JP2012009336A - 有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents

Abstract

【課題】光取り出し効率の向上を図ることができる有機エレクトロルミネッセンス素子を提供する。
【解決手段】有機エレクトロルミネッセンス素子１は、基板２と、基板２上に形成された光透過性のある第１電極３と、有機発光層４３を含む有機層４と、第２電極５とをこの順に有する。有機発光層４３の屈折率が１．６以下であり、第１電極３の屈折率が、基板２の屈折率よりも大きく、有機発光層４３の屈折率よりも小さい値となるようにした。これにより、基板２、第１電極３、及び有機発光層４３の各々の材料間の屈折率差が減少するので、各界面での反射によるロスが抑制される。
【選択図】図１

Description

本発明は、フラットパネルディスプレイ、液晶表示器用バックライト、又は照明用光源等に用いられる有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子という）に関する。

従来の有機ＥＬ素子の構造（例えば、非特許文献１参照）を図２に示す。この有機ＥＬ素子１００は、基板１０上に光透過性のある陽極１１、ホール輸送層１２と有機発光層１３とを含む有機層１４、及び陰極１５がこの順に積層されて構成される。基板１０において陽極１１とは反対側の面は大気１６と接している。電圧が印加されると、陽極１１は有機発光層１３にホールを注入し、陰極１５は有機発光層１３に電子を注入し、それらホールと電子とが有機発光層１３内で再結合する。そして、この再結合により励起子が生成され、この励起子が基底状態に遷移するときに光子が放出され、陽極１１と基板１０とを通って外部に取り出される。

ところで、ある媒質から屈折率の異なる他の媒質へ光が伝搬する場合、その媒質の界面ではフレネルの法則により、各々の屈折率に応じた反射、透過が起こる。反射された光は、さらに別の界面で反射され、媒質外へ取り出される光もあるが、媒質内で吸収により失われる光もある。フレネルの法則によれば、それぞれの媒質の屈折率差が大きいほど反射が起こりやすくなる。この反射はフレネル反射と呼ばれる。有機ＥＬ素子１００において、有機発光層１３内の発光源１３ａから大気１６に向けて出射した光のうち、光路Ｌ１は大気１６に取り出される光を示し、光路Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ、Ｌ１ｃは界面でフレネル反射される光を示している。

また、屈折率が高い媒質から屈折率が低い媒質へ光が伝搬する場合、その界面では媒質間の屈折率に基づいてスネルの法則から臨界角が決定され、その臨界角以上の入射角を持つ光は界面で全反射し、屈折率の高い媒質に閉じ込められ、吸収される。発光源１３ａから入射角を持って出射した光のうち、光路Ｌ２は大気１６に取り出される光を示し、光路Ｌ３、Ｌ４は界面で全反射される光を示している。

ここで、有機ＥＬ素子１００の各層の屈折率について説明する。基板１０は、優れた透明性、強度、低コスト、ガスバリア層、耐薬品性、及び耐熱性等の観点から、もっぱらガラスが用いられ、一般的なソーダライムガラス等の屈折率は１．５２程度である。

陽極１１には、酸化インジウムに酸化錫をドープした酸化インジウム錫（ＩＴＯ）又は酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）がその優れた透明性と電気伝導性とから広く用いられている。それらの屈折率は、組成、成膜方法、又は結晶構造等に応じて変化するが、ＩＴＯはおよそ１．７〜２．３であり、ＩＺＯはおよそ１．９〜２．４であり、非常に高い。

有機層１４に用いられる有機エレクトロルミネッセンス材料（発光材料）、電子輸送性材料、又はホール輸送性材料等の屈折率は、一般的なベンゼン環をその分子構造内に多く含んだπ共役結合系の材料であるので、屈折率はおよそ１．６〜２．０程度である。

従って、有機ＥＬ素子１００においては、各層の屈折率の大小関係が、基板１０と接する大気１６＜基板１０＜有機層１４＜陽極１１となる。このため、有機層１４内の有機発光層１３の発光源１３ａから出射した光は、フレネルの法則の観点からは、各界面でフレネル反射によりロスが起こり、スネルの法則の観点からは、基板１０と大気１６との界面、及び陽極１１と基板１０との界面で全反射によるロスが起こる。このようなロスにより、発光源１３ａから出射した光の一部は、大気１６に取り出されることなく失われ、有機ＥＬ素子１００の光取り出し効率が低くなる。

ここで、全反射によるロス光について説明する。大気１６、基板１０、陽極１１、ホール輸送層１２、及び有機発光層１３の屈折率をそれぞれｎ_１６、ｎ_１０、ｎ_１１、ｎ_１２、ｎ_１３とする。また、有機発光層１３からホール輸送層１２、ホール輸送層１２から陽極１１、陽極１１から基板１０、基板１０から大気１６への入射角をそれぞれθ_{１３−１２}、θ_{１２−１１}、θ_{１１−１０}、θ_{１０−１６}とし、基板１０から大気１６への出射角をθ_１６とする。スネルの法則より下記の式１の関係が成り立つ。

上記数１の数式から、有機発光層１３と有機発光層１３よりも屈折率の低いホール輸送層１２、基板１０、大気１６との関係に着目して下記の数２〜４の数式を抜き出す。

上記数２〜４の数式に基づき、有機発光層１３から見たホール輸送層１２、基板１０、及び大気１６のそれぞれの臨界角θ_ｃ１２、θ_ｃ１０、θ_ｃ１６は下記の数５〜７の数式により求められる。

上記数５〜７の数式に、例えばｎ_１３＝１．８、ｎ_１２＝１．６、ｎ_１０＝１．５２、ｎ_１６＝１．０を代入すると、臨界角θ_ｃ１２、θ_ｃ１０、θ_ｃ１６はそれぞれ、６３°、５８°、３４°となる。有機発光層１３の発光源１３ａから上記角度以上で出射された光は有機発光層１３、陽極１１又は基板１０に閉じ込められてロス光となる。従って、有機ＥＬ素子１００の光取り出し効率が低くなる。

上述のロス光を減らす方法としては、有機発光層１３の屈折率ｎ_１３を低くし、これにより臨界角を大きくすることが考えられる。非特許文献１には、その方法として、ＭＥＨ−ＰＰＶ（poly[2-methoxy-5-(2'-ethyl-hexyloxy)-p-phenylene vinylene]）により形成した有機発光層１３にＳｉＯ_２を混合する技法が示されている。ＳｉＯ_２の屈折率は１．６であり、ＭＥＨ−ＰＰＶよりも低いので、ＳｉＯ_２粒子を混合することにより、有機発光層１３の屈折率が低くなり、光取り出し効率（量子効率）が１．４５倍に改善される。

しかしながら、屈折率１．６のＳｉＯ_２粒子を混合しても有機発光層１３の屈折率は１．６よりは低くならず、基板１０の屈折率ｎ_１０＝１．５２及び大気１６の屈折率ｎ_１６＝１．０よりも高いままである。このため、有機ＥＬ素子１００は、依然として、全反射によって基板１０及び陽極１１に閉じ込められるロス光が多く、光取り出し効率が低くなる。

また、基板と陽極との間に、基板よりも屈折率が大きく、陽極より屈折率が小さい中間層を形成した有機ＥＬ素子が知られている（例えば、特許文献１参照）。この有機ＥＬ素子は、層間の屈折率差を少なくし、基板と陽極との界面での全反射を少なくしようとするものである。しかし、このような有機ＥＬ素子は、基板と中間層との間、及び中間層と陽極との間の界面に屈折率差が生じるので、その界面でのフレネル反射によってロスが起こり、光取り出し効率が低くなる。

特開２００４−１３４１５８号公報

Carter, S. A. et al, "Enhanced luminance in polymer composite light emitting devices," Applied Physics Letters, 1997, 71(9), p.1145

本発明は、上記の従来の問題を解決するものであり、光取り出し効率の向上を図ることができる有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することを目的とする。

本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、基板と、前記基板上に形成された光透過性のある第１電極と、有機発光層を含む有機層と、第２電極と、をこの順に有し、前記有機発光層の屈折率が１．６以下であり、前記第１電極の屈折率が、前記基板の屈折率よりも大きく、前記有機発光層の屈折率よりも小さい値となるようにしたことを特徴とする。

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電極の屈折率が、前記基板側から前記有機層側に向かうに連れて、基板の屈折率から有機層の屈折率へと漸次変化し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、前記第１電極は、金属ナノ粒子及び金属ナノワイヤの一方又は両方と、これらを保持する透過性物質と、を有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、前記有機発光層は、該有機発光層を構成する発光材料よりも屈折率の低い物質を含むことが好ましい。

この有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記発光材料よりも屈折率の低い前記物質は、多孔質シリカであることが好ましい。

この有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記基板の内部又は外部の少なくとも一方に散乱構造を有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２電極の反射率が９０％以上であることが好ましい。

本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子によれば、基板、第１電極、及び有機発光層の各々の材料間の屈折率差が減少するので、各界面でのフレネル反射によるロスが抑制され、光取り出し効率が向上する。また、有機発光層の屈折率が１．６以下と、従来のものよりも低くされているので、全反射によるロスが低減され、光取り出し効率が向上する。

本発明の一実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の断面図。 従来の有機エレクトロルミネッセンス素子の断面図。

本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ素子を図１を参照して説明する。有機ＥＬ素子１は、基板２と、基板２上に形成された光透過性のある第１電極３と、有機発光層４３を含む有機層４と、第２電極５とをこの順に有し、基板２上の第１電極３とは反対側に散乱層６を有する。第１電極３と有機発光層４３との間に、有機層４の構成層としてホール注入層４１とホール輸送層４２が設けられる。ホール注入層４１とホール輸送層４２は、適宜省略してもよい。また、有機発光層４３と第２電極５との間に、ホールブロック層、電子輸送層、電子注入層を適宜設けてもよい。有機発光層４３の屈折率は、１．６以下とした。第１電極３の屈折率は、基板２の屈折率よりも大きく、有機発光層４３の屈折率よりも小さい値となるようにした。

第１電極３と第２電極５との間に電圧が印加されると、第１電極３は陽極として有機発光層４３にホールを注入し、第２電極５は陰極として有機発光層４３に電子を注入する。これらホールと電子とが有機発光層４３内で結合する。この結合により励起子が生成され、励起子が基底状態に遷移することにより発光する。この光は、第１電極３と基板２とを通って基板２の図示上方の面から外部に取り出される。

基板２は、光を透過させる材料を板状に成形したものであり、例えば、ソーダガラス、無アルカリガラス等のリジッドな透明ガラス板、ポリカーボネイトやポリエチレンテレフタレート等のフレキシブルな透明プラスチック板である。

第１電極３は、金属ナノ粒子と、金属ナノ粒子を保持する透過性物質とを有する。基板２側から有機層４側に向かうに連れて、金属ナノ粒子と透過性物質との混合比を傾斜的に変化させることにより、第１電極３の屈折率が、基板２の屈折率から有機層４の屈折率へと漸次変化するように構成される。金属ナノ粒子に替えて、又は金属ナノ粒子と組み合わせて、金属ナノワイヤを用いてもよい。

第１電極３は、金属ナノ粒子を含有する透過性物質を、スピンコート、スクリーン印刷、ディップコート、ダイコート、キャスト、スプレーコート、グラビアコート等することにより形成される。透過性物質は、光を透過する樹脂であり、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、セリロース系樹脂、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。

金属ナノ粒子と金属ナノワイヤは、導電性を持つ物質であり、例えば、銀、金等の金属の微粒子、インジウム−錫酸化物（ＩＴＯ)、インジウム−亜鉛酸化物（ＩＺＯ)、錫酸化物等の金属酸化物の微粒子、導電性高分子、導電性の有機材料、ドーパント（ドナー又はアクセプタ）含有有機層、導電体と導電性有機材料（高分子含む）の混合物等から成る。

有機層４のホール注入層４１は、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）等の低分子量の有機化合物、又はポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）等の高分子材料等により形成される。

ホール輸送層４２は、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等を代表例とする、トリアリールアミン系化合物、カルバゾール基を含むアミン化合物、又はフルオレン誘導体を含むアミン化合物等により形成される。

有機発光層４３は、発光材料４４を有し、発光材料４４よりも屈折率の低い物質４５を含む。発光材料４４は、有機エレクトロルミネッセンス材料であり、例えばアントラセン、ナフタレン、ピレン、テトラセン、コロネン、ペリレン、フタロペリレン、ナフタロペリレン、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、クマリン、オキサジアゾール、ビスベンゾキサゾリン、ビススチリル、シクロペンタジエン、キノリン金属錯体、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム錯体、トリス（４−メチル−８−キノリナート）アルミニウム錯体、トリス（５−フェニル−８−キノリナート）アルミニウム錯体、アミノキノリン金属錯体、ベンゾキノリン金属錯体、トリ−（ｐ−ターフェニル−４−イル）アミン、ピラン、キナクリドン、ルブレン、及びこれらの誘導体、又は、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、ジスチリルアリーレン誘導体、スチリルアミン誘導体、及びこれらの発光性化合物からなる基を分子の一部分に有する化合物あるいは高分子等である。また、上記化合物に代表される蛍光色素由来の化合物だけでなく、いわゆる燐光発光材料、例えば、イリジウム（Ｉｒ）錯体、オスミウム（Ｏｓ）錯体、プラチナ（Ｐｔ）錯体、ユウロピニウム（Ｅｕ）錯体等の発光材料、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られる。

発光材料４４は、一般的なベンゼン環をその分子構造内に多く含んだπ共役結合系の材料であるので、屈折率は１．６〜２．０程度である。有機発光層４３の屈折率を１．６以下とするため、有機発光層４３は、有機発光層４３を構成する発光材料４４よりも屈折率の低い物質４５を含む。この物質４５は、屈折率が１．６より低いものが用いられ、例えば、シリカ、炭酸カルシウム、フッ化マグネシウム等の金属や金属酸化物等から成る粒子である。また、この物質４５は、アクリル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、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、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、その他の樹脂や、フッ素を含む低分子化合物等であってもよい。

屈折率の低い物質４５は、上記の金属や金属酸化物等から成る粒子のなかでも、粒子内に空隙を含み、空隙によってさらに低い屈折率を示す多孔質粒子が好ましい。多孔質粒子は、例えば、多孔質シリカから成るシリカ多孔質粒子である。多孔質シリカは、中空シリカ、ナノポーラスシリカ、メソポーラスシリカ等である。多孔質シリカの屈折率は、空隙率［％］より、下記式で求められる。
［数８］
（シリカの屈折率）×（１−空隙率／１００）＋空隙率／１００

このため、多孔質シリカの屈折率を低くするためには、空隙率は高い方が好ましい。

有機発光層４３の層厚は、一般的に数十ｎｍ〜数百ｎｍであるため、屈折率の低い物質４５は、粒子径１０ｎｍ〜１００ｎｍの微粒子であることが好ましい。

第２電極５は、有機発光層４３からの光を基板２方向へ反射する光反射性電極である。第２電極５の反射率は、９０％以上であることが好ましい。第２電極５の電極材料は、例えばＡｌ、Ａｇ等の金属であり、フレネルの式より、波長６５０ｎｍでのＡｌの反射率が８０〜８２％、Ａｇの反射率が９６〜９７％であるので、反射率を９０％以上とするため、Ａｇが好ましい。第２電極５は、これら金属と他の電極材料を組み合わせて積層構造等として構成してもよい。このような電極材料の組み合わせは、アルカリ金属とＡｌ又はＡｇとの積層体、アルカリ金属のハロゲン化物とＡｌ又はＡｇとの積層体、アルカリ土類金属や希土類金属とＡｌ又はＡｇとの積層体、これらの金属種と他の金属との合金等であり、具体的には、例えば、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、リチウム、マグネシウム、バリウム等とＡｌとの積層体、カルシウムとＡｇとの積層体、マグネシウム−銀混合物、マグネシウム−インジウム混合物、アルミニウム−リチウム合金、ＬｉＦ／Ａｌ混合物／積層体、Ａｌ／Ａｌ_２Ｏ_３混合物等である。

散乱層６は、光を散乱する散乱構造であり、表面にマイクロオーダーの凹凸がある光取り出しフィルムを、基板２の第１電極３が形成された面とは反対の面、すなわち大気に接した面に貼りつけることによって形成される。凹凸の形状は、光を散乱する形状であればよく、例えば、断面形状が半球状、台形状、三角形等である。光取り出しフィルムの材料は、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、その他の樹脂等である。散乱構造は、インプリント等により基板２の内部に形成してもよい。

本発明の実施例としての有機ＥＬ素子１を４種類、比較例としての有機ＥＬ素子を２種類作製した。

基板２として、無アルカリガラス（コーニング社製「Ｎｏ．１７３７」）を用いた。基板２の波長５００ｎｍでの屈折率は、１．５０〜１．５３（≒１．５０）である。基板２上に、ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）（Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ社製「ＣＬＥＶＩＯＳ（登録商標）ＰＨ１０００」、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ＝１：２．５）を、膜厚約３００ｎｍになるようにスピンコータで塗布した後、１２０℃の大気中のホットプレート上で１５分間熱処理して第１電極３を得た。第１電極３の波長６５０ｎｍでの屈折率は、光学式薄膜測定システム（ＳＣＩ社製「ＦｉｌｍＴｅｋ」）で測定したところ、１．５２であった。

次に、第１電極３上にＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ（Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ社製「ＣＬＥＶＩＯＳ Ｐ ＡＩ４０８３」、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ＝１：６）を、膜厚約３０ｎｍになるようにスピンコータで塗布し、１５０℃で１０分間焼成することにより、ホール注入層４１を得た。ホール注入層４１の波長６５０ｎｍでの屈折率の測定値は、１．５５であった。

次に、ＴＦＢ（Poly[(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-co-(4,4’-(N-(4-sec-butylphenyl))diphenylamine)]）（アメリカンダイソース社製「Hole Transport Polymer ADS259BE」）をＴＨＦ溶媒に溶解した溶液を、ホール注入層４１の上に膜厚が１２ｎｍとなるようにスピンコータで塗布してＴＦＢ被膜を作製した。このＴＦＢ被膜を２００℃で１０分間焼成するにより、ホール輸送層４２を得た。ホール輸送層４２の波長６５０ｎｍでの屈折率の測定値は、１．７であった。

次に、発光材料４４としての赤色高分子（アメリカンダイソース社製「Light Emittingpolymer ADS111RE」）とイソプロパノール分散多孔質中空シリカ微粒子（触媒化成工業製「スルーリア」CS60-IPA」、固形分２０質量％、平均一次粒径６０ｎｍ、外殻厚み約１０ｎｍ）を重量比４：１でＴＨＦ溶媒に溶解した溶液を、ホール輸送層４２の上に膜厚が７０ｎｍになるようにスピンコータで塗布し、これを１００℃で１０分間焼成することによって有機発光層４３を得た。有機発光層４３の波長６５０ｎｍでの屈折率の測定値は、１．６０であった。

さらに、有機発光層４３の上に、電子注入層としてＢａ（バリウム）（高純度化学製）を５ｎｍの膜厚に形成した。最後に、電子注入層の上にＡｌ（高純度化学製）を８０ｎｍの膜厚に真空蒸着し、第２電極５を形成した。

上記の各層を形成した基板２を、露点−８０℃以下のドライ窒素雰囲気のグローブボックスに入れ、大気に暴露することなく搬送した。一方、硝子製の封止キャップに吸水剤（ダイニック社製）貼り付けると共に、封止キャップの外周部に紫外線硬化樹脂製のシール剤を塗布したものを予め用意した。そして、グローブボックス内で、各層を囲むように封止キャップを基板２にシール剤で張り合わせ、紫外線照射してシール剤を硬化させることによって、各層を封止キャップで封止し、有機ＥＬ素子１を得た。

第１電極３以外は、実施例１と同様にして有機ＥＬ素子１を得た。第１電極３については、ＣＬＥＶＩＯＳ（登録商標）ＰＨ１０００と粒子径約４０ｎｍのＩＴＯナノ粒子（シーアイ化成製「NanoTek」（登録商標）ITCW15wt%-G30）の混合比を１：０、１：０．４、１：０．８、１：１．３とし、溶媒で分散させたＩＴＯ：ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液を、基板２上にスピンコート法によりＩＴＯナノ粒子の濃度の低い溶液から順に塗布し、各膜厚が７５ｎｍになるようにパターン被形成層を形成し、１２０℃の大気中のホットプレート上で加熱することにより、第１電極３とした。第１電極３における薄膜の波長６５０ｎｍでの屈折率を光学式薄膜測定システム（ＳＣＩ社製「ＦｉｌｍＴｅｋ」）で測定したところ、ＩＴＯナノ粒子の濃度が高くなる順に、１．５２、１．５４、１．５６、１．５８であった。

各層を形成した基板２を封止した後、基板２の第１電極３が形成された面とは反対の面に、散乱層６として光散乱シート（株式会社きもと製、「ライトアップ１００ＳＸＥ」）を貼り付けた。それ以外は実施例２と同様にして有機ＥＬ素子１を得た。

有機発光層４３の上に電子注入層としてＣａ（高純度化学製）を５ｎｍの膜厚で形成した。そして、電子注入層の上にＡｇ（高純度化学製）を８０ｎｍの膜厚で真空蒸着し、第２電極５とした。それ以外は実施例３と同様にして有機ＥＬ素子１を得た。

（比較例１）
基板の表面に直接ＩＴＯ膜をスパッタし、第１電極を形成した。そして、この第１電極の上に直接、実施例１と同様にホール注入層とホール輸送層とを形成し、赤色高分子（アメリカンダイソース社製「Light Emittingpolymer ADS111RE」）をＴＨＦ溶媒に溶解した溶液を、ホール輸送層の上に膜厚が７０ｎｍとなるようにスピンコータで塗布し、１００℃で１０分間焼成することによって、有機発光層を形成した。波長６５０ｎｍでの屈折率を測定したところ、第１電極は１．９、有機発光層は１．７であった。さらに、第２電極を形成し、各層を封止キャップで封止して有機ＥＬ素子を得た。

（比較例２）
基板の表面に直接ＩＴＯ膜をスパッタし、第１電極を形成した以外は実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を得た。

（評価試験）
上記のように作製した実施例１〜３及び比較例１、２の有機ＥＬ素子１について、光取り出し効率を評価する試験を行った。評価試験の結果を下記の表１に示す。

有機発光層４３の屈折率が１．６０以下（≒１．６０）であり、第１電極３の屈折率が、基板２の屈折率（≒１．５０）よりも大きく、有機発光層４３の屈折率よりも小さい値となるようにした実施例１〜４の有機ＥＬ素子１は、第１電極が従来のＩＴＯ（屈折率≒１．９）である比較例１、２と比べて、光取り出し効率が向上していることが確認された。

このように、実施例１〜４、すなわち本発明の有機ＥＬ素子１によれば、基板２、第１電極３、及び有機発光層４３の各々の材料間の屈折率差が減少するので、各界面でのフレネル反射によるロスが抑制され、光取り出し効率が向上する。また、有機発光層４３の屈折率が１．６以下と、従来のものよりも低くされているので、全反射によるロスが低減され、光取り出し効率が向上する。

有機発光層４３は、発光材料４４よりも屈折率の低い物質４５を含むので、有機発光層４３の屈折率を１．６以下にすることができる。また、屈折率の低い物質４５を多孔質シリカ粒子とすることにより、多孔質シリカは屈折率が低いので、有機発光層４３の屈折率を低くすることができ、有機ＥＬ素子１の光取出し効率が向上する。

第１電極３の屈折率が、基板２側から有機層４側に向かうに連れて、基板２の屈折率から有機層４の屈折率へと漸次変化している（屈折率≒１．５２〜１．５８）実施例２〜４の有機ＥＬ素子１は、第１電極３の屈折率が一定（屈折率≒１．５２）である実施例１と比べて、光取り出し効率が向上していることが確認された。

このように、第１電極３の屈折率を傾斜的に漸次変化させた有機ＥＬ素子１によれば、基板２と第１電極３の屈折率差、及び第１電極３及び有機層４間の屈折率差が減少し、各界面でのフレネル反射によるロスが抑制されるので、光取り出し効率が向上する。

散乱構造としての散乱層６を有する実施例３、４の有機ＥＬ素子１は、散乱層を有しない実施例２と比べて、光取り出し効率が向上していることが確認された。

このように、散乱構造として散乱層６を有する有機ＥＬ素子１によれば、基板２と外部（大気）の間の屈折率段差により生じる全反射が低減されるので、光取り出し効率が向上する。

第２電極５をＡｇ（反射率９０％以上）で形成した実施例４は、第２電極５をＡｌ（反射率９０％未満）で形成した実施例３と比べて、光取り出し効率が向上していることが確認された。

このように、第２電極５の反射率を９０％とした有機ＥＬ素子１によれば、素子内を第２電極５方向に進行する光が基板２方向に反射されやすくなるので、光取り出し効率が向上する。

なお、本発明は、上記の実施形態の構成に限られず、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、有機ＥＬ素子１において、第１電極３を陰極、第２電極５を陽極にしてもよい。

１ 有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）
２ 基板
３ 第１電極
４ 有機層
４３ 有機発光層
４４ 発光材料（有機エレクトロルミネッセンス材料）
４５ 屈折率の低い物質（多孔質シリカ）
５ 第２電極
６ 散乱層（散乱構造）

Claims (7)

1. 基板と、前記基板上に形成された光透過性のある第１電極と、有機発光層を含む有機層と、第２電極と、をこの順に有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、
   前記有機発光層の屈折率が１．６以下であり、
   前記第１電極の屈折率が、前記基板の屈折率よりも大きく、前記有機発光層の屈折率よりも小さい値となるようにした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電極の屈折率が、前記基板側から前記有機層側に向かうに連れて、基板の屈折率から有機層の屈折率へと漸次変化し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。
3. 前記第１電極は、金属ナノ粒子及び金属ナノワイヤの一方又は両方と、これらを保持する透過性物質と、を有することを特徴とする請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
4. 前記有機発光層は、該有機発光層を構成する発光材料よりも屈折率の低い物質を含む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. 前記発光材料よりも屈折率の低い前記物質は、多孔質シリカであることを特徴とする請求項４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
6. 前記基板の内部又は外部の少なくとも一方に散乱構造を有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。
7. 前記第２電極の反射率が９０％以上であ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。

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