(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板の上に形成されている複数の発光素子とを有し、
前記発光素子は、前記基板の上に形成され反射電極である第１電極と、前記第１電極の
上に形成されている発光層と、前記発光層の上に形成されている第２電極と、を有し、
前記発光層で発光する光を、前記反射電極と、前記発光層よりも前記第２電極側にある反射面との間で共振させる共振器構造を有する発光装置において、
前記反射電極に、前記反射電極と前記反射面との間に生じた導波光を外部に取り出すための周期構造がさらに設けられ、
前記周期構造は、正方格子状に形成されており、
前記周期構造の周期は、１２５ｎｍ以上７８０ｎｍ以下であり、かつ、前記周期構造に
よって前記導波光が導波方向に対して９０°よりも大きく１８０°未満の角度で回折され
た場合、前記回折された回折光の発光スペクトルは、９０°よりも大きな角度となる方向
において最大強度となる周期であることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記発光素子における発光領域には、前記周期構造を有する領域と平坦な領域とが形成
されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記反射電極と前記反射面との間の距離が、７０ｎｍ以上から７１５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記発光素子が有機ＥＬ素子であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に
記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ発光装置は、薄膜で自発光を特徴とした有機ＥＬ素子から構成され、新方式のフラットパネルディスプレイとして応用されている。有機ＥＬ素子は、陰極から電子を、陽極からホール（正孔）を有機層に注入し、有機層中の発光層で励起子を生成させ、これら励起子が基底状態にもどる際に光が放出される原理を利用している。発光層は、蛍光性有機化合物若しくは燐光性有機化合物、量子ドットなどの発光性材料から成る。
【０００３】
このような有機ＥＬ発光装置の開発課題の一つとして、発光効率の向上がある。有機ＥＬ素子は、通常、陽極、発光層を含む有機層および陰極が１次元的に積層された構成をとる。このとき、空気の屈折率よりも発光層の屈折率（約１．７〜１．９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、素子内部に閉じ込められることになる。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発光装置の発光効率を改善するためには、この光取り出し効率を向上することが重要である。従来技術として、非特許文献１や非特許文献２、非特許文献３などでは、有機ＥＬ素子に共振器構造を導入し、干渉効果を利用することで、光取り出し効率を向上できることが示されている。
【０００５】
これらとは別の従来技術として、特許文献１などでは、全反射を防ぎ素子内部への光閉じ込めを抑制することを目的として、有機層の上部や下部（光取り出し側やその反対側）に周期構造（フォトニック結晶や回折格子など）を配置する方法が提案されている。
【０００６】
【特許文献１】特許第２９９１１８３号公報
【非特許文献１】Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．６９，１９９７（１９９６）
【非特許文献２】Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．８１，３９２１（２００２）
【非特許文献３】Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．８８，０７３５１７（２００６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記非特許文献１や非特許文献２の従来技術では、光取り出し効率を向上するために共振器の干渉効果を強めるに従い、有機ＥＬ素子の発光パターンに視野角依存性が強く生じ、角度によって発光色が変化してしまうという課題がある。
【０００８】
また、特許文献１の従来技術においても、光取り出し効率を向上するために周期構造を配置すると、回折効果の波長依存性によって、有機ＥＬ素子の発光パターンに視野角依存性が強く生じ、角度によって発光色が変化してしまうという課題がある。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑み、発光素子の光取り出し効率を向上し、発光色の視野角依存性を低減する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】
【００１０】
上記背景技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る発光装置は、
基板と、前記基板の上に形成されている複数の発光素子とを有し、
前記発光素子は、前記基板の上に形成され反射電極である第１電極と、前記第１電極の上に形成されている発光層と、前記発光層の上に形成されている第２電極と、を有し、
前記発光層で発光する光を、前記反射電極と、前記発光層よりも前記第２電極側にある反射面との間で共振させる共振器構造を有する発光装置において、
前記反射電極に、前記反射電極と前記反射面との間に生じた導波光を外部に取り出すための周期構造がさらに設けられ、
前記周期構造は、正方格子状に形成されており、
前記周期構造の周期は、１２５ｎｍ以上７８０ｎｍ以下であり、かつ、前記周期構造によって前記導波光が導波方向に対して９０°よりも大きく１８０°未満の角度で回折された場合、前記回折された回折光の発光スペクトルは、９０°よりも大きな角度となる方向において最大強度となる周期であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、発光素子の光取り出し効率を向上し、発光色の視野角依存性を低減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の原理を構成例に基づいて説明する。
【００１３】
＜実施形態１＞
図１に、共振器構造と周期構造を合わせ持った有機ＥＬ発光装置の概略断面図を示す。なお、図示例では有機ＥＬ発光装置を示したが、無機ＥＬ発光装置やＱＤ−ＬＥＤ発光装置などであっても実施できる。
【００１４】
図１に示した有機ＥＬ発光装置を構成する有機ＥＬ素子（発光素子）は、基板１００上に陽極である反射電極（第１電極）１０２が形成されている。反射電極１０２には、基板１００と反対側の面の一部に周期構造３００が形成されており、反射電極上の透明電極１０３Ｂにより覆われ平坦化されている。さらに、この陽極の周縁を覆うように絶縁部材から成る素子分離膜１１０が形成されている。素子分離膜１１０の開口部から露出する陽極の露出部上に、蛍光性有機化合物若しくは燐光性有機化合物を含む有機層１０１が積層され、陰極である金属半透明電極（第２電極）１０４が形成されている。
【００１５】
本実施形態１の周期構造３００は、図２に示すように、ＥＬ発光領域３０２の内側に２次元フォトニック結晶構造（周期構造３００）領域と平坦領域とが混在する構造をとる。なお、図１の反射電極１０２、有機層１０１、金属半透明電極１０４が積層された部分に対応するのが、図２のＥＬ発光領域３０２である。
【００１６】
有機層１０１は、図３に示すように、通常、ホール輸送層１０６、発光層１０５（Ｒ発光層１１５、Ｇ発光層１２５、Ｂ発光層１３５）、電子輸送層１０７が積層された構成をとる。発光層１０５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を含む。また、必要に応じて陽極とホール輸送層１０６との間にホール注入層１０８を、陰極と電子輸送層１０７との間に電子注入層１０９を挟持してもよい。
【００１７】
これらの有機ＥＬ素子に電圧を印加すると、陽極から正孔が、陰極から電子が有機層１０１に注入される。注入された正孔と電子は発光層１０５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。ここで、図１に示した有機ＥＬ素子の構成例では、発光点２０１に対して金属半透明電極１０４側が、光取り出し側となる。
【００１８】
図１に示した構成例では、有機層１０１を挟んで反射電極１０２が第１反射面に、金属半透明電極１０４が第２反射面となり、基板垂直方向に対して１次元的な光共振器が構成されている。発光点２０１に対して、金属半透明電極１０４側（第２電極側）が光取り出し側、反射電極１０２側（第１電極側）が反射面側となる。光共振器は、同時に、基板水平方向に対しては、プレーナー型の光導波路３０１として機能する。
【００１９】
発光点２０１から発せられた光は、光取り出し側への伝播光２０２と光導波路３０１を基板水平方向に伝わる導波光２０３となる。導波光２０３は、周期構造３００よって、光取り出し側に回折光２０４として素子外部に取り出される。よって、図４に示すように、周期構造３００が存在せず、導波光２０３が外部に取り出すことができない場合と比較して、素子外部へ取り出される光の割合（光取り出し効率）を向上させることができる。
【００２０】
周期構造３００の周期は、後述するように、回折光２０４の回折角度が、導波光２０３の進行方向に対して、９０°より大きくなるように構成される。図５に示すように、基板法線を基準とすると負の角度となる。以下、導波光２０３の進行方向に対して、９０°より大きな方向への回折を、「負回折」と呼ぶ。よって、周期構造３００の周期は、外部に取り出したい導波光に対して負回折光を生じるように構成される。
【００２１】
周期構造３００がある部分では、図５に示すように、負回折光として素子外部へ放射される光は視野角の増加に伴い。長波長シフト（Ｒｅｄ  Ｓｈｉｆｔ）を生じる。一方、周期構造３００がない部分では、図６に示すように、素子外部へ放射される伝播光２０２が、光共振器のため視野角の増加に伴い、短波長シフト（Ｂｌｕｅ  Ｓｈｉｆｔ）を生じる。よって、この２つの効果を相殺させることにより、発光素子の視野角変化を抑制することができる。
【００２２】
したがって、本発明では、発光素子の光取り出し効率を向上し、発光色の視野角依存性を低減することが可能となる。
【００２３】
以下、より詳細な説明を行う。
【００２４】
周期構造３００が存在しない部分では、基板垂直方向に１次元的な光共振器が構成される。光共振器中では、広角干渉と多重干渉の２つの干渉効果により、自然放出光の発光特性が変化する。広角干渉の概念図を図７に示す。発光点２０１からは、光取り出し側への発光２０６と反射面側への発光２０７が生じる。光反射側への発光２０７は、第１反射面である反射電極１０２によって上方に反射されて反射光２０８となり、光取り出し側への発光２０６との間で干渉を起こす。次に、多重干渉の概念図を図８に示す。発光点２０１からの発光は、第１反射面と第２反射面との間で複数回反射され、共振器中の多数の反射光との間で多重干渉を起こす。
【００２５】
光共振器を有する有機ＥＬ素子の波長λ（波数ｋ＝２π／λ）に対する発光強度Ｉ（λ）は、数１の右辺に比例する。但し、光取り出し側となる第２反射面の複素反射係数をｒ+＝｜ｒ+｜ｅｘｐｉφ+、光反射側となる第１反射面の複素反射係数をｒ-＝｜ｒ-｜ｅｘｐｉφ-、有機層１０１の屈折率をｎとする。また、膜厚をｄ、発光点２０１から第１反射面までの距離をｄ-、基板法線方向からの角度をθとする。数１右辺の分子は広角干渉の効果を表し、数１右辺の分母は多重干渉の効果を表している。
【００２６】
【数１】
0005284036.tif 000002
【００２７】
数１の分子より、広角干渉の強め合いの干渉条件が、整数ｍ-として、数２で与えられる。また、数１の分母より、多重干渉の強め合いの干渉条件が、整数ｍとして、数３で与えられる。ここで、φ-は第１反射面での位相シフト、φ+は第２反射面での位相シフトである。
【００２８】
【数２】
0005284036.tif 000003
【００２９】
【数３】
0005284036.tif 000004
【００３０】
数２、数３の干渉条件は、角度θが大きくなるにつれて、干渉を生じる波長λが短波長シフト（Ｂｌｕｅ  Ｓｈｉｆｔ）していくことを示している。よって、図４に示すように、周期構造３００が存在しない部分では、１次元的な光共振器のため、伝播光２０２は基板法線方向からの視野角θが大きくなるに伴い、短波長シフト（Ｂｌｕｅ  Ｓｈｉｆｔ）を生じる。
【００３１】
一方、周期構造３００が存在する部分では、導波光２０３が周期構造３００により回折光２０４として、素子外部に取り出される。ここで、回折光２０４が負回折となるための周期構造３００の考察を行う。
【００３２】
図２に示すように、本実施形態１では、周期構造３００が存在する部分と存在しない部分から構成される。ここで、周期構造３００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、数４の関係を満たす基本逆格子ベクトルをｂ1、ｂ2とする。図２の例では、周期構造３００が存在する部分と存在しない部分が、より大きな周期で配列された階層構造となっている。ここで、より大きな周期を規定する２つの基本格子ベクトルはＡ1、Ａ2である。導波光２０３が減衰により強度が半減する距離（半減距離）は１０μｍ程度である。よって、周期構造３００が存在しない部分で発光した光が、周期構造３００まで到達して素子外部に取り出されるためには、２つの基本格子ベクトルＡ1、Ａ2の大きさが、それぞれ１０μｍ以下であることが望ましい。さらに、図２の例では、上下左右で同じ視野角特性となるように、周期構造３００が４回対称性を有する構造となっている。
【００３３】
【数４】
0005284036.tif 000005
【００３４】
有機層１０１中の発光層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、発光層の屈折率を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。
【００３５】
光導波路３０１を伝播する導波光２０３に対する基板１００の水平方向への伝播係数をβとし、導波光２０３に対する有効屈折率ｎeff及び有効吸収係数κeffを、数５により定義する。有効屈折率ｎeffは、条件ｎext＜ｎeff＜ｎを満たす。
【００３６】
【数５】
0005284036.tif 000006
【００３７】
このとき、回折条件は水平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、数６で与えられる。
【００３８】
【数６】
0005284036.tif 000007
【００３９】
図５において、回折光２０４が負回折となる条件は、数６の回折条件より、概ね数７で与えられる。但し、周期構造を介して外部に取り出したい光のスペクトルのピーク波長をλ、２つの整数ｍ1、ｍ2を回折次数、基板法線方向に対する回折角度をθとして、条件ｎext＜ｎeff＜ｎのもととする。
【００４０】
ここで、負回折とは、導波光２０３の導波方向に対して、９０°よりも大きく、１８０°未満の角度を有することである。さらに、周期構造を介して外部に取り出される光が、光導波路の導波方向に対して９０°よりも大きく１８０°未満の方向で最大強度もしくは最大輝度となることが望ましい。
【００４１】
【数７】
0005284036.tif 000008
【００４２】
正方格子の場合は、周期をａとして、基本格子ベクトルａ1、ａ2は数８となり、基本逆格子ベクトルｂ1、ｂ2は数９となる。
【００４３】
【数８】
0005284036.tif 000009
【００４４】
【数９】
0005284036.tif 000010
【００４５】
この時、数６の回折条件は、数１０となる。また、数７で表される負回折が生じるための条件は、数１１となる。
【００４６】
【数１０】
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【００４７】
【数１１】
0005284036.tif 000012
【００４８】
ここで、どちらか一方の１次元方向に着目し、ｍ2＝０（もしくは、ｍ1＝０）および、｜ｍ1｜＝ｍ＞０（もしくは、｜ｍ2｜＝ｍ＞０）とする。この時、数１０の回折条件は、簡略化され数１２となる。また、負回折が生じるための条件である数１１は、簡略化され数１３となる。
【００４９】
【数１２】
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【００５０】
【数１３】
0005284036.tif 000014
【００５１】
有機ＥＬ素子の発光パターンや効率、色度などの制御を可能とするには、１次の負回折光のみを発生させ、また、導波光のモード数を少なくすることが望ましい。１次の負回折光のみを発生させる場合の条件式は、概ね数１４で与えられる。有機ＥＬ素子では、通常、発光層の屈折率はｎ＝１．６〜２．０程度、光取り出し側の屈折率はｎext＝１．０である。よって、主に１次の負回折光のみを利用する場合は、周期構造３００の周期ａは、概ね発光ピーク波長λの０．３３倍から１．０倍が望ましい。可視光の波長域が３８０ｎｍから７８０ｎｍであることから、周期構造３００の周期ａは、１２５ｎｍ以上から７８０ｎｍ以下であることが望ましい。また、数３の多重干渉の強め合い条件を考慮した上で、導波光のモード数を少なくするには、第１反射面と第２反射面との間の光路長が、発光ピーク波長λの０．３７５倍から１．３７５倍程度であることが望ましい。有機ＥＬ素子では、第１反射面と第２反射面との間の屈折率はｎ＝１．５〜２．０程度であるから、第１反射面と第２反射面との間の膜厚は、７０ｎｍ以上から７１５ｎｍ以下であることが望ましい。
【００５２】
【数１４】
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【００５３】
数１２の回折条件を波長λで微分し、有効屈折率ｎeffの波長依存性が少ないとして、ｄｎeff／ｄλ＝０と近似すると、数１５となる。
【００５４】
【数１５】
0005284036.tif 000016
【００５５】
負回折光が生じる場合はθ＜０であるから、数１５は絶対値｜θ｜＝−θとして数１６となる。数１６は、負回折を生じる場合、波長λの増加に伴い回折角度の絶対値｜θ｜が大きくなることを示す。よって、負回折光は視野角の増加に伴い、長波長シフト（Ｒｅｄ  Ｓｈｉｆｔ）を生じる。
【００５６】
【数１６】
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【００５７】
したがって、負回折光の発生に伴い発光効率が向上すると同時に、光共振器による伝播光の短波長シフト（Ｂｌｕｅ  Ｓｈｉｆｔ）と周期構造による負回折光の長波長シフト（Ｒｅｄ  Ｓｈｉｆｔ）により、発光色の視野角変化を抑制することが可能となる。
【００５８】
以下、数値計算による評価例及び比較例を示す。電磁波の数値計算には、有機ＥＬ発光装置の断面を考え、ＦＤＴＤ法を用いた。波長範囲λ＝３８０ｎｍ〜７８０ｎｍで、５ｎｍ刻みで計算を行った。電磁波モードは、ＴＥ、ＴＭモードで計算を行った。
【００５９】
＜比較例１＞
比較例として、図４に、負回折光を生じる周期構造を有さない場合の構造を示す。基板１００上に反射電極１０２（Ａｇ合金、膜厚２００ｎｍ）、反射電極上の透明電極１０３Ｂ（膜厚２０ｎｍ）が積層されている。ホール輸送層１０６（膜厚１５５ｎｍ）、Ｇ発光層１２１（膜厚３０ｎｍ）、電子輸送層（膜厚１０ｎｍ）、電子注入層（膜厚３０ｎｍ）が積層されている。さらに金属半透明電極（Ａｇ合金、膜厚２４ｎｍ）が積層された構造である。
【００６０】
図９に、波長λ＝５４０ｎｍ、ＴＥモードでの数値計算結果を示す。発光点から放出された光のうち、多くの部分が導波光２０３として素子内部に閉じ込められてしまうことが理解される。
【００６１】
ここで、導波光２０３の有効屈折率ｎeffは約１．６２であった。波長λ＝５４０ｎｍでのＧ発光層１２１の屈折率ｎは約１．９４であり、光取り出し側は空気で屈折率ｎextは１．０である。よって、条件ｎext＜ｎeff＜ｎを満足している。
【００６２】
＜評価例１＞
次に、本発明の評価例として、図１に示した反射電極１０２と反射電極上の透明電極１０３Ｂとの界面に周期構造３００が存在する構造の数値計算を行った。周期構造３００の周期ａが、２５０ｎｍ、深さ４０ｎｍ、幅１４０ｎｍである。１０周期ごとに、周期構造３００が存在する領域と平坦な領域とが交互に並んでいる。周期構造３００以外の膜厚構成は、比較例１と同様である。
【００６３】
ここで、陽極と有機層１０１界面の平坦性を向上するために、反射電極上の透明電極１０３Ｂの膜厚を８０ｎｍ程度と厚めにし、これに伴い光路長を調整するためにホール輸送層１０６の膜厚を８５ｎｍ程度と薄くしてもよい。
【００６４】
図１１に、発光波長λ＝５４０ｎｍ、ＴＥモードでの数値計算結果を示す。回折光波面２０５から、約−３４°方向へ負回折光が生じていることがわかる。これは、位相整合条件である数１２から計算される１次回折光の回折角である約−３３°と良く一致する。
【００６５】
発光波長をλ＝５２０ｎｍ、５４０ｎｍ、５６０ｎｍと変化させたときのＴＥモードでの数値計算結果を、図１０、図１１、図１２にそれぞれ示す。回折波面２０５から求めた回折角を表１に示す。数１６で示されているように、発光波長が長くなるのに伴い、回折角度の絶対値｜θ｜が大きくなることがわかる。
【００６６】
【表１】
0005284036.tif 000018
【００６７】
評価例１（周期構造あり）と比較例１（周期構造なし）の発光スペクトルを図１３に示す。評価例１のピーク強度が、比較例１のピーク強度に対して、約１．８倍となり、発光効率が向上することがわかる。
【００６８】
次に、評価例１（周期構造あり）と比較例１（周期構造なし）の視野角θに対する発光色のＣＩＥ色度変化量Δｕ’ｖ’の値を表２に、グラフを図１４に示す。全ての視野角で、評価例１のＣＩＥ色度変化量の方が、比較例１のＣＩＥ色度変化量よりも小さく抑えられることがわかる。特に、評価例１では、視野角６０°以内でのＣＩＥ色度変化量Δｕ’ｖ’が、全て０．０５以下に抑えられている。さらに、視野角４０°以内でのＣＩＥ色度変化量Δｕ’ｖ’が、全て０．０２以下に抑えられている。
【００６９】
【表２】
0005284036.tif 000019
【００７０】
したがって、本発明により、発光素子の光取り出し効率を向上し、発光色の視野角依存性を低減することが可能となる。
【００７１】
なお、これまでは、基板側を陽極、光取り出し側を陰極とする構成で説明してきたが、基板側を陰極、光取り出し側を陽極とし、ホール輸送層、発光層、電子輸送層を逆順に積層した構成においても本発明を実施することは可能である。したがって、本発明にかかる発光装置は基板側を陽極、光取り出し側を陰極とする構成に限定されるものではない。
【００７２】
また、図３のホール輸送層１０６、発光層１０５、電子輸送層１０７、ホール注入層１０８、電子注入層１０９に用いられる有機化合物としては、低分子材料、高分子材料若しくはその両方により構成され、特に限定されるものではない。さらに、必要に応じて無機化合物を用いてもよい。
【００７３】
さらに、周期構造３００は、上述したように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よい。
また、図１では凹型のフォトニック結晶構造を示したが、図１５のように凸型のフォトニック結晶構造でもよい。また、図４０のように、周期構造を反射界面から離した位置に構成しても良い。
【００７４】
また、図１６のように、異なる基本格子ベクトルを持つ複数種類の周期構造３００を混在させてもよい。図１６の例は、基本格子ベクトルａ1、ａ2の周期構造と基本格子ベクトルａ’1、ａ’2の周期構造を組み合わせた場合である。ａ’1は（ａ1＋ａ2）／２1/2方向のベクトルであり、ａ’2は（−ａ1＋ａ2）／２1/2方向のベクトルである。つまり、周期構造は、４回対称性を有する周期構造１と、周期構造１を４５°回転した周期構造２を組み合わせた構造になっている。図１６のように周期構造を配置することにより、発光素子の上下方向と左右方向の視野角特性だけでなく、発光素子の斜め方向の視野角特性も同じにすることができる。また、同様に、周期構造は、Ｎを自然数として、Ｎ回対称性を有する周期構造１と、周期構造１を１８０°／Ｎ回転した周期構造２を組み合わせた構造とすることができる。
【００７５】
周期構造３００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よい。
【００７６】
さらに、光取り出し側の電極を金属半透明電極とする構成で説明してきたが、図１７に示すように、光取り出し側の電極を透明電極（光透過電極）１０３とする構成においても本発明を実施可能である。この場合、透明電極１０３と空気との界面を第２反射面としている。さらに、図１８に示すような金属半透明電極１０４と誘電体層１０４Ｂとの組み合わせでもよい。さらには、第１反射面と第２反射面のうち光取出し側に位置する反射面を、金属、透明電極、誘電体層のいずれかも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。
【００７７】
さらに、基板側が光取出し側となるボトムエミッション構成においても本発明を実施可能である。図１９では、発光層より基板側に位置する反射面に周期構造を配置する例としている。すなわち、基板１００上に周期構造３００を有する金属半透明電極１０４と反射電極上の透明電極１０３Ｂを形成し、その上に有機層１０１、反射電極１０２を積層したボトムエミッション構成を示している。
【００７８】
さらに、図２において、金属からなる反射電極１０２と可視光の波長領域では誘電体とみなせる反射電極上の透明電極１０３Ｂとの界面（金属反射面）を基板水平方向に伝播し、導波光の一種と考えられる表面プラズモンが生じる。よって、反射電極１０２と反射電極上の透明電極１０３Ｂとの界面を光導波路として利用可能である。表面プラズモンの伝播係数βspを、数５の伝播係数βとすると、通常の導波光と同様に回折条件は数６で与えられる。表面プラズモンを生じる界面としては、金属と透明電極界面に限られず、金属と有機層界面や金属と誘電体層界面でも可能である。
【００７９】
＜実施形態２＞
図２０に、共振器構造と素子側面に周期構造を合わせ持った有機ＥＬ発光装置の概略断面図を示す。なお、図示例では有機ＥＬ発光装置を示したが、無機ＥＬ発光装置やＱＤ−ＬＥＤ発光装置などであっても実施できる。
【００８０】
図２０に示した有機ＥＬ発光装置を構成する有機ＥＬ素子（発光素子）は、基板１００上に陽極である反射電極（第１電極）１０２と反射電極上の透明電極１０３Ｂが形成されている。この陽極の周縁を覆うように絶縁部材から成る素子分離膜（光透過部材）１１０が形成されている。
【００８１】
さらに、素子分離膜１１０の基板１００とは反対側の面に周期構造３００が形成されている。さらに、素子分離膜１１０の開口部から露出する陽極の露出部上に、蛍光性有機化合物若しくは燐光性有機化合物を含む有機層１０１が積層され、陰極である透明電極（第２電極）１０３が形成されている。
【００８２】
本実施形態２の周期構造３００は、図２１に示すように、ＥＬ発光領域３０２の周辺に２次元的なフォトニック結晶構造をとる。なお、図１の反射電極１０２、有機層１０１、透明電極１０３が積層された部分に対応するのが、図２１のＥＬ発光領域３０２である。
【００８３】
さらに前記周期構造３００の底部と前記反射電極１０２との間に光導波路３０１が形成されている。この光導波路３０１はプレーナー型とされており、周期構造３００のエッチングの深さを調整することで形成される。
【００８４】
有機層１０１は、図３に示すように、通常、ホール輸送層１０６、発光層１０５（Ｒ発光層１１５、Ｇ発光層１２５、Ｂ発光層１３５）、電子輸送層１０７が積層された構成をとる。発光層１０５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を含む。また、必要に応じて陽極とホール輸送層１０６との間にホール注入層１０８を、陰極と電子輸送層１０７との間に電子注入層１０９を挟持してもよい。
【００８５】
これらの有機ＥＬ素子に電圧を印加すると、陽極から正孔が、陰極から電子が有機層１０１に注入される。注入された正孔と電子は発光層１０５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。ここで、図２０に示した有機ＥＬ素子の構成例では、発光点２０１に対して透明電極１０３側が、光取り出し側となる。
【００８６】
図２０に示した構成例では、有機層１０１を挟んで反射電極１０２が第１反射面に、透明電極１０３と空気との界面が第２反射面となり、基板垂直方向に対して１次元的な光共振器が構成されている。発光点２０１に対して、透明電極１０３側が光取り出し側、反射電極１０２側が反射面側となる。光共振器は、同時に、基板水平方向に対しては、プレーナー型の光導波路としても機能し、素子分離膜１１０に形成されている光導波路３０１と連結している。
【００８７】
発光点２０１から発せられた光は、光取り出し側への伝播光２０２と光導波路３０１を基板水平方向に伝わる導波光２０３となる。導波光２０３は、周期構造３００よって、光取り出し側に回折光２０４として素子外部に取り出される。よって、図２２に示すように、周期構造３００が存在せず、導波光２０３が外部に取り出すことができない場合と比較して、素子外部へ取り出される光の割合（光取り出し効率）を向上させることができる。
【００８８】
周期構造３００の周期は、実施形態１と同様に、外部に取り出したい導波光に対して負回折光を生じるように構成される。
【００８９】
周期構造３００が存在する部分では、図２３に示すように、負回折光として素子外部へ放射される光は視野角の増加に伴い、長波長シフト（Ｒｅｄ  Ｓｈｉｆｔ）を生じる。一方、素子分離膜１１０の開口部では、図２４に示すように、素子外部へ放射される伝播光２０２は、光共振器のため視野角の増加に伴い、短波長シフト（Ｂｌｕｅ  Ｓｈｉｆｔ）を生じる。よって、この２つの効果を相殺させることにより、発光素子の視野角変化を抑制することができる。
【００９０】
したがって、本発明では、発光素子の光取り出し効率を向上し、発光色の視野角依存性を低減することが可能となる。数１から数１６までの詳細な説明は、実施形態１と同様である。
【００９１】
以下、数値計算による評価例及び比較例を示す。電磁波の数値計算には、有機ＥＬ発光装置の断面を考え、ＦＤＴＤ法を用いた。波長範囲λ＝３８０ｎｍ〜７８０ｎｍで、５ｎｍ刻みで計算を行った。電磁波モードは、ＴＥ、ＴＭモードで計算を行った。
【００９２】
＜比較例２＞
比較例として、図２２に、素子側面の素子分離膜１１０に周期構造を有さない場合の構造を示す。基板１００上に反射電極１０２（Ａｇ合金、膜厚２００ｎｍ）、反射電極上の透明電極１０３Ｂ（膜厚２０ｎｍ）が積層されている。ホール輸送層１０６（膜厚２０ｎｍ）、Ｂ発光層１３１（膜厚２０ｎｍ）、電子輸送層（膜厚１０ｎｍ）、電子注入層（膜厚２０ｎｍ）が積層されている。さらに透明電極１０３（膜厚６０ｎｍ）が積層された構造である。
【００９３】
図２５に、波長λ＝４６０ｎｍ、ＴＥモードでの数値計算結果を示す。発光点から放出された光のうち、多くの部分が導波光２０３として素子内部に閉じ込められてしまうことが理解される。
【００９４】
ここで、導波光２０３の有効屈折率ｎeffは約１．６５であった。波長λ＝４６０ｎｍでのＢ発光層１３１の屈折率ｎは約１．９８であり、光取り出し側は空気で屈折率ｎextは１．０である。よって、条件ｎext＜ｎeff＜ｎを満足している。
【００９５】
＜評価例２＞
次に、本発明の評価例として、図２０に示した素子側面の素子分離膜１１０に周期構造３００が存在する構造の数値計算を行った。周期構造３００の周期ａが２３０ｎｍ、高さ１１５ｎｍ、幅７７ｎｍである。周期構造３００以外の膜厚構成は、比較例２と同様である。
【００９６】
図２７に、発光波長λ＝４６０ｎｍ、ＴＥモードでの数値計算結果を示す。回折光波面２０５から、約−１８°方向へ負回折光が生じていることがわかる。これは、位相整合条件である数１２から計算される１次回折光の回折角である約−２０°と良く一致する。
【００９７】
発光波長をλ＝４４０ｎｍ、４６０ｎｍ、４８０ｎｍと変化させたときのＴＥモードでの数値計算結果を、図２６、図２７、図２８にそれぞれ示す。回折波面２０５から求めた回折角を表３に示す。数１６で示されているように、発光波長が長くなるのに伴い、回折角度の絶対値｜θ｜が大きくなることがわかる。
【００９８】
【表３】
0005284036.tif 000020
【００９９】
評価例２（周期構造あり）と比較例２（周期構造なし）の発光スペクトルを図２９に示す。評価例２のピーク強度が、比較例２のピーク強度に対して、約１．６倍となり、発光効率が向上することがわかる。
【０１００】
本実施形態２のように、素子分離膜１１０に周期構造３００を設置した場合に、回折光２０４として外部に取り出せる光は、導波光２０３の減衰のため素子分離膜と有機層との境界から約１０μｍ以内での発光に限定される。したがって、図２１において、回折光領域３０３の拡大範囲も境界から約１０μｍ程度である。よって、ＥＬ発光領域３０２の面積が非常に大きい場合には、周辺部の取り出し効率向上の寄与はほとんどない。逆に、１５０ｐｐｉから３００ｐｐｉ程度の高精細化に伴い、副画素サイズが百数十μｍから数十μｍ四方に微細化されると、周辺部の取り出し効率向上の寄与が大きくなり、発光効率を向上することが可能となる。また、図３０のように一つの副画素に、ＥＬ発光領域３０２を複数存在させることで、周辺部の寄与を増加させ、発光効率を向上させてもよい。
【０１０１】
次に、評価例２（周期構造あり）と比較例２（周期構造なし）の視野角θに対する発光色のＣＩＥ色度変化量Δｕ’ｖ’の値を表４に、グラフを図３１に示す。全ての視野角で、評価例２のＣＩＥ色度変化量の方が、比較例２のＣＩＥ色度変化量よりも小さく抑えられることがわかる。
【０１０２】
【表４】
0005284036.tif 000021
【０１０３】
したがって、本発明により、発光素子の光取り出し効率を向上し、発光色の視野角依存性を低減することが可能となる。
【０１０４】
なお、これまでは、基板側を陽極、光取り出し側を陰極とする構成で説明してきたが、基板側を陰極、光取り出し側を陽極とし、ホール輸送層、発光層、電子輸送層を逆順に積層した構成においても本発明を実施することは可能である。したがって、本発明にかかる発光装置は基板側を陽極、光取り出し側を陰極とする構成に限定されるものではない。
【０１０５】
また、図３のホール輸送層１０６、発光層１０５、電子輸送層１０７、ホール注入層１０８、電子注入層１０９に用いられる有機化合物としては、低分子材料、高分子材料若しくはその両方により構成され、特に限定されるものではない。さらに、必要に応じて無機化合物を用いてもよい。
【０１０６】
さらに、周期構造３００は、図２１や図３２のような２次元的なフォトニック結晶構造に限定されず、図３３のような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よい。また、異なる基本格子ベクトルを持つ複数種類の周期構造３００を混在させてもよい。周期構造３００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よい。
【０１０７】
さらに、光取り出し側の電極を透明電極とする構成で説明してきたが、図３４に示すように、光取り出し側の電極を金属半透明電極１０４とする構成においても本発明を実施可能である。さらには、光取出し側に位置する半透明電極を、金属、透明電極、誘電体層のいずれかも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。
【０１０８】
さらに、図３５に示すように、基板側が光取出し側となるボトムエミッション構成においても本発明を実施可能である。
【０１０９】
さらに、図３５において、金属からなる反射電極１０２と有機層１０１との界面や、反射電極１０２と素子分離膜１１０との界面を基板水平方向に伝播し、導波光の一種と考えられる表面プラズモンが生じる。よって、反射電極１０２と有機層１０１との界面や、反射電極１０２と素子分離膜１１０との界面を光導波路として利用可能である。表面プラズモンの伝播係数βspを、数５の伝播係数βとすると、通常の導波光と同様に回折条件は数６で与えられる。表面プラズモンを生じる界面としては、金属と透明電極界面に限られず、金属と有機層界面や金属と誘電体層界面でも可能である。
【０１１０】
なお、これまでは、有機ＥＬ素子で説明してきたが、半導体ＬＥＤや無機ＥＬ素子、ＱＤ−ＬＥＤでも本発明を実施することは可能である。
【実施例】
【０１１１】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は本実施例によって何ら限定されるものではない。
【０１１２】
＜実施例１＞
図３６に示す構成のフルカラー有機ＥＬ発光装置を以下に示す方法で作製する。つまり、本実施例１の発光装置は、複数の画素を有し、前記画素が複数色（赤色発光、緑色発光、青色発光）の副画素からなる有機ＥＬ発光装置であって、前記副画素の少なくとも１つが有機ＥＬ素子により構成されている。
【０１１３】
まず、支持体としてのガラス基板上に、低温ポリシリコンからなるＴＦＴ駆動回路を形成し、その上にアクリル樹脂からなる平坦化膜を形成して基板１００とする。基板１００上に、反射電極１０２として、スパッタリングによりＡｇ合金を約１５０ｎｍの膜厚で形成する。Ａｇ合金からなる反射電極１０２は、可視光の波長域（λ＝３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）で分光反射率８０％以上の高反射電極である。Ａｇ合金以外に、Ａｌ合金などを用いてもよい。
【０１１４】
この反射電極１０２上に、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う。その後、レジストに図２に示すような正方格子の周期構造パターンを露光し、現像、ポストベークを行いレジストパターンを形成する。
【０１１５】
エッチング加工により、反射電極１０２表面に周期構造３００を形成する。本実施例１では、Ｒ周期構造３１０は周期３４５ｎｍ、一辺の長さ２００ｎｍ、エッチング深さ４０ｎｍとされる。Ｇ周期構造３２０は周期２５０ｎｍ、一辺の長さ１４０ｎｍ、エッチング深さ４０ｎｍとされる。Ｂ周期構造３３０は周期２００ｎｍ、一辺の長さ１４５ｎｍ、エッチング深さ４０ｎｍとされる。また、各ＲＧＢで、１０周期ごとに周期構造３００が存在する領域と平坦な領域とが交互に並んでいる。
【０１１６】
次に、ＩＺＯのリフトオフ加工により、周期構造３００の凹状にへこんだエッチング部分を平坦化する。レジストパターンを残した状態で、スパッタリングにより透明導電性材料のＩＺＯを４０ｎｍの膜厚で形成する。エッチング部分ではＡｇ合金上にＩＺＯを、エッチング部分以外ではレジスト上にＩＺＯを形成する。その後、レジストを剥離し、レジスト上のＩＺＯごと取り除いて平坦化する。この上に、スパッタリングによりＩＺＯを２０ｎｍの膜厚で形成して電極のパターニングをし、フォトニック結晶付きの陽極を形成する。
【０１１７】
図２のような正方格子では、各副画素の上下方向と左右方向とで周期構造３１０（３２０、３３０）の周期（配列）が等しい。そのため、発光装置を視認した場合、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。また、逆に、上下方向と左右方向の周期が異なる四角格子としてもよい。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る。さらに、図１６のように、異なる正方格子を組み合わせることにより、上下方向、左右方向と斜め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。
【０１１８】
さらに、ＳｉＮｘＯｙの素子分離膜１１０を３２０ｎｍの膜厚で形成した後、各副画素にＥＬ発光領域となる開口部をエッチングし、フォトニック結晶を配置した陽極基板を作製する。
【０１１９】
これをイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）で超音波洗浄し、次いで、煮沸洗浄後乾燥する。その後、ＵＶ／オゾン洗浄してからＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの有機層１１１、１２１、１３１を真空蒸着により形成する。
【０１２０】
まず、下記構造式で示される化合物［Ｉ］を、シャドーマスクを用いて各副画素に、Ｒホール輸送層として２１５ｎｍの膜厚、Ｇホール輸送層として１５５ｎｍの膜厚、Ｂホール輸送層として１０５ｎｍの膜厚で形成する。この際の真空度は１×１０-4Ｐａ、蒸着レートは、０．２ｎｍ／ｓｅｃである。
【０１２１】
【化１】
0005284036.tif 000022
【０１２２】
次に、発光層として、シャドーマスクを用いて、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの発光層を形成する。Ｒ発光層としては、以下に示すホストと燐光発光性化合物とを共蒸着して膜厚３０ｎｍの発光層を形成する。
ホスト：４，４’−Ｂｉｓ（Ｎ−ｃａｒｂａｚｏｌｅ）ｂｉｐｈｅｎｙｌ（以下、ＣＢＰと呼ぶ）
燐光発光性化合物：Ｂｉｓ［２−（２’−ｂｅｎｚｏｔｈｉｅｎｙｌ）ｐｙｒｉｄｉｎａｔｏ−Ｎ，Ｃ３］（ａｃｅｔｙｌａｃｅｔｏｎａｔｏ）Ｉｒｉｄｉｕｍ（以下、Ｂｔｐ2Ｉｒ（ａｃａｃ）と呼ぶ）
Ｇ発光層としては、以下に示すホストと発光性化合物とを共蒸着して３０ｎｍの膜厚で発光層を形成する。
ホスト：ｔｒｉｓ−（８−ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎｅ）Ａｌｕｍｉｎｕｍ（以下、Ａｌｑ3と呼ぶ）
発光性化合物：３−（２’−Ｂｅｎｚｏｔｈｉａｚｏｌｙｌ）−７−Ｎ，Ｎ−ｄｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｏｃｏｕｍａｒｉｎ（以下、クマリン６と呼ぶ）
Ｂ発光層としては、ホストとして下記に示す化合物［ＩＩ］と発光性化合物［ＩＩＩ］とを共蒸着して３０ｎｍの膜厚で発光層を形成する。蒸着時の真空度は１×１０-4Ｐａ、成膜速度は０．２ｎｍ／ｓｅｃである。
【０１２３】
【化２】
0005284036.tif 000023
【０１２４】
【化３】
0005284036.tif 000024
【０１２５】
さらに、共通の電子輸送層として、１、１０−Ｂａｔｈｏｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ（以下、ＢＰｈｅｎと呼ぶ）を真空蒸着法にて１０ｎｍの膜厚で形成する。蒸着時の真空度は１×１０-4Ｐａ、成膜速度は０．２ｎｍ／ｓｅｃである。次に、共通の電子注入層として、ＢＰｈｅｎとＣｓ2ＣＯ3とを共蒸着（重量比９０：１０）し、３０ｎｍの膜厚で形成する。蒸着時の真空度は３×１０-4Ｐａ、成膜速度は０．２ｎｍ／ｓｅｃである。
【０１２６】
電子注入層まで形成した基板を、真空を破ること無しにスパッタ装置に移動し、金属半透明電極１０４として、スパッタリングによりＡｇ合金を２４ｎｍの膜厚で形成する。
【０１２７】
さらに、図１８のように誘電体層１０４Ｂとして、スパッタリングによりシリカを２９０ｎｍの膜厚で形成する。
【０１２８】
さらに、発光装置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することにより、有機ＥＬ発光装置を得る。
【０１２９】
＜実施例２＞
レジストパターンの形成までは、実施例１と同様である。
【０１３０】
リフトオフ加工によって、反射電極１０２表面に、図１５に示すような上に凸型の周期構造３００を形成する。スパッタリングによりＡｇ合金を２０ｎｍの膜厚で形成する。ポジ型レジストの露光部分では反射電極１０２上にＡｇ合金が、ポジ型レジストの露光部分以外ではレジスト上にＡｇ合金が形成される。その後、レジストを剥離し、レジスト上のＡｇ合金ごと取り除いて、上に凸型の周期構造３００を形成する。
【０１３１】
本実施例２では、Ｒ周期構造３１０は周期３４５ｎｍ、一辺の長さ径２００ｎｍ、高さ２０ｎｍとされる。Ｇ周期構造３２０は周期２５０ｎｍ、一辺の長さ径１４０ｎｍ、高さ２０ｎｍとされる。Ｂ周期構造３３０は周期２００ｎｍ、一辺の長さ１４５ｎｍ、高さ２０ｎｍとされる。また、各ＲＧＢで、１０周期ごとに周期構造３００が存在する領域と平坦な領域とが交互に並んでいる。
【０１３２】
次に、剥離剤によりレジストパターンを取り除く。スパッタリングにより透明導電性材料のＩＺＯを８０ｎｍの膜厚で形成して電極のパターニングをし、フォトニック結晶付きの陽極を形成する。反射電極上の周期構造３００の高さを低くし、反射電極上の透明電極１０３Ｂの膜厚を厚くすることで、平坦性を向上させる。
【０１３３】
さらに、ＳｉＮxＯyの素子分離膜１１０を３２０ｎｍの膜厚で形成した後、各副画素にＥＬ発光領域となる開口部をエッチングし、フォトニック結晶を配置した陽極基板を作製する。
【０１３４】
これをイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）で超音波洗浄し、次いで、煮沸洗浄後乾燥する。その後、ＵＶ／オゾン洗浄してからＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの有機層１１１、１２１、１３１を真空蒸着により形成する。
【０１３５】
化合物［Ｉ］を、シャドーマスクを用いて各副画素に、Ｒホール輸送層として１５０ｎｍの膜厚、Ｇホール輸送層として９０ｎｍの膜厚、Ｂホール輸送層として４０ｎｍの膜厚で形成する。この際の真空度は１×１０-4Ｐａ、蒸着レートは、０．２ｎｍ／ｓｅｃである。発光層の形成から電子注入層の形成までは、実施例１と同様である。
【０１３６】
電子注入層まで形成した基板を、真空を破ること無しにスパッタ装置に移動し、金属半透明電極１０４として、スパッタリングによりＡｇ合金を２０ｎｍの膜厚で形成する。
【０１３７】
さらに、図１８のように誘電体層１０４Ｂとして、スパッタリングによりシリカを７０ｎｍの膜厚で形成する。
【０１３８】
さらに、発光装置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することにより、有機ＥＬ発光装置を得る。
【０１３９】
＜実施例３＞
図３７に実施例３の有機ＥＬ発光装置の構成図を示す。ホール輸送層の形成までは、実施例１と同様である。次に、ＣＢＰとＢｉｓ［（４，６−ｄｉｆｌｕｏｒｏｐｈｅｎｙｌ）ｐｙｒｉｄｉｎａｔｏ−Ｎ，Ｃ2］（ｐｉｃｏｌｉｎａｔｏ）Ｉｒｉｄｉｕｍ（以下、ＦＩｒｐｉｃと呼ぶ）（重量比９４：６）とを共蒸着する。これにより共通の３色積層型白色（Ｗ）発光層を膜厚２５ｎｍで形成する。そして、ＣＢＰとＢｔｐ2Ｉｒ（ａｃａｃ）（重量比９２：８）とを共蒸着により２ｎｍの膜厚で形成する。さらに、ＣＢＰとＢｉｓ（２−ｐｈｅｎｙｌｂｅｎｚｏｔｈｉｏｚｏｌａｔｏ−Ｎ−Ｃ2）Ｉｒｉｄｉｕｍ（ａｃｅｔｙｌａｃｅｔｏｎａｔｅ）（以下、Ｂｔ2Ｉｒ（ａｃａｃ）と呼ぶ）（重量比９２：８）とを共蒸着により２ｎｍの膜厚で形成し積層構造とする。電子輸送層の形成以降は、実施例１と同様である。
【０１４０】
つまり、本実施例の有機ＥＬ発光装置は各副画素にＷ有機層１７１が形成されており、白色の有機ＥＬ素子を有する構成とされている。
【０１４１】
＜比較例３＞
反射電極１０２の形成までは、実施例１と同様である。スパッタリングによりＩＺＯを２０ｎｍの膜厚で形成して電極のパターニングをし、陽極を形成する。ホール輸送層の形成以降は、実施例１と同様である。つまり、周期構造を有さない構成とされている。
【０１４２】
表５に、実施例１と比較例３における各ＲＧＢ副画素の発光強度比（発光スペクトルのピーク波長での強度比）とＣＩＥ色度変化量Δｕ’ｖ’（視野角θ＝６０°）の数値計算による評価値を示す。ＲＧＢ副画素の全てで、発光効率が向上し、色度変化が低減している。
【０１４３】
【表５】
0005284036.tif 000025
【０１４４】
＜実施例４＞
図３８に示す構成のフルカラー有機ＥＬ発光装置を以下に示す方法で作製する。つまり、本実施例４の発光装置は、複数の画素を有し、前記画素が複数色（赤色発光、緑色発光、青色発光）の副画素からなる有機ＥＬ発光装置であって、前記副画素の少なくとも１つが有機ＥＬ素子により構成されている。
【０１４５】
まず、支持体としてのガラス基板上に、低温ポリシリコンからなるＴＦＴ駆動回路を形成し、その上にアクリル樹脂からなる平坦化膜を形成して基板１００とする。基板１００上に、反射電極１０２として、スパッタリングによりＡｇ合金を約１５０ｎｍの膜厚で形成する。Ａｇ合金からなる反射電極１０２は、可視光の波長域（λ＝３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）で分光反射率８０％以上の高反射電極である。Ａｇ合金以外に、Ａｌ合金などを用いてもよい。
【０１４６】
この反射電極１０２上に、スパッタリングにより反射電極上の透明電極としてＩＺＯを２０ｎｍの膜厚で形成して、電極のパターニングをし、陽極を形成する。
【０１４７】
次に、ＳｉＮxＯyの素子分離膜１１０を１７５ｎｍの膜厚で形成した後、各副画素に図２１に示すようなＥＬ発光領域３０２と正方格子の周期構造３１０（３２０、３３０）とのエッチングを行い、フォトニック結晶付き陽極基板を作製する。
【０１４８】
ここで、ＥＬ発光領域３０２は５０μｍ四方とする。本実施例４では、Ｒ周期構造３１０は周期２９０ｎｍ、エッチング直径２００ｎｍ、エッチング深さ４０ｎｍとされる。Ｇ周期構造３２０は周期２５０ｎｍ、エッチング直径１７５ｎｍ、エッチング深さ９０ｎｍとされる。Ｂ周期構造３３０は周期２３０ｎｍ、エッチング直径１５５ｎｍ、エッチング深さ１１５ｎｍとされる。
【０１４９】
図２のような正方格子では、各副画素の上下方向と左右方向とで周期構造３１０（３２０、３３０）の周期（配列）が等しい。そのため、発光装置を視認した場合、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。また、逆に、上下方向と左右方向の周期が異なる四角格子としてもよい。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る。さらに、異なる正方格子を組み合わせることにより、上下方向、左右方向と斜め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。
【０１５０】
これをイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）で超音波洗浄し、次いで、煮沸洗浄後乾燥する。その後、ＵＶ／オゾン洗浄してからＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの有機層１１１、１２１、１３１を真空蒸着により形成する。
【０１５１】
化合物［Ｉ］を、シャドーマスクを用いて各副画素に、Ｒホール輸送層として２５ｎｍの膜厚、Ｇホール輸送層として２５ｎｍの膜厚、Ｂホール輸送層として２０ｎｍの膜厚で形成する。この際の真空度は１×１０-4Ｐａ、蒸着レートは、０．２ｎｍ／ｓｅｃである。
【０１５２】
次に、発光層として、シャドーマスクを用いて、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの発光層を形成する。Ｒ発光層としては、ホストとしてＣＢＰと、燐光発光性化合物Ｂｔｐ2Ｉｒ（ａｃａｃ）とを共蒸着して５０ｎｍの膜厚で発光層を形成する。Ｇ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とを共蒸着して３０ｎｍの膜厚で発光層を形成する。Ｂ発光層としては、ホストとして化合物［ＩＩ］と発光性化合物［ＩＩＩ］とを共蒸着して２０ｎｍの膜厚で発光層を形成する。蒸着時の真空度は１×１０-4Ｐａ、成膜速度は０．２ｎｍ／ｓｅｃである。
【０１５３】
さらに、共通の電子輸送層として、ＢＰｈｅｎを真空蒸着法にて１０ｎｍの膜厚で形成する。蒸着時の真空度は１×１０-4Ｐａ、成膜速度は０．２ｎｍ／ｓｅｃである。
【０１５４】
次に、ＢＰｈｅｎとＣｓ2ＣＯ3（重量比９０：１０）の共蒸着膜を、シャドーマスクを用いて各副画素に、Ｒ電子注入層として６０ｎｍの膜厚、Ｇ電子注入層として３０ｎｍの膜厚、Ｂ電子注入層として２０ｎｍの膜厚で形成する。蒸着時の真空度は３×１０-4Ｐａ、成膜速度は０．２ｎｍ／ｓｅｃである。
【０１５５】
この電子注入層まで形成した基板を、真空を破ること無しにスパッタ装置に移動し、透明電極１０３として、スパッタリングによりＩＺＯを６０ｎｍの膜厚で形成する。
【０１５６】
さらに、発光装置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することにより、有機ＥＬ発光装置を得る。
【０１５７】
＜実施例５＞
図３９に実施例５の有機ＥＬ発光装置の構成図を示す。陽極基板の作製までは、実施例４と同様である。これをイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）で超音波洗浄し、次いで、煮沸洗浄後乾燥する。
【０１５８】
化合物［Ｉ］を、シャドーマスクを用いて各副画素に、Ｒホール輸送層として４５ｎｍの膜厚、Ｇホール輸送層として２５ｎｍの膜厚、Ｂホール輸送層として１０ｎｍの膜厚で形成する。この際の真空度は１×１０-4Ｐａ、蒸着レートは、０．２ｎｍ／ｓｅｃである。
【０１５９】
次に、共通の３色積層型白色（Ｗ）発光層として、ＣＢＰとＦＩｒｐｉｃ（重量比９４：６）とを共蒸着により２５ｎｍの膜厚で形成する。そして、ＣＢＰとＢｔｐ2Ｉｒ（ａｃａｃ）（重量比９２：８）とを共蒸着により２ｎｍの膜厚で形成する。さらに、ＣＢＰとＢｔ2Ｉｒ（ａｃａｃ）（重量比９２：８）とを共蒸着により２ｎｍの膜厚で形成し積層構造とする。電子輸送層の形成以降は、実施例４と同様である。
【０１６０】
つまり、本実施例５の有機ＥＬ発光装置は各副画素にＷ有機層１７１が形成されており、白色の有機ＥＬ素子を有する構成とされている。
【０１６１】
＜比較例４＞
素子分離膜１１０が、周期構造を有さない構成とされている以外は、実施例４と同様である。
【０１６２】
表６に、実施例４と比較例４における各ＲＧＢ副画素の発光強度比（発光スペクトルのピーク波長での強度比）とＣＩＥ色度変化量Δｕ’ｖ’（視野角θ＝６０°）の数値計算による評価値を示す。ＲＧＢ副画素の全てで、発光効率が向上し、色度変化が低減している。
【０１６３】
【表６】
0005284036.tif 000026
【図面の簡単な説明】
【０１６４】
【図１】反射面に周期構造を有する有機ＥＬ発光装置の模式図（断面概略図１）である。
【図２】反射面に周期構造を有する有機ＥＬ発光装置の模式図（俯瞰概略図１）である。
【図３】有機層の模式図（断面概略図）である。
【図４】反射面に周期構造を有さない有機ＥＬ発光装置の模式図（断面概略図）である。
【図５】反射面に周期構造を有する有機ＥＬ発光装置の負角度方向への回折光の角度依存性の模式図である。
【図６】反射面に周期構造を有する有機ＥＬ発光装置の光共振器の角度依存性の模式図である。
【図７】光共振器中の光の広角干渉の模式図である。
【図８】光共振器中の光の多重干渉の模式図である。
【図９】反射面に周期構造を有さない有機ＥＬ発光装置の発光波長５４０ｎｍに関する数値計算の結果例である。
【図１０】反射面に周期構造を有する有機ＥＬ発光装置の発光波長５２０ｎｍに関する数値計算の結果例である。
【図１１】反射面に周期構造を有する有機ＥＬ発光装置の発光波長５４０ｎｍに関する数値計算の結果例である。
【図１２】反射面に周期構造を有する有機ＥＬ発光装置の発光波長５６０ｎｍに関する数値計算の結果例である。
【図１３】反射面に周期構造を有する有機ＥＬ発光装置と反射面に周期構造を有さない有機ＥＬ発光装置に関するＥＬスペクトルの計算結果例である。
【図１４】反射面に周期構造を有する有機ＥＬ発光装置と反射面に周期構造を有さない有機ＥＬ発光装置に関する色度変化角度依存性の計算結果例である。
【図１５】反射面に上に凸型の周期構造を有する有機ＥＬ発光装置の模式図（断面概略図２）である。
【図１６】反射面に周期構造を有する有機ＥＬ発光装置の模式図（俯瞰概略図２）である。
【図１７】反射面に周期構造を有する有機ＥＬ発光装置の模式図（断面概略図３）である。
【図１８】反射面に周期構造を有し、光取り出し側が金属電極と誘電体層から半透明電極を有する有機ＥＬ発光装置の模式図（断面概略図４）である。
【図１９】反射面に周期構造を有するボトムエミッション型有機ＥＬ発光装置の模式図（断面概略図５）である。
【図２０】素子側面に周期構造を有する有機ＥＬ発光装置の模式図（断面概略図１）である。
【図２１】素子側面に周期構造を有する有機ＥＬ発光装置の模式図（俯瞰概略図１）である。
【図２２】素子側面に周期構造を有さない有機ＥＬ発光装置の模式図（断面概略図）である。
【図２３】素子側面に周期構造を有する有機ＥＬ発光装置の負角度方向への回折光の角度依存性の模式図である。
【図２４】素子側面に周期構造を有する有機ＥＬ発光装置の光共振器の角度依存性の模式図である。
【図２５】素子側面に周期構造を有さない有機ＥＬ発光装置の発光波長４６０ｎｍに関する数値計算の結果例である。
【図２６】素子側面に周期構造を有する有機ＥＬ発光装置の発光波長４４０ｎｍに関する数値計算の結果例である。
【図２７】素子側面に周期構造を有する有機ＥＬ発光装置の発光波長４６０ｎｍに関する数値計算の結果例である。
【図２８】素子側面に周期構造を有する有機ＥＬ発光装置の発光波長４８０ｎｍに関する数値計算の結果例である。
【図２９】素子側面に周期構造を有する有機ＥＬ発光装置と素子側面に周期構造を有さない有機ＥＬ発光装置に関するＥＬスペクトルの計算結果例である。
【図３０】素子側面に周期構造を有する有機ＥＬ発光装置の模式図（俯瞰概略図４）である。
【図３１】素子側面に周期構造を有する有機ＥＬ発光装置と素子側面に周期構造を有さない有機ＥＬ発光装置に関する色度変化角度依存性の計算結果例である。
【図３２】素子側面に周期構造を有する有機ＥＬ発光装置の模式図（俯瞰概略図２）である。
【図３３】素子側面に周期構造を有する有機ＥＬ発光装置の模式図（俯瞰概略図３）である。
【図３４】素子側面に周期構造を有する有機ＥＬ発光装置の模式図（断面概略図２）である。
【図３５】素子側面に周期構造を有するボトムエミッション型有機ＥＬ発光装置の模式図（断面概略図３）である。
【図３６】反射面に周期構造を有するＲＧＢ発光層塗り分け構成の有機ＥＬ発光装置の模式図（断面概略図）である。
【図３７】反射面に周期構造を有するＷ発光層共通構成の有機ＥＬ発光装置の模式図（断面概略図）である。
【図３８】素子側面に周期構造を有するＲＧＢ発光層塗り分け構成の有機ＥＬ発光装置の模式図（断面概略図）である。
【図３９】素子側面に周期構造を有するＷ発光層共通構成の有機ＥＬ発光装置の模式図（断面概略図）である。
【図４０】２つの反射面の間に周期構造を有する有機ＥＬ発光装置の模式図（断面概略図）である。
【符号の説明】
【０１６５】
１００    基板
１０１    有機層
１０２    反射電極
１０３    透明電極
１０３Ｂ  反射電極上の透明電極
１０４    金属半透明電極
１０４Ｂ  誘電体層
１０５    発光層
１０６    ホール輸送層
１０７    電子輸送層
１０８    ホール注入層
１０９    電子注入層
１１０    素子分離膜
１１１    Ｒ有機層
１１５    Ｒ発光層
１２１    Ｇ有機層
１２５    Ｇ発光層
１３１    Ｂ有機層
１３５    Ｂ発光層
１７１    Ｗ有機層
２０１    発光点
２０２    伝播光
２０３    導波光
２０４    回折光
２０５    回折光波面
２０６    光取り出し側への発光
２０７    光反射側への発光
２０８    反射光
２０９    多重反射光
３００    周期構造
３０１    光導波路
３０２    ＥＬ発光領域
３０３    回折光領域
３１０    Ｒ周期構造
３１１    Ｒ光導波路
３２０    Ｇ周期構造
３２１    Ｇ光導波路
３３０    Ｂ周期構造
３３１    Ｂ光導波路
【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】
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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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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