WO2014084358A1

WO2014084358A1 - 有機ｅｌ素子並びにそれを備えた画像表示装置及び照明装置

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Publication number: WO2014084358A1
Application number: PCT/JP2013/082195
Authority: WO
Inventors: 祐介山▲崎▼; 伸浩名取; 真澄栗谷; 祥貴下平; 白根　浩朗
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 2012-11-30
Filing date: 2013-11-29
Publication date: 2014-06-05
Anticipated expiration: 2015-05-30

Abstract

　この有機ＥＬ素子（１０）は基板（１１）上に、陽極（１２）と、有機ＥＬ材料からなる発光層を含む有機層（１３）と、陰極（１４）とを順に具備し、前記陽極（１２）と前記陰極（１４）との間に、前記有機層（１３）の屈折率より低い屈折率を有すると共に複数の孔部を備えた誘電体層（１７）を具備し、前記有機層は、前記発光層と前記陰極との間に、膜厚が８０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の有機厚膜層を含み、前記有機層（１３）は前記孔部（１７Ａ）の内側面（１７ａ）を被覆する孔部内側面被覆部（１３ａ）を有するものである。

Description

有機ＥＬ素子並びにそれを備えた画像表示装置及び照明装置

本発明は、有機ＥＬ素子並びにそれを備えた画像表示装置及び照明装置に関するものである。本願は、２０１２年１１月３０日に、日本に出願された特願２０１２－２６３６４６に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　有機ＥＬ素子は、広視野角、高速応答、鮮明な自発光表示等の特徴を有する。また、薄型軽量で低消費電力であること等の理由から、次世代の照明装置や画像表示装置等の柱として期待されている。
有機ＥＬ素子は、有機発光層で発生した光が取り出される向きに応じて、支持基板側から光が取り出されるボトムエミッション型と、支持基板の反対側から光が取り出されるトップエミッション型とに分けられる。

　例えば、透明基板上に、透明電極、発光層を含む有機層、金属電極を順に備えるボトムエミッション型有機ＥＬ素子を考える。このような有機ＥＬ素子において、発光層で発光した光のうち、透明基板に垂直に入射した光は透明基板を透過して素子の外部に取り出される。発光層で発光した光のうち、透明基板（例えば、ガラス（代表的な屈折率：１．５２））と空気（屈折率：１．０）との界面に臨界角以下の小さい入射角（入射光線と入射する界面の法線がなす角度）で入射した光は、その界面で屈折して素子の外部に取り出される。本明細書では、これらの光を外部モード（External Mode）光という。
　これに対して、発光層で発光した光のうち、透明基板と空気との界面に臨界角より大きい入射角で入射した光はその界面で全反射されて素子の外部に取り出されず、最終的に材料に吸収されうる。本明細書では、この光を基板モード（Substrate Mode）光といい、これによる損失を基板損失という。
　発光層で発光した光のうち、透明導電性酸化物からなる透明電極（例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ（代表的な屈折率：１．８２））と透明基板（例えば、ガラス（代表的な屈折率：１．５２））との間の界面に臨界角より大きい入射角で入射した光もその界面で全反射されて素子の外部に取り出されず、最終的に材料に吸収されうる。本明細書では、この光を導波モード（Waveguide Mode）光といい、これによる損失を導波損失という。
　発光層で発光した光のうち、金属陰極に入射して金属陰極の自由電子と結合し、表面プラズモンポラリトン（SPP；Surface Plasmon Polariton）として金属電極の表面に捕捉された光も素子の外部に取り出されず、最終的に材料に吸収されうる。本明細書では、この光をSPPモード（SPP Mode）光といい、これによる損失をプラズモン損失という。

　有機EL素子の光取り出し効率（発光層で発光した光に対して素子の外部に取り出される光の割合）は一般に２０％程度に留まっている（例えば、特許文献１）。すなわち、発光層で発光した光のうち、約８０％が損失となっており、これらの損失を低減して光の取り出し効率を向上させることが大きな課題となっている。
ここで、基板モード光の取り出しについては透明基板上に光拡散シートなどを設けることで対処できる（例えば、特許文献２）。しかし、導波モード光及びSPPモード光の低減や取り出し、特にSPPモード光の低減や取り出しについては研究が緒に就いたばかりといえる。

導波モード光は、光が高屈折率材料から低屈折率材料に入射する際に全反射が起きることにより生じる。そのため、導波モード光を低減するには全反射を起きにくくする、あるいは、全反射を生じる光の割合を低減することによって導波モード光を低減する方策が知られている。
特許文献３には、有機発光層の近傍に有機発光層や透明電極よりも屈折率の高い高屈折率層を挿入する構成が開示されている。特許文献２には、有機発光層及び透明電極に有機発光層及び透明電極よりも低屈折率の微粒子を分散させることで、等価的に有機発光層及び透明電極の屈折率を下げる構成が開示されている。

特許文献４及び特許文献５には、基板上に順に形成された陽極層及び誘電体層にキャビティ（孔部）を有する構成が開示されている。
このキャビティの側面（基板に対して垂直に延びる界面）に入射する光は、この界面において基板側に屈折する。この効果により、導波モード光の入射角を小さい角度に変えることで全反射を生じる光の割合を低減することができる。

　一方、金属陰極の表面に捕捉されたSPPモード光を取り出す方法として、陰極の表面に周期的な凹凸構造を形成する構成が知られている（特許文献６～９）。

　有機ＥＬ素子は通常、陽極と陰極の間に発光層が挟まれて構成され、発光層と陰極の間に電子輸送層や電子注入層などが積層されている。そのため陰極に捕捉されるSPPの影響を抑制し、光取り出し効率を上げる方法として、電子輸送層や電子注入層などの膜厚を厚くして、発光層を陰極から物理的に遠ざけることが提案されている（例えば、非特許文献１及び非特許文献２）。

特開２００８－２１０７１７号公報特開２０１１－２４３６２５号公報特開２０１１－２３３２８８号公報特表２００３－５２２３７１号公報特開２０１１－８２１９２号公報特開２００６－３１３６６７号公報特開２００９－１５８４７８号公報特表２００５－５３５１２１号公報特開２００４－３１３５０号公報

A. Otto, Z. Physik 216, 398 (1968) Meerheim et al, Appl. Phys. Lett. 97, 253305(2010)

　しかしながら、従来技術の方法では発光層と陰極の間の有機層を厚膜化するため有機ＥＬ素子の駆動電圧が上昇する問題がある。そのため、電力効率を向上させる観点からは、有機層をSPPの影響を抑制するのに十分な膜厚にすることは困難であった。また有機層を厚膜化すると導波モード光の割合が増加し、発光層で発光した光が有機層内に閉じ込められ、有機ＥＬ素子の外部まで取り出される光の割合が減少し、発光効率が低下してしまうという問題があった。
さらに、SPPモード光を抑制して、有機層中に光を取り出しても、その光が導波モード光となり素子の外部に取り出すことができなければ、光取り出し効率を向上させることができない。

　本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、SPPモード光の発生自体を抑制し、かつ、SPPモード光及び導波モード光が生じた場合にも、これらを効果的に取り出すことにより、光取り出し効率が向上した有機ＥＬ素子並びにそれを備えた画像表示装置及び照明装置を提供することを目的とする。

　本発明者らは、まず、電子輸送層や電子注入層などの有機層内に配置されて少なくとも電子を輸送する性質を有する層を厚膜化することにより、発光位置と金属電極との距離を大きくして発光源から金属電極へのエネルギー移動を抑制し、SPPモード光自体の発生を低減する構成とした。次に、有機層中の光を導波モード光とせずに素子の外部に取り出すという光取り出し機構を想定して、多数の構造の中から、光取り出し効率を向上させる有効な構造を鋭意検討した。

本発明の構成の概要を説明する。
　電子輸送層や電子注入層などの有機層内に配置して少なくとも電子を輸送する性質を有する層あるいは、正孔ブロック層などの正孔の突き抜けを抑制する層の厚膜化については、発光位置と金属電極との間のエネルギー移動を有効に抑制する。かかる層の層厚として、８０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下とした。好ましくは１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは１２０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。かかる層の層厚が、８０ｎｍ以上であれば上述したエネルギー移動を抑制でき、厚くなるほどエネルギー移動の抑制効果を得ることができる。かかる層の層厚が、３００ｎｍ以下であれば、駆動電圧の上昇を抑制し、且つ発光光が導波モード光として閉じ込められるのを抑えることができる。かかる層の層厚が、５００ｎｍ以下であれば、有機ＥＬ素子全体に占める屈折率変調構造の体積割合が多く、効率的に導波モード光を外部に取り出すことができる。一方、かかる層の層厚が、１５００ｎｍ以上では、成膜に時間がかかり、生産性の面で好ましくない。

次に、有機層中の光を効果的に取り出して光取り出し効率を向上させる構成として、透明電極側構造に、光が透明基板側に屈折して界面への入射角が小さくなるように、透明基板面に対して垂直に近い屈折率の界面を導入した。

　上記課題を解決するため、概要を説明した本発明は以下の構成を採用する。
（１）基板上に、第１電極と、有機ＥＬ材料からなる発光層を含む有機層と、第２電極とを順に具備し、第１電極と第２電極のどちらか一方が透明電極で、もう一方が金属電極で、前記第１電極側から外部に光を取り出すように構成された有機ＥＬ素子であって、前記第１電極と前記第２電極との間に、前記有機層の屈折率より低い屈折率を有すると共に複数の孔部を備えた誘電体層を具備し、前記有機層は、前記発光層と前記金属電極との間に、膜厚が８０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の有機厚膜層を含み、前記有機層は、前記孔部の内側面を被覆する孔部内側面被覆部を有するものである、ことを特徴とする有機ＥＬ素子。
（２）第１電極と、有機ＥＬ材料からなる発光層を含む有機層と、第２電極とを順に具備し、第１電極が透明電極であり、第２電極が金属電極である有機ＥＬ素子であって、前記第１電極と前記第２電極との間に、前記有機層の屈折率と異なる屈折率を有すると共に複数の孔部を備えた誘電体層を具備し、前記有機層は、前記発光層と前記金属電極との間に、膜厚が８０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の有機厚膜層を含み、前記有機層は、前記孔部の内側面を被覆する孔部内側面被覆部を有するものである、ことを特徴とする有機ＥＬ素子。
（３）第１電極と、有機ＥＬ材料からなる発光層を含む有機層と、第２電極とを順に具備し、第１電極が透明電極であり、第２電極が金属電極である有機ＥＬ素子であって、前記第１電極と前記第２電極との間に、前記有機層の屈折率と異なる屈折率を有すると共に平面視で互いに独立した島状の誘電体島状部を具備し、前記有機層は、前記発光層と前記金属電極との間に、膜厚が８０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の有機厚膜層を含み、前記有機層は、前記誘電体島状部の外側面を被覆する誘電体島状部外側面被覆部を有するものである、ことを特徴とする有機ＥＬ素子。
（４）前記第１電極は、前記孔部に連通する第１電極孔部を備え、前記有機層はさらに、前記第１電極孔部の内側面を被覆する第１電極孔部側面被覆部を有することを特徴とする（２）に記載の有機ＥＬ素子。
（５）前記第１電極は、前記誘電体島状部に連結されかつ互いに連なった第１電極凸部を備え、前記有機層はさらに、前記第１電極凸部の外側面を被覆する第１電極凸部外側面被覆部を有することを特徴とする（３）に記載の有機ＥＬ素子。
（６）前記第１電極の、前記有機層とは反対側の面に基板を備え、前記基板は、前記第１電極孔部に連通する凹部を備え、前記有機層はさらに、前記凹部の内側面を被覆する凹部内側面被覆部を有することを特徴とする（４）に記載の有機ＥＬ素子。
（７）基板上に、第１電極と、有機ＥＬ材料からなる発光層を含む有機層と、第２電極とを順に具備し、第１電極と第２電極のどちらか一方が透明電極で、もう一方が金属電極で、前記透明電極側から外部に光を取り出すように構成された有機ＥＬ素子であって、前記第１電極は、該第１電極の屈折率より低い屈折率を有する誘電体層によってその内側面を被覆された複数の第１電極孔部を備え、前記有機層は、前記発光層と前記金属電極との間に、膜厚が８０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の有機厚膜層を含む、ことを特徴とする有機ＥＬ素子。
（８）第１電極と、有機ＥＬ材料からなる発光層を含む有機層と、第２電極とを順に具備し、第１電極が透明電極であり、第２電極が金属電極である有機ＥＬ素子であって、前記第１電極は、この第１電極の屈折率と異なる屈折率を有する誘電体層によってその内側面を被覆された複数の第１電極孔部を備え、前記有機層は、前記発光層と前記金属電極との間に、膜厚が８０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の有機厚膜層を含む、ことを特徴とする有機ＥＬ素子。
（９）第１電極と、有機ＥＬ材料からなる発光層を含む有機層と、第２電極とを順に具備し、第１電極が透明電極であり、第２電極が金属電極である有機ＥＬ素子であって、前記第１電極は互いに連結された複数の第１電極凸部を備え、前記第１電極凸部は、該第１電極の屈折率と異なる屈折率を有する誘電体層によってその外側面を被覆されており、前記有機層は、前記発光層と前記金属電極との間に、膜厚が８０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の有機厚膜層を含む、ことを特徴とする有機ＥＬ素子。
（１０）基板上に、第１電極と、有機ＥＬ材料からなる発光層を含む有機層と、第２電極とが順に形成されてなり、第１電極と第２電極のどちらか一方が透明電極で、もう一方が金属電極で、前記透明電極側から外部に光を取り出すように構成された有機ＥＬ素子であって、前記第１電極は、複数の第１電極孔部を備え、前記有機層は、前記発光層と前記金属電極との間に、膜厚が８０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の有機厚膜層を含み、前記有機層は、前記第１電極孔部の内側面を被覆する第１電極孔部内側面被覆部を有する、ことを特徴とする有機ＥＬ素子。
（１１）第１電極と、有機ＥＬ材料からなる発光層を含む有機層と、第２電極とが順に形成されてなり、第１電極が透明電極であり、第２電極が金属電極である有機ＥＬ素子であって、前記第１電極は、複数の第１電極孔部を備え、前記有機層は、前記発光層と前記金属電極との間に、膜厚が８０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の有機厚膜層を含み、前記有機層は、前記第１電極孔部の内側面を被覆する第１電極孔部内側面被覆部孔部内側面を有する、ことを特徴とする有機ＥＬ素子。
（１２）第１電極と、有機ＥＬ材料からなる発光層を含む有機層と、第２電極とが順に形成されてなり、第１電極が透明電極であり、第２電極が金属電極である有機ＥＬ素子であって、前記第１電極は、互いに連結された複数の第１電極凸部を備え、前記有機層は、前記発光層と前記金属電極との間に、膜厚が８０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の有機厚膜層を含み、前記有機層は、前記第１電極凸部の外側面を被覆する第１電極凸部外側面被覆部を有する、ことを特徴とする有機ＥＬ素子。
（１３）基板上に誘電体層と、第１電極と、有機ＥＬ材料からなる発光層を含む有機層と、第２電極とが順に形成されてなり、第１電極と第２電極のどちらか一方が透明電極で、もう一方が金属電極で、前記透明電極側から外部に光を取り出すように構成された有機ＥＬ素子であって、前記有機層は、前記発光層と前記金属電極との間に、膜厚が８０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の有機厚膜層を含み、前記誘電体層は、前記第１電極の屈折率より低い屈折率を有すると共に前記基板が露出するように開口部を有するパターンで形成されており、前記第１電極と、前記有機層、前記第２電極、前記低屈折率層及び前記金属層は、前記誘電体層のパターンを追従するように形成されている、ことを特徴とする有機ＥＬ素子。
（１４）誘電体層と、第１電極と、有機ＥＬ材料からなる発光層を含む有機層と、第２電極とが順に形成されてなり、第１電極が透明電極であり、第２電極が金属電極である有機ＥＬ素子であって、前記有機層は、前記発光層と前記金属電極との間に、膜厚が８０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の有機厚膜層を含み、前記誘電体層は、前記第１電極の屈折率と異なると共に、前記基板が露出するように開口部を有するパターンで形成されており、前記第１電極の両表面および前記有機層の第１電極側の表面は、前記誘電体層のパターンを追従するように形成されている、ことを特徴とする有機ＥＬ素子。
（１５）誘電体層と、第１電極と、有機ＥＬ材料からなる発光層を含む有機層と、第２電極とが順に形成されてなり、第１電極が透明電極であり、第２電極が金属電極である有機ＥＬ素子であって、前記有機層は、前記発光層と前記金属電極との間に、膜厚が８０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の有機厚膜層を含み、前記誘電体層は、前記第１電極の屈折率と異なると共に、平面視で互いに独立した島状の誘電体島状部を有するパターンで形成されており、前記第１電極の両表面および前記有機層の第１電極側の表面は、前記誘電体層のパターンを追従するように形成されている、ことを特徴とする有機ＥＬ素子。
（１６）基板上に、第１電極と、発光層を含む有機層と、第２電極とを順に具備し、第１電極と第２電極のどちらか一方が透明電極で、もう一方が金属電極であり、前記有機層及び／又は前記第１電極及び／又は前記基板の少なくとも一部に、誘電体層を備え、その誘電体層と、前記有機層及び／又は前記第１電極及び／又は前記基板とは、一方の少なくとも一部が規則的形状を有する複数の島状部をなし、他方の少なくとも一部がその島状部の周囲を埋めるように連続して海状部をなして、それらが海島構造をなすように形成されており、前記有機層は、前記発光層と前記金属電極との間に、膜厚が８０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の有機厚膜層を含む、ことを特徴とする有機ＥＬ素子。　
（１７）基板上に、第１電極と、発光層を含む有機層と、第２電極とを順に具備し、第１電極と第２電極のどちらか一方が透明電極で、もう一方が金属電極であり、前記第１電極と、前記有機層又は前記基板とは、一方の少なくとも一部が規則的形状を有する複数の島状部をなし、他方の少なくとも一部がその島状部の周囲を埋めるように連続して海状部をなして、それらが海島構造をなすように形成されており、前記有機層は、前記発光層と前記金属電極との間に、膜厚が８０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の有機厚膜層を含む、ことを特徴とする有機ＥＬ素子。
（１８）基板上に、第１電極と、有機ＥＬ材料からなる発光層を含む有機層と、第２電極とを順に具備し、第１電極と第２電極のどちらか一方が透明電極で、もう一方が金属電極で、前記第１電極側から外部に光を取り出すように構成された有機ＥＬ素子であって、前記有機層は、前記発光層と前記金属電極との間に、膜厚が８０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の有機厚膜層を含み、光取出し側の透明電極の光取出し側に回折格子、レンズ構造、鋸歯状構造、散乱層のいずれかの構造を有する、ことを特徴とする有機ＥＬ素子。
（１９）第１電極と、有機ＥＬ材料からなる発光層を含む有機層と、第２電極とを順に具備し、第１電極が透明電極であり、第２電極が金属電極である有機ＥＬ素子であって、前記有機層は、前記発光層と前記金属電極との間に、膜厚が８０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の有機厚膜層を含み、前記第１電極の前記有機層と反対の面に回折格子、レンズ構造、鋸歯状構造、散乱層のいずれかの構造を有する、ことを特徴とする有機ＥＬ素子。
（２０）前記有機厚膜層がｎ層（ｎは１以上の整数）のサブレーヤーからなり、ｉ番目（ｉは１からｎまでの整数）のサブレーヤーの膜厚と移動度をそれぞれｄ_ｉ及びμ_ｉとするとき、以下の式の関係を満たすことを特徴とする（１）～（１９）のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子。

　ここで、Σは、すべての前記サブレーヤーについての和をとることを示す。前記式の単位はＳＩ単位系である。
（２１）前記有機厚膜層がｎ層（ｎは１以上の整数）のサブレーヤーからなり、前記有機厚膜層における電圧降下量が、以下の式の関係を満たすことを特徴とする（１）～（２０）のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子。

ここで、ｄ_ｉ、ε_ｉ及びμ_ｉはｉ番目（ｉは１からｎまでの整数）のサブレーヤーの膜厚、比誘電率及び移動度を示し、ε_０は真空の誘電率、ｊ＝０．１ｍＡ／ｃｍ^２である。Σは、すべての前記サブレーヤーについての和をとることを示す。前記式の単位はＳＩ単位系である。
（２２）（１）～（２１）のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子を備えたことを特徴とする画像表示装置。
（２３）（１）～（２１）のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子を備えたことを特徴とする照明装置。

　本発明によれば、SPPモード光の発生自体が抑制され、かつ、SPPモード光及び導波モード光を効果的に取り出して光取り出し効率が向上した有機ＥＬ素子並びにそれを備えた画像表示装置及び照明装置を提供できる。

本発明の第１の実施形態に係る有機ＥＬ素子を説明するための断面模式図である。本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ素子における（ａ）回折の効果を説明するための断面模式図であり、（ｂ）フォトニック結晶の効果を説明するための断面模式図である。本発明の第２の実施形態に係る有機ＥＬ素子を説明するための断面模式図である。本発明の第２の実施形態に係る有機ＥＬ素子の一例を説明するための斜視図である。（ａ）は誘電体膜が孔部を有する場合の斜視図であり、（ｂ）は誘電体膜が島状部を有する場合の斜視図である。発明の特徴を分かりやすく示すため、陰極の部分を離して図示した。本発明の第３の実施形態に係る有機ＥＬ素子を説明するための断面模式図である。本発明の第３の実施形態に係る有機ＥＬ素子の一例を説明するための斜視図である。（ａ）は誘電体膜および陽極が孔部を有する場合の斜視図であり、（ｂ）は誘電体膜および陽極が島状部を有する場合の斜視図である。発明の特徴を分かりやすく示すため、陰極の部分を離して図示した。本発明の第４の実施形態に係る有機ＥＬ素子を説明するための断面模式図である。本発明の第４の実施形態に係る有機ＥＬ素子の一例を説明するための斜視図である。（ａ）は陽極が孔部を有する場合の斜視図であり、（ｂ）は陽極が凸部を有する場合の斜視図である。発明の特徴を分かりやすく示すため、陰極の部分を離して図示した。本発明の第５の実施形態に係る有機ＥＬ素子を説明するための断面模式図である。本発明の第５の実施形態に係る有機ＥＬ素子の一例を説明するための斜視図である。（ａ）は陽極が孔部を有する場合の斜視図であり、（ｂ）は陽極が凸部を有する場合の斜視図である。発明の特徴を分かりやすく示すため、陰極の部分を離して図示した。本発明の第６の実施形態に係る有機ＥＬ素子を説明するための断面模式図である。本発明の第６の実施形態に係る有機ＥＬ素子の一例を説明するための斜視図である。（ａ）は陽極が孔部を有する場合の斜視図であり、（ｂ）は陽極が凸部を有する場合の斜視図である。発明の特徴を分かりやすく示すため、陰極の部分を離して図示した。本発明の第７の実施形態に係る有機ＥＬ素子を説明するための断面模式図である。本発明の第８の実施形態に係る有機ＥＬ素子を説明するための断面模式図である。本発明の第９の実施形態に係る有機ＥＬ素子を説明するための断面模式図である。本発明の有機ＥＬ素子を備えた画像表示装置の一例を説明するための断面模式図である。本発明の有機ＥＬ素子を備えた照明装置の一例を説明するための断面模式図である。本発明の第１の実施形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法を説明するための断面模式図である。本発明の第２の実施形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法を説明するための断面模式図である。本発明の第３の実施形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法を説明するための断面模式図である。本発明の第４の実施形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法を説明するための断面模式図である。本発明の第５の実施形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法を説明するための断面模式図である。本発明の第６の実施形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法を説明するための断面模式図である。本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ素子の有機ＥＬ素子の光取り出し効率について、発光点から陰極の距離の依存性をランダムなダイポールを用いて調べた、コンピュータシミュレーションの結果を示す図である。（ａ）は発光点から反射層の距離が５０～３００ｎｍの結果であり、（ｂ）は発光点から反射層の距離が５００～１５００ｎｍの結果である。本発明の第２実施形態に係る有機ＥＬ素子の有機ＥＬ素子の光取り出し効率について、発光点から陰極の距離の依存性をランダムなダイポールを用いて調べた、コンピュータシミュレーションの結果を示す図である。（ａ）は発光点から反射層の距離が５０～３００ｎｍの結果であり、（ｂ）は発光点から反射層の距離が５００～１５００ｎｍの結果である。本発明の第３実施形態に係る有機ＥＬ素子の有機ＥＬ素子の光取り出し効率について、発光点から陰極の距離の依存性をランダムなダイポールを用いて調べた、コンピュータシミュレーションの結果を示す図である。（ａ）は発光点から反射層の距離が５０～３００ｎｍの結果であり、（ｂ）は発光点から反射層の距離が５００～１５００ｎｍの結果である。本発明の第４実施形態に係る有機ＥＬ素子の有機ＥＬ素子の光取り出し効率について、発光点から陰極の距離の依存性をランダムなダイポールを用いて調べた、コンピュータシミュレーションの結果を示す図である。（ａ）は発光点から反射層の距離が５０～３００ｎｍの結果であり、（ｂ）は発光点から反射層の距離が５００～１５００ｎｍの結果である。本発明の第５実施形態に係る有機ＥＬ素子の有機ＥＬ素子の光取り出し効率について、発光点から陰極の距離の依存性をランダムなダイポールを用いて調べた、コンピュータシミュレーションの結果を示す図である。（ａ）は発光点から反射層の距離が５０～３００ｎｍの結果であり、（ｂ）は発光点から反射層の距離が５００～１５００ｎｍの結果である。本発明の第６実施形態に係る有機ＥＬ素子の有機ＥＬ素子の光取り出し効率について、発光点から陰極の距離の依存性をランダムなダイポールを用いて調べた、コンピュータシミュレーションの結果を示す図である。（ａ）は発光点から反射層の距離が５０～３００ｎｍの結果であり、（ｂ）は発光点から反射層の距離が５００～１５００ｎｍの結果である。

　以下、本発明を適用した有機ＥＬ素子並びにそれを備えた画像表示装置及び照明装置について、図面を用いてその構成を説明する。以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際と同じであるとは限らない。以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではない。その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。同じ構成要素については説明を省略する場合がある。

　本発明に係る有機ＥＬ素子は、対向する一対の電極と、この一対の電極の間に設けられた発光層を含む有機層と、を備え、一対の電極は、一方の電極が金属電極であるとともに、他方の電極が透光性電極であり、金属電極の発光層側には、電荷注入層、電荷輸送層、電荷ブロック層などの有機層が設けられている。
以下の実施形態では全て、ボトムエミッション型の場合の構成について説明するが、本発明に係る有機ＥＬ素子はトップエミッション型でもかまわない。また、第１電極を陽極、第２電極を陰極としているが、第１電極を陰極、第２電極を陽極とした構成でも構わない。
　本発明の有機ＥＬ素子は本発明の効果を損ねない範囲で以下に記載していない層を備えてもよい。
　以下では有機層内部を比較的大きな伝播角（基板面の法線に対する光の伝播角）で伝播する光を単に導波モード光とよぶことがある。

本発明に係る有機ＥＬ素子は、基板上に、第１電極と、発光層を含む有機層と、第２電極とを順に具備し、第１電極と第２電極のどちらか一方が透明電極で、もう一方が金属電極である。この有機ＥＬ素子には、有機層及び／又は第１電極及び／又は基板の少なくとも一部に、誘電体層を備える。この誘電体層と、有機層及び／又は第１電極及び／又は基板とは、一方の少なくとも一部が規則的形状を有する複数の島状部をなし、他方の少なくとも一部がその島状部の周囲を埋めるように連続して海状部をなして、それらが海島構造をなすように形成されている。前記有機層は、前記発光層と前記金属電極との間に、膜厚が８０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の有機厚膜層を含むものである。

本発明に係る有機ＥＬ素子は、SPPモード光の発生自体が抑制され、かつ、SPPモード光及び導波モード光を効果的に取り出して光取り出し効率が向上することを目的としている。有機層は、発光層と金属電極との間に、膜厚が８０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の有機厚膜層を形成する。このような有機厚膜層を形成することにより、発光位置と金属電極との距離を大きくして金属電極へのエネルギー移動を抑制することができる。これにより、SPPモード光自体の発生を低減することができる。しかし、素子外部に光を取り出すためには、有機厚膜層を導入することで増加する導波モード光を素子から取り出すことが必要である。そこで、本発明の有機ＥＬ素子では、光の取り出し側の有機層及び／又は第１電極及び／又は基板の少なくとも一部に、誘電体層を備え、その誘電体層と、有機層及び／又は第１電極及び／又は基板とは、一方の少なくとも一部が規則的形状を有する複数の島状部をなし、他方の少なくとも一部がその島状部の周囲を埋めるように連続して海状部をなして、それらが海島構造をなすように形成する。この海島構造の屈折率分布形状により導波モード光を基板面に対して垂直に近い方向に屈折させることができる。基板面に対して垂直な方向に屈折した光は、基板外表面での全反射が抑制されるため、導波モード光を素子外部に取り出すことができる。この海島構造の島状部間の周期が、発光光の波長と同等または以下の場合は、屈折の効果に加えて、回折の効果やフォトニック結晶による効果により、導波モード光を取り出すことができる。つまり、本発明に係る有機ＥＬ素子は、上述の導波モード光を基板に対して垂直に近い方向に屈折させる効果、回折の効果、フォトニック結晶による効果のいずれかを奏する。

さらに、必ずしも誘電体層により海島構造体を形成する必要はない。第１電極と有機層又は基板が、その一方の少なくとも一部が規則的形状を有する複数の島状部をなし、他方の少なくとも一部がその島状部の周囲を埋めるように連続して海状部を形成することにより、それらが海島構造を形成することもできる。この場合も、海島構造の屈折率分布形状により導波モード光を基板に対して垂直に近い方向に屈折させる効果、回折の効果、フォトニック結晶による効果のいずれかを奏する。以下に、本発明に係る有機ＥＬ素子を海島構造の具体的な例を挙げて説明する。

（有機ＥＬ素子（第１の実施形態））
　図１は、本発明の第１の実施形態に係る有機ＥＬ素子の一例を説明するための断面模式図である。
　第１の実施形態に係る有機ＥＬ素子１０は、基板１１上に、陽極１２と、有機ＥＬ材料からなる発光層３を含む有機層１３と、陰極１４とを順に具備する。前記陽極１２と前記陰極１４との間には、前記有機層１３の屈折率と異なる屈折率を有すると共に複数の孔部１７Ａ（図１８（ｆ）参照）を備えた誘電体層１７を具備する。前記有機層１３は、前記発光層３と前記陰極１４との間に、膜厚が８０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の有機厚膜層１８を含み、前記有機層１３はさらに、前記孔部１７Ａの内側面１７ａを被覆する孔部内側面被覆部１３ａを有する。前記陽極１２は、前記孔部１７に連通する陽極孔部１２Ａ（図１８（ｈ）参照）を備え、前記基板１１は、前記陽極孔部１２Ａに連通する凹部１１Ａ（図１８（ｈ）参照）を備える。前記有機層１３はさらに、前記孔部１７Ａの内側面１７ａを被覆する孔部内側面被覆部１３ａと、前記陽極孔部１２Ａの内側面１２ａを被覆する陽極孔部内側面被覆部１３ｂと、前記凹部１１Ａの内側面１１ａを被覆する凹部内側面被覆部１３ｃとを有するものである。
　孔部内側面被覆部、陽極孔部内側面被覆部及び凹部内側面被覆部は、有機層を構成する層のうちの一部によって構成されていてもよい。

　第１の実施形態に係る有機ＥＬ素子１０は、誘電体層１７、陽極１２、基板１１が海状部を形成する。一方、連通する孔部１７Ａ、陽極孔部１２Ａ、凹部１１Ａを被覆する孔部内側面被覆部１３ａ、陽極孔部内側面被覆部１３ｂ、凹内側側面被覆部１３ｃが島状部を形成している。第１の実施形態に係る有機ＥＬ素子１０は、海島構造が逆転することは無い。これは、陽極１２が島状部となると、互いの導通を得られなくなる為である。

有機層１３はさらに、誘電体層１７及び孔部内側面被覆部１３ａと陰極１４との間に配置される層状部１３ｄを有する。層状部１３ｄは、発光層３及び有機厚膜層１８を含む。図１に示す有機層１３はさらに、発光層３より陽極側に正孔輸送層や正孔注入層等の少なくとも正孔を輸送する機能を有する有機層を備える。

　連通する孔部１７Ａ、陽極孔部１２Ａおよび凹部１１Ａが基板面内の少なくとも一方向に配置される周期（ピッチ）が発光光の波長以上の場合には、孔部１７Ａ、陽極孔部１２Ａ及び凹部１１Ａの形状はそれらの内側面で光を基板側へ屈折させる効果を奏するものであれば特に限定はない。導波モード光をより基板１１側に屈折させる観点から、孔部１７Ａの内側面１７ａと基板面がなす角度は垂直に近いことが好ましい。図１で示した例では、孔部１７Ａの内側面１７ａが基板面に対してほぼ垂直に配置される構成であるが、かかる構成である必要はない。孔部１７Ａの内側面１７ａと基板側の底面がなす角度で、孔部１７Ａの内側の角度は４５°～１３５°が好ましく、６０°～１２０°がより好ましく、７５°～１０５°がより一層好ましい。

　一方で、隣接する孔部１７Ａ、陽極孔部１２Ａ及び凹部１１Ａの周期（ピッチ）が発光光の波長と同等以下においては、孔部、陽極孔部及び凹部の形状は、回折の効果やフォトニック結晶による効果を奏するものであれば特に限定はされない。発光した光をより基板側に取り出す観点からは、孔部内側面被覆部１３ａと誘電体層１７の屈折率の大小関係によらず、孔部１７Ａ、陽極孔部１２Ａ及び凹部１１Ａの内側面は基板面に対して垂直に近いことが好ましい。
　これは孔部、陽極孔部及び凹部の内側面が基板面に対してほぼ垂直であることによって、孔部１７Ａの側面を横切る基板面内方向において、屈折率の変調が急峻になるためである。屈折率の変調が急峻の場合、フォトニック結晶では基板面内方向に光が伝播できなくなるバンドギャップの周波数域が広くなり、より効率的に有機層１３から外部へ取り出すことができる。回折格子でも基板方向への光の回折効率が向上するため、同様に素子外部への光取り出しが向上する。

　本発明の有機ＥＬ素子は、基板に凹凸形状を有するためボトムエミッション型の有機ＥＬ素子にのみ適用できる。基板１１は透光性の基板であり、通常、可視光に対して透明であることが必要である。ここで、「可視光に対し透明である」とは、発光層から発する波長の可視光を透過することができればよいという意味であり、可視光領域全域にわたり透明である必要はない。４００～７００ｎｍの可視光における透過率が５０％以上で、平滑な基板が好ましい。透過率が７０％以上あることがより好ましい。

具体的には、ガラス板、ポリマー板等が挙げられる。ガラス板としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英等が挙げられる。またポリマー板としては、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルサルファイド、ポリサルフォン等を挙げることができる。

発光光が可視光でない場合は、少なくとも発光波長領域に対して、可視光の場合と同様に透明であることが必要である。透過率としては、発光が最大強度となる波長に対し、５０％以上であることが好ましく、７０％以上であることが更に好ましい。

　基板１１の厚さは、要求される機械的強度にもよるため、限定するものではないが、好ましくは、０．０１ｍｍ～１０ｍｍ、より好ましくは０．０５ｍｍ～２ｍｍである。
　但し、本実施形態において、基板１１では複数の凹部１１Ａを備えるので、より精確に加工しやすい材料であるのが好ましい。好ましい材料としては限定するものではないが、例えば、石英が挙げられる。

　陽極１２は、複数の陽極孔部１２Ａ（図１８（ｈ）参照）を備えている。その陽極孔部１２Ａの内側面１２ａが有機層１３によって被覆されており（陽極孔部内側面被覆部１３ｂ）、また、陽極１２の上面が誘電体層１７によって被覆されている。陽極孔部内側面被覆部１３ｂは内側面１２ａを被覆していれば、陽極孔部１２Ａを充填する構成でも、一部を埋める構成でもよい。

陽極１２は陰極１４との間で電圧を印加し、陽極１２より有機層１３に正孔を注入するための電極であり、仕事関数の大きい金属、合金、導電性化合物、あるいはこれらの混合物からなる材料を用いることが好ましい。陽極に接する有機層のＨＯＭＯ（Highest Occupied Molecular Orbital）準位との差が過大にならないように仕事関数が４ｅＶ以上６ｅＶ以下のものを用いるのが好ましい。陽極１２の材料としては透光性でかつ導電性の材料であれば特に制限はない。例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化錫、酸化亜鉛などの透明無機酸化物、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、ポリアニリンなどの導電性高分子および任意のアクセプタなどでドープした導電性高分子、カーボンナノチューブなどの導電性光透過性材料、薄膜金属、薄膜状に形成された金属ナノワイヤ、これらを含む複合材料を挙げることができる。ここにおいて、陽極１２は、基板１１上に例えば、スパッタ法、真空蒸着法、塗布法などによって形成することができる。

陽極１２の厚さは特に限定するものではないが、例えば１０～２０００ｎｍであり、好ましくは５０～１０００ｎｍである。陽極１２の厚さが１０ｎｍより薄いと導波モード光の散乱がされにくくなる。陽極１２の厚さが２０００ｎｍより厚いと有機層１３の平坦度を保てなくなると共に、陽極の透過率が低下する。

陰極１４は、発光層に電子を注入するための電極であり、仕事関数の小さい金属、合金、導電性化合物、あるいはこれらの混合物からなる材料を用いることが好ましい。陽極に接する有機層のＬＵＭＯ(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)準位との差が過大にならないように仕事関数が１．９ｅＶ以上５ｅＶ以下のものを用いるのが好ましい。

陰極１４として用いられる材料としては、導電性の高い金属であれば何でも良いが、例えば、ナトリウム、ナトリウム－カリウム合金、マグネシウム、リチウム、アルミニウム、銀、さらに、これらの合金、例えば、マグネシウム・銀合金、アルミニウム／酸化アルミニウム、アルミニウム・リチウム合金、インジウム、希土類金属等を挙げることができる。

陰極１４の厚さは特に限定するものではないが、例えば３０ｎｍ～１μｍであり、好ましくは５０～５００ｎｍである。陰極１４の厚さが３０ｎｍより薄いとシート抵抗が増加して、駆動電圧が上昇する。陰極１４の厚さが１μｍより厚いと成膜時の熱や放射線によるダメージ、膜応力による機械的ダメージが電極や有機層に蓄積する。

　有機層１３は、有機ＥＬ材料からなる発光層３を含み、発光層３と陰極１２との間に、膜厚が８０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の有機厚膜層１８を含む。有機厚膜層１８の厚さが８０ｎｍ未満の場合には、ＳＰＰモード光の発生抑制効果が不十分である。有機厚膜層１８の厚さが、１５００ｎｍを超えると成膜に時間がかかりすぎるため生産性の面で好ましくない。また好ましくは１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは１２０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。これは、有機厚膜層１８の厚さが５００ｎｍ以下であれば、有機ＥＬ素子における陽極側の屈折率変調構造の占める相対的な割合が大きくなるため、屈折率変調構造が機能的に働き、導波モード光をより基板から取り出すことができるためである。さらに有機厚膜層１８の厚さが３００ｎｍ以下であれば、駆動電圧の上昇を抑えることができる。

　有機層１３は、有機ＥＬ材料からなる発光層（有機発光層）のほか、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層を備えてもよい。
正孔注入層は、陽極１２から有機層１３への正孔注入を助ける層であり、イオン化エネルギーが通常５．５ｅＶ以下と小さい。このような正孔注入層としてはより低い電界強度で正孔を有機層１３に注入する材料が好ましいが、形成する材料としては、上記の機能を担えるものであれば特に制限はなく、公知のものの中から任意のものを選択して用いることができる。正孔輸送層は発光領域まで正孔を輸送する層であって、正孔移動度が大きい。このような正孔輸送層として形成する材料は、上記の機能を担えるものであれば特に制限はなく、公知のものの中から任意のものを選択して用いることができる。

電子注入層は陰極１４から有機層１３への電子注入を助ける層である。このような電子注入層としてはより低い電界強度で電子を有機層１３に注入する材料が好ましいが、これらを形成する材料としては、上記の機能を担えるものであれば特に制限はなく、公知のものの中から任意のものを選択して用いることができる。正孔輸送層は発光領域まで正孔を輸送する層であって、正孔移動度が大きい。このような正孔輸送層として形成する材料は、上記の機能を担えるものであれば特に制限はなく、公知のものの中から任意のものを選択して用いることができる。

有機厚膜層１８は発光位置と陰極との間のエネルギー移動を有効に抑制するために厚くしてなる層であり、少なくとも電子を輸送する性質を有する層であれば、材料について特に制限はない。
有機厚膜層１８は電子注入層や電子輸送層や正孔ブロック層であってもよいし、それらを含む複数層の層からなってもよい。電子注入層は一般には、陰極からの電子注入効率を改善する機能を有し、素子の駆動電圧を下げる効果を有する層である。電子輸送層は電子を能率的に輸送する機能を有する層であり、正孔の移動を抑制する機能を有する場合もある。
図１に示す層１９は正孔注入層や正孔輸送層や電子ブロック層であってもよいし、それらを含む複数層の層からなってもよい。
有機層１３は他の有機材料からなる層を備えてもよい。

図１の形態では、陽極を透光性材料、陰極を金属材料とする構成である。一方、本発明に係る有機ＥＬ素子においては、陰極を透光性材料、陽極を金属材料とする構成でもよい。この場合、厚膜層（発光材料を含む層と陽極の間に配置）は正孔を輸送する層であれば、材料について特に制限はされないが、正孔注入層や正孔輸送層、電子ブロック層のいずれかを含んでいても良い。発光層と陰極の間には電子注入層や電子輸送層、ホールブロック層のいずれかを含んでなる層を有していても良い。

有機厚膜層１８の膜厚をｄ、移動度をμとする。有機厚膜層１８がｎ層（ｎは１以上の整数）のサブレーヤーからなり（ｎ＝１の場合は単層）、ｉ番目（ｉは１からｎまでの整数）のサブレーヤーの膜厚、比誘電率及び移動度をそれぞれｄ_ｉ、ε_ｉ及びμ_ｉとするとき、以下の式（１）の関係を満たすのが好ましい；

ここで、本実施形態において第２電極は陰極としているから、μ_ｉは電子に対する移動度となる。Σは、有機厚膜層が複数のサブレーヤーからなる場合、各サブレーヤーのｄ_ｉ ^２／μ_ｉの和をとることを示す。有機厚膜層が単層の場合は、Σの値はｄ^２／μとなる。

　有機厚膜層は導電性がそれほど高くないため、厚くすると駆動電圧が上昇するという問題があった。そこで、有機厚膜層を厚膜化する場合でも駆動電圧の向上を抑制するには移動度の高い材料を用いることが好ましい。ここで、駆動電圧を考える指標として、ｄ^２／μ（ｄは膜厚、μは移動度）採用することができ、これは有機厚膜層の抵抗に相当するものである。有機厚膜層が複数のサブレーヤーからなる場合は、各サブレーヤーのｄ_ｉ ^２／μ_ｉの値の和をとるものとする。

有機厚膜層は上記式の範囲が好ましい。１０^－１５［ｓ・Ｖ］以上にするとＳＰＰ抑制が可能である。１０^－４［ｓ・Ｖ］以下にすると駆動電圧が高くなるのを抑制できる。
ＳＰＰ抑制効果をさらに向上させるためには、好ましくは１０^－１１［ｓ・Ｖ］以上、より好ましくは１０^－７［ｓ・Ｖ］以上、さらに好ましくは１０^－５［ｓ・Ｖ］以下とするとよい。

一方、上記層ｉにおける電圧降下量をＶ_ｉ、直流の比誘電率をε_ｉ、真空の誘電率をε_０とすると、空間電荷制限電流領域における層ｉ中の電流密度ｊは次のように表される。

ただし、単位はＳＩ単位系とする。式（３）を用いると、有機厚膜層を構成する層の電圧降下量の総和は

となる。

駆動電圧の上昇を抑えるための膜厚、移動度の条件としては、式（４）の電圧値が１．０Ｖ以下であることが好ましく、０．５Ｖ以下であることがより好ましく、０．３Ｖ以下であることが更に好ましい。ここで、電流密度ｊの値としては、有機ＥＬ素子の駆動で通常用いられる典型的な値として、０．１ｍＡ／ｃｍ^２を用いることができる。

図１で示す例の有機ＥＬ素子はボトムエミッション型の有機ＥＬ素子である。有機層１３からみて基板側の電極（この例では陽極）が透明電極であり、他方の電極（この例では陰極）が金属電極である構成が典型的な態様となる。有機層１３のうち、層１８が有機厚膜層として機能する。

有機層１３は、蒸着法、転写法などの乾式プロセスによって成膜してもよいし、スピンコート法、スプレーコート法、ダイコート法、グラビア印刷法など、湿式プロセスによって成膜してもよい。
有機層１３の層厚は特に限定するものではないが、例えば５０～２０００ｎｍであり、好ましくは１００～１０００ｎｍである。有機層１３の層厚が５０ｎｍより薄いと突き抜け電流による内部ＱＥの低下や陰極１４による損失性表面波モードカップリング（lossy surface wave mode coupling）など、金属によるSPPカップリング以外の消光が起こる。有機層１３の層厚が１０００ｎｍより厚いと駆動電圧が上昇する。

次に、本実施形態の有機ＥＬ素子の屈折による作用効果を、図１を用いて模式的に説明する。
本実施形態の有機ＥＬ素子は、有機厚膜層１８が８０ｎｍ以上の厚さを有し、発光層３と陰極１４との間の距離が大きいので、発光点ＡＰから陰極１４へのエネルギー移動がしにくく、陰極１４と厚膜層１８界面におけるSPPモード光の発生自体が抑制されている。

ここで、図１に矢印で示した光の伝搬の仕方は、屈折作用効果の原理を分かり易く説明するために模式的に示したものである。原理は誘電体層１７の屈折率と有機層の孔部内側面被覆部１３ａの屈折率の大小関係によって異なる。前者が後者の屈折率より低い場合の光の伝搬をＡＰで表し、前者が後者の屈折率より高い場合の光の伝搬をＡＱで表した。
本発明の作用効果を説明するために、内側面における屈折を特に誇張して図示しているが、他の界面においても屈折の法則に従って屈折が生じていることは言うまでもない。以下の他の図における矢印についても同様である。
屈折は屈折率が異なる材料の界面で生じるが、本発明の効果を説明するために特に必要ではない界面には図中では屈折作用の図示を省略している。

　この構成においては、陰極１４と陽極１２との間の最短距離近傍が最も電流密度が高く、発光量が多くなる。有機層１３に含まれる発光層のＡＰ点およびＡＱ点での発光はこの発光量が多い点での発光を摸式的に示すものである。
誘電体層１７の屈折率より有機層の孔部内側面被覆部１３ａの屈折率が高い場合、有機層１３に含まれる発光層３のＡＰ点で発光した光のうち、光ＡＰ１は基板に対して垂直方向に基板側に進む光であり、有機層１３と基板１１との界面で屈折することなく基板１１内を進み、外部に取り出される。

光ＡＰ２は、誘電体層１７と孔部内側面被覆部１３ａとの界面（孔部１７Ａの内側面１７ａ）で屈折し、有機層１３を透過し、誘電体層１７と基板１１の界面で屈折して、基板１１内を通って外部に取り出されうる。

ここで、光ＡＰ２が孔部内側面被覆部１３ａから誘電体層１７へ進む際、誘電体層１７と孔部内側面被覆部１３ａとの界面（孔部１７Ａの内側面１７ａ）における屈折により、光ＡＰ２の有機層１３から基板１１への入射角および基板１１から空気への入射角が小さい角度に変わる。有機層１３と基板１１との界面または陽極１２と基板１１との界面に臨界角以上の角度で入射する光は全反射して導波モード光となるが、光ＡＰ２は孔部１７Ａの内側面１７ａでの屈折により有機層１３から基板１１への入射角が小さい角度に変わる。そのため、陽極１２と基板１１との界面での全反射しない光が増えて、光ＡＰ２が導波モード光となるのを防ぐ。基板（例えば、ガラス）の外表面に臨界角以上の角度で入射する光は全反射して基板モード光となるが、この孔部１７Ａの内側面１７ａでの屈折により基板１１から空気への光ＡＰ２の入射角がより小さい角度に変わるため、基板の外表面での全反射しない光が増えて光取り出し効率が向上する。光ＡＰ３についても同様の効果が得られる。

図示していないが、ＡＰ点から有機層１３を通って進む光が凹部内側面被覆部１３ｃと基板１１との界面（凹部１１Ａの内側面１１ａ（基板１１に対して垂直に延びる、基板１１の凸部１１Ｂと有機層１３との界面）で屈折する場合にも、この屈折により基板１１への入射角が小さい角度に変わる。そのため同様に、有機層１３と基板１１、および基板１１と空気との界面での全反射を避けられる光が増えて光取り出し効率が向上する効果が得られる。

図１において、誘電体層１７の屈折率より有機層の孔部内側面被覆部１３ａの屈折率が低い場合、光ＡＱ１はＡＰ１と同様である。光ＡＱ２、ＡＱ３はＡＰ２，ＡＰ３と逆に、誘電体層１７から孔部内側面被覆部１３ａへ進む際、誘電体層１７と孔部内側面被覆部１３ａとの界面（孔部１７Ａの内側面１７ａ）における屈折により、有機層１３から基板１１への入射角および基板１１から空気への入射角が小さい角度に変わる。これにより、基板と空気との界面での全反射を避けられる光が増えて光取り出し効率が向上する。

次に、本発明の第１実施形態の有機ＥＬ素子１０において、陽極孔部が周期的に配置されることによって、陽極１２（誘電体層１７又は基板の凸部１１Ｂ）と陽極孔部内側面１２ａを被覆する有機層１３ａとが回折格子をなす場合について、その回折格子による作用効果を、図２（ａ）を用いて模式的に説明する。図２（ａ）に矢印で示した光の伝播の仕方は、回折格子による作用効果の原理をわかりやすく説明するために模式的に示したものである。以下で述べる原理は、誘電体層１７と孔部内側面被覆部１３ａの屈折率の大小関係によらない。

有機層１３に含まれる発光層のＡＰ点で発光した光は有機層を伝播し、回折格子に入射する。入射した光は回折格子によって、ある所定の方向（強めあい条件を満たす方向）に回折光が放射される。
回折光は、通常の屈折光と比べて、回折点毎の回折光が干渉しながら放出されているため、ある所定の角度に非常に強く光が放射される。
ここで、矢印ＡＰＤ１や矢印ＡＰＤ２のように、基板１１（例えば、ガラス）と外部（例えば空気）との界面に、臨界角以下の入射角で入射した光は、そのまま外部に取り出される。この矢印ＡＰＤ１や矢印ＡＰＤ２で示す光は上記のように干渉により、他の伝播方向に比べ強めあっているため、ある特定の角度に強度が強い光を取り出すことが可能となり、光の取り出し効率が向上する。

更に、本発明の第１実施形態の有機ＥＬ素子１０において、連通する孔部１７Ａ、陽極孔部１２Ａ及び凹部１１Ａが基板１１の面内の少なくとも１方向に発光光の波長と同程度以下の周期で周期的に配置される場合は、前述のように回折格子を形成していると見なせるとともに、一方ではフォトニック結晶を形成していると見ることもできる。そのフォトニック結晶による作用効果を、図２（ｂ）を用いて模式的に説明する。図２（ｂ）に矢印で示した光の伝播の仕方は、フォトニック結晶による作用効果の原理をわかりやすく説明するために模式的に示したものである。以下で述べる原理は、誘電体層１７と孔部内側面被覆部１３ａの屈折率の大小関係によらない。

有機層１３に含まれる発光層のＡＰ点で発光した光は有機層を伝搬し、フォトニック結晶構造に入射する。ある方向に光の実効波長と同等以下のピッチを有する屈折率変調構造体が存在する空間では、その方向にはフォトニックバンドギャップを生じ、バンドギャップ周波数域内の光は伝播できなくなる（光閉じ込め効果）。
本発明の第１実施形態において周期構造は誘電体層１７、陽極１２及び基板凸部１１Ｂの積層体と有機層（孔部内側面被覆部１３ａ、陽極孔部内側面被覆部１３ｂ及び凹部内側面被覆部１３ｃ）によって形成されている。ここでフォトニックバンドギャップを生じうるのは基板と平行な矢印ＡＰＰ２方向である。したがって、ＡＰＰ２方向に対応するバンドギャップ周波数域内の光に対しては、この基板と平行な方向への伝播は禁制される。

一方で、基板に垂直な方向は、フォトニック結晶をなす周期構造が形成されていないので、フォトニックバンドギャップは生じない。したがって、有機層１３中に伝播光として取り出されたＳＰＰモード光は基板に垂直に近い方向（ＡＰＤ１方向）に、進むことになる。フォトニック結晶構造がない場合、有機層１３中に取り出された光は大部分が陽極１２（あるいは有機層１３）と基板界面で全反射されて導波モード光になるか、基板と空気界面で全反射されて基板モードとなる。しかし、フォトニック結晶構造によって有機層中の光伝播方向が基板面に対して垂直に近い方向に変えられるため全反射が抑えられ、外部への光取り出し効率が向上する。

（有機ＥＬ素子（第２の実施形態））
　図３は、本発明の第２の実施形態に係る有機ＥＬ素子の一例を説明するための断面模式図である。第２の実施形態に係る有機ＥＬ素子は、いわゆるボトムエミッション構造でもトップエミッション構造でも、いずれを適用してもよい。
本発明の第２の実施形態に係る有機ＥＬ素子２０は、陽極２２と、有機ＥＬ材料からなる発光層３を含む有機層２３と、陰極２４とを順に具備する。前記有機層２３は、前記発光層３と前記陰極２４との間に、膜厚が８０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の有機厚膜層１８を含む。前記陽極２２と前記陰極２４との間には、前記有機層２３の屈折率と異なる屈折率を有すると共に複数の孔部２７Ａ（図１９（ａ）参照）を備えた誘電体層２７を具備する。前記有機層２３は、前記孔部２７Ａの内側面２７ａを被覆する孔部内側面被覆部２３ａを有するものである。
図３に示す例では、前記有機層２３はさらに、前記誘電体層２７及び前記孔部内側面孔部内側面被覆部２３ａと前記陰極２４との間に配置される層状部２３ｄを有する。層状部２３ｄは、発光層３及び有機厚膜層１８を含む。図３に示す有機層２３はさらに、発光層３より陽極側に正孔輸送層や正孔注入層等の少なくとも正孔を輸送する機能を有する有機層を備える。
　孔部内側面孔部内側面被覆部は、有機層を構成する層のうちの一部によって構成されていてもよい。

　図４（ａ）、（ｂ）はどちらも本発明の第２の実施形態に係る有機ＥＬ素子の一例を説明するための斜視図である。図４（ａ）は平面視で誘電体層２７が海状部を形成し、孔部内側面被覆部２３ａが島状部を形成する有機ＥＬ素子である。図４（ｂ）は平面視で誘電体島状部外側面被覆部２３ｓが海状部を形成し、誘電体層島状部２７Ｂが島状部を形成する有機ＥＬ素子である。図４（ｂ）において誘電体島状部２７Ｂの外側面は図４（ａ）における、孔部２７Ａの内側面と同様に、誘電体層２７と孔部内側面孔部内側面被覆部２３ａとの界面で光を屈折させる効果を奏する。そのため以下、図４（ａ）に基づき説明する。
従って、誘電体層２７が海島構造の海状部であっても島状部であっても同様の効果を奏するため、以下の説明は図４（ａ）に示す構造について行う。

　誘電体層２７の孔部２７Ａが基板面内の少なくとも一方向に配置される周期が発光光の波長以上の場合には、孔部の形状はその内側面で光を基板側へ屈折させる効果を奏するものであれば特に限定はされない。孔部内側面導波モード光をより基板２１側に屈折させる観点からは、孔部内側面被覆部２３ａと誘電体層２７の屈折率の大小関係によらず、孔部２７Ａの内側面２７ａと基板面がなす角度は垂直に近いことが好ましい。図３で示した例では、内側面は基板面に対して垂直に配置される構成であるが、かかる構成である必要はない。孔部２７Ａの内側面２７ａと孔部２７Ａの基板２１側の底面がなす角度で、孔部２７Ａの内側の角度は４５°～１３５°が好ましく、６０°～１２０°がより好ましく、７５°～１０５°がより一層好ましい。

　一方で、隣接する孔部２７Ａが配置される周期が発光光の波長と同等以下においては、孔部２７Ａの形状は、回折の効果やフォトニック結晶による効果を奏するものであれば特に限定はない。発光した光をより基板側に取り出す観点からは、孔部内側面被覆部２３ａと誘電体層２７の屈折率の大小関係によらず、孔部２７Ａの内側面２７ａは基板面に対して垂直であることが好ましい。
これは孔部２７Ａの内側面２７ａが基板面に対して垂直又は垂直に近い界面であることによって、誘電体層孔部の内側面２７ａを横切る基板面内方向において、屈折率の変調が急峻になるためである。屈折率の変調が急峻の場合、フォトニック結晶では基板面内方向に光が伝播できなくなるフォトニックバンドギャップの周波数域が広くなり、より効率的に有機層２３で発光した光を外部へ取り出すことができる。回折格子でも基板面への光の回折効率が向上するため、同様に素子外部への光取り出しが向上する。
上記のように、孔部２７Ａを誘電体島状部２７Ｂとしても形状に関して、同様のことが言える。

本発明の有機ＥＬ素子は、ボトムエミッション型、トップエミッション型、いずれの有機ＥＬ素子でも適用できる。ボトムエミッション型に適用する場合には、基板２１の材料及び厚さは、第１の実施形態の基板１１と同様のものを利用することができる。
トップエミッション型の有機ＥＬ素子に適用する場合には、上記記載と同様なものの他に、不透明なものも使用できる。具体的には、例えば銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、アルミニウム（Ａｌ）の単体金属、またはこれらを含んだ合金、あるいはステンレスなどからなる材料からなる基板、その他のトップエミッション型の有機ＥＬ素子で通常用いられる基板を用いることができる。

　図４（ａ）のように、誘電体層２７の複数の孔部２７Ａの内側面２７ａが有機層２３（図５の孔部内側面被覆部２３ａ）によって被覆されている場合は、孔部内側面被覆部２３ａが内側面２７ａを被覆していれば、有機層２３が孔部２７Ａを充填する構成でも、一部を埋める構成でもよい。
図４（ｂ）のように、誘電体島部２７Ｂの外側面２７ｂが有機層２３（図示しない凸部外側面被覆部）によって被覆されている場合は、凸部外側面被覆部が外側面２７ｂを被覆していれば、誘電体島部２７Ｂの全表面を覆う構成でも、その一部を覆う構成でもよい。
上記のように誘電体層２７の周辺の構造について屈折率の比較を行う場合には、有機層の屈折率とは、孔部内側面被覆部２３ａの屈折率をいう。

　有機層２３は、有機ＥＬ材料からなる発光層３を含み、発光層３と陰極２２との間に、膜厚が８０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の有機厚膜層１８を含み、さらに正孔輸送層や正孔注入層等の少なくとも正孔を輸送する機能を有する有機層を備える。有機層２３は、前記孔部２７Ａの内側面２７ａを被覆する孔部内側面孔部内側面被覆部２３ａと、前記誘電体層２７及び前記孔部内側面孔部内側面被覆部２３ａと前記陰極２４との間に配置される層状部２３ｂを有している。

　陰極２４、陽極２２、誘電体層２７の材質等は、第１の実施形態と同様のものを用いることができる。

次に、本実施形態の有機ＥＬ素子の作用効果を、図３を用いて模式的に説明する。図３に矢印で示した光の伝播の仕方は、作用効果の原理をわかりやすく説明するために摸式的に示したものである。
　まず、本実施形態の有機ＥＬ素子は、有機厚膜層１８が８０ｎｍ以上の厚さを有し、発光層３と陰極２４との間の距離が大きいので、発光点ＢＰから陰極２４へのエネルギー移動がしにくく、陰極２４と厚膜層１８界面におけるSPPモード光の発生自体が抑制されている。

有機層の孔部内側面被覆部２３ａの屈折率が誘電体層２７の屈折率より高い場合、有機層２３に含まれる発光層のＢＰ点で発光した光のうち、光ＢＰ１は基板に対して垂直方向に基板側に進む光である。そのため、有機層２３と陽極２２との界面及び陽極２２と基板２１との界面でも屈折することなく、陽極２２内、基板２１内を進み、外部に取り出される。

光ＢＰ２は孔部２７Ａの内側面２７ａにおいて基板２１側に屈折し、有機層２３、陽極２２、基板２１内を通って外部に取り出されうる。この界面（内側面２７ａ）がない構成では基板２１と陽極２２の界面及び基板２１の外表面で全反射を生じ得るが、この界面（内側面２７ａ）を有することにより、孔部２７Ａの内側面２７ａでの屈折により有機層内伝播光の基板２１への入射角がより小さい角度に変わる。そのため、基板２１と陽極２２の界面及び基板２１の外表面で全反射しない光が増えて光取り出し効率が向上する。すなわち、孔部２７Ａの内側面２７ａを備える構成を有することにより、光取り出し効率が向上する。
光ＢＰ３も同様に、孔部２７Ａの内側面２７ａにおいて、基板２１側に屈折することにより、導波モード光および基板モード光とならず、有機層２３、陽極２２、基板２１内を通って外部に取り出されうる。

図３において、誘電体層２７の屈折率が有機層の孔部内側面孔部内側面被覆部２３ａの屈折率より高い場合、光ＢＱ１はＢＰ１と同様である。光ＢＱ２、ＢＱ３はＢＰ２，ＢＰ３と逆に、誘電体層２７から孔部内側面被覆部２３ａへ進む際、誘電体層２７と孔部内側面被覆部２３ａとの界面における屈折により、有機層２３から基板２１への入射角および基板２１から空気への入射角が小さい角度に変わる。これにより、基板と空気との界面での全反射を避けられる光が増えて光取り出し効率が向上する。

第２の実施形態の有機ＥＬ素子２０において、孔部２７Ａが基板２１の面内の少なくとも１方向に発光光の波長と同等以下の周期で周期的に配置されることによって生じる、回折格子による作用効果およびフォトニック結晶による作用効果は、第１の実施形態と回折格子およびフォトニック結晶を構成するものが異なるだけであるため同様である。
第１の実施形態において、回折格子およびフォトニック結晶を構成するのは、陽極孔部１２Ａ、孔部１７Ａおよび凹部１１Ａと孔部内側面被覆部１３ａ、陽極孔部内側面被覆部１３ｂおよび凹部内側面被覆部１３ｃであるのに対し、第２の実施形態においては、孔部２７Ａと孔部内側面被覆部２３ａである。

（有機ＥＬ素子（第３の実施形態））
　図５は、本発明の第３の実施形態に係る有機ＥＬ素子の一例を説明するための断面模式図である。第３の実施形態に係る有機ＥＬ素子は、いわゆるボトムエミッション構造でもトップエミッション構造でも、いずれを適用してもよい。
本発明の第３の実施形態に係る有機ＥＬ素子３０は、陽極３２と、有機ＥＬ材料からなる発光層３を含む有機層３３と、陰極３４とを順に具備する。前記有機層３３は、前記発光層３と前記陰極３４との間に、膜厚が８０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の有機厚膜層１８を含む。前記陽極３２と前記陰極３４との間には、前記有機層３３の屈折率と異なる屈折率を有すると共に複数の孔部３７Ａ（図２０（ａ）参照）を備えた誘電体層３７を具備する。前記有機層３３は、前記孔部３７Ａの内側面３７ａを被覆する孔部内側面孔部内側面被覆部３３ａを有するものである。前記陽極３２は、前記孔部３７Ａに連通する陽極孔部３２Ａを備える。前記有機層はさらに、前記陽極孔部３２Ａの内側面３２ａを被覆する陽極孔部内側面孔部内側面被覆部３３ｂを備える。
図５に示す例では、前記有機層３３はさらに、前記誘電体層３７及び前記孔部内側面孔部内側面被覆部３３ａと前記陰極３４との間に配置される層状部３３ｄを有するものである。層状部３３ｃは、発光層３及び有機厚膜層１８を含む。図５に示す有機層３３はさらに、発光層３より陽極側に正孔輸送層や正孔注入層等の少なくとも正孔を輸送する機能を有する有機層を備える。
　孔部内側面被覆部３３ａ及び陽極孔部内側面被覆部３３ｂは、有機層を構成する層のうちの一部によって構成されていてもよい。

本発明の有機ＥＬ素子は、上記のようにトップエミッション型、ボトムエミッション型の有機ＥＬ素子のいずれにも適用できる。基板３１の材料及び厚さとしては、トップエミッション型、ボトムエミッション型それぞれについて、第２の実施形態の基板２１と同様なものを用いることができる。

　陽極３２は第１の実施形態と同様に、複数の陽極孔部３２Ａを備えている。その陽極孔部３２Ａの内側面３２ａが有機層３３によって被覆されており（陽極孔部内側面孔部内側面被覆部３３ｂ）、その上面が誘電体層３７によって被覆されている。陽極孔部内側面孔部内側面被覆部３３ｂは内側面３２ａを被覆していれば、陽極孔部３２Ａを充填する構成でも、一部を埋める構成でもよい。

　誘電体層３７は、有機層の屈折率より低い屈折率を有すると共に複数の孔部３７Ａを備えている。この孔部３７Ａの内側面３７ａは有機層３３（孔部内側面孔部内側面被覆部３３ａ）によって被覆されている。孔部内側面孔部内側面被覆部３３ａは内側面３７ａを被覆していれば、孔部３７Ａを充填する構成でも、一部を埋める構成でもよい。

　有機層３３は、有機ＥＬ材料からなる発光層３を含み、発光層３と陰極３２との間に、膜厚が８０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の有機厚膜層１８を含み、正孔輸送層や正孔注入層等の少なくとも正孔を輸送する機能を有する有機層１９を備える。有機層３３は、前記孔部３７Ａの内側面３７ａを被覆する孔部内側面孔部内側面被覆部３３ａと、陽極孔部３２Ａの内側面を被覆する陽極孔部内側面孔部内側面被覆部３３ｂと、前記誘電体層３７及び前記孔部内側面孔部内側面被覆部３３ａと前記陰極３４との間に配置される層状部３３ｄを有している。

図６（ａ）、（ｂ）はどちらも本発明の第３の実施形態に係る有機ＥＬ素子の一例を説明するための斜視図である。図６（ａ）は平面視で誘電体層孔部３７Ａとこれに連通する陽極孔部３２Ａが配列した場合である。図６（ｂ）は互いに連結された陽極凸部３２Ｂが突起状に配列し、その陽極凸部パターン上に、平面視で同形状の、誘電体膜を島状に形成した誘電体島状部３７Ｂを有する場合である。

図６（ａ）では、誘電体層３７および陽極３２が海状部を形成し、連通する孔部３７Ａおよび陽極孔部３２Ａを被覆する孔部内側面被覆部３３ａおよび陽極孔部内側面被覆部３３ｂが島状部を形成する。図６（ｂ）では、誘電体層島状部３７Ｂおよび陽極凸部３２Ｂが島状部を形成し、誘電体島状部外側面被覆部３３ｓおよび陽極凸部外側面被覆部３３ｔが海状部を形成している。

図６（ｂ）における陽極凸部３２Ｂは、図６（ａ）における、陽極孔部３２Ａと同様に、陽極３２Ａと陽極孔部内側面孔部内側面被覆部３３ｂとの界面で光を基板３１の法線寄りの方向に屈折させる効果を奏する。したがって、図６（ａ）のみならず、陽極３２及び誘電体膜３７の積層体と有機層３３の海島の関係が図６（ａ）とは逆である図６（ｂ）を用いることもできる。ただしこの場合は、各陽極凸部３２Ｂが電気的に接続されるように、平面視した場合に基板３１上で陽極凸部３２Ｂを形成しない領域にも陽極の層状部を形成する必要がある。
従って、誘電体層３７が海島構造の海部であっても島部であっても同様の効果を奏するため、以下の説明は図６（ａ）の構造について行う。

連通する孔部３７Ａ及び陽極孔部３２Ａが基板面内の少なくとも一方向に配置される周期（ピッチ）が発光光の波長以上の場合には、孔部３７Ａの形状はそれらの内側面で光を基板側へ屈折させる効果を奏するものであれば特に限定はされない。孔部内側面導波モード光をより基板３１側に屈折させる観点から、孔部３７Ａの内側面３７ａと基板面がなす角度は垂直に近いことが好ましい。図５で示した例では、孔部３７Ａの内側面３７ａが基板面に対してほぼ垂直に配置される構成であるが、かかる構成である必要はない。孔部３７Ａの内側面３７ａと基板面がなす角度で、孔部３７Ａの内側の角度は４５°～１３５°が好ましく、６０°～１２０°がより好ましく、７５°～１０５°がより一層好ましい。

　一方で、隣接する孔部３７Ａ及び陽極孔部３２Ａ間のピッチが発光光の波長と同等以下においては、孔部３７Ａ及び陽極孔部３２Ａの形状は、回折の効果やフォトニック結晶による効果を奏するものであれば特に限定はない。発光した光をより基板側に取り出す観点からは、孔部及び陽極孔部の内側面は基板面に対してほぼ垂直であることが好ましい。
これは孔部及び陽極孔部の内側面が基板面に対してほぼ垂直であることによって、孔部３７Ａの側面を横切る基板面内方向において、屈折率の変調が急峻になるためである。屈折率の変調が急峻の場合、フォトニック結晶では基板面内方向に光が伝播できなくなるフォトニックバンドギャップの周波数域が広くなり、より効率的に有機層３３から外部へ取り出すことができる。回折格子でも基板方向への光の回折効率が向上するため、同様に素子外部への光取り出しが向上する。
上記のように、孔部及び陽極孔部を誘電体島状部及び陽極凸部としても形状に関して、同様のことが言える。

　陰極３４、陽極３２、誘電体層３７の材質等は、第１の実施形態と同様のものを用いることができる。

次に、本実施形態の有機ＥＬ素子の作用効果を、図５を用いて模式的に説明する。図５に矢印で示した光の伝播の仕方は、作用効果の原理をわかりやすく説明するために摸式的に示したものである。
　まず、本実施形態の有機ＥＬ素子は、有機厚膜層１８が８０ｎｍ以上の厚さを有し、発光層３と陰極３４との間の距離が大きいので、エネルギー移動がしにくく、SPPモード光の発生自体が抑制されている。

　この構成においては、陰極３４と陽極３２との間の最短距離近傍が最も電流密度が高く、発光量が多くなる。有機層３３に含まれる発光層のＣＰ及びＣＱ点での発光はこの発光量が多い点での発光を摸式的に示すものである。
有機層の孔部内側面孔部内側面被覆部３３ａの屈折率が誘電体層３７の屈折率より高い場合は、有機層３３に含まれる発光層のＣＰ点で発光した光のうち、光ＣＰ１は基板に対して垂直方向に基板側に進む光であり、有機層３３と基板３１との界面で屈折することなく、基板３１内を進み、外部に取り出される。
光ＣＰ２は、孔部３７Ａの内側面３７ａで基板３１側に屈折し、誘電体層３７を透過し、誘電体層３７と陽極３２との界面で屈折して陽極３２内を進み、陽極３２と基板３１との界面で屈折した後、基板３１内を通って外部に取り出されうる。
ここで、光ＣＰ２が有機層３３から誘電体層３７へ進む際、有機層３３と誘電体層３７との界面（孔部３７Ａの内側面３７ａ）における屈折により、基板３１への入射角がより小さい角度に変わる。陽極３２と基板３１との基板（例えば、ガラス）の外表面に臨界角以上の入射角で入射すると全反射となるが、この孔部３７Ａの内側面３７ａでの屈折により陽極３２と基板３１との界面及び基板３１の外表面への入射角がより小さい角度に変わる。そのため、これらの界面で全反射をしない光が増えて光取り出し効率が向上する。光ＣＲ３についても同様の効果が得られる。

図５において、有機層の孔部内側面孔部内側面被覆部３３ａの屈折率が誘電体層３７の屈折率より低い場合、光ＣＱ１はＣＰ１と同様である。光ＣＱ２、ＣＱ３はＣＰ２，ＣＰ３と逆に、誘電体層３７から孔部内側面孔部内側面被覆部３３ａへ進む際、誘電体層３７と孔部内側面孔部内側面被覆部３３ａとの界面における屈折により、有機層３３から基板３１への入射角および基板３１から空気への入射角が小さい角度に変わる。これにより、基板と空気との界面での全反射を避けられる光が増えて光取り出し効率が向上する。

第３の実施形態の有機ＥＬ素子３０において、連通する孔部３７Ａおよび陽極孔部３２Ａが基板３１の面内の少なくとも１方向に発光光の波長と同等以下の周期で周期的に配置されることによって生じる。回折格子による作用効果およびフォトニック結晶による作用効果は、第１の実施形態と回折格子およびフォトニック結晶を構成するものが異なるだけであるため同様である。
第１の実施形態において、回折格子およびフォトニック結晶を構成するのは、陽極孔部１２Ａ、孔部１７Ａおよび凹部１１Ａと孔部内側面被覆部１３ａ、陽極孔部内側面被覆部１３ｂおよび凹部内側面被覆部１３ｃであるのに対し、第３の実施形態においては、陽極孔部３２Ａ及び孔部３７Ａと陽極孔部内側面被覆部３３ｂ及び孔部内側面被覆部３３ａである。

（有機ＥＬ素子（第４の実施形態））
　図７は、本発明の第４の実施形態に係る有機ＥＬ素子の一例を説明するための断面模式図である。第４の実施形態に係る有機ＥＬ素子は、いわゆるボトムエミッション構造でもトップエミッション構造でも、いずれを適用してもよい。
本発明の第４の実施形態に係る有機ＥＬ素子４０は、陽極４２と、有機ＥＬ材料からなる発光層３を含む有機層４３と、陰極４４とを順に具備する。前記有機層４３は、前記発光層３と前記陰極４４との間に、膜厚が８０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の有機厚膜層１８を含む。前記陽極４２は、その陽極４２の屈折率と異なる屈折率を有する誘電体層４７によってその内側面４２ａを被覆された複数の陽極孔部４２Ａ（図２１（ｅ）参照）を備える。

図８（ａ）、（ｂ）はどちらも本発明の第４の実施形態に係る有機ＥＬ素子の一例を説明するための斜視図である。図８（ａ）は平面視で陽極孔部が配列した場合である。図８（ｂ）は互いに連結された陽極凸部４２Ｂが突起状に配列した有機ＥＬ素子のその他の例を説明するための斜視図である。

図８（ａ）では、陽極４２が海状部を、誘電体層４７が島状部を形成している。図８（ｂ）では、誘電体層４７が海状部を、陽極４２が島状部を形成している。陽極凸部４２Ｂは図８（ａ）における、陽極孔部４２Ａと同様に、有機層４３側から入射する光を基板４１の法線寄りの方向に屈折させる効果を奏する。この陽極凸部４２Ｂは、図８（ａ）における陽極孔部４２Ａと同様に、その誘電体層４７と陽極４２ｂとの界面で光を基板側に屈折させる効果を奏する。したがって、図８（ａ）と陽極と誘電体層の海島構造の関係が互いに反転した図８（ｂ）を用いることもできる。
ただしこの場合、各陽極凸部４２Ｂが電気的に接続されるように、平面視した場合に、陽極凸部４２Ｂを形成しない領域にも陽極の層状部を形成する必要がある。誘電体層４７が海島構造の海部であっても島部であっても同様の効果を奏するため、以下の説明は図８（ａ）の構造について行う。

隣接する陽極孔部４２Ａが基板面内の少なくとも一方向に配置される周期（ピッチ）が発光光の波長以上の場合には、陽極孔部の形状はその内側面で光を基板側へ屈折させる効果を奏するものであれば特に限定はない。導波モード光をより垂直に屈折させる観点からは、陽極孔部４２Ａの内側面４２ａと基板面がなす角度は垂直に近いことが好ましい。図７で示した例では、その内側面は基板面に対して垂直に配置される構成であるが、かかる構成に限定されない。
　陽極孔部４２Ａの内側面４２ａが基板面に対する角度は４５～１３５が好ましく、６０～１２０°がより好ましく、７５～１０５°がより一層好ましい。

　一方で、隣接する陽極孔部４２Ａが配置される周期（ピッチ）が発光光の波長と同等以下においては、陽極孔部４２Ａの形状は、回折の効果やフォトニック結晶による効果を奏するものであれば特に限定はない。発光した光をより基板側に取り出す観点からは、孔部及び陽極孔部の内側面は基板面に対してほぼ垂直であることが好ましい。
これは陽極孔部４２Ａの内側面が基板面に対してほぼ垂直であることによって、陽極孔部４２Ａの側面を横切る基板面内方向において、屈折率の変調が急峻になるためである。屈折率の変調が急峻の場合、フォトニック結晶では基板面内方向に光が伝播できなくなるバンドギャップの周波数域が広くなり、より効率的に有機層４３から外部へ取り出すことができる。また回折格子でも基板方向への光の回折効率が向上するため、同様に素子外部への光取り出しが向上する。
上記のように、陽極孔部を陽極凸部としても形状に関して、同様のことが言える。

本発明の有機ＥＬ素子は、上記のようにトップエミッション型、ボトムエミッション型の有機ＥＬ素子のいずれにも適用できる。基板４１の材料及び厚さとしては、トップエミッション型、ボトムエミッション型それぞれについて、第２の実施形態の基板２１と同様なものを用いることができる。

　陰極４４、陽極４２、誘電体層４７の材質等は、第１の実施形態と同様のものを用いることができる。

　陽極４２は、複数の陽極孔部４２Ａ（図２１（ｅ）参照）を備えている。その陽極孔部４２Ａの内側面４２ａは陽極４２の屈折率より低い屈折率を有する誘電体層４７によって被覆されている。誘電体層４７は内側面４２ａを被覆していれば、陽極孔部４２Ａを充填する構成でも、一部を埋める構成でもよい。

　誘電体層４７は、陽極４２の陽極孔部４２Ａの内側面４２ａを被覆しており、陽極４２の屈折率より低い屈折率を有する材料からなる。
　誘電体層４７をかかる構成及び材料としたのは、陽極孔部４２Ａの内側面４２ａに入射する光を、この界面において基板４１側に屈折させて、導波モード光の入射角を小さい角度に変えることで全反射を生じる光の割合を低減させ、光取り出し効率を向上させるためである。

　有機層４３は、有機ＥＬ材料からなる発光層３を含み、発光層３と陰極４２との間に、膜厚が８０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の有機厚膜層１８を含む。図７に示す有機層４３はさらに、発光層３より陽極側に正孔輸送層や正孔注入層等の少なくとも正孔を輸送する機能を有する有機層１９を備える。

次に、本実施形態の有機ＥＬ素子の作用効果を、図７を用いて模式的に説明する。図７に矢印で示した光の伝播の仕方は、作用効果の原理をわかりやすく説明するために摸式的に示したものである。
　まず、本実施形態の有機ＥＬ素子は、有機厚膜層１８が８０ｎｍ以上の厚さを有し、発光層３と陰極４４との間の距離が大きいいので、エネルギー移動がしにくく、SPPモード光の発生自体が抑制されている。

陽極４２の屈折率が誘電体層４７の屈折率より高い場合、有機層４３に含まれる発光層のＤＰ点で発光した光のうち、光ＤＰ１は基板に対して垂直に基板側に進む光であり、基板４１との界面で屈折することなく基板４１内を進み、外部に取り出される。
光ＤＰ２は、陽極孔部４２Ａの内側面４２ａ（基板４１の基板面に対して垂直に延びる、陽極４２と誘電体層４７との界面）で屈折し、誘電体層４７を透過し、誘電体層４７と基板４１との界面で屈折した後、基板４１内を通って外部に取り出される。
ここで、光ＤＰ２が陽極４２から誘電体層４７へ進む際、陽極孔部４２Ａの内側面４２ａでの屈折により、基板４１への入射角がより小さい角度に変わる。基板（例えば、ガラス）の外表面では臨界角以上の入射角で入射する光はと全反射するが、この内側面４２ａでの屈折により基板４１への入射角がより小さい角度に変わる。そのため、基板の外表面で全反射しない光が増えて光取り出し効率が向上する。光ＣＲ３についても同様の効果が得られる。

図７において、陽極４２の屈折率が誘電体層４７の屈折率より低い場合、光ＤＱ１はＤＰ１と同様である。光ＤＱ２、ＤＱ３はＤＰ２，ＤＰ３と逆に、誘電体４７から陽極４２へ進む際、陽極４２と誘電体４７との界面における屈折により、有機層４３から基板４１への入射角および基板４１の外表面への入射角がより小さい角度に変わる。これにより、基板の外表面で全反射しない光が増えて光取り出し効率が向上する。

第４の実施形態の有機ＥＬ素子４０において、陽極孔部４２Ａが陽極４２の面内の少なくとも１方向に発光光の波長と同等以下の周期で周期的に配置されることによって生じる、回折格子による作用効果およびフォトニック結晶による作用効果は、第１の実施形態と回折格子およびフォトニック結晶を構成するものが異なるだけであるため同様である。
第１の実施形態において、回折格子およびフォトニック結晶を構成するのは、陽極孔部１２Ａ、孔部１７Ａおよび凹部１１Ａと孔部内側面被覆部１３ａ、陽極孔部内側面被覆部１３ｂおよび凹部内側面被覆部１３ｃであるのに対し、第３の実施形態においては、陽極４２と誘電体層４７である。

（有機ＥＬ素子（第５の実施形態））
　図９は、本発明の第５の実施形態に係る有機ＥＬ素子の一例を説明するための断面模式図である。第５の実施形態に係る有機ＥＬ素子は、いわゆるボトムエミッション構造でもトップエミッション構造でも、いずれを適用してもよい。
本発明の第５の実施形態に係る有機ＥＬ素子５０は、陽極５２と、有機ＥＬ材料からなる発光層を含む有機層５３と、陰極５４とを順に具備する。前記有機層５３は、前記発光層３と前記陰極５４との間に、膜厚が８０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の有機厚膜層１８を含む。前記陽極５２は、複数の陽極孔部５２Ａ（図２２（ｅ）参照）を備える。前記有機層５３は、前記陽極孔部５２Ａの内側面５２ａを被覆する陽極孔部内側面孔部内側面被覆部５３ａと、前記陽極５２及び前記陽極孔部内側面孔部内側面被覆部５３ａと前記陰極５４との間に配置される層状部５３ｂとを有するものである。
図９に示す有機層５３では、発光層３より陽極側に正孔輸送層や正孔注入層等の少なくとも正孔を輸送する機能を有する有機層１９を備える。

　図１０（ａ）、（ｂ）はどちらも本発明の第５の実施形態に係る有機ＥＬ素子の一例を説明するための斜視図である。図１０（ａ）は平面視で陽極孔部が配列した有機ＥＬ素子である。図１０（ｂ）は互いに連結された陽極凸部５２Ｂが突起状に配列した有機ＥＬ素子である。
つまり、図１０（ａ）では、陽極５２が海状部を形成し、陽極孔部内側面孔部内側面被覆部５３ａが島状部を形成している。図１０（ｂ）では、陽極凸部５２Ｂが島状部を形成し、誘電体島状部外側面被覆部５３ｓが海状部を形成している。図１０（ｂ）における陽極凸部５２Ｂの外側面部は、図１０（ａ）における、陽極孔部５２Ａの内側面と同様に、有機層５３から入射する光を屈折させる効果を奏する。
したがって、図１０（ａ）と陽極と有機層の海島構造の関係が互いに反転した図１０（ｂ）を用いることもできる。ただしこの場合、各陽極凸部５２Ｂが電気的に接続されるように、平面視した場合に陽極凸部５２Ｂを形成しない領域にも陽極の層状部を形成する必要がある。陽極５２が海島構造の海部であっても島部であっても同様の効果を奏するため、以下の説明は図１０（ａ）の構造について行う。

　隣接する陽極孔部５２Ａが基板面内の少なくとも一方向に配置される周期が発光光の波長以上の場合には、陽極孔部５２Ａの形状はその内側面で光を基板側へ屈折させる効果を奏するものであれば特に限定はされない。導波モード光をより基板５１側に屈折させる観点から、陽極孔部５２Ａの内側面５２ａと基板面がなす角度は垂直に近いことが好ましい。図９で示した例では、陽極孔部５２Ａの内側面５２ａが基板面に対してほぼ垂直に配置される構成であるが、かかる構成である必要はない。陽極孔部５２Ａの内側面５２ａと基板面がなす角度で、陽極孔部５２Ａの内側の角度は４５°～１３５°が好ましく、６０°～１２０°がより好ましく、７５°～１０５°がより一層好ましい。

　一方で、隣接する陽極孔部５２Ａが配置される周期（ピッチ）が光の実効波長と同等以下においては、陽極孔部５２Ａの形状は、回折の効果やフォトニック結晶による効果を奏するものであれば特に限定はない。発光した光をより基板側に取り出す観点からは、孔部及び陽極孔部の内側面は基板面に対してほぼ垂直であることが好ましい。
これは陽極孔部の内側面が基板面に対してほぼ垂直であることによって、陽極孔部５２Ａの側面を横切る基板面内方向において、屈折率の変調が急峻になるためである。屈折率の変調が急峻の場合、フォトニック結晶では基板面内方向に光が伝播できなくなるバンドギャップの周波数域が広くなり、より効率的に有機層５３から外部へ取り出すことができる。回折格子でも基板面に垂直な方向への光の回折効率が向上するため、同様に素子外部への光取り出しが向上する。
上記のように、陽極孔部を陽極凸部としても形状に関して、同様のことが言える。

本発明の有機ＥＬ素子は、上記のようにトップエミッション型、ボトムエミッション型の有機ＥＬ素子のいずれにも適用できる。基板５１の材料及び厚さとしては、トップエミッション型、ボトムエミッション型それぞれについて、第２の実施形態の基板２１と同様なものを用いることができる。

　陰極５４、陽極５２の材質等は、第１の実施形態と同様のものを用いることができる。

次に、本実施形態の有機ＥＬ素子の作用効果を、図９を用いて模式的に説明する。図９に矢印で示した光の伝播の仕方は、作用効果の原理をわかりやすく説明するために摸式的に示したものである。
　まず、本実施形態の有機ＥＬ素子は、有機厚膜層１８が８０ｎｍ以上の厚さを有し、発光層３と陰極５４との間の距離が大きいので、エネルギー移動がしにくく、SPPモード光の発生自体が抑制されている。

陽極５２の屈折率が有機層５３の屈折率より高い場合、有機層５３に含まれる発光層のＥＰ点で発光した光のうち、光ＥＰ１は基板に対して垂直に基板側に進む光であり、有機層５３と陽極５２との界面及び陽極５２と基板５１との界面でも屈折することなく、陽極５２内、基板５１内を進み、外部に取り出される。
光ＥＰ２は、有機層５３と陽極５２との界面で屈折して陽極５２に入り、陽極５２を透過して、陽極５２と有機層５３ａとの界面（陽極孔部５２Ａの内側面５２ａ）で屈折して進み、陽極５２内、基板５１内を通って外部に取り出されうる。
光ＥＰ２は陽極孔部５２Ａの内側面５２ａにおいて基板５１側に屈折し、有機層５３、基板５１を通って外部に取り出されうる。この界面（内側面５２ａ）がない構成では基板５１と陽極５２または有機層５３の界面および基板５１の外表面で全反射を生じ得る。しかし、この界面（内側面５２ａ）を有することにより、陽極孔部５２Ａの内側面５２ａでの屈折により有機層内伝播光の基板５１への入射角がより小さい角度に変わる。そのため、全反射しない光が増えて光取り出し効率が向上する。すなわち、陽極孔部５２Ａの内側面５２ａを備える構成を有することにより、光取り出し効率が向上する。光ＥＰ３についても同様の効果が得られる。

図９において、陽極５２の屈折率が有機層５３の屈折率より低い場合、光ＥＱ１は光ＥＰ１と同様である。光ＥＱ２、光ＥＱ３は光ＥＰ２，光ＥＰ３と逆に、有機層５３から陽極５２へ進む際、陽極５２と有機層５３との界面における屈折により、有機層５３と基板５１の界面への入射角および基板５１の外表面への入射角が小さい角度に変わる。これにより、基板との外表面での全反射を避けられる光が増えて光取り出し効率が向上する。

第５の実施形態の有機ＥＬ素子５０において、陽極孔部５２Ａが基板５１の面内の少なくとも１方向に発光光の波長と同等以下の周期で周期的に配置されることによって生じる、回折格子による作用効果およびフォトニック結晶による作用効果は、第１の実施形態と回折格子およびフォトニック結晶を構成するものが異なるだけであるため同様である。
第１の実施形態において、回折格子およびフォトニック結晶を構成するのは、陽極孔部１２Ａ、孔部１７Ａおよび凹部１１Ａと孔部内側面被覆部１３ａ、陽極孔部内側面被覆部１３ｂおよび凹部内側面被覆部１３ｃであるのに対し、第３の実施形態においては、陽極５２と孔部内側面被覆部５３ａである。

（有機ＥＬ素子（第６の実施形態））
　図１１は、本発明の第６の実施形態に係る有機ＥＬ素子の一例を説明するための断面模式図である。第６の実施形態に係る有機ＥＬ素子は、いわゆるボトムエミッション構造でもトップエミッション構造でも、いずれを適用してもよい。
　本発明の第６の実施形態に係る有機ＥＬ素子６０は、誘電体層６７と、陽極６２と、有機ＥＬ材料からなる発光層３を含む有機層６３と、陰極６４とが順に具備する。前記有機層６３は、前記発光層３と前記陰極６４との間に、膜厚が８０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の有機厚膜層１８を含む。前記誘電体層６７は、前記陽極６２の屈折率と異なる屈折率を有すると共に前記基板６１が露出するように開口部６７Ａを有するパターンで形成されている。前記陽極６２の両表面と、前記有機層６３の陽極６２側表面は、前記誘電体層６７のパターンを追従するように形成されている。
図１１に示す有機層６３はさらに、発光層３より陽極側に正孔輸送層や正孔注入層等の少なくとも正孔を輸送する機能を有する有機層１９を備える。
前記誘電体層６７のパターンを追従する陽極６２の有機層６３側に、平坦化膜を形成してもよい。平坦化膜は、前記有機層６３の陽極６２側表面を平坦にする膜であり、陽極６２の孔部を埋めるように形成される。

　平坦化膜は、陽極６２表面の一部覆う場合は、導電性を有していてもいなくても、可視光で透明であればよく、誘電体層６７および陽極６２と同様の材料などを用いることができる。一方、陽極６２表面を全て覆う場合は、導電性を有している必要があり、陽極６２と同様の材料などの、各種の導電性材料を用いることができる。平坦化層の形成方法としては、例えば、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法などの乾式プロセス法のほか、塗布法などの湿式プロセスも用いることができる。

　図１２は本発明の第６実施形態に係る有機ＥＬ素子の一例を説明するための斜視図である。
図１２（ａ）は、海島構造が２箇所に形成されている。第１の海島構造の部分では、誘電体層６７の開口部を充填する陽極６２の部分が平面視で互いに分離した島状部を形成し、開口部を有する誘電体層６７が海状部を形成する。第２の海島構造の部分では、陽極孔部６２Ａを充填する陽極孔部内側面被覆部６３ａが平面視で互いに分離した島状部を形成し、開口部を有する陽極６２の部分が海状部を形成する。
一方、図１２（ｂ）も海島構造が２箇所に形成されている。第１の海島構造では、誘電体層凸部６７Ｂが島状部を形成し、誘電体層凸部６７Ｂを被覆する陽極６２の部分が海状部を形成する。第２の海島構造では、陽極凸部６２Ｂが島状部を形成し、陽極凸部６２Ｂを被覆する陽極凸部外側面被覆部が海状部を形成する。
この陽極凸部６２Ｂは、図１２（ａ）における陽極孔部６２Ａと同様に、光を基板側に屈折させる効果を奏する。従って、誘電体６７が海島構造の海部であっても島部であっても同様の効果を奏するため、以下の説明は図１２（ａ）に示す構造について行う。

　陰極６４、陽極６２、誘電体層６７の材質等は、第１の実施形態と同様のものを用いることができる。

　隣接する誘電体層６７の開口部が基板面内の少なくとも一方向に配置される周期が発光光の波長以上の場合には、誘電体層６７の開口部の形状はその内側面で光を基板側へ屈折させる効果を奏するものであれば特に限定はされない。導波モード光をより基板６１側に屈折させる観点からは、開口部６７Ａの内側面６７ａと基板面がなす角度は垂直に近いことが好ましい。図１１で示した例では、開口部６７Ａの内側面６７ａが基板面に対してほぼ垂直に配置される構成であるが、かかる構成である必要はない。孔部６７Ａの内側面６７ａと基板面がなす角度で、孔部６７Ａの内側の角度は４５°～１３５°が好ましく、６０°～１２０°がより好ましく、７５°～１０５°がより一層好ましい。

　一方で、隣接する誘電体層６７の開口部が配置される周期が光の波長と同等以下の場合には、誘電体層６７の開口部の形状は、回折の効果やフォトニック結晶による効果を奏するものであれば特に限定はない。発光した光をより基板側に取り出す観点からは、孔部及び陽極孔部の内側面は基板面に対してほぼ垂直であることが好ましい。
これは孔部及び陽極孔部の内側面が基板面に対してほぼ垂直であることによって、誘電体層６７の開口部の側面を横切る基板面内方向において、屈折率の変調が急峻になるためである。屈折率の変調が急峻の場合、フォトニック結晶では基板面内方向に光が伝播できなくなるバンドギャップの周波数域が広くなり、より効率的に有機層６３から外部へ取り出すことができる。回折格子でも基板方向への光の回折効率が向上するため、同様に素子外部への光取り出しが向上する。
上記のように、誘電体層の開口部を誘電体凸部としても形状に関して、同様のことが言える。

次に、本実施形態の有機ＥＬ素子の作用効果を、図１１を用いて模式的に説明する。図１１に矢印で示した光の伝播の仕方は、作用効果の原理をわかりやすく説明するために摸式的に示したものである。

誘電体層６７の屈折率が陽極６２の屈折率より高い場合、有機層６３に含まれる発光層のＦＰ点で発光した光のうち、光ＦＰ１は基板に対して垂直方向に基板側に進む光であり、基板６１との界面で屈折することなく基板６１内を進み、外部に取り出される。
光ＦＰ２は、陽極６２と誘電体層６７との界面（誘電体層６７の開口部６７Ａの内側面６７ａ）で屈折し、誘電体層６７を透過し、誘電体層６７と基板６１との界面で屈折した後、基板６１内を通って外部に取り出されうる。
ここで、光ＦＰ２が陽極６２から誘電体層６７へ進む際、陽極６２と誘電体層６７との界面（誘電体層６７の開口部６７Ａの内側面６７ａ）における屈折により、基板６１への入射角が小さい角度に変わる。陽極６２と基板（例えば、ガラス）６１の界面、及び、基板６１との外表面では臨界角以上の入射角で入射すると全反射となるが、この陽極６２と誘電体層６７との界面（誘電体層６７の開口部６７Ａの内側面６７ａ）での屈折により基板６１への入射角がより小さい角度に変わる。そのため、その全反射しない光が増えて光取り出し効率が向上する。光ＦＰ３についても同様の効果が得られる。

図１１において、誘電体層６７の屈折率が陽極６２の屈折率より低い場合、光ＦＱ１はＦＰ１と同様である。光ＦＱ２、光ＦＱ３は光ＦＰ２，光ＦＰ３と逆に、陽極６２から誘電体層６７へ進む際、誘電体層６７と陽極６２との界面における屈折により、陽極６２から基板６１への入射角および基板６１の外表面への入射角が小さい角度に変わる。これにより、基板の外表面での全反射しない光が増えて光取り出し効率が向上する。

第５の実施形態の有機ＥＬ素子６０において、開口部６７Ａが基板６１の面内の少なくとも１方向に発光光の波長と同等以下の周期で周期的に配置されることによって生じる、回折格子による作用効果およびフォトニック結晶による作用効果は、第１の実施形態と回折格子およびフォトニック結晶を構成するものが異なるだけであるため同様である。
第１の実施形態において、回折格子およびフォトニック結晶を構成するのは、陽極孔部１２Ａ、孔部１７Ａおよび凹部１１Ａと孔部内側面被覆部１３ａ、陽極孔部内側面被覆部１３ｂおよび凹部内側面被覆部１３ｃであるのに対し、第６の実施形態においては、誘電体６７と陽極６２、または陽極６２と陽極孔部内側面被覆部６３ａである。

（有機ＥＬ素子（第７の実施形態））
　図１３は、本発明の第７の実施形態に係る有機ＥＬ素子の一例を説明するための断面模式図である。
本発明の第７の実施形態に係る有機ＥＬ素子７０は、基板７１上に、陽極７２と、有機ＥＬ材料からなる発光層３を含む有機層７３と、陰極７４とを順に具備する。前記有機層７３は、前記発光層３と前記陰極７４との間に、膜厚が８０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の有機厚膜層１８を含む。前記基板７１と前記陽極７２の間に高屈折率層７７を具備し、前記高屈折率層７７はその基板側に隣接する材料よりも高い屈折率を有する材料からなり、正面視して基板側に頂点が向いた三角形形状を有する凸部７７ａを複数備えるものである。
ここで、「正面視して基板側に頂点が向いた三角形形状を有する」とは、素子面に対して垂直な面における断面形状が三角形形状を有するという意味である。
高屈折率層は陽極に接しているか、陽極との間に他の層を挟んで配置される構成等でもよいが、本実施形態は基板と陽極との間に配置される構成である。
図１３に示す高屈折率層７７は陽極側に有する層状部７７ｂと、その層状部７７ｂ上に、正面視して基板側に頂点が向いた三角形形状を有する凸部７７ａを備える構成である。
各層の材質等は、第１の実施形態と同様のものを用いることができる。

発光点から陽極側へ、大きな（９０度に近い）伝播角θで伝播する光の振幅を１とする。このとき、発光点から陰極側へ伝播角θで伝播し、陰極で反射されて陽極側へ伝播する光の振幅は、陰極での振幅反射率をｒとして、ｒ×ｅｘｐ（２ｉｋ_ｚｄ）となる。ここで、ｄは厚膜層の膜厚である。ｋ_ｚは有機層中の波数の垂直成分で、有機層の屈折率ｎ、光の各周波数ω、真空中の光速ｃを用いてｎｄ（ω／ｃ）ｃｏｓθと表される。θが９０度に近い場合はｒ＝－１となるので、有機層内を角度θで伝播する光は、発光点から放射される光と、陰極で反射した光を足し合わせることにより

となる。ここで、ｋ_０＝ω／ｃである。式（５）より、有機層内を伝播する光は、θが

を満たす角度θ_ｍとなるとき強度が極大となる。θ_ｍで有機層中を伝播する光の、高屈折率層７７中での伝播角は、高屈折率層の屈折率をｎ_ｈとすると、屈折の法則より

となる。ここでｍは非負整数である。

したがって、この角度θ_ｈで高屈折率層中を伝播する光が、高屈折率層の陽極と反対側の表面での全反射を抑えるように、前記凸部の頂角を調整することで、導波モード光を外部へ効率よく取り出すことが可能となる。具体的には、ある非負整数ｍに対し、上記三角形形状の低角（基板側を向いていない頂点の角度）αが以下の範囲にあることが好ましい。

　尚、本実施形態以外の上記の各実施形態においても、それぞれの実施形態における屈折率変調構造が周期的であって回折格子として機能する場合には、これらの回折格子の周期を上記式（６）で表される有機層内での伝搬光の放射光に適合させることにより、光取り出し効率が向上する。
　すなわち、上記式（６）を満たす角度θ_ｍで有機層中を伝播する光の波数の面内方向成分

と、（２π／屈折率変調構造の周期）の整数倍が等しくなるように上記各実施形態における屈折率変調構造の周期を設定することにより、導波モード光を法線方向に回折させて取り出すことが可能となる。

（有機ＥＬ素子（第８の実施形態））
　図１４は、本発明の第８の実施形態に係る有機ＥＬ素子の一例を説明するための断面模式図である。
本発明の第８の実施形態に係る有機ＥＬ素子８０は、基板８１上に、陽極８２と、有機ＥＬ材料からなる発光層３を含む有機層８３と、陰極８４とを順に具備する。前記有機層８３は、前記発光層３と前記陰極８４との間に、膜厚が８０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の有機厚膜層１９を含む。前記陽極８２と基板８１の間に内に透過型の回折格子８８を備える。
回折格子８８は基板８１の外表面８１Ａから有機層８３との間のいずれの位置に配置される構成でもよいが、本実施形態は基板８１と陽極８２の間に形成されてなる構成である。
回折格子８８を構成する格子部８８ａと格子部８８ｂのそれぞれは、互いに異なる屈折率を有し、発光光を透過させる誘電体材料からなる。
回折格子８８は基板８１の表面に対する法線寄りに回折させる（導波モード光の入射角を小さい角度に変える）ことで全反射を生じる光の割合を低減させ、光取り出し効率を向上させる。
各層の材質等は、第１の実施形態と同様のものを用いることができる。

（有機ＥＬ素子（第９の実施形態））
　図１５は、本発明の第９の実施形態に係る有機ＥＬ素子の一例を説明するための断面模式図である。
本発明の第９の実施形態に係る有機ＥＬ素子９０は、基板９１上に、陽極９２と、有機ＥＬ材料からなる発光層３を含む有機層９３と、陰極９４とを順に具備する。前記有機層９３は、前記発光層３と前記陰極９４との間に、膜厚が８０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の有機厚膜層１８を含む。前記基板９１と陽極９２との間には基板側に突出するレンズ構造９８を備える。
レンズ構造９８は基板９１の外表面９１Ａから有機層９３との間のいずれの位置に配置される構成でもよいが、本実施形態は基板９１と陽極９２との間に備える構成である。
レンズ構造９８は、発光光を、基板面の法線方向により近い方向へ屈折させることができ、基板と外部（例えば空気）の界面で全反射を生じる光の割合を低減させ、光取り出し効率を向上させる。
各層の材質等は、第１の実施形態と同様のものを用いることができる。

（画像表示装置）
次に、上記の有機ＥＬ素子１０を備えた画像表示装置について説明を行う。上記の有機ＥＬ素子２０～９０を備えた画像表示装置についても同様なので説明は省略する。
図１６は、上記の有機ＥＬ素子を備えた画像表示装置の一例を説明した図である。
図１６に示した画像表示装置１００は、いわゆるパッシブマトリクス型の画像表示装置である。有機ＥＬ素子１０の他に、陽極配線１０４、陽極補助配線１０６、陰極配線１０８、絶縁膜１１０、陰極隔壁１１２、封止プレート１１６およびシール材１１８を備えている。

本実施の形態において、有機ＥＬ素子１０の基板１上には、複数の陽極配線１０４が形成されている。陽極配線１０４は、一定の間隔を隔てて平行に配置される。陽極配線１０４は、透明導電膜により構成され、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）を用いることができる。陽極配線１０４の厚さは例えば、１００ｎｍ～１５０ｎｍとすることができる。そして、それぞれの陽極配線１０４の端部の上には、陽極補助配線１０６が形成される。陽極補助配線１０６は陽極配線１０４と電気的に接続されている。このように構成することにより、陽極補助配線１０６は、基板１の端部側において外部配線と接続するための端子として機能し、外部に設けられた図示しない駆動回路から陽極補助配線１０６を介して陽極配線１０４に電流を供給することができる。陽極補助配線１０６は、例えば、厚さ５００ｎｍ～６００ｎｍの金属膜によって構成される。

有機ＥＬ素子１０上には、複数の陰極配線１０８が設けられている。複数の陰極配線１０８は、それぞれが平行となるよう、かつ、陽極配線１０４と直交するように配設されている。陰極配線１０８には、Ａｌ又はＡｌ合金を使用することができる。陰極配線１０８の厚さは、例えば、１００ｎｍ～１５０ｎｍである。陰極配線１０８の端部には、陽極配線１０４に対する陽極補助配線１０６と同様に、図示しない陰極補助配線が設けられ、陰極配線１０８と電気的に接続されている。よって、陰極配線１０８と陰極補助配線との間に電流を流すことができる。

更に基板１上には、陽極配線１０４を覆うように絶縁膜１１０が形成される。絶縁膜１１０には、陽極配線１０４の一部を露出するように矩形状の開口部１２０が設けられている。複数の開口部１２０は、陽極配線１０４の上にマトリクス状に配置されている。この開口部１２０において、陽極配線１０４と陰極配線１０８の間に有機ＥＬ素子１０が設けられる。すなわち、それぞれの開口部１２０が画素となる。従って、開口部１２０に対応して表示領域が形成される。ここで、絶縁膜１１０の膜厚は、例えば、２００ｎｍ～１００ｎｍとすることができ、開口部１２０の大きさは、例えば、１００μｍ×１００μｍとすることができる。

有機ＥＬ素子１０は、開口部１２０において陽極配線１０４と陰極配線１０８の間に位置している。そしてこの場合、有機ＥＬ素子１０の陽極２が陽極配線１０４と接触し、陰極４が陰極配線１０８と接触する。有機ＥＬ素子１０の厚さは、例えば、１５０ｎｍ～２００ｎｍとすることができる。

絶縁膜１１０の上には、複数の陰極隔壁１１２が陽極配線１０４と垂直な方向に沿って形成されている。陰極隔壁１１２は、陰極配線１０８の配線同士が導通しないように、複数の陰極配線１０８を空間的に分離するための役割を担っている。従って、隣接する陰極隔壁１１２の間にそれぞれ陰極配線１０８が配置される。陰極隔壁１１２の大きさとしては、例えば、高さが２μｍ～３μｍ、幅が１０μｍのものを用いることができる。

基板１は、封止プレート１１６とシール材１１８を介して貼り合わせられている。これにより、有機ＥＬ素子１０が設けられた空間を封止することができる。有機ＥＬ素子１０が空気中の水分により劣化するのを防ぐことができる。封止プレート１１６としては、例えば、厚さが０．７ｍｍ～１．１ｍｍのガラス基板を使用することができる。

このような構造の画像表示装置１００において、図示しない駆動装置により、陽極補助配線１０６、図示しない陰極補助配線を介して、有機ＥＬ素子１０に電流を供給し、発光層を発光させることができる。そして基板１から基板１を通し、光を出射させることができる。そして、上述の画素に対応した有機ＥＬ素子１０の発光、非発光を制御装置により制御することにより、画像表示装置１００に画像を表示させることができる。

（照明装置）
次に、上記の有機ＥＬ素子１０を用いた照明装置について説明を行う。上記の有機ＥＬ素子２０～９０を備えた照明装置についても同様なので説明は省略する。
　図１７は、上記の有機ＥＬ素子１０を備える照明装置の一例を説明した図である。
　図１７に示した照明装置２００は、上述した有機ＥＬ素子１０と、有機ＥＬ素子１０の基板１（図１参照）に隣接して設置され陽極２（図１参照）に接続される端子２０２と、陰極４（図１参照）に接続される端子２０３と、端子２０２と端子２０３とに接続し有機ＥＬ素子１０を駆動するための点灯回路２０１とから構成される。

点灯回路２０１は、図示しない直流電源と図示しない制御回路を内部に有し、端子２０２と端子２０３を通して、有機ＥＬ素子１０の陽極層２と陰極４との間に電流を供給する。そして、有機ＥＬ素子１０を駆動し、発光層を発光させて、基板１から支持基板１０１を通し、光を出射させ、照明光として利用する。発光層は白色光を出射する発光材料より構成されていてもよく、また緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）、赤色光（Ｒ）を出射する発光材料を使用した有機ＥＬ素子１０をそれぞれ複数個設け、その合成光が白色となるようにしてもよい。

（有機ＥＬ素子の製造方法）
以下では、本発明の各実施形態の有機ＥＬ素子の製造方法についてそれぞれ一例に挙げて説明する。特に言及しなくても、一実施形態の有機ＥＬ素子の製造方法の工程や手法を他の実施形態の有機ＥＬ素子の製造方法に適用することもできるは言うまでもない。

はじめに、本発明の第１の実施形態の有機ＥＬ素子の製造方法について図１８を参照して説明する。
まず、図１８（ａ）に示すように、基板１１上に、陽極１２、誘電体層１７を順に形成する。この陽極１２、誘電体層１７の形成には限定するものではないが、例えば、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法などの乾式プロセスのほか、塗布法などの各種の湿式プロセスも用いることができる。
陽極１２を形成した後に、陽極１２の表面処理を行うことで、オーバーコートされる層の性能（陽極１２との密着性、表面平滑性、ホール注入障壁の低減化など）を改善することができる。表面処理の具体的な方法としては、高周波プラズマ処理を始めとしてスパッタリング処理、コロナ処理、ＵＶオゾン照射処理、紫外線照射処理、または酸素プラズマ処理などがある。

更に、陽極１２の表面の表面処理を行う代わりに、もしくは表面処理に追加して、図示しない陽極バッファ層を形成することで表面処理と同様の効果が期待できる。そして、陽極バッファ層をウェットプロセスにて作製することができ、具体的な成膜方法としてはスピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェットプリント法等の塗布法、浸漬法、電気化学的方法などが挙げられる。

次に、図１８（ａ）の工程で形成した陽極１２及び誘電体層１７を貫通する形で、互いに連通する陽極孔部１２Ａ及び孔部１７Ａの形成を行うが、陽極孔部２Ａ及び孔部１７Ａを形成するには、例えば、フォトリソグラフィを用いた方法が使用できる。これを行うには、図１８（ｂ）に示すように、まず誘電体層１７の上にポジ型レジスト液を塗布し、スピンコート等により余分なレジスト液を除去して、レジスト層２９を形成する。

そして、陽極孔部１２Ａ及び孔部１７Ａを形成するための所定のパターンが描画されたマスク（図示せず）をかぶせ、紫外線（ＵＶ）、電子線（ＥＢ）等により露光を行う。すると、図１８（ｃ）に示すように、レジスト層２９に孔部１７Ａ（図１８（ｆ）参照）に対応した所定のパターンが露光される（露光された部分２９ａ）。そして現像液を用いてレジスト層２９の露光されたパターンの部分のレジスト層２９ａを除去する。これにより露光されたパターンの部分に対応して、誘電体層１７の表面が露出する（図１８（ｄ））。

残存するレジスト層２９をマスクとして、図１８（ｅ）に示すように、露出した誘電体層１７の部分をエッチング除去する。エッチングとしては、ドライエッチングとウェットエッチングの何れをも使用することができる。この際に等方性エッチングと異方性エッチングを組合せることで、孔部１７Ａの形状の制御を行うことができる。ドライエッチングとしては、誘導結合プラズマや容量結合プラズマを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）等が利用できる。ウェットエッチングとしては、希塩酸、希硫酸、塩化鉄水溶液への浸漬を行う方法などが利用できる。このエッチングにより上記パターンに対応して、陽極１２の表面が露出する。

次に残ったレジスト層をレジスト除去液等により除去し（図１８（ｆ））、図１８（ｇ）に示すように、誘電体層１７をマスクとして、露出した陽極１２の部分をエッチング除去する。エッチングとしては、図１８（ｅ）で説明した方法と同様の方法を用いることができる。エッチング条件の変更により、誘電体層１７がエッチングされるのを抑えながら、陽極１２を選択的にエッチングすることができる。これにより、上記パターンに対応して、基板１１の表面が露出し、陽極孔部１２Ａが形成される。図１８（ｆ）および図１８（ｇ）で説明した各工程は、陽極１２および誘電体層１７を貫通し、連通する孔部１７Ａ及び陽極孔部１２Ａを形成する工程として捉えることができる。

次に、図１８（ｈ）に示すように、残存する誘電体１７及び陽極１２の部分をマスクとして、露出した基板１１の部分をエッチング除去する。エッチング法としては、図１８（ｅ）および図１８（ｇ）で説明した方法と同様の方法を用いることができる。エッチング条件の変更により、誘電体層１７及び陽極１２にあまり影響を及ぼさずに、基板１１を選択的にエッチングすることができる。これにより、上記パターンに対応して、孔部１７Ａ及び陽極孔部１２Ａに連通する凹部１１Ａを形成することができる。逆に、凹部１１Ａ以外の部分は凸部１１Ｂとなる。この方法によれば、陽極孔部１２Ａおよび基板孔部１１Ａを形成するのに別途マスクを用意してフォトリソグラフィを行なう必要がないため、より容易に凹部１１Ａを形成することが可能となる。

誘電体層１７として光硬化性の樹脂を用いた場合は、孔部１７Ａを直接露光により形成することも可能である。この場合例えば、誘電体層１７をウェットプロセスにより形成後、所定のパターンが描画されたマスクをかぶせ、紫外線（ＵＶ）、電子線（ＥＢ）等により露光し、その後現像液による現像を行うと、図１８（ｆ）のように孔部１７Ａを形成することができる。
誘電体層１７が紫外～赤外域に吸収波長域を有する場合は、直接レーザー加工により孔部１７Ａを形成することもできる。この場合例えば、誘電体層１７をウェットプロセスまたはドライプロセスにより形成後、誘電体層１７に上記波長域内の波長を持つレーザーを照射して孔部の誘電体層を除去することで孔部１７Ａを形成することができる。レーザーの波長として陽極の吸収波長域にあるものを用いると１７Ａおよび陽極孔部１２Ａを同時に形成することも可能である。加工に用いるレーザーとしては、例えば、パルス炭酸ガスレーザーの他、ＱスイッチＮｄ：ＹＡＧレーザーやその高調波、チタンサファイアレーザー、エキシマレーザー等を用いることができる。このように、フォトレジストによるマスク形成を必要としないため、リソグラフィ法に比べて加工工程数が減少する。尚、レーザー照射による誘電体層１７または陽極１２の損傷を防ぐために表面保護膜を使用してもよい。

　次に、図１８（ｉ）に示すように、有機層１３で孔部１７Ａの内側面１７ａ、陽極孔部１２Ａの陽極孔部内側面１２ａ、凹部１１Ａの基板凹部内側面１１ａを被覆すると共に、誘電体層１７及び孔部内側面孔部内側面被覆部１３ａ上を覆う、有機ＥＬ材料からなる発光層を含む有機層１３を形成する。有機層１３は、孔部内側面孔部内側面被覆部１３ａと、陽極孔部内側面孔部内側面被覆部１３ｂと、凹部内側面被覆部１３ｃと、層状部１３ｄとを有する。有機層１３は発光層３（図１参照）、膜厚が８０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の有機厚膜層１８（図１参照）及び正孔輸送層等の有機層を有する。
有機層１３の形成には従来公知の方法を用いることができ、特に限定はされないが、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法等の方法を用いることができる。

　次に、図１８（ｊ）に示すように、有機層１３上に陰極１４を形成する。陰極１４の形成も陽極１２の形成と同様の方法を用いることができ、特に限定はされないが、例えば、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法などを用いることができる。

以上の工程により、有機ＥＬ素子１０を製造することができる。これら一連の工程後、有機ＥＬ素子１０を長期安定的に駆動し、有機ＥＬ素子１０を外部の水分、酸素等から保護するための保護層や保護カバー（図示せず）を装着することが好ましい。保護層としては、高分子化合物、金属酸化物、金属フッ化物、金属ホウ化物、窒化ケイ素、酸化ケイ素等のシリコン化合物などを用いることができる。また、亜鉛等の比較的イオン化傾向の比較的大きい金属を犠牲層（その後の工程で除去する保護層）として用いることも可能である。そして、これらの積層体も用いることができる。また、保護カバーとしては、ガラス板、表面に低透水率処理を施したプラスチック板、金属などを用いることができる。この保護カバーは、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、フリットガラスで基板１１と貼り合わせて密閉する方法を採ることが好ましい。この際に、保護カバーと基板１１との間にスペーサを用いることで所定の空間を維持することができ、外部からの力により保護カバーが接触し有機ＥＬ素子１０が傷つくのを防止できるため好ましい。そして、この空間に窒素、アルゴン、ヘリウムのような不活性なガス、またはパーフルオロカーボンなどの各種の不活性液体を封入すれば、上側の金属層１４の酸化を防止しやすくなる。特にヘリウムを用いた場合、熱伝導が高いため、電圧印加時に有機ＥＬ素子１０より発生する熱を効果的に保護カバーに伝えることができるため、好ましい。更に酸化バリウム等の乾燥剤をこの空間内に設置することにより上記一連の製造工程で吸着した水分が有機ＥＬ素子１０にダメージを与えるのを抑制しやすくなる。

　以上の有機ＥＬ素子の製造方法では陽極側から作製する方法を説明したが、陰極側から作製してもよい。

次に、本発明の第２の実施形態の有機ＥＬ素子の製造方法は、図１９を参照して説明する。
誘電体層１７をエッチングして孔部１７Ａを形成するまでの工程は、第１の実施形態の有機ＥＬ素子の製造方法（以下、第１の製造方法という。）の図１８（ａ）～図１８（ｅ）と同じである。そこで、孔部１７Ａが形成された後の工程から説明する。図１９（ａ）は、基板２１上に陽極２２と誘電体層２７を順に成膜し、所定のパターンを形成したレジスト層をマスクとして、誘電体層２７をエッチング除去して孔部２７Ａを形成した状態を示す（第１の製造方法の図１８（ｆ）に相当）。この実施形態の場合も第１の製造方法の場合と同様、誘電体層２７として光感光性樹脂を用いた直接露光や、誘電体層２７として光吸収物質を用いたレーザー直接加工を利用することが可能である。
誘電体２７をエッチングして、誘電体島部２７Ｂを形成する場合は、マスクのパターンを変えればよい。具体的には、マスクとして開口部と遮光部を反転させたものを用いればよい。

次に、図１９（ｂ）に示すように、孔部２７Ａの内側面２７ａを被覆する孔部内側面孔部内側面被覆部２３ａを形成すると共に、誘電体層２７及び孔部内側面孔部内側面被覆部２３ａと陰極２４との間に配置される層状部２３ｂを形成して、有機ＥＬ材料からなる発光層を含む有機層２３を形成する。有機層２３の形成には第１の製造方法と同様な方法を用いることができる。

次に、図１９（ｃ）に示すように、有機層２３の上に、陰極２４を形成する。これらの層の形成には第１の製造方法と同様な方法を用いることができる。
　以上の有機ＥＬ素子の製造方法では陽極側から作製する方法を説明したが、陰極側から作製してもよい。陰極から作製する場合は、有機層の層状部を形成後に、誘電体層および誘電体孔部を形成し、その孔部に有機層を形成する手順で形成する。

次に、本発明の第３の実施形態の有機ＥＬ素子の製造方法は、図２０を参照して説明する。
誘電体層孔部及び陽極孔部を形成するまでの工程は、第１の製造方法の図１８（ａ）～（ｆ）と同じである。そこで、陽極孔部が形成された後の工程から説明する。
図２０（ａ）は、基板３１上に陽極３２、誘電体層３７を順に成膜し、エッチングにより連通する孔部３７Ａ及び陽極孔部３２Ａを形成した状態を示す（第１の実施形態の場合の図１８（ｇ）に相当）。但し、陽極凸部３２Ｂを形成する場合は、上記陽極凸部３２Ｂを形成する工程とマスクのパターンを変える（開口部と遮光部を反転させる）以外は、第１の製造方法の場合と同じで構わない。ただし陽極をエッチングする際に、陽極凸部３２Ｂが孤立しないように、全膜厚にわたってエッチングせずに、膜厚方向の途中の深さでエッチングを止めて層状部を残す必要がある。これは、陽極３２の層状部の部分によって陽極凸部間の導通をとるためである。本製造方法の場合も第１の製造方法の場合と同様、孔部３７Ａの形成方法として光感光性樹脂を用いた直接露光や、誘電体層３７として光吸収物質を用いたレーザー直接加工を利用することが可能である。

次に、図２０（ｂ）に示すように、孔部３７Ａの内側面３７ａを被覆する孔部内側面被覆部３３ａ、及び、陽極孔部３２Ａの内側面を被覆する陽極孔部内側面被覆部３３ｂを形成すると共に、誘電体層３７及び前記孔部内側面被覆部３３ａと前記陰極３４との間に配置される層状部３３ｃとを形成して、有機ＥＬ材料からなる発光層を含む有機層３３を形成する。有機層３３の形成には第２の実施形態の有機ＥＬ素子の製造方法と同様な方法を用いることができる。

次に、図２０（ｃ）に示すように、有機層３３の上に、陰極３４を形成する。これらの層の形成には第２の製造方法と同様な方法を用いることができる。
　以上の有機ＥＬ素子の製造方法では陽極側から作製する方法を説明したが、陰極側から作製してもよい。陰極から作製する場合は、有機層の層状部を形成後に、誘電体層および陽極を積層した後、孔部および陽極孔部を形成し、その孔部および陽極孔部に有機層を形成する手順で形成する。孔部の形成は前述のフォトリソグラフィを用いることができる。

次に、本発明の第４の実施形態である有機ＥＬ素子の製造方法について図２１を参照して説明する。
まず、図２１（ａ）に示すように、基板４１上に、陽極４２を形成する。この陽極４２の形成には特に限定はされないが、例えば、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法などの乾式プロセスのほか、塗布法などの各種の湿式プロセスも用いることができる。

次に、陽極孔部４２Ａを形成するには例えば、フォトリソグラフィを用いた方法が使用できる。これを行うには、図２１（ｂ）に示すように、まず陽極４２の上にポジ型レジスト液を塗布し、スピンコート等により余分なレジスト液を除去して、レジスト層４９を形成する。

そして、陽極孔部４２Ａを形成するための所定のパターンが描画されたマスク（図示せず）をかぶせ、紫外線（ＵＶ）、電子線（ＥＢ）等により露光を行うと、図２１（ｃ）に示すように、レジスト層４９に陽極孔部４２Ａに対応した所定のパターンが露光される（露光された部分４９ａ）。そして現像液を用いて露光されたパターンの部分のレジスト層４９を除去する。これにより露光されたパターンの部分に対応して、陽極４２の表面が露出する（図２１（ｄ））。

図２１（ｅ）に示すように、残存したレジスト層４９をマスクとして、露出した陽極４２の部分をエッチング除去して陽極孔部４２Ａを形成する。

次に、レジスト層４９を除去した後、図２１（ｆ）に示すように、誘電体層４７を形成する。図２１（ｆ）において誘電体層４７は陽極孔部４２Ａを充填して陽極孔部４２Ａの内側面４２ａを被覆する構成であるが、一部だけ埋めて陽極孔部４２Ａの内側面４２ａを被覆する構成でもよい。
誘電体層４７は陽極孔部４２Ａの内側面４２ａを被覆していれば、陽極孔部４２Ａを完全に埋めるか、一部を埋めるかによって形成条件を調整する。

　次に、図２１（ｇ）に示すように、陽極４２及び誘電体層４７上に、有機ＥＬ材料からなる発光層を含む有機層４３を形成する。

　次に、図２１（ｈ）に示すように、有機層４３上に陰極４４を形成する。陰極４４の形成も陽極４２の形成と同様の方法を用いることができ、特に限定はされないが、例えば、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法などを用いることができる。
以上の工程により、有機ＥＬ素子４０を製造することができる。
　以上の有機ＥＬ素子の製造方法では陽極側から作製する方法を説明したが、陰極側から作製してもよい。陰極から作製する場合は、有機層を形成後に、誘電体層および孔部を形成し、その孔部に陽極を形成する手順で形成する。孔部の形成は前述のフォトリソグラフィを用いることができる。

次に、本発明の第５の実施形態である有機ＥＬ素子の製造方法について図２２を参照して説明する。

まず、図２２（ａ）に示すように、基板５１上に、陽極５２を形成する。
次に、陽極孔部５２Ａを形成するには例えば、フォトリソグラフィを用いた方法が使用できる。これを行うには、図２２（ｂ）に示すように、まず陽極５２の上にポジ型レジスト液を塗布し、スピンコート等により余分なレジスト液を除去して、レジスト層５９を形成する。

そして、陽極孔部５２Ａを形成するための所定のパターンが描画されたマスク（図示せず）をかぶせ、紫外線（ＵＶ）、電子線（ＥＢ）等により露光を行うと、レジスト層５９に陽極孔部２Ａに対応した所定のパターンが露光される（図２２（ｃ））。そして現像液を用いて露光されたパターンの部分のレジスト層５９を除去する。これにより露光されたパターンの部分に対応して、陽極５２の表面が露出する（図２２（ｄ））。

図２２（ｅ）に示すように、残存したレジスト層５９をマスクとして、露出した陽極２の部分をエッチング除去して陽極孔部５２Ａを形成する。
次に、レジスト層５９を除去した後、図２２（ｆ）において、有機層５３の陽極孔部内側面孔部内側面被覆部５３ａは陽極孔部５２Ａを充填して陽極孔部５２Ａの内側面５２ａを被覆する構成であるが、一部だけ埋めて陽極孔部５２Ａの内側面５２ａを被覆する構成でもよい。
陽極孔部内側面孔部内側面被覆部５３ａは陽極孔部５２Ａの内側面５２ａを被覆していれば、陽極孔部５２Ａを完全に埋めるか、一部を埋めるかによって形成条件を調整する。
上記のように有機層５３の陽極孔部内側面孔部内側面被覆部５３ａを形成すると共に、さらに、有機層５３の層状部５３ｂも形成して、有機層５３の形成を行い、図２２（ｇ）に対応する構造を作製する。
次に、図２２（ｈ）に示すように、有機層５３上に陰極５４を形成する。
以上の工程により、有機ＥＬ素子５０を製造することができる。
　以上の有機ＥＬ素子の製造方法では陽極側から作製する方法を説明したが、陰極側から作製してもよい。陰極から作製する場合は、有機層の層状部を形成後に、陽極を積層した後、陽極孔部を形成し、その陽極孔部に誘電体層を形成する手順で形成する。孔部の形成は前述のフォトリソグラフィを用いることができる。

次に、本発明の第６の実施形態である有機ＥＬ素子の製造方法について図２３を参照して説明する。

図２３に示すように、基板６１の上に、誘電体層６７、レジスト膜６９を形成する（図２３（ａ），（ｂ））。
　次に、誘電体の開口部６７Ａを形成するために、所定のパターンが描画されたマスクを用いて、レジスト６９を第１の実施形態のレジスト露光と同じように露光（図２３（ｃ））し、不要なレジストを除去する（図２３（ｄ））。

次にエッチングを行い、誘電体６７に開口部６７Ａを形成する（図２３（ｅ））。形成されたパターンを追従するように、陽極６２を成膜する。その上に、有機層６３と陰極６４を形成する（図２３（ｆ）～（ｈ））。各膜の形成手段は第１の製造方法と同様である。
以上の有機ＥＬ素子の製造方法では陽極側から作製する方法を説明したが、陰極側から作製してもよい。陰極から作製する場合は、有機層の層状部を形成後に、陽極を積層し陽極孔部を形成する。この孔部に有機層を形成した後、陽極の層状部を形成する。さらに陽極層状部に陽極孔部を形成し、その陽極孔部に誘電体を形成するという手順で形成する。孔部の形成は前述のフォトリソグラフィを用いることができる。

本発明の第７と第９の実施形態である有機ＥＬ素子は、基板を準備する段階で、基板に三角形形状およびレンズ形状を作製しておけばよい。ガラス表面にレーザー描画や湿式エッチング等の方法を用いることで作製することができる。陽極、有機層、陰極に関しては、第１の製造方法と同様の方法を用いることができる。

本発明の第８の実施形態である有機ＥＬ素子は、回折格子を導入している。これは第４の実施形態と同様の方法で作製することができる。また基板外表面（空気界面側）に用いる場合は、回折格子を基板外表面に圧着すればよい。

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。しかし、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。

(実施例１)
　実施例１は本発明の第１の実施形態の一例である。
　ガラス基板上に、陽極として１５０ｎｍのＩＴＯ層、誘電体層として１５０ｎｍのＳｉＯ_２膜、層状部のうち正孔注入層の厚さ２０ｎｍのpTmTDMPD：F4TCNQ(100:5からなる有機層（正孔注入層）、２０ｎｍのm-TTAからなる有機層（正孔輸送層）、２０ｎｍのPH-2：BFA-1T(10:90) からなる発光層A（発光層）、１０ｎｍのPH-1：PyTMB(10:90) からなる発光層B（発光層）、２０ｎｍのAlq₃からなる電子輸送層（有機厚膜層の一部）、１００ｎｍのBCP：Cs(50:50) からなる電子注入層（有機厚膜層の一部）、陰極として１００ｎｍのＡｇ層を積層してサンプルを作製した。このサンプルでは、有機厚膜層は１２０ｎｍであった。
得られたサンプルについて輝度１００ｃｄ/ｍ^２を得るのに要する駆動電圧は５．０Ｖであった。
外部量子効率は後述する比較例２を１とすると、１．３であった。

(比較例１)
　実施例１と比較すると、実施例１の陽極側構造（図５の陽極３２の陽極孔部３２Ａ、誘電体層３７の孔部３７Ａ、並びにそれらを被覆する陽極孔部内側面孔部内側面被覆部３３ｂ及び孔部内側面孔部内側面被覆部３３ａ）を備えていない点が異なる。
　ガラス基板上に、陽極として１５０ｎｍのＩＴＯ膜、４０ｎｍのpTmTDMPD：F4TCNQ(100:5)からなる有機層（正孔注入層）、２０ｎｍのm-TTAからなる有機層（正孔輸送層）、２０ｎｍのPH-2：BFA-1T(10:90) からなる発光層Ａ、１０ｎｍのPH-1：PyTMB(10:90) からなる発光層Ｂ、２０ｎｍのAlq₃からなる電子輸送層、１００ｎｍのBCP：Cs(50:50) からなる電子注入層、陰極として１００ｎｍのＡｇ層を、層状に順に積層してサンプルを作製した。
得られたサンプルについて輝度１００ｃｄ/ｍ^２を得るのに要する駆動電圧は４．９Ｖであった。
外部量子効率は後述する比較例２を１とすると、１．０であった。
実施例１は比較例１に比べると陽極側構造を備えていることにより、導波モードの光の進む方向を変え、基板への入射角が小さくすることができた結果、光取出し効率が向上し、外部量子効率が向上した。

(比較例２)
　比較例１と比較すると、電子注入層の厚さが２０ｎｍである点が異なる。
　すなわち、ガラス基板上に、陽極として１５０ｎｍのＩＴＯ膜、４０ｎｍのpTmTDMPD：F4TCNQ(100:5)からなる有機層（正孔注入層）、２０ｎｍのm-TTAからなる有機層（正孔輸送層）、２０ｎｍのPH-2：BFA-1T(10:90) からなる発光層Ａ、１０ｎｍのPH-1：PyTMB(10:90) からなる発光層Ｂ、２０ｎｍのAlq₃からなる電子輸送層（有機厚膜層の一部）、２０ｎｍのBCP：Cs(50:50) からなる電子注入層（有機厚膜層の一部）、陰極として１００ｎｍのＡｇ層を積層してサンプルを作製した。
得られたサンプルについて輝度１００ｃｄ/ｍ^２を得るのに要する駆動電圧は４．６Ｖであった。
外部量子効率は上述の通り、比較例２を１とした。
比較例１は比較例２に比べると電子注入層が厚くなっている。そのことにより駆動電圧が若干高くなった。また発光層と金属電極間の距離が離れてSPPが抑制されたが、その反面、発光光の光線経路が長くなったため導波モードになる光が増え、光取出し効果があまり向上しなかった。
一方実施例１は比較例２と比べると、電子注入層が厚くなっているため比較例１と同様に駆動電圧が若干高くなったが、外部取出し効率が向上している。これは陽極側構造を備えているため、導波モードを前述の通り発光光の進む方向を変えることにより、取り出した結果だと言える。実施例１の陽極側構造は、電子注入層を厚膜化した結果増加した分以上の導波モードの光を取り出すことができると言える。

(比較例３)
　実施例１と比較すると、電子注入層としてのCP：Cs(50:50)層の厚さが３００ｎｍである点が異なる。
　すなわち、ガラス基板上に、陽極として１５０ｎｍのＩＴＯ膜、誘電体層として１５０ｎｍのＳｉＯ_２膜、層状部のうち正孔注入層の２０ｎｍのpTmTDMPD：F4TCNQ(100:5)からなる有機層（正孔注入層）、２０ｎｍのm-TTAからなる有機層（正孔輸送層）、２０ｎｍのPH-2：BFA-1T(10:90) からなる発光層Ａ、１０ｎｍのPH-1：PyTMB(10:90) からなる発光層Ｂ、２０ｎｍのAlq₃からなる電子輸送層（有機厚膜層の一部）、３００ｎｍのBCP：Cs(50:50) からなる電子注入層（有機厚膜層の一部）、陰極として１００ｎｍのＡｇ層を積層してサンプルを作製した。
得られたサンプルについて輝度１００ｃｄ/ｍ^２を得るのに要する駆動電圧は５．５Ｖであった。
　外部量子効率は後述する比較例２を１とすると、０．７であった。
比較例３は実施例１と比べると電子注入層が厚くなっている。そのことにより駆動電圧が非常に高くなった。また発光層と金属電極間の距離が離れてSPPが抑制されたが、その反面、発光光の光線経路が長くなったため導波モードになる光が非常に増えた結果、SPP抑制効果以上に導波モードが増え、光取出し効果がかなり低下した。

本発明の有機ＥＬ素子を用いて、有限差分時間領域法（ＦＤＴＤ(Finite Difference Time Domain) Method）を用いて、光取り出し効率の発光点と陰極間距離の依存性をコンピュータシミュレーションした。ＦＤＴＤ法は、電磁界の時間変化を記述するＭａｘｗｅｌｌの方程式を空間的・時間的に差分化し、空間の各点における電磁界の時間変化を追跡するものである。より具体的には、発光層における発光を微小ダイポールからの放射と捉えて、その放射(電磁界)の時間変化を追跡するというものである。シミュレーション結果は、基板まで光取り出しを行った結果を示すものである。横軸のλは真空中の波長、縦軸のηは光取り出し効率（ダイポールからの全放射強度に対する基板取り出し光強度の割合）である。以下の図においても同じである。
計算は、現実に近い発光現象をシミュレートするために、発光源であるダイポールをランダム（ダイポールのモーメントがｘ、ｙ、ｚ方向にランダム）として、ＦＤＴＤ法を用いて、光取り出し効率をシミュレーションした結果を示す。ここで、Ｘ及びＹ方向は、基板面に平行な方向であり、Ｚ方向は基板面に垂直な方向である。

計算に用いた屈折率の値は以下の通りである。基板はガラスからなるとして、屈折率としては１．４５を用いた。陽極はＩＴＯからなるとして、屈折率としては５５０ｎｍで１．８２+０．００９ｉを用い、その他の波長はローレンツモデルで外挿した。有機層の屈折率としては１．７２を用いた。陰極はアルミニウム（Ａｌ）からなるとして、屈折率としては５５０ｎｍで０．６４９+４．３２ｉを用い、その他の波長はドルーデモデルで外挿した。誘電体層はＳＯＧからなるとして、屈折率としては１．２５を用いた。

図２４（ａ）は、第１の実施形態の有機ＥＬ素子を用いて、発光点から陰極までの距離が、５０ｎｍ、１００ｎｍ、２００ｎｍ、３００ｎｍとした際のＦＤＴＤシミュレーションの結果を示す。図２４（ｂ）は、第１の実施形態の有機ＥＬ素子を用いて、発光点から陰極までの距離が、５００ｎｍ、７００ｎｍ、１０００ｎｍ、１５００ｎｍとした際のＦＤＴＤシミュレーションの結果を示す。誘電体１７の膜厚を１２０ｎｍ、陽極１２の膜厚を１５０ｎｍ、基板凹部１１Ａの深さを１００ｎｍとした。さらに発光点は、図１のＡＰ点であり、屈折率変調構造（キャビティ部分）の陰極側表面から、４７．５ｎｍの位置とした。

図２４（ａ）、（ｂ）から、各膜厚で屈折率変調構造を有さない構造（基板上に陰極、有機層、陽極を順に積層した構造：図ではベタと記載）と比較して、屈折率変調構造を有する第１の実施形態の有機ＥＬ素子は、全ての発光点から陰極までの距離の実験結果において、光取り出し効率が向上していることが分かる。
特に、発光点から陰極までの距離が５０ｎｍの従来の有機ＥＬ素子に対して、発光点から陰極までの距離が１００ｎｍ～１５００ｎｍといった光取り出し効率が向上していることが分かる。これは、発光点から陰極までの距離を離すことにより、SPPモード光の発生自体が抑制され、かつ、SPPモード光及び導波モード光を効果的に取り出して光取り出し効率が向上したためと考えられる。特に５００ｎｍ以上の波長の光に対して、その効果が確認できる。
発光点から陰極までの距離が５００ｎｍ以上になると、距離が遠くなるにしたがい光取り出し効率が少しずつ低下している。これは、有機層の膜厚が厚くなれば、相対的に有機ＥＬ素子における屈折率変調構造の占める割合が減少し、ＳＰＰモード光自体の発生は抑制することができるが、光が導波モード光として閉じ込められる割合が増えているためと考えられる。

図２５（ａ）は、第２の実施形態の有機ＥＬ素子を用いて、発光点から陰極までの距離が、５０ｎｍ、１００ｎｍ、２００ｎｍ、３００ｎｍとした際のＦＤＴＤシミュレーションの結果を示す。図２５（ｂ）は、第２の実施形態の有機ＥＬ素子を用いて、発光点から陰極までの距離が、５００ｎｍ、７００ｎｍ、１０００ｎｍ、１５００ｎｍとした際のＦＤＴＤシミュレーションの結果を示す。誘電体２７の膜厚を１２０ｎｍ、陽極２２の膜厚を１５０ｎｍとした。さらに発光点は、図３のＢＰ点であり、屈折率変調構造（キャビティ部分）の陰極側表面から、４７．５ｎｍの位置とした。

図２５（ａ）、（ｂ）から、各膜厚で屈折率変調構造を有さない構造（基板上に陰極、有機層、陽極を順に積層した構造：図ではベタと記載）と比較して、屈折率変調構造を有する第２の実施形態の有機ＥＬ素子は、全ての発光点から陰極までの距離の実験結果において、光取り出し効率が向上していることが分かる。
特に、発光点から陰極までの距離が５０ｎｍの従来の有機ＥＬ素子に対して、発光点から陰極までの距離が１００ｎｍ～１５００ｎｍといった光取り出し効率が向上していることが分かる。これは、発光点から陰極までの距離を離すことにより、SPPモード光の発生自体が抑制され、かつ、SPPモード光及び導波モード光を効果的に取り出して光取り出し効率が向上したためと考えられる。特に５００ｎｍ以上の波長の光に対して、その効果が確認できる。
発光点から陰極までの距離が５００ｎｍ以上になると、距離が遠くなるにしたがい光取り出し効率が少しずつ低下している。これは、有機層の膜厚が厚くなれば、相対的に有機ＥＬ素子における屈折率変調構造の占める割合が減少し、ＳＰＰモード光自体の発生は抑制することができるが、光が導波モード光として閉じ込められる割合が増えているためと考えられる。

図２６（ａ）は、第３の実施形態の有機ＥＬ素子を用いて、発光点から陰極までの距離が、５０ｎｍ、１００ｎｍ、２００ｎｍ、３００ｎｍとした際のＦＤＴＤシミュレーションの結果を示す。図２６（ｂ）は、第３の実施形態の有機ＥＬ素子を用いて、発光点から陰極までの距離が、５００ｎｍ、７００ｎｍ、１０００ｎｍ、１５００ｎｍとした際のＦＤＴＤシミュレーションの結果を示す。誘電体３７の膜厚を１２０ｎｍ、陽極３２の膜厚を１５０ｎｍとした。さらに発光点は、図５のＣＰ点であり、屈折率変調構造（キャビティ部分）の陰極側表面から、４７．５ｎｍの位置とした。

図２６（ａ）、（ｂ）から、各膜厚で屈折率変調構造を有さない構造（基板上に陰極、有機層、陽極を順に積層した構造：図ではベタと記載）と比較して、屈折率変調構造を有する第３の実施形態の有機ＥＬ素子は、全ての発光点から陰極までの距離の実験結果において、光取り出し効率が向上していることが分かる。
特に、発光点から陰極までの距離が５０ｎｍの従来の有機ＥＬ素子に対して、発光点から陰極までの距離が１００ｎｍ～１５００ｎｍといった光取り出し効率が向上していることが分かる。これは、発光点から陰極までの距離を離すことにより、SPPモード光の発生自体が抑制され、かつ、SPPモード光及び導波モード光を効果的に取り出して光取り出し効率が向上したためと考えられる。特に５００ｎｍ以上の波長の光に対して、その効果が確認できる。
発光点から陰極までの距離が５００ｎｍ以上になると、距離が遠くなるにしたがい光取り出し効率が少しずつ低下している。これは、有機層の膜厚が厚くなれば、相対的に有機ＥＬ素子における屈折率変調構造の占める割合が減少し、ＳＰＰモード光自体の発生は抑制することができるが、光が導波モード光として閉じ込められる割合が増えているためと考えられる。

図２７（ａ）は、第４の実施形態の有機ＥＬ素子を用いて、発光点から陰極までの距離が、５０ｎｍ、１００ｎｍ、２００ｎｍ、３００ｎｍとした際のＦＤＴＤシミュレーションの結果を示す。図２７（ｂ）は、第４の実施形態の有機ＥＬ素子を用いて、発光点から陰極までの距離が、５００ｎｍ、７００ｎｍ、１０００ｎｍ、１５００ｎｍとした際のＦＤＴＤシミュレーションの結果を示す。陽極孔部４２Ａの深さを１５０ｎｍとし、孔部を埋めるように誘電体層４７を充填した。さらに発光点は、図７のＤＰ点であり、屈折率変調構造（キャビティ部分）の陰極側表面から、４７．５ｎｍの位置とした。

図２７（ａ）、（ｂ）から、各膜厚で屈折率変調構造を有さない構造（基板上に陰極、有機層、陽極を順に積層した構造：図ではベタと記載）と比較して、屈折率変調構造を有する第４の実施形態の有機ＥＬ素子は、全ての発光点から陰極までの距離の実験結果において、光取り出し効率が向上していることが分かる。
特に、発光点から陰極までの距離が５０ｎｍの従来の有機ＥＬ素子に対して、発光点から陰極までの距離が１００ｎｍ～１５００ｎｍといった光取り出し効率が向上していることが分かる。これは、発光点から陰極までの距離を離すことにより、SPPモード光の発生自体が抑制され、かつ、SPPモード光及び導波モード光を効果的に取り出して光取り出し効率が向上したためと考えられる。特に６５０ｎｍ以下の波長の光に対して、その効果が確認できる。
発光点から陰極までの距離が５００ｎｍ以上になると、距離が遠くなるにしたがい光取り出し効率が少しずつ低下している。これは、有機層の膜厚が厚くなれば、相対的に有機ＥＬ素子における屈折率変調構造の占める割合が減少し、ＳＰＰモード光自体の発生は抑制することができるが、光が導波モード光として閉じ込められる割合が増えているためと考えられる。

図２８（ａ）は、第５の実施形態の有機ＥＬ素子を用いて、発光点から陰極までの距離が、５０ｎｍ、１００ｎｍ、２００ｎｍ、３００ｎｍとした際のＦＤＴＤシミュレーションの結果を示す。図２８（ｂ）は、第５の実施形態の有機ＥＬ素子を用いて、発光点から陰極までの距離が、５００ｎｍ、７００ｎｍ、１０００ｎｍ、１５００ｎｍとした際のＦＤＴＤシミュレーションの結果を示す。陽極孔部４２Ａの深さを１５０ｎｍとした。さらに発光点は、図９のＥＰ点であり、屈折率変調構造（キャビティ部分）の陰極側表面から、４７．５ｎｍの位置とした。

図２８（ａ）、（ｂ）から、発光点から陰極までの距離が５０ｎｍの従来の有機ＥＬ素子に対しては、６５０ｎｍ以下の波長の光の取り出し効率が向上していることが分かる。

図２９（ａ）は、第６の実施形態の有機ＥＬ素子を用いて、発光点から陰極までの距離が、５０ｎｍ、１００ｎｍ、２００ｎｍ、３００ｎｍとした際のＦＤＴＤシミュレーションの結果を示す。図２７（ｂ）は、第６の実施形態の有機ＥＬ素子を用いて、発光点から陰極までの距離が、５００ｎｍ、７００ｎｍ、１０００ｎｍ、１５００ｎｍとした際のＦＤＴＤシミュレーションの結果を示す。誘電体層の厚みを１００ｎｍ、陽極の層状部の厚みを５０ｎｍ、陽極孔部の深さを１００ｎｍとして計算を行った。
さらに発光点は、図１１のＦＰ点であり、屈折率変調構造（キャビティ部分）の陰極側表面から、４７．５ｎｍの位置とした。

図２９（ａ）、（ｂ）から、各膜厚で屈折率変調構造を有さない構造（基板上に陰極、有機層、陽極を順に積層した構造：図ではベタと記載）と比較して、屈折率変調構造を有する第２の実施形態の有機ＥＬ素子は、全ての発光点から陰極までの距離の実験結果において、光取り出し効率が向上していることが分かる。
特に、発光点から陰極までの距離が５０ｎｍの従来の有機ＥＬ素子に対して、発光点から陰極までの距離が１００ｎｍ～１５００ｎｍといった光取り出し効率が向上していることが分かる。これは、発光点から陰極までの距離を離すことにより、SPPモード光の発生自体が抑制され、かつ、SPPモード光及び導波モード光を効果的に取り出して光取り出し効率が向上したためと考えられる。特に６５０ｎｍ以下の波長の光に対して、その効果が確認できる。

図２４から図２９の各実施形態の有機ＥＬ素子の光取り出し効率の結果を比較すると、第１～第３の実施形態においては、特に６００ｎｍ以上の波長の光を取り出す場合において有利である。第４～第６の実施形態においては、特に６５０ｎｍ以下の波長の光を取り出す場合において有利である。つまり、赤色側の光を主に取り出したい場合は、第１～第３の実施形態の有機ＥＬ素子を利用することができる。一方、青色側の光を主に取り出したい場合は、第４～第６の実施形態を利用することができる。すなわち、用途により屈折率変調構造を利用する変更することで、その用途において最も有利な有機ＥＬを選択することができる。これは、本発明の検討により分かった事項であり、非常に優れた効果であると言える。

１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０　有機ＥＬ素子
１１、２１、３１、４１、５１、６１、７１、８１、９１　基板
１１Ａ　凹部
１１Ｂ　基板凸部
１１ａ、１２ａ、３２ａ、４２ａ、５２ａ　内側面
１２、２２、３２、４２、５２、６２、７２、８２、９２　陽極
１２Ａ、３２Ａ、４２Ａ、５２Ａ、６２Ａ　陽極孔部
３２Ｂ、４２Ｂ、５２Ｂ、６２Ｂ　陽極凸部
３　発光層
１３、２３、３３、４３、５３、６３、７３、８３、９３　有機層
１３ａ、２３ａ、３３ａ　孔部内側面被覆部
１３ｂ、３３ｂ、５３ｂ、６３ｂ　陽極孔部内側面被覆部
１３ｃ　凹部内側面被覆部
１３ｄ、２３ｄ、３３ｄ、５３ｄ、６３ｄ　層状部
２３ｓ、３３ｓ、５３ｓ、６３ｓ　誘電体島状部外側面被覆部
３３ｔ、６３ｔ　陽極凸部外側面被覆部
１４、２４、３４、４４、５４、６４、７４、８４、９４　陰極
１７、２７、４７、６７　誘電体
１７ａ、２７ａ、３７ａ、６７ａ　内側面
１７Ａ、２７Ａ、３７Ａ　孔部
２７ｂ　外側面
２７Ｂ、３７Ｂ、６７Ｂ　誘電体島状部
６７Ａ　開口部
７７　高屈折率層
７７ａ　凸部
７７ｂ　層状部
１８　有機厚膜層
１９　層
８８　回折格子
９８　レンズ構造
８１Ａ、９１Ａ　外表面
１００　画像表示装置
１０４　陽極配線
１０６　陽極補助配線
１０８　陰極配線
１１０　絶縁層
１１２　陰極隔壁
１１６　封止プレート
１１８　シール材
２００　照明装置
２０１　点灯回路
２０２、２０３　端子
２９、４９、５９、６９　レジスト層

Claims

基板上に、第１電極と、有機ＥＬ材料からなる発光層を含む有機層と、第２電極とを順に具備し、第１電極と第２電極のどちらか一方が透明電極で、もう一方が金属電極で、前記第１電極側から外部に光を取り出すように構成された有機ＥＬ素子であって、前記第１電極と前記第２電極との間に、前記有機層の屈折率より低い屈折率を有すると共に複数の孔部を備えた誘電体層を具備し、前記有機層は、前記発光層と前記金属電極との間に、膜厚が８０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の有機厚膜層を含み、前記有機層は、前記孔部の内側面を被覆する孔部内側面被覆部を有するものである、ことを特徴とする有機ＥＬ素子。
第１電極と、有機ＥＬ材料からなる発光層を含む有機層と、第２電極とを順に具備し、第１電極が透明電極であり、第２電極が金属電極である有機ＥＬ素子であって、前記第１電極と前記第２電極との間に、前記有機層の屈折率と異なる屈折率を有すると共に複数の孔部を備えた誘電体層を具備し、前記有機層は、前記発光層と前記金属電極との間に、膜厚が８０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の有機厚膜層を含み、前記有機層は、前記孔部の内側面を被覆する孔部内側面被覆部を有するものである、ことを特徴とする有機ＥＬ素子。
第１電極と、有機ＥＬ材料からなる発光層を含む有機層と、第２電極とを順に具備し、第１電極が透明電極であり、第２電極が金属電極である有機ＥＬ素子であって、前記第１電極と前記第２電極との間に、前記有機層の屈折率と異なる屈折率を有すると共に平面視で互いに独立した島状の誘電体島状部を具備し、前記有機層は、前記発光層と前記金属電極との間に、膜厚が８０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の有機厚膜層を含み、前記有機層は、前記誘電体島状部の外側面を被覆する誘電体島状部外側面被覆部を有するものである、ことを特徴とする有機ＥＬ素子。
前記第１電極は、前記孔部に連通する第１電極孔部を備え、前記有機層はさらに、前記第１電極孔部の内側面を被覆する第１電極孔部側面被覆部を有することを特徴とする請求項２に記載の有機ＥＬ素子。
前記第１電極は、前記誘電体島状部に連結されかつ互いに連なった第１電極凸部を備え、
前記有機層はさらに、前記第１電極凸部の外側面を被覆する第１電極凸部外側面被覆部を有することを特徴とする請求項３に記載の有機ＥＬ素子。
　前記第１電極の、前記有機層とは反対側の面に基板を備え、
前記基板は、前記第１電極孔部に連通する凹部を備え、前記有機層はさらに、前記凹部の内側面を被覆する凹部内側面被覆部を有することを特徴とする請求項４に記載の有機ＥＬ素子。
基板上に、第１電極と、有機ＥＬ材料からなる発光層を含む有機層と、第２電極とを順に具備し、第１電極と第２電極のどちらか一方が透明電極で、もう一方が金属電極で、前記透明電極側から外部に光を取り出すように構成された有機ＥＬ素子であって、前記第１電極は、該第１電極の屈折率より低い屈折率を有する誘電体層によってその内側面を被覆された複数の第１電極孔部を備え、前記有機層は、前記発光層と前記金属電極との間に、膜厚が８０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の有機厚膜層を含む、ことを特徴とする有機ＥＬ素子。
第１電極と、有機ＥＬ材料からなる発光層を含む有機層と、第２電極とを順に具備し、第１電極が透明電極であり、第２電極が金属電極である有機ＥＬ素子であって、前記第１電極は、この第１電極の屈折率と異なる屈折率を有する誘電体層によってその内側面を被覆された複数の第１電極孔部を備え、前記有機層は、前記発光層と前記金属電極との間に、膜厚が８０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の有機厚膜層を含む、ことを特徴とする有機ＥＬ素子。
第１電極と、有機ＥＬ材料からなる発光層を含む有機層と、第２電極とを順に具備し、第１電極が透明電極であり、第２電極が金属電極である有機ＥＬ素子であって、前記第１電極は互いに連結された複数の第１電極凸部を備え、前記第１電極凸部は、該第１電極の屈折率と異なる屈折率を有する誘電体層によってその外側面を被覆されており、前記有機層は、前記発光層と前記金属電極との間に、膜厚が８０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の有機厚膜層を含む、ことを特徴とする有機ＥＬ素子。
基板上に、第１電極と、有機ＥＬ材料からなる発光層を含む有機層と、第２電極とが順に形成されてなり、第１電極と第２電極のどちらか一方が透明電極で、もう一方が金属電極で、前記透明電極側から外部に光を取り出すように構成された有機ＥＬ素子であって、前記第１電極は、複数の第１電極孔部を備え、前記有機層は、前記発光層と前記金属電極との間に、膜厚が８０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の有機厚膜層を含み、前記有機層は、前記第１電極孔部の内側面を被覆する第１電極孔部内側面被覆部を有する、ことを特徴とする有機ＥＬ素子。
第１電極と、有機ＥＬ材料からなる発光層を含む有機層と、第２電極とが順に形成されてなり、第１電極が透明電極であり、第２電極が金属電極である有機ＥＬ素子であって、前記第１電極は、複数の第１電極孔部を備え、前記有機層は、前記発光層と前記金属電極との間に、膜厚が８０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の有機厚膜層を含み、前記有機層は、前記第１電極孔部の内側面を被覆する第１電極孔部内側面被覆部孔部内側面を有する、ことを特徴とする有機ＥＬ素子。
第１電極と、有機ＥＬ材料からなる発光層を含む有機層と、第２電極とが順に形成されてなり、第１電極が透明電極であり、第２電極が金属電極である有機ＥＬ素子であって、前記第１電極は、互いに連結された複数の第１電極凸部を備え、前記有機層は、前記発光層と前記金属電極との間に、膜厚が８０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の有機厚膜層を含み、前記有機層は、前記第１電極凸部の外側面を被覆する第１電極凸部外側面被覆部を有する、ことを特徴とする有機ＥＬ素子。
基板上に誘電体層と、第１電極と、有機ＥＬ材料からなる発光層を含む有機層と、第２電極とが順に形成されてなり、第１電極と第２電極のどちらか一方が透明電極で、もう一方が金属電極で、前記透明電極側から外部に光を取り出すように構成された有機ＥＬ素子であって、前記有機層は、前記発光層と前記金属電極との間に、膜厚が８０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の有機厚膜層を含み、前記誘電体層は、前記第１電極の屈折率より低い屈折率を有すると共に前記基板が露出するように開口部を有するパターンで形成されており、前記第１電極と、前記有機層、前記第２電極、前記低屈折率層及び前記金属層は、前記誘電体層のパターンを追従するように形成されている、ことを特徴とする有機ＥＬ素子。
誘電体層と、第１電極と、有機ＥＬ材料からなる発光層を含む有機層と、第２電極とが順に形成されてなり、第１電極が透明電極であり、第２電極が金属電極である有機ＥＬ素子であって、前記有機層は、前記発光層と前記金属電極との間に、膜厚が８０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の有機厚膜層を含み、前記誘電体層は、前記第１電極の屈折率と異なると共に、前記基板が露出するように開口部を有するパターンで形成されており、前記第１電極の両表面および前記有機層の第１電極側の表面は、前記誘電体層のパターンを追従するように形成されている、ことを特徴とする有機ＥＬ素子。
誘電体層と、第１電極と、有機ＥＬ材料からなる発光層を含む有機層と、第２電極とが順に形成されてなり、第１電極が透明電極であり、第２電極が金属電極である有機ＥＬ素子であって、前記有機層は、前記発光層と前記金属電極との間に、膜厚が８０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の有機厚膜層を含み、前記誘電体層は、前記第１電極の屈折率と異なると共に、平面視で互いに独立した島状の誘電体島状部を有するパターンで形成されており、前記第１電極の両表面および前記有機層の第１電極側の表面は、前記誘電体層のパターンを追従するように形成されている、ことを特徴とする有機ＥＬ素子。
基板上に、第１電極と、発光層を含む有機層と、第２電極とを順に具備し、第１電極と第２電極のどちらか一方が透明電極で、もう一方が金属電極であり、前記有機層及び／又は前記第１電極及び／又は前記基板の少なくとも一部に、誘電体層を備え、
その誘電体層と、前記有機層及び／又は前記第１電極及び／又は前記基板とは、一方の少なくとも一部が規則的形状を有する複数の島状部をなし、他方の少なくとも一部がその島状部の周囲を埋めるように連続して海状部をなして、それらが海島構造をなすように形成されており、前記有機層は、前記発光層と前記金属電極との間に、膜厚が８０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の有機厚膜層を含む、ことを特徴とする有機ＥＬ素子。　
基板上に、第１電極と、発光層を含む有機層と、第２電極とを順に具備し、第１電極と第２電極のどちらか一方が透明電極で、もう一方が金属電極であり、
前記第１電極と、前記有機層又は前記基板とは、一方の少なくとも一部が規則的形状を有する複数の島状部をなし、他方の少なくとも一部がその島状部の周囲を埋めるように連続して海状部をなして、それらが海島構造をなすように形成されており、
前記有機層は、前記発光層と前記金属電極との間に、膜厚が８０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の有機厚膜層を含む、ことを特徴とする有機ＥＬ素子。
基板上に、第１電極と、有機ＥＬ材料からなる発光層を含む有機層と、第２電極とを順に具備し、第１電極と第２電極のどちらか一方が透明電極で、もう一方が金属電極で、前記第１電極側から外部に光を取り出すように構成された有機ＥＬ素子であって、前記有機層は、前記発光層と前記金属電極との間に、膜厚が８０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の有機厚膜層を含み、光取出し側の透明電極の光取出し側に回折格子、レンズ構造、鋸歯状構造、散乱層のいずれかの構造を有する、ことを特徴とする有機ＥＬ素子。
第１電極と、有機ＥＬ材料からなる発光層を含む有機層と、第２電極とを順に具備し、第１電極が透明電極であり、第２電極が金属電極である有機ＥＬ素子であって、前記有機層は、前記発光層と前記金属電極との間に、膜厚が８０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の有機厚膜層を含み、前記第１電極の前記有機層と反対の面に回折格子、レンズ構造、鋸歯状構造、散乱層のいずれかの構造を有する、ことを特徴とする有機ＥＬ素子。
前記有機厚膜層がｎ層（ｎは１以上の整数）のサブレーヤーからなり、ｉ番目（ｉは１からｎまでの整数）のサブレーヤーの膜厚と移動度をそれぞれｄ_ｉ及びμ_ｉとするとき、以下の式の関係を満たすことを特徴とする請求項１～１９のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子。

　ここで、Σは、すべての前記サブレーヤーについての和をとることを示す。前記式の単位はＳＩ単位系である。
前記有機厚膜層がｎ層（ｎは１以上の整数）のサブレーヤーからなり、前記有機厚膜層における電圧降下量が、以下の式の関係を満たすことを特徴とする請求項１～２０のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子。

ここで、ｄ_ｉ、ε_ｉ及びμ_ｉはｉ番目（ｉは１からｎまでの整数）のサブレーヤーの膜厚、比誘電率及び移動度を示し、ε_０は真空の誘電率、ｊ＝０．１ｍＡ／ｃｍ^２である。Σは、すべての前記サブレーヤーについての和をとることを示す。前記式の単位はＳＩ単位系である。
請求項１～２１のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子を備えたことを特徴とする画像表示装置。
請求項１～２１のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子を備えたことを特徴とする照明装置。