発光素子、発光装置、及び照明装置
【課題】安価な材料を用いて、光取り出し効率の高い固体発光素子を提供する。または、該固体発光素子を用いた高効率な発光装置、または該発光装置を用いた高効率な照明装置を提供する。
【解決手段】第１の面に半球状の構造と、第２の面に凹凸の構造を備える低屈折率の部材と、その凹凸の構造を平坦化する高屈折率の接合層と、該高屈折率の接合層の平坦な面に発光面を接する発光体を有し、該低屈折率の部材の凹凸の構造は少なくとも第１の面に形成された半球状の構造の外形より内側に設けられ、該発光体の発光領域の外形が該半球状の構造の外形より小さく、且つ半球状の構造と重なるように、該発光体を設ける。
【解決手段】第１の面に半球状の構造と、第２の面に凹凸の構造を備える低屈折率の部材と、その凹凸の構造を平坦化する高屈折率の接合層と、該高屈折率の接合層の平坦な面に発光面を接する発光体を有し、該低屈折率の部材の凹凸の構造は少なくとも第１の面に形成された半球状の構造の外形より内側に設けられ、該発光体の発光領域の外形が該半球状の構造の外形より小さく、且つ半球状の構造と重なるように、該発光体を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発光素子、該発光素子を用いた発光装置、及び該発光装置を備える照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
屈折率が大気より高い領域で発光する固体発光素子では、当該発光素子の内部で発せられる光の一部が大気との界面において全反射してしまう条件がある。その結果、固体発光素子の内部から光を大気側に取り出す効率が１００％より小さくなってしまうという問題がある。
【０００３】
この問題を解決するために、固体発光素子の表面に構造体（例えば凹凸構造）を設ける構成が報告されている。
【０００４】
例えば、非特許文献１では、高屈折率ガラス基板と高屈折率レンズとを組み合わせる構成や、高屈折率ガラス基板と大気との界面に凹凸構造を設ける構成が開示されており、発光素子の光取り出し効率が改善されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「Ｗｈｉｔｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅｓ ｗｉｔｈ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ ｔｕｂｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ」，Ｎａｔｕｒｅ，１４ Ｍａｙ ２００９，Ｖｏｌ．４５９，ｐ．２３４−２３９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
可視光を透過し、高い屈折率を備えた材料（例えば、ガラスや樹脂など）は種類が少なく高価である。そのため、非特許文献１に示される構成を適用した発光素子は、コストが高くなってしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような技術的背景のもとでなされたものである。したがって、本発明の一態様は、安価な材料を用いて、光取り出し効率の高い固体発光素子を提供することを目的の一とする。または、該固体発光素子を用いた高効率な発光装置、または該発光装置を用いた高効率な照明装置を提供することを目的の一とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、高屈折率の材料の使用量、低屈折率の光学部材、並びに該光学部材に対する発光体の配置に着眼した。
【０００９】
そして、第１の面に半球状の構造と、第２の面に凹凸の構造を備える低屈折率の部材と、その凹凸の構造を平坦化する高屈折率の接合層と、該高屈折率の接合層の平坦な面に発光面を接する発光体を有し、該低屈折率の部材の凹凸の構造は少なくとも第１の面に形成された半球状の構造の外形より内側に設けられ、該発光体の発光領域の外形が該半球状の構造の外形より小さく、且つ半球状の構造と重なるように、該発光体を設ける構成に想到し、上記課題の解決に至った。
【００１０】
発光体の発光面が該高屈折率の接合層の平坦な面に接する構成とすることで、発光体からの光を高屈折率の接合層に効率良く取り出せる。さらに、凹凸の構造が形成された界面を介して高屈折率の接合層に低屈折率の部材が接する構成とすることで、高屈折率の接合層を透過した光を低屈折率の部材に効率良く取り出せる。また、高屈折率の材料の使用量を低減する効果を奏する。加えて、発光体の発光領域の外形を低屈折率の部材の半球状の構造に重ね、該構造の外形より小さい構成とすることで、低屈折率の部材を透過した光を大気に効率よく取り出せる。
【００１１】
すなわち、本発明の一態様は、第１の面に半球状の構造と、第２の面に凹凸の構造を備える低屈折率の部材と、凹凸の構造を平坦化する低屈折率の部材より屈折率が高い高屈折率の接合層と、高屈折率の接合層の平坦な面に発光面が接する発光体と、を有し、低屈折率の部材の凹凸の構造は少なくとも第１の面に形成された半球状の構造の外形より内側に設けられ、発光面を含む面に投影した発光体の発光領域の外形が、半球状の構造の外形より小さく、且つ半球状の構造と重なるように該発光体が設けられている発光素子である。
【００１２】
上記本発明の一態様によれば、屈折率の高い領域と低い領域が接する界面に凹凸の構造もしくは半球状の構造を形成する。これにより、屈折率の高い発光体からの光を、屈折率の低い部材を介して、さらに屈折率の低い大気に効率良く取り出すことができる。また、高屈折率の材料の使用量を低減できる。これにより、製造コストを低減できる。
【００１３】
また、本発明の一態様は、半球状の構造の屈折率がｎであり、発光面を含む面に投影した発光体の発光領域の外形が、発光面を含む面に投影した半球状の構造の外形と中心を同一にし、且つ半球状の構造の外形に相似であって、発光体の発光領域の外形が半球状の構造の外形の（１／ｎ）倍の範囲に含まれる上記の発光素子である。
【００１４】
上記本発明の一態様によれば、光の全反射が極力抑制され、これにより発光体から発せられた光は半球状の構造を通じて外部に取り出される。
【００１５】
また、本発明の一態様は、低屈折率の部材の屈折率が１．０より高く１．６未満であり、高屈折率の接合層の屈折率が１．６以上１．９以下である上記の発光素子である。
【００１６】
上記本発明の一態様によれば、低屈折率の部材に適用可能な屈折率１．６未満の材料は多様にあり、且つ比較的安価に購入ができる。これにより、製造コストを低減できる。また、大気との屈折率差も小さいため、効率よく大気に光を取り出せる。また、高屈折率の接合層の屈折率が１．６以上１．９以下であると、屈折率が１．６以上１．９以下の範囲に含まれる固体発光体からの発光を効率よく取り出せる。
【００１７】
また、本発明の一態様は、高屈折率の接合層の平坦な面上に第１の電極と、第１の電極と重なる第２の電極と、第１の電極と第２の電極の間に発光性の有機物を含む層と、を有し、第１の電極が発光性の有機物が発する光を透過する上記の発光素子である。
【００１８】
上記本発明の一態様によれば、高屈折率の接合層により平坦化された凹凸の構造上に第１の電極が形成される。これにより、凹凸の構造に起因する第１の電極と第２の電極の短絡の発生を抑止でき、信頼性に優れた発光素子を提供できる。
【００１９】
また、本発明の一態様は、高屈折率の接合層と、発光体の間に屈折率１．６以上１．９以下の窒化膜を含む上記の発光素子である。
【００２０】
上記本発明の一態様によれば、高屈折率接合層と第１の電極との間に屈折率が１．６以上１．９以下の窒化膜を有する。これにより、光の取り出し効率を損なうことなく、固体発光体への不純物の拡散を防ぐことができる。例えば、該固体発光素子が有機ＥＬ素子である場合、低屈折率の部材や高屈折率の接合層に含まれる水分がＥＬ層に浸入することを防ぐことが可能であり好ましい。
【００２１】
また、本発明の一態様は、低屈折率の部材が、支持体と、支持体の一方の面に半球状の構造と、他方の面に凹凸の構造を備え、支持体と半球状の構造の屈折率の差、及び支持体と凹凸の構造の屈折率の差が共に０．１５以下である上記の発光素子である。
【００２２】
上記本発明の一態様によれば、支持体と半球状の構造の屈折率の差、及び支持体と凹凸の構造の屈折率の差を共に０．１５以下に抑制する。これにより、界面の屈折率段差による反射が低減し、発光体から発せられた光は半球状の構造を通じて効率よく外部に取り出すことができる。また、低屈折率の部材に用いる材料の選択が容易となり、製造コストを低減できる。
【００２３】
また、本発明の一態様は、低屈折率の部材が、支持体と、支持体の一方の面に半球状の構造と、他方の面に凹凸の構造を有し、半球状の構造又は凹凸の構造の少なくとも一方が、支持体とともに成型される上記の発光素子である。
【００２４】
上記本発明の一態様によれば、支持体と半球状の構造又は支持体と凹凸の構造の少なくとも一方の間に光学的な段差が形成されない。これにより、低屈折率の部材の内部の界面で散乱されることがなくなり、光の取り出し効率を向上することができる。また、構造を支持体と共に同一の工程で形成できるため、工程数を削減でき便宜である。
【００２５】
また、本発明の一態様は、上記の発光素子を複数並べて備える発光装置である。
【００２６】
上記本発明の一態様によれば、安価な材料を用いて、光取り出し効率の高い固体発光素子を複数用いて発光装置を構成できる。これにより、高効率な発光装置を提供できる。
【００２７】
また、本発明の一態様は、上記の発光素子を備える照明装置である。
【００２８】
上記本発明の一態様によれば、高効率な発光装置を用いて照明装置を構成できる。これにより、高効率な照明装置を提供できる。
【００２９】
なお、本明細書において、ＥＬ層とは発光素子の一対の電極間に設けられた層を示すものとする。従って、電極間に挟まれた発光性の有機化合物を含む発光層はＥＬ層の一態様である。
【００３０】
また、本明細書において、物質Ａを他の物質Ｂからなるマトリクス中に分散する場合、マトリクスを構成する物質Ｂをホスト材料と呼び、マトリクス中に分散される物質Ａをゲスト材料と呼ぶものとする。なお、物質Ａ並びに物質Ｂは、それぞれ単一の物質であっても良いし、２種類以上の物質の混合物であっても良いものとする。
【００３１】
なお、本明細書中において、発光装置とは画像表示デバイス、もしくは光源（照明装置含む）を指す。また、発光装置にコネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープもしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＡＢテープやＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または発光素子が形成された基板にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むものとする。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、安価な材料を用いて、光取り出し効率の高い固体発光素子を提供できる。または、高効率な発光装置、または該発光装置を用いた高効率な照明装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施の形態に係わる固体発光装置の構成を説明する図。
【図２】実施の形態に係わる固体発光素子の構成を説明する図。
【図３】実施の形態に係わる固体発光素子の構成を説明する図。
【図４】実施の形態に係わる固体発光装置の構成を説明する図。
【図５】実施の形態に係わる固体発光装置の構成を説明する図。
【図６】実施の形態に係わる固体発光素子の構成を説明する図。
【図７】実施の形態に係わる固体発光装置の構成を説明する図。
【図８】実施の形態に係わる固体発光体の構成を説明する図。
【図９】実施の形態に係わる固体発光装置を用いた照明装置を説明する図。
【図１０】実施の形態に係わる固体発光体の構成を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。
【００３５】
（実施の形態１）
本実施の形態では、第１の面に半球状の構造と、第２の面に凹凸の構造を備える低屈折率の部材と、その凹凸の構造を平坦化する高屈折率の接合層と、該高屈折率の接合層の平坦な面に発光面を接する発光体を有し、該低屈折率の部材の凹凸の構造は少なくとも第１の面に形成された半球状の構造の外形より内側に設けられ、該発光体の発光領域の外形が該半球状の構造の外形より小さく、且つ半球状の構造と重なるように、該発光体が設けられた固体発光素子と、該固体発光素子をアレイ状に複数並べた発光装置について図１、乃至図４を参照して説明する。
【００３６】
本実施の形態で例示する固体発光装置１９０の構成を図１に示す。図１（Ａ）は固体発光素子１８０がマトリクス状に配置された固体発光装置１９０の断面図であり、図１（Ｂ）は固体発光装置１９０の光取り出し面側から観察した正面図である。なお、図１（Ａ）は図１（Ｂ）の切断線Ｍ−Ｎにおける断面図に相当する。
【００３７】
固体発光素子１８０の構成を、図２を用いて詳細に説明する。固体発光素子１８０は、低屈折率の部材１５０と、高屈折率の接合層１６０と、固体発光体１７０を有する。また、隔壁１４０は固体発光体１７０と隣接する他の固体発光体の間に設けられ、固体発光体１７０は隣接する他の固体発光体から独立した発光領域を備える。
【００３８】
＜低屈折率の部材の構成＞
低屈折率の部材１５０は第１の面に半球状の構造１５１を、第２の面に凹凸の構造１５２を備える。低屈折率の部材１５０は固体発光体１７０が発する光を透過し、屈折率が１．０より高く１．６より低いものが好ましい。特に、可視光を透過し屈折率が１．４以上１．６未満の材料を用いることが好ましい。
【００３９】
屈折率が１．０より高く１．６より低い材料は種類が豊富なため、安価で入手が容易あり、材料の選択の自由度が高い。また、材料の選択の自由度が高いため、製造方法の選択の自由度も高まり、製造が容易になる。
【００４０】
低屈折率の部材１５０は、例えばガラスや樹脂などを用いて形成すればよい。樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリアクリルニトリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリアミド樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、またはポリ塩化ビニル樹脂などを用いることができる。
【００４１】
半球状の構造１５１は頂点を通る断面において円弧を含む。例えば、底面が円形であって、頂点を通る断面が半円であるものは半球状の構造の一態様である。また、底面が多角形であって、頂点を通る断面が円弧（半円等）を含むもの（傘状の構造とも言うことができる）も半球状の構造の一態様である。半球状の構造の底面の形が円である場合は、多角形の角の数が多い場合と実質的に同一である。底面が多角形であると、隣接する半球状の構造同士を隙間無く配置することができる。例えば、三角形、四角形、六角形の場合、最密に充填して平面に配置できる。特に、底面が六角形の半球状の構造は、光の取り出し効率を高めるため好ましい。
【００４２】
なお、異なる形や異なる大きさの半球状の構造を配置して、発光装置を構成してもよい。例えば、隣接する大きな半球状の構造の隙間に、小さな半球状の構造をもうけて、光の取り出し効率を高めることもできる。
【００４３】
また、半球状の構造（本明細書において、平面で一部が切除された球状の構造も含むものとする）は、設計上の微差により、扁平等が生じているものも含む。半球状の構造（本明細書において、平面で一部が切除された球状の構造も含むものとする）と大気との間において、全反射を極力小さくすることが可能な形状を採用することができる。
【００４４】
凹凸の構造１５２は規則的な形状であっても、不規則な形状であっても良い。また、隣接する固体発光素子１８０が備える凹凸の構造と連続する形状であっても、不連続な形状であってもよい。凹凸の構造１５２の谷底から頂点までの高さは０．１μｍ〜１００μｍ程度であればよく、隣接する頂点の間隔が１μｍ以上１００μｍ以下程度であると好ましい。凹凸の構造を設けることにより、屈折率の高い高価な材料を用いて半球状の構造を作る必要がなくなり、製造が容易になる。
【００４５】
凹凸の構造１５２に用いることができる規則的形状としては、例えば円錐、三角錐、四角錐、六角錐等の錐体をその例に挙げることができる。特に、三角錐、四角錐、六角錐等は、最密に充填できるため好ましい。最密充填に近づけるほど、固体発光体の発する光が全反射する条件を満たしがたくなり、光の取り出し効率が高まる効果を奏する。
【００４６】
また、凹凸の構造１５２は単層であっても、複数の層を積層したものであってもよい。例えば、屈折率が１．０より高く１．６より低く、透光性とバリア性を有する無機材料膜を高屈折率の接合層との界面に備える構成とすることが好ましい。例えば酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜を用いることができる。透光性とバリア性を有する無機材料膜は、光の取り出し効率を低下することなく、固体発光体への不純物の拡散を防ぐことができる。例えば、該固体発光体が有機ＥＬ素子である場合にも、水分等の不純物が発光体の内部に浸入する現象を抑制でき、固体発光素子の信頼性を向上できる。
【００４７】
半球状の構造１５１、及び凹凸の構造１５２は金型を用いて形成してもよい。特に、低屈折率の部材１５０を同一の材料を用いて射出成型法等により半球状の構造１５１、及び凹凸の構造１５２を備えて一体成型すると、それぞれの構造の間に屈折率段差が生じ難く、迷光を減らすことができる。その結果、固体発光体が発する光の取り出し効率を向上できる（図２（Ｂ）参照）。
【００４８】
凹凸の構造１５２は、図２（Ｃ）に示すように固体発光体１７０の発光領域と重なる矢印で示す領域にのみ形成する構成としてもよい。このような構成とすることで、低屈折率の部材１５０の力学的な強度を高めることができる。
【００４９】
凹凸の構造１５２は、例えば、エッチング法、砥粒加工法（サンドブラスト法）、マイクロブラスト加工法、液滴吐出法や、印刷法（スクリーン印刷やオフセット印刷などパターンが形成される方法）、スピンコート法などの塗布法、ディッピング法、ディスペンサ法、インプリント法、ナノインプリント法等を適宜用いて形成できる。
【００５０】
低屈折率の部材１５０は、複数の部材を組み合わせた構成であってもよい。例えば、低屈折率の部材が、支持体の一方の面に半球状の構造やマイクロレンズアレイを接着した構成であっても、他方の面に凹凸の構造が施されたフィルムを接着した構成であってもよい。図２（Ｄ）は支持体１５３の第１の面に半球状の構造１５１を、第２の面に凹凸の構造１５２を貼り合わせた構成の一例である。なお、複数の部材を貼り合わせた構成とする場合は、用いる部材並びに接着剤の屈折率を実質的に同じ（屈折率の差が０．１５以下）とする構成が好ましい。そうすることで、低屈折率の部材１５０の内部の屈折率段差を抑制できる。その結果、迷光を減らすことができ、固体発光体が発する光の取り出し効率を向上できる。
【００５１】
＜高屈折率の接合層の構成＞
高屈折率の接合層１６０は一方の面を低屈折率の部材１５０の凹凸の構造１５２と接し、他方に平坦な面を備える。
【００５２】
高屈折率の接合層１６０は固体発光体１７０が発する光を透過し、屈折率が１．６以上のものが好ましく、屈折率が１．７以上２．１以下の材料を用いることが特に好ましい。屈折率が１．６より高い材料は固体発光体の屈折率と同等か、またはそれ以上である。依って、固体発光体と平面を介して接する構成であっても、全反射する条件を満たし難く、導波光が生じがたくなるため好ましい。一方、屈折率が１．６より高い材料は材料の選択の自由度が制限されるうえ、比較的高価である。
【００５３】
しかし、本実施の形態で例示する高屈折率の接合層１６０は低屈折率の部材１５０の凹凸の構造１５２を埋め、表面が平坦になる程度の厚みがあればよい。これにより、屈折率が１．６以上の高価な材料の使用量を低減でき、接合層１６０の形成が容易になる。
【００５４】
また、高屈折率の接合層１６０は低屈折率の部材１５０の凹凸の構造１５２の凹部を埋め、平坦な表面を形成する。これにより、凹凸に起因する膜厚ムラや、カバレッジ不良等が起こり難くなり、固体発光体１７０の形成が容易になる。
【００５５】
高屈折率の接合層１６０は、高屈折率のガラスや樹脂を用いて構成する。高屈折率の樹脂としては、臭素が含まれる樹脂、硫黄が含まれる樹脂などが挙げられ、例えば、含硫黄ポリイミド樹脂、エピスルフィド樹脂、チオウレタン樹脂、又は臭素化芳香族樹脂などを用いることができる。また、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）なども用いることができる。
【００５６】
高屈折率の接合層１６０は単層であっても、複数の層を積層したものであってもよい。例えば、屈折率が１．６以上の無機材料膜、特に窒化膜を含む構成とすることが好ましい。例えば窒化珪素膜、窒化アルミニウム膜、窒化酸化珪素膜、酸化アルミニウム膜等を用いることができる。窒化膜は、光の取り出し効率を低下することなく、固体発光体への不純物の拡散を防ぐことができる。例えば、該固体発光体が有機ＥＬ素子である場合にも、水分等の不純物が発光体の内部に浸入する現象を抑制でき、固体発光素子の信頼性を向上できる。
【００５７】
高屈折率の接合層１６０の形成方法としては、接着強度や加工のしやすさなどを考慮し、材料にあった種々の方法を適宜選択すればよい。前述の樹脂を、例えばスピンコート法、スクリーン印刷法を用いて成膜し、熱または光によって硬化することができる。
【００５８】
＜固体発光体の構成＞
固体発光体１７０は屈折率が１．６以上の発光層を含んで構成される。固体発光体１７０としては、例えば有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子、及びＬＥＤ等を挙げることができる。
【００５９】
＜固体発光素子の構成＞
固体発光体は高い信頼性が期待できるが、大気より屈折率が高い領域で光が生じるため、大気中に効率良く光を取り出す工夫が求められる。屈折率の高い領域から低い領域に光が進行する場合、その界面で全反射が起こることにより、屈折率の低い領域に光を取り出せない条件があるためである。
【００６０】
本実施の形態で例示する固体発光素子は、第１の面に半球状の構造と、第２の面に凹凸の構造を備える低屈折率の部材と、その凹凸の構造を平坦化する高屈折率の接合層と、該高屈折率の接合層の平坦な面に発光面を接する発光体を有し、該低屈折率の部材の凹凸の構造は少なくとも第１の面に形成された半球状の構造の外形より内側に設けられ、該発光体の発光領域の外形が該半球状の構造の外形より小さく、且つ半球状の構造と重なるように、該発光体を備える（図３（Ｂ）参照）。この構成により、屈折率の高い固体発光体から屈折率の低い大気中に効率よく光を取り出すことができる理由について、図３を用いて以下に説明する。
【００６１】
本実施の形態においては、固体発光素子１８０の固体発光体１７０に有機ＥＬ素子を用いる場合について説明する。具体的には、固体発光体１７０は第１の電極１０１と第２の電極１０２の間に発光性の有機化合物を含む層１０３を挟んで備える。発光性の有機化合物を含む層１０３が発する光を第１の電極１０１は透過し、第２の電極１０２は反射する。また、隔壁１４０は垂直または逆テーパー型の形状を備え、固体発光体１７０を隣接する固体発光体から分離している（図３（Ａ）参照）。なお、第１の電極１０１及び第２の電極１０２は、それぞれ図示されていない配線を介して電源と接続される。例えば、第２の電極１０２に重ねて導電膜１０４を、回り込み性のよい成膜方法（例えばスパッタリング法）を用いて成膜すると、固体発光体１７０の第２の電極１０２を隣接する固体発光体の第２の電極と接続できる（図１０（Ａ）参照）。また、第２の電極１０２を回り込み性のよい成膜方法を用いて成膜しても同様の効果が得られる。
【００６２】
また、図３（Ａ）の右側に隔壁の変形例を示す。固体発光素子１８０ｂは、順テーパー型の隔壁１４０ｂを備える。隔壁１４０ｂは、第１の電極１０１ｂと発光性の有機化合物を含む層１０３ｂの間を電気的に絶縁し、固体発光体１７０ｂを隣接する固体発光体から分離している。また、順テーパー型の隔壁１４０ｂとすることで、固体発光体１７０ｂの第２の電極１０２ｂを隣接する固体発光体の第２の電極と接続できる。なお、図３（Ａ）に例示する固体発光体１７０ｂの第１の電極１０１ｂは、隣接する固体発光体の第１の電極と接続されている。よって、固体発光体１７０ｂは隣接する発光体と並列に接続されているということができる。
【００６３】
なお、低屈折率の部材１５０が備える凹凸の構造１５２は高屈折率の接合層１６０により平坦化されている。高屈折率の接合層１６０が平坦化した表面上に第１の電極１０１を形成することで、第１の電極１０１が平坦になり、第１の電極１０１と第２の電極１０２の短絡が防止できる。依ってこのような構成は、固体発光体１７０の信頼性を向上する効果を奏する。
【００６４】
固体発光体１７０は、第１の電極１０１と第２の電極１０２に閾値以上の電圧を加えることにより、発光性の有機化合物を含む層１０３が発光する。次いで、当該発光は、発光性の有機化合物が発する光に対し透光性を備える第１の電極１０１を透過して、高屈折率の接合層１６０との界面に進行する。なお、本明細書中において、固体発光体の発光が生じる領域を、発光領域と呼ぶこととする。また、固体発光体から高屈折率の接合層に光が放出される面を発光面と呼ぶこととする。
【００６５】
従って、図３（Ｂ）においては、固体発光体１７０が発する光が透過する第１の電極１０１と高屈折率の接合層１６０が接する界面が発光面となる。また、固体発光体１７０の発光領域を発光面を含む面１６５に投影した形が、発光領域の外形１７１となる。
【００６６】
高屈折率の接合層１６０は固体発光体１７０と同様に大気より高い屈折率を備えるため、固体発光体１７０が発する光の大部分は高屈折率の接合層１６０との界面で全反射することなく、高屈折率の接合層１６０に進入できる。
【００６７】
高屈折率の接合層１６０に進入した光は、低屈折率の部材１５０に設けられた凹凸の構造１５２に進行する。凹凸の構造１５２は、発光面と平行でない角度を備えるため、界面において全反射が繰り返され難い。その結果、固体発光体１７０が発する光が低屈折率の部材１５０の内部まで、高い効率で進入できる。
【００６８】
図３（Ｂ）に示すように、屈折率がｎの低屈折率の部材は、さらに屈折率が低い大気に接する半球状の構造を備える。また、発光面を含む面１６５に投影した半球状の構造１５１の外形の直径ｒ１に比べ、固体発光体１７０の発光領域の外形１７１の直径ｒ２は小さい。また、半球状の構造１５１と重なるように該発光体が設けられている。これにより、発光体から発せられた光は半球状の構造を通じて外部に取り出される。
【００６９】
特に、発光領域の外形１７１が発光面を含む面１６５に投影した半球状の構造１５１の外形に相似であって、半球状の構造１５１の外形の（１／ｎ）倍の範囲に含まれるように構成されている場合、言い換えると、ｒ２がｒ１の（１／ｎ）倍と等しい構成において、光の全反射が極力抑制され、発光体から発せられた光を、半球状の構造を通じて大気中に効率良く取り出すことができる。半球状の構造１５１の外周部に近い領域に進入する光は、全反射を繰り返し取り出しにくい。依って、その領域を避けて発光領域を設ける構成とすることで、取り出し効率の低下を防ぐことができる。
【００７０】
＜変形例＞
本実施の形態の変形例を図４に示す。図４に例示する固体発光装置３９０は、六角形の発光面と、底面が六角形の半球状の構造を備える他は、図１に例示する固体発光装置１９０と同じ構成を備える。
【００７１】
図４（Ａ）は固体発光素子３８０がマトリクス状に配置された固体発光装置３９０の断面図であり、図４（Ｂ）は固体発光装置３９０の光取り出し面側から観察した正面図である。なお、図４（Ａ）は図４（Ｂ）の切断線Ｍ−Ｎにおける断面図に相当し、図４（Ｃ）は図４（Ｂ）の切断線Ｐ−Ｑにおける断面図に相当する。
【００７２】
固体発光素子３８０は六角形の発光領域を備える固体発光体３７０と、高屈折率の接合層３６０と、第１の面に凹凸の構造を、第２の面に半球状の構造を備える低屈折率の部材３５０を有する。固体発光体３７０の発光領域を発光面を含む面に投影した発光領域の外形と、半球状の構造３５１の外形（半球状の構造の底面の外形とも言える）は中心を同一にして共に六角形である。また、屈折率がｎの低屈折率の部材３５０において、固体発光体３７０の発光領域の外形は半球状の構造３５１の外形の（１／ｎ）倍の範囲に含まれる。
【００７３】
半球状の構造３５１は、底面の角から頂点に向かう稜線を備える。稜線を通る断面において、当該稜線は円弧を含む。なお、半球状の構造３５１は傘のような半球状の構造と言い換えることができる。なお、本変形例で例示する固体発光素子３８０の固体発光体３７０は、上述の固体発光素子１８０の固体発光体１７０と同様の構成を備える。具体的には、第１の電極と第２の電極の間に発光性の有機化合物を挟んで備える。また、固体発光体３７０の第１の電極及び第２の電極は、それぞれ図示されていない配線を介して電源と接続される。例えば、第２の電極に重ねて導電膜３０４を、回り込み性のよい成膜方法（例えばスパッタリング法）を用いて成膜すると、固体発光体３７０の第２の電極を隣接する固体発光体の第２の電極と接続できる。また、第２の電極を回り込み性のよい成膜方法を用いて成膜しても同様の効果が得られる。
【００７４】
本変形例で例示する固体発光装置は一方の面に複数の半球状の構造を備え、該半球状の構造の外形と、隣接する他の半球状の構造の外形が隙間無く接している。また、固体発光体の発光領域の外形は半球状の構造の外形の（１／ｎ）倍の範囲に含まれる。このような構成とすることで、同一の面積内に固体発光素子を高い密度で配置できるため、固体発光装置を小型化できる。
【００７５】
特に、光を取り出しがたい半球状の構造の外周部を避けて、固体発光体の発光領域を半球状の構造の外形の（１／ｎ）倍とすることで、光取り出し効率を低減することなく固体発光装置の面積を最小にできる。且つその光取り出し効率を最大にできる。
【００７６】
本実施の形態で例示した、第１の面に半球状の構造と、第２の面に凹凸の構造を備える低屈折率の部材と、その凹凸の構造を平坦化する高屈折率の接合層と、該高屈折率の接合層の平坦な面に発光面を接する発光体を有し、該低屈折率の部材の凹凸の構造は少なくとも第１の面に形成された半球状の構造の外形より内側に設けられ、該発光体の発光領域の外形が該半球状の構造の外形より小さく、且つ半球状の構造と重なるように、該発光体を設けた固体発光素子は、高い屈折率を備える材料の使用量を低減できるため、安価な材料を用いて、光取り出し効率の高い固体発光素子を提供できる。
【００７７】
また、該固体発光素子をアレイ状に配置した発光装置は、安価な材料を用いた光取り出し効率が高い固体発光素子により構成されているため、光取り出し効率が高く、安価である。
【００７８】
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【００７９】
（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１とは異なる態様の固体発光素子と、該固体発光素子をアレイ状に配置した発光装置について、図５および図６を参照して説明する。本実施の形態で例示する固体発光素子は、第１の面に半球状の構造と、第２の面に半球状の凹み構造を備える低屈折率の部材と、その半球状の凹み構造を平坦化する高屈折率の接合層と、該高屈折率の接合層の平坦な面に発光面を接する発光体を有する。また、低屈折率の部材の半球状の凹み構造は、第１の面に形成された半球状の構造の外形より内側に設けられている。さらに、該発光体は複数のサブ固体発光体を含み、サブ固体発光体の発光領域の外形は半球状の凹み構造の外形よりも小さく、その発光領域の外形が半球状の凹み構造の外形と重なるように、該サブ固体発光体が設けられている（図６参照）。
【００８０】
本実施の形態で例示する固体発光装置２９０、および固体発光素子２８０の構成を図５に示す。図５（Ａ）はサブ固体発光体が複数配置された固体発光素子２８０の断面図であり、図５（Ｂ）は固体発光素子２８０がアレイ状に配置された固体発光装置２９０の光取り出し面側から観察した正面図である。なお、図５（Ａ）は図５（Ｂ）の切断線Ｍ−Ｎにおける断面図に相当する。
【００８１】
固体発光素子２８０の構成を、図５（Ａ）を用いて詳細に説明する。固体発光素子２８０は、低屈折率の部材２５０と、高屈折率の接合層２６０と、固体発光体２７０を有する。
【００８２】
固体発光体２７０は、図５（Ａ）に示すように小さなサブ固体発光体２７０ａ、サブ固体発光体２７０ｂ、サブ固体発光体２７０ｃを含む複数のサブ固体発光体で構成されている。隔壁２４０はサブ固体発光体の間に設けられ、それぞれの発光領域を分離している。
【００８３】
＜低屈折率の部材の構成＞
低屈折率の部材２５０は第１の面に半球状の構造２５１を、第２の面に半球状の凹み構造２５２を備える他は、実施の形態１で例示した低屈折率の部材１５０と同様の材料、方法を用いて形成することができる。具体的には、固体発光体２７０が発する光を透過し、屈折率が１．０より高く１．６より低い材料を用いて、例えば、射出成型法等を用いて形成すればよい。よって、詳細については実施の形態１の記載を参酌することができる。
【００８４】
半球状の凹み構造２５２が備える半球状の凹みは、例えば直径が１μｍ以上１００μｍ以下程度であればよく、互いが最密充填される配置が好ましい。最密充填に近づけるほど、単位面積あたりにサブ固体発光体の発光領域が占める面積を高めることができ、固体発光素子２８０を明るくすることができる。
【００８５】
＜高屈折率の接合層の構成＞
高屈折率の接合層２６０は一方の面を低屈折率の部材２５０の半球状の凹み構造２５２と接し、他方に平坦な面を備え、実施の形態１で例示した高屈折率の接合層１６０と同様の材料、方法を用いて形成することができる。具体的には、高屈折率の接合層２６０は固体発光体２７０が発する光を透過し、屈折率が１．６以上の材料を用い、スピンコート法、スクリーン印刷法等で半球状の凹み構造２５２を埋め、表面を平坦にするように形成すればよい。よって、詳細については実施の形態１の記載を参酌することができる。
【００８６】
＜固体発光体の構成＞
固体発光体２７０は屈折率が１．６以上の発光層を含んで構成される。固体発光体２７０としては、例えば有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子、及びＬＥＤ等を挙げることができる。
【００８７】
＜固体発光素子の構成＞
固体発光体は高い信頼性が期待できるが、大気より屈折率が高い領域で光が生じるため、大気中に効率良く光を取り出す工夫が求められる。屈折率の高い領域から低い領域に光が進行する場合、その界面で全反射が起こることにより、屈折率の低い領域に光を取り出せない条件があるためである。
【００８８】
本実施の形態で例示する固体発光素子は、第１の面に半球状の構造と、第２の面に半球状の凹み構造を備える低屈折率の部材と、その半球状の凹み構造を平坦化する高屈折率の接合層と、該高屈折率の接合層の平坦な面に発光面を接する発光体を有する。低屈折率の部材の半球状の凹み構造は、第１の面に形成された半球状の構造の外形より内側に設けられている。該発光体は複数のサブ固体発光体を含み、該サブ固体発光体の発光領域の外形は半球状の凹み構造の外形よりも小さく、その発光領域の外形が半球状の凹み構造の外形と重なるように、該サブ固体発光体が設けられている。この構成により、屈折率の高い固体発光体から屈折率の低い大気中に、効率よく光を取り出すことができる理由について以下に説明する。
【００８９】
本実施の形態においては、固体発光素子２８０の固体発光体２７０に有機ＥＬ素子を用いる場合について説明する。具体的には、固体発光体２７０を構成するサブ固体発光体のそれぞれは第１の電極２０１と第２の電極２０２の間に発光性の有機化合物を含む層２０３を挟んで備える。発光性の有機化合物を含む層２０３が発する光を第１の電極２０１は透過し、第２の電極２０２は反射する。また、隔壁２４０は逆テーパー型の形状を備え、サブ固体発光体のそれぞれの発光領域を分離している（図５（Ａ）参照）。
【００９０】
なお、低屈折率の部材２５０が備える半球状の凹み構造２５２は高屈折率の接合層２６０により平坦化されている。高屈折率の接合層２６０が平坦化した表面上に第１の電極２０１を形成することで、第１の電極２０１が平坦になり、第１の電極２０１と第２の電極２０２の短絡が防止できる。依ってこのような構成は、固体発光体２７０の信頼性を向上する効果を奏する。
【００９１】
固体発光体２７０は、第１の電極２０１と第２の電極２０２に閾値以上の電圧を加えることにより、発光性の有機化合物を含む層２０３が発光する。次いで、当該発光は、発光性の有機化合物が発する光に対し透光性を備える第１の電極２０１を透過して、高屈折率の接合層２６０との界面に進行する。
【００９２】
なお、図６においては、固体発光体２７０が発する光が透過する第１の電極２０１と高屈折率の接合層２６０が接する界面が発光面となる。なお、サブ固体発光体２７０ｃの発光領域を発光面を含む面２６５に投影した形がサブ発光領域の外形２７１ｃとなり、固体発光体２７０の発光領域を発光面を含む面２６５に投影した形が、発光領域の外形２７１となる。また、本実施の形態ではサブ固体発光体２７０ｃを例に説明するが、固体発光体２７０が備える他のサブ固体発光体についても同様の説明を適用することができる。
【００９３】
高屈折率の接合層２６０はサブ固体発光体２７０ｃと同様に大気より高い屈折率を備えるため、サブ固体発光体２７０ｃが発する光の大部分は高屈折率の接合層２６０との界面で全反射することなく、高屈折率の接合層２６０に進入できる。
【００９４】
高屈折率の接合層２６０に進入した光は、低屈折率の部材２５０に設けられた半球状の凹み構造２５２に進行する。半球状の凹み構造２５２は、発光面と平行でない多様な角度を備えるため、界面において全反射が繰り返され難い。また、発光面を含む面２６５に投影したサブ固体発光体２７０ｃの発光領域の外形２７１ｃの直径ｒ４は、半球状の凹み構造２５２の外形の直径ｒ３より小さい。また、その発光領域の外形２７１ｃの直径ｒ４が半球状の凹み構造２５２と重なるようにサブ固体発光体２７０ｃが設けられている。その結果、サブ固体発光体２７０ｃが発する光は、高屈折率の接合層２６０で埋められた半球状の凹み構造２５２の内部まで効率よく進入し、さらに半球状の凹み構造２５２を介して低屈折率の部材２５０に進入する。
【００９５】
なお、固体発光体２７０が備える他のサブ固体発光体が発する光も、サブ固体発光体２７０ｃが発する光と同様に、半球状の凹み構造２５２を介して低屈折率の部材２５０に効率よく進入する。
【００９６】
固体発光素子２８０が備える、屈折率がｎの低屈折率の部材２５０は、さらに屈折率が低い大気に接する半球状の構造２５１を有する（図５（Ａ）参照）。発光面を含む面２６５に投影した半球状の構造２５１の外形の直径ｒ１に比べ、固体発光体２７０の発光領域の外形２７１の直径ｒ２は小さい。また、半球状の構造２５１と重なるように固体発光体２７０が設けられている。これにより、発光体から発せられた光は半球状の構造２５１を通じて外部に取り出される。
【００９７】
特に、発光面を含む面２６５に投影した半球状の構造２５１の外形に相似であって、半球状の構造２５１の外形の（１／ｎ）倍の範囲に含まれるように発光領域の外形２７１が構成されている場合、言い換えると、ｒ２がｒ１の（１／ｎ）倍と等しい構成において、光の全反射が極力抑制され、発光体から発せられた光を、半球状の構造を通じて大気中に効率良く取り出すことができる。半球状の構造２５１の外周部に近い領域に進入する光は、全反射を繰り返し、取り出しにくい。依って、その領域を避けて発光領域を設ける構成とすることで、光取り出し効率の低下を防ぐことができる。なお、本実施の形態で例示するサブ固体発光素子のサブ固体発光体は、実施の形態１の固体発光素子１８０の固体発光体１７０と同様の構成を備える。具体的には、第１の電極と第２の電極の間に発光性の有機化合物を挟んで備える。また、サブ固体発光体の第１の電極及び第２の電極は、それぞれ図示されていない配線を介して電源と接続される。例えば、第２の電極に重ねて導電膜２０４を、回り込み性のよい成膜方法（例えばスパッタリング法）を用いて成膜すると、サブ固体発光体の第２の電極を隣接するサブ固体発光体の第２の電極と接続できる（図１０（Ｂ）参照）。また、第２の電極を回り込み性のよい成膜方法を用いて成膜しても同様の効果が得られる。
【００９８】
＜変形例＞
本実施の形態の変形例を図７に示す。図７に例示する固体発光装置４９０は、六角形の発光面と、六角形の底面を有する半球状の構造を備える他は、図５に例示する固体発光装置２９０と同じ構成を備える。
【００９９】
図７（Ａ）は固体発光素子４８０がマトリクス状に配置された固体発光装置４９０の断面図であり、図７（Ｂ）は固体発光装置４９０の光取り出し面側から観察した正面図である。なお、図７（Ａ）は図７（Ｂ）の切断線Ｍ−Ｎにおける断面図に相当し、図７（Ｃ）は図７（Ｂ）の切断線Ｍ−Ｌにおける断面図に相当する。
【０１００】
固体発光素子４８０はサブ固体発光体を六角形状に配置して備える固体発光体４７０と、高屈折率の接合層４６０と、半球状の凹み構造を第１の面に、半球状の構造を第２の面に備える低屈折率の部材４５０を有する。六角形状に配置したサブ固体発光体の発光領域を発光面を含む面に投影した発光領域の外形と、半球状の構造４５１の外形（底面の外形とも言える）は中心を同一にして共に六角形である。また、屈折率がｎの低屈折率の部材４５０において、固体発光体４７０の発光領域の外形は半球状の構造４５１の外形の（１／ｎ）倍の範囲に含まれる。
【０１０１】
半球状の構造４５１は、底面の角から頂点に向かう稜線を備える。稜線を通る断面において、当該稜線は円弧を含む。
【０１０２】
本変形例で例示する固体発光装置は一方の面に複数の半球状の構造を備え、該半球状の構造の外形と、隣接する他の半球状の構造の外形が隙間無く接している。また、固体発光体の発光領域の外形は半球状の構造の外形の（１／ｎ）倍の範囲に含まれる。このような構成とすることで、同一の面積内に固体発光素子を高い密度で配置できるため、固体発光装置を小型化できる。
【０１０３】
特に、半球状の構造の外周部の光を取り出しがたい領域を避けて、固体発光体の発光領域の外形を半球状の構造の外形の（１／ｎ）倍とすることで、固体発光装置の面積を最小にできる。且つその光取り出し効率を最大にできる。
【０１０４】
また、該固体発光素子をアレイ状に配置した発光装置は、安価な材料を用いた光取り出し効率が高い固体発光素子により構成されているため、光取り出し効率が高く、安価である。
【０１０５】
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【０１０６】
（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態１又は実施の形態２で説明した固体発光素子に適用できる発光体の構成、及びその作製方法の一例について図８を参照して説明する。
【０１０７】
本実施の形態で例示する発光体は、第１の電極、第２の電極、並びに発光物質を含む有機層を備える。第１の電極と第２の電極は一方が陽極として機能し、他方が陰極として機能する。発光物質を含む有機層は第１の電極と第２の電極の間に設けられ、該有機層の構成は第１の電極と第２の電極の極性、及び材質に合わせて適宜選択すればよい。以下に発光体の構成の一例を例示するが、発光体の構成がこれに限定されないことは言うまでもない。
【０１０８】
＜発光体の構成例１．＞
発光体の構成の一例を図８（Ａ）に示す。図８（Ａ）に示す発光体は、陽極１１０１と陰極１１０２の間に発光物質を含む有機層１１０３が挟んで設けられている。
【０１０９】
陽極１１０１と陰極１１０２の間に、閾値電圧より高い電圧を印加すると、発光物質を含む有機層１１０３に陽極１１０１の側から正孔（ホール）が注入され、陰極１１０２の側から電子が注入される。注入された電子と正孔は有機層１１０３において再結合し、有機層１１０３に含まれる発光物質が発光する。
【０１１０】
発光物質を含む有機層１１０３は、少なくとも発光物質を含む発光層を備えていればよく、発光層以外の層と積層された構造であっても良い。発光層以外の層としては、例えば正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質、電子輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、並びにバイポーラ性（電子及び正孔の輸送性の高い）の物質等を含む層が挙げられる。具体的には、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔阻止層（ホールブロッキング層）、電子輸送層、電子注入層等が挙げられ、これらを陽極側から適宜積層して用いることができる。
【０１１１】
＜発光体の構成例２．＞
発光体の構成の他の一例を図８（Ｂ）に示す。図８（Ｂ）に例示する発光体は、陽極１１０１と陰極１１０２の間に発光物質を含む有機層１１０３が挟んで設けられている。さらに、陰極１１０２と発光物質を含む有機層１１０３との間には中間層１１０４が設けられている。なお、当該発光体の構成例２の発光物質を含む有機層１１０３には、上述の発光体の構成例１と同様の構成が適用可能であり、詳細については、発光体の構成例１の記載を参酌できる。
【０１１２】
中間層１１０４は少なくとも電荷発生領域を含んで形成されていればよく、電荷発生領域以外の層と積層された構成であってもよい。例えば、第１の電荷発生領域１１０４ｃ、電子リレー層１１０４ｂ、及び電子注入バッファー１１０４ａが陰極１１０２側から順次積層された構造を適用することができる。
【０１１３】
中間層１１０４における電子と正孔の挙動について説明する。陽極１１０１と陰極１１０２の間に、閾値電圧より高い電圧を印加すると、第１の電荷発生領域１１０４ｃにおいて、正孔（ホール）と電子が発生し、正孔は陰極１１０２へ移動し、電子は電子リレー層１１０４ｂへ移動する。電子リレー層１１０４ｂは電子輸送性が高く、第１の電荷発生領域１１０４ｃで生じた電子を電子注入バッファー１１０４ａに速やかに受け渡す。電子注入バッファー１１０４ａは発光物質を含む有機層１１０３に電子を注入する障壁を緩和し、発光物質を含む有機層１１０３への電子注入効率を高める。従って、第１の電荷発生領域１１０４ｃで発生した電子は、電子リレー層１１０４ｂと電子注入バッファー１１０４ａを経て、発光物質を含む有機層１１０３のＬＵＭＯ準位に注入される。
【０１１４】
また、電子リレー層１１０４ｂは、第１の電荷発生領域１１０４ｃを構成する物質と電子注入バッファー１１０４ａを構成する物質が界面で反応し、互いの機能が損なわれてしまう等の相互作用を防ぐことができる。
【０１１５】
＜発光体の構成例３．＞
発光体の構成の他の一例を図８（Ｃ）に示す。図８（Ｃ）に例示する発光体は、陽極１１０１と陰極１１０２の間に発光物質を含む有機層１１０３が２つ挟まれて設けられている。さらに、発光物質を含む有機層１１０３と、発光物質を含む有機層１１０３との間には中間層１１０４が設けられている。なお、陽極と陰極の間に挟持する発光物質を含む有機層は二つに限定されない。発光物質を含む有機層の間に中間層を挟んで、発光物質を含む有機層を陽極と陰極の間に三つ以上積層してもよい。なお、当該発光体の構成例３の発光物質を含む有機層１１０３には、上述の発光体の構成例１と同様の構成が適用可能であり、また当該発光体の構成例３の中間層１１０４には、上述の発光体の構成例２と同様の構成が適用可能である。よって、詳細については、発光体の構成例１、または発光体の構成例２の記載を参酌できる。
【０１１６】
発光物質を含む有機層１１０３の間に設けられた中間層１１０４における電子と正孔の挙動について説明する。陽極１１０１と陰極１１０２の間に、閾値電圧より高い電圧を印加すると、中間層１１０４において正孔（ホール）と電子が発生し、正孔は陰極１１０２側に設けられた発光物質を含む有機層１１０３へ移動し、電子は陽極１１０１側に設けられた発光物質を含む有機層１１０３へ移動する。陰極１１０２側に設けられた発光物質を含む有機層１１０３に注入された正孔は、陰極１１０２側から注入された電子と再結合し、当該有機層１１０３に含まれる発光物質が発光する。また、陽極１１０１側に設けられた発光物質を含む有機層１１０３に注入された電子は、陽極１１０１側から注入された正孔と再結合し、当該有機層１１０３に含まれる発光物質が発光する。依って、中間層１１０４において発生した正孔と電子は、それぞれ異なる発光物質を含む有機層において発光に至る。
【０１１７】
なお、発光物質を含む有機層同士を接して設けることで、両者の間に中間層と同じ構成が形成される場合は、発光物質を含む有機層同士を接して設けることができる。具体的には、発光物質を含む有機層の一方の面に電荷発生領域が形成されていると、当該電荷発生領域は中間層の第１の電荷発生領域として機能するため、発光物質を含む有機層同士を接して設けることができる。
【０１１８】
発光体の構成例１乃至構成例３は、互いに組み合わせて用いることができる。例えば、発光体の構成例３の陰極と発光物質を含む有機層の間に中間層を設けることもできる。
【０１１９】
＜発光体に用いることができる材料＞
次に、上述した構成を備える発光体に用いることができる具体的な材料について、陽極、陰極、発光物質を含む有機層、第１の電荷発生領域、電子リレー層、並びに電子注入バッファーの順に説明する。
【０１２０】
＜陽極に用いることができる材料＞
陽極１１０１は、仕事関数の大きい（具体的には４．０ｅＶ以上が好ましい）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。具体的には、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、珪素若しくは酸化珪素を含有したインジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物等が挙げられる。
【０１２１】
これらの導電性金属酸化物膜は、通常スパッタにより成膜されるが、ゾル−ゲル法などを応用して作製しても構わない。例えば、インジウム亜鉛酸化物膜は、酸化インジウムに対し１〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いてスパッタリング法により形成することができる。また、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム膜は、酸化インジウムに対し酸化タングステンを０．５〜５ｗｔ％、酸化亜鉛を０．１〜１ｗｔ％含有したターゲットを用いてスパッタリング法により形成することができる。
【０１２２】
この他、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、チタン（Ｔｉ）、または金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン等）、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物、チタン酸化物等が挙げられる。また、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリアニリン／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＡｎｉ／ＰＳＳ）等の導電性ポリマーを用いても良い。
【０１２３】
但し、陽極１１０１と接して第２の電荷発生領域を設ける場合には、仕事関数を考慮せずに様々な導電性材料を陽極１１０１に用いることができる。具体的には、仕事関数の大きい材料だけでなく、仕事関数の小さい材料を用いることもできる。第２の電荷発生領域を構成する材料については、第１の電荷発生領域と共に後述する。
【０１２４】
＜陰極に用いることができる材料＞
陰極１１０２に接して第１の電荷発生領域１１０４ｃを、発光物質を含む有機層１１０３との間に設ける場合、陰極１１０２は仕事関数の大小に関わらず様々な導電性材料を用いることができる。
【０１２５】
なお、陰極１１０２および陽極１１０１のうち少なくとも一方を、可視光を透過する導電膜を用いて形成する。可視光を透過する導電膜としては、例えば酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物（以下、ＩＴＯと示す。）、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物などを挙げることができる。また、光を透過する程度（好ましくは、５ｎｍ〜３０ｎｍ程度）の金属薄膜を用いることもできる。
【０１２６】
＜発光物質を含む有機層に用いることができる材料＞
上述した発光物質を含む有機層１１０３を構成する各層に用いることができる材料について、以下に具体例を示す。
【０１２７】
正孔注入層は、正孔注入性の高い物質を含む層である。正孔注入性の高い物質としては、例えば、モリブデン酸化物やバナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等を用いることができる。この他、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）や銅フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）等のフタロシアニン系の化合物、或いはポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）等の高分子等によっても正孔注入層を形成することができる。
【０１２８】
なお、第２の電荷発生領域を用いて正孔注入層を形成してもよい。正孔注入層に第２の電荷発生領域を用いると、仕事関数を考慮せずに様々な導電性材料を陽極１１０１に用いることができるのは前述の通りである。第２の電荷発生領域を構成する材料については第１の電荷発生領域と共に後述する。
【０１２９】
正孔輸送層は、正孔輸送性の高い物質を含む層である。正孔輸送性の高い物質としては、例えば、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢまたはα−ＮＰＤ）やＮ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４−フェニル−４’−（９−フェニルフルオレン−９−イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＰＡＦＬＰ）、４，４’，４’’−トリス（カルバゾール−９−イル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）、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（略称：ＴＤＡＴＡ）、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（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−ビス［Ｎ−（スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−イル）−Ｎ―フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ）などの芳香族アミン化合物、３−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３，６−ビス［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）、３−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）アミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＮ１）等が挙げられる。その他、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、１，３，５−トリス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴＣＰＢ）、９−［４−（１０−フェニル−９−アントラセニル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）等のカルバゾール誘導体、等を用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質である。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。なお、正孔輸送性の高い物質を含む層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
【０１３０】
これ以外にも、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）、ポリ（４−ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）、ポリ［Ｎ−（４−｛Ｎ’−［４−（４−ジフェニルアミノ）フェニル］フェニル−Ｎ’−フェニルアミノ｝フェニル）メタクリルアミド］（略称：ＰＴＰＤＭＡ）、ポリ［Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ブチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）ベンジジン］（略称：Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ）などの高分子化合物を正孔輸送層に用いることができる。
【０１３１】
発光層は、発光物質を含む層である。発光物質としては、以下に示す蛍光性化合物を用いることができる。例えば、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルスチルベン−４，４’−ジアミン（略称：ＹＧＡ２Ｓ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡＰＡ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）トリフェニルアミン（略称：２ＹＧＡＰＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＡＰＡ）、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ−ｔｅｒｔ−ブチルペリレン（略称：ＴＢＰ）、４−（１０−フェニル−９−アントリル）−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＰＡ）、Ｎ，Ｎ’’−（２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン−９，１０−ジイルジ−４，１−フェニレン）ビス［Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン］（略称：ＤＰＡＢＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［４−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＰＡ）、Ｎ−［４−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰＰＡ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’，Ｎ’’’，Ｎ’’’−オクタフェニルジベンゾ［ｇ，ｐ］クリセン−２，７，１０，１５−テトラアミン（略称：ＤＢＣ１）、クマリン３０、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＢＰｈＡ）、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＢＰｈＡ）、９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−Ｎ−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−フェニルアントラセン−２−アミン（略称：２ＹＧＡＢＰｈＡ）、Ｎ，Ｎ，９−トリフェニルアントラセン−９−アミン（略称：ＤＰｈＡＰｈＡ）、クマリン５４５Ｔ、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルキナクリドン（略称：ＤＰＱｄ）、ルブレン、５，１２−ビス（１，１’−ビフェニル−４−イル）−６，１１−ジフェニルテトラセン（略称：ＢＰＴ）、２−（２−｛２−［４−（ジメチルアミノ）フェニル］エテニル｝−６−メチル−４Ｈ−ピラン−４−イリデン）プロパンジニトリル（略称：ＤＣＭ１）、２−｛２−メチル−６−［２−（２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＭ２）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）テトラセン−５，１１−ジアミン（略称：ｐ−ｍＰｈＴＤ）、７，１４−ジフェニル−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）アセナフト［１，２−ａ］フルオランテン−３，１０−ジアミン（略称：ｐ−ｍＰｈＡＦＤ）、２−｛２−イソプロピル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＪＴＩ）、２−｛２−ｔｅｒｔ−ブチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＪＴＢ）、２−（２，６−ビス｛２−［４−（ジメチルアミノ）フェニル］エテニル｝−４Ｈ−ピラン−４−イリデン）プロパンジニトリル（略称：ＢｉｓＤＣＭ）、２−｛２，６−ビス［２−（８−メトキシ−１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＢｉｓＤＣＪＴＭ）、ＳＤ１（商品名；ＳＦＣ Ｃｏ．， Ｌｔｄ製）などが挙げられる。
【０１３２】
また、発光物質としては、以下に示す燐光性化合物を用いることもできる。例えば、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）テトラキス（１−ピラゾリル）ボラート（略称：ＦＩｒ６）、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：ＦＩｒｐｉｃ）、ビス［２−（３’，５’−ビストリフルオロメチルフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ））、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：ＦＩｒａｃａｃ）、トリス（２−フェニルピリジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）、ビス（２−フェニルピリジナト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ））、ビス（ベンゾ［ｈ］キノリナト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｚｑ）２（ａｃａｃ））、ビス（２，４−ジフェニル−１，３−オキサゾラト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｄｐｏ）２（ａｃａｃ））、ビス［２−（４’−パーフルオロフェニルフェニル）ピリジナト］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐ−ＰＦ−ｐｈ）２（ａｃａｃ））、ビス（２−フェニルベンゾチアゾラト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔ）２（ａｃａｃ））、ビス［２−（２’−ベンゾ［４，５−α］チエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ３’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ））、ビス（１−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｉｑ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス（２，３，５−トリフェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ａｃａｃ））、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリン白金（ＩＩ）（略称：ＰｔＯＥＰ）、トリス（アセチルアセトナト）（モノフェナントロリン）テルビウム（ＩＩＩ）（略称：Ｔｂ（ａｃａｃ）３（Ｐｈｅｎ））、トリス（１，３−ジフェニル−１，３−プロパンジオナト）（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＤＢＭ）３（Ｐｈｅｎ））、トリス［１−（２−テノイル）−３，３，３−トリフルオロアセトナト］（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＴＴＡ）３（Ｐｈｅｎ））、（ジピバロイルメタナト）ビス（２，３，５−トリフェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ））などが挙げられる。
【０１３３】
なお、これらの発光物質は、ホスト材料に分散させて用いるのが好ましい。ホスト材料としては、例えば、ＮＰＢ（略称）、ＴＰＤ（略称）、ＴＣＴＡ（略称）、ＴＤＡＴＡ（略称）、ＭＴＤＡＴＡ（略称）、ＢＳＰＢ（略称）などの芳香族アミン化合物、ＰＣｚＰＣＡ１（略称）、ＰＣｚＰＣＡ２（略称）、ＰＣｚＰＣＮ１（略称）、ＣＢＰ（略称）、ＴＣＰＢ（略称）、ＣｚＰＡ（略称）、９−フェニル−３−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＰＣｚＰＡ）、４−フェニル−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡ１ＢＰ）などのカルバゾール誘導体、ＰＶＫ（略称）、ＰＶＴＰＡ（略称）、ＰＴＰＤＭＡ（略称）、Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ（略称）などの高分子化合物を含む正孔輸送性の高い物質や、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）など、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンズオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体、さらに、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）や、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、９−［４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣＯ１１）、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）などの電子輸送性の高い物質を用いることができる。
【０１３４】
電子輸送層は、電子輸送性の高い物質を含む層である。電子輸送性の高い物質としては、例えば、Ａｌｑ（略称）、Ａｌｍｑ３（略称）、ＢｅＢｑ２（略称）、ＢＡｌｑ（略称）など、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等を用いることができる。また、この他Ｚｎ（ＢＯＸ）２（略称）、Ｚｎ（ＢＴＺ）２（略称）などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体なども用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、ＰＢＤ（略称）や、ＯＸＤ−７（略称）、ＣＯ１１（略称）、ＴＡＺ（略称）、ＢＰｈｅｎ（略称）、ＢＣＰ（略称）、２−［４−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニル］−１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール（略称：ＤＢＴＢＩｍ−ＩＩ）なども用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。また、電子輸送層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層を二層以上積層したものを用いてもよい。
【０１３５】
また、高分子化合物を用いることもできる。例えば、ポリ［（９，９−ジヘキシルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（ピリジン−３，５−ジイル）］（略称：ＰＦ−Ｐｙ）、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（２，２’−ビピリジン−６，６’−ジイル）］（略称：ＰＦ−ＢＰｙ）などを用いることができる。
【０１３６】
電子注入層は、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入性の高い物質としては、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、カルシウム（Ｃａ）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）等のアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはこれらの化合物が挙げられる。また、電子輸送性を有する物質中にアルカリ金属又はアルカリ土類金属又はそれらの化合物を含有させたもの、例えばＡｌｑ中にマグネシウム（Ｍｇ）を含有させたもの等を用いることもできる。この様な構造とすることにより、陰極１１０２からの電子注入効率をより高めることができる。
【０１３７】
これらの層を適宜組み合わせて発光物質を含む有機層１１０３を形成する方法としては、種々の方法（例えば、乾式法や湿式法等）を適宜選択することができる。例えば、用いる材料に応じて真空蒸着法、インクジェット法またはスピンコート法などを選んで用いればよい。また、各層で異なる方法を用いて形成してもよい。
【０１３８】
＜電荷発生領域に用いることができる材料＞
第１の電荷発生領域１１０４ｃ、及び第２の電荷発生領域は、正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質を含む領域である。なお、電荷発生領域は、同一膜中に正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質を含有する場合だけでなく、正孔輸送性の高い物質を含む層とアクセプター性物質を含む層とが積層されていても良い。但し、第１の電荷発生領域１１０４ｃを陰極側に設ける積層構造の場合には、正孔輸送性の高い物質を含む層が陰極１１０２と接する構造となり、第２の電荷発生領域を陽極側に設ける積層構造の場合には、アクセプター性物質を含む層が陽極１１０１と接する構造となる。
【０１３９】
なお、電荷発生領域において、正孔輸送性の高い物質に対して質量比で、０．１以上４．０以下の比率でアクセプター性物質を添加することが好ましい。
【０１４０】
電荷発生領域に用いるアクセプター性物質としては、遷移金属酸化物や元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化モリブデンが特に好ましい。なお、酸化モリブデンは、吸湿性が低いという特徴を有している。
【０１４１】
また、電荷発生領域に用いる正孔輸送性の高い物質としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）など、種々の有機化合物を用いることができる。具体的には、１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質であることが好ましい。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。
【０１４２】
＜電子リレー層に用いることができる材料＞
電子リレー層１１０４ｂは、第１の電荷発生領域１１０４ｃにおいてアクセプター性物質がひき抜いた電子を速やかに受け取ることができる層である。従って、電子リレー層１１０４ｂは、電子輸送性の高い物質を含む層であり、またそのＬＵＭＯ準位は、第１の電荷発生領域１１０４ｃにおけるアクセプター性物質のアクセプター準位と、発光物質を含む有機層１１０３のＬＵＭＯ準位との間に位置する。具体的には、およそ−５．０ｅＶ以上−３．０ｅＶ以下とするのが好ましい。
【０１４３】
電子リレー層１１０４ｂに用いる物質としては、例えば、ペリレン誘導体や、含窒素縮合芳香族化合物が挙げられる。なお、含窒素縮合芳香族化合物は、安定な化合物であるため電子リレー層１１０４ｂに用いる物質として好ましい。さらに、含窒素縮合芳香族化合物のうち、シアノ基やフルオロ基などの電子吸引基を有する化合物を用いることにより、電子リレー層１１０４ｂにおける電子の受け取りがさらに容易になるため、好ましい。
【０１４４】
ペリレン誘導体の具体例としては、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸二無水物（略称：ＰＴＣＤＡ）、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボキシリックビスベンゾイミダゾール（略称：ＰＴＣＢＩ）、Ｎ，Ｎ’−ジオクチルー３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸ジイミド（略称：ＰＴＣＤＩ−Ｃ８Ｈ）、Ｎ，Ｎ’−ジヘキシルー３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸ジイミド（略称：Ｈｅｘ ＰＴＣ）等が挙げられる。
【０１４５】
また、含窒素縮合芳香族化合物の具体例としては、ピラジノ［２，３−ｆ］［１，１０］フェナントロリン−２，３−ジカルボニトリル（略称：ＰＰＤＮ）、２，３，６，７，１０，１１−ヘキサシアノ−１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレン（略称：ＨＡＴ（ＣＮ）６）、２，３−ジフェニルピリド［２，３−ｂ］ピラジン（略称：２ＰＹＰＲ）、２，３−ビス（４−フルオロフェニル）ピリド［２，３−ｂ］ピラジン（略称：Ｆ２ＰＹＰＲ）等が挙げられる。
【０１４６】
その他にも、７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン（略称：ＴＣＮＱ）、１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物（略称：ＮＴＣＤＡ）、パーフルオロペンタセン、銅ヘキサデカフルオロフタロシアニン（略称：Ｆ１６ＣｕＰｃ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（２，２，３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，８−ペンタデカフルオロオクチル）−１、４、５、８−ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド（略称：ＮＴＣＤＩ−Ｃ８Ｆ）、３’，４’−ジブチル−５，５’’−ビス（ジシアノメチレン）−５，５’’−ジヒドロ−２，２’：５’，２’’−テルチオフェン（略称：ＤＣＭＴ）、メタノフラーレン（例えば［６，６］−フェニルＣ６１酪酸メチルエステル）等を電子リレー層１１０４ｂに用いることができる。
【０１４７】
＜電子注入バッファーに用いることができる材料＞
電子注入バッファー１１０４ａは、第１の電荷発生領域１１０４ｃから発光物質を含む有機層１１０３への電子の注入を容易にする層である。電子注入バッファー１１０４ａを第１の電荷発生領域１１０４ｃと発光物質を含む有機層１１０３の間に設けることにより、両者の注入障壁を緩和することができる。
【０１４８】
電子注入バッファー１１０４ａには、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む））等の電子注入性の高い物質を用いることが可能である。
【０１４９】
また、電子注入バッファー１１０４ａが、電子輸送性の高い物質とドナー性物質を含んで形成される場合には、電子輸送性の高い物質に対して質量比で、０．００１以上０．１以下の比率でドナー性物質を添加することが好ましい。なお、ドナー性物質としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む））の他、テトラチアナフタセン（略称：ＴＴＮ）、ニッケロセン、デカメチルニッケロセン等の有機化合物を用いることもできる。なお、電子輸送性の高い物質としては、先に説明した発光物質を含む有機層１１０３の一部に形成することができる電子輸送層の材料と同様の材料を用いて形成することができる。
【０１５０】
以上のような材料を組み合わせることにより、本実施の形態に示す発光体を作製することができる。この発光体からは、上述した発光物質からの発光が得られ、その発光色は発光物質の種類を変えることにより選択できる。また、発光色の異なる複数の発光物質を用いることにより、発光スペクトルの幅を拡げて、例えば白色発光を得ることもできる。なお、白色発光を得る場合には、互いに補色となる発光色を呈する発光物質を用いればよく、例えば補色となる発光色を呈する異なる層を備える構成等を用いることができる。具体的な補色の関係としては、例えば青色と黄色、あるいは青緑色と赤色等が挙げられる。
【０１５１】
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【０１５２】
（実施の形態４）
本実施の形態では、電子機器の一例について説明する。
【０１５３】
図９（Ａ）は、本発明の発光装置を、照明装置である電気スタンドとして用いた例である。電気スタンドは、筐体１００１と、光源１００３とを有している。そして、光源１００３として、本発明の発光装置が用いられている。
【０１５４】
図９（Ｂ）は、本発明の発光装置を、室内の照明装置として用いた例である。照明装置は、筐体１００４と、光源１００６とを有している。そして、光源１００６として、本発明の発光装置が用いられている。
【０１５５】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【０１５６】
１０１ 第１の電極
１０１ｂ 第１の電極
１０２ 第２の電極
１０２ｂ 第２の電極
１０３ 層
１０３ｂ 層
１０４ 導電膜
１４０ 隔壁
１４０ｂ 隔壁
１５０ 部材
１５１ 構造
１５２ 構造
１５３ 支持体
１６０ 接合層
１６５ 発光面を含む面
１７０ 固体発光体
１７０ｂ 固体発光体
１７１ 外形
１８０ 固体発光素子
１８０ｂ 固体発光素子
１９０ 固体発光装置
２０１ 第１の電極
２０２ 第２の電極
２０３ 層
２０４ 導電膜
２４０ 隔壁
２５０ 部材
２５１ 構造
２５２ 構造
２６０ 接合層
２６５ 発光面を含む面
２７０ 固体発光体
２７０ａ サブ固体発光体
２７０ｂ サブ固体発光体
２７０ｃ サブ固体発光体
２７１ 外形
２７１ｃ 外形
２８０ 固体発光素子
２９０ 固体発光装置
３０４ 導電膜
３５０ 部材
３５１ 構造
３６０ 接合層
３７０ 固体発光体
３８０ 固体発光素子
３９０ 固体発光装置
４５０ 部材
４５１ 構造
４６０ 接合層
４７０ 固体発光体
４８０ 固体発光素子
４９０ 固体発光装置
１００１ 筐体
１００３ 光源
１００４ 筐体
１００６ 光源
１１０１ 陽極
１１０２ 陰極
１１０３ 有機層
１１０４ 中間層
１１０４ａ 電子注入バッファー
１１０４ｂ 電子リレー層
１１０４ｃ 第１の電荷発生領域
【技術分野】
【０００１】
発光素子、該発光素子を用いた発光装置、及び該発光装置を備える照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
屈折率が大気より高い領域で発光する固体発光素子では、当該発光素子の内部で発せられる光の一部が大気との界面において全反射してしまう条件がある。その結果、固体発光素子の内部から光を大気側に取り出す効率が１００％より小さくなってしまうという問題がある。
【０００３】
この問題を解決するために、固体発光素子の表面に構造体（例えば凹凸構造）を設ける構成が報告されている。
【０００４】
例えば、非特許文献１では、高屈折率ガラス基板と高屈折率レンズとを組み合わせる構成や、高屈折率ガラス基板と大気との界面に凹凸構造を設ける構成が開示されており、発光素子の光取り出し効率が改善されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「Ｗｈｉｔｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅｓ ｗｉｔｈ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ ｔｕｂｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ」，Ｎａｔｕｒｅ，１４ Ｍａｙ ２００９，Ｖｏｌ．４５９，ｐ．２３４−２３９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
可視光を透過し、高い屈折率を備えた材料（例えば、ガラスや樹脂など）は種類が少なく高価である。そのため、非特許文献１に示される構成を適用した発光素子は、コストが高くなってしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような技術的背景のもとでなされたものである。したがって、本発明の一態様は、安価な材料を用いて、光取り出し効率の高い固体発光素子を提供することを目的の一とする。または、該固体発光素子を用いた高効率な発光装置、または該発光装置を用いた高効率な照明装置を提供することを目的の一とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、高屈折率の材料の使用量、低屈折率の光学部材、並びに該光学部材に対する発光体の配置に着眼した。
【０００９】
そして、第１の面に半球状の構造と、第２の面に凹凸の構造を備える低屈折率の部材と、その凹凸の構造を平坦化する高屈折率の接合層と、該高屈折率の接合層の平坦な面に発光面を接する発光体を有し、該低屈折率の部材の凹凸の構造は少なくとも第１の面に形成された半球状の構造の外形より内側に設けられ、該発光体の発光領域の外形が該半球状の構造の外形より小さく、且つ半球状の構造と重なるように、該発光体を設ける構成に想到し、上記課題の解決に至った。
【００１０】
発光体の発光面が該高屈折率の接合層の平坦な面に接する構成とすることで、発光体からの光を高屈折率の接合層に効率良く取り出せる。さらに、凹凸の構造が形成された界面を介して高屈折率の接合層に低屈折率の部材が接する構成とすることで、高屈折率の接合層を透過した光を低屈折率の部材に効率良く取り出せる。また、高屈折率の材料の使用量を低減する効果を奏する。加えて、発光体の発光領域の外形を低屈折率の部材の半球状の構造に重ね、該構造の外形より小さい構成とすることで、低屈折率の部材を透過した光を大気に効率よく取り出せる。
【００１１】
すなわち、本発明の一態様は、第１の面に半球状の構造と、第２の面に凹凸の構造を備える低屈折率の部材と、凹凸の構造を平坦化する低屈折率の部材より屈折率が高い高屈折率の接合層と、高屈折率の接合層の平坦な面に発光面が接する発光体と、を有し、低屈折率の部材の凹凸の構造は少なくとも第１の面に形成された半球状の構造の外形より内側に設けられ、発光面を含む面に投影した発光体の発光領域の外形が、半球状の構造の外形より小さく、且つ半球状の構造と重なるように該発光体が設けられている発光素子である。
【００１２】
上記本発明の一態様によれば、屈折率の高い領域と低い領域が接する界面に凹凸の構造もしくは半球状の構造を形成する。これにより、屈折率の高い発光体からの光を、屈折率の低い部材を介して、さらに屈折率の低い大気に効率良く取り出すことができる。また、高屈折率の材料の使用量を低減できる。これにより、製造コストを低減できる。
【００１３】
また、本発明の一態様は、半球状の構造の屈折率がｎであり、発光面を含む面に投影した発光体の発光領域の外形が、発光面を含む面に投影した半球状の構造の外形と中心を同一にし、且つ半球状の構造の外形に相似であって、発光体の発光領域の外形が半球状の構造の外形の（１／ｎ）倍の範囲に含まれる上記の発光素子である。
【００１４】
上記本発明の一態様によれば、光の全反射が極力抑制され、これにより発光体から発せられた光は半球状の構造を通じて外部に取り出される。
【００１５】
また、本発明の一態様は、低屈折率の部材の屈折率が１．０より高く１．６未満であり、高屈折率の接合層の屈折率が１．６以上１．９以下である上記の発光素子である。
【００１６】
上記本発明の一態様によれば、低屈折率の部材に適用可能な屈折率１．６未満の材料は多様にあり、且つ比較的安価に購入ができる。これにより、製造コストを低減できる。また、大気との屈折率差も小さいため、効率よく大気に光を取り出せる。また、高屈折率の接合層の屈折率が１．６以上１．９以下であると、屈折率が１．６以上１．９以下の範囲に含まれる固体発光体からの発光を効率よく取り出せる。
【００１７】
また、本発明の一態様は、高屈折率の接合層の平坦な面上に第１の電極と、第１の電極と重なる第２の電極と、第１の電極と第２の電極の間に発光性の有機物を含む層と、を有し、第１の電極が発光性の有機物が発する光を透過する上記の発光素子である。
【００１８】
上記本発明の一態様によれば、高屈折率の接合層により平坦化された凹凸の構造上に第１の電極が形成される。これにより、凹凸の構造に起因する第１の電極と第２の電極の短絡の発生を抑止でき、信頼性に優れた発光素子を提供できる。
【００１９】
また、本発明の一態様は、高屈折率の接合層と、発光体の間に屈折率１．６以上１．９以下の窒化膜を含む上記の発光素子である。
【００２０】
上記本発明の一態様によれば、高屈折率接合層と第１の電極との間に屈折率が１．６以上１．９以下の窒化膜を有する。これにより、光の取り出し効率を損なうことなく、固体発光体への不純物の拡散を防ぐことができる。例えば、該固体発光素子が有機ＥＬ素子である場合、低屈折率の部材や高屈折率の接合層に含まれる水分がＥＬ層に浸入することを防ぐことが可能であり好ましい。
【００２１】
また、本発明の一態様は、低屈折率の部材が、支持体と、支持体の一方の面に半球状の構造と、他方の面に凹凸の構造を備え、支持体と半球状の構造の屈折率の差、及び支持体と凹凸の構造の屈折率の差が共に０．１５以下である上記の発光素子である。
【００２２】
上記本発明の一態様によれば、支持体と半球状の構造の屈折率の差、及び支持体と凹凸の構造の屈折率の差を共に０．１５以下に抑制する。これにより、界面の屈折率段差による反射が低減し、発光体から発せられた光は半球状の構造を通じて効率よく外部に取り出すことができる。また、低屈折率の部材に用いる材料の選択が容易となり、製造コストを低減できる。
【００２３】
また、本発明の一態様は、低屈折率の部材が、支持体と、支持体の一方の面に半球状の構造と、他方の面に凹凸の構造を有し、半球状の構造又は凹凸の構造の少なくとも一方が、支持体とともに成型される上記の発光素子である。
【００２４】
上記本発明の一態様によれば、支持体と半球状の構造又は支持体と凹凸の構造の少なくとも一方の間に光学的な段差が形成されない。これにより、低屈折率の部材の内部の界面で散乱されることがなくなり、光の取り出し効率を向上することができる。また、構造を支持体と共に同一の工程で形成できるため、工程数を削減でき便宜である。
【００２５】
また、本発明の一態様は、上記の発光素子を複数並べて備える発光装置である。
【００２６】
上記本発明の一態様によれば、安価な材料を用いて、光取り出し効率の高い固体発光素子を複数用いて発光装置を構成できる。これにより、高効率な発光装置を提供できる。
【００２７】
また、本発明の一態様は、上記の発光素子を備える照明装置である。
【００２８】
上記本発明の一態様によれば、高効率な発光装置を用いて照明装置を構成できる。これにより、高効率な照明装置を提供できる。
【００２９】
なお、本明細書において、ＥＬ層とは発光素子の一対の電極間に設けられた層を示すものとする。従って、電極間に挟まれた発光性の有機化合物を含む発光層はＥＬ層の一態様である。
【００３０】
また、本明細書において、物質Ａを他の物質Ｂからなるマトリクス中に分散する場合、マトリクスを構成する物質Ｂをホスト材料と呼び、マトリクス中に分散される物質Ａをゲスト材料と呼ぶものとする。なお、物質Ａ並びに物質Ｂは、それぞれ単一の物質であっても良いし、２種類以上の物質の混合物であっても良いものとする。
【００３１】
なお、本明細書中において、発光装置とは画像表示デバイス、もしくは光源（照明装置含む）を指す。また、発光装置にコネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープもしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＡＢテープやＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または発光素子が形成された基板にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むものとする。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、安価な材料を用いて、光取り出し効率の高い固体発光素子を提供できる。または、高効率な発光装置、または該発光装置を用いた高効率な照明装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施の形態に係わる固体発光装置の構成を説明する図。
【図２】実施の形態に係わる固体発光素子の構成を説明する図。
【図３】実施の形態に係わる固体発光素子の構成を説明する図。
【図４】実施の形態に係わる固体発光装置の構成を説明する図。
【図５】実施の形態に係わる固体発光装置の構成を説明する図。
【図６】実施の形態に係わる固体発光素子の構成を説明する図。
【図７】実施の形態に係わる固体発光装置の構成を説明する図。
【図８】実施の形態に係わる固体発光体の構成を説明する図。
【図９】実施の形態に係わる固体発光装置を用いた照明装置を説明する図。
【図１０】実施の形態に係わる固体発光体の構成を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。
【００３５】
（実施の形態１）
本実施の形態では、第１の面に半球状の構造と、第２の面に凹凸の構造を備える低屈折率の部材と、その凹凸の構造を平坦化する高屈折率の接合層と、該高屈折率の接合層の平坦な面に発光面を接する発光体を有し、該低屈折率の部材の凹凸の構造は少なくとも第１の面に形成された半球状の構造の外形より内側に設けられ、該発光体の発光領域の外形が該半球状の構造の外形より小さく、且つ半球状の構造と重なるように、該発光体が設けられた固体発光素子と、該固体発光素子をアレイ状に複数並べた発光装置について図１、乃至図４を参照して説明する。
【００３６】
本実施の形態で例示する固体発光装置１９０の構成を図１に示す。図１（Ａ）は固体発光素子１８０がマトリクス状に配置された固体発光装置１９０の断面図であり、図１（Ｂ）は固体発光装置１９０の光取り出し面側から観察した正面図である。なお、図１（Ａ）は図１（Ｂ）の切断線Ｍ−Ｎにおける断面図に相当する。
【００３７】
固体発光素子１８０の構成を、図２を用いて詳細に説明する。固体発光素子１８０は、低屈折率の部材１５０と、高屈折率の接合層１６０と、固体発光体１７０を有する。また、隔壁１４０は固体発光体１７０と隣接する他の固体発光体の間に設けられ、固体発光体１７０は隣接する他の固体発光体から独立した発光領域を備える。
【００３８】
＜低屈折率の部材の構成＞
低屈折率の部材１５０は第１の面に半球状の構造１５１を、第２の面に凹凸の構造１５２を備える。低屈折率の部材１５０は固体発光体１７０が発する光を透過し、屈折率が１．０より高く１．６より低いものが好ましい。特に、可視光を透過し屈折率が１．４以上１．６未満の材料を用いることが好ましい。
【００３９】
屈折率が１．０より高く１．６より低い材料は種類が豊富なため、安価で入手が容易あり、材料の選択の自由度が高い。また、材料の選択の自由度が高いため、製造方法の選択の自由度も高まり、製造が容易になる。
【００４０】
低屈折率の部材１５０は、例えばガラスや樹脂などを用いて形成すればよい。樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリアクリルニトリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリアミド樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、またはポリ塩化ビニル樹脂などを用いることができる。
【００４１】
半球状の構造１５１は頂点を通る断面において円弧を含む。例えば、底面が円形であって、頂点を通る断面が半円であるものは半球状の構造の一態様である。また、底面が多角形であって、頂点を通る断面が円弧（半円等）を含むもの（傘状の構造とも言うことができる）も半球状の構造の一態様である。半球状の構造の底面の形が円である場合は、多角形の角の数が多い場合と実質的に同一である。底面が多角形であると、隣接する半球状の構造同士を隙間無く配置することができる。例えば、三角形、四角形、六角形の場合、最密に充填して平面に配置できる。特に、底面が六角形の半球状の構造は、光の取り出し効率を高めるため好ましい。
【００４２】
なお、異なる形や異なる大きさの半球状の構造を配置して、発光装置を構成してもよい。例えば、隣接する大きな半球状の構造の隙間に、小さな半球状の構造をもうけて、光の取り出し効率を高めることもできる。
【００４３】
また、半球状の構造（本明細書において、平面で一部が切除された球状の構造も含むものとする）は、設計上の微差により、扁平等が生じているものも含む。半球状の構造（本明細書において、平面で一部が切除された球状の構造も含むものとする）と大気との間において、全反射を極力小さくすることが可能な形状を採用することができる。
【００４４】
凹凸の構造１５２は規則的な形状であっても、不規則な形状であっても良い。また、隣接する固体発光素子１８０が備える凹凸の構造と連続する形状であっても、不連続な形状であってもよい。凹凸の構造１５２の谷底から頂点までの高さは０．１μｍ〜１００μｍ程度であればよく、隣接する頂点の間隔が１μｍ以上１００μｍ以下程度であると好ましい。凹凸の構造を設けることにより、屈折率の高い高価な材料を用いて半球状の構造を作る必要がなくなり、製造が容易になる。
【００４５】
凹凸の構造１５２に用いることができる規則的形状としては、例えば円錐、三角錐、四角錐、六角錐等の錐体をその例に挙げることができる。特に、三角錐、四角錐、六角錐等は、最密に充填できるため好ましい。最密充填に近づけるほど、固体発光体の発する光が全反射する条件を満たしがたくなり、光の取り出し効率が高まる効果を奏する。
【００４６】
また、凹凸の構造１５２は単層であっても、複数の層を積層したものであってもよい。例えば、屈折率が１．０より高く１．６より低く、透光性とバリア性を有する無機材料膜を高屈折率の接合層との界面に備える構成とすることが好ましい。例えば酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜を用いることができる。透光性とバリア性を有する無機材料膜は、光の取り出し効率を低下することなく、固体発光体への不純物の拡散を防ぐことができる。例えば、該固体発光体が有機ＥＬ素子である場合にも、水分等の不純物が発光体の内部に浸入する現象を抑制でき、固体発光素子の信頼性を向上できる。
【００４７】
半球状の構造１５１、及び凹凸の構造１５２は金型を用いて形成してもよい。特に、低屈折率の部材１５０を同一の材料を用いて射出成型法等により半球状の構造１５１、及び凹凸の構造１５２を備えて一体成型すると、それぞれの構造の間に屈折率段差が生じ難く、迷光を減らすことができる。その結果、固体発光体が発する光の取り出し効率を向上できる（図２（Ｂ）参照）。
【００４８】
凹凸の構造１５２は、図２（Ｃ）に示すように固体発光体１７０の発光領域と重なる矢印で示す領域にのみ形成する構成としてもよい。このような構成とすることで、低屈折率の部材１５０の力学的な強度を高めることができる。
【００４９】
凹凸の構造１５２は、例えば、エッチング法、砥粒加工法（サンドブラスト法）、マイクロブラスト加工法、液滴吐出法や、印刷法（スクリーン印刷やオフセット印刷などパターンが形成される方法）、スピンコート法などの塗布法、ディッピング法、ディスペンサ法、インプリント法、ナノインプリント法等を適宜用いて形成できる。
【００５０】
低屈折率の部材１５０は、複数の部材を組み合わせた構成であってもよい。例えば、低屈折率の部材が、支持体の一方の面に半球状の構造やマイクロレンズアレイを接着した構成であっても、他方の面に凹凸の構造が施されたフィルムを接着した構成であってもよい。図２（Ｄ）は支持体１５３の第１の面に半球状の構造１５１を、第２の面に凹凸の構造１５２を貼り合わせた構成の一例である。なお、複数の部材を貼り合わせた構成とする場合は、用いる部材並びに接着剤の屈折率を実質的に同じ（屈折率の差が０．１５以下）とする構成が好ましい。そうすることで、低屈折率の部材１５０の内部の屈折率段差を抑制できる。その結果、迷光を減らすことができ、固体発光体が発する光の取り出し効率を向上できる。
【００５１】
＜高屈折率の接合層の構成＞
高屈折率の接合層１６０は一方の面を低屈折率の部材１５０の凹凸の構造１５２と接し、他方に平坦な面を備える。
【００５２】
高屈折率の接合層１６０は固体発光体１７０が発する光を透過し、屈折率が１．６以上のものが好ましく、屈折率が１．７以上２．１以下の材料を用いることが特に好ましい。屈折率が１．６より高い材料は固体発光体の屈折率と同等か、またはそれ以上である。依って、固体発光体と平面を介して接する構成であっても、全反射する条件を満たし難く、導波光が生じがたくなるため好ましい。一方、屈折率が１．６より高い材料は材料の選択の自由度が制限されるうえ、比較的高価である。
【００５３】
しかし、本実施の形態で例示する高屈折率の接合層１６０は低屈折率の部材１５０の凹凸の構造１５２を埋め、表面が平坦になる程度の厚みがあればよい。これにより、屈折率が１．６以上の高価な材料の使用量を低減でき、接合層１６０の形成が容易になる。
【００５４】
また、高屈折率の接合層１６０は低屈折率の部材１５０の凹凸の構造１５２の凹部を埋め、平坦な表面を形成する。これにより、凹凸に起因する膜厚ムラや、カバレッジ不良等が起こり難くなり、固体発光体１７０の形成が容易になる。
【００５５】
高屈折率の接合層１６０は、高屈折率のガラスや樹脂を用いて構成する。高屈折率の樹脂としては、臭素が含まれる樹脂、硫黄が含まれる樹脂などが挙げられ、例えば、含硫黄ポリイミド樹脂、エピスルフィド樹脂、チオウレタン樹脂、又は臭素化芳香族樹脂などを用いることができる。また、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）なども用いることができる。
【００５６】
高屈折率の接合層１６０は単層であっても、複数の層を積層したものであってもよい。例えば、屈折率が１．６以上の無機材料膜、特に窒化膜を含む構成とすることが好ましい。例えば窒化珪素膜、窒化アルミニウム膜、窒化酸化珪素膜、酸化アルミニウム膜等を用いることができる。窒化膜は、光の取り出し効率を低下することなく、固体発光体への不純物の拡散を防ぐことができる。例えば、該固体発光体が有機ＥＬ素子である場合にも、水分等の不純物が発光体の内部に浸入する現象を抑制でき、固体発光素子の信頼性を向上できる。
【００５７】
高屈折率の接合層１６０の形成方法としては、接着強度や加工のしやすさなどを考慮し、材料にあった種々の方法を適宜選択すればよい。前述の樹脂を、例えばスピンコート法、スクリーン印刷法を用いて成膜し、熱または光によって硬化することができる。
【００５８】
＜固体発光体の構成＞
固体発光体１７０は屈折率が１．６以上の発光層を含んで構成される。固体発光体１７０としては、例えば有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子、及びＬＥＤ等を挙げることができる。
【００５９】
＜固体発光素子の構成＞
固体発光体は高い信頼性が期待できるが、大気より屈折率が高い領域で光が生じるため、大気中に効率良く光を取り出す工夫が求められる。屈折率の高い領域から低い領域に光が進行する場合、その界面で全反射が起こることにより、屈折率の低い領域に光を取り出せない条件があるためである。
【００６０】
本実施の形態で例示する固体発光素子は、第１の面に半球状の構造と、第２の面に凹凸の構造を備える低屈折率の部材と、その凹凸の構造を平坦化する高屈折率の接合層と、該高屈折率の接合層の平坦な面に発光面を接する発光体を有し、該低屈折率の部材の凹凸の構造は少なくとも第１の面に形成された半球状の構造の外形より内側に設けられ、該発光体の発光領域の外形が該半球状の構造の外形より小さく、且つ半球状の構造と重なるように、該発光体を備える（図３（Ｂ）参照）。この構成により、屈折率の高い固体発光体から屈折率の低い大気中に効率よく光を取り出すことができる理由について、図３を用いて以下に説明する。
【００６１】
本実施の形態においては、固体発光素子１８０の固体発光体１７０に有機ＥＬ素子を用いる場合について説明する。具体的には、固体発光体１７０は第１の電極１０１と第２の電極１０２の間に発光性の有機化合物を含む層１０３を挟んで備える。発光性の有機化合物を含む層１０３が発する光を第１の電極１０１は透過し、第２の電極１０２は反射する。また、隔壁１４０は垂直または逆テーパー型の形状を備え、固体発光体１７０を隣接する固体発光体から分離している（図３（Ａ）参照）。なお、第１の電極１０１及び第２の電極１０２は、それぞれ図示されていない配線を介して電源と接続される。例えば、第２の電極１０２に重ねて導電膜１０４を、回り込み性のよい成膜方法（例えばスパッタリング法）を用いて成膜すると、固体発光体１７０の第２の電極１０２を隣接する固体発光体の第２の電極と接続できる（図１０（Ａ）参照）。また、第２の電極１０２を回り込み性のよい成膜方法を用いて成膜しても同様の効果が得られる。
【００６２】
また、図３（Ａ）の右側に隔壁の変形例を示す。固体発光素子１８０ｂは、順テーパー型の隔壁１４０ｂを備える。隔壁１４０ｂは、第１の電極１０１ｂと発光性の有機化合物を含む層１０３ｂの間を電気的に絶縁し、固体発光体１７０ｂを隣接する固体発光体から分離している。また、順テーパー型の隔壁１４０ｂとすることで、固体発光体１７０ｂの第２の電極１０２ｂを隣接する固体発光体の第２の電極と接続できる。なお、図３（Ａ）に例示する固体発光体１７０ｂの第１の電極１０１ｂは、隣接する固体発光体の第１の電極と接続されている。よって、固体発光体１７０ｂは隣接する発光体と並列に接続されているということができる。
【００６３】
なお、低屈折率の部材１５０が備える凹凸の構造１５２は高屈折率の接合層１６０により平坦化されている。高屈折率の接合層１６０が平坦化した表面上に第１の電極１０１を形成することで、第１の電極１０１が平坦になり、第１の電極１０１と第２の電極１０２の短絡が防止できる。依ってこのような構成は、固体発光体１７０の信頼性を向上する効果を奏する。
【００６４】
固体発光体１７０は、第１の電極１０１と第２の電極１０２に閾値以上の電圧を加えることにより、発光性の有機化合物を含む層１０３が発光する。次いで、当該発光は、発光性の有機化合物が発する光に対し透光性を備える第１の電極１０１を透過して、高屈折率の接合層１６０との界面に進行する。なお、本明細書中において、固体発光体の発光が生じる領域を、発光領域と呼ぶこととする。また、固体発光体から高屈折率の接合層に光が放出される面を発光面と呼ぶこととする。
【００６５】
従って、図３（Ｂ）においては、固体発光体１７０が発する光が透過する第１の電極１０１と高屈折率の接合層１６０が接する界面が発光面となる。また、固体発光体１７０の発光領域を発光面を含む面１６５に投影した形が、発光領域の外形１７１となる。
【００６６】
高屈折率の接合層１６０は固体発光体１７０と同様に大気より高い屈折率を備えるため、固体発光体１７０が発する光の大部分は高屈折率の接合層１６０との界面で全反射することなく、高屈折率の接合層１６０に進入できる。
【００６７】
高屈折率の接合層１６０に進入した光は、低屈折率の部材１５０に設けられた凹凸の構造１５２に進行する。凹凸の構造１５２は、発光面と平行でない角度を備えるため、界面において全反射が繰り返され難い。その結果、固体発光体１７０が発する光が低屈折率の部材１５０の内部まで、高い効率で進入できる。
【００６８】
図３（Ｂ）に示すように、屈折率がｎの低屈折率の部材は、さらに屈折率が低い大気に接する半球状の構造を備える。また、発光面を含む面１６５に投影した半球状の構造１５１の外形の直径ｒ１に比べ、固体発光体１７０の発光領域の外形１７１の直径ｒ２は小さい。また、半球状の構造１５１と重なるように該発光体が設けられている。これにより、発光体から発せられた光は半球状の構造を通じて外部に取り出される。
【００６９】
特に、発光領域の外形１７１が発光面を含む面１６５に投影した半球状の構造１５１の外形に相似であって、半球状の構造１５１の外形の（１／ｎ）倍の範囲に含まれるように構成されている場合、言い換えると、ｒ２がｒ１の（１／ｎ）倍と等しい構成において、光の全反射が極力抑制され、発光体から発せられた光を、半球状の構造を通じて大気中に効率良く取り出すことができる。半球状の構造１５１の外周部に近い領域に進入する光は、全反射を繰り返し取り出しにくい。依って、その領域を避けて発光領域を設ける構成とすることで、取り出し効率の低下を防ぐことができる。
【００７０】
＜変形例＞
本実施の形態の変形例を図４に示す。図４に例示する固体発光装置３９０は、六角形の発光面と、底面が六角形の半球状の構造を備える他は、図１に例示する固体発光装置１９０と同じ構成を備える。
【００７１】
図４（Ａ）は固体発光素子３８０がマトリクス状に配置された固体発光装置３９０の断面図であり、図４（Ｂ）は固体発光装置３９０の光取り出し面側から観察した正面図である。なお、図４（Ａ）は図４（Ｂ）の切断線Ｍ−Ｎにおける断面図に相当し、図４（Ｃ）は図４（Ｂ）の切断線Ｐ−Ｑにおける断面図に相当する。
【００７２】
固体発光素子３８０は六角形の発光領域を備える固体発光体３７０と、高屈折率の接合層３６０と、第１の面に凹凸の構造を、第２の面に半球状の構造を備える低屈折率の部材３５０を有する。固体発光体３７０の発光領域を発光面を含む面に投影した発光領域の外形と、半球状の構造３５１の外形（半球状の構造の底面の外形とも言える）は中心を同一にして共に六角形である。また、屈折率がｎの低屈折率の部材３５０において、固体発光体３７０の発光領域の外形は半球状の構造３５１の外形の（１／ｎ）倍の範囲に含まれる。
【００７３】
半球状の構造３５１は、底面の角から頂点に向かう稜線を備える。稜線を通る断面において、当該稜線は円弧を含む。なお、半球状の構造３５１は傘のような半球状の構造と言い換えることができる。なお、本変形例で例示する固体発光素子３８０の固体発光体３７０は、上述の固体発光素子１８０の固体発光体１７０と同様の構成を備える。具体的には、第１の電極と第２の電極の間に発光性の有機化合物を挟んで備える。また、固体発光体３７０の第１の電極及び第２の電極は、それぞれ図示されていない配線を介して電源と接続される。例えば、第２の電極に重ねて導電膜３０４を、回り込み性のよい成膜方法（例えばスパッタリング法）を用いて成膜すると、固体発光体３７０の第２の電極を隣接する固体発光体の第２の電極と接続できる。また、第２の電極を回り込み性のよい成膜方法を用いて成膜しても同様の効果が得られる。
【００７４】
本変形例で例示する固体発光装置は一方の面に複数の半球状の構造を備え、該半球状の構造の外形と、隣接する他の半球状の構造の外形が隙間無く接している。また、固体発光体の発光領域の外形は半球状の構造の外形の（１／ｎ）倍の範囲に含まれる。このような構成とすることで、同一の面積内に固体発光素子を高い密度で配置できるため、固体発光装置を小型化できる。
【００７５】
特に、光を取り出しがたい半球状の構造の外周部を避けて、固体発光体の発光領域を半球状の構造の外形の（１／ｎ）倍とすることで、光取り出し効率を低減することなく固体発光装置の面積を最小にできる。且つその光取り出し効率を最大にできる。
【００７６】
本実施の形態で例示した、第１の面に半球状の構造と、第２の面に凹凸の構造を備える低屈折率の部材と、その凹凸の構造を平坦化する高屈折率の接合層と、該高屈折率の接合層の平坦な面に発光面を接する発光体を有し、該低屈折率の部材の凹凸の構造は少なくとも第１の面に形成された半球状の構造の外形より内側に設けられ、該発光体の発光領域の外形が該半球状の構造の外形より小さく、且つ半球状の構造と重なるように、該発光体を設けた固体発光素子は、高い屈折率を備える材料の使用量を低減できるため、安価な材料を用いて、光取り出し効率の高い固体発光素子を提供できる。
【００７７】
また、該固体発光素子をアレイ状に配置した発光装置は、安価な材料を用いた光取り出し効率が高い固体発光素子により構成されているため、光取り出し効率が高く、安価である。
【００７８】
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【００７９】
（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１とは異なる態様の固体発光素子と、該固体発光素子をアレイ状に配置した発光装置について、図５および図６を参照して説明する。本実施の形態で例示する固体発光素子は、第１の面に半球状の構造と、第２の面に半球状の凹み構造を備える低屈折率の部材と、その半球状の凹み構造を平坦化する高屈折率の接合層と、該高屈折率の接合層の平坦な面に発光面を接する発光体を有する。また、低屈折率の部材の半球状の凹み構造は、第１の面に形成された半球状の構造の外形より内側に設けられている。さらに、該発光体は複数のサブ固体発光体を含み、サブ固体発光体の発光領域の外形は半球状の凹み構造の外形よりも小さく、その発光領域の外形が半球状の凹み構造の外形と重なるように、該サブ固体発光体が設けられている（図６参照）。
【００８０】
本実施の形態で例示する固体発光装置２９０、および固体発光素子２８０の構成を図５に示す。図５（Ａ）はサブ固体発光体が複数配置された固体発光素子２８０の断面図であり、図５（Ｂ）は固体発光素子２８０がアレイ状に配置された固体発光装置２９０の光取り出し面側から観察した正面図である。なお、図５（Ａ）は図５（Ｂ）の切断線Ｍ−Ｎにおける断面図に相当する。
【００８１】
固体発光素子２８０の構成を、図５（Ａ）を用いて詳細に説明する。固体発光素子２８０は、低屈折率の部材２５０と、高屈折率の接合層２６０と、固体発光体２７０を有する。
【００８２】
固体発光体２７０は、図５（Ａ）に示すように小さなサブ固体発光体２７０ａ、サブ固体発光体２７０ｂ、サブ固体発光体２７０ｃを含む複数のサブ固体発光体で構成されている。隔壁２４０はサブ固体発光体の間に設けられ、それぞれの発光領域を分離している。
【００８３】
＜低屈折率の部材の構成＞
低屈折率の部材２５０は第１の面に半球状の構造２５１を、第２の面に半球状の凹み構造２５２を備える他は、実施の形態１で例示した低屈折率の部材１５０と同様の材料、方法を用いて形成することができる。具体的には、固体発光体２７０が発する光を透過し、屈折率が１．０より高く１．６より低い材料を用いて、例えば、射出成型法等を用いて形成すればよい。よって、詳細については実施の形態１の記載を参酌することができる。
【００８４】
半球状の凹み構造２５２が備える半球状の凹みは、例えば直径が１μｍ以上１００μｍ以下程度であればよく、互いが最密充填される配置が好ましい。最密充填に近づけるほど、単位面積あたりにサブ固体発光体の発光領域が占める面積を高めることができ、固体発光素子２８０を明るくすることができる。
【００８５】
＜高屈折率の接合層の構成＞
高屈折率の接合層２６０は一方の面を低屈折率の部材２５０の半球状の凹み構造２５２と接し、他方に平坦な面を備え、実施の形態１で例示した高屈折率の接合層１６０と同様の材料、方法を用いて形成することができる。具体的には、高屈折率の接合層２６０は固体発光体２７０が発する光を透過し、屈折率が１．６以上の材料を用い、スピンコート法、スクリーン印刷法等で半球状の凹み構造２５２を埋め、表面を平坦にするように形成すればよい。よって、詳細については実施の形態１の記載を参酌することができる。
【００８６】
＜固体発光体の構成＞
固体発光体２７０は屈折率が１．６以上の発光層を含んで構成される。固体発光体２７０としては、例えば有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子、及びＬＥＤ等を挙げることができる。
【００８７】
＜固体発光素子の構成＞
固体発光体は高い信頼性が期待できるが、大気より屈折率が高い領域で光が生じるため、大気中に効率良く光を取り出す工夫が求められる。屈折率の高い領域から低い領域に光が進行する場合、その界面で全反射が起こることにより、屈折率の低い領域に光を取り出せない条件があるためである。
【００８８】
本実施の形態で例示する固体発光素子は、第１の面に半球状の構造と、第２の面に半球状の凹み構造を備える低屈折率の部材と、その半球状の凹み構造を平坦化する高屈折率の接合層と、該高屈折率の接合層の平坦な面に発光面を接する発光体を有する。低屈折率の部材の半球状の凹み構造は、第１の面に形成された半球状の構造の外形より内側に設けられている。該発光体は複数のサブ固体発光体を含み、該サブ固体発光体の発光領域の外形は半球状の凹み構造の外形よりも小さく、その発光領域の外形が半球状の凹み構造の外形と重なるように、該サブ固体発光体が設けられている。この構成により、屈折率の高い固体発光体から屈折率の低い大気中に、効率よく光を取り出すことができる理由について以下に説明する。
【００８９】
本実施の形態においては、固体発光素子２８０の固体発光体２７０に有機ＥＬ素子を用いる場合について説明する。具体的には、固体発光体２７０を構成するサブ固体発光体のそれぞれは第１の電極２０１と第２の電極２０２の間に発光性の有機化合物を含む層２０３を挟んで備える。発光性の有機化合物を含む層２０３が発する光を第１の電極２０１は透過し、第２の電極２０２は反射する。また、隔壁２４０は逆テーパー型の形状を備え、サブ固体発光体のそれぞれの発光領域を分離している（図５（Ａ）参照）。
【００９０】
なお、低屈折率の部材２５０が備える半球状の凹み構造２５２は高屈折率の接合層２６０により平坦化されている。高屈折率の接合層２６０が平坦化した表面上に第１の電極２０１を形成することで、第１の電極２０１が平坦になり、第１の電極２０１と第２の電極２０２の短絡が防止できる。依ってこのような構成は、固体発光体２７０の信頼性を向上する効果を奏する。
【００９１】
固体発光体２７０は、第１の電極２０１と第２の電極２０２に閾値以上の電圧を加えることにより、発光性の有機化合物を含む層２０３が発光する。次いで、当該発光は、発光性の有機化合物が発する光に対し透光性を備える第１の電極２０１を透過して、高屈折率の接合層２６０との界面に進行する。
【００９２】
なお、図６においては、固体発光体２７０が発する光が透過する第１の電極２０１と高屈折率の接合層２６０が接する界面が発光面となる。なお、サブ固体発光体２７０ｃの発光領域を発光面を含む面２６５に投影した形がサブ発光領域の外形２７１ｃとなり、固体発光体２７０の発光領域を発光面を含む面２６５に投影した形が、発光領域の外形２７１となる。また、本実施の形態ではサブ固体発光体２７０ｃを例に説明するが、固体発光体２７０が備える他のサブ固体発光体についても同様の説明を適用することができる。
【００９３】
高屈折率の接合層２６０はサブ固体発光体２７０ｃと同様に大気より高い屈折率を備えるため、サブ固体発光体２７０ｃが発する光の大部分は高屈折率の接合層２６０との界面で全反射することなく、高屈折率の接合層２６０に進入できる。
【００９４】
高屈折率の接合層２６０に進入した光は、低屈折率の部材２５０に設けられた半球状の凹み構造２５２に進行する。半球状の凹み構造２５２は、発光面と平行でない多様な角度を備えるため、界面において全反射が繰り返され難い。また、発光面を含む面２６５に投影したサブ固体発光体２７０ｃの発光領域の外形２７１ｃの直径ｒ４は、半球状の凹み構造２５２の外形の直径ｒ３より小さい。また、その発光領域の外形２７１ｃの直径ｒ４が半球状の凹み構造２５２と重なるようにサブ固体発光体２７０ｃが設けられている。その結果、サブ固体発光体２７０ｃが発する光は、高屈折率の接合層２６０で埋められた半球状の凹み構造２５２の内部まで効率よく進入し、さらに半球状の凹み構造２５２を介して低屈折率の部材２５０に進入する。
【００９５】
なお、固体発光体２７０が備える他のサブ固体発光体が発する光も、サブ固体発光体２７０ｃが発する光と同様に、半球状の凹み構造２５２を介して低屈折率の部材２５０に効率よく進入する。
【００９６】
固体発光素子２８０が備える、屈折率がｎの低屈折率の部材２５０は、さらに屈折率が低い大気に接する半球状の構造２５１を有する（図５（Ａ）参照）。発光面を含む面２６５に投影した半球状の構造２５１の外形の直径ｒ１に比べ、固体発光体２７０の発光領域の外形２７１の直径ｒ２は小さい。また、半球状の構造２５１と重なるように固体発光体２７０が設けられている。これにより、発光体から発せられた光は半球状の構造２５１を通じて外部に取り出される。
【００９７】
特に、発光面を含む面２６５に投影した半球状の構造２５１の外形に相似であって、半球状の構造２５１の外形の（１／ｎ）倍の範囲に含まれるように発光領域の外形２７１が構成されている場合、言い換えると、ｒ２がｒ１の（１／ｎ）倍と等しい構成において、光の全反射が極力抑制され、発光体から発せられた光を、半球状の構造を通じて大気中に効率良く取り出すことができる。半球状の構造２５１の外周部に近い領域に進入する光は、全反射を繰り返し、取り出しにくい。依って、その領域を避けて発光領域を設ける構成とすることで、光取り出し効率の低下を防ぐことができる。なお、本実施の形態で例示するサブ固体発光素子のサブ固体発光体は、実施の形態１の固体発光素子１８０の固体発光体１７０と同様の構成を備える。具体的には、第１の電極と第２の電極の間に発光性の有機化合物を挟んで備える。また、サブ固体発光体の第１の電極及び第２の電極は、それぞれ図示されていない配線を介して電源と接続される。例えば、第２の電極に重ねて導電膜２０４を、回り込み性のよい成膜方法（例えばスパッタリング法）を用いて成膜すると、サブ固体発光体の第２の電極を隣接するサブ固体発光体の第２の電極と接続できる（図１０（Ｂ）参照）。また、第２の電極を回り込み性のよい成膜方法を用いて成膜しても同様の効果が得られる。
【００９８】
＜変形例＞
本実施の形態の変形例を図７に示す。図７に例示する固体発光装置４９０は、六角形の発光面と、六角形の底面を有する半球状の構造を備える他は、図５に例示する固体発光装置２９０と同じ構成を備える。
【００９９】
図７（Ａ）は固体発光素子４８０がマトリクス状に配置された固体発光装置４９０の断面図であり、図７（Ｂ）は固体発光装置４９０の光取り出し面側から観察した正面図である。なお、図７（Ａ）は図７（Ｂ）の切断線Ｍ−Ｎにおける断面図に相当し、図７（Ｃ）は図７（Ｂ）の切断線Ｍ−Ｌにおける断面図に相当する。
【０１００】
固体発光素子４８０はサブ固体発光体を六角形状に配置して備える固体発光体４７０と、高屈折率の接合層４６０と、半球状の凹み構造を第１の面に、半球状の構造を第２の面に備える低屈折率の部材４５０を有する。六角形状に配置したサブ固体発光体の発光領域を発光面を含む面に投影した発光領域の外形と、半球状の構造４５１の外形（底面の外形とも言える）は中心を同一にして共に六角形である。また、屈折率がｎの低屈折率の部材４５０において、固体発光体４７０の発光領域の外形は半球状の構造４５１の外形の（１／ｎ）倍の範囲に含まれる。
【０１０１】
半球状の構造４５１は、底面の角から頂点に向かう稜線を備える。稜線を通る断面において、当該稜線は円弧を含む。
【０１０２】
本変形例で例示する固体発光装置は一方の面に複数の半球状の構造を備え、該半球状の構造の外形と、隣接する他の半球状の構造の外形が隙間無く接している。また、固体発光体の発光領域の外形は半球状の構造の外形の（１／ｎ）倍の範囲に含まれる。このような構成とすることで、同一の面積内に固体発光素子を高い密度で配置できるため、固体発光装置を小型化できる。
【０１０３】
特に、半球状の構造の外周部の光を取り出しがたい領域を避けて、固体発光体の発光領域の外形を半球状の構造の外形の（１／ｎ）倍とすることで、固体発光装置の面積を最小にできる。且つその光取り出し効率を最大にできる。
【０１０４】
また、該固体発光素子をアレイ状に配置した発光装置は、安価な材料を用いた光取り出し効率が高い固体発光素子により構成されているため、光取り出し効率が高く、安価である。
【０１０５】
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【０１０６】
（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態１又は実施の形態２で説明した固体発光素子に適用できる発光体の構成、及びその作製方法の一例について図８を参照して説明する。
【０１０７】
本実施の形態で例示する発光体は、第１の電極、第２の電極、並びに発光物質を含む有機層を備える。第１の電極と第２の電極は一方が陽極として機能し、他方が陰極として機能する。発光物質を含む有機層は第１の電極と第２の電極の間に設けられ、該有機層の構成は第１の電極と第２の電極の極性、及び材質に合わせて適宜選択すればよい。以下に発光体の構成の一例を例示するが、発光体の構成がこれに限定されないことは言うまでもない。
【０１０８】
＜発光体の構成例１．＞
発光体の構成の一例を図８（Ａ）に示す。図８（Ａ）に示す発光体は、陽極１１０１と陰極１１０２の間に発光物質を含む有機層１１０３が挟んで設けられている。
【０１０９】
陽極１１０１と陰極１１０２の間に、閾値電圧より高い電圧を印加すると、発光物質を含む有機層１１０３に陽極１１０１の側から正孔（ホール）が注入され、陰極１１０２の側から電子が注入される。注入された電子と正孔は有機層１１０３において再結合し、有機層１１０３に含まれる発光物質が発光する。
【０１１０】
発光物質を含む有機層１１０３は、少なくとも発光物質を含む発光層を備えていればよく、発光層以外の層と積層された構造であっても良い。発光層以外の層としては、例えば正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質、電子輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、並びにバイポーラ性（電子及び正孔の輸送性の高い）の物質等を含む層が挙げられる。具体的には、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔阻止層（ホールブロッキング層）、電子輸送層、電子注入層等が挙げられ、これらを陽極側から適宜積層して用いることができる。
【０１１１】
＜発光体の構成例２．＞
発光体の構成の他の一例を図８（Ｂ）に示す。図８（Ｂ）に例示する発光体は、陽極１１０１と陰極１１０２の間に発光物質を含む有機層１１０３が挟んで設けられている。さらに、陰極１１０２と発光物質を含む有機層１１０３との間には中間層１１０４が設けられている。なお、当該発光体の構成例２の発光物質を含む有機層１１０３には、上述の発光体の構成例１と同様の構成が適用可能であり、詳細については、発光体の構成例１の記載を参酌できる。
【０１１２】
中間層１１０４は少なくとも電荷発生領域を含んで形成されていればよく、電荷発生領域以外の層と積層された構成であってもよい。例えば、第１の電荷発生領域１１０４ｃ、電子リレー層１１０４ｂ、及び電子注入バッファー１１０４ａが陰極１１０２側から順次積層された構造を適用することができる。
【０１１３】
中間層１１０４における電子と正孔の挙動について説明する。陽極１１０１と陰極１１０２の間に、閾値電圧より高い電圧を印加すると、第１の電荷発生領域１１０４ｃにおいて、正孔（ホール）と電子が発生し、正孔は陰極１１０２へ移動し、電子は電子リレー層１１０４ｂへ移動する。電子リレー層１１０４ｂは電子輸送性が高く、第１の電荷発生領域１１０４ｃで生じた電子を電子注入バッファー１１０４ａに速やかに受け渡す。電子注入バッファー１１０４ａは発光物質を含む有機層１１０３に電子を注入する障壁を緩和し、発光物質を含む有機層１１０３への電子注入効率を高める。従って、第１の電荷発生領域１１０４ｃで発生した電子は、電子リレー層１１０４ｂと電子注入バッファー１１０４ａを経て、発光物質を含む有機層１１０３のＬＵＭＯ準位に注入される。
【０１１４】
また、電子リレー層１１０４ｂは、第１の電荷発生領域１１０４ｃを構成する物質と電子注入バッファー１１０４ａを構成する物質が界面で反応し、互いの機能が損なわれてしまう等の相互作用を防ぐことができる。
【０１１５】
＜発光体の構成例３．＞
発光体の構成の他の一例を図８（Ｃ）に示す。図８（Ｃ）に例示する発光体は、陽極１１０１と陰極１１０２の間に発光物質を含む有機層１１０３が２つ挟まれて設けられている。さらに、発光物質を含む有機層１１０３と、発光物質を含む有機層１１０３との間には中間層１１０４が設けられている。なお、陽極と陰極の間に挟持する発光物質を含む有機層は二つに限定されない。発光物質を含む有機層の間に中間層を挟んで、発光物質を含む有機層を陽極と陰極の間に三つ以上積層してもよい。なお、当該発光体の構成例３の発光物質を含む有機層１１０３には、上述の発光体の構成例１と同様の構成が適用可能であり、また当該発光体の構成例３の中間層１１０４には、上述の発光体の構成例２と同様の構成が適用可能である。よって、詳細については、発光体の構成例１、または発光体の構成例２の記載を参酌できる。
【０１１６】
発光物質を含む有機層１１０３の間に設けられた中間層１１０４における電子と正孔の挙動について説明する。陽極１１０１と陰極１１０２の間に、閾値電圧より高い電圧を印加すると、中間層１１０４において正孔（ホール）と電子が発生し、正孔は陰極１１０２側に設けられた発光物質を含む有機層１１０３へ移動し、電子は陽極１１０１側に設けられた発光物質を含む有機層１１０３へ移動する。陰極１１０２側に設けられた発光物質を含む有機層１１０３に注入された正孔は、陰極１１０２側から注入された電子と再結合し、当該有機層１１０３に含まれる発光物質が発光する。また、陽極１１０１側に設けられた発光物質を含む有機層１１０３に注入された電子は、陽極１１０１側から注入された正孔と再結合し、当該有機層１１０３に含まれる発光物質が発光する。依って、中間層１１０４において発生した正孔と電子は、それぞれ異なる発光物質を含む有機層において発光に至る。
【０１１７】
なお、発光物質を含む有機層同士を接して設けることで、両者の間に中間層と同じ構成が形成される場合は、発光物質を含む有機層同士を接して設けることができる。具体的には、発光物質を含む有機層の一方の面に電荷発生領域が形成されていると、当該電荷発生領域は中間層の第１の電荷発生領域として機能するため、発光物質を含む有機層同士を接して設けることができる。
【０１１８】
発光体の構成例１乃至構成例３は、互いに組み合わせて用いることができる。例えば、発光体の構成例３の陰極と発光物質を含む有機層の間に中間層を設けることもできる。
【０１１９】
＜発光体に用いることができる材料＞
次に、上述した構成を備える発光体に用いることができる具体的な材料について、陽極、陰極、発光物質を含む有機層、第１の電荷発生領域、電子リレー層、並びに電子注入バッファーの順に説明する。
【０１２０】
＜陽極に用いることができる材料＞
陽極１１０１は、仕事関数の大きい（具体的には４．０ｅＶ以上が好ましい）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。具体的には、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、珪素若しくは酸化珪素を含有したインジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物等が挙げられる。
【０１２１】
これらの導電性金属酸化物膜は、通常スパッタにより成膜されるが、ゾル−ゲル法などを応用して作製しても構わない。例えば、インジウム亜鉛酸化物膜は、酸化インジウムに対し１〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いてスパッタリング法により形成することができる。また、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム膜は、酸化インジウムに対し酸化タングステンを０．５〜５ｗｔ％、酸化亜鉛を０．１〜１ｗｔ％含有したターゲットを用いてスパッタリング法により形成することができる。
【０１２２】
この他、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、チタン（Ｔｉ）、または金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン等）、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物、チタン酸化物等が挙げられる。また、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリアニリン／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＡｎｉ／ＰＳＳ）等の導電性ポリマーを用いても良い。
【０１２３】
但し、陽極１１０１と接して第２の電荷発生領域を設ける場合には、仕事関数を考慮せずに様々な導電性材料を陽極１１０１に用いることができる。具体的には、仕事関数の大きい材料だけでなく、仕事関数の小さい材料を用いることもできる。第２の電荷発生領域を構成する材料については、第１の電荷発生領域と共に後述する。
【０１２４】
＜陰極に用いることができる材料＞
陰極１１０２に接して第１の電荷発生領域１１０４ｃを、発光物質を含む有機層１１０３との間に設ける場合、陰極１１０２は仕事関数の大小に関わらず様々な導電性材料を用いることができる。
【０１２５】
なお、陰極１１０２および陽極１１０１のうち少なくとも一方を、可視光を透過する導電膜を用いて形成する。可視光を透過する導電膜としては、例えば酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物（以下、ＩＴＯと示す。）、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物などを挙げることができる。また、光を透過する程度（好ましくは、５ｎｍ〜３０ｎｍ程度）の金属薄膜を用いることもできる。
【０１２６】
＜発光物質を含む有機層に用いることができる材料＞
上述した発光物質を含む有機層１１０３を構成する各層に用いることができる材料について、以下に具体例を示す。
【０１２７】
正孔注入層は、正孔注入性の高い物質を含む層である。正孔注入性の高い物質としては、例えば、モリブデン酸化物やバナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等を用いることができる。この他、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）や銅フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）等のフタロシアニン系の化合物、或いはポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）等の高分子等によっても正孔注入層を形成することができる。
【０１２８】
なお、第２の電荷発生領域を用いて正孔注入層を形成してもよい。正孔注入層に第２の電荷発生領域を用いると、仕事関数を考慮せずに様々な導電性材料を陽極１１０１に用いることができるのは前述の通りである。第２の電荷発生領域を構成する材料については第１の電荷発生領域と共に後述する。
【０１２９】
正孔輸送層は、正孔輸送性の高い物質を含む層である。正孔輸送性の高い物質としては、例えば、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢまたはα−ＮＰＤ）やＮ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４−フェニル−４’−（９−フェニルフルオレン−９−イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＰＡＦＬＰ）、４，４’，４’’−トリス（カルバゾール−９−イル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）、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（略称：ＴＤＡＴＡ）、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（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−ビス［Ｎ−（スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−イル）−Ｎ―フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ）などの芳香族アミン化合物、３−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３，６−ビス［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）、３−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）アミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＮ１）等が挙げられる。その他、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、１，３，５−トリス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴＣＰＢ）、９−［４−（１０−フェニル−９−アントラセニル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）等のカルバゾール誘導体、等を用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質である。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。なお、正孔輸送性の高い物質を含む層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
【０１３０】
これ以外にも、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）、ポリ（４−ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）、ポリ［Ｎ−（４−｛Ｎ’−［４−（４−ジフェニルアミノ）フェニル］フェニル−Ｎ’−フェニルアミノ｝フェニル）メタクリルアミド］（略称：ＰＴＰＤＭＡ）、ポリ［Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ブチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）ベンジジン］（略称：Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ）などの高分子化合物を正孔輸送層に用いることができる。
【０１３１】
発光層は、発光物質を含む層である。発光物質としては、以下に示す蛍光性化合物を用いることができる。例えば、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルスチルベン−４，４’−ジアミン（略称：ＹＧＡ２Ｓ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡＰＡ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）トリフェニルアミン（略称：２ＹＧＡＰＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＡＰＡ）、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ−ｔｅｒｔ−ブチルペリレン（略称：ＴＢＰ）、４−（１０−フェニル−９−アントリル）−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＰＡ）、Ｎ，Ｎ’’−（２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン−９，１０−ジイルジ−４，１−フェニレン）ビス［Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン］（略称：ＤＰＡＢＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［４−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＰＡ）、Ｎ−［４−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰＰＡ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’，Ｎ’’’，Ｎ’’’−オクタフェニルジベンゾ［ｇ，ｐ］クリセン−２，７，１０，１５−テトラアミン（略称：ＤＢＣ１）、クマリン３０、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＢＰｈＡ）、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＢＰｈＡ）、９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−Ｎ−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−フェニルアントラセン−２−アミン（略称：２ＹＧＡＢＰｈＡ）、Ｎ，Ｎ，９−トリフェニルアントラセン−９−アミン（略称：ＤＰｈＡＰｈＡ）、クマリン５４５Ｔ、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルキナクリドン（略称：ＤＰＱｄ）、ルブレン、５，１２−ビス（１，１’−ビフェニル−４−イル）−６，１１−ジフェニルテトラセン（略称：ＢＰＴ）、２−（２−｛２−［４−（ジメチルアミノ）フェニル］エテニル｝−６−メチル−４Ｈ−ピラン−４−イリデン）プロパンジニトリル（略称：ＤＣＭ１）、２−｛２−メチル−６−［２−（２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＭ２）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）テトラセン−５，１１−ジアミン（略称：ｐ−ｍＰｈＴＤ）、７，１４−ジフェニル−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）アセナフト［１，２−ａ］フルオランテン−３，１０−ジアミン（略称：ｐ−ｍＰｈＡＦＤ）、２−｛２−イソプロピル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＪＴＩ）、２−｛２−ｔｅｒｔ−ブチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＪＴＢ）、２−（２，６−ビス｛２−［４−（ジメチルアミノ）フェニル］エテニル｝−４Ｈ−ピラン−４−イリデン）プロパンジニトリル（略称：ＢｉｓＤＣＭ）、２−｛２，６−ビス［２−（８−メトキシ−１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＢｉｓＤＣＪＴＭ）、ＳＤ１（商品名；ＳＦＣ Ｃｏ．， Ｌｔｄ製）などが挙げられる。
【０１３２】
また、発光物質としては、以下に示す燐光性化合物を用いることもできる。例えば、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）テトラキス（１−ピラゾリル）ボラート（略称：ＦＩｒ６）、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：ＦＩｒｐｉｃ）、ビス［２−（３’，５’−ビストリフルオロメチルフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ））、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：ＦＩｒａｃａｃ）、トリス（２−フェニルピリジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）、ビス（２−フェニルピリジナト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ））、ビス（ベンゾ［ｈ］キノリナト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｚｑ）２（ａｃａｃ））、ビス（２，４−ジフェニル−１，３−オキサゾラト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｄｐｏ）２（ａｃａｃ））、ビス［２−（４’−パーフルオロフェニルフェニル）ピリジナト］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐ−ＰＦ−ｐｈ）２（ａｃａｃ））、ビス（２−フェニルベンゾチアゾラト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔ）２（ａｃａｃ））、ビス［２−（２’−ベンゾ［４，５−α］チエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ３’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ））、ビス（１−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｉｑ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス（２，３，５−トリフェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ａｃａｃ））、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリン白金（ＩＩ）（略称：ＰｔＯＥＰ）、トリス（アセチルアセトナト）（モノフェナントロリン）テルビウム（ＩＩＩ）（略称：Ｔｂ（ａｃａｃ）３（Ｐｈｅｎ））、トリス（１，３−ジフェニル−１，３−プロパンジオナト）（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＤＢＭ）３（Ｐｈｅｎ））、トリス［１−（２−テノイル）−３，３，３−トリフルオロアセトナト］（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＴＴＡ）３（Ｐｈｅｎ））、（ジピバロイルメタナト）ビス（２，３，５−トリフェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ））などが挙げられる。
【０１３３】
なお、これらの発光物質は、ホスト材料に分散させて用いるのが好ましい。ホスト材料としては、例えば、ＮＰＢ（略称）、ＴＰＤ（略称）、ＴＣＴＡ（略称）、ＴＤＡＴＡ（略称）、ＭＴＤＡＴＡ（略称）、ＢＳＰＢ（略称）などの芳香族アミン化合物、ＰＣｚＰＣＡ１（略称）、ＰＣｚＰＣＡ２（略称）、ＰＣｚＰＣＮ１（略称）、ＣＢＰ（略称）、ＴＣＰＢ（略称）、ＣｚＰＡ（略称）、９−フェニル−３−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＰＣｚＰＡ）、４−フェニル−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡ１ＢＰ）などのカルバゾール誘導体、ＰＶＫ（略称）、ＰＶＴＰＡ（略称）、ＰＴＰＤＭＡ（略称）、Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ（略称）などの高分子化合物を含む正孔輸送性の高い物質や、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）など、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンズオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体、さらに、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）や、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、９−［４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣＯ１１）、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）などの電子輸送性の高い物質を用いることができる。
【０１３４】
電子輸送層は、電子輸送性の高い物質を含む層である。電子輸送性の高い物質としては、例えば、Ａｌｑ（略称）、Ａｌｍｑ３（略称）、ＢｅＢｑ２（略称）、ＢＡｌｑ（略称）など、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等を用いることができる。また、この他Ｚｎ（ＢＯＸ）２（略称）、Ｚｎ（ＢＴＺ）２（略称）などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体なども用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、ＰＢＤ（略称）や、ＯＸＤ−７（略称）、ＣＯ１１（略称）、ＴＡＺ（略称）、ＢＰｈｅｎ（略称）、ＢＣＰ（略称）、２−［４−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニル］−１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール（略称：ＤＢＴＢＩｍ−ＩＩ）なども用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。また、電子輸送層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層を二層以上積層したものを用いてもよい。
【０１３５】
また、高分子化合物を用いることもできる。例えば、ポリ［（９，９−ジヘキシルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（ピリジン−３，５−ジイル）］（略称：ＰＦ−Ｐｙ）、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（２，２’−ビピリジン−６，６’−ジイル）］（略称：ＰＦ−ＢＰｙ）などを用いることができる。
【０１３６】
電子注入層は、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入性の高い物質としては、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、カルシウム（Ｃａ）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）等のアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはこれらの化合物が挙げられる。また、電子輸送性を有する物質中にアルカリ金属又はアルカリ土類金属又はそれらの化合物を含有させたもの、例えばＡｌｑ中にマグネシウム（Ｍｇ）を含有させたもの等を用いることもできる。この様な構造とすることにより、陰極１１０２からの電子注入効率をより高めることができる。
【０１３７】
これらの層を適宜組み合わせて発光物質を含む有機層１１０３を形成する方法としては、種々の方法（例えば、乾式法や湿式法等）を適宜選択することができる。例えば、用いる材料に応じて真空蒸着法、インクジェット法またはスピンコート法などを選んで用いればよい。また、各層で異なる方法を用いて形成してもよい。
【０１３８】
＜電荷発生領域に用いることができる材料＞
第１の電荷発生領域１１０４ｃ、及び第２の電荷発生領域は、正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質を含む領域である。なお、電荷発生領域は、同一膜中に正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質を含有する場合だけでなく、正孔輸送性の高い物質を含む層とアクセプター性物質を含む層とが積層されていても良い。但し、第１の電荷発生領域１１０４ｃを陰極側に設ける積層構造の場合には、正孔輸送性の高い物質を含む層が陰極１１０２と接する構造となり、第２の電荷発生領域を陽極側に設ける積層構造の場合には、アクセプター性物質を含む層が陽極１１０１と接する構造となる。
【０１３９】
なお、電荷発生領域において、正孔輸送性の高い物質に対して質量比で、０．１以上４．０以下の比率でアクセプター性物質を添加することが好ましい。
【０１４０】
電荷発生領域に用いるアクセプター性物質としては、遷移金属酸化物や元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化モリブデンが特に好ましい。なお、酸化モリブデンは、吸湿性が低いという特徴を有している。
【０１４１】
また、電荷発生領域に用いる正孔輸送性の高い物質としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）など、種々の有機化合物を用いることができる。具体的には、１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質であることが好ましい。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。
【０１４２】
＜電子リレー層に用いることができる材料＞
電子リレー層１１０４ｂは、第１の電荷発生領域１１０４ｃにおいてアクセプター性物質がひき抜いた電子を速やかに受け取ることができる層である。従って、電子リレー層１１０４ｂは、電子輸送性の高い物質を含む層であり、またそのＬＵＭＯ準位は、第１の電荷発生領域１１０４ｃにおけるアクセプター性物質のアクセプター準位と、発光物質を含む有機層１１０３のＬＵＭＯ準位との間に位置する。具体的には、およそ−５．０ｅＶ以上−３．０ｅＶ以下とするのが好ましい。
【０１４３】
電子リレー層１１０４ｂに用いる物質としては、例えば、ペリレン誘導体や、含窒素縮合芳香族化合物が挙げられる。なお、含窒素縮合芳香族化合物は、安定な化合物であるため電子リレー層１１０４ｂに用いる物質として好ましい。さらに、含窒素縮合芳香族化合物のうち、シアノ基やフルオロ基などの電子吸引基を有する化合物を用いることにより、電子リレー層１１０４ｂにおける電子の受け取りがさらに容易になるため、好ましい。
【０１４４】
ペリレン誘導体の具体例としては、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸二無水物（略称：ＰＴＣＤＡ）、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボキシリックビスベンゾイミダゾール（略称：ＰＴＣＢＩ）、Ｎ，Ｎ’−ジオクチルー３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸ジイミド（略称：ＰＴＣＤＩ−Ｃ８Ｈ）、Ｎ，Ｎ’−ジヘキシルー３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸ジイミド（略称：Ｈｅｘ ＰＴＣ）等が挙げられる。
【０１４５】
また、含窒素縮合芳香族化合物の具体例としては、ピラジノ［２，３−ｆ］［１，１０］フェナントロリン−２，３−ジカルボニトリル（略称：ＰＰＤＮ）、２，３，６，７，１０，１１−ヘキサシアノ−１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレン（略称：ＨＡＴ（ＣＮ）６）、２，３−ジフェニルピリド［２，３−ｂ］ピラジン（略称：２ＰＹＰＲ）、２，３−ビス（４−フルオロフェニル）ピリド［２，３−ｂ］ピラジン（略称：Ｆ２ＰＹＰＲ）等が挙げられる。
【０１４６】
その他にも、７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン（略称：ＴＣＮＱ）、１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物（略称：ＮＴＣＤＡ）、パーフルオロペンタセン、銅ヘキサデカフルオロフタロシアニン（略称：Ｆ１６ＣｕＰｃ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（２，２，３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，８−ペンタデカフルオロオクチル）−１、４、５、８−ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド（略称：ＮＴＣＤＩ−Ｃ８Ｆ）、３’，４’−ジブチル−５，５’’−ビス（ジシアノメチレン）−５，５’’−ジヒドロ−２，２’：５’，２’’−テルチオフェン（略称：ＤＣＭＴ）、メタノフラーレン（例えば［６，６］−フェニルＣ６１酪酸メチルエステル）等を電子リレー層１１０４ｂに用いることができる。
【０１４７】
＜電子注入バッファーに用いることができる材料＞
電子注入バッファー１１０４ａは、第１の電荷発生領域１１０４ｃから発光物質を含む有機層１１０３への電子の注入を容易にする層である。電子注入バッファー１１０４ａを第１の電荷発生領域１１０４ｃと発光物質を含む有機層１１０３の間に設けることにより、両者の注入障壁を緩和することができる。
【０１４８】
電子注入バッファー１１０４ａには、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む））等の電子注入性の高い物質を用いることが可能である。
【０１４９】
また、電子注入バッファー１１０４ａが、電子輸送性の高い物質とドナー性物質を含んで形成される場合には、電子輸送性の高い物質に対して質量比で、０．００１以上０．１以下の比率でドナー性物質を添加することが好ましい。なお、ドナー性物質としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む））の他、テトラチアナフタセン（略称：ＴＴＮ）、ニッケロセン、デカメチルニッケロセン等の有機化合物を用いることもできる。なお、電子輸送性の高い物質としては、先に説明した発光物質を含む有機層１１０３の一部に形成することができる電子輸送層の材料と同様の材料を用いて形成することができる。
【０１５０】
以上のような材料を組み合わせることにより、本実施の形態に示す発光体を作製することができる。この発光体からは、上述した発光物質からの発光が得られ、その発光色は発光物質の種類を変えることにより選択できる。また、発光色の異なる複数の発光物質を用いることにより、発光スペクトルの幅を拡げて、例えば白色発光を得ることもできる。なお、白色発光を得る場合には、互いに補色となる発光色を呈する発光物質を用いればよく、例えば補色となる発光色を呈する異なる層を備える構成等を用いることができる。具体的な補色の関係としては、例えば青色と黄色、あるいは青緑色と赤色等が挙げられる。
【０１５１】
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【０１５２】
（実施の形態４）
本実施の形態では、電子機器の一例について説明する。
【０１５３】
図９（Ａ）は、本発明の発光装置を、照明装置である電気スタンドとして用いた例である。電気スタンドは、筐体１００１と、光源１００３とを有している。そして、光源１００３として、本発明の発光装置が用いられている。
【０１５４】
図９（Ｂ）は、本発明の発光装置を、室内の照明装置として用いた例である。照明装置は、筐体１００４と、光源１００６とを有している。そして、光源１００６として、本発明の発光装置が用いられている。
【０１５５】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【０１５６】
１０１ 第１の電極
１０１ｂ 第１の電極
１０２ 第２の電極
１０２ｂ 第２の電極
１０３ 層
１０３ｂ 層
１０４ 導電膜
１４０ 隔壁
１４０ｂ 隔壁
１５０ 部材
１５１ 構造
１５２ 構造
１５３ 支持体
１６０ 接合層
１６５ 発光面を含む面
１７０ 固体発光体
１７０ｂ 固体発光体
１７１ 外形
１８０ 固体発光素子
１８０ｂ 固体発光素子
１９０ 固体発光装置
２０１ 第１の電極
２０２ 第２の電極
２０３ 層
２０４ 導電膜
２４０ 隔壁
２５０ 部材
２５１ 構造
２５２ 構造
２６０ 接合層
２６５ 発光面を含む面
２７０ 固体発光体
２７０ａ サブ固体発光体
２７０ｂ サブ固体発光体
２７０ｃ サブ固体発光体
２７１ 外形
２７１ｃ 外形
２８０ 固体発光素子
２９０ 固体発光装置
３０４ 導電膜
３５０ 部材
３５１ 構造
３６０ 接合層
３７０ 固体発光体
３８０ 固体発光素子
３９０ 固体発光装置
４５０ 部材
４５１ 構造
４６０ 接合層
４７０ 固体発光体
４８０ 固体発光素子
４９０ 固体発光装置
１００１ 筐体
１００３ 光源
１００４ 筐体
１００６ 光源
１１０１ 陽極
１１０２ 陰極
１１０３ 有機層
１１０４ 中間層
１１０４ａ 電子注入バッファー
１１０４ｂ 電子リレー層
１１０４ｃ 第１の電荷発生領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面に半球状の構造と、第２の面に凹凸の構造を備える低屈折率の部材と、
前記凹凸の構造を平坦化する前記低屈折率の部材より屈折率が高い高屈折率の接合層と、
前記高屈折率の接合層の平坦な面に発光面が接する発光体と、を有し、
前記低屈折率の部材の凹凸の構造は少なくとも第１の面に形成された半球状の構造の外形より内側に設けられ、
前記発光面を含む面に投影した前記発光体の発光領域の外形が、前記半球状の構造の外形より小さく、且つ半球状の構造と重なるように該発光体が設けられている発光素子。
【請求項２】
前記半球状の構造の屈折率がｎであり、
前記発光面を含む面に投影した前記発光体の前記発光領域の外形が、前記発光面を含む面に投影した前記半球状の構造の外形と中心を同一にし、且つ前記半球状の構造の外形に相似であって、大きさが（１／ｎ）倍の範囲に含まれる請求項１記載の発光素子。
【請求項３】
前記低屈折率の部材の屈折率が１．０より高く１．６未満であり、
前記高屈折率の接合層の屈折率が１．６以上１．９以下である請求項１又は請求項２記載の発光素子。
【請求項４】
前記高屈折率の接合層の平坦な面上に第１の電極と、
前記第１の電極と重なる第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極の間に発光性の有機物を含む層と、を有し、
前記第１の電極が発光性の有機物が発する光を透過する請求項１乃至請求項３記載の発光素子。
【請求項５】
前記高屈折率の接合層と、前記発光体の間に屈折率１．６以上１．９以下の窒化膜を含む請求項１乃至請求項４記載の発光素子。
【請求項６】
前記低屈折率の部材が、
支持体と、
前記支持体の一方の面に半球状の構造と、
他方の面に凹凸の構造を備え、
前記支持体と前記半球状の構造の屈折率の差、及び前記支持体と前記凹凸の構造の屈折率の差が共に０．１５以下である請求項１乃至請求項５記載の発光素子。
【請求項７】
前記低屈折率の部材が、
支持体と、
前記支持体の一方の面に半球状の構造と、
他方の面に凹凸の構造を有し、
前記半球状の構造又は前記凹凸の構造の少なくとも一方が、前記支持体とともに成型される請求項６記載の発光素子。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７記載の発光素子を複数並べて備える発光装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項７記載の発光素子を備える照明装置。
【請求項１】
第１の面に半球状の構造と、第２の面に凹凸の構造を備える低屈折率の部材と、
前記凹凸の構造を平坦化する前記低屈折率の部材より屈折率が高い高屈折率の接合層と、
前記高屈折率の接合層の平坦な面に発光面が接する発光体と、を有し、
前記低屈折率の部材の凹凸の構造は少なくとも第１の面に形成された半球状の構造の外形より内側に設けられ、
前記発光面を含む面に投影した前記発光体の発光領域の外形が、前記半球状の構造の外形より小さく、且つ半球状の構造と重なるように該発光体が設けられている発光素子。
【請求項２】
前記半球状の構造の屈折率がｎであり、
前記発光面を含む面に投影した前記発光体の前記発光領域の外形が、前記発光面を含む面に投影した前記半球状の構造の外形と中心を同一にし、且つ前記半球状の構造の外形に相似であって、大きさが（１／ｎ）倍の範囲に含まれる請求項１記載の発光素子。
【請求項３】
前記低屈折率の部材の屈折率が１．０より高く１．６未満であり、
前記高屈折率の接合層の屈折率が１．６以上１．９以下である請求項１又は請求項２記載の発光素子。
【請求項４】
前記高屈折率の接合層の平坦な面上に第１の電極と、
前記第１の電極と重なる第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極の間に発光性の有機物を含む層と、を有し、
前記第１の電極が発光性の有機物が発する光を透過する請求項１乃至請求項３記載の発光素子。
【請求項５】
前記高屈折率の接合層と、前記発光体の間に屈折率１．６以上１．９以下の窒化膜を含む請求項１乃至請求項４記載の発光素子。
【請求項６】
前記低屈折率の部材が、
支持体と、
前記支持体の一方の面に半球状の構造と、
他方の面に凹凸の構造を備え、
前記支持体と前記半球状の構造の屈折率の差、及び前記支持体と前記凹凸の構造の屈折率の差が共に０．１５以下である請求項１乃至請求項５記載の発光素子。
【請求項７】
前記低屈折率の部材が、
支持体と、
前記支持体の一方の面に半球状の構造と、
他方の面に凹凸の構造を有し、
前記半球状の構造又は前記凹凸の構造の少なくとも一方が、前記支持体とともに成型される請求項６記載の発光素子。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７記載の発光素子を複数並べて備える発光装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項７記載の発光素子を備える照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１０９２３０（Ｐ２０１２−１０９２３０Ａ）
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２９９０３（Ｐ２０１１−２２９９０３）
【出願日】平成２３年１０月１９日（２０１１．１０．１９）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１９日（２０１１．１０．１９）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
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