(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を透過する透明基板の一方の面に第一電極、発光層、第二電極が順に積層されて、第一電極と第二電極との間に電圧が印加されることによって前記発光層で発光する発光パネルにおいて、
前記第一電極及び前記第二電極が光を透過し、前記第二電極に対向するように凹面鏡が設けられ、前記第一電極と前記凹面鏡の間に前記第二電極が介在し、前記凹面鏡と前記第二電極との間に空間が形成され、前記第二電極の前記凹面鏡との対向面が平坦であることを特徴とする発光パネル。
【請求項２】
前記空間が不活性ガス雰囲気であることを特徴とする請求項１記載の発光パネル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光層で発した光が透明基板を透過して外部に出射することで発光する発光パネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ＥＬ素子は、自己発光型の素子であることから、液晶ディスプレイにおけるバックライト、プリンタヘッドにおける光源、セグメント型ディスプレイにおけるセグメント、マトリクス型ディスプレイにおける画素等に用いられている。特にＥＬ素子が画素となるディスプレイは、視野角が広い、コントラストが高い、視認性に優れる、消費電力が低い、耐衝撃性に優れる等といった利点がある。ＥＬ素子には、発光材料に無機化合物を用いたＥＬ層と一対の電極との間にそれぞれ絶縁膜が介在する薄膜構造である無機ＥＬ素子と、発光材料に有機化合物を用いた積層構造である有機ＥＬ素子とがある。
【０００３】
図２２には、典型的な有機ＥＬ素子による発光パネルの構造が示されている。発光パネル９０１は、アノード電極９０３、発光材料を含む有機ＥＬ発光層９０４、仕事関数の比較的低いカソード電極９０５が透明基板９０２の一方の面９０２ａに順次積層されて構成される。有機ＥＬ発光層９０４は、アノード電極９０３から順に発光層、電子輸送層となる三層構造であったり、アノード電極９０３から順に正孔輸送層、発光層となる二層構造であったり、発光層からなる一層構造であったり、これらの層構造において適切な層間に電子或いは正孔の注入層が介在した積層構造であったりする。
【０００４】
発光パネル９０１において、アノード電極９０３とカソード電極９０５との間に順バイアス電圧が印加されると、正孔がアノード電極９０３から有機ＥＬ発光層９０４へ注入され、電子がカソード電極９０５から有機ＥＬ発光層９０４に注入される。そして、有機ＥＬ発光層９０４へ正孔及び電子が輸送されて、有機ＥＬ発光層９０４にて正孔及び電子が再結合することによって励起子が生成され、励起子が有機ＥＬ発光層９０４内の蛍光体を励起して、有機ＥＬ発光層９０４内にて光が発する。
【０００５】
一般に発光パネル９０１は、アノード電極９０３を透明電極として、透明基板９０２の他方の面９０２ｂから外部に向けて光が発する。
有機ＥＬ発光層９０４で発した光は放射状に広がるから、発光パネル９０１ではカソード電極９０５を反射性とすることで発光効率が向上する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、発光パネル９０１は光の指向性がなく有機ＥＬ発光層９０４で発した光が放射状に広がるため、透明基板９０２を通過する光が、透明基板９０２内で乱反射してしまうことによって、透明基板９０２から外部への光出射効率が低減してしまう。
【０００７】
また、発光パネル９０１をマトリクス型のディスプレイに用いる場合、有機ＥＬ発光層９０４で発した光が放射状に広がるために、光が隣りの画素の有機ＥＬ素子において発してしまうことから、表示画面のコントラストが低下してしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、透明基板に積層した積層構造をなす有機ＥＬ素子といった発光素子による発光パネルの発光効率を向上させ、発光パネルの発光に指向性を持たせることを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、例えば図１５に示すように、光を透過する透明基板（例えば、透明基板２）の一方の面（例えば、平坦面２ａ）に第一電極（例えば、アノード電極３）、発光層（例えば、有機ＥＬ発光層４）、第二電極（例えば、カソード電極５）が順に積層されて、第一電極と第二電極との間に電圧が印加されることによって前記発光層で発光する発光パネル（例えば、発光パネル１又は１７）において、
前記第一電極及び前記第二電極が光を透過し、前記第二電極に対向するように凹面鏡（例えば、反射膜８）が設けられ、前記第一電極と前記凹面鏡の間に前記第二電極が介在し、前記凹面鏡と前記第二電極との間に空間（例えば、空間３１）が形成され、前記第二電極の前記凹面鏡との対向面が平坦であることを特徴とする。
【００１０】
請求項１記載の発明では、発光層で発光すると、その光が第一電極及び透明基板を透過して、透明基板の他方の面から出射する。一方、発光層で発光した光が第二電極を透過すると凹面鏡で反射して、反射光が第二電極、発光層、第一電極及び透明基板を透過して、透明基板の他方の面から出射する。ここで、第二電極に凹面鏡が向き合っているため、凹面鏡における反射光は集光するように透明基板の他方の面から出射する。従って、本発明に係る発光パネルは発光の指向性を有するものとなる。
また、凹面鏡における反射光が集光するようになるため、指向方向における輝度が高くなり、発光パネルの発光効率が向上する。
また、例えば本発明に係る発光パネルをマトリクス型のディスプレイに用いると、発光パネルの発光が指向性のあるものであるため、隣りの画素において発してしまうこともなくなり、表示画面のコントラストの向上を図ることができる。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発光パネルにおいて、前記空間が不活性ガス雰囲気であることを特徴とする。請求項２記載の発明では、空間が不活性ガス雰囲気であるため、第二電極の腐食を抑えることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を用いて本発明の具体的な態様について説明する。ただし、発明の範囲を図示例に限定するものではない。なお、本実施の形態において、『平面視して』とは、『出射面２ｂに対して略垂直な方向に見て』という意味である。
【００１９】
図１（ａ）には、本発明を適用した発光パネル１の断面図が示されている。
この発光パネル１は、略平板状の透明基板２の一方の平坦面２ａにアノード電極３、有機ＥＬ発光層４（広義の発光層）、カソード電極５が順に積層された積層構造を基本構成としている。
【００２０】
透明基板２は、屈折率が１．３〜１．６で厚さが０．１ｍｍ〜１．３ｍｍであり、可視光に対して透過性を有するとともに絶縁性を有し、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス、その他のガラスといった材料で形成されている。
【００２１】
アノード電極３は、透明基板２の一方の面２ａに成膜されている。アノード電極３は、導電性を有するとともに可視光に対して透過性を有する。更に、アノード電極３は、有機ＥＬ発光層４へ正孔を効率よく注入するものが好ましい。アノード電極３は、例えば、インジウム・スズ・酸化物（ＩＴＯ:Indium-Tin-Oxide）、亜鉛ドープ酸化インジウム（ＩＺＯ）、酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）、酸化スズ（ＳｎＯ2）又は酸化亜鉛（ＺｎＯ）等で形成されている。
【００２２】
有機ＥＬ発光層４は、アノード電極３に成膜されている。有機ＥＬ発光層４は、例えば、アノード電極３から順に正孔輸送層、狭義の発光層、電子輸送層となる三層構造であっても良いし、アノード電極３から順に正孔輸送層、狭義の発光層となる二層構造であっても良いし、狭義の発光層からなる一層構造であっても良いし、これらの層構造において適切な層間に電子或いは正孔の注入層が介在した積層構造であっても良いし、その他の層構造であっても良い。
【００２３】
つまり、有機ＥＬ発光層４は、正孔及び電子を注入する機能、正孔及び電子を輸送する機能、正孔と電子の再結合により励起子を生成して発光する機能を有する。有機ＥＬ発光層４は、電子的に中立な有機化合物であることが望ましく、これにより正孔と電子が有機ＥＬ発光層４でバランス良く注入及び輸送される。また、電子輸送性の物質が狭義の発光層に適宜混合されていても良いし、正孔輸送性の物質が狭義の発光層に適宜混合されても良いし、電子輸送性の物質及び正孔輸送性の物質が狭義の発光層に適宜混合されていても良い。なお、有機ＥＬ発光層４に発光材料（蛍光材料）が含有されているが、発光材料は高分子系材料であっても良いし、低分子系材料であっても良い。
【００２４】
カソード電極５は、有機ＥＬ発光層４に成膜されている。カソード電極５は、可視光に対して透過性を有している。更に、カソード電極５は、電子注入性の観点から比較的仕事関数の低いものであるのが望ましい。カソード電極５としては、例えば、インジウム、マグネシウム、カルシウム、リチウム若しくはバリウムの単体又はこれらの少なくとも１種を含む合金若しくは混合物等の第一層が可視光を７０％透過する範囲の２ｎｍ〜１５０ｎｍ程度の厚さで有機ＥＬ発光層４に成膜され、その第一層に５００ｎｍ〜２０００ｎｍ厚のＩＴＯ等の第二層が成膜された積層構造であっても良い。
【００２５】
カソード電極５にフライアイレンズ（ハエの眼レンズ）７が光学接着剤６で接着されている。光学接着剤６は、可視光に対して透過性を有する。本実施形態では光学接着剤６としてカナダバルサムを用いるが、カナダバルサムに限定する必要はない。
【００２６】
フライアイレンズ７は、カソード電極５と接着された面７ａが平坦状になっている。一方、フライアイレンズ７の他方の面７ｂは、複数の凸プリズム７ｃが１μｍ〜２００μｍ、望ましくは２５μｍ〜７５μｍのピッチで平面視してマトリクス状に配列された形状となっている。一つの凸プリズム７ｃは円錐台に直円錐が重なったような形状となっており、円錐台の高さと直円錐の高さの比は２対１となっており、円錐台の底面の径と円柱の底面の径の比は３対１となっている。
【００２７】
フライアイレンズ７の凹凸面７ｂに反射膜８が成膜されている。反射膜８は、可視光に対して反射性を有する。反射膜８としては、アルミニウム、銀又はこれらの合金が挙げられるが、フライアイレンズ７の凹凸面７ｂが鏡面状となって可視光を反射すれば反射膜８の材料はこれらに限定する必要はない。反射膜８の成膜方法としては、スパッタリング法、蒸着法等が挙げられるが、これらの方法に限定する必要はない。
【００２８】
凸プリズム７ｃが透明基板２に向う方向の反対に向かって凸状となっているため、透明基板２からフライアイレンズ７を見ると、一つの凸プリズム７ｃと反射膜８で一つの凹面鏡が構成される。この凹面鏡がカソード電極５に向き合っており、凹面鏡とアノード電極３の間にカソード電極５が介在する。
【００２９】
以上のように構成される発光パネル１の製造方法としては、まず、透明基板２の平坦面２ａにアノード電極３を成膜した後に、アノード電極３に有機ＥＬ発光層４を成膜する。次に、有機ＥＬ発光層４にカソード電極５を成膜する。一方、フライアイレンズ７の凹凸面７ｂに反射膜８を成膜する。そして、透明基板２側のカソード電極５又はフライアイレンズ７の平坦面７ａの少なくとも一方に光学接着剤６を塗布して、光学接着剤６でカソード電極５にフライアイレンズ７の平坦面７ａを接着する。光学接着剤６が固化して、発光パネル１が完成する。
【００３０】
ところで、発光パネル１をアクティブマトリクス表示型ディスプレイの表示パネルに用いる場合には、図２に示すように、アノード電極３及び有機ＥＬ発光層４を平面視してマトリクス状に区切ると良い。この場合、平面視して網目状に形成された隔壁９でアノード電極３及び有機ＥＬ発光層４を仕切り、その上に共通電極となるカソード電極５を覆うように配置させる。このように各画素となる有機ＥＬ素子は隔壁９により発光領域が区画され、隔壁内に設けられたトランジスタＴｒがアノード電極３に接続されている。トランジスタＴｒは各画素毎に単数又は複数個設けられ、ａ−ＳｉＴＦＴやｐ−ＳｉＴＦＴが好ましい。
【００３１】
各々の画素（有機ＥＬ素子）に一つの凸プリズム７ｃが配置されており、一つの凸プリズム７ｃと反射膜８とで構成される一つの凹面鏡が一つの有機ＥＬ素子の各有機ＥＬ発光層４に向き合っている。なお、各々の有機ＥＬ素子のカソード電極５を全ての画素について共通の電極としたが、トランジスタＴｒに接続される電極を有機ＥＬ発光層４に対して透明基板２側を画素毎にパターニングされたカソード電極とし、アノード電極を隔壁９及び有機ＥＬ発光層４を覆うように１枚の共通電極としてもよい。
また単純マトリクスの場合、平面視して行方向に沿って互いに所定の距離だけ離間して配置された複数の隔壁９間に、同様に行方向に沿って設けられたアノード電極３を配置し、アノード電極３の表面に有機ＥＬ発光層４を形成後、有機ＥＬ発光層４の表面に、行方向に直交する列方向に沿って互いに所定の距離だけ離間した複数のカソード電極５を形成してもよい。
【００３２】
図２の発光パネル１の製造方法としては、蒸着法、スパッタ法或いはＣＶＤ法等といった成膜工程、フォトリソグラフィー法等といったマスク工程、エッチング法といった薄膜の形状加工工程を適宜行うことによって、透明基板２の平坦面２ａに複数のアノード電極３をマトリクス状にパターニング形成する。そして、トランジスタＴｒ及びトランジスタＴｒと各画素を制御する駆動回路とを接続させる配線をアノード電極３間の透明基板２上に形成する。
次に、フォトリソグラフィー法によってトランジスタＴｒ上及び配線上に隔壁９を形成する。つまり、透明基板２の平坦面２ａにレジスト膜（感光性ポリイミド膜）を形成し、隔壁９となる部分以外のレジスト膜を露光し（つまり、アノード電極３に重なった部分を露光し）、現像液でレジスト膜の露光した部分を除去する。これにより、レジスト膜を形状加工し、レジスト膜の残った部分が隔壁９となる。
その後、発光材料を含有する高分子系材料を溶媒で溶かし、隔壁９によって囲繞された各々の囲繞領域にこの溶液を液滴噴出装置で液滴として噴出し、液滴がアノード電極３上で広がって膜になり、そして固化することによって、有機ＥＬ発光層４が形成される。
次に、蒸着法、スパッタ法或いはＣＶＤ法等といった成膜工程、そして必要に応じてフォトリソグラフィー法等といったマスク工程、エッチング法といった薄膜の形状加工工程を行うことで、マトリクス状に配列された複数のカソード電極５を形成する。
【００３３】
一方、フライアイレンズ７の凹凸面７ｂに反射膜８を成膜する。そして、透明基板２側のカソード電極５又はフライアイレンズ７の平坦面７ａの少なくとも一方に光学接着剤６を塗布して、光学接着剤６でカソード電極５にフライアイレンズ７の平坦面７ａを接着する。この際、平面視して、各々のカソード電極５に一つの凸プリズム７ｃが重なるように、フライアイレンズ７をカソード電極５に接着する。そして、光学接着剤６が固化して、図２の発光パネル１が完成する。
【００３４】
図１（ａ）又は図２の発光パネル１では、アノード電極３とカソード電極５との間に順バイアス電圧（アノード電極３の電位がカソード電極５の電位より大きい。）が印加されると、正孔がアノード電極３から有機ＥＬ発光層４へ注入され、電子がカソード電極５から有機ＥＬ発光層４に注入される。そして、有機ＥＬ発光層４の狭義の発光層へ正孔及び電子が輸送されて、狭義の発光層にて正孔及び電子が再結合することによって励起子が生成され、励起子が有機ＥＬ発光層４内の蛍光体を励起して発光する。アノード電極３及び透明基板２が透明であるため、有機ＥＬ発光層４で発光した光はアノード３及び透明基板２を透過し、透明基板２の平坦な出射面２ｂから出射する。一方、カソード電極５、光学接着剤６及びフライアイレンズ７も透明であるため、有機ＥＬ発光層４から発光して反射膜８で反射した光はフライアイレンズ７、透明接着剤６、カソード電極５、有機ＥＬ発光層４、アノード電極３及び透明基板２を透過して、出射面２ｂから出射する。
【００３５】
図１（ａ）又は図２の発光パネル１では、カソード電極５に凹面鏡が対向しているため、有機ＥＬ発光層４から反射膜８に向かった光は中心部に集光するように反射する。つまり、有機ＥＬ発光層４から反射膜８に向かった光は、凸プリズム７ｃの頂点を通って出射面２ｂに対して垂直な軸心に向かって集光するように反射する。従って、出射面２ｂに対して垂直な方向から見た場合の発光パネル１の発光輝度が非常に高い。従って、有機ＥＬ発光層４で発した光が出射面２ｂにおいて放射状に広がることが防止される。特に、図２の発光パネル１のようにマトリクス表示型ディスプレイに用いる場合、有機ＥＬ発光層４で発した光が放射状に広がることが防止されるから光が隣りの画素において発してしまうこともなくなり、表示画面の高コントラスト化が実現される。
【００３６】
これは、図１（ｂ）のグラフにより明らかである。図１（ｂ）のグラフでは、出射面２ｂにおける原点Ｏから放射状に延びた軸の角度が出射面２ｂに対する計測角度を表し、原点Ｏからの距離が光度比（輝度［ｃｄ／ｍ2］の比）を表している。従来の曲線は、図２２の型の場合（但し、カソード電極９０５が可視光に対して反射性を有している。）の光度比を表しているが、何れの角度の光度比も面９０２ｂに対して垂直な方向から見た場合を１として無次元化している。本実施形態の曲線も同様に、何れの角度の光度比も、従来において面９０２ｂに対して垂直な方向から見た場合を１として無次元化している。なお、本実施の形態の場合の諸条件（例えば、各層の膜厚、各層の材料、印加電圧のレベル、発光面積、流れる電流のレベル等）は、フライアイレンズ７及び反射膜８が設けられていることを除いて、従来の場合と同じである。
【００３７】
図１（ｂ）に示すように、角度０°〜６０°までの範囲では、本実施形態の発光パネル１における輝度は、従来の発光パネルにおける輝度とほぼ同じである。ところが、角度６０°以上では、本実施形態の発光パネル１における輝度が、従来の発光パネルにおける輝度より高くなっている。特に、８０°以上では、輝度の差が顕著に表れている。
【００３８】
以上のように、本実施形態では、透明なカソード電極５に対向するように凹面鏡が備わっているので、発光パネル１が出射面２ｂに対して角度６０°以上の方角へ指向性のあるものとなる。
また、透明なカソード電極５に対向するように凹面鏡が備わっているので、発光パネル１の電流や電圧を高めずとも、出射面２ｂに対して垂直な方向から見た場合の輝度が高くなる。言い換えれば、発光パネル１に流れる電流のレベルを高くせずとも発光輝度が高くなるから、発光パネル１の長寿命化及び低消費電力化を図ることができ、発光パネル１の発光効率の向上が図られる。
この発光パネル１をディスプレイの表示パネルに用いれば、出射面２ｂに対して垂直な方向から見た場合の輝度が高いから、高コントラストのディスプレイを提供することができる。
【００３９】
なお、フライアイレンズの形状を適宜変更して、図３（ａ）〜図８（ａ）のように凹面鏡の形状を適宜変更しても良い。以下に説明する図３（ａ）〜図８（ａ）の発光パネル１０〜１５については、発光パネル１と同様の構成要素に同様の符号を付す。
図３（ａ）の発光パネル１０では、フライアイレンズ７１の形状は、カソード電極５に接着された面７１ａが平坦面となっている。一方、反対側の凹凸面７１ｂは、複数の凸プリズム７１ｃが平面視してマトリクス状に配列された形状となっている。凸プリズム７１ｃは略直円錐状となっており、凹凸面７１ｂに反射膜８が成膜されていることによって凸プリズム７１ｃと反射膜８からなる凹面鏡が形成される。また頂角に接する２辺はともに同じ長さに設定されている。図３（ｂ）に発光パネル１０の発光特性を示すが、ここでは凸プリズム７１ｃの頂角が９０°の場合と、１００°の場合を示す。何れの場合でも、出射面２ｂから１０°以上の角度へ出射する光の輝度が高く、特に出射面２ｂに対して垂直な方向から見た場合の輝度が、従来に比較して格別に高い。なお、凸プリズム７１ｃの頂角は９０°或いは１００°に限定する必要はない。
【００４０】
図４（ａ）の発光パネル１１では、フライアイレンズ７２の形状は、カソード電極５に接着された面７２ａが平坦面となっている。一方、反対側の凹凸面７２ｂは、複数の凸プリズム７２ｃが平面視してマトリクス状に配列された形状となっている。凸プリズム７２ｃは円錐台となっており、円錐台の谷から小底面までの高さと小底面の径との比は１対１となっており、円錐台の大底面の径（谷と谷との間の距離）と小底面の径との比は３対１となっている。凹凸面７２ｂに反射膜８が成膜されていることによって、凸プリズム７２ｃと反射膜８からなる凹面鏡が形成される。発光パネル１１の発光特性を図４（ｂ）に示すが、角度約３０°以上になると角度が大きくなるにつれて従来の場合の輝度との差が徐々に大きくなり、出射面２ｂに対して垂直な方向から見た場合の輝度が従来に比較して高い。
【００４１】
図５（ａ）の発光パネル１２では、フライアイレンズ７３の形状は、カソード電極５に接着された面７３ａが平坦面となっている。一方、反対側の凹凸面７３ｂは、複数の凸プリズム７３ｃが平面視してマトリクス状に配列された形状となっている。凸プリズム７３ｃは円錐台となっており、円錐台の高さと小底面の径との比は１対４となっており、円錐台の大底面の径と小底面の径との比は６対４となっている。凹凸面７３ｂに反射膜８が成膜されていることによって、凸プリズム７３ｃと反射膜８からなる凹面鏡が形成される。発光パネル１２の発光特性を図５（ｂ）に示すが、角度約１０°以上になると角度が大きくなるにつれて従来の場合の輝度との差が大きくなり、３０°辺りでその差が小さくなるが、３０°以上になると出射面２ｂに対して垂直な方向から見た場合の輝度が従来に比較して高い。
【００４２】
図６（ａ）の発光パネル１３では、フライアイレンズ７４の形状は、カソード電極５に接着された面７４ａが平坦面となっている。一方、反対側の凹凸面７４ｂは、複数の凸プリズム７４ｃが平面視してマトリクス状に配列された形状となっている。凸プリズム７４ｃは半球状となっている。凹凸面７４ｂに反射膜８が成膜されていることによって、凸プリズム７４ｃと反射膜８からなる球面状の凹面鏡が形成される。発光パネル１３の発光特性を図６（ｂ）に示すが、角度約５０°以上において従来の場合の輝度より高くなり、出射面２ｂに対して垂直な方向から見た場合の輝度が従来に比較して高い。
【００４３】
図７（ａ）の発光パネル１４では、フライアイレンズ７５の形状は、カソード電極５に接着された面７５ａが平坦面となっている。一方、反対側の凹凸面７５ｂは、複数の凸プリズム７５ｃが平面視してマトリクス状に配列された形状となっている。凸プリズム７５ｃの断面形状は半楕円形となっており、長径（底面の径）と短径（高さ）との比は３対２となっている。凹凸面７５ｂに反射膜８が成膜されていることによって、凸プリズム７５ｃと反射膜８からなる非球面状の凹面鏡が形成される。発光パネル１４の発光特性を図７（ｂ）に示すが、角度約３０°以上において従来の場合の輝度より高くなり、出射面２ｂに対して垂直な方向から見た場合の輝度が従来に比較して高い。
【００４４】
図８（ａ）の発光パネル１５では、フライアイレンズ７６の形状は、カソード電極５に接着された面７６ａが平坦面となっている。一方、反対側の凹凸面７６ｂは、複数の凸プリズム７６ｃが平面視してマトリクス状に配列された形状となっている。凸プリズム７６ｃの断面形状は半楕円形となっており、短径（底面の径）と長径（高さ）との比は２対３となっている。凹凸面７６ｂに反射膜８が成膜されていることによって、凸プリズム７６ｃと反射膜８からなる非球面状の凹面鏡が形成される。発光パネル１５の発光特性を図８（ｂ）に示すが、角度約４５°以上５０°以下並びに約５５°以上７０°以下においてに従来の場合の輝度より高い。
なお、図３（ａ）〜図８（ａ）において、図２のようにアノード電極３、有機ＥＬ発光層４及びカソード電極５を平面視してマトリクス状に隔壁９で区切っても良く、この場合には、区切られた一つの領域（この領域にはアノード電極３、有機ＥＬ発光層４及びカソード電極５が積層されている。）に、一つの凸プリズム７１ｃ〜７６ｃと反射膜８とで構成される一つの凹面鏡が向き合っている。
【００４５】
図１〜図５の発光パネル１，１０〜１２において、透明基板２を透光性のフライアイレンズとしても良い。
図９（ａ）には、図１（ａ）に示す発光パネル１の透明基板２をフライアイレンズ２１に代えた発光パネル１’が示されている。フライアイレンズ２１の平坦面２１ａにアノード電極３、有機ＥＬ発光層４及びカソード電極５が順次積層されている。一方、フライアイレンズ２１の起伏面２１ｂが光の出射面となり、複数の凸プリズム２１ｃがマトリクス状に配列されている。凸プリズム２１ｃは、頂点に沿った断面での頂角に接する２辺がともに同じ長さの直円錐状となっている。平面視して、各凸プリズム２１ｃの頂点が凸プリズム７ｃの頂点に対向するように、各凸プリズム２１ｃが凸プリズム７ｃと重なっている。図９（ｂ）に発光パネル１’の発光特性を示すが、ここでは凸プリズム２１ｃの頂角が１００°の場合を示す。図９（ｂ）に示すように、発光パネル１’の輝度は従来に比較して高い。なお、凸プリズム２１ｃの頂角は１００°に限定する必要はない。
【００４６】
図１０（ａ）には、図３（ａ）に示す発光パネル１０の透明基板２をフライアイレンズ２１に代えた発光パネル１０’が示されている。フライアイレンズ２１の平坦面２１ａにアノード電極３、有機ＥＬ発光層４及びカソード電極５が順次積層されている。一方、フライアイレンズ２１の起伏面２１ｂが光の出射面となり、複数の凸プリズム２１ｃがマトリクス状に配列されている。凸プリズム２１ｃは、図９（ａ）と同一の直円錐状となっている。また、平面視して、各凸プリズム２１ｃの頂点が凸プリズム７１ｃの頂点に対向するように、各凸プリズム２１ｃが凸プリズム７１ｃに重なっている。図１０（ｂ）に発光パネル１０’の発光特性を示すが、ここでは凸プリズム２１ｃの頂角及び凸プリズム７１ｃの頂角が９０°の場合と、凸プリズム２１ｃの頂角及び凸プリズム７１ｃの頂角が１００°の場合を示す。図１０（ｂ）に示すように、発光パネル１０’の輝度は従来に比較して高い。
【００４７】
図１１（ａ）には、図４（ａ）に示す発光パネル１１の透明基板２をフライアイレンズ２１に代えた発光パネル１１’が示されている。フライアイレンズ２１の平坦面２１ａにアノード電極３、有機ＥＬ発光層４及びカソード電極５が順次積層されている。一方、フライアイレンズ２１の起伏面２１ｂが光の出射面となり、複数の凸プリズム２１ｃがマトリクス状に配列されている。凸プリズム２１ｃは、図９（ａ）と同一の直円錐状となっている。また、平面視して、各凸プリズム２１ｃの頂点が凸プリズム７２ｃの円錐台の小底面に対向するように、各凸プリズム２１ｃが凸プリズム７２ｃに重なっている。図１１（ｂ）に発光パネル１１’の発光特性を示すが、ここでは凸プリズム２１ｃの頂角が１００°の場合を示す。図１１（ｂ）に示すように、発光パネル１１’の輝度は従来に比較して高く、特に角度約２０°以上の範囲でその差が顕著に表れている。
【００４８】
図１２（ａ）には、図５（ａ）に示す発光パネル１２の透明基板２をフライアイレンズ２１に代えた発光パネル１２’が示されている。フライアイレンズ２１の平坦面２１ａにアノード電極３、有機ＥＬ発光層４及びカソード電極５が順次積層されている。一方、フライアイレンズ２１の起伏面２１ｂが光の出射面となり、複数の凸プリズム２１ｃがマトリクス状に配列されている。凸プリズム２１ｃは、直円錐状となっている。また、平面視して、各凸プリズム２１ｃの頂点が凸プリズム７３ｃの円錐台の小底面に対向するように、各凸プリズム２１ｃが凸プリズム７３ｃに重なっている。図１２（ｂ）に発光パネル１２’の発光特性を示すが、ここでは凸プリズム２１ｃの頂角が１００°の場合を示す。図１２（ｂ）に示すように、発光パネル１１’の輝度は従来に比較して高く、特に角度約２０°以上の範囲でその差が顕著に表れている。
【００４９】
図１３（ａ）には、図３（ａ）に示す発光パネル１０の透明基板２をフライアイレンズ２２に代えた発光パネル１０’’が示されている。フライアイレンズ２２の平坦面２２ａにアノード電極３、有機ＥＬ発光層４及びカソード電極５が順次積層されている。一方、フライアイレンズ２２の起伏面２２ｂが光の出射面となり、起伏面２２ｂに複数の凸プリズム２２ｃがマトリクス状に配列されている。凸プリズム２２ｃは、直円錐状となっている。また、凸プリズム２２ｃは、凸プリズム７１ｃに対して半ピッチずれている。つまり、平面視して、各凸プリズム２２ｃの頂点が凸プリズム７１ｃ間の谷に対向し、凸プリズム２２ｃ間の各谷が凸プリズム７１ｃの頂点に対向している。図１３（ｂ）に発光パネル１０’’の発光特性を示すが、ここでは凸プリズム２２ｃの頂角及び凸プリズム７１ｃの頂角が１００°の場合と、凸プリズム２２ｃの頂角及び凸プリズム７１ｃの頂角が９０°の場合とを示す。図１３（ｂ）に示すように、発光パネル１０’’の輝度は従来に比較して高い。
【００５０】
また、カソード電極５にフライアイレンズを接着しなくても良いが、この場合には透明基板でなくフライアイレンズにする必要がある。図１４（ａ）には、その一例の発光パネル１６が示されている。
図１４（ａ）に示すように、フライアイレンズ２１の平坦面２１ａにアノード電極３、有機ＥＬ発光層４及びカソード電極５１が順次積層されている。このカソード電極５１は、可視光に対して透過性を有しておらず、反射性を有していることがカソード電極５と異なる。従って、カソード電極５は鏡面と作用する。一方、フライアイレンズ２１の起伏面２１ｂが光の出射面となり、凸プリズム２１ｃがマトリクス状に配列されている。凸プリズム２１ｃは、直円錐状となっている。図１４（ｂ）に発光パネル１６の発光特性を示すが、ここでは凸プリズム２１ｃの頂角が１００°の場合と、凸プリズム２１ｃの頂角が９０°の場合とを示す。図１４（ｂ）に示すように、発光パネル１６の輝度は従来に比較して高い。
【００５１】
また、上記実施形態では、反射膜が成膜されたフライアイレンズの平坦面をカソード電極に接着することで凹面鏡を形成したが、カソード電極に凹面鏡が向き合っているのであれば上記実施形態に限定する必要はない。
【００５２】
例えば図１５の発光パネル１７では、反射膜８は対向基板３２の凹凸面３２ａに形成されており、カソード電極５と反射膜８の間に空間３１が形成されており、空間３１は不活性ガス雰囲気（例えば、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス、ネオンガス等）となっている。空間３１が不活性ガス雰囲気であるので、カソード電極５及び反射膜８の腐食を抑えることができる。
【００５３】
発光パネル１７の製造方法としては、まず、透明基板２の平坦面２ａにアノード電極３を成膜した後に、必要に応じてトランジスタＴｒや隔壁９を形成して、アノード電極３、有機ＥＬ発光層４、カソード電極５を順次成膜する。そして平板状の対向基板３２（この時点では、凹部３２ｃが形成されていない。）の一方の面にフォトリソグラフィ工程により凹部３２ｃを形成する。
【００５４】
そして、蒸着法等によりこの対向基板３２の凹凸面３２ａに反射膜８を成膜し、反射膜８をカソード電極５側に配置するように透明基板２と対向基板３２とを貼り合わせ、発光パネル１７が完成する。このように凹凸面３２ａでは、複数の凹部３２ｃが平面視して網目状にパターニングされており、空間３１が、平面視してマトリクス状に配置されている。なお、空間３１のシルエットは、図１の凸プリズム７ｃのシルエットと同形状である。反射膜８は反射率やコントラスト比の観点からカソード電極５に接触した方が望ましいが、カソード電極５が複数で且つ各カソード電極５に印加される信号が互いに異なる場合、間に絶縁材を介在させることで反射膜８とカソード電極５とが互いに電気的に絶縁状態にすることが望ましい。この透明基板２と対向基板３２と貼り合わせ工程は、不活性ガス雰囲気の下で行えば、空間３１が不活性ガス雰囲気となる。反射膜８が成膜された対向基板３２を透明基板２に貼り合わせすることで、カソード電極５に向き合った凹面鏡が形成される。
なお、発光パネル１７については、発光パネル１と同様の構成要素に同様の符号を付す。
【００５５】
ところで、上記発光パネル１７の反射膜８がカソード電極を兼ねていても良い。この場合には、有機ＥＬ発光層４にカソード電極５を成膜しなくても良い。その例の発光パネル１８が図１６に示されているが、発光パネル１８については発光パネル１７と同様の構成要素に同様の符号を付す。図１６の発光パネル１８では、可視光を反射する反射膜５２は対向基板３２の凹凸面３２ａに形成されており、有機ＥＬ発光層４と反射膜５２の間に空間３１が形成されており、空間３１は不活性ガス雰囲気（例えば、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス、ネオンガス等）となっている。この空間３１で反射膜５２が凹面鏡となっている。また、反射膜５２は、対向基板３２の凹部３２ｃの部分で有機ＥＬ発光層４に接しており、カソード電極を兼ねている。つまり、反射膜５２は、比較的仕事関数の低いものである。
【００５６】
発光パネル１８の製造方法としては、まず、透明基板２の平坦面２ａにアノード電極３を成膜した後に、必要に応じてトランジスタＴｒや隔壁９を形成して、アノード電極３の表面に有機ＥＬ発光層４を成膜する。
一方、平板状の対向基板３２（この時点では、凹部３２ｃが形成されていない。）の一方の面にフォトリソグラフィ工程により凹部３２ｃを形成する。
そして、この対向基板３２の凹凸面３２ａに、上述のカソード電極材料を蒸着して反射膜５２を成膜し、この対向基板３を、反射膜５２が有機ＥＬ発光層４に接して空間３１となるように透明基板２と貼り合わせて、発光パネル１８が完成する。この工程は、不活性ガス雰囲気の下で行えば、空間３１が不活性ガス雰囲気となる。
【００５７】
ところで、上記発光パネル１８の空間３１が有機ＥＬ発光層４で充填されていても良い。その例の発光パネル１９が図１７に示されているが、発光パネル１９については発光パネル１８と同様の構成要素に同様の符号を付す。図１７の発光パネル１９では、反射膜５２は対向基板３２の凹凸面３２ａに形成されており、アノード電極３と反射膜５２の間に有機ＥＬ発光層４が形成されている。従い、反射膜５２は、有機ＥＬ発光層４に対して凹状を成しており、凹面鏡となっている。また、反射膜５２は、カソード電極を兼ねており、有機ＥＬ発光層４に接しっている比較的仕事関数の低い第一層と第一層よりも厚く仕事関数が相対的に高い第二層との積層構造である。また、反射膜５２は、可視光に対して反射性を有する。
【００５８】
ところで、上記発光パネル１９の対向基板３２がなくても良い。その例の発光パネル２０が図１８に示されているが、発光パネル２０については発光パネル１９と同様の構成要素に同様の符号を付す。
【００５９】
発光パネル２０の製造方法としては、まず、透明基板２の平坦面２ａにアノード電極３を成膜した後に、アノード電極３に有機ＥＬ発光層４を成膜する。そして、有機ＥＬ発光層４に対してエンボス加工を施すことで、有機ＥＬ発光層４の凸部４ａが平面視してマトリクス状に配列された形状を形成する。そして、有機ＥＬ発光層４に反射膜５２を成膜することで、反射膜５２が有機ＥＬ発光層４に対して凹面鏡となる。
【００６０】
また、図１９に示す発光パネル３０は、図１５の発光パネル１７の空間３１に、可視光を透過する透明樹脂を充填したものである。発光パネル３０の製造方法は発光パネル１７の製造方法とほぼ同じであるが、対向基板３２の凹凸面３２ａに反射膜８を成膜した後に、凹凸面３２ａの空間３１に透明樹脂を充填する工程が必要である。その後、透明樹脂３４の充填された凹凸面３２ａをカソード電極５に接着すると、発光パネル３０が完成する。透明樹脂３４は屈折率がカソード電極５と同程度であることが望ましい。
【００６１】
また、図２０に示す発光パネル１９’は、実質的に図１７の発光パネル１９の透明基板２をフライアイレンズ１０２に代えたものであり、有機ＥＬ素子が形成される面１０２ａは凸プリズム１０２ｃがマトリクス状に配列された凹凸面となっており、逆の面１０２ｂが平坦状となっている。この面１０２ａにアノード電極３’をパターニング形成後、有機ＥＬ発光層４’、及び反射膜を兼ねたカソード電極５’を適宜成膜する。このとき、アノード電極３’、有機ＥＬ発光層４’及びカソード電極５２は、凸プリズム１０２ｃの凸形状に沿って成膜される。カソード電極５’の表面には樹脂をスピンコーティングして、封止膜を兼ねた対向基板１３２を形成する。
【００６２】
ところで、発光パネルの発光輝度を向上させるために、以下のような構成にしても良い。
図２１に示すように、発光パネル４０は、略平板状の透明基板４２の一方の平坦面４２ａに低屈折率体層４３、アノード電極４４、有機ＥＬ発光層４５、カソード電極６が順に積層された積層構造を基本構成としている。
【００６３】
透明基板４２は、可視光に対して透過性を有するとともに絶縁性を有し、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス、その他のガラスといった材料で形成されている。透明基板４２の屈折率は約１．５である。
【００６４】
低屈折率体層４３は、透明基板４２の一方の平坦面４２ａに成膜されている。低屈折率体層４３は可視光に対して透過性を有し、低屈折率体層４３の屈折率は透明基板４２より小さい。また、低屈折率体層４３の膜厚は可視光の波長より十分に長い。低屈折率体層４３としてはフッ素樹脂が適しており、例えば、ＰＴＦＥ（屈折率１．３５）、ＰＦＡ（屈折率１．３５）、ＰＦＥＰ（屈折率１．３４）、メックスフロンＨ１５（屈折率１．３５、日本メクトロン株式会社製）、サイトップ（屈折率１．３４、旭硝子株式会社製）等がある。
【００６５】
アノード電極４４は、低屈折率体層４３に成膜されている。アノード電極４４は、導電性を有するとともに可視光に対して透過性を有する。更に、アノード電極４４は、有機ＥＬ発光層４５へ正孔を効率よく注入するものが好ましい。アノード電極４４は、例えば、インジウム・スズ・酸化物（ＩＴＯ:Indium-Tin-Oxide）、亜鉛ドープ酸化インジウム（ＩＺＯ）、酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）、酸化スズ（ＳｎＯ2）又は酸化亜鉛（ＺｎＯ）等で形成されている。なお、アノード電極４４がＩＴＯの場合、その屈折率は約２であり、低屈折率体層４３の屈折率より高いとともに、透明基板４２の屈折率より高い。
【００６６】
有機ＥＬ発光層４５は、アノード電極４４に成膜されている。有機ＥＬ発光層４５は、例えば、アノード電極４４から順に正孔輸送層、狭義の発光層、電子輸送層となる三層構造であっても良いし、アノード電極３から順に正孔輸送層、狭義の発光層となる二層構造であっても良いし、狭義の発光層からなる一層構造であっても良いし、これらの層構造において適切な層間に電子或いは正孔の注入層が介在した積層構造であっても良いし、その他の層構造であっても良い。
【００６７】
つまり、有機ＥＬ発光層４５は、正孔及び電子を注入する機能、正孔及び電子を輸送する機能、正孔と電子の再結合により励起子を生成して発光する機能を有する。有機ＥＬ発光層４５に発光材料（蛍光材料）が含有されているが、発光材料は高分子材料系であっても良いし、低分子材料系であっても良い。
【００６８】
カソード電極４６は、有機ＥＬ発光層４５に成膜されている。カソード電極４６は、可視光に対して反射性を有している。更に、カソード電極４６は、比較的仕事関数の低いものであるのが望ましい。
【００６９】
発光パネル４０の製造方法としては、透明基板４２の一方の平坦面４２ａにフッ素樹脂を塗布して焼結し、膜厚約１００μｍの低屈折率体層４３を形成する。その後、低屈折率体層４３にアノード電極４４をプラズマイオンプレーティング法により約１５０℃で成膜し、アノード電極４４に有機ＥＬ発光層４５を成膜する。そして、有機ＥＬ発光層４５にカソード電極４６を蒸着法により成膜する。
【００７０】
発光パネル４０と、低屈折率体層４３のない発光パネルを比較すると、諸条件（例えば、各層の膜厚、印加電圧のレベル、発光面積、流れる電流のレベル等）が同じである場合、発光パネル４０の発光輝度は、低屈折率体層４３のない発光パネルの発光輝度と比較して約１．５倍程度になった。これは、低屈折率体層４３を成膜することで、低屈折率体層４３から透明基板４２に光が入射する際に屈折し、出射面４２ｂに対して９０°に近づいた光の光量が増えるから、出射面４２ｂで全反射する光の光量が減ったことによる。
【００７１】
低屈折率体層４３は、空隙を含んだ材料（例えば、シリカエアロゲル：体積の９０％が空隙である。）であっても良いし、空隙を含んだ紫外線硬化性樹脂材であっても良い。空隙を含んだ材料或いは樹脂は、バルク材の際の屈折率より実質的な屈折率が低くなり、透明基板４２の屈折率より実質的な屈折率が低くなる。
【００７２】
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
例えば、透明基板２、透明基板４２、フライアイレンズ２１又はフライアイレンズ２２から順にアノード電極、有機ＥＬ発光層、カソード電極の順に積層された構造であったが、透明基板２、透明基板４２、フライアイレンズ２１又はフライアイレンズ２２から順にカソード電極（但し、可視光に対して透過性を有している。）、有機ＥＬ発光層、アノード電極（但し、反射膜を兼ねていない場合には可視光に対して透過性を有しており、反射膜を兼ねている場合には可視光に対して透過性を有せず、反射性を有している。）図の順に積層された積層構造であっても良い。
【００７３】
また、透明基板２、透明基板４２、フライアイレンズ２１又はフライアイレンズ２２から順にアノード電極、有機ＥＬ発光層、カソード電極の順に積層された有機ＥＬ素子を発光パネルに適用した場合について説明したが、透明基板２、透明基板４２、フライアイレンズ２１又はフライアイレンズ２２から順に第一電極（但し、可視光に対して透過性を有している。）、絶縁膜（但し、可視光に対して透過性を有している。）、無機発光層、絶縁膜（但し、可視光に対して透過性を有している。）、第二電極（但し、反射膜を兼ねていない場合には可視光に対して透過性を有しており、反射膜を兼ねている場合には可視光に対して透過性を有せず、反射性を有している。）の順に積層された無機ＥＬ素子を発光パネルに適用しても良い。
【００７４】
【発明の効果】
請求項１、２の何れかに記載の発明によれば、発光層で発光すると凹面鏡において光が反射するが、第二電極に凹面鏡が向き合っているため、凹面鏡における反射光は集光するように透明基板の他方の面から出射する。従って、発光パネルは発光の指向性のあるものとなる。
また、凹面鏡における反射光が集光するようになるため、指向方向における輝度が高くなり、発光パネルの発光効率が向上する。それ故、例えば本発明に係る発光パネルをマトリクス型のディスプレイに用いると、隣りの画素において発してしまうこともなくなり、表示画面のコントラストの向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は本発明に係る発光パネルの断面図であり、図１（ｂ）はこの発光パネルの発光特性を示すグラフである。
【図２】図２は別例の発光パネルの断面図である。
【図３】図３（ａ）は別例の発光パネルの断面図であり、図３（ｂ）はこの発光パネルの発光特性を示すグラフである。
【図４】図４（ａ）は別例の発光パネルの断面図であり、図４（ｂ）はこの発光パネルの発光特性を示すグラフである。
【図５】図５（ａ）は別例の発光パネルの断面図であり、図５（ｂ）はこの発光パネルの発光特性を示すグラフである。
【図６】図６（ａ）は別例の発光パネルの断面図であり、図６（ｂ）はこの発光パネルの発光特性を示すグラフである。
【図７】図７（ａ）は別例の発光パネルの断面図であり、図７（ｂ）はこの発光パネルの発光特性を示すグラフである。
【図８】図８（ａ）は別例の発光パネルの断面図であり、図８（ｂ）はこの発光パネルの発光特性を示すグラフである。
【図９】図９（ａ）は別例の発光パネルの断面図であり、図９（ｂ）はこの発光パネルの発光特性を示すグラフである。
【図１０】図１０（ａ）は別例の発光パネルの断面図であり、図１０（ｂ）はこの発光パネルの発光特性を示すグラフである。
【図１１】図１１（ａ）は別例の発光パネルの断面図であり、図１１（ｂ）はこの発光パネルの発光特性を示すグラフである。
【図１２】図１２（ａ）は別例の発光パネルの断面図であり、図１２（ｂ）はこの発光パネルの発光特性を示すグラフである。
【図１３】図１３（ａ）は別例の発光パネルの断面図であり、図１３（ｂ）はこの発光パネルの発光特性を示すグラフである。
【図１４】図１４（ａ）は別例の発光パネルの断面図であり、図１４（ｂ）はこの発光パネルの発光特性を示すグラフである。
【図１５】図１５は別例の発光パネルの断面図である。
【図１６】図１６は別例の発光パネルの断面図である。
【図１７】図１７は別例の発光パネルの断面図である。
【図１８】図１８は別例の発光パネルの断面図である。
【図１９】図１９は別例の発光パネルの断面図である。
【図２０】図２０は別例の発光パネルの断面図である。
【図２１】図２１は別例の発光パネルの断面図である。
【図２２】図２２は従来の発光パネルの断面図である。
【符号の説明】
１、１’、１０〜２０、１０’、１０’’、１１’、１２’、１９’、３０、４０      発光パネル
２      透明基板
２ａ      平坦面（一方の面）
３      アノード電極（第一電極）
４      有機ＥＬ発光層（発光層）
５      カソード電極（第二電極）
７      フライアイレンズ
７ｃ      凸プリズム
８      反射膜（凹面鏡）
２１      フライアイレンズ（透明基板）
２１ａ      平坦面（一方の面）
２１ｂ      起伏面（他方の面）
２１ｃ      凸プリズム（円錐状のプリズム）
２２      フライアイレンズ（透明基板）
２２ａ      平坦面（一方の面）
２２ｂ      凹凸面（他方の面）
２２ｃ      凸プリズム（円錐状のプリズム）
３１      空間
５１      カソード電極（第二電極）
５２      反射膜（第二電極）
【図１】
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【図２】
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【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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