(57)【要約】  陽極層１２と、陰極層１４と、陽極層１２と陰極層１４の間に形成される第１の低屈折率層１３と、少なくとも陽極層１２および第１の低屈折率層１３を貫通する凹部１６と、凹部１６の底部に形成される第２の低屈折率層１９と、第２の低屈折率層１９上に形成される発光部１７と、を有し、第１の低屈折率層１３の屈折率および第２の低屈折率層１９の屈折率は、発光部１７の屈折率より小さいことを特徴とする電界発光素子１０により、発光部から発した光を基板側から取り出す際に、高い発光効率を有する電界発光素子等を提供する。
2011081057.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極層と、
第２の電極層と、
前記第１の電極層と前記第２の電極層の間に形成される第１の低屈折率層と、
少なくとも前記第１の電極層および前記第１の低屈折率層を貫通する凹部と、
前記凹部の底部に形成される第２の低屈折率層と、
前記第２の低屈折率層上に形成される発光部と、
を有し、
前記第１の低屈折率層の屈折率および前記第２の低屈折率層の屈折率は、前記発光部の屈折率より小さいことを特徴とする電界発光素子。
【請求項２】
前記第１の低屈折率層は、絶縁性であ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】
前記第１の低屈折率層は、厚さが前記第２の低屈折率層の厚さより小さい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】
前記発光部は、前記第１の電極層の側面にて接触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】
前記発光部は、前記第１の電極層の上面にて更に接触することを特徴とする請求項４に記載の電界発光素子。
【請求項６】
前記発光部は、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乃至５の何れか１項に記載の電界発光素子。
【請求項７】
前記凹部は、幅が１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の電界発光素子。
【請求項８】
前記凹部は、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７の何れか１項に記載の電界発光素子。
【請求項９】
前記第１の電極層を形成するための基板を更に有し、
前記凹部は、少なくとも前記第１の電極層および前記第１の低屈折率層を貫通して形成される貫通部と、前記基板に形成される穿孔部とからなることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の電界発光素子。
【請求項１０】
基板上に第１の電極層を形成する第１の電極層形成工程と、
第１の低屈折率層および第２の低屈折率層を形成する前に前記第１の電極層に凹部を形成する凹部形成工程と、
前記第２の低屈折率層を凹部の底面に形成する第２の低屈折率層形成工程と、
前記第１の低屈折率層を前記第１の電極層上に形成する第１の低屈折率層形成工程と、
前記第１の低屈折率層および前記第２の低屈折率層上に発光材料を含む発光部を形成する発光部形成工程と、
前記発光材料上に第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電界発光素子の製造方法。
【請求項１１】
基板上に第１の電極層を形成する第１電極層形成工程と、
前記第１の電極層に凹部を形成する凹部形成工程と、
第１の低屈折率層と第２の低屈折率層とを共に形成する低屈折率層形成工程と、
前記第１の低屈折率層および前記第２の低屈折率層上に発光材料を含む発光部を形成する発光部形成工程と、
前記発光材料上に第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電界発光素子の製造方法。
【請求項１２】
前記低屈折率層形成工程と前記発光部形成工程との間に、前記第２の低屈折率層の厚さを小さくする薄膜化工程を更に有することを特徴とする請求項１１に記載の電界発光素子の製造方法。
【請求項１３】
前記薄膜化工程と前記発光部形成工程との間に、前記第１の電極層の一部を露出させる電極層露出工程を更に有することを特徴とする請求項１２に記載の電界発光素子の製造方法。
【請求項１４】
前記凹部形成工程では、前記第１の電極層と共に前記基板を穿つことで凹部を形成することを特徴とする請求項１１乃至１３の何れか１項に記載の電界発光素子の製造方法。
【請求項１５】
請求項１乃至９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１６】
請求項１乃至９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】
電界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。
また特許文献２には、基板の屈折率より低い屈折率を有する物質からなる低屈折領域を発光領域に隣接して設けた有機エレクトロルミネセンスデバイスが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００３−５２２３７１号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２００８／０２３８３１０号明細書
【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、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、基板の出射面に達する光の角度によっては、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。
さらにキャビティ構造を形成する手段として、基板側電極と絶縁層をパターン化するためにエッチングを行うことがある。このとき絶縁層と電極のエッチング条件が一般的に異なるため工程が煩雑になりやすい。また一般に絶縁層より電極層のエッチングの方がエッチング条件が過酷であるため、マスクとして使用するレジストを厚くする必要がある。そのため、レジスト形成およびエッチング共に要する時間が長くなりやすいという欠点があった。またその結果、期待する形状を安定して作製することが困難であった。さらにエッチング可能な材料しか絶縁層として使用できないというように材料選択において制限があるため、透明で低屈折率な材料が使用できない場合があった。
また基板の屈折率より低い屈折率を有する低屈折領域を発光領域に隣接して設けた有機エレクトロルミネセンスデバイスでは、酸化インジウムスズ（以下、「ＩＴＯ」とも記す。）からなる電極層が、低屈折領域の下部に位置することになる。ＩＴＯの光の透過率は低屈折領域の光の透過率より小さいため、低屈折率領域から電極層中に侵入した光は、強度が大きく減衰する。更に、ＩＴＯは、高い屈折率を有するため、電極層中に侵入した光は、全反射により電極層内部に閉じこめられやすい。そのため光の取り出し効率が低下する。
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、高い発光効率を有する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】
【０００７】
本発明の電界発光素子は、第１の電極層と、第２の電極層と、第１の電極層と第２の電極層の間に形成される第１の低屈折率層と、少なくとも第１の電極層および第１の低屈折率層を貫通する凹部と、凹部の底部に形成される第２の低屈折率層と、第２の低屈折率層上に形成される発光部と、を有し、第１の低屈折率層の屈折率および第２の低屈折率層の屈折率は、発光部の屈折率より小さいことを特徴とする。
ここで凹部は「貫通部」と「穿孔部」とからなり、凹部のうち「貫通部」とは第１の電極層と基板の界面から発光部側の部分を言う。また凹部のうち「穿孔部」とは第１の電極層と基板の界面から基板側の部分を言う。ただし本発明では必ずしも穿孔部を有する必要はない。
凹部は、基板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。凹部の密度が、低すぎると輝度が得にくく、また、高すぎると、凹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、凹部の領域は層状構造であってもよい。さらに、発光部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。【０００８】
ここで、第１の低屈折率層および第２低屈折率層の厚さとして、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。さらに、第１の低屈折率層は、厚さが第２の低屈折率層の厚さより小さいことが好ましく、第１の低屈折率層は、絶縁性であることが好ましい。
また発光部は、第１の電極層の側面にて接触することが好ましく、第１の電極層の上面にて更に接触させてもよい。そして、発光部は、燐光発光する有機材料を含むことが好ましい。
そして、凹部は、幅が１０μｍ以下であることが好ましく、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。また第１の電極層を形成するための基板を更に有し、凹部は、少なくとも第１の電極層および第１の低屈折率層を貫通して形成される貫通部と、基板に形成される穿孔部とからなるようにしてもよい。【０００９】
更に本発明の電界発光素子の製造方法は、基板上に第１の電極層を形成する第１の電極層形成工程と、第１の低屈折率層および第２の低屈折率層を形成する前に第１の電極層に凹部を形成する凹部形成工程と、第２の低屈折率層を凹部の底面に形成する第２の低屈折率層形成工程と、第１の低屈折率層を第１の電極層上に形成する第１の低屈折率層形成工程と、第１の低屈折率層および第２の低屈折率層上に発光材料を含む発光部を形成する発光部形成工程と、発光材料上に第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。【００１０】
更に本発明の電界発光素子の製造方法は、基板上に第１の電極層を形成する第１電極層形成工程と、第１の電極層に凹部を形成する凹部形成工程と、第１の低屈折率層と第２の低屈折率層とを共に形成する低屈折率層形成工程と、第１の低屈折率層および第２の低屈折率層上に発光材料を含む発光部を形成する発光部形成工程と、発光材料上に第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。【００１１】
ここで、低屈折率層形成工程と発光部形成工程との間に、第２の低屈折率層の厚さを小さくする薄膜化工程を更に有するようにしてもよく、薄膜化工程と発光部形成工程との間に、第１の電極層の一部を露出させる電極層露出工程を更に有するようにしてもよい。また凹部形成工程では、第１の電極層と共に基板を穿つことで凹部を形成するにしてもよい。【００１２】
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。【００１３】
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】
【００１４】
発光部から発した光を基板側から取り出す際に、高い発光効率を有する電界発光素子等を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施の形態が適用される電界発光素子の第１の例を説明した部分断面図である。
【図２】発光部から発した光の進路について説明した図である。
【図３】（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、発光部の他の形態を例示して説明した部分断面図である。
【図４】本実施の形態が適用される電界発光素子の第５の例を説明した部分断面図である。
【図５】本実施の形態が適用される電界発光素子の第６の例を説明した部分断面図である。
【図６】本実施の形態が適用される電界発光素子の第７の例を説明した部分断面図である。
【図７】本実施の形態が適用される電界発光素子の第８の例を説明した部分断面図である。
【図８】（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９】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１０】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１１】比較例１における電界発光素子を説明した図である。
【図１２】比較例３における電界発光素子を説明した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（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は、本実施の形態が適用される電界発光素子の第１の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、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、陽極層１２と陰極層１４の間に形成される第１の低屈折率層１３とが積層した構造を採る。また、陽極層１２および第１の低屈折率層１３を貫通して形成される凹部１６を有し、そして凹部１６の底部には、第２の低屈折率層１９が形成されている。また、凹部１６の内面の第２の低屈折率層１９上に形成され、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。この発光部１７を形成する発光材料は、凹部１６から第１の低屈折率層１３の上面にも展開して延伸部１７ａを形成する。即ち、発光部１７を形成する発光材料を、凹部１６から第１の低屈折率層１３と陰極層１４の間に更に延伸して連続形成している。また、陰極層１４は、この発光材料上に更に積層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。
【００１７】
基板１１は、陽極層１２、第１の低屈折率層１３、陰極層１４、発光部１７、第２の低屈折率層１９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。
【００１８】
基板１１の材料としては、電界発光素子１０の基板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１０の基板１１側から光を取り出す必要がない場合は、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。具体的には、上記材料に加えて、シリコン（Ｓｉ）、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。
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。
【００１９】
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以上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。
【００２０】
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。陽極層１２の厚さは、例えば、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。
【００２１】
第１の低屈折率層１３は、発光部１７から発した光を屈折させることで基板１１に入射しやすくするためのものである。
本実施の形態では、第１の低屈折率層１３の屈折率は、発光部１７の屈折率より小さい。そのため、図２（発光部１７から発した光の進路について説明した図）に示すように、発光部１７から発した光Ｌ１は、第１の低屈折率層１３に入射する際に、より基板１１の法線方向に近い角度に屈折する。即ち図２においてθ１＞θ２となる。その結果、第１の低屈折率層１３を設けない場合に比較して、陽極層１２や基板１１に達した光Ｌ１は、第１の低屈折率層１３と陽極層１２の界面、および陽極層１２と基板１１の界面において全反射を生じにくくなる。よって、より陽極層１２や基板１１に入射しやすくなる。つまり、第１の低屈折率層１３を設けることにより、発光部１７から発した光を基板１１側から、より多く取り出すことができ、光の取り出し効率が向上する。
【００２２】
そして本実施の形態では、第１の低屈折率層１３は、絶縁性であることが好ましい。絶縁性とすることにより、第１の低屈折率層１３は、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に電圧を印加することで発光部１７を発光させることができる。このため第１の低屈折率層１３は高抵抗率材料であることが必要が好ましく、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、フッ化ナトリウム、フッ化リチウム、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、フッ化バリウムなどの金属フッ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、ポリフェニルシルセスキオキサン（Poly(phenylsilsesquioxane)）等の塗布型シリコーンも使用可能である。
ここで、短絡・電流リークを生じにくい電界発光素子１０を再現よく製造するためには、第１の低屈折率層１３の厚さは厚いほど好ましい。つまり、第１の低屈折率層１３の厚さは厚い方が、短絡・電流リークを引き起こす第１の低屈折率層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、第１の低屈折率層１３を形成する直前の基板１１上に付着した埃や、第１の低屈折率層１３の製造工程で発生する第１の低屈折率層１３のピンホールなどが挙げられる。
他方、電界発光素子１０全体の厚さを抑えるために第１の低屈折率層１３の厚さは、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、この観点からも第１の低屈折率層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。これを満たす第１の低屈折率層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。
【００２３】
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、発光材料により凹部１６が埋められ発光部１７を形成し、また発光材料が第１の低屈折率層１３上に展開しているため、陰極層１４は、この発光材料の上に積層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。
【００２４】
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等の透明材料により形成する必要がある。
【００２５】
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。
【００２６】
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、陰極バッファ層と発光部１７との間に有機物からなる材料を含む有機半導体層としての電子輸送層（図示せず）を更に設けることもできる。
電子輸送層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。
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層として用いても構わない。また、電子輸送層は、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、電子輸送層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層の膜厚は、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。
電子輸送層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。
【００２７】
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り、本実施の形態では、第１の電極層である陽極層１２および第１の低屈折率層１３を貫通するように形成する。このように凹部１６を設けることにより発光部１７から発せられた光は、凹部１６の内部を伝搬し、基板１１側および陰極層１４の側の両方向において取り出すことができる。ここで、凹部１６は、陽極層１２および第１の低屈折率層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および第２の電極層である陰極層１４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。
【００２８】
ここで、凹部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互いに略平行である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。
本実施の形態の電界発光素子１０では、凹部１６で強く光る場合においては凹部１６の間隔を小さくすれば、それだけ単位面積当たりの凹部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、陽極層１２と陰極層１４の近傍において発光しやすい。即ち凹部１６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、凹部１６の幅を小さくすれば、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、凹部１６の幅（Ｗ）が１０μｍ以下であることが好ましく、２μｍ以下であることがより好ましく、１μｍ以下であることが更に好ましい。なお、ここで「凹部１６の幅」とは、凹部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凹部１６同士の短軸側の距離（最短距離）も短いほうがよい。
【００２９】
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、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、上述の通り凹部１６は、発光部１７により埋められている。
【００３０】
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１０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。
【００３１】
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１０の構造では、発光部１７が凹部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、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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。なお本実施の形態での分子量は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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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、発光部１７の形成は可能である。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り、正孔輸送性化合物、電子輸送性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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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１０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。
【００４５】
第２の低屈折率層１９は、これを設けることでより多くの光を基板１１内に侵入させるためのものである。本実施の形態では、第２の低屈折率層１９の屈折率は、発光部１７の屈折率より小さいことが好ましい。
第２の低屈折率層１９を設けると、これを設けない場合に比較して、光の取り出し効率が向上する。つまり、第２の低屈折率層１９を設けず、この部分を発光材料により充填すると、発光材料の光の透過率は、第２の低屈折率層１９の光の透過率より低いため、発光部１７から発した光はより減衰しやすい。これに対し、第２の低屈折率層１９を設けると、図２に示すように、発光部１７から発し、第２の低屈折率層１９を通過する光Ｌ２は、あまり減衰せずに、基板１１に達する。その結果、発光部１７から発した光を基板１１側からより多く取り出すことができ、光の取り出し効率が向上する。特に発光部１７から発した光は、第２の低屈折率層１９に入射した後、入射角によって一定の割合が第２の低屈折率層１９と基板１１との界面で反射される。そのため光は、基板１１から取り出されるまで界面で何回か反射されることを繰り返す。このことは光路長が非常に長い成分があることを意味し、発光材料の光の透過率と第２の低屈折率層１９の光の透過率の差が僅差でも取り出される光の量が大きく変わってくるため、透過率は少しでも高い方が好ましいと言える。なお発光部１７は、凹部１６の内面全体に設けられるが、主に発光するのは第１の低屈折率層１３に隣接する位置であり、第２の低屈折率層１９を設ける部分では、ほとんど発光しない。そのため第２の低屈折率層１９を設けることにより生じる発光の減少分はわずかである。即ち、第２の低屈折率層１９を設けた方が、より多くの光が基板１１に達し、より多くの光を基板１１側から取り出すことができる。
【００４６】
また本実施の形態の凹部１６の部分において、陽極層１２は存在しない。そのためこの部分においては、陽極層１２に侵入した光が、陽極層１２の小さい透過率により強度が大きく減衰するようなことが生じない。更に、陽極層１２の高い屈折率に起因する全反射により、光が陽極層１２内部に閉じこめられるようなことが生じない。よって、この点においても光の取り出し効率の観点から見て、本実施の形態の電界発光素子１０は有利となる。
【００４７】
本実施の形態において、第２の低屈折率層１９と第１の低屈折率層１３とは、異なる材料により形成されてもよく、同じ材料により形成されていてもよい。ただし、同じ材料により形成した方が、後述する図８（ｅ）において説明するように、１つの製造工程で、第２の低屈折率層１９と第１の低屈折率層１３とを形成することができるため、電界発光素子１０の製造がより容易になる。
この場合、第１の低屈折率層１３が絶縁性であった場合、第２の低屈折率層１９も絶縁性のものとなる。よって第２の低屈折率層１９は、陽極層１２より厚さが小さくなるように形成し、発光部１７の側面が、陽極層１２の側面１２ａにて接触するようにする必要がある。これにより陽極層１２と発光部１７とは、電気的に導通し、陽極層１２から発光部１７へ電流を流すことが可能となる。
【００４８】
なお以上詳述した電界発光素子１０は、発光部１７が凹部１６の内部のみならず第１の低屈折率層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。
【００４９】
図３（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。これらはそれぞれ本実施の形態が適用される電界発光素子の第２〜第４の例である。
図３（ａ）で示した電界発光素子１０ａは、発光部１７が凹部１６の内部に形成されるが、第１の低屈折率層１３の上面には形成せずに作製した場合を示している。
また、図３（ｂ）で示した電界発光素子１０ｂは、発光部１７を第１の低屈折率層１３の上面には形成せず、そして凹部１６を全て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より、陰極層１４を、平面状に形成することができる。
更に、図３（ｃ）で示した電界発光素子１０ｃでは、凹部１６を陰極層１４にも設け、発光部１７を凹部１６の内部に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が凹部１６の一部にのみ充填する形となっている。そして、凹部１６が陰極層１４に対しても形成されることで、陰極層１４を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る。
このような電界発光素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃにおいても第１の低屈折率層１３、第２の低屈折率層１９を設けることで、光の取り出し効率が向上する。
図４は、本実施の形態が適用される電界発光素子の第５の例を説明した部分断面図である。
図４に示した電界発光素子１０ｄは、基板１１、陽極層１２、第１の低屈折率層１３、陰極層１４、凹部１６、発光部１７、第２の低屈折率層１９の位置関係は、図１に示した電界発光素子１０と同様である。ただし、第１の低屈折率層１３は、厚さが第２の低屈折率層１９の厚さより小さくなるように作製されている。このようにすることで、第１の低屈折率層１３と第２の低屈折率層１９との間で生じる段差をより小さくすることができる。そのため発光材料を塗布して、発光部１７および延伸部１７ａを形成する際のカバレッジ性がより向上する。そのためより安定的に発光部１７および延伸部１７ａを形成することができる。
【００５０】
また図５は、本実施の形態が適用される電界発光素子の第６の例を説明した部分断面図である。
図５に示した電界発光素子１０ｅは、基板１１、陽極層１２、第１の低屈折率層１３、陰極層１４、凹部１６、発光部１７、第２の低屈折率層１９の位置関係は、図１に示した電界発光素子１０と同様である。だだし、第１の低屈折率層１３の断面形状が凹部１６と接する端部においてテーパ状となっている点が異なる。このようにすることで、陽極層１２と陰極層１４の間で発光する発光部１７の容積が増大するため、発光部１７から出射する光の光量が増大しやすくなる。
更に電界発光素子１０ｅは、電界発光素子１０に対し、発光部１７は、陽極層１２の上面１２ｂにて更に接触する点で異なる。このようにすることで発光部１７の容積が増大しても陽極層１２から十分な量の電流を供給することができる。
なお第１の低屈折率層１３の端部が本実施の形態のようになっていても、発光部１７から発した光は、第１の低屈折率層１３に入射する際に、より基板１１の法線方向に近い角度に屈折する。
【００５１】
更に図６は、本実施の形態が適用される電界発光素子の第７の例を説明した部分断面図である。
図６に示した電界発光素子１０ｆは、基板１１、陽極層１２、第１の低屈折率層１３、陰極層１４、凹部１６、発光部１７、第２の低屈折率層１９の位置関係は、図１に示した電界発光素子１０と同様である。だだし、凹部１６は、陽極層１２および第１の低屈折率層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。このように穿孔部１６ｂを形成することで、穿孔部１６ｂの深さの分、第２の低屈折率層１９の厚さを大きくすることができる。つまり穿孔部１６ｂの深さを調整することで、第２の低屈折率層１９の厚さを調整することができる。
【００５２】
なお、以上詳述した電界発光素子１０，１０ａ〜１０ｆ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、第１の低屈折率層１３を挟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、第１の低屈折率層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。
【００５３】
また以上説明した例では、第１の低屈折率層１３は絶縁性の材料により形成されていたが、これに限られるものではなく、導電性の材料で形成されていてもよい。ただしこの場合、陽極層１２と陰極層１４との間に、別途絶縁性の層を設ける必要がある。この絶縁性の層は、第１の低屈折率層１３の上部に設けてもよく、下部に設けてもよい。
【００５４】
図７は、本実施の形態が適用される電界発光素子の第８の例を説明した部分断面図である。
図７に示した電界発光素子１０ｇは、図１に示した電界発光素子１０に対して、絶縁層１３１が陽極層１２と第１の低屈折率層１３の間に形成されている。これにより第１の低屈折率層１３として導電性の材料を使用しても、絶縁層１３１により陽極層１２と陰極層１４との間の絶縁性が保たれる。そして発光部１７に電圧を印加することで発光部１７を発光させることができる。
【００５５】
（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１で説明を行った電界発光素子１０を製造する場合を例に取り説明を行う。
図８（ａ）〜（ｇ）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を形成する（図８（ａ）：第１電極層形成工程）。本実施の形態では、基板１１として、ガラス基板を使用した。また陽極層１２を形成する材料としてＩＴＯを使用した。
陽極層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に電極層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電極層形成工程を省略することができる。
【００５６】
次に、陽極層１２を貫通する形で凹部１６の形成を行う。ここで凹部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、まず陽極層１２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８（ｂ））。
【００５７】
そして、凹部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８（ｃ））。これにより露光されたパターンの部分に対応して、陽極層１２の表面が露出する。
【００５８】
次に、残存したレジスト層７１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８（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、基板１１の表面が露出する。なお図８（ｂ）〜図８（ｄ）で説明した各工程は、陽極層１２に凹部１６を形成する凹部形成工程として捉えることができる。
【００５９】
次に残存したレジスト層７１をレジスト除去液等により除去し、第１の低屈折率層１３および第２の低屈折率層１９の形成を行なう（図８（ｅ）：低屈折率層形成工程）。本実施の形態では、第１の低屈折率層１３を形成する材料として二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を使用した。第１の低屈折率層１３の形成についても、陽極層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。そして、これらの方法を使用することで、第１の低屈折率層１３と第２の低屈折率層１９とを共に形成することができる。そして、第１の低屈折率層１３は、陽極層１２の上に積層して形成され、第２の低屈折率層１９は、凹部１６の底部に形成される。なお第１の低屈折率層１３と第２の低屈折率層１９を別々に形成することもできるが、本実施の形態のように同じ材料からなる第１の低屈折率層１３および第２の低屈折率層１９を共に形成することで、電界発光素子１０の製造がより容易になる。
【００６０】
次に、第１の低屈折率層１３および第２の低屈折率層１９上に発光材料を含む発光部１７を形成する（図８（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、第１の低屈折率層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。
【００６１】
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８（ｇ）：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。
【００６２】
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。
本実施の形態による電界発光素子の製造方法では、陽極層１２を形成する第１電極層形成工程の次に凹部１６を形成する凹部形成工程を設けている。そのため、第１電極層形成工程の次に第１の低屈折率層を形成し、それから第１の電極層および第１の低屈折率層をエッチングすることで凹部１６を形成する場合に比べ、次の利点を有する。
（１）陽極層１２および第１の低屈折率層１３の２層をエッチングする場合は、工程の途中でレジスト層７１がエッチングにより消失してしまい、所期のパターン加工が達成できない場合があるが、本実施の形態の製造方法ではこのようなことが生じにくい。
（２）陽極層１２および第１の低屈折率層１３の２層をエッチングする場合は、第１の低屈折率層１３を形成する材料は、凹部形成工程でパターン化可能なものに限定されるが、本実施の形態の製造方法では限定されない。
（３）陽極層１２および第１の低屈折率層１３の２層をエッチングする場合は、第１の低屈折率層１３は、凹部形成工程でその物性が変化しないものに限定されるが、本実施の形態の製造方法では限定されない。
【００６３】
なお、図４に示した電界発光素子１０ｄを製造するには、上記の図８（ｅ）で示した低屈折率層形成工程の後に、異方性エッチングを実施すればよい。異方性エッチングにより、第１の低屈折率層１３の方が、第２の低屈折率層１９より優先的にエッチングされるため、第１の低屈折率層１３の厚さを、第２の低屈折率層１９の厚さより小さくすることができる。なおこの工程は、低屈折率層形成工程と発光部形成工程との間に、第２の低屈折率層１９の厚さを小さくする薄膜化工程として捉えることができる。
【００６４】
また図５に示した電界発光素子１０ｅを製造するには、上記の図８（ｅ）で示した低屈折率層形成工程の後に、等方性エッチングを実施すればよい。即ち、第１の低屈折率層１３の端部が等方的にエッチングされることで、第１の低屈折率層１３の端部はテーパ状になるように除去される。なおこの工程は、薄膜化工程と発光部形成工程との間に、第１の電極層１３の一部を露出させる電極層露出工程として捉えることができる。
【００６５】
更に、図６に示した電界発光素子１０ｆを製造するには、上記の図８（ｄ）で示した陽極層１２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１６ｂ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８（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。
【００６６】
また更に、図７に示した電界発光素子１０ｇを製造するには、まず図８（ａ）で示した陽極層１２を形成する第１電極層形成工程の後に、絶縁性の材料からなる絶縁層１３１を形成する。そして図８（ｂ）〜図８（ｄ）で説明した凹部形成工程を行なえばよい。この工程中で行なわれるエッチングにより、陽極層１２およびこの絶縁層１３１を貫通して凹部１６が形成される。なおこの絶縁層１３１は、陽極層１２と同様の方法により形成することができる。
【００６７】
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。
【００６８】
（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９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９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、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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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、表示装置２００に画像を表示させることができる。
【００７６】
（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１０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１０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。
【００７７】
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】
【００７８】
（実施例１）［燐光発光性高分子化合物の作製］
下記の式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。【００７９】
【化１】
2011081057.tif 000003
【００８０】
［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重量部のトルエンに溶解させ、発光材料溶液（以下、「溶液Ａ」ともいう。）を調製した。【００８１】
［電界発光素子の作製］
電界発光素子として、図１で示した電界発光素子１０を、以下の方法で作製した。
具体的には、まず石英ガラスからなるガラス基板（２５ｍｍ角、厚さ１ｍｍ）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、ＩＴＯ膜を１５０ｎｍ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に対応する。【００８２】
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、レジスト層をパターン化した。そしてこの後に、１３０℃で１０分間熱を加えた（ポストベイク処理）。【００８３】
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、ＩＴＯ膜をエッチングした。ＩＴＯ膜の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＝２００／１００（Ｗ）で、８分間反応させた。【００８４】
このドライエッチング処理により、陽極層１２としてのＩＴＯ膜を貫通する凹部１６が形成された。そしてレジスト除去液によりレジスト残渣を除去した。凹部１６は、直径１μｍの円柱形状であり、凹部１６のエッジ１６１間の距離は１μｍとなった。【００８５】
そしてスパッタ装置（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１２０ｎｍ形成した。この工程により、第１の低屈折率層１３および第２の低屈折率層１９を共に形成することができる。【００８６】
次にガラス基板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。【００８７】
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時間放置し乾燥することで、発光部１７および延伸部１７ａを形成した。なお発光部１７の側面が、陽極層１２の側面１２ａにて接触する厚さは、３０ｎｍとなった。【００８８】
そして真空蒸着室に投入し、真空蒸着装置で発光部１７および延伸部１７ａ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を作製した。【００８９】
（実施例２）
第１の低屈折率層１３および第２の低屈折率層１９を形成する材料として、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の代わりにフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）を使用し、フッ化マグネシウム層を形成したこと以外は、実施例１と同様にして、電界発光素子１０を作製した。なおフッ化マグネシウム層は、二酸化ケイ素層と同様にスパッタにより形成することができる。また膜厚は、１２０ｎｍとした。【００９０】
（実施例３）
第１の低屈折率層１３および第２の低屈折率層１９を形成する材料として、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の代わりにフッ化ナトリウム（ＮａＦ）を使用し、フッ化ナトリウム層を形成したこと以外は、実施例１と同様にして、電界発光素子１０を作製した。なおフッ化ナトリウム層は、真空蒸着を行なうことにより形成することができる。また膜厚は、１２０ｎｍとした。【００９１】
（実施例４）
電界発光素子として、図４で示した電界発光素子１０ｄを、実施例１に対し、以下の点を変更することにより作製した。
第１の低屈折率層１３および第２の低屈折率層１９としての二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）層を１４０ｎｍ形成した後に、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、異方性エッチングを実施した。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０．２Ｐａ、出力Ｂｉａｓ／ＩＣＰ＝１２０／１００（Ｗ）で、１０分間反応させた。
これにより第２の低屈折率層１９の膜厚は、１４０ｎｍでありほとんど変化がなかったが、第１の低屈折率層１３は９０ｎｍとなり薄膜化された。なお本実施の形態の場合、発光部１７の側面が、陽極層１２の側面１２ａにて接触する厚さは、１０ｎｍとなる。また他は、実施例１と同様の工程を実施した。【００９２】
（実施例５）
電界発光素子として、図５で示した電界発光素子１０ｅを、実施例１に対し、以下の点を変更することにより作製した。
第１の低屈折率層１３および第２の低屈折率層１９としての二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）層を１４０ｎｍ形成した後に、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、等方性エッチングを実施した。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０．７Ｐａ、出力Ｂｉａｓ／ＩＣＰ＝４０／１００（Ｗ）で、１５分間反応させた。
これにより第１の低屈折率層１３の凹部１６と接する端部がエッチングされテーパ状となった。またこれにより発光部１７は、陽極層１２の上面１２ｂと２０ｎｍの幅で接触する状態となった。なお他は、実施例１と同様の工程を実施した。【００９３】
（実施例６）
電界発光素子として、図５で示した電界発光素子１０ｅを、実施例１に対し、以下の点を変更することにより作製した。
第１の低屈折率層１３および第２の低屈折率層１９を塗布法で形成した。
具体的には、塗布型シリコーン（東京応化工業株式会社製ＯＣＤ  Ｔｙｐｅ２  Ｓｉ−４９０００−ＳＧ)を、エタノールと酢酸エチルとを１：１で体積混合した溶媒を使用して５０ｗｔ％に希釈した。そして、スピンコーター（回転数２０００ｒｐｍで３０秒間）で塗布を行なった。その後、３００℃で１時間熱処理した。その結果、第１の低屈折率層１３および第２の低屈折率層１９の基となるシリコーン層が陽極層１２上で１３０ｎｍ、凹部１６の底部で１６０ｎｍの厚さで連続する層として形成された。そしてこの状態で、異方性エッチングを実施した。これにより第１の低屈折率層１３の凹部１６と接する端部がエッチングされテーパ状となった。またこれにより第１の低屈折率層１３および第２の低屈折率層１９が分離して形成され、それぞれの厚さは、１００ｎｍおよび１４０ｎｍであった。また発光部１７は、陽極層１２の側面１２ａにて１０ｎｍの厚さで接触する状態となった。なお他は、実施例１と同様の工程を実施した。【００９４】
（実施例７）
電界発光素子として、図６で示した電界発光素子１０ｆを、実施例１に対し、以下の点を変更することにより作製した。
陽極層１２としてのＩＴＯ膜をエッチングして貫通部１６ａを形成した後に、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を行なった。反応条件としては、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、ガラス基板に照射することで行なった。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１００ｎｍの穿孔部１６ｂを形成することができた。
また第１の低屈折率層１３および第２の低屈折率層１９としての二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）層は２００ｎｍとした。よって実施の形態の場合、発光部１７の側面が、陽極層１２の側面１２ａにて接触する厚さは、５０ｎｍとなる。なお他は、実施例１と同様の工程を実施した。【００９５】
（実施例８）
電界発光素子として、図７で示した電界発光素子１０ｇを、実施例１に対し、以下の点を変更することにより作製した。
陽極層１２としてのＩＴＯ膜を形成した後に、絶縁層１３１として二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）層を５０ｎｍ形成した。また第１の低屈折率層１３および第２の低屈折率層１９としての酸化ケイ素（ＳｉＯ）層を１２０ｎｍ形成した。なお他は、実施例１と同様の工程を実施した。【００９６】
（実施例９）
電界発光素子として、図１で示した電界発光素子１０を作製した。このとき発光部１７を真空蒸着法で成膜した。
つまり、実施例１で、溶液Ａを塗布する代わりに、文献（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  ２（２００１）Ｐ３７−４３）のＦｉｇ．１においてＤＥＶＩＣＥＩＩとして開示されている積層構造を形成した。具体的には、洗浄を行った基板を真空蒸着装置内に設置し、ここにαＮＰＤ（株式会社同人化学研究所製）を５０ｎｍ、ＣＢＰ（株式会社同人化学研究所製）とＩｒ（ｐｐｙ）３（株式会社同人化学研究所製）とを９５：５の比率で共蒸着した層を２０ｎｍ、ＢＣＰ（株式会社同人化学研究所製）を１０ｎｍ、ＡｌＱ３（株式会社同人化学研究所製）を４０ｎｍの順序で蒸着することで、発光部１７を形成した。
なお本実施の形態では、陰極バッファ層および陰極層１４として、Ａｇ：Ｍｇ（重量比率２５：１）膜１００ｎｍを形成した。また他は、実施例１と同様の工程を実施した。【００９７】
（実施例１０）
電界発光素子として、図１で示した電界発光素子１０を作製した。このとき下記の方法で作製することで、光を下面（陽極層１２側）と上面（陰極層１４側）の両方から取り出すことができるようにした。
実施例１で、石英ガラスからなるガラス基板（２５ｍｍ角、厚さ１ｍｍ）上に、陽極層１２としてＩＴＯ膜を成膜する代わりに、同スパッタ装置を用いて、銀（Ａｇ）層を１５０ｎｍ成膜した。このようにして成膜した銀層は、可視光に対して不透明であった。
また銀膜のエッチング条件としては、反応ガスとしてＣｌ２ガスを使用し、圧力１Ｐａ、出力Ｂｉａｓ／ＩＣＰ＝２００／１００（Ｗ）で、６分間反応させた。その結果、Ａｇ層のない部分から光を取り出すことができるようになった。
そしてアルミニウム層を成膜する際に、その膜厚を１０ｎｍとし、これに重ねて抵抗加熱蒸着法によりＩＴＯ膜を１００ｎｍを成膜した。このようにして成膜したアルミニウム層およびＩＴＯ膜からなる陰極層１４は、可視光に対して透明であった。また他は、実施例１と同様の工程を実施した。【００９８】
（比較例１）
図１１の構造を有する電界発光素子を以下の方法により作成した。
具体的には、まず石英ガラスからなるガラス基板（２５ｍｍ角、厚さ１ｍｍ）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、ＩＴＯ膜を１５０ｎｍ、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）層を１２０ｎｍ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（ＳｉＯ２）層は低屈折率層１３２に対応する。【００９９】
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、レジスト層をパターン化した。そしてこの後に、１３０℃で１０分間熱を加えた（ポストベイク処理）。【０１００】
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、二酸化ケイ素層をエッチングした。二酸化ケイ素層の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＝５０／１００（Ｗ）で、１８分間反応させた。【０１０１】
このドライエッチング処理により、低屈折率層１３２としての二酸化ケイ素層を貫通する凹部１６が形成された。そしてレジスト除去液によりレジスト残渣を除去した。凹部１６は、直径１μｍの円柱形状であり、凹部１６のエッジ間１６１の距離は１μｍとなった。なお陽極層１２としてのＩＴＯ膜は本実施の形態では、エッチングされずにそのままベタ膜状に残存する。【０１０２】
次にガラス基板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。【０１０３】
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時間放置し乾燥することで、発光部１７および延伸部１７ａを形成した。【０１０４】
そして真空蒸着室に投入し、真空蒸着装置で発光部１７および延伸部１７ａ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を作製することができた。【０１０５】
（比較例２）
電界発光素子として、比較例１で説明した電界発光素子と同様の構造を有するものを作製した。ただし、発光部１７を実施例９で説明した真空蒸着法により成膜した。このとき使用した材料および積層構造は実施例９と同様にして実施した。また、陰極バッファ層および陰極層１４として、Ａｇ：Ｍｇ（重量比率２５：１）膜１００ｎｍを形成した。【０１０６】
（比較例３）
比較例１に対し、以下の点を変更することにより、図１２の構造を有する電界発光素子を作製した。このとき陽極層１２としてＩＴＯ膜を形成した後に、絶縁性の低屈折率層１３２として二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）層を１２０ｎｍ形成した。そして低屈折率層１３２をドライエッチングによりパターン化した。その後、続けてＩＴＯ膜をエッチングした。ＩＴＯ膜の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＝２００／１００（Ｗ）で、８分間反応させた。このドライエッチング処理により、陽極層１２としてのＩＴＯ膜を貫通する凹部１６が形成された。そしてレジスト除去液によりレジスト残渣を除去した。形成された凹部１６は、直径１μｍの円柱形状であり、凹部１６のエッジ１６１間の距離は１μｍとなった。【０１０７】
（比較例４）
電界発光素子として、比較例３で説明した電界発光素子と同様の構造を有するものを作製した。ただし、比較例３に対し以下の点を変更した。つまり陽極層１２としてＩＴＯ膜を成膜する代わりに、同スパッタ装置を用いて、銀（Ａｇ）層を１５０ｎｍ成膜した。そして低屈折率層１３２として二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）層を１２０ｎｍ形成した。その後低屈折率層１３２をエッチングし、さらに続けて銀膜をエッチングした。銀膜のエッチング条件としては、反応ガスとしてＣｌ２ガスを使用し、圧力１Ｐａ、出力Ｂｉａｓ／ＩＣＰ＝２００／１００（Ｗ）で、６分間反応させた。その結果、Ａｇ層のない部分から光を取り出すことができるようになった。
そしてアルミニウム層を成膜する際に、その膜厚を１０ｎｍとし、これに重ねて抵抗加熱蒸着法によりＩＴＯ膜を１００ｎｍを成膜した。このようにして成膜したアルミニウム層およびＩＴＯ膜からなる陰極層１４は、可視光に対して透明であった。また他は、実施例３と同様の工程を実施した。【０１０８】
実施例１〜１０および比較例１〜４で作製した電界発光素子に、定電圧電源電流計（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、電界発光素子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を決定した。ただし実施例１０については、光が下面（陽極層１２側）に加えて、上面（陰極層１４側）からも放出するために、上面でも同じ測定を行い、発光効率は上面と下面での測定値の合計とした。
また第２の低屈折率層１９の屈折率を波長５５０ｎｍの光の場合で測定した。
結果を以下の表１に示す。なお発光効率の結果は、比較例１を１．０として規格化した数値である。また比較例１〜４については、第２の低屈折率層１９との比較で、発光部１７の屈折率を記載した。【０１０９】
【表１】
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【０１１０】
まず発光部１７を塗布法により形成した実施例１〜３と比較例１、３とを比較すると、第１の低屈折率層１３および第２の低屈折率層１９を形成した方が、発光効率がよいことがわかる。また実施例１で示した電界発光素子の作製方法は、比較例３の作製方法と比較しエッチングは陽極層１２であるＩＴＯ膜のみとなる。そのため実施例１では、比較例３のように第２の低屈折率層１９と陽極層１２を連続してドライエッチングする必要がないため、安定的に電界発光素子を作製することができるという利点がある。また実施例１〜３をそれぞれ比較すると、実施例２の方が実施例１より、さらに実施例３の方が実施例１より発光効率がよくなっている。これは、第１の低屈折率層１３および第２の低屈折率層１９を形成する材料の差異によるものと考えられる。即ち、実施例１で使用した二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）より、実施例２、実施例３で使用したフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、フッ化ナトリウム（ＮａＦ）の方が、低屈折率であり、より低屈折率の材料を使用した方が、発光効率はよくなるものと考えられる。また実施例３のように、フォトリソグラフィが困難である水溶性のフッ化ナトリウム（ＮａＦ）を使用した場合でも発光効率はよくなっており、このように真空蒸着法で形成可能な材料も使用可能であると言える。【０１１１】
次に実施例４〜８と比較例１、３とを比較するといずれの実施例も比較例より発光効率が向上していることがわかる。このことから、実施例４のように第１の低屈折率層１３が第２の低屈折率層１９より薄い場合でも発光効率が向上することがわかる。また、実施例５のように、発光部１７が陽極層１２の上面とも接触する場合でも発光効率が向上することがわかる。
また実施例６のように、第１の低屈折率層１３および第２の低屈折率層１９を塗布法で形成した場合でも発光効率はよくなっており、第１の低屈折率層１３および第２の低屈折率層１９を形成するのに塗布法も適用可能であると言える。塗布法を採用することで、（１）塗布成膜でしか形成できない材料も使用できるため、適用できる材料の幅が広がる（つまり、スパッタ等による真空製膜より安価な材料あるいは特性の良い塗布材料があった場合でも適用できる）、（２）一般に塗布法による成膜は、スパッタ等による真空成膜より安価（設備が安価）である、という利点が生じる。【０１１２】
そして実施例１と実施例７を使用すると穿孔部１６ｂを形成した方が、発光効率はよく、穿孔部１６ｂを形成することにより発光効率は、より向上することがわかる。
実施例８は、第１の低屈折率層１３および第２の低屈折率層１９として導電性の酸化ケイ素であるシリコーン（ＳｉＯ）を使用し、第１の低屈折率層１３の上に絶縁層１３１を形成している。このような場合でも発光効率が向上しており、低屈折率層として導電性の材料も使用できると言える。【０１１３】
更に実施例１０と比較例１、比較例４を比較する。実施例１０、比較例４は、陽極側１２および陰極側１４の両側から光を取り出せるものである。実施例１０の場合でも発光効率は、比較例１より大きくなっており、第１の低屈折率層１３および第２の低屈折率層１９を設けた効果があることがわかる。ただし、陰極層１４側からの光はＩＴＯ膜を通過するために、実施例１と比較して発光効率が低下する。実施例１０は比較例１と陽極層１２および陰極層１４の材料や膜厚が異なるため、同じ様に作製した比較例４と比較すると、発光効率が向上していることがわかる。このことから実施例１０のような電極材料を用い、両側から光を取り出す構造でも、第２の低屈折率層１９を設ける効果があると言える。さらに実施例１０は比較例４と比べて、発光部１７の凹部１６における底面と第１の低屈折率層１３および低屈折率層１３２上部との段差が小さくなるため、発光部１７および延伸部１７ａを形成する際のカバレッジ性を向上させることができる。そのため、短絡やショートの少ない電界発光素子を安定して作製することができる。【０１１４】
一方、実施例９と比較例２は、発光部１７を真空蒸着法で成膜したものである。実施例９と比較例２の結果より、第１の低屈折率層１３および第２の低屈折率層１９を設けることで発光効率に優れた電界発光素子が作製できることがわかる。しかしながら、実施例９と実施例１を比較すると、塗布法により発光部１７を形成した方が、発光効率がよい。これは、真空蒸着法では、塗布法に比べ凹部１６内に発光材料が均質な膜厚で充填されにくいためであると考えられる。
【符号の説明】
【０１１５】
１０…電界発光素子、１１…基板、１２…陽極層、１３…第１の低屈折率層、１４…陰極層、１６…凹部、１６ａ…貫通部、１６ｂ…穿孔部、１７…発光部、１９…第２の低屈折率層、２００…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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【国際調査報告】
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