JP4211263B2 - 有機エレクトロルミネッセンス素子、それを用いた画像形成装置、携帯端末 - Google Patents
有機エレクトロルミネッセンス素子、それを用いた画像形成装置、携帯端末 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、種々の画像形成装置や画像形成装置の光源又はバックライト、若しくは光通信機器に使用される発光素子等に用いられる有機エレクトロルミネッセンス素子、それを用いた画像形成装置、携帯端末に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エレクトロルミネッセンス素子とは、固体蛍光性物質の電界発光を利用した発光デバイスであり、現在無機系材料を発光体として用いた無機エレクトロルミネッセンスが実用化され、液晶ディスプレイのバックライトやフラットディスプレイ等への応用展開が一部で図られている。しかし、無機エレクトロルミネッセンスは発光させるために必要な電圧が１００Ｖ以上と高く、しかも青色発光が難しいため、ＲＧＢの三原色によるフルカラー化が困難である。また、無機エレクトロルミネッセンスは、発光体として用いる材料の屈折率が非常に大きいため、界面での全反射等の影響を強く受け、実際の発光に対する空気中への光の取り出し効率が１０〜２０％程度と低く高効率化が困難である。
【０００３】
一方、有機材料を用いたエレクトロルミネッセンスに関する研究も古くから注目され、様々な検討が行われてきたが、発光効率が非常に悪いことから本格的な実用化研究へは進展しなかった。
【０００４】
しかし、１９８７年にコダック社のＣ．Ｗ．Ｔａｎｇらにより、有機材料を正孔輸送層と発光層の２層に分けた機能分離型の積層構造を有する有機エレクトロルミネッセンス素子が提案され、１０Ｖ以下の低電圧にもかかわらず１０００ｃｄ／ｍ２以上の高い発光輝度が得られることが明らかとなった〔Ｃ．Ｗ．Ｔａｎｇ ａｎｄ Ｓ．Ａ．Ｖａｎｓｌｙｋｅ：Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ、５１（１９８７）９１３等参照〕。これ以降、有機エレクトロルミネッセンス素子が俄然注目され始め、現在も同様な機能分離型の積層構造を有する有機エレクトロルミネッセンス素子についての研究が盛んに行われており、特に有機エレクトロルミネッセンス素子の実用化のためには不可欠である高効率化・長寿命化についても十分検討がなされており、近年、有機エレクトロルミネッセンス素子を用いたディスプレイ等が製作されている。
【０００５】
ここで、従来の一般的な有機エレクトロルミネッセンス素子の構成について図６を用いて説明する。
【０００６】
図６は従来の有機エレクトロルミネッセンス素子の要部断面図である。
【０００７】
図６において、１はガラス基板１はガラス基板１上に形成された陽極、３は陽極２上に形成された正孔輸送層、４は正孔輸送層３上に形成された発光層、５は発光層４上に形成された陰極である。
【０００８】
図６に示すように有機エレクトロルミネッセンス素子は、ガラス基板１上にスパッタリング法や抵抗加熱蒸着法等により形成されたＩＴＯ等の透明な導電性膜からなる陽極２と、陽極２上に同じく抵抗加熱蒸着法等により形成されたＮ、Ｎ’−ジフェニル−Ｎ、Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１、１’−ジフェニル−４、４’−ジアミン（以下、ＴＰＤという）等からなる正孔輸送層３と、正孔輸送層３上に抵抗加熱蒸着法等により形成された８−Ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎｅ Ａｌｕｍｉｎｕｍ（以下、Ａｌｑ3という）等からなる発光層４と、発光層４上に抵抗加熱蒸着法等により形成された１００〜３００ｎｍの膜厚の金属膜からなる陰極５とを備えている。
【０００９】
上記構成を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の陽極２をプラス極として、また陰極５をマイナス極として直流電圧又は直流電流を印加すると、陽極２から正孔輸送層３を介して発光層４に正孔が注入され、陰極５から発光層４に電子が注入される。発光層４では正孔と電子の再結合が生じ、これに伴って生成される励起子が励起状態から基底状態へ移行する際に発光現象が起こる。
【００１０】
このような有機エレクトロルミネッセンス素子において、通常、発光層中の蛍光体から放射される光は、蛍光体を中心とした全方位に出射され、正孔輸送層、陽極、ガラス基板を経由して、あるいは、一旦光取り出し方向とは逆方向へ向かい、陰極で反射され、発光層、正孔輸送層、陽極、ガラス基板を経由して、空気中へ放射される。しかし、光が各媒質の境界面を通過する際、入射側の媒質の屈折率が出射側の屈折率より大きい場合には、屈折波の出射角が９０となる角度、つまり臨界角よりも大きな角度で入射する光は全反射されるので、境界面を透過することができず、空気中へ取り出されない。
【００１１】
ここで、異なる媒質の境界面における、光の屈折角と、媒質の屈折率の関係は、スネルの法則に従う。スネルの法則によると、屈折率ｎ１の媒質から屈折率ｎ２の媒質へ光が進行する場合、入射角θ１と屈折角θ２の間に、ｎ１ｓｉｎθ１＝ｎ２ｓｉｎθ２なる関係が成り立つ。したがって、ｎ１＞ｎ２が成り立つ場合、θ２＝９０°となる入射角θ１＝ｓｉｎ−１（ｎ２／ｎ１）は、臨界角としてよく知られており、入射角がこれよりも大きな場合、光は媒質間の境界面において全反射されることとなる。
【００１２】
したがって、等方的に光の放射される有機エレクトロルミネッセンス素子において、この臨界角よりも大きな角度で放射される光は、境界面における全反射を繰り返し、素子内部に閉じ込められ、空気中へ放射されなくなる。
【００１３】
図７は従来の有機エレクトロルミネセンス素子の要部断面における代表的な光線経路を示す模式図である。
【００１４】
図７において、１はガラス基板１は陽極、３は正孔輸送層、４は発光層、５は陰極である。図７に示すように、発光層４中から放射された光の光源８から放射された光が、陽極２とガラス基板１との界面（ＩＴＯ／ガラス界面）、および、ガラス基板１と空気との界面（ガラス／空気界面）などの各境界面において、光が入射側の媒質の屈折率が出射側の屈折率より大きい場合には、屈折波の出射角が臨界角よりも大きな角度で入射ときのは、全反射されるので、境界面を透過することができず、空気中へ取り出されない。
【００１５】
このことは、発光層中で放射される光が素子外部へ放射されず、有機エレクトロルミネッセンス素子として、見かけ上の効率低下の原因となる。一般に、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層で得られる放射光は、大部分が全反射によって素子内部に閉じ込められ、有効な放射光として利用されるのは、１７％から２０％程度であることが知られている〔Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ６（１９９４）４９１等参照〕。
【００１６】
そこで、有機エレクトロルミネッセンス素子の基板に光の出射角度を変換する手段を設けることで、上述した問題点の解決を図ることが提案されている。
【００１７】
従来の有機エレクトロルミネッセンス素子としては、特許２７７３７２０号公報には、「セグメントやドット表示等の光源に用いる有機薄膜エレクトロルミネッセンス素子」が開示され、基板の光取り出し側にレンズ構造を形成することで光取り出し効率を向上させる有機薄膜エレクトロルミネッセンス素子が記載されている。
【００１８】
また、特許２９９１１８３号公報には、「発光効率に優れた有機エレクトロルミネッセンス素子」が開示され、素子界面の全反射を抑制する位置に回折格子等を形成することで光取り出し効率を向上させた有機エレクトロルミネッセンス素子が記載されている。
【００１９】
また、特開平９−１２９３７５号公報には、「有機エレクトロルミネッセンス素子」が開示され、光取り出し側表面を乱反射面あるいは反射・屈折角に乱れを生じさせることで光取り出し効率を向上させた有機エレクトロルミネッセンス素子が記載されている。
【００２０】
また、特開平１０−１８９２５１号公報には、「有機エレクトロルミネッセンス素子等を用いるディスプレイ装置」が開示され、透明基板内に光出射角度を変換する手段を形成することが記載されている。
【００２１】
また、特開平１０−３０８２８６号公報には、「民生用、工業用の表示機器、カラーディスプレイに好適に用いられる有機エレクトロルミネッセンス素子発光装置」が開示され、下部電極側面に光反射層を形成することで、光取り出し効率を向上させる有機エレクトロルミネッセンス素子が記載されている。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の有機エレクトロルミネッセンス素子では、以下の課題を有していた。
【００２３】
（１）ディスプレイなどの画像形成装置に用いる場合、メサ構造は基板面の素子側に逆Ｖ字形構造体があるため、メサ構造の効果を保持したまま電極を形成することは困難であるという課題を有していた。
【００２４】
（２）アクティブマトリックス方式による画像形成装置に用いる場合、メサ構造の効果を保持したまま駆動回路を形成することは非常に困難であるという課題を有していた。
【００２５】
（３）基板上にメサ構造を形成した場合、有機エレクトロルミネッセンス素子からの発光は、少なくともメサ構造および基板の両方を透過して空気中へ取り出されることになるため、基板を経由する分、光をロスすることとなり、発光効率が悪くなるという課題を有していた。
【００２６】
（４）ディスプレイなどの画像形成装置として前記基板上にメサ構造を形成した有機エレクトロルミネッセンス素子を用いる場合、任意の画素から放射された光が少なくともメサ構造及び基板の両方を透過して空気中へ取り出されるため、全反射する光は基板を経由して別の画素に到達し、その画素から空気中へ放射される、いわゆる迷光の原因となり、コントラストの低下等の不具合をもたらすという課題を有していた。
【００２７】
（５）メサ構造と有機エレクトロルミネッセンス素子を別々に形成した場合、貼り合わせ時の位置合わせが困難であり、貼り合わせのズレによるモアレ等の視覚特性の劣化が生じるという課題を有していた。また、応力によるはがれ等の不具合も生じ易いという課題を有していた。
【００２８】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、視認性に優れた高効率な発光性能を維持することができる有機エレクトロルミネッセンス素子の提供、視認性の優れた、高効率の発光性能を維持することができる画像形成装置の提供、重量が軽く、使用時間の長い携帯端末を提供することを目的とする。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、基板上に、少なくとも正孔を注入する陽極と、発光領域を有する発光層と、電子を注入する陰極とを備えた有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記発光層から放射される光は基板と対向する面から取り出され、前記発光層よりも高さの高い逆Ｖ字形構造体が前記基板の素子形成面の少なくとも一部に形成されるとともに、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の光取り出し面は、透明な材料で形成された透明平坦化構造体により平坦化され、前記逆Ｖ字形構造体は前記透明平坦化構造体よりも低屈折率の材料で形成されている構成よりなる。
【００３０】
この構成により、視認性に優れた高効率な発光性能を維持することができる有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することができる。
【００３１】
また、本発明の画像形成装置は、基板上に、少なくとも正孔を注入する陽極と、発光領域を有する発光層と、電子を注入する陰極とを備えた有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記発光層から放射される光は基板と対向する面から取り出され、前記基板の素子形成面の少なくとも一部に発光層よりも高い逆Ｖ字形構造体が形成されている有機エレクトロルミネッセンス素子の前記陽極及び前記陰極が、ストライプ状に個々電気的に分離されて構成され、複数の画素からなる画像表示配列を有し、前記逆Ｖ字形構造体の基板面内での方向と、ストライプ電極により形成される画素の方向とが同じである構成よりなる。
【００３２】
この構成により、視認性の優れた、高効率の発光性能を維持することができる画像形成装置の提供を提供することができる。
【００３３】
また、本発明の画像形成装置は、基板上に、少なくとも正孔を注入する陽極と、発光領域を有する発光層と、電子を注入する陰極とを備えた有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記発光層から放射される光は基板と対向する面から取り出され、前記基板の素子形成面の少なくとも一部に発光層よりも高い逆Ｖ字形構造体が形成されている有機エレクトロルミネッセンス素子の前記陽極又は前記陰極が、個々電気的に画素毎に分離されて構成され、前記陽極又は前記陰極は、少なくとも１つ以上のスイッチング素子を介して走査されることで、画像表示配列を有し、前記逆Ｖ字形構造体の基板面内での方向と、画素の方向とが同じである構成よりなる。
【００３４】
この構成により、視認性の優れた、高効率の発光性能を維持することができる画像形成装置の提供を提供することができる。
【００３５】
また、本発明の携帯端末は、基板上に、少なくとも正孔を注入する陽極と、発光領域を有する発光層と、電子を注入する陰極とを備えた有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記発光層から放射される光は基板と対向する面から取り出され、前記基板の素子形成面の少なくとも一部に発光層よりも高い逆Ｖ字形構造体が形成されている有機エレクトロルミネッセンス素子の前記陽極及び前記陰極が、ストライプ状に個々電気的に分離されて構成され、複数の画素からなる画像表示配列を有し、前記逆Ｖ字形構造体の基板面内での方向と、ストライプ電極により形成される画素の方向とが同じである画像形成装置、あるいは、個々電気的に画素毎に分離されて構成され、前記分離された電極は、少なくとも１つ以上のスイッチング素子を介して走査されることで、画像表示配列を有し、前記逆Ｖ字形構造体の基板面内での方向と、画素の方向とが同じである画像形成装置で構成された携帯端末であって、音声を音声信号に変換する音声信号変換手段と、電話番号等を入力する操作手段と、着信表示や電話番号等を表示する表示手段と、音声信号を送信信号に変換する通信手段と、受信信号を音声信号に変換する受信手段と、前記送信信号及び前記受信信号を送受信するアンテナと、各部を制御する制御手段を備えた構成よりなる。
【００３６】
この構成により、重量が軽く、使用時間が長い携帯端末を提供することができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
この目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子は、基板上に、少なくとも正孔を注入する陽極と、発光領域を有する発光層と、電子を注入する陰極とを備えた有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記発光層から放射される光は基板と対向する面から取り出され、前記発光層よりも高さの高い逆Ｖ字形構造体が前記基板の素子形成面の少なくとも一部に形成されるとともに、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の光取り出し面は、透明な材料で形成された透明平坦化構造体により平坦化され、前記逆Ｖ字形構造体は前記透明平坦化構造体よりも低屈折率の材料で形成されている構成としたものである。
【００３８】
この構成により、以下のような作用が得られる。
【００３９】
（１）基板の素子形成面の少なくとも一部に発光層よりも高い逆Ｖ字形構造体が形成されているので、開口部から空気中へ放出された光が、逆Ｖ字形構造体に到達し、光の配向が変わることで、正面方向の輝度が向上し、実効的な素子効率が上がる。
【００４０】
（２）素子を正面方向から見たときに、素子から直接放出される光と、逆Ｖ字形構造体で反射して放出される光の両方が見えるため、素子の見た目の発光面積が大きくなる。
【００４１】
ここで、基板としては、光の取り出し面として用いないため、透明あるいは不透明、いずれの基板も用いることができ、有機エレクトロルミネッセンス素子を保持できる強度があればよい。
【００４２】
基板の材料としては、透明または半透明のソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英ガラス等の、無機酸化物ガラス、無機フッ化物ガラス、等の無機ガラス、あるいは、透明または半透明のポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリフッ化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアクリレート、非晶質ポリオレフィン、フッ素系樹脂等の高分子フィルム等、あるいは、透明または半透明のＡｓ2Ｓ3、Ａｓ40Ｓ10、Ｓ40Ｇｅ10等のカルコゲノイドガラス、ＺｎＯ、Ｎｂ2Ｏ5、Ｔａ2Ｏ5、ＳｉＯ、Ｓｉ3Ｎ4、ＨｆＯ2、ＴｉＯ2等の金属酸化物および窒化物等の材料、あるいは、不透明のシリコン、ゲルマニウム、炭化シリコン、ガリウム砒素、窒化ガリウム等の半導体材料、あるいは、顔料等を含んだ透明基板材料、表面に絶縁処理を施した金属材料等から適宜選択して用いることができ、複数の基板材料を積層した積層基板を用いることもできる。また、この基板表面、あるいは、基板内部には、有機エレクトロルミネッセンス素子を駆動するための抵抗・コンデンサ・インダクタ・ダイオード・トランジスタ等からなる回路を形成していてもよい。
【００４３】
陽極とは、正孔を注入する電極であり、正孔を効率良く発光層或いは正孔輸送層に注入することが必要である。
【００４４】
陽極としては、透明電極を用いることができる。透明電極の材料としては、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の金属酸化物、あるいは、ＳｎＯ：Ｓｂ（アンチモン）、ＺｎＯ：Ａｌ（アルミニウム）といった混合物からなる透明導電膜や、あるいは、透明度を損なわない程度の厚さのＡｌ（アルミニウム）、Ｃｕ（銅）、Ｔｉ（チタン）、Ａｇ（銀）といった金属薄膜や、これら金属の混合薄膜、積層薄膜といった金属薄膜や、あるいは、ポリピロール等の導電性高分子等を用いることができる。また、複数の前述透明電極材料を積層することで透明電極とすることもでき、抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタ法または電界重合法等の各種の重合法等により形成する。また、透明電極は、十分な導電性を持たせるため、または、基板表面の凹凸による不均一発光を防ぐために、１ｎｍ以上の厚さにすることが望ましい。また、十分な透明性を持たせるために５００ｎｍ以下の厚さにすることが望ましい。
【００４５】
更に、陽極としては、透明電極以外にも、Ｃｒ（クロム）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）、Ｓｎ（錫）、Ｗ（タングステン）、Ａｕ（金）等の仕事関数の大きな金属、あるいはその合金、酸化物等を用いることができ、これら陽極材料を用いた複数の材料による積層構造も用いることができる。ただし、陽極として透明電極を用いない場合、光の角度変換手段の効果を最大限に利用するためには、陽極は光を反射する材料で形成することが好ましい。なお、陽極として透明電極を用いない場合には、陰極が透明電極であればよい。
【００４６】
また、陽極に非晶質炭素膜を設けてもよい。この場合には、共に正孔注入電極としての機能を有する。即ち、陽極から非晶質炭素膜を介して発光層或いは正孔輸送層に正孔が注入される。また、非晶質炭素膜は、陽極と発光層或いは正孔輸送層との間にスパッタ法により形成されてなる。スパッタリングによるカーボンターゲットとしては、等方性グラファイト、異方性グラファイト、ガラス状カーボン等があり、特に限定するものではないが、純度の高い等方性グラファイトが適している。非晶質炭素膜が優れている点を具体的に示すと、理研計器製の表面分析装置ＡＣ−１を使って、非晶質炭素膜の仕事関数を測定すると、非晶質炭素膜の仕事関数は、Ｗｃ＝５．４０ｅＶである。ここで、一般に陽極としてよく用いられているＩＴＯの仕事関数は、ＷＩＴＯ＝５．０５ｅＶであるので、非晶質炭素膜を用いた方が発光層或いは正孔輸送層に効率よく正孔を注入できる。また、非晶質炭素膜をスパッタリング法にて形成する際、非晶質炭素膜の電気抵抗値を制御するために、窒素あるいは水素とアルゴンの混合ガス雰囲気下で反応性スパッタリングする。さらに、スパッタリング法などによる薄膜形成技術では、膜厚を５ｎｍ以下にすると膜が島状構造となり均質な膜が得られない。そのため、非晶質炭素膜の膜厚が５ｎｍ以下では、効率のよい発光が得られず、非晶質炭素膜の効果が期待できない。また、非晶質炭素膜の膜厚を２００ｎｍ以上とすると、膜の色が黒味を帯び、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光が十分に透過しなくなる。
【００４７】
ここで、発光層としては、可視領域で蛍光特性を有し、かつ成膜性のよい蛍光体からなるものが好ましく、Ａｌｑ3やＢｅ−ベンゾキノリノール（ＢｅＢｑ2）の他に、２，５−ビス（５，７−ジ−ｔ−ペンチル−２−ベンゾオキサゾリル）−１，３，４−チアジアゾール、４，４’−ビス（５，７−ベンチル−２−ベンゾオキサゾリル）スチルベン、４，４’−ビス〔５，７−ジ−（２−メチル−２−ブチル）−２−ベンゾオキサゾリル〕スチルベン、２，５−ビス（５，７−ジ−ｔ−ベンチル−２−ベンゾオキサゾリル）チオフィン、２，５−ビス（〔５−α，α−ジメチルベンジル〕−２−ベンゾオキサゾリル）チオフェン、２，５−ビス〔５，７−ジ−（２−メチル−２−ブチル）−２−ベンゾオキサゾリル〕−３，４−ジフェニルチオフェン、２，５−ビス（５−メチル−２−ベンゾオキサゾリル）チオフェン、４，４’−ビス（２−ベンゾオキサイゾリル）ビフェニル、５−メチル−２−〔２−〔４−（５−メチル−２−ベンゾオキサイゾリル）フェニル〕ビニル〕ベンゾオキサイゾリル、２−〔２−（４−クロロフェニル）ビニル〕ナフト〔１，２−ｄ〕オキサゾール等のベンゾオキサゾール系、２，２’−（ｐ−フェニレンジビニレン）−ビスベンゾチアゾール等のベンゾチアゾール系、２−〔２−〔４−（２−ベンゾイミダゾリル）フェニル〕ビニル〕ベンゾイミダゾール、２−〔２−（４−カルボキシフェニル）ビニル〕ベンゾイミダゾール等のベンゾイミダゾール系等の蛍光増白剤や、ビス（８−キノリノール）マグネシウム、ビス（ベンゾ−８−キノリノール）亜鉛、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）アルミニウムオキシド、トリス（８−キノリノール）インジウム、トリス（５−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、８−キノリノールリチウム、トリス（５−クロロ−８−キノリノール）ガリウム、ビス（５−クロロ−８−キノリノール）カルシウム、ポリ〔亜鉛−ビス（８−ヒドロキシ−５−キノリノニル）メタン〕等の８−ヒドロキシキノリン系金属錯体やジリチウムエピンドリジオン等の金属キレート化オキシノイド化合物や、１，４−ビス（２−メチルスチリル）ベンゼン、１，４−（３−メチルスチリル）ベンゼン、１，４−ビス（４−メチルスチリル）ベンゼン、ジスチリルベンゼン、１，４−ビス（２−エチルスチリル）ベンゼン、１，４−ビス（３−エチルスチリル）ベンゼン、１，４−ビス（２−メチルスチリル）２−メチルベンゼン等のスチリルベンゼン系化合物や、２，５−ビス（４−メチルスチリル）ピラジン、２，５−ビス（４−エチルスチリル）ピラジン、２，５−ビス〔２−（１−ナフチル）ビニル〕ピラジン、２，５−ビス（４−メトキシスチリル）ピラジン、２，５−ビス〔２−（４−ビフェニル）ビニル〕ピラジン、２，５−ビス〔２−（１−ピレニル）ビニル〕ピラジン等のジスチルピラジン誘導体や、ナフタルイミド誘導体や、ペリレン誘導体や、オキサジアゾール誘導体や、アルダジン誘導体や、シクロペンタジエン誘導体や、スチリルアミン誘導体や、クマリン系誘導体や、芳香族ジメチリディン誘導体等が用いられる。さらに、アントラセン、サリチル酸塩、ピレン、コロネン等も用いられる。あるいは、ファク−トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム等の燐光発光材料を用いてもよい。
【００４８】
また、発光層のみの単層構造の他に、正孔輸送層と発光層又は発光層と電子輸送層の２層構造や、正孔輸送層と発光層と電子輸送層の３層構造のいずれの構造でもよい。但し、このような２層構造又は３層構造の場合には、正孔輸送層と陽極が、又は電子輸送層と陰極が接するように積層して形成される。
【００４９】
ここで、陰極としては、電子を注入する電極であり、電子を効率良く発光層或いは電子輸送層に注入することが必要であり、仕事関数の小さいＡｌ（アルミニウム）、Ｉｎ（インジウム）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｔｉ（チタン）、Ａｇ（銀）、Ｃａ（カルシウム）、Ｓｒ（ストロンチウム）等の金属、あるいは、これらの金属の酸化物やフッ化物およびその合金、積層体等が一般に用いられる。光の角度変換手段の効果を最大限に利用するためには、陰極は光を反射する材料で形成することが好ましい。光の角度変換手段を形成した場合、すべての光に対して有効な角度変換を行うことは困難であり、そのため、一度の光の角度変換で取出されなかった光は、空気との界面で全反射され、再び素子内部へと伝播し陰極へと到達する。或いは、発光層において、光は等方的に放射されるため、発光層で放射される光のうち半分は、光取り出し面に到達する前に陰極へと到達する。このとき、陰極が光を反射する材料で形成されていた場合、この陰極へ到達した光は反射され、再び、光取出し面方向へと伝播することができ、有効な光として利用される可能性がある。この効果を有効にするためには、陰極は光を反射する材料で形成することが好ましく、更に、光の反射率が５０％以上であることが好ましい。これは、光の角度変換による効率向上率が２倍程度であることから、光の反射率が５０％以上、つまり陰極における光のロスが５０％以下であれば有効な光取出しができる。従来の有機エレクトロルミネッセンス素子では、陰極の反射率は極めて高いことが要求されたが、光取り出し効率が向上することによって、陰極の材料、膜厚、形成方法等の選択性を拡大することもできる。なお、以上のことは、陰極を透明電極として用いた場合には、陽極に適用される。
【００５０】
また、陰極としては、発光層或いは電子輸送層と接する界面に、仕事関数の小さい金属を用いた光透過性の高い超薄膜を形成し、その上部に透明電極を積層することで、透明陰極を形成することもできる。特に仕事関数の小さなＭｇ、Ｍｇ−Ａｇ合金、特開平５−１２１１７２号公報記載のＡｌ−Ｌｉ合金やＳｒ−Ｍｇ合金あるいはＡｌ−Ｓｒ合金、Ａｌ−Ｂａ合金等あるいはＬｉＯ2／ＡｌやＬｉＦ／Ａｌ等の積層構造は陰極材料として好適である。
【００５１】
更に、これら陰極の成膜方法としては抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタ法が用いられる。
【００５２】
なお、陽極及び陰極は少なくとも一方が透明電極であればよい。更に、共に透明電極であってもよいが、光の取り出し効率を向上させるためには、一方が透明電極であれば、他方が光を反射する材料で形成することが好ましい。
【００５３】
逆Ｖ字形構造体としては、反射型あるいは透過型の２つの構造のいずれを用いることができる。
【００５４】
また、逆Ｖ字形構造体とは、その断面形状が、素子形成面に対して上に凸となるように配置された２つの面からなる構造体のことである。
【００５５】
ここで、反射型の逆Ｖ字形構造体の材料としては、金属反射を利用した、Ａｌ（アルミニウム）、Ａｇ（銀）、Ａｕ（金）、Ｐｔ（白金）、Ｃｕ（銅）、Ｌｉ（リチウム）、Ｃｒ（クロム）、Ｔｉ（チタン）、Ｆｅ（鉄）、Ｇｅ（ゲルマニウム）、Ｉｎ（インジウム）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｂａ（バリウム）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｓｉ（シリコン）、Ｓｎ（錫）、Ｗ（タングステン）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｔａ（タンタル）等、１種類以上の金属または合金あるいはこれらの膜を積層してなる積層体といった金属反射を利用した金属反射材料、あるいは、少なくとも金属粉末等の導電性微粒子を樹脂に分散させてできる導電性樹脂の光反射を利用した樹脂等、あるいは、導電性樹脂に白色顔料などを分散させてできる白色樹脂の白色反射を利用した樹脂等などから、適宜選択して用いることができ、あるいは反射型逆Ｖ字形構造体は任意の材料の表面に反射型材料を形成できる。
【００５６】
また、透過型の逆Ｖ字形構造体の材料としては、透明または半透明の基板の材料から適宜選択して用いることができ、あるいは、透明レジスト等の硬化型樹脂等も用いることができる。ただし、透過型構造体に用いる材料の屈折率は、透明平坦化材料の屈折率よりも小さい材料を選択しなければならない。
【００５７】
正孔輸送層としては、正孔移動度が高く、透明で成膜性のよいものが好ましい。ＴＰＤの他に、ポルフィン、テトラフェニルポルフィン銅、フタロシアニン、銅フタロシアニン、チタニウムフタロシアニンオキサイド等のポリフィリン化合物や、１，１−ビス｛４−（ジ−Ｐ−トリルアミノ）フェニル｝シクロヘキサン、４，４’，４’’−トリメチルトリフェニルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（Ｐ−トリル）−Ｐ−フェニレンジアミン、１−（Ｎ，Ｎ−ジ−Ｐ−トリルアミノ）ナフタレン、４，４’−ビス（ジメチルアミノ）−２−２’−ジメチルトリフェニルメタン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−４，４’−ジアミノビフェニル、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ−ｍ−トリル−４，Ｎ，Ｎ−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１，１’−４，４’−ジアミン、４’−ジアミノビフェニル、Ｎ−フェニルカルバゾ−ル等の芳香族第三級アミンや、４−ジ−Ｐ−トリルアミノスチルベン、４−（ジ−Ｐ−トリルアミノ）−４’−〔４−（ジ−Ｐ−トリルアミノ）スチリル〕スチルベン等のスチルベン化合物や、トリアゾール誘導体や、オキサジザゾール誘導体や、イミダゾール誘導体や、ポリアリールアルカン誘導体や、ピラゾリン誘導体や、ピラゾロン誘導体や、フェニレンジアミン誘導体や、アニールアミン誘導体や、アミノ置換カルコン誘導体や、オキサゾール誘導体や、スチリルアントラセン誘導体や、フルオレノン誘導体や、ヒドラゾン誘導体や、シラザン誘導体や、ポリシラン系アニリン系共重合体や、高分子オリゴマーや、スチリルアミン化合物や、芳香族ジメチリディン系化合物や、ポリ３−メチルチオフェン等の有機材料が用いられる。また、ポリカーボネート等の高分子中に低分子の正孔輸送層用の有機材料を分散させた、高分子分散系の正孔輸送層も用いられる。
【００５８】
また、電子輸送層としては、１，３−ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル−１，３，４−オキサジアゾリル）フェニレン（ＯＸＤ−７）等のオキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン誘導体、ジフェニルキノン誘導体等が用いられる。
【００５９】
ここで、本発明における有機エレクトロルミネッセンス素子を構成する材料の透明または半透明とは、有機エレクトロルミネッセンス素子による発光の視認を妨げない程度の透明性を示すものである。
【００６０】
さらに、有機エレクトロルミネッセンス素子の光取り出し面は、透明な材料で形成された透明平坦化構造体により平坦化されている。
【００６１】
この構成により、以下の作用が得られる。
【００６２】
（１）逆Ｖ字形構造体により形成される凹凸部を、透明な材料で形成された透明平坦化構造体により平面とすることで、光の配向及び取り出し効率が向上する。
【００６３】
（２）光の配向性がよくなり、正面方向の輝度が向上するので、実効的な素子効率は非常に上がる。
【００６４】
（３）素子内部での光損失を減少させることができるため、視認性に優れた、高効率の発光性能を維持することができる。
【００６５】
（４）素子表面を平坦とすることで、素子の強度が向上し、ゴミが付着し難い等の効果がある。
【００６６】
（５）平坦化構造が十分に薄いため、光のにじみ等が生じ難い。
【００６７】
ここで、透明平坦化構造体は、逆Ｖ字形構造体により形成された凹凸構造を平坦化するもので、（６）逆Ｖ字形構造体は透明平坦化構造体よりも低屈折率な材料で形成されているので、メサ構造の側面で光は全反射され、光の取り出し効率および正面輝度が向上する。（７）素子内部での光損失を減少させることができるため、視認性に優れた、高効率の発光性能を維持することができる。（８）反射面のように、表面反射による反射でないため反射ロスが小さい。（９）屈折率を設計することにより、迷光の影響を低減することが可能である。（１０）透明であるため、画素の周辺部だけでなく、画素内部にも形成することが可能である、という作用が得られる。
【００６８】
また、透明平坦化構造体の材料としては、透明または半透明の基板の材料や透明レジスト材料、紫外線硬化型、熱硬化型等の光学接着剤、あるいは、それらを複合させた透明材料を用いることができる。
【００６９】
ここで、異なる媒質の境界面における光の屈折角と媒質の屈折率の関係は、スネルの法則に従う。よって、等方的に光の放射される有機エレクトロルミネッセンス素子において、臨界角よりも大きな角度で放射される光は、境界面における全反射を繰り返し、素子内部に閉じ込められ、空気中へ放射されなくなる。したがって、界面における光の角度変換する手段を用いて光の角度を変化させることで、光取り出し面／空気界面に到達する光の角度を変え、空気中へ放射される光の角度・量を変化させることは、有機エレクトロルミネッセンス素子の効率の向上において重要な課題である。この光の角度変換手段については、基板上におけるレンズ構造・メサ構造・プリズム構造等の構造が提案されているが、特にこれらの中でも、メサ型構造体は、光の取り出し効率向上に対する効果が大きいことと、正面方向の輝度向上に対する効果が大きいことなどの理由により、有効な光取り出し効率向上の手段である。しかしながら、基板上にこれらの構造を形成する場合、構造体に用いる材料・形成方法に対する制約、および、有機エレクトロルミネッセンス素子の形成方法に対する制約等が生じるため、形成が困難である。特にアクティブマトリックス方式による画像形成装置に用いる場合、メサ構造の効果を保持したまま駆動回路を形成することは非常に困難である。
【００７０】
ここで、メサ構造とはピラミッドの上部を切り取ったような構造であり、四角錐台、円錐台とも表記できる。ここでは、四角錐台をメサと表現している。
【００７１】
次に、請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子は、請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子であって、透明平坦化構造体は、平均屈折率１．４〜２．５の透明な材料で形成された透明平坦化構造体により平坦化されている構成としたものである。そこで、図１に示す有機エレクトロルミネッセンス素子の層構成に基づき、透明平坦化構造体の屈折率を変えた場合についての光の取り出し効率に関する光学シミュレーションを行った。
【００７２】
図２にこの光学シミュレーションの結果を示す。なお、図２は光学シミュレーションの結果を示すグラフであり、透明平坦化構造体の屈折率を変えた場合の光の取り出し効率を、メサ構造のない平板基板における光の取り出し効率に対する相対値で示してある。
【００７３】
ここで、光学シミュレーションの条件について具体的に説明する。各層の屈折率は、発光層＝１．７，ＩＴＯ＝２．０，基板＝１．５、空気＝１．０とし、また、各層の膜厚は、発光層＝１５０ｎｍ，ＩＴＯ＝１５０ｎｍ、基板＝１ｍｍ、逆Ｖ字形構造体＝１００μｍであり、逆Ｖ字形構造体のテーパ角、すなわち、逆Ｖ字形構造体の頂角部分の角度を４０°とした。なお、発光層からの光は、発光層と陰極との界面で全て反射されるものとし、発光層、ＩＴＯおよび基板における吸収のみを考慮した。即ち、陰極は反射率１００％、発光層、ＩＴＯ、基板、透明平坦化構造体の透過率は、それぞれ８０％，９７％，９７％、９７％である。ここで、透明平坦化構造体＝１．３、１．５、１．７、１．９として、シミュレーションを行った。
【００７４】
以上のような条件において、図２においては、透明平坦化構造体の屈折率を変化させたときの取り出し効率の値を計算したものであり、屈折率が大きくなるにつれて取り出し効率の値は大きくなり、屈折率の値が１．７付近において変曲点を持ち、取り出し効率の向上率が低下することがわかる。以上の計算結果より、光の取り出し効率は、透明平坦化構造体の屈折率が大きいと向上するため、透明平坦化構造体の屈折率は１．４〜２．５であることが好ましく、さらに好ましくは１．７〜１．９である。
【００７５】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子であって、逆Ｖ字形構造体は光を反射する構成としたものである。
【００７６】
この構成により、請求項１又は２の作用に加え、以下の作用が得られる。
【００７７】
（１）逆Ｖ字形構造体はメサ型構造を形成し、光を反射する材料で形成されるので、光は効率よく反射され、光の取り出し効率および正面輝度が向上する。
【００７８】
（２）素子内部での光損失を減少させることができるため、視認性に優れた、高効率の発光性能を維持することができる。
【００７９】
（３）透明の場合のように、屈折率を考慮しなくて良いため、材料選択の自由度が高く軽量化等に効果を上げ易い。
【００８０】
ここで、光を反射する逆Ｖ字形構造体の材料としては、前述した反射型の逆Ｖ字形構造体の材料を用いることができる。また、任意の媒質で形成することが可能である。そのため、Ｖ字形構造体内部に配線や回路を配置することも可能である。
【００８１】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の内いずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記透明平坦化構造体は、前記逆Ｖ字形構造体に流動性をもつ材料が流し込まれて硬化させられた構成にしたものである。
【００８２】
この構成により、請求項１乃至３の内いずれかの作用に加え、以下の作用が得られる。
【００８３】
異なる媒質の境界面における光の屈折角と媒質の屈折率の関係は、スネルの法則に従う。よって、等方的に光の放射される有機エレクトロルミネッセンス素子において、臨界角よりも大きな角度で放射される光は、境界面における全反射を繰り返し、素子内部に閉じ込められ、空気中へ放射されなくなる。空気中へ放射される光の角度・量を変化させることは、有機エレクトロルミネッセンス素子の効率の向上において重要である。メサ型構造体は、光の取り出し効率向上に対する効果が大きいことと、正面方向の輝度向上に対する効果が大きいことなどの理由により、有効な光取り出し効率向上の手段であるが、基板上にこれらの構造を形成する場合、構造体に用いる材料・形成方法に対する制約、および、有機エレクトロルミネッセンス素子の形成方法に対する制約等が生じるため、形成が困難であった。特にアクティブマトリックス方式による画像形成装置に用いる場合、メサ構造の効果を保持したまま駆動回路を形成することは非常に困難であった。しかし、本発明の構成では、逆Ｖ字形構造体に流動性をもつ材料を流し込んで硬化するので、メサ構造と有機エレクトロルミネッセンス素子を別々に形成した場合、貼り合わせ時の位置合わせが困難であったり、貼り合わせのズレによるモアレ等の視覚特性の劣化が生じたりする、ということもない。
【００８８】
請求項５に記載の発明は、請求項２乃至４の内いずれか１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子であって、透明平坦化構造体は、有機エレクトロルミネッセンス素子表面に形成された保護膜上に形成されている構成としたものである。
【００８９】
この構成により、請求項１乃至４の内いずれか１の作用に加え、以下の作用が得られる。
【００９０】
（１）保護膜を形成し、その上面に透明平坦化膜を形成するので、透明電極や下部有機層に熱や応力等のダメージを与えずに有機エレクトロルミネッセンスを製造することができる。
【００９１】
（２）保護膜上に形成する形成方法や形成材料を自由に選択することができる。
【００９２】
（３）保護膜が形成されているので、有機エレクトロルミネッセンス素子を外気から遮断でき、長時間安定性に優れる。
【００９３】
ここで、保護膜の材料としては、ＳｉＯＮ、ＳｉＯ、ＳｉＮ、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＬｉＦ等の無機酸化物、無機窒化物、無機フッ化物からなる薄膜、あるいは、無機酸化物、無機窒化物、無機フッ化物等、あるいは、それらの混合物等からなるガラス膜、あるいは、熱硬化性、光硬化性の樹脂や封止効果のあるシラン系の高分子材料等が挙げられ蒸着やスパッタリング等もしくは塗布法により形成される。
【００９４】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５の内いずれか１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子であって、逆Ｖ字形構造体は、左右対称に形成されている構成としたものである。
【００９５】
この構成により、請求項１乃至５の内いずれか１の作用に加え、以下の作用が得られる。
【００９６】
（１）逆Ｖ字形構造体が、凹凸構造を左右対称な形状で形成されているので、光の配向を正面方向に強い指向性をもたせることができる。
【００９７】
（２）光の指向性を制御することができ、素子内部での光損失を減少させることができるため、視認性に優れた、高効率の発光性能を維持することができる。
【００９８】
（３）左右方向、上下方向に傾けた時の見え方が同じであるため、目が疲れる等の不具合がなく、視認性に優れる。
【００９９】
（４）複雑な光学設計を必要とせず、また、構造体の作成も容易である。
【０１００】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至５の内いずれか１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子であって、逆Ｖ字形構造体は、左右非対称に形成されている構成としたものである。
【０１０１】
この構成により請求項１乃至５の内いずれか１の作用に加え、以下の作用が得られる。
【０１０２】
（１）逆Ｖ字形構造体が、凹凸構造を左右非対称な形状で形成されているので、光の配向方向を変化させることができ、凹凸構造を左右非対称かつランダムに配置することで光を等方的に放射させることができる。
【０１０３】
（２）外光に対する影響を低減でき、素子内部での光損失を減少させることができるため、視認性に優れた、高効率の発光性能を維持することができる。
【０１０４】
（３）エリアに合わせてＶ字形溝の傾きを設計することにより、実際の発光以上に明るく感じる等の特殊な視覚特性を持たせることが可能である。
【０１０５】
（４）多少ズレても良いので、作成が容易であり、歩留まりも高くなる。
【０１０６】
請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７の内いずれか１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子であって、逆Ｖ字形構造体は、その断面形状がＶ字形の２つの直線状に形成されている構成としたものである。
【０１０７】
この構成により、請求項１乃至７の内いずれか１の作用に加え、以下の作用が得られる。
【０１０８】
（１）逆Ｖ字形構造体が直線状に形成されるので、構造の設計および形成がが容易にできる。
【０１０９】
（２）逆Ｖ字形構造体が直線的なメサ構造であるので、光の取り出し効率が向上する。
【０１１０】
（３）素子内部での光損失を減少させることができるため、視認性に優れた、高効率の発光性能を維持することができる。
【０１１１】
ここで、逆Ｖ字形構造体の頂点部分が平面あるいは曲面等の面形状であっても、光取り出しに関する効果には影響が小さく、実用上問題はない。
【０１１８】
請求項９に記載の画像形成装置は、請求項１乃至８の内いずれか１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の陽極及び陰極が、ストライプ状に個々電気的に分離されて構成され、複数の画素からなる画像表示配列を有し、逆Ｖ字形構造体の基板面内での方向と、ストライプ電極により形成される画素の方向とが同じであることを備えた構成としたものである。
【０１１９】
この構成により、以下の作用が得られる。
【０１２０】
（１）素子内部での光損失を減少させることができるため、高効率の発光性能を維持することができることができ、単純マトリックス方式での良好な照明を行うことができる。
【０１２１】
（２）マトリックス状の電極のすき間部分に逆Ｖ字形構造体を配置することができ、効果的に発光効率を向上させることが可能である。
【０１２２】
ここで、有機エレクトロルミネッセンス素子をディスプレイ等画像形成装置又はプリンタ光源等の照明装置として用いる場合、上記した光の配向についての設計が重要となる。例えば、携帯端末やキャッシュディスペンサーのディスプレイとして用いる場合、その表示状態は、使用者本人だけが認識できれば良く、周囲からの視認性は低いほうが好ましい、あるいは、プリンタ光源として用いる場合、開口部に対応する感光体の部分にのみ強い光を照射できることが求められるため、開口部から正面方向への輝度があればよく、周辺方向への光の放射が少ないことが好ましい。以上のような場合、開口部から放射される光は、概正面方向に強く周囲方向に弱く放射されることが好ましく、指向性の高い光取り出しがなされることが好ましい。
【０１２３】
請求項１０に記載の画像形成装置は、請求項１乃至８の内いずれか１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の陽極又は陰極が、個々電気的に画素毎に分離されて構成され、陽極又は陰極は、少なくとも１つ以上のスイッチング素子を介して走査されることで、画像表示配列を有し、逆Ｖ字形構造体の基板面内での方向と、画素の方向とが同じであることを備えた構成としたものである。
【０１２４】
この構成により、以下の作用が得られる。
【０１２５】
（１）素子内部での光損失を減少させることができるため、高効率の発光性能を維持することができることができ、アクティブマトリックス方式での良好な照明を行うことができる。
【０１２６】
（２）各画素間のすき間や、スイッチング素子上部等の部分に逆Ｖ字形構造体を配置することができ、効果的に発光効率を向上させることが可能である。
【０１２７】
また、ディスプレイ等の画像形成装置にメサ構造を設ける場合、画素から放射される光を有効に利用することが重要であり、画素の方向と逆Ｖ字形構造体の方向は一致すると、画素内の発光部を減少させることなく逆Ｖ字形構造体を配置することができ、効率のよい光の角度変換効果をおこなうことができる。
【０１２８】
請求項１１に記載の発明は、請求項９又は１０に記載の画像形成装置であって、逆Ｖ字形構造体の各方向のピッチは、各画素に対応する発光部の各方向のピッチと略等しく、逆Ｖ字形構造体の中心は、各画素の中心を結ぶ略中間点にある構成としたものである。
【０１２９】
この構成により、請求項９又は１０の作用に加え、以下の作用が得られる。
【０１３０】
（１）逆Ｖ字形構造体のピッチと画素のピッチを同じとすることで、発光部と逆Ｖ字形構造体の位置関係を同じにすることができ、どの画素においても同様な取り出し効率向上効果が得られ、良好な画像を得ることができる。
【０１３１】
（２）画素内における開口部を有効に配置することができ、素子内部での光損失を減少させることができるため、視認性に優れた、高効率の発光性能を維持することができる。
【０１３２】
請求項１２に記載の発明は、請求項９又は１０に記載の画像形成装置であって、透明平坦化構造体の高さは、逆Ｖ字形構造体の高さと画素の平面方向の幅の和よりも低い構成としたものである。
【０１３３】
この構成により、請求項９又は１０の作用に加え、以下の作用が得られる。
【０１３４】
（１）透明平坦化構造体の高さを、逆Ｖ字形構造体の高さと画素の平面方向の幅の和以下とすると、迷光の影響を小さくできるので、コントラストの低下や光にじみ・ぼけ等の不具合が起こらない。
【０１３５】
（２）他の画素内へ進入する光を減少させることができるため、視認性に優れた、高効率の発光性能を維持することができる。
【０１３６】
ここで、ディスプレイなどの画像形成装置として基板上にメサ構造を形成した有機エレクトロルミネッセンス素子を用いる場合、任意の画素から放射された光が基板を経由して別の画素に到達し、その画素から空気中へ放射される、いわゆる迷光の原因となり、コントラストの低下や光にじみ・ぼけ等の不具合をもたらすため、メサ構造から光取り出し面までの厚さは十分に薄いことが好ましい。特に逆Ｖ字形構造体を反射型とする場合は重要である。
【０１３７】
請求項１３に記載の携帯端末は、表示手段が請求項９乃至１２の内いずれか１に記載の画像形成装置で構成された携帯端末であって、音声を音声信号に変換する音声信号変換手段と、電話番号等を入力する操作手段と、着信表示や電話番号等を表示する表示手段と、音声信号を送信信号に変換する通信手段と、受信信号を音声信号に変換する受信手段と、送信信号及び受信信号を送受信するアンテナと、各部を制御する制御手段を備えた構成としたものである。
【０１３８】
この構成により、以下の作用が得られる。
【０１３９】
（１）素子内部での光損失を減少させることができるため、高効率の発光性能を維持することができることができ、電池容量等の減量化による、軽量化あるいは長使用時間化を図ることができる。
【０１４０】
（２）視覚特性（光の配向）を適当に設計することで、周囲からは見にくいプライベートウインドウや、複数人でも見やすいウインドウ等として用途に応じて用いることができる。
【０１４１】
ここで、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、画像を表示する画像形成装置として用いることができ、これら画像形成装置は、携帯電話、ＰＨＳ、ＰＤＡ等の携帯情報端末のディスプレイ、テレビジョン、パーソナルコンピュータ、カーナビゲーション等のディスプレイ、ステレオ、ラジオ等のＡＶ機器のディスプレイ等に用いることができる。
【０１４２】
更に、レーザプリンタ、スキャナ等の光源としての照明装置に用いることができる。或いは、室内灯、ライトスタンド等の照明器具のような単なる光源としての照明装置として用いることもできる。
【０１４３】
これらの中でも、有機エレクトロルミネッセンス素子の低消費電力、軽量薄型化が容易、応答速度が速い等の優位性を考慮すれば、様々な電子機器において画像を表示するディスプレイとしての画像形成装置や、レーザプリンタ、スキャナ等の光源としての照明装置に用いることが好ましい。
【０１４４】
以下に本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【０１４５】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１における有機エレクトロルミネッセンス素子について述べる。
【０１４６】
図１は、本発明の実施の形態１における有機エレクトロルミネッセンス素子の要部断面図である。
【０１４７】
図１において、１は基板１は基板１上に形成された陽極２、３は基板１上に形成された正孔輸送層、４は正孔輸送層３上に形成された発光層、５は発光層４上に形成された陰極、６は基板１上に形成された逆Ｖ字形構造体、７は陰極５上に形成された透明平坦化構造体である。
【０１４８】
実施の形態１における有機エレクトロルミネッセンス素子は、基板１の素子側表面に光の取り出し効率向上の手段として逆Ｖ字形構造体６および透明平坦化構造体７からなるメサ構造を備えている。メサ構造により、発光層から放射される光の角度を、光取り出し面と空気との境界面において全反射を引き起こす臨界角よりも小さい角度に変換するようになっている。
【０１４９】
なお、本実施の形態のおいて、有機エレクトロルミネッセンス素子の構成材料及び形成方法はこれに限られるものではなく、上述した構成材料、形成方法や従来公知のものでもよい。
【０１５０】
更に、実施の形態１においては、正孔輸送層と発光層からなる二層構造の場合について説明したが、その構造については前述のように特にこれに限定されるものではない。
【０１５１】
また、実施の形態１においては、基板上面に陽極を形成する構造の場合について説明したが、その構造については前述のように特にこれに限定されるものではなく、基板上面に陰極を形成してもよい。
【０１５２】
また、封止の形態については、光取り出し面とガラスキャップとが密着しないようにして、ガラスキャップをＵＶ硬化樹脂等で接着することで形成でき、あるいは、有機エレクトロルミネッセンス素子の表面に保護膜を形成して封止する等の適宜手段を採用することができる。他に保護膜とシールド材等との組み合わせであってもよい。また、保護膜を形成し、その上面に透明平坦化構造体を形成する構造であってもよい。
【０１５３】
以上のように、実施の形態１によれば、光を効率的に取り出すことができるため、高効率な発光性能を維持することができることができる。
【０１５４】
実施の形態１における有機エレクトロルミネッセンス素子は、照明装置や画像形成装置として用いることができる。
【０１５５】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２における有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた画像形成装置について述べる。
【０１５６】
図３は、本発明の実施の形態２における有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた画像形成装置の概略斜視図である。
【０１５７】
図３において、１は基板１は陽極、３は正孔輸送、４は発光層、５は陰極、６は逆Ｖ字形構造体、７は透明平坦化構造体である。
【０１５８】
実施の形態２においては、図３に示すように、陽極２は線状にパターニングされており、これに略直交する形で陰極５も同様に線状にパターニングされている。
【０１５９】
この画像形成装置の陽極２をプラス側、陰極５をマイナス側とし、図示しない駆動手段としての駆動回路（ドライバ）に接続し、選択した陽極２、陰極５に直流電圧または直流電流を印加すれば、直交する部分の発光層４が発光し、単純マトリックス方式の画像形成装置として使用することができる。
【０１６０】
実施の形態２においては、基板１の素子形成面に光の角度変換手段として逆Ｖ字形構造体６と透明平坦化構造体７からなるメサ構造を備えている。そのメサ構造が、発光層４から放射される光の角度を、高屈折率基板と空気との境界面において全反射を引き起こす臨界角よりも小さい角度に変換するようになっており、また、メサ構造は各画素毎に周期的に配置されている。
【０１６１】
なお、本実施の形態のおいて、有機エレクトロルミネッセンス素子の構成材料及び形成方法はこれに限られるものではなく、上述した構成材料、形成方法や従来公知のものでもよい。
【０１６２】
以上のように、実施の形態２の画像形成装置において、光を効率的に取り出すことができるため、光取り出し効率が向上し、高効率な発光性能を維持することができる。また、光の配向が正面方向に強くなるため、光取り出し面における光透過性基板中における光伝播を抑制することができ、高効率な発光性能を維持することができることができるとともに、光にじみ等がなく、視認性がよくなる。
【０１６３】
また、実施の形態２においては、単純マトリックス方式の画像形成装置について説明したが、アクティブマトリックス方式の画像形成装置でもよく、基板の素子形成面のうち、例えば駆動に用いるＴＦＴ等の非発光部に逆Ｖ字形構造体６を配置することで、前記単純マトリックス方式と同様の高効率な発光性能を維持することができることができる。
【０１６４】
なお、実施の形態２の画像形成装置は、画像を表示する画像形成装置としてだけでなく、レーザプリンタ、スキャナ等の光源等の照明装置としても用いることができる。更に、陽極２及び陰極５を線状にパターニングさせずに、全面発光させて、単なる照明装置として用いてもよい。
【０１６５】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた携帯端末について述べる。
【０１６６】
図４は本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた画像形成装置を備えた携帯端末を示す斜視図であり、図５は本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた画像形成装置を備えた携帯端末を示すブロック図である。
【０１６７】
図４及び図５において、９は音声を音声信号に変換するマイク、１０は音声信号を音声に変換するスピーカー、１１はダイヤルボタン等から構成される操作部、１２は着信等を表示する表示部であり本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた画像形成装置より構成されている、１３はアンテナ、１４はマイク９からの音声信号を送信信号に変換する送信部で、送信部１４で作成された送信信号は、アンテナ１３を通して外部に放出される。１５はアンテナ１３で受信した受信信号を音声信号に変換する受信部で、受信部１５で作成された音声信号はスピーカー１０にて音声に変換される。１６は送信部１４、受信部１５、操作部１１、表示部１２を制御する制御部である。
【０１６８】
マイク９は、使用者（発信者）の通話時の音声等が入力され、スピーカー１０からは相手側の音声や告知音が出力されて使用者（受信者）に伝達される。なお、携帯端末として、ページャーを用いる場合には、マイクは特に設けなくてもよい。
【０１６９】
更に、操作部１１には、ダイヤルボタンとしてのテンキーや各種の機能キーを備えている。また、テンキーや各種の機能キーだけでなく、文字キー等を備えていてもよい。この操作部１１から、電話番号、氏名、時刻、各種機能の設定、Ｅメールアドレス、ＵＲＬ等の所定のデータが入力される。更に操作部１１は、このようなキーボードによる操作だけでなく、ペン入力装置、音声入力装置、磁気又は光学入力装置を用いてもよい。
【０１７０】
表示部１２は、操作部１１から入力される所定のデータやメモリに記憶された電話番号、Ｅメールアドレス、ＵＲＬ等のデータ或いはキャラクタアイコン等が表示される。
【０１７１】
また、アンテナ１３は、電波の送信か受信の少なくとも一方を行う。なお、本実施の形態では、信号の送信、受信を電波で行うので、アンテナ（ヘリカルアンテナ、平面アンテナ等）を設けたが、光通信等を行う場合には、発光素子や受光素子をアンテナの代わりに設けてもよい。この場合には、発光素子で信号を他の通信機器などに送信し、受光素子で外部からの信号を受信する。
【０１７２】
送信部１４、受信部１５は、それぞれ、音声信号を送信信号に変換し、受信した受信信号を音声信号に変換する。
【０１７３】
更に、制御部１６は、図示されていないＣＰＵやメモリ等を用いた従来公知の手法により構成されており、送信部１４、受信部１５、及び、操作部１１、表示部１２を制御する。より具体的には、これら各部に設けられた図示しない各制御回路、駆動回路等に命令を与える。例えば、制御部１６からの表示命令を受けた表示制御回路は、表示駆動回路を駆動し、表示部１２に表示が行われる。
【０１７４】
以下その動作について説明する。
【０１７５】
先ず、着信があった場合には、受信部１５から制御部１６に着信信号を送出し、制御部１６は、その着信信号に基づいて、表示部１２に所定のキャラクタ等を表示させ、更に操作部１１から着信を受ける旨のボタン等が押されると、信号が制御部１６に送出されて、制御部１６は、着信モードに各部を設定する。即ちアンテナ１３で受信した信号は、受信部１５で音声信号に変換され、音声信号はスピーカー１０から音声として出力されると共に、マイク９から入力された音声は、音声信号に変換され、送信部１４を介し、アンテナ１３を通して外部に送出される。
【０１７６】
次に、発信する場合について説明する。
【０１７７】
まず、発信する場合には、操作部１１から発信する旨の信号が、制御部１６に入力される。続いて電話番号に相当する信号が操作部１１から制御部１６に送られてくると、制御部１６は送信部１４を介して、電話番号に対応する信号をアンテナ１３から送出する。その送出信号によって、相手方との通信が確立されたら、その旨の信号がアンテナ１３を介し受信部１５を通して制御部１６に送られると、制御部１６は発信モードに各部を設定する。即ちアンテナ１３で受信した信号は、受信部１５で音声信号に変換され、音声信号はスピーカー１０から音声として出力されると共に、マイク９から入力された音声は、音声信号に変換され、送信部１４を介し、アンテナ１３を通して外部に送出される。
【０１７８】
なお、実施の形態３では、音声を送信受信した例を示したが、音声に限らず、文字データ等の音声以外のデータの送信もしくは受信の少なくとも一方を行う携帯端末についても同様な効果を得ることができる。
【０１７９】
このような実施の形態３による携帯端末においては、高効率な発光性能を維持することができることができるため、バッテリー等の電力使用量を抑制することができる。これにより、携帯端末の長時間使用を可能にしたり、あるいは、バッテリーの小型化による軽量化を図ることが可能である。特に近年、携帯端末に用いる表示素子はより高画質で、かつ低消費電力であることが求められており、従来の有機エレクトロルミネッセンス素子の光取り出しに比べて、高画質・高効率化は大きなメリットをもたらす。高効率化によって、電池容量の減量化が可能となり、軽量化や長使用時間化を図ることができる。また、有機エレクトロルミネッセンス素子の基板として、高分子フィルムを用いれば、飛躍的な軽量化をもたらすことが可能となる。
【０１８０】
また、携帯端末のような個人使用を目的とした携帯端末においては、使用者本人だけが情報を認識でき、周囲からは情報を認識できないような特性が要求されている。本発明における表示素子では、光の配向を正面方向に強くすることが可能であるため、上記したような用途に対し非常に有効である。
【０１８１】
【実施例】
（実施例１）
ポリカーボネートおよびポリイミドの複合材料からなる不透明基板上に、スピンコート法により透明ネガレジスト材（屈折率１．５）を塗布し、厚さ１００μｍのレジスト膜を形成し、マスク、露光、現像してレジスト膜を所定の形状にパターニングし、これを２２０℃に加熱したオーブンで１時間加熱することで、逆Ｖ字形構造体のテーパ角４０〜５０°である逆Ｖ字形構造体を形成した。
【０１８２】
次に、この基板を、洗剤（フルウチ化学社製、セミコクリーン）による５分間の超音波洗浄、純水による１０分間の超音波洗浄、アンモニア水１（体積比）に対して過酸化水素水１と水５を混合した溶液による５分間の超音波洗浄、７０℃の純水による５分間の超音波洗浄の順に洗浄処理した後、窒素ブロアーで基板に付着した水分を除去し、さらに加熱して乾燥した。
【０１８３】
次に、Ｖ字型構造付きの基板を、２×１０-6Ｔｏｒｒ以下の真空度まで減圧した抵抗加熱蒸着装置内にて、１５ａｔ％のＬｉを含むＡｌ−Ｌｉ合金を蒸着源として、金属マスクによりパターニングされた陰極を１５０ｎｍの膜厚で成膜した。
【０１８４】
次に、同様に抵抗加熱蒸着装置内にて、陰極上に発光層としてＡｌｑ3を約６０ｎｍの膜厚で形成し、その発光層上に正孔輸送層としてＴＰＤを約５０ｎｍの膜厚で形成した。なお、ＴＰＤとＡｌｑ3の蒸着速度は、共に０．２ｎｍ／ｓであった。
【０１８５】
次に、２×１０-6Ｔｏｒｒ以下の真空度まで減圧した低ダメージスパッタ装置内にて、金属マスクによりマスクし、正孔輸送層上に膜厚１６０ｎｍのＩＴＯ膜を成膜した。
【０１８６】
次に、同様に低ダメージスパッタ装置内にて、凹凸形状の有機エレクトロルミネッセンス素子上に、膜厚３μｍの窒化シリコン膜を保護膜として成膜した。
【０１８７】
次に、保護膜の形成された有機エレクトロルミネッセンス素子を２×１０-6Ｔｏｒｒ以下の真空度まで減圧した抵抗加熱蒸着装置内にて、Ａｌを蒸着源として、金属マスクにより逆Ｖ字形構造体の形状にパターニングされた１００ｎｍの膜厚の反射膜を形成した。
【０１８８】
（実施例２）
ポリカーボネートからなる透明基板上に、スピンコート法により透明ネガレジスト材（屈折率１．５）を塗布し、厚さ１００μｍのレジスト膜を形成し、マスク、露光、現像してレジスト膜を所定の形状にパターニングし、これを２２０℃に加熱したオーブンで１時間加熱することで、逆Ｖ字形構造体のテーパ角４０〜５０°である逆Ｖ字形構造体を形成した。
【０１８９】
次に、この基板を、洗剤（フルウチ化学社製、セミコクリーン）による５分間の超音波洗浄、純水による１０分間の超音波洗浄、アンモニア水１（体積比）に対して過酸化水素水１と水５を混合した溶液による５分間の超音波洗浄、７０℃の純水による５分間の超音波洗浄の順に洗浄処理した後、窒素ブロアーで基板に付着した水分を除去し、さらに加熱して乾燥した。
【０１９０】
次に、Ｖ字型構造付きの基板を、２×１０-6Ｔｏｒｒ以下の真空度まで減圧した抵抗加熱蒸着装置内にて、１５ａｔ％のＬｉを含むＡｌ−Ｌｉ合金を蒸着源として、金属マスクによりパターニングされた陰極を１５０ｎｍの膜厚で成膜した。
【０１９１】
次に、同様に抵抗加熱蒸着装置内にて、陰極上に発光層としてＡｌｑ3を約６０ｎｍの膜厚で形成し、その発光層上に正孔輸送層としてＴＰＤを約５０ｎｍの膜厚で形成した。なお、ＴＰＤとＡｌｑ3の蒸着速度は、共に０．２ｎｍ／ｓであった。
【０１９２】
次に、２×１０-6Ｔｏｒｒ以下の真空度まで減圧した低ダメージスパッタ装置内にて、金属マスクによりマスクし、正孔輸送層上に膜厚１６０ｎｍのＩＴＯ膜を成膜した。
【０１９３】
次に、同様に低ダメージスパッタ装置内にて、凹凸形状の有機エレクトロルミネッセンス素子上に、膜厚３μｍの窒化シリコン膜を保護膜として成膜した。
【０１９４】
次に、この保護膜により保護された凹凸形状の有機エレクトロルミネッセンス素子表面にＵＶ硬化型透明樹脂（屈折率１．６）を塗布し、２００μｍのスペーサ付き平坦化冶具により２００μｍの厚の平坦化構造体とし、これにＵＶ照射し硬化した。
【０１９５】
（実施例３）
ガラスからなる透明基板上に、Ｃｒからなる各画素電極が非晶質シリコンからなるＴＦＴを介して信号線と結ばれたＴＦＴアレイを形成した。
【０１９６】
次にこのＴＦＴアレイ基板表面に、スピンコート法によりネガレジスト材を塗布し、厚さ５μｍのレジスト膜を形成し、画素電極のない非発光部をマスク、露光、現像して、非発光部のみをレジスト膜により被覆したＴＦＴアレイ基板とした。
【０１９７】
次に、このＴＦＴアレイ基板を、洗剤（フルウチ化学社製、セミコクリーン）による５分間の超音波洗浄、純水による１０分間の超音波洗浄の順に洗浄処理した後、窒素ブロアーで基板に付着した水分を除去し、さらに加熱して乾燥した。
【０１９８】
次に、ＴＦＴアレイ基板の表面に、２×１０-6Ｔｏｒｒ以下の真空度まで減圧した抵抗加熱蒸着装置内にて、Ａｌを約１００μｍの膜厚で形成し、このアレイ基板表面に、レジスト材（東京応化社製、ＯＦＰＲ−８００）をスピンコート法により塗布して厚さ１０μｍのレジスト膜を形成し、マスク、露光、現像してレジスト膜を非発光部を被覆するようにパターニングした。次に、この基板を６０℃で５０％のＡｌエッチャント中に浸漬して、レジスト膜が形成されていない部分のＡｌ膜をエッチングした後、さらにしばらくの間エッチャント中でオーバーエッチングした後、レジスト膜も除去し、非発光部に逆Ｖ字形構造体のテーパ角３０〜５０°となるＡｌからなる逆Ｖ字形構造体の形成されたＴＦＴアレイ基板を得た。
【０１９９】
次に、７０℃の純水による５分間の超音波洗浄の順に洗浄処理した後、窒素ブロアーで基板に付着した水分を除去し、さらに加熱して乾燥した。
【０２００】
次に、Ｖ字型構造付きの基板を、２×１０-6Ｔｏｒｒ以下の真空度まで減圧した抵抗加熱蒸着装置内にて、１５ａｔ％のＬｉを含むＡｌ−Ｌｉ合金を蒸着源として、金属マスクによりパターニングされた陰極を１５０ｎｍの膜厚で成膜した。
【０２０１】
次に、同様に抵抗加熱蒸着装置内にて、陰極上に発光層としてＡｌｑ3を約６０ｎｍの膜厚で形成し、その発光層上に正孔輸送層としてＴＰＤを約５０ｎｍの膜厚で形成した。なお、ＴＰＤとＡｌｑ3の蒸着速度は、共に０．２ｎｍ／ｓであった。
【０２０２】
次に、２×１０-6Ｔｏｒｒ以下の真空度まで減圧した低ダメージスパッタ装置内にて、金属マスクによりマスクし、正孔輸送層上に膜厚１６０ｎｍのＩＴＯ膜を成膜した。
【０２０３】
次に、同様に低ダメージスパッタ装置内にて、凹凸形状の有機エレクトロルミネッセンス素子上に、膜厚３μｍの窒化シリコン膜を保護膜として成膜した。
【０２０４】
次に、この保護膜により保護された凹凸形状の有機エレクトロルミネッセンス素子表面に透明レジスト材を塗布し、２００μｍのスペーサ付き平坦化冶具により２００μｍの厚の平坦化構造体とし、これを１００℃に熱したオーブンにて加熱硬化した。
【０２０５】
（比較例１）
ガラスからなる透明基板上に、実施例１と同様に、膜厚１６０ｎｍのＩＴＯ膜を形成した後、ＩＴＯ膜上にレジスト材（東京応化社製、ＯＦＰＲ−８００）をスピンコート法により塗布して厚さ１０μｍのレジスト膜を形成し、マスク、露光、現像してレジスト膜を所定の形状にパターニングした。次に、この基板を６０℃で５０％の塩酸中に浸漬して、レジスト膜が形成されていない部分のＩＴＯ膜をエッチングした後、レジスト膜も除去し、所定のパターンのＩＴＯ膜からなる陽極が形成されたパターニング基板を得た。
【０２０６】
次に、このパターニング基板を、洗剤（フルウチ化学社製、セミコクリーン）による５分間の超音波洗浄、純水による１０分間の超音波洗浄、アンモニア水１（体積比）に対して過酸化水素水１と水５を混合した溶液による５分間の超音波洗浄、７０℃の純水による５分間の超音波洗浄の順に洗浄処理した後、窒素ブロアーで基板に付着した水分を除去し、さらに加熱して乾燥した。
【０２０７】
次に、パターニング基板の陽極側の表面に、２×１０-6Ｔｏｒｒ以下の真空度まで減圧した抵抗加熱蒸着装置内にて、正孔輸送層としてＴＰＤを約５０ｎｍの膜厚で形成した。
【０２０８】
次に、同様に抵抗加熱蒸着装置内にて、正孔輸送層上に発光層としてＡｌｑ3を約６０ｎｍの膜厚で形成した。なお、ＴＰＤとＡｌｑ3の蒸着速度は、共に０．２ｎｍ／ｓであった。
【０２０９】
次に、同様に抵抗加熱蒸着装置内にて、発光層上に１５ａｔ％のＬｉを含むＡｌ−Ｌｉ合金を蒸着源として、陰極を１５０ｎｍの膜厚で成膜した。
【０２１０】
【表１】
【０２１１】
ここで、（表１）の評価項目における評価方法及びその評価基準について説明する。
【０２１２】
素子の発光効率は、有機エレクトロルミネッセンス素子に一定電流を流したときの発光輝度を評価した。その評価基準は、比較例１の発光輝度に対して、◎：非常に優れている、○：優れている、△：許容できるである。
【０２１３】
発光面の視認性は、有機エレクトロルミネッセンス素子を３００μｍの画素からなる画像形成装置としたときの、光のにじみ、ぼけについて、視認性の程度を目視にて評価した。評価は、◎、○、△の三段階評価であり、その評価基準は、◎：非常に優れている、○：優れている、△：許容できるである。
【０２１４】
(表１)から明らかなように実施例１、２、３の各有機エレクトロルミネッセンス素子は、比較例１の有機エレクトロルミネッセンス素子に対して、発光輝度、発光面視認性において、すべて優れた結果となった。特に、実施例２及び３においては、発光輝度、発光面視認性が比較例１と比べて非常に優れた結果となった。本実施例の有機エレクトロルミネッセンス素子は比較例に対し顕著に発光効率が高く、視認性に優れた有機エレクトロルミネッセンス素子であることがわかる。
【０２１５】
【発明の効果】
以上のように、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子によれば、以下のような有利な効果が得られる。
【０２１６】
請求項１に記載の発明によれば、（１）基板の素子形成面の少なくとも一部に発光層よりも高さが高い逆Ｖ字形構造体が形成されているので、開口部から空気中へ放出された光が、前記逆Ｖ字形構造体に到達し、光の配向が変わることで、正面方向の輝度が向上し、実効的な素子効率が上がる。また、（２）素子を正面方向から見たときに、素子から直接放出される光と、逆Ｖ字形構造体で反射して放出される光の両方が見えるため、素子の見た目の発光面積が大きくなる。（３）逆Ｖ字形構造体により形成される凹凸部を、透明な材料で形成された透明平坦化構造体により平面とすることで、光の配向及び取り出し効率が向上する。
【０２１７】
さらに、（４）逆Ｖ字形構造体は透明平坦化構造体よりも低屈折率な材料で形成されているので、メサ構造の側面で光は全反射され、光の取り出し効率および正面輝度が向上する。（５）素子内部での光損失を減少させることができるため、視認性に優れた、高効率の発光性能を維持することができる。（６）反射面のように、表面反射による反射でないため反射ロスが小さい。（７）屈折率を設計することにより、迷光の影響を低減することが可能である。
【０２１８】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、
（１）逆Ｖ字形構造体により形成される凹凸部を、透明な材料で形成された透明平坦化構造体により平面とすることで、光の配向及び取り出し効率が向上する。
【０２１９】
（２）光の配向性がよくなり、正面方向の輝度が向上するので、実効的な素子効率は非常に上がる。
【０２２０】
（３）素子内部での光損失を減少させることができるため、視認性に優れた、高効率の発光性能を維持することができる。
【０２２１】
（４）素子表面を平坦とすることで、素子の強度が向上し、ゴミが付着し難い等の効果がある。
【０２２２】
（５）平坦化構造が十分に薄いため、光のにじみ等が生じ難い。
【０２２３】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２の効果に加え、
（１）逆Ｖ字形構造体はメサ型構造を形成し、光を反射する材料で形成されるので、光は効率よく反射され、光の取り出し効率および正面輝度が向上する。
【０２２４】
（２）素子内部での光損失を減少させることができるため、視認性に優れた、高効率の発光性能を維持することができる。
【０２２５】
（３）透明の場合のように、屈折率を考慮しなくて良いため、材料選択の自由度が高く軽量化等に効果を上げ易い。
【０２２６】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至３の内いずれかに記載の効果に加え、（１）基板上にメサ型構造体の構造を形成する場合、構造体に用いる材料・形成方法に対する制約、および、有機エレクトロルミネッセンス素子の形成方法に対する制約等が生じるため、形成は困難であったが、この構成では、逆Ｖ字形構造体に流動性をもつ材料を流し込んで硬化するのでこれが可能になる。
【０２２７】
（２）メサ構造と有機エレクトロルミネッセンス素子を別々に形成した場合、貼り合わせ時の位置合わせが困難であったり、貼り合わせのズレによるモアレ等の視覚特性の劣化が生じたりする、ということもない。
【０２３１】
請求項５に記載の発明によれば、請求項１乃至４の内いずれか１の効果に加え、（１）保護膜を形成し、その上面に透明平坦化膜を形成するので、透明電極や下部有機層に熱や応力等のダメージを与えずに有機エレクトロルミネッセンスを製造することができる。
【０２３２】
（２）保護膜上に形成する形成方法や形成材料を自由に選択することができる。
【０２３３】
（３）保護膜が形成されているので、有機エレクトロルミネッセンス素子を外気から遮断でき、長時間安定性に優れる。
【０２３４】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１乃至５の内いずれか１の効果に加え、
（１）逆Ｖ字形構造体が、凹凸構造を左右対称な形状で形成されているので、光の配向を正面方向に強い指向性をもたせることができる。
【０２３５】
（２）光の指向性を制御することができ、素子内部での光損失を減少させることができるため、視認性に優れた、高効率の発光性能を維持することができる。
【０２３６】
（３）左右方向、上下方向に傾けた時の見え方が同じであるため、目が疲れる等の不具合がなく、視認性に優れる。
【０２３７】
（４）複雑な光学設計を必要とせず、また、構造体の作成も容易である。
【０２３８】
請求項７に記載の発明によれば、請求項１乃至５の内いずれか１の効果に加え、
（１）逆Ｖ字形構造体が、凹凸構造を左右非対称な形状で形成されているので、光の配向方向を変化させることができ、凹凸構造を左右非対称かつランダムに配置することで光を等方的に放射させることができる。
【０２３９】
（２）外光に対する影響を低減でき、素子内部での光損失を減少させることができるため、視認性に優れた、高効率の発光性能を維持することができる。
【０２４０】
（３）エリアに合わせてＶ字形溝の傾きを設計することにより、実際の発光以上に明るく感じる等の特殊な視覚特性を持たせることが可能である。
【０２４１】
（４）多少ズレても良いので、作成が容易であり、歩留まりも高くなる。
【０２４２】
請求項８に記載の発明によれば、請求項１乃至７の内いずれか１の効果に加え、
（１）逆Ｖ字形構造体が直線状に形成されるので、構造の設計および形成がが容易にできる。
【０２４３】
（２）逆Ｖ字形構造体が直線的なメサ構造であるので、光の取り出し効率が向上する。
【０２４４】
（３）素子内部での光損失を減少させることができるため、視認性に優れた、高効率の発光性能を維持することができる。
【０２４８】
請求項９に記載の発明によれば、（１）素子内部での光損失を減少させることができるため、高効率の発光性能を維持することができることができ、単純マトリックス方式での良好な照明を行うことができる。
【０２４９】
（２）マトリックス状の電極のすき間部分に逆Ｖ字形構造体を配置することができ、効果的に発光効率を向上させることが可能である。
【０２５０】
請求項１０に記載の発明によれば、（１）素子内部での光損失を減少させることができるため、高効率の発光性能を維持することができることができ、アクティブマトリックス方式での良好な照明を行うことができる。
【０２５１】
（２）各画素間のすき間や、スイッチング素子上部等の部分に逆Ｖ字形構造体を配置することができ、効果的に発光効率を向上させることが可能である。
【０２５２】
請求項１１に記載の発明によれば、請求項９又は１０の効果に加え、（１）逆Ｖ字形構造体のピッチと画素のピッチを同じとすることで、発光部と逆Ｖ字形構造体の位置関係を同じにすることができ、どの画素においても同様な取り出し効率向上効果が得られ、良好な画像を得ることができる。
【０２５３】
（２）画素内における開口部を有効に配置することができ、素子内部での光損失を減少させることができるため、視認性に優れた、高効率の発光性能を維持することができる。
【０２５４】
請求項１２に記載の発明によれば、請求項９又は１０の効果に加え、（１）透明平坦化構造体の高さを、前記逆Ｖ字形構造体の高さと画素の平面方向の幅の和以下とすると、迷光の影響を小さくできるので、コントラストの低下や光にじみ・ぼけ等の不具合が起こらない。
【０２５５】
（２）他の画素内へ進入する光を減少させることができるため、視認性に優れた、高効率の発光性能を維持することができる。
【０２５６】
請求項１３に記載の発明によれば、（１）素子内部での光損失を減少させることができるため、高効率の発光性能を維持することができることができ、電池容量等の減量化による、軽量化あるいは長使用時間化を図ることができる。
【０２５７】
（２）視覚特性（光の配向）を適当に設計することで、周囲からは見にくいプライベートウインドウや、複数人でも見やすいウインドウ等として用途に応じて用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における有機エレクトロルミネッセンス素子の要部断面図
【図２】光学シミュレーションの結果を示すグラフ
【図３】本発明の実施の形態２における有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた画像形成装置の概略斜視図
【図４】本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた画像形成装置を備えた携帯端末を示す斜視図
【図５】本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた画像形成装置を備えた携帯端末を示すブロック図
【図６】従来の有機エレクトロルミネッセンス素子の要部断面図
【図７】従来の有機エレクトロルミネッセンス素子の要部断面における代表的な光線経路を示す模式図
【符号の説明】
１ 基板
２ 陽極
３ 正孔輸送層
４ 発光層
５ 陰極
６ 逆Ｖ字形構造体
７ 透明平坦化構造体
８ 発光層から放射された光の光源
９ マイク
１０ スピーカー
１１ 操作部
１２ 表示部
１３ アンテナ
１４ 送信部
１５ 受信部
１６ 制御部
【発明の属する技術分野】
本発明は、種々の画像形成装置や画像形成装置の光源又はバックライト、若しくは光通信機器に使用される発光素子等に用いられる有機エレクトロルミネッセンス素子、それを用いた画像形成装置、携帯端末に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エレクトロルミネッセンス素子とは、固体蛍光性物質の電界発光を利用した発光デバイスであり、現在無機系材料を発光体として用いた無機エレクトロルミネッセンスが実用化され、液晶ディスプレイのバックライトやフラットディスプレイ等への応用展開が一部で図られている。しかし、無機エレクトロルミネッセンスは発光させるために必要な電圧が１００Ｖ以上と高く、しかも青色発光が難しいため、ＲＧＢの三原色によるフルカラー化が困難である。また、無機エレクトロルミネッセンスは、発光体として用いる材料の屈折率が非常に大きいため、界面での全反射等の影響を強く受け、実際の発光に対する空気中への光の取り出し効率が１０〜２０％程度と低く高効率化が困難である。
【０００３】
一方、有機材料を用いたエレクトロルミネッセンスに関する研究も古くから注目され、様々な検討が行われてきたが、発光効率が非常に悪いことから本格的な実用化研究へは進展しなかった。
【０００４】
しかし、１９８７年にコダック社のＣ．Ｗ．Ｔａｎｇらにより、有機材料を正孔輸送層と発光層の２層に分けた機能分離型の積層構造を有する有機エレクトロルミネッセンス素子が提案され、１０Ｖ以下の低電圧にもかかわらず１０００ｃｄ／ｍ２以上の高い発光輝度が得られることが明らかとなった〔Ｃ．Ｗ．Ｔａｎｇ ａｎｄ Ｓ．Ａ．Ｖａｎｓｌｙｋｅ：Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ、５１（１９８７）９１３等参照〕。これ以降、有機エレクトロルミネッセンス素子が俄然注目され始め、現在も同様な機能分離型の積層構造を有する有機エレクトロルミネッセンス素子についての研究が盛んに行われており、特に有機エレクトロルミネッセンス素子の実用化のためには不可欠である高効率化・長寿命化についても十分検討がなされており、近年、有機エレクトロルミネッセンス素子を用いたディスプレイ等が製作されている。
【０００５】
ここで、従来の一般的な有機エレクトロルミネッセンス素子の構成について図６を用いて説明する。
【０００６】
図６は従来の有機エレクトロルミネッセンス素子の要部断面図である。
【０００７】
図６において、１はガラス基板１はガラス基板１上に形成された陽極、３は陽極２上に形成された正孔輸送層、４は正孔輸送層３上に形成された発光層、５は発光層４上に形成された陰極である。
【０００８】
図６に示すように有機エレクトロルミネッセンス素子は、ガラス基板１上にスパッタリング法や抵抗加熱蒸着法等により形成されたＩＴＯ等の透明な導電性膜からなる陽極２と、陽極２上に同じく抵抗加熱蒸着法等により形成されたＮ、Ｎ’−ジフェニル−Ｎ、Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１、１’−ジフェニル−４、４’−ジアミン（以下、ＴＰＤという）等からなる正孔輸送層３と、正孔輸送層３上に抵抗加熱蒸着法等により形成された８−Ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎｅ Ａｌｕｍｉｎｕｍ（以下、Ａｌｑ3という）等からなる発光層４と、発光層４上に抵抗加熱蒸着法等により形成された１００〜３００ｎｍの膜厚の金属膜からなる陰極５とを備えている。
【０００９】
上記構成を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の陽極２をプラス極として、また陰極５をマイナス極として直流電圧又は直流電流を印加すると、陽極２から正孔輸送層３を介して発光層４に正孔が注入され、陰極５から発光層４に電子が注入される。発光層４では正孔と電子の再結合が生じ、これに伴って生成される励起子が励起状態から基底状態へ移行する際に発光現象が起こる。
【００１０】
このような有機エレクトロルミネッセンス素子において、通常、発光層中の蛍光体から放射される光は、蛍光体を中心とした全方位に出射され、正孔輸送層、陽極、ガラス基板を経由して、あるいは、一旦光取り出し方向とは逆方向へ向かい、陰極で反射され、発光層、正孔輸送層、陽極、ガラス基板を経由して、空気中へ放射される。しかし、光が各媒質の境界面を通過する際、入射側の媒質の屈折率が出射側の屈折率より大きい場合には、屈折波の出射角が９０となる角度、つまり臨界角よりも大きな角度で入射する光は全反射されるので、境界面を透過することができず、空気中へ取り出されない。
【００１１】
ここで、異なる媒質の境界面における、光の屈折角と、媒質の屈折率の関係は、スネルの法則に従う。スネルの法則によると、屈折率ｎ１の媒質から屈折率ｎ２の媒質へ光が進行する場合、入射角θ１と屈折角θ２の間に、ｎ１ｓｉｎθ１＝ｎ２ｓｉｎθ２なる関係が成り立つ。したがって、ｎ１＞ｎ２が成り立つ場合、θ２＝９０°となる入射角θ１＝ｓｉｎ−１（ｎ２／ｎ１）は、臨界角としてよく知られており、入射角がこれよりも大きな場合、光は媒質間の境界面において全反射されることとなる。
【００１２】
したがって、等方的に光の放射される有機エレクトロルミネッセンス素子において、この臨界角よりも大きな角度で放射される光は、境界面における全反射を繰り返し、素子内部に閉じ込められ、空気中へ放射されなくなる。
【００１３】
図７は従来の有機エレクトロルミネセンス素子の要部断面における代表的な光線経路を示す模式図である。
【００１４】
図７において、１はガラス基板１は陽極、３は正孔輸送層、４は発光層、５は陰極である。図７に示すように、発光層４中から放射された光の光源８から放射された光が、陽極２とガラス基板１との界面（ＩＴＯ／ガラス界面）、および、ガラス基板１と空気との界面（ガラス／空気界面）などの各境界面において、光が入射側の媒質の屈折率が出射側の屈折率より大きい場合には、屈折波の出射角が臨界角よりも大きな角度で入射ときのは、全反射されるので、境界面を透過することができず、空気中へ取り出されない。
【００１５】
このことは、発光層中で放射される光が素子外部へ放射されず、有機エレクトロルミネッセンス素子として、見かけ上の効率低下の原因となる。一般に、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層で得られる放射光は、大部分が全反射によって素子内部に閉じ込められ、有効な放射光として利用されるのは、１７％から２０％程度であることが知られている〔Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ６（１９９４）４９１等参照〕。
【００１６】
そこで、有機エレクトロルミネッセンス素子の基板に光の出射角度を変換する手段を設けることで、上述した問題点の解決を図ることが提案されている。
【００１７】
従来の有機エレクトロルミネッセンス素子としては、特許２７７３７２０号公報には、「セグメントやドット表示等の光源に用いる有機薄膜エレクトロルミネッセンス素子」が開示され、基板の光取り出し側にレンズ構造を形成することで光取り出し効率を向上させる有機薄膜エレクトロルミネッセンス素子が記載されている。
【００１８】
また、特許２９９１１８３号公報には、「発光効率に優れた有機エレクトロルミネッセンス素子」が開示され、素子界面の全反射を抑制する位置に回折格子等を形成することで光取り出し効率を向上させた有機エレクトロルミネッセンス素子が記載されている。
【００１９】
また、特開平９−１２９３７５号公報には、「有機エレクトロルミネッセンス素子」が開示され、光取り出し側表面を乱反射面あるいは反射・屈折角に乱れを生じさせることで光取り出し効率を向上させた有機エレクトロルミネッセンス素子が記載されている。
【００２０】
また、特開平１０−１８９２５１号公報には、「有機エレクトロルミネッセンス素子等を用いるディスプレイ装置」が開示され、透明基板内に光出射角度を変換する手段を形成することが記載されている。
【００２１】
また、特開平１０−３０８２８６号公報には、「民生用、工業用の表示機器、カラーディスプレイに好適に用いられる有機エレクトロルミネッセンス素子発光装置」が開示され、下部電極側面に光反射層を形成することで、光取り出し効率を向上させる有機エレクトロルミネッセンス素子が記載されている。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の有機エレクトロルミネッセンス素子では、以下の課題を有していた。
【００２３】
（１）ディスプレイなどの画像形成装置に用いる場合、メサ構造は基板面の素子側に逆Ｖ字形構造体があるため、メサ構造の効果を保持したまま電極を形成することは困難であるという課題を有していた。
【００２４】
（２）アクティブマトリックス方式による画像形成装置に用いる場合、メサ構造の効果を保持したまま駆動回路を形成することは非常に困難であるという課題を有していた。
【００２５】
（３）基板上にメサ構造を形成した場合、有機エレクトロルミネッセンス素子からの発光は、少なくともメサ構造および基板の両方を透過して空気中へ取り出されることになるため、基板を経由する分、光をロスすることとなり、発光効率が悪くなるという課題を有していた。
【００２６】
（４）ディスプレイなどの画像形成装置として前記基板上にメサ構造を形成した有機エレクトロルミネッセンス素子を用いる場合、任意の画素から放射された光が少なくともメサ構造及び基板の両方を透過して空気中へ取り出されるため、全反射する光は基板を経由して別の画素に到達し、その画素から空気中へ放射される、いわゆる迷光の原因となり、コントラストの低下等の不具合をもたらすという課題を有していた。
【００２７】
（５）メサ構造と有機エレクトロルミネッセンス素子を別々に形成した場合、貼り合わせ時の位置合わせが困難であり、貼り合わせのズレによるモアレ等の視覚特性の劣化が生じるという課題を有していた。また、応力によるはがれ等の不具合も生じ易いという課題を有していた。
【００２８】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、視認性に優れた高効率な発光性能を維持することができる有機エレクトロルミネッセンス素子の提供、視認性の優れた、高効率の発光性能を維持することができる画像形成装置の提供、重量が軽く、使用時間の長い携帯端末を提供することを目的とする。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、基板上に、少なくとも正孔を注入する陽極と、発光領域を有する発光層と、電子を注入する陰極とを備えた有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記発光層から放射される光は基板と対向する面から取り出され、前記発光層よりも高さの高い逆Ｖ字形構造体が前記基板の素子形成面の少なくとも一部に形成されるとともに、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の光取り出し面は、透明な材料で形成された透明平坦化構造体により平坦化され、前記逆Ｖ字形構造体は前記透明平坦化構造体よりも低屈折率の材料で形成されている構成よりなる。
【００３０】
この構成により、視認性に優れた高効率な発光性能を維持することができる有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することができる。
【００３１】
また、本発明の画像形成装置は、基板上に、少なくとも正孔を注入する陽極と、発光領域を有する発光層と、電子を注入する陰極とを備えた有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記発光層から放射される光は基板と対向する面から取り出され、前記基板の素子形成面の少なくとも一部に発光層よりも高い逆Ｖ字形構造体が形成されている有機エレクトロルミネッセンス素子の前記陽極及び前記陰極が、ストライプ状に個々電気的に分離されて構成され、複数の画素からなる画像表示配列を有し、前記逆Ｖ字形構造体の基板面内での方向と、ストライプ電極により形成される画素の方向とが同じである構成よりなる。
【００３２】
この構成により、視認性の優れた、高効率の発光性能を維持することができる画像形成装置の提供を提供することができる。
【００３３】
また、本発明の画像形成装置は、基板上に、少なくとも正孔を注入する陽極と、発光領域を有する発光層と、電子を注入する陰極とを備えた有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記発光層から放射される光は基板と対向する面から取り出され、前記基板の素子形成面の少なくとも一部に発光層よりも高い逆Ｖ字形構造体が形成されている有機エレクトロルミネッセンス素子の前記陽極又は前記陰極が、個々電気的に画素毎に分離されて構成され、前記陽極又は前記陰極は、少なくとも１つ以上のスイッチング素子を介して走査されることで、画像表示配列を有し、前記逆Ｖ字形構造体の基板面内での方向と、画素の方向とが同じである構成よりなる。
【００３４】
この構成により、視認性の優れた、高効率の発光性能を維持することができる画像形成装置の提供を提供することができる。
【００３５】
また、本発明の携帯端末は、基板上に、少なくとも正孔を注入する陽極と、発光領域を有する発光層と、電子を注入する陰極とを備えた有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記発光層から放射される光は基板と対向する面から取り出され、前記基板の素子形成面の少なくとも一部に発光層よりも高い逆Ｖ字形構造体が形成されている有機エレクトロルミネッセンス素子の前記陽極及び前記陰極が、ストライプ状に個々電気的に分離されて構成され、複数の画素からなる画像表示配列を有し、前記逆Ｖ字形構造体の基板面内での方向と、ストライプ電極により形成される画素の方向とが同じである画像形成装置、あるいは、個々電気的に画素毎に分離されて構成され、前記分離された電極は、少なくとも１つ以上のスイッチング素子を介して走査されることで、画像表示配列を有し、前記逆Ｖ字形構造体の基板面内での方向と、画素の方向とが同じである画像形成装置で構成された携帯端末であって、音声を音声信号に変換する音声信号変換手段と、電話番号等を入力する操作手段と、着信表示や電話番号等を表示する表示手段と、音声信号を送信信号に変換する通信手段と、受信信号を音声信号に変換する受信手段と、前記送信信号及び前記受信信号を送受信するアンテナと、各部を制御する制御手段を備えた構成よりなる。
【００３６】
この構成により、重量が軽く、使用時間が長い携帯端末を提供することができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
この目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子は、基板上に、少なくとも正孔を注入する陽極と、発光領域を有する発光層と、電子を注入する陰極とを備えた有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記発光層から放射される光は基板と対向する面から取り出され、前記発光層よりも高さの高い逆Ｖ字形構造体が前記基板の素子形成面の少なくとも一部に形成されるとともに、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の光取り出し面は、透明な材料で形成された透明平坦化構造体により平坦化され、前記逆Ｖ字形構造体は前記透明平坦化構造体よりも低屈折率の材料で形成されている構成としたものである。
【００３８】
この構成により、以下のような作用が得られる。
【００３９】
（１）基板の素子形成面の少なくとも一部に発光層よりも高い逆Ｖ字形構造体が形成されているので、開口部から空気中へ放出された光が、逆Ｖ字形構造体に到達し、光の配向が変わることで、正面方向の輝度が向上し、実効的な素子効率が上がる。
【００４０】
（２）素子を正面方向から見たときに、素子から直接放出される光と、逆Ｖ字形構造体で反射して放出される光の両方が見えるため、素子の見た目の発光面積が大きくなる。
【００４１】
ここで、基板としては、光の取り出し面として用いないため、透明あるいは不透明、いずれの基板も用いることができ、有機エレクトロルミネッセンス素子を保持できる強度があればよい。
【００４２】
基板の材料としては、透明または半透明のソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英ガラス等の、無機酸化物ガラス、無機フッ化物ガラス、等の無機ガラス、あるいは、透明または半透明のポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリフッ化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアクリレート、非晶質ポリオレフィン、フッ素系樹脂等の高分子フィルム等、あるいは、透明または半透明のＡｓ2Ｓ3、Ａｓ40Ｓ10、Ｓ40Ｇｅ10等のカルコゲノイドガラス、ＺｎＯ、Ｎｂ2Ｏ5、Ｔａ2Ｏ5、ＳｉＯ、Ｓｉ3Ｎ4、ＨｆＯ2、ＴｉＯ2等の金属酸化物および窒化物等の材料、あるいは、不透明のシリコン、ゲルマニウム、炭化シリコン、ガリウム砒素、窒化ガリウム等の半導体材料、あるいは、顔料等を含んだ透明基板材料、表面に絶縁処理を施した金属材料等から適宜選択して用いることができ、複数の基板材料を積層した積層基板を用いることもできる。また、この基板表面、あるいは、基板内部には、有機エレクトロルミネッセンス素子を駆動するための抵抗・コンデンサ・インダクタ・ダイオード・トランジスタ等からなる回路を形成していてもよい。
【００４３】
陽極とは、正孔を注入する電極であり、正孔を効率良く発光層或いは正孔輸送層に注入することが必要である。
【００４４】
陽極としては、透明電極を用いることができる。透明電極の材料としては、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の金属酸化物、あるいは、ＳｎＯ：Ｓｂ（アンチモン）、ＺｎＯ：Ａｌ（アルミニウム）といった混合物からなる透明導電膜や、あるいは、透明度を損なわない程度の厚さのＡｌ（アルミニウム）、Ｃｕ（銅）、Ｔｉ（チタン）、Ａｇ（銀）といった金属薄膜や、これら金属の混合薄膜、積層薄膜といった金属薄膜や、あるいは、ポリピロール等の導電性高分子等を用いることができる。また、複数の前述透明電極材料を積層することで透明電極とすることもでき、抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタ法または電界重合法等の各種の重合法等により形成する。また、透明電極は、十分な導電性を持たせるため、または、基板表面の凹凸による不均一発光を防ぐために、１ｎｍ以上の厚さにすることが望ましい。また、十分な透明性を持たせるために５００ｎｍ以下の厚さにすることが望ましい。
【００４５】
更に、陽極としては、透明電極以外にも、Ｃｒ（クロム）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）、Ｓｎ（錫）、Ｗ（タングステン）、Ａｕ（金）等の仕事関数の大きな金属、あるいはその合金、酸化物等を用いることができ、これら陽極材料を用いた複数の材料による積層構造も用いることができる。ただし、陽極として透明電極を用いない場合、光の角度変換手段の効果を最大限に利用するためには、陽極は光を反射する材料で形成することが好ましい。なお、陽極として透明電極を用いない場合には、陰極が透明電極であればよい。
【００４６】
また、陽極に非晶質炭素膜を設けてもよい。この場合には、共に正孔注入電極としての機能を有する。即ち、陽極から非晶質炭素膜を介して発光層或いは正孔輸送層に正孔が注入される。また、非晶質炭素膜は、陽極と発光層或いは正孔輸送層との間にスパッタ法により形成されてなる。スパッタリングによるカーボンターゲットとしては、等方性グラファイト、異方性グラファイト、ガラス状カーボン等があり、特に限定するものではないが、純度の高い等方性グラファイトが適している。非晶質炭素膜が優れている点を具体的に示すと、理研計器製の表面分析装置ＡＣ−１を使って、非晶質炭素膜の仕事関数を測定すると、非晶質炭素膜の仕事関数は、Ｗｃ＝５．４０ｅＶである。ここで、一般に陽極としてよく用いられているＩＴＯの仕事関数は、ＷＩＴＯ＝５．０５ｅＶであるので、非晶質炭素膜を用いた方が発光層或いは正孔輸送層に効率よく正孔を注入できる。また、非晶質炭素膜をスパッタリング法にて形成する際、非晶質炭素膜の電気抵抗値を制御するために、窒素あるいは水素とアルゴンの混合ガス雰囲気下で反応性スパッタリングする。さらに、スパッタリング法などによる薄膜形成技術では、膜厚を５ｎｍ以下にすると膜が島状構造となり均質な膜が得られない。そのため、非晶質炭素膜の膜厚が５ｎｍ以下では、効率のよい発光が得られず、非晶質炭素膜の効果が期待できない。また、非晶質炭素膜の膜厚を２００ｎｍ以上とすると、膜の色が黒味を帯び、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光が十分に透過しなくなる。
【００４７】
ここで、発光層としては、可視領域で蛍光特性を有し、かつ成膜性のよい蛍光体からなるものが好ましく、Ａｌｑ3やＢｅ−ベンゾキノリノール（ＢｅＢｑ2）の他に、２，５−ビス（５，７−ジ−ｔ−ペンチル−２−ベンゾオキサゾリル）−１，３，４−チアジアゾール、４，４’−ビス（５，７−ベンチル−２−ベンゾオキサゾリル）スチルベン、４，４’−ビス〔５，７−ジ−（２−メチル−２−ブチル）−２−ベンゾオキサゾリル〕スチルベン、２，５−ビス（５，７−ジ−ｔ−ベンチル−２−ベンゾオキサゾリル）チオフィン、２，５−ビス（〔５−α，α−ジメチルベンジル〕−２−ベンゾオキサゾリル）チオフェン、２，５−ビス〔５，７−ジ−（２−メチル−２−ブチル）−２−ベンゾオキサゾリル〕−３，４−ジフェニルチオフェン、２，５−ビス（５−メチル−２−ベンゾオキサゾリル）チオフェン、４，４’−ビス（２−ベンゾオキサイゾリル）ビフェニル、５−メチル−２−〔２−〔４−（５−メチル−２−ベンゾオキサイゾリル）フェニル〕ビニル〕ベンゾオキサイゾリル、２−〔２−（４−クロロフェニル）ビニル〕ナフト〔１，２−ｄ〕オキサゾール等のベンゾオキサゾール系、２，２’−（ｐ−フェニレンジビニレン）−ビスベンゾチアゾール等のベンゾチアゾール系、２−〔２−〔４−（２−ベンゾイミダゾリル）フェニル〕ビニル〕ベンゾイミダゾール、２−〔２−（４−カルボキシフェニル）ビニル〕ベンゾイミダゾール等のベンゾイミダゾール系等の蛍光増白剤や、ビス（８−キノリノール）マグネシウム、ビス（ベンゾ−８−キノリノール）亜鉛、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）アルミニウムオキシド、トリス（８−キノリノール）インジウム、トリス（５−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、８−キノリノールリチウム、トリス（５−クロロ−８−キノリノール）ガリウム、ビス（５−クロロ−８−キノリノール）カルシウム、ポリ〔亜鉛−ビス（８−ヒドロキシ−５−キノリノニル）メタン〕等の８−ヒドロキシキノリン系金属錯体やジリチウムエピンドリジオン等の金属キレート化オキシノイド化合物や、１，４−ビス（２−メチルスチリル）ベンゼン、１，４−（３−メチルスチリル）ベンゼン、１，４−ビス（４−メチルスチリル）ベンゼン、ジスチリルベンゼン、１，４−ビス（２−エチルスチリル）ベンゼン、１，４−ビス（３−エチルスチリル）ベンゼン、１，４−ビス（２−メチルスチリル）２−メチルベンゼン等のスチリルベンゼン系化合物や、２，５−ビス（４−メチルスチリル）ピラジン、２，５−ビス（４−エチルスチリル）ピラジン、２，５−ビス〔２−（１−ナフチル）ビニル〕ピラジン、２，５−ビス（４−メトキシスチリル）ピラジン、２，５−ビス〔２−（４−ビフェニル）ビニル〕ピラジン、２，５−ビス〔２−（１−ピレニル）ビニル〕ピラジン等のジスチルピラジン誘導体や、ナフタルイミド誘導体や、ペリレン誘導体や、オキサジアゾール誘導体や、アルダジン誘導体や、シクロペンタジエン誘導体や、スチリルアミン誘導体や、クマリン系誘導体や、芳香族ジメチリディン誘導体等が用いられる。さらに、アントラセン、サリチル酸塩、ピレン、コロネン等も用いられる。あるいは、ファク−トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム等の燐光発光材料を用いてもよい。
【００４８】
また、発光層のみの単層構造の他に、正孔輸送層と発光層又は発光層と電子輸送層の２層構造や、正孔輸送層と発光層と電子輸送層の３層構造のいずれの構造でもよい。但し、このような２層構造又は３層構造の場合には、正孔輸送層と陽極が、又は電子輸送層と陰極が接するように積層して形成される。
【００４９】
ここで、陰極としては、電子を注入する電極であり、電子を効率良く発光層或いは電子輸送層に注入することが必要であり、仕事関数の小さいＡｌ（アルミニウム）、Ｉｎ（インジウム）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｔｉ（チタン）、Ａｇ（銀）、Ｃａ（カルシウム）、Ｓｒ（ストロンチウム）等の金属、あるいは、これらの金属の酸化物やフッ化物およびその合金、積層体等が一般に用いられる。光の角度変換手段の効果を最大限に利用するためには、陰極は光を反射する材料で形成することが好ましい。光の角度変換手段を形成した場合、すべての光に対して有効な角度変換を行うことは困難であり、そのため、一度の光の角度変換で取出されなかった光は、空気との界面で全反射され、再び素子内部へと伝播し陰極へと到達する。或いは、発光層において、光は等方的に放射されるため、発光層で放射される光のうち半分は、光取り出し面に到達する前に陰極へと到達する。このとき、陰極が光を反射する材料で形成されていた場合、この陰極へ到達した光は反射され、再び、光取出し面方向へと伝播することができ、有効な光として利用される可能性がある。この効果を有効にするためには、陰極は光を反射する材料で形成することが好ましく、更に、光の反射率が５０％以上であることが好ましい。これは、光の角度変換による効率向上率が２倍程度であることから、光の反射率が５０％以上、つまり陰極における光のロスが５０％以下であれば有効な光取出しができる。従来の有機エレクトロルミネッセンス素子では、陰極の反射率は極めて高いことが要求されたが、光取り出し効率が向上することによって、陰極の材料、膜厚、形成方法等の選択性を拡大することもできる。なお、以上のことは、陰極を透明電極として用いた場合には、陽極に適用される。
【００５０】
また、陰極としては、発光層或いは電子輸送層と接する界面に、仕事関数の小さい金属を用いた光透過性の高い超薄膜を形成し、その上部に透明電極を積層することで、透明陰極を形成することもできる。特に仕事関数の小さなＭｇ、Ｍｇ−Ａｇ合金、特開平５−１２１１７２号公報記載のＡｌ−Ｌｉ合金やＳｒ−Ｍｇ合金あるいはＡｌ−Ｓｒ合金、Ａｌ−Ｂａ合金等あるいはＬｉＯ2／ＡｌやＬｉＦ／Ａｌ等の積層構造は陰極材料として好適である。
【００５１】
更に、これら陰極の成膜方法としては抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタ法が用いられる。
【００５２】
なお、陽極及び陰極は少なくとも一方が透明電極であればよい。更に、共に透明電極であってもよいが、光の取り出し効率を向上させるためには、一方が透明電極であれば、他方が光を反射する材料で形成することが好ましい。
【００５３】
逆Ｖ字形構造体としては、反射型あるいは透過型の２つの構造のいずれを用いることができる。
【００５４】
また、逆Ｖ字形構造体とは、その断面形状が、素子形成面に対して上に凸となるように配置された２つの面からなる構造体のことである。
【００５５】
ここで、反射型の逆Ｖ字形構造体の材料としては、金属反射を利用した、Ａｌ（アルミニウム）、Ａｇ（銀）、Ａｕ（金）、Ｐｔ（白金）、Ｃｕ（銅）、Ｌｉ（リチウム）、Ｃｒ（クロム）、Ｔｉ（チタン）、Ｆｅ（鉄）、Ｇｅ（ゲルマニウム）、Ｉｎ（インジウム）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｂａ（バリウム）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｓｉ（シリコン）、Ｓｎ（錫）、Ｗ（タングステン）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｔａ（タンタル）等、１種類以上の金属または合金あるいはこれらの膜を積層してなる積層体といった金属反射を利用した金属反射材料、あるいは、少なくとも金属粉末等の導電性微粒子を樹脂に分散させてできる導電性樹脂の光反射を利用した樹脂等、あるいは、導電性樹脂に白色顔料などを分散させてできる白色樹脂の白色反射を利用した樹脂等などから、適宜選択して用いることができ、あるいは反射型逆Ｖ字形構造体は任意の材料の表面に反射型材料を形成できる。
【００５６】
また、透過型の逆Ｖ字形構造体の材料としては、透明または半透明の基板の材料から適宜選択して用いることができ、あるいは、透明レジスト等の硬化型樹脂等も用いることができる。ただし、透過型構造体に用いる材料の屈折率は、透明平坦化材料の屈折率よりも小さい材料を選択しなければならない。
【００５７】
正孔輸送層としては、正孔移動度が高く、透明で成膜性のよいものが好ましい。ＴＰＤの他に、ポルフィン、テトラフェニルポルフィン銅、フタロシアニン、銅フタロシアニン、チタニウムフタロシアニンオキサイド等のポリフィリン化合物や、１，１−ビス｛４−（ジ−Ｐ−トリルアミノ）フェニル｝シクロヘキサン、４，４’，４’’−トリメチルトリフェニルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（Ｐ−トリル）−Ｐ−フェニレンジアミン、１−（Ｎ，Ｎ−ジ−Ｐ−トリルアミノ）ナフタレン、４，４’−ビス（ジメチルアミノ）−２−２’−ジメチルトリフェニルメタン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−４，４’−ジアミノビフェニル、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ−ｍ−トリル−４，Ｎ，Ｎ−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１，１’−４，４’−ジアミン、４’−ジアミノビフェニル、Ｎ−フェニルカルバゾ−ル等の芳香族第三級アミンや、４−ジ−Ｐ−トリルアミノスチルベン、４−（ジ−Ｐ−トリルアミノ）−４’−〔４−（ジ−Ｐ−トリルアミノ）スチリル〕スチルベン等のスチルベン化合物や、トリアゾール誘導体や、オキサジザゾール誘導体や、イミダゾール誘導体や、ポリアリールアルカン誘導体や、ピラゾリン誘導体や、ピラゾロン誘導体や、フェニレンジアミン誘導体や、アニールアミン誘導体や、アミノ置換カルコン誘導体や、オキサゾール誘導体や、スチリルアントラセン誘導体や、フルオレノン誘導体や、ヒドラゾン誘導体や、シラザン誘導体や、ポリシラン系アニリン系共重合体や、高分子オリゴマーや、スチリルアミン化合物や、芳香族ジメチリディン系化合物や、ポリ３−メチルチオフェン等の有機材料が用いられる。また、ポリカーボネート等の高分子中に低分子の正孔輸送層用の有機材料を分散させた、高分子分散系の正孔輸送層も用いられる。
【００５８】
また、電子輸送層としては、１，３−ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル−１，３，４−オキサジアゾリル）フェニレン（ＯＸＤ−７）等のオキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン誘導体、ジフェニルキノン誘導体等が用いられる。
【００５９】
ここで、本発明における有機エレクトロルミネッセンス素子を構成する材料の透明または半透明とは、有機エレクトロルミネッセンス素子による発光の視認を妨げない程度の透明性を示すものである。
【００６０】
さらに、有機エレクトロルミネッセンス素子の光取り出し面は、透明な材料で形成された透明平坦化構造体により平坦化されている。
【００６１】
この構成により、以下の作用が得られる。
【００６２】
（１）逆Ｖ字形構造体により形成される凹凸部を、透明な材料で形成された透明平坦化構造体により平面とすることで、光の配向及び取り出し効率が向上する。
【００６３】
（２）光の配向性がよくなり、正面方向の輝度が向上するので、実効的な素子効率は非常に上がる。
【００６４】
（３）素子内部での光損失を減少させることができるため、視認性に優れた、高効率の発光性能を維持することができる。
【００６５】
（４）素子表面を平坦とすることで、素子の強度が向上し、ゴミが付着し難い等の効果がある。
【００６６】
（５）平坦化構造が十分に薄いため、光のにじみ等が生じ難い。
【００６７】
ここで、透明平坦化構造体は、逆Ｖ字形構造体により形成された凹凸構造を平坦化するもので、（６）逆Ｖ字形構造体は透明平坦化構造体よりも低屈折率な材料で形成されているので、メサ構造の側面で光は全反射され、光の取り出し効率および正面輝度が向上する。（７）素子内部での光損失を減少させることができるため、視認性に優れた、高効率の発光性能を維持することができる。（８）反射面のように、表面反射による反射でないため反射ロスが小さい。（９）屈折率を設計することにより、迷光の影響を低減することが可能である。（１０）透明であるため、画素の周辺部だけでなく、画素内部にも形成することが可能である、という作用が得られる。
【００６８】
また、透明平坦化構造体の材料としては、透明または半透明の基板の材料や透明レジスト材料、紫外線硬化型、熱硬化型等の光学接着剤、あるいは、それらを複合させた透明材料を用いることができる。
【００６９】
ここで、異なる媒質の境界面における光の屈折角と媒質の屈折率の関係は、スネルの法則に従う。よって、等方的に光の放射される有機エレクトロルミネッセンス素子において、臨界角よりも大きな角度で放射される光は、境界面における全反射を繰り返し、素子内部に閉じ込められ、空気中へ放射されなくなる。したがって、界面における光の角度変換する手段を用いて光の角度を変化させることで、光取り出し面／空気界面に到達する光の角度を変え、空気中へ放射される光の角度・量を変化させることは、有機エレクトロルミネッセンス素子の効率の向上において重要な課題である。この光の角度変換手段については、基板上におけるレンズ構造・メサ構造・プリズム構造等の構造が提案されているが、特にこれらの中でも、メサ型構造体は、光の取り出し効率向上に対する効果が大きいことと、正面方向の輝度向上に対する効果が大きいことなどの理由により、有効な光取り出し効率向上の手段である。しかしながら、基板上にこれらの構造を形成する場合、構造体に用いる材料・形成方法に対する制約、および、有機エレクトロルミネッセンス素子の形成方法に対する制約等が生じるため、形成が困難である。特にアクティブマトリックス方式による画像形成装置に用いる場合、メサ構造の効果を保持したまま駆動回路を形成することは非常に困難である。
【００７０】
ここで、メサ構造とはピラミッドの上部を切り取ったような構造であり、四角錐台、円錐台とも表記できる。ここでは、四角錐台をメサと表現している。
【００７１】
次に、請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子は、請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子であって、透明平坦化構造体は、平均屈折率１．４〜２．５の透明な材料で形成された透明平坦化構造体により平坦化されている構成としたものである。そこで、図１に示す有機エレクトロルミネッセンス素子の層構成に基づき、透明平坦化構造体の屈折率を変えた場合についての光の取り出し効率に関する光学シミュレーションを行った。
【００７２】
図２にこの光学シミュレーションの結果を示す。なお、図２は光学シミュレーションの結果を示すグラフであり、透明平坦化構造体の屈折率を変えた場合の光の取り出し効率を、メサ構造のない平板基板における光の取り出し効率に対する相対値で示してある。
【００７３】
ここで、光学シミュレーションの条件について具体的に説明する。各層の屈折率は、発光層＝１．７，ＩＴＯ＝２．０，基板＝１．５、空気＝１．０とし、また、各層の膜厚は、発光層＝１５０ｎｍ，ＩＴＯ＝１５０ｎｍ、基板＝１ｍｍ、逆Ｖ字形構造体＝１００μｍであり、逆Ｖ字形構造体のテーパ角、すなわち、逆Ｖ字形構造体の頂角部分の角度を４０°とした。なお、発光層からの光は、発光層と陰極との界面で全て反射されるものとし、発光層、ＩＴＯおよび基板における吸収のみを考慮した。即ち、陰極は反射率１００％、発光層、ＩＴＯ、基板、透明平坦化構造体の透過率は、それぞれ８０％，９７％，９７％、９７％である。ここで、透明平坦化構造体＝１．３、１．５、１．７、１．９として、シミュレーションを行った。
【００７４】
以上のような条件において、図２においては、透明平坦化構造体の屈折率を変化させたときの取り出し効率の値を計算したものであり、屈折率が大きくなるにつれて取り出し効率の値は大きくなり、屈折率の値が１．７付近において変曲点を持ち、取り出し効率の向上率が低下することがわかる。以上の計算結果より、光の取り出し効率は、透明平坦化構造体の屈折率が大きいと向上するため、透明平坦化構造体の屈折率は１．４〜２．５であることが好ましく、さらに好ましくは１．７〜１．９である。
【００７５】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子であって、逆Ｖ字形構造体は光を反射する構成としたものである。
【００７６】
この構成により、請求項１又は２の作用に加え、以下の作用が得られる。
【００７７】
（１）逆Ｖ字形構造体はメサ型構造を形成し、光を反射する材料で形成されるので、光は効率よく反射され、光の取り出し効率および正面輝度が向上する。
【００７８】
（２）素子内部での光損失を減少させることができるため、視認性に優れた、高効率の発光性能を維持することができる。
【００７９】
（３）透明の場合のように、屈折率を考慮しなくて良いため、材料選択の自由度が高く軽量化等に効果を上げ易い。
【００８０】
ここで、光を反射する逆Ｖ字形構造体の材料としては、前述した反射型の逆Ｖ字形構造体の材料を用いることができる。また、任意の媒質で形成することが可能である。そのため、Ｖ字形構造体内部に配線や回路を配置することも可能である。
【００８１】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の内いずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記透明平坦化構造体は、前記逆Ｖ字形構造体に流動性をもつ材料が流し込まれて硬化させられた構成にしたものである。
【００８２】
この構成により、請求項１乃至３の内いずれかの作用に加え、以下の作用が得られる。
【００８３】
異なる媒質の境界面における光の屈折角と媒質の屈折率の関係は、スネルの法則に従う。よって、等方的に光の放射される有機エレクトロルミネッセンス素子において、臨界角よりも大きな角度で放射される光は、境界面における全反射を繰り返し、素子内部に閉じ込められ、空気中へ放射されなくなる。空気中へ放射される光の角度・量を変化させることは、有機エレクトロルミネッセンス素子の効率の向上において重要である。メサ型構造体は、光の取り出し効率向上に対する効果が大きいことと、正面方向の輝度向上に対する効果が大きいことなどの理由により、有効な光取り出し効率向上の手段であるが、基板上にこれらの構造を形成する場合、構造体に用いる材料・形成方法に対する制約、および、有機エレクトロルミネッセンス素子の形成方法に対する制約等が生じるため、形成が困難であった。特にアクティブマトリックス方式による画像形成装置に用いる場合、メサ構造の効果を保持したまま駆動回路を形成することは非常に困難であった。しかし、本発明の構成では、逆Ｖ字形構造体に流動性をもつ材料を流し込んで硬化するので、メサ構造と有機エレクトロルミネッセンス素子を別々に形成した場合、貼り合わせ時の位置合わせが困難であったり、貼り合わせのズレによるモアレ等の視覚特性の劣化が生じたりする、ということもない。
【００８８】
請求項５に記載の発明は、請求項２乃至４の内いずれか１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子であって、透明平坦化構造体は、有機エレクトロルミネッセンス素子表面に形成された保護膜上に形成されている構成としたものである。
【００８９】
この構成により、請求項１乃至４の内いずれか１の作用に加え、以下の作用が得られる。
【００９０】
（１）保護膜を形成し、その上面に透明平坦化膜を形成するので、透明電極や下部有機層に熱や応力等のダメージを与えずに有機エレクトロルミネッセンスを製造することができる。
【００９１】
（２）保護膜上に形成する形成方法や形成材料を自由に選択することができる。
【００９２】
（３）保護膜が形成されているので、有機エレクトロルミネッセンス素子を外気から遮断でき、長時間安定性に優れる。
【００９３】
ここで、保護膜の材料としては、ＳｉＯＮ、ＳｉＯ、ＳｉＮ、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＬｉＦ等の無機酸化物、無機窒化物、無機フッ化物からなる薄膜、あるいは、無機酸化物、無機窒化物、無機フッ化物等、あるいは、それらの混合物等からなるガラス膜、あるいは、熱硬化性、光硬化性の樹脂や封止効果のあるシラン系の高分子材料等が挙げられ蒸着やスパッタリング等もしくは塗布法により形成される。
【００９４】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５の内いずれか１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子であって、逆Ｖ字形構造体は、左右対称に形成されている構成としたものである。
【００９５】
この構成により、請求項１乃至５の内いずれか１の作用に加え、以下の作用が得られる。
【００９６】
（１）逆Ｖ字形構造体が、凹凸構造を左右対称な形状で形成されているので、光の配向を正面方向に強い指向性をもたせることができる。
【００９７】
（２）光の指向性を制御することができ、素子内部での光損失を減少させることができるため、視認性に優れた、高効率の発光性能を維持することができる。
【００９８】
（３）左右方向、上下方向に傾けた時の見え方が同じであるため、目が疲れる等の不具合がなく、視認性に優れる。
【００９９】
（４）複雑な光学設計を必要とせず、また、構造体の作成も容易である。
【０１００】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至５の内いずれか１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子であって、逆Ｖ字形構造体は、左右非対称に形成されている構成としたものである。
【０１０１】
この構成により請求項１乃至５の内いずれか１の作用に加え、以下の作用が得られる。
【０１０２】
（１）逆Ｖ字形構造体が、凹凸構造を左右非対称な形状で形成されているので、光の配向方向を変化させることができ、凹凸構造を左右非対称かつランダムに配置することで光を等方的に放射させることができる。
【０１０３】
（２）外光に対する影響を低減でき、素子内部での光損失を減少させることができるため、視認性に優れた、高効率の発光性能を維持することができる。
【０１０４】
（３）エリアに合わせてＶ字形溝の傾きを設計することにより、実際の発光以上に明るく感じる等の特殊な視覚特性を持たせることが可能である。
【０１０５】
（４）多少ズレても良いので、作成が容易であり、歩留まりも高くなる。
【０１０６】
請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７の内いずれか１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子であって、逆Ｖ字形構造体は、その断面形状がＶ字形の２つの直線状に形成されている構成としたものである。
【０１０７】
この構成により、請求項１乃至７の内いずれか１の作用に加え、以下の作用が得られる。
【０１０８】
（１）逆Ｖ字形構造体が直線状に形成されるので、構造の設計および形成がが容易にできる。
【０１０９】
（２）逆Ｖ字形構造体が直線的なメサ構造であるので、光の取り出し効率が向上する。
【０１１０】
（３）素子内部での光損失を減少させることができるため、視認性に優れた、高効率の発光性能を維持することができる。
【０１１１】
ここで、逆Ｖ字形構造体の頂点部分が平面あるいは曲面等の面形状であっても、光取り出しに関する効果には影響が小さく、実用上問題はない。
【０１１８】
請求項９に記載の画像形成装置は、請求項１乃至８の内いずれか１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の陽極及び陰極が、ストライプ状に個々電気的に分離されて構成され、複数の画素からなる画像表示配列を有し、逆Ｖ字形構造体の基板面内での方向と、ストライプ電極により形成される画素の方向とが同じであることを備えた構成としたものである。
【０１１９】
この構成により、以下の作用が得られる。
【０１２０】
（１）素子内部での光損失を減少させることができるため、高効率の発光性能を維持することができることができ、単純マトリックス方式での良好な照明を行うことができる。
【０１２１】
（２）マトリックス状の電極のすき間部分に逆Ｖ字形構造体を配置することができ、効果的に発光効率を向上させることが可能である。
【０１２２】
ここで、有機エレクトロルミネッセンス素子をディスプレイ等画像形成装置又はプリンタ光源等の照明装置として用いる場合、上記した光の配向についての設計が重要となる。例えば、携帯端末やキャッシュディスペンサーのディスプレイとして用いる場合、その表示状態は、使用者本人だけが認識できれば良く、周囲からの視認性は低いほうが好ましい、あるいは、プリンタ光源として用いる場合、開口部に対応する感光体の部分にのみ強い光を照射できることが求められるため、開口部から正面方向への輝度があればよく、周辺方向への光の放射が少ないことが好ましい。以上のような場合、開口部から放射される光は、概正面方向に強く周囲方向に弱く放射されることが好ましく、指向性の高い光取り出しがなされることが好ましい。
【０１２３】
請求項１０に記載の画像形成装置は、請求項１乃至８の内いずれか１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の陽極又は陰極が、個々電気的に画素毎に分離されて構成され、陽極又は陰極は、少なくとも１つ以上のスイッチング素子を介して走査されることで、画像表示配列を有し、逆Ｖ字形構造体の基板面内での方向と、画素の方向とが同じであることを備えた構成としたものである。
【０１２４】
この構成により、以下の作用が得られる。
【０１２５】
（１）素子内部での光損失を減少させることができるため、高効率の発光性能を維持することができることができ、アクティブマトリックス方式での良好な照明を行うことができる。
【０１２６】
（２）各画素間のすき間や、スイッチング素子上部等の部分に逆Ｖ字形構造体を配置することができ、効果的に発光効率を向上させることが可能である。
【０１２７】
また、ディスプレイ等の画像形成装置にメサ構造を設ける場合、画素から放射される光を有効に利用することが重要であり、画素の方向と逆Ｖ字形構造体の方向は一致すると、画素内の発光部を減少させることなく逆Ｖ字形構造体を配置することができ、効率のよい光の角度変換効果をおこなうことができる。
【０１２８】
請求項１１に記載の発明は、請求項９又は１０に記載の画像形成装置であって、逆Ｖ字形構造体の各方向のピッチは、各画素に対応する発光部の各方向のピッチと略等しく、逆Ｖ字形構造体の中心は、各画素の中心を結ぶ略中間点にある構成としたものである。
【０１２９】
この構成により、請求項９又は１０の作用に加え、以下の作用が得られる。
【０１３０】
（１）逆Ｖ字形構造体のピッチと画素のピッチを同じとすることで、発光部と逆Ｖ字形構造体の位置関係を同じにすることができ、どの画素においても同様な取り出し効率向上効果が得られ、良好な画像を得ることができる。
【０１３１】
（２）画素内における開口部を有効に配置することができ、素子内部での光損失を減少させることができるため、視認性に優れた、高効率の発光性能を維持することができる。
【０１３２】
請求項１２に記載の発明は、請求項９又は１０に記載の画像形成装置であって、透明平坦化構造体の高さは、逆Ｖ字形構造体の高さと画素の平面方向の幅の和よりも低い構成としたものである。
【０１３３】
この構成により、請求項９又は１０の作用に加え、以下の作用が得られる。
【０１３４】
（１）透明平坦化構造体の高さを、逆Ｖ字形構造体の高さと画素の平面方向の幅の和以下とすると、迷光の影響を小さくできるので、コントラストの低下や光にじみ・ぼけ等の不具合が起こらない。
【０１３５】
（２）他の画素内へ進入する光を減少させることができるため、視認性に優れた、高効率の発光性能を維持することができる。
【０１３６】
ここで、ディスプレイなどの画像形成装置として基板上にメサ構造を形成した有機エレクトロルミネッセンス素子を用いる場合、任意の画素から放射された光が基板を経由して別の画素に到達し、その画素から空気中へ放射される、いわゆる迷光の原因となり、コントラストの低下や光にじみ・ぼけ等の不具合をもたらすため、メサ構造から光取り出し面までの厚さは十分に薄いことが好ましい。特に逆Ｖ字形構造体を反射型とする場合は重要である。
【０１３７】
請求項１３に記載の携帯端末は、表示手段が請求項９乃至１２の内いずれか１に記載の画像形成装置で構成された携帯端末であって、音声を音声信号に変換する音声信号変換手段と、電話番号等を入力する操作手段と、着信表示や電話番号等を表示する表示手段と、音声信号を送信信号に変換する通信手段と、受信信号を音声信号に変換する受信手段と、送信信号及び受信信号を送受信するアンテナと、各部を制御する制御手段を備えた構成としたものである。
【０１３８】
この構成により、以下の作用が得られる。
【０１３９】
（１）素子内部での光損失を減少させることができるため、高効率の発光性能を維持することができることができ、電池容量等の減量化による、軽量化あるいは長使用時間化を図ることができる。
【０１４０】
（２）視覚特性（光の配向）を適当に設計することで、周囲からは見にくいプライベートウインドウや、複数人でも見やすいウインドウ等として用途に応じて用いることができる。
【０１４１】
ここで、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、画像を表示する画像形成装置として用いることができ、これら画像形成装置は、携帯電話、ＰＨＳ、ＰＤＡ等の携帯情報端末のディスプレイ、テレビジョン、パーソナルコンピュータ、カーナビゲーション等のディスプレイ、ステレオ、ラジオ等のＡＶ機器のディスプレイ等に用いることができる。
【０１４２】
更に、レーザプリンタ、スキャナ等の光源としての照明装置に用いることができる。或いは、室内灯、ライトスタンド等の照明器具のような単なる光源としての照明装置として用いることもできる。
【０１４３】
これらの中でも、有機エレクトロルミネッセンス素子の低消費電力、軽量薄型化が容易、応答速度が速い等の優位性を考慮すれば、様々な電子機器において画像を表示するディスプレイとしての画像形成装置や、レーザプリンタ、スキャナ等の光源としての照明装置に用いることが好ましい。
【０１４４】
以下に本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【０１４５】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１における有機エレクトロルミネッセンス素子について述べる。
【０１４６】
図１は、本発明の実施の形態１における有機エレクトロルミネッセンス素子の要部断面図である。
【０１４７】
図１において、１は基板１は基板１上に形成された陽極２、３は基板１上に形成された正孔輸送層、４は正孔輸送層３上に形成された発光層、５は発光層４上に形成された陰極、６は基板１上に形成された逆Ｖ字形構造体、７は陰極５上に形成された透明平坦化構造体である。
【０１４８】
実施の形態１における有機エレクトロルミネッセンス素子は、基板１の素子側表面に光の取り出し効率向上の手段として逆Ｖ字形構造体６および透明平坦化構造体７からなるメサ構造を備えている。メサ構造により、発光層から放射される光の角度を、光取り出し面と空気との境界面において全反射を引き起こす臨界角よりも小さい角度に変換するようになっている。
【０１４９】
なお、本実施の形態のおいて、有機エレクトロルミネッセンス素子の構成材料及び形成方法はこれに限られるものではなく、上述した構成材料、形成方法や従来公知のものでもよい。
【０１５０】
更に、実施の形態１においては、正孔輸送層と発光層からなる二層構造の場合について説明したが、その構造については前述のように特にこれに限定されるものではない。
【０１５１】
また、実施の形態１においては、基板上面に陽極を形成する構造の場合について説明したが、その構造については前述のように特にこれに限定されるものではなく、基板上面に陰極を形成してもよい。
【０１５２】
また、封止の形態については、光取り出し面とガラスキャップとが密着しないようにして、ガラスキャップをＵＶ硬化樹脂等で接着することで形成でき、あるいは、有機エレクトロルミネッセンス素子の表面に保護膜を形成して封止する等の適宜手段を採用することができる。他に保護膜とシールド材等との組み合わせであってもよい。また、保護膜を形成し、その上面に透明平坦化構造体を形成する構造であってもよい。
【０１５３】
以上のように、実施の形態１によれば、光を効率的に取り出すことができるため、高効率な発光性能を維持することができることができる。
【０１５４】
実施の形態１における有機エレクトロルミネッセンス素子は、照明装置や画像形成装置として用いることができる。
【０１５５】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２における有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた画像形成装置について述べる。
【０１５６】
図３は、本発明の実施の形態２における有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた画像形成装置の概略斜視図である。
【０１５７】
図３において、１は基板１は陽極、３は正孔輸送、４は発光層、５は陰極、６は逆Ｖ字形構造体、７は透明平坦化構造体である。
【０１５８】
実施の形態２においては、図３に示すように、陽極２は線状にパターニングされており、これに略直交する形で陰極５も同様に線状にパターニングされている。
【０１５９】
この画像形成装置の陽極２をプラス側、陰極５をマイナス側とし、図示しない駆動手段としての駆動回路（ドライバ）に接続し、選択した陽極２、陰極５に直流電圧または直流電流を印加すれば、直交する部分の発光層４が発光し、単純マトリックス方式の画像形成装置として使用することができる。
【０１６０】
実施の形態２においては、基板１の素子形成面に光の角度変換手段として逆Ｖ字形構造体６と透明平坦化構造体７からなるメサ構造を備えている。そのメサ構造が、発光層４から放射される光の角度を、高屈折率基板と空気との境界面において全反射を引き起こす臨界角よりも小さい角度に変換するようになっており、また、メサ構造は各画素毎に周期的に配置されている。
【０１６１】
なお、本実施の形態のおいて、有機エレクトロルミネッセンス素子の構成材料及び形成方法はこれに限られるものではなく、上述した構成材料、形成方法や従来公知のものでもよい。
【０１６２】
以上のように、実施の形態２の画像形成装置において、光を効率的に取り出すことができるため、光取り出し効率が向上し、高効率な発光性能を維持することができる。また、光の配向が正面方向に強くなるため、光取り出し面における光透過性基板中における光伝播を抑制することができ、高効率な発光性能を維持することができることができるとともに、光にじみ等がなく、視認性がよくなる。
【０１６３】
また、実施の形態２においては、単純マトリックス方式の画像形成装置について説明したが、アクティブマトリックス方式の画像形成装置でもよく、基板の素子形成面のうち、例えば駆動に用いるＴＦＴ等の非発光部に逆Ｖ字形構造体６を配置することで、前記単純マトリックス方式と同様の高効率な発光性能を維持することができることができる。
【０１６４】
なお、実施の形態２の画像形成装置は、画像を表示する画像形成装置としてだけでなく、レーザプリンタ、スキャナ等の光源等の照明装置としても用いることができる。更に、陽極２及び陰極５を線状にパターニングさせずに、全面発光させて、単なる照明装置として用いてもよい。
【０１６５】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた携帯端末について述べる。
【０１６６】
図４は本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた画像形成装置を備えた携帯端末を示す斜視図であり、図５は本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた画像形成装置を備えた携帯端末を示すブロック図である。
【０１６７】
図４及び図５において、９は音声を音声信号に変換するマイク、１０は音声信号を音声に変換するスピーカー、１１はダイヤルボタン等から構成される操作部、１２は着信等を表示する表示部であり本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた画像形成装置より構成されている、１３はアンテナ、１４はマイク９からの音声信号を送信信号に変換する送信部で、送信部１４で作成された送信信号は、アンテナ１３を通して外部に放出される。１５はアンテナ１３で受信した受信信号を音声信号に変換する受信部で、受信部１５で作成された音声信号はスピーカー１０にて音声に変換される。１６は送信部１４、受信部１５、操作部１１、表示部１２を制御する制御部である。
【０１６８】
マイク９は、使用者（発信者）の通話時の音声等が入力され、スピーカー１０からは相手側の音声や告知音が出力されて使用者（受信者）に伝達される。なお、携帯端末として、ページャーを用いる場合には、マイクは特に設けなくてもよい。
【０１６９】
更に、操作部１１には、ダイヤルボタンとしてのテンキーや各種の機能キーを備えている。また、テンキーや各種の機能キーだけでなく、文字キー等を備えていてもよい。この操作部１１から、電話番号、氏名、時刻、各種機能の設定、Ｅメールアドレス、ＵＲＬ等の所定のデータが入力される。更に操作部１１は、このようなキーボードによる操作だけでなく、ペン入力装置、音声入力装置、磁気又は光学入力装置を用いてもよい。
【０１７０】
表示部１２は、操作部１１から入力される所定のデータやメモリに記憶された電話番号、Ｅメールアドレス、ＵＲＬ等のデータ或いはキャラクタアイコン等が表示される。
【０１７１】
また、アンテナ１３は、電波の送信か受信の少なくとも一方を行う。なお、本実施の形態では、信号の送信、受信を電波で行うので、アンテナ（ヘリカルアンテナ、平面アンテナ等）を設けたが、光通信等を行う場合には、発光素子や受光素子をアンテナの代わりに設けてもよい。この場合には、発光素子で信号を他の通信機器などに送信し、受光素子で外部からの信号を受信する。
【０１７２】
送信部１４、受信部１５は、それぞれ、音声信号を送信信号に変換し、受信した受信信号を音声信号に変換する。
【０１７３】
更に、制御部１６は、図示されていないＣＰＵやメモリ等を用いた従来公知の手法により構成されており、送信部１４、受信部１５、及び、操作部１１、表示部１２を制御する。より具体的には、これら各部に設けられた図示しない各制御回路、駆動回路等に命令を与える。例えば、制御部１６からの表示命令を受けた表示制御回路は、表示駆動回路を駆動し、表示部１２に表示が行われる。
【０１７４】
以下その動作について説明する。
【０１７５】
先ず、着信があった場合には、受信部１５から制御部１６に着信信号を送出し、制御部１６は、その着信信号に基づいて、表示部１２に所定のキャラクタ等を表示させ、更に操作部１１から着信を受ける旨のボタン等が押されると、信号が制御部１６に送出されて、制御部１６は、着信モードに各部を設定する。即ちアンテナ１３で受信した信号は、受信部１５で音声信号に変換され、音声信号はスピーカー１０から音声として出力されると共に、マイク９から入力された音声は、音声信号に変換され、送信部１４を介し、アンテナ１３を通して外部に送出される。
【０１７６】
次に、発信する場合について説明する。
【０１７７】
まず、発信する場合には、操作部１１から発信する旨の信号が、制御部１６に入力される。続いて電話番号に相当する信号が操作部１１から制御部１６に送られてくると、制御部１６は送信部１４を介して、電話番号に対応する信号をアンテナ１３から送出する。その送出信号によって、相手方との通信が確立されたら、その旨の信号がアンテナ１３を介し受信部１５を通して制御部１６に送られると、制御部１６は発信モードに各部を設定する。即ちアンテナ１３で受信した信号は、受信部１５で音声信号に変換され、音声信号はスピーカー１０から音声として出力されると共に、マイク９から入力された音声は、音声信号に変換され、送信部１４を介し、アンテナ１３を通して外部に送出される。
【０１７８】
なお、実施の形態３では、音声を送信受信した例を示したが、音声に限らず、文字データ等の音声以外のデータの送信もしくは受信の少なくとも一方を行う携帯端末についても同様な効果を得ることができる。
【０１７９】
このような実施の形態３による携帯端末においては、高効率な発光性能を維持することができることができるため、バッテリー等の電力使用量を抑制することができる。これにより、携帯端末の長時間使用を可能にしたり、あるいは、バッテリーの小型化による軽量化を図ることが可能である。特に近年、携帯端末に用いる表示素子はより高画質で、かつ低消費電力であることが求められており、従来の有機エレクトロルミネッセンス素子の光取り出しに比べて、高画質・高効率化は大きなメリットをもたらす。高効率化によって、電池容量の減量化が可能となり、軽量化や長使用時間化を図ることができる。また、有機エレクトロルミネッセンス素子の基板として、高分子フィルムを用いれば、飛躍的な軽量化をもたらすことが可能となる。
【０１８０】
また、携帯端末のような個人使用を目的とした携帯端末においては、使用者本人だけが情報を認識でき、周囲からは情報を認識できないような特性が要求されている。本発明における表示素子では、光の配向を正面方向に強くすることが可能であるため、上記したような用途に対し非常に有効である。
【０１８１】
【実施例】
（実施例１）
ポリカーボネートおよびポリイミドの複合材料からなる不透明基板上に、スピンコート法により透明ネガレジスト材（屈折率１．５）を塗布し、厚さ１００μｍのレジスト膜を形成し、マスク、露光、現像してレジスト膜を所定の形状にパターニングし、これを２２０℃に加熱したオーブンで１時間加熱することで、逆Ｖ字形構造体のテーパ角４０〜５０°である逆Ｖ字形構造体を形成した。
【０１８２】
次に、この基板を、洗剤（フルウチ化学社製、セミコクリーン）による５分間の超音波洗浄、純水による１０分間の超音波洗浄、アンモニア水１（体積比）に対して過酸化水素水１と水５を混合した溶液による５分間の超音波洗浄、７０℃の純水による５分間の超音波洗浄の順に洗浄処理した後、窒素ブロアーで基板に付着した水分を除去し、さらに加熱して乾燥した。
【０１８３】
次に、Ｖ字型構造付きの基板を、２×１０-6Ｔｏｒｒ以下の真空度まで減圧した抵抗加熱蒸着装置内にて、１５ａｔ％のＬｉを含むＡｌ−Ｌｉ合金を蒸着源として、金属マスクによりパターニングされた陰極を１５０ｎｍの膜厚で成膜した。
【０１８４】
次に、同様に抵抗加熱蒸着装置内にて、陰極上に発光層としてＡｌｑ3を約６０ｎｍの膜厚で形成し、その発光層上に正孔輸送層としてＴＰＤを約５０ｎｍの膜厚で形成した。なお、ＴＰＤとＡｌｑ3の蒸着速度は、共に０．２ｎｍ／ｓであった。
【０１８５】
次に、２×１０-6Ｔｏｒｒ以下の真空度まで減圧した低ダメージスパッタ装置内にて、金属マスクによりマスクし、正孔輸送層上に膜厚１６０ｎｍのＩＴＯ膜を成膜した。
【０１８６】
次に、同様に低ダメージスパッタ装置内にて、凹凸形状の有機エレクトロルミネッセンス素子上に、膜厚３μｍの窒化シリコン膜を保護膜として成膜した。
【０１８７】
次に、保護膜の形成された有機エレクトロルミネッセンス素子を２×１０-6Ｔｏｒｒ以下の真空度まで減圧した抵抗加熱蒸着装置内にて、Ａｌを蒸着源として、金属マスクにより逆Ｖ字形構造体の形状にパターニングされた１００ｎｍの膜厚の反射膜を形成した。
【０１８８】
（実施例２）
ポリカーボネートからなる透明基板上に、スピンコート法により透明ネガレジスト材（屈折率１．５）を塗布し、厚さ１００μｍのレジスト膜を形成し、マスク、露光、現像してレジスト膜を所定の形状にパターニングし、これを２２０℃に加熱したオーブンで１時間加熱することで、逆Ｖ字形構造体のテーパ角４０〜５０°である逆Ｖ字形構造体を形成した。
【０１８９】
次に、この基板を、洗剤（フルウチ化学社製、セミコクリーン）による５分間の超音波洗浄、純水による１０分間の超音波洗浄、アンモニア水１（体積比）に対して過酸化水素水１と水５を混合した溶液による５分間の超音波洗浄、７０℃の純水による５分間の超音波洗浄の順に洗浄処理した後、窒素ブロアーで基板に付着した水分を除去し、さらに加熱して乾燥した。
【０１９０】
次に、Ｖ字型構造付きの基板を、２×１０-6Ｔｏｒｒ以下の真空度まで減圧した抵抗加熱蒸着装置内にて、１５ａｔ％のＬｉを含むＡｌ−Ｌｉ合金を蒸着源として、金属マスクによりパターニングされた陰極を１５０ｎｍの膜厚で成膜した。
【０１９１】
次に、同様に抵抗加熱蒸着装置内にて、陰極上に発光層としてＡｌｑ3を約６０ｎｍの膜厚で形成し、その発光層上に正孔輸送層としてＴＰＤを約５０ｎｍの膜厚で形成した。なお、ＴＰＤとＡｌｑ3の蒸着速度は、共に０．２ｎｍ／ｓであった。
【０１９２】
次に、２×１０-6Ｔｏｒｒ以下の真空度まで減圧した低ダメージスパッタ装置内にて、金属マスクによりマスクし、正孔輸送層上に膜厚１６０ｎｍのＩＴＯ膜を成膜した。
【０１９３】
次に、同様に低ダメージスパッタ装置内にて、凹凸形状の有機エレクトロルミネッセンス素子上に、膜厚３μｍの窒化シリコン膜を保護膜として成膜した。
【０１９４】
次に、この保護膜により保護された凹凸形状の有機エレクトロルミネッセンス素子表面にＵＶ硬化型透明樹脂（屈折率１．６）を塗布し、２００μｍのスペーサ付き平坦化冶具により２００μｍの厚の平坦化構造体とし、これにＵＶ照射し硬化した。
【０１９５】
（実施例３）
ガラスからなる透明基板上に、Ｃｒからなる各画素電極が非晶質シリコンからなるＴＦＴを介して信号線と結ばれたＴＦＴアレイを形成した。
【０１９６】
次にこのＴＦＴアレイ基板表面に、スピンコート法によりネガレジスト材を塗布し、厚さ５μｍのレジスト膜を形成し、画素電極のない非発光部をマスク、露光、現像して、非発光部のみをレジスト膜により被覆したＴＦＴアレイ基板とした。
【０１９７】
次に、このＴＦＴアレイ基板を、洗剤（フルウチ化学社製、セミコクリーン）による５分間の超音波洗浄、純水による１０分間の超音波洗浄の順に洗浄処理した後、窒素ブロアーで基板に付着した水分を除去し、さらに加熱して乾燥した。
【０１９８】
次に、ＴＦＴアレイ基板の表面に、２×１０-6Ｔｏｒｒ以下の真空度まで減圧した抵抗加熱蒸着装置内にて、Ａｌを約１００μｍの膜厚で形成し、このアレイ基板表面に、レジスト材（東京応化社製、ＯＦＰＲ−８００）をスピンコート法により塗布して厚さ１０μｍのレジスト膜を形成し、マスク、露光、現像してレジスト膜を非発光部を被覆するようにパターニングした。次に、この基板を６０℃で５０％のＡｌエッチャント中に浸漬して、レジスト膜が形成されていない部分のＡｌ膜をエッチングした後、さらにしばらくの間エッチャント中でオーバーエッチングした後、レジスト膜も除去し、非発光部に逆Ｖ字形構造体のテーパ角３０〜５０°となるＡｌからなる逆Ｖ字形構造体の形成されたＴＦＴアレイ基板を得た。
【０１９９】
次に、７０℃の純水による５分間の超音波洗浄の順に洗浄処理した後、窒素ブロアーで基板に付着した水分を除去し、さらに加熱して乾燥した。
【０２００】
次に、Ｖ字型構造付きの基板を、２×１０-6Ｔｏｒｒ以下の真空度まで減圧した抵抗加熱蒸着装置内にて、１５ａｔ％のＬｉを含むＡｌ−Ｌｉ合金を蒸着源として、金属マスクによりパターニングされた陰極を１５０ｎｍの膜厚で成膜した。
【０２０１】
次に、同様に抵抗加熱蒸着装置内にて、陰極上に発光層としてＡｌｑ3を約６０ｎｍの膜厚で形成し、その発光層上に正孔輸送層としてＴＰＤを約５０ｎｍの膜厚で形成した。なお、ＴＰＤとＡｌｑ3の蒸着速度は、共に０．２ｎｍ／ｓであった。
【０２０２】
次に、２×１０-6Ｔｏｒｒ以下の真空度まで減圧した低ダメージスパッタ装置内にて、金属マスクによりマスクし、正孔輸送層上に膜厚１６０ｎｍのＩＴＯ膜を成膜した。
【０２０３】
次に、同様に低ダメージスパッタ装置内にて、凹凸形状の有機エレクトロルミネッセンス素子上に、膜厚３μｍの窒化シリコン膜を保護膜として成膜した。
【０２０４】
次に、この保護膜により保護された凹凸形状の有機エレクトロルミネッセンス素子表面に透明レジスト材を塗布し、２００μｍのスペーサ付き平坦化冶具により２００μｍの厚の平坦化構造体とし、これを１００℃に熱したオーブンにて加熱硬化した。
【０２０５】
（比較例１）
ガラスからなる透明基板上に、実施例１と同様に、膜厚１６０ｎｍのＩＴＯ膜を形成した後、ＩＴＯ膜上にレジスト材（東京応化社製、ＯＦＰＲ−８００）をスピンコート法により塗布して厚さ１０μｍのレジスト膜を形成し、マスク、露光、現像してレジスト膜を所定の形状にパターニングした。次に、この基板を６０℃で５０％の塩酸中に浸漬して、レジスト膜が形成されていない部分のＩＴＯ膜をエッチングした後、レジスト膜も除去し、所定のパターンのＩＴＯ膜からなる陽極が形成されたパターニング基板を得た。
【０２０６】
次に、このパターニング基板を、洗剤（フルウチ化学社製、セミコクリーン）による５分間の超音波洗浄、純水による１０分間の超音波洗浄、アンモニア水１（体積比）に対して過酸化水素水１と水５を混合した溶液による５分間の超音波洗浄、７０℃の純水による５分間の超音波洗浄の順に洗浄処理した後、窒素ブロアーで基板に付着した水分を除去し、さらに加熱して乾燥した。
【０２０７】
次に、パターニング基板の陽極側の表面に、２×１０-6Ｔｏｒｒ以下の真空度まで減圧した抵抗加熱蒸着装置内にて、正孔輸送層としてＴＰＤを約５０ｎｍの膜厚で形成した。
【０２０８】
次に、同様に抵抗加熱蒸着装置内にて、正孔輸送層上に発光層としてＡｌｑ3を約６０ｎｍの膜厚で形成した。なお、ＴＰＤとＡｌｑ3の蒸着速度は、共に０．２ｎｍ／ｓであった。
【０２０９】
次に、同様に抵抗加熱蒸着装置内にて、発光層上に１５ａｔ％のＬｉを含むＡｌ−Ｌｉ合金を蒸着源として、陰極を１５０ｎｍの膜厚で成膜した。
【０２１０】
【表１】
ここで、（表１）の評価項目における評価方法及びその評価基準について説明する。
【０２１２】
素子の発光効率は、有機エレクトロルミネッセンス素子に一定電流を流したときの発光輝度を評価した。その評価基準は、比較例１の発光輝度に対して、◎：非常に優れている、○：優れている、△：許容できるである。
【０２１３】
発光面の視認性は、有機エレクトロルミネッセンス素子を３００μｍの画素からなる画像形成装置としたときの、光のにじみ、ぼけについて、視認性の程度を目視にて評価した。評価は、◎、○、△の三段階評価であり、その評価基準は、◎：非常に優れている、○：優れている、△：許容できるである。
【０２１４】
(表１)から明らかなように実施例１、２、３の各有機エレクトロルミネッセンス素子は、比較例１の有機エレクトロルミネッセンス素子に対して、発光輝度、発光面視認性において、すべて優れた結果となった。特に、実施例２及び３においては、発光輝度、発光面視認性が比較例１と比べて非常に優れた結果となった。本実施例の有機エレクトロルミネッセンス素子は比較例に対し顕著に発光効率が高く、視認性に優れた有機エレクトロルミネッセンス素子であることがわかる。
【０２１５】
【発明の効果】
以上のように、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子によれば、以下のような有利な効果が得られる。
【０２１６】
請求項１に記載の発明によれば、（１）基板の素子形成面の少なくとも一部に発光層よりも高さが高い逆Ｖ字形構造体が形成されているので、開口部から空気中へ放出された光が、前記逆Ｖ字形構造体に到達し、光の配向が変わることで、正面方向の輝度が向上し、実効的な素子効率が上がる。また、（２）素子を正面方向から見たときに、素子から直接放出される光と、逆Ｖ字形構造体で反射して放出される光の両方が見えるため、素子の見た目の発光面積が大きくなる。（３）逆Ｖ字形構造体により形成される凹凸部を、透明な材料で形成された透明平坦化構造体により平面とすることで、光の配向及び取り出し効率が向上する。
【０２１７】
さらに、（４）逆Ｖ字形構造体は透明平坦化構造体よりも低屈折率な材料で形成されているので、メサ構造の側面で光は全反射され、光の取り出し効率および正面輝度が向上する。（５）素子内部での光損失を減少させることができるため、視認性に優れた、高効率の発光性能を維持することができる。（６）反射面のように、表面反射による反射でないため反射ロスが小さい。（７）屈折率を設計することにより、迷光の影響を低減することが可能である。
【０２１８】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、
（１）逆Ｖ字形構造体により形成される凹凸部を、透明な材料で形成された透明平坦化構造体により平面とすることで、光の配向及び取り出し効率が向上する。
【０２１９】
（２）光の配向性がよくなり、正面方向の輝度が向上するので、実効的な素子効率は非常に上がる。
【０２２０】
（３）素子内部での光損失を減少させることができるため、視認性に優れた、高効率の発光性能を維持することができる。
【０２２１】
（４）素子表面を平坦とすることで、素子の強度が向上し、ゴミが付着し難い等の効果がある。
【０２２２】
（５）平坦化構造が十分に薄いため、光のにじみ等が生じ難い。
【０２２３】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２の効果に加え、
（１）逆Ｖ字形構造体はメサ型構造を形成し、光を反射する材料で形成されるので、光は効率よく反射され、光の取り出し効率および正面輝度が向上する。
【０２２４】
（２）素子内部での光損失を減少させることができるため、視認性に優れた、高効率の発光性能を維持することができる。
【０２２５】
（３）透明の場合のように、屈折率を考慮しなくて良いため、材料選択の自由度が高く軽量化等に効果を上げ易い。
【０２２６】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至３の内いずれかに記載の効果に加え、（１）基板上にメサ型構造体の構造を形成する場合、構造体に用いる材料・形成方法に対する制約、および、有機エレクトロルミネッセンス素子の形成方法に対する制約等が生じるため、形成は困難であったが、この構成では、逆Ｖ字形構造体に流動性をもつ材料を流し込んで硬化するのでこれが可能になる。
【０２２７】
（２）メサ構造と有機エレクトロルミネッセンス素子を別々に形成した場合、貼り合わせ時の位置合わせが困難であったり、貼り合わせのズレによるモアレ等の視覚特性の劣化が生じたりする、ということもない。
【０２３１】
請求項５に記載の発明によれば、請求項１乃至４の内いずれか１の効果に加え、（１）保護膜を形成し、その上面に透明平坦化膜を形成するので、透明電極や下部有機層に熱や応力等のダメージを与えずに有機エレクトロルミネッセンスを製造することができる。
【０２３２】
（２）保護膜上に形成する形成方法や形成材料を自由に選択することができる。
【０２３３】
（３）保護膜が形成されているので、有機エレクトロルミネッセンス素子を外気から遮断でき、長時間安定性に優れる。
【０２３４】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１乃至５の内いずれか１の効果に加え、
（１）逆Ｖ字形構造体が、凹凸構造を左右対称な形状で形成されているので、光の配向を正面方向に強い指向性をもたせることができる。
【０２３５】
（２）光の指向性を制御することができ、素子内部での光損失を減少させることができるため、視認性に優れた、高効率の発光性能を維持することができる。
【０２３６】
（３）左右方向、上下方向に傾けた時の見え方が同じであるため、目が疲れる等の不具合がなく、視認性に優れる。
【０２３７】
（４）複雑な光学設計を必要とせず、また、構造体の作成も容易である。
【０２３８】
請求項７に記載の発明によれば、請求項１乃至５の内いずれか１の効果に加え、
（１）逆Ｖ字形構造体が、凹凸構造を左右非対称な形状で形成されているので、光の配向方向を変化させることができ、凹凸構造を左右非対称かつランダムに配置することで光を等方的に放射させることができる。
【０２３９】
（２）外光に対する影響を低減でき、素子内部での光損失を減少させることができるため、視認性に優れた、高効率の発光性能を維持することができる。
【０２４０】
（３）エリアに合わせてＶ字形溝の傾きを設計することにより、実際の発光以上に明るく感じる等の特殊な視覚特性を持たせることが可能である。
【０２４１】
（４）多少ズレても良いので、作成が容易であり、歩留まりも高くなる。
【０２４２】
請求項８に記載の発明によれば、請求項１乃至７の内いずれか１の効果に加え、
（１）逆Ｖ字形構造体が直線状に形成されるので、構造の設計および形成がが容易にできる。
【０２４３】
（２）逆Ｖ字形構造体が直線的なメサ構造であるので、光の取り出し効率が向上する。
【０２４４】
（３）素子内部での光損失を減少させることができるため、視認性に優れた、高効率の発光性能を維持することができる。
【０２４８】
請求項９に記載の発明によれば、（１）素子内部での光損失を減少させることができるため、高効率の発光性能を維持することができることができ、単純マトリックス方式での良好な照明を行うことができる。
【０２４９】
（２）マトリックス状の電極のすき間部分に逆Ｖ字形構造体を配置することができ、効果的に発光効率を向上させることが可能である。
【０２５０】
請求項１０に記載の発明によれば、（１）素子内部での光損失を減少させることができるため、高効率の発光性能を維持することができることができ、アクティブマトリックス方式での良好な照明を行うことができる。
【０２５１】
（２）各画素間のすき間や、スイッチング素子上部等の部分に逆Ｖ字形構造体を配置することができ、効果的に発光効率を向上させることが可能である。
【０２５２】
請求項１１に記載の発明によれば、請求項９又は１０の効果に加え、（１）逆Ｖ字形構造体のピッチと画素のピッチを同じとすることで、発光部と逆Ｖ字形構造体の位置関係を同じにすることができ、どの画素においても同様な取り出し効率向上効果が得られ、良好な画像を得ることができる。
【０２５３】
（２）画素内における開口部を有効に配置することができ、素子内部での光損失を減少させることができるため、視認性に優れた、高効率の発光性能を維持することができる。
【０２５４】
請求項１２に記載の発明によれば、請求項９又は１０の効果に加え、（１）透明平坦化構造体の高さを、前記逆Ｖ字形構造体の高さと画素の平面方向の幅の和以下とすると、迷光の影響を小さくできるので、コントラストの低下や光にじみ・ぼけ等の不具合が起こらない。
【０２５５】
（２）他の画素内へ進入する光を減少させることができるため、視認性に優れた、高効率の発光性能を維持することができる。
【０２５６】
請求項１３に記載の発明によれば、（１）素子内部での光損失を減少させることができるため、高効率の発光性能を維持することができることができ、電池容量等の減量化による、軽量化あるいは長使用時間化を図ることができる。
【０２５７】
（２）視覚特性（光の配向）を適当に設計することで、周囲からは見にくいプライベートウインドウや、複数人でも見やすいウインドウ等として用途に応じて用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における有機エレクトロルミネッセンス素子の要部断面図
【図２】光学シミュレーションの結果を示すグラフ
【図３】本発明の実施の形態２における有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた画像形成装置の概略斜視図
【図４】本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた画像形成装置を備えた携帯端末を示す斜視図
【図５】本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた画像形成装置を備えた携帯端末を示すブロック図
【図６】従来の有機エレクトロルミネッセンス素子の要部断面図
【図７】従来の有機エレクトロルミネッセンス素子の要部断面における代表的な光線経路を示す模式図
【符号の説明】
１ 基板
２ 陽極
３ 正孔輸送層
４ 発光層
５ 陰極
６ 逆Ｖ字形構造体
７ 透明平坦化構造体
８ 発光層から放射された光の光源
９ マイク
１０ スピーカー
１１ 操作部
１２ 表示部
１３ アンテナ
１４ 送信部
１５ 受信部
１６ 制御部
Claims (13)
- 基板上に、少なくとも正孔を注入する陽極と、発光領域を有する発光層と、電子を注入する陰極とを備えた有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記発光層から放射される光は基板と対向する面から取り出され、前記発光層よりも高さの高い逆Ｖ字形構造体が前記基板の素子形成面の少なくとも一部に形成されるとともに、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の光取り出し面は、透明な材料で形成された透明平坦化構造体により平坦化され、前記逆Ｖ字形構造体は前記透明平坦化構造体よりも低屈折率の材料で形成されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記透明平坦化構造体は、平均屈折率１．４〜２．５の透明な材料で形成された透明平坦化構造体により平坦化されていることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記逆Ｖ字形構造体は、光を反射することを特徴とする請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記透明平坦化構造体は、前記逆Ｖ字形構造体に流動性をもつ材料が流し込まれて硬化させられたことを特徴とする請求項１乃至３の内いずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記透明平坦化構造体は、前記有機エレクトロルミネッセンス素子表面に形成された保護膜上に形成されていることを特徴とする請求項１乃至４の内いずれか１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記逆Ｖ字形構造体は、左右対称に形成されていることを特徴とする請求項１乃至５の内いずれか１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記逆Ｖ字形構造体は、左右非対称に形成されていることを特徴とする請求項１乃至５の内いずれか１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記逆Ｖ字形構造体は、その断面形状がＶ字形の２つの直線状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至７の内いずれか１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 請求項１乃至８の内いずれか１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の前記陽極及び前記陰極が、ストライプ状に個々電気的に分離されて構成され、複数の画素からなる画像表示配列を有し、前記逆Ｖ字形構造体の基板面内での方向と、ストライプ電極により形成される画素の方向とが同じであることを特徴とする画像形成装置。
- 請求項１乃至８の内いずれか１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の前記陽極又は前記陰極が、個々電気的に画素毎に分離されて構成され、前記分離された電極は、少なくとも１つ以上のスイッチング素子を介して走査されることで、画像表示配列を有し、前記逆Ｖ字形構造体の基板面内での方向と、画素の方向とが同じであることを特徴とする画像形成装置。
- 前記逆Ｖ字形構造体の各方向のピッチは、前記各画素に対応する前記発光部の各方向のピッチと略等しく、前記逆Ｖ字形構造体の中心は、前記各画素の中心を結ぶ略中間点にあることを特徴とする請求項９又は１０に記載の画像形成装置。
- 前記透明平坦化構造体の高さは、前記逆Ｖ字形構造体の高さと画素の平面方向の幅の和よりも低いことを特徴とする請求項９又は１０に記載の画像形成装置。
- 音声を音声信号に変換する音声信号変換手段と、電話番号等を入力する操作手段と、着信表示や電話番号等を表示する表示手段と、音声信号を送信信号に変換する通信手段と、受信信号を音声信号に変換する受信手段と、前記送信信号及び前記受信信号を送受信するアンテナと、各部を制御する制御手段を備えた携帯端末であって、前記表示手段が請求項９乃至１２の内いずれか１に記載の画像形成装置で構成されたことを特徴とする携帯端末。
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