JP2005174717A - 有機ｅｌ素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 有機ＥＬ素子自体の光取り出し効率を向上させることができ、製造工程をあまり増加させることなく、容易に製造することができ、製造コストの低減を図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。
【解決手段】 本発明の有機ＥＬ素子は、ガラス基板２１の表面の１つの画素領域に発光する光の波長に比べて十分に大きな曲率半径を有する凹部２２を形成し、この凹部２２を含む画素領域上にストライプ状の陰極２３を複数本、互いに平行に形成し、これら陰極２３、…を含む全面に電子輸送層２４、有機発光層２５、正孔輸送層２６を順次成膜し、正孔輸送層２６上に陰極２３、…と直交するストライプ状の陽極２７を複数本、互いに平行に形成して有機ＥＬ素子２８とし、この有機ＥＬ素子２８の表面を凹部２９としたことを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、有機ＥＬ素子（Organic Electroluminescence device）及びその製造方法に関し、特に詳しくは、有機層内を伝搬する光を高効率で外部放出光に変換し、外部への光取り出し効率を増大させることにより、有機ＥＬ素子自体の発光効率を向上させることが可能な有機ＥＬ素子及びその製造方法に関するものである。

近年、自発型発光素子として、有機層を一対の電極で挟持した構造の有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子に関する研究開発が活発に行われている。
この有機ＥＬ素子は、全反射効果による光の閉じ込め作用という特徴的な光学現象を有しているために、有機層から放出される光エネルギーの多くが有機層及び透明電極を含む薄膜層やガラス基板により失われてしまい、外部に放出される光量の割合、すなわち光取り出し効率は高々１９％程度となり、その結果、外部量子効率は約５％程度となる。
例えば、一重項励起子を用いた有機ＥＬ素子の場合、外部量子効率の最大値が約５％程度であり、外部量子効率をこれ以上向上させることは原理的に難しい。そこで、光学設計により有機ＥＬ素子の光取り出し効率を向上させることが試みられている。この光学設計の具体例としては、メサ型基板を用いたもの（非特許文献１参照）、マイクロレンズアレイを用いたもの（非特許文献２参照）、端面発光を用いたもの（非特許文献３参照）等がある。

図１０は、メサ型基板を用いた有機ＥＬ素子を示す断面図であり、ガラス基板１上に、メサ型基板層２及び高屈折率のＴｉＯ_２層３（ｎ＝２．５８）からなるメサ型基板４を形成し、このＴｉＯ_２層３上にＩＴＯ（Indium Tin Oxide）層５、有機発光層６及び金属電極７からなる有機ＥＬ素子８を形成した構造である。
この構造では、有機ＥＬ素子８から出射される光９がメサ型基板４の側面で全反射することにより、有機ＥＬ素子８の光軸に向かって集光され、この集光された光９が前面方向へ出射されるので、光取り出し効率を容易に向上させることができる。

図１１は、マイクロレンズアレイを用いた有機ＥＬ素子を示す断面図であり、ガラス基板１の裏面かつ有機ＥＬ素子８と対応する位置に、光の波長に比べて十分に大きな略半球状のマイクロレンズ１１を設けた構造である。
この構造では、有機ＥＬ素子８から出射される光９がマイクロレンズ１１により光軸に向かって集光され、この集光された光９が前面方向へ出射されるので、光取り出し効率を容易に向上させることができる。

図１２は、端面発光を用いた有機ＥＬ素子を示す断面図であり、ガラス基板１上に反射電極１４、有機層６及び反射電極１５からなる有機ＥＬ素子１６を形成し、有機ＥＬ素子１６、１６間に三角形状のマイクロミラー１７を配置した構造である。
この構造では、有機ＥＬ素子１６内で発光した光１８は、反射電極１４、１５により素子内に閉じ込められて端面から出射され、その後、マイクロミラー１７により反射されて前面方向へ出射されるので、光取り出し効率を容易に向上させることができる。
Ｇ．グー（G.Gu）、Ｄ．Ｚ．ガルバチョフ（D.Z.Garbuzov）、Ｐ．Ｅ．バローズ（P.E.Burrows）、Ｓ．ヴェンカテッシュ（S.Venkatesh）、Ｓ．Ｒ．フォーレスト（S.R.Forrest）、オプティックス レターズ（Optics lett.,）、第２２巻 第６号 第３９６頁 （１９９７年） Ｔ．ヤマサキ（T.Yamasaki）、Ｋ．スミオカ（K.Sumioka）、Ｔ．ツツイ（T.Tsutsui）、アプライド フィジックス レターズ（Appl. Phys. Lett.,）、第７６巻 第１０号 第１２４３頁 （２０００年） Ｗ．Ｍ．グラントン（W.M.Granton）、Ｃ．Ｂ．トーマス（C.B.Thomas）、Ｒ．スティーブンス（R.Steavens）、インフォメーション ディスプレイ（Infomation Display）、第４及び第５／０２号 第２２頁 （２００２年）

ところで、上述した従来の有機ＥＬ素子は、光学設計により有機ＥＬ素子の光取り出し効率を向上させたもので、有機ＥＬ素子自体の光取り出し効率を向上させたものではないので、光取り出し効率の向上には限界があり、さらなる光取り出し効率の向上は原理的に難しいという問題点があった。
また、これらの有機ＥＬ素子では、メサ型基板、マイクロレンズアレイ、マイクロミラー等の光学部材を、有機ＥＬ素子の作製とは別個に基板上の所定位置に高精度で作製する必要があり、製造工程が非常に複雑になり、また、そのための専用の設備も必要となり、製造コストが高くなるという問題点があった。
また、これらの光学部材は製造歩留まりが悪く、そのため、製造コストもさらに高くなり、実用化が難しいという問題点があった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、有機ＥＬ素子自体の光取り出し効率を向上させることにより、さらなる光取り出し効率の向上を容易とすることができ、しかも、製造工程をあまり増加させることなく、容易に製造することができ、その結果、製造コストの低減を図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を目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は次のような有機ＥＬ素子及びその製造方法を採用した。
すなわち、本発明の有機ＥＬ素子は、１層以上の有機層を一対の電極により挟持してなる有機ＥＬ素子であって、前記有機層の少なくとも一部は曲面とされていることを特徴とする。

この有機ＥＬ素子では、有機層にて発光した光は、その光量の多くが該有機層の延在方向に沿って伝搬する導波モードとなるが、この導波モードの光は、有機層の少なくとも一部に形成された曲面により高効率で外部放出光に変換され、一方の電極を透過した後、外方へ出射される。
これにより、有機層から発光される光の光量の多くを占める導波モードの光を高効率で外部放出光に変換し、外方へ取り出すことが可能になり、有機ＥＬ素子自体の光取り出し効率が大幅に向上する。

本発明の有機ＥＬ素子では、前記有機層は、基板上の少なくとも一部に形成された曲面上に成膜されていることが好ましい。
この様な構成とすることで、基板上に形成された曲面と有機層との位置関係の精度が向上し、有機ＥＬ素子自体の光取り出し効率がさらに向上する。

前記曲面は、１つ以上の凹部または凸部であることが好ましい。
前記曲面は、１つ以上の凹溝または凸条としてもよい。
この様な構成とすることで、有機層より発光した導波モードの光が、さらに高効率で外部放出光に変換される。これにより、有機層から発光される光の多くを高効率で外部放出光に変換することが可能になり、有機ＥＬ素子自体の光取り出し効率がさらに向上する。

本発明の有機ＥＬ素子の製造方法は、１層以上の有機層を一対の電極により挟持してなる有機ＥＬ素子の製造方法であって、基板の表面の少なくとも一部の領域に形成された曲面上に、前記有機層を成膜することを特徴とする。

この有機ＥＬ素子の製造方法では、基板の表面の少なくとも一部の領域に形成された曲面上に、前記有機層を成膜するので、有機層より発光した導波モードの光を高効率で外部放出光に変換することができ、光取り出し効率を大幅に向上させることができる有機ＥＬ素子が、容易かつ低製造コストにて製造される。

本発明の他の有機ＥＬ素子の製造方法は、１層以上の有機層を一対の電極により挟持してなる有機ＥＬ素子の製造方法であって、基板の表面の少なくとも一部の領域に曲面を形成し、この曲面上に前記有機層を成膜することを特徴とする。

この有機ＥＬ素子の製造方法では、基板の表面の少なくとも一部の領域に曲面を形成し、この曲面上に前記有機層を成膜するので、有機層より発光した導波モードの光を高効率で外部放出光に変換することができ、光取り出し効率を大幅に向上させることができる有機ＥＬ素子が、容易かつ低製造コストにて製造される。

これらの有機ＥＬ素子の製造方法では、前記基板は、ガラス基板または合成樹脂基板であることが好ましい。
前記ガラス基板の表面の少なくとも一部の領域に、ドライエッチングまたはウエットエッチングにより曲面を形成することが好ましい。
前記合成樹脂基板を射出成型法により作製する際に、この合成樹脂基板の表面の少なくとも一部の領域に曲面を形成することが好ましい。

本発明の有機ＥＬ素子によれば、有機層の少なくとも一部を曲面としたので、有機層から発光される光の光量の多くを占める導波モードの光を高効率で外部放出光に変換し、外方へ取り出すことができる。したがって、光取り出し効率を大幅に向上させることができる。

また、前記有機層を、基板上の少なくとも一部に形成された曲面上に成膜したので、基板上に形成された曲面と有機層との位置関係の精度を大幅に向上させることができ、光取り出し効率をさらに向上させることができる。

また、前記曲面を、１つ以上の凹部または凸部、あるいは、１つ以上の凹溝または凸条としたので、有機層より発光した導波モードの光を高効率で外部放出光に変換することができ、光取り出し効率をさらに向上させることができる。

本発明の有機ＥＬ素子の製造方法によれば、基板の表面の少なくとも一部の領域に形成された曲面上に、前記有機層を成膜するので、有機層より発光した導波モードの光を高効率で外部放出光に変換することができ、光取り出し効率を大幅に向上させることができる有機ＥＬ素子を、容易かつ低製造コストにて製造することができる。

本発明の他の有機ＥＬ素子の製造方法によれば、基板の表面の少なくとも一部の領域に曲面を形成し、この曲面上に前記有機層を成膜するので、有機層より発光した導波モードの光を高効率で外部放出光に変換することができ、光取り出し効率を大幅に向上させることができる有機ＥＬ素子を、容易かつ低製造コストにて製造することができる。

本発明の有機ＥＬ素子及びその製造方法の各実施の形態について図面に基づき説明する。ここで挙げる各実施の形態は、本発明をより具体的に説明するためのものであり、これらの実施の形態により本発明が限定されるものではない。

「第１の実施形態」
図１は本発明の第１の実施形態の有機ＥＬ素子を示す斜視図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、１つの画素に１つの凹部を形成した例である。
この有機ＥＬ素子は、ガラス基板２１の表面（一主面）の１つの画素領域に発光する光の波長に比べて十分に大きな曲率半径を有する凹部２２が形成され、この凹部２２を含む画素領域上に、ガラス基板２１の１つの辺に平行なストライプ状の陰極（電極）２３が複数本、互いに平行に形成され、これら陰極２３、…を含む全面に電子輸送層２４、有機発光層（有機層）２５、正孔輸送層２６が順次成膜され、正孔輸送層２６上に陰極２３、…と直交するストライプ状の陽極（電極）２７が複数本、互いに平行に形成され、これら陰極２３〜陽極２７により上に凹の有機ＥＬ素子２８とされている。
ここでは、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３種類の有機ＥＬ素子２８により３色独立画素方式でフルカラー表示を行うようになっており、これら３種類の独立した画素によりフルカラー表示領域Ｄが構成されている。

ガラス基板２１は、絶縁性を有する基板であればよく、ガラス基板の他、ポリイミド（ＰＩ）樹脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等からなる合成樹脂基板が好適に用いられる。
陰極２３は、電子を電子輸送層２４を介して有機発光層２５に注入するためのもので、Ｍｇ−Ａｇ合金、Ｍｇ−Ｉｎ合金、Ｃｓ−Ａｌ合金、ＬｉＦ−Ａｌ合金等の仕事関数の低い材料が好適に用いられる。

電子輸送層２４は、陰極２３から注入された電子を有機発光層２５に効率よく注入するためのもので、有機分子線蒸着法により容易に成膜できる電子輸送性を有する有機材料が好適に用いられる。この電子輸送性の有機材料としては、例えば、ＰＢＤ、ＢＭＤ、ＢＣＰａｃ、ＢＤＤ、ＢＡＰＤ、ＢＢＯＴ、ＢＮＤ、ＭＢＤＱ、ＭＢＳＱ、ＴＮＦ、ＴＰＱ１、ＴＰＱ２、ＴＮＦ、ＰＳ_８−ＤＳＢ、またはこの群から選択された１種または２種以上からなる混合物が挙げられる。

有機発光層２５は、陰極２３から注入された電子と陽極２７から注入された正孔が、この有機発光層２５の主成分である有機物質中にて励起子（exciton）を形成し、この励起子が高効率で発光再結合することによりＥＬを発光するもので、有機分子線蒸着法により容易に成膜できる有機発光材料が好適に用いられる。
この有機発光材料としては、ＰＤＦ、ＢＣＰ、ＰＢＤ、ＤＳＢ、ＰＰＣＰ、ＰＥＰＳ、ＰＥＳＢ、ＢＰＰＣ、ＤＣＭ、ＢＢＯＴ、Ａｌｍｑ_３、ＺｎＢＴＺ、Ｉｒ（ｐｐｙ）_３、ＰＰＶ、ＰＡＴ、ＰＦ、ＰＦＢＴ、ＰＰＰ、ＢＦＡ、ＰＡＡＦ、ＰＶＫ、ＰＶＣz、またはこの群から選択された１種または２種以上からなる混合物が挙げられる。

正孔輸送層２６は、陽極２７から注入された正孔を有機発光層２５に効率よく注入するためのもので、有機分子線蒸着法により容易に成膜できる正孔輸送性を有する有機材料が好適に用いられる。この正孔輸送性の有機材料としては、例えば、Ｄiamine、ＤＥＨ、ＰＥＤＯＴ、ＰＳＳ、ＳＴＢ、ＴＰＤ、ＰＤＡ、ＴＰＭ、ＴＰＴＥ、またはこの群から選択された１種または２種以上からなる混合物が挙げられる。

陽極２７は、正孔を正孔輸送層２６を介して有機発光層２５に注入するためのもので、有機発光層２５から発光されるＥＬを高透過率で透過させる光透過性に優れた透明電極が好適に用いられる。
この陽極２７の材料としては、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、酸化スズ、酸化インジウム（Ｉｎ_２Ｏ_３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の仕事関数の高い酸化金属が好適に用いられる。

このように、凹部２２の内面に多層構造の有機ＥＬ素子２８を形成したことにより、有機ＥＬ素子２８の表面も、凹部２２と相似形状の凹部２９となる。
この凹部２９の見かけ上の全反射角は、その曲率半径（ｒ）を小さくすることにより、小さくすることができる。

図３に示すように、凹部２９の曲率半径をｒ、有機ＥＬ素子２８の膜厚をｔ、とすると、有機ＥＬ素子２８と大気との間の全反射角（θ）は、ｒ／（ｒ＋ｔ）の比率分だけ減少する。
例えば、有機ＥＬ素子２８に凹部２９が無い場合、有機発光層２５の屈折率ｎ_１を１．７、陽極２７の屈折率ｎ_２を２．０、大気の屈折率ｎ_０を１とすると、有機発光層２５と陽極２７との間の全反射率は５８°、陽極２７と大気との間の全反射率は３０°である。

一方、有機ＥＬ素子２８に凹部２９を形成した場合、有機ＥＬ素子２８の表面、すなわち陽極２７と大気との間の全反射角は、ｒが１５μｍ、ｔが０．３μｍの場合３０°から２９．４°に、ｒが３μｍ、ｔが０．３μｍの場合３０°から２７°に、それぞれ減少する。この全反射角の減少に伴い外部放出光が増加する。

このように、凹部２９の曲率半径（ｒ）を小さくすることで、凹部２９の見かけ上の全反射角を小さくすることができ、したがって、有機ＥＬ素子２８から発光される光のうち約４０％を占める膜内導波モード光３１の一部を外部放出光３２に変換することができ、従来５％程度であった外部取り出し量子効率を７〜８％まで増加させることができる。

この有機ＥＬ素子を製造するには、まず、ドライエッチングまたはウエットエッチング、特に好ましくはケミカルエッチングを用いて、ガラス基板２１の表面の画素領域に凹部２２を形成する。ここでは、１つの画素につき１つの凹部２２を形成する。なお、ガラス基板２１を製造する際に、ガラス基板の作製と同時に、その表面の画素領域に凹部２２を形成することとしてもよい。
次いで、真空蒸着法あるいはスパッタリング法により、凹部２２を含む画素領域上にストライプ状の陰極２３を複数本形成し、次いで、有機分子線蒸着法により、これら陰極２３、…を含む全面に電子輸送層２４、有機発光層２５、正孔輸送層２６を順次成膜し、次いで、スパッタリング法により正孔輸送層２６上に陰極２３、…と直交するストライプ状の陽極２７を複数本形成し、有機ＥＬ素子２８とする。

ガラス基板２１の替わりに、ポリイミド（ＰＩ）樹脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等からなる合成樹脂基板を用いる場合、合成樹脂基板を作製する際に凹部２２を同時に形成してもよく、合成樹脂基板の表面に、ドライエッチングやウエットエッチングにより凹部２２を形成してもよい。
特に、射出成型法により合成樹脂基板を作製する際に、その表面の画素領域に凹部２２を同時に形成することとすれば、基板の表面に高精度の凹部２２を同時に形成することができる。

本実施形態の有機ＥＬ素子によれば、ガラス基板２１の表面の画素領域に凹部２２を形成し、この凹部２２を含む画素領域上にストライプ状の陰極２３を複数本、互いに平行に形成し、これら陰極２３、…を含む全面に電子輸送層２４、有機発光層（有機層）２５、正孔輸送層２６を順次成膜し、正孔輸送層２６上に陰極２３、…と直交するストライプ状の陽極２７を複数本、互いに平行に形成して有機ＥＬ素子２８とし、この有機ＥＬ素子２８の表面を凹部２２と相似形状の凹部２９としたので、この凹部２９により有機発光層２５から発光される膜内導波モード光３１を高効率で外部放出光３２に変換することができる。したがって、有機ＥＬ素子２８自体の光取り出し効率を大幅に向上させることができる。

本実施形態の有機ＥＬ素子の製造方法によれば、ドライエッチングまたはウエットエッチングによりガラス基板２１の表面の画素領域に凹部２２を形成し、この凹部２２を含む画素領域上にストライプ状の陰極２３を複数本、互いに平行に形成し、次いで、電子輸送層２４〜正孔輸送層２６を順次成膜し、正孔輸送層２６上に陰極２３、…と直交するストライプ状の陽極２７を複数本、互いに平行に形成して有機ＥＬ素子２８とするので、特別の装置や工程を設けることなしに、光取り出し効率を大幅に向上させることができる本実施形態の有機ＥＬ素子２８を容易かつ低製造コストにて製造することができる。

「第２の実施形態」
図４は本発明の第２の実施形態の有機ＥＬ素子を示す斜視図、図５は図４のＢ−Ｂ線に沿う断面図であり、本実施形態の有機ＥＬ素子が第１の実施形態の有機ＥＬ素子と異なる点は、第１の実施形態の有機ＥＬ素子では、ガラス基板２１の表面の１つの画素領域に１つの凹部２２を形成し、この凹部２２に有機ＥＬ素子２８を形成し、この有機ＥＬ素子２８の表面を凹部２２と相似形状の凹部２９としたのに対し、本実施形態の有機ＥＬ素子では、ガラス基板２１の表面の１つの画素領域に複数の凹部２２を形成（図４では、１つの画素領域に９つの凹部を格子点上に形成）し、この凹部２２を含む画素領域全面に有機ＥＬ素子２８を形成し、この有機ＥＬ素子２８の表面に凹部２２と相似形状の凹部２９を９つ形成した点である。

この有機ＥＬ素子は、第１の実施形態の有機ＥＬ素子とは、１つの画素領域の凹部２２の数が異なるのみであるから、凹部２２のパターニングを替えるだけで、第１の実施形態の有機ＥＬ素子と全く同様に製造することができる。
以上により、本実施形態の有機ＥＬ素子においても、第１の実施形態の有機ＥＬ素子と全く同様の効果を奏することができる。

「第３の実施形態」
図６は本発明の第３の実施形態の有機ＥＬ素子を示す斜視図、図７は図６のＣ−Ｃ線に沿う断面図であり、本実施形態の有機ＥＬ素子が第１の実施形態の有機ＥＬ素子と異なる点は、第１の実施形態の有機ＥＬ素子では、ガラス基板２１の表面の１つの画素領域に１つの凹部２２を形成し、この凹部２２に有機ＥＬ素子２８を形成し、この有機ＥＬ素子２８の表面を凹部２２と相似形状の凹部２９としたのに対し、本実施形態の有機ＥＬ素子では、ガラス基板２１の表面（一主面）の１つの画素領域に発光する光の波長に比べて十分に大きな曲率半径を有する凸部４１を形成し、この凸部４１を含む画素領域上に、ストライプ状の陰極２３を複数本、互いに平行に形成し、この陰極２３、…を含む全面に電子輸送層２４、有機発光層２５、正孔輸送層２６を順次成膜し、正孔輸送層２６の凸部領域上に陰極２３と直交するストライプ状の陽極２７を複数本、互いに平行に形成し、上に凸の有機ＥＬ素子４２とした点である。

このように、凸部４１の外面に多層構造の有機ＥＬ素子４２を形成したことにより、有機ＥＬ素子４２の表面も、凸部４１と相似形状の凸部４３となる。
この凸部４３においても、第１の実施形態の凹部２９と同様に、有機ＥＬ素子４２から発光される膜内導波モード光３１の一部を外部放出光３２に変換することができ、外部取り出し量子効率を７〜８％まで増加させることができる。

この有機ＥＬ素子を製造するには、まず、ドライエッチングまたはウエットエッチング、特にケミカルエッチングを用いて、ガラス基板２１の表面の画素領域に凸部４１を形成する。この凸部４１は、ガラス基板２１を製造する際に、ガラス基板の作製と同時に形成してもよい。
次いで、真空蒸着法あるいはスパッタリング法により、凸部４１を含む画素領域上にストライプ状の陰極２３を複数本、互いに平行に形成し、この陰極２３、…を含む全面に電子輸送層２４〜正孔輸送層２６を順次成膜し、正孔輸送層２６の凸部領域上に陰極２３と直交するストライプ状の陽極２７を複数本、互いに平行に形成し、上に凸の有機ＥＬ素子４２とする。
本実施形態の有機ＥＬ素子においても、第１の実施形態の有機ＥＬ素子と全く同様の効果を奏することができる。

「第４の実施形態」
図８は本発明の第４の実施形態の有機ＥＬ素子を示す斜視図であり、本実施形態の有機ＥＬ素子が第１の実施形態の有機ＥＬ素子と異なる点は、第１の実施形態の有機ＥＬ素子では、ガラス基板２１の表面の１つの画素領域に１つの凹部２２を形成し、この凹部２２を含む画素領域上にストライプ状の陰極２３を形成し、これら陰極２３、…を含む全面に電子輸送層２４〜正孔輸送層２６を順次成膜し、正孔輸送層２６上に陰極２３、…と直交するストライプ状の陽極２７を形成し、この有機ＥＬ素子２８の表面を凹部２２と相似形状の凹部２９としたのに対し、本実施形態の有機ＥＬ素子では、ガラス基板２１の表面に複数の画素領域に跨る凹溝５１を複数本、互いに平行に形成し、この凹溝５１を含む画素領域上に凹溝５１と直交するストライプ状の陰極２３を複数本、互いに平行に形成し、これら陰極２３、…を含む全面に電子輸送層２４〜正孔輸送層２６を順次成膜し、正孔輸送層２６上に陰極２３、…と直交するストライプ状の陽極２７を複数本、互いに平行に形成して有機ＥＬ素子５２とした点である。

ここでは、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３種類の有機ＥＬ素子５２により３色独立画素方式でフルカラー表示を行うようになっており、これら３種類の独立した画素によりフルカラー表示領域Ｄが構成されている。
このように、凹溝５１の内面に多層構造の有機ＥＬ素子５２を形成したことにより、有機ＥＬ素子５２の表面も、凹溝５１と相似形状の凹溝となる。
本実施形態の有機ＥＬ素子においても、第１の実施形態の有機ＥＬ素子と全く同様に、有機ＥＬ素子５２から発光される膜内導波モード光３１の一部を外部放出光３２に変換することができ、外部取り出し量子効率を７〜８％まで増加させることができる。

「第５の実施形態」
図９は本発明の第５の実施形態の有機ＥＬ素子を示す斜視図であり、本実施形態の有機ＥＬ素子が第４の実施形態の有機ＥＬ素子と異なる点は、第４の実施形態の有機ＥＬ素子では、ガラス基板２１の表面に複数の画素領域に跨る凹溝５１を複数本、互いに平行に形成し、この凹溝５１を含む画素領域上に凹溝５１と直交するストライプ状の陰極２３を複数本、互いに平行に形成し、これら陰極２３、…を含む全面に電子輸送層２４〜正孔輸送層２６を順次成膜し、正孔輸送層２６上に陰極２３、…と直交するストライプ状の陽極２７を複数本、互いに平行に形成して有機ＥＬ素子５２としたのに対し、本実施形態の有機ＥＬ素子では、ガラス基板２１の表面に複数の画素領域に跨るストライプ状の凸条６１を複数本、互いに平行に形成し、この凸条６１を含む画素領域上に凸条６１と直交するストライプ状の陰極２３を複数本、互いに平行に形成し、これら陰極２３、…を含む全面に電子輸送層２４〜正孔輸送層２６を順次成膜し、正孔輸送層２６上に陰極２３、…と直交するストライプ状の陽極２７を複数本、互いに平行に形成して有機ＥＬ素子６２とした点である。

ここでは、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３種類の有機ＥＬ素子６２により３色独立画素方式でフルカラー表示を行うようになっており、これら３種類の独立した画素によりフルカラー表示領域Ｄが構成されている。
このように、凸条６１の外面に多層構造の有機ＥＬ素子６２を形成したことにより、有機ＥＬ素子６２の表面も、凸条６１と相似形状の凸条となる。
本実施形態の有機ＥＬ素子においても、第１の実施形態の有機ＥＬ素子と全く同様に、有機ＥＬ素子６２から発光される膜内導波モード光３１の一部を外部放出光３２に変換することができ、外部取り出し量子効率を７〜８％まで増加させることができる。

以上、本発明の有機ＥＬ素子及びその製造方法の各実施形態について図面に基づき説明してきたが、具体的な構成は上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計の変更等が可能である。

本発明は、有機ＥＬ素子自体の光取り出し効率を向上させることにより、さらなる光取り出し効率の向上を図ることができるものであるから、有機ＥＬ素子のさらなる小型化、高輝度化が可能なのはもちろんのこと、この発光領域を曲面とする構造を、より小型化、高輝度化が求められる次世代の表示装置に適用した場合、その効果は非常に大きなものとなる。

本発明の第１の実施形態の有機ＥＬ素子を示す斜視図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 本発明の第１の実施形態の凹部の作用を説明するための模式図である。 本発明の第２の実施形態の有機ＥＬ素子を示す斜視図である。 図４のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 本発明の第３の実施形態の有機ＥＬ素子を示す斜視図である。 図６のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。 本発明の第４の実施形態の有機ＥＬ素子を示す斜視図である。 本発明の第５の実施形態の有機ＥＬ素子を示す斜視図である。 従来のメサ型基板を用いた有機ＥＬ素子を示す断面図である。 従来のマイクロレンズアレイを用いた有機ＥＬ素子を示す断面図である。 従来の端面発光を用いた有機ＥＬ素子を示す断面図である。

符号の説明

２１ ガラス基板
２２ 凹部
２３ 陰極（電極）
２４ 電子輸送層
２５ 有機発光層（有機層）
２６ 正孔輸送層
２７ 陽極（電極）
２８ 有機ＥＬ素子
３１ 膜内導波モード光
３２ 外部放出光
４１ 凸部
４２ 有機ＥＬ素子
４３ 凸部
５１ 凹溝
５２ 有機ＥＬ素子
６１ 凸条
６２ 有機ＥＬ素子
Ｄ フルカラー表示領域

Claims (9)

1. １層以上の有機層を一対の電極により挟持してなる有機ＥＬ素子であって、
   前記有機層の少なくとも一部は曲面とされていることを特徴とする有機ＥＬ素子。
2. 前記有機層は、基板上の少なくとも一部に形成された曲面上に成膜されていることを特徴とする有機ＥＬ素子。
3. 前記曲面は、１つ以上の凹部または凸部であることを特徴とする請求項１または２記載の有機ＥＬ素子。
4. 前記曲面は、１つ以上の凹溝または凸条であることを特徴とする請求項１または２記載の有機ＥＬ素子。
5. １層以上の有機層を一対の電極により挟持してなる有機ＥＬ素子の製造方法であって、
   基板の表面の少なくとも一部の領域に形成された曲面上に、前記有機層を成膜することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
6. １層以上の有機層を一対の電極により挟持してなる有機ＥＬ素子の製造方法であって、
   基板の表面の少なくとも一部の領域に曲面を形成し、この曲面上に前記有機層を成膜することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
7. 前記基板は、ガラス基板または合成樹脂基板であることを特徴とする請求項５または６記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
8. 前記ガラス基板の表面の少なくとも一部の領域に、ドライエッチングまたはウエットエッチングにより曲面を形成することを特徴とする請求項７記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
9. 前記合成樹脂基板を射出成型法により作製する際に、この合成樹脂基板の表面の少なくとも一部の領域に曲面を形成することを特徴とする請求項７記載の有機ＥＬ素子の製造方法。

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