JP2014082198A - 発光素子および発光装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】光取り出し効率の向上を図ることができる発光素子を提供することである。
【解決手段】実施形態に係る発光素子は、第１電極と、前記第１電極と対峙して設けられた第２電極と、前記第１電極と、前記第２電極と、の間に設けられた発光層と、を備えている。そして、前記第２電極は、複数の層を有し、前記複数の層は、Ａｌ、Ａｌ合金、Ａｇ、Ａｇ合金、アルカリ金属、アルカリ土類金属からなる群より選ばれ、相互に異なる少なくとも１種をそれぞれ含む。
【選択図】図１
【解決手段】実施形態に係る発光素子は、第１電極と、前記第１電極と対峙して設けられた第２電極と、前記第１電極と、前記第２電極と、の間に設けられた発光層と、を備えている。そして、前記第２電極は、複数の層を有し、前記複数の層は、Ａｌ、Ａｌ合金、Ａｇ、Ａｇ合金、アルカリ金属、アルカリ土類金属からなる群より選ばれ、相互に異なる少なくとも１種をそれぞれ含む。
【選択図】図１
Description
後述する実施形態は、発光素子および発光装置に関する。
発光素子の一例に有機電界発光素子がある。
有機電界発光素子は、陰極側電極と、陽極側電極と、陰極側電極と陽極側電極との間に設けられた発光層と、を有している。
有機電界発光素子においては、陰極側電極と陽極側電極とに電圧を印加することで、陰極側電極から発光層に電子を注入し、陽極側電極から発光層に正孔を注入する。注入された電子と正孔とは、再結合し、再結合に伴い生成された励起子が放射失活する際に光が発生する。
有機電界発光素子などの発光素子においては、光取り出し効率の向上が望まれている。
有機電界発光素子は、陰極側電極と、陽極側電極と、陰極側電極と陽極側電極との間に設けられた発光層と、を有している。
有機電界発光素子においては、陰極側電極と陽極側電極とに電圧を印加することで、陰極側電極から発光層に電子を注入し、陽極側電極から発光層に正孔を注入する。注入された電子と正孔とは、再結合し、再結合に伴い生成された励起子が放射失活する際に光が発生する。
有機電界発光素子などの発光素子においては、光取り出し効率の向上が望まれている。
本発明が解決しようとする課題は、光取り出し効率の向上を図ることができる発光素子および発光装置を提供することである。
実施形態に係る発光素子は、第１電極と、前記第１電極と対峙して設けられた第２電極と、前記第１電極と、前記第２電極と、の間に設けられた発光層と、を備えている。そして、前記第２電極は、複数の層を有し、前記複数の層は、Ａｌ、Ａｌ合金、Ａｇ、Ａｇ合金、アルカリ金属、アルカリ土類金属からなる群より選ばれ、相互に異なる少なくとも１種をそれぞれ含む。
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して述べたものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。また、以下においては、発光素子の一例として、ディスプレイ（表示装置）や照明装置などに用いることができる有機電界発光素子を例に挙げて説明する。ただし、発光素子は有機電界発光素子に限定されるわけではなく、１．６以上、２．２以下の屈折率を有する発光層を含む発光素子に適用することができる。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して述べたものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。また、以下においては、発光素子の一例として、ディスプレイ（表示装置）や照明装置などに用いることができる有機電界発光素子を例に挙げて説明する。ただし、発光素子は有機電界発光素子に限定されるわけではなく、１．６以上、２．２以下の屈折率を有する発光層を含む発光素子に適用することができる。
[第１の実施形態]
図１は、第１の実施形態に係る発光素子を例示するための模式断面図である。
図１に示すように、発光素子の一例である有機電界発光素子１は、第１電極１０と、第２電極２０と、発光層３０と、第１機能層４０とを含む。
図１は、第１の実施形態に係る発光素子を例示するための模式断面図である。
図１に示すように、発光素子の一例である有機電界発光素子１は、第１電極１０と、第２電極２０と、発光層３０と、第１機能層４０とを含む。
第１電極１０は、発光層３０から放出された光に対して透過性を有する。
第１電極１０は、例えば、陽極として機能する。第１電極１０の厚み寸法（積層方向に沿う長さ）は、例えば、５０ナノメートル（ｎｍ）以上とすることができる。
第１電極１０は、例えば、陽極として機能する。第１電極１０の厚み寸法（積層方向に沿う長さ）は、例えば、５０ナノメートル（ｎｍ）以上とすることができる。
第１電極１０は、例えば、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ及びＴｉからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素を含む酸化物を含む。第１電極１０は、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜である。
第２電極２０は、第１電極１０と対峙して設けられている。
第２電極２０は、例えば、陰極として機能する。
以下に説明するように、第２電極２０は、複数の層を有し、複数の層は、Ａｌ、Ａｌ合金、Ａｇ、Ａｇ合金、アルカリ金属、アルカリ土類金属からなる群より選ばれ、相互に異なる少なくとも１種を含む。
第２電極２０は、例えば、陰極として機能する。
以下に説明するように、第２電極２０は、複数の層を有し、複数の層は、Ａｌ、Ａｌ合金、Ａｇ、Ａｇ合金、アルカリ金属、アルカリ土類金属からなる群より選ばれ、相互に異なる少なくとも１種を含む。
なお、第１電極１０を陰極として第２電極を陽極としても良い。
第２電極２０は、第１層２１と、第２層２２とを含む。
第１層２１は、発光層３０が設けられる側に設けられている。すなわち、第１層２１は、第１機能層４０と第２層２２との間に設けられている。
第１層２１は、導電性を有し、プラズモン損失の少ない材料を用いて形成することができる。
導電性を有し、プラズモン損失の少ない材料としては、例えば、アルカリ金属、およびアルカリ土類金属の少なくとも１種を含むものを例示することができる。
第１層２１は、発光層３０が設けられる側に設けられている。すなわち、第１層２１は、第１機能層４０と第２層２２との間に設けられている。
第１層２１は、導電性を有し、プラズモン損失の少ない材料を用いて形成することができる。
導電性を有し、プラズモン損失の少ない材料としては、例えば、アルカリ金属、およびアルカリ土類金属の少なくとも１種を含むものを例示することができる。
第１層２１の厚み寸法は、１ナノメートル（ｎｍ）以上、１００ナノメートル（ｎｍ）以下とすることができる。
第１層２１は、第２層２２の表面に部分的に設けられていてもよいし、第２層２２の表面を覆うように設けられていてもよい。ただし、第１層２１が、第２層２２の表面を覆っていれば、プラズモン損失をより少なくすることができる。
第１層２１は、第２層２２の表面に部分的に設けられていてもよいし、第２層２２の表面を覆うように設けられていてもよい。ただし、第１層２１が、第２層２２の表面を覆っていれば、プラズモン損失をより少なくすることができる。
この場合、第１層２１の厚み寸法を１０ナノメートル（ｎｍ）以上とすれば、第２層２２の表面を覆うように第１層２１を設けることができる。そのため、第１層２１の厚み寸法は、１０ナノメートル（ｎｍ）以上、１００ナノメートル（ｎｍ）以下とすることが好ましい。
なお、プラズモン損失の低減、第１層２１の材料、第１層２１の厚み寸法などに関する詳細は後述する。
なお、プラズモン損失の低減、第１層２１の材料、第１層２１の厚み寸法などに関する詳細は後述する。
第２層２２は、第１層２１の第１機能層４０が設けられる側とは反対側に設けられている。
第２層２２の材料は、導電性を有していれば特に限定はない。
ここで、第１層２１をアルカリ金属などから形成すれば、第１層２１の電気抵抗が高くなる場合がある。そのため、第２層２２を電気抵抗の低い材料から形成すれば、駆動電圧の低減を図ることができる。例えば、第２層２２の材料は、Ａｌ、Ａｌ合金、Ａｇ、Ａｇ合金（例えば、マグネシウム銀合金など）からなる群より選ばれた少なくとも１種を含むものとすることができる。
第２層２２の材料は、導電性を有していれば特に限定はない。
ここで、第１層２１をアルカリ金属などから形成すれば、第１層２１の電気抵抗が高くなる場合がある。そのため、第２層２２を電気抵抗の低い材料から形成すれば、駆動電圧の低減を図ることができる。例えば、第２層２２の材料は、Ａｌ、Ａｌ合金、Ａｇ、Ａｇ合金（例えば、マグネシウム銀合金など）からなる群より選ばれた少なくとも１種を含むものとすることができる。
第２層２２の厚み寸法には特に限定はないが、余り薄くすると、第２電極２０において、外部電源との接続部分から近い部分と遠い部分との間における電位差が大きくなるおそれがある。そして、外部電源との接続部分から近い部分と遠い部分との間における電位差が大きくなると、輝度ムラが生じるおそれがある。
そのため、第２層２２の厚み寸法は、例えば、１５０ナノメートル（ｎｍ）程度とすることができる。
そのため、第２層２２の厚み寸法は、例えば、１５０ナノメートル（ｎｍ）程度とすることができる。
本実施の形態に係る有機電界発光素子１は、プラズモン損失の少ない材料を含む第１層２１と、電気抵抗の低い材料を含む第２層２２と、を含む第２電極２０を有している。そのため、プラズモン損失を低減することができるので、光取り出し効率の向上を図ることができる。
発光層３０は、第１電極１０と、第１機能層４０との間に設けられている。発光層３０は、可視光の波長の成分を含む光を放出する。発光層３０の厚み寸法は、例えば、５０ナノメートル（ｎｍ）以上とすることができる。
発光層３０は、例えば、有機材料を用いて形成することができる。発光層３０は、例えば、Ａｌｑ３、Ｆ８ＢＴ及びＰＰＶなどを含む。発光層３０には、ホスト材料と、ホスト材料に添加されるドーパントと、の混合材料を用いることができる。ホスト材料としては、例えば、ＣＢＰ、ＢＣＰ、ＴＰＤ、ＰＶＫ及びＰＰＴなどを用いることができる。ドーパント材料としては、例えば、Ｆｌｒｐｉｃ、Ｉｒ（ｐｐｙ）３及びＦｌｒ６、Ｆｌｒ６、 Ｉｒ（ＭＤＱ）2（ａｃａｃ）、及びＩｒ（ｐｉｑ）などを用いることができる。
なお、発光層３０は、ドーパントを含まない材料から形成することもできる。
また、発光層３０は、１つの層からなるものとすることもできるし、異なる材料から形成された複数の層が積層されたものとすることもできる。
発光層３０は、例えば、有機材料を用いて形成することができる。発光層３０は、例えば、Ａｌｑ３、Ｆ８ＢＴ及びＰＰＶなどを含む。発光層３０には、ホスト材料と、ホスト材料に添加されるドーパントと、の混合材料を用いることができる。ホスト材料としては、例えば、ＣＢＰ、ＢＣＰ、ＴＰＤ、ＰＶＫ及びＰＰＴなどを用いることができる。ドーパント材料としては、例えば、Ｆｌｒｐｉｃ、Ｉｒ（ｐｐｙ）３及びＦｌｒ６、Ｆｌｒ６、 Ｉｒ（ＭＤＱ）2（ａｃａｃ）、及びＩｒ（ｐｉｑ）などを用いることができる。
なお、発光層３０は、ドーパントを含まない材料から形成することもできる。
また、発光層３０は、１つの層からなるものとすることもできるし、異なる材料から形成された複数の層が積層されたものとすることもできる。
第１機能層４０は、発光層３０と、第１層２１と、の間に設けられている。
第１機能層４０の厚み寸法には特に限定がない。第１機能層４０の厚み寸法は、例えば、１ナノメートル（ｎｍ）程度とすることができる。
第１機能層４０は、例えば、電子注入層として機能する。電子注入層として機能する第１機能層４０は、例えば、ＬｉＦ、ＣｓＦなどを含むものとすることができる。
第１機能層４０は、例えば、電子輸送層として機能する。
第１機能層４０の厚み寸法には特に限定がない。第１機能層４０の厚み寸法は、例えば、１ナノメートル（ｎｍ）程度とすることができる。
第１機能層４０は、例えば、電子注入層として機能する。電子注入層として機能する第１機能層４０は、例えば、ＬｉＦ、ＣｓＦなどを含むものとすることができる。
第１機能層４０は、例えば、電子輸送層として機能する。
また、第１機能層４０は、電子注入層として機能する層と、電子輸送層として機能する層と、が積層されたものとすることもできる。電子輸送層として機能する層は、例えば、Ａｌｑ３、ＢＡｌｑ、ＰＯＰｙ２、Ｂｐｈｅｎ及び３ＴＰＹＭＢなどを含む。
なお、第１機能層４０は、必ずしも必要ではなく、必要に応じて設けることができる。
なお、第１機能層４０は、必ずしも必要ではなく、必要に応じて設けることができる。
図１に例示をした有機電界発光素子１は、第１電極１０の発光層３０が設けられる側とは反対側に基板６０を含む。すなわち、第１電極１０は基板６０と発光層３０との間に設けられている。基板６０は、発光層３０から放出される光に対して透過性を有する。基板６０は、例えば、ガラス基板である。
有機電界発光素子１は、ボトムエミッション型の有機電界発光素子である。発光層３０から放出された光は、主に第１電極１０の側（基板６０の側）から取り出される。
有機電界発光素子１は、ボトムエミッション型の有機電界発光素子である。発光層３０から放出された光は、主に第１電極１０の側（基板６０の側）から取り出される。
また、第１電極１０と、発光層３０と、の間に図示しない第２機能層を設けることもできる。
第２機能層は、例えば、正孔注入層として機能する。第２機能層が正孔注入層として機能する場合には、例えば、ＰＥＤＰＯＴ：ＰＰＳ、ＣｕＰｃ及びＭｏＯ３などを含む。
第２機能層は、例えば、正孔輸送層として機能する。第２機能層が正孔輸送層として機能する場合には、例えば、α−ＮＰＤ、ＴＡＰＣ、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ、ＴＰＤ及びＴＣＴＡなどを含む。
なお、第２機能層は、正孔注入層として機能する層と、正孔輸送層として機能する層と、が積層されたものであってもよい。
第２機能層の厚み寸法には特に限定がない。第２機能層の厚み寸法は、例えば、１ナノメートル（ｎｍ）程度とすることができる。第２機能層は、必要に応じて設けられる。
第２機能層は、例えば、正孔注入層として機能する。第２機能層が正孔注入層として機能する場合には、例えば、ＰＥＤＰＯＴ：ＰＰＳ、ＣｕＰｃ及びＭｏＯ３などを含む。
第２機能層は、例えば、正孔輸送層として機能する。第２機能層が正孔輸送層として機能する場合には、例えば、α−ＮＰＤ、ＴＡＰＣ、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ、ＴＰＤ及びＴＣＴＡなどを含む。
なお、第２機能層は、正孔注入層として機能する層と、正孔輸送層として機能する層と、が積層されたものであってもよい。
第２機能層の厚み寸法には特に限定がない。第２機能層の厚み寸法は、例えば、１ナノメートル（ｎｍ）程度とすることができる。第２機能層は、必要に応じて設けられる。
また、基板６０の第１電極１０が設けられる側とは反対側の面に、図示しない複数のマイクロレンズを設けることもできる。マイクロレンズの形状には特に限定はないが、例えば、半球状などとすることができる。複数のマイクロレンズを基板６０に設ける場合には、複数のマイクロレンズをマトリクス状に並べたマイクロレンズシートを予め形成し、マイクロレンズシートを基板６０に貼り付けるようにすることができる。
次に、前述したプラズモン損失の低減についてさらに説明する。
図２（ａ）、（ｂ）は、比較例に係る有機電界発光素子１００に設けられた発光層３０内の発光位置３３で発生した光の損失を例示する模式図である。
なお、図２（ａ）は、発光層３０内の発光位置３３で発生した光の行方を例示する模式断面図である。図２（ｂ）は、各光学モードにおける損失を例示するグラフ図である。図２（ｂ）は、光取り出し効率のシミュレーション結果の例を表したものである。図２（ｂ）の横軸は、発光位置３３から第２電極１２０までの距離である。図２（ｂ）の縦軸は、光取り出し効率である。シミュレーションの条件は、以下のようにした。第１電極１０はＩＴＯからなるものとし、厚み寸法を１１０ナノメートル（ｎｍ）とした。発光層３０は、屈折率を１．９とし、厚み寸法は発光位置３３から第２電極１２０までのそれぞれの距離（図２（ｂ）の横軸におけるそれぞれの距離）に８０ナノメートル（ｎｍ）を加えたものとした。第２電極１２０はＡｌからなり、厚み寸法を１５０ナノメートル（ｎｍ）とした。基板６０は屈折率を１．５とした。発光層３０内の発光位置３３で発生した光の波長は５２５ナノメートル（ｎｍ）とした。
図２（ａ）、（ｂ）は、比較例に係る有機電界発光素子１００に設けられた発光層３０内の発光位置３３で発生した光の損失を例示する模式図である。
なお、図２（ａ）は、発光層３０内の発光位置３３で発生した光の行方を例示する模式断面図である。図２（ｂ）は、各光学モードにおける損失を例示するグラフ図である。図２（ｂ）は、光取り出し効率のシミュレーション結果の例を表したものである。図２（ｂ）の横軸は、発光位置３３から第２電極１２０までの距離である。図２（ｂ）の縦軸は、光取り出し効率である。シミュレーションの条件は、以下のようにした。第１電極１０はＩＴＯからなるものとし、厚み寸法を１１０ナノメートル（ｎｍ）とした。発光層３０は、屈折率を１．９とし、厚み寸法は発光位置３３から第２電極１２０までのそれぞれの距離（図２（ｂ）の横軸におけるそれぞれの距離）に８０ナノメートル（ｎｍ）を加えたものとした。第２電極１２０はＡｌからなり、厚み寸法を１５０ナノメートル（ｎｍ）とした。基板６０は屈折率を１．５とした。発光層３０内の発光位置３３で発生した光の波長は５２５ナノメートル（ｎｍ）とした。
図２（ａ）に示すように、比較例に係る有機電界発光素子１００は、第１電極１０と、金属（Ａｌ）からなる第２電極１２０と、発光層３０と、基板６０とを含む。すなわち、比較例に係る有機電界発光素子１００は、一般的な有機電界発光素子の構成を有している。そのため、比較例に係る有機電界発光素子１００は、前述した第１層２１と第２層２２とを含む第２電極２０を有していない。
図２（ａ）に示すように、有機電界発光素子１００において、発光層３０内の発光位置３３で発生した光の行方は、大きく分けて４つに分類される。発光位置３３で発生した光は、外部モード成分Ｌ１と、基板モード成分Ｌ２と、薄膜層モード成分Ｌ３と、金属からなる第２電極１２０における損失成分Ｌ４と、を含む。以下においては、「金属からなる第２電極１２０における損失成分Ｌ４」を、単に「損失成分Ｌ４」と言う。
外部モード成分Ｌ１は、有機電界発光素子１００の外部に取り出すことのできる成分である。基板モード成分Ｌ２は、基板６０には到達するが、基板６０と外気との界面で全反射する成分である。薄膜層モード成分Ｌ３は、第１電極１０には到達するが、第１電極１０と基板６０との界面で全反射する成分である。この場合、基板モード成分Ｌ２は、基板６０の外気と接する面６０ａ、第１電極１０と接する面６０ｂ以外の面、例えば、面６０ａまたは面６０ｂに交差する面から外部に取り出すことができる。また、同様に、薄膜層モード成分Ｌ３も第１電極１０から外部に取り出すことができる。すなわち、外部モード成分Ｌ１と、基板モード成分Ｌ２と、薄膜層モード成分Ｌ３とは、外部に取り出すことが可能な成分である。
これに対して、損失成分Ｌ４は、金属からなる第２電極１２０によって損失する成分である。
ここで、第２電極１２０に入射する光は、伝搬光と、非伝搬光と、を有する。
ここで、第２電極１２０に入射する光は、伝搬光と、非伝搬光と、を有する。
伝搬光および非伝搬光は、発光層３０から放出される光の成分である。
伝搬光は、吸収のない媒質中であれば無限遠まで伝搬できる光である。
非伝搬光は、伝搬距離とともに指数関数的に強度が減衰する光である。
また、発光位置３３から第２電極１２０の間に屈折率が異なる境界がある場合、全反射によって伝搬光の一部は非伝搬光となり、第２電極１２０に到達する場合がある。
伝搬光は、吸収のない媒質中であれば無限遠まで伝搬できる光である。
非伝搬光は、伝搬距離とともに指数関数的に強度が減衰する光である。
また、発光位置３３から第２電極１２０の間に屈折率が異なる境界がある場合、全反射によって伝搬光の一部は非伝搬光となり、第２電極１２０に到達する場合がある。
損失成分Ｌ４は、伝搬光の損失と、非伝搬光の損失と、を含む。
伝搬光の損失（以下、伝搬光損失）は、第２電極１２０に吸収されることによる損失である。伝搬光損失は、発光位置３３と第２電極１２０との間の距離に依存しない。
非伝搬光の損失（以下、非伝搬光損失）は、エバネッセント光と第２電極１２０の金属中の電子との相互作用によって生じる。この非伝搬光損失はプラズモン損失と呼ばれる。プラズモン損失（非伝搬光損失）は、発光位置３３と第２電極１２０との間の距離に依存し、発光位置３３と第２電極１２０との間の距離が長くなるほど小さくなる。
伝搬光の損失（以下、伝搬光損失）は、第２電極１２０に吸収されることによる損失である。伝搬光損失は、発光位置３３と第２電極１２０との間の距離に依存しない。
非伝搬光の損失（以下、非伝搬光損失）は、エバネッセント光と第２電極１２０の金属中の電子との相互作用によって生じる。この非伝搬光損失はプラズモン損失と呼ばれる。プラズモン損失（非伝搬光損失）は、発光位置３３と第２電極１２０との間の距離に依存し、発光位置３３と第２電極１２０との間の距離が長くなるほど小さくなる。
図２（ｂ）に示すように、外部モード成分Ｌ１、基板モード成分Ｌ２、薄膜層モード成分Ｌ３、及び損失成分Ｌ４は、例えば、発光位置３３から第２電極２０までの距離によって変化する。
有機電界発光素子１００の光取り出し効率を向上させるためには、外部に取り出すことができない損失成分Ｌ４のうちプラズモン損失に係る分を低減させればよい。そして、プラズモン損失を低減させるためには、発光位置３３と第２電極１２０との間の距離が長くなるようにすればよい。
有機電界発光素子１００の光取り出し効率を向上させるためには、外部に取り出すことができない損失成分Ｌ４のうちプラズモン損失に係る分を低減させればよい。そして、プラズモン損失を低減させるためには、発光位置３３と第２電極１２０との間の距離が長くなるようにすればよい。
この場合、図１に例示をした有機電界発光素子１のように、第２電極１２０と発光層３０との間に、電子注入層もしくは電子輸送層として機能する第１機能層４０を設けることができる。そして、第１機能層４０の厚み寸法を大きくすれば、発光位置３３と第２電極１２０との間の距離を長くすることができる。
しかしながら、プラズモン損失を低減させるためには、第１機能層４０の厚み寸法を２００ナノメートル（ｎｍ）程度とする必要がある。そのため、電圧降下が大きくなり、駆動電圧が上昇するおそれがある。
しかしながら、プラズモン損失を低減させるためには、第１機能層４０の厚み寸法を２００ナノメートル（ｎｍ）程度とする必要がある。そのため、電圧降下が大きくなり、駆動電圧が上昇するおそれがある。
そこで、本実施の形態に係る有機電界発光素子１においては、プラズモン損失の少ない材料を含む第１層２１と、電気抵抗の低い材料を含む第２層２２と、を含む第２電極２０を設けるようにしている。そのため、第１層２１によりプラズモン損失を低減することができ、第２層２２により駆動電圧の低減を図ることができる。
図３は、第１層２１に含まれる材料と光取り出し効率との関係を例示するグラフ図である。
図３の横軸は、第１層２１の複素屈折率の実数部である。図３の縦軸は、第１層２１の複素屈折率の虚数部である。
図３中の記号は、各材料を表している。
また、図３中においては、光取り出し効率の高低をモノトーン色の濃淡で表している。この場合、光取り出し効率が高い程濃く、光取り出し効率が低いほど淡くなるように表している。
図３の横軸は、第１層２１の複素屈折率の実数部である。図３の縦軸は、第１層２１の複素屈折率の虚数部である。
図３中の記号は、各材料を表している。
また、図３中においては、光取り出し効率の高低をモノトーン色の濃淡で表している。この場合、光取り出し効率が高い程濃く、光取り出し効率が低いほど淡くなるように表している。
図３は、光取り出し効率のシミュレーション結果の例を表したものである。
シミュレーションの条件においては、第１電極１０はＩＴＯからなるものとし、第２層２２はＡｇからなるものとした。発光層３０内の発光位置３３で発生した光の波長は５２５ナノメートル（ｎｍ）とした。また、第１層２１の厚み寸法は２０ナノメートル（ｎｍ）、第２層２２の厚み寸法は１５０ナノメートル（ｎｍ）とした。そして、第１層２１に含まれる材料を変化させて、それぞれの場合における光取り出し効率を求めた。
シミュレーションの条件においては、第１電極１０はＩＴＯからなるものとし、第２層２２はＡｇからなるものとした。発光層３０内の発光位置３３で発生した光の波長は５２５ナノメートル（ｎｍ）とした。また、第１層２１の厚み寸法は２０ナノメートル（ｎｍ）、第２層２２の厚み寸法は１５０ナノメートル（ｎｍ）とした。そして、第１層２１に含まれる材料を変化させて、それぞれの場合における光取り出し効率を求めた。
図３から分かるように、第１層２１に含まれる材料をＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓなどのアルカリ金属とすれば、ＡｌやＡｕなどとするよりも光取り出し効率を向上させることができる。
また、Ｍｇなどのアルカリ土類金属としても、ＡｌやＡｕなどとするよりも光取り出し効率を向上させることができる。
この場合、第１層２１は、アルカリ金属およびアルカリ土類金属のうち少なくとも１種を含んでいればよい。例えば、第１層２１は、アルカリ金属およびアルカリ土類金属のうちの１種（単体）からなるものであってもよい。また、例えば、第１層２１は、アルカリ金属およびアルカリ土類金属のうち少なくとも１種を含む合金であってもよい。
なお、第１層２１は、アルカリ金属およびアルカリ土類金属の他に、他の元素を含むことができる。ただし、アルカリ金属およびアルカリ土類金属以外の元素を余り多く含めると、プラズモン損失が増加するおそれがある。そのため、アルカリ金属およびアルカリ土類金属以外の元素を第１層２１に含める場合には、ＡｌやＡｕなどの場合よりも光取り出し効率が低くならないように添加量を少なくすることが好ましい。
また、Ｍｇなどのアルカリ土類金属としても、ＡｌやＡｕなどとするよりも光取り出し効率を向上させることができる。
この場合、第１層２１は、アルカリ金属およびアルカリ土類金属のうち少なくとも１種を含んでいればよい。例えば、第１層２１は、アルカリ金属およびアルカリ土類金属のうちの１種（単体）からなるものであってもよい。また、例えば、第１層２１は、アルカリ金属およびアルカリ土類金属のうち少なくとも１種を含む合金であってもよい。
なお、第１層２１は、アルカリ金属およびアルカリ土類金属の他に、他の元素を含むことができる。ただし、アルカリ金属およびアルカリ土類金属以外の元素を余り多く含めると、プラズモン損失が増加するおそれがある。そのため、アルカリ金属およびアルカリ土類金属以外の元素を第１層２１に含める場合には、ＡｌやＡｕなどの場合よりも光取り出し効率が低くならないように添加量を少なくすることが好ましい。
ここで、図３に例示をしたものは、発光層３０内の発光位置３３で発生した光の波長が５２５ナノメートル（ｎｍ）の場合である。
本発明者らの得た知見によれば、光取り出し効率は、第１層２１に含まれる元素と、光の波長成分とにより異なるものとなる。すなわち、光取り出し効率には、波長依存性がある。
本発明者らの得た知見によれば、光取り出し効率は、第１層２１に含まれる元素と、光の波長成分とにより異なるものとなる。すなわち、光取り出し効率には、波長依存性がある。
次に、光取り出し効率の波長依存性について説明する。
図４〜図１０は、光取り出し効率の波長依存性について例示するためのグラフ図である。 図４〜図１０は、シミュレーション結果の例を表したものである。
図４〜図１０中の横軸は、第１層２１の厚み寸法である。図４〜図１０中の縦軸は、光取り出し効率である。また、図４〜図１０中のＬ１１、Ｌ１１’は外部モード成分Ｌ１を表し、Ｌ１２、Ｌ１２’は外部モード成分Ｌ１と基板モード成分Ｌ２との和を表している。また、Ｌ１３、Ｌ１３’は外部モード成分Ｌ１と基板モード成分Ｌ２と薄膜層モード成分Ｌ３との和を表している。Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３は所定の材料からなる第１層２１が設けられた場合である。Ｌ１１’、Ｌ１２’、Ｌ１３’はＡｇからなる第２電極１２０が設けられた場合である。
図４〜図１０は、光取り出し効率の波長依存性について例示するためのグラフ図である。 図４〜図１０は、シミュレーション結果の例を表したものである。
図４〜図１０中の横軸は、第１層２１の厚み寸法である。図４〜図１０中の縦軸は、光取り出し効率である。また、図４〜図１０中のＬ１１、Ｌ１１’は外部モード成分Ｌ１を表し、Ｌ１２、Ｌ１２’は外部モード成分Ｌ１と基板モード成分Ｌ２との和を表している。また、Ｌ１３、Ｌ１３’は外部モード成分Ｌ１と基板モード成分Ｌ２と薄膜層モード成分Ｌ３との和を表している。Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３は所定の材料からなる第１層２１が設けられた場合である。Ｌ１１’、Ｌ１２’、Ｌ１３’はＡｇからなる第２電極１２０が設けられた場合である。
ここで、プラズモン損失が少なくなると損失成分Ｌ４が減少する。損失成分Ｌ４が減少すると、外部モード成分Ｌ１、基板モード成分Ｌ２、薄膜層モード成分Ｌ３が増加することになる。
そのため、図４〜図１０中において、Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３がＬ１１’、Ｌ１２’、Ｌ１３より増加すれば、光取り出し効率が向上したことになる。
そのため、図４〜図１０中において、Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３がＬ１１’、Ｌ１２’、Ｌ１３より増加すれば、光取り出し効率が向上したことになる。
また、図４〜図１０における（ａ）は発光層３０内の発光位置３３で発生した光波長が４５０ナノメートル（ｎｍ）の場合、（ｂ）は光の波長が５００ナノメートル（ｎｍ）の場合、（ｃ）は光の波長が５５０ナノメートル（ｎｍ）の場合、（ｄ）は光の波長が６００ナノメートル（ｎｍ）の場合である。
また、図４〜図１０において、第１電極１０はＩＴＯからなるものとし、第１電極１０の厚み寸法は１１０ナノメートル（ｎｍ）とした。発光層３０の屈折率は１．８とし、厚み寸法は１４０ナノメートル（ｎｍ）とした。第１層２１の厚み寸法は２０ナノメートル（ｎｍ）とした。第２層２２はＡｇからなるものとし、第２層２２の厚み寸法は１５０ナノメートル（ｎｍ）とした。発光位置３３は、発光層３０の第２電極２０が設けられる側の面から、発光層３０の内部に４０ナノメートル（ｎｍ）入った位置とした。
また、図４〜図１０において、第１電極１０はＩＴＯからなるものとし、第１電極１０の厚み寸法は１１０ナノメートル（ｎｍ）とした。発光層３０の屈折率は１．８とし、厚み寸法は１４０ナノメートル（ｎｍ）とした。第１層２１の厚み寸法は２０ナノメートル（ｎｍ）とした。第２層２２はＡｇからなるものとし、第２層２２の厚み寸法は１５０ナノメートル（ｎｍ）とした。発光位置３３は、発光層３０の第２電極２０が設けられる側の面から、発光層３０の内部に４０ナノメートル（ｎｍ）入った位置とした。
図４（ａ）〜（ｄ）は、第１層２１がＬｉからなる場合である。
図４（ａ）から分かるように、発光層３０内の発光位置３３で発生した光の波長が短い場合には、Ｌｉを含む第１層２１とすることでプラズモン損失を少なくすることができ、ひいては光取り出し効率を向上させることができる。
図４（ａ）から分かるように、発光層３０内の発光位置３３で発生した光の波長が短い場合には、Ｌｉを含む第１層２１とすることでプラズモン損失を少なくすることができ、ひいては光取り出し効率を向上させることができる。
図５（ａ）〜（ｄ）は、第１層２１がＮａからなる場合である。
図５（ａ）から分かるように、発光層３０内の発光位置３３で発生した光の波長が短い場合には、Ｎａを含む第１層２１とすることでプラズモン損失を少なくすることができ、ひいては光取り出し効率を向上させることができる。
図５（ａ）から分かるように、発光層３０内の発光位置３３で発生した光の波長が短い場合には、Ｎａを含む第１層２１とすることでプラズモン損失を少なくすることができ、ひいては光取り出し効率を向上させることができる。
図６（ａ）〜（ｄ）は、第１層２１がＫからなる場合である。
図６（ａ）〜（ｄ）から分かるように、Ｋを含む第１層２１とすれば、広い波長範囲において、プラズモン損失を少なくすることができ、ひいては光取り出し効率を向上させることができる。すなわち、Ｋを含む第１層２１とすれば、光取り出し効率の波長依存性を小さくすることができる。
図６（ａ）〜（ｄ）から分かるように、Ｋを含む第１層２１とすれば、広い波長範囲において、プラズモン損失を少なくすることができ、ひいては光取り出し効率を向上させることができる。すなわち、Ｋを含む第１層２１とすれば、光取り出し効率の波長依存性を小さくすることができる。
図７（ａ）〜（ｄ）は、第１層２１がＲｂからなる場合である。
図７（ａ）〜（ｄ）から分かるように、Ｒｂを含む第１層２１とすれば、広い波長範囲において、プラズモン損失を少なくすることができ、ひいては光取り出し効率を向上させることができる。すなわち、Ｒｂを含む第１層２１とすれば、光取り出し効率の波長依存性を小さくすることができる。
図７（ａ）〜（ｄ）から分かるように、Ｒｂを含む第１層２１とすれば、広い波長範囲において、プラズモン損失を少なくすることができ、ひいては光取り出し効率を向上させることができる。すなわち、Ｒｂを含む第１層２１とすれば、光取り出し効率の波長依存性を小さくすることができる。
図８（ａ）〜（ｄ）は、第１層２１がＣｓからなる場合である。
図８（ａ）〜（ｄ）から分かるように、Ｃｓを含む第１層２１とすれば、広い波長範囲において、プラズモン損失を少なくすることができ、ひいては光取り出し効率を向上させることができる。すなわち、Ｃｓを含む第１層２１とすれば、光取り出し効率の波長依存性を小さくすることができる。
図８（ａ）〜（ｄ）から分かるように、Ｃｓを含む第１層２１とすれば、広い波長範囲において、プラズモン損失を少なくすることができ、ひいては光取り出し効率を向上させることができる。すなわち、Ｃｓを含む第１層２１とすれば、光取り出し効率の波長依存性を小さくすることができる。
図９（ａ）〜（ｄ）は、第１層２１がＭｇからなる場合である。
図９（ａ）〜（ｄ）から分かるように、Ｍｇを含む第１層２１とすれば、広い波長範囲において、プラズモン損失を少なくすることができ、ひいては光取り出し効率を向上させることができる。すなわち、Ｍｇを含む第１層２１とすれば、光取り出し効率の波長依存性を小さくすることができる。
図９（ａ）〜（ｄ）から分かるように、Ｍｇを含む第１層２１とすれば、広い波長範囲において、プラズモン損失を少なくすることができ、ひいては光取り出し効率を向上させることができる。すなわち、Ｍｇを含む第１層２１とすれば、光取り出し効率の波長依存性を小さくすることができる。
図１０（ａ）〜（ｄ）は、第１層２１がＣａからなる場合である。
図１０（ａ）から分かるように、発光層３０内の発光位置３３で発生した光の波長が短い場合には、Ｃａを含む第１層２１とすることでプラズモン損失を少なくすることができ、ひいては光取り出し効率を向上させることができる。この場合、光取り出し効率の波長依存性は、ＬｉやＮａの場合よりも小さい。
図１０（ａ）から分かるように、発光層３０内の発光位置３３で発生した光の波長が短い場合には、Ｃａを含む第１層２１とすることでプラズモン損失を少なくすることができ、ひいては光取り出し効率を向上させることができる。この場合、光取り出し効率の波長依存性は、ＬｉやＮａの場合よりも小さい。
図１１〜図１７は、光取り出し効率の波長依存性について例示するためのグラフ図である。
図１１〜図１７は、シミュレーション結果の例を表したものである。
図１１〜図１７においては、第２層２２はＡｌからなるものとした。その他の条件や符号は、図４〜図１０の場合と同じである。
図１１〜図１７は、シミュレーション結果の例を表したものである。
図１１〜図１７においては、第２層２２はＡｌからなるものとした。その他の条件や符号は、図４〜図１０の場合と同じである。
図１１（ａ）〜（ｄ）は、第１層２１がＬｉからなる場合である。
図１１（ａ）から分かるように、発光層３０内の発光位置３３で発生した光の波長が短い場合には、Ｌｉを含む第１層２１とすることでプラズモン損失を少なくすることができ、ひいては光取り出し効率を向上させることができる。
図１１（ａ）から分かるように、発光層３０内の発光位置３３で発生した光の波長が短い場合には、Ｌｉを含む第１層２１とすることでプラズモン損失を少なくすることができ、ひいては光取り出し効率を向上させることができる。
図１２（ａ）〜（ｄ）は、第１層２１がＮａからなる場合である。
図１２（ａ）から分かるように、発光層３０内の発光位置３３で発生した光の波長が短い場合には、Ｎａを含む第１層２１とすることでプラズモン損失を少なくすることができ、ひいては光取り出し効率を向上させることができる。
図１２（ａ）から分かるように、発光層３０内の発光位置３３で発生した光の波長が短い場合には、Ｎａを含む第１層２１とすることでプラズモン損失を少なくすることができ、ひいては光取り出し効率を向上させることができる。
図１３（ａ）〜（ｄ）は、第１層２１がＫからなる場合である。
図１３（ａ）〜（ｄ）から分かるように、Ｋを含む第１層２１とすれば、広い波長範囲において、プラズモン損失を少なくすることができ、ひいては光取り出し効率を向上させることができる。すなわち、Ｋを含む第１層２１とすれば、光取り出し効率の波長依存性を小さくすることができる。
図１３（ａ）〜（ｄ）から分かるように、Ｋを含む第１層２１とすれば、広い波長範囲において、プラズモン損失を少なくすることができ、ひいては光取り出し効率を向上させることができる。すなわち、Ｋを含む第１層２１とすれば、光取り出し効率の波長依存性を小さくすることができる。
図１４（ａ）〜（ｄ）は、第１層２１がＲｂからなる場合である。
図１４（ａ）〜（ｄ）から分かるように、Ｒｂを含む第１層２１とすれば、広い波長範囲において、プラズモン損失を少なくすることができ、ひいては光取り出し効率を向上させることができる。すなわち、Ｒｂを含む第１層２１とすれば、光取り出し効率の波長依存性を小さくすることができる。
図１４（ａ）〜（ｄ）から分かるように、Ｒｂを含む第１層２１とすれば、広い波長範囲において、プラズモン損失を少なくすることができ、ひいては光取り出し効率を向上させることができる。すなわち、Ｒｂを含む第１層２１とすれば、光取り出し効率の波長依存性を小さくすることができる。
図１５（ａ）〜（ｄ）は、第１層２１がＣｓからなる場合である。
図１５（ａ）〜（ｄ）から分かるように、Ｃｓを含む第１層２１とすれば、広い波長範囲において、プラズモン損失を少なくすることができ、ひいては光取り出し効率を向上させることができる。すなわち、Ｃｓを含む第１層２１とすれば、光取り出し効率の波長依存性を小さくすることができる。
図１５（ａ）〜（ｄ）から分かるように、Ｃｓを含む第１層２１とすれば、広い波長範囲において、プラズモン損失を少なくすることができ、ひいては光取り出し効率を向上させることができる。すなわち、Ｃｓを含む第１層２１とすれば、光取り出し効率の波長依存性を小さくすることができる。
図１６（ａ）〜（ｄ）は、第１層２１がＭｇからなる場合である。
図１６（ａ）〜（ｄ）から分かるように、Ｍｇを含む第１層２１とすれば、広い波長範囲において、プラズモン損失を少なくすることができ、ひいては光取り出し効率を向上させることができる。すなわち、Ｍｇを含む第１層２１とすれば、光取り出し効率の波長依存性を小さくすることができる。
図１６（ａ）〜（ｄ）から分かるように、Ｍｇを含む第１層２１とすれば、広い波長範囲において、プラズモン損失を少なくすることができ、ひいては光取り出し効率を向上させることができる。すなわち、Ｍｇを含む第１層２１とすれば、光取り出し効率の波長依存性を小さくすることができる。
図１７（ａ）〜（ｄ）は、第１層２１がＣａからなる場合である。
図１７（ａ）から分かるように、発光層３０内の発光位置３３で発生した光の波長が短い場合には、Ｃａを含む第１層２１とすることでプラズモン損失を少なくすることができ、ひいては光取り出し効率を向上させることができる。この場合、光取り出し効率の波長依存性は、ＬｉやＮａの場合よりも小さい。
図１７（ａ）から分かるように、発光層３０内の発光位置３３で発生した光の波長が短い場合には、Ｃａを含む第１層２１とすることでプラズモン損失を少なくすることができ、ひいては光取り出し効率を向上させることができる。この場合、光取り出し効率の波長依存性は、ＬｉやＮａの場合よりも小さい。
図４〜図１７から分かるように、第１層２１が、アルカリ金属およびアルカリ土類金属のうち少なくとも１種を含んでいれば、プラズモン損失を少なくすることができ、ひいては光取り出し効率を向上させることができる。
この場合、第１層２１が、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓからなる群より選ばれた少なくとも１種を含むものとすれば、プラズモン損失を大幅に低下させることができるとともに、光取り出し効率の波長依存性を小さくすることができる。
また、図４〜図１７から分かるように、第１層２１の厚み寸法を１０ナノメートル（ｎｍ）以上とすれば、プラズモン損失を少なくすることができ、ひいては光取り出し効率を向上させることができる。
この場合、第１層２１が、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓからなる群より選ばれた少なくとも１種を含むものとすれば、プラズモン損失を大幅に低下させることができるとともに、光取り出し効率の波長依存性を小さくすることができる。
また、図４〜図１７から分かるように、第１層２１の厚み寸法を１０ナノメートル（ｎｍ）以上とすれば、プラズモン損失を少なくすることができ、ひいては光取り出し効率を向上させることができる。
また、図４〜図１７から分かるように、第２層２２の材料が変化してもプラズモン損失を少なくすることができ、ひいては光取り出し効率を向上させることができる。また、第２層２２の材料が変化しても光取り出し効率の波長依存性に変化はない。
そのため、第２層２２の材料を選択する際の自由度を大きくすることができる。例えば、第２層２２の材料は、駆動電圧の低減を目的に適宜選択することができる。
そのため、第２層２２の材料を選択する際の自由度を大きくすることができる。例えば、第２層２２の材料は、駆動電圧の低減を目的に適宜選択することができる。
[第２の実施形態]
図１８は、第２の実施形態に係る発光素子を例示するための模式断面図である。
図１８に示すように、発光素子の一例である有機電界発光素子１ａは、第１電極１０と、第２電極２０ａと、発光層３０と、第１機能層４０とを含む。
また、前述した有機電界発光素子１と同様に、第１電極１０の発光層３０が設けられる側とは反対側に基板６０を含むことができる。
また、第１電極１０と、発光層３０と、の間に図示しない第２機能層を設けることもできる。
また、基板６０の第１電極１０が設けられる側とは反対側の面に、図示しない複数のマイクロレンズを設けることもできる。
図１８は、第２の実施形態に係る発光素子を例示するための模式断面図である。
図１８に示すように、発光素子の一例である有機電界発光素子１ａは、第１電極１０と、第２電極２０ａと、発光層３０と、第１機能層４０とを含む。
また、前述した有機電界発光素子１と同様に、第１電極１０の発光層３０が設けられる側とは反対側に基板６０を含むことができる。
また、第１電極１０と、発光層３０と、の間に図示しない第２機能層を設けることもできる。
また、基板６０の第１電極１０が設けられる側とは反対側の面に、図示しない複数のマイクロレンズを設けることもできる。
第２電極２０ａは、第１電極１０と対峙して設けられている。
第２電極２０ａは、例えば、陰極として機能する。
第２電極２０ａは、第１層２１と、第２層２２と、第３層２３とを含む。
すなわち、第２電極２０ａは、前述した第２電極２０の第１機能層４０が設けられる側に第３層２３をさらに含めるようにしたものである。
第２電極２０ａは、例えば、陰極として機能する。
第２電極２０ａは、第１層２１と、第２層２２と、第３層２３とを含む。
すなわち、第２電極２０ａは、前述した第２電極２０の第１機能層４０が設けられる側に第３層２３をさらに含めるようにしたものである。
すなわち、第３層２３は、第１層２１の発光層３０が設けられる側に設けられている。 第３層２３の材料は、導電性を有していれば特に限定はない。第３層２３は、例えば、第２層２２と同じ材料から形成することができる。
例えば、第３層２３は、Ａｌ、Ａｌ合金、Ａｇ、Ａｇ合金からなる群より選ばれた少なくとも１種を含むものとすることができる。
例えば、第３層２３は、Ａｌ、Ａｌ合金、Ａｇ、Ａｇ合金からなる群より選ばれた少なくとも１種を含むものとすることができる。
第３層２３の厚み寸法を余り大きくすると、第３層２３においてプラズモン損失が大きくなるおそれがある。
そのため、第３層２３の厚み寸法は、例えば、１０ナノメートル（ｎｍ）以下とすることができる。
なお、第３層２３の厚み寸法に関する詳細は後述する。
そのため、第３層２３の厚み寸法は、例えば、１０ナノメートル（ｎｍ）以下とすることができる。
なお、第３層２３の厚み寸法に関する詳細は後述する。
図１９〜図２２は、光取り出し効率の波長依存性について例示するためのグラフ図である。
図１９〜図２２は、シミュレーション結果の例を表したものである。
図１９〜図２２において、第３層２３はＡｇからなるものとし、第３層２３の厚み寸法は１ナノメートル（ｎｍ）とした。
なお、その他の条件や符号は、図４〜図１０において例示をしたものと同様である。
図１９〜図２２は、シミュレーション結果の例を表したものである。
図１９〜図２２において、第３層２３はＡｇからなるものとし、第３層２３の厚み寸法は１ナノメートル（ｎｍ）とした。
なお、その他の条件や符号は、図４〜図１０において例示をしたものと同様である。
図１９（ａ）〜（ｄ）は、第１層２１がＮａからなる場合である。
図１９（ａ）から分かるように、発光層３０内の発光位置３３で発生した光の波長が短い場合には、Ｎａを含む第１層２１とすることでプラズモン損失を少なくすることができ、ひいては光取り出し効率を向上させることができる。
図１９（ａ）から分かるように、発光層３０内の発光位置３３で発生した光の波長が短い場合には、Ｎａを含む第１層２１とすることでプラズモン損失を少なくすることができ、ひいては光取り出し効率を向上させることができる。
図２０（ａ）〜（ｄ）は、第１層２１がＫからなる場合である。
図２０（ａ）〜（ｄ）から分かるように、Ｋを含む第１層２１とすれば、広い波長範囲において、プラズモン損失を少なくすることができ、ひいては光取り出し効率を向上させることができる。すなわち、Ｋを含む第１層２１とすれば、光取り出し効率の波長依存性を小さくすることができる。
図２０（ａ）〜（ｄ）から分かるように、Ｋを含む第１層２１とすれば、広い波長範囲において、プラズモン損失を少なくすることができ、ひいては光取り出し効率を向上させることができる。すなわち、Ｋを含む第１層２１とすれば、光取り出し効率の波長依存性を小さくすることができる。
図２１（ａ）〜（ｄ）は、第１層２１がＲｂからなる場合である。
図２１（ａ）〜（ｄ）から分かるように、Ｒｂを含む第１層２１とすれば、広い波長範囲において、プラズモン損失を少なくすることができ、ひいては光取り出し効率を向上させることができる。すなわち、Ｒｂを含む第１層２１とすれば、光取り出し効率の波長依存性を小さくすることができる。
図２１（ａ）〜（ｄ）から分かるように、Ｒｂを含む第１層２１とすれば、広い波長範囲において、プラズモン損失を少なくすることができ、ひいては光取り出し効率を向上させることができる。すなわち、Ｒｂを含む第１層２１とすれば、光取り出し効率の波長依存性を小さくすることができる。
図２２（ａ）〜（ｄ）は、第１層２１がＣｓからなる場合である。
図２２（ａ）〜（ｄ）から分かるように、Ｃｓを含む第１層２１とすれば、広い波長範囲において、プラズモン損失を少なくすることができ、ひいては光取り出し効率を向上させることができる。すなわち、Ｃｓを含む第１層２１とすれば、光取り出し効率の波長依存性を小さくすることができる。
図２２（ａ）〜（ｄ）から分かるように、Ｃｓを含む第１層２１とすれば、広い波長範囲において、プラズモン損失を少なくすることができ、ひいては光取り出し効率を向上させることができる。すなわち、Ｃｓを含む第１層２１とすれば、光取り出し効率の波長依存性を小さくすることができる。
次に、第３層２３の厚み寸法についてさらに説明する。
図２３〜図２６は、二層構造の第２電極２０を含む場合と、三層構造の第２電極２０ａを含む場合とにおけるプラズモン損失の低減を例示するためのグラフ図である。
図２３〜図２６において、発光層３０内の発光位置３３で発生した光の波長は４５０ナノメートル（ｎｍ）とした。
図２３〜図２６は、二層構造の第２電極２０を含む場合と、三層構造の第２電極２０ａを含む場合とにおけるプラズモン損失の低減を例示するためのグラフ図である。
図２３〜図２６において、発光層３０内の発光位置３３で発生した光の波長は４５０ナノメートル（ｎｍ）とした。
図２３（ａ）は、二層構造の第２電極２０を含む場合である。
第１層２１はＫからなり、第１層２１の厚み寸法は２０ナノメートル（ｎｍ）とした。 第２層２２はＡｇからなり、第２層２２の厚み寸法は１５０ナノメートル（ｎｍ）とした。
図２３（ｂ）は、三層構造の第２電極２０ａを含む場合である。
第１層２１と第２層２２は、図２３（ａ）の場合と同様である。
第３層２３はＡｇからなり、第３層２３の厚み寸法は１ナノメートル（ｎｍ）とした。 図２３（ｃ）は、三層構造の第２電極２０ａを含む場合である。
第１層２１と第２層２２は、図２３（ａ）の場合と同様である。
第３層２３はＡｌからなり、第３層２３の厚み寸法は１ナノメートル（ｎｍ）とした。 その他の条件や符号は、図４〜図１０において例示をしたものと同様である。
第１層２１はＫからなり、第１層２１の厚み寸法は２０ナノメートル（ｎｍ）とした。 第２層２２はＡｇからなり、第２層２２の厚み寸法は１５０ナノメートル（ｎｍ）とした。
図２３（ｂ）は、三層構造の第２電極２０ａを含む場合である。
第１層２１と第２層２２は、図２３（ａ）の場合と同様である。
第３層２３はＡｇからなり、第３層２３の厚み寸法は１ナノメートル（ｎｍ）とした。 図２３（ｃ）は、三層構造の第２電極２０ａを含む場合である。
第１層２１と第２層２２は、図２３（ａ）の場合と同様である。
第３層２３はＡｌからなり、第３層２３の厚み寸法は１ナノメートル（ｎｍ）とした。 その他の条件や符号は、図４〜図１０において例示をしたものと同様である。
図２３（ａ）に示す二層構造の第２電極２０の場合と、図２３（ｂ）、（ｃ）に示す三層構造の第２電極２０ａの場合とから分かるように、第３層２３の厚み寸法が１ナノメートル（ｎｍ）程度であれば、第３層２３を設けたとしてもプラズモン損失の低減に対する影響は少ない。
この場合、図３において例示をしたように、ＡｇよりもＡｌの方がプラズモン損失が大きい材料である。そのため、Ａｌからなる第３層２３とした場合の方が、プラズモン損失の低減に対する影響が大きくなる。
この場合、図３において例示をしたように、ＡｇよりもＡｌの方がプラズモン損失が大きい材料である。そのため、Ａｌからなる第３層２３とした場合の方が、プラズモン損失の低減に対する影響が大きくなる。
図２４（ａ）は、三層構造の第２電極２０ａを含む場合である。
第１層２１と第２層２２は、図２３（ａ）の場合と同様である。
第３層２３はＡｇからなり、第３層２３の厚み寸法は２ナノメートル（ｎｍ）とした。 図２４（ｂ）は、三層構造の第２電極２０ａを含む場合である。
第１層２１と第２層２２は、図２３（ａ）の場合と同様である。
第３層２３はＡｌからなり、第３層２３の厚み寸法は２ナノメートル（ｎｍ）とした。 その他の条件や符号は、図４〜図１０において例示をしたものと同様である。
第１層２１と第２層２２は、図２３（ａ）の場合と同様である。
第３層２３はＡｇからなり、第３層２３の厚み寸法は２ナノメートル（ｎｍ）とした。 図２４（ｂ）は、三層構造の第２電極２０ａを含む場合である。
第１層２１と第２層２２は、図２３（ａ）の場合と同様である。
第３層２３はＡｌからなり、第３層２３の厚み寸法は２ナノメートル（ｎｍ）とした。 その他の条件や符号は、図４〜図１０において例示をしたものと同様である。
図２３（ａ）に示す二層構造の第２電極２０の場合と、図２４（ａ）、（ｂ）に示す三層構造の第２電極２０ａの場合とから分かるように、第３層２３の厚み寸法が２ナノメートル（ｎｍ）程度であれば、第３層２３を設けたとしてもプラズモン損失の低減に対する影響は少ない。
この場合、図３において例示をしたように、ＡｇよりもＡｌの方がプラズモン損失が大きい材料である。そのため、Ａｌからなる第３層２３とした場合の方が、プラズモン損失の低減に対する影響が大きくなる。
この場合、図３において例示をしたように、ＡｇよりもＡｌの方がプラズモン損失が大きい材料である。そのため、Ａｌからなる第３層２３とした場合の方が、プラズモン損失の低減に対する影響が大きくなる。
図２５（ａ）は、三層構造の第２電極２０ａを含む場合である。
第１層２１と第２層２２は、図２３（ａ）の場合と同様である。
第３層２３はＡｇからなり、第３層２３の厚み寸法は５ナノメートル（ｎｍ）とした。 図２５（ｂ）は、三層構造の第２電極２０ａを含む場合である。
第１層２１と第２層２２は、図２３（ａ）の場合と同様である。
第３層２３はＡｌからなり、第３層２３の厚み寸法は５ナノメートル（ｎｍ）とした。 その他の条件や符号は、図４〜図１０において例示をしたものと同様である。
第１層２１と第２層２２は、図２３（ａ）の場合と同様である。
第３層２３はＡｇからなり、第３層２３の厚み寸法は５ナノメートル（ｎｍ）とした。 図２５（ｂ）は、三層構造の第２電極２０ａを含む場合である。
第１層２１と第２層２２は、図２３（ａ）の場合と同様である。
第３層２３はＡｌからなり、第３層２３の厚み寸法は５ナノメートル（ｎｍ）とした。 その他の条件や符号は、図４〜図１０において例示をしたものと同様である。
図２３（ａ）に示す二層構造の第２電極２０の場合と、図２５（ａ）に示す三層構造の第２電極２０ａの場合とから分かるように、第３層２３がＡｇからなり、第３層２３の厚み寸法が５ナノメートル（ｎｍ）程度であれば、第３層２３を設けたとしてもプラズモン損失の低減に対する影響は少ない。
しかしながら、図２５（ｂ）に示す三層構造の第２電極２０ａの場合から分かるように、第３層２３がプラズモン損失が大きいＡｌからなり、第３層２３の厚み寸法が５ナノメートル（ｎｍ）程度となれば、第３層２３を設けたことにより、プラズモン損失の低減に対する影響が大きくなる。
しかしながら、図２５（ｂ）に示す三層構造の第２電極２０ａの場合から分かるように、第３層２３がプラズモン損失が大きいＡｌからなり、第３層２３の厚み寸法が５ナノメートル（ｎｍ）程度となれば、第３層２３を設けたことにより、プラズモン損失の低減に対する影響が大きくなる。
図２６（ａ）は、三層構造の第２電極２０ａを含む場合である。
第１層２１と第２層２２は、図２３（ａ）の場合と同様である。
第３層２３はＡｇからなり、第３層２３の厚み寸法は１０ナノメートル（ｎｍ）とした。 図２６（ｂ）は、三層構造の第２電極２０ａを含む場合である。
第１層２１と第２層２２は、図２３（ａ）の場合と同様である。
第３層２３はＡｌからなり、第３層２３の厚み寸法は１０ナノメートル（ｎｍ）とした。 その他の条件や符号は、図４〜図１０において例示をしたものと同様である。
第１層２１と第２層２２は、図２３（ａ）の場合と同様である。
第３層２３はＡｇからなり、第３層２３の厚み寸法は１０ナノメートル（ｎｍ）とした。 図２６（ｂ）は、三層構造の第２電極２０ａを含む場合である。
第１層２１と第２層２２は、図２３（ａ）の場合と同様である。
第３層２３はＡｌからなり、第３層２３の厚み寸法は１０ナノメートル（ｎｍ）とした。 その他の条件や符号は、図４〜図１０において例示をしたものと同様である。
第１層の少なくとも一部が、第２電極２０の発光層３０と対向する面から３０ナノメートル（ｎｍ）以内にあれば、プラズモン損失の低減に対する影響を抑制することができる。
例えば、図２３（ａ）に示す二層構造の第２電極２０の場合と、図２６（ａ）に示す三層構造の第２電極２０ａの場合とから分かるように、第３層２３がＡｇからなり、第３層２３の厚み寸法が１０ナノメートル（ｎｍ）程度となれば、第３層２３を設けたことにより、プラズモン損失の低減に対する影響が生じる。
また、図２６（ｂ）に示す三層構造の第２電極２０ａの場合から分かるように、第３層２３がプラズモン損失が大きいＡｌからなり、第３層２３の厚み寸法が１０ナノメートル（ｎｍ）程度となれば、第３層２３を設けたことにより、プラズモン損失の低減に対する影響が大きくなる。
また、図２６（ｂ）に示す三層構造の第２電極２０ａの場合から分かるように、第３層２３がプラズモン損失が大きいＡｌからなり、第３層２３の厚み寸法が１０ナノメートル（ｎｍ）程度となれば、第３層２３を設けたことにより、プラズモン損失の低減に対する影響が大きくなる。
図２３〜図２６から分かるように、第３層２３がプラズモン損失が少ない材料を含むものとし、第３層２３の厚み寸法を３０ナノメートル（ｎｍ）以下、好ましくは１０ナノメートル（ｎｍ）以下とすれば、プラズモン損失の低減に対する影響を抑制することができる。すなわち、第１層の少なくとも一部が、第２電極２０の発光層３０と対向する面から１０ナノメートル（ｎｍ）以内にあれば、プラズモン損失の低減に対する影響を抑制することができる。
なお、以上においては、二層構造の第２電極２０、三層構造の第２電極２０ａを例示したが、第２電極の積層数は適宜変更することができる。この場合、第１層２１が複数の層からなるものであってもよいし、第２層２２や第３層２３が複数の層からなるものであってもよい。
[第３の実施形態]
図２７（ａ）、（ｂ）は、第３の実施形態に係る発光素子を例示するための模式断面図である。
図２７（ａ）は二層構造の第２電極２０を含む場合である。
図２７（ａ）に示すように、発光素子の一例である有機電界発光素子１ｂは、第１電極１０と、第２電極２０と、発光層３０と、第１機能層４０とを含む。
また、前述した有機電界発光素子１と同様に、第１電極１０の発光層３０が設けられる側とは反対側に基板６０を含むことができる。
また、第１電極１０と、発光層３０と、の間に図示しない第２機能層を設けることもできる。
また、基板６０の第１電極１０が設けられる側とは反対側の面に、図示しない複数のマイクロレンズを設けることもできる。
図２７（ａ）、（ｂ）は、第３の実施形態に係る発光素子を例示するための模式断面図である。
図２７（ａ）は二層構造の第２電極２０を含む場合である。
図２７（ａ）に示すように、発光素子の一例である有機電界発光素子１ｂは、第１電極１０と、第２電極２０と、発光層３０と、第１機能層４０とを含む。
また、前述した有機電界発光素子１と同様に、第１電極１０の発光層３０が設けられる側とは反対側に基板６０を含むことができる。
また、第１電極１０と、発光層３０と、の間に図示しない第２機能層を設けることもできる。
また、基板６０の第１電極１０が設けられる側とは反対側の面に、図示しない複数のマイクロレンズを設けることもできる。
また、有機電界発光素子１ｂには、Ａｇなどの導電性材料を含む導電部２４が設けられている。導電部２４は、複数設けることができる。導電部２４は、第１層２１を厚み方向に貫通している。導電部２４の一方の端部は第２層２２と接している。導電部２４の他方の端部は第１機能層４０と接している。
プラズモン損失が小さい材料を含む第１層２１は、電気抵抗を充分に低いものとすることができない場合がある。第１層２１の電気抵抗が高くなると、外部電源との接続部分から近い部分と遠い部分との間における電位差が大きくなるおそれがある。外部電源との接続部分から近い部分と遠い部分との間における電位差が大きくなると、輝度ムラが生じるおそれがある。また、駆動電圧が高くなるおそれもある。
なお、導電部２４が第１層２１から露出する部分の面積（断面積）は小さいので、導電部２４が第１層２１から露出してもプラズモン損失が大きくなることを抑制することができる。
なお、導電部２４が第１層２１から露出する部分の面積（断面積）は小さいので、導電部２４が第１層２１から露出してもプラズモン損失が大きくなることを抑制することができる。
本実施の形態においては、導電部２４を介して電子を第１機能層４０に供給することができるので、第１層２１の電気抵抗が高くなった場合であっても、輝度ムラの発生や駆動電圧の上昇を抑制することができる。
図２７（ｂ）は三層構造の第２電極２０ａを含む場合である。
図２７（ｂ）に示すように、発光素子の一例である有機電界発光素子１ｃは、第１電極１０と、第２電極２０ａと、発光層３０と、第１機能層４０とを含む。
また、前述した有機電界発光素子１と同様に、第１電極１０の発光層３０が設けられる側とは反対側に基板６０を含むことができる。
また、第１電極１０と、発光層３０と、の間に図示しない第２機能層を設けることもできる。
また、基板６０の第１電極１０が設けられる側とは反対側の面に、図示しない複数のマイクロレンズを設けることもできる。
図２７（ｂ）に示すように、発光素子の一例である有機電界発光素子１ｃは、第１電極１０と、第２電極２０ａと、発光層３０と、第１機能層４０とを含む。
また、前述した有機電界発光素子１と同様に、第１電極１０の発光層３０が設けられる側とは反対側に基板６０を含むことができる。
また、第１電極１０と、発光層３０と、の間に図示しない第２機能層を設けることもできる。
また、基板６０の第１電極１０が設けられる側とは反対側の面に、図示しない複数のマイクロレンズを設けることもできる。
有機電界発光素子１ｃにも、導電部２４を設けるようにすることができる。導電部２４は、複数設けることができる。導電部２４は、第１層２１を厚み方向に貫通している。導電部２４の一方の端部は第２層２２と接している。導電部２４の他方の端部は第３層２３と接している。
本実施の形態においては、導電部２４と第３層２３とを介して電子を第１機能層４０に供給することができるので、第１層２１の電気抵抗が高くなった場合であっても、輝度ムラの発生や駆動電圧の上昇を抑制することができる。
[第４の実施形態]
図２８は、第４の実施形態に係る発光装置を例示するための模式断面図である。
発光装置は、複数の有機電界発光素子を有し、複数の有機電界発光素子のうちの少なくとも２つは、発光層が異なる発光波長領域を有する。本実施形態においては、発光装置は３つの有機電界発光素子１１ａ、１１ｂ、１１ｃを有する。
図２８は、第４の実施形態に係る発光装置を例示するための模式断面図である。
発光装置は、複数の有機電界発光素子を有し、複数の有機電界発光素子のうちの少なくとも２つは、発光層が異なる発光波長領域を有する。本実施形態においては、発光装置は３つの有機電界発光素子１１ａ、１１ｂ、１１ｃを有する。
図２８に示すように、有機電界発光素子１１ａは、第１電極１０と、第２電極２０ｂと、発光層３０ａと、第１機能層４０とを含む。第２電極２０ｂは、第１層２１ａと、第２層２２とを含む。
有機電界発光素子１１ｂは、第１電極１０と、第２電極２０ｃと、発光層３０ｂと、第１機能層４０とを含む。第２電極２０ｃは、第１層２１ｂと、第２層２２とを含む。
有機電界発光素子１１ｃは、第１電極１０と、第２電極２０ｄと、発光層３０ｃと、第１機能層４０とを含む。第２電極２０ｄは、第１層２１ｃと、第２層２２とを含む。
有機電界発光素子１１ｂは、第１電極１０と、第２電極２０ｃと、発光層３０ｂと、第１機能層４０とを含む。第２電極２０ｃは、第１層２１ｂと、第２層２２とを含む。
有機電界発光素子１１ｃは、第１電極１０と、第２電極２０ｄと、発光層３０ｃと、第１機能層４０とを含む。第２電極２０ｄは、第１層２１ｃと、第２層２２とを含む。
前述したように、発光層３０ａ、３０ｂ、３０ｃには、ホスト材料と、ドーパントとが含まれている。この場合、ドーパントの種類が変わると、発光層３０ａ、３０ｂ、３０ｃから放出される光に含まれる波長成分が変わる。
また、前述したように、第１層２１ａ、２１ｂ、２１ｃに含まれる元素の種類によって、光取り出し効率に波長依存性が生じる。
例えば、発光層３０ａから波長の長い成分が多い光が放出される場合には、第１層２１ａに含まれる元素をＫ、Ｒｂ、Ｃｓなどとすることで、光取り出し効率を向上させることができる。
発光層３０ｃから波長の短い成分が多い光が放出される場合には、第１層２１ｃに含まれる元素をＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｃａなどとすることで、光取り出し効率を向上させることができる。
発光層３０ｂから波長の長い成分と波長の短い成分とを含む光が放出される場合には、第１層２１ｂに含まれる元素をＫ、Ｒｂ、Ｃｓなどとすることで、光取り出し効率を向上させることができる。
発光層３０ｃから波長の短い成分が多い光が放出される場合には、第１層２１ｃに含まれる元素をＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｃａなどとすることで、光取り出し効率を向上させることができる。
発光層３０ｂから波長の長い成分と波長の短い成分とを含む光が放出される場合には、第１層２１ｂに含まれる元素をＫ、Ｒｂ、Ｃｓなどとすることで、光取り出し効率を向上させることができる。
すなわち、発光層３０ａ、３０ｂ、３０ｃから放出される光の波長成分、および発光層３０ａ、３０ｂ、３０ｃに含まれるドーパントの種類の少なくともいずれかに応じて、第１層２１ａ、２１ｂ、２１ｃに含まれる元素の種類を適宜選択することができる。 つまり、第１層２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、発光層３０ａ、３０ｂ、３０ｃから放出される光の波長成分、および発光層３０ａ、３０ｂ、３０ｃに含まれるドーパントの種類の少なくともいずれかに応じて、含まれるアルカリ金属と、アルカリ土類金属と、の種類が選択されてなるものとすることができる。
[第７の実施形態]
図２９（a）〜（i）は、第５の実施形態に係る有機電界発光素子を例示する模式図である。図３０（a）〜（e）は、図２９（a）の一断面を例示する模式図である。図３１（a）〜（e）は、図２９（ｆ）の一断面を例示する模式図である。
図２９（a）〜（i）は、第５の実施形態に係る有機電界発光素子を例示する模式図である。図３０（a）〜（e）は、図２９（a）の一断面を例示する模式図である。図３１（a）〜（e）は、図２９（ｆ）の一断面を例示する模式図である。
本実施形態においては、有機電界発光素子は、基板モード成分Ｌ２を外部モード成分Ｌ１に変換する光取り出し構造を有する。光取り出し構造は、例えば第一電極１０あるいは有機発光層３０以下の屈折率を有する基板により形成される。この基板は、例えば屈折率をn=1.5とすることができる。
図２９（a）に表すように、有機電界発光素子はマイクロレンズ６１２を有する基板６０１を光取り出し構造として有することができる。第１電極１０は、基板６０１と有機発光層３０との間に設けられている。基板６０１のマイクロレンズ６１２は、第１電極１０と対向する面と反対側の面に設けられている。
基板６０１、第１電極１０および有機発光層３０の積層方向と垂直な一平面において、マイクロレンズ６１２は図３０（a）〜（e）に示すように配列させることができる。図３０（a）のように、この一平面において同程度の大きさのマイクロレンズ６１２を四方格子状に配列させることができる。図３０（ｂ）のように、この一平面において同程度の大きさのマイクロレンズ６１２を六方格子状に配列させることができる。図３０（ｃ）のように、この一平面において同程度の大きさのマイクロレンズ６１２をランダムに配列させることができる。図３０（ｄ）のように、この一平面において大きさが異なるマイクロレンズ６１２をランダムに配列させることができる。図３０（e）のように、この一平面において大きさが異なるマイクロレンズ６１２を規則的に、例えば大きいマイクロレンズ６１２同士を四方格子状に配列させ、小さいマイクロレンズ６１２同士をその間隙に四方格子状に配列させることができる。
図２９（ｂ）に表すように、有機電界発光素子は、錐体部分６１３を有する基板６０２を光取り出し構造として有することができる。第１電極１０は、基板６０２有機発光層３０との間に設けられている。基板６０２の錐体部分６１３は、第１電極１０と対向する面と反対側の面に設けられている。錐体部分６１３は、例えば三角錐や四角錐などの角錐や、円錐とすることができる。
図２９（ｃ）に表すように、有機電界発光素子は、錐台部分６１４を有する基板６０３を光取り出し構造として有することができる。第１電極１０は、基板６０３と有機発光層３０との間に設けられている。基板６０３の錐台部分６１４は、第１電極１０と対向する面と反対側の面に設けられている。錐台部分６１４は、例えば三角錐台や四角錐台などの角錐台や、円錐とすることができる。
図２９（ｂ）および（ｃ）に表わす錐体部分６１３や錐台部分６１４は、図２９（a）に示したマイクロレンズ６１２のように規則的に配列させても良いしランダムに配列しても良い。また、錐体部分６１３や錐台部分６１４は、同程度の大きさであっても良いし大きさが異なるものを配列させても良い。
図２９（ｄ）に表すように、有機電界発光素子は、不規則な凹凸部分６１５を有する基板６０４を光取り出し構造として有することができる。第１電極１０は、基板６０４と有機発光層３０との間に設けられている。基板６０４の凹凸部分６１５は、第１電極１０と対向する面と反対側の面に設けられている。凹凸部分６１５は、例えば錐体や角錐や曲面等を、規則的あるいはランダムに組み合わせた形状とすることができる。
図２９（a）〜（ｄ）に表すマイクロレンズ６１２、錐体部分６１３、錐台部分６１４、及び凹凸部分６１５のような凹凸構造は、基板と外部との間で光の進行方向を変化させることにより全反射するのを防止する。すなわち、マイクロレンズ６１２、錐体部分６１３、錐台部分６１４、及び凹凸部分６１５は、基板モード成分Ｌ２を外部モード成分Ｌ１に変換する。
図２９（e）に表わすように、有機電界発光素子は、回折格子部分６１６を有する基板６０５を光取り出し構造として有することができる。第１電極１０は、基板６０５と有機発光層３０との間に設けられている。基板６０５の回折格子部分６１６は、第１電極１０と対向する面と反対側の面に設けられている。回折格子部分６１６に光が入射すると、光の干渉による回折現象が生じて、光の進行方向が変更される。すなわち、回折格子部分６１６は、基板モード成分Ｌ２を外部モード成分Ｌ１に変換する。
図２９（ｆ）に表わすように、有機電界発光素子は、微小球６０７を有する基板６０６を光取り出し構造として有することができる。微小球６０７の径は、例えば可視光の波長よりも大きく、例えば１マイクロメートル（μｍ）以上とすることができる。第１電極１０は、基板６０６と有機発光層３０との間に設けられている。微小球６０７は、基板６０６の第１電極１０と対向する面側にあっても良いし、第１電極１０と対向する面と反対側にあっても良い。基板６０６は、例えば、基体とこれに張り合わせられた樹脂層とを含むことができる。微小球６０７は、例えば樹脂層に内包される空気とすることができる。微小球６０７に光が入射すると、屈折により光の進行方向が変更される。すなわち、微小球６０７は、基板モード成分Ｌ２を外部モード成分Ｌ１に変換する。
基板６０１、第１電極１０および有機発光層３０の積層方向と垂直な一平面において、微小球６０７は図３１（a）〜（e）に示すように配列させることができる。すなわち、微小球６０７は四方格子状や六方格子状など規則的に配列させても良いしランダムに配列させても良い。また、微小球６０７は、同程度の大きさであっても良いし大きさが異なるものを配列させても良い。
図２９（ｇ）に表わすように、有機電界発光素子は、支持層６０８と光散乱性を有する散乱層６０９とを含む基板６１７を光取り出し構造として有することができる。第１電極１０は、基板６０８と有機発光層３０との間に設けられている。支持層６０８は、第１電極１０と散乱層６０９との間に設けられている。あるいは、第１電極１０は散乱層６０９と有機発光層３０との間に設けられ、散乱層６０９は第１電極１０と支持層６０８との間に設けられていても良い。
図２９（ｈ）に表わすように、有機電界発光素子は、光散乱性を有する基板６１０を光取り出し構造として有することができる。第１電極１０は、基板６１０と有機発光層３０との間に設けられている。
図２９（ｇ）および（ｈ）において、散乱層６０９または基板６１０に入射した光は、散乱によって様々な方向へと光の進行方向を変化される。すなわち、散乱層６０９または基板６１０は基板モード成分Ｌ２を外部モード成分Ｌ１に変換する。
図２９（i）に表すように、第１電極１０、有機発光層３０、および第２電極２０の積層構造の断面積よりも大きな径を有する半球レンズ６１１を光取り出し構造として有することができる。半球レンズ６１１と外部との界面に光がほぼ垂直に入射するため、この界面において全反射が起こらない。従って、半球レンズ６１１はこのため、基板モード成分Ｌ２を外部モード成分Ｌ１に変換する。
なお、図３２（a）〜（ｇ）それぞれは、第５の実施形態の変形例に係る有機電界発光素子を例示する模式図であり、図２９（a）〜（ｇ）に対応する。これら変形例に示すように、マイクロレンズ６１２、錐体部分６１３、錐台部分６１４、凹凸部分６１５、回折格子部分６１６を有するフィルム等で形成された層を支持層６００に設けたものを基板とすることも可能である。また微小球６０７を有する基板６０６をフィルム等で形成することも可能である。また、散乱層６０９を有するフィルム等で形成された層６０８を支持層６０８に設けて基板とすることも可能である。
[第６の実施形態]
図３３（a）〜（ｊ）は、第６の実施形態に係る有機電界発光素子を例示する模式図である。図３４（a）〜（ｈ）は、図３３（a）の一断面を例示する模式図である。図３５（a）〜（ｇ）は、図３３（ｈ）の一断面を例示する模式図である。
図３３（a）〜（ｊ）は、第６の実施形態に係る有機電界発光素子を例示する模式図である。図３４（a）〜（ｈ）は、図３３（a）の一断面を例示する模式図である。図３５（a）〜（ｇ）は、図３３（ｈ）の一断面を例示する模式図である。
本実施形態においては、有機電界発光素子は、薄膜モード成分Ｌ３を基板モード成分Ｌ２および外部モード成分Ｌ１に変換する光取り出し構造を有する。光取り出し構造は、基板と高屈折率層を含む。基板は第１電極１０と対向し、高屈折率層は基板と第１電極１０との間に設けられる。高屈折率層は、第一電極１０あるいは有機発光層３０と同等あるいはそれ以上の屈折率を有する高屈折率材料により形成される。
高屈折率層の基板と対向する面は、例えばマイクロレンズ、錐体部分、錐台部分、およぶ凹凸部分などの凹凸構造を有することができる。
図３３（a）に表わすように、高屈折率層７０１の基板６２１と対向する面は、第１電極１０と対向する面に対して凸状のマイクロレンズを有していても良い。
図３４（a）に表すように、基板６０１、第１電極１０および有機発光層３０の積層方向と垂直な一平面であるＡＡ面において、凸状部分は図３４（ｂ）〜（ｈ）に示すように配列させることができる。すなわち、図３４（ｂ）〜（ｄ）に示すように、凸状部分は四方格子状や六方格子状など規則的に配列させても良いしランダムに配列させても良い。また、図３４（e）〜（ｆ）に示すように、凸状部分は同程度の大きさであっても良いし大きさが異なるものを配列させても良い。さらに、図３４（ｇ）に示すように、このＡＡ面に平行な一方向に延在する凸状部分を、互いに平行に配列させても良い。さらに、図３４（ｈ）に示すように、このＡＡ面に平行な一方向に延在する凸状部分を、格子状に形成しても良い。
図３３（ｂ）に表わすように、高屈折率層７０２の基板６２２と対向する面は、第１電極１０と対向する面に対して凹状のマイクロレンズを有していても良い。
図３３（ｃ）に表わすように、高屈折率層７０３の基板６２３と対向する面は、第１電極１０と対向する面に対して凸状の錐体部分を有していても良い。
図３３（ｄ）に表わすように、高屈折率層７０４の基板６２４と対向する面は、第１電極１０と対向する面に対して凸状あるいは凹状の錐台部分を有していても良い。
図３３（e）に表わすように、高屈折率層７０５の基板６２５と対向する面は、不規則な凹凸形状を有する凹凸部分を有していても良い。
高屈折率層は凹凸構造を有する以外に以下の構成とすることができる。
図３３（ｆ）に表わすように、高屈折率層７０６の基板６２６と対向する面は、回折格子を有していても良い。
図３３（ｇ）に表わすように、高屈折率層７０７は、微小球７１７を有していても良い。微小球は、例えば可視光の波長以上の径を有する。
図３３（ｈ）に表わすように、高屈折率層７０８は、基板６２８と対向する面において高屈折率層７０８よりも屈折率が低い低屈折率部分７１８を有していても良い。図３５（a）に表すような基板６０１、第１電極１０および有機発光層３０の積層方向と垂直な一平面であるＡＡ面において、凸状部分は図３５（ｂ）〜（ｇ）に示すように配列させることができる。すなわち、図３５（ｂ）〜（ｅ）に示すように、低屈折率部分は四角柱、三角柱、六角柱、円柱とすることができる。また、低屈折率部分を四方格子状や六方格子状に配置することができる。また、図３５（ｆ）、（ｇ）に示すように低屈折率部分をストライプ状にしたり格子状としたりすることもできる。
さらに、図３３（i）に表わすように、高屈折率層と基板との間に散乱層を設けても良い。
あるいは、図３３（ｊ）に表わすように、高屈折率層を設けないで、第１電極と基板との間に散乱層を設けた光取り出し構造としても良い。
図３３（a）〜（ｊ）においては、光取り出し構造により薄膜モード成分Ｌ３を基板モード成分Ｌ２または外部モード成分Ｌ１に変換することができる。
[第７の実施形態]
図３６（a）〜（i）は、第７の実施形態に係る有機電界発光素子を例示する模式図である。図３６（a）〜（i）は、それぞれ図２９（a）〜（i）と同様の形状であるが、光取り出し構造となる基板が第一電極１０あるいは有機発光層３０と同等あるいはそれ以上の屈折率を有する高屈折率材料で形成されている点で図２９（a）〜（i）と異なる。なお、図３６（a）〜（i）の中の符号８０１〜８１７は、それぞれ図２９（a）〜（i）の符号６０１〜６１７と対応する。
図３６（a）〜（i）は、第７の実施形態に係る有機電界発光素子を例示する模式図である。図３６（a）〜（i）は、それぞれ図２９（a）〜（i）と同様の形状であるが、光取り出し構造となる基板が第一電極１０あるいは有機発光層３０と同等あるいはそれ以上の屈折率を有する高屈折率材料で形成されている点で図２９（a）〜（i）と異なる。なお、図３６（a）〜（i）の中の符号８０１〜８１７は、それぞれ図２９（a）〜（i）の符号６０１〜６１７と対応する。
なお、図３７（a）〜（ｇ）それぞれは、第７の実施形態の変形例に係る有機電界発光素子を例示する模式図であり、図３６（a）〜（ｇ）に対応する。これら変形例に示すように、マイクロレンズ８１２、錐体部分８１３、錐台部分８１４、凹凸部分８１５、回折格子部分８１６、を有するフィルム等で形成された層を支持層８００に設けたものを基板とすることも可能である。また、微小球８０７を有する基板６０６をフィルム等で形成することも可能である。また、散乱層８０９を有するフィルム等で形成された層を支持層８０８に設けて基板とすることも可能である。
このような光取り出し構造により、第一電極と基板界面での全反射が消失するので、薄膜モード成分Ｌ３を基板モード成分Ｌ２に変換することができ、かつ、基板モード成分Ｌ２を外部モード成分Ｌ１に変換することができる。
[第８の実施形態]
図３８（a）〜（d）は、第８の実施形態に係る有機電界発光素子を例示する模式図である。本実施形態においては、光取り出し構造として第１電極１０と対向する基板と、第１電極と基板の間に設けられた高屈折率層とを有する。基板としては、第５の実施形態およびこの変形例、第６の実施形態で用いた基板の形状を採用することができる。高屈折率層としては第７の実施形態およびこの変形例で用いた基板の形状を採用することができる。基板の形状と高屈折率層の形状の組み合わせは任意である。例えば図２９（a）〜（i）、図３２（a）〜（ｇ）、図３６（ａ）〜（ｉ）、図３７（ａ）〜（ｇ）に表わした基板のうちの一つと図３３（a）〜（ｊ）に表わした高屈折率層のうちの一つとを任意に組み合わせることができる。
図３８（a）〜（d）は、第８の実施形態に係る有機電界発光素子を例示する模式図である。本実施形態においては、光取り出し構造として第１電極１０と対向する基板と、第１電極と基板の間に設けられた高屈折率層とを有する。基板としては、第５の実施形態およびこの変形例、第６の実施形態で用いた基板の形状を採用することができる。高屈折率層としては第７の実施形態およびこの変形例で用いた基板の形状を採用することができる。基板の形状と高屈折率層の形状の組み合わせは任意である。例えば図２９（a）〜（i）、図３２（a）〜（ｇ）、図３６（ａ）〜（ｉ）、図３７（ａ）〜（ｇ）に表わした基板のうちの一つと図３３（a）〜（ｊ）に表わした高屈折率層のうちの一つとを任意に組み合わせることができる。
一例として、図３８（a）に表わすように、基板と対向する面にマイクロレンズを有する高屈折率層と、基板と対向する面と反対側の面にマイクロレンズを有する基板と、を有する光取り出し構造を用いることができる。
また、微小球を有する高屈折率層と、マイクロレンズを有する基板とを有する光取り出し構造を用いることができる。
また、回折格子を有する高屈折率層と、錐体部分を有する基板とを有する光取り出し構造を用いることができる。
さらに、凹状のマイクロレンズを有する高屈折率層と、散乱層と、高屈折率層および散乱層との間に設けられた基板と、を有する光取り出し構造を用いることができる。
このような光取り出し構造により、薄膜モード成分Ｌ３を基板モード成分Ｌ２に変換することができ、かつ、基板モード成分Ｌ２を外部モード成分Ｌ１に変換することができる。
［第９の実施形態］
第１の実施形態において、特に、第１層２１はアルカリ金属とＡｇの合金あるいはアルカリ土類金属とＡｇの合金からなり、第２層２２はＡｇからなるものとすることができる。また、特に、第１層２１はアルカリ金属とＡｌの合金あるいはアルカリ土類金属とＡｌの合金からなり、第２層２２はＡｌからなるものとすることができる。
第１の実施形態において、特に、第１層２１はアルカリ金属とＡｇの合金あるいはアルカリ土類金属とＡｇの合金からなり、第２層２２はＡｇからなるものとすることができる。また、特に、第１層２１はアルカリ金属とＡｌの合金あるいはアルカリ土類金属とＡｌの合金からなり、第２層２２はＡｌからなるものとすることができる。
図３９〜図４２は、第１層２１はＭｇとＡｇの合金からなり、第２層２２はＡｇからなる場合の、光取り出し効率の波長依存性について例示するためのグラフ図である。図４３〜図４６は、第１層２１はＭｇとＡｌの合金からなり、第２層２２はＡｌからなる場合の、光取り出し効率の波長依存性について例示するためのグラフ図である。
図３９〜図４６中の横軸は、第１層２１の厚み寸法である。図３９〜図４６中の縦軸は、光取り出し効率である。Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３およびＬ１１’、Ｌ１２’、Ｌ１３’についての説明は第１の実施形態と同じである。
また、図３９〜図４６における（ａ）は発光層３０内の発光位置３３で発生した光波長が４５０ナノメートル（ｎｍ）の場合、（ｂ）は光の波長が５００ナノメートル（ｎｍ）の場合、（ｃ）は光の波長が５５０ナノメートル（ｎｍ）の場合、（ｄ）は光の波長が６００ナノメートル（ｎｍ）の場合である。また、図３９〜図４６のシミュレーションに用いた有機電界発光素子の設定値は第１の実施形態と同じである。
図３９は第１層においてＭｇ：Ａｇの体積比が０．８：０．２の場合、図４０はこの比が０．６：０．４の場合、図４１はこの比が０．４：０．６の場合、図４２はこの比が０．２：０．８の場合を示す。図４３は第１層においてＭｇ：Ａｌの体積比が０．８：０．２の場合、図４４はこの比が０．６：０．４の場合、図４５はこの比が０．４：０．６の場合、図４６はこの比が０．２：０．８の場合を示す。
図３９〜図４２から分かるように、いずれの波長においてもＡｇのみからなる第２電極と比べてプラズモン損失を少なくすることができ、ひいては光取り出し効率を向上させることができる。図４３〜図４６から分かるように、発光位置３３で発生した光の波長が長い場合（特に５５０ｎｍ以上）にはＡｌのみからなる第２電極と比べてプラズモン損失を少なくすることができ、ひいては光取り出し効率を向上させることができる。
このように、本実施形態に置いても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
１ 有機電界発光素子、１ａ〜１ｃ 有機電界発光素子、１０ 第１電極、１１ａ〜１１ｃ 有機電界発光素子、２０ 第２電極、２０ａ〜２０ｄ 第２電極、２１ 第１層、２１ａ〜２１ｃ 第１層、２２ 第２層、２３ 第３層、２４ 導電部、３０ 発光層、４０ 第１機能層、６０ 基板
Claims (9)
- 第１電極と、
前記第１電極と対峙して設けられた第２電極と、
前記第１電極と、前記第２電極と、の間に設けられた発光層と、
を備え、
前記第２電極は、複数の層を有し、前記複数の層は、Ａｌ、Ａｌ合金、Ａｇ、Ａｇ合金、アルカリ金属、アルカリ土類金属からなる群より選ばれ、相互に異なる少なくとも１種をそれぞれ含む発光素子。 - 前記第２電極は、前記発光層が設けられる側に設けられた第１層と、前記第１層の前記発光層が設けられる側とは反対側に設けられた第２層と、を有し、
前記第１層は、アルカリ金属、およびアルカリ土類金属の少なくとも１種を含み、
前記第２層は、Ａｌ、Ａｌ合金、Ａｇ、Ａｇ合金からなる群より選ばれた少なくとも１種を含む請求項１記載の発光素子。 - 前記第１層の厚み寸法は、１ナノメートル（ｎｍ）以上、１００ナノメートル（ｎｍ）以下である請求項２記載の発光素子。
- 前記第２電極は、前記第１層の前記発光層が設けられる側に第３層をさらに有し、
前記第３層は、Ａｌ、Ａｌ合金、Ａｇ、Ａｇ合金からなる群より選ばれた少なくとも１種を含む請求項２または３に記載の発光素子。 - 前記第３層の厚み寸法は、１０ナノメートル（ｎｍ）以下である請求項４記載の発光素子。
- 前記第１層を厚み方向に貫通し、導電性材料を含む導電部をさらに備えた請求項１〜５のいずれか１つに記載の発光素子。
- 前記発光層と、前記第２電極と、の間に設けられた第１機能層をさらに備えた請求項１〜６のいずれか１つに記載の発光素子。
- 前記第１電極と対向する光取り出し構造をさらに備え、前記第１電極は前記光取り出し構造と前記有機発光層との間に設けられる、請求項１〜７のいずれか１項に記載の発光素子。
- 請求項１〜８のいずれか１つに記載の発光素子を複数有し、
複数の前記発光素子のうちの少なくとも２つは、前記発光層が異なる発光波長領域を有する発光装置。
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