JP2005174701A - 電界発光デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】ボトムエミッション型の電界発光デバイスにおいて、透明基板の光入射面を基準として法線方向、すなわちデバイスの正面方向へ出射される光の量を多くする技術を提供する。
【解決手段】透明基板２上に有機ＥＬ素子３が形成され、透明基板２側から光を取り出す、ボトムエミッション型であって、透明基板２における有機ＥＬ素子３が形成された面２ａとは反対側の面２ｂ上に、透明基板２よりも屈折率が高い透明な層１が設けられ、透明な層１における透明基板２と接する面１ａとは反対側１ｂに、面１ａ側に凹んだ凹部及び／又は面１ａとは反対側に凸となった凸部が複数設けられている。
【選択図】図１

Description

透明基板上に有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、適宜「有機ＥＬ素子」という。）や無機エレクトロルミネッセンス素子（以下、適宜「無機ＥＬ素子」という。）などの電界発光素子が形成され、透明基板側から光を取り出す、ボトムエミッション型の電界発光デバイスに関する。

従来、有機ＥＬ素子や無機ＥＬ素子を備えた有機エレクトロルミネッセンスデバイス（以下、適宜「有機ＥＬデバイス」と表記する。）や無機エレクトロルミネッセンスデバイス（以下、適宜「無機ＥＬデバイス」と表記する。）などの電界発光デバイスについて種々の提案がなされている。

このような電界発光デバイスには、透明基板上に電界発光素子が設けられ、透明基板を通して（透明基板側から）外部へ出射するボトムエミッション型のデバイスがある。このボトムエミッション型のデバイスは、電界発光素子で発せられた光のすべてを利用できないことが知られている。まず、この理由について説明する。

電界発光デバイスに用いられる透明基板は、当該基板上に電界発光素子を形成・支持可能なもので、電界発光素子への空気や水分の侵入を防ぐことができるものである必要があり、さらに実際上は、容易に入手ができるものを選択せざるを得ない。したがって、現実的に採用される透明基板の屈折率は、デバイスの外部雰囲気（一般には空気）の屈折率よりも高いものになってしまう。

このため、電界発光デバイスは、透明基板における外部雰囲気との界面（以下、適宜「光取出面」若しくは「光取出側」という。）における臨界角よりも大きな角度で入射した光は、電界発光素子側へ全反射されてしまう。このように全反射された光は、透明基板の端部から外部へ出射してしまったり、電界発光デバイス内を導光して減衰してしまったりし、光取出面から外部へ取り出すことができない。すなわち利用することができない。このように、従来の電界発光デバイスは光取出効率が悪いということが指摘されていた。

この問題を解決する技術として、光取出面（光取出側）を粗面化したり、光取出面上に拡散板を設けたりして、平面の光取出面では取り出すことのできない（利用することのできなかった）光を取り出す従来技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。

しかし、上記従来技術のように光取出側を粗面化した場合に外部へ出射されるようになる光は、光出射面における臨界角よりも大きな進行方向で進む光であるため、この光の多くは、光出射面を基準として出射角が大きい方向へ出射されることになる。

一方、電界発光デバイスは、一般に、光入射面の法線方向へ進む光の量を多くすることが望まれる。これは、当該デバイスから出射された光を利用する者や、光を照射される物が、デバイスの正面方向に設定されることが多いからである。
したがって、電界発光デバイスは、透明基板の光入射面を基準として特定方向、特に法線方向へ出射される光の量を多くすることが望まれている。
特開２０００−３２３２７２号公報

本発明は、上記要求に鑑みてなされたものであり、ボトムエミッション型の電界発光デバイスにおいて、透明基板の光入射面を基準として特定方向へ出射される光の量が多い技術を提供することを課題とする。

上記課題を達成するために、本発明に係る電界発光デバイスは、透明基板上に電界発光素子が形成され、透明基板側から光を取り出す、ボトムエミッション型であって、透明基板における電界発光素子が形成された面（光入射面）とは反対側の面（光出射面）上に、透明基板よりも屈折率が高い透明な層（高屈折率透明層）が設けられ、透明な層における透明基板と接する面（光取入面）とは反対側（光取出側）に、当該面側に凹んだ凹部及び／又は前記面とは反対側に凸となった凸部が複数設けられている。

また、上記電界発光デバイスにおいて電界発光素子は有機エレクトロルミネッセンス素子であってもよい。

なお、本明細書において「透明」とは、電界発光デバイスから出射する光に対する光透過性を備えていることを言い、いわゆる半透明も含む。透明な層は、それぞれ、上記光に対する透過率が１０％程度以上、好ましくは５０％程度、特に好ましくは７０％程度以上であることが望ましい。また、上記光に対して波長ごとに透過率が異なっていてもよい。

本発明によれば、ボトムエミッション型の電界発光デバイスにおいて、透明基板の光入射面を基準として特定方向へ出射される光の量を多くする技術を提供できる。

以下、本発明の実施の形態に係る有機ＥＬデバイスについて、図面を参照しながら詳細に説明し、本発明に係る電界発光デバイスについて説明する。なお、各図において、同等若しくは類似の構成要素には同一の符号を付した。また、各図は、実際の電界発光デバイスの寸法比の通りに表した図ではなく、説明を容易にするために一又は複数の寸法を極端に長く若しくは短くした模式図である。

図１は、上記有機ＥＬデバイスの断面構成を説明するための断面図である。図１に示すように、有機ＥＬデバイスは、透明基板２の光入射面２ａ上に有機ＥＬ素子３が設けられ、透明基板２の光出射面２ｂ上に高屈折率透明層１が設けられている。
高屈折率透明層１は、透明基板２よりも屈折率が高く、かつ、本デバイスが外部へ出射する光に対して透明な層である。
透明基板２は、有機ＥＬ素子３を支持する層であり、本デバイスが外部へ出射する光に対して透明な層である。
有機ＥＬ素子３は、蛍光材料や燐光材料などの有機発光材料を含有する有機層３１が、透明基板２側に設けられた透明電極３０と、透明基板２とは反対側に設けられた反射性電極３２とに狭持され、両電極に電圧が印加されることで有機層３１から光が発せられる層である。透明電極３０は、有機層３１を基準にして透明基板２側に設けられる。
まず、高屈折率透明層１について説明し、あわせて、有機ＥＬデバイスの作用・効果について説明する。

《高屈折率透明層１》
高屈折率透明層１の構成は、以下の通りである。
・透明基板２の光出射面２ｂ上に光取入面１ａが接するように設けられる。好ましくは、透明基板２と密着される。
・光取出側１ｂに、光取入面１ａ側に凹んだ凹部及び／又は光取入面１ａとは反対側に凸になった凸部が複数設けられている。
・透明基板２の屈折率よりも高い屈折率を有する。
・デバイスが外部へ出射する光に対して透明である。

高屈折率透明層１は、上記性質を有していればよく、具体的には以下のように構成することができる。

〈材料〉
高屈折率透明層１形成用の材料としては、層が形成された際にデバイスから外部へ出射する光に対して透明であって、かつ、透明基板２の屈折率よりも高い材料であればよい。したがって、作製するデバイス及び採用する透明基板２によって、採用できる高屈折率透明層１形成用の材料は異なる。
例えば、ポリメタクリル酸メチル（屈折率ｎ＝１．４９）、アートン（登録商標、ｎ＝１．５１）、ゼオノア（登録商標、ｎ＝１．５２）、ガラス（ｎ＝１．５３）、ポリ塩化ビニル（ｎ＝１．５４）、ポリエチレンテレフタラート（ｎ＝１．５７）、ポリカーボネート（ｎ＝１．５８）、ポリスチレン（ｎ＝１．５９）等の中から、上記条件にあった材料を適宜選択してもよい。その他、有機ＥＬデバイスの透明基板２形成用の材料として採用できる材料も採用することができる。

〈凹部及び／又は凸部の形成方法〉
光取出側１ｂには、光取入面１ａ側に凹んだ凹部のみが複数設けられていてもよく、光取入面１ａとは反対側に凸になった凸部のみが複数設けられていてもよく、このような凹部及び凸部がそれぞれ複数設けられていてもよい。
凹部や凸部は、透明基板２等に凹凸等の微細加工を施す公知の技術を適宜採用することで形成でき、例えば以下のようにして形成してもよい。
・高屈折率透明層１の光取出側１ｂにサンドブラスト法により凹凸を設ける方法。
・予め凸部及び／又は凹部に対応した凹部及び凸部を備えた型に、高屈折率透明層１形成用の材料を流し込み、光取出側１ｂに凹凸を有する高屈折率透明層１を得る方法。
・凸部や凹部を設ける場所又は設けない場所にマスクをして、ドライエッチング法やウェットエッチング法を用い高屈折率透明層１の光取出側１ｂを削除して凹凸を設ける方法。
・光取出側１ｂを研磨等して凹凸を設ける方法。

凹部や凸部の大きさは、出射する光を散乱できる大きさが適宜設定され、一般には数μｍ程度とされる。
凹部や凸部の再隣接距離も、デバイスに求められる性能によって適宜設定されるが、一般には数μm以下程度とされる

〈透明基板２上に高屈折率透明層１を設ける方法〉
高屈折率透明層１は、有機ＥＬデバイス等の電界発光デバイスにおいて層を積層する方法を適宜採用することで透明基板２上に形成することができる。例えば、次のように形成することができる。
・透明基板２の光出射面２ｂ上に、高屈折率透明層１形成用の材料を塗布し乾燥させたり、あるいは蒸着等したりして、高屈折率透明層１を形成する。
この場合、高屈折率透明層１を透明基板２上に形成後に、光取出側１ｂに凹凸を形成する。
・高屈折率透明層１を作製し、これを透明基板２の光出射面２ｂ上に、熱圧着によって接着したり、接着剤等を用いて接着したりする。
この場合、高屈折率透明層１を透明基板２上に設ける前に光取出側１ｂに凹凸を設けることも可能となる。なお、接着剤等を用いて透明基板２上に貼り付ける場合には、接着剤の硬化時の屈折率が、透明基板２の屈折率以上、高屈折率透明層１の屈折率以下のいずれの大きさであることが好ましい。この範囲内の屈折率になる接着剤であれば、透明基板２内において光出射面２ｂに到達した光のほぼすべてを高屈折率透明層１に進入させることができるからである。
次に、以上のような高屈折率透明層１を備えた本実施の形態に係る有機ＥＬデバイスの作用及び効果について説明する。

〈作用・効果〉
高屈折率透明層１は以上の性質を備えているため、有機ＥＬデバイスは以下の作用を奏する。
（ａ）有機ＥＬ素子から透明基板２に入射された光のほぼすべてが高屈折率透明層１に入射される。
高屈折率透明層１は、透明基板２よりも屈折率が高いため、透明基板２の光出射面２ｂに進入した光がほぼすべて入射できるからである。

この際、高屈折率透明層１の屈折率は透明基板２の屈折率よりも高いため、透明基板２から光屈折率透明層１に入射した光は、光出射面２ｂへの入射角よりも光取入面１ａからの出射角の方が小さくなる。すなわち、高屈折率透明層１における光束は、透明基板２における光束よりも、光取入面１ａの法線を基準として「絞られた」光となる。つまり、高屈折率透明層１を進む光は、光取入面１ａの法線に対して所定の範囲内の角度で進むことになる。

（ｂ）高屈折率透明層１の光取入面１ａから入射した光は光取出側１ｂへ到達する。
高屈折率透明層１は、デバイスが外部へ出射する光に対して透明だからである。

（ｃ）光取出側１ｂには凹凸が設けられているため、光取入面１ａの法線を基準として「絞られた」光は、この法線に対しておおよそ上記範囲内の角度でデバイス外部へ出射される。

以上に説明した作用から明らかなように、本実施の形態に係る有機ＥＬデバイスは、光取入面１ａ（すなわち光入射面２ａ）の概略法線方向へ出射される光の量を、他の方向へ出射される光の量よりも極めて多くすることができる。
次に、他の構成要素について説明する。

《透明基板２》
透明基板２は、有機ＥＬ素子３を支える、主として板状の部材である。透明基板２は、前記したように、高屈折率透明層１よりも屈折率が低く、かつ、透明であればよい。

透明基板２は、有機ＥＬ素子３が積層される部材であるため、少なくとも光入射面２ａは、平面平滑性を有していることが好ましい。

透明基板２としては、上記した性能を有していれば公知のものを用いることができる。一般には、ガラス基板やシリコン基板、石英基板などのセラミックス基板や、プラスチック基板が選択される。前記した高屈折率透明層１形成用の材料として挙げた材料によって作製した基板も採用できる。また、同種又は異種の基板を複数組み合わせた複合シ−トからなる基板を用いることもできる。
透明基板２の厚さは適宜設定でき、一般には１ｍｍ以下程度の基板が採用される。

《有機ＥＬ素子３》
有機ＥＬ素子３は、透明電極３０と背面電極３２との間に、両電極に電圧が印加されることで発光する有機発光材料を含有する有機層３１が狭持されたものであり、公知の有機ＥＬ素子における公知の層構成及び公知の材料の層にすればよく、公知の製造方法によって製造できる。

〈有機層３１〉
有機層３１は、少なくとも以下の機能を実現できればよく、積層構造とし、各層にそれぞれいずれかの機能を担わせてもよく、単層により下記機能を実現してもよい。
・電子注入機能
電極（陰極）から電子を注入される機能。電子注入性。
・正孔注入機能
電極（陽極）から正孔（正孔）を注入される機能。正孔注入性。
・キャリア輸送機能
電子及び正孔の少なくとも一方を輸送する機能。キャリア輸送性。
電子を輸送する機能は電子輸送機能（電子輸送性）と言い、正孔を輸送する機能は正孔輸送機能（正孔輸送性）と言う。
・発光機能
注入・輸送された電子及びキャリアを再結合させて励起子を発生させ（励起状態となり）、基底状態に戻る際に光を発する機能。

透明電極３０を陽極とする場合、有機層３１は、例えば、透明電極３０側から正孔注入輸送層、発光層、電子注入輸送層の順に層を設けて構成してもよい。

正孔注入輸送層は、陽極から発光層へ正孔を輸送する層である。正孔輸送層形成用の材料としては、例えば、銅フタロシアニン、テトラ（ｔ−ブチル）銅フタロシアニン等の金属フタロシアニン類及び無金属フタロシアニン類、キナクリドン化合物、１、１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）シクロヘキサン、Ｎ、Ｎ’−ジフェニル−Ｎ、Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１、１’−ビフェニル−４、４’−ジアミン、Ｎ、Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ、Ｎ’−ジフェニル−１、１’−ビフェニル−４、４’−ジアミン等の芳香族アミンなどの低分子材料や、ポリチオフェン、ポリアニリン等の高分子材料、ポリチオフェンオリゴマ−材料、その他既存の正孔輸送材料の中から選ぶことができる。

発光層は、陽極側から輸送された正孔と陰極側から輸送された電子とを再結合させて励起状態となり、励起状態から基底状態へ戻る際に光を発する層である。発光層の材料としては、蛍光材料や燐光材料を採用することができる。また、ホスト材中にド−パント（蛍光材料や燐光材料）を含有させてもよい。

発光層形成用の材料としては、例えば、９、１０−ジアリ−ルアントラセン誘導体、ピレン誘導体、コロネン誘導体、ペリレン誘導体、ルブレン誘導体、１、１、４、４−テトラフェニルブタジエン、トリス（８−キノリノラ−ト）アルミニウム錯体、トリス（４−メチル−８−キノリノラ−ト）アルミニウム錯体、ビス（８−キノリノラ−ト）亜鉛錯体、トリス（４−メチル−５−トリフルオロメチル−８−キノリノラ−ト）アルミニウム錯体、トリス（４−メチル−５−シアノ−８−キノリノラ−ト）アルミニウム錯体、ビス（２−メチル−５−トリフルオロメチル−８−キノリノラ−ト）［４−（４−シアノフェニル）フェノラ−ト］アルミニウム錯体、ビス（２−メチル−５−シアノ−８−キノリノラ−ト）［４−（４−シアノフェニル）フェノラ−ト］アルミニウム錯体、トリス（８−キノリノラ−ト）スカンジウム錯体、ビス〔８−（パラ−トシル）アミノキノリン〕亜鉛錯体及びカドミウム錯体、１、２、３、４−テトラフェニルシクロペンタジエン、ペンタフェニルシクロペンタジエン、ポリ−２、５−ジヘプチルオキシ−パラ−フェニレンビニレン、クマリン系蛍光体、ペリレン系蛍光体、ピラン系蛍光体、アンスロン系蛍光体、ポルフィリン系蛍光体、キナクリドン系蛍光体、Ｎ、Ｎ’−ジアルキル置換キナクリドン系蛍光体、ナフタルイミド系蛍光体、Ｎ、Ｎ’−ジアリ−ル置換ピロロピロ−ル系蛍光体等の低分子材料や、ポリフルオレン、ポリパラフェニレンビニレン、ポリチオフェン等の高分子材料、その他既存の発光材料を用いることができる。ホスト／ゲスト型の構成を採用する場合には、これらの材料の中から適宜ホスト及びゲスト（ド−パント）を選択すればよい。

電子注入輸送層は、陰極（本例では背面電極３２）から発光層へ電子を輸送する層である。電子輸送層形成用の材料としては、例えば、２−（４−ビフィニルイル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１、３、４−オキサジアゾ−ル、２、５−ビス（１−ナフチル）−１、３、４−オキサジアゾ−ル及びオキサジアゾ−ル誘導体やビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリノラ−ト）ベリリウム錯体、トリアゾ−ル化合物等が挙げられる。

なお、有機層３１には、バッファ層や正孔ブロック層、電子注入層、正孔注入層等の公知の有機エレクトロルミネッセンス層に採用されうる層を設けることも当然に可能である。これらの層も、公知の材料を用いて公知の製法によって設けることができる。例えば電子注入輸送層を、電子注入機能を担う電子注入層と電子輸送機能を担う電子輸送層とに機能分離して積層してもよい。これらの各層を構成する材料は、各層の機能に応じて、公知の材料から適宜選択すればよく、上記した電子注入輸送層形成用の材料の中から選択することもできる。
次に透明電極３０及びその背面電極３２についてあわせて説明する。

《電極》
透明電極３０及び背面電極３２は、一方が陽極として機能し、他方が陰極として機能する。本実施の形態においては、いずれの電極が陽極であっても（陰極であっても）構わない。まず、陽極について説明する。

〈陽極〉
陽極は、有機層３１に正孔（ホ−ル）を注入する電極である。
陽極形成用の材料は、上記した性質を陽極に付与する材料であればよく、一般には金属、合金、電気伝導性の化合物及びこれらの混合物等、公知の材料が選択され、陽極と接する面（表面）の仕事関数が４ｅＶ以上になるように製造される。

陽極形成用の材料としては、例えば以下のものを挙げることができる。
ＩＴＯ（インジウム−スズ−オキサイド）、ＩＺＯ（インジウム−亜鉛−オキサイド）、酸化スズ、酸化亜鉛、亜鉛アルミニウム酸化物、窒化チタン等の金属酸化物や金属窒化物；
金、白金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、コバルト、鉛、クロム、モリブデン、タングステン、タンタル、ニオブ等の金属；
これらの金属の合金やヨウ化銅の合金等、
ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロ−ル、ポリフェニレンビニレン、ポリ（３−メチルチオフェン）、ポリフェニレンスルフィド等の導電性高分子
など。

透明電極３０を陽極とする場合には、一般に、取り出す光に対する透過率が１０％よりも大きくなるように設定される。可視光領域の光を取り出す場合には、可視光領域で透過率の高いＩＴＯが好適に用いられる。

背面電極３２を陽極とする場合には、好ましくは反射性電極として構成される。この場合、以上のような材料の内、外部へ取り出す光を反射する性能を備えた材料が適宜選択され、一般には金属や合金、金属化合物が選択される。
また、コントラスト等を防止したり、外光の反射を防止したりするために、背面電極３２に吸収性能を持たせてもよい。背面電極３２に吸収性能を持たせるには、前記したような材料の中から、電極を形成した際に吸収性能を発揮する材料を適宜選択すればよい。

陽極は、上記したような材料一種のみで形成してもよく、複数を混合して形成してもよい。また、同一組成又は異種組成の複数層からなる複層構造であってもよい。

陽極の膜厚は、使用する材料にもよるが、一般に５ｎｍ〜１μｍ程度、好ましくは１０ｎｍ〜１μｍ程度、さらに好ましくは１０ｎｍ〜５００ｎｍ程度、特に好ましくは１０ｎｍ〜３００ｎｍ程度、望ましくは１０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲で選択される。

陽極は、上記したような材料を用いて、スパッタリング法やイオンプレ−ティング法、真空蒸着法、スピンコ−ト法、電子ビ−ム蒸着法などの公知の薄膜形成法によって形成される。
陽極のシ−ト電気抵抗は、好ましくは、数百Ω／□以下、より好ましくは、５〜５０Ω／□程度に設定される。

また、陽極の表面を、ＵＶオゾン洗浄やプラズマ洗浄してもよい。
有機ＥＬ素子の短絡や欠陥の発生を抑制するためには、粒径を微小化する方法や成膜後に研磨する方法により、表面の粗さを二乗平均値として２０ｎｍ以下に制御するとよい。

〈陰極〉
陰極は、有機層３１（上記層構成では電子注入輸送層）に電子を注入する電極である。
陰極形成用の材料としては、電子注入効率を高くするために仕事関数が例えば４．５ｅＶ未満、一般には４．０ｅＶ以下、典型的には３．７ｅＶ以下の金属や合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物が採用される。

以上のような電極物質としては、例えば、リチウム、ナトリウム、マグネシウム、金、銀、銅、アルミニウム、インジウム、カルシウム、スズ、ルテニウム、チタニウム、マンガン、クロム、イットリウム、アルミニウム−カルシウム合金、アルミニウム−リチウム合金、アルミニウム−マグネシウム合金、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、リチウム−インジウム合金、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム／銅混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム混合物などが挙げられる。また、陽極に用いられる材料として採用できる材料も使用できる。

その背面電極３２が陰極とされる場合には、以上のような材料の内、外部へ取り出す光を反射する性能を備えた材料が好ましく選択され、一般には金属や合金、金属化合物が選択される。

透明電極３０が陰極とされる場合には、一般に、取り出す光に対する透過率が１０％よりも大きくなるように設定され、例えば、超薄膜のマグネシウム−銀合金に透明な導電性酸化物を積層化して形成された電極などが採用される。また、この陰極において、導電性酸化物をスパッタリングする際に発光層などがプラズマにより損傷するのを防ぐため、銅フタロシアニンなどを添加したバッファ層を陰極と有機層３１との間に設けるとよい。

陰極は、以上のような材料単独で形成してもよいし、複数の材料によって形成してもよい。例えば、マグネシウムに銀や銅を５％〜１０％添加させれば、陰極の酸化を防止でき、また陰極の有機層３１との接着性も高くなる。

また、陰極は、同一組成又は異種組成の複数層からなる複層構造であってもよい。
例えば以下のような構造にしてもよい。
・陰極の酸化を防ぐため、陰極の有機層３１と接しない部分に、耐食性のある金属からなる保護層を設ける。
この保護層形成用の材料としては例えば銀やアルミニウムなどが好ましく用いられる。

・陰極の仕事関数を小さくするために、陰極と有機層３１との界面部分に仕事関数の小さな酸化物やフッ化物、金属化合物等を挿入する。
例えば、陰極の材料をアルミニウムとし、界面部分にフッ化リチウムや酸化リチウムを挿入したものも用いられる。

陰極は、真空蒸着法、スパッタリング法、イオン化蒸着法、イオンプレ−ティング法、電子ビ−ム蒸着法などの公知の薄膜成膜法によって形成できる。
陰極のシ−ト電気抵抗は、数百Ω／□以下に設定することが好ましい。

《その他の層や部材》
有機ＥＬ素子３には、上記した以外にも、公知の有機ＥＬ素子に用いられる公知の層構成や材料を適宜採用できる。以下に、採用することが好ましい層や材料について説明する。
〈絶縁層〉
透明電極３０と背面電極３２とが短絡しないようにするために、有機層３１の外周に絶縁層を設けるとよい。
絶縁層形成用の材料としては、公知の有機ＥＬ素子に採用される絶縁部形成用の材料を適宜採用することができる。形成方法も公知の形成方法を採用でき、例えばスパッタ法、電子線蒸着法、ＣＶＤ法等を採用することができる。

〈補助電極〉
補助電極を設けることも当然に可能である。補助電極は、陽極及び／又は陰極に電気的に接続するように設けられ、接続する電極よりも体積抵抗率の低い材料で構成される。このような材料により補助電極を形成すれば、補助電極が設けられた電極全体の体積抵抗率を下げることが可能となり、有機層３１を構成する各点に流れる電流の大きさの最大差を、補助電極を設けない場合と比べて小さくできる。

補助電極形成用の材料としては、例えば、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、金（Ａｕ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、ネオジウム（Ｎｄ）、およびこれらの合金を挙げることができる。
また、これらの合金の具体例としては、Ｍｏ−Ｗ、Ｔａ−Ｗ、Ｔａ−Ｍｏ、Ａｌ−Ｔａ、Ａｌ−Ｔｉ、Ａｌ−Ｎｄ、Ａｌ−Ｚｒ等の合金を挙げることができる。さらに、補助配線層の構成材料としては、金属とケイ素の化合物である、ＴｉＳｉ_２、ＺｒＳｉ_２、ＨｆＳｉ_２、ＶＳｉ_２、ＮｂＳｉ_２、ＴａＳｉ_２、ＣｒＳｉ_２、ＷＳｉ_２、ＣｏＳｉ_２、ＮｉＳｉ_２、ＰｔＳｉ、Ｐｄ_２Ｓｉなども好ましい。また、これらの金属や・ケイ素化合物をそれぞれ積層した構成であってもよい。

なお、補助電極は、上記したような材料による単層の膜であってもよいが、膜の安定性を高める上で二種以上の多層膜とすることも好ましい。このような多層膜としては、上記金属またはそれらの合金を用いて形成することができる。例えば、三層の場合、Ｔａ層とＣｕ層とＴａ層、およびＴａ層とＡｌ層とＴａ層、二層の場合、Ａｌ層とＴａ層、Ｃｒ層とＡｕ層、Ｃｒ層とＡｌ層、およびＡｌ層とＭｏ層の組合せを挙げることができる。
ここで、膜の安定性とは、低体積抵抗率を維持しうるとともに、エッチングの際、その処理に用いる液等により腐食されにくい性質をいう。たとえば、補助電極をＣｕやＡｇで構成した場合には、補助電極の体積抵抗率自体は低いものの、腐食しやすい場合がある。それに対して、ＣｕやＡｇからなる金属膜の上部及び下部、あるいはいずれか一方に、耐食性に優れた金属、例えばＴａ、Ｃｒ、Ｍｏ等の膜を積層することにより、補助電極の安定性を高めることができる。

補助電極の膜厚は、一般には１００ｎｍ〜数１０μｍの範囲内の値とすることが好ましく、特に好ましくは２００ｎｍ〜５μｍの範囲内の値とすることである。
この理由は、かかる膜厚が１００ｎｍ未満となると、抵抗値が大きくなり、補助電極として好ましくなく、一方、かかる膜厚が数１０μｍを超えると平坦化しにくくなり、有機ＥＬ素子３の欠陥が生じるおそれがあるためである。

補助電極の幅は、例えば、２μｍ〜１、０００μｍの範囲内の値とすることが好ましく、５μｍ〜３００μｍの範囲内の値とすることがより好ましい。
この理由は、かかる幅が２μｍ未満となると、補助電極の抵抗が大きくなる場合があるであり、一方、かかる幅が１００μｍを超えると、外部への光の取り出しを妨害する場合があるためである。

〈保護層：パッシベ−ション膜、封止缶〉
有機層３１等を外気から保護するために、有機ＥＬ素子３をパッシベ−ション膜や封止缶によって保護してもよい。

パッシベ−ション膜は、有機ＥＬ素子３が酸素や水分と接触するのを防止するために透明基板２と反対側に設けられる保護層（封止層）である。パッシベ−ション膜に使用する材料としては、例えば、有機高分子材料、無機材料、さらには光硬化性樹脂などを挙げることができ、保護層に使用する材料は、単独で使用してもよく、あるいは複数併用してもよい。保護層は、一層構造であってもよく、また多層構造であってもよい。パッシベ−ション膜の膜厚は、外部からの水分やガスを遮断できる厚さであればよい。

有機高分子材料の例としては、クロロトリフルオロエチレン重合体、ジクロロジフルオロエチレン重合体、クロロトリフルオロエチレン重合体とジクロロジフルオロエチレン重合体との共重合体等のフッ素系樹脂、ポリメチルメタクリレ−ト、ポリアクリレ−ト等のアクリル系樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、エポキシシリコ−ン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカ−ボネ−ト樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリパラキシレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂などを挙げることができる。

無機材料としては、ポリシラザン、ダイヤモンド薄膜、アモルファスシリカ、電気絶縁性ガラス、金属酸化物、金属窒化物、金属炭素化物、金属硫化物などを挙げることができる。

封止缶は、外部からの水分や酸素を遮断するための、封止板、封止容器等の封止部材により構成される部材である。封止缶は、背面側の電極側（透明基板２とは反対側）のみに設置しても、有機ＥＬ素子３全体を覆ってもよい。封止部材の厚さは、有機ＥＬ素子３を封止でき外部の空気を遮断することができれば、封止部材の形状、大きさ、厚さ等は特に限定されない。封止部材に用いる材料としては、ガラス、ステンレススチ−ル、金属（アルミニウム等）、プラスチック（ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリエステル、ポリカ−ボネ−ト等）、セラミック等が使用できる。

封止部材を有機ＥＬ素子３に設置する際には、適宜封止剤（接着剤）を用いてもよい。有機ＥＬ素子３全体を封止部材で覆う場合は、封止剤を用いずに封止部材同士を熱融着してもよい。封止剤としては紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂、二液型硬化樹脂等が使用可能である。

なお、パッシベ−ション膜や封止缶と有機ＥＬ素子３との間の空間に水分吸収剤を挿入してもよい。水分吸収剤は特に限定されず、具体例としては酸化バリウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、五酸化リン、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化銅、フッ化セシウム、フッ化ニオブ、臭化カルシウム、臭化バナジウム、モレキュラ−シ−ブ、ゼオライト、酸化マグネシウム等が挙げられる。

また、パッシベ−ション膜や封止缶内に不活性なガスを封入してもよい。不活性なガスとは、有機ＥＬ素子３と反応しないガスのことをいい、例えばヘリウム、アルゴン等の希ガスや窒素ガスを採用することができる。

〈上記した層間に設ける層〉
層同士の密着性を向上させたり、電子注入性又は正孔注入性を向上させたりするための層を設けてもよい。
例えば、陰極を形成する材料と電子注入輸送層を形成する材料とを共蒸着させた陰極界面層（混合電極）を両者の間に設けてもよい。これにより、発光層と陰極との間に存在する電子注入のエネルギー障壁を緩和できる。また、陰極と電子注入輸送層との密着性を向上させることもできる。
陰極界面層形成用の材料は、陰極界面層に以上の性能を付与する材料であれば特に制限なく採用でき、公知の材料も用いることができる。例えば、フッ化リチウム、酸化リチウム、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、フッ化ストロンチウム、フッ化バリウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属のフッ化物、酸化物、塩化物、硫化物等を用いることができる。陰極界面層は、単独の材料で形成してもよいし、複数の材料によって形成してもよい。
膜厚は０．１ｎｍ〜１０ｎｍ程度であり、好ましくは０．３ｎｍ〜３ｎｍである。
陰極界面層は陰極界面層内で膜厚を均一に形成してもよいし、不均一に形成してもよく、島状に形成してもよく、真空蒸着法などの公知の薄膜成膜法によって形成することができる。

上記したような各層間の少なくとも一つに、正孔や電子、励起子等の移動を阻止する層（ブロック層）を設けても良い。例えば、発光層の陰極側に隣接して、正孔が発光層を通過することを抑え、発光層内で電子と効率よく再結合させる目的で、ホール・ブロック層を設けても良い。ホール・ブロック層形成用の材料としては、例えば、トリアゾール誘導体やオキサジアゾール誘導体、ＢＡｌｑ、フェナントロリン誘導体などの既知の材料を挙げることができるが、特にこれに限定されることはない。

上記したような各層間の少なくとも一つに、正孔や電子の注入障壁を緩和する層（バッファ層）を設けても良い。例えば、陽極とホール注入輸送層輸送層、又は陽極に隣接して積層される有機層の間に、ホール注入に対する注入障壁を緩和する目的でバッファ層を挿入してもよい。このバッファ層形成用の材料としては、例えば銅フタロシアニンなどの既知の材料が用いられるが、特にこれに限定されることはない。

〈正孔注入輸送層、電子注入輸送層へのドーピング〉
正孔注入輸送層や電子注入輸送層に、蛍光材料又は燐光材料などの有機発光材料（ドーパント）をドープし、これらの層でも光を発するようにしてもよい。

〈陰極に隣接する層へのアルカリ金属やアルカリ金属化合物のドーピング〉
陰極にアルミニウムなどの金属を用いる場合に、陰極と有機発光層との間のエネルギー障壁を緩和するために、陰極に隣接する層へアルカリ金属やアルカリ金属化合物をドーピングしてもよい。添加した金属や金属化合物により有機層が還元されてアニオンが生成するため、電子注入性が高まり、印加電圧が低くなる。アルカリ金属化合物としては、例えば酸化物、フッ化物、リチウムキレートなどが挙げられる。

本実施の形態に係る有機ＥＬデバイスの断面構成を説明するための模式図である。

符号の説明

１ ：高屈折率透明層
１ａ：光取入面
１ｂ：光取出面
２ ：透明基板
２ａ：光入射面
２ｂ：光出射面
３ ：有機ＥＬ素子
３０：透明電極
３１：有機層
３２：背面電極

Claims (2)

1. 透明基板上に電界発光素子が形成され、透明基板側から光を取り出す電界発光デバイスであって、
   前記透明基板における前記電界発光素子が形成された面とは反対側の面上に、当該透明基板よりも屈折率が高い透明な層が設けられ、
   前記透明な層における前記透明基板と接する面とは反対側に、当対面側に凹んだ凹部及び／又は前記面とは反対側に凸となった凸部が複数設けられた、
   電界発光デバイス。
2. 請求項１に記載の電界発光デバイスであって、
   前記電界発光素子は有機エレクトロルミネッセンス素子である、電界発光デバイス。

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