有機エレクトロルミネッセンス素子
【課題】 光取り出し効率を従来に比較して大幅な改善がなされた有機ＥＬ素子を提供する。
【解決手段】 透明基板上に、透明電極、有機発光層、電極の順に積層してなる有機ＥＬ素子において、透明基板と透明電極との間に、透明基板よりも屈折率が低く、透明電極と対向する面側が凹凸である光取り出し層を設けた有機ＥＬ素子を作製する。
【解決手段】 透明基板上に、透明電極、有機発光層、電極の順に積層してなる有機ＥＬ素子において、透明基板と透明電極との間に、透明基板よりも屈折率が低く、透明電極と対向する面側が凹凸である光取り出し層を設けた有機ＥＬ素子を作製する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光取り出し効率が優れた有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子と呼ぶ。）は、自発発光素子であるため、高コントラストなディスプレイ用光源、バックライトや照明用の光源として期待されており、より発光輝度が高く、輝度ムラが少なく、さらに破壊し難い等のより高性能、高品質な有機ＥＬ素子が求められている。
【０００３】
図１に典型的な有機ＥＬ素子の構成の一例を示す。１０１は透明基板、１０２は第１電極、１０３は有機発光層、１０４は第２電極である。一般に有機発光層１０３には単層、多層構造のいずれも用いられている。例えば、正孔輸送層と電子輸送層とからなる二層構造の場合には、両電極間に電圧が印加されると、陽極から正孔輸送層に注入された正孔と、陰極から電子輸送層に注入された電子とが再結合し、発光を生じる。
【０００４】
有機発光層の光の取り出しを透明基板１０１側の面にする場合は、第１電極１０２は透明導電膜である必要がある。この透明導電膜の多くは、インジウム−ティン−オキサイド（ＩＴＯ）と呼ばれる材料で、非晶質、結晶質ともにスパッタリング法、イオンプレーティング法、電子ビーム法等で形成される。
【０００５】
上記のような有機ＥＬ素子の製造方法の一例としては、まず透明な基板１０１上にスパッタリング法等によって透明電極として機能する透明導電膜であるＩＴＯ膜を成膜後、パターニングして第１電極１０２を形成する。その後、真空蒸着法等によって有機発光層１０３として機能する有機物質を単層、若しくは多層構造で成膜してゆき、最後に、真空蒸着法などによって金属を蒸着して第２電極１０４を形成する。
【０００６】
有機ＥＬ素子は、空気よりも屈折率の高い（屈折率が１．７〜２．１程度）層の内部で発光し、発光層で発生した光のうち１５％から２０％程度の光しか取り出せないことが一般的に知られている。これは、臨界角以上の角度で界面（透明基板と空気との界面）に入射する光は、全反射を起こし有機ＥＬ素子の外部に取り出すことができないことや、透明導電膜ないし発光層と透明基板との間で光が全反射を起こし、光が透明導電膜ないし発光層を導波し、結果として、光が有機ＥＬ素子の側面方向に逃げるためである。このため、有機ＥＬ素子では、有機ＥＬ素子の外部に光を取り出す、いわゆる光取り出し効率の改善が不可欠となっている。
【０００７】
光取り出し効率を改善する方法として、以下に列挙する方法が知られている。
【０００８】
（１）基板に集光性を持たせる方法（例えば、特許文献１参照。）。
【０００９】
この方法は、比較的大面積の基板には有効であるが、微小な画素面積で構成される高精細ディスプレイでは、集光性を持たせるレンズの作製や、有機ＥＬ素子の側面の反射面の形成等が困難であるといった問題がある。
【００１０】
（２）有機ＥＬ素子の側面に反射面を形成する方法（例えば、特許文献２参照。）。
【００１１】
この方法は、発光層の厚さが数ミクロン以下である有機ＥＬ素子では、有機ＥＬ素子の側面に反射鏡を形成することが、超微細加工技術を用いても非常に難しい。また、反射鏡を形成することができたとしても、製造コストが大幅に増加してしまい、実用化に大きな障害となる。
【００１２】
（３）ガラス基板と発光体との間に、ガラス基板と発光体における各々の屈折率の中間値を持つ平坦層を導入し、この平坦層を反射防止膜として利用する方法（例えば、特許文献３参照。）。
【００１３】
この方法は、有機ＥＬ素子の前方への光取り出し効率を改善することは可能であるが、全反射を防止することができない。すなわち、この反射防止膜の原理からして、無機ＥＬ素子のような屈折率が大きな発光体には有効である。しかし、無機ＥＬ素子に比べて屈折率が小さい発光体である有機ＥＬ素子では、光取り出し効率を大きく改善することができない。
【００１４】
（４）ガラス基板と発光体との間に、ガラス基板よりも低い屈折率を持つ平坦層を導入する方法（例えば、特許文献４参照。）。
【００１５】
この方法では、光学の屈折の法則からガラス基板から空気中への光取り出し効率を考慮しているもので、平坦層と接する有機発光層や透明電極として機能する透明導電膜の厚みが十分に薄くないとその効果は限定的である。
【００１６】
（５）回折格子等の光学要素を基板上に形成する方法（例えば、特許文献５参照。）。
【００１７】
この方法は、回折格子の１次の回折や２次の回折といったいわゆるブラッグ回折により、光の向きを屈折とは異なる特定の向きに変えることができる性質を利用する方法である。この方法を用いると、有機発光層から発生した光のうち、層間での全反射等により有機ＥＬ素子の外部に取り出すことができない光を、層間若しくは媒質中（透明基板内や透明電極内）に設けた回折格子による光の回折現象により、外部に取り出すことができる。この方法は、有機ＥＬ素子の光取り出し効率を改善させるのに有効であるとされている。
【特許文献１】特開昭６３−３１４７９５号公報
【特許文献２】特開平１−２２０３９４号公報
【特許文献３】特開昭６２−１７２６９１号公報
【特許文献４】特開２００１−２０２８２７号公報
【特許文献５】特開平１１−２８３７５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、上述した回折格子を用いての光取り出し効率の改善はこれまでの方法の中では最も効果的であるとされているが、まだ十分な状況とはなっていない。
【００１９】
本発明は上記の事情に鑑みて成されたものであり、その目的は、光取り出し効率を従来に比較して大幅に改善された有機ＥＬ素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記課題を解決するために、本発明においては、請求項１に記載のように、透明基板上に、透明電極、有機発光層、電極の順に積層してなる有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記透明基板と前記透明電極との間に、前記透明基板よりも屈折率が低く、前記透明電極と対向する面側が凹凸である光取り出し層を設けてな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である。
【００２１】
上記課題を解決するために、本発明においては、請求項２に記載のように、前記光取り出し層は、発光する光の中心波長の３倍以上の厚み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である。
【００２２】
上記課題を解決するために、本発明においては、請求項３に記載のように、前記光取り出し層の凹凸は、前記凹凸が形成される面に凹部又は凸部を投影してできる形に外接する円の直径が０．２μｍ以上５０μｍ以下で、深さが１００ｎｍ以上で前記直径の２倍以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子である。
【００２３】
上記課題を解決するために、本発明においては、請求項４に記載のように、前記光取り出し層の凹凸は、周期性のある凹凸であり、且つ、周期が０．２μｍ以上３μｍ以下で、深さが１００ｎｍ以上で周期の２倍以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子である。
【００２４】
上記課題を解決するために、本発明においては、請求項５に記載のように、前記光取り出し層は、樹脂又はゲルで形成されてなることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子である。
【００２５】
ここで、中心波長（λ0）とは、有機発光波長の便宜上の代表値としており、次式（１）にて定義する。
【００２６】
【数１】
【００２７】
但し、
Ｉ（λ）：ある波長λにおける発光強度
λ1：有機ＥＬ発光素子の発光波長域として決めた下限波長
λ2：有機ＥＬ発光素子の発光波長域として決めた上限波長
である。
【発明の効果】
【００２８】
請求項１に記載の発明によれば、透明基板上に、光取り出し層、透明電極、有機発光層、電極を順に積層してなる有機ＥＬ素子における光取り出し層は、その屈折率は透明基板より低く、また透明電極と対向する面に凹凸を有するとしている。
【００２９】
透明基板より屈折率が低い光取り出し層に一旦取り込まれた光は、屈折の法則に従い、光取り出し層を設けない場合と比較して効率良く透明基板から空気中に取り出される。
【００３０】
また、有機発光層から発光される光は、透明電極と対向する面の凹凸による回折又は散乱により屈折の法則に従わない方向にその進路を曲げられ、これまで全反射で有機発光層や透明電極内部に閉じこめられていた光が効率よく光取り出し層に取り込まれる。
【００３１】
この二つの相乗効果により、従来に比較して大幅な光取り出し効率の改善が成された有機ＥＬ素子を提供できる。
【００３２】
請求項２に記載の発明によれば、光取り出し層の厚みは有機発光層で発光する光の中心波長の３倍以上としている。
【００３３】
光取り出し層の厚みが発光する光の中心波長に対して十分な厚みを有すると、屈折の法則が十分に発揮され、光取り出し層に取り込まれた光をより効率良く透明基板から空気中に取り出される。
【００３４】
請求項３に記載の発明によれば、光取り出し層の透明電極側の面に、凹凸が形成されるその面に凹部又は凸部を投影した形に外接する円の直径が０．２μｍ以上５０μｍ以下で、深さが１００ｎｍ以上で直径の２倍以下とする凹凸を設けている。この場合の「深さ」とは、凹凸の最深部から最頂部までの間隔を表す。
【００３５】
凹凸の形状を上記としていることから、可視光に対して散乱効果が十分に得られる。また、透明基板から覗いた時に凹凸を視認し難い大きさに制限することで観察者が不快感を感じないようにしている。
【００３６】
さらに、凹凸の配置に周期性を持たせる等の制限をしてないことから有機ＥＬ素子から取り出される光の指向性を比較的低くすることができ、観察者は有機ＥＬ素子発光面の視野角が比較的広いと感じる。
【００３７】
また、凹凸の深さを上記としていることから、可視光に対して散乱効果が十分に得られ、かつ作製時の形状の転写が容易である。
【００３８】
従って、請求項１の効果とした従来に比較して大幅な光取り出し効率の改善に加えて、上述の効果が加わる有機ＥＬ素子を提供できる。
【００３９】
請求項４に記載の発明によれば、光取り出し層の透明電極側の面に、周期が０．２μｍ以上３μｍ以下で、深さが１００ｎｍ以上で周期の２倍以下とする周期性のある凹凸を設けている。この場合の「深さ」とは、繰り返される凹凸の底部から頂部までの平均間隔を表す。
【００４０】
凹凸の周期を上記としていることから、可視光に対して回折効果が十分に得られる。また、凹凸の配置に周期性を持たせていることから、有機ＥＬ素子から取り出される光の指向性を比較的高くすることができ、観察者は有機ＥＬ素子発光面の視野角が比較的狭いと感じる。
【００４１】
また、凹凸の深さを上記としていることから、可視光に対して回折効果が十分に得られ、かつ作製時の形状の転写が容易である。
【００４２】
従って、請求項１の効果とした従来に比較して大幅な光取り出し効率の改善に加えて、上述の効果が加わる有機ＥＬ素子を提供できる。
【００４３】
請求項５に記載の発明によれば、光取り出し層として樹脂又はゲルを用いることで、光取り出し層の透明電極と対向する面側に、樹脂成形法、ゾルゲル法といった簡便な方法や設備を用いて凹凸を設けることができる。このことから、これまで述べた効果に加えて、生産性に優れた有機ＥＬ素子を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
本発明の実施の形態の一例の有機ＥＬ素子の模式的な構造を図２に示す。２０１ａは透明基板ベース、２０１ｂはバリア層、２０３は光取り出し層、２０４は透明電極（陽極）、２０５は有機発光層、２０６は電極（陰極）、２０７は凹凸構造である。これに従って以下、詳細な説明をする。
【００４５】
まず、有機ＥＬ素子に用いることのできる透明基板ベース２０１ａとしては、ガラス、プラスチック等の種類には特に限定はない。好ましく用いられる透明基板ベース２０１ａとしては、ガラス、石英、透明樹脂フィルムを挙げることができる。
【００４６】
透明樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロファン、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）、セルロースアセテートフタレート（ＴＡＣ）、セルロースナイトレート等のセルロースエステル類又はそれらの誘導体、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンビニルアルコール、シンジオタクティックポリスチレン、ポリカーボネート（ＰＣ）、ノルボルネン樹脂、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン類、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトンイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、ナイロン、ポリメチルメタクリレート、アクリル或いはポリアリレート類、アートン（商品名、ＪＳＲ社製）或いはアペル（商品名、三井化学社製）といったシクロオレフィン系樹脂等を挙げられる。
【００４７】
バリア層２０１ｂは、一般に透明樹脂フィルムの表面に水分や酸素など有機ＥＬ素子の劣化をもたらす物質の浸入を抑制する機能を持つ無機物、有機物の被膜またはその両者のハイブリッド被膜として形成されるものである。
【００４８】
そのバリア性は水蒸気透過度が０．０１ｇ／ｍ2・ｄａｙ・ａｔｍ以下を持つことが好ましく、更には、酸素透過度１０-3ｇ／ｍ2／ｄａｙ以下、水蒸気透過度１０-5ｇ／ｍ2／ｄａｙ以下の高バリア性を持つことが好ましい。
【００４９】
このバリア層２０１ｂを形成する材料としては、上記の通り水分や酸素など有機ＥＬ素子の劣化をもたらす物質の浸入を抑制する機能を有する材料であればよく、例えば、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素などを用いることができる。
【００５０】
また、このバリア層２０１ｂの脆弱性を改良するためにこれら無機層と有機材料からなる層の積層構造を持たせることがより好ましい。無機層と有機層の積層順については特に制限はないが、両者を交互に複数回積層させることが好ましい。
【００５１】
また、バリア層２０１ｂの形成方法については、特に限定はなく、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスタ−イオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、コーティング法などを用いることができる。
【００５２】
ここで、本実施の形態では、透明基板２０１は、透明基板ベース２０１ａの材料が樹脂フィルム等でバリア層２０１ｂを必要とする場合は、これを含めたものを示している。また、バリア層の屈折率は、樹脂フィルムと同程度である１．５前後であることから、樹脂フィルムとバリア層とを光学的観点から一体として扱うことが出来る。
【００５３】
また、上記のようにガラス基板ではなく樹脂フィルムを使うことは、作製される有機ＥＬ素子の軽量化及び低コスト化に大きく寄与する。
【００５４】
次に、上記で述べた透明基板２０１上に光取り出し層２０３を形成する。これを設けることで透明基板２０１から空気中への光取り出し効率を改善することが出来る。以下に、これに関して説明する。
【００５５】
光取り出し層２０３の屈折率は、透明基板２０１の屈折率より低いとしている。これは、有機発光層２０５からの光が光取り出し層２０３に一旦入り込むと、この透明基板２０１から空気中に放出される光の量は、透明基板２０１の屈折率に関係なく光取り出し層２０３の屈折率ｎによる臨界角θｃで決まる。
【００５６】
この場合、屈折率の低い媒質を空気としているので、臨界角θｃと光取り出し層の屈折率ｎとの関係は、次式（２）となる。
【００５７】
【数２】
【００５８】
有機発光層２０５内部での発光方向は、全方向であるから、上記の臨界角θｃが大きいほど透明基板２０１から空気中に放出される効率は高くなる。すなわち、光取り出し効率は、光取り出し層２０３の屈折率ｎが透明基板２０１より小さいほど、より高くなる。
【００５９】
ここで、光取り出し層２０３の屈折率ｎは、透明基板２０１の屈折率がバリア層を含めて一般に１．５〜１．７程度であることから、およそ１．５以下であることが好ましい。さらに効果の度合いから１．３５以下であることがより好ましい。
【００６０】
一方、光取り出し層２０３の厚みは、屈折の効果から、有機発光層２０５から発光する光の波長と同程度以上がよい。これは、光取り出し層２０３の厚みが、発光する光の波長程度となる、エバネッセントで染み出した電磁波としての光が透明基板２０１内に入り込む厚みと同等又はそれ以下になると、屈折による光取り出し層２０３の効果が薄れてくるからである。
従って、光取り出し層での屈折の効果を十分に発揮させるためには、中心波長（λ0）より十分長い、３倍以上とするのがよい。尚、厚みの上限は効果の点からは特にないが、製造上の観点から２０μｍ程度が好ましい。
【００６１】
ここで、本発明での中心波長（λ0）は、先に示した式（１）にて定義している。この定義より、本実施の形態の一例として、図３に示す可視域に発光スペクトルを持つ有機ＥＬ素子に適用してみると、次のようになる。
【００６２】
有機ＥＬ素子の発光波長の下限値λ1＝４００ｎｍ、同じくその上限値λ2＝７８０ｎｍとすると、この場合の中心波長λ0＝５３２ｎｍとなる。従って、この場合の光取り出し層の厚みは、約１．６μｍ以上がするのが良い。
【００６３】
さらに、上述の光取り出し層２０３の透明電極２０４と対向する面に凹凸を設けることで、発光層２０５からの光を効率的に光取り出し層２０３に取り込むことが出来る。従って、この二つの相乗効果により有機発光層２０５からの光を透明基板２０１から空気中に放出する光取り出し効率は大きく改善されることになる。これに関して以下に説明する。
【００６４】
ここで、図２で示している有機ＥＬ素子の構成では、有機発光層２０５と光取り出し層２０３との間に透明電極２０４があるが、透明電極となる透明導電材料の屈折率が有機発光層のそれと近いため光学的に同じものとして扱う。
【００６５】
さて、前述した通り、有機発光層２０５の屈折率は１．７〜２．１程度と一般的に透明基板２０１のそれより高い。従って、屈折の法則より、このままでは、有機発光層２０５から光取り出し層２０３へ取り出される光の量は、光取り出し層２０３を設け、さらにその屈折率を小さくするほど、低下することになる。
【００６６】
この解決策として、光取り出し層２０３の透明電極２０４と対向する面に凹凸を設けて回折又は散乱の効果を持たせることで、有機発光層２０５内部で発光する光が透明電極２０４内部を通り、そこから光取り出し層２０３に進む時、この光の進む方向が屈折の法則に従わない様にする。以下、回折と散乱とに関して説明する。
【００６７】
先に、回折について説明する。回折効果を生じさせる方法として、例えばレリーフ型回折格子がある。この格子への入射する光は透過光と反射光とに分かれる。透過光は、上述した通りに光取り出し層に取り込まれ、反射光は、陰極２０６による反射により再び回折格子に入射する。そして、最終的には光取り出し層２０３に取り出される。この様子を図４に示す。
【００６８】
回折格子は、凹凸に周期性を有しており、二次元的な周期屈折率を持っていることが望ましい。これは、有機発光層で発光する光はあらゆる方向にランダムに発生するので、ある方向にのみ周期的な屈折率分布を持っている一般的な一次元回折格子では、特定の方向に進む光しか回折されず、光の取り出し効率が期待するほど上がらない。そこで、回折格子の屈折率分布を二次元的な分布にすることにより、あらゆる方向に進む光が回折され、光の取り出し効率を一次元回折格子に比較して上げることが出来る。
【００６９】
回折格子の具体的な配列としては、二次元的に配列が繰り返される正方形の格子状、三角形の格子状、ハニカム（六角）格子状などがある。
【００７０】
さらに、図４に示すように回折格子への入射角θで入射した光は、出射角θ’、格子間隔（周期）ｄ、発光波長λ、入射側屈折率ｎ、出射側屈折率ｎ’、回折次数ｋと間では、式（３）の関係がある。
【００７１】
【数３】
【００７２】
この性質を利用して、周期ｄを選定することにより有機ＥＬ素子から取り出される光の指向性をある程度持たせて、観察者が有機ＥＬ素子の発光面の視野角は以降に述べる凹凸が散乱効果を有している有機ＥＬ素子の視野角と比較して狭いと感じるようにできる。
【００７３】
上記の周期を媒質中の光の波長との関係より０．２μｍ以上とすると、可視光に対して回折効果が十分得られる。また、この上限は、透明電極２０４や有機発光層２０５中において最も閉じこめられやすいほぼ面内方向に進む光を回折効果より有機ＥＬ素子の発光面に対して垂直に近い方向に取り出せるようにする観点から、３μｍまでが好ましい。従って、周期の範囲は０．２μｍ以上３μｍ以下が好ましい。
【００７４】
また、格子の深さは１００ｎｍ以上とする場合、回折の効果が十分得られる。また、深さの上限は、効果の観点からは特に制限がないが、深くなりすぎると製造上困難となることから、周期の２倍以下が好ましい。従って、深さの範囲は１００ｎｍ以上で周期の２倍以下が好ましい。
【００７５】
次に、散乱について説明する。散乱効果を生じさせる方法として、例えばランダムな大きさ（例えば、以降に述べる投影形に外接する円の直径）の凹凸をランダムに配置する方法がある。光取り出し層２０３の面上のこのランダム凹凸へ入射する光は透過光と反射光とに分かれる。透過光は、上述した通りに光取り出し層に取り込まれ、反射光は、陰極２０６による反射により再びランダム凹凸に入射され、最終的には光取り出し層２０３に取り出される。
【００７６】
この場合、光の進行方向を屈折の法則に従わない方向に変えることは前述の回折格子によるものと変わらないが、前述のレリーフ型回折格子による光の進行方向の変化は規則性を持つのに対して、このランダム凹凸の場合は、光の進行方向の変化に規則性を持たない。従って、観察者は有機ＥＬ素子発光面の視野角が比較的広いと感じる。
【００７７】
上記のランダム凹凸は、光取り出し層２０３面に凹部又は凸部を投影してできる形（以後、投影形と呼ぶ）に外接する円の直径を０．２μｍ以上とすると散乱の効果が十分得られる。これは直径０．２μｍの円を敷き詰めた状態での円の最短中心間距離と媒質中の光の波長との関係からである。また、投影形の外接円の直径が、投影形状にもよるが、１００μｍ近くになると凹凸が透明基板２０１を通して目視で確認出来るようになり、観察者に不快感を生じさせることが予想される。これを防ぐためにこの直径は５０μｍ以下とするのが好ましい。従って、投影形の外接する円の直径は０．２μｍ以上５０μｍ以下が好ましい。
【００７８】
また、この投影形の形状は、円、多角形等の制限は特になく、また深さ方向の凹凸の断面形状はＵ字、Ｖ字、円柱などの柱状などでもよく、制限は特にない。
【００７９】
また、ランダム凹凸の深さは１００ｎｍ以上とする場合、散乱の効果が十分得られる。更に、深さの上限は、効果の観点からは特に制限がないが、深くなりすぎると製造上困難となることから、投影形の外接円の直径の２倍以下が好ましい。従って、深さの範囲は１００ｎｍ以上でこの直径の２倍以下が好ましい。
【００８０】
また、凹凸を設ける面全体の面積における凹部又は凸部の投影形面積との割合は、おおよそ１０％から９０％が好ましい。
【００８１】
さて、光取り出し層２０３を成す低屈折率材料としては、上述の凹凸の形成を容易にすることも考慮して、例えば、フッ素系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、エアロゲル、多孔質シリカなどが挙げられる。
【００８２】
凹凸を形成する方法としては、例えば、一般的な樹脂成形法やゾルゲル法の過程で形成する方法等がある。
【００８３】
例えば、ガラス基板にフォトレジストをスピンコート法などを用いて塗布し、一般的なマスク露光、電子ビーム、又は干渉露光等を用いてパターニングを行う。その後、ガラス基板をエッチングしたものをガラス型とし、このガラス型を用いて、例えば、以下のような方法にて凹凸を形成することが出来る。
【００８４】
（１）光硬化性樹脂にて光取り出し層を形成する。
透明基板２０１上に光取り出し層２０３として、例えば、光硬化性樹脂の一つであるＵＶ硬化性樹脂を直接塗布した後、上記のガラス型を用いてプレスし、その状態を維持し、ＵＶ照射することで樹脂を硬化させ凹凸を成形する。
【００８５】
（２）熱硬化性又は熱可塑性樹脂にて光取り出し層を形成する。
透明基板２０１上に光取り出し層２０３として熱硬化性樹脂を直接塗布した後、上記のガラス型にてプレス成形後、加熱硬化させて凹凸を形成する。
【００８６】
また、熱可塑性樹脂であれば、上述のプレス成形を加熱プレス成形に置き換えて、その後冷却して凹凸を形成する。このガラス型をニッケルの電鋳などの手法で金型に転写して使用しても良い。
【００８７】
（３）ゾルゲル法にて光取り出し層を形成する。
透明基板２０１上に光取り出し層２０３として液体ゾルを直接塗布した後、上記（２）のガラス型を用いてプレス成形する。その後、加熱等で乾燥させて乾燥ゲルとして凹凸を形成する。このガラス型をニッケルの電鋳などの手法で金型に転写して使用しても良い。
【００８８】
上記で述べた光取り出し層２０３を形成後、透明電極２０４以降を順次積層形成して有機ＥＬ素子を得る。以下、これに関して説明する。
【００８９】
有機ＥＬ素子の作製方法を示すための一例として、透明電極２０４（陽極）／有機発光層２０５（正孔注入層／正孔輸送層／電子輸送層／電子注入層）／陰極２０６からなる有機ＥＬ素子の作製する。
【００９０】
透明電極２０４の材料は、高仕事関数の電極素材を用いるのが好ましく、具体例としてはＣｕＩ、ＩＴＯ、ＳｎＯ2、ＩＺＯ等の透明導電材料が挙げられる。また、ＩＤＩＸＯ（商品名、出光興産株式会社製）等非晶質で透明導電膜を作製可能な材料を用いてもよい。これらの透明導電材料を用いて薄膜を形成（成膜とも呼ぶ。）するには、一般的に、蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成する。
【００９１】
本実施の形態での透明電極の厚み（膜厚とも呼ぶ。）は材料にもよるが、例えば、ＩＴＯ膜の場合、ＩＴＯ膜の下地となる凹凸面の凸部の先端から通常１０〜１０００ｎｍの範囲で、望ましくは１０〜２５０ｎｍの範囲が選ばれる。また、透明導電膜の成膜後、必要に応じてその表面を平坦にするために研磨する。
【００９２】
透明電極２０４の形成後は、有機発光層２０５として、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層を順次に形成する。
【００９３】
正孔注入層（注入層をバッファー層とも呼ぶ。）の材料としては、特開平９−４５４７９号公報、同９−２６００６２号公報、同８−２８８０６９号公報等にもその詳細が記載されており、具体例として、銅フタロシアニンに代表されるフタロシアニンバッファー層、酸化バナジウムに代表される酸化物バッファー層、アモルファスカーボンバッファー層、ポリアニリン（エメラルディン）やポリチオフェン等の導電性高分子を用いた高分子バッファー層等が挙げられる。
【００９４】
電子注入層の材料としては、特開平６−３２５８７１号公報、同９−１７５７４号公報、同１０−７４５８６号公報等にもその詳細が記載されており、具体的にはストロンチウムやアルミニウム等に代表される金属バッファー層、フッ化リチウムに代表されるアルカリ金属化合物バッファー層、フッ化マグネシウムに代表されるアルカリ土類金属化合物バッファー層、酸化アルミニウムに代表される酸化物バッファー層等が挙げられる。
【００９５】
上記の正孔及び電子注入層は、いずれもごく薄い膜であることが望ましく、素材にもよるがその膜厚は０．１ｎｍ〜５μｍの範囲が好ましい。
【００９６】
正孔輸送層は、正孔を輸送する機能を有する材料（以下、正孔輸送材料という。）からなり、広い意味で正孔注入層、電子阻止層も正孔輸送層に含まれる。
【００９７】
正孔輸送材料としては、特に制限はなく、従来、光導伝材料において、正孔の電荷注入輸送材料として慣用されているものや、有機ＥＬ素子の正孔注入層、正孔輸送層に使用される公知のものの中から任意のものを選択して用いることができる。正孔輸送材料は、正孔の注入もしくは輸送、電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。
【００９８】
具体的には、たとえばトリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、ポルフィリン化合物、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物、または導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマーなどが挙げられる。
【００９９】
これらのうちでは、ポルフィリン化合物、芳香族第三級アミン化合物およびスチリルアミン化合物が好ましく、特に芳香族第三級アミン化合物を用いることが好ましい。
【０１００】
上記芳香族第三級アミン化合物およびスチリルアミン化合物の代表例としては、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラフェニル−４，４′−ジアミノフェニル；Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−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）；２，２−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）プロパン；１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）シクロヘキサン；Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラ−ｐ−トリル−４，４′−ジアミノビフェニル；１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）−４−フェニルシクロヘキサン；ビス（４−ジメチルアミノ−２−メチルフェニル）フェニルメタン；ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）フェニルメタン；Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−Ｎ，Ｎ′−ジ（４−メトキシフェニル）−４，４′−ジアミノビフェニル；Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラフェニル−４，４′−ジアミノジフェニルエーテル；４，４′−ビス（ジフェニルアミノ）ビフェニル；Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリ（ｐ−トリル）アミン；４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）−４′−〔４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）スチリル〕スチルベン；４−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ−（２−ジフェニルビニル）ベンゼン；３−メトキシ−４′−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノスチルベンゼン；Ｎ−フェニルカルバゾール、さらには、米国特許第５，０６１，５６９号明細書に記載されている２個の縮合芳香族環を分子内に有するもの、たとえば４，４′−ビス〔Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ〕ビフェニル（ＮＰＤ）、特開平４−３０８６８８号に記載されているトリフェニルアミンユニットが３つスターバースト型に連結された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）などが挙げられる。
【０１０１】
また、ｐ型−Ｓｉ、ｐ型−ＳｉＣなどの無機半導体も正孔輸送材料として使用することができる。
【０１０２】
この正孔輸送層は、上記正孔輸送材料を、たとえば真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法などの公知の方法により成膜して形成することができる。
【０１０３】
正孔輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍの範囲で選ばれる。この正孔輸送層は、上記材料の一種または二種以上からなる一層構造であってもよく、同一組成または異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。
【０１０４】
電子輸送層は、電子を輸送する機能を有する材料（以下、電子輸送材料という。）からなり、広い意味で電子注入層、正孔阻止層も電子輸送層に含まれる。
【０１０５】
従来、発光層２０５に対して陰極２０６側に隣接する電子輸送層に用いられる電子輸送材料（正孔阻止材料を兼ねる。）として、下記の材料が知られている。また、電子輸送層は、陰極２０６より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよく、従来公知の化合物の中から任意のものを選択して電子輸送材料として用いることもできる。
【０１０６】
電子輸送材料としては、例えばニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタンおよびアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体などが挙げられる。また、このオキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送材料として用いることができる。
【０１０７】
さらに、８−キノリノール誘導体の金属錯体、たとえばトリス（８−キノリノール）アルミニウム（以下、Ａｌｑ3と略す。）、トリス（５，７−ジクロロ−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（５，７−ジブロモ−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（２−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（５−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、ビス（８−キノリノール）亜鉛など、およびこれらの金属錯体の中心金属がＩｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｓｎ、ＧａまたはＰｂに置き替わった金属錯体も電子輸送材料として用いることができる。
【０１０８】
その他、メタルフリー若しくはメタルフタロシアニン、またはそれらの末端がアルキル基やスルホン酸基などで置換されているものも電子輸送材料として好ましく用いることができる。
【０１０９】
また、従来、発光層の材料として用いられているジスチリルピラジン誘導体も電子輸送材料として用いることができるし、正孔輸送層と同様にｎ型−Ｓｉ、ｎ型−ＳｉＣなどの無機半導体も電子輸送材料として用いることができる。
【０１１０】
この電子輸送層は、上記化合物を、たとえば真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法などの公知の方法により成膜して形成することができる。
【０１１１】
電子輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍの範囲で選ばれる。この電子輸送層は、これらの電子輸送材料の一種または二種以上からなる一層構造であってもよいし、あるいは同一組成または異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。
【０１１２】
陰極２０６の材料としては、一般に低仕事関数の金属又は合金が望ましく、例えばＭｇ／Ａｇ（マグネシウム／銀混合物）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｉｎ（インジウム）、Ｌｉ（リチウム）等が用いることが出来る。
【０１１３】
陰極２０６の膜厚は、１０ｎｍ〜１０００ｎｍ、好ましくは５０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲になるように、例えば、蒸着やスパッタリング等の方法により形成する。
【０１１４】
この陰極２０６を設けることで所望の有機ＥＬ素子が得られる。作製した有機ＥＬ素子は、公知の保護膜（パッシべーション膜）で封止する。
【０１１５】
以下、本発明の実施例を説明する。
【実施例】
【０１１６】
以下に示す例は、いずれも中心波長（λ0）を５３２ｎｍとした。
【０１１７】
（実施例１）
透明基板（バリア層を含む）／光取り出し層／透明電極／有機ＥＬ層／電極
の積層構造を持ち、光取り出し層に設ける凹凸は周期性を有する有機ＥＬ素子を作製した。具体的に以下に説明する。
【０１１８】
透明基板ベース２０１ａとして、樹脂フィルムである厚み０．１ｍｍのポリカーボネート（ＰＣ）（ｎ＝１．５８）を使用した。
【０１１９】
この透明基板ベース２０１ａ面上にバリア層２０１ｂとして二酸化珪素（ＳｉＯ2）（ｎ＝１．４６）を主成分とする多層膜を厚み１．０μｍとなるように大気圧プラズマ重合法にて成膜した。これを透明基板２０１とした。
【０１２０】
バリア層の上に光取り出し層２０３として熱可塑性樹脂層である、ポリメチルメタクリレート（ｎ＝１．４８）を使用した。
【０１２１】
ポリメチルメタクリレートをスピンコート法にて厚み約２μｍ塗布後、周期３００ｎｍ、高さ１００ｎｍ、直径１５０ｎｍの円形突起が複数設けられた以降に述べるガラス型を用いて、公知のプレス法にて形状を転写した。これで、凹凸として周期３００ｎｍ、深さ１００ｎｍ、直径１５０ｎｍの円柱形状の複数の窪みを熱可塑性樹脂からなる光取り出し層面上に形成した。形成された周期性をもつ凹凸の平面図を模式的に図５に示す。
【０１２２】
ここで凹凸形成に用いたガラス型は、以下のようにして作製した。
【０１２３】
まず、ガラス基板（石英ガラス、大きさ：３０ｍｍ×３０ｍｍ、厚み：１．０ｍｍ）上にレジストを塗布した後、電子ビームリソグラフィーとドライエッチングを用いて、回折格子として正方格子状に３００ｎｍの周期を持つ直径１５０ｎｍで、ガラス基板の平面部から突起の頂部までの高さ１００ｎｍの円柱形状の突起をガラス基板面に形成した。このガラス基板をガラス型とした。
【０１２４】
上記の凹凸面を有した光取り出し層上に、透明電極２０４としてＩＴＯ膜を樹脂表面の凸面上部からの厚みが１５０ｎｍになるように公知のスパッタリング法にて成膜した後、その表面を研磨してこの面を平均表面粗さＲａ＝２ｎｍとした。
【０１２５】
上記の透明電極２０４の上に、以下に説明するように、有機発光層２０５として正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層を、そして最後に陰極２０６を順次に公知の真空蒸着法を用いて成膜した。
【０１２６】
具体的に有機発光層２０５は、正孔注入層として、ＣｕＰｃ（銅フタロシアニン）を１０ｎｍ、正孔輸送層として、ＮＰＤ（４，４’−ビス〔Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ〕ビフェニル）を４０ｎｍ、電子輸送層として、Ａｌｑ3（トリス（８−キノリノール）アルミニウム）を６０ｎｍ、電子注入層としてＬｉＦ（フッ化リチウム）を１ｎｍを順次成膜した。そして、最後に陰極２０６として、Ａｌ（アルミニウム）を１１０ｎｍ成膜することで、所望の有機ＥＬ素子を完成させた。作製した有機ＥＬ素子は、公知の保護膜（パッシべーション膜）で封止した。
【０１２７】
（実施例２）
実施例２は、実施例１における光取り出し層の厚みを中心波長の３倍以下の約１．２μｍとした。厚み以外は、実施例１と全く同じとした有機ＥＬ素子を作製した。
【０１２８】
（参照例１）
透明基板／透明電極／有機ＥＬ層／電極の積層構造を持ち、透明基板であるガラス基板面上に直接周期性を有する凹凸構造を持たせた有機ＥＬ素子を作製した。具体的に以下に説明する。
【０１２９】
ガラス基板（大きさ：３０ｍｍ×３０ｍｍ、厚み：１．０ｍｍ、屈折率：１．５２）上にレジストを塗布した後、電子ビームリソグラフィーとドライエッチングを用いて、回折格子として正方格子状に３００ｎｍの周期を持つ直径１５０ｎｍで、透明基板の表面から窪みの底面までの深さ１００ｎｍの円柱形状の窪みをガラス基板面に形成した。
【０１３０】
このガラス基板上に、透明電極２０４としてＩＴＯ膜をガラス基板表面の凸面上部からの厚みが１５０ｎｍになるように公知のスパッタリング法にて成膜した後、その表面を研磨してこの面を平均表面粗さＲａ＝２ｎｍとした。この透明電極上に形成する有機発光層２０５以降は実施例１と全く同じとした。
【０１３１】
（参照例２）
実施例１と同じ積層構造を持ち、凹凸を設けない有機ＥＬ素子を作製した。具体的には、光取り出し層２０３面上に凹凸を形成する工程を省いた以外は、実施例１と全く同じとした有機ＥＬ素子を作製した。
【０１３２】
（評価１）
ここで、実施例１、実施例２、参照例１、参照例２それぞれの発光面正面での輝度値を分光輝度計（例えば、コニカミノルタセンシング（株）製 分光放射輝度計ＣＳ１０００）を用いて測定した。結果として、参照例２の輝度値を基準とすると、参照例１は約１．１３倍、実施例１は約１．３１倍、実施例２は約１．２５倍であった。これらより、光取り出し層面に設けた凹凸、透明基板より低い屈折率を持つ光取り出し層、及びその厚みによる効果が確認できた。
【０１３３】
（実施例３）
実施例３では、実施例１にて使用したガラス型と同じ製造方法で、以下のように周期を変更したガラス型を作製して使用した。
【０１３４】
回折格子として正方格子状に２６０ｎｍの周期を持つ直径１３０ｎｍで、ガラス基板の平面部から突起の頂部までの高さ１００ｎｍの円柱形状の突起をガラス基板面に形成した。このガラス基板をガラス型とした。
【０１３５】
上記のガラス型を用いた以外は、実施例１と全く同じとした有機ＥＬ素子を作製した。
【０１３６】
（実施例４）
実施例４では、実施例１にて使用したガラス型と同じ製造方法で、以下のように周期を変更したガラス型を作製して使用した。
【０１３７】
回折格子として正方格子状に３μｍの周期を持つ直径１．５μｍで、透明基板の表面部から突起の頂部までの高さ１００ｎｍの円柱形状の突起をガラス基板面に形成した。このガラス基板をガラス型とした。
【０１３８】
上記のガラス型を用いた以外は、実施例１と全く同じとした有機ＥＬ素子を作製した。
【０１３９】
（実施例５）
実施例５では、実施例１にて使用したガラス型と同じ製造方法で、以下のように周期を変更したガラス型を作製して使用した。
【０１４０】
回折格子として正方格子状に３．３μｍの周期を持つ直径１．６μｍで、透明基板の平面部から突起の頂部までの深さ１００ｎｍの円柱形状の突起をガラス基板面に形成した。このガラス基板をガラス型とした。
【０１４１】
上記のガラス型を用いた以外は、実施例１と全く同じとした有機ＥＬ素子を作製した。
【０１４２】
（評価２）
上記実施例３、実施例４，実施例５のそれぞれの発光面正面の輝度値を評価１と同じように測定した。
【０１４３】
その結果、参照例２の輝度値に対して、実施例４は約１．３倍、実施例５は約１．２６倍、また、実施例３は、約１．２９倍であった。これらにより、凹凸が有する周期による効果が確認できた。
【０１４４】
（実施例６）
実施例６は、実施例１にて使用したガラス型と同じ製造方法で、以下のように変更したガラス型を作製して使用した。
【０１４５】
回折格子として正方格子状に３００ｎｍの周期を持つ直径１５０ｎｍで、ガラス基板の平面部から突起の頂部までの高さ９０ｎｍの円柱形状の突起をガラス基板面に形成した。このガラス基板をガラス型とした。
【０１４６】
上記のガラス型を用いた以外は、実施例１と全く同じとした有機ＥＬ素子を作製した。
【０１４７】
（実施例７）
実施例７は、実施例１にて使用したガラス型と同じ製造方法で、以下のように変更したガラス型を作製して使用した。
【０１４８】
回折格子として正方格子状に４００ｎｍの周期を持つ直径２００ｎｍで、ガラス基板の平面部から突起の頂部までの高さ２００ｎｍの円柱形状の突起をガラス基板面に形成した。このガラス基板をガラス型とした。
【０１４９】
上記のガラス型を用いた以外は、実施例１と全く同じとした有機ＥＬ素子を作製した。
【０１５０】
（評価３）
実施例６の発光面正面の輝度値を評価１と同じように測定した。その結果、参照例２の輝度値に対して、実施例６の輝度値は約１．２５倍、実施例７は約１．３倍であった。これらより、凹凸の深さによる効果が確認できた。
【０１５１】
（実施例８）
実施例８は、実施例１と同じ積層構造を持ち、光取り出し層に設ける凹凸は周期性を有さない有機ＥＬ素子を作製した。具体的に以下に説明する。
【０１５２】
以下に述べるガラス型を用いた以外は、実施例１と全く同じとした有機ＥＬ素子を作製した。
【０１５３】
実施例８のガラス型は、ガラス基板（石英ガラス、大きさ：３０ｍｍ×３０ｍｍ、厚み：１．０ｍｍ）上にレジストを塗布した後、電子ビームリソグラフィーとドライエッチングを用いてランダムな凹凸を形成した。
【０１５４】
具体的には、直径１μｍ、２μｍ、３μｍ、４μｍ、５μｍの５種類の円を、円同士が重ならない様に、凹凸形成面全体の面積に占めるこれらの円の面積の占有率が約５０％となる様にランダムに配置したものを形成する凹凸パターンとした。そして、これらの円がガラス基板の平面部から高さ１００ｎｍの円柱を成すことでできるランダムな凹凸をガラス基板面に形成した。このガラス基板をガラス型とした。このガラス型を用いて形成した周期性を有さない凹凸の平面図を模式的に図６に示す。
【０１５５】
上記のガラス型を用いた以外は、実施例１と全く同じとした有機ＥＬ素子を作製した。
【０１５６】
（評価４）
実施８の発光面正面の輝度値を評価１と同じように測定した。その結果、参照例２の輝度値に対して、実施例８の輝度値は約１．２８倍であった。また、実施例１、実施例８それぞれの発光面を目視にて観察する角度を有機ＥＬ素子正面から左右上下に振って有機ＥＬ素子発光面の視野角を比較してみると実施例１に対して実施例８の方が相対的に広く感じることが確認できた。
【０１５７】
これらより、有機発光面の視野角に対する、光取り出し層に設けた凹凸構造の周期性の有無による効果が確認できた。
【０１５８】
（実施例９）
光取り出し層を光硬化性樹脂とした以外は実施例１と同じ積層構造を持つ有機ＥＬ素子を作製した。具体的に以下に説明する。
【０１５９】
光取り出し層の材料として、光硬化性樹脂であるエポキシ系紫外線硬化樹脂（ｎ＝１．４５）を厚みが２μｍとなるように、スピンコート法を用いて透明基板上に塗布した。
【０１６０】
この後、塗布したエポキシ系紫外線硬化樹脂に実施例１で使用したものと同じガラス型を押し当て、このガラス型側からＵＶ光を照射して硬化させることで、ガラス型のパターンを転写した。
【０１６１】
ＩＴＯ膜の形成及びそれ以降は、実施例１と全く同じとした有機ＥＬ素子を作製した。
【０１６２】
（実施例１０）
光取り出し層をゲル膜とした以外は実施例１と同じ積層構造を持つ有機ＥＬ素子を作製した。具体的に以下に説明する。
【０１６３】
ゲル膜形成として中空シリカ（ｎ＝１．２７）を含んだ膜をゾルゲル法で厚み２μｍとして透明基板上に成膜した。具体的には、以下に説明する。
【０１６４】
原料化合物として金属アルコキシド（正珪酸四エチル Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）4 ［略してＴＥＯＳ］）、溶媒としてエタノール、触媒として酢酸、それに加水分解に必要な水を加えた調合液に、低屈折率材料（触媒化成工業製、シリカ粒子（屈折率ｎ＝１．３５））をイソプロピルアルコールに加えた液を混合させ、数十℃に保って加水分解と重縮合反応を起こさせ、液体のゾルを生成する。
【０１６５】
次に、作製されたゾルをスピンコート法で透明基板上に塗布して反応させゲルとして固化させた。
【０１６６】
この固化の過程で、実施例１で使用したものと同じガラス型を押し当ててゲル膜に回折格子を転写した。これをさらに１５０度の雰囲気中で乾燥させて乾燥ゲルとし、その結果、膜厚２μｍ、屈折率１．２７の光取り出し層を形成した。
【０１６７】
尚、完成となる乾燥ゲルの膜厚が２μｍとなるように、溶液の調合とスピンコートの条件設定を予めした。
【０１６８】
ＩＴＯ膜の形成及びそれ以降は、実施例１と全く同じとした有機ＥＬ素子を作製した。
【０１６９】
（評価５）
実施例９及び実施例１０の発光面正面の輝度値を評価１と同じように測定した。その結果、参照例２の輝度値と比較して実施例９の輝度値は約１．３２倍、実施例１０は約１．３５倍であった。これより、光取り出し層の屈折率による効果を確認できた。
【０１７０】
また、実施例９、実施例１０で用いた光取り出し層の材料及びその凹凸形成方法を用いて実施例２乃至実施例８に示した同じ凹凸パターンを形成した。その結果は、上記評価１乃至評価４とほぼ同様で、評価５と同じように光取り出し層の材料であるゲルの屈折率が他の材料の屈折率より低い分良好な結果であった。
【０１７１】
実施例の結果を表１にまとめて示す。
【０１７２】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【０１７３】
【図１】典型的な有機ＥＬ素子の一例の断面を表す概念図である。
【図２】実施の形態における一例の有機ＥＬ素子の断面を表す概念図である。
【図３】実施の形態における一例の有機ＥＬ素子の発光スペクトルを示す図である。
【図４】実施の形態における一例の有機ＥＬ素子の回折格子を説明する図である。
【図５】実施例１に使用した周期性を有する凹凸を説明する平面図である。
【図６】実施例８に使用した周期性を有しない凹凸を説明する平面図である。
【符号の説明】
【０１７４】
１０１ 透明基板
１０２ 第１電極
１０３ 有機発光層
１０４ 第２電極
２０１ 透明基板
２０１ａ 透明基板ベース
２０１ｂ バリア層
２０３ 光取り出し層
２０４ 透明電極
２０５ 有機発光層
２０６ 電極
２０７ 凹凸構造
５０１ 周期的に並ぶ円柱状の窪みの一つ
６０１ ランダムな大きさ、且つランダムに配置される円柱状の窪みの一つ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光取り出し効率が優れた有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子と呼ぶ。）は、自発発光素子であるため、高コントラストなディスプレイ用光源、バックライトや照明用の光源として期待されており、より発光輝度が高く、輝度ムラが少なく、さらに破壊し難い等のより高性能、高品質な有機ＥＬ素子が求められている。
【０００３】
図１に典型的な有機ＥＬ素子の構成の一例を示す。１０１は透明基板、１０２は第１電極、１０３は有機発光層、１０４は第２電極である。一般に有機発光層１０３には単層、多層構造のいずれも用いられている。例えば、正孔輸送層と電子輸送層とからなる二層構造の場合には、両電極間に電圧が印加されると、陽極から正孔輸送層に注入された正孔と、陰極から電子輸送層に注入された電子とが再結合し、発光を生じる。
【０００４】
有機発光層の光の取り出しを透明基板１０１側の面にする場合は、第１電極１０２は透明導電膜である必要がある。この透明導電膜の多くは、インジウム−ティン−オキサイド（ＩＴＯ）と呼ばれる材料で、非晶質、結晶質ともにスパッタリング法、イオンプレーティング法、電子ビーム法等で形成される。
【０００５】
上記のような有機ＥＬ素子の製造方法の一例としては、まず透明な基板１０１上にスパッタリング法等によって透明電極として機能する透明導電膜であるＩＴＯ膜を成膜後、パターニングして第１電極１０２を形成する。その後、真空蒸着法等によって有機発光層１０３として機能する有機物質を単層、若しくは多層構造で成膜してゆき、最後に、真空蒸着法などによって金属を蒸着して第２電極１０４を形成する。
【０００６】
有機ＥＬ素子は、空気よりも屈折率の高い（屈折率が１．７〜２．１程度）層の内部で発光し、発光層で発生した光のうち１５％から２０％程度の光しか取り出せないことが一般的に知られている。これは、臨界角以上の角度で界面（透明基板と空気との界面）に入射する光は、全反射を起こし有機ＥＬ素子の外部に取り出すことができないことや、透明導電膜ないし発光層と透明基板との間で光が全反射を起こし、光が透明導電膜ないし発光層を導波し、結果として、光が有機ＥＬ素子の側面方向に逃げるためである。このため、有機ＥＬ素子では、有機ＥＬ素子の外部に光を取り出す、いわゆる光取り出し効率の改善が不可欠となっている。
【０００７】
光取り出し効率を改善する方法として、以下に列挙する方法が知られている。
【０００８】
（１）基板に集光性を持たせる方法（例えば、特許文献１参照。）。
【０００９】
この方法は、比較的大面積の基板には有効であるが、微小な画素面積で構成される高精細ディスプレイでは、集光性を持たせるレンズの作製や、有機ＥＬ素子の側面の反射面の形成等が困難であるといった問題がある。
【００１０】
（２）有機ＥＬ素子の側面に反射面を形成する方法（例えば、特許文献２参照。）。
【００１１】
この方法は、発光層の厚さが数ミクロン以下である有機ＥＬ素子では、有機ＥＬ素子の側面に反射鏡を形成することが、超微細加工技術を用いても非常に難しい。また、反射鏡を形成することができたとしても、製造コストが大幅に増加してしまい、実用化に大きな障害となる。
【００１２】
（３）ガラス基板と発光体との間に、ガラス基板と発光体における各々の屈折率の中間値を持つ平坦層を導入し、この平坦層を反射防止膜として利用する方法（例えば、特許文献３参照。）。
【００１３】
この方法は、有機ＥＬ素子の前方への光取り出し効率を改善することは可能であるが、全反射を防止することができない。すなわち、この反射防止膜の原理からして、無機ＥＬ素子のような屈折率が大きな発光体には有効である。しかし、無機ＥＬ素子に比べて屈折率が小さい発光体である有機ＥＬ素子では、光取り出し効率を大きく改善することができない。
【００１４】
（４）ガラス基板と発光体との間に、ガラス基板よりも低い屈折率を持つ平坦層を導入する方法（例えば、特許文献４参照。）。
【００１５】
この方法では、光学の屈折の法則からガラス基板から空気中への光取り出し効率を考慮しているもので、平坦層と接する有機発光層や透明電極として機能する透明導電膜の厚みが十分に薄くないとその効果は限定的である。
【００１６】
（５）回折格子等の光学要素を基板上に形成する方法（例えば、特許文献５参照。）。
【００１７】
この方法は、回折格子の１次の回折や２次の回折といったいわゆるブラッグ回折により、光の向きを屈折とは異なる特定の向きに変えることができる性質を利用する方法である。この方法を用いると、有機発光層から発生した光のうち、層間での全反射等により有機ＥＬ素子の外部に取り出すことができない光を、層間若しくは媒質中（透明基板内や透明電極内）に設けた回折格子による光の回折現象により、外部に取り出すことができる。この方法は、有機ＥＬ素子の光取り出し効率を改善させるのに有効であるとされている。
【特許文献１】特開昭６３−３１４７９５号公報
【特許文献２】特開平１−２２０３９４号公報
【特許文献３】特開昭６２−１７２６９１号公報
【特許文献４】特開２００１−２０２８２７号公報
【特許文献５】特開平１１−２８３７５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、上述した回折格子を用いての光取り出し効率の改善はこれまでの方法の中では最も効果的であるとされているが、まだ十分な状況とはなっていない。
【００１９】
本発明は上記の事情に鑑みて成されたものであり、その目的は、光取り出し効率を従来に比較して大幅に改善された有機ＥＬ素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記課題を解決するために、本発明においては、請求項１に記載のように、透明基板上に、透明電極、有機発光層、電極の順に積層してなる有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記透明基板と前記透明電極との間に、前記透明基板よりも屈折率が低く、前記透明電極と対向する面側が凹凸である光取り出し層を設けてな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である。
【００２１】
上記課題を解決するために、本発明においては、請求項２に記載のように、前記光取り出し層は、発光する光の中心波長の３倍以上の厚み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である。
【００２２】
上記課題を解決するために、本発明においては、請求項３に記載のように、前記光取り出し層の凹凸は、前記凹凸が形成される面に凹部又は凸部を投影してできる形に外接する円の直径が０．２μｍ以上５０μｍ以下で、深さが１００ｎｍ以上で前記直径の２倍以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子である。
【００２３】
上記課題を解決するために、本発明においては、請求項４に記載のように、前記光取り出し層の凹凸は、周期性のある凹凸であり、且つ、周期が０．２μｍ以上３μｍ以下で、深さが１００ｎｍ以上で周期の２倍以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子である。
【００２４】
上記課題を解決するために、本発明においては、請求項５に記載のように、前記光取り出し層は、樹脂又はゲルで形成されてなることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子である。
【００２５】
ここで、中心波長（λ0）とは、有機発光波長の便宜上の代表値としており、次式（１）にて定義する。
【００２６】
【数１】
【００２７】
但し、
Ｉ（λ）：ある波長λにおける発光強度
λ1：有機ＥＬ発光素子の発光波長域として決めた下限波長
λ2：有機ＥＬ発光素子の発光波長域として決めた上限波長
である。
【発明の効果】
【００２８】
請求項１に記載の発明によれば、透明基板上に、光取り出し層、透明電極、有機発光層、電極を順に積層してなる有機ＥＬ素子における光取り出し層は、その屈折率は透明基板より低く、また透明電極と対向する面に凹凸を有するとしている。
【００２９】
透明基板より屈折率が低い光取り出し層に一旦取り込まれた光は、屈折の法則に従い、光取り出し層を設けない場合と比較して効率良く透明基板から空気中に取り出される。
【００３０】
また、有機発光層から発光される光は、透明電極と対向する面の凹凸による回折又は散乱により屈折の法則に従わない方向にその進路を曲げられ、これまで全反射で有機発光層や透明電極内部に閉じこめられていた光が効率よく光取り出し層に取り込まれる。
【００３１】
この二つの相乗効果により、従来に比較して大幅な光取り出し効率の改善が成された有機ＥＬ素子を提供できる。
【００３２】
請求項２に記載の発明によれば、光取り出し層の厚みは有機発光層で発光する光の中心波長の３倍以上としている。
【００３３】
光取り出し層の厚みが発光する光の中心波長に対して十分な厚みを有すると、屈折の法則が十分に発揮され、光取り出し層に取り込まれた光をより効率良く透明基板から空気中に取り出される。
【００３４】
請求項３に記載の発明によれば、光取り出し層の透明電極側の面に、凹凸が形成されるその面に凹部又は凸部を投影した形に外接する円の直径が０．２μｍ以上５０μｍ以下で、深さが１００ｎｍ以上で直径の２倍以下とする凹凸を設けている。この場合の「深さ」とは、凹凸の最深部から最頂部までの間隔を表す。
【００３５】
凹凸の形状を上記としていることから、可視光に対して散乱効果が十分に得られる。また、透明基板から覗いた時に凹凸を視認し難い大きさに制限することで観察者が不快感を感じないようにしている。
【００３６】
さらに、凹凸の配置に周期性を持たせる等の制限をしてないことから有機ＥＬ素子から取り出される光の指向性を比較的低くすることができ、観察者は有機ＥＬ素子発光面の視野角が比較的広いと感じる。
【００３７】
また、凹凸の深さを上記としていることから、可視光に対して散乱効果が十分に得られ、かつ作製時の形状の転写が容易である。
【００３８】
従って、請求項１の効果とした従来に比較して大幅な光取り出し効率の改善に加えて、上述の効果が加わる有機ＥＬ素子を提供できる。
【００３９】
請求項４に記載の発明によれば、光取り出し層の透明電極側の面に、周期が０．２μｍ以上３μｍ以下で、深さが１００ｎｍ以上で周期の２倍以下とする周期性のある凹凸を設けている。この場合の「深さ」とは、繰り返される凹凸の底部から頂部までの平均間隔を表す。
【００４０】
凹凸の周期を上記としていることから、可視光に対して回折効果が十分に得られる。また、凹凸の配置に周期性を持たせていることから、有機ＥＬ素子から取り出される光の指向性を比較的高くすることができ、観察者は有機ＥＬ素子発光面の視野角が比較的狭いと感じる。
【００４１】
また、凹凸の深さを上記としていることから、可視光に対して回折効果が十分に得られ、かつ作製時の形状の転写が容易である。
【００４２】
従って、請求項１の効果とした従来に比較して大幅な光取り出し効率の改善に加えて、上述の効果が加わる有機ＥＬ素子を提供できる。
【００４３】
請求項５に記載の発明によれば、光取り出し層として樹脂又はゲルを用いることで、光取り出し層の透明電極と対向する面側に、樹脂成形法、ゾルゲル法といった簡便な方法や設備を用いて凹凸を設けることができる。このことから、これまで述べた効果に加えて、生産性に優れた有機ＥＬ素子を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
本発明の実施の形態の一例の有機ＥＬ素子の模式的な構造を図２に示す。２０１ａは透明基板ベース、２０１ｂはバリア層、２０３は光取り出し層、２０４は透明電極（陽極）、２０５は有機発光層、２０６は電極（陰極）、２０７は凹凸構造である。これに従って以下、詳細な説明をする。
【００４５】
まず、有機ＥＬ素子に用いることのできる透明基板ベース２０１ａとしては、ガラス、プラスチック等の種類には特に限定はない。好ましく用いられる透明基板ベース２０１ａとしては、ガラス、石英、透明樹脂フィルムを挙げることができる。
【００４６】
透明樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロファン、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）、セルロースアセテートフタレート（ＴＡＣ）、セルロースナイトレート等のセルロースエステル類又はそれらの誘導体、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンビニルアルコール、シンジオタクティックポリスチレン、ポリカーボネート（ＰＣ）、ノルボルネン樹脂、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン類、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトンイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、ナイロン、ポリメチルメタクリレート、アクリル或いはポリアリレート類、アートン（商品名、ＪＳＲ社製）或いはアペル（商品名、三井化学社製）といったシクロオレフィン系樹脂等を挙げられる。
【００４７】
バリア層２０１ｂは、一般に透明樹脂フィルムの表面に水分や酸素など有機ＥＬ素子の劣化をもたらす物質の浸入を抑制する機能を持つ無機物、有機物の被膜またはその両者のハイブリッド被膜として形成されるものである。
【００４８】
そのバリア性は水蒸気透過度が０．０１ｇ／ｍ2・ｄａｙ・ａｔｍ以下を持つことが好ましく、更には、酸素透過度１０-3ｇ／ｍ2／ｄａｙ以下、水蒸気透過度１０-5ｇ／ｍ2／ｄａｙ以下の高バリア性を持つことが好ましい。
【００４９】
このバリア層２０１ｂを形成する材料としては、上記の通り水分や酸素など有機ＥＬ素子の劣化をもたらす物質の浸入を抑制する機能を有する材料であればよく、例えば、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素などを用いることができる。
【００５０】
また、このバリア層２０１ｂの脆弱性を改良するためにこれら無機層と有機材料からなる層の積層構造を持たせることがより好ましい。無機層と有機層の積層順については特に制限はないが、両者を交互に複数回積層させることが好ましい。
【００５１】
また、バリア層２０１ｂの形成方法については、特に限定はなく、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスタ−イオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、コーティング法などを用いることができる。
【００５２】
ここで、本実施の形態では、透明基板２０１は、透明基板ベース２０１ａの材料が樹脂フィルム等でバリア層２０１ｂを必要とする場合は、これを含めたものを示している。また、バリア層の屈折率は、樹脂フィルムと同程度である１．５前後であることから、樹脂フィルムとバリア層とを光学的観点から一体として扱うことが出来る。
【００５３】
また、上記のようにガラス基板ではなく樹脂フィルムを使うことは、作製される有機ＥＬ素子の軽量化及び低コスト化に大きく寄与する。
【００５４】
次に、上記で述べた透明基板２０１上に光取り出し層２０３を形成する。これを設けることで透明基板２０１から空気中への光取り出し効率を改善することが出来る。以下に、これに関して説明する。
【００５５】
光取り出し層２０３の屈折率は、透明基板２０１の屈折率より低いとしている。これは、有機発光層２０５からの光が光取り出し層２０３に一旦入り込むと、この透明基板２０１から空気中に放出される光の量は、透明基板２０１の屈折率に関係なく光取り出し層２０３の屈折率ｎによる臨界角θｃで決まる。
【００５６】
この場合、屈折率の低い媒質を空気としているので、臨界角θｃと光取り出し層の屈折率ｎとの関係は、次式（２）となる。
【００５７】
【数２】
【００５８】
有機発光層２０５内部での発光方向は、全方向であるから、上記の臨界角θｃが大きいほど透明基板２０１から空気中に放出される効率は高くなる。すなわち、光取り出し効率は、光取り出し層２０３の屈折率ｎが透明基板２０１より小さいほど、より高くなる。
【００５９】
ここで、光取り出し層２０３の屈折率ｎは、透明基板２０１の屈折率がバリア層を含めて一般に１．５〜１．７程度であることから、およそ１．５以下であることが好ましい。さらに効果の度合いから１．３５以下であることがより好ましい。
【００６０】
一方、光取り出し層２０３の厚みは、屈折の効果から、有機発光層２０５から発光する光の波長と同程度以上がよい。これは、光取り出し層２０３の厚みが、発光する光の波長程度となる、エバネッセントで染み出した電磁波としての光が透明基板２０１内に入り込む厚みと同等又はそれ以下になると、屈折による光取り出し層２０３の効果が薄れてくるからである。
従って、光取り出し層での屈折の効果を十分に発揮させるためには、中心波長（λ0）より十分長い、３倍以上とするのがよい。尚、厚みの上限は効果の点からは特にないが、製造上の観点から２０μｍ程度が好ましい。
【００６１】
ここで、本発明での中心波長（λ0）は、先に示した式（１）にて定義している。この定義より、本実施の形態の一例として、図３に示す可視域に発光スペクトルを持つ有機ＥＬ素子に適用してみると、次のようになる。
【００６２】
有機ＥＬ素子の発光波長の下限値λ1＝４００ｎｍ、同じくその上限値λ2＝７８０ｎｍとすると、この場合の中心波長λ0＝５３２ｎｍとなる。従って、この場合の光取り出し層の厚みは、約１．６μｍ以上がするのが良い。
【００６３】
さらに、上述の光取り出し層２０３の透明電極２０４と対向する面に凹凸を設けることで、発光層２０５からの光を効率的に光取り出し層２０３に取り込むことが出来る。従って、この二つの相乗効果により有機発光層２０５からの光を透明基板２０１から空気中に放出する光取り出し効率は大きく改善されることになる。これに関して以下に説明する。
【００６４】
ここで、図２で示している有機ＥＬ素子の構成では、有機発光層２０５と光取り出し層２０３との間に透明電極２０４があるが、透明電極となる透明導電材料の屈折率が有機発光層のそれと近いため光学的に同じものとして扱う。
【００６５】
さて、前述した通り、有機発光層２０５の屈折率は１．７〜２．１程度と一般的に透明基板２０１のそれより高い。従って、屈折の法則より、このままでは、有機発光層２０５から光取り出し層２０３へ取り出される光の量は、光取り出し層２０３を設け、さらにその屈折率を小さくするほど、低下することになる。
【００６６】
この解決策として、光取り出し層２０３の透明電極２０４と対向する面に凹凸を設けて回折又は散乱の効果を持たせることで、有機発光層２０５内部で発光する光が透明電極２０４内部を通り、そこから光取り出し層２０３に進む時、この光の進む方向が屈折の法則に従わない様にする。以下、回折と散乱とに関して説明する。
【００６７】
先に、回折について説明する。回折効果を生じさせる方法として、例えばレリーフ型回折格子がある。この格子への入射する光は透過光と反射光とに分かれる。透過光は、上述した通りに光取り出し層に取り込まれ、反射光は、陰極２０６による反射により再び回折格子に入射する。そして、最終的には光取り出し層２０３に取り出される。この様子を図４に示す。
【００６８】
回折格子は、凹凸に周期性を有しており、二次元的な周期屈折率を持っていることが望ましい。これは、有機発光層で発光する光はあらゆる方向にランダムに発生するので、ある方向にのみ周期的な屈折率分布を持っている一般的な一次元回折格子では、特定の方向に進む光しか回折されず、光の取り出し効率が期待するほど上がらない。そこで、回折格子の屈折率分布を二次元的な分布にすることにより、あらゆる方向に進む光が回折され、光の取り出し効率を一次元回折格子に比較して上げることが出来る。
【００６９】
回折格子の具体的な配列としては、二次元的に配列が繰り返される正方形の格子状、三角形の格子状、ハニカム（六角）格子状などがある。
【００７０】
さらに、図４に示すように回折格子への入射角θで入射した光は、出射角θ’、格子間隔（周期）ｄ、発光波長λ、入射側屈折率ｎ、出射側屈折率ｎ’、回折次数ｋと間では、式（３）の関係がある。
【００７１】
【数３】
【００７２】
この性質を利用して、周期ｄを選定することにより有機ＥＬ素子から取り出される光の指向性をある程度持たせて、観察者が有機ＥＬ素子の発光面の視野角は以降に述べる凹凸が散乱効果を有している有機ＥＬ素子の視野角と比較して狭いと感じるようにできる。
【００７３】
上記の周期を媒質中の光の波長との関係より０．２μｍ以上とすると、可視光に対して回折効果が十分得られる。また、この上限は、透明電極２０４や有機発光層２０５中において最も閉じこめられやすいほぼ面内方向に進む光を回折効果より有機ＥＬ素子の発光面に対して垂直に近い方向に取り出せるようにする観点から、３μｍまでが好ましい。従って、周期の範囲は０．２μｍ以上３μｍ以下が好ましい。
【００７４】
また、格子の深さは１００ｎｍ以上とする場合、回折の効果が十分得られる。また、深さの上限は、効果の観点からは特に制限がないが、深くなりすぎると製造上困難となることから、周期の２倍以下が好ましい。従って、深さの範囲は１００ｎｍ以上で周期の２倍以下が好ましい。
【００７５】
次に、散乱について説明する。散乱効果を生じさせる方法として、例えばランダムな大きさ（例えば、以降に述べる投影形に外接する円の直径）の凹凸をランダムに配置する方法がある。光取り出し層２０３の面上のこのランダム凹凸へ入射する光は透過光と反射光とに分かれる。透過光は、上述した通りに光取り出し層に取り込まれ、反射光は、陰極２０６による反射により再びランダム凹凸に入射され、最終的には光取り出し層２０３に取り出される。
【００７６】
この場合、光の進行方向を屈折の法則に従わない方向に変えることは前述の回折格子によるものと変わらないが、前述のレリーフ型回折格子による光の進行方向の変化は規則性を持つのに対して、このランダム凹凸の場合は、光の進行方向の変化に規則性を持たない。従って、観察者は有機ＥＬ素子発光面の視野角が比較的広いと感じる。
【００７７】
上記のランダム凹凸は、光取り出し層２０３面に凹部又は凸部を投影してできる形（以後、投影形と呼ぶ）に外接する円の直径を０．２μｍ以上とすると散乱の効果が十分得られる。これは直径０．２μｍの円を敷き詰めた状態での円の最短中心間距離と媒質中の光の波長との関係からである。また、投影形の外接円の直径が、投影形状にもよるが、１００μｍ近くになると凹凸が透明基板２０１を通して目視で確認出来るようになり、観察者に不快感を生じさせることが予想される。これを防ぐためにこの直径は５０μｍ以下とするのが好ましい。従って、投影形の外接する円の直径は０．２μｍ以上５０μｍ以下が好ましい。
【００７８】
また、この投影形の形状は、円、多角形等の制限は特になく、また深さ方向の凹凸の断面形状はＵ字、Ｖ字、円柱などの柱状などでもよく、制限は特にない。
【００７９】
また、ランダム凹凸の深さは１００ｎｍ以上とする場合、散乱の効果が十分得られる。更に、深さの上限は、効果の観点からは特に制限がないが、深くなりすぎると製造上困難となることから、投影形の外接円の直径の２倍以下が好ましい。従って、深さの範囲は１００ｎｍ以上でこの直径の２倍以下が好ましい。
【００８０】
また、凹凸を設ける面全体の面積における凹部又は凸部の投影形面積との割合は、おおよそ１０％から９０％が好ましい。
【００８１】
さて、光取り出し層２０３を成す低屈折率材料としては、上述の凹凸の形成を容易にすることも考慮して、例えば、フッ素系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、エアロゲル、多孔質シリカなどが挙げられる。
【００８２】
凹凸を形成する方法としては、例えば、一般的な樹脂成形法やゾルゲル法の過程で形成する方法等がある。
【００８３】
例えば、ガラス基板にフォトレジストをスピンコート法などを用いて塗布し、一般的なマスク露光、電子ビーム、又は干渉露光等を用いてパターニングを行う。その後、ガラス基板をエッチングしたものをガラス型とし、このガラス型を用いて、例えば、以下のような方法にて凹凸を形成することが出来る。
【００８４】
（１）光硬化性樹脂にて光取り出し層を形成する。
透明基板２０１上に光取り出し層２０３として、例えば、光硬化性樹脂の一つであるＵＶ硬化性樹脂を直接塗布した後、上記のガラス型を用いてプレスし、その状態を維持し、ＵＶ照射することで樹脂を硬化させ凹凸を成形する。
【００８５】
（２）熱硬化性又は熱可塑性樹脂にて光取り出し層を形成する。
透明基板２０１上に光取り出し層２０３として熱硬化性樹脂を直接塗布した後、上記のガラス型にてプレス成形後、加熱硬化させて凹凸を形成する。
【００８６】
また、熱可塑性樹脂であれば、上述のプレス成形を加熱プレス成形に置き換えて、その後冷却して凹凸を形成する。このガラス型をニッケルの電鋳などの手法で金型に転写して使用しても良い。
【００８７】
（３）ゾルゲル法にて光取り出し層を形成する。
透明基板２０１上に光取り出し層２０３として液体ゾルを直接塗布した後、上記（２）のガラス型を用いてプレス成形する。その後、加熱等で乾燥させて乾燥ゲルとして凹凸を形成する。このガラス型をニッケルの電鋳などの手法で金型に転写して使用しても良い。
【００８８】
上記で述べた光取り出し層２０３を形成後、透明電極２０４以降を順次積層形成して有機ＥＬ素子を得る。以下、これに関して説明する。
【００８９】
有機ＥＬ素子の作製方法を示すための一例として、透明電極２０４（陽極）／有機発光層２０５（正孔注入層／正孔輸送層／電子輸送層／電子注入層）／陰極２０６からなる有機ＥＬ素子の作製する。
【００９０】
透明電極２０４の材料は、高仕事関数の電極素材を用いるのが好ましく、具体例としてはＣｕＩ、ＩＴＯ、ＳｎＯ2、ＩＺＯ等の透明導電材料が挙げられる。また、ＩＤＩＸＯ（商品名、出光興産株式会社製）等非晶質で透明導電膜を作製可能な材料を用いてもよい。これらの透明導電材料を用いて薄膜を形成（成膜とも呼ぶ。）するには、一般的に、蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成する。
【００９１】
本実施の形態での透明電極の厚み（膜厚とも呼ぶ。）は材料にもよるが、例えば、ＩＴＯ膜の場合、ＩＴＯ膜の下地となる凹凸面の凸部の先端から通常１０〜１０００ｎｍの範囲で、望ましくは１０〜２５０ｎｍの範囲が選ばれる。また、透明導電膜の成膜後、必要に応じてその表面を平坦にするために研磨する。
【００９２】
透明電極２０４の形成後は、有機発光層２０５として、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層を順次に形成する。
【００９３】
正孔注入層（注入層をバッファー層とも呼ぶ。）の材料としては、特開平９−４５４７９号公報、同９−２６００６２号公報、同８−２８８０６９号公報等にもその詳細が記載されており、具体例として、銅フタロシアニンに代表されるフタロシアニンバッファー層、酸化バナジウムに代表される酸化物バッファー層、アモルファスカーボンバッファー層、ポリアニリン（エメラルディン）やポリチオフェン等の導電性高分子を用いた高分子バッファー層等が挙げられる。
【００９４】
電子注入層の材料としては、特開平６−３２５８７１号公報、同９−１７５７４号公報、同１０−７４５８６号公報等にもその詳細が記載されており、具体的にはストロンチウムやアルミニウム等に代表される金属バッファー層、フッ化リチウムに代表されるアルカリ金属化合物バッファー層、フッ化マグネシウムに代表されるアルカリ土類金属化合物バッファー層、酸化アルミニウムに代表される酸化物バッファー層等が挙げられる。
【００９５】
上記の正孔及び電子注入層は、いずれもごく薄い膜であることが望ましく、素材にもよるがその膜厚は０．１ｎｍ〜５μｍの範囲が好ましい。
【００９６】
正孔輸送層は、正孔を輸送する機能を有する材料（以下、正孔輸送材料という。）からなり、広い意味で正孔注入層、電子阻止層も正孔輸送層に含まれる。
【００９７】
正孔輸送材料としては、特に制限はなく、従来、光導伝材料において、正孔の電荷注入輸送材料として慣用されているものや、有機ＥＬ素子の正孔注入層、正孔輸送層に使用される公知のものの中から任意のものを選択して用いることができる。正孔輸送材料は、正孔の注入もしくは輸送、電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。
【００９８】
具体的には、たとえばトリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、ポルフィリン化合物、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物、または導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマーなどが挙げられる。
【００９９】
これらのうちでは、ポルフィリン化合物、芳香族第三級アミン化合物およびスチリルアミン化合物が好ましく、特に芳香族第三級アミン化合物を用いることが好ましい。
【０１００】
上記芳香族第三級アミン化合物およびスチリルアミン化合物の代表例としては、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラフェニル−４，４′−ジアミノフェニル；Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−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）；２，２−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）プロパン；１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）シクロヘキサン；Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラ−ｐ−トリル−４，４′−ジアミノビフェニル；１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）−４−フェニルシクロヘキサン；ビス（４−ジメチルアミノ−２−メチルフェニル）フェニルメタン；ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）フェニルメタン；Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−Ｎ，Ｎ′−ジ（４−メトキシフェニル）−４，４′−ジアミノビフェニル；Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラフェニル−４，４′−ジアミノジフェニルエーテル；４，４′−ビス（ジフェニルアミノ）ビフェニル；Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリ（ｐ−トリル）アミン；４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）−４′−〔４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）スチリル〕スチルベン；４−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ−（２−ジフェニルビニル）ベンゼン；３−メトキシ−４′−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノスチルベンゼン；Ｎ−フェニルカルバゾール、さらには、米国特許第５，０６１，５６９号明細書に記載されている２個の縮合芳香族環を分子内に有するもの、たとえば４，４′−ビス〔Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ〕ビフェニル（ＮＰＤ）、特開平４−３０８６８８号に記載されているトリフェニルアミンユニットが３つスターバースト型に連結された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）などが挙げられる。
【０１０１】
また、ｐ型−Ｓｉ、ｐ型−ＳｉＣなどの無機半導体も正孔輸送材料として使用することができる。
【０１０２】
この正孔輸送層は、上記正孔輸送材料を、たとえば真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法などの公知の方法により成膜して形成することができる。
【０１０３】
正孔輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍの範囲で選ばれる。この正孔輸送層は、上記材料の一種または二種以上からなる一層構造であってもよく、同一組成または異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。
【０１０４】
電子輸送層は、電子を輸送する機能を有する材料（以下、電子輸送材料という。）からなり、広い意味で電子注入層、正孔阻止層も電子輸送層に含まれる。
【０１０５】
従来、発光層２０５に対して陰極２０６側に隣接する電子輸送層に用いられる電子輸送材料（正孔阻止材料を兼ねる。）として、下記の材料が知られている。また、電子輸送層は、陰極２０６より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよく、従来公知の化合物の中から任意のものを選択して電子輸送材料として用いることもできる。
【０１０６】
電子輸送材料としては、例えばニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタンおよびアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体などが挙げられる。また、このオキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送材料として用いることができる。
【０１０７】
さらに、８−キノリノール誘導体の金属錯体、たとえばトリス（８−キノリノール）アルミニウム（以下、Ａｌｑ3と略す。）、トリス（５，７−ジクロロ−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（５，７−ジブロモ−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（２−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（５−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、ビス（８−キノリノール）亜鉛など、およびこれらの金属錯体の中心金属がＩｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｓｎ、ＧａまたはＰｂに置き替わった金属錯体も電子輸送材料として用いることができる。
【０１０８】
その他、メタルフリー若しくはメタルフタロシアニン、またはそれらの末端がアルキル基やスルホン酸基などで置換されているものも電子輸送材料として好ましく用いることができる。
【０１０９】
また、従来、発光層の材料として用いられているジスチリルピラジン誘導体も電子輸送材料として用いることができるし、正孔輸送層と同様にｎ型−Ｓｉ、ｎ型−ＳｉＣなどの無機半導体も電子輸送材料として用いることができる。
【０１１０】
この電子輸送層は、上記化合物を、たとえば真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法などの公知の方法により成膜して形成することができる。
【０１１１】
電子輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍの範囲で選ばれる。この電子輸送層は、これらの電子輸送材料の一種または二種以上からなる一層構造であってもよいし、あるいは同一組成または異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。
【０１１２】
陰極２０６の材料としては、一般に低仕事関数の金属又は合金が望ましく、例えばＭｇ／Ａｇ（マグネシウム／銀混合物）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｉｎ（インジウム）、Ｌｉ（リチウム）等が用いることが出来る。
【０１１３】
陰極２０６の膜厚は、１０ｎｍ〜１０００ｎｍ、好ましくは５０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲になるように、例えば、蒸着やスパッタリング等の方法により形成する。
【０１１４】
この陰極２０６を設けることで所望の有機ＥＬ素子が得られる。作製した有機ＥＬ素子は、公知の保護膜（パッシべーション膜）で封止する。
【０１１５】
以下、本発明の実施例を説明する。
【実施例】
【０１１６】
以下に示す例は、いずれも中心波長（λ0）を５３２ｎｍとした。
【０１１７】
（実施例１）
透明基板（バリア層を含む）／光取り出し層／透明電極／有機ＥＬ層／電極
の積層構造を持ち、光取り出し層に設ける凹凸は周期性を有する有機ＥＬ素子を作製した。具体的に以下に説明する。
【０１１８】
透明基板ベース２０１ａとして、樹脂フィルムである厚み０．１ｍｍのポリカーボネート（ＰＣ）（ｎ＝１．５８）を使用した。
【０１１９】
この透明基板ベース２０１ａ面上にバリア層２０１ｂとして二酸化珪素（ＳｉＯ2）（ｎ＝１．４６）を主成分とする多層膜を厚み１．０μｍとなるように大気圧プラズマ重合法にて成膜した。これを透明基板２０１とした。
【０１２０】
バリア層の上に光取り出し層２０３として熱可塑性樹脂層である、ポリメチルメタクリレート（ｎ＝１．４８）を使用した。
【０１２１】
ポリメチルメタクリレートをスピンコート法にて厚み約２μｍ塗布後、周期３００ｎｍ、高さ１００ｎｍ、直径１５０ｎｍの円形突起が複数設けられた以降に述べるガラス型を用いて、公知のプレス法にて形状を転写した。これで、凹凸として周期３００ｎｍ、深さ１００ｎｍ、直径１５０ｎｍの円柱形状の複数の窪みを熱可塑性樹脂からなる光取り出し層面上に形成した。形成された周期性をもつ凹凸の平面図を模式的に図５に示す。
【０１２２】
ここで凹凸形成に用いたガラス型は、以下のようにして作製した。
【０１２３】
まず、ガラス基板（石英ガラス、大きさ：３０ｍｍ×３０ｍｍ、厚み：１．０ｍｍ）上にレジストを塗布した後、電子ビームリソグラフィーとドライエッチングを用いて、回折格子として正方格子状に３００ｎｍの周期を持つ直径１５０ｎｍで、ガラス基板の平面部から突起の頂部までの高さ１００ｎｍの円柱形状の突起をガラス基板面に形成した。このガラス基板をガラス型とした。
【０１２４】
上記の凹凸面を有した光取り出し層上に、透明電極２０４としてＩＴＯ膜を樹脂表面の凸面上部からの厚みが１５０ｎｍになるように公知のスパッタリング法にて成膜した後、その表面を研磨してこの面を平均表面粗さＲａ＝２ｎｍとした。
【０１２５】
上記の透明電極２０４の上に、以下に説明するように、有機発光層２０５として正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層を、そして最後に陰極２０６を順次に公知の真空蒸着法を用いて成膜した。
【０１２６】
具体的に有機発光層２０５は、正孔注入層として、ＣｕＰｃ（銅フタロシアニン）を１０ｎｍ、正孔輸送層として、ＮＰＤ（４，４’−ビス〔Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ〕ビフェニル）を４０ｎｍ、電子輸送層として、Ａｌｑ3（トリス（８−キノリノール）アルミニウム）を６０ｎｍ、電子注入層としてＬｉＦ（フッ化リチウム）を１ｎｍを順次成膜した。そして、最後に陰極２０６として、Ａｌ（アルミニウム）を１１０ｎｍ成膜することで、所望の有機ＥＬ素子を完成させた。作製した有機ＥＬ素子は、公知の保護膜（パッシべーション膜）で封止した。
【０１２７】
（実施例２）
実施例２は、実施例１における光取り出し層の厚みを中心波長の３倍以下の約１．２μｍとした。厚み以外は、実施例１と全く同じとした有機ＥＬ素子を作製した。
【０１２８】
（参照例１）
透明基板／透明電極／有機ＥＬ層／電極の積層構造を持ち、透明基板であるガラス基板面上に直接周期性を有する凹凸構造を持たせた有機ＥＬ素子を作製した。具体的に以下に説明する。
【０１２９】
ガラス基板（大きさ：３０ｍｍ×３０ｍｍ、厚み：１．０ｍｍ、屈折率：１．５２）上にレジストを塗布した後、電子ビームリソグラフィーとドライエッチングを用いて、回折格子として正方格子状に３００ｎｍの周期を持つ直径１５０ｎｍで、透明基板の表面から窪みの底面までの深さ１００ｎｍの円柱形状の窪みをガラス基板面に形成した。
【０１３０】
このガラス基板上に、透明電極２０４としてＩＴＯ膜をガラス基板表面の凸面上部からの厚みが１５０ｎｍになるように公知のスパッタリング法にて成膜した後、その表面を研磨してこの面を平均表面粗さＲａ＝２ｎｍとした。この透明電極上に形成する有機発光層２０５以降は実施例１と全く同じとした。
【０１３１】
（参照例２）
実施例１と同じ積層構造を持ち、凹凸を設けない有機ＥＬ素子を作製した。具体的には、光取り出し層２０３面上に凹凸を形成する工程を省いた以外は、実施例１と全く同じとした有機ＥＬ素子を作製した。
【０１３２】
（評価１）
ここで、実施例１、実施例２、参照例１、参照例２それぞれの発光面正面での輝度値を分光輝度計（例えば、コニカミノルタセンシング（株）製 分光放射輝度計ＣＳ１０００）を用いて測定した。結果として、参照例２の輝度値を基準とすると、参照例１は約１．１３倍、実施例１は約１．３１倍、実施例２は約１．２５倍であった。これらより、光取り出し層面に設けた凹凸、透明基板より低い屈折率を持つ光取り出し層、及びその厚みによる効果が確認できた。
【０１３３】
（実施例３）
実施例３では、実施例１にて使用したガラス型と同じ製造方法で、以下のように周期を変更したガラス型を作製して使用した。
【０１３４】
回折格子として正方格子状に２６０ｎｍの周期を持つ直径１３０ｎｍで、ガラス基板の平面部から突起の頂部までの高さ１００ｎｍの円柱形状の突起をガラス基板面に形成した。このガラス基板をガラス型とした。
【０１３５】
上記のガラス型を用いた以外は、実施例１と全く同じとした有機ＥＬ素子を作製した。
【０１３６】
（実施例４）
実施例４では、実施例１にて使用したガラス型と同じ製造方法で、以下のように周期を変更したガラス型を作製して使用した。
【０１３７】
回折格子として正方格子状に３μｍの周期を持つ直径１．５μｍで、透明基板の表面部から突起の頂部までの高さ１００ｎｍの円柱形状の突起をガラス基板面に形成した。このガラス基板をガラス型とした。
【０１３８】
上記のガラス型を用いた以外は、実施例１と全く同じとした有機ＥＬ素子を作製した。
【０１３９】
（実施例５）
実施例５では、実施例１にて使用したガラス型と同じ製造方法で、以下のように周期を変更したガラス型を作製して使用した。
【０１４０】
回折格子として正方格子状に３．３μｍの周期を持つ直径１．６μｍで、透明基板の平面部から突起の頂部までの深さ１００ｎｍの円柱形状の突起をガラス基板面に形成した。このガラス基板をガラス型とした。
【０１４１】
上記のガラス型を用いた以外は、実施例１と全く同じとした有機ＥＬ素子を作製した。
【０１４２】
（評価２）
上記実施例３、実施例４，実施例５のそれぞれの発光面正面の輝度値を評価１と同じように測定した。
【０１４３】
その結果、参照例２の輝度値に対して、実施例４は約１．３倍、実施例５は約１．２６倍、また、実施例３は、約１．２９倍であった。これらにより、凹凸が有する周期による効果が確認できた。
【０１４４】
（実施例６）
実施例６は、実施例１にて使用したガラス型と同じ製造方法で、以下のように変更したガラス型を作製して使用した。
【０１４５】
回折格子として正方格子状に３００ｎｍの周期を持つ直径１５０ｎｍで、ガラス基板の平面部から突起の頂部までの高さ９０ｎｍの円柱形状の突起をガラス基板面に形成した。このガラス基板をガラス型とした。
【０１４６】
上記のガラス型を用いた以外は、実施例１と全く同じとした有機ＥＬ素子を作製した。
【０１４７】
（実施例７）
実施例７は、実施例１にて使用したガラス型と同じ製造方法で、以下のように変更したガラス型を作製して使用した。
【０１４８】
回折格子として正方格子状に４００ｎｍの周期を持つ直径２００ｎｍで、ガラス基板の平面部から突起の頂部までの高さ２００ｎｍの円柱形状の突起をガラス基板面に形成した。このガラス基板をガラス型とした。
【０１４９】
上記のガラス型を用いた以外は、実施例１と全く同じとした有機ＥＬ素子を作製した。
【０１５０】
（評価３）
実施例６の発光面正面の輝度値を評価１と同じように測定した。その結果、参照例２の輝度値に対して、実施例６の輝度値は約１．２５倍、実施例７は約１．３倍であった。これらより、凹凸の深さによる効果が確認できた。
【０１５１】
（実施例８）
実施例８は、実施例１と同じ積層構造を持ち、光取り出し層に設ける凹凸は周期性を有さない有機ＥＬ素子を作製した。具体的に以下に説明する。
【０１５２】
以下に述べるガラス型を用いた以外は、実施例１と全く同じとした有機ＥＬ素子を作製した。
【０１５３】
実施例８のガラス型は、ガラス基板（石英ガラス、大きさ：３０ｍｍ×３０ｍｍ、厚み：１．０ｍｍ）上にレジストを塗布した後、電子ビームリソグラフィーとドライエッチングを用いてランダムな凹凸を形成した。
【０１５４】
具体的には、直径１μｍ、２μｍ、３μｍ、４μｍ、５μｍの５種類の円を、円同士が重ならない様に、凹凸形成面全体の面積に占めるこれらの円の面積の占有率が約５０％となる様にランダムに配置したものを形成する凹凸パターンとした。そして、これらの円がガラス基板の平面部から高さ１００ｎｍの円柱を成すことでできるランダムな凹凸をガラス基板面に形成した。このガラス基板をガラス型とした。このガラス型を用いて形成した周期性を有さない凹凸の平面図を模式的に図６に示す。
【０１５５】
上記のガラス型を用いた以外は、実施例１と全く同じとした有機ＥＬ素子を作製した。
【０１５６】
（評価４）
実施８の発光面正面の輝度値を評価１と同じように測定した。その結果、参照例２の輝度値に対して、実施例８の輝度値は約１．２８倍であった。また、実施例１、実施例８それぞれの発光面を目視にて観察する角度を有機ＥＬ素子正面から左右上下に振って有機ＥＬ素子発光面の視野角を比較してみると実施例１に対して実施例８の方が相対的に広く感じることが確認できた。
【０１５７】
これらより、有機発光面の視野角に対する、光取り出し層に設けた凹凸構造の周期性の有無による効果が確認できた。
【０１５８】
（実施例９）
光取り出し層を光硬化性樹脂とした以外は実施例１と同じ積層構造を持つ有機ＥＬ素子を作製した。具体的に以下に説明する。
【０１５９】
光取り出し層の材料として、光硬化性樹脂であるエポキシ系紫外線硬化樹脂（ｎ＝１．４５）を厚みが２μｍとなるように、スピンコート法を用いて透明基板上に塗布した。
【０１６０】
この後、塗布したエポキシ系紫外線硬化樹脂に実施例１で使用したものと同じガラス型を押し当て、このガラス型側からＵＶ光を照射して硬化させることで、ガラス型のパターンを転写した。
【０１６１】
ＩＴＯ膜の形成及びそれ以降は、実施例１と全く同じとした有機ＥＬ素子を作製した。
【０１６２】
（実施例１０）
光取り出し層をゲル膜とした以外は実施例１と同じ積層構造を持つ有機ＥＬ素子を作製した。具体的に以下に説明する。
【０１６３】
ゲル膜形成として中空シリカ（ｎ＝１．２７）を含んだ膜をゾルゲル法で厚み２μｍとして透明基板上に成膜した。具体的には、以下に説明する。
【０１６４】
原料化合物として金属アルコキシド（正珪酸四エチル Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）4 ［略してＴＥＯＳ］）、溶媒としてエタノール、触媒として酢酸、それに加水分解に必要な水を加えた調合液に、低屈折率材料（触媒化成工業製、シリカ粒子（屈折率ｎ＝１．３５））をイソプロピルアルコールに加えた液を混合させ、数十℃に保って加水分解と重縮合反応を起こさせ、液体のゾルを生成する。
【０１６５】
次に、作製されたゾルをスピンコート法で透明基板上に塗布して反応させゲルとして固化させた。
【０１６６】
この固化の過程で、実施例１で使用したものと同じガラス型を押し当ててゲル膜に回折格子を転写した。これをさらに１５０度の雰囲気中で乾燥させて乾燥ゲルとし、その結果、膜厚２μｍ、屈折率１．２７の光取り出し層を形成した。
【０１６７】
尚、完成となる乾燥ゲルの膜厚が２μｍとなるように、溶液の調合とスピンコートの条件設定を予めした。
【０１６８】
ＩＴＯ膜の形成及びそれ以降は、実施例１と全く同じとした有機ＥＬ素子を作製した。
【０１６９】
（評価５）
実施例９及び実施例１０の発光面正面の輝度値を評価１と同じように測定した。その結果、参照例２の輝度値と比較して実施例９の輝度値は約１．３２倍、実施例１０は約１．３５倍であった。これより、光取り出し層の屈折率による効果を確認できた。
【０１７０】
また、実施例９、実施例１０で用いた光取り出し層の材料及びその凹凸形成方法を用いて実施例２乃至実施例８に示した同じ凹凸パターンを形成した。その結果は、上記評価１乃至評価４とほぼ同様で、評価５と同じように光取り出し層の材料であるゲルの屈折率が他の材料の屈折率より低い分良好な結果であった。
【０１７１】
実施例の結果を表１にまとめて示す。
【０１７２】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【０１７３】
【図１】典型的な有機ＥＬ素子の一例の断面を表す概念図である。
【図２】実施の形態における一例の有機ＥＬ素子の断面を表す概念図である。
【図３】実施の形態における一例の有機ＥＬ素子の発光スペクトルを示す図である。
【図４】実施の形態における一例の有機ＥＬ素子の回折格子を説明する図である。
【図５】実施例１に使用した周期性を有する凹凸を説明する平面図である。
【図６】実施例８に使用した周期性を有しない凹凸を説明する平面図である。
【符号の説明】
【０１７４】
１０１ 透明基板
１０２ 第１電極
１０３ 有機発光層
１０４ 第２電極
２０１ 透明基板
２０１ａ 透明基板ベース
２０１ｂ バリア層
２０３ 光取り出し層
２０４ 透明電極
２０５ 有機発光層
２０６ 電極
２０７ 凹凸構造
５０１ 周期的に並ぶ円柱状の窪みの一つ
６０１ ランダムな大きさ、且つランダムに配置される円柱状の窪みの一つ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に、透明電極、有機発光層、電極の順に積層してなる有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記透明基板と前記透明電極との間に、前記透明基板よりも屈折率が低く、前記透明電極と対向する面側が凹凸である光取り出し層を設けてな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。
【請求項２】
前記光取り出し層は、発光する光の中心波長の３倍以上の厚み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。
【請求項３】
前記光取り出し層の凹凸は、前記凹凸が形成される面に凹部又は凸部を投影してできる形に外接する円の直径が０．２μｍ以上５０μｍ以下で、深さが１００ｎｍ以上で前記直径の２倍以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
前記光取り出し層の凹凸は、周期性のある凹凸であり、且つ、周期が０．２μｍ以上３μｍ以下で、深さが１００ｎｍ以上で周期の２倍以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
前記光取り出し層は、樹脂又はゲルで形成されてなることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１】
透明基板上に、透明電極、有機発光層、電極の順に積層してなる有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記透明基板と前記透明電極との間に、前記透明基板よりも屈折率が低く、前記透明電極と対向する面側が凹凸である光取り出し層を設けてな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。
【請求項２】
前記光取り出し層は、発光する光の中心波長の３倍以上の厚み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。
【請求項３】
前記光取り出し層の凹凸は、前記凹凸が形成される面に凹部又は凸部を投影してできる形に外接する円の直径が０．２μｍ以上５０μｍ以下で、深さが１００ｎｍ以上で前記直径の２倍以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
前記光取り出し層の凹凸は、周期性のある凹凸であり、且つ、周期が０．２μｍ以上３μｍ以下で、深さが１００ｎｍ以上で周期の２倍以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
前記光取り出し層は、樹脂又はゲルで形成されてなることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−２６９１６３（Ｐ２００６−２６９１６３Ａ）
【公開日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−８３４０９（Ｐ２００５−８３４０９）
【出願日】平成１７年３月２３日（２００５．３．２３）
【出願人】（０００００１２７０）コニカミノルタホールディングス株式会社 (4,463)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月２３日（２００５．３．２３）
【出願人】（０００００１２７０）コニカミノルタホールディングス株式会社 (4,463)
【Ｆターム（参考）】
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