(57)【要約】【課題】この発明は、小さな消費電力でも高輝度の発光を行うことができるＥＬ装置を提供することを課題とする。【解決手段】透明基板６の凹凸面７上に透明性電極８、ホール輸送層９、有機発光層１０及び反射性電極１１がそれぞれ湾曲形状に順次積層形成されている。ホール輸送層９と有機発光層１０により構成される発光部は光の出射面６ａに対して窪んだ凹部１２ａと隆起した凸部１２ｂとを備え、ホール輸送層９は凹部１２ａに比べて凸部１２ｂの方がより厚い層厚を有するように形成されている。透明性電極８と反射性電極１１の間に電圧を印加したときに凹部１２ａの有機発光層１０が凸部１２ｂよりも優先的に発光する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に第１の電極と発光部と第２の電極との積層体からなるＥＬ素子が形成されたＥＬ装置において、
前記発光部は、光の出射面側へ隆起した複数の凸部を備え、優先的に発光させるようにされた複数の優先発光領域を有し、
各優先発光領域は、少なくとも凸部の裾を含むように設定されたＥＬ装置。
【請求項２】
基板上に第１の電極と発光部と第２の電極との積層体からなるＥＬ素子が形成されたＥＬ装置において、
前記発光部は、光の出射面とは反対側へ窪んだ複数の凹部を備え、優先的に発光させるようにされた複数の優先発光領域を有し、
各優先発光領域は、いずれか一の凹部に、少なくとも底部を含むように設定されたＥＬ装置。
【請求項３】
前記発光部を構成する層の少なくとも一つが、前記優先発光領域において他の領域よりも薄く構成されている請求項１または２に記載のＥＬ装置。
【請求項４】
前記発光部を構成する複数の層のうち二層以上が、前記優先発光領域において他の領域よりも薄く構成されている請求項１または２に記載のＥＬ装置。
【請求項５】
前記発光部は、少なくとも互いに積層されたホール輸送層と発光層とを備え、
各優先発光領域における前記ホール輸送層に比べて他の領域の前記ホール輸送層はより厚い層厚を有する請求項１または２に記載のＥＬ装置。
【請求項６】
前記発光部は、少なくとも発光層を備え、
各優先発光領域における前記発光層に比べて他の領域の前記発光層はより厚い層厚を有する請求項１または２に記載のＥＬ装置。
【請求項７】
前記発光部は、少なくとも互いに積層された電子輸送層と発光層とを備え、
各優先発光領域における前記電子輸送層に比べて他の領域の前記電子輸送層はより厚い層厚を有する請求項１または２に記載のＥＬ装置。
【請求項８】
基板上に第１の電極と発光部と第２の電極とを順次積層形成するＥＬ装置の製造方法において、
基板に凹凸面を形成し、
この凹凸面上に第１の電極を形成し、
前記基板の凹凸面が設けられていない面が概略水平になるようにし、かつ、前記凹凸面を重力方向において重力の向きとは反対側になるように配置して、第１の電極の上に下記（１）〜（３）のいずれかの手法によってホール輸送層を形成し、
ホール輸送層の上に発光層を形成し、
発光層の上に第２の電極を形成する
ことを特徴とするＥＬ装置の製造方法。
（１）ホール輸送材料を分散媒に分散させた分散液を配置した後、凸部上の分散液の一部が凹部側へ移動した状態で分散媒を除去する手法。
（２）ホール輸送材料を溶媒に溶解させた溶液を配置した後、凸部上の溶液の一部が凹部側へ移動した状態で溶液を除去する手法。
（３）ホール輸送材料を融解し、又はガラス状にしてこれを配置した後、ホール輸送材料が凸部上から凹部側へ一部が移動した状態でホール輸送材料を固定する手法。
【請求項９】
発光層を下記（４）〜（６）のいずれかの手法によって形成する請求項８に記載のＥＬ装置の製造方法。
（４）発光材料を分散媒に分散させた分散液を配置した後、凸部上の分散液の一部が凹部側へ移動した状態で分散媒を除去する手法。
（５）発光材料を溶媒に溶解させた溶液を配置した後、凸部上の溶液の一部が凹部側へ移動した状態で溶液を除去する手法。
（６）発光材料を融解し、又はガラス状にしてこれを配置した後、発光材料が凸部上から凹部側へ一部が移動した状態で発光材料を固定する手法。
【請求項１０】
さらに、発光層の上に電子輸送層を形成し、電子輸送層の上に第２の電極を形成する請求項８または９に記載のＥＬ装置の製造方法。
【請求項１１】
電子輸送層を下記（７）〜（９）のいずれかの手法によって形成する請求項１０に記載のＥＬ装置の製造方法。
（７）電子輸送材料を分散媒に分散させた分散液を配置した後、凸部上の分散液の一部が凹部側へ移動した状態で分散媒を除去する手法。
（８）電子輸送材料を溶媒に溶解させた溶液を配置した後、凸部上の溶液の一部が凹部側へ移動した状態で溶液を除去する手法。
（９）電子輸送材料を融解し、又はガラス状にしてこれを配置した後、電子輸送材料が凸部上から凹部側へ一部が移動した状態で電子輸送材料を固定する手法。
【請求項１２】
基板上に第１の電極と発光部と第２の電極とを順次積層形成するＥＬ装置の製造方法において、
基板に凹凸面を形成し、
この凹凸面上に第１の電極を形成し、
前記基板の凹凸面が設けられていない面が概略水平になるようにし、かつ、前記凹凸面を重力方向において重力の向きとは反対側になるように配置して、第１の電極の上に下記（４）〜（６）のいずれかの手法によって発光層を形成し、
発光層の上に第２の電極を形成することを特徴とするＥＬ装置の製造方法。
（４）発光材料を分散媒に分散させた分散液を配置した後、凸部上の分散液の一部が凹部側へ移動した状態で分散媒を除去する手法。
（５）発光材料を溶媒に溶解させた溶液を配置した後、凸部上の溶液の一部が凹部側へ移動した状態で溶液を除去する手法。
（６）発光材料を融解し、又はガラス状にしてこれを配置した後、発光材料が凸部上から凹部側へ一部が移動した状態で発光材料を固定する手法。
【請求項１３】
基板上に第１の電極と発光部と第２の電極とを順次積層形成するＥＬ装置の製造方法において、
基板に凹凸面を形成し、
この凹凸面上に第１の電極を形成し、
第１の電極の上に発光層を形成し、
前記基板の凹凸面が設けられていない面が概略水平になるようにし、かつ、前記凹凸面を重力方向において重力の向きとは反対側になるように配置して、発光層の上に下記（７）〜（９）のいずれかの手法によって電子輸送層を形成し、
電子輸送層の上に第２の電極を形成することを特徴とするＥＬ装置の製造方法。
（７）電子輸送材料を分散媒に分散させた分散液を配置した後、凸部上の分散液の一部が凹部側へ移動した状態で分散媒を除去する手法。
（８）電子輸送材料を溶媒に溶解させた溶液を配置した後、凸部上の溶液の一部が凹部側へ移動した状態で溶液を除去する手法。
（９）電子輸送材料を融解し、又はガラス状にしてこれを配置した後、電子輸送材料が凸部上から凹部側へ一部が移動した状態で電子輸送材料を固定する手法。
【請求項１４】
発光層を下記（４）〜（６）のいずれかの手法によって形成する請求項１３に記載のＥＬ装置の製造方法。
（４）発光材料を分散媒に分散させた分散液を配置した後、凸部上の分散液の一部が凹部側へ移動した状態で分散媒を除去する手法。
（５）発光材料を溶媒に溶解させた溶液を配置した後、凸部上の溶液の一部が凹部側へ移動した状態で溶液を除去する手法。
（６）発光材料を融解し、又はガラス状にしてこれを配置した後、発光材料が凸部上から凹部側へ一部が移動した状態で発光材料を固定する手法。
【請求項１５】
さらに、第１の電極の上にホール輸送層を形成し、ホール輸送層の上に発光層を形成する請求項１３または１４に記載のＥＬ装置の製造方法。
【請求項１６】
ホール輸送層を下記（１）〜（３）のいずれかの手法によって形成する請求項１５に記載のＥＬ装置の製造方法。
（１）ホール輸送材料を分散媒に分散させた分散液を配置した後、凸部上の分散液の一部が凹部側へ移動した状態で分散媒を除去する手法。
（２）ホール輸送材料を溶媒に溶解させた溶液を配置した後、凸部上の溶液の一部が凹部側へ移動した状態で溶液を除去する手法。
（３）ホール輸送材料を融解し、又はガラス状にしてこれを配置した後、ホール輸送材料が凸部上から凹部側へ一部が移動した状態でホール輸送材料を固定する手法。
【請求項１７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のＥＬ装置をバックライトとして使用したことを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）装置に関する。
また、この発明は、このようなＥＬ装置の製造方法並びにＥＬ装置をバックライトとして用いた表示装置にも関している。
【０００２】
【従来の技術】
従来の有機ＥＬ装置の構成を図１１に示す。透明基板１の上に透明性電極２を介してホール輸送層３及び有機発光層４が順次形成され、さらに有機発光層４の上に反射性電極５が形成されている。そして、透明性電極２と反射性電極５の間に電界を印加すると、電子と正孔とが再結合する際に放出されるエネルギーによって有機発光層４内の蛍光材料や燐光材料等の発光材料が発光する。透明性電極２の方向へ進んだ光Ｌ１は、ホール輸送層３及び透明性電極２を透過した後、さらに透明基板１を透過して装置外部へ出射し、反射性電極５の方向へ進んだ光Ｌ２は、反射性電極５で反射した後、ホール輸送層３、透明性電極２及び透明基板１を透過して装置外部へ出射する。
この有機ＥＬ装置は、各種表示装置として利用されたり、液晶表示装置等の表示装置のバックライトとして利用されたりしている。
【０００３】
このようなＥＬ装置においては、発光層で発した光をいかに効率よく装置外部へ取り出すかが研究課題となっている。
【０００４】
上記研究課題に対して、有機ＥＬ素子の側面等に反射面を形成する従来技術が提案されている。また、例えば特許文献１に開示されているように、有機発光層を挟む一対の電極のうち、光の出射面側に位置する電極に微小突起を形成し且つ他方の電極に凹面形状を形成して、他方の電極に凹面鏡としての集光性を持たせる従来技術も提案されている。
【０００５】
【特許文献１】
特許第２８４８３８６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上のような従来技術を用いても十分な光取り出し効率を得ることはできておらず、開発の余地があった。
【０００７】
この発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、小さな消費電力でも高輝度の発光を行うことができるＥＬ装置を提供することを目的とする。
また、この発明は、このようなＥＬ装置を得ることができるＥＬ装置の製造方法並びにこのようなＥＬ装置を用いた表示装置を提供することも目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る第１のＥＬ装置は、基板上に第１の電極と発光部と第２の電極との積層体からなるＥＬ素子が形成されたＥＬ装置において、発光部は、光の出射面側へ隆起した複数の凸部を備え、優先的に発光させるようにされた複数の優先発光領域を有し、各優先発光領域は、少なくとも凸部の裾を含むように設定されたものである。
【０００９】
ここで、凸部の裾とは、凸部の周辺部、へりのことである。
発光部の凸部では第１の電極あるいは第２の電極との境界面が覆い被さるように位置しているので、たとえこの凸部で発光させたとしても、第１の電極あるいは第２の電極との境界面で反射して発光層内に閉じ込められる光が多くなる。
また、透明基板上に形成されたＥＬ素子から透明基板を介して光を出射するＥＬ装置では、発光部の凸部から発した光は、透明基板へ入射した後に透明基板から出射されることなく再びＥＬ素子に入射し、さらにこのＥＬ素子で一回反射した後に透明基板の出射面から出射される可能性が低い。
同様に、基板上に形成されたＥＬ素子から基板とは反対方向へ光を出射するＥＬ装置においても、発光部の凸部から発した光は、ＥＬ素子から一旦放出された後に再びＥＬ素子に入射し、さらにこのＥＬ素子で反射することにより出射される可能性が低い。
すなわち、光の出射面側へ隆起した発光部の凸部から発した光を効率よく取り出すことが困難である。そこで、このような発光部の凸部の裾を含む所定の範囲から優先的に発光させることにより、小さな消費電力でありながらＥＬ装置全体として光取り出し効率の向上が達成される。
【００１０】
この発明に係る第２のＥＬ装置は、基板上に第１の電極と発光部と第２の電極との積層体からなるＥＬ素子が形成されたＥＬ装置において、発光部は、光の出射面とは反対側へ窪んだ複数の凹部を備え、優先的に発光させるようにされた複数の優先発光領域を有し、各優先発光領域は、いずれか一の凹部に、少なくとも底部を含むように設定されたものである。
【００１１】
ここで、底部は、凹部の最下点等、凹部の一番低い部分を意味している。また、各優先発光領域は、いずれか一の凹部に設けられるので、複数の凹部にまたがることはない。なお、いくつかの優先発光領域は、複数の凹部を含んでいても、複数の凹部の底部を含んでいてもよい。
このような構成としても、第１のＥＬ装置と同様の作用効果を奏する。
【００１２】
なお、第１〜第２のＥＬ装置は、発光部を構成する層の少なくとも一つが、優先発光領域において他の領域よりも薄くなるように構成されていてもよい。
発光部として、少なくとも互いに積層されたホール輸送層と発光層とを備えたものを用いると共に、各優先発光領域におけるホール輸送層に比べて他の領域のホール輸送層の層厚をより厚く設定することができる。
また、発光部として、少なくとも互いに積層された電子輸送層と発光層とを備えたものを用いると共に、各優先発光領域における電子輸送層に比べて他の領域の電子輸送層の層厚をより厚く設定してもよい。
あるいは、発光部として、少なくとも発光層を備えたものを用いると共に、各優先発光領域における発光層に比べて他の領域の発光層の層厚をより厚く設定することもできる。
上記した構成において、発光層についても本構成と同様に設計することも当然に可能である。すなわち、発光層、電子輸送層、ホール輸送層その他電極間に設けることができる少なくとも一つの層の層厚を、優先発光領域と他の領域とで以上のように設定すればよいのであって、二層以上を以上のように設定することも当然に可能である。
【００１３】
この発明に係るＥＬ装置の第１の製造方法は、基板上に第１の電極と発光部と第２の電極とを順次積層形成するＥＬ装置の製造方法において、基板に凹凸面を形成し、この凹凸面上に第１の電極を形成し、基板の凹凸面が設けられていない面が概略水平になるようにし、かつ、前記凹凸面を重力方向において重力の向きとは反対側になるように配置した後、第１の電極の上に下記（１）〜（３）のいずれかの手法によってホール輸送層を形成し、ホール輸送層の上に発光層を形成し、発光層の上に第２の電極を形成する方法である。
【００１４】
（１）ホール輸送材料を分散媒に分散させた分散液を配置した後、凸部上の分散液の一部が凹部側へ移動した状態で分散媒を除去する手法。
この（１）の手法は、例えば、（１ａ）上記分散液を第１の電極上に略均一に配置した後、所定の時間の経過を待ってから乾燥させる手法や、（１ｂ）上記分散液を第１の電極上に配置した後、前記凸部上の分散液の一部が凹部側へ移動し、凸部上の分散液の厚さ（量）が凹部上の分散液の厚さ（量）よりも多くなるのを待って、又は、多くなるための所定の時間待ってから乾燥させる手法等の手法も含まれる。
【００１５】
（２）ホール輸送材料を溶媒に溶解させた溶液を配置した後、凸部上の溶液の一部が凹部側へ移動した状態で溶液を除去する手法。
この（２）の手法は、例えば、（２ａ）上記溶液を第１の電極上に略均一に配置した後、所定の時間の経過を待ってから乾燥させる手法や、（２ｂ）上記分散液を第１の電極上に配置した後、前記凸部上の溶液の一部が凹部側へ移動し、凸部上の溶液の厚さ（量）が凹部上の溶液の厚さ（量）よりも多くなるのを待って、又は、多くなるための所定の時間待ってから乾燥させる手法等の手法も含まれる。
【００１６】
（３）ホール輸送材料を融解し、又はガラス状にしてこれを配置した後、ホール輸送材料が凸部上から凹部側へ一部が移動した状態でホール輸送材料を固定する手法。
この（３）の手法には、第１の電極の上にホール輸送材料を配置等によってホール輸送層を形成し、その後、ホール輸送材料を溶融して液化し、ホール輸送材料が凸部上から凹部側へ一部が移動した状態で冷却してホール輸送材料を固定する手法も含まれる。
【００１７】
なお、「分散液等を配置する」とは、「分散液等を載せる」ということを意味するのであって、分散液等を塗布等の方法によって配置することができる。
【００１８】
このような方法により、光の出射面とは反対側へ窪んだ発光層の凹部の底部を含む所定の範囲から優先的に発光させるようにしたＥＬ装置が実現される。
【００１９】
ＥＬ装置の第２の製造方法は、基板上に第１の電極と発光部と第２の電極とを順次積層形成するＥＬ装置の製造方法において、基板に凹凸面を形成し、この凹凸面上に第１の電極を形成し、基板の凹凸面が設けられていない面が概略水平になるようにし、かつ、前記凹凸面を重力方向において重力の向きとは反対側になるように配置した後、第１の電極の上に下記（４）〜（６）のいずれかの手法によって発光層を形成し、発光層の上に第２の電極を形成する方法である。このようにしても、光の出射面とは反対側へ窪んだ発光層の凹部の底部を含む所定の範囲から優先的に発光させるようにしたＥＬ装置が実現される。
【００２０】
（４）発光材料を分散媒に分散させた分散液を配置した後、凸部上の分散液の一部が凹部側へ移動した状態で分散媒を除去する手法。
この（４）の手法は、例えば、（４ａ）上記分散液を第１の電極上に略均一に配置した後、所定の時間の経過を待ってから乾燥させる手法や、（４ｂ）上記分散液を第１の電極上に配置した後、前記凸部上の分散液の一部が凹部側へ移動し、凸部上の分散液の厚さ（量）が凹部上の分散液の厚さ（量）よりも多くなるのを待って、又は、多くなるための所定の時間待ってから乾燥させる手法等の手法も含まれる。
【００２１】
（５）発光材料を溶媒に溶解させた溶液を配置した後、凸部上の溶液の一部が凹部側へ移動した状態で溶液を除去する手法。
この（５）の手法は、例えば、（５ａ）上記溶液を第１の電極上に略均一に配置した後、所定の時間の経過を待ってから乾燥させる手法や、（５ｂ）上記分散液を第１の電極上に配置した後、前記凸部上の溶液の一部が凹部側へ移動し、凸部上の溶液の厚さ（量）が凹部上の溶液の厚さ（量）よりも多くなるのを待って、又は、多くなるための所定の時間待ってから乾燥させる手法等の手法も含まれる。
【００２２】
（６）発光材料を融解し、又はガラス状にしてこれを配置した後、発光材料が凸部上から凹部側へ一部が移動した状態で発光材料を固定する手法。
この（６）の手法には、第１の電極の上に発光材料を配置等によって発光層を形成し、その後、発光材料を溶融して液化し、発光材料が凸部上から凹部側へ一部が移動した状態で冷却して発光材料を固定する手法も含まれる。
【００２３】
ＥＬ装置の第３の製造方法は、基板上に第１の電極と発光部と第２の電極とを順次積層形成するＥＬ装置の製造方法において、基板に凹凸面を形成し、この凹凸面上に第１の電極を形成し、第１の電極の上に発光層を形成し、基板の凹凸面が設けられていない面が概略水平になるようにし、かつ、前記凹凸面を重力方向において重力の向きとは反対側になるように配置した後、発光層の上に下記（７）〜（９）のいずれかの手法によって電子輸送層を形成し、電子輸送層の上に第２の電極を形成する方法である。このような方法によっても、光の出射面とは反対側へ窪んだ発光層の凹部の底部を含む所定の範囲から優先的に発光させるようにしたＥＬ装置が実現される。
【００２４】
（７）電子輸送材料を分散媒に分散させた分散液を配置した後、凸部上の分散液の一部が凹部側へ移動した状態で分散媒を除去する手法。
この（７）の手法は、例えば、（７ａ）上記分散液を発光層上に略均一に配置した後、所定の時間の経過を待ってから乾燥させる手法や、（７ｂ）上記分散液を発光層上に配置した後、前記凸部上の分散液の一部が凹部側へ移動し、凸部上の分散液の厚さ（量）が凹部上の分散液の厚さ（量）よりも多くなるのを待って、又は、多くなるための所定の時間待ってから乾燥させる手法等の手法も含まれる。
【００２５】
（８）電子輸送材料を溶媒に溶解させた溶液を配置した後、凸部上の溶液の一部が凹部側へ移動した状態で溶液を除去する手法。
この（８）の手法は、例えば、（８ａ）上記溶液を発光層上に略均一に配置した後、所定の時間の経過を待ってから乾燥させる手法や、（８ｂ）上記分散液を発光層上に配置した後、前記凸部上の溶液の一部が凹部側へ移動し、凸部上の溶液の厚さ（量）が凹部上の溶液の厚さ（量）よりも多くなるのを待って、又は、多くなるための所定の時間待ってから乾燥させる手法等の手法も含まれる。
【００２６】
（９）電子輸送材料を融解し、又はガラス状にしてこれを配置した後、電子輸送材料が凸部上から凹部側へ一部が移動した状態で電子輸送材料を固定する手法。
この（９）の手法には、発光層の上に発光材料を配置等によって電子輸送層を形成し、その後、電子輸送材料を溶融して液化し、電子輸送材料料が凸部上から凹部側へ一部が移動した状態で冷却して発光材料を固定する手法も含まれる。
【００２７】
また、これらの製造方法を適宜組み合わせることも当然に可能である。すなわち、前記したように複数の層について層厚を変化させるために、これらの製造方法を組み合わせて用いることができる
さらに、本明細書において「基板に凹凸面を形成する」とは、基板上に直接凹凸を形成する場合に限定されず、例えば、基板上に前記していない層を一層以上設け、当該層の少なくとも一つに凹凸を設けたり、第一の電極に凹凸を形成たりすることも含まれる。
【００２８】
この発明に係る表示装置は、上述したこの発明に係るＥＬ装置あるいはこの発明に係る製造方法により製造されたＥＬ装置をバックライトとして使用したものである。ＥＬ装置で効率よく取り出された光により照明が行われる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１に実施の形態１に係る有機ＥＬ装置Ａの断面を示す。有機ＥＬ装置Ａは透明基板６を有しており、透明基板６の一対の主面のうちの一方の面をこの有機ＥＬ装置Ａの出射面６ａとし、他方の面に凹部と凸部とが不規則に形成され、ここに凹凸面７を形成している。この透明基板６の凹凸面７上に沿って透明性電極８が形成され、透明性電極８の表面上に沿ってホール輸送層９が形成され、さらにホール輸送層９の表面上に有機発光層１０が形成されている。ここで、ホール輸送層９と有機発光層１０とによりこの発明の発光部が構成されている。さらに、有機発光層１０の表面上に沿って反射性電極１１が積層形成され、これら透明性電極８、発光部及び反射性電極１１によりＥＬ素子が構成されている。
【００３０】
透明性電極８は均一な膜厚を有しており、透明基板６の凹凸面７に対応した湾曲形状を有している。ホール輸送層９と有機発光層１０からなる発光部は、透明性電極８の表面に対応した湾曲形状を有し、出射面となる透明基板６の出射面６ａに対して窪んだ凹部１２ａと隆起した凸部１２ｂとを備えており、ホール輸送層９は凹部１２ａに比べて凸部１２ｂの方がより厚い層厚を有するように形成されている。このホール輸送層９の表面上に形成された有機発光層１０及び有機発光層１０の表面上に形成された反射性電極１１はいずれも均一な層厚を有している。
透明性電極８及び反射性電極１１がそれぞれこの発明の第１の電極及び第２の電極を構成している。
【００３１】
ここで、図１１に示した従来のＥＬ装置において、ホール輸送層３の厚さを２００Å（２×１０−８ｍ）、４００Å（４×１０−８ｍ）、６００Å（６×１０−８ｍ）及び８００Å（８×１０−８ｍ）に設定した他は同じ構成の４種類のＥＬ装置を作成し、それぞれ電極間の印加電圧を変化させて発光させたときの輝度特性を測定したところ、図２に示すような結果が得られた。ホール輸送層３の層厚が小さいほど効率よく発光することがわかる。
【００３２】
このため、凹部１２ａに比べて凸部１２ｂの方がより厚い層厚を有するように形成されたホール輸送層９を有するこの実施の形態１のＥＬ装置にあっては、透明性電極８と反射性電極１１の間に電圧を印加したときに、図３に示すように、凹部１２ａの底部を含む領域の有機発光層１０が他の領域より優先的に発光することとなる。凸部１２ｂの有機発光層１０は実質的に発光しないか、あるいは発光しても低輝度の発光となる。
【００３３】
凹部１２ａの有機発光層１０で発した光のうち、透明性電極８の方向へ発した光Ｌ３の大部分はそのまま有機発光層１０からホール輸送層９、透明性電極８及び透明基板６を透過して出射面６ａから出射し、反射性電極１１の方向へ発した光Ｌ４も反射性電極１１で反射した後、ホール輸送層９、透明性電極８及び透明基板６を透過して出射面６ａから出射する。また、凹部１２ａの有機発光層１０から出射面６ａに対してほぼ平行に発した光Ｌ５も、反射性電極１１で反射され、ホール輸送層９、透明性電極８及び透明基板６を通って出射面６ａから出射するようになる。
【００３４】
これに対して、凸部１２ｂの有機発光層１０ではホール輸送層９との境界面が覆い被さるように位置しているので、たとえこの凸部１２ｂで発光させたとしても、凹部１２ａから発光する場合に比べて、ホール輸送層９との境界面あるいは透明性電極８との境界面で反射して有機発光層１０内に閉じ込められる光が多くなる。また、凸部１２ｂの有機発光層１０から発した光は、ホール輸送層９及び透明性電極８を介して透明基板６へ入射した後に透明基板６の出射面６ａから出射されることなく再びＥＬ素子に入射し、さらにこのＥＬ素子で一回反射した後に透明基板６の出射面６ａから出射される可能性が低い。すなわち、出射面６ａに対して隆起した凸部１２ｂの有機発光層１０から発した光を効率よく取り出すことが困難である。
【００３５】
この実施の形態１に係る有機ＥＬ装置Ａの有機発光層１０では、取り出し効率の高い凹部１２ａを取り出し効率の低い凸部１２ｂに比べて優先的に発光させているため、凸部１２ｂに流れる電流密度が抑制され、従来よりも小さな電流によって従来と同等の輝度で発光させることができ、また従来と同等の電流を流すことにより従来よりも高い輝度での発光が可能となる。
また、凸部１２ｂの有機発光層１０が発光するため、出射面の垂直方向への集光性を生じ、特に有機ＥＬ装置の正面輝度の向上がなされる。
【００３６】
この有機ＥＬ装置Ａにおいては、有機発光層１０と透明性電極８との間にホール輸送層９が存在するため、有機発光層１０として電子輸送性の発光層を用いても、反射性電極１１から有機発光層１０に注入された電子がホール輸送層９との界面でブロックされ、有機発光層１０内に閉じ込められるため、発光効率が向上する。
【００３７】
このような有機ＥＬ装置Ａの製造方法について説明する。平板状の透明基板６の上面にこれから形成しようとする凹部と凸部の配置に対応したパターンのマスクを用いてフォトレジスト等によりパターニングし、この状態でエッチングを施すことにより図４（ａ）に示すような凹凸面７を形成する。
【００３８】
次に、図４（ｂ）に示すように、透明基板６の凹凸面７上に透明性電極８を均一な膜厚に形成する。これにより、透明性電極８は凹凸面７に対応した湾曲形状をなし、透明基板６に対して窪んだ凹部８ａと隆起した凸部８ｂとを有する。
【００３９】
このようにして湾曲形成された透明性電極８の上に、図４（ｃ）に示すように、液状のホール輸送材料９ｃを塗布する。ここで、液状のホール輸送材料９ｃは重力の影響を受け、透明基板６に対して窪んだ凹部８ａから隆起した凸部８ｂへと次第に流れる。この状態で、常温放置あるいは加熱することにより、ホール輸送材料９ｃを硬化させて、図５（ａ）に示すようにホール輸送層９を形成する。液状のホール輸送材料９ｃが重力の影響を受けて流れたことにより、ホール輸送層９は、透明性電極８の凹部８ａ上に位置する部分がより薄く、凸部８ｂ上に位置する部分がより厚く形成されている。
【００４０】
次いで、図５（ｂ）に示すように、ホール輸送層９の上に有機発光層１０を形成し、さらに有機発光層１０の上に反射性電極１１を形成すると、図５（ｃ）に示すように、これら有機発光層１０及び反射性電極１１がホール輸送層９の湾曲した表面に応じて湾曲形状となり、有機ＥＬ装置Ａが製造される。
有機ＥＬ装置Ａは、さらに、ガラス製のキャップで封止されたり、その表面にＳｉＮ等の薄膜を形成することにより封止されたりする。
【００４１】
なお、上記「液状のホール輸送材料９ｃ」とは、（ａ）ホール輸送材料を分散媒に分散させた分散液、（ｂ）ホール輸送材料を溶媒に溶解させた溶液、又は（ｃ）ホール輸送材料を融解して得られる液体又はガラス状の物体のことを意味する。上記（ａ）や（ｂ）のように分散液や溶液を用いる場合には、前記したように乾燥させるなどして分散媒や溶媒を除去してホール輸送層９を作製する。上記（ｃ）のような液体等を用いる場合には、当該液体等を冷却して固定し（固化し）てホール輸送層９を作製する。また、ホール輸送材料を公知の方法によって積層後、加熱固化してホール輸送材料を融解させ、これを再度固化して図１に示すホール輸送層９を作製してもよい。
【００４２】
ホール輸送材料としては低分子材料であっても高分子材料であってもどのような材料であっても採用できる。具体的には、低分子材料では、例えばＴＰＤやＴＦＴＥ等のホール輸送材料をＴＨＦやジクロロエタン等の有機溶媒に分散又は溶解した分散液又は溶液を用いることができる。高分子材料では、例えば、アニリン系共重合体、ポリアリールアルカン誘導体、ポリフェニレンビニレン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール誘導体、チオフェンオリゴマーなどの導電性高分子オリゴマー等を、これらの材料を分散又は溶解可能な分散媒又は溶媒に分散又は溶解させた分散媒又は溶液を用いることができる。
【００４３】
透明性電極８の表面上へのホール輸送材料９ｃの塗布方法としては、スプレー塗布、スピンコート、フローコート、ディッピング等の方法を選択することができる。
【００４４】
有機発光層１０は、公知の低分子タイプの材料でも公知の高分子タイプの材料でも使用することができ、例えば、低分子タイプの発光材料を真空蒸着法により成膜したり、高分子タイプの発光材料を塗布して成膜したりすることで形成できる。
【００４５】
透明性電極８の材料としては、有機発光層１０から可視光領域の光を取り出す場合には、例えば、可視光領域で透過率の高いＩＴＯ（インジウム−亜鉛−オキサイド）が好適であるが、これに限定されず、例えば５０ｎｍ以下、好ましくは０．５〜２０ｎｍの範囲の膜厚のＡｌ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｌ合金、Ａｌ／Ｍｏ積層体等の金属によって透明電極を構成してもよい。
反射性電極１１の材料としては、電極としての機能を有し且つ少なくとも可視光に対して反射性を有すればよく、例えばＡｌ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｌ合金、Ａｌ／Ｍｏ積層体等の各種の金属、合金、金属化合物等を用いることができる。
透明性電極８及び反射性電極１１は、スパッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法、電子ビーム蒸着法、スピンコート法等の公知の薄膜形成法により形成される。
【００４６】
実施の形態２．
実施の形態２に係る有機ＥＬ装置の断面を図６に示す。このＥＬ装置は、図１に示す実施の形態１のＥＬ装置において、有機発光層１０の表面上に電子輸送層１３を均一な層厚で形成し、この電子輸送層１３の上に反射性電極１１を形成したものである。つまり、本実施の形態においては、発光部がホール輸送層９と有機発光層１０と電子輸送層１３とにより構成されている。
電子輸送層１３は、低分子タイプでも高分子タイプでもよく、公知の薄膜形成法により形成することができる。
【００４７】
有機発光層１０と透明性電極８との間にホール輸送層９が、有機発光層１０と反射性電極１１との間に電子輸送層１３がそれぞれ存在するため、陽極から有機発光層１０へのホール注入・輸送と、陰極から有機発光層１０への電子の注入・輸送が効率的となり、有機発光層１０としてキャリア輸送性や注入性の低い発光層にすることもできる。
【００４８】
本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、ホール輸送層９は凹部１２ａに比べて凸部１２ｂの方がより厚い層厚を有しているため、取り出し効率の高い凹部１２ａの有機発光層１０が取り出し効率の低い凸部１２ｂに比べて優先的に発光し、小さな電流で高輝度の発光を行うことが可能となる。
【００４９】
実施の形態３．
実施の形態３に係る有機ＥＬ装置の断面を図７に示す。このＥＬ装置は、図６に示す実施の形態２のＥＬ装置において、ホール輸送層９を均一な層厚で形成し、有機発光層１０を凹部１２ａに比べて凸部１２ｂの方がより厚い層厚を有するように形成したものである。
このような構成としても、取り出し効率の高い凹部１２ａの有機発光層１０が取り出し効率の低い凸部１２ｂに比べて優先的に発光し、小さな電流で高輝度の発光を行うことが可能となる。
【００５０】
実施の形態３においては、均一な層厚で形成するホール輸送層９の材料は、低分子タイプでも高分子タイプでもよく、公知の薄膜形成法により透明性電極８の表面上に沿って形成することができる。ホール輸送層９は透明性電極８の表面に対応した湾曲形状をなし、透明基板６に対して窪んだ凹部９ａと隆起した凸部９ｂとを有する。
【００５１】
有機発光層１０の材料としては、高分子タイプの液状の発光材料を使用する。湾曲形成されたホール輸送層９の表面上に液状の発光材料を塗布すると、発光材料は重力の影響を受け、透明基板６に対して窪んだホール輸送層９の凹部９ａから隆起した凸部９ｂへと次第に流れる。この状態で、常温放置あるいは加熱することにより、発光材料を硬化させて有機発光層１０を形成する。液状の発光材料が重力の影響を受けて流れたことにより、有機発光層１０は、ホール輸送層９の凹部９ａ上に位置する部分がより薄く、凸部９ｂ上に位置する部分がより厚く形成される。
【００５２】
また、低分子タイプの発光材料も採用することができる。このタイプの材料を採用する場合には、塗布法によって有機発光層１０を形成できる材料が好適に選択される。
【００５３】
なお、上記「液状の発光材料」とは、（ａ）発光材料を分散媒に分散させた分散液、（ｂ）発光材料を溶媒に溶解させた溶液、又は（ｃ）発光材料を融解して得られる液体又はガラス状の物体のことを意味する。上記（ａ）や（ｂ）のように分散液や溶液を用いる場合には、前記したように乾燥させるなどして分散媒や溶媒を除去して有機発光層１０を作製する。上記（ｃ）のような液体等を用いる場合には、当該液体等を冷却して固定し（固化し）て有機発光層１０を作製する。また、発光材料を公知の方法によって積層後、加熱固化して発光材料を融解させ、これを再度固化して図７に示す有機発光層１０を作製してもよい。
このような有機発光層１０の表面上に電子輸送層１３及び反射性電極１１をそれぞれ均一な層厚で順次形成すると、図７に示す有機ＥＬ装置が製造される。
【００５４】
実施の形態４．
実施の形態４に係る有機ＥＬ装置の断面を図８に示す。このＥＬ装置は、図６に示す実施の形態２のＥＬ装置において、ホール輸送層９及び発光層１０を均一な層厚で形成し、電子輸送層１３を凹部１２ａに比べて凸部１２ｂの方がより厚い層厚を有するように形成したものである。
このような構成としても、取り出し効率の高い凹部１２ａの有機発光層１０が取り出し効率の低い凸部１２ｂに比べて優先的に発光し、小さな電流で高輝度の発光を行うことが可能となる。
【００５５】
この実施の形態４においては、均一な層厚で形成するホール輸送層９の材料は、低分子タイプでも高分子タイプでもよく、公知の薄膜形成法により透明性電極８の表面上に沿って形成することができる。ホール輸送層９は透明性電極８の表面に対応した湾曲形状をなし、そのホール輸送層９の表面上に有機発光層１０を均一な層厚で形成する。
有機発光層１０は、ホール輸送層９の表面に対応した湾曲形状をなし、透明基板６に対して窪んだ凹部１０ａと隆起した凸部１０ｂとを有する。
【００５６】
電子輸送層１３の材料としては、高分子タイプの液状の電子輸送材料を使用する。湾曲形成された有機発光層１０の表面上に液状の電子輸送材料を塗布すると、電子輸送材料は重力の影響を受け、透明基板６に対して窪んだ有機発光層１０の凹部１０ａから隆起した凸部１０ｂへと次第に流れる。この状態で、常温放置あるいは加熱することにより、電子輸送材料を硬化させて電子輸送層１３を形成する。液状の電子輸送材料が重力の影響を受けて流れたことにより、電子輸送層１３は、有機発光層１０の凹部１０ａ上に位置する部分がより薄く、凸部１０ｂ上に位置する部分がより厚く形成される。
【００５７】
また、低分子タイプの電子輸送材料も採用することができる。このタイプの材料を採用する場合には、塗布法によって電子輸送層１３を形成できる材料が好適に選択される。
【００５８】
なお、上記「液状の電子輸送材料」とは、（ａ）電子輸送材料を分散媒に分散させた分散液、（ｂ）電子輸送材料を溶媒に溶解させた溶液、又は（ｃ）電子輸送材料を融解して得られる液体又はガラス状の物体のことを意味する。上記（ａ）や（ｂ）のように分散液や溶液を用いる場合には、前記したように乾燥させるなどして分散媒や溶媒を除去して電子輸送層１３を作製する。上記（ｃ）のような液体等を用いる場合には、当該液体等を冷却して固定し（固化し）て電子輸送層１３を作製する。また、電子輸送材料を公知の方法によって積層後、加熱固化して電子輸送材料を融解させ、これを再度固化して図８に示す電子輸送層１３を作製してもよい。
このような電子輸送層１３の表面上に反射性電極１１を均一な層厚で形成すると、図８に示す有機ＥＬ装置が製造される。
【００５９】
実施の形態５．
実施の形態５に係る有機ＥＬ装置の断面を図９に示す。このＥＬ装置は、図８に示す実施の形態４のＥＬ装置において、ホール輸送層９を省略したものである。透明性電極８の表面上に有機発光層１０を均一な層厚で形成し、有機発光層１０の上に電子輸送層１３を凹部１２ａに比べて凸部１２ｂの方がより厚い層厚を有するように形成した後、電子輸送層１３の上に反射性電極１１を均一な層厚で形成する。
このような構成としても、取り出し効率の高い凹部１２ａの有機発光層１０が取り出し効率の低い凸部１２ｂに比べて優先的に発光し、小さな電流で高輝度の発光を行うことが可能となる。
【００６０】
有機発光層１０と反射性電極１１との間に電子輸送層１３が存在するため、有機発光層１０としてホール輸送性の発光層を用いても高い発光効率が得られる。
【００６１】
実施の形態６．
上述した実施の形態２〜４のように、発光部をホール輸送層９と有機発光層１０と電子輸送層１３とにより構成し、これらホール輸送層９、有機発光層１０及び電子輸送層１３のうち二層あるいは三層すべてをそれぞれ凹部に比べて凸部の方がより厚い層厚を有するように形成することもできる。
このようにしても、取り出し効率の高い凹部１２ａの有機発光層１０が取り出し効率の低い凸部１２ｂに比べて優先的に発光し、小さな電流で高輝度の発光を行うことが可能となる。
【００６２】
実施の形態７．
この発明の実施の形態７に係る液晶表示装置の断面を図１０に示す。この液晶表示装置は、液晶パネルＢの後方にバックライトとして実施の形態１に係る有機ＥＬ装置Ａを配置したものである。液晶パネルＢは、互いに平行に配置されると共にそれぞれ対向する面に透明電極１４が形成された一対のガラス基板１５を有しており、これら一対のガラス基板１５の間に液晶が封じ込まれて液晶層１６が形成されている。さらに、一対のガラス基板１５の外側にはそれぞれ偏光板１７が配置されている。
【００６３】
この液晶表示装置では、昼間など周囲が十分明るい場合には、液晶パネルＢを透過して有機ＥＬ装置Ａ内に入射した外光を反射性電極１１で反射させて照明光として利用し、一方、周囲が暗い場合には、有機ＥＬ装置Ａの有機発光層１０を発光させて照明光として利用することができる。これらの照明光は、液晶パネルＢの後面に入射し、液晶層１６の配向状態に応じた表示光が液晶パネルＢの前面から出射されることにより表示が行われる。
【００６４】
ここで、液晶パネルＢを透過して有機ＥＬ装置Ａの透明基板６に入射した外光は、透明基板６、透明性電極８、ホール輸送層９及び有機発光層１０を透過して反射性電極１１で反射される。このとき、反射性電極１１が湾曲形状を有しているため、散乱機能を有し、外光は反射性電極１１の表面で散乱して種々の角度で反射する。これらの反射光が有機発光層１０、ホール輸送層９及び透明性電極８の境界面及び透明基板６の凹凸面７を通る際に屈折率差に起因してさらに散乱され、透明基板６の出射面６ａから液晶パネルＢに向けて出射する。これにより均一な照明光を得ることができる。
一方、有機ＥＬ装置Ａの凹部１２ａの有機発光層１０から優先的に発した光は、有機発光層１０、ホール輸送層９及び透明性電極８の境界面及び透明基板６の凹凸面７を通る際に屈折率差に起因して散乱され、透明基板６の出射面６ａから液晶パネルＢに向けて出射する。これにより均一な照明光を得ることができる。
【００６５】
すなわち、外光の反射光により照明する場合も、有機発光層１０で発した光により照明する場合も、均一な照明が行われると共に、散乱光が液晶パネルＢの前面から種々の角度で出射することにより、液晶表示装置の視野角特性を向上させることができる。
【００６６】
図１０の液晶表示装置では、実施の形態１に係る有機ＥＬ装置Ａを液晶パネルＢのバックライトとして配置したが、同様にして実施の形態２〜６に係る有機ＥＬ装置をバックライトとして利用することもできる。
【００６７】
なお、実施の形態１において、ホール輸送層９を均一な層厚で形成し、有機発光層１０を凹部１２ａに比べて凸部１２ｂの方がより厚い層厚を有するように形成しても同様の効果が得られる。また、実施の形態５において、電子輸送層１３を均一な層厚で形成し、有機発光層１０を凹部１２ａに比べて凸部１２ｂの方がより厚い層厚を有するように形成しても同様の効果が得られる。
【００６８】
上記の実施の形態１〜６では、透明基板６の凹凸面７に凹部と凸部とが不規則に形成されていたが、複数の凹部と凸部とが規則的に形成された凹凸面とすることもできる。また、凹部と凸部は、それぞれ散在する点状に形成されてもよく、ストライプ状に形成されていてもよい。
透明基板６が出射面６ａに対して隆起した凸部のみを平面上に有するものでもよい。この場合でも、発光部の凸部のへりを含む所定の範囲から優先的に発光させることにより、ＥＬ装置全体として光取り出し効率の向上が可能となる。
透明基板６が出射面６ａに対して窪んだ凹部のみを平面上に有するものでもよい。この場合でも、発光部の凹部の底部を含む所定の範囲から優先的に発光させることにより、ＥＬ装置全体として光取り出し効率の向上が可能となる。
【００６９】
実施の形態１〜６では、透明基板６上に少なくとも透明性電極８、有機発光層１０及び反射性電極１１が順次積層され、有機発光層１０で発した光が透明性電極８及び透明基板６を透過して出射されるタイプの有機ＥＬ装置について説明したが、これに限るものではなく、この発明は、基板上に反射性電極、発光層及び透明性電極を順次積層して発光層で発した光が基板とは反対側の透明性電極を透過して出射されるタイプのＥＬ装置にも適用される。この場合、反射性電極及び透明性電極がそれぞれこの発明の第１の電極及び第２の電極となり、基板は可視光に対して透明でも不透明でも構わない。
【００７０】
なお、以上、有機ＥＬ装置について説明したが、この発明は、無機ＥＬ装置にも同様にして適用することができる。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、発光部が光の出射面に対して隆起した複数の凸部を備え、この凸部のへりを含む所定の範囲から優先的に発光させるようにしたので、従来より小さな電流によって従来と同等の輝度で発光させることができ、また従来と同等の電流を流すことによって従来よりも高い輝度で発光させることが可能となる。
また、発光部が光の出射面に対して窪んだ複数の凹部を備え、この凹部の底部を含む所定の範囲から優先的に発光させるようにしても、従来より小さな電流で発光させることができ、また従来と同等の電流を流すことによって従来よりも高い輝度で発光させることが可能となる。
この発明のＥＬ装置を液晶表示装置のバックライトとして使用すれば、均一な照明及び視野角特性の向上がなされ、これにより良好な視認性が得られることとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る有機ＥＬ装置の構成を示す断面図である。
【図２】有機ＥＬ装置のホール輸送層の厚さを変化させたときの印加電圧に対する輝度特性を示すグラフである。
【図３】実施の形態１の有機ＥＬ装置における光の出射の様子を示す部分断面図である。
【図４】実施の形態１に係る有機ＥＬ装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図５】実施の形態１に係る有機ＥＬ装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図６】実施の形態２に係る有機ＥＬ装置の構成を示す断面図である。
【図７】実施の形態３に係る有機ＥＬ装置の構成を示す断面図である。
【図８】実施の形態４に係る有機ＥＬ装置の構成を示す断面図である。
【図９】実施の形態５に係る有機ＥＬ装置の構成を示す断面図である。
【図１０】実施の形態７に係る液晶表示装置の構成を示す断面図である。
【図１１】従来の有機ＥＬ装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
６  透明基板、７  凹凸面、８  透明性電極、９  ホール輸送層、１０  有機発光層、１１  反射性電極、１３  電子輸送層、１４  透明電極、１５  ガラス基板、１６  液晶層、１７  偏光板、６ａ  出射面、８ａ，９ａ，１０ａ，１２ａ  凹部、８ｂ，９ｂ，１０ｂ，１２ｂ  凸部、Ａ  有機ＥＬ装置、Ｂ  液晶パネル。
【図１】
2005044528.tif 000003
【図２】
2005044528.tif 000004
【図３】
2005044528.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2005044528.tif 000008
【図７】
2005044528.tif 000009
【図８】
2005044528.tif 000010
【図９】
2005044528.tif 000011
【図１０】
2005044528.tif 000012
【図１１】
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