(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を透過する基板と、
下面が凹凸形状であり且つ前記下面と前記基板との間に空気が介在する間隙が形成され、前記下面と前記間隙との界面で前記基板側の面に光の進行方向を変化させる第１領域と、前記基板に接し且つ前記第１領域と連続して形成されている第２領域と、を備え、光を透過する第１電極と、
前記第１電極の前記基板とは反対側の面上に形成され、印加される電圧に応じて発光する発光層と、
前記発光層上に形成され、光を反射する第２電極と、
から構成されることを特徴とする発光素子。
【請求項２】
光を透過する基板と、
下面の所定位置に光を反射する反射物質を有し且つ前記下面と前記基板との間に空気が介在する間隙が形成され、前記下面と前記間隙との界面で前記基板側の面に光の進行方向を変化させる第１領域と、前記基板に接し且つ前記第１領域と連続して形成されている第２領域と、を備え、光を透過する第１電極と、
前記第１電極の前記基板とは反対側の面上に形成され、印加される電圧に応じて発光する発光層と、
前記発光層上に形成され、光を反射する第２電極と、
から構成されることを特徴とする発光素子。
【請求項３】
光を透過する基板と、
下面と前記基板との間に空気が介在する間隙が形成され、前記下面と前記間隙との界面で前記基板側の面に光の進行方向を変化させる第１領域と、前記基板に接し且つ前記第１領域と連続して形成されている第２領域と、を備え、光を透過する第１電極と、
前記第１電極の前記基板とは反対側の面上に形成され、印加される電圧に応じて発光する発光層と、
前記発光層上に形成され、光を反射する第２電極と、
から構成され、
前記第１領域の前記下面の所定位置に前記第１電極とは屈折率の異なる屈折物質を有することを特徴とする発光素子。
【請求項４】
光を透過する基板上の所定領域に、表面に凹凸を有する犠牲膜を形成する犠牲膜形成工程と、前記犠牲膜上に光を透過する第１電極を形成することによって前記第１電極の片面に凹凸を形成する凹凸形成工程と、前記犠牲膜を除去することによって前記第１電極の前記片面と前記基板との間に空気が介在する間隙を形成する除去工程と、によって前記第１電極の前記片面と前記間隙との界面で前記基板側の面に光の進行方向を変化させる第１電極を形成する第１電極形成工程と、
前記第１電極の前記基板とは反対側の面上に、印加される電圧に応じて発光する発光層を形成する発光層形成工程と、
前記発光層上に、光を反射する第２電極を形成する第２電極形成工程と、
を備えることを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項５】
光を透過する基板上の所定領域に犠牲膜を形成する犠牲膜形成工程と、前記犠牲膜の表面に光を反射する反射物質を形成する反射物質形成工程と、前記反射物質を形成された前記犠牲膜上に第１電極を形成することによって前記第１電極の片面に前記反射物質を設置する反射物質設置工程と、前記犠牲膜を除去することによって前記第１電極の前記片面と前記基板との間に空気が介在する間隙を形成する除去工程と、によって前記第１電極の前記片面と前記間隙との界面で前記基板側の面に光の進行方向を変化させる第１電極を形成する第１電極形成工程と、
前記第１電極の前記基板とは反対側の面上に、印加される電圧に応じて発光する発光層を形成する発光層形成工程と、
前記発光層上に、光を反射する第２電極を形成する第２電極形成工程と、
を備えることを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項６】
光を透過する基板上の所定領域に犠牲膜を形成する犠牲膜形成工程と、前記犠牲膜の表面に第１電極とは屈折率の異なる屈折物質を形成する屈折物質形成工程と、前記屈折物質を形成された前記犠牲膜上に前記第１電極を形成することによって前記第１電極の片面に前記屈折物質を設置する屈折物質設置工程と、前記犠牲膜を除去することによって前記第１電極の前記片面と前記基板との間に空気が介在する間隙を形成する除去工程と、によって前記第１電極の前記片面と前記間隙との界面で前記基板側の面に光の進行方向を変化させる第１電極を形成する第１電極形成工程と、
前記第１電極の前記基板とは反対側の面上に、印加される電圧に応じて発光する発光層を形成する発光層形成工程と、
前記発光層上に、光を反射する第２電極を形成する第２電極形成工程と、
を備えることを特徴とする発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子及びその製造方法に関し、特に、外部への光の取り出し効率を向上可能な発光素子及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、表示装置等に用いられる発光素子として、例えば図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すような構成の有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子がある。なお、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
有機ＥＬ素子は、図８に示すように、ガラス基板１１０と、透明電極１２０と、層間絶縁膜１３０と、発光層１４０と、対向電極１５０と、から構成されている。
【０００３】
透明電極１２０は、ガラス基板１１０上に複数設けられ、所定間隔で互いに平行となるように形成されている。
層間絶縁膜１３０は、透明電極１２０間を埋めるように、ガラス基板１１０上に形成され、透明電極１２０同士を電気的に分離する。
発光層１４０は、透明電極１２０及び層間絶縁膜１３０上に形成され、その材質は、例えば有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）材等である。また、発光層１４０は、印加される電圧に応じて発光する。
【０００４】
対向電極１５０は、発光層１４０上に複数設けられ、所定間隔で透明電極１２０にほぼ垂直となるように形成されている。また、対向電極１５０は、Ａｌ（アルミニウム）等の金属から形成され、光を反射する。
以上のように構成された発光素子（有機ＥＬ素子）では、透明電極１２０と対向電極１５０との間に電圧が印加されることによって、発光層１４０が発光する。発光層１４０から放出された光は、直接又は対向電極１５０に反射されて、透明電極１２０に入射する。そして、透明電極１２０に入射した光は、ガラス基板１１０を介して外部へ出射する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記したような構成の発光素子（有機ＥＬ素子）では、透明電極１２０は、ガラス基板１１０に接触するように形成され、その界面は平坦である。このため、透明電極１２０の屈折率（ＩＴＯの場合約２．００）がガラス基板１１０の屈折率（約１．４５）よりも大きい場合、発光層１４０から透明電極１２０内に伝搬された光が、透明電極１２０とガラス基板１１０との界面で全反射されてしまう場合がある。このように、ガラス基板１１０と透明電極１２０との界面で光が全反射されると、その光は、透明電極１２０と対向電極１５０との間で反射を繰り返して吸収されてしまう。
【０００６】
また、ガラス基板１１０の透明電極１２０とは反対側の面は、外部の空気（又は、真空）に接している。ガラス基板１１０、透明電極１２０、及び、外部の空気（又は、真空）の屈折率は互いに異なるため、ガラス基板１１０内に入射した光が、必ず外部へ出射するとは限らない。特に、ガラス基板１１０から外部への入射角が約４５゜以上の光は、ガラス基板１１０と外部との界面で全反射され、ガラス基板１１０内に閉じ込められたり、ガラス基板１１０の端面から出射してしまう場合がある。
【０００７】
以上のように、従来の発光素子では、発光素子内部に閉じ込められたり、ガラス基板１１０の端面から出射する利用不可能な光が多い。このため、外部に出射する利用可能な光は、発光層１４０で放射された光の約２０％しか得ることができない。即ち、従来の発光素子では、利用可能な光の外部への取り出し効率が悪いという問題がある。また、光の取り出し効率が悪いため、無駄に消費される電力が大きいという問題がある。
【０００８】
また、上記発光素子で、ガラス基板１１０を介さず、透明電極１２０が直接外部の大気（又は、真空）に接触するような構成にしても、透明電極１２０の屈折率は、大気（真空）の屈折率よりも大きいため、透明電極１２０と外部との界面で光が全反射しやすく、光の取り出し効率はより悪くなってしまう。
従って、本発明は、光の取り出し効率が高い発光素子及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第１の観点にかかる発光素子は、光を透過する基板と、下面が凹凸形状であり且つ前記下面と前記基板との間に空気が介在する間隙が形成され、前記下面と前記間隙との界面で前記基板側の面に光の進行方向を変化させる第１領域と、前記基板に接し且つ前記第１領域と連続して形成されている第２領域と、を備え、光を透過する第１電極と、前記第１電極の前記基板とは反対側の面上に形成され、印加される電圧に応じて発光する発光層と、前記発光層上に形成され、光を反射する第２電極と、から構成されることを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、発光層から放出された光の進行方向を、第１電極の変化手段によって様々な方向に変化させることができる。このため、第１電極から外部へ出射せず、第１電極の第１領域の下面と間隙との界面で反射された光も、第１電極と第２電極との間で数回反射を繰り返すことによって、外部に出射させることができる。このようにして、発光層から放出された光を高い効率で外部に出射させることができ、小さい動作電圧で従来と同様の明るさを得ることができる。
【００１１】
前記第１電極は、下面に凹凸形状を有している。
前記第１電極は、下面の所定位置に形成された、光を反射する反射物質を有してもよい。
前記第１電極は、下面の所定位置に形成された、該第１電極とは屈折率の異なる屈折物質を有してもよい。
【００１２】
本発明の第２の観点にかかる発光素子の製造方法は、光を透過する基板上の所定領域に、表面に凹凸を有する犠牲膜を形成する犠牲膜形成工程と、前記犠牲膜上に光を透過する第１電極を形成することによって前記第１電極の片面に凹凸を形成する凹凸形成工程と、前記犠牲膜を除去することによって前記第１電極の前記片面と前記基板との間に空気が介在する間隙を形成する除去工程と、によって前記第１電極の前記片面と前記間隙との界面で前記基板側の面に光の進行方向を変化させる第１電極を形成する第１電極形成工程と、前記第１電極の前記基板とは反対側の面上に、印加される電圧に応じて発光する発光層を形成する発光層形成工程と、前記発光層上に、光を反射する第２電極を形成する第２電極形成工程と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
この発明によっても、発光層から放出された光の進行方向を、第１電極の片面と間隙との界面で様々な方向に変化させることができる。このため、第１電極から外部へ出射せず、第１電極の変化手段によって反射された光も、第１電極と第２電極との間で数回反射を繰り返すことによって、外部に出射させることができる。このようにして、発光層から放出された光を高い効率で外部に出射させることができ、小さい動作電圧で従来と同様の明るさを得ることができる。
【００１４】
前記第１電極形成工程は、前記第１電極の片面に凹凸を形成する。
前記第１電極形成工程は、前記基板上の所定領域に、表面に凹凸を有する犠牲膜を形成する犠牲膜形成工程と、前記犠牲膜上に前記第１電極を形成することによって、該第１電極の片面に凹凸を形成する変化手段形成工程と、前記犠牲膜を除去することによって、前記間隙を形成する除去工程と、を備えている。
【００１５】
あるいは、前記第１電極形成工程は、前記第１電極の片面の所定位置に、光を反射する反射物質を設置する工程を備えてもよい。
前記第１電極形成工程は、前記基板上の所定領域に犠牲膜を形成する犠牲膜形成工程と、前記犠牲膜の表面に前記反射物質を形成する反射物質形成工程と、前記反射物質を形成された前記犠牲膜上に前記第１電極を形成することによって、該第１電極の片面に前記反射物質を設置する反射物質設置工程と、前記犠牲膜を除去することによって、前記間隙を形成する除去工程と、を備えてもよい。
【００１６】
あるいは、前記第１電極形成工程は、前記第１電極の片面の所定位置に、該第１電極とは屈折率の異なる屈折物質を設置する工程を備えてもよい。
前記第１電極形成工程は、光を透過する基板上の所定領域に犠牲膜を形成する犠牲膜形成工程と、前記犠牲膜の表面に前記屈折物質を形成する屈折物質形成工程と、前記屈折物質を形成された前記犠牲膜上に前記第１電極を形成することによって、該第１電極の片面に前記屈折物質を設置する屈折物質設置工程と、前記犠牲膜を除去することによって、前記間隙を形成する除去工程と、を備えてもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の第１の実施の形態にかかる発光素子について図面を参照して説明する。
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１の実施の形態にかかる発光素子の構成図である。なお、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【００１８】
発光素子は、図１に示すように、ガラス基板１０と、透明電極２０と、層間絶縁膜３０と、発光層４０と、対向電極５０と、から構成されている。
透明電極２０は、ガラス基板１０上に複数設けられ、所定間隔で互いに平行になるように形成されている。透明電極２０は、光学的に透明な電極であり、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等から形成されている。また、透明電極２０とガラス基板１０との間には間隙６０が存在し、透明電極２０の間隙６０側の表面には、凹凸が形成されている。なお、この凹凸は、後述するように、反射や屈折によって、発光層４０から放出された光の進行方向を様々に変化させるために形成されている。
【００１９】
層間絶縁膜３０は、透明電極２０間を埋めるようにガラス基板１０上に形成され、透明電極２０同士を電気的に分離する。また、層間絶縁膜３０は、間隙６０内への物質の侵入を防止し、間隙６０上に形成された透明電極２０の強度を確保する。
発光層４０は、透明電極２０及び層間絶縁膜３０上に複数設けられ、所定間隔で透明電極２０に対してほぼ直角になるように形成されている。また、発光層４０は、例えば有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）材から形成され、印加される電圧に応じて発光する。
対向電極５０は、発光層４０上に形成されている。また、対向電極５０は、例えばＣａ（カルシウム）やＬｉ（リチウム）やＡｌ（アルミニウム）等から形成され、光を反射する。
【００２０】
次に、以上のように構成された発光素子の製造方法について説明する。
図２（ａ）〜図２（ｈ）は、上記発光素子の各製造工程を示す断面図である。
始めに、ＣＶＤ（化学気相堆積）法等によって、図２（ａ）に示すように、ガラス基板１０上に膜厚が約５０ｎｍのメタル膜６０ａを形成する。なお、メタル膜６０ａの材質は、例えばＣｒ（クロム）とＺｎ（亜鉛）との合金である。
【００２１】
次に、フォトリソグラフィーやエッチング等によって、図２（ｂ）に示すように、複数のメタル膜６０ａを紙面垂直方向に互いに平行に延在するようにパターニングする。
メタル膜６０ａのパターニング後、メタル膜６０ａのガラス基板１０とは反対側の表面領域をエッチングする。この際、例えばメタル膜６０ａを構成するＣｒ及びＺｎの何れか一方のみが実質的にエッチングされる条件（エッチング剤の種類やエッチング温度等）で、メタル膜６０ａの表面領域をエッチングする。これによって、図２（ｃ）に示すように、メタル膜６０ａのガラス基板１０とは反対側の面に凹凸が形成される。
【００２２】
その後、ＣＶＤ法等によって、メタル膜６０ａ及びガラス基板１０上にＩＴＯを堆積させる。そして、フォトリソグラフィー等によるエッチングによって、ＩＴＯをパターニングし、図２（ｄ）に示すように、複数の透明電極２０をメタル膜６０ａの延在方向と直交する方向に延在し且つ互いに平行に配置されるように形成する。この際、ガラス基板１０とは反対側の表面に凹凸を有するメタル膜６０ａ上に透明電極２０を形成するため、透明電極２０にもメタル膜６０ａの凹凸を逆にした凹凸が形成される。なお、透明電極２０の凹凸は、光の進行方向を様々に変化させるために形成されるため、上記メタル膜６０ａの凹凸を、発光層４０から放出される光の波長と同程度か又はそれ以上の大きさとなるように形成する。
【００２３】
そして、ウエットエッチング等によって、図２（ｅ）に示すように、メタル膜６０ａを除去して間隙６０を形成する。この際、透明電極２０のエッチングレートがメタル膜６０ａのエッチングレートに比べて十分小さくなるような条件（例えば、エッチング液としてＴＷ液を用いる）で、メタル膜６０ａをエッチングする。なお、上記したように、透明電極２０は所定間隔で形成されているため、透明電極２０間ではメタル膜６０ａが露出されており、その露出部分からエッチングが開始される。
【００２４】
間隙６０の形成後、図２（ｆ）に示すように、ガラス基板１０及び透明電極２０上に層間絶縁膜３０を形成する。この際、間隙６０を埋めてしまわないように、例えば高い粘性を有するレジスト材料を塗布することによって、層間絶縁膜３０を形成する。
続いて、フォトリソグラフィー等によって、図２（ｇ）に示すように、発光層４０及び対向電極５０の形成パターンに対応するように、層間絶縁膜３０をパターニングする。具体的には、発光層４０及び対向電極５０の形成領域に対応する部分の層間絶縁膜３０を除去する。
【００２５】
その後、例えばメタルマスクを用いたＣＶＤ法等により、図２（ｈ）に示すように、透明電極２０及び層間絶縁膜３０上の所定領域に、発光層４０及び対向電極５０をこの順で形成する。
以上のようにして、図１に示した発光素子を完成する。
【００２６】
以上のように、ガラス基板１０と透明電極２０との間に間隙６０を形成し、透明電極２０に凹凸を形成することによって、発光層４０から放出された光を、効率よく外部へ取り出すことができることを以下に示す。
以上のように形成された発光素子では、透明電極２０と対向電極５０との間に所定の電圧が印加されることによって、電圧を印加された部分の発光層４０が発光する。
【００２７】
発光層４０から放出された光は、例えば図３（ａ）に示すように、透明電極２０内に直接入射したり、又は、対向電極５０によって反射された後に透明電極２０内に入射する。
発光層４０から透明電極２０内に入射した光は、透明電極２０と間隙６０との界面に入射する。
【００２８】
透明電極２０から間隙６０への入射角が小さい場合、例えば図３（ｂ）に示すように、光は間隙６０内に直接入射する。
間隙６０中には空気が入っており、その屈折率は、透明電極２０の屈折率よりも小さい。このため、透明電極２０と間隙６０との界面が平坦であると、入射角が大きい場合、光が全反射して透明電極２０と対向電極５０との間に閉じ込められてしまう場合がある。
【００２９】
しかし、透明電極２０には凹凸が形成されているため、透明電極２０と間隙６０との界面で光が一度全反射しても、例えば、図３（ｂ）に示すように、光は透明電極２０と対向電極５０との間で数回反射を繰り返す間に臨界反射角より小さい角度になって間隙６０との界面に入射されて、間隙６０内を透過する。
図４は、透明電極２０と間隙６０との界面を拡大した図であり、光の進行方向がどのように変化するかを示している。なお、図４に示した凹凸形状は、理解を容易にするために簡略化されており、実際に形成される凹凸形状が図４と一致する必要はない。
【００３０】
透明電極２０と間隙６０との界面で全反射された光は、発光層４０に入射したり、図４に示すように、もう一度、透明電極２０と間隙６０との界面に入射する成分がある。また、透明電極２０の凹凸形状により、１回目の入射と２回目の入射とでは、光の入射角が異なる。このため、２回目に入射した光は、反射されて発光層４０内に再入射したり、屈折して間隙６０内に入射する成分がある。また、反射して発光層４０内に再入射した光は、対向電極５０によって反射され、上記と同様に、透明電極２０と間隙６０との界面に再入射する成分がある。このようにして、発光層４０から放出された光は、透明電極２０と対向電極５０との間で数回反射されることによって、その多くの成分が間隙６０内を透過することができる。
【００３１】
以上のように、透明電極２０に凹凸が形成され、間隙６０が存在することによって、発光層４０から放出された光の大部分は、間隙６０内を透過する。
間隙６０中には、上記したように空気が入っており、間隙６０の屈折率は、ガラス基板１０の屈折率よりも小さい。このため、間隙６０とガラス基板１０との界面で全反射は起こらない。また、空気と真空の屈折率はほぼ等しく、ガラス基板１０は、両側を実質的に等しい屈折率の物質（空気）によって挟まれているため、間隙６０に入射した光は、実質的に全てガラス基板１０内に入射する。
【００３２】
また、ガラス基板１０の間隙６０とは反対側の面は、外部の大気（又は、真空）に接触している。即ち、ガラス基板１０は、空気（又は、空気と真空）によって挟まれた状態となっている。このため、間隙６０からガラス基板１０内に入射した光は、実質的に全てガラス基板１０から外部に出射する。
【００３３】
以上のように、ガラス基板１０と透明電極２０との間に間隙６０を形成することによって、ガラス基板１０内に光が閉じ込められることなく、外部に出射するようにすることができる。これによって、発光層４０から放出された光を、高い効率で外部へ取り出すことができる。
また、従来よりも小さい電圧で、従来と同程度の光を外部に取り出すことができるので、従来よりも消費電力を小さくすることができる。
【００３４】
次に、本発明の第２の実施の形態にかかる発光素子について図面を参照して説明する。
図５（ａ）及び図５（ｂ）は、第２の実施の形態にかかる発光素子の構成図である。なお、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【００３５】
第２の実施の形態にかかる発光素子は、図５に示すように、第１の実施の形態と実質的に同一構成である。但し、透明電極２０の間隙６０側の表面には、ドットパターン２０ａが形成されており、このドットパターン２０ａによって、発光層４０から放出された光の進行方向が様々な方向に変化される。また、ドットパターン２０ａは、光を反射する物質、又は、透明電極２０とは屈折率の異なる物質から形成されている。
【００３６】
次に、以上のような構成の発光素子の製造方法について説明する。
図６（ａ）〜図６（ｆ）は、上記発光素子の各製造工程を示す断面図である。図６（ａ）に示すように、ガラス基板１０上に膜厚が約５０ｎｍのメタル膜６０ａを形成してパターニングするところまでは、第１の実施の形態と実質的に同一である。
【００３７】
図６（ａ）に示すようにＣｒ等の複数のメタル膜６０ａを紙面垂直方向に互いに平行に延在するようにパターニングした後、ＣＶＤ法等によって、図６（ｂ）に示すように、ガラス基板１０及びメタル膜６０ａ上に、例えば酸化チタン膜２０ｂを形成する。
続いて、フォトリソグラフィーやエッチング等によって、図６（ｃ）に示すように、酸化チタン膜２０ｂをパターニングしてドットパターン２０ａを形成する。なお、上記したように、ドットパターン２０ａは、入射された光の進行方向を様々に変化させるために形成される。このため、ドットパターン２０ａを、発光層４０から放出される光の波長と同程度か又はそれ以上の大きさとなるように形成する。
【００３８】
その後、ＣＶＤ法等によって、ガラス基板１０、ドットパターン２０ａ、及び、メタル膜６０ａ上にＩＴＯを堆積させる。そして、フォトリソグラフィーやエッチング等によって、ＩＴＯをパターニングし、図６（ｄ）に示すように、複数の透明電極２０をメタル膜６０ａの延在方向と直交する方向に延在し且つ互いに平行に配置されるように形成する。
【００３９】
そして、例えばウエットエッチング等によって、図６（ｅ）に示すように、メタル膜６０ａを除去して間隙６０を形成する。この際、透明電極２０及びドットパターン２０ａのエッチングレートがメタル膜６０ａのエッチングレートに比べて十分小さくなるような条件（例えば、エッチング液としてＴＷ液を用いる）で、メタル膜６０ａをエッチングする。なお、透明電極２０は所定間隔で形成されているため、透明電極２０間ではメタル膜６０ａが露出されており、その露出部分からエッチングが開始される。
【００４０】
間隙６０の形成後は第１の実施の形態と同様にして、図６（ｆ）に示すように、層間絶縁膜３０、発光層４０、及び、対向電極５０を形成し、図５に示した発光素子を完成する。
以上のように、ガラス基板１０と透明電極２０との間に間隙６０を形成し、透明電極２０にドットパターン２０ａを形成することによって、第１の実施の形態と同様に、発光層４０から放出された光の大部分を間隙６０内に入射させることができる。これによって、発光層４０から放出された光を、高い効率で発光素子の外部に出射させることができる。
【００４１】
また、従来よりも小さい電圧で、従来と同程度の光を外部に取り出すことができるので、従来よりも消費電力を小さくすることができる。
なお、第１及び第２の実施の形態では、厚さが２０〜５０ｎｍ、幅が１００μｍ以下（具体的には、２〜４０μｍ）となるようにメタル膜６０ａをパターニングして、間隙６０を形成してもよい。また、このようなサイズにメタル膜６０ａをパターニングすることによって、ウエットエッチングによって透明電極２０下のメタル膜６０ａを除去することができ、且つ、発光層４０及び対向電極５０の形成時に、間隙６０中深くに材料物質が侵入することを防止できる。このため、層間絶縁膜３０の形成を省略することができる。
【００４２】
また、第１及び第２の実施の形態で、層間絶縁膜３０を形成しない場合、透明電極２０と対向電極５０とのショートを防止するために、透明電極２０と対向電極５０との間の全面に発光層４０を形成し、さらに、例えば図７に示すように、対向電極５０を間隙６０の位置からずらして形成してもよい。この場合も、上記したように間隙６０の上方では光散乱により効率よく光がガラス基板１１０に照射されるため、透明電極２０と対向電極５０との間に間隙６０がある領域７０では、光出射率が高いので輝度が高い。また、透明電極２０と対向電極５０との間に間隙６０がない領域８０、９０は所定の電圧により発光するが、光の拡散が多くないため領域７０ほど高い輝度にはならない。
【００４３】
なお、第１及び第２の実施の形態では、層間絶縁膜３０を、蒸着、スパッタリング、及び、ＣＶＤ（化学気相堆積）法等によって形成してもよい。これらの方法でも、層間絶縁膜３０がガラス基板１０の表面にほぼ垂直な方向に成長するため、間隙６０を埋めることなく層間絶縁膜３０を形成することができる。
また、第１及び第２の実施の形態では、上記したように、透明電極２０に凹凸又はドットパターン２０ａを形成することによって、発光層４０からの光の大部分が間隙６０内に入射する。このため、上記発光素子からガラス基板１０を除いても、上記と同程度の、光の取り出し効率を得ることができる。
【００４４】
また、第１の実施の形態では、メタル膜６０ａの表面層のみに異なる種類の金属等を含むようにしてもよい。例えばＣｒ膜の表面にＺｎ等を所定濃度でドーピングしてメタル膜６０ａを形成してもよい。また、このドーピング濃度は、凹凸の大きさ等に応じて設定してもよい。
また、本発明は、アクティブマトリックス構造の発光素子やセグメント表示の発光素子等、電極の形成パターンによらず適用することができる。即ち、上記したようにして、透明な基板と透明電極との間に間隙を形成し、透明電極の基板側の面に凹凸やドットパターンを形成することによって、電極の形成パターンによらず高い効率で光を外部に取り出すことができる。
また、上記したように、メタル膜６０ａは、間隙６０を形成する際に除去されるので、メタル膜６０ａ以外の膜（犠牲膜）を使用してもよい。この場合、上記したように、ウエットエッチング等によって除去可能であれば、犠牲膜の材質は、ＳｉＯ２等の絶縁物やポリシリコン等の導電物など、何でも使用可能である。
【００４５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によって、発光層から放出された光の進行方向を、第１電極の変化手段（凹凸、反射物質、又は、屈折物質）によって様々な方向に変化させることができる。このため、第１電極から外部へ出射せず、第１電極の変化手段によって反射された光も、第１電極と第２電極との間で数回反射を繰り返すことによって、外部に出射させることができる。このようにして、発光層から放出された光を高い効率で外部に出射させることができ、小さい動作電圧で従来と同様の明るさを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態にかかる発光素子の構成を示す断面図である。
【図２】図１に示した発光素子の各製造工程を示す断面図である。
【図３】発光素子中の光の伝搬を示す図である。
【図４】凹凸を有する界面での光の伝搬を示す図である。
【図５】第２の実施の形態にかかる発光素子の構成を示す断面図である。
【図６】図５に示した発光素子の各製造工程を示す断面図である。
【図７】発光素子の他の構成で、透明電極と対向電極との相対位置を示す図である。
【図８】従来の発光素子の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１０・・・ガラス基板、２０・・・透明電極、２０ａ・・・ドットパターン、２０ｂ・・・酸化チタン膜、３０・・・層間絶縁膜、４０・・・発光層、５０・・・対向電極、６０・・・間隙、６０ａ・・・メタル膜
【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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