CN107407751A - 发光元件 - Google Patents

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福浦知浩
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Abstract

本发明涉及一种发光元件、以及使用了该发光元件的显示器和照明装置。所述发光元件包含发出1次光的激发光源、吸收该1次光后发出2次光的发光层和金属系粒子集合体层，金属系粒子集合体层是30个以上的金属系粒子彼此分离并二维地配置而成的，金属系粒子的平均粒径为200～1600nm的范围内，平均高度为55～500nm的范围内，由平均粒径与平均高度之比定义的纵横比为1～8的范围内，相邻的金属系粒子间的平均距离为1～150nm的范围内，所述发光元件射出所述1次光的一部分与所述2次光的至少一部分的混合光。

Description

发光元件
技术领域
本发明涉及发光元件，更详细地涉及包含金属系粒子集合体层的发光元件，所述金属系粒子集合体层由具有特定的形状的金属系粒子构成。
背景技术
发光元件根据其所包含的发光材料的种类，例如被分类为有机电致发光(EL)元件、无机EL元件等。近年来，使用了量子点(以下也称为“QD”。)发光材料的发光元件(QD发光元件)也正变得受到关注。这是因为，将发光元件应用于显示器(图像显示装置)等时，与使用了无机发光材料等的以往的发光元件相比，色再现性优异。
然而现状是，QD发光元件具有如下的问题。
(1)现状中，QD由于光吸收效率低，因此发光弱。因此，为了作为显示器等而得到充分的发光强度，需要大量使用高价的QD，或者需要提高蓝色光源等激发光源的发光强度。
(2)现状中，QD的耐热性低。因此，在如上所述地提高激发光源的发光强度来确保显示器等的发光强度的情况下，QD因从激发光源放出的大量的热而容易发生热劣化。
日本特开2013-093317号公报(专利文献1)中提出了一种QD发光元件，所述QD发光元件利用特定的金属系粒子集合体层作为发光增强元件。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-093317号公报
发明内容
发明要解决的课题
根据专利文献1中记载的QD发光元件，由于包含显示出强等离子体激元共振的金属系粒子集合体层作为发光增强元件，因此例如在应用于显示器等时，能够显著改善其发光强度。但是，所应用而得的显示器等的色再现性尚有改善的余地。
本发明的目的在于提供即使在使用光吸收效率较低的发光材料的情况下，在应用于显示器等时也能够显示出高发光效率和色再现性的发光元件。本发明的另一目的在于提供使用了该发光元件的显示器(图像显示装置)和照明装置。
解决课题的方法
本发明提供以下所示的发光元件、显示器和照明装置。
[1]一种发光元件，其包含发出1次光的激发光源、吸收所述1次光且发出2次光的发光层和金属系粒子集合体层，
所述金属系粒子集合体层是30个以上的金属系粒子彼此分离并二维地配置而成的，所述金属系粒子的平均粒径为200～1600nm的范围内，平均高度为55～500nm的范围内，由所述平均粒径与所述平均高度之比定义的纵横比为1～8的范围内，相邻的金属系粒子间的平均距离为1～150nm的范围内，
所述发光元件射出所述1次光的一部分与所述2次光的至少一部分的混合光。
[2]如[1]所述的发光元件，其中，被射入所述发光层的所述1次光呈面状。
[3]如[2]所述的发光元件，其还包含导光板，
所述1次光经由所述导光板被射入所述发光层。
[4]如[3]所述的发光元件，其依次包含所述导光板、所述发光层和所述金属系粒子集合体层。
[5]如[3]或[4]所述的发光元件，其中，
在将从所述导光板的与所述发光层相反一侧的主面射出的1次光F1的积分强度设为I1，将从所述导光板的所述发光层侧的主面射出的1次光F2的积分强度设为I2时，满足下述式
I2≥I1。
[6]如[1]～[5]中任一项所述的发光元件，其还包含带有反射功能的光偏转构件。
[7]如[6]所述的发光元件，其依次包含所述带有反射功能的光偏转构件、所述导光板、所述发光层和所述金属系粒子集合体层。
[8]如[7]所述的发光元件，其中，
在将从所述导光板的与所述发光层相反一侧的主面射出的1次光F1的积分强度设为I1，将从所述导光板的所述发光层侧的主面射出的1次光F2的积分强度设为I2，将所述1次光F1中到达所述带有反射功能的光偏转构件、且被所述带有反射功能的光偏转构件反射的1次光F1-1的积分强度设为I1-1时，满足下述式
I1≤(I2+I1-1)。
[9]如[1]～[8]中任一项所述的发光元件，其中，
所述发光层包含量子点(QD)发光材料。
[10]如[9]所述的发光元件，其中，
所述量子点(QD)发光材料由镉以外的元素构成。
[11]如[1]～[10]中任一项所述的发光元件，其中，
所述发光层的厚度为500nm以下。
[12]一种显示器，其包含[1]～[11]中任一项所述的发光元件。
[13]一种照明装置，其包含[1]～[11]中任一项所述的发光元件。
发明效果
根据本发明，可以提供即使在使用光吸收效率较低的发光材料的情况下，在应用于显示器等时也能够显示出高发光效率和色再现性的发光元件、以及使用了该发光元件的显示器(图像显示装置)和照明装置。
附图说明
图1为示出本发明所涉及的发光元件的一例的示意剖视图。
图2为在图1所示的发光元件中示意性地示出从导光板的侧面入射的1次光的行进方向的图。
图3为示出依次包含基板、金属系粒子集合体层和发光层的层叠体的示意剖视图。
图4为示出参考例中从市售的平板型终端取出的发光元件A的结构的示意剖视图。
图5为示出发光谱的测定系统的示意图。
图6为从正上方看制造例1的金属系粒子集合体层时的SEM图像(10000倍和50000倍比例)。
图7为制造例1的金属系粒子集合体层的AFM图像。
图8为制造例1和比较制造例1～2的金属系粒子集合体层的吸光谱。
图9为示出实施例1的发光元件的结构的示意剖视图。
图10为示出比较例1的发光元件的结构的示意剖视图。
图11为示出背景的发光元件的结构的示意剖视图。
图12为示出实施例1、比较例1和背景的发光元件的发光谱的测定系统的示意图。
图13为示出实施例1、比较例1和背景的发光元件的发光谱的图。
具体实施方式
以下，示出实施方式来更详细地说明本发明。
＜第1实施方式：发光元件＞
图1为示出本实施方式所涉及的发光元件的一例的示意剖视图。图1所示的发光元件10包括：发出1次光F的激发光源40(侧光型)；配置于激发光源40的侧方的导光板50；配置于导光板50的背面侧(与发光元件10的光射出侧相反的一侧)、吸收1次光F并发出2次光S的发光层30；配置于发光层30的背面侧的金属系粒子集合体层20；配置于导光板50的前面侧(发光元件10的光射出侧)的带有反射功能的光偏转构件60。发光元件10中，依次配置有带有反射功能的光偏转构件60、导光板50、发光层30和金属系粒子集合体层20。发光元件10中，带有反射功能的光偏转构件60侧成为光取出面，并射出取出光L。
如图2所示，发光元件10中从激发光源40射入导光板50的侧面的1次光F在导光板50内被面光源化。被导光板50面光源化后的1次光F可以从导光板50的2个主面、即前面侧(发光元件10的光射出侧)的第1主面50a和背面侧的第2主面50b中的任一个射出。
其中从第1主面50a射出的1次光F1到达带有反射功能的光偏转构件60，且其一部分被带有反射功能的光偏转构件60反射(图2中的F1-1)，但其余部分被作为取出光L的一部分从发光元件10射出(图2中的F1-2)。被反射的1次光F1-1中的至少一部分到达发光层30。吸收1次光F1-1后的发光层30射出2次光S。此时，发光层30的1次光F1-1的吸收效率的增强和发光层30的发光的增强由配置于发光层30的附近的金属系粒子集合体层20来进行。金属系粒子集合体层20也具有作为反射板的功能，金属系粒子集合体层20与带有反射功能的光偏转构件60之间的光的反射、以及与之相伴的、从带有反射功能的光偏转构件60侧的取出光的射出、2次光S从发光层30的射出、和基于金属系粒子集合体层20的发光层30的吸收效率增强和发光增强被反复进行。
另一方面，从导光板50的第2主面50b射出的1次光F2到达发光层30。吸收1次光F2后的发光层30射出2次光S。此时，与上述同样地，进行1次光F2的吸收效率的增强和发光层30的发光的增强。另外，与上述同样，金属系粒子集合体层20与带有反射功能的光偏转构件60之间的光的反射、以及与之相伴的、从带有反射功能的光偏转构件60侧取出光的射出、2次光S从发光层30的射出、和基于金属系粒子集合体层20的发光层30的吸收效率增强和发光增强被反复进行。
可见，根据本实施方式所涉及的发光元件，通过具备金属系粒子集合体层20，能够使基于发光层30的1次光的吸收效率增强，并且能够使发光层30的发光增强，因此，能够使发光元件10的发光效率提高。另外，本实施方式所涉及的发光元件中，其取出光L为1次光F的一部分与2次光S的至少一部分的混合光，因此，与仅将2次光S作为取出光的情况相比，色再现性更优异。
(1)激发光源和导光板
作为激发光源40，只要是能够射出可使得发光层30中所含的发光材料吸收并发出2次光S的1次光F，则没有特别限制，例如可举出紫外光、紫色光、蓝色光、或能够射出它们2种以上的混合光的激发光源。优选为能够射出包含蓝色光的1次光F的激发光源。
导光板50为用于将激发光源40面光源化的光学构件，能够使用以往公知的构件。在设置导光板50的情况下，从激发光源40射出的1次光F经由导光板50射入到发光层30。本发明中，导光板50为根据需要使用的构件，也可以省略。但是，本发明所涉及的发光元件优选包含导光板50。由此，能够将激发光源40面光源化，以面状(优选发光层30的整个面)向具有一定面积而二维扩展的发光层30射入1次光F，因此，能够得到将包含1次光F和2次光S的混合光的取出光L面状地射出的面发光的发光元件。
参照图2，发光元件10中优选：从导光板50的第2主面50b(发光层30侧的主面)射出的1次光F2的积分强度I2为从第1主面50a(与发光层30相反一侧的主面)射出的1次光F1的积分强度I1以上。若为满足积分强度I2≥I1的发光元件10，则射入到发光层30的1次光F2的量增大，与之相伴地，能够使2次光S的发光量、以及基于金属系粒子集合体层20的发光层30的吸收效率增强和发光增强增大，因此，易于得到色调平衡(例如白色光中的RGB平衡)优异的取出光L。
此外，在此所说的1次光的积分强度是指，该1次光的发光谱的300nm至800nm的波长区域的积分值。积分强度I1通过对第1主面50a的重心使用图5中记载的测定系统进行测定。测定时，作为发光元件，使用仅包含图2中记载的激发光源40和导光板50的套件。具体地，首先，参照图5，以电流值X恒定电流驱动发光元件，由此使其发光。预先在第1主面50a的重心的正上方依次配置物镜80(5倍)和分光测定器90(大塚电子公司制的“MCPD-3000”)，将沿与第1主面50a垂直的方向射出的来自发光元件的发光用物镜80聚光后，导入分光测定器90，测定该发光的发光谱，由此，可以得到积分强度I1。另一方面，积分强度I2通过对第2主面50b的重心使用图5中记载的测定系统进行测定。与积分强度I1相同，测定时，作为发光元件，使用仅包含图2中记载的激发光源40和导光板50的套件。具体地，首先，参照图5，以与积分强度I1的测定相同的电流值X恒定电流驱动发光元件，由此使其发光。预先在第2主面50b的重心的正上方依次配置物镜80(5倍)和分光测定器90(大塚电子公司制的“MCPD-3000”)，将沿与第2主面50b垂直的方向射出的来自发光元件的发光用物镜80聚光后，导入分光测定器90，测定该发光的发光谱，由此可以得到积分强度I2。积分强度I1与积分强度I2的平衡主要依赖于导光板50的构成，通过使用易于从背面(第2主面50b)射出的导光板50，由此可以得到满足积分强度I2≥I1的发光元件10。
在发光元件10还包含配置于导光板50的前面侧的带有反射功能的光偏转构件60时，优选还考虑来自带有反射功能的光偏转构件60的反射光来实现取出光L的色调平衡。具体地，参照图2，从导光板50的第1主面50a射出的1次光F1的积分强度I1、从导光板50的第2主面50b射出的1次光F2的积分强度I2、和1次光F1中到达带有反射功能的光偏转构件60、且被带有反射功能的光偏转构件60反射的1次光F1-1的积分强度I1-1优选满足下述式：
I1≤(I2+I1-1)。
若为满足该式的发光元件10，则射入发光层30的1次光F2和F1-1的量增大，与之相伴地，能够使2次光S的发光量、以及基于金属系粒子集合体层20的发光层30的吸收效率增强和发光增强增大，因此，易于得到色调平衡(例如白色光中的RGB平衡)优异的取出光L。
此外，在此所说的1次光的积分强度也还是指，该1次光的发光谱的300nm至800nm的波长区域的积分值。积分强度I1的测定方法如上所述。关于积分强度I2+I1-1的测定，首先，对于图2中的仅包含激发光源40、导光板50和带有反射功能的光偏转构件60的套件即发光元件，用图5中记载的测定系统测定从导光板50的第2主面50b射出的光。具体地，首先，参照图5，以电流值Y恒定电流驱动发光元件，由此使其发光。预先在第2主面50b的重心的正上方依次配置物镜80(5倍)和分光测定器90(大塚电子公司制的“MCPD-3000”)，将沿与第2主面50b垂直的方向射出的来自发光元件的发光用物镜80聚光后，导入分光测定器90，测定该发光的发光谱，由此可以得到积分强度I2+I1-1。通过使用易于从背面(第2主面50b)射出的导光板50，或者通过调整表现出带有反射功能的光偏转构件60的反射功能的部分的形状(例如棱镜膜的棱镜形状)来提高带有反射功能的光偏转构件60的光反射性，由此可以得到满足上述式的发光元件10。积分强度I1和积分强度I2+I1-1的测定中，为了将测定条件相同地设定，将测定积分强度I1时的上述电流值X和测定积分强度I2+I1-1时的电流值Y设为相同的值。
(2)带有反射功能的光偏转构件
带有反射功能的光偏转构件60是指，通过反射入射光而使其偏转的构件。带有反射功能的光偏转构件60的优选一例为递归反射构件，这是具有递归反射功能的光学构件。递归反射功能是指，使入射的光再次向入射方向反射的功能。作为递归反射构件，可以使用以往公知的构件，例如可举出棱镜型的膜(棱镜膜)、胶囊透镜型的膜、封装透镜型的膜等。其中，棱镜膜是合适的。棱镜膜是配置于例如液晶显示装置的背光侧、且作为用于改善正面辉度的光偏转膜而使用的膜。通过将棱镜膜作为带有反射功能的光偏转构件60使用，由此可以得到递归反射现象，并且将发光元件10应用于液晶显示装置所代表的图像显示装置、照明装置时，可以提高正面辉度。
将带有反射功能的光偏转构件60、优选为递归反射构件设于发光元件10的正面侧(在具有导光板50时，比导光板50更靠正面侧)、并利用其反射功能、优选为递归反射功能，对于在金属系粒子集合体层20与带有反射功能的光偏转构件60之间使光进行反射、优选为递归反射，与之相伴地将增强后的2次光S作为取出光L的一部分取出而言是有利的。在该方面，本发明所涉及的发光元件优选包含带有反射功能的光偏转构件60，更优选包含递归反射构件，但有时也可以省略带有反射功能的光偏转构件60。作为能够省略带有反射功能的光偏转构件60时的一例，为积分强度I2与积分强度I1相比充分大的情况。此时，即使未必使从导光板50的第1主面50a射出的1次光F1反射，也能够充分地使2次光S的发光量增大，另外，能够充分地得到基于金属系粒子集合体层20的发光层30的吸收效率增强和发光增强。
例如作为带有反射功能的光偏转构件60使用棱镜膜时，可以如液晶显示装置等中经常进行的那样，将棱镜膜层叠2片使用。此时，通常，以一个棱镜膜所具有的棱镜的延伸方向与另一个棱镜膜所具有的棱镜的延伸方向正交的方式进行层叠。由此，可以使光向发光元件10的光射出面中的中心偏转，从而有效地提高该中心处的正面辉度。另外，可以在发光层30的整个面(发光元件10的整个光射出面)得到基于反射、优选为递归反射的效果(2次光S的发光量的增大效果)。棱镜膜通常以使其棱镜面为发光元件10的正面侧(射出面侧)的方式配置。
(3)发光层
发光层30是包含发光材料而且吸收1次光F且射出2次光S的层。发光材料只要是能够吸收1次光F并射出2次光S的材料，则没有特别限制，但适合使用例如量子点(QD)发光材料、有机发光材料、QD发光材料以外的无机发光材料等。其中，本发明在应用于1次光F的吸收效率较低、且难以得到充分的发光效率的发光材料时特别有效，这样的发光材料的代表例为QD发光材料。发光材料的发色光(2次光S)的一例为，激发光源40发出蓝色光作为1次光F时的、红色光或绿色光、或者它们的混合光。
量子点发光材料可以为以往公知的材料，例如可以为包含MgS、MgSe、MgTe、CaS、CaSe、CaTe、SrS、SrSe、SrTe、BaS、BaSe、BaTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdTe、HgS、HgSe、HgTe、GaAs、GaN、GaP、InN、InGaP、InGaN、InAs、InP、InSb、Si、Ge等半导体材料的直径1～20nm左右、优选2～10nm左右的纳米粒子。
量子点发光材料可以是包含单一半导体材料的单层结构，也可以是包含单一半导体材料的核粒子(核层)的表面被包含不同的半导体材料的被覆层(壳层)被覆的核壳结构。后者时，作为构成壳层的半导体材料，通常使用与构成核层的半导体材料相比带隙能量更大的材料。一般而言，核壳结构与单层结构相比，量子收率更高。
其中，从环保规定的观点出发，期望使用由镉(Cd)以外的元素构成的、无Cd量子点发光材料。对于量子点发光材料、尤其无Cd量子点发光材料而言，现状是具有光吸收效率和发光量子收率低、耐热性差等课题，但若为本发明所涉及的发光元件10，则能够得到高发光效率，另外，由此，无需极度提高激发光源40的发光强度，因此，能够抑制量子点发光材料的热劣化。
发光层30中含有至少1个量子点发光材料，通常含有多个。发光层30中，多个量子点发光材料可以排列为单一膜状、或多层膜状、或者粒子凝聚体膜状(多个量子点发生凝聚而形成层形状的结构)。包含量子点发光材料的发光层30可以仅由量子点发光材料构成，也可以包含其他构成材料(例如粘结量子点发光材料的基质有机材料或无机材料等)。后者时，量子点发光材料可以分散在基质有机材料或无机材料中。
作为有机发光材料，可举出发光性低分子、发光性高分子。发光性低分子的具体例包括三(8-羟基喹啉)铝络合物〔三(8-羟基喹啉)铝络合物；Alq3〕、双(苯并羟基喹啉)铍络合物〔BeBq〕等。包含发光性低分子的发光层30可以通过旋涂法、蒸镀法等干式或湿式成膜法得到。
发光性高分子的具体例包括F8BT〔聚(9，9-二辛基芴-alt-苯并噻二唑)〕、聚(对亚苯基亚乙烯基)、聚烷基噻吩等π共轭系高分子等。包含发光性高分子的发光层30例如可以通过旋涂法等使用了含有发光性高分子的液体的湿式成膜法来得到。
包含有机发光材料的发光层30可以是包含将色素分子以平面状配置而成的单分子膜的层、或者在基体中掺杂色素分子而成的层。上述包含单分子膜的发光层30可以通过旋涂含有色素分子的液体后除去溶剂的方法得到。色素分子的具体例包括由Exciton公司售卖的罗丹明101、罗丹明110、罗丹明560、罗丹明6G、罗丹明B、罗丹明640、罗丹明700等罗丹明系色素；由Exciton公司售卖的香豆素503等香豆素系色素。
在基体中掺杂色素分子而成的发光层30可以通过将含有色素分子和基体材料的液体进行旋涂后除去溶剂的方法来得到。作为基体材料，可以使用聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯等透明高分子。色素分子的具体例可以与1)的发光层同样。
关于发光层30，图1所示，优选配置于与激发光源(在激发光源被面光源化的情况下，为面光源化后的光源)相比更靠背面侧(与光射出侧相反的一侧)，更具体地，在具有导光板50时，优选配置于与导光板50相比更靠背面侧。为了充分得到基于金属系粒子集合体层20的发光层30的吸收效率增强和发光增强效果，优选金属系粒子集合体层20与发光层30的距离尽可能小，为了使金属系粒子集合体层20也作为反射板发挥作用并且满足该距离的制约，发光层30的上述配置位置是极其有利的。此外，也能够将发光层30与金属系粒子集合体层20这两者配置于导光板50的正面侧，但此时，优选在导光板50的背面侧另外设置反射板。
发光层30的厚度例如可以为10nm以上、进一步为20nm以上。发光层30的厚度的上限没有特别限制，但优选为500nm，更优选为400nm。若发光层30的厚度过大，则有时产生无法通过金属系粒子集合体层20将光吸收效率和发光增强的发光层30部分，或者有时该部分过多，而无法充分得到发光效率提高效果。
(4)金属系粒子集合体层
本说明书中，“金属系粒子集合体”是指，多个金属系粒子(包含金属系材料的粒子)的集合体、且该集合体是这些多个金属系粒子彼此分离且二维地配置的集合体。本发明所涉及的金属系粒子集合体层20为包含对发光元件的发光增强特别有利的特定形状的金属系粒子集合体的层。即，金属系粒子集合体层20中，30个以上的金属系粒子预先彼此分离且二维地配置，该金属系粒子具有特定的形状(平均粒径200～1600nm，平均高度55～500nm和纵横比1～8)，且以特定范围内的平均粒子间距离(1～150nm)配置。
金属系粒子集合体层20显示出强等离子体激元共振，因此通过将其与发光层30相邻、或配置于附近，由此能够有效地使发光层30的光吸收效率和发光增强，由此能够使发光元件10的发光效率提高。金属系粒子集合体层20显示出的等离子体激元共振的强度不是特定波长下的每个金属系粒子显示出的局域等离子体激元共振的单纯总和，而是该总和以上的强度。即，30个以上的特定形状的金属系粒子以特定的平均粒子间距离紧密地配置，由此，每个金属系粒子相互作用，而表现出强的等离子体激元共振。认为这是由金属系粒子的局域等离子体激元间的相互作用表现出的。
一般而言，等离子体激元材料在通过吸光光度法测定吸收光谱时，作为紫外～可见光区域的峰观测到等离子体激元共振峰(以下也称作“等离子体激元峰”)，可根据该等离子体激元峰的最大波长的吸光度值的大小大致评价该等离子体激元材料的等离子体激元共振的强度。关于在玻璃基板上形成的本发明所涉及的金属系粒子集合体层20，在测定吸光谱时，在可见光区域中处于波长最长侧的等离子体激元峰的最大波长的吸光度与现有的等离子体激元材料相比，可以显示出显著高的值。
金属系粒子集合体层20的吸光谱可以以形成在玻璃基板上的样品作为测定样品，通过吸光光度法来进行测定。具体地，吸收光谱是通过分别使用积分球分光光度仪测定强度I和强度I0而得到的吸收光谱，其中，强度I为：从层叠有金属系粒子集合体层20的玻璃基板的背面侧(与金属系粒子集合体层相反的一侧)且与基板面垂直的方向照射紫外～可见光区域的入射光，向金属系粒子集合体层侧透射的所有方向的透射光的强度I，强度I0为：从与跟该测定样品的基板为相同厚度和材质且未层叠金属系粒子集合体层20的基板的面垂直的方向照射与先前相同的入射光，从与入射面相反一侧透射的所有方向的透射光的强度I0。此时，纵轴的吸光度用下式表示：
吸光度＝-log10(I/I0)。
吸光谱可以使用一般的分光光度计来测定。
另外，在测定可见光区域中处于波长最长侧的等离子体激元峰的最大波长、其吸光度时，也可以使用物镜和分光光度计，集中测定视野地进行吸光谱测定。
利用了现有的等离子体激元材料(金属纳米粒子或其集合体)的局域等离子体激元共振现象的发光增强中，存在如下问题：局域等离子体激元共振的作用范围被限定在距离金属纳米粒子表面为10nm以下的极其狭窄的范围内。这是因为，若使金属纳米粒子与被激发的分子的距离变大，则局域等离子体激元共振变得不能有效发挥影响，从而发光增强效果逐渐变弱，若超过表现出福斯特机理的能量转移的范围(1nm～10nm)，则几乎无法得到发光增强效果。例如日本特开2007-139540号公报中公开了：利用局域等离子体激元共振现象，将包含相互独立的多个平板状金属粒子的粒子集合体作为荧光增强元件使用的技术，但在该发光增强方法中，为了得到有效的发光增强效果，有效的金属纳米粒子与被激发的分子之间的距离被设为10nm以下。
因此，现有的利用了金属纳米粒子或其集合体的局域等离子体激元共振现象的发光元件的增强效果被局域等离子体激元共振的作用范围限制，因此未必充分满足。例如，在发光元件具有厚度为数十nm或其以上的发光层时，即使将金属纳米粒子与发光层近接、或者使其内在地进行配置，基于局域等离子体激元共振的直接的增强效果也只能在发光层的一部分得到，因此发光效率提高效果是局部的。
与此相对，本发明所涉及的金属系粒子集合体层20中，构成其的金属系粒子尽管是通常被认为发光增强效果小的粒径较大的粒子(参照日本特开2007-139540号公报的0010～0011段)，但由于具有特定的形状的金属系粒子以特定的平均粒子间距离分开地配置，因此在显示出强等离子体激元共振的同时，也显示出被拉长的等离子体激元共振的作用范围(基于等离子体激元的增强效果所波及的范围)。若为本发明所涉及的金属系粒子集合体层20，则能够将以往大致被限定于福斯特距离的范围内(约10nm以下)的等离子体激元共振的作用范围拉长至例如数百nm左右。通过该作用范围的拉长，即使发光层30的厚度大，也能够使发光层整体同时增强，由此能够显著提高发光元件10的发光效率。
金属系粒子集合体层20显示出强的等离子体激元共振，并且其等离子体激元共振的作用范围被拉长，因此，例如能够使具有10nm以上、进而20nm以上、进一步地其以上的厚度的发光层30的整体增强。另外，例如也能够有效地使配置于距离10nm、进而数十nm(例如20nm、30nm或40nm)、进一步地数百nm以上的位置的发光层30进行发光增强。
此外，基于等离子体激元的增强效果从其性质而言，具有使发光层30与金属系粒子集合体层20的距离越大，该效果变得越小的倾向，因此该距离越小越优选。发光层30与金属系粒子集合体层20的距离优选为100nm以下，更优选为20nm以下，进一步优选为10nm以下。
从也作为反射板发挥作用的观点出发，金属系粒子集合体层20优选配置于发光层30的背面侧。另外，为了有效地得到基于等离子体激元的增强效果，金属系粒子集合体层20优选与发光层30相邻地配置、或配置于其附近。虽然例如也能够将金属系粒子集合体层20配置于发光层30的正面侧，但此时，优选在发光层30的背面侧另外设置反射板。
另外，对于金属系粒子集合体层20而言，在可见光区域中的吸光谱中，依赖于金属系粒子的平均粒径和平均粒子间距离，等离子体激元峰的最大波长可以显示出特异的位移。具体地，平均粒子间距离一定时随着金属系粒子的平均粒径增大，在可见光区域中处于波长最长侧的等离子体激元峰的最大波长向短波长侧位移(蓝移)。同样地，在金属系粒子为比较大型的情况下，金属系粒子的平均粒径一定时随着平均粒子间距离变小(将金属系粒子更紧密地配置时)，在可见光区域中处于波长最长侧的等离子体激元峰的最大波长向短波长侧位移。该特异现象与对等离子体激元材料一般所认识的米氏散射理论〔根据该理论，粒径增大时，等离子体激元峰的最大波长向长波长侧位移(红移)。〕相反。
还认为，上述那样的特异蓝移的产生原因在于，随着具有特定的形状的金属系粒子以特定的平均粒子间距离分开地配置，产生了金属系粒子的局域等离子体激元间的相互作用。金属系粒子集合体层20(层叠在玻璃基板上的状态)根据金属系粒子的形状、平均粒子间距离，在通过吸光光度法测定的可见光区域中的吸光谱中，处于波长最长侧的等离子体激元峰例如可以在350～550nm的波长区域显示出最大波长。另外，与金属系粒子以充分长的粒子间距离(例如1μm)配置的情况相比，金属系粒子集合体层20典型地可以产生30～500nm左右(例如30～250nm)的蓝移。
这样的、等离子体激元峰的最大波长与现有材料相比发生蓝移的金属系粒子集合体层20、例如在蓝色或其附近波长区域具有等离子体激元峰的金属系粒子集合体层20，对于激发光源使用紫外光或紫色光、且使用产生蓝色或其附近波长区域的发光的量子点材料、有机发光材料的情况而言尤其有用。
接着，对金属系粒子集合体层20的具体构成进行更详细的说明。
构成金属系粒子的金属，在为纳米粒子或其集合体时，是在基于吸光光度法的吸光谱测定中显示出在紫外～可见区域出现的等离子体激元峰的材料。作为这样的金属，例如可举出金、银、铜、铂、钯等贵金属；铝、钽等其他金属；含有该贵金属或其他金属的合金；包含该贵金属或其他金属的金属化合物(金属氧化物、金属盐等)。其中，优选金、银、铜、铂、钯等贵金属，从廉价且吸收小(在可见光波长中介电函数的虚部小)的观点出发，更优选为银。
金属系粒子的平均粒径为200～1600nm的范围内，为了有效得到使发光层30的吸收效率和发光增强的效果，优选为200～1200nm的范围内，更优选为250～500nm的范围内，进一步优选为300～500nm的范围内。金属系粒子的平均粒径优选根据应用金属系粒子集合体层20的发光元件的种类(发光材料的种类等)、构成金属系粒子的金属的种类来适当选择。
金属系粒子的平均粒径是指，在从正上方观察二维地配置有金属系粒子的金属系粒子集合体层20的SEM观察图像中，随机地选择10个粒子，在各粒子图像内随机地画5根切线直径(其中，成为切线直径的直线均可以仅从粒子图像内部通过，设为其中的1根仅从粒子内部通过、可画出最长的直线的直线)，将其平均值(以下也将该平均值称为切线直径平均值。)作为各粒子的粒径时，所选择的10个粒径的平均值。切线直径定义为：将粒子的轮廓(投影图像)用与该轮廓相切的2根平行线夹住，将此时的间隔(日刊工业新闻社“粒子计测技术”，1994，第5页)连接的垂线。
对平均粒径的测定方法进行更具体的说明，则首先，SEM观察图像使用日本电子公司制的扫描型电子显微镜“JSM-5500”来测定。接着，使用美国国立卫生研究所制的免费图像处理软件“Image J”，将所得到的观察图像以横1280像素×纵960像素读入。然后，使用Microsoft公司制的表计算软件“excel”的随机数发生函数“RANDBETWEEN”，从1～1280得到10个随机数(x1、x2、x3、x4、x5、x6、x7、x8、x9、x10)，从1～960得到10个随机数(y1、y2、y3、y4、y5、y6、y7、y8、y9、y10)。从所得到的各10个随机数得到10组随机数组合(x1，y1)、(x2，y2)、(x3，y3)、(x4，y4)、(x5，y5)、(x6，y6)、(x7，y7)、(x8，y8)、(x9，y9)和(x10，y10)。将从1～1280产生的随机数的数值设为x座标，将从1～960产生的随机数的数值设为y座标，得到10组座标点(x1，y1)、(x2，y2)、(x3，y3)、(x4，y4)、(x5，y5)、(x6，y6)、(x7，y7)、(x8，y8)、(x9，y9)和(x10，y10)。然后，对包含该座标点的合计10个粒子图像的每个得到上述切线直径平均值，接着，以该10个切线直径平均值的平均值的形式得到平均粒径。在作为10组随机数组合的10个座标点的至少1个不包含在粒子图像内的情况、或者在同一粒子内包含2个以上的座标点的情况下，废弃该随机数组合，并重复随机数产生直至10个座标点均包含在不同的粒子图像内为止。
金属系粒子的平均高度为55～500nm的范围内，为了有效地得到使发光层30的吸收效率和发光增强的效果，优选为55～300nm的范围内，更优选为70～150nm的范围内。金属系粒子的平均高度是指，在金属系粒子集合体层20的AFM观察图像中，随机选择10个粒子、并测定这些10个粒子的高度时，10个测定值的平均值。
金属系粒子的纵横比为1～8的范围内，为了有效地得到使发光层30的吸收效率和发光增强的效果，优选为2～8的范围内，更优选为2.5～8的范围内。金属系粒子的纵横比由上述平均粒径与上述平均高度之比(平均粒径/平均高度)定义。金属系粒子可以为正球状，但从上述理由考虑，优选具有纵横比超过1的扁平形状。
从将效果高的等离子体激元激发的观点出发，金属系粒子优选其表面包含光滑的曲面，尤其更优选具有表面包含光滑的曲面的扁平形状，表面可以包含一些微小的凹凸(粗糙度)，这意味着，金属系粒子可以是不规则的。
鉴于金属系粒子集合体层20的面内的等离子体激元共振的强度的均匀性，金属系粒子间的尺寸的偏差优选尽可能小。但是，粒径即使产生一些偏差，也不优选大型粒子间的距离增大，优选通过在其间埋入小型粒子来容易地表现出大型粒子间的相互作用。
金属系粒子集合体层20中，金属系粒子以使与其相邻的金属系粒子的平均距离(平均粒子间距离)达到1～150nm的范围内的方式进行配置。通过这样地将金属系粒子紧密地配置，可以实现强的等离子体激元共振和等离子体激元共振的作用范围的拉长等效果。为了有效地得到使发光层30的吸收效率和发光增强的效果，平均粒子间距离优选为1～100nm的范围内，更优选为1～50nm的范围内，进一步优选为1～20nm的范围内。平均粒子间距离小于1nm时，在粒子间产生基于德克斯特机理的电子移动，这从局域等离子体激元失活的观点考虑是不利的。
作为彼此分离地配置金属系粒子的金属系粒子集合体层20，是不显示出导电性的，具体地，使万用表〔检测器(惠普公司制“E2378A”)〕的一对检测器探针距离10～15mm地与金属系粒子集合体层20接触时，在范围设定“30MΩ”时，在该测定条件下是电阻值为30MΩ以上的结果，显示为“Overload(过载)”。在一部分或全部金属系粒子间能够进行电子授受时，等离子体激元峰失去前端尖锐，接近块金属的吸光谱，另外无法得到高的等离子体激元共振。因此，金属系粒子间优选预先可靠地被分离、且金属系粒子间不存在导电性物质。
平均粒子间距离是指，在从正上方观察二维地配置有金属系粒子的金属系粒子集合体层20的SEM观察图像中，随机选择30个粒子，对所选择的每个粒子求出与相邻的粒子的粒子间距离时，这些30个粒子的粒子间距离的平均值。与相邻的粒子的粒子间距离是指，分别测定全部与相邻的粒子的距离(为表面之间的距离)，并将它们平均而得的值。
对平均粒子间距离的测定方法进行更具体的说明，则首先，SEM观察图像使用日本电子公司制的扫描型电子显微镜“JSM-5500”来测定。接着，使用美国国立卫生研究所制的免费图像处理软件“Image J”，将所得到的观察图像以横1280像素×纵960像素读入。然后，使用Microsoft公司制的表计算软件“excel”的随机数发生函数“RANDBETWEEN”，从1～1280得到30个随机数(x1～x30)，从1～960得到30个随机数(y1～y30)。从所得到的各30个随机数得到30组随机数组合(x1，y1)至(x30，y30)。将从1～1280产生的随机数的数值设为x座标，将从1～960产生的随机数的数值设为y座标，得到30组座标点(x1，y1)～(x30，y30)。然后，对包含该座标点的合计30个粒子图像的每个得到该粒子与相邻的粒子的粒子间距离，接着，以该30个与相邻的粒子的粒子间距离的平均值的形式得到平均粒子间距离。在作为30组随机数组合的30个座标点的至少1个不包含在粒子图像内的情况、或者在同一粒子内包含2个以上的座标点的情况下，废弃该随机数组合，并重复随机数产生直至30个座标点均包含在不同的粒子图像内为止。
金属系粒子集合体层20中所含的金属系粒子的数目为30个以上，优选为50个以上。通过形成包含30个以上的金属系粒子的粒子集合体，由此，通过金属系粒子的局域等离子体激元间的相互作用，表现出强的等离子体激元共振和等离子体激元共振的作用范围的拉长。
若参照发光元件10的一般的元件面积，则金属系粒子集合体层20中所含的金属系粒子的数目例如可以为300个以上，进一步可以为17500个以上。金属系粒子集合体层20中的金属系粒子的数密度优选为7个/μm2以上，更优选为15个/μm2以上。
金属系粒子集合体层20可以以金属系粒子集合体层20被层叠在基板上的层叠体的形式装入发光元件10。此时，发光元件10中，将图1中的“金属系粒子集合体层20”置换为上述层叠体。基板通常配置于金属系粒子集合体层20的与发光层30相反的一侧。也可以将在制法上能够用于形成金属系粒子集合体层20的形成用基板直接作为构成上述层叠体的基板使用。
另外，发光层30与金属系粒子集合体层20也可以以一体化构件的形式装入发光元件10。该例如图3所示。图3所示的发光层一体型层叠体依次包含基板70、金属系粒子集合体层20、绝缘层25和含有量子点发光材料35的发光层30。所述层叠体可以通过如下方式制作：在基板70上形成金属系粒子集合体层20后，在其上形成绝缘层25，然后在其上形成发光层30。
对于用于形成上述金属系粒子集合体层20的基板而言，尤其在要将在该基板上层叠有金属系粒子集合体层20的层叠体装入发光元件10的情况下，优选使用包含非导电性材料的基板。这是因为，若能够经由基板在一部分或全部金属系粒子间发生电子授受，则等离子体激元共振效果降低。作为非导电性材料，可举出玻璃、各种无机绝缘材料(SiO2、ZrO2、云母等)、各种树脂材料等。要形成金属系粒子集合体层20的基板的表面优选尽可能平滑。
以在基板上层叠有金属系粒子集合体层20的层叠体的形式、或以上述发光层一体型层叠体的形式被装入发光元件10的基板，可以是具有透光性、或光学上透明的基板，也可以是光吸收性的基板。但是，为了防止从发光元件10的背面侧的光射出，优选在金属系粒子集合体层20的背面侧配置也作为反射板发挥作用的基板、即反射基板。从该观点考虑，被装入发光元件10的上述基板优选为反射基板。另一方面，在使用具有透光性、或光学上透明的基板作为被装入发光元件10的基板的情况下，优选在其背面侧进一步配置反射基板。
如图3所示，发光元件10优选在金属系粒子集合体层20上还包含覆盖各金属系粒子的表面的绝缘层25。绝缘层25在保证金属系粒子集合体层20的非导电性方面是优选的，另外，在实现金属系粒子集合体层20和与其相邻的其他层之间的电绝缘方面也是优选的。通过设置覆盖金属系粒子集合体层20的绝缘层25，由此能够实现金属系粒子集合体层20和与其相邻的其他层之间的电绝缘，因此能够防止：电子直接向构成金属系粒子集合体层20的金属系粒子移动而发生金属消光。
作为构成绝缘层25的材料，只要是具有良好的绝缘性的材料，则没有特别限制，例如除了旋涂玻璃(SOG；例如含有机硅氧烷材料的玻璃)以外，还可以使用SiO2、Si3N4等。绝缘层25的厚度只要确保了所期望的绝缘性则没有特别限制，但如上所述发光层30与金属系粒子集合体层20的距离越近越优选，因此在确保所期望的绝缘性的范围内越薄越好。
来自发光层30的2次光的极大发光波长优选与金属系粒子集合体层20的等离子体激元峰的最大波长一致、或接近。由此，能够有效地提高基于等离子体激元共振的增强效果。金属系粒子集合体层20的等离子体激元峰的最大波长能够通过调整构成其的金属系粒子的金属种类、平均粒径、平均高度、纵横比和/或平均粒子间距离来进行控制。
金属系粒子集合体层20例如可以通过如下的方法制作。
(1)在基板上由微小的种(seed)使金属系粒子生长的由下而上(Bottom-up)法；
(2)将具有特定形状的金属系粒子用具有特定厚度的由两亲性材料形成的保护层覆盖后，通过LB(朗格缪尔(Langmuir Blodgett))膜法将其在基板上膜化的方法；
(3)除此以外，将通过蒸镀或溅射制作的薄膜进行后处理的方法；抗蚀加工、蚀刻加工；使用分散有金属系粒子的分散液的浇铸法等。
例如国际公开第2013/042449号中，作为上述(1)的一例，记载了通过溅射环等使金属系粒子在基板上生长的制造方法。另外，例如国际公开第2014/045852号中，作为上述(3)的一例，记载了将分散有金属系粒子的分散液涂布在基板上，使所得到的薄膜形态变化为金属系粒子集合体层的制造方法。本发明中，可以适当地使用这些制造方法。另外，作为上述(1)的其他例，也可举出如下方法：在使基板接触包含构成金属系粒子的金属阳离子的液体的状态下将金属阳离子还原，由此将金属系粒子集合体层形成到基板上。
＜第2实施方式：包含发光元件的显示器和照明装置＞
上述第1实施方式所涉及的发光元件10可以适合地应用于显示器(图像显示装置)、照明装置。将上述第1实施方式所涉及的发光元件10作为光源的显示器和照明装置，即使在使用了光吸收效率较低的发光材料的情况下，也能够表现出高发光效率，另外色再现性也优异。
如上所述，上述第1实施方式所涉及的发光元件10的优选构成之一是，依次包含带有反射功能的光偏转构件60、导光板50、发光层30和金属系粒子集合体层20(其中，如上所述，带有反射功能的光偏转构件60、导光板50不是必需的构件。)。在将该构成的发光元件10应用于例如液晶显示装置时，发光元件10被以使带有反射功能的光偏转构件60成为液晶面板侧的方式配置于液晶面板的背面侧。液晶面板为在液晶单元的两面贴合偏振板而成的图像显示元件。液晶单元的类型没有特别限制。如上所述，为了防止来自发光元件10的背面侧的光射出，优选在金属系粒子集合体层20的背面侧配置反射基板。当然，上述第1实施方式所涉及的发光元件10也能够应用于液晶显示装置以外的其他显示器。
上述第1实施方式所涉及的发光元件10可以直接作为照明装置使用。若通过导光板50将激发光源40面光源化，则成为面发光类型的照明装置。在照明装置中，为了防止来自发光元件10的背面侧的光射出，也可以在金属系粒子集合体层20的背面侧配置反射基板。
例如如上所述，在积分强度I2充分大于积分强度I1的情况下，可以在显示器和照明装置中所含的发光元件10中省略带有反射功能的光偏转构件60。此时，也可以配置光扩散板等来代替带有反射功能的光偏转构件60。
实施例
以下，举出实施例来更详细地说明本发明，但本发明不限定于这些实施例。
＜参考例＞
将市售的平板型终端(Amazon公司制的型号“C9R6QM”)拆解，取出依次配置有第1棱镜膜1/第2棱镜膜2/含有QD的膜(相当于含有QD发光材料的发光层)3/侧光型的激发光源(蓝色LED)4和导光板5/反射板6的、图4所示的结构的发光元件A。含有QD的膜3吸收来自激发光源4的蓝色光后，发出绿色光和红色光。第1棱镜膜1与第2棱镜膜2的棱镜的延伸方向正交。第1棱镜膜1和第2棱镜膜2具有递归反射功能。接着，对于取出的发光元件A，将电源装置(ADVANTEST公司制的“R6240A”)连接到侧光型的激发光源4的LED的阳极侧端电路、阴极侧端电路。
＜实施例1＞
(1)具有金属系粒子集合体层的发光元件的制作
(1-1)金属系粒子集合体层的制作
使用直流磁控溅射装置，在下述条件下，在钠玻璃基板70上极缓慢地使银粒子生长，在基板70的整个表面上形成金属系粒子集合体层。
使用气体：氩
腔室内压力(溅射气压)：10Pa
基板·靶间距离：100mm
溅射功率：4W
平均粒径生长速度(平均粒径/溅射时间)：0.9nm/分钟
平均高度生长速度(＝平均堆积速度＝平均高度/溅射时间)：0.25nm/分钟
基板温度：300℃
基板尺寸和形状：一边为5cm的正方形。
图6为从正上方观察所得到的金属系粒子集合体层20(以下也称为“制造例1的金属系粒子集合体层”)时的SEM图像。图6(a)为10000倍比例的放大图像，图6(b)为50000倍比例的放大图像。另外，图7为示出制造例1的金属系粒子集合体层20的AFM图像。AFM图像拍摄中使用了Keyence公司制“VN-8010”。图7所示的图像的尺寸为5μm×5μm。
从AFM图像求出制造例1的构成金属系粒子集合体层20的银粒子的“平均高度”。另外，通过上述的测定方法，从SEM图像求出制造例1的构成金属系粒子集合体层20的银粒子的“平均粒径”和“平均粒子间距离”，从所得到的平均粒径和平均高度算出“纵横比”(平均粒径/平均高度)。其结果是，平均粒径为335nm，平均粒子间距离为16.7nm，平均高度为96.2nm，纵横比为3.48。通过使用了检测器〔万用表(惠普公司制“E2378A”)〕的上述方法，确认制造例1的金属系粒子集合体层20的导电性的有无，得到在上述的测定条件下电阻值为30MΩ以上的结果，表示为“过载”。确认了制造例1的金属系粒子集合体层20不具有导电性。
另外，作为制造例1的比较对象，变更直流磁控溅射法中的溅射时间，由此制作了比较制造例1和比较制造例2的金属系粒子集合体层。比较制造例1的金属系粒子集合体层中，金属系粒子的平均高度为约10nm，除此以外具有与制造例1大致相同的粒子形状、纵横比和平均粒子间距离，比较制造例2的金属系粒子集合体层中，金属系粒子的平均高度为约30nm，除此以外具有与制造例1大致相同的粒子形状、纵横比和平均粒子间距离。比较制造例1和比较制造例2的金属系粒子集合体层也不具有导电性。
图8为制造例1和比较制造例1～2的金属系粒子集合体层的利用吸光光度法测定的吸光谱。如非专利文献(K.Lance Kelly等，″The Optical Properties of MetalNanoparticles：The Influence of Size，Shape，and Dielectric Environment″，TheJournal of Physical Chemistry B，2003，107，668)所示，对于扁平形状的银粒子而言，在其单独的状态下，通常在平均粒径为200nm时在约550nm附近具有等离子体激元峰，在平均粒径为300nm时在650nm附近具有等离子体激元峰。
另一方面，制造例1的金属系粒子集合体层20中，尽管构成其的银粒子的平均粒径为约300nm(335nm)，但是如图8所示，可知，在可见光区域中处于波长最长侧的等离子体激元峰的最大波长为约450nm附近，向短波长侧发生了位移。该现象如制造例1所示可以在如下的情况中表现出来：银粒子为具有上述特定的形状的大型的粒子，且以上述特定的平均粒子间距离极其紧密地配置。这样的现象很难仅通过下述理由进行合理解释，即，通过粒子间接近，存在基于各粒子中发生的等离子体激元的相互作用。等离子体激元峰的最大波长也依赖于金属系粒子的平均粒径。例如，比较制造例1和比较制造例2中，平均粒径小，因此，与制造例1相比，在相当的长波长侧具有等离子体激元峰，其最大波长分别为约510nm、约470nm。另外，制造例1中，在可见光区域中处于波长最长侧的等离子体激元峰的最大波长的吸光度为约1.9，与比较制造例1和2相比极高，由此可知，制造例1的金属系粒子集合体层20显示出极强的等离子体激元共振。
此外，图8所示的吸光谱通过如下方式得到：从层叠有金属系粒子集合体层的基板的背面(与金属系粒子集合体层相反的一侧)侧且与基板面垂直的方向照射紫外～可见光区域的入射光，对向金属系粒子集合体层侧透射的所有方向的透射光的强度I，使用积分球分光光度计进行测定；从与跟上述基板相同的厚度、材质且未层叠有金属系粒子集合体层的基板的面垂直的方向照射与上述相同的入射光，对从与射入面相反的一侧透射的所有方向上的透射光的强度I0，使用积分球分光光度计进行测定，由此而得到吸光谱。纵轴的吸光度由下述式表示：
吸光度＝-log10(I/I0)。
(1-2)具有金属系粒子集合体层的发光元件的制作
在上述(1)中制作的制造例1所涉及的钠玻璃基板70上的金属系粒子集合体层20之上旋涂SOG(旋涂玻璃)溶液，层叠平均厚度30nm的绝缘层25。SOG溶液使用将作为有机系SOG材料的东京应化工业公司制“OCDT-75500T”用乙醇稀释后的溶液。“平均厚度”是指，在与形成到金属系粒子集合体层上时相同的条件下(对相同的面积以相同的涂布量涂布相同的组成的涂布液)，在钠玻璃基板70上进行直接旋涂时的、任意5点的厚度的平均值。然后，在绝缘层25上通过真空蒸镀形成平均厚度80nm的Alq3发光层30(Alq3是发光为绿色的发光材料。)，得到具有金属系粒子集合体层的发光层一体型层叠体。
然后，如图9所示，在上文中得到的发光层一体型层叠体上依次配置上述参考例中使用的侧光型的激发光源(蓝色LED)4和导光板5、第2棱镜膜2和第1棱镜膜1，得到实施例1的发光元件。另外，在钠玻璃基板70的背面侧重叠设置黑色基板100。
另外，如图10所示，在Ag反射板(将Ag在钠玻璃上蒸镀成膜而得的基板)110之上重叠将平均厚度80nm的Alq3发光层30成膜于钠玻璃上而得的基板，使用所得层叠物来代替实施例1的具有金属系粒子集合体层的发光层一体型层叠体，除此以外与实施例1同样地得到不具有金属系粒子集合体层的比较例1的发光元件。另外，在Ag反射板110的背面重叠设置黑色基板100。
进而，如图11所示，在黑色基板100上依次配置上述参考例中使用的侧光型的激发光源(蓝色LED)4和导光板5、第2棱镜膜2和第1棱镜膜1，得到背景的发光元件。该发光元件不具有发光层，仅将来自激发光源4的蓝色光作为取出光射出。
(2)发光元件的发光增强的评价
参照图12，以7mA恒定电流驱动发光元件，由此使其发光。在发光元件的第1棱镜膜1上直接抵接分光测定器90(大塚电子公司制的“MCPD-3000”)，分光测定器90测定在与第1棱镜膜面垂直的方向上射出的、来自发光元件的发光的发光谱。所得到的实施例1、比较例1和背景的发光元件的发光谱如图13所示。
如图13所示，实施例1的发光元件与比较例1的发光元件相比，特别是在绿色～黄色区域中发光得到增强。在发光波长540nm处的发光增强倍率(实施例1的发光强度/比较例1的发光强度×100)为168％。
符号说明
1第1棱镜膜、2第2棱镜膜、3QDEF、4激发光源、5导光板、6反射板、10发光元件、20金属系粒子集合体层、25绝缘层、30发光层、35量子点发光材料、40激发光源、50导光板、50a导光板的第1主面、50b导光板的第2主面、60带有反射功能的光偏转构件、70基板、80物镜、90分光测定器、100黑色基板、110Ag反射板、F 1次光、F1从导光板的第1主面射出的1次光、F2从导光板的第2主面射出的1次光、S 2次光、L取出光。

Claims (13)

1.一种发光元件，其包含发出1次光的激发光源、吸收所述1次光且发出2次光的发光层和金属系粒子集合体层，
所述金属系粒子集合体层是30个以上的金属系粒子彼此分离并二维地配置而成的，所述金属系粒子的平均粒径为200～1600nm的范围内，平均高度为55～500nm的范围内，由所述平均粒径与所述平均高度之比定义的纵横比为1～8的范围内，相邻的金属系粒子间的平均距离为1～150nm的范围内，
所述发光元件射出所述1次光的一部分与所述2次光的至少一部分的混合光。
2.如权利要求1所述的发光元件，其中，被射入所述发光层的所述1次光呈面状。
3.如权利要求2所述的发光元件，其还包含导光板，
所述1次光经由所述导光板被射入所述发光层。
4.如权利要求3所述的发光元件，其依次包含所述导光板、所述发光层和所述金属系粒子集合体层。
5.如权利要求3或4所述的发光元件，其中，
在将从所述导光板的与所述发光层相反一侧的主面射出的1次光F1的积分强度设为I1，将从所述导光板的所述发光层侧的主面射出的1次光F2的积分强度设为I2时，满足下述式
I2≥I1。
6.如权利要求1～5中任一项所述的发光元件，其还包含带有反射功能的光偏转构件。
7.如权利要求6所述的发光元件，其依次包含所述带有反射功能的光偏转构件、所述导光板、所述发光层和所述金属系粒子集合体层。
8.如权利要求7所述的发光元件，其中，
在将从所述导光板的与所述发光层相反一侧的主面射出的1次光F1的积分强度设为I1，将从所述导光板的所述发光层侧的主面射出的1次光F2的积分强度设为I2，将所述1次光F1中到达所述带有反射功能的光偏转构件、且被所述带有反射功能的光偏转构件反射的1次光F1-1的积分强度设为I1-1时，满足下述式
I1≤(I2+I1-1)。
9.如权利要求1～8中任一项所述的发光元件，其中，
所述发光层包含量子点发光材料。
10.如权利要求9所述的发光元件，其中，
所述量子点发光材料由镉以外的元素构成。
11.如权利要求1～10中任一项所述的发光元件，其中，
所述发光层的厚度为500nm以下。
12.一种显示器，其包含权利要求1～11中任一项所述的发光元件。
13.一种照明装置，其包含权利要求1～11中任一项所述的发光元件。
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