(57)【要約】【課題】本発明は、より高輝度で色純度の高い発光素子および表示装置を提供する。【解決手段】本発明の発光素子は、基板と、基板上に設けられた発光層と、基板上に設けられ、発光層から発せられる第１の波長の光を吸収し、第２の波長の光を放出する波長変換層と、を備え、波長変換層は、フォトニック結晶を含み、フォトニック結晶の光取り出し方向におけるフォトン状態密度が、第２の波長に相当するエネルギーの近傍にピークを有することを特徴とする。【選択図】図１
2016143658.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に設けられた発光層と、
前記基板上に設けられ、前記発光層から発せられる第１の波長の光を吸収し、第２の波長の光を放出する波長変換層と、を備え、
前記波長変換層は、フォトニック結晶を含み、
前記フォトニック結晶の光取り出し方向におけるフォトン状態密度が、前記第２の波長に相当するエネルギーの近傍にピークを有することを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記第２の波長をλとし、前記フォトニック結晶の光取り出し方向におけるフォトン状態密度のピークに対応する角振動数をＷとし、前記フォトニック結晶の周期をａとすると、無次元量（λ・Ｗ）／ａが、０．９５以上、１．０５以下の範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記波長変換層は、前記フォトニック結晶と、前記フォトニック結晶の内部に分散された蛍光体材料と、を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記蛍光体材料の発光スペクトルがピークを示す波長は、前記フォトニック結晶の光取り出し方向におけるフォトン状態密度がピークを示す波長と略一致していることを特徴とする請求項３に記載の発光素子。
【請求項５】
前記光取り出し方向は、前記波長変換層の光射出面に垂直な方向であることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項６】
前記発光層は青色光を発光し、前記第１の波長の光は前記青色光であることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項７】
前記基板上の前記波長変換層の形成領域とは異なる領域に、前記第１の波長の光を透過する透過層をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の発光素子。
【請求項８】
前記波長変換層の少なくとも一部は、前記第１の波長の光を吸収し、緑色光を放出することを特徴とする請求項７に記載の発光素子。
【請求項９】
前記波長変換層の少なくとも一部は、前記第１の波長の光を吸収し、赤色光を放出することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の発光素子。
【請求項１０】
請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載の発光素子を備えたことを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子および表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイが切り開いた薄型ディスプレイは、目覚ましい進化を遂げ、スマートフォンやタブレットパソコンに代表される新しい市場を切り開いた。有機ＥＬ（Electro-Luminescence, OrganicLight Emitting Diode, 以下「有機ＥＬ」という。）は、次世代ディスプレイの主流と言われている。
【０００３】
有機ＥＬ素子は、陽極／発光体層／陰極の構成を基本とし、これに正孔注入輸送層、電子注入輸送層を適宜設けたもの、例えば陽極／正孔注入輸送層／発光体層／陰極、陽極／正孔注入輸送層／発光体層／電子注入輸送層／陰極等の構成のものが知られている。正孔注入輸送層は、陽極より注入された正孔を発光体層に伝達する機能を有している。また、電子注入輸送層は陰極より注入された電子を発光体層に伝達する機能を有している。
【０００４】
そして、該正孔注入輸送層を発光体層と陽極との間に介在させることによって、より低い電界で多くの正孔が発光体層に注入される。さらに、発光体層に陰極又は電子注入輸送層より注入された電子は、正孔注入輸送層が電子を輸送しないので、ホール注入輸送層と発光体層との界面に蓄積され発光効率が上がることが知られている。
【０００５】
このような有機ＥＬ素子を多色発光素子とするには、例えば、（１）青色発光を蛍光変換により緑色又は赤色に変換し、多色発光とする色変換法（例えば、特許文献１、２参照）、（２）白色発光をカラーフィルターにより、赤、緑、青色に変換して多色発光とする白色カラーフィルター法（例えば、非特許文献１参照）、（３）微小共振器により、白色又は様々な色を含む発光から、赤、緑、青色を実現させて多色発光とする微小共振器法等が知られている。
【０００６】
さて、光の挙動を制御する新しい手法として、フォトニック結晶が注目されている。フォトニック結晶は、光の波長オーダーの構造を持ち、屈折率分布も光の波長オーダーで変化する。そのため、光の波長より十分長い構造を前提とする線形光学とは、まったく異なる現象が発現する。
【０００７】
近年、このフォトニック結晶が着目されているのは微細加工・構造化技術が目覚ましい進展をし、光の波長オーダーの構造体を簡単に作れるようになってきたからである。フォトニック結晶は、その中にある蛍光体の光吸収と発光を増強することができる。
【０００８】
しかし、その増強波長は、非特許参考文献１に記載されている通り角度依存性を持つ。ディスプレイは、どの角度から見ても同じ映像に見えなければならない。角度依存性は致命的な欠点である。そのためフォトニック結晶を使ったディスプレイは実現が難しかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平３−１５２８９７号公報
【特許文献２】特開平５−２５５８６０号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Ｏｐｔｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ, Ｖｏｌ. １７, Ｎｏ. １５, ｐ１３１６８ − ｐ１３１７７（２００９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
波長変換方式は、大きく２つの問題点がある。１つは、波長変換層における光取り出し効率が低いことである。波長変換基板で、ディスプレイ前面に取り出せない光は映像として利用できないため輝度が低下する。２つ目の問題点は色純度が低いことである。波長変換後の光の色純度が低いと、ディスプレイの色再現領域が狭くなって美しい画像を映すことができない。
【００１２】
本発明の一つの態様は、従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、より高輝度で色純度の高い発光素子および表示装置を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一態様における発光素子は、基板と、前記基板上に設けられた発光層と、前記基板上に設けられ、前記発光層から発せられる第１の波長の光を吸収し、第２の波長の光を放出する波長変換層と、を備え、前記波長変換層は、フォトニック結晶を含み、前記フォトニック結晶の光取り出し方向におけるフォトン状態密度が、前記第２の波長に相当するエネルギーの近傍にピークを有することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の一態様における発光素子において、前記第２の波長をλとし、前記フォトニック結晶の光取り出し方向におけるフォトン状態密度のピークに対応する角振動数をＷとし、前記フォトニック結晶の周期をａとすると、無次元量（λ・Ｗ）／ａが、０．９５以上、１．０５以下の範囲内にある構成としてもよい。
【００１５】
また、本発明の一態様における発光素子において、前記波長変換層は、前記フォトニック結晶と、前記フォトニック結晶の内部に分散された蛍光体材料と、を含む構成としてもよい。
【００１６】
また、本発明の一態様における発光素子において、前記蛍光体材料の発光スペクトルがピークを示す波長は、前記フォトニック結晶の光取り出し方向におけるフォトン状態密度がピークを示す波長と略一致している構成としてもよい。
【００１７】
また、本発明の一態様における発光素子において、前記光取り出し方向は、前記波長変換層の光射出面に垂直な方向である構成としてもよい。
【００１８】
また、本発明の一態様における発光素子において、前記発光層は青色光を発光し、前記第１の波長の光は前記青色光である構成としてもよい。
【００１９】
また、本発明の一態様における発光素子において、前記基板上の前記波長変換層の形成領域とは異なる領域に、前記第１の波長の光を透過する透過層をさらに備える構成としてもよい。
【００２０】
また、本発明の一態様における発光素子において、前記波長変換層の少なくとも一部は、前記第１の波長の光を吸収し、緑色光を放出する構成としてもよい。
【００２１】
また、本発明の一態様における発光素子において、前記波長変換層の少なくとも一部は、前記第１の波長の光を吸収し、赤色光を放出する構成としてもよい。
【００２２】
本発明の一態様における表示装置は、上記の発光素子を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の一つの態様によれば、より高輝度で色純度の高い発光素子および表示装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施形態に係る有機ＥＬ素子（発光素子）の概略断面図。
【図２】赤色蛍光体層、緑色蛍光体層（１次元フォトニック結晶）を示す図。
【図３】光の取り出し方向と垂直な方向に高屈折率材料と低屈折率材料とを交互に積層した赤色蛍光体層及び緑色蛍光体層における、以下の３つの角度毎の状態密度を示すグラフ、また、赤色蛍光体層、緑色蛍光体層（１次元フォトニック結晶）における角度毎の状態密度を示す図。
【図４】ルモゲンレッドの発光スペクトルを示すグラフ。
【図５】ＴｉＯ２ナノ粒子（屈折率２．７２）と、フッ素樹（屈折率１．３５）と、を用いた場合の３次元フォトニック結晶（人工オパール）の角度毎の状態密度を示すグラフ。
【図６】本発明に係る表示装置の一実施形態である有機ＥＬ表示装置の構造を模式的に示す図。
【図７】（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明に係る発光素子を備える表示装置を持つシステムの例を示す図。
【図８】（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明に係る発光素子を備える表示装置を持つシステムの例を示す図。
【図９】（Ａ）、（Ｂ）は、有機ＥＬ部の製造工程を示す図。
【図１０】（Ｃ）は、蛍光体部の製造工程を示す図、（Ｄ）は、有機ＥＬ部と蛍光体部との貼り合わせ工程を示す図。
【図１１】実施例６の液晶表示装置の断面構成を部分的に示す模式図。
【図１２】実施例７のシステムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００２６】
［第１実施形態］
以下、本発明の一実施形態について、図１を用いて詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る有機ＥＬ素子１００（発光素子）の概略断面図である。
有機ＥＬ素子１００は、基板１０１、ＴＦＴ回路１０２、絶縁膜１０３、第一電極１０４ａ、エッジカバー１０５、有機層１０９、第二電極１１０、封止膜１１１、封止層１１２、透過層１１５、色変換層（波長変換層）１１９、封止基板１２０を備えている。
【００２７】
次に、本実施形態に係る有機ＥＬ素子１００の構成要素について、それぞれ説明する。
＜基板１０１＞
基板１０１としては、例えば、ガラス、石英等からなる無機材料基板、ポリエチレンテレフタレート、ポリカルバゾール、ポリイミド等を含むプラスティック基板、アルミナ等を含むセラミックス基板等の絶縁性基板、若しくは、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）等を含む金属基板、又は、基板上に酸化シリコン（ＳｉＯ２）、有機絶縁材料等を含む絶縁物を表面にコーティングした基板、Ａｌ等を含む金属基板の表面を陽極酸化等の方法で絶縁化処理を施した基板等を挙げることができる。
【００２８】
しかし、本発明の使用できる基板１０１はこれらに限定されるものではない。ここで、ストレスなく、湾曲部、折り曲げ部を形成するには、プラスティック基板又は金属基板が好ましい。プラスティック基板に無機材料をコートした基板、金属基板に無機絶縁材料をコートした基板がさらに好ましい。
【００２９】
有機ＥＬは、特に低量の水分に対しても劣化が起こることが知られているが、上述した基板を用いることにより、プラスティック基板を有機ＥＬ基板として用いた場合の最大の問題となる水分の透過による有機ＥＬ素子の劣化を解消することが可能となる。
【００３０】
また、金属基板を有機ＥＬの基板として用いた場合の最大の問題となる金属基板の突起によるリーク（ショート）を解消することが可能となる。有機ＥＬの膜厚は、１００〜２００ｎｍ程度と非常に薄いため、突起による画素部での電流にリーク（ショート）が、顕著に起こることが知られている。
【００３１】
また、ＴＦＴ回路１０２を形成する場合には、５００℃以下の温度で融解せず、歪みも生じない基板が好ましい。また、一般的な金属基板は、ガラスと熱膨張率が異なるため、従来の生産装置で金属基板上にＴＦＴを形成することが困難であるが、線膨張係数が１×１０−５／℃以下の鉄−ニッケル系合金である金属基板を用いて、線膨張係数をガラスに合わせ込むことで、金属基板上にＴＦＴを従来の生産装置を用いて安価に形成する事が可能となる。
【００３２】
また、プラスティック基板の場合には、耐熱温度が非常に低いため、ガラス基板上にＴＦＴ回路１０２を形成した後、プラスティック基板にＴＦＴ回路１０２を転写することで、プラスティック基板上にＴＦＴ回路を転写形成することが可能である。
【００３３】
また、基板１０１の材料としてはガラスであってもよい。基板１０１の材料をガラスとすることで高温プロセスによっても変形が起こらず、水分を透過させない。そのため、有機ＥＬ素子の劣化を防ぐことが可能である。
【００３４】
さらに、有機層１０９からの発光を基板１０１と逆側から取り出す場合には、基板１０１としての制約はないが、有機層１０９から発光した光を基板１０１側から取り出す場合には、透明又は半透明の基板を使用する必要がある。しかしながら、本発明はこれらの材料及び形成方法に限定されるものではない。
【００３５】
＜ＴＦＴ回路１０２＞
ＴＦＴ回路１０２は、基板１０１上に備えられている。
ＴＦＴ回路１０２は、有機ＥＬ素子を形成する前に、予め基板１０１上に形成され、スイッチング用及び駆動用として機能する。本発明に係る有機ＥＬ素子がＴＦＴ回路１０２を備える場合、ＴＦＴ回路１０２の構成としては、公知のＴＦＴ回路が挙げられる。また、本発明では、ＴＦＴ回路１０２の代わりに金属−絶縁体−金属（ＭＩＭ）ダイオードとすることもできる。
【００３６】
本発明の有機ＥＬ素子を採用したアクティブ駆動型有機ＥＬディスプレイ、有機ＥＬ表示装置に搭載可能なＴＦＴ回路１０２は、公知の材料、構造及び形成方法を用いて形成することができる。
【００３７】
ＴＦＴ回路１０２の活性層の材料としては、例えば、非晶質シリコン（アモルファスシリコン）、多結晶シリコン（ポリシリコン）、微結晶シリコン、セレン化カドミウム等の無機半導体材料、酸化亜鉛、酸化インジウム−酸化ガリウム−酸化亜鉛等の酸化物半導体材料又は、ポリチオフェン誘導体、チオフエンオリゴマー、ポリ（ｐ−フェリレンビニレン）誘導体、ナフタセン、ペンタセン等の有機半導体材料が挙げられる。また、ＴＦＴ回路の構造としては、例えば、スタガ型、逆スタガ型、トップゲート型、コプレーナ型が挙げられる。
【００３８】
ＴＦＴ回路１０２を構成する活性層の形成方法としては、以下に示す方法が挙げられる。
（１）プラズマ誘起化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）法により成膜したアモルファスシリコンに不純物をイオンドーピングする方法
（２）シラン（ＳｉＨ４）ガスを用いた減圧化学気相成長（ＬＰＣＶＤ）法によりアモルファスシリコンを形成し、固相成長法によりアモルファスシリコンを結晶化してポリシリコンを得た後、イオン打ち込み法によりイオンドーピングする方法
（３）Ｓｉ２Ｈ６ガスを用いたＬＰＣＶＤ法又はＳｉＨ４ガスを用いたＰＥＣＶＤ法によりアモルファスシリコンを形成し、エキシマレーザー等のレーザーによりアニールし、アモルファスシリコンを結晶化してポリシリコンを得た後、イオンドーピングを行なう方法（低温プロセス）
（４）ＬＰＣＶＤ法又はＰＥＣＶＤ法によりポリシリコン層を形成し、１０００℃以上で熱酸化することによりゲート絶縁膜を形成し、その上に、ｎ＋ポリシリコンのゲート電極を形成し、その後、イオンドーピングを行なう方法（高温プロセス）
（５）有機半導体材料をインクジェット法等により形成する方法
（６）有機半導体材料の単結晶膜を得る方法
【００３９】
ＴＦＴ回路１０２のゲート絶縁膜は、公知の材料を用いて形成することができる。例えば、ＰＥＣＶＤ法、ＬＰＣＶＤ法等により形成されたＳｉＯ２又はポリシリコン膜を熱酸化して得られるＳｉＯ２等が挙げられる。また、本発明で用いられるＴＦＴ回路の信号電極線、走査電極線、共通電極線、第一駆動電極及び第二駆動電極は、公知の材料によって形成することができる。
例えば、タンタル（Ｔａ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）等が挙げられる。本発明に係る有機ＥＬパネルのＴＦＴ回路１０２は、上記のような構成で形成することができるが、これらの材料、構造及び形成方法に限定されるものではない。
【００４０】
＜絶縁膜１０３＞
絶縁膜１０３は、ＴＦＴ回路１０２と第一電極１０４ａとの間に配置されている。
絶縁膜１０３は、公知の材料によって形成することができ、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮ、又は、Ｓｉ２Ｎ４）、酸化タンタル（ＴａＯ、又は、Ｔａ２Ｏ５）等の無機材料、又は、アクリル樹脂、レジスト材料等の有機材料等が挙げられる。
また、その形成方法としては、化学気相成長（ＣＶＤ）法、真空蒸着法等のドライプロセス、スピンコート法等のウエットプロセスが挙げられる。また、必要に応じてフォトリソグラフィー法等によりパターニングすることもできる。
【００４１】
本実施形態では、有機層１０９から発光した光を基板１０１の逆側（第二電極１１０側）から取り出す構成となっている。そのため、外光が基板１０１上に形成されたＴＦＴ回路１０２に入射して、ＴＦＴ特性に変化が生じることを防ぐ目的で、絶縁膜１０３が遮光性を兼ね備えていることが好ましい。
【００４２】
また、絶縁膜１０３と、遮光性絶縁膜と、を組み合わせてもよい。遮光性絶縁膜としては、フタロシアニン、キナクロドン等の顔料又は染料をポリイミド等の高分子樹脂に分散したもの、カラーレジスト、ブラックマトリクス材料、ＮｉｘＺｎｙＦｅ２Ｏ４等の無機絶縁材料等が挙げられる。しかしながら、本発明はこれらの材料及び形成方法に限定されるものではない。
【００４３】
また、基板１０１上にＴＦＴ回路１０２等を形成した場合には、その表面に凸凹が形成され、この凸凹によって有機ＥＬ素子の欠陥（例えば、陽極１０４の欠損、有機層１０９の欠損、第二電極１１０の断線、陽極１０４と陰極１１０との短絡、耐圧の低下等）等が発生するおそれがある。これらの欠陥を防止するために、絶縁膜１０３上に平坦化膜を設けてもよい。
【００４４】
平坦化膜は、公知の材料を用いて形成することができ、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化タンタル等の無機材料、ポリイミド、アクリル樹脂、レジスト材料等の有機材料等が挙げられる。
【００４５】
平坦化膜の形成方法としては、ＣＶＤ法、真空蒸着法等のドライプロセス、スピンコート法等のウエットプロセスが挙げられるが、本発明はこれらの材料及び形成方法に限定されるものではない。また、平坦化膜は、単層構造でも多層構造でもよい。
【００４６】
＜有機層１０９＞
有機層１０９は、第一電極１０４ａと第二電極１１０との間に位置する。
有機層１０９は、正孔輸送層１０６、発光層１０７、電子輸送層１０８が順次積層して構成されている。発光層１０７は、青色の光（第１の波長の光）を発光している。
【００４７】
本発明に係る有機ＥＬ素子が備える有機層１０９は、本実施形態の構成に限定されず、発光層１０７の単層構造でも、発光層１０７と正孔輸送層１０６、電子輸送層１０８の多層構造でもよく、例えば、下記の構成が挙げられるが、本発明はこれらにより限定されるものではない。
【００４８】
（１）発光体層
（２）正孔輸送層／発光体層
（３）発光体層／電子輸送層
（４）正孔輸送層／発光体層／電子輸送層
（５）正孔注入層／正孔輸送層／発光体層／電子輸送層
（６）正孔注入層／正孔輸送層／発光体層／電子輸送層／電子注入層
（７）正孔注入層／正孔輸送層／発光体層／正孔防止層／電子輸送層
（８）正孔注入層／正孔輸送層／発光体層／正孔防止層／電子輸送層／電子注入層
（９）正孔注入層／正孔輸送層／電子防止層／発光体層／正孔防止層／電子輸送層／電子注入層
【００４９】
ここで、発光層１０７、正孔注入層、正孔輸送層１０６、正孔防止層、電子防止層、電子輸送層１０８及び電子注入層の各層は、単層構造でも多層構造でもよい。
【００５０】
有機層１０９は、マイクロキャビティ効果を発現する構造であることが好ましい。マイクロキャビティ効果を発現する構造としては、例えば、その厚さを増強したい光の波長に合致するように、設定することにより形成することがより望ましい。有機ＥＬ画素において、一対の電極層で有機層１０９は挟持されている。そのうち、一つの電極層（第一電極１０４ａ）を鏡面の全反射素材とし、もう一つの電極層（第二電極１１０）を誘電体ミラーの半透過素材とする。さらに、有機層１０９の厚みを、ＲＧＢ各光で増強したい光の波長に合わせそれぞれ異なる厚みに形成する。これにより、有機層１０９で発光した光のうち、波長のずれた光成分は二つの電極層（第一電極１０４ａ及び第二電極１１０）間で多重反射を繰り返し、共振することで、所望の波長に増強されて出力する。
第一電極１０４ａ上には透明電極１０４ｂが積層されており、第一電極１０４ａと透明電極１０４ｂとで陽極１０４を構成する。
【００５１】
これにより、有機層１０９の発光を正面方向に集光する（指向性を持たせる）ことが可能となり、周囲に逃げる発光ロスを低減することが可能となり、正面での発光効率を高めることが可能となる。これにより、より効率良く発光を色変換層１１９へ輸送することが可能となり、また、正面輝度を高めることが可能となる。
また、干渉効果により発光スペクトルの調整が可能となる。
また、所望の発光ピーク波長、半値幅に調整することにより、発光スペクトルの調整が可能となる。また、赤色、緑色蛍光体をより効果的に励起することが可能なスペクトルに制御できると共に、青色画素の色純度を向上させることが可能となる。
【００５２】
発光層１０７は、以下に例示する有機発光材料のみから構成されていてもよい。例えば、発光性のドーパント及びホスト材料の組み合わせから構成されていてもよい。また、任意に正孔輸送材料、電子輸送材料、添加剤（ドナー、アクセプター等）等を含んでいてもよい。また、これらの材料が高分子材料（結着用樹脂）又は無機材料中に分散された構成であってもよい。発光効率及び寿命の観点からは、ホスト材料中に発光性のドーパントが分散されたものが好ましい。
【００５３】
有機発光材料としては、有機ＥＬ用の公知の発光材料を挙げることができる。このような発光材料は、低分子発光材料、高分子発光材料等に分類され、これらの具体的な化合物を以下に例示するが、本発明はこれらの材料に限定されるものではない。また、有機発光材料としては、蛍光材料、燐光材料等に分類されるものでもよく、低消費電力化の観点で、発光効率の高い燐光材料であることが好ましい。
ここで、具体的な化合物を以下に例示するが、本発明はこれらの化合物に限定されるものではない。
【００５４】
低分子有機発光材料としては、例えば、４，４’−ビス（２，２’−ジフェニルビニル）−ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）等の芳香族ジメチリデン化合物、５−メチル−２−［２−［４−（５−メチル−２−ベンゾオキサゾリル）フェニル］ビニル］ベンゾオキサゾール等のオキサジアゾール化合物、３−（４−ビフェニルイル）−４−フェニル−５−ｔ−ブチルフェニル−１，２，４−トリアゾール（ＴＡＺ）等のトリアゾール誘導体、１，４−ビス（２−メチルスチリル）ベンゼン等のスチリルベンゼン化合物、フルオレノン誘導体等の蛍光性有機材料等が挙げられる。
【００５５】
高分子発光材料としては、例えば、ポリ（２−デシルオキシ−１，４−フェニレン）（ＤＯ−ＰＰＰ）、等のポリフェニレンビニレン誘導体、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン）（ＰＤＡＦ）等のポリスピロ誘導体が挙げられる。
【００５６】
有機層１０９に任意に含まれる発光性のドーパントとしては、有機ＥＬ用の公知のドーパント材料を挙げるができる。このようなドーパント材料としては、例えば、スチリル誘導体等の蛍光発光材料、ビス［（４，６−ジフルオロフェニル）−ピリジナト−Ｎ，Ｃ２‘］ピコリネートイリジウム（ＩＩＩ）（ＦＩｒｐｉｃ）、ビス（４’，６‘−ジフルオロフェニルポリジナト）テトラキス（１−ピラゾイル）ボレートイリジウム（ＩＩＩ）（ＦＩｒ６）等の燐光発光有機金属錯体等が挙げられる。
【００５７】
なお、本発明において、有機層１０９は、青色光を発光することが望ましい。
【００５８】
また、ドーパントを使用する時のホスト材料としては、有機ＥＬ用の公知のホスト材料を挙げるができる。このようなホスト材料としては、上述した低分子発光材料、高分子発光材料、４，４‘−ビス（カルバゾール）ビフェニル、９，９−ジ（４−ジカルバゾール−ベンジル）フルオレン（ＣＰＦ）、３，６−ビス（トリフェニルシリル）カルバゾール（ｍＣＰ）、（ＰＣＦ）等のカルバゾール誘導体、４−（ジフェニルフォスフォイル）−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアニリン（ＨＭ−Ａ１）等のアニリン誘導体、１，３−ビス（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）ベンゼン（ｍＤＰＦＢ）、１，４−ビス（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）ベンゼン（ｐＤＰＦＢ）等のフルオレン誘導体等が挙げられる。
【００５９】
電荷は、正孔と電子とを含む。正孔、電子の電極からの注入と発光層１０７への輸送（注入）とをより効率よく行なう目的で、正孔注入層、正孔輸送層１０６、電子輸送層１０８、電子注入層が用いられる。これらの層は、以下に例示する電荷注入輸送材料のみから構成されていてもよく、任意に添加剤（ドナー、アクセプター等）等を含んでいてもよい。また、これらの材料が高分子材料（結着用樹脂）又は無機材料中に分散された構成であってもよい。
【００６０】
電荷注入輸送材料としては、有機ＥＬ用、有機光導電体用の公知のものを使用することができる。このような電荷注入輸送材料は、正孔注入輸送材料及び電子注入輸送材料に分類され、これらの具体的な化合物を以下に例示するが、本発明はこれらの材料に限定されるものではない。
【００６１】
正孔注入層及び正孔輸送層１０６の材料としては、例えば、酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）、酸化モリブデン（ＭｏＯ２）等の酸化物、無機ｐ型半導体材料、ポルフィリン化合物、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）−ベンジジン（ＴＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベンジジン（ＮＰＤ）等の芳香族第三級アミン化合物、ヒドラゾン化合物、キナクリドン化合物、スチリルアミン化合物等の低分子材料、ポリアニリン（ＰＡＮＩ）、ポリアニリン−樟脳スルホン酸（ＰＡＮＩ−ＣＳＡ）、３，４−ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンサルフォネイト（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリ（トリフェニルアミン）誘導体（Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ）、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＣｚ）、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）（ＰＰＶ）、ポリ（ｐ−ナフタレンビニレン）（ＰＮＶ）等の高分子材料等が挙げられる。
【００６２】
また、陽極（第一電極１０４ａ）からの正孔の注入及び輸送をより効率よく行なうという観点から、正孔注入層の材料としては、正孔輸送層１０６の材料より、最高被占分子軌道（ＨＯＭＯ）のエネルギー準位が低い材料であることが好ましい。また、正孔輸送層１０６の材料としては、正孔注入層の材料より正孔の移動度が、高い材料であることが好ましい。
【００６３】
また、より正孔の注入・輸送性を向上させるため、アクセプターをドープすることが好ましい。アクセプターとしては、有機ＥＬ用の公知のアクセプター材料を使用することができる。これらの具体的な化合物を以下に例示するが、本発明はこれらの材料に限定されるものではない。
【００６４】
アクセプター材料としては、Ａｕ、Ｐｔ、Ｗ，Ｉｒ、ＰＯＣｌ３、ＡｓＦ６、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）、酸化モリブデン（ＭｏＯ２）等の無機材料、ＴＣＮＱ（７，７，８，８，−テトラシアノキノジメタン）、ＴＣＮＱＦ４（テトラフルオロテトラシアノキノジメタン）、ＴＣＮＥ（テトラシアノエチレン）、ＨＣＮＢ（ヘキサシアノブタジエン）、ＤＤＱ（ジシクロジシアノベンゾキノン）等のシアノ基を有する化合物、ＴＮＦ（トリニトロフルオレノン）、ＤＮＦ（ジニトロフルオレノン）等のニトロ基を有する化合物、フルオラニル、クロラニル、ブロマニル等の有機材料が挙げられる。このうち、ＴＣＮＱ、ＴＣＮＱＦ４、ＴＣＮＥ、ＨＣＮＢ、ＤＤＱ等のシアノ基を有する化合物がよりキャリア濃度を効果的に増加させることが可能であるためより好ましい。
【００６５】
電子注入層及び電子輸送層の材料としては、例えば、ｎ型半導体である無機材料、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、チオピラジンジオキシド誘導体、ベンゾキノン誘導体、ナフトキノン誘導体、アントラキノン誘導体、ジフェノキノン誘導体、フルオレノン誘導体、ベンゾジフラン誘導体等の低分子材料；ポリ（オキサジアゾール）（Ｐｏｌｙ−ＯＸＺ）、ポリスチレン誘導体（ＰＳＳ）等の高分子材料等が使用される。特に、電子注入層には、特にフッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化バリウム（ＢａＦ２）等のフッ化物、酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）等の酸化物等が挙げられる。
【００６６】
電子の陰極（第二電極１１０）からの注入・輸送をより効率よく行なうという観点から、電子注入層の材料としては、電子輸送層１０８の材料より、最低空分子軌道（ＬＵＭＯ）のエネルギー準位が高い材料が好ましく、電子輸送層１０８の材料としては、電子注入層の材料より電子移動度が高い材料が好ましい。
【００６７】
また、より電子の注入効率及び電子の輸送性を向上させるため、電子注入層及び電子輸送層１０８の材料に、ドナーをドープすることが好ましい。ドナーとしては、有機ＥＬ用の公知のドナー材料を使用することができる。これらの具体的な化合物を以下に例示するが、本発明はこれらの材料に限定されるものではない。
【００６８】
ドナー材料としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｉｎ等の無機材料、アニリン類、フェニレンジアミン類、ベンジジン類（Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニルベンジジン、Ｎ，Ｎ’−ビス−（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス−（フェニル）−ベンジジン、Ｎ，Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベンジジン等）、トリフェニルアミン類（トリフェニルアミン、４，４’, ４“−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニル−アミノ）−トリフェニルアミン、４，４’, ４”−トリス（Ｎ−３−メチルフェニル−Ｎ−フェニル−アミノ）−トリフェニルアミン、４，４’, ４”−トリス（Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ）−トリフェニルアミン等）、トリフェニルジアミン類（Ｎ，Ｎ’−ジ−（４−メチル−フェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−１，４−フェニレンジアミン）等の芳香族３級アミンを骨格にもつ化合物、フェナントレン、ピレン、ペリレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン等の縮合多環化合物（ただし、縮合多環化合物は置換基を有してもよい）、ＴＴＦ（テトラチアフルバレン）類、ジベンゾフラン、フェノチアジン、カルバゾール等の有機材料がある。このうち、芳香族３級アミンを骨格にもつ化合物、縮合多環化合物、アルカリ金属がよりキャリア濃度を効果的に増加させることが可能であるためより好ましい。
【００６９】
正孔注入層、正孔輸送層１０６、発光層１０７、電子輸送層１０８、電子注入層等の有機層１０９は、上述したこられの各層の材料を溶剤に溶解、分散させた発光層形成用塗液を用いて、スピンコーティング法、ディッピング法、ドクターブレード法、吐出コート法、スプレーコート法等の塗布法、インクジェット法、凸版印刷法、凹版印刷法、スクリーン印刷法、マイクログラビアコート法等の印刷法等による公知のウエットプロセス、上記の材料を抵抗加熱蒸着法、電子線（ＥＢ）蒸着法、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法、スパッタリング法、有機気相蒸着（ＯＶＰＤ）法等の公知のドライプロセス、又は、レーザー転写法等により形成することができる。
【００７０】
なお、ウエットプロセスにより有機層１０９を形成する場合には、発光層形成用塗液は、レベリング剤、粘度調整剤等の塗液の物性を調整するための添加剤を含んでいてもよい。
【００７１】
各層の膜厚は、例えば１〜１０００ｎｍ程度であるが、１０〜２００ｎｍが好ましい。膜厚が１０ｎｍ未満であると、本来必要とされる、電荷の注入特性、輸送特性、閉じ込め特性などが得なれない。また、ゴミ等の異物による画素欠陥が生じるおそれがある。また、膜厚が２００ｎｍを超えると有機層１０９の抵抗成分により駆動電圧の上昇が生じ、消費電力の上昇に繋がる。
【００７２】
＜第一電極１０４ａ及び第二電極１１０＞
第一電極１０４ａは、ＴＦＴ回路１０２上に、絶縁膜１０３を介して形成されている。第二電極１１０は、有機層１０９上に形成されている。第一電極１０４ａと第二電極１１０とは、有機層１０９を挟持している。
【００７３】
第一電極１０４ａ及び第二電極１１０のうち、発光を取り出す側の第二電極１１０は、有機層１０９から発光される光の少なくとも一部を透過させる透過電極層でなければならない。本実施形態では、第二電極１１０から、有機層１０９により発光した光を取り出すものとする。なお、本発明はこれに限定されるものではなく、第一電極１０４ａから光を取り出し、第二電極１１０は光を反射させるものであってもよい。
【００７４】
第一電極１０４ａ及び第二電極１１０は、有機ＥＬ素子１００の陽極又は陰極として対で機能する。つまり、第一電極１０４ａを陽極とした場合には、第二電極１１０は陰極となり、第一電極１０４ａを陰極とした場合には、第二電極１１０は陽極となる。
【００７５】
以下に、具体的な化合物及び形成方法を例示するが、本発明はこれらの材料及び形成方法に限定されるものではない。第一電極１０４ａ及び第二電極１１０を形成する電極材料としては公知の電極材料を使用することができる。
【００７６】
陽極１０４を形成する電極材料としては、有機層１０９への正孔の注入をより効率よく行なう観点から、仕事関数が４．５ｅＶ以上の金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）等の金属、及び、インジウム（Ｉｎ）及び錫（Ｓｎ）を含む酸化物（ＩＴＯ）、錫（Ｓｎ）の酸化物（ＳｎＯ２）、インジウム（Ｉｎ）及び亜鉛（Ｚｎ）を含む酸化物（ＩＺＯ）等が透明電極材料として挙げられる。
【００７７】
また、陰極を形成する電極材料としては、有機層１０９への電子の注入をより効率よく行なう観点から、仕事関数が４．５ｅＶ以下のリチウム（Ｌｉ）、カルシウム（Ｃａ）、セリウム（Ｃｅ）、バリウム（Ｂａ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属、又は、これらの金属を含有するＭｇ：Ａｇ合金、Ｌｉ：Ａｌ合金等の合金が挙げられる。
【００７８】
第一電極１０４ａ及び第二電極１１０は、上記の材料を用いてＥＢ蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、抵抗加熱蒸着法等の公知の方法により形成することができるが、本発明はこれらの形成方法に限定されるものではない。
【００７９】
また、必要に応じて、フォトリソグラフフィー法、レーザー剥離法により、形成した電極をパターン化することもでき、シャドーマスクと組み合わせることで直接パターン化した電極を形成することもできる。その膜厚は、５０ｎｍ以上が好ましい。膜厚が５０ｎｍ未満の場合には、配線抵抗が高くなることから、駆動電圧の上昇が生じるおそれがある。
【００８０】
色純度の向上、発光効率の向上、正面輝度の向上等の目的でマイクロキャビティ効果を発現する構成を採用する場合には、第二電極１１０を半透明電極とすることが好ましい。半透明電極の材料として、金属の半透明電極単体、又は、金属の半透明電極及び透明電極材料の組み合わせとすることが可能であり、中でも、反射率・透過率の観点から、銀が好ましい。
【００８１】
半透明電極層の膜厚は、５〜３０ｎｍが好ましい。膜厚が５ｎｍ未満の場合には、光の反射が十分行なえず、干渉の効果を十分得ることができない。また、膜厚が３０ｎｍを超える場合には、光の透過率が急激に低下することから輝度、効率が低下するおそれがある。
【００８２】
また、第一電極１０４ａとしては、光を反射する反射率の高い電極を使用することが好ましい。この際に使用する電極材料としては、例えば、アルミニウム、銀、金、アルミニウム−リチウム合金、アルミニウム−ネオジウム合金、アルミニウム−シリコン合金等の反射性金属電極、透明電極と反射性金属電極（反射電極）とを組み合わせた電極等が挙げられる。
【００８３】
＜エッジカバー１０５＞
エッジカバー１０５は、陽極１０４の端部を封止している。
有機ＥＬ素子１００において、基板１０１側に形成された第一電極１０４ａのエッジ部で、第一電極１０４ａと第二電極１１０との間でリークを起こすことを防止する目的でエッジカバー１０５を有することが好ましい。ここで、エッジカバー１０５は、絶縁材料を用いてＥＢ蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、抵抗加熱蒸着法等の公知の方法により形成することができ、公知のドライ及びウエット法のフォトリソグラフィー法によりパターン化をすることができる。
【００８４】
なお、本発明に係る有機ＥＬ素子がエッジカバー１０５を備える場合、その形成方法はこれらの形成方法に限定されるものではない。
【００８５】
また、絶縁材料は、公知の材料を使用することができ、本発明では特に限定されないが、光を透過する必要があり、例えば、ＳｉＯ、ＳｉＯＮ、ＳｉＮ、ＳｉＯＣ、ＳｉＣ、ＨｆＳｉＯＮ、ＺｒＯ、ＨｆＯ、ＬａＯ等が挙げられる。また、膜厚としては、１００〜２０００ｎｍが好ましい。膜厚が１００ｎｍ以下であると、絶縁性が十分ではなく、第一電極１０４ａと第二電極１１０との間でリークが起こり、消費電力の上昇、非発光の原因となる。また、膜厚が２０００ｎｍ以上であると、成膜プロセスに時間がかかり、生産性の悪化、エッジカバー１０５での第二電極１１０の断線の原因となる。
【００８６】
＜封止膜１１１、封止層１１２、封止基板１２０＞
封止膜１１１は、第二電極１１０の上部に積層している。封止層１１２は封止膜１１１上にある。後述のように色変換層１１９が封止層１１２上に形成されており、色変換層１１９の光射出面１１９Ａに封止基板１２０が設けられている。
【００８７】
このように、本発明に係るディスプレイ、表示装置及び本発明に係る有機ＥＬ素子を採用した有機ＥＬ照明には、封止膜１１１又は封止基板１２０を設けることが好ましい。封止膜１１１及び封止基板１２０は、公知の封止材料及び封止方法により形成することができる。例えば、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスをガラス、金属等で封止する方法が挙げられる。さらに、封入した不活性ガス中に酸化バリウム等の吸湿剤等を混入する方がより水分による有機ＥＬの劣化を効果的に低減できるため好ましい。
【００８８】
さらに、第二電極１１０上に樹脂をスピンコート法、ＯＤＦ、ラミレート法を用いて塗布する、又は、貼り合わせることによって封止膜１１１とすることもできる。さらに、第二電極１１０上に、プラズマＣＶＤ法、イオンプレーティング法、イオンビーム法、スパッタ法等により、ＳｉＯ、ＳｉＯＮ、ＳｉＮ等の無機膜を形成した後、樹脂をスピンコート法、ＯＤＦ、ラミレート法を用いて塗布する、又は、貼り合わせることによって封止膜１１１とすることもできる。
この封止膜１１１により、外部からの素子内への酸素又は水分の混入を防止することができ、有機ＥＬ素子の寿命が向上する。
【００８９】
また、本発明は、これらの部材又は形成方法に限定されるものではない。
また、基板１０１と逆側（第二電極１１０側）から光を取り出す場合は、封止膜１１１、封止基板１２０共に光透過性の材料を使用すればよい。
【００９０】
＜色変換層１１９、透過層１１５＞
色変換層１１９は、有機層１０９から発光される光を透過させる第二電極１１０を挟んで、有機層１０９とは反対側に設けられている。色変換層１１９は、封止膜１１１の上部に、封止層１１２を介して形成されている。色変換層１１９は、赤色蛍光体層１１３、緑色蛍光体層１１４の二つの蛍光体層から構成されている。
【００９１】
また、透過層１１５は、青色光を透過させ配向を調整する透過層である。有機ＥＬ素子において、有機層１０９の放出する青色光は色変換層１１９に輸送され、赤色蛍光体層１１３に入射する青色光（第１の波長の光）は赤色光（第２の波長の光）に変換され、緑色蛍光体層１１４に入射する青色光は緑色光（第２の波長の光）に変換された上で出射する。
透過層１１５に入射する青色光は、配向を調整され、青色のまま出射する。
【００９２】
ここで、赤色蛍光体層１１３、緑色蛍光体層１１４自体が、屈折率がナノメートルオーダーの長さの範囲で変化するフォトニック結晶としての構造を持つ。赤色蛍光体層１１３、緑色蛍光体層１１４が、フォトニック結晶となっていることで、光取出方向に発光する出射光の強度が増強され、より高輝度の出射光を得ることができる。また、出射光のスペクトルが急峻なピークになるため、色純度の高い出射光を得ることができる。
【００９３】
赤色蛍光体層１１３及び緑色蛍光体層１１４は、それ自体がフォトニック結晶となっているが、さらに以下に例示する蛍光体材料を含む。このフォトニック結晶を構成する材料は、互いに異なる屈折率を持つ二つ以上の材料から構成されていて、任意に添加剤等を含んでいてもよい。このフォトニック結晶の構造及び作成方法は、本発明の主要部分であるため後に詳述する。
【００９４】
また、赤色蛍光体層１１３、緑色蛍光体層１１４、透過層１１５どうしの間には、ブラックマトリックスＢＭを形成することが好ましい。
【００９５】
本発明の蛍光体材料としては、公知の蛍光体材料を使用することができる。このような蛍光体材料は、有機系蛍光体材料と無機系蛍光体材料に分類され、これらの具体的な化合物を以下に例示するが、本発明はこれらの材料に限定されるものではない。
【００９６】
＜有機系蛍光体材料＞
青色の励起光を、緑色発光に変換する蛍光色素としては、クマリン系色素：２，３，５，６−１Ｈ、４Ｈ−テトラヒドロ−８−トリフロメチルキノリジン（９，９ａ、１−ｇｈ）クマリン（クマリン１５３）、３−（２′−ベンゾチアゾリル）―７−ジエチルアミノクマリン（クマリン６）、３−（２′−ベンゾイミダゾリル）―７−Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノクマリン（クマリン７）、ナフタルイミド系色素：ベーシックイエロー５１、ソルベントイエロー１１、ソルベントイエロー１１６等が挙げられる。
また、より好ましくは、発光スペクトルが急峻なピークを持つボディピィ系色素、スクアライン系色素、テルビウム錯体色素などが挙げられる。発光スペクトルが急峻な色素は、本発明において発光効率向上の効果が高いからである。詳細は後述する。
【００９７】
また、青色の励起光を、赤色の発光に変換する蛍光色素としては、シアニン系色素：４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノスチルリル）−４Ｈ−ピラン、ピリジン系色素：１−エチル−２−［４−（ｐ−ジメチルアミノフェニル）−１，３−ブタジエニル］−ピリジニウム−パークロレート、及びローダミン系色素：ローダミンＢ、ローダミン６Ｇ、ローダミン３Ｂ、ローダミン１０１、ローダミン１１０、ベーシックバイオレット１１、スルホローダミン１０１等が挙げられる。
【００９８】
また、それ以外の蛍光色素でも構わない。
例えば、クマリン類、ローダミン類、フルオレセイン類、シアニン類、ポリフィリン類、ナフタルイミド類、ペリレン類、キナクリドン類等が、蛍光量子収率が高いので好ましい。
また、より好ましくは、発光スペクトルが急峻なピークを持つボディピィ系色素、スクアライン系色素、ユーロピウム錯体色素などが挙げられる。発光スペクトルが急峻な色素は、本発明において発光効率向上の効果が高いからである。詳細は後述する。特に好ましいものは、ポリマーバインダー中に分散された状態で蛍光量子収率が０．３以上のものである。この有機蛍光物質は一種用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００９９】
＜無機系蛍光体材料＞
青色の励起光を、緑色の発光に変換する蛍光体としては、（ＢａＭｇ）Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋、Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ２＋、（ＳｒＢａ）Ａｌ１２Ｓｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋、（ＢａＭｇ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｙ２ＳｉＯ５：Ｃｅ３＋，Ｔｂ３＋、Ｓｒ２Ｐ２Ｏ７−Ｓｒ２Ｂ２Ｏ５：Ｅｕ２＋、（ＢａＣａＭｇ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ２＋、Ｓｒ２Ｓｉ３Ｏ８−２ＳｒＣｌ２：Ｅｕ２＋、Ｚｒ２ＳｉＯ４、ＭｇＡｌ１１Ｏ１９：Ｃｅ３＋，Ｔｂ３＋、Ｂａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｓｒ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、（ＢａＳｒ）ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋等が挙げられる。
【０１００】
また、青色の励起光を、赤色の発光に変換する蛍光体としては、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋、ＹＡｌＯ３：Ｅｕ３＋、Ｃａ２Ｙ２（ＳｉＯ４）６：Ｅｕ３＋、ＬｉＹ９（ＳｉＯ４）６Ｏ２：Ｅｕ３＋、ＹＶＯ４：Ｅｕ３＋、ＣａＳ：Ｅｕ３＋、Ｇｄ２Ｏ３：Ｅｕ３＋、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋、Ｙ（Ｐ，Ｖ）Ｏ４：Ｅｕ３＋、Ｍｇ４ＧｅＯ５．５Ｆ：Ｍｎ４＋、Ｍｇ４ＧｅＯ６：Ｍｎ４＋、Ｋ５Ｅｕ２．５（ＷＯ４）６．２５、Ｎａ５Ｅｕ２．５（ＷＯ４）６．２５、Ｋ５Ｅｕ２．５（ＭｏＯ４）６．２５、Ｎａ５Ｅｕ２．５（ＭｏＯ４）６．２５等が挙げられる。
【０１０１】
また、無機系蛍光体は、必要に応じて表面改質処理を施してもよい。その方法としては、シランカップリング剤等の化学的処理によるもの、サブミクロンオーダーの微粒子等の添加による物理的処理によるもの、さらにそれらの併用によるもの等が挙げられる。励起光による劣化、発光による劣化等の安定性を考慮すると、無機材料が好ましい。無機材料を使用する場合には、蛍光体粒子の平均粒径が、１〜５０μｍであることが好ましい。なお、蛍光体粒子の平均粒径が１μｍ以下であると、蛍光体の発光効率が急激に低下する。
【０１０２】
また、蛍光体粒子の平均粒径が５０μｍ以上であると、平坦な樹脂膜を形成することが非常に困難となってしまう。この場合、屈折率が約１．７の有機層１０９と、屈折率が約２．３の無機材料からなる赤色蛍光体層１１３、緑色蛍光体層１１４および透過層１１５と、の間に、屈折率が１．０の空乏ができてしまう。空乏ができてしまうと、有機層１０９からの光が効率よく無機蛍光層に届かず、色変換層１１９の発光効率の低下が起こるという問題が生じる。
【０１０３】
また、有機層１０９上は、平坦化膜等で平坦化することが好ましい。これにより、有機層１０９と色変換層１１９及び透過層１１５との間に空乏ができることを防止でき、かつ、有機ＥＬ部１と蛍光体部２との密着性を上げることができる。
【０１０４】
有機ＥＬ素子１００は少なくとも赤色、緑色、青色を発光する画素から構成され、それらの輝度を適時制御することで、フルカラー映像を得ることが可能である。
また、必要に応じて、シアン、イエローに発光する蛍光体を画素に加えることが好ましい。ここで、シアン、イエローに発光する画素のそれぞれの色純度を、色度図上での赤色、緑色、青色に発光する画素の色純度の点で結ばれる三角形より外側にすることで、赤色、緑色、青色の３原色を発光する画素を使用するディスプレイ、表示装置より色再現範囲をさらに広げることが可能となる。
【０１０５】
＜赤色蛍光体層１１３、緑色蛍光体層１１４の詳細構造＞
前述の通り、赤色蛍光体層１１３、緑色蛍光体層１１４はフォトニック結晶としての構造を持つ。フォトニック結晶とは、屈折率が光の波長のオーダーで周期的に変化する構造体である。例えば、１次元方向に屈折率が変化する１次元フォトニック結晶は、例えば屈折率が異なる二種類の誘電体膜を交互に積み重ねた誘電体多層膜によって実現できる。
【０１０６】
３次元フォトニック結晶は、同じ粒径（光の波長オーダーの粒径）を持つシリカまたはポリマー球などを、自己組織化などを利用することで、周期的に敷き詰めることで実現できる。フォトニック結晶は、その周期や材料の屈折率を制御することで、光との相互作用を様々に制御できる。
【０１０７】
本発明は、１次元フォトニック結晶及び３次元フォトニック結晶のどちらでも実現可能である。
（１次元フォトニック結晶）
図２は、赤色蛍光体層１１３、緑色蛍光体層１１４（１次元フォトニック結晶）を示す図である。
１次元フォトニック結晶は、別名「誘電多層膜」とも言われる。１次元フォトニック結晶は、屈折率の異なる２つ以上の材料を周期的に積層することで得られる。
【０１０８】
図２に示すように、赤色蛍光体層１１３は、屈折率が１．３５のフッ素樹脂からなる低屈折率層１１３Ａと、屈折率が１．７６の高屈折率層１１３Ｂと、を同じ膜厚で周期的に積層した構成とされている。緑色蛍光体層１１４は、屈折率が１．３５のフッ素樹脂からなる低屈折率層１１４Ａと、屈折率が１．７６の高屈折率層１１４Ｂと、を同じ膜厚で周期的に積層された構成とされている。ここで、赤色蛍光体層１１３と緑色蛍光体層１１４とでは、高屈折率層及び低屈折率層の積層ピッチが互いに異なる。
【０１０９】
１次元フォトニック結晶は、例えば、上記の蛍光体材料と樹脂材料とを溶剤に溶解、分散させた蛍光体層形成用塗液を用いて、フォトリソグラフィーを複数回行うことで作成できる。各々の感光性樹脂としては、アクリル酸系樹脂、メタクリル酸系樹脂、ポリ桂皮酸ビニル系樹脂、硬ゴム系樹脂等の反応性ビニル基を有する感光性樹脂（光硬化型レジスト材料）の一種類又は複数種類の混合物を使用することが可能である。
【０１１０】
ここで、蛍光体材料は、複数種類使う樹脂材料の少なくとも１種類に分散させていればよい。各層の膜厚を制御するために、例えば樹脂の塗布時にスピンコーティング法を用い、基板の回転速度であるスピンレートを制御することが好ましい。
【０１１１】
これらの製膜方法において有機溶媒を使用する場合には、有機溶媒として、例えばジクロロメタン；１，２−ジクロロエタン；クロロホルム；アセトン；シクロヘキサノン；トルエン；ベンゼン；キシレン；Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド；ジメチルスルホキシド；１，２−ジメトキシエタン；ジエチレングリコールジメチルエーテル等が挙げられる。これらの溶媒は、それぞれ単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。
【０１１２】
また、フォトリソグラフィー法以外にも、スピンコーティング法、ディッピング法、ドクターブレード法、吐出コート法、スプレーコート法等の塗布法、インクジェット法、凸版印刷法、凹版印刷法、スクリーン印刷法、マイクログラビアコート法等の印刷法等による公知のウエットプロセス、上記の材料を抵抗加熱蒸着法、電子線（ＥＢ）蒸着法、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法、スパッタリング法、有機気相蒸着（ＯＶＰＤ）法等の公知のドライプロセス、又は、レーザー転写法等により形成することができる。
【０１１３】
色変換層１１９の全体の膜厚は、例えば、１〜１００μｍが好ましい。膜厚を１μｍ以上とすることで、有機層１０９からの青色発光を十分吸収することができる。これにより、発光効率の向上、必要とされる色に青色の透過光が混じることを抑制することによる色純度の向上といった効果を得ることができる。
【０１１４】
さらに、有機層１０９からの発光の吸収を高め、色純度の悪影響を及ぼさない程度に青色の透過光を低減する為には、色変換層１１９の膜厚を１μｍ以上とすることが好ましい。また、色変換層１１９の膜厚が１００μｍであれば、有機層１０９からの青色発光を十分吸収することから、これ以上の厚さとする場合に比べて、十分な効率を維持しつつ、材料の消費を抑え、材料コストを低下させることができる。
【０１１５】
色変換層１１９の膜厚として、より好ましくは５〜１００μｍであることが好ましい。膜厚を５μｍとすることで、１周期で数１００ｎｍのフォトニック結晶の周期的な構造を十分多く確保でき、フォトニック結晶としての性質が強くなるからである。
【０１１６】
（１次元フォトニック結晶の例）
図３は、光の取り出し方向と垂直な方向に高屈折率材料と低屈折率材料とを交互に積層した赤色蛍光体層１１３及び緑色蛍光体層１１４における、以下の３つの角度毎の状態密度を示すグラフである。ここでは、光取出し方向が０度方向（法線方向）、光の取り出し方向から３０度の角度をなす方向、光の取り出し方向から６０度の角度をなす方向、の３つの角度における、光の状態密度を示す。
【０１１７】
赤色蛍光体層１１３及び緑色蛍光体層１１４は、それぞれ、屈折率が１．３５の低屈折率樹脂であるフッ素樹脂と、屈折率が１．７６の高屈折率樹脂と、を同じ膜厚で周期的に積層して構成したものである。
【０１１８】
なお、光の取り出し方向とは、色変換層１１９と封止基板１２０の境界面に垂直で、色変換層１１９から封止基板１２０へ向かう方向のことである。この方向へ向かう光は、ほぼ１００％、素子の外に取り出すことができる。そのため、この光の取り出し方向への発光を増やすことで、光の取り出し効率を向上できる。
【０１１９】
ここで、ωは光の角振動数、ａは１次元フォトニック結晶の周期である。
ａは、高屈折率層と低屈折率層を１層ずつ積み上げたときの合計２層の厚さを示す。
ωａ／２πＣ＝０．２９５のときに、０度方向の状態密度がピークを持つ。
【０１２０】
赤色蛍光体層１１３、緑色蛍光体層１１４に含まれる蛍光体の発光スペクトルが、ωａ／２πＣ＝０．２９５に相当する波長を含む場合、このピーク波長の光が増幅され、蛍光増強現象が起こる。ωａ／２πＣ＝０．２９５に相当する波長において蛍光色素の発光スペクトルがピークを持つ場合、このピーク波長で、０度方向への発光が非常に強くなる。ここで、「発光スペクトル」は一様な溶媒中における発光スペクトルのことを示す。
【０１２１】
一方、このピーク波長における他の角度方向の状態密度は、より高周波数側（短波長側） にピークを持つため、図３に示す通りピークを持たない。それゆえ、他の角度方向には蛍光増強が起こらない。すなわち、蛍光体によって放出される光（例えば緑色光または赤色光）のうち、０度方向に進む光の割合を増やすことができる。
【０１２２】
一例として、蛍光色素として赤色発光のルモゲンレッドを用いた場合を挙げる。
図３は、赤色蛍光体層１１３、緑色蛍光体層１１４（１次元フォトニック結晶）における角度毎の状態密度を示す図である。図４にルモゲンレッドの発光スペクトルを示す。
【０１２３】
図４に示すように、この蛍光色素は６０３ｎｍに発光スペクトルピークを持つ。
蛍光スペクトルピーク波長と０度方向の状態密度のピークとを重ねるには、６０３ｎｍ、つまり角周波数ω＝３．１３×１０１５をωａ／２πＣ＝０．２９５に代入してａを求めればよい。すると、ａ＝１７８ｎｍとなる。
すなわち、高屈折率層１１３Ｂと低屈折率層１１３Ａは約８９ｎｍ（＝ ａ／２） の厚さで交互に積層すれば良い。すると、ルモゲンレッドの発光が０度方向に増強されて、光取出し効率が向上する。しかも、６０３ｎｍ前後の狭い範囲内のみ増強が起こるので色純度も向上する。
【０１２４】
このように、変換光の波長をλとし、フォトニック結晶の光取り出し方向におけるフォトン状態密度のピークに対応する角振動数をＷとし、フォトニック結晶の周期をａとしたときに、無次元量（λ・Ｗ）／ａが０．９５以上、１．０５以下の範囲内にあればよい。
【０１２５】
また、フォトン状態密度のピークに相当する波長は、必ずしも蛍光色素の発光スペクトルのピークで無くても良い。
例えば、ディスプレイ向けの赤色画素には６２０ｎｍ程度の波長の光が最もよいとされている。このとき、ルモゲンレッドを赤色の蛍光色素として使用したとしても、敢えて発光スペクトルのピークである６０３ｎｍからずらして、６２０ｎｍを状態密度のピークに相当する波長としても良い。すなわち、各層の膜厚を約９１．５ｎｍにすると、より色再現領域の広い高画質のディスプレイを得ることができる。
【０１２６】
また、本発明として最も効果が高いと考えられるのが、希土類元素を使った蛍光色素を用いた場合である。希土類の一つであるユーロピウムを用いたユーロピウム錯体は、６１２ｎｍに半値幅１０ｎｍ以下の急峻なピークを持つ。このピークに、状態密度のピークに相当する波長を合わせると、６１２ｎｍの発光増強ができて、色純度を非常に高くすることができる。上述の図２に示す構成の場合、各層の膜厚を約９０ｎｍにすればよい。
【０１２７】
本発明は蛍光増強できる波長域が比較的狭いが、ユーロウム錯体など希土類錯体は、発光スペクトルが狭い範囲に偏っているため、発光スペクトル全体に対する、蛍光増強可能な波長域の割合が高い。そのため、目的の方向にのみ発光をより集中させ、かつ発光効率自体の向上の割合もより高い。すなわち本発明は、急峻なピークを持つ蛍光色素特に希土類錯体と特に相性が良く、効果が高い。その他にもボディピイ系色素など急峻な発光スペクトルのピークを持つ蛍光体とも相性が良い。
【０１２８】
（１次元フォトニック結晶を用いた場合の本特許の実施の立証）
発光素子の波長変換層の部分を他の層から剥離して、膜の断面方向に切断し、その断面を見る。その断面を、ＳＥＭやＴＥＭ等で観測し、周期的に異なる２つ以上の材料が光の波長オーダー（特に１００ｎｍ〜４００ｎｍ）の間隔で並んでいた場合、その波長変換層は、フォトニック結晶であるとみなすことができる。また、その複数の材料の少なくとも１つに波長変換材料が含まれていることで、フォトニック結晶を用いた波長変換材料であることを確認できる。
【０１２９】
（３次元フォトニック結晶）
（人工オパール）
３次元フォトニック結晶は、例えばＳｉＯ２やＴｉＯ２ナノ粒子を硬化前の液体状の樹脂に分散させて、封止層１１２上に堆積させることで自己組織化的に形成することができる。ナノ粒子は、最密重点構造つまり面心立方格子状に周期構造を作り、３次元フォトニック結晶となる。自己組織化的に形成する以外にもフォトリソグラフィー法、スピンコーティング法、ディッピング法、ドクターブレード法、吐出コート法、スプレーコート法等の塗布法、インクジェット法、凸版印刷法、凹版印刷法、スクリーン印刷法、マイクログラビアコート法等の印刷法等による公知のウエットプロセス、上記の材料を抵抗加熱蒸着法、電子線（ＥＢ）蒸着法、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法、スパッタリング法、有機気相蒸着（ＯＶＰＤ）法等の公知のドライプロセス、又は、レーザー転写法等により形成することができる。
【０１３０】
図５に、ＴｉＯ２ナノ粒子（屈折率２．７２）と、フッ素樹（屈折率１．３５）と、を用いた場合の３次元フォトニック結晶（人工オパール）の角度毎の状態密度を示す。
自己組織化によって人工オパールを作成した時、面心立方格子の構造を持つ人工オパールは、赤色蛍光体層１１３、緑色蛍光体層１１４の底面が、面心立方格子の（１，１，１） 面となるように形成される。したがって、光取り出し方向は［１，１，１］ 面である。
【０１３１】
ここで、ωは光の角振動数、ａは面心立方格子の格子定数である。
ωａ／２πＣ＝０．４６のときに、［１１１］方向の状態密度がピークを持つ。
赤色蛍光体層１１３、緑色蛍光体層１１４に含まれる蛍光体の発光スペクトルが、ωａ／２πＣ＝０．４６に相当する波長を含む場合、このピーク波長の光（［１１１］方向の光）が増幅され、蛍光増強現象が起こる。
【０１３２】
ここで、ωａ／２πＣ＝０．４６に相当する波長において蛍光色素の発光スペクトルがピークを持つ場合、このピーク波長で、０度方向への発光が非常に強くなる。ここで、「発光スペクトル」は一様な溶媒中における発光スペクトルのことを示す。
【０１３３】
一方、このピーク波長における他の角度方向の状態密度は、異なる波長にピークを持つため、蛍光色素の発光スペクトルとピークが重ならず、他の角度方向への発光は、［１１１］方向ほど増強されない。すなわち、蛍光色素によって放出される光のうち、［１１１］方向に進む光の割合を増やすことができる。
【０１３４】
一例として、蛍光色素として赤色発光のルモゲンレッドを用いた場合を挙げる。
図４は、ルモゲンレッドの発光スペクトルを示すグラフである。
図４に示すように、赤色発光のルモゲンレッドである蛍光色素は、６０３ｎｍに発光スペクトルピークを持つ。蛍光スペクトルピーク波長と、０度方向の状態密度のピークと、を重ねるには、ａ＝１７８ｎｍにすればよい。すなわち面心立方格子の構造から考えると、６３ｎｍのナノ球を用いればよい。
【０１３５】
また、状態密度のピークに相当する波長は、必ずしも蛍光色素の発光スペクトルのピークで無くても良い。例えば、ディスプレイ向けの赤色画素には、６２０ｎｍ程度の波長の光が最もよいとされている。このとき、ルモゲンレッドを赤色の蛍光色素として使用したとしても、敢えて発光スペクトルのピークである６０３ｎｍからずらして、６２０ｎｍを状態密度のピークに相当する波長としても良い。すなわち、各層の膜厚を約９１．５ｎｍにすると、より色再現領域の広い高画質のディスプレイを得ることができる。
【０１３６】
なお、１次元フォトニック結晶と同様に、非常に急峻な発光スペクトルピークを持つ蛍光色素（例えばユーロピウム錯体・テルビウム錯体）のピーク波長と光取り出し方向の状態密度のピークを重ねることで、光取り出し効率向上と発光効率の向上が可能である。
【０１３７】
（無次元化・一般化）
一般化して言えば、フォトニック結晶の次元に関わらず、光取出しを行いたい角度におけるフォトンの状態密度のピークＷとすると、フォトニック結晶の周期（格子定数）ａと、蛍光増強したい波長λとは、
【０１３８】
【数１】
2016143658.tif 000003
【０１３９】
つまり、２πＣ＝／ω＝λとなればよいので、
【０１４０】
【数２】
2016143658.tif 000004
であればよい。
【０１４１】
また、±５％の誤差は許容範囲内である。このことを、
【０１４２】
【数３】
2016143658.tif 000005
と示す。
【０１４３】
つまり、色変換層１１９は、フォトニック結晶を含み、フォトニック結晶の光取り出し方向におけるフォトン状態密度が、赤色光、緑色光に相当するエネルギーの近傍にピークを有する。
【０１４４】
（３次元フォトニック結晶を用いた場合の本特許の実施の立証）
発光素子の波長変換層の部分を他の層から剥離して、膜の断面方向に切断し、その断面を見る。その断面をＳＥＭやＴＥＭ等で観測し、周期的にナノ粒子が周期的に配列していた場合、フォトニック結晶であるとみなすことができる。
【０１４５】
また、人工オパールの場合は、赤色蛍光体層１１３または緑色蛍光体層１１４に占める体積占有率が、７０〜７４％程度である場合、ほぼ周期的な構造を持つと言える。３次元空間に球を最も密に詰めたときに、必ず最密充填構造（面心立方格子または六方最密充填） の周期構造に配列されるからである。
【０１４６】
また、そのナノ粒子か、その構造を固定する樹脂材料の少なくとも１つに波長変換材料が含まれていることで、フォトニック結晶を用いた波長変換材料であることを確認できる。
【０１４７】
＜その他の構成要素＞
以上の構成要素の他に、光の取り出し側の封止基板１２０と、赤色蛍光体層１１３、緑色蛍光体層１１４及び透過層１１５と、の間にカラーフィルターを設けることができる。カラーフィルターとしては、従来のカラーフィルターを使用することが可能である。ここで、カラーフィルターを設けることによって、赤色画素、緑色画素、青色画素の色純度を高めることが可能となり、有機ＥＬディスプレイ及び有機ＥＬ表示装置の色再現範囲を拡大することができる。
【０１４８】
また、赤色蛍光体層１１３上に配置された赤色カラーフィルター、緑色蛍光体層１１４上に配置された緑色カラーフィルターが、外光の青色成分、紫外成分を吸収するため、外光による蛍光体層の発光を低減又は防止することが可能となり、コントラストの低下を低減又は防止することができる。
【０１４９】
また、光取り出し側に偏光板を設けることができる。偏光板としては、従来の直線偏光板とλ／４板とを組み合わせたものを使用することが可能である。ここで、偏光板を設けることによって、有機ＥＬディスプレイ、有機ＥＬ表示装置の電極における外光反射、基板又は封止基板の表面での外光反射を防止することが可能であり、有機ＥＬディスプレイ及び有機ＥＬ表示装置のコントラストを向上させることができる。
【０１５０】
なお、本実施形態においては、有機層１０９が有機エレクトロルミネッセンス発光層の場合について説明しているが、これに限られない。例えば、有機層１０９として青色発光ダイオード等の発光ダイオード（ＬＥＤ）を採用してもよい。また、ＬＥＤを採用する場合、液晶によって発光した光の遮断と透過とを制御してもよい。
【０１５１】
＜効果＞
発明に係る有機ＥＬ素子１１８は、赤色蛍光体層１１３および緑色蛍光体層１１４にフォトニック結晶を形成し、波長変換した光の進行方向を、意図的に取り出し方向に集中させることで、波長変換後の光の取り出し効率を向上する。ひいては、発光素子全体の消費電力の低減につながる。
【０１５２】
有機ＥＬディスプレイは、より高精細化が求められているが、高精細化が進むと、画素間を遮るバンクの数も増加し、非発光の領域の割合が増える。そのため、同じサイズでも高精細なディスプレイの方が、消費電力が上がってしまう。本発明はこのような高精細ディスプレイの消費電力低減に、特に効果を発揮する。
【０１５３】
＜ディスプレイ、表示装置＞
また、本発明に係る発光素子を備えるディスプレイ（例えば、有機ＥＬディスプレイ等）、表示装置（例えば、有機表示装置等）も、本発明の範疇にある。これによって、より高輝度で、視野角の広い、高画質なディスプレイ、表示装置を実現することができる。
【０１５４】
ここで、図６を用いて、本発明に係る表示装置の一例について説明する。
図６は、本発明に係る表示装置の一実施形態である有機ＥＬ表示装置（表示装置）７００の構造を模式的に示す図である。有機ＥＬ表示装置７００は、有機ＥＬパネル７０１、映像信号駆動回路７０２、走査回路７０３、ＣＰＵ７０４、コントローラ７０５、有機ＥＬ電源回路７０６を備えている。
【０１５５】
ＣＰＵ７０４は、図示しないチューナー等から画像信号を受け取る。画像信号に基づいて映像信号駆動回路７０２及び走査回路７０３の駆動方法を示す信号を作成し、信号をコントローラ７０５に送る。コントローラ７０５は信号に基づいて映像信号駆動回路７０２及び走査回路７０３を駆動させる。具体的には、走査回路７０３は走査信号を有機ＥＬパネル７０１中の走査線に送り込む。また、映像信号駆動回路７０２は有機ＥＬパネル中のデータ線に映像信号を送り込む。このとき、有機ＥＬ電源回路７０６は適切な電圧を映像信号駆動回路７０２及び走査回路７０３に供給する。
【０１５６】
なお、本発明に係る表示装置は有機ＥＬ表示装置に限定されず、例えば液晶表示装置でもよい。
【０１５７】
本発明に係る表示装置が液晶表示装置である場合、符号７０１は液晶パネルとなり、符号７０６は液晶電源回路となる。
【０１５８】
なお、本発明に係る発光素子において、上記発光層１０７は、青色光を発光するものであり、上記色変換層１１９は青色光を蛍光変換する蛍光体層であってもよい。
【０１５９】
また、蛍光体層は、発光層１０７より放出される青色光を赤色に変換する赤色蛍光体層１１３と、発光層１０７より放出される青色光を緑色に変換する緑色蛍光体層１１４と、から構成されてもよい。
【０１６０】
上記の構成によれば、発光層１０７で青色光を放出し、その青色光を赤色蛍光体層１１３と緑色蛍光体層１１４とにより、それぞれ赤色光、緑色光に変換する色変換法である。フォトニック結晶中に蛍光色素を配置させることで、光取り出し方向にだけ、特定波長（フォトニック結晶の光取り出し方向に関する状態密度のピーク波長）からの発光を増強できる。これにより、高輝度で色純度の高い出射光を得ることができる。
【０１６１】
また、本発明に係る発光素子において、発光層１０７を挟持する第一電極１０４ａ及び第二電極１１０を備え、第二電極１１０が半透過電極層である。また、第一電極１０４ａ、第二電極１１０及び発光層１０７は、マイクロキャビティ効果を発現する構造であることが望ましい。この構成によれば、マイクロキャビティ効果の発現により、出力する光の輝度と色純度は大きく向上する。
【０１６２】
また、本発明に係る発光素子において、青色光の色を変換せずに透過する透過層１１５をさらに備え、透過層１１５は上述したＴｉＯ２ナノ粒子を含む構成とすることもできる。この構成によれば、透過層１１５を通過する青色光の輝度を向上させることができる。
【０１６３】
色変換層１１９は、有機層１０９より放出される青色光を赤色に変換する赤色蛍光体層１１３、有機層１０９より放出される青色光を緑色に変換する緑色蛍光体層１１４を含む。赤色蛍光体層１１３に含まれる蛍光体粒子の大きさと、緑色蛍光体層１１４に含まれる蛍光体粒子の大きさと、透過層１１５に含まれる金属ナノ粒子の大きさと、がそれぞれ異なってもよい。
【０１６４】
この構成によれば、赤色蛍光体層１１３、緑色蛍光体層１１４、透過層１１５それぞれに含まれる粒子の大きさを最適化することにより、より効果的に所定の波長を有する光の輝度を上げることができる。
【０１６５】
また、本発明に係る発光素子において、粒子は、色変換層１１９内又は透過層１１５において、蛍光粒子と混在していても、又は有機層１０９に近い側の表面に配置されていてもよい。
【０１６６】
また、色変換層１１９内又は透過層１１５の有機層１０９に近い側の表面に、粒子の膜を形成していてもよい。
このように、いずれの構成によっても高輝度な出射光を得ることができる。
【０１６７】
また、本発明に係る発光素子において、粒子は、金属である構成とすることができる。粒子は、球状であっても、又は相直交する少なくとも２つの断面が異なる形状であってもよい。
また、粒子は、複数の粒子が凝集することにより形成されていても、金属と誘電体とで構成されていてもよい。
このように、いずれの構成によっても、高輝度な出射光を得ることができる。
【０１６８】
また、本発明に係る発光素子において、有機層１０９は、有機エレクトロルミネッセンス発光層であってもよい。この構成によれば、より高輝度で、かつ視野角の広い、有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることができる。
【０１６９】
＜システム＞
また、本発明に係る発光素子を備える表示装置を持つシステムの一例として、図７（Ａ）〜（Ｃ）に示すシステムが考えられる。
図７（Ａ）に示すように、システム１０００は、前面に本発明に係る発光素子１００１を備え、本体部分１００２にバッテリーや通信用のモジュール等を内蔵する。システム１０００は、例えば、スマートフォトン、タブレットパソコン、電子書籍、電子アルバム、電子教科書、電子辞書などであるが、これに限られるものではない。バッテリー駆動の場合、バッテリー容量が限られているので、本発明に係る発光素子１００１を用いて消費電力低減を行うことで使用時間を延ばすことができる。
【０１７０】
また、図７（Ｂ）に示すように、システム１１００は、前面に本発明に係る発光素子１１０１を備え、本体部分１１０２にチューナーを内蔵するテレビである。テレビは大型であるほど消費電力が大きくなるため、本発明に係る発光素子１１０１を用いることで消費電力を大きく削減できる。
【０１７１】
また、図７（Ｃ）に示すように、システム１２００は、文字盤１２０２の部分に本発明に係る発光素子１２０１を用いた時計である。文字盤１２０２の部分に本発明に係る発光素子１２０１を用いることで、時間の表示機能だけでなく、天気予報など様々な情報を表示することができる。
【０１７２】
また、本発明に係る発光素子は、同様に図８（Ａ）〜（Ｃ）に示すような形態にも用いることができる。
本発明に係る発光素子は、例えば、図８（Ａ）に示すような曲げることができるフレキシブルディスプレイ（システム１３００）、図８（Ｂ）に示すような長方形ではない楕円形のディスプレイ（システム１４００）、または図８（Ｃ）に示すような折りたたみ式のディスプレイ（システム１５００）にも用いることができる。
【０１７３】
システム１３００は、図８（Ａ）に示すように、タブレットパソコンやスマートフォンの他時計などのウェアラブルディスプレイであり、本体部分１３０２の前面に本発明に係る発光素子１３０１を備えている。ウェアラブルディスプレイに適用すれば、フレキシブルなので、装着性が向上する。
【０１７４】
システム１４００は、図８（Ｂ）に示すように、本体部分１４０２の前面に本発明に係る発光素子１４０１を備えた楕円形のディスプレイであり、インテリア性を向上したテレビや電子広告としても利用できる。
【０１７５】
システム１５００は、図８（Ｃ）に示すように、本体部分１５０２の前面に本発明に係る発光素子１５０１を備えた折り畳み可能なディスプレイである。折りたたみ可能という利点を活かして、例えば文庫本型・新書型の電子ブックとして利用できる。
【実施例１】
【０１７６】
以下に、本実施例の有機ＥＬ素子１００について説明する。
本実施例の有機ＥＬ素子１００は、以下のように製作した。
【０１７７】
＜有機ＥＬ素子１００の製作＞
まず、有機ＥＬ部１および蛍光体部２をそれぞれ作製した。
【０１７８】
＜有機ＥＬ部１＞
（１．基板１０１の選定）
ＴＦＴ回路の基板１０１として厚み０．７ｍｍのガラス基板を使用した。
【０１７９】
図９（Ａ）〜（Ｄ）、及び図９（Ａ）、（Ｂ）は、有機ＥＬ部１の製造工程を示す図である。
（２．陽極の形成）
まず、図９（Ａ）に示すように、基板１０１の上に陽極１０４を形成する。スパッタ法により銀からなる第一電極１０４ａを膜厚１００ｎｍとなるように成膜した後、その上にスパッタ法によりＩＴＯ（インジウムースズ）からなる透明電極１０４ｂを膜厚２０ｎｍとなるように成膜した。フォトリソグラフィー法により、９０本の２ｍｍ幅のストライプにパターンニングを行なった。
【０１８０】
次に、スパッタ法によりＳｉＯ２を２００ｎｍ積層した後、陽極１０４のエッジ部分（幅１０μｍ）をＳｉＯ２で覆うようにパターンニングを行い、図９（Ｂ）に示すように、エッジカバー１０５を形成した。パターニング完了後、純水中で１０分間の超音波洗浄、アセトン中で１０分間の超音波洗浄をそれぞれ行う。その後、さらにイソプロピルアルコールを用いて蒸気洗浄を５分間行なった後、１００℃条件下において１時間乾燥させた。
【０１８１】
（３．有機層１０９の形成）
上記（２．陽極１０４の形成）の操作を行なった基板１０１を、インライン型抵抗加熱蒸着装置内の基板ホルダーに固定して、１×１０−４Ｐａ以下の真空に減圧して、有機層１０９を形成した。本実施例において、有機層１０９は、正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／正孔防止層／電子輸送層／電子注入層を含む多層構造とした。
【０１８２】
まず、抵抗加熱蒸着法により１，１−ビス−ジ−４−トリルアミノ−フェニル−シクロヘキサン（ＴＡＰＣ）を膜厚１００ｎｍとなるように成膜し、正孔注入層を形成した。
次に、抵抗加熱蒸着法によりＮ，Ｎ‘−ｄｉ−ｌ−ナフチル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−１，１‘−ビフェニル−１，１’−ビフェニル−４，４‘−ジアミン（ＮＰＤ）を膜厚４０ｎｍとなるように成膜し、図９（Ｃ）に示すように、正孔輸送層１０６を形成した。
【０１８３】
続いて、１，４−ビス−トリフェニルシリル−ベンゼン（ＵＧＨ−２）（ホスト材料）とビス［（４，６−ジフルオロフェニル）−ピリジナト−Ｎ，Ｃ２‘］ピコリネートイリジウム（ＩＩＩ）（ＦＩｒｐｉｃ）（青色燐光発光ドーパント）を、それぞれ蒸着速度を１．５Å／ｓｅｃ、０．２Å／ｓｅｃ条件下で共蒸着して膜厚３０ｎｍとなるように成膜し、図９（Ｄ）に示すように発光層１０７を形成した。本実施形態において、発光層１０７は青色発光層とした。
【０１８４】
次に、２，９−ジメチルー４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（ＢＣＰ）を用いて膜厚１０ｎｍとなるように成膜し、正孔防止層を形成した。さらに、トリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（Ａｌｑ３）を用いて膜厚３０ｎｍとなるように成膜し、図９（Ｅ）に示すように電子輸送層１０８を形成した。
【０１８５】
最後に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を用いて膜厚０．５ｎｍとなるように成膜し、電子注入層を形成した。
このようにして、基板１０１上に有機層１０９を形成した。
【０１８６】
（４．陰極１１０の形成）
図１０（Ａ）に示すように、有機層１０９の上に陰極（第二電極）１１０を形成する。
陰極を形成するにあたり、まず、陽極１０４と有機層１０９の形成された基板１０１を金属蒸着用チャンバーに固定した。
【０１８７】
次に、陽極１０４のストライプと垂直な方向に２ｍｍ幅のストライプ状の陰極１１０を形成できるように、開口部が設けられている陰極形成用シャドーマスクを有機層１０９表面にかぶせる。その後、真空蒸着法により、マグネシウム、銀をそれぞれ０．１Å／ｓｅｃ、０．９Å／ｓｅｃ条件の下、共蒸着して膜厚１ｎｍとなるように所望のパターンに成膜し、陰極１１０を形成した。
【０１８８】
続いて、銀を１Å／ｓｅｃ条件下で蒸着し、膜厚１９ｎｍとなるように所望のパターンを形成した。この銀の層を設けることにより、マイクロキャビティ効果が強調され、陰極１１０での配線抵抗による電圧降下を防止できる。
【０１８９】
本実施例において、有機ＥＬ素子１００は、陽極１０４を反射電極、陰極１１０を半透過電極としたことで、陽極１０４と陰極１１０の間でマイクロキャビティ効果が発現する。これにより、発光はピーク４６０ｎｍ、半値幅５０ｎｍに調整される上、正面輝度が高まり、有機層１０９からの発光エネルギーをより効率良く色変換層１１９に輸送することが可能である。
【０１９０】
次に、プラズマＣＶＤ法により、ＳｉＯ２を膜厚が３μｍとなるように成膜し、図１０（Ｂ）に示すように、無機材料からなる封止膜１１１を形成した。シャドーマスクを用いて、封止膜１１１を表示部の端から上下左右２ｍｍの封止エリアまでパターニングを行なった。
【０１９１】
以上の（１．基板１０１の選定）、（２．陽極１０４の形成）、（３．有機層１０９の形成）、（４．陰極１１０の形成）に従ったステップにより、有機ＥＬ部１を作製した。
【０１９２】
＜蛍光体部２の製作＞
図１０（Ｃ）は、蛍光体部２の製造工程を示す図である。
（１．封止基板１２０の選定）
図１０（Ｃ）に示すように、封止基板１２０として厚み０．７ｍｍのガラス基板を使用した。封止基板１２０上に、３ｍｍ幅の赤色蛍光体層１１３、緑色蛍光体層１１４、透過層１１５をそれぞれ形成した。
【０１９３】
（２．赤色蛍光体層１１３、緑色蛍光体層１１４、透過層１１５の形成）
Ａ：赤色蛍光体層１１３の形成
まず、フッ素樹脂（硬化時の屈折率１．３５）と、ルモゲンレッド（フッ素樹脂に対して０．５重量パーセント）を溶媒に溶解した赤色蛍光体形成用塗液１を作成する。得られた赤色蛍光体形成用塗液１を、スピンコートにより、ガラス基板上に３ｍｍ幅で所望の位置に塗布した。このときスピンレートは、２０００ｒｐｍで塗布した。その後、真空オーブン（２００℃、１０ｍｍＨｇ）で４時間ほど加熱及び乾燥処理を行い、ルモゲンレッドを含む膜厚が約８９ｎｍの赤色蛍光体層１１３を形成した。
【０１９４】
高屈折率樹脂（硬化時の屈折率１．７６）と、ルモゲンレッド（フッ素樹脂に対して０．５重量パーセント）を溶媒に溶解した赤色蛍光体形成用塗液２を作成する。得られた赤色蛍光体形成用塗液２を、スピンコートにより、ガラス基板上に３ｍｍ幅で、フッ素樹脂層の上に塗布した。このときスピンレートは２０００ｒｐｍで塗布した。その後、真空オーブン（２００℃、１０ｍｍＨｇ）で４時間ほど加熱及び乾燥処理を行い、ルモゲンレッドを含む膜厚が約８９ｎｍの赤色蛍光体層１１３を形成した。
【０１９５】
上述のフッ素樹脂層を作る工程と高屈折率層を作る工程を１０回ずつ繰り返して、約１．８μｍの赤色蛍光体層１１３を作成した。
【０１９６】
Ｂ：緑色蛍光体層１１４の形成
まず、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル・アクリル樹脂）と、クマリン６（フッ素樹脂に対して０．５重量パーセント）を溶媒に溶解した緑色蛍光体形成用塗液を作成する。得られた緑色蛍光体形成用塗液を、スピンコートにより、ガラス基板上に３ｍｍ幅で所望の位置に塗布した。このときスピンレートは５００ｒｐｍで塗布した。その後、真空オーブン（２００℃、１０ｍｍＨｇ）で４時間ほど加熱および乾燥処理を行い、クマリン６を含む膜厚が約１．８μｍの緑色蛍光体層１１４を形成した。
【０１９７】
Ｃ：透過層１１５の形成
まず、粒径０．１〜１μｍのＴｉＯ２ナノ粒子が分散されたＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル・アクリル樹脂）を溶媒に溶解した青色透過層用塗液を作成する。得られた青色透過層用塗液を、スピンコートにより、ガラス基板上に３ｍｍ幅で所望の位置に塗布した。このときスピンレートは５００ｒｐｍで塗布した。その後、真空オーブン（２００℃、１０ｍｍＨｇ）で４時間ほど加熱及び乾燥処理を行い、膜厚が約１．８μｍの透過層１１５を形成した。ｍＨｇ）で４時間加熱乾燥し、蛍光体を含まない透過層１１５を形成した。
ここで、透過層１１５には粒径０．１〜１μｍのＴｉＯ２ナノ粒子が分散されている。これは青色光の透過方向を赤色蛍光体層１１３及び緑色蛍光体層１１４に近付けるためである。
【０１９８】
以上の（１．封止基板１２０の選定）、（２．赤色蛍光体層１１３、緑色蛍光体層１１４、透過層１１５の形成）に従ったステップにより、蛍光体部２を作製した。
【０１９９】
＜有機ＥＬ素子１００の組み立て＞
図１０（Ｄ）は、有機ＥＬ部１と蛍光体部２との貼り合わせ工程を示す図である。
図１０（Ｄ）に示すように、上記のように作製した有機ＥＬ部１と蛍光体部２とを、表示部の外に設置されている位置合わせマーカーにより、位置合わせを行なった。なお、蛍光体部２には、事前に熱硬化樹脂が塗布されており、熱硬化樹脂を介して有機ＥＬ部１と蛍光体部２とを密着させ、９０℃条件下で２時間加熱することにより硬化を行なった。
なお、この位置合わせは、有機ＥＬの水分による劣化を防止する目的で、ドライエアー環境下（水分量：−８０℃）で行なった。
【０２００】
最後に、有機ＥＬ部１の基板１０１の周辺に形成している端子を外部電源に接続することで、有機ＥＬ素子１００を完成させた。
【０２０１】
このように、有機ＥＬ部１と、蛍光体部２とを貼り合わせることにより有機ＥＬ素子１００を製造した。
有機ＥＬ部１は、基板１０１上に、陽極１０４、有機層１０９、陰極層４が逐次積層することにより構成した。基板１０１として、厚さ０．７ｍｍのガラス基板を用いた。陽極１０４として、銀及びＩＴＯを含む鏡面の全反射性電極を使用した。有機層１０９としては、正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／正孔防止層／電子輸送層／電子注入層を含む多層構造とした。有機層１０９としては、青色発光をする有機分子から形成した。陰極１１０としては、マグネシウム−銀半透過反射電極を使用した。
【０２０２】
蛍光体部２としては、封止基板１２０上に、３ｍｍ幅の赤色蛍光体層１１３、緑色蛍光体層１１４、透過層１１５をそれぞれ形成した。蛍光体部２上部には、封止基板２２を設けた。封止基板１２０としては、厚さ０．７ｍｍのガラス基板を用いた。
【０２０３】
陽極１０４と陰極１１０とに、電圧を印加することにより、有機層１０９は青色光を発光した。青色光はマイクロキャビティ効果により、高輝度・高色純度を有する光となり、蛍光体部２に輸送される。赤色蛍光体層１１３及び緑色蛍光体層１１４に混在している蛍光分子により、青色光は赤色と緑色に変換される。
【０２０４】
赤色蛍光体層１１３では蛍光色素ルモゲンレッドが所定の状態密度を持つフォトニック結晶中に分散されていることから、ルモゲンレッドのピーク波長である６０３ｎｍ前後の発光が増強される。これにより、赤色蛍光体層１１３から高輝度かつ高色純度な出射光が得られた。
【０２０５】
〔有機ＥＬ素子１００の特徴〕
色変換層１１９をフォトニック結晶にしない従来の有機ＥＬ表示素子に比べ、本発明に係る有機ＥＬ素子１００において、赤色画素の輝度は略５〜１０％向上し、外部電源により所望の電圧を所望のストライプ状電極に印加することにより所望の良好な画像を得ることができた。
【実施例２】
【０２０６】
〔実施例２における有機ＥＬ素子の構成〕
以下に、本実施例の有機ＥＬ素子について説明する。
本実施例の有機ＥＬ素子は、以下のように製作した。
【０２０７】
実施例２においても、有機ＥＬ部１と蛍光体部２とを貼り合わせることにより有機ＥＬ素子を構成した。有機ＥＬ部１は、基板１０１上に、陽極１０４、有機層１０９、陰極層４が逐次積層することにより構成した。基板１０１として、厚さ０．７ｍｍのガラス基板を用いた。陽極１０４として、銀及びＩＴＯを含む鏡面の全反射性電極を使用した。有機層１０９としては、正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／正孔防止層／電子輸送層／電子注入層を含む多層構造とした。
【０２０８】
有機層１０９としては、青色発光をする有機分子から形成した。陰極１１０としては、マグネシウム−銀半透過反射電極を使用した。蛍光体部２としては、封止基板１２０上に、３ｍｍ幅の赤色蛍光体層１１３、緑色蛍光体層１１４、透過層１１５をそれぞれ形成した。蛍光体部２上部には、封止基板２２を設けた。封止基板１２０としては、厚さ０．７ｍｍのガラス基板を用いた。各部材の構成は有機ＥＬ素子１００と同じであるため、詳細な説明を省略し、有機ＥＬ素子１００と異なるところについてのみ、説明する。
【０２０９】
まず、有機ＥＬ部１を、それぞれ実施例１同じ方法で、（１．基板１０１の選定）、（２．陽極１０４の形成）、（３．有機層１０９の形成）、（４．陰極１１０の形成）に従ったステップにより、作製した。
【０２１０】
次に、蛍光体部２を作成した。
蛍光体部２の作成方法も、実施例１と同じだが、赤色蛍光体層１１３内のフォトニック結晶の周期が異なる。実施例２においては、赤色蛍光体層１１３内に形成するフォトニック結晶の高屈折率層と低屈折率層の膜厚を約９１．５ｎｍにするため、スピンレート１９００ｒｐｍでスピンコートした。このとき、低屈折率層と高屈折率層にそれぞれ実施例１と同じ樹脂を用い、蛍光色素も同じルモゲンレッドを使用した。このようにして作成した有機ＥＬ部１と蛍光体部２とを実施例１と同じ方法で組み立てることにより、有機ＥＬ素子２００を作製した。
【０２１１】
〔実施例２における有機ＥＬ素子の特徴〕
赤色蛍光体層１１３をフォトニック結晶にしない従来の有機ＥＬ表示素子に比べ、本実施例における有機ＥＬ素子では、赤色画素の輝度が略５〜１０％向上し、外部電源により所望の電圧を所望のストライプ状電極に印加することにより所望の良好な画像を得ることができた。
特に、６１０〜６３０ｎｍの赤色光が増強されているため、赤色の色再現領域が広がり、より鮮やかな画像を得ることができた。
【実施例３】
【０２１２】
〔実施例３における有機ＥＬ素子の構成〕
以下に、本実施例の有機ＥＬ素子について説明する。
本実施例の有機ＥＬ素子は、以下のように製作した。
【０２１３】
実施例３においても、有機ＥＬ部１と蛍光体部２とを貼り合わせることにより有機ＥＬ素子を構成した。有機ＥＬ部１は、基板１０１上に、陽極１０４、有機層１０９、陰極層４が逐次積層することにより構成した。基板１０１として、厚さ０．７ｍｍのガラス基板を用いた。陽極１０４として、銀及びＩＴＯを含む鏡面の全反射性電極を使用した。有機層１０９としては、正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／正孔防止層／電子輸送層／電子注入層を含む多層構造とした。有機層１０９としては、青色発光をする有機分子から形成した。陰極１１０としては、マグネシウム−銀半透過反射電極を使用した。
【０２１４】
蛍光体部２としては、封止基板１２０上に、３ｍｍ幅の赤色蛍光体層１１３、緑色蛍光体層１１４、透過層１１５をそれぞれ形成した。蛍光体部２の上部には、封止基板２２を設けた。封止基板１２０としては、厚さ０．７ｍｍのガラス基板を用いた。各部材の構成は有機ＥＬ素子１００と同じであるため、詳細な説明を省略し、有機ＥＬ素子１００と異なるところについてのみ、説明する。
【０２１５】
まず、有機ＥＬ部１を、それぞれ実施例１同じ方法で、（１．基板１０１の選定）、（２．陽極１０４の形成）、（３．有機層１０９の形成）、（４．陰極１１０の形成）に従ったステップにより、作製した。
【０２１６】
次に、蛍光体部２を作成した。
本実施例に係る蛍光体部２では、緑色蛍光体層１１４もフォトニック結晶としての構造を持つ。作成方法は、実施例１及び実施例２と同様である。
高屈折率層と低屈折率層の膜厚が約７７ｎｍであり、蛍光色素はクマリン６を用いる。すると、光取出し方向に波長５２０ｎｍの緑色光を蛍光増強できる。また、赤色蛍光体層１１３は、実施例１と同じ方法で作製した。
このようにして作成した有機ＥＬ部１と蛍光体部２とを実施例１と同じ方法で組み立て有機ＥＬ素子を作製した。
【０２１７】
〔実施例３における有機ＥＬ素子の特徴〕
緑色蛍光体層１１４と赤色蛍光体層１１３をフォトニック結晶にしない従来の有機ＥＬ表示素子に比べて、本実施例における有機ＥＬ素子では、緑色画素の輝度が略５％、赤色画素の輝度が略５〜１０％向上し、外部電源により所望の電圧を所望のストライプ状電極に印加することにより所望の良好な画像を得ることができた。特に視感度の高い緑色光が増強されているため、より明るい画像を得ることができた。
【実施例４】
【０２１８】
〔実施例４における有機ＥＬ素子の構成〕
以下に、本実施例の有機ＥＬ素子について説明する。
本実施例の有機ＥＬ素子は、以下のように製作した。
実施例４においても、有機ＥＬ部１と蛍光体部２とを貼り合わせることにより有機ＥＬ素子を構成した。
【０２１９】
有機ＥＬ部１は、基板１０１上に、陽極１０４、有機層１０９、陰極層４が逐次積層することにより構成した。基板１０１として、厚さ０．７ｍｍのガラス基板を用いた。陽極１０４として、銀及びＩＴＯを含む鏡面の全反射性電極を使用した。
有機層１０９としては、正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／正孔防止層／電子輸送層／電子注入層を含む多層構造とした。有機層１０９としては、青色発光をする有機分子から形成した。陰極１１０としては、マグネシウム−銀半透過反射電極を使用した。蛍光体部２としては、封止基板１２０上に、３ｍｍ幅の赤色蛍光体層１１３、緑色蛍光体層１１４、透過層１１５をそれぞれ形成した。蛍光体部２の上部には、封止基板２２を設けた。封止基板１２０としては、厚さ０．７ｍｍのガラス基板を用いた。
【０２２０】
各部材の構成は有機ＥＬ素子１００と同じであるため、詳細な説明を省略し、有機ＥＬ素子１００と異なるところについてのみ、説明する。
【０２２１】
まず、有機ＥＬ部１を、それぞれ実施例１同じ方法で、（１．基板１０１の選定）、（２．陽極１０４の形成）、（３．有機層１０９の形成）、（４．陰極１１０の形成）に従ったステップにより、作製した。
【０２２２】
次に、蛍光体部２を作成した。
本実施例に係る蛍光体部２では、赤色蛍光体層１１３がフォトニック結晶としての構造を持つ作成方法は、実施例１〜実施例３と異なる。本実施例においては、粒径約６３ｎｍ のＴｉＯ２ナノ粒子を用いる。ＴｉＯ２ナノ粒子の作製方法としては、ゾルーゲル法を用いた。ＴｉＯ２ナノ粒子を水に分散し、赤色蛍光体層１１３に塗布し、３日間室温で乾燥させ、自己組織化により、ＴｉＯ２ナノ粒子を面心立方格子型の結晶状に並べた。
【０２２３】
その後、ルモゲンレッドを含むフッ素樹脂を浸透させた後、真空オーブン（２００℃、１０ｍｍＨｇ）で４時間ほど加熱および乾燥処理することで硬化させた。このようにして赤色蛍光体層１１３を作製し、緑色蛍光体層１１４と透過層１１５を実施例１と同じ方法で作成することで、蛍光体部２を作製した。このようにして作成した有機ＥＬ部１と蛍光体部２とを実施例１と同じ方法で組み立て有機ＥＬ素子を作製した。
【０２２４】
〔実施例４における有機ＥＬ素子の特徴〕
赤色蛍光体層１１３をフォトニック結晶にしない従来の有機ＥＬ表示素子に比べ、本実施例における有機ＥＬ素子では、赤色画素の輝度が略５％向上し、外部電源により所望の電圧を所望のストライプ状の電極に印加することにより所望の良好な画像を得ることができた。粒径をあらかじめ制御してから赤色蛍光体層１１３を作製するために、スピンコートで一層ずつ塗布する実施例１〜３の方法より簡単に作製することができた。
【実施例５】
【０２２５】
〔実施例５における有機ＥＬ素子の構成〕
以下に、本実施例の有機ＥＬ素子について説明する。
本実施例の有機ＥＬ素子は、以下のように製作した。
【０２２６】
実施例５においても、有機ＥＬ部１と蛍光体部２とを貼り合わせることにより有機ＥＬ素子を構成した。有機ＥＬ部１は、基板１０１上に、陽極１０４、有機層１０９、陰極層４が逐次積層することにより構成した。基板１０１として、厚さ０．７ｍｍのガラス基板を用いた。陽極１０４として、銀及びＩＴＯを含む鏡面の全反射性電極を使用した。有機層１０９としては、正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／正孔防止層／電子輸送層／電子注入層を含む多層構造とした。有機発光層としては、青色発光をする有機分子から形成した。陰極層４としては、マグネシウム−銀半透過反射電極を使用した。
【０２２７】
蛍光体部２としては、封止基板１２０上に、３ｍｍ幅の赤色蛍光体層１１３、緑色蛍光体層１１４、透過層１１５をそれぞれ形成した。蛍光体部２上部には、封止基板２２を設けた。封止基板１２０としては、厚さ０．７ｍｍのガラス基板を用いた。各部材の構成は有機ＥＬ素子１００と同じであるため、詳細な説明を省略し、有機ＥＬ素子１００と異なるところについてのみ、説明する。
【０２２８】
まず、有機ＥＬ部１を、それぞれ実施例１同じ方法で、（１．基板１０１の選定）、（２．陽極１０４の形成）、（３．有機層１０９の形成）、（４．陰極１１０の形成）に従ったステップにより、作製した。
【０２２９】
次に、蛍光体部２を作成した。本実施例に係る蛍光体部２は、実施例４の蛍光体部２とほぼ同じであるため、異なるところのみ説明する。実施例４の蛍光体部２と異なることは、粒径約６５ｎｍのＴｉＯ２ナノ粒子を用いたことである。これにより、６０３ｎｍの光を増強した実施例４よりも長波長の６２０ｎｍの光を増強することで、色再現領域をさらに拡げることができる。
【０２３０】
〔実施例５における有機ＥＬ素子の特徴〕
色変換層１１９をフォトニック結晶にしない従来の有機ＥＬ表示素子に比べ、本実施例における有機ＥＬ素子では、赤色画素の輝度が略５％向上し、外部電源により所望の電圧を所望のストライプ状電極に印加することにより所望の良好な画像を得ることができた。粒径をあらかじめ制御してから色変換層１１９を作製するために、スピンコートで一層ずつ塗布する実施例１〜３の方法より簡単に作製することができた。
【実施例６】
【０２３１】
〔液晶表示装置９００の構成〕
以下に、図１１を用いて本実施例における液晶表示装置９００について説明する。
【０２３２】
まず、液晶表示装置（表示装置）９００の構成について説明する。
図１１は、本実施例の液晶表示装置の断面構成を部分的に示す模式図である。
液晶表示装置９００は、バックライト部９０、液晶部９１、蛍光体部９２によって構成した。バックライト部９０は、図１１に示すように、青色発光ダイオード素子９０１を平面上に配列させることによって構成した。青色発光ダイオード素子９０１は、発光部９０２と、導光部９０３とを含む。
【０２３３】
液晶部９１は、偏光板９０４、ＴＦＴ基板９０５、電極層９０６、配向膜９０７、液晶層９０８、配向膜９０９を逐次積層することによって構成した。蛍光体部９２としては、基板９１０上に、赤色蛍光体層９１３、緑色蛍光体層９１４、青色透過層９１５をそれぞれ形成した。蛍光体部９２の上部には、封止基板９２２を設けた。赤色蛍光体層９１３、緑色蛍光体層９１４、青色透過層９１５は、実施例１に記載の方法でそれぞれ作成した。
蛍光体部９２において、各部材の構成は有機ＥＬ素子１００における蛍光体部２と同じであるため、詳細な説明を省略する。
【０２３４】
〔液晶表示装置９００の製作〕
液晶表示装置９００の製作について、有機ＥＬ素子１００の製作と異なる液晶部９１について説明する。液晶部９１を次のように作製した。ＴＦＴ基板９０５として、無研磨ガラス基板を選定した。無研磨ガラス基板上に、Ａｌを使用して走査電極を形成し、走査電極の表面をＡｌの陽極酸化膜であるアルミナ膜で被覆した。次に、走査電極を覆うように、ゲート絶縁（ゲートＳｉＮ）膜とアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜とを形成した。
【０２３５】
さらに、ａ−Ｓｉ膜上にｎ型ａ−Ｓｉ膜、画素電極及び信号電極を形成した。続いて、画素電極及び信号電極と同層に共通電極を付設した。画素電極及び信号電極は、いずれもストライプ状の共通電極と平行で、かつ走査電極と交差するような構造とし、一方の基板上に薄膜トランジスタ及び金属電極群を形成した。これらによって、基板上の画素電極、共通電極の間で電界がかかり、かつその方向が基板界面にほぼ平行になる構成とし、いわゆるＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｇ）方式液晶素子を形成した。
【０２３６】
基板上の電極はいずれもＡｌを使用して形成したが、これに限られず、例えばクロム、銅等、電気抵抗の低い金属性のものであればよい。
【０２３７】
本実施例において、画素数は４０（×３）×３０で、画素ピッチの横方向（即ちコモン電極間）は８０μｍ、縦方向（即ちゲート電極間）は２４０μｍとした。コモン電極の幅は１２μｍで隣接するコモン電極の間隙の６８μｍよりも狭くすることによって、高い開口率を確保した。
【０２３８】
また薄膜トランジスタを有するＴＦＴ基板９０５には、偏光板９０４が設けられ、ＴＦＴ基板９０５と相対向する基板９１０上には、偏光板９１１が設けられた。偏光板９０４の偏光軸と、偏光板９１１の偏光軸とは、お互いに直交するようにした。
【０２３９】
液晶層９０８には、上下界面近傍での液晶分子の長軸方向が互いにほぼ平行に、かつ印加電界方向とのなす角度を１５度となるように、液晶分子を配列させた。液晶セルには、末端に３つのフルオロ基を有する化合物を主成分とした誘電異方性が正の液晶を封入した。液晶封入状態でセルギャップが３. ８μｍになるように作製した。
【０２４０】
偏光板９０４、偏光板９１１には、日東電工社製Ｇ１２２０ＤＵを使用し、二枚の偏光板によって液晶層を挟む構造とした。偏光板９０４、偏光板９１１のうち、一方の偏光透過軸はラビング方向にほぼ平行とし、もう一方はラビング方向と直交するように配置した。ラビング方向とは、界面近傍での液晶分子長軸方向である。これにより、ノーマリクローズ特性を得た。
【０２４１】
このように得られたパネルに駆動ＬＳＩを接続し、アクティブマトリクス駆動素子を作製した。
【０２４２】
〔液晶表示装置９００の特徴〕
蛍光体層に金属粒子が含まれていない従来の液晶表示装置に比べ、液晶表示装置９００において、輝度は略５〜１０％向上し、外部電源により所望の電圧を所望の画素電極に印加することにより所望の良好な画像を得ることができた。
【実施例７】
【０２４３】
本実施例に係るシステム１０００について図１２を用いて説明する。
システム１０００は、例えば、スマートフォトン、タブレットパソコン、電子書籍、電子アルバム、電子教科書、電子辞書などであるが、これに限られるものではない。今回は、電子書籍を想定し、Ａ５サイズの有機ＥＬ素子を用いて、システム１０００を作製した。システム１０００は、発光素子１００１（有機ＥＬ素子１００）、タッチパネル１００３、タッチパネル用配線１００４、発光素子用配線１００５、バッテリー１００６、中央演算装置１００７ 及び記録媒体１００８を載せた基板１０１１背面カバー１００９、及び表面カバー１０１０ と、を有する。
【０２４４】
なお、このときシステム１０００ はスピーカー、カメラ、または通信アンテナを有していてもよい。図１２ に示したように、まず、バッテリー１００６、中央演算装置１００７、記録媒体１００８など電子書籍の動作に必要なチップを載せた基板１０１１ を、背面カバー１００９ に取りつける。さらにその上に、発光素子１００１、タッチパネル１００３ の順に配置する。タッチパネル用配線１００４ と１００５ を基板１０１１ に接続し、表面カバー１０１０ を取りつけた。
【０２４５】
〔システム１０００の特徴〕
蛍光体層に金属粒子が含まれていない従来の発光素子を用いた場合に比べ、正面方向の輝度は略１０％向上した。特に、本発明は、フォトニック結晶構造を利用することで正面方向への輝度を特に高めているため、使用時に手で持って見る方向を調節でき、斜め方向から見ることが少ない電子書籍に適している。
【０２４６】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。各実施形態の構成を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【０２４７】
Ｗ…ピーク、１０１，９１０，１０１１…基板、１０７…発光層、１１５…透過層、１１９…色変換層（波長変換層）、１１９Ａ…光射出面、７００…有機ＥＬ表示装置（表示装置）、９００…液晶表示装置（表示装置）、１００１，１１０１，１２０１，１３０１，１４０１，１５０１…発光素子
【図１】
2016143658.tif 000006
【図２】
2016143658.tif 000007
【図３】
2016143658.tif 000008
【図４】
2016143658.tif 000009
【図５】
2016143658.tif 000010
【図６】
2016143658.tif 000011
【図７】
2016143658.tif 000012
【図８】
2016143658.tif 000013
【図９】
2016143658.tif 000014
【図１０】
2016143658.tif 000015
【図１１】
2016143658.tif 000016
【図１２】
2016143658.tif 000017