JP2002184567A - 有機発光素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発光素子アレイの高集積化を達成でき、有機
発光層から出た発光を有効に外部に取り出し可能で、発
光素子形成に伴う膜応力による基板の反りを低減でき、
光学的界面を少なくできる有機ＥＬ素子、及びその製造
方法を提供する。 【解決手段】 マイクロレンズを有する透明基板１１上
に透明電極１２、有機発光層１３、及び背面電極１４を
形成してなる有機発光素子であって、透明基板１１が凸
レンズ部１５とその上に形成した凹レンズ部１６とから
なり、凹レンズ部１６上に有機発光層１３が形成されて
おり、凹レンズ部１６の屈折率ｎｌと凸レンズ部１５の
屈折率ｎｓがｎｌ＜ｎｓの関係を満たしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、陽極と陰極間に有
機化合物の発光層を有する積層型の有機発光素子に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、Ｔａｎｇ等（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．Ｌｅｔｔ．５１（１９８７）ｐ９１３）は、２つの
電極間に２つの有機薄膜を真空蒸着法により積層するこ
とで有機発光素子（有機エレクトロルミネッセンス素
子：以下、「有機ＥＬ素子」という。）を作製し、低い
駆動電圧で高輝度を実現した。これに端を発し、積層型
の有機ＥＬ素子の研究が活発に行われるようになった。

【０００３】例えば、ドットマトリックス発光させる有
機ＥＬ素子の一般的な構造は、図５に示すように、ガラ
スからなる基板１１１に透光性のＩＴＯ膜を一面に形成
し、このＩＴＯ膜をストライプ状にエッチングして透明
電極１１２を形成し、その表面にトリフェニルアミン誘
導体（ＴＰＤ）等のホール輸送材料を設け、その上に発
光材料であるアルミキレート錯体（Ａｌｑ３）等の電子
輸送材料を積層することで有機ＥＬ層１１３を形成し、
次にＡｌ，Ｌｉ，Ａｇ，Ｍｇ，Ｉｎ等の背面電極１１４
を、上記透明電極１１２のパターンと直交する方向にス
トライプ状に真空蒸着等で形成した構造となる。透明電
極１１２と背面電極１１４の交点に所定の電流を流すこ
とで有機ＥＬ層１１３で発光を行い、ガラス基板１１１
側に光を射出する。このような簡便な素子構造であり、
低コスト化の可能性があり、大面積のディスプレイや、
長尺が必要な電子写真複写機用ライン光源として期待さ
れる事となっている。自発光型ディスプレイ（Ｏ．Ｈｏ
ｓｏｋａｗａ，ｅｔ．ａｌ．，ＳＩＤ ９８ ＤＩＧＥ
ＳＴ，ｐ７）や、発光素子アレイを用いる電子写真複写
機の様な画像形成装置（特開平１１−１９６２４８号公
報）等の応用開発が活発となっている。

【０００４】製品化に際し発光素子の発光輝度を増やす
ことは重要であり、上述のような２層の積層構造と、さ
らに電子輸送層を加えてキャリア輸送と発光の機能を分
けてホールと電子（あるいは励起子）を有効に閉じ込め
発光の向上を図る３層構造（Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐ
ｈｙｓ．２７（１９８８）Ｌ２６９．Ｌ７１３）のもの
が提案されている。

【０００５】高い発光効率の有機材料の研究開発とは別
に、有機ＥＬ素子の光の射出機構を最適化する検討もな
されている。有機ＥＬ素子による発光は指向性を持た
ず、素子を構成するガラス基板や層の界面での反射・吸
収があるため、光を有効に取り出すことが難しい。Ｎ．
Ｔａｋａｄａ等（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．６
３，ｐ２０３２．１９９３）は、共振器構造により光の
取り出し効率を向上し、発光輝度を上げる提案をしてい
る。これによると、ガラス基板上にＡｇ陽極、有機ＥＬ
層、陰極を積層した共振器（マイクロキャビティ）を用
いることにより、発光に指向性を持たせることが可能と
なり、有機薄膜からの発光を有効に透明基板側に取り出
すことができる。

【０００６】このように基板の構成を変える事で、高輝
度な有機ＥＬ素子ができ、製品の実現可能性がますます
高まってきている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現在の
ディスプレイやライン光源の解像度と比較すると、有機
ＥＬ素子を用いた発光素子アレイは単位発光素子（画
素）サイズが大きく、液晶ディスプレイや化合物半導体
ＬＥＤアレイ等に比べて単位長さ当りの素子数が少な
く、集積度が低い。集積度を上げると素子サイズが小さ
くなり、従って発光面積が小さくなり、輝度が低下して
しまう。未だ、単位長さ当りの素子数（または集積度）
は十分とは言えず、有機ＥＬ層から出た発光を有効に外
部に取り出す為の素子構造の提案が望まれている。

【０００８】特開平４−１９２２９０号公報では、有機
ＥＬ層が発する光を取り出すガラス基板面側にマイクロ
レンズを形成し、光を基板から外部に取り出す界面との
なす角度を小さくすることで、基板と外部との光の全反
射を低減し取り出し効率を上げることを提案している。
マイクロレンズは一つの画素に個別に形成され、光の取
り出し効率を向上することが可能となる。

【０００９】しかしながら、基板厚さを一定とした場
合、この方法によれば、発光素子の寸法が小さくなる
と、素子と光を取り出すガラス基板面との距離が相対的
に長くなり、全反射条件を満たす為、マイクロレンズサ
イズを小さくできない。その結果、発光素子アレイの集
積度を上げることが困難となる。

【００１０】また、発光素子の寸法に対応して基板を薄
くすると、積層型の素子では、電極や有機ＥＬ層の各層
の膜応力により発光素子が基板と共に反り、実装にて平
坦面が必要となるディスプレイや複写機のライン光源と
して使用できなくなる。あるいは、その応力により素子
製造時に機械的に破損する場合がおこる。このように、
特開平４−１９２２９０号公報ではアレイを高集積化し
ていくことが難しい。

【００１１】特開平７−３７６８８号公報では、基板の
厚み方向に柱状に形成され、周囲より屈折率が大きい高
屈折率部をもつ基板上に有機ＥＬ素子を設け、画素毎の
出射光のクロストークを低減すると共に、光の取り出し
効率を向上し、高輝度を達成する事を提案している。こ
の方法によれば、基板厚さによらず、画素に応じて高屈
折率部の柱状の寸法を小さくすることが可能であると考
えられる。

【００１２】しかしながら、アレイを高集積化する場
合、以下のような問題が発生する。基板の厚み方向に屈
折率の異なる柱状構造を多数形成した基板をファイバー
により形成しようとする場合、束ねたファイバーを基板
形状に加工する必要があり、有機ＥＬ素子のコストが上
昇してしまう。さらに、高集積化する場合には、既製フ
ァイバーより小径のファイバーを使用することとなり、
基板コストが上昇する。

【００１３】また、基板に微細な穴を開ける場合、穴の
占有面積が大きくなると基板の機械的強度が低下し、積
層膜の応力により反ったり、破損する等の問題が発生す
る。

【００１４】また、拡散を利用したイオン交換法により
基板に屈折率の異なる柱状構造を形成する場合、イオン
は基板に等方的に拡散する為、隣接する発光素子同士を
基板厚以下に近づけると発光素下部の高屈折率部が素子
毎に分離できなくなる。この為、基板は素子ピッチと同
等以上の厚さが必要である。イオン交換法では、イオン
交換を施した部分が膨張する為、基板が反ってしまう。
発光素子の集積度を上げ基板を薄くすると、積層型の素
子では、電極、有機ＥＬ層の各層の膜応力により発光素
子が基板と共に大きく反る。製品応用を考えた場合、デ
ィスプレイでは画面がゆがむこととなり、複写機のライ
ン光源では感光体ドラムとの距離を一定に保つことがで
きなくなる。さらに、その応力により素子製造時に機械
的に破損する場合が起こる。

【００１５】特開平１０−１７２７５６号公報では、透
過性基板の片面に一対一で対応するように平面マイクロ
レンズからなる集光用レンズを設ける素子構造を提案し
ている。基板に半球状の凹部を形成し、この凹部に前記
の基板と異なる屈折率を有する材料を堆積させ平凸の平
面マイクロレンズを形成し、この基板上に直接または下
地層を介して有機ＥＬ素子を形成する構造である。有機
ＥＬ素子の下部近傍にマイクロレンズを形成することが
でき、アレイ化し、集積化を上げることができる。

【００１６】発光素子は面光源であり、指向性無く光が
出射する。高輝度とするには、発光素子の寸法をマイク
ロレンズの寸法になるべく近づける様に、発光面積を大
きく取る必要がある。平面マイクロレンズを用い、レン
ズの凸面が基板の光取り出し面側に位置すると、発光素
子から出射した光は平面に入射、屈折した後に凸面で屈
折することとなる。このような平凸レンズを用いると、
出射する光が始めに平面に入射する為、集光効率をなる
べく上げるためにレンズの曲率半径を大きくすることが
必要となる。

【００１７】この他、平凸レンズ上に平凸レンズを形成
し、両凸レンズを形成した素子構造が提案されている。
このようなレンズを複数枚用いる場合には、レンズ界面
での多重反射が生じ易く、干渉した場合には光の取り出
し効率が低下してしまう可能性がある。また、このよう
に複数枚のレンズを形成すると、有機ＥＬデバイスの製
造工程が増えることとなり、デバイスコストが上昇する
と共に歩留まり低下を招くこととなる。

【００１８】本発明は、上記課題に鑑みて創案されたも
のであり、その目的は、発光素子アレイの高集積化を達
成することができ、有機ＥＬ層から出た発光を有効に外
部に取り出すことが可能で、発光素子の形成に伴う膜応
力による基板の反りを低減することができ、さらに光学
的界面を少なくすることができる有機ＥＬ素子、及びそ
の製造方法を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく本
発明の有機発光素子は、マイクロレンズを有する透明基
板上に透明電極、有機発光層、及び背面電極を形成して
なる有機発光素子において、上記透明基板が凸レンズ部
と該凸レンズ部上に形成した凹レンズ部とからなり、該
凹レンズ部上に上記有機発光層が形成されており、凹レ
ンズ部の屈折率ｎｌと凸レンズ部の屈折率ｎｓがｎｌ＜
ｎｓの関係を満たしているものである。

【００２０】上記有機発光素子において、透明基板の有
機発光層が形成された面と対向する基板面に凸部がある
ことが好ましい。

【００２１】また、有機発光層が、ホール輸送層及び電
子輸送層を有することが好ましい。

【００２２】さらに、共振器構造を備えていることが好
ましい。

【００２３】この共振器構造は、基板と透明電極の間に
形成された誘電体多層膜よりなる多層膜ミラーであるこ
とが好ましい。

【００２４】そして、透明基板の凸レンズ部と凹レンズ
部の屈折率分散が異なることが好ましい。

【００２５】また、本発明の有機発光素子の製造方法
は、透明基板上に複数の凸レンズ部を形成する工程と、
該凸レンズ部上に透明基板の屈折率に比べて低屈折率で
ある低屈折率層を形成する工程と、該低屈折率層上に透
明電極を形成する工程と、該透明電極上に有機発光層を
形成する工程と、該有機発光層上に背面電極を形成する
工程とを有するものである。

【００２６】上記有機発光素子の製造方法において、凸
レンズ部を形成する工程が、基板にフォトリソグラフィ
プロセスにより樹脂膜を形成し、該樹脂膜をリフローし
て所望の形状の凸レンズ部を形成することが好ましい。

【００２７】また、低屈折率層を形成する工程が、凸レ
ンズ部上に低屈折率の紫外線硬化樹脂を積層し、紫外線
を照射して低屈折率層を硬化させることが好ましい。

【００２８】さらに、透明電極を積層する工程が、フォ
トリソグラフィとエッチングを用いて、透明電極をパタ
ーニングすることが好ましい。

【００２９】そして、共振器構造を形成する工程を有す
ることが好ましい。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を図面に基づいて説明するが、本発明は本実施の形態に
限られない。

【００３１】まず図１を用いて、本発明の有機ＥＬ素子
の原理について説明する。図１は、本発明の有機ＥＬ素
子の一実施形態を示す断面図である。図示するように、
光を取り出す側となるマイクロレンズを有する基板１１
に、透明電極１２、有機ＥＬ層１３、背面電極１４が形
成されている。基板１１は、有機ＥＬ層側に凸形状を有
した凸レンズ部１５、及び凸レンズ部１５上に設けられ
た凹レンズ部である低屈折率層１６からなり、該低屈折
率層１６は凹レンズ形状を有する。

【００３２】有機ＥＬ層１３は面光源であり、指向性無
く光が出射する。本発明は凸レンズ上に低屈折率な凹レ
ンズを形成することで、有機ＥＬ層１３から出射した光
は曲面に入射し、屈折することになり、屈折率による偏
向と曲面による偏向とを同時に利用することができる。
これにより、素子サイズを小さくしても集光効率を上げ
られることとなり、単位長さ当りの素子数（または集積
度）を多くできる。

【００３３】また、本例の有機ＥＬ素子は、平凸レンズ
上に低屈折率層１６を設ける構造であり、レンズ界面数
が少なく、界面での多重反射を低減できている。

【００３４】低屈折率層１６は、透明基板で構成される
凸レンズ部１５に比べて低屈折率となる発光波長に対し
て透明な材料から選択される。低屈折率層１６の材料と
しては、低屈折率層１６上に透明電極１２、有機ＥＬ層
１３、背面電極１４等を形成する製造の加熱工程に耐熱
性があり、化学的腐蝕がなく、機械的強度をもつ材料か
ら、有機材料、無機材料の何れかの材料よりプロセス適
合性のある材料を選択する。その作製方法としては、例
えばスピン塗布法、真空蒸着法、ゾルゲル法、ガラスモ
ールド法等の方法より、材料に応じて選択される。

【００３５】有機ＥＬ層１３は、陽極と接触する有機ホ
ール注入及び輸送層と、該有機ホール注入及び輸送層と
接合する有機電子注入及び輸送層とからなる。有機ホー
ル注入及び輸送層は単一材料又は複数材料から形成され
る。同様に、有機電子注入及び輸送層は単一材料又は複
数材料から形成される。有機ＥＬ層は典型的には蒸着に
より成膜し積層されるが、有機薄膜を形成することが可
能なＣＶＤ法、分子線蒸着法（ＭＢＥ法）、ディッピン
グ法、スピン塗布法、キャスティング法、バーコート
法、ロールコート法等を用いて堆積してもよい。

【００３６】ホール注入及び輸送層の材料としては、例
えばトリフェニルジアミン誘導体、オキサジアゾール誘
導体、ポリフィリル誘導体、スチルベン誘導体等を用い
ることができる。

【００３７】電子注入及び輸送層の材料としては、従来
提案された発光材料を適用することができ、例えば８−
ヒドロキシキノリノール及びその誘導体の金属錯体、テ
トラフェニルブタジエン誘導体、ジスチリルアリール誘
導体、クマリン系誘導体、キナクリドン誘導体、ペリレ
ン系誘導体、ポリメチン系誘導体、アントラセン誘導
体、ポリビニルカルバゾール等を用いることができる。

【００３８】有機ＥＬ素子の電極として、陰極材料とし
ては仕事関数の小さいものが用いられ、例えばＡｌ，Ｌ
ｉ，Ａｇ，Ｍｇ，Ｉｎ、或いはこれらの合金等を用いる
ことができ、陽極材料としては仕事関数の大きなものが
望ましく、例えばＩＴＯ、酸化錫、金、白金、パラジウ
ム、セレン、イリジウム、ヨウ化銅等を用いることがで
きる。光を取り出す側の電極である透明電極としては、
ＩＴＯ、酸化錫は光透過性が高く好ましい。この為、透
明電極側を陽極に用いることが好ましい。

【００３９】本発明の有機ＥＬ素子に共振器構造を設け
ることができる。例えば図３に示すように、透明電極の
下部に共振器構造を形成する。これにより、有機ＥＬ層
の発光の広がり角を抑制できることで、凸レンズヘの入
射角を小さくすることが可能となる。一つの有機ＥＬ素
子に着目した場合、共振器構造が無い図１の有機ＥＬ素
子に比べて、隣接するレンズヘの発光した光が入射し難
くできる。その結果、図１の有機ＥＬ素子に比較して素
子サイズを大きく取ることが可能となり、輝度の高い有
機ＥＬ素子を提供することが可能である。共振器構造は
多層膜反射鏡（多層膜ミラー）と反射率の高い背面電極
からなり、共振器の共振器長に応じた波長で伝播する波
動の重ね合せが生じ、単位角度、単位スペクトルでみた
場合に発光の増大を得ることができる。

【００４０】本発明の有機ＥＬ素子の製造方法は、第１
に凸レンズ部１５を形成し、第２に凸レンズ部１５に低
屈折率層１６を形成し、つづいて透明電極１２と有機Ｅ
Ｌ層１３と背面電極１４を形成するものであり、この製
造方法により形成した有機ＥＬ素子は集光効率を上げる
ことが出来る。

【００４１】本発明では、本実施形態で述べた有機ＥＬ
素子について背面電極側に有機材料や無機材料からなる
保護層を設け、素子を酸素や湿気から守る構成を取るこ
とも可能であり、何ら本発明の特徴を阻害するのもとは
ならない。また、不活性ガスで素子を封入する等によ
り、素子の耐環境性の向上を図ることも可能である。

【００４２】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明す
るが、本発明はこれらの実施例に限るものではない。

【００４３】〔実施例１〕図１は、実施例１の有機ＥＬ
素子を示しており、（ａ）はその断面図、（ｂ）はその
下面図である。図示するように、光を取り出す側となる
マイクロレンズを有する基板１１に、透明電極１２、有
機ＥＬ層１３、背面電極１４が形成されている。基板１
１は、有機ＥＬ層側に凸形状を有した凸レンズ部１５、
及び凸レンズ部１５上に設けられた凹レンズ部である低
屈折率層１６からなり、該低屈折率層１６は凹レンズ形
状を有する。

【００４４】図２を用いて、実施例１の有機ＥＬ素子の
製造方法を説明する。まず、ガラス基板にフォトレジス
トを塗布し、フォトリソグラフィプロセスにより露光、
現像することにより、図２（ａ）に示す樹脂膜１７を形
成する。

【００４５】次に、リフロー法により、ガラス基板を樹
脂膜の溶融温度まで加熱し、前記樹脂膜をリフローし、
表面張力により半球形状にする。次に、ＣＦ₄ガスを用
いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）にて樹脂膜及び
ガラス基板をエッチングし、樹脂膜の半球形状をエッチ
ング転写し、基板に凸レンズ部１５を形成する（図２
（ｂ））。

【００４６】次に、低屈折率の紫外線硬化樹脂を塗布
し、塗布面を石英基板で抑えた後、紫外線を照射し紫外
線硬化し、前記石英基板と紫外線硬化樹脂を剥離するこ
とで、図２（ｃ）に示す低屈折率層１６を形成する。本
実施例では、この低屈折率層１６上に、スパッタ法によ
りＳｉＯ₂膜を成膜した（不図示）。ＳｉＯ₂膜は、低屈
折率層１６として紫外線硬化樹脂を使用したことで、次
の透明電極１２、有機ＥＬ層１３、背面電極１４の形成
工程の際に化学的、熱的ダメージが発生する場合がある
為に、導入したものである。形成工程中、ダメージが発
生しない紫外線硬化樹脂を用いれば、特にＳｉＯ₂膜は
不用となる。

【００４７】次に、ＩＴＯ膜を真空蒸着法により成膜
し、フォトリソグラフィとエッチングによりパターニン
グし透明電極１２を形成した（図２（ｄ））。

【００４８】その上に有機ＥＬ層１３を真空成膜した
（図２（ｅ））。有機ＥＬ層１３はトリフェニルアミン
誘導体（ＴＰＤ）とアルミキレート錯体（Ａｌｑ₃）か
らなり、連続して真空蒸着法により形成した。

【００４９】次に、背面電極１４であるＭｇＡｇを真空
蒸着法により成膜し、図２（ｆ）に示す有機ＥＬ素子を
形成した。

【００５０】作製した有機ＥＬ素子の凸レンズ部１５の
ピッチは１００μｍとした。有機ＥＬ素子の発光角が基
板の垂直方向に対して６０°以上であり、発光した光の
９０％以上が凸レンズに入射する様、素子寸法を５０μ
ｍとした。

【００５１】透明電極１２と背面電極１４の間に電圧を
印加して有機ＥＬ層１３を発光させ、基板１１の光の取
り出し面側で発光強度を測定した。比較として、凸レン
ズ部の無い有機ＥＬ素子の発光強度を測定した。その結
果、実施例１の有機ＥＬ素子は、マイクロレンズの無い
有機ＥＬ素子に比して強度が高かった。すなわち、本発
明の有機ＥＬ素子の構成は、集光効率を上げられること
となり、その結果、単位長さ当りの素子数（または集積
度）を多くできることとなる事が明らかとなった。

【００５２】〔実施例２〕図３は、実施例２の共振器構
造を有する有機ＥＬ素子を示す断面図である。ガラス基
板より凸レンズ部２５を形成するプロセスは、実施例１
と同様の方法により作製した。

【００５３】光を取り出す側となるマイクロレンズを有
する基板２１に、多層膜ミラー２７、透明電極２２、有
機ＥＬ層２３、及び背面電極２４が形成されている。基
板２１は、有機ＥＬ層側に凸形状を有した凸レンズ部２
５、及び凸レンズ部２５上に設けられた凹レンズ部であ
る低屈折率層２６からなり、該低屈折率層２６は凹レン
ズ形状を有する。凸レンズ部のピッチは１００μｍとし
た。

【００５４】共振器は誘電体多層膜よりなり、屈折率の
異なるＳｉＯ₂膜とＴｉＯ₂膜を、マグネトロンスパッタ
法により交互に成膜し、１０層（各膜とも５層）積層し
た多層膜ミラーを形成した。ＳｉＯ₂とＴｉＯ₂の各膜厚
は、共振器長が有機ＥＬ層２３からの発光の強度が最も
強い波長になるように決定した。

【００５５】次に、この多層膜ミラー２７上にＩＴＯ膜
を成膜し、フォトリソグラフィとエッチングによりパタ
ーニングして透明電極２２を形成し、その上に有機ＥＬ
層２３を真空成膜した。有機ＥＬ層２３はトリフェニル
アミン誘導体（ＴＰＤ）とアルミキレート錯体（Ａｌｑ
₃）からなり、連続して真空蒸着法により形成した。次
に、背面電極であるＭｇＡｇを真空蒸着法により成膜
し、図３に示す有機ＥＬ素子を形成した。

【００５６】このようにして作製した有機ＥＬ素子は、
実施例１に示した有機ＥＬ素子の発光角が基板の垂直方
向に対して６０°以上となったのに対して、４０°以下
に抑えることができた。実施例１の素子に比べて素子寸
法を５０μｍから７５μｍまで広げることができた。

【００５７】共振器構造を低屈折率層２６上に設けるこ
とにより、素子サイズを大きく取ることが可能となり、
発光強度を上げることが可能となった。

【００５８】また、凸レンズ部２５に入射する光の入射
角が小さくなっており、凸レンズの曲率半径を大きく取
る、すなわちレンズを薄くすることが可能なる。このこ
とは、実施例１で示した有機ＥＬ素子の製造方法におい
て、レジストリフロー法により基板をエッチングする際
のエッチング時間を短縮でき、単位時間当たりの素子の
製造枚数を増やすことが可能となる。

【００５９】実施例２の有機ＥＬ素子は、従来のマイク
ロレンズの無い有機ＥＬ素子に比して強度が高かった。
すなわち、本発明の有機ＥＬ素子の構成は、集光効率を
上げられることとなり、その結果、単位長さ当りの素子
数（または集積度）を多くできることとなる事が明らか
となった。

【００６０】また、本実施例にて、凹レンズと凸レンズ
の屈折率の分散の異なる様々な材料を組合せて、色収差
を評価し、有機ＥＬ素子からの波長幅で起こる収差を抑
えることができることが明らかとなっている。

【００６１】〔実施例３〕図４は、実施例３の共振器構
造を有する有機ＥＬ素子を示す断面図である。図示する
ように、光を取り出す側となるマイクロレンズを有する
基板３１に、多層膜ミラー３７、透明電極３２、有機Ｅ
Ｌ層３３、及び背面電極３４が形成されている。基板３
１は、有機ＥＬ層側及び光を取り出す側の両側に凸形状
を有した凸レンズ部３５を設けてあり、さらに凸レンズ
部３５上に設けられた凹レンズ部である低屈折率層３６
が形成されている。該低屈折率層３６は凹レンズ形状を
有する。基板面の両側に形成した凸レンズ部３５のピッ
チは１００μｍとした。

【００６２】ガラス基板より凸レンズ部３５を形成する
プロセスは、実施例１と同様の方法を用いており、片側
づつ凸レンズを形成し、両面に凸レンズを作製した。

【００６３】共振器は誘電体多層膜よりなり、屈折率の
異なるＳｉＯ₂膜とＴｉＯ₂膜を、マグネトロンスパッタ
法により交互に成膜し、１０層（各膜とも５層）積層し
た多層膜ミラー３７を形成した。ＳｉＯ₂とＴｉＯ₂の各
膜厚は、共振器長が有機ＥＬ層３３からの発光の強度が
最も強い波長になるように決定した。

【００６４】次に、この多層膜ミラー３７上にＩＴＯ膜
を成膜し、フォトリソグラフィとエッチングによりパタ
ーニングし透明電極を形成し、その上に有機ＥＬ層３３
を真空成膜した。有機ＥＬ層３３はトリフェニルアミン
誘導体（ＴＰＤ）とアルミキレート錯体（Ａｌｑ₃）か
らなり、連続して真空蒸着法により形成した。次に、背
面電極３４であるＭｇＡｇを真空蒸着法により成膜し、
図４に示す有機ＥＬ素子を形成した。

【００６５】このようにして作製した有機ＥＬ素子は、
実施例１に示した有機ＥＬ素子の発光角が基板の垂直方
向に対して６０°以上となったのに対して、４０°以下
に抑えることができた。実施例１の素子に比べて、素子
寸法を５０μｍから７５μｍまで広げることができた。

【００６６】共振器構造を低屈折率層３６上に設けるこ
とにより、素子サイズを大きく取ることが可能となり、
発光強度を上げることが可能となった。

【００６７】また、凸レンズを光の取り出し側に設けた
ことにより、基板から光を取り出した後に発光層からの
光を結像でき、点光源として使用することが可能となっ
た。さらに素子をライン状に配置することにより、複写
機等のライン光源に使用することが可能となる。

【００６８】実施例３の有機ＥＬ素子は、従来のマイク
ロレンズの無い有機ＥＬ素子に比して強度が高かった。
すなわち、本発明の有機ＥＬ素子の構成は、集光効率を
上げられることとなり、その結果、単位長さ当りの素子
数（または集積度）を多くできることとなる事が明らか
となった。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のマイクロ
レンズを備えた有機ＥＬ素子によれば、該マイクロレン
ズが凸レンズと凸レンズ上に設けた凹レンズとからな
り、有機ＥＬ層が凹レンズ上に形成され、該凹レンズの
屈折率ｎｌと凸レンズの屈折率ｎｓがｎｌ＜ｎｓの関係
を満たすことにより、有機ＥＬ層から出た光を効率よく
外部へ出射可能で、高集積化した発光素子アレイを提供
することができる。

【００７０】さらに、有機ＥＬ層と基板との間に、共振
器構造を導入することにより、さらに無駄なく、かつ効
率よく外部へ出射可能となる。

【００７１】また、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法
は、凸レンズ部を形成した基板に低屈折率層を形成する
ことにより、集光効率を上げることができ、従来のマイ
クロレンズを有する有機ＥＬ素子に比べて製造コストを
抑えることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の有機ＥＬ素子を示す断面図である。

【図２】実施例１の有機ＥＬ素子の製造工程を示す説明
図である。

【図３】実施例２の有機ＥＬ素子を示す断面図である。

【図４】実施例３の有機ＥＬ素子を示す断面図である。

【図５】従来の有機ＥＬ素子の一例を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１１ 基板 １２ 透明電極 １３ 有機ＥＬ層 １４ 背面電極 １５ 凸レンズ部 １６ 低屈折率層 １７ 樹脂膜 ２１ 基板 ２２ 透明電極 ２３ 有機ＥＬ層 ２４ 背面電極 ２５ 凸レンズ部 ２６ 低屈折率層 ２７ 多層膜ミラー ３１ 基板 ３２ 透明電極 ３３ 有機ＥＬ層 ３４ 背面電極 ３５ 凸レンズ部 ３６ 低屈折率層 ３７ 多層膜ミラー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 手島 隆行 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 大里 陽一 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 真下 精二 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 上野 和則 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 3K007 AB02 AB03 AB06 AB13 AB18 BB01 BB04 BB06 CA01 CB01 DA00 DB03 EA04 EB00 FA01 FA02

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マイクロレンズを有する透明基板上に透
   明電極、有機発光層、及び背面電極を形成してなる有機
   発光素子において、 上記透明基板が凸レンズ部と該凸レンズ部上に形成した
   凹レンズ部とからなり、該凹レンズ部上に上記有機発光
   層が形成されており、凹レンズ部の屈折率ｎｌと凸レン
   ズ部の屈折率ｎｓがｎｌ＜ｎｓの関係を満たしているこ
   とを特徴とする有機発光素子。
2. 【請求項２】 透明基板の有機発光層が形成された面と
   対向する基板面に凸部があることを特徴とする請求項１
   に記載の有機発光素子。
3. 【請求項３】 有機発光層が、ホール輸送層及び電子輸
   送層を有することを特徴とする請求項１または２に記載
   の有機発光素子。
4. 【請求項４】 共振器構造を備えていることを特徴とす
   る請求項１乃至３のいずれかに記載の有機発光素子。
5. 【請求項５】 共振器構造が、基板と透明電極の間に形
   成された誘電体多層膜よりなる多層膜ミラーであること
   を特徴とする請求項４に記載の有機発光素子。
6. 【請求項６】 透明基板の凸レンズ部と凹レンズ部の屈
   折率分散が異なることを特徴とする請求項１乃至５のい
   ずれかに記載の有機発光素子。
7. 【請求項７】 透明基板上に複数の凸レンズ部を形成す
   る工程と、 該凸レンズ部上に透明基板の屈折率に比べて低屈折率で
   ある低屈折率層を形成する工程と、 該低屈折率層上に透明電極を積層する工程と、 該透明電極上に有機発光層を積層する工程と、 該有機発光層上に背面電極を積層する工程とを有するこ
   とを特徴とする有機発光素子の製造方法。
8. 【請求項８】 凸レンズ部を形成する工程が、基板にフ
   ォトリソグラフィプロセスにより樹脂膜を形成し、該樹
   脂膜をリフローして所望の形状の凸レンズ部を形成する
   ことを特徴とする請求項７に記載の有機発光素子の製造
   方法。
9. 【請求項９】 低屈折率層を形成する工程が、凸レンズ
   部上に低屈折率の紫外線硬化樹脂を積層し、紫外線を照
   射して低屈折率層を硬化させることを特徴とする請求項
   ７または８に記載の有機発光素子の製造方法。
10. 【請求項１０】 透明電極を積層する工程が、フォトリ
    ソグラフィとエッチングを用いて、透明電極をパターニ
    ングすることを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに
    記載の有機発光素子の製造方法。
11. 【請求項１１】 共振器構造を形成する工程を有するこ
    とを特徴とする請求項７乃至１０のいずれかに記載の有
    機発光素子の製造方法。