WO2009119889A1

WO2009119889A1 - 有機エレクトロルミネッセンス素子

Info

Publication number: WO2009119889A1
Application number: PCT/JP2009/056781
Authority: WO
Inventors: 山本恭子
Original assignee: 住友化学株式会社
Priority date: 2008-03-28
Filing date: 2009-03-25
Publication date: 2009-10-01
Also published as: EP2278855A1; EP2278855A4; US20110012139A1; KR20110008191A; TW200950174A; JP5402143B2; CN101978780A; JP2009259805A

Abstract

機能層と、透明な第１電極と、発光層と、第２電極とがこの順に積層されて構成される有機エレクトロルミネッセンス素子であって、　前記第１電極とは反対側の前記機能層の表面には、高さが０．５μｍ～１００μｍの複数の凹凸部が形成され、　前記第１電極の屈折率ｎ１、前記機能層の屈折率ｎ２が、次式（１）を満たす有機エレクトロルミネッセンス素子。０．３≧ｎ１－ｎ２≧０　・・・式（１）

Description

明細書有機エレクトロルミネッセンス素子技術分野

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子、照明装置、表示装置およびその製造方法に関する。背景技術

有機エレクトロノレミネッセンス（Electro Luminescence：略称 EL) 素子は、有機物を含む発光層と、この発光層を挟持する一対の電極とを含んで構成される。有機 EL素子に電圧を印加すると、陰極から電子が注入されるとともに、陽極から正孔が注入され、これら電子と正孔とが発光層で結合することによつて発光する。発光層から放出される光は、一対の電極のうちの少なくとも一方の電極から取出される。したがって、光が取出される側の電極には透明電極が用いられる。透明電極は、例えば酸化インジウムスズ（I TO： I n d i um T i n Ox i d e) 等の金属酸化物から成る。一般的に、透明電極に用いられる金属酸化物の屈折率は、有機 EL素子が設けられる基板の屈折率と比ぺると高いので、透明電極と基板との界面で全反射が生じる。発光層から放出される光の多くは、このような反射などによって有機 EL素子外に取出されず、光取出し効率は必ずしも高くはない。そこで、このような反射を抑制する構造を有する有機 EL素子が提案されている。例えば、集光性を示す集光層が設けられたガラス基板を用いた有機 E L素子がある（例えば特開 2003— 86353号公報参照）。この集光層は、マイクロレンズなどの集光性構造物と、集光性構造物を覆う透明性樹脂とから成る。透明性樹脂には、集光性構造物よりも屈折率が高いものが用いられている。このような集光層をガラス基板に設けることで、ガラス基板の表面で生じる全反射を抑制し、光取出し効率の向上を図っている。発明の開示

このような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 E L素子からの光取出し効率が十分に高レ、とは必ずしもいえず、光取出し効率のさらに高い有機 EL素子が求められている。本発明の目的は、光取出し効率の高い有機 EL素子、照明装置、表示装置およびその製造方法を提供することである。本発明は、機能層と、透明な第 1電極と、発光層と、第 2電極とがこの順に積層されて構成される有機エレクトロルミネッセンス素子であって、

前記第 1電極とは反対側の前記機能層の表面には、高さが 0. 5 _Wm〜100 mの複数の凹凸部が形成され、

前記第 1電極の屈折率 n 1、前記機能層の屈折率 n 2が、次式（ 1 ) を満たす有機エレクトロルミネッセンス素子である。

0. 3≥n l-n 2≥0 . · ·式（1) また本発明は、前記第 1電極とは反対側の前記機能層の表面に接して設けられる低屈折率層をさらに含んで構成され、

前記第 1電極の屈折率 n 1、前記機能層の屈折率 n 2、および前記低屈折率層の屈折率 n 3が、次式（2) を満たす有機エレクト口ルミネッセンス素子である

n l≥n 2>n 3 · · · (2) また本発明は、前記機能層の前記第 1電極側の表面の中心線平均粗さ R a力 10 nm以下である有機エレクトロルミネッセンス素子である。また本発明は、前記凹凸部の配置される間隔が、 0. 5 μπ！〜 100 mである有機エレクトロルミネッセンス素子である。また本発明は、前記各凹凸部の表面形状が、凹面または凸面である有機エレクトロルミネッセンス素子である。また本発明は、前記凹面または凸面が、半球面である有機エレクト口ルミネッセンス素子である。また本発明は、前記各凹凸の表面形状が、それぞれ複数の平面で構成される有機エレクト口ルミネッセンス素子である。また本発明は、前記各凹凸部の形状が、互いに不規則である有機エレクトロルミネッセンス素子である。また本発明は、前記有機エレクトロルミネッセンス素子を備える照明装置である。また本発明は、前記有機エレクトロルミネッセンス素子を複数備える表示装置である。また本発明は、低屈折率層と、機能層と、透明な第 1電極と、発光層と、第 2 電極とがこの順に積層されて構成され、前記第 1電極の屈折率 n 1、前記機能層の屈折率 n 2、および前記低屈折率層の屈折率 n 3が、次式（3 ) を満たす有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法であって、

0 . 3≥n 1 ~ n 2≥0 , 、

. . . ( ¾ )

n l≥n 2 > n 3 表面に高さが 0 . 5 μ πι〜1 0 0 i mの複数の凹凸部を形成して低屈折率層を形成する工程と、

前記低屈折率層の前記複数の凹凸部が形成された表面に、機能層となる材料を含む塗布液を塗布して機能層を形成する工程と、

第 1電極を形成する工程と、

発光層を形成する工程と、

第 2電極を形成する工程とを含む有機ェレクト口ルミネッセンス素子の製造方法である。また本発明は、前記低屈折率層を形成する工程では、インプリント法によって複数の凹凸部を形成する有機ェレクト口ルミネッセンス素子の製造方法である。また本発明は、. 前記低屈折率層を形成する工程では、フォトリソグラフィ一法によって、前記低屈折板の表面部を選択的に除去して複数の凹凸部を形成する有機エレクト口ルミネッセンス素子の製造方法である。また本発明は、前記低屈折率層を形成する工程では、ドライエッチングによつて前記低屈折板の表面部を選択的に除去して凹凸部を形成する有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法である。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の実施の一形態の有機 E L素子 1を概略的に示す図である。 ' 図 2は、本発明の他の実施の形態の有機 E L素子 1 1を概略的に示す図である。

図 3は、本発明のさらに他の実施の形態の有機 E L素子 2 1を概略的に示す図である。符号の説明 1， 1 1， 21 有機 EL素子

2, 22 低屈折率層

3, 13 機能層

4, 14 第 1電極

5, 15 発光層

6, 16 第 2電極

7, 17 正孔注入層発明を実施するための形態図 1は、本発明の実施の一形態の有機エレクト口ルミネッセンス素子（以下、有機 EL素子という場合がある） 1を概略的に示す図である。有機 EL素子 1は、少なくとも低屈折率層 2と、機能層 3と、透明な第 1電極 4と、発光層 5と、第 2電極 6とがこの順に積層されて構成される。第 1電極とは反対側の前記機能層 3の表面には、高さが 0. 5 ！〜 100 μπιの複数の凹凸部が形成される。また前記第 1電極の屈折率 η 1、前記機能層の屈折率 η 2は、次式（ 1 ) を満たす。

0. 3≥η 1 -η 2≥0 · · ·式（1) さらに前記第 1電極の屈折率 n i、前記機能層の屈折率 n 2、および前記低屈折率層の屈折率 n 3は、次式（2) を満たす。 n l≥n 2 >n 3 · · · (2) 第 1電極 4と第 2電極 6との間には、一層の発光層 5に限らずに、複数の発光層、及び/又は発光層とは異なる 1または複数の層を設けてもよい。本実施の形態の有機 E L素子 1は、第 1電極 4と発光層 5との間に正孔注入層 7が設けられる。低屈折率層 2は、第 1電極 4とは反対側の前記機能層 3の表面に接して設けられる。本実施の形態では、低屈折率層 2と機能層 3との積層体が基板 8として機能する。本実施の形態の有機 E L素子 1は、基板 8、第 1電極 4、正孔注入層 7、発光層 5、第 2電極 6がこの順に接して積層されて構成される。なお本実施の形態では基板 8と第 1電極 4とが接するとしたが、基板 8と第 1電極 4との間に例えば薄、絶縁層ゃバリア層などを設けてもよい。本実施の形態の第 1電極 4は、透光性を示すとともに、陽極として機能し、第 2電極 6は、可視光を反射するとともに、陰極として機能する。基板 8は、透光性を示す。したがって発光層 5から第 1電極 4に向けて放射される光は、第 1電極 4および基板 8を通って外に取出される。発光層 5から第 2電極 6に向けて放射される光は、第 2電極 6で反射され、第 1電極 4および基板 8を通って外に取出される。すなわち本実施の形態の有機 E L素子 1は、基板 8から光が取出されるボトムエミッション型の素子である。

変形例として第 1電極を陰極とし、第 2電極を陽極とするボトムェミッション型の有機 E L素子を構成してもよく、第 2電極に透光性を示す電極を用いて第 2電極側からも光を取出す両面発光の有機 E L素子を構成してもよい。式（1 ) に示すように機能層 3と第 1電極 4との屈折率の差が小さいので、機能層 3と第 1電極 4との界面での反射率を低くするとともに、全反射を抑制することができる。これによつて第 1電極 4から機能層 3に効率的に光を伝播させることができる。機能層 3の表面には、高さが 0 . 5 μ π！〜 1 0 0 μ mの複数の凹凸部が形成されるので、機能層 3と低屈折率層 2との界面で光が散乱したり、屈折したり、集光したりする。これによつて機能層 3と低屈折率層 2との界面での反射を抑制することができ、第 1電極 4から機能層 3に入射した光を、低屈折率層 2に効率的に入射させることができる。各凹凸部の高さは、好ましくは 0 . 7 μ πι〜5 0 μ mであり、より好ましくは 1 μ π！〜 3 0 μ πιである。なお高さとは、機能層 3の第 1電極 4側の表面に垂直な方向の各凹凸部の高さである。

ここでいう凹凸の高さとは、平均の高さを意味し、触針式の凹凸測定装置等で測定することができる。式（2 ) に示すように、低屈折率層 2の屈折率は第 1電極 4および機能層 3に比べて低く、特に機能層 3よりも空気の屈折率に近いので、空気との界面で生じる全反射を抑制することができ、低屈折率層 2に入射した光を効率的に外に取出すことができる。さらには、低屈折率層 2の空気との界面に高さが 0 . 5 μ ιη〜 1 0 0 μ mの複数の凹凸部を形成することで、より効果的に低屈折率層 2に入射した光を効率的に外に取出すことができる。以上説明したように、発光層 5から放出される光を、第 1電極 4、機能層 3、低屈折率層 2、空気へと順次効率的に伝播させることで、光の取出し効率を向上させることができる。従来の技術では集光性構造物をガラス基板に設けていたので、集光層とガラス基板との界面で光の一部が反射されるが、本実施の形態の有機 E L素子 1では、従来の技術の集光性構造物に対応する構造を低屈折率層 2に作り込み、従来の技術における集光性構造物とガラス基板とを一体に形成した低屈折率層 2を用いることで、従来の技術で生じていた集光層とガラス基板との界面での反射を無くし、光の取出し効率を向上している。機能層 3の第 1電極 4側の表面の凹凸は、この機能層 3の表面に積層される第 1電極 4の平坦性に影響を与える。第 1電極 4の平坦性が低いと、第 1電極 4の突起によつて短絡が生じるおそれがある。したがって第 1電極 4の中心線平均粗さ R aは、小さい方が好ましく、このような第 1電極 4を形成するためには、前記機能層 3の前記第 1電極 4側の表面の中心線平均粗さ R aは小さい方が好まし V、。機能層 3の第 1電極 4側の表面の中心線平均粗さ R aは、 1 0 0 η m以下であることが好まく、より好ましくは 5 O n m以下、さらに好ましくは 1 0 n m以下、さらに好ましくは 3 n m以下である。各凹凸部の配置される間隔は、例えば 0 . 4 11！〜 2 0 0 μ πιであり、好ましくは 0 . 5 /^ m〜； 1 0 0 mであり、さらに好ましくは 0 . 8 z m〜 5 0 z mである。このような間隔で凹凸部をそれぞれ配置することで、散乱、屈折、集光する効果が大きくなり、光取出し効率の向上を図ることができる。各凹凸部の表面形状は、凹面または凸面である。これによつて、機能層 3が複数のマイクロレンズとして機能する。機能層 3の低屈折率層 2側の表面に、第 1 電極 4側に凹む複数の凹面が形成される場合には、発光層 5に対して機能層 3が複数の凹レンズとして機能する。機能層 3の低屈折率層 2側の表面に、低屈折率層 2側に突出する複数の凸面が形成される場合（図 1参照）には、発光層 5に対して機能層 3が複数の凸レンズとして機能する。このように各凹凸部がレンズとして機能するので、散乱、屈折、集光する効果が大きくなり、光取出し効率の向上を図ることができる。前記凹面または凸面は、好ましくは半球面である。このような半球面の凹面または凸面を備えることで、散乱、屈折、集光する効果が大きくなり、光取出し効率の向上を図ることができる。変形例として各凹凸部の表面が、それぞれ複数の平面で構成されてもよい。例えば各凹凸部の表面が、多角錐の底面を除いた複数の平面で構成される。

変形例として前記各凹凸部の形状は、互いに規則的でも、不規則であってもよく、互いに不規則であることが好ましい。例えば各凹凸部が互いに規則性を有した形状であれば、取出される光の特性に波長依存性が表れるが、各凹凸部の形状を互いに不規則にすることで、取出される光の特性に対する波長依存性を小さくすることができる。例えば基板上に複数の有機 EL素子を形成し、各有機 EL素子が所定のスぺクトルで発光する場合、各凹凸部を主に通過する光のスぺクトルに応じて、主に通過する光の反射を低減するように各凹凸部を所定の形状にしてもよい。例えば赤色の光が主に通過する各凹凸部と、青色の光が主に通過する各凹凸部との形状を互いに異ならせてもよい。続いて有機 EL素子 1の製造方法および構成の詳細について説明する。本実施の形態の有機 EL素子 1の製造方法は、少なくとも低屈折率層と、機能層と、透明な第 1電極と、発光層と、第 2電極とがこの順に積層されて構成され、前記第 1電極の屈折率 n 1、前記機能層の屈折率 n 2、および前記低屈折率層の屈折率 n 3が、次式 (3) を満たす有機エレクトロノレミネッセンス素子の製造方法であり、 fO. 3≥n l -n 2≥0 , 、

\ · · · (3)

In 1≤ 2 > n 3

表面に高さが 0. 5 m〜l 00 μ mの複数の凹凸部を形成して、低屈折率層を形成する工程と、前記低屈折率層の前記複数の凹凸部が形成された表面に、機能層となる材料を含む塗布液を塗布して機能層を形成する工程と、第 1電極を形成する工程と、発光層を形成する工程と、第 2電極を形成する工程とを含む。なお本実施の形態の有機 E L素子の製造方法は、第 1電極と発光層との間に正孔注入層を形成する工程をさらに含む。

<低屈折率層 >

低屈折率層は、可視光領域の光の透過率が高く、かつ有機 EL素子を形成する工程において変化しないものが好適に用いられ、リジッド板でも、フレキシブル板でもよく、例えばガラス板、プラスチック板、高分子フィルムおよびシリコン板、並びにこれらを積層した積層板などが好適に用いられる。プラスチック板や高分子フィルムを構成する樹脂としては、後述する塗布法で例えば発光層 5およぴ正孔注入層 7などを成膜するときに、使用される塗布液に溶解しないものが好ましい。具体的には、低密度または高密度のポリエチレン、エチレン一プロピレン共重合体、エチレンーブテン共重合体、エチレン一へキセン共重合体、ェチレンーオタテン共重合体、エチレン一ノルポルネン共重合体、エチレン一ドモン共重合体（ドモン（DMO N) は、ジメタノーォクタヒドロナフタレンの略称である。）、ポリプロピレン、エチレン一酢酸ビニル共重合体、エチレン一メチルメタクリレート共重合体、アイオノマー樹脂などのポリオレフイン系樹脂；ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル系榭脂；ナイロン一 6、ナイロン一 6 , 6、メタキシレンジァミン一アジピン酸縮重合体；ポリメチルメタクリルイミドなどのァミド系樹脂；ポリメチルメタクリレートなどのァクリル系樹脂；ポリスチレン、スチレン —ァクリロニトリル共重合体、スチレンーァクリロニトリル一ブタジエン共重合体、ポリアクリロニトリルなどのスチレン一アクリロニトリル系樹脂；トリ酢酸セルロース、ジ酢酸セルロースなどの疎水化セルロース系樹脂；ポリ塩ィ匕ビュル、ポリ塩化ビ-リデン、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルォロエチレンなどのハロゲン含有樹脂；ポリビュルアルコール、エチレン一ビエルアルコール共重合体、セルロース誘導体などの水素結合性樹脂；ポリカーボネート樹脂、ポリサルホン樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン榭脂、ポリフエ二レンォキシド樹脂、ポリメチレンォキシド樹脂、ポリアリレート樹脂、液晶樹脂などのエンジニアリングプラスチック系樹脂などが挙げられる。低屈折率層には有機 E L素子の作製プロセスでの耐熱性が求められるので、上述の樹脂の中でもガラス転移点 T gが、 1 5 0 °C以上の樹脂が好ましく、 1 8 0 °C以上の樹脂がより好ましく、 2 0 0 °C以上の樹脂がさらに好ましレ、。

低屈折率層は、有機 E L素子の雰囲気に含まれる酸素および水蒸気などを通し難いパリア性の高い部材を含んでいてもよレ、。例えば金属、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物および金属酸窒化物などの無機物から成る無機層、前記無機層と有機層との積層体、または無機一有機ハイプリッド層などが好適に用いられる。無機層としては、薄膜層であって空気中で安定なものが好ましく、具体的には、シリカ、アルミナ、チタニア、酸化インジウム、酸化錫、酸化チタン、酸化亜鉛、インジウム錫酸化物 ( I T O) 、窒化アルミニウム、窒化ケィ素、炭化ケィ素、酸窒化ケィ素、及ぴそれらの組合せの薄膜層が挙げられる。より好ましくは、窒化アルミニウム、窒化ケィ素、酸窒化ケィ素からなる薄膜層であり、さらに好ましくは酸窒化ケィ素の薄膜層である。低屈折率層は、式（2 ) を満たす限りにおいて、機能層 3および第 1電極 4の屈折率に応じて例示したもののうちから適宜選択される。低屈折率層が複数の部材で構成される場合の低屈折率層の屈折率は、低屈折率層の全体についての屈折率の値である。低屈折率層の屈折率 n 3は、低屈折率層を構成する部材によって決まり、例えばガラスの場合、約 1 . 5であり、ポリカーボネートの場合、 1 . 5 8であり、ポリエチレンテレフタレートの場合、 1 . 4 9であり、ポリエーテルサルホンの場合、 1 . 6 5であり、ポリエチレンナフタレートの場合、 1 . 5 0である。複数の凹凸部を形成する方法としては、インプリント法 (エンボス加工法) 、フォトリソグラフィ一法、ドライエッチング法、凹凸のあるもので表面を削る方法、自己組織化を利用して凹凸構造を形成する方法などが挙げられる。設計通りの凹凸構造を高精度に形成するという観点からは、インプリント法（エンボス加工法）、フォトリソグラフィ一法、およびドライエッチング法を用いることが好ましい。例えばインプリント法では、表面に複数の凹凸が形成された金型をフィルムに押し当てることで、金型の表面の形状を低屈折率層に転写することができる。フオトリソグラフィ一法では、例えば光硬化性樹脂を塗布し、次に塗布された膜に光を選択的に照射し、さらに現像することで、塗布された膜の表面部を選択的に除去し、表面に複数の凹凸が形成された低屈折率層を得ることができる。例えばガラス基板にフォトレジストを塗布し、塗布された膜を選択的に除去し、複数の孔が形成されたマスクをガラス基板の表面上に形成し、さらにドライエッチングまたはゥエツトエッチングによってガラス基板の表面を選択的に除去することで、複数の凹凸が形成されたガラス基板、すなわち低屈折率層を得ることができる。ドライエッチング法で、ガラス基板および樹脂フィルムなどの表面を削ることで、低屈折率層を得ることができる。く機能層 >

機能層としては、可視光領域の光の透過率が高く、また有機 E L素子を形成する工程において変化しないものが好適に用いられ、リジッドでも、フレキシブルでもよい。機能層は、例えば無機ポリマー、および無機一有機ハイブリッド材料などで構成される。無機一有機ハイブリッド材料には、分子レベルで無機と有機とがハイプリッドされた化合物、および有機物に無機物が分散されている混合物なども含まれる。機能層の屈折率は透明電極との屈折率差が小さい方が全反射を抑えられるため、 1 . 7 5以上が好ましい。機能層は、製造工程の簡易さから、機能層となる材料を含む塗布液を塗布して形成されることが好ましい。表面に高さが 0 . 5 ！〜 1 0 0 / mの複数の凹凸部が形成された低屈折率層に塗布液を塗布すると、低屈折率層の凹凸に塗布液が充填され、さらにこれを硬化すると、高さが 0 . 5 111〜1 0 0 z mの複数の凹凸部が形成された機能層を容易に得ることができる。このように塗布法を用レヽることで、第 1電極 4側の機能層 3の表面を平坦に形成することができる。塗布液は、溶液でも分散液でもよく、必要に応じて有機溶剤、界面活性剤、密着増強剤、架橋剤、增感剤、感光剤が加えられた液状の組成物であり、その例として、珪素系無機ポリマー、芳香族を含むモノマー熱可塑性樹脂に高屈折率ナノ粒子を分散した組成物、光硬化性モノマーに高屈折率ナノ粒子を分散した組成物、熱硬化性モノマーに高屈折率ナノ粒子を分散した組成物などが挙げられる。低屈折率層に機能層となる材料を含む塗布液を塗布して得られる塗布膜は、光照射、加熱、乾燥、カロ圧などの処理を施すことによつて硬化させることができる。機能層は、有機 E L素子の雰囲気に含まれる酸素および水蒸気などを通し難いバリア性の高い部材を含んでいてもよい。バリア性の髙ぃ部材としては、例えば金属、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物および金属酸窒化物などの無機物から成る無機層、前記無機層と有機層との積層体、または無機一有機ノヽイブリツド層などが好ましい。無機層としては、薄膜層であって空気中で安定なものが好ましく、その例としては、シリカ、アルミナ、チタニア、酸化インジウム、酸化錫、酸化チタン、酸化亜鉛、インジウム錫酸化物、窒化アルミニウム、窒化ケィ素、炭化ケィ素、酸窒化ケィ素、及びそれらの組合せの薄膜層が挙げられる。より好ましくは、窒化アルミニウム、窒化ケィ素、酸窒化ケィ素からなる薄膜層であり、さらに好ましくは酸窒化ケィ素の薄膜層である。なお機能層は、式（1 ) および式（2 ) を満たす限りにおいて、低屈折率層 2および第 1電極 4の屈折率に応じて例示したもののうちから適宜選択される。機能層の屈折率は、式（1 ) おょぴ式（2 ) の関係を満たし、かつ 1 . 7 5以上が好ましい。機能層が複数の部材で構成される場合の機能層の屈折率は、機能層の全体についての屈折率の値でめる。機能層の屈折率 n 2は、機能層を構成する部材によって決まり、例えばシリコン系の無機ポリマーの場合、 1 . 7 5〜2 . 0であり、ポリマーに T i 0₂が分散された混合物の場合、 1 . 8〜2 . 0である。 <第 1電極 >

本実施の形態の第 1電極 4は、透光性およぴ導電性を示す薄膜によつて実現され、例えば金属酸ィ匕物膜および金属薄膜などによって構成され、その例としては、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、インジウムスズ酸化物（I n d i u m T i n O i d e ：略称 I TO) 、ィンジゥム亜鉛酸化物（I n d i um Z i n c Ox i d e ：略称 I ZO) 、金、白金、銀、銅などの薄膜を挙げることができ、 I TO、 Ι ΖΟ、酸ィ匕スズなどの薄膜が好ましい。第 1電極 4として、ポリア二リン若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導体などの有機の透明導電膜を用いてもよい。第 1電極 4の厚みは、光透過性と導電性とを考慮して適宜設定することができ、一般的には 1 Onm〜l 0 m程度であり、好ましくは 20 nm〜 1 μ m、さらに好ましくは 50 nm〜500 nmである。第 1電極の形成方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メツキ法等が挙げられる。第 1電極の屈折率 n 1は、第 1電極を構成する部材によって決まり、例えば I TOの場合、 2. 0であり、 I ZOの場合、 1. 9〜2. 0であり、ポリチオフェン若しくはその誘導体などの有機の透明導電膜の場合、約 1. 7である。

<正孔注入層〉

正孔注入層を構成する正孔注入材料としては、フエ-ルァミン系化合物、スタ一パースト型ァミン系化合物、フタロシアニン系化合物、酸化バナジウム、酸化モリプデン、酸化ルテニウム、酸化アルミニウム等の酸化物、アモルファスカーボン、ポリア二リン、ポリチォフェン誘導体などが挙げられる。正孔注入層は、例えば正孔注入層となる材料を含む塗布液を第 1電極 4上に塗布して成膜することができる。塗布液を塗布する方法としては、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコ一ト法、ロールコート法、ワイアーパーコート法、ディップコート法、スプレーコト法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジエツトプリント法等を挙げることができる。 <発光層 >

発光層は、蛍光及ぴ Z又は燐光を発光する有機物、若しくは該有機物と、ドーパントとを含んで構成される。ドーパントは、たとえば発光効率の向上や発光波長を変化させるなどの目的で付加される。発光層に用いられる有機物は、低分子化合物または高分子化合物のいずれでもよい。発光層を構成する発光材料としては、例えば以下のものを挙げることができる。色素系の発光材料としては、例えば、シクロベンダミン誘導体、テトラフエ二ルブタジェン誘導体化合物、トリフエニルァミン誘導体、ォキサジァゾール誘導体、ピラゾ口キノリン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルァリーレン誘導体、ピロール誘導体、チオフユン環化合物、ピリジン環化合物、ペリノン誘導体、ペリレン誘導体、オリゴチォフェン誘導体、ォキサジァゾールダイマー、ピラゾリンダイマ一が挙げられる。金属錯体系の発光材料としては、中心金属に、 I r、 P t、 A l、 Z n、 B e など、または T b、 E u、 D yなどの希土類金属を有し、配位子に、ォキサジァゾーノレ、チアジアゾーノレ、フエ二ノレピリジン、フエ二ノレべンゾイミダゾール、キノリン構造などを有する金属錯体を挙げることができ、例えば、イリジウム錯体、白金錯体等の三重項励起状態からの発光を有する金属錯体、アルミキノリノ一ル錯体、ベンゾキノリノールベリリゥム錯体、ベンゾォキサゾリル亜鉛錯体、ベンゾチアゾール亜鉛錯体、ァゾメチル亜鉛錯体、ポルフイリン亜鉛錯体、ユーロピウム錯体などを挙げることができる。高分子系の発光材料としては、ポリパラフエ二レンビニレン誘導体、ポリチォフェン誘導体、ポリパラフエ二レン誘導体、ポリシラン誘導体、ポリアセチレン誘導体、ポリフルォレン誘導体、およぴポリビニルカルバゾール誘導体など、並ぴに上記色素系の発光材料や金属錯体系の発光材料を高分子化したものなどが挙げられる。上記発光材料のうち、青色に発光する材料としては、ジスチリルァリーレン誘導体、ォキサジァゾール誘導体、およびそれらの重合体、ポリビュルカルバゾール誘導体、ポリパラフエ-レン誘導体、ポリフルオレン誘導体などを挙げることができる。なかでも高分子材料のポリビニルカルバゾール誘導体、ポリパラフエ二レン誘導体やポリフルオレン誘導体などが好ましい。緑色に発光する材料としては、キナタリドン誘導体、クマリン誘導体、およびそれらの重合体、ポリパラフエュレンビニレン誘導体、ポリフルォレン誘導体などを挙げることができる。なかでも高分子材料のポリパラフエ二レンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などが好ましい。赤色に発光する材料としては、クマリン誘導体、チォフェン環化合物、およびそれらの重合体、ポリパラフヱニレンビュレン誘導体、ポリチォフェン誘導体、ポリフルオレン誘導体などを挙げることが出来る。なかでも高分子材料のポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチォフェン誘導体、ポリフルオレン誘導体などが好ましい。白色に発光する材料として、上述した青色、緑色、赤色に発光する材料を混合して用いてもよい。上述した青色、緑色、赤色にそれぞれ発光する複数種類の材料の各成分を 1分子内に有する材料を白色に発光する材料として用いることができ、例えば各色の材料の成分をモノマーとして重合したポリマーを白色に発光する材料として用いてもよい。互いに異なる発光色で発光する複数の層を積層することにより白色光を発光する素子を実現してもよい。ドーパント材料としては、例えば、ペリレン誘導体、クマリン誘導体、ルブレン誘導体、キナクリドン誘導体、スクァリゥム誘導体、ポルフィリン誘導体、スチリル系色素、テトラセン誘導体、ピラゾロン誘導体、デカシクレン、フエノキサゾンなどを挙げることができる。なお、このような発光層の厚さは、通常約 2 n m〜 2 0 0 0 n mである。有機物を含む発光層の成膜方法としては、発光材料を含む塗布液を正孔注入層 7に塗布する方法、真空蒸着法、転写法などを挙げることができる。発光材料を含む塗布液の溶媒としては、発光材料を溶解する液体であればよく、例えばク口口ホルム、塩ィ匕メチレン、ジクロロェタン等の塩素系溶媒、トラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、アセトン、メチノレエチノレケトン等のケトン系溶媒、酢酸ェチル、酢酸ブチル、ェチ /レセルソルブァセテート等のエステル系溶媒を挙げることができる。発光材料を含む塗布液を塗布する方法としては、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイア一バーコート法、ディップコート法、スリットコート法、キヤピラリーコート法、スプレーコート法、ノズルコート法などのコート法、グラビァ印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、反転印刷法、インクジェットプリント法などの塗布法を挙げることができる。パターン形成や多色の塗分けが容易であるという点で、ダラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、反転印刷法、インクジェットプリント法などの塗布法が好ましい。また、昇華性の低分子化合物の場合には、真空蒸着法を用いることができる。さらには、レーザーによる転写や熱転写などの方法によつて、所望するところのみに発光層を形成することもできる。

<第 2電極 >

第 2電極 6は、本実施の形態では陰極として機能し、このような第 2電極の材料としては、仕事関数が小さく、発光層への電子注入が容易な材料が好ましく、また電気伝導度の高い材料が好ましい。具体的には、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属および I I I _ B族金属などの金属を用いることができ、さらに具体的にはリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、ベリリゥム、マグネシウム、カルシウム、スト口ンチウム、バリウム、アルミニウム、スカンジウム、バナジウム、亜鉛、イットリゥム、インジウム、セリウム、サマリウム、ユーロピウム、テルビウム、ィッテルビゥムなどの金属、または上記金属のうち 2つ以上の合金、またはそれらのうち 1つ以上と、金、銀、白金、銅、マンガン、チタン、コパノレト、ニッケノレ、タングステン、錫のうち 1つ以上との合金、またはグラフアイト若しくはグラフアイト層間化合物などが用いられる。合金の例としては、マグネシウム一銀合金、マグネシゥム一インジゥム合金、マグネシゥム一アルミニウム合金、インジウム一銀合金、リチウム一アルミニウム合金、リチウム一マグネシゥム合金、リチウム一ィンジゥム合金、カルシウム一アルミニウム合金などが挙げられる。第 2電極からも光を取出す場合には、第 2 電極は透明である必要があり、このような透明な第 2電極ほ、上記の材料から成る薄膜と導電性金属酸化物や導電性有機物などから成る薄膜とを積層した積層体で構成される。以上説明した本実施の形態における低屈折率層 2、機能層 3、第 1電極 4の組合せとしては、ガラス基板、無機ポリマーおよび I T Oが好ましく、樹脂、無機ポリマー、 I T Oがさらに好ましい。本実施の形態の有機 E L素子 1は、第 1電極 4と第 2電極 6との間に正孔注入層 7と発光層 5とが配置されるとしたが、有機 E L素子 1の構成は図 1に示す構成に限らない。以下に有機 E L素子の第 1電極と第 2電極との間の素子構成の一例について説明する。なお第 1電極は透明であれば陽極おょぴ陰極のいずれでもよいので、以下の説明では第 1電極おょぴ第 2電極の極性を特定せずに素子構成の一例を説明する。また、低屈折率層 2を樹脂などの例えばフィルムで形成する場合、ガラスなどの基板上に低屈折率層を設けてもょ、。前述したように陽極と陰極との間には、少なくとも一層の発光層が設けられていればよく、陽極と陰極との間には複数の発光層、及び Z又は発光層とは異なる 1または複数の層を設けてもよい。陰極と発光層との間に設けられる層としては、電子注入層、電子輸送層、正孔ブロック層などが挙げられる。陰極と発光層との間に、電子注入層と電子輸送層との両方の層が設けられる場合、陰極に近い側に位置する層を電子注入層といい、発光層に近い側に位置する層を電子輸送層という。電子注入層は、陰極からの電子注入効率を改善する機能を有する層である。電子輸送層は、陰極、または電子注入層、若しくは陰極により近い電子輸送層からの電子注入を改善する機能を有する層である。正孔ブロック層は、正孔の輸送を堰き止める機能を有する層である。なお電子注入層または電子輸送層が、正孔ブロック層を兼ねる場合がある。陽極と発光層との間に設ける層としては、正孔注入層、正孔輸送層、電子プロック層等が挙げられる。陽極と発光層との間に、正孔注入層と正孔輸送層との両方が設けられる場合、陽極に近い側に位置する層を正孔注入層といい、発光層に近レ、側に位置する層を正孔輸送層という。正孔注入層は、陽極からの正孔注入効率を改善する機能を有する層である。正孔輸送層は、陽極または正孔注入層、若しくは陽極により近レ、正孔輸送層からの正孔注入を改善する機能を有する層である。電子ブロック層は、電子の輸送を堰き止める機能を有する層である。正孔注入層または正孔輸送層が、電子ブロック層を兼ねることがある。 ' 電子注入層およぴ主孔注入層を総称して電荷注入層ということがあり、電子輸送層およぴ正孔輸送層を総称して電荷輸送層ということがある。有機 E L素子のとりうる層構成の具体的な一例を以下に示す。

a ) 陽極/正孔輸送層 Z発光層/陰極

b ) 陽極 Z発光層電子輸送層 Z陰極

c ) 陽極/正孔輸送層 Z発光層電子輸送層 Z陰極

d ) 陽極/電荷注入層 Z発光層/陰極

e ) 陽極ノ発光層 Z電荷注入層 Z陰極

f ) 陽極/電荷注入層 Z発光層 Z電荷注入層/陰極

g ) 陽極/電荷注入層正孔輸送層/発光層ノ陰極

h ) '陽極/正孔輸送層 Z発光層 Z電荷注入層 Z陰極

i ) 陽極/電荷注入層 Z正孔輸送層/発光層/電荷注入層 Z陰極

j ) 陽極/電荷注入層 Z発光層 Z電荷輸送層 Z陰極

k ) 陽極/発光層 Z電子輸送層/電荷注入層 Z陰極

1 ) 陽極/電荷注入層 Z発光層/電子輸送層 Z電荷注入層 Z陰極

m) 陽極/電荷注入層 Z正孔輸送層/発光層 Z電荷輸送層 Z陰極

n ) 陽極/正孔輸送層 Z発光層/電子輸送層/電荷注入層/陰極

o ) 陽極/電荷注入層/正孔輸送層 Z発光層 Z電子輸送層 Z電荷注入層 Z陰極

(ここで、記号「/」は、この記号「」を挟む 2つの層が隣接して積層されることを示す。以下同じ。）

本実施の形態の有機 E L素子は、 2層以上の発光層を有していてもよい。 2層の発光層を有する有機 E L素子の具体例としては、

) 陽極/電荷注入層,正孔輸送層 Z発光層/電子輸送層/電荷注入層,電極 Z 電荷注入層/正孔輸送層 Z発光層 Z電子輸送層/電荷注入層/陰極

の層構成を有するものが挙げられる。 3層以上の発光層を有する有機 E L素子としては、（電極ノ電荷注入層/正孔輸送層発光層/電子輸送層 Z電荷注入層）を一つの繰り返し単位とすると、 q ) 陽極/電荷注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電荷注入層/繰り返し単位 z繰り返し単位ノ. · . /陰極のように、 2つ以上の繰り返し単位を含む層構成を有するものが挙げられる。上記層構成 Pおよび qにおいて、陽極、電極、陰極、発光層以外の各層は必要に応じて削除することができる。基板 8から光を取出すボトムエミッシヨン型の有機 E L素子では、発光層を基準にして、基板 8側に配置される層を全て透明な層で構成する。後述するように発光層を基準にして基板とは反対側から光を取出すいわゆるトップエミッション型の有機 E L素子では、発光層を基準にして、基板とは反対側に配置される層を全て透明な層で構成する。有機 E L素子は、さらに電極との密着性向上や、電極からの電荷注入の改善のために、電極に隣接して膜厚が 2 n m以下の絶縁層を設けてもよく、界面の密着性向上や混合の防止等のために、隣接する前記各層の界面に薄いバッファ一層を揷入してもよい。以下、各層の具体的な構成について説明する。なお発光層 5および正孔注入層 7については、前述したので重複する説明を省略する。陽極及び Z又は陰極には、それぞれ前述した第 1電極または第 2電極を用いることができるので重複する説明を省略する。く正孔輸送層〉

正孔輸送層を構成する正孔輸送材料としては、ポリビュル力ルバゾール若しくはその誘導体、ポリシラン若しくはその誘導体、側鎖若しくは主鎖に芳香族ァミンを有するポリシロキサン誘導体、ピラゾリン誘導体、ァリールァミン誘導体、スチルべン誘導体、トリフエ二ルジァミン誘導体、ポリア二リン若しくはその誘導体、ポリチォフェン若しくはその誘導体、ポリアリールァミン若しくはその誘導体、ポリピロ一ル若しくはその誘導体、ポリ（p—フエ二レンビニレン）若しくはその誘導体、又はポリ（2， 5—チェ二レンビニレン）若しくはその誘導体などが挙げられる。これらの正孔輸送材料の中で、正孔輸送材料としては、ボリビニルカルバゾ一ノレ若しくはその誘導体、ポリシラン若しくはその誘導体、側鎖若しくは主鎖に芳香族ァミン化合物基を有するポリシロキサン誘導体、ポリア二リン若しくはその誘導体、ポリチォフェン若しくはその誘導体、ポリアリールァミン若しくはその誘導体、ポリ ( p—フエ二レンビニレン) 若しくはその誘導体、又はポリ ( 2， 5—チェユレンビニレン）若しくはその誘導体等の高分子の正孔輸送材料が好ましく、ポリビュル力ルバゾール若しくはその誘導体、ポリシラン若しくはその誘導体、側鎖若しくは主鎖に芳香族ァミンを有するポリシロキサン誘導体などがさらに好ましい。低分子の正孔輸送材料の場合には、高分子バインダーに分散させて用いることが好ましい。正孔輸送層の成膜の方法としては、低分子の正孔輸送材料では、高分子バインダ一との混合溶液からの成膜による方法を挙げることができ、高分子の正孔輸送材料では、溶液からの成膜による方法を挙げることができる。溶液からの成膜に用いる溶媒としては、正孔輸送材料を溶解させるものであればよく、クロ口ホルム、塩ィ匕メチレン、ジクロロェタン等の塩素系溶媒、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、アセトン、メチルェチルケトン等のケトン系溶媒、酢酸ェチル、酢酸ブチル、ェチルセルソルプアセテート等のエステル系溶媒を挙げることができる。溶液からの成膜方法としては、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイア一バーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェットプリント法等の塗布法を挙げることができる。混合する高分子バインダーとしては、電荷輸送を極度に阻害しないものが好ましく、また可視光に対する吸収が弱いものが好適に用いられる。該高分子バインダーとしては、ポリカーボネート、ポリアタリレート、ポリメチルァクリレート、ポリメチルメタタリレート、ポリスチレン、ポリ塩化ビュル、ポリシロキサンなどが挙げられる。正孔輸送層の膜厚としては、用いる材料によって最適値が異なり、駆動電圧と発光効率が適度な値となるように選択され、少なくともピンホールが発生しないような厚さが必要であり、厚すぎると、素子の駆動電圧が高くなり好ましくない。従って、正孔輸送層の膜厚としては、例えば 1 n m〜l であり、好ましくは 2 n m〜5 0 0 n mであり、さらに好ましくは 5 n m〜2 0 0 n mである。 <電子注入層 >

電子注入層を構成する電子注入材料としては、発光層の種類に応じて、アル力リ金属、アルカリ土類金属、または前記金属を 1種類以上含む合金、または前記金属の酸化物、ハロゲン化物および炭酸化物、または前記物質の混合物などが挙げられる。アルカリ金属またはその酸化物、ハロゲン化物、炭酸化物としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、酸化リチウム、フッ化リチウム、酸化ナトリウム、フッ化ナトリウム、酸ィヒカリウム、フッ化力リウム、酸化ルビジウム、フッ化ルビジウム、酸化セシウム、フッ化セシウム、炭酸リチウム等が挙げられる。アルカリ土類金属またはその酸化物、ハロゲン化物、炭酸化物の例としては、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ストロンチウム、酸化マグネシウム、フッ化マグネシウム、酸化カルシウム、フッ化カルシウム、酸化パリゥム、フッ化バリウム、酸ィヒストロンチウム、フッ化ストロンチウム、炭酸マグネシウム等が挙げられる。電子注入層は、 2層以上を積層した積層体であってもよい。積層体の具体例としては、 L i F /C aなどが挙げられる。電子注入層は、蒸着法、スパッタリング法、印刷法等によって形成される。電子注入層の膜厚としては、 1 η π！〜 1 m程度が好ましい。

<電子輸送層〉

電子輸送層を構成する電子輸送材料としては、ォキサジァゾール誘導体、アントラキノジメタン若しくはその誘導体、ベンゾキノン若しくはその誘導体、ナフトキノン若しくはその誘導体、アントラキノン若しくはその誘導体、テトラシァノアンスラキノジメタン若しくはその誘導体、フルォレノン誘導体、ジフエ二ルジシァノエチレン若しくはその誘導体、ジフエノキノン誘導体、又は 8—ヒドロキシキノリン若しくはその誘導体の金属錯体、ポリキノリン若しくはその誘導体、ポリキノキサリン若しくはその誘導体、ポリフルオレン若しくはその誘導体等を挙げることができる。これらのうち、電子輸送材料としては、ォキサジァゾール誘導体、ベンゾキノン若しくはその誘導体、アントラキノン若しくはその誘導体、又は 8—ヒドロキシキノリン若しくはその誘導体の金属錯体、ポリキノリン若しくはその誘導体、ポリキノキサリン若しくはその誘導体、ポリフルオレン若しくはその誘導体が好ましく、 2― ( 4—ビフエ二リノレ） - 5 - ( 4— tーブチノレフエ二ノレ）一 1 , 3 , 4一ォキサジァゾール、ベンゾキノン、アントラキノン、トリス ( 8—キノリノール) アルミニウム、ポリキノリンがさらに好ましい。図 2は本発明の他の実施の形態の有機 E L素子 1 1を概略的に示す図である。本実施の形態の有機 E L素子 1 1は、少なくとも機能層 1 3と、透明な第 1電極 1 4と、発光層 1 5と、第 2電極 1 6とがこの順に積層されて構成される有機ェレクトロルミネッセンス素子であり、前記第 1電極 1 4とは反対側の前記機能層 1 3の表面には、高さが 0 . 5 ！〜 1 0 0 μ ηιの複数の凹凸部が形成され、前記第 1電極 1 4の屈折率 η 1、前記機能層の屈折率 η 2が、前述した式（1 ) を満たす。本実施の形態の有機 E L素子 1 1は、前述と同様に第 1電極 1 4と第 2 電極 1 6との間に発光層 1 5とは異なる層を設けてもよく、前述したように多様な層構成をとることができる。本実施の形態の有機 E L素子 1 1は、基板 1 8の表面上に、第 2電極 1 6、正孔注入層 1 4、発光層 1 5、第 1電極 1 4、および機能層 1 3がこの順に接して設けられる。本実施の形態の有機 E L素子 1 1は、発光層 1 5から放出される光が、第 1電極 1 4、および機能層 1 3を通って外に取出されるいわゆるトップエミッシヨン型の素子である。本実施の形態の基板 1 8は、透明でも不透明でもよく、例えば前述した低屈折率層 2と同じ部材によつて構成される板体である。本実施の形態の第 1電極 1 4 は、前述の実施の形態の第 1電極 4を用いてもよく、また前述の実施の形態で説明した透明の第 2電極 6と同様に、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属および I I I一 B族金属などの金属の薄膜と、導電性金属酸化物や導電性有機物などから成る薄膜とを積層した積層体を用いても良い。また本実施の形態の第 2 電極 1 6は、透明でも不透明でもよく、前述の実施の形態の第 1電極 4または第 2電極 6を用いてもよい。また第 2電極 1 6の一方の表面に、例えば金属などの光を反射する部材で構成される反射層を設けてもよい。本実施の形態の機能層 1 3は、前述の実施の形態の機能層 3と同じなので重複する説明を省略する。本実施の形態の機能層 1 3は、前述の実施の形態の機能層 3と同様の製法を用いて凹凸部を形成した後に、第 1電極 1 2に貼り合わされてもよい。また前述の実施の形態で低屈折率層 2を形成した方法と同じ方法を用いて機能層 3に複数の凹凸部を形成し、第 1電極 1 2に貼り合わされてもよく、また第 1電極 1 4に直接形成してもよい。

このような構成の有機 E L素子 1 1では、第 1電極 1 4と機能層 1 3との屈折率の差が小さいので、機能層 1 3と第 1電極 1 4との界面での反射率を低くするとともに、全反射を抑制することができる。これによつて第 1電極 4から機能層 3に効率的に光が入射する。また機能層 1 3の表面には、高さが 0 . 5 μ πι〜1 0 0 ;z mの複数の凹凸部が形成されるので、前述と同様に機能層 1 3に入射した光が効率的に外に取出される。以上説明したように、発光層 1 5から放出される光を、第 1電極 1 4、機能層 1 3、空気へと順次効率的に伝播させることで、光の取出し効率を向上させることができる。図 3は、本発明のさらに他の実施の形態の有機 E L素子 2 1を概略的に示す図である。

本実施の形態の有機 E L素子 2 1は、図 2に示す前述の実施の形態の有機 E L素子 1 1に低屈折率層 2 2をさらに加えたトップエミッション型の素子であり、前述の実施の形態の有機 E L素子 1 1とは低屈折率層 2 2のみが異なるので、重複する説明を省略して低屈折率層 2 2のみについて説明する。本実施の形態の低屈折率層 2 2は、水および酸素などを有機 E L素子 2 1から遮断する封止膜として機能し、例えば金属、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物または金属酸窒化物などから成る無機層、あるいは前記無機層と有機層とを組合せた層、あるいは無機一有機ハイブリッド層などが好適に用いられる。無機層としては、薄膜層であって空気中で安定なものが好ましく、具体的には、シリカ、アルミナ、チタニア、酸化インジウム、酸化錫、酸ィ匕チタン、酸化亜鈴、インジゥム錫酸化物、窒化アルミニウム、窒化ケィ素、炭化ケィ素、酸窒化ケィ素、及びそれらの組合せの薄膜層が挙げられる。より好ましくは、窒化アルミニウム、窒化ケィ素、酸窒化ケィ素からなる薄膜層であり、さらに好ましくは酸窒ィ匕ケィ素の薄膜層である。低屈折率層 2 2は、真空蒸着法、スパッタリング法、また金属薄膜を熱圧着するラミネート法などによって、第 2電極 1 6、正孔注入層 1 7、発光層 1 5、第 1電極 1 4および機能層 1 3を覆って形成される。

本実施の形態の低屈折率層 2 2の屈折率 n 3は、前述した式（2 ) を満たす。これによつて、図 1に示す有機 E L素子 1と同様に、発光層 1 5から放出される光を、第 1電極 1 4、機能層 1 3、低屈折率層 2 2、空気へと順次効率的に伝播させることで、光の取出し効率を向上させることができる。前述の各実施の形態の有機 E L素子 1、 1 1を用いることによって、有機 E L 素子を備える照明装置、または有機 E L素子を複数備える表示装置を実現することができる。前述の各実施の形態の有機 E L素子は、照明装置、面状光源、セグメント表示装置おょぴドットマトリックス表示装置の光源、並びに液晶表示装置のバックラィトとして用いることができ、特に照明装置に好適に用いることができる。本実施の形態の有機 E L素子を面状光源として用いる場合には、例えば面状の陽極と陰極とを積層方向の一方から見て重なり合うように配置すればよい。またセグメント表示装置の光源として所定のパターンで発光する有機 E L素子を構成するには、光を通す窓が所定のパターンで形成されたマスクを前記面状光源の表面に設置する方法、消光すべき部位の有機物層を極端に厚く形成して実質的に非発光とする方法、陽極および陰極のうちの少なくともいずれか一方の電極を所定のパターンで形成する方法がある。これらの方法で所定のパターンで発光する有機 E L素子を形成するとともに、いくつかの電極に対して選択的に電圧を印加できるように配線を施すことによって、数字や文字、簡単な記号などを表示可能なセグメントタイプ表示装置を実現することができる。ドットマトリックス表示装置の光源とするためには、陽極と陰極とをそれぞれストライプ状に形成して、積層方向の一方からみて互いに直交するように配置すればよ V、。部分力ラ一表示、マルチカラー表示が可能なドットマトリックス表示装置を実現するためには、発光色の異なる複数の種類の発光材料を塗り分ける方法、並びにカラーフィルタ一および蛍光変換フィルターなどを用いる方法を用いればよい。ドットマトリックス表示装置は、パッシブ駆動してもよく、 T F Tなどと組合せてアクティブ駆動してもよい。これらの表示装置は、コンピュータ、テレビ、携帯端末、携帯電話、カーナビゲーション、ビデオカメラのビューファインダーなどの表示装置として用いることができる。さらに、前記面状光源は、自発光薄型であり、液晶表示装置のバックライト、あるいは面状の照明装置として好適に用いることができる。また、フレキシブルな基板を用いれば、曲面状の光源や表示装置としても使用できる。実施例 1

ぐ基板の作製 >

5 cmX 5 cmガラス基板上に、ガラス基板（屈折率 1. 52) とほぼ同じ屈折率を有する透明なポジ型フォトレジスト材料（東京応化工業社製、商品名「τ

FR970」屈折率 1. 59) をスピンコーターにより膜厚 5 mで成膜し、ホットプレート上で 1 10°C1 10秒間加熱した。直径 8. 5 μηιの円形の可透光領域がランダムに配置されたフォトマスクを用いて、 50mj/cm²の I線を照射した。室温 0. 55 %の K O H水溶液で現像し（ 80秒）、ホットプレート上で 220°C1分間加熱し、リフローさせて、フォトレジスト膜の表面に高さが 0. 5〜4. 5 mの不規則な凹凸構造を形成した（低屈折率層の形成）。凹凸構造の上に、屈折率が 1. 8である高屈折率塗布膜形成液（ラサ工業社製、商品名「RASA T I」）をスピンコートし、ホットプレート上で 200°C 5分間加熱硬化した（機能層の形成）。このとき、機能層の最表面の中心線粗さ R aは、 2. 8 nmであった。次に、基板を 120°Cで加熱しながら、 5 cmX 2 cm の帯状に 300 nmの膜厚で I TO (屈折率 2. 0) を機能層の上にスパッタ成膜（DCスパッタ法、成膜圧力 0. 25 P a、パワー 0. 25 kW) した（透明電極の形成）。その後オーブン中で 200°C 40分間ァニール処理を行った。基板を 50°Cの強アルカリ性洗剤、冷水、 50°Cの温水をもちいて超音波洗浄し、 50°Cの温水から引き上げ、さらにオーブン中で乾燥した。その後 20分間 UV オゾン洗浄を行い、透明な第 1電極を得た。

<有機 EL素子作製 >

0. 45 μιη径のフィルターを用いてポリ（3， 4) エチレンジォキシチオフェン Zポリスチレンスルホン酸（スタルク社製、商品名： A I 4083) の懸濁液をろ過した液を、前記洗浄済基板上にスピンコートにより 65 nfnの厚みで塗布し、薄膜を形成した。大気雰囲気下においてホットプレート上で、 200°Cで 15分間熱処理し、正孔注入層を形成した。次いで、白色高分子有機 EL発光層材料としてサメイシヨン製 WP 1330をトルエンに溶解し、 0. 8質量％の高分子溶液を作製し、この高分子溶液を正孔注入層が形成された基板上にスビンコートして 80 nmの膜厚で製膜した。その後、窒素雰囲気下のホットプレート上で 130°C、 30分間熱処理し、発光層を形成した。発光層が形成された基板を真空蒸着機に導入し、 I TOのパターンに直交するように陰極として B a、 A 1 を順次それぞれ、 10 nm、 100 n mの厚みで 5 c m X 2 c mの帯状に蒸着し、第 2電極を形成した。第 2電極を形成する工程では、真空度が 1 X 10— ⁴ P a以下に到達した後に金属の蒸着を開始した。最後に、不活性ガス中で、第 1電極と第 2電極が直交する部分を中心にガラス板で覆い、さらに 4辺を光硬化樹月旨で覆った後に、 UV照射して光硬化樹脂を硬化させ、有機 EL素子を作製した。

(比較例 1 )

<基板の作製 >

5 cmX 5 cmガラス基板 (屈折率 1. 52) 上に、実施例 1と同様にして I TO薄膜を形成した。

く EL素子の作製 > ：:

I TO薄膜を形成した基板上に、実施例 1と同様にして有機 EL素子を作製した。

<有機 E L素子の発光特性の評価 >

実施例 1及び比較例 1で得られた有機 E L素子の発光特性を評価した。素子全体に 8 Vの電圧を印加した際の正面発光輝度を測定した。輝度計は BM— 8を用いた。比較例 1の有機 EL素子では、輝度が 4865 c d/m²に対して、実施例 1の有機 EL素子では 5578 c d/m²であった。このように本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子においては、機能層おょぴ低屈折率層を備えることで光取出し効率が向上することを確認した。実施例 2

<基板の作製 >

底屈折率層に相当する三和フロスト株式会社製 5 cmX 5 cm片面フロストガラス基板（屈折率 1. 52) のフロスト加工面上に、以下の（1) 〜（3) のェ程を順次一巡する処理を 8回繰り返すことにより、屈折率が 1. 98の機能層を形成した。（1) 屈折率が 1. 8の髙屈折率塗布膜形成用液（ラサ工業社製、商品名「RASA T I」）をスピンコートする工程。 (2) ホットプレート上で 150 °C 1分間加熱する工程。（ 3 ) ホットプレート上で 380 °C 1分間加熱硬化する工程。フロストガラス基板のフロスト加工面の凹凸構造は、 Rz = l. 9 98 M mであり、機能層の最表面の中心線粗さ R aは、 8. 8 n mであった。次に基板を 120°Cで加熱しながら、 5 cmX 2 cmの帯状に膜厚 300 nmの I TO (屈折率 2· 0) を機能層上にスパッタ成膜（DCスパッタ法、成膜圧力 0 . 25 P a、ノヮー 0. 25 kW) し、屈折率が 2. 0の透明電極を形成した。その後オーブン中で 200°C40分間ァニール処理を行い、透明な第 1電極付き基板を得た。

< P Lによる光取出し効率の評価 >

緑色高分子有機 EL発光層材料としてサメイシヨン製 GP 1300をトルエンに溶解し、 1. 2質量。 /。の高分子溶液を調整し、これを上記で得られた基板の I TO薄膜上にスピンコートにより塗布した。得られた塗布膜の膜厚は 100 nm であった。緑色高分子有機 EL発光層側から 365 nmの紫外線を照射し、基板裏面からの緑色発光 PL強度を測定した。 PL強度は 3020 (任意単位）であつた。なお、 PLとはフォトルミネッセンスの略であり、光（フオトン）によつて発光材料を励起し、発光材料特有の発光 (ルミネッセンス) を検出する。光取出し効率の評価は、 P L発光した光を E L発光したと仮定して評価することができる。ここでは、発光層に 365 nmの UV照射を行うことで、発光材料から発光し、基板全面に出射した光を積分球によつて検出した光の強度を測定した。比較例 2

<基板の作製 >

5 cmX 5 cmガラス基板（屈折率 1. 52) 上に、実施例 2と同様にして I TO薄膜を形成した。

上記で得られた基板の I T O上に、実施例 2と同様にして緑色高分子有機 E L 発光層材料を塗布した。緑色高分子有機 EL発光層側から 365 nmの紫外線を照射し、基板裏面からの緑色発光 PL強度を測定した。 PL強度は 2271 (任意単位）であった。

実施例 2で得られた P L強度は、比較例 2で得られた P L強度の 1. 33倍であった。実施例 2で得られた基板を用いて実施例 1と同様に有機 EL素子を作製すると、機能層および低屈折率層を備えることで素子の光取出し効率が向上する

産業上の利用可能性

本発明によれば、光取出し効率の高い有機エレクトロルミネッセンス素子を実現することができる。

Claims

請求の範囲

1. 機能層と、透明な第 1電極と、発光層と、第 2電極とがこの順に積層されて構成される有機エレクトロルミネッセンス素子であって、

前記第 1電極とは反対側の前記機能層の表面には、高さが 0. 5 μπ！〜 100 mの複数の凹凸部が形成され、

前記第 1電極の屈折率 n 1、前記機能層の屈折率 n 2が、次式（1) を満たす有機エレクトロノレミネッセンス素子。

0. 3≥n l-n 2≥0 - - · ¾ (1)

2. 前記第 1電極とは反対側の前記機能層の表面に接して設けられる低屈折率層をさらに含んで構成され、

前記第 1電極の屈折率 n 1、前記機能層の屈折率 n 2、および前記低屈折率層の屈折率 _n 3力次式（ 2 ) を満たす請求項 1記載の有機ェレクト口ルミネッセンス素子。 n l≥n 2>n 3 · · · (2)

3. 前記機能層の前記第 1電極側の表面の中心線平均粗さ R a力 10 n m以下である請求項 1または 2記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

4. 前記凹凸の配置される間隔が、 0. 5 μπι〜100 / mである請求項 1〜3 のレ、ずれか 1つに記載の有機ェレクト口ルミネッセンス素子。

5. 前記各凹凸部の表面形状が、それぞれ凹面または凸面である請求項 1〜4のいずれか 1つに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

6. 前記凹面または凸面が、半球面である請求項 5記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

7. 前記各凹凸部の表面形状が、それぞれ複数の平面で構成される請求項 1〜4 のいずれか 1つに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

8. 前記各凹凸部の形状が、互いに不規則である請求項 1〜4のいずれか 1つに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

9. 請求項 1〜8のいずれか 1つに記載の有機エレクト口ルミネッセンス素子を備える照明装置。

10. 請求項 1〜8のいずれか 1つに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を複数備える表示装置。

11. 低屈折率層と、機能層と、透明な第 1電極と、発光層と、第 2電極とがこの順に積層されて構成され、前記第 1電極の屈折率 n 1、前記機能層の屈折率 n 2、および前記低屈折率層の屈折率 n 3が、次式（3 ) を満たす有機エレクト口ルミネッセンス素子の製造方法であって、

0 . 3≥n 1— n 2≥0 、

n il、^ n。2、> i 3 ( 3 )

表面に高さが 0 . 5 μ π！〜 1 0 0 μ ηιの複数の凹凸部を形成して低屈折率層を形成する工程と、

第 1電極を形成する工程と、発光層を形成する工程と、

第 2電極を形成する工程とを含む有機エレクトロノレミネッセンス素子の製造方法。

12, 前記低屈折率層を形成する工程では、インプリント法によって複数の凹凸部を形成する請求項 1 1記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。

13. 前記低屈折率層を形成する工程では、フォトリソグラフィ一法によって、前記低屈折板の表面部を選択的に除去して複数の凹凸部を形成する請求項 1 1記載の有機エレクト口ルミネッセンス素子の製造方法。

14. 前記低屈折率層を形成する工程では、ドライエッチングによって前記低屈折板の表面部を選択的に除去して凹凸部を形成する請求項 1 1記載の有機エレクトロノレミネッセンス素子の製造方法。