(57)【要約】【課題】有機ＥＬ素子の表面プラズモン吸収を減少させ、光取り出し効率を向上させた有機ＥＬ素子、及びこれを用いた照明装置並びに画像表示装置を提供する。【解決手段】少なくとも背面電極と、前記背面電極上に形成され且つ発光層を含む有機層と、前記有機層上に形成された透明電極と、前記透明電極の光射出面側に形成された透明基板とを備えた有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記背面電極が、金属領域と誘電体領域で構成され、且つ前記金属領域同士の一部が連結していることを特徴とする。【選択図】図４
2016173986.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも背面電極と、前記背面電極上に形成され且つ発光層を含む有機層と、前記有機層上に形成された透明電極と、前記透明電極の光射出面側に形成された透明基板とを備えた有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記背面電極は、
金属領域と誘電体領域で構成され、
且つ前記金属領域同士の一部が連結していることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
前記背面電極は、
前記誘電体領域が３０ｎｍ以上１０μｍ以下の間隔で前記金属領域に埋め込まれて配置されていることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
前記背面電極は、
前記金属領域が３０ｎｍ以上１０μｍ以下の間隔で前記誘電体領域に埋め込まれて配置されていることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
前記有機層と対向する面における、前記背面電極全体に対する前記誘電体領域の占有面積の合計が１０％以上６０％以下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有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
前記誘電体領域の深さ方向の厚みが１０ｎｍ以上２μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項６】
前記金属領域あるいは前記誘電体領域の少なくとも一方が、一次元または二次元方向に周期構造を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項７】
前記金属領域あるいは前記誘電体領域の少なくとも一方が、前記背面電極内にランダムに配されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項８】
前記金属領域あるいは前記誘電体領域の少なくとも一方の幅が１５ｎｍ以上１０μｍ以下の微小領域で構成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載された有機エレクトロルミネッセンス素子を発光手段として備えたことを特徴とする照明装置。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載された有機エレクトロルミネッセンス素子を備え、該有機エレクトロルミネッセンス素子が画素駆動されるように構成されていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１１】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載された有機エレクトロルミネッセンス素子と、該有機エレクトロルミネッセンス素子の光射出方向前方側に設けた画像表示素子とを備えたことを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラットパネルディスプレイ、液晶用バックライト、照明用光源、電飾、またはサイン用光源等に用いられるＥＬ（エレクトロルミネッセンス：ＥＬｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子、これを用いた照明装置及び画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機ＥＬ、蛍光、ＬＥＤ等の発光デバイスにおける発光効率の改善のため、発光材料や、光取出し効率の改善等が検討されている。
【０００３】
特に有機ＥＬ素子の光取出し効率の改善は、発光効率の改善のため、様々な方法が検討されている。
【０００４】
図１に示す模式図は、簡略化された従来構成の有機ＥＬ素子１００を示すものである。図１に示す有機ＥＬ素子１００は、背面電極１０１と有機層１０２と透明電極１０４とガラス基板１０５とが順に積層して構成され、有機層１０２内に発光層１０３が含まれている。図１において、ガラス基板１０５に隣接する領域には空気層１０６が接触している。
このような有機ＥＬ素子１００では、背面電極１０１と透明電極１０４との間に電圧を印加することによって発光層１０３内で発光が起こり、この光が透明電極１０４側からガラス基板１０５を通して有機ＥＬ素子１００の外部へ、すなわち空気層１０６側へ取り出されるようになっている。
【０００５】
なお、図１に示す有機ＥＬ素子１００では、背面電極１０１、有機層１０２、発光層１０３、透明電極１０４、ガラス基板１０５のみを示しているが、実際の有機ＥＬ素子１００では、有機層１０２内に、図示しない電子輸送層やホール輸送層等のさまざまな薄膜層がいくつも積層されて構成されているものである。また、ガラス基板１０５をプラスチック基板に代替することによってフレキシブルな有機ＥＬ素子１００を作製可能である。そのため、以下の説明では、ガラス基板１０５を単に基板１０５と呼ぶものとする。
【０００６】
上述の有機ＥＬ素子の構成は、光取出し効率の面から見ると、大きく分けて以下の２つの問題が生じる。
【０００７】
一つ目の問題は、発光層１０３で発光した光は、透明電極１０４や基板１０５を通って空気層１０６へ射出されるが、一般に有機層１０２、透明電極１０４、基板１０５に用いられる各材料の屈折率は高く、各界面で射出光の全反射が起こり、光が閉じ込められてしまうことである。
【０００８】
例えば、有機層１０２と空気層１０６の間の隣接する二層において、有機層１０２側に位置する層の入射側材料（屈折率：ｎｉ）に対して、空気層１０６側に位置する層の射出側材料（屈折率：ｎｓ）の屈折率が低い場合、つまり、ｎｉ＞ｎｓの場合には、図２の符号Ｌ１、Ｌ２に参照されるように、入射した光に関して隣接する二種の層の材料の界面で全反射が起こってしまう。
【０００９】
即ち、図２には、有機ＥＬ素子１００において、例えば屈折率ｎｉの透明電極１０４から屈折率ｎｓの基板１０５に入射しようとする光が全反射された状態（符号Ｌ１）、及び、基板１０５から空気層１０６に入射しようとする光が全反射された状態（符号Ｌ２）がそれぞれ示されている。
【００１０】
このように屈折率の異なる材料を積層してなる有機ＥＬ素子１００では、外部への光取り出し効率（素子内部で発光した光量と素子外部へ射出できた光量の割合）のロスが生じてしまう問題がある。具体的な例を挙げると、屈折率１．５のガラス平板を基板１０５に用いたときには、外部に取り出される光の取り出し効率は、一般に２０％程度と言われている。
【００１１】
そのため、入射光の全反射を抑えて光取り出し効率を向上させる方法として様々な発明が提案されている。例えば、下記特許文献１では光源装置の出光面に、蛍光性化合物を含むプリズムを設けることが提案され、特許文献２では微小レンズアレイを設けることが提案されている。
【００１２】
光取出し効率の二つ目の問題として、表面プラズモン共鳴の影響が挙げられる。表面プラズモン共鳴とは、金属表面における自由電子の集団的振動のことであり、金属表面を伝播する伝播型表面プラズモンと金属微粒子中の自由電子の振動である局在プラズモンに大別でき、どちらも近接場光を伴う。また、表面プラズモンは金属そのものによる吸収等により減衰するが、その寿命は比較的長いため、光で表面プラズモンを励起するとそのエネルギーは蓄積され、大きな電場増強効果を生じることが知られている。
【００１３】
即ち、一般的な有機ＥＬ素子において、背面電極１０１として金属電極を用いた場合、光源である発光層１０３と金属電極の間隔が非常に狭いため、その背面電極１０１の近傍にある発光層１０３から発光した光は、表面プラズモン共鳴により表面プラズモンモード（以下、表面プラズモンと呼ぶ）へと変換される。通常の平坦な界面からなる有機ＥＬ素子の場合、発光した光のうち５０％は視認方向と反対側に位置する金属電極側に射出される。そして、表面プラズモンの影響により、金属電極（背面電極１０１）と有機層１０２との界面を１０μｍほど伝播する中で、背面電極１０１、或いは、有機層１０２に吸収されていき損失となってしまう。
【００１４】
しかし、上述のように表面プラズモンの寿命は比較的長い（数十から数百フェムト秒）ことが知られているため、種々の微細構造を金属電極表面に施すことにより表面プラズモンのエネルギーを再び光として取り出すことが可能である。この効率を上げることにより高効率な有機ＥＬ素子が実現できる。非特許文献１では、図３に示すように、基板１０５から金属の背面電極１０１までに凹凸構造（プラズモニック結晶と呼ばれる）をつけることで表面プラズモン吸収を抑制し、有機ＥＬの光取出し効率の向上を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００２−２３７３８１号公報
【特許文献２】特開２００３−５９６４１号公報
【非特許文献】
【００１６】
【非特許文献１】梶川、岡本、高原、岡本共著“アクティブ・プラズモニクス”（２０１３）コロナ社
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、非特許文献１に開示された発明では、プラズモン吸収を減少するために、基板１０５から金属の背面電極１０１までに凹凸構造を設ける必要がある。そのため、数十ｎｍから数百ｎｍの厚さの有機層１０２や、透明電極１０４を、基板１０５の凹凸構造に沿って成膜する必要がある。成膜条件によっては凹凸構造により短絡してしまい、歩留まりが悪いという問題が生じている。
【００１８】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、凹凸構造を設けることなく光取り出し効率を向上させ、特に二つ目の問題として挙げた表面プラズモン吸収の減少を可能とした有機ＥＬ素子、また該有機ＥＬ素子を用いた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】
【００１９】
上記課題を解決するための本発明の第一の形態は、
少なくとも背面電極と、前記背面電極上に形成され且つ発光層を含む有機層と、前記有機層上に形成された透明電極と、前記透明電極の光射出面側に形成された透明基板とを備えた有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記背面電極は、金属領域と誘電体領域で構成され、且つ前記金属領域同士の一部が連結していることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子である。
また、本発明の第二の形態は、
少なくとも背面電極と、前記背面電極上に形成され且つ発光層を含む有機層と、前記有機層上に形成された透明電極と、前記透明電極の光射出面側に形成された透明基板とを備えた有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記背面電極は、金属領域と誘電体領域で構成され、前記金属領域をベースとし、前記誘電体領域が３０ｎｍ以上１０μｍ以下の間隔で前記金属領域に埋め込まれて配置され、且つ前記金属領域同士の一部が連結していることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子である。
また、本発明の第三の形態は、
少なくとも背面電極と、前記背面電極上に形成され且つ発光層を含む有機層と、前記有機層上に形成された透明電極と、前記透明電極の光射出面側に形成された透明基板とを備えた有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記背面電極が金属領域と誘電体領域で構成され、前記誘電体領域をベースとし、前記金属領域が３０ｎｍ以上１０μｍ以下の間隔で前記誘電体領域に埋め込まれて配置され、且つ前記金属領域同士の一部が連結していることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明による有機ＥＬ素子は、凹凸構造を設けないため短絡等が発生せず、従来の有機ＥＬ素子より高い光取り出し効率を実現できる。
そのため、本発明による有機ＥＬ素子を用いた照明装置と画像表示装置は、従来よりも高い光取り出し効率を得て高輝度の照明光を得られ、またより鮮明で明るい画像を表示できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】従来の有機ＥＬ素子を示す要部構成図である。
【図２】従来の有機ＥＬ素子において射出光が全反射する状態を示した説明図である。
【図３】非特許文献１に記載のプラズモニック結晶を用いた有機ＥＬ素子を示す要部構成図である。
【図４】本発明の第一実施形態による有機ＥＬ素子を模式的に示すＸ―Ｚ断面図である。
【図５】本発明の第一実施形態による有機ＥＬ素子の背面電極の構成を示すＸ―Ｙ上面図である。
【図６】本発明の第二実施形態による有機ＥＬ素子の概略図である。
【図７】本発明の第三実施形態の有機ＥＬ素子を示すＸ―Ｚ断面図である。
【図８】本発明の第三実施形態の有機ＥＬ素子の背面電極の構成を示すＸ―Ｙ上面図である。
【図９】本発明のその他の実施形態の有機ＥＬ素子の背面電極の構成の一例を示すＸ―Ｙ上面図である。
【図１０】本発明のその他の実施形態の有機ＥＬ素子の背面電極の構成の一例を示すＸ―Ｙ上面図である。
【図１１】本発明のその他の実施形態の有機ＥＬ素子の背面電極の構成の一例を示すＸ―Ｙ上面図である。
【図１２】本発明のその他の実施形態の有機ＥＬ素子の背面電極の構成の一例を示すＸ―Ｙ上面図である。
【図１３】プラズモン吸収の抑制を示すシミュレーション結果である。
【図１４】プラズモン吸収の抑制を示す別のシミュレーション結果である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明の各実施形態を詳細に説明する。なお、各図は本発明の実施形態を説明する為に模式的に示した図であり、各部位の大きさや形状等は理解を容易にするために適宜誇張しており、実際の縮図とは一致していない。
【００２３】
＜第一実施形態＞
（全体構成）
本発明の第一実施形態による有機ＥＬ素子を図４に示す。本発明の有機ＥＬ素子１は、基本的に背面電極以外は上述した従来の有機ＥＬ素子１００と同一構成を有している。本発明の有機ＥＬ素子１の背面電極１０は、金属領域１１と誘電体領域１２とで構成されている。また、金属領域１１と誘電体領域１２は図５のようにＸ−Ｙ方向から見ると２次元方向に周期的に配置されている。
【００２４】
（背面電極）
図４に示すように、背面電極１０は、誘電体領域１２を金属領域１１に周期Ｐ、誘電体厚みＴで埋め込んだ構造としており、有機層１０２と背面電極１０の界面を略平坦にしている。略平坦とは、厳密に平坦である必要はなく、短絡等が発生しない程度に平坦となっていればよい。背面電極１０の有機層側界面を略平坦とすることで、透明電極１０や、有機層１０２を製膜する際に、短絡の危険性が減少し、歩留まりを向上させることが可能となる。また、埋め込んだ構造と述べたが、実際に製造時に誘電体領域１２を金属領域１１に埋め込こんで作製しなくても良く、構造の表現に留まる。
【００２５】
表面プラズモン伝搬は上述のように１０μｍほど伝搬しながら、金属や、有機層に吸収される性質を持つことが知られている。本発明ではこの点に着目し、周期Ｐが１０μｍ以内において異なる材質を交互に配置させることで、表面プラズモンの吸収が抑制できることを見出した。
【００２６】
即ち、金属領域１１と誘電体領域１２を、周期Ｐが１０μｍ以内となるようにして背面電極１０内に交互に配置することで、表面プラズモンによる吸収を抑制し、光取り出し効率を向上させている。
【００２７】
図１３に、本発明によるプラズモン吸収の抑制効果の結果を示す。プラズモン吸収自体を実際に測る事は困難である為、ＦＤＴＤ法シミュレーションによって算出している。
有機ＥＬの構成は図４のように、金属領域１１に誘電体領域１２を埋めこむようにして背面電極１０を形成した。このとき、金属領域１１としてアルミニウムを、誘電体領域１２として石英（ｎ＝１．５）を用いた。上述の構成にて周期Ｐと誘電体厚みＴの条件を変えている。また、幅Ｗ＝周期Ｐ／２とした。透明電極１０４は厚み１５０ｎｍのＩＴＯを用いた。基板１０５をガラス基板（屈折率ｎｇ＝１．５２）とした。有機層１０２はその平均屈折率ｎを１．８で厚み１５０ｎｍとした。
図１３をみると、比較として背面電極１０１としてアルミニウムを単層で作成した本発明では無い構成の場合（Ｔ＝０μｍの場合：図１の構成）は、プラズモン吸収は約０．４９と発光量のほぼ半分が吸収されているのに対し、本発明の構成では、総じてプラズモン吸収が抑制されていることが分かる。
【００２８】
金属領域１１と誘電体領域１２の周期Ｐは、上述のようにプラズモン吸収による損失を抑制できる１０μｍ以下の周期とすることで本効果を得る事ができる。また、図１３からわかるように、３０ｎｍ以上の周期を有することが好ましい。
誘電体領域１２の厚みＴは、図１３より、１０ｎｍ以上２μｍ以下であることが好ましく、３０ｎｍ以上１μｍ以下であることがより好ましい。この範囲とすることにより、表面プラズモンの吸収をより効率的に減少させることが可能となり、有機ＥＬ素子の光取り出し効率の向上を実現することが可能となるためである。
【００２９】
また、表面プラズモンの吸収をより減少させるために、誘電体領域１２の幅Ｗは１５ｎｍ以上１０μｍ以下にすることが好ましく、５０ｎｍ以上５μｍ以下にすることがより好ましい。
【００３０】
なお、背面電極１０は電極として用いるため、金属領域１１が誘電体領域１２により途切れることなく、少なくとも金属領域１１の一部同士が連結されている必要がある。
【００３１】
また、誘電体領域１２では、電圧が印加できない（或いは弱い）為、誘電体領域１２上の有機層１０２は発光しない。そのため全体的には有機ＥＬ素子１の発光面積は減少する。有機ＥＬ素子１全体の発光量を従来の有機ＥＬ素子１００の発光量と同等或いはそれ以上とする為に、有機層１０２層側における背面電極１０に対する誘電体領域１２の占有面積が１０％以上６０％以下であることが望ましい。
【００３２】
また、図１４に誘電体領域１２の屈折率ｎ＝１．８とし、その他の構成を上述の図１３と同じ構成にした場合の結果を示す。図１３と同様に、本発明の構成では、総じてプラズモン吸収が抑制されていることが分かる。
【００３３】
（金属領域）
金属領域１１に用いられる材料の一例として、アルミニウム等の金属を適宜使用することができる。
【００３４】
（誘電体領域）
誘電体領域１２に用いられる材料は、例えば、石英（屈折率１．５）等を適宜使用することができる。
【００３５】
（透明電極）
透明電極１０４の具体的な材料にはＭｇ、Ａｌ、Ｙｂ等の金属単体を用いたり、有機層１０２と接する界面にＬｉや酸化Ｌｉ、ＬｉＦ等の化合物を１ｎｍ程度挟んで、安定性・導電性の高いＡｌやＣｕを積層して用いてもよい。または電子注入効率と安定性とを両立させるため、仕事関数が低いＬｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｅｒ、Ｅｕ、Ｓｃ、Ｙ、Ｙｂ等の金属１種以上と、安定なＡｇ、Ａｌ、Ｃｕ等の金属元素との合金系を用いてもよい。具体的にはＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ、ＣｕＬｉ等の合金を使用することができる。またＩＴＯ（インジウムスズ複合酸化物）やＩＺＯ（インジウム亜鉛複合酸化物）、ＡＺＯ（亜鉛アルミニウム複合酸化物）などの金属複合酸化物等の透明導電膜を用いることができる。
【００３６】
透明電極１０４を陽極とする場合、ＩＴＯなど仕事関数の高い材料を選択することが好ましい。ＴＦＴ駆動の有機ＥＬ画像表示装置として用いる際には、電極は低抵抗であればよく、シート抵抗で２０Ω・ｓｑ以下であれば好適に用いることが可能となる。
【００３７】
また、透明電極１０４は、有機層１０２から放出される光を透過するため、可視光波長領域に対して光透過性が必要である。Ｍｇ、Ａｌ、Ｙｂ等の金属単体では２０ｎｍ以下であることが好ましく、更には２乃至７ｎｍ以内であることがより好ましい。透明導電膜においては可視光波長領域の平均光透過性として８５％以上を保つように膜厚を調節し好適に用いることができる。
【００３８】
（発光層）
発光層１０３としては、従来公知のさまざまな構成を採用することができる。即ち、白色発光層とすることも、或いは、青色、赤色、黄色、緑色など単色の発光層とすることもできる。また、従来公知の有機発光層を用いても良い。
【００３９】
有機層１０２と発光層１０３を形成する有機発光材料は、例えばクマリン系、ペリレン系、ピラン系、アンスロン系、ポルフィレン系、キナクリドン系、Ｎ，Ｎ’−ジアルキル置換キナクリドン系、ナフタルイミド系、Ｎ，Ｎ’−ジアリール置換ピロロピロール系、イリジウム錯体系などの発光性色素をポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルカルバゾール等の高分子中に分散させたものや、ポリアリーレン系、ポリアリーレンビニレン系やポリフルオレン系の高分子材料が挙げられるが本発明ではこれらに限定されるわけではない。
【００４０】
これらの有機発光材料は溶媒に溶解または安定に分散させ有機発光インキとなる。有機発光材料を溶解または分散する溶媒としては、トルエン、キシレン、アセトン、アニソール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどの単独またはこれらの混合溶媒が上げられる。中でもトルエン、キシレン、アニソールといった芳香族有機溶媒が有機発光材料の溶解性の面から好適である。また、有機発光インキには必要に応じて、界面活性剤、酸化防止剤、粘度調整剤、紫外線吸収剤等が添加されてもよい。
【００４１】
上述した高分子材料に加え、９，１０−ジアリールアントラセン誘導体、ピレン、コロネン、ペリレン、ルブレン、１，１，４，４−テトラフェニルブタジエン、トリス（８−キノラート）アルミニウム錯体、トリス（４−メチル−８−キノラート）アルミニウム錯体、ビス（８−キノラート）亜鉛錯体、トリス（４−メチル−５−トリフルオロメチル−８−キノラート）アルミニウム錯体、トリス（４−メチル−５−シアノ−８−キノラート）アルミニウム錯体、ビス（２−メチル−５−トリフルオロメチル−８−キノリノラート）［４−（４−シアノフェニル）フェノラート］アルミニウム錯体、ビス（２−メチル−５−シアノー８−キノリノラート）［４−（４−シアノフェニル）フェノラート］アルミニウム錯体、トリス（８−キノリノラート）スカンジウム錯体、ビス［８−（パラ−トシル）アミノキノリン］亜鉛錯体及びカドミウム錯体、１，２，３，４−テトラフェニルシクロペンタジエン、ポリ−２，５−ジヘプチルオキシ−パラ−フェニレンビニレンなどの低分子系発光材料が使用できる。
【００４２】
（製造方法）
透明電極１０４の形成方法としては、材料に応じて、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法などの乾式成膜法や、インクジェット印刷法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法などの湿式成膜法など既存の成膜法を用いることができるが本発明ではこれらに限定されるわけではない。
【００４３】
また、透明電極１０４のパターニング方法としては、材料や成膜方法に応じて、マスク蒸着法、フォトリソグラフィ法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法などの既存のパターニング法を用いることができる。
【００４４】
有機層１０２の形成法としては、材料に応じて、ノズルプリント法、インクジェット印刷法、凸版印刷法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法などの湿式成膜法など既存の成膜法を用いることができる。
【００４５】
（照明装置）
本発明の有機ＥＬ素子１を発光手段として備えることで光取り出し効率を向上させた、均一で輝度の高い照明装置とすることができる。
【００４６】
（画像表示装置）
本発明の有機ＥＬ素子１を画素駆動されるように構成し、有機ＥＬ素子１の光射出方向前方側にカラーフィルタや、液晶パネル等の画像表示素子とを組み合わせることで、画像表示装置として使用することができる。光取り出し効率を向上させた本発明の有機ＥＬ素子１を光源として用いることで、均一で輝度の高く鮮明な画像表示を行うことが可能となる。
【００４７】
以下では、本発明の第一実施形態の変形例や他の実施形態による有機ＥＬ素子を、上述した第一実施形態と同一または同様な部品、部分には同一の符号を用いて説明する。
【００４８】
＜第二実施形態＞
図６は第二実施形態による有機ＥＬ素子１を示すものである。
第二実施形態による有機ＥＬ素子１は、基本的に上述した第一実施形態と同一構成を有している。
【００４９】
上述した第一実施形態における誘電体領域１２は、図４のように金属領域１１をベースとし、金属領域１１の中に誘電体領域１２が埋めこまれた構成とした。これに対し、図６（ａ）で示した第二実施形態では、誘電体領域１２をベースとし、金属領域１１を誘電体領域１２の中に埋め込んだ構成としている。即ち、各領域を入れ替えてもプラズモン対策の点からは良好な効果を奏する。その際の金属領域１１の幅Ｗや周期Ｐ、厚みＴ等も第一実施形態と同様の範囲とすることが好ましい。しかし、金属領域１１が小さくなるにつれて、電気抵抗の上昇等といった背面電極１０としての電気特性が悪くなることが考えられる。そのため、第二実施形態とする場合は、金属領域１１の幅Ｗを広く取ることが好ましい。なお、背面電極１０は電極として用いるため、図６（ｂ）のように金属領域１１が誘電体領域１２により途切れることなく、少なくとも一部が連結されている必要がある。ただし、連結されていれば良いので、その形状は図６（ｂ）以外でもかまわない。
【００５０】
＜第三実施形態＞
図７は第三実施形態による有機ＥＬ素子１を示すものである。
第三実施形態による有機ＥＬ素子１は、基本的に上述した第一実施形態と同一構成を有している。
【００５１】
（背面電極）
有機ＥＬ素子１の背面電極１０は、第一実施形態と同様に金属領域１１と誘電体領域１２とで構成されている。ここで、第一実施形態（図４）と異なる点は、誘電体領域１２の断面形状がピラミッド形状となっている点である。また、金属領域１１と誘電体領域１２は図８のように２次元方向に周期的に配置されている。誘電体領域１２は第一実施例と同様に、周期Ｐ、誘電体厚みＴで金属領域１１に埋めこまれた構造となっており、有機層１０２との界面は略平坦になっている。なお、誘電体領域１２の断面形状は、四角形状やピラミッド形状の他、プリズム形状、ドット状、半球状、楕円状等でもかまわない。
【００５２】
誘電体領域１２の周期Ｐ、誘電体厚みＴ、幅Ｗについては、第一実施例と同様の範囲で設計すればよい。
【００５３】
このように金属領域１１と誘電体領域１２を交互に配置することで、表面プラズモン現象による吸収は減少し、光の取出し効率は向上する。
【００５４】
＜その他の実施形態＞
背面電極１０内にある金属領域１１と、誘電体領域１２の構成は、図５、図６（ｂ）、図８の他、様々な形状にすることが可能である。
【００５５】
例えば、図９、図１０には、金属領域１１の形状や、誘電体領域１２の形状、周期Ｐをランダムとした構造を示している。ランダム配置とすることで、特定の波長に限らず、可視光領域全体での光取り出し効率向上を実現することが可能となる。
【００５６】
さらに、図１１や図１２のように１次元方向に配列した構造によっても表面プラズモン吸収の抑制が可能である。この場合、金属領域１１と誘電体領域１２の延在方向の制限は特にないが、隣接する金属領域１１と誘電体領域１２の周期Ｐが１０μｍ以下となっていることが必要である。
【００５７】
即ち、背面電極１０上の或る１点から全方位を見たときに、周期Ｐが１０μｍ以下の範囲内において金属領域１１と誘電体領域１２の境界部が多数存在する事で、表面プラズモン吸収の減少といった効果を奏することができる。
【００５８】
なお、図１２のように、一次元方向のみに金属領域１１と誘電体領域１２を配置した構造では、Ｘ方向に関しては境界部を有するため、表面プラズモン吸収が減少し、光の取出し効率が向上する。一方、Ｙ方向に関しては金属領域１１と誘電体領域１２の境界部がないため、光の取出し効率は従来の有機ＥＬ素子１００と変わらない。そのため、図１２のような構成では、有機ＥＬ素子１全体の光取出し効率の向上は２次元構造に比べ低くなる。
また、誘電体領域或いは、金属領域のＸ―Ｚ断面形状も、図５や、図８の他様々な形状によっても効果は発揮される。
【実施例】
【００５９】
＜実施例１＞
図４の構成のように、金属領域１１に誘電体領域１２を埋めこむようにして背面電極１０を形成した。このとき、金属領域１１としてアルミニウムを、誘電体領域１２として石英（ｎ＝１．５）を用いた。また、周期Ｐを０．５μｍ、誘電体厚みＴを１００ｎｍ、幅Ｗを０．２５μｍとした。透明電極１０４は厚み１５０ｎｍのＩＴＯを用いた。基板１０５をガラス基板（屈折率ｎｇ＝１．５２）とした。有機層１０２はその平均屈折率ｎを１．８で厚み１５０ｎｍとした。発光層１０３は白色発光層とし、透明電極１０４側から順に、ＣｕＰｃ（銅フタロシアニン）／α−ＮＰＤにルブレン１％ドープ／ジナフチルアントラセンにペリレン１％ドープ／Ａｌｑ3／フッ化リチウムの構成とした。これらを積層することで本発明の有機ＥＬ素子１を作成した。
【００６０】
＜比較例１＞
図１の構成のようにし、背面電極１０１としてアルミニウムを単層で作成した。その他の構成は実施例１と同様にして有機ＥＬ素子１００を作成した。
【００６１】
（発光効率の評価試験）
実施例１と比較例１で得られた有機ＥＬ素子を１０×１０ｃｍ四方の四角形板状に形成し、目視による発光効率の評価を実施した。
【００６２】
本発明の有機ＥＬ素子１は、従来の有機ＥＬ素子１００に対して高輝度発光しており、発光効率の向上が見られた。
【００６３】
＜実施例２＞
実施例１と同様に図４の構成のシミュレーションをＦＤＴＤ法により行った。金属領域１１に誘電体領域１２を埋めこむようにして背面電極１０を形成した。このとき、金属領域１１としてアルミニウムを、誘電体領域１２として石英（ｎ＝１．５）を用いた。また、周期Ｐを０．５μｍ、誘電体厚みＴを１００ｎｍ、幅Ｗを０．２５μｍとした。透明電極１０４は厚み１５０ｎｍのＩＴＯを用いた。基板１０５をガラス基板（屈折率ｎｇ＝１．５２）とした。有機層１０２はその平均屈折率ｎを１．８で厚み１５０ｎｍとした。発光層１０３は白色発光層とした。また、比較例１と同じ構成のシミュレーションを行い比較したところ、光取り出し効率は３．７倍となった。
【００６４】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り種々の変更等が可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１…有機ＥＬ素子
１０…背面電極
１１…金属領域（金属微小領域）
１２…誘電体領域（誘電体微小領域）
１００…従来の有機ＥＬ素子
１０１…従来の背面電極
１０２…有機層
１０３…発光層
１０４…透明電極
１０５…透明基板、ガラス基板
１０６…空気層
【図１３】
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【図１４】
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【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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