(57)【要約】【課題】正面から一定の角度範囲で光強度を確保するための単色の電界発光素子を提供する。【解決手段】同一色を発光する２以上の発光ユニット（１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ）を垂直に重ねた電界発光素子であって、それぞれの発光ユニット（１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ）を単体で発光させた際の発光強度の角度依存性の正面方向から見た第１極大角度または強度最大角度が、それぞれの発光ユニット（１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ）において異なるように構成されており、全ての発光ユニット（１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ）を同時に発光させた際の発光強度の角度依存性をＤ（θ）とした場合に、下記の式（１）を具備する、電界発光素子。Ｄ（θ）≧Ｄ（０）ｃｏｓθ（０≦θ≦θＤ≦６０度)・・・式（１）【選択図】図５
2016225221.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一色を発光する２以上の発光ユニットを重ねた電界発光素子であって、
それぞれの前記発光ユニットを単体で発光させた際の発光強度の角度依存性の正面方向から見た第１極大角度または強度最大角度が、それぞれの前記発光ユニットにおいて異なるように構成されており、
全ての前記発光ユニットを同時に発光させた際の発光強度の角度依存性をＤ（θ）とした場合に、下記の式（１）を具備する、電界発光素子。
Ｄ（θ）≧Ｄ（０）ｃｏｓθ（０≦θ≦θＤ≦６０度)・・・式（１）
【請求項２】
θＤは、３０度である、請求項１に記載の電界発光素子。
【請求項３】
前記発光ユニットの数が３であり、発光の視認側から各前記発光ユニットを単体で発光させた場合の強度最大角度をθ１，θ２，θ３としたとき、θ１＞θ２＞θ３を満足する、請求項１または請求項２に記載の電界発光素子。
【請求項４】
前記発光ユニットの数が３であり、発光の視認側から各前記発光ユニットを単体で発光させた場合の強度最大角度をθ１，θ２，θ３としたとき、θ１＜θ２＜θ３を満足する、請求項１または請求項２に記載の電界発光素子。
【請求項５】
前記発光ユニットの数が４以上である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電界発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施の形態は、電界発光素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオード（ＬＥＤ）や有機ＥＬ等の電界発光素子を用いた発光効率の高い電界発光素子が注目を集めている。電界発光素子は平面型の陰極と陽極に挟まれた光子発生層（発光層）から構成されるが、一般的には陽極を透明電極とし陰極を金属反射電極として構成される場合が多い。電界発光素子の用途として、装飾照明用ダウンライト、劇場の色つきスポットライト、信号用色つき懐中電灯、信号機、車の色つきフロントライトやバックライトやブレーキランプ等の特定の色で特定の角度の範囲における輝度を確保することが必要な照明がある。
【０００３】
しかしながら、一般に電界発光素子を用いた電界発光素子において光強度の角度分布（配光）はｃｏｓθで表されるランバート配光になり、特定の角度範囲で強く光る光源が実現できていなかった。
【０００４】
一方、従来技術としては、ディスプレイ向けで正面輝度を高くする構成や、マルチユニットで白色の効率を上げる構成の開示がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２８７４８４号公報
【特許文献２】特開２０１４−２２５４１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示される有機発光素子は、各発光ユニットに異なる色の発光層を設け各色の光取り出し効率を高めることが可能な有機電界発光素子を開示している。しかし、各発光ユニットが同一色で合わせた際の配光を所望の特性にする構成が不明確という課題がある。
【０００７】
特許文献２に開示される有機エレクトロルミネッセンス素子は、３ユニットで白色素子を実現するものである。しかし、特許文献１に開示される有機発光素子と同様に、各発光ユニットが同一色で合わせた際の配光を所望の特性にする構成が不明確という課題がある。
【０００８】
本実施の形態はかかる課題に鑑みてなされたものであり、正面から一定の角度範囲で光強度を確保するための単色の電界発光素子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】
【０００９】
この電界発光素子においては、同一色を発光する２以上の発光ユニットを重ねた電界発光素子であって、それぞれの上記発光ユニットを単体で発光させた際の発光強度の角度依存性の正面方向から見た第１極大角度または強度最大角度が、それぞれの上記発光ユニットにおいて異なるように構成されており、全ての上記発光ユニットを同時に発光させた際の発光強度の角度依存性をＤ（θ）とした場合に、下記の式（１）を具備する、電界発光素子。Ｄ（θ）≧Ｄ（０）ｃｏｓθ（０≦θ≦θＤ≦６０度)・・・式（１）
他の形態においては、θＤは、３０度である。
【００１０】
他の形態においては、上記発光ユニットの数が３であり、発光の視認側から各上記発光ユニットを単体で発光させた場合の強度最大角度をθ１，θ２，θ３としたとき、θ１＞θ２＞θ３を満足する。
【００１１】
他の形態においては、上記発光ユニットの数が３であり、発光の視認側から各上記発光ユニットを単体で発光させた場合の強度最大角度をθ１，θ２，θ３としたとき、θ１＜θ２＜θ３を満足する。
【００１２】
他の形態においては、上記発光ユニットの数が４以上である。
【発明の効果】
【００１３】
この電界発光素子によれば、正面から一定の角度範囲で光強度を確保するための単色の電界発光素子を提供することを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態１における電界発光素子を模式的に示した断面図である。
【図２】実施の形態１における面発光パネルの概略構成示す断面図である。
【図３】実施の形態１における面発光パネルの発光領域の基本構成を示す断面図である。
【図４】実施の形態１におけるマルチユニット型の面発光パネルの構成を模式的に示す断面図である。
【図５】図４に示す面発光パネルを光学的に等価なモデルで置き換えた模式断面図である。
【図６】図５に示される構成について、発光機能層の膜厚と反射電極からの距離を変化させた場合にどのような角度に強度の極大が表れるかを調べた結果を示す図である。
【図７】反射電極から発光点に帰ってくる光と発光点の光との干渉が強め合う条件（条件（ａ））を示す断面模式図である。
【図８】反射電極と透明電極とで反射されて発光点に帰ってくる光と発光点の光との干渉が強め合う条件（条件（ｂ））を示す断面模式図である。
【図９】図５に示す構成においてフレネル反射理論に従って全体の位相変化が強め合う干渉になる条件を調べた結果を示す図であり、空気の角度０度で、図７に示す条件（ａ）の場合を示す。
【図１０】図５に示す構成においてフレネル反射理論に従って全体の位相変化が強め合う干渉になる条件を調べた結果を示す図であり、空気の角度０度で、図８に示す条件（ｂ）の場合を示す。
【図１１】図５に示す構成においてフレネル反射理論に従って全体の位相変化が強め合う干渉になる条件を調べた結果を示す図であり、空気の角度２５度で、図７に示す条件（ａ）の場合を示す。
【図１２】図５に示す構成においてフレネル反射理論に従って全体の位相変化が強め合う干渉になる条件を調べた結果を示す図であり、空気の角度２５度で、図８に示す条件（ｂ）の場合を示す。
【図１３】図９および図１０の条件と図６とを重ねて描いた図である。
【図１４】図１１および図１２の条件と図６とを重ねて描いた図である。
【図１５】実施の形態１の条件をみたす構成の設計ステップを具体的に説明するフロー図である。
【図１６】正面強度優先の設計の場合の図１５に示すフローを実施した結果の設計例を示す図である。
【図１７】図１６に示す各発光ユニットを１ユニットずつ発光させた際の発光強度の角度依存性Ｄ（θ）の計算結果を示す図である。
【図１８】図１６に示す全ての発光ユニットを同時に発光させた際の発光強度の角度依存性Ｄ（θ）の計算結果を示す図である。
【図１９】斜め強度優先の設計の場合の図１５に示すフローを実施した結果の設計例を示す図である。
【図２０】図１９に示す各発光ユニットを１ユニットずつ発光させた際の発光強度の角度依存性Ｄ（θ）の計算結果を示す図である。
【図２１】図１９に示す全ての発光ユニットを同時に発光させた際の発光強度の角度依存性Ｄ（θ）の計算結果を示す図である。
【図２２】図１６に示した設計例と同じ設計例を示す図である。
【図２３】図１９に示した設計例と同じ設計例を示す図である。
【図２４】発光ユニット数が４の場合の設計例を示す図である。
【図２５】実施の形態２における図５に示す面発光パネルの設計例を示す図である。
【図２６】図２５の設計例において各発光ユニットを１ユニットずつ発光させた際の発光強度の角度依存性Ｄ（θ）の計算結果を示す図である。
【図２７】図２５の設計例において全ての発光ユニットを同時に発光させた際の発光強度の角度依存性Ｄ（θ）の計算結果を示す図である。
【図２８】実施の形態２における２ユニット素子の面発光パネルを光学的に等価なモデルで置き換えた模式断面図である。
【図２９】実施の形態２における２ユニット素子の面発光パネルを実現する設計を行なった結果を示す図である。
【図３０】実施の形態２における２ユニット素子の面発光パネルにおいて、各発光ユニットを１ユニットずつ発光させた際の発光強度の角度依存性Ｄ（θ）の計算結果を示す図である。
【図３１】実施の形態２における２ユニット素子の面発光パネルにおいて、全ての発光ユニットを同時に発光させた際の発光強度の角度依存性Ｄ（θ）の計算結果を示す図である。
【図３２】実施の形態２における他の形態の２ユニット素子の面発光パネルを実現する設計を行なった結果を示す図である。
【図３３】実施の形態２における他の形態の２ユニット素子の面発光パネルにおいて、各発光ユニットを１ユニットずつ発光させた際の発光強度の角度依存性Ｄ（θ）の計算結果を示す図である。
【図３４】実施の形態２における他の形態の２ユニット素子の面発光パネルにおいて、全ての発光ユニットを同時に発光させた際の発光強度の角度依存性Ｄ（θ）の計算結果を示す図である。
【図３５】実施の形態３におけるトップエミッション型の電界発光素子の断面構造を示す図である。
【図３６】実施の形態３における透明発光型の電界発光素子の模式断面図である。
【図３７】電界発光素子の導光部材および散乱部材が存在しない場合に、透明部材から観測者側に放射される光の輝度の角度依存性を示す模式図である。
【図３８】電界発光素子の発光領域で発光した光の透明部材内における光強度の発光部面法線に対する角度依存性を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本実施の形態に基づいた各実施の形態における電界発光素子について、以下、図を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、実施の形態の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。また、各実施の形態における構成を適宜組み合わせて用いることは当初から予定されていることである。
【００１６】
（実施の形態１）
図１を参照して、本実施の形態における電界発光素子１の概略構成について説明する。図１は本実施の形態における電界発光素子１を模式的に示した断面図である。電界発光素子１は、透明基板１０１上に透明電極１１１ｃ、第１発光ユニット１１０Ａ、第２発光ユニット１１０Ｂ、第３発光ユニット１１０Ｃ、および、反射電極１１１ａを順番に積層した構造を有している。各発光ユニットは同一の発光波長を有するように構成されている。
【００１７】
発光ユニット単体で発光した際の発光強度の角度依存性の強度最大角度がそれぞれ異なるように構成されており、かつ全ての発光ユニットを同時に発光させた際の発光強度の角度依存性（配光特性）をＤ（θ）とした場合に、下記の式（１）を満足する。ただし、θは発光ユニットの法線方向（正面方向）からの角度である。このように構成することで、正面から一定の角度以内で光強度を確保するための単色の面発光光源を実現できる。
【００１８】
【数１】
2016225221.tif 000003
【００１９】
同一の発光波長を有するとは、各発光ユニットのエネルギーが視認側から見たときに優位に重なることを表す。たとえば、ピーク波長が、別発光ユニットのスペクトルピークからその発光ユニットの半値全幅以内に収まればよい。ここでは、全ての発光ユニットが発光したときのエネルギーの重心波長をλpとおき、電界発光素子の発光波長と呼ぶ。
【００２０】
図１の各発光ユニットを透明基板１０１側から第１発光ユニット１１０Ａを発光ユニット１、第２発光ユニット１１０Ｂを発光ユニット２、第３発光ユニット１１０Ｃを発光ユニット３と呼ぶ。それぞれの発光ユニット単体を発光させた時の光のエネルギーの角度分布を発光ユニット１はＤ１（θ）、発光ユニット２はＤ２（θ）、発光ユニット３はＤ３（θ）とする。このとき、発光ユニット１、発光ユニット２、および、発光ユニット３はそれぞれ互いに異なる強度ピークを有するように構成されている。このようにすることで、全ての発光ユニットを発光させた場合において、正面から一定の角度以内で光強度を確保するための単色の面発光光源を実現できる。
【００２１】
図１において、好ましくは、θＤ＝３０度であるとよい。一般に、人間の情報受容能力に優れる視野角は±３０度と言われているが、このように±３０度の範囲において光強度を確保することで、正面と人間が視認できる斜めの限界で同一の発光強度を確保できる。
【００２２】
図１において、発光の視認側から各発光ユニットを単体で発光させた場合の強度最大角度をθ１，θ２，θ３としたとき、下記の式（２）を満足するとよい。
【００２３】
【数２】
2016225221.tif 000004
【００２４】
透明基板１０１と反射電極１１１ａとを有する電界発光素子１の配光特性は、発光点が反射電極１１１ａから離れるに従って干渉の影響で斜め成分が増える傾向がある。このような構成にすることで、発光ユニットを積層して生産する際に、生産しやすい構成を実現できる。
【００２５】
特に、本実施の形態を実施する際には、ユニット数が多い方が配光形状を制御しやすい。そのため、たとえばユニット数は３に限らず４以上であることが望ましい。また、ユニット数は２であってもよい。
【００２６】
以下、本実施の形態の電界発光素子を実施する上で望ましい部材等の要素について説明する。
【００２７】
［１．１  透明部材］
本実施の形態を実施するために用いられる透明部材として望ましい材料について説明する。均一な面発光および高効率な面発光を実現するためには、透明部材の透過率が高い方が望ましい。具体的にはＪＩＳ  Ｋ  ７３６１−１：１９９７（プラスチック−透明材料の全光線透過率の試験方法）に準拠した方法で測定した可視光波長領域における全光線透過率が８０％以上のものが透明部材として好ましく用いられる。また、透明部材としては、フレキシブル性に優れている材質が好ましく用いられる。
【００２８】
透明部材としては、たとえば、樹脂基板、樹脂フィルム等が好適に挙げられるが、生産性の観点並びに軽量性および柔軟性といった性能の観点から、透明樹脂フィルムを用いることが好ましい。透明樹脂フィルムとは、ＪＩＳ  Ｋ  ７３６１−１：１９９７（プラスチック−透明材料の全光線透過率の試験方法）に準拠した方法で測定した可視光波長領域における全光線透過率が５０％以上のものをいう。
【００２９】
好ましく用いることができる透明樹脂フィルムには特に制限はなく、その材料、形状、構造、厚み等については公知のものの中から適宜選択することができる。かかる透明樹脂フィルムとしては、たとえば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート、変性ポリエステル等のポリエステル系樹脂フィルム、ポリエチレン（ＰＥ）樹脂フィルム、ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂フィルム、ポリスチレン樹脂フィルム、環状オレフィン系樹脂等のポリオレフィン類樹脂フィルム、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等のビニル系樹脂フィルム、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂フィルム、ポリサルホン（ＰＳＦ）樹脂フィルム、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）樹脂フィルム、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂フィルム、ポリアミド樹脂フィルム、ポリイミド樹脂フィルム、アクリル樹脂フィルム、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）樹脂フィルム等を挙げることができる。
【００３０】
上記した全光線透過率が８０％以上である樹脂フィルムであれば、本実施の形態に係る透明部材としてより好ましく用いられる。かかる透明部材としては、中でも透明性、耐熱性、取り扱いやすさ、強度およびコストの観点から、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、二軸延伸ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリエーテルサルホンフィルム又はポリカーボネートフィルムが好ましく、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム又は二軸延伸ポリエチレンナフタレートフィルムがより好ましい。
【００３１】
また、フィルム状の基材の表面又は裏面には、無機物の被膜、有機物の被膜、又は、無機物および有機物のハイブリッド被膜が形成されていてもよく、かかる被膜が形成された基材は、ＪＩＳ  Ｋ  ７１２９−１９９２に準拠した方法で測定した水蒸気透過度（２５±０．５℃、相対湿度（９０±２）％ＲＨ）が、１×１０−３ｇ／（ｍ２・２４ｈ）以下のバリア性フィルムであることが好ましく、さらには、ＪＩＳ  Ｋ  ７１２６−１９８７に準拠した方法で測定した酸素透過度が、１×１０−３ｍｌ／ｍ２・２４ｈ・ａｔｍ以下、水蒸気透過度（２５±０．５℃、相対湿度（９０±２）％ＲＨ）が、１×１０−３ｇ／（ｍ２・２４ｈ）以下の高バリア性フィルムであることが好ましい。
【００３２】
高バリア性フィルムとするためにフィルム状の基材の表面又は裏面に形成されるバリア膜を形成する材料としては、水分、酸素等といった素子の劣化をもたらすものの侵入を抑制する機能を有する材料であればよく、たとえば、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素等を用いることができる。さらに当該バリア膜の脆弱性を改良するためにこれら無機層と有機材料からなる層の積層構造を持たせることがより好ましい。無機層と有機層との積層順については特に制限はないが、両者を交互に複数回積層させることが好ましい。
【００３３】
本実施の形態に係る透明部材には、濡れ性および接着性を確保するために、表面処理を施すことや易接着層を設けることができる。表面処理および易接着層については、従来公知の技術を使用することができる。たとえば、表面処理としては、コロナ放電処理、火炎処理、紫外線処理、高周波処理、グロー放電処理、活性プラズマ処理、レーザー処理等の表面活性化処理を挙げることができる。また、易接着層としては、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、ビニル系共重合体、ブタジエン系共重合体、アクリル系共重合体、ビニリデン系共重合体、エポキシ系共重合体等を挙げることができる。易接着層は単層でもよいが、接着性を向上させるために２層以上の構成にしてもよい。
【００３４】
［１．２  面発光パネル１１０］
面発光パネルとしては有機ＥＬ発光パネルが用いられ得る。図２および図３に面発光パネル（ボトムエミッション）１１０の構成を模式的に示す。図２は、面発光パネル（ボトムエミッション）１１０の概略構成示す断面図、図３は、発光領域の基本構成を示す断面図である。
【００３５】
面発光パネル１１０は透明基板１０１上に発光領域１１１を設け、その後に有機ＥＬを劣化させる水分の侵入を防ぐ封止部材１２０で封止をすることで構成される。透明基板１０１および発光領域１１１が、上述の電界発光素子１の構成を備える。
【００３６】
発光領域１１１の周囲には封止性能を保持するために一定領域の非発光領域１１２が存在する。透明基板１０１上に形成される発光領域１１１のさらに詳細な基本構成を図３に示す。透明基板１０１／透明電極(陽極)１１１ｃ／正孔注入層（ＨＩＬ：Ｈｏｌｅ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｌａｙｅｒ）１１１ｂ５／正孔輸送層（ＨＴＬ：Ｈｏｌｅ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｌａｙｅｒ）１１１ｂ４／光子発生層（ＥＭＬ：Ｍｉｓｓｉｖｅ  Ｌａｙｅｒ）］１１１ｂ３／電子輸送層（ＥＴＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｌａｙｅｒ）１１１ｂ２／電子注入層（ＥＩＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｌａｙｅｒ）１１１ｂ１／反射電極１１１ａにより構成される。
【００３７】
本実施の形態は、発光領域１１１が図３の構成に限定されるものではない。他の発光領域の構成としては、たとえば陽極／光子発生層／電子輸送層／陰極からなるもの、陽極／正孔輸送層／光子発生層／電子輸送層／陰極からなるもの、陽極／正孔輸送層／光子発生層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極からなるもの、陽極／正孔輸送層／光子発生層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極からなるもの、陽極／陽極バッファー層／正孔輸送層／光子発生層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極からなるもの等が挙げられる。
【００３８】
透明基板１０１や封止部材１２０には可塑性を有するフレキシブル樹脂基板を用いることが望ましく、これは前述した透明基板１０１の材料を用いることが望ましい。また、今回はボトムエミッションの例で説明したが封止側に向かって光が発光するトップエミッション構成を用いてもよい。
【００３９】
面発光パネル１１０は、発光領域１１１の劣化を防止するための封止領域や、給電のための電極を設けるために面発光パネル１１０の一部に非発光領域１１２が含まれる。面発光パネル１１０はフレキシブル性を有していると任意の形状に沿って配置できる利点を有する。また、特に非発光領域１１２は発光領域１１１よりフレキシブル性を有していて発光領域１１１より薄いと、タイリングした時に重ねて非発光領域１１２の幅を縮小できるという利点を有する。
【００４０】
［１．３  透明電極１１１ｃ］
透明電極１１１ｃのより具体的な材料として、薄膜金属電極が挙げられる。その中で特に特許第５２６６５３２号公報に示されるように窒素含有の下地層と薄膜金属（Ａｇ）とを組み合わせた透明電極（図４参照）を用いることが望ましい。窒素含有の下地層は薄膜金属を連続膜に成膜させる性質を持つ。連続膜として成膜された薄膜金属は界面のフレネル反射率が高いため、光の干渉効果を高くできる。
【００４１】
ここで言う、金属とは面発光パネルの発光波長において複素非誘電率の実部が負である材料である。複素比誘電率εｃは界面反射に関係する光学定数であり屈折率ｎと消衰係数γを用いて、下記の式（３）で表される物理量である。
【００４２】
【数３】
2016225221.tif 000005
【００４３】
ここでＰとＥはそれぞれ分極と電界、εｏは真空中の誘電率である。式(３)からｎが小さくγが大きいほど複素比誘電率の実部が小さくなることがわかる。これは電界の振動に対して電子の振動によって分極応答の位相がずれる効果を現している。式（３）で示される複素比誘電率の実部が負になると、電界振動と分極応答が逆転することを意味し、これが金属の特性となる。逆に、複素比誘電率の実部が正の場合は電界の方向と分極応答の方向が一致し、誘電体としての分極応答を示す。まとめると、複素比誘電率の実部が負である媒質が金属であり、複素比誘電率の実部が正の物質が誘電体である。
【００４４】
一般に、屈折率ｎが小さく消衰係数γが大きいほど電子がよく振動する材料であることを意味する。電子輸送性が高い材料は屈折率ｎが小さくγが大きい傾向がある。特に金属電極においてはｎが０．１程度であるのに対し、γは２〜１０と大きな値を持ち波長に対する変化率も大きい。従ってｎが同じ値でもγの値が大きく違い、電子輸送性能に大きな差がでることが多い。
【００４５】
本実施の形態を実施する上では、透明電極材料はフレネル反射率を高める金属であることが望ましい。より具体的な屈折率の要件としてはｎが小さく、電子の応答を良くするためにγが大きい金属がのぞましい。たとえば、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、カルシウム（Ｃａ）が望ましい。他の例では、酸化され難い利点も持つ金（Ａｕ）が考えられる。別の材料として銅（Ｃｕ）があり、同材料は導電性がよいという特徴を持つ。その他には熱的性質や化学的性質が良く高温でも酸化されにくく基板材料との化学反応も起さない特徴がある材料として、白金・ロジウム・パラジウム・ルテニウム・イリジウム・オスミニウムなどがあげられる。また複数の金属材料を用いた合金を用いてもよい。特にＭｇＡｇやＬｉＡｌは薄膜透明金属電極としてもよく用いられる。
【００４６】
特に望ましい薄膜金属の膜厚ｄとしては消衰係数γと発光波長λを用いて光強度１／ｅに減衰する距離から、下記の式（４）が挙げられる。
【００４７】
【数４】
2016225221.tif 000006
【００４８】
より具体的な数字で言えば波長４７５ｎｍにおいてＡｇ薄膜を用いた場合には消衰定数が２．７であることから、下記の式（５）となる。従って膜厚は１３．９ｎｍ以下が望ましい。
【００４９】
【数５】
2016225221.tif 000007
【００５０】
［１．４  特定の角度θＤについて］
本実施の形態は、全ての発光ユニットを同時に発光させた際の発光強度の角度依存性をＤ（θ）とした場合に、下記の式（６）を満たすことを上で述べた（上記式（１）と同じ式）。
【００５１】
【数６】
2016225221.tif 000008
【００５２】
この特定の角度θＤについてどのように定められ得るか例示する。まず、法令等で定められる場合がある。道路運送車両の保安基準（昭和二十六年七月二十八日運輸省令第六十七号、改正された平成二七年一月二二日国土交通省令第三号）とそれに関連する告示には、車の前照灯等に必要とされる角度特性が示されている。電界発光素子をこうした、前照灯、前部霧灯、側方照射灯、低速走行時側方照射灯、車幅灯、前部上側端灯、側方灯、番号灯、尾灯、後部霧灯、駐車灯、後部上側端灯、制動灯、補助制動灯、後退灯、方向指示器、補助方向指示器、非常点滅表示灯、緊急制動表示灯、および、後面衝突警告表示灯等に用いる場合には、少なくとも特定の角度θＤ以下の範囲特定の輝度値を得ることが必要である。
【００５３】
次に、人間の視覚で感じることのできる角度範囲から定義することができる。人に見られることを前提とする照明（信号機、信号灯、および、車のテールランプ等）は少なくとも人間が見える角度範囲において特定の輝度が得られることが重要である。人間の視覚は、「情報受容能力に優れる有効視野は水平３０度、垂直２０度程度に過ぎず、注視点が迅速に安定して見える安定注視野は水平に６０度〜９０度、垂直に４５度〜７０度程度であると言われている（http://www.lab.ime.cmc.osaka-u.ac.jp/~kiyo/cr/kiyokawa-2002-03-Hikari-Report/kiyokawa-2002-03-Hikari-Report.pdf）。従って、θＤ＝３０度とすれば、明るい範囲の角度において情報受容能力に優れる有効視野の範囲内で信号が点灯しているという情報を送ることが可能になる。
【００５４】
［１．５  本実施の形態のより具体的な実施例］
［１．５．１  電界発光素子の詳細な構成と空気における発光強度のピーク角度の関係］
以下では、より具体的な本実施の形態を実施した電界発光素子について説明する。図４にマルチユニット型の面発光パネル（ボトムエミッション）の構成を模式的に示す。面発光パネルは透明基板１０１上に発光領域１１１を設け、その後に有機ＥＬを劣化させる水分の侵入を防ぐ封止部材（図２参照）で封止をすることで構成される。発光領域１１１の周囲には封止性能を保持するために一定領域の非発光領域１１２が存在する（図２参照）。
【００５５】
本実施の形態においては、間に電荷発生層１１１ｂ６を挟んで「正孔注入層（ＨＩＬ）１１１ｂ５／正孔輸送層（ＨＴＬ）１１１ｂ４／光子発生層（ＥＭＬ）１１１ｂ３／電子輸送層（ＥＴＬ）１１１ｂ２／電子注入層１１１ｂ１」を複数発光ユニット積層させたマルチユニット型の面発光パネルを用いる。以下では３発光ユニットの素子について説明するが本実施の形態は３発光ユニットに限定されず、たとえば２発光ユニットや４発光ユニット、５発光ユニット、または、５発光ユニット以上でもよい。
【００５６】
発光領域はさらに詳細には、透明基板１０１／透明電極（陽極）１１１ｃ／第１発光ユニット１１０Ａ／電荷発生層１１１ｂ６／第２発光ユニット１１０Ｂ／電荷発生層１１１ｂ６／第３発光ユニット１１０Ｃ／反射電極１１１ａにより構成される。
【００５７】
第１発光ユニット１１０Ａ、第２発光ユニット１１０Ｂ、および、第３発光ユニット１１０Ｃは、いずれも、正孔注入層(ＨＩＬ：Hole  Injection  Layer)１１１ｂ５／正孔輸送層(ＨＴＬ：Hole  Transfer  Layer）１１１ｂ４／光子発生層（ＥＭＬ：EMissive  Layer）１１１ｂ３／電子輸送層（ＥＴＬ：Electron  Transfer  Layer）１１１ｂ２／電子注入層（ＥＩＬ：Electron  Injection  Layer）１１１ｂ１により構成される。
【００５８】
なお、電子輸送層（ＥＴＬ：Electron  Transfer  Layer）１１１ｂ２と電荷発生層１１１ｂ６との間に電子注入層（ＥＩＬ：Electron  Injection  Layer）１１１ｂ１を設けているが、これは電子注入効率を向上させるためである。よって、電子注入層（ＥＩＬ）１１１ｂ１を設けなくてもよい場合もある。
【００５９】
第１発光ユニット１１０Ａ、第２発光ユニット１１０Ｂ、および、第３発光ユニット１１０Ｃにおいて、それぞれの光子発生層（ＥＭＬ）１１１ｂ３は、同一の発光色を持ち、注入された電流に応じて発光する。このようにマルチユニット構造をとることにより、注入電流あたりの発光量を増加させることができる。駆動寿命は注入電流が低いほど長くなるので、同一輝度における駆動寿命を向上させることができる。
【００６０】
ここで「同一の発光色を持つ」とは各発光ユニットのエネルギーが視認側から見たときに優位に重なることを表す。たとえば、ピーク波長が、別発光ユニットのスペクトルピークからその発光ユニットの半値全幅以内に収まればよい。また、ある発光ユニットの発光重心波長において、他の発光ユニットのスペクトルの重なりが５０％以上、望ましくは８０％以上あればよい。このようにすることでほぼ、同一の色で全ての発光ユニットが発光することになる。
【００６１】
また、このようにすることで国際照明委員会（ＣＩＥ）の定めるＹｘｙ色空間で見たときに、発光ユニットごとの色ずれを小さくすることができる。発光ユニットごとの色ずれはＹｘｙ色空間で見たときに、０．１未満であることが望ましい。また、さらに人間の感覚に近い指標としてＣＩＥの定めるＣＩＥ  １９７６  ＵＣＳ色度図上のｕ’ｖ’座標での距離が０．１未満であることが望ましい。
【００６２】
上記のような各発光ユニットが同一色であるという特性は、たとえば自動車のテールランプや信号などで重要な特性である。また、特に自動車への応用においては法令で定めた色度の範囲に全ての発光ユニットを単体で光らせた場合の色が収まることで「同一の発光色」が実現される。この場合、発光色は白色ではなく単色性が高いことが望ましい。特に１９７８年にアルヴィ・レイ・スミス(Alvy  Ray  Smith)によって考案されたＨＳＶ色空間で見たときには彩度が５０％以上であることが望ましく、国際照明委員会（ＣＩＥ）の定めるＹｘｙ色空間で見たときには白色６５００Ｋの白色点からのｘｙ距離が０．１以上あることが望ましい。このように、白色点から十分離れることで、視覚した時に色の情報を視認者に伝えることができる。
【００６３】
図４を参照して、詳細な設計の説明の続きを行なう。ここでは、全ての発光ユニットが赤色単色で発光する電界発光素子を実現する例で説明する。すなわち、θＤ＝３０度として「全ての発光ユニットを同時に発光させた際の発光強度の角度依存性をＤ（θ）とした場合に、Ｄ（θ）≧Ｄ（０）ｃｏｓθ（０＜θ≦θＤ≦６０度)を満たす」面発光パネルを設計する。
【００６４】
発光強度の角度依存性は光学多層膜の解析手法を用いて設計される。計算方法としては公知の文献（梶川浩太郎他著,“アクティブ・プラズモニクス”、コロナ社、初版第１刷、２０１３年）の第５章１節で説明されている方法を用いた。なお、それ以外にも公知の電磁場解析手法であるＦＤＴＤ（Finite  Difference  Time  Domain）法や、有限要素法などを用いることもできる。
【００６５】
また、計算において素子の発光スペクトルを計算するために、基準素子の電流注入時のエレクトロルミネッセンススペクトル（ＥＬスペクトル）を用いて発光層の内部発光スペクトルを逆算し、電流注入時の発光スペクトルを正確に見積もることを行なった。このようにして基準素子のエレクトロルミネッセンススペクトルと基準素子の光取り出し効率から逆算された、各発光ユニットの発光スペクトルは波長６２５ｎｍにピーク波長を持ち、スペクトル半値全幅が７０ｎｍの光スペクトルを有していた。
【００６６】
このように、基準素子の電流注入スペクトルを用いる内部スペクトルの推定する方法は、材料のフォトルミネッセンススペクトルを用いて内部発光スペクトルを推定する方法と比較すると電流注入時の内部スペクトルをより正確に推定できる利点がある。以下では、スペクトルピーク波長６２５ｎｍに注目して本実施の形態を実施するのに望ましい設計について説明する。
【００６７】
図５に、図４に示す面発光パネルを光学的に等価なモデルで置き換えた模式断面図を示す。図５に示すように、光学的には「透明基板１０１／透明電極１１１ｃ／発光機能層１１０Ｆ／反射電極１１１ａ」の４層の積層構造とし、各発光ユニットの発光点は有機材料層のいずれかの地点に存在すると簡略化される。発光機能層１１０Ｆの屈折率は発光機能層１１０Ｆに含まれる多層膜全体の等価屈折率としてｎＥＭＬという記号で表すものとする。等価屈折率ｎＥＭＬは発光機能層１１０Ｆに含まれる材料の複素比誘電率を各層の膜厚で重み付き平均した値をεcとしたとき、下記の式（７）で表される。
【００６８】
【数７】
2016225221.tif 000009
【００６９】
本実施の形態においては「それぞれの発光ユニット単体で発光した際の発光強度の角度依存性の強度最大角度がそれぞれ異なるように構成」されることが必要である。ここで、図５に示される構成について、発光機能層１１０Ｆの膜厚Ｌと反射電極１１１ａからの距離ｄを変化させた場合にどのような角度に強度の極大が表れるかを調べた結果を図６に示す。図６中の０、１０、２０、３０、４０、５０、６０は、空気中における発光強度ピーク角度［ｄｅｇ］を示し、横軸は発光機能層１１０Ｆの膜厚Ｌを表し、縦軸は反射電極１１１ａから発光点までの距離ｄを表す。ここで、発光点は光子発生層の中でドーパント濃度の一番高い位置であり、便宜上は光子発生層の中心としてもよい。
【００７０】
なお、計算において反射電極１１１ａの厚膜の金属Ａｇの膜厚は１００ｎｍとし、発光機能層１１０Ｆの等価屈折率ｎＥＭＬは１．７４とし、透明電極１１１ｃを構成する薄膜金属（Ａｇ）１１１ｃ１の膜厚は１０ｎｍ、および、下地層１１１ｃ２の屈折率は１．８４とし膜厚は１０ｎｍとし、透明基板１０１を構成する樹脂フィルムの屈折率は１．５０とし膜厚は２５０μｍとした。
【００７１】
金属Ａｇの屈折率は複素数表記で１．２３＋６．０６ｉとしている。図６において反射電極からの距離ｄは発光機能層の膜厚Ｌよりも小さいため図の左上半分には等高線は存在しない。図６に示したように、発光強度ピーク角度は発光機能層１１０Ｆの膜厚Ｌと反射電極からの距離ｄに依存する。
【００７２】
図７および図８に、光の干渉が強め合うための条件を表すための模式図を示す。図７は、反射電極１１１ａから発光点に帰ってくる光と発光点の光の干渉が強め合う条件（条件（ａ））を示す断面模式図であり、図８は、反射電極１１１ａと透明電極１１１ｃとで反射されて発光点に帰ってくる光と発光点の光との干渉が強め合う条件（条件（ｂ））を示す断面模式図である。
【００７３】
図７を参照して、この場合に位相が強め合う条件（条件（ａ））は、下記の式（８）で表される。
【００７４】
【数８】
2016225221.tif 000010
【００７５】
図８を参照して、この場合に位相が強め合う条件（条件（ｂ））は、下記の式（９）で表される。
【００７６】
【数９】
2016225221.tif 000011
【００７７】
なお、λは真空中の波長、θＥＭＬは発光機能層１１０Ｆ内部の光の角度、θは空気における光の角度を表し、それぞれスネルの法則に用いて関係づけられる。また、発光機能層１１０Ｆと反射電極１１１ａ界面の反射による位相変化φｍと、発光機能層１１０Ｆから透明電極１１１ｃと透明基板１０１を見た場合の発光機能層１１０Ｆと透明電極１１１ｃ界面の反射による位相変化φｅは角度によって変化するθＥＭＬの関数になっている。
【００７８】
空気の角度が２５度で、図５に示す構成の場合、ｎＥＭＬ＝１．７４であり、θＥＭＬ＝１４度となる。式（８）とから分かるように、図７の反射電極１１１ａから発光点に帰ってくる光と発光点の光の干渉が強め合う条件は、反射電極１１１ａからの距離ｄのみに依存する。同様に式（９）から分かるように、図８の反射電極１１１ａと透明電極１１１ｃとで反射されて発光点に帰ってくる光の干渉が強め合う条件は発光機能層１１０Ｆの膜厚Ｌのみに依存する。
【００７９】
図５に示す構成においてフレネル反射理論に従って全体の位相変化が強め合う干渉になる条件を調べた結果を、図９から図１２に示す。図９は、空気の角度０度で、図７に示す条件（ａ）の場合を示し、図１０は、空気の角度０度で、図８に示す条件（ｂ）の場合を示し、図１１は、空気の角度２５度で、図７に示す条件（ａ）の場合を示し、図１２は、空気の角度２５度で、図８に示す条件（ｂ）の場合を示す。
【００８０】
図９から図１２から分かるように、空気において正面（０度）が強くなる条件と、斜め（２５度）が強くなる条件が異なっている。本実施の形態はこの点を考慮して正面と斜めの両方で強度を確保するために望ましい構成を開示するものである。
【００８１】
次に、図６と、図９から図１２との整合性を確認する。図１３に、図９および図１０の条件と図６とを重ねて描いた図面を示す。図１３は、図６で空気における光強度ピーク角度が０度になる領域を黒で塗りつぶしている。また、図９の条件（条件（ａ））は横の点線、図１０の条件（条件（ｂ））は縦の点線で表している。図９の条件と図１０の条件にほぼ対応していることが分かる。なお、図１０の条件で膜厚が薄い側で余裕が見られる。したがって、図１０の条件を厳密に満たさなくても０度方向に光を向けることができ、０度方向は設計として余裕がある。
【００８２】
同様に、図１４に、図１１および図１２の条件と図６とを重ねて描いた図面を示す。図１４は、図６で空気における光強度ピーク角度が２５±５度になる領域を黒で塗りつぶしている。また、図１１の条件（条件（ａ））は横の点線、図１２の条件（条件（ｂ））は縦の点線で表している。図１１の条件と図１２の条件にほぼ対応していることが分かる。図１３と比較すると図１４は条件（ｂ）に対する余裕が少ない。
【００８３】
また、図６、図１３、図１４をよく見ると、反射電極１１１ａから発光点までの距離ｄが遠い場合には、発光機能層１１０Ｆの膜厚Ｌが一定であっても、反射電極１１１ａからの距離ｄが変化した場合の光強度のピーク角度が変化しやすいことがわかる。すなわち、反射電極１１１ａからの距離ｄが遠いところではｄによって空気における発光強度のピーク角度が変化しやすい。同様に、反射電極１１１ａからの距離ｄが近いところでは、発光機能層１１０Ｆの膜厚Ｌで空気のピーク角度がほぼ決まり、ｄによって空気における発光強度のピーク角度が変化しにくい。本実施の形態はこの反射電極１１１ａからの距離ｄと発光機能層１１０Ｆの膜厚Ｌが、空気における発光強度角度ピークに与える影響の違いに基づいて成されたものである。
【００８４】
［１．５．２  望ましい設計位置］
［１．５．２．１  正面強度優先の設計］
再び図６を参照して望ましい第１の設計位置について説明する。［１．５．１］で説明したように反射電極１１１ａから発光点までの距離ｄが近い設計位置ほどｄの変動に対する角度の変化が少ない。第１発光ユニットの反射電極からの距離を考えた場合、第３発光ユニットより多くの層に依存して反射電極１１１ａからの距離ｄが変動することになる。従って、第１発光ユニット、第２発光ユニット、および第３発光ユニットを比較した場合最も膜厚変動に対してピーク角度が変動しにくいのは第３発光ユニットである。
【００８５】
従って、正面強度優先の設計を考えた場合、発光の視認側から各発光ユニットを単体で発光させた場合の強度最大角度をθ１，θ２，θ３としたとき、下記式（１０）を満足することが望ましい条件となる。
【００８６】
【数１０】
2016225221.tif 000012
【００８７】
このような設計にすることで、正面の強度成分の膜厚変動に対する耐性を向上することができる。正面強度優先の設計が求められるものとしては、特に０度〜２０度の強度を確保するような応用があげられる。より、具体的には自動車のヘッドランプ、テールランプ、信号灯などが挙げられる。
【００８８】
図６と式（８）および式（９）を参照して、式（１０）の条件を満たす具体的な設計のステップについて説明する。設計ステップを図１５に示す。すなわち、本実施の形態の条件を満たす設計ステップは少なくとも以下のＳ１０〜Ｓ７０のステップを有する。
【００８９】
発光ユニット数ｎunitを決定する（Ｓ１０）。次に、発光機能層１１０Ｆの総膜厚Ｌに関する次数ｌを「ｌ＝ｎunit−１」として決定する（Ｓ２０）。次に、各発光ユニットのピーク強度角度θ＝｛θ１，θ２，θ３，・・・，θｎunit｝を決定する（Ｓ３０）。
【００９０】
次に、発光機能層１１０Ｆの総膜厚Ｌを決定する（Ｓ４０）。次に、発光の視認側から数えてｎunit番目の発光ユニットの発光点の、反射電極からの距離ｄを決定する（Ｓ５０）。次に、発光の視認側から数えて１〜ｎunit−１番目の発光ユニットの発光点の反射電極からの距離ｄを決定する（Ｓ６０）。
【００９１】
次に、発光機能層１１０Ｆの総膜厚Ｌと発光の視認側から数えて１〜ｎunit番目の発光ユニットの発光強度ピーク角度と全ての発光ユニットが発光した状態の発光強度角度分布を計算して、発光機能層の総膜厚Ｌと発光の視認側から数えて１〜ｎunit番目の発光点の反射電極からの距離ｄを微調整する（Ｓ７０）。
【００９２】
以下では図１５を参照しながら、本実施の形態の条件をみたす構成の設計ステップを具体的に説明する。
【００９３】
[Ｓ１０：発光ユニット数ｎunitを決定するステップ］
少なくとも１０度間隔で、望ましくは５度間隔でピーク角度が異なる発光ユニットを準備することが望ましい。たとえば、０度〜３０度の発光強度を確保しい場合、このとき３０／１０＝３となり、ｎunit≧３発光ユニットであればよい。たとえばｎunit＝３とする。
【００９４】
［Ｓ２０：発光機能層１１０Ｆの総膜厚Ｌに関する次数ｌを「ｌ＝ｎunit−１」として決定するステップ］
たとえば、Ｓ１０でｎunit＝３としたので、ｌ＝ｎunit−１＝２とする。
【００９５】
［Ｓ３０：各発光ユニットのピーク強度角度を決定するステップ］
少なくとも１０度間隔、より望ましくは５度間隔以下でピーク角度が異なる発光ユニットを準備することが望ましい。また、一般に、斜めのピーク角度を有する場合においても正面の角度成分は一定程度確保されるため、正面方向にピーク角度を持つ発光ユニットを省略することも可能である。
【００９６】
一般的には、発光ユニットの数がｎunitであり、発光の視認側から各発光ユニットを単体で発光させた場合の強度最大角度をθ１，θ２，θ３，・・・，θｎunitとしたとき、下記の式（１１）を具備していることが好ましい。
【００９７】
【数１１】
2016225221.tif 000013
【００９８】
たとえば、正面方向を強くしつつ斜め成分も確保する設計として、θ１＝１５度、θ２＝１０度、θ３＝５度とする。これは「発光ユニットの数が３であり、発光の視認側から各発光ユニットを単体で発光させた場合の強度最大角度をθ１，θ２，θ３としたとき、θ１＞θ２＞θ３である」という条件を満たす。また、θ１＝１５度としているが、設定角度±５度程度は強度を確保できるため、本設定は２０度まで強度を確保する設計に相当する。
【００９９】
［Ｓ４０：発光機能層の総膜厚Ｌを決定するステップ］
発光機能層の総膜厚Ｌは以下に示すように決定される。式（９）より特定の角度ピークで強め合う条件は、以下の式（１２）で与えられる。
【０１００】
【数１２】
2016225221.tif 000014
【０１０１】
また、図６を参照して分かるとおり、ある程度の次数が高くないとそれぞれの発光ユニットに違う角度のピークを与えることができない。それぞれの発光ユニットに異なる角度ピークを与えるためには、Ｌに対する次数がｎunit−１以上である必要がある。また、あまり次数が高くなり過ぎると、膜厚が厚くなり過ぎ、材料コストの増大を伴う。従って、Ｌに対する次数はｎunit−１が最適である。
【０１０２】
また、式（１２）は厳密な位相整合条件であるが、位相が２πの整数倍から１０％程度ずれても略一致し、ピーク角度は目標に近い状態になる。従って、より実用上好ましいＬの範囲については、下記の式（１３）を満足することが好ましい。
【０１０３】
【数１３】
2016225221.tif 000015
【０１０４】
前に説明した通り一番反射電極に近い、発光の視認側から数えてｎunit番目の発光ユニットが膜厚変動に対するピーク角度の変動が少ない。このことから発光の視認側から数えてｎunit番目の発光ユニットについて、Ｌの次数を設定することが望ましい。
【０１０５】
たとえば、ここでは３番目の発光ユニットについて、θ３＝５度としているため、式（１１）においてｌ＝３−１=２、ｎＥＭＬ＝１．７４、フレネル反射率の理論よりθＥＭＬ＝２．９度、φｍ＝−０．８３π、φｅ＝−０．６３πとしているので望ましい膜厚の範囲は下記の式（１４）により求まる。なお、ここではＬ＝４９１ｎｍとした。
【０１０６】
【数１４】
2016225221.tif 000016
【０１０７】
［Ｓ５０：発光の視認側から数えてｎunit番目の発光ユニットの発光点の、反射電極からの距離ｄを決定するステップ］
前述した通り、発光の視認側から数えてｎunit番目の発光ユニットが膜厚変動に対するピーク角度の変動が少なく、優先的に発光点位置を決定する。ここで式（８）を参照して、特定の角度ピークで強め合う発光点位置ｄに関する条件は、下記の式（１５）に書き直される。
【０１０８】
【数１５】
2016225221.tif 000017
【０１０９】
ここで図６、図１３、および、図１４を参照して、次数が高いものほど反射電極から発光点までの距離が遠くなることが分かる。従って、発光の視認側から数えてｎunit番目の発光ユニットがｍの最も小さいものを採用し、発光の視認側に近づくにつれてｍの大きいものを採用することが望ましい。
【０１１０】
より具体的にはｎunit番目の発光ユニットが「ｍ＝０」、ｉｄ_unit番目の発光ユニットが「ｍ＝ｎunit−ｉｄ_unit」を採用することが望ましい。
【０１１１】
また、式（１５）は厳密な位相整合条件であるが、位相が２πの整数倍から１０％程度ずれても略一致し、ピーク角度は目標に近い状態になる。従って、より実用上好ましいＬの範囲については、下記の式（１６）で与えられる。
【０１１２】
【数１６】
2016225221.tif 000018
【０１１３】
たとえば、ここではｎunit＝３とした場合、発光の視認側から数えて３番目の発光ユニットについて式（１５）ｍ＝０の発光点位置を採用し、式（１６）より望ましい発光点の位置ｄは、式（１７）で与えられる。ここでは発光の視認側から数えて３番目の発光ユニットについてｄ３＝５６ｎｍとした。
【０１１４】
【数１７】
2016225221.tif 000019
【０１１５】
［Ｓ６０：発光の視認側から数えて１〜ｎunit−１番目の発光ユニットの発光点の反射電極からの距離ｄを決定するステップ］
発光の視認側から数えて１〜ｎunit−１番目の発光ユニットに関する発光点の反射電極からの距離ｄを式（１５）と式（１６）とを用いて決定する。前述した通り、発光点の視認側に近づくにつれてｍが大きいものを採用することが望ましい。すなわち光の視認側から数えてｉｄ_unit番目の発光ユニットについて、下記の式（１８）を満足するとよい。
【０１１６】
【数１８】
2016225221.tif 000020
【０１１７】
また、式（１５）と式（１６）とにおいてはＳ３０で決定したθを採用するものとし、式（１５）と式（１６）とによって光の視認側から数えてｉｄ_unit番目の発光ユニットの反射電極からの距離ｄを決定する。
【０１１８】
たとえば、ｎunit＝３の場合の発光ユニット１と発光ユニット２の反射電極から発光点までの距離ｄについて説明する。
【０１１９】
（１）  発光ユニット１
ｍ＝３−１＝２とする。Ｓ３０で決めた通りθ＝θ１＝１５度とする。式（１６）により４２０ｎｍ≦ｄ１≦４５６ｎｍとなる。ここではｄ１＝４５６ｎｍとする。
【０１２０】
（２）  発光ユニット２
ｍ＝３−２＝１とする。Ｓ３０で決めた通りθ＝θ２＝１０度とする。式（１６）により２３７ｎｍ≦ｄ１≦２７３ｎｍとなる。ここではｄ１＝２７０ｎｍとする。
【０１２１】
［Ｓ７０：発光機能層の総膜厚Ｌと発光の視認側から数えて１〜ｎunit番目の発光ユニットの発光強度ピーク角度と全ての発光ユニットが発光した状態の発光強度角度分布を計算して、発光機能層の総膜厚Ｌと発光の視認側から数えて1〜ｎunit番目の発光点の反射電極からの距離ｄを微調整するステップ］
Ｓ１０〜Ｓ７０によって一旦、発光機能層の総膜厚が決定され、各発光ユニットの発光点の反射電極からの距離ｄが決定されるが、最終的な全ての発光ユニットが発光した状態の発光強度角度分布により、それぞれのパラメータを微調整するとよい。
【０１２２】
その際は、Ｌとｄは式（１３）と式（１５）とに示される値の範囲内で調整するとよい。また調整の指標としては「全ての発光ユニットを同時に発光させた際の発光強度の角度依存性をＤ（θ）とした場合に、Ｄ（θ）≧Ｄ（０）ｃｏｓθ（０＜θ≦θＤ≦６０度)、を満たす」という条件を満たすかどうかの判定関数を用いるとよい。より具体的には判定関数Ｉを、下記の式（１９）とし、Ｉの値が最大になるように設計するとよい。
【０１２３】
【数１９】
2016225221.tif 000021
【０１２４】
また式（１５）ではｆ（ｘ）としてはステップ関数を用いたが、収束しやすくするためには微分可能な滑らかなステップ関数を用いるとよい。最適化アルゴリムには、所望特性に関する最急降下法、共役勾配法、線形計画法、および、遺伝的アルゴリズムなどを組み合わせることが望ましい。また、最適化においてはロバストネスを考慮した最適化を行なうことが望ましい。具体的なロバストネスの計算方法としては、ある水準の付近の設計変数に関して複数計算を行ない、所望特性のばらつきの大きさで評価し、ばらつきの小さな水準を選択する手法が望ましい。
【０１２５】
以上、Ｓ１０〜Ｓ７０を実施した結果の設計例を、図１６に示す。また、このときの各発光ユニットを１発光ユニットずつ発光させた際の発光強度の角度依存性Ｄ（θ）の計算結果を図１７に示す。ピーク角度の設計値と、計算で求めたピーク角度が１度〜２度ずれているが、これは発光機能層の膜厚Ｌと発光点位置ｄに関する干渉条件がずれており、ピーク角度の位置には厳密にはわずかなずれがあることに起因するものである。これらのずれはＳ７０で各発光ユニットのピーク角度ずれを誤差関数に取り込むことで解消されうる。
【０１２６】
図１６に示す設計において、全ての発光ユニットを同時に発光させた場合の発光強度の角度依存性Ｄ（θ）の計算結果を図１８に示す。図中に、比較のためとしてｃｏｓθからなる配光を示す。本実施の形態はθＤ＝２０度として、「同一色を発光する２以上の発光ユニットを垂直に重ねた電界発光素子において、それぞれの発光ユニット単体で発光した際の発光強度の角度依存性の強度最大角度がそれぞれ異なるように構成されており、かつ全ての発光ユニットを同時に発光させた際の発光強度の角度依存性をＤ（θ）とした場合にＤ（θ）≧Ｄ（０）ｃｏｓθ（０＜θ≦θＤ≦６０℃）を満たす」という条件を満たす。
【０１２７】
［１．５．２．２  斜め強度優先の設計］
斜めの強度を優先して設計する場合でも、基本的には［１．５．２．１  正面強度優先の設計］の図１５に示した設計方法を用いる。ステップが異なるところはＳ３０の「各発光ユニットのピーク強度角度を決定するステップ」である。ここでは「各発光ユニットのピーク強度角度を決定するステップ」のみについて説明する。
【０１２８】
前に説明した通り一番反射電極に近い、発光の視認側から数えてｎunit番目の発光ユニットが膜厚変動に対するピーク角度の変動が少ない。従って、ｎunit番目の発光ユニットを所望の斜め角度の光を出すように設計することが望ましい。
【０１２９】
このとき、発光ユニットの数がｎunitであり、発光の視認側から各発光ユニットを単体で発光させた場合の強度最大角度をθ１，θ２，θ３，・・・，θｎunitとしたとき、下記の式（２０）を満足していることが望ましい。
【０１３０】
【数２０】
2016225221.tif 000022
【０１３１】
このようにすることで、最も出したい角度の光を出す発光ユニットの膜厚変動に対するロバストネスを向上することができる。このような設計にすることで、特定の角度の強度成分の膜厚変動に対する耐性を向上することができる。斜めの角度に対する強度が求められるものとしては、特に１０度〜４０度の強度を確保するような応用が挙げられる。より、具体的には自動車の車幅灯、側方灯、番号灯、尾灯、駐車灯、制動灯、補助制動灯、後退灯、方向指示器、補助方向指示器、非常点滅表示灯、緊急制動表示灯、および、後面衝突警告表示灯等の広い角度で外部に情報を伝達することを目的とする照明装置などが挙げられる。
【０１３２】
たとえば３発光ユニットの設計の場合「発光ユニットの数が３であり、発光の視認側から各発光ユニットを単体で発光させた場合の強度最大角度をθ１，θ２，θ３としたとき、下記の式（２１）であることが望ましい。
【０１３３】
【数２１】
2016225221.tif 000023
【０１３４】
以下では図５に示した３発光ユニットの場合においてより具体的な設計について説明する。
【０１３５】
［Ｓ１０：発光ユニット数ｎunitを決定するステップ］
ここでは、ｎunit＝３とする。
【０１３６】
［Ｓ２０：発光機能層の総膜厚Ｌに関する次数ｌを「ｌ＝ｎunit−１」として決定するステップ］
ｌ＝ｎunit−１＝２とする。
【０１３７】
［Ｓ３０：各発光ユニットのピーク強度角度を決定するステップ］
５度間隔以下でピーク角度を設定する例として、θ１＝１５度、θ２＝２０度、θ３＝２５度とする。このようにすることでやや広角側に強度の重心を置いた設計が可能になる。また、「θ１＜θ２＜θ３」という条件を満足する。
【０１３８】
［Ｓ４０：発光機能層の総膜厚Ｌを決定するステップ］
式（１３）においてθ＝θ３＝２５度とおく。また、ｌ＝３−１＝２、ｎＥＭＬ＝１．７４、フレネル反射率の理論よりθＥＭＬ＝１４．１度，φｍ＝−０．８３π，φｅ＝−０．６４πとして計算すると、下記の式（２２）となる。ここでは、Ｌ＝４９８ｎｍとした。
【０１３９】
【数２２】
2016225221.tif 000024
【０１４０】
［Ｓ５０：発光の視認側から数えてｎunit番目の発光ユニットの発光点の、反射電極からの距離ｄを決定するステップ］
ここではｎunit＝３とした場合、発光の視認側から数えて３番目の発光ユニットついて式（１５）において、ｍ＝０の発光点位置を採用し、θ＝θ３＝２５度として、式（１６）より望ましい発光点の位置ｄは、下記の式（２３）となる。ここでは発光の視認側から数えて３番目の発光ユニットついてｄ３＝９６ｎｍとした。
【０１４１】
【数２３】
2016225221.tif 000025
【０１４２】
［Ｓ６０：発光の視認側から数えて１〜ｎunit−１番目の発光ユニットの発光点の反射電極からの距離ｄを決定するステップ］
発光の視認側から数えて１〜ｎunit−１番目の発光ユニットに関する発光点の反射電極からの距離ｄを式（１５）と式（１７）を用いて決定する。前述した通り、発光点の視認側に近づくにつれてｍが大きいものを採用することが望ましい。すなわち光の視認側から数えてｉｄ_unit番目の発光ユニットについては、下記の式（２４）を満足するとよい。
【０１４３】
【数２４】
2016225221.tif 000026
【０１４４】
（１）  発光ユニット１
ｍ＝３−１=２とする。Ｓ３０で決めた通りθ＝θ１＝１５度とする。式（１６）により４２０ｎｍ≦ｄ１≦４５７ｎｍとなる。ここでは、ｄ１＝４２０ｎｍとする。
【０１４５】
（２）  発光ユニット２
ｍ＝３−２＝１とする。Ｓ３０で決めた通りθ＝θ２＝２０度とする。式（１６）により２４１ｎｍ≦ｄ１≦２７８ｎｍとなる。ここでは、ｄ１＝２４１ｎｍとする。
【０１４６】
［Ｓ７０：発光機能層の総膜厚Lと発光の視認側から数えて１〜ｎunit番目の発光ユニットの発光強度ピーク角度と全ての発光ユニットが発光した状態の発光強度角度分布を計算して、発光機能層の総膜厚Ｌと発光の視認側から数えて１〜ｎunit番目の発光点の反射電極からの距離dを微調整するステップ］
Ｓ１０〜Ｓ７０によって、一旦、発光機能層の総膜厚が決定され、各発光ユニットの発光点の反射電極からの距離ｄが決定されるが、最終的な全ての発光ユニットが発光した状態の発光強度角度分布により、それぞれのパラメータを微調整するとよい。
【０１４７】
以上、Ｓ１０〜Ｓ７０を実施した結果の設計例を図１９に示す。また、このときの各発光ユニットを１ユニットずつ発光させた際の発光強度の角度依存性Ｄ（θ）の計算例を、図２０に示す。ピーク角度の設計値と、計算で求めたピーク角度が１度〜３度ずれているが、これは発光機能層の膜厚Ｌと発光点位置ｄに関する干渉条件がずれており、ピーク角度の位置には厳密にはわずかなずれがあることに起因するものである。これらのずれはＳ７０で各発光ユニットのピーク角度ずれを誤差関数に取り込むことで解消されうる。
【０１４８】
また、全ての発光ユニットを同時に発光させた場合の発光強度の角度依存性Ｄ（θ）の計算例を図２１に示す。図２１中に、比較のためとしてｃｏｓθからなる配光を示す。本実施の形態は、θＤ＝３０度として、「同一色を発光する２以上の発光ユニットを垂直に重ねた電界発光素子において、それぞれの発光ユニット単体で発光した際の発光強度の角度依存性の強度最大角度がそれぞれ異なるように構成されており、かつ全ての発光ユニットを同時に発光させた際の発光強度の角度依存性をＤ（θ）とした場合にＤ（θ）≧Ｄ（０）ｃｏｓθ（０＜θ≦θＤ≦６０度)を満たす」という条件を満たし、かつ「発光ユニットの数が３であり、発光の視認側から各発光ユニットを単体で発光させた場合の強度最大角度をθ１，θ２，θ３としたとき、θ１＜θ２＜θ３である」という条件を満たす。また、特にこのような条件にした場合、一定の正面強度を保持しつつ、θＤに近い大きい角度の成分を安定に確保できる効果がある。
【０１４９】
［１．５．２  設計例］
以下では［１．５．１］で説明した設計例を含めて望ましい設計の例を示す。図２２は、図１６に示した設計例と同じである。図２３は、図１９に示した設計例と同じである。図２４は発光ユニット数が４の設計例である。このように、発光ユニット数を４以上にすることでよりきめ細かく様々な角度成分を含めることが可能になる。また、発光ユニット数が４の場合に、「θ１＜θ２＜θ３＜θ４」という条件は反射電極に一番近いθ４の成分を安定に確保することが目的なので、「θ１＜θ３＜θ２＜θ４」という条件でも本実施の形態の要件を満たす。
【０１５０】
また、同様に正面方向の強度を安定に確保するための「θ１＞θ２＞θ３＞θ４」という条件は、θ１＞θ３＞θ２＞θ４」という条件に置き換えても同様に成り立つ。すなわち、第１発光ユニットから第ｎunitについて各発光ユニットを単体で発光させた時のピーク角度をθ［１］〜θ［ｎunit−１］として、下記の式（２５）または式（２６）が本実施の形態の各発光ユニット発光強度ピーク角度のより一般化した条件である。
【０１５１】
【数２５】
2016225221.tif 000027
【０１５２】
【数２６】
2016225221.tif 000028
【０１５３】
式（２５）の条件を満たす場合、一番深い角度の光を発生する発光ユニットを膜厚変動に対してピーク角度の変動が少ない位置にできる効果があり、広い角度で発光量を必要とする応用に適する。また、式（２６）の条件を満たす場合、一番正面に近い角度の光を発生する発光ユニットを膜厚変動に対してピーク角度の変動が少ない位置にできる効果があり、正面に近い角度の発光量を必要とする応用に適する。
【０１５４】
さらに、式（２５）と式（２６）の条件は、それぞれ下記の式（２７）および式（２８）という条件を満たすと、より広い角度で光強度を保つ構成を実現できる。
【０１５５】
【数２７】
2016225221.tif 000029
【０１５６】
【数２８】
2016225221.tif 000030
【０１５７】
斜めに干渉が強め合う構成においても正面強度が一定量保たれる効果を利用するものである。式（２５）と式（２６）との条件と比較して、式（２７）と式（２８）とは少ない発光ユニット数で広い角度で光強度を保つ構成を実現できる。
【０１５８】
さらに、各発光ユニットは発光ユニット順でピーク角度の大小が規定されているとよい。すなわち、以下の式（２９）または式（３０）であることが望ましい。このようにすることで隣の発光ユニットと干渉がずれる量を抑制できる。
【０１５９】
【数２９】
2016225221.tif 000031
【０１６０】
【数３０】
2016225221.tif 000032
【０１６１】
［実施の形態２］
［２．１  発光強度角度依存性の第１極大が最大強度でない例］
上記実施の形態においては発光強度角度依存性の第１極大が最大強度となる例を用いて説明していたが、本実施の形態はそれに限定されない。以下では図５を参照して、３発光ユニットの場合において、発光強度角度依存性の第１極大以外の極大が最大強度となる例について説明する。発光強度角度依存性の第１極大以外の極大が最大強度となる場合は、本実施の形態においては最大強度となる角度をその発光ユニットの発光強度角度依存性のピーク角度として設計することが望ましい。
【０１６２】
図５のモデルにおける設計例を図２５に示す。図２５に示す設計においては発光ユニット３において第２極大が最大となるように構成している。図２６と図２７に、１発光ユニットずつ発光させた場合の各発光ユニットの発光強度の角度依存性Ｄ（θ）と、３発光ユニットすべてを発光した場合の発光強度の角度依存性Ｄ（θ）を示す。このように、第２極大以上の高次の極大を利用することでより深い角度の成分の光を増やすことができる。
【０１６３】
［２．２  ２発光ユニットの設計例］
本実施の形態は２発光ユニットの素子においても実現される。図２８に図５と同様に２発光ユニット素子の光学的に等価なモデルを示す。３発光ユニットの設計同様に本実施の形態を実現する設計を行なった結果を図２９に示す。また、図３０および図３１に、１発光ユニットずつ発光させた場合の各発光ユニットの発光強度の角度依存性Ｄ（θ）と、全ての発光ユニットを同時に発光した場合の発光強度の角度依存性Ｄ（θ）を示す。
【０１６４】
このようにθ１＜θ２の構成が実現される。また、特定の角度θＤ＝３０度として、本実施の形態の要件「Ｄ（θ）≧Ｄ（０）cosθ（０≦θ≦θＤ≦６０度」が実現される。このように、発光の視認側の発光ユニットのピーク角度を正面側に構成することで、正面方向の強度を膜厚変動に対して安定に設計できると同時に、一定の角度の範囲で光強度を確保できる。
【０１６５】
また、同様に２発光ユニットにおいて、本実施の形態を実現する他の設計を行なった結果を図３２に示す。さらに図３３および図３４に、１発光ユニットずつ発光させた場合の各発光ユニットのＤ（θ）と、発光ユニットすべてを同時に発光した場合のＤ（θ）を示す。このようにθ１＞θ２の構成が実現される。
【０１６６】
また、特定の角度θＤ＝３０度として、本実施の形態の要件「Ｄ（θ）≧Ｄ（０）ｃｏｓθ（０≦θ≦θＤ≦６０度)」が実現される。このように、発光の視認側の発光ユニットのピーク角度を大きい角度側に構成することで、大きい角度方向の強度を膜厚変動に対して安定に設計できると同時に、一定の角度の範囲で光強度を確保できる。
【０１６７】
また図３１の素子は特定の角度θＤ＝３１度として、下記の式（３１）を満たす構成の例でもある。
【０１６８】
【数３１】
2016225221.tif 000033
【０１６９】
同様に図３４の素子は特定の角度θＤ＝３３度として、下記の式（３２）を満たす構成の例でもある。
【０１７０】
【数３２】
2016225221.tif 000034
【０１７１】
このような構成を取ることで特定の角度範囲で視認性が良く、特定の範囲を外れた領域で見えなくなる発光面を実現できる。このような特性は、信号など特定の角度範囲で明るさの情報を伝達することを目的とした照明を実現する上で有利である。
【０１７２】
［実施の形態３］
これまで、ボトムエミッション型の電界発光素子の実施の形態を用いて説明してきたが、本実施の形態は図３５に示すようなトップエミッション型の電界発光素子に応用されうる。この場合は、視認側は反射電極１１１ａと反対側の封止部材１２０側に相当する。また、図３５においては発光の視認側から順番に発光ユニット１、発光ユニット２、発光ユニット３と番号を振ることでこれまで説明してきた上記各実施の形態の設計の考え方を用いることができる。
【０１７３】
［実施の形態４］
また、上記各実施の形態の考え方は、片側発光する電界発光素子以外にも、非発光時に透明な発光素子にも応用されうる。この場合、発光の視認側という考え方は、発光強度の面方向依存性に従って成されるとよい。すなわち、両面の発光強度の積分値を比較した場合に、多くの光強度が出射される方向を「主たる視認側」としてこれまで説明してきた上記各実施の形態の考え方が適用される。図３６に透明発光型の電界発光素子の模式断面図を示す。このように、多くの光が出射される方向を「主たる視認側」として設計されるとよい。透明発光素子を利用することで消灯時に向こう側が透けて見えるため、視界を遮らない信号等の発光している状態を外部に伝えるための発光素子が実現する。
【０１７４】
また、このような応用の際には、「主たる視認側」と「主たる視認側と反対の面」の比率を考えた場合「主たる視認側の発光強度角度依存性最大値」が、「主たる視認側と反対の面の発光強度角度依存性最大値」の２倍以上であるとよい。このように構成することで、「視認側と反対の面」に誤った情報を伝えにくくなるという利点がある。
【０１７５】
より具体的に言えば、視認側の面にあり透明電極と接する透明部材（樹脂フィルム、封止部材等、発光する光の波長よりも厚い材料）の屈折率が、視認側と反対の面にあり透明電極と接する透明部材（樹脂フィルム、封止部材等、発光する光の波長よりも厚い材料）の屈折率よりも高いことが望ましい。このように構成することで、視認側の光の状態密度を高くし、より多くの光を視認側にもたらすことが可能になる。また、発光を偏らせる方法はこの方法に限らず、たとえばハーフミラーや偏光ミラー等の光学部材を用いて発光を片側に偏らせることが可能である。
【０１７６】
［上記各実施の形態で用いられる用語の説明］
以下では上記各実施の形態で用いられる用語の説明を行なう。
【０１７７】
［各発光ユニットを単体で光らせた場合の光強度のピーク角度］
本文中では「発光強度ピーク角度」、あるいは単純に「ピーク角度」と表記している場合がある。以下ではピーク角度の定義について説明する。図３７および図３８に説明のための図面を示す。図３７を参照して、空気中に面発光パネル１１０を配置し、面発光パネル１１０の面法線から角度θを成す方向にディテクタ６００を配置して、光強度の角度依存性Ｄ（θ）を測定する。ここで、面発光パネル１１０は一つの発光ユニットのみ発光する状態にしておく。
【０１７８】
なお、図３７および図３８中において、ディテクタ６００により輝度または強度測定を行なう。輝度測定は、光電力の波長依存性に視感度をかけたものとしてＣＩＥ（国際照明委員会）の定義によって計算される。強度測定においては光強度をそのまま測定する。また、散乱部材に発光した光を吸収する蛍光粒子を混ぜることで、より均一な輝度を実現したり色補正を実現できたりするがその場合は蛍光部材の感度波長で強度の重み付けを行うとよい。
【０１７９】
図３８を参照して、「発光領域１１１で発生した光の透明部材１１３内における光強度の発光部面法線に対する角度依存性」は、面発光パネルの発光領域１１１で発生した光が、透明部材１１３の内部でどのような角度に分布するかを測定した量である。
【０１８０】
実験的には発光領域１１１の面積よりも充分（たとえば１０倍）大きく、透明部材１１３と同じ屈折率を持つ半球レンズ７００を用意し、透明部材１１３と半球レンズ７００との間に屈折率がマッチングするマッチングオイルを充填して、発光面法線に対する光強度の角度依存性を測定する。また、前述した通り蛍光部材を散乱部材に混在させてもよいが、その場合、光強度は、蛍光の感度波長で重み付けがなされているとよい。
【０１８１】
たとえば、図４に示す面発光パネルで発光ユニット１のみ測定する場合は、発光ユニット１の発光層のみ発光するようにする。より具体的には、光学シミュレータで図３７および図３８に示すモデルを用い、発光ユニット１のみ発光するような状態における光強度の角度依存性Ｄ（θ)を計算すればよい。また光学的に等価な素子を作成して空気中で測定すればよい。
【０１８２】
こうして測定されたＤ（θ）をグラフに描き、極大値となる角度を求める。設計によってはピーク角度が二つ以上現れる場合があるが、上記各実施の形態においては最も強度の強い極大ピーク、もしくは最も正面に近い極大ピークを利用するものとする。
【０１８３】
また光強度については、全波長の積分強度、または、視感度で重み付けがされた輝度、のどちらかが用いられ得る。特に、人間の視覚に合わせた光強度が測定できるので、視感度で重み付けがされた輝度を用いることが望ましい。
【０１８４】
本実施の形態では、特定の角度θＤに対して、下記の式（３３）を満たすことが必要であるがその意味について補足する。
【０１８５】
【数３３】
2016225221.tif 000035
【０１８６】
一般に完全拡散光の光強度の角度依存性においては、以下の式（３４）が成り立つ。
【０１８７】
【数３４】
2016225221.tif 000036
【０１８８】
ここでＤ（０）は正面強度である。したがって、Ｄ（０）ｃｏｓθよりも強度が強いということは拡散反射する板よりも視認性がよいことを示す。これは、特定の角度範囲において視認性良く情報を伝えるための照明（装飾照明用ダウンライト、劇場の色つきスポットライト、信号用色つき懐中電灯、信号機、車の色つきフロントライトやバックライトやブレーキランプ等）の応用に際して重要な特性である。また、このような応用の場合特定の角度以上においてはあまり光って見えないことが望ましい。従って、下記の式（３５）を満足することがより望ましい。
【０１８９】
【数３５】
2016225221.tif 000037
【０１９０】
［設計で用いる波長］
設計で用いる波長は光強度の定義に応じて設定されるとよい。たとえばピーク波長の強度に着目する場合はピーク波長で計算が成されるとよい。また、全波長の積分強度の場合は、発光スペクトルの重心波長において設計が成されるとよい。また、視感度で重み付けがされた輝度を用いる場合は、発光スペクトル強度を視感度で重み付けしたのちの重心波長で設計が成されるとよい。このようにすることで、最終的な光強度を本実施の形態の要件を満たすように設計できる。
【０１９１】
設計例では波長６２５ｎｍの赤色素子を用いて説明してきたが、上記各実施の形態は赤色に限定されずたとえば青色、緑色、黄色の素子で実現されうる。より詳しくは波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの可視光に発光成分を持つ任意の電界発光素子に適用されうる。また、同様の設計指針は特定の範囲の角度で発光強度を確保するための赤外光源（リモコン用、データ通信用）、紫外光源（殺菌灯、フォトリソグラフィ露光装置、紫外励起蛍光顕微鏡用照明）などの可視光以外の素子にも適用され得る。
【０１９２】
［発光機能層と反射電極界面の反射による位相変化φｍ］
発光機能層と反射電極のフレネル係数をＡとしたときＡの位相で表される物理量である。フレネル係数は転送行列法、有限要素法、厳密波結合法、有限時間領域差分法、などの既存の電磁場解析手法を用いて計算されうる。フレネル係数は角度によって変化することに注意する必要がある。上記各実施の形態においては特に反射率の高いＳ波の反射係数を用いるとよいが、Ｓ波とＰ波を光強度に応じて重み付けするとよい。
【０１９３】
［発光機能層から透明電極と透明基板を見た場合の発光機能層と透明電極界面の反射による位相変化φｅ］
発光機能層／透明電極／透明基板という光学多層膜を考えた場合に、発光機能層と透明電極の界面におけるフレネル係数をＡとおいて、Ａの位相で表される物理量である。フレネル係数は転送行列法、有限要素法、厳密波結合法、有限時間領域差分法、などの既存の電磁場解析手法を用いて計算されうる。フレネル係数は角度によって変化することに注意する必要がある。上記各実施の形態においては特に反射率の高いＳ波の反射係数を用いるとよいが、Ｓ波とＰ波とを光強度に応じて重み付けするとよい。
【０１９４】
［透明電極（補足）］
透明電極として薄膜金属が挙げられるが、下地層としては特開２０１４−１８２９９７号公報に用いられる材料を用いるとよい。特開２０１４−１８２９９７号公報には、窒素原子含有の下地層を透明電極の前に成膜することで、薄膜金属電極の連続性を向上し、透過率を上げることができることが示されている。
【０１９５】
透明電極として正孔注入に適した仕事関数を持つ透明酸化物半導体電極（ＩＴＯ，ＩＺＯ等）が用いられる。透明電極層しては透明酸化物半導体の他に塗布法を用いて低コストで作成が可能な導電性樹脂を透明電極に用いてもよい。電子輸送性電極として用いられる導電性樹脂材料としては、ペリレン誘導体やＰＣＢＭ（フェニルＣ６１酪酸メチルエステル）等のフラーレン誘導体が考えられる。たとえばＰＣＢＭの場合は可視光の光学定数は（屈折率ｎ＝２．２，消衰係数ｋ＝０．２５）であり、発光機能層から見た電極反射率は屈折率１．５の樹脂と比較して高くなる。
【０１９６】
正孔輸送性電極として用いられる導電性樹脂材料は、ＰＥＤＯＴ（Poly（3,4-ethylenedioxythiophene））／ＰＳＳ（Poly（4-styrenesulfonate））、Ｐ３ＨＴ（Poly（3-hexylthiphene））、Ｐ３ＯＴ（Poly（3-octylthiophene）、Ｐ３ＤＤＴ（（Poly（3-dodecylthiophene-2,5-Diyl））））、Ｆ８Ｔ２（フルオレンとバイチオフェンとの共重合体）などが例示される。
【０１９７】
たとえば、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの場合は可視光の光学定数は（屈折率ｎ＝１．５、消衰係数ｋ＝０．０１）であり、発光機能層から見た電極反射率は屈折率ｎ＝１．５の樹脂と同等の値を取り、ＰＣＢＭよりも反射率は低めになる。さらに、透明電極の電気伝導度を高めるために金属メッシュ、金属ナノワイヤ、金属ナノ粒子等を併用してもよい。この場合は、金属ナノワイヤを用いた電極の電子伝導性が高まるために、平均的な屈折率が低くなり、発光層から見た反射率が高くなる傾向がある。上記各実施の形態を実施する上では発光層から見た反射率が低い透明電極材料が導波モードを散乱させた光を効率良く透明基板に取り出せるので望ましい。
【０１９８】
以上、実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本実施の形態の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【符号の説明】
【０１９９】
１  電界発光素子、１０１  透明基板、１１０  面発光パネル、１１０Ａ  第１発光ユニット、１１０Ｂ  第２発光ユニット、１１０Ｃ  第３発光ユニット、１１０Ｆ  発光機能層、１１１  発光領域、１１１ａ  反射電極、１１１ｂ１  電子注入層、１１１ｂ６  電荷発生層、１１１ｃ２  下地層、１１１ｃ  透明電極、１１２  非発光領域、１１３  透明部材、１２０  封止部材、６００  ディテクタ、７００  半球レンズ。
【図１】
2016225221.tif 000038
【図２】
2016225221.tif 000039
【図３】
2016225221.tif 000040
【図４】
2016225221.tif 000041
【図５】
2016225221.tif 000042
【図６】
2016225221.tif 000043
【図７】
2016225221.tif 000044
【図８】
2016225221.tif 000045
【図９】
2016225221.tif 000046
【図１０】
2016225221.tif 000047
【図１１】
2016225221.tif 000048
【図１２】
2016225221.tif 000049
【図１３】
2016225221.tif 000050
【図１４】
2016225221.tif 000051
【図１５】
2016225221.tif 000052
【図１６】
2016225221.tif 000053
【図１７】
2016225221.tif 000054
【図１８】
2016225221.tif 000055
【図１９】
2016225221.tif 000056
【図２０】
2016225221.tif 000057
【図２１】
2016225221.tif 000058
【図２２】
2016225221.tif 000059
【図２３】
2016225221.tif 000060
【図２４】
2016225221.tif 000061
【図２５】
2016225221.tif 000062
【図２６】
2016225221.tif 000063
【図２７】
2016225221.tif 000064
【図２８】
2016225221.tif 000065
【図２９】
2016225221.tif 000066
【図３０】
2016225221.tif 000067
【図３１】
2016225221.tif 000068
【図３２】
2016225221.tif 000069
【図３３】
2016225221.tif 000070
【図３４】
2016225221.tif 000071
【図３５】
2016225221.tif 000072
【図３６】
2016225221.tif 000073
【図３７】
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【図３８】
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