JP2011119148A - 有機エレクトロルミネッセント素子 - Google Patents

Abstract

【課題】EL光の出射効率の向上を図ること。
【解決手段】本発明の有機EL素子は、長方形の透明基板１と、透明基板１の片面に透明電極２を介して配置された有機EL層３とを含み、透明基板１の端部が面取りされている。特に、透明基板１は、透明基板１の透明電極２とは反対側の面に対する、端部を面取りしてなる斜面５Ａの角度θ_Aと、透明基板１の透明電極２側の面に対する、端部を面取りしてなる斜面５Ｂの角度θ_B の少なくともどちらか一方が110deg以上で、かつ、透明基板１の厚さＴ１を透明基板１の端面の高さＴ２で割った値であるＴ１／Ｔ２が２以上であるという条件を満たす。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセント素子の透明基板に関する。以後、エレクトロルミネッセントをELと略記する。

有機ELは比較的屈折率の高い媒質内で発光が起こり、一般的に透明電極（ITOなど）から透明基板（ガラスなど）を経て大気へと光が伝播していく。言い換えれば、屈折率の低い媒質側へと順に光が伝播していく。屈折率の高い媒質から低い媒質へ光が進む際、界面への入射角がある値を超えると全反射が起こる。このときの角度を臨界角という。臨界角は界面により隔てられる2つの媒質の屈折率差が大きいほど小さくなり、全反射する光の割合が増える。全反射した光は大気へ放出されないため、発光効率が低下する問題があった。

この問題を検討した例として、特許文献１に開示された発明がある。この文献１の発明では、透明電極を、有機EL層側に突出する複数のドーム状を有する形状にすることにより、EL光がガラス基板と大気との界面で全反射される割合が少なくなり、光の出射効率を向上できるとされている。

特開２００４−３９３６０号公報

しかし、特許文献１に記載された発明は、透明電極の有機EL層側をドーム状に加工するのに追加の設備が必要となり、製造コストが増大するという新たな問題があった。

そこで本発明は、上記背景技術の問題を改善しつつ、EL光の出射効率の向上を図ることを目的とする。

本発明の一態様の有機EL素子は、透明基板と、透明基板の片面に透明電極を介して配置された有機EL層とを含み、透明基板の端部が面取りされている。

好ましくは、上記の透明基板は、透明基板の透明電極とは反対側の面に対する、端部を面取りしてなる斜面の角度θ_Aと、透明基板の透明電極側の面に対する、端部を面取りしてなる斜面の角度θ_B の少なくともどちらか一方が110deg以上で、かつ、透明基板の厚さＴ１を透明基板の端面の高さＴ２で割った値であるＴ１／Ｔ２が２以上であるという条件を満たす。

本発明によれば、透明基板の片面に第1の電極として透明電極を、その上に有機EL層、第2の電極を順に積層した有機EL素子において、EL光の出射効率が向上する。

本発明の一実施形態による有機EL素子の透明基板端部の形状を示す部分断面図。 直方体の透明基板における光の進行方向と角度を示す断面図。 図１に示す基板端面高さＴ２と基板厚さＴ１の比Ｔ１／Ｔ２に応じた発光強度（Intensity）をシミュレーションした結果を示すグラフ。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

本発明の有機EL素子は、図２に示すように、透明基板１の片面に第1の電極として透明電極２を、その上に有機EL層３、第2の電極４を順に積層したものである。したがって、透明基板の片方の面に有機EL層を持ち、有機EL層の光は透明基板を介して大気へと放出される。図2の方向Xにおいて臨界角以上で放出されたEL光は、透明基板１の、大気と接する側の表面１ａで全反射され、反射がその角度を保存したまま表面１ａと透明電極２との間で繰り返され、光はやがて透明基板１の端部１ｂに到達する。

基板が理想的な直方体の場合、図２の方向Xにおける透明基板１と大気との界面への光の入射角をθ1とすると、方向Ｘに対して直角な方向Yに入射する光の角度θ2は（90-θ1）degとなる。実線の矢印は光の進行方向を示す。この事から、６面の内のいずれかの面では45deg以下の角度で界面にEL光が入射する。この面においては臨界角が45deg以上であれば、EL光は全て大気に放出される。

しかしながら、透明基板１として一般的に用いられるガラスの屈折率は1.5であり、これを基に臨界角を求めると41.8degとなる。この場合、いずれの面でも全反射する光が存在するため、透明基板１の光透過量が減り、有機EL素子の発光効率が低下することになる。

そこで本発明では、上記の構成の有機EL素子において、図１に示すように長方体の透明基板１の端部の角を面取りして斜面５Ａ，５Ｂを形成した。この斜面により、透明基板１の内部で反射角度を保存したまま反射を繰り返していた光の反射角度が変わるので、反射を繰り返すうちに光は透明基板外部へ放出されることになる。

図１に示す透明基板１を厚さＴ1が０．７ｍｍのガラス基板とし、この基板端部の斜面５Ａ，５Ｂの角度θ_A、θ_Bを135degとし、基板厚さＴ１に対して基板端面高さＴ２を小さくしていった場合の有機EL素子の発光強度（Intensity）をシミュレーションした。なお、角度θ_A、θ_Bは、透明基板１の透明電極２とは反対側の面に対する斜面５Ａの角度、透明基板１の透明電極２側の面に対する斜面５Ｂの角度である。基板端面高さＴ２は、透明基板の厚み方向における基板端面の幅である。

上記のシミュレーションの結果を示したのが図３のグラフである。この図から分かるように、基板厚さＴ１を基板端面高さＴ２で割った値であるＴ１／Ｔ２が２以上では、透明基板を通した発光強度が０．６８（ａ．ｕ．）以上という比較的高い数値になった。一方、Ｔ１／Ｔ２が２より小さくなると、その発光強度は急激に低下していることも分かる。つまり、透明基板の外部へＥＬ光が急激に放出されなくなっていると予想される。また、このようなシミュレーションを上記の条件の中で基板端部の角度θ_A、θ_Bのみを変えて行ったところ、基板端部の角度θ_A、θ_Bの少なくともどちらか一方が110deg以上であるとき、透明基板を通した発光強度が比較的高い数値を示すという結果を得た。

したがって、上記の構成の有機EL素子では、図１に示される基板端部における斜面の角度θ_A、θ_Bの少なくともどちらか一方が110deg以上で、かつ２≦T1/T2を満たす透明基板を使用することが良い。このような条件で基板端部加工された透明基板を有機EL素子に用いることにより、より多くのＥＬ光を透明基板外部へ取り出すことができる。

このような出射光量が増加した有機EL素子は、ディスプレイ装置や照明器具の発光源として用いることができる。

また、上記の実施形態では長方形の透明基板１の端部を面取りしたものを示したが、本発明は、これに限られず、透明基板の外形が円や三角形などでも面取り形状であれば、上記の実施形態と同様の効果が得られる。

１ 透明基板
１ａ 透明基板１の、大気と接する側の表面
２ 第１の電極としての透明電極
３ 有機ＥＬ層
４ 第２の電極
５Ａ、５Ｂ 面取りによる斜面
Ｔ１ 透明基板の厚さ
Ｔ２ 透明基板端面の高さ
θ_A 透明基板１の透明電極２とは反対側の面に対する斜面５Ａの角度
θ_B 透明基板１の透明電極２側の面に対する斜面５Ｂの角度

Claims (2)

1. 透明基板と、該透明基板の片面に透明電極を介して配置された有機EL層とを含む有機EL素子において、
   前記透明基板の端部が面取りされて該端部に斜面が形成されていることを特徴とする有機EL素子。
2. 請求項１に記載の有機EL素子において、
   前記透明基板は、
   前記透明基板の前記透明電極とは反対側の面に対する、前記端部を面取りしてなる第一の斜面の角度θ_Aと、前記透明基板の前記透明電極の側の面に対する、前記端部を面取りしてなる第二の斜面の角度θ_B の少なくともどちらか一方が110deg以上であり、かつ、
   前記透明基板の厚さＴ１を前記透明基板の端面の高さＴ２で割った値であるＴ１／Ｔ２が２以上であるという条件を満たすことを特徴とする有機EL素子。

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