroxide, aluminum hydroxide, strontium carbonate, strontium chloride, strontium sulfate, strontium nitrate, strontium hydroxide; and two or more types It contains fine particles made of a glass material obtained by sintering an inorganic oxide. A combination of two or more kinds of organic fine particles and / or inorganic fine particles may be used.

また、光散乱層330に屈折率の調整を目的として微粒子を添加してもよい。屈折率調整を目的として添加される微粒子は、酸化チタン、ジルコニアなどの無機酸化物からなる微粒子を含む。   Further, fine particles may be added to the light scattering layer 330 for the purpose of adjusting the refractive index. The fine particles added for the purpose of adjusting the refractive index include fine particles made of an inorganic oxide such as titanium oxide or zirconia.

(第1電極104:陽極)
第1電極104を陽極として用いる場合、第1電極104は、大きな仕事関数を有する材料から形成される。用いることができる材料は、金属、合金、金属酸化物、導電性化合物、およびこれらの混合物を含む。陽極として用いる第1電極104を形成するための材料は:アンチモンをドープ(添加)した酸化スズ(ATO)、フッ素をドープした酸化スズ(FTO)、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化亜鉛インジウム(IZO)などの導電性金属酸化物;金、銀、クロム、ニッケルなどの金属;これらの金属と導電性金属酸化物との混合物;ヨウ化銅、硫化銅などの無機導電性物質;ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロールなどの有機導電性材料などを含む。第1電極104は積層体であってもよい。たとえば、第1電極104は、上記材料からなる層の積層体であってもよい。本発明では、導電性金属酸化物を用いて第1電極104を形成すること好ましい。生産性、高導電性、透明性などの点から、ITOを用いて第1電極104を形成することが特に好ましい。
(First electrode 104: anode)
When the first electrode 104 is used as an anode, the first electrode 104 is formed from a material having a large work function. Materials that can be used include metals, alloys, metal oxides, conductive compounds, and mixtures thereof. The materials for forming the first electrode 104 used as the anode are: antimony-doped (added) tin oxide (ATO), fluorine-doped tin oxide (FTO), tin oxide, zinc oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO), conductive metal oxides such as indium zinc oxide (IZO); metals such as gold, silver, chromium and nickel; mixtures of these metals and conductive metal oxides; copper iodide, copper sulfide, etc. Inorganic conductive materials; including organic conductive materials such as polyaniline, polythiophene, and polypyrrole. The first electrode 104 may be a stacked body. For example, the first electrode 104 may be a stacked body of layers made of the above materials. In the present invention, the first electrode 104 is preferably formed using a conductive metal oxide. In view of productivity, high conductivity, transparency, etc., it is particularly preferable to form the first electrode 104 using ITO.

陽極として用いる第1電極104側から発光した光を取り出す場合には、第1電極104は、50%より大きい光透過率を有することが望ましい。また、第1電極104は、数百Ω/□以下のシート抵抗を有することが好ましい。さらに、使用する材料にもよるが、第1電極104は、通常10nm以上1000nm以下の範囲内、好ましくは10nm以上200nm以下の範囲内の膜厚を有する。   In the case where light emitted from the side of the first electrode 104 used as the anode is extracted, the first electrode 104 preferably has a light transmittance greater than 50%. The first electrode 104 preferably has a sheet resistance of several hundred Ω / □ or less. Furthermore, although it depends on the material to be used, the first electrode 104 has a film thickness usually in the range of 10 nm to 1000 nm, preferably in the range of 10 nm to 200 nm.

[機能層]
第1電極104と第2電極110との間に設けられる機能層106は、発光層を少なくとも含む。機能層は、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、および/または電子注入層をさらに含んでもよい。
[Functional layer]
The functional layer 106 provided between the first electrode 104 and the second electrode 110 includes at least a light emitting layer. The functional layer may further include a hole injection layer, a hole transport layer, an electron transport layer, and / or an electron injection layer.

第1電極104、機能層106および第2電極110は、様々な積層構造をとることができる。採用できる積層構造の具体例は、たとえば、以下の層構成(a)〜(p)を含むが、それらに限定されるものではない。以下の層構成において、「陽極」は第1電極104であり、「陰極」は第2電極110であってもよい。また、記号「/」は、2つの層が隣接して積層されていることを示す。   The first electrode 104, the functional layer 106, and the second electrode 110 can have various stacked structures. Specific examples of the laminated structure that can be adopted include, but are not limited to, the following layer configurations (a) to (p), for example. In the following layer configuration, the “anode” may be the first electrode 104, and the “cathode” may be the second electrode 110. The symbol “/” indicates that two layers are stacked adjacent to each other.

(a)陽極/発光層/陰極
(b)陽極/正孔注入層/発光層/陰極
(c)陽極/正孔注入層/発光層/電子注入層/陰極
(d)陽極/正孔注入層/発光層/電子輸送層/陰極
(e)陽極/正孔注入層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極
(f)陽極/正孔輸送層/発光層/陰極
(g)陽極/正孔輸送層/発光層/電子注入層/陰極
(h)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
(i)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極
(j)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/陰極
(k)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子注入層/陰極
(l)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
(m)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極
(n)陽極/発光層/電子注入層/陰極
(o)陽極/発光層/電子輸送層/陰極
(p)陽極/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極
(A) Anode / light emitting layer / cathode (b) Anode / hole injection layer / light emitting layer / cathode (c) Anode / hole injection layer / light emitting layer / electron injection layer / cathode (d) Anode / hole injection layer / Emission layer / electron transport layer / cathode (e) anode / hole injection layer / emission layer / electron transport layer / electron injection layer / cathode (f) anode / hole transport layer / emission layer / cathode (g) anode / Hole transport layer / light emitting layer / electron injection layer / cathode (h) Anode / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / cathode (i) Anode / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / electron injection Layer / cathode (j) anode / hole injection layer / hole transport layer / light emitting layer / cathode (k) anode / hole injection layer / hole transport layer / light emitting layer / electron injection layer / cathode (l) anode / Hole injection layer / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / cathode (m) anode / hole injection layer / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / electron injection layer / cathode (n) anode / Emission layer / electron injection layer / cathode (o) anode / emission layer / electron transport layer / cathode (p) anode / emission layer / electron transport layer / electron injection layer / cathode

以下、機能層106を構成する各層について説明する。   Hereinafter, each layer constituting the functional layer 106 will be described.

(発光層)
発光層は、電極から注入される電子と正孔(ホール)とが再結合して発光する層である。発光する部分は、発光層の層内であってもよく、発光層と隣接層との界面であってもよい。
(Light emitting layer)
The light emitting layer is a layer that emits light by recombination of electrons and holes injected from the electrodes. The portion that emits light may be within the layer of the light emitting layer, or may be the interface between the light emitting layer and the adjacent layer.

発光層は、発光ホスト化合物と、リン光ドーパント、蛍光ドーパントなどの発光性ドーパント化合物とを含有してもよい。発光ホスト化合物は、たとえば、カルバゾール誘導体、トリアリールアミン誘導体、芳香族誘導体、含窒素複素環化合物、チオフェン誘導体、フラン誘導体、オリゴアリーレン化合物などの基本骨格を有するもの、または、カルボリン誘導体、ジアザカルバゾール誘導体などを含む。発光性ドーパント化合物は、たとえば、クマリン系色素、ピラン系色素、シアニン系色素、クロコニウム系色素、スクアリウム系色素、オキソベンツアントラセン系色素、フルオレセイン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム系色素、ペリレン系色素、スチルベン系色素、ポリチオフェン系色素、希土類錯体などを含む。   The light emitting layer may contain a light emitting host compound and a light emitting dopant compound such as a phosphorescent dopant and a fluorescent dopant. Examples of the light-emitting host compound include those having a basic skeleton such as a carbazole derivative, a triarylamine derivative, an aromatic derivative, a nitrogen-containing heterocyclic compound, a thiophene derivative, a furan derivative, and an oligoarylene compound, or a carboline derivative or diazacarbazole. Including derivatives. Luminescent dopant compounds include, for example, coumarin dyes, pyran dyes, cyanine dyes, croconium dyes, squalium dyes, oxobenzanthracene dyes, fluorescein dyes, rhodamine dyes, pyrylium dyes, perylene dyes, Includes stilbene dyes, polythiophene dyes, rare earth complexes, and the like.

発光層は、単一層であってもよいし、複数層の積層体であってもよい。単一層である発光層は、青色発光層、緑色発光層および赤色発光層の少なくとも1層であってもよい。本明細書において、「青色発光層」は430nm以上480nm以下の発光極大波長を有する単色発光層を意味し、「緑色発光層」は510nm以上550nm以下の発光極大波長を有する単色発光層を意味し、「赤色発光層」は600nm以上640nm以下の発光極大波長を有する単色発光層を意味する。上記以外の発光極大波長を有する発光層を用いてもよい。   The light emitting layer may be a single layer or a laminate of a plurality of layers. The light emitting layer which is a single layer may be at least one of a blue light emitting layer, a green light emitting layer and a red light emitting layer. In the present specification, “blue light emitting layer” means a monochromatic light emitting layer having an emission maximum wavelength of 430 nm or more and 480 nm or less, and “green light emitting layer” means a monochromatic light emitting layer having an emission maximum wavelength of 510 nm or more and 550 nm or less. The “red light emitting layer” means a monochromatic light emitting layer having an emission maximum wavelength of 600 nm or more and 640 nm or less. You may use the light emitting layer which has light emission maximum wavelengths other than the above.

複数層の積層体である発光層の1つの構成例は、3色(青色発光性副層、緑色発光性副層、および赤色発光性副層)を含む白色発光層である。発光性副層に係る「青色」、「緑色」および「赤色」は、上記の発光極大波長を有することを意味する。複数層の積層体である発光層においては、2つの発光性副層の間に非発光性の中間層を設けてもよい。   One structural example of the light emitting layer which is a multilayered laminate is a white light emitting layer including three colors (a blue light emitting sublayer, a green light emitting sublayer, and a red light emitting sublayer). “Blue”, “green” and “red” relating to the light-emitting sublayer mean that the light emission maximum wavelength is provided. In the light-emitting layer that is a multilayer structure, a non-light-emitting intermediate layer may be provided between two light-emitting sublayers.

本発明の有機EL素子100の発光層は、白色発光層であることが好ましい。すなわち、本発明の有機EL素子100は、有機EL素子の発光層が白色発光層である場合が特に有効である。また、本発明の照明装置、面状光源および表示装置は、白色発光層を含むことが好ましい。したがって、本発明の照明装置、面状光源および表示装置は、白色発光層を含む有機EL素子を少なくとも一部に有することが好ましい。   The light emitting layer of the organic EL device 100 of the present invention is preferably a white light emitting layer. That is, the organic EL element 100 of the present invention is particularly effective when the light emitting layer of the organic EL element is a white light emitting layer. Moreover, it is preferable that the illuminating device, planar light source, and display apparatus of this invention contain a white light emitting layer. Therefore, it is preferable that the illuminating device, the planar light source, and the display device of the present invention have at least part of an organic EL element including a white light emitting layer.

発光層の総膜厚は特に制限されない。発光層は、好ましくは2nm以上5μm以下の範囲内、より好ましくは2nm以上200nm以下の範囲内、特に好ましくは10nm以上20nm以下の範囲内の膜厚を有する。上記の範囲内の膜厚は、膜の均質性の向上、発光時における不必要な高電圧の印加の防止、および駆動電流に対する発光色の安定性の向上に寄与する。   The total film thickness of the light emitting layer is not particularly limited. The light emitting layer preferably has a thickness in the range of 2 nm to 5 μm, more preferably in the range of 2 nm to 200 nm, and particularly preferably in the range of 10 nm to 20 nm. A film thickness within the above range contributes to improving the uniformity of the film, preventing unnecessary application of a high voltage during light emission, and improving the stability of the emission color with respect to the drive current.

(注入層:正孔注入層、電子注入層)
注入層は、駆動電圧の低下、発光輝度の向上などのために、必要に応じて電極と発光層との間に設けられる層である。
(Injection layer: hole injection layer, electron injection layer)
The injection layer is a layer provided between the electrode and the light emitting layer as necessary in order to lower the driving voltage, improve the light emission luminance, and the like.

(正孔注入層)
正孔注入層は、陽極と発光層との間(たとえば、上記の層構成(b)〜(e))に設けられてもよいし、陽極と正孔輸送層との間(たとえば、上記の層構成(j)〜(m))に設けられてもよい。正孔注入層を形成するための材料は:銅フタロシアニンに代表されるフタロシアニン類;酸化バナジウムに代表される酸化物;アモルファスカーボン;ポリアニリン(エメラルディン)、ポリチオフェンなどの導電性高分子などを含む。
(Hole injection layer)
The hole injection layer may be provided between the anode and the light-emitting layer (for example, the layer configuration (b) to (e) described above), or between the anode and the hole transport layer (for example, the above-described layer configuration (b) to (e)). (Layer configuration (j) to (m)) may be provided. Materials for forming the hole injection layer include: phthalocyanines typified by copper phthalocyanine; oxides typified by vanadium oxide; amorphous carbon; conductive polymers such as polyaniline (emeraldine) and polythiophene.

(電子注入層)
電子注入層は、陰極と発光層との間(たとえば、上記の層構成(c)、(g)、(k)、および(n))に設けられてもよいし、陰極と電子輸送層との間(たとえば、上記の層構成(e)、(i)、(m)、および(p))に設けられてもよい。電子注入層を形成するための材料は:ストロンチウムおよびアルミニウムに代表される金属;フッ化リチウムに代表されるアルカリ金属化合物;フッ化マグネシウムに代表されるアルカリ土類金属化合物;酸化アルミニウムに代表される酸化物などを含む。
(Electron injection layer)
The electron injection layer may be provided between the cathode and the light-emitting layer (for example, the above layer configuration (c), (g), (k), and (n)), or the cathode and the electron transport layer. (For example, the layer configurations (e), (i), (m), and (p) described above). Materials for forming the electron injection layer are: metals typified by strontium and aluminum; alkali metal compounds typified by lithium fluoride; alkaline earth metal compounds typified by magnesium fluoride; typified by aluminum oxide Including oxides.

本発明において電子注入層を設ける場合、電子注入層は、好ましくはフッ化リチウムで形成される。なぜなら、電子注入層に接触するパターニング部108がフッ化リチウムで形成されるからである。そして、電子注入層をフッ化リチウムで形成することによって、薄膜であるパターニング部108と電子注入層(機能層106)との接着性を向上させ、パターニング部108をより安定的に形成することが可能となる。特に第1の実施態様の有機EL素子においては、パターニング部108が複数の微小区域に分割されるため、フッ化リチウムからなる電子注入層が有効である。   When the electron injection layer is provided in the present invention, the electron injection layer is preferably formed of lithium fluoride. This is because the patterning portion 108 in contact with the electron injection layer is formed of lithium fluoride. Then, by forming the electron injection layer with lithium fluoride, the adhesion between the patterning portion 108 which is a thin film and the electron injection layer (functional layer 106) can be improved, and the patterning portion 108 can be formed more stably. It becomes possible. In particular, in the organic EL element of the first embodiment, since the patterning unit 108 is divided into a plurality of minute areas, an electron injection layer made of lithium fluoride is effective.

用いる材料に依存するが、正孔注入層および電子注入層は、0.1nm以上5μm以下の範囲内の膜厚を有することが好ましい。   Although depending on the material used, the hole injection layer and the electron injection layer preferably have a film thickness in the range of 0.1 nm to 5 μm.

(輸送層:電子輸送層、電子輸送層)
輸送層は、正孔または電子の輸送のために、必要に応じて電極と発光層との間に設けられる層である。
(Transport layer: electron transport layer, electron transport layer)
The transport layer is a layer provided between the electrode and the light-emitting layer as necessary for transporting holes or electrons.

(正孔輸送層)
正孔輸送層は、陽極と発光層との間(たとえば、上記の層構成(f)〜(i))に設けられてもよいし、正孔注入層と発光層との間(たとえば、上記の層構成(j)〜(m))に設けられてもよい。正孔輸送層を形成するための正孔輸送材料は、高い正孔の移動速度を有することが望ましい。加えて、正孔輸送材料は、正孔注入の促進または電子移動の障壁となる特性を有してもよい。
(Hole transport layer)
The hole transport layer may be provided between the anode and the light emitting layer (for example, the above layer configuration (f) to (i)), or between the hole injection layer and the light emitting layer (for example, the above). The layer configurations (j) to (m)) may be provided. The hole transport material for forming the hole transport layer desirably has a high hole transfer rate. In addition, the hole transport material may have properties that facilitate hole injection or provide a barrier to electron transfer.

正孔輸送材料は、有機物であっても、無機物であってもよい。正孔輸送材料の非限定的な例は、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体およびピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、ならびに、アニリン系共重合体およびチオフェンオリゴマーなどの導電性高分子オリゴマーを含む。正孔輸送層は、1種または複数種の正孔輸送材料を含んでもよい。   The hole transport material may be organic or inorganic. Non-limiting examples of hole transport materials include triazole derivatives, oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, polyarylalkane derivatives, pyrazoline derivatives and pyrazolone derivatives, phenylenediamine derivatives, arylamine derivatives, amino-substituted chalcone derivatives, oxazole derivatives, It includes styryl anthracene derivatives, fluorenone derivatives, hydrazone derivatives, stilbene derivatives, silazane derivatives, and conductive polymer oligomers such as aniline copolymers and thiophene oligomers. The hole transport layer may include one or more hole transport materials.

正孔輸送層は、1種または複数種の正孔輸送材料を含んでもよい。あるいはまた、正孔輸送層は、単一層であってもよいし、複数の副層からなる積層構造を有してもよい。正孔輸送層は、真空蒸着法などの当該技術においてよく知られている技術を用いて形成することができる。正孔輸送層は、通常5nm以上5μm以下の範囲内、好ましくは5nm以上200nm以下の範囲内の膜厚を有する。   The hole transport layer may include one or more hole transport materials. Alternatively, the hole transport layer may be a single layer or may have a laminated structure composed of a plurality of sublayers. The hole transport layer can be formed using a technique well known in the art such as a vacuum evaporation method. The hole transport layer usually has a thickness in the range of 5 nm to 5 μm, preferably in the range of 5 nm to 200 nm.

(電子輸送層)
電子輸送層は、陰極と発光層との間(たとえば、上記の層構成(d)、(h)、(l)、および(o))に設けられてもよいし、電子注入層と発光層との間(たとえば、上記の層構成(e)、(i)、(m)、および(p))に設けられてもよい。電子輸送層を形成するための電子輸送材料は、高い電子の移動速度を有することが望ましい。加えて、電子輸送材料は、電子注入の促進または正孔移動の障壁となる特性を有してもよい。
(Electron transport layer)
The electron transport layer may be provided between the cathode and the light emitting layer (for example, in the above layer configuration (d), (h), (l), and (o)), or the electron injection layer and the light emitting layer. (For example, the above-described layer configuration (e), (i), (m), and (p)). The electron transport material for forming the electron transport layer desirably has a high electron moving speed. In addition, the electron transport material may have properties that facilitate electron injection or serve as a barrier to hole transfer.

電子輸送材料の非制限的の例は、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド誘導体、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン誘導体、アントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体を含む。ここで、オキサジアゾール誘導体は、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有してもよい。あるいはまた、ニトロ置換フルオレン、ジフェニルキノン、チオピランジオキシド、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン、アントラキノジメタン、アントロン、オキサジアゾール、およびチアジアゾールからなる群から選択される部分構造を有する高分子材料を、電子輸送材料として用いてもよい。   Non-limiting examples of electron transport materials are nitro-substituted fluorene derivatives, diphenylquinone derivatives, thiopyrandioxide derivatives, carbodiimide derivatives, fluorenylidenemethane derivatives, anthraquinodimethane derivatives, anthrone derivatives, oxadiazole derivatives, thiadiazole Including derivatives. Here, the oxadiazole derivative may have a quinoxaline ring known as an electron withdrawing group. Alternatively, a polymer material having a partial structure selected from the group consisting of nitro-substituted fluorene, diphenylquinone, thiopyran dioxide, carbodiimide, fluorenylidenemethane, anthraquinodimethane, anthrone, oxadiazole, and thiadiazole. It may be used as an electron transport material.

電子輸送材料の非制限的な例は、8−キノリノール誘導体の金属錯体を含む。用いることができる8−キノリノール誘導体の非制限的な例は、8−キノリノール、5,7−ジクロロ−8−キノリノール、5,7−ジブロモ−8−キノリノール、2−メチル−8−キノリノール、5−メチル−8−キノリノール)アルミニウムを含む。用いることができる中心金属は、Al、Zn、In、Mg、Cu、Ca、Sn、Ga、およびPbを含む。8−キノリノール誘導体の金属錯体は、トリス(8−キノリノール)アルミニウム(Alq)、トリス(5,7−ジクロロ−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(5,7−ジブロモ−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(2−メチル−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(5−メチル−8−キノリノール)アルミニウム、およびビス(8−キノリノール)亜鉛(Znq)を含むが、これらに限定されるものではない。   Non-limiting examples of electron transport materials include metal complexes of 8-quinolinol derivatives. Non-limiting examples of 8-quinolinol derivatives that can be used include 8-quinolinol, 5,7-dichloro-8-quinolinol, 5,7-dibromo-8-quinolinol, 2-methyl-8-quinolinol, 5- Methyl-8-quinolinol) aluminum. Central metals that can be used include Al, Zn, In, Mg, Cu, Ca, Sn, Ga, and Pb. Metal complexes of 8-quinolinol derivatives include tris (8-quinolinol) aluminum (Alq), tris (5,7-dichloro-8-quinolinol) aluminum, tris (5,7-dibromo-8-quinolinol) aluminum, tris ( Examples include, but are not limited to, 2-methyl-8-quinolinol) aluminum, tris (5-methyl-8-quinolinol) aluminum, and bis (8-quinolinol) zinc (Znq).

電子輸送材料の非制限的な例は、フタロシアニン誘導体およびその金属錯体を含む。フタロシアニン誘導体は、アルキル基、スルホン酸基などの置換基を有してもよい。層構成に依存するが、発光層の材料として例示したジスチリルピラジン誘導体を、電子輸送材料として用いることができる。   Non-limiting examples of electron transport materials include phthalocyanine derivatives and metal complexes thereof. The phthalocyanine derivative may have a substituent such as an alkyl group or a sulfonic acid group. Although depending on the layer configuration, the distyrylpyrazine derivative exemplified as the material of the light emitting layer can be used as the electron transporting material.

電子輸送層は、1種または複数種の電子輸送材料を含んでもよい。あるいはまた、電子輸送層は、単一層であってもよいし、複数の副層からなる積層構造を有してもよい。電子輸送層は、真空蒸着法などの当該技術においてよく知られている技術を用いて形成することができる。電子輸送層は、通常5nm以上5μm以下の範囲内、好ましくは5nm以上200nm以下の範囲内の膜厚を有する。   The electron transport layer may include one or more kinds of electron transport materials. Alternatively, the electron transport layer may be a single layer or may have a laminated structure including a plurality of sublayers. The electron transport layer can be formed using a technique well known in the art such as a vacuum evaporation method. The electron transport layer usually has a thickness in the range of 5 nm to 5 μm, preferably in the range of 5 nm to 200 nm.

[パターニング部]
図3および図6に示すように、フッ化リチウムからなるパターニング部108は、機能層106の第2電極110側の面に形成される。図2および図4に示すように、第1の実施態様において、パターニング部108は、円形の底面形状を有する複数の凸部202からなる。第1の実施態様において、パターニング部108の存在しない区域において、機能層106の上表面204が第2電極110(より具体的には、第2電極110の下表面206)と接触している。図5に示すように、第2の実施態様において、パターニング部108は、第1の方向に延びるストライプ形状を有する複数の第1凸部222と、第2の方向に延びるストライプ形状を有する複数の第2凸部224とからなる。ここで、第1の方向は、第2の方向と交差する方向、好ましくは、第2の方向と直交する方向である。第2の実施態様においても、パターニング部108の存在しない区域において、機能層106の上表面204が第2電極110(より具体的には、第2電極110の下表面206)と接触している。
[Patterning part]
As shown in FIGS. 3 and 6, the patterning portion 108 made of lithium fluoride is formed on the surface of the functional layer 106 on the second electrode 110 side. As shown in FIGS. 2 and 4, in the first embodiment, the patterning unit 108 includes a plurality of convex portions 202 having a circular bottom shape. In the first embodiment, the upper surface 204 of the functional layer 106 is in contact with the second electrode 110 (more specifically, the lower surface 206 of the second electrode 110) in an area where the patterning unit 108 is not present. As shown in FIG. 5, in the second embodiment, the patterning unit 108 includes a plurality of first convex portions 222 having a stripe shape extending in the first direction and a plurality of stripe shapes extending in the second direction. The second convex portion 224 is included. Here, the first direction is a direction intersecting the second direction, preferably a direction orthogonal to the second direction. Also in the second embodiment, the upper surface 204 of the functional layer 106 is in contact with the second electrode 110 (more specifically, the lower surface 206 of the second electrode 110) in an area where the patterning unit 108 does not exist. .

最初に、図2〜図4、図9および図10を参照して第1の実施態様を説明する。図2は、第1の実施態様の有機EL素子の1つの構成例を示す上面図であり、図3は、図2の切断線III−IIIに沿った、第1の実施態様の有機EL素子の1つの構成例を示す断面図である。図3に示すように、パターニング部108の凸部202は第2電極110の凹部208に対応し、機能層106の上表面204は第2電極110の下表面206に対応する。言い換えると、第2電極110は、パターニング部108の複数の凸部202が形成された位置に、複数の凹部208を有する。   First, the first embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 4, 9 and 10. FIG. 2 is a top view showing one configuration example of the organic EL element of the first embodiment, and FIG. 3 shows the organic EL element of the first embodiment along the section line III-III in FIG. It is sectional drawing which shows one structural example of these. As shown in FIG. 3, the convex portion 202 of the patterning unit 108 corresponds to the concave portion 208 of the second electrode 110, and the upper surface 204 of the functional layer 106 corresponds to the lower surface 206 of the second electrode 110. In other words, the second electrode 110 has a plurality of concave portions 208 at positions where the plurality of convex portions 202 of the patterning unit 108 are formed.

本実施態様におけるパターニング部108を構成する複数の凸部202は、六角格子(正三角格子)状に配列されている。複数の凸部202は、円形の底面を有する略円柱形状を有する。後述するマスク蒸着の境界条件の影響により、略円柱形状の上底面は、中央部が最も高く、周縁部に向かって低くなる曲面であってもよい。そのため、複数の凸部202のそれぞれにおいて、下底面の直径を通る断面(例えば、図9に示す断面602)において、側面から等距離にある上底面の点と、最も高い点である頂点402とは、略同一である。たとえば、図10における断面において、高さがH1a/2である線と凸部202の両側面との2つの交点から等距離にある上底面上の点を頂点402とみなすこともできる。   In the present embodiment, the plurality of convex portions 202 constituting the patterning portion 108 are arranged in a hexagonal lattice (regular triangular lattice). The plurality of convex portions 202 have a substantially cylindrical shape having a circular bottom surface. The upper bottom surface of the substantially cylindrical shape may be a curved surface that is highest at the center and lowers toward the peripheral edge due to the influence of the boundary conditions of mask vapor deposition described later. Therefore, in each of the plurality of convex portions 202, in the cross section passing through the diameter of the lower bottom surface (for example, the cross section 602 shown in FIG. 9), the point of the upper bottom surface that is equidistant from the side surface and the vertex 402 that is the highest point Are substantially the same. For example, in the cross section in FIG. 10, a point on the upper bottom surface that is equidistant from two intersections between a line having a height of H1a / 2 and both side surfaces of the convex portion 202 can be regarded as the vertex 402.

パターニング部108は、以下の条件を満たすことが必要である。第1に、パターニング部108の面積率Apは、0.02以上0.1以下である。言い換えると、パターニング部108の面積率Apが以下の(式1)
0.02 ≦ Ap ≦ 0.1 (式1)
を満たす。ここで、パターニング部108の面積率Apは、測定領域の総面積に対する、パターニング部108と接触している機能層106の上面の面積の比である。言い換えると、パターニング部108の面積率Apは、上面視における、測定領域の総面積に対するパターニング部108の面積(具体的には凸部202の総面積)の比である。
The patterning unit 108 needs to satisfy the following conditions. First, the area ratio Ap of the patterning unit 108 is 0.02 or more and 0.1 or less. In other words, the area ratio Ap of the patterning unit 108 is as follows (Formula 1):
0.02 ≦ Ap ≦ 0.1 (Formula 1)
Meet. Here, the area ratio Ap of the patterning unit 108 is the ratio of the area of the upper surface of the functional layer 106 in contact with the patterning unit 108 to the total area of the measurement region. In other words, the area ratio Ap of the patterning unit 108 is a ratio of the area of the patterning unit 108 (specifically, the total area of the convex portions 202) to the total area of the measurement region in a top view.

パターニング部108の面積率Apは、走査型プローブ顕微鏡(たとえば、株式会社日立ハイテクサイエンス製AFM5400)などにより機能層106およびパターニング部108の所望の領域を観察することによって、得ることができる。本発明では、3個以上の凸部202を含む領域を観察することが望ましい。本発明では、10箇所以上の領域を観察し、それぞれの領域で得られる面積率Apを求め、得られた領域毎の面積率Apの算術平均値を用いて、(式1)を満たすか否かを判断することができる。   The area ratio Ap of the patterning unit 108 can be obtained by observing desired regions of the functional layer 106 and the patterning unit 108 with a scanning probe microscope (for example, AFM5400 manufactured by Hitachi High-Tech Science Corporation). In the present invention, it is desirable to observe a region including three or more convex portions 202. In the present invention, 10 or more regions are observed, the area ratio Ap obtained in each region is obtained, and whether (Equation 1) is satisfied using the arithmetic average value of the area ratio Ap for each obtained region is determined. Can be determined.

次に、第1の実施形態の第1の実施態様の有機EL素子におけるパターニング部108の凸部202の配置に関する条件を説明する。図9は、第1の実施態様の有機EL素子100の1つの構成例を示す斜視図であり、図10は、切断線X−Xに沿った、第1の実施態様の有機EL素子100の1つの構成例を示す断面図である。本発明において、図9に示す1つの凸部202aに隣接する凸部は、6つの凸部202b〜gを意味する。切断線X−Xは、1つの凸部202aと隣接する凸部202cおよび202eのそれぞれの頂点を通る直線に相当する。言い換えると、切断線X−Xは、凸部202aの頂点402aと、2つの凸部202cおよび202eの頂点402cおよび402eとを通る直線である。断面602は、光透過性基板102の主面に直交する。   Next, conditions regarding the arrangement of the convex portions 202 of the patterning unit 108 in the organic EL element according to the first embodiment of the first embodiment will be described. FIG. 9 is a perspective view showing one configuration example of the organic EL element 100 of the first embodiment, and FIG. 10 is a cross-sectional view of the organic EL element 100 of the first embodiment along the cutting line XX. It is sectional drawing which shows one structural example. In this invention, the convex part adjacent to one convex part 202a shown in FIG. 9 means the six convex parts 202b-g. The cutting line XX corresponds to a straight line passing through each vertex of the convex portions 202c and 202e adjacent to one convex portion 202a. In other words, the cutting line XX is a straight line passing through the vertex 402a of the convex portion 202a and the vertices 402c and 402e of the two convex portions 202c and 202e. The cross section 602 is orthogonal to the main surface of the light transmissive substrate 102.

1つの凸部202aは、機能層106の底面からの高さが最大である頂点402aを有する。機能層106の底面からの頂点402aの高さをH10と定義する。また、図10に示す断面において、凸部202aと隣接する2つの凸部202cと凸部202eの間に、底面からの高さが一定で平面となる機能層106の上表面204aを有する。機能層106の上表面204の高さをH11と定義する。そして、H10−H11の値を、凸部202aの高さH1aと定義する。言い換えると、パターニング部108が形成された機能層106を切断線X−Xに沿って観察した際の高さの最小値と最大値との差が、凸部202aの高さH1aに相当する。本発明では、10個以上の凸部202について断面602に相当する断面を観察し、得られた高さH1aの算術平均値を求めて、パターニング部108の高さH1とする。H1は10nm以上であることが好ましい。H1が上記の範囲の数値を有することによって、パターニング部108の上に積層された第2電極110の凹部208と、機能層106の上表面204の位置に存在する第2電極110の下表面206との高さの差を維持できる。これは、第2電極110における表面プラズモン変換による再放射の効果を得る上で重要である。高さH1の測定は、走査型プローブ顕微鏡による上面観察、電子顕微鏡による断面観察などによって実施することができる。   One convex portion 202a has a vertex 402a having a maximum height from the bottom surface of the functional layer 106. The height of the vertex 402a from the bottom surface of the functional layer 106 is defined as H10. In addition, in the cross section shown in FIG. 10, the upper surface 204a of the functional layer 106 is flat between the two convex portions 202c and 202e adjacent to the convex portion 202a. The height of the upper surface 204 of the functional layer 106 is defined as H11. And the value of H10-H11 is defined as the height H1a of the convex part 202a. In other words, the difference between the minimum value and the maximum value when the functional layer 106 in which the patterning portion 108 is formed is observed along the cutting line XX corresponds to the height H1a of the convex portion 202a. In the present invention, the cross section corresponding to the cross section 602 is observed for 10 or more convex portions 202, and the arithmetic average value of the obtained height H1a is obtained as the height H1 of the patterning portion 108. H1 is preferably 10 nm or more. When H1 has a numerical value in the above range, the recess 208 of the second electrode 110 stacked on the patterning unit 108 and the lower surface 206 of the second electrode 110 existing at the position of the upper surface 204 of the functional layer 106 are provided. The height difference can be maintained. This is important in obtaining the effect of re-radiation by surface plasmon conversion in the second electrode 110. The measurement of the height H1 can be performed by top surface observation using a scanning probe microscope, cross-sectional observation using an electron microscope, or the like.

また、図10に示すように、1つの凸部202aの頂点402aと、隣接する凸部202cの頂点402cの間の水平方向距離を幅W1cと定義する。同様に、凸部202cと反対側の隣接する凸部202eとの間で、頂点402aと頂点402eの間の水平方向距離を幅W1eと定義する。ここで、「水平方向距離」とは、光透過性基板102の主面に平行な方向での距離を意味する。本実施態様において、W1cとW1eとの算術平均値W1が(以下、「凸部間距離W1」と記載する場合がある)が、500nm以上2500nm以下の範囲内にあることが望ましい。言い換えると、本実施形態において、凸部間距離W1は、以下の(式2)
500nm ≦ W1 ≦ 2500nm (式2)
を満たすことが望ましい。このような凸部間距離W1を設定することにより、第2電極110に対して、機能層106が発した光を高い効率で光透過性基板102側に反射する形状を付与することが可能となる。本発明では、10個以上の凸部202について断面602に相当する断面を観察し、それぞれの断面で得られるW1cおよびW1eを求め、W1=(W1c+W1e)/2の式に代入してそれぞれの断面における凸部間距離W1を求める。そして、得られたW1の算術平均値を求めて、パターニング部108の凸部間距離W1を決定することができる。前述の範囲内の凸部間距離W1は、第2電極110における表面プラズモン変換による再放射の効果を得る上で重要である。凸部間距離W1の決定は、走査型プローブ顕微鏡による上面観察、電子顕微鏡による断面観察などによって実施することができる。
Further, as shown in FIG. 10, the horizontal distance between the vertex 402a of one convex portion 202a and the vertex 402c of the adjacent convex portion 202c is defined as a width W1c. Similarly, a horizontal distance between the vertex 402a and the vertex 402e between the convex portion 202c and the adjacent convex portion 202e on the opposite side is defined as a width W1e. Here, the “horizontal distance” means a distance in a direction parallel to the main surface of the light transmissive substrate 102. In this embodiment, it is desirable that the arithmetic average value W1 of W1c and W1e (hereinafter sometimes referred to as “distance between protrusions W1”) is in the range of 500 nm to 2500 nm. In other words, in the present embodiment, the inter-convex distance W1 is expressed by the following (Equation 2).
500 nm ≦ W1 ≦ 2500 nm (Formula 2)
It is desirable to satisfy. By setting such an inter-convex distance W1, it is possible to give the second electrode 110 a shape that reflects light emitted from the functional layer 106 toward the light-transmissive substrate 102 with high efficiency. Become. In the present invention, the cross section corresponding to the cross section 602 is observed for 10 or more convex portions 202, W1c and W1e obtained in each cross section are obtained, and each cross section is substituted into the formula W1 = (W1c + W1e) / 2. The distance W1 between the convex portions is obtained. And the arithmetic mean value of W1 obtained can be calculated | required, and the distance W1 between convex parts of the patterning part 108 can be determined. The inter-convex distance W <b> 1 within the above-described range is important in obtaining the effect of re-radiation by the surface plasmon conversion in the second electrode 110. The determination of the inter-convex distance W1 can be performed by top surface observation using a scanning probe microscope, cross-section observation using an electron microscope, or the like.

本発明において、パターニング部108の面積率および凸部間距離W1が前述の範囲内である限りにおいて、パターニング部108の複数の凸部202は周期的に配列されていてもよいし、ランダムに配列されていてもよい。   In the present invention, as long as the area ratio of the patterning portion 108 and the distance W1 between the protrusions are within the above-described range, the plurality of protrusions 202 of the patterning portion 108 may be arranged periodically or randomly. May be.

パターニング部108が(式1)の条件を満たすことによって、第2電極110から機能層106へのキャリア注入面である、機能層106の上表面204(すなわち、第2電極110の下表面206)が充分な面積を有することができる。具体的には、パターニング部108は10nm以上の高さH1を有するため、第1電極104と第2電極110との間に電圧を印加した際に、パターニング部108は絶縁部として機能する。言い換えると、パターニング部108が形成されている区域は、第2電極110から機能層106へのキャリアの注入が起こらない非発光区域となる。一方で、機能層106の上表面204(すなわち第2電極110の下表面206)は、キャリア注入面として機能し、上面視において機能層106の上表面204に対応する区域が発光区域となる。したがって、パターニング部108が(式1)を満たす面積率を有することによって、充分な面積の発光区域を得ることが可能となる。   When the patterning unit 108 satisfies the condition of (Formula 1), the upper surface 204 of the functional layer 106 (that is, the lower surface 206 of the second electrode 110), which is a carrier injection surface from the second electrode 110 to the functional layer 106. Can have a sufficient area. Specifically, since the patterning unit 108 has a height H1 of 10 nm or more, the patterning unit 108 functions as an insulating unit when a voltage is applied between the first electrode 104 and the second electrode 110. In other words, the area where the patterning unit 108 is formed is a non-light-emitting area where carrier injection from the second electrode 110 to the functional layer 106 does not occur. On the other hand, the upper surface 204 of the functional layer 106 (that is, the lower surface 206 of the second electrode 110) functions as a carrier injection surface, and an area corresponding to the upper surface 204 of the functional layer 106 in the top view is a light emitting area. Therefore, when the patterning unit 108 has an area ratio satisfying (Equation 1), a light emitting area having a sufficient area can be obtained.

さらに、パターニング部108が(式1)および(式2)の条件を満たすことによって、第2電極110における効果的な光の反射を実現することができる。具体的には、機能層106を発して第2電極110に到達した光の一部は、第2電極110において表面プラズモンを発生させる。本実施態様の第2電極110は、10nm以上の高さH1および500nm以上2500nm以下の凸部間距離W1を満たすパターニング部108に対応する凹部208を有するため、発生した表面プラズモンは再変換されて、光透過性基板102に向かう光となって再放射される。このことから、電流密度当たりの発光量が増加し、発光効率が増大する。加えて、機能層106の上表面204(すなわち第2電極110の下表面206)は、平滑な面であり、高い反射率を有する。したがって、機能層106を発して第2電極110に到達した光の一部は、光透過性基板102方向に反射される。また、機能層106を発してパターニング部108を通って第2電極110に到達した光もまた、パターニング部108を通って光透過性基板102方向に反射される。ここで、パターニング部108は可視光領域において高い透過率を有するフッ化リチウムからなるため、パターニング部108に吸収される光量は少ない。   Furthermore, when the patterning unit 108 satisfies the conditions of (Expression 1) and (Expression 2), it is possible to realize effective light reflection at the second electrode 110. Specifically, part of the light emitted from the functional layer 106 and reaching the second electrode 110 generates surface plasmons in the second electrode 110. Since the second electrode 110 of the present embodiment has the concave portion 208 corresponding to the patterning portion 108 that satisfies the height H1 of 10 nm or more and the inter-convex distance W1 of 500 nm or more and 2500 nm or less, the generated surface plasmon is reconverted. Then, it is re-emitted as light directed to the light-transmitting substrate 102. For this reason, the amount of light emission per current density increases, and the light emission efficiency increases. In addition, the upper surface 204 of the functional layer 106 (that is, the lower surface 206 of the second electrode 110) is a smooth surface and has a high reflectance. Therefore, part of the light emitted from the functional layer 106 and reaching the second electrode 110 is reflected toward the light transmissive substrate 102. Further, the light emitted from the functional layer 106 and reaching the second electrode 110 through the patterning unit 108 is also reflected toward the light transmissive substrate 102 through the patterning unit 108. Here, since the patterning unit 108 is made of lithium fluoride having high transmittance in the visible light region, the amount of light absorbed by the patterning unit 108 is small.

以上のように、充分な面積の発光区域が得られること、ならびに第2電極110における反射を効果的に行うことができることから、本実施態様の有機EL素子において高い光取り出し効率を得ることができる。また、パターニング部108を構成する複数の凸部202により、第2電極110に複数の凹部208が形成されることから、平面状の第2電極を用いる場合に比較して、第2電極110からの反射光が向かう方向が多様となる。多様な方向に向かう反射光の存在は、波長による配向分布の差に起因するカラーシフトを抑制する点において有効である。   As described above, since a light-emitting area having a sufficient area can be obtained and reflection at the second electrode 110 can be effectively performed, high light extraction efficiency can be obtained in the organic EL element of this embodiment. . In addition, since the plurality of concave portions 208 are formed in the second electrode 110 by the plurality of convex portions 202 constituting the patterning portion 108, the second electrode 110 can be compared with the case where the planar second electrode is used. The direction in which the reflected light is directed varies. The presence of reflected light directed in various directions is effective in suppressing color shift caused by the difference in orientation distribution depending on the wavelength.

図4は、第1の実施形態の第1の実施態様の有機EL素子の別の構成例を示す上面図である。本構成例において、パターニング部108は、正方格子状に配列された複数の凸部202から構成される。パターニング部108の面積率、高さH1、および凸部間距離W1は、前述の第1の構成例と同様に決定することができ、第1の構成例と同様の範囲内である。本構成例の有機EL素子もまた、第1の構成例と同様に、高い光取り出し効率およびカラーシフトの抑制に有効である。   FIG. 4 is a top view showing another configuration example of the organic EL element according to the first embodiment of the first embodiment. In this configuration example, the patterning unit 108 includes a plurality of convex portions 202 arranged in a square lattice pattern. The area ratio, the height H1, and the inter-convex distance W1 of the patterning unit 108 can be determined in the same manner as in the above-described first configuration example, and are within the same ranges as in the first configuration example. The organic EL element of this configuration example is also effective for high light extraction efficiency and suppression of color shift, as in the first configuration example.

次に、図5、図6、図11および図12を参照して第2の実施態様を説明する。図5は、第2の実施態様の有機EL素子の構成例を示す上面図であり、図6は、図5の切断線VI−VIに沿った、第2の実施態様の有機EL素子の構成例を示す断面図である。図5に示すように、パターニング部108は、第1の方向に延びるストライプ形状の複数の第1凸部222と、第2の方向に延びるストライプ形状の複数の第2凸部224とからなる。図5の構成例において、第1の方向は第2の方向と直交する方向である。切断線VI−VIは、隣接する2つの第2凸部224から等距離にある第2の方向に延びる直線である。図6に示すように、パターニング部108の第1凸部222および第2凸部224は第2電極の凹部208に対応し、機能層106の上表面204は第2電極110の下表面206に対応する。言い換えると、第2電極110は、パターニング部108の複数の第1凸部222および第2凸部224が形成された位置に、複数の凹部208を有する。   Next, the second embodiment will be described with reference to FIGS. 5, 6, 11 and 12. FIG. 5 is a top view showing a configuration example of the organic EL element of the second embodiment, and FIG. 6 is a configuration of the organic EL element of the second embodiment along the cutting line VI-VI in FIG. It is sectional drawing which shows an example. As shown in FIG. 5, the patterning unit 108 includes a plurality of stripe-shaped first protrusions 222 extending in the first direction and a plurality of stripe-shaped second protrusions 224 extending in the second direction. In the configuration example of FIG. 5, the first direction is a direction orthogonal to the second direction. The cutting line VI-VI is a straight line extending in a second direction that is equidistant from two adjacent second convex portions 224. As shown in FIG. 6, the first convex portion 222 and the second convex portion 224 of the patterning portion 108 correspond to the concave portion 208 of the second electrode, and the upper surface 204 of the functional layer 106 is on the lower surface 206 of the second electrode 110. Correspond. In other words, the second electrode 110 has a plurality of recesses 208 at positions where the plurality of first protrusions 222 and the second protrusions 224 of the patterning unit 108 are formed.

本実施態様におけるパターニング部108を構成する複数の第1凸部222および第2凸部224は、矩形の底面を有する略角柱形状を有する。後述するマスク蒸着の境界条件の影響により、略角柱形状の上面は、中央部が最も高く、周縁部に向かって低くなる曲面であってもよい。そのため、第1の方向に延びる複数の第1凸部222のそれぞれにおいて、第1の方向と直交する断面(たとえば、図11に示す断面604において、側面から等距離にある上面の点と、最も高い点である頂点402とは、略同一である。たとえば、図12における断面において、高さがH1a/2である線と第1凸部222の両側面との2つの交点から等距離にある上面上の点を頂点402とみなすこともできる。複数の第2凸部224についても同様である。   The plurality of first protrusions 222 and second protrusions 224 constituting the patterning unit 108 in this embodiment have a substantially prismatic shape having a rectangular bottom surface. The upper surface of the substantially prismatic shape may be a curved surface that is highest at the center and lowers toward the peripheral edge due to the influence of the boundary conditions of mask vapor deposition described later. Therefore, in each of the plurality of first protrusions 222 extending in the first direction, a cross section orthogonal to the first direction (for example, in the cross section 604 shown in FIG. The vertex 402, which is a high point, is substantially the same, for example, in the cross section in Fig. 12, which is equidistant from two intersections between the line having a height of H1a / 2 and both side surfaces of the first convex portion 222. A point on the upper surface can also be regarded as the vertex 402. The same applies to the plurality of second convex portions 224.

本実施態様のパターニング部108は、第1の実施態様と同様に(式1)の条件を満たすことが必要である。   The patterning unit 108 of this embodiment needs to satisfy the condition of (Equation 1) as in the first embodiment.

次に、第1の実施形態の第2の実施態様の有機EL素子におけるパターニング部108の第1凸部222および第2凸部224の配置に関する条件を説明する。図11は、第2の実施態様の有機EL素子100の構成例を示す斜視図であり、図12は、切断線XII−XIIに沿った、第2の実施態様の有機EL素子100の構成例を示す断面図である。切断線XII−XIIは、隣接する2つの第2凸部224から等距離にある第2の方向に延びる直線である。断面604は、第1の方向に対して垂直であり、かつ、光透過性基板102の主面に直交する。   Next, conditions regarding the arrangement of the first and second protrusions 222 and 224 of the patterning unit 108 in the organic EL element according to the second embodiment of the first embodiment will be described. FIG. 11 is a perspective view illustrating a configuration example of the organic EL element 100 according to the second embodiment, and FIG. 12 illustrates a configuration example of the organic EL element 100 according to the second embodiment along the cutting line XII-XII. FIG. The cutting line XII-XII is a straight line extending in the second direction that is equidistant from the two adjacent second convex portions 224. The cross section 604 is perpendicular to the first direction and is orthogonal to the main surface of the light transmissive substrate 102.

1つの第1凸部222aは、機能層106の底面からの高さが最大である頂点402aを有する。機能層106の底面からの頂点402aの高さをH10と定義する。また、図12に示す断面において、第1凸部222aと隣接する2つの第1凸部222cと第1凸部222eの間に、底面からの高さが一定で平面となる機能層106の上表面204cおよび204eを有する。機能層106の上表面204の高さをH11と定義する。そして、H10−H11の値を、第1凸部222aの高さH1aと定義する。言い換えると、パターニング部108が形成された機能層106を切断線X−Xに沿って観察した際の高さの最小値と最大値との差が、第1凸部222aの高さH1aに相当する。   One first convex portion 222a has a vertex 402a having a maximum height from the bottom surface of the functional layer 106. The height of the vertex 402a from the bottom surface of the functional layer 106 is defined as H10. In addition, in the cross section shown in FIG. 12, the upper surface of the functional layer 106 is flat between the two first convex portions 222c and the first convex portions 222e adjacent to the first convex portion 222a. It has surfaces 204c and 204e. The height of the upper surface 204 of the functional layer 106 is defined as H11. And the value of H10-H11 is defined as the height H1a of the 1st convex part 222a. In other words, the difference between the minimum value and the maximum value when the functional layer 106 on which the patterning portion 108 is formed is observed along the cutting line XX corresponds to the height H1a of the first convex portion 222a. To do.

また、図12に示すように、1つの第1凸部222aの頂点402aと、隣接する第1凸部222cの頂点402cの間の水平方向距離を幅W2cと定義する。同様に、第1凸部222cと反対側の隣接する第1凸部222eとの間で、頂点402aと頂点402eの間の水平方向距離を幅W2eと定義する。ここで、「水平方向距離」とは、光透過性基板102の主面に平行な方向での距離を意味する。本実施態様における凸部間距離W2は、W2cとW2eとの算術平均値(すなわち、W2=(W2c+W2e)/2)である。   Further, as shown in FIG. 12, the horizontal distance between the vertex 402a of one first convex portion 222a and the vertex 402c of the adjacent first convex portion 222c is defined as a width W2c. Similarly, a horizontal distance between the vertex 402a and the vertex 402e between the first convex portion 222e opposite to the first convex portion 222c is defined as a width W2e. Here, the “horizontal distance” means a distance in a direction parallel to the main surface of the light transmissive substrate 102. The inter-convex distance W2 in this embodiment is an arithmetic average value of W2c and W2e (that is, W2 = (W2c + W2e) / 2).

第2凸部224についても、前述と同様の手順により、高さH1aおよび凸部間距離W1を測定することができる。   Also for the second convex portion 224, the height H1a and the inter-convex distance W1 can be measured by the same procedure as described above.

本発明では、10個以上の第1凸部222および10個以上の第2凸部224において、高さH1aの測定を行い、得られた高さH1aの算術平均値を求めて、パターニング部108の高さH1とする。H1は10nm以上であることが好ましい。H1が上記の範囲の数値を有することによって、パターニング部108の上に積層された第2電極110の凹部208と、機能層106の上表面204の位置に存在する第2電極110の下表面206との高さの差を維持できる。これは、第2電極110における表面プラズモン変換による再放射の効果を得る上で重要である。高さH1の測定は、走査型プローブ顕微鏡による上面観察、電子顕微鏡による断面観察などによって実施することができる。   In the present invention, the height H1a is measured at the ten or more first convex portions 222 and the ten or more second convex portions 224, and the arithmetic average value of the obtained height H1a is obtained to obtain the patterning portion 108. The height is H1. H1 is preferably 10 nm or more. When H1 has a numerical value in the above range, the recess 208 of the second electrode 110 stacked on the patterning unit 108 and the lower surface 206 of the second electrode 110 existing at the position of the upper surface 204 of the functional layer 106 are provided. The height difference can be maintained. This is important in obtaining the effect of re-radiation by surface plasmon conversion in the second electrode 110. The measurement of the height H1 can be performed by top surface observation using a scanning probe microscope, cross-sectional observation using an electron microscope, or the like.

同様に、本発明においては、10個以上の第1凸部222および10個以上の第2凸部224において凸部間距離W2の測定を行い、得られた凸部間距離W2の算術平均値を求めて、パターニング部108の凸部間距離W2とする。本実施態様において、凸部間距離W2が、500nm以上2500nm以下の範囲内にあることが望ましい。言い換えると、本実施形態において、凸部間距離W2は、以下の(式3)
500nm ≦ W2 ≦ 2500nm (式3)
を満たすことが望ましい。このような凸部間距離W2を設定することにより、第2電極110に対して、機能層106が発した光を高い効率で光透過性基板102側に反射する形状を付与することが可能となる。凸部間距離W2の決定は、走査型プローブ顕微鏡による上面観察、電子顕微鏡による断面観察などによって実施することができる。
Similarly, in the present invention, the inter-convex distance W2 is measured at 10 or more first convex portions 222 and 10 or more second convex portions 224, and the arithmetic average value of the obtained inter-convex distance W2 is measured. Is determined as the distance W2 between the convex portions of the patterning portion 108. In the present embodiment, it is desirable that the inter-convex distance W2 is in the range of 500 nm to 2500 nm. In other words, in the present embodiment, the inter-convex distance W2 is expressed by the following (Equation 3).
500 nm ≦ W2 ≦ 2500 nm (Formula 3)
It is desirable to satisfy. By setting such an inter-convex distance W2, it is possible to give the second electrode 110 a shape that reflects light emitted from the functional layer 106 toward the light transmissive substrate 102 with high efficiency. Become. The determination of the inter-convex distance W2 can be performed by top surface observation using a scanning probe microscope, cross-section observation using an electron microscope, or the like.

本実施態様においても、パターニング部108が(式1)の条件を満たすことによって、第2電極110から機能層106へのキャリア注入面である、機能層106の上表面204(すなわち、第2電極110の下表面206)が充分な面積を有することができる。具体的には、パターニング部108は10nm以上の高さH1を有するため、第1電極104と第2電極110との間に電圧を印加した際に、パターニング部108は絶縁部として機能する。言い換えると、パターニング部108が形成されている区域は、第2電極110から機能層106へのキャリアの注入が起こらない非発光区域となる。一方で、機能層106の上表面204(すなわち第2電極110の下表面206)は、キャリア注入面として機能し、上面視において機能層106の上表面204に対応する区域が発光区域となる。したがって、パターニング部108が(式1)を満たす面積率を有することによって、充分な面積の発光区域を得ることが可能となる。   Also in this embodiment, when the patterning unit 108 satisfies the condition of (Equation 1), the upper surface 204 of the functional layer 106 (that is, the second electrode) that is a carrier injection surface from the second electrode 110 to the functional layer 106. The lower surface 206) of 110 can have a sufficient area. Specifically, since the patterning unit 108 has a height H1 of 10 nm or more, the patterning unit 108 functions as an insulating unit when a voltage is applied between the first electrode 104 and the second electrode 110. In other words, the area where the patterning unit 108 is formed is a non-light-emitting area where carrier injection from the second electrode 110 to the functional layer 106 does not occur. On the other hand, the upper surface 204 of the functional layer 106 (that is, the lower surface 206 of the second electrode 110) functions as a carrier injection surface, and an area corresponding to the upper surface 204 of the functional layer 106 in the top view is a light emitting area. Therefore, when the patterning unit 108 has an area ratio satisfying (Equation 1), a light emitting area having a sufficient area can be obtained.

さらに、パターニング部108が(式1)および(式3)の条件を満たすことによって、第2電極110における効果的な光の反射を実現することができる。具体的には、機能層106を発して第2電極110に到達した光の一部は、第2電極110において表面プラズモンを発生させる。本実施態様の第2電極110は、10nm以上の高さH1および500nm以上2500nm以下の凸部間距離W2を満たすパターニング部108に対応する凹部208を有するため、発生した表面プラズモンは再変換されて、光透過性基板102に向かう光となって再放射される。このことから、電流密度当たりの発光量が増加し、発光効率が増大する。加えて、機能層106の上表面204(すなわち第2電極110の下表面206)は、平滑な面であり、高い反射率を有する。したがって、機能層106を発して第2電極110に到達した光の一部は、光透過性基板102方向に反射される。また、機能層106を発してパターニング部108を通って第2電極110に到達した光もまた、パターニング部108を通って光透過性基板102方向に反射される。ここで、パターニング部108は可視光領域において高い透過率を有するフッ化リチウムからなるため、パターニング部108に吸収される光量は少ない。   Furthermore, when the patterning unit 108 satisfies the conditions of (Expression 1) and (Expression 3), it is possible to realize effective light reflection at the second electrode 110. Specifically, part of the light emitted from the functional layer 106 and reaching the second electrode 110 generates surface plasmons in the second electrode 110. Since the second electrode 110 of the present embodiment has the concave portion 208 corresponding to the patterning portion 108 that satisfies the height H1 of 10 nm or more and the inter-convex distance W2 of 500 nm or more and 2500 nm or less, the generated surface plasmon is reconverted. Then, it is re-emitted as light directed to the light-transmitting substrate 102. For this reason, the amount of light emission per current density increases, and the light emission efficiency increases. In addition, the upper surface 204 of the functional layer 106 (that is, the lower surface 206 of the second electrode 110) is a smooth surface and has a high reflectance. Therefore, part of the light emitted from the functional layer 106 and reaching the second electrode 110 is reflected toward the light transmissive substrate 102. Further, the light emitted from the functional layer 106 and reaching the second electrode 110 through the patterning unit 108 is also reflected toward the light transmissive substrate 102 through the patterning unit 108. Here, since the patterning unit 108 is made of lithium fluoride having high transmittance in the visible light region, the amount of light absorbed by the patterning unit 108 is small.

以上のように、充分な面積の発光区域が得られること、ならびに第2電極110における反射を効果的に行うことができることから、本実施態様の有機EL素子において高い光取り出し効率を得ることができる。また、パターニング部108を構成する複数の凸部202により、第2電極110に複数の凹部208が形成されることから、平面状の第2電極を用いる場合に比較して、第2電極110からの反射光が向かう方向が多様となる。多様な方向に向かう反射光の存在は、波長による配向分布の差に起因するカラーシフトを抑制する点において有効である。   As described above, since a light-emitting area having a sufficient area can be obtained and reflection at the second electrode 110 can be effectively performed, high light extraction efficiency can be obtained in the organic EL element of this embodiment. . In addition, since the plurality of concave portions 208 are formed in the second electrode 110 by the plurality of convex portions 202 constituting the patterning portion 108, the second electrode 110 can be compared with the case where the planar second electrode is used. The direction in which the reflected light is directed varies. The presence of reflected light directed in various directions is effective in suppressing color shift caused by the difference in orientation distribution depending on the wavelength.

(第2電極:陰極)
前述の通り、第2電極110には、パターニング部108の形状が転写される。具体的には、図2および図3、または、図5および図6に示されるように、パターニング部108の凸部202、第1凸部222、および第2凸部224の形状が、第2電極110の凹部208に転写される。パターニング部108の存在しない区域(すなわち、機能層106の上表面204が露出している区域)において、第2電極110の下表面206が形成される。パターニング部108の形状は、少なくとも、第2電極110の光透過性基板102側の面に転写される。第2電極110の光透過性基板102とは反対側の面(いわゆる上面)には、パターニング部108の形状を反映してもよいし、反映しなくてもよい。下表面206および凹部208が転写された第2電極110と機能層106およびパターニング部108との界面は、高い効率の反射により、光透過性基板102から効率的に光を取り出すことを可能にする。本明細書において、第2電極110と機能層106との界面における「反射」は、(1)機能層106の発光層から発した光の一部が第2電極110で光透過性基板102側へ反射されること(通常の反射)、および(2)発生した表面プラズモンの再変換して、光透過性基板102側に光を出射すること(表面プラズモン吸収の抑制)の両方を意味する。
(Second electrode: cathode)
As described above, the shape of the patterning unit 108 is transferred to the second electrode 110. Specifically, as shown in FIG. 2 and FIG. 3, or FIG. 5 and FIG. 6, the shape of the convex part 202, the first convex part 222, and the second convex part 224 of the patterning part 108 is the second Transferred to the recess 208 of the electrode 110. The lower surface 206 of the second electrode 110 is formed in an area where the patterning unit 108 does not exist (that is, an area where the upper surface 204 of the functional layer 106 is exposed). The shape of the patterning unit 108 is transferred to at least the surface of the second electrode 110 on the light transmissive substrate 102 side. The shape of the patterning unit 108 may or may not be reflected on the surface of the second electrode 110 opposite to the light transmissive substrate 102 (so-called upper surface). The interface between the second electrode 110 to which the lower surface 206 and the recess 208 are transferred, the functional layer 106, and the patterning unit 108 enables efficient extraction of light from the light-transmissive substrate 102 by high-efficiency reflection. . In this specification, “reflection” at the interface between the second electrode 110 and the functional layer 106 is as follows: (1) A part of light emitted from the light emitting layer of the functional layer 106 is the second electrode 110 on the light transmitting substrate 102 side. (2) means that the generated surface plasmon is reconverted and light is emitted to the light transmitting substrate 102 side (suppression of surface plasmon absorption).

第2電極110を陰極として用いる場合、第2電極110は、小さい仕事関数を有する材料から形成される。用いることができる材料は、望ましくは4.5eV以下の仕事関数を有する金属(以下、「電子注入性金属」と称する)を含む。電子注入性金属の例は、リチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、アルミニウム、インジウム、希土類金属などを含む。用いることができる材料は、2つ以上の電子注入性金属の合金または混合物であってもよい。そのような材料の例は、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、リチウム/アルミニウム混合物などを含む。あるいはまた、電子注入性と酸化などに対する耐久性とを両立させるために、電子注入性金属と、より大きな仕事関数を有する金属または金属酸化物との混合物を用いて、陰極である第2電極110を形成してもよい。そのような材料の例は、マグネシウム/銅(4.65eV)混合物、マグネシウム/銀(4.64eV)混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム混合物などを含む。   When the second electrode 110 is used as a cathode, the second electrode 110 is formed from a material having a small work function. Materials that can be used preferably include metals having a work function of 4.5 eV or less (hereinafter referred to as “electron-injecting metals”). Examples of electron injecting metals include lithium, sodium, potassium, magnesium, aluminum, indium, rare earth metals, and the like. The material that can be used may be an alloy or mixture of two or more electron injecting metals. Examples of such materials include sodium-potassium alloys, magnesium / aluminum mixtures, magnesium / indium mixtures, lithium / aluminum mixtures and the like. Alternatively, in order to achieve both electron injection properties and durability against oxidation, the second electrode 110 that is a cathode using a mixture of an electron injection metal and a metal or metal oxide having a larger work function. May be formed. Examples of such materials include magnesium / copper (4.65 eV) mixtures, magnesium / silver (4.64 eV) mixtures, aluminum / aluminum oxide mixtures, and the like.

第2電極110は、数百Ω/□以下のシート抵抗を有することが好ましい。第2電極110は、通常10nm以上5μm以下の範囲内、好ましくは40nm以上200nm以下の範囲内の膜厚を有する。   The second electrode 110 preferably has a sheet resistance of several hundred Ω / □ or less. The second electrode 110 usually has a film thickness in the range of 10 nm to 5 μm, preferably in the range of 40 nm to 200 nm.

[光取出しレンズ層]
任意選択的に、光透過性基板102の第1電極104を設ける面とは反対側の面には、光散乱あるいは集光機能を有する光取出しレンズ層310を設けてもよい。図7および図8に示すように、光取出しレンズ層310は、光透過性を有する光透過性層304と、光透過性層304の表面に設けられた集光レンズ層302とを備えてもよい。ここで、いわゆる集光シートを集光レンズ層302として用いてもよい。あるいはまた、光取出しレンズ層310は、表面にマイクロレンズアレイを形成した光透過性層をあってもよい(不図示)。光取出しレンズ層310を設けることによって、特定方向、たとえば、有機EL素子の光取出し方向(図1の112の方向)に集光して、特定方向の輝度を高めることができる。
[Light extraction lens layer]
Optionally, a light extraction lens layer 310 having a light scattering or condensing function may be provided on the surface of the light transmissive substrate 102 opposite to the surface on which the first electrode 104 is provided. As shown in FIGS. 7 and 8, the light extraction lens layer 310 includes a light transmissive layer 304 having light transmissive properties, and a condensing lens layer 302 provided on the surface of the light transmissive layer 304. Good. Here, a so-called condensing sheet may be used as the condensing lens layer 302. Alternatively, the light extraction lens layer 310 may include a light transmissive layer having a microlens array formed on the surface (not shown). By providing the light extraction lens layer 310, the light can be condensed in a specific direction, for example, the light extraction direction of the organic EL element (direction 112 in FIG. 1), and the luminance in the specific direction can be increased.

光取出しレンズ層310(具体的には光透過性層304および集光レンズ層302)は、前述の光透過性樹脂を用いて形成することができる。   The light extraction lens layer 310 (specifically, the light transmissive layer 304 and the condensing lens layer 302) can be formed using the above-described light transmissive resin.

あるいはまた、光透過性樹脂に微粒子を添加して、光取出しレンズ層310の光散乱効果を向上させることができる。添加できる微粒子は、1種または複数種の無機微粒子、1種または複数種の有機微粒子、およびこれらの組み合わせからなる群から選択することができる。用いることができる有機微粒子は、アクリル系ポリマー、スチレンポリマー、スチレン−アクリルポリマーおよびその架橋体、メラミン−ホルマリン縮合物、ポリウレタン系ポリマー、ポリエステル系ポリマー、シリコーン系ポリマー、フッ素系ポリマー、これらの共重合体のような高分子材料を含む。無機微粒子を形成するための材料の非制限的な例は:スメクタイト、カオリナイト、タルクなどの粘土化合物;シリカ、酸化チタン、アルミナ、シリカアルミナ、ジルコニア、酸化亜鉛、酸化バリウム、酸化ストロンチウムなどの無機酸化物;炭酸カルシウム、炭酸バリウム、塩化バリウム、硫酸バリウム、硝酸バリウム、水酸化バリウム、水酸化アルミニウム、炭酸ストロンチウム、塩化ストロンチウム、硫酸ストロンチウム、硝酸ストロンチウム、水酸化ストロンチウムなどの無機化合物;および2種以上の無機酸化物を焼結して得られるガラス材料を含む。   Alternatively, the light scattering effect of the light extraction lens layer 310 can be improved by adding fine particles to the light transmissive resin. The fine particles that can be added can be selected from the group consisting of one or more types of inorganic fine particles, one or more types of organic fine particles, and combinations thereof. Organic fine particles that can be used include acrylic polymers, styrene polymers, styrene-acrylic polymers and cross-linked products thereof, melamine-formalin condensates, polyurethane-based polymers, polyester-based polymers, silicone-based polymers, fluorine-based polymers, and copolymers of these. Includes polymeric materials such as coalescence. Non-limiting examples of materials for forming inorganic particulates are: clay compounds such as smectite, kaolinite, talc; inorganics such as silica, titanium oxide, alumina, silica alumina, zirconia, zinc oxide, barium oxide, strontium oxide Oxides; inorganic compounds such as calcium carbonate, barium carbonate, barium chloride, barium sulfate, barium nitrate, barium hydroxide, aluminum hydroxide, strontium carbonate, strontium chloride, strontium sulfate, strontium nitrate, strontium hydroxide; and two or more A glass material obtained by sintering the inorganic oxide.

[封止部材]
有機EL素子100の表示領域は、封止部材によって覆われることが好ましい。封止部材は、有機EL素子100の表示領域を覆うことができる限りにおいて、凹板状でも平板状でもよい。たとえば、封止部材と電極および/または支持基板とを接着剤で接着して、表示領域の封止を実施してもよい。
[Sealing member]
The display area of the organic EL element 100 is preferably covered with a sealing member. As long as the sealing member can cover the display area of the organic EL element 100, the sealing member may be concave or flat. For example, the display region may be sealed by bonding the sealing member and the electrode and / or the supporting substrate with an adhesive.

封止部材に対する光透過性および電気絶縁性の要件は存在しない。しかしながら、封止部材は、バリア層320と同様に、低い水蒸気透過度および低い酸素透過度を有することが好ましい。封止部材は、1.0×10-2g/(m2・24h)以下の、JIS K 7129−1992に準拠した方法で測定される水蒸気透過度(25±0.5℃、90±2%RH)、および/または、JIS K 7126−1987に準拠した方法で測定される、1.0×10-3cm3/(m2・24h・atm)以下の酸素透過度を有することが望ましい。 There are no requirements for optical transparency and electrical insulation for the sealing member. However, like the barrier layer 320, the sealing member preferably has a low water vapor permeability and a low oxygen permeability. The sealing member has a water vapor permeability (25 ± 0.5 ° C., 90 ± 2) measured by a method according to JIS K 7129-1992, which is 1.0 × 10 −2 g / (m 2 · 24 h) or less. % RH) and / or an oxygen permeability of 1.0 × 10 −3 cm 3 / (m 2 · 24 h · atm) or less, measured by a method according to JIS K 7126-1987. .

封止部材の非制限的な例は、ガラス板、ポリマーの板およびフィルム、ならびに、金属板およびフィルムなどを含む。用いることができるガラスは、特に、ソーダ石灰ガラス、バリウム−ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英ガラスなどを含む。また、用いることができるポリマーは、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルスルフィド、ポリスルホンなどを含む。用いることができる金属は、ステンレス、鉄、銅、アルミニウム、マグネシウム、ニッケル、亜鉛、クロム、チタン、モリブテン、シリコン、ゲルマニウム、タンタル、およびそれらを含む合金を含む。   Non-limiting examples of sealing members include glass plates, polymer plates and films, metal plates and films, and the like. Glasses that can be used include, among others, soda lime glass, barium-strontium containing glass, lead glass, aluminosilicate glass, borosilicate glass, barium borosilicate glass, quartz glass, and the like. Polymers that can be used include polycarbonate, acrylic, polyethylene terephthalate, polyether sulfide, polysulfone, and the like. Metals that can be used include stainless steel, iron, copper, aluminum, magnesium, nickel, zinc, chromium, titanium, molybdenum, silicon, germanium, tantalum, and alloys containing them.

封止に用いられる接着剤の非制限的な例は:アクリル酸系オリゴマー、メタクリル酸系オリゴマーなどの反応性ビニル基を有する光硬化型または熱硬化型接着剤;2−シアノアクリル酸エステルなどの湿気硬化型接着剤;二液型エポキシ接着剤のような化学硬化型接着剤;ポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィンなどのホットメルト型接着剤;カチオン硬化性エポキシ樹脂などを含む紫外線硬化型接着剤を含む。   Non-limiting examples of adhesives used for sealing include: photocurable or thermosetting adhesives having reactive vinyl groups such as acrylic acid oligomers and methacrylic acid oligomers; 2-cyanoacrylates, etc. Moisture curable adhesives; chemical curable adhesives such as two-component epoxy adhesives; hot melt adhesives such as polyamide, polyester, polyolefin, etc .; UV curable adhesives including cationic curable epoxy resins.

ここで、加熱による有機EL素子100の劣化を防止するために、室温から80℃までの温度範囲で接着硬化できる接着剤を用いて封止を行うことが望ましい。封止工程において、市販のディスペンサー、あるいはスクリーン印刷のような印刷技術を用いて、接着剤を塗布してもよい。   Here, in order to prevent deterioration of the organic EL element 100 due to heating, it is desirable to perform sealing using an adhesive that can be adhesively cured in a temperature range from room temperature to 80 ° C. In the sealing step, the adhesive may be applied using a commercially available dispenser or a printing technique such as screen printing.

封止部材と有機EL素子100の表示領域との間隙には、気相または液相の不活性物質を注入することが好ましい。不活性物質の非制限的な例は、窒素、アルゴンなどの不活性気体、および、フッ化炭化水素、シリコーンオイルなどの不活性液体を含む。また、封止部材と有機EL素子100の表示領域との間隙を真空とすることも可能である。   It is preferable to inject a gas phase or liquid phase inactive substance into the gap between the sealing member and the display area of the organic EL element 100. Non-limiting examples of inert materials include inert gases such as nitrogen and argon, and inert liquids such as fluorinated hydrocarbons and silicone oils. In addition, the gap between the sealing member and the display area of the organic EL element 100 can be evacuated.

任意選択的に、封止部材と有機EL素子100の表示領域との間隙に、吸湿性化合物を含む吸湿部材を配置することもできる。また、あるいはまた、吸湿性化合物を含む接着剤を用いて封止を行ってもよい。吸湿性化合物の非制限的な例は:酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウムなどの金属酸化物;硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸コバルトなどの硫酸塩;塩化カルシウム、塩化マグネシウム、フッ化セシウム、フッ化タンタル、臭化セリウム、臭化マグネシウム、ヨウ化バリウム、ヨウ化マグネシウムなどの金属ハロゲン化物;過塩素酸バリウム、過塩素酸マグネシウムなどの過塩素酸類を含む。これらのうち、硫酸塩、金属ハロゲン化物、および過塩素酸類においては、無水塩が好適に用いられる。   Optionally, a hygroscopic member containing a hygroscopic compound may be disposed in the gap between the sealing member and the display region of the organic EL element 100. Alternatively, sealing may be performed using an adhesive containing a hygroscopic compound. Non-limiting examples of hygroscopic compounds are: metal oxides such as sodium oxide, potassium oxide, calcium oxide, barium oxide, magnesium oxide, aluminum oxide; sulfates such as sodium sulfate, calcium sulfate, magnesium sulfate, cobalt sulfate; Metal halides such as calcium chloride, magnesium chloride, cesium fluoride, tantalum fluoride, cerium bromide, magnesium bromide, barium iodide, magnesium iodide; perchloric acids such as barium perchlorate and magnesium perchlorate Including. Of these, anhydrous salts are preferably used for sulfates, metal halides, and perchloric acids.

<有機EL素子の製造方法>
本発明は、上記有機EL素子の製造方法を包含する。この製造方法は、
(A)光透過性基板102を準備する工程と、
(B)光透過性基板102上に第1電極104を形成する工程と、
(C)第1電極104上に機能層106を形成する工程と、
(D)機能層106上にパターニング部108を形成する工程と、
(E)機能層106およびパターニング部108上に第2電極110を形成する工程と
を含んでもよい。
<Method for producing organic EL element>
This invention includes the manufacturing method of the said organic EL element. This manufacturing method is
(A) preparing a light transmissive substrate 102;
(B) forming a first electrode 104 on the light transmissive substrate 102;
(C) forming a functional layer 106 on the first electrode 104;
(D) forming a patterning portion 108 on the functional layer 106;
(E) The process of forming the 2nd electrode 110 on the functional layer 106 and the patterning part 108 may be included.

工程(A)は、適切な材料で形成された光透過性基板102を選択し、必要に応じて、光透過性基板102に対して洗浄および/または必要な前処理を施す工程である。洗浄および/または必要な前処理は、有機EL素子の基板で通常行われるものであり、特に制限はない。   Step (A) is a step of selecting a light-transmitting substrate 102 formed of an appropriate material, and subjecting the light-transmitting substrate 102 to cleaning and / or necessary pretreatment as necessary. Cleaning and / or necessary pretreatment is usually performed on the substrate of the organic EL device, and is not particularly limited.

工程(B)は、陽極として用いる第1電極104を形成する工程である。工程(B)は、当該技術において知られている任意の方法を用いて実施することができる。たとえば、第1電極104を構成する材料との適性を考慮して、工程(B)を、(1)真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法などの物理的方式、(2)CVD、プラズマCVD法などの化学的方式などの公知の方法の中から適宜選択される方法によって実施することができる。たとえば、ITOを用いて第1電極104を形成する場合には、工程(B)は、直流スパッタ法、高周波スパッタ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法などによって実施することができる。   Step (B) is a step of forming the first electrode 104 used as an anode. Step (B) can be performed using any method known in the art. For example, considering the suitability with the material constituting the first electrode 104, the step (B) is performed by (1) a physical method such as a vacuum deposition method, a sputtering method, or an ion plating method, and (2) CVD, plasma. It can implement by the method selected suitably from well-known methods, such as chemical methods, such as CVD method. For example, when the first electrode 104 is formed using ITO, the step (B) can be performed by a direct current sputtering method, a high frequency sputtering method, a vacuum deposition method, an ion plating method, or the like.

なお、工程(B)において、フォトリソグラフィー法などによる化学的エッチング、あるいはレーザーなどによる物理的エッチングを使用して、第1電極104をパターニングしてもよい。あるいはまた、マスクを通した真空蒸着法、マスクを通したスパッタ法、または、リフトオフ法などによって、パターン状の第1電極104を形成してもよい。   Note that in the step (B), the first electrode 104 may be patterned using chemical etching using a photolithography method or the like, or physical etching using a laser or the like. Alternatively, the patterned first electrode 104 may be formed by a vacuum deposition method through a mask, a sputtering method through a mask, a lift-off method, or the like.

工程(C)は、発光層を含む機能層106を形成する工程である。工程(C)は、当該技術において知られている任意の方法を用いて実施することができる。たとえば、工程(C)は、真空蒸着法などを用いて実施してもよい。   Step (C) is a step of forming the functional layer 106 including a light emitting layer. Step (C) can be performed using any method known in the art. For example, step (C) may be performed using a vacuum deposition method or the like.

工程(D)は、パターニング部108を形成する工程である。工程(D)は、マスクを通した真空蒸着法などで実施することができる。   Step (D) is a step of forming the patterning portion 108. Step (D) can be performed by a vacuum vapor deposition method using a mask.

工程(E)は、陰極として用いる第2電極110を形成する工程である。第2電極110は、真空蒸着法、スパッタ法などの当該技術において知られている任意の技術を用いて形成することができる。本工程で形成された第2電極110の下面には、機能層106の平面形状およびパターニング部108の凸形状を反映して、下表面206および複数の凹部208が形成される。このような形状を有することによって、機能層106が発した光を高効率で「反射」し、光透過性基板102側から放出することが可能となる。   Step (E) is a step of forming the second electrode 110 used as a cathode. The second electrode 110 can be formed using any technique known in the art such as a vacuum evaporation method or a sputtering method. A lower surface 206 and a plurality of concave portions 208 are formed on the lower surface of the second electrode 110 formed in this step, reflecting the planar shape of the functional layer 106 and the convex shape of the patterning portion 108. By having such a shape, the light emitted from the functional layer 106 can be “reflected” with high efficiency and emitted from the light-transmitting substrate 102 side.

(II) 照明装置および面状光源
本発明は、第1の実施形態の有機EL素子を含む照明装置(第2の実施形態)および面状光源(第3の実施形態)を包含する。たとえば、光の出射側から、光透過性基板、陽極、機能層、陰極、吸湿部材および封止部材を含む照明装置であれば、光透過性基板から陰極までの部分に、本発明の第1の実施形態の有機EL素子を使用できる。より具体的には、図13に示す本発明の第2の実施形態の照明装置の1つの構成例は、光の出射側から、光透過性基板102、第1電極(陽極)104、機能層106、パターニング部108、第2電極(陰極)110、外部接続端子112、吸湿部材(デシカント)1202、および封止部材1204を含む。この構成例において、光透過性基板102から第2電極(陰極)110までの構成が、前述の有機EL素子100に対応する。ここで、外部接続端子112は、第2電極110と電源とを接続するための部材である。外部接続端子112は、透明導電性酸化物のような、低い水蒸気透過度および低い酸素透過度を有する導電性材料を用いて形成することができる。また、本発明の第3の実施形態の面状光源も、第2の実施形態の照明装置と同様の構成とすることができる。本発明の第2の実施形態の照明装置、および本発明の第3の実施形態の面状光源は、前述の本発明の第1の実施形態の有機EL素子の製造方法に適切な工程を付加して製造することができる。
(II) Illumination device and planar light source The present invention includes an illumination device (second embodiment) and a planar light source (third embodiment) including the organic EL element of the first embodiment. For example, in the case of a lighting device including a light transmissive substrate, an anode, a functional layer, a cathode, a hygroscopic member, and a sealing member from the light emitting side, the first portion of the present invention is provided in a portion from the light transmissive substrate to the cathode. The organic EL element of the embodiment can be used. More specifically, one configuration example of the illumination device according to the second embodiment of the present invention illustrated in FIG. 13 includes a light-transmitting substrate 102, a first electrode (anode) 104, and a functional layer from the light emission side. 106, a patterning unit 108, a second electrode (cathode) 110, an external connection terminal 112, a hygroscopic member (desiccant) 1202, and a sealing member 1204. In this configuration example, the configuration from the light transmissive substrate 102 to the second electrode (cathode) 110 corresponds to the organic EL element 100 described above. Here, the external connection terminal 112 is a member for connecting the second electrode 110 and a power source. The external connection terminal 112 can be formed using a conductive material having low water vapor permeability and low oxygen permeability, such as a transparent conductive oxide. The planar light source according to the third embodiment of the present invention can also have the same configuration as the illumination device according to the second embodiment. The illumination device according to the second embodiment of the present invention and the planar light source according to the third embodiment of the present invention add an appropriate process to the method for manufacturing the organic EL element according to the first embodiment of the present invention described above. Can be manufactured.

(III) 表示装置
本発明は、第1の実施形態の有機EL素子を含む表示装置(第4の実施形態)を包含する。本発明の表示装置は、装置の表示側から、カラーフィルターガラス基板(ガラス基板およびカラーフィルター層を含む)、保護層、陽極、白色有機EL発光層を含む有機層および陰極を含む表示装置を含む。本発明の表示装置では、陽極部は、シリコン駆動基板などの駆動部分を含んでいてもよい。より具体的には、図14に示す表示装置の構成例は、装置の表示側から、光透過性基板102、カラーフィルター層(たとえば、RGBカラーフィルター層など)1302、第1電極(陽極)104、機能層106、パターニング部108、および第2電極(陰極)110を含む。図14の構成例において、カラーフィルター層1302以外の部分が、第1の実施形態の有機EL素子に対応する。本発明の第5の実施形態の表示装置は、第1の実施形態の有機EL素子の製造方法に適切な工程を付加して製造することができる。たとえば、カラーフィルター層1302は、スピンコート法、蒸着法などの当該技術おいて知られている任意の方法を用いて形成することができる。
(III) Display Device The present invention includes a display device (fourth embodiment) including the organic EL element of the first embodiment. The display device of the present invention includes a display device including a color filter glass substrate (including a glass substrate and a color filter layer), a protective layer, an anode, an organic layer including a white organic EL light emitting layer, and a cathode from the display side of the device. . In the display device of the present invention, the anode part may include a driving part such as a silicon driving substrate. More specifically, the configuration example of the display device illustrated in FIG. 14 includes, from the display side of the device, a light transmissive substrate 102, a color filter layer (for example, an RGB color filter layer) 1302, and a first electrode (anode) 104. , A functional layer 106, a patterning unit 108, and a second electrode (cathode) 110. In the configuration example of FIG. 14, portions other than the color filter layer 1302 correspond to the organic EL element of the first embodiment. The display device of the fifth embodiment of the present invention can be manufactured by adding an appropriate process to the method for manufacturing the organic EL element of the first embodiment. For example, the color filter layer 1302 can be formed using any method known in the art, such as a spin coating method or an evaporation method.

上述した実施形態を具体化した実施例を、比較対象としての比較例とともに説明する。以下の実施例では、走査型プローブ顕微鏡を用いて、パターニング部108の構造を測定した。第1の実施態様の有機EL素子に係る実施例においては、パターニング部108の面積率Ap、パターニング部108の凸部202の高さ、パターニング部108の隣接する2つの凸部202の間の距離を測定した。具体的には、ランダムに選択した10箇所において、1つの凸部202aと、それに隣接する2つの凸部202cおよび202eの画像を得た後に、凸部202aの高さH1aを求めた。また、隣接する凸部202cおよび202eとの間の距離(W1c、W1e)を測定して、凸部間距離W1を求めた。10箇所のH1aおよびW1の測定値の算術平均値を、それぞれパターニング部108の高さH1および凸部間距離W1とした。   An example embodying the above-described embodiment will be described together with a comparative example as a comparison target. In the following examples, the structure of the patterning unit 108 was measured using a scanning probe microscope. In the example according to the organic EL element of the first embodiment, the area ratio Ap of the patterning unit 108, the height of the projection 202 of the patterning unit 108, and the distance between two adjacent projections 202 of the patterning unit 108 Was measured. Specifically, after obtaining images of one convex portion 202a and two convex portions 202c and 202e adjacent thereto at 10 randomly selected locations, the height H1a of the convex portion 202a was obtained. Moreover, the distance (W1c, W1e) between the adjacent convex parts 202c and 202e was measured, and the distance W1 between convex parts was calculated | required. The arithmetic average values of the measured values of H1a and W1 at 10 locations were set as the height H1 of the patterning portion 108 and the distance W1 between the convex portions, respectively.

第2の実施態様の有機EL素子に係る実施例においては、パターニング部108の面積率Ap、パターニング部108の高さH1a、パターニング部108の凸部間距離W2を測定した。具体的には、ランダムに選択した10個の第1凸部222について、1つの第1凸部222aと、それに隣接する2つの第1凸部222cおよび222eの画像を得た後に、第1凸部222の高さH1aを求めた。また、隣接する第1凸部222cおよび222eとの間の距離(W2c、W2e)を測定し、凸部間距離W2を求めた。同様に、ランダムに選択した10個の第1凸部224について、高さH1aおよび凸部間距離W2を求めた。合計20箇所のH1aおよびW2の測定値の算術平均値を、パターニング部108の高さH1および凸部間距離W2とした。     In the example relating to the organic EL element of the second embodiment, the area ratio Ap of the patterning unit 108, the height H1a of the patterning unit 108, and the inter-convex distance W2 of the patterning unit 108 were measured. Specifically, for 10 first convex portions 222 selected at random, after obtaining images of one first convex portion 222a and two first convex portions 222c and 222e adjacent thereto, the first convex portions 222a are obtained. The height H1a of the portion 222 was obtained. Moreover, the distance (W2c, W2e) between the adjacent 1st convex parts 222c and 222e was measured, and the distance W2 between convex parts was calculated | required. Similarly, the height H1a and the inter-convex distance W2 were obtained for ten first convex portions 224 selected at random. The arithmetic average value of the measured values of H1a and W2 at a total of 20 locations was defined as the height H1 of the patterning portion 108 and the distance W2 between the convex portions.

また、以下の実施例ではパターニング部108の構造の特性値を基に説明するが、パターニング部108の凸部および機能層106の上表面204が、それぞれ、第2電極110の凹部208および下表面206に転写されていることを確認した。   Further, in the following embodiments, description will be made based on the characteristic values of the structure of the patterning unit 108, but the convex part of the patterning unit 108 and the upper surface 204 of the functional layer 106 are respectively the concave part 208 and the lower surface of the second electrode 110. 206 was confirmed to be transferred.

<実施例1>
30mm×40mmの寸法および0.7mmの厚さを有する無アルカリガラス板を洗浄して、光透過性基板102を準備した。
<Example 1>
A non-alkali glass plate having a size of 30 mm × 40 mm and a thickness of 0.7 mm was washed to prepare a light transmissive substrate 102.

次に、スパッタ法を用いて光透過性基板102の表面に膜厚100nmのITO膜を堆積させ、続いてITO膜をパターニングすることにより、光透過性を有する第1電極104(陽極)を形成して、光透過性陽極基板を得た。   Next, an ITO film having a film thickness of 100 nm is deposited on the surface of the light-transmitting substrate 102 by sputtering, and then the ITO film is patterned to form a first electrode 104 (anode) having light transmittance. Thus, a light transmissive anode substrate was obtained.

続いて、2枚の同一の光透過性陽極基板を用いて同時に、第1電極104の表面に、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、および電子注入層をそれぞれ蒸着法で堆積させて、機能層106を形成した。より具体的には、以下の構成層をこの順に堆積して、層構成(i)を有する機能層106を形成した。
(1) 正孔輸送層:
4,4’,4’’−トリス(9−カルバゾール)トリフェニルアミン(膜厚35nm);
(2) 発光層:
トリス(2−フェニルピリジナト)イリジウム(III)錯体をドープした4,4’,4’’−トリス(9−カルバゾール)トリフェニルアミン(膜厚15nm)、および
トリス[1−フェニルイソキノリン−C2,N]イリジウム(III)錯体をドープした1,3,5−トリス(N−フェニルベンズイミダゾール−2−イル)ベンゼン(膜厚15nm)の積層構造;
(3) 電子輸送層:
1,3,5−トリス(N−フェニルベンズイミダゾール−2−イル)ベンゼン(膜厚65nm);および
(4) 電子注入層:
フッ化リチウム(膜厚1.5nm)。
Subsequently, a hole transport layer, a light-emitting layer, an electron transport layer, and an electron injection layer are deposited on the surface of the first electrode 104 simultaneously by using two identical light-transmitting anode substrates. Then, the functional layer 106 was formed. More specifically, the following constituent layers were deposited in this order to form the functional layer 106 having the layer constitution (i).
(1) Hole transport layer:
4,4 ′, 4 ″ -tris (9-carbazole) triphenylamine (film thickness 35 nm);
(2) Light emitting layer:
4,4 ′, 4 ″ -tris (9-carbazole) triphenylamine (film thickness 15 nm) doped with tris (2-phenylpyridinato) iridium (III) complex, and tris [1-phenylisoquinoline-C2 , N] laminated structure of 1,3,5-tris (N-phenylbenzimidazol-2-yl) benzene (film thickness 15 nm) doped with an iridium (III) complex;
(3) Electron transport layer:
1,3,5-tris (N-phenylbenzimidazol-2-yl) benzene (film thickness 65 nm); and (4) Electron injection layer:
Lithium fluoride (film thickness 1.5 nm).

正方格子状に配列された複数の円形の開口部を有するメタルマスクを介する蒸着法により、フッ化リチウムを堆積させ、30nmの設定高さを有する複数の凸部202からなるパターニング部108を形成した。同時に加工した2枚の基板の一方を走査型プローブ顕微鏡で観察して、パターニング部108の形状を確認した。パターニング部108は、凸部202が正方配列している図4に示すパターンを有することを確認した。ここで、パターニング部108の面積率Apは10.0%であった。また、パターニング部108の高さH1は30.5nmであった。凸部間距離W1は、850nmであった。   Lithium fluoride was deposited by a vapor deposition method through a metal mask having a plurality of circular openings arranged in a square lattice pattern to form a patterning portion 108 composed of a plurality of projections 202 having a set height of 30 nm. . One of the two substrates processed at the same time was observed with a scanning probe microscope, and the shape of the patterning portion 108 was confirmed. The patterning unit 108 was confirmed to have the pattern shown in FIG. 4 in which the convex portions 202 are arranged in a square. Here, the area ratio Ap of the patterning portion 108 was 10.0%. Further, the height H1 of the patterning portion 108 was 30.5 nm. The inter-convex distance W1 was 850 nm.

続いて、蒸着法により機能層106およびパターニング部108の上にアルミニウムを堆積して、膜厚100nmの第2電極110を形成した。   Subsequently, aluminum was deposited on the functional layer 106 and the patterning portion 108 by vapor deposition to form a second electrode 110 having a thickness of 100 nm.

別途、光透過性シートからなる光透過性層304として、PETフィルムを準備した。光透過性層304の一方の表面に、直径5μmの半球形状のマイクロレンズと5μmピッチの頂角89度のクロスプリズム構造とからなる集光レンズ層302を形成し、光取出しレンズ層310を得た。続いて、光透過性層304の他方の表面を、粘着剤を介して光透過性基板102に貼り合わせて、図4に示す光取出しレンズ層310を有する有機EL素子100を得た。このとき、集光レンズ層302が光取り出し側の最表面である。   Separately, a PET film was prepared as a light transmissive layer 304 made of a light transmissive sheet. A condensing lens layer 302 composed of a hemispherical microlens having a diameter of 5 μm and a cross prism structure having an apex angle of 89 degrees having a pitch of 5 μm is formed on one surface of the light transmitting layer 304, thereby obtaining a light extraction lens layer 310. It was. Subsequently, the other surface of the light transmissive layer 304 was bonded to the light transmissive substrate 102 via an adhesive to obtain the organic EL element 100 having the light extraction lens layer 310 shown in FIG. At this time, the condensing lens layer 302 is the outermost surface on the light extraction side.

<実施例2>
パターニング部108形成の際に用いたメタルマスクを変更したことを除いて実施例1の手順を繰り返して、有機EL素子100を得た。パターニング部108は、凸部202が正方配列している図4に示すパターンを有することを確認した。ここで、パターニング部108の面積率Apは2.0%であった。また、パターニング部108の高さH1は30.2nmであった。凸部間距離W1は、2500nmであった。
<Example 2>
The procedure of Example 1 was repeated except that the metal mask used for forming the patterning portion 108 was changed, and the organic EL element 100 was obtained. The patterning unit 108 was confirmed to have the pattern shown in FIG. 4 in which the convex portions 202 are arranged in a square. Here, the area ratio Ap of the patterning portion 108 was 2.0%. Further, the height H1 of the patterning portion 108 was 30.2 nm. The inter-convex distance W1 was 2500 nm.

<実施例3>
パターニング部108形成の際に用いたメタルマスクを変更したことを除いて実施例1の手順を繰り返して、有機EL素子100を得た。パターニング部108は、凸部202が正方配列している図4に示すパターンを有することを確認した。ここで、パターニング部108の面積率Apは7.1%であった。また、パターニング部108の高さH1は30.6nmであった。凸部間距離W1は、500nmであった。
<Example 3>
The procedure of Example 1 was repeated except that the metal mask used for forming the patterning portion 108 was changed, and the organic EL element 100 was obtained. The patterning unit 108 was confirmed to have the pattern shown in FIG. 4 in which the convex portions 202 are arranged in a square. Here, the area ratio Ap of the patterning portion 108 was 7.1%. Further, the height H1 of the patterning portion 108 was 30.6 nm. The inter-convex distance W1 was 500 nm.

<実施例4>
パターニング部108形成の際に用いたメタルマスクを、六角格子状に配列された複数の円形の開口部を有するメタルマスクに変更したことを除いて実施例1の手順を繰り返して、有機EL素子100を得た。パターニング部108は、凸部202が六角格子状に配列している図2に示すパターンを有することを確認した。ここで、パターニング部108の面積率Apは8.9%であった。また、パターニング部108の高さH1は30.2nmであった。凸部間距離W1は、840nmであった。
<Example 4>
The procedure of Example 1 is repeated except that the metal mask used in forming the patterning portion 108 is changed to a metal mask having a plurality of circular openings arranged in a hexagonal lattice, and the organic EL element 100 is repeated. Got. The patterning part 108 confirmed that the convex part 202 had the pattern shown in FIG. 2 arranged in a hexagonal lattice shape. Here, the area ratio Ap of the patterning portion 108 was 8.9%. Further, the height H1 of the patterning portion 108 was 30.2 nm. The inter-convex distance W1 was 840 nm.

<実施例5>
パターニング部108形成の際に用いたメタルマスクを変更したことを除いて実施例4の手順を繰り返して、有機EL素子100を得た。パターニング部108は、凸部202が六角格子状に配列している図2に示すパターンを有することを確認した。ここで、パターニング部108の面積率Apは4.4%であった。また、パターニング部108の高さH1は30.4nmであった。凸部間距離W1は、900nmであった。
<Example 5>
The procedure of Example 4 was repeated except that the metal mask used for forming the patterning portion 108 was changed, and the organic EL element 100 was obtained. The patterning part 108 confirmed that the convex part 202 had the pattern shown in FIG. 2 arranged in a hexagonal lattice shape. Here, the area ratio Ap of the patterning portion 108 was 4.4%. Further, the height H1 of the patterning portion 108 was 30.4 nm. The inter-convex distance W1 was 900 nm.

<実施例6>
実施例1の手順を繰り返して、光透過性基板102上に第1電極104および機能層106を形成した。
<Example 6>
The procedure of Example 1 was repeated to form the first electrode 104 and the functional layer 106 on the light transmissive substrate 102.

第1の方向に延びるストライプ形状を有する複数の開口部を有するメタルマスクを介する蒸着法により、機能層106上にフッ化リチウムを堆積させ、30nmの設定高さを有する複数の第1凸部222を形成した。続いて、第2の方向に延びるストライプ形状を有する複数の開口部を有するメタルマスクを介する蒸着法により、機能層106および第1凸部222上にフッ化リチウムを堆積させ、30nmの設定高さを有する複数の第2凸部224を形成して、パターニング部108を得た。ここで、第2の方向は、第1の方向と直交する方向とした。同時に加工した2枚の基板の一方を走査型プローブ顕微鏡で観察して、パターニング部108の形状を確認した。パターニング部108は、直交する第1凸部222および第2凸部224からなる図5に示すパターンを有することを確認した。ここで、パターニング部108の面積率Apは10.0%であった。また、パターニング部108の高さH1は30.0nmであった。凸部間距離W2は、893nmであった   Lithium fluoride is deposited on the functional layer 106 by vapor deposition through a metal mask having a plurality of openings having stripe shapes extending in the first direction, and a plurality of first protrusions 222 having a set height of 30 nm. Formed. Subsequently, lithium fluoride is deposited on the functional layer 106 and the first protrusion 222 by an evaporation method through a metal mask having a plurality of openings having a stripe shape extending in the second direction, and a set height of 30 nm is obtained. A plurality of second convex portions 224 having the above were formed to obtain the patterning portion 108. Here, the second direction is a direction orthogonal to the first direction. One of the two substrates processed at the same time was observed with a scanning probe microscope, and the shape of the patterning portion 108 was confirmed. It was confirmed that the patterning unit 108 had the pattern shown in FIG. 5 composed of the first convex part 222 and the second convex part 224 orthogonal to each other. Here, the area ratio Ap of the patterning portion 108 was 10.0%. Further, the height H1 of the patterning portion 108 was 30.0 nm. The inter-convex distance W2 was 893 nm.

続いて、実施例1と同様の手順により第2電極110および光取出しレンズ層310を形成し、有機EL素子100を得た。   Then, the 2nd electrode 110 and the light extraction lens layer 310 were formed in the procedure similar to Example 1, and the organic EL element 100 was obtained.

<実施例7>
パターニング部108形成の際に用いたメタルマスクを変更したことを除いて実施例6の手順を繰り返して、有機EL素子100を得た。パターニング部108は、直交する第1凸部222および第2凸部224からなる図5に示すパターンを有することを確認した。ここで、パターニング部108の面積率Apは2.0%であった。また、パターニング部108の高さH1は30.2nmであった。凸部間距離W2は、2273nmであった。
<Example 7>
The procedure of Example 6 was repeated except that the metal mask used for forming the patterning portion 108 was changed, and the organic EL element 100 was obtained. It was confirmed that the patterning unit 108 had the pattern shown in FIG. 5 composed of the first convex part 222 and the second convex part 224 orthogonal to each other. Here, the area ratio Ap of the patterning portion 108 was 2.0%. Further, the height H1 of the patterning portion 108 was 30.2 nm. The inter-convex distance W2 was 2273 nm.

<実施例8>
パターニング部108形成の際に用いたメタルマスクを変更したことを除いて実施例6の手順を繰り返して、有機EL素子100を得た。パターニング部108は、直交する第1凸部222および第2凸部224からなる図5に示すパターンを有することを確認した。ここで、パターニング部108の面積率Apは9.5%であった。また、パターニング部108の高さH1は30.5nmであった。凸部間距離W2は、500nmであった。
<Example 8>
The procedure of Example 6 was repeated except that the metal mask used for forming the patterning portion 108 was changed, and the organic EL element 100 was obtained. It was confirmed that the patterning unit 108 had the pattern shown in FIG. 5 composed of the first convex part 222 and the second convex part 224 orthogonal to each other. Here, the area ratio Ap of the patterning portion 108 was 9.5%. Further, the height H1 of the patterning portion 108 was 30.5 nm. The inter-convex distance W2 was 500 nm.

<実施例9>
パターニング部108形成の際に用いたメタルマスクを変更したことを除いて実施例6の手順を繰り返して、有機EL素子100を得た。パターニング部108は、直交する第1凸部222および第2凸部224からなる図5に示すパターンを有することを確認した。ここで、パターニング部108の面積率Apは7.8%であった。また、パターニング部108の高さH1は30.3nmであった。凸部間距離W2は、2500nmであった。
<Example 9>
The procedure of Example 6 was repeated except that the metal mask used for forming the patterning portion 108 was changed, and the organic EL element 100 was obtained. It was confirmed that the patterning unit 108 had the pattern shown in FIG. 5 composed of the first convex part 222 and the second convex part 224 orthogonal to each other. Here, the area ratio Ap of the patterning portion 108 was 7.8%. Further, the height H1 of the patterning portion 108 was 30.3 nm. The inter-convex distance W2 was 2500 nm.

<比較例1>
パターニング部108を形成しなかったことを除いて実施例1の手順を繰り返して、有機EL素子100を得た。機能層106と第2電極110との界面は平坦であった。
<Comparative Example 1>
The procedure of Example 1 was repeated except that the patterning portion 108 was not formed, and the organic EL element 100 was obtained. The interface between the functional layer 106 and the second electrode 110 was flat.

<比較例2>
パターニング部108形成の際に用いたメタルマスクを変更したことを除いて実施例1の手順を繰り返して、有機EL素子100を得た。パターニング部108は、凸部202が正方配列している図4に示すパターンを有することを確認した。ここで、パターニング部108の面積率Apは10.2%であった。また、パターニング部108の高さH1は30.2nmであった。凸部間距離W1は、2800nmであった。
<Comparative Example 2>
The procedure of Example 1 was repeated except that the metal mask used for forming the patterning portion 108 was changed, and the organic EL element 100 was obtained. The patterning unit 108 was confirmed to have the pattern shown in FIG. 4 in which the convex portions 202 are arranged in a square. Here, the area ratio Ap of the patterning portion 108 was 10.2%. Further, the height H1 of the patterning portion 108 was 30.2 nm. The inter-convex distance W1 was 2800 nm.

<比較例3>
パターニング部108形成の際に用いたメタルマスクを変更したことを除いて実施例1の手順を繰り返して、有機EL素子100を得た。パターニング部108は、凸部202が正方配列している図4に示すパターンを有することを確認した。ここで、パターニング部108の面積率Apは1.6%であった。また、パターニング部108の高さH1は30.1nmであった。凸部間距離W1は、353nmであった。
<Comparative Example 3>
The procedure of Example 1 was repeated except that the metal mask used for forming the patterning portion 108 was changed, and the organic EL element 100 was obtained. The patterning unit 108 was confirmed to have the pattern shown in FIG. 4 in which the convex portions 202 are arranged in a square. Here, the area ratio Ap of the patterning portion 108 was 1.6%. Further, the height H1 of the patterning portion 108 was 30.1 nm. The inter-convex distance W1 was 353 nm.

<比較例4>
パターニング部108形成の際に用いたメタルマスクを変更したことを除いて実施例4の手順を繰り返して、有機EL素子100を得た。パターニング部108は、凸部202が六角格子状に配列している図2に示すパターンを有することを確認した。ここで、パターニング部108の面積率Apは11.9%であった。また、パターニング部108の高さH1は30.0nmであった。凸部間距離W1は、400nmであった。
<Comparative example 4>
The procedure of Example 4 was repeated except that the metal mask used for forming the patterning portion 108 was changed, and the organic EL element 100 was obtained. The patterning part 108 confirmed that the convex part 202 had the pattern shown in FIG. 2 arranged in a hexagonal lattice shape. Here, the area ratio Ap of the patterning portion 108 was 11.9%. Further, the height H1 of the patterning portion 108 was 30.0 nm. The inter-convex distance W1 was 400 nm.

<比較例5>
パターニング部108形成の際に用いたメタルマスクを変更したことを除いて実施例4の手順を繰り返して、有機EL素子100を得た。パターニング部108は、凸部202が六角格子状に配列している図2に示すパターンを有することを確認した。ここで、パターニング部108の面積率Apは1.3%であった。また、パターニング部108の高さH1は30.6nmであった。凸部間距離W1は、2800nmであった。
<Comparative Example 5>
The procedure of Example 4 was repeated except that the metal mask used for forming the patterning portion 108 was changed, and the organic EL element 100 was obtained. The patterning part 108 confirmed that the convex part 202 had the pattern shown in FIG. 2 arranged in a hexagonal lattice shape. Here, the area ratio Ap of the patterning portion 108 was 1.3%. Further, the height H1 of the patterning portion 108 was 30.6 nm. The inter-convex distance W1 was 2800 nm.

<比較例6>
パターニング部108形成の際に用いたメタルマスクを変更したことを除いて実施例6の手順を繰り返して、有機EL素子100を得た。パターニング部108は、直交する第1凸部222および第2凸部224からなる図5に示すパターンを有することを確認した。ここで、パターニング部108の面積率Apは1.5%であった。また、パターニング部108の高さH1は30.3nmであった。凸部間距離W2は、2620nmであった。
<Comparative Example 6>
The procedure of Example 6 was repeated except that the metal mask used for forming the patterning portion 108 was changed, and the organic EL element 100 was obtained. It was confirmed that the patterning unit 108 had the pattern shown in FIG. 5 composed of the first convex part 222 and the second convex part 224 orthogonal to each other. Here, the area ratio Ap of the patterning portion 108 was 1.5%. Further, the height H1 of the patterning portion 108 was 30.3 nm. The inter-convex distance W2 was 2620 nm.

<比較例7>
パターニング部108形成の際に用いたメタルマスクを変更したことを除いて実施例6の手順を繰り返して、有機EL素子100を得た。パターニング部108は、直交する第1凸部222および第2凸部224からなる図5に示すパターンを有することを確認した。ここで、パターニング部108の面積率Apは10.5%であった。また、パターニング部108の高さH1は30.1nmであった。凸部間距離W2は、400nmであった。
<Comparative Example 7>
The procedure of Example 6 was repeated except that the metal mask used for forming the patterning portion 108 was changed, and the organic EL element 100 was obtained. It was confirmed that the patterning unit 108 had the pattern shown in FIG. 5 composed of the first convex part 222 and the second convex part 224 orthogonal to each other. Here, the area ratio Ap of the patterning portion 108 was 10.5%. Further, the height H1 of the patterning portion 108 was 30.1 nm. The inter-convex distance W2 was 400 nm.

<評価>
実施例1〜9および比較例1〜7の有機EL素子に、直流(DC)電源から電流密度20mA/cm2の定電流を流し、出射される全放射光を積分球により計測した。パターニング部108を持たない比較例1の全放射光の量に対する実施例1〜9および比較例2〜7の全放射光の量の比を計算して、光取出し効率比を求めた。
<Evaluation>
A constant current with a current density of 20 mA / cm 2 was passed from a direct current (DC) power source to the organic EL elements of Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 7, and the total emitted light emitted was measured with an integrating sphere. The ratio of the amount of total emitted light of Examples 1-9 and Comparative Examples 2-7 to the amount of total emitted light of Comparative Example 1 having no patterning portion 108 was calculated to obtain the light extraction efficiency ratio.

実施例1〜10および比較例1〜7のパターニング部108の構造の特性値および評価結果を第1表〜第3表にまとめた。   The characteristic values and evaluation results of the structures of the patterning portions 108 of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 7 are summarized in Tables 1 to 3.




第1表〜第3表に示すように、(式1)および(式2)を満たす形状を有するパターニング部108を有する実施例1〜5の有機EL素子、および(式1)および(式3)を満たす形状を有するパターニング部108を有する実施例6〜9の有機EL素子が、1.52から1.81の高い光の取出し効率比を有する。これは、パターニング部108によって凹凸が形成された第2電極110の機能層106側の面の構造が、表面プラズモン吸収を抑制して、反射率を向上させたためと考えられる。   As shown in Tables 1 to 3, the organic EL elements of Examples 1 to 5 having the patterning portion 108 having a shape satisfying (Formula 1) and (Formula 2), and (Formula 1) and (Formula 3) The organic EL elements of Examples 6 to 9 having the patterning portion 108 having a shape satisfying (1) have a high light extraction efficiency ratio of 1.52 to 1.81. This is presumably because the structure of the surface on the functional layer 106 side of the second electrode 110 where irregularities were formed by the patterning portion 108 suppressed surface plasmon absorption and improved the reflectance.

表面プラズモンは、一定の距離以上にわたって同一の高さを有する部分を伝播する際に、減衰することが知られている。しかしながら、本発明の第1の実施形態に係る実施例1〜5の有機EL素子において、第2電極110は、(式1)および(式2)を満たす凹部208および下表面206を有するため、一定の距離以内に存在する高さの異なる部分を有する。よって、第2電極110の機能層106側の面では、減衰を起こす表面プラズモンの伝播が発生せず、表面プラズモンを再変換して光として放出することが可能となると考えられる。同様に、本発明の第2の実施形態に係る実施例6〜9の有機EL素子において、第2電極110は、(式1)および(式3)を満たす凹部208および下表面206を有するため、一定の距離以内に存在する高さの異なる部分を有する。よって、第2電極110の機能層106側の面では、減衰を起こす表面プラズモンの伝播が発生せず、表面プラズモンを再変換して光として放出することが可能となると考えられる。   It is known that surface plasmons are attenuated when propagating through a portion having the same height over a certain distance. However, in the organic EL elements of Examples 1 to 5 according to the first embodiment of the present invention, the second electrode 110 has the recess 208 and the lower surface 206 that satisfy (Expression 1) and (Expression 2). It has parts with different heights that exist within a certain distance. Therefore, it is considered that the surface plasmon causing the attenuation does not occur on the surface of the second electrode 110 on the functional layer 106 side, and the surface plasmon can be reconverted and emitted as light. Similarly, in the organic EL elements of Examples 6 to 9 according to the second embodiment of the present invention, the second electrode 110 has the recess 208 and the lower surface 206 that satisfy (Expression 1) and (Expression 3). , Having different height parts that exist within a certain distance. Therefore, it is considered that the surface plasmon causing the attenuation does not occur on the surface of the second electrode 110 on the functional layer 106 side, and the surface plasmon can be reconverted and emitted as light.

さらに、機能層106から第2電極110の下表面206に進んできた光は、光透過性基板102側に直接反射される。本発明において、下表面206によって、一部の光を直接反射することが可能となると推定される。   Furthermore, the light that has traveled from the functional layer 106 to the lower surface 206 of the second electrode 110 is directly reflected to the light-transmitting substrate 102 side. In the present invention, it is presumed that the lower surface 206 can directly reflect some light.

一方、比較例2の有機EL素子は、1.32という不充分な光取出し効率比を示した。この結果は、パターニング部108の面積率Apが高すぎること、ならびに、パターニング部108の凸部間距離W1が大きすぎることに起因すると考えられる。具体的には、機能層106と第2電極110とが接触するキャリア注入界面の面積が小さくなり、発光輝度の低下を招いたこと、ならびに、パターニング部108の凸部間距離W1が大きすぎるために、第2電極110の下表面206内で表面プラズモンの伝播および減衰が発生したためと考えられる。   On the other hand, the organic EL device of Comparative Example 2 showed an insufficient light extraction efficiency ratio of 1.32. This result is considered to be due to the fact that the area ratio Ap of the patterning portion 108 is too high and the distance W1 between the convex portions of the patterning portion 108 is too large. Specifically, the area of the carrier injection interface where the functional layer 106 and the second electrode 110 are in contact with each other is reduced, leading to a decrease in light emission luminance, and the distance W1 between the convex portions of the patterning portion 108 is too large. Further, it is considered that surface plasmon propagation and attenuation occurred in the lower surface 206 of the second electrode 110.

比較例3の有機EL素子は、1.07という低い光取出し効率比を示した。この結果は、パターニング部108の面積率Apが小さすぎること、ならびに、パターニング部108の凸部間距離が小さすぎることに起因すると考えられる。具体的には、パターニング部108の占める面積が小さく、第2電極110の下表面206内で表面プラズモンの伝播および減衰が発生したこと、ならびに、パターニング部108の凸部間距離W1が発光波長よりも小さく、プラズモン抑制効果が得られなかったと推定される。   The organic EL element of Comparative Example 3 exhibited a light extraction efficiency ratio as low as 1.07. This result is considered to be caused by the fact that the area ratio Ap of the patterning portion 108 is too small and the distance between the convex portions of the patterning portion 108 is too small. Specifically, the area occupied by the patterning portion 108 is small, the propagation and attenuation of surface plasmons within the lower surface 206 of the second electrode 110, and the distance W1 between the convex portions of the patterning portion 108 is greater than the emission wavelength. It is estimated that the plasmon suppression effect was not obtained.

比較例4および7の有機EL素子は、それぞれ、1.15および1.31という不充分な光取出し効率比を示した。この結果は、パターニング部108の面積率Apが高すぎること、ならびに、パターニング部108の凸部間距離が小さすぎることに起因すると考えられる。具体的には、機能層106と第2電極110とが接触するキャリア注入界面の面積が小さくなり、発光輝度の低下を招いたこと、ならびに、パターニング部108の凸部間距離が発光波長よりも小さく、プラズモン抑制効果が得られなかったと推定される。   The organic EL elements of Comparative Examples 4 and 7 exhibited insufficient light extraction efficiency ratios of 1.15 and 1.31, respectively. This result is considered to be due to the fact that the area ratio Ap of the patterning portion 108 is too high and the distance between the convex portions of the patterning portion 108 is too small. Specifically, the area of the carrier injection interface where the functional layer 106 and the second electrode 110 are in contact with each other is reduced, resulting in a decrease in emission luminance, and the distance between the convex portions of the patterning unit 108 is longer than the emission wavelength. It is estimated that the plasmon suppression effect was not obtained.

比較例5および6の有機EL素子は、1.05および1.07という低い光取出し効率比を示した。この結果は、パターニング部108の面積率Apが小さすぎること、ならびに、パターニング部108の凸部間距離が大きすぎることに起因すると考えられる。具体的には、パターニング部108の占める面積が小さく、かつパターニング部108の凸部間距離が大きいために、第2電極110の下表面206内で表面プラズモンの伝播および減衰が発生したと考えられる。   The organic EL elements of Comparative Examples 5 and 6 exhibited low light extraction efficiency ratios of 1.05 and 1.07. This result is considered to result from the fact that the area ratio Ap of the patterning portion 108 is too small and the distance between the convex portions of the patterning portion 108 is too large. Specifically, it is considered that propagation and attenuation of surface plasmons occurred in the lower surface 206 of the second electrode 110 because the area occupied by the patterning portion 108 is small and the distance between the convex portions of the patterning portion 108 is large. .

100 有機EL素子
102 光透過性基板
104 第1電極
106 機能層
108 パターニング部
110 第2電極
112 外部接続端子
202 凸部
204 機能層の上表面
206 第2電極の下表面
208 第2電極の凹部
222 第1凸部
224 第2凸部
302 集光レンズ層
304 光透過性層
310 光取出しレンズ層
320 バリア層
330 光散乱層
402 凸部の頂点
1202 吸湿部材
1204 封止部材
1302 カラーフィルター層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Organic EL element 102 Light transmissive substrate 104 1st electrode 106 Functional layer 108 Patterning part 110 2nd electrode 112 External connection terminal 202 Convex part 204 Upper surface of functional layer 206 Lower surface of 2nd electrode 208 Recessed part 222 of 2nd electrode 222 First convex portion 224 Second convex portion 302 Condensing lens layer 304 Light transmitting layer 310 Light extraction lens layer 320 Barrier layer 330 Light scattering layer 402 Apex of convex portion 1202 Hygroscopic member 1204 Sealing member 1302 Color filter layer

Claims (11)

光透過性基板と、光透過性の第1電極と、発光層を含む機能層と、パターニング部と、第2電極とをこの順に含み、前記機能層は、前記パターニング部および前記第2電極に接触し、前記パターニング部はフッ化リチウムからなり、前記パターニング部は前記第2電極の側に凸部を有することを特徴とする有機EL素子。   A light transmissive substrate, a light transmissive first electrode, a functional layer including a light emitting layer, a patterning unit, and a second electrode are included in this order, and the functional layer is formed on the patterning unit and the second electrode. The organic EL device is in contact with each other, wherein the patterning portion is made of lithium fluoride, and the patterning portion has a convex portion on the second electrode side. 前記パターニング部の面積率Apが、
0.02 ≦ Ap ≦ 0.1 (式1)
を満たすことを特徴とする請求項1に記載の有機EL素子。
The area ratio Ap of the patterning portion is
0.02 ≦ Ap ≦ 0.1 (Formula 1)
The organic EL element according to claim 1, wherein:
前記パターニング部が、独立した複数の凸部からなり、前記複数の凸部のそれぞれは円形の底面形状を有し、前記複数の凸部は、正方格子状または六角格子状に配列していることを特徴とする請求項1または2に記載の有機EL素子。   The patterning portion is composed of a plurality of independent convex portions, each of the plurality of convex portions has a circular bottom shape, and the plurality of convex portions are arranged in a square lattice shape or a hexagonal lattice shape. The organic EL element according to claim 1 or 2. 前記パターニング部の凸部間距離W1が
500nm ≦ W1 ≦ 2500nm (式2)
の関係を満たすことを特徴とする請求項3に記載の有機EL素子。
The distance W1 between the convex portions of the patterning portion is 500 nm ≦ W1 ≦ 2500 nm (Formula 2)
The organic EL device according to claim 3, wherein the relationship is satisfied.
前記パターニング部が、第1の方向に延びるストライプ形状を有する複数の第1凸部と、第2の方向に延びるストライプ形状を有する複数の第2凸部とからなり、前記第1の方向は、前記第2の方向と交差する方向であることを特徴とする請求項1または2に記載の有機EL素子。   The patterning portion includes a plurality of first protrusions having a stripe shape extending in a first direction and a plurality of second protrusions having a stripe shape extending in a second direction, and the first direction is: The organic EL element according to claim 1, wherein the organic EL element is in a direction intersecting with the second direction. 前記パターニング部の凸部間距離W2が
500nm ≦ W2 ≦ 2500nm (式3)
の関係を満たすことを特徴とする請求項5に記載の有機EL素子。
The distance W2 between the convex portions of the patterning portion is 500 nm ≦ W2 ≦ 2500 nm (Formula 3)
The organic EL element according to claim 5, wherein the relationship is satisfied.
前記パターニング部が10nm以上の高さを有することを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の有機EL素子。   The organic EL element according to claim 1, wherein the patterning portion has a height of 10 nm or more. 前記光透過性基板の前記第1電極が設けられた面とは反対側の面に、光取出しレンズ層をさらに含むことを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の有機EL素子。   8. The organic EL element according to claim 1, further comprising a light extraction lens layer on a surface opposite to the surface on which the first electrode of the light transmissive substrate is provided. 9. 請求項1から8のいずれかに記載の有機EL素子を含むことを特徴とする照明装置。   An illumination device comprising the organic EL element according to claim 1. 請求項1から8のいずれかに記載の有機EL素子を含むことを特徴とする面状光源。   A planar light source comprising the organic EL device according to claim 1. 請求項1から8のいずれかに記載の有機EL素子を含むことを特徴とする表示装置。   A display device comprising the organic EL element according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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