(57)【要約】  本開示における有機ＥＬ素子（１）は、反射電極（１１）と、反射電極（１１）に対向して設けられた透明電極（１３）と、反射電極（１１）と透明電極（１３）との間に設けられた発光層を含む有機層（１２）と、反射電極（１１）と発光層との間に設けられた低屈折率層（１５）とを備え、低屈折率層（１５）は、電子あるいは正孔を輸送又は注入する機能を有すると共に、発光層よりも屈折率が低く、反射電極（１１）の表面と発光層の中心発光位置との間の距離は３００ｎｍ以下である。さらに、発光層にて発生した光の中心発光波長をλとし、発光層の屈折率を基準にしたときの低屈折率層（１５）と発光層との屈折率差をΔｎとし、低屈折率層（１５）の厚みをｄとすると、反射電極（１１）がＡｌの場合は、Δｎ×ｄ／λ≦−０．００９であり、反射電極（１１）がＡｇの場合は、Δｎ×ｄ／λ≦−０．０２である。
2013108618.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射電極と、
前記反射電極に対向して設けられた透明電極と、
前記反射電極と前記透明電極との間に設けられた発光層と、
前記反射電極と前記発光層との間に設けられた低屈折率層とを備え、
前記低屈折率層は、電子あるいは正孔を輸送又は注入する機能を有すると共に、前記発光層よりも屈折率が低く、
前記反射電極の表面と前記発光層の中心発光位置との間の距離は３００ｎｍ以下であり、
前記反射電極は、Ａｌによって形成されており、
前記発光層にて発生した光の中心発光波長をλとし、
前記発光層の屈折率を基準にしたときの前記低屈折率層と前記発光層との屈折率差をΔｎとし、
前記低屈折率層の厚みをｄとすると、
Δｎ×ｄ／λ≦−０．００９である
有機ＥＬ素子。
【請求項２】
反射電極と、
前記反射電極に対向して設けられた透明電極と、
前記反射電極と前記透明電極との間に設けられた発光層と、
前記反射電極と前記発光層との間に設けられた低屈折率層とを備え、
前記低屈折率層は、電子あるいは正孔を輸送又は注入する機能を有すると共に、前記発光層よりも屈折率が低く、
前記反射電極の表面と前記発光層の中心発光位置との間の距離は３００ｎｍ以下であり、
前記反射電極は、Ａｇによって形成されており、
前記発光層にて発生した光の中心発光波長をλとし、
前記発光層の屈折率を基準にしたときの前記低屈折率層と前記発光層との屈折率差をΔｎとし、
前記低屈折率層の厚みをｄとすると、
Δｎ×ｄ／λ≦−０．０２である
有機ＥＬ素子。
【請求項３】
さらに、前記反射電極と前記低屈折率層との間に、電子あるいは正孔を注入又は輸送する有機層を備える
請求項１又は２に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項４】
前記低屈折率層は前記発光層に接している
請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項５】
当該有機ＥＬ素子における屈折率が変化する界面に、回折格子、光拡散層、マイクロレンズ、及びピラミッド構造のいずれか一つを備える
請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項６】
前記低屈折率層は、電子あるいは正孔を輸送又は注入する機能を有する材料と、当該材料に混合されたナノ粒子とからなる
請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項７】
前記低屈折率層は、ナノ粒子からなるナノ粒子層と、当該ナノ粒子層の上に積層された、電子あるいは正孔を輸送又は注入する機能を有する材料からなる機能層とを含む
請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項８】
前記低屈折率層は、各々が電子あるいは正孔を輸送又は注入する機能を有する２つの機能層と、当該２つの機能層の間に形成された、ナノ粒子からなるナノ粒子層とを含む
請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項９】
前記ナノ粒子の粒径が前記低屈折率層の膜厚以下である
請求項６〜８のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１０】
前記ナノ粒子は多孔質粒子である
請求項６〜９のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１１】
前記ナノ粒子の屈折率は、１．５以下である
請求項６〜１０のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１２】
反射電極を形成する工程と、
前記反射電極の上に、ナノ粒子を含む低屈折率層を形成する工程と、
前記低屈折率層の上に発光層を形成する工程と、
前記発光層の上に透明電極を形成する工程と、を含み、
前記低屈折率層は、電子あるいは正孔を輸送又は注入する機能を有すると共に、前記発光層よりも屈折率が低い
有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項１３】
前記低屈折率層を形成する工程において、電子あるいは正孔を輸送又は注入する機能を有する材料にナノ粒子を混合することで前記低屈折率層を形成する
請求項１２に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項１４】
前記低屈折率層を形成する工程は、ナノ粒子からなるナノ粒子層を形成する工程と、前記ナノ粒子層の上に電子あるいは正孔を輸送又は注入する機能を有する材料からなる機能層を形成する工程とを含む
請求項１２に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項１５】
前記低屈折率層を形成する工程は、電子あるいは正孔を輸送又は注入する機能を有する材料からなる第１の機能層を形成する工程と、前記第１の機能層の上にナノ粒子からなるナノ粒子層を形成する工程と、前記ナノ粒子層の上に電子あるいは正孔を輸送又は注入する機能を有する材料からなる第２の機能層を形成する工程とを含む
請求項１２に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、「有機ＥＬ素子」という）及び有機ＥＬ素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子は、発光デバイスとして各種装置への適用が検討及び実用化されており、例えば、フラットパネルディスプレイ、液晶表示装置用バックライト、あるいは照明用光源等に用いられる。【０００３】
図６は、一般的な有機ＥＬ素子の構成を示す断面図である。図６に示すように、一般的に有機ＥＬ素子１００は、反射電極１１１、有機層１１２、透明電極１１３及び透明基板１１４がこの順に積層されることにより構成されている。有機層１１２は、電子注入層、電子輸送層、発光層、ホール輸送層及びホール注入層等が積層されることにより構成される（図示せず）。陰極側に電子注入層及び電子輸送層を配置し、陽極側にホール注入層及びホール輸送層を配置し、電子輸送層とホール輸送層との間に発光層を配置するのが一般的である。以下では、反射電極１１１を陰極とし、透明電極１１３を陽極とする場合について考え、電子輸送層及びホール輸送層がそれぞれ陰極及び陽極に接するように配置されていると想定する。なお、透明電極１１３を陽極とし、反射電極１１１を陰極とする場合にも同様にして考えることができる。【０００４】
有機ＥＬ素子では、光の干渉効果を利用して正面方向（図中の上方向）の光を強めるために、発光位置と反射電極との距離を短く（例えば、３０〜７０ｎｍ）設定する場合が多い。しかしながら、発光位置と反射電極との距離が短くなると、表面プラズモンの影響が生じる。ここで、表面プラズモンとは、金属の表面に存在する電子が集団振動する振動モードであって、金属中の自由電子と光とが相互作用を起こす現象である。有機ＥＬ素子では、反射電極の主な材料としてアルミニウム（Ａｌ）又は銀（Ａｇ）などの金属が用いられる場合が多く、発光位置と反射電極との距離が短いときには、発光位置で発生した光の一部は表面プラズモンに結合した後に反射電極に吸収される。このように有機ＥＬ素子では、表面プラズモンの影響により発光効率が低下するという課題がある。【０００５】
そこで、反射電極と有機層との界面に周期的な突起部を設けることにより表面プラズモンを励起し、発光層側に光を再反射することで発光効率を改善する技術が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第７，６６７，３８７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示された構成では、有機ＥＬ素子を作製する際、有機層に突起部を設けると応力が生じるために有機層が崩れてしまうという問題がある。また、面内に均一に突起部を形成するためには、ポーラスマスクのアライメントを精度良く行う必要があるが、大面積の有機ＥＬ素子を作製する場合、ポーラスマスクのアライメントが非常に難しくなるという問題もある。【０００８】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、表面プラズモンの影響を低減して発光効率が改善された有機ＥＬ素子とそれを実現できる製造方法とを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る有機ＥＬ素子は、反射電極と、前記反射電極に対向して設けられた透明電極と、前記反射電極と前記透明電極との間に設けられた発光層と、前記反射電極と前記発光層との間に設けられた低屈折率層とを備え、前記低屈折率層は、電子あるいは正孔を輸送又は注入する機能を有すると共に、前記発光層よりも屈折率が低く、前記反射電極の表面と前記発光層の中心発光位置との間の距離は３００ｎｍ以下であり、前記反射電極は、Ａｌによって形成されており、前記発光層にて発生した光の中心発光波長をλとし、前記発光層の屈折率を基準にしたときの前記低屈折率層と前記発光層との屈折率差をΔｎとし、前記低屈折率層の厚みをｄとすると、Δｎ×ｄ／λ≦−０．００９であることを特徴とする。【００１０】
また、本発明の他の一態様に係る有機ＥＬ素子は、反射電極と、前記反射電極に対向して設けられた透明電極と、前記反射電極と前記透明電極との間に設けられた発光層と、前記反射電極と前記発光層との間に設けられた低屈折率層とを備え、前記低屈折率層は、電子あるいは正孔を輸送又は注入する機能を有すると共に、前記発光層よりも屈折率が低く、前記反射電極の表面と前記発光層の中心発光位置との間の距離は３００ｎｍ以下であり、前記反射電極は、Ａｇによって形成されており、前記発光層にて発生した光の中心発光波長をλとし、前記発光層の屈折率を基準にしたときの前記低屈折率層と前記発光層との屈折率差をΔｎとし、前記低屈折率層の厚みをｄとすると、Δｎ×ｄ／λ≦−０．０２であることを特徴とする。【００１１】
また、本発明の一態様に係る有機ＥＬ素子の製造方法は、反射電極を形成する工程と、前記反射電極の上に、ナノ粒子を含む低屈折率層を形成する工程と、前記低屈折率層の上に発光層を形成する工程と、前記発光層の上に透明電極を形成する工程と、を含み、前記低屈折率層は、電子あるいは正孔を輸送又は注入する機能を有すると共に、前記発光層よりも屈折率が低いことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の一態様における有機ＥＬ素子によれば、表面プラズモンの影響を抑制することができるので、発光効率を向上させることができる。【００１３】
また、本発明の一態様における有機ＥＬ素子の製造方法によれば、発光層よりも低屈折率の低屈折率層を容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、実施の形態１に係る有機ＥＬ素子の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】図２は、実施の形態１に係る有機ＥＬ素子における低屈折率層の屈折率と発光効率との関係を示す図である。
【図３Ａ】図３Ａは、実施の形態１に係る有機ＥＬ素子において、低屈折率層により生じる位相差と発光効率との関係を示す図である（ｘ＝３０ｎｍ）。
【図３Ｂ】図３Ｂは、実施の形態１に係る有機ＥＬ素子において、低屈折率層により生じる位相差と発光効率との関係を示す図である（ｘ＝６０ｎｍ）。
【図３Ｃ】図３Ｃは、実施の形態１に係る有機ＥＬ素子において、低屈折率層により生じる位相差と発光効率との関係を示す図である（ｘ＝１００ｎｍ）。
【図４Ａ】図４Ａは、実施の形態２に係る有機ＥＬ素子において、低屈折率層により生じる位相差と発光効率との関係を示す図である（ｘ＝３０ｎｍ）。
【図４Ｂ】図４Ｂは、実施の形態２に係る有機ＥＬ素子において、低屈折率層により生じる位相差と発光効率との関係を示す図である（ｘ＝６０ｎｍ）。
【図４Ｃ】図４Ｃは、実施の形態２に係る有機ＥＬ素子において、低屈折率層により生じる位相差と発光効率との関係を示す図である（ｘ＝１００ｎｍ）。
【図５】図５は、変形例１に係る有機ＥＬ素子の構成を模式的に示す断面図である。
【図６】図６は、一般的な有機ＥＬ素子の構成を示す断面図である。
【図７】図７は、発光点Ｓと反射電極（Ａｌ）との距離（ｘ）と、発光効率との関係を示す図である。
【図８】図８は、発光点Ｓと反射電極（Ａｇ）との距離（ｘ）と、発光効率との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明に係る有機ＥＬ素子の一態様は、反射電極と、前記反射電極に対向して設けられた透明電極と、前記反射電極と前記透明電極との間に設けられた発光層と、前記反射電極と前記発光層との間に設けられた低屈折率層とを備え、前記低屈折率層は、電子あるいは正孔を輸送又は注入する機能を有すると共に、前記発光層よりも屈折率が低く、前記反射電極の表面と前記発光層の中心発光位置との間の距離は３００ｎｍ以下であり、前記反射電極は、Ａｌによって形成されており、前記発光層にて発生した光の中心発光波長をλとし、前記発光層の屈折率を基準にしたときの前記低屈折率層と前記発光層との屈折率差をΔｎとし、前記低屈折率層の厚みをｄとすると、Δｎ×ｄ／λ≦−０．００９である。
【００１６】
本態様によれば、発光層と反射電極との間に低屈折率層が設けられているので、発光層で発生した光が表面プラズモンに結合する割合が小さくなる。これにより、表面プラズモンの影響を抑制することができるので、発光効率を向上させることができる。さらに、反射電極の表面と発光層の中心発光位置との間の距離が３００ｎｍ以下となるように構成されているので、表面プラズモンによって発光効率が著しく低下するような場合であっても、効果的に発光効率を向上させることができる。さらに、反射電極がＡｌの場合に、Δｎ×ｄ／λ≦−０．００９とすることにより、８０％以上の発光効率を実現することができる。
【００１７】
また、本発明の他の一態様に係る有機ＥＬ素子は、反射電極と、前記反射電極に対向して設けられた透明電極と、前記反射電極と前記透明電極との間に設けられた発光層と、前記反射電極と前記発光層との間に設けられた低屈折率層とを備え、前記低屈折率層は、電子あるいは正孔を輸送又は注入する機能を有すると共に、前記発光層よりも屈折率が低く、前記反射電極の表面と前記発光層の中心発光位置との間の距離は３００ｎｍ以下であり、前記反射電極は、Ａｇによって形成されており、前記発光層にて発生した光の中心発光波長をλとし、前記発光層の屈折率を基準にしたときの前記低屈折率層と前記発光層との屈折率差をΔｎとし、前記低屈折率層の厚みをｄとすると、Δｎ×ｄ／λ≦−０．０２である。
【００１８】
本態様でも、発光層と反射電極との間に低屈折率層が設けられているので、発光層で発生した光が表面プラズモンに結合する割合が小さくなる。これにより、表面プラズモンの影響を抑制することができるので、発光効率を向上させることができる。また、反射電極の表面と発光層の中心発光位置との間の距離が３００ｎｍ以下となるように構成されているので、表面プラズモンによって発光効率が著しく低下するような場合であっても、効果的に発光効率を向上させることができる。さらに、反射電極がＡｇの場合に、Δｎ×ｄ／λ≦−０．０２とすることにより、８０％以上の発光効率を実現することができる。
【００１９】
また、本発明に係る有機ＥＬ素子の一態様において、さらに、前記反射電極と前記低屈折率層との間に、電子あるいは正孔を注入又は輸送する有機層を備えていてもよい。あるいは、前記低屈折率層を前記発光層に接するように構成してもよい。
【００２０】
また、本発明に係る有機ＥＬ素子の一態様において、当該有機ＥＬ素子における屈折率が変化する界面に、回折格子、光拡散層、マイクロレンズ、及びピラミッド構造のいずれか一つを備えていてもよい。
【００２１】
この構成により、光取り出し効率を向上させることができる。
【００２２】
また、本発明に係る有機ＥＬ素子の一態様において、前記低屈折率層は、電子あるいは正孔を輸送又は注入する機能を有する材料と、当該材料に混合されたナノ粒子とからなる、としてもよい。あるいは、前記低屈折率層は、ナノ粒子からなるナノ粒子層と、当該ナノ粒子層の上に積層された、電子あるいは正孔を輸送又は注入する機能を有する材料からなる機能層とを含む、としてもよい。あるいは、前記低屈折率層は、各々が電子あるいは正孔を輸送又は注入する機能を有する２つの機能層と、当該２つの機能層の間に形成された、ナノ粒子からなるナノ粒子層とを含む、としてもよい。これらの場合、前記ナノ粒子の粒径が前記低屈折率層の膜厚以下であることが好ましい。さらに、前記ナノ粒子は多孔質粒子である、としてもよい。さらに、前記ナノ粒子の屈折率は１．５以下であることが好ましい。
【００２３】
これらの構成により、発光層よりも屈折率の低い低屈折率層を容易に形成することができる。
【００２４】
また、本発明に係る有機ＥＬ素子の製造方法の一態様は、反射電極を形成する工程と、前記反射電極の上に、ナノ粒子を含む低屈折率層を形成する工程と、前記低屈折率層の上に発光層を形成する工程と、前記発光層の上に透明電極を形成する工程と、を含み、前記低屈折率層は、電子あるいは正孔を輸送又は注入する機能を有すると共に、前記発光層よりも屈折率が低い。
【００２５】
本態様によれば、発光層よりも屈折率の低い低屈折率層を容易に形成することができる。
【００２６】
さらに、本発明に係る有機ＥＬ素子の製造方法の一態様において、前記低屈折率層を形成する工程では、電子あるいは正孔を輸送又は注入する機能を有する材料にナノ粒子を混合することで前記低屈折率層を形成してもよい。
【００２７】
さらに、本発明に係る有機ＥＬ素子の製造方法の一態様において、前記低屈折率層を形成する工程は、ナノ粒子からなるナノ粒子層を形成する工程と、前記ナノ粒子層の上に電子あるいは正孔を輸送又は注入する機能を有する材料からなる機能層を形成する工程とを含む、としてもよい。
【００２８】
さらに、本発明に係る有機ＥＬ素子の製造方法の一態様において、前記低屈折率層を形成する工程は、電子あるいは正孔を輸送又は注入する機能を有する材料からなる第１の機能層を形成する工程と、前記第１の機能層の上にナノ粒子からなるナノ粒子層を形成する工程と、前記ナノ粒子層の上に電子あるいは正孔を輸送又は注入する機能を有する材料からなる第２の機能層を形成する工程とを含む、としてもよい。
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。従って、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、工程（ステップ）、工程の順序等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００３０】
（実施の形態１）
まず、実施の形態１に係る有機ＥＬ素子１について、図１を用いて説明する。図１は、実施の形態１に係る有機ＥＬ素子の構成を模式的に示す断面図である。
【００３１】
図１に示すように、本実施の形態に係る有機ＥＬ素子１は、反射電極１１、低屈折率層１５、有機層１２、透明電極１３及び透明基板１４がこの順に積層されることにより構成されている。
【００３２】
このように構成される有機ＥＬ素子１において、反射電極１１と透明電極１３とに所定の電圧が印加されると、反射電極１１から低屈折率層１５を通じて有機層１２内に含まれる発光層にキャリア（電子又はホール）が注入される。このとき、キャリアの注入を効率的に行うために、反射電極１１と低屈折率層１５との間、又は、透明電極１３と有機層１２との間に、キャリア注入層及びキャリア輸送層のいずれか一方又は両方を挿入してもよい。また、低屈折率層１５と発光層との間に、キャリア輸送層を挿入してもよい。なお、以下では、キャリア注入層、キャリア輸送層及び発光層を総称して有機層と表現することにする。
【００３３】
以下、有機ＥＬ素子１における各構成及びその構成を実現しうる材料等に関して具体的に説明するが、本実施の形態における有機ＥＬ素子はこれらの材料に限定されない。
【００３４】
反射電極１１は、光反射性を有する電極であり、有機層１２内の発光層で発生した光を空気層（透明基板１４の外側の領域）に向かう方向へ回帰させる機能を持つ。反射電極１１の材料としては、例えば、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｎａなどの金属を用いることができる。また、これらの金属に接するようにＩＴＯ（酸化インジウムスズ）又はＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ポリチオフェンとポリスチレンスルホン酸との混合物）などの透明導電性材料を積層させて反射電極１１を構成してもよい。なお、本実施の形態において、反射電極１１は陰極である。また、反射電極１１は、例えば、基板（不図示）の上に形成することができる。
【００３５】
有機層１２は、発光層を含み、例えば、反射電極１１側から透明電極１３に向かって順に、電子注入層、電子輸送層、発光層、ホール輸送層及びホール注入層等が、あるいはこれらの機能層の一部の層が積層されることにより構成される。本実施の形態において、透明電極１３は陽極であるので、ホール輸送層やホール注入層は透明電極１３側に配置されている。
【００３６】
ホール注入層の材料としては、例えばＩＴＯ、ＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）又はＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ等を用いることができる。
【００３７】
ホール輸送層の材料としては、例えば、４，４’−ビス［Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）、２−ＴＮＡＴＡ、４，４’，４”−トリス（Ｎ−（３−メチルフェニル）Ｎ−フェニルアミノ）トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾールビフェニル（ＣＢＰ）、スピロ−ＮＰＤ、スピロ−ＴＰＤ、スピロ−ＴＡＤ、又は、ＴＮＢなどを代表例とする、トリアリールアミン系化合物、カルバゾール基を含むアミン化合物又はフルオレン誘導体を含むアミン化合物などのホール輸送性材料を用いることができる。
【００３８】
発光層は、反射電極１１と透明電極１３との間に設けられた有機発光層である。発光層の材料については、例えば赤色の光が発光可能な赤色発光層の場合は、Ａｌｑ３に［２−［２−［４−（ジメチルアミノ）フェニル］エチニル］−６−メチル−４Ｈ−イリデン］−プロパネプロパンジニトリル（ＤＣＭ色素）をドープさせた層を用いることができ、緑色の光が発光可能な緑色発光層の場合は、Ａｌｑ３からなる層を用いることができ、青色の光が発光可能な青色発光層の場合は、ビス（２−メチル−８−キノリトラト、パラ−フェニルフェノラト）アルミニウム（ＢＡｌｑ３）にペニレンをドープした層を用いることができる。また、これらに代表される、主発光波長が異なる２層以上を積層することで、白色光源を提供することもできる。発光層の屈折率は、１．７〜１．９程度である。
【００３９】
電子輸送層の材料としては、例えば、Ａｌｑ３等の電子輸送性材料として知られる金属錯体や、フェナントロリン誘導体、ピリジン誘導体、テトラジン誘導体、オキサジアゾール誘導体等のヘテロ環を有する化合物を用いることができる。
【００４０】
電子注入層の材料としては、金属ドーピングした有機材料を用いることができる。この場合、ドーピング材料としては、例えばＬｉ、Ｃｓ、Ｎａなどが挙げられる。また、低仕事関数材料であるＬｉやＭｇ、あるいはそれらの化合物等の薄膜を反射電極１１に接するように積層してもよい。
【００４１】
透明電極１３は、光透過性を有する電極であり、反射電極１１に対向して設けられている。反射電極１１と透明電極１３との間に電圧が印加されると、透明電極１３から有機層１２にキャリア（電子又はホール）が注入される。透明電極１３の材料としては、ＩＴＯ、ＩＺＯ又はＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ等の透明導電性材料を用いることができる。また、透明電極１３は材料自体が透明でなくてもよく、Ａｇ（銀）やＡｌ（アルミニウム）等の導体を１００ｎｍ以下の膜厚に薄膜化することで光を透過させるように構成し、この薄膜化した薄膜導体を透明電極１３とすることもできる。なお、本実施の形態において、透明電極１３は陽極である。
【００４２】
透明基板１４は、透明電極１３の上に設けられた、光透過性を有する基板である。透明基板１４は、透明電極１３の表面を保護するために設けられている。透明基板１４の材料としては、例えばガラスからなるガラス基板、又は、透明樹脂からなるプラスチック製のバリアフィルム等を用いることができる。
【００４３】
低屈折率層１５は、反射電極１１と発光層との間に設けられており、本実施の形態では、図１に示すように、反射電極１１と有機層１２との間に設けられている。低屈折率層１５は、電子あるいは正孔を輸送又は注入する機能を有すると共に、その屈折率は発光層の屈折率よりも低くなるように構成された低屈折率機能層である。また、低屈折率層１５は、屈折率に応じて当該低屈折率層１５内を通過する光の位相を変化させる位相制御層として機能するものであり、発光層で発生した光のうち、透明電極１３側に直接向かう光と反射電極１１で反射した後に透明電極１３側に向かう光とに位相差を生じさせることができる。この位相差は、低屈折率層１５の屈折率を調整することにより制御することができる。
【００４４】
低屈折率層１５の材料としては、電子あるいは正孔を輸送又は注入する機能を有し、発光層の屈折率よりも低い屈折率を有する任意の材料を用いることができる。
【００４５】
電子を輸送する機能を有する材料としては、電子輸送性を有する化合物の群から適宜選定することができる。この種の化合物としては、例えば、Ａｌｑ３等の電子輸送性材料として知られる金属錯体や、フェナントロリン誘導体、ピリジン誘導体、テトラジン誘導体、又は、オキサジアゾール誘導体等のヘテロ環を有する化合物などが挙げられる。但し、これらの材料に限定されるものではなく、一般に知られる任意の電子輸送材料を用いることが可能であり、特に電子輸送性の高いものを用いるとよい。
【００４６】
また、正孔を輸送する機能を有する材料としては、正孔輸送性を有する化合物の群から適宜選定することができる。この種の化合物としては、例えば、４，４’−ビス［Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）、２−ＴＮＡＴＡ、４，４’，４”−トリス（Ｎ−（３−メチルフェニル）Ｎ−フェニルアミノ）トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾールビフェニル（ＣＢＰ）、スピロ−ＮＰＤ、スピロ−ＴＰＤ、スピロ−ＴＡＤ、又は、ＴＮＢなどを代表例とする、トリアリールアミン系化合物、カルバゾール基を含むアミン化合物、フルオレン誘導体を含むアミン化合物などを挙げることができる。但し、これらの材料に限定されるものではなく、一般に知られる任意の正孔輸送材料を用いることが可能である。
【００４７】
さらに、電子あるいは正孔を輸送又は注入する機能を有する上記の材料に、ナノ粒子等の低屈折率材料を混合するとよい。例えば、低屈折率層１５を、電子あるいは正孔を輸送又は注入する機能を有する材料と当該材料に混合されたナノ粒子とで構成されたナノ粒子混合層とすることができる。
【００４８】
これは、発光層の屈折率より低い材料は少なく、低屈折率層１５の屈折率を自由に制御することが難しいからであるが、ナノ粒子等の低屈折率材料を低屈折率化材料として用いて、上記の材料にナノ粒子等の低屈折率材料を混合して成膜することで、所望の低屈折率を有する低屈折率層１５を容易に得ることが可能となる。また、ナノ粒子を混合することによって、屈折率を低くすることもできる。また、層中におけるナノ粒子の混合量を調整することによって、低屈折率層１５の屈折率を容易に制御することも可能となる。
【００４９】
すなわち、発光層よりも屈折率が高い材料であったとしても、この材料にナノ粒子を混合することによって、発光層よりも屈折率の低い低屈折率層１５を得ることができる。あるいは、発光層よりも屈折率が低い材料に対してナノ粒子を混合させてもよく、発光層よりも屈折率が低い材料にナノ粒子を混合することによって、当該材料よりもさらに屈折率の低い低屈折率層１５を得ることもできる。
【００５０】
このようなナノ粒子を含む低屈折率層１５は、蒸着又は転写等の乾式プロセスによって成膜してもよいし、スピンコート、スプレーコート、ダイコート又はグラビア印刷等の塗布プロセスによって成膜してもよいが、上記の材料にナノ粒子をあらかじめ混合して成膜することができる塗布プロセスの方が成膜しやすい。
【００５１】
さらに、この場合、ナノ粒子の粒径は、低屈折率層１５の膜厚以下とすることが好ましい。例えば、粒径が１００ｎｍ以下のナノ粒子を用いた場合、当該ナノ粒子の粒径は発光波長（例えば、可視光領域の発光波長）よりも十分に小さいため、低屈折率層１５の屈折率を実効的に小さくすることができる。これにより、所望の低屈折率を有する低屈折率層１５を容易に得ることが可能となる。
【００５２】
また、ナノ粒子の屈折率は、１．５以下であることが好ましい。このように、ナノ粒子の屈折率を１．５以下とすることにより、発光層よりも低屈折率の低屈折率層１５を容易に得ることが可能となる。例えば、発光層の屈折率が１．７５程度の場合、上記の材料だけでは低屈折率層１５の屈折率が発光層の低屈折率よりも低くならないようなときでも、屈折率が１．５以下のナノ粒子を混合することで、屈折率が１．７５よりも低い低屈折率層１５を容易に得ることができる。
【００５３】
また、ナノ粒子としては、例えば低屈折率化が可能な多孔質粒子を用いることができる。この場合、多孔質粒子の屈折率は、多孔質粒子の空隙率［％］を用いて以下の式（１）で求めることができる。
【００５４】
（多孔質粒子材料の屈折率）×（１−空隙率／１００）＋空隙率／１００・・・（１）
【００５５】
式（１）より、空隙率が高いほど多孔質粒子の屈折率を低くすることができるので、ナノ粒子の空隙率は高い方が好ましい。
【００５６】
また、多孔質粒子材料としては、例えば金属酸化物が挙げられるが、上記式（１）より多孔質粒子材料としては屈折率が低い材料を用いるとよい。このような多孔質粒子材料としては、特に多孔質シリカ（ポーラスシリカ）が望ましい。また、多孔質シリカとしては、中空シリカ、ナノポーラスシリカ又はメソポーラスシリカ等が挙げられる。シリカ（ＳｉＯ２）の屈折率はおおよそ１．５であり、多孔質シリカの空隙率は４０％程度が実現可能である。この場合、上記式（１）より、その多孔質シリカの屈折率は１．３となる。
【００５７】
このように、有機ＥＬ素子１における各構成の材料として上述の材料を用いることによって発光効率の高い有機ＥＬ素子を実現することができる。なお、本実施の形態では、反射電極１１を陰極としているが、当該反射電極１１を陽極とする場合は、電子注入層及び電子輸送層は透明電極１３側に配置され、ホール注入層及びホール輸送層は反射電極１１側に配置される構成となる。この場合も、上で述べたような材料構成にすることで、発光効率の高い有機ＥＬ素子を実現することができる。
【００５８】
次に、図１に示される本実施の形態に係る有機ＥＬ素子１の効果について、図６に示される構成の有機ＥＬ素子１００と比較しながら説明する。
【００５９】
図１及び図６に示される有機ＥＬ素子１（１００）において、反射電極１１（１１１）と透明電極１３（１１３）とに所定の電圧が印加されると、反射電極１１（１１１）及び透明電極１３（１１３）からそれぞれ電子及びホールが有機層１２（１１２）に注入される。これらホールと電子とが有機層１２（１１２）内の発光層で結合することにより光が発生する。発光層で発生した光は、透明電極１３（１１３）及び透明基板１４（１１４）を通って、有機ＥＬ素子１（１００）の外部の空気層に取り出される。
【００６０】
この場合、図１及び図６に示されるように、光は、有機層１２（１１２）の発光層における発光位置（発光点）Ｓで発生する。この発光位置Ｓは、有機層１２（１１２）の構成によって決まる。有機ＥＬ素子は面光源と呼ばれることが多いが、実際は発光面に発光に寄与する分子が平面状に多数存在する構成であるので、互いに干渉しない多数の発光位置Ｓが平面状に分布しているモデルで考えるのが妥当である。従って、以下の説明では、１つの発光位置Ｓからの光について考える。
【００６１】
上述したように、有機層１２（１１２）の構成が決まれば、発光位置Ｓが決まる。発光位置Ｓは、発光層の厚み方向に有限に広がることとなる。従って、以下の説明では、発光位置Ｓとして、それぞれの位置ごとに発光強度で重み付けして平均を取った中心発光位置Ｓを用いる。なお、中心発光位置Ｓの位置は、断面観察により層構成を観測することでも検出可能である。また、中心発光位置Ｓの位置は、Ｎａｔｕｒｅ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ，ｖｏｌ４，ｐ３２９（２０１０）に記載されている方法等でも検出可能である。
【００６２】
また、有機層１２（１１２）の材料によって、中心発光位置Ｓで発生する光の発光波長λが決まる。以下の説明では、発光波長λとして、各々の波長に対してその強度で重み付けして平均を取った中心発光波長λを用いる。
【００６３】
次に、図１及び図６に示される構成の有機ＥＬ素子について、表面プラズモンの影響について説明する。
【００６４】
まず、図６の有機ＥＬ素子１００における表面プラズモンの影響について説明するために、図６の有機ＥＬ素子１００において、反射電極１１１の材料としてアルミニウム（Ａｌ）を用いた場合について、図７を用いて説明する。図７は、発光点（中心発光位置）ＳとＡｌ反射電極との距離ｘに対する発光効率の依存性を計算した結果を示す図である。
【００６５】
図７に示すように、発光点（中心発光位置）Ｓと反射電極１１１の表面との距離ｘが短いほど、発光効率が小さいことが分かる。これは、発光点Ｓと反射電極１１１の表面との距離ｘが短いほど、キャリアが結合したときの光のうち反射電極１１１に向かう光が表面プラズモンに結合し、透明基板１１４側に向かう伝播光の割合が減少するためである。このように、図６に示される構成の有機ＥＬ素子１００では、表面プラズモンによって発光効率が低下し、特に、上記距離ｘが３００ｎｍ以下の場合に発光効率が低下しはじめる。つまり、上記距離ｘが３００ｎｍ以下の場合に、表面プラズモンの影響が顕著になる。
【００６６】
そこで、図１に示す有機ＥＬ素子１では、このような表面プラズモンによるロスを低減するために、発光点（中心発光位置）Ｓと反射電極１１の間、すなわち、発光層と反射電極１１との間に、発光層よりも屈折率が低い低屈折率層１５を設けている。このように低屈折率層１５を設けることにより、光の干渉効果によって金属表面に伝わる電場を低減することができるので、発光層で発生した光が表面プラズモンに結合することを抑制することができる。これにより、有機ＥＬ素子の発光効率を向上させることができる。
【００６７】
ここで、低屈折率層１５の屈折率と有機ＥＬ素子の発光効率との関係について、図２を用いて説明する。図２は、実施の形態１における低屈折率層の屈折率と発光効率との関係を示す図であり、図１に示す構成において低屈折率層の屈折率に対する発光効率の依存性を計算した結果を示している。なお、図２は、図１の構成において、発光波長を５２０ｎｍとし、発光層の屈折率を１．７５とし、反射電極１１をアルミニウム（屈折率１＋６ｉ）とし、発光点（中心発光位置）Ｓの位置をｘ＝６０ｎｍとし、低屈折率層１５の厚み（ｄ）を５０ｎｍとして計算した結果である。また、広範囲の屈折率に対する依存性を確認するために、低屈折率層１５の屈折率は１から８まで変化させて計算を行った。また、表面プラズモンへの結合は発光分子の向きによっても異なるので、低屈折率層の表面に対して水平な方向（ｘｙ方向）の発光分子（図中の実線）と垂直な方向（ｚ方向）の発光分子（図中の破線）に対してそれぞれ計算を行った。
【００６８】
図２から分かるように、発光効率は、低屈折率層の屈折率に依存した干渉効果を示しており、一定の範囲の屈折率で周期的に高い発光効率が得られ、表面プラズモンの影響が抑制される様子が変化していることが見て取れる。例えば、低屈折率層の屈折率が２以下のときには、水平方向の発光分子及び垂直方向の発光分子の両方に対して表面プラズモンへの結合を抑制できる場合は、低屈折率層の屈折率が発光層の屈折率（１．７５）よりも低い領域であることが分かる。
【００６９】
このように、本願発明者は、発光効率が低屈折率層の屈折率に依存するということを見出し、反射電極と発光層との間に、発光層よりも屈折率が低い低屈折率層を設けることにより、表面プラズモンの影響を抑制して発光効率を向上させることができるという着想を得ることができた。
【００７０】
なお、図２によると、低屈折率層の屈折率が２よりも大きい場合にも高い発光効率を得ることができる領域が存在するが、一般的な有機ＥＬ素子の材料では高い屈折率を得ることが難しい。一方、屈折率の低い分子は、分極率の小さな結合を増やしたり分子の体積を増やしたりする等の分子設計を行うことによって実現できる。例えば、分子にフッ素等の低屈折率化材料を導入することにより低屈折率化できる。このように、低屈折率層としては、例えば既に存在するキャリア注入層又はキャリア輸送層の材料に、上記のような分子設計を取り入れた材料を用いて構成することもできる。
【００７１】
次に、低屈折率層１５と発光効率との関係について、発光点Ｓ、低屈折率層の厚みｄ及び低屈折率層の挿入に伴って生じる位相差を変化させて詳細に検討した結果を図３Ａ〜図３Ｃを用いて説明する。図３Ａ〜図３Ｃは、実施の形態１に係る有機ＥＬ素子において低屈折率層により生じる位相差と発光効率との関係を示す図である。図３Ａは、発光点Ｓがｘ＝３０ｎｍの場合、図３Ｂは、発光点Ｓがｘ＝６０ｎｍの場合、図３Ｃは、発光点Ｓがｘ＝１００ｎｍの場合で計算した結果を示している。
【００７２】
なお、各図において、横軸は位相差、縦軸は発光効率を示しており、図１の構成において、発光波長を５２０ｎｍとし、発光層の屈折率を１．７５とし、反射電極１１をアルミニウム（屈折率１＋６ｉ）とし、低屈折率層の厚みｄを１０ｎｍ＜ｄ＜５０ｎｍ、屈折率差Δｎを−０．７５＜Δｎ＜０．７５と変化させて計算を行った。また、位相差はΔｎ×ｄ／λとし、Δｎは発光層の屈折率を基準としたときの低屈折率層と発光層との屈折率差（低屈折率層の屈折率−発光層の屈折率）である。
【００７３】
図３Ａ〜図３Ｃに示すように、低屈折率層の屈折率が発光層の屈折率よりも低い場合（Δｎが負の値の場合）において、発光効率が上昇していることが分かる。
【００７４】
例えば、発光点Ｓがｘ＝３０の場合、図７に示すように、低屈折率層を設けないときの発光効率は０．５程度であったが、図３Ａに示すように、低屈折率層を設けたときの発光効率は、屈折率差Δｎを負とすることで、すなわち、低屈折率層の屈折率を発光層の屈折率よりも低くすることで、０．５よりも向上する。
【００７５】
また、発光点Ｓがｘ＝６０の場合、図７に示すように、低屈折率層を設けないときの発光効率は０．６５程度であったが、図３Ｂに示すように、低屈折率層を設けたときの発光効率は、屈折率差Δｎを負とすることで、０．６５よりも向上する。
【００７６】
また、発光点Ｓがｘ＝１００の場合、図７に示すように、低屈折率層を設けないときの発光効率は０．７程度であったが、図３Ｃに示すように、低屈折率層を設けたときの発光効率は、屈折率差Δｎを負とすることで、０．７よりも向上する。
【００７７】
このように、低屈折率層１５の位相差（Δｎ×ｄ／λ）を０以下とすることで、発光効率を向上させることができる。
【００７８】
また、発光効率としては８０％以上とすることが好ましい。これは、有機ＥＬ素子を商品として考えたときに、発光効率が既存のデバイスを上回ることができれば市場競争で勝ち抜くことができ、この場合の発光効率の目安が８０％だからである。例えば、照明装置の場合、有機ＥＬ照明は蛍光灯の効率を上回る必要がある。蛍光灯ではデバイスの電力効率として４０％程度が実現している。有機ＥＬ素子では、内部量子効率や全反射によるロスにより少なくとも５０％程度のロスが存在するので、電力効率として４０％を上回るためにはプラズモンによるロスで決まる発光効率として８０％以上が望まれる。
【００７９】
図３Ａ〜図３Ｃから、各図の全ての場合に発光効率として８０％以上とするための条件は、位相差がマイナス０．００９以下である。従って、低屈折率層１５の位相差（Δｎ×ｄ／λ）は、−０．００９以下とすることが好ましい。
【００８０】
次に、本実施の形態に係る有機ＥＬ素子１の製造方法について、図１を参照しながら説明する。まず、基板（不図示）の上にＡｌからなる反射電極１１を形成する（反射電極形成工程）。次に、反射電極１１の上にナノ粒子等の低屈折率材料を含む低屈折率層１５を形成する（低屈折率層形成工程）。この工程では、例えば、電子あるいは正孔を輸送又は注入する機能を有する材料にナノ粒子を混合することで低屈折率層１５を形成する。次に、低屈折率層１５の上に発光層を含む複数層からなる有機層１２を形成する（有機層形成工程）。次に、有機層１２の上に透明電極１３を形成する（透明電極形成工程）。その後、透明電極１３の上に透明基板１４を貼り合わせる。これにより、有機ＥＬ素子１を作製することができる。なお、有機ＥＬ素子１における各構成の材料は、上述の材料を適宜用いることができる。
【００８１】
（実施の形態１の変形例１）
次に、実施の形態１の変形例１に係る有機ＥＬ素子について説明する。本変形例に係る有機ＥＬ素子は、図１に示す有機ＥＬ素子１と基本的な構成は同じであるので、以下、両者の異なる点について説明する。
【００８２】
本変形例に係る有機ＥＬ素子と上述の実施の形態１に係る有機ＥＬ素子１とは、低屈折率層の構成が異なる。すなわち、上述の実施の形態１における低屈折率層１５は、その一例として、電子あるいは正孔を輸送又は注入する機能を有する材料にナノ粒子等の低屈折率材料を混合することで形成したが、本変形例における低屈折率層は、ナノ粒子等の低屈折率材料からなる低屈折率材料層（ナノ粒子層）と、当該低屈折率材料層（ナノ粒子層）の上に積層された、電子あるいは正孔を輸送又は注入する機能を有する材料からなる機能層との積層膜によって構成されている。このように本変形例では、ナノ粒子層等の低屈折率材料層と一般的な材料からなるキャリア輸送層又はキャリア注入層の機能層とを積層することにより、発光層よりも屈折率の低い低屈折率層１５を構成している。
【００８３】
また、本変形例に係る有機ＥＬ素子の製造方法と上述の実施の形態１に係る有機ＥＬ素子１の製造方法とは、低屈折率層形成工程が異なる。すなわち、本変形例における低屈折率層形成工程は、ナノ粒子等の低屈折率材料からなる低屈折率材料層（ナノ粒子層）を形成する工程と、この低屈折率材料層の上に電子あるいは正孔を輸送又は注入する機能を有する材料からなる機能層を形成する工程とを含む。すなわち、低屈折率材料からなる低屈折率材料層と、一般的な材料からなるキャリア輸送層又はキャリア注入層の機能層とを別々に形成している。
【００８４】
このように構成された本変形例に係る有機ＥＬ素子によれば、上述の実施の形態１に係る有機ＥＬ素子と同様の効果を奏することができ、表面プラズモンの影響を抑制して発光効率を向上させることができる。
【００８５】
また、本変形例の方法で低屈折率層を形成すると、低屈折率層の屈折率の自由度は小さくなるが、実施の形態１の方法と比べて、ナノ粒子が要因となる短絡又はダークスポットの発生を抑制することができる。また、本変形例では、一般的な機能層（電子輸送材料又は正孔輸送材料等）の成膜プロセスを用いることができ、蒸着又は転写等の乾式プロセス、あるいは、スピンコート、スプレーコート、ダイコート又はグラビア印刷等の塗布プロセスを容易に適用することができる。
【００８６】
（実施の形態１の変形例２）
次に、実施の形態１の変形例２に係る有機ＥＬ素子について説明する。本変形例に係る有機ＥＬ素子は、図１に示す有機ＥＬ素子１と基本的な構成は同じであるので、以下、両者の異なる点について説明する。
【００８７】
本変形例に係る有機ＥＬ素子と上述の実施の形態１に係る有機ＥＬ素子１とは、低屈折率層の構成が異なる。本変形例における低屈折率層は、電子あるいは正孔を輸送又は注入する機能を有する材料からなる第１の機能層と、当該第１の機能層に上に積層されたナノ粒子層等の低屈折率材料層と、当該低屈折率材料層の上に積層された、電子あるいは正孔を輸送又は注入する機能を有する材料からなる第２の機能層との積層膜によって構成されている。すなわち、ナノ粒子等の低屈折率材料からなる低屈折率材料層（ナノ粒子層等）を、一般的な材料からなるキャリア輸送層又はキャリア注入層の２つの機能層によって挟むように積層することにより、発光層よりも屈折率の低い低屈折率層１５を構成している。
【００８８】
また、本変形例に係る有機ＥＬ素子の製造方法と上述の実施の形態１に係る有機ＥＬ素子１の製造方法とは、低屈折率層形成工程が異なる。すなわち、本変形例における低屈折率層形成工程は、電子あるいは正孔を輸送又は注入する機能を有する材料からなる第１の機能層を形成する工程と、当該第１の機能層の上にナノ粒子層等の低屈折率材料層を形成する工程と、当該ナノ粒子層の上に電子あるいは正孔を輸送又は注入する機能を有する材料からなる第２の機能層を形成する工程とを含む。すなわち、低屈折率材料からなるナノ粒子層と、一般的な材料からなるキャリア輸送層又はキャリア注入層の機能層とを別々に形成している。
【００８９】
このように構成された本変形例に係る有機ＥＬ素子によれば、上述の実施の形態１に係る有機ＥＬ素子と同様の効果を奏することができ、表面プラズモンの影響を抑制して発光効率を向上させることができる。
【００９０】
また、本変形例では、変形例１と同様に、低屈折率層の屈折率の自由度は小さくなるが、実施の形態１の方法と比べて、ナノ粒子が要因となる短絡又はダークスポットの発生を抑制することができる。また、変形例１と同様に、本変形例でも、一般的な機能層（電子輸送材料又は正孔輸送材料等）の成膜プロセスを用いることができ、蒸着又は転写等の乾式プロセス、あるいは、スピンコート、スプレーコート、ダイコート又はグラビア印刷等の塗布プロセスを容易に適用することができる。
【００９１】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２に係る有機ＥＬ素子について説明する。本実施の形態に係る有機ＥＬ素子は、図１に示す有機ＥＬ素子１と基本的な構成は同じであるので、以下、両者の異なる点について説明する。また、本実施の形態における有機ＥＬ素子の構成は実施の形態１と同様であるので、本実施の形態でも図１を参照しながら説明する。
【００９２】
実施の形態２に係る有機ＥＬ素子と実施の形態１に係る有機ＥＬ素子とは、反射電極１１の材料が異なる。すなわち、上述の実施の形態１における反射電極１１の材料はアルミニウム（Ａｌ）によって構成されていたが、実施の形態２における反射電極１１は銀（Ａｇ）によって構成されている。なお、反射電極１１の材料以外の構成は、実施の形態１と同様である。また、本実施の形態に係る有機ＥＬ素子は、実施の形態１と同様の方法によって製造することができる。
【００９３】
以下、本実施の形態に係る有機ＥＬ素子における表面プラズモンの影響について説明する。まず、実施の形態１と同様に、図６に示す有機ＥＬ素子１００において、反射電極１１１の材料としてＡｇを用いた場合について、図８を用いて説明する。図８は、発光点（中心発光位置）ＳとＡｇ反射電極との距離ｘに対する発光効率の依存性を計算した結果を示す図である。
【００９４】
図８に示すように、中心発光位置Ｓと反射電極１１１の表面との距離ｘが短いほど、発光効率が小さいことが分かる。これは、中心発光位置Ｓと反射電極１１１の表面との距離ｘが短いほど、キャリアが結合したときの光のうち反射電極１１１に向かう光が表面プラズモンに結合し、透明基板１１４側に向かう伝播光の割合が減少するためである。このように、反射電極１１１がＡｇからなる有機ＥＬ素子１００の場合にも、表面プラズモンによって発光効率が低下し、特に、上記距離ｘが３００ｎｍ以下の場合に発光効率が低下しはじめる。つまり、反射電極１１１がＡｇの場合にも、上記距離ｘが３００ｎｍ以下の場合に、表面プラズモンの影響が顕著になる。
【００９５】
そこで、表面プラズモンによるロスを低減するために、本実施の形態でも、実施の形態１と同様に、発光層と反射電極との間に低屈折率層１５を設けている。これにより、有機ＥＬ素子の発光効率を向上させることができる。
【００９６】
ここで、反射電極がＡｇの場合における低屈折率層１５と発光効率との関係について、発光点Ｓ、低屈折率層の厚みｄ及び位相差を変化させて詳細に検討した結果を図４Ａ〜図４Ｃを用いて説明する。図４Ａ〜図４Ｃは、実施の形態２に係る有機ＥＬ素子において低屈折率層により生じる位相差と発光効率との関係を示す図である。図４Ａは、発光点Ｓがｘ＝３０ｎｍの場合、図４Ｂは、発光点Ｓがｘ＝６０ｎｍの場合、図４Ｃは、発光点Ｓがｘ＝１００ｎｍの場合で計算した結果を示している。
【００９７】
なお、各図において、横軸は位相差、縦軸は発光効率を示しており、図１の構成において、発光波長を５２０ｎｍとし、発光層の屈折率を１．７５とし、反射電極１１を銀とし、低屈折率層の厚みｄを１０ｎｍ＜ｄ＜５０ｎｍ、屈折率差Δｎを−０．７５＜Δｎ＜０．７５と変化させて計算を行った。また、実施の形態１と同様に、位相差はΔｎ×ｄ／λとし、Δｎは発光層の屈折率を基準としたときの低屈折率層（位相制御層）と発光層との屈折率差である。
【００９８】
図４Ａ〜図４Ｃに示すように、低屈折率層の屈折率が発光層の屈折率よりも低い場合（Δｎが負の値の場合）において、発光効率が上昇していることが分かる。
【００９９】
例えば、発光点Ｓがｘ＝３０の場合、図８に示すように、低屈折率層を設けないときの発光効率は０．４程度であったが、図４Ａに示すように、低屈折率層を設けたときの発光効率は、屈折率差Δｎを負とすることで、すなわち、低屈折率層の屈折率を発光層の屈折率よりも低くすることで、０．４よりも向上する。
【０１００】
また、発光点Ｓがｘ＝６０の場合、図８に示すように、低屈折率層を設けないときの発光効率は０．５５程度であったが、図４Ｂに示すように、低屈折率層を設けたときの発光効率は、屈折率差Δｎを負とすることで、０．５５よりも向上する。
【０１０１】
また、発光点Ｓがｘ＝１００の場合、図８に示すように、低屈折率層を設けないときの発光効率は０．６８程度であったが、図４Ｃに示すように、低屈折率層を設けたときの発光効率は、屈折率差Δｎを負とすることで、０．６８よりも向上する。
【０１０２】
このように、本実施の形態でも、低屈折率層１５の位相差（Δｎ×ｄ／λ）を０以下とすることで、発光効率を向上させることができる。
【０１０３】
また、先述のように、発光効率としては８０％以上であることが望ましい。図４Ａ〜図４Ｃから、各図の全ての場合に発光効率として８０％以上とするための条件は、位相差がマイナス０．０２以下である。従って、反射電極１１がＡｇの場合には、低屈折率層１５の位相差（Δｎ×ｄ／λ）は、−０．０２以下とすることが好ましい。
【０１０４】
（変形例）
以下、本実施の形態に係る有機ＥＬ素子の変形例について説明する。なお、本変形例の構成は、上記実施の形態１、２のいずれに対しても適用可能である。
【０１０５】
（変形例１）
まず、変形例１に係る有機ＥＬ素子１Ａについて、図５を用いて説明する。図５は、変形例１に係る有機ＥＬ素子の構成を模式的に示す図である。
【０１０６】
実施の形態１、２に係る有機ＥＬ素子と本変形例に係る有機ＥＬ素子とは低屈折率層１５の位置が異なり、上述の実施の形態１、２における低屈折率層１５は、反射電極１１と有機層１２との間に設けられていたが、本変形例における低屈折率層１５は、２つの有機層の間に設けられている。
【０１０７】
具体的には、図５に示すように、本変形例に係る有機ＥＬ素子１Ａは、反射電極１１、有機層（第１の有機層）１２Ａ、低屈折率層１５、有機層（第２の有機層）１２、透明電極１３及び透明基板１４がこの順に積層されることにより構成されており、本変形例では、低屈折率層１５が、反射電極１１側の第１の有機層（有機層１２Ａ）と透明電極１３側の第２の有機層（有機層１２）との間に設けられている。
【０１０８】
すなわち、本変形例に係る有機ＥＬ素子１Ａは、実施の形態１、２に対して、反射電極１１と低屈折率層１５との間にさらに有機層１２Ａが設けられた構成となっている。有機層１２Ａは、電子あるいは正孔を輸送するキャリア輸送層又は電子あるいは正孔を注入するキャリア注入層によって構成されており、発光層は含まれていない。本変形例では反射電極１１が陰極であるので、有機層１２Ａは、電子注入層及び電子輸送層の一方又は両方で構成されている。なお、有機層１２Ａの材料は、上述のキャリア輸送層又はキャリア注入層の材料を用いることができる。
【０１０９】
以上、本変形例に係る有機ＥＬ素子１Ａによれば、実施の形態１、２と同様の効果を奏することができ、低屈折率層１５によって表面プラズモンの影響を抑制して発光効率を向上させることができる。また、発光点Ｓと反射電極１１の間において、どの箇所に低屈折率層を配置したとしてもほぼ同様の効果が得られることが確認できている。よって、低屈折率層１５は、例えば、発光層に接するように配置されていてもよく、また、反射電極１１に接するように配置されていてもよい。
【０１１０】
（変形例２）
次に、変形例２に係る有機ＥＬ素子について説明する。
【０１１１】
有機ＥＬ素子では表面プラズモンによるロス以外にも、屈折率が変化する界面における全反射ロスが存在し、それがデバイスの効率を大きく押し下げる要因になっている。そこで、上記の有機ＥＬ素子において、屈折率が変化する界面に、例えば、回折格子、光拡散層、マイクロレンズ、又は、ピラミッド構造などの光取り出し構造を設けることよい。このような光取り出し構造を設ける位置としては、例えば、透明基板１４と空気層の界面、透明基板１４と透明電極１３の界面などが挙げられる。また、これらの光取り出し構造は、図１等に示す有機ＥＬ素子の各構成とは別の構造体として設けてもよく、また、各構成の形状として各構成の一部に形成してもよい。
【０１１２】
以上、本変形例に係る有機ＥＬ素子によれば、光取り出し構造によって光取り出し効率を向上させることができるので、実施の形態１、２に対して、さらに発光効率を向上させることができる。
【０１１３】
（その他の変形例）
以上、有機ＥＬ素子及びその製造方法について、実施の形態及び変形例に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態及び変形例に限定されるものではない。例えば、各実施の形態及び変形例に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態及び変形例における構成要素および機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明に係る有機ＥＬ素子は、フラットパネルディスプレイ、液晶表示装置用バックライト及び照明用光源等の発光装置等に広く利用することができる。
【符号の説明】
【０１１５】
１、１Ａ、１００  有機ＥＬ素子
１１、１１１  反射電極
１２、１２Ａ、１１２  有機層
１３、１１３  透明電極
１４、１１４  透明基板
１５  低屈折率層
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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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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【国際調査報告】
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