WO2009125471A1 - 発光素子及び表示パネル - Google Patents

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WO2009125471A1
WO2009125471A1 PCT/JP2008/056899 JP2008056899W WO2009125471A1 WO 2009125471 A1 WO2009125471 A1 WO 2009125471A1 JP 2008056899 W JP2008056899 W JP 2008056899W WO 2009125471 A1 WO2009125471 A1 WO 2009125471A1
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electrode
light
light emitting
light extraction
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崇人 小山田
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パイオニア株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a light emitting element that emits light from a light emitting layer in accordance with an applied voltage applied between a pair of electrodes.
  • An organic EL display is a self-luminous display that displays an image by utilizing the light emission phenomenon of an organic electroluminescent element. Therefore, the organic EL display has a wide viewing angle, low power consumption, and can be configured to be lightweight and thin. It is.
  • the organic electroluminescent element an organic semiconductor layer is formed between two electrodes, and a light emitting layer is formed on a part of the organic semiconductor layer (see Patent Document 1). JP 2007-12369 A
  • the conventional organic EL display In the conventional organic EL display, the light generated by the light emitting layer inside each organic electroluminescent element is optically guided in the direction (lateral direction) in which the layer extends in the substrate or the organic semiconductor layer, and the ratio is about It reaches 80%. Therefore, the conventional organic electroluminescence device generally has a light extraction efficiency of about 20% in the front direction of the organic display, so that the light extraction efficiency is poor and it is difficult to increase the luminance.
  • the problems to be solved by the present invention include the above-mentioned problems as an example.
  • the invention described in claim 1 includes a transparent or translucent first electrode, a second electrode that reflects light paired with the first electrode, the first electrode, and the first electrode.
  • An organic semiconductor layer including a photoelectric conversion layer that emits light by recombination of holes extracted from one of two electrodes and electrons extracted from the other of the first electrode and the second electrode, and the organic semiconductor
  • the layer includes a light extraction improving layer containing silver or gold as at least a part of the component and partially reflecting light and having transparency between the first electrode and the photoelectric conversion layer.
  • the invention described in claim 7 includes a transparent or translucent first electrode, a second electrode that reflects light paired with the first electrode, the first electrode, and the first electrode.
  • An organic semiconductor layer including a photoelectric conversion layer that emits light by recombination of holes extracted from one of two electrodes and electrons extracted from the other of the first electrode and the second electrode, and the organic semiconductor
  • the layer comprises a light extraction improving layer which contains silver or gold as at least a part of the component between the first electrode and the photoelectric conversion layer and partially reflects light and has transparency. Each pixel is configured by.
  • FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing an example in which the light-emitting element according to the present embodiment is applied to the organic electroluminescent element 3 of the display panel.
  • the thickness of each layer is simplified for convenience of explanation, it is not limited to this.
  • the organic electroluminescent element 3 is an example of an organic semiconductor element and is formed corresponding to, for example, red, green, and blue.
  • the illustrated organic electroluminescent element 3 constitutes one pixel.
  • the organic electroluminescent element 3 is, for example, a bottom emission type organic electroluminescent element, and is formed corresponding to each of red, green, and blue pixels, for example.
  • an anode 46, a hole injection layer 47, a light extraction improving layer 99, a hole transport layer 48, a light emitting layer 49, an electron transport layer 50, an electron injection layer 51, and a cathode 52 are sequentially formed on a glass substrate 45. It has a laminated structure.
  • the organic electroluminescent element 3 may adopt a structure in which a charge and exciton diffusion layer for confining charges and excitons in the light emitting layer 49 is laminated.
  • the glass substrate 45 is made of a transparent, translucent or opaque material.
  • the anode 46 corresponds to the first electrode and is formed so as to cover the glass substrate 45.
  • the anode 46 has a function of supplying holes to a light emitting layer 49 described later.
  • the anode 46 may be made of, for example, Au, Ag, Cu, or IZO (Indium Zinc Oxide) other than the above-described ITO (Indium Tin Oxide), and alloys thereof may also be employed.
  • the anode 46 can employ Al, Mo, Ti, or the like.
  • the anode 46 is mainly a metal electrode made of ITO.
  • the hole injection layer 47 has a function of facilitating extraction of holes from the anode 46.
  • the hole injection layer 47 is not particularly limited, for example, as the hole injection layer, but preferably employs conductive polymers such as metal phthalocyanines such as copper phthalocyanine and metal-free phthalocyanines, carbon films, and polyaniline. Can do.
  • the hole transport layer 48 has a function of transporting holes extracted from the anode 46 by the hole injection layer 47 to the light emitting layer 49.
  • the hole transport layer 48 is formed of, for example, N, N, N ′, N′-tetraphenyl-4,4′-diaminophenyl, N, N′-diphenyl-N, N as an organic compound having a hole transport property.
  • the light extraction improving layer 99 is formed between the hole transport layer 48 and the hole transport layer 48.
  • the light extraction improving layer 99 contains, for example, silver or gold as at least a part of the component and partially reflects light and has transparency. Details of the light extraction improving layer 99 will be described later.
  • the hole transport layer 48 is formed between the hole injection layer 47 and the light emitting layer 49, and NPB, which is the material of the hole transport layer 48, is generally used as a hole transport material having hole mobility. The function of improving luminous efficiency or preventing luminous efficiency decrease is exhibited.
  • the light emitting layer 49 corresponds to a photoelectric conversion layer and is made of, for example, an organic material, and is a light emitting element using an electroluminescence phenomenon, that is, a so-called electroluminescence (EL) phenomenon.
  • the light emitting layer 49 is laminated between any of the plurality of electrodes 46 and 52 and has a function of emitting light by an electric field generated between the plurality of electrodes 46 and 52 by an applied voltage.
  • the light emitting layer 49 outputs light by itself utilizing a phenomenon of emitting light based on energy received from the outside using an electric field.
  • the electron transport layer 50 is formed between the light emitting layer 49 and the electron injection layer 51.
  • the electron transport layer 50 efficiently transports electrons taken out from the cathode 52 by the electron injection layer 51 to the light emitting layer 49.
  • the organic compound having an electron transporting property as a main component of the light emitting layer 49 and the electron transporting organic semiconductor layer include polycyclic compounds such as p-terphenyl and quaterphenyl and derivatives thereof, naphthalene, tetracene, pyrene, Fused polycyclic hydrocarbon compounds such as coronene, chrysene, anthracene, diphenylanthracene, naphthacene, phenanthrene and their derivatives, condensed heterocyclic compounds such as phenanthroline, bathophenanthroline, phenanthridine, acridine, quinoline, quinoxaline, phenazine and the like Derivatives, fluorescein, perylene, phthal
  • metal chelate complex compounds particularly metal chelated oxanoid compounds, tris (8-quinolinolato) aluminum, bis (8-quinolinolato) magnesium, bis [benzo (f) -8-quinolinolato] zinc, bis (2-methyl-8- Quinolinolato) aluminum, tris (8-quinolinolato) indium, tris (5-methyl-8-quinolinolato) aluminum, 8-quinolinolatolithium, tris (5-chloro-8-quinolinolato) gallium, bis (5-chloro-8)
  • metal complexes having at least one 8-quinolinolato such as calcium or a derivative thereof as a ligand.
  • organic compounds having electron transport properties oxadiazoles, triazines, stilbene derivatives, distyrylarylene derivatives, styryl derivatives, and diolefin derivatives can be suitably used.
  • organic compound that can be used as an organic compound having an electron transporting property 2,5-bis (5,7-di-t-benzyl-2-benzoxazolyl) -1,3,4-thiazole, 4, 4'-bis (5,7-t-pentyl-2-benzoxazolyl) stilbene, 4,4'-bis [5,7-di- (2-methyl-2-butyl) -2-benzoxazoly Ru] stilbene, 2,5-bis (5.7-di-t-pentyl-2-benzoxazolyl) thiophene, 2,5-bis [5- ( ⁇ , ⁇ -dimethylbenzyl) -2-benzoxa Zolyl] thiophene, 2,5-bis [5,7-di- (2-methyl-2-butyl) -2-benzoxazolyl] -3,4-diphenylthiophene, 2,5-bis (5- Methyl-2-benzoxazolyl) thiophene, 4,
  • 1,4-bis (2-methylstyryl) benzene 1,4-bis (3-methylstyryl) benzene, 1,4-bis (4-methylstyryl) benzene, Distyrylbenzene, 1,4-bis (2-ethylstyryl) benzene, 1,4-bis (3-ethylstyryl) benzene, 1,4-bis (2-methylstyryl) -2-methylbenzene, 1,4 Examples thereof include -bis (2-methylstyryl) -2-ethylbenzene.
  • organic compound having an electron transporting property 2,5-bis (4-methylstyryl) pyrazine, 2,5-bis (4-ethylstyryl) pyrazine, 2,5-bis [2- (1- Naphthyl) vinyl] pyrazine, 2,5-bis (4-methoxystyryl) pyrazine, 2,5-bis [2- (4-biphenyl) vinyl] pyrazine, 2,5-bis [2- (1-pyrenyl) vinyl ] Pyrazine etc. are mentioned.
  • organic compounds having electron transport properties include 1,4-phenylene dimethylidin, 4,4'-phenylene dimethylidin, 2,5-xylylene dimethylidin, and 2,6-naphthylene dimethylidene. Din, 1,4-biphenylenedimethylidin, 1,4-p-terephenylenedimethylidin, 9,10-anthracenediyldimethylidin, 4,4 '-(2,2-di-t-butylphenylvinyl
  • Known materials conventionally used for the production of organic EL devices such as biphenyl and 4,4 ′-(2,2-diphenylvinyl) biphenyl can be appropriately used.
  • An electron injection layer 51 is laminated on the light emitting layer 49.
  • the electron injection layer 51 has a function of easily taking out electrons from the cathode 52.
  • a cathode 52 is formed on the electron injection layer 51.
  • the electron injection layer 51 may include a function as a buffer layer or a cathode 52.
  • the light emitting layer 49 outputs light by an electric field corresponding to an applied voltage between the anode 46 and the cathode 52.
  • the light emitting layer 49 mainly emits light L (external light) downward, but in actuality, it is shown on the right as an example. As described above, the light L is also emitted in an unintended direction.
  • the organic electroluminescence device 3 has a configuration in which the above-described light extraction improving layer 99 does not exist, a part of the light L emitted from the light emitting layer 49 is not extracted outside the organic electroluminescence device 3 as external light. The organic electroluminescent element 3 tends to disappear.
  • light that cannot be extracted as external light out of the light L emitted from the light emitting layer 49 is referred to as “internal light”.
  • FIG. 2 is an image view of a cross section showing an example of an optical path in the organic electroluminescent element 3 shown in FIG. Note that there are gaps between the layers shown in the figure, but this is provided in consideration of the visibility of the drawings. Therefore, the organic semiconductor layer in the claims includes, for example, a hole injection layer 47, a hole transport layer, and the like. 48, the light emitting layer 49, the electron transport layer 50, the electron injection layer 51, or any combination thereof.
  • the above-described light extraction improving layer 99 contains a metal, for example, silver or a silver alloy. That is, the light extraction improving layer 99 includes, for example, silver or a silver alloy or particles. In addition, the light extraction improving layer 99 may be a thin film of, for example, silver or a silver alloy. Note that such a metal is not limited to silver, and gold, for example, may be used instead.
  • the light emitting layer 49 outputs light in various directions including the direction along the anode 46, the cathode 52, and the light emitting layer 49 by recombination of holes and electrons.
  • the electron injection layer 51, the electron transport layer 50, the light emitting layer 49, the hole transport layer 48, and the hole are included in the general organic field dispatch device.
  • the light propagation in the lateral direction in the organic semiconductor such as the injection layer 47 is said to be about 40% of the light emission amount.
  • the lateral direction corresponds to a direction along the light emitting layer 49. In the light emitting layer 49, the following light is generated at the light emitting point 49a.
  • the first light emission represents normal light emission as illustrated on the left side.
  • the light emission line L toward the anode 46 passes through the light extraction improving layer 99 having transparency and the anode 46 and is output to the outside of the organic electroluminescent element 3.
  • the light emission line L here corresponds to the light L described above.
  • the light emission line L toward the cathode 52 is reflected by the cathode 52, passes through the light emitting layer 49, the light extraction improving layer 99, and the anode 46 and is output to the outside of the organic electroluminescent element 3.
  • the second light emission represents light emission utilizing the microcavity effect or the multiple reflection interference effect as shown in the center.
  • the light emission line L toward the anode 46 is reflected by the hole transport layer 48 and returns to the cathode 52 side, and this cathode 52 is reflected and output again toward the anode 46 to the outside of the organic electroluminescent element 3. Is done.
  • the light emission line L in the direction slightly along the light emitting layer 49 among the light emission lines L toward the anode 46 is extinguished inside the conventional organic electroluminescence device adopting a general configuration.
  • the light emission lines L are scattered according to the surface roughness of the light extraction improving layer 99 and output from the anode 46 to the outside of the organic electroluminescent element 3.
  • the light extraction efficiency is improved by the light extraction improving layer 99 provided in the light emitting layer 49, the light emission amount increases as a whole.
  • the refractive index of each layer is set as described above, it is possible to suppress the light propagation in the lateral direction and further improve the light extraction efficiency.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of light extraction efficiency as a first comparative example for verifying the effect of the present embodiment.
  • the light extraction improving layer 99 is not provided.
  • the anode 46, the hole injection layer 47, the hole transport layer 48, the light emitting layer 49, the electron transport layer 50, the electron injection layer 51, and the cathode 52 are represented by “/”.
  • the numerical value in parenthesis represents the film thickness of each layer.
  • the refractive index n of each layer is 1.7 to 1.8 for the hole transport layer 48, 1.7 to 1.8 for the light emitting layer 49, and 1.7 to 1.8 for the hole transport layer 48. is there.
  • the drive voltage V is 4.50 [V]
  • the luminance L is 274 [cd / m 2 ]
  • the current efficiency EL is 3.7 [cd / A].
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of light extraction efficiency as a second comparative example for verifying the effect of the present embodiment.
  • the hole injection layer 47 and the light extraction improving layer 99 are not provided.
  • the anode 46, the hole transport layer 48, the light emitting layer 49, the electron transport layer 50, the electron injection layer 51, and the cathode 52 are represented by ITO / Ag, where each layer is represented by “/”.
  • the numerical value in parenthesis represents the film thickness of each layer.
  • the drive voltage V is 4.9 [V]
  • the luminance L is 312 [cd / m 2 ]
  • the current efficiency EL is 4.2 [cd / A].
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the light extraction efficiency according to the thickness of the light extraction improving layer 99.
  • the anode 46, the hole injection layer 47, the light extraction improving layer 99, the hole transport layer 48, the light emitting layer 49, the electron transport layer 50, the electron injection layer 51, and the cathode 52 are separated by “ “/” As ITO / triphenylamine derivative layer (32 nm) / Ag (X nm) / MoO 3 (3 nm) / NPB (42 nm) / Alq 3 (60 nm) / Li 2 O / Al To do.
  • the numerical value in parenthesis represents the film thickness of each layer.
  • the refractive index n of each layer is 1.7 to 1.8 for the hole transport layer 48, about 0.2 for the light extraction improving layer 99, and 1.7 to 1.8 for the light emitting layer 49,
  • the hole transport layer 48 is 1.7 to 1.8.
  • the current density in the verification example in the present embodiment is, for example, 7.5 [mA / cm 2 ].
  • the drive voltage V is 5.27 [V]
  • the luminance L is 580 [cd / m 2 ]
  • the current efficiency EL is 7.7 [cd]. / A].
  • the light extraction efficiency is maximized when the thickness of the light extraction improvement layer 99 is 15 [nm]. In this way, the light extraction efficiency can be improved as compared with the first comparative example and the second comparative example.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the light extraction efficiency according to the thickness of the light extraction improving layer 99.
  • the anode 46, the hole injection layer 47, the light extraction improving layer 99, the hole transport layer 48, the light emitting layer 49, the electron transport layer 50, the electron injection layer 51, and the cathode 52 are separated by “ / ", Respectively, ITO / 40% -MoO 3 : triphenylamine derivative mixed layer (32 nm) / Ag (X nm) / MoO 3 (3 nm) / NPB (42 nm) / Alq 3 (60 nm) / Li 2 It shall be O / Al.
  • 40% -MoO 3 triphenylamine derivative mixed layer
  • TPT-1 triphenylamine derivative
  • the refractive index n of each layer is larger than 2.0 for the hole transport layer 48, about 0.2 for the light extraction improving layer 99, 1.7 to 1.8 for the light emitting layer 49, and the hole transport layer 48. Is 1.7 to 1.8.
  • the organic semiconductor layers such as the electron injection layer 51, the electron transport layer 50, the light emitting layer 49, the hole transport layer 48, and the hole injection layer 47 are preferably as low in refractive index n as possible.
  • the driving voltage V is 5.10 [V]
  • the luminance L is 503 [cd / m 2 ]
  • the current efficiency EL is 6.7 [cd]. / A].
  • the light extraction efficiency is maximized when the thickness of the light extraction improvement layer 99 is 15 [nm]. In this way, the light extraction efficiency can be improved as compared with the first comparative example and the second comparative example.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the light extraction efficiency according to the thickness of the light extraction improving layer 99.
  • the anode 46, the hole injection layer 47, the light extraction improving layer 99, the hole transport layer 48, the light emitting layer 49, the electron transport layer 50, the electron injection layer 51, and the cathode 52 are separated from each other by “ As shown by “/”, ITO / triphenylamine derivative layer (32 nm) / Au (X nm) / MoO 3 (3 nm) / NPB (42 nm) / Alq 3 (60 nm) / Li 2 O / Al To do. In addition, the numerical value in parenthesis represents the film thickness of each layer.
  • the refractive index n of each layer is 1.7 to 1.8 for the hole transport layer 48, about 0.6 for the light extraction improving layer 99, and 1.7 to 1.8 for the light emitting layer 49.
  • the hole transport layer 48 is 1.7 to 1.8.
  • the reflectance of the light extraction improving layer 99 is lowered and the refractive index is lowered as compared with the example already described.
  • the drive voltage V is 5.29 [V]
  • the luminance L is 361 [cd / m 2 ]
  • the current efficiency EL is 4.9 [cd]. / A].
  • the light extraction efficiency is maximized when the thickness of the light extraction improving layer 99 is 20 [nm]. In this way, the light extraction efficiency can be improved as compared with the first comparative example and the second comparative example.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the light extraction efficiency according to the thickness of the light extraction improving layer 99.
  • the anode 46, the hole injection layer 47, the light extraction improving layer 99, the hole transport layer 48, the light emitting layer 49, the electron transport layer 50, the electron injection layer 51, and the cathode 52 are separated by “ / ", Respectively, ITO / triphenylamine derivative layer (32 nm) / Ag (Xnm) / 40% -MoO 3 : triphenylamine derivative mixed layer (28 nm) / NPB (10 nm) / Alq 3 (60 nm) / Li 2 O / Al.
  • the numerical value in parenthesis represents the film thickness of each layer.
  • the refractive index n of each layer is 1.7 to 1.8 for the hole transport layer 48, about 0.2 for the light extraction improving layer 99, and 1.7 to 1.8 for the light emitting layer 49,
  • the hole transport layer 48 is 1.7 to 1.8.
  • the refractive index is lower than the example already described.
  • the drive voltage V is 5.29 [V]
  • the luminance L is 361 [cd / m 2 ]
  • the current efficiency EL is 4.9 [cd]. / A].
  • the light extraction efficiency is maximized when the thickness of the light extraction improving layer 99 is 20 [nm]. In this way, the light extraction efficiency can be improved as compared with the first comparative example and the second comparative example.
  • the organic electroluminescent element 3 in the above embodiment can also be configured as follows.
  • the light extraction improving layer 99 is a transparent or translucent thin film, preferably a thin film having a high reflectance, and further preferably has a refractive index lower than that of an adjacent layer.
  • a single metal of Ag, Au, Cu, Al, Pt, Mg, an alloy-based thin film such as MgAg, MgAu, an oxide thin film, a fluoride thin film, an oxide A thin film of a mixed system of fluoride and metal can be employed.
  • Ag, Ag alloy, and Mg alloy have high reflectivity, and Ag has a low refractive index of 1 or less.
  • a thin film using these metal and alloy materials can be used, for example, as a translucent film having a thickness of 10 nm to 50 nm.
  • the oxide thin film, the fluoride thin film, and the mixed thin film of fluoride and metal may have high transparency, and thus the film thickness is not limited.
  • the thin film has a roughness of 10 nm or less (the interface is not flat), the light propagated in the lateral direction is scattered by the roughness and emitted in the front direction.
  • the roughness of 3 nm thick Au on the substrate 45 is 2.6 nm.
  • the light extraction improving layer 99 has a transmittance of 1% to 99% or less, particularly 10 to 90%, more preferably 20 to 70% in the visible region of 400 nm to 700 nm when the film thickness is, for example, 10 to 50 nm. can do.
  • the light extraction improving layer 99 can have a reflectance of 1% to 99% or less, particularly 5 to 95%, more preferably 10 to 70% in the visible range of 400 nm to 700 nm.
  • the light emitting layer 49 preferably has the same or lower refractive index than the adjacent layers.
  • a mixed hole injection layer 47c is formed at those positions as shown in FIG. May be formed. In this way, the light extraction efficiency can be improved as described above.
  • a mixed hole transport layer 48a is formed at those positions as shown in FIG. 11 instead of the hole transport layer 48 and the second hole injection layer 47b in the stacked structure shown in FIG. May be. In this way, the light extraction efficiency can be improved as described above.
  • the hole transport layer 48 and the second hole injection layer 47b may be formed at these positions. In this way, the light extraction efficiency can be improved as described above.
  • Top emission type (equivalent to the second configuration) Although the above-described embodiment has been described mainly with respect to the bottom emission type organic electroluminescent element 3, the embodiment is also applied to a top emission type organic electroluminescent element in which the light L is output from the light emitting layer 49 via the cathode 52. be able to.
  • the light extraction improving layer 99 in the stacked configuration shown in FIG. 2 described above is replaced with an electron transport as shown in FIG. 13 instead of between the hole transport layer 48 and the hole injection layer 47. A position between the layer 50 and the electron injection layer 51 may be formed. In this way, the light extraction efficiency is improved.
  • a first electron injection layer 51a and a second electron injection layer 51b are provided before and after the light extraction improving layer 99. May be formed. In this way, the light extraction efficiency can be improved as described above.
  • a mixed electron injection layer 51c is placed at those positions as shown in FIG. May be formed. In this way, the light extraction efficiency can be improved as described above.
  • the first electrons are located at those positions as shown in FIG.
  • the injection layer 51a and the mixed electron transport layer 50c may be formed. In this way, the light extraction efficiency can be improved as described above.
  • each mixed electron injection layer 51c is formed as shown in FIG. 17 instead of the second electron injection layer 51b and the electron transport layer 50 in the stacked configuration shown in FIG. May be. In this way, the light extraction efficiency can be improved as described above.
  • the anode 46 is preferably a transparent or translucent thin film, and the material used for the light extraction improving layer can be used.
  • the material used for the light extraction improving layer can be used.
  • a thin film with high reflectivity is good
  • a part of the material used for the light extraction improving layer 99 can be used
  • the metal or alloy film thickness is preferably 50 nm or more.
  • the hole injection layer 47 has the same or higher refractive index than the first hole injection layer 47a, the second hole injection layer 47b, and the hole transport layer 48 (structure shown in FIGS. 11 and 16), so that the light has a refractive index.
  • the light extraction efficiency is further improved because the property of moving from low to high can be used. In particular, when the film thickness is sufficiently thin as 10 nm or less, the influence of the refractive index can be eliminated.
  • the first hole injection layer 47a has the same or lower refractive index than the hole injection layer 47, and the same or higher refractive index than the second hole injection layer 47b or the hole injection layer 47 (structure shown in FIGS. 11 and 16). This makes it possible to use the property that light is directed from a low refractive index to a high refractive index, thereby further improving the light extraction efficiency. In particular, when the film thickness is sufficiently thin as 10 nm or less, the influence of the refractive index can be eliminated.
  • the second hole injection layer 47b has the same or lower refractive index than the hole injection layer 47, the first hole injection layer 47a, and the hole transport layer 48 (structure shown in FIGS. 11 and 16), so that the light has a refractive index.
  • the light extraction efficiency is further improved because the property of moving from low to high can be used. In particular, when the film thickness is sufficiently thin as 10 nm or less, the influence of the refractive index can be eliminated.
  • the cathode 52 is preferably a thin film with high reflectivity, and the material used for the light extraction improving layer 99 is used. Some of them can be used, and the metal-based and alloy-based film thickness is preferably from 50 nm to 10,000 nm.
  • the cathode 52 is preferably a transparent or translucent thin film, and the material used for the light extraction improving layer 88 is used. 1 nm or more and 100 nm or less is preferable.
  • the electron injection layer 51 for example, a compound containing a material having an energy of a work function shallower than 3.0 eV such as an alkali metal or an alkaline earth metal is used. In particular, Cs is as low as around 2.0 eV.
  • the electron transport layer 50 shown in FIGS. 10, 11, 15, and 16 may not be necessary.
  • the electron injection layer 51 has the same or higher refractive index than the first electron injection layer 51a, the second electron injection layer 51b, and the electron transport layer 50 (structure shown in FIGS. 11 and 16), so that the light has a refractive index.
  • the light extraction efficiency is further improved because the property of moving from low to high can be used. In particular, when the film thickness is sufficiently thin as 10 nm or less, the influence of the refractive index can be eliminated.
  • the first electron injection layer 51a has the same concept as that of the first hole injection layer 47a described above, although the material to be doped is different, and the concept of the refractive index is also substantially the same. That is, the first electron injection layer 51a has the same or lower refractive index than the electron injection layer 51 or the electron transport layer 50 (structure shown in FIGS. 11 and 16), and the same refractive index as the second electron injection layer 51b.
  • the light extraction efficiency can be further improved because the property that the light is directed from a low refractive index to a high one can be used. In particular, when the film thickness is sufficiently thin as 10 nm or less, the influence of the refractive index can be eliminated.
  • the second electron injection layer 51b is substantially the same as the above-described second hole injection layer 47b in terms of the material to be doped, and the refractive index is also substantially the same.
  • the second electron injection layer 51b has a refractive index that is approximately the same as or lower than that of the electron injection layer 51, the first electron injection layer 51a, and the electron transport layer 50 (the structure shown in FIGS. 11 and 16). Since the property of moving from a low rate to a high rate can be used, the light extraction efficiency is further improved. In particular, when the film thickness is sufficiently thin as 10 nm or less, the influence of the refractive index can be eliminated.
  • the light-emitting element includes the transparent or translucent first electrode 46 (corresponding to the anode) and the second electrode 52 (which serves as the cathode) that reflects the light paired with the first electrode 46. Equivalent) and a hole extracted from one of the first electrode 46 and the second electrode 52 and an electron extracted by recombination of an electron extracted from the other of the first electrode 46 and the second electrode 52.
  • An organic semiconductor layer 47, 48, 49, 50, 51 having a conversion layer 49, and the organic semiconductor layers 47, 48, 49, 50, 51 are formed between the first electrode 46 and the photoelectric conversion layer 49.
  • a light extraction improving layer 99 containing silver or gold as at least a part of the components and partially reflecting light and having transparency is provided.
  • the light emitting element having such a configuration can be applied to not only the organic electroluminescent element 3 described above but also other light emitting elements such as a semiconductor laser.
  • the display panel includes the transparent or translucent first electrode 46 (corresponding to the anode) and the second electrode 52 (corresponding to the cathode) that reflects the light paired with the first electrode 46. Equivalent) and a hole extracted from one of the first electrode 46 and the second electrode 52 and an electron extracted by recombination of an electron extracted from the other of the first electrode 46 and the second electrode 52.
  • An organic semiconductor layer 47, 48, 49, 50, 51 including a conversion layer 49, and the organic semiconductor layers 47, 48, 49, 50, 51 are formed between the first electrode 46 and the photoelectric conversion layer 49.
  • a light-emitting element that includes silver or gold as at least a part of the component and includes a light extraction improving layer 99 that partially reflects light and has transparency is characterized in that each pixel is formed.
  • the organic semiconductor layers 47, 48, 49, 50, and 51 have the first electrode 46 side, the second electrode 52 side, and the organic semiconductor layers 47, 48, 49, 50, and 51 by recombination of holes and electrons.
  • the light is output in various directions including the direction along the line.
  • the light toward the first electrode 46 passes through the light extraction improving layer 99 having transparency and the first electrode 46 and is output to the outside of the light emitting element 3.
  • the light toward the second electrode 52 is reflected by the second electrode 42 due to the microcavity effect and the multiple reflection interference effect, and the organic semiconductor layers 47, 48, 49, 50, 51, the light extraction improving layer 99, and the first The light passes through one electrode 46 and is output to the outside of the light emitting element.
  • the light in the direction slightly along the organic semiconductor layers 47, 48, 49, 50, 51 out of the light toward the first electrode 46 side is the inside of the conventional organic electroluminescent element adopting a general configuration.
  • the light emitting element 3 is scattered according to the surface roughness of the light extraction improving layer 99 and output to the outside of the light emitting element 3 via the first electrode 46. Since the light extraction efficiency is improved by the light extraction improving layer 99 provided in the organic semiconductor layers 47, 48, 49, 50, and 51, the light emitting element 3 increases the luminance as a whole even if the substrate 45 is not devised. be able to.
  • the organic semiconductor layer is further formed on one of the first electrode 46 and the second electrode 52 (for example, corresponding to the anode in the embodiment).
  • a hole injection layer 47 for facilitating extraction of holes from the one electrode a hole transport layer 48 for transporting holes extracted by the hole injection layer 37 to the photoelectric conversion layer 49, the first electrode 46, and the An electron injection layer 51 that facilitates extraction of electrons from the other of the second electrodes 52 (e.g., equivalent to a cathode in the embodiment), and an electron transport layer 50 that transports electrons extracted by the electron injection layer 51 to the photoelectric conversion layer 49. It is characterized by having.
  • the light emitting device having such a configuration is called an organic electroluminescent device.
  • the organic electroluminescent element 2 has various photoelectric conversion layers 49 including directions along the first electrode 46 side, the second electrode 52 side, and the photoelectric conversion layer 49 by recombination of holes and electrons. Light in any direction.
  • the light toward the first electrode 46 passes through the light extraction improving layer 99 having transparency and the first electrode 46 and is output to the outside of the organic electroluminescent element 3.
  • the light toward the second electrode 52 is reflected by the second electrode 42 due to the microcavity effect and the multiple reflection interference effect, and the organic semiconductor layers 47, 48, 49, 50, 51, the light extraction improving layer 99, and the first The light passes through one electrode 46 and is output to the outside of the organic electroluminescent element 3.
  • the light in the direction slightly along the photoelectric conversion layer 49 among the light toward the first electrode 46 tends to disappear inside the conventional organic electroluminescent element 3 adopting a general configuration.
  • the organic electroluminescent element 3 light is scattered according to the surface roughness of the light extraction improving layer 99 and is output to the outside of the organic electroluminescent element 3 through the first electrode 46.
  • the light extraction efficiency is improved by the light extraction improving layer 99, the light emission amount increases as a whole.
  • the light-emitting element 3 in the embodiment further has a refractive index that decreases in the order of the first electrode 46, the organic semiconductor layers 47, 48, 49, 50, 51, and the light extraction improving layer 99.
  • the first electrode 46, the organic semiconductor layers 47, 48, 49, 50, 51, and the light extraction improving layer 99 have the same refractive index.
  • the light emitting element 3 can use the property that light is directed from a low refractive index to a high one, so that the light extraction efficiency is further improved.
  • the light-emitting element 3 in the above embodiment is characterized in that, in addition to the above-described configuration, the light extraction improving layer 99 has a thickness of 10 nm to 50 nm.
  • the light extraction efficiency can be improved while maintaining the function of the light emitting element 3.
  • the light-emitting element 3 in the above embodiment is characterized in that, in addition to the above-described configuration, the light extraction improving layer 99 is formed between the hole injection layer 47 and the hole transport layer 48.
  • the light output from the light emitting layer 49 is efficiently extracted from the anode 46 side to the outside of the organic electroluminescent element 3 by the light extraction improving layer 99.
  • the organic electroluminescent element 3 is a so-called bottom emission type, the light extraction efficiency is particularly improved.
  • the light-emitting element 3 in the above embodiment is characterized in that the light extraction improving layer 99 is formed between the electron injection layer 51 and the electron transport layer 50 in addition to the above-described configuration.
  • the light output from the light emitting layer 49 is efficiently extracted from the cathode 52 side to the outside of the organic electroluminescent element 3 by the light extraction improving layer 99.
  • the organic electroluminescent element 3 is a so-called top emission type, the light extraction efficiency is particularly improved.
  • the substrate 45 is disposed on the anode 46 side as an example, but the present invention is not limited to this, and the substrate 45 may be disposed on the cathode 52 side.

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Abstract

【課題】発光素子全体として光取り出し効率を向上させること。 【解決手段】発光素子３は、透明又は半透明な第１電極４６と、第１電極４６と対をなす光を反射する第２電極５２と、第１電極４６及び第２電極５２の一方から取り出されたホールと、第１電極４６及び第２電極５２の他方から取り出された電子との再結合によって発光する光電変換層４９を備える有機半導体層４７，４８，４９，５０，５１とを有し、前記有機半導体層４７，４８，４９，５０，５１は、前記第１電極４６と前記光電変換層４９との間に、銀又は金を少なくとも成分の一部として含有するとともに部分的に光を反射しかつ透過性を有する光取り出し向上層９９を備える。

Description

発光素子及び表示パネル
　本発明は、一対の電極の間に与えた印加電圧に応じて発光層を発光させる発光素子等に関する。
　近年、フラットパネルディスプレイの１つとして有機エレクトロルミネッセンス（以下「ＥＬ」と省略する）現象を利用して画像を表示する有機ＥＬディスプレイの開発が盛んに行われている。
　有機ＥＬディスプレイは、有機電界発光素子の発光現象を利用して画像を表示する自発光型のディスプレイであるため、視野角が広く消費電力が小さく、かつ軽量で薄く構成することができる点が特徴である。有機電界発光素子は、２つの電極の間に有機半導体層が形成されており、この有機半導体層の一部には発光層が形成されている（特許文献１参照）。
特開２００７－１２３６９号公報
　従来の有機ＥＬディスプレイでは、各有機電界発光素子の内部において発光層が生成した光は、基板や有機半導体層内においてその層が延びる方向（横方向）に光導波しており、その割合は約８０％にも到達する。そのため従来の有機電界発光素子は、有機ディスプレイの正面方向への光取り出し効率は一般的に２０％程度に留まっており光取り出し効率が悪く、輝度を上げることが困難であった。
　本発明が解決しようとする課題には、上記した問題が一例として挙げられる。
　上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、透明又は半透明な第１電極と、前記第１電極と対をなす光を反射する第２電極と、前記第１電極及び前記第２電極の一方から取り出されたホールと、前記第１電極及び前記第２電極の他方から取り出された電子との再結合によって発光する光電変換層を備える有機半導体層とを有し、前記有機半導体層は、前記第１電極と前記光電変換層との間に、銀又は金を少なくとも成分の一部として含有するとともに部分的に光を反射しかつ透過性を有する光取り出し向上層を備える。
　上記課題を解決するために、請求項７記載の発明は、透明又は半透明な第１電極と、前記第１電極と対をなす光を反射する第２電極と、前記第１電極及び前記第２電極の一方から取り出されたホールと、前記第１電極及び前記第２電極の他方から取り出された電子との再結合によって発光する光電変換層を備える有機半導体層とを有し、前記有機半導体層は、前記第１電極と前記光電変換層との間に、銀又は金を少なくとも成分の一部として含有するとともに部分的に光を反射しかつ透過性を有する光取り出し向上層を備える発光素子によって各画素が構成されている。
　以下、本発明の一実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
　図１は、本実施形態としての発光素子が表示パネルの有機電界発光素子３に適用された場合の一例を示す部分断面図である。なお各層の厚さは説明の都合上簡素化しているが、これに限られない。
　有機電界発光素子３は有機半導体素子の一例であり、例えば赤色、緑色及び青色に対応させて各々形成される。図示の有機電界発光素子３は１画素を構成している。
　有機電界発光素子３は、例えばボトムエミッション型の有機電界発光素子であり、例えば赤色、緑色及び青色の各画素に対応させて各々形成される。有機電界発光素子３は、ガラス基板４５上に、陽極４６、ホール注入層４７、光取り出し向上層９９、ホール輸送層４８、発光層４９、電子輸送層５０、電子注入層５１及び陰極５２が順次積層された構造となっている。なお有機電界発光素子３は、発光層４９内に電荷及び励起子を各々閉じ込めるための電荷及び励起子拡散層が積層された構造を採用しても良い。
　このガラス基板４５は、透明、半透明又は不透明な材質によって構成されている。上記陽極４６は第１電極に相当し、ガラス基板４５に沿って覆うように形成されている。この陽極４６は、後述する発光層４９に対してホールを供給する機能を有する。陽極４６は、上述したＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）以外にも、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ又はＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｚｉｎｃ　Ｏｘｉｄｅ）を材質としても良く、それらの合金も採用することができる。またその他にも陽極４６は、Ａｌ、Ｍｏ又はＴｉなどを採用することができる。本実施形態では、主として陽極４６はＩＴＯを材質とした金属電極であるものとする。
　このホール注入層４７は、この陽極４６からホールを取り出し易くする機能を有する。このホール注入層４７は、例えば、正孔注入層としては、特に限定はないが、銅フタロシアニン等の金属フタロシアニン類および無金属フタロシアニン類、カーボン膜、ポリアニリン等の導電性ポリマーを好適に採用することができる。上記ホール輸送層４８は、ホール注入層４７によって陽極４６から取り出されたホールを発光層４９に輸送する機能を有する。このホール輸送層４８は、例えば、正孔輸送性を有する有機化合物として、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’－ジ（３－メチルフェニル）－４，４’－ジアミノビフェニル、２，２－ビス（４－ジ－ｐ－トリルアミノフェニル）プロパン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラ－ｐ－トリル－４，４’－ジアミノビフェニル、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、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、１，１－ビス（４－ジ－ｐ－トリアミノフェニル）－シクロヘキサン、１，１－ビス（４－ジ－ｐ－トリアミノフェニル）－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、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、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラ－ｐ－トリル－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－ビフェニルＮ－フェニルカルバゾール、４，４’－ビス［Ｎ－（１－ナフチル）－Ｎ－フェニル－アミノ］ビフェニル、４，４’’－ビス［Ｎ－（１－ナフチル）－Ｎ－フェニル－アミノ］ｐ－ターフェニル、４，４’－ビス［Ｎ－（２－ナフチル）－Ｎ－フェニル－アミノ］ビフェニル、４，４’－ビス［Ｎ－（３－アセナフテニル）－Ｎ－フェニル－アミノ］ビフェニル、１，５－ビス［Ｎ－（１－ナフチル）－Ｎ－フェニル－アミノ］ナフタレン、４，４’－ビス［Ｎ－（９－アントリル）－Ｎ－フェニル－アミノ］ビフェニル、４，４’’－ビス［Ｎ－（１－アントリル）－Ｎ－フェニル－アミノ］ｐ－ターフェニル、４，４’－ビス［Ｎ－（２－フェナントリル）－Ｎ－フェニル－アミノ］ビフェニル、４，４’－ビス［Ｎ－（８－フルオランテニル）－Ｎ－フェニル－アミノ］ビフェニル、４，４’－ビス［Ｎ－（２－ピレニル）－Ｎ－フェニル－アミノ］ビフェニル、４，４’－ビス［Ｎ－（２－ペリレニル）－Ｎ－フェニル－アミノ］ビフェニル、４，４’－ビス［Ｎ－（１－コロネニル）－Ｎ－フェニル－アミノ］ビフェニル、２，６－ビス（ジ－ｐ－トリルアミノ）ナフタレン、２，６－ビス［ジ－（１－ナフチル）アミノ］ナフタレン、２，６－ビス［Ｎ－（１－ナフチル）－Ｎ－（２－ナフチル）アミノ］ナフタレン、４．４’’－ビス［Ｎ，Ｎ－ジ（２－ナフチル）アミノ］ターフェニル、４．４’－ビス｛Ｎ－フェニル－Ｎ－［４－（１－ナフチル）フェニル］アミノ｝ビフェニル、４，４’－ビス［Ｎ－フェニル－Ｎ－（２－ピレニル）－アミノ］ビフェニル、２，６－ビス［Ｎ，Ｎ－ジ（２－ナフチル）アミノ］フルオレン、４，４’’－ビス（Ｎ，Ｎ－ジ－ｐ－トリルアミノ）ターフェニル、ビス（Ｎ－１－ナフチル）（Ｎ－２－ナフチル）アミン等が挙げられる。また、このホール輸送材質はホール注入層を兼ねる事ができる材質でもある。
　光取り出し向上層９９は、ホール輸送層４８とホール輸送層４８との間に形成されている。光取り出し向上層９９は、例えば銀又は金を少なくとも成分の一部として含有するとともに部分的に光を反射しかつ透過性を有する。この光取り出し向上層９９の詳細については後述する。
　このホール輸送層４８は、ホール注入層４７と発光層４９の間に形成されており、その材質であるＮＰＢがホール移動度を持つホール輸送性の材料として一般的であるが、本実施形態では発光効率向上又は発光効率低下抑止層という機能を発揮する。
　上記発光層４９は光電変換層に相当し、例えば有機物を材質としており、電界発光現象、つまり、いわゆるエレクトロルミネッセンス（ＥＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）現象を使った発光素子である。この発光層４９は、複数の電極４６，５２の間のいずれかに積層されており、印加電圧によって複数の電極４６，５２の間に生じた電界によって発光する機能を有する。この発光層４９は、その外部から電界を用いて受け取ったエネルギーに基づく光を放出する現象を利用し、自ら光を出力する。
　電子輸送層５０は、発光層４９と電子注入層５１との間に形成されている。電子輸送層５０は、電子注入層５１によって陰極５２から取り出された電子を効率的に発光層４９に輸送する。例えば、発光層４９や電子輸送性有機半導体層の主成分の電子輸送性を有する有機化合物としては、ｐ－テルフェニルやクアテルフェニル等の多環化合物およびそれらの誘導体、ナフタレン、テトラセン、ピレン、コロネン、クリセン、アントラセン、ジフェニルアントラセン、ナフタセン、フェナントレン等の縮合多環炭化水素化合物及びそれらの誘導体、フェナントロリン、バソフェナントロリン、フェナントリジン、アクリジン、キノリン、キノキサリン、フェナジン等の縮合複素環化合物およびそれらの誘導体や、フルオロセイン、ペリレン、フタロペリレン、ナフタロペリレン、ペリノン、フタロペリノン、ナフタロペリノン、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、オキサジアゾール、アルダジン、ビスベンゾキサゾリン、ビススチリル、ピラジン、シクロペンタジエン、オキシン、アミノキノリン、イミン、ジフェニルエチレン、ビニルアントラセン、ジアミノカルバゾール、ピラン、チオピラン、ポリメチン、メロシアニン、キナクリドン、ルブレン等およびそれらの誘導体等を挙げることができる。金属キレート錯体化合物、特に金属キレート化オキサノイド化合物では、トリス（８－キノリノラト）アルミニウム、ビス（８－キノリノラト）マグネシウム、ビス［ベンゾ（ｆ）－８－キノリノラト］亜鉛、ビス（２－メチル－８－キノリノラト）アルミニウム、トリス（８－キノリノラト）インジウム、トリス（５－メチル－８－キノリノラト）アルミニウム、８－キノリノラトリチウム、トリス（５－クロロ－８－キノリノラト）ガリウム、ビス（５－クロロ－８－キノリノラト）カルシウム等の８－キノリノラト或いはその誘導体を配位子として少なくとも一つ有する金属錯体も挙げることができる。
　また、電子輸送性を有する有機化合物として、オキサジアゾール類、トリアジン類、スチルベン誘導体およびジスチリルアリーレン誘導体、スチリル誘導体、ジオレフィン誘導体も好適に使用され得る。
　さらに、電子輸送性を有する有機化合物として使用できる有機化合物として、２，５－ビス（５，７－ジ－ｔ－ベンチル－２－ベンゾオキサゾリル）－１，３，４－チアゾール、４，４’－ビス（５，７－ｔ－ペンチル－２－ベンゾオキサゾリル）スチルベン、４，４’－ビス［５，７－ジ－（２－メチル－２－ブチル）－２－ベンゾオキサゾリル］スチルベン、２，５－ビス（５．７－ジ－ｔ－ペンチル－２－ベンゾオキサゾリル）チオフェン、２，５－ビス［５－（α，α－ジメチルベンジル）－２－ベンゾオキサゾリル］チオフェン、２，５－ビス［５，７－ジ－（２－メチル－２－ブチル）－２－ベンゾオキサゾリル］－３，４－ジフェニルチオフェン、２，５－ビス（５－メチル－２－ベンゾオキサゾリル）チオフェン、４，４’－ビス（２－ベンゾオキサゾリル）ビフェニル、５－メチル－２－｛２－［４－（５－メチル－２－ベンゾオキサゾリル）フェニル］ビニル｝ベンゾオキサゾール、２－［２－（４－クロロフェニル）ビニル］ナフト（１，２－ｄ）オキサゾール等のベンゾオキサゾール系、２，２’－（ｐ－フェニレンジピニレン）－ビスベンゾチアゾール等のベンゾチアゾール系、２－｛２－［４－（２－ベンゾイミダゾリル）フェニル〕ビニル｝ベンゾイミダゾール、２－［２－（４－カルボキシフェニル）ビニル］ベンゾイミダゾール等も挙げられる。
　さらに、電子輸送性を有する有機化合物として、１，４－ビス（２－メチルスチリル）ベンゼン、１，４－ビス（３－メチルスチリル）ベンゼン、１，４－ビス（４－メチルスチリル）ベンゼン、ジスチリルベンゼン、１，４－ビス（２－エチルスチリル）ベンゼン、１，４－ビス（３－エチルスチリル）ベンゼン、１，４－ビス（２－メチルスチリル）－２－メチルベンゼン、１，４－ビス（２－メチルスチリル）－２－エチルベンゼン等も挙げられる。
　また、さらに、電子輸送性を有する有機化合物として、２，５－ビス（４－メチルスチリル）ピラジン、２，５－ビス（４－エチルスチリル）ピラジン、２，５－ビス［２－（１－ナフチル）ビニル］ピラジン、２，５－ビス（４－メトキシスチリル）ピラジン、２，５－ビス［２－（４－ビフェニル）ビニル］ピラジン、２，５－ビス［２－（１－ピレニル）ビニル］ピラジン等が挙げられる。
　その他、さらに、電子輸送性を有する有機化合物として、１，４－フェニレンジメチリディン、４，４’－フェニレンジメチリディン、２，５－キシリレンジメチリディン、２，６－ナフチレンジメチリディン、１，４－ビフェニレンジメチリディン、１，４－ｐ－テレフェニレンジメチリディン、９，１０－アントラセンジイルジメチリディン、４，４’－（２，２－ジ－ｔ－ブチルフェニルビニル）ビフェニル、４，４’－（２，２－ジフェニルビニル）ビフェニル等、従来有機ＥＬ素子の作製に使用されている公知のものを適宜用いることができる。
　この発光層４９上には電子注入層５１が積層されている。この電子注入層５１は、その陰極５２から電子を取り出し易くする機能を有する。この電子注入層５１上には陰極５２が形成されている。なお、この電子注入層５１はバッファー層や陰極５２としての機能を含んでいても良い。この有機電界発光素子３は、陽極４６と陰極５２との間の印加電圧に応じた電界により発光層４９が光を出力する。
　本実施形態のように有機電界発光素子３が、例えばボトムエミッションタイプである場合、この発光層４９は、主として下方に光Ｌ（外部光）を放射するが、実際上においては一例として右側に示したように意図しない方向にも光Ｌを放射してしまう。有機電界発光素子３は、上述した光取り出し向上層９９が存在しない構成である場合、発光層４９が放射した一部の光Ｌは、外部光として有機電界発光素子３の外部に取り出されることなく、有機電界発光素子３内において消失してしまいがちである。本実施形態では、このように発光層４９が放出した光Ｌのうち外部光として取り出すことができない光を「内部光」と呼ぶ。
　図２は、図１に示す有機電界発光素子３内における光路の一例を示す断面のイメージ図である。なお図示の各層の間には隙間が存在しているが、これは図面の見やすさを考慮し、設けたものであるため請求項の有機半導体層とは、例えばホール注入層４７、ホール輸送層４８、発光層４９、電子輸送層５０及び電子注入層５１のいずれか又はこれらいずれかの組み合わせを表している。
　この有機半導体層においては、その一部、例えば上述した光取り出し向上層９９に、金属、例えば銀又は銀の合金を含有させている。つまり光取り出し向上層９９は、例えば銀或いは銀の合金又は粒子を含んでいる。この光取り出し向上層９９は、その他にも、例えば銀又は銀の合金の薄膜であっても良い。なおこのような金属としては銀に限られず、その代わりに、例えば金を採用しても良い。
　有機電界発光素子３は、発光層４９は、ホールと電子の再結合によって陽極４６、陰極５２及び発光層４９に沿った方向を含め様々な方向に光を出力する。ここで、一般的な構成を採用した有機電界発光素子を例示した場合、当該一般的な有機電界発送素子においては、電子注入層５１、電子輸送層５０、発光層４９、ホール輸送層４８及びホール注入層４７などの有機半導体中の横方向への光伝搬は発光量の約４０％と云われている。ここでいう横方向とは発光層４９に沿った方向に相当する。発光層４９では発光点４９ａにおいて次のような光が生成される。
　＜第１発光＞
　第１発光は、左側に例示しているように通常の発光を表している。陽極４６側への発光線Ｌは、透過性を有する光取り出し向上層９９及び陽極４６を透過して有機電界発光素子３の外部に出力される。ここでいう発光線Ｌは、上述した光Ｌに相当する。一方、陰極５２側への発光線Ｌは陰極５２で反射され、発光層４９、光取り出し向上層９９及び陽極４６を透過して有機電界発光素子３の外部に出力される。
　＜第２発光＞
　第２発光は、中央に図示しているようにマイクロキャビティ効果や多重反射干渉効果を利用した発光を表している。第２発光では上述した第１発光とは異なる点のみを説明する。第２発光では、陽極４６側への発光線Ｌがホール輸送層４８にて反射し陰極５２側に戻り、この陰極５２が反射して再度陽極４６へ向かって有機電界発光素子３の外部に出力される。
　＜第３発光＞
　第３発光は、ここで、陽極４６側への発光線Ｌのうち発光層４９にやや沿った方向への発光線Ｌは、一般的な構成を採用した従来の有機電界発光素子の内部で消滅しがちであったが、この有機電界発光素子３は、上記光取り出し向上層９９の表面荒さに応じて発光線Ｌが散乱されて、陽極４６から有機電界発光素子３の外部に出力される。有機電界発光素子３は、発光層４９に備えられた光取り出し向上層９９によって光取り出し効率が向上するため、全体として発光量が増大する。このとき各層の屈折率が上述のように設定されていると、横方向への光伝搬を抑制し、さらに光取り出し効率を向上することができる。
　＜光取り出し効率の検証＞
　図３は、本実施形態による効果を検証するための第１の比較例としての光取り出し効率の一例を示す図である。この第１の比較例では光取り出し向上層９９が設けられていない。
　図３に示す一例においては、陽極４６、ホール注入層４７、ホール輸送層４８、発光層４９、電子輸送層５０、電子注入層５１及び陰極５２は、各層の区切りを「／」で表すものとして、それぞれＩＴＯ／トリフェニルアミン誘導体層（３２ｎｍ）／ＮＰＢ（３８ｎｍ）／Ａｌｑ３(６０ｎｍ）／Ｌｉ２Ｏ／Ａｌであるものとする。なお、かっこ内の数値は各層の膜厚を表している。
　また各層の屈折率ｎは、ホール輸送層４８が１．７～１．８であり、発光層４９が１．７～１．８であり、ホール輸送層４８が１．７～１．８である。この比較例では、駆動電圧Ｖは４．５０［Ｖ］であり、輝度Ｌは２７４［ｃｄ／ｍ２］であり、電流効率ＥＬは３．７［ｃｄ／Ａ］である。
　図４は、本実施形態による効果を検証するための第２の比較例としての光取り出し効率の一例を示す図である。この第２の比較例ではホール注入層４７及び光取り出し向上層９９が設けられていない。
　図４に示す一例においては、陽極４６、ホール輸送層４８、発光層４９、電子輸送層５０、電子注入層５１及び陰極５２は、各層の区切りを「／」で表すものとして、それぞれＩＴＯ／Ａｇ（１５ｎｍ）／ＭｏＯ３（３ｎｍ）／ＮＰＢ（４２ｎｍ）／Ａｌｑ３(６０ｎｍ）／Ｌｉ２Ｏ／Ａｌであるものとする。なお、かっこ内の数値は各層の膜厚を表している。この第２の比較例では、駆動電圧Ｖは４．９［Ｖ］であり、輝度Ｌは３１２［ｃｄ／ｍ２］であり、電流効率ＥＬは４．２［ｃｄ／Ａ］である。
　図５は、光取り出し向上層９９の厚さに応じた光取り出し効率の一例を示す図である。
　図５に示す一例においては、陽極４６、ホール注入層４７、光取り出し向上層９９、ホール輸送層４８、発光層４９、電子輸送層５０、電子注入層５１及び陰極５２は、各層の区切りを「／」で表すものとして、それぞれＩＴＯ／トリフェニルアミン誘導体層（３２ｎｍ）／Ａｇ（Ｘｎｍ）／ＭｏＯ３（３ｎｍ）／ＮＰＢ（４２ｎｍ）／Ａｌｑ３（６０ｎｍ）／Ｌｉ２Ｏ／Ａｌであるものとする。なお、かっこ内の数値は各層の膜厚を表している。
　また各層の屈折率ｎは、ホール輸送層４８が１．７～１．８であり、光取り出し向上層９９が約０．２であり、発光層４９が１．７～１．８であり、ホール輸送層４８が１．７～１．８である。本実施形態における検証例における電流密度は、例えば７．５［ｍＡ／ｃｍ２］としている。
　光取り出し向上層９９の厚さが例えば１５ｎｍである場合、駆動電圧Ｖは５．２７［Ｖ］であり、輝度Ｌは５８０［ｃｄ／ｍ２］であり、電流効率ＥＬは７．７［ｃｄ／Ａ］である。この検証例では、光取り出し向上層９９の厚さが１５［ｎｍ］のときに光取り出し効率が最大となっている。このようにすると、第１の比較例及び第２の比較例と比べて光取り出し効率を向上させることができている。
　図６は、光取り出し向上層９９の厚さに応じた光取り出し効率の一例を示す図である。
　図６に示す一例においては、陽極４６、ホール注入層４７、光取り出し向上層９９、ホール輸送層４８、発光層４９、電子輸送層５０、電子注入層５１及び陰極５２は、各層の区切りを「／」で表すものとして、それぞれＩＴＯ／４０％－ＭｏＯ３：トリフェニルアミン誘導体混合層（３２ｎｍ）／Ａｇ（Ｘｎｍ）／ＭｏＯ３（３ｎｍ）／ＮＰＢ（４２ｎｍ）／Ａｌｑ３（６０ｎｍ）／Ｌｉ２Ｏ／Ａｌであるものとする。ここで「４０％－ＭｏＯ３：トリフェニルアミン誘導体混合層」とは、ＴＰＴ－１（トリフェニルアミン誘導体）に４０％ＭｏＯ３を混合させた層を示している。なお、かっこ内の数値は各層の膜厚を表している。
　また各層の屈折率ｎは、ホール輸送層４８が２．０より大きく、光取り出し向上層９９が約０．２であり、発光層４９が１．７～１．８であり、ホール輸送層４８が１．７～１．８である。なお電子注入層５１、電子輸送層５０、発光層４９、ホール輸送層４８及びホール注入層４７などの有機半導体層は、全てできる限り屈折率ｎが低いことが好ましい。
　光取り出し向上層９９の厚さが例えば１５ｎｍである場合、駆動電圧Ｖは５．１０［Ｖ］であり、輝度Ｌは５０３［ｃｄ／ｍ２］であり、電流効率ＥＬは６．７［ｃｄ／Ａ］である。この検証例では、光取り出し向上層９９の厚さが１５［ｎｍ］のときに光取り出し効率が最大となっている。このようにすると、第１の比較例及び第２の比較例と比べて光取り出し効率を向上させることができている。
　図７は、光取り出し向上層９９の厚さに応じた光取り出し効率の一例を示す図である。
　図７に示す一例においては、陽極４６、ホール注入層４７、光取り出し向上層９９、ホール輸送層４８、発光層４９、電子輸送層５０、電子注入層５１及び陰極５２は、各層の区切りを「／」で表すものとして、それぞれＩＴＯ／トリフェニルアミン誘導体層（３２ｎｍ）／Ａｕ（Ｘｎｍ）／ＭｏＯ３（３ｎｍ）／ＮＰＢ（４２ｎｍ）／Ａｌｑ３（６０ｎｍ）／Ｌｉ２Ｏ／Ａｌであるものとする。なお、かっこ内の数値は各層の膜厚を表している。
　また各層の屈折率ｎは、ホール輸送層４８が１．７～１．８であり、光取り出し向上層９９が約０．６であり、発光層４９が１．７～１．８であり、ホール輸送層４８が１．７～１．８である。この例では既に説明した例と比べて、光取り出し向上層９９の反射率が低下しているとともに屈折率が低下している。
　光取り出し向上層９９の厚さが例えば１５ｎｍである場合、駆動電圧Ｖは５．２９［Ｖ］であり、輝度Ｌは３６１［ｃｄ／ｍ２］であり、電流効率ＥＬは４．９［ｃｄ／Ａ］である。この検証例では、光取り出し向上層９９の厚さが２０［ｎｍ］のときに光取り出し効率が最大となっている。このようにすると、第１の比較例及び第２の比較例と比べて光取り出し効率を向上させることができている。
　図８は、光取り出し向上層９９の厚さに応じた光取り出し効率の一例を示す図である。
　図８に示す一例においては、陽極４６、ホール注入層４７、光取り出し向上層９９、ホール輸送層４８、発光層４９、電子輸送層５０、電子注入層５１及び陰極５２は、各層の区切りを「／」で表すものとして、それぞれＩＴＯ／トリフェニルアミン誘導体層（３２ｎｍ)／Ａｇ（Ｘｎｍ）／４０％－ＭｏＯ３：トリフェニルアミン誘導体混合層（２８ｎｍ）／ＮＰＢ（１０ｎｍ）／Ａｌｑ３（６０ｎｍ）／Ｌｉ２Ｏ／Ａｌであるものとする。なお、かっこ内の数値は各層の膜厚を表している。
　また各層の屈折率ｎは、ホール輸送層４８が１．７～１．８であり、光取り出し向上層９９が約０．２であり、発光層４９が１．７～１．８であり、ホール輸送層４８が１．７～１．８である。この例では既に説明した例と比べて屈折率が低下している。
　光取り出し向上層９９の厚さが例えば１５ｎｍである場合、駆動電圧Ｖは５．２９［Ｖ］であり、輝度Ｌは３６１［ｃｄ／ｍ２］であり、電流効率ＥＬは４．９［ｃｄ／Ａ］である。この検証例では、光取り出し向上層９９の厚さが２０［ｎｍ］のときに光取り出し効率が最大となっている。このようにすると、第１の比較例及び第２の比較例と比べて光取り出し効率を向上させることができている。
　なお、本実施形態は、上記に限られず、種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を順を追って説明する。
　上記実施形態における有機電界発光素子３は、各層を次のように構成することもできる。
　つまり光取り出し向上層９９は透明或いは半透明の薄膜であり、反射率が高い薄膜が好ましく、更に隣接する層より屈折率が低くことが好ましい。この光取り出し向上層９９の材質としては、例えばＡｇ，Ａｕ，Ｃｕ，Ａｌ，Ｐｔ，Ｍｇの単体の金属、ＭｇＡｇ，ＭｇＡｕなどの合金系の薄膜、酸化物の薄膜、フッ化物の薄膜、酸化物、フッ化物と金属の混合系の薄膜などを採用することができる。特にＡｇ，Ａｇ合金、Ｍｇ合金系は反射率が高く、Ａｇはバルクの屈折率は１以下と低い性質を有する。これらの金属、合金系材料を使用した薄膜は、例えば半透明の１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の膜厚として使用することができる。酸化物の薄膜、フッ化物の薄膜、フッ化物と金属の混合系の薄膜は、透明性が高い場合もあるので膜厚は限定されない。さらに、その薄膜は１０ｎｍ以下でラフネス（界面が平坦ではない）があるので、そのラフネスによって横方向への伝播した光が散乱され、正面方向へ放射される。基板４５上の厚さ３ｎｍのＡｕのラフネスは２．６ｎｍである。
　光取り出し向上層９９は、膜厚を、例えば１０～５０ｎｍとした場合、その透過率が４００ｎｍ～７００ｎｍの可視域で１％～９９％以下、特に１０～９０％、更には２０～７０％とすることができる。また光取り出し向上層９９は、その反射率が４００ｎｍ～７００ｎｍの可視域で１％～９９％以下、特に５～９５％、更には１０～７０％とすることができる。
　発光層４９は隣接する層より屈折率が同程度、或いは低いのが望ましい。
　＜積層構成の変形例＞
１．ボトムエミッションタイプ（第１構成に相当）
　有機電界発光素子３の積層構成としては、上述した図２に示す積層構成のように、ホール注入層４７とホール輸送層４８との間に光取り出し向上層９９が形成されている上記実施形態のような構成の他にも、次のような構成を採用することができる。
　有機電界発光素子の層構成としては、図９に示す上述した積層構成において第１ホール注入層４７ａ及びホール注入層４７に代えて、図１０に示すようにそれらの位置に混合系ホール注入層４７ｃが形成されていても良い。このようにすると、上述のように光取り出し効率を向上することができる。
　有機電界発光素子の層構成としては、図９に示す積層構成においてホール輸送層４８及び第２ホール注入層４７ｂに代えて、図１１に示すようにそれらの位置に混合系ホール輸送層４８ａが形成されていても良い。このようにすると、上述のように光取り出し効率を向上することができる。
　有機電界発光素子の層構成としては、図９に示す積層構成において第１ホール注入層４７ａ及びホール注入層４７並びに、ホール輸送層４８及び第２ホール注入層４７ｂに代えて、図１２に示すように各々それらの位置に混合系ホール注入層４７ｃ並びに混合系ホール輸送層４８ａが形成されていても良い。このようにすると、上述のように光取り出し効率を向上することができる。
２．トップエミッションタイプ（第２構成に相当）
　上述した実施形態は、主としてボトムエミッションタイプの有機電界発光素子３について説明してきたが、光Ｌが発光層４９から陰極５２を経由して出力されるトップエミッションタイプの有機電界発光素子にも適用することができる。
　有機電界発光素子の層構成としては、上述した図２に示す積層構成において光取り出し向上層９９を、ホール輸送層４８とホール注入層４７との間の代わりに、図１３に示すように電子輸送層５０と電子注入層５１との間の位置を形成するようにしても良い。このようにすると、光取り出し効率が向上する。
　有機電界発光素子の積層構成としては、上述した図１３に示す積層構成の代わりに、図１４に示すように、光取り出し向上層９９の前後に第１電子注入層５１ａ及び第２電子注入層５１ｂが形成されていても良い。このようにすると、上述のように光取り出し効率を向上することができる。
　有機電界発光素子の層構成としては、上述した図１４に示す積層構成において第１電子注入層５１ａ及び電子注入層５１に代えて、図１５に示すようにそれらの位置に混合系電子注入層５１ｃが形成されていても良い。このようにすると、上述のように光取り出し効率を向上することができる。
　有機電界発光素子の層構成としては、上述した図１５に示す積層構成において混合系電子注入層５１ｃ及び第２電子注入層５１ｂに代えて、それぞれ図１６に示すようにそれらの位置に第１電子注入層５１ａ及び混合系電子輸送層５０ｃが形成されていても良い。このようにすると、上述のように光取り出し効率を向上することができる。
　有機電界発光素子の層構成としては、上述した図１５に示す積層構成において第２電子注入層５１ｂ及び電子輸送層５０に代えて、図１７に示すように各混合系電子注入層５１ｃが形成されていても良い。このようにすると、上述のように光取り出し効率を向上することができる。
　上記各変形例においては、陽極４６は透明或いは半透明の薄膜が良く、光取り出し向上層に用いられた材料を使用することができる。第２構成の場合、反射率高い薄膜が良く、光取り出し向上層９９に用いられた材料を一部使用でき、かつ金属系、合金系の膜厚は５０ｎｍ以上が好ましい。
　＜ホール注入層＞
　ホール注入層４７は、第１ホール注入層４７ａと第２ホール注入層４７ｂ、ホール輸送層４８（図１１及び図１６に示す構造)より屈折率を同程度或いは高くすることで、光が屈折率の低いところから高いところへ向かう性質を利用できるため、光取り出し効率がより向上する。また、特に膜厚が１０ｎｍ以下と十分に薄い場合は屈折率の影響を無くすことができる。
　＜第１ホール注入層＞
　第１ホール注入層４７ａは、ホール注入層４７より屈折率を同程度或いは低く、第２ホール注入層４７ｂ或いはホール注入層４７（図１１及び図１６に示す構造)より屈折率を同程度或いは高くすることで、光が屈折率の低いところから高いところへ向かう性質を利用できるため、光取り出し効率がより向上する。また、特に膜厚が１０ｎｍ以下と十分に薄い場合は屈折率の影響を無くすことができる。
　＜第２ホール注入層＞
　第２ホール注入層４７ｂは、ホール注入層４７、第１ホール注入層４７ａ、ホール輸送層４８（図１１及び図１６に示す構造）より屈折率を同程度或いは低くすることで、光が屈折率の低いところから高いところへ向かう性質を利用できるため、光取り出し効率がより向上する。また、特に膜厚が１０ｎｍ以下と十分に薄い場合は屈折率の影響を無くすことができる。
　＜ホール輸送層＞
　ホール輸送層４８については上述した第２ホール注入層４７ｂとほぼ同様であるので説明を省略する。
　＜陰極＞
　陰極５２は、図２、図９～図１２のいずれかに示す構成（第１構成：ボトムエミッションタイプに相当）の場合、反射率高い薄膜が良く、光取り出し向上層９９に用いられた材料を一部使用でき、かつ金属系、合金系の膜厚は５０ｎｍ以上１００００ｎｍ以下が好ましい。陰極５２は、図１３～図１７のいずれかに示す構造（第２構成：トップエミッションタイプに相当）の場合、透明或いは半透明の薄膜が良く、光取り出し向上層８８に用いられた材料を使用することができ、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下が好ましい。
　＜電子注入層＞
　電子注入層５１には、例えばアルカリ金属、アルカリ土類金属などの仕事関数が３．０ｅＶより浅いエネルギーの材料を含有する化合物が使用される。特にＣｓは２．０ｅＶ付近と低い。電子注入層５１に電子輸送性を有する有機分子を混合した場合、図１０、図１１、図１５及び図１６に示す電子輸送層５０は必要なくなる場合がある。電子注入層５１は、第１電子注入層５１ａと第２電子注入層５１ｂ、電子輸送層５０（図１１及び図１６に示す構造）より屈折率を同程度或いは高くすることで、光が屈折率の低いところから高いところへ向かう性質を利用できるため、光取り出し効率がより向上する。また、特に膜厚が１０ｎｍ以下と十分に薄い場合は屈折率の影響を無くすことができる。
　＜第１電子注入層＞
　第１電子注入層５１ａは、ドープする材料が異なるものの考え方は上述した第１ホール注入層４７ａとほぼ同様であり、屈折率の考えもほぼ同様である。すなわちこの第１電子注入層５１ａは、電子注入層５１或いは電子輸送層５０（図１１及び図１６に示す構造）より屈折率を同程度或いは低く、第２電子注入層５１ｂより屈折率を同程度或いは高くすることで、光が屈折率の低いところから高いところへ向かう性質を利用できるため、光取り出し効率がより向上する。また、特に膜厚が１０ｎｍ以下と十分に薄い場合は屈折率の影響を無くすことができる。
　＜第２電子注入層＞
　第２電子注入層５１ｂは、ドープする材料が異なるものの考え方は上述した第２ホール注入層４７ｂとほぼ同様であり、屈折率の考えもほぼ同様である。この第２電子注入層５１ｂは、電子注入層５１、第１電子注入層５１ａ、電子輸送層５０（図１１及び図１６に示す構造）より屈折率を同程度或いは低くすることで、光が屈折率の低いところから高いところへ向かう性質を利用できるため、光取り出し効率がより向上する。また、特に膜厚が１０ｎｍ以下と十分に薄い場合は屈折率の影響を無くすことができる。
　＜電子輸送層＞
　電子輸送層５０は、上述した電子注入層５１及び第１電子注入層５１ａとほぼ同様であるので、説明を省略する。
　以上説明したように、本実施形態における発光素子は、透明又は半透明な第１電極４６（陽極に相当）と、前記第１電極４６と対をなす光を反射する第２電極５２（陰極に相当）と、前記第１電極４６及び前記第２電極５２の一方から取り出されたホールと、前記第１電極４６及び前記第２電極５２の他方から取り出された電子との再結合によって発光する光電変換層４９を備える有機半導体層４７，４８，４９，５０，５１とを有し、前記有機半導体層４７，４８，４９，５０，５１は、前記第１電極４６と前記光電変換層４９との間に、銀又は金を少なくとも成分の一部として含有するとともに部分的に光を反射しかつ透過性を有する光取り出し向上層９９を備えることを特徴とする。なおこのような構成の発光素子は、上述した有機電界発光素子３のみならず、半導体レーザなどの他の発光素子も適用することができる。
　以上説明したように、本実施形態における表示パネルは、透明又は半透明な第１電極４６（陽極に相当）と、前記第１電極４６と対をなす光を反射する第２電極５２（陰極に相当）と、前記第１電極４６及び前記第２電極５２の一方から取り出されたホールと、前記第１電極４６及び前記第２電極５２の他方から取り出された電子との再結合によって発光する光電変換層４９を備える有機半導体層４７，４８，４９，５０，５１とを有し、前記有機半導体層４７，４８，４９，５０，５１が、前記第１電極４６と前記光電変換層４９との間に、銀又は金を少なくとも成分の一部として含有するとともに部分的に光を反射しかつ透過性を有する光取り出し向上層９９を備える、発光素子が各画素を構成することを特徴とする。
　まず発光素子は、有機半導体層４７，４８，４９，５０，５１は、ホールと電子の再結合によって第１電極４６側、第２電極５２側及び有機半導体層４７，４８，４９，５０，５１に沿った方向を含め様々な方向に光を出力する。第１電極４６側への光は、透過性を有する光取り出し向上層９９及び第１電極４６を透過して発光素子３の外部に出力される。
　一方、第２電極５２側への光は、マイクロキャビティ効果、多重反射干渉効果により、第２電極４２で反射され、有機半導体層４７，４８，４９，５０，５１、光取り出し向上層９９及び第１電極４６を透過して発光素子の外部に出力される。
　ここで、第１電極４６側への光のうち有機半導体層４７，４８，４９，５０，５１にやや沿った方向への光は、一般的な構成を採用する従来の有機電界発光素子の内部で消滅しがちであったが、この発光素子３は、上記光取り出し向上層９９の表面荒さに応じて散乱されて、第１電極４６を経由して発光素子３の外部に出力される。発光素子３は、基板４５に工夫をしなくても、有機半導体層４７，４８，４９，５０，５１に備えられた光取り出し向上層９９によって光取り出し効率が向上するため、全体として輝度を上げることができる。
　上記実施形態における発光素子３においては、上述した構成に加えてさらに、前記有機半導体層は、前記第１電極４６と前記第２電極５２の一方（例えば実施形態では陽極に相当）上に形成されており前記一方の電極からホールを取り出し易くするホール注入層４７と、前記ホール注入層３７によって取り出されたホールを前記光電変換層４９に輸送するホール輸送層４８と、前記第１電極４６と前記第２電極５２の他方（例えば実施形態では陰極に相当）から電子を取り出し易くする電子注入層５１と、前記電子注入層５１によって取り出された電子を前記光電変換層４９に輸送する電子輸送層５０とを有することを特徴とする。
　このような構成の発光素子は有機電界発光素子と呼ばれている。このような構成とすると、有機電界発光素子２は、光電変換層４９は、ホールと電子の再結合によって第１電極４６側、第２電極５２側及び光電変換層４９に沿った方向を含め様々な方向に光を出力する。第１電極４６側への光は、透過性を有する光取り出し向上層９９及び第１電極４６を透過して有機電界発光素子３の外部に出力される。
　一方、第２電極５２側への光は、マイクロキャビティ効果、多重反射干渉効果により、第２電極４２で反射され、有機半導体層４７，４８，４９，５０，５１、光取り出し向上層９９及び第１電極４６を透過して有機電界発光素子３の外部に出力される。
　ここで、第１電極４６側への光のうち光電変換層４９にやや沿った方向への光は、一般的な構成を採用した従来の有機電界発光素子３の内部で消滅しがちであったが、この有機電界発光素子３は、上記光取り出し向上層９９の表面荒さに応じて光が散乱されて第１電極４６を経由して有機電界発光素子３の外部に出力される。有機電界発光素子３は、光取り出し向上層９９によって光取り出し効率が向上するため、全体として発光量が増大する。
　上記実施形態における発光素子３は、上述した構成に加えてさらに、前記第１電極４６、前記有機半導体層４７，４８，４９，５０，５１、前記光取り出し向上層９９の順に屈折率が小さくなる又は、前記第１電極４６、前記有機半導体層４７，４８，４９，５０，５１、前記光取り出し向上層９９の屈折率が各々同等であることを特徴とする。
　このように各層の屈折率が設定されていると、発光素子３は、光が屈折率の低いところから高いところへ向かう性質を利用できるため、光取り出し効率がより向上する。
　上記実施形態における発光素子３は、上述した構成に加えてさらに、前記光取り出し向上層９９の膜厚が１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることを特徴とする。
　このようにすると、光取り出し向上層９９を挿入した場合でも発光素子３の機能を維持しつつ光取り出し効率を向上させることができる。
　上記実施形態における発光素子３は、上述した構成に加えてさらに、前記光取り出し向上層９９は、前記ホール注入層４７と前記ホール輸送層４８との間に形成されていることを特徴とする。
　このようにすると、発光層４９が出力した光は、光取り出し向上層９９によって効率よく、陽極４６側から有機電界発光素子３の外部へと取り出されるようになる。このため有機電界発光素子３は、いわゆるボトムエミッションタイプである場合には特に光取り出し効率が向上するようになる。
　上記実施形態における発光素子３は、上述した構成に加えてさらに、前記光取り出し向上層９９は、前記電子注入層５１と前記電子輸送層５０との間に形成されていることを特徴とする。
　このようにすると、発光層４９が出力した光は、光取り出し向上層９９によって効率よく、陰極５２側から有機電界発光素子３の外部へと取り出されるようになる。このため有機電界発光素子３は、いわゆるトップエミッションタイプである場合には特に光取り出し効率が向上する。
　上記実施形態では、一例として基板４５が陽極４６側に配置しているがこれに限られず、陰極５２側に配置していても良い。
　また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。
本実施形態としての発光素子が表示パネルの有機電界発光素子に適用された場合の一例を示す部分断面図である。 図１に示す有機電界発光素子内における光路の一例を示す断面のイメージ図である。 本実施形態による効果を検証するための第１の比較例としての光取り出し効率の一例を示す図である。 本実施形態による効果を検証するための第２の比較例としての光取り出し効率の一例を示す図である。 光取り出し向上層の厚さに応じた光取り出し効率の一例を示す図である。 光取り出し向上層の厚さに応じた光取り出し効率の一例を示す図である。 光取り出し向上層の厚さに応じた光取り出し効率の一例を示す図である。 光取り出し向上層の厚さに応じた光取り出し効率の一例を示す図である。 本実施形態における有機電界発光素子の変形例を示す断面図である。 本実施形態における有機電界発光素子の変形例を示す断面図である。 本実施形態における有機電界発光素子の変形例を示す断面図である。 本実施形態における有機電界発光素子の変形例を示す断面図である。 本実施形態における有機電界発光素子の変形例を示す断面図である。 本実施形態における有機電界発光素子の変形例を示す断面図である。 本実施形態における有機電界発光素子の変形例を示す断面図である。 本実施形態における有機電界発光素子の変形例を示す断面図である。 本実施形態における有機電界発光素子の変形例を示す断面図である。
符号の説明
　４６　　　　　　　陽極（第１電極に相当）
　４７　　　　　　　ホール注入層
　４８　　　　　　　ホール輸送層
　４９　　　　　　　発光層（光電変換層に相当）
　５０　　　　　　　電子輸送層
　５１　　　　　　　電子注入層
　５２　　　　　　　陰極（第２電極に相当）
　９９　　　　　　　光取り出し向上層

Claims (7)

  1. 　透明又は半透明な第１電極と、
    　前記第１電極と対をなす光を反射する第２電極と、
    　前記第１電極及び前記第２電極の一方から取り出されたホールと、前記第１電極及び前記第２電極の他方から取り出された電子との再結合によって発光する光電変換層を備える有機半導体層とを有し、
    　前記有機半導体層は、
    　前記第１電極と前記光電変換層との間に、銀又は金を少なくとも成分の一部として含有するとともに部分的に光を反射しかつ透過性を有する光取り出し向上層
    を備えることを特徴とする発光素子。
  2. 　請求項１記載の発光素子において、
    　前記有機半導体層は、
    　前記第１電極と前記第２電極の一方上に形成されており前記一方の電極からホールを取り出し易くするホール注入層と、
    　前記ホール注入層によって取り出されたホールを前記光電変換層に輸送するホール輸送層と、
    　前記第１電極と前記第２電極の他方から電子を取り出し易くする電子注入層と、
    　前記電子注入層によって取り出された電子を前記光電変換層に輸送する電子輸送層と
    を有することを特徴とする発光素子。
  3. 　請求項１記載の発光素子において、
    　前記第１電極、前記有機半導体層、前記光取り出し向上層の順に屈折率が小さくなる又は、前記第１電極、前記有機半導体層、前記光取り出し向上層の屈折率が各々同等である
    ことを特徴とする発光素子。
  4. 　請求項１記載の発光素子において、
    　前記光取り出し向上層の膜厚が１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下である
    ことを特徴とする発光素子。
  5. 　請求項２記載の発光素子において、
    　前記光取り出し向上層は、
    　前記ホール注入層と前記ホール輸送層との間に形成されている
    ことを特徴とする発光素子。
  6. 　請求項２記載の発光素子において、
    　前記光取り出し向上層は、
    　前記電子注入層と前記電子輸送層との間に形成されている
    ことを特徴とする発光素子。
  7. 　透明又は半透明な第１電極と、
    　前記第１電極と対をなす光を反射する第２電極と、
    　前記第１電極及び前記第２電極の一方から取り出されたホールと、前記第１電極及び前記第２電極の他方から取り出された電子との再結合によって発光する光電変換層を備える有機半導体層とを有し、
    　前記有機半導体層が、
    　前記第１電極と前記光電変換層との間に、銀又は金を少なくとも成分の一部として含有するとともに部分的に光を反射しかつ透過性を有する光取り出し向上層
    を備える、発光素子によって各画素が構成されていることを特徴とする表示パネル。
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