WO2012160924A1 - 有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents

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WO2012160924A1
WO2012160924A1 PCT/JP2012/060886 JP2012060886W WO2012160924A1 WO 2012160924 A1 WO2012160924 A1 WO 2012160924A1 JP 2012060886 W JP2012060886 W JP 2012060886W WO 2012160924 A1 WO2012160924 A1 WO 2012160924A1
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electrode
layer
substrate
light emitting
carrier
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PCT/JP2012/060886
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French (fr)
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将啓 中村
正人 山名
矢口　充雄
山木　健之
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パナソニック株式会社
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    • H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H—ELECTRICITY
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    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/805—Electrodes
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    • H10K50/805—Electrodes
    • H10K50/82—Cathodes
    • H10K50/822—Cathodes characterised by their shape

Definitions

  • the present invention relates to an organic electroluminescence element.
  • an organic electroluminescence element having a configuration shown in FIG. 6 has been proposed (Japanese Patent Publication No. 2006-331694).
  • this organic electroluminescence element one electrode (cathode) 101 is laminated on the surface of the substrate 104, a light emitting layer 103 is laminated on the surface of the electrode 101 via an electron injection / transport layer 105, and on the light emitting layer 103.
  • the other electrode (anode) 102 is laminated via the hole injection / transport layer 106.
  • the organic electroluminescence element includes a sealing member 107 on the surface side of the substrate 104. Therefore, in this organic electroluminescence element, light emitted from the light emitting layer 103 is radiated through the electrode 102 formed as a light transmissive electrode and the sealing member 107 formed of a transparent body.
  • Examples of the material of the reflective electrode 101 include Al, Zr, Ti, Y, Sc, Ag, and In.
  • Examples of the material of the electrode 102 which is a light transmissive electrode include indium-tin oxide (ITO) and indium-zinc oxide (IZO).
  • the organic electroluminescence element In order to light the organic electroluminescence element with high brightness, it is necessary to pass a larger current.
  • the organic electroluminescence element generally has a higher sheet resistance of an anode made of an ITO film than that of a cathode made of a metal film, an alloy film, a metal compound film, etc., the potential gradient at the anode is high. As a result, the in-plane variation in luminance increases.
  • an electroluminescence lamp that solves the problems of the conventional structure including an electrode made of an ITO film formed by sputtering
  • an electroluminescence lamp constructed without using an electrode made of an ITO film Has been proposed (Japanese Patent Publication No. 2002-502540).
  • This document includes, for example, a first conductive layer 220, an electroluminescent material 230, a second conductive layer 240, and a substrate 245 as shown in FIG. 7, and the first conductive layer 220 has a rectangular opening.
  • An electroluminescent lamp 210 comprising a rectangular grid electrode having 250 has been proposed.
  • first conductive layer 220 and the second conductive layer 240 are preferably formed of conductive ink such as silver ink or carbon ink.
  • first conductive layer 220, the electroluminescent material 230, and the second conductive layer 240 are formed by a screen printing method, an offset printing method, or the like.
  • the carrier injection property from the first conductive layer 220 to the electroluminescent material 230 is improved. Decreases, and the external quantum efficiency decreases.
  • an object of the present invention is to provide an organic electroluminescence device capable of reducing luminance unevenness and improving carrier injectability.
  • the organic electroluminescence device of the present invention includes a substrate, a first electrode provided on one surface side of the substrate, a second electrode facing the first electrode on the one surface side of the substrate, and the first electrode
  • An organic electroluminescent element comprising a functional layer including a light emitting layer between an electrode and the second electrode, wherein the resistivity of each of the first electrode and the second electrode is a resistance of a transparent conductive oxide
  • the second electrode has an opening for extracting light from the functional layer, and the opening has a carrier injection layer in contact with the second electrode and the functional layer, and A conductive layer having a light transmission property in contact with the second electrode and the carrier injection layer is provided, and the functional layer is an outermost layer in which both the second electrode and the carrier injection layer are in contact with each other.
  • the carrier block layer is an electron that suppresses leakage of electrons injected from the first electrode from the light emitting layer. It is preferable to constitute a blocking layer.
  • the carrier block layer suppresses leakage of holes injected from the first electrode from the light emitting layer. It is preferable to constitute a hole blocking layer.
  • the conductive layer covers the second electrode.
  • the height of the conductive layer in the opening is lower than the height of the second electrode.
  • the organic electroluminescence element includes a substrate 10, a first electrode 20 provided on one surface side of the substrate 10, a second electrode 40 facing the first electrode 20 on the one surface side of the substrate 10, and a first electrode. 20 and the second electrode 40 and a functional layer 30 including a light emitting layer 32.
  • the organic electroluminescence element has a first terminal portion (not shown) electrically connected to the first electrode 20 via a first lead wiring (not shown), and a second lead to the second electrode 40. And a second terminal portion 47 electrically connected via the wiring 46.
  • the first lead wiring, the first terminal portion, the second lead wiring 46 and the second terminal portion 47 are provided on the one surface side of the substrate 10.
  • an insulating film 60 that electrically insulates the second lead wiring 46 from the functional layer 30, the first electrode 20, and the first lead wiring is provided on the one surface side of the substrate 10. .
  • the insulating film 60 is formed across the one surface of the substrate 10, the side surface of the first electrode 20, the side surface of the functional layer 30, and the outer peripheral portion of the surface of the functional layer 30 on the second electrode 40 side.
  • the resistivity of each of the first electrode 20 and the second electrode 40 is lower than the resistivity of transparent conductive oxide (TCO).
  • TCO transparent conductive oxide
  • the transparent conductive oxide include ITO, AZO, GZO, and IZO.
  • the second electrode 40 has an opening 41 for extracting light from the functional layer 30 (see FIGS. 2 to 8).
  • the organic electroluminescence element has a carrier injection layer 34 (hereinafter referred to as a second carrier injection layer 34, which is distinguished from the first carrier injection layer 31 described later) in the opening 41 of the second electrode 40, and conductivity.
  • the layer 50 is provided by being laminated.
  • the second carrier injection layer 34 is in contact with the second electrode 40 and the functional layer 30. Although the entire surface of the second carrier injection layer 34 may be flat, the second carrier injection layer 34 is formed on the side surface of the second electrode 40 at a location where the second carrier injection layer 34 and the second electrode 40 are in contact with each other. It may be inclined so that it is formed and rises.
  • the conductive layer 50 is in contact with the second electrode 40 and the second carrier injection layer 34 and has light transmittance. Thereby, the organic electroluminescence element can extract light from the second electrode 40 side.
  • the organic electroluminescence element of the present embodiment can be used as a top emission type organic electroluminescence element.
  • the organic electroluminescence element has a cover substrate 70 that is disposed opposite to the one surface side of the substrate 10 and has translucency, and a frame shape (this embodiment) interposed between the peripheral portion of the substrate 10 and the peripheral portion of the cover substrate 70.
  • a frame portion 80 having a rectangular frame shape.
  • the organic electroluminescence element includes the element portion 1 including the first electrode 20, the functional layer 30, the second electrode 40, the conductive layer 50, and the like in a space surrounded by the substrate 10, the cover substrate 70, and the frame portion 80.
  • a sealing portion 90 made of a light-transmitting material (for example, a light-transmitting resin) to be sealed.
  • the substrate 10 has a rectangular shape in plan view.
  • the planar view shape of the substrate 10 is not limited to a rectangular shape, and may be, for example, a polygonal shape or a circular shape other than the rectangular shape.
  • the glass substrate is used as the substrate 10, but is not limited thereto, and for example, a plastic plate or a metal plate may be used.
  • a material for the glass substrate for example, soda lime glass, non-alkali glass, or the like can be employed.
  • a material of the plastic plate for example, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyethersulfone, polycarbonate, or the like can be employed.
  • a material of the metal plate for example, aluminum, copper, stainless steel, or the like can be employed.
  • the substrate 10 may be rigid or flexible.
  • the unevenness on the one surface of the substrate 10 may cause a leakage current of the organic electroluminescence element (may cause deterioration of the organic electroluminescence element). .
  • the arithmetic average roughness Ra specified in JIS B 0601-2001 is preferably 10 nm or less, and preferably several nm or less. More preferable.
  • a plastic plate is used as the substrate 10, it is possible to obtain at low cost an arithmetic average roughness Ra of one surface or less of the above-mentioned surface without particularly high precision polishing. It is.
  • the glass substrate is used as the cover substrate 70, but is not limited thereto, and for example, a plastic plate or the like may be used.
  • a material for the glass substrate for example, soda lime glass, non-alkali glass, or the like can be employed.
  • a material for the plastic plate for example, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyethersulfone, polycarbonate, or the like can be employed.
  • a flat substrate is used as the cover substrate 70, but is not limited to this, and a substrate in which a storage recess for storing the above-described element unit 1 is formed on the surface facing the substrate 10 is used.
  • the peripheral portion of the storage recess on the facing surface may be joined to the substrate 10 side over the entire circumference. In this case, there is an advantage that it is not necessary to use the frame part 80 which is a separate member.
  • a light extraction structure (not shown) that suppresses reflection of the light emitted from the light emitting layer 32 on the outer surface is provided on the outer surface side (the surface opposite to the substrate 10 side) of the cover substrate 70. It is preferable.
  • Examples of such a light extraction structure part include an uneven structure part having a two-dimensional periodic structure. The period of such a two-dimensional periodic structure is such that when the wavelength of light emitted from the light emitting layer 32 is in the range of 300 nm to 800 nm, for example, the wavelength in the medium is ⁇ (the wavelength in vacuum is divided by the refractive index of the medium). Value), it is desirable to set appropriately within the range of 1/4 to 10 times the wavelength ⁇ .
  • Such an uneven structure portion is formed in advance on the outer surface side of the cover substrate 70 by, for example, an imprint method such as a thermal imprint method (thermal nanoimprint method) or an optical imprint method (photo nanoimprint method). It is possible. Further, depending on the material of the cover substrate 70, the cover substrate 70 may be formed by injection molding, and the uneven structure portion may be directly formed on the cover substrate 70 by using an appropriate mold at the time of injection molding. Further, the concavo-convex structure portion can also be configured by a member different from the cover substrate 70, for example, a prism sheet (for example, a light diffusion film such as Lightup (registered trademark) GM3 manufactured by Kimoto Co., Ltd.). Can be configured.
  • an imprint method such as a thermal imprint method (thermal nanoimprint method) or an optical imprint method (photo nanoimprint method). It is possible.
  • the cover substrate 70 may be formed by injection molding, and the uneven structure portion may be directly formed on the cover substrate 70 by using an appropriate mold at the
  • the organic electroluminescence element of this embodiment by providing the above-described light extraction structure portion, it is possible to reduce the reflection loss of the light emitted from the light emitting layer 32 and reaching the outer surface side of the cover substrate 70, and to improve the light extraction efficiency. Can be achieved.
  • the first bonding material is not limited thereto, and for example, an acrylic resin may be used.
  • the epoxy resin or acrylic resin used as the first bonding material may be, for example, an ultraviolet curable type or a thermosetting type.
  • you may use what made the epoxy resin contain a filler (for example, a silica, an alumina, etc.) as a 1st joining material.
  • the frame portion 80 is airtightly bonded to the one surface side of the substrate 10 over the entire periphery of the surface of the frame portion 80 facing the substrate 10 side.
  • the frame portion 80 is airtightly bonded to the cover substrate 70 over the entire circumference of the surface of the frame portion 80 facing the cover substrate 70.
  • polyimide resin As a material of the insulating film 60, for example, polyimide resin, novolac resin, epoxy resin, or the like can be used.
  • the translucent material that is a material of the sealing portion 90 for example, a translucent resin such as an epoxy resin or a silicone resin can be used, but a material having a small refractive index difference from the functional layer 30 is more preferable.
  • the light transmissive material may be a light transmissive resin mixed with a light diffusing material made of glass or the like.
  • an organic / inorganic hybrid material in which an organic component and an inorganic component are mixed and bonded at the nm level or molecular level may be used.
  • the first electrode 20 constitutes a cathode and the second electrode 40 constitutes an anode.
  • the functional layer 30 includes a first carrier injection layer 31 and a light emitting layer 32 in order from the first electrode 20 side. Furthermore, the functional layer 30 includes an interlayer 33 (a carrier (electron) blocking layer 33 described later) as an outermost layer where both the second electrode 40 and the second carrier injection layer 34 are in contact.
  • the first carrier injected from the first electrode 20 to the functional layer 30 is an electron
  • the second carrier injected from the second electrode 40 and the second carrier injection layer 34 to the functional layer 30 is a hole.
  • the first carrier injection layer 31 is an electron injection layer
  • the second carrier injection layer 34 provided in the opening 41 is a hole injection layer.
  • a hole injection layer as the first carrier injection layer 31 and a second carrier injection provided in the opening 41 are used.
  • An electron injection layer may be employed as the layer 34, and a hole blocking layer 33 described later may be provided as the outermost layer of the functional layer 30 instead of the electron blocking layer 33.
  • the structure of the functional layer 30 described above is not limited to the example of FIG. 1.
  • an electron transport layer is provided as a first carrier transport layer between the first carrier injection layer 31 and the light emitting layer 32, or the opening 41 is provided.
  • a structure in which a hole transport layer is provided as a second carrier transport layer between the provided second carrier injection layer 34 and the interlayer 33 may be used.
  • the functional layer 30 only needs to include at least the light emitting layer 32 and the interlayer 33 (that is, the functional layer 30 may be only the light emitting layer 32 and the interlayer 33).
  • the first carrier injection layer 31, the first carrier transport layer, the second carrier transport layer, and the like may be provided as appropriate.
  • the light emitting layer 32 may have a single layer structure or a multilayer structure.
  • the light emitting layer 32 may be doped with three kinds of dopant dyes of red, green, and blue, or the blue hole transporting light emitting layer and the green electron transport.
  • a laminated structure of a light emitting layer and a red electron transporting light emitting layer may be adopted, or a laminated structure of a blue electron transporting light emitting layer, a green electron transporting light emitting layer and a red electron transporting light emitting layer may be adopted. Also good.
  • Examples of the material of the light emitting layer 32 include polyparaphenylene vinylene derivatives, polythiophene derivatives, polyparaphenylene derivatives, polysilane derivatives, polyacetylene derivatives, and the like, polyfluorene derivatives, polyvinylcarbazole derivatives, dye bodies, and metal complex light emitting materials.
  • the light emitting layer 32 is preferably formed by a wet process such as a coating method (for example, spin coating method, spray coating method, die coating method, gravure printing method, screen printing method, etc.).
  • a coating method for example, spin coating method, spray coating method, die coating method, gravure printing method, screen printing method, etc.
  • the method for forming the light emitting layer 32 is not limited to the coating method, and the light emitting layer 32 may be formed by a dry process such as a vacuum deposition method or a transfer method.
  • the material for the electron injection layer examples include metal fluorides such as lithium fluoride and magnesium fluoride, metal halides such as sodium chloride and magnesium chloride, titanium, zinc, magnesium, calcium, An oxide such as barium or strontium can be used.
  • the electron injection layer can be formed by a vacuum deposition method.
  • an organic semiconductor material mixed with a dopant (such as an alkali metal) that promotes electron injection can be used.
  • the electron injection layer can be formed by a coating method.
  • the material for the electron transport layer can be selected from the group of compounds having electron transport properties.
  • this type of compound include metal complexes known as electron transport materials such as Alq 3 and compounds having a heterocycle such as phenanthroline derivatives, pyridine derivatives, tetrazine derivatives, oxadiazole derivatives, etc. Instead, any generally known electron transport material can be used.
  • a low molecular material or a polymer material having a low LUMO (Lowest Unoccupied Molecular Molecular) level can be used.
  • examples thereof include polymers containing aromatic amines such as polyvinyl carbazole (PVCz), polyarylene derivatives such as polypyridine and polyaniline, and polyarylene derivatives having aromatic amines in the main chain, but are not limited thereto.
  • Examples of the material for the hole transport layer include 4,4′-bis [N- (naphthyl) -N-phenyl-amino] biphenyl ( ⁇ -NPD) and N, N′-bis (3-methylphenyl).
  • TPD -(1,1'-biphenyl) -4,4'-diamine
  • 2-TNATA 4,4 ', 4 "-tris (N- (3-methylphenyl) N-phenylamino) triphenylamine (MTDATA), 4,4′-N, N′-dicarbazole biphenyl (CBP), spiro-NPD, spiro-TPD, spiro-TAD, TNB, and the like can be used.
  • Examples of the material for the hole injection layer include organic materials including thiophene, triphenylmethane, hydrazoline, amiramine, hydrazone, stilbene, triphenylamine, and the like.
  • organic materials including thiophene, triphenylmethane, hydrazoline, amiramine, hydrazone, stilbene, triphenylamine, and the like.
  • PET polystyrene sulfonate
  • aromatic amine derivatives such as TPD, etc.
  • Such a hole injection layer can be formed by a wet process such as a coating method (spin coating method, spray coating method, die coating method, gravure printing method, etc.).
  • the interlayer 33 has a carrier blocking function (here, an electronic blocking function) as a first carrier barrier (here, an electronic barrier). That is, the carrier blocking function is that carriers injected from the first electrode 20 (herein, electrons, hereinafter referred to as first carriers and distinguished from second carriers to be described later) pass through the light emitting layer 32 and pass through the first. This is a function of suppressing leakage to the two-electrode 40 side. Furthermore, the interlayer 33 has a function of transporting second carriers (here, holes) injected from the second electrode 40 to the light emitting layer 32, a function of suppressing quenching of the excited state of the light emitting layer 32, and the like. Preferably it is.
  • second carriers here, holes
  • the interlayer 33 constitutes the carrier blocking layer 33 that suppresses leakage of the first carrier injected from the first electrode 20 from the light emitting layer 32, it is possible to reduce luminance unevenness. It becomes.
  • the interlayer 33 constitutes an electron blocking layer that suppresses leakage of electrons injected from the first electrode 20 from the light emitting layer 32. become.
  • the interlayer 33 suppresses the leakage of holes injected from the first electrode 20 that is the anode from the light emitting layer 32. Will constitute a layer.
  • interlayer 33 In the organic electroluminescence element, by providing the interlayer 33, it becomes possible to improve the luminous efficiency and extend the life.
  • the material of the interlayer 33 for example, polyarylamine or a derivative thereof, polyfluorene or a derivative thereof, polyvinylcarbazole or a derivative thereof, a triphenyldiamine derivative, or the like can be used.
  • Such an interlayer 33 can be formed by a wet process such as a coating method (spin coating method, spray coating method, die coating method, gravure printing method, etc.).
  • the cathode is an electrode for injecting electrons (first carriers) that are first charges into the functional layer 30.
  • first electrode 20 is a cathode
  • the electrode material for the cathode examples include aluminum, silver, magnesium, gold, copper, chromium, molybdenum, palladium, tin, and alloys of these with other metals, such as magnesium-silver mixture, magnesium-indium mixture, aluminum -Lithium alloys can be mentioned as examples.
  • it consists of a metal, a metal oxide, etc., and a mixture of these and other metals, for example, an ultra-thin film made of aluminum oxide (here, a thin film of 1 nm or less capable of flowing electrons by tunnel injection) and aluminum.
  • a laminated film with a thin film can also be used.
  • the cathode material is preferably a metal having a high reflectance with respect to light emitted from the light emitting layer 32 and a low resistivity, and preferably aluminum or silver.
  • the material of the first electrode 20 is a work function It is preferable to use a large metal, and it is preferable to use a metal having a work function of 4 eV or more and 6 eV or less so that the difference from the HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital) level does not become too large.
  • the second electrode 40 is made of an electrode containing metal powder and an organic binder.
  • this type of metal for example, silver, gold, copper or the like can be employed.
  • the organic electroluminescence element can reduce the resistivity and sheet resistance of the second electrode 40 as compared with the case where the second electrode 40 is a thin film formed of a conductive transparent oxide. It is possible to reduce luminance unevenness by reducing the resistance of the two electrodes 40.
  • the conductive material of the second electrode 40 an alloy, carbon black, or the like can be used instead of a metal.
  • the second electrode 40 can be formed, for example, by printing a paste (printing ink) in which an organic binder and an organic solvent are mixed with metal powder by, for example, a screen printing method or a gravure printing method.
  • the organic binder include acrylic resin, polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polymethyl methacrylate, polystyrene, polyether sulfone, polyarylate, polycarbonate resin, polyurethane, polyacrylonitrile, polyvinyl acetal, polyamide, polyimide, and diacryl phthalate resin.
  • Cellulose resins Polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl acetate, other thermoplastic resins, and copolymers of two or more monomers constituting these resins, but are not limited thereto. It is not something.
  • the thickness of the first electrode 20 is 80 nm to 200 nm
  • the thickness of the first carrier injection layer 31 is 5 nm to 50 nm
  • the thickness of the light emitting layer 32 is 60 nm to 100 nm
  • the film thickness of the layer 33 is set to 15 nm
  • the film thickness of the second carrier injection layer 34 is set to 10 nm to 100 nm, but these numerical values are merely examples and are not particularly limited.
  • the second electrode 40 is formed in a lattice shape (mesh shape) and has a plurality (36 in the example shown in FIG. 2) of opening portions 41.
  • each opening 41 has a square shape.
  • the second electrode 40 shown in FIG. 2 is formed in a square lattice shape.
  • the second electrode 40 has, for example, a line width L1 (see FIG. 3) of 1 ⁇ m to 100 ⁇ m and a height H1 (see FIG. 3) regarding the dimensions of the square-lattice electrode pattern 40a constituting the second electrode 40. 50 nm to 100 ⁇ m and the pitch P 1 (see FIG. 3) may be set to 100 ⁇ m to 2000 ⁇ m. However, the numerical ranges of the line width L1, the height H1, and the pitch P1 of the electrode pattern 40a of the second electrode 40 are not particularly limited, and may be set as appropriate based on the planar size of the element portion 1.
  • the line width L1 of the electrode pattern 40a of the second electrode 40 is preferably narrow from the viewpoint of the utilization efficiency of the light emitted from the light emitting layer 32, and luminance unevenness is reduced by reducing the resistance of the second electrode 40. Therefore, it is preferable that the width is appropriately set based on the planar size of the organic electroluminescence element.
  • the height H1 of the second electrode 40 from the viewpoint of lowering the resistance of the second electrode 40, the use efficiency of the material of the second electrode 40 when the second electrode 40 is formed by a coating method such as a screen printing method. From the viewpoint of (material use efficiency), the viewpoint of the emission angle of light emitted from the functional layer 30, and the like, 100 nm or more and 10 ⁇ m or less are more preferable.
  • each opening 41 in the second electrode 40 has an opening shape in which the opening area gradually increases as the distance from the functional layer 30 increases, as shown in FIGS. is there. That is, the cross section of the thin line portion 44 in the electrode pattern 40a of the second electrode 40 is formed in a substantially trapezoidal shape as shown in FIG. 1 and FIG. It is formed so that the area gradually increases.
  • the organic electroluminescence element can increase the spread angle of the light emitted from the functional layer 30, and can further reduce the luminance unevenness.
  • the organic electroluminescence element can reduce reflection loss and absorption loss at the second electrode 40, and can further improve the external quantum efficiency.
  • each opening 41 is not limited to a square shape, and may be, for example, a rectangular shape, a regular triangle shape, or a regular hexagonal shape.
  • the second electrode 40 has a triangular lattice shape when each of the openings 41 has a regular triangular shape, and has a hexagonal lattice shape when each of the openings 41 has a regular hexagonal shape. .
  • the second electrode 40 is not limited to a lattice shape, and may be, for example, a comb shape or may be configured by two comb-shaped electrode patterns.
  • the number of the openings 41 is not particularly limited, and the number of the second electrodes 40 is not limited to a plurality, and may be one. For example, when the second electrode 40 has a comb shape or is formed of two comb-shaped electrode patterns, the number of openings 41 can be one.
  • the second electrode 40 may have a planar shape as shown in FIG. 4, for example. That is, the second electrode 40 has a constant line width of the linear thin line portion 44 in the electrode pattern 40a in a plan view, and the distance between the adjacent thin line portions 44, 44 extends from both ends to the center in the vertical direction and the horizontal direction. You may set so that it may become narrow gradually gradually. That is, the second electrode 40 may be formed so that the opening area of the opening 41 becomes smaller as the distance from the peripheral portion to the center of the second electrode 40 approaches. In the organic electroluminescence element, the second electrode 40 has a planar shape as shown in FIG. 4, so that the second terminal portion 47 in the second electrode 40 is compared with the planar shape as shown in FIG. 2.
  • the planar shape of the second electrode 40 is changed to the shape as shown in FIG. Since it is possible to suppress current concentration in the peripheral portion where the distance from the first terminal portion and the second terminal portion 47 is short, it is possible to extend the life.
  • the second electrode 40 may have a planar shape as shown in FIG. 5, for example.
  • the second electrode 40 is formed so that a plurality of rectangular openings 41 are arranged in two rows in the vertical direction while the longitudinal direction thereof is directed in the horizontal direction in plan view.
  • the second electrode 40 has a planar shape as shown in FIG.
  • the second terminal portion 47 (see FIG. 1) of the second electrode 40 is compared with the planar shape as shown in FIG. 2. It is possible to improve the light emission efficiency in the central part far from the peripheral part, and it is possible to improve the external quantum efficiency.
  • the second electrode 40 has a planar shape as shown in FIG. 5, the height of the first thin wire portion 42 and the second thin wire portion 43 (that is, the conductive polymer layer 39 of the relatively wide line width). By making the protrusion amount from the surface higher than the height of the third thin wire portion 44, it is possible to further reduce the resistance of each of the first thin wire portion 42 and the second thin wire portion 43.
  • the conductive layer 50 is preferably composed of either a transparent conductive film including a conductive nanostructure and a transparent medium, or a metal thin film having a thickness capable of transmitting light from the functional layer 30.
  • the conductive layer 50 functions as a second carrier injection path from the second electrode 40 to the functional layer 30 together with the second carrier injection layer 34.
  • the second carrier is a hole when the second electrode 40 is an anode, and an electron when the second electrode 40 is a cathode.
  • the opening 41 is buried by a part of the electrically insulating sealing portion 90 instead of the conductive layer 50 and the second carrier injection layer 34.
  • the injection of the second carrier from the second electrode 40 to the functional layer 30 is performed only through the interface between the second electrode 40 and the functional layer 30 (interlayer 33). Is done.
  • the conductive layer 50 and the second carrier injection layer 34 are provided, the injection of the second carrier from the second electrode 40 to the functional layer 30 is performed by the second electrode 40 and the functional layer 30 (interlayer).
  • the second carriers (holes or electrons) are efficiently directed from the peripheral part of each opening 41 toward the central part, injected into the light emitting layer 32 through the interlayer 33, and immediately below the second electrode 40.
  • the lower the resistivity of the conductive layer 50 and the second carrier injection layer 34 the better the lateral conductivity from the second electrode 40, and the reduction of in-plane variation of the current flowing through the light emitting layer 32.
  • uneven brightness can be reduced.
  • conductive nanostructure conductive nanoparticles, conductive nanowires, or the like can be used.
  • the particle diameter of the conductive nanoparticles is preferably 1 nm to 100 nm.
  • the diameter of the conductive nanowire is preferably 1 nm to 100 nm.
  • the material for the conductive nanostructure for example, silver, gold, ITO, IZO and the like can be employed.
  • the binder that is a transparent medium include acrylic resin, polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polymethyl methacrylate, polystyrene, polyethersulfone, polyarylate, polycarbonate resin, polyurethane, polyacrylonitrile, polyvinyl acetal, polyamide, polyimide, diethylene.
  • a conductive polymer such as polythiophene, polyaniline, polypyrrole, polyphenylene, polyphenylene vinylene, polyacetylene, polycarbazole as the binder. These may be used alone or in combination.
  • the conductive layer 50 can further improve conductivity by adopting a conductive polymer as a binder.
  • a binder in order to improve electroconductivity, you may employ
  • the conductive layer 50 is formed of a metal thin film as described above, for example, silver or gold can be employed as the material of the metal thin film.
  • the thickness of this type of metal thin film may be 30 nm or less, but is preferably 20 nm or less and more preferably 10 nm or less from the viewpoint of light transmittance. However, if the thickness is too thin, the effect of improving the injection property of the second carrier to the functional layer 30 along the path from the second electrode 40 through the conductive layer 50 is reduced.
  • the resistivity of each of the first electrode 20 and the second electrode 40 is lower than the resistivity of the transparent conductive oxide.
  • the second electrode 40 has an opening 41 for extracting light from the functional layer 30, and the opening 41 has a second carrier injection layer 34 in contact with the second electrode 40 and the functional layer 30, A conductive layer 50 that is in contact with the two electrodes 40 and the second carrier injection layer 34 and has light transmittance is provided. Therefore, it is possible to reduce luminance unevenness and improve carrier (second carrier) injectability.
  • the conductive layer 50 covers the second electrode 40. Thereby, in an organic electroluminescent element, it becomes possible to improve the injectability of the carrier from the 2nd electrode 40 to the functional layer 30 more.
  • the height of the conductive layer 50 in the opening 41 of the second electrode 40 is preferably lower than the height H1 of the second electrode 40.
  • the organic electroluminescence element of the present embodiment can be suitably used, for example, as an organic electroluminescence element for illumination, but is not limited to illumination and can be used for other purposes.

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Abstract

　有機エレクトロルミネッセンス素子は、基板と、基板に設けられた第１電極と、第１電極に対向した第２電極と、第１電極と第２電極との間にあり発光層を含む機能層とを備える。第１電極及び第２電極の抵抗率が透明導電性酸化物よりも低い。第２電極は光の取り出し用の開口部を有する。開口部には、第２電極と機能層とに接するキャリア注入層と、第２電極とキャリア注入層とに接し、かつ光透過性を有する導電性層とが設けられる。機能層は、第２電極とキャリア注入層との両方が接する最表層として、第１電極から注入されたキャリアの発光層からの漏れを抑制するキャリアブロッキング層を含む。

Description

有機エレクトロルミネッセンス素子
　本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子に関するものである。
　従来から、図６に示す構成の有機エレクトロルミネッセンス素子が提案されている（日本国特許公開２００６－３３１６９４号公報）。この有機エレクトロルミネッセンス素子は、一方の電極（陰極）１０１が基板１０４の表面に積層され、電極１０１の表面上に電子注入・輸送層１０５を介して発光層１０３が積層され、発光層１０３上に、ホール注入・輸送層１０６を介して他方の電極（陽極）１０２が積層されている。また、この有機エレクトロルミネッセンス素子は、基板１０４の上記表面側に封止部材１０７を備えている。したがって、この有機エレクトロルミネッセンス素子では、発光層１０３で発光した光が、光透過性電極として形成される電極１０２、透明体で形成される封止部材１０７を通して放射されるようになっている。
　反射性の電極１０１の材料としては、例えば、Ａｌ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｙ、Ｓｃ、Ａｇ、Ｉｎなどが挙げられている。また、光透過性電極である電極１０２の材料としては、例えば、インジウム－錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム－亜鉛酸化物（ＩＺＯ）などが挙げられている。
　ところで、有機エレクトロルミネッセンス素子を高輝度で点灯させるためには、より大きな電流を流す必要がある。しかしながら、有機エレクトロルミネッセンス素子は、一般的に、ＩＴＯ膜からなる陽極のシート抵抗が、金属膜、合金膜、金属化合物膜などからなる陰極のシート抵抗に比べて高いため、陽極での電位勾配が大きくなって、輝度の面内ばらつきが大きくなってしまう。
　また、従来から、スパッタ法により形成されるＩＴＯ膜からなる電極を備えた構成の問題点を解決するエレクトロルミネセンス・ランプとして、ＩＴＯ膜からなる電極を用いずに構成されたエレクトロルミネセンス・ランプが提案されている（日本国特許公表２００２－５０２５４０号公報）。この文献には、例えば、図７に示すように、第１の導電層２２０、エレクトロルミネセンス物質２３０、第２の導電層２４０及び基板２４５を備え、第１の導電層２２０が、矩形の開口２５０を有する矩形格子電極により構成されてなるエレクトロルミネセンス・ランプ２１０が提案されている。
　ここで、この文献には、第１の導電層２２０及び第２の導電層２４０を、銀インク、炭素インクなどの導電性インクで形成することが好ましい旨が記載されている。また、この文献には、第１の導電層２２０、エレクトロルミネセンス物質２３０、第２の導電層２４０を、スクリーン印刷法やオフセット印刷法などにより形成することが記載されている。
　なお、この文献には、均一な明るさのエレクトロルミネセンス・ランプ２１０が必要な場合は、ランプ表面にわたって開口２５０の密度を略一定とすることが記載されている。
　ところで、図７に示した構成のエレクトロルミネセンス・ランプ２１０では、第１の導電層２２０が開口２５０を有しているので、第１の導電層２２０からエレクトロルミネセンス物質２３０へのキャリア注入性が低下してしまい、外部量子効率が低下してしまう。
　そこで、本発明の目的は、輝度むらの低減を図ることが可能で、かつキャリアの注入性を向上させることが可能な有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することにある。
　本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、基板と、前記基板の一表面側に設けられた第１電極と、前記基板の前記一表面側で前記第１電極に対向した第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間にあり発光層を含む機能層とを備えた有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記第１電極及び前記第２電極それぞれの抵抗率が透明導電性酸化物の抵抗率よりも低く、前記第２電極が、前記機能層からの光の取り出し用の開口部を有し、前記開口部には、前記第２電極と前記機能層とに接するキャリア注入層と、前記第２電極と前記キャリア注入層とに接し、かつ光透過性を有する導電性層とが積層されて設けられ、前記機能層が、前記第２電極と前記キャリア注入層との両方が接する最表層として、前記第１電極から注入されたキャリアの前記発光層からの漏れを抑制するキャリアブロッキング層を含んでいる。
　この構成においては、輝度むらの低減を図ることが可能で、かつキャリアの注入性を向上させることが可能となる。
　この有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記第１電極が陰極で、前記第２電極が陽極のとき、前記キャリアブロック層は、前記第１電極から注入された電子の前記発光層からの漏れを抑制する電子ブロッキング層を構成することが好ましい。
　この有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記第１電極が陽極で、前記第２電極が陰極のとき、前記キャリアブロック層は、前記第１電極から注入された正孔の前記発光層からの漏れを抑制するホールブロッキング層を構成することが好ましい。
　この有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記導電性層が、前記第２電極を覆っていることが好ましい。
　この有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記開口部における前記導電性層の高さが、前記第２電極の高さよりも低いことが好ましい。
　本発明の好ましい実施形態をさらに詳細に記述する。本発明の他の特徴および利点は、以下の詳細な記述および添付図面に関連して一層良く理解されるものである。
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の概略断面図である。 本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子における第２電極の概略平面図である。 本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の要部概略断面図である。 本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子における第２電極の他の構成例の概略平面図である。 本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子における第２電極の別の構成例の概略平面図である。 従来例の有機エレクトロルミネッセンス素子の概略断面図である。 従来例のエレクトロルミネセンス・ランプの透視上面及び断面図である。
　以下、本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス素子について図１～図３に基づいて説明する。
　有機エレクトロルミネッセンス素子は、基板１０と、基板１０の一表面側に設けられた第１電極２０と、基板１０の上記一表面側で第１電極２０に対向した第２電極４０と、第１電極２０と第２電極４０との間にあり発光層３２を含む機能層３０とを備えている。
　また、有機エレクトロルミネッセンス素子は、第１電極２０に第１引出し配線（図示せず）を介して電気的に接続された第１端子部（図示せず）と、第２電極４０に第２引出し配線４６を介して電気的に接続された第２端子部４７とを備えている。第１引出し配線、第１端子部、第２引出し配線４６及び第２端子部４７は、基板１０の上記一表面側に設けられている。また、有機エレクトロルミネッセンス素子は、第２引出し配線４６と機能層３０、第１電極２０、第１引出し配線とを電気的に絶縁する絶縁膜６０が基板１０の上記一表面側に設けられている。この絶縁膜６０は、基板１０の上記一表面と第１電極２０の側面と機能層３０の側面と、機能層３０における第２電極４０側の表面の外周部とに跨って形成されている。
　また、有機エレクトロルミネッセンス素子は、第１電極２０及び第２電極４０それぞれの抵抗率を透明導電性酸化物（Transparent Conducting Oxide：ＴＣＯ）の抵抗率よりも低くしてある。透明導電性酸化物としては、例えば、ＩＴＯ、ＡＺＯ、ＧＺＯ、ＩＺＯなどがある。
　また、有機エレクトロルミネッセンス素子は、第２電極４０が、機能層３０からの光の取り出し用の開口部４１（図２～図８参照）を有している。
　また、有機エレクトロルミネッセンス素子は、第２電極４０の開口部４１に、キャリア注入層３４（以下、第２キャリア注入層３４といい、後述の第１キャリア注入層３１と区別する）と、導電性層５０とが積層されて設けられている。第２キャリア注入層３４は、第２電極４０と機能層３０とに接している。第２キャリア注入層３４の表面全体は平坦でもよいが、第２キャリア注入層３４と第２電極４０とが接している箇所において、第２キャリア注入層３４は、第２電極４０の側面上に形成されて盛り上がるように傾斜していてもよい。導電性層５０は、第２電極４０と第２キャリア注入層３４とに接し、かつ光透過性を有する。これにより、有機エレクトロルミネッセンス素子は、第２電極４０側から光を取り出すことが可能となる。要するに、本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス素子は、トップエミッション型の有機エレクトロルミネッセンス素子として用いることが可能となる。
　有機エレクトロルミネッセンス素子は、基板１０の上記一表面側に対向配置され透光性を有するカバー基板７０と、基板１０の周部とカバー基板７０の周部との間に介在する枠状（本実施形態では、矩形枠状）のフレーム部８０とを備えていることが好ましい。また、有機エレクトロルミネッセンス素子は、基板１０とカバー基板７０とフレーム部８０とで囲まれる空間に、第１電極２０、機能層３０、第２電極４０、導電性層５０などからなる素子部１を封止する透光性材料（例えば、透光性樹脂など）からなる封止部９０を備えていることが好ましい。
　以下、有機エレクトロルミネッセンス素子の各構成要素について詳細に説明する。なお、図１～図５において各構成要素は実際の寸法とは異なる。
　基板１０は、平面視形状を矩形状としてある。ここで、基板１０の平面視形状は、矩形状に限らず、例えば、矩形状以外の多角形状、円形状などでもよい。
　基板１０としては、ガラス基板を用いているが、これに限らず、例えば、プラスチック板や、金属板などを用いてもよい。ガラス基板の材料としては、例えば、ソーダライムガラス、無アルカリガラスなどを採用することができる。また、プラスチック板の材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリカーボネートなどを採用することができる。また、金属板の材料としては、例えば、アルミニウム、銅、ステンレス鋼などを採用することができる。プラスチック板を用いる場合は、プラスチック基板の表面にＳｉＯＮ膜、ＳｉＮ膜などが成膜されたものを用いることで、水分の透過を抑えることが好ましい。なお、基板１０は、リジッドなものでもよいし、フレキシブルなものでもよい。
　基板１０としてガラス基板を用いる場合には、基板１０の上記一表面の凹凸が有機エレクトロルミネッセンス素子のリーク電流などの発生原因となることがある（有機エレクトロルミネッセンス素子の劣化原因となることがある）。このため、基板１０としてガラス基板を用いる場合には、上記一表面の表面粗さが小さくなるように高精度に研磨された素子形成用のガラス基板を用意することが好ましい。基板１０の上記一表面の表面粗さについては、ＪＩＳ　Ｂ　０６０１－２００１（ＩＳＯ　４２８７－１９９７）で規定されている算術平均粗さＲａが１０ｎｍ以下であることが好ましく、数ｎｍ以下であることが、より好ましい。これに対して、基板１０としてプラスチック板を用いる場合には、特に高精度な研磨を行わなくても、上記一表面の算術平均粗さＲａが数ｎｍ以下のものを低コストで得ることが可能である。
　カバー基板７０としては、ガラス基板を用いているが、これに限らず、例えば、プラスチック板などを用いてもよい。ガラス基板の材料としては、例えば、ソーダライムガラス、無アルカリガラスなどを採用することができる。また、プラスチック板の材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリカーボネートなどを採用することができる。
　本実施形態では、カバー基板７０として、平板状のものを用いているが、これに限らず、基板１０との対向面に、上述の素子部１を収納する収納凹所を形成したものを用い、上記対向面における収納凹所の周部を全周に亘って基板１０側と接合するようにしてもよい。この場合は、別部材のフレーム部８０を用いる必要がなくなるという利点がある。一方、平板状のカバー基板７０と枠状のフレーム部８０とを別部材により構成している場合には、カバー基板７０に要求される光学的な物性（光透過率、屈折率など）と、フレーム部８０に要求される物性（ガスバリア性など）との両方の要求を各別に満たす材料を採用することが可能になるという利点がある。
　カバー基板７０における外面側（基板１０側とは反対の面側）には、発光層３２から放射された光の上記外面での反射を抑制する光取出し構造部（図示せず）を備えていることが好ましい。このような光取出し構造部としては、例えば、２次元周期構造を有した凹凸構造部が挙げられる。このような２次元周期構造の周期は、発光層３２で発光する光の波長が例えば３００ｎｍ～８００ｎｍの範囲内にある場合、媒質内の波長をλ（真空中の波長を媒質の屈折率で除した値）とすれば、波長λの１／４～１０倍の範囲で適宜設定することが望ましい。このような凹凸構造部は、例えば、カバー基板７０の上記外面側に、例えば、熱インプリント法（熱ナノインプリント法）、光インプリント法（光ナノインプリント法）などのインプリント法により、予め形成することが可能である。また、カバー基板７０の材料によっては、カバー基板７０を射出成形により形成するようにし、射出成形時に適宜の金型を用いて、カバー基板７０に凹凸構造部を直接形成することも可能である。また、凹凸構造部は、カバー基板７０とは別部材により構成することも可能であり、例えば、プリズムシート（例えば、株式会社きもと製のライトアップ（登録商標）ＧＭ３のような光拡散フィルムなど）により構成することができる。
　本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス素子では、上述の光取出し構造部を備えることにより、発光層３２から放射されカバー基板７０の上記外面側まで到達した光の反射ロスを低減でき、光取り出し効率の向上を図ることが可能となる。
　フレーム部８０と基板１０の上記一表面側とを接合する第１接合材料としては、エポキシ樹脂を用いているが、これに限らず、例えば、アクリル樹脂などを採用してもよい。第１接合材料として用いるエポキシ樹脂やアクリル樹脂は、例えば、紫外線硬化型のものでもよいし、熱硬化型のものでもよい。また、第１接合材料として、エポキシ樹脂にフィラー（例えば、シリカ、アルミナなど）を含有させたものを用いてもよい。ここで、フレーム部８０は、基板１０の上記一表面側に対して、フレーム部８０における基板１０側との対向面を全周に亘って気密的に接合してある。また、フレーム部８０とカバー基板７０とを接合する第２接合材料としては、エポキシ樹脂を用いているが、これに限らず、例えば、アクリル樹脂、フリットガラスなどを採用してもよい。第２接合材料として用いるエポキシ樹脂やアクリル樹脂は、例えば、紫外線硬化型のものでもよいし、熱硬化型のものでもよい。また、第２接合材料として、エポキシ樹脂にフィラー（例えば、シリカ、アルミナなど）を含有させたものを用いてもよい。ここで、フレーム部８０は、カバー基板７０に対して、フレーム部８０におけるカバー基板７０との対向面を全周に亘って気密的に接合してある。
　絶縁膜６０の材料としては、例えば、ポリイミド樹脂、ノボラック樹脂、エポキシ樹脂などを用いることができる。
　封止部９０の材料である透光性材料としては、例えば、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂などの透光性樹脂を用いることができるが、機能層３０との屈折率差の小さな材料が、より好ましい。また、透光性材料は、透光性樹脂にガラスなどからなる光拡散材を混合したものを用いてもよい。また、透光性材料は、有機成分と無機成分とがｎｍレベルもしくは分子レベルで混合、結合した有機・無機ハイブリッド材料を用いてもよい。
　本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス素子では、第１電極２０が陰極を構成し、第２電極４０が陽極を構成している。そして、機能層３０は、第１電極２０側から順に、第１キャリア注入層３１、発光層３２を備えている。さらに機能層３０は、第２電極４０と第２キャリア注入層３４との両方が接する最表層として、インターレイヤー３３（後述のキャリア（電子）ブロッキング層３３）を含んでいる。ここで、第１電極２０から機能層３０へ注入する第１キャリアは電子であり、第２電極４０及び第２キャリア注入層３４から機能層３０へ注入する第２キャリアは正孔である。したがって、第１キャリア注入層３１は、電子注入層であり、開口部４１に設けられた第２キャリア注入層３４は、ホール注入層である。なお、第１電極２０が陽極を構成し、第２電極４０が陰極を構成する場合には、例えば、第１キャリア注入層３１としてホール注入層を、開口部４１に設けられた第２キャリア注入層３４として電子注入層を採用し、機能層３０の最表層として、電子ブロッキング層３３の代わりに、後述のホールブロッキング層３３を設ければよい。
　上述の機能層３０の構造は、図１の例に限らず、例えば、第１キャリア注入層３１と発光層３２との間に第１キャリア輸送層として電子輸送層を設けたり、開口部４１に設けられた第２キャリア注入層３４とインターレイヤー３３との間に第２キャリア輸送層としてホール輸送層を設けたりした構造でもよい。また、機能層３０は、少なくとも発光層３２及びインターレイヤー３３を含んでいればよく（つまり、機能層３０は、発光層３２及びインターレイヤー３３のみでもよく）、発光層３２及びインターレイヤー３３以外の、第１キャリア注入層３１、第１キャリア輸送層、第２キャリア輸送層などは適宜設ければよい。発光層３２は、単層構造でも多層構造でもよい。例えば、所望の発光色が白色の場合には、発光層３２中に赤色、緑色、青色の３種類のドーパント色素をドーピングするようにしてもよいし、青色正孔輸送性発光層と緑色電子輸送性発光層と赤色電子輸送性発光層との積層構造を採用してもよいし、青色電子輸送性発光層と緑色電子輸送性発光層と赤色電子輸送性発光層との積層構造を採用してもよい。
　発光層３２の材料としては、例えば、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリシラン誘導体、ポリアセチレン誘導体など、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体、色素体、金属錯体系発光材料を高分子化したものなどや、アントラセン、ナフタレン、ピレン、テトラセン、コロネン、ペリレン、フタロペリレン、ナフタロペリレン、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、クマリン、オキサジアゾール、ビスベンゾキサゾリン、ビススチリル、シクロペンタジエン、キノリン金属錯体、トリス（８－ヒドロキシキノリナート）アルミニウム錯体、トリス（４－メチル－８－キノリナート）アルミニウム錯体、トリス（５－フェニル－８－キノリナート）アルミニウム錯体、アミノキノリン金属錯体、ベンゾキノリン金属錯体、トリ－（ｐ－ターフェニル－４－イル）アミン、ピラン、キナクリドン、ルブレン、及びこれらの誘導体、あるいは、１－アリール－２，５－ジ（２－チエニル）ピロール誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、スチリルアリーレン誘導体、スチリルアミン誘導体、及びこれらの発光性化合物からなる基を分子の一部分に有する化合物などが挙げられる。また、上記化合物に代表される蛍光色素由来の化合物のみならず、いわゆる燐光発光材料、例えばイリジウム錯体、オスミウム錯体、白金錯体、ユーロピウム錯体などの発光材料、又はそれらを分子内に有する化合物若しくは高分子も好適に用いることができる。これらの材料は、必要に応じて、適宜選択して用いることができる。発光層３２は、塗布法（例えば、スピンコート法、スプレーコート法、ダイコート法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法など）のような湿式プロセスによって成膜することが好ましい。ただし、発光層３２の成膜方法は、塗布法に限らず、例えば、真空蒸着法、転写法などの乾式プロセスによって発光層３２を成膜してもよい。
　電子注入層の材料は、例えば、フッ化リチウムやフッ化マグネシウムなどの金属フッ化物、塩化ナトリウム、塩化マグネシウムなどに代表される金属塩化物などの金属ハロゲン化物や、チタン、亜鉛、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ストロンチウムなどの酸化物、などを用いることができる。これらの材料の場合、電子注入層は、真空蒸着法により形成することができる。また、電子注入層の材料は、例えば、電子注入を促進させるドーパント（アルカリ金属など）を混合した有機半導体材料を用いることができる。このような材料の場合、電子注入層は、塗布法により形成することができる。
　また、電子輸送層の材料は、電子輸送性を有する化合物の群から選定することができる。この種の化合物としては、Ａｌｑ3等の電子輸送性材料として知られる金属錯体や、フェナントロリン誘導体、ピリジン誘導体、テトラジン誘導体、オキサジアゾール誘導体などのヘテロ環を有する化合物などが挙げられるが、この限りではなく、一般に知られる任意の電子輸送材料を用いることが可能である。
　ホール輸送層の材料としては、ＬＵＭＯ（Lowest Unoccupied Molecular Orbital）準位が小さい低分子材料や高分子材料を用いることができる。例えば、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＣｚ）や、ポリピリジン、ポリアニリンなどの側鎖や主鎖に芳香族アミンを有するポリアリーレン誘導体などの芳香族アミンを含むポリマーなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。なお、ホール輸送層の材料としては、例えば、４，４’－ビス［Ｎ－（ナフチル）－Ｎ－フェニル－アミノ］ビフェニル（α－ＮＰＤ）、Ｎ，Ｎ’－ビス（３－メチルフェニル）－（１，１’－ビフェニル）－４，４’－ジアミン（ＴＰＤ）、２－ＴＮＡＴＡ、４，４’，４”－トリス（Ｎ－（３－メチルフェニル）Ｎ－フェニルアミノ）トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’－Ｎ，Ｎ’－ジカルバゾールビフェニル（ＣＢＰ）、スピロ－ＮＰＤ、スピロ－ＴＰＤ、スピロ－ＴＡＤ、ＴＮＢなどを用いることが可能である。
　ホール注入層の材料としては、例えば、チオフェン、トリフェニルメタン、ヒドラゾリン、アミールアミン、ヒドラゾン、スチルベン、トリフェニルアミンなどを含む有機材料が挙げられる。具体的には、たとえば、ポリビニルカルバゾール、ポリエチレンジオキシチオフェン：ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）、ＴＰＤなどの芳香族アミン誘導体などで、これらの材料を単独で用いてもよいし、２種類以上の材料を組み合わせて用いてもよい。このようなホール注入層は、塗布法（スピンコート法、スプレーコート法、ダイコート法、グラビア印刷法など）のような湿式プロセスによって成膜することができる。
　インターレイヤー３３は、第１キャリア障壁（ここでは、電子障壁）としてのキャリアブロッキング機能（ここでは、電子ブロッキング機能）を有する。すなわち、キャリアブロッキング機能は、第１電極２０から注入されたキャリア（ここでは、電子であり、以下、第１キャリアといい、後述の第２キャリアと区別する）が発光層３２を通過して第２電極４０側へ漏れることを抑制する機能である。さらにインターレイヤー３３は、第２電極４０から注入された第２キャリア（ここでは、正孔）を発光層３２へ輸送する機能、発光層３２の励起状態の消光を抑制する機能などを有していることが好ましい。本実施形態では、インターレイヤー３３が、第１電極２０から注入された第１キャリアの発光層３２からの漏れを抑制するキャリアブロッキング層３３を構成しているので、輝度むらを低減することが可能となる。なお、第１電極２０が陰極、第２電極４０が陽極である場合、インターレイヤー３３は、第１電極２０から注入された電子の発光層３２からの漏れを抑制する電子ブロッキング層を構成することになる。逆に、第１電極２０が陽極、第２電極４０が陰極である場合、インターレイヤー３３は、陽極である第１電極２０から注入された正孔の発光層３２からの漏れを抑制するホールブロッキング層を構成することになる。
　有機エレクトロルミネッセンス素子では、インターレイヤー３３を設けることにより、発光効率の向上及び長寿命化を図ることが可能となる。インターレイヤー３３の材料としては、例えば、ポリアリールアミ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、ポリビニルカルバゾール若しくはその誘導体、トリフェニルジアミン誘導体などを用いることができる。このようなインターレイヤー３３は、塗布法（スピンコート法、スプレーコート法、ダイコート法、グラビア印刷法など）のような湿式プロセスによって成膜することができる。
　また、陰極は、機能層３０中に第１電荷である電子（第１キャリア）を注入するための電極である。第１電極２０が陰極の場合、陰極の材料としては、仕事関数の小さい金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物からなる電極材料を用いることが好ましく、ＬＵＭＯ（Lowest Unoccupied Molecular Orbital）準位との差が大きくなりすぎないように仕事関数が１．９ｅＶ以上５ｅＶ以下のものを用いるのが好ましい。陰極の電極材料としては、例えば、アルミニウム、銀、マグネシウム、金、銅、クロム、モリブデン、パラジウム、錫など、及びこれらと他の金属との合金、例えばマグネシウム－銀混合物、マグネシウム－インジウム混合物、アルミニウム－リチウム合金を例として挙げることができる。また、金属、金属酸化物など、及びこれらと他の金属との混合物、例えば、酸化アルミニウムからなる極薄膜（ここでは、トンネル注入により電子を流すことが可能な１ｎｍ以下の薄膜）とアルミニウムからなる薄膜との積層膜なども使用可能である。陰極を反射電極とする場合、陰極の材料としては、発光層３２から放射される光に対する反射率が高く、かつ抵抗率の低い金属が好ましく、アルミニウムや銀が好ましい。なお、第１電極２０が、機能層３０中に第２電荷であるホール（第２キャリア）を注入するための電極である陽極を構成する場合、第１電極２０の材料としては、仕事関数の大きい金属を用いることが好ましく、ＨＯＭＯ（Highest Occupied Molecular Orbital）準位との差が大きくなりすぎないように仕事関数が４ｅＶ以上６ｅＶ以下のものを用いるのが好ましい。
　第２電極４０は、金属の粉末と有機バインダとを含む電極からなる。この種の金属としては、例えば、銀、金、銅などを採用することができる。これにより、有機エレクトロルミネッセンス素子は、第２電極４０が、導電性透明酸化物により形成された薄膜の場合に比べて、第２電極４０の抵抗率及びシート抵抗を小さくすることが可能となり、第２電極４０の低抵抗化により輝度むらを低減することが可能となる。なお、第２電極４０の導電性材料としては、金属の代わりに、合金や、カーボンブラックなどを用いることも可能である。
　第２電極４０は、例えば、金属の粉末に有機バインダ及び有機溶剤を混合させたペースト（印刷インク）を、例えばスクリーン印刷法、グラビア印刷法などにより印刷して形成することができる。有機バインダとしては、例えば、アクリル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン、ポリアクリルニトリル、ポリビニルアセタール、ポリアミド、ポリイミド、ジアクリルフタレート樹脂、セルロース系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、その他の熱可塑性樹脂や、これらの樹脂を構成する単量体の２種以上の共重合体が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
　なお、本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス素子では、第１電極２０の膜厚を８０ｎｍ～２００ｎｍ、第１キャリア注入層３１の膜厚を５ｎｍ～５０ｎｍ、発光層３２の膜厚を６０ｎｍ～１００ｎｍ、インターレイヤー３３の膜厚を１５ｎｍ、第２キャリア注入層３４の膜厚を１０ｎｍ～１００ｎｍにそれぞれ設定してあるが、これらの数値は一例であって、特に限定するものではない。
　第２電極４０は、図１及び図２に示すように、格子状（網状）に形成されており、複数（図２に示した例では３６個）の開口部４１を有している。ここで、図２に示した第２電極４０は、各開口部４１の各々の形状が正方形状である。要するに、図２に示した第２電極４０は、正方格子状に形成されている。
　第２電極４０は、第２電極４０を構成している正方格子状の電極パターン４０ａの寸法に関して、例えば、線幅Ｌ１（図３参照）を１μｍ～１００μｍ、高さＨ１（図３参照）を５０ｎｍ～１００μｍ、ピッチＰ１（図３参照）を１００μｍ～２０００μｍとすればよい。ただし、第２電極４０の電極パターン４０ａの線幅Ｌ１、高さＨ１及びピッチＰ１それぞれの数値範囲は、特に限定するものではなく、素子部１の平面サイズに基づいて適宜設定すればよい。ここにおいて、第２電極４０の電極パターン４０ａの線幅Ｌ１については、発光層３２で発光する光の利用効率の観点からは狭い方が好ましく、第２電極４０の低抵抗化によって輝度むらを低減するという観点からは広い方が好ましいので、有機エレクトロルミネッセンス素子の平面サイズなどに基づいて適宜設定することが好ましい。また、第２電極４０の高さＨ１については、第２電極４０の低抵抗化の観点、第２電極４０をスクリーン印刷法などの塗布法により形成する際の第２電極４０の材料の使用効率（材料使用効率）の観点、機能層３０から放射される光の放射角の観点などから、１００ｎｍ以上１０μｍ以下が、より好ましい。
　また、本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス素子では、第２電極４０における各開口部４１を、図１及び図３に示したように、機能層３０から離れるにつれて開口面積が徐々に大きくなる開口形状としてある。つまり、第２電極４０の電極パターン４０ａにおける細線部４４の断面が図１および図３に示すように略台形状に形成されることで、細線部４４に囲まれてなる各開口部４１の開口面積が徐々に大きくなるように形成されている。これにより、有機エレクトロルミネッセンス素子は、機能層３０から放射される光の広がり角を大きくすることが可能になり、輝度むらを、より低減することが可能となる。また、有機エレクトロルミネッセンス素子は、第２電極４０での反射損失や吸収損失を低減することが可能となり、外部量子効率のより一層の向上を図ることが可能となる。
　第２電極４０を格子状の形状とする場合、各開口部４１の各々の形状は正方形状に限らず、例えば、長方形状や正三角形状や正六角形状の形状としてもよい。
　第２電極４０は、各開口部４１の各々の形状が正三角形状の場合、三角格子状の形状となり、各開口部４１の各々の形状が正六角形状の場合、六角格子状の形状となる。なお、第２電極４０は、格子状の形状に限らず、例えば、櫛形状の形状でもよいし、２つの櫛形状の電極パターンにより構成してもよい。また、第２電極４０は、開口部４１の数も特に限定するものではなく、複数に限らず、１つでもよい。例えば、第２電極４０を櫛形状の形状としたり、２つの櫛形状の電極パターンにより構成した場合などは、開口部４１の数を１つとすることが可能である。
　また、第２電極４０は、例えば、図４に示すような平面形状としてもよい。すなわち、第２電極４０は、平面視において、電極パターン４０ａにおける直線状の細線部４４の線幅を一定として、縦方向および横方向において、隣り合う細線部４４，４４の間隔が両端から中央に向かって徐々に狭くなるように設定されてもよい。つまり、第２電極４０は、第２電極４０における周部から中心部に近づくにつれて開口部４１の開口面積が小さくなるように形成されてもよい。有機エレクトロルミネッセンス素子は、第２電極４０の平面形状を図４のような平面形状とすることにより、図２のような平面形状とした場合に比べて、第２電極４０において第２端子部４７（図１参照）からの距離が周部よりも遠い中央部での発光効率を向上させることが可能となり、外部量子効率の向上を図ることが可能となる。また、有機エレクトロルミネッセンス素子は、第２電極４０の平面形状を図４のような形状とすることにより、図２のような平面形状とした場合に比べて、機能層３０のうち上記の図示しない第１端子部及び第２端子部４７からの距離が近い周部での電流集中を抑制することが可能となるから、長寿命化を図ることが可能となる。
　また、第２電極４０は、例えば、図５に示すような平面形状としてもよい。すなわち、第２電極４０は、平面視において、長方形状の複数の開口部４１がその長手方向を横方向に向けながら縦方向に２列に並ぶように形成されている。ここで第２電極４０における最外周にある４つの第１細線部４２の線幅と、図５の横方向の中央において縦方向に延びる１つの第２細線部４３の線幅とを、第１細線部４２と第２細線部４３との間において横方向に延びる細線部（第３細線部）４４よりも幅広としてある。有機エレクトロルミネッセンス素子は、第２電極４０を図５のような平面形状とすることにより、図２のような平面形状の場合に比べて、第２電極４０において第２端子部４７（図１参照）からの距離が周部よりも遠い中央部での発光効率を向上させることが可能となり、外部量子効率の向上を図ることが可能となる。なお、第２電極４０は、図５のような平面形状とする場合、相対的に線幅の広い第１細線部４２及び第２細線部４３の高さ（つまり、導電性高分子層３９の表面からの突出量）を第３細線部４４の高さよりも高くすることにより、第１細線部４２及び第２細線部４３それぞれの、より一層の低抵抗化を図ることが可能となる。
　また、導電性層５０は、導電性ナノ構造体と透明媒体とを含む透明導電膜、あるいは、機能層３０からの光を透過可能な厚みの金属薄膜、のいずれかにより構成することが好ましい。この導電性層５０は、第２キャリア注入層３４と共に、第２電極４０から機能層３０への第２キャリアの注入経路としての機能を有している。第２キャリアは、第２電極４０が陽極の場合、正孔であり、第２電極４０が陰極の場合、電子である。ここで、導電性層５０も第２キャリア注入層３４もない場合や、導電性層５０及び第２キャリア注入層３４の代わりに開口部４１が電気絶縁性の封止部９０の一部により埋め込まれている場合には、第２電極４０から機能層３０への第２キャリアの注入は、第２電極４０と機能層３０（インターレイヤー３３）との接している界面のみを通して行われるものと推測される。これに対して、導電性層５０及び第２キャリア注入層３４を設けた場合には、第２電極４０から機能層３０への第２キャリアの注入は、第２電極４０と機能層３０（インターレイヤー３３）との接している界面だけでなく、第２電極４０と導電性層５０及び第２キャリア注入層３４との界面、導電性層５０と第２キャリア注入層３４との界面、第２キャリア注入層３４と機能層３０（インターレイアー３３）との界面を通して行われることとなる。このように、効率良く第２キャリア（正孔又は電子）を各開口部４１の周部から中央部に向かわせ、インターレイヤー３３を介して発光層３２へ注入し、第２電極４０の直下に比べて開口部４１の直下を優先的に発光させることが可能となり、結果的に外部量子効率の向上を図ることが可能となる。ここで、導電性層５０及び第２キャリア注入層３４の抵抗率が低いほど、第２電極４０から横方向への通電性が向上し、発光層３２に流れる電流の面内ばらつきを低減することが可能となり、輝度むらを低減することが可能となる。
　導電性ナノ構造体としては、導電性ナノ粒子や、導電性ナノワイヤなどを用いることができる。なお、導電性ナノ粒子の粒子径は１ｎｍ～１００ｎｍであることが好ましい。また、導電性ナノワイヤの直径は１ｎｍ～１００ｎｍであることが好ましい。
　導電性ナノ構造体の材料としては、例えば、銀、金、ＩＴＯ、ＩＺＯなどを採用することができる。透明媒体であるバインダとしては、例えば、アクリル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン、ポリアクリルニトリル、ポリビニルアセタール、ポリアミド、ポリイミド、ジアクリルフタレート樹脂、セルロース系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、その他の熱可塑性樹脂や、これらの樹脂を構成する単量体の２種以上の共重合体が挙げられるが、これらに限定されるものではない。ただし、バインダとしては、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリアセチレン、ポリカルバゾールなどの導電性高分子を用いることが好ましい。これらは単独で用いてもよいし、組み合わせて用いてもよい。導電性層５０は、バインダとして導電性高分子を採用することによって、導電性をより向上させることが可能となる。また、バインダとしては、導電性を高めるために、例えば、スルホン酸、ルイス酸、プロトン酸、アルカリ金属、アルカリ土類金属などのドーパントをドーピングしたものを採用してもよい。
　また、導電性層５０を上述のように金属薄膜により構成する場合、金属薄膜の材料としては、例えば、銀、金などを採用することができる。この種の金属薄膜の厚みは、３０ｎｍ以下であればよいが、光透過性の観点からは２０ｎｍ以下が好ましく、１０ｎｍ以下がより好ましい。ただし、厚みが薄くなりすぎると、第２電極４０から導電性層５０を通る経路での機能層３０へ第２キャリアの注入性を向上させる効果が低くなる。
　以上説明した本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス素子では、第１電極２０及び第２電極４０それぞれの抵抗率が透明導電性酸化物の抵抗率よりも低い。また第２電極４０が、機能層３０からの光の取り出し用の開口部４１を有し、開口部４１には、第２電極４０と機能層３０とに接する第２キャリア注入層３４と、第２電極４０と第２キャリア注入層３４とに接し、かつ光透過性を有する導電性層５０が設けられている。よって、輝度むらの低減を図ることが可能で、かつキャリア（第２キャリア）の注入性を向上させることが可能となる。
　この有機エレクトロルミネッセンス素子においては、導電性層５０が、第２電極４０を覆っていることが好ましい。これにより、有機エレクトロルミネッセンス素子では、第２電極４０から機能層３０へのキャリアの注入性をより向上させることが可能となる。
　また、この有機エレクトロルミネッセンス素子においては、第２電極４０の開口部４１における導電性層５０の高さが、第２電極４０の高さＨ１よりも低いことが好ましい。これにより、有機エレクトロルミネッセンス素子では、導電性層５０内での光損失を低減することが可能となり、外部量子効率の向上を図ることが可能となる。
　本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス素子は、例えば、照明用の有機エレクトロルミネッセンス素子として好適に用いることができるが、照明用に限らず、他の用途に用いることも可能である。
　本発明を幾つかの好ましい実施形態について記述したが、この発明の本来の精神および範囲、即ち請求の範囲を逸脱することなく、当業者によって様々な修正および変形が可能である。

Claims (5)

  1. 　基板と、前記基板の一表面側に設けられた第１電極と、前記基板の前記一表面側で前記第１電極に対向した第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間にあり発光層を含む機能層とを備えた有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記第１電極及び前記第２電極それぞれの抵抗率が透明導電性酸化物の抵抗率よりも低く、前記第２電極が、前記機能層からの光の取り出し用の開口部を有し、前記開口部には、前記第２電極と前記機能層とに接するキャリア注入層と、前記第２電極と前記キャリア注入層とに接し、かつ光透過性を有する導電性層とが積層されて設けられ、前記機能層が、前記第２電極と前記キャリア注入層との両方が接する最表層として、前記第１電極から注入されたキャリアの前記発光層からの漏れを抑制するキャリアブロッキング層を含んでいることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
  2. 　前記第１電極が陰極で、前記第２電極が陽極のとき、前記キャリアブロック層は、前記第１電極から注入された電子の前記発光層からの漏れを抑制する電子ブロッキング層を構成することを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  3. 　前記第１電極が陽極で、前記第２電極が陰極のとき、前記キャリアブロック層は、前記第１電極から注入された正孔の前記発光層からの漏れを抑制するホールブロッキング層を構成することを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  4. 　前記導電性層が、前記第２電極を覆っていることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  5. 　前記開口部における前記導電性層の高さが、前記第２電極の高さよりも低いことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
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