(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極部と、
第２の電極部と、
前記第１の電極部および第２の電極部の間に配される誘電体部と、
前記誘電体部に隣接して配され、第１の電極部と第２の電極部の間に電圧を印加することで発光する発光部と、
前記第１の電極部と前記第２の電極部の少なくとも一方に隣接して配され、前記発光部から発した光を取り出す光取り出し部と、
前記第１の電極部を形成するための基板と、
を備え、
前記基板は、前記発光部に対応する位置に穿孔部を有し、
前記発光部と前記基板とが、間に前記第１の電極部および前記第２の電極部を双方とも介さず、直接接するように配置することを特徴とする電界発光素子。
【請求項２】
前記発光部を形成する発光材料を、前記誘電体部と前記第２の電極部の間に更に延伸して連続形成することを特徴とする請求項１に記載の電界発光素子。
【請求項３】
前記発光部を形成する発光材料は、燐光発光する有機材料を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の電界発光素子。
【請求項４】
前記誘電体部と前記発光部とは、交互に繰り返して配列することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の電界発光素子。
【請求項５】
前記誘電体部と当該誘電体部に隣接する誘電体部は、距離が１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の電界発光素子。
【請求項６】
前記光取り出し部は、略円柱形状または互いに略平行である溝形状をなすことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の電界発光素子。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか１項に記載の電界発光素子を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項８】
請求項１乃至６の何れか１項に記載の電界発光素子を備えることを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、表示装置や照明装置に用いられる電界発光素子等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エレクトロルミネセンス現象を利用したデバイスが重要度を増している。このようなデバイスとして、発光材料を層状に形成し、この発光層に陽極と陰極とからなる一対の電極を設けて電圧を印加することで発光を行わせる電界発光素子が注目を集めている。このような電界発光素子は、陽極と陰極の間に電圧を印加することで、陽極と陰極からそれぞれ正孔と電子を注入し、注入された電子と正孔とが、発光層で結合することにより生じるエネルギーを利用して発光を行う。即ち、電界発光素子は、この結合によるエネルギーで発光層の発光材料が励起され、励起状態から再び基底状態に戻る際に光を発生する現象を利用したデバイスである。
【０００３】
この電界発光素子を表示装置として使用した場合、発光材料が自己発光であるため、表示装置としての応答速度が速く、視野角が広いという特徴を有する。更に電界発光素子の構造上、表示装置の薄型化が容易になるという利点もある。また発光材料として例えば有機物質を利用した有機電界発光素子の場合は、有機物質の選択によって色純度の高い光を発生させやすく、そのため色再現域を広くとることが可能であるという特徴がある。
更に、電界発光素子は、白色での発光も可能であり、面発光であることから、この電界発光素子を照明装置に組み込んで利用する用途も提案されている。
【０００４】
特許文献１には、表面上にドットマトリクスアレイに配列されたエレクトロルミネセンスセルを備えた観察表面を有し、各セルは表面に平行な任意の寸法の５乃至１０倍である表面に垂直な高さを有し、各セルはディスプレイの表面に平行にセルの両端間に電界を供給するために両側に電極を有しているパネルディスプレイが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表平７−５０６４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで一般に、エレクトロルミネセンスセルを備えた観察表面を有し、各セルが表面に平行な垂直な高さを有するパネルディスプレイでは、発光面を基板面に対し垂直な発光構造を形成することができ、光の指向性を高めやすい。ところが、このようなセルの構造では、３次元構造体を形成する必要があり工程が多段階となるため、製造コストの上昇、歩留まりの低下、加工精度の低下などの問題が生じやすい。またこのエレクトロルミネセンスセルは無機物質をエレクトロルミネセンス材料として使用することが前提であり、電極間距離が１０μｍ程度と広い。しかしながら有機物質をエレクトロルミネセンス材料として使用する場合は、電極間距離が１００ｎｍ程度となることが好ましい。そのため有機物質をエレクトロルミネセンス材料として使用する場合に適用するには、電極間距離をナノメートルの精度で均一に形成する必要がある。これには高い精度を有する加工が必要となり、困難が生じやすい。
【０００７】
上記課題に鑑み、本発明の目的は、発光部から発した光を取り出す際に、簡易な構造で指向性の高い光を取り出すことができ、光の利用効率が高い電界発光素子等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の電界発光素子は、第１の電極部と、第２の電極部と、第１の電極部および第２の電極部の間に配される誘電体部と、誘電体部に隣接して配され第１の電極部と第２の電極部の間に電圧を印加することで発光する発光部と、第１の電極部と第２の電極部の少なくとも一方に隣接して配され発光部から発した光を取り出す光取り出し部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
ここで、発光部を形成する発光材料を、誘電体部と第２の電極部の間に更に延伸して連続形成することが好ましく、発光部を形成する発光材料は、燐光発光する有機材料を含むことが好ましい。
また誘電体部と発光部とは、交互に繰り返して配列することが好ましく、誘電体部と誘電体部に隣接する誘電体部は、距離が１０μｍ以下であることが好ましい。
また更に光取り出し部は、略円柱形状または互いに略平行である溝形状をなすことが好ましい。
そして第１の電極部を形成するための基板を更に有し、基板は、発光部に対応する位置に穿孔部を有することが好ましい。
【００１０】
また本発明の表示装置は、上記の電界発光素子を備えることを特徴とする。
【００１１】
また本発明の照明装置は、上記の電界発光素子を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、発光部から発した光を取り出す際に、簡易な構造で指向性の高い光を取り出すことができ、光の利用効率が高い電界発光素子等を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は、本実施の形態が適用される電界発光素子の構造の一例を説明した部分断面図である。
【図２】（ａ）は、本実施の形態において、主発光部で発した光が貫通部内を伝搬する経路について説明した図である。（ｂ）は、貫通部を有さず、従来のサンドイッチ構造の電界発光素子について光の経路を説明した図である。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は、貫通部が、陽極部、誘電体部、陰極部を貫通する形態する種々の形態について説明した図である。
【図４】（ａ）〜（ｂ）は穿孔部を設けた場合と設けなかった場合とで、発光部において発した光の進路について説明を行なった図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、貫通部が、陽極部、誘電体部を貫通し、陰極部を貫通しない場合の種々の形態について説明した図である。
【図６】（ａ）〜（ｂ）は、貫通部が、誘電体部、陰極部を貫通し、陽極部を貫通しない場合の種々の形態について説明した図である。
【図７】（ａ）〜（ｂ）は、誘電体部と発光部とが、交互に繰り返して配列する電界発光素子の一例を説明した図である。
【図８】（ａ）〜（ｂ）は、誘電体部と発光部とが、交互に繰り返して配列する電界発光素子の他の例を説明した図である。
【図９】（ａ）〜（ｂ）は、誘電体部と発光部とが、交互に繰り返して配列する電界発光素子の更に他の例を説明した図である。
【図１０】（ａ）〜（ｇ）は、本実施の形態が適用される電界発光素子の製造方法について説明した図である。
【図１１】本実施の形態における電界発光素子を用いた表示装置の一例を説明した図である。
【図１２】本実施の形態における電界発光素子を備える照明装置の一例を説明した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（電界発光素子）
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１（ａ）〜（ｃ）は、本実施の形態が適用される電界発光素子の構造の一例を説明した部分断面図である。
【００１５】
図１（ａ）に示した電界発光素子１０は、基板１１と、基板１１側を下側とした場合に基板１１上に形成され正孔を注入するための第１の電極部としての陽極部１２と、電子を注入するための第２の電極部としての陰極部１４と、陽極部１２および陰極部１４の間に配される誘電体部１３とが積層した構造を採る。また、陽極部１２、誘電体部１３、および陰極部１４を貫通して形成される貫通部１６を有する。この貫通部１６は、陰極部１４を貫通する部分１６ａと、誘電体部１３を貫通する部分１６ｂと、陽極部１２を貫通する部分１６ｃとからなる。更に、貫通部１６を埋めるようにして形成される発光部１７が形成される。この発光部１７は、陽極部１２および陰極部１４の間に電圧を印加することにより発光する。そして主に発光する部分である主発光部１７ａを有する。主発光部１７ａは、本実施の形態では、誘電体部１３に隣接する位置である。また主発光部１７ａは、貫通部１６が誘電体部１３を貫通する部分１６ｂの位置と概ね一致している。なお図１（ａ）および以下の各図において、上述した貫通部１６の各部分１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、点線によりその境界を示している。
【００１６】
ここで、主発光部１７ａから発した光は、貫通部１６における誘電体部１３を貫通する部分１６ｂから、陰極部１４を貫通する部分１６ａおよび陽極部１２を貫通する部分１６ｃ中を伝搬し、それぞれ陽極部１２、陰極部１４の両側から出射する。これにより光を外部に取り出すことができる。即ち、陰極部１４を貫通する部分１６ａおよび陽極部１２を貫通する部分１６ｃは、陽極部１２と陰極部１４の少なくとも一方に隣接して配され、発光部１７から発した光を取り出す光取り出し部として捉えることができる。
【００１７】
また図１（ｂ）に示した電界発光素子２０は、基板１１と、基板１１側を下側とした場合に基板１１上に形成され正孔を注入するための第１の電極部としての陽極部１２と、電子を注入するための第２の電極部としての陰極部１４と、陽極部１２および陰極部１４の間に配される誘電体部１３とが積層した構造を採るという点で、図１（ａ）で説明した電界発光素子１０と共通する。ただし、貫通部１６が陰極部１４を貫通せず、貫通部１６は、誘電体部１３を貫通する部分１６ｂと、陽極部１２を貫通する部分１６ｃとからなる。そのため発光部１７は、誘電体部１３を貫通する部分１６ｂと、陽極部１２を貫通する部分１６ｃを埋めるようにして形成される。
また主発光部１７ａから発した光は、貫通部１６における誘電体部１３を貫通する部分１６ｂから、陽極部１２を貫通する部分１６ｃ中を伝搬し、陽極部１２側から出射する。そしてこれにより光を外部に取り出すことができる。即ち、本実施の形態の場合、陽極部１２を貫通する部分１６ｃを、光取り出し部として捉えることができる。
【００１８】
更に図１（ｃ）に示した電界発光素子３０は、電界発光素子２０とは逆に貫通部１６が、陽極部１２を貫通せず、陰極部１４を貫通する部分１６ａと、誘電体部１３を貫通する部分１６ｂとからなる。そのため発光部１７は、陰極部１４を貫通する部分１６ａと誘電体部１３を貫通する部分１６ｂを埋めるようにして形成される。
また主発光部１７ａから発した光は、貫通部１６における誘電体部１３を貫通する部分１６ｂから、陰極部１４を貫通する部分１６ａ中を伝搬し、陰極部１４側から出射する。そしてこれにより光を外部に取り出すことができる。即ち、本実施の形態の場合、陰極部１４を貫通する部分１６ａを、光取り出し部として捉えることができる。
【００１９】
図２（ａ）は、本実施の形態において、主発光部１７ａで発した光が貫通部１６内を伝搬する経路について説明した図である。なおここでは、図１（ｂ）で説明した電界発光素子２０を例に採り説明を行なっている。
図２（ａ）で示したように発光部１７ａで発した光のうち、例えば、光Ｌ１のように図２（ａ）の向きで垂直方向に近い成分の光は、直接基板１１に達し、外部に出射することが可能である。ただしこのような光は、全体としては多くなく、例えば、光Ｌ２、光Ｌ３の場合のように、図２（ａ）の向きで垂直方向から少し方向がずれると、基板１１でなく、まず陽極部１２や誘電体部１３に達する。しかしこのような場合でも、陽極部１２や誘電体部１３において反射を生じ、そしてその反射光が基板１１に達して外部に出射することが可能である。
【００２０】
一方、図２（ｂ）は、貫通部１６を有さず、従来のサンドイッチ構造の電界発光素子について光の経路を説明した図である。
図２（ｂ）で示した従来の電界発光素子８０は、基板８１上に陽極層８２と、陽極層８２上に積層して形成され発光材料からなる発光層８３と、発光層８３を挟んで陽極層８２と対向して形成される陰極層８４とからなる。
【００２１】
このような電界発光素子８０の場合は、図２（ｂ）の向きで垂直方向に近い成分の光Ｌ４は、陽極層８２を通して外部に出射させることができる。ただし発光層８３から発する光は、ランダムな方向に均等に広がる光である。そのため電界発光素子８０の外部に取り出される光も配光は放射角度に対して均等である所謂ランバーシアント分布となる。即ち、指向性が低い光となる。また、例えば、光Ｌ５の場合のように、図２（ｂ）の向きで垂直方向から少し方向がずれると、陽極層８２と陰極層８４との間で全反射を生じる。そしてこのような光Ｌ５は、発光層８３内部で全反射を繰り返す間に、反射界面および発光層８３によって吸収されてしまい出射することができないか、または吸収されなかったとしても電界発光素子８０の端面から横方向に出射する。端面から出射した光は、端面に垂直方向の成分を多く含む。つまり指向性が高い光である。しかし光が出射する部分の面積は、微小であって、また反射界面および発光層８３によって多くは吸収され消失するために、光強度は小さく、結果として主たる光としては利用しにくい。
【００２２】
一方、図１（ａ）〜（ｃ）で説明した電界発光素子１０，２０，３０の場合は、貫通部１６内における全反射の繰り返し回数が少ないために、貫通部１６内で閉じこめられ、吸収される光の割合が小さい。そのため光の取り出し効率は、電界発光素子８０の場合より、図１（ａ）〜（ｃ）で説明した電界発光素子１０，２０，３０の方が高くしやすい。更に貫通部１６内部において反射を生じる結果、光の取り出し面に対して垂直に近い光ほど、全反射の回数が少なくなる。そのため光の取り出し面に対して垂直に近い光ほど、貫通部１６内で吸収される光が割合が少なくなるため、外部に効率的に取り出すことができる。よって外部に出射する光の指向性についても電界発光素子８０より、電界発光素子１０，２０，３０の方が高くなりやすく、更に光を放出する部分を面方向に連続的に並べることができるために、光の利用効率も高くしやすい。
【００２３】
なお貫通部１６が、陽極部１２、誘電体部１３、陰極部１４を貫通する形態については、図１（ａ）で説明した電界発光素子１０に限られるものではない。
図３（ａ）〜（ｅ）は、貫通部１６が、陽極部１２、誘電体部１３、陰極部１４を貫通する形態する種々の形態について説明した図である。
【００２４】
図３（ａ）に示した電界発光素子１０ａは、図１（ａ）で示した電界発光素子１０に対して、発光部１７を形成する発光材料が貫通部１６を埋めるだけでなく、陰極部１４の上部にも展開して連続形成されている点で相違する。
【００２５】
また図３（ｂ）に示した電界発光素子１０ｂは、図１（ａ）で示した電界発光素子１０に対して、発光部１７を形成する発光材料が貫通部１６を完全には埋めずに形成されている。つまり電界発光素子１０ｂでは、貫通部１６のうち誘電体部１３を貫通する部分１６ｂと、陽極部１２を貫通する部分１６ｃは発光材料により埋められているが、陰極部１４を貫通する部分１６ａは途中までしか埋められていない。このような形態でも、陽極部１２と陰極部１４との間に電圧を印加することにより発光部１７を発光させることは可能である。
【００２６】
更に図３（ｃ）に示した電界発光素子１０ｃは、図１（ａ）で示した電界発光素子１０に対して、発光部１７を形成する発光材料が貫通部１６を埋めると共に、誘電体部１３の上部にも展開して連続形成されている。そして陰極部１４は、この発光材料の上に形成される。ここで、誘電体部１３の上部に形成される発光材料の厚さは、貫通部１６のそれと比較して、半分以下であることが好ましい。つまり、厚さが半分を超えた場合は、光の一部が誘電体部１３の上部に形成される発光材料の部分を横に伝搬しやすくなり、その結果、光がこの部分で吸収される結果、光の取り出し効率が低下するためである。
【００２７】
また更に図３（ｄ）に示した電界発光素子１０ｄは、図１（ａ）で示した電界発光素子１０に対して、基板１１に穿孔部１６ｄを有する。本実施の形態では、穿孔部１６ｄは、貫通部１６とその位置を合わせて形成される。そして、発光部１７を形成する発光材料は、貫通部１６を埋めると共に、穿孔部１６ｄも埋めて形成されている。
そして図３（ｅ）に示した電界発光素子１０ｅは、図３（ｄ）で示した電界発光素子１０ｄに対して、発光部１７を形成する発光材料が貫通部１６を完全には埋めずに形成されている。つまり電界発光素子１０ｅでは、貫通部１６のうち誘電体部１３を貫通する部分１６ｂ、陽極部１２を貫通する部分１６ｃ、および穿孔部１６ｄは発光材料により埋められているが、陰極部１４を貫通する部分１６ａは途中までしか埋められていない。
これらの電界発光素子１０ｄ，１０ｅの場合、貫通部１６と共に穿孔部１６ｄも光取り出し部として把握することができる。
【００２８】
図４（ａ）〜（ｂ）は穿孔部１６ｄを設けた場合と設けなかった場合とで、発光部１７において発した光の進路について説明を行なった図である。
ここで図４（ａ）は、貫通部１６と共に穿孔部１６ｄを設けて作製した電界発光素子１０ｄにおける光の進路について説明した図である。一方、図４（ｂ）は、貫通部１６は設けるが穿孔部１６ｄを設けずに作製した電界発光素子１０における光の進路について説明した図である。
図４（ｂ）で示したように穿孔部１６ｄを設けない場合、発光部１７から発し、基板１１側に向かう光は、その方向が基板１１の表面に対し一定の角度より上である場合は、屈折しつつ基板１１内に侵入し、光を基板１１側から取り出すことができる。ただし、光の方向が基板１１の表面に対し一定の角度以下である光Ｌ８の場合は、全反射を生じ、基板１１内に侵入することができない。
一方、図４（ａ）で示したように穿孔部１６ｄを設けた場合は、穿孔部１６ｄの底部において全反射を生じる角度の光であっても、光Ｌ６のように穿孔部１６ｄの側面においては、基板１１内に侵入できる角度となる場合があり、その場合は基板１１内に侵入することができる。また光Ｌ７のように穿孔部１６ｄの底部において全反射しても穿孔部１６ｄの側面において基板１１内に侵入できる場合もある。この場合、陽極部１２において更に反射を生じ、外部に出射する。結果として、基板１１内に侵入することができる光の割合が図４（ｂ）の場合より増加しやすい。即ち、全反射を生じる光の割合がより減少し、基板１１側から取り出すことができる光の量が増加する。その結果、光の取り出し効率の向上を図ることができ、発光効率を向上させることができる。
【００２９】
続いて、図１（ｂ）で説明した電界発光素子２０の他の形態について説明を行なう。
図５（ａ）〜（ｄ）は、貫通部１６が、陽極部１２、誘電体部１３を貫通し、陰極部１４を貫通しない場合の種々の形態について説明した図である。
【００３０】
図５（ａ）に示した電界発光素子２０ａは、図１（ｂ）で示した電界発光素子２０に対して、陰極部１４が、発光部１７を覆うだけでなく、発光部１７の一部を囲むようにして形成される下垂部１４ａを有して形成されている。
【００３１】
また図５（ｂ）に示した電界発光素子２０ｂは、図１（ｂ）で示した電界発光素子２０に対して、発光部１７を形成する発光材料が貫通部１６を埋めると共に、誘電体部１３の上部にも展開して連続形成されている。そして陰極部１４は、発光材料の上に形成される。
【００３２】
更に図５（ｃ）に示した電界発光素子２０ｃは、図１（ｂ）で示した電界発光素子２０に対して、基板１１に穿孔部１６ｄを有する。本実施の形態では、穿孔部１６ｄは、貫通部１６とその位置を合わせて形成される場合である。
【００３３】
更に図５（ｄ）に示した電界発光素子２０ｄは、図５（ｃ）で示した電界発光素子２０ｃに加えて、陰極部１４が、図５（ａ）で示した電界発光素子２０ａと同様の下垂部１４ａを有して形成されている。
【００３４】
これらの電界発光素子２０ｃ，２０ｄの場合についても、貫通部１６と共に穿孔部１６ｄを光取り出し部として把握することができる。
【００３５】
続いて、図１（ｃ）で説明した電界発光素子３０の他の形態について説明を行なう。
図６（ａ）〜（ｂ）は、貫通部１６が、誘電体部１３、陰極部１４を貫通し、陽極部１２を貫通しない場合の種々の形態について説明した図である。
【００３６】
図６（ａ）に示した電界発光素子３０ａは、図１（ｃ）で示した電界発光素子３０に対して、発光部１７を形成する発光材料が貫通部１６を完全には埋めずに形成されている。つまり電界発光素子３０ａでは、貫通部１６のうち誘電体部１３を貫通する部分１６ｂは発光材料により埋められているが、陰極部１４を貫通する部分１６ａは途中までしか埋められていない。
また図６（ｂ）に示した電界発光素子３０ｂは、図１（ｃ）で示した電界発光素子３０に対して、発光部１７を形成する発光材料が貫通部１６ｂを埋めると共に、誘電体部１３の上部にも展開して連続形成されている。そして陰極部１４は、発光材料の上に更に形成される。
【００３７】
また上述した各電界発光素子の基本構造において、誘電体部１３と発光部１７とは、交互に繰り返して配列することが好ましい。
図７（ａ）〜（ｂ）は、誘電体部１３と発光部１７とが、交互に繰り返して配列する電界発光素子の一例を説明した図である。
ここで、図７（ａ）で示した電界発光素子１０ｆは、図３（ａ）で説明した電界発光素子１０ａを基本構造として、誘電体部１３と発光部１７とが交互に繰り返して配列する場合を示している。そして、発光部１７は、各誘電体部１３の間において、凹部１８を形成するようにして配列する。
また図７（ｂ）で示した電界発光素子１０ｇも同様にして、図３（ａ）で説明した電界発光素子１０ａを基本構造として、誘電体部１３と発光部１７とが交互に繰り返して配列する場合を示している。ただし、発光部１７は、各誘電体部１３の間において、凹部１８を形成せず、各誘電体部１３の間を埋めるようにして配列する。そのため発光部１７の上面は、平面状となっている。
【００３８】
このように、誘電体部１３と発光部１７とが交互に繰り返して配列することにより、電界発光素子から発する光の光量を増加させることができる。つまり、互いに隣接する誘電体部１３の間に発光部１７が位置することになり、この部分において主発光部１７ａが生じることになる。そのため発光する箇所が増大し、光量もそれに応じて増大する。
【００３９】
また図８（ａ）〜（ｂ）は、誘電体部１３と発光部１７とが、交互に繰り返して配列する電界発光素子の他の例を説明した図である。
ここで、図８（ａ）で示した電界発光素子２０ｅは、図５（ｂ）で説明した電界発光素子２０ｂを基本構造として、誘電体部１３と発光部１７とが交互に繰り返して配列する場合を示している。そして、発光部１７は、陰極部１４と共に各誘電体部１３の間において、凹部１８を形成するようにして配列する。
また図８（ｂ）で示した電界発光素子２０ｆも同様にして、図５（ｂ）で説明した電界発光素子２０ｂを基本構造として、誘電体部１３と発光部１７とが交互に繰り返して配列する場合を示している。ただし、発光部１７は、各誘電体部１３の間において、凹部１８を形成せず、各誘電体部１３の間を埋めるようにして配列する。そのため発光部１７の上面は、平面状となり、それに応じて陰極部１４も平面状となる。
【００４０】
更に図９（ａ）〜（ｂ）は、誘電体部１３と発光部１７とが、交互に繰り返して配列する電界発光素子の更に他の例を説明した図である。
ここで、図９（ａ）で示した電界発光素子２０ｇは、図５（ｃ）で説明した電界発光素子２０ｃを基本構造として、誘電体部１３と発光部１７とが交互に繰り返して配列する場合を示している。そして、発光部１７は、陰極部１４と共に各誘電体部１３の間において、凹部１８を形成するようにして配列する。
また図９（ｂ）で示した電界発光素子２０ｈも同様にして、図５（ｃ）で説明した電界発光素子２０ｃを基本構造として、誘電体部１３と発光部１７とが交互に繰り返して配列する場合を示している。ただし、発光部１７は、各誘電体部１３の間において、凹部１８を形成せず、各誘電体部１３の間を埋めるようにして配列する。そのため発光部１７の上面は、平面状となり、それに応じて陰極部１４も平面状となる。
【００４１】
次に、基板１１、陽極部１２、誘電体部１３、陰極部１４、貫通部１６、発光部１７について更に詳しく説明を行なう。
【００４２】
基板１１は、陽極部１２、誘電体部１３、陰極部１４、発光部１７を形成する支持体となるものである。基板１１には、上述した各電界発光素子に要求される機械的強度を満たす材料が用いられる。
【００４３】
基板１１の材料としては、図１（ｃ）で示した電界発光素子３０のように陽極部１２が貫通部１６に貫通されない場合で、基板１１側から光を取り出したい場合は、可視光に対して透明であることが必要である。具体的には、サファイアガラス、ライムソーダガラス、石英ガラスなどのガラス類；アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ナイロン樹脂などの透明樹脂；シリコン樹脂；窒化アルミ、アルミナなどの透明金属酸化物などが挙げられる。なお基板１１として、上記透明樹脂からなる樹脂フィルム等を使用する場合は、水、酸素などのガスに対するガス透過性が低いことが好ましい。ガス透過性が高い樹脂フィルム等を使用する場合は、光の透過性を損なわない範囲でガスの透過を抑制するバリア性薄膜を形成することが好ましい。
電界発光素子の基板１１側から光を取り出す必要がない場合、または図１（ａ）〜（ｂ）で示した電界発光素子１０，２０のように陽極部１２が貫通部１６により貫通する場合は、基板１１の材料としては、電界発光素子の発光色に対して透明であるものに限られず、不透明なものも使用できる。具体的には、上記材料に加えて、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）、もしくはニオブ（Ｎｂ）の単体、またはこれらの合金、あるいはステンレス、ＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３などの酸化物、ｎ−Ｓｉなどの半導体などからなる材料も使用することができる。
なお光を取り出す側が、基板１１側の場合、陽極部１２は不透明である方が好ましい。つまり、陽極部１２が不透明であると発光部１７と誘電体部１３の界面で反射せずに誘電体部１３に侵入した後で基板１１側から出射する光を遮断しやすくなる。このような光は、光の取り出し面（本実施の形態の場合、基板１１表面）から出射する際の角度が浅いため、取り出した光の指向性を悪化させる要因となる。またこの目的で、陽極部１２に透明な材料を使用する場合でも、陽極部１２と基板１１、あるいは陽極部１２と誘電体部１３との間に、電界発光素子の発光色に対して不透明な層を追加することもできる。
基板１１の厚さは、要求される機械的強度にもよるが、好ましくは、０．１ｍｍ〜１０ｍｍ、より好ましくは０．２５ｍｍ〜２ｍｍである。
【００４４】
陽極部１２は、陰極部１４との間で電圧を印加し、陽極部１２より発光部１７に正孔を注入する。陽極部１２に使用される材料としては、電気伝導性を有するものであることが必要である。具体的には仕事関数が低いものであり、仕事関数は、−４．５ｅＶ以下であることが好ましい。加えて、アルカリ性水溶液に対し、電気抵抗が顕著に変化しないことが好ましい。
【００４５】
このような条件を満たす材料として、金属酸化物、金属、合金が使用できる。ここで、金属酸化物としては、例えば、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＩＺＯ（インジウム−亜鉛酸化物）が挙げられる。また金属としては、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）等が挙げられる。そしてこれらの金属を含むステンレス等の合金も使用できる。陽極部１２の厚さは、例えば、２ｎｍ〜２ｍｍで形成することができる。なお仕事関数は、例えば、紫外線光電子分光分析法により測定することができる。
【００４６】
誘電体部１３は、陽極部１２と陰極部１４の間に設けられ、陽極部１２と陰極部１４とを所定の間隔にて分離し絶縁すると共に、発光部１７に電圧を印加するためのものである。このため誘電体部１３は高抵抗率材料であることが必要であり、電気抵抗率としては、１０８Ωｃｍ以上、好ましくは１０１２Ωｃｍ以上有することが要求される。具体的な材料としては、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化アルミニウム等の金属窒化物；酸化ケイ素（二酸化ケイ素）、酸化アルミニウム等の金属酸化物が挙げられるが、他にポリイミド、ポリフッ化ビニリデン、パリレン等の高分子化合物も使用可能である。
発光部１７から出射した光が誘電体部１３との界面で失われることなく、発光部１７側に反射されるためには、誘電体部１３は、屈折率が発光部１７を形成する発光材料と異なることが好ましい。具体的な材料としては、上述の材料はこの要件を満たしている。
ここで、短絡・電流リークを生じにくい電界発光素子を再現よく製造するためには、誘電体部１３の厚さは厚いほど好ましい。つまり、誘電体部１３の厚さは厚い方が、短絡・電流リークを引き起こす誘電体部１３の欠陥の影響を除外あるいは抑制しやすくなる。このような短絡・電流リークを生じる原因としては、誘電体部１３を形成する直前の基板１１上に付着した埃や、誘電体部１３の製造工程で発生する誘電体部１３のピンホールなどが挙げられる。
【００４７】
他方、電界発光素子全体の厚さを抑えるために誘電体部１３の厚さは、１μｍを越えないことが好ましい。また、陽極部１２と陰極部１４との間隔が狭い方が、発光のために必要な電圧が低くて済むので、この観点からも誘電体部１３は薄い方がより好ましい。但し、薄すぎると電界発光素子を駆動するための電圧に対し、絶縁耐力が十分でなくなるおそれがある。ここで絶縁耐力は、発光部１７が形成されていない状態で、陽極部１２と陰極部１４の間に流れる電流の電流密度が、０．１ｍＡ／ｃｍ２以下であることが好ましく、０．０１ｍＡ／ｃｍ２以下であることがより好ましい。また電界発光素子の駆動電圧に対し、２Ｖを超えた電圧に耐えることが好ましいため、例えば、駆動電圧が５Ｖである場合は、発光部１７が形成されていない状態で、陽極部１２と陰極部１４の間に約７Ｖの電圧を印加した場合に上記の電流密度を満たすことが必要である。これを満たす誘電体部１３の厚さは、上限としては、７５０ｎｍ以下であることが好ましく、４００ｎｍ以下であることが更に好ましく、２００ｎｍ以下であることがまた更に好ましい。また下限としては１５ｎｍ以上であることが好ましく、３０ｎｍ以上であることが更に好ましく、５０ｎｍ以上であることがまた更に好ましい。
【００４８】
陰極部１４は、陽極部１２との間で電圧を印加し、発光部１７に電子を注入する。陰極部１４に使用される材料としては、陽極部１２と同様に電気伝導性を有するものであれば、特に限定されるものではないが、仕事関数が低く、かつ化学的に安定なものが好ましい。仕事関数は、化学的安定性を考慮すると−２．９ｅＶ以下であることが好ましい。具体的には、Ａｌ、ＭｇＡｇ合金、ＡｌＬｉやＡｌＣａなどのＡｌとアルカリ金属の合金等の材料を例示することができる。陰極部１４の厚さは１０ｎｍ〜１μｍが好ましく、５０ｎｍ〜５００ｎｍがより好ましい。陽極部１２と同様に図１（ｂ）で示した電界発光素子２０のように陰極部１４が貫通部１６に貫通されない場合で、陰極部１４側から光を取り出したい場合は、陰極部１４は、可視光に対して透明であることが必要である。また電界発光素子の陰極部１４側から光を取り出す必要がない場合、または図１（ａ）、（ｃ）で示した電界発光素子１０，３０のように陰極部１４が貫通部１６により貫通する場合は、基板１１の材料としては、可視光に対して透明であるものに限られず、不透明なものも使用できる。
【００４９】
また、陰極部１４から発光部１７への電子の注入障壁を下げて電子の注入効率を上げる目的で、図示しない陰極バッファ部を、陰極部１４に隣接して設けてもよい。陰極バッファ部は、陰極部１４より仕事関数の低いことが必要であり、金属材料が好適に用いられる。例えば、アルカリ金属（Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ）、アルカリ土類金属（Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａ、Ｍｇ）、希土類金属（Ｐｒ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｙｂ）、あるいはこれら金属のフッ化物、塩化物、酸化物から選ばれる単体あるいは２つ以上の混合物を使用することができる。陰極バッファ部の厚さは０.０５ｎｍ〜５０ｎｍが好ましく、０.１ｎｍ〜２０ｎｍがより好ましく、０.５ｎｍ〜１０ｎｍがより一層好ましい。
【００５０】
また陰極部１４から発光部１７への電子の注入障壁を下げて電子の注入効率を上げる目的で、陰極バッファ部と発光部１７との間に有機物からなる材料を含む有機半導体部としての電子輸送部（図示せず）を更に設けることもできる。
【００５１】
電子輸送部に用いることができる材料としては、キノリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ペリレン誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、キノキサリン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、ニトロ置換フルオレン誘導体などが挙げられる。更に具体的には、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］亜鉛、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾールや、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、バソフェナントロリン、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）、トリフェニルビスイミダゾール（ＢＰＢＩ）、２，２’，２”−（１，３，５−Benzenetriyl）tris［１−phenyl−１H−benzimidazole］（略称：ＴＰＢＩ）、３，３’−［５’−［４−（３−Pyridinyl）phenyl］［１，１’：３’，１”−terphenyl］−４，４”−diyl］bispyridine（略称：ＴＰｙＴＰＢ）、４，４’−［５’−［３−（４−Pyridinyl）phenyl］［１，１’：３’，１”−terphenyl］−３，３”−diyl］bispyridine（略称：ｍ４ＴＰｙＴＰＢ）、３，３’−［５’−［３−（３−Pyridinyl）phenyl］［１，１’：３’，１”−terphenyl］−３，３”−diyl］bispyridine（略称：ｍＴＰｙＴＰＢ）、２，２’−［５’−［３−（２−Pyridinyl）phenyl］［１，１’：３’，１”−terphenyl］−３，３”−diyl］bispyridine（略称：ｍ２ＴＰｙＴＰＢ）、３−［４−［Ｂｉｓ（２，４，６−ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌ）ｂｏｒｙｌ］−３，５−ｄｉｍｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌ］ｐｙｒｉｄｉｎ（略称：Ｐｙ２１１Ｂ）などである。この中でも、ＴＰＢＩ、ＴＰｙＴＰＢ、ｍ４ＴＰｙＴＰＢ、ｍＴＰｙＴＰＢ、ｍ２ＴＰｙＴＰＢ、Ｐｙ２１１Ｂをより好ましく用いることができる。
【００５２】
ここに述べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、上記以外の物質を電子輸送部として用いても構わない。また、電子輸送部は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。電子輸送膜の膜厚は、薄すぎる場合は電子注入効率を高める効果が発現しない。また、厚すぎる場合、電子輸送部に印加される電圧が高くなるために、素子全体としての駆動電圧が上昇し電力効率の低下となるため好ましくない。よってこれらの条件を満たす電子輸送部の膜厚は、具体的には０．５ｎｍ〜５０ｎｍであることが好ましく、１ｎｍ〜１０ｎｍであることがより好ましい。
電子輸送部を形成する手法としては、一般的に用いられる真空蒸着装置を用いた抵抗加熱方式により、真空下の蒸着方法を用いることができる。
【００５３】
貫通部１６は、発光部１７をその内面に塗布し、かつ発光部１７からの光を取り出すためのものであり、本実施の形態では、誘電体部１３、および第１の電極部である陽極部１２と第２の電極部である陰極部１４の少なくとも一方を貫通するように形成する。
【００５４】
貫通部１６の形状は、特に限定されることはない。但し、形状制御が行いやすいという観点から例えば円柱形状または溝形状とすることが好ましい。なお本実施の形態において円柱形状とは、厳密な意味での円柱形状である必要はなく、大体円柱形状であるといういわゆる略円柱形状をも含むものである。なお本実施の形態の場合は、光取り出し部が、円柱形状または溝形状とすることが好ましいと言い換えることもできる。
また、貫通部１６を複数の直線状の溝形状で形成した場合、この直線に並行かつ基板１１表面に垂直な面に対しては、出射する光の配光は放射角度に対して均等（ランバーシアント）である。対して、この直線に垂直かつ基板１１表面に垂直な面に対しては、出射する光の配光は基板１１に垂直な方向に強くすることができる。これにより、例えば、棒状の蛍光灯に類似した配光を再現することが可能となる。また、貫通部１６を複数の直交する直線状の溝形状で形成した場合、これらの直線に垂直な２つの互いに直交する面（つまりＸおよびＹ面）に対しては、配光は基板１１に垂直な方向に強くし、それ以外の方向では、配光がランバーシアントに近くすることができる。
本実施の形態の電界発光素子では、主発光部１７ａで強く光る場合においては貫通部１６の間隔を小さくすれば、それだけ単位面積当たりの貫通部１６の数が増加するため、発光強度を大きくすることができる。また、発光部１７は、貫通部１６の中央部において非発光部分となりやすく、この非発光部分の面積が大きいと電界発光素子を高輝度で発光させにくい。よって、貫通部１６の幅を小さくすれば、貫通部１６の中央部の非発光部分が減少することになるため、発光強度を大きくしやすくなる。なお、ここで貫通部１６の幅とは、貫通部１６の端部から他の端部への短軸側の距離（最短距離）を指す。また同上の理由で隣接する貫通部１６同士の短軸側の距離（最短距離）も短いほうがよい。具体的には、誘電体部１３と隣接する隣の誘電体部１３とは、距離が１０μｍ以下であることが好ましく、２μｍ以下であることがさらに好ましく、１μｍ以下であることが最も好ましい。この距離は即ち貫通部１６同士の短軸側の距離（最短距離）となる。
【００５５】
発光部１７は、電圧を印加し、電流を供給することで光を発する発光材料であり、貫通部１６の内面に接触して塗布されることで形成される。発光部１７において、陽極部１２から注入された正孔と陰極部１４から注入された電子（正孔）とが再結合し、発光が生じる。そして本実施の形態では、上述の通り貫通部１６は、発光部１７により埋められている。
【００５６】
発光部１７の材料としては、有機材料および無機材料の何れをも使用することができる。この場合、有機材料を用いた電界発光素子は、有機電界発光素子として捉えることができる。
ここで有機材料を発光材料として用いる場合は、低分子化合物及び高分子化合物のいずれをも使用することができる。例えば、大森裕：応用物理、第７０巻、第１２号、１４１９−１４２５頁（２００１年）に記載されている発光性低分子化合物及び発光性高分子化合物などを例示することができる。
【００５７】
但し、本実施の形態では、塗布性に優れた材料が好ましい。即ち本実施の形態における電界発光素子の構造では、発光部１７が貫通部１６内で安定に発光するためには発光部１７が貫通部１６の内面に均一にかつ膜厚が均等に成膜されること、即ちカバレッジ性が向上することが好ましい。塗布性に優れた材料を使用せずに発光部１７を形成すると、貫通部１６全体に発光部１７が一様に接していない、あるいは貫通部１６内面の膜厚が均一でない成膜状態になりやすい。
また、貫通部１６内に発光部１７を均一に形成するためには、塗布法で行うことが好ましい。即ち、塗布法では、貫通部１６に発光材料を含む発光材料溶液を埋め込むことが容易であるため、凹凸を有する面においてもカバレッジ性を高めて成膜することが可能である。塗布法においては塗布性を向上させる目的で、主に重量平均分子量で１，０００〜２，０００，０００である材料が好適に用いられる。また、塗布性を向上させるためレベリング剤、脱泡剤などの塗布性向上添加剤を添加したり、電荷トラップ能力の少ないバインダー樹脂を添加することもできる。
【００５８】
具体的に、塗布性に優れる材料としては、例えば、特開２００７−８６６３９号公報に挙げられている所定の構造を有する分子量１５００以上６０００以下のアリールアミン化合物や、特開２０００−０３４４７６号公報に挙げられている所定の高分子蛍光体などが挙げられる。
ここで、塗布性に優れた材料の中でも、電界発光素子の製造のプロセスが簡素化されるという点で発光性高分子化合物が好ましく、発光効率が高い点で燐光発光性化合物が好ましい。従って、特に燐光発光性高分子化合物が好ましい。なお、複数の材料同士を混合、あるいは塗布性を損なわない範囲で低分子発光材料（例えば、分子量１０００以下）を添加することも可能である。この際の低分子発光材料の添加量は３０ｗｔ％以下が好ましい。
また、発光性高分子化合物は、共役発光性高分子化合物と非共役発光性高分子化合物とに分類することもできるが、中でも非共役発光性高分子化合物が好ましい。
上記の理由から、本実施の形態で用いられる発光材料としては、燐光発光性非共役高分子化合物（燐光発光性高分子であり、かつ非共役発光性高分子化合物でもある発光材料）が特に好ましい。
【００５９】
本実施の形態の電界発光素子における発光部１７は、好ましくは、燐光を発光する燐光発光性単位とキャリアを輸送するキャリア輸送性単位とを一つの分子内に備えた、燐光発光性高分子（燐光発光する有機材料）を少なくとも含む。燐光発光性高分子は、重合性置換基を有する燐光発光性化合物と、重合性置換基を有するキャリア輸送性化合物とを共重合することによって得られる。燐光発光性化合物はイリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）および金（Ａｕ）の中から一つ選ばれる金属元素を含む金属錯体であり、中でもイリジウム錯体が好ましい。
【００６０】
燐光発光性化合物における重合性置換基としては、例えば、ビニル基、アクリレート基、メタクリレート基、メタクリロイルオキシエチルカルバメート基等のウレタン（メタ）アクリレート基、スチリル基及びその誘導体、ビニルアミド基及びその誘導体などが挙げられ、中でもビニル基、メタクリレート基、スチリル基及びその誘導体が好ましい。これらの置換基は、ヘテロ原子を有してもよい炭素数１〜２０の有機基を介して金属錯体に結合していてもよい。
重合性置換基を有するキャリア輸送性化合物は、ホール輸送性および電子輸送性の内のいずれか一方または両方の機能を有する有機化合物における一つ以上の水素原子を重合性置換基で置換した化合物を挙げることができる。
【００６１】
キャリア輸送性化合物における重合性置換基はビニル基であるが、ビニル基をアクリレート基、メタクリレート基、メタクリロイルオキシエチルカルバメート基等のウレタン（メタ）アクリレート基、スチリル基及びその誘導体、ビニルアミド基及びその誘導体などの重合性置換基で置換した化合物であってもよい。また、これらの重合性置換基は、ヘテロ原子を有してもよい炭素数１〜２０の有機基を介して結合していてもよい。
【００６２】
重合性置換基を有する燐光発光性化合物と、重合性置換基を有するキャリア輸送性化合物の重合方法は、ラジカル重合、カチオン重合、アニオン重合、付加重合のいずれでもよいが、ラジカル重合が好ましい。また、重合体の分子量が重量平均分子量で１，０００〜２，０００，０００が好ましく、５，０００〜１，０００，０００がより好ましい。ここでの分子量はＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー）法を用いて測定されるポリスチレン換算分子量である。
【００６３】
燐光発光性高分子は、一つの燐光発光性化合物と一つのキャリア輸送性化合物、一つの燐光発光性化合物と二つ以上のキャリア輸送性化合物を共重合したものであってもよく、また二つ以上の燐光発光性化合物をキャリア輸送性化合物と共重合したものであってもよい。
【００６４】
燐光発光性高分子におけるモノマーの配列は、ランダム共重合体、ブロック共重合体、交互共重合体のいずれでもよく、燐光発光性化合物構造の繰り返し単位数をｍ、キャリア輸送性化合物構造の繰り返し単位数をｎとしたとき（ｍ、ｎは１以上の整数）、全繰り返し単位数に対する燐光発光性化合物構造の繰り返し単位数の割合、すなわちｍ／（ｍ＋ｎ）の値は、０．００１〜０．５が好ましく、０．００１〜０．２がより好ましい。
【００６５】
燐光発光性高分子のさらに具体的な例と合成法は、例えば特開２００３−３４２３２５号公報、特開２００３−１１９１７９号公報、特開２００３−１１３２４６号公報、特開２００３−２０６３２０号公報、特開２００３−１４７０２１号公報、特開２００３−１７１３９１号公報、特開２００４−３４６３１２号公報、特開２００５−９７５８９号公報、特開２００７−３０５７３４号公報に開示されている。
【００６６】
本実施の形態における電界発光素子の発光部１７は、好ましくは前述した燐光発光性化合物を含むが、発光部１７のキャリア輸送性を補う目的で正孔輸送性化合物や電子輸送性化合物が含まれていてもよい。これらの目的で用いられる正孔輸送性化合物としては、例えば、ＴＰＤ（Ｎ，Ｎ’−ジメチル−Ｎ，Ｎ’−（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’ジアミン）、α−ＮＰＤ（４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル）、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ（４，４’，４’’−トリス（３−メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン）などの低分子トリフェニルアミン誘導体が挙げられる。更に、ポリビニルカルバゾール、トリフェニルアミン誘導体に重合性官能基を導入して高分子化したもの；特開平８−１５７５７５号公報に開示されているトリフェニルアミン骨格の高分子化合物；ポリパラフェニレンビニレン、ポリジアルキルフルオレンなどが挙げられる。また、電子輸送性化合物としては、例えば、Ａｌｑ３（アルミニウムトリスキノリノレート）などのキノリノール誘導体金属錯体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、トリアジン誘導体、トリアリールボラン誘導体などの低分子材料が挙げられる。更に上記の低分子電子輸送性化合物に重合性官能基を導入して高分子化したもの、例えば特開平１０−１６６５号公報に開示されているポリＰＢＤなどの既知の電子輸送性化合物が挙げられる。
【００６７】
また、発光部１７に使用する発光材料として上述した発光性高分子化合物ではなく発光性低分子化合物を使用する場合でも、正孔輸送性化合物、電子輸送性化合物、もしくは積層が可能である。そして、発光材料として上述した発光性高分子化合物を添加することも可能である。
この場合の正孔輸送性化合物の具体例としては、例えば、特開２００６−７６９０１号公報に記載されているＴＰＤ、α−ＮＰＤ、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ、フタロシアニン錯体、ＤＴＤＰＦＬ、ｓｐｉｒｏ−ＴＰＤ、ＴＰＡＣ、ＰＤＡ等が挙げられる。
【００６８】
電子輸送性化合物の具体例としては、例えば、特開２００６−７６９０１号公報に記載されているＢＰｈｅｎ、ＢＣＰ、ＯＸＤ−７、ＴＡＺ等が挙げられる。
【００６９】
また、例えば、特開２００６−２７３７９２号公報に記載の一分子内に正孔輸送性及び電子輸送性を有するバイポーラー型分子構造を有する化合物でも使用可能である。
【００７０】
本実施の形態における電界発光素子は、上述の通り発光体として無機材料を用いることもできる。無機材料を用いた電界発光素子は、無機電界発光素子として捉えることができる。無機材料としては、例えば無機蛍光体を用いることができる。この無機蛍光体の具体例、および電界発光素子の構成、製造方法は、例えば特開２００８−２５１５３１号公報に記載されたものを公知の技術として挙げることができる。
【００７１】
なお、以上詳述した各電界発光素子では、基板１１側を下側とした場合、陽極部１２を下側に形成し、誘電体部１３を挟み対向する形で陰極部１４を上側に形成する場合を例示して説明を行ったが、これに限られるものではなく、陽極部１２と陰極部１４を入れ替えた構造でもよい。即ち、基板１１側を下側とした場合、陰極部１４を下側に形成し、誘電体部１３を挟み込み対向する形で陽極部１２を上側に形成する形態でもよい。
【００７２】
（電界発光素子の製造方法）
次に、本実施の形態が適用される電界発光素子の製造方法について、図８（ｂ）で示した電界発光素子２０ｆを例に取り説明を行う。
図１０（ａ）〜（ｇ）は、本実施の形態が適用される電界発光素子２０ｆの製造方法について説明した図である。
まず基板１１上に、第１の電極部である陽極部１２を形成する（図１０（ａ）：第１電極部形成工程）。本実施の形態では、基板１１として、ガラス基板を使用した。また陽極部１２を形成する材料としてＩＴＯを使用した。
陽極部１２を基板１１上に形成するには、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。また、塗布成膜方法、即ち、目的とする材料を溶剤に溶解させた状態で基板１１に塗布し乾燥する方法が可能な場合は、スピンコーティング法、ディップコーティング法、インクジェット法、印刷法、スプレー法、ディスペンサー法などの方法を用いて成膜することも可能である。
なお基板１１に陽極部１２としてＩＴＯが既に形成されているいわゆる電極付き基板を用いることで、この第１電極部形成工程を省略することができる。
【００７３】
陽極部１２を形成した後は、次に誘電体部１３の形成を行なう（図１０（ｂ）：誘電体部形成工程）。本実施の形態では、誘電体部１３を形成する材料として二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を使用した。誘電体部１３の形成についても、陽極部１２の形成と同様に抵抗加熱蒸着法、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。
【００７４】
次に、図１０（ａ）〜（ｂ）の工程で形成した各層を貫通する形で貫通部１６の形成を行う。ここで貫通部１６を形成するには、例えば、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、まず誘電体部１３の上に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、レジスト部７１を形成する（図１０（ｃ））。
【００７５】
そして、貫通部１６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：Ultra Violet）、電子線（ＥＢ：Electron Beam）等により露光を行うと、レジスト部７１に貫通部１６に対応した所定のパターンが露光される。そして現像液を用いてレジスト部７１の露光部分を除去すると、露光されたパターンの部分のレジスト部７１が除去される（図１０（ｄ））。これにより露光されたパターンの部分に対応して、誘電体部１３の表面が露出する。
【００７６】
次に、残存したレジスト部７１をマスクとして、露出した誘電体部１３の部分をエッチングし、この部分の誘電体部１３および陽極部１２を除去することで貫通部１６を形成する。（図１０（ｅ））。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。また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、貫通部１６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、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）や誘導結合プラズマエッチングが利用でき、またウェットエッチングとしては、希塩酸や希硫酸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、基板１１の表面が露出する。なお図１０（ｃ）〜図１０（ｅ）で説明した各工程は、陽極部１２および誘電体部１３を貫通する貫通部１６を形成する貫通部形成工程として捉えることができる。
【００７７】
次に、残存したレジスト部７１をレジスト除去液等により除去し、貫通部１６の内面および誘電体部１３上に発光部１７を形成する（図１０（ｆ）：発光部形成工程）。発光部１７の形成には、発光部１７の説明において前述した塗布法が用いられる。具体的には、まず発光部１７を構成する発光材料を、有機溶媒や水等の所定の溶媒に分散させた発光材料溶液（塗布液）を塗布する。塗布を行う際にはスピンコーティング、スプレーコーティング、ディップコーティング法、インクジェット法、スリットコーティング法、ディスペンサー法、印刷等の種々の方法を使用することができる。塗布を行った後は、加熱あるいは真空引きを行うことで発光材料溶液を乾燥させ、発光材料が貫通部１６の内面に固着し、発光部１７が形成される。この際、発光部１７は、誘電体部１３上に展開した形で形成される。この形態によれば、塗布を行なった後、貫通部１６以外の部分に塗布された塗布液を除去する必要がなくなるため、貫通部１６の内部だけに発光部１７を形成する場合に比べ電界発光素子２０ｆの製造がより容易になる。なお発光部１７を形成する前に、誘電体部１３の表面と発光部１７を形成する発光材料とが接する部分を、発光材料との親和性を高め、他方、それ以外の部分を、発光材料との親和性を低下させる処理を行なうことが好ましい。即ち、この場合、発光材料が誘電体部１３の部分において形成されやすくなり、陽極部１２と陰極部１４の両電極に渡って形成されやすくなる。
【００７８】
そして、第２電極部である陰極部１４を、発光部１７上に積層する形で形成する（図１０（ｇ）：第２電極部形成工程）。陰極部１４を形成するには、陽極部１２を形成する方法と同様の方法で行うことができる。
【００７９】
以上の工程により、電界発光素子２０ｆを製造することができる。また、これら一連の工程後、電界発光素子２０ｆを長期安定的に用い、電界発光素子２０ｆを外部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。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、熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂で基板１１と貼り合わせて密閉する方法を採ることが好ましい。またこの際に、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、電界発光素子２０ｆ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を封入すれば、上側の陰極部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、電圧印加時に電界発光素子２０ｆ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電界発光素子２０ｆにダメージを与えるのを抑制しやすくなる。
【００８０】
なお、穿孔部１６ｄを製造するには、上記の図１０（ｅ）で示したエッチングにより陽極部１２および誘電体部１３を除去する工程の後に、更に基板１１の一部を穿つことで除去すればよい。これにより穿孔部１６ｄを形成することができる。基板１１の一部除去を行なうには、図１０（ｅ）で説明した方法と同様のエッチングを用いる方法で可能である。そしてこの際のエッチン部条件により穿孔部１６ｄの形状を制御することができる。
【００８１】
（表示装置）
次に、以上詳述した電界発光素子を備える表示装置について説明を行う。
図１１は、本実施の形態における電界発光素子を用いた表示装置の一例を説明した図である。
図１１に示した表示装置２００は、いわゆるパッシブマトリクス型の表示装置であり、表示装置基板２０２、陽極配線２０４、陽極補助配線２０６、陰極配線２０８、絶縁膜２１０、陰極隔壁２１２、電界発光素子２１４、封止プレート２１６、シール材２１８とを備えている。
【００８２】
表示装置基板２０２としては、例えば、矩形状のガラス基板等の透明基板を用いることができる。表示装置基板２０２の厚みは、特に限定されないが、例えば０．１〜１ｍｍのものを用いることができる。
【００８３】
表示装置基板２０２上には、複数の陽極配線２０４が形成されている。陽極配線２０４は、一定の間隔を隔てて平行に配置される。陽極配線２０４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。また陽極配線２０４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２０４の端部の上には、陽極補助配線２０６が形成される。陽極補助配線２０６は陽極配線２０４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２０６は、表示装置基板２０２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２０６を介して陽極配線２０４に電流を供給することができる。陽極補助配線２０６は、例えば、厚さ５００ｎｍ〜６００ｎｍの金属膜によって構成される。
【００８４】
また、電界発光素子２１４上には、複数の陰極配線２０８が設けられている。複数の陰
極配線２０８は、それぞれが平行となるよう、かつ、陽極配線２０４と直交するように配設されている。陰極配線２０８には、Ａｌ又はＡｌ合金を使用することができる。陰極配線２０８の厚さは、例えば、１００ｎｍ〜１５０ｎｍである。また、陰極配線２０８の端部には、陽極配線２０４に対する陽極補助配線２０６と同様に、図示しない陰極補助配線が設けられ、陰極配線２０８と電気的に接続されている。よって、陰極配線２０８と陰極補助配線との間に電流を流すことができる。
【００８５】
表示装置基板２０２上には、陽極配線２０４を覆うように絶縁膜２１０が形成される。絶縁膜２１０には、陽極配線２０４の一部を露出するように矩形状の開口部２２０が設けられている。複数の開口部２２０は、陽極配線２０４の上にマトリクス状に配置されている。この開口部２２０において、後述するように陽極配線２０４と陰極配線２０８の間に電界発光素子２１４が設けられる。すなわち、それぞれの開口部２２０が画素となる。従って、開口部２２０に対応して表示領域が形成される。ここで、絶縁膜２１０の膜厚は、例えば、２００ｎｍ〜３００ｎｍとすることができ、開口部２２０の大きさは、例えば、３００μｍ×３００μｍとすることができる。
【００８６】
陽極配線２０４上の開口部２２０の位置に対応した箇所に、電界発光素子２１４が形成されている。なお、ここで電界発光素子２１４は、陽極配線２０４が基板１１の代わりとなるため、陽極配線２０４の上に直接、陽極部１２、誘電体部１３、陰極部１４、発光部１７（図１参照）が形成されている。電界発光素子２１４は、開口部２２０において陽極配線２０４と陰極配線２０８とに挟持されている。すなわち、電界発光素子２１４の陽極部１２が陽極配線２０４と接触し、陰極部１４が陰極配線２０８と接触する。電界発光素子２１４の厚さは、例えば、１５０ｎｍ〜２００ｎｍとすることができる。
【００８７】
絶縁膜２１０の上には、複数の陰極隔壁２１２が陽極配線２０４と垂直な方向に沿って形成されている。陰極隔壁２１２は、陰極配線２０８の配線同士が導通しないように、複数の陰極配線２０８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２１２の間にそれぞれ陰極配線２０８が配置される。陰極隔壁２１２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。
【００８８】
表示装置基板２０２は、封止プレート２１６とシール材２１８を介して貼り合わせられている。これにより、電界発光素子２１４が設けられた空間を封止することができ、電界発光素子２１４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２１６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。
【００８９】
このような構造の表示装置２００において、図示しない駆動装置により、陽極補助配線２０６、図示しない陰極補助配線を介して、電界発光素子２１４に電流を供給し、発光部１７を発光させ、貫通部１６から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電界発光素子２１４の発光、非発光を制御装置により制御することにより、表示装置２００に画像を表示させることができる。
【００９０】
（照明装置）
次に、電界発光素子２０ｆを用いた照明装置について説明を行う。
図１２は、本実施の形態における電界発光素子を備える照明装置の一例を説明した図である。
図１２に示した照明装置３００は、上述した電界発光素子２０ｆと、電界発光素子２０ｆの基板１１（図１参照）に隣接して設置され陽極部１２（図１参照）に接続される端子３０２と、基板１１（図１参照）に隣接して設置され電界発光素子２０ｆの陰極部１４（図１参照）に接続される端子３０３と、端子３０２と端子３０３とに接続し電界発光素子２０ｆを駆動するための点灯回路３０１とから構成される。
【００９１】
点灯回路３０１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３０２と端子３０３を通して、電界発光素子２０ｆの陽極部１２と陰極部１４との間に電流を供給する。そして、電界発光素子２０ｆを駆動し、発光部１７（図１参照）を発光させて、貫通部１６から基板１１を通し、光を出射させ、照明光として利用する。発光部１７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電界発光素子２０ｆ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。なお、本実施の形態の照明装置３００では、貫通部１６（図１参照）の径と間隔を小さくして発光させた場合、人間の目には面発光しているように見える。
【符号の説明】
【００９２】
１０…電界発光素子、１１…基板、１２…陽極部、１３…誘電体部、１４…陰極部、１６…貫通部、１６ｄ…穿孔部、１７…発光部、２００…表示装置、３００…照明装置
【図１】
0005553625.tif 000002
【図２】
0005553625.tif 000003
【図３】
0005553625.tif 000004
【図４】
0005553625.tif 000005
【図５】
0005553625.tif 000006
【図６】
0005553625.tif 000007
【図７】
0005553625.tif 000008
【図８】
0005553625.tif 000009
【図９】
0005553625.tif 000010
【図１０】
0005553625.tif 000011
【図１１】
0005553625.tif 000012
【図１２】
0005553625.tif 000013