(57)【要約】【課題】本出射効率の悪い有機ＥＬディスプレイ素子では、所定の明るさのディスプレイとするために、有機ＥＬディスプレイ素子の寿命を短縮するという結果となっていた。本発明は、このような問題を解決するために、出射効率の高い有機ＥＬディスプレイ素子の提供を目的とする。【解決手段】本発明は、有機ＥＬディスプレイ素子の透明基板上に順次積層された透明電極、有機ＥＬ層、金属電極を有する有機ＥＬディスプレイ素子において、透明電極の有機ＥＬ層側を所定の数のドーム形状することにより解決した。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に順次積層された透明電極、有機エレクトロルミネセンス層、金属電極を有する有機エレクトロルミネセンスディスプレイ素子において、透明電極の有機エレクトロルミネセンス層側を所定の数のドーム形状にした有機エレクトロルミネセンスディスプレイ素子。
【請求項２】
請求項１に記載の有機エレクトロルミネセンスディスプレイ素子において、前記ドーム形状がマトリクス型表示の画素毎に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センスディスプレイ素子。
【請求項３】
透明基板上に順次積層された透明電極、有機エレクトロルミネセンス層、金属電極を有する有機エレクトロルミネセンスディスプレイ素子の製造方法であって、断面が逆台形のシャドーマスクを用いて、透明電極の有機エレクトロルミネセンス層側をドーム形状に形成する有機エレクトロルミネセンスディスプレイ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機エレクトロルミネセンスディスプレイ素子及び有機エレクトロルミネセンスディスプレイ素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の有機エレクトロルミネセンスディスプレイ素子の構造を図１に示す。以後、「エレクトロルミネセンス」を「ＥＬ」と略記する。図１において、５１は空気、５２はガラス基板、５３は透明電極、５４は有機ＥＬ層である。各説明の括弧内は屈折率を表す。図１（ａ）において、ガラス基板５２に透明電極５３、有機ＥＬ層５４、金属電極（図示せず）を積層し、透明電極５３と金属電極との交点が画素部となる。画素部で発光したＥＬ光は、透明電極５３、ガラス基板５２を経て空気５１に出射する。空気５１に出射する際のガラス基板５２から空気５１への入射角θｉが臨界角を越えると、ＥＬ光は全反射して出射できなくなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図１（ａ）より各層での入射角と出射角の関係は、　次式で表される。
ｎｏ　ｓｉｎθｏ＝ｎ２　ｓｉｎθ２　（１）
ｎ２　ｓｉｎθ２＝ｎｉ　ｓｉｎθｉ　（２）
ｎｉ　ｓｉｎθｉ＝ｎ１　ｓｉｎθ１　（３）
ここで、ｎｏは有機ＥＬ層の屈折率、ｎ２は透明電極の屈折率、ｎｉはガラス基板の屈折率、ｎ１は空気の屈折率である。
（１）、（２）、（３）式より、
ｎｏ　ｓｉｎθｏ＝ｎ１　ｓｉｎθ１　（４）
【０００４】
上式より、有機ＥＬ層の屈折率ｎｏと出射角θ１との関係でいえば、図１（ｂ）で示したように、有機ＥＬ層５４が空気５１と直接、接しているのと同じ関係になる。（４）式において、全反射となるのはθ１＝９０°であるから、このときの臨界角（θｏ）ｍａｘは次式となる。
（θｏ）ｍａｘ＝ｓｉｎ−１　（ｎ１／ｎｏ）　（５）
【０００５】
上式において、ｎ１＝１．０、ｎｏ＝１．７とすると、（θｏ）ｍａｘ＝３６．０°となる。つまり、θｏが３６°以上の角度になると、ＥＬ光はＥＬディスプレイ素子から出射できず、閉じ込められてしまう。有機ＥＬ層で発光したＥＬ光が３６°以下の角度で入射する割合ηは次式となる。
【数１】
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【０００６】
上式において、（θｏ）ｍａｘ＝３６．０°とすると、η＝０．２となり、有機ＥＬ層でＥＬ発光した光のうちガラス基板からは２０％しか取り出せない。このように、出射効率の悪い有機ＥＬディスプレイ素子では、所定の明るさのディスプレイとするために、有機ＥＬディスプレイ素子の寿命を短縮するという結果となっていた。
本発明は、このような問題を解決するために、出射効率の高い有機ＥＬディスプレイ素子の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本願第一発明は、透明基板上に順次積層された透明電極、有機ＥＬ層、金属電極を有する有機ＥＬディスプレイ素子において、透明電極の有機ＥＬ層側を所定の数のドーム形状にした有機ＥＬディスプレイ素子である。ここで、ドーム形状とは、透明電極の有機ＥＬ層側を膨出させて、湾曲状にしたものをいう。
【０００８】
本願第二発明は、本願第一発明の有機ＥＬディスプレイ素子において、前記ドーム形状がマトリクス型表示の画素毎に形成されていることを特徴とする有機ＥＬディスプレイ素子である。
【０００９】
本願第三発明は、透明基板上に順次積層された透明電極、有機ＥＬ層、金属電極を有する有機ＥＬディスプレイ素子の製造方法であって、断面が逆台形のシャドーマスクを用いて、透明電極の有機ＥＬ層側をドーム形状に形成することを特徴とする有機ＥＬディスプレイ素子の製造方法である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。
（実施の形態１）
本発明は、有機ＥＬディスプレイ素子において、透明電極の有機ＥＬ層側をドーム形状に形成して、ＥＬ光の出射効率を向上させたものである。図２は、ＥＬ発光した光の出射効率を向上させた有機ＥＬディスプレイ素子の断面図を示す。図２において、１１は空気、１２は透明基板としてのガラス基板であり、他の透明基板としてはフレキシブル基板、カラーフィルタや色変換材料が形成された基板を含む。１３は透明電極であり、透明電極材料にはＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）、インディウム亜鉛酸化物や酸化スズなどが適用できる。１４は有機ＥＬ層であり、ＥＬ発光する層である。
【００１１】
図２において、透明電極１３を有機ＥＬ層１４の側にドーム形状に張り出した形状とする。透明電極１３の屈折率は通常１．９程度、有機ＥＬ層１４の屈折率は通常１．７程度であるため、透明電極のドーム形状は凸レンズとしての効果を有することになる。即ち、図２に示すように、ＥＬ発光した光がドーム形状面に当たると、透明電極１３の傾斜により、ガラス基板１２への入射角は透明電極１３が平坦であるときよりも（θ２−α）とθ２より小さくなる。ガラス基板１２への入射角がθ２より小さいと、空気への入射角も（θｉ−β）とθｉより小さくなる。その結果、空気１１への出射角も（θ１−γ）とθ１より小さくなる。
【００１２】
従って、空気１１への出射角が小さくなると、ＥＬ光がガラス基板１２と空気１１との境界で全反射される割合が少なくなり、出射効率を向上させることができた。出射効率の高い有機ＥＬディスプレイ素子は明るいディスプレイとすることができる。
【００１３】
（実施の形態２）
本発明は、有機ＥＬディスプレイ素子において、透明電極の有機ＥＬ層側を画素毎にドーム形状に形成して、ＥＬ光の出射効率を向上させたものである。図３は、ＥＬ発光した光の出射効率を向上させた有機ＥＬディスプレイ素子を示す。図３（ａ）は有機ＥＬディスプレイ素子の拡大平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＢ−Ｂ’線での断面図、図３（ｃ）は図３（ａ）におけるＡ−Ａ’線での断面図である。図３において、１１は空気、１２は透明基板としてのガラス基板、１３は透明電極、１４は有機ＥＬ層、１５は画素である。
【００１４】
本有機ＥＬ素子は画像表示に用いられ、行方向（図面の横方向）の透明電極１３と列方向（図面の縦方向）の金属電極（図示せず）からなるマトリクスの表示素子である。図３（ａ）に示すように、透明電極１３は横方向に配置され、金属電極（図示せず）は縦方向に配置されているため、その交点が画素１５となる。Ｂ−Ｂ’線での断面図である図３（ｂ）に示すように、透明電極１３を横方向に連続的に形成し、かつ画素の部分の透明電極を有機ＥＬ層側に膨出させて、ドーム形状に形成する。Ａ−Ａ’線での断面図である図３（ｃ）に示すように、透明電極１３を縦方向に分断し、かつ画素の部分の透明電極を有機ＥＬ層側に膨出させて、ドーム形状に形成する。透明電極１３の屈折率は通常１．９程度、有機ＥＬ層１４の屈折率は通常１．７程度であるため、実施の形態１で説明したように、透明電極のドーム形状は画素毎に凸レンズとしての効果を有することになる。
【００１５】
従って、透明電極１３を有機ＥＬ層側にドーム形状に膨出させることにより、ＥＬ光がガラス基板１２と空気層１１との境界で全反射される割合が少なくなり、出射効率を向上させることができた。出射効率の高い有機ＥＬディスプレイ素子は明るいディスプレイとすることができる。ＥＬ光の透過率の高い有機ＥＬディスプレイ素子は明るいディスプレイとすることができる。
【００１６】
（実施の形態３）
本発明は、有機ＥＬディスプレイ素子の透明電極をドーム形状に形成する製造方法である。図４は、本発明の有機ＥＬディスプレイ素子の製造方法を説明する図である。図４において、１２は透明基板としてのガラス基板、１３は透明電極、１４は有機ＥＬ層、１６はシャドーマスクとしてのメタルマスクである。
【００１７】
次に、有機ＥＬディスプレイ素子の透明電極をドーム形状に形成する製造工程について説明する。ガラス基板１２の上面に透明電極１３を成膜する（図４（ａ））。このときの透明電極は従来の透明電極と同じく導電体としての機能をもつものである。次に、ドーム形状の透明電極を形成するためのメタルマスク１６を装着する（図４（ｂ））。メタルマスクの開口部が画素に対応するようにメタルマスクを装着する。次に、すでに成膜された透明電極の上に、さらに透明電極材料をスパッタリング法などで積層する。このとき、メタルマスクの断面を逆台形とし、短辺をすでに成膜した透明電極側に密着させて、透明電極材料を積層してメタルマスク１６を取り去ると、新たに積層した透明電極はドーム形状となる（図４（ｃ））。その上面に有機ＥＬ膜１４を成膜する（図４（ｄ））。
【００１８】
メタルマスク１６を装着する際に、メタルマスク１６の開口部とすでに成膜した透明電極の表面と間に透明電極材料が進入する程度に、メタルマスク１６の開口部とすでに成膜した透明電極の表面と間に間隙を設ける。この状態でさらに透明電極材料を積層すると、透明電極１３とメタルマスク１６の間隙にも透明電極材料が入り込み、ドーム形状がより滑らかに形成される。さらに、予め、透明電極を成膜せずに、メタルマスク１６をガラス基板１２に装着してもよい。メタルマスク１６をガラス基板１２に密着させないで、透明電極材料がガラス基板１２とメタルマスク１６の間隙に十分に入り込むように透明電極材料を積層すると、導電体としての機能を持つ透明電極とドーム形状の透明電極を１度に形成することができる。この方法により、透明電極の形成工程を減らすことができた。ただし、この場合は、隣接する透明電極の行間で絶縁が十分でなくなるため、行間の絶縁を完全にするために、エッチング等により、隣接する透明電極の行間を除去する。
【００１９】
従って、逆台形のメタルマスクを使用して透明電極をドーム形状に形成する本製造方法によれば、ドーム形状の透明電極を簡易に形成することができた。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による有機ＥＬディスプレイ素子では、透明電極の有機ＥＬ層側をドーム形状にすることによって、有機ＥＬ層で発光した光の出射効率を向上させることができた。出射効率の高い有機ＥＬディスプレイ素子は明るいディスプレイとすることができる。
【００２１】
さらに、本発明による有機ＥＬディスプレイ素子の製造方法では、逆台形のメタルマスクを使用することによって、簡易にドーム形状の透明電極を形成することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の有機ＥＬディスプレイ素子の構造を説明する図である。
【図２】本願発明の有機ＥＬディスプレイ素子の断面を説明する図である。
【図３】本願発明の有機ＥＬディスプレイ素子の平面図及び断面図である。
【図４】本願発明の有機ＥＬディスプレイ素子の製造方法を説明する工程図である。
【符号の説明】
１１：空気
１２：ガラス基板
１３：透明電極
１４：有機ＥＬ層
１５：画素
１６：メタルマスク
５１：空気
５２：ガラス基板
５３：透明電極
５４：有機ＥＬ層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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