(57)【要約】【課題】発光素子の機能層に悪影響を及ぼさずに、光取り出し効率を向上させることができる発光装置を提供する。【解決手段】基板１０１上に形成された複数の発光素子を有する。発光素子は、少なくとも、反射膜１０２、第１電極１０３、発光領域２０１を備えた発光層を含む機能層１０４、第２電極１０６を有する。発光領域２０１間には、周期構造を有する光導波路１００が形成される。光導波路１００は、基板１０１と反対側の面が、発光層を形成するための発光材料液に対して、発光領域２０１と比較して撥液性を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された複数の発光素子を有する発光装置であって、
前記発光素子は、少なくとも、反射膜と、第１電極と、発光領域を備えた発光層を含む機能層と、第２電極と、を有し、
前記発光領域間には、周期構造を有する光導波路が形成されており、
前記光導波路は、前記基板と反対側の面が、前記発光層を形成するための発光材料液に対して、前記発光領域と比較して撥液性を有する、
ことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記光導波路の基板面に対して垂直方向の光学的距離は、前記発光領域の基板面に対して垂直方向の光学的距離の２倍未満であ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】
前記光導波路は、絶縁性を有す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】
前記第２電極は、前記光導波路の上部にも形成され、光透過電極若しくは金属半透明電極からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記周期構造は、金属を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記発光装置の光取り出し側に遮光層を有しており、前記周期構造を介して外部に取り出される光が、前記光導波路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を特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項７】
前記光導波路の基板面に対して垂直方向の光学的距離は、前記発光層の発光ピーク波長λの、３／８倍以上１１／８倍以下であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１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、基板上に形成された複数の発光素子を有する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戻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なる。
【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及び陰極が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１．５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、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】
したがって、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。
【０００５】
従来、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、機能層の上部や下部（光取り出し側やその反対側）に周期構造（サブ波長周期構造や回折格子など）を配置することが提案されている（特許文献１、特許文献２参照）。
【０００６】
また、これらとは別の方法として、導波光として素子内部に閉じ込められて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、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（特許文献３参照）。
【０００７】
【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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１及び特許文献２に記載された技術のように、機能層の上部に周期構造を配置する場合には、周期構造を作成するプロセスによって機能層を損傷させてしまうという課題がある。また、機能層の下部に周期構造を配置する場合には、周期構造の凹凸によって機能層膜厚が不均一になり、電極間の距離が局所的に変化するため、ショートや非発光点の発生という課題がある。
【０００９】
また、特許文献３に記載された技術は、金属電極の傾斜により、電極間の距離が素子中央部と周辺部で変化するため、局所的な発光による素子耐久の低下や、電極間短絡による非発光素子の増加という課題がある。
【００１０】
本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、発光素子の機能層に悪影響を及ぼさずに、光取り出し効率を向上させることができ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】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の発光装置は、以下の特徴点を有している。すなわち、本発明の発光装置は、基板上に形成された複数の発光素子を有している。この発光素子は、少なくとも、反射膜と、第１電極と、発光領域を備えた発光層を含む機能層と、第２電極と、を有している。そして、発光領域間には、周期構造を有する光導波路が形成されており、光導波路は、基板と反対側の面が、発光層を形成するための発光材料液に対して、発光領域と比較して撥液性を有する、ことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の発光装置によれば、発光素子の機能層に悪影響を及ぼさずに、光取り出し効率を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る発光装置の実施の形態について説明する。
【００１４】
本発明の発光装置は、基板上に形成された複数の発光素子を有している。発光素子は、少なくとも、反射膜と、第１電極と、発光領域を備えた発光層を含む機能層と、第２電極と、を有している。また、発光領域間には、周期構造を有する光導波路が形成されており、光導波路は、基板と反対側の面が、発光層を形成するための発光材料液に対して、発光領域と比較して撥液性を有している。
【００１５】
また、光導波路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の２倍未満であることが好ましい。また、光導波路は、絶縁性を有することが好ましい。また、第２電極は、光導波路の上部にも形成され、透明電極である光透過電極若しくは金属半透明電極とすることが可能である。また、周期構造は、金属を含んで構成することが可能である。
【００１６】
また、光取り出し側に遮光層を有しており、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好ましい。また、光導波路の基板面に対して垂直方向の光学的距離は、発光層の発光ピーク波長λの３／８倍以上１１／８倍以下であることが好ましい。
【００１７】
図１は、本発明を適用できる発光素子の基本的概念を示す模式的断面図である。
【００１８】
本発明を適用する発光素子は、図１に示すように、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、周期構造１０５を形成する。次に、反射膜１０２上に第１電極（陽極）１０３を形成する。次に、第１電極１０３を囲むように光導波路１００を形成する。その結果、光導波路１００の基板１０１側にも、周期構造１０５が反映された周期構造１０５が形成される。このように、光導波路１００は周期構造１０５を有している。
【００１９】
光導波路１００としては、透明絶縁材料を用いることができる。さらに、光導波路１００の基板１０１と反対側の面は、発光層を作成するための発光材料液に対して、発光領域２０１と比較して撥液性を持たせる。光導波路１００は、撥液性を持った感光性樹脂を用い、フォトリソ工程にてパターニングすることで作成することができる。あるいは、透明無機絶縁材料や透明樹脂又はその積層構造をパターン形成した後に、撥液性を持たせるためにフッ化処理を施してもよいし、透明無機絶縁材料や透明樹脂、又はその積層構造をパターン形成した後に、撥液性材料を形成してもよい。樹脂材料としては、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂等を用いることができる。透明性無機材料としては、酸化珪素（ＳｉＯ）や窒化珪素（ＳｉＮ）、酸化窒化珪素（ＳｉＯＮ）等を用いることができる。また、このような材料以外でも、上述した特性を満たせば、他の物質を使用することができる。
【００２０】
さらに、光導波路１００に囲まれた領域内の第１電極１０３上に、発光層を有する機能層１０４を形成する。この発光層は発光材料を溶解した発光材料液を塗布することにより形成される。塗布法としては、一般的なディスペンス法やインクジェット法、ノズルプリント法、印刷法等を用いることができる。
【００２１】
さらに、機能層１０４上に第２電極１０６を形成する。第２電極１０６は、半透過膜であることが望ましい。
【００２２】
図２は、本発明を適用できる発光素子を上部から見た模式図である。図２に示すように、周期構造１０５を有する光導波路１００は、発光領域２０１を取り囲むように形成する。発光領域２０１上には、少なくとも、第１電極１０３、機能層１０４及び第２電極１０６を形成する。本発明によれば、光導波路１００に撥液性を持たせるため、発光層の材料である発光材料液が、光導波路１００の上面で弾かれるので、溢れることなく発光領域２０１のみに材料を形成することができる。このように、本発明によれば、容易に画素間分離を行うことが可能となる。
【００２３】
図３は、本発明に適用できる機能層を示す模式的断面図である。図３に示すように、機能層１０４は、通常、ホール輸送層３０２、発光層３０１、電子輸送層３０３が積層された構成をとる。発光層３０１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、発光層３０１には、ゲスト材料、ホスト材料などの複数の材料が含まれていてもよい。発光材料としては、高分子材料、中分子材料又は低分子材料などが挙げられ、塗布型の発光材料であれば特に限定されない。例えば、ポリフルオレン、ポリフルオレンの共重合体、ポリフェニレンビニレンなどの高分子材料、オリゴフルオレンなどの中分子材料、フルオレン系、ピレン系、フルオランテン系、アントラセン系などの縮合多環化合物、イリジウムを含む金属錯体などの低分子材料が挙げられる。機能層１０４の膜厚は８０ｎｍ乃至５００ｎｍの範囲が好ましく、発光層３０１の膜厚は２０ｎｍ乃至２００ｎｍの範囲が好ましい。
【００２４】
また、必要に応じて第１電極１０３とホール輸送層３０２との間にホール注入層３０４を形成してもよく、第２電極１０６と電子輸送層３０３との間に電子注入層３０５を形成してもよい。
【００２５】
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、機能層１０４に対して、陽極から正孔が注入され、陰極から電子が注入される。注入された正孔と電子は、発光層３０１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。
【００２６】
図１に示す発光素子の構成例では、発光点１０７に対して、第２電極１０６側が光取り出し側となり、光導波路１００が基板１０１の水平方向に対してプレーナー型の光導波路として機能する。ここで、透明絶縁材料を挟んで、反射膜１０２が第１反射面、第２電極１０６が第２反射面となり、光導波路１００を形成している。発光領域２０１内の発光点１０７から発せられた光は、光取り出し側への伝播光１０８と、光導波路１００を基板１０１の水平方向に伝わる導波光１０９となる。導波光１０９は、周期構造１０５よって回折光１１０に変換され、素子外部に取り出される。よって、本発明によれば、発光素子の機能層に悪影響を及ぼさずに、光取り出し効率を向上することができる。
【００２７】
本発明において、さらに光取り出し効率を上げるためには、導波光１０９の導波モードが少ない方が良く、発光領域２０１から光導波路１００内に導波光１０９が伝わる際に、導波モードを増やさないことが好ましい。そのため、光導波路１００の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２０１の基板面に対して垂直方向の光学的距離Σ（ｎＥｉ・ｄＥｉ）の２倍未満にすることが好ましい。なお、光導波路１００の各層の厚さをｄＷｉ、光導波路１００の各層の屈折率をｎＷｉ、発光領域２０１の各層の厚さをｄＥｉ、発光領域２０１の各層の屈折率をｎＥｉとする。
【００２８】
また、基板面に対して垂直方向の光学的距離とは、導波光１０９が導波する領域である第１反射面と第２反射面の基板１０１に対する垂直方向の距離を指す。本実施形態では、図１において、反射膜１０２と、第２電極１０６との間の距離となる。
【００２９】
本発明において、さらに取り出し効率を上げるためには、発光領域２０１から光導波路１００内に導波光１０９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１０９は反射されてしまい、光導波路１００に入って行かない。そのため、本発明において、取り出し効率を上げるためには、光導波路１００の基板面に対して垂直方向の光学的距離は、発光領域２０１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。ここで、発光領域２０１の光取り出し効率を干渉効果によって良くするために、本発明の発光領域２０１の基板面に対して垂直方向の光学的距離は、発光ピーク波長λの３／８倍以上１１／８倍以下程度であることが好ましい。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、光導波路１００の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倍程度である１４０乃至１０７３ｎｍであることが好ましい。
【００３０】
さらに、導波光１０９から回折光への結合効率を大きくし、回折効果をより機能させるため、周期構造１０５による光導波路１００の誘電率変化を大きくすることが望ましい。誘電率変化を大きくするためには、光導波路１００を形成する材料に対して、誘電率が大きく異なる材料で周期構造１０５を構成すればよい。例えば、金属により周期構造１０５を構成することが好ましい。
【００３１】
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、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。
【００３２】
図４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発光素子の一例を説明する模式的断面図である。図４（ａ）に示すように、周期構造１０５の周期は、回折光１１０の回折角度が、導波光１０９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。基板法線を基準とすると負の角度となる。以下、導波光１０９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」と呼ぶ。周期構造１０５の周期は、外部に取り出したい導波光１０９に対して負の回折光を生じるように構成される。さらに、周期構造１０５を介して外部に取り出される光が、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。
【００３３】
発光素子の周期構造１０５の上方部分に遮光板としてブラックマトリックス４０１を配置して遮光層を形成し、さらに、その上部に円偏光板４０２を配置する。表示装置が複数の発光素子を有している場合には、発光素子の周囲に形成された周期構造１０５は、隣り合う発光素子の間に形成されることになる。ブラックマトリックス４０１も隣り合う発光素子の間に形成される。
【００３４】
発光点１０７からの伝播光１０８は、ブラックマトリックス４０１の開口部から表示装置外部に放射される。また、外部に取り出したい波長において、回折光１１０は、ブラックマトリックス４０１の開口部から外部に放射されるように、光導波路１００中の導波光１０９に対して負の回折角度になるよう調整されている。
【００３５】
図４（ｂ）に、本発明の表示装置に、外光が垂直に近い角度で入射する場合の模式図を示す。入射光（垂直近傍）４０３のうち、ＥＬ発光領域への入射光４０４は、円偏光板４０２により反射光４０５が防止される。また、周期構造１０５の上方部への入射光は、ブラックマトリックス４０１によって反射が防止される。
【００３６】
次に、図４（ｃ）に、本発明の表示装置に、外光が斜め方向から入射する場合の模式図を示す。斜め入射光４０６は、円偏光板４０２を透過し円偏光となり、その後、周期構造１０５に反射して斜め反射光４０７となる。斜め反射光４０７は、周期構造１０５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４０１によって吸収されるため、反射が防止される。
【００３７】
本発明によれば、周期構造１０５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が可能である。
【００３８】
次に、周期構造１０５に関してより詳しい説明を行う。
【００３９】
本実施形態では、図１に示すように、発光層で発せられた光の一部が導波光１０９となり、光導波路１００を伝わり、周期構造１０５によって光取り出し側に回折光１１０として素子外部に取り出される。
【００４０】
図２に示すように、本実施形態では、周期構造１０５は、発光領域２０１を取り囲むように形成する。ここで、周期構造１０５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。
【００４１】
【数１】
2009272194.tif 000003
【００４２】
機能層１０４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、光導波路１００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。
【００４３】
光導波路１００を伝播する導波光１０９に対する基板１０１の水平方向への伝播係数をβとし、導波光１０９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。
【００４４】
【数２】
2009272194.tif 000004
【００４５】
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、下記式３で与えられる。
【００４６】
【数３】
2009272194.tif 000005
【００４７】
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。
【００４８】
【数４】
2009272194.tif 000006
【００４９】
【数５】
2009272194.tif 000007
【００５０】
このとき、数３の回折条件は、下記式６となる。
【００５１】
【数６】
2009272194.tif 000008
【００５２】
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。
【００５３】
【数７】
2009272194.tif 000009
【００５４】
【数８】
2009272194.tif 000010
【００５５】
【数９】
2009272194.tif 000011
【００５６】
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。
【００５７】
【数１０】
2009272194.tif 000012
【００５８】
本発明の発光素子では、通常、光導波路１００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次程度の低次の負回折光を利用する場合は、周期構造１０５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１０５の周期ａは、１００ｎｍ乃至１３６０ｎｍであることが望ましい。
【００５９】
なお、本発明は、上述した具体例に限定されるものではない。
【００６０】
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、本発明に係る発光装置は、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。
【００６１】
また、発光材料に関しても、有機材料に限定するものではなく、塗布系で形成できるものであれば本発明を実施することは可能であり、例えば無機化合物やＱＤ（量子ドット）を用いてもよい。
【００６２】
また、周期構造１０５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。さらに、異なる基本格子ベクトルを持つ複数種類の周期構造１０５を混在させてもよい。周期構造１０５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１０５が変化する構造、不規則な散乱構造、若しくは周期構造１０５とこれらを組み合わせたものでもよい。
【００６３】
図８は、本発明に適用できる周期構造を説明するための模式的断面図である。
【００６４】
これまでは凹型のフォトニック結晶構造で説明したが、図８（ａ）に示すように、凸型のフォトニック結晶構造８０１でもよい。また、図８（ｂ）に示すように、周期構造８０２を光導波路１００内に構成してもよいし、図８（ｃ）に示すように、周期構造８０３を光導波路１００の基板１０１と逆側に構成してもよい。すなわち、少なくとも、光導波路１００の一部に周期構造が形成されていれば、本発明を実施することは可能である。
【００６５】
また、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、光取り出し側の電極を透明電極（光透過電極）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（光透過電極）と空気との界面を反射面としている。さらに、金属半透明電極と誘電体層との組み合わせであってもよい。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（光透過電極）、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。
【００６６】
図９は、本発明に適用できる第１電極の構造を説明するための模式的断面図である。
【００６７】
これまでは、第１電極１０３が発光領域２０１のみに形成されている構成で説明してきたが、図９（ａ）に示すように、第１電極９０１が光導波路１００の下部に形成されている構成でも本発明を実施することは可能である。さらに、図９（ｂ）に示すように、反射膜が第１電極９０２を兼ねる構造としても、本発明を実施することは可能である。
【００６８】
また、基板１０１側が光取り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することは可能である。
【００６９】
図１０は、本発明に適用できる周期構造の位置を説明するための模式的平面図、図１１は、本発明に適用できる光導波路の位置を説明するための模式的平面図である。
【００７０】
以上、発光領域２０１の周囲を囲むように、周期構造１０５を形成する構成で説明してきたが、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、発光領域２０１の周囲の少なくとも一部に周期構造１００１、１００２を構成することでも本発明の効果が得られる。また、撥液性の光導波路１００も、発光領域２０１の周囲を囲むように形成する構成で説明してきたが、複数の画素を有する場合には、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すような構成であってもよい。すなわち、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、異なる色の発光領域（１１０２、１１０３、１１０４）間のみに撥液性導波路１１０１を形成する構成においても本発明を実施することは可能である。
【実施例】
【００７１】
以下、本発明の具体的な実施例について説明する。図５は、実施例１のフルカラー有機ＥＬ発光装置の模式図である。
【００７２】
＜実施例１＞
実施例１として、図５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。すなわち、実施例１の発光装置は、複数の画素を有し、これらの画素が複数色（赤色（Ｒ）発光５０５、緑色（Ｇ）発光５０６、青色（Ｂ）発光５０７）の副画素からなる有機ＥＬ発光装置であり、副画素の少なくとも１つが有機ＥＬ発光素子により構成されている。
【００７３】
実施例１では、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（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１０１とする。
【００７４】
次に、基板１０１上に、反射膜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。Ａｇ合金以外に、Ａｌ合金などを用いてもよい。この反射膜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、副画素毎の反射膜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する。エッチング加工により、反射膜１０２を副画素毎に分離し、レジストを除去する。
【００７５】
再度、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う。レジストに対して、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。エッチング加工により、反射膜１０２の表面に周期構造を形成する。実施例１において、Ｒ周期構造５０１は、周期３４５ｎｍ、一辺の長さ２００ｎｍ、エッチング深さ４０ｎｍとした。Ｇ周期構造５０２は、周期２５０ｎｍ、一辺の長さ１４０ｎｍ、エッチング深さ４０ｎｍとした。Ｂ周期構造５０３は、周期２００ｎｍ、一辺の長さ１４０ｎｍ、エッチング深さ４０ｎｍとした。次に、レジストを除去する。
【００７６】
図２に示す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（５０１、５０２、５０３）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において、同様の光学特性を得ることができるので、視認性を高めることもできる。
【００７７】
次に、第１電極１０３として、スパッタリングにより透明導電性材料のＩＺＯを１００ｎｍの膜厚で形成する。屈折率は２．０であった。このＩＺＯの上に、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。レジストに対して、図２に示すように、発光領域２０１に対応する形状が残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する。エッチング加工により、発光領域２０１に反射膜１０２を形成する。その後、レジストを除去する。
【００７８】
次に、光導波路１００として、反射膜１０２上に、第１電極１０３を囲むようにしてネガ型感光性アクリル系撥液性樹脂を形成する。屈折率は、１．５であった。ここで、本実施例では、撥液性材料は、図５（ｂ）に示すように隣り合う発光素子の間に形成されることになる。光導波路１００として機能する領域は、反射膜１０２と、第２電極１０６に挟まれた領域である。光導波路１００の厚さは、光導波路１００の光学的距離５０４を、後述する機能層の光学的距離と同等にするために、光導波路１００として機能する領域の厚さを２９０ｎｍになるように形成する。まず、ネガ型感光性アクリル系撥液性樹脂をスピンコートしプリベークを行う。その後、ネガ型感光性アクリル系撥液性樹脂に、図５（ｂ）に示すような発光領域が開口部となるようなパターンを露光し、現像、ベークを行い、光導波路１００を形成する。
【００７９】
次に、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの機能層を、ノズルから液柱を連続して吐出するノズルプリンティング装置を用いて塗布形成する。
【００８０】
ここでは、ノズルから必要量の材料を連続的に滴下させながら、ノズルを、発光領域２０１上をＹ方向に（例えば点線５１０に沿って）高速で搬送する。溶液の粘度と圧力を調整することで、１回の突出で必要量の材料を発光領域２０１に滴下することができる。
【００８１】
まず、ホール注入層として、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ（Ａｌ−４０８３、Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ製）を撥液性導波路間の各副画素にノズルプリンティング装置を用いて、４０ｎｍの膜厚で形成した。屈折率は約１．５５であった。
【００８２】
次に、ホール注入層上に、Ｒ、Ｇ、Ｂの発光層をそれぞれ形成した。Ｒ発光層は、ゲスト材料として赤色燐光発光イリジウム金属錯体とホスト材料としてポリフルオレンを含有するＲ発光層塗布液を用い、約１００ｎｍの膜厚で形成した。屈折率は約１．７３であった。Ｇ発光層は、ゲスト材料としてフルオランテン系の縮合多環化合物とホスト材料としてポリフルオレンを含有するＧ発光層塗布液を用い、約１００ｎｍの膜厚で形成した。屈折率は約１．７０であった。Ｂ発光層は、ピレン系の縮合多環化合物とホスト材料としてオリゴフルオレンを含有するＢ発光層塗布液を用い、約８０ｎｍの膜厚で形成した。屈折率は約１．７０であった。本実施例では、塗布されたＲ、Ｇ、Ｂの各発光層が、撥液性を持つ光導波路１００によって副素子毎に分離できていることが観測された。
【００８３】
さらに、Ｒ、Ｇ、Ｂの各発光層上に、共通の電子輸送層としてバソフェナントロリン（Ｂｐｈｅｎ）を、真空蒸着法にて２０ｎｍの膜厚で形成した。屈折率は約１．７３であった。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、１０ｎｍの膜厚で形成する。屈折率は約１．７５であった。
【００８４】
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し、第２電極１０６の金属半透明膜として、スパッタリングによりＡｇ合金を２４ｎｍの膜厚で形成する。
【００８５】
ここで、本実施例において、発光領域２０１の基板面に対して垂直方向の光学的距離Σ（ｎＥｉ・ｄＥｉ）は、第１電極１０３であるＩＺＯから電子注入層までの合計であり、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの副素子で、約４５０乃至４９０ｎｍとなる。
【００８６】
また、光導波路１００の基板面に対して垂直方向の光学的距離Σ（ｎＷｉ・ｄＷｉ）は、反射膜１０２と第２電極１０６に挟まれる距離５０４であり、約４８０ｎｍとなり、発光領域２０１の光学的距離の２倍未満になっている。
【００８７】
さらに、誘電体層として、スパッタリングにより、シリカを２９０ｎｍの膜厚で形成する（不図示）。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（不図示）で封止することにより、有機ＥＬ発光装置を得た。
【００８８】
本実施例では、バンク上面を撥液性とすることで、塗布液がバンク上面で弾かれ、隣接画素に塗布液が混入せず、容易に画素分離をすることができた。このようにして得られた発光素子の発光強度を評価したところ、周期構造を有さない発光素子と比べ、Ｒ、Ｇ、Ｂ副画素の全てにおいて、約１．８倍の発光強度を得ることができた（比較例１参照）。以上説明したように、本発明によれば、発光素子の機能層に悪影響を及ぼさずに、光取り出し効率を向上することができる。
【００８９】
＜実施例２＞
図６は、実施例２の発光装置の模式図である。
【００９０】
実施例２として、図６に示すように、光導波路１００として、透明無機絶縁膜であるＳｉＮ６１１上に撥液性樹脂６１０を形成する例を説明する。
【００９１】
実施例２において、光導波路１００以外は、実施例１と同様に発光素子を形成する。第１電極までは、実施例１と同様に形成する。
【００９２】
次に、光導波路１００を形成する。まず、スパッタリングによりＳｉＮを約１７０ｎｍの膜厚で形成する。屈折率は２．１であった。その後、ポジ型のレジストをスピンコートしプリベークを行う。レジストに発光領域が開口部となるようなパターンを露光し、現像、ポストベークを行い、レジストパターンを形成する。その後、図６（ｂ）に示すように、エッチング加工により、発光領域が開口部となるような形状にＳｉＮをパターニングする。
【００９３】
次に、スピンコートにより、ネガ型感光性アクリル系撥液性樹脂を反射膜１０２上の領域の膜厚が５０ｎｍとなるように形成しプリベークを行う。屈折率は１．５であった。その後、図６（ｂ）に示すように、ネガ型感光性アクリル系撥液性樹脂に、発光領域が開口部となるようなパターンを露光し、現像、ベークを行い、光導波路１００を形成する。
【００９４】
ここで、本実施例の、光導波路１００の基板面に対して垂直方向の光学的距離６０４は約４８０ｎｍであり、発光領域の光学的距離の２倍未満になっている。
【００９５】
その後、機能層の形成から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。
【００９６】
本実施例では、バンク上面を撥液性とすることで、塗布液がバンク上面で弾かれ、隣接画素に塗布液が混入せずに、容易に画素分離をすることができた。
【００９７】
このようにして得られた発光素子の発光強度を評価したところ、周期構造を有さない発光素子と比べ、Ｒ、Ｇ、Ｂ副画素の全てにおいて、約１．８倍の発光強度を得た（比較例１参照）。
【００９８】
（比較例１）
図７は、比較例１の発光装置の模式図である。
【００９９】
比較例１として、図７に示すように、周期構造を有さない例を説明する。
【０１００】
比較例１では、反射膜上に周期構造を形成しない以外は、実施例１と同様に発光素子を形成する。
【０１０１】
比較例１では、反射膜７０２として、スパッタリングによりＡｇ合金を約１５０ｎｍの膜厚で形成し、副画素毎の反射膜が分離するようにパターニングを行った後、反射膜７０２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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
このようにして得られた発光素子の発光強度を評価したところ、実施例１の発光装置と比べ、Ｒ、Ｇ、Ｂ副画素の全てにおいて、発光強度が小さくなった。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明を適用できる発光素子の基本的概念を示す模式的断面図。
【図２】本発明を適用できる発光素子を上部から見た模式図。
【図３】本発明に適用できる機能層を示す模式的断面図。
【図４】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発光素子を説明する模式的断面図。
【図５】実施例１のフルカラー有機ＥＬ発光装置の模式図。
【図６】実施例２の発光装置の模式図。
【図７】比較例１の発光装置の模式図。
【図８】本発明に適用できる周期構造を説明するための模式的断面図。
【図９】本発明に適用できる第１電極の構造を説明するための模式的断面図。
【図１０】本発明に適用できる周期構造の位置を説明するための模式的平面図。
【図１１】本発明に適用できる光導波路の位置を説明するための模式的平面図。
【符号の説明】
【０１０５】
１００  光導波路
１０１  基板
１０２  反射膜
１０３  第１電極
１０４  機能層
１０５  周期構造
１０６  第２電極
１０７  発光点
１０８  伝播光
１０９  導波光
１１０  回折光
２０１  発光領域
３０１  発光層
３０２  ホール輸送層
３０３  電子輸送層
３０４  ホール注入層
３０５  電子注入層
４０１  ブラックマトリックス
４０２  円偏光板
４０３  入射光（垂直近傍）
４０４  ＥＬ発光領域への入射光
４０５  反射光
４０６、４０７  斜め入射光
５０１Ｒ、５０２Ｇ、５０３Ｂ  周期構造
５０４  光導波路の基板面に対して垂直方向の光学的距離
５０５  赤色（Ｒ）発光
５０６  緑色（Ｇ）発光
５０７  青色（Ｂ）発光
５０８  Ｘ方向
５０９  Ｙ方向
５１０  点線
６０４  光導波路の基板面に対して垂直方向の光学的距離
６１０  撥液性樹脂
６１１  透明無機絶縁膜
７０２  反射膜
８０１  周期構造
８０２  周期構造
８０３  周期構造
９０１  第１電極
９０２  第１電極
１００１  周期構造
１００２  周期構造
１１０１  撥液性導波路
１１０２、１１０３、１１０４  異なる色の発光領域
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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