WO2017126590A1 - 発光素子、発光素子の製造方法、表示装置、及び照明装置 - Google Patents

発光素子、発光素子の製造方法、表示装置、及び照明装置 Download PDF

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WO2017126590A1
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light emitting
layer
electrode
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嘉久 八田
泰明 田中
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王子ホールディングス株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a light emitting element, a method for manufacturing the light emitting element, a display device, and a lighting device.
  • Patent Document 1 discloses that a dot-like unevenness is randomly arranged on a transparent substrate, and an anode electrode, an organic light emitting layer, and a cathode are formed on the substrate.
  • An organic light emitting display device (hereinafter simply referred to as “EL display device”) including a plurality of organic light emitting elements in which electrodes are stacked is disclosed.
  • the organic light-emitting device described in Patent Document 1 is provided with an electrode layer having a shape along the concavo-convex shape provided on the surface of the transparent substrate, thereby improving the light-emitting efficiency of the organic light-emitting device.
  • the organic light-emitting device described in Patent Document 1 has a configuration in which a concavo-convex shape corresponding to the original concavo-convex shape provided on the surface of the transparent substrate is formed in each layer, and thus is provided at a position away from the transparent substrate. In some cases, it is difficult to form an uneven shape faithful to the original pattern on the electrode layer. Therefore, the light emitting efficiency of the organic light emitting device may not be sufficient.
  • the present invention solves the above-described conventional problems, and provides a light emitting device having excellent luminous efficiency. Moreover, the manufacturing method which can manufacture the said light emitting element is provided. In addition, a display device and a lighting device with excellent light emission efficiency are provided using the light-emitting element.
  • This invention relates to the light emitting element which solved the said subject with the structure shown below, a display apparatus provided with this, and an illuminating device.
  • a substrate, a first electrode layer provided on one surface side of the substrate, and a transparent provided with a part of the surface of the first electrode layer exposed on the first electrode layer A transparent conductive layer covering the member, the surface of the transparent member and the exposed first electrode layer, an organic light emitting layer provided on the transparent conductive layer, and the first electrode layer of the organic light emitting layer And a second electrode layer provided on the opposite side, wherein the surface of the second electrode layer facing the first electrode layer has a concavo-convex shape corresponding to the location of the transparent member. .
  • the transparent member is provided on the first electrode layer in a state where a part of the surface of the first electrode layer is exposed, and the side of the second electrode layer facing the first electrode layer
  • the surface has a concavo-convex shape corresponding to the location of the transparent member.
  • the light emitting device of the present invention has a configuration in which a concavo-convex pattern is provided on the surface of the first electrode layer close to the second electrode layer, and a concavo-convex pattern faithful to the pattern is provided on the surface of the second electrode layer. Excellent.
  • the manufacturing method of the light emitting element of this invention can manufacture the said light emitting element. Since the display device and the illumination device of the present invention use the light emitting element, the light emitting efficiency is excellent.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a light emitting device according to a first embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a plan view at the height of the AA line shown in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a modification of the transparent member used in the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a modification of the transparent member used in the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a light emitting device according to a second embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a light emitting device according to a first embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line AA shown in FIG.
  • the light emitting element 20 of this embodiment includes a substrate 1, a thin film transistor layer 2, a first electrode layer 3, a pixel separation layer 4, a transparent member 5, a transparent conductive layer 6, and an organic material.
  • a light emitting layer 7 and a second electrode layer 8 are provided, and these are sequentially laminated to form a schematic configuration.
  • the light emitting element 20 of the present embodiment will be described with an example of a top emission structure in which the first electrode layer 3 is an anode and the second electrode layer 8 is a cathode.
  • the first electrode layer 3 is a metal reflection electrode and the second electrode layer 8 is a transparent electrode
  • the first electrode layer is described as a metal reflection electrode in the following description of the top emission structure
  • the second An electrode layer may be described as a transparent electrode.
  • the metal reflective electrode 3 and the transparent electrode 8 can apply a voltage. By applying a voltage between the metal reflective electrode 3 and the transparent electrode 8, electrons and holes are injected into the organic light emitting layer 7, and these combine to generate light. The generated light is directly transmitted through the transparent electrode 8 and taken out of the device, or once reflected by the metal reflective electrode 3 and taken out of the device.
  • substrate 1 The material of the board
  • substrate 1 is not specifically limited, According to the intended purpose, it can select suitably.
  • the substrate 1 for example, a plate material made of a material such as sapphire, SiC, Si, MgAl 2 O 4 , LiTaO 3 , ZrB 2 , or CrB 2 can be used.
  • sapphire is preferable in terms of mechanical stability, thermal stability, optical stability, and chemical stability.
  • the material of the substrate 1 As the material of the substrate 1, a transparent body that transmits visible light may be used so that light can be extracted from the substrate 1 side.
  • the material of the substrate 1 that is a transparent body may be an inorganic material, an organic material, or a combination thereof.
  • the inorganic material include various glasses such as quartz glass, non-alkali glass, and white plate glass, and transparent inorganic minerals such as mica.
  • the organic material include resin films such as cycloolefin films and polyester films, and fiber reinforced plastic materials in which fine fibers such as cellulose nanofibers are mixed in the resin film.
  • the light-emitting element 20 of the present embodiment is a top emission type, and light is extracted from the side opposite to the substrate 1, so that the substrate 1 does not necessarily have to be transparent.
  • a material of the substrate 1 that is not a transparent body for example, a metal plate such as a stainless plate or a copper plate, a silicon wafer, or the like can be used.
  • the thickness of the substrate 1 is not particularly limited, but is, for example, 100 to 1000 ⁇ m, preferably 200 to 500 ⁇ m. When the thickness is 200 ⁇ m or more, the strength of the substrate is ensured, and handling at the time of manufacturing the light emitting device becomes easy. Moreover, it is preferable that it is 500 micrometers or less from the point of weight reduction of an apparatus.
  • the thin film transistor layer 2 is provided between the substrate 1 and the metal reflective electrode (first electrode layer) 3 in order to control the light emission of the pixel. Specifically, the thin film transistor layer 2 is formed by planarizing the thin film transistor circuit 9 stacked on the substrate 1, the connection portion 10 between the thin film transistor circuit 9 and the metal reflective electrode 3, and the thin film transistor circuit 9 and the connection portion 10. Interlayer insulating film 11.
  • the interlayer insulating film 11 is not particularly limited, and is formed using, for example, a spin-on glass material.
  • the spin-on-glass material is a liquid that has a viscosity at the application stage and is solidified by being cured after application. Therefore, it is possible to apply the liquid onto the substrate 1, and the thin film transistor circuit 9 and the connection portion 10 provided on the substrate 1 can be embedded to form a uniform layer.
  • the spin-on-glass material is not particularly limited, and commonly used materials can be used.
  • a silicate-based spin-on-glass material, a siloxane-based spin-on-glass material, or the like can be used.
  • the method for curing the spin-on-glass material is not particularly limited, and commonly used heat treatment, UV irradiation treatment, ozone treatment, sol-gel method, and the like can be used.
  • the thickness of the thin film transistor layer 2 is not particularly limited, but is, for example, 100 to 500 nm.
  • the metal reflective electrode (first electrode layer) 3 is a reflective film / electrode provided on the thin film transistor layer 2 on the one surface 1 a side of the substrate 1. As shown in FIG. 1, the metal reflective electrode 3 is partitioned and separated in pixel units by a pixel separation layer 4.
  • the material of the metal reflective electrode 3 is not particularly limited, and almost any single metal or alloy can be used, but the real part of the complex dielectric constant has a negative value with a large absolute value. Is preferred. Examples of such materials include simple substances such as gold, silver, copper, zinc, aluminum, and magnesium, alloys of gold and silver, alloys of silver and copper, and alloys such as brass. Further, the metal reflective electrode 3 may have a laminated structure of two or more layers.
  • the thickness of the metal reflective electrode 3 is not particularly limited, but is, for example, 20 to 1000 nm, preferably 50 to 500 nm. If it is thinner than 20 nm, the reflectance is lowered and the front brightness is lowered. If it is thicker than 1000 nm, damage due to heat during film formation and mechanical damage due to film stress accumulate in the metal reflective electrode 3 and may cause cracks or peeling. Leads to poor conduction.
  • the thickness of each layer which comprises the light emitting element 20 can be measured with a spectroscopic ellipsometer, a contact-type level difference meter, AFM, etc.
  • the light emitting element 20 of the present embodiment includes a surface 1a on the side of the substrate 1 on which the thin film transistor layer 2 is laminated (a side facing the metal reflective electrode 3), a surface 3a on the side facing the substrate 1 of the metal reflective electrode 3, And the surface 3b of the metal reflective electrode 3 on the side opposite to the substrate 1 (side facing the transparent electrode 8) is flat. Since the surface 1a of the substrate 1 is flat in the light emitting element 20 of the present embodiment, the thin film transistor circuit 9 can be formed with high accuracy. Further, since the surface 3 a of the metal reflective electrode 3 is flat, the thin film transistor circuit 9 and the metal reflective electrode 3 can be reliably connected by the connecting portion 10.
  • Flat here means that the value of the arithmetic average roughness Ra measured in accordance with JIS B0601'2001 using AFM is 2 nm or less.
  • the roughness parameter Ra can be obtained from the roughness curve extracted by applying the filter processing defined by the measurement standard of the stylus roughness meter described in JIS B0633; 2001 to the measurement data of the laser microscope. it can.
  • flat here means that the interface of the substrate is regarded as a roughness curve by observation with a cross-sectional TEM of the light emitting element, and the value of the roughness parameter Ra is 2 nm or less.
  • the pixel separation layer 4 is a partition wall provided to partition and separate the pixels. As shown in FIGS. 1 and 2, the pixel isolation layer 4 is provided so as to cover the end portions of the thin film transistor layer 2 and the metal reflective electrode 3 with the surface 3 b of the metal reflective electrode 3 exposed.
  • the material of the pixel isolation layer 4 is not particularly limited as long as it functions as an insulating film, and examples thereof include highly transparent acrylic resins.
  • the thickness of the pixel separation layer 4 is not particularly limited, but is, for example, 100 to 3000 nm, and preferably 250 to 2000 nm.
  • the transparent member 5 is provided with a visible light provided to give an uneven shape to the surface 3 b of the metal reflecting electrode 3 without impairing the light reflecting function of the metal reflecting electrode 3. It is a transparent body that passes through.
  • the material of the transparent body is not particularly limited, and the spectrum is not biased in the visible light range (wavelength 380 nm to 800 nm), and the transmittance is 70% or more, preferably 80% or more, more preferably 90%. % Or more can be used.
  • the transparent material may be an inorganic material, an organic material, or a combination thereof.
  • examples of the inorganic material include various glasses such as quartz glass, non-alkali glass, and white plate glass, and transparent inorganic minerals such as mica.
  • examples of the organic material include resin films such as cycloolefin films and polyester films, and fiber reinforced plastic materials in which fine fibers such as cellulose nanofibers are mixed in the resin film.
  • the transparent member 5 includes a plurality of columnar island portions 5 a.
  • the average height of the transparent member 5 is preferably 12 to 180 nm, and more preferably 15 to 150 nm. If the average height of the transparent member 5 is equal to or more than the lower limit of the above preferable range, the uneven shape having an appropriate height for light extraction by the plasmonic effect is surely formed on the surface 8a of the transparent electrode 8. If it is less than the upper limit of the preferable range, the transparent conductive layer 6 to the transparent electrode 8 can be reliably formed on the surface 3b of the metal reflective electrode 3 provided with the transparent member 5 without defects. it can.
  • the average height of the transparent member 5 means an average value when 25 island-shaped portions 5a are measured.
  • the height of the columnar island-shaped portion 5a refers to the height of the portion farthest from the surface 3b of the metal reflective electrode 3 in the vertical direction.
  • the height of the columnar island-shaped portion 5a can be measured by a spectroscopic ellipsometer, a contact step meter, a laser microscope, an AFM, or the like.
  • the two-dimensional structure in which the plurality of island-like parts 5a constituting the transparent member 5 are two-dimensionally arranged may be periodic or aperiodic.
  • the two-dimensional arrangement of the plurality of island portions 5a is periodic. It is preferable that By setting the period of the two-dimensional arrangement of the plurality of island-shaped parts 5a to a period suitable for the diffraction of light of a specific frequency, the light extraction efficiency or the light capture efficiency can be improved. Alternatively, a light-emitting element with high light extraction efficiency can be obtained by setting a period of two-dimensional arrangement of the plurality of island-shaped portions 5a to a period suitable for extraction of surface plasmons generated in the light-emitting element.
  • island-like portions 5a are periodically and two-dimensionally arranged” refers to a state in which a plurality of island-like portions 5a are periodically arranged in at least two directions on a plane.
  • the orientation direction is two directions and the intersection angle is 90 ° (square lattice)
  • the orientation direction is three directions and the intersection angle is 60 ° ( Triangular lattice, hexagonal lattice) and the like.
  • the above “positional relationship where the crossing angle is 60 °” specifically refers to a relationship that satisfies the following conditions.
  • a line segment L1 having a length equal to the most frequent pitch P is drawn from one center point t1 in the direction of the adjacent center point t2.
  • a line segment L2 having a length equal to the most frequent pitch P is drawn from the center point t1 in the direction of 60 ° with respect to the line segment L1. If the center point adjacent to the center point t1 is within the range of 15% of the most frequent pitch P from the end point of each line segment L1 on the side opposite to the center point t1, the crossing angle is 60 °.
  • the positional relationship where the crossing angle is 90 degrees is defined by replacing the above description of “60 °” with “90 °”.
  • the center point is defined as follows.
  • a plurality of contour lines are drawn every 20 nm for each island-like portion 5a in parallel with the reference plane, and the center of gravity of each contour line (a point determined by the x and y coordinates) Ask for.
  • the average position of these barycentric points is the center point of the island-shaped portion 5a.
  • the most frequent pitch P can be specifically obtained as follows. First, an AFM image is obtained for a region selected at random on the substrate and having a square region whose side is 30 to 40 times the most frequent pitch P. For example, when the most frequent pitch P is about 300 nm, an image of an area of 9 ⁇ m ⁇ 9 ⁇ m to 12 ⁇ m ⁇ 12 ⁇ m is obtained. Then, this image is waveform-separated by Fourier transform to obtain an FFT image (fast Fourier transform image). Next, the distance from the zero-order peak to the primary peak in the profile of the FFT image is obtained. The reciprocal of the distance thus obtained is the most frequent pitch P in this region.
  • Such a process is similarly performed for a total of 25 or more regions of the same area selected at random, and the most frequent pitch in each region is obtained.
  • the average value of the most frequent pitches P1 to P25 in the 25 or more regions thus obtained is the most frequent pitch P.
  • the regions are preferably selected at least 1 mm apart, more preferably 5 mm to 1 cm apart.
  • the two-dimensional arrangement of the plurality of island-like parts 5a is preferably aperiodic.
  • “two-dimensional non-periodic arrangement” refers to a state in which the distance between the centers of the island-like portions 5a and the arrangement direction are not constant.
  • the two-dimensional arrangement is non-periodic and has a structure as described below, whereby the light in the frequency band used by the light emitting element 20 of the present embodiment can be efficiently taken out / taken in.
  • this preferable structure in order to diffract the upper limit frequency from the wave number suitable for diffracting the lower limit frequency of the light in the frequency band used by the light emitting element 20 of the present embodiment in the spectral intensity of the height distribution. Examples include a structure in which the spectral intensity of the height distribution is adjusted so as to include wave numbers corresponding to suitable wave numbers.
  • the wave number spectrum intensity corresponding to the wave number suitable for diffracting the upper limit frequency from the wave number suitable for diffracting the lower limit frequency of the light in the frequency band used by the light emitting element 20 of the present embodiment is adjusted to be 35% or more of the total spectrum intensity.
  • the plurality of island-like parts 5a constituting the transparent member 5 may be arranged such that all the island-like parts 5a are spaced apart from each other in a two-dimensional structure arranged two-dimensionally. May be connected to each other.
  • the plurality of island-like portions 5 a constituting the transparent member 5 are provided on the metal reflective electrode 3 with a part of the surface 3 b of the metal reflective electrode 3 exposed. Yes. Specifically, the area of the surface 3b covered by the transparent member 5 with respect to the total area of the surface 3b of the metal reflective electrode 3 partitioned by the pixel separation layer 4 (that is, the total of the surfaces 3b covered by the plurality of island-like portions 5a).
  • the ratio of (area) is preferably 0.1 or more and 0.9 or less, and more preferably 0.6 or more and 0.8 or less. When the ratio is within a preferable range, the uneven structure formed on the surface 8a of the transparent electrode 8 can ensure a sufficient size for improving the light emission efficiency.
  • the transparent conductive layer 6 includes a surface of the transparent member 5 (all surfaces of the plurality of island-shaped portions 5 a) and an exposed metal reflective electrode (first electrode) in the region partitioned by the pixel separation layer 4. 1 electrode layer) 3 is provided so as to cover the surface 3b.
  • the electric resistance of the light emitting element 20 of the present embodiment can be adjusted to an appropriate range.
  • the shape of the transparent conductive layer 6 follows the uneven shape provided by the metal reflective electrode 3 and the transparent member 5.
  • a transparent conductor that transmits visible light is used for the transparent conductive layer 6.
  • the transparent conductor which comprises the transparent conductive layer 6 is not specifically limited, A well-known thing can be used as a transparent conductive material.
  • ITO indium-tin oxide
  • IZO indium-zinc oxide
  • ZnO zinc oxide
  • ZTO zinc-tin oxide
  • the thickness of the transparent conductive layer 6 is not particularly limited, but is, for example, 30 to 1000 nm, and preferably 50 to 200 nm. When the thickness is 50 nm or more, a stable current value can be obtained, so that an effect of improving reliability can be obtained. On the other hand, if it is 200 nm or less, the transmittance is increased, and the effect of improving the light extraction efficiency is obtained.
  • the organic light emitting layer 7 is provided on the transparent conductive layer 6 in a region partitioned by the pixel separation layer 4.
  • the end of the organic light emitting layer 7 is provided so as to cover the end of the pixel separation layer 4.
  • the shape of the organic light emitting layer 7 follows the uneven shape provided in the transparent conductive layer 6.
  • the organic light emitting layer 7 is a layer including at least a light emitting layer containing an organic light emitting material, and may be composed of only the light emitting layer, but generally includes other layers other than the light emitting layer.
  • the other layer may be composed of an organic material or an inorganic material as long as the function of the light emitting layer is not impaired.
  • the metal reflective electrode 3 can be composed of five layers: a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and an electron injection layer.
  • the most important of these layers is the light emitting layer.
  • the hole injection layer and the electron injection layer can be omitted depending on the layer structure.
  • the electron transport layer can also serve as a light emitting layer.
  • the material which comprises these layers is not specifically limited, A well-known thing can be used.
  • organic light emitting material is used as a material constituting the light emitting layer.
  • the organic light emitting material include Tris [1-phenylisoquinoline-C2, N] iridium (III) (Ir (piq) 3), 1,4-bis [4- (N, N-diphenylaminostyrylbenzene)] (DPAVB), Examples thereof include pigment compounds such as Bis [2- (2-benzoxazolyl) phenolato] Zinc (II) (ZnPBO).
  • the host material include a hole transport material and an electron transport material.
  • organic materials are generally used.
  • hole injection material examples include compounds such as 4,4 ', 4 "-tris (N, N-2-naphthylphenylamino) triphenylamine (2-TNATA).
  • hole transport layer for example, N, N′-diphenyl-N, N′-bis (1-naphthyl)-(1,1′-biphenyl) -4,4′-
  • aromatic amine compounds such as diamine (NPD), copper phthalocyanine (CuPc), N, N′-Diphenyl-N, N′-di (m-tolyl) benzidine (TPD), and the like.
  • Examples of the material constituting the electron transport layer (electron transport material) and the material constituting the electron injection layer (electron injection material) include, for example, 2,5-Bis (1-naphthyl) -1,3,4-oxadiazole (BND). ), 2- (4-tert-Butylphenyl) -5- (4-biphenylyl) -1,3,4-oxadiazole (PBD), etc., metal such as Tris (8-quinolinolato) aluminum (Alq), etc. And complex compounds.
  • the total thickness of the organic light emitting layer 7 is usually 30 to 500 nm.
  • the transparent electrode (second electrode layer) 8 is provided over the organic light emitting layer 7 and the pixel separation layer 4 exposed from the organic light emitting layer 7.
  • the shape of the surface 8 a of the transparent electrode 8 on the side facing the metal reflective electrode 3 follows the uneven shape provided in the organic light emitting layer 7. That is, the surface 8 a of the transparent electrode 8 has an uneven shape corresponding to the location of the transparent member 5 provided on the surface 3 b of the metal reflective electrode 3.
  • the surface opposite to the surface 8 a of the transparent electrode 8 is preferably flat at least in a region partitioned by the pixel separation layer 4.
  • a transparent conductor that transmits visible light is used for the transparent electrode (second electrode layer) 8.
  • the transparent conductor which comprises the transparent electrode 8 is not specifically limited, A well-known thing can be used as a transparent conductive material.
  • indium tin oxide Indium Tin Oxide (ITO)
  • indium zinc oxide Indium Zinc Oxide (IZO)
  • zinc oxide Zinc Oxide (ZnO)
  • zinc-tin oxide Zinc Tin Oxide (ZTO)
  • the thickness of the transparent electrode 8 is not particularly limited, but is, for example, 30 to 300 nm, and preferably 50 to 150 nm. When it is 50 nm or more, an effect of ensuring stable electrical conductivity is obtained. Moreover, since the transmittance
  • the manufacturing method of the light emitting element 20 of the present embodiment includes a step of forming the thin film transistor layer 2 on one surface 1a of the substrate 1, and a step of forming the metal reflective electrode (first electrode layer) 3 on the thin film transistor layer 2.
  • the transparent conductive layer 6, the organic light emitting layer 7, and the 2nd electrode layer 8 are laminated
  • the thin film transistor layer 2 is formed on one surface 1 a of the substrate 1. Specifically, after the surface 1a of the substrate 1 is flattened by a flattening process or the like, the thin film transistor circuit 9 is laminated and formed on the surface 1a by using a general semiconductor process. Next, after an interlayer insulating film 11 is formed on the surface 1a of the substrate 1 so as to embed the thin film transistor circuit 9, the upper surface of the interlayer insulating film 11 is planarized. Next, a through hole is formed from the upper surface of the interlayer insulating film 11 so that the thin film transistor circuit 9 is exposed, and then the through hole is filled with a conductive material to form the connection portion 10. Next, the upper surface of the interlayer insulating film 11 is planarized to form the thin film transistor layer 2.
  • the metal reflective electrode 3 is formed on the thin film transistor layer 2.
  • the metal reflective electrode 3 is formed by laminating raw materials to have a predetermined thickness so as to cover the entire surface of the thin film transistor layer 2.
  • the connection part 10 which comprises the thin-film transistor layer 2, and the surface 3a of the metal reflective electrode 3 are electrically connected.
  • metal thin film deposition methods sputtering, CVD, etc.
  • the surface 3a on the side facing the substrate 1 is preferably flat. Thereby, connection reliability with the connection part 10 which comprises the thin-film transistor layer 2 can be improved.
  • the metal reflective electrode 3 when forming the metal reflective electrode 3, it is preferable to make the surface 3b on the opposite side of the substrate 1 flat. Thereby, it can form by controlling precisely the pitch and height of transparent member 5 mentioned below.
  • the shape of the metal reflective electrode 3 follows the surface shape of the thin film transistor layer 2, if the surface of the thin film transistor layer 2 is flat, the surface 3a and the surface 3b of the metal reflective electrode 3 are also flat.
  • the transparent member 5 is formed so as to expose a part of the surface 3b of the metal reflective electrode 3, and an uneven shape is provided on the surface 3b of the metal reflective electrode 3.
  • a plurality of island portions 5 a are formed as the transparent member 5 on the surface 3 b of the metal reflective electrode 3. Examples of a method for forming the plurality of island-shaped portions 5a on the surface 3b of the metal reflective electrode 3 include the following methods.
  • the 3D printing method is a method in which a plurality of island portions 5a are directly formed on the surface 3b of the metal reflective electrode 3 by an ink jet printer or the like.
  • Nanoimprint method In the nanoimprint method, a liquid resin such as an uncured ultraviolet curable resin, an electron beam curable resin, or a thermosetting resin is applied on the surface 3b of the metal reflective electrode 3, and the transparent member 5 (a plurality of island portions 5a) is applied.
  • the inversion mold is pressed against the surface of the liquid resin, the resin is cured by irradiation with ultraviolet rays or electron beams, or heating, and then the inversion mold is removed to form a plurality of island portions 5a.
  • a thin resin layer may be formed on the surface 3b of the metal reflective electrode 3 other than the island-shaped portions 5a.
  • the inversion mold used in the nanoimprint method can form a nanoimprint mold from a concavo-convex shape produced by the following method by a known method such as electroforming.
  • Microphase separation is a method of forming a phase separation structure in units of microns by applying two incompatible components as a mixed dispersion or mixed melt, and applying and solidifying the mixture onto a substrate.
  • An uneven shape can be formed by removing one of the two incompatible components by a solvent or etching.
  • Photolithography is a technique in which a photoresist material layer formed on a substrate is exposed to a desired pattern, and then a photoresist material layer other than the desired remaining pattern is removed with a developer.
  • the substrate can be etched using the remaining pattern as a mask to form an uneven shape.
  • Particle mask is a technique for forming a layer of particles on a substrate.
  • the substrate can be etched using the particles as a mask to form an uneven shape.
  • any one or two of the 3D printing method, nanoimprint method, microphase separation, photolithography, and particle mask described above are used. It is preferable to use the above.
  • an inversion type for nanoimprinting is formed by electroforming, and the surface 3a of the reflective electrode 3 is formed by nanoimprinting using the inversion type. It is preferable to form a concavo-convex shape consisting of a plurality of island-like portions 5a.
  • the island-shaped portion when forming the concavo-convex shape composed of the plurality of island-shaped portions 5a, the island-shaped portion so that the periodic component of the concavo-convex shape includes an effective period for extracting guided mode light or extracting surface plasmon polaritons.
  • the light emission efficiency of the light emitting element 20 of the present embodiment can be increased.
  • the pixel separation layer 4 is formed so as to cover the thin film transistor layer 2 and the end of the metal reflective electrode 3 with the surface 3b of the metal reflective electrode 3 exposed.
  • the metal reflective electrode 3 after forming the transparent member 5 is partitioned and separated into pixel units by photolithography or the like.
  • pattern formation is performed by photolithography or the like.
  • the surface 3b of the metal reflective electrode 3 is exposed, and the pixel isolation layer 4 that covers the thin film transistor layer 2 and the end of the metal reflective electrode 3 is formed.
  • the transparent conductive layer 6, the organic light emitting layer 7, and the second electrode layer 8 are sequentially laminated so as to cover the surface of the transparent member 5 and the exposed surface 3 b of the metal reflective electrode 3.
  • the transparent conductive layer 6 is laminated so as to cover the surface of the transparent member 5 and the exposed surface 3b of the metal reflective electrode 3 using the pixel separation layer 4 as a mask.
  • the organic light emitting layer 7 is laminated on the transparent conductive layer 6.
  • the transparent electrode 8 is laminated so as to cover the organic light emitting layer 7 and the pixel separation layer 4.
  • the method for laminating each layer is not particularly limited, and a vapor deposition method such as sputtering or CVD may be used, or the layers may be formed by coating.
  • the transparent conductive layer 6, the organic light emitting layer 7, and the second electrode layer 8 By sequentially laminating the transparent conductive layer 6, the organic light emitting layer 7, and the second electrode layer 8 on the surface 3a of the reflective electrode 3, it corresponds to the concavo-convex shape composed of a plurality of island-like portions 5a provided on the surface 3a.
  • the uneven shape to be formed can be sequentially formed on the transparent conductive layer 6, the organic light emitting layer 7, and the surface 8 a of the transparent electrode 8.
  • the light emitting element 20 of this embodiment can be manufactured by the above method.
  • the display device of the present embodiment includes a plurality of the light emitting elements 20 described above.
  • the top emission structure includes a metal reflective electrode 3 having light reflectivity on the substrate 1 side, and the metal reflective electrode 3 and the transparent electrode 8 can apply a voltage. By applying a voltage between the metal reflective electrode 3 and the transparent electrode 8, electrons and holes are injected into the organic light emitting layer 7, and these combine to generate light. The generated light is directly transmitted through the transparent electrode 8 and taken out of the device, or once reflected by the metal reflective electrode 3 and taken out of the device.
  • the display device of this embodiment is configured using the above-described light emitting element 20 for each pixel. Therefore, by improving the light emission efficiency of the light emitting element 20, the light emission efficiency of the display device of this embodiment is also improved.
  • a display device emits light of different colors from the pixels of each light emission color. Specifically, the red light emitting pixel emits red light, the green light emitting pixel emits green light, and the blue light emitting pixel emits blue light.
  • a display device includes a control unit that controls the luminance of light for each light emission color pixel, and a full-color image is expressed on a surface from which light is extracted by the operation of the control unit.
  • each electrode of the light emitting element constituting each pixel must be connected to the thin film transistor circuit.
  • the conventional display device has a configuration including a light emitting element in which a substrate having an uneven shape is provided on a substrate and a shape corresponding to the uneven shape is provided on an electrode. For this reason, in the conventional display device, it is difficult to provide the thin film transistor circuit with high accuracy on the substrate having an uneven shape. Further, in the conventional display device, since the electrode connected to the thin film transistor circuit has a wavy shape, it may be difficult to connect the electrode and the thin film transistor circuit. In particular, in recent years, the number of pixels in a display device has been increased, and the circuit has become finer, and higher processing accuracy and connection reliability have been demanded.
  • the above-described light emitting element 20 is provided. Since the surface 1a of the substrate 1 is flat, the thin film transistor circuit 9 can be provided on the surface 1a of the substrate 1 with high accuracy. . Further, since the surface 3a of the metal reflective electrode 3 is flat, the thin film transistor circuit 9 and the metal reflective electrode 3 can be reliably connected by the connecting portion 10 even when the circuit becomes dense. Therefore, the display device of this embodiment has high visibility and high reliability, and can cope with an increase in the number of pixels.
  • the transparent member composed of the plurality of island-shaped portions 5a in a state where a part of the surface 3b of the metal reflective electrode 3 is exposed on the metal reflective electrode 3. 5 is provided, and the surface 8 a of the transparent electrode 8 has an uneven shape corresponding to the location of the transparent member 5. Since the uneven pattern is not provided on the substrate 1 away from the transparent electrode 8 but on the surface 3b of the metal reflective electrode 3 close to the transparent electrode 8, the uneven pattern faithful to the original is formed on the surface 8a of the transparent electrode 8. A shape can be provided. Therefore, since the light emitting element 20 of this embodiment can suppress the light guided inside the element and can re-radiate the light captured by the surface 3b of the metal reflective electrode 3, it has a high light extraction efficiency (light emission). Efficiency) can be realized.
  • the uneven shape is provided only between the surface 3b of the metal reflective electrode 3 and the surface 8a of the transparent electrode 8 facing each other. Therefore, since the connection process with the metal reflective electrode 3 and the control circuit provided in the thin-film transistor layer 2 can be performed accurately, the light emission failure of the light emitting element 20 can be suppressed.
  • the transparent conductive layer 6 is formed on the surface 3 a of the metal reflective electrode 3. Then, the organic light emitting layer 7 and the transparent electrode 8 are sequentially laminated to form a concave / convex shape corresponding to the original concave / convex shape on the transparent conductive layer 6, the organic light emitting layer 7, and the surface 8a of the transparent electrode 8. Since it is a structure, the light emitting element 20 mentioned above can be manufactured.
  • the surface 3b on the side opposite to the substrate 1 is flattened, so that the pitch and height of the plurality of island portions 5a are increased.
  • the transparent member 5 whose length is precisely controlled can be formed.
  • the periodic component of the concavo-convex shape is used to extract guided mode light or surface plasmon
  • the arrangement of the island portions 5a can be adjusted so as to include a period effective for taking out polaritons. Thereby, the luminous efficiency of the light emitting element 20 of this embodiment can be improved.
  • the display device of the present embodiment has a configuration using the light emitting element 20, and thus has excellent light emission efficiency. Moreover, since the surface 1a of the board
  • the technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
  • the case of the top emission structure has been described as an example.
  • the present invention is not limited to this, and a so-called bottom emission structure may be applied.
  • the thin film transistor layer 2 is preferably made of a transparent material.
  • the metal reflective electrode (first electrode layer) 3 and the transparent electrode (second electrode layer) 8 may have any configuration as long as one is an anode and the other is a cathode.
  • the shape of the island-like portion 5a is a column shape is shown as an example, but the present invention is not limited to this.
  • the shape of the island-shaped part 5a is not particularly limited as long as it can give a concavo-convex shape to the surface 3b of the metal reflective electrode 3, and for example, a cylinder, a cone, a truncated cone, a spindle,
  • the shape may be a hemisphere, prism, pyramid, truncated pyramid, or a combination of some of these shapes.
  • the transparent member 5 has shown as an example the structure which consists of several island-shaped parts 5a, it is not limited to this. As shown in FIG. 3, it is good also as the transparent member 25 which consists of the layered part 25b in which the some cylindrical opening part (recessed part) 25a was formed.
  • the transparent member 25 can be provided on the metal reflective electrode 3 with the surface 3b of the metal reflective electrode 3 exposed from each cylindrical opening 25a.
  • the transparent member 35 which consists of the layered part 35b in which the several rectangular column-shaped opening part (recessed part) 35a was formed in the grid
  • the transparent member 35 can be provided on the metal reflective electrode 3 in a state where the surface 3b of the metal reflective electrode 3 is exposed from each rectangular columnar opening 35a.
  • the average height of the transparent member 25 shown in FIG. 3 and the transparent member 35 shown in FIG. 4 is preferably 12 to 180 nm, and more preferably 30 to 150 nm. If the average height is equal to or higher than the lower limit value of the preferred range, it is possible to reliably form an uneven shape on the surface 8a of the transparent electrode 8, and if the average height is equal to or lower than the upper limit value of the preferred range, The transparent conductive layer 6 to the transparent electrode 8 can be reliably formed on the surface 3b without any defects.
  • the average height of the transparent members 25 and 35 refers to an average value when the height of the layered portions 25b and 35b is measured at 25 locations.
  • the average height of the transparent members 25 and 35 can be measured by a spectroscopic ellipsometer, a laser microscope, a contact step meter, an AFM, or the like.
  • the arrangement of the openings 25a and 35a is adjusted so that the periodic component of the concavo-convex shape includes a period effective for extracting guided mode light or extracting surface plasmon polaritons. By doing so, the light emission efficiency of the light emitting element can be improved.
  • the state and the center point when the “openings 25a and 35a are periodically arranged in two dimensions” are the same as the “island-like portion 5a” in the definition of the first embodiment described above and the “openings 25a and 35a. "Can be defined in the same way.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a light emitting device according to a second embodiment to which the present invention is applied.
  • the light emitting element 40 of this embodiment includes a transparent substrate 41, a first electrode layer 43, a pixel separation layer 4, a transparent member 5, a transparent conductive layer 6, and an organic light emitting layer 7. , And a second electrode layer 48, which are sequentially stacked to form a schematic structure.
  • the light-emitting element 40 of the present embodiment will be described with an example of a bottom emission structure in which the first electrode layer 43 is an anode and the second electrode layer 48 is a cathode.
  • the first electrode layer 43 is a transparent electrode
  • the second electrode layer 48 is a metal reflective electrode.
  • the transparent substrate 41 the transparent body that transmits visible light described as the substrate 1 applicable to the first embodiment described above can be used.
  • the material of the first electrode layer 43 the material described as the transparent electrode 8 applicable to the first embodiment described above can be used.
  • the material of the second electrode layer 48 the material described as the metal reflective electrode 3 applicable to the first embodiment described above can be used.
  • the transparent electrode (first electrode layer) 43 and the metal reflective electrode (second electrode layer) 48 can apply a voltage. By applying a voltage between the transparent electrode 43 and the metal reflective electrode 48, electrons and holes are injected into the organic light emitting layer 7, and light is generated by combining them. The light generated in the organic light emitting layer 7 passes through the transparent conductive layer 6, the transparent member 5 (columnar portion 5 a), the transparent electrode 43 and the transparent substrate 41 and is taken out of the device, or is reflected once by the metal reflective electrode 48. To be taken out of the device.
  • the transparent member 5 including the plurality of columnar portions 5a is provided on the surface 43b of the transparent electrode 43 to form the uneven shape
  • the surface 43b of the transparent electrode 43 An uneven shape can be precisely formed on the surface 48a of the opposing metal reflective electrode 48.
  • the transparent electrode 43 and the transparent member 5 are provided on the transparent substrate 1, according to the light emitting element 40 of the present embodiment, transmission of light generated in the organic light emitting layer 7 is not hindered.
  • the light emitting element 40 of this embodiment can be manufactured by changing the manufacturing method of the light emitting element 20 of 1st Embodiment mentioned above as follows. That is, in the method for manufacturing the light emitting element 40 according to the present embodiment, the transparent electrode (first electrode layer) 43 is formed on one surface 41 a of the substrate 41, and the transparent electrode 43 is formed on the surface 43 b of the transparent electrode 43. The transparent member 5 is formed so that a part of the surface 43b is exposed, and the surface 43b of the transparent electrode 43 is provided with an uneven shape, and the edge of the transparent electrode 43 is exposed while the surface 43b of the transparent electrode 43 is exposed.
  • the transparent conductive layer 6, the organic light emitting layer 7, and the second electrode are formed so as to cover the step of forming the pixel separation layer 4 so as to cover the portion, and the surface of the transparent member 5 and the exposed surface 43b of the transparent electrode 43. And a step of sequentially laminating the layers 48.
  • corresponds with each process of the manufacturing method of the light emitting element 20 of 1st Embodiment mentioned above, detailed description is abbreviate
  • the proving apparatus includes one or more light emitting elements 40 described above.
  • the bottom emission structure is provided with a transparent electrode 43 having optical transparency on the substrate 1 side.
  • the transparent electrode 43 and the metal reflective electrode 48 can apply a voltage.
  • By applying a voltage between the transparent electrode 43 and the metal reflective electrode 48 electrons and holes are injected into the organic light emitting layer 7, and light is generated by combining them.
  • the generated light passes through the transparent conductive layer 6, the transparent member 5 (columnar portion 5 a), the transparent electrode 43 and the transparent substrate 41 and is extracted to the outside of the element, or once reflected by the metal reflective electrode 48 and extracted to the outside of the element. It is. Since the lighting device of the present embodiment uses the light emitting element 40 described above, the lighting device is excellent in luminous efficiency.
  • the top emission structure may be sufficient as the light emitting element 40 of this embodiment, and an illuminating device using the same.
  • the transparent electrode 43 and the metal reflective electrode 48 may have any configuration as long as one is an anode and the other is a cathode.
  • the light-emitting element of the present invention is excellent in luminous efficiency, it can be industrially used in the field of display devices and lighting devices.

Landscapes

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Abstract

この発光素子は、基板と、前記基板の一方の面側に設けられた第１電極層と、前記第１電極層上に前記第１電極の表面の一部を露出させた状態で設けられた透明部材と、前記透明部材の表面と、露出した第１電極層とを被覆する透明導電層と、前記透明導電層上に設けられた有機発光層と、前記有機発光層の前記第１電極層と反対側に設けられた第２電極層とを備え、前記第２電極層の、前記第１電極層と対向する側の表面が、前記透明部材の存在箇所に対応する凹凸形状を有する。

Description

発光素子、発光素子の製造方法、表示装置、及び照明装置
　本発明は、発光素子、発光素子の製造方法、表示装置、及び照明装置に関する。
　本願は、２０１６年１月１９日に、日本に出願された、特願２０１６－００８１９７号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　発光素子を備える表示装置の一例として、特許文献１には、透明基板上にドット状の凹凸がランダムな配置となるように形成されており、前記基板上にアノード電極、有機発光層、及びカソード電極が積層された有機発光素子を複数備える、有機発光表示装置（以下、単に「ＥＬ表示装置」という）が開示されている。
　特許文献１に記載の有機発光素子には、透明基板の表面に設けられた凹凸形状に沿った形状を有する電極層が設けられており、有機発光素子の発光効率の向上が図られている。
特開２０００－０４０５８４号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の有機発光素子では、透明基板の表面に設けられた原型となる凹凸形状に対応する凹凸形状を各層に形成する構成であるため、透明基板から離れた位置に設けられた電極層に原型に忠実な凹凸形状を形成することが難しい場合があった。したがって、有機発光素子の発光効率が充分ではない場合があった。
　本発明は、従来の上記問題を解決したものであり、発光効率に優れた発光素子を提供する。
　また、上記発光素子を製造することが可能な製造方法を提供する。
　また、上記発光素子を用いて、発光効率に優れた表示装置、及び照明装置を提供する。
　本発明は、以下に示す構成によって上記課題を解決した発光素子、これを備えた表示装置及び照明装置に関する。
［１］　基板と、前記基板の一方の面側に設けられた第１電極層と、前記第１電極層上に前記第１電極層の表面の一部を露出させた状態で設けられた透明部材と、前記透明部材の表面と、露出した第１電極層とを被覆する透明導電層と、前記透明導電層上に設けられた有機発光層と、前記有機発光層の前記第１電極層と反対側に設けられた第２電極層とを備え、前記第２電極層の、前記第１電極層と対向する側の表面が、前記透明部材の存在箇所に対応する凹凸形状を有する、発光素子。
［２］　前記透明部材が、複数の島状部から構成される、［１］に記載の発光素子。
［３］　前記透明部材が、複数の開口部が形成された層状部である、［１］に記載の発光素子。
［４］　前記第１電極層の面積に対する前記透明部材の面積の比率が、０．１以上０．９以下である、［１］乃至［３］のいずれか一項に記載の発光素子。
［５］　前記透明部材の平均高さが、１２～１８０ｎｍである、［１］乃至［４］のいずれか一項に記載の発光素子。
［６］　前記第１電極層の、前記第２電極層と対向する側の表面が、平坦である、［１］乃至［５］のいずれか一項に記載の発光素子。
［７］　前記第１電極層の、前記基板と対向する側の表面が、平坦である、［１］乃至［６］のいずれか一項に記載の発光素子。
［８］　基板の一方の面側に第１電極層を形成する工程と、
　前記第１電極層上に前記第１電極層の表面の一部を露出するように透明部材を形成して、前記第１電極層の表面に凹凸形状を設ける工程と、
　前記透明部材の表面と、露出した第１電極層とを被覆するように、透明導電層、有機発光層、及び第２電極層、を順次積層する工程と、を備え、
　前記透明導電層と、前記有機発光層と、前記第２電極層の、前記第１電極層と対向する側の表面とに、前記凹凸形状に対応する形状を設ける、発光素子の製造方法。
［９］　前記透明部材として、複数の島状部を形成する、［８］に記載の発光素子の製造方法。
［１０］　前記透明部材として、複数の開口部が設けられた層状部を形成する、［８］に記載の発光素子の製造方法。
［１１］　前記透明部材を形成する際、３Ｄプリント法、ナノインプリント法、ミクロ相分離、フォトリソグラフィ、及び粒子マスクのうち、いずれか１つ、又は２つ以上を用いる、［８］～［１０］のいずれか一項に記載の発光素子の製造方法。
［１２］　前記第１電極層を形成する際、前記第１電極層の、前記基板と反対側の表面を平坦とする、［８］乃至［１１］のいずれか一項に記載の発光素子の製造方法。
［１３］　前記第１電極層を形成する際、前記第１電極層の、前記基板と対向する側の表面を平坦とする、［８］乃至［１２］のいずれか一項に記載の発光素子の製造方法。
［１４］　［１］乃至［７］のいずれか一項に記載の発光素子を複数備え、前記第１電極層が光反射性を有し、前記第２電極層が光透過性を有する、表示装置。
［１５］　前記基板と前記第１電極層との間に、薄膜トランジスタ層を備える、［１４］に記載の表示装置。
［１６］　［１］乃至［７］のいずれか一項に記載の発光素子を１以上備え、前記第１電極層が光透過性を有し、前記第２電極層が光反射性を有する、照明装置。
　本発明の発光素子は、第１電極層上に第１電極層の表面の一部を露出させた状態で透明部材が設けられており、第２電極層の、第１電極層と対向する側の表面が、透明部材の存在箇所に対応する凹凸形状を有する。第２電極層に近い第１電極層の表面に凹凸形状の原型を設け、第２電極層の表面に原型に忠実な凹凸形状を設ける構成であるため、本発明の発光素子は、発光効率に優れる。
　本発明の発光素子の製造方法は、上記発光素子を製造することができる。
　本発明の表示装置、及び照明装置は、上記発光素子を用いるため、発光効率に優れる。
図１は、本発明を適用した第１実施形態である発光素子の断面模式図である。 図２は、図１中に示すＡ－Ａ線の高さにおける平面図である。 図３は、本発明に用いる透明部材の変形例を示す断面図である。 図４は、本発明に用いる透明部材の変形例を示す断面図である。 図５は、本発明を適用した第２実施形態である発光素子の断面模式図である。
＜第１の実施形態＞
　先ず、本発明を適用した第１の実施形態の発光素子、発光素子の製造方法、及び表示装置の構成について、説明する。
「発光素子」
　図１は、本発明を適用した第１実施形態である発光素子の断面模式図である。図２は、図１中に示すＡ－Ａ線に沿った断面図である。
　図１に示すように、本実施形態の発光素子２０は、基板１と、薄膜トランジスタ層２と、第１電極層３と、画素分離層４と、透明部材５と、透明導電層６と、有機発光層７と、第２電極層８とを備え、これらが順次積層されて、概略構成されている。
　本実施形態の発光素子２０は、トップエミッション構造で、第１電極層３を陽極、第２電極層８を陰極とする構成を一例として説明する。この場合、第１電極層３は金属反射電極であり、第２電極層８は透明電極となるため、以下のトップエミッション構造に関する説明においては第１電極層を金属反射電極と記載し、第２電極層を透明電極と記載することもある。
　金属反射電極３と透明電極８は、電圧を印加できるようになっている。金属反射電極３と透明電極８との間に電圧を印加することで、有機発光層７に電子とホールが注入され、これらが結合することで光が発生する。発生した光は、透明電極８を直接透過して素子外部に取り出されるか、金属反射電極３で一度反射して素子外部に取り出される。
［基板］
　基板１の材質は、特に限定されるものではなく、使用目的に応じて適宜選択することができる。基板１としては、例えば、サファイア、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＬｉＴａＯ３、ＺｒＢ２、又はＣｒＢ２等の材料から成る板材を用いることができる。基板１としては、機械的安定性、熱安定性、光学安定性、化学的安定性の点で、サファイアが好ましい。
　基板１の材質として、光を基板１側から取り出せるように、可視光を透過する透明体を用いてもよい。この場合、透明体である基板１の材料としては、無機材料でも有機材料でもよく、それらの組み合わせでもよい。無機材料としては、たとえば、石英ガラス、無アルカリガラス、白板ガラス等の各種ガラス、マイカ等の透明無機鉱物などが挙げられる。有機材料としては、シクロオレフィン系フィルム、ポリエステル系フィルム等の樹脂フィルム、前記樹脂フィルム中にセルロースナノファイバー等の微細繊維を混入した繊維強化プラスチック素材などが挙げられる。
　本実施形態の発光素子２０は、トップエミッション型であり、光が基板１とは反対側から取り出されるため、基板１は必ずしも透明でなくてもよい。透明体でない基板１の材料としては、たとえば、ステンレス板や銅板等の金属板や、シリコンウエハ等を用いることができる。
　基板１の厚さは、特に限定はされないが、例えば１００～１０００μｍであり、好ましくは２００～５００μｍである。２００μｍ以上であると、基板の強度が確保され発光素子製造時の取り扱いが容易となる。また、装置の軽量化の点から、５００μｍ以下であることが好ましい。
［薄膜トランジスタ層］
　薄膜トランジスタ層２は、画素の発光を制御するために、基板１と金属反射電極（第１電極層）３との間に設けられている。具体的には、薄膜トランジスタ層２は、基板１に積層された薄膜トランジスタ回路９と、薄膜トランジスタ回路９と金属反射電極３との接続部１０と、薄膜トランジスタ回路９及び接続部１０を埋め込んで平坦化するための層間絶縁膜１１とを有している。
　層間絶縁膜１１としては、特に限定されるものではなく、例えば、スピンオングラス材料を用いて形成される。スピンオングラス材料は、塗布段階では粘性を有する液体状であり、塗布後に硬化させることにより、固体形態になるものをいう。したがって、液体を基板１上に塗布することが可能であり、基板１上に設けられた薄膜トランジスタ回路９及び接続部１０を埋め込んで、均一な層を形成することができる。
　スピンオングラス材料としては、特に限定されるものではなく、一般に用いられているものを使用することができる。例えば、シリケート系のスピンオングラス材料、シロキサン系のスピンオングラス材料等を用いることができる。スピンオングラス材料の硬化方法としては、特に限定されるものではなく、一般に用いられる加熱処理、ＵＶ照射処理、オゾン処理、ゾルゲル法等を用いることができる。
　薄膜トランジスタ層２の厚さは、特に限定はされないが、例えば１００～５００ｎｍである。
［金属反射電極］
　金属反射電極（第１電極層）３は、基板１の一方の面１ａ側に、薄膜トランジスタ層２上に設けられた反射膜兼電極である。金属反射電極３は、図１に示すように、画素分離層４によって画素単位で区画、分離されている。
　金属反射電極３の材料としては、特に限定されるものではなく、ほとんどの金属の単体または合金を用いることができるが、複素誘電率の実部が絶対値が大きな負の値を持つような材料が好ましい。かかる材料としては、例えば、金、銀、銅、亜鉛、アルミニウム、マグネシウム等の単体や、金と銀との合金、銀と銅との合金、真鍮等の合金が挙げられる。また、金属反射電極３は、２層以上の積層構造であってもよい。
　金属反射電極３の厚さは、特に限定はされないが、例えば２０～１０００ｎｍであり、好ましくは５０～５００ｎｍである。２０ｎｍより薄いと反射率が低くなり正面輝度が低下し、また、１０００ｎｍより厚いと成膜時の熱によるダメージ、膜応力による機械的ダメージが金属反射電極３内に蓄積しクラックや剥がれを生じる恐れがあり導通不良につながる。
　なお、発光素子２０を構成する各層の厚さは、分光エリプソメーター、接触式段差計、ＡＦＭ等により測定できる。
　本実施形態の発光素子２０は、基板１の、薄膜トランジスタ層２が積層される側（金属反射電極３と対向する側）の表面１ａ、金属反射電極３の基板１と対向する側の表面３ａ、及び金属反射電極３の基板１と反対側（透明電極８と対向する側）の表面３ｂがそれぞれ平坦となっている。
　本実施形態の発光素子２０は、基板１の表面１ａが平坦であるため、薄膜トランジスタ回路９を高い精度で形成することができる。また、金属反射電極３の表面３ａが平坦であるため、接続部１０によって薄膜トランジスタ回路９と金属反射電極３とが確実に接続することができる。したがって、高画素化が進み、回路がより細密になった場合でも、高い加工精度、及び接続信頼性が得られる。
　ここで言う平坦とは、ＡＦＭを用いてＪＩＳ　Ｂ０６０１‘２００１に準拠して測定した算術平均粗さＲａの値が、２ｎｍ以下であることを意味する。なお、レーザー顕微鏡の測定データに、ＪＩＳ　Ｂ０６３３；２００１に記載の触針式粗さ計の測定標準で規定されるフィルター処理を適用して抽出した粗さ曲線から、粗さパラメーターＲａを求めることができる。
　あるいは、ここで言う平坦とは、発光素子の断面ＴＥＭでの観察で基板の界面を粗さ曲線とみなし、粗さパラメーターＲａの値が２ｎｍ以下であることを意味する。
［画素分離層］
　画素分離層４は、画素と画素とを区画して分離するために設けられた隔壁である。図１及び図２に示すように、画素分離層４は、金属反射電極３の表面３ｂを露出させた状態で、薄膜トランジスタ層２及び金属反射電極３の端部を覆うように設けられている。画素分離層４の材料としては、絶縁膜として機能するものであれば特に限定されるものではなく、例えば、高透明アクリル系樹脂等が挙げられる。
　画素分離層４の厚さは、特に限定はされないが、例えば１００～３０００ｎｍであり、好ましくは２５０～２０００ｎｍである。
［透明部材］
　透明部材５は、図１及び図２に示すように、金属反射電極３の光反射機能を損なうことなく、上記金属反射電極３の表面３ｂに凹凸形状を付与するために設けられた、可視光を透過する透明体である。
　透明体の材料としては、特に限定されるものではなく、可視光の範囲（波長３８０ｎｍ～８００ｎｍ）でスペクトルに偏りを与えず、透過率が７０％以上、好ましくは８０％以上、より好ましくは９０％以上のものを用いることができる。
　具体的には、透明体の材料としては、無機材料でも有機材料でもよく、それらの組み合わせでもよい。無機材料としては、たとえば、石英ガラス、無アルカリガラス、白板ガラス等の各種ガラス、マイカ等の透明無機鉱物などが挙げられる。有機材料としては、シクロオレフィン系フィルム、ポリエステル系フィルム等の樹脂フィルム、前記樹脂フィルム中にセルロースナノファイバー等の微細繊維を混入した繊維強化プラスチック素材などが挙げられる。
　透明部材５は、図１及び図２に示すように、複数の円柱状の島状部５ａから構成されている。
　図１に示すように、透明部材５の平均高さは、１２～１８０ｎｍであることが好ましく、１５～１５０ｎｍであることがより好ましい。透明部材５の平均高さが上記好ましい範囲の下限値以上であれば、透明電極８の表面８ａに対してプラズモニック効果による光取り出しに対して適切な高さを有する凹凸形状を確実に形成することができ、好ましい範囲の上限値以下であれば、透明部材５が設けられた金属反射電極３の表面３ｂ上に、透明導電層６から透明電極８までを欠陥なく確実に成膜することができる。
　透明部材５の平均高さは、島状部５ａの高さを２５個測定したときの平均値をいう。
　円柱状の島状部５ａの高さとは、金属反射電極３の表面３ｂから垂直方向にもっとも離れた部分の高さをいう。
　円柱状の島状部５ａの高さは、分光エリプソメーター、接触式段差計、レーザー顕微鏡、ＡＦＭ等により測定できる。
　図２に示すように、透明部材５を構成する複数の島状部５ａが二次元に配置された二次元構造は、周期的であっても非周期的であってもよい。
　本実施形態の発光素子２０が狭い周波数帯域の光を発光する場合、或いは、特定の狭い周波数帯域の光を利用する場合には、複数の島状部５ａの二次元的な配置は、周期的であることが好ましい。
　複数の島状部５ａの二次元的な配置の周期を特定の周波数の光の回折に適した周期とすることで、光の取り出し効率、或いは、光の取り込み効率を向上させることができる。または、複数の島状部５ａの二次元的な配置の周期を発光素子内に発生する表面プラズモンの取り出しに適した周期とすることで、光取り出し効率の高い発光素子を得ることができる。
　ここで、「島状部５ａが周期的に二次元に配置」とは、複数の島状部５ａが平面上の少なくとも２方向に周期的に配置されている状態をいう。周期的な二次元構造の好ましい具体例として、配向方向が２方向で、その交差角度が９０°であるもの（正方格子）、配向方向が３方向で、その交差角度が６０°であるもの（三角格子、六方格子）等が挙げられる。
　また、上記の「交差角度が６０°の位置関係」とは、具体的には、以下の条件を満たす関係をいう。まず、１つの中心点ｔ１から、隣接する中心点ｔ２の方向に長さが最頻ピッチＰと等しい長さの線分Ｌ１を引く。次いで中心点ｔ１から、線分Ｌ１に対して、６０゜の方向に、最頻ピッチＰと等しい長さの線分Ｌ２を引く。中心点ｔ１に隣接する中心点が、中心点ｔ１と反対側における各線分Ｌ１の終点から、各々最頻ピッチＰの１５％以内の範囲にあれば、交差角度が６０°の位置関係にある。交差角度が９０度の位置関係とは、上述の「６０°」との記載を「９０°」と読み替えることで定義される。
　また、中心点は以下のように定義する。ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）の測定結果に基づき、基準面と平行に各島状部５ａについて２０ｎｍ毎に複数の等高線を引き、各等高線の重心点（ｘ座標とｙ座標で決定される点）を求める。これらの各重心点の平均位置（各ｘ座標の平均とｙ座標の平均で決定される位点）が、島状部５ａの中心点である。
　ここで、最頻ピッチＰは、具体的には、以下のようにして求めることができる。
　まず、基板上における無作為に選択された領域で、一辺が最頻ピッチＰの３０～４０倍の正方形の領域について、ＡＦＭイメージを得る。例えば、最頻ピッチＰが３００ｎｍ程度の場合、９μｍ×９μｍ～１２μｍ×１２μｍの領域のイメージを得る。そして、このイメージをフーリエ変換により波形分離し、ＦＦＴ像（高速フーリエ変換像）を得る。ついで、ＦＦＴ像のプロファイルにおける０次ピークから１次ピークまでの距離を求める。
　こうして求められた距離の逆数がこの領域における最頻ピッチＰである。このような処理を無作為に選択された合計２５カ所以上の同面積の領域について同様に行い、各領域における最頻ピッチを求める。こうして得られた２５カ所以上の領域における最頻ピッチＰ１～Ｐ２５の平均値が最頻ピッチＰである。なお、この際、各領域同士は、少なくとも１ｍｍ離れて選択されることが好ましく、より好ましくは５ｍｍ～１ｃｍ離れて選択される。
　これに対し、本実施形態の発光素子２０が、広い周波数帯域の光または互いに異なる複数の周波数帯域の光を発光する場合、或いは、太陽光などの広い周波数帯域の光を利用する場合には、複数の島状部５ａの二次元的な配置は、非周期的であることが好ましい。ここで「二次元的に非周期な配置」とは、島状部５ａの中心間の間隔および配置方向が一定でない状態をいう。
　中でも二次元的な配置を非周期とし、以下に説明するような構造とすることで、本実施形態の発光素子２０が利用する周波数帯域の光の取り出し／取り込みを効率よく行うことができる。
　この好ましい構造の一例としては、その高さ分布のスペクトル強度において、本実施形態の発光素子２０が利用する周波数帯域の光の下限周波数を回折するのに適した波数から上限周波数を回折するのに適した波数までに対応した波数を含むように、高さ分布のスペクトル強度が調整された構造が挙げられる。より具体的には、本実施形態の発光素子２０が利用する周波数帯域の光の下限周波数を回折するのに適した波数から上限周波数を回折するのに適した波数までに対応した波数スペクトル強度の積分値が、全スペクトル強度の３５％以上となるように調整された構造であることがより好ましい。
　また、透明部材５を構成する複数の島状部５ａは、二次元に配置された二次元構造において、全ての島状部５ａが互いに離間して配列されていても良いし、島状部５ａの一部が互いに連結されていても良い。
　透明部材５を構成する複数の島状部５ａは、図１及び図２に示すように、金属反射電極３上に上記金属反射電極３の表面３ｂの一部を露出させた状態で設けられている。具体的には、画素分離層４によって区画された金属反射電極３の表面３ｂの全面積に対する透明部材５が被覆する表面３ｂの面積（すなわち、複数の島状部５ａが被覆する表面３ｂの総面積）の比率が、０．１以上０．９以下であることが好ましく、０．６以上０．８以下であることがより好ましい。上記比率が好ましい範囲内であると、透明電極８の表面８ａに形成する凹凸構造が発光効率を向上させるために充分な大きさを確保することができる。
［透明導電層］
　図１に示すように、透明導電層６は、画素分離層４によって区画された領域において、透明部材５の表面（複数の島状部５ａの全ての表面）と、露出した金属反射電極（第１電極層）３の表面３ｂとを被覆するように設けられている。露出した金属反射電極３の表面３ｂと透明導電層６とが接触する構成とすることで、本実施形態の発光素子２０の電気抵抗を適切な範囲に調整することができる。
　透明導電層６の形状は、金属反射電極３と透明部材５とによって設けられた凹凸形状を追従したものとなっている。
　透明導電層６には、可視光を透過する透明導電体が用いられる。透明導電層６を構成する透明導電体は、特に限定されず、透明導電材料として公知のものが使用できる。たとえばインジウム－スズ酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ（ＩＴＯ））、インジウム－亜鉛酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｚｉｎｃ　Ｏｘｉｄｅ（ＩＺＯ））、酸化亜鉛（Ｚｉｎｃ　Ｏｘｉｄｅ（ＺｎＯ））、亜鉛－スズ酸化物（Ｚｉｎｃ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ（ＺＴＯ））等が挙げられる。
　透明導電層６の厚さは、特に限定はされないが、例えば３０～１０００ｎｍであり、好ましくは５０～２００ｎｍである。５０ｎｍ以上であると、安定した電流値が得られるため信頼性向上の効果が得られる。また、２００ｎｍ以下であると、透過率が高くなり光取り出し効率向上の効果が得られる。
［有機発光層］
　有機発光層７は、画素分離層４によって区画された領域において、透明導電層６上に設けられている。また、有機発光層７の端部は、画素分離層４の端部を覆うように設けられている。
　有機発光層７の形状は、透明導電層６に設けられた凹凸形状を追従したものとなっている。
　有機発光層７は、少なくとも、有機発光材料を含有する発光層を含む層であり、発光層のみから構成されてもよいが、一般的には発光層以外の他の層が含まれる。他の層は、発光層の機能を損なわない限り、有機材料から構成されるものであっても無機材料から構成されるものであってもよい。
　たとえば、金属反射電極３に近い側から、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層および電子注入層の５層から構成することができる。これらの層の中で最も重要なものは発光層であり、たとえばホール注入層や電子注入層は層構成によっては省略できる。また、電子輸送層は発光層を兼ねることもできる。これらの層を構成する材質は、特に限定されず、公知のものが使用できる。
　発光層を構成する材質としては、有機発光材料が用いられる。
　有機発光材料としては、たとえば、Ｔｒｉｓ［１－ｐｈｅｎｙｌｉｓｏｑｕｉｎｏｌｉｎｅ－Ｃ２，Ｎ］ｉｒｉｄｉｕｍ（ＩＩＩ）（Ｉｒ（ｐｉｑ）３）、１，４－ｂｉｓ［４－（Ｎ，Ｎ－ｄｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｏｓｔｙｒｙｌｂｅｎｚｅｎｅ）］（ＤＰＡＶＢ）、Ｂｉｓ［２－（２－ｂｅｎｚｏｘａｚｏｌｙｌ）ｐｈｅｎｏｌａｔｏ］Ｚｉｎｃ（ＩＩ）（ＺｎＰＢＯ）等の色素化合物が挙げられる。また、蛍光性色素化合物やりん光発光性材料を他の物質（ホスト材料）にドープしたものを用いてもよい。この場合、ホスト材料としては、ホール輸送材料、電子輸送材料等が挙げられる。
　ホール注入層、ホール輸送層、電子輸送層を構成する材質としては、それぞれ、有機材料が一般的に用いられる。
　ホール注入層を構成する材質（ホール注入材料）としては、たとえば、４，４’，４”－ｔｒｉｓ（Ｎ，Ｎ－２－ｎａｐｈｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｏ）ｔｒｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ（２－ＴＮＡＴＡ）等の化合物などが挙げられる。
　ホール輸送層を構成する材質（ホール輸送材料）としては、たとえば、Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－Ｎ，Ｎ’－ビス（１－ナフチル）－（１，１’－ビフェニル）－４，４’－ジアミン（ＮＰＤ）、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）、Ｎ，Ｎ’－Ｄｉｐｈｅｎｙｌ－Ｎ，Ｎ’－ｄｉ（ｍ－ｔｏｌｙｌ）ｂｅｎｚｉｄｉｎｅ（ＴＰＤ）等の芳香族アミン化合物などが挙げられる。
　電子輸送層を構成する材質（電子輸送材料）及び電子注入層を構成する材質（電子注入材料）としては、たとえば、２，５－Ｂｉｓ（１－ｎａｐｈｔｈｙｌ）－１，３，４－ｏｘａｄｉａｚｏｌｅ（ＢＮＤ）、２－（４－ｔｅｒｔ－Ｂｕｔｙｌｐｈｅｎｙｌ）－５－（４－ｂｉｐｈｅｎｙｌｙｌ）－１，３，４－ｏｘａｄｉａｚｏｌｅ（ＰＢＤ）等のオキサジオール系化合物、Ｔｒｉｓ（８－ｑｕｉｎｏｌｉｎｏｌａｔｏ）ａｌｕｍｉｎｉｕｍ（Ａｌｑ）等の金属錯体系化合物などが挙げられる。
　有機発光層７の全体の厚さは、通常、３０～５００ｎｍである。
［透明電極］
　透明電極（第２電極層）８は、有機発光層７上と、有機発光層７から露出する画素分離層４上とにわたって設けられている。
　透明電極８の、金属反射電極３と対向する側の表面８ａの形状は、有機発光層７に設けられた凹凸形状を追従したものとなっている。すなわち、透明電極８の表面８ａは、金属反射電極３の表面３ｂ上に設けられた透明部材５の存在箇所に対応する凹凸形状を有する。
　一方、透明電極８の表面８ａと反対側の表面は、少なくとも画素分離層４によって区画された領域において、平坦であることが好ましい。上記構成により、画素分離層上に形成された第２電極層の界面では、表面プラズモンポラリトンの取り出しが起こらない。画素分離層上において表面プラズモンポラリトンの取り出しによる発光を抑制することによって、画素の滲みを防止することができる。
　本実施形態において、透明電極（第２電極層）８には、可視光を透過する透明導電体が用いられる。透明電極８を構成する透明導電体は、特に限定されず、透明導電材料として公知のものが使用できる。たとえばインジウム－スズ酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ（ＩＴＯ））、インジウム－亜鉛酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｚｉｎｃ　Ｏｘｉｄｅ（ＩＺＯ））、酸化亜鉛（Ｚｉｎｃ　Ｏｘｉｄｅ（ＺｎＯ））、亜鉛－スズ酸化物（Ｚｉｎｃ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ（ＺＴＯ））等が挙げられる。
　透明電極８の厚さは、特に限定はされないが、例えば３０～３００ｎｍであり、好ましくは５０～１５０ｎｍである。５０ｎｍ以上であると、安定した電気伝導性が確保される効果が得られる。また、１５０ｎｍ以下であると、透過率が高いため取り出し光量増大の効果が得られる。
「発光素子の製造方法」
　次に、上述した本実施形態の発光素子２０の製造方法について、説明する。
　本実施形態の発光素子２０の製造方法は、基板１の一方の表面１ａ上に薄膜トランジスタ層２を形成する工程と、薄膜トランジスタ層２上に金属反射電極（第１電極層）３を形成する工程と、金属反射電極３の表面３ｂ上に金属反射電極３の表面３ｂの一部を露出するように透明部材５を形成して、金属反射電極３の表面３ｂに凹凸形状を設ける工程と、金属反射電極３の表面３ｂを露出させた状態で、薄膜トランジスタ層２と金属反射電極３の端部とを覆うように画素分離層４を形成する工程と、透明部材５の表面と露出した金属反射電極３の表面３ｂとを被覆するように、透明導電層６、有機発光層７、及び第２電極層８を順次積層する工程と、を備えて、概略構成されている。
　先ず、基板１の一方の表面１ａ上に薄膜トランジスタ層２を形成する。具体的には、平坦化処理等によって基板１の表面１ａを平坦にした後、一般的な半導体プロセスを用いて、表面１ａ上に薄膜トランジスタ回路９を積層して形成する。
　次に、基板１の表面１ａ上に、薄膜トランジスタ回路９を埋め込むようにして層間絶縁膜１１を形成した後、層間絶縁膜１１の上面を平坦化する。
　次に、薄膜トランジスタ回路９が露出するように層間絶縁膜１１の上面から貫通孔を形成した後、貫通孔内を導電性材料で充填して接続部１０を形成する。次いで、層間絶縁膜１１の上面の平坦化処理を行い、薄膜トランジスタ層２を形成する。
　次に、薄膜トランジスタ層２上に金属反射電極３を形成する。具体的には、薄膜トランジスタ層２の表面全体を覆うように、原料を所定の厚さとなるように積層して金属反射電極３をする。これにより、薄膜トランジスタ層２を構成する接続部１０と金属反射電極３の表面３ａとが電気的に接続される。原料の積層には、一般的に用いられる金属薄膜の成膜方法（スパッタ、ＣＶＤ等）を用いることができる。
　金属反射電極３を形成する際、基板１と対向する側の表面３ａを平坦とすることが好ましい。これにより、薄膜トランジスタ層２を構成する接続部１０との接続信頼性を高めることができる。
　また、金属反射電極３を形成する際、基板１と反対側の表面３ｂを平坦とすることが好ましい。これにより、後述する透明部材５のピッチや高さを精密に制御して形成することができる。
　なお、金属反射電極３の形状は、薄膜トランジスタ層２の表面形状に追従するため、薄膜トランジスタ層２の表面が平坦であれば、金属反射電極３の表面３ａ及び表面３ｂも平坦となる。
　次に、金属反射電極３の表面３ｂの一部を露出するように透明部材５を形成して、金属反射電極３の表面３ｂに凹凸形状を設ける。具体的には、金属反射電極３の表面３ｂ上に、透明部材５として複数の島状部５ａを形成する。金属反射電極３の表面３ｂ上に、複数の島状部５ａを形成する方法としては、以下の方法が挙げられる。
［３Ｄプリント法］
　３Ｄプリント法は、インクジェットプリンタ等によって金属反射電極３の表面３ｂ上に複数の島状部５ａを直接形成する方法である。
［ナノインプリント法］
　ナノインプリント法は、金属反射電極３の表面３ｂ上に未硬化の紫外線硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂、熱硬化性樹脂などの液状樹脂を塗布し、透明部材５（複数の島状部５ａ）の反転型を液状樹脂の表面に押し付けて、紫外線や電子線の照射、或いは加熱によって樹脂を硬化させた後、上記反転型を取り除くことによって複数の島状部５ａを形成する方法である。
　ナノインプリント法で金属反射電極３の表面３ｂ上に複数の島状部５ａを形成した場合、島状部５ａ以外の金属反射電極３の表面３ｂに薄い樹脂層が形成される場合がある。その場合は、島状部５ａが所望の形状として残る程度にエッチング処理を行い、島状部５ａが設けられた場所以外の金属反射電極３の表面３ｂに存在する樹脂層を除去することが好ましい。
　ナノインプリント法において使用される反転型は、以下の方法で作られた凹凸形状から、電鋳などの公知の方法によってナノインプリント用の型を形成することができる。
［ミクロ相分離］
　ミクロ相分離は、非相溶の２つの成分を混合分散液または混合溶融物とし、基材上に塗布して固化することにより、ミクロン単位の相分離構造を形成するものである。非相溶の２つの成分の内、一方を溶剤やエッチングにより除去することによって凹凸形状を形成することができる。
［フォトリソグラフィ］
　フォトリソグラフィは、基材上に形成したフォトレジスト材料層に所望のパターンを露光処理した後、現像液によって、所望する残存パターン以外のフォトレジスト材料層を除去する技術である。前記残存パターンをマスクとして基材をエッチングし、凹凸形状を形成することができる。
［粒子マスク］
　粒子マスクは、基材上に粒子の層を形成する技術である。前記粒子をマスクとして基材をエッチングし、凹凸形状を形成することができる。
　本実施形態の発光素子２０の製造方法では、透明部材５を形成する際、上述した３Ｄプリント法、ナノインプリント法、ミクロ相分離、フォトリソグラフィ、及び粒子マスクのうち、いずれか１つ、又は２つ以上を用いることが好ましい。
　これらの中でも、本実施形態では、先ず、粒子マスクによって凹凸形状を形成した後、電鋳法によってナノインプリント用の反転型を形成し、上記反転型を用いたナノインプリント法によって、反射電極３の表面３ａに複数の島状部５ａからなる凹凸形状を形成することが好ましい。
　また、複数の島状部５ａからなる凹凸形状を形成する際に、上記凹凸形状の周期成分が導波モード光の取り出し、或いは、表面プラズモンポラリトンの取り出しに有効な周期を含むように島状部５ａの配置を調整することで、本実施形態の発光素子２０の発光効率を上げることができる。
　次に、金属反射電極３の表面３ｂを露出させた状態で、薄膜トランジスタ層２と金属反射電極３の端部とを覆うように画素分離層４を形成する。具体的には、先ず、フォトリソグラフィ等によって、透明部材５を形成した後の金属反射電極３を画素単位になるように区画、分離する。次いで、感光性樹脂等を金属反射電極３の前面に塗布した後、フォトリソグラフィ等によってパターン形成を行う。これにより、金属反射電極３の表面３ｂを露出させるとともに、薄膜トランジスタ層２上と金属反射電極３の端部とを覆う、画素分離層４を形成する。
　次に、透明部材５の表面と露出した金属反射電極３の表面３ｂとを被覆するように、透明導電層６、有機発光層７、及び第２電極層８を順次積層する。具体的には、先ず、画素分離層４をマスクとして、透明部材５の表面と露出した金属反射電極３の表面３ｂとを被覆するように、透明導電層６を積層する。次いで、透明導電層６上に、有機発光層７を積層する。次に、有機発光層７及び画素分離層４上を被覆するように、透明電極８を積層する。
　各層の積層方法としては、特に限定されるものではなく、スパッタやＣＶＤ等の蒸着法を用いてもよいし、塗布によって形成してもよい。
　反射電極３の表面３ａに、透明導電層６、有機発光層７、及び第２電極層８を順次積層することにより、上記表面３ａに設けられた複数の島状部５ａからなる凹凸形状に対応する凹凸形状を、透明導電層６と、有機発光層７と、透明電極８の表面８ａとに、順次形成することができる。以上の方法により、本実施形態の発光素子２０を製造することができる。
「表示装置」
　本実施形態の表示装置は、上述した発光素子２０を複数備えるものである。基板１側に光反射性を有する金属反射電極３を備えたトップエミッション構造であり、金属反射電極３と透明電極８は、電圧を印加できるようになっている。金属反射電極３と透明電極８との間に電圧を印加することで、有機発光層７に電子とホールが注入され、これらが結合することで光が発生する。発生した光は、透明電極８を直接透過して素子外部に取り出されるか、金属反射電極３で一度反射して素子外部に取り出される。
　本実施形態の表示装置は、画素ごとに上述した発光素子２０を用いて構成されている。したがって、発光素子２０の発光効率の向上によって、本実施形態の表示装置の発光効率も優れたものとなる。
　ところで、表示装置は、全ての画素から単一色の光を照射する照明装置とは異なり、各出光色の画素から互いに異なる色の光を出射する。具体的には、赤色出光画素は赤色の光を出射し、緑色出光画素は緑色の光を出射し、青色出光画素は青色の光を出射する。一般的に、表示装置は、各出光色の画素に対して光の輝度を制御する制御部を備えており、この制御部の働きによって光の取り出される面にフルカラーの画像を表現する。
　表示装置の各画素の発光は、基板に積層された薄膜トランジスタ回路によって制御されるため、個々の画素を構成する発光素子の各電極は、薄膜トランジスタ回路に接続されなければならない。しかしながら、従来の表示装置は、上述した特許文献１に開示されたように、基板に凹凸形状の原型を設け、上記凹凸形状に対応する形状を電極に設けた発光素子を備える構成であった。このため、従来の表示装置では、凹凸形状を有する基板上に、薄膜トランジスタ回路を高精度で設けることは困難であった。また、従来の表示装置では、薄膜トランジスタ回路と接続される電極が波状の形状をしているため、電極と薄膜トランジスタ回路との接続が困難な場合があった。特に、近年では、表示装置の高画素化が進み、回路がより細密になっており、より高い加工精度、及び接続信頼性が求められていた。
　本実施形態の表示装置によれば、上述した発光素子２０を備える構成であり、基板１の表面１ａが平坦であるため、基板１の表面１ａ上に薄膜トランジスタ回路９を高精度で設けることができる。また、金属反射電極３の表面３ａが平坦であるため、回路が緻密になった場合であっても、接続部１０によって薄膜トランジスタ回路９と金属反射電極３とを確実に接続することができる。
　したがって、本実施形態の表示装置は、視認性が高く、信頼性の高いものであり、高画素化に対応が可能である。
　以上説明したように、本実施形態の発光素子２０によれば、金属反射電極３上に金属反射電極３の表面３ｂの一部を露出させた状態で、複数の島状部５ａからなる透明部材５が設けられており、透明電極８の表面８ａが、透明部材５の存在箇所に対応する凹凸形状を有する。凹凸形状の原型を透明電極８から離れた基板１に設けるのではなく、透明電極８から近い金属反射電極３の表面３ｂに設ける構成であるため、透明電極８の表面８ａに原型に忠実な凹凸形状を設けることができる。したがって、本実施形態の発光素子２０は、素子内部で導波する光を抑制し、さらに金属反射電極３の表面３ｂに捕捉される光を再輻射することができるため、高い光取り出し効率（発光効率）を実現することができる。
　また、本実施形態の発光素子２０によれば、互いに対向する金属反射電極３の表面３ｂと、透明電極８の表面８ａとの間にのみ、凹凸形状が設けられた構成である。これにより、金属反射電極３と薄膜トランジスタ層２に設けられた制御回路との接続加工を精度よく行うことができるため、発光素子２０の発光不良を抑えることができる。
　本実施形態の発光素子２０の製造方法によれば、金属反射電極３の表面３ａに複数の島状部５ａからなる凹凸形状を設けた後、金属反射電極３の表面３ａ上に
透明導電層６、有機発光層７、及び透明電極８を順次積層することで、透明導電層６と、有機発光層７と、透明電極８の表面８ａとに原型となる凹凸形状に対応する凹凸形状を形成する構成であるため、上述した発光素子２０を製造することができる。
　また、本実施形態の発光素子２０の製造方法によれば、金属反射電極３を形成する際、基板１と反対側の表面３ｂを平坦とすることにより、複数の島状部５ａのピッチや高さが精密に制御された透明部材５を形成することができる。
　また、本実施形態の発光素子２０の製造方法によれば、複数の島状部５ａからなる凹凸形状を形成する際に、上記凹凸形状の周期成分が導波モード光の取り出し、或いは、表面プラズモンポラリトンの取り出しに有効な周期を含むように島状部５ａの配置を調整することができる。これにより、本実施形態の発光素子２０の発光効率を向上させることができる。
　本実施形態の表示装置は、発光素子２０を用いた構成であるため、発光効率に優れる。また、本実施形態の表示装置は、基板１の表面１ａが平坦であるため、接続部１０による薄膜トランジスタ回路９と金属反射電極３との接続信頼性に優れている。したがって、本実施形態の表示装置は、視認性が高く、信頼性の高いものであり、高画素化に対応が可能である。
　なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。上述した第１実施形態の発光素子２０、及びこれを用いた表示装置では、トップエミッション構造の場合を一例として説明したが、これに限定されるものではなく、いわゆるボトムエミッション構造を適用してもよい。この場合、薄膜トランジスタ層２を透明材料から構成することが好ましい。
　また、金属反射電極（第１電極層）３及び透明電極（第２電極層）８は、一方が陽極であり、他方が陰極であれば、いずれの構成であってもよい。
　また、上述した第１実施形態の発光素子２０では、島状部５ａの形状が円柱状の場合を一例として示しているが、これに限定されるものではない。島状部５ａの形状は、金属反射電極３の表面３ｂに凹凸形状を付与することが可能な形状であれば、特に限定されるものではなく、例えば、円柱、円錐、円錐台、紡錘体、半球、角柱、角錐、角錐台や、これらの形状の一部を組み合わせた形状であっても良い。
　また、上述した第１実施形態の発光素子２０では、透明部材５が複数の島状部５ａからなる構成を一例として示しているが、これに限定されるものではない。図３に示すように、複数の円筒状の開口部（凹部）２５ａが形成された層状部２５ｂからなる透明部材２５としてもよい。上記透明部材２５によれば、それぞれの円柱状の開口部２５ａから金属反射電極３の表面３ｂを露出させた状態で、金属反射電極３上に設けることができる。
　また、図４に示すように、複数の矩形柱状の開口部（凹部）３５ａが格子状に形成された層状部３５ｂからなる透明部材３５としてもよい。上記透明部材３５によれば、それぞれの矩形柱状の開口部３５ａから金属反射電極３の表面３ｂを露出させた状態で、金属反射電極３上に設けることができる。
　図３に示す透明部材２５及び図４に示す透明部材３５の平均高さは、１２～１８０ｎｍであることが好ましく、３０～１５０ｎｍであることがより好ましい。平均高さが上記好ましい範囲の下限値以上であれば、透明電極８の表面８ａに対して凹凸形状を確実に形成することができ、好ましい範囲の上限値以下であれば、金属反射電極３の表面３ｂ上に、透明導電層６から透明電極８までを欠陥なく確実に成膜することができる。
　透明部材２５、３５の平均高さは、層状部２５ｂ，３５ｂの高さを２５箇所測定したときの平均値をいう。
　透明部材２５、３５の平均高さは、層状部２５ｂ，３５ｂの高さは、分光エリプソメーター、レーザー顕微鏡、接触式段差計、ＡＦＭ等により測定できる。
　また、透明部材２５、３５を設ける際に、上記凹凸形状の周期成分が導波モード光の取り出し、或いは、表面プラズモンポラリトンの取り出しに有効な周期を含むように開口部２５ａ，３５ａの配置を調整することで、発光素子の発光効率を向上させることができる。
　なお、「開口部２５ａ，３５ａが周期的に二次元に配置」している場合の状態と中心点は、上述の第１実施形態の定義における「島状部５ａ」を「開口部２５ａ，３５ａ」と読み替えることで同様に定義可能である。
＜第２の実施形態＞
　次に、本発明を適用した第２の実施形態の発光素子、発光素子の製造方法、及び照明装置の構成について、説明する。
「発光素子」
　図５は、本発明を適用した第２実施形態である発光素子の断面模式図である。
　図５に示すように、本実施形態の発光素子４０は、透明基板４１と、第１電極層４３と、画素分離層４と、透明部材５と、透明導電層６と、有機発光層７と、第２電極層４８とを備え、これらが順次積層されて、概略構成されている。
　本実施形態の発光素子４０は、ボトムエミッション構造で、第１電極層４３を陽極、第２電極層４８を陰極とする構成を一例として説明する。この場合、第１電極層４３は透明電極であり、第２電極層４８は金属反射電極となる。
　透明基板４１の材質としては、上述した第１実施形態に適用可能な基板１として説明した、可視光を透過する透明体を用いることができる。
　第１電極層４３の材質としては、上述した第１実施形態に適用可能な透明電極８として説明したものを用いることができる。
　第２電極層４８の材質としては、上述した第１実施形態に適用可能な金属反射電極３として説明したものを用いることができる。
　透明電極（第１電極層）４３と金属反射電極（第２電極層）４８は、電圧を印加できるようになっている。透明電極４３と金属反射電極４８との間に電圧を印加することで、有機発光層７に電子とホールが注入され、これらが結合することで光が発生する。有機発光層７において発生した光は、透明導電層６、透明部材５（柱状部５ａ）、透明電極４３及び透明基板４１を透過して素子外部に取り出されるか、金属反射電極４８で一度反射して素子外部に取り出される。
　本実施形態の発光素子４０によれば、透明電極４３の表面４３ｂ上に複数の柱状部５ａからなる透明部材５を設けて凹凸形状を形成する構成であっても、透明電極４３の表面４３ｂと対向する金属反射電極４８の表面４８ａに精密に凹凸形状を形成することができる。
　また、透明基板１上に、透明電極４３、及び透明部材５を設ける構成であるため、本実施形態の発光素子４０によれば、有機発光層７において発生した光の透過を妨げることがない。
「発光素子の製造方法」
　本実施形態の発光素子４０は、上述した第１実施形態の発光素子２０の製造方法を以下のように変更することで製造することができる。
　すなわち、本実施形態の発光素子４０の製造方法は、基板４１の一方の表面４１ａ上に透明電極（第１電極層）４３を形成する工程と、透明電極４３の表面４３ｂ上に透明電極４３の表面４３ｂの一部を露出するように透明部材５を形成して、透明電極４３の表面４３ｂに凹凸形状を設ける工程と、透明電極４３の表面４３ｂを露出させた状態で、透明電極４３の端部を覆うように画素分離層４を形成する工程と、透明部材５の表面と露出した透明電極４３の表面４３ｂとを被覆するように、透明導電層６、有機発光層７、及び第２電極層４８を順次積層する工程と、を備えて、概略構成されている。
　なお、上記各工程は、上述した第１実施形態の発光素子２０の製造方法の各工程と対応するものであるため、詳細な説明を省略する。
「照明装置」
　本実施形態の証明装置は、上述した発光素子４０を１以上備えるものである。基板１側に光透過性を有する透明電極４３を備えたボトムエミッション構造であり、透明電極４３と金属反射電極４８は、電圧を印加できるようになっている。透明電極４３と金属反射電極４８との間に電圧を印加することで、有機発光層７に電子とホールが注入され、これらが結合することで光が発生する。発生した光は、透明導電層６、透明部材５（柱状部５ａ）、透明電極４３及び透明基板４１を透過して素子外部に取り出されるか、金属反射電極４８で一度反射して素子外部に取り出される。
　本実施形態の照明装置は、上述した発光素子４０を用いているため、発光効率に優れたものである。
　なお、本実施形態の発光素子４０、及びこれを用いた照明装置は、トップエミッション構造であってもよい。また透明電極４３及び金属反射電極４８は一方が陽極で他方が陰極であれば、いずれの構成であってもよい。
　本発明の発光素子は、発光効率に優れるため、表示装置や照明装置の分野において、産業上利用が可能である。
　１・・・基板
　１ａ・・・表面
　２・・・薄膜トランジスタ層
　３・・・金属反射電極（第１電極層）
　３ａ，３ｂ・・・表面
　４・・・画素分離層
　５，２５，３５・・・透明部材
　５ａ・・・柱状部
　６・・・透明導電層
　７・・・有機発光層
　８・・・透明電極（第２電極層）
　８ａ・・・表面
　９・・・薄膜トランジスタ回路
１０・・・接続部
１１・・・層間絶縁膜
２０，４０・・・発光素子
２５ａ，３５ａ・・・開口部
２５ｂ，３５ｂ・・・層状部
４１・・・透明基板
４３・・・透明電極（第１電極層）
４８・・・金属反射電極（第２電極層）

Claims (16)

  1. 　基板と、
    　前記基板の一方の面側に設けられた第１電極層と、
    　前記第１電極層上に前記第１電極層の表面の一部を露出させた状態で設けられた透明部材と、
    　前記透明部材の表面と、露出した第１電極層とを被覆する透明導電層と、
    　前記透明導電層上に設けられた有機発光層と、
    　前記有機発光層の前記第１電極層と反対側に設けられた第２電極層と、を備え、
    　前記第２電極層の、前記第１電極層と対向する側の表面が、前記透明部材の存在箇所に対応する凹凸形状を有する、発光素子。
  2. 　前記透明部材が、複数の島状部から構成される、請求項１に記載の発光素子。
  3. 　前記透明部材が、複数の開口部が形成された層状部である、請求項１に記載の発光素子。
  4. 　前記第１電極層の面積に対する前記透明部材の面積の比率が、０．１以上０．９以下である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発光素子。
  5. 　前記透明部材の平均高さが、１２～１８０ｎｍである、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の発光素子。
  6. 　前記第１電極層の、前記第２電極層と対向する側の表面が、平坦である、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の発光素子。
  7. 　前記第１電極層の、前記基板と対向する側の表面が、平坦である、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の発光素子。
  8. 　基板の一方の面側に第１電極層を形成する工程と、
    　前記第１電極層上に前記第１電極層の表面の一部を露出するように透明部材を形成して、前記第１電極層の表面に凹凸形状を設ける工程と、
    　前記透明部材の表面と、露出した第１電極層とを被覆するように、透明導電層、有機発光層、及び第２電極層、を順次積層する工程と、を備え、
    　前記透明導電層と、前記有機発光層と、前記第２電極層の、前記第１電極層と対向する側の表面とに、前記凹凸形状に対応する形状を設ける、発光素子の製造方法。
  9. 　前記透明部材として、複数の島状部を形成する、請求項８に記載の発光素子の製造方法。
  10. 　前記透明部材として、複数の開口部が設けられた層状部を形成する、請求項８に記載の発光素子の製造方法。
  11. 　前記透明部材を形成する際、３Ｄプリント法、ナノインプリント法、ミクロ相分離、フォトリソグラフィ、及び粒子マスクのうち、いずれか１つ、又は２つ以上を用いる、請求項８～１０のいずれか一項に記載の発光素子の製造方法。
  12. 　前記第１電極層を形成する際、前記第１電極層の、前記基板と反対側の表面を平坦とする、請求項８乃至１１のいずれか一項に記載の発光素子の製造方法。
  13. 　前記第１電極層を形成する際、前記第１電極層の、前記基板と対向する側の表面を平坦とする、請求項８乃至１２のいずれか一項に記載の発光素子の製造方法。
  14. 　請求項１乃至７のいずれか一項に記載の発光素子を複数備え、
    　前記第１電極層が光反射性を有し、前記第２電極層が光透過性を有する、表示装置。
  15. 　前記基板と前記第１電極層との間に、薄膜トランジスタ層を備える、請求項１４に記載の表示装置。
  16. 　請求項１乃至７のいずれか一項に記載の発光素子を１以上備え、
    　前記第１電極層が光透過性を有し、前記第２電極層が光反射性を有する、照明装置。
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