(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明な基板上に発光部が点在する発光素子であって、前記基板は、発光部側の基板面が前記発光部下で窪んだ穿孔部を有し、
前記基板上に積層されている第１の電極層及びその上にさらに積層されている第２の電極層をさらに有し、
前記穿孔部上に、当該穿孔部から前記第１の電極層を貫通する貫通部をさらに有し、かつ、
前記貫通部内および当該貫通部内から当該貫通部外に展開して形成される発光部を有する
ことを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記発光部が、前記基板面１ｍｍ２中に１０２個以上形成されている請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記穿孔部は、１つの前記発光部下に１つ存在する請求項１または２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記穿孔部は、前記基板の表面から当該穿孔部の最深部に至る経路部分の少なくとも一部に絞り形状を有する請求項１〜３のいずれかに記載の発光素子。
【請求項５】
前記絞り形状は、幅が連続的に狭くなる形状である請求項４に記載の発光素子。
【請求項６】
前記絞り形状は、幅が連続的に広くなる形状である請求項４に記載の発光素子。
【請求項７】
前記穿孔部は、前記基板の表面から当該穿孔部の最深部に至る幅が略同一である請求項１〜３のいずれかに記載の発光素子。
【請求項８】
前記穿孔部の最深部が平面である請求項１〜７のいずれかに記載の発光素子。
【請求項９】
前記穿孔部の最深部が曲面である請求項１〜７のいずれかに記載の発光素子。
【請求項１０】
前記穿孔部の最深部が尖頭形状である請求項１〜７のいずれかに記載の発光素子。
【請求項１１】
前記穿孔部が凸面の底部を有する請求項１〜７のいずれかに記載の発光素子。
【請求項１２】
前記穿孔部は、略円柱形状をなす請求項７または８に記載の発光素子。
【請求項１３】
前記穿孔部は、回転体以外の形状である請求項１〜１１のいずれかに記載の発光素子。
【請求項１４】
前記穿孔部は、略直方体形状をなす請求項７または８に記載の発光素子。
【請求項１５】
前記穿孔部は、他の穿孔部に対し、互いに長辺が略平行にして前記基板面に並んでいる請求項１４に記載の発光素子。
【請求項１６】
前記穿孔部の前記基板面における形状の最大幅が０．０１μｍ〜５μｍである請求項１〜１５の何れかに記載の発光素子。
【請求項１７】
前記穿孔部の前記基板面における形状の最大幅が、０．０１μｍ〜１μｍ未満である請求項１６に記載の発光素子。
【請求項１８】
前記基板の屈折率は、前記発光部の屈折率より低い請求項１〜１６のいずれかに記載の発光素子。
【請求項１９】
前記発光素子は、電界発光素子である請求項１〜１８のいずれかに記載の発光素子。
【請求項２０】
前記発光部が、有機化合物からなる発光体を含む請求項１９に記載の発光素子。
【請求項２１】
前記発光部が、有機金属錯体からなる発光体を含む請求項２０に記載の発光素子。
【請求項２２】
前記発光部は、燐光発光する有機材料を含む請求項２０に記載の発光素子。
【請求項２３】
発光素子は、第１の電極層と第２の電極層との間に誘電体層を有し、かつ、前記貫通部がさらに当該誘電体層を貫通している請求項１〜２２のいずれかに記載の発光素子。
【請求項２４】
前記貫通部は、幅が１０μｍ以下である請求項１〜２３のいずれかに記載の発光素子。
【請求項２５】
前記貫通部の最大幅が、０．０１μｍ〜５μｍである請求項１〜２４のいずれかに記載の発光素子。
【請求項２６】
前記貫通部の幅が、前記貫通部に対応する前記穿孔部の幅に合っている請求項１〜２５のいずれかに記載の発光素子。
【請求項２７】
前記貫通部は、略円柱形状をなす請求項１〜２６のいずれかに記載の発光素子。
【請求項２８】
前記貫通部は、略直方体形状をなす請求項１〜２６のいずれかに記載の発光素子。
【請求項２９】
前記貫通部は、他の貫通部に対して、互いに長辺を略平行にして前記基板面上に並んでいる請求項２８に記載の発光素子。
【請求項３０】
前記貫通部から前記穿孔部に渡る内壁が、連続した面で構成されている請求項１〜２９のいずれかに記載の発光素子。
【請求項３１】
前記第１の電極層および前記第２の電極層のうち少なくとも一方は、不透明材料からなる請求項１〜３０のいずれかに記載の発光素子。
【請求項３２】
請求項１〜３１のいずれかに記載の発光素子の製造方法であって、透明な基板上に少なくとも第１の電極層および誘電体層を積層して形成する積層工程と、
少なくとも前記第１の電極層および前記誘電体層を貫通する貫通部を形成する貫通部形成工程と、
前記貫通部を形成した部分以外の部分をマスクとして前記基板に穿孔部を形成する穿孔部形成工程と、
前記貫通部の内面および当該貫通部の内面から当該貫通部外に展開して発光部を形成する発光部形成工程と、
第２の電極層を形成する第２電極層形成工程と、
を有することを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項３３】
前記第２電極層形成工程は、前記発光部上に前記第２の電極層を形成する工程である請求項３２に記載の発光素子の製造方法。
【請求項３４】
前記貫通部形成工程および前記穿孔部形成工程の少なくとも一方は、ドライエッチングにより前記貫通部または前記穿孔部を形成する工程である請求項３２または３３に記載の発光素子の製造方法。
【請求項３５】
請求項１〜３１のいずれかに記載の発光素子を備えることを特徴とする画像表示装置。
【請求項３６】
請求項１〜３１のいずれかに記載の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、画像表示装置や照明装置に用いられる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等の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】
この電界発光素子等の発光素子を画像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、画像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、画像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、電界発光素子等の発光素子は、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】
このような発光素子の一例として、例えば、特許文献１には、正孔電極注入層と電子注入電極層との間に挿入される誘電体層を備え、少なくとも誘電体層および電極層の一つを通って延び、正孔注入電極領域、電子注入電極領域および誘電体領域を備える内部キャビティ表面にエレクトロルミネセンスコーティング材料を塗布するキャビティ発光エレクトロルミネセンスデバイスが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００３−５２２３７１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、基板上に発光部が点在する発光素子、例えば、キャビティ発光エレクトロルミネセンスデバイスでは、エレクトロルミネッセンスコーティング材料から発した光をキャビティを通して直接取り出すことができるため光の利用効率を向上させやすい。ところが、光を基板側から取り出したい場合、基板に入射する光の角度によっては、基板表面において反射が生じやすくなるため、光の利用効率が減少する場合があった。
本発明の目的は、発光部から発した光を基板側から取り出す際に、基板表面における反射を抑制し、高い発光効率を有する電界発光素子等の発光素子を提供することである。また、他の目的は、出射光の方向を制御することにより、必要とされる配光特性を示す発光素子を提供することである。
また、他の目的は、高いコントラストおよび解像度を有し、また高い発光効率を有し、さらに好ましい配光特性を有する画像表示装置を提供することである。
更に、他の目的は、高い発光効率を有し、また好ましい配光特性を有する照明装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は以下の手段を備える。
（１）透明な基板上に発光部が点在する発光素子であって、前記基板は、発光部側の基板面が前記発光部下で窪んだ穿孔部を有することを特徴とする発光素子。
（２）前記発光部が、前記基板面１ｍｍ２中に１０２個以上形成されている前項（１）に記載の発光素子。
（３）前記穿孔部は、１つの前記発光部下に１つ存在する前項（１）または（２）に記載の発光素子。
（４）前記穿孔部は、前記基板の表面から当該穿孔部の最深部に至る経路部分の少なくとも一部に絞り形状を有する前項（１）〜（３）のいずれかに記載の発光素子。
（５）前記絞り形状は、幅が連続的に狭くなる形状である前項（４）に記載の発光素子。
（６）前記絞り形状は、幅が連続的に広くなる形状である前項（４）に記載の発光素子。
（７）前記穿孔部は、前記基板の表面から当該穿孔部の最深部に至る幅が略同一である前項（１）〜（３）のいずれかに記載の発光素子。
（８）前記穿孔部の最深部が平面である前項（１）〜（７）のいずれかに記載の発光素子。
（９）前記穿孔部の最深部が曲面である前項（１）〜（７）のいずれかに記載の発光素子。
（１０）前記穿孔部の最深部が尖頭形状である前項（１）〜（７）のいずれかに記載の発光素子。
（１１）前記穿孔部が凸面の底部を有する前項（１）〜（７）のいずれかに記載の発光素子。
（１２）前記穿孔部は、略円柱形状をなす前項（７）または（８）に記載の発光素子。
（１３）前記穿孔部は、回転体以外の形状である前項（１）〜（１１）に記載の発光素子。
（１４）前記穿孔部は、略直方体形状をなす前項（７）または（８）に記載の発光素子。
（１５）前記穿孔部は、他の穿孔部に対し、互いに長辺が略平行にして前記基板面に並んでいる前項（１４）に記載の発光素子。
（１６）前記穿孔部の前記基板面における形状の最大幅が０．０１μｍ〜５μｍである前項（１）〜（１５）の何れかに記載の発光素子。
（１７）前記穿孔部の前記基板面における形状の最大幅が、０．０１μｍ〜１μｍ未満である前項（１６）に記載の発光素子。
（１８）前記基板の屈折率は、前記発光部の屈折率より低い前項（１）〜（１６）のいずれかに記載の発光素子。
（１９）前記発光素子は、電界発光素子である前項（１）〜（１８）のいずれかに記載の発光素子。
（２０）前記発光部が、有機化合物からなる発光体を含む前項（１９）に記載の発光素子。
（２１）前記発光部が、有機金属錯体からなる発光体を含む前項（２０）に記載の発光素子。
（２２）前記発光部は、燐光発光する有機材料を含む前項（２０）に記載の発光素子。
（２３）発光素子は、基板上に積層されている第１の電極層及びその上にさらに積層されている第２の電極層を有し、穿孔部上に、穿孔部から第１の電極層を貫通する貫通部を有し、かつ、貫通部内に発光部を有する前項（１９）〜（２２）のいずれかに記載の発光素子。
（２４）発光素子は、第１の電極層と第２の電極層との間に誘電体層を有し、かつ、前記貫通部がさらに当該誘電体層を貫通している前項（２３）に記載の発光素子。
（２５）前記貫通部は、幅が１０μｍ以下である前項（２３）〜（２４）のいずれかに記載の発光素子。
（２６）前記貫通部の最大幅が、０．０１μｍ〜５μｍである前項（２３）〜（２５）のいずれかに記載の発光素子。
（２７）前記貫通部の幅が、前記貫通部に対応する前記穿孔部の幅に合っている前項（２３）〜（２６）のいずれかに記載の発光素子。
（２８）前記貫通部は、略円柱形状をなす前項（２３）〜（２７）のいずれかに記載の発光素子。
（２９）前記貫通部は、略直方体形状をなす前項（２３）〜（２７）のいずれかに記載の発光素子。
（３０）前記貫通部は、他の貫通部に対して、互いに長辺を略平行にして前記基板面上に並んでいる前項（２９）に記載の発光素子。
（３１）前記貫通部から前記穿孔部に渡る内壁が、連続した面で構成されている前項（２３）〜（３０）のいずれかに記載の発光素子。
（３２）前記第１の電極層および前記第２の電極層のうち少なくとも一方は、不透明材料からなる前項（２３）〜（３１）のいずれかに記載の発光素子。
（３３）前項（１）〜（３２）に記載の発光素子の製造方法であって、透明な基板上に少なくとも第１の電極層および誘電体層を積層して形成する積層工程と、少なくとも前記第１の電極層および前記誘電体層を貫通する貫通部を形成する貫通部形成工程と、前記貫通部を形成した部分以外の部分をマスクとして前記基板に穿孔部を形成する穿孔部形成工程と、前記貫通部の内面に発光部を形成する発光部形成工程と、第２の電極層を形成する第２電極層形成工程と、を有することを特徴とする発光素子の製造方法。
（３４）前記第２電極層形成工程は、前記発光部上に前記第２の電極層を形成する工程である前項（３３）に記載の発光素子の製造方法。
（３５）前記貫通部形成工程および前記穿孔部形成工程の少なくとも一方は、ドライエッチングにより前記貫通部または前記穿孔部を形成する工程である前項（３３）または（３４）に記載の発光素子の製造方法。
（３６）前項（１）〜（３２）のいずれかに記載の発光素子を備えることを特徴とする画像表示装置。
（３７）前項（１）〜（３２）のいずれかに記載の発光素子を備えることを特徴とする照明装置。
【発明の効果】
【０００８】
前項（１）の発明によれば、発光部から発した光を透明な基板側から取り出す際に、前記基板表面における反射を抑制し、高い発光効率を有する発光素子を提供できる。
前項（２）の発明によれば、高輝度で高い発光効率を有する発光素子を提供できる。
前項（３）の発明によれば、前記発光素子の製造が容易になる。
前項（４）〜（１４）の発明によれば、本発明を実施しない場合に比べ、種々の配光分布を得ることができる。
前項（４）の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、発光部において発した光が基板側により入射しやすくなる。
前項（５）の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、絞り形状を有する部分において光の反射を抑制することができる。
前項（１３）〜（１５）の発明のように、穿孔部の形状が、回転体以外の形状にすることにより、基板面と平行な面への配光分布を異方性のあるものにすることができる。
前項（１６）の発明によれば、高い発光効率を有する発光素子を提供できる。
前項（１７）の発明によれば、より高い発光効率を有する発光素子を提供できる。
前項（１８）の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、基板の法線方向における光成分が増加し、基板正面側から見た輝度を向上させることができる。
前項（１９）〜（２４）の発明によれば、発光部が点在する発光素子の製造がし易い。
前項（２２）の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、輝度が高く、色純度の高い発光素子を提供できる。
前項（２４）の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、高い発光効率を有する発光素子を提供できる。
前項（２５）または（２６）の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、発光素子の発光強度を大きくすることができる。
前項（２７）の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、輝度の向上と製造容易性を両立させることができる。
前項（２８）の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、発光素子の製造が容易となる。
前項（２９）及び前項（３０）の発明によれば、貫通部の形状が、基板面上で異方性のある形状にすることにより、基板面と平行な面への配光分布を異方性のあるものにすることができる。
前項（３１）の発明によれば、貫通部及び穿孔部を同時に製造しやすい。
前項（３２）の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、電極に使用する材料の選択性を高めることができる。
前項（３３）の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、より容易に穿孔部を形成することができる。
前項（３４）の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、より簡単な工程で発光素子を製造することができる。
前項（３５）の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、穿孔部の形状制御が容易となる。
前項（３６）の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、より解像度が高く、耐久性に優れた画像表示装置を提供できる。
前項（３７）の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、より輝度が高く、耐久性に優れた照明装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施の形態が適用される電界発光素子の一例を説明した部分断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）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３】本実施の形態が適用される電界発光素子において、穿孔部を絞り形状とせずに形成する場合の一例を説明した図である。
【図４】本実施の形態が適用される電界発光素子において、穿孔部の断面形状を半円形状とした例である。
【図５】本実施の形態が適用される電界発光素子において、基板の表面から凹部の最深部である底部に至る経路部分の一部に絞り形状を設けた例である。
【図６】図３で説明した電界発光素子に対し、穿孔部の底面部を凸形状とした例である。
【図７】本実施の形態が適用される電界発光素子において、穿孔部の断面形状を基板の表面から凹部の最深部である底部に至るまで広がる形状とした場合である。
【図８】本実施の形態が適用される電界発光素子において、穿孔部の断面形状を三角形形状とした場合である。
【図９】本実施の形態が適用される電界発光素子において、穿孔部の側壁の傾きに合わせて陽極層および誘電体層の貫通部の形状を変更した例である。
【図１０】本実施の形態が適用される電界発光素子において、穿孔部の基板の表面における幅を貫通部の幅より広くした場合の一例を説明した図である。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は、本実施の形態が適用される電界発光素子において、発光部１７の他の形態を例示して説明した部分断面図である。
【図１２】基板上に低屈折率層が積層された構造を採る場合を例にとり説明した図である。
【図１３】（ａ）〜（ｈ）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１４】本実施の形態における電界発光素子を用いた画像表示装置の一例を説明した図である。
【図１５】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１６】凹部のパターンについて説明した図である。
【図１７】実施例３ｄで作成した電界発光素子の配光分布について説明した図である。
【図１８】実施例４で作成した電界発光素子の配光分布について説明した図である。
【図１９】実施例５で作成した電界発光素子の配光分布について説明した図である。
【図２０】実施例７で作成した電界発光素子の配光分布について説明した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を詳細に説明する。
（発光素子）
本発明の発光素子では、透明な基板上に発光部が点在し、前記基板の発光部側の基板面が、前記発光部下で窪んだ穿孔部を形成している。発光部は、基板面１ｍｍ２中に１０２個以上形成されていることが好ましく、同１０４〜１０８個形成されていることがより好ましい。発光部の密度が、低すぎると輝度が得にくく、また、高すぎると、発光部が重複して点在できなくなり発光効率が低下する。
本発明において、「発光部」とは、少なくとも実際に発光している領域である。この領域は層状構造であってもよい（この層を「発光層」と言う。）さらに、電極と発光層の間に電荷が移動する層があってもよい。これら層の電極と発光している領域との間の部分（発光にかかわる電荷が移動する部分）を含めて「発光部」とする。すなわち、発光部は１つの層あるいは２層以上の複数の積層構造からなっていても良い。例えば、発光部は、発光層を含み、電荷注入層、電荷移動層、電荷ブロッキング層から選ばれる１つあるいは２つ以上の存在する層も含む。
穿孔部は、１つの発光部下に1つ存在するように構成することが好ましい。このようにすると、穿孔部と、発光部を形成するための貫通部とを同時に形成でき、製造上有利である。
【００１１】
以下、本発明の発光素子の一例として電界発光素子を挙げ、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は、本実施の形態が適用される電界発光素子の一例を説明した部分断面図である。
図１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の電極層としての陽極層１２と、第１の電極層上に形成される誘電体層１３と、誘電体層１３を挟んで陽極層１２と対向して形成され電子を注入するための第２の電極層としての陰極層１４とが順に形成した構造を採る。また、陽極層１２および誘電体層１３を貫通して形成される貫通部１６ａと基板１１に形成される穿孔部１６ｂとからなる凹部１６を有し、そして凹部１６の内面と接触して形成され電圧を印加することで発光する発光材料からなる発光部１７を有する。
なお、凹部１６とは、穿孔部１６ｂと貫通部１６ａとを合わせた部分である。凹部１６は、１個の穿孔部１６ｂに対し複数の貫通部１６ａ、または複数の穿孔部１６ｂに対し１個の貫通部１６ａで構成されていてもよいが、製造が容易になることから、１つの凹部１６は、１つの穿孔部１６ｂと１つの貫通部１６ａから構成することが好ましい。
この発光部１７は、図１に示した電界発光素子１０では、凹部１６の内部のみならず誘電体層１３の上面にも展開し、形成されている。また、陰極層１４は、この発光部１７の更に上面に形成する形で形成されており、いわゆるベタ膜状に成膜されている。なお、誘電体層１３を設けた方が一般に電界発光素子の電流効率が良く好ましいが、発光部１７に十分電流が流れるならば（ショートしなければ）、必ずしも誘電体層１３は必須ではない。例えば、前記発光材料と同程度以上の抵抗率を有する材料の層に、前記誘電体層１３が置き換わった構造であってもよい。前記発光材料と同程度以上の抵抗率を有する材料が前記発光材料そのものであっても良い。
【００１２】
基板１１は、陽極層１２、誘電体層１３、陰極層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、電界発光素子１０に要求される機械的強度を満たす材料が用いられる。
【００１３】
本実施の形態において発光部１７から発した光は、基板１１の側から取り出す。そのため基板１１は透明な基板である。基板１１を作製するための材料としては、通常、可視光に対して透明であることが必要である。なお本実施の形態において、「可視光に対し透明である」とは、発光部１７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。ただし、本実施の形態では、可視光として、波長４５０ｎｍ〜７００ｎｍの光を透過することが好ましい。また透過率としては波長５５０ｎｍの可視光に対し、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。
なお、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。
このような透明な基板の条件を満たす材料として、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；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。また、詳しくは後述するが、基板１１に穿孔部１６ｂを形成するのにエッチングを利用する場合は、寸法安定性の観点から、基板１１としてガラス類を使用することが好ましい。
【００１４】
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、０．０１ｍｍ〜１０ｍｍ、より好ましくは０．０５ｍｍ〜２ｍｍである。また基板１１の屈折率は、屈折率として発光部１７を構成する発光材料の屈折率より低い値を有することが好ましい。即ち、基板１１の屈折率が発光部１７を構成する発光材料の屈折率より高い場合は、発光部１７から基板１１へ入射する際に全反射しやすくなり、結果として基板１１からの光取り出し量は低下しやすくなる。発光部１７を形成する材料については同様に後述するが、屈折率は、１．５〜１．９程度のものが多い。よって基板１１の屈折率はこの値より低い値を有することが好ましい。
【００１５】
陽極層１２は、陰極層１４との間で電圧を印加し、陽極層１２より発光部１７に正孔を注入する。陽極層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。
【００１６】
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。このように陽極層１２に用いることができる材料は、透明材料のみならず、不透明材料であってもよい。即ち、本実施の形態において陽極層１２は、貫通部１６ａにより貫通するため、発光部１７から発した光は、貫通部１６ａおよび穿孔部１６ｂを通り、基板１１の側から取り出すことができる。陽極層１２の厚さは、例えば、２ｎｍ〜２ｍｍ、好ましくは２ｎｍ〜２μｍ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。
【００１７】
誘電体層１３は、陽極層１２と陰極層１４の間に設けられ、陽極層１２と陰極層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。このため誘電体層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。誘電体層１３の厚さとしては、電界発光素子１０全体の厚さを抑えるために１μｍを越えないことが好ましい。また、陽極層１２と陰極層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層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１０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、陽極層１２と陰極層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１０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、陽極層１２と陰極層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層１３の厚さとしては、好ましくは、１０ｎｍ〜５００ｎｍ、更に好ましくは５０ｎｍ〜２００ｎｍで作製するのがよい。
【００１８】
陰極層１４は、陽極層１２との間で電圧を印加し、発光部１７に電子を注入する。本実施の形態においては、後述する通り凹部１６が発光部１７により埋められているため陰極層１４は、誘電体層１３の上に形成する形でいわゆるベタ膜状に形成されている。即ち、凹部１６による貫通する孔部を有さず、凹部１６により貫通されない連続膜として形成される。
【００１９】
陰極層１４に使用される材料としては、陽極層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。陰極層１４の厚さは１０ｎｍ〜１μｍが好ましく、５０ｎｍ〜５００ｎｍがより好ましい。本実施の形態の電界発光素子１０の場合は、基板１１側から発光部１７から発した光を取り出す。そのため陰極層１４は、不透明材料により形成されていてもよい。なお本実施の形態のように陰極層１４がベタ膜として、発光部１７を覆っている形態において、基板１１側からのみならず陰極層１４側からも光を取り出したい場合は、陰極層１４は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明材料により形成する必要がある。
【００２０】
また、陰極層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層を、陰極層１４に隣接して設けてもよい。陰極バッファ層は、陰極層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。陰極バッファ層の厚さは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。
【００２１】
凹部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る。本実施の形態では、凹部１６は、陽極層１２および誘電体層１３を貫通して形成される貫通部１６ａと基板１１に形成される穿孔部１６ｂとからなる。なお図１において貫通部１６ａと穿孔部１６ｂとの境界を点線で示している。また本実施の形態において、「基板の表面」とは、図１における基板１１および陽極層１２の境界面および貫通部１６ａと穿孔部１６ｂとの境界面から構成される面を意味する。このように凹部１６を設けることにより貫通部１６ａにおいて発光部１７から発せられた光は、凹部１６の貫通部１６ａから穿孔部１６ｂへ伝搬する。そしてそこから更に基板１１内を伝搬することで、基板１１側から光を取り出すことができる。ここで、貫通部１６ａは、陽極層１２と誘電体層１３を貫通して形成されているため、第１の電極層である陽極層１２が不透明材料により形成されるときでも光を取り出すことが可能である。
【００２２】
ここで、貫通部１６ａの形状は、例えば、略円柱形状、略直方体形状（溝形状）などとすることができるが、これに限られるものではない。貫通部１６ａの最大幅は、好ましくは０．０１μｍ〜１０μｍであり、より好ましくは０．０１μｍ〜５μｍであり、特に好ましくは０．０１μｍ〜１μｍである。なお、貫通部１６ａの最大幅とは、貫通部１６ａが穿孔部１６ｂと接する面（基板表面）における貫通部１６ａの形状が内包する最大円の直径のことを言う。
本実施の形態において、貫通部１６ａの形状を直方体とすることにより、基板面と平行な面への配光分布を異方性のあるものにすることができる。さらに、貫通部１６ａを互いに略平行である略直方体形状とした場合、つまり貫通部１６ａを他の貫通部に対して、互いに長辺が略平行にして基板１１面に並んでいる場合、より異方性のある配光分布を得やすい。
基板１１上に点在する発光部の間隔を小さくすれば、それだけ単位面積当たりの発光部１７の数が増加するため、電界発光素子全体としての発光強度を大きくすることができる。例えば、本実施の形態の電界発光素子１０では、貫通部１６ａで強く光る場合においては貫通部１６ａ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１６ａ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、本実施の形態の電界発光素子１０では、発光部１７は、陽極層１２と陰極層１４の近傍において発光しやすい。即ち貫通部１６ａの中央部は、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１０を高輝度で発光させにくい。よって、貫通部１６ａの幅（Ｗ）を小さくすれば、凹部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。より具体的には、貫通部１６ａは、幅（Ｗ）が１０μｍ以下であることが好ましい。なお、ここで貫通部１６ａの幅とは、貫通部１６ａ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１６ａ同士の短軸側の距離（最短距離）も短いほうがよい。
【００２３】
また本実施の形態では、穿孔部１６ｂを設けることで、光の取り出し効率を向上させている。
穿孔部１６ｂは、発光部１７下の基板１１表面に設けられる。穿孔部１６ｂは、複数の発光部１７下に１つ設けたり、１つの発光部１７下に複数設けることもできるが、通常、光取り出しの効率を上げやすいので、１つの発光部１７に対して１つの穿孔部１６ｂが設けられる。なお、穿孔部１６ｂの最大幅とは、基板１１表面において穿孔部１６ｂの形状が内包する最大円の直径のことを言う。
穿孔部１６ｂの形状は、例えば、略円柱形状、略直方体形状などとすることができるが、これに限られるものではない。なお穿孔部１６ｂを回転体以外の形状にすることで、基板１１面と平行な面への配光分布を異方性のあるものにすることができる。そして穿孔部１６ｂの最大幅（穿孔部１６ｂを略円柱形状とした場合、その直径）は、このましくは０．０１μｍ〜１０μｍであり、より好ましくは０．０１μｍ〜５μｍであり、さらに好ましくは０．０１μｍ〜２μｍである。なお上記範囲で、穿孔部１６ｂの最大幅の上限を１μｍ未満にすると発光効率がより向上する。
本実施の形態において、穿孔部１６ｂの形状を直方体とすることにより、基板面と平行な面への配光分布を異方性のあるものにすることができる。さらに、穿孔部１６ｂを互いに略平行である略直方体形状とした場合、つまり穿孔部１６ｂを他の穿孔部に対し、互いに長辺が略平行にして基板１１面に並んでいる場合、より異方性のある配光分布を得やすい。
【００２４】
図２（ａ）〜（ｃ）は穿孔部１６ｂ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２（ａ）は、貫通部１６ａと共に穿孔部１６ｂを設けて凹部１６を形成する本実施の形態の電界発光素子１０における光の進路について説明した図である。一方、図２（ｃ）は、貫通部１６ａは設けるが穿孔部１６ｂを設けずに凹部１６を形成した電界発光素子における光の進路について説明した図である。
図２（ｃ）で示したように穿孔部１６ｂ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。即ち、全反射した光は、基板１１側から取り出すことができず、それだけ光の利用効率が減少することになる。
一方、図２（ａ）で示したように穿孔部１６ｂを設けた場合は、発光部１７から発し、基板１１側に向かう光は、穿孔部１６ｂの側面および底面に対し、上述した一定の角度より上の角度で到達しやすい。そのため基板１１内に侵入することができる光の割合が図２（ｃ）の場合より増加する。即ち、全反射を生じる光の割合が減少し、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、光の利用効率の向上を図ることができる。
【００２５】
また、図２（ｂ）で示したように、穿孔部１６ｂの底部に存在する底面において反射した光も穿孔部１６ｂの側面において基板１１内に侵入することができる。そして、更に陽極層１２で反射することにより基板１１側から光を取り出すことができる。この場合、陽極層１２は、反射を生じやすいという観点から金属または合金を材料として使用することが好ましい。
【００２６】
また貫通部１６ａと共に穿孔部１６ｂを設けて凹部１６を形成する本実施の形態の電界発光素子１０においては、発光効率の向上を図ることができるため、低消費電力化を行ないやすくなる。更に、低消費電力化することで電界発光素子１０の耐久性の向上を図りやすくなる。
【００２７】
なお、図１に示した穿孔部１６ｂの断面形状は、底部に向かってその幅が小さくなる台形形状となっている。即ち、基板１１の表面から凹部１６の最深部である底部に至る経路部分が絞り形状となっており、穿孔部１６ｂの最深部が平面である。このように絞り形状を設けることにより、光が基板１１に入射するときに、穿孔部１６ｂの側面において光の角度が上述した一定の角度より大きくなりやすくなり発光部１７において発した光がより基板１１側に入射しやすくなる。またこの形状を採ると光は基板１１の法線方向により近い角度で基板１１に侵入する。更に基板１１の屈折率として発光部１７の屈折率より低い値を採ることで、光はレンズ効果により基板１１の法線方向により近い角度に屈折して侵入する。
以上のことにより光が基板１１から更に外部に出射するときに、その光量が増加すると共に、特に穿孔部１６ｂの断面形状を絞り形状とすることにより基板正面側から見た輝度を向上させることができる。そしてこの場合、このような配光をより得やすくするには、絞り形状は幅が連続的に狭くなる形状であることが好ましい。つまり、絞り形状の中でも階段状のものは、上述した光の反射が生じやすいため、連続的に狭くなる絞り形状の方が好ましい。
【００２８】
ただし、このように穿孔部１６ｂの断面形状を絞り形状とすることは、所望の配光によっては必ずしも必須ではない。種々の配光特性を得るための穿孔部１６ｂの形状としては、例えば、以下の図３〜図１０の形状が例示できる。
図３は、穿孔部１６ｂを絞り形状とせずに形成する場合の一例を説明した図である。
図３に示した電界発光素子１０ａは、穿孔部１６ｂの断面形状を長方形形状とした例である。つまり穿孔部１６ｂは、基板１１の表面から穿孔部１６ｂの最深部に至る幅が略同一である。このように穿孔部１６ｂを形成した場合でも、上述した穿孔部１６ｂを設けない図２（ｃ）の場合よりも基板１１内に侵入する光の割合を増加させることができ、光の利用効率の向上を図ることができる。
【００２９】
また、図４に示した電界発光素子１０ｂは、穿孔部１６ｂの断面形状を半円形状とした例である。この電界発光素子１０ｂでは、穿孔部１６ｂの基板１１の表面から凹部１６の最深部である底部に至る経路部分が絞り形状となっているが、その形状を半円形状となるように形成している。上述した穿孔部１６ｂの断面形状を台形形状とした電界発光素子１０や穿孔部１６ｂの断面形状を長方形形状とした電界発光素子１０ａに対し、穿孔部１６ｂの底部に底面が存在しないため、底面において反射する光の割合を減少させることができる。
【００３０】
更に、図５に示した電界発光素子１０ｃは、基板１１の表面から凹部１６の最深部である底部に至る経路部分の一部に絞り形状を設けた例である。この電界発光素子１０ｃでは、絞り形状として円弧をなすような形状を採用している。この場合、穿孔部１６ｂの最深部が曲面となる。
【００３１】
また、図６に示した電界発光素子１０ｄは、図３で説明した電界発光素子１０ａに対し、穿孔部１６ｂの底面部を凸形状とした例である。つまり穿孔部１６ｂが凸面の底部を有する。この場合、穿孔部１６ｂの底面部で光が反射した場合であっても、穿孔部１６ｂの側面部に入射する光の量が電界発光素子１０ａに対し増加する。そのため図２（ｂ）で説明したように陽極層１２で再び反射されて基板１１側から光を取り出すことができる。
【００３２】
更に、図７に示した電界発光素子１０ｅは、穿孔部１６ｂの断面形状を基板１１の表面から凹部１６の最深部である底部に至るまで広がる形状とした場合である。つまり穿孔部１６ｂは絞り形状を有し、そしてこの絞り形状は幅が連続的に広くなる形状である。
このように穿孔部１６ｂを形成しても、上述した穿孔部１６ｂを設けない図２（ｃ）の場合よりも基板１１内に侵入する光の割合を増加させることができ、光の利用効率の向上を図ることができる。
【００３３】
更に、図８に示した電界発光素子１０ｆは、穿孔部１６ｂの断面形状を底部に向かってその幅が小さくなる三角形形状とした場合である。つまり穿孔部１６ｂの最深部が尖頭形状となる。この場合も穿孔部１６ｂの底部に底面が存在しないため、底面において反射する光の割合を減少させることができる。
【００３４】
また更に、図９に示した電界発光素子１０ｇは、穿孔部１６ｂの側壁の傾きに合わせて陽極層１２および誘電体層１３の貫通部１６ａの形状を変更した例である。なおこの形態では、貫通部１６ａと穿孔部１６ｂとは側壁の断面形状を連続的に直線状となるように形成したが、曲線状となるように形成してもよい。
【００３５】
なお、上述した例では、貫通部１６ａの幅と穿孔部１６ｂの幅とは、ほぼ一致しており、貫通部１６ａの幅と穿孔部１６ｂの幅は略同一であった。即ち、穿孔部１６ｂは、穿孔部１６ｂの幅が貫通部１６ａの幅に合わせて形成していた。これは貫通部１６ａから穿孔部１６ｂに渡る内壁が、連続した面で構成されていると言うこともできる。ただし必ずしもこのようにする必要はなく、穿孔部１６ｂの基板１１表面における幅を貫通部１６ａの幅より広くしてもよい。
図１０は、穿孔部１６ｂの基板１１の表面における幅を貫通部１６ａの幅より広くした場合の一例を説明した図である。
図１０で示した電界発光素子１０ｈは、図１で示した電界発光素子１０と比べて、穿孔部１６ｂの断面形状は底部に向かってその幅が小さくなる台形形状となっている点では同様である。一方、電界発光素子１０ｈでは、穿孔部１６ｂの基板１１の表面における幅が貫通部１６ａの幅より広くしている。
このように穿孔部１６ｂを形成しても、上述した穿孔部１６ｂを設けない図２（ｃ）の場合よりも基板１１内に侵入する光の割合を増加させることができ、光の利用効率の向上を図ることができる。
【００３６】
本発明において、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、少なくとも貫通部１６ａの内面を含む凹部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、陽極層１２から注入された正孔と陰極層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、製造工程の簡略化のために好ましくは、上述の通り凹部１６は、発光部１７の材料により埋められている。
【００３７】
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。
【００３８】
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、少なくとも貫通部１６ａの内面、好ましくは凹部１６内で安定に発光するためには発光部１７が凹部１６の内面に均一に接し、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、凹部１６全体に発光部１７が一様に接していない、あるいは凹部１６内面の膜厚が均一でない成膜状態になりやすい。そのため凹部１６から出射する光の輝度のばらつき等を生じやすくなる。
また、凹部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、凹部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。
【００３９】
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１０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。
【００４０】
本発明の電界発光素子１０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。
重合性置換基を有する燐光発光性化合物としては、例えば下記式（Ｅ−１）〜（Ｅ−４９）に示す金属錯体の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。
【００４１】
【化１】
0005523363.tif 000002
【００４２】
【化２】
0005523363.tif 000003
【００４３】
【化３】
0005523363.tif 000004
【００４４】
【化４】
0005523363.tif 000005
【００４５】
【化５】
0005523363.tif 000006
【００４６】
【化６】
0005523363.tif 000007
【００４７】
なお、上記式（Ｅ−３５）、（Ｅ−４６）〜（Ｅ−４９）において、Ｐｈはフェニル基を表す。
これらの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。
このような化合物の代表的な例として、下記式（Ｅ−５０）〜（Ｅ−６７）に示した化合物を挙げることができる。
【００４８】
【化７】
0005523363.tif 000008
【００４９】
【化８】
0005523363.tif 000009
【００５０】
例示したこれらの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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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号公報に開示されている。
【００５５】
本実施の形態における電界発光素子１０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。
【００５６】
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。
また、下記式（Ｅ−６８）〜（Ｅ−７６）に示した化合物が挙げられる。
【００５７】
【化９】
0005523363.tif 000010
【００５８】
また、この場合の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。また、下記式（Ｅ−７７）〜（Ｅ−８５）に示した化合物が挙げられる。
【００５９】
【化１０】
0005523363.tif 000011
【００６０】
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。
【００６１】
本実施の形態における電界発光素子１０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。
【００６２】
以上詳述した電界発光素子１０は、図１〜図１０で示した電界発光素子１０，１０ａ〜１０ｈでは、発光部１７が凹部１６の内部のみならず誘電体層１３の上面にも展開し、形成されていたが、これに限られるものではない。
【００６３】
図１１（ａ）〜（ｃ）は、本実施の形態が適用される電界発光素子１０において、発光部１７の他の形態を例示して説明した部分断面図である。
図１１（ａ）で示した電界発光素子１０ｉは、発光部１７が凹部１６の内部に形成されるが、発光層を誘電体層１３の上面までには形成せずに作製した場合を示している。貫通部１６ａ内に突出した陰極層１４面による反射を利用してより光を効率よく取出すことができる。
また、図１１（ｂ）で示した電界発光素子１０ｊは、発光層を誘電体層１３の上面に至るまで形成させ、そして凹部１６を全て発光材料で埋めるように形成した場合を示している。この構成を採ることにより、陰極層１４を、平面状に形成することができる。陰極層１４を平面状に成膜することで陰極層１４のピンホールやクラックを抑制して、輝度ムラの少ない電界発光素子を得ることができる。
更に、図１１（ｃ）で示した電界発光素子１０ｋでは、貫通部１６ａを陰極層１４にも設け、発光部１７を凹部１６の内部に発光層を沿わせる形で形成した場合を示している。この形態では、発光部１７の材料を、凹部１６の一部にのみ充填する形となっている。そして、貫通部１６ａが陰極層１４に対しても形成されることで、陰極層１４が不透明材料により形成する場合でも、基板１１側のみならず、陰極層１４側からも光の取り出しが可能となり、光を効率よく取出すことができる。
このような電界発光素子１０ｉ，１０ｋにおいても発光部１７において発光しやすい箇所については変化が生じないため、図１〜図１０で示した電界発光素子１０，１０ａ〜１０ｈの場合と比べ、発光効率等には経時変化が生じにくい。ただし、後述する電界発光素子１０の製造方法の説明において詳述するが、電界発光素子１０，１０ａ〜１０ｈの場合の方が製造容易であるという特徴がある。
【００６４】
なお、以上詳述した電界発光素子１０，１０ａ〜１０ｌでは、基板１１側を下側とした場合、陽極層１２を下側に形成し、誘電体層１３を挟み込み対向する形で陰極層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、陽極層１２と陰極層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、陰極層１４を下側に形成し、誘電体層１３を挟み込み対向する形で陽極層１２を上側に形成する形態でもよい。
【００６５】
（発光素子の製造方法）
次に、本実施の形態が適用される発光素子の製造方法について、図１で説明を行った電界発光素子１０の場合を例に取り説明を行う。
図１３（ａ）〜（ｈ）は、本実施の形態が適用される電界発光素子１０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の電極層である陽極層１２、および誘電体層１３を順に積層して形成する（図１３（ａ）：積層工程）。本実施の形態では、基板１１として、ガラス基板を使用した。また陽極層１２を形成する材料としてＩＴＯを使用し、また誘電体層１３を形成する材料として二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を使用した。
これらの層を基板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。
【００６６】
また、陽極層１２を形成した後に、陽極層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（陽極層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。表面処理を行うに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。
【００６７】
更に、陽極層１２の表面処理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塗布して作製する場合には、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などを用いて成膜することができる。
【００６８】
上記ウェットプロセスによる成膜で用い得る化合物は、陽極層１２と発光部１７に含まれる発光性化合物に良好な付着性を有した化合物であれば特に制限はない。例えば、ポリ（３，４）−エチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸塩との混合物であるＰＥＤＯＴ、ポリアニリンとポリスチレンスルホン酸塩との混合物であるＰＡＮＩなどの導電性ポリマーを挙げることができる。さらに、これら導電性ポリマーにトルエン、イソプロピルアルコールなどの有機溶剤を添加して用いてもよい。また、界面活性剤などの第三成分を含む導電性ポリマーでもよい。界面活性剤としては、例えばアルキル基、アルキルアリール基、フルオロアルキル基、アルキルシロキサン基、硫酸塩、スルホン酸塩、カルボキシレート、アミド、ベタイン構造、および第４級化アンモニウム基からなる群から選択される１種の基を含む界面活性剤が用いられるが、フッ化物ベースの非イオン性界面活性剤も用い得る。
【００６９】
また、陽極バッファ層をドライプロセスにて作製する場合は、特開２００６−３０３４１２号公報に例示のプラズマ処理などを用いて成膜することができる。この他にも金属単体あるいは金属酸化物、金属窒化物等を成膜する方法が挙げられ、具体的な成膜方法としては、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法、化学反応法、コーティング法、真空蒸着法などを用いることができる。
【００７０】
次に、図１３（ａ）の工程で形成した各層を貫通する形で貫通部１６ａの形成を行うが、貫通部１６ａ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、まず誘電体層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、レジスト層７１を形成する（図１３（ｂ））。
【００７１】
そして、貫通部１６ａ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、レジスト層７１に凹部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層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層７１が除去される（図１３（ｃ））。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１３の表面が露出する。
【００７２】
次に、残存したレジスト層７１をマスクとして、露出した誘電体層１３の部分をエッチング除去する（図１３（ｄ））。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、凹部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、陽極層１２の表面が露出する。
【００７３】
次に、残ったレジスト層７１をレジスト除去液等を用いて除去し、誘電体層１３をマスクとして、露出した陽極層１２の部分をエッチング除去する（図１３（ｅ））。エッチングとしては、図１３（ｄ）で説明した方法と同様の方法を用いることができるが、エッチング条件の変更により、誘電体層１３にあまり影響を及ぼさずに、陽極層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、貫通部１６ａが形成される。なお図１３（ｃ）および図１３（ｄ）で説明した各工程は、第１の電極層である陽極層１２および誘電体層１３を貫通する貫通部１６ａを形成する貫通部形成工程として捉えることができる。
【００７４】
次に、貫通部１６ａを形成した部分以外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（図１３（ｆ）：穿孔部形成工程）。エッチングとしては、図１３（ｄ）で説明した方法と同様の方法を用いることができるが、エッチング条件の変更により、誘電体層１３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、穿孔部１６ｂを形成することができ、貫通部１６ａと併せて凹部１６を形成することができる。また、この方法によれば、別途マスクを用意してリソグラフィを行なう必要がないため、より容易に穿孔部１６ｂを形成することが可能となる。
なお本実施の形態では、穿孔部１６ｂとして断面形状が台形形状のものを形成する場合を例に取り説明を行なったが、エッチング条件の変更により上述した種々の形状を形成することが可能である。より具体的には、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、種々の形状を形成することが可能となる。また、上述した貫通部形成工程および穿孔部形成工程をドライエッチングで行なった場合は、同一装置内に保持したまま、反応ガス等のエッチング条件を変更することで続けて作業を行なうことができる。また、穿孔部１６ｂを形成するのにウェットエッチングで行なう場合において、基板１１としてガラス類を使用したときは、フッ酸溶液などへの浸漬を行なう方法が利用できる。
【００７５】
次に、発光部１７を形成する（図１３（ｇ）：発光部形成工程）。発光部１７の形成には、前述の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、発光材料が凹部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、誘電体層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、凹部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、凹部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１０の製造がより容易になる。
【００７６】
そして、第２の電極層である陰極層１４を、発光部１７上に積層する形で形成する（図１３（ｈ）：第２電極層形成工程）。陰極層１４を形成するには、陽極層１２を形成する方法と同様の方法で行うことができる。
【００７７】
以上の工程により、電界発光素子１０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１０を長期安定的に用い、電界発光素子１０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を封入すれば、上側の陰極層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、電圧印加時に電界発光素子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電界発光素子１０にダメージを与えるのを抑制しやすくなる。
以上、発光部の光源として電界発光を用いた場合を例に挙げて説明をしたが、他の同様な大きさの光源に置き換えて本発明の発光素子を製造してもよい。
【００７８】
（画像表示装置）
次に、以上詳述した発光素子を備える画像表示装置について説明を行う。
図１４は、本実施の形態における電界発光素子を用いた画像表示装置の一例を説明した図である。
図１４に示した画像表示装置２００は、いわゆるパッシブマトリクス型の画像表示装置であり、電界発光素子１０の他に、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、封止プレート２１６、シール材２１８とを備えている。
【００７９】
本実施の形態において、電界発光素子１０の基板１１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、基板１１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。
【００８０】
また、電界発光素子１０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。
【００８１】
更に基板１１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、陽極配線２０４と陰極配線２０８の間に電界発光素子１０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。
【００８２】
前述の通り電界発光素子１０は、開口部２２０において陽極配線２０４と陰極配線２０８の間に位置している。そしてこの場合、電界発光素子１０の陽極層１２が陽極配線２０４と接触し、陰極層１４が陰極配線２０８と接触する。電界発光素子１０の厚さは、例えば、１５０ｎｍ〜２００ｎｍとすることができる。
【００８３】
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。
【００８４】
また基板１１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１０が設けられた空間を封止することができ、電界発光素子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。
【００８５】
このような構造の画像表示装置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１０に電流を供給し、発光部１７（図１参照）を発光させることができる。そして凹部１６（図１参照）から基板１１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電界発光素子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２００に画像を表示させることができる。
【００８６】
（照明装置）
次に、電界発光素子１０を用いた照明装置について説明を行う。
図１５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１５に示した照明装置３００は、上述した電界発光素子１０と、電界発光素子１０の基板１１（図１参照）に隣接して設置され陽極層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１０の陰極層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１０を駆動するための点灯回路３０１とから構成される。
【００８７】
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１０の陽極層１２と陰極層１４との間に電流を供給する。そして、電界発光素子１０を駆動し、発光部１７（図１参照）を発光させて、凹部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。なお、本実施の形態の照明装置３００では、凹部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。
【実施例】
【００８８】
（実施例１）
［燐光発光性高分子化合物の作製］
前述した式Ｅ−２で表される化合物（重合性置換基を有するイリジウム錯体）、式Ｅ−５４で表される化合物（正孔輸送性化合物）、および式Ｅ−６６で表される化合物（電子輸送性化合物）をＥ−２：Ｅ−５４：Ｅ−６６＝１：４：５（質量比）の割合で脱水トルエンに溶解させ、更に重合開始剤として、Ｖ−６０１（和光純薬工業株式会社製）を溶解させた。そして、凍結脱気操作を行った後に真空密閉し、７０℃で１００時間攪拌して重合反応を行なった。反応後、反応液をアセトン中に滴下して沈殿を生じさせ、更に、この脱水トルエン−アセトンでの再沈殿精製を３回繰り返して燐光発光性高分子化合物を精製した。ここで、脱水トルエンおよびアセトンとしては、和光純薬工業株式会社製の高純度グレードのものを更に蒸留したものを用いた。
３回目の再沈殿精製後の溶剤を高速液体クロマトグラフィーで分析したところ、溶剤中に４００ｎｍ以上での吸収を有する物質が検出されないことを確認した。即ち、このことは溶剤中に、不純物がほとんど含まれないということであり、燐光発光性高分子化合物を十分に精製できていることを意味する。そして、精製された燐光発光性高分子化合物を、室温で２日間かけて真空乾燥させた。その結果得られた燐光発光性高分子化合物（ＥＬＰ）は、純度が９９．９％を超えることを高速液体クロマトグラフィー（検出波長２５４ｎｍ）により確認した。
【００８９】
［発光材料溶液の調製］
このように作製した発光性高分子化合物（重量平均分子量＝５２０００）３重量部を９７重量部のキシレンに溶解させ、発光材料溶液（以下、「溶液Ａ」ともいう。）を調製した。
【００９０】
［発光素子の作製］
発光素子として、図１で示した電界発光素子１０を、図１３で説明した方法で作製した。
具体的には、まず表面に膜厚１５０ｎｍのＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜を有するガラス基板（２５ｍｍ角）上に、スパッタ装置（キヤノンアネルバ株式会社製Ｅ−４０１ｓ）を用いて、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）層を２８０ｎｍ成膜した。ここで、ガラス基板は、基板１１に対応する。またＩＴＯ膜は陽極層１２に、二酸化ケイ素層は誘電体層１３に対応する。
【００９１】
次に、フォトレジスト（ＡＺエレクトロニックマテリアルズ株式会社製ＡＺ１５００）をスピンコート法により約１μｍ成膜した。紫外線による露光後、ＴＭＡＨ（Tetra methyl ammonium hydroxide：（ＣＨ３）４ＮＯＨ）１．２％液により現像し、レジスト層を図１６のようにパターン化した。
【００９２】
次に反応性イオンエッチング装置（サムコ株式会社製ＲＩＥ−２００ｉＰ）を用いてドライエッチングすることで二酸化ケイ素層のパターン化を行った。ここでエッチング条件としては、反応ガスとしてＣＨＦ３を使用し、圧力０．３Ｐａ、出力Ｂｉａｓ／ＩＣＰ＝６０／１００（Ｗ）で、１６分間反応させた。
【００９３】
そしてレジスト除去液によりレジスト残渣を除去し、上述した反応性イオンエッチング装置を用いてドライエッチングすることでＩＴＯ膜のパターン化を行った。ここでエッチング条件としては、反応ガスとしてＣｌ２とＳｉＣｌ４の混合ガスを使用し、圧力１Ｐａ、出力Ｂｉａｓ／ＩＣＰ＝１８０／１００（Ｗ）で、７分間反応させた。
続いて、反応ガスをＣＨＦ３ガスに置換して、エッチング条件として圧力０．３Ｐａ、出力Ｂｉａｓ／ＩＣＰ＝１２０／１００（Ｗ）で２０分間反応させた。
【００９４】
次に純水を吹きかけることにより洗浄を行ない、スピン乾燥装置を用いて乾燥させた。そして、乾燥したガラス基板を、反応性イオンエッチング装置（サムコ株式会社製ＲＩＥ−２００ｉＰ）に装着した。そして反応性イオンエッチング装置内に酸素ガスを導入し、交流電圧を印加し放電させることで酸素プラズマを生成させ、ガラス基板に照射した。ここでプラズマ生成装置内に導入する酸素ガス流量を調整し、圧力は１Ｐａ、投入電力は１５０Ｗで３０秒間になるようにして処理を行なった。次いで、導入するガスの種類を酸素からＣＨＦ３ガスに切り替えた。ここで流量を制御することで圧力を７Ｐａとした。そしてＰＥモードで投入電力３００Ｗにて１０秒間処理を行なった。その結果、深さ２００ｎｍ（この内、穿孔部１６ｂ部分の深さ３０ｎｍ）、直径２μｍの凹部１６を形成した。また、凹部１６は、図１６のパターンで配置され、密度６×１０４個／ｍｍ２であった。なお、発光部１７、貫通部１６ａ、穿孔部１６ｂはそれぞれの位置および個数が一致しているので、発光部１７の配置及び密度も凹部１６と同様である。
次に、溶液Ａをスピンコート法（回転数：３０００ｒｐｍ）により塗布し、次いで窒素雰囲気下、１２０℃で１時間放置して、発光部１７を含む発光層を形成した。
【００９５】
そして真空蒸着室に投入し、真空蒸着装置で発光部１７を含む発光層上に陰極バッファ層として厚さ２．０ｎｍのナトリウム（Ｎａ）膜を形成した。続いて陰極層１４として、厚さ１５０ｎｍのアルミニウム（Ａｌ）膜を形成した。以上の工程により電界発光素子１０を作製することができた。
【００９６】
（実施例２）
陽極層１２をタングステン（Ｗ）膜としたこと以外は、実施例１と同様にして電界発光素子１０を作製した。
【００９７】
（比較例１〜２）
比較例１では、穿孔部１６ｂを形成しなかったこと以外は、実施例１と同様にして電界発光素子の作製を行なった。また比較例２では、穿孔部１６ｂを形成しなかったこと以外は、実施例２と同様にして電界発光素子の作製を行なった。
【００９８】
（実施例３ａ〜３ｆ）
発光素子として、図９に示した電界発光素子１０ｇを図１３に示した方法で作製した。この際、二酸化ケイ素層のドライエッチング条件は、反応ガスとしてＣＨＦ３を使用し、圧力０．４５Ｐａ、出力Ｂｉａｓ／ＩＣＰ＝６０／１００（Ｗ）で、１６分間反応させたこと、そしてレジスト層のパターンの調整をして発光部１７の密度および穿孔部１６ｂの最大幅を表１記載のようにしたことを除いて、実施例１と同様の方法で発光素子１０ｇを作製した。なお穿孔部１６ｂの深さは８０ｎｍとなった。
【００９９】
（実施例４）
発光素子として、図３に示した電界発光素子１０ａを図１３で説明した方法で作製した。この際、ＩＴＯ膜のパターン化後の基板のエッチングは、エッチング条件として圧力０．３Ｐａ、出力Ｂｉａｓ／ＩＣＰ＝１２０／１００（Ｗ）で２５分間反応させたこと、そして発光部１７の密度および穿孔部１６ｂの最大幅を表１記載のようにしたことを除いて、実施例１と同様の方法で発光素子１０ａを作製した。なお凹部１６のサイズ及び密度は実施例３ｄと同様である。
【０１００】
（実施例５）
発光素子として、図４に示した電界発光素子１０ｂを図１３で示した方法で作製した。この際、基板１１はウェットエッチングで穿孔部１６ｂを形成することを除いて、実施例１と同様の方法で発光素子１０ｂを作製した。ウェットエッチングの条件は、温度２５℃の関東化学株式会社製ＴＰ−２水溶液を用いて１分間晒した。なお凹部１６のサイズ及び密度は実施例３ｄと同様である。また、得られた穿孔部１６ｂの断面形状は、図４と同様、ほぼ円の一部ではあるが、半円ではなかった。
【０１０１】
（実施例６）
発光素子として、図１０に示した電界発光素子１０ｈを作製した。この際、ＩＴＯ膜エッチング後の基板ドライエッチング条件は、反応ガスとしてＡｒとＣＨＦ３の混合ガスを使用し、圧力０．４５Ｐａ、出力Ｂｉａｓ／ＩＣＰ＝８０／１００（Ｗ）で、８分間反応させたことを除いて、実施例１と同様の方法で電界発光素子１０ｈを作製した。なお凹部１６のサイズ及び密度は実施例３ｄと同様である。
【０１０２】
（実施例７）
発光素子として、図１２に示した電界発光素子１０ｌを図１３で説明した方法で作製した。この際、あらかじめ基板１１に低屈折率層（屈折率１．３６のＭｇＦ２）を１００ｎｍ成膜したガラス基板を使用した。低屈折率層１８のドライエッチングを含め基板１１のドライエッチングは、４０分間反応させた。
【０１０３】
［特性評価］
（発光効率）
実施例１〜２および比較例１〜２で作製した有機電界発光素子に、定電圧電源（ケイスレーインスツルメンツ株式会社製ＳＭ２４００）を用いて段階的に電圧を印加して電界発光素子に流れる電流密度を測定し、また電界発光素子の正面の発光強度を輝度計（株式会社トプコン製ＢＭ−９）で計測した。そして、電流密度に対する発光強度の比から発光効率（正面）を決定した。
また、配光分布の異なる電界発光素子間の比較のために、全積分の発光効率も求めた。積分球（オーシャンオプティックス製、直径約５０ｃｍ）の内部の中心部に電界発光素子を固定し、この電極にプログラマブル直流電源（ケスレー製、２４００）を電気的に接続した。この状態で電界発光素子に段階的に０Ｖから１０Ｖの電圧を印加し、この時に電界発光素子に流れた電流と積分球内の光量を記録した。得られた電流と光量のプロットの勾配から電流効率（ＱＥ）を算出した。積分球は、あらかじめ標準光源（オーシャンオプティックス製、ＬＳ−１−ＣＡＬ）を用いて校正を行った。なお、電界発光素子は、正面の発光面以外の部分（ガラス端面および背面）は、黒色塗料で塗装し、この部分から発せられる光が、電界発光素子外部に漏洩しないようにした。
【０１０４】
（配光分布）
作製した電界発光素子に対し、測定電界発光素子面の中央部の直上（電界発光素子面の中央を通る法線上）に輝度計（株式会社トプコン製ＢＭ−９）を配置し、電界発光素子の発光輝度を測定できるようにした。定電圧電源（ケイスレーインスツルメンツ株式会社製ＳＭ２４００）を用いて輝度１００ｃｄ／ｍ２になるように電界発光素子に電圧を印加した。この状態から、電界発光素子中央部を通る軸を中心として、電界発光素子を回転させ、２°おきに輝度を測定した。なお、輝度は、角度０°で測定された最大輝度を１とした際の相対値で示した。これらのグラフにおいて０°は輝度計が電界発光素子面の直上にある状態で、９０°は輝度計が電界発光素子面と同一平面にある状態である。
測定された配光のパターンは下記Ａ，Ｂ，Ｃに分類した。
Ａは、例えば図１９のように、どの角度でもある程度の発光強度を有するパターンである。
Ｂは、例えば、図１７、図２０のように、相対的に正面に高い発光強度を有するパターンである。
Ｃは、例えば、図１８のように、相対的に高角度に高い発光強度を有するパターンである。
結果を以下の表１に示す。
【０１０５】
【表１】
0005523363.tif 000012
【０１０６】
表１に示した実施例１と比較例１とを比較すると穿孔部１６ｂを形成した実施例１の方が、発光効率がよいことがわかる。また実施例２と比較例２についても穿孔部１６ｂを形成した実施例２の方が、発光効率がよいことがわかる。このことから穿孔部１６ｂを形成しない場合より形成した方が発光効率がよくなることは明らかである。
実施例３ａ〜３ｆより、穿孔部１６ｂの最大幅が１μｍ未満になると発光効率がより向上することが分かる。
本発明では、表１及び図１７〜２０に示したように、穿孔部１６ｂの形状を調整することにより配光分布を制御することができる。
例えば、実施例５（図１９）のように、配光分布Ａのパターンを持つ発光素子では、広域に照射する一般的な照明に向いている。
また、本発明では、発光素子の発光面が平面状であっても、配光分布Ｂのパターンを持つ発光素子を作成でき、特に、実施例７（図２０）の電界発光素子のように、正面にビーム状に光照射する発光素子の作成も可能である。
これとは逆に、配光分布Ｃのパターンを持つ発光素子の作成もでき、特に、実施例４（図１８）の発光素子のように、正面の発光強度は押さえて、ほぼ発光面方向のみに強い発光強度を有する発光素子の作成も可能である。
【符号の説明】
【０１０７】
１０…電界発光素子、１１…基板、１２…陽極層、１３…誘電体層、１４…陰極層、１６…凹部、１６ａ…貫通部、１６ｂ…穿孔部、１７…発光部、１８…低屈折率層、２００…画像表示装置、３００…照明装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
0005523363.tif 000029
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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