JPWO2012147685A1 - 有機ｅｌ素子、透光性基板および有機ｌｅｄ素子の製造方法 - Google Patents

有機ｅｌ素子、透光性基板および有機ｌｅｄ素子の製造方法 Download PDF

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Abstract

透明基板、光散乱層、第１の電極、有機発光層、および第２の電極を有する有機ＬＥＤ素子。前記光散乱層は、ガラスからなるベース材と複数の散乱物質とを有し、前記光散乱層は、前記透明基板の屈折率[Ｎ’]よりも大きな屈折率[Ｎ”]を有し、前記光散乱層と前記第１の電極の間には、第１の層と第２の層とが配置され、前記第１の層は、前記第２の層よりも前記光散乱層に近く、前記第１の層は、溶融ガラス以外の材料で構成され、第１の屈折率Ｎ１を有し、前記第２の層は、溶融ガラス以外の材料で構成され、第２の屈折率Ｎ２を有し、前記第１の屈折率Ｎ１は、前記透明基板の屈折率[Ｎ’]よりも大きく、前記第２の屈折率Ｎ２は、前記透明基板の屈折率[Ｎ’]、前記光散乱層の屈折率[Ｎ”]、およびＮ１よりも大きい。

Description

本発明は、有機ＥＬ素子、透光性基板および有機ＬＥＤ素子の製造方法に関する。
有機ＥＬ（エレクトロルミネッセント）素子は、ディスプレイ、バックライト、および照明用途等に広く用いられている。
一般的な有機ＥＬ素子は、基板上に設置された第１の電極（陽極）と、第２の電極（陰極）と、これらの電極間に設置された有機層とを有する。電極間に電圧を印加すると、それぞれの電極から、有機層にホールおよび電子が注入される。このホールと電子が有機層内で再結合された際に、結合エネルギーが生じ、この結合エネルギーによって有機層中の有機発光材料が励起される。励起した発光材料が基底状態に戻る際に発光が生じるため、これを利用することにより、発光（ＥＬ）素子が得られる。
通常、第１の電極、すなわち陽極には、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ、以下、ＩＴＯと称する）のような透明薄膜が使用され、第２の電極、すなわち陰極には、アルミニウムおよび銀等の金属薄膜が使用される。
最近では、ＩＴＯ電極と基板の間に、散乱物質を有する光散乱層を設置することが提案されている（例えば特許文献１）。このような構成では、有機層で生じた発光の一部は、光散乱層中の散乱物質によって散乱されるため、ＩＴＯ電極や基板内に閉じ込められる光の量（全反射の光量）が少なくなり、有機ＥＬ素子の光取り出し効率を高めることができることが開示されている。
国際公開第ＷＯ２００９／０１７０３５号パンフレット
前述のように、光散乱層を含む有機ＥＬ素子が提案されている。しかしながら、特許文献１の有機ＥＬ素子の光取り出し効率よりも、さらに高い光取り出し効率が求められる場合がある。
本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、本発明では、従来に比べて光取り出し効率が改善された有機ＥＬ素子を提供することを目的とする。また、そのような有機ＥＬ素子用の透光性基板および有機ＬＥＤ素子の製造方法を提供することを目的とする。
本発明では、
透明基板と、該透明基板上に形成された光散乱層と、該光散乱層上に形成された透明な第１の電極と、該第１の電極上に形成された有機発光層と、該有機発光層上に形成された第２の電極とを有する有機ＬＥＤ素子であって、
前記光散乱層は、ガラスからなるベース材と、該ベース材中に分散された複数の散乱物質とを有し、前記光散乱層は、前記透明基板の屈折率[Ｎ’]よりも大きな屈折率[Ｎ”]を有し、
前記光散乱層と前記第１の電極の間には、第１の層と第２の層とが配置され、前記第１の層は、前記第２の層よりも前記光散乱層に近く、
前記第１の層は、溶融ガラス以外の材料で構成され、第１の屈折率Ｎ１を有し、
前記第２の層は、溶融ガラス以外の材料で構成され、第２の屈折率Ｎ２を有し、
前記第１の屈折率Ｎ１は、前記透明基板の屈折率[Ｎ’]よりも大きく、
前記第２の屈折率Ｎ２は、前記透明基板の屈折率[Ｎ’]、前記光散乱層の屈折率[Ｎ”]、および前記第１の屈折率Ｎ１よりも大きいことを特徴とする有機ＬＥＤ素子が提供される。
ここで、本発明による有機ＬＥＤ素子において、前記光散乱層の屈折率[Ｎ”]は、前記第１の屈折率Ｎ１よりも大きくても良い。
また、本発明による有機ＬＥＤ素子において、前記第１の層および／または第２の層は、金属酸化物で構成されても良い。
さらに、本発明では、
透明基板と、
前記透明基板上に形成された光散乱層と、
前記光散乱層上に形成された第１の層と、
前記第１の層上に形成された第２の層と、
前記第２の層上に形成された透明な第１の電極と、
を有し、
前記光散乱層は、ガラスからなるベース材と、該ベース材中に分散された複数の散乱物質とを有し、前記光散乱層は、前記透明基板の屈折率[Ｎ’]よりも大きな屈折率[Ｎ”]を有し、
前記第１の層は、溶融ガラス以外の材料で構成され、第１の屈折率Ｎ１を有し、
前記第２の層は、溶融ガラス以外の材料で構成され、第２の屈折率Ｎ２を有し、
前記第１の屈折率Ｎ１は、前記透明基板の屈折率[Ｎ’]よりも大きく、
前記第２の屈折率Ｎ２は、前記透明基板の屈折率[Ｎ’]、前記光散乱層の屈折率[Ｎ”]、およびＮ１よりも大きいことを特徴とする透光性基板が提供される。
また、本発明では、
透明基板と、該透明基板上に形成された光散乱層と、該光散乱層上に形成された透明な第１の電極と、該第１の電極上に形成された有機発光層と、該有機発光層上に形成された第２の電極とを有する有機ＬＥＤ素子の製造方法であって、
前記光散乱層と前記第１の電極の間に、第１の層と第２の層とを形成し、
前記第１の層は、第１の屈折率Ｎ１を有し、溶融ガラス以外の材料で前記第２の層よりも前記光散乱層に近い位置にウェットコーティングプロセスにより形成され、
前記第２の層は、第２の屈折率Ｎ２を有し、溶融ガラス以外の材料で形成され、
前記光散乱層は、ガラスからなるベース材と、該ベース材中に分散された複数の散乱物質とを有し、前記透明基板の屈折率[Ｎ’]よりも大きな屈折率[Ｎ”]を有し、
前記第１の屈折率Ｎ１は、前記透明基板の屈折率[Ｎ’]よりも大きく、
前記第２の屈折率Ｎ２は、前記透明基板の屈折率[Ｎ’]、前記光散乱層の屈折率[Ｎ”]、および前記第１の屈折率Ｎ１よりも大きいことを特徴とする有機ＬＥＤ素子の製造方法が提供される。
本発明では、従来に比べて光取り出し効率が改善された有機ＥＬ素子を提供することができる。また、そのような有機ＥＬ素子用の透光性基板および有機ＬＥＤ素子の製造方法を提供することができる。
本発明による有機ＥＬ素子の一構成例を概略的に示した断面図である。 本発明による有機ＥＬ素子を製造する際の概略的なフロー図である。 光散乱層の上部に各層を構成する際の問題点を説明するための模式図である。 第１の層をウェットコーティングプロセスで形成したときの層形態の一例を模式的に示した図である。 実施例１において、シミュレーションに使用したＬＥＤ素子の構成を概略的に示した断面図である。 実施例２において、シミュレーションに使用したＬＥＤ素子の構成を概略的に示した断面図である。
以下、図面を参照して、本発明について詳しく説明する。
図１には、本発明による有機ＥＬ素子の断面図の一例を概略的に示す。
図１に示すように、本発明による有機ＥＬ素子１００は、透明基板１１０と、光散乱層１２０と、第１の層１３０と、第２の層１４０と、第１の電極（陽極）１５０と、有機発光層１６０と、第２の電極（陰極）１７０とを、この順に積層することにより構成される。図１の例では、有機ＥＬ素子１００の下側の表面（すなわち透明基板１１０の露出面）が光取り出し面１８０となる。
透明基板１１０は、例えば、ガラス基板またはプラスチック基板で構成される。透明基板１１０は、屈折率[Ｎ’]を有する。
第１の電極１５０は、例えばＩＴＯのような透明金属酸化物薄膜で構成され、厚さは、５０ｎｍ〜１．０μｍ程度である。一方、第２の電極１７０は、例えばアルミニウムや銀のような金属で構成される。
有機発光層１５０は、通常の場合、発光層の他、電子輸送層、電子注入層、ホール輸送層、ホール注入層など、複数の層で構成される。
光散乱層１２０は、ある屈折率を有するガラス製のベース材１２１と、該ベース材１２１中に分散された、前記ベース材１２１とは異なる屈折率を有する複数の散乱物質１２４とで構成される。光散乱層１２０の厚さは、例えば５μｍ〜５０μｍの範囲である。光散乱層１２０は、入射光を散乱させ、光散乱層１２０に隣接する層との界面での光の反射を軽減する役割を有する。
光散乱層１２０は、屈折率[Ｎ”]を有する。屈折率[Ｎ”]は、透明基板１１０の屈折率[Ｎ’]よりも大きい。
ここで、本発明による有機ＥＬ素子は、光散乱層１２０と第１の電極１５０との間に、異なる２つの層（第１の層１３０および第２の層１４０）を有するという特徴がある。
第１の層１３０は、溶融ガラス以外の材料で構成され、第１の屈折率Ｎ１を有する。また、第２の層１４０は、溶融ガラス以外の、第１の層１３０とは別の材料で構成され、第２の屈折率Ｎ２を有する。
また、第１の層１３０の第１の屈折率Ｎ１は、透明基板１１０の屈折率[Ｎ’]よりも大きく、第２の層１４０の第２の屈折率Ｎ２は、透明基板１１０の屈折率[Ｎ’]、光散乱層１２０の屈折率[Ｎ”]、および第１の層１３０の第１の屈折率Ｎ１の中で、最も大きいという特徴がある。
なお、本願において、特に規定のない限り、「屈折率」とは、波長５８８ｎｍのｄ線における屈折率Ｎｄ（複素屈折率の実部）を意味する。
このような特徴を有する第１の層１３０および第２の層１４０を、光散乱層１２０と第１の電極１５０の間に配置した場合、第２の層のみを配置した場合と比較して、干渉をより好ましい状態にすることが可能となり、その結果散乱層に入射する光の角度依存性がより望ましい状態が得られる。より具体的に説明すると、陰極１７０と第２の層１４０の間での多重反射で起こる干渉が緩和されて、散乱層に入射する光の波長の角度依存性が小さくなることで、角度による色調の変化を抑制できる。
このため、本発明による有機ＥＬ素子１００では、従来に比べて、光取り出し面１８０からの光取り出し効率をより高めることが可能となる。
また、透明基板１１０および／または光散乱層１２０のベース材１２１がアルカリ金属を含むガラス（例えばソーダライムガラス等）で構成される場合、第１の層１３０および／または第２の層１４０は、光散乱層１２０と第１の電極１５０との間のバリア層として機能させても良い。すなわち、第１の層１３０および第２の層１４０が存在しない従来の有機ＥＬ素子では、光散乱層中のアルカリ金属は、有機ＥＬ素子の使用中に、比較的容易に第１の電極の側に移動する。このようなアルカリ金属の移動は、第１の電極の特性（例えば、透明性、導電性など）を劣化させる要因となる。しかしながら、本発明による有機ＥＬ素子１００では、第１の層１３０および／または第２の層１４０をバリア層として機能させた場合、光散乱層１２０から第１の電極１５０へのアルカリ金属の移動を抑制することが可能となる。
次に、本発明による有機ＥＬ素子を構成する各層の詳細について説明する。
（透明基板１１０）
透明基板１１０は、可視光に対する透過率が高い材料で構成される。透明基板１１０は、例えば、ガラス基板またはプラスチック基板であっても良い。
透明基板１１０の屈折率[Ｎ’]は、例えば１．５〜１．８の範囲であっても良い。
ガラス基板の材料としては、アルカリガラス、無アルカリガラスまたは石英ガラスなどの無機ガラスが挙げられる。また、プラスチック基板の材料としては、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリエーテル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリビニルアルコールならびにポリフッ化ビニリデンおよびポリフッ化ビニルなどのフッ素含有ポリマーが挙げられる。
透明基板１１０の厚さは、特に限られないが、例えば、０．１ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲であっても良い。強度および重量を考慮すると、透明基板１１０の厚さは、０．５ｍｍ〜１．４ｍｍであることが好ましい。
（光散乱層１２０）
光散乱層１２０は、ベース材１２１と、該ベース材１２１中に分散された複数の散乱物質１２４とを有する。ベース材１２１は、ある屈折率を有し、散乱物質１２４は、ベース材とは異なる屈折率を有する。
前述のように、光散乱層１２０の屈折率[Ｎ”]は、透明基板１１０の屈折率[Ｎ’]よりも大きいという特徴を有する。光散乱層１２０の屈折率[Ｎ”]は、例えば１．６〜２．２の範囲である。
散乱物質１２４は、例えば、気泡、析出結晶、ベース材とは異なる材料粒子、分相ガラス等で構成される。分相ガラスとは、２種類以上のガラス相により構成されるガラスをいう。
ベース材１２１の屈折率と散乱物質１２４の屈折率の差は、大きい方が良く、このためには、ベース材１２１として高屈折率ガラスを使用し、散乱物質１２４として気泡を使用することが好ましい。
ベース材１２１用の高屈折率のガラスのため、ネットワークフォーマとして、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、およびＴｅＯ２のうちの一種類または二種類以上の成分を選定し、高屈折率成分として、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＷＯ３、Ｂｉ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＺｎＯ、ＢａＯ、ＰｂＯ、およびＳｂ２Ｏ３のうちの一種類または二種類以上の成分を選定しても良い。さらに、ガラスの特性を調整するため、アルカリ酸化物、アルカリ土類酸化物、フッ化物などを、屈折率に影響を及ぼさない範囲で、添加しても良い。
従って、ベース材１２１を構成するガラス系としては、例えば、Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯ−Ｌａ２Ｏ３系、Ｐ２Ｏ５−Ｂ２Ｏ３−Ｒ’２Ｏ−Ｒ”Ｏ−ＴｉＯ２−Ｎｂ２Ｏ５−ＷＯ３−Ｂｉ２Ｏ３系、ＴｅＯ２−ＺｎＯ系、Ｂ２Ｏ３−Ｂｉ２Ｏ３系、ＳｉＯ２−Ｂｉ２Ｏ３系、ＳｉＯ２−ＺｎＯ系、Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯ系、Ｐ２Ｏ５−ＺｎＯ系などが挙げられる。ここで、Ｒ’はアルカリ金属元素、Ｒ”はアルカリ土類金属元素を示す。なお、以上の材料系は、一例に過ぎず、上記条件を満たすような構成であれば、使用材料は、特に限られない。
ベース材１２１に、着色剤を添加することにより、発光の色味を変化させることもできる。着色剤としては、遷移金属酸化物、希土類金属酸化物、および金属コロイドなどを、単独でまたは組み合わせて使うことができる。
本発明の有機ＥＬ素子１００では、ベース材１２１または散乱物質１２４に、蛍光性物質を使用することができる。この場合、有機発光層１６０からの発光に対して波長変換を行い、色味を変化させることが可能となる。また、この場合、有機ＥＬ素子の発光色を減らすことができ、発光された光は、散乱されて出射されるので、色味の角度依存性および／または色味の経時変化を抑制することができる。このような構成は、白色発光が必要となるバックライトや照明用途において好適である。
（第１の層１３０）
前述のように、第１の層１３０の屈折率Ｎ１は、透明基板１１０の屈折率[Ｎ’]よりも大きいという特徴を有する。第１の層１３０の屈折率Ｎ１は、例えば１．５５〜２．３の範囲である。なお、第１の層１３０の屈折率Ｎ１は、光散乱層の屈折率[Ｎ”]より小さくても、大きくても良い。ただし、第１の層１３０の屈折率Ｎ１は、第２の層１４０の屈折率Ｎ２よりも小さくする必要がある。
第１の層１３０は、溶融ガラス以外の材料で構成される。第１の層１３０は、例えば、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化ジルコニウム、および酸化タンタルのような金属酸化物で構成されても良い。
第１の層１３０の形成方法は、特に限られない。第１の層１３０は、例えばスパッタリング法、ＰＶＤ法、およびＣＶＤ法のようなドライコーティングプロセス、または例えば浸漬法、およびゾルゲル法のようなウェットコーティングプロセスのいずれの方法で形成しても良い。
第１の層１３０の膜厚は、特に限られない。第１の層１３０の膜厚は、例えば、１００ｎｍ〜５００μｍの範囲であっても良い。特に、第１の層１３０をウェットコーティングプロセスで形成した場合、処理を繰り返すことにより、比較的厚い膜も、容易に形成することができる。
（第２の層１４０）
前述のように、第２の層１４０の屈折率Ｎ２は、透明基板１１０の屈折率[Ｎ’]、光散乱層の屈折率[Ｎ”]、および第１の層１３０の屈折率Ｎ１よりも大きいという特徴を有する。第２の層１４０の屈折率Ｎ２は、例えば１．６５〜２．７０の範囲である。
第２の層１４０は、溶融ガラス以外の材料で構成される。第２の層１４０は、例えば、酸化物、窒化物、または酸窒化物で構成されても良い。例えば、第２の層１４０は、チタン系酸化物（ＴｉＯ２）、チタン系窒化物（ＴｉＮ）、またはチタン系複合酸化物（ＴｉＺｒｘＯｙ）等で構成されても良い。ただし、第２の層１４０は、第１の層１３０とは異なる材料で構成される。
なお、第２の層１４０の材質として、第１の電極１５０のエッチング処理に使用されるエッチング液に耐性のある材質を使用した場合、第１の電極のパターン化処理の際に、第２の層１４０以下の層、すなわち、第１の層１３０および光散乱層１２０が損傷を受けるという問題を抑制することができる。
第２の層１４０の形成方法は、特に限られない。第２の層１４０は、例えばスパッタリング法、ＰＶＤ法、およびＣＶＤ法のようなドライコーティングプロセス、または例えば浸漬法、およびゾルゲル法のようなウェットコーティングプロセスのいずれの方法で形成しても良い。
（第１の電極１４０）
第１の電極１５０には、有機発光層１６０で生じた光を外部に取り出すため、８０％以上の透光性が要求される。また、多くの正孔を注入するため、仕事関数が高いことが要求される。
第１の電極１５０には、例えば、ＩＴＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＡＺＯ（ＺｎＯ−Ａｌ２Ｏ３：アルミニウムがドーピングされた亜鉛酸化物）、ＧＺＯ（ＺｎＯ−Ｇａ２Ｏ３：ガリウムがドーピングされた亜鉛酸化物）、ＮｂドープＴｉＯ２、およびＴａドープＴｉＯ２などの材料が用いられる。
第１の電極１５０の厚さは、１００ｎｍ以上であることが好ましい。
第１の電極１５０の屈折率は、１．９〜２．２の範囲である。例えば、第１の電極１５０としてＩＴＯを使用した場合、キャリア濃度を増加させることにより、第１の電極１５０の屈折率を低下させることができる。市販のＩＴＯでは、ＳｎＯ２が１０ｗｔ％含まれるものが標準となっているが、Ｓｎ濃度をさらに増加させることにより、ＩＴＯの屈折率を下げることができる。ただし、Ｓｎ濃度の増加により、キャリア濃度は増加するが、移動度および透過率は、低下する。従って、全体のバランスを考慮して、Ｓｎ量を決める必要がある。
（有機発光層１６０）
有機発光層１６０は、発光機能を有する層であり、通常の場合、ホール注入層と、ホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層とにより構成される。ただし、有機発光層１５０は、発光層を有していれば、必ずしも他の層の全てを有する必要はないことは、当業者には明らかである。なお、通常の場合、有機発光層１６０の屈折率は、１．７〜１．８の範囲である。
ホール注入層は、第１の電極１５０からのホール注入の障壁を低くするため、イオン化ポテンシャルの差が小さいものが好ましい。電極からホール注入層への電荷の注入効率が高まると、有機ＥＬ素子１００の駆動電圧が下がり、電荷の注入効率が高まる。
ホール注入層の材料としては、高分子材料または低分子材料が使用される。高分子材料の中では、ポリスチレンスルフォン酸（ＰＳＳ）がドープされたポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）が良く使用され、低分子材料の中では、フタロシアニン系の銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）が広く用いられる。
ホール輸送層は、前述のホール注入層から注入されたホールを発光層に輸送する役割をする。ホール輸送層には、例えば、トリフェニルアミン誘導体、Ｎ，Ｎ’−ビス（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（ＮＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス[Ｎ−フェニル−Ｎ−（２−ナフチル）−4’−アミノビフェニル−４−イル] −１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（ＮＰＴＥ）、１，１’−ビス[（ジ−４−トリルアミノ）フェニル]シクロヘキサン（ＨＴＭ２）、およびＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１，１’−ジフェニル−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）などが用いられる。
ホール輸送層の厚さは、例えば１０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲である。ホール輸送層の厚さが薄いほど、有機ＥＬ素子を低電圧化できるが、電極間短絡の問題から、通常は、１０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲である。
発光層は、注入された電子とホールが再結合する場を提供する役割を有する。有機発光材料としては、低分子系または高分子系のものが使用される。
発光層には、例えば、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム錯体（Ａｌｑ３）、ビス（８−ヒドロキシ）キナルジンアルミニウムフェノキサイド（Ａｌｑ’２ＯＰｈ）、ビス（８−ヒドロキシ）キナルジンアルミニウム−２，５−ジメチルフェノキサイド（ＢＡｌｑ）、モノ(２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオナート)リチウム錯体（Ｌｉｑ）、モノ（８−キノリノラート）ナトリウム錯体（Ｎａｑ）、モノ（２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオナート）リチウム錯体、モノ（２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオナート）ナトリウム錯体およびビス（８−キノリノラート）カルシウム錯体（Ｃａｑ２）などのキノリン誘導体の金属錯体、テトラフェニルブタジエン、フェニルキナクドリン（ＱＤ）、アントラセン、ペリレン、並びにコロネンなどの蛍光性物質が挙げられる。
ホスト材料としては、キノリノラート錯体を使用しても良く、特に、８−キノリノールおよびその誘導体を配位子としたアルミニウム錯体が使用されても良い。
電子輸送層は、電極から注入された電子を輸送する役割をする。電子輸送層には、例えば、キノリノールアルミニウム錯体（Ａｌｑ３）、オキサジアゾール誘導体（例えば、２，５−ビス（１−ナフチル）−１，３，４−オキサジアゾール（ＥＮＤ）、および２−(４−ｔ−ブチルフェニル) −５−（４−ビフェニル））−１，３，４−オキサジアゾール（ＰＢＤ）など）、トリアゾール誘導体、バソフェナントロリン誘導体、およびシロール誘導体などが用いられる。
電子注入層は、例えば、第２の電極１７０との界面に、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属をドープした層を設けることにより構成される。
（第２の電極１７０）
第２の電極１７０には、仕事関数の小さな金属またはその合金が用いられる。第２の電極１７０は、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、および周期表第３属の金属などであっても良い。第２の電極１７０には、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、またはこれらの合金などが用いられる。
また、第２の電極１７０には、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム銀（ＭｇＡｇ）の共蒸着膜、フッ化リチウム（ＬｉＦ）または酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）の薄膜上に、アルミニウム（Ａｌ）を蒸着した積層電極が用いられても良い。さらに、カルシウム（Ｃａ）またはバリウム（Ｂａ）と、アルミニウム（Ａｌ）との積層膜が用いられても良い。
（本発明による有機ＥＬ素子の製造方法）
次に、図２を参照して、本発明による有機ＥＬ素子の製造方法の一例について説明する。図２には、本発明による有機ＥＬ素子を製造する際の概略的なフロー図を示す。
図２に示すように、本発明による有機ＥＬ素子の製造方法は、透明基板上に光散乱層を形成するステップ（ステップＳ１１０）と、前記光散乱層上に、第１の層を設置するステップ（ステップＳ１２０）と、前記第１の層上に、第２の層を設置するステップ（ステップＳ１３０）と、前記第２の層上に、第１の電極を設置するステップ（ステップＳ１４０）と、前記第１の電極上に、有機発光層を設置するステップ（ステップＳ１５０）と、前記有機発光層上に、第２の電極を設置するステップ（ステップＳ１６０）と、を有する。以下、各ステップについて詳しく説明する。
（ステップＳ１１０）
まず、透明基板が準備される。前述のように、通常、透明基板には、ガラス基板やプラスチック基板が用いられる。
次に、透明基板上に、ガラス製のベース材中に散乱物質が分散された光散乱層が形成される。光散乱層の形成方法は、特に限られないが、ここでは、特に、「フリットペースト法」により、光散乱層を形成する方法について説明する。ただし、その他の方法で光散乱層を形成しても良いことは、当業者には明らかである。
フリットペースト法とは、フリットペーストと呼ばれるガラス材料を含むペーストを調製し（調製工程）、このフリットペーストを被設置基板の表面に塗布して、パターン化し（パターン形成工程）、さらにフリットペーストを焼成すること（焼成工程）により、被設置基板の表面に、所望のガラス製の膜を形成する方法である。以下、各工程について簡単に説明する。
（調製工程）
まず、ガラス粉末、樹脂、および溶剤等を含むフリットペーストが調製される。
ガラス粉末は、最終的に光散乱層のベース材を形成する材料で構成される。ガラス粉末の組成は、所望の散乱特性が得られ、フリットペースト化して焼成することが可能なものであれば特に限られない。ガラス粉末の組成は、例えば、Ｐ２Ｏ５を２０〜３０ｍｏｌ％、Ｂ２Ｏ３を３〜１４ｍｏｌ％、Ｂｉ２Ｏ３を１０〜２０ｍｏｌ％、ＴｉＯ２を３〜１５ｍｏｌ％、Ｎｂ２Ｏ５を１０〜２０ｍｏｌ％、ＷＯ３を５〜１５ｍｏｌ％含み、Ｌｉ２ＯとＮａ２ＯとＫ２Ｏの総量が１０〜２０ｍｏｌ％であり、以上の成分の総量が、９０ｍｏｌ％以上のものであっても良い。また、ＳｉＯ２は０〜３０ｍｏｌ％、Ｂ２Ｏ３は１０〜６０ｍｏｌ％、ＺｎＯは０〜４０ｍｏｌ％、Ｂｉ２Ｏ３は０〜４０ｍｏｌ％、Ｐ２Ｏ５は０〜４０ｍｏｌ％、アルカリ金属酸化物は０〜２０ｍｏｌ％であり、以上の成分の総量が、９０ｍｏｌ％以上のものであっても良い。ガラス粉末の粒径は、例えば、１μｍ〜１００μｍの範囲である。
なお、最終的に得られる光散乱層の熱膨張特性を制御するため、ガラス粉末には、所定量のフィラーを添加しても良い。フィラーには、例えば、ジルコン、シリカ、またはアルミナなどの粒子が使用され、粒径は、通常、０．１μｍ〜２０μｍの範囲である。
樹脂には、例えば、エチルセルロース、ニトロセルロース、アクリル樹脂、酢酸ビニル、ブチラール樹脂、メラミン樹脂、アルキッド樹脂、およびロジン樹脂などが用いられる。主剤として、エチルセルロースおよびニトロセルロースを使用しても良い。なお、ブチラール樹脂、メラミン樹脂、アルキッド樹脂、およびロジン樹脂を添加すると、フリットペースト塗布膜の強度が向上する。
溶剤は、樹脂を溶解し、粘度を調整する役割を有する。溶剤には、例えば、エーテル系溶剤（ブチルカルビトール（ＢＣ）、ブチルカルビトールアセテート（ＢＣＡ）、ジエチレングリコールジ−ｎ−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールブチルエーテル、トリプロピレングリコールブチルエーテル、酢酸ブチルセロソルブ）、アルコール系溶剤（α−テルピネオール、パインオイル、ダワノール）、エステル系溶剤（２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールモノイソブチレート）、フタル酸エステル系溶剤（ＤＢＰ（ジブチルフタレート）、ＤＭＰ（ジメチルフタレート）、ＤＯＰ（ジオクチルフタレート））がある。主に用いられているのは、α−テルピネオールや２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールモノイソブチレート)である。なお、ＤＢＰ（ジブチルフタレート）、ＤＭＰ（ジメチルフタレート）、ＤＯＰ（ジオクチルフタレート）は、可塑剤としても機能する。
その他、フリットペーストには、粘度の調整やフリット分散促進のため、界面活性剤を添加しても良い。また、表面改質のため、シランカップリング剤を使用しても良い。
次に、これらのガラス粉末、樹脂、および溶剤等を含む原料を混合し、ガラス原料が均一に分散されたフリットペーストを調製する。
（パターン形成工程）
次に、前述の方法で調製したフリットペーストを、透明基板上に塗布し、パターン化する。塗布の方法およびパターン化の方法は、特に限られない。例えば、スクリーン印刷機を用いて、透明基板上にフリットペーストをパターン印刷しても良い。あるいは、ドクターブレード印刷法またはダイコート印刷法を利用しても良い。
その後、フリットペースト膜は、乾燥される。
（焼成工程）
次に、フリットペースト膜が焼成される。通常、焼成は、２段階のステップで行われる。第１のステップでは、フリットペースト膜中の樹脂が分解、消失され、第２のステップでは、ガラス粉末が焼結、軟化される。
第１のステップは、大気雰囲気下で、フリットペースト膜を２００℃〜４００℃の温度範囲に保持することにより行われる。ただし、処理温度は、フリットペーストに含まれる樹脂の材料によって変化する。例えば、樹脂がエチルセルロースの場合は、処理温度は、３５０℃〜４００℃程度であり、樹脂がニトロセルロースの場合は、処理温度は、２００℃〜３００℃程度であっても良い。なお処理時間は、通常、３０分から１時間程度である。
第２のステップは、大気雰囲気下で、フリットペースト膜を、含まれるガラス粉末の軟化温度±３０℃の温度範囲に保持することにより行われる。処理温度は、例えば、４５０℃〜６００℃の範囲である。また、処理時間は、特に限られないが、例えば、３０分〜１時間である。
第２のステップ後に、ガラス粉末が焼結、軟化して、光散乱層のベース材が形成される。また、フリットペースト膜中に内在する気泡によって、ベース材中に均一に分散された散乱物質が得られる。
その後、透明基板を冷却することにより、側面部分が上面から前記底面に向かって、直角よりも緩やかな角度で傾斜した表面を有する光散乱層が形成される。
最終的に得られる光散乱層の厚さは、５μｍ〜５０μｍの範囲であっても良い。
（ステップＳ１２０）
次に、前記工程で得られた光散乱層上に、第１の層が設置される。
第１の層の設置方法は、特に限られず、例えば、ドライコーティングプロセスまたはウェットコーティングプロセスを利用しても良い。
ただし、第１の層は、ウェットコーティングプロセスで形成することが好ましい。以下、その理由を説明する。
一般に、前述のような工程で得られた光散乱層の表面には、しばしば、ガラス原料などに含まれる異物が残留する場合がある。異物は、大きいものでは、直径１０μｍ程度の寸法を有する。
光散乱層の表面に、このような異物が存在すると、その後の第２の層、第１の電極、有機発光層、および第２の電極の成膜工程において、各層の付きまわりが悪くなるおそれがある。
図３を参照して、この問題をより詳しく説明する。なお、図３では、明確化のため、第１の層１３０および第２の層１４０を省略した単純化された層構成を用いて、生じ得る問題を説明する。
図３（ａ）に示すように、光散乱層１２０の表面１２９には、異物１８１が存在する。異物１８１は、第１の側面１８５および第２の側面１８６を有する。第１の側面１８５は、上側から下側に向かって、異物１８１の粒径が減少するように形成されている。同様に、第２の側面１８６は、上側から下側に向かって、異物１８１の粒径が減少するように形成される場合がある。
この状態で、第１の電極１５０を成膜するため、成膜物質を光散乱層１２０の表面１２９に堆積させた場合、図３（ｂ）に示すように、成膜物質は、異物１８１の上部に堆積して、層部分１５１ａを形成するとともに、光散乱層１２０の表面１２９の上部に堆積して、層部分１５１ｂおよび１５１ｃを形成する。
ここで、成膜物質は、異物１８１の第１の側面１８５の存在により、光散乱層１２０の表面１２９の領域Ｓ１には、堆積されにくくなる。このため、層部分１５１ｂは、図３（ｂ）に示すように、光散乱層１２０の表面１２９の領域Ｓ１を完全には覆わない形態で形成される。同様に、成膜物質は、異物１８１の第２の側面１８６の存在により、光散乱層１２０の表面１２９の領域Ｓ２には、堆積されにくくなる。このため、層部分１５１ｃは、図３（ｂ）に示すように、光散乱層１２０の表面１２９の領域Ｓ２を完全には覆わない形態で形成される。
次に、有機発光層１６０を成膜するため、成膜物質を第１の電極１５０の上部に堆積させた場合、図３（ｃ）に示すように、成膜物質は、第１の電極の層部分１５１ａ、１５１ｂ、および１５１ｃのそれぞれの上部に堆積される。その結果、有機発光層１６０の層部分１６１ａ、１６１ｂ、および１６１ｃが形成される。
なお、この場合も、異物１８１のため、層部分１６１ｂおよび１６１ｃは、光散乱層１２０の表面１２９の領域Ｓ１およびＳ２の上方には、形成されにくくなる。特に、有機発光層１６０の層部分１６１ａは、第１の電極１５０の層部分１５１ａを完全に覆い、層部分１５１ａの側部にも延在するような形態で形成される傾向にある。そしてこの層部分１６１ａが、有機発光層１６０の成膜物質を堆積させる際に陰となるため、層部分１６１ｂおよび１６１ｃの形成領域は、第１の電極１５０の層部分１５１ｂ、１５１ｃに比べて、より狭小化される。
次に、第２の電極１７０を成膜するため、成膜物質を有機発光層１６０の上部に堆積させた場合、図３（ｄ）に示すように、成膜物質は、有機発光層１６０の層部分１６１ａ、１６１ｂ、および１６１ｃのそれぞれの上部に堆積される。その結果、第２の電極１７０の層部分１７１ａ、１７１ｂ、および１７１ｃが形成される。
この場合も、異物１８１のため、層部分１７１ｂおよび１７１ｃは、光散乱層１２０の表面１２９の領域Ｓ１およびＳ２の上方には、形成されにくくなる。特に、第２の電極１７０の層部分１７１ａは、有機発光層１６０の層部分１６１ａを完全に覆い、層部分１６１ａの側部にも延在するような形態で形成される傾向にある。そしてこの層部分１７１ａが、第２の電極１７０の成膜物質を堆積させる際に陰となるため、層部分１７１ｂおよび１７１ｃの形成領域は、有機発光層１６０の層部分１６１ｂ、１６１ｃに比べて、より狭小化される。
このような層構成の場合、図３（ｄ）の丸印Ａに示す箇所において、第１の電極１５０の層部分１５１ｂと、第２の電極１７０の層部分１７１ｂとが接触する危険性が高くなるという問題が生じる。また、図３（ｄ）の丸印Ｂに示す箇所においても、第１の電極１５０の層部分１５１ａと、第２の電極１７０の層部分１７１ｃとが接触する危険性が高くなるという問題が生じる。
このように、光散乱層１２０上の異物１８１の存在は、その後各層の成膜工程において、各層の付きまわりを悪くするおそれがある。また、この影響が顕著になると、２つの電極同士が短絡してしまうという問題が生じ得る。さらに、このような短絡が生じた場合、最終的に得られる有機ＬＥＤ素子に、所望の特性が得られなくなってしまう。
しかしながら、第１の層１３０を、ウェットコーティングプロセスで形成した場合、仮に、光散乱層１２０上に異物が存在する場合であっても、以降の工程で成膜される、各層の状態を適正化させることができる。
これは、ウェットコーティングプロセスでは、スパッタリング法のようなドライコーティングプロセスとは異なり、異物１８１によって陰となる領域Ｓ１およびＳ２にも、成膜物質を十分に浸透させることができるためである。
図４には、散乱層１２０の表面１２９に異物１８１が存在する場合に、第１の層１３０をウェットコーティングプロセスで形成したときの層形態の一例を模式的に示す。
図４に示すように、散乱層１２０の表面１２９には、前述の図３に示した形態の異物１８１が存在している。このため、散乱層１２０の表面１２９には、異物１８１の第１および第２の側面１８５、１８６によって、陰となる領域Ｓ１およびＳ２が存在する。
しかしながら、図４では、第１の層１３０がウェットコーティングプロセスで形成される。この場合、第１の層１３０を、散乱層１２０の表面１２９の上部に、異物１８１を覆い、さらに、散乱層１２０の表面１２９の領域Ｓ１およびＳ２を覆うようにして形成することができる。
このような第１の層１３０の上部に、第２の層１４０〜第２の電極１６０を順次形成した場合、各層は、連続的で比較的平滑な形態に構成することができる。
従って、第１の層１３０の存在により、前述のような異物１８１の存在によって生じ得る、各層の付きまわりの問題、特に第１および第２の電極１５０、１７０の短絡の危険性を有意に抑制することが可能となる。
以下、ウェットコーティングプロセスの一例として、有機金属溶液と有機金属粒子を含むゾルゲル液を用いて、第１の層を形成する方法について説明する。ただし、これ以外のウェットコーティングプロセスで、第１の層を形成しても良い。
有機金属溶液と有機金属粒子を含むゾルゲル液を使用して第１の層を形成する場合、光散乱層上にゾルゲル液を塗布する工程（塗布工程）と、塗布されたゾルゲル層を乾燥する工程（乾燥工程）と、乾燥されたゾルゲル層を熱処理する工程（熱処理工程）とを経て、第１の層が形成される。以下、各工程について簡単に説明する。
（塗布工程）
まず、光散乱層上にゾルゲル液が塗布される。ゾルゲル液は、有機金属溶液と有機金属粒子を含む。
例えば、有機金属溶液は、チタン、ニオブ、ジルコニウム、タンタル、および／もしくはシリコンのアルコキシドまたは有機錯体である。
有機金属粒子は、例えば、有機チタン、有機ニオブ、有機ジルコニウム、および／もしくは有機タンタルのオリゴマーまたは粒子を含んでも良い。また、ゾルゲル液の溶媒は、特に限られず、溶媒として、水および／または有機溶剤が使用されても良い。
有機金属溶液は、以下の具体例に限定はされないが、例えば、チタンテトラメトキシド、チタンテトラエトキシド、チタンテトラノルマルプロポキシド、チタンテトライソプロポキシド、チタンテトラノルマルブトキシド、チタンテトライソブトキシド、チタンジイソプロポキシジノルマルブトキド、チタンジターシャリーブトキシジイソプロポキシド、チタンテトラターシャリーブトキシド、チタンテトラペントキシド、チタンテトラヘキソキシド、チタンテトラヘプトキシド、チタンテトライソオクチルオキシド、テトラステアリルアルコキシチタネートなどのチタンアルコキシド、チタンテトラシクロヘキソキシドなどのチタンテトラシクロアルキルオキシド、チタンテトラフェノキシドなどのチタンアリールオキシド、ヒドロキシチタンステアレートなどのチタンアシレート、ジプロポキシチタンビス（アセチルアセトネート）、チタンテトラアセチルアセトネート、チタンジ-２-エチルヘキソキシビス（２-エチル-３-ヒドロキシヘキソキシド）、チタンジイソプロポキシビス（エチルアセトアセテート）、チタンジイソプロポキシビス（トリエタノールアミネート）、チタンラクテートアンモニウム塩、チタンラクテートなどのチタンキレート、ジルコニウムテトラノルマルプロポキシド、ジルコニウムテトラノルマルブトキシドなどのアルコキシジルコニウム、ジルコニウムトリブトキシモノステアレート、塩化ジルコニウム化合物やアミノカルボン酸ジルコニウムなどのジルコニウムアシレート、ジルコニウムテトラアセチルアセトネート、ジルコニウムトリブトキシモノアセチルアセトネート、ジルコニウムジブトキシビス（エチルアセトアセテート）、ジルコニウムテトラアセチルアセトネートなどのジルコニウムキレート、テトラメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、２-(３，４-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、３-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−（グリシジロキシ）プロピルトリメトキシシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、p-スチリルトリメトキシシラン、３-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、３-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、Ｎ-２-（アミノエチル）-３-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ-３-（アミノエチル）-３-アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ-フェニル-３-アミノプロピルトリメトキシシラン、３-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、３-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、３-メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、３-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、３-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、３-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、Ｎ-２-（アミノエチル）-３-アミノプロピルトリエトキシシラン、３-アミノプロピルトリメトキシシラン、３-トリエトキシシリル-Ｎ-（１，３-ジメチル-ブチリデン）プロピルアミン、３-ウレイドプロピルトリエトキシシラン、３-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、テトラノルマルプロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラノルマルブトキシシラン、テトライソブトキシシラン、ジイソプロポキシジノルマルブトキシシラン、ジターシャリーブトキシジイソプロポキシシラン、テトラターシャリーブトキシシラン、テトラペントキシシラン、テトラヘキソキシシラン、テトラヘプトキシシラン、テトライソオクチルオキシシラン、テトラステアリルアルコキシシランなどのアルコキシシラン類、ヘキサメチルジシラザン等のシラザン類とアルコール、エーテル、ケトン、炭化水素類の溶剤で構成されるものが例示される。
これら有機金属である、チタン、ニオブ、ジルコニウム、タンタル、シリコンのアルコキシドやキレート化合物類は、縮合させることによって、チタン、ニオブ、ジルコニウム、タンタル、シリコン化合物オリゴマーを用いることがより好ましい。縮合させる方法は特に限定はないが、水をアルコール溶液中で反応させることが好ましい。縮合させることにより、製膜時のクラックを抑制することができ、厚膜を形成することができる。また、特に、有機シラン化合物を混合することにより、製膜時のクラックを抑制することができ、厚膜を形成することができる。また、膜の屈折率を調整することができる。
ゾルゲル液を塗布する方法は、特に限られない。ゾルゲル液は、一般的な塗膜形成装置（アプリケータ等）を使用して、光散乱層上に塗布しても良い。
（乾燥工程）
次に、光散乱層上に塗布されたゾルゲル液が乾燥処理され、ゾルゲル層が形成される。乾燥条件は、特に限られない。乾燥は、例えば、ゾルゲル液が塗布された光散乱層付き透明基板を、８０℃〜１２０℃の温度で、１分〜１時間程度保持することにより、実施しても良い。
（熱処理工程）
次に、乾燥処理されたゾルゲル層が高温に保持される。これにより、ゾルゲル層中の溶媒が完全に蒸発、分解、および／または焼失するとともに、ゾルゲル層中の有機金属化合物が酸化および結合され、第１の層が形成される。
熱処理の条件は、特に限られない。例えば、保持温度は、４５０℃〜５５０℃の範囲であり、保持時間は、１０分〜２４時間の範囲であっても良い。
このような方法で、第１の層１３０を形成した場合、仮に光散乱層上に、異物が存在していたとしても、ゾルゲル液は、光散乱層上の、異物によって陰になる領域にも浸透する。このため、以上の工程により、最終的に、前述の図４に示したような、光散乱層および異物を全体的に覆う、連続的な第１の層を形成することができる。
以上の工程により、第１の層が形成される。
（ステップＳ１３０）
次に、前記工程で得られた第１の層上に、第２の層が設置される。第２の層の設置方法は、特に限られず、例えば、スパッタ法、蒸着法、および気相成膜法等の成膜法を利用しても良い。
第２の層の設置方法は、特に限られない。第２の層は、例えばスパッタリング法、蒸着法、および気相成膜法（ＰＶＤ法およびＣＶＤ法）のようなドライコーティングプロセスで設置しても良い。
（ステップＳ１４０）
次に、前記工程で得られた第２の層上に、第１の電極（陽極）が設置される。
第１の電極の設置方法は、特に限られず、例えば、スパッタ法、蒸着法、および気相成膜法等の成膜法を利用しても良い。また、第１の電極は、パターン化しても良い。
前述のように、第１の電極の材料は、ＩＴＯ等であっても良い。また、第１の電極の厚さは、特に限られず、第１の電極の厚さは、例えば５０ｎｍ〜１．０μｍの範囲であっても良い。
なお、ここまでの工程で得られた、透明基板、光散乱層、第１の層、第２の層、および第１の電極を有する積層体は、「透光性基板」と呼ばれる。次工程で設置される有機発光層の仕様は、最終的に得られる有機ＥＬ素子の適用用途によって、様々に変化する。従って、慣用的には、この「透光性基板」は、この状態のまま、中間製品として市場に流通される場合も多く、これ以降の工程が省略される場合も多々ある。
（ステップＳ１５０）
有機ＥＬ素子を製造する場合は、次に、第１の電極を覆うように、有機発光層が設置される。有機発光層の設置方法は、特に限られず、例えば、蒸着法および／または塗布法を使用しても良い。
（ステップＳ１６０）
次に、有機発光層上に第２の電極が設置される。第２の電極の設置方法は、特に限られず、例えば、蒸着法、スパッタ法、気相成膜法等を使用しても良い。
以上の工程により、図１に示したような有機ＥＬ素子１００が製造される。
ただし、前述の有機ＥＬ素子の製造方法は、一例であって、その他の方法で有機ＥＬ素子を製造しても良いことは、当業者には明らかである。
以下、本発明の実施例について説明する。
（実施例１）
シミュレーションにより、本発明によるＬＥＤ素子の光取り出し特性を評価した。
図５には、シミュレーションに使用したＬＥＤ素子の構成を示す。
図５に示すように、この実施例１に使用したＬＥＤ素子５００は、透明基板５１０と、光散乱層５２０と、第１の層５３０と、第２の層５４０と、第１の電極５５０と、有機発光層５６０と、第２の電極５７０とをこの順に積層して構成される。このＬＥＤ素子５００は、赤色の発光素子の一例である。
透明基板５１０は、ソーダライムガラスとした。また、光散乱層５２０は、ｍｏｌパーセント表示で、Ｐ２Ｏ５を２３．９％、Ｂ２Ｏ３を１２．４％、Ｌｉ２Ｏを５．２％、Ｂｉ２Ｏ３を１５．６％、Ｎｂ２Ｏ５を１６．４％、ＺｎＯを２１．６％、およびＺｒＯ２を４．９％含有するガラス製のベース材で構成されているものと仮定した。なお、ここでは、透明基板５１０および光散乱層５２０は、光が最終的に出射する媒質として考えれば良いので、厚さは、０と仮定した。
第１の層５２０は、酸化チタン（ＴｉＯ２）とし、厚さは、３００ｎｍとした。
第２の層５３０は、チタンジルコニウム複合酸化物（ＴｉＺｒｘＯｙ）とし、厚さは、１０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲で可変とした。
第１の電極５５０は、第１層５５１と第２層５５２の２層構造とし、いずれもＩＴＯ製とした。また、厚さはいずれも７５ｎｍとした。なお、第１の電極５５０を２層構造としたのは、実際のＬＥＤ素子において、ＩＴＯ電極は、上層側と底部側で屈折率が異なることが予想されるためである。
有機発光層５６０は、ホール輸送層５６１、発光層５６２、電子輸送層５６３、電子注入層５６４の４層構造であると仮定した。
ホール輸送層５６１は、厚さが１０ｎｍ〜２００ｎｍの間で可変のα−ＮＰＤ（Ｎ，Ｎ’−Ｄｉ（１−ｎａｐｈｔｈｙｌ）−Ｎ，Ｎ’−ｄｉｐｈｅｎｙｌｂｅｎｚｉｄｉｎｅ）とした。発光層５６２は、厚さが２０ｎｍで、Ａｌｑ３と赤の色素（ＤＣＪＴＢ）で構成されていると仮定した。電子輸送層５６３は、厚さが１０ｎｍ〜２００ｎｍの間で可変のＡｌｑ３製とした。電子注入層５６４は、厚さが０．５ｎｍのＬｉＦ製とした。
第２の電極５７０は、厚さが８０ｎｍのアルミニウム層であると仮定した。
表１には、シミュレーションに使用した各層のｇ線（波長４３６ｎｍ）、Ｆ線（波長４８６ｎｍ）、ｄ線（波長５８８ｎｍ）、およびＣ線（波長６５６ｎｍ）における、それぞれの屈折率ｎ（複素屈折率の実部）および消衰係数ｋ（複素屈折率の虚部）の値をまとめて示す。なお、これらの値は、エリプソメトリー法により測定した結果である。
Figure 2012147685
図５に示した層構成のＬＥＤ素子５００において、波長４００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲で、透明基板５１０側から出力される光の放射輝度（Ｗ／Ｓｒ・ｍ２）をシミュレーション計算した。なお、シミュレーションの際には、可変の厚さを有する層については、層の厚さを変数に加え、素子に垂直方向に出射する光の最大の放射輝度が得られるときの厚さの組み合わせを算出した。実際には、散乱層に入射した光は、散乱されたり、散乱層とガラス基板の界面で反射したりするので、基板から垂直方向に取り出される光の輝度と、散乱層に垂直入射する光の輝度は一致しないが、散乱層中に垂直に入射した光の輝度が高ければ、最終的に基板から大気に垂直に出射する光の輝度も高くなると考えられる。屈折率の高いガラス散乱層付き基板上に素子を形成した場合、出射光の角度依存性はＣｏｓθ則に従うので、基板から垂直方向に出射される光の輝度が高ければ、出射光全体の光束量も多いと推定することができる。
また、シミュレーションには、ＦＬＵＸｉＭ社製のＳＥＴＦＯＳ（販売元：サイバネットシステム社）を使用した。
（結果）
シミュレーションの結果を、以下の表２の「ケース３」の欄に示す。
Figure 2012147685
 表２には、比較のため、図５において、第１の層５３０および第２の層５４０を有さない場合（ケース１）、ならびに第２の層５４０は有するが、第１の層５３０は有さない場合（ケース２）の素子から垂直方向に出射する光の放射輝度を同時に示した。また、各ケースの「倍率」の欄には、ケース１で得られた放射輝度（Ｗ／Ｓｒ・ｍ２）を基準としたときの、各ケースの放射輝度の倍率を示した。
さらに、表２には、各ケースにおいて最大の放射輝度が得られる際の、各層の膜厚もまとめて示した。
表２から、第１および第２の層５３０、５４０を設置したケース３では、第１および第２の層５３０、５４０を有さないケース１に比べて、放射輝度が約１．３倍向上していることがわかる。このように、第１および第２の層５３０、５４０を設置することにより、透明基板５１０側から出力される光の放射輝度（Ｗ／Ｓｒ・ｍ２）が大きく向上することが確認された。
（実施例２）
実施例１と同様の方法で、本発明によるＬＥＤ素子の光取り出し特性を評価した。
図６には、シミュレーションに使用したＬＥＤ素子の構成を示す。
図６に示すように、この実施例２に使用したＬＥＤ素子６００は、透明基板６１０と、光散乱層６２０と、第１の層６３０と、第２の層６４０と、第１の電極６５０と、有機発光層６６０と、第２の電極６７０とをこの順に積層して構成される。このＬＥＤ素子６００は、緑色の発光素子の一例である。
透明基板６１０は、ソーダライムガラスとした。また、光散乱層６２０は、ｍｏｌパーセント表示で、Ｐ２Ｏ５を２３．９％、Ｂ２Ｏ３を１２．４％、Ｌｉ２Ｏを５．２％、Ｂｉ２Ｏ３を１５．６％、Ｎｂ２Ｏ５を１６．４％、ＺｎＯを２１．６％、およびＺｒＯ２を４．９％含有するガラス製のベース材ベース材で構成されているものと仮定した。なお、前述のように、透明基板６１０および光散乱層６２０は、光が最終的に出射する媒質として考えれば良いので、厚さは、０と仮定した。
第１の層６２０は、酸化チタン（ＴｉＯ２）とし、厚さは、３００ｎｍとした。
第２の層６３０は、チタンジルコニウム複合酸化物（ＴｉＺｒｘＯｙ）とし、厚さは、１０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲で可変とした。
第１の電極６５０は、第１層６５１と第２層６５２の２層構造とし、いずれもＩＴＯ製とした。また、厚さはいずれも７５ｎｍとした。
有機発光層６６０は、ホール輸送層６６１、発光層６６２、および電子注入層６６３の３層構造であると仮定した。
ホール輸送層６６１は、厚さが１０ｎｍ〜２００ｎｍの間で可変のＮＰＤ製とした。発光層６６２は、厚さが１０ｎｍ〜２００ｎｍの間で可変のＡｌｑ３製とした。電子注入層６６３は、厚さが０．５ｎｍのＬｉＦ製とした。
第２の電極６７０は、厚さが８０ｎｍのアルミニウム層であると仮定した。
（結果）
シミュレーションの結果を、以下の表３の「ケース６」の欄に示す。
Figure 2012147685
 表３には、比較のため、図６において、第１の層６３０および第２の層６４０を有さない場合（ケース４）、第２の層６４０は有するが、第１の層６３０は有さない場合（ケース５）を同時に示した。また、各ケースの「倍率」の欄には、ケース４で得られた放射輝度（Ｗ／Ｓｒ・ｍ２）を基準としたときの、各ケースの放射輝度の倍率を示した。
さらに、表３には、各ケースにおいて最大の放射輝度が得られる際の、各層の膜厚もまとめて示した。
表３から、第１および第２の層６３０、６４０を設置したケース６では、第１および第２の層６３０、６４０を有さないケース４に比べて、放射輝度が約１．１倍向上していることがわかる。このように、第１および第２の層６３０、６４０を設置することにより、透明基板６１０側から出力される光の放射輝度（Ｗ／Ｓｒ・ｍ２）が大きく向上することが確認された。
本出願は、２０１１年４月２８日に日本国特許庁に出願された特願２０１１−１０１８４６に基づくものであり、その出願を優先権主張するものであり、その出願の全ての内容を参照することにより包含するものである。
以上、有機ＥＬ素子および透光性基板を実施例により説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能であることは言うまでもない。
本発明は、発光デバイス等に使用される有機ＥＬ素子に適用することができる。
１００ 本発明による有機ＥＬ素子
１１０ 透明基板
１２０ 光散乱層
１２１ ベース材
１２４ 散乱物質
１２９ 表面
１３０ 第１の層
１４０ 第２の層
１５０ 第１の電極（陽極）
１５１ａ、１５１ｂ、１５１ｃ 第１の電極の層部分
１６０ 有機発光層
１６１ａ、１６１ｂ、１６１ｃ 有機発光層の層部分
１７０ 第２の電極（陰極）
１７１ａ、１７１ｂ、１７１ｃ 第２の電極の層部分
１８０ 光取り出し面
１８１ 異物
１８５ 異物の第１の側面
１８６ 異物の第２の側面
５００ ＬＥＤ素子
５１０ 透明基板
５２０ 光散乱層
５３０ 第１の層
５４０ 第２の層
５５０ 第１の電極
５５１ 第１層
５５２ 第２層
５６０ 有機発光層
５６１ ホール輸送層
５６２ 発光層
５６３ 電子輸送層
５６４ 電子注入層
５７０ 第２の電極
６００ ＬＥＤ素子
６１０ 透明基板
６２０ 光散乱層
６３０ 第１の層
６４０ 第２の層
６５０ 第１の電極
６５１ 第１層
６５２ 第２層
６６０ 有機発光層
６６１ ホール輸送層
６６２ 発光層
６６３ 電子注入層
６７０ 第２の電極

Claims (5)

  1. 透明基板と、該透明基板上に形成された光散乱層と、該光散乱層上に形成された透明な第１の電極と、該第１の電極上に形成された有機発光層と、該有機発光層上に形成された第２の電極とを有する有機ＬＥＤ素子であって、
    前記光散乱層は、ガラスからなるベース材と、該ベース材中に分散された複数の散乱物質とを有し、前記光散乱層は、前記透明基板の屈折率[Ｎ’]よりも大きな屈折率[Ｎ”]を有し、
    前記光散乱層と前記第１の電極の間には、第１の層と第２の層とが配置され、前記第１の層は、前記第２の層よりも前記光散乱層に近く、
    前記第１の層は、溶融ガラス以外の材料で構成され、第１の屈折率Ｎ１を有し、
    前記第２の層は、溶融ガラス以外の材料で構成され、第２の屈折率Ｎ２を有し、
    前記第１の屈折率Ｎ１は、前記透明基板の屈折率[Ｎ’]よりも大きく、
    前記第２の屈折率Ｎ２は、前記透明基板の屈折率[Ｎ’]、前記光散乱層の屈折率[Ｎ”]、および前記第１の屈折率Ｎ１よりも大きいことを特徴とする有機ＬＥＤ素子。
  2. 前記光散乱層の屈折率[Ｎ”]は、前記第１の屈折率Ｎ１よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の有機ＬＥＤ素子。
  3. 前記第１の層および／または第２の層は、金属酸化物で構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の有機ＬＥＤ素子。
  4. 透明基板と、
    前記透明基板上に形成された光散乱層と、
    前記光散乱層上に形成された第１の層と、
    前記第１の層上に形成された第２の層と、
    前記第２の層上に形成された透明な第１の電極と、
    を有し、
    前記光散乱層は、ガラスからなるベース材と、該ベース材中に分散された複数の散乱物質とを有し、前記光散乱層は、前記透明基板の屈折率[Ｎ’]よりも大きな屈折率[Ｎ”]を有し、
    前記第１の層は、溶融ガラス以外の材料で構成され、第１の屈折率Ｎ１を有し、
    前記第２の層は、溶融ガラス以外の材料で構成され、第２の屈折率Ｎ２を有し、
    前記第１の屈折率Ｎ１は、前記透明基板の屈折率[Ｎ’]よりも大きく、
    前記第２の屈折率Ｎ２は、前記透明基板の屈折率[Ｎ’]、前記光散乱層の屈折率[Ｎ”]、およびＮ１よりも大きいことを特徴とする透光性基板。
  5. 透明基板と、該透明基板上に形成された光散乱層と、該光散乱層上に形成された透明な第１の電極と、該第１の電極上に形成された有機発光層と、該有機発光層上に形成された第２の電極とを有する有機ＬＥＤ素子の製造方法であって、
    前記光散乱層と前記第１の電極の間に、第１の層と第２の層とを形成し、
    前記第１の層は、第１の屈折率Ｎ１を有し、溶融ガラス以外の材料で前記第２の層よりも前記光散乱層に近い位置にウェットコーティングプロセスにより形成され、
    前記第２の層は、第２の屈折率Ｎ２を有し、溶融ガラス以外の材料で形成され、
    前記光散乱層は、ガラスからなるベース材と、該ベース材中に分散された複数の散乱物質とを有し、前記透明基板の屈折率[Ｎ’]よりも大きな屈折率[Ｎ”]を有し、
    前記第１の屈折率Ｎ１は、前記透明基板の屈折率[Ｎ’]よりも大きく、
    前記第２の屈折率Ｎ２は、前記透明基板の屈折率[Ｎ’]、前記光散乱層の屈折率[Ｎ”]、および前記第１の屈折率Ｎ１よりも大きいことを特徴とする有機ＬＥＤ素子の製造方法。
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