WO2009096204A1 - 有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置及び照明装置 - Google Patents

有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置及び照明装置 Download PDF

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WO2009096204A1
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organic electroluminescence
film
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Hiroshi Bekku
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Konica Minolta Opto, Inc.
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Definitions

  • the present invention relates to an organic electroluminescence element (surface light emitter), a display device, and a lighting device that can be effectively used for a display, illumination, backlight, and the like.
  • the light emitted above the critical angle determined by the refractive index of the light emitting layer and the refractive index of the emission medium is totally reflected and confined inside. Lost as guided light.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-63767 discloses an organic electroluminescence device having a concavo-convex structure on a substrate surface
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-214163 discloses an organic electroluminescence device in which a three-dimensional structure or an inclined surface is formed on the device itself.
  • many attempts have been made to take out guided light confined inside the device by physically changing the shape of the substrate.
  • the extraction efficiency of the organic electroluminescence device is about 17%, and 80% or more of the guided light is confined inside the device.
  • the organic electroluminescence device is composed of a thin film layer of about nanometers. In an electroluminescence element, the phenomenon is further complicated due to a light interference effect and a microcavity effect.
  • the brightness enhancement effect due to the extraction of the guided light does not increase as much as estimated from the classical theory.
  • the guided light confined in the organic electroluminescence device is still extracted to some extent. Can do.
  • the above proposal can be suitably applied.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-43054 has proposed that the thickness of the transparent substrate is 0.2 mm or less and a light scattering layer is formed on the surface thereof for the purpose of preventing the crosstalk. Further, Japanese Patent Laid-Open No. 2003-297572 proposes that the crosstalk be prevented by forming a concavo-convex structure near the light emitting layer and making the size of the concavo-convex 0.6 ⁇ m or less. .
  • the emitted light of the organic electroluminescence device is not parallel light, but is emitted radially from one point. Even if a concave-convex structure, diffraction grating, light diffusion light, lens structure, etc. are formed, the transmission angle is prepared. It is extremely difficult to break the critical angle condition.
  • a lens structure As an example, it is possible to change the light transmission angle and collect light by forming a microlens or the like for parallel light. However, since it is a radial emitted light, the condensing effect of a lens is hardly acquired.
  • the material of the lens is significantly different from the refractive index of the substrate.
  • the refractive index of a material that can be used as a normal lens is 1.4 to 2.0, and a large light collecting effect cannot be expected in any case within this range.
  • the thickness of the light emitting layer and the electrode is about 200 nm in the organic electroluminescence element, the thickness is less than that in which the waveguide mode is established. Therefore, when an ultra-low refractive index layer is provided immediately above, light originally confined as guided light leaks into the ultra-low refractive index layer, and once leaked into the layer with a refractive index of 1.0, This is a phenomenon in which light is emitted to the outside without being totally reflected.
  • Such a proposal is very effective as a method for improving luminance for display applications because it is not necessary to provide physical unevenness and does not cause crosstalk due to parallax, which is a problem described above.
  • the biggest problems include ensuring mechanical strength and ensuring surface smoothness.
  • Patent Document 4 provides an optical path adjustment layer that does not use surface irregularities, but there is a limit in adjusting the refractive index because it does not include an air layer. The brightness improvement effect is small. Further, photolithography is used as a method for producing the optical path adjusting layer, and there remains a problem that productivity is very poor. JP 2001-196164 A JP 2001-202827 A JP 2004-22182 A JP 2007-95326 A
  • the present invention is confined within the element without degrading the image characteristics and mechanical strength of the organic electroluminescence element, particularly the organic electroluminescence element for display device use and illumination device use.
  • An object of the present invention is to provide an industrially useful organic electroluminescent element (surface light emitter) that can efficiently extract a guided light component, improve luminous efficiency, and thereby achieve a long life with low power consumption. .
  • An object of the present invention is to provide an organic electroluminescence device having high productivity and excellent brightness improvement by using a porous film formed by self-organization. Furthermore, the organic electroluminescence element can provide a sharp image by not causing parallax crosstalk due to the influence of physical unevenness.
  • the present invention is effective for both bottom emission and top emission organic electroluminescence elements.
  • an organic electroluminescence device in which a transparent electrode, an organic electroluminescence layer, and a cathode or an anode are provided in this order on a transparent substrate, a refractive index adjustment layer is provided between the transparent substrate and the transparent electrode, and the refractive index adjustment
  • a refractive index adjustment layer is provided between the transparent substrate and the transparent electrode, and the refractive index adjustment
  • honeycomb porous film has a pore diameter of 50 nm to 800 nm and a film thickness of 100 nm to 10000 nm.
  • An illuminating device comprising the organic electroluminescent element according to any one of 1 to 4 above.
  • the light extraction efficiency of the organic electroluminescence element can be increased.
  • a guided light component confined inside the element is efficiently extracted without deteriorating the image characteristics and mechanical strength of the organic electroluminescence element particularly for display device use and lighting device use, and light emission is achieved.
  • Industrially useful organic electroluminescence elements surface emitters that improve efficiency and thereby enable long life with low power consumption can be provided.
  • the present invention provides an organic EL device in which an organic electroluminescence device (hereinafter referred to as an organic EL device) is provided with a transparent electrode, an organic EL layer and a cathode or an anode in this order on a transparent substrate.
  • an organic EL device an organic electroluminescence device
  • a refractive index adjusting layer is provided between the transparent substrate and the transparent electrode, and the refractive index adjusting layer is a porous film formed by self-organization.
  • the porous film is a honeycomb-like porous film
  • the pore diameter of the honeycomb-like porous film is 50 nm to 800 nm and the film thickness is 100 nm to 10000 nm. Is particularly preferable for obtaining the effects of the present invention.
  • the organic EL device of the present invention uses a porous film having a honeycomb-like porous structure on the light extraction surface side, there is a boundary surface formed by contacting a plurality of regions with different nanoscale refractive indexes. ing. Therefore, since the light emitted from the organic EL element is guided in the light extraction direction, the light loss inside the display is greatly reduced, and the light utilization efficiency (brightness improvement degree) becomes extremely high. Further, the present invention does not require a complicated process like photolithography, and has an advantage that it can be easily manufactured.
  • Self-organization refers to “a structure in which components of materials and devices are gathered by themselves (self-assembly) without the need for human intervention when creating materials and devices. It means to form a pattern (dissipative structure) in which the components are moving in the dynamic process of material diffusion.
  • a gas having a relative humidity of 50 to 95% is sent onto the substrate at a constant flow rate.
  • a honeycomb structure having a coefficient of variation of pore size of 20% or less can be manufactured by evaporating the organic solvent and condensing water vapor on the solution surface and evaporating the generated fine water droplets.
  • hydrophobic polymer various polymers can be used.
  • vinyl polymer for example, polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyacrylate, polymethacrylate, polyacrylamide, polymethacrylamide, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl ether, polyvinyl carbazole, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, etc.
  • polyester For example, polyethylene terephthalate, polycarbonate, polyethylene naphthalate and the like), polylactone, polyamide or polyimide (for example, nylon and polyamic acid), polyaromatics, polyether (for example, polyethersulfone and the like), polysiloxane derivatives and the like.
  • a homopolymer may be used as necessary, or a copolymer or a polymer blend may be used, but a homopolymer or an alternating polymerization copolymer is preferable.
  • amphiphilic polymer examples include an amphiphilic polymer having polyacrylamide as a main chain skeleton, a dodecyl group as a hydrophobic side chain, and a carboxyl group as a hydrophilic side chain, and a polyethylene glycol / polypropylene glycol block copolymer.
  • the hydrophobic polymer and the amphiphilic molecular weight used are both number average molecular weight (Mn) of 1,000 to 10,000,000, preferably 5,000 to 1,000,000.
  • the honeycomb structure means a structure in which pores having a fixed shape and a fixed size are continuously and regularly arranged.
  • This regular arrangement is two-dimensional in the case of a single layer and regular in three dimensions in the case of a multilayer.
  • This regularity is arranged so that a plurality of (for example, six) holes surround one hole in a two-dimensional manner, and three-dimensionally like a face-centered cubic or hexagonal crystal structure.
  • other regularity may be exhibited.
  • the solvent used is preferably water-insoluble.
  • halogen organic solvents such as chloroform and methylene chloride, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene, esters such as ethyl acetate and butyl acetate, water-insoluble ketones such as methyl isobutyl ketone, diethyl ether and the like Examples include ethers and carbon disulfide. These organic solvents may be used alone or as a mixed solvent in which these solvents are combined.
  • the polymer concentration of both the hydrophobic polymer and the amphiphilic polymer dissolved in these solvents is 0.01% by mass to 10% by mass, preferably 0.05% by mass to 5% by mass.
  • the polymer concentration is lower than 0.01% by mass, the resulting film tends to have insufficient mechanical strength, and the size and arrangement of pores tend to be disturbed. Further, when the polymer concentration is 10% by mass or more, there is a tendency that a sufficient honeycomb structure cannot be obtained.
  • the composition ratio of the hydrophobic polymer to the amphiphilic polymer is preferably 99: 1 to 50:50 (mass ratio).
  • mass ratio When the amphiphilic polymer ratio is less than 1% by mass, there is a tendency that a uniform honeycomb structure cannot be obtained, and when the ratio exceeds 50% by mass, sufficient film stability, particularly mechanical stability, is obtained. There is a tendency to become unusable.
  • Substrates used for film formation include inorganic materials such as glass, metal and silicon wafers, organic materials with excellent organic solvent resistance such as polypropylene, polyethylene, polyetherketone and polyfluorinated ethylene, water, liquid paraffin and liquid polyether. Etc. can be used.
  • inert gas such as nitrogen gas or argon gas can be used as the gas whose humidity and flow rate are controlled during film formation, but dust removal measures such as passing through a filter should be performed in advance. Is desirable. Since dust in the atmosphere acts as condensation nuclei of water vapor and affects film formation, it is preferable to install dust removal equipment and the like at the production site.
  • the mechanism for forming the honeycomb structure is estimated as follows.
  • the hydrophobic organic solvent evaporates, water condenses on the surface of the solvent whose temperature is lowered due to the removal of latent heat, and becomes fine droplets and adheres to the polymer solution surface.
  • the action of the hydrophilic portion in the polymer solution reduces the surface tension between the water and the hydrophobic organic solvent, preventing the water fine particles from aggregating and fusing into one mass.
  • the droplets are transported and collected by the solvent flow based on solvent evaporation and filling from the surroundings, and further closely packed by the transverse capillary force. Finally, the water flies and the polymer remains in the form of regular honeycombs.
  • the relative humidity is preferably in the range of 50 to 95%. If it is less than 50%, water condensation on the solvent surface tends to be insufficient. If it exceeds 95%, it is difficult to control the environment, and it tends to be difficult to maintain a uniform film formation.
  • the wind speed is preferably 0.05 m / s to 1 m / s. If it is less than 0.05 m / s, it tends to be difficult to control the environment. In addition, wind speeds exceeding 1 m / s cause disturbance of the solvent surface and tend to make it difficult to obtain a uniform film.
  • a honeycomb-like porous film having a pore diameter of 50 nm to 800 nm of the present invention can be produced.
  • the pores When the diameter of the pores is less than 50 nm, the pores are not arranged in a honeycomb shape, and each pore tends to be mixed. In addition, when the diameter of the holes exceeds 800 nm, the shape of the holes collapses from a perfect circle, and there is a tendency that an isotropic film cannot be obtained.
  • Accelerating rapid drying is effective for controlling the pore size.
  • it is effective to use a low-boiling solvent as the solvent used, raise the support temperature, increase the developing speed, and reduce the initial developing liquid thickness.
  • the thickness of the honeycomb-shaped porous film of the present invention is preferably 100 nm to 10000 nm, but it is also possible to provide a thick layer without voids on the substrate side by increasing the concentration of the developed polymer.
  • the thickness of the honeycomb-shaped porous film is less than 100 nm, the boundary surface to be formed is insufficient, and the utilization efficiency of light emitted from the organic EL element is low. On the other hand, if it exceeds 10,000 nm, the viewing angle dependency becomes remarkable, and the display performance of the organic EL element is deteriorated.
  • the variation coefficient of the pore size of the honeycomb porous film of the present invention is preferably 0 to 20%, more preferably 0 to 5%, and further preferably 1% or less. Although it is most desirable to set the coefficient of variation to 0%, it is technically difficult to strictly control the heat transfer caused by the supply of water vapor and mainly the heat of condensation and the heat of vaporization of the solvent. If the coefficient of variation exceeds 20%, the arrangement of the holes will be disturbed, and it will not be possible to maintain a uniform film thickness, resulting in non-uniform portions of reflectance and transmittance, which is a fatal defect as an optical functional film. It becomes.
  • the honeycomb-shaped porous film of the present invention obtained according to the above method may be used as it is by manufacturing it on a desired substrate from the beginning, or after being immersed in a suitable solvent such as ethanol, from the substrate at the time of manufacturing. After being peeled off, it may be used on a desired substrate.
  • an adhesive such as an epoxy resin or a silane coupling agent suitable for the material and the desired material of the substrate may be used for the purpose of improving the adhesion to a new substrate.
  • Transparent substrate / refractive index adjusting layer / anode / light emitting layer / electron transport layer / cathode (2) Transparent substrate / refractive index adjusting layer / cathode / electron transport layer / light emitting layer / anode (3) Transparent substrate / Refractive index adjusting layer / anode / hole transporting layer / light emitting layer / electron transporting layer / cathode (4) transparent substrate / refractive index adjusting layer / anode / hole transporting layer / light emitting layer / hole blocking layer / electron transporting Layer / cathode (5) transparent substrate / refractive index adjusting layer / anode / hole transport layer / light emitting layer / hole blocking layer / electron transport layer / cathode buffer layer / cathode (6) transparent substrate / refractive index adjusting layer / Anode / anode buffer layer / hole transport layer / light emitting layer / hole blocking layer /
  • the planarization layer has the effect of further improving the flatness of the honeycomb-like porous film, particularly the flatness of the surface, and improving the light extraction efficiency.
  • the flattening layer may be a transparent material, and there is no particular limitation on the type of glass, plastic, etc., and examples thereof include glass, quartz, and a light transmissive resin film.
  • a particularly preferable material is a transparent resin film described later.
  • the organic EL layer according to the present invention is a layer including at least a light emitting layer, excluding the anode and the cathode, among the above constituent layers, and the layer configuration means a layer having one or more organic layers.
  • the organic layer formed in the organic EL layer other than the light emitting layer include charge injection layers such as a hole injection layer and an electron injection layer.
  • examples of the other organic layers include a charge transport layer such as a hole transport layer that transports holes to the light-emitting layer and an electron transport layer that transports electrons to the light-emitting layer. In many cases, it is formed integrally with the charge injection layer by imparting a charge transporting function.
  • examples of the organic layer formed in the organic EL layer include a layer for preventing the penetration of holes or electrons, such as a carrier block layer, and improving the recombination efficiency.
  • an electrode material made of a metal, an alloy, an electrically conductive compound, or a mixture thereof having a high work function (4 eV or more) is preferably used.
  • electrode materials include metals such as Au, and conductive transparent materials such as CuI, indium tin oxide (ITO), SnO 2 and ZnO.
  • conductive transparent materials such as CuI, indium tin oxide (ITO), SnO 2 and ZnO.
  • an amorphous material such as IDIXO (In 2 O 3 —ZnO) that can form a transparent conductive film may be used.
  • these electrode materials may be formed into a thin film by a method such as vapor deposition or sputtering, and a pattern having a desired shape may be formed by a photolithography method, or when the pattern accuracy is not required (about 100 ⁇ m or more) ), A pattern may be formed through a mask having a desired shape when the electrode material is deposited or sputtered.
  • the transmittance be greater than 10%, and the sheet resistance as the anode is preferably several hundred ⁇ / ⁇ or less.
  • the film thickness depends on the material, it is usually selected in the range of 10 to 1000 nm, preferably 10 to 200 nm.
  • cathode a material having a low work function (4 eV or less) metal (referred to as an electron injecting metal), an alloy, an electrically conductive compound, and a mixture thereof as an electrode material is used.
  • electrode materials include sodium, sodium-potassium alloy, magnesium, lithium, magnesium / copper mixture, magnesium / silver mixture, magnesium / aluminum mixture, magnesium / indium mixture, aluminum / aluminum oxide (Al 2 O 3 ) Mixtures, indium, lithium / aluminum mixtures, rare earth metals and the like.
  • a mixture of an electron injecting metal and a second metal which is a stable metal having a larger work function than this for example, a magnesium / silver mixture
  • Suitable are a magnesium / aluminum mixture, a magnesium / indium mixture, an aluminum / aluminum oxide (Al 2 O 3 ) mixture, a lithium / aluminum mixture, aluminum and the like.
  • the cathode can be produced by forming a thin film of these electrode materials by a method such as vapor deposition or sputtering.
  • the sheet resistance as the cathode is preferably several hundred ⁇ / ⁇ or less, and the film thickness is usually selected in the range of 10 nm to 5 ⁇ m, preferably 50 to 200 nm.
  • the emission luminance is advantageously improved.
  • a transparent or semi-transparent cathode can be produced by producing the conductive transparent material mentioned in the description of the anode on the cathode after producing the metal with a film thickness of 1 to 20 nm. By applying this, an element in which both the anode and the cathode are transmissive can be manufactured.
  • injection layer electron injection layer, hole injection layer
  • the injection layer is provided as necessary, and there are an electron injection layer and a hole injection layer, and as described above, it exists between the anode and the light emitting layer or the hole transport layer and between the cathode and the light emitting layer or the electron transport layer. May be.
  • An injection layer is a layer provided between an electrode and an organic layer in order to reduce drive voltage and improve light emission luminance.
  • Organic EL element and its forefront of industrialization (issued by NTT Corporation on November 30, 1998) 2), Chapter 2, “Electrode Materials” (pages 123 to 166) in detail, and includes a hole injection layer (anode buffer layer) and an electron injection layer (cathode buffer layer).
  • anode buffer layer hole injection layer
  • copper phthalocyanine is used.
  • examples thereof include a phthalocyanine buffer layer represented by an oxide, an oxide buffer layer represented by vanadium oxide, an amorphous carbon buffer layer, and a polymer buffer layer using a conductive polymer such as polyaniline (emeraldine) or polythiophene.
  • cathode buffer layer (electron injection layer) The details of the cathode buffer layer (electron injection layer) are described in JP-A-6-325871, JP-A-9-17574, JP-A-10-74586, and the like. Specifically, strontium, aluminum, etc.
  • Metal buffer layer typified by lithium, alkali metal compound buffer layer typified by lithium fluoride, alkaline earth metal compound buffer layer typified by magnesium fluoride, oxide buffer layer typified by aluminum oxide, etc.
  • the buffer layer (injection layer) is preferably a very thin film, and the film thickness is preferably in the range of 0.1 nm to 5 ⁇ m, although it depends on the material.
  • the blocking layer is provided as necessary in addition to the basic constituent layer of the organic compound thin film. For example, it is described in JP-A Nos. 11-204258 and 11-204359, and “Organic EL elements and their forefront of industrialization” (issued by NTS on November 30, 1998). There is a hole blocking (hole blocking) layer.
  • the hole blocking layer is a hole blocking material that has the function of an electron transport layer, has a function of transporting electrons, and has an extremely small ability to transport holes. The probability of recombination of electrons and holes can be improved by blocking. Moreover, the structure of the electron carrying layer mentioned later can be used as a hole-blocking layer concerning this invention as needed.
  • the electron blocking layer has a function of a hole transport layer in a broad sense, and is a material that has a function of transporting holes and has an extremely small ability to transport electrons. By blocking, the recombination probability of electrons and holes can be improved. Moreover, the structure of the positive hole transport layer mentioned later can be used as an electron blocking layer as needed.
  • the light-emitting layer is a layer that emits light by recombination of electrons and holes injected from the electrode, the electron transport layer, or the hole transport layer, and the light-emitting portion is the light-emitting layer even in the light-emitting layer. It may be an interface with an adjacent layer.
  • the light emitting layer of the organic EL device of the present invention preferably contains the following host compound and dopant compound. Thereby, the luminous efficiency can be further increased.
  • the light-emitting dopant is roughly classified into two types: a fluorescent dopant that emits fluorescence and a phosphorescent dopant that emits phosphorescence.
  • fluorescent dopant examples include coumarin dyes, pyran dyes, cyanine dyes, croconium dyes, squalium dyes, oxobenzanthracene dyes, fluorescein dyes, rhodamine dyes, pyrylium dyes, Examples include perylene dyes, stilbene dyes, polythiophene dyes, and rare earth complex phosphors.
  • Typical examples of the latter are preferably complex compounds containing metals of Group 8, Group 9, and Group 10 in the periodic table of elements, and more preferably iridium compounds and osmium compounds. Of these, iridium compounds are most preferred. Specifically, it is a compound described in the following patent publications.
  • the light emitting dopant may be used by mixing a plurality of kinds of compounds.
  • a light-emitting host (also simply referred to as a host) means a compound having the largest mixing ratio (mass) in a light-emitting layer composed of two or more compounds.
  • dopant compound simply referred to as a dopant.
  • the light-emitting host used in the present invention is not particularly limited in terms of structure, but is typically a carbazole derivative, a triarylamine derivative, an aromatic borane derivative, a nitrogen-containing heterocyclic compound, a thiophene derivative, a furan derivative, an oligo Those having a basic skeleton such as an arylene compound, or a carboline derivative or diazacarbazole derivative (herein, a diazacarbazole derivative is a nitrogen atom in which at least one carbon atom of the hydrocarbon ring constituting the carboline ring of the carboline derivative is a nitrogen atom) And the like.) And the like.
  • carboline derivatives diazacarbazole derivatives and the like are preferably used.
  • carboline derivatives diazacarbazole derivatives and the like are given below, but the present invention is not limited to these.
  • the light emitting host used in the present invention may be a low molecular compound, a high molecular compound having a repeating unit, or a low molecular compound having a polymerizable group such as a vinyl group or an epoxy group (evaporation polymerizable light emitting host). .
  • a compound having a hole transporting ability and an electron transporting ability and preventing a long wavelength of light emission and having a high Tg (glass transition temperature) is preferable.
  • a plurality of known host compounds may be used in combination. Moreover, it becomes possible to mix different light emission by using multiple types of dopant compounds, and can thereby obtain arbitrary luminescent colors. White light emission is possible by adjusting the kind of phosphorescent compound and the amount of doping, and can also be applied to illumination and backlight.
  • the color emitted by the organic EL element is shown in Fig. 4.16 on page 108 of the "New Color Science Handbook” (edited by the Japan Society for Color Science, University of Tokyo Press, 1985).
  • the spectral radiance meter CS-1000 (Konica Minolta Sensing Co., Ltd.) Determined by the color when the result measured in (made) is applied to the CIE chromaticity coordinates.
  • the light emitting layer can be formed by depositing the above compound by a known thinning method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, an LB method, or an ink jet method.
  • the thickness of the light emitting layer is not particularly limited, but is usually selected in the range of 5 nm to 5 ⁇ m, preferably 5 to 200 nm.
  • This light emitting layer may have a single layer structure in which these phosphorescent compounds and host compounds are composed of one or more kinds, or may have a laminated structure composed of a plurality of layers having the same composition or different compositions.
  • the hole transport layer is made of a hole transport material having a function of transporting holes, and in a broad sense, a hole injection layer and an electron blocking layer are also included in the hole transport layer.
  • the hole transport layer can be provided as a single layer or a plurality of layers.
  • the hole transport material has either hole injection or transport or electron barrier properties, and may be either organic or inorganic.
  • triazole derivatives oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, polyarylalkane derivatives, pyrazoline derivatives and pyrazolone derivatives, phenylenediamine derivatives, arylamine derivatives, amino-substituted chalcone derivatives, oxazole derivatives, styrylanthracene derivatives, fluorenone derivatives, hydrazone derivatives
  • Examples thereof include stilbene derivatives, silazane derivatives, aniline copolymers, and conductive polymer oligomers, particularly thiophene oligomers.
  • the above-mentioned materials can be used as the hole transport material, but it is preferable to use a porphyrin compound, an aromatic tertiary amine compound and a styrylamine compound, particularly an aromatic tertiary amine compound.
  • aromatic tertiary amine compounds and styrylamine compounds include N, N, N ′, N′-tetraphenyl-4,4′-diaminophenyl; N, N′-diphenyl-N, N′— Bis (3-methylphenyl)-[1,1′-biphenyl] -4,4′-diamine (TPD); 2,2-bis (4-di-p-tolylaminophenyl) propane; 1,1-bis (4-di-p-tolylaminophenyl) cyclohexane; N, N, N ′, N′-tetra-p-tolyl-4,4′-diaminobiphenyl; 1,1-bis (4-di-p-tolyl) Aminophenyl) -4-phenylcyclohexane; bis (4-dimethylamino-2-methylphenyl) phenylmethane; bis (4-di-p-tolylaminoph
  • a polymer material in which these materials are introduced into a polymer chain or these materials are used as a polymer main chain can also be used.
  • inorganic compounds such as p-type-Si and p-type-SiC can also be used as the hole injection material and the hole transport material.
  • the hole transport layer can be formed by thinning the hole transport material by a known method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, a printing method including an ink jet method, or an LB method. it can.
  • the thickness of the hole transport layer is not particularly limited, but is usually about 5 nm to 5 ⁇ m, preferably 5 to 200 nm.
  • the hole transport layer may have a single layer structure composed of one or more of the above materials.
  • a hole transport layer having a high p property doped with impurities examples thereof include JP-A-4-297076, JP-A-2000-196140, JP-A-2001-102175, J.A. Appl. Phys. 95, 5773 (2004), and the like.
  • the electron transport layer is made of a material having a function of transporting electrons, and in a broad sense, an electron injection layer and a hole blocking layer are also included in the electron transport layer.
  • the electron transport layer can be provided as a single layer or a plurality of layers.
  • an electron transport material also serving as a hole blocking material used for an electron transport layer adjacent to the light emitting layer on the cathode side is injected from the cathode.
  • Any material may be used as long as it has a function of transferring electrons to the light-emitting layer, and any material can be selected from conventionally known compounds. Examples include nitro-substituted fluorene derivatives, diphenylquinone derivatives, thiopyran dioxide derivatives, carbodiimides, fluorenylidenemethane derivatives, anthraquinodimethane and anthrone derivatives, oxadiazole derivatives, and the like.
  • a thiadiazole derivative in which the oxygen atom of the oxadiazole ring is substituted with a sulfur atom, and a quinoxaline derivative having a quinoxaline ring known as an electron withdrawing group can also be used as an electron transport material.
  • a polymer material in which these materials are introduced into a polymer chain or these materials are used as a polymer main chain can also be used.
  • metal complexes of 8-quinolinol derivatives such as tris (8-quinolinol) aluminum (Alq), tris (5,7-dichloro-8-quinolinol) aluminum, tris (5,7-dibromo-8-quinolinol) aluminum Tris (2-methyl-8-quinolinol) aluminum, tris (5-methyl-8-quinolinol) aluminum, bis (8-quinolinol) zinc (Znq), and the like, and the central metals of these metal complexes are In, Mg, Metal complexes replaced with Cu, Ca, Sn, Ga or Pb can also be used as the electron transport material.
  • metal-free or metal phthalocyanine or those having terminal ends substituted with an alkyl group or a sulfonic acid group can be preferably used as the electron transporting material.
  • the distyrylpyrazine derivatives exemplified as the material of the light emitting layer can also be used as an electron transport material, and like the hole injection layer and the hole transport layer, inorganic such as n-type-Si and n-type-SiC can be used.
  • a semiconductor can also be used as an electron transport material.
  • the electron transport layer can be formed by thinning the electron transport material by a known method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, a printing method including an ink jet method, or an LB method.
  • the thickness of the electron transport layer is not particularly limited, but is usually about 5 nm to 5 ⁇ m, preferably 5 to 200 nm.
  • the electron transport layer may have a single layer structure composed of one or more of the above materials.
  • an electron transport layer having a high n property doped with impurities examples thereof include JP-A-4-297076, JP-A-2000-196140, JP-A-2001-102175, J.A. Appl. Phys. 95, 5773 (2004), and the like.
  • the base material (hereinafter also referred to as a substrate, substrate, support, etc.) that can be used in the organic EL device of the present invention is not particularly limited in the type of glass, plastic, etc. Although there is no restriction
  • a particularly preferred substrate is a transparent resin film that can give flexibility to the organic EL element.
  • transparent resin films examples include polyesters such as polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN), polyethylene, polypropylene, cellophane, cellulose diacetate, cellulose triacetate (TAC), cellulose acetate butyrate, and cellulose acetate propionate.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PEN polyethylene naphthalate
  • polyethylene polypropylene
  • cellophane cellulose diacetate
  • TAC cellulose triacetate
  • TAC cellulose acetate butyrate
  • cellulose acetate propionate examples include polyesters such as polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN), polyethylene, polypropylene, cellophane, cellulose diacetate, cellulose triacetate (TAC), cellulose acetate butyrate, and cellulose acetate propionate.
  • CAP cellulose esters such as cellulose acetate phthalate, cellulose nitrate or derivatives thereof, polyvinylidene chloride, polyvinyl alcohol, polyethylene vinyl alcohol, syndiotactic polystyrene, polycarbonate, norbornene resin, polymethylpentene, polyether ketone, Polyimide, polyethersulfone (PES), polysulfones, polyetherketone De, polyamide, fluorine resin, nylon, polymethyl methacrylate, acrylic or polyarylates, and cycloolefin resins such as ARTON (trade name JSR Corp.) or APEL (trade name Mitsui Chemicals, Inc.).
  • ARTON trade name JSR Corp.
  • APEL trade name Mitsui Chemicals, Inc.
  • an inorganic film, an organic film, or a hybrid film of both may be formed, and the film should be a high barrier film having a water vapor transmission rate of 0.01 g / m 2 ⁇ day ⁇ atm or less. preferable.
  • a hue improvement filter such as a color filter may be used in combination, or a color conversion filter that converts the emission color from the organic EL element into multiple colors using a phosphor may be used in combination.
  • the ⁇ max of light emission of the organic EL element is preferably 480 nm or less.
  • an organic EL device comprising a refractive index adjusting layer / anode / hole injection layer / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / electron injection layer / cathode is produced.
  • a refractive index adjusting layer / anode / hole injection layer / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / electron injection layer / cathode is produced.
  • the honeycomb porous film is smoothly bonded onto a transparent substrate using an adhesive.
  • a desired electrode material for example, a thin film made of an anode material is formed on the honeycomb-shaped porous film by a method such as vapor deposition or sputtering so as to have a thickness of 1 ⁇ m or less, preferably 10 to 200 nm, An anode is produced.
  • a method for thinning the organic compound thin film there are a vapor deposition method and a wet process (spin coating method, casting method, ink jet method, printing method) as described above, but it is easy to obtain a uniform film and a pinhole. From the point of being difficult to form, a vacuum deposition method, a spin coating method, an ink jet method, and a printing method are particularly preferable. Further, different film forming methods may be applied for each layer.
  • the vapor deposition conditions vary depending on the type of compound used, but generally a boat heating temperature of 50 to 450 ° C., a degree of vacuum of 10 ⁇ 6 to 10 ⁇ 2 Pa, and a vapor deposition rate of 0.01 to It is desirable to select appropriately within the range of 50 nm / second, substrate temperature ⁇ 50 to 300 ° C., film thickness 0.1 nm to 5 ⁇ m, preferably 5 to 200 nm.
  • a thin film made of a cathode material is formed thereon by a method such as vapor deposition or sputtering so as to have a thickness of 1 ⁇ m or less, preferably in the range of 50 to 200 nm, and a cathode is provided.
  • a desired organic EL element can be obtained.
  • the organic EL element is preferably manufactured from the hole injection layer to the cathode consistently by a single evacuation, but may be taken out halfway and subjected to different film forming methods. At that time, it is necessary to consider that the work is performed in a dry inert gas atmosphere.
  • the display device using the organic EL element of the present invention can be used as a display device, a display, and various light emission sources.
  • a display device or display full-color display is possible by using three types of organic EL elements of blue, red, and green light emission.
  • Display devices and displays include televisions, personal computers, mobile devices, AV devices, teletext displays, information displays in automobiles, and the like. In particular, it may be used as a display device for reproducing still images and moving images, and the driving method when used as a display device for reproducing moving images may be either a simple matrix (passive matrix) method or an active matrix method.
  • the lighting device using the organic EL element of the present invention includes home lighting, interior lighting, backlights for clocks and liquid crystals, billboard advertisements, traffic lights, light sources for optical storage media, light sources for electrophotographic copying machines, and optical communication processors. Examples include, but are not limited to, a light source and a light source of an optical sensor.
  • the organic EL element of the present invention may be used as an organic EL element having a resonator structure.
  • Examples of the purpose of use of the organic EL element having such a resonator structure include a light source of an optical storage medium, a light source of an electrophotographic copying machine, a light source of an optical communication processing machine, and a light source of an optical sensor. It is not limited. Moreover, you may use for the said use by making a laser oscillation.
  • the organic EL element of the present invention may be used as one kind of lamp for illumination or exposure light source, a projection device for projecting an image, or a display for directly viewing a still image or a moving image. It may be used as a device (display).
  • the driving method may be either a simple matrix (passive matrix) method or an active matrix method.
  • a full-color display device can be manufactured by using three or more kinds of organic EL elements having different emission colors.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an example of a display device composed of organic EL elements. It is a schematic diagram of a display such as a mobile phone that displays image information by light emission of an organic EL element.
  • the display 1 includes a display unit A having a plurality of pixels, a control unit B that performs image scanning of the display unit A based on image information, and the like.
  • the control unit B is electrically connected to the display unit A, and sends a scanning signal and an image data signal to each of the plurality of pixels based on image information from the outside.
  • the pixels for each scanning line are converted into image data signals by the scanning signal.
  • light is sequentially emitted and image scanning is performed to display image information on the display unit A.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of the display unit A.
  • the display unit A has a wiring unit including a plurality of scanning lines 5 and data lines 6, a plurality of pixels 3 and the like on a substrate.
  • the main members of the display unit A will be described below.
  • FIG. 2 shows a case where the light emitted from the pixel 3 is extracted in the direction of the white arrow (downward).
  • the scanning lines 5 and the plurality of data lines 6 in the wiring portion are each made of a conductive material, and the scanning lines 5 and the data lines 6 are orthogonal to each other in a grid pattern and are connected to the pixels 3 at orthogonal positions (details are shown in FIG. Not shown).
  • the pixel 3 When the scanning signal is applied from the scanning line 5, the pixel 3 receives the image data signal from the data line 6 and emits light according to the received image data.
  • Full color display is possible by appropriately arranging pixels in the red region, the green region, and the blue region that emit light on the same substrate.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a pixel.
  • the pixel includes an organic EL element 10, a switching transistor 11, a driving transistor 12, a capacitor 13, and the like.
  • Full-color display can be performed by using red, green, and blue light emitting organic EL elements as the organic EL elements 10 in a plurality of pixels and juxtaposing them on the same substrate.
  • an image data signal is applied from the control unit B to the drain of the switching transistor 11 via the data line 6.
  • a scanning signal is applied from the control unit B to the gate of the switching transistor 11 via the scanning line 5
  • the driving of the switching transistor 11 is turned on, and the image data signal applied to the drain is supplied to the capacitor 13 and the driving transistor 12. Is transmitted to the gate.
  • the capacitor 13 is charged according to the potential of the image data signal, and the drive transistor 12 is turned on.
  • the drive transistor 12 has a drain connected to the power supply line 7 and a source connected to the electrode of the organic EL element 10, and the power supply line 7 connects to the organic EL element 10 according to the potential of the image data signal applied to the gate. Current is supplied.
  • the driving of the switching transistor 11 is turned off. However, even if the driving of the switching transistor 11 is turned off, the capacitor 13 maintains the potential of the charged image data signal, so that the driving of the driving transistor 12 is kept on and the next scanning signal is applied. Until then, the light emission of the organic EL element 10 continues.
  • the driving transistor 12 is driven according to the potential of the next image data signal synchronized with the scanning signal, and the organic EL element 10 emits light.
  • the organic EL element 10 emits light by the switching transistor 11 and the drive transistor 12 that are active elements for the organic EL element 10 of each of the plurality of pixels, and the light emission of the organic EL element 10 of each of the plurality of pixels 3. It is carried out.
  • Such a light emitting method is called an active matrix method.
  • the light emission of the organic EL element 10 may be light emission of a plurality of gradations by a multi-value image data signal having a plurality of gradation potentials, or on / off of a predetermined light emission amount by a binary image data signal. But you can.
  • the potential of the capacitor 13 may be held continuously until the next scanning signal is applied, or may be discharged immediately before the next scanning signal is applied.
  • the present invention not only the active matrix method described above, but also a passive matrix light emission drive in which the organic EL element emits light according to the data signal only when the scanning signal is scanned.
  • FIG. 4 is a schematic view of a passive matrix display device.
  • a plurality of scanning lines 5 and a plurality of image data lines 6 are provided in a lattice shape so as to face each other with the pixel 3 interposed therebetween.
  • the pixel 3 connected to the applied scanning line 5 emits light according to the image data signal.
  • the pixel 3 has no active element, and the manufacturing cost can be reduced.
  • the organic EL material according to the present invention can also be applied to an organic EL element that emits substantially white light as a lighting device.
  • a plurality of light emitting colors are simultaneously emitted by a plurality of light emitting materials to obtain white light emission by color mixing.
  • the combination of a plurality of emission colors may include three emission maximum wavelengths of the three primary colors of blue, green, and blue, or two using the relationship of complementary colors such as blue and yellow, blue green and orange, etc. The thing containing the light emission maximum wavelength may be used.
  • a combination of light emitting materials for obtaining a plurality of emission colors includes a combination of a plurality of phosphorescent or fluorescent materials (light emitting dopants), a light emitting material that emits fluorescent or phosphorescent light, and the light emission. Any combination of a dye material that emits light from the material as excitation light may be used, but in the white organic EL element used in the present invention, a method of combining a plurality of light-emitting dopants is preferable.
  • a method of having a plurality of emission dopants in one emission layer, a plurality of emission layers, and an emission wavelength of each emission layer examples thereof include a method in which different dopants are present, and a method in which minute pixels that emit light at different wavelengths are formed in a matrix.
  • patterning may be performed by a metal mask, an ink jet printing method, or the like as needed during film formation.
  • a metal mask an ink jet printing method, or the like as needed during film formation.
  • patterning only the electrode may be patterned, the electrode and the light emitting layer may be patterned, or the entire element layer may be patterned.
  • the light emitting material used for the light emitting layer is not particularly limited.
  • the platinum complex according to the present invention is also known so as to be adapted to the wavelength range corresponding to the CF (color filter) characteristics. Any one of the light emitting materials may be selected and combined to be whitened.
  • the white light-emitting organic EL element is used as a liquid crystal display as a kind of lamp such as various light-emitting light sources and lighting devices, home lighting, interior lighting, and exposure light source. It is also useful for display devices such as device backlights.
  • Example 1 As a fine pore structure material, 0.5 ml of a poly- ⁇ -caprolactone methylene chloride solution (polymer concentration: 0.2% by mass) was prepared. Next, a film is formed on a glass substrate kept at 2 ° C. in a closed space not affected by outside air by a knife coater, and constant humidity with a relative humidity of 70% is applied to the substrate surface at a steady flow rate of 2 L / min. By spraying from the direction of ° C. and evaporating methylene chloride, a uniform honeycomb porous film having a pore diameter of 50 nm and a film thickness of 3000 nm was obtained.
  • the constant temperature air was supplied by installing a commercially available dust removal air filter (filtration degree 0.3 ⁇ m) and connecting a humidity generator manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd. Moreover, it was 0.3 m / s when the flow velocity of the air of a spraying part was measured.
  • Example 2 In Example 1, except that 0.5 ml of a methylene chloride solution (0.2% by mass as a polymer concentration) of PEN (polyethylene naphthalate) having a weight average molecular weight of 40,000 was prepared, A honeycomb-like porous film having a diameter of 200 nm and a film thickness of 3000 nm was obtained.
  • PEN polyethylene naphthalate
  • CAP amphiphilic polyacrylamide copolymer
  • Example 4 Except for preparing 0.5 ml of a methylene chloride solution of polystyrene having a weight average molecular weight of 45000 in Example 1 (polymer concentration: 0.2% by mass), the pore diameter was 1000 nm and the film thickness was 3000 nm as in Example 1. A honeycomb porous film was obtained.
  • Example 5 In Example 1, except that 0.5 ml of a methylene chloride solution of polystyrene having a weight average molecular weight of 45000 (0.2% by mass as a polymer concentration) was prepared, the pore diameter was 800 nm and the film thickness was 100 nm as in Example 1. A honeycomb porous film was obtained.
  • Example 6 In Example 1, except that 0.5 ml of a methylene chloride solution of polystyrene having a weight average molecular weight of 45000 (0.2% by mass as a polymer concentration) was prepared, the pore diameter was 800 nm and the film thickness was 10000 nm, as in Example 1. A honeycomb porous film was obtained.
  • the structures of the films obtained in Examples 1 to 6 were observed with a field emission scanning electron microscope (S4300, manufactured by Hitachi High-Technology Corporation). It could be confirmed.
  • the vacancies formed a single layer from the front surface to the back surface of the film, and a structure that penetrated the top and bottom of the film and a structure that did not penetrate could be fabricated.
  • the vacancies were distributed over almost the entire surface except for a part around the cast area, and had a beautiful spherical shape.
  • the honeycomb-like porous film produced in Examples 1 to 6 was bonded to a glass substrate, and then ITO (indium tin oxide) was formed to a thickness of 100 nm by sputtering.
  • the plastic film was formed by depositing a silicon oxide film of an inorganic compound as a gas barrier layer on the side where the ITO electrode was not formed with a thickness of 33 nm by an argon sputtering method.
  • Example 7 A planarization layer using a UV curable acrylic resin having a thickness of 2 ⁇ m was produced between the honeycomb-like porous film produced in Example 1 and the glass substrate. Thereafter, an organic EL element was produced in the same manner as described above.
  • Silicon nitride having a refractive index of 1.98 was formed between the glass substrate and the transparent electrode in a film having a lens shape having a pitch of 500 nm, and an organic EL device was produced using the substrate in the same manner as in the example. .
  • FIG. 2 shows only a schematic diagram of the display portion A of the produced full-color display device. That is, a wiring portion including a plurality of scanning lines 5 and data lines 6 and a plurality of juxtaposed pixels 3 (light emission color is a red region pixel, a green region pixel, a blue region pixel, etc.) on the same substrate.
  • Each of the scanning lines 5 and the plurality of data lines 6 in the wiring portion is made of a conductive material, and the scanning lines 5 and the data lines 6 are orthogonal to each other in a lattice shape and are connected to the pixels 3 at the orthogonal positions (details). Is not shown).
  • the plurality of pixels 3 are driven by an active matrix system provided with an organic EL element corresponding to each emission color, a switching transistor as an active element, and a driving transistor, and a scanning signal is applied from a scanning line 5. Then, an image data signal is received from the data line 6 and light is emitted according to the received image data. In this way, full-color display is possible by appropriately juxtaposing the red, green, and blue pixels.
  • the display devices using the organic EL elements of Examples 1 to 7 did not cause color bleeding or color mixing and did not cause crosstalk.
  • the organic EL elements of Comparative Examples 1 and 2 were similarly produced, the line and space of each pixel could not be recognized visually, and the colors were mixed.
  • Example 9 The non-light-emitting surface of the organic EL element of the present invention produced in Examples 1 to 7 was covered with a glass case to obtain a lighting device.
  • FIG. 5 is a schematic view of the lighting device
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the lighting device.
  • the organic EL element 101 was covered with a glass cover 102.
  • Reference numeral 105 denotes a cathode
  • 106 denotes an organic EL layer
  • 107 denotes a refractive index adjusting layer / a glass substrate with a transparent electrode.
  • the glass cover 102 is filled with nitrogen gas 108 and a water catching agent 109 is provided.
  • the lighting device using the organic EL element of the present invention was able to be used as a thin lighting device having high luminous efficiency and a long light emission lifetime.
  • Example 10 When an organic EL device was produced in the same manner using PES (polyester film) and PC (polycarbonate film) instead of the glass substrate used in Examples 1 to 7, brightness enhancement, mechanical strength, and crosstalk were obtained. Excellent results were reproduced.
  • PES polyethylene film
  • PC polycarbonate film

Landscapes

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Abstract

　本発明の目的は、特に表示装置用途、照明装置用途の有機エレクトロルミネッセンス素子の画像特性、機械的強度を低下させることなく、素子内部に閉じ込められた導波光成分を効率よく取り出して、発光効率を向上させ、これにより低消費電力で長寿命化を可能にする、工業的に有用な有機エレクトロルミネッセンス素子（面発光体）を提供することにある。更に、該有機エレクトロルミネッセンス素子は、物理的な凹凸の影響による視差のクロストークも発生しないことにより鮮鋭な映像を提供することが可能である。 　本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、透明基材上に透明電極、有機エレクトロルミネッセンス層及び陰極または陽極がこの順に設けられた有機エレクトロルミネッセンス素子において、該透明基材と該透明電極の間に屈折率調整層を備え、該屈折率調整層は自己組織化により形成された多孔質フィルムであることを特徴とする。

Description

有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置及び照明装置
　本発明はディスプレイ、照明、バックライト等に有効に利用できる有機エレクトロルミネッセンス素子（面発光体）、表示装置及び照明装置に関する。
　有機エレクトロルミネッセンス素子のように発光層自体から発光を取り出す固体内発光素子では、発光層の屈折率と出射媒質との屈折率によりきまる臨界角以上の発光光は全反射し、内部に閉じ込められ、導波光として失われる。
　古典的なスネルの法則による計算では、発光層の屈折率をｎとすると発生した光が外部に取り出される光取り出し効率はη＝１／２ｎ2で近似される。そのため、約８０％の光が導波光として素子側面方向の損失光として失われている。
　導波光を外部に取り出すには、発光層と出射面との間に、反射・伝送角を乱れさせる領域を形成し、スネルの法則を崩し、本来導波光として全反射される光の伝送角を変化させてやる必要がある。有機エレクトロルミネッセンス素子はそのような構造を形成して、取り出し効率を向上させる方法は多数提案されている。
　例えば、特開平９－６３７６７号公報には基板表面に凹凸構造を設けた有機エレクトロルミネッセンス素子が、特開平１１－２１４１６３号公報には素子自体に立体構造や傾斜面を形成した有機エレクトロルミネッセンス素子、そのほかにも、基板の形状を物理的に変化させ、素子内部に閉じ込められた導波光を取り出す試みは多数されている。
　前述したように、古典的な計算では有機エレクトロルミネッセンス素子の取り出し効率は１７％程度であり、８０％以上の導波光は素子内部に閉じ込められると述べたが、ナノメートル程度の薄膜層からなる有機エレクトロルミネッセンス素子では、光の干渉効果やマイクロキャビティー効果などにより、現象は更に複雑である。
　Ｓｏｎｅらの報告（ＩＤＷ’０３，ｐ１２９７）でも有機エレクトロルミネッセンス素子のガラス基板上に凹凸を形成された輝度向上度は１．４倍と報告されている。
　このように実際の有機エレクトロルミネッセンス素子では、古典論から推測されるほど、導波光の光取り出しによる輝度向上効果は大きくならないが、それでも、有機エレクトロルミネッセンス素子内に閉じ込められた導波光はある程度取り出すことができる。特に有機エレクトロルミネッセンス素子を発光面積の大きい平面照明用途に適応する場合は、前記の提案が好適に応用できる。
　ところが、有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた表示装置の場合、導波光を取り出す方法が極めて難しいものとなる。例えば、近年急速に成長した液晶表示装置を例に挙げると、年々、高精細化が進み、１画素の１辺の大きさは０．３ｍｍ以下にまで微細化されている。例えば、ガラス基板表面に導波光を取り出すための凹凸構造を形成した場合、ガラス基板の厚さに起因した視差の影響より、実際の画素部分からずれた位置で導波光が取り出され、結果として表示画像がぼやけたり、にじんだりしてしまう、所謂クロストークが問題となる。
　このように有機エレクトロルミネッセンス表示装置の導波光を取り出し、発光効率を上げるには、多くの課題が発生する。
　前記クロストークを解決するために発光層と凹凸構造の距離を画素寸法に対して十分小さくすれば、紙面上では容易に解決されるように思われる。また、特開２００２－４３０５４号公報では、上記クロストークを防止する目的で、透明基板の厚さを０．２ｍｍ以下の厚さとし、その表面に光散乱層を形成する提案がなされている。さらに、特開２００３－２９７５７２号公報では、凹凸構造を発光層の近くに形成し、かつその凹凸の大きさを０．６μｍ以下にすることで、前記クロストークを防止するという提案がなされている。
　しかし、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光光は平行光ではなく、一点から放射状に発生する放射光であり、凹凸構造、回折格子、光拡散光、レンズ構造などを形成しても、その伝送角を用意に変化させ、臨界角条件を破ることは極めて難しい。
　例えば、レンズ構造を例に挙げると、平行光に関してはマイクロレンズなどを形成することにより、光の伝送角を変化させ、集光することが可能である。しかし、放射状の発光光であるため、レンズの集光効果はほとんど得られない。
　しかも、発光層とレンズ構造の距離を短くするためには、基板内にこれらのレンズ構造を埋め込む必要があるため、レンズの材質は基板の屈折率と大きく異なる材料でなければ効果は発揮できない。しかし、通常レンズとして利用可能な材料の屈折率は１．４～２．０で、この範囲の値でいずれの場合も大きな集光効果は期待できない。
　このため、基板表面で全反射が発生し、輝度向上効果はほとんど得られない。つまり、一度その構造を通過しただけで、放射状の発光光の伝送角を全て、基板表面の臨界角以内に集光させるような、理想的な光学特性を有する構造は、本発明者が知る限り、設計不可能である。
　また、更に問題となるのは、凹凸構造を一度通過しても、その伝送角が基板表面の臨界角以上になった光は、表面で全反射され、再度凹凸構造に戻される。この際、凹凸構造により屈折、散乱を受ける結果、そのうち臨界角条件を破った光が外部に出射してしまう。すなわち、取り出される光量としては増加することになるが、この光は実際に発光している画素とは異なる場所で出射することになり、結局クロストークの原因となる。
　全く別のアプローチとして透明電極と基板との間に不活性ガスやシリカエアロゲルなどの、空気とほぼ同等の屈折率が１．０とみなしうるような領域を設ける提案がなされている（例えば、特許文献１～３参照。）。
　これらの提案では、有機エレクトロルミネッセンス素子において、その発光層と電極との膜厚がトータルで２００ｎｍ程度であるため、導波モードが成立する以下の厚みである。よって、その直上に超低屈折率層を設けると、本来、導波光として閉じ込められる光が、超低屈折率層に漏れ出し、一旦、屈折率が１．０の層に漏れ出した光は、全反射を受けることなく外部に出射するという現象を用いたものである。このような提案は、物理的な凹凸を設ける必要がなく、しかも前記で問題となった視差によるクロストークも発生しないため、ディスプレイ用途の輝度向上の方法として非常に有効である。しかし、最大の課題として、機械的強度の確保、表面平滑性の確保が挙げられる。
　また、機械的強度の確保、表面平滑性を保つために、特許文献４では表面凹凸を用いない光行路調整層を設けてあるが、空気層を含まないため屈折率の調整にも限界があり、輝度向上効果が小さい。また、光行路調整層の作製方法としてフォトリソグラフィーを利用しており、生産性も非常に悪いという課題が残っている。
特開２００１－１９６１６４号公報 特開２００１－２０２８２７号公報 特開２００４－２２１８２号公報 特開２００７－９５３２６号公報
　従って、本発明はこのような事情に照らして有機エレクトロルミネッセンス素子、特に、表示装置用途、照明装置用途の有機エレクトロルミネッセンス素子の画像特性、機械的強度を低下させることなく、素子内部に閉じ込められた導波光成分を効率よく取り出して、発光効率を向上させ、これにより低消費電力で長寿命化が可能である工業的に有用な有機エレクトロルミネッセンス素子（面発光体）を提供することを目的とする。
　本発明は、自己組織化により形成された多孔質フィルムを用いることにより、生産性が高く、更に輝度向上に優れる有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することにある。更に、該有機エレクトロルミネッセンス素子は、物理的な凹凸の影響による視差のクロストークも発生しないことにより鮮鋭な映像を提供することが可能である。
　本発明はボトムエミッション、トップエミッションいずれの形態の有機エレクトロルミネッセンス素子においても有効である。
　本発明の上記課題は以下の構成により達成される。
　１．透明基材上に透明電極、有機エレクトロルミネッセンス層及び陰極または陽極がこの順に設けられた有機エレクトロルミネッセンス素子において、該透明基材と該透明電極の間に屈折率調整層を備え、該屈折率調整層は自己組織化により形成された多孔質フィルムであることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
　２．前記多孔質フィルムはハニカム状多孔質フィルムであることを特徴とする前記１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
　３．前記ハニカム状多孔質フィルムの空孔の直径が５０ｎｍ～８００ｎｍ、膜厚が１００ｎｍ～１００００ｎｍであることを特徴とする前記２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
　４．前記透明基材と屈折率調整層との間に更に平坦化層を備えることを特徴とする前記１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
　５．前記１～４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を用いることを特徴とする表示装置。
　６．前記１～４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を用いることを特徴とする照明装置。
　本発明によると、有機エレクトロルミネッセンス素子の光取り出し効率を高めることができる。
　即ち、本発明によれば、特に表示装置用途、照明装置用途の有機エレクトロルミネッセンス素子の画像特性、機械的強度を低下させることなく、素子内部に閉じ込められた導波光成分を効率よく取り出して、発光効率を向上させ、これにより低消費電力で長寿命化を可能にする、工業的に有用な有機エレクトロルミネッセンス素子（面発光体）を提供できる。
　更に、物理的な凹凸の影響による視差のクロストークも発生しないことにより鮮鋭な映像を提供することが可能である。
有機ＥＬ素子から構成される表示装置の一例を示した模式図 表示部Ａの模式図 画素を構成する駆動回路の等価回路図 パッシブマトリックス方式による表示装置の模式図 照明装置の概略図 照明装置の断面図
符号の説明
　１　ディスプレイ
　３　画素
　５　走査線
　６　データ線
　７　電源ライン
　１０　有機ＥＬ素子
　１１　スイッチングトランジスタ
　１２　駆動トランジスタ
　１３　コンデンサ
　Ａ　表示部
　Ｂ　制御部
　１０１　有機ＥＬ素子
　１０２　ガラスカバー
　１０５　陰極
　１０６　有機ＥＬ層
　１０７　屈折率調整層／透明電極付きガラス基板
　１０８　窒素ガス
　１０９　捕水剤
　以下本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
　本発明は上記目的を達成する為に、有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子と呼称する）が、透明基材上に透明電極、有機ＥＬ層及び陰極または陽極がこの順に設けられた有機ＥＬ素子において、該透明基材と該透明電極の間に屈折率調整層を備え、該屈折率調整層は自己組織化により形成された多孔質フィルムであることを特徴とする。
　請求の範囲２では、前記多孔質フィルムはハニカム状多孔質フィルムであり、請求の範囲３では、該ハニカム状多孔質フィルムの空孔の直径が５０ｎｍ～８００ｎｍ、膜厚が１００ｎｍ～１００００ｎｍであることが本発明の効果を得る上で特に好ましい。
　本発明の有機ＥＬ素子は光取り出し面側にハニカム状の多孔質構造を有する多孔質フィルムを用いるため、ナノスケールの屈折率の異なる複数種の領域が接することにより形成された境界面が存在している。従って、有機ＥＬ素子から出た光は光取り出し方向に誘導されるので、ディスプレイ内部での光損失が大幅に低減され、光の利用効率（輝度向上度）は極めて高いものとなる。また、本発明ではフォトリソグラフィーのように煩雑な工程が必要ではなく、容易に作製できるという利点もある。
　〈自己組織化により形成したハニカム状多孔質フィルム〉
　本発明でいう自己組織化とは、「材料やデバイスをつくり上げる際に、人が手を加えなくても、材料やデバイスの構成要素が自ら集まってある構造をとったり（自己集合）、エネルギーや物質が拡散していく動的過程の中で構成要素が自ら進んであるパターン（散逸構造）を形成したりすること」を意味する。
　近年、このような自己組織化現象を利用して、秩序構造を有する膜を作製する技術が研究されてきている。例えば、Ｔｈｉｎ　Ｓｏｌｉｄ　Ｆｉｌｍｓ，３２７－３２９（１９９８）８５４～８５６やＣｈａｏｓ，９－２（１９９９）３０８～３１４には、空気中から凝縮する液滴およびその溶媒界面に析出するポリマーが３相境界域に自己集積することにより、自己組織化によりハニカム構造体を作製できるという記載がある。この方法は空気中から凝縮する液滴およびその溶媒界面に析出するポリマーを利用して多孔質膜を形成することが可能であり、複雑な製造装置を必要としない。
　例えば、疎水性ポリマーと両親媒性ポリマーを適当な混合比で疎水性有機溶媒に溶解した溶液を基板上に展開した後、該基板上に相対湿度５０～９５％の気体を一定の流速で送ることで、該有機溶媒を蒸散させると同時に該溶液表面で水蒸気を凝結させ、生じた微小水滴を蒸発させることによって空孔サイズの変動係数が２０％以下のハニカム構造体を製造することができる。
　疎水性ポリマーとしては、種々のものを使用することが可能である。例えばビニル重合ポリマー（例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリアクリルアミド、ポリメタクリルアミド、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルエーテル、ポリビニルカルバゾール、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコールなど）、ポリエステル（例えばポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエチレンナフタレートなど）、ポリラクトン、ポリアミドもしくはポリイミド（例えばナイロンやポリアミド酸など）、ポリアロマティックス、ポリエーテル（例えばポリエーテルスルホンなど）、ポリシロキサン誘導体などが挙げられる。光学的物性、電気的物性や膜強度・弾性等の観点から、必要に応じてホモポリマーとしてもよいし、コポリマーやポリマーブレンドの形態をとってもよいが、ホモポリマーか交互重合コポリマーが好ましい。
　両親媒性ポリマーとしては、例えばポリアクリルアミドを主鎖骨格とし、疎水性側鎖としてドデシル基、親水性側鎖としてカルボキシル基を併せ持つ両親媒性ポリマーや、ポリエチレングリコール／ポリプロピレングリコールブロックコポリマーなどが挙げられる。使用する疎水性ポリマーおよび両親媒性の分子量としては、いずれも数平均分子量（Ｍｎ）で１０００～１０００００００であり、好ましくは５０００～１００００００である。
　本発明において、ハニカム構造とは、一定形状、一定サイズの空孔が連続かつ規則的に配列している構造をさす。この規則配列は単層の場合には２次元的であり、複層の場合は３次元的にも規則性を有する。この規則性は２次元的には１つの空孔の周囲を複数（例えば、６つ）の空孔が取り囲むように配置され、３次元的には結晶構造の面心立方や６方晶のような構造を取って、最密充填されることが多いが、製造条件によってはこれら以外の規則性を示すこともある。
　本発明のハニカム状多孔質フィルムを製膜するに当たっては、ポリマー溶液上に微小な水滴粒子を形成させることが好ましいことから、使用する溶媒としては非水溶性であることが好ましい。例えば、クロロホルム、塩化メチレン等のハロゲン系有機溶剤、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類、メチルイソブチルケトン等の非水溶性ケトン類、ジエチルエーテル等のエーテル類、二硫化炭素などが挙げられる。これらの有機溶媒は単独で用いても、またはこれらの溶媒を組み合わせた混合溶媒として使用してもかまわない。
　これらの溶媒に溶解する疎水性ポリマーと両親媒性ポリマー両者を合わせてのポリマー濃度は０．０１質量％～１０質量％、好ましくは０．０５質量％～５質量％である。ポリマー濃度が０．０１質量％よりも低いと、得られる膜の力学強度が不足したり、細孔のサイズや配列が乱れてしまう傾向がある。また、１０質量％以上のポリマー濃度では十分なハニカム構造体が得られなくなる傾向がある。
　疎水性ポリマーと両親媒性ポリマーの組成比は９９：１から５０：５０（質量比）であることが好ましい。両親媒性ポリマー比が１質量％未満では均一なハニカム構造体が得られなくなる傾向があり、また、該比が５０質量％を超えると膜の安定性、特に力学的な安定性が十分に得られなくなる傾向がある。
　製膜に用いる基板としては、ガラス、金属、シリコンウエハー等の無機材料、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエーテルケトン、ポリフッ化エチレン等の耐有機溶剤性に優れた有機材料、水、流動パラフィン、液状ポリエーテル等の液体を用いることができる。
　製膜の際に送る湿度と流速を制御した気体には、空気の他、窒素ガス・アルゴンガスなどの不活性ガスを用いることができるが、事前にフィルターを通過させるなどの除塵処置を施すことが望ましい。雰囲気中の塵は水蒸気の凝結核となって製膜に影響を及ぼすため、製造現場にも除塵設備等を設置することが好ましい。
　本発明のハニカム状多孔質フィルムにおいて、ハニカム構造体が形成される機構は次のように推定される。疎水性有機溶媒が蒸発する際に潜熱を奪われ温度が下がった溶媒表面で水が凝結して微小液滴となり、ポリマー溶液表面に付着する。ポリマー溶液中の親水性部分の働きによって、水と疎水性有機溶媒の間の表面張力が減少し、水微粒子が凝集して１つの塊に融合するのを防止する。溶媒蒸発と周囲からの補填に基づく溶媒の流れにより液滴が移送・集積され、さらに横毛管力により最密充填される。最後に水が飛んでポリマーが規則正しくハニカム状に並んだ形として残る。
　製膜を行う環境としては、相対湿度が５０～９５％の範囲にあることが好ましい。５０％未満では溶媒表面での水の凝結が不十分となる傾向がある。また、９５％を超えると環境のコントロールが難しく、均一な製膜を維持しにくくなる傾向がある。
　製膜を行う環境として、相対湿度のほかに風量が一定した定常風を当てることが重要である。風速にして０．０５ｍ／ｓ～１ｍ／ｓが好ましい。０．０５ｍ／ｓ未満では環境のコントロールが困難になる傾向がある。また、１ｍ／ｓを上回る風速は溶媒表面の乱れを引き起こし、均一な膜が得にくくなる傾向がある。
　製膜を行う環境は、市販の定露点湿度発生装置等を用いるなどして厳密に管理することが望ましい。風量は送風装置等で一定に制御し、外気による影響を防ぐために閉鎖された空間を用いることが望ましい。また、室内は気体が層流にて置換されるよう気体の導入出路および製膜環境を設定しておくことが望ましい。さらに製膜品質を管理するために温度・湿度・流量等の計測器によるモニターを行うことが望ましい。空孔サイズおよび膜厚を高精度で制御するためには、これらのパラメータ（特に湿度、流量）を厳密に管理することが必須である。
　上記製膜方法によって、本発明の空孔の直径が５０ｎｍ～８００ｎｍのハニカム状多孔質フィルムを作製することができる。
　空孔の直径が５０ｎｍ未満の場合には孔がハニカム状に配列しなくなり、またひとつひとつの空孔もまちまちとなる傾向がある。また空孔の直径が８００ｎｍを超える場合には、空孔の形状が真円から崩れてしまい等方的な膜が得られなくなる傾向がある。
　上記空孔サイズを制御するためには、迅速乾燥を促すことが有効である。例えば、使用溶媒として低沸点溶媒を使用したり、支持体温度を上げたり、展開速度を早くして初期の展開液厚を薄くすることなどが有効である。
　本発明のハニカム状多孔質フィルムの厚みは、１００ｎｍ～１００００ｎｍであることが好ましいが、展開するポリマー濃度を高めることにより、基板側に空孔のない肉厚の層を設けることもできる。
　ハニカム状多孔質フィルムの膜厚が１００ｎｍ未満であると、形成される境界面が不十分であり、有機ＥＬ素子から出た光の利用効率が低いものとなる。また、１００００ｎｍを超えると、視野角依存性が顕著となり、有機ＥＬ素子の表示性能が低下する。
　本発明のハニカム状多孔質フィルムの空孔サイズの変動係数は０～２０％であることが好ましく、０～５％がより好ましく、１％以下とすることがさらに好ましい。変動係数を０％にすることが最も望ましいが、水蒸気の供給や、主として凝結熱・溶媒の気化熱に起因する伝熱を厳密に制御することは技術的に困難である。変動係数が２０％を超えると、空孔の配列が乱れたり、均一な膜厚を保てなくなるために反射率・透過率に不均一な部分が発生して光学機能膜としては致命的な欠陥となる。
　上記方法に従って得られた本発明のハニカム状多孔質フィルムは、初めから所望の基板上に製造することでそのまま使用してもよいし、エタノール等の適当な溶媒に浸してから製造時の基板より剥離した後に所望の基板上に設置して使用しても良い。剥離して使用する場合には、新たな基板との密着性を上げる目的で材料および所望の基板の材質に合ったエポキシ樹脂、シランカップリング剤等の接着剤を使用してもよい。
　〈有機ＥＬ素子〉
　次に、本発明の有機ＥＬ素子の構成層について詳細に説明する。本発明において、有機ＥＬ素子の層構成の好ましい具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。尚、下記発光層とは有機ＥＬ層をいう。
　（１）透明基材／屈折率調整層／陽極／発光層／電子輸送層／陰極
　（２）透明基材／屈折率調整層／陰極／電子輸送層／発光層／陽極
　（３）透明基材／屈折率調整層／陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
　（４）透明基材／屈折率調整層／陽極／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極
　（５）透明基材／屈折率調整層／陽極／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極
　（６）透明基材／屈折率調整層／陽極／陽極バッファー層／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極
　（７）透明基材／平坦化層／屈折率調整層／陽極／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極
　上記屈折率調整層は自己組織化により形成された多孔質フィルムであり、該多孔質フィルムは前記ハニカム状多孔質フィルムであることが好ましい。
　上記平坦化層は、ハニカム状多孔質フィルムの平面性、特に表面の平面性をより向上し光取り出し効率を向上させる効果がある。
　平坦化層は、透明な材質であればよく、ガラス、プラスチック等の種類には特に限定はなく、例えば、ガラス、石英、光透過性樹脂フィルムを挙げることができる。特に好ましい材質は、後述する透明樹脂フィルムである。
　なお、本発明に係る有機ＥＬ層とは、上記の構成層のうち、陽極と陰極を除いた、少なくとも発光層を含む層であり、その層構成が有機層１層以上の層をいう。発光層以外に有機ＥＬ層内に形成される有機層としては、正孔注入層や電子注入層といった電荷注入層を挙げることができる。さらに、その他の有機層としては、発光層に正孔を輸送する正孔輸送層、発光層に電子を輸送する電子輸送層といった電荷輸送層を挙げることができるが、通常これらは上記電荷注入層に電荷輸送の機能を付与することにより、電荷注入層と一体化されて形成される場合が多い。その他、有機ＥＬ層内に形成される有機層としては、キャリアブロック層のような正孔あるいは電子の突き抜けを防止し、再結合効率を高めるための層等を挙げることができる。
　（陽極）
　有機ＥＬ素子における陽極としては、仕事関数の大きい（４ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられる。このような電極物質の具体例としてはＡｕ等の金属、ＣｕＩ、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）、ＳｎＯ2、ＺｎＯ等の導電性透明材料が挙げられる。また、ＩＤＩＸＯ（Ｉｎ2Ｏ3－ＺｎＯ）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。陽極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により、薄膜を形成させ、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、あるいはパターン精度をあまり必要としない場合は（１００μｍ以上程度）、上記電極物質の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。この陽極より発光を取り出す場合には、透過率を１０％より大きくすることが望ましく、また陽極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましい。さらに膜厚は材料にもよるが、通常１０～１０００ｎｍ、好ましくは１０～２００ｎｍの範囲で選ばれる。
　（陰極）
　一方、陰極としては、仕事関数の小さい（４ｅＶ以下）金属（電子注入性金属と称する）、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム－カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム／銅混合物、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）混合物、インジウム、リチウム／アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。これらの中で、電子注入性及び酸化等に対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えば、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）混合物、リチウム／アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。陰極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましく、膜厚は通常１０ｎｍ～５μｍ、好ましくは５０～２００ｎｍの範囲で選ばれる。なお、発光した光を透過させるため、有機ＥＬ素子の陽極または陰極のいずれか一方が、透明または半透明であれば発光輝度が向上し好都合である。
　また、陰極に上記金属を１～２０ｎｍの膜厚で作製した後に、陽極の説明で挙げた導電性透明材料をその上に作製することで、透明または半透明の陰極を作製することができ、これを応用することで陽極と陰極の両方が透過性を有する素子を作製することができる。
　次に、本発明の有機ＥＬ素子の構成層として用いられる、注入層、阻止層、電子輸送層等について説明する。
　（注入層：電子注入層、正孔注入層）
　注入層は必要に応じて設け、電子注入層と正孔注入層があり、上記の如く陽極と発光層または正孔輸送層の間、及び陰極と発光層または電子輸送層との間に存在させてもよい。
　注入層とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために電極と有機層間に設けられる層のことで、「有機ＥＬ素子とその工業化最前線（１９９８年１１月３０日エヌ・ティー・エス社発行）」の第２編第２章「電極材料」（１２３～１６６頁）に詳細に記載されており、正孔注入層（陽極バッファー層）と電子注入層（陰極バッファー層）とがある。
　陽極バッファー層（正孔注入層）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。
　陰極バッファー層（電子注入層）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。上記バッファー層（注入層）は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。
　（阻止層：正孔阻止層、電子阻止層）
　阻止層は、上記の如く、有機化合物薄膜の基本構成層の他に必要に応じて設けられるものである。例えば、特開平１１－２０４２５８号公報、同１１－２０４３５９号公報、及び「有機ＥＬ素子とその工業化最前線（１９９８年１１月３０日エヌ・ティー・エス社発行）」の２３７頁等に記載されている正孔阻止（ホールブロック）層がある。
　正孔阻止層とは広い意味では電子輸送層の機能を有し、電子を輸送する機能を有しつつ正孔を輸送する能力が著しく小さい正孔阻止材料であり、電子を輸送しつつ正孔を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。また、後述する電子輸送層の構成を必要に応じて、本発明に係わる正孔阻止層として用いることができる。
　一方、電子阻止層とは広い意味では正孔輸送層の機能を有し、正孔を輸送する機能を有しつつ電子を輸送する能力が著しく小さい材料であり、正孔を輸送しつつ電子を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。また、後述する正孔輸送層の構成を必要に応じて電子阻止層として用いることができる。
　（発光層）
　発光層は、電極または電子輸送層、正孔輸送層から注入されてくる電子及び正孔が再結合して発光する層であり、発光する部分は発光層の層内であっても発光層と隣接層との界面であってもよい。
　本発明の有機ＥＬ素子の発光層には、以下に示すホスト化合物とドーパント化合物が含有されることが好ましい。これにより、より一層発光効率を高くすることができる。
　発光ドーパントは、大きく分けて、蛍光を発光する蛍光性ドーパントとリン光を発光するリン光性ドーパントの２種類がある。
　前者（蛍光性ドーパント）の代表例としては、クマリン系色素、ピラン系色素、シアニン系色素、クロコニウム系色素、スクアリウム系色素、オキソベンツアントラセン系色素、フルオレセイン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム系色素、ペリレン系色素、スチルベン系色素、ポリチオフェン系色素、または希土類錯体系蛍光体等が挙げられる。
　後者（リン光性ドーパント）の代表例としては、好ましくは元素の周期表で８属、９属、１０属の金属を含有する錯体系化合物であり、さらに好ましくは、イリジウム化合物、オスミウム化合物であり、中でも最も好ましいのはイリジウム化合物である。具体的には以下の特許公報に記載されている化合物である。
　国際公開第００／７０６５５号パンフレット、特開２００２－２８０１７８号公報、同２００１－１８１６１６号公報、同２００２－２８０１７９号公報、同２００１－１８１６１７号公報、同２００２－２８０１８０号公報、同２００１－２４７８５９号公報、同２００２－２９９０６０号公報、同２００１－３１３１７８号公報、同２００２－３０２６７１号公報、同２００１－３４５１８３号公報、同２００２－３２４６７９号公報、国際公開第０２／１５６４５号パンフレット、特開２００２－３３２２９１号公報、同２００２－５０４８４号公報、同２００２－３３２２９２号公報、同２００２－８３６８４号公報、特表２００２－５４０５７２号公報、特開２００２－１１７９７８号公報、同２００２－３３８５８８号公報、同２００２－１７０６８４号公報、同２００２－３５２９６０号公報、国際公開第０１／９３６４２号パンフレット、特開２００２－５０４８３号公報、同２００２－１００４７６号公報、同２００２－１７３６７４号公報、同２００２－３５９０８２号公報、同２００２－１７５８８４号公報、同２００２－３６３５５２号公報、同２００２－１８４５８２号公報、同２００３－７４６９号公報、特表２００２－５２５８０８号公報、特開２００３－７４７１号公報、特表２００２－５２５８３３号公報、特開２００３－３１３６６号公報、同２００２－２２６４９５号公報、同２００２－２３４８９４号公報、同２００２－２３５０７６号公報、同２００２－２４１７５１号公報、同２００１－３１９７７９号公報、同２００１－３１９７８０号公報、同２００２－６２８２４号公報、同２００２－１００４７４号公報、同２００２－２０３６７９号公報、同２００２－３４３５７２号公報、同２００２－２０３６７８号公報等が挙げられる。
　その具体例の一部を下記に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
　発光ドーパントは複数種の化合物を混合して用いてもよい。
　（発光ホスト）
　発光ホスト（単にホストともいう）とは、２種以上の化合物で構成される発光層中にて混合比（質量）の最も多い化合物のことを意味し、それ以外の化合物については「ドーパント化合物（単に、ドーパントともいう）」という。例えば、発光層を化合物Ａ、化合物Ｂという２種で構成し、その混合比がＡ：Ｂ＝１０：９０であれば化合物Ａがドーパント化合物であり、化合物Ｂがホスト化合物である。さらに、発光層を化合物Ａ、化合物Ｂ、化合物Ｃの３種から構成し、その混合比がＡ：Ｂ：Ｃ＝５：１０：８５であれば、化合物Ａ、化合物Ｂがドーパント化合物であり、化合物Ｃがホスト化合物である。
　本発明に用いられる発光ホストとしては、構造的には特に制限はないが、代表的にはカルバゾール誘導体、トリアリールアミン誘導体、芳香族ボラン誘導体、含窒素複素環化合物、チオフェン誘導体、フラン誘導体、オリゴアリーレン化合物等の基本骨格を有するもの、または、カルボリン誘導体やジアザカルバゾール誘導体（ここで、ジアザカルバゾール誘導体とは、カルボリン誘導体のカルボリン環を構成する炭化水素環の少なくとも一つの炭素原子が窒素原子で置換されているものを表す。）等が挙げられる。
　中でもカルボリン誘導体、ジアザカルバゾール誘導体等が好ましく用いられる。
　以下に、カルボリン誘導体、ジアザカルバゾール誘導体等の具体例を挙げるが、本発明はこれらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
　また、本発明に用いられる発光ホストは低分子化合物でも、繰り返し単位をもつ高分子化合物でもよく、ビニル基やエポキシ基のような重合性基を有する低分子化合物（蒸着重合性発光ホスト）でもいい。
　発光ホストとしては、正孔輸送能、電子輸送能を有しつつ、かつ、発光の長波長化を防ぎ、高Ｔｇ（ガラス転移温度）である化合物が好ましい。
　発光ホストの具体例としては、以下の文献に記載されている化合物が好適である。例えば、特開２００１－２５７０７６号公報、同２００２－３０８８５５号公報、同２００１－３１３１７９号公報、同２００２－３１９４９１号公報、同２００１－３５７９７７号公報、同２００２－３３４７８６号公報、同２００２－８８６０号公報、同２００２－３３４７８７号公報、同２００２－１５８７１号公報、同２００２－３３４７８８号公報、同２００２－４３０５６号公報、同２００２－３３４７８９号公報、同２００２－７５６４５号公報、同２００２－３３８５７９号公報、同２００２－１０５４４５号公報、同２００２－３４３５６８号公報、同２００２－１４１１７３号公報、同２００２－３５２９５７号公報、同２００２－２０３６８３号公報、同２００２－３６３２２７号公報、同２００２－２３１４５３号公報、同２００３－３１６５号公報、同２００２－２３４８８８号公報、同２００３－２７０４８号公報、同２００２－２５５９３４号公報、同２００２－２６０８６１号公報、同２００２－２８０１８３号公報、同２００２－２９９０６０号公報、同２００２－３０２５１６号公報、同２００２－３０５０８３号公報、同２００２－３０５０８４号公報、同２００２－３０８８３７号公報等が挙げられる。
　さらに公知のホスト化合物を複数種併用して用いてもよい。また、ドーパント化合物を複数種用いることで、異なる発光を混ぜることが可能となり、これにより任意の発光色を得ることができる。リン光性化合物の種類、ドープ量を調整することで白色発光が可能であり、照明、バックライトへの応用もできる。
　有機ＥＬ素子の発光する色は、「新編色彩科学ハンドブック」（日本色彩学会編、東京大学出版会、１９８５）の１０８頁の図４．１６において、分光放射輝度計ＣＳ－１０００（コニカミノルタセンシング社製）で測定した結果をＣＩＥ色度座標に当てはめたときの色で決定される。
　発光層は上記化合物を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法、インクジェット法等の公知の薄膜化法により成膜して形成することができる。発光層としての膜厚は特に制限はないが、通常は５ｎｍ～５μｍ、好ましくは５～２００ｎｍの範囲で選ばれる。この発光層はこれらのリン光性化合物やホスト化合物が１種または２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。
　（正孔輸送層）
　正孔輸送層とは正孔を輸送する機能を有する正孔輸送材料からなり、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。正孔輸送層は単層または複数層設けることができる。
　正孔輸送材料としては、正孔の注入または輸送、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。例えば、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、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、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、また導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマー等が挙げられる。
　正孔輸送材料としては上記のものを使用することができるが、ポルフィリン化合物、芳香族第３級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、特に芳香族第３級アミン化合物を用いることが好ましい。
　芳香族第３級アミン化合物及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）クオードリフェニル；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、例えば、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号公報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）等が挙げられる。
　さらにこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。また、ｐ型－Ｓｉ、ｐ型－ＳｉＣ等の無機化合物も正孔注入材料、正孔輸送材料として使用することができる。
　正孔輸送層は上記正孔輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法、ＬＢ法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。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程度、好ましくは５～２００ｎｍである。この正孔輸送層は上記材料の１種または２種以上からなる一層構造であってもよい。
　また、不純物をドープしたｐ性の高い正孔輸送層を用いることもできる。その例としては、特開平４－２９７０７６号、特開２０００－１９６１４０号、特開２００１－１０２１７５号、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，９５，５７７３（２００４）等に記載されたものが挙げられる。
　（電子輸送層）
　電子輸送層とは電子を輸送する機能を有する材料からなり、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。電子輸送層は単層または複数層設けることができる。
　従来、単層の電子輸送層、及び複数層とする場合は発光層に対して陰極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）としては、陰極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、その材料としては従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができる。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及びアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体等が挙げられる。さらに、上記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。さらにこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。
　また、８－キノリノール誘導体の金属錯体、例えば、トリス（８－キノリノール）アルミニウム（Ａｌｑ）、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（Ｚｎｑ）等、及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。その他、メタルフリーも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等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。また、発光層の材料として例示した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、正孔注入層、正孔輸送層と同様に、ｎ型－Ｓｉ、ｎ型－ＳｉＣ等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。
　電子輸送層は上記電子輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法、ＬＢ法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。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程度、好ましくは５～２００ｎｍである。電子輸送層は上記材料の１種または２種以上からなる一層構造であってもよい。
　また、不純物をドープしたｎ性の高い電子輸送層を用いることもできる。その例としては、特開平４－２９７０７６号、特開２０００－１９６１４０号、特開２００１－１０２１７５号、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，９５，５７７３（２００４）等に記載されたものが挙げられる。
　（透明基材）
　本発明の有機ＥＬ素子に用いることのできる基材（以下、基板、基体、支持体等ともいう）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く、また、透明のものであれば特に制限はないが、好ましく用いられる基材としては、例えば、ガラス、石英、光透過性樹脂フィルムを挙げることができる。特に好ましい基材は、有機ＥＬ素子にフレキシブル性を与えることが可能な透明樹脂フィルムである。
　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（ＴＡＣ）、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、セルロースナイトレート等のセルロースエステル類またはそれらの誘導体、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、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）、ポリスルホン類、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。樹脂フィルムの表面には、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が形成されていてもよく、水蒸気透過率が０．０１ｇ／ｍ2・ｄａｙ・ａｔｍ以下の高バリア性フィルムであることが好ましい。
　また、カラーフィルター等の色相改良フィルター等を併用しても、有機ＥＬ素子からの発光色を蛍光体を用いて多色へ変換する色変換フィルターを併用してもよい。色変換フィルターを用いる場合においては、有機ＥＬ素子の発光のλｍａｘは４８０ｎｍ以下が好ましい。
　（有機ＥＬ素子の作製方法）
　本発明に係る有機ＥＬ素子の作製方法の一例として、屈折率調整層／陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極からなる有機ＥＬ素子の作製法について説明する。
　まず透明基材上に前記ハニカム状多孔質フィルムを接着剤を用いて平滑に貼合する。次いで、該ハニカム状多孔質フィルム上に所望の電極物質、例えば、陽極用物質からなる薄膜を１μｍ以下、好ましくは１０～２００ｎｍの膜厚になるように、蒸着やスパッタリング等の方法により形成させ、陽極を作製する。次に、この上に有機ＥＬ素子材料である正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、正孔阻止層の有機化合物薄膜を形成させる。
　この有機化合物薄膜の薄膜化の方法としては、前記の如く蒸着法、ウェットプロセス（スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、印刷法）等があるが、均質な膜が得られやすく、かつピンホールが生成しにくい等の点から、真空蒸着法、スピンコート法、インクジェット法、印刷法が特に好ましい。さらに層毎に異なる成膜法を適用してもよい。
　成膜に蒸着法を採用する場合、その蒸着条件は使用する化合物の種類等により異なるが、一般にボート加熱温度５０～４５０℃、真空度１０-6～１０-2Ｐａ、蒸着速度０．０１～５０ｎｍ／秒、基板温度－５０～３００℃、膜厚０．１ｎｍ～５μｍ、好ましくは５～２００ｎｍの範囲で適宜選ぶことが望ましい。
　これらの層を形成後、その上に陰極用物質からなる薄膜を、１μｍ以下好ましくは５０～２００ｎｍの範囲の膜厚になるように、例えば、蒸着やスパッタリング等の方法により形成させ、陰極を設けることにより所望の有機ＥＬ素子が得られる。この有機ＥＬ素子の作製は、一回の真空引きで一貫して正孔注入層から陰極まで作製するのが好ましいが、途中で取り出して異なる成膜法を施しても構わない。その際、作業を乾燥不活性ガス雰囲気下で行う等の配慮が必要となる。
　また作製順序を逆にして、屈折率調整層／陰極、電子注入層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、陽極の順に作製することも可能である。このようにして得られた多色の表示装置に、直流電圧を印加する場合には、陽極を＋、陰極を－の極性として電圧２～４０Ｖ程度を印加すると、発光が観測できる。また交流電圧を印加してもよい。なお、印加する交流の波形は任意でよい。
　本発明の有機ＥＬ素子を用いた表示装置は、表示デバイス、ディスプレイ、各種発光光源として用いることができる。表示デバイス、ディスプレイにおいて、青、赤、緑発光の３種の有機ＥＬ素子を用いることにより、フルカラーの表示が可能となる。
　表示デバイス、ディスプレイとしてはテレビ、パソコン、モバイル機器、ＡＶ機器、文字放送表示、自動車内の情報表示等が挙げられる。特に静止画像や動画像を再生する表示装置として使用してもよく、動画再生用の表示装置として使用する場合の駆動方式は単純マトリックス（パッシブマトリックス）方式でもアクティブマトリックス方式でもどちらでもよい。
　本発明の有機ＥＬ素子を用いた照明装置は家庭用照明、車内照明、時計や液晶用のバックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるがこれに限定するものではない。
　また、本発明の有機ＥＬ素子に共振器構造を持たせた有機ＥＬ素子として用いてもよい。このような共振器構造を有した有機ＥＬ素子の使用目的としては、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるが、これらに限定されない。また、レーザ発振をさせることにより、上記用途に使用してもよい。
　〈表示装置〉
　本発明の有機ＥＬ素子は、照明用や露光光源のような１種のランプとして使用してもよいし、画像を投影するタイプのプロジェクション装置や、静止画像や動画像を直接視認するタイプの表示装置（ディスプレイ）として使用してもよい。動画再生用の表示装置として使用する場合の駆動方式は単純マトリックス（パッシブマトリックス）方式でもアクティブマトリックス方式でもどちらでもよい。または、異なる発光色を有する有機ＥＬ素子を３種以上使用することにより、フルカラー表示装置を作製することが可能である。または、一色の発光色、例えば、白色発光をカラーフィルターを用いてＢＧＲにし、フルカラー化することも可能である。さらに有機ＥＬの発光色を色変換フィルターを用いて他色に変換しフルカラー化することも可能であるが、その場合、有機ＥＬ発光のλｍａｘは４８０ｎｍ以下であることが好ましい。
　本発明の有機ＥＬ素子から構成される表示装置の一例を図面に基づいて説明する。
　図１は、有機ＥＬ素子から構成される表示装置の一例を示した模式図である。有機ＥＬ素子の発光により画像情報の表示を行う、例えば、携帯電話等のディスプレイの模式図である。
　ディスプレイ１は、複数の画素を有する表示部Ａ、画像情報に基づいて表示部Ａの画像走査を行う制御部Ｂ等からなる。
　制御部Ｂは、表示部Ａと電気的に接続され、複数の画素それぞれに外部からの画像情報に基づいて走査信号と画像データ信号を送り、走査信号により走査線毎の画素が画像データ信号に応じて順次発光して画像走査を行って画像情報を表示部Ａに表示する。
　図２は、表示部Ａの模式図である。
　表示部Ａは基板上に、複数の走査線５及びデータ線６を含む配線部と、複数の画素３等とを有する。表示部Ａの主要な部材の説明を以下に行う。図２においては、画素３の発光した光が、白矢印方向（下方向）へ取り出される場合を示している。
　配線部の走査線５及び複数のデータ線６は、各々導電材料からなり、走査線５とデータ線６は格子状に直交して、直交する位置で画素３に接続している（詳細は図示せず）。
　画素３は、走査線５から走査信号が印加されると、データ線６から画像データ信号を受け取り、受け取った画像データに応じて発光する。発光の色が赤領域の画素、緑領域の画素、青領域の画素を、適宜、同一基板上に並置することによって、フルカラー表示が可能となる。
　次に、画素の発光プロセスを説明する。
　図３は、画素の模式図である。画素は、有機ＥＬ素子１０、スイッチングトランジスタ１１、駆動トランジスタ１２、コンデンサ１３等を備えている。複数の画素に有機ＥＬ素子１０として、赤色、緑色、青色発光の有機ＥＬ素子を用い、これらを同一基板上に並置することでフルカラー表示を行うことができる。
　図３において、制御部Ｂからデータ線６を介してスイッチングトランジスタ１１のドレインに画像データ信号が印加される。そして、制御部Ｂから走査線５を介してスイッチングトランジスタ１１のゲートに走査信号が印加されると、スイッチングトランジスタ１１の駆動がオンし、ドレインに印加された画像データ信号がコンデンサ１３と駆動トランジスタ１２のゲートに伝達される。
　画像データ信号の伝達により、コンデンサ１３が画像データ信号の電位に応じて充電されるとともに、駆動トランジスタ１２の駆動がオンする。駆動トランジスタ１２は、ドレインが電源ライン７に接続され、ソースが有機ＥＬ素子１０の電極に接続されており、ゲートに印加された画像データ信号の電位に応じて電源ライン７から有機ＥＬ素子１０に電流が供給される。
　制御部Ｂの順次走査により走査信号が次の走査線５に移ると、スイッチングトランジスタ１１の駆動がオフする。しかし、スイッチングトランジスタ１１の駆動がオフしてもコンデンサ１３は充電された画像データ信号の電位を保持するので、駆動トランジスタ１２の駆動はオン状態が保たれて、次の走査信号の印加が行われるまで有機ＥＬ素子１０の発光が継続する。順次走査により次に走査信号が印加されたとき、走査信号に同期した次の画像データ信号の電位に応じて駆動トランジスタ１２が駆動して有機ＥＬ素子１０が発光する。
　すなわち、有機ＥＬ素子１０の発光は、複数の画素それぞれの有機ＥＬ素子１０に対して、アクティブ素子であるスイッチングトランジスタ１１と駆動トランジスタ１２を設けて、複数の画素３それぞれの有機ＥＬ素子１０の発光を行っている。このような発光方法をアクティブマトリックス方式と呼んでいる。
　ここで、有機ＥＬ素子１０の発光は、複数の階調電位を持つ多値の画像データ信号による複数の階調の発光でもよいし、２値の画像データ信号による所定の発光量のオン、オフでもよい。
　また、コンデンサ１３の電位の保持は、次の走査信号の印加まで継続して保持してもよいし、次の走査信号が印加される直前に放電させてもよい。
　本発明においては、上述したアクティブマトリックス方式に限らず、走査信号が走査されたときのみデータ信号に応じて有機ＥＬ素子を発光させるパッシブマトリックス方式の発光駆動でもよい。
　図４は、パッシブマトリックス方式による表示装置の模式図である。図４において、複数の走査線５と複数の画像データ線６が画素３を挟んで対向して格子状に設けられている。
　順次走査により走査線５の走査信号が印加されたとき、印加された走査線５に接続している画素３が画像データ信号に応じて発光する。パッシブマトリックス方式では画素３にアクティブ素子がなく、製造コストの低減が計れる。
　〈照明装置〉
　本発明に係る有機ＥＬ材料は、また、照明装置として、実質白色の発光を生じる有機ＥＬ素子に適用できる。複数の発光材料により複数の発光色を同時に発光させて混色により白色発光を得る。複数の発光色の組み合わせとしては、青色、緑色、青色の３原色の３つの発光極大波長を含有させたものでもよいし、青色と黄色、青緑と橙色等の補色の関係を利用した２つの発光極大波長を含有したものでもよい。
　また、複数の発光色を得るための発光材料の組み合わせは、複数のリン光または蛍光を発光する材料（発光ドーパント）を、複数組み合わせたもの、蛍光またはリン光を発光する発光材料と、該発光材料からの光を励起光として発光する色素材料とを組み合わせたもののいずれでもよいが、本発明に用いられる白色有機ＥＬ素子においては、発光ドーパントを複数組み合わせる方式が好ましい。
　複数の発光色を得るための有機ＥＬ素子の層構成としては、複数の発光ドーパントを、一つの発光層中に複数存在させる方法、複数の発光層を有し、各発光層中に発光波長の異なるドーパントをそれぞれ存在させる方法、異なる波長に発光する微小画素をマトリックス状に形成する方法等が挙げられる。
　本発明に用いられる白色有機ＥＬ素子においては、必要に応じ成膜時にメタルマスクやインクジェットプリンティング法等でパターニングを施してもよい。パターニングする場合は、電極のみをパターニングしてもいいし、電極と発光層をパターニングしてもいいし、素子全層をパターニングしてもいい。
　発光層に用いる発光材料としては特に制限はなく、例えば液晶表示素子におけるバックライトであれば、ＣＦ（カラーフィルター）特性に対応した波長範囲に適合するように、本発明に係わる白金錯体、また公知の発光材料の中から任意のものを選択して組み合わせて白色化すればよい。
　このように、白色発光有機ＥＬ素子は、前記表示デバイス、ディスプレイに加えて、各種発光光源、照明装置として、家庭用照明、車内照明、また、露光光源のような１種のランプとして、液晶表示装置のバックライト等、表示装置にも有用に用いられる。
　その他、時計等のバックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体等の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等、さらには表示装置を必要とする一般の家庭用電気器具等広い範囲の用途が挙げられる。
　以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
　（実施例１）
　微細空孔構造材料として、ポリ－ε－カプロラクトン塩化メチレン溶液（ポリマー濃度として０．２質量％）０．５ｍｌを調製した。次いで、外気の影響を受けない閉鎖空間にて２℃に保温したガラス基板上にナイフコーターで製膜し、相対湿度７０％の恒湿空気を毎分２Ｌの定常流量で基板面に対して４５℃の方向から吹き付け、塩化メチレンを蒸発させることによって、空孔の直径５０ｎｍ、膜厚３０００ｎｍである均一なハニカム状多孔質フィルムを得た。なお、恒温空気は、市販の除塵エアーフィルタ（ろ過度０．３μｍ）を設置し、ヤマト科学株式会社製の湿度発生装置を接続して供給した。また、吹き付け部の空気の流速を実測したところ、０．３ｍ／ｓであった。
　（実施例２）
　実施例１にいて、重量平均分子量４００００のＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）の塩化メチレン溶液（ポリマー濃度として０．２質量％）０．５ｍｌを調製した以外は、実施例１と同様にして空孔の直径２００ｎｍ、膜厚３０００ｎｍであるハニカム状多孔質フィルムを得た。
　（実施例３）
　実施例１において重量平均分子量４５０００のポリスチレン及び重量平均分子量５００００の両親媒性ポリアクリルアミド共重合体（ＣＡＰ）＝１０：１を濃度５ｍｇ／ｍｌとなるようにクロロホルム溶液に溶解した。この溶液は調製した以外は実施例１と同様にして空孔の直径８００ｎｍ、膜厚３０００ｎｍであるハニカム状多孔質フィルムを得た。
　（実施例４）
　実施例１において重量平均分子量４５０００のポリスチレンの塩化メチレン溶液（ポリマー濃度として０．２質量％）０．５ｍｌを調製した以外は、実施例１と同様にして空孔の直径１０００ｎｍ、膜厚３０００ｎｍであるハニカム状多孔質フィルムを得た。
　（実施例５）
　実施例１において重量平均分子量４５０００のポリスチレンの塩化メチレン溶液（ポリマー濃度として０．２質量％）０．５ｍｌを調製した以外は、実施例１と同様にして空孔の直径８００ｎｍ、膜厚１００ｎｍであるハニカム状多孔質フィルムを得た。
　（実施例６）
　実施例１において重量平均分子量４５０００のポリスチレンの塩化メチレン溶液（ポリマー濃度として０．２質量％）０．５ｍｌを調製した以外は、実施例１と同様にして空孔の直径８００ｎｍ、膜厚１００００ｎｍであるハニカム状多孔質フィルムを得た。
　以上実施例１～６で得られた膜の構造を、電解放出走査型電子顕微鏡（日立ハイテクノロジー社製、Ｓ４３００）で観察したところ、上記サイズの空孔がヘキサゴナル状に規則配列したハニカム構造が確認できた。空孔は膜の表面から裏面へ単一層を形成しており、膜の上下は貫通している構造と貫通していない構造が作製できた。空孔はキャストした周辺の一部を除き、ほぼ全面にわたって分布しており、きれいな球形をしていた。
　〈有機ＥＬ素子の作製〉
　ガラス基板に本実施例１～６で作製したハニカム状多孔質フィルムを貼合し、次いでＩＴＯ（インジウム酸化錫）をスパッタリングで１００ｎｍの厚みで製膜した。プラスチックフィルムはＩＴＯ電極を製膜していない側にガスバリア層として無機化合物の酸化ケイ素膜をアルゴンスパッタリング法にて３３ｎｍの厚みで製膜した。
　ＩＴＯ導電層１００ｎｍを付与した基板上にＣｕＰｃ（１０ｎｍ）／ＮＰＤ（３０ｎｍ）／ＣＢＰ：Ｉｒ（ｐｐｙ）３３質量％／Ａｌｑ3（５０ｎｍ）／ＬｉＦ（０．５ｎｍ）／Ａｌ（１２０ｎｍ）の順で正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電極を真空蒸着法で成膜し、最後にＮ2ガス雰囲気で封止をした。
　（実施例７）
　実施例１で作製したハニカム状多孔質フィルムとガラス基板との間に、厚み２μｍのＵＶ硬化性アクリル樹脂を用いた平坦化層を作製した。あとは前記同様に有機ＥＬ素子を作製した。
　（比較例１）
　実施例７において使用した基板にハニカム状多孔質フィルム及び平坦化層を貼合せずに直接ＩＴＯを成膜後に実施例と同様に有機ＥＬ素子を形成した。
　（比較例２）
　ガラス基板と透明電極との間に屈折率１．９８の窒化シリコンを、５００ｎｍのピッチを持つレンズ形状を持つ膜に形成し、その基板を用いて実施例と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。
　《評価》
　（輝度向上度）
　ハニカム状多孔質フィルム及び平坦化層を貼合していない比較例１の有機ＥＬ素子の正面輝度を１とした時に、各有機ＥＬ素子の正面輝度を相対値で示した。値が大きいほど正面輝度に優れる。尚、正面輝度はコニカミノルタセンシング社製分光放射輝度計ＣＳ－１０００を用いて、２°視野角正面輝度を、発光面からの法線に分光放射輝度計の光軸が一致するようにして、波長４３０～４８０ｎｍの範囲で測定し積分強度とした。
　（機械的強度：弾性率）
　上記実施例１～６、比較例２の試料を用い、（株）オリエンテック製テンシロン　ＲＴＡ－１００を用いて、ＪＩＳ　Ｋ　７１２７に記載の方法に従い２３℃５５％ＲＨの環境下で弾性率の測定を行った。試料幅１０ｍｍ、長さ１３０ｍｍに切り出し、チャック間距離を１００ｍｍにし、引っ張り速度５０ｍｍ／分で引っ張り試験を行い弾性率を求めた。値が大きいほど機械的強度が高い。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
　本発明に係る実施例１～７の有機ＥＬ素子は、比較例１、２に対し輝度向上度に優れることが分かる。また、実施例１～６のハニカム状多孔質フィルムは、比較例２の膜に対し機械的強度に優れることが分かる。
　（実施例８）
　実施例１～７、比較例１、２で作製した有機ＥＬ素子を用いて、図１に示すアクティブマトリックス方式フルカラー表示装置を作製した。図２には作製したフルカラー表示装置の表示部Ａの模式図のみを示した。即ち同一基板上に、複数の走査線５及びデータ線６を含む配線部と、並置した複数の画素３（発光の色が赤領域の画素、緑領域の画素、青領域の画素等）とを有し、配線部の走査線５及び複数のデータ線６はそれぞれ導電材料からなり、走査線５とデータ線６は格子状に直交して、直交する位置で画素３に接続している（詳細は図示せず）。前記複数の画素３は、それぞれの発光色に対応した有機ＥＬ素子、アクティブ素子であるスイッチングトランジスタと駆動トランジスタそれぞれが設けられたアクティブマトリックス方式で駆動されており、走査線５から走査信号が印加されると、データ線６から画像データ信号を受け取り、受け取った画像データに応じて発光する。このように各赤、緑、青の画素を適宜、並置することによって、フルカラー表示が可能となる。
　フルカラー表示装置を駆動することにより、鮮明なフルカラー動画表示が得られた。
　更に、実施例１～７の有機ＥＬ素子を用いた表示装置は色にじみや混色が起こらず、クロストークが発生しなかった。一方、比較例１、２の有機ＥＬ素子は同様にディスプレイを作製すると、目視で各画素のラインアンドスペースが認識できず、混色していた。
　尚、クロストークの発生の有無は、各画素のラインアンドスペースをルーペにより目視で確認した。
　（実施例９）
　実施例１～７で作製した本発明の有機ＥＬ素子の非発光面をガラスケースで覆い、照明装置とした。図５は照明装置の概略図で、図６は照明装置の断面図である。有機ＥＬ素子１０１をガラスカバー１０２で覆った。１０５は陰極で１０６は有機ＥＬ層、１０７は屈折率調整層／透明電極付きガラス基板である。なお、ガラスカバー１０２内には窒素ガス１０８が充填され、捕水剤１０９が設けられている。
　本発明の有機ＥＬ素子を用いた照明装置は、発光効率が高く、発光寿命の長い薄型の照明装置として使用することができた。
　（実施例１０）
　実施例１～７で用いたガラス基板の替わりに、ＰＥＳ（ポリエステルフィルム）、ＰＣ（ポリカーボネートフィルム）を用いて同様にして有機ＥＬ素子を作製したところ、輝度向上度、機械的強度、クロストークに優れている結果を再現した。

Claims (6)

  1. 透明基材上に透明電極、有機エレクトロルミネッセンス層及び陰極または陽極がこの順に設けられた有機エレクトロルミネッセンス素子において、該透明基材と該透明電極の間に屈折率調整層を備え、該屈折率調整層は自己組織化により形成された多孔質フィルムであることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
  2. 前記多孔質フィルムはハニカム状多孔質フィルムであることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  3. 前記ハニカム状多孔質フィルムの空孔の直径が５０ｎｍ～８００ｎｍ、膜厚が１００ｎｍ～１００００ｎｍであることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  4. 前記透明基材と屈折率調整層との間に更に平坦化層を備えることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  5. 請求の範囲第１項～第４項の何れか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いることを特徴とする表示装置。
  6. 請求の範囲第１項～第４項の何れか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いることを特徴とする照明装置。
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