(57)【要約】【課題】光取り出し効率の向上を図ることができる有機電界発光素子および発光装置を提供することである。【解決手段】実施形態に係る有機電界発光素子は、第１電極と、前記第１電極と対峙して設けられた反射層と、前記第１電極と、前記反射層と、の間に設けられた有機発光層と、前記有機発光層と、前記反射層と、の間に設けられた第２電極と、前記第２電極と、前記反射層と、の間に設けられた光学バッファ層と、を備えている。前記光学バッファ層の屈折率は、前記有機発光層の屈折率よりも低くなっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極と、
前記第１電極と対峙して設けられた反射層と、
前記第１電極と、前記反射層と、の間に設けられた有機発光層と、
前記有機発光層と、前記反射層と、の間に設けられた第２電極と、
前記第２電極と、前記反射層と、の間に設けられた光学バッファ層と、
を備え、
前記光学バッファ層の屈折率は、前記有機発光層の屈折率よりも低い有機電界発光素子。
【請求項２】
前記第２電極は、Ａｇ、Ａｕ、Ｃａ、およびアルカリ金属からなる群より選ばれた少なくとも１種を含む請求項１記載の有機電界発光素子。
【請求項３】
前記第２電極は、第１部分と、前記第１部分とは屈折率の異なる第２部分と、を有する請求項１または２に記載の有機電界発光素子。
【請求項４】
前記第２電極は、Ａｇ、Ａｕ、Ｃａ、およびアルカリ金属からなる群より選ばれた少なくとも１種あるいはこの群より選ばれた少なくとも１種を含む合金と、絶縁物と、の共蒸着膜を含む請求項１〜３のいずれか１つに記載の有機電界発光素子。
【請求項５】
前記第２電極は、Ａｇ、Ａｕ、Ｃａ、およびアルカリ金属からなる群より選ばれた少なくとも１種を含む合金を含む請求項１〜３にいずれか１つに記載の有機電界発光素子。
【請求項６】
前記第２電極は、含まれるＡｇの体積分率が０．２以上のマグネシウム銀合金である請求項１または２に記載の有機電界発光素子。
【請求項７】
前記光学バッファ層は、前記第２電極と、前記反射層と、の間に充填された気体を含む請求項１〜６のいずれか１つに記載の有機電界発光素子。
【請求項８】
前記第２電極と、前記反射層と、に電圧を印加する制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記電圧を印加することで、前記光学バッファ層の結晶が負の１軸性を有するように制御する請求項１〜６のいずれか１つに記載の有機電界発光素子。
【請求項９】
第１電極と、
前記第１電極と対峙して設けられた反射層と、
前記第１電極と、前記反射層と、の間に設けられた有機発光層と、
前記有機発光層と、前記反射層と、の間に設けられた第２電極と、
前記第２電極と、前記反射層と、の間に設けられた光学バッファ層と、
を備え、
前記第２電極は、Ａｇ、Ａｕ、Ｃａ、およびアルカリ金属からなる群より選ばれた少なくとも１種を含む有機電界発光素子。
【請求項１０】
第１電極と、
前記第１電極と対峙して設けられた反射層と、
前記第１電極と、前記反射層と、の間に設けられた有機発光層と、
前記有機発光層と、前記反射層と、の間に設けられた第２電極と、
前記第２電極と、前記反射層と、の間に設けられた光学バッファ層と、
を備え、
前記光学バッファ層の屈折率は、前記有機発光層の屈折率よりも低い有機電界発光素子を有する発光装置。
【請求項１１】
前記第１電極と対向する光取り出し構造をさらに備え、前記第１電極は前記光取り出し構造と前記有機発光層との間に設けられる、請求項１〜９のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
後述する実施形態は、有機電界発光素子および発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機電界発光素子は、陰極側電極と、陽極側電極と、陰極側電極と陽極側電極との間に設けられた有機発光層と、を有している。  
有機電界発光素子においては、陰極側電極と陽極側電極との間に電圧を印加することで、陰極側電極から有機発光層に電子を注入し、陽極側電極から有機発光層に正孔を注入する。注入された電子と正孔とは、再結合し、再結合に伴い生成された励起子が放射失活する際に光が発生する。  
この様な有機電界発光素子においては、光取り出し効率の向上が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−９２９３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、光取り出し効率の向上を図ることができる有機電界発光素子および発光装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態に係る有機電界発光素子は、第１電極と、前記第１電極と対峙して設けられた反射層と、前記第１電極と、前記反射層と、の間に設けられた有機発光層と、前記有機発光層と、前記反射層と、の間に設けられた第２電極と、前記第２電極と、前記反射層と、の間に設けられた光学バッファ層と、を備えている。前記光学バッファ層の屈折率は、前記有機発光層の屈折率よりも低くなっている。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】（ａ）、（ｂ）は、第１の実施形態に係る有機電界発光素子を例示する模式図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は、比較例に係る有機電界発光素子１００に設けられた有機発光層３０内の発光位置３３で発生した光の損失を例示する模式図である。
【図３】第１の実施形態に係る有機電界発光素子における光取り出し効率を例示するグラフ図である。
【図４】第２電極２０に含まれる材料と光取り出し効率との関係を例示するグラフ図である。
【図５】第２の実施形態に係る有機電界発光素子２を例示する模式図である。
【図６】第１部分２１と第２部分２２とを設けた場合の光取り出し効率を例示するグラフ図である。
【図７】第３の実施形態に係る有機電界発光素子３を例示する模式図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）は、光学バッファ層４３の形成方法を例示する模式図である。
【図９】第４の実施形態に係る有機電界発光素子４を例示する模式図である。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は、第５の実施形態に係る有機電界発光素子５を例示する模式図である。
【図１１】第６の実施形態に係る有機電界発光素子６を例示する模式図である。
【図１２】発光装置１１を例示するための模式図である。
【図１３】（a）〜（i）は、第７の実施形態に係る有機電界発光素子を例示する模式図である。
【図１４】（a）〜（e）は、図１３（a）の断面を例示する模式図である。
【図１５】（a）〜（e）は、図１３（ｆ）の断面を例示する模式図である。
【図１６】（a）〜（ｇ）は、第７の実施形態の変形例に係る有機電界発光素子を例示する模式図である。
【図１７】（a）〜（ｊ）は、第８の実施形態に係る有機電界発光素子を例示する模式図である。
【図１８】（a）〜（ｈ）は、図１７（a）の断面を例示する模式図である。
【図１９】（a）〜（ｇ）は、図１７（ｈ）の断面を例示する模式図である。
【図２０】（a）〜（i）は、第９の実施形態に係る有機電界発光素子を例示する模式図である。
【図２１】（a）〜（ｇ）は、第９の実施形態の変形例に係る有機電界発光素子を例示する模式図である。
【図２２】（a）〜（d）は、第１０の実施形態に係る有機電界発光素子を例示する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。  
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。  
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して述べたものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００８】
[第１の実施形態]  
図１（ａ）、（ｂ）は、第１の実施形態に係る有機電界発光素子を例示する模式図である。  図１（ａ）は有機電界発光素子１の模式断面図である。図１（ｂ）は第１機能層３１と、第２機能層３２とをさらに含む有機電界発光素子１ａの模式断面図である。  
図１（ａ）に示すように、有機電界発光素子１は、第１電極１０と、第２電極２０と、有機発光層３０と、光学バッファ層４０と、反射層５０と、を含む。
【０００９】
第１電極１０は、有機発光層３０から放出された光に対して透過性を有する。  
第１電極１０は、例えば、陽極として機能する。第１電極１０の厚み寸法は、例えば、５０ナノメートル（ｎｍ）以上とすることができる。
【００１０】
第１電極１０は、例えば、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ及びＴｉからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素を含む酸化物を含む。第１電極１０は、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜である。
【００１１】
第２電極２０は、有機発光層３０と、反射層５０との間に設けられている。第２電極２０は、有機発光層３０から放出される光に対して透過性を有する。  
第２電極２０は、例えば、陰極として機能する。第２電極２０の厚み寸法は、例えば、１０ナノメートル（ｎｍ）以下とすることができる。  
なお、第１電極１０を陰極とし、第２電極２０を陽極とすることも可能である。
【００１２】
第２電極２０は、屈折率が低く、且つ、消衰係数が低い材料を含むものとすることができる。例えば、第２電極２０は、Ａｇ、Ａｕ、Ｃａ、及びアルカリ金属からなる群より選ばれた少なくとも１種を含むものとすることができる。  
また、例えば、第２電極２０は、含まれるＡｇの体積分率が０．２以上のマグネシウム銀合金からなるものであってもよい。  
なお、第２電極２０に含まれる材料などに関する詳細は後述する。
【００１３】
有機発光層３０は、第１電極１０と、第２電極２０との間に設けられている。有機発光層３０は、可視光の波長の成分を含む光を放出する。有機発光層３０の厚み寸法は、例えば、５０ナノメートル（ｎｍ）以上とすることができる。  
有機発光層３０は、例えば、Ａｌｑ３、Ｆ８ＢＴ及びＰＰＶなどを含む。有機発光層３０には、ホスト材料と、ホスト材料に添加されるドーパントと、の混合材料を用いることができる。ホスト材料としては、例えば、ＣＢＰ、ＢＣＰ、ＴＰＤ、ＰＶＫ及びＰＰＴなどを用いることができる。ドーパント材料としては、例えば、Ｆｌｒｐｉｃ、Ｉｒ（ｐｐｙ）３、Ｆｌｒ６、 Ｉｒ（ＭＤＱ）2（ａｃａｃ）、及びＩｒ（ｐｉｑ）3などを用いることができる。
【００１４】
また、図１（ｂ）に示すように、有機電界発光素子１ａは、第１機能層３１と、第２機能層３２とをさらに含むことができる。  
第１機能層３１は、有機発光層３０と第１電極１０との間に設けられる。第１機能層３１の厚み寸法は、例えば、１０ナノメートル（ｎｍ）程度とすることができる。第１機能層３１は、必要に応じて設けられる。
【００１５】
第１機能層３１は、例えば、正孔注入層として機能する。第１機能層３１が正孔注入層として機能する場合には、例えば、ＰＥＤＰＯＴ：ＰＰＳ、ＣｕＰｃ及びＭｏＯ３などを含む。  
第１機能層３１は、例えば、正孔輸送層として機能する。第１機能層３１が正孔輸送層として機能する場合には、例えば、α−ＮＰＤ、ＴＡＰＣ、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ、ＴＰＤ及びＴＣＴＡなどを含む。  
なお、第１機能層３１は、正孔注入層として機能する層と、正孔輸送層として機能する層と、が積層されたものであってもよい。この場合、正孔注入層として機能する層は、正孔の注入特性を向上させるためのものである。また、正孔注入層として機能する層は、電子輸送層として機能する層と第１電極１０との間に設けられる。
【００１６】
第２機能層３２は、有機発光層３０と第２電極２０との間に設けられる。第２機能層３２の厚み寸法は、例えば、１０ナノメートル（ｎｍ）程度とすることができる。第２機能層３２は、必要に応じて設けられる。  
第２機能層３２は、例えば、電子輸送層として機能する。第２機能層３２は、例えば、Ａｌｑ３、ＢＡｌｑ、ＰＯＰｙ２、Ｂｐｈｅｎ及び３ＴＰＹＭＢなどを含む。
【００１７】
なお、第２機能層３２は、電子輸送層として機能する層と、電子注入層として機能する層と、が積層されたものであってもよい。この場合、電子注入層として機能する層は、電子の注入特性を向上させるためのものである。また、電子注入層として機能する層は、電子輸送層として機能する層と第２電極２０との間に設けられる。
【００１８】
光学バッファ層４０は、第２電極２０と、反射層５０との間に設けられている。そのため、有機発光層３０と反射層５０との間の距離を、少なくとも光学バッファ層４０の厚み寸法分だけ離すことができる。そのため、後述するプラズモン損失を低減させることができる。  
光学バッファ層４０の厚み寸法は、５０ナノメートル（ｎｍ）以上とすることができる。  また、光学バッファ層４０の屈折率は、有機発光層３０の屈折率よりも低い。  
光学バッファ層４０は、例えば、ＳｉＯ２（酸化シリコン）、ＬｉＦ（フッ化リチウム）、ＣａＦ２（フッ化カルシウム）、ＭｇＦ２（フッ化マグネシウム）、エポキシ樹脂などの樹脂材料からなる封止材、Perfluoroalkaneなどのフッ素化された不飽和炭化水素などを含むものとすることができる。  
なお、プラズモン損失の低減、光学バッファ層４０の屈折率、光学バッファ層４０の厚み寸法に関する詳細は後述する。
【００１９】
反射層５０は、光学バッファ層４０の第２電極２０が設けられる側とは反対側に設けられている。すなわち、反射層５０は、第１電極１０と対峙して設けられている。反射層５０は、有機発光層３０から放出された光に対して反射性を有する。反射層５０の厚み寸法は、例えば、１００ナノメートル（ｎｍ）程度とすることができる。  
反射層５０は、例えば、Ａｇ、Ｍｇ：Ａｇ（マグネシウム銀合金）、Ａｌなどの金属を含むものとすることができる。反射層５０は、例えば、誘電体多層膜とすることもできる。
【００２０】
図１（ａ）、（ｂ）に例示をした有機電界発光素子１、１ａは、第１電極１０の有機発光層３０が設けられる側とは反対側に基板６０を含む。すなわち、第１電極１０は基板６０と有機発光層３０との間に設けられている。基板６０は、有機発光層３０から放出される光に対して透過性を有する。基板６０は、例えば、ガラス基板である。
【００２１】
有機電界発光素子１、１ａは、ボトムエミッション型の有機電界発光素子である。有機発光層３０から放出された光のうち第１電極１０および基板６０を通過する光の強度は、有機発光層３０から放出された光のうち第２電極２０を通過する光の強度よりも高い。有機発光層３０から放出された光は、主に第１電極１０の側（基板６０の側）から取り出される。
【００２２】
次に、前述したプラズモン損失の低減についてさらに説明する。  
図２（ａ）、（ｂ）は、比較例に係る有機電界発光素子１００に設けられた有機発光層３０内の発光位置３３で発生した光の損失を例示する模式図である。  
なお、図２（ａ）は、有機発光層３０内の発光位置３３で発生した光の行方を例示する模式断面図である。図２（ｂ）は、各光学モードにおける分配率を例示するグラフ図である。図２（ｂ）は、光取り出し効率のシミュレーション結果の例を表したものである。図２（ｂ）の横軸は、発光位置３３から第２電極１２０までの距離である。図２（ｂ）の縦軸は、光取り出し効率である。シミュレーションの条件は、以下のようにした。第１電極１０はＩＴＯからなり、屈折率を１．８〜２．２、厚み寸法を１１０ナノメートル（ｎｍ）とした。有機発光層３０は、屈折率を１．９とし、厚み寸法は発光位置３３から第２電極１２０までのそれぞれの距離（図２（ｂ）の横軸におけるそれぞれの距離）に８０ナノメートル（ｎｍ）を加えたものとした。第２電極１２０はＡｌからなり、厚み寸法を１５０ナノメートル（ｎｍ）とした。基板６０は屈折率を１．５とした。有機発光層３０内の発光位置３３で発生した光の波長は５２５ナノメートル（ｎｍ）とした。
【００２３】
図２（ａ）に示すように、比較例に係る有機電界発光素子１００は、第１電極１０と、金属からなる第２電極１２０と、有機発光層３０と、基板６０とを含む。すなわち、比較例に係る有機電界発光素子１００は、一般的な有機電界発光素子の構成を有している。そのため、比較例に係る有機電界発光素子１００は、前述した光学バッファ層４０と、反射層５０とを有していない。また、第２電極１２０は、有機発光層３０から放出された光に対して透過性を有していない。
【００２４】
図２（ａ）に示すように、有機電界発光素子１００において、有機発光層３０内の発光位置３３で発生した光の行方は、大きく分けて４つに分類される。発光位置３３で発生した光は、外部モード成分Ｌ１と、基板モード成分Ｌ２と、薄膜層モード成分Ｌ３と、金属からなる第２電極１２０における損失成分Ｌ４と、を含む。以下においては、「金属からなる第２電極１２０における損失成分Ｌ４」を、単に「損失成分Ｌ４」と言う。
【００２５】
外部モード成分Ｌ１は、有機電界発光素子１００の外部に取り出すことのできる成分である。基板モード成分Ｌ２は、基板６０には到達するが、基板６０と外気との界面で全反射する成分である。薄膜層モード成分Ｌ３は、第１電極１０には到達するが、第１電極１０と基板６０との界面で全反射する成分である。この場合、基板モード成分Ｌ２は、基板６０の外気と接する面６０ａ、第１電極１０と対向する側の面６０ｂ以外の面、例えば、面６０ａまたは面６０ｂに交差する面から外部に取り出すことができる。また、同様に、薄膜層モード成分Ｌ３も第１電極１０から外部に取り出すことができる。すなわち、外部モード成分Ｌ１と、基板モード成分Ｌ２と、薄膜層モード成分Ｌ３とは、外部に取り出すことが可能な成分である。
【００２６】
これに対して、損失成分Ｌ４は、金属からなる第２電極１２０によって損失する成分である。  
ここで、第２電極１２０に入射する光は、伝搬光と、非伝搬光と、を有する。
【００２７】
伝搬光および非伝搬光は、有機発光層３０から放出される光の成分である。  
伝搬光は、吸収のない媒質中であれば無限遠まで伝搬できる光である。  
非伝搬光は、伝搬距離とともに指数関数的に強度が減衰する光である。  
また、発光位置３３から第２電極１２０の間に屈折率が異なる境界がある場合、全反射によって伝搬光の一部は非伝搬光となり、第２電極１２０に到達する場合がある。
【００２８】
損失成分Ｌ４は、伝搬光の損失と、非伝搬光の損失と、を含む。  
伝搬光の損失（以下、伝搬光損失）は、第２電極１２０に吸収されることによる損失である。伝搬光損失は、発光位置３３と第２電極１２０との間の距離に依存しない。  
非伝搬光の損失（以下、非伝搬光損失）は、エバネッセント光と第２電極１２０の金属中の電子との相互作用によって生じる。この相互作用はプラズモン損失と呼ばれる。非伝搬光損失は、発光位置３３と第２電極１２０との間の距離に依存し、発光位置３３と第２電極１２０との間の距離が長くなるほど小さくなる。
【００２９】
図２（ｂ）に示すように、外部モード成分Ｌ１、基板モード成分Ｌ２、薄膜層モード成分Ｌ３、及び損失成分Ｌ４は、例えば、発光位置３３から第２電極２０までの距離によって変化する。  
有機電界発光素子１００の光取り出し効率を向上させるためには、損失成分Ｌ４のうちプラズモン損失に係る分を低減させればよい。そして、プラズモン損失を低減させるためには、発光位置３３と第２電極１２０との間の距離が長くなるようにすればよい。
【００３０】
そこで、本実施の形態に係る有機電界発光素子１、１ａにおいては、有機発光層３０から放出される光に対して透過性を有する第２電極２０としている。そのため、第２電極２０におけるプラズモン損失を低減させることができる。  
また、第２電極２０と、反射層５０との間に光学バッファ層４０が設けられている。そのため、発光位置３３と反射層５０との間の距離を長くすることができるので、反射層５０におけるプラズモン損失を低減させることができる。
【００３１】
次に、前述した光学バッファ層４０の屈折率と、光学バッファ層４０の厚み寸法とについてさらに説明する。  
図３は、第１の実施形態に係る有機電界発光素子１、１ａにおける光取り出し効率を例示するグラフ図である。  
図３の横軸は、光学バッファ層４０の厚み寸法（第２電極２０と、反射層５０との間の距離）である。図３の縦軸は、光取り出し効率である。
【００３２】
図３は、光取り出し効率のシミュレーション結果の例を表したものである。  
シミュレーションの条件は、以下のようにした。第１電極１０は、ＩＴＯからなるものとし、厚み寸法を１１０ナノメートル（ｎｍ）とした。有機発光層３０は、屈折率を１．８とし、厚み寸法を１２０ナノメートル（ｎｍ）とした。第２電極２０は、Ａｇからなるものとし、厚み寸法を５ナノメートル（ｎｍ）とした。反射層５０は、Ａｇからなるものとし、厚み寸法を１５０ナノメートル（ｎｍ）とした。有機発光層３０内の発光位置３３で発生した光の波長は５２５ナノメートル（ｎｍ）とした。基板６０は屈折率を１．５とした。そして、光学バッファ層４０の屈折率を１．０、１．５、１．８とし、それぞれの場合における光取り出し効率を求めた。
【００３３】
図３中のＡ１、Ｂ１、Ｃ１は外部モード成分Ｌ１を表している。Ａ１は、光学バッファ層４０の屈折率を１．０とした場合である。Ｂ１は、光学バッファ層４０の屈折率を１．５とした場合である。Ｃ１は光学バッファ層４０の屈折率を１．８とした場合である。
【００３４】
図３中のＡ２、Ｂ２、Ｃ２は、外部モード成分Ｌ１と基板モード成分Ｌ２との和を表している。Ａ２は、光学バッファ層４０の屈折率を１．０とした場合である。Ｂ２は、光学バッファ層４０の屈折率を１．５とした場合である。Ｃ２は光学バッファ層４０の屈折率を１．８とした場合である。
【００３５】
図３中のＡ３、Ｂ３、Ｃ３は、外部モード成分Ｌ１と基板モード成分Ｌ２と薄膜層モード成分Ｌ３との和を表している。Ａ３は、光学バッファ層４０の屈折率を１．０とした場合である。Ｂ３は、光学バッファ層４０の屈折率を１．５とした場合である。Ｃ３は光学バッファ層４０の屈折率を１．８とした場合である。
【００３６】
図３から分かるように、光学バッファ層４０の屈折率を低くすれば、外部モード成分Ｌ１、基板モード成分Ｌ２、薄膜層モード成分Ｌ３において光取り出し効率をそれぞれ向上させることができる。この場合、光学バッファ層４０の屈折率は、有機発光層３０の屈折率（例えば、１．８〜２．２）よりも低くすればよい。  
また、図３から分かるように、光学バッファ層４０の厚み寸法を５０ナノメートル（ｎｍ）以上とすれば、外部モード成分Ｌ１、基板モード成分Ｌ２、薄膜層モード成分Ｌ３において光取り出し効率をそれぞれ向上させることができる。
【００３７】
次に、第２電極２０に含まれる材料などに関してさらに説明する。  
図４は、第２電極２０に含まれる材料と光取り出し効率との関係を例示するグラフ図である。  
図４の横軸は、第２電極２０の屈折率である。図４の縦軸は、第２電極２０の消衰係数である。
【００３８】
図４中の記号は、各材料を表している。なお、Ｍｇ：Ａｇはマグネシウム銀合金を表し、マグネシウムと銀のモル比が０．８：０．２のものをＭｇ：Ａｇ１、マグネシウムと銀のモル比が０．６：０．４のものをＭｇ：Ａｇ２、マグネシウムと銀のモル比が０．４：０．６のものをＭｇ：Ａｇ３、マグネシウムと銀のモル比が０．２：０．８のものをＭｇ：Ａｇ４としている。  
また、図４中においては、光取り出し効率の高低をモノトーン色の濃淡で表している。この場合、光取り出し効率が高い程濃く、光取り出し効率が低いほど淡くなるように表している。
【００３９】
図４は、光取り出し効率のシミュレーション結果の例を表したものである。  
シミュレーションの条件は、以下のようにした。第１電極１０は、ＩＴＯからなるものとし、厚み寸法を１１０ナノメートル（ｎｍ）とした。有機発光層３０は、屈折率を１．８とし、厚み寸法を１２０ナノメートル（ｎｍ）とした。第２電極２０は、厚み寸法を５ナノメートル（ｎｍ）とした。反射層５０は、Ａｇからなるものとし、厚み寸法を１５０ナノメートル（ｎｍ）とした。有機発光層３０内の発光位置３３で発生した光の波長は５２５ナノメートル（ｎｍ）とした。また、光学バッファ層４０は、屈折率を１．０とし、厚み寸法を１００ナノメートル（ｎｍ）とした。そして、第２電極２０に含まれる材料を変化させて、それぞれの場合における光取り出し効率を求めた。
【００４０】
図４から分かるように、第２電極２０に含まれる材料をＡｇ、Ａｕ、あるいはＣａとすれば、Ａｌ、Ｍｇなどとするよりも光取り出し効率を向上させることができる。  
また、第２電極２０に含まれる材料をアルカリ金属とすれば、光取り出し効率をさらに向上させることができる。  
なお、図４においては、アルカリ金属の一例として、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓを例示している。
【００４１】
この場合、第２電極２０は、Ａｇ、Ａｕ、Ｃａ、およびアルカリ金属からなる群より選ばれた少なくとも１種を含んでいればよい。例えば、第２電極２０は、Ａｇ、Ａｕ、Ｃａ、およびアルカリ金属の単体からなるものであってもよい。また、例えば、第２電極２０は、Ａｇ、Ａｕ、Ｃａ、およびアルカリ金属からなる群より選ばれた少なくとも１種を含む合金であってもよい。また、例えば、第２電極２０は、Ａｇ、Ａｕ、Ｃａ、およびアルカリ金属からなる群より選ばれた少なくとも１種と、絶縁物（例えば、ＬｉＦ）と、の共蒸着膜であってもよい。また、例えば、第２電極２０は、Ａｇ、Ａｕ、Ｃａ、およびアルカリ金属からなる群より選ばれた少なくとも１種を含む合金と、絶縁物と、の共蒸着膜であってもよい。
【００４２】
また、第２電極２０は、含まれるＡｇの体積分率が０．２以上のマグネシウム銀合金であってもよい。含まれるＡｇの体積分率が０．２以上のマグネシウム銀合金とすれば、光取り出し効率を向上させることができる。また、第２電極２０は、含まれるＡｇの体積分率が０．２以上のマグネシウム銀合金と、絶縁物と、の共蒸着膜であってもよい。
【００４３】
以上のように、第１の実施形態によると発光効率の高い有機電界発光素子を得ることができる。
【００４４】
[第２の実施形態]  
図５は、第２の実施形態に係る有機電界発光素子２を例示する模式図である。  
図５に示すように、有機電界発光素子２は、第１電極１０と、第２電極２３と、有機発光層３０と、光学バッファ層４０と、反射層５０と、を含む。なお、前述した有機電界発光素子１ａと同様に、第１機能層３１と、第２機能層３２とをさらに含むようにしてもよい。有機電界発光素子２は、前述した第２電極２０の代わりに第２電極２３を備えている。そのため、以下においては、第２電極２３について説明する。
【００４５】
第２電極２３は、第１部分２１と、第１部分２１とは屈折率の異なる第２部分２２と、を有する。  
第２電極２３は、第１電極１０と、反射層５０との間に設けられている。第２電極２３は、有機発光層３０から放出される光に対して透過性を有する。  
第２電極２３は、例えば、陰極として機能する。第２電極２３の厚み寸法は、例えば、１０ナノメートル（ｎｍ）以下とすることができる。
【００４６】
前述したように、屈折率が低く、且つ、消衰係数が低い材料を用いて第２電極２３を形成すれば、光取り出し効率を向上させることができる。しかしながら、屈折率が低く、且つ、消衰係数が低い材料の種類は多くはない。  
そこで、第１部分２１と、第１部分２１とは屈折率の異なる第２部分２２と、を有する第２電極２３とすることで、第２電極２３を形成する際に用いることができる材料の種類を増やすようにしている。
【００４７】
この場合、第２部分２２に含まれる材料の屈折率は、第１部分２１に含まれる材料の屈折率よりも低くなるようにすることができる。  
例えば、第１部分２１をＡｌから形成し、第２部分２２をＡｌより屈折率の低い材料や気体などから形成することができる。  
例えば、第１部分２１をメッシュ状に形成し、孔の部分に第２部分２２を設けるようにすることができる。また、第１部分２１の内部に第２部分２２を分散させて設けるようにしてもよい。
【００４８】
また、第１部分２１に含まれる材料の屈折率は、第２部分２２に含まれる材料の屈折率よりも低くなるようにすることもできる。  
例えば、第２部分２２をＡｌから形成し、第１部分２１をＡｌより屈折率の低い材料や気体などから形成することができる。  
例えば、複数の第２部分２２を離隔させて形成し、複数の第２部分２２の周囲に第１部分２１を設けるようにすることができる。
【００４９】
なお、第１部分２１と第２部分２２とを設ける場合を例示したが、互いに屈折率の異なる３種類以上の部分を設けるようにしてもよい。  
第１部分２１と第２部分２２との割合などには特に限定がなく、第１部分２１および第２部分２２の材料などに応じて適宜変更することができる。  
この場合、第２電極２３全体としての屈折率は、有効媒質近似（Effective medium approximation）法などを用いて求めることができる。
【００５０】
図６は、第１部分２１と第２部分２２とを設けた場合の光取り出し効率を例示するグラフ図である。  
図６の横軸は、第２電極２３の屈折率である。図６の縦軸は、第２電極２３の消衰係数である。  
また、図６中においては、光取り出し効率の高低をモノトーン色の濃淡で表している。この場合、光取り出し効率が高い程濃く、光取り出し効率が低いほど淡くなるように表している。
【００５１】
また、図６は、光取り出し効率のシミュレーション結果の例を表したものである。  
シミュレーションの条件は、以下のようにした。第１電極１０は、ＩＴＯからなるものとし、厚み寸法を１１０ナノメートル（ｎｍ）とした。有機発光層３０は、屈折率を１．８とし、厚み寸法を１２０ナノメートル（ｎｍ）とした。反射層５０は、Ａｇからなるものとし、厚み寸法を１５０ナノメートル（ｎｍ）とした。有機発光層３０内の発光位置３３で発生した光の波長は５２５ナノメートル（ｎｍ）とした。また、光学バッファ層４０は、屈折率を１．０とし、厚み寸法を１００ナノメートル（ｎｍ）とした。第２電極２３は、厚み寸法を５ナノメートル（ｎｍ）とし、第１部分２１がＡｌからなるものとし、第２部分２２が空気またはＬｉＦからなるものとした。そして、第１部分２１と第２部分２２との割合を変化させて、それぞれの場合における光取り出し効率を求めた。  
この場合、Ａｌからなる第１部分２１と、空気からなる第２部分２２との体積比は、０．７５：０．２５、および０．５：０．５とした。Ａｌからなる第１部分２１と、ＬｉＦからなる第２部分２２との体積比は、０．７５：０．２５、および０．５：０．５とした。
【００５２】
図６から分かるように、空気やＬｉＦなどの屈折率が低い材料からなる第２部分２２の割合が大きくなれば、光取り出し効率を向上させることができる。そのため、第２電極２３の材料として光取り出し効率が低いＡｌなどを用いることが可能となる。その結果、第２電極２３を形成する際に用いることができる材料の種類を増やすことができる。  
なお、一例として、第１部分２１の材料としてＡｌを用いる場合を例示したが、他の材料を用いる場合も同様である。この場合、Ａｇ、Ａｕ、Ｃａ、およびアルカリ金属などの光取り出し効率が高い材料を含む第１部分２１とすれば、光取り出し効率をさらに向上させることができる。
【００５３】
以上のように、第２の実施形態によると発光効率の高い有機電界発光素子を得ることができる。
【００５４】
[第３の実施形態]  
図７は、第３の実施形態に係る有機電界発光素子３を例示する模式図である。  
図７に示すように、有機電界発光素子３は、第１電極１０と、第２電極２０と、有機発光層３０と、光学バッファ層４３と、反射層５０と、を含む。なお、前述した有機電界発光素子１ａと同様に、第１機能層３１と、第２機能層３２とをさらに含むようにしてもよい。有機電界発光素子３は、前述した光学バッファ層４０の代わりに光学バッファ層４３を備えている。そのため、以下においては、光学バッファ層４３について説明する。
【００５５】
光学バッファ層４３は、基部４１と、基部４１の屈折率よりも低い屈折率を有する調整部４２と、を有する。  
光学バッファ層４３は、第２電極２０と、反射層５０との間に設けられている。  
光学バッファ層４３の厚み寸法は、５０ナノメートル（ｎｍ）以上とすることができる。  また、光学バッファ層４３の屈折率は、有機発光層３０の屈折率よりも低い。
【００５６】
図３において説明したように、光学バッファ層４３の屈折率を低くすれば、外部モード成分Ｌ１、基板モード成分Ｌ２、薄膜層モード成分Ｌ３において光取り出し効率をそれぞれ向上させることができる。  
そこで、基部４１と、基部４１の屈折率よりも低い屈折率を有する調整部４２と、を有する光学バッファ層４３とすることで、光学バッファ層４３の屈折率が低くなるようにしている。
【００５７】
例えば、基部４１をＳｉＯ２から形成し、調整部４２をＳｉＯ２より屈折率の低い材料や気体などから形成することができる。  
例えば、基部４１を膜状に形成し、基部４１の内部に複数の空孔を分散させて設けるようにすることができる。例えば、光学バッファ層４３は、多孔質体とすることができる。
【００５８】
基部４１と調整部４２との割合などには特に限定がなく、基部４１および調整部４２の材料などに応じて適宜変更することができる。  
この場合、光学バッファ層４３全体としての屈折率は、有効媒質近似法などを用いて求めることができる。
【００５９】
図８（ａ）、（ｂ）は、光学バッファ層４３の形成方法を例示する模式図である。  
図８（ａ）に示すように、膜状の光学バッファ層４３を予め形成し、第２電極２０の有機発光層３０が設けられる側とは反対側の面に膜状の光学バッファ層４３を貼り付けるようにすることができる。  
図８（ｂ）に示すように、反射層５０の第２電極２０側の面に膜状の光学バッファ層４３を予め形成し、反射層５０と光学バッファ層４３とを、第２電極２０の有機発光層３０が設けられる側とは反対側の面に設けるようにすることができる。なお、光学バッファ層４３は、既知の蒸着法などを用いて、反射層５０の一方の面に設けるようにすることができる。
【００６０】
以上のように、第３の実施形態によると発光効率の高い有機電界発光素子を得ることができる。
【００６１】
[第４の実施形態]  
図９は、第４の実施形態に係る有機電界発光素子４を例示する模式図である。  
図９に示すように、有機電界発光素子４は、第１電極１０と、第２電極２０と、有機発光層３０と、光学バッファ層４４と、反射層５０と、基板６０と、基板６１と、封止部７０とを含む。なお、前述した有機電界発光素子１ａと同様に、第１機能層３１と、第２機能層３２とをさらに含むようにしてもよい。  
有機電界発光素子４は、前述した光学バッファ層４０の代わりに光学バッファ層４４を備えている。また、有機電界発光素子４は、基板６１と、封止部７０とを備えている。そのため、以下においては、光学バッファ層４４と、基板６１と、封止部７０とについて説明する。
【００６２】
基板６１は、基板６０と対峙させて設けられている。  
基板６１は、有機発光層３０から放出される光に対して透過性を有していてもよいし、透過性を有していなくてもよい。  
反射層５０は、基板６１の基板６０と対峙する側の面に設けられている。  
そして、反射層５０は、第２電極２０と離隔させて設けられている。そのため、反射層５０と第２電極２０との間には空間が形成されている。
【００６３】
封止部７０の一方の端部側は、基板６０の周縁を囲うように設けられている。封止部７０の他方の端部側は、基板６１の周縁を囲うように設けられている。封止部７０は、例えば、フリット材料などから形成され、基板６０と基板６１と封止部７０によって画された空間７１を封止する。
【００６４】
空間７１には、例えば、空気、窒素ガス、希ガスなどの気体が充填されている。  
そのため、反射層５０と第２電極２０との間に形成された空間にも気体が充填されることになる。  
光学バッファ層４４は、第２電極２０と反射層５０との間に形成された空間に充填された気体からなる。すなわち、光学バッファ層４４は、第２電極２０と、反射層５０と、の間に充填された気体を含む。
【００６５】
図３において説明したように、光学バッファ層４４の屈折率を低くすれば、外部モード成分Ｌ１、基板モード成分Ｌ２、薄膜層モード成分Ｌ３において光取り出し効率をそれぞれ向上させることができる。  
一般的に、気体は、固体や液体より屈折率が低いので、気体からなる光学バッファ層４４とすれば、光取り出し効率を向上させることができる。
【００６６】
ここで、反射層５０を誘電体多層膜とすれば、反射率を向上させることができる。  
しかしながら、一般的には、誘電体多層膜は蒸着法などを用いて形成される。そのため、第２電極２０の有機発光層３０が設けられる側とは反対側の面に誘電体多層膜を形成すると、第２電極２０や有機発光層３０などにダメージが発生するおそれがある。  
本実施の形態においては、反射層５０を基板６１に設けるようにしている。そのため、既知の蒸着法などを用いて誘電体多層膜である反射層５０を形成しても、第２電極２０や有機発光層３０などにダメージが発生するおそれがない。  
そのため、反射層５０を誘電体多層膜とすることが可能となる。
【００６７】
以上のように、第４の実施形態によると発光効率の高い有機電界発光素子を得ることができる。
【００６８】
[第５の実施形態]  
図１０（ａ）〜（ｃ）は、第５の実施形態に係る有機電界発光素子５を例示する模式図である。  
図１０（ａ）は光学バッファ層４５における屈折率の制御前の状態を例示する模式図、図１０（ｂ）は光学バッファ層４５における屈折率の制御を例示するグラフ図、図１０（ｃ）は光学バッファ層４５における屈折率の制御後の状態を例示する模式図である。
【００６９】
図１０（ａ）に示すように、有機電界発光素子５は、第１電極１０と、第２電極２０と、有機発光層３０と、光学バッファ層４５、反射層５０と、基板６０、制御部９０とを含む。なお、前述した有機電界発光素子１ａと同様に、第１機能層３１と、第２機能層３２とをさらに含むようにしてもよい。  
有機電界発光素子５は、前述した光学バッファ層４０の代わりに光学バッファ層４５を備えている。また、第２電極２０と、反射層５０と、に電圧を印加する制御部９０を備えている。そのため、以下においては、光学バッファ層４５と、制御部９０とについて説明する。
【００７０】
光学バッファ層４５は、第２電極２０と、反射層５０との間に設けられている。  
光学バッファ層４５の厚み寸法は、５０ナノメートル（ｎｍ）以上とすることができる。  光学バッファ層４５は、屈折率に異方性のある材料から形成されている。  
光学バッファ層４５は、例えば、液晶を含んでいる。
【００７１】
ここで、図１０（ｂ）に示すように、光学バッファ層４５の厚み方向における屈折率をｎｅ、光学バッファ層４５の厚み方向に直交する方向おける屈折率をｎｏとする。  
図１０（ｂ）中のＨとＬは、屈折率に等方性のある材料から形成された光学バッファ層を有する場合である。この場合、Ｈはｎｅ＝ｎｏ＝１．８、Ｌはｎｅ＝ｎｏ＝１．０の場合である。
【００７２】
図１０（ｂ）中のＶ０とＶは、液晶を含む光学バッファ層４５の場合である。この場合、Ｖ０は結晶が正の１軸性（ｎｅ＞ｎｏ）を有する場合であり、ｎｅ＝１．８、ｎｏ＝１．０の場合である。Ｖは結晶が負の１軸性（ｎｅ＜ｎｏ）を有する場合であり、ｎｅ＝１．０、ｎｏ＝１．８の場合である。
【００７３】
図１０（ｂ）から分かるように、結晶が負の１軸性を有するようにすれば、すなわち、厚み方向における屈折率ｎｅを低減させるようにすれば、光取り出し効率を向上させることができる。  
この場合、光学バッファ層４５が液晶を含むものである場合には、光学バッファ層４５に電圧を印加することで厚み方向における屈折率ｎｅを低減させることができる。  
例えば、図１０（ａ）に示すように、光学バッファ層４５の結晶が正の１軸性を有している場合がある。その様な場合には、図１０（ｃ）に示すように、制御部９０により光学バッファ層４５に電圧を印加することで、光学バッファ層４５の結晶が負の１軸性を有するように制御することができる。すなわち、制御部９０は、光学バッファ層４５に電圧を印加することで、光学バッファ層４５の結晶が負の１軸性を有するように制御する。この場合、有機電界発光素子５を発光させる際に、光学バッファ層４５に電圧を印加すれば、光取り出し効率を向上させることができる。
【００７４】
以上のように、第５の実施形態によると発光効率の高い有機電界発光素子を得ることができる。
【００７５】
[第６の実施形態]  
図１１は、第６の実施形態に係る有機電界発光素子６を例示する模式図である。  
図１１に示すように、有機電界発光素子６は、第１電極１０と、第２電極２０と、有機発光層３０と、光学バッファ層４０と、反射層５０と、基板６０と、補助電極８０とを含む。なお、前述した有機電界発光素子１ａと同様に、第１機能層３１と、第２機能層３２とをさらに含むようにしてもよい。  
有機電界発光素子６は、補助電極８０をさらに備えている。そのため、以下においては、補助電極８０について説明する。
【００７６】
補助電極８０は、第２電極２０の有機発光層３０が設けられる側とは反対の側の面に接触して設けられている。  
前述したように、第２電極２０は、屈折率が低く、且つ、消衰係数が低い材料を含むものとなっている。そのため、第２電極２０の電気抵抗を充分に低いものとすることができない場合がある。第２電極２０の電気抵抗が高くなると、外部電源との接続部分から近い部分と遠い部分との間における電位差が大きくなるおそれがある。外部電源との接続部分から近い部分と遠い部分との間における電位差が大きくなると、輝度ムラが生じるおそれがある。
【００７７】
そこで、第２電極２０に接する補助電極８０を設けることで、外部電源との接続部分から近い部分と遠い部分との間における電位差が小さくなるようにしている。  
補助電極８０は、電気抵抗の低い材料から形成されている。例えば、補助電極８０は、ＡｇやＡｕなどの金属から形成することができる。  
補助電極８０は、例えば、メッシュ状やライン状の形態を有するものとすることができる。
【００７８】
以上のように、第６の実施形態によると発光効率の高い有機電界発光素子を得ることができる。
【００７９】
なお、以上の第１〜第６の実施形態に記載した有機電界発光素子は、発光装置に用いることができる。第１〜第６の実施形態に記載した有機電界発光素子を有する発光装置は、輝度が高い。後述するように、発光装置は、有機電界発光素子を有する発光部の他に、駆動部や制御部を有していても良い。
【００８０】
図１２は、発光装置１１を例示するための模式図である。  
図１２に示すように、発光装置１１には、発光部１１ａ、駆動部１１ｂ、制御部１１ｃが設けられている。  
発光部１１ａは、前述した有機電界発光素子１〜６、１ａを複数有している。有機電界発光素子１〜６、１ａの配設形態には特に限定がない。例えば、図１２に例示をしたように規則的な配置とすることもできるし、規則的ではない任意の配置とすることもできる。また、有機電界発光素子１〜６、１ａの数も例示をしたものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
【００８１】
駆動部１１ｂは、例えば、有機電界発光素子１〜６、１ａ毎、あるいはすべての有機電界発光素子１〜６、１ａに電流を印加する駆動回路を有したものとすることができる。  
例えば、発光装置１１が表示装置である場合には、駆動部１１ｂは、有機電界発光素子１〜６、１ａ毎に電流を印加するものとすることができる。  
また、例えば、発光装置１１が照明装置である場合には、駆動部１１ｂは、すべての有機電界発光素子１〜６、１ａに電流を印加するものとすることができる。  
なお、駆動部１１ａによる駆動の形態は、例示をしたものに限定されるわけではなく、発光装置１１の用途などに応じて適宜変更することができる。
【００８２】
制御部１１ｃは、例えば、駆動部１１ｂを制御する制御回路を有したものとすることができる。  
なお、前述した有機電界発光素子１〜６、１ａ以外の要素には、既知の技術を適用することができる。そのため、発光部１１ａ、駆動部１１ｂ、制御部１１ｃに関する詳細な説明は省略する。
【００８３】
[第７の実施形態]
図１３（a）〜（i）は、第７の実施形態に係る有機電界発光素子を例示する模式図である。図１４（a）〜（e）は、図１３（a）の一断面を例示する模式図である。図１５（a）〜（e）は、図１３（ｆ）の一断面を例示する模式図である。
【００８４】
本実施形態においては、有機電界発光素子は、基板モード成分Ｌ２を外部モード成分Ｌ１に変換する光取り出し構造を有する。光取り出し構造は、例えば第一電極１０あるいは有機発光層３０以下の屈折率を有する基板により形成される。この基板は、例えば屈折率をn=1.5とすることができる。
【００８５】
図１３（a）に表すように、有機電界発光素子はマイクロレンズ６１２を有する基板６０１を光取り出し構造として有することができる。第１電極１０は、基板６０１と有機発光層３０との間に設けられている。基板６０１のマイクロレンズ６１２は、第１電極１０と対向する面と反対側の面に設けられている。
【００８６】
基板６０１、第１電極１０および有機発光層３０の積層方向と垂直な一平面において、マイクロレンズ６１２は図１４（a）〜（e）に示すように配列させることができる。図１４（a）のように、この一平面において同程度の大きさのマイクロレンズ６１２を四方格子状に配列させることができる。図１４（ｂ）のように、この一平面において同程度の大きさのマイクロレンズ６１２を六方格子状に配列させることができる。図１４（ｃ）のように、この一平面において同程度の大きさのマイクロレンズ６１２をランダムに配列させることができる。図１４（ｄ）のように、この一平面において大きさが異なるマイクロレンズ６１２をランダムに配列させることができる。図１４（e）のように、この一平面において大きさが異なるマイクロレンズ６１２を規則的に、例えば大きいマイクロレンズ６１２同士を四方格子状に配列させ、小さいマイクロレンズ６１２同士をその間隙に四方格子状に配列させることができる。
【００８７】
図１３（ｂ）に表すように、有機電界発光素子は、錐体部分６１３を有する基板６０２を光取り出し構造として有することができる。第１電極１０は、基板６０２有機発光層３０との間に設けられている。基板６０２の錐体部分６１３は、第１電極１０と対向する面と反対側の面に設けられている。錐体部分６１３は、例えば三角錐や四角錐などの角錐や、円錐とすることができる。
【００８８】
図１３（ｃ）に表すように、有機電界発光素子は、錐台部分６１４を有する基板６０３を光取り出し構造として有することができる。第１電極１０は、基板６０３と有機発光層３０との間に設けられている。基板６０３の錐台部分６１４は、第１電極１０と対向する面と反対側の面に設けられている。錐台部分６１４は、例えば三角錐台や四角錐台などの角錐台や、円錐とすることができる。
【００８９】
図１３（ｂ）および（ｃ）に表わす錐体部分６１３や錐台部分６１４は、図１３（a）に示したマイクロレンズ６１２のように規則的に配列させても良いしランダムに配列しても良い。また、錐体部分６１３や錐台部分６１４は、同程度の大きさであっても良いし大きさが異なるものを配列させても良い。
【００９０】
図１３（ｄ）に表すように、有機電界発光素子は、不規則な凹凸部分６１５を有する基板６０４を光取り出し構造として有することができる。第１電極１０は、基板６０４と有機発光層３０との間に設けられている。基板６０４の凹凸部分６１５は、第１電極１０と対向する面と反対側の面に設けられている。凹凸部分６１５は、例えば錐体や角錐や曲面等を、規則的あるいはランダムに組み合わせた形状とすることができる。
【００９１】
図１３（a）〜（ｄ）に表すマイクロレンズ６１２、錐体部分６１３、錐台部分６１４、及び凹凸部分６１５のような凹凸構造は、基板と外部との間で光の進行方向を変化させることにより全反射するのを防止する。すなわち、マイクロレンズ６１２、錐体部分６１３、錐台部分６１４、及び凹凸部分６１５は、基板モード成分Ｌ２を外部モード成分Ｌ１に変換する。
【００９２】
図１３（e）に表わすように、有機電界発光素子は、回折格子部分６１６を有する基板６０５を光取り出し構造として有することができる。第１電極１０は、基板６０５と有機発光層３０との間に設けられている。基板６０５の回折格子部分６１６は、第１電極１０と対向する面と反対側の面に設けられている。回折格子部分６１６に光が入射すると、光の干渉による回折現象が生じて、光の進行方向が変更される。すなわち、回折格子部分６１６は、基板モード成分Ｌ２を外部モード成分Ｌ１に変換する。
【００９３】
図１３（ｆ）に表わすように、有機電界発光素子は、微小球６０７を有する基板６０６を光取り出し構造として有することができる。微小球６０７の径は、例えば可視光の波長よりも大きく、例えば１マイクロメートル（μｍ）以上とすることができる。第１電極１０は、基板６０６と有機発光層３０との間に設けられている。微小球６０７は、基板６０６の第１電極１０と対向する面側にあっても良いし、第１電極１０と対向する面と反対側にあっても良い。基板６０６は、例えば、基体とこれに張り合わせられた樹脂層とを含むことができる。微小球６０７は、例えば樹脂層に内包される空気とすることができる。微小球６０７に光が入射すると、屈折により光の進行方向が変更される。すなわち、微小球６０７は、基板モード成分Ｌ２を外部モード成分Ｌ１に変換する。
【００９４】
基板６０１、第１電極１０および有機発光層３０の積層方向と垂直な一平面において、微小球６０７は図１５（a）〜（e）に示すように配列させることができる。すなわち、微小球６０７は四方格子状や六方格子状など規則的に配列させても良いしランダムに配列させても良い。また、微小球６０７は、同程度の大きさであっても良いし大きさが異なるものを配列させても良い。
【００９５】
図１３（ｇ）に表わすように、有機電界発光素子は、支持層６０８と光散乱性を有する散乱層６０９とを含む基板６１７を光取り出し構造として有することができる。第１電極１０は、基板６０８と有機発光層３０との間に設けられている。支持層６０８は、第１電極１０と散乱層６０９との間に設けられている。あるいは、第１電極１０は散乱層６０９と有機発光層３０との間に設けられ、散乱層６０９は第１電極１０と支持層６０８との間に設けられていても良い。
【００９６】
図１３（ｈ）に表わすように、有機電界発光素子は、光散乱性を有する基板６１０を光取り出し構造として有することができる。第１電極１０は、基板６１０と有機発光層３０との間に設けられている。
【００９７】
図１３（ｇ）および（ｈ）において、散乱層６０９または基板６１０に入射した光は、散乱によって様々な方向へと光の進行方向を変化される。すなわち、散乱層６０９または基板６１０は基板モード成分Ｌ２を外部モード成分Ｌ１に変換する。
【００９８】
図１３（i）に表すように、第１電極１０、有機発光層３０、および第２電極２０の積層構造の断面積よりも大きな径を有する半球レンズ６１１を光取り出し構造として有することができる。半球レンズ６１１と外部との界面に光がほぼ垂直に入射するため、この界面において全反射が起こらない。従って、半球レンズ６１１はこのため、基板モード成分Ｌ２を外部モード成分Ｌ１に変換する。
【００９９】
なお、図１６（a）〜（ｇ）それぞれは、第７の実施形態の変形例に係る有機電界発光素子を例示する模式図であり、図１３（a）〜（ｇ）に対応する。これら変形例に示すように、マイクロレンズ６１２、錐体部分６１３、錐台部分６１４、凹凸部分６１５、回折格子部分６１６を有するフィルム等で形成された層を支持層６００に設けたものを基板とすることも可能である。また微小球６０７を有する基板６０６をフィルム等で形成することも可能である。また、散乱層６０９を有するフィルム等で形成された層６０８を支持層６０８に設けて基板とすることも可能である。
【０１００】
[第８の実施形態]
図１７（a）〜（ｊ）は、第８の実施形態に係る有機電界発光素子を例示する模式図である。図１８（a）〜（ｈ）は、図１７（a）の一断面を例示する模式図である。図１９（a）〜（ｇ）は、図１７（ｈ）の一断面を例示する模式図である。
【０１０１】
本実施形態においては、有機電界発光素子は、薄膜モード成分Ｌ３を基板モード成分Ｌ２および外部モード成分Ｌ１に変換する光取り出し構造を有する。光取り出し構造は、基板と高屈折率層を含む。基板は第１電極１０と対向し、高屈折率層は基板と第１電極１０との間に設けられる。高屈折率層は、第一電極１０あるいは有機発光層３０と同等あるいはそれ以上の屈折率を有する高屈折率材料により形成される。
【０１０２】
高屈折率層の基板と対向する面は、例えばマイクロレンズ、錐体部分、錐台部分、およぶ凹凸部分などの凹凸構造を有することができる。
【０１０３】
図１７（a）に表わすように、高屈折率層７０１の基板６２１と対向する面は、第１電極１０と対向する面に対して凸状のマイクロレンズを有していても良い。
【０１０４】
図１８（a）に表すように、基板６０１、第１電極１０および有機発光層３０の積層方向と垂直な一平面であるＡＡ面において、凸状部分は図１８（ｂ）〜（ｈ）に示すように配列させることができる。すなわち、図１８（ｂ）〜（ｄ）に示すように、凸状部分は四方格子状や六方格子状など規則的に配列させても良いしランダムに配列させても良い。また、図１８（e）〜（ｆ）に示すように、凸状部分は同程度の大きさであっても良いし大きさが異なるものを配列させても良い。さらに、図１８（ｇ）に示すように、このＡＡ面に平行な一方向に延在する凸状部分を、互いに平行に配列させても良い。さらに、図１８（ｈ）に示すように、このＡＡ面に平行な一方向に延在する凸状部分を、格子状に形成しても良い。
【０１０５】
図１７（ｂ）に表わすように、高屈折率層７０２の基板６２２と対向する面は、第１電極１０と対向する面に対して凹状のマイクロレンズを有していても良い。
【０１０６】
図１７（ｃ）に表わすように、高屈折率層７０３の基板６２３と対向する面は、第１電極１０と対向する面に対して凸状の錐体部分を有していても良い。
【０１０７】
図１７（ｄ）に表わすように、高屈折率層７０４の基板６２４と対向する面は、第１電極１０と対向する面に対して凸状あるいは凹状の錐台部分を有していても良い。
【０１０８】
図１７（e）に表わすように、高屈折率層７０５の基板６２５と対向する面は、不規則な凹凸形状を有する凹凸部分を有していても良い。
【０１０９】
高屈折率層は凹凸構造を有する以外に以下の構成とすることができる。
【０１１０】
図１７（ｆ）に表わすように、高屈折率層７０６の基板６２６と対向する面は、回折格子を有していても良い。
【０１１１】
図１７（ｇ）に表わすように、高屈折率層７０７は、微小球７１７を有していても良い。微小球は、例えば可視光の波長以上の径を有する。
【０１１２】
図１７（ｈ）に表わすように、高屈折率層７０８は、基板６２８と対向する面において高屈折率層７０８よりも屈折率が低い低屈折率部分７１８を有していても良い。図１９（a）に表すような基板６０１、第１電極１０および有機発光層３０の積層方向と垂直な一平面であるＡＡ面において、凸状部分は図１９（ｂ）〜（ｇ）に示すように配列させることができる。すなわち、図１９（ｂ）〜（ｅ）に示すように、低屈折率部分は四角柱、三角柱、六角柱、円柱とすることができる。また、低屈折率部分を四方格子状や六方格子状に配置することができる。また、図１９（ｆ）、（ｇ）に示すように低屈折率部分をストライプ状にしたり格子状としたりすることもできる。
【０１１３】
さらに、図１７（i）に表わすように、高屈折率層と基板との間に散乱層を設けても良い。
【０１１４】
あるいは、図１７（ｊ）に表わすように、高屈折率層を設けないで、第１電極と基板との間に散乱層を設けた光取り出し構造としても良い。
【０１１５】
図１７（a）〜（ｊ）においては、光取り出し構造により薄膜モード成分Ｌ３を基板モード成分Ｌ２または外部モード成分Ｌ１に変換することができる。
【０１１６】
[第９の実施形態]
図２０（a）〜（i）は、第９の実施形態に係る有機電界発光素子を例示する模式図である。図２０（a）〜（i）は、それぞれ図１３（a）〜（i）と同様の形状であるが、光取り出し構造となる基板が第一電極１０あるいは有機発光層３０と同等あるいはそれ以上の屈折率を有する高屈折率材料で形成されている点で図１３（a）〜（i）と異なる。なお、図２０（a）〜（i）の中の符号８０１〜８１７は、それぞれ図１３（a）〜（i）の符号６０１〜６１７と対応する。
【０１１７】
なお、図２１（a）〜（ｇ）それぞれは、第９の実施形態の変形例に係る有機電界発光素子を例示する模式図であり、図２０（a）〜（ｇ）に対応する。これら変形例に示すように、マイクロレンズ８１２、錐体部分８１３、錐台部分８１４、凹凸部分８１５、回折格子部分８１６、を有するフィルム等で形成された層を支持層８００に設けたものを基板とすることも可能である。また、微小球８０７を有する基板６０６をフィルム等で形成することも可能である。また、散乱層８０９を有するフィルム等で形成された層を支持層８０８に設けて基板とすることも可能である。
【０１１８】
このような光取り出し構造により、第一電極と基板界面での全反射が消失するので、薄膜モード成分Ｌ３を基板モード成分Ｌ２に変換することができ、かつ、基板モード成分Ｌ２を外部モード成分Ｌ１に変換することができる。
【０１１９】
[第１０の実施形態]
図２２（a）〜（d）は、第１０の実施形態に係る有機電界発光素子を例示する模式図である。本実施形態においては、光取り出し構造として第１電極１０と対向する基板と、第１電極と基板の間に設けられた高屈折率層とを有する。基板としては、第７の実施形態およびこの変形例、第８の実施形態で用いた基板の形状を採用することができる。高屈折率層としては第９の実施形態およびこの変形例で用いた基板の形状を採用することができる。基板の形状と高屈折率層の形状の組み合わせは任意である。例えば図１３（a）〜（i）、図１６（a）〜（ｇ）、図１７（a）〜（ｊ）に表わした基板のうちの一つと図２０（ａ）〜（ｉ）、図２１（ａ）〜（ｇ）に表わした基板のうちの一つとを任意に組み合わせることができる。
【０１２０】
一例として、図２２（a）に表わすように、基板と対向する面にマイクロレンズを有する高屈折率層と、基板と対向する面と反対側の面にマイクロレンズを有する基板と、を有する光取り出し構造を用いることができる。
【０１２１】
また、微小球を有する高屈折率層と、マイクロレンズを有する基板とを有する光取り出し構造を用いることができる。
【０１２２】
また、回折格子を有する高屈折率層と、錐体部分を有する基板とを有する光取り出し構造を用いることができる。
【０１２３】
さらに、凹状のマイクロレンズを有する高屈折率層と、散乱層と、高屈折率層および散乱層との間に設けられた基板と、を有する光取り出し構造を用いることができる。
【０１２４】
このような光取り出し構造により、薄膜モード成分Ｌ３を基板モード成分Ｌ２に変換することができ、かつ、基板モード成分Ｌ２を外部モード成分Ｌ１に変換することができる。
【０１２５】
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【０１２６】
１〜６  有機電界発光素子、１ａ  有機電界発光素子、１０  第１電極、１１  発光装置、２０  第２電極、２１  第１部分、２２  第２部分、２３  第２電極、３０  有機発光層、４０  光学バッファ層、４１  基部、４２  調整部、４３  光学バッファ層、４４  光学バッファ層、４５  光学バッファ層、５０  反射層、６０  基板、６１  基板、８０  補助電極、９０  制御部
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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