JP2011060472A - Light-emitting element and display device as well as lighting system using the same - Google Patents

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JP2011060472A JP2009206607A JP2009206607A JP2011060472A JP 2011060472 A JP2011060472 A JP 2011060472A JP 2009206607 A JP2009206607 A JP 2009206607A JP 2009206607 A JP2009206607 A JP 2009206607A JP 2011060472 A JP2011060472 A JP 2011060472A
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宏基 市橋
Takashi Ota
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light-emitting element and a display device with high light extraction efficiency. <P>SOLUTION: For the light-emitting element 10 provided with a lamination structure made by laminating a first electrode layer 12, a light-emitting layer 14a, a second electrode layer 15, and an optical layer 16 equipped with an optical system consisting of one or a plurality of lenses 16a in that order, when a width in one direction vertical to the lamination direction in the lamination structure is denoted by w, an object-side focal distance of the optical system is denoted by f, and a distance from a point where a light axis of the optical system and the light-emitting layer cross to an object-side main point is denoted by d, the structure is to satisfy following formulae 1 to 5. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、有機EL発光素子などの発光素子、並びに、それを用いた表示装置及び照明装置に関する。   The present invention relates to a light emitting element such as an organic EL light emitting element, and a display device and an illumination device using the light emitting element.

近年、ディスプレイや平面光源の用途としての有機EL発光素子は、薄型化、高輝度化、省エネルギー化に優れるという期待から実用化が積極的に進められている。
一般に、有機EL発光素子は、第1電極層、発光層、第2電極層、封止層及びガラス板などを積層した積層構造を有しているが、発光層から出射した光のうち臨界角以上の光は各層間の界面やガラス板と空気との界面で全反射するため外部に取り出されず、このことが従来の有機EL発光素子に光取り出し効率が低いという課題を生じさせている。
2. Description of the Related Art In recent years, organic EL light-emitting elements for use as displays and flat light sources have been actively put into practical use with the expectation that they are excellent in thinning, high brightness, and energy saving.
In general, an organic EL light emitting device has a laminated structure in which a first electrode layer, a light emitting layer, a second electrode layer, a sealing layer, a glass plate, and the like are laminated. Since the above light is totally reflected at the interface between the layers and the interface between the glass plate and the air, it is not extracted to the outside, which causes a problem that the light extraction efficiency is low in the conventional organic EL light emitting device.

この課題を解決するために、例えば特許文献1に係る発光素子では発光層の光取り出し側にレンズを有する光学層を設けることによって、前記発光層から出射した光の発散角を制御し、各層間の界面での全反射を抑制して、光取り出し効率の向上を図っている。   In order to solve this problem, for example, in the light emitting device according to Patent Document 1, by providing an optical layer having a lens on the light extraction side of the light emitting layer, the divergence angle of the light emitted from the light emitting layer is controlled, The light extraction efficiency is improved by suppressing the total reflection at the interface.

特開2007−280699JP2007-280699A

しかしながら、単に光学層を設けただけでは光取り出し効率が予想したように向上しなかったため、光取り出し効率を実際に向上させるためには、前記光学層の光学特性の最適化などについて改善の余地が残されていると考えられる。ところが、特許文献1では、そのような光学特性の最適化などについて全く言及されていない。
本発明は、上記の課題に鑑み、光取り出し効率が高い発光素子、並びに、それを用いた光取り出し効率の高い表示装置及び照明装置を提供することを目的とする。
However, simply providing an optical layer did not improve the light extraction efficiency as expected, so there is room for improvement in optimizing the optical characteristics of the optical layer in order to actually improve the light extraction efficiency. It is thought that it is left. However, Patent Document 1 does not mention at all such optimization of optical characteristics.
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a light-emitting element with high light extraction efficiency, and a display device and an illumination device with high light extraction efficiency using the light-emitting element.

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る発光素子は、第1電極層と、発光層と、第2電極層と、1又は複数のレンズからなる光学系が設けられた光学層とがこの順で積層されてなる積層構造を備え、前記積層構造における積層方向に垂直な一の方向の幅をw、前記光学系の物体側焦点距離をf、前記光学系の光軸と前記発光層とが交わる点から前記光学系の物体側主点までの距離をdとするとき、下記の式1〜式5を満足することを特徴とする。   In order to achieve the above object, a light-emitting element according to one embodiment of the present invention includes a first electrode layer, a light-emitting layer, a second electrode layer, and an optical layer provided with an optical system including one or more lenses. Are stacked in this order, the width in one direction perpendicular to the stacking direction in the stacked structure is w, the object-side focal length of the optical system is f, the optical axis of the optical system and the light emission When the distance from the point where the layer intersects to the object side principal point of the optical system is defined as d, the following Expressions 1 to 5 are satisfied.

Figure 2011060472
Figure 2011060472

本発明の一態様に係る発光素子は、積層構造における積層方向に垂直な一の方向の幅をw、光学系の物体側焦点距離をf、前記光学系の光軸と前記発光層とが交わる点から前記光学系の物体側主点までの距離をdとするとき、上記式1〜式5の関係を満足するため、光取り出し効率が高い。   In the light-emitting element according to one embodiment of the present invention, the width in one direction perpendicular to the stacking direction in the stacked structure is w, the object-side focal length of the optical system is f, and the optical axis of the optical system and the light-emitting layer intersect. When the distance from the point to the object side principal point of the optical system is d, the light extraction efficiency is high in order to satisfy the relationship of the above formulas 1 to 5.

本発明の一態様に係る表示装置の画素構造を示す図であって、(a)は光取り出し側から見た平面図、(b)は(a)におけるA−A線断面図2A and 2B are diagrams illustrating a pixel structure of a display device according to one embodiment of the present invention, in which FIG. 3A is a plan view viewed from a light extraction side, and FIG. 本発明の一態様に係る発光素子の各層の積層状態を示す断面図Sectional drawing which shows the lamination | stacking state of each layer of the light emitting element which concerns on 1 aspect of this invention. 光取り出し効率の計算方法の概念を説明するための図The figure for explaining the concept of the light extraction efficiency calculation method 光取り出し効率の計算結果を示す図The figure which shows the calculation result of light extraction efficiency 光取り出し効率の計算結果を示す図The figure which shows the calculation result of light extraction efficiency 本発明の一態様に係る照明装置を示す図であって、(a)は縦断面図、(b)は縦断面図1A and 1B illustrate a lighting device according to one embodiment of the present invention, in which FIG. 変形例1に係る発光素子を示す図であって、(a)は光取り出し側から見た平面図、(b)は(a)におけるA−A線断面図、(c)は(a)におけるB−B線断面図It is a figure which shows the light emitting element which concerns on the modification 1, Comprising: (a) is the top view seen from the light extraction side, (b) is the sectional view on the AA line in (a), (c) is in (a). BB sectional view 変形例2に係る発光素子を示す図であって、(a)は光取り出し側から見た平面図、(b)は(a)におけるA−A線断面図、(c)は(a)におけるB−B線断面図It is a figure which shows the light emitting element which concerns on the modification 2, Comprising: (a) is the top view seen from the light extraction side, (b) is the sectional view on the AA line in (a), (c) is in (a). BB sectional view

[本発明の一態様に係る発光素子、表示装置及び照明装置の概要]
本発明の一態様に係る発光素子は、第1電極層と、発光層と、第2電極層と、1又は複数のレンズからなる光学系が設けられた光学層とがこの順で積層されてなる積層構造を備え、前記積層構造における積層方向に垂直な一の方向の幅をw、前記光学系の物体側焦点距離をf、前記光学系の光軸と前記発光層とが交わる点から前記光学系の物体側主点までの距離をdとするとき、上記の式1〜式5を満足するため、光取り出し効率が高い。
[Outline of Light-Emitting Element, Display Device, and Lighting Device according to One Embodiment of the Present Invention]
In a light-emitting element according to one embodiment of the present invention, a first electrode layer, a light-emitting layer, a second electrode layer, and an optical layer provided with an optical system including one or more lenses are stacked in this order. From the point where the width in one direction perpendicular to the stacking direction in the stacked structure is w, the object-side focal length of the optical system is f, and the optical axis of the optical system and the light emitting layer intersect each other. When the distance to the object side principal point of the optical system is d, the above-described Expressions 1 to 5 are satisfied, so that the light extraction efficiency is high.

また、本発明の一態様に係る発光素子は、前記積層構造における積層方向に垂直な一の方向の幅をw、前記光学系の物体側焦点距離をf、前記光学系の光軸と前記発光層とが交わる点から前記光学系の物体側主点までの距離をdとするとき、下記の式6〜式10を満足する場合は、より光取り出し効率が高い。   In the light-emitting element according to one embodiment of the present invention, the width in one direction perpendicular to the stacking direction in the stacked structure is w, the object-side focal length of the optical system is f, the optical axis of the optical system, and the light emission. When the distance from the point where the layer intersects to the object side principal point of the optical system is d, the light extraction efficiency is higher when the following Expressions 6 to 10 are satisfied.

Figure 2011060472
また、本発明の一態様に係る発光素子は、前記積層構造における積層方向に垂直且つ前記一の方向にも垂直な他の方向の幅をvとするとき、下記の式11〜式15を満足する場合は、幅wと幅vとの大きさに差があっても光取り出し効率が高い。
Figure 2011060472
In addition, the light-emitting element according to one embodiment of the present invention satisfies the following formulas 11 to 15 where v is a width in another direction perpendicular to the stacking direction and also perpendicular to the one direction in the stacked structure. In this case, even if there is a difference between the width w and the width v, the light extraction efficiency is high.

Figure 2011060472
また、本発明の一態様に係る発光素子は、前記積層構造における積層方向に垂直且つ前記一の方向にも垂直な他の方向の幅をvとするとき、下記の式16〜式20を満足する場合は、幅wと幅vとの大きさに差があってもより光取り出し効率が高い。
Figure 2011060472
In addition, the light-emitting element according to one embodiment of the present invention satisfies Expressions 16 to 20 below where v is a width in another direction perpendicular to the stacking direction and also perpendicular to the one direction in the stacked structure. In this case, the light extraction efficiency is higher even if there is a difference between the width w and the width v.

Figure 2011060472
また、本発明の一態様に係る発光素子は、前記光学系が前記一の方向と前記他の方向とでパワーが異なる1のレンズからなる場合、及び、前記光学系が前記一の方向にのみパワーを有する第1のレンズと、前記他の方向のみにパワーを有する第2のレンズとからなる場合は、幅wと幅vとの大きさに差があっても、式1〜式5と式11〜式15とを同時に満足させ易い。
Figure 2011060472
In the light-emitting element according to one embodiment of the present invention, the optical system includes one lens having different powers in the one direction and the other direction, and the optical system is only in the one direction. In the case where the first lens having power and the second lens having power only in the other direction are used, even if there is a difference between the width w and the width v, Formula 1 to Formula 5 It is easy to satisfy Equations 11 to 15 at the same time.

本発明の一態様に係る表示装置は、前記発光素子を画素として複数備えるため、光取り出し効率が高い。
本発明の一態様に係る照明装置は、発光素子を光源として備えるため、光取り出し効率が高い。
以下、本発明の一態様に係る発光素子、並びに、それを用いた表示装置及び照明装置について、図面を参照しながら説明する。
Since the display device according to one embodiment of the present invention includes a plurality of the light-emitting elements as pixels, light extraction efficiency is high.
The lighting device according to one embodiment of the present invention includes a light-emitting element as a light source, and thus has high light extraction efficiency.
Hereinafter, a light-emitting element according to one embodiment of the present invention, and a display device and a lighting device using the light-emitting element will be described with reference to the drawings.

[表示装置の構成]
図1は、本発明の一態様に係る表示装置の画素構造を示す図であって、(a)は光取り出し側から見た平面図、(b)は(a)におけるA−A線断面図である。本発明の一態様に係る表示装置は、R、G、又はBの光を出射する各画素が行方向及び列方向にマトリックス状に規則的に配置されてなる有機ELディスプレイであって、各画素が本発明の一態様に係る発光素子で構成されている。図1(a)に示すように、表示装置100の各画素10(R),10(G),10(B)は、行方向の幅vと列方向の幅wとが略同じであって、光取り出し側から見たX−Y平面の形状がv×wの略正方形である。
[Configuration of display device]
1A and 1B are diagrams illustrating a pixel structure of a display device according to one embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a plan view viewed from a light extraction side, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. It is. A display device according to one embodiment of the present invention is an organic EL display in which pixels that emit R, G, or B light are regularly arranged in a matrix in a row direction and a column direction, Is composed of the light-emitting element according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1A, each of the pixels 10 (R), 10 (G), and 10 (B) of the display device 100 has substantially the same width v in the row direction and width w in the column direction. The shape of the XY plane viewed from the light extraction side is a substantially square of v × w.

なお、図1において、X軸は行方向を示し、Y軸は列方向を示し、Z軸は奥行き方向(発光素子の積層方向)を示す。X軸及びY軸はそれぞれZ軸に対し垂直であって、X軸はY軸に対しても垂直である。図2及び図6〜図8に関しても同様である。
図1(b)に示すように、各画素10(R),10(G),10(B)は、R、G、又はBに発光する機能層14(R),14(G),14(B)と、光学系としてのレンズ16aを有する光学層16とをそれぞれ備えている。各レンズ16aの幅は、光取り出し効率を高めるために各画素10(R),10(G),10(B)の幅と略同じになっており、各レンズ16aのX−Y平面の形状は略正方形である。
In FIG. 1, the X-axis indicates the row direction, the Y-axis indicates the column direction, and the Z-axis indicates the depth direction (light emitting element stacking direction). The X axis and the Y axis are each perpendicular to the Z axis, and the X axis is also perpendicular to the Y axis. The same applies to FIG. 2 and FIGS.
As shown in FIG. 1B, each pixel 10 (R), 10 (G), 10 (B) has a functional layer 14 (R), 14 (G), 14 that emits light to R, G, or B. (B) and an optical layer 16 having a lens 16a as an optical system are provided. The width of each lens 16a is substantially the same as the width of each pixel 10 (R), 10 (G), 10 (B) in order to increase the light extraction efficiency, and the shape of the XY plane of each lens 16a. Is approximately square.

[発光素子の概略構成]
図2は、本発明の一態様に係る発光素子の各層の積層状態を示す断面図である。図2に示すように、本発明の一態様に係る発光素子10は、例えばトップエミッション型の有機EL素子であり、TFT(不図示)が配置された基板11上には、前記TFTのドレイン電極に接続された第1電極(反射陽極)12が形成され、さらに当該第1電極層12を囲むようにバンク13が形成されている。バンク13で区画された領域内には、第1電極層12、発光層14aを含む機能層14、第2電極層15、及び光学層16がその順で積層された積層構造が形成されている。発光層14aは、例えば有機発光体を含む有機EL層である。
[Schematic configuration of light-emitting element]
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a stacked state of each layer of the light-emitting element according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, a light emitting element 10 according to one embodiment of the present invention is, for example, a top emission type organic EL element, and a drain electrode of the TFT is provided on a substrate 11 on which a TFT (not shown) is arranged. A first electrode (reflection anode) 12 connected to the first electrode layer 12 is formed, and a bank 13 is formed so as to surround the first electrode layer 12. In the region partitioned by the bank 13, a stacked structure is formed in which the first electrode layer 12, the functional layer 14 including the light emitting layer 14a, the second electrode layer 15, and the optical layer 16 are stacked in that order. . The light emitting layer 14a is an organic EL layer containing an organic light emitter, for example.

積層構造における積層方向と垂直な方向の幅(幅v及び幅w)とは、基本的には、発光素子10の画素の幅であるが、図2に示すようにバンク13が形成されている場合は、当該バンク13の開口幅で規定する。具体例として、積層構造における列方向(Y軸方向)の幅wは、バンク13の光取り出し側端部間(図2ではバンク13の上端部間)の距離である。   The width (width v and width w) in the direction perpendicular to the stacking direction in the stacked structure is basically the width of the pixel of the light emitting element 10, but the bank 13 is formed as shown in FIG. In this case, it is defined by the opening width of the bank 13. As a specific example, the width w in the column direction (Y-axis direction) in the stacked structure is the distance between the light extraction side ends of the banks 13 (between the upper ends of the banks 13 in FIG. 2).

光学層16上には、バンク13で区画された領域を超えて隣接する画素のものと連続するようにして封止層17及びガラス板18が積層されている。封止層17は、ガラス板18と光学層16とを接着固定して、機能層14などに、外気中の水分や酸素などが浸入するのを防止している。ガラス板18の上面18aは発光素子10の光取り出し面となる。
[各層の構成]
<基板>
基板11の材料には、例えば、ソーダガラス、無蛍光ガラス、燐酸系ガラス、硼酸系ガラスなどのガラス板及び石英板、並びに、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエチレン、ポリエステル、シリコーン系樹脂などのプラスチック板又はプラスチックフィルム、並びに、アルミナなどの金属板又は金属ホイル、などを使用することができる。
On the optical layer 16, a sealing layer 17 and a glass plate 18 are laminated so as to be continuous with the adjacent pixels beyond the region partitioned by the bank 13. The sealing layer 17 adheres and fixes the glass plate 18 and the optical layer 16 to prevent moisture and oxygen in the outside air from entering the functional layer 14 and the like. An upper surface 18 a of the glass plate 18 serves as a light extraction surface of the light emitting element 10.
[Configuration of each layer]
<Board>
Examples of the material of the substrate 11 include glass plates and quartz plates such as soda glass, non-fluorescent glass, phosphate glass, and borate glass, acrylic resins, styrene resins, polycarbonate resins, epoxy resins, and polyethylene. Further, a plastic plate or plastic film such as polyester or silicone resin, and a metal plate or metal foil such as alumina can be used.

なお、発光素子10が基板11側から光を取り出すいわゆるボトムエミッション型の場合には、基板11はガラス基板などの透明基板であることが必要とされる。
<第1電極>
第1電極層12の材料には、例えばナトリウム、リチウムなどのアルカリ金属単体、又はその合金を用いることができる。また、カルシウム、マグネシウムなどのアルカリ土類金属、又はその合金を使用することができる。また、ガリウム、インジウムなど一部のIII族金属を使用することもできる。なお、前記合金は、アルミニウム、銀、インジウムなどとなされる。
When the light emitting element 10 is a so-called bottom emission type that extracts light from the substrate 11 side, the substrate 11 is required to be a transparent substrate such as a glass substrate.
<First electrode>
As the material of the first electrode layer 12, for example, a simple alkali metal such as sodium or lithium, or an alloy thereof can be used. In addition, alkaline earth metals such as calcium and magnesium, or alloys thereof can be used. Also, some Group III metals such as gallium and indium can be used. The alloy is aluminum, silver, indium or the like.

<バンク>
バンク13は、絶縁性材料により形成されていれば良く、有機溶剤耐性を有することが好ましい。また、バンク13はエッチング処理、ベーク処理などされることがあるので、それらの処理に対する耐性の高い材料で形成されることが好ましい。バンク13の材料は、樹脂などの有機材料であっても、ガラスなどの無機材料であっても良い。有機材料として、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ノボラック型フェノール樹脂などを使用することができ、無機材料として、シリコンオキサイド(SiO)、シリコンナイトライド(Si)などを使用することができる。
<Bank>
The bank 13 may be formed of an insulating material, and preferably has organic solvent resistance. Moreover, since the bank 13 may be subjected to an etching process, a baking process, or the like, it is preferable that the bank 13 be formed of a material having high resistance to these processes. The material of the bank 13 may be an organic material such as resin or an inorganic material such as glass. As the organic material, an acrylic resin, a polyimide resin, a novolac-type phenol resin, or the like can be used. As the inorganic material, silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), or the like can be used. it can.

<機能層>
機能層14は、発光層14aのみからなる一層構造であっても良く、電子輸送層及び正孔輸送層が発光層14aを挟むように積層された多層構造であっても良い。また、電子注入層や正孔注入層などを更に含む多層構造であっても良い。電子注入層及び正孔注入層は、蒸着法、スピンコート法、キャスト法などにより形成できる。
<Functional layer>
The functional layer 14 may have a single layer structure including only the light emitting layer 14a, or may have a multilayer structure in which an electron transport layer and a hole transport layer are stacked so as to sandwich the light emitting layer 14a. Further, it may have a multilayer structure further including an electron injection layer, a hole injection layer, and the like. The electron injection layer and the hole injection layer can be formed by vapor deposition, spin coating, casting, or the like.

発光層14aとしての有機EL層の材料には、特開平5−163488号公報に記載のオキシノイド化合物、ペリレン化合物、クマリン化合物、アザクマリン化合物、オキサゾール化合物、オキサジアゾール化合物、ペリノン化合物、ピロロピロール化合物、ナフタレン化合物、アントラセン化合物、フルオレン化合物、フルオランテン化合物、テトラセン化合物、ピレン化合物、コロネン化合物、キノロン化合物及びアザキノロン化合物、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、ローダミン化合物、クリセン化合物、フェナントレン化合物、シクロペンタジエン化合物、スチルベン化合物、ジフェニルキノン化合物、スチリル化合物、ブタジエン化合物、ジシアノメチレンピラン化合物、ジシアノメチレンチオピラン化合物、フルオレセイン化合物、ピリリウム化合物、チアピリリウム化合物、セレナピリリウム化合物、テルロピリリウム化合物、芳香族アルダジエン化合物、オリゴフェニレン化合物、チオキサンテン化合物、アンスラセン化合物、シアニン化合物、アクリジン化合物、8−ヒドロキシキノリン化合物の金属鎖体、2、2’−ビピリジン化合物の金属鎖体、シッフ塩とIII族金属との鎖体、オキシン金属鎖体、希土類鎖体などの蛍光物質を使用することができる。有機EL層は蒸着法、スピンコート法、キャスト法などにより形成できる。   Examples of the material of the organic EL layer as the light emitting layer 14a include oxinoid compounds, perylene compounds, coumarin compounds, azacoumarin compounds, oxazole compounds, oxadiazole compounds, perinone compounds, pyrrolopyrrole compounds described in JP-A-5-163488, Naphthalene compounds, anthracene compounds, fluorene compounds, fluoranthene compounds, tetracene compounds, pyrene compounds, coronene compounds, quinolone compounds and azaquinolone compounds, pyrazoline derivatives and pyrazolone derivatives, rhodamine compounds, chrysene compounds, phenanthrene compounds, cyclopentadiene compounds, stilbene compounds, diphenyl Quinone compounds, styryl compounds, butadiene compounds, dicyanomethylenepyran compounds, dicyanomethylenethiopyran compounds, fluoresceins Compound, pyrylium compound, thiapyrylium compound, serenapyrylium compound, telluropyrylium compound, aromatic ardadiene compound, oligophenylene compound, thioxanthene compound, anthracene compound, cyanine compound, acridine compound, 8-hydroxyquinoline compound metal chain, Fluorescent materials such as metal chains of 2′-bipyridine compounds, chains of Schiff salts and Group III metals, oxine metal chains, and rare earth chains can be used. The organic EL layer can be formed by vapor deposition, spin coating, casting, or the like.

正孔輸送層の材料には、特願平3−333517号に記載のトリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、ポリフィリン化合物、芳香族第3級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、ブタジエン化合物、ポリスチレン誘導体、ヒドラゾン誘導体、トリフェニルメタン誘導体、テトラフェニルベンジン誘導体などを使用することができるが、特に、ポリフィリン化合物、芳香族第3級アミン化合物及びスチリルアミン化合物が好ましい。   Examples of the material for the hole transport layer include triazole derivatives, oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, polyarylalkane derivatives, pyrazoline derivatives and pyrazolone derivatives, phenylenediamine derivatives, arylamine derivatives, amino acids described in Japanese Patent Application No. 3-333517. Substituted chalcone derivatives, oxazole derivatives, styrylanthracene derivatives, fluorenone derivatives, hydrazone derivatives, stilbene derivatives, porphyrin compounds, aromatic tertiary amine compounds and styrylamine compounds, butadiene compounds, polystyrene derivatives, hydrazone derivatives, triphenylmethane derivatives, tetraphenyl derivatives Phenyl benzine derivatives and the like can be used, and in particular, porphyrin compounds, aromatic tertiary amine compounds and styryl amine compounds are preferable.

電子輸送層の材料には、特開平5−163488号公報のニトロ置換フルオレノン誘導体、チオピランジオキサイド誘導体、ジフェキノン誘導体、ペリレンテトラカルボキシル誘導体、アントラキノジメタン誘導体、フレオレニリデンメタン誘導体、アントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ペリノン誘導体、キノリン錯体誘導体などを使用することができる。   The material for the electron transport layer includes a nitro-substituted fluorenone derivative, a thiopyrandioxide derivative, a diphequinone derivative, a perylenetetracarboxyl derivative, an anthraquinodimethane derivative, a fluorenylidenemethane derivative, an anthrone derivative of JP-A-5-163488. Oxadiazole derivatives, perinone derivatives, quinoline complex derivatives, and the like can be used.

<第2電極>
第2電極層15は、発光層14aで発生した光に対して十分な透光性を有する導電性材料により構成されている。材料としては、酸化インジウムスズ(Indium Tin Oxide:ITO)や酸化インジウム亜鉛(Indium Zinc Oxide:IZO)などが好ましい。室温で成膜しても良好な導電性を得ることができるからである。
<Second electrode>
The second electrode layer 15 is made of a conductive material having sufficient translucency with respect to the light generated in the light emitting layer 14a. As a material, indium tin oxide (Indium Tin Oxide: ITO), indium zinc oxide (Indium Zinc Oxide: IZO), or the like is preferable. This is because good conductivity can be obtained even if the film is formed at room temperature.

<光学層>
光学層16は、レンズ16aを構成する高屈折率部と低屈折率部16bとからなる。レンズ16aの材料には例えばエピスルフィド系樹脂やチオオウレタン系樹脂等の高屈折率系樹脂、フリントガラス、TiO等の高屈折率セラミクスなどを使用することができ、低屈折率部16bの材料には、例えばPMMA(Polymethylmethacrylate)、ウレタン系樹脂等の低屈折率樹脂、クラウンガラス、石英ガラスなどを使用することができる。
<Optical layer>
The optical layer 16 includes a high refractive index portion and a low refractive index portion 16b that constitute the lens 16a. For example, a high refractive index resin such as an episulfide resin or a thiourethane resin, a high refractive index ceramic such as flint glass or TiO 2 can be used as the material of the lens 16a. For example, PMMA (Polymethylmethacrylate), low refractive index resin such as urethane resin, crown glass, quartz glass, and the like can be used.

<封止層>
封止層17は、機能層14などが水分に晒されたり、空気に晒されたりすることを抑制する機能を有し、例えば、窒化シリコン(SiN)、酸窒化シリコン(SiON)等の材料で形成されることが好ましい。特に、発光素子がトップエミッション型の場合、封止層17が発光層14aから発生した光線の出射路上にあるので、光透過性が良いことも要求される。
<Sealing layer>
The sealing layer 17 has a function of suppressing exposure of the functional layer 14 and the like to moisture and air, and is made of, for example, a material such as silicon nitride (SiN) or silicon oxynitride (SiON). Preferably it is formed. In particular, when the light emitting element is a top emission type, since the sealing layer 17 is on the emission path of the light beam generated from the light emitting layer 14a, it is also required that the light transmittance is good.

[光学層の詳細な構成]
<光学層の光学特性>
光学層16は、レンズ16aと低屈折率部16bとの界面16cが球面であり、具体的には、光学層16に正のパワーを持たせるために、例えば、レンズ16a側が凸面、低屈折率部16b側が凹面である。また、例えば、レンズ16aはTiOからなり、低屈折率部16bはSiOからなる。なお、TiOの屈折率は2.53、SiOの屈折率は1.46である。
[Detailed configuration of optical layer]
<Optical characteristics of optical layer>
In the optical layer 16, the interface 16c between the lens 16a and the low refractive index portion 16b is a spherical surface. Specifically, in order to give the optical layer 16 positive power, for example, the lens 16a side has a convex surface and a low refractive index. The part 16b side is a concave surface. For example, the lens 16a is made of TiO 2 and the low refractive index portion 16b is made of SiO 2 . The refractive index of TiO 2 is 2.53, and the refractive index of SiO 2 is 1.46.

界面16cの曲率半径をr、レンズ16aの屈折率をnh、低屈折率部16bの屈折率をnlとすると、光学層16の物体側焦点距離fは下記の式21で与えられる。なお、曲率半径rの符号はレンズ16a側が凸面の場合正である。   When the radius of curvature of the interface 16c is r, the refractive index of the lens 16a is nh, and the refractive index of the low refractive index portion 16b is nl, the object-side focal length f of the optical layer 16 is given by the following equation (21). The sign of the radius of curvature r is positive when the lens 16a side is convex.

Figure 2011060472
積層構造の幅w、レンズ16aの物体側焦点距離f、前記レンズ16aの光軸Jと発光層14aとが交わる点Oから前記レンズ16aの物体側主点Hまでの距離dは、式1〜式5を満足するように設計されている。
Figure 2011060472
The width w of the laminated structure, the object-side focal length f of the lens 16a, and the distance d from the point O where the optical axis J of the lens 16a intersects the light-emitting layer 14a to the object-side principal point H of the lens 16a Designed to satisfy Equation 5.

また、同じように、積層構造の幅v、レンズ16aの物体側焦点距離f、前記レンズ16aの光軸Jと発光層14aとが交わる点Oから前記レンズ16aの物体側主点Hまでの距離dは、式11〜式15を満足するように設計されている。
図2に示すように、物体側主点Hは、レンズ16aに像側(図2における上側)から平行光L1を入射させた場合にその入射光の延長線と前記レンズ16aからの出射光の延長線とが交差する交点をGとして、その交点Gから光軸Jに向けて垂線を引き、その垂線と光軸Jとが交わる位置にある。物体側焦点距離fは物体側主点Hから物体側焦点Fまでの距離であるため、物体側焦点距離fと物体側焦点Fとから物体側主点Hを逆算することが可能である。
Similarly, the width v of the laminated structure, the object-side focal length f of the lens 16a, and the distance from the point O where the optical axis J of the lens 16a intersects the light-emitting layer 14a to the object-side principal point H of the lens 16a. d is designed to satisfy Expressions 11 to 15.
As shown in FIG. 2, when the parallel light L1 is incident on the lens 16a from the image side (upper side in FIG. 2), the object side principal point H is an extension line of the incident light and the outgoing light from the lens 16a. An intersection point where the extension line intersects is defined as G, a perpendicular line is drawn from the intersection point G toward the optical axis J, and the perpendicular line and the optical axis J intersect each other. Since the object side focal length f is a distance from the object side principal point H to the object side focal point F, the object side principal point H can be calculated backward from the object side focal length f and the object side focal point F.

光軸Jと発光層14aとが交わる点Oとは、より厳密には、光軸J上であって、且つ、発光層14aの積層方向(Z方向)の中間位置である。
<光学層の機能>
次に、光学層16の機能について説明する。図2に示すように、光軸Jに沿って出射された光線L2は、ガラス板18の上面18aから出射する。一方、光軸Jに対して角度を有する斜め方向に出射された光線L3は、光学層16で屈折しガラス板18の上面18aから出射する。仮に、光学層16を設けない場合を考えると、前記光学層16で屈折しなかった光線L4はガラス板18と外界との界面となる上面18aに斜めに入射するため、この入射角が臨界角以上であれば全反射されて外界に取り出されない。このように、光学層16によって発光層14aから出射される光の方向が制御され、光取り出し効率が向上している。
Strictly speaking, the point O where the optical axis J and the light emitting layer 14a intersect is on the optical axis J and an intermediate position in the stacking direction (Z direction) of the light emitting layer 14a.
<Function of optical layer>
Next, the function of the optical layer 16 will be described. As shown in FIG. 2, the light beam L <b> 2 emitted along the optical axis J is emitted from the upper surface 18 a of the glass plate 18. On the other hand, the light beam L 3 emitted in an oblique direction having an angle with respect to the optical axis J is refracted by the optical layer 16 and emitted from the upper surface 18 a of the glass plate 18. Considering the case where the optical layer 16 is not provided, the light beam L4 that has not been refracted by the optical layer 16 is incident obliquely on the upper surface 18a that serves as the interface between the glass plate 18 and the outside, so this incident angle is the critical angle. If it is above, it is totally reflected and is not taken out to the outside world. Thus, the direction of the light emitted from the light emitting layer 14a is controlled by the optical layer 16, and the light extraction efficiency is improved.

<光取り出し効率の計算>
図3は、光取り出し効率の計算方法の概念を説明するための図である。図4及び図5は、光取り出し効率の計算結果を示す図である。
本発明の一態様に係る効果を見積もるために以下のような数値計算を行った。計算には幾何光学による光線追跡を用いた。図3に示すように、発光層14aを点光源(i=1,2,3・・・)の集まりと考え、各点光源から0〜360度の範囲をn等分した等角度でn本の光線(j=1,2,3・・・)を放射させる。点光源の数をmとし、点光源から出射した直後の光線一本あたりのエネルギーを1とおいたときにi番目の光源のj番目の角度から出射された光線が上面18aから出射した後のエネルギーをEijとすると、光取り出し効率ηは、下記の式22で与えられる。
<Calculation of light extraction efficiency>
FIG. 3 is a diagram for explaining the concept of the light extraction efficiency calculation method. 4 and 5 are diagrams showing calculation results of light extraction efficiency.
In order to estimate the effect according to one embodiment of the present invention, the following numerical calculation was performed. The ray tracing by geometric optics was used for the calculation. As shown in FIG. 3, the light emitting layer 14 a is considered as a collection of point light sources (i = 1, 2, 3...), And n lines are equiangularly divided into 0 to 360 degrees from each point light source. Are emitted (j = 1, 2, 3...). The energy after the light beam emitted from the j-th angle of the i-th light source is emitted from the upper surface 18a when the number of point light sources is m and the energy per light beam immediately after being emitted from the point light source is 1. Is Eij, the light extraction efficiency η is given by Equation 22 below.

Figure 2011060472
式22により、光学層16を設けた場合と設けない場合との光取り出し効率をそれぞれ計算し、設けた場合の設けない場合に対する改善率を求めたところ、図4及び図5に示すような計算結果が得られた。
Figure 2011060472
The light extraction efficiency with and without the optical layer 16 was calculated from the equation 22, and the improvement rate with respect to the case where the optical layer 16 was not provided was calculated. As shown in FIGS. Results were obtained.

なお、発光層16における点光源の集まりと考える部分は、トップエミッション型を想定して、行方向及び列方向の幅をそれぞれ0.75v、0.75wとした。トップエミッション型のELディスプレイでは、発光層14aの発光に寄与する部分の幅は、画素の幅に対して3/4倍程度だからである。なお、それ故、発光層14aの発光に寄与する部分のX−Y平面の形状は3/4v×3/4wの略正方形となる。   In addition, the part considered to be a collection of point light sources in the light emitting layer 16 was assumed to have a top emission type, and the width in the row direction and the column direction were set to 0.75 v and 0.75 w, respectively. This is because in the top emission type EL display, the width of the portion contributing to light emission of the light emitting layer 14a is about 3/4 times the width of the pixel. Therefore, the shape of the XY plane of the part contributing to the light emission of the light emitting layer 14a is a substantially square of 3 / 4v × 3 / 4w.

図4では、物体側焦点距離fを0.2w(0.2v)〜1.4w(1.4v)、距離dを0.05w(0.05v)〜0.7w(0.7v)の範囲で変化させて、そのときの改善の比率を等高線図で示している。等高線は、改善率1.1倍、1.2倍、1.3倍の線を示した。また、式1〜式5及び式11〜式15を満たす境界線を点線で示した。物体側焦点距離f及び距離dを、式1〜式5及び式11〜式15の条件を満足するように決定すれば、改善率が図4における点線部で囲まれる領域内に収まり、光学層16を設けない場合に比べ光取り出し効率が1.2倍以上に改善され、結果として高い光取り出し効率が得られる。   In FIG. 4, the object-side focal length f is in the range of 0.2 w (0.2 v) to 1.4 w (1.4 v), and the distance d is in the range of 0.05 w (0.05 v) to 0.7 w (0.7 v). The ratio of improvement at that time is shown by a contour map. Contour lines showed improvement rates of 1.1 times, 1.2 times, and 1.3 times. Moreover, the boundary line which satisfy | fills Formula 1-Formula 5 and Formula 11-Formula 15 was shown with the dotted line. If the object-side focal length f and the distance d are determined so as to satisfy the conditions of Equations 1 to 5 and Equations 11 to 15, the improvement rate falls within the region surrounded by the dotted line in FIG. Compared with the case where 16 is not provided, the light extraction efficiency is improved to 1.2 times or more, and as a result, high light extraction efficiency is obtained.

また、図5に示すように、式6〜式10及び式16〜式20を満足することで、光学層16を設けない場合に比べ光取り出し効率が1.3倍以上に改善され、結果としてより高い光取り出し効率が得られる。
<光学層の形成方法>
光学層16は、通常のフォトリソグラフィ工程及びエッチング工程を適用して形成可能である。以下に、光学層16の形成方法の一例を簡単に説明する。
Further, as shown in FIG. 5, satisfying Expressions 6 to 10 and Expressions 16 to 20, the light extraction efficiency is improved by 1.3 times or more compared to the case where the optical layer 16 is not provided, and as a result Higher light extraction efficiency can be obtained.
<Method for forming optical layer>
The optical layer 16 can be formed by applying a normal photolithography process and an etching process. Below, an example of the formation method of the optical layer 16 is demonstrated easily.

まず、後にレンズ16aとなるTiO層を第2電極層15上に形成し、当該TiO層の上面にフォトレジストを塗布し、所定のマスクを使用してレンズ16aを形成する予定の位置に略正方形のレジスト層が残されるように、露光及び現像を行う。次に、そのレジスト層をマスクとして、等方性のエッチング液でTiO層をエッチングする。等方性のエッチング液としては、例えばフッ化水素(HF)溶液及び硝酸(HNO3 )の混合液を用いる。レジスト層とTiO層との界面にエッチング液が滲み込むため、エッチング後のTiO層は平凸レンズ形状のレンズ16aに成形される。フッ化水素溶液及び硝酸の組成比によって、エッチング液の滲み込む程度が異なるため、この組成比を調整すればレンズ16aの形状を制御できる。また、エッチング条件を変えずにレジスト層の大きさを制御してもレンズ16aの形状を制御できる。 First, a TiO 2 layer to be a lens 16a later is formed on the second electrode layer 15, a photoresist is applied on the upper surface of the TiO 2 layer, and the lens 16a is formed at a position where the lens 16a is to be formed using a predetermined mask. Exposure and development are performed so that a substantially square resist layer remains. Next, the TiO 2 layer is etched with an isotropic etchant using the resist layer as a mask. As the isotropic etching solution, for example, a mixed solution of hydrogen fluoride (HF) solution and nitric acid (HNO 3 ) is used. Since the etching solution penetrates into the interface between the resist layer and the TiO 2 layer, the etched TiO 2 layer is formed into a plano-convex lens 16a. Since the degree of penetration of the etching solution varies depending on the composition ratio of the hydrogen fluoride solution and nitric acid, the shape of the lens 16a can be controlled by adjusting this composition ratio. Also, the shape of the lens 16a can be controlled by controlling the size of the resist layer without changing the etching conditions.

その後、レジスト層を除去すればレンズ16aが完成するので、レンズ16aを埋めるように低屈折率部16bを形成し、光学層16が完成する。
[照明装置]
図6は、本発明の一態様に係る照明装置を示す図であって、(a)は縦断面図、(b)は縦断面図である。
Thereafter, if the resist layer is removed, the lens 16a is completed. Therefore, the low refractive index portion 16b is formed so as to fill the lens 16a, and the optical layer 16 is completed.
[Lighting device]
6A and 6B are diagrams illustrating a lighting device according to one embodiment of the present invention, in which FIG. 6A is a longitudinal sectional view, and FIG. 6B is a longitudinal sectional view.

図6に示すように、照明装置200は、ベース201と、当該ベース201の上に配列された本発明の一態様に係る複数の発光素子10と、反射部材202と、から構成されている。各発光素子10は、ベース201上に形成された導電パターンに電気的に接続されており、前記導電パターンにより供給された駆動電力によって発光する。各発光素子10から出射された光の一部は、反射部材202によって配光が制御される。   As illustrated in FIG. 6, the lighting device 200 includes a base 201, a plurality of light emitting elements 10 according to one embodiment of the present invention arranged on the base 201, and a reflective member 202. Each light emitting element 10 is electrically connected to a conductive pattern formed on the base 201, and emits light by driving power supplied by the conductive pattern. The light distribution of a part of the light emitted from each light emitting element 10 is controlled by the reflecting member 202.

以上の構成からなる照明装置200は、本発明の一態様に係る発光素子10を備えているため、光取り出し効率が高い。
[変形例]
以上、本発明の一態様に係る発光素子並びにそれを用いた表示装置及び照明装置を具体的に説明してきたが、本発明の内容は上記に限定されず、例えば以下のような変形例が考えられる。
Since the lighting device 200 having the above structure includes the light-emitting element 10 according to one embodiment of the present invention, light extraction efficiency is high.
[Modification]
As described above, the light-emitting element according to one embodiment of the present invention and the display device and the lighting device using the light-emitting element have been specifically described. However, the content of the present invention is not limited to the above, and for example, the following modifications may be considered. It is done.

<変形例1に係る発光素子>
上記本発明の一態様に係る発光素子10はX−Y平面の形状が略正方形であったが、発光素子のX−Y平面の形状は略正方形に限定されず、例えば略長方形であっても良い。
図7は、変形例1に係る発光素子を示す図であって、(a)は光取り出し側から見た平面図、(b)は(a)におけるA−A線断面図、(c)は(a)におけるB−B線断面図である。図7に示すように、変形例1に係る発光素子20は、基板21、第1電極22、バンク23、発光層24aを含む機能層24、第2電極25、光学層26、封止層27、及びガラス板28を備え、前記光学層26は、レンズ26aとして機能する高屈折率層と低屈折率層26bとからなる。
<Light Emitting Element According to Modification 1>
Although the shape of the XY plane of the light-emitting element 10 according to one embodiment of the present invention is substantially square, the shape of the XY plane of the light-emitting element is not limited to a substantially square, and may be, for example, a substantially rectangular shape. good.
7A and 7B are diagrams illustrating a light-emitting element according to Modification Example 1. FIG. 7A is a plan view viewed from the light extraction side, FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. It is a BB line sectional view in (a). As shown in FIG. 7, the light-emitting element 20 according to Modification 1 includes a substrate 21, a first electrode 22, a bank 23, a functional layer 24 including a light-emitting layer 24a, a second electrode 25, an optical layer 26, and a sealing layer 27. The optical layer 26 includes a high refractive index layer and a low refractive index layer 26b that function as a lens 26a.

発光素子20は、X−Y平面の形状が略長方形である点、及び、光学層26の態様が異なる点以外は、基本的に上記本発明の一態様に係る発光素子10と共通の構成を有する。したがって、共通の構成については説明を省略し、異なる点のみを説明する。
発光素子20は、X−Y平面の形状が略長方形であるため、画素の幅がX方向とY方向とで異なる。すなわち、行方向の幅vと列方向の幅wとが異なるため、物体側焦点距離f及び距離dの最適値も、X方向(行方向)とY方向(列方向)とで異なる。そこで、光学層16には、光学系として、X方向とY方向とでパワーが異なるレンズ26aが形成されている。X方向とY方向とでパワーが異なるレンズ26aとしては、例えばトーリックレンズ、ゾーンプレートなどが考えられる。
The light-emitting element 20 basically has the same configuration as that of the light-emitting element 10 according to one embodiment of the present invention, except that the shape of the XY plane is substantially rectangular and the aspect of the optical layer 26 is different. Have. Therefore, description of common configurations is omitted, and only different points are described.
Since the light emitting element 20 has a substantially rectangular shape on the XY plane, the pixel width differs between the X direction and the Y direction. That is, since the width v in the row direction and the width w in the column direction are different, the optimum values of the object side focal length f and the distance d are also different in the X direction (row direction) and the Y direction (column direction). Therefore, in the optical layer 16, a lens 26a having different powers in the X direction and the Y direction is formed as an optical system. As the lens 26a having different powers in the X direction and the Y direction, for example, a toric lens, a zone plate or the like can be considered.

<変形例2に係る発光素子>
図8は、変形例2に係る発光素子を示す図であって、(a)は光取り出し側から見た平面図、(b)は(a)におけるA−A線断面図、(c)は(a)におけるB−B線断面図である。図8に示すように、変形例2に係る発光素子30は、基板31、第1電極32、バンク33、発光層34aを含む機能層34、第2電極35、光学層36、封止層37、及びガラス板38を備え、前記光学層36は、第1のレンズ36aとして機能する第1の高屈折率層、第1の低屈折率層36b、第2のレンズ36cとして機能する第2の光屈折率層、及び、第2の低屈折率層36dがこの順で積層されてなる。
<Light-emitting device according to Modification 2>
8A and 8B are diagrams showing a light-emitting element according to Modification Example 2. FIG. 8A is a plan view seen from the light extraction side, FIG. 8B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. It is a BB line sectional view in (a). As shown in FIG. 8, the light emitting element 30 according to Modification 2 includes a substrate 31, a first electrode 32, a bank 33, a functional layer 34 including a light emitting layer 34 a, a second electrode 35, an optical layer 36, and a sealing layer 37. And the glass plate 38, the optical layer 36 is a first high refractive index layer that functions as a first lens 36a, a first low refractive index layer 36b, and a second lens 36c that functions as a second lens 36c. The light refractive index layer and the second low refractive index layer 36d are laminated in this order.

発光素子30は、X−Y平面の形状が略長方形である点、及び、光学層36の態様が異なる点以外は、基本的に上記本発明の一態様に係る発光素子10と共通の構成を有する。したがって、共通の構成については説明を省略し、異なる点のみを説明する。
発光素子30は、X−Y平面の形状が略長方形であるため、画素の幅がX方向とY方向とで異なる。すなわち、行方向の幅vと列方向の幅wとが異なるため、物体側焦点距離f及び距離dの最適値も、X方向(行方向)とY方向(列方向)とで異なる。そこで、光学層16には、光学系として、X方向にパワーを有する第1のレンズ36aと、Y方向にパワーを有する第2のレンズ36cとが形成されている。
The light emitting element 30 basically has the same configuration as that of the light emitting element 10 according to one embodiment of the present invention, except that the shape of the XY plane is substantially rectangular and the aspect of the optical layer 36 is different. Have. Therefore, description of common configurations is omitted, and only different points are described.
Since the light emitting element 30 has a substantially rectangular shape on the XY plane, the pixel width is different between the X direction and the Y direction. That is, since the width v in the row direction and the width w in the column direction are different, the optimum values of the object side focal length f and the distance d are also different in the X direction (row direction) and the Y direction (column direction). Therefore, in the optical layer 16, a first lens 36a having power in the X direction and a second lens 36c having power in the Y direction are formed as an optical system.

第1のレンズ36a及び第2のレンズ36cは、それぞれシリンドリカルレンズであって、円柱を軸方向に2分割した形状を有し、円筒形の屈折面を有する。それら第1のレンズ36a及び第2のレンズ36cは、それぞれ発光層14aから異なる距離に、前記円柱の軸が直交する向きで配置されている。なお、第1レンズ36a及び第2レンズ36cとしては、シリンドリカルレンズ以外に例えば、ゾーンプレートなどを採用することが考えられる。   Each of the first lens 36a and the second lens 36c is a cylindrical lens, has a shape obtained by dividing a column into two in the axial direction, and has a cylindrical refracting surface. The first lens 36a and the second lens 36c are arranged at different distances from the light emitting layer 14a, respectively, in the direction in which the axis of the cylinder is orthogonal. As the first lens 36a and the second lens 36c, for example, a zone plate may be adopted in addition to the cylindrical lens.

<その他の変形例>
上記本発明の一態様に係る発光素子10では、光学層16のレンズ16aとして曲面レンズを用いたが、光学層のレンズは、回折レンズ、屈折率分布レンズ、フレネルレンズ、セルフォックレンズ(登録商標)など曲面レンズ以外のタイプのレンズであっても良く、上記のような条件を満足すれば同様の高い光取り出し効率を得ることができる。
<Other variations>
In the light-emitting element 10 according to one embodiment of the present invention, a curved lens is used as the lens 16a of the optical layer 16, and the lens of the optical layer is a diffractive lens, a refractive index distribution lens, a Fresnel lens, or a Selfoc lens (registered trademark). The lens may be of a type other than a curved lens, and the same high light extraction efficiency can be obtained if the above conditions are satisfied.

本発明に係る発光素子は、例えばパッシブマトリクス型或いはアクティブマトリクス型の表示装置に利用できる他、表示装置及び照明装置の分野全般などで広く利用できる。   The light-emitting element according to the present invention can be used in, for example, a passive matrix type or active matrix type display device, and can be widely used in the fields of display devices and lighting devices.

12 第1電極層
14a 発光層
17 第2電極層
16a レンズ
16 光学層
100 表示装置
200 照明装置
12 First electrode layer 14a Light emitting layer 17 Second electrode layer 16a Lens 16 Optical layer 100 Display device 200 Illumination device

Claims (8)

第1電極層と、発光層と、第2電極層と、1又は複数のレンズからなる光学系が設けられた光学層とがこの順で積層されてなる積層構造を備え、前記積層構造における積層方向に垂直な一の方向の幅をw、前記光学系の物体側焦点距離をf、前記光学系の光軸と前記発光層とが交わる点から前記光学系の物体側主点までの距離をdとするとき、下記の式1〜式5を満足することを特徴とする発光素子。
Figure 2011060472
A laminated structure in which a first electrode layer, a light-emitting layer, a second electrode layer, and an optical layer provided with an optical system including one or more lenses are laminated in this order; The width in one direction perpendicular to the direction is w, the object-side focal length of the optical system is f, and the distance from the point where the optical axis of the optical system and the light emitting layer intersect to the object-side principal point of the optical system is A light emitting element satisfying the following formulas 1 to 5 when d.
Figure 2011060472
前記積層構造における積層方向に垂直な一の方向の幅をw、前記光学系の物体側焦点距離をf、前記光学系の光軸と前記発光層とが交わる点から前記光学系の物体側主点までの距離をdとするとき、下記の式6〜式10を満足することを特徴とする請求項1記載の発光素子。
Figure 2011060472
The width of one direction perpendicular to the laminating direction in the laminated structure is w, the object side focal length of the optical system is f, and the object side main of the optical system intersects with the optical axis of the optical system and the light emitting layer. The light emitting device according to claim 1, wherein when the distance to the point is d, the following formulas 6 to 10 are satisfied.
Figure 2011060472
前記積層構造における積層方向に垂直且つ前記一の方向にも垂直な他の方向の幅をvとするとき、下記の式11〜式15を満足することを特徴とする請求項1又は2に記載の発光素子。
Figure 2011060472
The following formulas 11 to 15 are satisfied, where v is a width in another direction perpendicular to the stacking direction and also perpendicular to the one direction in the stacked structure. Light emitting element.
Figure 2011060472
前記積層構造における積層方向に垂直且つ前記一の方向にも垂直な他の方向の幅をvとするとき、下記の式16〜式20を満足することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の発光素子。
Figure 2011060472
The following formulas 16 to 20 are satisfied, where v is a width in another direction perpendicular to the stacking direction and also perpendicular to the one direction in the stacked structure. 2. A light emitting device according to item 1.
Figure 2011060472
前記光学系は、前記一の方向と前記他の方向とでパワーが異なる1つのレンズからなることを特徴とする請求項3又は4に記載の発光素子。   The light-emitting element according to claim 3, wherein the optical system includes one lens having different powers in the one direction and the other direction. 前記光学系は、前記一の方向にパワーを有する第1のレンズと、前記他の方向にパワーを有する第2のレンズとからなることを特徴とする請求項3又は4に記載の発光素子。   5. The light-emitting element according to claim 3, wherein the optical system includes a first lens having power in the one direction and a second lens having power in the other direction. 6. 請求項1から6のいずれか1項に記載の発光素子を画素として複数備えることを特徴とする表示装置。   A display device comprising a plurality of light emitting elements according to claim 1 as pixels. 請求項1から6のいずれか1項に記載の発光素子を光源として備えることを特徴とする照明装置。   An illumination device comprising the light emitting element according to claim 1 as a light source.
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