JP2013191464A - 有機エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法、液晶表示装置。 - Google Patents

Abstract

【課題】互いに隣接した波長変換層どうしの光漏れを防止し、混色の無い鮮明で、かつ色再現性に優れた有機エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法、液晶表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】光制御層１７は、第二電極（光透過性電極）と波長変換層１５との間に配され、第二電極（光透過性電極）側から順に、第一材料から構成される第一層３１と、第二材料から構成される複数の金属薄膜などの格子３３を備え、第一材料から構成される複数の第二層３２，３２…とからなる。この実施形態においては、第二層３２は第一層３１に重ねて、例えば４層積層されている。従って、格子３３も４層分重ねて形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法、また液晶表示装置に関する。

従来、有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子と称することがある）において、出射面からの光取り出し効率を向上させる方法として、微小共振器構造を用いた有機ＥＬ素子とが広く知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載された有機ＥＬ素子によれば、発光層を含む機能層と、発光層より放出された光を吸収して異なる波長の光を放出する色変換層と、一対の光反射層とを有している。また、この発光層および色変換層は、一対の光反射層の間に配置され、一対の光反射層は、不透過性反射層および半透過性反射層から構成されている。そして、不透過性反射層と該半透過性反射層との間隔は、色変換層から放射された光のうち、特定波長の光の強度を増強するような微小共振器を構成している。こうした構成により、出射面からの光取り出し効率を向上させた有機ＥＬ素子を実現している。

特開２００９−２０５９２８号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載された有機ＥＬ素子は、発光層（色変換層）を微小共振器構造としているので発光の指向性は高いものの、これら発光層どうしが連続した層構造を成しているため、隣接した発光層の光が互いに伝播し（漏れ光）、混色によって色再現性が低下してしまうという課題があった。

本発明は、上記事実に鑑みてなされたものであって、互いに隣接した波長変換層どうしの光漏れを防止し、混色の無い鮮明で、かつ色再現性に優れた有機エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法、液晶表示装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のいくつかの態様は次のような有機エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法、液晶表示装置を提供した。
すなわち、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、基板と、該基板の一面に重ねて形成された光透過性電極および光反射性電極と、該光透過性電極および光反射性電極の間に形成され、蛍光を発する有機発光体と、前記光透過性電極に重ねて形成され、前記蛍光の波長を変換する波長変換層と、前記光透過性電極および前記波長変換層の間に形成され、前記蛍光の出射方向を制御する光制御層と、を少なくともを備えた有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記光制御層は、前記基板の一面に沿った水平方向に対して垂直な垂直方向から±１０°の範囲内に、複数の金属薄膜を配列してなることを特徴とする。

前記光制御層を構成する複数の金属薄膜は、前記水平方向に沿った形成ピッチをａ、前記垂直方向に沿った形成ピッチをｂ、前記蛍光の中心波長をλとした時に、次式（１）、（２）を共に満たすように形成されていることを特徴とする。
（（８ｎ＋３）／１６）λ＜ａ＜（（８ｎ＋５）／１６）λ …式（１）
（（８ｍ＋３）／１６）λ＜ｂ＜（（８ｍ＋５）／１６）λ …式（２）
但し、ｎ，ｍは任意の自然数

また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、基板と、該基板の一面に重ねて形成された光透過性電極および光反射性電極と、該光透過性電極および光反射性電極の間に形成され、蛍光を発する有機発光体と、前記光透過性電極に重ねて形成され、前記蛍光の波長を変換する波長変換層と、前記光透過性電極および前記波長変換層の間に形成され、前記蛍光の出射方向を制御する光制御層と、を少なくともを備えた有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記光制御層は回折格子であり、該回折格子の格子間隔のうち、前記基板の一面の水平方向に沿った格子間隔をａ、前記水平方向に垂直な垂直方向に沿った格子間隔をｂ、前記蛍光の中心波長をλとした時に、次式（１）、（２）を共に満たすように形成されていることを特徴とする。
（（８ｎ＋３）／１６）λ＜ａ＜（（８ｎ＋５）／１６）λ …式（１）
（（８ｍ＋３）／１６）λ＜ｂ＜（（８ｍ＋５）／１６）λ …式（２）
但し、ｎ，ｍは任意の自然数

前記回折格子は、波長４００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲で消衰係数が０．１以下の第一材料と、該第一材料よりも屈折率が大きい第二材料とから格子が形成されている。
また、前記回折格子は、直線状の格子からなることを特徴とする。
また、前記回折格子は、ドット状の格子からなることを特徴とする。

本発明の液晶表示装置は、青色光を発光する光源と、基板の一面に重ねて形成され、前記青色光を蛍光変換する蛍光変換層と、前記蛍光の出射方向を制御する光制御層と、一対の偏光板の間に液晶セルを挟持した液晶素子と、を少なくとも備えた液晶表示装置であって、
前記光制御層は回折格子であり、該回折格子の格子間隔のうち、前記基板の一面の水平方向に沿った格子間隔をａ、前記水平方向に垂直な垂直方向に沿った格子間隔をｂ、前記蛍光の中心波長をλとした時に、次式（１）、（２）を共に満たすように形成されていることを特徴とする。
（（８ｎ＋３）／１６）λ＜ａ＜（（８ｎ＋５）／１６）λ …式（１）
（（８ｍ＋３）／１６）λ＜ｂ＜（（８ｍ＋５）／１６）λ …式（２）
但し、ｎ，ｍは任意の自然数

本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法は、第二基板の一面側に、蛍光の波長を変換する波長変換層を形成する第一工程と、該波長変換層に重ねて、蛍光の出射方向を制御する回折格子を備えた光制御層を形成する第二工程と、
第一基板の一面側に、光反射性電極、有機発光体および光透過性電極を順に形成する第三工程と、前記第一基板の一面側と前記第二基板の一面側とを対向させ、互いに接合する第四工程と、を少なくとも備えたことを特徴とする。

前記第二工程は、波長４００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲で消衰係数が０．１以下の第一材料からなる第一層を形成するＡ工程と、
前記第一材料とは異なる屈折率を有する第二材料を用いて、前記回折格子の格子間隔のうち、前記第二基板の一面における水平方向に沿った格子間隔をａ、前記蛍光の中心波長をλとした時に、次式（１）を満たす格子間隔ａで前記第一材料に重ねて格子を形成するＢ工程と、
前記水平方向に垂直な垂直方向に沿った格子間隔をｂ、前記蛍光の中心波長をλとした時に、次式（２）を満たす格子間隔ｂの厚みで前記第一材料からなる第二層を前記格子を覆うように前記第一層に重ねて形成するＣ工程と、
前記Ｂ工程およびＣ工程を複数回繰り返す繰り返し工程と、を少なくとも備えたことを特徴とする。
（（８ｎ＋３）／１６）λ＜ａ＜（（８ｎ＋５）／１６）λ …式（１）
（（８ｍ＋３）／１６）λ＜ｂ＜（（８ｍ＋５）／１６）λ …式（２）
但し、ｎ，ｍは任意の自然数

前記回折格子は、直線状の格子からなることを特徴とする。
また、前記回折格子は、ドット状の格子からなることを特徴とする。

本発明によれば、互いに隣接した波長変換層どうしの光漏れを防止し、混色の無い鮮明で、かつ色再現性に優れた有機エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法、液晶表示装置を提供できる。

第１実施形態の有機ＥＬ素子を示す断面図である。 第１実施形態における光制御層の断面図および斜視図である。 回折格子の作用を示す説明図である。 回折格子の作用を示す説明図である。 第１実施形態における光制御層の効果を示す説明図である。 第２実施形態の有機ＥＬ素子における光制御層を示す斜視図である。 第２実施形態における光制御層の効果を示す説明図である。。 一実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。 有機ＥＬ素子の製造方法を段階的に示す断面図である。 有機ＥＬ素子の製造方法を段階的に示す断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法、液晶表示装置について説明する。なお、以下に示す実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

［有機ＥＬ素子：第一実施形態］
図１は第一実施形態に係る有機ＥＬ素子の積層方向に沿った示す断面図である。
有機ＥＬ素子（有機エレクトロルミネッセンス素子）１０は、第一基板１１と、この第一基板１１の一面１１ａに積層された第一電極（光反射性電極）１２、および第二電極（光透過性電極）１３と、この第一電極１２および第二電極１３の間に配された有機発光体１４とを備えている。また、第二電極１３に重ねて、波長変換層１５を備えた第二基板（封止基板）１６と、第二電極１３および波長変換層１５の間に配された光制御層１７とを備えている。

有機発光体１４は、第一電極１２に接する側から順に重ねた正孔注入層２１、正孔輸送層２２、有機発光層２３、正孔ブロッキング層２４、電子輸送層２５、および電子注入層２６から構成される。こうした構成の有機発光体１４は、第一電極（光反射性電極）１２と第二電極（光透過性電極）１３との間に所定の電圧が印加されることによって、励起光、例えば、この実施形態では青色光（蛍光）ＬＢが出射される。

波長変換層１５は、例えば、有機発光体１４から発した青色光ＬＢによって励起され、この青色光ＬＢを緑色の波長域の蛍光（緑色光）ＬＧに変換する緑色フィルター１５Ｇ、および青色光を赤色の波長域の蛍光（赤色光）ＬＲに変換する赤色フィルター１５Ｒとが、第一基板１１の一面１１ａと平行に並列して配置されている。また、緑色フィルター１５Ｇに隣接して、有機発光体１４から発した青色光ＬＢをそのまま波長を変えずに青色光ＬＢのまま透過させる空気層Ａｒが形成されている。こうした空気層Ａｒを所定の厚みで保持するために、波長変換層１５の周縁部にはスペーサ１８が配されていることが好ましい。

なお、本実施形態の有機ＥＬ素子１０では、青色光ＬＢ、緑色光ＬＧ、および赤色光ＬＲをそれぞれ出射する領域である３つのドットにより、画像を構成する最小単位である１つの画素が構成されている。

また、こうした波長変換層１５は、有機発光体１４で白色光（励起光）を発光させ、この白色光を青色光、緑色光、および赤色光にそれぞれ変換する３つのフィルターを並列して配置した構成であってもよい。

光制御層１７は、有機発光体１４から出射された青色光（蛍光）ＬＢの出射方向、即ち、有機発光体１４側から光制御層１７に入射し、波長変換層１５側へ向かう青色光（蛍光）ＬＢの出射角度範囲を狭めるように制御する。こうした光制御層１７は、例えば、複数の金属薄膜を厚み方向に配列した回折格子から構成される。

図２は、本実施形態における光制御層１７の一例を示す断面図、斜視図である。
光制御層１７は、第二電極（光透過性電極）１３と波長変換層１５との間に配され、第二電極（光透過性電極）１３側から順に、第一材料から構成される第一層３１と、第二材料から構成される複数の金属薄膜などの格子３３を備え、第一材料から構成される複数の第二層３２，３２…とからなる。この実施形態においては、第二層３２は第一層３１に重ねて、例えば４層積層されている。従って、格子３３も４層分重ねて形成されている。

図２（ｂ）に示すように、本実施形態における光制御層１７の格子３３は、第一基板１１の一面１１ａに沿って（以下、水平方向と称する場合がある）細長く延びる直線状の部材である。こうした多数の格子３３は、水平方向に互いに隣接する格子３３どうしが形成ピッチ（格子間隔）ａを開けて形成されている。また、第二層３２の積層方向（以下、垂直方向と称する場合がある）においては、垂直方向に互いに重なる格子３３どうしが形成ピッチ（格子間隔）ｂを開けて配されている。即ち、形成ピッチｂは、第二層３２の厚みに相当する。

複数の金属薄膜などからなる格子３３の格子間隔ａ、および格子間隔ｂは、有機発光体１４から出射された青色光（蛍光）ＬＢの波長域における中心波長をλとした時に、次式（１）、（２）を共に満たすように設定される。
（（８ｎ＋３）／１６）λ＜ａ＜（（８ｎ＋５）／１６）λ …式（１）
（（８ｍ＋３）／１６）λ＜ｂ＜（（８ｍ＋５）／１６）λ …式（２）
但し、ｎ，ｍは任意の自然数である。

このような構成の光制御層１７は、第一層３１に重ねて形成された、多数の格子（例えば金属薄膜）３３を配した第二層３２を複数（例えば４層）積層させることによって、回折格子ＤＧを構成している。そして、この回折格子ＤＧによって、光制御層１７を透過する青色光（蛍光）ＬＢの出射角度範囲を狭めるように制御する。こうした光制御層１７を備えた有機ＥＬ素子１０の作用、効果は、後ほど詳述する。

以下、上述した発明に係る発光デバイス１０を構成する各構成部材及びその形成方法についてより詳細に説明するが、本発明はこれら構成部材及び形成方法に限定されるものではない。

第一基板１１としては、例えば、ガラス、石英等からなる無機材料基板、ポリエチレンテレフタレート、ポリカルバゾール、ポリイミド等からなるプラスティック基板、アルミナ等からなるセラミックス基板等の絶縁性基板、または、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）等からなる金属基板、または、前記基板上に酸化シリコン（ＳｉＯ_２）、有機絶縁材料等からなる絶縁物を表面にコーティングした基板、Ａｌ等からなる金属基板の表面を陽極酸化等の方法で絶縁化処理を施した基板等が挙げられるが、本発明はこれらの基板に限定されるものではない。

また、第一基板１１としてプラスティック基板を用いる場合、プラスティック基板に無機材料をコートした基板、金属基板に無機絶縁材料をコートした基板が更に好ましい。
これにより、プラスティック基板を有機ＥＬ素子１０の第一基板１１として用いた場合の最大の課題となる水分の透過による有機発光体１４の劣化（有機ＥＬは、特に低量の水分に対しても劣化が起こることが知られている）を解消することが可能となる。

また、金属基板を第一基板１１として用いた場合、有機発光層２３の膜厚が１００〜２００ｎｍ程度と非常に薄いため、金属基板表面の突起による画素部分での電流よるリーク（ショート）を解消することが可能となる。

蛍光の出射側となる第二基板１６は、有機発光体１４から光制御層１７や波長変換層１５を透過した蛍光を透過させる必要があるため、それぞれの光の波長範囲を透過可能な材料で構成する必要がある。波長変換層１５として蛍光体層やカラーフィルターを形成する場合、第二基板１６の製造方法としてロールツウロールによる製造が好ましく、その場合、第二基板１６としては可撓性のあるポリエチレンテレフタレート、ポリカルバゾール、ポリイミド等からなるプラスチック基板が好ましいが、本発明はこれらの材料に限定されるものではない。

波長変換層１５は、本実施形態では有機発光体１４から出射された青色光ＬＢを吸収し、緑色域の波長の光（緑色光）ＬＧを発する緑色フィルター１５Ｇと、赤色域の波長の光（赤色光）ＬＲを発する赤色フィルター１５Ｒとから構成されている。これら緑色フィルター１５Ｇや赤色フィルター１５は、以下に例示する蛍光体材料のみから構成されていてもよく、任意に添加剤等を含んでいてもよく、これらの蛍光体材料が高分子材料（結着用樹脂）又は無機材料中に分散された構成であってもよい。本実施形態の蛍光体材料としては、公知の蛍光体材料を用いることができる。この種の蛍光体材料は、有機系蛍光体材料と無機系蛍光体材料に分類され、これらの具体的な化合物を以下に例示する。ただし、本発明はこれらの材料に限定されるものではない。

有機系蛍光体材料としては、緑色蛍光色素（紫外、青色の励起光を緑色光に変換する蛍光色素）として、クマリン系色素：２，３，５，６−１Ｈ、４Ｈ−テトラヒドロ−８−トリフロメチルキノリジン（９，９ａ、１−ｇｈ）クマリン（クマリン１５３）、３−（２′−ベンゾチアゾリル）―７−ジエチルアミノクマリン（クマリン６）、３−（２′−ベンゾイミダゾリル）―７−Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノクマリン（クマリン７）、ナフタルイミド系色素：ベーシックイエロー５１、ソルベントイエロー１１、ソルベントイエロー１１６等が挙げられる。

また、赤色蛍光色素（紫外、青色の励起光を赤色光に変換する蛍光色素）としては、シアニン系色素：４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノスチルリル）−４Ｈ−ピラン、ピリジン系色素：１−エチル−２−［４−（ｐ−ジメチルアミノフェニル）−１，３−ブタジエニル］−ピリジニウム−パークロレート、及びローダミン系色素：ローダミンＢ、ローダミン６Ｇ、ローダミン３Ｂ、ローダミン１０１、ローダミン１１０、ベーシックバイオレット１１、スルホローダミン１０１等が挙げられる。

なお、有機発光体から白色光や紫外光を出射させ、青色光に変換する青色フィルターを形成する場合には、青色蛍光色素（紫外の励起光を青色光に変換する蛍光色素）として、スチルベンゼン系色素：１，４−ビス（２−メチルスチリル）ベンゼン、トランス−４，４‘−ジフェニルスチルベンゼン、クマリン系色素：７−ヒドロキシ−４−メチルクマリン等が挙げられる。

また、無機系蛍光体材料としては、緑色蛍光体（紫外、青色の励起光を緑色光に変換する蛍光色素）として、（ＢａＭｇ）Ａｌ_１６Ｏ_２７：Ｅｕ^２＋，Ｍｎ^２＋、Ｓｒ_４Ａｌ_１４Ｏ_２５：Ｅｕ^２＋、（ＳｒＢａ）Ａl_１２Ｓｉ_２Ｏ_８：Ｅｕ^２＋、（ＢａＭｇ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋、Ｙ_２ＳｉＯ_５：Ｃｅ^３＋，Ｔｂ^３＋、Ｓｒ_２Ｐ_２Ｏ_７−Ｓｒ_２Ｂ_２Ｏ_５：Ｅｕ^２＋、（ＢａＣａＭｇ）_５（ＰＯ_４）_３Ｃｌ：Ｅｕ^２＋、Ｓｒ_２Ｓｉ_３Ｏ_８−２ＳｒＣｌ_２：Ｅｕ^２＋、Ｚｒ_２ＳｉＯ_４、ＭｇＡｌ_１１Ｏ_１９：Ｃｅ^３＋，Ｔｂ^３＋、Ｂａ_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋、Ｓｒ_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋、（ＢａＳｒ）ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋等が挙げられる。

また、赤色蛍光体（紫外、青色の励起光を赤色光に変換する蛍光色素）としては、Ｙ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ^３＋、ＹＡｌＯ_３：Ｅｕ^３＋、Ｃａ_２Ｙ_２（ＳｉＯ_４）_６：Ｅｕ^３＋、ＬｉＹ_９（ＳｉＯ_４）_６Ｏ_２：Ｅｕ^３＋、ＹＶＯ_４：Ｅｕ^３＋、ＣａＳ：Ｅｕ^３＋、Ｇｄ_２Ｏ_３：Ｅｕ^３＋、Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ^３＋、Ｙ（Ｐ，Ｖ）Ｏ_４：Ｅｕ^３＋、Ｍｇ_４ＧｅＯ_５．５Ｆ：Ｍｎ^４＋、Ｍｇ_４ＧｅＯ_６：Ｍｎ^４＋、Ｋ_５Ｅｕ_２．５（ＷＯ_４）_６．２５、Ｎａ_５Ｅｕ_２．５（ＷＯ_４）_６．２５、Ｋ_５Ｅｕ_２．５（ＭｏＯ_４）_６．２５、Ｎａ_５Ｅｕ_２．５（ＭｏＯ_４）_６．２５等が挙げられる。

なお、有機発光体から白色光や紫外光を出射させ、青色光に変換する青色フィルターを形成する場合には、青色蛍光体（紫外の励起光を青色光に変換する蛍光色素）として、Ｓｒ_２Ｐ_２Ｏ_７：Ｓｎ^４＋、Ｓｒ_４Ａｌ_１４Ｏ_２５：Ｅｕ^２＋、ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ^２＋、ＳｒＧａ_２Ｓ_４：Ｃｅ^３＋、ＣａＧａ_２Ｓ_４：Ｃｅ^３＋、（Ｂａ、Ｓｒ）（Ｍｇ、Ｍｎ）Ａｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ^２＋、（Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ_２、０Ｍｇ）_１０（ＰＯ_４）_６Ｃｌ_２：Ｅｕ^２＋、ＢａＡｌ_２ＳｉＯ_８：Ｅｕ^２＋、Ｓｒ_２Ｐ_２Ｏ_７：Ｅｕ^２＋、Ｓｒ_５（ＰＯ_４）_３Ｃｌ：Ｅｕ^２＋、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）_５（ＰＯ_４）_３Ｃｌ：Ｅｕ^２＋、ＢａＭｇ_２Ａｌ_１６Ｏ_２７：Ｅｕ^２＋、（Ｂａ，Ｃａ）_５（ＰＯ_４）_３Ｃｌ：Ｅｕ^２＋、Ｂａ_３ＭｇＳｉ_２Ｏ_８：Ｅｕ^２＋、Ｓｒ_３ＭｇＳｉ_２Ｏ_８：Ｅｕ^２＋等が挙げられる。

また、前記無機系蛍光体は、必要に応じて表面改質処理を施してもよい。表面改質方法としては、シランカップリング剤等の化学的処理によるものや、サブミクロンオーダーの微粒子等の添加による物理的処理によるもの、さらにこれらを併用するもの等が挙げられる。励起光による劣化、発光による劣化等の安定性を考慮すると、無機材料を使用する方が好ましい。さらに、無機材料を用いる場合には、平均粒径（ｄ_５０）が、０．５〜５０μｍであることが好ましい。平均粒径が１μｍ以下であると、蛍光体の発光効率が急激に低下する。また、５０μｍ以上であると、平坦な膜を形成することが非常に困難となり、蛍光体層と有機ＥＬ素子との間に空乏が形成されてしまう。

また、赤色フィルター１５Ｒや緑色フィルター１５Ｇは、前記の蛍光体材料と樹脂材料とを溶剤に溶解、分散させた蛍光体層形成用塗液を用いて、スピンコーティング法、ディッピング法、ドクターブレード法、吐出コート法、スプレーコート法等の塗布法、インクジェット法、凸版印刷法、凹版印刷法、スクリーン印刷法、マイクログラビアコート法等の印刷法等による公知のウエットプロセス、前記の材料を抵抗加熱蒸着法、電子線（ＥＢ）蒸着法、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法、スパッタリング法、有機気相蒸着（ＯＶＰＤ）法等の公知のドライプロセス、または、レーザー転写法等により形成することができる。

前記樹脂材料として感光性樹脂を用いることで、フォトリソグラフィー法により蛍光体層６Ｒ，６Ｇ，６Ｂをパターンニングすることが可能になる。感光性樹脂としては、アクリル酸系樹脂、メタクリル酸系樹脂、ポリ桂皮酸ビニル系樹脂、硬ゴム系樹脂等の反応性ビニル基を有する感光性樹脂（光硬化型レジスト材料）の一種類または複数種類の混合物を用いることができる。

また、前記のインクジェット法、凸版印刷法、凹版印刷法、スクリーン印刷法等のウエットプロセス、シャドーマスクを用いた抵抗加熱蒸着法、電子線（ＥＢ）蒸着法、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法、スパッタリング法、有機気相蒸着（ＯＶＰＤ）法等の公知のドライプロセス、または、レーザー転写法等により、蛍光体材料をダイレクトにパターニングすることも可能である。また、赤色フィルター１５Ｒや緑色フィルター１５Ｇの膜厚は、１００ｎｍ〜１００μｍ程度であるのが好ましく、１〜１００μｍ程度であるのがさらに好ましい。

次に、第一電極（光反射性電極）１２、および第二電極（光透過性電極）１３を形成する電極材料としては、公知の電極材料を用いることができる。第一電極（光反射性電極）１２としては、陽極の場合、有機発光体１４への正孔の注入をより効率良く行う観点、および光反射性の観点から、仕事関数が４．５ｅＶ以上の金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）等の金属等が挙げられる。また、陰極の場合には、有機発光体１４への電子の注入をより効率良く行う観点から、仕事関数が４．５ｅＶ以下のリチウム（Ｌｉ）、カルシウム（Ｃａ）、セリウム（Ｃｅ）、バリウム（Ｂａ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属、または、これらの金属を含有するＭｇ：Ａｇ合金、Ｌｉ：Ａｌ合金等の合金が挙げられる。

第二電極（光透過性電極）１３としては、インジウム（Ｉｎ）と錫（Ｓｎ）からなる酸化物（ＩＴＯ）、錫（Ｓｎ）の酸化物（ＳｎＯ_２）インジウム（Ｉｎ）と亜鉛（Ｚｎ）からなる酸化物（ＩＺＯ）等が透明電極材料として挙げられる。

第一電極（光反射性電極）１２、および第二電極（光透過性電極）１３は、前記の材料を用いてＥＢ蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、抵抗加熱蒸着法等の公知の方法により形成することができるが、本実施形態はこれらの形成方法に限定されるものではない。また、必要に応じて、フォトリソグラフィー法、レーザー剥離法により、形成した電極をパターニングすることもでき、シャドーマスクと組み合わせることで直接パターニングした電極を形成することもできる。第一電極（光反射性電極）１２、および第二電極（光透過性電極）１３の膜厚は５０ｎｍ以上が好ましい。膜厚が５０ｎｍ未満の場合には、配線抵抗が高くなることから、駆動電圧の上昇が生じるおそれがある。

色純度の向上、発光効率の向上、正面輝度の向上等の目的でマイクロキャビティ効果を用いる場合、陽極または陰極となる第二電極として半透明電極を用いることも好ましい。ここで用いる材料として、金属の半透明電極単体、もしくは、金属の半透明電極と透明電極材料の組み合わせを用いることができる。半透明電極材料としては、反射率および透過率の観点から銀が好ましい。半透明電極の膜厚は５〜３０ｎｍが好ましい。膜厚が５ｎｍ未満の場合には、光が十分に反射せず、干渉の効果を十分得ることができない。また、膜厚が３０ｎｍを超える場合には、光の透過率が急激に低下することから、輝度や効率が低下するおそれがある。また、光を取り出す側と反対側の電極には、光反射率が高い電極を用いることが好ましい。
この際に用いる電極材料としては、例えば、アルミニウム、銀、金、アルミニウム−リチウム合金、アルミニウム−ネオジム合金、アルミニウム−シリコン合金等の反射性金属電極、透明電極と反射性金属電極（反射電極）を組み合わせた電極等が挙げられる。

本実施形態で用いられる有機発光体１４は、上述した実施形態のような多層構造に限らず、具体的には下記の構成が挙げられるが、本実施形態はこれらにより限定されるものではない。
（１）有機発光層
（２）正孔輸送層／有機発光層
（３）有機発光層／電子輸送層
（４）正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層
（５）正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層
（６）正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層／電子注入層
（７）正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／正孔ブロッキング層／電子輸送層
（８）正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／正孔ブロッキング層／電子輸送層／電子注入層
（９）正孔注入層／正孔輸送層／電子ブロッキング層／有機発光層／正孔ブロッキング層／電子輸送層／電子注入層
なお、本実施形態では、図１に示すように、前記の（８）を採用している。

これら有機発光体１４の構成例において、発光層、正孔注入層、正孔輸送層、正孔ブロッキング層、電子ブロッキング層、電子輸送層および電子注入層の各層は、単層構造でもよいし、多層構造でもよい。有機発光層は、以下に例示する有機発光材料のみから構成されていてもよいし、発光性のドーパントとホスト材料の組み合わせから構成されていてもよい。また、任意に正孔輸送材料、電子輸送材料、添加剤（ドナー、アクセプター等）等を含んでいても良く、これらの材料が高分子材料（結着用樹脂）または無機材料中に分散された構成であっても良い。発光効率、寿命の観点からは、ホスト材料中に発光性のドーパントが分散されたものが好ましい。

有機発光体１４を構成する各層の材料としては、有機ＥＬ用の公知の発光材料を用いることができる。このような発光材料は、低分子発光材料、高分子発光材料等に分類され、これらの具体的な化合物を以下に例示するが、本実施形態はこれらの材料に限定されるものではない。また、前記の発光材料は、蛍光材料、燐光材料等に分類されるものでも良く、その場合、低消費電力化の観点から、発光効率の高い燐光材料を用いることが好ましい。

有機発光層に任意に含まれる発光性のドーパントとしては、有機ＥＬ用の公知のドーパント材料を用いることができる。このようなドーパント材料としては、例えば、紫外発光材料としては、ｐ−クォーターフェニル、３，５，３，５テトラ−ｔ−ブチルセクシフェニル、３，５，３，５テトラ−ｔ−ブチル−ｐ−クィンクフェニル等の蛍光発光材料等が挙げられる。青色発光材料として、スチリル誘導体等の蛍光発光材料、ビス［（４，６−ジフルオロフェニル）−ピリジナト−Ｎ，Ｃ２‘］ピコリネート イリジウム（III）（ＦＩｒｐｉｃ）、ビス（４’，６‘−ジフルオロフェニルポリジナト）テトラキス（１−ピラゾイル）ボレート イリジウム（III）（ＦＩｒ_６）等の燐光発光有機金属錯体等が挙げられる。

また、ドーパントを用いる時のホスト材料としては、有機ＥＬ用の公知のホスト材料を用いることができる。このようなホスト材料としては、前述した低分子発光材料、高分子発光材料、４，４‘−ビス（カルバゾール）ビフェニル、９，９−ジ（４−ジカルバゾール−ベンジル）フルオレン（ＣＰＦ）、３，６−ビス（トリフェニルシリル）カルバゾール（ｍＣＰ）、（ＰＣＦ）等のカルバゾール誘導体、４−（ジフェニルフォスフォイル）−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアニリン（ＨＭ−Ａ１）等のアニリン誘導体、１，３−ビス（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）ベンゼン（ｍＤＰＦＢ）、１，４−ビス（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）ベンゼン（ｐＤＰＦＢ）等のフルオレン誘導体等が挙げられる。

電荷注入輸送層は、電荷（正孔、電子）の電極からの注入と発光層への輸送（注入）をより効率良く行う目的で、電荷注入層（正孔注入層、電子注入層）と電荷輸送層（正孔輸送層、電子輸送層）に分類される。電荷注入輸送層は、以下に例示する電荷注入輸送材料のみから構成されていても良く、任意に添加剤（ドナー、アクセプター等）等を含んでいてもよく、これらの材料が高分子材料（結着用樹脂）または無機材料中に分散された構成であってもよい。

電荷注入輸送材料としては、有機ＥＬ用、有機光導電体用の公知の電荷輸送材料を用いることができる。このような電荷注入輸送材料は、正孔注入輸送材料および電子注入輸送材料に分類され、これらの具体的な化合物を以下に例示するが、本実施形態はこれらの材料に限定されるものではない。
正孔注入・正孔輸送材料としては、例えば、酸化バナジウム（Ｖ_２Ｏ_５）、酸化モリブデン（ＭｏＯ_２）等の酸化物、無機ｐ型半導体材料、ポルフィリン化合物、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）−ベンジジン（ＴＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベンジジン（ＮＰＤ）等の芳香族第三級アミン化合物、ヒドラゾン化合物、キナクリドン化合物、スチリルアミン化合物等の低分子材料、ポリアニリン（ＰＡＮＩ）、ポリアニリン−樟脳スルホン酸（ＰＡＮＩ−ＣＳＡ）、３，４−ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンサルフォネイト（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリ（トリフェニルアミン）誘導体（Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ）、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＣｚ）、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）（ＰＰＶ）、ポリ（ｐ−ナフタレンビニレン）（ＰＮＶ）等の高分子材料等が挙げられる。

また、陽極からの正孔の注入・輸送をより効率良く行う目的で、正孔注入層として用いる材料としては、正孔輸送層に使用する正孔注入輸送材料よりも最高被占分子軌道（ＨＯＭＯ）のエネルギー準位が低い材料を用いることが好ましい。また、正孔輸送層としては、正孔注入層に使用する正孔注入輸送材料よりも正孔の移動度が高い材料を用いることが好ましい。

また、正孔の注入・輸送性をより向上させるため、前記の正孔注入・輸送材料にアクセプターをドープすることが好ましい。アクセプターとしては、有機ＥＬ用の公知のアクセプター材料を用いることができる。これらの具体的な化合物を以下に例示するが、本実施形態はこれらの材料に限定されるものではない。

アクセプター材料としては、Ａｕ、Ｐｔ、Ｗ，Ｉｒ、ＰＯＣｌ₃ 、ＡｓＦ₆ 、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、酸化バナジウム（Ｖ_２Ｏ_５）、酸化モリブデン（ＭｏＯ_２）等の無機材料、ＴＣＮＱ（７，７，８，８，−テトラシアノキノジメタン）、ＴＣＮＱＦ₄ （テトラフルオロテトラシアノキノジメタン）、ＴＣＮＥ（テトラシアノエチレン）、ＨＣＮＢ（ヘキサシアノブタジエン）、ＤＤＱ（ジシクロジシアノベンゾキノン）等のシアノ基を有する化合物、ＴＮＦ（トリニトロフルオレノン）、ＤＮＦ（ジニトロフルオレノン）等のニトロ基を有する化合物、フルオラニル、クロラニル、ブロマニル等の有機材料が挙げられる。このうち、ＴＣＮＱ、ＴＣＮＱＦ₄ 、ＴＣＮＥ、ＨＣＮＢ、ＤＤＱ等のシアノ基を有する化合物がキャリア濃度をより効果的に増加させられるため、より好ましい。

電子注入・電子輸送材料としては、例えば、ｎ型半導体である無機材料、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、チオピラジンジオキシド誘導体、ベンゾキノン誘導体、ナフトキノン誘導体、アントラキノン誘導体、ジフェノキノン誘導体、フルオレノン誘導体、ベンゾジフラン誘導体等の低分子材料；ポリ（オキサジアゾール）（Ｐｏｌｙ−ＯＸＺ）、ポリスチレン誘導体（ＰＳＳ）等の高分子材料が挙げられる。特に、電子注入材料としては、特にフッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化バリウム（ＢａＦ_２）等のフッ化物、酸化リチウム（Ｌｉ_２Ｏ）等の酸化物等が挙げられる。

陰極からの電子の注入・輸送をより効率良く行う目的で、電子注入層として用いる材料としては、電子輸送層に使用する電子注入輸送材料よりも最低空分子軌道（ＬＵＭＯ）のエネルギー準位が高い材料を用いることが好ましい。また、電子輸送層として用いる材料としては、電子注入層に使用する電子注入輸送材料よりも電子の移動度が高い材料を用いることが好ましい。

また、電子の注入・輸送性をより向上させるため、前記の電子注入・輸送材料にドナーをドープすることが好ましい。ドナーとしては、有機ＥＬ用の公知のドナー材料を用いることができる。これらの具体的な化合物を以下に例示するが、本実施形態はこれらの材料に限定されるものではない。

ドナー材料としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｉｎ等の無機材料、アニリン類、フェニレンジアミン類、ベンジジン類（Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニルベンジジン、Ｎ，Ｎ’−ビス−（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス−（フェニル）−ベンジジン、Ｎ，Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベンジジン等）、トリフェニルアミン類（トリフェニルアミン、４，４’４''−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニル−アミノ）−トリフェニルアミン、４，４’４''−トリス（Ｎ−３−メチルフェニル−Ｎ−フェニル−アミノ）−トリフェニルアミン、４，４’４''−トリス（Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ）−トリフェニルアミン等）、トリフェニルジアミン類（Ｎ，Ｎ’−ジ−（４−メチル−フェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−１，４−フェニレンジアミン）等の芳香族３級アミンを骨格にもつ化合物、フェナントレン、ピレン、ペリレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン等の縮合多環化合物（ただし、縮合多環化合物は置換基を有しても良い）、ＴＴＦ（テトラチアフルバレン）類、ジベンゾフラン、フェノチアジン、カルバゾール等の有機材料がある。
これらのうち、特に、芳香族３級アミンを骨格に持つ化合物、縮合多環化合物、アルカリ金属がキャリア濃度をより効果的に増加させられるため、より好ましい。

有機発光層、正孔輸送層、電子輸送層、正孔注入層、および電子注入層等を含む有機発光体は、前記の材料を溶剤に溶解、分散させた有機発光体形成用塗液を用いて、スピンコーティング法、ディッピング法、ドクターブレード法、吐出コート法、スプレーコート法等の塗布法、インクジェット法、凸版印刷法、凹版印刷法、スクリーン印刷法、マイクログラビアコート法等の印刷法等による公知のウエットプロセス、前記の材料を用いた抵抗加熱蒸着法、電子線（ＥＢ）蒸着法、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法、スパッタリング法、有機気相蒸着（ＯＶＰＤ）法等の公知のドライプロセス、または、レーザー転写法等により形成することができる。なお、ウエットプロセスにより有機ＥＬ層を形成する場合には、有機ＥＬ層形成用塗液は、レベリング剤、粘度調整剤等の塗液の物性を調整するための添加剤を含んでいてもよい。

前記の有機発光体１４を構成する各層の膜厚は、１〜１０００ｎｍ程度が好ましいが、１０〜２００ｎｍがより好ましい。膜厚が１０ｎｍ未満であると、本来必要とされる物性（電荷の注入特性、輸送特性、閉じ込め特性など）が得られない。また、ゴミ等の異物による画素欠陥が生じるおそれがある。また、膜厚が２００ｎｍを超えると、有機発光体の抵抗成分により駆動電圧の上昇が生じ、消費電力の上昇に繋がる。

なお、第二電極（光透過性電極）１３の端部においてリーク電流が生じることを防止する目的で、エッジカバーを形成することも好ましい。エッジカバーを設ける場合は、絶縁材料を用いたＥＢ蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、抵抗加熱蒸着法等の公知の方法により形成することができ、公知のドライ法およびウエット法のフォトリソグラフィー法によりパターニングすることができる。

エッジカバーを構成する材料は、公知の絶縁材料を使用することができ、光を透過する必要性から、例えば、ＳｉＯ、ＳｉＯＮ、ＳｉＮ、ＳｉＯＣ、ＳｉＣ、ＨｆＳｉＯＮ、ＺｒＯ、ＨｆＯ、ＬａＯ等が挙げられる。こうしたエッジカバーの膜厚としては、１００〜２０００ｎｍが好ましい。１００ｎｍ以下であると、絶縁性が十分ではなく、リークの発生により消費電力の上昇、非発光の原因となる。また、２０００ｎｍ以上であると、成膜プロセスに時間が掛かり、生産性の低下の原因となる。

光制御層１７を構成する材料としては、第一層３１や第二層３２を構成する第一材料として光透過性材料、格子３３を構成する第二材料としては、金属薄膜などの光反射性材料、または、第一材料よりも屈折率が大きい光透過性材料が挙げられる。
具体的には、第一層３１や第二層３２を構成する第一材料として、波長４００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲で消衰係数が０．１以下の材料、例えば透明樹脂、特にアクリル系樹脂が好ましく挙げられる。格子３３を構成する第二材料としては、金属薄膜ではアルミニウム、銀、金、アルミニウム−リチウム合金、アルミニウム−ネオジム合金、アルミニウム−シリコン合金等の光反射性金属が挙げられ、また、第一材料よりも屈折率が大きい光透過性材料としては、例えば、ポリイミド、ＩＺＯ（インジウム−酸化亜鉛）などが挙げられる。

以上のような構成の本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス素子の作用、効果について、光制御層を中心に説明する。
有機ＥＬ素子（有機エレクトロルミネッセンス素子）１０は、第一電極（光反射性電極）１２と第二電極（光透過性電極）１３との間に所定の電圧を印加すると、有機発光体１４から等方的に青色光（蛍光）ＬＢが出射される。有機発光体１４から出射された青色光ＬＢのうち、出射面となる第二基板（封止基板）１６方向に出射した青色光ＬＢは、そのまま第二電極（光透過性電極）１３を透過して光制御層１７に入射する。
一方、有機発光体１４から出射された青色光ＬＢのうち、第一基板１１方向に出射した青色光ＬＢは、第一電極（光反射性電極）１２によって第二電極１３方向に反射され、第二電極（光透過性電極）１３を透過して光制御層１７に入射する。

光制御層１７に入射する青色光ＬＢは、有機発光体１４から等方的に広がる光であるために、光制御層１７の垂直方向（積層方向）から水平に近い方向まで、様々な角度で光制御層１７に入射する。特に、垂直方向から大きく傾いた角度の青色光は、そのまま波長変換層１５に入射すると、例えば、緑色フィルター１５Ｇで緑色変換された緑色光ＬＧが、同一平面上に隣接して配されている赤色フィルター１５Ｒに伝播して混色したり、緑色光ＬＧが青色光ＬＢをそのまま透過させる空気層Ａｒに抜けて青色光ＬＢと混色し、色再現性が低下し、鮮明な画像などが得られない。

このため、光制御層１７は、波長変換層１５や空気層Ａｒに向けて出射する青色光ＬＢの出射角度範囲を垂直方向を中心に所定の狭い角度範囲に限定することで、波長変換層１５や空気層Ａｒにおいて光が水平方向に近い角度で互いに伝播して混色することを防止する。

具体的には、光制御層１７として格子３３を水平方向に格子間隔ａで並べ、かつ垂直方向に格子間隔ｂで重ねた回折格子ＤＧを形成する。この時、格子間隔ａ、および格子間隔ｂは、有機発光体１４から出射された青色光（蛍光）ＬＢの波長域における中心波長をλとした時に、次式（１）、（２）を共に満たすように設定される。
（（８ｎ＋３）／１６）λ＜ａ＜（（８ｎ＋５）／１６）λ …式（１）
（（８ｍ＋３）／１６）λ＜ｂ＜（（８ｍ＋５）／１６）λ …式（２）
但し、ｎ，ｍは任意の自然数である。

このような回折格子ＤＧよって、有機発光体１４から垂直方向に入射する光（青色光）は、垂直方向以外の方向への回折条件を一切満たさないため、垂直方向にしか進まない。これに対して、有機発光体１４から垂直方向に対してずれた方向に放射された光の一部は回折条件を満足し、回折光の一部は隣接する波長変換層１５へは進まず、本来到達すべき波長変換層１５に戻ってくる。これによって、互いに隣接する波長変換層１５への光漏れに起因した混色による色再現性の低下を確実に抑制できる。

図３は、図２に示した光制御層１７の回折格子ＤＧを模式的に示した説明図である。
回折格子における回折条件は、光が基板に対して垂直方向に進行する場合は、図４に示すように、基板表面に平行方向に間隔２π／ａ、垂直方向に間隔２π／ｂで並んだ格子点（図中の黒丸で示した点）のうち、点Ｐを通る円が交わる事で、その点の方向に回折が起こる。光が基板に対して垂直方向に進行する場合、円の中心ＯとＰとを結ぶ方向は、基板に対して垂直な方向である。この場合、ａ、ｂ、λが上式（１）、（２）を満たしている限り、格子点と円は点Ｐ以外では交わらないので、光はどの方向にも回折を生じず、基板表面に対して垂直方向たけに進む。
一方、光の進行方向が基板表面垂直方向に対して、角度θをなす場合、θが(１／λ)ｓｉｎθ＝(ｌ／ａ)（ｌ：任意の整数）の関係を満たす時、回折条件を満足し、角度θ方向に進む光以外に回折により−θ方向に、光の一部が基板に垂直な面で反射される方向に進む。

図５は、図２に示した直線状の格子を配列した回折格子ＤＧを備えた光制御層１７の効果を示す放射パターンである。
この図５では、本実施形態の光制御層１７を備えた有機発光体１４の放射パターン（実施例）と、回折格子のない状態での有機発光体からの放射パターン（従来例）を示している。また、参考として完全拡散面からの発光放射パターン（ランバーシアン）を示している。有機発光体は微小共振器（マイクロキャビティー）構造なので、指向性を示す放射パターンとなっている。実施例は、この有機発光体に図２に示す構造の回折格子ＤＧを備えた光制御層１７を設け、回折格子ＤＧを通して有機発光体１４からの発光放射パターンを測定したものである。図５によれば、回折格子を設けない従来の有機発光体の放射パターンよりも指向性が向上しており、本発明の有機ＥＬ素子の効果が確認された。
なお、図５に示す放射パターンの測定にあたっては、図２における第一層３１や第二層３２を構成する第一材料としてアクリル樹脂を用いた。また、格子３３を構成する第二材料としてはＡｌを用いた。Ａｌからなる格子３３の線幅は１μｍ、厚みは０.１μｍ、格子間隔ａは６．０μｍ、第二層３２の１層分の厚み、即ち格子間隔ｂは１．３μｍとした。

［有機ＥＬ素子：第二実施形態］
図６は第二実施形態に係る有機ＥＬ素子を構成する光制御層を示した斜視図である。
第二実施形態における有機ＥＬ素子を構成する光制御層４０は、第二電極（光透過性電極）と波長変換層（図１参照）との間に配され、第一材料から構成される第一層４１と、第二材料から構成される複数の金属薄膜などの格子４３を備え、第一材料から構成される複数の第二層４２，４２…とからなる。第二層４２は第一層４１に重ねて、例えば４層積層されていればよい。

光制御層４０の格子４３は、水平面（基板の一面に平行な面）に沿ってＸ方向およびＹ方向にそれぞれ所定の格子間隔ａをあけて配列された多数の点状の部材である。こうした多数の格子４３は、水平方向に互いに隣接する格子４３どうしが形成ピッチ（格子間隔）ａを開けて形成されている。また、第二層３２の積層方向（垂直方向）においては、垂直方向に互いに重なる格子４３どうしが形成ピッチ（格子間隔）ｂを開けて配されている。即ち、形成ピッチｂは、第二層４２の厚みに相当する。

複数の金属薄膜などからなる格子４３の格子間隔ａ、および格子間隔ｂは、有機発光体から出射された青色光（蛍光）ＬＢの波長域における中心波長をλとした時に、次式（１）、（２）を共に満たすように設定される。
（（８ｎ＋３）／１６）λ＜ａ＜（（８ｎ＋５）／１６）λ …式（１）
（（８ｍ＋３）／１６）λ＜ｂ＜（（８ｍ＋５）／１６）λ …式（２）
但し、ｎ，ｍは任意の自然数である。

このような構成の光制御層４０は、第一層４１に重ねて形成された、多数の点状の格子４３を配した第二層４２を複数（例えば４層）積層させることによって、回折格子ＤＧを構成している。そして、この回折格子ＤＧによって、光制御層４０を透過する青色光（蛍光）の出射角度範囲を狭めるように制御できる。

図７は、図６に示した点状の格子を配列した回折格子ＤＧを備えた光制御層４０の効果を示す放射パターンである。
この図７では、本実施形態の光制御層４０を備えた有機発光体の放射パターン（実施例）と、回折格子のない状態での有機発光体からの放射パターン（従来例）を示している。また、参考として完全拡散面からの発光放射パターン（ランバーシアン）を示している。有機発光体は微小共振器（マイクロキャビティー）構造なので、指向性を示す放射パターンとなっている。実施例は、この有機発光体に図６に示す構造の回折格子ＤＧを備えた光制御層４０を設け、回折格子ＤＧを通して有機発光体からの発光放射パターンを測定したものである。図６によれば、回折格子を設けない従来の有機発光体の放射パターンよりも指向性が向上しており、本発明の有機ＥＬ素子の効果が確認された。
なお、図７に示す放射パターンの測定にあたっては、図６における第一層４１や第二層４２を構成する第一材料としてアクリル樹脂を用いた。また、点状の格子４３を構成する第二材料としてはＡｌを用いた。Ａｌからなる格子４３は１μｍ角の矩形体とし、厚みは０.１μｍ、格子間隔ａは６．０μｍ、第二層４２の１層分の厚み、即ち格子間隔ｂは１．３μｍとした。

［液晶表示装置］
図８は液晶表示装置の積層方向に沿った示す断面図である。
液晶表示装置５０は、基板５１と、この基板５１の一面５１ａに積層された蛍光変換層５５と、液晶素子５４とを備えている。また、蛍光変換層５５と液晶素子５４との間には、光制御層５７が配されている。さらに、液晶素子５４に隣接して、青色光ＬＢを発光する光源５３が配されている。

蛍光変換層５５は、例えば、光源５３から発した青色光ＬＢによって励起され、この青色光（励起光）ＬＢを緑色の波長域の蛍光（緑色光）ＬＧに変換する緑色蛍光体５５Ｇ、および青色光ＬＢを赤色の波長域の蛍光（赤色光）ＬＲに変換する赤色蛍光体５５Ｒとが、基板５１の一面５１ａと平行に並列して配置されている。また、緑色蛍光体５５Ｇに隣接して、光源５３から発した青色光ＬＢをそのまま波長を変えずに青色光ＬＢのまま透過させる空気層Ａｒが形成されている。こうした空気層Ａｒを所定の厚みで保持するために、蛍光変換層５５の周縁部にはスペーサ５８が配されていることが好ましい

液晶素子５４は、光制御層５７に接する側から順に、第一偏向板６１、パネル基板６２、液晶セル６３Ｂ，６３Ｇ，６３Ｒ、パネル基板６４、および第二偏向板６５が重ねて配されている。また、液晶セル６３Ｂ，６３Ｇ，６３Ｒを互いに区画する分離層６６が形成されている。こうした液晶素子５４は、光源５３から発した青色光ＬＢを、緑色蛍光体５５Ｇや赤色蛍光体５５Ｒ、あるいは空気層Ａｒへの入射をＯＮ−ＯＦＦさせるシャッタの役割を果たす。

光制御層５７は、図２に示した直線状の格子を配列した回折格子や、図６に示した点状の格子を配列した回折格子を備えている。
このような構成によって、光源５３から出射された青色光は、シャッタの役割を果たす液晶素子５４を透過して、光制御層５７に入射する。光制御層５７は、回折格子によって、透過する青色光（蛍光）の出射角度範囲（放射パターン）を狭めるように制御する。そして、垂直方向か、または垂直方向に近い狭い角度範囲の青色光ＬＢが、緑色蛍光体５５Ｇや赤色蛍光体５５Ｒ、あるいは空気層Ａｒへ入射する。
これによって、緑色蛍光体５５Ｇ、赤色蛍光体５５Ｒ、空気層Ａｒにおいて光が水平方向に近い角度で互いに伝播して混色することを防止し、鮮明な色再現性の高い表示を実現することができる。

［有機ＥＬ素子の製造方法］
図１に示した有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法を説明する。
図９、１０は、有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法を段階的に示した断面図である。
まず、図９（ａ）に示すように、第二基板１６の一面１６ａ側に、蛍光の波長を変換する波長変換層１５を形成する（第一工程）。波長変換層１５としては、例えば、緑色フィルター１５Ｇと赤色フィルター１５Ｒとを隣接して形成し、さらに青色光（蛍光）を直接出射させる空気層Ａｒを配置する。

次に、波長変換層１５に重ねて回折格子を備えた光制御層１７を形成する（第二工程）。
この第二工程は、まず、図９（ｂ）に示すように、波長変換層１５に重ねて第一材料からなる第一層３１を形成する（Ａ工程）。第一材料は、波長４００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲で消衰係数が０．１以下の材料、例えばアクリル系樹脂を選択すればよい。
次に、図９（ｃ）に示すように、第一材料とは異なる屈折率を有する第二材料を用いて、形成する回折格子の格子間隔のうち、第二基板１６の一面１６ａにおける水平方向に沿った格子間隔をａ、蛍光の中心波長をλとした時に、次式（１）を満たす格子間隔ａで第一材料からなる第一層３１に重ねて格子３３を形成する（Ｂ工程）。
（（８ｎ＋３）／１６）λ＜ａ＜（（８ｎ＋５）／１６）λ …式（１）
但し、ｎは任意の自然数
格子３３を構成する第二材料は、金属薄膜、例えばＡｌ，Ａｇ、また、第一材料とは異なる屈折率を有する光透過性材料を用いればよい。

次に、図９（ｄ）に示すように、垂直方向に沿った格子間隔をｂ、蛍光の中心波長をλとした時に、次式（２）を満たす格子間隔ｂの厚みで第一材料からなる第二層３２を格子３３を覆うように第一層３１に重ねて形成する（Ｃ工程）。
（（８ｍ＋３）／１６）λ＜ｂ＜（（８ｍ＋５）／１６）λ …式（２）
但し、ｍは任意の自然数

次に、図９（ｃ）に示したＢ工程、および図９（ｄ）に示したＣ工程を複数回繰り返し、多数の格子３３を備えた第二層３２を複数層、例えば４層積層する（繰り返し工程）。これによって、図９（ｅ）に示すように、波長変換層１５に重ねて回折格子を備えた光制御層１７を形成することができる。

一方、図１０（ａ）に示すように、第一基板１１の一面１１ａ側に、第一電極（光反射性電極）１２と、正孔注入層２１、正孔輸送層２２、有機発光層２３、正孔ブロッキング層２４、電子輸送層２５、および電子注入層２６からなる有機発光体１４と、第二電極（光透過性電極）１３とを順に形成する（第三工程）。

そして、図１０（ｂ）に示すように、これら個別に積層させた第一基板１１の一面１１ａ側と、第二基板１６の一面１６ａ側とを対向させ、互いに接合する（第四工程）。こうした第一基板１１側と第二基板１６側との接合にあたっては、接合面に光透過性の接合層１９、例えば樹脂系の接着材層を形成して接合すればよい。あるいは、熱融着などによって接合することもできる。

本発明は、液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、プラズマディスプレイ等の各種表示装置に利用可能である。

１０…有機ＥＬ素子（有機エレクトロルミネッセンス素子）、１１…第一基板、１２…第一電極（光反射性電極）、１３…第二電極（光透過性電極）、１４…有機発光体、１５…波長変換層、１７…光制御層、３１…第一層、３２…第二層、３３…格子、ＤＧ…回折格子。

Claims (11)

1. 基板と、該基板の一面に重ねて形成された光透過性電極および光反射性電極と、該光透過性電極および光反射性電極の間に形成され、蛍光を発する有機発光体と、前記光透過性電極に重ねて形成され、前記蛍光の波長を変換する波長変換層と、前記光透過性電極および前記波長変換層の間に形成され、前記蛍光の出射方向を制御する光制御層と、
   を少なくともを備えた有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
   前記光制御層は、前記基板の一面に沿った水平方向に対して垂直な垂直方向から±１０°の範囲内に、複数の金属薄膜を配列してなることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
2. 前記光制御層を構成する複数の金属薄膜は、前記水平方向に沿った形成ピッチをａ、前記垂直方向に沿った形成ピッチをｂ、前記蛍光の中心波長をλとした時に、次式（１）、（２）を共に満たすように形成されていることを特徴とする請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
   （（８ｎ＋３）／１６）λ＜ａ＜（（８ｎ＋５）／１６）λ …式（１）
   （（８ｍ＋３）／１６）λ＜ｂ＜（（８ｍ＋５）／１６）λ …式（２）
   但し、ｎ，ｍは任意の自然数
3. 基板と、該基板の一面に重ねて形成された光透過性電極および光反射性電極と、該光透過性電極および光反射性電極の間に形成され、蛍光を発する有機発光体と、前記光透過性電極に重ねて形成され、前記蛍光の波長を変換する波長変換層と、前記光透過性電極および前記波長変換層の間に形成され、前記蛍光の出射方向を制御する光制御層と、
   を少なくともを備えた有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
   前記光制御層は回折格子であり、該回折格子の格子間隔のうち、前記基板の一面の水平方向に沿った格子間隔をａ、前記水平方向に垂直な垂直方向に沿った格子間隔をｂ、前記蛍光の中心波長をλとした時に、次式（１）、（２）を共に満たすように形成されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
   （（８ｎ＋３）／１６）λ＜ａ＜（（８ｎ＋５）／１６）λ …式（１）
   （（８ｍ＋３）／１６）λ＜ｂ＜（（８ｍ＋５）／１６）λ …式（２）
   但し、ｎ，ｍは任意の自然数
4. 前記回折格子は、波長４００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲で消衰係数が０．１以下の第一材料と、該第一材料よりも屈折率が大きい第二材料とから格子が形成されていることを特徴とする請求項２または３記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
5. 前記回折格子は、直線状の格子からなることを特徴とする請求項２ないし４いずれか１項記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
6. 前記回折格子は、ドット状の格子からなることを特徴とする請求項２ないし４いずれか１項記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
7. 青色光を発光する光源と、基板の一面に重ねて形成され、前記青色光を蛍光変換する蛍光変換層と、前記蛍光の出射方向を制御する光制御層と、一対の偏光板の間に液晶セルを挟持した液晶素子と、を少なくとも備えた液晶表示装置であって、
   前記光制御層は回折格子であり、該回折格子の格子間隔のうち、前記基板の一面の水平方向に沿った格子間隔をａ、前記水平方向に垂直な垂直方向に沿った格子間隔をｂ、前記蛍光の中心波長をλとした時に、次式（１）、（２）を共に満たすように形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
   （（８ｎ＋３）／１６）λ＜ａ＜（（８ｎ＋５）／１６）λ …式（１）
   （（８ｍ＋３）／１６）λ＜ｂ＜（（８ｍ＋５）／１６）λ …式（２）
   但し、ｎ，ｍは任意の自然数
8. 第二基板の一面側に、蛍光の波長を変換する波長変換層を形成する第一工程と、該波長変換層に重ねて、蛍光の出射方向を制御する回折格子を備えた光制御層を形成する第二工程と、
   第一基板の一面側に、光反射性電極、有機発光体および光透過性電極を順に形成する第三工程と、前記第一基板の一面側と前記第二基板の一面側とを対向させ、互いに接合する第四工程と、を少なくとも備えたことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
9. 前記第二工程は、波長４００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲で消衰係数が０．１以下の第一材料からなる第一層を形成するＡ工程と、
   前記第一材料とは異なる屈折率を有する第二材料を用いて、前記回折格子の格子間隔のうち、前記第一基板の一面における水平方向に沿った格子間隔をａ、前記蛍光の中心波長をλとした時に、次式（１）を満たす格子間隔ａで前記第一材料に重ねて格子を形成するＢ工程と、
   前記水平方向に垂直な垂直方向に沿った格子間隔をｂ、前記蛍光の中心波長をλとした時に、次式（２）を満たす格子間隔ｂの厚みで前記第一材料からなる第二層を前記格子を覆うように前記第一層に重ねて形成するＣ工程と、
   前記Ｂ工程およびＣ工程を複数回繰り返す繰り返し工程と、を少なくとも備えたことを特徴とする請求項８記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
   （（８ｎ＋３）／１６）λ＜ａ＜（（８ｎ＋５）／１６）λ …式（１）
   （（８ｍ＋３）／１６）λ＜ｂ＜（（８ｍ＋５）／１６）λ …式（２）
   但し、ｎ，ｍは任意の自然数
10. 前記回折格子は、直線状の格子からなることを特徴とする請求項８または９記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
11. 前記回折格子は、ドット状の格子からなることを特徴とする請求項８または９記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。

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