(57)【要約】【課題】光取り出し効率が高い発光素子および表示装置を提供する。【解決手段】第１電極層１２と、発光層１４ａと、第２電極層１５と、１又は複数のレンズ１６ａからなる光学系が設けられた光学層１６とがこの順で積層されてなる積層構造を備える発光素子１０において、前記積層構造における積層方向に垂直な一の方向の幅をｗ、前記光学系の物体側焦点距離をｆ、前記光学系の光軸と前記発光層とが交わる点から前記光学系の物体側主点までの距離をｄとするとき、下記の式１〜式５を満足する構成とする。【数１】2011060472.tif 000013【選択図】図２
2011060472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極層と、発光層と、第２電極層と、１又は複数のレンズからなる光学系が設けられた光学層とがこの順で積層されてなる積層構造を備え、前記積層構造における積層方向に垂直な一の方向の幅をｗ、前記光学系の物体側焦点距離をｆ、前記光学系の光軸と前記発光層とが交わる点から前記光学系の物体側主点までの距離をｄとするとき、下記の式１〜式５を満足することを特徴とする発光素子。
【数１】
2011060472.tif 000009
【請求項２】
前記積層構造における積層方向に垂直な一の方向の幅をｗ、前記光学系の物体側焦点距離をｆ、前記光学系の光軸と前記発光層とが交わる点から前記光学系の物体側主点までの距離をｄとするとき、下記の式６〜式１０を満足することを特徴とする請求項１記載の発光素子。
【数２】
2011060472.tif 000010
【請求項３】
前記積層構造における積層方向に垂直且つ前記一の方向にも垂直な他の方向の幅をｖとするとき、下記の式１１〜式１５を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の発光素子。
【数３】
2011060472.tif 000011
【請求項４】
前記積層構造における積層方向に垂直且つ前記一の方向にも垂直な他の方向の幅をｖとするとき、下記の式１６〜式２０を満足することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の発光素子。
【数４】
2011060472.tif 000012
【請求項５】
前記光学系は、前記一の方向と前記他の方向とでパワーが異なる１つのレンズからなることを特徴とする請求項３又は４に記載の発光素子。
【請求項６】
前記光学系は、前記一の方向にパワーを有する第１のレンズと、前記他の方向にパワーを有する第２のレンズとからなることを特徴とする請求項３又は４に記載の発光素子。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の発光素子を画素として複数備えることを特徴とする表示装置。
【請求項８】
請求項１から６のいずれか１項に記載の発光素子を光源として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、有機ＥＬ発光素子などの発光素子、並びに、それを用いた表示装置及び照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディスプレイや平面光源の用途としての有機ＥＬ発光素子は、薄型化、高輝度化、省エネルギー化に優れるという期待から実用化が積極的に進められている。
一般に、有機ＥＬ発光素子は、第１電極層、発光層、第２電極層、封止層及びガラス板などを積層した積層構造を有しているが、発光層から出射した光のうち臨界角以上の光は各層間の界面やガラス板と空気との界面で全反射するため外部に取り出されず、このことが従来の有機ＥＬ発光素子に光取り出し効率が低いという課題を生じさせている。
【０００３】
この課題を解決するために、例えば特許文献１に係る発光素子では発光層の光取り出し側にレンズを有する光学層を設けることによって、前記発光層から出射した光の発散角を制御し、各層間の界面での全反射を抑制して、光取り出し効率の向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２８０６９９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、単に光学層を設けただけでは光取り出し効率が予想したように向上しなかったため、光取り出し効率を実際に向上させるためには、前記光学層の光学特性の最適化などについて改善の余地が残されていると考えられる。ところが、特許文献１では、そのような光学特性の最適化などについて全く言及されていない。
本発明は、上記の課題に鑑み、光取り出し効率が高い発光素子、並びに、それを用いた光取り出し効率の高い表示装置及び照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る発光素子は、第１電極層と、発光層と、第２電極層と、１又は複数のレンズからなる光学系が設けられた光学層とがこの順で積層されてなる積層構造を備え、前記積層構造における積層方向に垂直な一の方向の幅をｗ、前記光学系の物体側焦点距離をｆ、前記光学系の光軸と前記発光層とが交わる点から前記光学系の物体側主点までの距離をｄとするとき、下記の式１〜式５を満足することを特徴とする。
【０００７】
【数１】
2011060472.tif 000003
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一態様に係る発光素子は、積層構造における積層方向に垂直な一の方向の幅をｗ、光学系の物体側焦点距離をｆ、前記光学系の光軸と前記発光層とが交わる点から前記光学系の物体側主点までの距離をｄとするとき、上記式１〜式５の関係を満足するため、光取り出し効率が高い。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一態様に係る表示装置の画素構造を示す図であって、（ａ）は光取り出し側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図
【図２】本発明の一態様に係る発光素子の各層の積層状態を示す断面図
【図３】光取り出し効率の計算方法の概念を説明するための図
【図４】光取り出し効率の計算結果を示す図
【図５】光取り出し効率の計算結果を示す図
【図６】本発明の一態様に係る照明装置を示す図であって、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は縦断面図
【図７】変形例１に係る発光素子を示す図であって、（ａ）は光取り出し側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図
【図８】変形例２に係る発光素子を示す図であって、（ａ）は光取り出し側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［本発明の一態様に係る発光素子、表示装置及び照明装置の概要］
本発明の一態様に係る発光素子は、第１電極層と、発光層と、第２電極層と、１又は複数のレンズからなる光学系が設けられた光学層とがこの順で積層されてなる積層構造を備え、前記積層構造における積層方向に垂直な一の方向の幅をｗ、前記光学系の物体側焦点距離をｆ、前記光学系の光軸と前記発光層とが交わる点から前記光学系の物体側主点までの距離をｄとするとき、上記の式１〜式５を満足するため、光取り出し効率が高い。
【００１１】
また、本発明の一態様に係る発光素子は、前記積層構造における積層方向に垂直な一の方向の幅をｗ、前記光学系の物体側焦点距離をｆ、前記光学系の光軸と前記発光層とが交わる点から前記光学系の物体側主点までの距離をｄとするとき、下記の式６〜式１０を満足する場合は、より光取り出し効率が高い。
【００１２】
【数２】
2011060472.tif 000004
また、本発明の一態様に係る発光素子は、前記積層構造における積層方向に垂直且つ前記一の方向にも垂直な他の方向の幅をｖとするとき、下記の式１１〜式１５を満足する場合は、幅ｗと幅ｖとの大きさに差があっても光取り出し効率が高い。
【００１３】
【数３】
2011060472.tif 000005
また、本発明の一態様に係る発光素子は、前記積層構造における積層方向に垂直且つ前記一の方向にも垂直な他の方向の幅をｖとするとき、下記の式１６〜式２０を満足する場合は、幅ｗと幅ｖとの大きさに差があってもより光取り出し効率が高い。
【００１４】
【数４】
2011060472.tif 000006
また、本発明の一態様に係る発光素子は、前記光学系が前記一の方向と前記他の方向とでパワーが異なる１のレンズからなる場合、及び、前記光学系が前記一の方向にのみパワーを有する第１のレンズと、前記他の方向のみにパワーを有する第２のレンズとからなる場合は、幅ｗと幅ｖとの大きさに差があっても、式１〜式５と式１１〜式１５とを同時に満足させ易い。
【００１５】
本発明の一態様に係る表示装置は、前記発光素子を画素として複数備えるため、光取り出し効率が高い。
本発明の一態様に係る照明装置は、発光素子を光源として備えるため、光取り出し効率が高い。
以下、本発明の一態様に係る発光素子、並びに、それを用いた表示装置及び照明装置について、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
［表示装置の構成］
図１は、本発明の一態様に係る表示装置の画素構造を示す図であって、（ａ）は光取り出し側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。本発明の一態様に係る表示装置は、Ｒ、Ｇ、又はＢの光を出射する各画素が行方向及び列方向にマトリックス状に規則的に配置されてなる有機ＥＬディスプレイであって、各画素が本発明の一態様に係る発光素子で構成されている。図１（ａ）に示すように、表示装置１００の各画素１０（Ｒ），１０（Ｇ），１０（Ｂ）は、行方向の幅ｖと列方向の幅ｗとが略同じであって、光取り出し側から見たＸ−Ｙ平面の形状がｖ×ｗの略正方形である。
【００１７】
なお、図１において、Ｘ軸は行方向を示し、Ｙ軸は列方向を示し、Ｚ軸は奥行き方向（発光素子の積層方向）を示す。Ｘ軸及びＹ軸はそれぞれＺ軸に対し垂直であって、Ｘ軸はＹ軸に対しても垂直である。図２及び図６〜図８に関しても同様である。
図１（ｂ）に示すように、各画素１０（Ｒ），１０（Ｇ），１０（Ｂ）は、Ｒ、Ｇ、又はＢに発光する機能層１４（Ｒ），１４（Ｇ），１４（Ｂ）と、光学系としてのレンズ１６ａを有する光学層１６とをそれぞれ備えている。各レンズ１６ａの幅は、光取り出し効率を高めるために各画素１０（Ｒ），１０（Ｇ），１０（Ｂ）の幅と略同じになっており、各レンズ１６ａのＸ−Ｙ平面の形状は略正方形である。
【００１８】
[発光素子の概略構成]
図２は、本発明の一態様に係る発光素子の各層の積層状態を示す断面図である。図２に示すように、本発明の一態様に係る発光素子１０は、例えばトップエミッション型の有機ＥＬ素子であり、ＴＦＴ（不図示）が配置された基板１１上には、前記ＴＦＴのドレイン電極に接続された第１電極（反射陽極）１２が形成され、さらに当該第１電極層１２を囲むようにバンク１３が形成されている。バンク１３で区画された領域内には、第１電極層１２、発光層１４ａを含む機能層１４、第２電極層１５、及び光学層１６がその順で積層された積層構造が形成されている。発光層１４ａは、例えば有機発光体を含む有機ＥＬ層である。
【００１９】
積層構造における積層方向と垂直な方向の幅（幅ｖ及び幅ｗ）とは、基本的には、発光素子１０の画素の幅であるが、図２に示すようにバンク１３が形成されている場合は、当該バンク１３の開口幅で規定する。具体例として、積層構造における列方向（Ｙ軸方向）の幅ｗは、バンク１３の光取り出し側端部間（図２ではバンク１３の上端部間）の距離である。
【００２０】
光学層１６上には、バンク１３で区画された領域を超えて隣接する画素のものと連続するようにして封止層１７及びガラス板１８が積層されている。封止層１７は、ガラス板１８と光学層１６とを接着固定して、機能層１４などに、外気中の水分や酸素などが浸入するのを防止している。ガラス板１８の上面１８ａは発光素子１０の光取り出し面となる。
[各層の構成]
＜基板＞
基板１１の材料には、例えば、ソーダガラス、無蛍光ガラス、燐酸系ガラス、硼酸系ガラスなどのガラス板及び石英板、並びに、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエチレン、ポリエステル、シリコーン系樹脂などのプラスチック板又はプラスチックフィルム、並びに、アルミナなどの金属板又は金属ホイル、などを使用することができる。
【００２１】
なお、発光素子１０が基板１１側から光を取り出すいわゆるボトムエミッション型の場合には、基板１１はガラス基板などの透明基板であることが必要とされる。
＜第１電極＞
第１電極層１２の材料には、例えばナトリウム、リチウムなどのアルカリ金属単体、又はその合金を用いることができる。また、カルシウム、マグネシウムなどのアルカリ土類金属、又はその合金を使用することができる。また、ガリウム、インジウムなど一部のＩＩＩ族金属を使用することもできる。なお、前記合金は、アルミニウム、銀、インジウムなどとなされる。
【００２２】
＜バンク＞
バンク１３は、絶縁性材料により形成されていれば良く、有機溶剤耐性を有することが好ましい。また、バンク１３はエッチング処理、ベーク処理などされることがあるので、それらの処理に対する耐性の高い材料で形成されることが好ましい。バンク１３の材料は、樹脂などの有機材料であっても、ガラスなどの無機材料であっても良い。有機材料として、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ノボラック型フェノール樹脂などを使用することができ、無機材料として、シリコンオキサイド（ＳｉＯ２）、シリコンナイトライド（Ｓｉ３Ｎ４）などを使用することができる。
【００２３】
＜機能層＞
機能層１４は、発光層１４ａのみからなる一層構造であっても良く、電子輸送層及び正孔輸送層が発光層１４ａを挟むように積層された多層構造であっても良い。また、電子注入層や正孔注入層などを更に含む多層構造であっても良い。電子注入層及び正孔注入層は、蒸着法、スピンコート法、キャスト法などにより形成できる。
【００２４】
発光層１４ａとしての有機ＥＬ層の材料には、特開平５−１６３４８８号公報に記載のオキシノイド化合物、ペリレン化合物、クマリン化合物、アザクマリン化合物、オキサゾール化合物、オキサジアゾール化合物、ペリノン化合物、ピロロピロール化合物、ナフタレン化合物、アントラセン化合物、フルオレン化合物、フルオランテン化合物、テトラセン化合物、ピレン化合物、コロネン化合物、キノロン化合物及びアザキノロン化合物、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、ローダミン化合物、クリセン化合物、フェナントレン化合物、シクロペンタジエン化合物、スチルベン化合物、ジフェニルキノン化合物、スチリル化合物、ブタジエン化合物、ジシアノメチレンピラン化合物、ジシアノメチレンチオピラン化合物、フルオレセイン化合物、ピリリウム化合物、チアピリリウム化合物、セレナピリリウム化合物、テルロピリリウム化合物、芳香族アルダジエン化合物、オリゴフェニレン化合物、チオキサンテン化合物、アンスラセン化合物、シアニン化合物、アクリジン化合物、８−ヒドロキシキノリン化合物の金属鎖体、２、２’−ビピリジン化合物の金属鎖体、シッフ塩とＩＩＩ族金属との鎖体、オキシン金属鎖体、希土類鎖体などの蛍光物質を使用することができる。有機ＥＬ層は蒸着法、スピンコート法、キャスト法などにより形成できる。
【００２５】
正孔輸送層の材料には、特願平３−３３３５１７号に記載のトリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、ポリフィリン化合物、芳香族第３級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、ブタジエン化合物、ポリスチレン誘導体、ヒドラゾン誘導体、トリフェニルメタン誘導体、テトラフェニルベンジン誘導体などを使用することができるが、特に、ポリフィリン化合物、芳香族第３級アミン化合物及びスチリルアミン化合物が好ましい。
【００２６】
電子輸送層の材料には、特開平５−１６３４８８号公報のニトロ置換フルオレノン誘導体、チオピランジオキサイド誘導体、ジフェキノン誘導体、ペリレンテトラカルボキシル誘導体、アントラキノジメタン誘導体、フレオレニリデンメタン誘導体、アントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ペリノン誘導体、キノリン錯体誘導体などを使用することができる。
【００２７】
＜第２電極＞
第２電極層１５は、発光層１４ａで発生した光に対して十分な透光性を有する導電性材料により構成されている。材料としては、酸化インジウムスズ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ：ＩＴＯ）や酸化インジウム亜鉛（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ：ＩＺＯ）などが好ましい。室温で成膜しても良好な導電性を得ることができるからである。
【００２８】
＜光学層＞
光学層１６は、レンズ１６ａを構成する高屈折率部と低屈折率部１６ｂとからなる。レンズ１６ａの材料には例えばエピスルフィド系樹脂やチオオウレタン系樹脂等の高屈折率系樹脂、フリントガラス、ＴｉＯ２等の高屈折率セラミクスなどを使用することができ、低屈折率部１６ｂの材料には、例えばＰＭＭＡ（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）、ウレタン系樹脂等の低屈折率樹脂、クラウンガラス、石英ガラスなどを使用することができる。
【００２９】
＜封止層＞
封止層１７は、機能層１４などが水分に晒されたり、空気に晒されたりすることを抑制する機能を有し、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）等の材料で形成されることが好ましい。特に、発光素子がトップエミッション型の場合、封止層１７が発光層１４ａから発生した光線の出射路上にあるので、光透過性が良いことも要求される。
【００３０】
[光学層の詳細な構成]
＜光学層の光学特性＞
光学層１６は、レンズ１６ａと低屈折率部１６ｂとの界面１６ｃが球面であり、具体的には、光学層１６に正のパワーを持たせるために、例えば、レンズ１６ａ側が凸面、低屈折率部１６ｂ側が凹面である。また、例えば、レンズ１６ａはＴｉＯ２からなり、低屈折率部１６ｂはＳｉＯ２からなる。なお、ＴｉＯ２の屈折率は２．５３、ＳｉＯ２の屈折率は１．４６である。
【００３１】
界面１６ｃの曲率半径をｒ、レンズ１６ａの屈折率をｎｈ、低屈折率部１６ｂの屈折率をｎｌとすると、光学層１６の物体側焦点距離ｆは下記の式２１で与えられる。なお、曲率半径ｒの符号はレンズ１６ａ側が凸面の場合正である。
【００３２】
【数５】
2011060472.tif 000007
積層構造の幅ｗ、レンズ１６ａの物体側焦点距離ｆ、前記レンズ１６ａの光軸Ｊと発光層１４ａとが交わる点Ｏから前記レンズ１６ａの物体側主点Ｈまでの距離ｄは、式１〜式５を満足するように設計されている。
【００３３】
また、同じように、積層構造の幅ｖ、レンズ１６ａの物体側焦点距離ｆ、前記レンズ１６ａの光軸Ｊと発光層１４ａとが交わる点Ｏから前記レンズ１６ａの物体側主点Ｈまでの距離ｄは、式１１〜式１５を満足するように設計されている。
図２に示すように、物体側主点Ｈは、レンズ１６ａに像側（図２における上側）から平行光Ｌ１を入射させた場合にその入射光の延長線と前記レンズ１６ａからの出射光の延長線とが交差する交点をＧとして、その交点Ｇから光軸Ｊに向けて垂線を引き、その垂線と光軸Ｊとが交わる位置にある。物体側焦点距離ｆは物体側主点Ｈから物体側焦点Ｆまでの距離であるため、物体側焦点距離ｆと物体側焦点Ｆとから物体側主点Ｈを逆算することが可能である。
【００３４】
光軸Ｊと発光層１４ａとが交わる点Ｏとは、より厳密には、光軸Ｊ上であって、且つ、発光層１４ａの積層方向（Ｚ方向）の中間位置である。
＜光学層の機能＞
次に、光学層１６の機能について説明する。図２に示すように、光軸Ｊに沿って出射された光線Ｌ２は、ガラス板１８の上面１８ａから出射する。一方、光軸Ｊに対して角度を有する斜め方向に出射された光線Ｌ３は、光学層１６で屈折しガラス板１８の上面１８ａから出射する。仮に、光学層１６を設けない場合を考えると、前記光学層１６で屈折しなかった光線Ｌ４はガラス板１８と外界との界面となる上面１８ａに斜めに入射するため、この入射角が臨界角以上であれば全反射されて外界に取り出されない。このように、光学層１６によって発光層１４ａから出射される光の方向が制御され、光取り出し効率が向上している。
【００３５】
＜光取り出し効率の計算＞
図３は、光取り出し効率の計算方法の概念を説明するための図である。図４及び図５は、光取り出し効率の計算結果を示す図である。
本発明の一態様に係る効果を見積もるために以下のような数値計算を行った。計算には幾何光学による光線追跡を用いた。図３に示すように、発光層１４ａを点光源（ｉ＝１，２，３・・・）の集まりと考え、各点光源から０〜３６０度の範囲をｎ等分した等角度でｎ本の光線（ｊ＝１，２，３・・・）を放射させる。点光源の数をｍとし、点光源から出射した直後の光線一本あたりのエネルギーを１とおいたときにi番目の光源のｊ番目の角度から出射された光線が上面１８ａから出射した後のエネルギーをＥｉｊとすると、光取り出し効率ηは、下記の式２２で与えられる。
【００３６】
【数６】
2011060472.tif 000008
式２２により、光学層１６を設けた場合と設けない場合との光取り出し効率をそれぞれ計算し、設けた場合の設けない場合に対する改善率を求めたところ、図４及び図５に示すような計算結果が得られた。
【００３７】
なお、発光層１６における点光源の集まりと考える部分は、トップエミッション型を想定して、行方向及び列方向の幅をそれぞれ０．７５ｖ、０．７５ｗとした。トップエミッション型のＥＬディスプレイでは、発光層１４ａの発光に寄与する部分の幅は、画素の幅に対して３／４倍程度だからである。なお、それ故、発光層１４ａの発光に寄与する部分のＸ−Ｙ平面の形状は３／４ｖ×３／４ｗの略正方形となる。
【００３８】
図４では、物体側焦点距離ｆを０．２ｗ（０．２ｖ）〜１．４ｗ（１．４ｖ）、距離ｄを０．０５ｗ（０．０５ｖ）〜０．７ｗ（０．７ｖ）の範囲で変化させて、そのときの改善の比率を等高線図で示している。等高線は、改善率１．１倍、１．２倍、１．３倍の線を示した。また、式１〜式５及び式１１〜式１５を満たす境界線を点線で示した。物体側焦点距離ｆ及び距離ｄを、式１〜式５及び式１１〜式１５の条件を満足するように決定すれば、改善率が図４における点線部で囲まれる領域内に収まり、光学層１６を設けない場合に比べ光取り出し効率が１．２倍以上に改善され、結果として高い光取り出し効率が得られる。
【００３９】
また、図５に示すように、式６〜式１０及び式１６〜式２０を満足することで、光学層１６を設けない場合に比べ光取り出し効率が１．３倍以上に改善され、結果としてより高い光取り出し効率が得られる。
＜光学層の形成方法＞
光学層１６は、通常のフォトリソグラフィ工程及びエッチング工程を適用して形成可能である。以下に、光学層１６の形成方法の一例を簡単に説明する。
【００４０】
まず、後にレンズ１６ａとなるＴｉＯ２層を第２電極層１５上に形成し、当該ＴｉＯ２層の上面にフォトレジストを塗布し、所定のマスクを使用してレンズ１６ａを形成する予定の位置に略正方形のレジスト層が残されるように、露光及び現像を行う。次に、そのレジスト層をマスクとして、等方性のエッチング液でＴｉＯ２層をエッチングする。等方性のエッチング液としては、例えばフッ化水素（ＨＦ）溶液及び硝酸（ＨＮＯ3 ）の混合液を用いる。レジスト層とＴｉＯ２層との界面にエッチング液が滲み込むため、エッチング後のＴｉＯ２層は平凸レンズ形状のレンズ１６ａに成形される。フッ化水素溶液及び硝酸の組成比によって、エッチング液の滲み込む程度が異なるため、この組成比を調整すればレンズ１６ａの形状を制御できる。また、エッチング条件を変えずにレジスト層の大きさを制御してもレンズ１６ａの形状を制御できる。
【００４１】
その後、レジスト層を除去すればレンズ１６ａが完成するので、レンズ１６ａを埋めるように低屈折率部１６ｂを形成し、光学層１６が完成する。
[照明装置]
図６は、本発明の一態様に係る照明装置を示す図であって、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は縦断面図である。
【００４２】
図６に示すように、照明装置２００は、ベース２０１と、当該ベース２０１の上に配列された本発明の一態様に係る複数の発光素子１０と、反射部材２０２と、から構成されている。各発光素子１０は、ベース２０１上に形成された導電パターンに電気的に接続されており、前記導電パターンにより供給された駆動電力によって発光する。各発光素子１０から出射された光の一部は、反射部材２０２によって配光が制御される。
【００４３】
以上の構成からなる照明装置２００は、本発明の一態様に係る発光素子１０を備えているため、光取り出し効率が高い。
[変形例]
以上、本発明の一態様に係る発光素子並びにそれを用いた表示装置及び照明装置を具体的に説明してきたが、本発明の内容は上記に限定されず、例えば以下のような変形例が考えられる。
【００４４】
＜変形例１に係る発光素子＞
上記本発明の一態様に係る発光素子１０はＸ−Ｙ平面の形状が略正方形であったが、発光素子のＸ−Ｙ平面の形状は略正方形に限定されず、例えば略長方形であっても良い。
図７は、変形例１に係る発光素子を示す図であって、（ａ）は光取り出し側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図である。図７に示すように、変形例１に係る発光素子２０は、基板２１、第１電極２２、バンク２３、発光層２４ａを含む機能層２４、第２電極２５、光学層２６、封止層２７、及びガラス板２８を備え、前記光学層２６は、レンズ２６ａとして機能する高屈折率層と低屈折率層２６ｂとからなる。
【００４５】
発光素子２０は、Ｘ−Ｙ平面の形状が略長方形である点、及び、光学層２６の態様が異なる点以外は、基本的に上記本発明の一態様に係る発光素子１０と共通の構成を有する。したがって、共通の構成については説明を省略し、異なる点のみを説明する。
発光素子２０は、Ｘ−Ｙ平面の形状が略長方形であるため、画素の幅がＸ方向とＹ方向とで異なる。すなわち、行方向の幅ｖと列方向の幅ｗとが異なるため、物体側焦点距離ｆ及び距離ｄの最適値も、Ｘ方向（行方向）とＹ方向（列方向）とで異なる。そこで、光学層１６には、光学系として、Ｘ方向とＹ方向とでパワーが異なるレンズ２６ａが形成されている。Ｘ方向とＹ方向とでパワーが異なるレンズ２６ａとしては、例えばトーリックレンズ、ゾーンプレートなどが考えられる。
【００４６】
＜変形例２に係る発光素子＞
図８は、変形例２に係る発光素子を示す図であって、（ａ）は光取り出し側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図である。図８に示すように、変形例２に係る発光素子３０は、基板３１、第１電極３２、バンク３３、発光層３４ａを含む機能層３４、第２電極３５、光学層３６、封止層３７、及びガラス板３８を備え、前記光学層３６は、第１のレンズ３６ａとして機能する第１の高屈折率層、第１の低屈折率層３６ｂ、第２のレンズ３６ｃとして機能する第２の光屈折率層、及び、第２の低屈折率層３６ｄがこの順で積層されてなる。
【００４７】
発光素子３０は、Ｘ−Ｙ平面の形状が略長方形である点、及び、光学層３６の態様が異なる点以外は、基本的に上記本発明の一態様に係る発光素子１０と共通の構成を有する。したがって、共通の構成については説明を省略し、異なる点のみを説明する。
発光素子３０は、Ｘ−Ｙ平面の形状が略長方形であるため、画素の幅がＸ方向とＹ方向とで異なる。すなわち、行方向の幅ｖと列方向の幅ｗとが異なるため、物体側焦点距離ｆ及び距離ｄの最適値も、Ｘ方向（行方向）とＹ方向（列方向）とで異なる。そこで、光学層１６には、光学系として、Ｘ方向にパワーを有する第１のレンズ３６ａと、Ｙ方向にパワーを有する第２のレンズ３６ｃとが形成されている。
【００４８】
第１のレンズ３６ａ及び第２のレンズ３６ｃは、それぞれシリンドリカルレンズであって、円柱を軸方向に２分割した形状を有し、円筒形の屈折面を有する。それら第１のレンズ３６ａ及び第２のレンズ３６ｃは、それぞれ発光層１４ａから異なる距離に、前記円柱の軸が直交する向きで配置されている。なお、第１レンズ３６ａ及び第２レンズ３６ｃとしては、シリンドリカルレンズ以外に例えば、ゾーンプレートなどを採用することが考えられる。
【００４９】
＜その他の変形例＞
上記本発明の一態様に係る発光素子１０では、光学層１６のレンズ１６ａとして曲面レンズを用いたが、光学層のレンズは、回折レンズ、屈折率分布レンズ、フレネルレンズ、セルフォックレンズ（登録商標）など曲面レンズ以外のタイプのレンズであっても良く、上記のような条件を満足すれば同様の高い光取り出し効率を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明に係る発光素子は、例えばパッシブマトリクス型或いはアクティブマトリクス型の表示装置に利用できる他、表示装置及び照明装置の分野全般などで広く利用できる。
【符号の説明】
【００５１】
１２  第１電極層
１４ａ  発光層
１７  第２電極層
１６ａ  レンズ
１６  光学層
１００  表示装置
２００  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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