(57)【要約】【課題】発光素子の発光に必要な電力を少なくし、かつ光取り出し効率を向上させることが可能な発光素子を提供する。【解決手段】  基板側から順に第１の電極層と、発光層を含む有機化合物層と、第２の電極層とを有する発光素子であって、発光層下面の内周縁の少なくとも一部と基板との間に凹凸からなる周期構造が配置され、周期構造上の両電極層の間が、電気的に絶縁している、若しくは高抵抗化していることを特徴とする発光素子。【選択図】図１
2011014361.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板側から順に第１の電極層と、発光層を含む有機化合物層と、第２の電極層とを有する発光素子であって、
前記発光層下面の内周縁の少なくとも一部と基板との間には、凹凸からなる周期構造が配置され、
前記周期構造上の前記２つの電極層の間が電気的に絶縁している、若しくは前記周期構造上の前記２つの電極層の間にかかる電圧が発光閾値電圧以下となることを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記周期構造上の前記２つの電極層の少なくとも一方は、前記周期構造の凹凸を反映した凹凸からなることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記発光素子は、
前記周期構造の凹部と凸部の段差が、前記２つの電極層のいずれかの膜厚よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記第２の電極層が陰極であり、
前記発光層と前記第２の電極層との間に電子輸送層を有し、
前記周期構造の凹部と凸部の段差が、前記電子輸送層から前記第２の電極層までの全ての層の合計膜厚よりも大きいことを特徴とする請求項３に記載の発光素子。
【請求項５】
前記周期構造の形成領域は、前記第１の電極層及び前記第２の電極層への給電が前記周期構造の形成領域の外部からされる場合には、開ループ型形状とする、また前記第１の電極層及び前記第２の電極層への給電が前記周期構造の形成領域の内部からされる場合には、閉ループ型形状とすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の発光素子。
【請求項６】
前記周期構造の形成領域は、一種以上の周期構造で構成され、周期構造とそれを取り囲む外壁、若しくは周期構造とそれを取り囲む凹凸構造が配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の発光素子。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の発光素子を複数有することを特徴とする発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子及びそれを利用した発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子は、電界を印加することによって陽極層から注入された正孔と、陰極層から注入された電子の再結合エネルギーによって有機材料から成る発光層が発光する原理を利用した自発光素子であり、自発光による広い視野角や、充分な動画応答性を有している。そのため、ディスプレイ素子として理想的な特徴を持っている。特に、薄く軽量で、耐衝撃性に優れるため、近年ではモバイル用途向け発光装置としての技術開発が盛んである。
【０００３】
このような有機ＥＬ素子の開発においては、発光効率を向上させることが課題の一つである。有機ＥＬ素子は、通常、陽極層、発光層を含む有機層、及び陰極層が１次元的に積層された構成をとる。このとき、空気の屈折率１．０よりも発光層の屈折率（約１．５乃至２．０程度）の方が大きい。このため、発光層の内部から放出された光の大部分は、高屈折率から低屈折率へ変化する積層膜の界面で全反射されて、基板に水平な方向に伝播する導波光となり、有機ＥＬ素子の内部に閉じ込められることになる。有機ＥＬ素子の内部で発生した光のうち、有機ＥＬ素子の外部に取り出して利用できる光の割合（光取り出し効率）は、通常、約２０％程度でしかない。
【０００４】
よって、有機ＥＬ素子の発光効率を改善するためには、光取り出し効率を向上させることが重要である。特許文献１及び特許文献２では、全反射を防ぎ、発光素子内部での光閉じ込めを抑制するために、有機化合物層の上部または下部に回折格子等を配置することが提案されている。また、特許文献３では、導波光として発光素子内部に閉じ込められて発光素子側面から漏れ出す光を、光取り出し方向へ反射させるために、発光素子側面に傾斜した金属反射面を配置し、光取り出し効率を向上させることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許５７７９９２４号明細書
【特許文献２】特開２００４−３４９１１１号公報
【特許文献３】特開平１１−２１４１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１〜特許文献３では、光取り出し効率を向上させるにあたり、発光に必要な電力を少なくすることに関する記載はない。発光に必要な電力を低減できれば、有機ＥＬ素子の長寿命化の実現にもつながる。
【０００７】
そこで、本発明は、発光素子の発光に必要な電力を少なくし、かつ光取り出し効率を向上させることを可能とする発光素子及びそれを利用した発光装置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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、基板側から順に第１の電極層と、発光層を含む有機化合物層と、第２の電極層とを有する発光素子であって、前記発光層下面の内周縁の少なくとも一部と基板との間には、凹凸からなる周期構造が配置され、前記周期構造上の前記２つの電極層の間が電気的に絶縁している、若しくは前記周期構造上の前記２つの電極層の間にかかる電圧が発光閾値電圧以下となることを特徴とする発光素子を提供するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、発光素子の発光に必要な電力を少なくし、かつ光取り出し効率を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１の有機ＥＬ素子の断面図である。
【図２】実施例１の有機ＥＬ素子を有する副画素の概略上面図である。
【図３】実施例１の有機ＥＬ素子における周期構造の概略上面図である。
【図４】実施例１の有機ＥＬ素子を有する副画素の配列を示す概略上面図である。
【図５】実施例２の有機ＥＬ素子を有する副画素の概略上面図である。
【図６】比較例１の有機ＥＬ素子の断面図である。
【図７】本発明の有機ＥＬ素子の概略断面図である。
【図８】本発明の有機ＥＬ素子の断面図である。
【図９】本発明の有機ＥＬ素子の電気特性を説明する図である。
【図１０】電気的絶縁、高抵抗化を説明する図である。
【図１１】コントラストを向上させる有機ＥＬ素子の断面図である。
【図１２】本発明の有機ＥＬ素子の周期構造形成領域を示す概略上面図である。
【図１３】本発明の有機ＥＬ素子の周期構造形成領域を示す概略上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の発光素子について説明する。なお、下記では、有機ＥＬ素子を例に挙げて説明するが、本発明の発光素子は、これに限定されるものではなく、自発光素子であれば、実施可能である。
【００１２】
図７は、本発明の有機ＥＬ素子の一例を示す概略断面図である。
【００１３】
図７では、基板１０１上に、第１の電極層１０４（陽極層）、正孔注入層１０６、正孔輸送層１０７、発光層１０８、電子輸送層１０９、電子注入層１１０、第２の電極層１１１（陰極層）が順に積層されている。ただし、本発明の有機ＥＬ素子は、この積層構成に限定されない。第１の電極層１０４及び第２の電極層１１１は、一方が陽極層のとき、他方は陰極層とする。第１の電極層１０４が陰極層の場合における本発明の有機ＥＬ素子の積層構成としては、次の構成が一例として挙げられる。その構成とは、基板１０１上に、第１の電極層（陰極層）、電子注入層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、第２の電極層（陽極層）が順に積層された構成である。なお、第１の電極層１０４の上に形成された層から第２の電極層１１１の下に形成された層までが有機化合物層１１２である。
【００１４】
発光層１０８は、それぞれの発光色に応じた蛍光性有機化合物若しくは燐光性有機化合物等を含んでいる。また、発光層１０８には、ゲスト材料、ホスト材料等の複数の材料が含まれていても良い。
【００１５】
このような構成からなる有機ＥＬ素子に電圧を印加すると、有機化合物層１１２に対して、第１の電極層１０４（陽極層）から正孔が注入され、第２の電極層１１１（陰極層）から電子が注入される。注入された正孔と電子は、発光層１０８において励起子を形成し、励起子が再結合する際に光（自然放出光）を放射する。
【００１６】
図８は、図７に示す有機ＥＬ素子等の本発明の有機ＥＬ素子の断面図である。図８に示す有機ＥＬ素子は、例えば、以下の方法等で作製する。
【００１７】
まず初めに、基板１０１上に、反射膜１０２を形成する。反射膜１０２としては、金属等を用いることができる。反射膜１０２には、基板１０１と反対側の面の一部に、凹凸からなる周期構造１０３を形成する。本発明では、発光領域を確保するため、周期構造１０３を、例えば発光層１０８下面の内周縁の少なくとも一部と反射膜１０２上（反射膜１０２の基板１０１と反対側の面上）に設ける。図８では、周期構造１０３を反射膜１０２上に形成しているが、発光層１０８下面の内周縁の少なくとも一部と基板１０１との間にあれば、反射膜１０２上でなくても良い。例えば、第１の電極層１０４上（第１の電極層１０４の基板と反対側の面の表面上）に周期構造１０３を設けても良い。ここで、発光層下面の内周縁とは、発光層下面の輪郭の内側に位置し、前記輪郭に沿った部分である。例えば、発光層下面の輪郭と、前記輪郭から発光層下面の中心に向かって一定の長さ（前記輪郭から発光層下面の中心までの長さよりも短い長さ）だけ離れた位置との間の部分を発光層下面の内周縁という。
【００１８】
次に、反射膜１０２及び周期構造１０３上に、第１の電極層１０４（陽極層）を形成する。そして、隔壁１０５を形成した後に、隔壁１０５で囲まれた領域内に発光層を含む有機化合物層１１２及び第２の電極層１１１（陰極層）を順に積層して形成する。このように積層すると、隔壁１０５で囲まれた領域内の周期構造１０３が形成されていない領域が発光領域となる。
【００１９】
なお、以下では、周期構造の形成領域の上に位置する第１の電極層、有機化合物層、第２の電極層も含めて「周期構造の形成領域」ということもある。また、以下では、周期構造の非形成領域の上に位置する第１の電極層、有機化合物層、第２の電極層も含めて「発光領域」ということもある。
【００２０】
図８では、第２の電極層１１１は、発光点１１５に対して光取り出し側となり、周期構造１０３の形成領域は、面内方向、例えば基板１０１と他の層との接触面に水平な方向等に対してプレーナー型の光導波路として機能する。発光領域内の発光点１１５から発せられた光は、光取り出し側への伝播光１１６と、上述の面内方向に伝わる導波光１１７となる。導波光１１７は、周期構造１０３によって回折光１１８に変換され、有機ＥＬ素子の外部に取り出される。故に、周期構造１０３の凹凸により、光取り出し効率を向上させることが可能となる。
【００２１】
図９（ａ）は、本発明の有機ＥＬ素子を上部から見た模式図である。なお、以下では、隔壁１０５で囲まれた領域を「画素領域」ということもある。画素領域内の周期構造の形成領域２０１を除く領域が発光領域２０２である。図９（ａ）では、周期構造１０３は、画素領域の長辺である２辺の内周縁に形成されている。ただし、必ずしもこのとおりに形成しなくても良い。そして、画素領域に第１の電極層、発光層を含む有機化合物層を順に積層して形成後、全画素共通の電気的導通をとるための第２の電極層を形成している。
【００２２】
本発明では、発光層下面の内周縁の少なくとも一部と基板との間に凹凸からなる周期構造が配置されている。そして、周期構造上に位置する２つの電極層の間が、電気的に絶縁している、若しくは高抵抗化している。なお、高抵抗化しているとは、正確には、周期構造上に位置する２つの電極層の間の電圧が、本発明の有機ＥＬ素子の発光閾値電圧を超えない値になることを意味する。
【００２３】
本発明の有機ＥＬ素子は、上記の構成を有するため、周期構造の形成領域２０１においては、発光が起こらず、発光のための電力消費がなくなる。
【００２４】
ここで、第１の電極層と第２の電極層の間の高抵抗化について詳細に説明する。図９（ｂ）及び図９（ｃ）では、第２の電極層のシート抵抗の高抵抗化について示している。
【００２５】
図９（ｂ）は、本発明の有機ＥＬ素子における周期構造の形成領域２０１の電気特性を集中定数等価回路で示した図である。駆動回路から給電された電流を電流源で示し、有機ＥＬ素子のダイオード特性をダイオードで示している。また、図中の抵抗は、第２の電極層１１１のシート抵抗である。
【００２６】
図９（ｃ）は、本発明の有機ＥＬ素子の電気特性（Ｉ−Ｖ）を示した図である。ここで、各画素の有機ＥＬ素子の発光領域２０２に給電される最大電流密度をＪmax、その時の発光領域２０２に印加される電圧をＶmax、発光領域２０２において有機ＥＬ素子が発光を開始する発光閾値電圧をＶthとする。第２の電極層のシート抵抗をＲとすると、シート抵抗Ｒが（Ｖmax−Ｖth）/Ｊmaxよりも大きければ、周期構造の形成領域２０１に対して発光閾値電圧Ｖthを超える電圧は印加されない。このとき、第２の電極層のシート抵抗Ｒは、周期構造の形成領域２０１に対する印加電圧が発光閾値電圧Ｖthを超えないように高抵抗化している。その結果、周期構造の形成領域２０１は駆動範囲内で発光することはなく、発光のための電力は発生しない。よって、第２の電極層のシート抵抗Ｒを（Ｖmax−Ｖth）/Ｊmaxよりも大きくする程度まで、第２の電極層を高抵抗化することが必要である。
【００２７】
図１０は、周期構造上に位置する２つの電極層の間を電気的に絶縁、若しくは高抵抗化させる仕組みについて説明するための有機ＥＬ素子の概略断面図である。このとき、周期構造上の第２の電極層１１１は、周期構造の凹凸を反映した凹凸を有している。なお、周期構造上の２つの電極層の少なくとも一方が周期構造の凹凸を反映していれば、周期構造上の２つの電極層の間を電気的に絶縁、若しくは高抵抗化することができる。
【００２８】
図１０に示す有機ＥＬ素子は、基板上に、反射膜１０２、第１の電極層１０４（陽極層）、正孔輸送層１０７、発光層１０８、電子輸送層１０９、電子注入層１１０、第２の電極層１１１（陰極層）が順に積層された構成である。例えば、周期構造の凹凸の上に、第１の電極層、有機化合物層、第２の電極層の順で、それぞれ均一な厚さで形成することにより、第２の電極層の基板と反対側の面に凹凸からなる領域が形成される。第２の電極層の基板と反対側の面の上記状態が周期構造の凹凸を反映した状態である。
【００２９】
図１０では、周期構造の凹部と凸部の段差１１９を幾つか変化させた有機ＥＬ素子を作製し、電気特性を測定すると共に、有機ＥＬ素子の断面をＳＥＭ／ＴＥＭにより観察した。なお、第２の電極層１１１の成膜方法については、成膜粒子の直進性が高い手法、例えば、蒸着等により形成することが好ましい。なぜなら、蒸着等ならば周期構造の凸部の側壁１２０へのステップカバレージが不十分となり、第２の電極層１１１の膜厚が段切れしやすく、絶縁させることがより確実になるからである。
【００３０】
図１０（ａ）は、周期構造の凹部と凸部の段差１１９が第２の電極層１１１の膜厚と同程度である場合の図である。周期構造の凹部と凸部の段差１１９がこの高さ以下であれば、第２の電極層１１１の膜内部においてクラックが発生したり、周期構造上の第２の電極層１１１のシート抵抗Ｒが絶縁、若しくは高抵抗化することはなかった。
【００３１】
図１０（ｂ）は、周期構造の凹部と凸部の段差１１９が、電子輸送層１０９、電子注入層１１０、第２の電極層１１１（陰極層）の合計膜厚と同程度の場合の図である。ここでは、段差１１９を前記合計膜厚と同程度又は前記合計膜厚よりも大きくすることにより、例えば、凹部の第２の電極層から凸部の電子輸送層を介して凸部の発光層へ電子が流れるパスが減り、電力消費が低減できるため、前記合計膜厚と同程度としている。周期構造の凹部と凸部の段差１１９がこの高さ程度になると、周期構造の凸部の側壁１２０に成膜される膜厚は明らかに薄くなった。しかも、角近傍１２１を中心として膜応力と思われるクラックが発生していた（不図示）。このとき、周期構造上の第２の電極層１１１のシート抵抗Ｒを測定してみると、図１０（ａ）の場合よりも高抵抗化しており、周期構造の形成領域から光は発光しなかった。シート抵抗Ｒが高抵抗化した理由は、周期構造の凹部と凸部の段差１１９が電子輸送層１０９、電子注入層１１０、第２の電極層１１１（陰極層）の合計膜厚より大きくなったことにより、周期構造の凸部の側壁１２０への成膜が薄くなったためである。また、このことに加えて、微細構造の集積により電流パスの高抵抗化が進んだためである。
【００３２】
さらに、周期構造の凹部と凸部の段差１１９を、図１０（ｂ）のときの高さ以上に大きくすると、周期構造上の第２の電極層１１１のシート抵抗Ｒは３０Ｖ以下で絶縁になった。
【００３３】
図１０の例から、周期構造の形成領域から光を発光させないようにするためには、２つの電極層のいずれかの凸部の側壁への成膜が薄くなればよい。そのためには、例えば、周期構造の凹部と凸部の段差を、第１の電極層１０４の膜厚又は第２の電極層１１１の膜厚よりも大きくするのが良い。そうすることで、周期構造の形成領域で消費される電力量が低減される。２つの電極層のいずれかを高抵抗化することができる。但し、電子輸送層１０９は導電性が高いので、周期構造の凹部と凸部の段差を、電子輸送層１０９の下面から第２の電極層１１１の上面までの合計膜厚より大きくすることが好ましい。そうすることで、周期構造の形成領域で消費される電力量がより低減される。なお、発光層と第１の電極層１０４との間に正孔輸送層がある場合には、周期構造の凹部と凸部の段差を、第１の電極層１０４の下面から正孔輸送層の上面までの合計膜厚より大きくすることが好ましい。そうすることで、周期構造の形成領域で消費される電力量がより低減される。また、これまでは第１の電極層１０４が陽極、第２の電極層１１１が陰極の場合について述べてきたが、第１の電極層１０４が陰極、第２の電極層１１１が陽極である場合においても同様の構成を採ることで周期構造の形成領域で消費される電力量がより低減される。具体的には、発光層と第１の電極層１０４との間に電子輸送層がある場合には、周期構造の凹部と凸部の段差を、第１の電極層１０４の下面から電子輸送層の上面までの合計膜厚より大きくすることが好ましい。また、発光層と第２の電極層１１１との間に正孔輸送層がある場合には、周期構造の凹部と凸部の段差を、第２の電極層１１１の下面から正孔輸送層の上面までの合計膜厚より大きくすることが好ましい。
【００３４】
上記では、周期構造の凹部と凸部の段差を調整することによって、第２の電極層の凸部の側壁の膜厚が薄くなり、周期構造上の２つの電極層の間が絶縁し、若しくは高抵抗化し、周期構造上の発光層が発光しなくなる例について説明した。
【００３５】
また、本発明において、光取り出し効率を上げるためには、導波光１１７の導波モードの条件が重要になる。
【００３６】
まず、導波光１１７の導波モードの条件として、導波光１１７の導波モードは少ない方が良い。即ち、図８において、発光領域から周期構造の形成領域に導波光１１７が伝わる際に、導波モードを増やさないことが好ましい。
【００３７】
本発明の有機ＥＬ素子では、周期構造の形成領域が発光領域と略同構成で形成されている。そのため、周期構造の形成領域における、基板面に対して垂直方向の光学的距離Σ（ｎＷｉ・ｄＷｉ）は、発光領域における基板面に対して垂直方向の光学的距離Σ（ｎＥｉ・ｄＥｉ）と略同等であり、導波モードが増えることはない。なお、基板面とは、基板１０１と他の層との接触面のことであり、以下でも、基板１０１と他の層との接触面のことを「基板面」ということもある。周期構造の形成領域における各層の厚さをｄＷｉ、各層の屈折率をｎＷｉとし、発光領域における各層の厚さをｄＥｉ、各層の屈折率をｎＥｉとする。また、基板面に対して垂直方向の光学的距離とは、導波光１１７が導波する領域における上部の反射面と下部の反射面の基板面に対する垂直方向の距離を指す。図８においては、反射膜１０２と、第２の電極層１１１との間の距離となる。
【００３８】
さらに、導波光１１７の導波モードの条件としては、発光領域から周期構造の形成領域に導波光１１７が伝わる際に、導波モードを減らさないことが好ましい。導波モードが減ってしまうと、そのモードの導波光１１７は反射されてしまい、周期構造の形成領域に入っていかない。そのため、周期構造の形成領域の基板面に対して垂直方向の光学的距離は、発光領域の基板面に対して垂直方向の光学的距離と同等にすることが好ましい。
【００３９】
本発明の有機ＥＬ素子では、周期構造の形成領域が発光領域と略同構成で形成されているため、導波モードの増減について心配する必要は全くない。
【００４０】
ここで、発光領域の光取り出し効率を干渉効果によって良くすることもできる。そのためには、発光領域の基板面に対して垂直方向の光学的距離を、発光ピーク波長λの３／８倍以上１１／８倍以下程度にすることが好ましい。具体的には、可視光の波長域が３８０ｎｍ乃至７８０ｎｍであることから、１４０乃至１０７３ｎｍであることが好ましい。よって、周期構造の形成領域における基板面に対して垂直方向の光学的距離も、発光ピーク波長λの３／８倍乃至１１／８倍以下程度である１４０乃至１０７３ｎｍであることが好ましい。なお、発光ピーク波長とは、発光素子から取り出される光のスペクトルの最大ピーク波長のことである。
【００４１】
また、導波光１１７から回折光１１８への結合効率を大きくし、回折効果をより機能させることも可能である。そのためには、周期構造１０３における光導波路（周期構造の形成領域）の誘電率変化を大きくすることが望ましい。そして、誘電率変化を大きくするためには、光導波路を形成する材料（本発明では、第１の電極層１０４と有機化合物層１１２と第２の電極層１１１）に対して、誘電率が大きく異なる材料で周期構造１０３を構成すれば良い。例えば、金属等により周期構造１０３を構成することが好ましい。
【００４２】
さらに、本発明においては、負の回折効果が生じる条件を用い、且つ遮光層となる遮光板を構成することで、よりコントラストを上げることが可能になる。
【００４３】
図１１（ａ）は、負の回折効果を用いて、よりコントラストを上げることが可能な有機ＥＬ素子の一例を示す断面図である。図１１（ａ）に示すように、周期構造１０３の周期は、回折光１１８の回折角度が、発光層内の導波光１１７の導波方向に対して、９０°より大きくなるように構成される。基板法線を基準とすると負の角度となる。以下、導波光１１７の進行方向に対して、９０°より大きな方向への回折を、「負の回折」ということもある。
【００４４】
周期構造１０３の周期は、有機ＥＬ素子の外部に取り出したい導波光１１７に対して負の回折光１１８を生じるように構成される。さらに、周期構造１０３での回折により、有機ＥＬ素子の外部に取り出される回折光１１８が、導波光１１７の導波方向に対して９０°より大きい角度方向で最大強度若しくは最大輝度となることが望ましい。
【００４５】
図１１（ａ）では、有機ＥＬ素子の周期構造１０３の上方部分（光取り出し側）に遮光板としてブラックマトリックス１１３を配置して遮光層を形成し、さらに、その上部に円偏光フィルター１１４を配置している。例えば、表示装置が複数の有機ＥＬ素子を有している場合には、発光層下面の内周縁の少なくとも一部と基板との間に形成された周期構造１０３は、隣り合う有機ＥＬ素子の間に形成されることになる。そのため、ブラックマトリックス１１３も隣り合う有機ＥＬ素子の間に形成されることになる。
【００４６】
発光点１１５からの伝播光１１６は、ブラックマトリックス１１３の開口部から有機ＥＬ素子の外部に放射される。また、有機ＥＬ素子の外部に取り出したい波長において、回折光１１８は、ブラックマトリックス１１３の開口部から有機ＥＬ素子の外部に放射されるように、光導波路中の導波光１１７に対して負の回折角度になるよう調整されている。
【００４７】
図１１（ｂ）は、本発明の有機ＥＬ素子に、外光が垂直に近い角度で入射する場合の図である。入射光（垂直近傍）１２２のうち、発光領域への入射光１２３は、円偏光フィルター１１４により反射光１２４が防止される。また、周期構造１０３の上方部への入射光１２５は、ブラックマトリックス１１３によって吸収されるために反射が防止される。
【００４８】
図１１（ｃ）は、本発明の有機ＥＬ素子に、外光が斜め方向から入射する場合の図である。斜め入射光１２６は、円偏光フィルター１１４を透過し円偏光となり、その後、周期構造１０３に反射して斜め反射光１２７となる。斜め反射光１２７は、周期構造１０３によって円偏光状態から楕円偏光となるが、ブラックマトリックス１１３によって吸収されるため、反射が防止される。
【００４９】
このように、本発明によれば、周期構造１０３を配置して光取り出し効率を向上させると同時に、外光入射に対する反射光を低減でき、よりコントラストを上げることも可能である。
【００５０】
以下では、周期構造に関してより詳しい説明を行う。
【００５１】
本発明において、周期構造とは凹凸を有し、発光層で発生して、上述の面内方向に導波する光を、凹凸部分により回折することができ、有機ＥＬ素子等の発光素子の外に回折された光を取り出すことが可能な構造を表す。回折条件については、後述する。
【００５２】
図８に示すように、発光層１０８で発生した光の一部は、導波光１１７となり、光導波路を伝わり、周期構造１０３によって光取り出し側に回折光１１８として有機ＥＬ素子の外部に取り出される。
【００５３】
図９（ａ）に示すように、本発明の有機ＥＬ素子では、発光層下面の内周縁の少なくとも一部と基板との間に形成する。ここで、周期構造１０３の周期を規定する２つの基本格子ベクトルをａ1、ａ2とする。また、これらの基本格子ベクトルａ1、ａ2に対し、下記式１の関係を満たす基本逆格子ベクトルをｂ1、ｂ2とする。
【００５４】
【数１】
2011014361.tif 000003
【００５５】
有機化合物層１１２中の発光層１０８からの発光ピーク波長をλとし、波数をｋ＝２π／λとする。また、光導波路（２０１、２０２に相当）の屈折率をｎ、光取り出し側媒体（通常は空気）の屈折率をｎextとし、条件ｎ＞ｎextを満たすとする。
【００５６】
光導波路を伝播する導波光１１７に対する上述の面内方向（基板と他の層との接触面に水平な方向）への伝播係数をβとし、導波光１１７に対する有効屈折率ｎeff及び有効吸収係数κeffを、下記式２により定義する。有効屈折率ｎeffは、条件ｎext＜ｎeff＜ｎを満たすとする。
【００５７】
【数２】
2011014361.tif 000004
【００５８】
このとき、回折条件は、基板と他の層との接触面に水平な方向の位相整合条件から、２つの整数ｍ1、ｍ2を回折次数とし、基板法線方向に対する回折角度をθとして、条件ｎext＜ｎeff＜ｎのもとで、下記式３で与えられる。
【００５９】
【数３】
2011014361.tif 000005
【００６０】
正方格子の場合は、周期をａとして、基本格子ベクトルは下記式４となり、基本逆格子ベクトルは下記式５となる。
【００６１】
【数４】
2011014361.tif 000006
【００６２】
【数５】
2011014361.tif 000007
【００６３】
このとき、数３の回折条件は、下記式６となる。
【００６４】
【数６】
2011014361.tif 000008
【００６５】
ここで、どちらか一方の１次元方向に着目し、ｍ2＝０（若しくは、ｍ1＝０）、及び｜ｍ1｜＝ｍ＞０（若しくは、｜ｍ2｜＝ｍ＞０）とする。このとき、上記式６の回折条件は、簡略化され下記式７となる。さらに、ｎext＜ｎeff＜ｎの関係を満たす場合、各ｍ次の回折が生じるための回折条件は、下記式８となり、さらに、負の回折が生じるための条件は、下記式９となる。
【００６６】
【数７】
2011014361.tif 000009
【００６７】
【数８】
2011014361.tif 000010
【００６８】
【数９】
2011014361.tif 000011
【００６９】
ｍ次の負の回折光のみを発生させたい場合の条件は、上記式９より、概ね下記式１０で与えられる。
【００７０】
【数１０】
2011014361.tif 000012
【００７１】
本発明の有機ＥＬ素子では、通常、光導波路として、屈折率がｎ＝１．３乃至２．５程度の材料を用いる。また、光取り出し側の屈折率はｎext＝１．０乃至１．５程度である。よって、主に１次から３次程度の低次の負の回折光を利用する場合は、周期構造１０３の周期ａは、概ね発光ピーク波長λの０．２６倍乃至１．７４倍が望ましい。可視光の波長域が３８０ｎｍ乃至７８０ｎｍであることから、周期構造１０３の周期ａは、１００ｎｍ乃至１３６０ｎｍであることが望ましい。なお、上述した具体例に限定されるものではない。
【００７２】
また、周期構造１０３は、２次元的なフォトニック結晶構造に限定されず、１次元的な回折格子の組み合わせや３次元的なフォトニック結晶構造でも良い。２次元的なフォトニック結晶構造は、凹型、凸型のどちらの構造で形成しても良い。さらに、異なる基本格子ベクトルを持つ複数の種類の周期構造を混在させても良い。周期構造１０３は、完全に周期的である必要はなく、準結晶構造やフラクタル構造、連続的に周期構造が変化する構造、不規則な散乱構造、若しくは周期構造とこれらを組み合わせたものでも良い。
【００７３】
ここで、光取り出し側の電極層を透明電極層（光透過電極層）とする構成においては、透明電極層（光透過電極層）と空気との接触面を反射面としている。また、光取り出し側の電極層を、金属半透明電極層と誘電体層との組み合わせにしても良い。さらには、光取り出し側に位置する反射面を、金属、透明電極層（光透過電極層）、誘電体層のいずれか、若しくは全部の組み合わせによる多層干渉膜とすることも可能である。
【００７４】
また、有機ＥＬ素子のコントラストを向上させるためブラックマトリックスを用いた場合、周期構造の形成領域２０１上にはブラックマトリックスが配置される。仮に周期構造の形成領域２０１から光が発光したとすると、垂直近傍の発光はブラックマトリックスに吸収され有機ＥＬ素子の輝度特性に寄与しない。そのため、周期構造の形成領域２０１が発光領域として機能すると、余分に電力を消費することになる。本発明では、周期構造の凹部と凸部の段差を調整することで周期構造の形成領域から光を発光させない程度まで周期構造上の２つの電極層の間を高抵抗化させる。そのため上記課題を解決することができる。
【００７５】
また、本発明では、発光層下面の内周縁の少なくとも一部と基板との間に位置するように周期構造を形成し、画素領域内に第１の電極層、有機化合物層、第２の電極層を形成することで、セルフアライン的に高抵抗領域（周期構造の形成領域）を形成できる。そのため、周期構造の非形成領域、即ち発光領域についても略設計どおりに形成でき、製造上の観点から見ても好ましいものとなる。
【００７６】
例えば、３インチＶＧＡクラスの小型高精細パネルにおいては、１画素のサイズは３０μｍ×９０μｍ程度になる。そのサイズにおいて、隔壁の領域を除くと、画素領域は、例えば２０μｍ×７５μｍ程度になる。もし、露光アライメント精度／加工精度が±５μｍ程度だとすると、第１の電極層を、周期構造の非形成領域を満たすように形成することは非常に難しいことが推測される。このことからもセルフアライン的に高抵抗領域を形成でき、発光領域と分離できることは好ましい。
【００７７】
本発明において、発光層下面の内周縁の少なくとも一部と基板との間にどのように周期構造を配置するかは、第１の電極層及び第２の電極層の給電構成によって大きく２種類に区分される。
【００７８】
まず、第１の電極層及び第２の電極層への給電が隔壁１０５上から隣接画素を通じてされる場合は、各画素領域内において隣接画素から第１の電極層及び第２の電極層への給電領域を確保する必要がある。例えば、発光層下面の内周縁の全部と基板との間に、周期構造を形成するのではなく、第１の電極層及び第２の電極層の給電領域として周期構造の非形成領域を持たせる。ここでは、図１２（ａ）（ｂ）に示すように、画素領域の長辺軸のみ、また画素領域の短辺軸のみに周期構造を形成することを意味する。また、図１２（ｃ）に示すように、画素領域内の４角近傍２０３を避けて周期構造を形成しても良い。そうすることで、第１の電極層と第２の電極層の間が絶縁若しくは高抵抗化していない領域（周期構造の非形成領域）を、第１の電極層及び第２の電極層の給電パスとして機能させる。即ち、発光領域に対して周期構造の形成領域２０１が開ループ型形状となるよう周期構造を形成する。このとき、第１の電極層及び第２の電極層への給電を周期構造の形成領域の外部から行うのが好適である。
【００７９】
もう一つの場合としては、例えば、上述の基板面側からのコンタクトホール２０７を介して、第１の電極層及び第２の電極層への給電が各画素領域で独立にされる場合である。つまり、第１の電極層及び第２の電極層への給電を周期構造の形成領域の内部から行う場合である。その場合は、図１２（ｄ）に示すように、各画素領域の発光領域２０２を完全に囲い込む、即ち発光領域に対して周期構造の形成領域２０１が閉ループ型形状となるよう周期構造を形成する。
【００８０】
周期構造上の２つの電極層の間を絶縁させるには、周期構造として、閉ループ型形状の１次元周期構造を併用することが好ましい。１次元周期構造とは１軸に沿った周期構造であり、２次元周期構造とは特定の２軸に沿った周期構造を意味する。例えば、図１３に示すように、２次元周期構造を取り囲むよう１次元周期構造を閉ループ型形状に配置する。こうすることで、周期構造の形成領域２０１が、周期構造の凹部と凸部の段差で複数回にわたって区切られることになり、第１の電極層と第２の電極層の間の絶縁性能がより高まる。また、２次元周期構造を取り囲む閉ループ型形状は、配置スペースにゆとりがあれば１次元周期構造でなくとも、外壁のような構造体でも構わない。つまり、周期構造の形成領域は、一種以上の周期構造で構成され、周期構造とそれを取り囲む外壁、若しくは周期構造とそれを取り囲む凹凸構造で構成されていても良い。
【００８１】
現実のホトリソ加工精度を考慮するならば、周期構造の形成領域が、隔壁１０５の領域に重なったとしても問題ない。むしろ、隔壁１０５の境界と、周期構造の形成領域２０１の境界を連続的にするためには、そちらの方が好ましい。
【００８２】
上記では、基板と反対側から光を取り出すトップエミッション構成の有機ＥＬ素子について説明したが、本発明の有機ＥＬ素子は、基板側から光を取り出すボトムエミッション構成にも好適に用いられる。
【００８３】
トップエミッション構成の場合は、基板の反対側へ光を取り出すためにガラス基板、反射電極層、発光層、透明電極層という順で設けられているのが一般的である。一方、ボトムエミッション構成の場合は、基板を透過して光を取り出すためガラス基板、透明電極層、発光層、反射電極層という順で設けられているのが一般的である。
【００８４】
ボトムエミッション構成及びトップエミッション構成は、夫々に長所、短所があり、アプリケーションに応じて適切に構成を選択する。反射電極層は、金属膜、若しくは透明電極と金属膜を併用した組み合わせでも問題なく、設計仕様を満たすように適宜選択することが可能である。そして、有機ＥＬ素子の大気との接触側には、吸湿材を内部に配したガラスキャップ、若しくは充分な防湿機能を有する封止膜が設置され、デバイスの雰囲気安定性を確保する。
【００８５】
次に、有機ＥＬ素子に用いられる各部材の材料について説明する。
【００８６】
基板材料としては、ガラス、Ｓｉウエハ、アルミナ等のセラミック、透明樹脂、ステンレスに絶縁膜を付けたもの等が用いられる。ボトムエミッション構成では、光透過性の良い部材を使用するのが好適である。基板上には、素子駆動用の配線（電源線、信号線、選択線、グランド線）、トランジスタ部（駆動素子部、選択素子部）、駆動素子部のトランジスタのゲート電圧を保持するための保持容量部、上記電子デバイスを各々導通させるための配線等を有する。前記配線等、トランジスタ部、及び保持容量部は、ホトリソ工程により形成・配置されている。
【００８７】
陽極層の材料としては、特に限定されないが、酸化インジウム錫合金（ＩＴＯ）、酸化インジウム、酸化亜鉛系等の酸化物透明電極材料等が用いられる。また、陽極層は正孔を正孔輸送層に注入する役割を担うものであり、４．５ｅＶ以上の仕事関数を有するとより効果的である。
【００８８】
陰極層の材料としては、特に限定されないが、銀、インジウム、アルミニウム、マグネシウム等が用いられる。これらに限らず、マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、アルミニウム−リチウム合金、アルミニウム−スカンジウム−リチウム合金、マグネシウム−銀合金、並びにこれらの混合物等を用いても良い。また、陰極層は電子輸送帯域の有機化合物層又は発光層に電子を注入するため、仕事関数の小さい材料が好ましい。
【００８９】
ここで、これらの電極層は、陽極層、陰極層のうち何れかの電極層が可視光の領域において透明で、もう一方の電極層が高反射率を有するものとする。また、これらの電極層の厚さは電極として本来の機能を果たす厚さであれば、特に限定されないが、好ましくは０．０２μｍ乃至２．００μｍの範囲である。
【００９０】
本発明における有機ＥＬ素子の構造は、第１の電極層と第２の電極層の間に前述の有機化合物層を挟持した構造である。例えば、次のような構成等がある。（１）陽極層、発光層、陰極層。（２）陽極層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、陰極層。（３）陽極層、正孔輸送層、発光層、陰極層。（４）陽極層、発光層、電子輸送層、陰極層。（５）陽極層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、陰極層。前記（１）〜前記（５）等の構成において、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、正孔注入層、電子注入層に用いられる有機化合物は、特に限定されるものではないが、例えば、低分子材料、高分子材料もしくはその両方により構成される。さらに、必要に応じて無機化合物等を用いても良い。
【００９１】
正孔輸送性材料、発光材料、電子輸送材料としては、特に限定されず、従来の材料から任意に選択することができる。
【００９２】
正孔注入材料としては、ＭｏＯ3，ＷＯ3，Ｖ2Ｏ5等の遷移金属酸化物や、銅フタロシアニン（Ｃｕｐｃ）等が挙げられる。
【００９３】
電子注入材料としては、アルカリ金属やアルカリ土類金属、もしくはその化合物等が挙げられ、前述した電子輸送性材料に、０．１％以上数十％以下含有させることにより、電子注入性を付与することが出来る。電子注入層は、必要不可欠な層ではないが、この後に、透明陰極層を形成する際の成膜時に受けるダメージを考慮すると、良好な電子注入性を確保するために１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下程度挿入した方が好ましい。
【００９４】
陽極層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、正孔注入層、電子注入層、陰極層の成膜が終わった後に、酸素や水分等との接触を防止する目的で保護層が設けられる。保護層としては、窒化シリコン、窒化酸化シリコン等の金属窒化物膜や、酸化タンタル等の金属酸化物膜、ダイヤモンド薄膜、また、フッ素樹脂、ポリパラキシレン、ポリエチレン、シリコン樹脂、ポリスチレン樹脂等の高分子膜、さらには、光硬化性樹脂等が挙げられる。トップエミッション構成の場合には、光取り出し側の透明陰極層上に保護層が形成されるので、透湿度／透明度の仕様を満たす必要がある。
【００９５】
また、ガラス、気体不透過性フィルム、金属などをカバーし、適当な封止樹脂により素子自体をパッケージングすることもできる。また、防湿性を高める為に、保護層内に吸湿材を含有させても良い。
【００９６】
上記では、本発明の発光素子について説明してきたが、以下では、本発明の発光装置について説明する。
【００９７】
本発明の発光装置は、本発明の発光素子からなる画素を複数有する発光装置であって、各画素の各々の発光を制御する駆動回路を備えている。なお、本発明において、画素とは、独立して発光の制御が可能である最小の単位を示す。
【００９８】
また、本発明の発光装置は、表示装置として用いることができる。この場合には、複数の画素ユニットがマトリックス状に配列され、各画素ユニットは、発光色の異なる複数の画素、例えば、赤色発光画素、緑色発光画素及び青色発光画素で構成されるようにするのが良い。なお、画素ユニットとは、発光色の異なる複数の画素で構成され、各画素の混色によって所望の色の発光を可能とする最小の単位を示す。
【実施例】
【００９９】
以下に、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に限らない。
【０１００】
＜実施例１＞
図１は、本発明の有機ＥＬ素子の断面図である。
【０１０１】
図１の有機ＥＬ素子を、複数色（赤色（Ｒ）発光、緑色（Ｇ）発光、青色（Ｂ）発光）の副画素３０１（図４参照）に配置するために、以下の方法で図１の有機ＥＬ素子を作製した。
【０１０２】
まず、基板１０１としてガラスを用い、基板１０１上に、低温ポリシリコンからなるＴＦＴ駆動回路（不図示）を形成し、その上にアクリル樹脂からなる平坦化膜（不図示）を形成して基板とした。
【０１０３】
次に、基板１０１上に、反射膜１０２として、Ａｇ合金を約１５０ｎｍの膜厚でスパッタリングにより形成した。Ａｇ合金からなる反射膜１０２は、可視光の波長域（λ＝３８０ｎｍ乃至７８０ｎｍ）で分光反射率８０％以上の高反射膜である。反射膜１０２としては、Ａｇ合金以外に、Ａｌ合金などを用いても良い。続いて、反射膜１０２上に、ポジ型のレジストをスピンコートし、プリベークを行った後、レジストに、副画素毎に反射膜１０２が分離するようにパターンを露光し、現像、ポストベークを行い、レジストパターンを形成した。その後、エッチング加工により、反射膜１０２を副画素毎に分離し、レジストを除去した。
【０１０４】
次に、反射膜１０２上に、周期構造１０３を形成した。具体的には、まず、ポジ型のレジストをスピンコートし、プリベークを行った後、レジストに、図３に示すような周期構造１０３のパターンを露光し、現像、ポストベークを行い、レジストパターンを形成した。その後、エッチング加工により、反射膜１０２の表面に形成された構造が周期構造１０３である。さらにその後、レジストを除去した。
【０１０５】
本実施例の有機ＥＬ素子の周期構造１０３は、図３に示すような１次元構造とし、図２の形成領域２０１に、画素領域の４角部を避けるように形成し、発光領域における第２の電極層１１１の導通領域を確保した。また、各副画素の上下方向と左右方向とで周期構造の凹凸の周期（配列）を等しくした。そのため、有機ＥＬ素子を視認した場合、上下方向と左右方向とで同様の光学特性を得ることができ、視認性を高めることができる。
【０１０６】
なお、本実施例では、赤色（Ｒ）副画素に配置する有機ＥＬ素子の周期構造は、凹凸の周期を３４５ｎｍ、凸部の一辺の長さを２００ｎｍ、エッチング深さを９５ｎｍとした。緑色（Ｇ）副画素に配置する有機ＥＬ素子の周期構造は、凹凸の周期を２５０ｎｍ、凸部の一辺の長さを１４０ｎｍ、エッチング深さを９５ｎｍとした。青色（Ｂ）副画素に配置する有機ＥＬ素子の周期構造は、凹凸の周期を２００ｎｍ、凸部の一辺の長さを１４０ｎｍ、エッチング深さを９５ｎｍとした。後述するように、実施例１では、有機ＥＬ素子における電子輸送層と電子注入層と第２の電極層１１１の合計の厚さを９０ｎｍとしたため、周期構造の凹部と凸部の段差（エッチング深さ）としては９０ｎｍを超えるようにした。
【０１０７】
次に、反射膜１０２及び周期構造１０３上に、第１の電極層１０４を形成した。具体的には、まず、透明導電性材料であるＩＴＯ膜を８０ｎｍの膜厚でスパッタリングにより形成した。このとき、前記ＩＴＯ膜の屈折率は２．０であった。続いて、前記ＩＴＯ膜上に、ポジ型のレジストをスピンコートし、プリベークを行った後、レジストに、画素領域を覆うようにパターンを露光し、現像、ポストベークを行い、レジストパターンを形成した。その後、エッチング加工により、反射膜１０２及び周期構造１０３上に形成された層が第１の電極層１０４である。さらにその後、レジストを除去した。
【０１０８】
続いて、反射膜１０２、周期構造１０３、及び第１の電極層１０４の側面に接するように、基板１０１上に、隔壁１０５として、アクリル樹脂を形成し、陽極層付き基板１０１を作製した。これをイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）で超音波洗浄した後、煮沸洗浄後乾燥した。その後、ＵＶ／オゾン洗浄してから有機化合物を真空蒸着により成膜した。
【０１０９】
次に、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各副画素に配置する有機ＥＬ素子の有機化合物層１１２を以下に示す作製で形成した。
【０１１０】
まず、洗浄された第１の電極層１０４（陽極層）上に、正孔輸送層として、ＦＬ０３を成膜した。このとき、色ごとに膜厚を異ならせるためにシャドーマスクを用い、赤色（Ｒ）副画素に配置する有機ＥＬ素子の正孔輸送層の膜厚を１９０ｎｍ、緑色（Ｇ）副画素に配置する有機ＥＬ素子の正孔輸送層の膜厚を１３０ｎｍとした。また、青色（Ｂ）副画素に配置する有機ＥＬ素子の正孔輸送層の膜厚を８０ｎｍとした。各色の成膜時の真空度は１×１０-4Ｐａ、蒸着レートは、０．２ｎｍ／ｓｅｃである。
【０１１１】
次に、各色の発光層を、シャドーマスクを用いて成膜した。このとき、赤色（Ｒ）副画素に配置する有機ＥＬ素子の発光層としては、ホストとしてＣＢＰと、発光性化合物Ｉｒ（ｐｉｑ）3を共蒸着して３０ｎｍの膜厚で形成した。緑色（Ｇ）副画素に配置する有機ＥＬ素子の発光層としては、ホストとしてＡｌｑ3と、発光性化合物クマリン６を共蒸着して４０ｎｍの膜厚で形成した。青色（Ｂ）副画素に配置する有機ＥＬ素子の発光層としては、ＢＡｌｑを蒸着して３５ｎｍの膜厚で形成した。各色の蒸着時の真空度は、概ね１×１０-4Ｐａ、成膜速度は０．２ｎｍ／ｓｅｃ程度である。
【０１１２】
続いて、共通の電子輸送層として、バソフェナントロリン（Ｂｐｈｅｎ）を１０ｎｍの膜厚で真空蒸着法により形成した。蒸着時の真空度は１×１０-4Ｐａ、成膜速度は０．２ｎｍ／ｓｅｃの条件である。
【０１１３】
次に、共通の電子注入層として、ＢｐｈｅｎとＣｓ2ＣＯ3を２０ｎｍの膜厚で共蒸着（重量比９０：１０）により形成した。蒸着時の真空度は３×１０-4Ｐａ、成膜速度は０．２ｎｍ／ｓｅｃの条件である。
【０１１４】
続いて、電子注入層まで形成した基板を、真空を破ることなしにスパッタ装置に移動させ、第２の電極層１１１の半透明膜として、ＩＺＯ膜を６０ｎｍの膜厚でスパッタリングにより形成した。
【０１１５】
さらに、有機ＥＬ素子の周辺部に吸湿剤を配置し、エッチングされたキャップガラスで封止した。
【０１１６】
前記封止後の状態で、所望画素の有機ＥＬ素子へ通電させ、有機ＥＬ素子の発光特性を観察した。すると、周期構造の形成領域２０１は発光していないことを確認できた。
【０１１７】
その後、周期構造の形成領域２０１及び隔壁１０５の上に、ブラックマトリックス１１３を配置し、その上に円偏光フィルター１１４を配置して、有機ＥＬ素子を得た。
【０１１８】
このようにして作製した有機ＥＬ素子の発光強度を評価したところ、周期構造を有さない有機ＥＬ素子と比べ、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各副画素に配置される有機ＥＬ素子の全てにおいて、約１．５倍の発光強度を得ることができた（比較例１参照）。外光に対するコントラスト特性についても、ほぼ同等の特性を得ることができた。
【０１１９】
以上のように、本発明によれば、有機ＥＬ素子の発光に必要な電力を少なくし、かつ光取り出し効率を向上させることができる。
【０１２０】
＜実施例２＞
実施例２において、有機ＥＬ素子の周期構造は、図５（ｂ）に示す２次元配置（細密充填）と１次元配置を組み合わせたものとする。図５（ｂ）は図５（ａ）の周期構造の形成領域の一部２０６を拡大模擬したものである。周期構造の形成領域２０１は、実施例１と異なり発光領域２０２に対して閉ループ型形状となるように形成した。この場合の第２の電極層１１１への給電は、各画素の発光領域２０２内の基板側からコンタクトホールを介して行なう。
【０１２１】
有機ＥＬ素子の構成としては、実施例１と同等であるが、上部陰極をＩＺＯ膜（６０ｎｍ）からＡｇ（２４ｎｍ）に変更した。電子輸送層＋電子注入層＋第２の電極層１１１の合計厚さは５４ｎｍであり、周期構造の高さは５４ｎｍより大きい９５ｎｍとした（実施例１と同様）。Ａｇを用いることで、膜厚方向における干渉効果を強めると共に、周期構造の形成領域２０１に導波する光強度についても高めることができる。
【０１２２】
周期構造の構成については、２次元の周期方向２０５と１次元の周期方向２０４が異なる格子とする。この場合は、方向によって視認性を調整することが可能となり、上下方向、左右方向と斜め方向とにおいて、視認性を高めることができる。
【０１２３】
本実施例における有機ＥＬ素子の作製方法は、実施例１とほぼ同様である。
【０１２４】
有機ＥＬ素子の周辺部に吸湿剤を配置し、エッチングされたキャップガラスで封止した状態で所望画素の有機ＥＬ素子へ通電させ、その発光特性を観察した。すると、周期構造の形成領域２０１は発光していないことを確認できた。
【０１２５】
その後、周期構造の形成領域及び隔壁上にブラックマトリックスを配置し、その上に円偏光フィルターを配置し、有機ＥＬ素子を得た。
【０１２６】
このようにして作製した有機ＥＬ素子の発光強度を評価したところ、周期構造を有さない有機ＥＬ素子と比べ、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各副画素に配置される有機ＥＬ素子の全てにおいて、約１．７倍の発光強度を得ることができた（比較例１参照）。外光に対するコントラスト特性についても、ほぼ同等の特性を得ることができた。
【０１２７】
以上のように、本発明によれば、実施例１と同様に、有機ＥＬ素子の発光に必要な電力を少なくし、かつ光取り出し効率を向上させることができる。
【０１２８】
＜比較例１＞
図６は、比較例１の有機ＥＬ素子の断面図である。比較例１として、図６に示すように、周期構造を有さない例を説明する。
【０１２９】
比較例１では、反射膜１０２上に周期構造を形成しない以外は、実施例１と同様に有機ＥＬ素子を形成する。
【０１３０】
比較例１では、反射膜１０２として、Ａｇ合金を約１５０ｎｍの膜厚でスパッタリングにより形成し、副画素毎に反射膜１０２が分離するようにパターニングを行った後、反射膜１０２に周期構造パターンを形成しなかった。すなわち、比較例１は、周期構造を有さない構成とされている。
【０１３１】
その後、キャップガラスで封止する工程までは、実施例１と同様に行う。そして、隔壁上にブラックマトリックス１１３を配置し、その上に円偏光フィルター１１４を配置し、有機ＥＬ素子を得た。
【０１３２】
このようにして作製した有機ＥＬ素子の発光強度を評価したところ、実施例１及び実施例２の有機ＥＬ素子と比べて、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各副画素に配置される有機ＥＬ素子の全てにおいて、発光強度が小さくなった。
【符号の説明】
【０１３３】
１０１：基板、１０３：周期構造、１０４：第１の電極層、１０８：発光層、１０９：電子輸送層、１１１：第２の電極層、１１７：導波光、１１８：回折光、１１９：周期構造の凹部と凸部の段差、２０１：周期構造の形成領域、２０２：発光領域
【図１】
2011014361.tif 000013
【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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