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WO2009141903A1 - 有機発光素子 - Google Patents

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WO2009141903A1
WO2009141903A1 PCT/JP2008/059349 JP2008059349W WO2009141903A1 WO 2009141903 A1 WO2009141903 A1 WO 2009141903A1 JP 2008059349 W JP2008059349 W JP 2008059349W WO 2009141903 A1 WO2009141903 A1 WO 2009141903A1
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WO
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layer
organic light
organic
light emitting
emitting device
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PCT/JP2008/059349
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English (en)
French (fr)
Inventor
崇人 小山田
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Pioneer Corp
Original Assignee
Pioneer Corp
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
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    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
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    • H10K85/111—Organic polymers or oligomers comprising aromatic, heteroaromatic, or aryl chains, e.g. polyaniline, polyphenylene or polyphenylene vinylene
    • H10K85/113—Heteroaromatic compounds comprising sulfur or selene, e.g. polythiophene
    • H10K85/1135—Polyethylene dioxythiophene [PEDOT]; Derivatives thereof

Definitions

  • the present invention is an example of an organic semiconductor element using an organic compound that exhibits electroluminescence (hereinafter also referred to as EL) that emits light by current injection, and includes an organic light emitting layer made of such an organic compound material.
  • EL electroluminescence
  • an organic light emitting device using an EL organic compound material is a current injection type device having diode characteristics.
  • a display panel has been developed by arranging a plurality of organic light-emitting elements that emit two or more colors in a matrix.
  • each organic light emitting element 1 includes a plurality of organic compound material layers 4 including a light emitting layer and a metal on a transparent anode 3 of a transparent substrate 2 using a vacuum deposition method or the like.
  • the reflective cathodes 5 are sequentially stacked.
  • the organic compound material layer 4 with a light emitting layer sandwiched between them, as a functional layer, a hole transport functional layer (hole injection layer, hole transport layer) on the anode side and an electron transport functional layer (electron injection layer, electron transport on the cathode side) Layer) is provided as appropriate.
  • the cathode of the organic light-emitting element is made of Al or the like and has high reflectivity, which reduces the contrast in bright places. Therefore, it has been proposed to attach a circularly polarizing filter to the light extraction side (transparent substrate). (See Patent Document 1). Further, in order to improve the contrast of the organic EL display, a light absorption layer, a structure provided with a light absorption layer containing metal nanoparticles in a matrix material in the vicinity of an electrode (refer to Patent Document 2 reference example) and the like have been proposed. JP 2004-327195 A JP 2006-332046 A
  • An organic light emitting element technology that cuts outside light and does not decrease EL light emission intensity is desired.
  • the present invention cuts outside light using a light scattering and light cancellation technique even in a transparent member used for an organic light emitting device, and further emits EL light (EL luminance) with a light emission intensity higher than that of a device using a circular polarizing filter.
  • EL light EL luminance
  • An example is to provide an organic light-emitting device that ensures the above-mentioned and has a simple structure.
  • the organic light emitting device of the present invention is an organic light emitting device comprising a plurality of organic semiconductor layers stacked between a first electrode and a second electrode and including an organic light emitting layer, At least one of the organic semiconductor layers disposed between the organic light emitting layer and at least one of the first and second electrodes transports electrons and / or holes so that light emitted from the organic light emitting layer is transmitted. It is a light scattering layer comprising an organic material having carrier injecting and transporting properties and a plurality of particles dispersed in the organic material.
  • the device configuration can be set relatively freely. Therefore, even if the film thickness is increased, an element more efficient than an element using a circular polarizing filter can be manufactured.
  • FIG 3 is a graph illustrating a reflection spectrum of an organic light emitting device according to an embodiment of the present invention. It is an image figure of the cross section which shows an example of the optical path in the organic light emitting element of other embodiment by this invention. It is an image figure of the cross section which shows an example of the optical path in the organic light emitting element of other embodiment by this invention.
  • FIG. 2 is a partial rear view showing a passive drive organic EL display panel as an example when a plurality of organic light emitting elements are applied to the display panel.
  • a plurality of organic light emitting elements 1 are arranged in a matrix on a substrate 45.
  • the organic EL display panel includes a plurality of first electrodes 46 of a row electrode including a transparent electrode layer, an organic semiconductor layer, and a plurality of second electrodes 52 of a column electrode including a metal electrode layer intersecting the row electrode. It is configured by sequentially laminating on the substrate 45.
  • the row electrodes are each formed in a strip shape and are arranged so as to be parallel to each other at a predetermined interval, and the same applies to the column electrodes.
  • the matrix display panel has the display region DR including the light emitting portions of the plurality of organic light emitting elements 1 formed at the intersections of the plurality of row and column electrodes.
  • the second electrode 52 is connected to the wiring electrode 19 through the connection portion Cn.
  • an inorganic passivation film made of a nitride such as silicon nitride oxide or silicon nitride, or an inorganic material such as oxide or carbon is provided on the second electrode 52 as a sealing film, and the inorganic passivation film is sealed.
  • the film may be a multilayer of a fluorine or silicon resin, or a synthetic resin film such as photoresist or polyimide, and the organic light emitting device is shielded from the outside air.
  • the organic light emitting layer may be composed of an organic compound material that exhibits, for example, blue, green, and red emission colors when a current is applied. That is, the organic light emitting elements are formed corresponding to, for example, red, green, and blue.
  • the substrate 45 is made of a transparent material, and the first and second electrodes are a transparent electrode and a metal electrode, respectively, so that the emission light is extracted from the substrate 45, and conversely, the first and second electrodes are a metal electrode and A top emission type can also be obtained by using a transparent electrode.
  • the basic organic semiconductor layer 40 of FIG. 3 has a hole injection layer 47 / hole stacked in order from the first electrode 46 of the anode to the second electrode 52 of the cathode, for example, where each layer is represented by “/”. It consists of a film of a plurality of functional organic materials having the functions of transport layer 48 / light emitting layer 49 / electron transport layer 50 / electron injection layer 51. Further, an electron blocking layer can be provided as a functional organic film between the hole transport layer and the light emitting layer, and the hole blocking layer can be provided as a functional organic film in the light emitting layer and the electron transport layer.
  • the organic light emitting device may employ a structure in which a charge and exciton diffusion layer for confining charges and excitons in the light emitting layer 49 is laminated.
  • a charge and exciton diffusion layer for confining charges and excitons in the light emitting layer 49 is laminated.
  • any of the hole injection layer, the hole transport layer, the electron transport layer, the electron injection layer, the electron block layer, and the hole block layer may be omitted.
  • each organic light emitting element 1 The basic outline which is the premise of each organic light emitting element 1 will be described with reference to FIG.
  • the first electrode 46 stacked in order from the substrate 45 side, the stacked organic semiconductor layer 40 including at least the organic light emitting layer 49, and the second electrode 52 are provided.
  • the emitted light is extracted from the substrate 45 side.
  • the first electrode 46 and the second electrode 52 are an anode and a cathode, respectively, holes from the anode of the first electrode 46 to the cathode of the second electrode 52 in the light emitting layer mainly made of organic matter of the organic semiconductor layer 40. Electrons are injected from and recombined to emit light.
  • FIG. 4 is an image view of a cross section showing an example of an optical path in the organic light emitting device shown in FIG. Note that there are gaps between the layers shown in the drawing, but these are provided in consideration of the visibility of the drawings.
  • the organic light emitting device 1 has a structure in which a transparent anode 46, a hole injection layer 47, a hole transport layer 48, a light emitting layer 49, an electron transport layer 50, an electron injection layer 51, and a metal cathode 52 are sequentially laminated on a glass substrate. ing.
  • EL light is emitted in various directions by recombination of holes and electrons.
  • light rays having the following optical path are generated at each light emitting point.
  • the light beam L1 (less than the critical angle at each interface) toward the anode 46 passes through the organic semiconductor layer 40 and the transmissive anode 46 and is output to the outside of the organic light emitting device.
  • the light beam L2 toward the cathode 52 is reflected by the cathode 52, passes through all the organic semiconductor layers 40 and the anode 46, and is output to the outside of the organic light emitting device (less than the critical angle of each interface).
  • a part of the light L3 emitted from the remaining light emitting layer 49 (greater than the critical angle of each interface) disappears in the organic light emitting device without being taken out of the organic light emitting device.
  • the substrate 45 is made of a transparent, translucent or opaque material such as glass or plastic.
  • the anode 46 may be a transparent material of an oxide such as ITO (Indium Tin Oxide), IZO (Indium ZincOxide), tin oxide, or a thin film of Au, Ag, Cu, Si, Pt, Pd, such as gold and palladium. These alloys can also be used.
  • the anode 46 can employ Al, Mo, Ti, or the like. Examples of the anode 46 material include ⁇ -conjugated polymers such as conductive carbon, polyaniline, polythiophene, and polypyrrole.
  • the cathode 52 material includes a metal having a low work function on the surface in contact with the organic semiconductor layer 40, an alkali metal such as lithium or sodium, a group 2A such as beryllium, magnesium, calcium or barium, that is, an alkaline earth metal, and a rare earth metal. Including group III metals and actinide group metals such as scandium, yttrium, lanthanum, cerium, europium, terbium, or actinium, or alloys thereof are used, but not limited thereto.
  • the cathode 52 material may be a laminate of two or more layers of a low work function metal on the surface in contact with the organic semiconductor layer 40 and another metal layer.
  • 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 metal phthalocyanines and metal-free phthalocyanines such as CuPc (copper phthalocyanine), carbon films, PEDOT (poly (3,4-ethylene) Dioxythiophene)), polyaniline, polyparaphenylene vinylene derivatives, polythiophene derivatives, polyparaphenylene derivatives, polyalkylphenylenes, polyacetylene derivatives and the like can be suitably employed.
  • metal phthalocyanines and metal-free phthalocyanines such as CuPc (copper phthalocyanine), carbon films, PEDOT (poly (3,4-ethylene) Dioxythiophene)), polyaniline, polyparaphenylene vinylene derivatives, polythiophene derivatives, polyparaphenylene derivatives, polyalkylphenylenes, polyacetylene derivatives and the like
  • 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, an organic compound having a hole transport property, such as N, N, N ′, N′-tetraphenyl-4,4′-diaminophenyl, N, N′-diphenyl-N, N ′.
  • the light emitting layer 49 corresponds to a photoelectric conversion layer, and has a function of emitting light by an electric field generated between the first and second electrodes 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 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, phthaloperylene, naphthaloperylene, perinone, phthalo
  • 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 There may also be mentioned metal complexes having at least one 8-quinolinolato such as (chloro-8-quinolinolato) calcium or a derivative thereof as a ligand.
  • 8-quinolinolato aluminum, bis (8-quinolinolato) magnesium, bis [benzo (f) -8-quinolinolato] zinc, bis (2- Methyl-8-quinolinolato) aluminum, tri
  • 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
  • Well-known ones used in the production of organic EL devices such as biphenyl and 4,4 ′-(2,2-diphenylvinyl) biphenyl can be appropriately used.
  • Each organic semiconductor layer 40 is made of an organic substance such as a low molecule or a dendrimer polymer.
  • the organic semiconductor layer 40 made of a low molecular organic compound can be generally formed by a dry process (vacuum process) such as a vapor deposition method, and the organic semiconductor layer 40 made of a polymer or dendrimer organic compound can be formed by a coating method. Some of them are low-molecular materials soluble in organic solvents that can be applied, and high-molecular materials that can be vapor-deposited.
  • a material such as a light emitting layer used for the organic semiconductor layer 40 is often a P-type or N-type organic semiconductor or a bipolar organic semiconductor.
  • solvents include toluene, benzene, chlorobenzene, dichlorobenzene, chloroform, tetralin, xylene, anisole, dichloromethane, ⁇ -butyrolactone, butyl cellosolve, cyclohexane, NMP (N-methyl-2-pyrrolidone), dimethyl sulfoxide, cyclohexanone, dioxane, Alternatively, one or more selected from solvents such as THF (tetrahydrofuran) are used.
  • solvents such as THF (tetrahydrofuran) are used.
  • PGME propyleneglycol monomethyl ether
  • PGMEA propyleneglycol monomethyl ether acetate
  • ethyl lactate DMAc (NN-dimethylacetamide)
  • MEK methyl ethyl ketone
  • MIBK methyl isobutyl ketone
  • PSS polystyrene sulfonate
  • IPA isopropyl alcohol
  • ethanol can be used.
  • Examples of the coating method include a method of coating a predetermined pattern such as a method of coating substantially the entire surface of the substrate 45 such as spin coating, blade coating, roll coating, spraying, and various printing methods such as ink jet, flexographic printing, and dispensing methods. is there.
  • FIG. 5 is a cross-sectional image diagram illustrating an example of an optical path in the organic light emitting device of Example NP. Note that there are gaps between the layers shown in the drawing, but these are provided in consideration of the visibility of the drawings.
  • the organic light emitting device 1 includes a transparent anode 46 on a glass substrate, a light scattering layer 47a which is a hole injection layer in which a plurality of particles are dispersed, a hole transport layer 48, a light emission layer 49, an electron transport layer 50, and an electron injection layer 51.
  • the metal cathode 52 is sequentially laminated.
  • the light scattering layer 47a is a thin film composed of the base material of the hole injection layer and the particles dispersed therein, which are set so as to partially reflect light and have transparency.
  • metal nanoparticles such as metals such as Au and Ag, oxides such as TiOx, ZrOx, ZnOx, MoOx, WOx, SiOx, FeOx, YxOy, CuOx
  • the individual particles are needles, cylinders, plates, rectangles, solids, cones, spheres or prisms, or aggregates or aggregates.
  • the particles have an average particle size of 0.1 nm to 10,000 nm.
  • the radius of the dispersed particles is much smaller than the wavelength of the incident external light, and the particle size distribution is also set so that Rayleigh scattering occurs.
  • the particles are dispersed at a density such that the distance between adjacent particles is 0.1 nm or more and 1 ⁇ m or less.
  • those having a refractive index difference of 0.01 or more with respect to the organic material of the organic semiconductor layer to be dispersed are selected.
  • the light scattering layer 47a has an uneven interface with a height difference of 0.1 nm to 1000 nm.
  • the light scattering layer 47a is set to have a carrier mobility of 1 ⁇ 10 ⁇ 10 to 1 ⁇ 10 10 cm 2 / Vs or a conductivity of 10 10 to 10 ⁇ 10 ⁇ ⁇ cm.
  • the light scattering layer may be any semiconductor layer disposed between the organic light emitting layer 49 and the anode 46, for example, by dispersing particles in the hole transport layer to form a light scattering layer.
  • the light paths of EL light emission and external light in the light emitting layer 49 of the organic light emitting element are the same as those in the case of the organic light emitting element shown in FIG. 3, but the light rays in the direction slightly along the light emitting layer 49 out of the light rays toward the anode 46 side.
  • the light is scattered according to the Rayleigh scattering of the light scattering layer 47a and output from the anode 46 to the outside of the organic light emitting device.
  • the light emitting efficiency of the organic light emitting device is improved by the light scattering layer 47a, so that the amount of light emission 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. Scattering of cases.
  • the intensity of light scattered by Rayleigh scattering is inversely proportional to the fourth power of the wavelength of external light.
  • FIG. 6 is a cross-sectional image diagram illustrating an example of an optical path in the organic light-emitting element of Example BL. Note that there are gaps between the layers shown in the drawing, but these are provided in consideration of the visibility of the drawings.
  • a transparent anode 46, a hole injection layer 47, a semitransparent metal layer 99, a hole transport layer 48, a light emitting layer 49, an electron transport layer 50, an electron injection layer 51, and a metal cathode 52 are sequentially formed on a glass substrate. It has a laminated structure.
  • the translucent metal layer 99 is formed between the hole injection layer 47 and the hole transport layer 48.
  • the translucent metal layer 99 is a thin film composed of at least one layer of, for example, Ag and MoO 3 which is set so as to partially reflect light and have transparency.
  • the translucent metal layer 99 may be, for example, a silver alloy thin film.
  • a metal it is not restricted to silver, Instead, you may employ
  • the oxide is not limited to the Mo oxide, and a transition metal oxide may be employed instead.
  • the translucent metal layer 99 is formed with a film thickness in the range of 10 nm to 50 nm. That is, the translucent metal 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.
  • Examples of the material of the translucent metal layer 99 include a single metal of Ag, Au, Cu, Al, Pt, and Mg, an alloy-based thin film such as MgAg and MgAu, an oxide thin film, a fluoride thin film, and 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 translucent metal 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. can do.
  • the translucent metal 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.
  • the light paths of EL light emission and external light in the light emitting layer 49 of the organic light emitting element are the same as in the case of the organic light emitting element shown in FIG. 3, but according to the ratio of the intensity of the EL light emission of the external light reflected light E1 and the light emitting layer 49. In particular, the contrast in daylight increases.
  • FIG. 7 is a cross-sectional image diagram illustrating an example of an optical path in the organic light emitting device of Example BL1. Note that there are gaps between the layers shown in the drawing, but these are provided in consideration of the visibility of the drawings.
  • the organic light emitting device 1 includes a transparent anode 46, a light scattering layer 47a which is a hole injection layer in which a plurality of particles are dispersed, a translucent metal layer 99, a hole transport layer 48, a light emitting layer 49, an electron transport, on a glass substrate.
  • the layer 50, the electron injection layer 51, and the metal cathode 52 are sequentially stacked.
  • the organic light emitting device of Example BL1 is obtained by providing a semitransparent metal layer 99 (between the light scattering layer 47a and the hole transport layer 48) on the organic light emitting device having the light scattering layer 47a of Example NP of FIG.
  • the semi-transparent metal layer 99 that partially reflects light and has transparency is a thin film made of at least one layer of, for example, Ag and MoO 3 , as in the example BL of FIG.
  • the light paths of EL light emission and external light in the light emitting layer 49 of the organic light emitting element are the same as those in the case of the organic light emitting element shown in FIGS. 5 and 6, but the direction slightly along the light emitting layer 49 among the light rays traveling toward the anode 46 side.
  • the light beam that has passed through the translucent metal layer 99 is scattered according to the Rayleigh scattering of the light scattering layer 47a and output from the anode 46 to the outside of the organic light emitting device.
  • the light extraction efficiency is improved by the light scattering layer 47a, so that the contrast is increased as a whole.
  • FIG. 8 is a cross-sectional image diagram illustrating an example of an optical path in the organic light emitting device of Example BL2. Note that there are gaps between the layers shown in the drawing, but these are provided in consideration of the visibility of the drawings.
  • the organic light emitting device 1 includes a transparent anode 46, a particle film 100 including a plurality of particles, a hole injection layer 47, a hole transport layer 48, a light emitting layer 49, an electron transport layer 50, an electron injection layer 51, and a metal cathode on a glass substrate. 52 is sequentially laminated.
  • the organic light emitting device of Example BL2 of FIG. 8 has the same configuration as that of FIG.
  • the particle film 100 is a thin film including a plurality of particles set so as to partially reflect light and have transparency.
  • the particles of the particle film 100 are formed of an oxide, a composite oxide, a fluoride, and a metal, and the particles are aggregated by an organic binder, and the particle film 100 is an aggregated film.
  • a plurality of the particle films 100 can be used in combination.
  • the particle film 100 is formed with a film thickness in the range of 10 to 50 nm.
  • the light paths of EL light emission and external light in the light emitting layer 49 of the organic light emitting element are the same as in the case of the organic light emitting element shown in FIG. 3, but according to the ratio of the intensity of the EL light emission of the external light reflected light E1 and the light emitting layer 49. In particular, the contrast in daylight increases.
  • the particle film, the particles dispersed in the light scattering layer, or the particles constituting the translucent metal layer are metals, for example, in the case of metal nanoparticles, photoelectric fields and plasmons in the visible to near infrared region are generated. Coupling causes light absorption and has an effect of exhibiting a vivid color tone. Plasmon means that free electrons in a metal collectively vibrate, and plasmons are localized on the surface of metal nanoparticles. An electric field in which the surface plasmon resonance (SPR) is remarkably enhanced locally is also generated. That is, by converting light energy into surface plasmons, not only light energy is stored on the surface of the metal nanoparticles, but also light control in a region smaller than the light diffraction limit becomes possible.
  • SPR surface plasmon resonance
  • FIG. 9 is a cross-sectional image diagram illustrating an example of an optical path in the organic light emitting device of Example BL3. Note that there are gaps between the layers shown in the drawing, but these are provided in consideration of the visibility of the drawings.
  • the organic light emitting device 1 includes a transparent anode 46, a particle film 100 including a plurality of particles, a hole injection layer 47, a translucent metal layer 99, a hole transport layer 48, a light emitting layer 49, an electron transport layer 50, on a glass substrate.
  • the electron injection layer 51 and the metal cathode 52 are sequentially stacked.
  • the organic light emitting device of Example BL3 is obtained by providing a semitransparent metal layer 99 (between the hole injection layer 47 and the hole transport layer 48) on the organic light emitting device having the particle film 100 of Example BL2 of FIG.
  • the semi-transparent metal layer 99 that partially reflects light and has transparency is a thin film made of at least one layer of, for example, Ag and MoO 3 , as in the example BL of FIG.
  • the light paths of EL light emission and external light in the light emitting layer 49 of the organic light emitting element are the same as in the case of the organic light emitting element shown in FIG. 8, but according to the ratio of the intensity of the external light reflected light E1 and the EL light emission of the light emitting layer 49. In particular, the contrast in daylight increases.
  • FIG. 10 is a cross-sectional image diagram illustrating an example of an optical path in the organic light emitting device of Example BL4. Note that there are gaps between the layers shown in the drawing, but these are provided in consideration of the visibility of the drawings.
  • the organic light emitting device 1 includes a transparent anode 46, a particle film 100 including a plurality of particles, a light scattering layer 47a which is a hole injection layer in which a plurality of particles are dispersed, a hole transport layer 48, and a light emitting layer 49 on a glass substrate.
  • the electron transport layer 50, the electron injection layer 51, and the metal cathode 52 are sequentially stacked.
  • the organic light emitting device of Example BL4 is obtained by providing a particle film 100 (between the anode 46 and the light scattering layer 47a) on the organic light emitting device having the light scattering layer 47a of Example NP of FIG.
  • the particle film 100 is a thin film including a plurality of particles, which is set so as to partially reflect light and have transparency, as in the example BL2 of FIG.
  • the light paths of EL light emission and external light in the light emitting layer 49 of the organic light emitting element are the same as those in the case of the organic light emitting element shown in FIGS. 5 and 6, but the direction slightly along the light emitting layer 49 among the light rays traveling toward the anode 46 side.
  • the light beam is scattered according to the Rayleigh scattering of the light scattering layer 47a, and is output from the anode 46 to the outside of the organic light emitting element through the particle film 100.
  • light extraction efficiency is improved by the light scattering layer 47a and the particle film 100, so that the contrast is increased as a whole.
  • FIG. 11 is a cross-sectional image diagram illustrating an example of an optical path in the organic light emitting device of Example BL5. Note that there are gaps between the layers shown in the drawing, but these are provided in consideration of the visibility of the drawings.
  • the organic light emitting device 1 includes a transparent anode 46, a particle film 100 including a plurality of particles, a light scattering layer 47a which is a hole injection layer in which a plurality of particles are dispersed, a translucent metal layer 99, a hole transport, on a glass substrate.
  • the layer 48, the light emitting layer 49, the electron transport layer 50, the electron injection layer 51, and the metal cathode 52 are sequentially laminated.
  • the organic light emitting device of Example BL5 is the same as the organic light emitting device having the light scattering layer 47a of Example NP of FIG. 5, but the particle film 100 (between the anode 46 and the light scattering layer 47a) and the translucent metal layer 99 (light scattering layer). 47a and the hole transport layer 48).
  • the particle film 100 is a thin film including a plurality of particles, which is set so as to partially reflect light and have transparency, as in the example BL2 of FIG.
  • the semi-transparent metal layer 99 that partially reflects light and has transparency is a thin film made of at least one layer of, for example, Ag and MoO 3 , as in the example BL of FIG.
  • the light paths of EL light emission and external light in the light emitting layer 49 of the organic light emitting element are the same as those in the case of the organic light emitting element shown in FIGS.
  • the light beam that has passed through the semi-transparent metal layer 99 is scattered according to the Rayleigh scattering of the light scattering layer 47a, and is output from the anode 46 to the outside of the organic light emitting device via the particle film 100.
  • light extraction efficiency is improved by the light scattering layer 47a and the particle film 100, so that the contrast is increased as a whole.
  • FIG. 12 is a cross-sectional image diagram illustrating an example of an optical path in the organic light-emitting element of Example BL6. Note that there are gaps between the layers shown in the drawing, but these are provided in consideration of the visibility of the drawings.
  • This organic light emitting device 1 includes a transparent anode 46, a light scattering layer 47a which is a hole injection layer in which a plurality of particles are dispersed, a hole injection layer 47, a translucent metal layer 99, a hole transport layer 48, light emission, on a glass substrate.
  • the layer 49, the electron transport layer 50, the electron injection layer 51, and the metal cathode 52 are sequentially stacked.
  • the organic light emitting device of Example BL6 is obtained by providing a hole injection layer 47 (between the translucent metal layer 99 and the light scattering layer 47a) on the organic light emitting device having the light scattering layer 47a of Example BL1 of FIG.
  • the semi-transparent metal layer 99 that partially reflects light and has transparency is a thin film made of at least one layer of, for example, Ag and MoO 3 , as in the example BL of FIG.
  • the light paths of EL light emission and external light in the light emitting layer 49 of the organic light emitting element are the same as those in the case of the organic light emitting element shown in FIGS. 5 and 6, but the direction slightly along the light emitting layer 49 among the light rays traveling toward the anode 46 side.
  • the light beam that has passed through the translucent metal layer 99 is scattered according to the Rayleigh scattering of the light scattering layer 47a and output from the anode 46 to the outside of the organic light emitting device.
  • the light extraction efficiency is improved by the light scattering layer 47a, so that the contrast is increased as a whole.
  • a transparent electrode of ITO indium tin oxide
  • a hole transport layer of NPB naphthylpentylbenzidine
  • Alq3 Tris (8-quinolinolato
  • the electron transporting organic light emitting layer of (aluminum, green light emitting pigment) was formed to a thickness of 60 nm
  • a reflective electrode of aluminum was formed to a thickness of 80 nm by vacuum deposition in order.
  • the organic EL element of the reference example ref was produced, and the polarizing plate was affixed on the glass substrate.
  • Example NP-t> An organic EL device having a configuration of glass substrate / transparent electrode / light scattering layer / hole transport layer / organic light emitting layer / electron injection layer / reflection electrode was produced.
  • a PEDOT solution containing PEDOT, PSS (polystyrene sulfonate) and IPA (isopropyl alcohol) was prepared, and nanosilica was added thereto and applied.
  • Example NP-r> An organic EL device having a configuration of glass substrate / transparent electrode / light scattering layer / hole transport layer / organic light emitting layer / electron injection layer / reflection electrode was produced.
  • silver nanoparticles (Ag) As a hole injection layer of a light scattering layer on an ITO transparent electrode on a glass substrate, silver nanoparticles (Ag) (50 wt%) having a particle size of 8 nm to 10 nm instead of nano silica by spin coating application and baking (200 ° C.)
  • An organic EL device was prepared in the same manner as in Example NP-t, except that PEDOT mixed with was formed to a thickness of 45 nm, and an NPB hole transport layer was formed thereon to a thickness of 25 nm.
  • a PEDOT solution was prepared, and silver nanoparticles were added thereto and applied.
  • Example BL> An organic EL device having a configuration of glass substrate / transparent electrode / hole injection layer / semi-transparent metal layer / hole transport layer / organic light emitting layer / electron injection layer / reflection electrode was produced.
  • PEDOT containing no nano silica or silver nanoparticles is formed with a thickness of 30 nm by spin coating and baking (200 ° C.), and then translucent.
  • As a metal layer Ag and MoO 3 are formed by vacuum deposition in order of 15 nm and 3 nm thickness respectively, and an NPB hole transport layer is formed thereon by 42 nm thickness, and the organic layer is the same as in the reference example ref.
  • An EL element was produced.
  • PEDOT spin coating a PEDOT solution was prepared and applied only.
  • Example BL1 (1)> An organic EL device having a configuration of glass substrate / transparent electrode / light scattering layer / semi-transparent metal layer / hole transport layer / organic light emitting layer / electron injection layer / reflection electrode was produced.
  • Example BL 31 nm thick PEDOT mixed with nano silica (SiO 2 ) (7 wt%) having a particle size of 11 nm by spin coating and baking (200 ° C.) as a hole injection layer of a light scattering layer on an ITO transparent electrode on a glass substrate
  • An organic EL element was produced in the same manner as in Example BL except that a semitransparent metal layer was formed thereon.
  • Example BL1 (2)> An organic EL device having a configuration of glass substrate / transparent electrode / light scattering layer / semi-transparent metal layer / hole transport layer / organic light emitting layer / electron injection layer / reflection electrode was produced.
  • silver nanoparticles (Ag) 50 wt%) having a particle size of 8 nm to 10 nm instead of nano silica by spin coating application and baking (200 ° C.)
  • An organic EL element was produced in the same manner as in Example BL except that PEDOT mixed with was formed with a thickness of 45 nm and a semitransparent metal layer was formed thereon.
  • Example BL2> An organic EL device having a configuration of glass substrate / transparent electrode / particle film / hole injection layer / hole transport layer / organic light emitting layer / electron injection layer / reflection electrode was produced.
  • a silver nanoparticle mixed solution is applied as a particle film by spin coating, and then baked (200 ° C.) to form silver nanoparticles (Ag) having a particle diameter of 8 nm to 10 nm with a thickness of 24 nm. Then, as a hole injection layer, only PEDOT containing no nano silica or silver nanoparticles is formed with a thickness of 32 nm by spin coating and baking (200 ° C.), and an NPB hole transport layer is formed thereon with a thickness of 42 nm.
  • An organic EL element was produced in the same manner as in the reference example ref, except that the film was formed with a thickness.
  • silver nanoparticle spin coating an alcohol aqueous solution in which silver nanoparticles were stirred was prepared and applied.
  • metal fine particles are formed by spin coating, if there is continuity in the substrate surface direction, the light emission area is larger than that of the patterned ITO anode. For this reason, in order to prescribe
  • PEDOT spin coating a PEDOT solution was prepared and applied only.
  • Example BL3> An organic EL device having a configuration of glass substrate / transparent electrode / particle film / hole injection layer / translucent metal layer / hole transport layer / organic light emitting layer / electron injection layer / reflection electrode was produced.
  • Example BL2 On the PEDOT hole injection layer, as a translucent metal layer, Ag and MoO 3 are formed in order by vacuum deposition with a thickness of 15 nm and 3 nm, respectively, and an NPB hole transport layer is formed thereon with a thickness of 42 nm.
  • An organic EL element was produced in the same manner as in Example BL2 except that.
  • Example BL4> An organic EL device having a configuration of glass substrate / transparent electrode / particle film / light scattering layer / hole transport layer / organic light emitting layer / electron injection layer / reflection electrode was produced.
  • Example BL2 31 nm thick PEDOT mixed with nano silica (SiO 2 ) (7 wt%) having a particle size of 11 nm by spin coating and baking (200 ° C.) as a hole injection layer of a light scattering layer on an ITO transparent electrode on a glass substrate
  • An organic EL device was produced in the same manner as in Example BL2, except that an NPB hole transport layer was formed to a thickness of 39 nm thereon.
  • Example BL5 (1)> An organic EL device having a configuration of glass substrate / transparent electrode / particle film / light scattering layer / translucent metal layer / hole transport layer / organic light emitting layer / electron injection layer / reflecting electrode was produced.
  • Example BL2 31 nm thick PEDOT mixed with nano silica (SiO 2 ) (7 wt%) having a particle size of 11 nm by spin coating and baking (200 ° C.) as a hole injection layer of a light scattering layer on an ITO transparent electrode on a glass substrate
  • As a translucent metal layer Ag and MoO 3 are sequentially formed by vacuum deposition with a thickness of 15 nm and 3 nm, respectively, and an NPB hole transport layer is formed thereon with a thickness of 42 nm.
  • An organic EL element was produced in the same manner as in Example BL2 except that.
  • an organic EL device was produced in the same manner as in Example BL5 (1) except that CuPc (copper phthalocyanine) and NPB were sequentially deposited by vacuum deposition with a thickness of 15 nm and 27 nm, respectively.
  • Example BL5 (2)> An organic EL device having a configuration of glass substrate / transparent electrode / particle film / light scattering layer / semi-transparent metal layer / hole transport layer / organic light emitting layer / electron injection layer / reflection electrode was produced.
  • Example BL1 (1) On the ITO transparent electrode on the glass substrate, a silver nanoparticle mixed solution is applied as a particle film by spin coating, and then baked (200 ° C.) to form silver nanoparticles (Ag) having a particle diameter of 8 nm to 10 nm with a thickness of 24 nm.
  • An organic EL device was produced in the same manner as in Example BL1 (1) except that.
  • Example BL6> An organic EL device having a configuration of glass substrate / transparent electrode / light scattering layer / hole injection layer / semi-transparent metal layer / hole transport layer / organic light emitting layer / electron injection layer / reflection electrode was produced.
  • Example BL3 instead of providing a particle film, on the ITO transparent electrode on the glass substrate, as a hole injection layer of a light scattering layer, by spin coating application and baking (200 ° C.), silver having a particle diameter of 8 nm to 10 nm instead of nano silica
  • An organic EL device was produced in the same manner as in Example BL3, except that PEDOT mixed with nanoparticles (Ag) (50 wt%) was formed to a thickness of 45 nm.
  • the main element structures (particle film / hole injection layer (light scattering layer) / translucent metal layer / hole transport layer) of the organic EL element of the above example are shown in Table 1 below.
  • the luminance (luminance rate) and CIE chromaticity with respect to the driving voltage at a predetermined current density of the organic EL element of the above example were measured. The results are shown in Table 2 below.
  • the EL emission decreases to 45% or less, but in other examples, it is not halved.
  • the example in which the ND value was not obtained is thought to be because the interface is rough because of the use of the particle film, and it tends to leak, but the light emission was confirmed.
  • the external light reflectance ratio at a predetermined wavelength of the reflection spectrum of the organic EL element of the above example was measured, and the EL luminance and the degree of external light cut were determined.
  • the results are shown in Table 3 below.
  • the external light reflectance ratio indicates a value (ratio) when a visible region is selected and an example ref is normalized to 1.
  • Regarding the reflectivity there was an element whose reflectivity was 10% or less than that of the reference ref element.
  • the EL brightness was determined to be ⁇ when the circularly polarizing plate was used (example ref ′), and the external light cut (reflectance) was determined to be ⁇ when the reflectance was reduced at a wavelength of 550 nm.
  • a light scattering layer as a hole injection layer that is, an element provided with a light scattering layer including an organic material having carrier injection / transport properties and a plurality of particles dispersed in the organic material. It was found that moderate external light blocking properties were exhibited.
  • each layer can be configured as follows.
  • a light scattering layer 51a that is an electron injection layer may be formed at a position between the transparent cathode 52 and the electron transport layer 50 as shown in FIG. In this way, the light extraction efficiency is improved.
  • a light scattering layer 51 a that is an electron injection layer and a semitransparent metal layer 99 may be formed in this order from the transparent cathode 52 side between the transparent cathode 52 and the electron transport layer 50. .
  • the light extraction efficiency can be improved as described above.
  • a hole injection layer 47, a hole transport layer 48, an organic light emitting layer 49, and an electron transport layer 50 are formed in this order on a reflective anode 46.
  • At least one of the organic semiconductor layers 40 disposed between the organic light emitting layer 40 and the anode 46 or the cathode 52 transports electrons and / or holes so that the light emitted from the organic light emitting layer 49 is transmitted.
  • What is necessary is just to set it as the structure which is a light-scattering layer containing the organic material which has carrier injection

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Abstract

　外光をカットしつつ発光強度を確保できる有機発光素子は、第１電極及び第２電極の間に積層されかつ有機発光層を含む複数の有機半導体層からなる有機発光素子であって、有機発光層と第１及び２電極の少なくとも一方との間に配置された有機半導体層の少なくとも一つが、有機発光層からの発光光が透過するように電子及び又はホールを輸送するキャリア注入輸送性を有する有機材料と有機材料内に分散された複数の粒子とを含む光散乱層である、ことを特徴とする。

Description

有機発光素子
　本発明は、電流の注入によって発光するエレクトロルミネセンス（以下、ＥＬともいう）を呈する有機化合物を利用した有機半導体素子の一例であり、かかる有機化合物材料からなる有機発光層を備えた有機発光素子に関する。
　一般に、ＥＬ有機化合物材料を用いた有機発光素子は、ダイオード特性を有する電流注入型の素子である。２色以上の発光色を呈する有機発光素子の複数をマトリクス状に配列してディスプレイパネルが開発されている。
　個々の有機発光素子１は、例えば、図１に示すように、透明基板２の透明陽極３上に、真空蒸着法などを利用して、発光層を含む複数の有機化合物材料層４、金属からなる反射陰極５を、順次、積層した構造を有している。また、有機化合物材料層４として、発光層を挟んで、機能層として、陽極側にホール輸送機能層（ホール注入層、ホール輸送層）、陰極側に電子輸送機能層（電子注入層、電子輸送層）が適宜設けられる。
　有機ＥＬディスプレイでは有機発光素子の陰極がＡｌなどからなり高反射率であるために明所でのコントラストが低下するので、光取り出し側（透明基板）に円偏光フィルタを貼り付けることが提案されている（特許文献１参照）。また、有機ＥＬディスプレイのコントラストを改善するために光吸収層、マトリックス材料中に金属ナノ粒子を含んだ光吸収層を電極近傍に備えた構造（特許文献２参照例）などが提案されている。
特開２００４－３２７１９５ 特開２００６－３３２０４６
　従来の有機発光素子、円偏光フィルタを用いた素子では円偏光板により外光をカットすることが出来るが、ＥＬ発光強度も同時に低下する問題がある。
　また、光取り出し側に金属ナノ粒子を含んだ光吸収層を用いた素子では、光取り出し効率は十分に向上しないが分かった。
　外光をカットしつつ、ＥＬ発光強度を低下させない有機発光素子技術が望まれている。
　そこで本発明は、有機発光素子に使用される透明部材においても光散乱、光打消し技術を用い外光をカットし、更にＥＬ発光（ＥＬ輝度）を円偏光フィルタを用いた素子以上の発光強度を確保するとともに構造が簡単な有機発光素子を提供することが一例として挙げられる。
　本発明の有機発光素子は、第１電極及び第２電極の間に積層されかつ有機発光層を含む複数の有機半導体層からなる有機発光素子であって、
　前記有機発光層と前記第１及び２電極の少なくとも一方との間に配置された前記有機半導体層の少なくとも一つが、前記有機発光層からの発光光が透過するように電子及び又はホールを輸送するキャリア注入輸送性を有する有機材料と前記有機材料内に分散された複数の粒子とを含む光散乱層である、ことを特徴とする。
　以上の構成によれば、光散乱層が導入されていることにより、干渉効果が減るために、素子構成を比較的自由に設定することができる。よって、たとえ膜厚を厚くしても、円偏光フィルタを用いた素子よりも効率のよい素子が作製できる。
有機発光素子を示す概略部分断面図である。 本発明による実施形態の複数の有機発光素子が表示パネルに適用された場合の有機ＥＬ表示パネルを示す部分背面図である。 基本的な有機発光素子の有機半導体層の概略を説明するための断面図である。 図３に示す有機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。 本発明による実施形態の有機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。 本発明による他の実施形態の有機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。 本発明による他の実施形態の有機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。 本発明による他の実施形態の有機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。 本発明による他の実施形態の有機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。 本発明による他の実施形態の有機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。 本発明による他の実施形態の有機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。 本発明による他の実施形態の有機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。 本発明による実施形態の有機発光素子の反射スペクトルを示すグラフである。 本発明による他の実施形態の有機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。 本発明による他の実施形態の有機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。
符号の説明
４６　陽極（第１電極に相当）
４７　ホール注入層
４７ａ　光散乱層
４８　ホール輸送層
４９　有機発光層
５０　電子輸送層
５１　電子注入層
５１ａ　光散乱層
５２　陰極（第２電極に相当）
９９　半透明金属層
発明を実施するための形態
　以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
　図２は、複数の有機発光素子が表示パネルに適用された場合の一例、パッシブ駆動型有機ＥＬ表示パネルを示す部分背面図である。図において、複数の有機発光素子１は基板４５上にマトリクス状に配置されている。有機ＥＬ表示パネルは、透明電極層を含む行電極の複数の第１電極４６と、有機半導体層と、該行電極に交差する金属電極層を含む列電極の複数の第２電極５２と、が基板４５上に順次積層されて構成されている。行電極は、各々が帯状に形成されるとともに、所定の間隔をおいて互いに平行となるように配列されており、列電極も同様である。このように、マトリクス表示パネルは、複数の行と列の電極の交差点に形成された複数の有機発光素子１の発光部からなる表示領域DRを有している。第２電極５２は、接続部Ｃｎを介して配線電極１９に接続されている。なお、第２電極５２の上には図示しないが封止膜として窒化酸化シリコン、窒化シリコンなどの窒化物、或いは酸化物又は炭素などの無機物からなる無機パッシベーション膜を備え、無機パッシベーション膜の封止膜には、フッ素系やシリコン系の樹脂、その他、フォトレジスト、ポリイミドなど合成樹脂膜との多層とすることもでき、有機発光素子は外気から遮断されている。電流印加時に例えば発光色の青、緑、赤を呈する有機化合物材料から有機発光層は構成され得る。すなわち、有機発光素子は、例えば赤色、緑色及び青色に対応させて各々形成される。基板４５を透明材料から構成し、第１及び２電極をそれぞれ透明電極及び金属電極とすることで基板４５から発光光が取り出されるボトムエミッション型とし、逆に、第１及び２電極を金属電極及び透明電極とすることでトップエミッション型とすることもできる。
　図３の基本的な有機半導体層４０は、例えば、各層の区切りを「／」で表すものとして、陽極の第１電極４６から陰極の第２電極５２へ順に積層されたホール注入層４７／ホール輸送層４８／発光層４９／電子輸送層５０／電子注入層５１のそれぞれの機能を持つ複数の機能有機材料の膜からなる。さらに、ホール輸送層及び発光層間に電子ブロック層を、発光層及び電子輸送層にホールブロック層を機能有機膜として設けることもできる。なお有機発光素子は、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よい。またなお、発光層を除き、ホール注入層、ホール輸送層、電子輸送層、電子注入層、電子ブロック層及びホールブロック層のいずれかは省略する場合もある。
　図３を用いて、個々の有機発光素子１の前提となる基本的概略を説明する。例えば、図示するボトムエミッション型の基本的な有機発光素子では、基板４５側から順に積層された第１電極４６、少なくとも有機発光層４９を含む積層された有機半導体層４０、及び第２電極５２を有し、基板４５側から発光光が取り出される。ここで、第１電極４６及び第２電極５２がそれぞれ陽極及び陰極である場合、有機半導体層４０の主に有機物からなる発光層において、第１電極４６の陽極からホールが第２電極５２の陰極から電子が注入され、再結合し発光する。
　図４は、図３に示す有機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。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。有機発光素子１は、ガラス基板上に、透明陽極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及び金属陰極５２が順次積層された構造となっている。
　有機発光素子の発光層４９では、ホールと電子の再結合によって様々な方向にＥＬ発光する。発光層４９では各発光点において次のような光路の光線が生成される。陽極４６へ向かう光線Ｌ１（各界面の臨界角未満）は有機半導体層４０及び透過性を有する陽極４６を透過して有機発光素子の外部に出力される。一方、陰極５２側へ向かう光線Ｌ２は陰極５２で反射され、すべての有機半導体層４０及び陽極４６を透過して有機発光素子の外部に出力される（各界面の臨界角未満）。残る発光層４９が放射した一部の光Ｌ３（各界面の臨界角以上）は、有機発光素子の外部に取り出されることなく、有機発光素子内において消失する。
　基本的構成の有機発光素子では、外部からの外光も有機半導体層４０を透過し陽極４６で反射して再び有機半導体層４０を透過して有機発光素子の外部に出力されるので、外光反射光Ｅ１と発光層４９のＥＬ発光の強度の割合に応じて、特に、明所でのコントラストが低下する。
　＜有機発光素子の構成材料＞
　基板４５は、ガラス、プラスチックなどの透明、半透明又は不透明な材質によって構成されている。陽極４６は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium ZincOxide）、酸化スズなど酸化物の透明材料や、および金およびパラジウムなどＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｐｔ、Ｐｄ等の薄膜でも良く、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。陽極４６材料に、導電性炭素、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール等のπ共役ポリマーなどが挙げられる。陰極５２材料には、有機半導体層４０に接する面においては低仕事関数の金属、リチウムまたはナトリウムなどのアルカリ金属、ベリリウム、マグネシウム、カルシウムまたはバリウムなどの２Ａ族すなわちアルカリ土類金属、および希土類金属を含むＩＩＩ族金属およびスカンジウム、イットリウム、ランタン、セリウム、ユーロピウム、テルビウム、若しくはアクチニウムなどのアクチニド族金属またはこれらの合金が用いられるが、これに限定されるものではない。陰極５２材料は有機半導体層４０に接する面の低仕事関数金属と他の金属層との２層以上の積層とすることもできる。
　ホール注入層４７は、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、ホール注入層としては、特に限定はないが、ＣｕＰｃ（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、カーボン膜や、ＰＥＤＯＴ（ポリ（３，４？エチレンジオキシチオフェン））、ポリアニリン、ボリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリアルキルフェニレン、ポリアセチレン誘導体等を好適に採用することができる。
　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、ホール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。
　発光層４９は光電変換層に相当し、印加電圧によって第１、２電極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、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、蛍光物質でもあるトリス（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、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。
　各々の有機半導体層４０は、低分子や、デンドリマー高分子の有機物からなる。低分子有機化合物からなる有機半導体層４０は一般に蒸着法などのドライプロセス（真空プロセス）によって、高分子やデンドリマーの有機化合物からなる有機半導体層４０は一般に塗布法によって、それぞれ形成され得る。一部に、塗布法が可能である有機溶媒に可溶な低分子材料、蒸着が可能である高分子材料も存在する。一般に、有機半導体層４０に用いられる発光層などの材料には、Ｐ型やＮ型の有機半導体、もしくはバイポーラ性の有機半導体を用いることが多い。
　更に、これらの有機半導体層４０に用いる高分子材料の場合は、溶媒にその前駆体を溶解し、塗布される。溶媒としては、トルエン、ベンゼン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、クロロホルム、テトラリン、キシレン、アニソール、ジクロロメタン、γブチロラクトン、ブチルセルソルブ、シクロヘキサン、ＮＭＰ（Ｎ－メチル－２－ピロリドン）、ジメチルスルホキシド、シクロヘキサノン、ジオキサン、または、ＴＨＦ（テトラヒドロフラン）などの溶媒から選ばれた１種または複数種が用いられる。前述の溶媒の他、ＰＧＭＥ（propyleneglycol monomethyl ether）、ＰＧＭＥＡ（propyleneglycol monomethyl ether acetate）、乳酸エチル、ＤＭＡc（N.N-dimethylacetamide）、ＭＥＫ（methyl ethyl ketone）、ＭＩＢＫ（methyl isobutyl ketone）、ＰＳＳ（ポリスチレンスルホネート）、ＩＰＡ（iso propyl alcohol）、エタノールなど、既知の溶剤を用いることができる。塗布方法としては、スピンコート、ブレードコート、ロールコート、スプレーなどの基板４５の略全面に塗布する方法、インクジェット、フレキソ印刷法、ディスペンス法などの各種印刷法など、所定のパターンに塗布する方法がある。
　＜有機発光素子の例＞
　＜例ＮＰ＞
　図５は、例ＮＰの有機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。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。有機発光素子１は、ガラス基板上に、透明陽極４６、粒子の複数が分散されたホール注入層である光散乱層４７ａ、ホール輸送層４８、発光層４９、電子輸送層５０、電子注入層５１及び金属陰極５２が順次積層された構造となっている。光散乱層４７ａは、部分的に光を反射しかつ透過性を有するように設定された、ホール注入層の母材とそこに分散された粒子とかなる薄膜である。粒子は、例えば金属ナノ粒子であり、Ａｕ，Ａｇなどの金属や、ＴｉＯｘ，ＺｒＯｘ，ＺｎＯｘ，ＭｏＯｘ，ＷＯｘ，ＳｉＯｘ，ＦｅＯｘ，ＹｘＯｙ，ＣｕＯｘなどの酸化物や、ＴｉＭＯｘ(Ｍ=Ｓｉ，Ｆｅ，Ｚｒ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｗ，Ｃｅ)、ＡｇＭｏＯｘ、ＩＭＯｘ（Ｍ＝Ｉｎ，Ｚｎ）などの２種類以上の金属イオンを含む複合酸化物や、ＡｌＦ3，ＭｇＦ2などのフッ化物や、ポリスチレンなどの高分子材料である。なお、ｘは原子比を表す。個々の粒子は針状、円柱状、板状、矩形状、立体状、円錐、球状や角柱状等の個体、或いは凝集又は集合体である。粒子は平均粒径が０．１ｎｍから１００００ｎｍを有する。分散粒子の半径は、入射外光の波長よりも非常に小さく、レイリー散乱が生じるように、粒径分布も設定される。粒子は隣接するもの同士間の距離が０．１ｎｍ以上１μｍ以下である密度で分散されている。粒子は、分散される有機半導体層の有機材料と０．０１以上の屈折率差があるものが選択される。光散乱層４７ａは高低差０．１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の凹凸界面を有する。光散乱層４７ａは、１×１０-10～１×１０10ｃｍ2／Ｖｓのキャリア移動度、又は１０10～１０-10Ω・ｃｍの導電性を持つように設定される。
　図５ではホール注入層であるが、ホール輸送層に粒子を分散させて光散乱層とするなど、光散乱層は有機発光層４９と陽極４６の間に配置されたいすれの半導体層でもよい。
　有機発光素子の発光層４９におけるＥＬ発光及び外光の光路は図３に示す有機発光素子の場合と同様であるが、陽極４６側へ向かう光線のうち発光層４９にやや沿った方向への光線は光散乱層４７ａのレイリー散乱に応じて光線が散乱されて、陽極４６から有機発光素子の外部に出力される。有機発光素子は光散乱層４７ａ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。
場合の散乱。レイリー散乱の散乱光の強度は外光の波長の４乗に反比例する。
　＜例ＢＬ＞
　図６は、例ＢＬの有機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。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。有機発光素子１は、ガラス基板上に、透明陽極４６、ホール注入層４７、半透明金属層９９、ホール輸送層４８、発光層４９、電子輸送層５０、電子注入層５１及び金属陰極５２が順次積層された構造となっている。半透明金属層９９はホール注入層４７とホール輸送層４８との間に形成されている。半透明金属層９９は、部分的に光を反射しかつ透過性を有するように設定された、例えばＡｇ及びＭｏＯ3を少なくとも１層からなる薄膜である。半透明金属層９９は、その他にも、例えば銀の合金の薄膜であってもよい。なお、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よい。酸化物としてはＭｏ酸化物に限られず、その代わりに、遷移金属酸化物を採用してもよい。半透明金属層９９は１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の範囲の膜厚で成膜される。つまり半透明金属層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。この半透明金属層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。
　半透明金属層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。また半透明金属層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、或いは低いことが望ましい。
　有機発光素子の発光層４９におけるＥＬ発光及び外光の光路は図３に示す有機発光素子の場合と同様であるが、外光反射光Ｅ１と発光層４９のＥＬ発光の強度の割合に応じて、特に、明所でのコントラストが増加する。
　＜例ＢＬ１＞
　図７は、例ＢＬ１の有機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。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。この有機発光素子１は、ガラス基板上に、透明陽極４６、粒子の複数が分散されたホール注入層である光散乱層４７ａ、半透明金属層９９、ホール輸送層４８、発光層４９、電子輸送層５０、電子注入層５１及び金属陰極５２が順次積層された構造となっている。例ＢＬ１の有機発光素子は、図５の例ＮＰの光散乱層４７ａを有する有機発光素子に半透明金属層９９（光散乱層４７ａとホール輸送層４８の間）を設けたものである。部分的に光を反射しかつ透過性を有する半透明金属層９９は、図６の例ＢＬと同様に、例えばＡｇ及びＭｏＯ3を少なくとも１層からなる薄膜である。
　有機発光素子の発光層４９におけるＥＬ発光及び外光の光路は図５、図６に示す有機発光素子の場合と同様であるが、陽極４６側へ向かう光線のうち発光層４９にやや沿った方向への半透明金属層９９を透過した光線は光散乱層４７ａのレイリー散乱に応じて光線が散乱されて、陽極４６から有機発光素子の外部に出力される。有機発光素子は光散乱層４７ａによって光取り出し効率が向上するため、全体としてコントラストが増大する。
　＜例ＢＬ２＞
　図８は、例ＢＬ２の有機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。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。有機発光素子１は、ガラス基板上に、透明陽極４６、粒子の複数を含む粒子膜１００、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及び金属陰極５２が順次積層された構造となっている。図８の例ＢＬ２の有機発光素子は粒子膜１００が陽極４６とホール注入層４７との間に成膜されている以外、図４のものと同一構成である。粒子膜１００は、部分的に光を反射しかつ透過性を有するように設定された、粒子の複数を含む薄膜である。粒子膜１００の粒子は酸化物、複合酸化物、フッ化物、金属で形成され、その粒子が有機バインダーにより凝集され、粒子膜１００は凝集膜となっている。粒子膜１００はそれ複数を組み合わせて使用することができる。粒子膜１００は１０～５０ｎｍの範囲の膜厚で成膜される。
　有機発光素子の発光層４９におけるＥＬ発光及び外光の光路は図３に示す有機発光素子の場合と同様であるが、外光反射光Ｅ１と発光層４９のＥＬ発光の強度の割合に応じて、特に、明所でのコントラストが増加する。
　ここで、粒子膜や、上記光散乱層に分散された粒子や、半透明金属層を構成する粒子が金属である場合に、例えば金属ナノ粒子では、可視～近赤外域の光電場とプラズモンがカップリングして光吸収が起こり、鮮やかな色調を呈する効果がある。プラズモンとは、金属中の自由電子が集団的に振動することで、金属ナノ粒子ではプラズモンが表面に局在することになる。この表面プラズモン共鳴(Surface Plasmon Resonance:SPR)が局所的に著しく増強された電場も発生する。つまり、光エネルギーが表面プラズモンに変換されることにより、金属ナノ粒子表面に光のエネルギーが蓄えられるばかりでなく、光の回折限界より小さな領域での光制御が可能となる。
　＜例ＢＬ３＞
　図９は、例ＢＬ３の有機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。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。この有機発光素子１は、ガラス基板上に、透明陽極４６、粒子の複数を含む粒子膜１００、ホール注入層４７、半透明金属層９９、ホール輸送層４８、発光層４９、電子輸送層５０、電子注入層５１及び金属陰極５２が順次積層された構造となっている。例ＢＬ３の有機発光素子は、図８の例ＢＬ２の粒子膜１００を有する有機発光素子に半透明金属層９９（ホール注入層４７とホール輸送層４８の間）を設けたものである。部分的に光を反射しかつ透過性を有する半透明金属層９９は、図６の例ＢＬと同様に、例えばＡｇ及びＭｏＯ3を少なくとも１層からなる薄膜である。
　有機発光素子の発光層４９におけるＥＬ発光及び外光の光路は図８に示す有機発光素子の場合と同様であるが、外光反射光Ｅ１と発光層４９のＥＬ発光の強度の割合に応じて、特に、明所でのコントラストが増加する。
　＜例ＢＬ４＞
　図１０は、例ＢＬ４の有機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。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。この有機発光素子１は、ガラス基板上に、透明陽極４６、粒子の複数を含む粒子膜１００、粒子の複数が分散されたホール注入層である光散乱層４７ａ、ホール輸送層４８、発光層４９、電子輸送層５０、電子注入層５１及び金属陰極５２が順次積層された構造となっている。例ＢＬ４の有機発光素子は、図５の例ＮＰの光散乱層４７ａを有する有機発光素子に粒子膜１００（陽極４６と光散乱層４７ａとの間）を設けたものである。粒子膜１００は、図８の例ＢＬ２と同様に、部分的に光を反射しかつ透過性を有するように設定された、粒子の複数を含む薄膜である。
　有機発光素子の発光層４９におけるＥＬ発光及び外光の光路は図５、図６に示す有機発光素子の場合と同様であるが、陽極４６側へ向かう光線のうち発光層４９にやや沿った方向への光線は光散乱層４７ａのレイリー散乱に応じて光線が散乱されて、粒子膜１００を経て陽極４６から有機発光素子の外部に出力される。有機発光素子は光散乱層４７ａ及び粒子膜１００によって光取り出し効率が向上するため、全体としてコントラストが増大する。
　＜例ＢＬ５＞
　図１１は、例ＢＬ５の有機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。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。この有機発光素子１は、ガラス基板上に、透明陽極４６、粒子の複数を含む粒子膜１００、粒子の複数が分散されたホール注入層である光散乱層４７ａ、半透明金属層９９、ホール輸送層４８、発光層４９、電子輸送層５０、電子注入層５１及び金属陰極５２が順次積層された構造となっている。例ＢＬ５の有機発光素子は、図５の例ＮＰの光散乱層４７ａを有する有機発光素子に、粒子膜１００（陽極４６と光散乱層４７ａとの間）及び半透明金属層９９（光散乱層４７ａとホール輸送層４８の間）を設けたものである。粒子膜１００は、図８の例ＢＬ２と同様に、部分的に光を反射しかつ透過性を有するように設定された、粒子の複数を含む薄膜である。部分的に光を反射しかつ透過性を有する半透明金属層９９は、図６の例ＢＬと同様に、例えばＡｇ及びＭｏＯ3を少なくとも１層からなる薄膜である。
　有機発光素子の発光層４９におけるＥＬ発光及び外光の光路は図５、図６に示す有機発光素子の場合と同様であるが、陽極４６側へ向かう光線のうち発光層４９にやや沿った方向への半透明金属層９９を透過した光線は光散乱層４７ａのレイリー散乱に応じて光線が散乱されて、粒子膜１００を経て陽極４６から有機発光素子の外部に出力される。有機発光素子は光散乱層４７ａ及び粒子膜１００によって光取り出し効率が向上するため、全体としてコントラストが増大する。
　＜例ＢＬ６＞
　図１２は、例ＢＬ６の有機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。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。この有機発光素子１は、ガラス基板上に、透明陽極４６、粒子の複数が分散されたホール注入層である光散乱層４７ａ、ホール注入層４７、半透明金属層９９、ホール輸送層４８、発光層４９、電子輸送層５０、電子注入層５１及び金属陰極５２が順次積層された構造となっている。例ＢＬ６の有機発光素子は、図７の例ＢＬ１の光散乱層４７ａを有する有機発光素子にホール注入層４７（半透明金属層９９と光散乱層４７ａの間）を設けたものである。部分的に光を反射しかつ透過性を有する半透明金属層９９は、図６の例ＢＬと同様に、例えばＡｇ及びＭｏＯ3を少なくとも１層からなる薄膜である。
　有機発光素子の発光層４９におけるＥＬ発光及び外光の光路は図５、図６に示す有機発光素子の場合と同様であるが、陽極４６側へ向かう光線のうち発光層４９にやや沿った方向への半透明金属層９９を透過した光線は光散乱層４７ａのレイリー散乱に応じて光線が散乱されて、陽極４６から有機発光素子の外部に出力される。有機発光素子は光散乱層４７ａによって光取り出し効率が向上するため、全体としてコントラストが増大する。
　＜基準例ｒｅｆ＞：ガラス基板／透明電極／ホール輸送層／有機発光層／電子注入層／反射電極という構成の有機ＥＬ素子を作製した。
　ガラス基板上にＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）の透明電極を常温スパッタにより形成し、その上に、ＮＰＢ（ナフチルペンチルベンジジン）のホール輸送層を７０ｎｍ厚さで、次いで、Ａｌｑ３（トリス（８－キノリノラト）アルミニウム、緑色発光色素）の電子輸送性有機発光層を６０ｎｍ厚さで、最後にアルミニウムの反射電極を８０ｎｍ厚さで順に真空蒸着によりに成膜した。
　＜基準例偏光板付きｒｅｆ’＞：ガラス基板／透明電極／ホール輸送層／有機発光層／電子注入層／反射電極という構成の有機ＥＬ素子を作製した。
　基準例ｒｅｆの有機ＥＬ素子を作製し、そのガラス基板に偏光板を貼り付けた。
　＜例ＮＰ－ｔ＞：ガラス基板／透明電極／光散乱層／ホール輸送層／有機発光層／電子注入層／反射電極という構成の有機ＥＬ素子を作製した。
　ガラス基板上のＩＴＯ透明電極上に、光散乱層のホール注入層として、スピンコート塗布及び焼成（２００℃）より、粒径１１ｎｍのナノシリカ（ＳｉＯ2）（７wt%）を混合したＰＥＤＯＴ（ポリ（３，４-エチレンジオキシチオフェン））を３１ｎｍ厚で形成し、その上に、ＮＰＢホール輸送層を３９ｎｍ厚さで成膜した以外、基準例ｒｅｆと同様に有機ＥＬ素子を作製した。ＰＥＤＯＴとＰＳＳ（ポリスチレンスルホネート）とＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を含むＰＥＤＯＴ溶液を調製しこれにナノシリカを添加して塗布した。
　＜例ＮＰ－ｒ＞：ガラス基板／透明電極／光散乱層／ホール輸送層／有機発光層／電子注入層／反射電極という構成の有機ＥＬ素子を作製した。
　ガラス基板上のＩＴＯ透明電極上に、光散乱層のホール注入層として、スピンコート塗布及び焼成（２００℃）より、ナノシリカに代えて粒径８ｎｍ～１０ｎｍの銀ナノ粒子（Ａｇ）（５０wt%）を混合したＰＥＤＯＴを４５ｎｍ厚で形成し、その上に、ＮＰＢホール輸送層を２５ｎｍ厚さで成膜した以外、例ＮＰ－ｔと同様に有機ＥＬ素子を作製した。ＰＥＤＯＴ溶液を調製しこれに銀ナノ粒子を添加して塗布した。
　＜例ＢＬ＞：ガラス基板／透明電極／ホール注入層／半透明金属層／ホール輸送層／有機発光層／電子注入層／反射電極という構成の有機ＥＬ素子を作製した。
　ガラス基板上のＩＴＯ透明電極上に、ホール注入層として、スピンコート塗布及び焼成（２００℃）より、ナノシリカ又は銀のナノ粒子を含まないＰＥＤＯＴのみを３０ｎｍ厚で形成し、その上に、半透明金属層として、Ａｇ及びＭｏＯ3をそれぞれ１５ｎｍ及び３ｎｍ厚さで順に真空蒸着によりに成膜し、その上に、ＮＰＢホール輸送層を４２ｎｍ厚さで成膜した以外、基準例ｒｅｆと同様に有機ＥＬ素子を作製した。ＰＥＤＯＴスピンコートでは、ＰＥＤＯＴ溶液を調製しこれのみを塗布した。
　＜例ＢＬ１（１）＞：ガラス基板／透明電極／光散乱層／半透明金属層／ホール輸送層／有機発光層／電子注入層／反射電極という構成の有機ＥＬ素子を作製した。
　ガラス基板上のＩＴＯ透明電極上に、光散乱層のホール注入層として、スピンコート塗布及び焼成（２００℃）より、粒径１１ｎｍのナノシリカ（ＳｉＯ2）（７wt%）を混合したＰＥＤＯＴを３１ｎｍ厚で形成し、その上に、半透明金属層を成膜した以外、例ＢＬと同様に有機ＥＬ素子を作製した。
　＜例ＢＬ１（２）＞：ガラス基板／透明電極／光散乱層／半透明金属層／ホール輸送層／有機発光層／電子注入層／反射電極という構成の有機ＥＬ素子を作製した。
　ガラス基板上のＩＴＯ透明電極上に、光散乱層のホール注入層として、スピンコート塗布及び焼成（２００℃）より、ナノシリカに代えて粒径８ｎｍ～１０ｎｍの銀ナノ粒子（Ａｇ）（５０wt%）を混合したＰＥＤＯＴを４５ｎｍ厚で形成し、その上に、半透明金属層を成膜した以外、例ＢＬと同様に有機ＥＬ素子を作製した。
　＜例ＢＬ２＞：ガラス基板／透明電極／粒子膜／ホール注入層／ホール輸送層／有機発光層／電子注入層／反射電極という構成の有機ＥＬ素子を作製した。
　ガラス基板上のＩＴＯ透明電極上に、粒子膜として、銀ナノ粒子混合溶液をスピンコートにより塗布後、焼成（２００℃）して粒径８ｎｍ～１０ｎｍの銀ナノ粒子（Ａｇ）を２４ｎｍ厚で形成し、その上に、ホール注入層として、スピンコート塗布及び焼成（２００℃）より、ナノシリカ又は銀のナノ粒子を含まないＰＥＤＯＴのみを３２ｎｍ厚で形成し、その上に、ＮＰＢホール輸送層を４２ｎｍ厚さで成膜した以外、基準例ｒｅｆと同様に有機ＥＬ素子を作製した。銀ナノ粒子スピンコートでは、銀ナノ粒子を攪拌したアルコール水溶液を調製しこれを塗布した。金属微粒子はスピンコートにて成膜にした場合、基板面方向に導通があると、パターニングされたＩＴＯ陽極よりも発光面積が拡大してしまう。このため、発光面積を規定するため、金属ナノ粒子パターニングが必要となる。しかしながら、膜厚さを４３ｎｍ以下と薄くし、ＩＴＯ上にＡｇナノ粒子の不連続な凝集体構造を形成することで、凝集体同士の接点がなくなり、基板面方向の導通がなくなることが知見された。このため、発光面積を規定するようなＡｇナノ粒子層などの粒子膜のパターニングが不要となるメリットがある。ＰＥＤＯＴスピンコートでは、ＰＥＤＯＴ溶液を調製しこれのみを塗布した。
　＜例ＢＬ３＞：ガラス基板／透明電極／粒子膜／ホール注入層／半透明金属層／ホール輸送層／有機発光層／電子注入層／反射電極という構成の有機ＥＬ素子を作製した。
　ＰＥＤＯＴホール注入層の上に、半透明金属層として、Ａｇ及びＭｏＯ3をそれぞれ１５ｎｍ及び３ｎｍ厚さで順に真空蒸着によりに成膜し、その上に、ＮＰＢホール輸送層を４２ｎｍ厚さで成膜した以外、例ＢＬ２と同様に有機ＥＬ素子を作製した。
　＜例ＢＬ４＞：ガラス基板／透明電極／粒子膜／光散乱層／ホール輸送層／有機発光層／電子注入層／反射電極という構成の有機ＥＬ素子を作製した。
　ガラス基板上のＩＴＯ透明電極上に、光散乱層のホール注入層として、スピンコート塗布及び焼成（２００℃）より、粒径１１ｎｍのナノシリカ（ＳｉＯ2）（７wt%）を混合したＰＥＤＯＴを３１ｎｍ厚で形成し、その上に、ＮＰＢホール輸送層を３９ｎｍ厚さで成膜した以外、例ＢＬ２と同様に有機ＥＬ素子を作製した。
　＜例ＢＬ５（１）＞：ガラス基板／透明電極／粒子膜／光散乱層／半透明金属層／ホール輸送層／有機発光層／電子注入層／反射電極という構成の有機ＥＬ素子を作製した。
　ガラス基板上のＩＴＯ透明電極上に、光散乱層のホール注入層として、スピンコート塗布及び焼成（２００℃）より、粒径１１ｎｍのナノシリカ（ＳｉＯ2）（７wt%）を混合したＰＥＤＯＴを３１ｎｍ厚で形成し、その上に、半透明金属層として、Ａｇ及びＭｏＯ3をそれぞれ１５ｎｍ及び３ｎｍ厚さで順に真空蒸着によりに成膜し、その上に、ＮＰＢホール輸送層を４２ｎｍ厚さで成膜した以外、例ＢＬ２と同様に有機ＥＬ素子を作製した。
　＜例ＢＬ５（１）’＞：ガラス基板／透明電極／粒子膜／光散乱層／半透明金属層／ホール輸送層／有機発光層／電子注入層／反射電極という構成の有機ＥＬ素子を作製した。
　ホール輸送層として、ＣｕＰｃ（銅フタロシアニン）及びＮＰＢをそれぞれ１５ｎｍ及び２７ｎｍ厚さで順に真空蒸着によりに成膜した以外、例ＢＬ５（１）と同様に有機ＥＬ素子を作製した。
　＜例ＢＬ５（２）＞：ガラス基板／透明電極／粒子膜／光散乱層／半透明金属層／ホール輸送層／有機発光層／電子注入層／反射電極という構成の有機ＥＬ素子を作製した。
　ガラス基板上のＩＴＯ透明電極上に、粒子膜として、銀ナノ粒子混合溶液をスピンコートにより塗布後、焼成（２００℃）して粒径８ｎｍ～１０ｎｍの銀ナノ粒子（Ａｇ）を２４ｎｍ厚で形成した以外、例ＢＬ１（１）と同様に有機ＥＬ素子を作製した。
　＜例ＢＬ６＞：ガラス基板／透明電極／光散乱層／ホール注入層／半透明金属層／ホール輸送層／有機発光層／電子注入層／反射電極という構成の有機ＥＬ素子を作製した。
　粒子膜を設けずに代わりに、ガラス基板上のＩＴＯ透明電極上に、光散乱層のホール注入層として、スピンコート塗布及び焼成（２００℃）より、ナノシリカに代えて粒径８ｎｍ～１０ｎｍの銀ナノ粒子（Ａｇ）（５０wt%）を混合したＰＥＤＯＴを４５ｎｍ厚で形成した以外、例ＢＬ３と同様に有機ＥＬ素子を作製した。
　上記例の有機ＥＬ素子の主な素子構造（粒子膜／ホール注入層（光散乱層）／半透明金属層／ホール輸送層）を下表１に示す。
　上記例の有機ＥＬ素子の所定電流密度における駆動電圧に対する輝度(輝度率）及びＣＩＥ色度を測定した。その結果を下表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　円偏光板付きの例ｒｅｆ’では４５％以下にＥＬ発光が低下するが、他の例では半減はしていない。
　ＮＤの値が得られなかった例は、粒子膜を使用するため界面が荒れ、リークし易くなっためと考えられるが、その発光は確認された。
　上記例の有機ＥＬ素子の反射スペクトルを測定した。その結果を図１３に示す。
　上記例の有機ＥＬ素子の反射スペクトルの所定波長の外光反射率比を測定し、ＥＬ輝度と外光カットの程度を判定した。その結果を下表３に示す。外光反射率比は可視領域を選択し、例ｒｅｆを１と規格化した際の値（割合）を示す。反射率に関して基準ｒｅｆ素子より反射率が１０％以下に低下した値の素子があった。
　ＥＬ輝度は円偏光板使用時（例ｒｅｆ’）より高い値を〇と判定し、外光カット（反射率）は波長５５０ｎｍ下で反射率が低減した値を〇判定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　上記例の有機ＥＬ素子の結果から、ホール注入層としての光散乱層すなわち、キャリア注入輸送性を有する有機材料と有機材料内に分散された複数の粒子とを含む光散乱層を備えた素子が適度な外光遮断性を示すことが分かった。
　上記実施形態における有機発光素子は、各層を次のように構成することもできる。
　＜積層構成の変形例＞
　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発光素子について説明してきたが、光Ｌ１、Ｌ２が発光層４９から透明陰極５２から出力されるトップエミッションタイプの有機発光素子にも適用することができる。
　たとえば、図１４に示すように透明陰極５２と電子輸送層５０との間の位置に電子注入層である光散乱層５１ａを形成するようにしてもよい。このようにすると、光取り出し効率が向上する。
　さらに、図１５に示すように透明陰極５２と電子輸送層５０との間において、透明陰極５２側から順に電子注入層である光散乱層５１ａと半透明金属層９９とを形成されていてもよい。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。両図に示す有機発光素子において、反射性の陽極４６上にホール注入層４７、ホール輸送層４８、有機発光層４９、電子輸送層５０が順に形成されている。
　このように、有機発光層４０と陽極４６又は陰極５２との間に配置された有機半導体層４０の少なくとも一つが、有機発光層４９からの発光光が透過するように電子及び又はホールを輸送するキャリア注入輸送性を有する有機材料と有機材料内に分散された複数の粒子とを含む光散乱層である構成にすればよい。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。

Claims (18)

  1. 　第１電極及び第２電極の間に積層されかつ有機発光層を含む複数の有機半導体層からなる有機発光素子であって、
    　前記有機発光層と前記第１及び２電極の少なくとも一方との間に配置された前記有機半導体層の少なくとも一つが、前記有機発光層からの発光光が透過するように電子及び又はホールを輸送するキャリア注入輸送性を有する有機材料と前記有機材料内に分散された複数の粒子とを含む光散乱層である、ことを特徴とする有機発光素子。
  2. 　前記粒子は針状、円柱状、板状、矩形状、立体状、円錐、球状や角柱状等の個別、集合体であることを特徴とする請求項１記載の有機発光素子。
  3. 　前記粒子は平均粒径が０．１ｎｍから１００００ｎｍを有することを特徴とする請求項１又は２記載の有機発光素子。
  4. 　前記粒子は隣接するもの同士間の距離が０．１ｎｍ以上１μｍ以下である密度で分散されていること特徴とする請求項１又は２記載の有機発光素子。
  5. 　前記粒子は前記有機材料と０．０１以上の屈折率差があることを特徴とする請求項１～４のいずれか１に記載の有機発光素子。
  6. 　前記粒子は金属、酸化物、複合酸化物、フッ化物、又は高分子材料であることを特徴とする請求項１～５のいずれか１に記載の有機発光素子。
  7. 　前記光散乱層は高低差０．１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の凹凸界面を持つことを特徴とする請求項１～６のいずれか１に記載の有機発光素子。
  8. 　前記光散乱層は、１×１０-10～１×１０10ｃｍ2／Ｖｓのキャリア移動度、又は１０10～１０-10Ω・ｃｍの導電性を持つことを特徴とする請求項１～７のいずれか１に記載の有機発光素子。
  9. 　前記光散乱層と前記第１及び２電極の少なくとも一方との間に配置された粒子の複数を含む粒子膜をさらに有することを特徴とする請求項８記載の有機発光素子。
  10. 　前記粒子膜の粒子は酸化物、複合酸化物、フッ化物、金属で形成され、前記粒子膜の粒子が有機バインダーにより凝集した凝集膜であること特徴とする請求項９記載の有機発光素子。
  11. 　前記粒子膜は導電性を有することを特徴とする請求項９又は１０記載の有機発光素子。
  12. 　前記粒子膜は、１×１０-10～１×１０10ｃｍ2／Ｖｓのキャリア移動度、又は１０10～１０-10Ω・ｃｍの導電性を持つことを特徴とする請求項９～１１のいずれか１に記載の有機発光素子。
  13. 　前記粒子膜は前記第１及び２電極の少なくとも一方に接していることを特徴とする請求項９～１２のいずれか１に記載の有機発光素子。
  14. 　光を取り出す側の前記第１電極又は第２電極は透明又は半透明な電極であり、光を取り出す側の反対の前記第１電極又は第２電極は光を反射する電極であることを特徴とする請求項１～１３のいずれか１に記載の有機発光素子。
  15. 　前記光散乱層と前記第１及び２電極の少なくとも一方との間に配置された、部分的に光を反射しかつ透過性を有する半透明金属層をさらに有することを特徴とする請求項１～１４のいずれか１に記載の有機発光素子。
  16. 前記半透明金属層の膜厚が１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１５記載の有機発光素子。
  17. 　前記光を取り出す側の前記第１電極又は第２電極は陽極であり、前記陽極と前記有機発光層との間にある前記有機発光層は、前記陽極に接しホールを取り出し易くするホール注入層、及び前記ホールを前記有機発光層に輸送するホール輸送層のすくなくとも１つを含むことを特徴とする請求項１～１６のいずれか１に記載の有機発光素子。
  18. 　前記光を取り出す側の反対の前記第１電極又は第２電極は陰極であり、前記陰極と前記有機発光層との間にある前記有機発光層は、前記陽極に接し電子を取り出し易くする電子注入層、及び前記電子を前記有機発光層に輸送する電子輸送層のすくなくとも１つを含むことを特徴とする請求項１～１７のいずれか１に記載の有機発光素子。
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