JP2011040340A - 有機ｅｌ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】材料選択の自由度を確保しながら、光の取り出し効率を十分に向上させる。
【解決手段】基板１０と、基板１０上に設けられた第１電極１２と、第１電極１２上に設けられた有機ＥＬ層１３と、有機ＥＬ層１３上に設けられ光透過性を有する第２電極１４とを備え、有機ＥＬ層１３の発光による光を第２電極１４側から取り出すように構成され、有機ＥＬ層１３よりも光の取り出し方向に突出し、周囲の媒質１５よりも屈折率が高い複数の柱状の光取り出し手段１４ｐを有している。
【選択図】図２

Description

本発明は、有機ＥＬ（Electro Luminescence）装置に関するものである。

近年、有機ＥＬ素子を用いた自発光型の表示装置や照明装置などの有機ＥＬ装置が研究開発され、一部では量産も開始されている。有機ＥＬ素子は、陽極及び陰極からなる一対の電極と、これら電極の間に設けられた有機ＥＬ層とを備え、一対の電極の間に電流を流すことで有機ＥＬ層を構成する有機分子が発光するように構成されている。

このような有機ＥＬ素子は、水分や酸素による影響を受けやすく、水分や酸素に晒されると電極部分の酸化及び有機ＥＬ層の材質劣化が進行して発光品位が著しく低下しやすい。このことから、有機ＥＬ素子は、耐久性や信頼性を高めるために、封止膜で覆われていたり、封止樹脂を介して封止板が貼り付けられるなどして封止されている必要がある。したがって、封止部材（封止膜や封止板）側から光を取り出すトップエミッション型の有機ＥＬ素子では、有機ＥＬ層での発光による光が電極及び封止部材などの複数の部材を透過して取り出される。

しかしながら、有機ＥＬ層からの光が各部材の界面を通過するときには、隣接する部材の屈折率の差により、臨界角以上の角度で入射した光が全反射を起こし、各部材の内部を側方に伝搬して、それら各部材の内部で吸収されたり有機ＥＬ素子の側方から漏出するため、所望の取り出し面からの光の取り出し効率が低下し、最終的な外部への光の取り出し効率が１５〜３０％程度と非常に低くなっている。そこで、有機ＥＬ素子における光の取り出し効率を向上させる構成が従来から提案されている。

例えば、特許文献１には、複数の保護膜（封止膜）を積層することで有機ＥＬ素子を封止して、隣接する保護膜の屈折率の比を０．８以上且つ１．１以下とし、保護膜の最外層の屈折率及び膜厚を適切に調整した有機ＥＬ装置が開示されている。そして、これによれば、隣接する保護膜の界面や最外層の保護膜と大気との界面における光の界面反射を低減できることが記載されている。

特開２００３−２０３７７１号公報

しかし、特許文献１に開示の有機ＥＬ装置の構成では、光の界面反射を低減はできるものの、一度でも界面反射した光は依然として部材の内部を側方へ伝搬して所望の取り出し面から取り出され難いため、有機ＥＬ素子での光の取り出し効率を十分に向上させることが困難である。また、屈折率の差が比較的小さな材料によって有機ＥＬ素子の電極及び複数の封止膜を含む各部材を構成する必要があるため、それら各部材を形成するための材料及びプロセスが大きく制限される。これにより、設計の自由度が低下すると共に製造コストが高くなる虞があるので、改善の余地がある。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、材料選択の自由度を確保しながら、光の取り出し効率を十分に向上させることにある。

上記の目的を達成するために、この発明は、有機ＥＬ層よりも光の取り出し方向に突出し、周囲の媒質よりも屈折率が高い複数の柱状の光取り出し手段を有しているものである。

具体的に、本発明に係る有機ＥＬ装置は、基板と、上記基板上に設けられた第１電極と、上記第１電極上に設けられた有機ＥＬ層と、上記有機ＥＬ層上に設けられ光透過性を有する第２電極とを備え、上記有機ＥＬ層の発光による光を上記第２電極側から取り出すように構成された有機ＥＬ装置であって、上記有機ＥＬ層よりも光の取り出し方向に突出し、周囲の媒質よりも屈折率が高い複数の柱状の光取り出し手段を有していることを特徴とする。

上記の構成によると、各光取り出し手段は周囲の媒質よりも屈折率が高いので、有機ＥＬ層を発光させた場合に、各光取り出し手段の内部に入射してからその周囲の媒質に向かって進行する光については、スネル（Snell）の法則に基づき、光取り出し手段とその周囲の媒質との界面への入射角が臨界角以上であると、その界面で全反射することとなる。したがって、各光取り出し手段の内部に入射した光の一部は、各光取り出し手段の側面と周囲の媒体との界面でそれら各光取り出し手段とその周囲の媒体との屈折率の差により反射を起こし、各光取り出し手段の内部を全反射で上方に伝搬し、各光取り出し手段の頂部から所望の光の取り出し方向へ出射される。一方、各光取り出し手段の内部に入射した光のうち各光取り出し手段の側面からその周囲の媒体に透過した光についても、各光取り出し手段とその周囲の媒体との屈折率の差により、その進行方向が各光取り出し手段の側面に接近する方向に屈折するため、所望の光の取り出し方向へ出射される。さらに、各光取り出し手段と一体若しくは接触する層の内部を全反射で側方に伝搬する光があっても、伝搬途中で各光取り出し手段の内部に入射し、このとき、上述のように、各光取り出し手段の内部を全反射で頂部まで導光され、又はその進行方向が各光取り出し手段の側面に接近する方向に屈折して透過し、そのことによって、所望の光の取り出し方向へ出射される。以上により、総じて、光の取り出し効率を十分に向上させることが可能になる。

そして、各光取り出し手段とその周囲の媒質との屈折率の高低関係だけを規定しているので、電極や保護膜（封止膜）などの各部材における屈折率の比を規定する場合に比べて、材料選択の自由度が確保される。

したがって、材料選択の自由度を確保しながら、光の取り出し効率を十分に向上させることが可能になる。

特に、上記有機ＥＬ層の発光ピーク波長をλとし、上記各光取り出し手段の周囲の媒質の屈折率をｎとし、隣り合う上記光取り出し手段同士の間隔をＩとしたとき、Ｉ≧λ／ｎ×４の関係が満たされていることが好ましい。

仮に、隣り合う光取り出し手段同士の間隔がＩ＜λ／ｎの関係を満たす場合には、各光取り出し手段から出射された光が回折による干渉を起こすことにより、特定の波長のみが強調されることによる色ずれや表示画像のぼやけが発生しやすい。これに対して、上記の構成のように、隣り合う光取り出し手段同士の間隔がＩ≧λ／ｎ×４の関係を満たす場合には、隣り合う光取り出し手段同士がその周囲の媒質における光学波長（波長÷屈折率）よりも十分に離れているため、各光取り出し手段から出射された光が回折による干渉を起こすことが抑制されて、上記色ずれや画像表示のぼやけが良好に抑制される。さらに、隣り合う光取り出し手段同士の間隔がＩ≧λ／ｎ×１０の関係を満たす場合においては、各光取り出し手段から出射された光が回折による干渉を起こすことが全くない。これにより、上記色ずれや表示画像のぼやけの発生が可及的に抑制される。

上記構成の有機ＥＬ装置において、光取り出し手段は具体的に以下の構成を採用していることが好ましい。

すなわち、上記各光取り出し手段は、上記第２電極に形成された突起部で構成されていることが好ましい。

上記の構成によると、有機ＥＬ層の直上の第２電極に光取り出し手段として複数の突起部が設けられていることにより、有機ＥＬ層での発光による光がすぐに突起構造体（第２電極）に入射するため、有機ＥＬ層からの光が全反射で側方に伝搬して損失することが十分に抑制され、光の取り出し効率を良好に向上させることが可能である。

ところで、各電極の酸化及び有機ＥＬ層の材質劣化に影響する水分の進入経路うち比較的大きな影響を及ぼすものとして、各部材の界面を伝う経路が挙げられる。各部材の界面を伝う水分の進入を防ぐためには各部材同士の界面の接着力を上げることが必要となるが、異なる種類の材料で構成された部材同士の界面は接着力を十分に上げることが困難であり、その界面を伝って水分が進入しやすくなっている場合が多い。特にこの場合において、上記の構成によると、第２電極と第２電極上の媒質との界面の面積が各突起部が形成された分増大するため、その界面を伝う水分の進入経路が長くなり、その結果、第２電極の全面が水分により酸化することを遅らせることが可能になると共に、第２電極による有機ＥＬ層の封止効果が増して、有機ＥＬ層の材質劣化が抑制される。

また、上記第２電極を覆うように封止膜が設けられ、上記各光取り出し手段は、上記封止膜に形成された突起部で構成されていることが好ましい。

上記の構成によっても、第２電極を覆う封止膜に光取り出し手段として複数の突起部が設けられていることにより、有機ＥＬ層での発光による光が第２電極を介してすぐに突起構造体（封止膜）に入射するため、光の取り出し効率を良好に向上させることが可能である。

そして、封止膜と封止膜上の媒質との界面の面積が各突起部が形成されている分増大するため、その界面を伝う経路が長くなる結果、その経路を介する有機ＥＬ素子への水分の進入が抑制され、封止膜による有機ＥＬ素子の封止効果が増して、第２電極の酸化及び有機ＥＬ層の材質劣化が抑制される。

また、上記各光取り出し手段は、上記第１電極、有機ＥＬ層及び第２電極とは別体で、上記有機ＥＬ層を貫通する柱状体で構成されていることが好ましい。

上記の構成によると、有機ＥＬ層の内部にも光取り出し手段として複数の柱状体が設けられているため、有機ＥＬ層での発光による光が直接に各柱状体に入射して所望の取り出し方向へ導光される。そのことにより、有機ＥＬ層からの光が全反射で側方に伝搬して損失する余地が全くなく、光の取り出し効率を可及的に向上させることが可能である。

また、上記各光取り出し手段は、上記有機ＥＬ層に重なっていることが好ましい。

上記の構成によると、有機ＥＬ層により発光する発光領域でのみ各柱状体によって光の取り出しが促進されるため、有機ＥＬ層に重ならずに発光領域の外側に柱状体が多く設けられた場合に比べて、発光領域の外側への光の無駄な伝搬が相対的に減少する。そのことにより、発光領域において光の取り出し効率を良好に向上させることが可能になる。

本発明に係る有機ＥＬ装置によれば、有機ＥＬ層よりも光の取り出し方向に突出し、周囲の媒質よりも屈折率が高い複数の柱状の光取り出し手段を有しているので、材料選択の自由度を確保しながら、光の取り出し効率を十分に向上させることができる。その結果、設計の自由度の低下及び製造コストの増大を抑制しながらも、発光輝度を高めることができる。

実施形態１の有機ＥＬ照明装置を概略的に示す斜視図である。 実施形態１の有機ＥＬ照明装置における発光領域の一部を概略的に示す断面図である。 実施形態１の上部電極の一部を概略的に示す平面図である。 実施形態１での上部電極の形成における前半工程図であり、図２対応箇所を示す断面図である。 実施形態１での上部電極の形成における後半工程図であり、図２対応箇所を示す断面図である。 実施形態１での有機ＥＬ層の発光による光の進路を示す断面図である。 実施形態１における上部電極と封止樹脂との界面における水分の進入経路を示す断面図である。 実施形態２の有機ＥＬ表示装置を概略的に示す斜視図である。 実施形態２における有機ＥＬ表示装置の表示領域の一部を概略的に示す平面図である。 図９のX−X線に沿って表示領域を概略的に示す断面図である。 実施形態３の有機ＥＬ照明装置を概略的に示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の各実施形態に限定されるものではない。

《発明の実施形態１》
図１〜図７は、本発明に係る有機ＥＬ装置の実施形態１を示している。図１は、本実施形態の有機ＥＬ照明装置Ｓ１を概略的に示す斜視図である。図２は、有機ＥＬ照明装置Ｓ１における発光領域Ｌの一部を概略的に示す断面図である。図３は、上部電極１４の一部を概略的に示す平面図である。図４及び図５は、後述するように、有機ＥＬ照明装置Ｓ１の製造方法について説明するための工程図である。図６及び図７は、本実施形態の有機ＥＬ照明装置Ｓ１による作用効果を説明するための要部断面図である。

＜有機ＥＬ照明装置Ｓ１の構成＞
本実施形態の有機ＥＬ照明装置（有機ＥＬ装置）Ｓ１は、図１に示すように、ガラス基板などの絶縁性基板１０と、絶縁性基板１０上に設けられた有機ＥＬ素子１１と、有機ＥＬ素子１１上に貼り合わせられた封止板１６とを備えている。

絶縁性基板１０及び封止板１６は例えば矩形状に形成されており、これら絶縁性基板１０と封止板１６とが重なり合う領域に光を出射する発光領域Ｌが設定されている。この発光領域Ｌは、例えば矩形状の領域であって、その全体に有機ＥＬ素子１１が設けられている。また、絶縁性基板１０は、封止板１６よりも大面積に形成され、発光領域Ｌの外部に例えば一辺側が封止板１６よりも突出した端子部Ｔ１を有している。そして、絶縁性基板１０の端子部Ｔ１には、封止板１６側の露出した表面に有機ＥＬ素子１１に電流を供給するための端子電極１１ｔが設けられている。

絶縁性基板１０としては、例えば、ガラス基板の他に、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのプラスチック基板、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）などのセラミック基板、ステンレスやアルミニウム（Ａｌ）などの金属基板の表面に有機絶縁材料などの絶縁層を設けた基板、金属基板の表面に陽極酸化などの方法により絶縁化処理を施した基板なども用いることができる。

封止板１６は、例えば屈折率が約１．４６のガラス板であり、図２に示すように、有機ＥＬ素子１１を覆うように設けられた封止樹脂１５を介して貼り合わせられている。封止樹脂１５は、例えば、屈折率が約１．５のエポキシ系樹脂である。また、その他に、封止樹脂１５の材料としては、後述する上部電極の上層部分よりも屈折率が低いものであれば用いることができる。

＜有機ＥＬ素子１１の構成＞
有機ＥＬ素子１１は、トップエミッション型の構造を有し、図２に示すように、絶縁性基板１０上に設けられた第１電極である下部電極１２と、下部電極１２上に設けられた有機ＥＬ層１３と、有機ＥＬ層１３を介して下部電極１２に重なるように設けられた第２電極である上部電極１４とを備えている。本実施形態では、下部電極１２が陽極を構成し、上部電極１４が陰極を構成している。そして、本実施形態における有機ＥＬ素子１１の発光ピーク波長は、例えば約５２０ｎｍである。

下部電極１２は、有機ＥＬ層１３に正孔（ホール）を注入する機能を有する。この下部電極１２の材料としては、例えば、銀（Ａｇ）やアルミニウム（Ａｌ）などの金属材料、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）やインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ：Indium Zinc Oxide）、ガリウム亜鉛酸化物（ＧＺＯ：Galium Zinc Oxide）などの導電性酸化物などを用いることができる。

この下部電極１２は、有機ＥＬ層１３への高いホール注入効率を実現する観点から、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などの高い仕事関数を有する材料により形成されていることが好ましい。また、トップエミッション型の有機ＥＬ素子１１では発光が上部電極１４を透過させて取り出されるため、下部電極１２は、銀（Ａｇ）やアルミニウム（Ａｌ）など光反射性を有する材料により形成されていることが好ましい。そこで、本実施形態における下部電極１２は、高い導電性及び光反射率を有するアルミニウム（Ａｌ）などの金属層と、大きい仕事関数を有するインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などの導電性酸化物層とが積層された多層構造となっている。この構成によれば、下部電極１２の高い光反射率と高いホール注入効率とを同時に実現することができる。したがって、より高輝度な有機ＥＬ素子１１を実現することができる。

有機ＥＬ層１３は、図示は省略するが、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層がこの順に積層された５層構造を有しており、いずれの層も屈折率が１．８〜２．０程度である。

正孔注入層は、下部電極１２と正孔輸送層とのエネルギーレベルを近づけ、下部電極１２から正孔輸送層への正孔注入効率を改善するために設けられている。この正孔注入層の材料としては、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、又はスチルベン誘導体などを用いることができる。

正孔輸送層は、正孔注入層から発光層への正孔輸送効率を向上させるために設けられている。この正孔輸送層の材料としては、ポルフィリン誘導体、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポリ−ｐ−フェニレンビニレン、ポリシラン、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミン置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、水素化アモルファスシリコン、水素化アモルファス炭化シリコン、硫化亜鉛、又はセレン化亜鉛などを用いることができる。

発光層は、下部電極１２から注入された正孔と上部電極１４から注入された電子とを再結合させて発光する機能を有する。この発光層の材料としては、金属オキシノイド化合物［８−ヒドロキシキノリン金属錯体］、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、ジフェニルエチレン誘導体、ビニルアセトン誘導体、トリフェニルアミン誘導体、ブタジエン誘導体、クマリン誘導体、ベンズオキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、ベンズチアゾール誘導体、スチリル誘導体、スチリルアミン誘導体、ビススチリルベンゼン誘導体、トリススチリルベンゼン誘導体、ペリレン誘導体、ペリノン誘導体、アミノピレン誘電体、ピリジン誘電体、ローダミン誘電体、アクイジン誘電体、フェノキサゾン、キナクリドン誘電体、ルブレン、ポリ−ｐ−フェニレンビニレン、又はポリシランなどを用いることができる。

電子輸送層は、上部電極１４から発光層への電子輸送効率を向上させるために設けられている。この電子輸送層の材料としては、例えば、有機化合物としてオキサジアゾール誘電体、トリアゾール誘電体、ベンゾキノン誘電体、ナフトキノン誘電体、アントラキノン誘電体、テトラシアノアントラキノジメタン誘電体、ジフェノキノン誘電体、フルオレノン誘電体、シロール誘電体、金属オキシノイド化合物などを用いることができる。

電子注入層は、上部電極１４と電子輸送層とのエネルギーレベルを近づけ、上部電極１４から電子輸送層への電子注入効率を向上させるために設けられ、これにより有機ＥＬ素子１１の駆動電圧を下げることが可能となる。この電子注入層の材料としては、例えば、リチウム（Ｌｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）などのアルカリ土類金属と、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）などのハロゲンとの化合物、具体的に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）、フッ化カルシウム（ＣａＦ_２）などを用いることができ、その他にも、フッ化ストロンチウム（ＳｒＦ_２）、フッ化バリウム（ＢａＦ_２）などの無機アルカリ化合物、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、ＳｒＯなどを用いることができる。

なお、本実施形態では、有機ＥＬ層１３が５層構造であるとしているが、有機ＥＬ層１３は、例えば、正孔注入層、正孔輸送層、発光層及び電子輸送層が順に積層された４層構造や、正孔輸送層、発光層及び電子輸送層が順に積層された３層構造など、発光層を含む４層以下の構造であってもよい。

上部電極１４は、有機ＥＬ層１３に電子を注入する機能を有する。この上部電極１４の材料としては、例えば、銀（Ａｇ）やアルミニウム（Ａｌ）などの金属材料、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）やインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、ガリウム亜鉛酸化物（ＧＺＯ）などの導電性酸化物などを用いることができる。

この上部電極１４は、有機ＥＬ層１３への高い電子注入効率を実現する観点から、銀（Ａｇ）やアルミニウム（Ａｌ）などの仕事関数が小さい材料により形成されていることが好ましい。また、上部電極１４は、有機ＥＬ層１３からの光を透過させるため、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）やインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、ガリウム亜鉛酸化物（ＧＺＯ）などの光透過率が高い材料により形成されていることが好ましい。本実施形態における上部電極１４は、小さな仕事関数を有する銀（Ａｇ）やアルミニウム（Ａｌ）からなる金属層と、高い光透過率を有するインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などからなる透明電極層とが積層された多層構造となっている。この構成によれば、上部電極１４の高い電子注入効率と高い光透過率とを同時に実現することができる。したがって、より高輝度な有機ＥＬ素子１１を実現することができる。

＜光取り出し手段の構成＞
上部電極１４における上層のインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）層部分には、図２及び図３に示すように、封止板１６側の表面に光取り出し手段として複数の突起部１４ｐが設けられている。これら各突起部１４ｐは、有機ＥＬ層１３の発光による光の取り出し方向に突出して、封止樹脂１５により覆われている。ここで、上部電極１４のインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）層は、形成方法にもよるが、屈折率が約２．０であるのに対し、封止樹脂（エポキシ系樹脂）１５は屈折率が約１．５であるので、各突起部１４ｐは、その周囲の封止樹脂１５よりも高い屈折率を有している。

なお、各突起部１４ｐは、封止樹脂１５で覆われているとしているが、各突起部１４ｐは封止樹脂１５を貫通して封止板１６と接触していても構わない。

＜突起部１４ｐの形状及び配置＞
複数の突起部１４ｐは、マトリクス状に整列して配置され、有機ＥＬ層１３に重なっている。これら各突起部１４ｐは、例えば、直径ｄが２μｍ程度、高さｈが０．９μｍ程度の円柱形状に形成されている。そして、各突起部１４ｐは、有機ＥＬ層１３の発光ピーク波長とλとし、各突起部１４ｐの周囲の媒質である封止樹脂の屈折率をｎとし、隣り合う突起部１４ｐ同士の間隔をＩとしたとき、Ｉ＞λ／ｎ×４の関係が満たされるように配置されていることが好ましく、さらにＩ≧λ／ｎ×１０の関係が満たされるように配置されていることがより一層好ましい。すなわち、各突起部１４ｐは、それら各突起部１４ｐの周囲の封止樹脂１５での光学波長（λ／ｎ）の４倍以上の間隔で配置されていることが好ましく、さらにはその封止樹脂１５での光学波長（λ／ｎ）の１０倍以上の間隔で配置されていることが望ましい。

仮に、隣り合う突起部１４ｐ同士の間隔がＩ＜λ／ｎの関係を満たす、すなわち封止樹脂１５での光学波長（λ／ｎ）よりも小さい場合には、各突起部１４ｐから出射された光が回折による干渉を起こすことにより、特定の波長のみが強調されることにより色ずれが発生しやすい。これに対し、隣り合う突起部１４ｐ同士の間隔がＩ＝λ／ｎ×４の関係を満たす場合には、隣り合う突起部１４ｐ同士がその周囲の封止樹脂１５における光学波長（λ／ｎ）よりも十分に離れているので、各突起部１４ｐから出射された光が回折による干渉を起こすことが抑制されて、上記色ずれの発生が抑制される。さらに、隣り合う突起部１４ｐ同士の間隔がＩ≧λ／ｎ×１０の関係を満たす場合においては、各突起部１４ｐから出射された光が回折による干渉を起こすことが全くない。これにより、上記色ずれの発生が可及的に抑制される。

本実施形態においては、有機ＥＬ層１３の発光ピーク波長が約５２０ｎｍ、封止樹脂１５の屈折率が約１．５であることから、各突起部１４ｐの周囲の封止樹脂１５での光学波長（λ／ｎ）は約３５０ｎｍであり、その４倍は約１．４μｍである。これに対して、本実施形態の各突起部１４ｐは、各突起部１４ｐの周囲の封止樹脂１５での光学波長（λ／ｎ）の１０倍以上である８μｍ程度の間隔Ｉで配置されている。

＜有機ＥＬ照明装置Ｓ１の作動＞
上記構成の有機ＥＬ照明装置Ｓ１では、発光領域Ｌにおいて、端子電極１１ｔを介して外部電源から下部電極１２と上部電極１４との間に電圧を印加して、有機ＥＬ層１３に電流を流したときに、下部電極１２から正孔（ホール）が有機ＥＬ層１３に注入されると共に、上部電極１４から有機ＥＬ層１３に電子が注入されて、それら正孔と電子とが有機ＥＬ層１３にて再結合し、この再結合により励起状態となった有機分子が基底状態に戻る際に失活エネルギーを放出し、このときの失活エネルギーが発光として取り出されて照明が行われる。

−製造方法−
次に、上記有機ＥＬ照明装置Ｓ１を製造する方法について、図４及び図５を参照しながら、一例を挙げて説明する。図４は上部電極１４の形成における前半工程図であり、図５は上部電極１４の形成における後半工程図である。これら図４及び図５は、図２に対応する箇所をそれぞれ示している。

有機ＥＬ照明装置Ｓ１の製造方法は、下部電極形成工程と、有機ＥＬ層形成工程と、上部電極形成工程と、貼り合わせ工程とを含んでいる。

＜下部電極形成工程＞
まず、例えば０．７ｍｍ程度の厚さを有するガラス基板を絶縁性基板１０として準備する。次いで、ガラス基板１０上に、スパッタリング法により、銀（Ａｇ）膜及びインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）膜をそれぞれ例えば１００ｎｍ程度の厚さで順に成膜することで金属積層膜を形成し、その金属積層膜をフォトリソグラフィーなどの一般的なパターニング手法によりパターニングして、下部電極１２及び端子電極１１ｔを形成する。

＜有機ＥＬ層形成工程＞
下部電極１２が形成された基板上に、マスクを用いた真空蒸着法により、正孔注入層、正孔輸送層、発光層及び電子輸送層、並びに電子注入層をそれぞれ例えば数１０ｎｍ程度の厚さで順に成膜することにより、有機ＥＬ層１３を全体で例えば１００ｎｍ〜３００ｎｍ程度の厚さに形成する。ここで、これら各有機層（正孔注入層、正孔輸送層、発光層及び電子輸送層）と電子注入層との厚さは、電気的、光学的な設計手法を用いて決定される。

なお、この有機ＥＬ層形成工程以降の工程においては、大気中の水分や酸素により有機ＥＬ素子１１が劣化することを抑制するために、水分及び酸素のない雰囲気下、例えば、厳密に露点を管理された窒素雰囲気下のグローブボックス内や真空チャンバー内で一貫して所定の処理を行う。

＜上部電極形成工程＞
有機ＥＬ層１３が形成された基板上に、図４（ａ）に示すように、スパッタリング法やイオンプレーティング法により、アルミニウム（Ａｌ）又は銀（Ａｇ）などの合金膜を数１０ｎｍ程度の厚さに、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）膜を１０００ｎｍ程度の厚さに順にそれぞれ成膜して、積層導電膜１７を形成する。このとき、イオンプレーティング法によって合金膜及びインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）膜を成膜することが、その他の方法に比べて、有機ＥＬ層１３に対してダメージを与え難いため好ましい。また、ゾル−ゲル法などのウェット法により積層導電膜１７を形成しても構わない。

次に、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）膜の全面に、スピンコート法により、レジスト膜を塗布し、そのレジスト膜をマスクを介して露光した後に現像してパターニングする通常のフォトリソグラフィーを行うことにより、図４（ｂ）に示すように、各突起部１４ｐを形成する領域にレジスト層１８をそれぞれ形成する。

そして、レジスト層１８をマスクとして臭化水素（ＨＢｒ）系のガスでドライエッチングを行うことにより、図５（ａ）に示すように、各突起部１４ｐを形成すると共に、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）膜において突起部１４ｐが形成されていない領域を例えば１００ｎｍ程度の厚さにまで薄くする。ここでは、ドライエッチングを行うことで各突起部１４ｐを形成するとしているが、一般的なウェットエッチングを行うことにより各突起部１４ｐを形成してもよい。その後、図５（ｂ）に示すように、マスクとして用いたレジスト層１８をアッシングにより除去する。

このようにして、複数の突起部１４ｐを有する上部電極１４及びそれを備えた有機ＥＬ素子１１を形成することができる。

＜貼り合わせ工程＞
上部電極１４が形成された基板上に、封止樹脂１５としてエポキシ系樹脂を滴下して少なくとも有機ＥＬ素子１１を覆うように塗布した後、窒素雰囲気下において、そのエポキシ系樹脂１５を介して封止板１６を貼り合わせる。その後、加熱炉により貼合体を加熱することで、エポキシ系樹脂１５を硬化させて有機ＥＬ素子１１が形成された基板と封止板１６とを接着する。

以上の工程を行って、図１に示す有機ＥＬ照明装置Ｓ１を製造することができる。

−実施例−
上記製造方法に従って、以下に示す構成の実施例１〜５の有機ＥＬ照明装置Ｓ１を製造し、それら実施例１〜５の有機ＥＬ照明装置Ｓ１について、一定の電流密度で電流を供給したときの輝度をそれぞれ測定した。また、比較例として、上部電極に突起部を有しない有機ＥＬ照明装置も製造し、その有機ＥＬ照明装置についても、実施例１〜５と同様に一定の電流密度の電流での輝度を測定した。なお、本実施例では、電流密度を３０ｍＡ／ｃｍ^２とした。

実施例１〜３の各有機ＥＬ照明装置Ｓ１において、各突起部１４ｐは、直径ｄが０．５μｍ、高さｈが０．９μｍの円柱形状に形成されている。そして、実施例１の有機ＥＬ照明装置Ｓ１は、各突起部１４ｐが１μｍの間隔で配置されており、突起部１４ｐの間隔が封止樹脂（周囲媒質）１５での光学波長の約２．９倍になっている。実施例２の有機ＥＬ照明装置Ｓ１は、各突起部１４ｐが１．５μｍの間隔で配置されており、突起部１４ｐの間隔が封止樹脂１５の光学波長の約４．３倍になっている。実施例３の有機ＥＬ照明装置Ｓ１は、各突起部が２μｍの間隔で配置されており、突起部１４ｐの間隔が封止樹脂１５での光学波長の約５．８倍になっている。

また、実施例４〜６の各有機ＥＬ照明装置において、各突起部１４ｐは、直径が２μｍ、高さが０．９μｍの円柱形状に形成されている。そして、実施例４の有機ＥＬ照明装置Ｓ１は、各突起部１４ｐが４μｍの間隔で配置されており、突起部１４ｐの間隔が封止樹脂１５での光学波長の約１１．５倍になっている。実施例５の有機ＥＬ照明装置Ｓ１は、各突起部１４ｐが８μｍの間隔で配置されており、突起部１４ｐの間隔が封止樹脂１５での光学波長の約２３．０倍になっている。実施例６の有機ＥＬ照明装置Ｓ１は、各突起部１４ｐが１２μｍの間隔で配置されており、突起部１４ｐの間隔が封止樹脂１５の光学波長の約３４．６倍になっている。

比較例の有機ＥＬ照明装置は、上部電極に突起部が設けられていないこと以外については、実施例１〜５の各有機ＥＬ照明装置Ｓ１と同様の構成である。

なお、実施例及び比較例の各有機ＥＬ照明装置は、下部電極がアルミニウム（Ａｌ）層とインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）層とがこの順に積層された積層体、正孔注入層が４，４’，４”−トリス（Ｎ，Ｎ−（１−ナフチル）フェニルアミノ）トリフェニルアミン（１−ＴＮＡＴＡ）、正孔輸送層が４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル）（α−ＮＰＤ）、発光層がＴＡＺをホスト材料とし、Ｉｒ（ｐｐｙ）_３を緑色発光ドーパントとしたもの、電子輸送層がトリス(８−ヒドロキシキノリン)アルミニウム（Ａｌｑ_３）、電子注入層がフッ化リチウム（ＬｉＦ）、上部電極がアルミニウム（Ａｌ）層とインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）層とがこの順に積層された積層体でそれぞれ構成され、各部材（上部電極や封止樹脂など）の屈折率などの条件は上記に例示した通りである。

実施例１〜５及び比較例の各有機ＥＬ照明装置での輝度の測定結果を表１に示す。

この表１に示すように、実施例１〜６の各有機ＥＬ照明装置は、比較例の有機ＥＬ照明装置に比べて輝度が高くなっている。特に、実施例２〜６の有機ＥＬ照明装置については、輝度の安定した上昇が確認された。実施例１の有機ＥＬ照明装置については、隣り合う突起部１４ｐ同士の間隔がその周囲の封止樹脂１５での光学波長（λ／ｎ）の４倍よりも小さいので、各突起部１４ｐから出射した光が回折による干渉を起こし、その回折効果により、光の取り出し効率の向上が阻害されて、輝度の上昇率が低くなったと考えられる。

以上のことから、周囲の封止樹脂１５よりも屈折率が高い複数の突起部１４ｐが光取り出し手段として上部電極１４に形成されていることにより、光の取り出し効率を向上させることができる有利な効果を奏することが分かる。さらに、隣り合う突起部１４ｐ同士がその周囲の封止樹脂１５での光学波長（λ／ｎ）の４倍以上に離れていることにより、光の取り出し効率を安定して良好に向上させることができ、隣り合う突起部１４ｐ同士がその周囲の封止樹脂１５での光学波長（λ／ｎ）の１０倍以上に離れていることにより、光の取り出し効率をより確実に安定して向上させることができることが分かる。

−実施形態１の効果−
したがって、この実施形態１によると、各突起部１４ｐは周囲の封止樹脂１５よりも屈折率が高いので、有機ＥＬ層１３を発光させた場合に、各突起部１４ｐの内部からその周囲の封止樹脂１５に向かって進行する光については、スネル（Snell）の法則に基づき、各突起部１４ｐとその周囲の封止樹脂１５との界面への入射角が臨界角以上であると、その界面で全反射することとなる。したがって、各突起部１４ｐの内部に入射した光の一部は、図６中矢印Ａ１で示すように、各突起部１４ｐの側面と周囲の封止樹脂１５との界面でそれら各突起部１４ｐとその周囲の封止樹脂１５との屈折率の差により反射を起こし、各突起部１４ｐの内部を全反射で上方に伝搬し、各突起部１４ｐの頂部から所望の光の取り出し方向へ出射させることができる。

一方、各突起部１４ｐの内部に入射した光のうち各突起部１４ｐの側面からその周囲の封止樹脂１５に透過した光についても、図６中矢印Ａ２で示すように、各突起部１４ｐとその周囲の封止樹脂１５との屈折率の差により、その進行方向が各突起部１４ｐの側面に接近する方向に屈折するため、所望の光の取り出し方向へ出射させることができる。ここで、封止樹脂１５は封止板１６よりも屈折率が高いので、封止樹脂１５から封止板１６に向かって進行する光についても、それらの界面への入射角が臨界角以上であると、その界面で全反射することとなるが、各突起部１４ｐの側面から出射された光は封止樹脂１５と封止板１６との界面への光の入射角が小さくなるため、その界面での全反射の発生を低減できる。

さらに、突起部１４ｐが設けられていない領域で上部電極１４の内部を全反射で側方に伝搬する光も、図６中矢印Ａ３で示すように、伝搬途中で各突起部１４ｐの内部に入射し、このとき、上述のように、各突起部１４ｐの内部を全反射で頂部まで導光され、又はその進行方向が各突起部１４ｐの側面に接近する方向に屈折して透過し、そのことによって、所望の光の取り出し方向へ出射させることができる。

以上により、総じて、光の取り出し効率を十分に向上させることができる。

そして、各突起部１４ｐとその周囲の封止樹脂１５との屈折率の高低関係だけを規定しているので、電極や保護膜（封止膜）などの各部材における屈折率の比を規定する場合に比べて、材料選択の自由度を確保できる。

したがって、材料選択の自由度を確保しながら、光の取り出し効率を十分に向上させることができる。その結果、設計の自由度の低下及び製造コストの増大を抑制しながらも、照明輝度を高めることができる。

また、有機ＥＬ層１３の材質劣化に影響する水分の進入経路うち比較的大きな影響を及ぼす上部電極１４と封止樹脂１５との界面を伝う経路が挙げられるが、この実施形態１によると、図７に示すように、上部電極１４と封止樹脂１５との界面の面積が各突起部１４ｐが形成された分増大するため、その界面を伝う水分の進入経路（図中１点差線で示す）が長くなり、その結果、上部電極１４の全面が水分により酸化することを遅らせることができると共に、上部電極１４による有機ＥＬ層１３の封止効果が増して、有機ＥＬ層１３の材質劣化を抑制できる。

《発明の実施形態２》
図８〜図１０は、本発明に係る有機ＥＬ装置の実施形態２を示している。なお、以降の各実施形態では、図１〜図７と同じ部分については同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。図８は、本実施形態の有機ＥＬ表示装置Ｓ２を概略的に示す斜視図である。図９は、有機ＥＬ表示装置Ｓ２における表示領域Ｄの一部を概略的に示す平面図である。図１０は、図９のX−X線に沿って表示領域Ｄを概略的に示す断面図である。

＜有機ＥＬ表示装置Ｓ２の構成＞
本実施形態の有機ＥＬ表示装置（有機ＥＬ装置）Ｓ２は、図８に示すように、有機ＥＬ表示パネル２０と、有機ＥＬ表示パネル２０上に貼り合わせられた封止板１６とを備えている。

有機ＥＬ表示パネル２０及び封止板１６は例えば矩形状に形成され、これら有機ＥＬ表示パネル２０と封止板１６とが重なり合う領域に画像表示を行う表示領域Ｄが設定されている。表示領域Ｄは、画像の最小単位である画素がマトリクス状に複数配列して構成されている。また、有機ＥＬ表示パネル２０は、封止板１６よりも大面積に形成され、表示領域Ｄの外部に例えば一辺側が封止板１６よりも突出した端子部Ｔ２を有している。この端子部Ｔ２には、図示省略のＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）が接続され、そのＦＰＣを介して画像表示のための信号などが外部回路から表示パネル２０に入力されるように構成されている。

＜有機ＥＬ表示パネル２０の構成＞
有機ＥＬ表示パネル２０は、アクティブマトリクス駆動方式を採用しており、図１０に示すように、アクティブマトリクス基板２１と、アクティブマトリクス基板２１上に各画素に設けられた有機ＥＬ素子２４と、各有機ＥＬ素子２４を覆うように設けられた封止膜２９とを備え、封止膜２９上に封止樹脂１５を介して封止板１６が貼り合わされている。

アクティブマトリクス基板２１は、ガラス基板などの絶縁性基板１０上に、ゲート配線やソース配線、電流供給配線、補助配線２２ａなどの複数の表示用配線及び各画素毎に設けられたＴＦＴ（Thin Film Transistor）２２ＴｒなどからなるＴＦＴ回路部２２が構成され、そのＴＦＴ回路部２２を覆うように平坦化絶縁膜２３が設けられている。

各有機ＥＬ素子２４は、赤色に発光する有機ＥＬ素子２４（Ｒ）、緑色に発光する有機ＥＬ素子２４（Ｇ）、又は青色に発光する有機ＥＬ素子２４（Ｂ）であり、図９に示すように、これら３つの発光色の有機ＥＬ素子２４が複数の画素において行方向に周期的に配置するように設けられている。

各有機ＥＬ素子２４は、図１０に示すように、平坦化絶縁膜２３上に設けられ、上記実施形態１と同様にトップエミッション型の構造を有し、下部電極２５と、下部電極２５上に設けられた有機ＥＬ層２６と、有機ＥＬ層２６を介して下部電極２５に重なるように設けられた上部電極２７とを備え、有機ＥＬ層２６が対応する発光色（赤、緑又は青）で発光する。本実施形態における有機ＥＬ素子２４の発光ピーク波長は、最も波長が長い赤色発光の６５０ｎｍである。

なお、本実施形態でも、下部電極２５が陽極を構成し、上部電極２７が陰極を構成し、有機ＥＬ層２６が５層構造となっており、これら下部電極２５、上部電極２７及び有機ＥＬ層２６の材料については、上記実施形態１の下部電極１２、上部電極１４及び有機ＥＬ層１３とそれぞれ同様の材料を用いることができる。

下部電極２５は、各有機ＥＬ素子２４毎に分離して設けられ、平坦化絶縁膜２３に形成されたスルーホール２３ｈを介してＴＦＴ２２Ｔｒに接続されている。また、平坦化絶縁膜２３上において各下部電極２５の間には、それら各下部電極２５のパターン端部を覆うように格子状のエッジカバー２８が設けられ、このエッジカバー２８により、各下部電極２５が区画されて、電極２５間の短絡が防止されている。有機ＥＬ層２６も各有機ＥＬ素子２４毎に分離して設けられている。上部電極２７は、各画素の有機ＥＬ層２６（Ｒ），２６（Ｇ），２６（Ｂ）を覆うように形成され、それら各有機ＥＬ素子２４（Ｒ），２４（Ｇ），２４（Ｂ）で共用されている。この上部電極２７は、エッジカバー２８及び平坦化絶縁膜２３に形成されたスルーホールｈを介して補助配線２２ａに接続されている。

＜封止膜２９の構成＞
封止膜２９は、上部電極２７を覆うように設けられ、窒化シリコン（ＳｉＮ）で構成されている。また、封止膜２９は、その他に、シリコンオキシナイトライド（ＳｉＯＮ）や酸化シリコン系、酸化アルミニウム系などの材料で構成されていてもよい。

＜光取り出し手段の構成＞
この封止膜２９には、図９及び図１０に示すように、封止板１６側の表面に光取り出し手段として複数の突起部２９ｐが設けられている。これら各突起部２９ｐは、有機ＥＬ層２６の発光による光の取り出し方向に突出して、封止樹脂１５により覆われている。ここで、封止膜（ＳｉＮ）２９は屈折率が約２．０であるのに対し、封止樹脂（エポキシ樹脂）１５は屈折率が約１．５であるので、各突起部２９ｐは、その周囲の封止樹脂１５よりも高い屈折率を有している。

＜突起部２９ｐの形状及び配置＞
複数の突起部２９ｐは、各画素毎にマトリクス状に整列して配置され、各々、少なくとも一部が有機ＥＬ層２６に重なっている。これら各突起部２９ｐは、例えば、直径ｄが４μｍ程度、高さｈが４μｍ程度の円柱形状に形成されている。そして、本実施形態の各突起部２９ｐも上記実施形態１と同様に、各突起部２９ｐの周囲の媒質である封止樹脂１５の屈折率をｎとし、隣り合う突起部２９ｐ同士の間隔をＩとしたとき、Ｉ＞λ／ｎ×４、さらにはＩ＞λ／ｎ×１０の関係が満たされていることが好ましく、本実施形態における発光ピーク波長は赤色発光の約６５０ｎｍであることから、各突起部２９ｐは、各突起部２９ｐの周囲の封止樹脂１５での光学波長（λ／ｎ＝約４３０ｎｍ）の１８倍以上である８μｍ程度の間隔で配置されている。そのことにより、隣り合う突起部２９ｐ同士が十分に離れているため、各突起部２９ｐから出射した光が回折による干渉を起こすことが全くなく、表示画像のぼやけの発生が抑制される。

なお、図１０では、各突起部２９ｐが封止樹脂１５に埋もれているが、各突起部２９ｐは封止樹脂１５を貫通して封止板１６と接触していても構わない。

＜有機ＥＬ表示装置Ｓ２の作動＞
上記構成の有機ＥＬ表示装置Ｓ２では、各画素において、ＴＦＴ回路部２２でゲート配線のゲート信号によりＴＦＴ２２Ｔｒがオン状態になったときに、ソース配線からのソース信号に応じた電流がＴＦＴ２２Ｔｒを介して電流供給配線から有機ＥＬ素子２４に流れる。そして、有機ＥＬ表示装置Ｓ２では、有機ＥＬ層２６に流れる電流の大きさによって周期的に配置された発光色の異なる３つの有機ＥＬ素子２４の発光強度をそれぞれ調整することにより、所望の画像が表示される。

−製造方法−
次に、上記有機ＥＬ表示装置Ｓ２を製造する方法について説明する。

有機ＥＬ表示装置Ｓ２の製造方法は、ＴＦＴ基板作製工程と、下部電極形成工程と、有機ＥＬ層形成工程と、上部電極形成工程と、封止膜形成工程と、貼り合わせ工程とを含んでいる。

＜ＴＦＴ基板作製工程＞
まず、例えば０．７ｍｍ程度の厚さを有するガラス基板を絶縁性基板１０として準備する。次に、ガラス基板１０上に、公知の方法により、ゲート配線、ソース配線、電流供給配線、補助配線２２ａ及びＴＦＴ２２Ｔｒを形成してＴＦＴ回路部２２を形成する。その後、例えばアクリル系やイミド系の平坦化絶縁膜２３をＴＦＴ回路部２２を覆うようにガラス基板１０全体に塗布し、その平坦化絶縁膜２３にスルーホール２３ｈを形成する。

＜下部電極形成工程＞
平坦化絶縁膜２３が形成された基板上に、上記実施形態１と同様に、スパッタリング法により、銀（Ａｇ）膜及びインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）膜をそれぞれ例えば１００ｎｍ程度の厚さで順に成膜することで金属積層膜を形成し、その金属積層膜をフォトリソグラフィーなどの一般的なパターニング手法によりパターニングして、下部電極２５を形成する。

その後、下部電極２５が形成された基板上に、スピンコート法により、感光性のポリイミド樹脂を塗布し、その塗布した樹脂をフォトマスクを用いて所定のパターンで露光した後に現像し、熱処理することでエッジカバー２８を形成する。

＜有機ＥＬ層形成工程＞
エッジカバー２８が形成された基板上に、上記実施形態１と同様に、マスクを用いた真空蒸着法により、正孔注入層、正孔輸送層、発光層及び電子輸送層、並びに電子注入層をそれぞれ例えば数１０ｎｍ程度の厚さで順に成膜することにより、有機ＥＬ層２６を全体で例えば１００ｎｍ〜３００ｎｍ程度の厚さに形成する。

＜上部電極形成工程＞
有機ＥＬ層２６が形成された基板上に、スパッタリング法やイオンプレーティング法により、アルミニウム（Ａｌ）又は銀（Ａｇ）などの合金膜を数１０ｎｍ程度の厚さに、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）膜を１００ｎｍ程度の厚さに順にそれぞれ成膜して、積層導電膜を形成する。そして、その積層導電膜をフォトリソグラフィーによりパターニングして、上部電極２７及びそれを備えた有機ＥＬ素子２４を形成する。

＜封止膜形成工程＞
有機ＥＬ素子２４が形成された基板上に、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により、封止膜２９として窒化シリコン（ＳｉＮ）膜を５μｍ程度の厚さに形成する。次に、窒化シリコン（ＳｉＮ）膜の全面にスピンコート法により、レジスト膜を塗布し、そのレジスト膜をマスクを介して露光した後に現像してパターニングする通常のフォトリソグラフィーを行うことにより、各突起部２９ｐを形成する領域にレジスト層をそれぞれ形成する。そして、レジスト層をマスクとして封止膜２９にドライエッチングを行うことにより、突起部２９ｐを形成する。その後、マスクとして用いたレジスト層をアッシングにより除去する。

＜貼り合わせ工程＞
封止膜２９が形成された基板上に、上記実施形態１と同様に、封止樹脂１５としてエポキシ系樹脂を滴下して塗布し、窒素雰囲気下において、そのエポキシ系樹脂１５を介して封止板１６を貼り合わせた後、加熱炉により貼合体を加熱することで、エポキシ系樹脂１５を硬化させて有機ＥＬ素子１１が形成された基板と封止板１６とを接着する。

その後、必要に応じて、カラーフィルターの形成や偏光板の貼り付けを行う。

以上の工程を行って、図８に示す有機ＥＬ表示装置を製造することができる。

−実施形態２の効果−
したがって、この実施形態２によると、上部電極２７を覆う封止膜２９に光取り出し手段として周囲の封止樹脂１５よりも屈折率が高い複数の突起部２９ｐが設けられていることにより、有機ＥＬ層２６での発光による光が上部電極２７を介してすぐに突起構造体（封止膜）２９に入射し、その封止膜２９に入射した光について、各突起部２９ｐにより上記実施形態１と同様の作用が奏されるので、材料選択の自由度を確保しながら、光の取り出し効率を十分に向上させることができる。

さらに、この実施形態２によると、有機ＥＬ素子２４を構成する上部電極２７には突起部を形成する加工をせずに、有機ＥＬ素子２４とは別個の封止膜２９に突起部２９ｐを設けているため、有機ＥＬ素子２４そのものを加工することによる発光機能の低下及びコストの増大などの懸念点を払拭できる。

また、封止膜２９と封止樹脂１５との界面の面積が各突起部２９ｐが形成されている分増大するため、その界面を伝う経路が長くなる結果、その経路を介する有機ＥＬ素子２４への水分の進入が抑制され、封止膜２９による有機ＥＬ素子２４の封止効果が増して、上部電極２７の酸化及び有機ＥＬ層２６の材質劣化を抑制できる。

そして、各突起部２９ｐは少なくとも一部が有機ＥＬ層２６に重なっており、有機ＥＬ層２６上及びその近傍のみに配置されているため、各画素上のみにおいて、光取り出し効率が向上することになる。つまり、真下の画素からの発光による光の取り出し効率を向上させ、他の画素から伝搬してきた他色の光の影響を抑えることができる。したがって、望まない混色及び色にじみを避けることができる。

《発明の実施形態３》
図１１は、本発明に係る有機ＥＬ装置の実施形態３を示している。図１１は、本実施形態の有機ＥＬ照明装置Ｓ３を概略的に示す断面図である。

＜有機ＥＬ照明装置Ｓ３の構成＞
本実施形態の有機ＥＬ照明装置（有機ＥＬ装置）Ｓ３は、図１１に示すように、ガラス基板などの絶縁性基板１０と、絶縁性基板１０上に設けられた有機ＥＬ素子３０と、絶縁性基板１０に貼り合わされた封止板１６とを備えている。封止板１６は有機ＥＬ素子３０の周囲を囲む枠状の封止用接着材３５を介して絶縁性基板１０に接着されており、絶縁性基板１０と封止板１６との間には不活性ガスとして屈折率１．０の窒素（Ｎ_２）ガス３６が封入されている。

有機ＥＬ素子３０は、上記実施形態１と同様にトップエミッション型の構造を有し、下部電極３１と、下部電極３１上に設けられた有機ＥＬ層３２と、有機ＥＬ層３２を介して下部電極３１に重なるように設けられた上部電極３３とを備えている。そして、本実施形態における有機ＥＬ素子３０の発光ピーク波長は、例えば約５２０ｎｍである。

なお、本実施形態でも、下部電極３１が陽極を構成し、上部電極３３が陰極を構成し、有機ＥＬ層３２が５層構造となっており、これら下部電極３１、上部電極３３及び有機ＥＬ層３２の材料については、上記実施形態１の下部電極１２、上部電極１４及び有機ＥＬ層１３とそれぞれ同様の材料を用いることができる。

＜光取り出し手段の構成＞
絶縁性基板１０上には、下部電極３１、有機ＥＬ層３２及び上部電極３３とは別体で光取り出し手段として複数の柱状体３４が設けられている。各柱状体３４は、下部電極３１、有機ＥＬ層３２及び上部電極３３を貫通している。これら各柱状体３４は、例えば屈折率が約１．５〜１．６程度の透明材料で構成され、その周囲の窒素ガス３６よりも高い屈折率を有している。

＜柱状体３４の形状及び配置＞
複数の柱状体３４は、マトリクス状に整列して配置され、有機ＥＬ層３２に重なっている。これら各柱状体３４は、例えば、直径が５μｍ程度、高さが１０μｍ程度の円柱形状に形成されている。そして、本実施形態の各柱状体３４も上記各実施形態と同様に、各柱状体３４の周囲の媒質である窒素ガス３６の屈折率をｎとし、隣り合う柱状体３４同士の間隔をＩとしたとき、Ｉ＞λ／ｎ×４、さらにはＩ＞λ／ｎ×１０の関係が満たされていることが好ましく、本実施形態における発光ピーク波長は約５２０ｎｍであることから、各柱状体３４は、各柱状体３４の周囲の窒素ガス３６での光学波長（λ／ｎ＝約５２０ｎｍ）の１９倍以上である１０μｍ程度の間隔で配置されている。そのことにより、隣り合う柱状体３４同士が十分に離れているため、各柱状体３４から出射した光が回折による干渉を起こすことが全くなく、色ずれの発生が良好に抑制される。

−製造方法−
次に、上記有機ＥＬ照明装置Ｓ３を製造する方法について説明する。

有機ＥＬ照明装置Ｓ３の製造方法は、柱状体形成工程と、下部電極形成工程と、有機ＥＬ層形成工程と、上部電極形成工程と、貼り合わせ工程とを含んでいる。

＜柱状体形成工程＞
まず、例えば０．７ｍｍ程度の厚さを有するガラス基板を絶縁性基板１０として準備する。次に、ガラス基板１０上に、スピンコート法などにより、感光性ゾルゲル材などの透明材料を塗布し、塗布した透明材料をフォトリソグラフィーによりパターニングして、柱状体３４を形成する。

＜下部電極形成工程＞
柱状体３４が形成されたガラス基板１０上に、上記実施形態１と同様に、スパッタリング法により、銀（Ａｇ）膜及びインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）膜をそれぞれ例えば１００ｎｍ程度の厚さで順に成膜することで金属積層膜を形成し、その金属積層膜をフォトリソグラフィーなどの一般的なパターニング手法によりパターニングして、下部電極３１を形成する。

＜有機ＥＬ層形成工程＞
下部電極３１が形成された基板上に、上記実施形態１と同様に、マスクを用いた真空蒸着法により、正孔注入層、正孔輸送層、発光層及び電子輸送層、並びに電子注入層をそれぞれ例えば数１０ｎｍ程度の厚さで順に成膜することにより、有機ＥＬ層２６を全体で例えば１００ｎｍ〜３００ｎｍ程度の厚さに形成する。

＜上部電極形成工程＞
有機ＥＬ層２６が形成された基板上に、上記実施形態１と同様に、スパッタリング法やイオンプレーティング法により、アルミニウム（Ａｌ）又は銀（Ａｇ）などの合金膜を数１０ｎｍ程度の厚さに、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）膜を１００ｎｍ程度の厚さに順にそれぞれ成膜して、積層導電膜を形成する。そして、その積層導電膜をフォトリソグラフィーによりパターニングして、上部電極２７及びそれを備えた有機ＥＬ素子２４を形成する。

このように本実施形態では、柱状体３４の形成後に、下部電極３１、有機ＥＬ層３２、上部電極３３を連続して形成して有機ＥＬ素子３０を形成しているが、柱状体３４が１０μｍ程度の十分な高さで形成されていることにより、下部電極３１と上部電極３３とが短絡することがない。

＜貼り合わせ工程＞
有機ＥＬ素子２４が形成された基板の外縁部に封止用接着材３５を枠状に塗布し、窒素雰囲気下において、その封止用接着材３５を介して封止板１６を貼り合わせた後、加熱炉により貼合体を加熱することで、封止用接着材３５を硬化させて有機ＥＬ素子２４が形成された基板と封止板１６とを接着して、それら基板と封止板１６との間に窒素ガス３６を封入する。

以上の工程を行って、図１１に示す有機ＥＬ照明装置Ｓ３を製造することができる。

−実施形態３の効果−
したがって、この実施形態３によると、有機ＥＬ層３２の内部にも光取り出し手段として窒素ガス３６よりも屈折率が低い複数の柱状体３４が設けられているため、有機ＥＬ層３２での発光による光が直接に各柱状体３４に入射してそれら各柱状体３４の内部で所望の取り出し方向へ導光される。そのことにより、有機ＥＬ層３２からの光が全反射で側方に伝搬して損失する余地が全くない。したがって、材料選択の自由度を確保しながら、光の取り出し効率を可及的に向上させることができる。

また、有機ＥＬ素子形成工程を行う前に柱状体形成工程が完了するので、水分や活性ガスなどからの悪影響を非常に受けやすい有機ＥＬ素子３０を形成してからは、さらに特殊なプロセスを行う必要がない。したがって、有機ＥＬ素子３０の劣化を防止できると共に、製造工程を簡略化できる。

《その他の実施形態》
上記各実施形態では、光取り出し手段としての突起部１４ｐ，２９ｐ又は柱状体３４がマトリクス状に整列しており円柱形状であるとしたが、本発明はこれに限られず、突起部１４ｐ，２９ｐ及び柱状体３４は、互いに別個の場所毎に異なる間隔で配置されていたりランダムに配置されていてもよく、四角柱形状や三角柱形状などの他の形状であってもよい。

上記各実施形態では、アクティブマトリクス基板２１上に各有機ＥＬ素子２４を有するアクティブマトリクス駆動方式の有機ＥＬ表示装置Ｓ２について説明したが、本発明はこれに限られず、パッシブマトリクス駆動方式の有機ＥＬ表示装置であってもよい。

以上説明したように、本発明は、例えば有機ＥＬ表示装置や有機ＥＬ照明装置などの有機ＥＬ装置について有用であり、特に、材料選択の自由度を確保しながら、光の取り出し効率を十分に向上させることが要望される有機ＥＬ装置に適している。

Ｓ１，Ｓ３ 有機ＥＬ照明装置（有機ＥＬ装置）
Ｓ２ 有機ＥＬ表示装置（有機ＥＬ装置）
Ｉ 隣り合う光取り出し手段同士の間隔
１０ 絶縁性基板
１２，２５，３１ 下部電極（第１電極）
１３，２６，３２ 有機ＥＬ層
１４，２７，３３ 上部電極（第２電極）
１４ｐ，２９ｐ 突起部（光取り出し手段）
１５ 封止樹脂（媒質）
２９ 封止膜
３４ 柱状体（光取り出し手段）
３６ 窒素ガス

Claims (6)

1. 基板と、
   上記基板上に設けられた第１電極と、
   上記第１電極上に設けられた有機ＥＬ層と、
   上記有機ＥＬ層上に設けられ光透過性を有する第２電極とを備え、
   上記有機ＥＬ層の発光による光を上記第２電極側から取り出すように構成された有機ＥＬ装置であって、
   上記有機ＥＬ層よりも光の取り出し方向に突出し、周囲の媒質よりも屈折率が高い複数の柱状の光取り出し手段を有している
   ことを特徴とする有機ＥＬ装置。
2. 請求項１に記載の有機ＥＬ装置において、
   上記有機ＥＬ層の発光ピーク波長をλとし、上記各光取り出し手段の周囲の媒質の屈折率をｎとし、隣り合う上記光取り出し手段同士の間隔をＩとしたとき、Ｉ≧λ／ｎ×４の関係が満たされている
   ことを特徴とする有機ＥＬ装置。
3. 請求項１又は２に記載の有機ＥＬ装置において、
   上記各光取り出し手段は、上記第２電極に形成された突起部で構成されている
   ことを特徴とする有機ＥＬ装置。
4. 請求項１又は２に記載の有機ＥＬ装置において、
   上記第２電極を覆うように封止膜が設けられ、
   上記各光取り出し手段は、上記封止膜に形成された突起部で構成されている
   ことを特徴とする有機ＥＬ装置。
5. 請求項１又は２に記載の有機ＥＬ装置において、
   上記各光取り出し手段は、上記第１電極、有機ＥＬ層及び第２電極とは別体で、上記有機ＥＬ層を貫通する柱状体で構成されている
   ことを特徴とする有機ＥＬ装置。
6. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の有機ＥＬ装置において、
   上記各光取り出し手段は、上記有機ＥＬ層に重なっている
   ことを特徴とする有機ＥＬ装置。

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