(57)【要約】【課題】放射角を制御することにより、指向性を高めた有機ＥＬ素子を提供する。【解決手段】有機ＥＬ素子１０は、表面に凹状の窪みを凹部１１ａとして有する基板１１と、基板１１の凹部１１ａに形成された下部電極１２と、下部電極１２の上に形成された、発光層を含む有機ＥＬ層１３と、有機ＥＬ層１３の上に形成された上部電極１４とを有する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機ＥＬ素子において、
表面に凹状の窪みを凹部として有する基板と、
前記基板の凹部に形成された下部電極と、
前記下部電極の上に形成された、発光層を含む有機ＥＬ層と、
前記有機ＥＬ層の上に形成された上部電極と
を有することを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項２】
前記凹部の側部に形成された反射膜をさらに有することを特徴とする請求項１に記載された有機ＥＬ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ（electroluminescence）素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子は、自己発光のため、視認性に優れており、低電圧で駆動が可能なため、駆動回路を含めた軽量化が可能である。そのため、有機ＥＬ素子は、薄膜型ディスプレイ、照明、バックライトとしての活用が期待されている。
【０００３】
また、有機ＥＬ素子は色バリエ−ションが豊富であることも特徴であり、複数の発光色を組み合わせる混色によってさまざまな発光が可能となることも特徴である。
【特許文献１】特開平９−１８０８８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、有機ＥＬ素子は、平坦な面形状を有する基板上に、下部電極、発光層を含む有機ＥＬ層、上部（透明）電極を積層して構成されており、発光層から放射される光は、放射角が１８０°となる。そのため、有機ＥＬ素子は、放射角が広く、指向性が低いという不都合がある。
【０００５】
この点、放射角を制御する手法として、マイクロキャビティ構造を適用することも考えられるが、白色発光の有機ＥＬ素子や複数の波長で発光する有機ＥＬ素子に対してマイクロキャビティ構造を適用することは難しいという問題がある。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、放射角を制御することにより、指向性を高めた有機ＥＬ素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を解決するために、本発明は、有機ＥＬ素子を提供する。この有機ＥＬ素子は、表面に凹状の窪みを凹部として有する基板と、基板の凹部に形成された下部電極と、下部電極の上に形成された、発光層を含む有機ＥＬ層と、有機ＥＬ層の上に形成された上部電極とを有する。
【０００８】
また、本発明において、有機ＥＬ素子は、凹部の側部に形成された反射膜をさらに有することが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、発光層から放射された光は、凹部によって放射角が制御される。そのため、その指向性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、本発明の実施形態にかかる有機ＥＬ素子１０を模式的に示す断面図である。有機ＥＬ素子１０は、基板１１と、第１の電極１２と、有機ＥＬ層１３と、第２の電極１４とを主体に構成されており、これらの要素が基板１１上に積層された積層構造を備えている。
【００１１】
基板１１は、例えば、Ｓｉ基板であり、基板表面には、その一部が凹状に陥没した凹部１１ａが形成されている。この凹部１１ａは、断面形状が略台形形状を有する窪みであり、底部１１ｂと、側部１１ｃとで構成されている。底部１１ｂは、凹部１１ａの底面を構成しており、一方、側部１１ｃは、底部１１ｂの周囲に起立しており、所定の傾斜角を有している。
【００１２】
第１の電極１２は、基板表面に積層されており、陰極に相当する下部電極を構成している。この第１の電極１２としては、例えば、アルミニウムといった材料を用いることができる。本実施形態において、第１の電極１２は、基板表面において、凹部１１ａと位置的に対応して設けられており、この凹部１１ａの位置が実質的な発光部位となるように設定されている。
【００１３】
有機ＥＬ層１３は、第１の電極１２の上部に積層されており、第１の電極１２と第２の電極１４との間に挟まれた格好となっている。有機ＥＬ層１３は、少なくとも発光層を備えており、その積層構造に基づいて、単層型、二層型、三層型に分類される。ここで、単層型は、発光層自体がある程度のホール輸送性および電子輸送性を備えており、バイポーラー性発光層によって構成されている。二層型は、発光層自体がある程度の電子輸送性（或いは、ホール輸送性）を備えており、発光層とホール輸送層（或いは、発光層と電子輸送層）とで構成されている。この場合、有機ＥＬ層１３は、第１の電極１２側から、発光層、ホール輸送層（或いは、電子輸送層、発光層）の順番で積層されて構成される。三層型は、発光層と、ホール輸送層と、電子輸送層とで構成されており、第１の電極１２側から電子輸送層、発光層、ホール輸送層の順番で積層されている。
【００１４】
例えば、三層型の有機ＥＬ層１３において、発光層を構成する発光物質としては、例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体、ビス（ベンゾキノリノラト）ベリリウム錯体、トリ（ジベンゾイルメチル）フェナントロリンユーロピウム錯体、およびジトルイルビニルビフェニル、フェニルピリジンイリジウム化合物などの蛍光またはりん光性発光物質を用いることができる。また、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ポリアルキルチオフェン、ポルフルオレン、及びこれらの誘導体などのような高分子発光物質を用いてもよい。また、ホール輸送層としては、例えば、１，１−ビス（４−ジ−ｐ−アミノフェニル）シクロヘキサン、トリフェニルアミンおよびその誘導体、カルバゾールおよびその誘導体、トリフェニルメタンおよびその誘導体を用いることができる。一方、電子輸送層としては、例えば、アントラキノジメタン、ジフェニルキノン、ペリレンテトラカルボン酸、トリアゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、ベンズオキサゾール、およびこれらの誘導体を用いることができる。
【００１５】
第２の電極１４は、有機ＥＬ層１３の上部に積層されており、陽極に相当する上部電極を構成している。この第２の電極１４としては、導電性を有し、かつ高い光透過率を有する材料によって構成されており、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を用いることができる。
【００１６】
また、本実施形態において、第２の電極１４の上層には、素子表面を平坦化する平坦化膜１５が設けられており、この平坦化膜１５の上層には、素子や配線を絶縁するための絶縁膜１６が設けられている。平坦化膜１５および絶縁膜１６は、有機ＥＬ層１３の発光層からの光の放射を妨げないように、光透過率の高い材料を選択することが好ましい。平坦化膜１５としては、例えば、ポリミド系樹脂といった材料を用いることができる。一方、絶縁膜１６としては、例えば、ＳｉＯ２といった材料を用いることができる。
【００１７】
このような構成の有機ＥＬ素子において、陽極である第２の電極１４から陰極である第１の電極１２への方向、即ち、順方向に電圧が印加されると、第２の電極１４からホールが注入され、第１の電極１２から電子が注入される。注入されたホールと電子とが移動し、発光層内で再結合することによって、発光層から光が放射される。発光層から放射された光は、第２の電極１４、平坦化膜１５および絶縁膜１６を介して、有機ＥＬ素子１０の外部に取り出される。
【００１８】
図２から図４は、本実施形態にかかる有機ＥＬ素子１０の製造プロセスを説明する説明図である。
【００１９】
まず、図２（ａ）に示すように、その表面がフラットな状態の基板（本実施形態では、Ｓｉ基板）１１を用意する。そして、基板１１の表面に、例えば、スピンコート法を用いて、レジスト１７を塗布する。このレジスト材は、例えば、ネガ型のレジストとして作用する。
【００２０】
図２（ｂ）に示すように、塗布されたレジスト１７に対して、例えば、フォトリソグラフィ技術を用いて、凹部１１ａの形状に応じたパターニングを行う。
【００２１】
そして、図２（ｃ）に示すように、基板１１の表面から、異方性エッチング法、サンドブラスト法、異方性プラズマエッチング法等を用いて、凹部１１ａを形成する。例えば、テトラメチルヒドロキシアミン（ＴＭＡＨ）等を用いた化学的シリコン異方性エッチング法により、凹部１１ａを形成することができる。
【００２２】
次に、図３（ａ）に示すように、基板１１の表面側に、アルミ膜が形成される。そして、図３（ｂ）に示すように、凹部１１ａの周囲に残留するレジスト１７を除去する（リフトオフ）。これにより、凹部１１ａ、すなわち、底部１１ｂと側部１１ｃとに第１の電極１２が形成される。
【００２３】
第１の電極１２が形成されると、図３（ｃ）に示すように、基板１１の表面側に、有機ＥＬ層１３が形成される。有機ＥＬ層１３が単層型である場合、基板１１の表面側には発光層のみが形成され、これにより、第１の電極１２の上に発光層のみで構成される有機ＥＬ層１３が積層される。一方、有機ＥＬ層１３が二層型である場合、基板１１の表面側には発光層、ホール輸送層（或いは、電子輸送層、発光層）が順次形成され、第１の電極１２の上に二層で構成される有機ＥＬ層１３が積層される。また、有機ＥＬ層１３が三層型である場合、基板１１の表面側には、電子輸送層、発光層、ホール素子層が順次形成され、これにより、第１の電極１２の上に三層で構成される有機ＥＬ層１３が積層される。
【００２４】
図４（ａ）に示すように、基板１１の表面側にＩＴＯ膜を形成し、これにより、第２の電極１４を形成する。そして、図４（ｂ）に示すように、平坦化膜１５を形成し、その後に、図４（ｃ）に示すように、絶縁膜１６を形成する。
【００２５】
図３から図４に示すように、種々の膜や有機ＥＬ層１３は、印刷や蒸着といった周知の手法により形成することができる。
【００２６】
このように本実施形態によれば、基板１１の凹部１１ａに、下部電極である第１の電極１２、発光層を含む有機ＥＬ層１３、上部電極である第２の電極１４が順次積層されて、有機ＥＬ素子１０が構成されている。フラットな基板表面上に構成された有機ＥＬ素子によれば、放射される光は１８０°の放射角を有する。しかしながら、本実施形態による凹部構造によれば、発光層から放射された光は、凹部１１ａの側部１１ｃによって反射されるため、放射角を制御することが可能となる。これにより、放射される光の指向性を高めることができる。
【００２７】
例えば、光ファイバを伝送媒体として用いた光通信手法において、光ファイバへの結合を考えた場合、広い放射角は結合効率の悪化を招く虞がある。この点、本実施形態にかかる有機ＥＬ素子１０を光源として用いることにより、光線の放射角が制限され指向性が高いため、光ファイバに対する結合効率を高めることができる。これにより、通信性能の向上を図ることができる。
【００２８】
また、本実施形態によれば、凹部１１ａの側部１１ｃにおける反射によって放射角を制御しているので、素子の発光波長に係わらずその効果を奏することができる。換言すれば、上記の凹部１１ａ構造を採用することにより、全ての波長域において放射角の制御が可能となる。
【００２９】
また、基板に凹部を形成し、その底面にＬＥＤチップを実装することにより、放射角を制御して指向性を高める手法が知られている。しかしながら、ＬＥＤチップの実装は、チップをリードフレームの上に乗せ、ワイヤボンディングにより配線してパッケージされる。そのため、半導体製造プロセスにおける後工程に該当する。この点、本実施形態によれば、有機ＥＬ素子１０を発光素子として扱っているため、半導体製造プロセスの前工程で処理が完結する。そのため、ＬＥＤチップの実装といった後工程が不要となり、製造プロセスの煩雑化を抑制し、簡素化を実現することができる。
【００３０】
なお、上述した実施形態では、基板１１としてＳｉ基板を例示したが、本発明はこれに限定されない。基板１１は、例えば、樹脂基板を用いてもよい。このケースでは、凹部１１ａは、例えば、金型成型によって形成することができる。また、側部１１ｃの傾斜角を任意に設定することができるので、放射角の制御を有効に行うことができる。
【００３１】
（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態にかかる有機ＥＬ素子１０を模式的に示す断面図である。なお、第１の実施形態と同一の点については符号を引用し、重複する説明は省略する。
【００３２】
本実施形態にかかる有機ＥＬ素子１０が、第１の実施形態のそれと相違する点は、凹部１１ａの側部１１ｃに形成された反射膜１８をさらに有する点にある。この反射膜１８は、例えば、アルミ膜によって構成されており、その製造プロセスにおいては、第１の電極１２の形成時に同時形成することができる。また、本実施形態では、この反射膜１８の上層には、ＳｉＯ２といった材料を用いた絶縁膜１９が形成されている。
【００３３】
このように本実施形態によれば、凹部１１ａの側部１１ｃに反射膜１８が形成されているため、発光層から放射される光を効率的に反射することができる。これにより、放射される光効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】第１の実施形態にかかる有機ＥＬ素子１０を模式的に示す断面図
【図２】有機ＥＬ素子１０の製造プロセスを説明する説明図
【図３】有機ＥＬ素子１０の製造プロセスを説明する説明図
【図４】有機ＥＬ素子１０の製造プロセスを説明する説明図
【図５】第２の実施形態にかかる有機ＥＬ素子１０を模式的に示す断面図
【符号の説明】
【００３５】
１０      有機ＥＬ素子
１１      基板
１１ａ    凹部
１１ｂ    底部
１１ｃ    側部
１２      第１の電極
１３      有機ＥＬ層
１４      第２の電極
１５      平坦化膜
１６      絶縁膜
１７      レジスト
１８      反射膜
１９      絶縁膜
【図１】
2008205220.tif 000003
【図２】
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【図３】
2008205220.tif 000005
【図４】
2008205220.tif 000006
【図５】
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