有機ＥＬ発光素子
【課題】有機ＥＬ発光素子において、光取り出し効率の向上と電気的特性の安定化を両立させる。
【解決手段】有機ＥＬ発光素子１は、透光性の基板２と、有機発光層４と、基板２と有機発光層４との間の透光性電極３と、有機発光層４の透光性電極３と反対側に位置する対向電極５とを備える。基板２と透光性電極３との間に、透光性電極３よりも屈折率の低いグリッド６が設けられる。これにより、素子内を層方向に伝播する横伝搬光が、グリッド６に取り込まれて外部に取り出されるので、光取り出し効率が向上し、グリッド６による凹凸が透光性電極３によって緩和されて有機発光層４及び対向電極５の膜厚の均一性が向上するので、電気的特性が安定化される。
【解決手段】有機ＥＬ発光素子１は、透光性の基板２と、有機発光層４と、基板２と有機発光層４との間の透光性電極３と、有機発光層４の透光性電極３と反対側に位置する対向電極５とを備える。基板２と透光性電極３との間に、透光性電極３よりも屈折率の低いグリッド６が設けられる。これにより、素子内を層方向に伝播する横伝搬光が、グリッド６に取り込まれて外部に取り出されるので、光取り出し効率が向上し、グリッド６による凹凸が透光性電極３によって緩和されて有機発光層４及び対向電極５の膜厚の均一性が向上するので、電気的特性が安定化される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶バックライト、照明器具、各種ディスプレイ、表示装置などに用いられる有機ＥＬ発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、面発光体の代表的なものとして、有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ発光素子という）が知られている。図７に示されるように、有機ＥＬ発光素子１００は、透光性の基板１０２上に、透光性電極１０３と、有機ＥＬ材料から成る有機発光層１０４と、光反射性の対向電極１０５を、この順に積層することによって形成される。この有機ＥＬ発光素子１００は、透光性電極１０３と対向電極１０５との間に電圧が印加されることによって有機発光層１０４で発光が生じる。有機発光層１０４で発光した光は、透光性電極１０３と透光性の基板１０２を透過して外部に取り出される。
【０００３】
ところが、有機発光層１０４で発光した光のうち、透光性電極１０３と基板１０２との界面に臨界角以上の入射角で入射する光は、その界面で全反射され、層方向に伝搬する横伝搬光となって外部に取り出すことができないので、光取り出し効率が低下する。
【０００４】
そこで、図８及び図９に示されるように、透光性電極１０３と有機発光層１０４との間に、有機発光層１０４よりも屈折率の低いグリッド１０６を形成して、光取り出し効率の向上を図った有機ＥＬ発光素子１０１が知られている（例えば、特許文献１参照）。この有機ＥＬ発光素子１０１は、矢印Ｌ１０１で示すように、透光性電極１０３と基板１０２との界面で全反射して層方向に伝搬する横伝搬光を、グリッド１０６で屈折させ、有機発光層１０４を介して対向電極１０５で反射させることにより、透光性電極１０３と基板１０２との界面における全反射を低減するものである。
【０００５】
しかしながら、上述したような構成においては、グリッド１０６上の有機発光層１０４は、透光性電極１０３との電気的接触がないために十分な発光が得られない。また、有機発光層１０４及び対向電極１０５は、グリッド１０６による凹凸のために膜厚の均一形成が難しく、膜厚の不均一による電流分布の不均一のために電気的特性が安定せず、膜厚が薄い部分に短絡が発生し易い。このため、グリッド１０６による光取り出し効率の向上と、膜厚の均一形成による電気的特性の安定化を両立させることは難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２５７６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記問題を解決するものであり、有機ＥＬ発光素子において、光取り出し効率の向上と電気的特性の安定化を両立させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、基板と、有機発光層と、前記基板と有機発光層との間の透光性電極と、前記有機発光層の透光性電極と反対側に位置する対向電極と、を備えた有機ＥＬ発光素子であって、前記基板と前記透光性電極との間に、該透光性電極よりも屈折率の低いグリッドが設けられているものである。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の有機ＥＬ発光素子において、前記グリッド上に、該グリッドよりも屈折率が高く、前記透光性電極側の面が平坦化された平坦化層が設けられているものである。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の有機ＥＬ発光素子において、前記グリッドは、その断面形状が前記基板と接する面より、その面と対向する面に向けて漸次拡大しているものである。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１又は請求項２に記載の有機ＥＬ発光素子において、前記グリッドは、前記基板と平行な面における配列がハニカム構造を成すものである。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の有機ＥＬ発光素子において、前記基板の透光性電極とは反対側の面に、略半球状のレンズが面状に配置された光取り出し構造が形成されているものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、素子内を層方向に伝搬する横伝搬光が、基板と透光性電極との間に設けられたグリッドに取り込まれて外部に取り出されるので、光取り出し効率が向上する。このグリッドは、有機発光層と透光性電極との電気的接触を阻害しないので、有機発光層は、十分な発光が得られる。また、グリッドによる凹凸が透光性電極によって緩和されて有機発光層及び対向電極の膜厚の均一性が向上するので、有機ＥＬ発光素子の電気的特性が安定化されると共に、透光性電極と対向電極間の短絡が防止される。このため、光取り出し効率の向上と電気的特性の安定化を両立させることができる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、グリッドによる凹凸が平坦化層によって平坦化されるので、透光性電極の膜厚の均一性が向上し、有機発光層及び対向電極の膜厚が均一となり、有機ＥＬ発光素子の電気的特性がさらに安定化される。
【００１５】
請求項３の発明によれば、横伝搬光がより小さな入射角でグリッドに入射することから、効率良くグリッド内に取り込まれて外部に取り出されるので、光取り出し効率が向上する。
【００１６】
請求項４の発明によれば、横伝搬光がより効率的にグリッドに入射するので、光取り出し効率が向上する。
【００１７】
請求項５の発明によれば、有機発光層で発光した光は、基板上に配置されたレンズに入射し、レンズによって空気との界面での全反射が防止されて取り出されるので、レンズが設けられていない場合に比べて光取り出し効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る有機ＥＬ発光素子の層構成を示す断面図。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る有機ＥＬ発光素子の層構成を示す断面図。
【図３】同有機ＥＬ発光素子の斜視図。
【図４】同実施形態の変形例に係る有機ＥＬ発光素子の斜視図。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る有機ＥＬ発光素子の層構成を示す断面図。
【図６】本発明の第４の実施形態に係る有機ＥＬ発光素子の層構成を示す断面図。
【図７】一般的な有機ＥＬ発光素子の層構成を示す断面図。
【図８】従来の有機ＥＬ発光素子の層構成を示す断面図。
【図９】同有機ＥＬ発光素子の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る有機ＥＬ発光素子を図１を参照して説明する。有機ＥＬ発光素子１は、透光性の基板２と、有機発光層４と、基板２と有機発光層４との間の透光性電極３と、有機発光層４の透光性電極３と反対側に位置する対向電極５とを備える。基板２と透光性電極３との間に、透光性電極３よりも屈折率の低いグリッド６が設けられる。有機発光層４の透光性電極３側には、正孔注入層や正孔輸送層が積層されてもよく、有機発光層４の対向電極５側には、電子輸送層や電子注入層が積層されてもよい。
【００２０】
基板２は、光を透過させる材料を平板状に形成したものであり、例えば、ソーダガラス又は無アルカリガラス等のリジッドな透明ガラス板、若しくは、ポリカーボネート又は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などから成る。
【００２１】
この基板２上に樹脂又は酸化物半導体より成るグリッド６が設けられる。グリッド６は、基板２の透光性電極３を積層する側の面における配列が格子状等の周期的な構造を成し、その単位構造は、断面が例えば略矩形とされている。このグリッド６は、樹脂を、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、スプレーコート又はグラビアコート等により、若しくは、酸化物半導体を、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、蒸着、スパッタ又はＣＶＤ（化学気相成長）等により形成される。
【００２２】
グリッド６を形成する樹脂としては、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、アクリル樹脂、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。また、シリケート系のアルコキシドを反応させたシリコーン樹脂や、ポリシロキサンからなるシリカ多孔質体を用いてもよい。ポリシロキサンは、テトラエトキシシラン等のアルコキシシラン又はその部分加水分解物を縮重合して得られる。
【００２３】
グリッド６を形成する酸化物半導体としては、例えばＳｉＯ２、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ３、ＺｎＯ２、Ｓｂ２Ｏ３、ＺｒＳｉＯ４、ゼオライト又はそれらの多孔質物質、若しくは、それらを主成分とした無機粒子又はポリイミド樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、シリコーン樹脂、フッ化物樹脂等が挙げられる。
【００２４】
グリッド６の膜厚は、０．０１〜２０μｍ程度が好ましいが、この範囲に限定されるものではない。グリッド６の屈折率は、透光性電極３よりも低く設定され、多くの場合、１．３０〜１．７０の範囲とされる。また、グリッド６の屈折率を基板２と同等以下とすることにより、グリッド６から基板２に入射する光が全反射されることが低減され、光取り出し効率が向上する。
【００２５】
本実施形態では、このグリッド６上に透光性電極３が設けられる。透光性電極３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)、錫酸化物、Ａｕ等の金属の極薄膜、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、又はこれらの積層体等が挙げられる。これらの材料をスパッタ法やイオンプレーティング法等の気相成長法を用いて製膜することによって、透光性電極３が形成される。透光性電極３の膜厚は、５０〜３００ｎｍ程度が好ましいが、この範囲に限定されるものではない。
【００２６】
この透光性電極３上に有機発光層４が設けられる。有機発光層４を形成する有機ＥＬ材料としては、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、若しくは、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に有する化合物若しくは高分子等が挙げられる。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Ｉｒ錯体、Ｏｓ錯体、Ｐｔ錯体、ユーロピウム錯体等の発光材料、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られる。
【００２７】
この有機発光層４上、すなわち有機発光層４の透光性電極３とは反対側に、光反射性の対向電極５が設けられる。対向電極５の材料は、Ａｌ等が用いられ、Ａｌと他の電極材料を組み合わせたものであってもよい。電極材料を組み合わせたものとしては、アルカリ金属とＡｌとの積層体、アルカリ金属と銀との積層体、アルカリ金属のハロゲン化合物とＡｌとの積層体、アルカリ金属の酸化物とＡｌとの積層体、アルカリ土類金属や希土類金属とＡｌとの積層体、これらの金属種と他の金属との合金等が挙げられ、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、マグネシウム等とＡｌ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／Ａｌ２Ｏ３混合物等である。
【００２８】
上記のように構成された有機ＥＬ発光素子１は、透光性電極３と対向電極５との間に電圧を印加することによって、有機発光層４で発光が生じる。有機発光層４で発光した光は、透光性電極３を透過し、一部はグリッド６を透過し、されに基板２を透過して外部に取り出される。矢印Ｌ１で示すように、有機発光層４で発光し、グリッド６が無ければ素子の薄膜内部で臨界角以上のために閉じ込められる横伝搬光が、グリッド６を通過する際に屈折されて、透光性電極３、有機発光層４を介して対向電極５で反射され、再度有機発光層４、透光性電極３を介してグリッド６へ臨界角以下で入射され、基板２を通して外部に取り出される。
【００２９】
このように、有機ＥＬ発光素子１は、素子内を層方向に伝搬する横伝搬光が、基板２と透光性電極３との間に設けられたグリッド６に取り込まれて外部に取り出されるので、光取り出し効率が向上する。このグリッド６は、有機発光層４と透光性電極３との電気的接触を阻害しないので、有機発光層４は、透光性電極３との電気的接触が確保されて、十分な発光が得られる。また、グリッド６による凹凸が透光性電極３によって緩和されて有機発光層４及び対向電極５の膜厚の均一性が向上するので、有機発光層４の電流分布の均一性が向上して有機ＥＬ発光素子１の電気的特性が安定化されると共に、電極間隔の均一性が向上して透光性電極３と対向電極５間の短絡が防止される。このため、光取り出し効率の向上と電気的特性の安定化を両立させることができる。
【００３０】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る有機ＥＬ発光素子を図２及び図３を参照して説明する。本実施形態の有機ＥＬ発光素子１０は、第１の実施形態と同様の構成に加え、グリッド６上に、グリッド６よりも屈折率が高く、透光性電極３側の面が平坦化された平坦化層７が設けられる。
【００３１】
この有機ＥＬ発光素子１０では、基板２上にグリッド６が設けられ、グリッド６の基板２とは反対側の面に平坦化層７が設けられる。この平坦化層７により、グリッド６の凹凸が埋めてならされる。平坦化層７の平坦化された面上に、透光性電極３、有機発光層４及び対向電極５がこの順に形成される。
【００３２】
平坦化層７は、樹脂コーティング層で形成される。樹脂コーティング層の材料は、光透過性を有し、グリッド６よりも屈折率が高い樹脂であり、例えば、ポリエステル、ポリエーテル、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリイミドアミド、エポキシ、ポリウレタン、ポリウレタンアクリレート、ポリカーボネート等である。なかでも、ポリイミド、ポリイミドアミド、エポキシ、ポリウレタン等の高屈折率の熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。熱硬化性樹脂から成るコーティング樹脂をグリッド６上にコーティングした後、加熱して硬化させることによって平坦化層７が形成される。
【００３３】
透光性電極３と平坦化層７との界面における全反射を低減してより多くの光をグリッド６に導くために、平坦化層７の屈折率は、透光性電極３の屈折率よりも高くされる。
【００３４】
平坦化層７の膜厚は、１〜２０μｍ程度が好ましいが、この範囲に限定されるものではない。平坦化層７の平坦化された表面の平坦性は、接触式膜厚計（ＵＬＶＡＣ社製「ＤｅｋＴａｋ６」）を用いて、測定距離５０００μｍ、荷重０．５ｍｇ、測定時間２０秒の条件で測定した算術平均粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ０６０１）が、２００ｎｍ以下であることが好ましく、５０ｎｍ以下であることがより好ましいが、これらの値に限定されるものではない。
【００３５】
グリッド６上に平坦化層７を設けた後、平坦化層７のグリッド６とは反対側の面に透光性電極３が形成される。透光性電極３は、平坦化された面上に形成されるので、膜厚が均一となり、有機発光層４、対向電極５の膜厚も均一となる。
【００３６】
有機発光層４で発光した光は、透光性電極３と平坦化層７を透過し、一部はグリッド６を透過し、されに基板２を透過して外部に取り出される。矢印Ｌ１０で示すように、有機発光層４で発光し、グリッド６が無ければ素子の薄膜内部で臨界角以上のために閉じ込められる横伝搬光が、グリッド６を通過する際に屈折されて、平坦化層７、透光性電極３及び有機発光層４を介して対向電極５で反射され、再度有機発光層４、透光性電極３及び平坦化層７を介してグリッド６へ臨界角以下で入射され、基板２を通して外部に取り出される。
【００３７】
本実施形態の有機ＥＬ発光素子１０は、グリッド６による凹凸が平坦化層７によって平坦化されるので、透光性電極３の膜厚の均一性が向上し、有機発光層４及び対向電極５の膜厚が均一となり、有機ＥＬ発光素子１０の電気的特性がさらに安定化される。
【００３８】
図４に示されるように、グリッド６は、基板２と平行な面における配列がハニカム構造を成すように形成してもよい。これにより、横伝搬光が、より効率的にグリッド６に入射するので、光取り出し効率が向上する。
【００３９】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る有機ＥＬ発光素子を図５を参照して説明する。本実施形態の有機ＥＬ発光素子１１は、第２の実施形態と同様の構成において、グリッド６ａは、その断面形状が基板２と接する面より、その面と対向する面に向けて漸次拡大するように形成される。このグリッド６ａは、基板２と接する面が、それと略平行に対向する面よりも面積が小さく、側面がテーパー状の斜面となっている。
【００４０】
矢印Ｌ１１で示すように、有機発光層４で発光し、グリッド６ａが無ければ素子の薄膜内部で臨界角以上のために閉じ込められる横伝搬光が、第２の実施形態よりも小さな入射角でグリッド６ａの側面に入射する。この光は、透光性電極３側に屈折されて、平坦化層７、透光性電極３及び有機発光層４を介して対向電極５で反射され、再度有機発光層４、透光性電極３及び平坦化層７を介してグリッド６ａへ臨界角以下で入射され、基板２を通して外部に取り出される。
【００４１】
このように、横伝搬光が、より小さな入射角でグリッド６ａに入射することから、効率良くグリッド６ａ内に取り込まれて外部に取り出されるので、光取り出し効率が向上する。
【００４２】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態に係る有機ＥＬ発光素子を図６を参照して説明する。本実施形態の有機ＥＬ発光素子１２は、第２の実施形態と同様の構成に加え、基板２の透光性電極３とは反対側の面に、略半球状のレンズ８が面状に配置された光取り出し構造が形成される。なお、レンズ８の断面ハッチングは図示を省いている。
【００４３】
レンズ８は、例えば、アクリル等の透光性樹脂をインプリント等により成型したものであり、基板２から光が取り出される側が凸の略半球状である。複数のレンズ８が、平面的に互いに隣接して配置される。レンズ８の屈折率は、基板２の屈折率と略同じとすることが好ましい。
【００４４】
上記のように構成された有機ＥＬ発光素子１２において、有機発光層４で発光した光は、矢印Ｌ１２、Ｌ１３で示すように、基板２上に配置されたレンズ８に入射し、レンズ８によって空気との界面での全反射が防止されて取り出されるので、レンズ８が設けられていない場合に比べて光取り出し効率が向上する。
【００４５】
次に、本発明の有機ＥＬ発光素子の光取り出し効率を、実施例によって具体的に説明する。
【実施例１】
【００４６】
実施例１は、図１に示されるような層構成であって、透光性の基板２は、無アルカリガラス板（コーニング社製「Ｎｏ．１７３７」）を用い、ビスフェノール型エポキシ（ＪＥＲ社製「エピコート８２８」）にエポキシ当量に対応するテトラエチレンペンタミン（Ａｌｄｒｉｃｈ社製）を添加した混合物を基板２の表面にスクリーン印刷により塗布後、１８０℃で３０分間硬化することによって、厚み０．３μｍのグリッド６を形成した。
【００４７】
次に、ＩＴＯターゲット（東ソー社製）を用いて、１５０ｎｍの膜厚でＩＴＯ膜を形成した。このＩＴＯ膜を形成した基板２を、Ａｒ雰囲気下、２００℃で１時間、加熱処理することにより、ＩＴＯ膜をアニールしてシート抵抗１８Ω／□の透光性電極３を形成した。
【００４８】
次に、この透光性電極３を形成した基板２を、アセトン、純水、イソプロピルアルコールで１５分間超音波洗浄した後、乾燥し、さらにＵＶ−Ｏ３処理を１５分間行った。この後に、この基板２を真空蒸着装置にセットし、ホール輸送層として、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（１−ナフチル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（ＮＰＢ）（ｅＲａｙ社製）を透光性電極３上に４０ｎｍの膜厚で形成し、さらにこの上に電子輸送層兼有機発光層２として、アルミニウム−トリス（８−ヒドロキシキノリン）（Ａｌｑ）（ｅＲａｙ社製）を６０ｎｍの膜厚で形成し、さらにその上に電子注入層として、ＬｉＦ（高純度化学社製）を１ｎｍの膜厚で形成した。最後に、電子注入層の上にＡｌ（高純度化学社製）を８０ｎｍの膜厚で真空蒸着し、陰極としての対向電極５を形成した。
【００４９】
この後、上記の各層を蒸着して形成した基板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）を張り付けると共に、封止キャップの外周部に紫外線硬化樹脂製のシール材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発光素子を得た。
【実施例２】
【００５０】
実施例２は、図２に示されるような層構成であって、基板２の表面にグリッド６を実施例１と同様に形成し、グリッド６上にイミド系樹脂コーティング材（ＯＰＴＭＡＴＥ社製「ＨＲＩ１７８３」：ｎＤ＝１．７８、濃度１８質量％）をスピンコーターによって２０００ｒｐｍの条件で塗布して乾燥し、２００℃で３０分間加熱して硬化させることによって、厚み４μｍの平坦化層７を形成した。その他は、実施例１と同様にして有機ＥＬ発光素子を得た。
【００５１】
（比較例１）
比較例１は、図７に示されるような層構成であって、透光性の基板１０２の表面に直接、ＩＴＯ膜をスパッタし、２００℃で１時間加熱処理してアニールした透光性電極１０３を形成した。そして、この透光性電極１０３上に直接、有機発光層１０４、対向電極１０５を実施例１と同様の方法で形成すると共に、封止キャップで封止することによって有機ＥＬ発光素子を得た。
【００５２】
（比較例２）
比較例２は、図８に示されるような層構成であって、透光性の基板１０２の表面に直接、ＩＴＯ膜をスパッタし、２００℃で１時間加熱処理してアニールした透光性電極１０３を形成した。そして、この透光性電極１０３上に、グリッド１０６、有機発光層１０４及び対向電極１０５を実施例１と同様の方法で形成すると共に、封止キャップで封止することによって有機ＥＬ発光素子を得た。
【００５３】
上記の実施例１、実施例２、比較例１及び比較例２について、光取り出し効率を表１に示す。
【００５４】
【表１】
【００５５】
有機ＥＬ発光素子の光取り出し効率は、入力電流（Ａ）に対する光度（ｃｄ）である電流効率（ｃｄ／Ａ）と、入力電力（Ｗ）に対する光束（ｌｍ）である電力効率（ｌｍ／Ｗ）で表される。表１では、電流効率と電力効率は、それぞれの実測値（上段）と、それらの値の比較例１に対する倍率（下段）とを示している。
【００５６】
表１に見られるように、グリッドが基板上に形成された実施例１及び実施例２の有機ＥＬ発光素子は、グリッドが形成されていない比較例１及び、グリッドが透光性電極上に形成された比較例２のいずれの比較例に対しても、電流効率及び電力効率が高く、光取り出し効率が向上していることが確認された。
【００５７】
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発光素子は、本発明の第３の実施形態のグリッド６ａと第４の実施形態のレンズ８とを有してもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１、１０、１１、１２ 有機ＥＬ発光素子
２ 基板
３ 透光性電極
４ 有機発光層
５ 対向電極
６、６ａ グリッド
７ 平坦化層
８ レンズ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶バックライト、照明器具、各種ディスプレイ、表示装置などに用いられる有機ＥＬ発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、面発光体の代表的なものとして、有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ発光素子という）が知られている。図７に示されるように、有機ＥＬ発光素子１００は、透光性の基板１０２上に、透光性電極１０３と、有機ＥＬ材料から成る有機発光層１０４と、光反射性の対向電極１０５を、この順に積層することによって形成される。この有機ＥＬ発光素子１００は、透光性電極１０３と対向電極１０５との間に電圧が印加されることによって有機発光層１０４で発光が生じる。有機発光層１０４で発光した光は、透光性電極１０３と透光性の基板１０２を透過して外部に取り出される。
【０００３】
ところが、有機発光層１０４で発光した光のうち、透光性電極１０３と基板１０２との界面に臨界角以上の入射角で入射する光は、その界面で全反射され、層方向に伝搬する横伝搬光となって外部に取り出すことができないので、光取り出し効率が低下する。
【０００４】
そこで、図８及び図９に示されるように、透光性電極１０３と有機発光層１０４との間に、有機発光層１０４よりも屈折率の低いグリッド１０６を形成して、光取り出し効率の向上を図った有機ＥＬ発光素子１０１が知られている（例えば、特許文献１参照）。この有機ＥＬ発光素子１０１は、矢印Ｌ１０１で示すように、透光性電極１０３と基板１０２との界面で全反射して層方向に伝搬する横伝搬光を、グリッド１０６で屈折させ、有機発光層１０４を介して対向電極１０５で反射させることにより、透光性電極１０３と基板１０２との界面における全反射を低減するものである。
【０００５】
しかしながら、上述したような構成においては、グリッド１０６上の有機発光層１０４は、透光性電極１０３との電気的接触がないために十分な発光が得られない。また、有機発光層１０４及び対向電極１０５は、グリッド１０６による凹凸のために膜厚の均一形成が難しく、膜厚の不均一による電流分布の不均一のために電気的特性が安定せず、膜厚が薄い部分に短絡が発生し易い。このため、グリッド１０６による光取り出し効率の向上と、膜厚の均一形成による電気的特性の安定化を両立させることは難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２５７６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記問題を解決するものであり、有機ＥＬ発光素子において、光取り出し効率の向上と電気的特性の安定化を両立させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、基板と、有機発光層と、前記基板と有機発光層との間の透光性電極と、前記有機発光層の透光性電極と反対側に位置する対向電極と、を備えた有機ＥＬ発光素子であって、前記基板と前記透光性電極との間に、該透光性電極よりも屈折率の低いグリッドが設けられているものである。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の有機ＥＬ発光素子において、前記グリッド上に、該グリッドよりも屈折率が高く、前記透光性電極側の面が平坦化された平坦化層が設けられているものである。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の有機ＥＬ発光素子において、前記グリッドは、その断面形状が前記基板と接する面より、その面と対向する面に向けて漸次拡大しているものである。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１又は請求項２に記載の有機ＥＬ発光素子において、前記グリッドは、前記基板と平行な面における配列がハニカム構造を成すものである。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の有機ＥＬ発光素子において、前記基板の透光性電極とは反対側の面に、略半球状のレンズが面状に配置された光取り出し構造が形成されているものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、素子内を層方向に伝搬する横伝搬光が、基板と透光性電極との間に設けられたグリッドに取り込まれて外部に取り出されるので、光取り出し効率が向上する。このグリッドは、有機発光層と透光性電極との電気的接触を阻害しないので、有機発光層は、十分な発光が得られる。また、グリッドによる凹凸が透光性電極によって緩和されて有機発光層及び対向電極の膜厚の均一性が向上するので、有機ＥＬ発光素子の電気的特性が安定化されると共に、透光性電極と対向電極間の短絡が防止される。このため、光取り出し効率の向上と電気的特性の安定化を両立させることができる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、グリッドによる凹凸が平坦化層によって平坦化されるので、透光性電極の膜厚の均一性が向上し、有機発光層及び対向電極の膜厚が均一となり、有機ＥＬ発光素子の電気的特性がさらに安定化される。
【００１５】
請求項３の発明によれば、横伝搬光がより小さな入射角でグリッドに入射することから、効率良くグリッド内に取り込まれて外部に取り出されるので、光取り出し効率が向上する。
【００１６】
請求項４の発明によれば、横伝搬光がより効率的にグリッドに入射するので、光取り出し効率が向上する。
【００１７】
請求項５の発明によれば、有機発光層で発光した光は、基板上に配置されたレンズに入射し、レンズによって空気との界面での全反射が防止されて取り出されるので、レンズが設けられていない場合に比べて光取り出し効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る有機ＥＬ発光素子の層構成を示す断面図。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る有機ＥＬ発光素子の層構成を示す断面図。
【図３】同有機ＥＬ発光素子の斜視図。
【図４】同実施形態の変形例に係る有機ＥＬ発光素子の斜視図。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る有機ＥＬ発光素子の層構成を示す断面図。
【図６】本発明の第４の実施形態に係る有機ＥＬ発光素子の層構成を示す断面図。
【図７】一般的な有機ＥＬ発光素子の層構成を示す断面図。
【図８】従来の有機ＥＬ発光素子の層構成を示す断面図。
【図９】同有機ＥＬ発光素子の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る有機ＥＬ発光素子を図１を参照して説明する。有機ＥＬ発光素子１は、透光性の基板２と、有機発光層４と、基板２と有機発光層４との間の透光性電極３と、有機発光層４の透光性電極３と反対側に位置する対向電極５とを備える。基板２と透光性電極３との間に、透光性電極３よりも屈折率の低いグリッド６が設けられる。有機発光層４の透光性電極３側には、正孔注入層や正孔輸送層が積層されてもよく、有機発光層４の対向電極５側には、電子輸送層や電子注入層が積層されてもよい。
【００２０】
基板２は、光を透過させる材料を平板状に形成したものであり、例えば、ソーダガラス又は無アルカリガラス等のリジッドな透明ガラス板、若しくは、ポリカーボネート又は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などから成る。
【００２１】
この基板２上に樹脂又は酸化物半導体より成るグリッド６が設けられる。グリッド６は、基板２の透光性電極３を積層する側の面における配列が格子状等の周期的な構造を成し、その単位構造は、断面が例えば略矩形とされている。このグリッド６は、樹脂を、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、スプレーコート又はグラビアコート等により、若しくは、酸化物半導体を、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、蒸着、スパッタ又はＣＶＤ（化学気相成長）等により形成される。
【００２２】
グリッド６を形成する樹脂としては、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、アクリル樹脂、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。また、シリケート系のアルコキシドを反応させたシリコーン樹脂や、ポリシロキサンからなるシリカ多孔質体を用いてもよい。ポリシロキサンは、テトラエトキシシラン等のアルコキシシラン又はその部分加水分解物を縮重合して得られる。
【００２３】
グリッド６を形成する酸化物半導体としては、例えばＳｉＯ２、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ３、ＺｎＯ２、Ｓｂ２Ｏ３、ＺｒＳｉＯ４、ゼオライト又はそれらの多孔質物質、若しくは、それらを主成分とした無機粒子又はポリイミド樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、シリコーン樹脂、フッ化物樹脂等が挙げられる。
【００２４】
グリッド６の膜厚は、０．０１〜２０μｍ程度が好ましいが、この範囲に限定されるものではない。グリッド６の屈折率は、透光性電極３よりも低く設定され、多くの場合、１．３０〜１．７０の範囲とされる。また、グリッド６の屈折率を基板２と同等以下とすることにより、グリッド６から基板２に入射する光が全反射されることが低減され、光取り出し効率が向上する。
【００２５】
本実施形態では、このグリッド６上に透光性電極３が設けられる。透光性電極３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)、錫酸化物、Ａｕ等の金属の極薄膜、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、又はこれらの積層体等が挙げられる。これらの材料をスパッタ法やイオンプレーティング法等の気相成長法を用いて製膜することによって、透光性電極３が形成される。透光性電極３の膜厚は、５０〜３００ｎｍ程度が好ましいが、この範囲に限定されるものではない。
【００２６】
この透光性電極３上に有機発光層４が設けられる。有機発光層４を形成する有機ＥＬ材料としては、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、若しくは、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に有する化合物若しくは高分子等が挙げられる。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Ｉｒ錯体、Ｏｓ錯体、Ｐｔ錯体、ユーロピウム錯体等の発光材料、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られる。
【００２７】
この有機発光層４上、すなわち有機発光層４の透光性電極３とは反対側に、光反射性の対向電極５が設けられる。対向電極５の材料は、Ａｌ等が用いられ、Ａｌと他の電極材料を組み合わせたものであってもよい。電極材料を組み合わせたものとしては、アルカリ金属とＡｌとの積層体、アルカリ金属と銀との積層体、アルカリ金属のハロゲン化合物とＡｌとの積層体、アルカリ金属の酸化物とＡｌとの積層体、アルカリ土類金属や希土類金属とＡｌとの積層体、これらの金属種と他の金属との合金等が挙げられ、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、マグネシウム等とＡｌ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／Ａｌ２Ｏ３混合物等である。
【００２８】
上記のように構成された有機ＥＬ発光素子１は、透光性電極３と対向電極５との間に電圧を印加することによって、有機発光層４で発光が生じる。有機発光層４で発光した光は、透光性電極３を透過し、一部はグリッド６を透過し、されに基板２を透過して外部に取り出される。矢印Ｌ１で示すように、有機発光層４で発光し、グリッド６が無ければ素子の薄膜内部で臨界角以上のために閉じ込められる横伝搬光が、グリッド６を通過する際に屈折されて、透光性電極３、有機発光層４を介して対向電極５で反射され、再度有機発光層４、透光性電極３を介してグリッド６へ臨界角以下で入射され、基板２を通して外部に取り出される。
【００２９】
このように、有機ＥＬ発光素子１は、素子内を層方向に伝搬する横伝搬光が、基板２と透光性電極３との間に設けられたグリッド６に取り込まれて外部に取り出されるので、光取り出し効率が向上する。このグリッド６は、有機発光層４と透光性電極３との電気的接触を阻害しないので、有機発光層４は、透光性電極３との電気的接触が確保されて、十分な発光が得られる。また、グリッド６による凹凸が透光性電極３によって緩和されて有機発光層４及び対向電極５の膜厚の均一性が向上するので、有機発光層４の電流分布の均一性が向上して有機ＥＬ発光素子１の電気的特性が安定化されると共に、電極間隔の均一性が向上して透光性電極３と対向電極５間の短絡が防止される。このため、光取り出し効率の向上と電気的特性の安定化を両立させることができる。
【００３０】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る有機ＥＬ発光素子を図２及び図３を参照して説明する。本実施形態の有機ＥＬ発光素子１０は、第１の実施形態と同様の構成に加え、グリッド６上に、グリッド６よりも屈折率が高く、透光性電極３側の面が平坦化された平坦化層７が設けられる。
【００３１】
この有機ＥＬ発光素子１０では、基板２上にグリッド６が設けられ、グリッド６の基板２とは反対側の面に平坦化層７が設けられる。この平坦化層７により、グリッド６の凹凸が埋めてならされる。平坦化層７の平坦化された面上に、透光性電極３、有機発光層４及び対向電極５がこの順に形成される。
【００３２】
平坦化層７は、樹脂コーティング層で形成される。樹脂コーティング層の材料は、光透過性を有し、グリッド６よりも屈折率が高い樹脂であり、例えば、ポリエステル、ポリエーテル、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリイミドアミド、エポキシ、ポリウレタン、ポリウレタンアクリレート、ポリカーボネート等である。なかでも、ポリイミド、ポリイミドアミド、エポキシ、ポリウレタン等の高屈折率の熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。熱硬化性樹脂から成るコーティング樹脂をグリッド６上にコーティングした後、加熱して硬化させることによって平坦化層７が形成される。
【００３３】
透光性電極３と平坦化層７との界面における全反射を低減してより多くの光をグリッド６に導くために、平坦化層７の屈折率は、透光性電極３の屈折率よりも高くされる。
【００３４】
平坦化層７の膜厚は、１〜２０μｍ程度が好ましいが、この範囲に限定されるものではない。平坦化層７の平坦化された表面の平坦性は、接触式膜厚計（ＵＬＶＡＣ社製「ＤｅｋＴａｋ６」）を用いて、測定距離５０００μｍ、荷重０．５ｍｇ、測定時間２０秒の条件で測定した算術平均粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ０６０１）が、２００ｎｍ以下であることが好ましく、５０ｎｍ以下であることがより好ましいが、これらの値に限定されるものではない。
【００３５】
グリッド６上に平坦化層７を設けた後、平坦化層７のグリッド６とは反対側の面に透光性電極３が形成される。透光性電極３は、平坦化された面上に形成されるので、膜厚が均一となり、有機発光層４、対向電極５の膜厚も均一となる。
【００３６】
有機発光層４で発光した光は、透光性電極３と平坦化層７を透過し、一部はグリッド６を透過し、されに基板２を透過して外部に取り出される。矢印Ｌ１０で示すように、有機発光層４で発光し、グリッド６が無ければ素子の薄膜内部で臨界角以上のために閉じ込められる横伝搬光が、グリッド６を通過する際に屈折されて、平坦化層７、透光性電極３及び有機発光層４を介して対向電極５で反射され、再度有機発光層４、透光性電極３及び平坦化層７を介してグリッド６へ臨界角以下で入射され、基板２を通して外部に取り出される。
【００３７】
本実施形態の有機ＥＬ発光素子１０は、グリッド６による凹凸が平坦化層７によって平坦化されるので、透光性電極３の膜厚の均一性が向上し、有機発光層４及び対向電極５の膜厚が均一となり、有機ＥＬ発光素子１０の電気的特性がさらに安定化される。
【００３８】
図４に示されるように、グリッド６は、基板２と平行な面における配列がハニカム構造を成すように形成してもよい。これにより、横伝搬光が、より効率的にグリッド６に入射するので、光取り出し効率が向上する。
【００３９】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る有機ＥＬ発光素子を図５を参照して説明する。本実施形態の有機ＥＬ発光素子１１は、第２の実施形態と同様の構成において、グリッド６ａは、その断面形状が基板２と接する面より、その面と対向する面に向けて漸次拡大するように形成される。このグリッド６ａは、基板２と接する面が、それと略平行に対向する面よりも面積が小さく、側面がテーパー状の斜面となっている。
【００４０】
矢印Ｌ１１で示すように、有機発光層４で発光し、グリッド６ａが無ければ素子の薄膜内部で臨界角以上のために閉じ込められる横伝搬光が、第２の実施形態よりも小さな入射角でグリッド６ａの側面に入射する。この光は、透光性電極３側に屈折されて、平坦化層７、透光性電極３及び有機発光層４を介して対向電極５で反射され、再度有機発光層４、透光性電極３及び平坦化層７を介してグリッド６ａへ臨界角以下で入射され、基板２を通して外部に取り出される。
【００４１】
このように、横伝搬光が、より小さな入射角でグリッド６ａに入射することから、効率良くグリッド６ａ内に取り込まれて外部に取り出されるので、光取り出し効率が向上する。
【００４２】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態に係る有機ＥＬ発光素子を図６を参照して説明する。本実施形態の有機ＥＬ発光素子１２は、第２の実施形態と同様の構成に加え、基板２の透光性電極３とは反対側の面に、略半球状のレンズ８が面状に配置された光取り出し構造が形成される。なお、レンズ８の断面ハッチングは図示を省いている。
【００４３】
レンズ８は、例えば、アクリル等の透光性樹脂をインプリント等により成型したものであり、基板２から光が取り出される側が凸の略半球状である。複数のレンズ８が、平面的に互いに隣接して配置される。レンズ８の屈折率は、基板２の屈折率と略同じとすることが好ましい。
【００４４】
上記のように構成された有機ＥＬ発光素子１２において、有機発光層４で発光した光は、矢印Ｌ１２、Ｌ１３で示すように、基板２上に配置されたレンズ８に入射し、レンズ８によって空気との界面での全反射が防止されて取り出されるので、レンズ８が設けられていない場合に比べて光取り出し効率が向上する。
【００４５】
次に、本発明の有機ＥＬ発光素子の光取り出し効率を、実施例によって具体的に説明する。
【実施例１】
【００４６】
実施例１は、図１に示されるような層構成であって、透光性の基板２は、無アルカリガラス板（コーニング社製「Ｎｏ．１７３７」）を用い、ビスフェノール型エポキシ（ＪＥＲ社製「エピコート８２８」）にエポキシ当量に対応するテトラエチレンペンタミン（Ａｌｄｒｉｃｈ社製）を添加した混合物を基板２の表面にスクリーン印刷により塗布後、１８０℃で３０分間硬化することによって、厚み０．３μｍのグリッド６を形成した。
【００４７】
次に、ＩＴＯターゲット（東ソー社製）を用いて、１５０ｎｍの膜厚でＩＴＯ膜を形成した。このＩＴＯ膜を形成した基板２を、Ａｒ雰囲気下、２００℃で１時間、加熱処理することにより、ＩＴＯ膜をアニールしてシート抵抗１８Ω／□の透光性電極３を形成した。
【００４８】
次に、この透光性電極３を形成した基板２を、アセトン、純水、イソプロピルアルコールで１５分間超音波洗浄した後、乾燥し、さらにＵＶ−Ｏ３処理を１５分間行った。この後に、この基板２を真空蒸着装置にセットし、ホール輸送層として、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（１−ナフチル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（ＮＰＢ）（ｅＲａｙ社製）を透光性電極３上に４０ｎｍの膜厚で形成し、さらにこの上に電子輸送層兼有機発光層２として、アルミニウム−トリス（８−ヒドロキシキノリン）（Ａｌｑ）（ｅＲａｙ社製）を６０ｎｍの膜厚で形成し、さらにその上に電子注入層として、ＬｉＦ（高純度化学社製）を１ｎｍの膜厚で形成した。最後に、電子注入層の上にＡｌ（高純度化学社製）を８０ｎｍの膜厚で真空蒸着し、陰極としての対向電極５を形成した。
【００４９】
この後、上記の各層を蒸着して形成した基板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）を張り付けると共に、封止キャップの外周部に紫外線硬化樹脂製のシール材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発光素子を得た。
【実施例２】
【００５０】
実施例２は、図２に示されるような層構成であって、基板２の表面にグリッド６を実施例１と同様に形成し、グリッド６上にイミド系樹脂コーティング材（ＯＰＴＭＡＴＥ社製「ＨＲＩ１７８３」：ｎＤ＝１．７８、濃度１８質量％）をスピンコーターによって２０００ｒｐｍの条件で塗布して乾燥し、２００℃で３０分間加熱して硬化させることによって、厚み４μｍの平坦化層７を形成した。その他は、実施例１と同様にして有機ＥＬ発光素子を得た。
【００５１】
（比較例１）
比較例１は、図７に示されるような層構成であって、透光性の基板１０２の表面に直接、ＩＴＯ膜をスパッタし、２００℃で１時間加熱処理してアニールした透光性電極１０３を形成した。そして、この透光性電極１０３上に直接、有機発光層１０４、対向電極１０５を実施例１と同様の方法で形成すると共に、封止キャップで封止することによって有機ＥＬ発光素子を得た。
【００５２】
（比較例２）
比較例２は、図８に示されるような層構成であって、透光性の基板１０２の表面に直接、ＩＴＯ膜をスパッタし、２００℃で１時間加熱処理してアニールした透光性電極１０３を形成した。そして、この透光性電極１０３上に、グリッド１０６、有機発光層１０４及び対向電極１０５を実施例１と同様の方法で形成すると共に、封止キャップで封止することによって有機ＥＬ発光素子を得た。
【００５３】
上記の実施例１、実施例２、比較例１及び比較例２について、光取り出し効率を表１に示す。
【００５４】
【表１】
【００５５】
有機ＥＬ発光素子の光取り出し効率は、入力電流（Ａ）に対する光度（ｃｄ）である電流効率（ｃｄ／Ａ）と、入力電力（Ｗ）に対する光束（ｌｍ）である電力効率（ｌｍ／Ｗ）で表される。表１では、電流効率と電力効率は、それぞれの実測値（上段）と、それらの値の比較例１に対する倍率（下段）とを示している。
【００５６】
表１に見られるように、グリッドが基板上に形成された実施例１及び実施例２の有機ＥＬ発光素子は、グリッドが形成されていない比較例１及び、グリッドが透光性電極上に形成された比較例２のいずれの比較例に対しても、電流効率及び電力効率が高く、光取り出し効率が向上していることが確認された。
【００５７】
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発光素子は、本発明の第３の実施形態のグリッド６ａと第４の実施形態のレンズ８とを有してもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１、１０、１１、１２ 有機ＥＬ発光素子
２ 基板
３ 透光性電極
４ 有機発光層
５ 対向電極
６、６ａ グリッド
７ 平坦化層
８ レンズ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、有機発光層と、前記基板と有機発光層との間の透光性電極と、前記有機発光層の透光性電極と反対側に位置する対向電極と、を備えた有機ＥＬ発光素子であって、
前記基板と前記透光性電極との間に、該透光性電極よりも屈折率の低いグリッドが設けられていることを特徴とする有機ＥＬ発光素子。
【請求項２】
前記グリッド上に、該グリッドよりも屈折率が高く、前記透光性電極側の面が平坦化された平坦化層が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ発光素子。
【請求項３】
前記グリッドは、その断面形状が前記基板と接する面より、その面と対向する面に向けて漸次拡大していること特徴とする請求項１又は請求項２に記載の有機ＥＬ発光素子。
【請求項４】
前記グリッドは、前記基板と平行な面における配列がハニカム構造を成すことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の有機ＥＬ発光素子。
【請求項５】
前記基板の透光性電極とは反対側の面に、略半球状のレンズが面状に配置された光取り出し構造が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の有機ＥＬ発光素子。
【請求項１】
基板と、有機発光層と、前記基板と有機発光層との間の透光性電極と、前記有機発光層の透光性電極と反対側に位置する対向電極と、を備えた有機ＥＬ発光素子であって、
前記基板と前記透光性電極との間に、該透光性電極よりも屈折率の低いグリッドが設けられていることを特徴とする有機ＥＬ発光素子。
【請求項２】
前記グリッド上に、該グリッドよりも屈折率が高く、前記透光性電極側の面が平坦化された平坦化層が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ発光素子。
【請求項３】
前記グリッドは、その断面形状が前記基板と接する面より、その面と対向する面に向けて漸次拡大していること特徴とする請求項１又は請求項２に記載の有機ＥＬ発光素子。
【請求項４】
前記グリッドは、前記基板と平行な面における配列がハニカム構造を成すことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の有機ＥＬ発光素子。
【請求項５】
前記基板の透光性電極とは反対側の面に、略半球状のレンズが面状に配置された光取り出し構造が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の有機ＥＬ発光素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
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【公開番号】特開２０１０−１９８９７４（Ｐ２０１０−１９８９７４Ａ）
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４４２３２（Ｐ２００９−４４２３２）
【出願日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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