(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属膜からなる第１電極と、第１電荷輸送層と、発光層と、第２電荷輸送層と、金属膜からなる第２電極と、光学調整層と、をこの順に有し、前記第２電極側から前記発光層が発する光を射出し、発光スペクトルの最大ピーク波長λが４４０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の光を発する有機ＥＬ素子であって、
前記第１電荷輸送層は、前記第１電極と接しており、
前記第２電荷輸送層と光学調整層はそれぞれ、前記第２電極と接しており、
前記第１電極と前記第１電荷輸送層との第１の界面と、前記第２電極と前記第２電荷輸送層との第２の界面との間の光学距離Ｌは、前記最大ピーク波長をλ、前記第１の界面及び第２の界面で前記最大ピーク波長λの光が反射する際の位相シフトの和をφ［ｒａｄ］とすると、
（−１−φ／π）×（λ／４）＜Ｌ＜（１−φ／π）×（λ／４）
を満たし、
前記第１の界面で発生する表面プラズモンの波数の実部をｋr［ｒａｄ／ｍ］、前記第２の界面で発生する表面プラズモンの波数の実部をｋs［ｒａｄ／ｍ］とすると、
−４．５×１０6≦ｋr−ｋs≦２．１×１０6
を満たすことを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項２】
前記第２電極の表面プラズモンがＬｏｎｇ−Ｒａｎｇｅ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｌａｓｍｏｎ（ＬＲＳＰ）であることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項３】
前記第２電極の表面プラズモンの波数が、２．２×１０7乃至３．５×１０7［ｒａｄ／ｍ］であることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項４】
前記光学調整層の誘電率は前記第２電荷輸送層の誘電率よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項５】
前記第１電荷輸送層の誘電率と前記第２電荷輸送層の誘電率は、前記発光層の誘電率よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項６】
前記発光層は、遷移ダイポールモーメントが発光層の膜厚方向と垂直な方向に偏った配向状態をとる発光分子を含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項７】
前記光学距離Ｌは、
（−１−（２φ／π））×（λ／８）≦Ｌ≦（１−（２φ／π））×（λ／８）
を満たすことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項８】
前記光学距離Ｌは、
λ／４＜Ｌ＜３λ／４
を満たすことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項９】
前記第１の界面と前記第２の界面との物理的距離は、５８ｎｍ以上１８６ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１０】
前記光学距離Ｌは、
３λ／８≦Ｌ≦５λ／８
を満たすことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１１】
前記第１の界面と前記第２の界面との物理的距離は、８７ｎｍ以上１５５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子と、前記有機ＥＬ素子の発光を制御する制御回路とを有することを特徴とする発光装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の発光装置と、前記発光装置によって潜像が形成される感光体と、前記感光体を帯電する帯電手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】
青色を発光する有機ＥＬ素子と、緑色を発光する有機ＥＬ素子と、赤色を発光する有機ＥＬ素子と、が配列された発光素子アレイであって、
前記青色を発光する有機ＥＬ素子が請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子であることを特徴とする発光素子アレイ。
【請求項１５】
請求項１４に記載の発光素子アレイと、前記発光素子アレイの発光面の上以外に配置された撮像素子と、を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項１６】
請求項１４に記載の発光素子アレイと、外部から入力された画像信号を基に前記発光素子アレイに画像を表示するための制御回路と、を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項１７】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子を有することを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子に関し、さらに、係る有機ＥＬ素子を用いてなる発光装置、画像形成装置、発光素子アレイ、撮像装置、表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、数ボルト程度の低駆動電圧で自己発光する有機ＥＬ素子が注目を集めている。有機ＥＬ素子は、金属反射層を有する反射電極と発光層と透明電極とが積層された構成である。この有機ＥＬ素子は、面発光特性、軽量、視認性といった優れた特徴を活かし薄型ディスプレイや照明器具、ヘッドマウントディスプレー、また電子写真方式プリンタのプリントヘッド用光源など発光装置としての実用化が進みつつある。
【０００３】
有機ＥＬ素子を用いて構成された表示装置の低消費電力化の要求に伴い、有機ＥＬ素子の発光効率の改善が期待されている。発光効率を飛躍的に改善させるデバイス構造の一つに、マイクロキャビティ方式がある。発光分子は、光の「強めあう干渉」が起きる空間に向かって光を強く放射する性質がある。つまり、光学干渉を使って励起子の放射速度を増加させたり、放射パターンを制御することが可能となる。マイクロキャビティ方式では、発光分子からみて光取り出し方向に「強めあう干渉」が生じるようにデバイスパラメータ（膜厚、屈折率等）を設計する。特に、金属反射層と発光層の距離ｄ0がｄ0＝λ／（４ｎ0）の条件（以後、λ／４の干渉条件）を満たす場合、干渉効果による放射強度増加が最も大きくなることが知られている。ここで、λは発光分子のＰＬスペクトルのピーク波長（真空中）であり、ｎ0は発光点から金属反射層間の有効屈折率に相当する。マイクロキャビティ方式は、マイクロレンズのような凹凸の構造物の必要がなく、低コストで発光効率の増大が期待できる。
【０００４】
また、マイクロキャビティは、光取り出し側の反射率の大小により弱キャビティ（Ｗｅａｋ  Ｍｉｃｒｏ  Ｃａｖｉｔｙ）と強キャビティ（Ｓｔｒｏｎｇ  ｍｉｃｒｏ  ｃａｖｉｔｙ）に分類される。通常、弱キャビティにおいてはガラス／透明酸化物半導体といった透過率の高い電極構造が用いられ、キャビティの干渉効果は主に金属反射層と発光層間で生じる干渉条件で決まる。一方、強キャビティにおいては、光取り出し側の透明電極として、反射率の高い半透明の金属薄膜が用いられる。そのため、金属反射層と発光層間で生じる干渉効果だけでなく、発光層と光取り出し側の金属薄膜間で生じる干渉効果も含まれる。この場合もまた、干渉効果が最大となるように発光層と光取り出し側の金属薄膜との光学距離がλ／４の干渉条件を満たす様に設計される。そのため、強キャビティでは、弱キャビティに比べより大きな干渉効果を利用することが可能となり、飛躍的に発光効率が改善され得る。
【０００５】
しかしながら、λ／４の干渉条件においては、発光層と金属反射層間の距離が約６０ｎｍ以下となるため、表面プラズモン（ＳＰ）損失が大きくなることが知られている。ＳＰ損失とは、発光分子の励起エネルギーによって金属のＳＰが励起される結果、その励起エネルギーがジュール熱に転化される現象である。そのため、λ／４干渉構造を利用したマイクロキャビティにおいては、大きな光学干渉効果の割に発光効率が改善されない、という課題があった。つまり、λ／４マイクロキャビティの発光効率をさらに改善するには、ＳＰ損失を抑制する方法が必須となる。
【０００６】
これまで、ＳＰ損失を抑制する方法は、金属反射層と発光層間の距離を増大させる方法（特許文献１）のように、干渉効果を犠牲にする方法が提案されてきた。最近の研究で、発光分子の遷移ダイポールモーメントを水平配向させる方法（非特許文献１）のように、λ／４の干渉効果とＳＰ損失抑制を両立できる方法が提案され始めている。上に紹介したＳＰ損失抑制案は、どれも金属と誘電体界面が１つしかない弱キャビティ構成で検討されている。つまり、λ／４の干渉条件を満たした強キャビティにおけるＳＰ抑制案は、未だ提案されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００８−５４３０７４号公報
【特許文献２】米国特許第５，０２２，７２６号明細書
【特許文献３】特開２００３−１０９７７５号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｊ．Ｆｒｉｓｃｈｅｉｓｅｎ  ｅｔ．ａｌ．，Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  １２，（２０１１），８０９−８１７．
【非特許文献２】Ｉ．Ｇｏｎｔｉｊｏ  ｅｔ．ａｌ．，Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  Ｂ，Ｖｏｌ．６０，（１９９９），１１５６４．
【非特許文献３】Ｓ．Ｎｏｗｙ  ｅｔ．ａｌ．，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｖｏｌ．４０，（２００８），１２３１０９
【非特許文献４】Ｌ．Ｈ．Ｓｍｉｔｈ  ｅｔ．ａｌ．，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍｏｄｅｒｎ  Ｏｐｔｉｃｓ，Ｖｏｌ．５５，（２００８），２９２９．
【非特許文献５】Ｊ．Ｊ．Ｂｕｒｋｅ  ｅｔ．ａｌ．，Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  Ｂ，Ｖｏｌ．３３，（１９８６），５１８６．
【非特許文献６】Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｏｆ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｎｓｔａｎｔｓ  ｏｆ  Ｓｏｌｉｄｓ  （Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｏｒｌａｎｄｏ  ＦＬ  １９８５）
【非特許文献７】Ｈ．  Ｒｉｅｌ  ｅｔ．ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．８２，４６６−４６８（２００３）．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、λ／４干渉条件を満たす強キャビティ構成においてもＳＰ損失を抑制し、発光効率が改善された有機ＥＬ素子、及び該有機ＥＬ素子を用いた各種装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１は、金属膜からなる第１電極と、第１電荷輸送層と、発光層と、第２電荷輸送層と、金属膜からなる第２電極と、光学調整層と、をこの順に有し、前記第２電極側から前記発光層が発する光を射出し、発光スペクトルの最大ピーク波長λが４４０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の光を発する有機ＥＬ素子であって、
前記第１電荷輸送層は、前記第１電極と接しており、
前記第２電荷輸送層と光学調整層はそれぞれ、前記第２電極と接しており、
前記第１電極と前記第１電荷輸送層との第１の界面と、前記第２電極と前記第２電荷輸送層との第２の界面との間の光学距離Ｌは、前記最大ピーク波長をλ、前記第１の界面及び第２の界面で前記最大ピーク波長λの光が反射する際の位相シフトの和をφ［ｒａｄ］とすると、
（−１−φ／π）×（λ／４）＜Ｌ＜（１−φ／π）×（λ／４）
を満たし、
前記第１の界面で発生する表面プラズモンの波数の実部をｋr［ｒａｄ／ｍ］、前記第２の界面で発生する表面プラズモンの波数の実部をｋs［ｒａｄ／ｍ］とすると、
−４．５×１０6≦ｋr−ｋs≦２．１×１０6
を満たすことを特徴とする。
【００１１】
本発明の第２は、上記第１の発明の有機ＥＬ素子と、前記有機ＥＬ素子の発光を制御する制御回路とを有することを特徴とする発光装置である。
【００１２】
本発明の第３は、上記第２の発明の発光装置と、前記発光装置によって潜像が形成される感光体と、前記感光体を帯電する帯電手段と、を有することを特徴とする画像形成装置である。
【００１３】
本発明の第４は、青色を発光する有機ＥＬ素子と、緑色を発光する有機ＥＬ素子と、赤色を発光する有機ＥＬ素子と、が配列された発光素子アレイであって、
前記青色を発光する有機ＥＬ素子が上記第１の発明の有機ＥＬ素子であることを特徴とする。
【００１４】
本発明の第５は、上記第４の発明の発光素子アレイと、前記発光素子アレイの発光面の上以外に配置された撮像素子と、を有することを特徴とする撮像装置である。
【００１５】
本発明の第６は、上記第５の発明の発光素子アレイと、撮像素子と、を有することを特徴とする撮像装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明においては、光取り出しに寄与する発光分子のダイポール成分は、表面プラズモンに吸収されることなく、伝搬光として外部に取り出されるため、光取り出し効率を向上させた有機ＥＬ素子を提供することができる。よって、有機ＥＬ素子を用いて構成される、発光装置、画像形成装置、発光素子アレイ、撮像装置、表示装置において、その特性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の有機ＥＬ素子の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の表示装置の一実施形態の構成を模式的に示す斜視図である。
【図３】本発明の実施形態における青色発光の有機ＥＬ素子１０１ｂと１０２ｂのｘ成分のＳＰエネルギー散逸を示す図である。
【図４】図３に示したＳＰモード１０１ｂ−１の電場プロファイルである。
【図５】図３に示したＳＰモード１０２ｂ−１の電場プロファイルである。
【図６】本発明の実施形態における青色発光の有機ＥＬ素子１０１ｂと１０２ｂのアノード及びカソードのＳＰエネルギー散逸を示す図である。
【図７】光学調整層の屈折率がｎ＝１．８８の時の、アノードとカソードのＳＰの波数差δｋ（Ｒｅ）と発光効率の関係を示す図である。
【図８】光学調整層の屈折率がｎ＝１．８８の時の、キャビティ強度と発光効率の関係を示す図である。
【図９】光学調整層の屈折率がｎ＝２．４の時の、アノードとカソードのＳＰの波数差δｋ（Ｒｅ）と発光効率の関係を示す図である。
【図１０】素子構成Ｌと図９の素子構成Ｌ’のｘ成分のＳＰエネルギー散逸を示す図である。
【図１１】ギャッププラズモンの波数と発光効率との関係を示す図である。
【図１２】ドーパント−１とＤＡＣ（２，８−ジアミノクリセン）のＰＬスペクトルを示す図である。
【図１３】発光分子がドーパント−１における、光学調整層の屈折率がｎ＝１．８８の時の波数差δｋ（Ｒｅ）と発光効率の関係を示す図である。
【図１４】発光分子がドーパント−１における、光学調整層の屈折率がｎ＝２．４の時の波数差δｋ（Ｒｅ）と発光効率の関係を示す図である。
【図１５】本発明の実施例における有機ＥＬ素子の実験により求めた色度−効率曲線を示す図である。
【図１６】本発明の実施例における有機ＥＬ素子のシミュレーションにより求めた色度−効率曲線を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の有機ＥＬ素子は、金属膜からなる第１電極と、第１電荷輸送層と、発光層と、第２電荷輸送層と、金属膜からなる第２電極と、光学調整層と、をこの順に有し、λ／４干渉条件を満たす強キャビティ構成を備えた有機ＥＬ素子である。本発明の有機ＥＬ素子は、前記第２電極側から前記発光層が発する光を射出し、発光スペクトルの最大ピーク波長λが４４０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の光を発する。そして、第１電極と第１電荷輸送層との第１の界面、第２電極と第２電荷輸送層との第２の界面でそれぞれ発生する表面プラズモンの波数の実部をｋr［ｒａｄ／ｍ］、ｋs［ｒａｄ／ｍ］とすると、−４．５×１０6≦ｋr−ｋs≦２．１×１０6である。ｋr−ｋsは第１及び第２電極のそれぞれで発生する表面プラズモン（以下、「ＳＰ」と記す。）の波数差δｋ（Ｒｅ）［ｒａｄ／ｍ］である。
【００１９】
以下、本発明の有機ＥＬ素子について、実施形態を挙げて説明する。図１は、本発明の表示装置の一実施形態の構成を模式的に示す断面図である。図２は、本発明の表示装置の一実施形態の斜視図であり、図２中のＡ−Ａ’断面が図１に相当する。
【００２０】
本発明の表示装置は、画素５００がマトリックス状に配置された表示領域６０１を備えており、各画素５００がそれぞれ有機ＥＬ素子を有している。フルカラー画像表示の表示装置の場合、通常、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）をそれぞれ発光する有機ＥＬ素子を有している。図１において、２は赤色発光の、３は緑色発光の、４は青色発光の有機ＥＬ素子であり、各素子は支持基板１０上に形成されている。以下、便宜上、赤色発光の有機ＥＬ素子をＲ素子、緑色発光の有機ＥＬ素子をＧ素子、青色発光の有機ＥＬ素子をＢ素子と記す。図１は、支持基板１０上に光反射性の第１電極である反射電極２０が各素子に配置され、該反射電極２とは発光層４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂを挟んで反対側に光透過性の第２電極である透明電極６０Ｒ，６０Ｇ，６０Ｂが配置されている。図１中、３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂは第１電荷輸送層、５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂは第２電荷輸送層、７０Ｒ，７０Ｇ，７０Ｂは光学調整層である。尚、各符号のＲ，Ｇ，ＢはそれぞれＲ素子２，Ｇ素子３，Ｂ素子４中の層であることを示しており、以下の説明において、各素子に共通する説明では便宜上Ｒ，Ｇ，Ｂを省略する。図１の例は、透明電極６０側（基板１０とは反対側）から光を取り出すトップエミッション型である。本発明は、基板１０側から有機ＥＬ素子で発せられた光を出射する構成でも適用可能である。尚、反射電極２０と透明電極６０に挟まれた有機化合物からなる積層体を通常、有機化合物層と言う。また、図１では、反射電極２０がＲ素子２、Ｇ素子３、Ｂ素子４で共通に形成され、透明電極６０Ｒ，６０Ｇ，６０ＢがＲ素子２、Ｇ素子３、Ｂ素子４ごとに形成されている。但し、反射電極２０がＲ素子２、Ｇ素子３、Ｂ素子４ごとに形成され、透明電極６０Ｒ，６０Ｇ，６０ＢがＲ素子２、Ｇ素子３、Ｂ素子で共通に形成されていてもよい。
【００２１】
図１の支持基板１０としては、プラスチック基板、各種のガラス基板、Ｐｏｌｙ−Ｓｉやａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）等で半導体を形成したトランジスタ等の駆動回路を形成したガラス基板を用いることができる。また、シリコンウエハー上に駆動回路を形成したガラス基板、シリコンウエハー上に駆動回路を設けたもの等も挙げることができる。
【００２２】
第１電荷輸送層３０、第２電荷輸送層５０としては、反射電極２０及び透明電極６０のいずれが陽極となるか陰極となるか、さらに発光層４０との位置関係により異なる。具体的には、正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層、正孔ブロック層、電子輸送層、電子注入層などが適宜用いられる。また、電荷輸送層は発光層と電極との間に２層以上配置されていてもよい。
【００２３】
本発明において、各層に含まれる有機材料には限定されない。例えば、発光層４０を構成する発光材料は蛍光材料もしくは燐光材料のいずれでもよく、ホスト材料の中にドーピングされた形態でもよく、さらには、発光材料の他に少なくとも一種類以上の化合物が素子性能向上のために含まれていてもよい。また、正孔輸送層が電子ブロック層や正孔注入層として機能してもよく、電子輸送層は正孔ブロック層や電子注入層として機能してもよい。
【００２４】
本発明の有機ＥＬ素子においては、強キャビティによる干渉効果を得るため、発光位置から反射電極２０の反射面（第１反射面）までの光学距離Ｌr、発光位置から透明電極６０の反射面（第２反射面）までの光学距離Ｌsが適宜調整される。発光層４０の発する光のスペクトルの最大ピーク波長をλ、第１反射面及び第２反射面で波長λの光が反射する際の位相シフトをφr＜０、φs＜０［ｒａｄ］とする。干渉効果が最も高まる光学距離Ｌr、Ｌsは以下の式（１）、（２）で示される。尚、光学距離Ｌr、Ｌsは、発光位置から反射面までの間に含まれる有機化合物層の各層の屈折率ｎと各層の厚さｄの積の総和である。
Ｌr＝（−φr／π）×（λ／４）  （１）
Ｌs＝（−φs／π）×（λ／４）  （２）
【００２５】
まとめると、第１反射面と第２反射面との間の光学距離Ｌは、下記式（Ａ）を満たしている。但し、φ＝φr＋φsである。また、第１反射面は、第１電極である反射電極２０と第１電荷輸送層３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂとの界面（第１の界面）である。また、第２反射面は、第２電極である透明電極６０Ｒ，６０Ｂ，６０Ｇと第２電荷輸送層５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂとの界面（第２の界面）である。
【００２６】
式（Ａ）
Ｌ＝（−φ／π）×（λ／４）
【００２７】
この時、実際の有機ＥＬ素子では、正面の取り出し効率とトレードオフの関係にある視野角特性等も考慮すると、必ずしも上記膜厚と厳密に一致させる必要はない。具体的には、Ｌr、Ｌsがそれぞれ式（１）、（２）を満たす値から±λ／８の値の範囲内の誤差があってもよい。よって、本発明の有機ＥＬ素子において、下記式（Ｉ）、（ＩＩ）を満たすことが好ましい。
【００２８】
式（Ｉ）
（−１−（２φr／π））×（λ／８）＜Ｌr＜（１−（２φr／π））×（λ／８）
式（ＩＩ）
（−１−（２φs／π））×（λ／８）＜Ｌs＜（１−（２φs／π））×（λ／８）
【００２９】
式（Ｉ）、（ＩＩ）をまとめると、本発明の有機ＥＬ素子において、下記式（Ｂ）を満たすことが好ましい。
【００３０】
式（Ｂ）
（−１−（φ／π））×（λ／４）＜Ｌ＜（１−（φ／π））×（λ／４）
【００３１】
より具体的には、φr、φsの値がおよそ−πであるので、φ＝φr＋φs＝（−π）＋（−π）＝−２πとすると、本発明の有機ＥＬ素子において、下記式（Ｂ’）を満たすことが好ましい。
【００３２】
式（Ｂ’）
λ／４＜Ｌ＜３λ／４
【００３３】
この場合、有機ＥＬ素子の第１の界面と第２の界面との物理的距離は、５８ｎｍ以上１８６ｎｍ以下となる。
【００３４】
さらに好ましくは、Ｌr、Ｌsがそれぞれ式（Ｉ）、（ＩＩ）を満たす値から±λ／１６の値の範囲内であればよく、本発明の有機ＥＬ素子において、下記式（Ｉ’）、（ＩＩ’）を満たすことが好ましい。
【００３５】
式（Ｉ’）
（−１−（４φr／π））×（λ／１６）＜Ｌr＜（１−（４φr／π））×（λ／１６）
式（ＩＩ’）
（−１−（４φs／π））×（λ／１６）＜Ｌs＜（１−（４φs／π））×（λ／１６）
【００３６】
式（Ｉ’）、（ＩＩ’）をまとめると、本発明の有機ＥＬ素子において、下記式（Ｃ）を満たすことが好ましい。
【００３７】
式（Ｃ）
（−１−（２φ／π））×（λ／８）≦Ｌ≦（１−（２φ／π））×（λ／８）
【００３８】
より具体的には、φr、φsの値がおよそ−πであるので、φ＝φr＋φs＝（−π）＋（−π）＝−２πとすると、本発明の有機ＥＬ素子において、下記式（Ｃ’）を満たすことが好ましい。
【００３９】
式（Ｃ’）
３λ／８≦Ｌ≦５λ／８
【００４０】
この場合、有機ＥＬ素子の第１の界面と第２の界面との物理的距離は、８７ｎｍ以上１５５ｎｍ以下となる。
【００４１】
上記（Ｉ）、（ＩＩ）の条件を満たす素子構造の場合、有機化合物層の膜厚は１００ｎｍ程度となるため、反射電極２０と透明電極６０のＳＰとの相互作用が顕著になる。
【００４２】
本発明は、ピーク波長が４４０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の光を発光する青色λ／４強キャビティの基板面内方向のダイポール成分のＳＰ損失を抑制することによりＢ素子の発光効率を向上させる。より具体的には、反射電極２０と透明電極６０でそれぞれ発生するＳＰの波数が概ね一致するように、反射電極２０、及び透明電極６０の構成材料、該電極に接合している正孔輸送層、電子輸送層及び光学調整層の複素誘電率（又は複素屈折率）を選択する。
【００４３】
以下、ＳＰ損失抑制の形態の具体的な組み合わせについて、λ／４強キャビティにおける反射電極種と透明電極種の組み合わせ、電極と接合する電荷輸送層、光学調整層の誘電率（屈折率）依存性の解析結果を示しながら、本発明の実施形態について説明する。
【００４４】
以後の説明では、反射電極２０が陽極（透明電極６０が陰極）、第１電荷輸送層３０が正孔輸送層（第２電荷輸送層５０が電子輸送層）の場合について説明する。但し、本発明は電極の極性にはよらず、反射電極２０が陰極、透明電極６０が陽極の場合でも成立する。
【００４５】
先ず、Ｂ素子で式（Ｉ）、（ＩＩ）を満たす素子構造において、発光効率が最も高くなる材料の組み合わせが、他の発光色及び構成でのそれと異なることを示す。表１には各素子構成における発光効率η及びキャビティ強度Ψcav、及びＳＰ損失比ξの関係に対する陽極種依存性を示した。ここでは、可視光全域において良好な反射率（＞８７％）を有する代表的金属であるＡｌとＡｇの比較を行っている。検討した構成は、図１に示したようなトップエミッション型であり、支持基板／アノード／正孔輸送層（ＨＴＬ）／発光層（ＥＭＬ）／電子輸送層（ＥＴＬ）／カソード／光学調整層（ＯＣＬ）という構造である。有機ＥＬ素子１０１，１０２のアノードは、それぞれＡｇ、Ａｌである。また、１０１，１０２の後のｂはＢ素子を、ｒはＲ素子を、ｇはＧ素子を示し、後述する１０３以降の有機ＥＬ素子も同様である。
【００４６】
シミュレーションは非特許文献３と同様の手法で実施した。計算で使用したＰＬスペクトルは、Ｒ素子、Ｇ素子、Ｂ素子でそれぞれ、下記のＩｒ（ｐｉｑ）3、Ａｌｑ3、ＤＡＣのＰＬスペクトルである。
Ｉｒ（ｐｉｑ）3：（トリス［１−フェニルイソキノリン−Ｃ２，Ｎ］イリジウム（ＩＩＩ）（Ｔｒｉｓ［１−ｐｈｅｎｙｌｉｓｏｑｕｉｎｏｌｉｎｅ−Ｃ２，Ｎ］ｉｒｉｄｉｕｍ（ＩＩＩ））
Ａｌｑ3：トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ｔｒｉｓ（８−ｑｕｉｎｏｌｉｎｏｌａｔｏ）ａｌｕｍｉｎｕｍ）
ＤＡＣ：２，８−ジアミノクリセン（２，８−Ｄｉａｍｉｎｏｃｈｒｙｓｅｎｅ）
【００４７】
以後、特に断りがない場合、Ｂ素子ではＤＡＣのＰＬスペクトルを使用している。また、（励起子生成効率、内部量子効率）は、Ｒ素子、Ｇ素子、Ｂ素子でそれぞれ（７５％，５０％）、（２５％，８５％）、（２５％，８０％）として計算を行った。シミュレーションにおける発光分布は一様発光を仮定している。また、全ての素子構成において、発光層の膜厚を２０ｎｍで固定し、発光効率が最大となるよう正孔輸送層、電子輸送層、光学調整層の膜厚を各色素子で最適化させている。正孔輸送層と電子輸送層の膜厚は式（Ｉ），（ＩＩ）の関係を満たしている。また、表におけるｎ及びｄは、それぞれλにおける屈折率、膜厚［ｎｍ］を表している。
【００４８】
【表１】
0006000703.tif 000002
【００４９】
ここで定義しているキャビティ強度Ψcavとは、多重干渉効果によるＰＬスペクトルの増幅度合いを表している。つまり、ＳＰ損失を考慮しない場合、キャビティ強度が大きくなるほど正面輝度が増加することになる。キャビティ強度Ψcavは下記式（３）の関係を有する。
【００５０】
【数１】
0006000703.tif 000003
【００５１】
ここで、Χはキャビティ内で発生した光の電場が光取り出し側でどの程度増幅されたかを表しており、上記式（４）で定義される。式（４）の絶対値記号の成分は、発光領域における光取り出し方向への強めあう干渉の程度を表しており、Ｔcは発光層から見た光取り出し方向の透過率である。式（４）の絶対値記号の成分において、Ｒ1、Ｒ2はそれぞれ第１電極、第２電極の反射率で、φ1、φ2はそれぞれ第１電極、第２電極における位相シフト量を表している。ｎr、ｎsはそれぞれ正孔輸送層と発光層、電子輸送層と発光層の有効屈折率である。Ωはピーク強度が１となるよう規格化された発光スペクトル強度である。
【００５２】
また、ＳＰ損失比ξはＳＰ吸収による発光効率低下を表す性能指数（ｆｉｇｕｒｅ  ｏｆ  ｍｅｒｉｔ）である。ＳＰ損失比ξはＬｉｇｈｔ  Ｃｏｎｅ内に放射される光のエネルギーＷlc［Ｗ］（もしくは放射速度Γlc）に対する表面プラズモンと結合するエネルギーＷsp［Ｗ］（結合速度Γsp）の比であり、下記式（５）として定義される。
【００５３】
【数２】
0006000703.tif 000004
【００５４】
式（Ｉ），（ＩＩ）を満たす素子構造の有機ＥＬ素子１０１、１０２で、アノード種の効果を眺めると、Ｂ素子（１０１ｂ，１０２ｂ）のみ傾向が異なることが分かる。具体的には、Ｒ素子１０１ｒと１０２ｒ（又はＧ素子１０１ｇと１０２ｇ）で比較すると、発光効率ηとＳＰ損失比ξとの間に明確な相関がなく、キャビティ強度が大きな構造でより発光効率が高いといった明確な相関が確認された。一方で、Ｂ素子１０１ｂと１０２ｂを比較すると、Ｇ，Ｒで見られたような正面発光効率とキャビティ強度の相関はなく、ＳＰ損失が小さな１０２ｂで発光効率が増大する結果が得られた。
【００５５】
また、比較例として下記式（６）を満たすように正孔輸送層の膜厚を最適化させたＢ素子１０３ｂ，１０４ｂも検討した。
Ｌr＝（２−（φr／π））×（λ／４）  （６）
【００５６】
Ｂ素子１０３ｂ、１０４ｂで比較すると、発光効率とキャビティ強度との明確な相関が見られ、キャビティ強度が大きな１０３ｂで発光効率が増大した。
【００５７】
以上から、Ｂ素子１０１ｂ、１０２ｂで見られたような発光効率とＳＰ損失比との関係は、式（Ｉ），（ＩＩ）を満たす素子構造に起因しているといえる。このように、式（Ｉ），（ＩＩ）を満たす素子構造のＢ素子においては、ＳＰ損失がその発光効率を決める重要なパラメータであることがわかる。つまり、発光効率が最も高くなる材料の組み合わせが、他の構成及び発光色のそれと異なることを示唆している。
【００５８】
本発明は、式（Ｉ），（ＩＩ）を満たす素子構造のＢ素子で独特の、ＳＰ損失抑制による発光効率向上のためのデバイスパラメータの提案である。以後、本発明のＳＰ損失抑制のメカニズムについて、本発明で規定する要件を満たす素子構造のＢ素子１０２ｂと満たさない素子構造のＢ素子１０１ｂとで比較を行いながら、詳しく説明する。
【００５９】
一般に、ＳＰの励起速度は、以下の式（７）の関係があることが知られている（非特許文献２参照）。
【００６０】
【数３】
0006000703.tif 000005
【００６１】
ここで、ｐは遷移ダイポールモーメント、ＥspはＳＰが作る電場ベクトル、ρはＳＰの状態密度である。また＜＞は熱力学的な平均値を示している。式（７）より、ＳＰの励起のし易さは、ＳＰの電場Ｅspと遷移ダイポールモーメントｐの内積の２乗に比例することがわかる。
【００６２】
ここで、ｚ方向を基板法線方向（光取り出し方向）とする。基板面内方向の成分のうち、ｘ方向を遷移ダイポールの振動軸と平行な方向とし、ｙ方向を振動軸に対して垂直な方向と定義する。この定義に基づくと、波の伝播方向に磁場成分を持たない導波路モードであるＴＭモード（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｍｏｄｅ）の電場ベクトルはｘ方向とｚ方向の２成分で構成される。ＳＰはＴＭモードの範疇に入るため、ＳＰの電場ベクトルはｘ成分とｚ成分となる。一方、ＴＥ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｍｏｄｅ）とは、波の伝搬方向に電場成分を持たない導波路モードである。つまり、ＴＥモードの電場はｘ成分で構成され、ｙ方向に進行する。
【００６３】
一方で、遷移ダイポールの放射パターンの性質上、外部に伝搬光として取り出されるのは、遷移ダイポールの基板面内（発光層の膜厚方向と垂直な方向）の成分のみである。そのため、ＳＰ吸収抑制による発光効率改善には、遷移ダイポールモーメントのｘ成分に対するＳＰ吸収を抑制することが効果的である。本発明のコンセプトは、発光層においてＳＰが作る電場の面内方向成分（つまり、ｘ成分）が小さくなるようにアノードとカソードの表面プラズモンを最適化することである。
【００６４】
図３には、有機ＥＬ素子が発する光のピーク波長の振動数（４．１２×１０15［ｒａｄ／ｓｅｃ］）での、Ｂ素子１０１ｂ，１０２ｂにおけるｘ成分のＳＰエネルギー散逸の関係を示す。素子構造は表１に示す。図３からＢ素子１０１ｂ，１０２ｂで発生するＳＰは２つのモードが発生することが分かる。一つは、３．０×１０7［ｒａｄ／ｍ］付近に発生するモード（１０１ｂ−１，１０２ｂ−１）、もう一つは５．６×１０7［ｒａｄ／ｍ］に発生するモード（１０１ｂ−２，１０２ｂ−２）である。モード１０１ｂ−１，１０２ｂ−１を比較すると、明確な陽極種依存性が見られた。同図と表１におけるＳＰ損失比とを対応させると、Ｂ素子１０１ｂで見られた大きなＳＰ損失はモード１０１ｂ−１に起因していることが分かる。図４、図５に、それぞれモード１０１ｂ−１、１０２ｂ−１の電場プロファイルを示した。計算は転送行列法で計算を行った。図４、図５ともアノードとカソードのＳＰが独立しておらず、ミキシング（ｍｉｘｉｎｇ）した状態である。ここでは、このミキシングを起こしている状態のＳＰをギャッププラズモンと呼ぶことにする。ギャッププラズモンによる吸収（図３のモード１０１ｂ−１）が大きな１０１ｂと小さな１０２ｂ（図３のモード１０２ｂ−１）を比較すると、Ｂ素子１０２ｂにおいてはギャッププラズモンが作る電場のｘ成分がほぼ０になることがわかる。つまり、Ｂ素子１０２ｂは、ｐｘとＥspの内積が０になる素子構造であるといえる。
【００６５】
次に、アノードとカソードのＳＰがどのような関係の時に、図５のようにギャッププラズモンによる吸収を抑制できるかについて説明する。
【００６６】
一般に膜厚が光学的に無限に厚い金属と有機化合物層との界面で発生するＳＰの波数は、下記式（８）の関係を有する。
【００６７】
【数４】
0006000703.tif 000006
【００６８】
ここでεaは金属（アノード）の複素誘電率、εrorgは有機化合物層の実効的な複素誘電率、ｋ0は空気中の光の波数である。ここでは、簡単のため有機化合物層の消衰係数は０としている。つまり、有機化合物層の屈折率をｎrorgとした時に、εrorg≒（ｎrorg）2の関係が成立する。つまり、アノードで発生するＳＰの波数は、アノードの複素誘電率εa、実効的な複素誘電率εrorgにより決まる。ちなみに、実効的な複素誘電率εrorgは、正孔輸送層、発光層、電子輸送層などの誘電率又はそれぞれの膜厚により決定されるが、アノードと接合する正孔輸送層の誘電率が支配的である。
【００６９】
一方、光学的に有限の厚みを持つ金属では、金属（カソード）の複素誘電率εc、膜厚ｄ、電子輸送層側の有機化合物層の実効的な複素誘電率εsorg、光学調整層側の実効的な複素誘電率εsoclで決まる（詳細は、非特許文献５の式（６）、（７）参照）。アノードと同等に、電子輸送層側の有機化合物層の実効的な複素誘電率εsorg、光学調整層側の実効的な複素誘電率εsoclはそれぞれカソードと接する電子輸送層、光学調整層の誘電率が支配的である。
【００７０】
また、複素誘電率（もしくは複素屈折率）は物質の表面で光が反射する際の偏光状態の変化を観測して、その物質の光学定数を決定する方法である周知のエリプソメトリーを用いた市販の分光エリプソメーターにて計測できる。そして、求めた複素誘電率から、有機化合物層を構成する有機膜や、反射電極２０及び透明電極６０のＳＰのピーク波数を算出することができる。パネルにおいては、上記のエリプソメトリー以外に、断面ＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）、ＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｉｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）、Ｘ線反射率法などを併用することで求められる。これらの分析により求められたアノード、カソード及び有機化合物層の膜厚及び比誘電率から、アノード及びカソードのＳＰの波数の関係を特定することができる。
【００７１】
図６に、Ｂ素子１０１ｂ、１０２ｂを構成するＡｇカソード、Ａｇアノード又はＡｌアノードのＳＰの関係を示した。尚、図６（ｂ）は図６（ａ）の部分拡大図である。この計算においては、ＰＬスペクトルのピーク波長の振動数（４．１２×１０15［ｒａｄ／ｓｅｃ］）で行った。アノードのＳＰの計算においてカソードの影響を排除するために電子輸送層の膜厚を無限大とした。同様に、カソードのＳＰの波数を計算する場合は正孔輸送層の膜厚を無限大とした。図６の縦軸は、アノード及びカソードのピーク波数を強調するため便宜上、カソードのＳＰが大きくなるようにそれぞれ規格化して示している。図６において、屈折率ｎが１．８８の正孔輸送層とＡｇ基板界面で発生するＳＰの波数（図中の１０１ｂ−ａ）は、該正孔輸送層とＡｌ界面で発生するＳＰのそれ（図中の１０２ｂ−ａ）に比べ大きいのがわかる。これは、Ａｇのプラズマ周波数がＡｌのそれに比べ小さいため、Ａｇの複素誘電率の実部がＡｌのそれよりも絶対値が小さいことに起因している。一方、ＡｇカソードのＳＰ（図中のｂ−ｃ）は、２つにスプリットしており、２．８×１０7，５．７×１０7［ｒａｄ／ｍ］に発生する。前者はＬｏｎｇ−Ｒａｎｇｅ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｌａｓｍｏｎ（ＬＲＳＰ）、後者はＳｈｏｒｔ−Ｒａｎｇｅ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｌａｓｍｏｎ（ＳＲＳＰ）と呼ばれる。Ａｇカソードと光学調整層及び電子輸送層の２つの界面のＳＰが相互作用したモードである（非特許文献４もしくは５参照）。図６から、ＡｌアノードのＳＰとＡｇカソードのＬＲＳＰの波数が一致していることがわかる。つまり、アノードとカソードの波数をおおよそ一致させることによって、図５のように発光層における面内方向の電場を０にすることが可能であることを示唆している。後述するが、アノードのＳＰを概ね一致させるカソードのＳＰは、ＳＲＳＰよりもＬＲＳＰが望ましい。ＬＲＳＰ及びＳＲＳＰの取りうる波数は、それぞれ２．２×１０7乃至３．５×１０7［ｒａｄ／ｍ］、４．５×１０7乃至２．５×１０8［ｒａｄ／ｍ］である。そのため、アノードのＳＰをカソードのＬＲＳＰと概ね一致するよう設計することにより、ギャッププラズモンの波数を小さくすることができる。ギャッププラズモンの低波数化により、状態密度が低下させることができ、ギャッププラズモンの励起速度を小さくすることができる。その効果ついては、図１１で示した。以下特に断りがない限り、カソードのＳＰはＬＲＳＰを指す。
【００７２】
次に、アノードとカソードの波数差がどのような範囲において、ギャッププラズモンが抑制され易いか、またそれを抑制し易いアノード、カソードの組み合わせについて説明する。
【００７３】
図７はアノードとカソードのＳＰの波数差δｋ（Ｒｅ）と発光効率の関係を、図８には式（３）で定義したキャビティ強度と発光効率の関係を示した。ここで、波数差δｋ（Ｒｅ）は、アノードとカソードのＳＰ波数の実部をそれぞれｋasp（Ｒｅ）、ｋcsp（Ｒｅ）とした時に、δｋ（Ｒｅ）＝ｋasp（Ｒｅ）−ｋcsp（Ｒｅ）としている。アノード（もしくはカソード）のＳＰ波数は、図６で求めたように電子輸送層（カソードの場合、正孔輸送層）の膜厚を十分厚い条件で、転送行列法によりその値を求めている。検討した素子構成はどれも、支持基板／アノード／正孔輸送層（ＨＴＬ）／発光層（ＥＭＬ）／電子輸送層（ＥＴＬ）／カソード／光学調整層（ＯＣＬ）という構造である。この検討での有機化合物層及び光学調整層の誘電率（又は屈折率）とその分散特性は表１のＢ素子１０１ｂ及び１０２ｂと同一である。また、正孔輸送層、電子輸送層、カソード、光学調整層の膜厚は、式（Ｉ）、（ＩＩ）を満たす範囲内で、色度ＣＩＥ＿Ｙｘｙ（０．１３６，０．６６）における発光効率が最大となるように最適化している。
【００７４】
ここで使用したＭｇの光学定数は非特許文献６に記載の値を参照しており、スパッタリング法で作製されたＭｇアノードを想定している（蒸着法（抵抗加熱）とスパッタリングで成膜された光学特性の違いについては、特許文献２を参照）。金属積層アノードは、上部の金属の膜厚によりＳＰ波数を制御することができる。Ａｇ／Ｍｇ積層アノードの場合、反射率を保持したまま、Ｍｇ膜厚を増加させることで、ＳＰ波数をＡｇのそれに比べ小さくすることができる。カソードで使用しているＭｇ：Ａｇ合金は、吸収の少ないＡｇリッチ（１０：１）のものを使用した（特許文献３参照）。ここでは、ＭｇＡｇカソード、ＭｇＡｇ／Ａｇカソード、Ａｇカソードというように、カソードに含まれるＭｇの含有量を変化させ、ＳＰ波数を制御している。
【００７５】
先ず、図７をみると、発光効率と波数差δｋ（Ｒｅ）の明確な相関関係がみられ、δｋ（Ｒｅ）が小さいほど発光効率が高い傾向が得られた。一方で、図８から発光効率とキャビティ強度の相関はない。つまり、Ｂ素子の発光効率をきめる主な因子は、キャビティ強度でなく、アノードとカソードのＳＰ波数差δｋ（Ｒｅ）であると言える。図７及び図８における構成Ａ乃至Ｅの比較は、アノードのＳＰ波数を変化させた場合に相当する。先ず、構成Ａ乃至Ｃの比較からアノード種依存性を眺めると、アノードのプラズマ周波数ωpが重要な因子であることが分かる。つまり、プラズマ周波数が小さなＡｇ（ωp＝１４．０×１０15ｓ-1）は、Ｍｇ（ωp＝１６．１×１０15ｓ-1）、Ａｌ（ωp＝２３．２×１０15ｓ-1）に比べ、δｋ（Ｒｅ）が大きく発光効率が低い。次に、構成Ａ、Ｄ及びＥを比較すると、Ｍｇの膜厚が大きくなるほど、δｋ（Ｒｅ）が小さくなり、発光効率が増加している。このように、構成Ｂと構成Ｃの関係を除き、δｋ（Ｒｅ）が小さいほど発光効率が高い傾向が得られた。ちなみに、構成Ｃの発光効率が構成Ｂのそれよりも大きいのは、構成Ｃのキャビティ強度が構成Ｂのそれよりも大きいことに起因している。次に、Ａｌアノードにおけるカソード依存性（構成Ｂ、Ｉ乃至Ｋの比較）をみても、δｋ（Ｒｅ）を小さくすることが望ましいといえる。具体的には、構成Ｂは、キャビティ強度が大きい構成Ｋよりも発光効率が高い。キャビティ強度が最も大きい構成Ｈの発光効率は、キャビティ強度が最小の構成Ｉのそれよりも小さいことからもいえる。
【００７６】
本発明における望ましい具体的なδｋ（Ｒｅ）の上限は、最大発光効率に対して−１５％となる範囲とする。具体的な値は、図７の破線で示したように、δｋ（Ｒｅ）≦２．１×１０6［ｒａｄ／ｍ］であることが望ましい。これは、図８においては点線で囲まれた領域に相当する。この領域内においては、従来の設計指針であるキャビティ強度を高くするよう材料を選択すればよい。
【００７７】
次に、δｋ（Ｒｅ）の下限について説明する。通常、カソードで発生するＬＲＳＰは、アノードで発生するＳＰより小さいことが多い。それは、Ａｌをアノードに、Ａｇをカソードとした組み合わせでδｋ（Ｒｅ）が最小になることからもわかる。
【００７８】
但し、光学調整層にＺｎＳｅのような高誘電率材料を用いた場合においては、カソードのＬＲＳＰが高波数化するため、δｋ（Ｒｅ）が負となり得る。図９には、高屈折率光学調整層を用いたλ／４強キャビティ構成におけるδｋ（Ｒｅ）と発光効率の関係を示した。ここで使用した光学調整層のλにおける屈折率は２．４であり、その波長分散性は図７のそれと同じである。ここでは、簡単のために、消光係数は０としている。図８の構成Ａ’乃至Ｎ’の有機化合物層、アノード、カソードの構成は図７の構成Ａ乃至Ｎと同じであり、正孔輸送層及び電子輸送層、光学調整層の膜厚を、色度ＣＩＥ＿Ｙｘｙ（０．１３６，０．６６）における発光効率が最大となるように最適化している。また、構成ＢとＣのＡｇ膜厚依存性も示した（構成Ｌ’乃至Ｎ’）。上記したように、カソードの膜厚によりＬＲＳＰの波数が変化する。そのため、構成Ｍ’が最もδｋ（Ｒｅ）の値が最小になる構成である。
【００７９】
図９の高誘電率光学調整層を用いた素子のδｋ（Ｒｅ）は、図７の素子のそれよりも負方向にシフトしている。但し、大きなキャビティ強度が見込める構成Ｂ’、Ｃ’、Ｋ’、Ｌ’乃至Ｎ’の構成において、δｋ（Ｒｅ）が小さいほど発光効率が高いといった傾向は保持されているのがわかる。そのため、Ａｌアノード（もしくはＭｇアノード）で最適なＡｇの膜厚が２６ｎｍから２２ｎｍ（Ｍｇの場合２４ｎｍ）となる。
【００８０】
ちなみに、図９の高誘電率光学調整層を用いた素子は、図７の素子のそれよりも発光効率が増加している。高誘電率光学調整層は、カソードにおける伝搬光の吸収を抑制できることが知られている（非特許文献７）。それに加え、カソードに局在しているＳＲＳＰも低減することができる。図１０に、ｘ成分のＳＰエネルギー散逸に対する高誘電率光学調整層の効果を示す。構成ＬとＬ’（図９）はともに、色度ＣＩＥ＿Ｙｘｙ（０．１３６，０．６６）における発光効率が最大となるように有機化合物層の膜厚の最適化している。図１０から、ＳＲＳＰのモード（Ｌ−２及びＬ’−２）を比較すると、Ｌ’−２の吸収が低減しているのが分かる。
【００８１】
以上から、式（Ｉ）、（ＩＩ）を満たすＢ素子においては、δｋ（Ｒｅ）を小さくするように、デバイスパラメータ（材料及び膜厚）を設計することが望ましい。本発明における望ましい具体的なδｋ（Ｒｅ）［ｒａｄ／ｍ］の範囲は、図９の破線で示したように、下記式（９）の関係を満たすことがよい。尚、本発明においては、最大ピーク波長λでの振動数ω＝２πＣ0／λ（Ｃ0は光の真空中の位相速度）における、第１の界面、第２の界面でそれぞれ発生するＳＰ波数の実部をｋr（Ｒｅ）、ｋs（Ｒｅ）とし、δｋ（Ｒｅ）＝ｋr（Ｒｅ）−ｋs（Ｒｅ）とする。
【００８２】
式（９）
−４．５×１０6≦δｋ（Ｒｅ）≦２．１×１０6  （９）
【００８３】
通常用いられる電荷輸送層の屈折率を鑑みると、反射電極２０の材料は、Ｂ領域において空気に対する反射率が８５％以上であり、且つプラズマ周波数ωpが１６．０×１０15［ｓ-1］以上の材料が好ましい。特に、Ａｌもしくは（スパッタ）Ｍｇ、もしくは光学特性が変化しない程度添加されたＡｌ合金もしくはＭｇ合金が好ましい。また、電荷注入性向上のため、上記の反射率及びＳＰ分散特性を満たす範囲において、Ａｌ（合金）及びＭｇ（合金）上に金属薄膜を積層してもよい。カソードに関しては、キャビティ強度を高めることができるＡｇもしくはＡｌ、もしくは光学特性が変化しない程度添加されたＡｇ合金もしくはＡｌ合金が好ましい。また、電荷注入性向上のため、上記ＳＰ分散特性を満たす範囲において、Ａｌ（合金）及びＡｇ（合金）に金属薄膜を積層してもよい。
【００８４】
以下、式（９）を満たすＢ素子を例示する。Ｂ素子から発光される光のピーク波長λ＝４５０ｎｍにおける、ＯＣＬ、ＥＴＬ、ＨＴＬの屈折率をそれぞれｎocl、ｎetl、ｎhtlとする。Ａｌアノード及びＡｇカソードの組み合わせにおいては、ｎocl＝２．４且つｎetl＝１．９の場合、（ｎhtl，Ａｇ膜厚範囲［ｎｍ］）＝（１．９，８乃至２９ｎｍ）、（１．７，６乃至２６ｎｍ）、（１．５，４乃至２７ｎｍ）となる。また、ｎocl＝１．９且つｎetl＝１．９の場合、（ｎhtl，Ａｇ膜厚範囲［ｎｍ］）＝（１．９，８乃至３８ｎｍ）、（１．７，７乃至３４ｎｍ）、（１．５乃至３２ｎｍ）である。また、Ａｌアノード上に膜厚６ｎｍのＭｏを積層したアノードとＡｇカソードの組み合わせでは、ｎocl＝１．９且つｎetl＝１．９の場合において、（ｎhtl，Ａｇ膜厚範囲［ｎｍ］）＝（１．９，１８乃至４０ｎｍ）、（１．７，８乃至３８ｎｍ）、（１．５，４乃至３４ｎｍ）である。
【００８５】
上記したように、式（９）の条件を満たした範囲の中で、キャビティ強度を高めるようＢ素子の構造を決定することが望ましい。
【００８６】
但し、光学調整層の膜厚及び屈折率を調整し、カソード上部に少なくとも一つの反射面を形成することが望ましい。表２には、比較例として反射面がないＢ素子１０５ｂ、１０６ｂの発光効率を示した。表２中の∞の意味は、光の可干渉距離よりも膜厚が大きいことを表している。カソード上の媒質は、Ｂ素子１０５ｂ、１０６ｂでそれぞれＳｉＮ、空気を想定している。Ｂ素子１０５ｂでは、ギャッププラズモン抑制条件を満たしているのにも関わらず、発光効率は１０２ｂに比べ低い。その理由は、キャビティ強度が著しく低下すること（式（４）の分子が減少）に起因している。また、同表にカソード上部が空気である１０６ｂを示したが、１０５ｂに比べても、さらに発光効率が低下する。これは、光学調整層が空気の場合、カソードのＬＲＳＰモードが消失するため、ギャッププラズモン抑制条件を満たさなくなるためである。
【００８７】
【表２】
0006000703.tif 000007
【００８８】
本発明では、カソードと接合する光学調整層と電子輸送層の誘電率をそれぞれεocl、εetlとした時に、εocl≧εetlとなるように設計するのが望ましい。
【００８９】
表３には、比較例として光学調整層を高屈折率化したＢ素子１０７ｂ、電子輸送層を高屈折率化したＢ素子１０８ｂ、光学調整層を低屈折率化したＢ素子１０９ｂ、電子輸送層を低屈折率化したＢ素子１１０ｂの発光効率を示した。ここでは、簡単のため有機化合物層の消衰係数は０としている。構成は、支持基板／アノード／正孔輸送層（ＨＴＬ）／発光層（ＥＭＬ）／電子輸送層（ＥＴＬ）／カソード／光学調整層（ＯＣＬ）という構造である。また、全ての素子構造において、発光層の膜厚を２０ｎｍで固定し、正孔輸送層、電子輸送層、光学調整層を上記式（Ｉ），（ＩＩ）を満たすよう各色素子で最適化させている。また、表２におけるｎ及びｄは、それぞれピーク波長λにおける屈折率、膜厚［ｎｍ］である。表２からｎocl≧ｎetlの関係を満たすＢ素子１０２ｂ、１０７ｂ、１１０ｂは、１０８ｂ、１０９ｂに比べ発光効率が改善することが分かる。この関係を満たすことで、キャビティ強度の増加やカソード由来の吸収低減することができ、ギャッププラズモン抑制の効果をさらに効果的に引き出すことが可能となる。
【００９０】
【表３】
0006000703.tif 000008
【００９１】
上記したギャッププラズモン抑制条件が成立している範囲において、ギャッププラズモンの波数はできるだけ小さい方が望ましい。ギャッププラズモンの波数を小さくすることにより、ギャッププラズモンの状態密度を小さくでき、ｚ方向のＳＰの励起速度を低下させることができるためである（状態密度の定義式は、非特許文献２参照）。
【００９２】
ギャッププラズモンの波数を小さくする方法は、アノードのＳＰとカソードのＬＲＳＰを概ね一致させるだけでなく、アノードと接合する正孔輸送層及びカソードと接合する電子輸送層の複素誘電率を小さくすることが効果的である。図１１に、ギャッププラズモンの波数ｋgap（Ｒｅ）［ｒａｄ／ｍ］と発光効率の関係を示した。ここでは、素子構成は、支持基板／Ａｌアノード／正孔輸送層（ＨＴＬ）／発光層（ＥＭＬ）／電子輸送層（ＥＴＬ）／Ａｇカソード／光学調整層（ＯＣＬ）という構造である。また、全ての素子構造において、発光層及びＡｇカソードの膜厚をそれぞれ２０ｎｍ、２６ｎｍで固定し、正孔輸送層、電子輸送層、光学調整層を上記式（Ｉ），（ＩＩ）を満たすよう各色素子で最適化させている。この検討では、正孔輸送層及び電子輸送層の屈折率を小さくすることで、アノード及びカソードのＳＰ波数を調整している。ここでは、簡単のため有機化合物層の消衰係数は０としている。
【００９３】
図１１から正孔輸送層及び電子輸送層の屈折率を小さくすると、ギャッププラズモンの波数が小さくなり、発光効率が増加しているのがわかる。ちなみに、構成ＰとＲの比較をすると、構成Ｐのギャッププラズモンの波数が構成Ｒのそれよりも小さいにも関わらず、発光効率は構成Ｒが高い。これは、電子輸送層の低屈折率化は、カソードに局在しているＳＲＳＰの抑制も兼ねているためである。正孔輸送層と電子輸送層の屈折率を共に低くした構成Ｓでは、ギャッププラズモンの波数を大幅に低減でき、飛躍的に発光効率を改善することが可能となる。
【００９４】
ただし、上記のギャッププラズモンが抑制されている条件において、少なくともどちらかの電荷輸送層の屈折率は、発光層の屈折率と同等か、それ以下であることが望ましい。
【００９５】
表４には、ギャッププラズモンの抑制条件を満たす素子における有機化合物の屈折率と発光効率、ＳＰ結合割合Ｗsp及びギャッププラズモンの波数の関係を示した。ここで素子構成は、支持基板／Ａｌアノード／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／Ａｇカソード（２２ｎｍ）／光学調整層（４５ｎｍ）という構成である。どの構成も、正面方向のスペクトルが色度ＣＩＥ＿Ｙｘｙにおける（０．１３９，０．６６）となるように膜厚を最適化している。また、カソードに局在したＳＲＳＰの影響を小さくするために、光学調整層の屈折率は２．４とした。素子１１１ｂと素子１１２ｂを比較すると、発光層の屈折率が２つの電荷輸送層のそれよりも小さい１１２ｂで、発光効率が低下していることがわかる。１１２ｂはギャッププラズモンの波数が１１１ｂのそれよりも小さいにも拘らず、ＳＰ結合割合Ｗspが増加している。このＳＰ結合割合の増加は、ｚ方向のＳＰの電界が大きくなることに起因している。つまり、ｚ方向の電束密度Ｄは連続であるため、発光層の誘電率εemlが小さくなると、電界Ｅsp＝Ｄ／εemlが大きくなる。その結果、上記式（７）の表面プラズモン励起速度が増加するという訳である。
【００９６】
また、表４には、発光層に加え、第１電荷輸送層及び第２電極輸送層をそれぞれ低屈折率化した素子１１３ｂ及び１１４ｂを載せた。素子１１３ｂ、１１４ｂ共に、素子１１１ｂよりも発光効率が高い。電極と接する電荷輸送層の屈折率を小さくすると、キャビティ強度を大きくすることができるため、発光層の屈折率が小さくとも、発光効率を改善させることができる。また、１１３ｂ及び１１４ｂのＳＰ結合割合Ｗspは１１２ｂに比べ小さい。電極と接する電荷輸送層を低屈折率化すると、ギャッププラズモンの波数を小さくしやすい。つまり、上記式（７）で示したギャッププラズモンの状態密度を低下させることができ、１１２ｂに比べＳＰ励起速度は低下させることができる。
【００９７】
つまり、ギャッププラズモンが抑制されている条件において、少なくともどちらかの電荷輸送層の屈折率は、発光層の屈折率と同等か、それ以下となるように設計することが望ましい。最も望ましいのは、１１５ｂに示したように、ギャッププラズモンの波数を小さくした状態で、第１電荷輸送層と第２電荷輸送層の屈折率が共に発光層の屈折率よりも小さい場合である。この場合、ＳＰ結合効率は低下し、飛躍的に発光効率が増加する。
【００９８】
【表４】
0006000703.tif 000009
【００９９】
上記のギャッププラズモンが抑制されている条件において、発光層に含まれる発光分子としては、遷移ダイポールが発光層の膜厚方向と垂直な方向（基板面内方向）に配向状態を持つ発光分子を使用することが望ましい。公知の材料である４，４０−ビス［４−（ジフェニルアミノ）スチリル］ビフェニル（ＢＤＡＳＢｉ）などを用いれば、遷移ダイポールの配向分布状態を基板面内方向に偏らせることが可能である。また、遷移ダイポールの配向状態は、非特許文献１などに記載された周知の方法である、スペクトル角度依存性から評価することができる。
【０１００】
表５は、３種類のＢ素子において遷移ダイポールが完全に水平な配向分布状態をとるときのＷparaoc、Ｗparasp、正面方向の色度及び発光効率を示した。ここで、Ｗparaoc及びＷparaspは生成されたエキシトンエネルギに対して、それぞれ外部に取り出されたエネルギー割合、ＳＰに結合したエネルギー割合に相当する。ちなみに外部に取り出されたエネルギー割合Ｗparaocに、キャリアバランスファクタと励起子生成効率を乗じたものが外部量子効率に相当する。また、表５のＷparasp中のカッコの値は、遷移双極子の水平配向によるＳＰエネルギー結合の減少割合δＷspである。つまり、遷移双極子がランダムな配向分布を持つ場合におけるＳＰエネルギー結合割合をＷisospとすると、δＷsp＝（Ｗparasp／Ｗisosp）−１となる。ここで検討した構成は、支持基板／第１電極／第１電荷輸送層／発光層（２０ｎｍ）／第２電荷輸送層／第２電極／光学調整層という構造である。ＥＭＬの屈折率及び分散曲線は電荷輸送層のそれと同等である。ＰＬスペクトルは図１２のドーパント−１であり、励起子生成効率及び発光量子収率をそれぞれ０．２５、０．８と仮定した。Ｂ素子１１６ｂ及び１１７ｂにおける第１電荷輸送層及び第２電荷輸送層の膜厚は上記式（Ｉ），（ＩＩ）を満たし、正面のスペクトルが色度ＣＩＥ＿Ｙｘｙにおける（０．１３８，０．６０）になるよう設計されている。また比較例として、ボトムエミッション構成である素子１１８ｂも載せた。素子１１８ｂの第１電荷輸送層の膜厚は素子１１７ｂのそれと同等とした。
【０１０１】
表５からギャッププラズモン抑制条件を満たす１１７ｂのδＷspは−８７．２％となり、他の構成に比べ最も大きいことがわかる。つまり、素子１１７ｂは、遷移ダイポールの水平配向による表面プラズモン損失抑制の効果が高い。その結果、素子１１７ｂのＷparaspは約５％と、他の構成に比べ最も小さくなる。これは、ギャッププラズモン抑制条件を満たす場合、図５からわかるようにＳＰの作る電場のｘ成分がＥＭＬで０となることに起因している。非特許文献１で開示されているようなボトムエミッション構成では、誘電体／金属界面が一つのみであるので、その界面で発生するＳＰの電界は半ループ状となる。つまり、ＳＰの電界がかかっている領域においては、ＳＰの電界のｘ成分を０にすることができない。それは、素子１１８ｂのδＷspが−７７．５％であり、１１７ｂのそれに比べ小さいことからもわかる。このように、ギャッププラズモン抑制条件を満たし、且つ遷移ダイポールが面内方向に配向秩序を持つ発光分子を使用することで、表面プラズモン損失を大幅に抑制でき、正面発光効率並びに外部量子効率を飛躍的に改善することができる。
【０１０２】
【表５】
0006000703.tif 000010
【０１０３】
式（Ｉ），（ＩＩ）を満たすＢ素子を用いて構成される表示装置において、反射電極及び透明電極がＲ、Ｇ、Ｂ素子で共通の場合、Ｂ素子でギャッププラズモン抑制条件を満たす組み合わせを選択する方が好ましい。表６は、有機ＥＬ素子１０１、１０２で構成される表示装置の２５０ｃｄ／ｍ2における消費電力を例示した。計算条件は、３ｉｎｃｈ、ｖｅｒｔｉｃａｌ：Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ＝３：４、開口率２５％、駆動電圧８．７Ｖである。
【０１０４】
また、表示装置１０１ｒｇｂ及び１０２ｒｇｂはそれぞれＢ素子１０１ｂ，Ｇ素子１０１ｇ，Ｒ素子１０１ｒ、及び、Ｂ素子１０２ｂ，Ｇ素子１０２ｇ，Ｒ素子１０２ｒで構成されている。表６からギャッププラズモン抑制条件を満たすＢ素子１０２ｂで構成される表示装置１０２ｒｇｂは、１０１ｒｇｂに比べ消費電力が低下していることが分かる。
【０１０５】
また、歩留まりやプロセス簡易性の観点から、電子輸送層、カソード、光学調整層といった発光層より上部の層を共通層として成膜することが多い。そういった場合においても、Ｂ素子でギャッププラズモン抑制条件を満たす組み合わせを選択する方が好ましい。表６に表示装置１０３ｒｇｂ、１０４ｒｇｂの比較を示した。ここで１０３ｒｇｂとは、有機ＥＬ素子１０１と同じ種類の材料で構成され、Ｒ素子及びＧ素子の電子輸送層、カソード膜厚、光学調整層の膜厚がＢ素子１０１ｂのそれと同じ場合に相当する（Ｒ素子１０３ｒ，Ｇ素子１０３ｇ）。同様に、１０４ｒｇｂは、Ｒ素子及びＧ素子の正孔輸送層、光学調整層の膜厚がＢ素子１０２ｂのそれと同じ場合に相当する（Ｒ素子１０４ｒ，Ｇ素子１０４ｇ）。１０１ｒｇｂ、１０２ｒｇｂとの関係と同じように、Ｂ素子でギャッププラズモン抑制条件を満たす組み合わせ１０４ｒｇｂの消費電力は１０３ｒｇｂのそれに比べ小さいことが分かる。
【０１０６】
【表６】
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【０１０７】
また、ＲＧＢごとに異なる反射電極を採用する場合においては、Ｒ素子とＧ素子とはキャビティ強度を最大にする組み合わせを、Ｂ素子はギャッププラズモン抑制条件を満たす組み合わせを選択する方が好ましい。表６に１０５ｒｇｂ、１０６ｒｇｂの消費電力を示した。１０５ｒｇｂ、１０６ｒｇｂは、それぞれＲ，Ｇ，Ｂ素子（１０１ｒ，１０１ｇ，１０２ｂ）、（１０３ｒ、１０３ｇ、１０２ｂ）で構成されている。１０５ｒｇｂ、１０６ｒｇｂの消費電力は、共にそれぞれ１０２ｒｇｂ、１０４ｒｇｂのそれよりも低減されている。
【０１０８】
本発明の有機ＥＬ素子は、上記したように、金属電極におけるＳＰ損失が低減され、発光効率が高い。よって、有機ＥＬ素子を用いた各種の装置に適用することによって、より高い特性が得られる。具体的には、本発明の有機ＥＬ素子と、係る有機ＥＬ素子の発光を制御する制御回路とを備えた発光装置が挙げられる。発光装置としては、照明装置や電子写真方式の画像形成装置の露光光源、液晶表示装置のバックライトなどが挙げられる。画像形成装置は、露光光源（上記発光装置）と、露光光源によって潜像が形成される感光体と、感光体を帯電する帯電手段と、を有している。
【０１０９】
また、Ｂ素子とＧ素子とＲ素子とが配列された発光素子アレイにおいて、本発明の有機ＥＬ素子をＢ素子に用いることができる。この発光素子アレイは、表示装置に用いることができる。具体的には、表示装置は、発光素子アレイと、外部から入力された画像信号を基に発光素子アレイに所望の画像を表示するための制御回路と、を備えている。表示装置としては、テレビ受像機、パーソナルコンピュータ、携帯電話、携帯ゲーム機、携帯音楽再生装置、携帯情報端末（ＰＤＡ）、カーナビゲーションシステムが挙げられる。
この他に、本実施形態の発光素子アレイは、デジタルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像装置の表示部や電子ビューファインダに配置されていてもよい。撮像装置は、撮像するための撮像光学系やＣＭＯＳセンサなどの撮像素子をさらに有している。また、撮像素子は、前記発光素子アレイの発光面の上以外に配置されている。
【実施例】
【０１１０】
以下、本発明の具体的な実施例について説明する。
【０１１１】
（実施例１）
実施例１では、異なるＰＬスペクトルにおいてもギャッププラズモン抑制条件（式（９））が成立することを示す。
【０１１２】
図１２には、本検討で使用したドーパント−１のＰＬスペクトルを示した。ドーパント−１のＰＬスペクトルはピーク波長λが４５１ｎｍであり、ダブルピークを有する。
【０１１３】
図１３、図１４に、発光分子がドーパント−１における、アノードとカソードのＳＰの波数差δｋ（Ｒｅ）と発光効率の関係を示す。図１３、図１４の光学調整層のλでの屈折率はそれぞれ、１．８８、２．４である。検討した素子構成はどれも、支持基板／アノード／正孔輸送層（ＨＴＬ）／発光層（ＥＭＬ）／電子輸送層（ＥＴＬ）／カソード／光学調整層（ＯＣＬ）という構造である。この検討での有機化合物層の誘電率（又は屈折率）とその分散特性は、図７と同一である。また、正孔輸送層、電子輸送層、カソード、光学調整層の膜厚は、式（Ｉ）、（ＩＩ）を満たす範囲内で、色度ＣＩＥ＿Ｙｘｙ（０．１３７，０．６０）における発光効率が最大となるように最適化している。
【０１１４】
図１３、図１４におけるδｋ（Ｒｅ）と発光効率の関係は、ＤＡＣで得られたそれ（図７、図９）と同様の傾向が得られ、ギャッププラズモン抑制条件（式（９））を満たしていることが確認された。
【０１１５】
（実施例２）
図７で示したシミュレーションで得られた結果における構成ＡとＢの効果について確認する。
【０１１６】
本例のアノードは、ＡｌＮｄとＡｇ／ＩＴＯを使用した。ＡｌＮｄアノードは、ガラス基板上に、アルミニウム合金（ＡｌＮｄ）を１００ｎｍの膜厚でスパッタリング法にて成膜し、アノードを形成した。Ｎｄの添加率は２．０質量％である。
【０１１７】
Ｎｄの添加率においては、Ａｌの光学特性に対する影響がないことを確認している。また、Ａｇ／ＩＴＯアノードはガラス基板上にＡｇを１００ｎｍの膜厚で成膜し、その後、ＩＴＯを１０ｎｍの膜厚で成膜した。Ａｇ、ＩＴＯ共にスパッタリング法である。これらアノードの上に順次、真空蒸着法で有機化合物層を成膜した。成膜順に列記すると、正孔輸送層として上述の化合物１を、ＡｌＮｄアノード上、Ａｇ／ＩＴＯ上にそれぞれ２０ｎｍ、５ｎｍの膜厚で成膜した。
【０１１８】
【化１】
0006000703.tif 000012
【０１１９】
次に、電子ブロック層として下記に示す構造の化合物２を１０ｎｍの膜厚で成膜した。次に発光層としては下記に示す構造の化合物３と化合物４とをそれぞれ成膜速度０．９８Å／ｓ、０．０２Å／ｓで共蒸着し、膜厚２０ｎｍの発光層を形成した。次に、電子輸送層として下記に示す構造の化合物６を２０ｎｍの膜厚に成膜した。次に電子注入層として下記に示す構造の化合物６とＣｓをそれぞれ成膜速度３．０Å／ｓ、０．３Å／ｓで共蒸着し１０ｎｍの膜厚に成膜した。カソードとしてはＡｇ（２４ｎｍ）の光透過性の金属薄膜を形成した。尚、括弧内は対応する金属の膜厚である。
【０１２０】
また、光学調整層として、電子輸送層として上記に示した構造の化合物５を７０ｎｍの膜厚に成膜した。
【０１２１】
【化２】
0006000703.tif 000013
【０１２２】
最後に、窒素雰囲気中のグローブボックスにて、乾燥剤を入れた封止ガラス（不図示）とガラス基板の成膜面とをＵＶ硬化樹脂を用いて封止した。
【０１２３】
【表７】
0006000703.tif 000014
【０１２４】
表７は、実験で得られた有機ＥＬ素子の発光効率である。また、表７中の有機化合物層の屈折率の値は、分光エリプソメーターにて測定され、光のピーク波長がλ＝４５０ｎｍの時の値である。δｋ（Ｒｅ）は、上記したシミュレーション法から求めた。ギャッププラズモン抑制条件を満たすＡｌ：Ｎｄアノードを用いた実施例１−１の発光効率が、Ａｇ／ＩＴＯアノードを用いた実施例１−２のそれよりも高いことが確認された。
【０１２５】
（実施例３）
既述のシミュレーション結果で高い効率が得られた、ギャッププラズモンの低波数化の効果を確認する。今回は、アノードに接した正孔輸送層を低屈折率化した場合を検討した。
【０１２６】
本実施例は、屈折率の異なる２つの正孔輸送層を用いた。正孔輸送層の一つは前記した化合物１（λ＝４５０ｎｍにおいて屈折率ｎ＝１．８８）であり、もう一方はこれより低屈折率の化合物６（λ＝４５０ｎｍにおいて屈折率ｎ＝１．６５）である。
【０１２７】
【化３】
0006000703.tif 000015
【０１２８】
本例で作製した素子は、先ず、ガラス基板上に、アルミニウム合金（ＡｌＮｄ）を１００ｎｍの膜厚でスパッタリング法にて成膜し、アノードを形成した。Ｎｄの添加率は２．０質量％である。このアノードの上に順次、真空蒸着法で有機化合物層を成膜した。成膜順に列記すると、正孔輸送層として上述の化合物１を１８ｎｍの膜厚で、もしくは化合物６を２１ｎｍの膜厚で、電子ブロック層として上記した構造の化合物２を１０ｎｍの膜厚で成膜した。次に発光層としては上記した構造の化合物３と化合物４とをそれぞれ成膜速度０．９８Å／ｓ、０．０２Å／ｓで共蒸着し、膜厚２０ｎｍの発光層を形成した。次に、電子輸送層として上記した構造の化合物５を３０ｎｍの膜厚で成膜した。次にカソードとしてはＡｇＣｓ（６ｎｍ）／Ａｇ（２０ｎｍ）の光透過性の積層金属薄膜を形成した。ここで、カソードの電子輸送層と接する側はＡｇとＣｓからなるＡｇ合金とすることで電子輸送層への電子注入を容易としている。尚、括弧内は対応する金属の膜厚である。このＣｓ濃度においては、ＣｓドープによるＡｇの光学特性に対する影響は見られなかった。また、光学調整層として、電子輸送層として上記に示した構造の化合物５を７０ｎｍの膜厚で成膜した。
【０１２９】
最後に、窒素雰囲気中のグローブボックスにて、乾燥剤を入れた封止ガラス（不図示）とガラス基板の成膜面とをＵＶ硬化樹脂を用いて封止した。
【０１３０】
尚、本例で作製した有機ＥＬ素子はいずれもλ／４構成である。また、化合物１、化合物２におけるアノードとカソードのＳＰ波数差は、それぞれ１．５×１０5、７．４×１０5［ｒａｄ／ｍ］であり、いずれの素子も前記式（９）を満たしている。
【０１３１】
図１５は実験で得られた有機ＥＬ素子の色度−発光効率曲線であり、図１６は各有機ＥＬ素子に対応する層構成をシミュレーションした結果である。図１５中の白丸のプロットで示される、正孔輸送層に化合物１を用いた有機ＥＬ素子は、ＣＩＥｙ＝０．０６５で４．１ｃｄ／Ａ程度である。一方、図１５中の黒丸及び曲線で示される、屈折率の低い化合物２を用いた有機ＥＬ素子はＣＩＥｙ＝０．０６５で５．３ｃｄ／Ａ程度と高い効率を示し、低屈折率化による効率増加率は化合物１の１．３倍に及んだ。また、図１６中、実線は化合物２を用いた素子、破線は化合物１を用いた素子を示しており、シミュレーションで得られた増加率も、化合物２は化合物１の約１．３倍となっており、シミュレーション結果は実験結果と矛盾しないことも確認された。
【０１３２】
即ち、本実施例により、シミュレーションが実験結果と矛盾しないことが確認され、アノードと接する正孔輸送層３の屈折率を低下させ、ギャッププラズモンの波数を小さくすることで発光効率が改善されることが示された。
【符号の説明】
【０１３３】
２，３，４：有機ＥＬ素子、２０：第１電極（反射電極）、３０：第１電荷輸送層、４０：発光層、５０：第２電荷輸送層、６０：第２電極（透明電極）、７０：光学調整層
【図１】
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【図２】
0006000703.tif 000017
【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】
0006000703.tif 000023
【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】
0006000703.tif 000028
【図１４】
0006000703.tif 000029
【図１５】
0006000703.tif 000030
【図１６】
0006000703.tif 000031