(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に少なくとも陽極、発光層を含む有機半導体層、及び、陰極が形成され、前記有機半導体層に前記陽極及び前記陰極からそれぞれ正孔及び電子が注入されることにより、前記発光層にて発光が生じる有機発光素子において、
前記発光層の近傍に前記発光層よりも屈折率が高い層及び周期的に電流を注入する層が形成されることにより、発光領域が基板表面に平行な一定方向に周期的に変化しているとともに、前記発光層で発光した光を一定方向に伝搬する光導波路層が形成され、
前記陽極または陰極のうちの少なくとも一方が透明であり、
前記発光層に電流注入され発光して光導波路を伝搬する光が、前記発光層の周期的電流分布によって光導波路に形成される複素実効屈折率の周期構造による回折効果に基づき伝搬光と逆方向に光帰還され、前記伝搬光と帰還光とが基板表面に平行方向に形成された周期構造に対応する一定の方向に共振し、共振した光のうちの散乱光または低次回折光が透明電極を透過して素子の外部に放出され、
前記光導波路層に形成された実効屈折率変化の周期または電流密度変化の周期の光学長が、発光波長と等しいことを特徴とする有機発光素子。
【請求項２】
基板上に少なくとも陽極、発光層を含む有機半導体層、及び、陰極が形成され、前記有機半導体層に前記陽極及び前記陰極からそれぞれ正孔及び電子が注入されることにより、前記発光層にて発光が生じる有機発光素子において、
前記発光層の近傍に設置された前記発光層よりも屈折率の高い層が前記発光層と光学的に結合して形成されることにより前記発光層で発光する光を基板表面に対して平行な方向に伝搬する光導波路層が形成され、かつ前記発光層に注入される電流密度が基板表面に対して平行な一定方向に周期的に変化している領域が形成され、
前記光導波路層に形成された実効屈折率変化の周期または電流密度変化の周期の光学長が、発光波長と等しいことを特徴とする有機発光素子。
【請求項３】
透明電極を透過して素子の外部に放出される光が偏光であることを特徴とする請求項１または２に記載の有機発光素子。
【請求項４】
陽極が透明であるとともに陰極が金属からなり、前記陰極が一定方向に周期的形状を有することを特徴とする請求項１または２に記載の有機発光素子。
【請求項５】
基板上に有機半導体層よりも屈折率の高い透明な誘電体層が形成されていることを特徴とする請求項４記載の有機発光素子。
【請求項６】
陽極の屈折率は有機半導体層の屈折率より高いことを特徴とする請求項４記載の有機発光素子。
【請求項７】
陽極が透明であるとともに陰極が金属からなり、前記陽極が一定方向に周期的形状を有することを特徴とする請求項１または２に記載の有機発光素子。
【請求項８】
基板上に有機半導体層よりも屈折率の高い透明な誘電体層が形成されていることを特徴とする請求項７記載の有機発光素子。
【請求項９】
陽極の屈折率は有機半導体層の屈折率より高いことを特徴とする請求項７記載の有機発光素子。
【請求項１０】
陽極が透明であるとともに陰極が金属からなり、
前記陽極と前記陰極との間に一定方向に周期的形状を有する電流遮断層が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の有機発光素子。
【請求項１１】
基板上に有機半導体層よりも屈折率の高い透明な誘電体層が形成されていることを特徴とする請求項１０記載の有機発光素子。
【請求項１２】
光導波路層に複数種の電流注入領域の変動周期が形成されていることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載の有機発光素子。
【請求項１３】
複数種の周期構造により発色される色がそれぞれ赤、緑、青の光の三原色であることを特徴とする請求項１２記載の有機発光素子。
【請求項１４】
複数の方向に電流注入領域の周期が形成されていることを特徴とする請求項１２記載の有機発光素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種の表示装置として広範囲に利用される発光素子であって、有機電界素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高度情報化マルチメディア社会の発展に伴い、低消費電力・高画質の平板型表示素子の開発が活発化している。非発光型の液晶表示素子は低消費電力を特長としてその位置を確立し、携帯情報端末等への応用と更なる高性能化が進んでいる。
【０００３】
一方、有機ＥＬディスプレイは自発光型であり、ディスプレイが最も一般的に使用される室内で非常に認識しやすいことから、従来のＣＲＴの代替えや、ＣＲＴでは実現困難な大画面表示や超高精細表示の実現を目標として研究開発が活発化している。既に、モノクロ（緑色、黄色）の文字数字表示は実用に近い技術レベルに達しており、今後は有機ＥＬの特徴を活かした高輝度、薄型のディスプレイの開発と動画像をも表示し得る高精細カラーディスプレイへの期待がたかまりつつある。
【０００４】
１９８７年にタンらがガラス基板上に正孔注入用電極層、有機正孔輸送層、有機電子輸送性発光層、電子注入用電極層を付着形成することによりることにより、低電圧で発光する有機ＥＬが可能となることを実証して以来（参考文献：C.W.Tang et al. Appl. Phys. Lett. Vol.51, p.913 (1987)）、有機ＥＬ素子が大きく注目を浴びている。
【０００５】
タンらにより提案された従来の有機ＥＬ素子の概要を図１０を用いて示す。
ガラス基板１０１の上に酸化インジウム錫（ＩＴＯ）等の比較的大きなイオン化ポテンシャルを有し正孔の注入が容易な透明導電性薄膜（ＩＴＯ）でなる陽極１０２が形成されている。次にその表面のほぼ全面に正孔輸送層１０４、及び電子輸送性の発光層１０５が順形成されている。そしてその表面に銀マグネシウム合金（ＡｇＭｇ）等の比較的低い仕事関数を有し電子の注入の容易な金属層でなる陰極１０６が形成されている。
【０００６】
電子輸送性の発光層は一般的に金属に比較して低い仕事関数を有するが、ＡｇＭｇ合金等の低仕事関数を有する金属を陰極として用いることにより電子の注入とその輸送が比較的容易に実現できる。また、正孔輸送層は比較的大きなイオン化ポテンシャルを有するので、金（Ａｕ）や酸化インジウム錫（ＩＴＯ）等のイオン化ポテンシャルの大きな材料を陽極として用いることにより正孔の注入とその輸送が比較的容易に実現できる。
【０００７】
そこで、陰極に対して陽極に正の直流電圧を印加することにより、陽極（ＩＴＯ）１０２から正孔輸送層に正孔が注入され、また陰極１０６から電子輸送性の発光層に電子が注入され、更に正孔輸送層と電子輸送層（発光層）の接合部近傍の発光層中でこれらが結合することにより励起子が形成され緑色の発光１０７が生じる。この発光は透明電極及び基板を通して観測がなされる。勿論、正孔輸送性の有機発光層と電子輸送性の有機層を接合させ、正孔と電子を注入・輸送することによっても発光が得られる。
【０００８】
この発光原理はガリウム砒素等で形成された無機の発光ダイオードに類似しており、ＰＮ接合のされた化合物半導体に電子と正孔を注入することにより接合部近傍で電子と正孔の再結合することによる発光と対応させることができる。そして、電子輸送層はＮ型化合物半導体、正孔輸送層はＰ型化合物半導体に対比させるさせることができる。
【０００９】
その後、青色や赤色を発光する有機半導体材料や添加物材料が開発されるとともに、カラーディスプレイを実現するためのいくつかの方式も提案され、カラーディスプレイも試作されるに至っている。
有機ＥＬでカラーディスプレイを実現する方式として次の五つの方式が提案されている。
【００１０】
１． 赤、緑、青の発光を生じる三種類の有機発光材料を平面的に交互に配置する方法
２． 赤、緑、青の発光を生じる三種類の有機発光材料を積層する方法
３． 白色（広い帯閾の緑）発光する有機材料と三種類の共振器構造を形成する方法
４． 白色発光する有機材料と三原色のカラーフィルタを組み合わせる方法
５． 青色発光する有機材料と三原色に変換する色変換層を組み合わせる方法
ところが、それぞれの方式に大きな課題が残されている。
【００１１】
第１の方式では、有機材料の耐水性、耐薬品性に問題があるために一度形成した有機薄膜を微細加工することは困難であり、高精細なディスプレイを実現することは非常に困難である。第２の方式では、有機材料の耐熱性が不十分なために透過率の高いＩＴＯ層を積層して形成することが困難であり、更に有機ＥＬの場合陰極として仕事関数の低い金属を用いる必要があるために透過率の高い積層構造素子を形成することが不可能に近く、従ってこの方式では効率のよいカラーディスプレイを形成することは極めて困難である。
【００１２】
第３の方式では発光色が共振器を形成するための薄膜の厚さに大きく依存するために大面積にわたって均一なカラーディスプレイを実現することは非常に困難である。第４及び第５の方法は高画質を実現するうえでは比較的優れているが、第４の方式ではカラーフィルタを用いるために高効率なディスプレイを実現することは不可能であり、更に現在のところ信頼性の高い白色発光材料の開発を待たざるを得ない。また。第５の方式では青から赤への光の変換効率が低く高効率、高輝度なディスプレイを実現することが困難である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
以上に説明したように、従来の有機発光素子においては実用的な高画質なカラーディスプレイを実現することが困難であった。
【００１４】
本発明は、新しい原理にもとづく発光波長を制御する方式を提供するとともに、新しい方式のカラーディスプレイを提供するものである。特に、従来の有機発光素子のカラー化方式を欠点を克服し、高画質、高信頼性のカラーディスプレイを実現するものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基板上に少なくとも陽極、発光層を含む有機半導体層、陰極が形成され、有機半導体層に陽極及び陰極からそれぞれ正孔及び電子が注入されることにより、発光層にて発光が生じる有機発光素子において、発光層近傍に発光層よりも屈折率が高い層及び周期的に電流を注入する層が形成されることにより、発光領域が基板表面に平行な一定方向に周期的に変化していると共に発光層で発光した光を一定方向に伝搬する光導波路層が形成されていることを特徴とする有機発光素子である。
【００１６】
【発明の形態】
（第１の実施形態）
本発明の発光素子の概略原理を図１を参照しながら説明する。図１（ａ）は素子の層構成図であり、図１（ｂ）には本素子における各層の屈折率と光強度分布を示す。
【００１７】
図１（ａ）において、１１はガラス基板である。その表面には屈折率が発光層を含む有機半導体層１４よりも高い誘電体層１２、透明電極１３、発光層を含む有機半導体層１４、一方向に周期的な構造を有する金属電極１５が順次形成されている。有機半導体層１４中の発光層に透明電極１３及び金属電極１５からキャリアが注入されることにより発光が生じる。
【００１８】
ところが、図１（ｂ）に示すように、発光層を含む有機半導体層の近傍に透明電極１３を介して高屈折率層１２が形成されているために発生した光は、右図の光強度分布に示す様に、屈折率の低い層、即ち有機半導体層１４、及びガラス基板１１に挟まれた高屈折率層１２の近傍に閉じこめられ、発生した光は導波光として基板に平行な方向に伝搬する。
【００１９】
更に発光層には電極の周期構造に対応する周期的な分布を有する電流が注入されるために発光層に電極の周期構造に対応する方向に周期的な光学強度の分布が生じる。
【００２０】
その結果、導波路内に一定方向に周期的発光分布が形成される。即ち光導波路には周期的な複素屈折率分布が生じる。このように、一定の周期を有する複素屈折率分布が導波路に形成されると、導波路中を伝搬する光のうち、周期構造が形成された方向に伝搬する光（導波光）１７に対してこの周期に応じた特定の波長の光（回折光）１８だけが回折現象により逆方向に反射される。
【００２１】
すると、この反射される波の波長と同一波長の導波光１７が互いに干渉しあい強め合うことになるので、特定の波長に対して基板と平行方向でかつ周期構造が形成された方向にのみ共振器が形成される。
【００２２】
その結果、発光層で生じる光のうちこの共振器の周期構造で決定される特定の波長の光だけが共振して強く発光する。そして導波路型の共振器内に閉じこめられた光は導波路内の散乱によりガラス基板を通じて基板から外部に放射される。
【００２３】
この時、周期構造に伴う導波路の実効屈折率の変動周期が発光波長とほぼ同一の場合には二次の回折光が共振し、その時一次の回折光１６は基板と垂直方向に放出される。
【００２４】
本構成の発光素子においては、発光する光のスペクトルは共振波長の近傍であり極めて色純度の高い発光が得られる。従って、実効屈折率の変動周期をそれぞれ赤、緑、青等に対応させることにより、色純度の高いカラーの発光を得ることができる。
【００２５】
また、一般に屈折率の周期構造を有する導波路においては伝搬する光の振動方向が周期構造と平行な波だけが回折を受けるので、この周期構造の導波路から外部に放出される光は周期構造と同一方向に偏光成分を有する光が殆どであり、この周期構造を形成する方向を制御することにより発光の偏光方向を制御することが可能である。
【００２６】
本実施例においては、有機半導体層と透明電極の間に両者の屈折率よりも高く、かつ周期的な屈折率分布を有する層を形成することにより特定の波長に対する光帰還性の導波路を形成しているが、必ずしも透明電極よりも高い屈折率層である必要はない。
【００２７】
例えば透明電極の屈折率自体が発光層よりも高ければ透明電極を主体とする光導波路が形成される。従って有機半導体層に電流が周期的分布有して注入されれば実質的に複素実効屈折率に周期構造を有する光導波路が形成され、導波路型共振器が形成される。
【００２８】
また、本実施例においては、周期的な屈折率分布を有する層が有機半導体層と透明電極の間に設置されているが必ずしも、有機半導体層と透明電極の間に設置される必要はなく、例えば透明電極とガラス基板の間、もしくは有機半導体層と金属電極層の間に形成されていてもよい。
【００２９】
（第２の実施形態）
本発明のより具体的な素子構成を以下に説明する。第２の実施形態に係わる発光素子について図２を参照しながら説明する。
【００３０】
図２において、２１はガラス基板である。その表面には屈折率の高い誘電体層（酸化チタン等）２６が形成され、更に酸化インジウム錫でなる透明電極（陽極）２２が形成されている。その表面には、正孔輸送層２３、即ちトリフェニルジアミン（ＴＰＤ[N,N'-bis (3-methylphenyl) - (1,1'-biphenyl) - 4 , 4'-diamine] が形成されている。
【００３１】
続いて、発光層、即ちアルミキノリノール錯体（Alq[tris(8-hydroxyquinoline) aluminium]）でなる電子輸送性の有機発光層２４、並びに周期的構造を有する陰極２５が順次形成され、有機発光層に透明電極（陽極）２２及び金属電極（陰極）２５からそれぞれ正孔及び電子が注入されることにより周期的空間分布を有する発光が生じる。
【００３２】
ところが、実施例１で説明したのと同じ原理で、有機発光層２４の近傍に配置されている誘電体等層の屈折率が高いために発生した光は屈折率の低い二つの層もしくは媒体、即ち有機発半導体層（正孔輸送層２３＋有機発光層２４）、及びガラス基板２１に挟まれた透明な誘電体層２６の近傍に閉じこめられ、発生した光は導波光として基板に平行な方向に伝搬する。注入電流の空間分布により導波路には横方向に強度分布が形成されるために、導波路にはその複素屈折率に周期的な分布が形成される。
【００３３】
実施例１で説明したように、光導波路に形成された複素屈折率の分布により、基板と平行方向に光共振器が形成され、発光層で発する光のうちこの共振器で決定される特定の波長の光だけが強く発光し、外部に放出される。
【００３４】
（第３の実施形態）
実施例２においては、光導波路を形成するのに高屈折率の誘電体を用いたが、透明電極にＩＴＯ（酸化インジウム錫）等の高屈折率媒体を兼用することができる。この場合の実施例を図３に示す。
【００３５】
図３において、３１はガラス基板である。その表面にはガラス基板及び有機層に比較して屈折率の高い酸化インジウム錫でなる透明電極（陽極）３２が形成されている。その表面には、正孔輸送層３３、即ちトリフェニルジアミン（ＴＰＤ[N,N'-bis (3-methylphenyl) - (1,1'-biphenyl) - 4 , 4'-diamine] が形成されている。
【００３６】
続いて、発光層、即ちアルミキノリノール錯体（Alq[tris(8-hydroxyquinoline) aluminium]）でなる電子輸送性の有機発光層３４、並びに周期的構造を有する金属電極（陰極３５）が順次形成され、発光層に透明電極（陽極）３２及び金属電極（陰極）３５からそれぞれ正孔及び電子が注入されることにより周期的空間分布を有する発光が生じる。
【００３７】
ところが、実施例１及び２で説明したのと同じ原理で、有機発光層３４の近傍に配置されている透明電極層の屈折率が高いために発生した光は屈折率の低い二つの層もしくは媒体、即ち有機半導体層（正孔輸送層３３＋有機発光層３４）、及びガラス基板３１に挟まれた透明電極３２の近傍に閉じこめられ、発生した光は導波光として基板に平行な方向に伝搬する。注入電流の空間分布により導波路には横方向に強度分布が形成されるために、導波路にはその複素屈折率に周期的な分布が形成される。
【００３８】
実施例２で説明したのと全く同じ原理で、光導波路に形成された複素屈折率の分布により、基板と平行方向に光共振器が形成され、発光層で発する光のうちこの共振器で決定される特定の波長の光だけが強く発光し、外部に放出される。実施例２及び３においては陰極が周期的な構造を有しているが、陽極が周期的構造を有していてもかまわない
（第４の実施形態）。
【００３９】
第４の実施形態に係わる発光素子について図４を参照しながら説明する。
図４において、４１はガラス基板である。その表面には屈折率の高い誘電体層（酸化チタン等）４６が形成され、更に周期的な構造を有する酸化インジウム錫でなる透明電極（陽極）４２が形成されている。
【００４０】
その表面には、正孔輸送層４３、即ちトリフェニルジアミン（ＴＰＤ[N,N'-bis (3-methylphenyl) - (1,1'-biphenyl) - 4 , 4'-diamine] が形成されている。
【００４１】
続いて、発光層、即ちアルミキノリノール錯体（Alq[tris(8-hydroxyquinoline) aluminium]）でなる電子輸送性の有機発光層４４、並びに陰極４５が順次形成され、有機発光層４４に透明電極（陽極）４２及び金属電極（陰極）４５からそれぞれ正孔及び電子が注入されることにより周期的空間分布を有する発光が生じる。
【００４２】
ところが、実施例１で説明したのと同じ原理で、有機発光層４４の近傍に配置されている誘電体等層の屈折率が高いために発生した光は屈折率の低い二つの層もしくは媒体、即ち有機半導体層（正孔輸送層４３＋有機発光層４４）、及びガラス基板層４１に挟まれた透明な誘電体層４６の近傍に閉じこめられ、発生した光は導波光として基板に平行な方向に伝搬する。注入電流の空間分布により導波路には横方向に強度分布が形成されるために、導波路にはその複素屈折率に周期的な分布が形成される。
【００４３】
実施例１で説明したように、光導波路に形成された複素屈折率の分布により、基板と平行方向に光共振器が形成され、発光層で発する光のうちこの共振器で決定される特定の波長の光だけが強く発光し、外部に放出される。
【００４４】
（第５の実施形態）
実施例４においては、光導波路を形成するのに高屈折率の誘電体を用いたが、透明電極にＩＴＯ（酸化インジウム錫）等の高屈折率媒体を兼用することができる。この場合の実施例を図５に示す。
【００４５】
図５において、５１はガラス基板である。その表面にはガラス基板及び有機層に比較して屈折率の高くかつ周期的な構造を有する酸化インジウム錫でなる透明な陽極５２が形成されている。その表面には、正孔輸送層５３、即ちトリフェニルジアミン（ＴＰＤ[N,N'-bis (3-methylphenyl) - (1,1'-biphenyl) - 4 , 4'-diamine] が形成されている。
【００４６】
続いて、発光層、即ちアルミキノリノール錯体（Alq[tris(8-hydroxyquinoline) aluminium]）でなる電子輸送性の有機発光層５４、並びに金属電極（陰極）５５が順次形成され、有機発光層５４に透明電極（陽極）５２及び金属電極（陰極）５５からそれぞれ正孔及び電子が注入されることにより発光が生じる。
【００４７】
ところが、実施例１及び２で説明したのと同じ原理で、有機発光層５４の近傍に配置されている透明電極層の屈折率が高いために発生した光は屈折率の低い二つの層もしくは媒体、即ち有機半導体層（正孔輸送層５３＋有機発光層５４）、及びガラス基板層５１に挟まれた透明電極５２の近傍に閉じこめられ、発生した光は導波光として基板に平行な方向に伝搬する。注入電流の空間分布により導波路には横方向に強度分布が形成されるために、導波路にはその複素屈折率に周期的な分布が形成される。
【００４８】
実施例４で説明したのと全く同じ原理で、光導波路に形成された複素屈折率の分布により、基板と平行方向に光共振器が形成され、発光層で発する光のうちこの共振器で決定される特定の波長の光だけが強く発光し、外部に放出される。
【００４９】
（第６の実施形態）
以上の実施例においては陰極もしくは陽極が空間周期的な分布を有しているが、電極間に周期的な構造を有する電流遮断層を設置することも可能である。
【００５０】
第６の実施形態に係わる発光素子について図６を参照しながら説明する。
図６において、６１はガラス基板である。その表面には屈折率の高い誘電体層（酸化チタン等）６６が形成され、その表面に酸化インジウム錫でなる透明電極（透明な陽極）６２が形成されている。更にその表面に上に周期的な構造を有する電流遮断層６７が設置されている。更に、正孔輸送層６３、即ちトリフェニルジアミン（ＴＰＤ[N,N'-bis (3-methylphenyl) - (1,1'-biphenyl) - 4 , 4'-diamine] が形成されている。
【００５１】
続いて、発光層、即ちアルミキノリノール錯体（Alq[tris(8-hydroxyquinoline)aluminium]）でなる電子輸送性の有機発光層６４、並びに金属電極（陰極）６５が順次形成されている。陽極と陰極の間に電圧を印加すると電流遮断層６７を介して有機発光層６４に正孔及び電子が注入されることにより周期的空間分布を有する発光が生じる。
【００５２】
ところが、実施例１で説明したのと同じ原理で、有機発光層６４の近傍に配置されている誘電体層６６の屈折率が高いために発生した光は屈折率の低い二つの層もしくは媒体、即ち有機半導体層（正孔輸送層６３＋有機発光層６４）、及びガラス基板層６１に挟まれた透明誘電体層６６の近傍に閉じこめられ、発生した光は導波光として基板に平行な方向に伝搬する。注入電流の空間分布により導波路には横方向に強度分布が形成されるために、導波路にはその複素屈折率に周期的な分布が形成される。
【００５３】
実施例１で説明したように、光導波路に形成された複素屈折率の分布により、基板と平行方向に光共振器が形成され、発光層で発する光のうちこの共振器で決定される特定の波長の光だけが強く発光し、外部に放出される。
【００５４】
（第７の実施形態）
実施例６においては、光導波路を形成するのに高屈折率の誘電体を用いたが、透明電極にＩＴＯ（酸化インジウム錫）等の高屈折率媒体を兼用することができる。この場合の実施例を図７に示す。
【００５５】
図７において、７１はガラス基板である。その表面にはガラス基板及び有機半導体層に比較して屈折率の高い酸化インジウム錫でなる透明電極（陽極）７２が形成されている。更にその表面には表面に周期的な構造を有する絶縁層（酸化シリコン層）７６が設置されている。
【００５６】
その表面には、正孔輸送層７３、即ちトリフェニルジアミン（ＴＰＤ[N,N'-bis (3-methylphenyl) - (1,1'-biphenyl) - 4 , 4'-diamine] が形成されている。続いて、発光層、即ちアルミキノリノール錯体（Alq[tris(8-hydroxyquinoline) aluminium]）でなる電子輸送性の有機発光層７４、並びに陰極７５が順次形成され、有機発光層７４に透明電極（陽極）７２及び金属電極（陰極）７５からそれぞれ正孔及び電子が注入されることにより発光が生じる。
【００５７】
ところが、実施例１及び２で説明したのと同じ原理で、有機発光層７４の近傍に配置されている透明電極層の屈折率が高いために発生した光は屈折率の低い二つの層もしくは媒体、即ち有機発光層（正孔輸送層７３＋有機発光層７４）、及びガラス基板層７１に挟まれた透明電極７２の近傍に閉じこめられ、発生した光は導波光として基板に平行な方向に伝搬する。注入電流の空間分布により導波路には横方向に強度分布が形成されるために、導波路にはその複素屈折率に周期的な分布が形成される。
【００５８】
実施例６で説明したのと全く同じ原理で、光導波路に形成された複素屈折率の分布により、基板と平行方向に光共振器が形成され、発光層で発する光のうちこの共振器で決定される特定の波長の光だけが強く発光し、外部に放出される。
【００５９】
（第８の実施形態）
以上の実施例においては、単色の発光素子を示したが、複数の色を実現する方式を示す。
【００６０】
本発明の第８の実施形態に係わる発光素子について図８を参照しながら説明する。
【００６１】
図８において、８１はガラス基板である。ガラス基板上にはガラス基板及び有機層に比較して屈折率の高い酸化インジウム錫でなる透明電極（陽極）８２が形成されている。
【００６２】
更にその表面には表面に周期的な開放構造を有する絶縁層（酸化シリコン層）８６が設置されている。この絶縁部の構造は複数の周期を有しており、例えば波長１及び波長２に対応する空間周期構造が形成されている。
【００６３】
その表面には、正孔輸送層８３、即ちトリフェニルジアミン（ＴＰＤ[N,N'-bis(3-methylphenyl) - (1,1'-biphenyl) - 4 , 4'-diamine] が形成されている。
【００６４】
続いて、発光層、即ちアルミキノリノール錯体（Alq[tris(8-hydroxyquinoline) aluminium]）でなる電子輸送性の有機発光層８４、並びに金属電極（陰極）８５が順次形成され、有機発光層８４に透明電極（陽極）８２及び金属電極（陰極）８５からそれぞれ正孔及び電子が注入されることにより発光が生じる。
【００６５】
実施例１で説明したように、発光部に形成された電流の分布により、基板と平行方向に光共振器が形成される、発光層で発する光のうちこの共振器で決定される特定の波長の光だけが強く発光し、外部に放出される。この場合、放出される光の波長は共振器の周期、即ち素子内に形成された電流遮断層の周期で決定されるので、それぞれの周期に対応する複数の波長を発光する。
【００６６】
（第９の実施形態）
以上の実施例では周期構造が一方向に形成されているが、その周期構造の方向を複数にすることにより発振する偏光方向を変化させることが出来る。
【００６７】
例えば図９に示す様に、領域１、領域２、領域３における電流分布の方向はそれぞれ異なっており、発生する光の偏光方向もそれぞれの空間周期に直交することは自明である。
【００６８】
これらの方法により異なる偏光の光を画像として表示させ、偏光分離器を通して観察することにより、立体画像を表示することが可能である。
【００６９】
以上の実施例においては、有機半導体層としてトリフェニルジアミン（ＴＰＤ[N,N'-bis (3-methylphenyl) - (1,1'-biphenyl) - 4 , 4'-diamine]（正孔輸送層）、並びにアルミキノリノール錯体（Alq[tris(8-hydroxyquinoline) aluminium]）（発光層、電子輸送層）を用いたが必ずしもこれらの材料に限定されるものではなく、ポリマーを含め広く発光機能を有する有機半導体薄膜に適用されることは自明である。
【００７０】
【発明の効果】
以上、実施例を用いて示した様に、本発明においては従来のような複雑な構造やプロセスを講じなくとも、比較的簡単な素子構成で信頼性の高いカラー表示素子を実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係わる発光素子の原理図
【図２】本発明の第２の実施形態に係わる発光素子の断面図
【図３】本発明の第３の実施形態に係わる発光素子の断面図
【図４】本発明の第４の実施形態に係わる発光素子の断面図
【図５】本発明の第５の実施形態に係わる発光素子の断面図
【図６】本発明の第６の実施形態に係わる発光素子の断面図
【図７】本発明の第７の実施形態に係わる発光素子の断面図
【図８】本発明の第８の実施形態に係わる発光素子の断面図
【図９】本発明の第９の実施形態に係わる発光素子の断面図
【図１０】従来の有機発光素子の概略構造を示した図
【符号の説明】
１１  ガラス基板
１２  高屈折率層
１３  透明電極
１４  有機層
１５  金属電極
１６  回折光
１７  導波光
１８  回折光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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