JP2014067503A - 有機電界発光素子および発光装置 - Google Patents

有機電界発光素子および発光装置 Download PDF

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Abstract

【課題】光取り出し効率の向上を図ることができる有機電界発光素子および発光装置を提供することである。
【解決手段】実施形態に係る有機電界発光素子は、第１電極と、前記第１電極と対峙して設けられた反射層と、前記第１電極と、前記反射層と、の間に設けられた有機発光層と、前記有機発光層と、前記反射層と、の間に設けられた第２電極と、前記第２電極と、前記反射層と、の間に設けられた光学バッファ層と、前記光学バッファ層の前記第２電極が設けられる側、前記光学バッファ層の前記反射層が設けられる側、および、前記光学バッファ層の内部の少なくともいずれかに設けられ、前記光学バッファ層の屈折率とは異なる屈折率を有する複数の光取り出し部と、を備えている。
【選択図】図１

Description

後述する実施形態は、有機電界発光素子および発光装置に関する。
有機電界発光素子は、陰極側電極と、陽極側電極と、陰極側電極と陽極側電極との間に設けられた有機発光層と、を有している。
有機電界発光素子においては、陰極側電極と陽極側電極との間に電圧を印加することで、陰極側電極から有機発光層に電子を注入し、陽極側電極から有機発光層に正孔を注入する。注入された電子と正孔とは、再結合し、再結合に伴い生成された励起子が放射失活する際に光が発生する。
この様な有機電界発光素子においては、光取り出し効率の向上が望まれている。
特開２００６−９２９３６号公報
本発明が解決しようとする課題は、光取り出し効率の向上を図ることができる有機電界発光素子および発光装置を提供することである。
実施形態に係る有機電界発光素子は、第１電極と、前記第１電極と対峙して設けられた反射層と、前記第１電極と、前記反射層と、の間に設けられた有機発光層と、前記有機発光層と、前記反射層と、の間に設けられた第２電極と、前記第２電極と、前記反射層と、の間に設けられた光学バッファ層と、前記光学バッファ層の前記第２電極が設けられる側、前記光学バッファ層の前記反射層が設けられる側、および、前記光学バッファ層の内部の少なくともいずれかに設けられ、前記光学バッファ層の屈折率とは異なる屈折率を有する複数の光取り出し部と、を備えている。
（ａ）、（ｂ）は、第１の実施形態に係る有機電界発光素子１、１ａを例示する模式図である。 （ａ）、（ｂ）は、比較例に係る有機電界発光素子１００に設けられた有機発光層３０内の発光位置３３で発生した光の損失を例示する模式図である。 第１の実施形態に係る有機電界発光素子１、１ａにおける光取り出し効率を例示するグラフ図である。 （ａ）、（ｂ）は、界面４０ａ、４０ｂにおける屈折を例示するための模式図である。 第２の実施形態に係る有機電界発光素子１ｂを例示する模式図である。 （ａ）、（ｂ）は、界面４０ａ、４０ｂにおける屈折を例示するための模式図である。 （ａ）〜（ｃ）は、第３の実施形態に係る有機電界発光素子１ｃを例示する模式図である。 第４の実施形態に係る有機電界発光素子１ｄを例示する模式図である。 （ａ）、（ｂ）は、複数の光取り出し部８０を有する光学バッファ層４０の形成方法を例示する模式図である。 （ａ）〜（ｅ）は、第５の実施形態に係る有機電界発光素子１ｅを例示する模式図である。 第６の実施形態に係る有機電界発光素子１ｆを例示する模式図である。 第７の実施形態に係る有機電界発光素子１ｇを例示する模式図である。 複数の光取り出し部８０ａの形成方法を例示する模式図である。 第８の実施形態に係る有機電界発光素子１ｈを例示する模式図である。 （ａ）、（ｂ）は、複数の光取り出し部８０ｂの形成方法を例示する模式図である。 複数の光取り出し部８０ｂの形成方法を例示する模式図である。 第９の実施形態に係る有機電界発光素子１ｉを例示する模式図である。 第１０の実施形態に係る有機電界発光素子１ｊを例示する模式図である。 （ａ）、（ｂ）は、光路制御層６５の作用を例示するための模式図である。 光取り出し効率を例示するためのグラフ図である。 発光装置１１を例示するための模式図である。
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して述べたものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
[第１の実施形態]
図１（ａ）、（ｂ）は、第１の実施形態に係る有機電界発光素子１、１ａを例示する模式図である。
図１（ａ）は有機電界発光素子１の模式断面図である。図１（ｂ）は第１機能層３１と、第２機能層３２とをさらに含む有機電界発光素子１ａの模式断面図である。
図１（ａ）に示すように、有機電界発光素子１は、第１電極１０と、第２電極２０と、有機発光層３０と、光学バッファ層４０と、反射層５０と、光取り出し部８０とを含む。
第１電極１０は、有機発光層３０から放出された光に対して透過性を有する。
第１電極１０は、例えば、陽極として機能する。第１電極１０の厚み寸法は、例えば、５０ナノメートル（ｎｍ）以上とすることができる。
第１電極１０は、例えば、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ及びＴｉからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素を含む酸化物を含む。第１電極１０は、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜である。
第２電極２０は、有機発光層３０と、反射層５０との間に設けられている。第２電極２０は、有機発光層３０から放出される光に対して透過性を有する。
第２電極２０は、例えば、陰極として機能する。第２電極２０の厚み寸法は、例えば、１０ナノメートル（ｎｍ）以下とすることができる。
第２電極２０の材料は導電性を有していれば特に限定はない。ただし、屈折率が低く、且つ、消衰係数が低い材料とすることが好ましい。例えば、第２電極２０は、Ａｇ、Ａｕ、Ｃａ、及びアルカリ金属からなる群より選ばれた少なくとも１種を含むものとすることができる。
また、例えば、第２電極２０は、含まれるＡｇのモル分率が０．４以上のマグネシウム銀合金からなるものであってもよい。
なお、第１電極１０を陰極とし第２電極を陽極とすることも可能である。
有機発光層３０は、第１電極１０と、第２電極２０との間に設けられている。有機発光層３０は、可視光の波長の成分を含む光を放出する。有機発光層３０の厚み寸法は、例えば、５０ナノメートル（ｎｍ）以上とすることができる。
有機発光層３０は、例えば、Ａｌｑ３、Ｆ８ＢＴ及びＰＰＶなどを含む。有機発光層３０には、ホスト材料と、ホスト材料に添加されるドーパントと、の混合材料を用いることができる。ホスト材料としては、例えば、ＣＢＰ、ＢＣＰ、ＴＰＤ、ＰＶＫ及びＰＰＴなどを用いることができる。ドーパント材料としては、例えば、Ｆｌｒｐｉｃ、Ｉｒ（ｐｐｙ）３及びＦｌｒ６などを用いることができる。
また、図１（ｂ）に示すように、有機電界発光素子１ａは、第１機能層３１と、第２機能層３２とをさらに含むことができる。
第１機能層３１は、有機発光層３０と第１電極１０との間に設けられる。第１機能層３１の厚み寸法は、例えば、１ナノメートル（ｎｍ）程度とすることができる。第１機能層３１は、必要に応じて設けられる。
第１機能層３１は、例えば、正孔注入層として機能する。第１機能層３１が正孔注入層として機能する場合には、例えば、ＰＥＤＰＯＴ：ＰＰＳ、ＣｕＰｃ及びＭｏＯ３などを含む。
第１機能層３１は、例えば、正孔輸送層として機能する。第１機能層３１が正孔輸送層として機能する場合には、例えば、α−ＮＰＤ、ＴＡＰＣ、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ、ＴＰＤ及びＴＣＴＡなどを含む。
なお、第１機能層３１は、正孔注入層として機能する層と、正孔輸送層として機能する層と、が積層されたものであってもよい。
第２機能層３２は、有機発光層３０と第２電極２０との間に設けられる。第２機能層３２の厚み寸法は、例えば、１ナノメートル（ｎｍ）程度とすることができる。第２機能層３２は、必要に応じて設けられる。
第２機能層３２は、例えば、電子輸送層として機能する。第２機能層３２は、例えば、Ａｌｑ３、ＢＡｌｑ、ＰＯＰｙ２、Ｂｐｈｅｎ及び３ＴＰＹＭＢなどを含む。
あるいは、第２機能層３２は、例えば、電子注入層として機能する。
なお、第２機能層３２は、電子輸送層として機能する層と、電子注入層として機能する層と、が積層されたものであってもよい。この場合、電子注入層として機能する層は、電子の注入特性を向上させるためのものである。また、電子注入層として機能する層は、電子輸送層として機能する層と第２電極２０との間に設けられる。
光学バッファ層４０は、第２電極２０と、反射層５０との間に設けられている。そのため、有機発光層３０と反射層５０との間の距離を、少なくとも光学バッファ層４０の厚み寸法分だけ離すことができる。その結果、プラズモン損失を低減させることができる。
光学バッファ層４０の光取り出し部８０が設けられていない部分の厚み寸法は、５０ナノメートル（ｎｍ）以上とすることができる。
光学バッファ層４０の材料は、有機発光層３０から放出された光に対して透過性があれば特に限定はない。ただし、光学バッファ層４０の屈折率は、光取り出し部８０の屈折率とは異なるものとなっている。
また、光学バッファ層４０は、界面４０ａ、４０ｂ、４０ｃを有している。
界面４０ａは、有機発光層３０の第２電極２０が設けられる側の面が伸びる方向（図１における紙面奥行き方向）と交差する方向に沿っている。
なお、有機発光層３０の第２電極２０が設けられる側の面が伸びる方向と、界面４０ａが伸びる方向とが直交する場合を例示したが、これに限定されるわけではない。有機発光層３０の第２電極２０が設けられる側の面が伸びる方向と、界面４０ａが伸びる方向とが非平行であればよい。
界面４０ｂは、有機発光層３０の第２電極２０が設けられる側の面が伸びる方向に沿っている。
界面４０ｃは、光取り出し部８０が設けられていない領域における界面である。
なお、プラズモン損失の低減、光学バッファ層４０の屈折率、光学バッファ層４０の厚み寸法、界面４０ａ、４０ｂ、４０ｃにおける屈折に関する詳細は後述する。
反射層５０は、光学バッファ層４０の第２電極２０が設けられる側とは反対側に設けられている。すなわち、反射層５０は、第１電極１０と対峙して設けられている。反射層５０は、有機発光層３０から放出された光に対して反射性を有する。反射層５０の厚み寸法は、例えば、１００ナノメートル（ｎｍ）程度とすることができる。
反射層５０は、例えば、Ａｇ、Ｍｇ：Ａｇ（マグネシウム銀合金）、Ａｌなどの金属を含むものとすることができる。反射層５０は、例えば、誘電体多層膜とすることもできる。
光取り出し部８０は、光学バッファ層４０の第２電極２０が設けられる側に複数設けられ、光学バッファ層４０の屈折率とは異なる屈折率を有する。すなわち、光取り出し部８０は、第２電極２０と、有機発光層３０との間に複数設けられている。光取り出し部８０は、光学バッファ層４０の第２電極２０が設けられる側から光学バッファ層４０の内部に向けて突出している。光取り出し部８０を設けることで、光学バッファ層４０に界面４０ａ、４０ｂが形成される。
光取り出し部８０の形態は、光学バッファ層４０に少なくとも界面４０ａが形成されるのであれば特に限定はない。例えば、光取り出し部８０は、メッシュ状、ライン状、ドット状の形態を有していてもよい。また、光取り出し部８０の断面形状が矩形の場合を例示したが、これに限定されるわけではない。例えば、光取り出し部８０の断面形状は、三角形、台形、半円、半楕円など任意の形状とすることができる。
図１（ａ）、（ｂ）に例示をした有機電界発光素子１、１ａは、第１電極１０の有機発光層３０が設けられる側とは反対側に基板６０を含む。すなわち、第１電極１０は基板６０と有機発光層３０との間に設けられている。基板６０は、有機発光層３０から放出される光に対して透過性を有する。基板６０は、例えば、ガラス基板である。
有機電界発光素子１、１ａは、ボトムエミッション型の有機電界発光素子である。有機発光層３０から放出された光のうち基板６０を通過する光の強度は、有機発光層３０から放出された光のうち第２電極２０を通過する光の強度よりも高い。有機発光層３０から放出された光は、主に第１電極１０の側（基板６０の側）から取り出される。
また、有機電界発光素子１、１ａは、基板６０の第１電極１０が設けられる側とは反対側の面に複数のマイクロレンズ９０を含む。例えば、マイクロレンズ９０の形態は半球状とすることができる。マイクロレンズ９０の高さ寸法（基板６０の厚み方向に沿う長さ）は、例えば、１μｍ以上、５０μｍ以下とすることができる。この場合、マイクロレンズ９０の直径寸法は、２μｍ以上、１００μｍ以下となる。ただし、マイクロレンズ９０の形態や寸法は、例示をしたものに限定されるわけではなく、適宜変更することができる。複数のマイクロレンズ９０を基板６０に設ける場合には、複数のマイクロレンズ９０をマトリクス状に並べたマイクロレンズシートを予め形成し、マイクロレンズシートを基板６０に貼り付けるようにすることができる。
なお、第２電極２０の界面４０ａ’は、第２電極２０と接する面であり、光学バッファ層４０の界面４０ａと対向する。第２電極２０の界面４０ｂ’は、第２電極２０と接する面であり、光学バッファ層４０の界面４０ｂと対向する。
次に、前述したプラズモン損失の低減についてさらに説明する。
図２（ａ）、（ｂ）は、比較例に係る有機電界発光素子１００に設けられた有機発光層３０内の発光位置３３で発生した光の損失を例示する模式図である。
なお、図２（ａ）は、有機発光層３０内の発光位置３３で発生した光の行方を例示する模式断面図である。図２（ｂ）は、各光学モードにおける分配率を例示するグラフ図である。図２（ｂ）は、光取り出し効率のシミュレーション結果の例を表したものである。図２（ｂ）の横軸は、発光位置３３から第２電極１２０までの距離である。図２（ｂ）の縦軸は、光取り出し効率である。シミュレーションの条件は、以下のようにした。第１電極１０はＩＴＯからなり、屈折率を１．８〜２．２、厚み寸法を１１０ナノメートル（ｎｍ）とした。有機発光層３０は、屈折率を１．９とし、厚み寸法は発光位置３３から第２電極１２０までのそれぞれの距離（図２（ｂ）の横軸におけるそれぞれの距離）に８０ナノメートル（ｎｍ）を加えたものとした。第２電極１２０はＡｌからなり、厚み寸法を１５０ナノメートル（ｎｍ）とした。基板６０は屈折率を１．５とした。有機発光層３０内の発光位置３３で発生した光の波長は５２５ナノメートル（ｎｍ）とした。
図２（ａ）に示すように、比較例に係る有機電界発光素子１００は、第１電極１０と、金属からなる第２電極１２０と、有機発光層３０と、基板６０とを含む。すなわち、比較例に係る有機電界発光素子１００は、一般的な有機電界発光素子の構成を有している。そのため、比較例に係る有機電界発光素子１００は、前述した光学バッファ層４０と、反射層５０と、光取り出し部８０とを有していない。また、第２電極１２０は、有機発光層３０から放出された光に対して透過性を有していない。
図２（ａ）に示すように、有機電界発光素子１００において、有機発光層３０内の発光位置３３で発生した光の行方は、大きく分けて４つに分類される。発光位置３３で発生した光は、外部モード成分Ｌ１と、基板モード成分Ｌ２と、薄膜層モード成分Ｌ３と、金属からなる第２電極１２０における損失成分Ｌ４と、を含む。以下においては、「金属からなる第２電極１２０における損失成分Ｌ４」を、単に「損失成分Ｌ４」と言う。
外部モード成分Ｌ１は、有機電界発光素子１００の外部に取り出すことのできる成分である。基板モード成分Ｌ２は、基板６０には到達するが、基板６０と外気との界面で全反射する成分である。薄膜層モード成分Ｌ３は、第１電極１０には到達するが、第１電極１０と基板６０との界面で全反射する成分である。この場合、基板モード成分Ｌ２は、基板６０の面６０ａ、面６０ｂ以外の面、例えば、面６０ａまたは面６０ｂに交差する面から外部に取り出すことができる。また、同様に、薄膜層モード成分Ｌ３も第１電極１０から外部に取り出すことができる。すなわち、外部モード成分Ｌ１と、基板モード成分Ｌ２と、薄膜層モード成分Ｌ３とは、外部に取り出すことが可能な成分である。
これに対して、損失成分Ｌ４は、金属からなる第２電極１２０によって損失する成分である。
ここで、第２電極１２０に入射する光は、伝搬光と、非伝搬光と、を有する。
伝搬光および非伝搬光は、有機発光層３０から放出される光の成分である。
伝搬光は、吸収のない媒質中であれば無限遠まで伝搬できる光である。
非伝搬光は、伝搬距離とともに指数関数的に強度が減衰する光である。
また、発光位置３３から第２電極１２０の間に屈折率が異なる境界がある場合、全反射によって伝搬光の一部は非伝搬光となり、第２電極１２０に到達する場合がある。
損失成分Ｌ４は、伝搬光の損失と、非伝搬光の損失と、を含む。
伝搬光の損失（以下、伝搬光損失）は、第２電極１２０に吸収されることによる損失である。伝搬光損失は、発光位置３３と第２電極１２０との間の距離に依存しない。
非伝搬光の損失（以下、非伝搬光損失）は、エバネッセント光と第２電極１２０の金属中の電子との相互作用によって生じる。この非伝搬光損失はプラズモン損失と呼ばれる。プラズモン損失（非伝搬光損失）は、発光位置３３と第２電極１２０との間の距離に依存し、発光位置３３と第２電極１２０との間の距離が長くなるほど小さくなる。
図２（ｂ）に示すように、外部モード成分Ｌ１、基板モード成分Ｌ２、薄膜層モード成分Ｌ３、及び損失成分Ｌ４は、例えば、発光位置３３から第２電極２０までの距離によって変化する。
有機電界発光素子１００の光取り出し効率を向上させるためには、外部に取り出すことができない損失成分Ｌ４のうちプラズモン損失に係る分を低減させればよい。そして、プラズモン損失を低減させるためには、発光位置３３と第２電極１２０との間の距離が長くなるようにすればよい。
そこで、本実施の形態に係る有機電界発光素子１、１ａにおいては、有機発光層３０から放出される光に対して透過性を有する第２電極２０としている。そのため、第２電極２０におけるプラズモン損失を低減させることができる。
また、第２電極２０と、反射層５０との間に光学バッファ層４０が設けられている。そのため、発光位置３３と反射層５０との間の距離を長くすることができるので、反射層５０におけるプラズモン損失を低減させることができる。
次に、前述した光学バッファ層４０の屈折率と、光学バッファ層４０の厚み寸法とについてさらに説明する。
図３は、第１の実施形態に係る有機電界発光素子１、１ａにおける光取り出し効率を例示するグラフ図である。
図３の横軸は、光学バッファ層４０の光取り出し部８０が設けられていない部分の厚み寸法（第２電極２０と、反射層５０との間の距離）である。図３の縦軸は、光取り出し効率である。
図３は、光取り出し効率のシミュレーション結果の例を表したものである。
シミュレーションの条件は、以下のようにした。第１電極１０は、ＩＴＯからなるものとし、厚み寸法を１１０ナノメートル（ｎｍ）とした。有機発光層３０は、屈折率を１．８とし、厚み寸法を１２０ナノメートル（ｎｍ）とした。第２電極２０は、Ａｇからなるものとし、厚み寸法を５ナノメートル（ｎｍ）とした。反射層５０は、Ａｇからなるものとし、厚み寸法を１５０ナノメートル（ｎｍ）とした。有機発光層３０内の発光位置３３で発生した光の波長は５２５ナノメートル（ｎｍ）とした。基板６０は屈折率を１．５とした。そして、光学バッファ層４０の屈折率を１．０、１．５、１．８とし、それぞれの場合における光取り出し効率を求めた。
図３中のＡ１、Ｂ１、Ｃ１は外部モード成分Ｌ１を表している。Ａ１は、光学バッファ層４０の屈折率を１．０とした場合である。Ｂ１は、光学バッファ層４０の屈折率を１．５とした場合である。Ｃ１は光学バッファ層４０の屈折率を１．８とした場合である。
図３中のＡ２、Ｂ２、Ｃ２は、外部モード成分Ｌ１と基板モード成分Ｌ２との和を表している。Ａ２は、光学バッファ層４０の屈折率を１．０とした場合である。Ｂ２は、光学バッファ層４０の屈折率を１．５とした場合である。Ｃ２は光学バッファ層４０の屈折率を１．８とした場合である。
図３中のＡ３、Ｂ３、Ｃ３は、外部モード成分Ｌ１と基板モード成分Ｌ２と薄膜層モード成分Ｌ３との和を表している。Ａ３は、光学バッファ層４０の屈折率を１．０とした場合である。Ｂ３は、光学バッファ層４０の屈折率を１．５とした場合である。Ｃ３は光学バッファ層４０の屈折率を１．８とした場合である。
図３から分かるように、光学バッファ層４０の屈折率を低くすれば、外部モード成分Ｌ１、基板モード成分Ｌ２、薄膜層モード成分Ｌ３において光取り出し効率をそれぞれ向上させることができる。この場合、光学バッファ層４０の屈折率は、有機発光層３０の屈折率（例えば、１．８〜２．２）よりも低くすればよい。
また、図３から分かるように、光学バッファ層４０の光取り出し部８０が設けられていない部分の厚み寸法を５０ナノメートル（ｎｍ）以上とすれば、外部モード成分Ｌ１、基板モード成分Ｌ２、薄膜層モード成分Ｌ３において光取り出し効率をそれぞれ向上させることができる。
次に、界面４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ａ’、４０ｂ’における屈折についてさらに説明する。
なお、界面４０ｃにおける屈折は、光取り出し部８０を設けることとは関係がないため説明を省略する。
光取り出し部８０の屈折率が、光学バッファ層４０の屈折率と異なる場合には、光取り出し部８０と光学バッファ層４０との屈折率差により屈折が生じる。この屈折が、光取り出しの機能として作用する。
図４（ａ）、（ｂ）は、界面４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ａ’、４０ｂ’における屈折を例示するための模式図である。
なお、図４（ａ）は、光学バッファ層４０の屈折率が、光取り出し部８０の屈折率よりも低い場合である。図４（ｂ）は、光学バッファ層４０の屈折率が、光取り出し部８０の屈折率よりも高い場合である。
なお、光学バッファ層４０、光取り出し部８０のうち、屈折率が低いものは、ＳｉＯ２、ＬｉＦ、ＣａＦ２、ＭｇＦ２などや、空気、窒素ガス、希ガスなどの気体からなるものとすることができる。
図４（ａ）に示すように、光学バッファ層４０の屈折率が、光取り出し部８０の屈折率よりも低い場合には、有機発光層３０内の発光位置３３で発生した光が界面４０ａ’、４０ａを透過する際に屈折し、スネルの法則から界面４０ａ’への入射角よりも界面４０ａでの屈折角が大きくなる。界面４０ａにおける屈折角が大きくなれば、反射層５０への入射角が小さくなるので、前述した外部モード成分Ｌ１となりやすくなる。そのため、光取り出し効率を向上させることができる。
一方、有機発光層３０内の発光位置３３で発生した光が界面４０ｂ’、４０ｂを透過して屈折する際には、スネルの法則から界面４０ｂ’への入射角よりも界面４０ｂでの屈折角が大きくなる。ところが、界面４０ｂにおける屈折角が大きくなると、反射層５０への入射角が大きくなる。そのため、界面４０ｂに入射した光は、光取り出し効率が低くなるおそれがある。
すなわち、光学バッファ層４０の屈折率が、光取り出し部８０の屈折率よりも低い場合には、界面４０ａ’、４０ａの面積を大きくし、界面４０ｂ’、４０ｂの面積を小さくすることが好ましい。例えば、光取り出し部８０の断面形状を三角形、台形、半円などとすることができる。また、光取り出し部８０の断面形状を界面４０ａ’、４０ａ側が長辺となる長方形としてもよい。
図４（ｂ）に示すように、光学バッファ層４０の屈折率が、光取り出し部８０の屈折率よりも高い場合には、有機発光層３０内の発光位置３３で発生した光が界面４０ａ’、４０ａを透過して屈折する際に、屈折角が小さくなる。そのため、界面４０ａ’、４０ａに入射した光は、光取り出し効率が低くなるおそれがある。
一方、有機発光層３０内の発光位置３３で発生した光が界面４０ｂ’、４０ｂを透過して屈折する際には、屈折角が小さくなる。そのため、界面４０ｂ’、４０ｂに入射した光は、光取り出し効率を向上させることができる。
すなわち、光学バッファ層４０の屈折率が、光取り出し部８０の屈折率よりも高い場合には、界面４０ａ’、４０ａの面積を小さくし、界面４０ｂ’、４０ｂの面積を大きくすることが好ましい。例えば、光取り出し部８０の断面形状を界面４０ｂ’、４０ｂ側が長辺となる長方形とすることができる。
[第２の実施形態]
図５は、第２の実施形態に係る有機電界発光素子１ｂを例示する模式図である。
図６（ａ）、（ｂ）は、界面４０ａ、４０ｂにおける屈折を例示するための模式図である。
なお、図６（ａ）は、光学バッファ層４０の屈折率が、光取り出し部８０の屈折率よりも低い場合である。図６（ｂ）は、光学バッファ層４０の屈折率が、光取り出し部８０の屈折率よりも高い場合である。
図５に示すように、有機電界発光素子１ｂは、第１電極１０と、第２電極２０と、有機発光層３０と、光学バッファ層４０と、反射層５０と、光取り出し部８０とを含む。なお、前述した有機電界発光素子１ａと同様に、第１機能層３１と、第２機能層３２とをさらに含むようにしてもよい。また、基板６０と、マイクロレンズ９０とをさらに含むようにしてもよい。
光取り出し部８０は、光学バッファ層４０の第２電極２０が設けられる側に複数設けられ、光学バッファ層４０の屈折率とは異なる屈折率を有する。すなわち、光取り出し部８０は、第２電極２０と光学バッファ層４０との間に複数設けられている。光取り出し部８０は、光学バッファ層４０の第２電極２０が設けられる側から光学バッファ層４０の内部に向けて突出している。複数の光取り出し部８０をこの様な位置に設けるようにしても、光学バッファ層４０に界面４０ａ、４０ｂが形成される。
光学バッファ層４０と光取り出し部８０のうち、屈折率が低い方は、ＳｉＯ２、ＬｉＦ、ＣａＦ２、ＭｇＦ２などを含むものとすることができる。また、光学バッファ層４０と光取り出し部８０のうち、屈折率が低い方は、空気、窒素ガス、希ガスなどの気体からなるものとすることもできる。
光取り出し部８０を設けることにより界面４０ａ、４０ｂが形成され、界面４０ａ、４０ｂにおいて屈折が生じる。
図６（ａ）に示すように、光学バッファ層４０の屈折率が、光取り出し部８０の屈折率よりも低い場合には、有機発光層３０内の発光位置３３で発生した光が界面４０ａにおいて屈折する際に、屈折角が大きくなる。そのため、界面４０ａに入射した光は、前述したものと同様に光取り出し効率を向上させることができる。
一方、有機発光層３０内の発光位置３３で発生した光が界面４０ｂにおいて屈折する際に、屈折角が大きくなる。ところが、界面４０ｂにおける屈折角が大きくなると、反射層５０への入射角が大きくなる。そのため、界面４０ｂに入射した光は、光取り出し効率が低くなるおそれがある。
すなわち、光学バッファ層４０の屈折率が、光取り出し部８０の屈折率よりも低い場合には、界面４０ａの面積を大きくし、界面４０ｂの面積を小さくすることが好ましい。例えば、光取り出し部８０の断面形状を三角形、台形、半円などとすることができる。また、光取り出し部８０の断面形状を界面４０ａ側が長辺となる長方形としてもよい。
図６（ｂ）に示すように、光学バッファ層４０の屈折率が、光取り出し部８０の屈折率よりも高い場合には、有機発光層３０内の発光位置３３で発生した光が界面４０ａにおいて屈折する際に、屈折角が小さくなる。そのため、界面４０ａに入射した光は、光取り出し効率が低くなるおそれがある。
一方、有機発光層３０内の発光位置３３で発生した光が界面４０ｂにおいて屈折する際に、屈折角が小さくなる。そのため、界面４０ｂに入射した光は、光取り出し効率を向上させることができる。
すなわち、光学バッファ層４０の屈折率が、光取り出し部８０の屈折率よりも高い場合には、界面４０ａの面積を小さくし、界面４０ｂの面積を大きくすることが好ましい。例えば、光取り出し部８０の断面形状を界面４０ｂ側が長辺となる長方形とすることができる。
[第３の実施形態]
図７（ａ）〜（ｃ）は、第３の実施形態に係る有機電界発光素子１ｃを例示する模式図である。
なお、図７（ａ）は有機電界発光素子１ｃの模式断面図である。図７（ｂ）は光学バッファ層４０の屈折率が、光取り出し部８０の屈折率よりも低い場合における屈折を例示する模式図である。図７（ｃ）は光学バッファ層４０の屈折率が、光取り出し部８０の屈折率よりも高い場合における屈折を例示する模式図である。
図７（ａ）に示すように、有機電界発光素子１ｃは、第１電極１０と、第２電極２０と、有機発光層３０と、光学バッファ層４０と、反射層５０と、光取り出し部８０とを含む。なお、前述した有機電界発光素子１ａと同様に、第１機能層３１と、第２機能層３２とをさらに含むようにしてもよい。また、基板６０と、マイクロレンズ９０とをさらに含むようにしてもよい。
光取り出し部８０は、光学バッファ層４０の反射層５０が設けられる側に複数設けられ、光学バッファ層４０の屈折率とは異なる屈折率を有する。すなわち、光取り出し部８０は、反射層５０と光学バッファ層４０との間に複数設けられている。光取り出し部８０は、光学バッファ層４０の反射層５０が設けられる側から光学バッファ層４０の内部に向けて突出している。複数の光取り出し部８０をこの様な位置に設けるようにしても、光学バッファ層４０に界面４０ａ、４０ｂが形成される。
光学バッファ層４０と光取り出し部８０のうち、屈折率が低い方は、ＳｉＯ２、ＬｉＦ、ＣａＦ２、ＭｇＦ２などを含むものとすることができる。また、光学バッファ層４０と光取り出し部８０のうち、屈折率が低い方は、空気、窒素ガス、希ガスなどの気体からなるものとすることもできる。
光取り出し部８０を設けることにより界面４０ａ、４０ｂが形成され、界面４０ａ、４０ｂにおいて屈折が生じる。
図７（ｂ）に示すように、光学バッファ層４０の屈折率が、光取り出し部８０の屈折率よりも低い場合には、有機発光層３０内の発光位置３３で発生した光が界面４０ａにおいて屈折する際に、屈折角が小さくなる。そのため、界面４０ａに入射した光は、光取り出し効率が低くなるおそれがある。
一方、有機発光層３０内の発光位置３３で発生した光が界面４０ｂにおいて屈折する際に、屈折角が小さくなる。そのため、界面４０ｂに入射した光は、光取り出し効率を向上させることができる。
すなわち、光学バッファ層４０の屈折率が、光取り出し部８０の屈折率よりも低い場合には、界面４０ａの面積を小さくし、界面４０ｂの面積を大きくすることが好ましい。例えば、光取り出し部８０の断面形状を界面４０ｂ側が長辺となる長方形とすることができる。
図７（ｃ）に示すように、光学バッファ層４０の屈折率が、光取り出し部８０の屈折率よりも高い場合には、有機発光層３０内の発光位置３３で発生した光が界面４０ａにおいて屈折する際に、屈折角が大きくなる。そのため、界面４０ａに入射した光は、光取り出し効率を向上させることができる。
一方、有機発光層３０内の発光位置３３で発生した光が界面４０ｂにおいて屈折する際に、屈折角が大きくなる。そのため、界面４０ｂに入射した光は、光取り出し効率が低くなるおそれがある。
すなわち、光学バッファ層４０の屈折率が、光取り出し部８０の屈折率よりも高い場合には、界面４０ａの面積を大きくし、界面４０ｂの面積を小さくすることが好ましい。例えば、光取り出し部８０の断面形状を三角形、台形、半円などとすることができる。また、光取り出し部８０の断面形状を界面４０ａ側が長辺となる長方形としてもよい。
[第４の実施形態]
図８は、第４の実施形態に係る有機電界発光素子１ｄを例示する模式図である。
図８に示すように、有機電界発光素子１ｄは、第１電極１０と、第２電極２０と、有機発光層３０と、光学バッファ層４０と、反射層５０と、光取り出し部８０とを含む。なお、前述した有機電界発光素子１ａと同様に、第１機能層３１と、第２機能層３２とをさらに含むようにしてもよい。また、基板６０と、マイクロレンズ９０とをさらに含むようにしてもよい。
光取り出し部８０は、光学バッファ層４０の内部に複数設けられ、光学バッファ層４０の屈折率とは異なる屈折率を有する。複数の光取り出し部８０は、光学バッファ層４０の内部に分散して設けられている。光取り出し部８０をこの様に設けるようにしても、光学バッファ層４０に界面４０ａ、４０ｂが形成される。
光学バッファ層４０と光取り出し部８０のうち、屈折率が低い方は、ＳｉＯ２、ＬｉＦ、ＣａＦ２、ＭｇＦ２などを含むものとすることができる。また、光取り出し部８０の屈折率を低くする場合には、光取り出し部８０は、空気、窒素ガス、希ガスなどの気体からなるものとすることもできる。
光取り出し部８０を設けることにより界面４０ａ、４０ｂが形成され、界面４０ａ、４０ｂにおいて屈折が生じる。また、複数の光取り出し部８０を分散して設けることにより散乱が生じる。
この場合、界面４０ａ、４０ｂにおける屈折は、図７（ｂ）、（ｃ）において例示をした場合と同様である。
また、光学バッファ層４０の内部に複数の光取り出し部８０を分散して設ければ、有機発光層３０内の発光位置３３で発生した光が光学バッファ層４０の内部において散乱し、基板６０側に導かれる。
そのため、界面４０ａ、４０ｂにおける屈折と、複数の光取り出し部８０を分散して設けたことによる散乱と、により光取り出し効率を向上させることができる。
図９（ａ）、（ｂ）は、複数の光取り出し部８０を有する光学バッファ層４０の形成方法を例示する模式図である。
図９（ａ）に示すように、複数の光取り出し部８０が分散して設けられた膜状の光学バッファ層４０を予め形成し、第２電極２０の有機発光層３０が設けられる側とは反対側の面に貼り付けるようにすることができる。
図９（ｂ）に示すように、反射層５０の第２電極２０側の面に、複数の光取り出し部８０が分散して設けられた膜状の光学バッファ層４０を予め形成し、反射層５０と光学バッファ層４０とを、第２電極２０の有機発光層３０が設けられる側とは反対側の面に設けるようにすることができる。なお、光学バッファ層４０は、既知の蒸着法などを用いて、反射層５０の一方の面に形成することができる。
[第５の実施形態]
図１０（ａ）〜（ｅ）は、第５の実施形態に係る有機電界発光素子１ｅを例示する模式図である。
図１０（ａ）に示すように、有機電界発光素子１ｅは、第１電極１０と、第２電極２０と、有機発光層３０と、光学バッファ層４０と、反射層５０と、基板６０と、基板６１と、封止部７０とを含む。なお、前述した有機電界発光素子１ａと同様に、第１機能層３１と、第２機能層３２とをさらに含むようにしてもよい。また、マイクロレンズ９０をさらに含むようにしてもよい。
基板６１は、基板６０と対峙させて設けられている。
基板６１は、有機発光層３０から放出される光に対して透過性を有していてもよいし、透過性を有していなくてもよい。
反射層５０は、基板６１の基板６０と対峙する側の面に設けられている。
そして、図１０（ｂ）、（ｃ）に示すように、反射層５０と光学バッファ層４０との間には空間４４が設けられている。
なお、図１０（ｂ）は、前述した有機電界発光素子１ｄにおいて、反射層５０と光学バッファ層４０との間に空間４４がさらに設けられた場合である。
図１０（ｃ）は、前述した有機電界発光素子１ｃにおいて、反射層５０と光学バッファ層４０との間に空間４４がさらに設けられた場合である。
また、図１０（ｄ）、（ｅ）に示すように、反射層５０と第２電極２０との間には空間４４が設けられている。
なお、図１０（ｄ）は、前述した有機電界発光素子１において、光学バッファ層４０が空間４４に充填された気体からなるものの場合である。
図１０（ｅ）は、前述した有機電界発光素子１ｂにおいて、光学バッファ層４０が空間４４に充填された気体からなるものの場合である。
図１０（ａ）に示すように、封止部７０の一方の端部側は、基板６０の周縁を囲うように設けられている。封止部７０の他方の端部側は、基板６１の周縁を囲うように設けられている。封止部７０は、例えば、フリット材料などから形成され、基板６０と基板６１と封止部７０とによって画された空間７１を封止する。
空間７１には、例えば、空気、窒素ガス、希ガスなどの気体が充填されている。
そのため、空間４４にも気体が充填されることになる。
図３において説明したように、光学バッファ層の屈折率を低くすれば、外部モード成分Ｌ１、基板モード成分Ｌ２、薄膜層モード成分Ｌ３において光取り出し効率をそれぞれ向上させることができる。
一般的に、気体は、固体や液体より屈折率が低いので、反射層５０と光学バッファ層４０との間に気体からなる層をさらに設けたり、光学バッファ層４０自体を気体からなるものとしたりすれば、光取り出し効率を向上させることができる。
ここで、反射層５０を誘電体多層膜とすれば、反射率を向上させることができる。
しかしながら、一般的には、誘電体多層膜は蒸着法などを用いて形成される。そして、誘電体多層膜を形成する際の温度が、有機電界発光素子を構成する有機物が損傷を受ける温度にまで達するおそれがある。そのため、光学バッファ層４０の第２電極２０が設けられる側とは反対側の面に誘電体多層膜を形成すると、光学バッファ層４０などにダメージが発生するおそれがある。
本実施の形態においては、反射層５０を基板６１に設けるようにしている。そのため、既知の蒸着法などを用いて誘電体多層膜である反射層５０を形成しても、光学バッファ層４０などにダメージが発生するおそれがない。
そのため、反射層５０を誘電体多層膜とすることが可能となる。
[第６の実施形態]
図１１は、第６の実施形態に係る有機電界発光素子１ｆを例示する模式図である。
図１１に示すように、有機電界発光素子１ｆは、第１電極１０と、第２電極２０と、有機発光層３０と、光学バッファ層４０と、反射層５０と、光取り出し部８０ａとを含む。なお、前述した有機電界発光素子１ａと同様に、第１機能層３１と、第２機能層３２とをさらに含むようにしてもよい。また、基板６０と、マイクロレンズ９０とをさらに含むようにしてもよい。
前述した有機電界発光素子１、１ａ〜１ｅにおいては、複数の光取り出し部８０は光学バッファ層４０の内部に向けて突出して設けられたり、光学バッファ層４０の内部に分散して設けられたりしている。
これに対して、本実施の形態に係る有機電界発光素子１ｆにおいては、複数の光取り出し部８０ａは、光学バッファ層４０の反射層５０が設けられる側の面４１から、光学バッファ層４０の外部に向けて突出して設けられている。複数の光取り出し部８０ａは、互いに離隔して設けられている。
光取り出し部８０ａは、有機発光層３０の第２電極２０が設けられる側の面が伸びる方向と交差する方向に沿った斜面８０ａ１を有している。
この場合、有機発光層３０の第２電極２０が設けられる側の面が伸びる方向と、斜面８０ａ１が伸びる方向とが直交しないようにすることが好ましい。
そして、反射層５０は、光学バッファ層４０の面４１と、複数の光取り出し部８０ａの斜面８０ａ１とを覆うように設けられている。
そのため、有機発光層３０内の発光位置３３で発生し、光取り出し部８０ａの斜面８０ａ１に入射した光は、光取り出し部８０ａの斜面８０ａ１に設けられた反射層５０により反射される。光取り出し部８０ａの斜面８０ａ１に設けられた反射層５０により反射された光は、前述した外部モード成分Ｌ１となりやすくなる。その結果、光取り出し効率を向上させることができる。
光取り出し部８０ａの断面形状が三角形の場合を例示したが、これに限定されるわけではない。例えば、光取り出し部８０ａの断面形状は、台形などとすることもできる。
また、斜面８０ａ１が平面の場合を例示したが、これに限定されるわけではない。例えば、斜面８０ａ１は、曲面などとすることもできる。この場合、光取り出し部８０ａの断面形状は、半円、半楕円などとすることもできる。
[第７の実施形態]
図１２は、第７の実施形態に係る有機電界発光素子１ｇを例示する模式図である。
図１２に示すように、有機電界発光素子１ｇは、第１電極１０と、第２電極２０と、有機発光層３０と、反射層５０と、光取り出し部８０ａとを含む。なお、前述した有機電界発光素子１ａと同様に、第１機能層３１と、第２機能層３２とをさらに含むようにしてもよい。また、基板６０と、マイクロレンズ９０とをさらに含むようにしてもよい。
前述した有機電界発光素子１ｆにおいては、複数の光取り出し部８０ａは、光学バッファ層４０の反射層５０が設けられる側の面４１に設けられている。
これに対して、本実施の形態に係る有機電界発光素子１ｇにおいては、複数の光取り出し部８０ａは、第２電極２０の反射層５０が設けられる側の面２１から第２電極２０の外部に向けて突出して設けられている。複数の光取り出し部８０ａは、互いに離隔して設けられている。なお、有機電界発光素子１ｇにおいては、光学バッファ層４０が設けられておらず、複数の光取り出し部８０ａが光学バッファ層４０の役割をも果たすことになる。
そして、反射層５０は、第２電極２０の面２１と、複数の光取り出し部８０ａの斜面８０ａ１とを覆うように設けられている。
そのため、有機発光層３０内の発光位置３３で発生し、光取り出し部８０ａの斜面８０ａ１に入射した光は、光取り出し部８０ａの斜面８０ａ１に設けられた反射層５０により反射される。光取り出し部８０ａの斜面８０ａ１に設けられた反射層５０により反射された光は、前述した外部モード成分Ｌ１となりやすくなる。その結果、光取り出し効率を向上させることができる。
光取り出し部８０ａの断面形状が三角形の場合を例示したが、これに限定されるわけではない。例えば、光取り出し部８０ａの断面形状は、台形などとすることもできる。
また、斜面８０ａ１が平面の場合を例示したが、これに限定されるわけではない。例えば、斜面８０ａ１は、曲面などとすることもできる。この場合、光取り出し部８０ａの断面形状は、半円、半楕円などとすることもできる。
また、反射層５０が導電性材料を含むものとすれば、反射層５０の一部が第２電極２０と接しているので、反射層５０を補助電極とすることができる。
なお、補助電極に関しては後述する。
図１３は、複数の光取り出し部８０ａの形成方法を例示する模式図である。
図１３に示すように、複数の光取り出し部８０ａを予め作成し、第２電極２０を含む積層体１１の第２電極２０の面２１上に複数の光取り出し部８０ａを散布する。その後、既知の成膜法を用いて、第２電極２０の面２１と、複数の光取り出し部８０ａの斜面８０ａ１とを覆うように反射層５０を形成する。
この様にすれば、第２電極２０の面２１上に複数の光取り出し部８０ａを容易に設けることができる。
[第８の実施形態]
図１４は、第８の実施形態に係る有機電界発光素子１ｈを例示する模式図である。
図１４に示すように、有機電界発光素子１ｈは、第１電極１０と、第２電極２０と、有機発光層３０と、光学バッファ層４０と、反射層５０と、光取り出し部８０ｂとを含む。なお、前述した有機電界発光素子１ａと同様に、第１機能層３１と、第２機能層３２とをさらに含むようにしてもよい。また、基板６０と、マイクロレンズ９０とをさらに含むようにしてもよい。
前述した有機電界発光素子１ｇにおいては、複数の光取り出し部８０ａは、第２電極２０の反射層５０が設けられる側の面２１に設けられている。
これに対して、本実施の形態に係る有機電界発光素子１ｈにおいては、複数の光取り出し部８０ｂは、反射層５０の光学バッファ層４０が設けられる側の面５１に設けられている。複数の光取り出し部８０ｂは、面５１から光学バッファ層４０の内部に向けて突出している。複数の光取り出し部８０ｂは、互いに離隔して設けられている。
光取り出し部８０ｂは、有機発光層３０の第２電極２０が設けられる側の面が伸びる方向と交差する方向に沿った斜面８０ｂ１を有している。
この場合、有機発光層３０の第２電極２０が設けられる側の面が伸びる方向と、斜面８０ｂ１が伸びる方向とが直交しないようにすることが好ましい。
複数の光取り出し部８０ｂは、反射層５０と同じ材料から形成することができる。
反射層５０は、光学バッファ層４０の面４１を覆うように設けられている。
有機発光層３０内の発光位置３３で発生し、光取り出し部８０ｂの斜面８０ｂ１に入射した光は、光取り出し部８０ｂの斜面８０ｂ１により反射される。光取り出し部８０ｂの斜面８０ｂ１により反射された光は、前述した外部モード成分Ｌ１となりやすくなる。その結果、光取り出し効率を向上させることができる。
光取り出し部８０ｂの断面形状が三角形の場合を例示したが、これに限定されるわけではない。例えば、光取り出し部８０ｂの断面形状は、台形などとすることもできる。
また、斜面８０ｂ１が平面の場合を例示したが、これに限定されるわけではない。例えば、斜面８０ｂ１は、曲面などとすることもできる。この場合、光取り出し部８０ｂの断面形状は、半円、半楕円などとすることもできる。
図１５（ａ）、（ｂ）、および、図１６は、複数の光取り出し部８０ｂの形成方法を例示する模式図である。
まず、図１５（ａ）に示すように、複数の光取り出し部８０ｂを形成するための複数の溝４２が設けられた膜状の光学バッファ層４０を予め形成し、第２電極２０の有機発光層３０が設けられる側とは反対側の面に貼り付ける。
次に、図１５（ｂ）に示すように、光学バッファ層４０の複数の溝４２が設けられた側の面を覆うように反射層５０を形成する。反射層５０を形成する際に、反射層５０を形成するための材料により複数の溝４２が埋め込まれることで、複数の光取り出し部８０ｂを形成することができる。反射層５０の形成は、既知の成膜法を用いて行うことができる。
また、図１６に示すように、光学バッファ層４０の第２電極２０側が設けられる側とは反対側の面に、複数の光取り出し部８０ｂを形成するための複数の溝４２を形成する。そして、光学バッファ層４０の複数の溝４２が設けられた側の面を覆うように反射層５０を形成する。反射層５０を形成する際に、反射層５０を形成するための材料により複数の溝４２が埋め込まれることで、複数の光取り出し部８０ｂを形成することができる。反射層５０の形成は、既知の成膜法を用いて行うことができる。
その後、反射層５０と、複数の光取り出し部８０ｂと、光学バッファ層４０とを、第２電極２０の有機発光層３０が設けられる側とは反対側の面に設けるようにすることができる。
図１５（ａ）、（ｂ）、および、図１６に例示をした形成方法によれば、反射層５０の光学バッファ層４０が設けられる側の面５１に複数の光取り出し部８０ｂを容易に設けることができる。
[第９の実施形態]
図１７は、第９の実施形態に係る有機電界発光素子１ｉを例示する模式図である。
図１７に示すように、有機電界発光素子１ｉは、第１電極１０と、第２電極２０と、有機発光層３０と、光学バッファ層４０と、導電性材料を含む反射層５０と、導電性材料を含む光取り出し部８０ｂとを含む。なお、前述した有機電界発光素子１ａと同様に、第１機能層３１と、第２機能層３２とをさらに含むようにしてもよい。また、基板６０と、マイクロレンズ９０とをさらに含むようにしてもよい。
前述した有機電界発光素子１ｈにおいては、複数の光取り出し部８０ｂは、反射層５０の光学バッファ層４０が設けられる側の面５１に設けられている。この場合、複数の光取り出し部８０ｂは、光学バッファ層４０の反射層５０側に設けられている。
これに対して、本実施の形態に係る有機電界発光素子１ｉにおいては、光取り出し部８０ｂの先端部８０ｂ２が第２電極２０に到達している。すなわち、反射層５０と第２電極２０とが、光取り出し部８０ｂを介して電気的に接続されている。そのため、反射層５０を補助電極として用いることができる。
第２電極２０の電気抵抗を充分に低いものとすることができない場合がある。第２電極２０の電気抵抗が高くなると、外部電源との接続部分から近い部分と遠い部分との間における電位差が大きくなるおそれがある。外部電源との接続部分から近い部分と遠い部分との間における電位差が大きくなると、輝度ムラが生じるおそれがある。
本実施の形態においては、反射層５０を補助電極として用いることができるので、外部電源との接続部分から近い部分と遠い部分との間における電位差が小さくなるようにすることができる。そのため、輝度ムラを抑制することができる。
なお、図１７においては、各光取り出し部８０ｂの先端部８０ｂ２が第２電極２０に到達している場合を例示したが、これに限定されるわけではない。輝度ムラが生じる領域に設けられた光取り出し部８０ｂの先端部８０ｂ２が第２電極２０に到達するようにしてもよい。
また、前述した有機電界発光素子１、１ａ〜１ｆなどにおいても、反射層５０が導電性材料を含み、反射層５０の一部が第２電極２０と接しているようにすることができる。例えば、反射層５０と、第２電極２０との間に柱状の導電体を設けて、反射層５０と、第２電極２０とを電気的に接続するようにしてもよい。
[第１０の実施形態]
図１８は、第１０の実施形態に係る有機電界発光素子１ｊを例示する模式図である。
図１９（ａ）、（ｂ）は、光路制御層６５の作用を例示するための模式図である。
なお、図１９（ａ）は、光路制御層６５が設けられていない場合を例示するための模式図である。図１９（ｂ）は、光路制御層６５が設けられている場合を例示するための模式図である。
図１８に示すように、有機電界発光素子１ｊは、第１電極１０と、第２電極２０と、有機発光層３０と、光学バッファ層４０と、反射層５０と、光取り出し部８０ｂと、光路制御層６５とを含む。なお、前述した有機電界発光素子１ａと同様に、第１機能層３１と、第２機能層３２とをさらに含むようにしてもよい。また、基板６０と、マイクロレンズ９０とをさらに含むようにしてもよい。
すなわち、有機電界発光素子１ｊは、前述した有機電界発光素子１ｈにおいて、第１電極１０と基板６０との間にさらに光路制御層６５を設けた場合である。
図１９（ａ）に示すように、光路制御層６５が設けられていない場合には、基板６０と、反射層５０と、の間を反射しながら光が伝搬する。
図１９（ｂ）に示すように、光路制御層６５が設けられている場合にも、基板６０と、反射層５０と、の間を反射しながら光が伝搬する。ところが、光路制御層６５が設けられている場合には、基板６０と、反射層５０と、の間の距離が光路制御層６５の厚み寸法分だけ長くなる。そのため、基板６０と、反射層５０と、の間における反射回数を少なくすることができる。反射回数を少なくすることができれば、反射による損失を少なくすることができる。その結果、光取り出し効率を向上させることができる。
光路制御層６５は、有機発光層３０から放出された光に対して透過性を有する。
光路制御層６５の材料は、有機発光層３０から放出された光に対して透過性があれば特に限定はない。ただし、光路制御層６５の屈折率は、有機発光層３０の屈折率よりも高くなるようにすることが好ましい。
光路制御層６５の厚み寸法は、基板６０と、反射層５０と、の間に設けられる各層の厚み寸法や屈折率などに応じて適宜設定することができる。
図１８においては、前述した有機電界発光素子１ｈに光路制御層６５を設ける場合を例示したが、これに限定されるわけではない。例えば、前述した有機電界発光素子１、１ａ〜１ｇ、１ｉなどにおいても光路制御層６５を設けることができる。
図２０は、光取り出し効率を例示するためのグラフ図である。
図２０は、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４に示す構成における光取り出し効率のシミュレーション結果の例を表したものである。
図２０の縦軸は、光取り出し効率である。
Ｎｏ．１に示す構成は、比較例に係る有機電界発光素子の場合であり、光取り出し部８０が設けられていない場合である。
Ｎｏ．２に示す構成は、前述した有機電界発光素子１の場合であり、マイクロレンズ９０が設けられていない場合である。
Ｎｏ．３に示す構成は、Ｎｏ．２に示す構成にさらに複数のマイクロレンズ９０を設けた場合である。
Ｎｏ．４に示す構成は、前述した有機電界発光素子１ｆの場合であり、マイクロレンズ９０が設けられていない場合である。
シミュレーションの条件は、以下のようにした。
基板６０は、厚み寸法が７００マイクロメートル（μｍ）、屈折率が１．５とした。
第１電極１０は、厚み寸法が１００ナノメートル（ｎｍ）、屈折率が１．８とした。
有機発光層３０は、厚み寸法が１００ナノメートル（ｎｍ）、屈折率が１．８とした。
Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３における光学バッファ層４０は、厚み寸法が１００マイクロメートル（μｍ）、屈折率が１．０とした。すなわち、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３における光学バッファ層４０は、空気からなるものとした。
Ｎｏ．４における光学バッファ層４０は、厚み寸法が１００マイクロメートル（μｍ）、屈折率が１．８とした。
第２電極２０は、厚み寸法が５ナノメートル（ｎｍ）とした。
第１電極１０をＩＴＯからなるものとし、第２電極２０をＡｇからなるものとし、反射層５０をＡｇからなるものとし、有機発光層３０内の発光位置３３で発生した光の波長を５２５ナノメートル（ｎｍ）とした。
マイクロレンズ９０は、直径寸法が３０マイクロメートル（μｍ）の半球状とし、六方最密充填されているものとした。なお、充填率は８２％である。
Ｎｏ．２、Ｎｏ．３における光取り出し部８０は、立方体状とし、一辺の長さ寸法は５０マイクロメートル（μｍ）とした。光取り出し部８０同士の間の距離は、５０マイクロメートル（μｍ）とした。また、光取り出し部８０の屈折率は、１．８とした。光取り出し部８０の配置は、格子状とした。
Ｎｏ．４における光取り出し部８０ａは、正四角錐状とし、底面における一辺の長さ寸法は８０マイクロメートル（μｍ）とした。高さ寸法は、６０マイクロメートル（μｍ）とした。光取り出し部８０ａ同士の間の距離は、８０マイクロメートル（μｍ）とした。また、光取り出し部８０ａの屈折率は、１．８とした。光取り出し部８０ａの配置は、格子状とした。
図２０中のＮｏ．２、Ｎｏ．４に示すように、光取り出し部８０、８０ａを設けるようにすれば、光取り出し部が設けられていないＮｏ．１に示すものに比べて、光取り出し効率を向上させることができる。
また、図２０中のＮｏ．３に示すように、複数のマイクロレンズ９０をさらに設けるようにすれば、光取り出し効率をさらに向上させることができる。
なお、以上の第１〜第１０の実施形態に記載した有機電界発光素子は、発光装置に用いることができる。第１〜第１０の実施形態に記載した有機電界発光素子を有する発光装置は、輝度が高い。後述するように、発光装置は、有機電界発光素子を有する発光部の他に、駆動部や制御部を有していても良い。
図２１は、発光装置１１を例示するための模式図である。
図２１に示すように、発光装置１１には、発光部１１ａ、駆動部１１ｂ、制御部１１ｃが設けられている。
発光部１１ａは、前述した有機電界発光素子を複数有している。有機電界発光素子の配設形態には特に限定がない。例えば、図２１に例示をしたように規則的な配置とすることもできるし、規則的ではない任意の配置とすることもできる。また、有機電界発光素子の数も例示をしたものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。有機電界発光素子は１つであっても良い。
駆動部１１ｂは、例えば、有機電界発光素子毎、あるいはすべての有機電界発光素子に電流を印加する駆動回路を有したものとすることができる。
例えば、発光装置１１が表示装置である場合には、駆動部１１ｂは、有機電界発光素子毎に電流を印加するものとすることができる。
また、例えば、発光装置１１が照明装置である場合には、駆動部１１ｂは、すべての有機電界発光素子に電流を印加するものとすることができる。
なお、駆動部１１ａによる駆動の形態は、例示をしたものに限定されるわけではなく、発光装置１１の用途などに応じて適宜変更することができる。
制御部１１ｃは、例えば、駆動部１１ｂを制御する制御回路を有したものとすることができる。
なお、前述した有機電界発光素子以外の要素には、既知の技術を適用することができる。そのため、発光部１１ａ、駆動部１１ｂ、制御部１１ｃに関する詳細な説明は省略する。
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
１ 有機電界発光素子、１ａ〜１ｉ 有機電界発光素子、１０ 第１電極、２０ 第２電極、３０ 有機発光層、４０ 光学バッファ層、４０ａ 界面、４０ｂ 界面、４０ｃ 界面、４４ 空間、５０ 反射層、６０ 基板、６５ 光路制御層、８０ 光取り出し部、８０ａ 光取り出し部、８０ａ１ 斜面、８０ｂ 光取り出し部、８０ｂ１ 斜面、８０ｂ２ 先端部

Claims (9)

  1. 第１電極と、
    前記第１電極と対峙して設けられた反射層と、
    前記第１電極と、前記反射層と、の間に設けられた有機発光層と、
    前記有機発光層と、前記反射層と、の間に設けられた第２電極と、
    前記第２電極と、前記反射層と、の間に設けられた光学バッファ層と、
    前記光学バッファ層の前記第２電極が設けられる側、前記光学バッファ層の前記反射層が設けられる側、および、前記光学バッファ層の内部の少なくともいずれかに設けられ、前記光学バッファ層の屈折率とは異なる屈折率を有する複数の光取り出し部と、
    を備えた有機電界発光素子。
  2. 前記複数の光取り出し部は、前記第２電極と、前記有機発光層と、の間に設けられ、前記光学バッファ層の前記第２電極が設けられる側から前記光学バッファ層の内部に向けて突出している請求項１記載の有機電界発光素子。
  3. 前記複数の光取り出し部は、前記光学バッファ層の内部に分散して設けられている請求項１記載の有機電界発光素子。
  4. 第１電極と、
    前記第１電極と対峙して設けられた反射層と、
    前記第１電極と、前記反射層と、の間に設けられた有機発光層と、
    前記有機発光層と、前記反射層と、の間に設けられた第２電極と、
    前記第２電極の前記反射層が設けられる側の面から前記第２電極の外部に向けて突出し、互いに離隔して設けられた複数の光取り出し部と、
    を備えた有機電界発光素子。
  5. 前記第２電極と、前記反射層と、の間に設けられた光学バッファ層をさらに備え、
    前記複数の光取り出し部は、前記光学バッファ層の前記反射層が設けられる側の面から前記光学バッファ層の外部に向けて突出している請求項４記載の有機電界発光素子。
  6. 第１電極と、
    前記第１電極と対峙して設けられた反射層と、
    前記第１電極と、前記反射層と、の間に設けられた有機発光層と、
    前記有機発光層と、前記反射層と、の間に設けられた第２電極と、
    前記第２電極と、前記反射層と、の間に設けられた光学バッファ層と、
    前記反射層の前記光学バッファ層が設けられる側の面から前記光学バッファ層の内部に向けて突出し、互いに離隔して設けられた複数の光取り出し部と、
    を備えた有機電界発光素子。
  7. 前記第１電極の前記有機発光層が設けられる側とは反対側に設けられ、前記有機発光層の屈折率よりも高い屈折率を有する光路制御層をさらに備えた請求項１〜６のいずれか１つに記載の有機電界発光素子。
  8. 前記反射層は、導電性材料を含み、一部が前記第２電極と接している請求項１〜７のいずれか１つに記載の有機電界発光素子。
  9. 請求項１〜請求項８のいずれか１つに記載の有機電界発光素子と、
    前記有機電界発光素子に電流を印加する駆動部と、
    前記駆動部を制御する制御部と、
    を備えた発光装置。
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