(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノードと、有機発光層、及びカソードとの積層からなる有機発光素子に用いられる透明な基板を製造する方法であって、
前記基板の片面において、前記基板を構成する成分のうち酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を除くその他の成分の少なくとも一種を溶出して、前記基板の片面の少なくとも一部分に前記基板よりも屈折率が相対的に低い多孔性層を形成することを特徴とする有機発光素子用基板の製造方法。
【請求項２】
前記多孔性層を、半オーバル（ｓｅｍｉ−ｏｖａｌ）、台形、矩形、または楔形断面を有する多孔性層パターンで形成することを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子用基板の製造方法。
【請求項３】
前記多孔性層は多孔性層パターンからなり、前記多孔性層パターンは、格子状パターン、ストライプ状パターン、波状パターン、ハニカム状パターン、またはドット状パターンであることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子用基板の製造方法。
【請求項４】
前記多孔性層は、リソグラフィ工程により形成されることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子用基板の製造方法。
【請求項５】
前記リソグラフィ工程は、フォトリソグラフィ工程で行なわれ、
前記基板の表面にフォトレジストを塗布するステップと、
マスクを介して前記フォトレジストをパターニングして、前記基板の表面の複数の領域を露出するステップと、
前記複数の領域に対する溶出を施して、前記複数の領域から内側方向に前記多孔性層を形成させるステップ、及び
パターニングされた前記フォトレジストを除去するステップと、
を含むことを特徴とする請求項４に記載の有機発光素子用基板の製造方法。
【請求項６】
前記リソグラフィ工程は、
前記基板の表面にコーティング物質をコートするステップと、
前記コーティング物質の溶融温度の付近でアニールして半球状のナノ粒子を形成させるステップと、
前記ナノ粒子をマスクとして前記基板の表面に多孔性層が形成されるようにパターニングするステップ、及び
前記ナノ粒子を除去するステップと、
を含むことを特徴とする請求項４に記載の有機発光素子用基板の製造方法。
【請求項７】
前記多孔性層は多孔性層パターンからなり、前記多孔性層パターンのピッチｐは、ランダムに互いに異なる値を有することを特徴とする請求項６に記載の有機発光素子用基板の製造方法。
【請求項８】
前記コーティング物質は、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｓｎ及びＣｒからなる金属群より選ばれる少なくとも一つの金属またはこれらの合金であることを特徴とする請求項６に記載の有機発光素子用基板の製造方法。
【請求項９】
前記コーティング物質は、高分子または酸化物であることを特徴とする請求項６に記載の有機発光素子用基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光取り出し効率が向上した有機発光素子用基板、その製造方法、及びこれを具備する有機発光素子に係り、より詳しくは、光取り出し効率が向上し、且つ視野角が増大するに伴い色相が変化するカラーシフト（ｃｏｌｏｒ  ｓｈｉｆｔ）現象が低減する、光取り出し効率が向上した有機発光素子用基板、その製造方法、及びこれを具備する有機発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、有機発光素子（ｏｒｇａｎｉｃ  ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ；ＯＬＥＤ）は、アノード（ａｎｏｄｅ）、発光層、及びカソード（ｃａｔｈｏｄｅ）を含んでなる。ここで、アノードとカソードとの間に電圧を印加すると、正孔はアノードから正孔注入層内に注入され、正孔輸送層を経て発光層へと移動し、電子はカソードから電子注入層内に注入され、電子輸送層を経て発光層へと移動する。このとき、発光層内に注入された正孔と電子は発光層で再結合して励起子（ｅｘｃｉｔｉｏｎ）を生成し、このような励起子が励起状態（ｅｘｃｉｔｅｄ  ｓｔａｔｅ）から基底状態（ｇｒｏｕｎｄ  ｓｔａｔｅ）に遷移しながら光を放出するようになる。
【０００３】
一方、この種の有機発光素子からなる有機発光表示装置は、マトリックス形態で配置された複数の画素を駆動する方式に応じて、パッシブマトリックス（ｐａｓｓｉｖｅ  ｍａｔｒｉｘ）方式とアクティブマトリックス（ａｃｔｉｖｅ  ｍａｔｒｉｘ）方式とに分けられる。
【０００４】
ここで、アクティブマトリックス方式の場合、単位画素領域には発光領域を定義する画素電極と、該画素電極に電流または電圧を印加するための単位画素駆動回路が配設される。このとき、単位画素駆動回路は、少なくとも二つの薄膜トランジスター（ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；ＴＦＴ）と一つのキャパシタを具備し、これらを介して、画素数に関わらず一定の電流の供給が可能になり、安定した輝度を示すことができる。この種のアクティブマトリックス方式の有機発光表示装置は、電力消耗が少ないため、高解像度及び大型ディスプレイへの適用に有利であるという長所を持っている。
【０００５】
しかしながら、図６に示すように、有機発光素子では、その発光量の約２０％のみが外部に放出され、８０％程度の光は、ガラス基板１０とアノード２０及び正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層などを含む有機発光層３０との屈折率の差による導波管（ｗａｖｅ  ｇｕｉｄｉｎｇ）効果やガラス基板１０と空気との屈折率の差による全反射効果により損失される。すなわち、内部有機発光層３０の屈折率は１．７〜１．８であり、アノード２０において一般に用いられるＩＴＯの屈折率は１．９〜２．０である。このとき、二層の厚さは略１００〜４００ｎｍと極めて薄く、ガラス基板１０に用いられるガラスの屈折率は１．５程度であるので、有機発光素子内には平面導波路が自然に形成される。計算によれば、前記原因による内部導波モードで損失される光の割合が約４５％に達する。そして、ガラス基板１０の屈折率は約１．５であり、外部空気の屈折率は１．０であるので、ガラス基板１０から外部へ光が出るとき、臨界角以上で入射する光は全反射を起こしてガラス基板１０内部に閉じ込められ、このように閉じ込められた光の割合は約３５％に達するため、発光量の２０％程度の僅かしか外部に放出されない。ここで、図面符号３１、３２、３３は、有機発光層３０を構成する構成要素であって、３１は正孔注入層と正孔輸送層、３２は発光層、３３は電子注入層と電子輸送層をそれぞれ示す。
【０００６】
一方、図７に示すように、従来、前記した問題を解決するために、低屈折率を有するグリッド（ｌｏｗ  ｉｎｄｅｘ  ｇｒｉｄ；ＬＩＧ）５０をＩＴＯアノード２０上に形成し、導波モードで動く光の向きを前面に変えることで光取り出し効率を向上させることができた。
【０００７】
図８は、図７の有機発光素子に対するシミュレーション結果であって、グリッド５０の屈折率が低いほど効果が良くなるが、実際、屈折率１．２以下の物質はほとんどなく、且つ、屈折率が低いほど物質の価格の高いという問題がある。また、図７に示すように、ＩＴＯアノード２０上にグリッド５０が形成されると、段差が発生するため、リーク電流が生じることがある。また、図７に示す有機発光素子は、ＩＴＯアノード２０上にグリッド５０を形成する工程において有機発光層３０と接触するアノード２０面が変性し、仕事関数（ｗｏｒｋ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ）が変わることがあるなど、工程が難しいという問題がある。さらには、グリッド５０が形成された部分はアノード２０から有機発光層３０へと正孔が注入されず、印加される電場の大きさも周辺と異なるため、発光均一度が劣化するという不具合がある。
【０００８】
また、図９に示すように、従来では、アノード２０の下（図面基準）、すなわち、アノード２０とガラス基板１０との間の境界面に凹凸構造物６０を形成して光取り出し効率を向上させようとしていた。
【０００９】
ここで、上述したように、アノード２０と有機発光層３０は、一般に、カソード４０とガラス基板１０との間で一つの光導波路の役割を担う。したがって、アノード２０と有機発光層３０への導波モードの存在下、アノード２０に隣接した境界面に光散乱を起こす凹凸構造物６０を形成すれば、導波モードが撹乱することで外部に取り出される光が増加するようになる。しかし、アノード２０の下に凹凸構造物６０が形成されていると、その上のアノード２０の形状が下の凹凸構造物６０の形状に倣い、局所的に凸状の部分が生じる可能性が高くなる。有機発光素子は極めて薄い薄膜の積層構造からなるものであるので、アノード２０に凸状の部分があると、その部分に電流が集中し、大きなリーク電流の原因になったり、電力効率の低下を招いたりする。このため、このような電気的特性の低下を防止するために、アノード２０の下に凹凸構造物６０を形成する場合は、平坦膜７０を必ず一緒に用いる。このとき、平坦膜７０は、凹凸構造物６０の凹凸を平坦化させる役割を果たす。平坦膜７０が平坦ではなく凸状の部分があると、アノード２０にも凸状の部分が形成され、リーク電流の発生する原因になる。したがって、平坦膜７０の平坦度は、極めて重要であって、約Ｒｐｖ＝３０ｎｍ以下が求められる。
【００１０】
また、平坦膜７０には、アノード２０と同等な屈折率を有する素材を用いる必要があり、もし、アノード２０よりも平坦膜７０の屈折率が低いと、光が凹凸構造物６０によって撹乱する前にアノード２０／平坦膜７０の境界面で大半が反射され、アノード２０／有機発光層３０に閉じこめられる導波モードになる。ここで、平坦膜７０の厚さは、極力薄くて良い。平坦膜７０が厚すぎると、不要な光吸収が増加することがあり、且つ凹凸構造物６０と有機発光層３０との距離が遠すぎて散乱効果が減少することがある。
【００１１】
しかしながら、凸凹状の凹凸構造物６０を数百ｎｍの薄い平坦膜７０で完璧に平坦化することは工程的に至難である。また、凹凸構造物６０を覆って平坦化するための方法としては、蒸着コーティング法と溶液コーティング法があり、蒸着コーティング法では、その特性上、凹凸構造物６０の形状に倣って膜を形成するため、蒸着コーティング法よりは溶液コーティング法によるコーティングを通じて平坦膜７０を形成した方が好ましい。しかし、屈折率がＩＴＯアノード２０の屈折率以上であり、有機発光素子基板の表面に求められる厳しい条件と高温工程が伴われる多結晶シリコン薄膜トランジスタ（ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）工程を満たす高屈折溶液コーティング素材を入手することは、現状としてとても難しい。
【００１２】
一方、従来、有機発光素子の発光効率を増大させるために、マイクロキャビティ（ｍｉｃｒｏ−ｃａｖｉｔｙ）構造を有機発光素子に適用していた。具体的には、透明電極であるＩＴＯアノード２０をＩＴＯ／金属／ＩＴＯで構成し、アノード２０で一部の光が反射してアノード２０と金属カソード４０との間にマイクロキャビティを形成し、発光する光を補強干渉及び共振を用いて発光効率を増大させていた。しかしながら、このようなマイクロキャビティ構造は、視野角が増大するに伴い色相が変化するカラーシフト現象を招くという不具合があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上述したような従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、光取り出し効率が向上し、且つ視野角が増大するに伴い色相が変化するカラーシフト現象が低減する、光取り出し効率が向上した有機発光素子用基板、その製造方法、及びこれを具備する有機発光素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
このために、本発明は、アノードと、有機発光層、及びカソードとの積層からなる有機発光素子に用いられる透明な基板であって、前記有機発光素子との境界面の少なくとも一部分に前記基板よりも屈折率が相対的に低い多孔性層が形成されていることを特徴とする有機発光素子用基板を提供する。
【００１５】
ここで、前記有機発光素子と前記多孔性層を含む前記基板は、直接接触されていてよい。
【００１６】
前記多孔性層は、前記基板を構成する成分のうち酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を除くその他の成分の少なくとも一種が溶出して前記基板に形成されてなるものであってよい。
【００１７】
前記多孔性層は、前記基板の内側方向に形成され、前記有機発光素子の表面と、前記有機発光素子との境界面である前記基板の表面とは、平坦面をなしていてよい。
【００１８】
前記多孔性層は、半オーバル（ｓｅｍｉ−ｏｖａｌ）、台形、または楔形断面を有する多孔性層パターンで形成されていてよい。多孔性層パターンは、格子状パターン、ストライプ状パターン、波状パターン、ハニカム状パターン、またはドット状パターンであってよい。
【００１９】
前記基板の屈折率がｎ１である場合、前記多孔性層パターンの幅ｗ、深さｄ及びピッチｐは、下記の関係式１を満たしていてよい。
【００２０】
（関係式１）
ｄ：ｗ≦２：１、ｐ≦ｐｃ
１／２＋２/（ｎ１２−１）１/２＝ｐｃ
【００２１】
前記関係式１中、ｐｃは実数である。
【００２２】
前記多孔性層パターンのピッチｐは、２００ｎｍ以下であるか、１μｍ以上であってよい。
【００２３】
前記多孔性層パターンのピッチｐは、前記有機発光素子から放出された光の波長の大きさ範囲内の大きさを有し、ランダムに互いに異なる大きさを有していてよい。
【００２４】
前記多孔性層は、断面矩形の多孔性層パターンで形成されていてよい。
【００２５】
前記基板の屈折率がｎ１である場合、前記多孔性層パターンの幅ｗ、深さｄ及びピッチｐは、下記の関係式２を満たしていてよい。
【００２６】
（関係式２）
ｄ：ｗ≦２：１、ｐ≦ｐｃ
１＋２／（ｎ１２−１）１/２＝ｐｃ
【００２７】
前記関係式２中、ｐｃは実数である。
【００２８】
前記多孔性層パターンのピッチｐは、２００ｎｍ以下であるか、１μｍ以上であってよい。
【００２９】
前記多孔性層パターンのピッチｐは、前記有機発光素子から放出された光の波長の大きさ範囲内の大きさを有し、ランダムに互いに異なる大きさを有していてよい。
【００３０】
前記基板及び前記多孔性層はガラスからなるものであってよい。
【００３１】
一方、本発明は、アノードと、有機発光層、及びカソードとの積層からなる有機発光素子に用いられる透明な基板を製造する方法であって、前記基板の片面において、前記基板を構成する成分のうち酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を除くその他の成分を溶出して、前記基板の片面の少なくとも一部分に前記基板よりも屈折率が相対的に低い多孔性層を形成することを特徴とする有機発光素子用基板の製造方法を提供する。
【００３２】
ここで、前記多孔性層を、半オーバル（ｓｅｍｉ−ｏｖａｌ）、台形、または楔形断面を有する多孔性層パターンで形成していてよい。多孔性層パターンは、格子状パターン、ストライプ状パターン、波状パターン、ハニカム状パターン、またはドット状パターンであってよい。
【００３３】
前記多孔性層パターンは、リソグラフィ工程により形成されていてよい。
【００３４】
前記リソグラフィ工程は、フォトリソグラフィ工程で行なわれ、前記基板の表面にフォトレジストを塗布するステップと、マスクを介して前記フォトレジストをパターニングして、前記基板表面の複数の領域を露出するステップと、前記複数の領域に対する溶出を施して、前記複数の領域から内側方向に前記多孔性層を形成させるステップ、及びパターニングされた前記フォトレジストを除去するステップと、を含んでいてよい。
【００３５】
前記リソグラフィ工程は、前記基板の表面にコーティング物質をコートするステップと、前記コーティング物質の溶融温度の付近でアニールして半球状のナノ粒子を形成させるステップと、前記ナノ粒子をマスクとして前記基板の表面に多孔性層が形成されるようにパターニングするステップ、及び前記ナノ粒子を除去するステップと、を含んでいてよい。
【００３６】
前記多孔性層パターンのピッチｐは、ランダムに互いに異なる大きさを有していてよい。
【００３７】
前記コーティング物質は、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｓｎ及びＣｒからなる金属群より選ばれる少なくとも一つの金属またはこれらの合金であってよい。
【００３８】
前記コーティング物質は、高分子または酸化物であってよい。
【００３９】
一方、本発明は、第１の基板と、前記第１の基板に対向して配置される第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置され、前記第１の基板上に積層されるアノードと、前記アノード上に積層される有機発光層、及び前記有機発光層上に積層されるカソードと、を含み、前記第１の基板には、前記アノードとの境界面の少なくとも一部分に前記第１の基板よりも屈折率が低い多孔性層が形成されていることを特徴とする有機発光素子を提供する。
【００４０】
ここで、前記アノードと前記多孔性層を含む前記第１の基板は、直接接触されていてよい。
【発明の効果】
【００４１】
本発明によれば、ガラス基板にガラスよりも屈折率が低い多孔性層を形成させることで、光取り出し効率を向上させることができる。
【００４２】
また、本発明によれば、多孔性層を段差なしにガラス基板の内側で形成させることで、従来の別途の構成で形成されていたグリッド形成工程よりも工程的に容易となり、従来、グリッドにより生じていた段差による発光均一度の低下に関する憂慮も払拭できるのみならず、リーク電流の発生に関する憂慮も解消することができ、さらには、従来技術におけるアノードに隣接する境界面への光散乱を起こす凹凸構造物の形成工程や該構造物により生じる段差を平坦化するために形成する平坦膜の形成工程を省略することができ、工程及び構造の単純化を図ることができる。
【００４３】
また、本発明によれば、複数の半オーバル（ｓｅｍｉ−ｏｖａｌ）、台形、矩形、または楔形断面を有する散乱パターンで構成される多孔性層を形成させることで、色混合を誘導してカラーシフトを改善させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施例に係る有機発光素子用基板を示す断面図である。
【図２】本発明の他の実施例に係る有機発光素子用基板を示す断面図である。
【図３】光の屈折及び光導波路効果による像ぶれ（ｉｍａｇｅ  ｂｌｕｒ）を示す模式図である。
【図４】光の屈折及び散乱を示す模式図である。
【図５】本発明の実施例に係る有機発光素子用基板の製造方法を示す工程図である。
【図６】従来技術に係る有機発光素子の断面図及び光取り出し効率を説明するための概念図である。
【図７】従来技術に係る他の有機発光素子を示す断面、分解及び結合斜視図である。
【図８】図７の有機発光素子の光取り出し効率に関するシミュレーション結果を示すグラフである。
【図９】従来技術に係るまた他の有機発光素子を示す部分分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下、添付の図面を参照して、本発明の実施例に係る有機発光素子用基板及びその製造方法について詳しく説明することにする。
【００４６】
なお、本発明を説明するにあたって、関連公知機能あるいは構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不要に曖昧にし得ると判断される場合、その詳細な説明は省略することにする。
【００４７】
図１に示すように、本発明の一実施例に係る有機発光素子用基板１００は、有機発光素子１に用いられる相対向する基板のうち、有機発光素子１の片面に貼り合わされる基板である。そして、このような有機発光素子用基板１００は、有機発光素子１を外部環境から保護すると共に、有機発光素子１から発光した光を外部に放出させる通路の役割をする。
【００４８】
ここで、有機発光素子１は、本発明の実施例に係る基板１００とこれに対向する封止基板（図示せず）との間に配置されるアノード１１、有機発光層１２、及びカソード１３の積層構造からなるものである。このとき、アノード１１は、正孔注入が起こりやすいように仕事関数の大きい、Ａｕ、Ｉｎ、ＳｎまたはＩＴＯのような金属または酸化物からなるものであってよく、カソード１３は、電子注入が起こりやすいように仕事関数の小さいＡｌ、Ａｌ：ＬｉまたはＭｇ：Ａｇの金属薄膜からなるものであってよく、また、トップ・エミッション（ｔｏｐ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ）構造である場合、有機発光層１２から発光した光が透過しやすいようにＡｌ、Ａｌ：ＬｉまたはＭｇ：Ａｇの金属薄膜の半透明電極（ｓｅｍｉｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）とインジウムスズ酸化物（ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ；ＩＴＯ）のような酸化物透明電極（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）薄膜の多層構造からなるものであってよい。そして、有機発光層１２は、アノード１１上に順に積層される正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層及び電子注入層を含んで形成される。このような構造により、アノード１１とカソード１３との間に順方向電圧が印加されると、カソード１３から電子が電子注入層及び電子輸送層を介して発光層に移動し、アノード１１から正孔が正孔注入層及び正孔輸送層を介して発光層に移動するようになる。そして、発光層内に注入された電子と正孔は、発光層で再結合して励起子を生成し、該励起子が励起状態から基底状態に遷移しながら光を放出し、このとき、放出される光の明るさは、アノード１１とカソード１３との間に流れる電流量に比例するようになる。
【００４９】
一方、上述したように、本発明の実施例に係る有機発光素子用基板１００は、アノード１１と境界面をなし、このアノード１１との境界面の少なくとも一部分に多孔性層１１０が形成される。ここで、多孔性層１１０は、アノード１１と有機発光層１２により形成された導波モードを撹乱させ、外部に取り出される光量を増大させる役割をする。また、基板１００よりも相対的に低い屈折率を形成して基板１００と空気との界面における全反射が生じる臨界角で放出される光の向きを臨界角よりも小さく変えて、外部に取り出される光量を増大させる役割をする。このために、多孔性層１１０は、有機発光素子用基板１１０をなす物質としてのガラスよりも相対的に屈折率が低い層として形成され、これは、多孔性層１１０内に存在する気孔により実現される。
【００５０】
本発明の一実施例において、前記多孔性層１１０は、格子状パターンで形成されていてよい。その他、ストライプ状パターン、波状パターン、ハニカム状パターン、またはドット状パターンで形成されていてよい。ここで、パターンの断面形状は矩形、台形、楔形、半オーバルなどであってよい。そして、多孔性層１１０は、次のような原理で形成できる。
【００５１】
有機発光素子用基板１００は、照明用である場合、ソーダライムガラス（ｓｏｄａ  ｌｉｍｅ  ｇｌａｓｓ）、ディスプレイ用である場合、アルミノシリケート（ａｌｕｍｉｎｏ−ｓｉｌｉｃａｔｅ）系ガラスを用い、用途に応じて組成が異なるが主成分は酸化ケイ素（ＳｉＯ２）であり、ガラス表面に多孔性層を形成するための溶出方法は、ガラスを溶出液に浸漬させる方法で実現される。このとき、溶出工程に用いられる溶出液としては、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を添加して飽和させたフッ化ケイ酸（Ｈ２ＳｉＦ６）が挙げられ、ホウ酸水溶液が添加されていてよい。フッ化ケイ酸（Ｈ２ＳｉＦ６）溶液に酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を過飽和させるとＨ２ＳｉＦ６・ＳｉＦ４を生成し、これにより、ガラス基板構造中における結合力の強い≡Ｓｉ-Ｏ-Ｓｉ≡を除くその他の成分を溶出させ、多孔性シリカ（ｐｏｒｏｕｓ  ｓｉｌｉｃａ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）構造、すなわち、多孔性層１１０が有機発光素子用基板１００の表面から内側方向に形成される。
【００５２】
そして、多孔性層１１０の形状は、前記原理に基づく酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を除くその他の成分の少なくとも一種を溶出することにより作られ、これについては、下記の有機発光素子用基板の製造方法においてより詳しく説明することにする。
【００５３】
このように、有機発光素子用基板１００の表面に形成された多孔性層１１０は、その表面が有機発光素子用基板１００の表面、すなわち、アノード１１との境界面と水平をなし、気孔径が数十ｎｍの水準と微細であるため表面粗さが本来のガラス表面とほぼ同じである。これにより、従来技術における別途の構成でアノード上に形成された格子パターンによって生じていた問題、例えば、段差の発生によるリーク電流の発生、発光均一度の劣化などを基本的に抑えることができ、段差発生部分を平坦化するための平坦膜の形成といった煩わしい追加工程なども省略可能となる。
【００５４】
また、アノード下の凹凸構造物と平坦膜の存在により生じる問題、例えば、低い平坦度によるリーク電流の発生、平坦度を向上するための厚肉化による不要な光吸収増大及びコストアップ、散乱効果の減少なども解決することができる。
【００５５】
以下、本発明の他の実施例に係る有機発光素子用基板について、図２、図３、及び図４を参照して説明する。
【００５６】
図２は本発明の他の実施例に係る有機発光素子用基板を示す断面図であり、図３は、光の屈折及び光導波路効果による像ぶれを示す模式図であり、図４は、光の屈折及び散乱を示す模式図である。
【００５７】
図２及び図３、図４に示すように、本発明の他の実施例に係る有機発光素子用基板２００は、複数の半オーバル、台形、矩形、または楔形断面の多孔性層パターンからなる多孔性層２１０を含んで形成される。すなわち、アノード１１との境界面である基板２００の表面から内側方向に多孔性層２１０が形成されている。
【００５８】
本発明の他の実施例は、本発明の一実施例と比べて、多孔性層のパターン形状のみが異なり、有機発光素子の構造は同一であるので、同一の構造については同一の図面符号を付し、その詳細な説明は省略することにする。
【００５９】
本発明の他の実施例に係る多孔性層パターンからなる多孔性層２１０は、本発明の一実施例に係る多孔性層１１０と同様に溶出により基板２００の内側方向に気孔を生成させることで形成されていてよく、これにより、ガラスからなる基板２００よりも相対的に低い屈折率を有することで多孔性層２１０がアノード１１と有機発光層１２によって形成された導波モードを撹乱させ、基板２００と空気との界面における全反射が起こる臨界角で放出される光の向きを臨界角よりも小さく変えて、外部に取り出される光量を増大させることができる。
【００６０】
なお、図３に示すように、有機発光素子１から放出される光のうち一部は、多孔性層２１０に当たることなく基板２００と空気との界面、基板２００とアノード１１との界面で全反射して進んでいき、多孔性層２１０に当たって屈折、散乱して放出されることがある。このような光により像ぶれが発生するため画質が劣化する。
【００６１】
このような問題を解決するために、パターンの断面が半オーバル、台形、または楔形である場合、基板の屈折率がｎ１のとき、多孔性層２１０の単位パターンの幅ｗと深さｄ、ピッチｐは、次のような割合を満たすことが好ましい。
ｄ：ｗ≦２：１、ｐ≦ｐｃ
１／２＋２／（ｎ１２−１）１/２＝ｐｃ
【００６２】
このとき、パターンの深さｄは、幅ｗの二倍以下であるのが二重像を除去する上で好ましい。
【００６３】
そして、パターンの断面が矩形である場合は、前記式と同じ割合を満たすことが好ましく、且つ次式を満たす必要がある。
【００６４】
１＋２／（ｎ１２−１）１/２＝ｐｃ
【００６５】
前記式は、後のようにして誘導された。
【００６６】
次式のように、パターンの断面が半オーバル、台形、または楔形である場合、多孔性層パターンの幅ｗと深さｄ、ピッチｐによって決められる角度は、
ｔａｎθ＝（ｐ−ｗ／２）／ｄ
前記像ぶれの発生を防止するために、全反射の臨界角よりも小さい必要がある。
【００６７】
θ＜θｃ
スネル（Ｓｎｅｌｌ）の法則と臨界角条件及び前記式を基に、次のような結果を得ることができる。
ｔａｎθｃ＝ｎ２／（ｎ１２−ｎ２２）１/２＞ｔａｎθ（ｐ−ｗ／２）／ｄ
ｎ２／（ｎ１２−ｎ２２）１/２＞（ｐ−ｗ／２）／ｄ
ｗ／２＋ｎ２ｄ／（ｎ１２−ｎ２２）１/２＞ｐ、ｗ／２＋ｎ２ｄ／（ｎ１２−ｎ２２）１/２＝ｐｃ
【００６８】
既存の出願特許に開示されているように、二重像が見えないようにするためには、
ｄ：ｗ≦２：１
を満たす必要があり、空気の屈折率が１であるので、
ｎ２＝１（air）、
１／２＋２／（ｎ１２−１）１/２＝ｐｃ、ｄ：ｗ≦２：１、ｐ≦ｐｃ
である。
【００６９】
例えば、基板の屈折率が、
ｎ２＝１．５
である場合、
ｐ＜１／２＋２／（１．５２-１）１/２＝２．２９
であって、深さｄは幅ｗの２倍以下でなければならず、ピッチｐは、２．２９以下でなければならない。
【００７０】
断面矩形の場合は、前記式においてｗ／２の代わりにｗを代入して同様に適用される。このとき、同様に基板の屈折率が、
ｎ２＝１．５
である場合、
ｐ＜１／２＋２／（１．５２−１）１/２＝２．７９
であって、深さｄは幅ｗの２倍以下でなければならず、ピッチｐは２．７９以下でなければならない。
【００７１】
このとき、両方ともパターンのピッチｐは有機発光素子から放出された光の波長よりも大きい略１μｍ水準以上であるか、または放出された光の波長よりも小さい略２００ｎｍ以下でなければならない。
【００７２】
しかしながら、パターンのピッチを放出された光の波長水準に設計する場合、パターンのピッチはその光の波長の範囲内でランダムであることが好ましい。（例えば、いずれか一つのパターンのピッチが５００ｎｍで、隣接するパターンのピッチは５３０ｎｍといったように互いに異なるピッチを有することが好ましい。）
【００７３】
その理由は、有機発光素子１から放出された光の波長と類似した周期的なパターンが形成される場合、ブラッググレーティング（Ｂｒａｇｇ  ｇｒａｔｉｎｇ）やフォトニック結晶（ｐｈｏｔｏｎｉｃ  ｃｒｙｓｔａｌ）現象によって放出された光のスペクトラムが変化すると共に視野角が変化するに伴って色変化が発生するためである。
【００７４】
また、図４に示すように、本発明の他の実施例に係る多孔性層２１０は、有機発光素子１から入射する光を屈折、散乱させることができる。すなわち、半オーバル形状の多孔性層２１０は、有機発光素子１と基板２００との境界面に法線方向に発光する光の向きを法線方向から外れる方向に変更させると共に、境界面の法線方向から外れる方向に出る光の一部を法線方向に変更させる。すなわち、半オーバル形状の多孔性層２１０は、視野角に応じて発光する光の向きを変化させることにより、色混合（ｃｏｌｏｒ  ｍｉｘｉｎｇ）を誘導して発光効率を増大させるためにマイクロキャビティ（ｍｉｃｒｏ−ｃａｖｉｔｙ）構造を適用した有機発光素子において発生するカラーシフト（ｃｏｌｏｒ  ｓｈｉｆｔ）を改善することができる。
【００７５】
以下、本発明の実施例に係る有機発光素子用基板の製造方法について図５を参照して説明する。
【００７６】
本発明の実施例に係る有機発光素子用基板の製造方法では、基板２００の片面を酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を除くその他の成分を溶出し、基板２００の片面の少なくとも一部分に基板２００よりも屈折率が相対的に低い多孔性層２１０を形成させる。
【００７７】
このとき、図５に示すように、リソグラフィ（ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）工程を用いて多孔性層２１０を半オーバル形状の散乱パターンで形成することができる。このとき、このような多孔性層２１０のパターンは、多様な方法で形成することができるところ、本発明では特に多孔性層２１０のパターン形成方法をリソグラフィ工程と限定しない。
【００７８】
多様なリソグラフィ工程のうち周知のフォトリソグラフィ工程により、このような多孔性層２１０のパターンを形成する場合、先ず、基板２００の表面にレジスト（ＰＲ）２を塗布する。次いで、多孔性層２１０が形成される基板２００表面の複数の領域を露出するために、マスク（図示せず）を介してレジスト２をパターニングする。次いで、これに対して溶出が進められると、パターニングされたレジスト２の間間から露出した基板２００の表面から内側方向に多孔性層２１０が形成される。最後に、パターニングされたレジスト２をストリップ（ｓｔｒｉｐ）工程により除去すると、基板２００よりも屈折率が低いため有機発光素子１の光取り出し効率を向上させることができる多孔性層２１０が形成された段差なしの有機発光素子用基板２００が製造される。
【００７９】
他のリソグラフィ工程では、ランダムなピッチを有するパターンを形成するために数十ｎｍ厚さのＡｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｃｒなどといった金属及び合金を基板にコーティングした後、溶融温度（ｍｅｌｔｉｎｇ  ｐｏｉｎｔ）の付近でアニールすれば金属薄膜がディウェッティング（ｄｅｗｅｔｔｉｎｇ）され、半球状のナノ粒子を形成する。これをマスクとして用いて基板に多孔性層をパターニングして金属ナノ粒子を除去して、多孔性層が形成された基板を形成することができる。前記金属の代わりに高分子薄膜や酸化物を用いることもできる。
【００８０】
以上のように、本発明を限定された実施例や図面に基づいて説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明の属する分野における通常の知識を有する者であれば、このような記載から種々の修正及び変形が可能である。
【００８１】
したがって、本発明の範囲は前述の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲や特許請求の範囲と均等なものなどによって決められるべきである。
【符号の説明】
【００８２】
１００、２００  有機発光素子用基板
１１０、２１０  多孔性層
１  有機発光素子
２  レジスト
１１  アノード
１２  有機発光層
１３  カソード
【図１】
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【図２】
0006310638.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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