(57)【要約】      （修正有）【課題】導波モード光を効率的に外部に取り出し、かつ駆動電圧の上昇を抑えた有機ＥＬ素子並びにそれを備えた照明装置及び画像表示装置を提供する。【解決手段】第１電極２と、有機層３と、第２電極４とを順に具備する有機ＥＬ素子１０であって、第１電極と第２電極との間に、有機層の屈折率と異なる屈折率を有する誘電体層５を具備し、誘電体層は、誘電体層を貫通する複数の誘電体層孔部５Ａを有し、第１電極は、複数の誘電体層孔部のうちの一部の誘電体層孔部に連通し第１電極を貫通する第１電極貫通孔部２Ａを有し、第１孔部は誘電体層孔部のみからなり、第２孔部は誘電体層孔部とその誘電体層孔部に連通する第１電極貫通孔部とからなり、有機層は、第１孔部の内側面を被覆する第１孔部内側面被覆部３ａと、第２孔部の内側面を被覆する第２孔部内側面被覆部３ｂとを有する有機ＥＬ素子。【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、発光層を含む有機層と、第２電極とを順に具備する有機ＥＬ素子であって、
前記第１電極と前記第２電極との間に、前記有機層の屈折率と異なる屈折率を有する誘電体層を具備し、
前記誘電体層と前記第１電極は、
前記誘電体層を貫通する誘電体層孔部のみからなる複数の第１孔部、および／または、前記誘電体層孔部と該誘電体層孔部に連通して設けられ、前記第１電極内に底面を有する第１電極非貫通孔部とからなる複数の第３孔部を有し、かつ、
前記誘電体層孔部と該誘電体層孔部に連通する第１電極貫通孔部とからなる複数の第２孔部を有し、
前記有機層は、前記第１孔部の内側面を被覆する第１孔部内側面被覆部および／または前記第３孔部の内側面を被覆する第３孔部内側面被覆部と、前記第２孔部の内側面を被覆する第２孔部内側面被覆部とを有することを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項２】
前記誘電体層と前記第１電極は、前記第１孔部および前記第２孔部を有し、かつ前記第３孔部を有しない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】
前記誘電体層と前記第１電極は、前記第３孔部および前記第２孔部を有し、かつ前記第１孔部を有しないことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項４】
前記誘電体層孔部が規則的に配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項５】
前記有機層はさらに、前記誘電体層と前記第２電極との間に配置される層状部を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項６】
平面視において、前記誘電体層全面にわたる、前記複数の第１孔部、前記複数の第２孔部および前記複数の第３孔部の各総面積の合計に対する該複数の第２孔部の総面積の割合が５０〜９０％であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項７】
平面視において、前記誘電体層の面積（前記複数の第１孔部、前記複数の第２孔部および前記複数の第３孔部の面積を含む）に対する、前記複数の第１孔部、前記複数の第２孔部および前記複数の第３孔部の各総面積の合計の割合が２０〜６０％であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項８】
前記誘電体層孔部が平面視において直径０．３〜３．０μｍの略円形状であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子を備えた照明装置。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子を備えた照明装置であって、
前記有機ＥＬ素子の周縁部に、前記第１電極の延在部によって前記第１電極と電気的に接続する第１外部接続端子と、前記第２電極の延在部によって前記第２電極と電気的に接続する第２外部接続端子とを備え、
前記第１電極および誘電体層には、平面視において、前記第１孔部および／または前記第３孔部のみが形成された第１領域と、前記第２孔部のみが形成された第２領域が平面格子パターンをなすように配置されており、
前記第１領域は前記平面格子パターンにおける枠部分に配置され、前記第２領域は該平面格子パターンの枠内部分に配置されており、
前記第１領域は前記第１電極の延在部に接続されていることを特徴とする照明装置。
【請求項１１】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子を備えた画像表示装置。
【請求項１２】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子を備えた画像表示装置であって、
前記有機ＥＬ素子の周縁部に、前記第１電極と電気的に接続する第１外部接続端子と、前記第２電極に電気的に接続する第２外部接続端子とを備え、
前記第１電極および誘電体層には、平面視において、前記第１孔部および／または前記第３孔部のみが形成された第１領域と、前記第２孔部のみが形成された第２領域が平面格子パターンをなすように配置されており、
前記第１領域は前記平面格子パターンにおける枠部分に配置され、前記第２領域は該平面格子パターンの枠内部分に配置されており、
前記第１領域は前記第１電極の延在部に接続されていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１３】
基板上に第１電極と、発光層を含む有機層と、第２電極とを順に具備し、
前記第１電極と前記第２電極との間に、前記有機層の屈折率と異なる屈折率を有する誘電体層を具備し、
前記誘電体層と前記第１電極は、
前記誘電体層を貫通する誘電体層孔部のみからなる複数の第１孔部、および／または、
前記誘電体層孔部と該誘電体層孔部に連通して設けられ、前記第１電極内に底面を有する第１電極非貫通孔部とからなる複数の第３孔部のみが形成された第１領域と、
前記誘電体層孔部と該誘電体層孔部に連通する第１電極貫通孔部とからなる複数の第２孔部のみが形成された第２領域を有する有機ＥＬ素子の製造方法であって、
前記基板上に、前記第１電極、前記誘電体層、を順に積層する工程と、
前記第１領域の前記第１孔部および／または前記第３孔部と前記第２領域の前記第２孔部とを、１回のレーザー光パルス照射により同時に形成し、前記レーザー光を、前記１回のレーザー光パルス照射毎に移動しながら複数回パルス照射することにより、前記第１領域と前記第２領域とを同時に有する部分を複数形成する工程と、
前記有機層を前記第１孔部、前記第２孔部および前記第３孔部の内側面を被覆するように形成する工程と、
前記第２電極を前記有機層の前記基板の反対側に形成する工程と、を有する有機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ＥＬ素子、その製造方法、画像表示装置及び照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子は、広視野角、高速応答、鮮明な自発光表示等の特徴を有し、また、薄型軽量で低消費電力であること等の理由から、次世代の照明装置や画像表示装置等の柱として期待されている。
有機ＥＬ素子は、有機発光層で発生した光が取り出される向きに応じて、支持基板側から光が取り出されるボトムエミッション型と、支持基板の反対側から光が取り出されるトップエミッション型とに分けられる。
【０００３】
例えば、透明基板上に、透明電極、発光層を含む有機層、金属電極を順に備えるボトムエミッション型の有機ＥＬ素子を考える。このような有機ＥＬ素子において、発光層で発光した光のうち、透明基板に垂直に入射した光は透明基板を透過して素子の外部に取り出される。また、発光層で発光した光のうち、透明基板（例えば、ガラス（代表的な屈折率：１．５２））と空気（屈折率：１．０）との界面に臨界角以下の小さい入射角（入射光線と入射する界面の法線がなす角度）で入射した光は、その界面で屈折して素子の外部に取り出される。本明細書では、これらの光を外部モード（External Mode）光という。
これに対して、発光層で発光した光のうち、透明基板と空気との界面に臨界角より大きい入射角で入射した光はその界面で全反射されて素子の外部に取り出されず、最終的に材料に吸収されうる。本明細書では、この光を基板モード（Substrate Mode）光といい、これによる損失を基板損失という。
また、発光層で発光した光のうち、透明導電性酸化物からなる透明電極（例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ（代表的な屈折率：１．８２））と透明基板（例えば、ガラス（代表的な屈折率：１．５２））との界面に臨界角より大きい入射角で入射した光もその界面で全反射されて素子の外部に取り出されず、最終的に材料に吸収されうる。本明細書では、この光を導波モード（Waveguide Mode）光といい、これによる損失を導波損失という。
【０００４】
有機ＥＬ素子の光取り出し効率（発光層で発光した光に対して素子の外部に取り出される光の割合）は一般に２０％程度に留まっている（例えば、特許文献１）。すなわち、発光層で発光した光のうち、約８０％が損失となっており、これらの損失を低減して光の取り出し効率を向上させることが大きな課題となっている。
ここで、基板モード光の取り出しについては透明基板上に光拡散シートなどを設けることで対処できる（例えば、特許文献２）。また、導波モード光については、異なる屈折率の物質が素子面内の少なくとも一方向に繰り返して配置されることによりできる複数の屈折率界面が、素子面に対して垂直または垂直に近い構造を有機層やホール注入電極の面内に導入することにより対処できる（例えば、特許文献３）。
【０００５】
しかし、例えば特許文献３に記載されている構造において、基板上にホール注入電極と誘電体層を積層し、この２層を共に貫通する孔部を設ける有機ＥＬ素子では、ホール注入電極の貫通する孔部は電極と比べて導電性の劣る有機層で充填されているため、電極に孔部が形成されていない場合と比べて導電性が悪く、有機ＥＬ素子全体での駆動電圧が高くなってしまうという問題があった。また、誘電体層のみに孔部を設ける有機ＥＬ素子では、誘電体層を導波する光は取り出せるものの、ホール注入電極を導波する光を効率的に取り出すことができず、十分な光取り出し効率を得られないという問題があった。
【０００６】
また従来の有機ＥＬ素子は、発光の均一性等の面から有機ＥＬ素子面内において、全面が均一で同一の構造となることが重要と考えられていた。そのため、一つの有機ＥＬ素子面内に異なる配置を設けるという発想は当業者でも、容易に想到し得ないことであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２１０７１７号公報
【特許文献２】特開２０１１−２４３６２５号公報
【特許文献３】国際公開第２００８／０６０３４８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
導波モード光を抑えるために、素子内に導波モード光を取り出すための構造を導入しても、上記のようにその構造上の理由から、駆動電圧が高くなるという問題と、光取り出し効率が十分得られないという問題と、を同時に解消することは困難である。
【０００９】
さらに、電極に貫通孔を形成する構造では、貫通孔を有機層で充填させるため、電極よりも導電性の劣る部分が素子面内に存在する。このため電極に孔部が形成されていない場合と比較して、素子面内方向への電圧降下が大きくなる。つまり、端子で印加した電圧に対して、端子から遠くなるに従い、その点における電圧が降下する。その結果、その点において有機ＥＬ素子の陽極と陰極の間に十分な電圧が印加されず、発光が不十分になるという問題がある。つまり、発光効率の低下と共に、素子面内における輝度ムラが生じるという問題がある。特に、電極に貫通孔を形成する構造が一つのエリアに集中している場合、電圧降下が顕著に生じ、輝度ムラが生じやすくなるという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、導波モード光を効果的に外部へ取り出すことができ、かつ駆動電圧が高くなることを抑制した有機ＥＬ素子並びにそれを備えた照明装置及び画像表示装置を提供することを目的とし、その有機ＥＬ素子の製造方法を提供することを目的とする。さらに、第１電極に貫通孔を有する構造を最適に配置することにより、素子面内における輝度ムラの少ない照明装置及び画像表示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】
【００１１】
本発明者は、誘電体層のみに孔部を有する第１孔部と、誘電体層と第１電極に連通する孔部を有しかつその孔部が第１電極を非貫通である第３孔部との少なくともいずれか一方と、誘電体層と第１電極に連通する孔部を有しかつその孔部が第１電極を貫通している第２孔部とを、混在して有する有機ＥＬ素子を構成することにより、導波モード光を効率的に外部に取り出すことができ、かつ駆動電圧の上昇を抑えた有機ＥＬ素子並びにそれを備えた照明装置及び画像表示装置を実現した。
【００１２】
また、第１電極貫通孔部を有しない第１孔部および第３孔部の少なくともいずれか一方からなる第１領域と、第１電極貫通孔部を有する第２孔部からなる第２領域とを、素子面内において最適に配置することにより、素子全体で輝度ムラの少ない照明装置及び画像表示装置を実現した。
【００１３】
さらに、第１電極貫通孔部を有しない第１孔部および第３孔部の少なくともいずれか一方からなる第１領域と、第１電極貫通孔部を有する第２孔部からなる第２領域とを、レーザーを用いて同時に形成することにより、簡便で容易な方法で本発明の有機ＥＬ素子を製造する方法を見出した。
【００１４】
上記課題を解決するため、概要を説明した本発明は以下の構成を採用する。
（１）第１電極と、発光層を含む有機層と、第２電極とを順に具備する有機ＥＬ素子であって、前記第１電極と前記第２電極との間に、前記有機層の屈折率と異なる屈折率を有する誘電体層を具備し、前記誘電体層と前記第１電極は、前記誘電体層を貫通する誘電体層孔部のみからなる複数の第１孔部、および／または、前記誘電体層孔部と該誘電体層孔部に連通して設けられ、前記第１電極内に底面を有する第１電極非貫通孔部とからなる複数の第３孔部を有し、かつ、前記誘電体層孔部と該誘電体層孔部に連通する第１電極貫通孔部とからなる複数の第２孔部を有し、前記有機層は、前記第１孔部の内側面を被覆する第１孔部内側面被覆部および／または前記第３孔部の内側面を被覆する第３孔部内側面被覆部と、前記第２孔部の内側面を被覆する第２孔部内側面被覆部とを有することを特徴とする有機ＥＬ素子。
（２）前記誘電体層と前記第１電極は、前記第１孔部および前記第２孔部を有し、かつ前記第３孔部を有しないことを特徴とする（１）に記載の有機ＥＬ素子。
（３）前記誘電体層と前記第１電極は、前記第３孔部および前記第２孔部を有し、かつ前記第１孔部を有しないことを特徴とする（１）に記載の有機ＥＬ素子。
（４）前記誘電体層孔部が規則的に配置されることを特徴とする（１）〜（３）のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子。
（５）前記有機層はさらに、前記誘電体層と前記第２電極との間に配置される層状部を有することを特徴とする（１）〜（４）のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子。
（６）平面視において、前記誘電体層全面にわたる、前記複数の第１孔部、前記複数の第２孔部および前記複数の第３孔部の各総面積の合計に対する該複数の第２孔部の総面積の割合が５０〜９０％であることを特徴とする（１）〜（５）のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子。
（７）平面視において、前記誘電体層の面積（前記複数の第１孔部、前記複数の第２孔部および前記複数の第３孔部の面積を含む）に対する、前記複数の第１孔部、前記複数の第２孔部および前記複数の第３孔部の各総面積の合計の割合が２０〜６０％であることを特徴とする（１）〜（６）のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子。
（８）前記誘電体層孔部が平面視において直径０．３〜３．０μｍの略円形状であることを特徴とする（１）〜（７）のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子。
（９）（１）〜（８）のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子を備えた照明装置。
（１０）（１）〜（８）のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子を備えた照明装置であって、前記有機ＥＬ素子の周縁部に、前記第１電極の延在部によって前記第１電極と電気的に接続する第１外部接続端子と、前記第２電極の延在部によって前記第２電極と電気的に接続する第２外部接続端子とを備え、前記第１電極および誘電体層には、平面視において、前記第１孔部および／または前記第３孔部のみが形成された第１領域と、前記第２孔部のみが形成された第２領域が平面格子パターンをなすように配置されており、前記第１領域は前記平面格子パターンにおける枠部分に配置され、前記第２領域は該平面格子パターンの枠内部分に配置されており、前記第１領域は前記第１電極の延在部に接続されていることを特徴とする照明装置。
（１１）（１）〜（８）のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子を備えた画像表示装置。
（１２）（１）〜（８）のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子を備えた画像表示装置であって、前記有機ＥＬ素子の周縁部に、前記第１電極の延在部によって前記第１電極と電気的に接続する第１外部接続端子と、前記第２電極に電気的に接続する第２外部接続端子とを備え、前記第１電極および誘電体層には、平面視において、前記第１孔部および／または前記第３孔部のみが形成された第１領域と、前記第２孔部のみが形成された第２領域が平面格子パターンをなすように配置されており、前記第１領域は前記平面格子パターンにおける枠部分に配置され、前記第２領域は該平面格子パターンの枠内部分に配置されており、前記第１領域は前記第１電極の延在部に接続されていることを特徴とする画像表示装置。
（１３）基板上に第１電極と、発光層を含む有機層と、第２電極とを順に具備し、前記第１電極と前記第２電極との間に、前記有機層の屈折率と異なる屈折率を有する誘電体層を具備し、前記誘電体層と前記第１電極は、前記誘電体層を貫通する誘電体層孔部のみからなる複数の第１孔部、および／または、前記誘電体層孔部と該誘電体層孔部に連通して設けられ、前記第１電極内に底面を有する第１電極非貫通孔部とからなる複数の第３孔部のみが形成された第１領域と、前記誘電体層孔部と該誘電体層孔部に連通する第１電極貫通孔部とからなる複数の第２孔部のみが形成された第２領域を有する有機ＥＬ素子の製造方法であって、前記基板上に、前記第１電極、前記誘電体層、を順に積層する工程と、前記第１領域の前記第１孔部および／または前記第３孔部と前記第２領域の前記第２孔部とを、１回のレーザー光パルス照射により同時に形成し、前記レーザー光を、前記１回のレーザー光パルス照射毎に移動しながら複数回パルス照射することにより、前記第１領域と前記第２領域とを同時に有する部分を複数形成する工程と、前記有機層を前記第１孔部、前記第２孔部および前記第３孔部の内側面を被覆するように形成する工程と、前記第２電極を前記有機層の前記基板の反対側に形成する工程と、を有する有機ＥＬ素子の製造方法。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、導波モード光を効率的に外部に取り出すことができ、かつ駆動電圧の上昇を抑えた有機ＥＬ素子並びにそれを備えた照明装置及び画像表示装置を提供することができる。また、輝度ムラの少ない照明装置及び画像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ素子の一例を説明するための断面模式図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る有機ＥＬ素子の一例を説明するための断面模式図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る有機ＥＬ素子の一例を説明するための断面模式図である。
【図４】本発明の有機ＥＬ素子を備えた照明装置の一例を説明するため模式図であり、（ａ）は平面模式図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ’面の断面模式図である。
【図５】本発明の照明装置における第１領域と第２領域の配置の一例を説明するための平面模式図である。（ａ）は正方格子状に配置されている図であり、（ｂ）は長方格子状に配置されている図であり、（ｃ１）および（ｃ２）は平面斜方格子状に配置されている図であり、（ｄ）は面心長方格子状に配置されている図であり、（ｅ）は六方格子状に配置されている図であり、（ｆ）はハニカム格子状に配置されている図であり、（ｇ）は縞状に配置されている図であり、（ｈ）は櫛歯状に配置されている図であり、（ｉ）は螺旋状に配置されている図である。
【図６】本発明の第１領域または第１外部接続端子と第２領域の配置を説明するための模式図である。
【図７】本発明の有機ＥＬ素子を備えた画像表示装置の一例を説明するための断面模式図である。
【図８】本発明の画像表示装置の開口部に、本発明の有機ＥＬ素子を挿入した際の平面図である。
【図９】本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ素子の第１製造方法を説明するための断面模式図である。
【図１０】１パルスのレーザー照射におけるレーザーの強度分布を示したグラフである。
【図１１】複数回レーザー照射を行うことにより、格子状に形成された第１領域と第２領域を有する有機ＥＬ素子の平面模式図である。
【図１２】各実施例のデータについて、Ｘ軸に駆動電圧の増減値を、Ｙ軸に電力効率の相対値をプロットしたグラフである。
【図１３】図１４の測定に用いた有機ＥＬ素子の平面模式図である。
【図１４】図１３の有機ＥＬ素子を用いて、外部接続端子で印加した電圧に対する素子中央部における電圧降下率を測定したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を適用した有機ＥＬ素子並びにそれを備えた画像表示装置及び照明装置について、図面を用いてその構成を説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
本発明の有機ＥＬ素子は、いわゆるボトムエミッション構造でもトップエミッション構造でも、いずれを適用してもよい。
本発明において、第１電極及び第２電極は一方が陽極で他方が陰極であるが、以下では、第１電極を陽極、第２電極を陰極とする構成を例に挙げて説明する。
また、本発明の有機ＥＬ素子は本発明の効果を損ねない範囲で以下に記載していない層や構造を備えてもよい。
【００１８】
（有機ＥＬ素子：第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ素子の一例を説明するための断面模式図である。図１に示す有機ＥＬ素子１０は、基板１上に、陽極（第１電極）２と、発光層を含む有機層３と、陰極（第２電極）４とを順に具備する有機ＥＬ素子であって、陽極２と陰極４との間に、有機層３と屈折率の異なる屈折率を有する誘電体層５を具備する。
誘電体層５は誘電体層を貫通する複数の誘電体層孔部５Ａを有し、陽極２は複数の誘電体層孔部５Ａのうちの一部の誘電体層孔部５Ａに連通して陽極２を貫通する陽極貫通孔部２Ａを有する。ここで、誘電体層５と陽極（第１電極）２に着目して、誘電体層孔部５Ａのみが形成されている孔部を第１孔部と呼び、誘電体層孔部５Ａとこれに連通して陽極貫通孔部２Ａが形成されている孔部を第２孔部と呼ぶ。有機層３は、第１孔部の内側面を被覆する第１孔部内側面被覆部３ａと、第２孔部の内側面を被覆する第２孔部内側面被覆部３ｂとを有する。また有機層３はさらに、誘電体層５と陰極４との間に配置される層状部３ｄを有していてもよい。
【００１９】
第１孔部および第２孔部の形状は、それらの内側面で光を基板側へ屈折させる効果を奏するものであれば特に限定はされない。図１で示した例では、第１孔部および第２孔部の内側面が基板面に対してほぼ垂直に配置される構成であるが、かかる構成である必要はない。誘電体層５の屈折率が有機層３の屈折率より高い場合は、導波モード光をより基板１側に屈折させる観点から、第１孔部および第２孔部の内側面と基板面がなす角度で、各孔部の内側の角度θは９０°〜１３５°が好ましく、９０°〜１２０°がより好ましい。
一方、誘電体層５の屈折率が有機層３の屈折率より低い場合は、導波モード光をより基板１側に屈折させる観点から、第１孔部および第２孔部の内側面と基板面がなす角度で、各孔部の内側の角度θは６０°〜１３５°が好ましく、６０°〜１２０°がより好ましい。
【００２０】
一方で、孔部（第１孔部および第２孔部）が基板１の面内の少なくとも１方向に周期的に配置される周期（隣接する孔部の中心間の距離）が光の波長と同等以下の場合においては、孔部の形状は、回折の効果やフォトニック結晶による効果を奏するものであれば特に限定はされないが、発光した光をより基板側に取り出す観点からは、各孔部の内側面は基板面に対して垂直に近いことが好ましい。
これは孔部が基板面に対してほぼ垂直であることによって、それぞれの孔部の側面を横切る基板面内方向において、屈折率の変調が急峻になるためである。屈折率の変調が急峻な場合は、フォトニック結晶では基板面内方向に光が伝播できなくなるバンドギャップの周波数域が広くなり、発光光をより効率的に有機層３から外部へ取り出すことができる。また回折格子でも屈折率の変調が急峻な場合は、基板方向への光の回折効率が向上するため、同様に素子外部への光取り出しが向上する。
【００２１】
本実施形態の有機ＥＬ素子１０の陽極２と誘電体層５の積層体に第１孔部と第２孔部を配置させるパターンは、平面視で上記２種類の孔部が混在していれば特に限定はされない。例えば、１つの第１孔部と１つの第２孔部が交互に配列していてもよく、また、複数の第１孔部からなる集団と複数の第２孔部からなる集団とが交互に配列していてもよい。この場合、混在とは、複数の第１孔部からなる集団（または１つの第１孔部）をＡ、複数の第２孔部からなる集団（または１つの第２孔部）をＢとしたとき、少なくとも１方向にＡＢＡまたはＢＡＢ以上（１．５周期以上）の繰り返しがある配置パターンを言う。また、第１孔部と第２孔部の配置パターンが海島構造をなしていてもよい。すなわち、第１孔部と第２孔部のいずれか一方が島状の領域（島部）として形成され、他方がそれらの周囲の連続した領域（海部）として形成されていてもよい。この場合も、少なくとも一方向については、第１孔部の領域と第２孔部の領域の繰り返しが１．５周期以上であればよい。更に、後述の図５（ｈ）、図５（ｉ）に示すように島部は単純な形状でなくてもよい。この場合も、少なくとも一方向については、第１孔部の領域と第２孔部の領域の繰り返しが１．５周期以上であればよい。
【００２２】
陽極２と誘電体層５の積層体は、平面視で、そこに形成される孔部が異なる２種類の領域、第１領域１００と第２領域２００を有する。第１領域１００に形成される孔部は第１孔部のみであり、第２領域に形成される孔部は第２孔部のみである。陽極２に貫通孔を有しない第１孔部のみが形成された第１領域１００では、陽極面内全体に亘り層状部が存在するためシート抵抗が低く、面内における電圧降下を小さくすることができ、駆動電圧を低く抑えることができる。但し、第１領域では、陽極２の層状部内を導波する導波モード光を効率的に外部に取り出すことができない。
一方、陽極２に貫通孔を有する第２孔部のみが形成された第２領域２００は、陽極貫通孔部２Ａが陽極２の材料に較べて導電性の低い有機材料で被覆または充填されているため、第１領域に較べてシート抵抗が高く、面内の電圧降下が大きくなり、駆動電圧が上がる。但し、第２領域では、第２孔部が陽極２を貫通しているため、陽極２には層状部がなく、屈折率の異なる界面が陽極２の膜厚全体に亘り存在するため、陽極２内を導波する導波モード光を効率的に取り出すことができる。
従って、陽極２と誘電体層５の積層体に、これらの第１領域１００と第２領域２００を混在させて配置することにより、駆動電圧を大きく上昇させることなく、効率的に光を取り出すことができる。ここで、本実施形態の有機ＥＬ素子が照明装置のような発光面積が大きい装置に適用される場合には、第１領域１００に較べてシート抵抗が大きい第２領域２００の面積が大きいと第２領域２００内での電圧降下が大きくなり、輝度ムラが生じる。そこでこのような場合には、第２領域２００内での電圧降下を小さくするために、第２領域２００の個々の面積は小さい方がよい。具体的な第２領域２００の好ましい大きさは、第１領域１００と第２領域２００の配置パターンや第２領域２００内の第１電極１００の実効的なシート抵抗（孔部の存在による有効面積の減少を考慮したシート抵抗）などに依存するが、電圧降下の許容範囲が与えられれば、適宜設定することが可能である。詳細は後述するが、第２領域２００内における電圧降下率は、外周からの距離が離れた位置になるほど大きくなるため、第２領域２００の外周から最も遠い位置における電圧降下率が許容値以下となるように第２領域２００の大きさを設定することが好ましい。
【００２３】
この有機ＥＬ素子は、上記のようにトップエミッション型（基板１と反対側から光が取り出される発光素子のタイプ）、ボトムエミッション型（基板１側から光が取り出される発光素子のタイプ）の有機ＥＬ素子のいずれにも適用できる。
ボトムエミッション型に適用するためには、基板１は透光性の基板であり、通常、可視光に対して透明であることが必要である。ここで、「可視光に対し透明である」とは、発光層から発する波長の可視光を透過することができればよいという意味であり、可視光領域全域にわたり透明である必要はない。４００〜７００ｎｍの可視光における透過率が５０％以上で、平滑な基板が好ましい。また、透過率が７０％以上であることがより好ましい。
具体的には、ガラス板、ポリマー板等が挙げられる。ガラス板の材料としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英等が挙げられる。またポリマー板の材料としては、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルサルファイド、ポリサルフォン等を挙げることができる。
なお、発光光が可視光でない場合は、基板は少なくとも発光波長領域に対して透明であることが必要である。透過率としては、発光が最大強度となる波長に対し、５０％以上であることが好ましく、７０％以上であることが更に好ましい。
【００２４】
トップエミッション型に適用するためには、基板１は上記記載と同様なものの他に、不透明なものも使用できる。具体的には、例えばＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｗ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇａの単体、またはこれらの化合物（ＳｉＣ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＧａＡｓ、サファイアなど）、ステンレス、その他のトップエミッション型の有機ＥＬ素子で通常用いられる基板を用いることができる。また、素子の発光に伴い生じる熱を逃がすため、熱伝導率の高い材料を基板に用いることが好ましい。
【００２５】
基板１の厚さは、要求される機械的強度にもよるため、特に限定はされないが、好ましくは、０．０１ｍｍ〜１０ｍｍ、より好ましくは０．０５ｍｍ〜２ｍｍである。
【００２６】
陽極２は、複数の陽極貫通孔部２Ａを備えているが、その陽極貫通孔部２Ａの内側面が有機層３によって被覆されており、また、陽極２の上面が誘電体層７によって被覆されているという特徴がある。
【００２７】
陽極２は陰極４との間で電圧を印加し、陽極２より有機層３に正孔を注入するための電極であり、仕事関数の大きい金属、合金、導電性化合物、あるいはこれらの混合物からなる材料を用いることが好ましく、有機層３とのＨＯＭＯ（Highest Occupied Molecular Orbital）準位との差が過大にならないように仕事関数が４ｅＶ以上６ｅＶ以下のものを用いるのが好ましい。陽極２の材料としては透光性でかつ導電性の材料であれば特に制限はないが、例えば、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）、ＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）、酸化錫、酸化亜鉛、ＧＺＯ（ガリウム酸化亜鉛）, ＡＺＯ（アルミニウム酸化亜鉛）, ＩＧＺＯ（酸化インジウムガリウム亜鉛）, ＡＧＺＯ（酸化アルミニウムガリウム亜鉛）などの透明無機酸化物、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸の混合物）、ポリアニリンなどの導電性高分子および任意のアクセプタなどでドープした導電性高分子、カーボンナノチューブなどの導電性光透過性材料、薄膜金属、薄膜状に形成した金属ナノワイヤ、これらを含む複合材料を挙げることができる。ここにおいて、陽極２は、基板１上に例えば、スパッタ法、真空蒸着法、塗布法、ＣＶＤ法、イオンプレーティング法などによって形成することができる。
【００２８】
陽極２の厚さは特に限定はされないが、例えば１０〜２０００ｎｍであり、好ましくは５０〜１０００ｎｍである。１０ｎｍより薄いとシート抵抗が増大し、また、２０００ｎｍ以上であれば有機層３の陰極４側の平坦度を保てなくなると共に、陽極２の透過率が低下するからである。
【００２９】
有機層３は、発光層（有機発光層）の他、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層等を備えてもよい。発光層の材料としては、有機ＥＬ素子用の材料として知られる任意の材料を用いることができる。
正孔注入層は陽極２から有機層３への正孔注入を助ける層であり、イオン化エネルギーが通常５．５ｅＶ以下と低い。このような正孔注入層としてはより低い電界強度で正孔を有機層３に注入する材料が好ましいが、これを形成する材料としては、上記の機能を担えるものであれば特に制限はなく、公知のものの中から任意のものを選択して用いることができる。また、正孔輸送層は発光領域まで正孔を輸送する層であって、正孔移動度が大きい。このような正孔輸送層材料としては、上記の機能を担えるものであれば特に制限はなく、公知のものの中から任意のものを選択して用いることができる。
電子注入層は陰極４から有機層３への電子注入を助ける層である。このような電子注入層としてはより低い電界強度で電子を有機層３に注入する材料が好ましいが、これらを形成する材料としては、上記の機能を担えるものであれば特に制限はなく、公知のものの中から任意のものを選択して用いることができる。また、電子輸送層は発光領域まで電子を輸送する層であって、電子移動度が大きい。このような電子輸送層として形成する材料は、上記の機能を担えるものであれば特に制限はなく、公知のものの中から任意のものを選択して用いることができる。
【００３０】
有機層３は、蒸着法、転写法などの乾式プロセスによって成膜してもよいし、スピンコート法、スプレーコート法、ダイコート法、グラビア印刷法など、湿式プロセスによって成膜してもよい。
有機層３の厚さは、特に限定はされないが、例えば５０〜２０００ｎｍであり、好ましくは１００〜１０００ｎｍである。５０ｎｍより薄いと突き抜け電流による内部量子効率の低下や、陰極４による損失性表面波モードカップリング（lossy surface wave mode coupling）などの消光が起こり、また、２０００ｎｍより厚いと駆動電圧が上昇する。
【００３１】
有機層３を形成する第１孔部内側面被覆部３ａおよび第２孔部内側面被覆部３ｂは、第１孔部および第２孔部の内側面を被覆していればよく、その孔部を充填する構造でも、一部を埋める構造でも良い。
【００３２】
また陰極４は、有機層３に電子を注入するための電極である。陰極４は、特に材料は限定されないが、仕事関数が１．９ｅＶ以上５ｅＶ以下であるのが好ましい。これは、有機層３への電子注入が容易になり、有機ＥＬ素子の駆動電圧の上昇を抑制することができるためである。
【００３３】
陰極４は、真空蒸着法、塗布法、ＣＶＤ法、イオンプレーティング法などによって形成することができる。
但し、スパッタ等で膜を形成すると成膜時のプラズマにより有機層がダメージを受け、駆動電圧の上昇を招くため好ましくない。有機層へのダメージの少ない抵抗加熱蒸着等の形成方法を採用することが好ましい。
【００３４】
陰極４の材料としては、光の反射率が可視光において十分高い、金属を用いることができる。高反射率金属の例としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｍｇ等の単体や、ＡｕとＡｇとの合金、ＡｇとＣｕとの合金、真鍮等の合金が挙げられる。また陰極４は、２層以上の積層構造であってもよい。
【００３５】
陰極４の厚さは特に限定はされないが、例えば２０〜２０００ｎｍであり、好ましくは５０〜５００ｎｍである。２０ｎｍより薄いと反射率が低くなり輝度が低下し、また、２０００ｎｍより厚いと成膜時の熱や放射線によるダメージ、膜応力による機械的ダメージが電極や有機層に蓄積する。
【００３６】
誘電体層５は複数の誘電体層孔部５Ａを有しており、その誘電体層孔部５Ａの内側面は誘電体層５と異なる屈折率を有する有機層３によって被覆されている。
誘電体層５をかかる構成とすることにより、誘電体層孔部５Ａの内側面（基板１の基板面に対して垂直又は垂直に近い方向に延びる誘電体層５と有機層３との界面）に入射する光を、この界面において基板１側に屈折させて、有機層内の伝播光の基板１の外表面への入射角（入射光と入射する界面の法線がなす角度）をより小さい角度に変えることで陽極２と基板１の界面、もしくは基板１の外表面で全反射する光の割合を低減させ、光取り出し効率を向上させることができる。
【００３７】
誘電体層５の材料としては、透光性でかつ有機層３の屈折率と異なる屈折率を有する材料であれば特に制限はない。仮に、有機層３の屈折率が１．７である場合には、有機層３より低い屈折率の材料としては、例えば、この屈折率条件を満たすスピンオングラス（ＳＯＧ）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２（代表的な屈折率：１．３８））等の金属フッ化物、ポリテトラフルオロエチレン（代表的なＰＴＦＥ（屈折率：１．３５））等の有機フッ素化合物、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２（代表的な屈折率：１．４５））、各種の低融点ガラス、多孔性物質が挙げられる。また、有機層３より高屈折率の材料としては、例えば窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）（代表的な屈折率：２．０）をはじめとするケイ素化合物、酸化チタン（ＴｉＯ２）（代表的な屈折率：２．５）をはじめとする金属酸化物、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）（代表的な屈折率：２．２）をはじめとする金属窒化物、アルミニウム酸窒化物（ＡｌＯＮ）（代表的な屈折率：１．８）やケイ素酸窒化物をはじめとする金属酸窒化物、ポリエチレンナフタレート（代表的な屈折率：１．８）をはじめとする高分子化合物樹脂、が挙げられる。
【００３８】
誘電体層５の厚さは特に限定はされないが、例えば１０〜２０００ｎｍであり、好ましくは５０〜１０００ｎｍである。１０ｎｍより薄いと有機層の膜厚に対して誘電体層５の膜厚が占める割合が小さくなり、導波モード光が屈折または回折されにくくなり、また、２０００ｎｍより厚いと有機層３の陰極４側の平坦度を保ちにくくなる。
【００３９】
誘電体層５の誘電体層孔部５Ａは、基板１の面内の少なくとも１方向に規則的に配置されてもよく、またランダムに配置されてもよい。誘電体層孔部５Ａが規則的な構造の場合は、回折格子による出射光の強め合いの効果により、ある特定の放射角の光強度が強くなる配向特性を得ることができるのに対し、誘電体層孔部５Ａが非周期的な構造の場合は、比較的均一な配向特性を得ることができる。
そのため、誘電体層孔部５Ａは、必要に応じて周期的な構造にするか、非周期的な構造にするかを選択することできる。
ただし、規則的に配置されている方が、孔部の形成が容易であり好ましい。後述の第２製造方法のレーザー干渉等の容易な方法で形成できるためである。
【００４０】
誘電体層５を平面視した際に、第１孔部と第２孔部の各総面積の合計に対する第２孔部（陽極を貫通する孔部）の総面積の割合は、５０〜９０％であることが好ましい。この割合が９０％を超えると、陽極２を平面視した際に、陽極２の面積に対する陽極貫通孔部２Ａの総面積の割合が多くなり、有機ＥＬ素子の駆動電圧が高くなる。一方、この割合が５０％より小さいと、陽極２を導波する導波モード光を効率的に取り出すことができず、十分な光取り出し効率を得ることができない。
【００４１】
また誘電体層５を平面視した際に、誘電体層５の面積（第１孔部および第２孔部の面積を含む）に対する第１孔部と第２孔部の各総面積の合計の割合は、２０〜６０％であることが好ましい。この面積割合が６０％を超えると、誘電体層孔部５Ａ同士が近づくため、誘電体層孔部５Ａ同士が繋がってしまうことがあり、作製することが難しい。一方、この面積割合が２０％以下では、光を基板側に屈折させる界面が少なく、効率的な発光が得られない。
【００４２】
さらに平面視した際に、誘電体層孔部は直径０．３〜３．０μｍの略円形状であることが好ましい。誘電体層孔部の直径が０．３μｍより小さいと、光の波長に対し誘電体層孔部のサイズが小さいため、光を効率的に屈折させることができず十分な光取り出し効率を得ることができない。一方、誘電体層孔部の直径が３．０μｍを超えると、光を基板側に屈折させるための有機層と誘電体層の屈折率界面が相対的に少なくなるため、全体で均一な発光をすることができず、十分な光取り出し効率を得ることができない。
なお、ここでいう直径とは、孔部を基板と平行な面で切った断面が最大の円となるときの直径を意味する。
【００４３】
（有機ＥＬ素子：第２実施形態）
図２は本発明の第２実施形態に係る有機ＥＬ素子の一例を説明するための断面模式図である。第２実施形態の有機ＥＬ素子が第１実施形態の有機ＥＬ素子と異なるのは、第１実施形態の誘電体層５と陽極２に形成される第１孔部（誘電体層孔部５Ａのみが形成される）の代わりに、誘電体層５を貫通して更に陽極２に部分的に形成される孔部を有する点である。図２に示す有機ＥＬ素子２０は、基板１上に、陽極（第１電極）２と、発光層を含む有機層３と、陰極（第２電極）４とを順に具備する有機ＥＬ素子であって、陽極２と陰極４との間に、有機層３と屈折率の異なる屈折率を有する誘電体層５を具備する。
誘電体層５は誘電体層を貫通する複数の誘電体層孔部５Ａを有し、陽極２は複数の誘電体層孔部５Ａのうちの一部の誘電体層孔部５Ａに連通して陽極２を貫通する陽極貫通孔部２Ａと、複数の誘電体層孔部５Ａのうちの残部の誘電体層孔部５Ａに連通して設けられ、陽極２内に底面を有する陽極非貫通孔部２Ｂと、を有する。ここで、誘電体層５と陽極（第１電極）２に着目して、誘電体層孔部５Ａとこれに連通して陽極貫通孔部２Ａが形成されている孔部を第２孔部と呼び（第１実施形態と同じ）、誘電体層孔部５Ａとこれに連通して陽極電極内に底面を有する陽極非貫通孔部２Ｂが形成されている孔部を第３孔部と呼ぶ。すなわち、陽極２と誘電体層５は、複数の第３孔部と複数の第２孔部を有する。
有機層３は、第２孔部の内側面を被覆する第２孔部内側面被覆部３ｂと、第３孔部の内側面を被覆する第３孔部内側面被覆部３ｃとを有する。また有機層３はさらに、誘電体層５と陰極４との間に配置される層状部３ｄを有していてもよい。
【００４４】
第２孔部および第３孔部の形状は、それらの内側面で光を基板側へ屈折させる効果を奏するものであれば特に限定はされない。図２で示した例では、第２孔部および第３孔部の内側面が基板面に対してほぼ垂直に配置される構成であるが、かかる構成である必要はない。誘電体層５の屈折率が有機層３の屈折率より高い場合は、導波モード光をより基板１側に屈折させる観点から、第２孔部および第３孔部の内側面と基板面がなす角度で、各孔部の内側の角度θは９０°〜１３５°が好ましく、９０°〜１２０°がより好ましい。
一方、誘電体層５の屈折率が有機層３の屈折率より低い場合は、導波モード光をより基板１側に屈折させる観点から、第２孔部および第３孔部の内側面と基板面がなす角度で、各孔部の内側の角度θは６０°〜１３５°が好ましく、６０°〜１２０°がより好ましい。
【００４５】
一方で、孔部（第２孔部および第３孔部）が基板１の面内の少なくとも１方向に周期的に配置される周期（隣接する孔部の中心間の距離）が光の波長と同等以下の場合においては、孔部の形状は、回折の効果やフォトニック結晶による効果を奏するものであれば特に限定はされないが、発光した光をより基板側に取り出す観点からは、各孔部の内側面は基板面に対して垂直に近いことが好ましい。
これは孔部が基板面に対してほぼ垂直であることによって、それぞれの孔部の側面を横切る基板面内方向において、屈折率の変調が急峻になるためである。屈折率の変調が急峻な場合は、フォトニック結晶では基板面内方向に光が伝播できなくなるバンドギャップの周波数域が広くなり、より効率的に有機層３から外部へ取り出すことができる。また回折格子でも屈折率の変調が急峻な場合は、基板方向への光の回折効率が向上するため、同様に素子外部への光取り出しが向上する。
【００４６】
陽極２と誘電体層５の積層体は、平面視で、そこに形成される孔部が異なる２種類の領域、第１領域１００と第２領域２００を有する。第１領域１００に形成される孔部は第１実施形態と異なり第３孔部のみであり、第２領域に形成される孔部は第１実施形態と同じ第２孔部のみである。陽極２に貫通孔を有しない第３孔部のみが形成された第１領域１００は、陽極面内全体に亘り層状部が存在するためシート抵抗が低く、面内における電圧降下を小さくすることができ、駆動電圧を低く抑えることができる。但し、第１領域では、陽極２の層状部内を導波する導波モード光を効率的に外部に取り出すことができない。
一方、陽極２に貫通孔を有する第２孔部のみが形成された第２領域２００は、陽極貫通孔部２Ａが陽極２の材料に比べて導電性の低い有機材料で被覆または充填されているため、第１領域に較べてシート抵抗が高く、面内の電圧降下が大きくなり、駆動電圧が上がる。但し、第２領域では、第２孔部が陽極２を貫通しているため、陽極２には層状部がなく、屈折率の異なる界面が陽極２の膜厚全体に亘り存在するため、陽極２内を導波する導波モード光を効率的に取り出すことができる。
従って、これらの第１領域１００と第２領域２００を陽極２と誘電体層５の積層体に混在させて配置することにより、駆動電圧を大きく向上させることなく、効率的に光を取り出すことができる。
【００４７】
基板１、陽極２、有機層３および陰極４の材質、厚さおよび形成方法は第１実施形態と同様のものを用いることができる。
【００４８】
陽極２は、複数の陽極貫通孔部２Ａ及び陽極非貫通孔部２Ｂを備えているが、その陽極貫通孔部２Ａ及び陽極非貫通孔部２Ｂの内側面が有機層３によって被覆されており、また、陽極２の上面が誘電体層５によって被覆されているという特徴がある。
【００４９】
有機層３を形成する第２孔部内側面被覆部３ｂ、および第３孔部内側面被覆部３ｃのそれぞれは、第２孔部および第３孔部のそれぞれの内側面を被覆していればよく、その孔部を充填する構造でも、一部を埋める構造でも良い。
【００５０】
誘電体層５の材料、厚さ、形成方法および構成は第１実施形態と同様のものを用いることができる。
【００５１】
（有機ＥＬ素子：第３実施形態）
図３は本発明の第３実施形態に係る有機ＥＬ素子の一例を説明するための断面模式図である。第３実施形態の有機ＥＬ素子が第１実施形態の有機ＥＬ素子と異なるのは、誘電体層５と陽極２に形成される孔部が、第１実施形態では第１孔部と第２孔部であるのに対し、第３実施形態ではこれらに加えて更に第３孔部が形成されている点である。図３に示す有機ＥＬ素子３０は、基板１上に、陽極（第１電極）２と、発光層を含む有機層３と、陰極（第２電極）４とを順に具備する有機ＥＬ素子であって、陽極２と陰極４との間に、有機層３と屈折率の異なる屈折率を有する誘電体層５を具備する。
誘電体層５は誘電体層を貫通する複数の誘電体層孔部５Ａを有し、陽極２は複数の誘電体層孔部５Ａのうちの一部の誘電体層孔部５Ａに連通して陽極２を貫通する陽極貫通孔部２Ａと、複数の誘電体層孔部５Ａの残部のうちの一部の誘電体層孔部５Ａに連通して設けられ、陽極２内に底面を有する陽極非貫通孔部２Ｂと、を有する。ここで、誘電体層５と陽極（第１電極）２に着目して、誘電体層孔部５Ａのみが形成されている孔部を第１孔部と呼び（第１実施形態と同じ）、誘電体層孔部５Ａとこれに連通して陽極貫通孔部２Ａが形成されている孔部を第２孔部と呼び（第１実施形態と同じ）、誘電体層孔部５Ａとこれに連通して陽極電極内に底面を有する陽極非貫通孔部２Ｂが形成されている孔部を第３孔部と呼ぶ（第２実施形態と同じ）。すなわち、誘電体層５と陽極２は、複数の第１孔部、複数の第２孔部と複数の第３孔部を有する。
有機層３は、第１孔部の内側面を被覆する第１孔部内側面被覆部３ａと、第２孔部の内側面を被覆する第２孔部内側面被覆部３ｂと、第３孔部の内側面を被覆する第３孔部内側面被覆部３ｃとを有する。また有機層３はさらに、誘電体層５と陰極４との間に配置される層状部３ｄを有していてもよい。
【００５２】
第１孔部、第２孔部および第３孔部の形状は、それらの内側面で光を基板側へ屈折させる効果を奏するものであれば特に限定はされない。図３で示した例では、第１孔部、第２孔部および第３孔部の内側面が基板面に対してほぼ垂直に配置される構成であるが、かかる構成である必要はない。誘電体層５の屈折率が有機層３の屈折率より高い場合は、導波モード光をより基板１側に屈折させる観点から、第１孔部、第２孔部および第３孔部の内側面と基板面がなす角度で、各孔部の内側の角度θは９０°〜１３５°が好ましく、９０°〜１２０°がより好ましい。
一方、誘電体層５の屈折率が有機層３の屈折率より低い場合は、導波モード光をより基板１側に屈折させる観点から、第１孔部、第２孔部および第３孔部の内側面と基板面がなす角度で、各孔部の内側の角度θは６０°〜１３５°が好ましく、６０°〜１２０°がより好ましい。
【００５３】
一方で、孔部（第１孔部、第２孔部および第３孔部）が基板１の面内の少なくとも１方向に周期的に配置される周期（隣接する孔部の中心間の距離）が光の波長と同等以下の場合においては、孔部の形状は、回折の効果やフォトニック結晶による効果を奏するものであれば特に限定はされないが、発光した光をより基板側に取り出す観点からは、各孔部の内側面は基板面に対して垂直に近いことが好ましい。
これは孔部が基板面に対してほぼ垂直であることによって、それぞれの孔部の側面を横切る基板面内方向において、屈折率の変調が急峻になるためである。屈折率の変調が急峻な場合は、フォトニック結晶では基板面内方向に光が伝播できなくなるバンドギャップの周波数域が広くなり、より効率的に有機層３から外部へ取り出すことができる。また回折格子でも屈折率の変調が急峻な場合は、基板方向への光の回折効率が向上するため、同様に素子外部への光取り出しが向上する。
【００５４】
陽極２と誘電体層５の積層体は、平面視で、そこに形成される孔部が異なる２種類の領域、第１領域１００と第２領域２００を有する。第１領域１００に形成される孔部は第１孔部および第３孔部のみであり、第２領域２００に形成される孔部は第１実施形態と同じ第２孔部のみである。陽極２に貫通孔を有しない第１孔部および第３孔部のみが形成された第１領域１００は、陽極面内全体に亘り層状部が存在するため、シート抵抗が低く、面内における電圧降下を小さくすることができ、駆動電圧を低く抑えることができる。但し、第１領域では、陽極２の層状部内を導波する導波モード光を効率的に外部に取り出すことができない。
一方、陽極２に貫通孔を有する第２孔部のみが形成された第２領域２００は、陽極貫通孔部２Ａが陽極２の材料に較べて導電性の低い有機材料で被覆または充填されているため、第１領域に較べてシート抵抗が高く、面内の電圧降下が大きくなり、駆動電圧が上がる。但し、第２領域では、第２孔部が陽極２を貫通しているため、陽極２には層状部がなく、屈折率の異なる界面が陽極２の膜厚全体に亘り存在するため、陽極２内を導波する導波モード光を効率的に取り出すことができる。
従って、これらの第１領域１００と第２領域２００を陽極２と誘電体層５の積層体に混在させて配置することにより、駆動電圧を大きく向上させることなく、効率的に光を取り出すことができる。
【００５５】
基板１、陽極２、有機層３および陰極４の材質、厚さおよび形成方法は第１実施形態と同様のものを用いることができる。
【００５６】
陽極２は、複数の陽極貫通孔部２Ａ及び陽極非貫通孔部２Ｂを備えているが、その陽極貫通孔部２Ａ及び陽極非貫通孔部２Ｂの内側面が有機層３によって被覆されており、また、陽極２の上面が誘電体層５によって被覆されているという特徴がある。
【００５７】
誘電体層５の材料、厚さ、形成方法および構成は第１実施形態と同様のものを用いることができる。
【００５８】
（照明装置）
次に、上記の有機ＥＬ素子を備えた照明装置について説明を行う。上記の有機ＥＬ素子１０、２０、３０を備えた照明装置は有機ＥＬ素子による違いはないため、有機ＥＬ素子１０の場合で代表して以下の説明を行う。また、有機ＥＬ素子はボトムエミッション構造でもトップエミッション構造でも良いが、以下はボトムエミッション構造の例で説明を行う。図４は、上記の有機ＥＬ素子１０を備える照明装置の一例を説明した図であり、図４（ａ）は照明装置を平面視した図であり、図４（ｂ）は照明装置をＡ−Ａ’断面で断面視した図である。
図４（ａ）で示した照明装置４０は、上述した有機ＥＬ素子１０と、その有機ＥＬ素子１０の陽極２に接続される第１外部接続端子４１と、陰極４に接続される第２外部接続端子４２と、からなる。図４（ｂ）で示すように第１外部接続端子４１は、陽極２上の有機ＥＬ素子の積層部分（誘電体層５、有機層３、陰極４の部分）の端面から陽極２が外側に延在している部分（陽極延在部または第１電極の延在部４１ｅ）の上に、素子部の端面から離間して設けられる。また、第２外部接続部４２は素子部の端面から離間して基板上に設けられ、ここに陰極が外側に延在している部分（陰極延在部または第２電極の延在部４２ｅ）が接続する。尚、第２外部接続端子４２と素子部端面が離間する部分には絶縁材料からなる絶縁部４３を有していてもよい。
【００５９】
また、有機ＥＬ素子１０を駆動するための図示しない点灯回路が、第１外部接続端子４１と第２外部接続端子４２に接続されている。点灯回路は、図示しない直流電源と図示しない制御回路を内部に有し、第１外部接続端子４１と第２外部接続端子４２を通して、有機ＥＬ素子１０の陽極層２と陰極４との間に電圧を印加して素子に電流を供給する。そして、有機ＥＬ素子１０を駆動し、発光層を発光させて、基板１を通して光を出射させ、出射光は照明光として利用される。白色光の照明光を得る場合には、照明装置は白色光を出射する有機ＥＬ素子で構成されていてもよく、また、それぞれ緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）、赤色光（Ｒ）を出射する３種類の有機ＥＬ素子で照明装置が構成されていて、それらの合成光が白色となるようにしてもよい。
【００６０】
有機ＥＬ素子１０における陽極２と誘電体層５の積層体は、平面視で、第１孔部のみが形成される第１領域１００と、第２孔部のみが形成される第２領域２００を有する。
第１領域１００は陽極２に層状部を有しているため、第２領域に較べてシート抵抗が低く、第１外部接続端子４１に印加された電圧は、第１領域１００内においては陽極延在部４１ｅから距離が離れても降下しにくい。
一方、第２領域２００は陽極２に陽極貫通孔部２Ａを有しており、この陽極貫通孔部２Ａの内側面は有機層（第２孔部内側面被覆部３ｂ）によって被覆または充填されている。有機層は陽極２と比較して導電性が低いため、第１領域に較べてシート抵抗が高く、第１外部接続端子４１に印加された電圧は、第２領域２００内においては陽極延在部４１ｅまたは第１領域１００から距離が離れるにつれて第１領域と比較して、電圧が降下しやすい（図１４参照）。従って、第２領域２００は平面視での面積が大きくなるにつれて輝度ムラが生じやすくなる。
そこで、特に第２領域２００内における輝度ムラを小さくするためには、第２領域１００内の電圧降下率のばらつきを小さくするように、第１領域１００と第２領域２００の配置パターンおよび第２領域の大きさを設定する必要がある。
【００６１】
上記の第２領域内の輝度ムラを小さくするためには、第１領域と第２領域の配置パターンを、外周が第１領域で囲まれた第２領域を複数有する配置パターンとし、第２領域内で外周から最も遠い位置における電圧降下率が一定値以下となるように第２領域の大きさを設定することが好ましい。
このような第１領域と第２領域の配置パターンの具体例としては、例えば、図５（ａ）〜（ｆ）に示す平面格子パターンに基づくものを挙げることができる。図５（ａ）〜（ｆ）に示す配置では、平面格子パターンにおける格子の枠部分に第１領域が配置され、格子の枠内部分に第２領域が配置される。図５（ａ）は正方格子の場合、図５（ｂ）は長方格子の場合、図５（ｃ１）、（ｃ２）は平面斜方格子（平行四辺形格子）の場合、図５（ｄ）は面心長方格子、図５（ｅ）は六方格子の場合、図５（ｆ）はハニカム格子の場合を示す。
また、第１領域と第２領域の配置パターンは、上記の平面格子パターンのように第１領域で外周を囲まれた複数の第２領域を有するものである必要はない。第２領域が第１領域により複数の領域に区切られていなくても、第２領域内で第１領域から最も遠い位置までの距離が上記の平面格子パターンの場合と同等の配置パターンであればよい。
このような第１領域と第２領域の配置パターンの具体例としては、図５（ｇ）〜（ｉ）に示すものを挙げることができる。
図５（ｇ）に示す配置のパターンでは、第１領域と第２領域が縞状に交互に配置される。
図５（ｈ）に示す配置パターンでは、第１領域が櫛歯状に配置され、第２領域は櫛歯の間に配置される。
図５（ｉ）に示す配置パターンでは、第１領域が螺旋状に配置され、第２領域は螺旋の間に配置される。
以上、第１領域と第２領域の配置パターンの具体例を挙げたが、第１領域と第２領域の配置パターンはこれらに限定されるものではない。
なお、図５では有機ＥＬ素子のみを図示しており、第１外部接続端子を図示していないが、第１外部接続端子は図４（ａ）で図示するように、有機ＥＬ素子の少なくとも１辺に存在している。
【００６２】
なお、上記のように、第２領域の大きさは、第２領域内で外周から最も遠い位置における電圧降下率が許容値以下となるように設定すればよいが、これについて以下に説明する。図６（ａ）〜（ｅ）に図示するように、第２領域２００内で、第１領域１００または陽極延在部４１ｅから最も遠い位置である黒点ＢＰまたは黒線部ＢＬにおける電圧（陰極との電位差）が、第１領域１００または陽極延在部４１ｅの電圧（陰極との電位差）に対して、降下率が例えば５％以下（第１領域１００または陽極延在部４１ｅの電圧の９５％以上）となるように、矢印で示す距離を設定することを意味する。図６（ａ）〜（ｅ）における矢印は、第２領域内で、第１領域または陽極延在部から最も遠い位置までの距離を示す。ここで、第２領域２００は図５で示すように、第１領域１００に挟まれる配置または囲まれる配置である必要は必ずしも無く、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、１辺または隣接する２辺にのみに第１領域１００または陽極延在部４１ｅが接するような配置でもよい。
【００６３】
第１領域１００は、少なくともその一部が周縁部に達して陽極延在部４１ｅに接続していることが好ましい。第１領域１００は、電圧降下が小さいため、補助電極のように機能することができる。すなわち、第１領域１００と陽極延在部４１ｅを接続することにより、不要な電圧降下を避けることができ、光取り出し効率を向上させることができると共に、輝度ムラの少ない均一な発光を得ることができる。
以上、照明装置の有機ＥＬ素子が有機ＥＬ素子１０の場合について説明を行った。一方、説明を行わなかった有機ＥＬ素子２０および３０の場合については、有機ＥＬ素子１０の場合との違いが、第１領域の陽極部分に非貫通孔が形成されている点のみであり、第１領域のシート抵抗が第２領域より高いことは有機ＥＬ素子１０の場合と同じである。従って、この場合にも有機ＥＬ素子１０の場合と同様に、第２領域内の電圧降下を考慮して第１領域と第２領域の配置パターンおよび第２領域の大きさを設定することにより、光取り出し効率を向上させることができると共に、輝度ムラの少ない均一な発光が得られる。
【００６４】
第１外部接続端子４１は陽極延在部４１ｅを介して陽極２と接続していればよく、接続方法は特に限定はされない。例えば、半田や導電性接着剤（銀ペーストなど）を用いて接続してもよいし、第１外部接続端子４１と陽極２を熱圧着や超音波接着といった方法で直接接続してもよい。また第２外部接続端子４２は陰極延在部４２ｅを介して陰極４と接続していればよく、接続方法は特に限定はされず、第１外部接続端子４１と同様の方法を用いることができる。
また第１外部接続端子４１および第２外部接続端子４２は、導電性を有していればよく特に材質も限定されない。例えば、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕなどの金属やこれらの金属化合物、あるいはガラスなどの非導電性材料にＮｉやＮｉとＡｕをめっきしたものなどを用いることができる。
絶縁部４３は、陰極４と第２外部接続端子４２を接続する際に、接続部が有機層３および陽極２に触れ、リークすることを防ぐために設置される。絶縁部４３の材料は絶縁性を有していればよく、例えば、ＳｉＯ２やＳｉ３Ｎ４などの酸化物や窒化物、あるいはポリイミドなどの高分子材料が用いられる。
【００６５】
（画像表示装置）
次に、上記の有機ＥＬ素子を備えた画像表示装置について説明を行う。上記の有機ＥＬ素子１０、２０、３０を備えた画像表示装置は有機ＥＬ素子による違いはないため、有機ＥＬ素子１０の場合で代表して以下の説明を行う。図７は、上記の有機ＥＬ素子を備えた画像表示装置の一例を説明した図である。また、有機ＥＬ素子はボトムエミッション構造でもトップエミッション構造でも良いが、以下はボトムエミッション構造の例で説明を行う。
図７に示した画像表示装置５０は、いわゆるパッシブマトリクス型の画像表示装置であり、有機ＥＬ素子１０の他に、陽極配線５１と、陰極配線５２と、陽極補助配線５３と、絶縁膜５４と、陰極隔壁５５と、封止プレート５６と、シール材５７とを備えている。
【００６６】
本実施の形態において、画像表示装置５０の基板１上には、複数の陽極配線５１が形成されている。陽極配線５１は、一定の間隔を隔てて平行に配置される。陽極配線５１は、透明導電膜により構成され、例えばＩＴＯ（酸化インジウム錫）を用いることができる。また陽極配線５１の厚さは例えば、５０ｎｍ〜２０００ｎｍとすることができる。そして、それぞれの陽極配線５１の端部の上には、陽極補助配線５３が形成される。陽極補助配線５３は陽極配線５１と電気的に接続されている。このように構成することにより、陽極補助配線５３は、基板１の端部側において外部配線と接続するための端子として機能し、外部に設けられた図示しない駆動回路から陽極補助配線５３を介して陽極配線５１に電流を供給することができる。陽極補助配線５３は、例えば、厚さ１００ｎｍ〜３０００ｎｍの金属膜によって構成される。なお、図７に示すように、有機ＥＬ素子１０の陽極（例えば図１の陽極２）自体が陽極配線５１を兼ねることもできる。
【００６７】
また、有機ＥＬ素子１０上には、複数の陰極配線５２が設けられている。複数の陰極配線５２は、それぞれが平行となるよう、かつ、陽極配線５１と直交するように配設されている。陰極配線５２には、Ａｌ又はＡｌ合金を使用することができる。陰極配線５２の厚さは、例えば、２０ｎｍ〜２０００ｎｍである。また、陰極配線５２の端部には、陽極配線５１に対する陽極補助配線５３と同様に、図示しない陰極補助配線が設けられ、陰極配線５２と電気的に接続されている。よって、図示しない駆動回路から陰極補助配線を介して陰極配線５２に電流を流すことができる。なお、図７では有機ＥＬ素子１０の陰極（例えば図１の陰極４）の上に、陰極配線５２を形成しているが、陰極４自体が陰極配線５２を兼ねることもできる。
【００６８】
更に基板１上には、陽極配線５１を覆うように絶縁膜５４が形成される。絶縁膜５４には、陽極配線５１の一部を露出するように矩形状の開口部５８が設けられている。複数の開口部５８は、陽極配線５２の上にマトリクス状に配置されている。この開口部５８において、陽極配線５１と陰極配線５２の間に有機ＥＬ素子１０が設けられる。すなわち、それぞれの開口部５８が画素となる。従って、開口部５８に対応して表示領域が形成される。ここで、絶縁膜５４の膜厚は、例えば、１０ｎｍ〜２０００ｎｍとすることができ、開口部５８の大きさは、例えば、１００μｍ×１００μｍとすることができる。
【００６９】
有機ＥＬ素子１０は、開口部５８において陽極配線５１と陰極配線５２の間に位置している。この場合、有機ＥＬ素子１０の陽極２が陽極配線５１と接触し、陰極４が陰極配線５２と接触する。
【００７０】
絶縁膜５４の上には、複数の陰極隔壁５５が陽極配線５１と平面視で直交する方向に沿って形成されている。陰極隔壁５５は、陰極配線５２の配線同士が導通しないように、複数の陰極配線５２を空間的に分離するための役割を担っている。従って、隣接する陰極隔壁５５の間にそれぞれ陰極配線５２が配置される。陰極隔壁５５の大きさとしては、例えば、高さが０．５μｍ〜３μｍ、幅が１０μｍのものを用いることができる。
【００７１】
また、基板１は、有機ＥＬ素子部を収納するための凹部を有する封止プレート５６とシール材５７を介して貼り合わせられている。これにより、有機ＥＬ素子１０が設けられた空間を封止することができ、有機ＥＬ素子１０が大気中の水分により劣化することを防ぐことができる。封止プレート５６としては、例えば、厚さが０．７ｍｍ〜１．１ｍｍのガラス基板を使用することができる。封止プレート５６は、素子がボトムエミッション型のように光を基板１側から取り出す場合は、透明でなくてもよい。一方、素子がトップエミッション型のように光を封止プレート５６側から取り出す場合には、封止プレート５６は、発光波長域の少なくとも一部の波長に対して透明である必要がある。
【００７２】
このような構造の画像表示装置５０において、図示しない駆動回路により、陽極補助配線５３および図示しない陰極補助配線を介して、有機ＥＬ素子１０に電流を供給し、発光層を発光させることができる。そして基板１を通して光を出射させることができる。そして、上述の画素に対応した有機ＥＬ素子１０の発光、非発光を制御装置により制御することにより、画像表示装置５０に画像を表示させることができる。
【００７３】
図８は、図７で示した画像表示装置５０の開口部５８に挿入する有機ＥＬ素子１０の平面図である。図８で示すように陽極配線５１と陰極配線５２は直交するように配置されており、陽極配線５１と陰極配線５２は空間的に分離されている。図８では陰極配線５２は紙面手前側に存在するため、破線で図示している。
【００７４】
また、各開口部５８に形成される有機ＥＬ素子１０における陽極２と誘電体層５の積層体は、照明装置の場合と同様に、平面視で、第１孔部のみが形成される第１領域１００と、第２孔部のみが形成される第２領域２００を有する。ここで、発光領域内における第１領域１００と第２領域２００の配置パターンおよび第２領域の大きさの設定については、照明装置の場合と同じであるため、説明を省略する。
【００７５】
第１領域１００は、少なくともその一部が周縁部に達して陽極延在部に接続していることが好ましい。第１領域１００は、電圧降下が小さいため、補助電極のように機能することができる。すなわち、第１領域１００と陽極延在部を接続することにより、不要な電圧降下を避けることができ、光取り出し効率を向上させることができると共に、輝度ムラの少ない均一な発光を得ることができる。
【００７６】
（有機ＥＬ素子の第１製造方法）
次に、本発明の第１実施形態の有機ＥＬ素子の第１製造方法について図９を参照して説明する。
まず、図９（ａ）に示すように、基板１上に、陽極２、誘電体層５を順に形成する。この陽極２、誘電体層５の形成方法は特に限定はされないが、例えば、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法などの乾式プロセスのほか、塗布法など各種の湿式プロセスも用いることができる。
なお、陽極２を形成した後に、陽極２の表面処理を行うことで、オーバーコートされる層の性能（陽極２との密着性、表面平滑性、ホール注入特性など）を改善することができる。表面処理の具体的方法としては、高周波プラズマ処理を始めとしてスパッタリング処理、コロナ放電処理、ＵＶオゾン照射処理、紫外線照射処理、または酸素プラズマ処理などが挙げられる。
【００７７】
更に、陽極２の表面処理の表面処理を行う代わりに、もしくは表面処理に追加して、図示しない陽極バッファ層を形成することで表面処理と同様の効果が期待できる。そして、陽極バッファ層はウェットプロセスにて作製することができ、具体的な成膜方法としてはスピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェットプリント法等の塗布法、浸漬法、電気化学的方法などが挙げられる。
【００７８】
次に、図９（ａ）の工程で形成した誘電体５に誘電体層孔部５Ａのみからなる第１孔部と、陽極２及び誘電体層５に貫通する形で、互いに連通する陽極孔部２Ａ及び誘電体層孔部５Ａを有する第２孔部の形成を行う。第１孔部および第２孔部を形成するには、例えば、フォトリソグラフィを用いた方法が使用できる。これを行うには、図９（ｂ）に示すように、まず誘電体層５の上にポジ型レジスト液を塗布し、スピンコート等により余分なレジスト液を除去して、レジスト層９を形成する。
【００７９】
そして、第１孔部および第２孔部を形成するための所定のパターンが描画されたマスク（図示せず）をかぶせ、紫外線（ＵＶ）、電子線（ＥＢ）等により露光を行うと、図９（ｃ）に示すように、レジスト層９に第１孔部および第２孔部に対応した所定のパターンが露光される。そして現像液を用いてレジスト層９の露光されたパターンの部分のレジスト層９ａを除去する。これにより露光されたパターンの部分に対応して、誘電体層５の表面が露出する（図９（ｄ））。
【００８０】
残存するレジスト層９をマスクとして、図９（ｅ）に示すように、露出した誘電体層５の部分をエッチング除去する。エッチングとしては、ドライエッチングとウェットエッチングの何れをも使用することができる。またこの際に等方性エッチングと異方性エッチングを組合せることで、誘電体層孔部５Ａの形状の制御を行うことができる。ドライエッチングとしては、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）や誘導結合プラズマエッチングが利用でき、またウェットエッチングとしては、フッ酸系やリン酸系の水溶液への浸漬を行う方法などが利用できる。このエッチングにより上記レジスト層９のパターンに対応して、陽極２の表面が露出する。
【００８１】
次に再び、陽極２および誘電体５を覆うように、ポジ型レジスト液を塗布し、レジスト９を再度形成する（図９（ｆ））。そして、第２孔部を形成するための所定のパターンが描画されたマスク（図示せず）をかぶせ、紫外線（ＵＶ）、電子線（ＥＢ）等により露光を行うと、図９（ｇ）に示すように、レジスト層９に第２孔部に対応した所定のパターンが露光される。そして現像液を用いてレジスト層９の露光されたパターンの部分のレジスト層９ａを除去する（図９（ｈ））。
【００８２】
残存するレジスト層９をマスクとして、図９（ｉ）に示すように、露出した陽極２の部分をエッチング除去する。エッチングとしては、ドライエッチングとウェットエッチングの何れをも使用することができる。またこの際に等方性エッチングと異方性エッチングを組合せることで、陽極２Ａの形状の制御を行うことができる。ドライエッチングとしては、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）や誘導結合プラズマエッチングが利用でき、またウェットエッチングとしては、希塩酸系やシュウ酸系の水溶液への浸漬を行う方法などが利用できる。このエッチングにより上記パターンに対応して、基板１の表面が露出する。
【００８３】
残ったレジスト層をレジスト除去液等により除去することで、第１孔部と第２孔部が形成される（図９（ｊ））。
次に、レジスト層９を除去した後、図９（ｋ）に示すように、有機層３で第１孔部の内側面と第２孔部の内側面を被覆すると共に、誘電体層５、第１孔部内側面被覆部３ａ、第２孔部内側面被覆部３ｂを覆う、有機ＥＬ材料からなる有機層３を形成する。有機層３は第１孔部内側面被覆部３ａと、第２孔部内側面被覆部３ｂと、層状部３ｄとを有する。有機層３の形成には従来公知の方法を用いることができ、特に限定はされないが、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法等の方法を用いることができる。
【００８４】
次に、図９（ｌ）に示すように、有機層３上に陰極４を形成する。陰極４の形成も陽極２の形成と同様の方法を用いることができ、特に限定はされないが、例えば、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法などを用いることができる。
【００８５】
以上の工程により、有機ＥＬ素子１０を製造することができる。これら一連の工程後、有機ＥＬ素子１０を長期安定的に駆動し、有機ＥＬ素子１０を外部の水分、酸素等から保護するための保護層や保護カバー（図示せず）を装着することが好ましい。保護層としては、高分子化合物、金属酸化物、金属フッ化物、金属ホウ化物、あるいは窒化ケイ素、酸化ケイ素等のシリコン化合物などを用いることができる。また、亜鉛等の比較的イオン化傾向の比較的大きい金属を犠牲層（その後の工程で除去する保護層）として用いることも可能である。そして、これらの積層体も用いることができる。また、保護カバーとしては、ガラス板、表面に低透水率処理を施したプラスチック板、金属などを用いることができる。この保護カバーは、熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂、フリットガラスで基板１と貼り合わせて密閉する方法を採ることが好ましい。またこの際に、スペーサを用いることで所定の空間を維持することができ、外部からの力により保護カバーが接触し有機ＥＬ素子１０が傷つくのを防止できるため好ましい。そして、この空間に窒素、アルゴン、ヘリウムのような不活性なガス、またはパーフルオロカーボンなど各種の不活性液体を封入すれば、上側の金属層６の酸化を防止しやすくなる。特にヘリウムを用いた場合、熱伝導性が高いため、電圧印加時に有機ＥＬ素子１０より発生する熱を効果的に保護カバーに伝えることができるため、好ましい。更に酸化バリウム等の乾燥剤をこの空間内に設置することにより上記一連の製造工程で吸着した水分が有機ＥＬ素子１０にダメージを与えるのを抑制しやすくなる。
【００８６】
次に第２実施形態の有機ＥＬ素子２０の第１製造方法について説明する。第２実施形態の有機ＥＬ素子２０は、図９（ｅ）で示される工程までは、第１実施形態の有機ＥＬ素子１０と同様の方法を用いて形成することができる。
図９（ｅ）では、陽極２の表面が露出するまでエッチングを行ったが、第２実施形態の有機ＥＬ素子２０では、さらにエッチングを継続し、陽極の一部も除去する。但し、この際に基板１の表面が露出する前にエッチングを止めることで、陽極電極内に底面を有する陽極非貫通孔部２Ｂを形成することができる。
【００８７】
この陽極非貫通孔部２Ｂを形成した後は、第１実施形態と同様に、レジスト９を用いたフォトリソグラフィを用いた方法により、第２孔部を形成した後、有機層３および陰極４を形成することができる。
【００８８】
最後に第３実施形態の有機ＥＬ素子３０の第１製造方法について説明する。第３実施形態の有機ＥＬ素子３０は、図９（ｈ）で示される工程までは、第１実施形態の有機ＥＬ素子１０と同様の方法を用いて形成することができる。
図９（ｉ）では、基板１の表面が露出するまでエッチングを行ったが、第３実施形態の有機ＥＬ素子３０では、基板１の表面が露出する前にエッチングを止めることで、陽極電極内に底面を有する陽極非貫通孔部２Ｂを形成し、第３孔部を形成することができる。
【００８９】
さらに、この上にレジスト層９を再塗布し、第２孔部を形成するための所定のパターンが描画されたマスク（図示せず）をかぶせ、紫外線（ＵＶ）、電子線（ＥＢ）等により露光を行うと、レジスト層９に第２孔部に対応した所定のパターンが露光される。そして現像液を用いてレジスト層９の露光されたパターンの部分のレジスト層９ａを除去する。再び、この残ったレジスト層９をマスクとしてエッチングを行うことにより陽極貫通孔部２Ａを形成し、第２孔部を形成する。この上から有機層３および陰極４を形成することによって、有機ＥＬ素子３０を形成することができる。
【００９０】
（有機ＥＬ素子の第２製造方法）
次に、本発明の第１実施形態の有機ＥＬ素子の第２製造方法について説明する。第２製造方法が第１製造方法と異なる点は、誘電体層および陽極への第１孔部、第２孔部および第３孔部の形成をフォトリソグラフィでは行わず、レーザー加工により行う点である。
誘電体層５が紫外〜赤外域に吸収波長域を有する場合は、直接レーザー加工により誘電体層孔部５Ａを形成することもできる。この場合例えば、基板１上に陽極２および誘電体層５を形成後、誘電体層５に上記吸収波長域内の波長を持つレーザー光を照射して孔部の誘電体層を除去することで誘電体層孔部５Ａを形成することができる。また、レーザー光の波長として陽極の吸収波長域にあるものを用いると誘電体層孔部５Ａおよび陽極孔部２Ａを同時に形成することも可能である。加工に用いるレーザーとしては、例えば、パルス炭酸ガスレーザーの他、ＱスイッチＮｄ：ＹＡＧレーザーやその高調波レーザー、チタンサファイアレーザー、エキシマレーザー（ＡｒＦレーザー、ＫｒＦレーザー、ＸｅＣｌレーザー、ＸｅＦレーザー等）等を用いることができる。このように、フォトレジストによるマスク形成を必要としないため、リソグラフィ法に比べて加工工程数が減少する。尚、レーザー光照射による誘電体層５または陽極２の損傷を防ぐために表面保護膜を使用してもよい。
【００９１】
なお、レーザー光照射で、孔部を一つずつ形成することもできるが、生産性の面から好ましくない。そのため、一度に複数の孔部を形成する方法を以下に説明する。
上述のレーザー光を、回折格子に入射させることでレーザービームを複数本に分岐させる。さらにその分岐した各レーザービームを、対物レンズを用いることにより誘電体層５の表面に集光させる。この際に、焦点距離およびレーザービームの入射角を調整することにより、各レーザービーム同士を干渉させることができる。各レーザービームの干渉により、誘電体層５の表面において、レーザー光強度が強め合う箇所と弱めあう箇所の周期的なパターンが形成される。レーザー光強度が強め合う箇所では層に孔を開けることができ、弱めあう箇所では孔を開けることができない。このようなレーザービームの干渉パターンを利用することにより、１パルスの照射で複数の孔部を一度に形成することができる。例えば、中心波長５１５ｎｍ、パルス幅０．９ｐｓ、繰り返し周波数１０ｋＨｚのＹｂ−ＹＡＧレーザーを使用し、回折格子によりレーザービームを４本に分岐する。その分岐した４本の各レーザービームを、焦点距離１０ｍｍ、倍率５０倍の対物レンズを用いて、被加工面の法線方向から見て互いに９０°をなす４方向から、被加工面への入射角（被加工面の法線となす角度）が１５度となるように被加工物に入射させる。これにより、１パルスのレーザー光照射で２５μｍ四方において、約６００個の孔を作製することができる。このようなレーザーを用いる加工方法で、第１製造方法と比較しても、複数回レジストでマスクを作るという工程を省略することができ、より簡便に本発明の構造を形成することができる。
なお、上述のような複数のレーザービームの干渉を用いずに、マスクを用いて複数の孔を開けることもできる。
【００９２】
次に、１パルスのレーザー光照射で形成される複数の孔部において、陽極貫通孔を有しない第１領域１００と、陽極貫通孔を有する第２領域２００とを作り分ける方法について説明する。図１０は、レーザービーム断面の光強度分布を示した図である。
縦軸は、レーザー光の光強度であり、横軸はビーム断面における中心からの距離を示している。図１０に示すように、レーザー光の光強度は、その中心部では強度が非常に強く、周辺に広がるに従い、強度が弱くなっている。
このレーザービームの断面における強度分布を利用することにより、１パルスのレーザー照射により、陽極貫通孔を有しない第１領域１００と、陽極貫通孔を有する第２領域２００とを作り分けることができる。例えば、１パルスのレーザー光照射を行うと、ビームの中央部は光強度が高いため、誘電体層５と陽極２を一度に貫通する第２孔部が形成される。一方、ビームの周辺部は光強度が弱いため、誘電体層５を貫通するものの、陽極２は貫通できず、第１孔部が形成される。
【００９３】
このようなレーザー光照射を、１パルスのレーザー光照射毎に素子面内を並進しながら繰り返していくことで、図１１に示すように第１領域１００と第２領域２００を格子状に形成することができる。またレーザー光の光強度、集光レンズの焦点距離、および複数回レーザー光照射する際の重なり具合を調整することにより、第２実施形態および第３実施形態の有機ＥＬ素子を形成することができる。
【００９４】
本発明の有機ＥＬ素子の実施例について以下に説明する。
【００９５】
（実施例１）
実施例１の有機ＥＬ素子は図１で表す第１実施形態の有機ＥＬ素子１０と同じ構成からなり、第１製造方法を用いて以下のように作製した。
先ず、ガラスからなる基板１上に、陽極２として膜厚１５０ｎｍのＩＴＯ層（屈折率＝１．８２）を形成した。続いて、ＩＴＯ層の上に、スピンオングラス（ＳＯＧ、ＡＺエレクトロマテリアル社製、Ａｑｕａｍｉｃａ ＮＬ−１２０−１０）を用いて誘電体層５として膜厚１５０ｎｍの二酸化ケイ素層（屈折率＝１．２５）を形成した。誘電体層５の形成領域は一辺が３４ｍｍの正方形である。
次に、誘電体層形成領域内に、直径０．５μｍの円が１μｍのピッチ（格子間隔）で六方格子状に配置された第１のマスクを用いて誘電体層孔部を形成した。続いて、第１のマスクのパターンと、幅２μｍの線が２５μｍピッチで正方格子状に配置されたパターンを組み合わせた第２のマスクを用いて、第１領域と第２領域を形成した。これにより、正方格子のパターンが形成され、格子の枠部分に第１領域が配置され、格子の枠内の部分に第２領域が配置される。この配置において、平面視での誘電体層の面積に対する誘電体層孔部の総面積の割合は２３％であり、誘電体層孔部の総面積に対する第１電極層貫通孔部の総面積の割合は８５％であった。すなわち、誘電体層形成領域の１５％が第１領域１００であり、残りの８５％が第２領域２００であった。
続いて、誘電体層５の上に、膜厚４０ｎｍのpTmTDMPD（下記（化学式１））:F4TCNQ（下記（化学式２））(95:5)からなる正孔注入層（有機層３の一部）、膜厚２０ｎｍのm-MTDATA（下記（化学式３））からなる正孔輸送層（有機層３の一部）、膜厚２０ｎｍのIr(piq)3（下記（化学式４）） : Ir(ppy)3（下記（化学式５）） : BFA-1T（下記（化学式６））(1:24:75)からなるＲＧ発光層（有機層３の一部）、膜厚１０ｎｍのFirpic（下記（化学式７）） : PyTMB（下記（化学式８））(20:80)からなるＢ発光層（有機層３の一部）、膜厚２０ｎｍのAlq3（下記（化学式９））からなる電子輸送層(有機層３の一部)、 膜厚１００ｎｍのBCP（下記（化学式１０））:Cs(20:1)からなる電子注入層(有機層３の一部)、陰極４として膜厚１００ｎｍのＡｌ層を順に積層して、ボトムエミッション構造の有機ＥＬ素子を作製した。有機層３の平均の屈折率は、１．７２であった。
成膜を行った有機ＥＬ素子の外周部の３辺は第１外部接続端子４１と接続し、残りの１辺は第２外部接続端子４２と接続した。
【００９６】
【化１】
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【００９７】
【化２】
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【００９８】
【化３】
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【００９９】
【化４】
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【０１００】
【化５】
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【０１０１】
【化６】
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【０１０２】
【化７】
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【０１０３】
【化８】
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【０１０４】
【化９】
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【０１０５】
【化１０】
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【０１０６】
（実施例２）
実施例２の有機ＥＬ素子は、第２のマスクとして、第１のマスクのパターンと、幅５μｍの線が２５μｍピッチで正方格子状に配置されたパターンが組み合わされたものを用いた以外は、実施例１と同様にして作製された。この配置において、第１領域１００は３６％であり、第２領域２００は６４％であった。
【０１０７】
（実施例３）
実施例３の有機ＥＬ素子は、第２のマスクとして、第１のマスクのパターンと、幅７μｍの線が２５μｍピッチで正方格子状に配置されたパターンが組み合わされたものを用いた以外は、実施例１と同様にして作製された。この配置において、第１領域１００は４８％であり、第２領域２００は５２％であった。
【０１０８】
（実施例４）
実施例４の有機ＥＬ素子は、第２のマスクとして、第１のマスクのパターンと、幅１０μｍの線が２５μｍピッチで格子状に配置されたパターンが組み合わされたものを用いた以外は、実施例１と同様にして作製された。この配置において、第１領域１００は６４％であり、第２領域２００は３６％であった。
【０１０９】
（実施例５）
実施例５の有機ＥＬ素子は、第１のマスクに直径０．８μｍの円がピッチ１μｍで六方格子状に配置されたものを用いた以外は、実施例１と同様にして作製された。この配置において、平面視での誘電体層の面積に対する誘電体層孔部の総面積の割合は５８％であった。
【０１１０】
（実施例６）
実施例６の有機ＥＬ素子は、第１のマスクに直径０．４μｍの円がピッチ１μｍで六方格子状に配置されたものを用いた以外は、実施例１と同様にして作製された。この配置において、平面視での誘電体層の面積に対する誘電体層孔部の総面積の割合は１５％であった。
【０１１１】
（実施例７）
実施例７の有機ＥＬ素子は第２製造方法を使用して製造した。すなわち、実施例１と同様の方法で基板上に形成した陽極と誘電体層に、レーザー加工法で孔部の形成を行った。具体的には、中心波長５１５ｎｍ、パルス幅０．９ｐｓ、繰り返し周波数１０ｋＨｚのＹｂ−ＹＡＧレーザーを使用した（レーザー出力は９００ｍＷ）。回折格子によりレーザービームを４本に分岐し、その分岐したレーザービームを焦点距離１０ｍｍ、倍率５０倍の対物レンズを用いて、被加工面の法線方向から見て互いに９０°をなす４方向から、各レーザービームの入射角が１５度となるように誘電体層表面に入射させた。１パルスのレーザー光照射により、第２領域２００として２３μｍ角の正方形、その周囲に１μｍ幅の第１領域１００を形成した。さらに、このレーザー光照射を、１パルスのレーザー光照射ごとに誘電体層形成領域内を並進させながら、複数回ショットすることにより、図１１に示すように、第１領域１００と第２領域２００を正方格子状に形成した。この第１領域１００と第２領域２００の配置は平面視で実施例１と同じであり、平面視での誘電体層の面積に対する誘電体層孔部の総面積の割合（２３％）や誘電体層孔部の総面積に対する第１電極層貫通孔部の総面積の割合（８５％）は実施例１と変わらない。
【０１１２】
（実施例８）
実施例８の有機ＥＬ素子は、第１領域と第２領域の配置パターンが縞状であること以外は、実施例１と同様にして作製された。実施例８の有機ＥＬ素子も、実施例１の有機ＥＬ素子と同様に、その３辺が第１外部接続端子４１と接続し、残りの１辺が第２外部接続端子４２を接続している。しかし、第１の実施例とは異なり、第１外部接続端子４１と接続する３辺のうち向かい合う２辺の間に、縦１８ｍｍ×横３４ｍｍの第２領域２００が、縦８ｍｍ×横３４ｍｍの２つの第１領域１００で挟まれている。このとき、第２領域内２００で、第１領域または陽極延在部から最も遠い位置までの距離は、９ｍｍである。また、誘電体層形成領域の１５％が第１領域１００であり、残りの８５％が第２領域２００である点は実施例１の有機ＥＬ素子と同じである。
作製方法は、第１の製造方法を用いた。なお、２つの第１領域１００は、陽極の延在部と接続されている。
【０１１３】
（実施例９）
実施例８の有機ＥＬ素子は、第１領域と第２領域の配置パターンが図６（ｃ）のパターンであること以外は、実施例１と同様にして作製された。すなわち、実施例９の有機ＥＬ素子は、外周部のうち、第１外部接続端子と接続している３辺の端部から６ｍｍまでの部分（コの字状の部分、Ｕ字状の部分）を第１領域１００とし、残りの部分を第２領域とした。このとき、第２領域内２００で、第１領域または陽極延在部から最も遠い位置までの距離は、１１ｍｍである。また、誘電体層形成領域の１５％が第１領域１００であり、残りの８５％が第２領域２００である点は実施例１の有機ＥＬ素子と同じである。
【０１１４】
（比較例１）
比較例１の有機ＥＬ素子の製造方法は第１製造方法を使用した。実施例１と同じ第１のマスクを用いて誘電体層孔部を形成した後、レジスト層を除去することなく連続して第１電極層貫通孔部を形成した。その他は実施例１と同様にして作製された。すなわち、比較例１の有機ＥＬ素子の誘電体層形成領域には第２孔部のみが形成され、第１孔部および第３孔部は形成されていない。従って、この有機ＥＬ素子は、第１領域１００が０％で、第２領域２００は１００％である。
【０１１５】
（比較例２）
比較例２の有機ＥＬ素子は、実施例１と同じ第１のマスクを用いて誘電体層孔部を形成した後、第１電極層貫通孔部を形成しなかった。その他は実施例１と同様にして作製された。すなわち、比較例２の有機ＥＬ素子には第１孔部のみが形成され、第２孔部および第３孔部は形成されていない。従って、この有機ＥＬ素子は、第１領域１００が１００％で、第２領域２００は０％である。
【０１１６】
実施例１〜９および比較例１、２で得られた有機ＥＬ素子について、１０００ｃｄ／ｍ２時の駆動電圧および外部量子効率を測定し、計算により電力効率を求めた。その結果を表１に示す。駆動電圧については比較例１で得られた有機ＥＬ素子の駆動電圧に対する増減値（＋：増加した場合、−：減少した場合）で示し、電力効率については比較例１で得られた有機ＥＬ素子の電力効率を１とした場合の相対値で示している。
【０１１７】
【表１】
2015088425.tif 000013
【０１１８】
この表１から、すべての実施例において比較例１よりも駆動電圧が低下していることがわかる。中でも、実施例２〜４、８、９は駆動電圧が大幅に低下し、実施例１、２、５、７は電力効率が比較例１と比較して大きく向上している。これは、第１領域１００と第２領域２００の割合を適切に設定しているためと考えられる。図１２は、表１のデータについて、Ｘ軸に駆動電圧の増減値を、Ｙ軸に電力効率の相対値をプロットしたグラフである。ここで、実施例のすべてのデータは、比較例１と比較例２の２点を結んだ直線より上側にあり、比較例１、２の構造、すなわち第１領域と第２領域を単純に足し合わせた構造から予想される以上の効果を示している。
また、レーザーを用いた製造方法２（実施例５）では、簡便な方法で製造方法１同等の特性をもつ有機ＥＬ素子を作製できることが実証された。
【０１１９】
さらに、図１４は、第１領域および第２領域の大きさと電圧降下の関係についてシミュレーションで調べた結果を示す。図１３は、電圧降下のシミュレーションを行った有機ＥＬ素子モデルの模式図である。モデル素子は、ＩＴＯ陽極上に有機層および金属陰極が積層された構造である。発光領域は一辺が１００ｍｍの正方形であり、その３辺が第１外部接続端子４１と接続し、残りの１辺が第２外部接続端子４２と接続している。ＩＴＯ陽極は膜厚が１５０ｎｍ、シート抵抗が１８Ω／□とした。ＩＴＯ陽極は全領域が第１領域である場合と第２領域である場合について計算を行った。ここで、第２領域の孔部の配置パターンは、直径０．５μｍの孔部が１μｍの周期で正方格子状に配置されたパターンとした。また、有機層の電流−電圧の特性は、比較例１および比較例２の素子で測定して得られた電流−電圧の関係を用いた。陰極は導体と仮定した。これらの仮定の下に、図１３のＢ−Ｂ’軸上の位置において有機層に印加される電圧を計算した。具体的な計算は以下のように行った。すなわち、１００ｍｍ×１００ｍｍの発光領域を１ｍｍ×１ｍｍのピクセルに区分し、ラプラス方程式を差分法で解くことにより各ピクセルの電位を求めた。
図１４に、ＩＴＯ陽極が第１領域１００のみからなる場合と第２領域２００のみからなる場合のそれぞれについての計算結果を示す。横軸は、Ｂ−Ｂ’軸上での端子の端部ｔからの距離であり、縦軸は、有機層に印加される電圧の相対値（端子の端部ｔでの有機層に印加される電圧を基準とする）である。この結果、第２領域２００の電圧降下率が第１領域１００の電圧降下率と比べて倍程度大きいことが分かる。
すなわち、第１領域１００と第２領域２００を図５に示すパターンのように配置し、更に第２領域の大きさを、外周からの距離が大きくなり過ぎる箇所がないように設定することにより、電圧降下率を抑えることができる。またこのことは、第２領域内２００の第１領域または陽極延在部から最も遠い位置までの距離を大きく設定した実施例９と比較して、第２領域内２００の第１領域または陽極延在部から最も遠い位置までの距離を小さく設定した実施例８の電力効率が優れていることからも確認できる。
【符号の説明】
【０１２０】
１  基板
２  陽極（第１電極）
３  有機層
４  陰極（第２電極）
５  誘電体層
９  レジスト
２Ａ  陽極貫通孔部（第１電極貫通孔部）
２Ｂ  陽極非貫通孔部（第１電極非貫通孔部）
５Ａ  誘電体層孔部
３ａ  第１孔部内側面被覆部
３ｂ  第２孔部内側面被覆部
３ｃ  第３孔部内側面被覆部
１０、２０、３０  有機ＥＬ素子
４０  照明装置
４１  第１外部接続端子
４２  第２外部接続端子
４３  絶縁部
５０  画像表示装置
５１  陽極配線
５２  陰極配線
５３  陽極補助配線
５４  絶縁膜
５５  陰極隔壁
５６  封止プレート
５７  シール材
５８  開口部
１００  第１領域
２００  第２領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2015088425.tif 000021
【図９】
2015088425.tif 000022
【図１０】
2015088425.tif 000023
【図１１】
2015088425.tif 000024
【図１２】
2015088425.tif 000025
【図１３】
2015088425.tif 000026
【図１４】
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