(57)【要約】【課題】光取り出し効率の高い有機電界発光素子を提供する。【解決手段】実施形態の有機電界発光素子は、第１電極と、第２電極と、第１有機層と、第２有機層と、を含む。前記第２電極は、金属を含む。前記第１有機層は、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられ、光を放出する。前記第２有機層は、前記第１有機層と前記第２電極との間に設けられる。前記第２有機層の厚さ方向の前記光に対する屈折率は、前記第１有機層の前記光に対する屈折率よりも低い。【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、
金属を含む第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に設けられ、光を放出する第１有機層と、
前記第１有機層と前記第２電極との間に設けられた第２有機層と、
を備え、
前記第２有機層の厚さ方向の前記光に対する屈折率は、前記第１有機層の前記光に対する屈折率よりも低い有機電界発光素子。
【請求項２】
前記第２有機層の前記厚さ方向の前記光に対する屈折率は、前記第２有機層の前記厚さ方向に垂直な方向の前記光に対する屈折率よりも低い請求項１記載の有機電界発光素子。
【請求項３】
前記第２有機層の厚さは、１ナノメートル以上２００ナノメートル以下である請求項１または２に記載の有機電界発光素子。
【請求項４】
前記第２有機層の厚さは、１００ナノメートル以下である請求項３記載の有機電界発光素子。
【請求項５】
前記第２有機層と前記第２電極との間に設けられ前記第２有機層の材料とは異なる材料を含む第３機能層をさらに備えた請求項１〜４のいずれか１つに記載の有機電界発光素子。
【請求項６】
前記第３機能層は、無機材料を含む請求項５記載の有機電界発光素子。
【請求項７】
前記第１有機層と前記第２有機層との間に設けられ前記第２有機層の材料とは異なる材料を含む第４機能層をさらに備えた請求項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４機能層は、無機材料を含む請求項７記載の有機電界発光素子。
【請求項９】
前記第１電極の前記第２電極とは反対側に設けられた基板をさらに備え、
前記第１有機層から前記基板を通過する前記光の強度は、前記第１有機層から前記第２電極を通過する前記光の強度よりも高い請求項１〜８のいずれか１つに記載の有機電界発光素子。
【請求項１０】
前記第２有機層は電子輸送材料を含む請求項９記載の有機電界発光素子。
【請求項１１】
前記第１電極の前記第２電極とは反対側に設けられた基板を備え、
前記第１有機層から前記第２電極を通過する前記光の強度は、前記第１有機層から前記基板を通過する前記光の強度よりも高い請求項１〜８のいずれか１つに記載の有機電界発光素子。
【請求項１２】
前記第２電極は、５０ナノメートル以下の膜厚を有し、金属を含む請求項１〜１１のいずれかの１つに記載の有機電界発光素子。
【請求項１３】
前記第１有機層と前記第１電極との間に設けられた第５機能層をさらに備え、
前記第５機能層の厚さ方向における前記光に対する屈折率は、前記第１有機層における前記光に対する屈折率よりも低い請求項１１または１２に記載の有機電界発光素子。
【請求項１４】
前記第５機能層は、無機材料を含む請求項１３記載の有機電界発光素子。
【請求項１５】
前記第２有機層の前記厚さ方向における前記光に対する屈折率は、前記第２有機層の前記厚さ方向に垂直な方向における前記光に対する屈折率とは等しい請求項１〜１４のいずれか１つに記載の有機電界発光素子。
【請求項１６】
前記光は、４００ナノメートル以上８００ナノメートル以下である第１波長帯を有し、
少なくとも前記第２有機層の厚さ方向における前記第１波長帯に対する屈折率は、前記第１有機層における前記第１波長帯に対する屈折率よりも低い請求項１〜１５のいずれか１つに記載の有機電界発光素子。
【請求項１７】
前記光のピーク波長において、少なくとも前記第２有機層の厚さ方向における屈折率は、前記第１有機層における屈折率よりも低い請求項１〜１６のいずれか１つに記載の有機電界発光素子。
【請求項１８】
前記基板は光路変換部を含み、
前記光路変換部は、前記基板の前記第２電極とは反対側に設けられ、前記第１有機層から前記第１電極に向かう前記光の成分の方向を変化させる請求項９記載の有機電界発光素子。
【請求項１９】
前記基板は光路変換部を含み、
前記光路変換部は、前記第１有機層から前記第１電極に向かう前記光の成分の方向を変化させ、
前記第１電極は、前記第１有機層と前記光路変換部との間に設けられた請求項９記載の有機電界発光素子。
【請求項２０】
前記基板と前記第１電極との間に設けられた光学層と、
をさらに備え、
前記光学層は、前記基板及び前記第１電極に接し前記基板の屈折率よりも高い屈折率を有する高屈折率層を含む請求項１８または１９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】
本発明の実施形態は、有機電界発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機電界発光素子においては、陰極と陽極との間に有機薄膜が設けられる。これらの電極に電圧を印加し、有機薄膜に、陰極から電子を注入し陽極から正孔を注入する。これにより電子と正孔が再結合し、再結合に伴い生成された励起子が放射失活する際の発光が利用される。
【０００３】
有機電界発光素子において、発光層から放出された光を効率良く取り出すことが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１５６５３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の実施形態は、光取り出し効率の高い有機電界発光素子を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態によれば、有機電界発光素子は、第１電極と、第２電極と、第１有機層と、第２有機層と、を含む。前記第２電極は、金属を含む。前記第１有機層は、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられ、光を放出する。前記第２有機層は、前記第１有機層と前記第２電極との間に設けられる。前記第２有機層の厚さ方向の前記光に対する屈折率は、前記第１有機層の前記光に対する屈折率よりも低い。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１（ａ）、図１（ｂ）及び図１（ｃ）は、第１の実施形態に係る有機電界発光素子を示す模式的図である。
【図２】有機電界発光素子と発光光の進路図である。
【図３】第１の実施形態に係る有機電界発光素子の特性を示すグラフ図である。
【図４】第１の実施形態に係る有機電界発光素子の特性を示すグラフ図である。
【図５】図５（ａ）及び図５（ｂ）は、第１の実施形態に係る有機電界発光素子の特性を示すグラフ図である。
【図６】図６（ａ）及び図６（ｂ）は、第１の実施形態に係る有機電界発光素子の特性を示すグラフ図である。
【図７】第２有機層の特性を示すグラフ図である。
【図８】第２有機層を示す模式的断面図である。
【図９】第１の実施形態の第１変形例に係る有機電界発光素子を示す模式的断面図である。
【図１０】図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、第１の実施形態の第１変形例に係る有機電界発光素子の特性を示すグラフ図である。
【図１１】第１の実施形態の第２変形例に係る有機電界発光素子を示す模式的断面図である。
【図１２】第２の実施形態に係る有機電界発光素子を示す模式的断面図である。
【図１３】第３の実施形態に係る有機電界発光素子を示す模式的断面図である。
【図１４】第４の実施形態に係る有機電界発光素子を示す模式的断面図である。
【図１５】第５の実施形態に係る有機電界発光素子を示す模式的断面図である。
【図１６】図１６（ａ）及び図１６（ｂ）は、第６の実施形態に係る有機電界発光素子を示す模式図である。
【図１７】図１７（ａ）、図１７（ｂ）及び図１７（ｃ）は、第６の実施形態の変形例に係る有機電界発光素子を示す模式図である。
【図１８】図１８（ａ）及び図１８（ｂ）は、第６の実施形態の変形例に係る有機電界発光素子を示す模式図である。
【図１９】図１９（ａ）〜図１９（ｃ）は、第６の実施形態の変形例に係る有機電界発光素子を示す模式図である。
【図２０】第６の実施形態の変形例に係る有機電界発光素子を示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を図に基づき説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと長さとの関係、部分間の大きさの比係数などは、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係数が異なって表される場合もある。
また、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述し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。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１（ａ）、図１（ｂ）及び図１（ｃ）は、第１の実施形態に係る有機電界発光素子を示す模式的図である。
図１（ａ）は、斜視図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ１−Ａ２線断面図である。図１（ｃ）は、有機電界発光素子の一部の構成を例示する模式的断面図であり、図１（ａ）のＡ１−Ａ２線断面図に相当する。図１（ｂ）及び図１（ｃ）に表した矢印は、主たる光の取り出し方向を示す。
【００１０】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に表したように、本実施形態に係る有機電界発光素子１１０は、第１電極１０と、第２電極２０と、光を放出する第１有機層３０と、第２有機層４０と、を含む。
【００１１】
第１電極１０は、第１有機層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、金属を含む。
【００１２】
第１有機層３０は、第１電極１０と第２電極２０との間に設けられる。第１有機層３０は、光を放出する。第１有機層３０から放出される光は、例えば可視光である。なお、この光は、紫外光、赤外光であってもよい。
【００１３】
第２有機層４０は、第１有機層３０と第２電極２０との間に設けられる。
第２有機層４０の厚さ方向の光に対する屈折率（ｎ２ｅ）は、第１有機層３０の光に対する屈折率（ｎ１）よりも低い。
これにより、光取り出し効率の高い有機電界発光素子１１０が提供される。
【００１４】
ここで、第１電極１０から第２電極２０に向かう方向をＺ軸方向（第１方向）とする。例えば、第１電極１０の上の位置とは、第１電極１０のＺ軸方向の位置である。Ｚ軸を第１軸とする。以下でいう「厚さ方向」とは、各層を積層する方向であり、Ｚ軸方向である。Ｚ軸に対して垂直な軸の１つをＸ軸（第２軸）とする。Ｚ軸とＸ軸とに対して垂直な軸をＹ軸（第３軸）とする。
【００１５】
この例では、有機電界発光素子１１０は、第１電極１０の第２電極２０とは反対側に設けられた基板５０を含む。第１電極１０は基板５０と第１有機層３０との間に配置される。基板５０は、第１有機層３０から放出される光に対して透過性を有する。基板５０は、第１面５０ａと、第２面５０ｂと、を有する。
【００１６】
例えば、基板５０の第１面５０ａ上に第１電極１０が設けられる。第１電極１０の上に第１有機層３０が設けられる。第１有機層３０の上に第２有機層４０が設けられる。第２有機層４０の上に第２電極２０が設けられる。
【００１７】
本実施形態において、有機電界発光素子１１０は、例えばボトムエミッション型である。第１有機層３０から放出された光のうち第１電極１０を通過する光の強度は、第１有機層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５０の側）から取り出される。
【００１８】
図１（ｃ）に表したように、第１有機層３０は、例えば、有機発光層３１と、第１電極側機能層３２と、を有する。有機発光層３１は、第１電極１０と第２有機層４０との間に設けられる。第１電極側機能層３２は、第１電極１０と有機発光層３１との間に設けられる。
【００１９】
有機発光層３１の材料には、例えば、Ａｌｑ３、Ｆ８ＢＴ及びＰＰＶが用いられる。有機発光層３１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、の混合材料が用いられる。ホスト材料としては、例えばＣＢＰ、ＢＣＰ、ＴＰＤ、ＰＶＫ及びＰＰＴが用いられる。ドーパント材料としては、例えば、Ｆｌｒｐｉｃ、Ｉｒ（ｐｐｙ）３及びＦｌｒ６が用いられる。
【００２０】
第１電極側機能層３２は、例えば、正孔注入層として機能する。この場合、第１電極側機能層３２には、例えば、ＰＥＤＯＴ：ＰＰＳ、ＣｕＰｃ及びＭｏＯ３が用いられる。
【００２１】
第１電極側機能層３２は、例えば正孔輸送層として機能する。この場合、第１電極側機能層３２は、正孔輸送材料を含む。第１電極側機能層３２には、α−ＮＰＤ、ＴＡＰＣ、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ、ＴＰＤ及びＴＣＴＡが用いられる。
【００２２】
第１電極側機能層３２は、例えば、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、の積層構造を有しても良い。
【００２３】
第２有機層４０は、例えば、電子輸送層として機能する層を含むことができる。第２有機層４０は、例えば電子輸送材料を含む。電子輸送層として機能する層の材料には、例えば、Ａｌｑ３、ＢＡｌｑ、ＰＯＰｙ２、Ｂｐｙ−ＯＸＤ及び３ＴＰＹＭＢが用いられる。
【００２４】
第２有機層４０は、例えば、電子輸送層として機能する層と、その層と第２電極２０との間に設けられた電子注入層と、の積層構造を有しても良い。電子注入層は、電子の注入特性を向上させるための層である。電子注入層の厚さは、例えば、０．５ナノメートル（ｎｍ）以上１（ｎｍ）以下程度である。
【００２５】
第２有機層４０は、ホールブロッキング層（正孔阻止層）として機能する層を含んでいてもよい。
【００２６】
基板５０は、例えばガラス基板である。この場合、ガラスの屈折率は、例えば１．４以上２．２以下から適宜選択される。  
第１電極１０は、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ及びＴｉよりなる群から選択された少なくともいずれかの元素を含む酸化物を含む。透明電極１０は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜である。第１電極１０は、例えば、陽極として機能する。
【００２７】
第２電極２０は、金属を含む。第２電極２０は、好ましくは金属を主成分として含む。
第２電極２０は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）及び銀（Ａｇ）の少なくともいずれかを含む。第２電極２０には、Ｍｇ：Ａｇ（マグネシウムと銀の合金）を用いても良い。例えば、第２電極２０には、アルミニウム膜が用いられる。第２電極２０にアルミニウム膜を用いると、特に生産性及びコストの点で有利になる。第２電極２０は、例えば、陰極として機能する。第２電極２０の厚さは、例えば５０ｎｍ以上である。
【００２８】
以下、有機電界発光素子１１０の特性について、参考例と比較しながら説明する。
図２は、有機電界発光素子と、発光光の進路を示すグラフ図である。
図２に表したように、有機電界発光素子において、第１有機層３０内の光源３３から発生した光の行方は、大きく分けて４つの成分に分類される。有機電界発光素子において、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、金属を含む第２電極２０による損失成分Ｌ４と、を含む。以下では、「金属を含む第２電極２０による損失成分Ｌ４」を、単に「損失成分Ｌ４」と言う。
【００２９】
外部モード成分Ｌ１は、有機電界発光素子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５０には到達するが、基板５０の第２面５０ｂで全反射する成分である。基板モード成分Ｌ２は、基板５０のＸ軸方向又はＹ軸方向の端部から取り出される。例えば、基板１０の第２面５０ｂ側に光路変換部（後述する光路変換部５４）が設けられている場合に、基板モード成分Ｌ２は外部に取り出される。また、基板モード成分Ｌ２は、Ｘ軸方向又はＹ軸方向の端部から取り出されるほか、素子内部での吸収による減衰も生じる。
【００３０】
薄膜層モード成分Ｌ３は、第１電極１０には到達するが、基板５０の第１面５０ａ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のＸ軸方向又はＹ軸方向の端部から取り出される。例えば、基板５０の第１面５０ａ側に光路変換部（後述する光路変換部５４）が設けられている場合に、薄膜層モード成分Ｌ３は外部に取り出される。また、基板モード成分Ｌ３は、Ｘ軸方向又はＹ軸方向の端部から取り出されるほか、素子内部での吸収による減衰も生じる。
【００３１】
このように、基板モード成分Ｌ２及び薄膜層モード成分Ｌ３は、外部に取り出される可能性がある成分である。
【００３２】
これに対して、損失成分Ｌ４は、金属を含む第２電極２０によって損失される成分である。
ここで、第１有機層３０から第２有機層４０に侵入する光は、第１有機層３０から放出される伝搬光と、非伝搬光と、を有する。
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。
【００３３】
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２０に吸収されることによる損失である。伝搬光損失は、光源となる第１有機層３０と第２電極２０との距離に依存しない。
【００３４】
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２０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、厳密には光源３３（双極子）と第２電極２０との距離に依存するため、光源を含む第１有機層３０と第２電極２０との距離（後述する第２有機層４０の厚さｄｌｍ）に依存することになる。
【００３５】
図３は、有機電界発光素子の特性を例示するグラフ図である。
図３は、光エネルギーの分配率ＲＬのシミュレーション結果の例を表している。図３の横軸は、光源となる第１有機層３０から第２電極２０までの距離ｄｌｍである。図３の縦軸は、分配率ＲＬである。
【００３６】
このシミュレーションでは、以下の構成を有する有機電界発光素子をモデルとした。
基板５０はガラス基板であり、屈折率は１．５である。第１電極１０はＩＴＯであり、膜厚は１１０ｎｍ、屈折率は１．９である。第１有機層３０の膜厚は８０ｎｍ、屈折率は１．９である。第２有機層４０の屈折率は１．９である。第２電極２はアルミニウムであり、膜厚は１５０ｎｍである。また、発光位置は、第１有機層３０中の第２有機層４０との界面である。
【００３７】
図３に表したように、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、第１有機層３０から第２電極２０までの距離ｄｌｍによって変化する。なお、発光位置は、第１有機層３０中の第２有機層４０との界面にあるため、距離ｄｌｍは、実質的に光源３３（双極子）と第２電極２０までの距離を表す。
【００３８】
有機電界発光素子の光取り出し効率を向上させるために、損失成分Ｌ４のうち上記した非伝搬光損失を低減する構成が考えられる。
【００３９】
第２電極２０での非伝搬光損失は、光源３３から第２電極２０までの距離ｄｌｍが減衰距離ｄｃ以上であるときに、無視できるレベルになる。上記したシミュレーションの条件では、減衰距離ｄｃは、２００ナノメートル（ｎｍ）であることが知られている（Nature, Vol459, 234 (2009)）。例えば、第２電極２０が陰極である場合に、陰極に接する電子輸送層の厚さを減衰距離ｄｃ以上にすることが考えられる。
【００４０】
図３に表したように、光源３３から第２電極２０までの距離ｄｌｍが２００ｎｍ以上である領域において、損失成分Ｌ４が小さくなる。すなわち、光源３３から第２電極２０までの距離ｄｌｍが減衰距離ｄｃ以上である領域において、損失成分Ｌ４が小さくなる。
【００４１】
しかしながら、電子輸送層の膜厚を厚くすると、電子輸送層において大きな電圧降下が生じる可能性がある。その結果、この構成においては、有機電界発光素子の駆動電圧が上昇する。すなわち、この構成により、有機電界発光素子の外部量子効率は向上するが、電力効率は低下する。このため、この構成においては、実用的な性能を得ることは困難である。電圧降下を抑制するために、電子輸送層にアルカリ金属などをドーピングすることで電子輸送層における電荷の輸送能力を向上させる方法がある。これにより、駆動電圧の上昇を抑え、電力効率の低下がある程度回復すると考えられる。しかしながら、アルカリ金属などのドーピングは、生産性やコストの点で実用的には採用し難い。また、アルカリ金属は化学的に高い反応性を有するため、取り扱いが難しい。
【００４２】
さらに、電子輸送層を厚くすることは、材料の使用量の増大、及び、製造のタクトタイムの増大に繋がる。すなわち、これらの点でも生産性が低下する可能性がある。
【００４３】
これに対して、本実施形態では、後述するように、少なくとも第２有機層４０の厚さ方向の屈折率ｎ２ｅを第１有機層３０の屈折率ｎ１よりも低くすることにより、第２有機層４０の厚さｔｍを厚くしなくても外部に取り出すことが可能な基板モード成分Ｌ２の光取り出し効率を向上させることができる。したがって、第２有機層４０の厚さｔｍは、減衰距離ｄｃ以下であってもよい。
【００４４】
本実施形態では、第２有機層４０の厚さｔｍが減衰距離ｄｃ以下であっても、光取り出し効率が向上する。また、本実施形態では、電圧降下に起因する電力効率の低下が抑制される。さらに、本実施形態では、高い生産性が維持される。
【００４５】
第２有機層４０の厚さｔｍは、減衰距離ｄｃ以下であることが好ましい。例えば、減衰距離ｄｃはおよそ２００ｎｍであることから、第２有機層４０の厚さｔｍは、１ナノメートル以上２００ナノメートル以下であることが好ましい。
【００４６】
また、本実施形態では、第２有機層４０の厚さを厚くする必要がないため、膜厚増加に伴う駆動電圧の上昇は発生しない。したがって、第２有機層４０へのアルカリドーピングは不要である。
【００４７】
図４は、第１の実施形態に係る有機電界発光素子の特性を示すグラフ図である。
図４の横軸は、第２有機層４０の厚さｔｍ（単位はｎｍ）である。図４の縦軸は、第１有機層３０から放出される光の波長５２５ｎｍにおける、有機電界発光素子の外部モード成分Ｌ１と基板モード成分Ｌ２との和（Ｌ１＋Ｌ２）（％）である。
【００４８】
図４には、参考例の有機電界発光素子１９０と、本実施形態の第１具体例の有機電界発光素子１１１、及び本実施形態の第２具体例の有機電界発光素子１１２の特性が表されている。
【００４９】
有機電界発光素子１９０では、第２有機層４０の屈折率ｎ２は等方性である。有機電界発光素子１９０では、第２有機層４０の厚さ方向の屈折率ｎ２ｅは、第２有機層４０の厚さ方向に垂直な方向の屈折率ｎ２ｏと等しい。また、有機電界発光素子１９０では、第２有機層４０の屈折率ｎ２（＝ｎ２ｅ＝ｎ２ｏ）は、第１有機層３０の屈折率ｎ１と等しい。
【００５０】
有機電界発光素子１１１では、第２有機層４０の屈折率は異方性である。有機電界発光素子１１１では、第２有機層４０の厚さ方向（Ｚ軸方向）の屈折率ｎ２ｅは、第２有機層４０の厚さ方向に垂直な方向（Ｘ、Ｙ軸方向）の屈折率ｎ２ｏよりも低い。有機電界発光素子１１１では、第２有機層４０の厚さ方向の屈折率ｎ２ｅは、第１有機層３０の屈折率ｎ１よりも低い。第２有機層４０の厚さ方向に垂直な方向の屈折率ｎ２ｏは、第１有機層３０の屈折率ｎ１と等しい。
【００５１】
有機電界発光素子１１２では、第２有機層４０の屈折率ｎ２は等方性である。有機電界発光素子１１２では、第２有機層４０の厚さ方向（Ｚ軸方向）の屈折率ｎ２ｅは、第２有機層４０の厚さ方向に垂直な方向（Ｘ、Ｙ軸方向）の屈折率ｎ２ｏは等しい。有機電界発光素子１１２では、第２有機層４０の屈折率ｎ２（＝ｎ２ｅ＝ｎ２ｏ）は、第１有機層３０の屈折率ｎ１よりも低い。
【００５２】
図４に表したように、有機電界発光素子１１１及び１１２における外部モードＬ１と基板モード成分Ｌ２との和（Ｌ１＋Ｌ２）は、第２有機層４０の厚さｔｍによらず、有機電界発光素子１９０における外部モードＬ１と基板モード成分Ｌ２との和（Ｌ１＋Ｌ２）よりも高い。この傾向は、第２有機層４０の厚さｄ２が減衰距離ｄｃ以下である範囲において成り立つ。外部モードＬ１と基板モード成分Ｌ２との和（Ｌ１＋Ｌ２）が高くなるということは、損失成分Ｌ４が小さくなることを意味すると捉えてよい。
【００５３】
以上の結果から、第１有機層３０から放出される光の波長において、第２有機層４０のうち少なくとも厚さ方向の屈折率ｎ２ｅは、第１有機層３０の屈折率ｎ１よりも低くする。有機電界発光素子１１１及び１１２において、第２有機層４０の厚さ方向の屈折率ｎ２ｅは、第１有機層３０の厚さ方向の屈折率、及び第１有機層３０の厚さ方向に垂直な方向の屈折率のそれぞれよりも低いことが好ましい。第２有機層４０のうち厚さ方向の屈折率ｎ２ｅだけでなく、第２有機層４０の厚さ方向に垂直な方向の屈折率ｎ２ｏも、第１有機層３０の屈折率ｎ１よりも低くてもよい。これにより、外部モードＬ１と基板モードＬ２との和（Ｌ１＋Ｌ２）が向上し、外部に取り出すことが可能な光の取り出し効率が向上する。
【００５４】
例えば有機電界発光素子１１１のように、第２有機層４０の厚さ方向の屈折率ｎ２ｅは、第２有機層４０の厚さ方向に垂直な方向の屈折率ｎ２ｏよりも低い。言い換えれば、第２有機層４０の屈折率ｎ２は、負の一軸性を有する。これにより、第２有機層４０の屈折率ｎ２が等方性であるか異方性であるかにかかわらず、第２有機層４０として様々な材料を選択することができる。
【００５５】
なお、例えば第１有機層３０から放出される光が４００ｎｍ以上８００ｎｍ以下である第１波長帯を有する場合、第１波長帯において、上記した屈折率の関係が成り立っていればよい。すなわち、少なくとも第２有機層４０の厚さ方向における第１波長帯に対する屈折率ｎ２ｅは、第１有機層３０における第１波長帯に対する屈折率ｎ１よりも低い。可視光で発光する有機電界発光素子の光取り出し効率が高まる。
【００５６】
図５（ａ）及び図５（ｂ）は、第１の実施形態に係る有機電界発光素子の特性を示すグラフ図である。
図５（ａ）及び図５（ｂ）は、第２有機層４０の厚さ方向に垂直な方向の屈折率ｎ２ｏが第１有機層３０の屈折率ｎ１と等しく、第２有機層４０の厚さ方向の屈折率ｎ２ｅが第１有機層３０の屈折率ｎ１とは異なる場合を示している。
【００５７】
図５（ａ）及び図５（ｂ）の横軸は、第２有機層４０の厚さｔｍ（単位はｎｍ）である。
図５（ａ）の縦軸は、第１有機層３０から放出される光の波長５２５ｎｍにおける、有機電界発光素子１１０の外部モードＬ１と基板モード成分Ｌ２との和（Ｌ１＋Ｌ２）（％）である。
図５（ｂ）の縦軸は、第１有機層３０から放出される光の波長５２５ｎｍにおける、有機電界発光素子１１０の外部モードＬ１、基板モードＬ２及び薄膜層モード成分Ｌ３の和（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３）（％）である。
【００５８】
図５（ａ）及び図５（ｂ）に表した特性では、一例として以下の構成を有する有機電界発光素子１１０をモデルとした。基板５０はガラス基板である。基板５０の屈折率は１．５である。第１電極１０はＩＴＯである。第１電極１０の屈折率は１．９である。第１電極１０の厚さは１１０ｎｍである。第１有機層３０の屈折率ｎ１は１．９である。第１有機層３０の厚さは８０ｎｍである。上述のように、第２有機層４０の厚さ方向に垂直な方向の屈折率ｎ２ｏは、第１有機層３０の屈折率ｎ１と等しく、１．９である。第２電極２０はＡｌである。
【００５９】
図５（ａ）及び図５（ｂ）に表したように、第２有機層４０の厚さｔｍがある一定の値になっている場合、第２有機層４０のうち少なくとも厚さ方向の屈折率ｎ２ｅが低いほど、外部モードＬ１と基板モード成分Ｌ２との和（Ｌ１＋Ｌ２）、及び外部モードＬ１、基板モードＬ２及び薄膜層モード成分Ｌ３の和（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３）は上昇する傾向を示す。
【００６０】
基板モード成分Ｌ２及び薄膜層モード成分Ｌ３の光取り出し効率が高くなるということは、損失成分Ｌ４が小さくなることを意味すると捉えてよい。プラズモン損失の原因となるのは光源（双極子）と金属中の電子との相互作用の強さである。本実施形態では、非伝搬光の急激な減衰が引き起こされることで、光源と金属との相互作用が弱まる。その結果、光源が持つエネルギーのうち、非伝搬光成分への放出割合が減少し、相対的に伝搬光への放出割合が増加する。
【００６１】
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、第１の実施形態に係る有機電界発光素子の特性を示すグラフ図である。
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、図５（ａ）及び図５（ｂ）とは反対に、第２有機層４０の厚さ方向の屈折率ｎ２ｅが第１有機層３０の屈折率ｎ１と等しく、第２有機層４０の厚さ方向に垂直な方向の屈折率ｎ２ｏが第１有機層３０の屈折率ｎ１とは異なる場合を示している。
【００６２】
図６（ａ）及び図６（ｂ）の横軸は、第２有機層４０の厚さ（単位はｎｍ）である。
図６（ａ）の縦軸は、第１有機層３０から放出される光の波長５２５ｎｍにおいて、有機電界発光素子１１０の外部モードＬ１と基板モード成分Ｌ２との和（Ｌ１＋Ｌ２）（％）である。
図６（ｂ）の縦軸は、第１有機層３０から放出される光の波長５２５ｎｍにおいて、有機電界発光素子１１０の外部モードＬ１、基板モードＬ２及び薄膜層モード成分Ｌ３の和（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３）（％）である。
【００６３】
図６（ａ）及び図６（ｂ）特性を示すモデルの構成では、以下の点で、図５（ａ）及び図５（ｂ）に表した特性を示すモデルの構成とは異なる。第２有機層４０の厚さ方向の屈折率ｎ２ｅは、第１有機層３０の屈折率ｎ１と等しく、１．９である。
【００６４】
図６（ａ）及び図６（ｂ）に表したように、第２有機層４０の厚さ方向の屈折率ｎ２ｅが第１有機層３０の屈折率ｎ１と等しい場合、基板モード成分Ｌ２の光取り出し効率、及び薄膜層モード成分Ｌ３の光取り出し効率は、第２有機層４０の厚さ方向に垂直な方向の屈折率ｎ２ｏによって変化する。しかし、第２有機層４０の厚さ方向に垂直な方向の屈折率ｎ２ｏが低くなっても、外部モードＬ１と基板モード成分Ｌ２との和（Ｌ１＋Ｌ２）、及び外部モードＬ１、基板モードＬ２及び薄膜層モード成分Ｌ３の和（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３）は、第２有機層４０の厚さ方向に垂直な方向の屈折率ｎ２ｏによって上昇する傾向を示さない。
【００６５】
図５（ａ）〜図６（ｂ）の結果から分かるように、第２有機層４０のうち少なくとも厚さ方向の屈折率ｎ２ｅは、第１有機層３０の屈折率ｎ１よりも低いことが好ましい。これにより、第２有機層４０の厚さｔｍによらず、外部に取り出すことが可能な外部モードＬ１と基板モード成分Ｌ２との和（Ｌ１＋Ｌ２）、及び外部モードＬ１、基板モードＬ２及び薄膜層モード成分Ｌ３の和（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３）が向上する。例えば、駆動電圧を下げるためには、第２有機層４０の厚さｔｍを薄くすればよい。第２有機層４０の設計として、低電圧化を図るために第２有機層４０の厚さｔｍをある値に設定し、その厚さｔｍにおいて、第２有機層４０の屈折率ｎ２ｅを低くすれば、さらなる光取り出し効率の向上が達成される。
【００６６】
ここで、第２有機層４０の屈折率が異方性であり、第２有機層４０の厚さ方向の屈折率ｎ２ｅが第２有機層４０の厚さ方向に垂直な方向の屈折率ｎ２ｏよりも低い場合、第２有機層４０の厚さｔｍは、外部モードＬ１と基板モード成分Ｌ２との和（Ｌ１＋Ｌ２）、及び外部モードＬ１、基板モードＬ２及び薄膜層モード成分Ｌ３の和（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３）が極大となるときの厚さｔｐ以下であることが好ましい。第２有機層４０の厚さｔｍは、例えば１００ｎｍ以下である。
【００６７】
なぜなら、図４に表したように、第２有機層４０の屈折率ｎ２が異方性である場合（有機電界発光素子１１１）であっても、第２有機層４０の屈折率ｎ２が等方性である場合（有機電界発光素子１１２）と同等の光取りだし効率が得られるからである。
【００６８】
例えば、第２有機層４０の厚さ方向の屈折率ｎ２ｅが第２有機層４０の厚さ方向に垂直な方向の屈折率ｎ２ｏよりも低い場合における第２有機層４０としては、Ｂｐｙ−ＯＸＤやＢＳＢ−Ｃｚのような材料が用いられる。
【００６９】
図７は、第２有機層の特性を示すグラフ図である。
図７は、波長に対する第２有機層４０の屈折率を示している。
図７の横軸は、光の波長λ（単位はｎｍ）である。図７の縦軸は、屈折率である。
【００７０】
図７に表したように、第２有機層４０の厚さ方向の屈折率ｎ２ｅは、第２有機層４０の厚さ方向に垂直な方向の屈折率ｎ２ｏよりも低い。この例では、第２有機層４０のＸ方向の屈折率ｎ２ｏｘは、第２有機層４０のＹ方向の屈折率ｎ２ｏｙと等しい。第２有機層４０の厚さ方向の屈折率ｎ２ｅは、第２有機層４０のＸ方向の屈折率ｎ２ｏｘ及び第２有機層４０のＹ方向の屈折率ｎ２ｏｙのそれぞれよりも低い。
【００７１】
なお、第２有機層４０のＸ方向の屈折率ｎ２ｏｘは、第２有機層４０のＹ方向の屈折率ｎ２ｏｙと異なっていてもよい。
【００７２】
図８は、第２有機層４０を示す模式的断面図である。
図８に表したように、例えば、第２有機層４０は、第２有機層材料４０ａを有する。第２有機層材料４０ａの第１方向の長さは、第２有機層材料４０ａの第１方向に直交する第２方向の長さよりも短い。第２有機層材料４０ａの第２方向の軸（長軸）は、基板１０の第１面５０ａと平行である。第１方向における複数の第２有機層材料４０ａの分子間距離は、長軸が第１面５０ａと平行でない場合に比べて短くなる。これにより、第２有機層４０における厚さ方向のキャリア移動度が向上する可能性があるとともに、第２有機層４０は厚さ方向の屈折率ｎ２ｅと厚さ方向に垂直な方向の屈折率ｎ２ｏが異なる屈折率異方性を持つ。第２有機層材料４０ａは、例えば、板状又は棒状の分子構造を有する。このような第２有機層４０は、例えば、スピンコート法により形成される。このように、第２有機層４０の屈折率が異方性であってもよく、第２有機層材料４０ａとして、上記のような材料を用いることができる。
【００７３】
以上、本実施形態によれば、第２有機層４０の厚さ方向の屈折率ｎ２ｅは、第１有機層３０の屈折率ｎ１よりも低い。これにより、第２有機層４０の屈折率ｎ２が等方性であるか異方性であるかにかかわらず、第２有機層４０として様々な材料を選択することができる。
【００７４】
次に、第１の実施形態の変形例について説明する。
図９は、第１の実施形態の第１変形例に係る有機電界発光素子を示す模式的断面図である。図９に表した矢印は、主たる光の取り出し方向を示す。
図９に表したように、有機電界発光素子１１３は、第３機能層６０をさらに備えた点で、有機電界発光素子１１０とは異なる。以下、有機電界発光素子１１３について、有機電界発光素子１１０とは異なる点について説明する。
【００７５】
第３機能層６０は、第２有機層４０と第２電極２０との間に設けられる。第３機能層６０は、第２有機層４０の材料とは異なる材料を含む。例えば、第３機能層６０として、第２有機層４０よりも電子輸送性の高い材料が用いられる。また、例えば、第２有機層４０はホールブロッキング層として機能する層であるとき、第３機能層６０は、電子輸送材料を含む。
【００７６】
図１０は、第１の実施形態の第１変形例に係る有機電界発光素子の特性を示すグラフ図である。
図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、第３機能層６０が設けられている場合を示している。
【００７７】
図１０（ａ）及び図１０（ｂ）の横軸は、第２有機層４０の厚さ（単位はｎｍ）である。
図１０（ａ）の縦軸は、第１有機層３０から放出される光の波長５２５ｎｍにおける、有機電界発光素子１１０の外部モードＬ１と基板モード成分Ｌ２との和（Ｌ１＋Ｌ２）（％）である。
図１０（ｂ）の縦軸は、第１有機層３０から放出される光の波長５２５ｎｍにおける、有機電界発光素子１１０の外部モードＬ１、基板モードＬ２及び薄膜層モード成分Ｌ３の和（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３）（％）である。
【００７８】
図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に表した特性を示すモデルの構成は、以下の点で、図５（ａ）及び図５（ｂ）に表した特性を示すモデルの構成とは異なる。第３機能層６０は、第２有機層４０と第２電極２０との間に設けられる。第３機能層６０の屈折率は１．９である。第３機能層６０の厚さは５０ｎｍである。
【００７９】
図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に表したように、第２有機層４０と第２電極２０との間に第３機能層６０が設けられる場合も、図５（ａ）及び図５（ｂ）と同様の傾向を示す。すなわち、第２有機層４０のうち少なくとも厚さ方向の屈折率ｎ２ｅが低いほど、外部に取り出すことが可能な成分の光取り出し効率は、第２有機層４０の厚さｔｍによらず上昇する傾向を示す。
【００８０】
図１１は、第１の実施形態の第２変形例に係る有機電界発光素子を示す模式的断面図である。図１１に表した矢印は、主たる光の取り出し方向を示す。
第１の実施形態の第２変形例に係る有機電界発光素子１１４は、第４機能層７０をさらに備えた点で、上記した有機電界発光素子１１３とは異なる。以下、有機電界発光素子１１４について、有機電界発光素子１１３とは異なる点について説明する。
【００８１】
第４機能層７０は、第１有機層３０と第２有機層４０との間に設けられる。第４機能層７０は、第２有機層４０とは異なる材料を含む。例えば、第４機能層７０は、ホールブロッキング層として機能する層である。
【００８２】
有機電界発光素子１１４においても、第２有機層４０のうち少なくとも厚さ方向の屈折率ｎ２ｅが低いほど、外部に取り出すことが可能な成分の光取り出し効率は、第２有機層４０の厚さｔｍによらず上昇する傾向を示す。
【００８３】
有機電界発光素子１１３及び有機電界発光素子１１４においては、第１有機層３０と第２電極２０との間に、第２有機層４０以外の層が設けられていてもよい。
【００８４】
（第２の実施形態）
図１２は、第２の実施形態に係る有機電界発光素子を示す模式的断面図である。
図１２に表した矢印は、主たる光の取り出し方向を示す。
第２の実施形態に係る有機電界発光素子１２０は、いわゆるトップエミッション型である点で、上記した有機電界発光素子１１０とは異なる。以下、有機電界発光素子１２０について、有機電界発光素子１１０とは異なる点について説明する。
【００８５】
図１２に表したように、本実施形態の有機電界発光素子１２０は、第１電極１０の第２電極２０とは反対側に、基板５０が設けられている。第１有機層３０から第２電極２０を透過する光の強度は、第１有機層３０から基板５０を通過する光の強度よりも高い。第１有機層３０から放出された光は、主に第２電極の側から取り出される。
【００８６】
例えば、基板５０の第１面５０ａ上に第１電極１０が設けられる。第１電極１０の上に第２有機層４０が設けられる。第２有機層４０の上に第１有機層３０が設けられる。第１有機層３０の上に第２電極２０が設けられる。
【００８７】
この例では、第１電極１０が陽極である。第２電極２０は陰極である。第２有機層４０は正孔輸送材料を含む。または、第１電極１０は陰極である。第２電極２０は陽極である。第２有機層４０は電子輸送材料を含む。
【００８８】
いわゆるトップエミッション型の有機電界発光素子１２０では、少なくとも基板モード成分Ｌ２の分は、外部モード成分Ｌ１として取り出される。本実施形態では、第２有機層４０のうち少なくとも厚さ方向の屈折率ｎ２ｅが第１有機層３０の屈折率ｎ１よりも低いため、外部モード成分Ｌ１の光取り出し効率が向上する。
【００８９】
（第３の実施形態）
図１３は、第３の実施形態に係る有機電界発光素子を示す模式的断面図である。
図１３に表した矢印は、主たる光の取り出し方向を示す。
第３の実施形態に係る有機電界発光素子１３０の第２電極２０の厚さは、第１の実施形態に係る有機電界発光素子１１０の第２電極２０の厚さとは異なる。以下、有機電界発光素子１３０について、有機電界発光素子１１０とは異なる点について説明する。
【００９０】
図１３に表したように、基板５０の第１面５０ａ上に第１電極１０が設けられる。第１電極１０の上に第１有機層３０が設けられる。第１有機層３０の上に第２有機層４０が設けられる。第２有機層４０の上に第２電極２０が設けられる。
【００９１】
この例では、第１電極１０が陽極であって、第２電極２０が陰極である。第２有機層４０は、正孔輸送材料を含む。
【００９２】
例えば、第２電極２０は、例えば５０ｎｍ以下の膜厚を有し、金属を含む。第２電極２０は、例えばＭｇ：Ａｇである。有機電界発光素子１３０の第２電極２０の厚さは、例えば、有機電界発光素子１１０の第２電極２０の厚さよりも薄い。
【００９３】
第１電極１０は、基板５０の上に設けられた金属層と、金属層の上に設けられたホール注入電極と、を含んでいてもよい。この場合、金属層は例えばＡｇを含む。ホール注入電極は例えばＩＴＯである。
【００９４】
第３の実施形態のように、陰極として薄い金属層が用いられていても、第１の実施形態及び第２の実施形態と同様に、光取りだし効率が向上する。
【００９５】
（第４の実施形態）
図１４は、第４の実施形態に係る有機電界発光素子を示す模式的断面図である。
図１４に表した矢印は、主たる光の取り出し方向を示す。
第４の実施形態に係る有機電界発光素子１４０は、第５機能層８０をさらに含む点で、第２の実施形態に係る有機電界発光素子１２０とは異なる。以下、有機電界発光素子１４０について、有機電界発光素子１２０とは異なる点について説明する。
【００９６】
図１４に表したように、第５機能層８０は、第１有機層３０と第２電極２０との間に設けられる。第５機能層８０の厚さ方向における屈折率は、第１有機層３０における屈折率よりも低い。
【００９７】
この例では、第１電極１０が陽極である。第２電極２０は陰極である。第１電極１０は金属を含む。第２電極２０は金属を含む。第５機能層８０は、例えば電子輸送性材料を含む。
【００９８】
第４の実施形態のように、第１電極１０及び第２電極２０がともに金属を含む場合が考えられる。第１有機層３０から第１電極１０に向かう成分と、第１有機層３０から第２電極２０に向かう成分と、において、非伝搬光損失が生じうる。したがって、第２有機層４０の厚さ方向における屈折率及び第５有機層８０の厚さ方向における屈折率が上記関係を満たすとき、外部に取り出すことが可能な成分の光取り出し効率が向上する。
【００９９】
本実施形態において、第１電極１０が陰極であって、第２電極２０が陽極であってもよい。
【０１００】
（第５の実施形態）
図１５は、第５の実施形態に係る有機電界発光素子を示す模式的断面図である。
図１５に表した矢印は、主たる光の取り出し方向を示す。
第５の実施形態に係る有機電界発光素子１５０は、第１電極１０と第２電極２０との間に第１中間層９１等が設けられる点で、第４の実施形態に係る有機電界発光素子１４０とは異なる。以下、有機電界発光素子１５０について、有機電界発光素子１４０とは異なる点について説明する。
【０１０１】
図１５に表したように、例えば、第１中間層９１は、第２電極２０と第５機能層８０との間に設けられる。第２中間層９２は、第５機能層８０と第１有機層３０との間に設けられる。第３中間層９３は、第１有機層３０と第２有機層４０との間に設けられる。第４中間層９４は、第２有機層４０と第１電極１０との間に設けられる。
【０１０２】
第１中間層９１、第２中間層９２、第３中間層９３及び第４中間層９４のそれぞれは、例えば、第２有機層４０及び第５機能層８０とは異なる材料を含む。例えば、第１中間層９１は、電子注入材料を含む。第２中間層９２は、正孔ブロッキング材料を含む。第３中間層９３は、電子ブロッキング材料を含む。第４中間層９４は、正孔注入材料を含む。
【０１０３】
第５の実施形態のように、有機電界発光素子１５０は、複数の中間層を含む場合であっても、第２有機層４０の厚さ方向における屈折率及び第５機能層８０の厚さ方向における屈折率が上記関係を満たすとき、外部に取り出すことが可能な成分の光取り出し効率が向上する。
【０１０４】
（第６の実施形態）
図１６（ａ）及び図１６（ｂ）は、第６の実施形態に係る有機電界発光素子を示す模式図である。
図１６（ａ）に表した矢印は、主たる光の取り出し方向を示す。
第６の実施形態に係る有機電界発光素子１６１は、光路変換部５４が設けられる点で、第１の実施形態に係る有機電界発光素子１１０とは異なる。以下、有機電界発光素子１６１について、有機電界発光素子１１０とは異なる点について説明する。
【０１０５】
図１６（ａ）に表したように、基板５０が設けられる。基板５０は光路変換部５４を含む。基板５０及び光路変換部５４の屈折率は、１．４以上２．２以下から選ばれる。光路変換部５４は、基板５０の第２電極２０とは反対側に設けられる。光路変換部５４は、第１有機層３０から第１電極１０に向かう光の成分の方向を変化させる。これにより、基板モード成分Ｌ２が全反射することなく、外部に取り出される。
【０１０６】
この例では、光路変換部５４は、いわゆるマイクロレンズである。光路変換部５４は、例えば樹脂を含む。光路変換部５４は例えば金型で形成される。光路変換部５４は、インクジェット法により形成されてもよい。また、光路変換部５４は、フィルムによって形成されていてもよい。
【０１０７】
図１６（ｂ）に表したように、光路変換部５４は、Ｚ軸方向から見て円状である。光路変換部５４の直径は例えば５μｍ以上１００μｍ以下である。
【０１０８】
光路変換部５４は、複数設けられている。複数の光路変換部５４は、六方格子配列されている。または、複数の光路変換部５４は、四方格子配列されている。複数の光路変換部５４の充填率は、例えば３０％以上９１％以下である。
【０１０９】
この例では、光路変換部５４によって、基板モード成分Ｌ２が外部に取り出され、有機電界発光素子１６１の光取り出し効率が向上する。
【０１１０】
次に第６の実施形態の変形例について説明する。
図１７（ａ）〜図２０は、第６の実施形態の変形例に係る有機電界発光素子を示す模式図である。
【０１１１】
図１７（ａ）及び図１７（ｂ）は、第６の実施形態の第１変形例に係る有機電界発光素子１６２を示している。図１７（ａ）及び図１７（ｂ）に表した矢印は、主たる光の取り出し方向を示す。
図１７（ａ）に表したように、第６の実施形態の第１変形例に係る有機電界発光素子１６２において、光路変換部５４は例えば四角錐状を有する。
【０１１２】
図１７（ｂ）は、第６の実施形態の第２変形例に係る有機電界発光素子１６３を示している。
図１７（ｂ）に表したように、第６の実施形態の第２変形例に係る有機電界発光素子１６３において、光路変換部５４は例えば角錐台形状を有する。
【０１１３】
図１７（ｃ）に表したように、第６の実施形態の第１変形例に係る有機電界発光素子１６２及び第６の実施形態の第２変形例に係る有機電界発光素子１６３において、光路変換部５４はＺ軸方向から見て矩形状である。光路変換部５４の第１電極１０側における一辺の長さは、例えば５μｍ以上１００μｍ以下である。光路変換部５４の光取り出し側における一辺の長さは、例えば２．５μｍ以上５０μｍ以下である。光路変換部５４の高さは、例えば５μｍ以上１００μｍ以下である。
【０１１４】
光路変換部５４は複数設けられる。複数の光路変換部５４は、Ｚ軸方向から見て格子状に配置されている。
この例では、光路変換部５４によって基板モード成分Ｌ２が外部に取り出され、有機電界発光素子１６２及び１６３の光取り出し効率が向上する。
【０１１５】
図１８（ａ）及び図１８（ｂ）は、第６の実施形態の第３変形例に係る有機電界発光素子１６４を示している。図１８（ａ）に表した矢印は、主たる光の取り出し方向を示す。
図１８（ａ）及び図１８（ｂ）に表したように、光路変換部５４は、基板５０と構造体Ｖと、を含む。光路変換部５４は、散乱または屈折によって光路を変換する複数の構造体Ｖを含む。複数の構造体Ｖは、Ｚ軸方向から見て、互いに重なっていても良い。光路変換部５４は、基板５０として設けられていても良い。構造体Ｖは空隙であってもよい。
この例では、光路変換部５４によって基板モード成分Ｌ２が外部に取り出され、有機電界発光素子１６４の光取り出し効率が向上する。
【０１１６】
図１９（ａ）〜図１９（ｃ）は、第６の実施形態の第４変形例に係る有機電界発光素子１６５を示している。図１９（ａ）に表した矢印は、主たる光の取り出し方向を示す。
図１９（ａ）〜図１９（ｃ）に表したように、有機電界発光素子１６５は、光学層５８をさらに含んでいても良い。光学層５８は、基板５０と第１電極１０との間に設けられる。光学層５８の屈折率は、第１電極１０、第１有機層３０及び第２有機層４０の屈折率と同程度であり、例えば１．８以上２．０以下である。光学層５８は、低屈折率層５８ａを含む。低屈折率層５８ａは、基板５０及び第１電極１０に接する。低屈折率層５８ａの屈折率は、光学層５０の屈折率よりも低い。低屈折率層５８ａの屈折率は、例えば１．０以上１．５以下から選ばれる。低屈折率層５８ａは、光学層５８に設けられた例えば空隙である。
【０１１７】
この例では、光路変換部５４によって、薄膜層モード成分Ｌ３が外部に取り出され、基板モード成分Ｌ２が外部に取り出され、有機電界発光素子１６５の光取り出し効率が向上する。
【０１１８】
図２０は、第６の実施形態の第５変形例に係る有機電界発光素子１６６を示している。
図２０に表した矢印は、主たる光の取り出し方向を示す。
図２０に表したように、第１電極１０は、第１有機層３０と光路変換部５４との間に設けられている。光路変換部５４と基板５０との界面は凹凸形状を有する。
【０１１９】
この例では、光路変換部５４によって、薄膜層モード成分Ｌ３が外部に取り出され、有機電界発光素子１６６の光取り出し効率が向上する。
【０１２０】
以上、第６の実施形態によれば、光路変換部５４によって、有機電界発光素子１６１〜１６６の光取り出し効率がさらに向上する。
【０１２１】
以上の実施形態によれば、光取り出し効率が向上した有機電界発光素子が提供される。
【０１２２】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。  
しかし、本発明の実施形態は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、第３機能層６０、第４機能層７０、第５機能層８０、第１中間層９１、第２中間層９２及び第３中間層９３には無機層が含まれていてもよい。例えば、電子注入層として機能する場合、ＬｉＦ、ＣｓＦ、アルカリ金属単体、アルカリ土類金属単体などを含んでいてもよい。また、正孔注入層として機能する場合、ＭｏＯ３、ＣｕＰｃなどを含んでいてもよい。また、表示装置に含まれる各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。  
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【０１２３】
その他、本発明の実施の形態として上述した表示装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての表示装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【０１２４】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【０１２５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、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、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、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。
【符号の説明】
【０１２６】
１０…第１電極、２０…第２電極、３０…第１有機層、３１…有機発光層、３２…第１電極側機能層、３３…光源、４０…第２有機層、４０ａ…第２有機層材料、５０…基板、５０ａ…第１面、５０ｂ…第２面、５４…光路変換部、５８…光学層、５８ａ…低屈折率層、６０…第３機能層、７０…第４機能層、８０…第５機能層、９１、９２、９３、９４…中間層、１１０、１１１、１１２、１１３、１１４、１２０、１３０、１４０、１５０、１６１、１６２、１６３、１６４、１６５、１６６、１９０…有機電界発光素子
【図１】
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【図２】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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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３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図１０】
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