(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、正孔を注入する陽極と、
電子を注入する陰極と、
前記陽極と前記陰極の間にあって前記陽極が注入する正孔と前記陰極が注入する電子との再結合により発光する発光部と、
前記陰極に対し前記発光部の反対側に設けられ前記陰極側に開口する溝部を有し前記溝部の開口領域が前記陰極に接する光角度変換パネルを有する有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
前記光角度変換パネルは、前記基板の素子形成面に設けられた保護膜を介して接合されたことを特徴とする請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
前記光角度変換パネルは、その光取り出し面が散乱面からなることを特徴とする請求項１，２のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
前記光角度変換パネルは、面内方向の一方向に平行な、複数の溝を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
前記光角度変換パネルの溝部は、面内方向の互いに直交する２方向に平行な複数の溝であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項６】
前記光角度変換パネルの溝部は、その断面形状が略Ｖ字形の２つの直線からなる、直線的なＶ字形溝であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項７】
前記光角度変換パネルの溝部は、その断面形状が略Ｖ字形の内に凸な曲線からなる、曲線的なＶ字形溝であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項８】
前記光角度変換パネルの溝部は、対称な形状であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項９】
前記光角度変換パネルの溝部は、非対称な形状であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１０】
前記光角度変換パネルの溝部は、少なくともその側面に、光反射面を形成してなることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１１】
前記光角度変換パネルの溝部は、少なくともその側面に、前記光角度変換パネルよりも屈折率の小さな媒質からなる面を形成してなることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセス素子。
【請求項１２】
前記光角度変換パネルを形成する媒質の熱膨張係数は、前記基板の熱膨張係数の８０％以上、かつ、１２０％以内であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いて、前記陽極がストライプ状に個々電気的に分離され、前記陰極がストライプ状に個々電気的に分離されて構成されて、画像表示配列を有し、前記光角度変換パネルの溝部の方向と、いずれかのストライプ電極により形成される画素の方向とが同じであることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項１４】
前記光角度変換パネルの溝部の方向は、前記各画素が形成する列、あるいは、行の方向と等しいことを特徴とする請求項１３に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項１５】
前記光角度変換パネルの溝部により形成される凸面の面積は、前記画素内の発光層の面積よりも小さいことを特徴とする請求項１３〜１４のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項１６】
前記発光層から前記光角度変換パネルの溝部により形成される凸面までの距離は、前記画素の１辺の長さよりも小さいことを特徴とする請求項１３〜１５のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項１７】
前記光角度変換パネルは、１つ以上の前記画素毎に分断されてなることを特徴とする請求項１３〜１６のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項１８】
音声を音声信号に変換する音声信号変換手段と、電話番号等を入力する操作手段と、着信表示や電話番号等を表示する表示手段と、音声信号を送信信号に変換する通信手段と、受信信号を音声信号に変換する受信手段と、前記送信信号及び前記受信信号を送受信するアンテナと、各部を制御する制御手段を備えた携帯端末であって、前記表示手段が請求項１３〜１７のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス表示装置から構成されたことを特徴とする携帯端末。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、種々の表示装置や表示装置の光源又はバックライト、若しくは光通信機器に使用される発光素子等に用いられる有機エレクトロルミネッセンス素子、それを用いた表示装置及び携帯端末に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エレクトロルミネッセンス素子とは、固体蛍光性物質の電界発光を利用した発光デバイスであり、現在無機系材料を発光体として用いた無機エレクトロルミネッセンス素子が実用化され、液晶ディスプレイのバックライトやフラットディスプレイ等への応用展開が一部で図られている。しかし、無機エレクトロルミネッセンス素子は発光させるために必要な電圧が１００Ｖ以上と高く、しかも青色発光が難しいため、ＲＧＢの三原色によるフルカラー化が困難である。また、無機エレクトロルミネッセンス素子は、発光体として用いる材料の屈折率が非常に大きいため、界面での全反射等の影響を強く受け、実際の発光に対する空気中への光の取り出し効率が１０〜２０％程度と低く高効率化が困難である。
【０００３】
一方、有機材料を用いたエレクトロルミネッセンス素子に関する研究も古くから注目され、様々な検討が行われてきたが、発光効率が非常に悪いことから本格的な実用化研究へは進展しなかった。
【０００４】
しかし、１９８７年にコダック社のＣ．Ｗ．Ｔａｎｇらにより、有機材料を正孔輸送層と発光層の２層に分けた機能分離型の積層構造を有する有機エレクトロルミネッセンス素子が提案され、１０Ｖ以下の低電圧にもかかわらず１０００ｃｄ／ｍ2以上の高い発光輝度が得られることが明らかとなった〔Ｃ．Ｗ．Ｔａｎｇ  ａｎｄ  Ｓ．Ａ．Ｖａｎｓｌｙｋｅ：Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ、５１（１９８７）９１３等参照〕。これ以降、有機エレクトロルミネッセンス素子が俄然注目され始め、現在も同様な機能分離型の積層構造を有する有機エレクトロルミネッセンス素子についての研究が盛んに行われており、特に有機エレクトロルミネッセンス素子の実用化のためには不可欠である高効率化・長寿命化についても十分検討がなされており、近年、有機エレクトロルミネッセンス素子を用いたディスプレイ等が実現されている。
【０００５】
ここで、従来の一般的な有機エレクトロルミネッセンス素子の構成について図１１を用いて説明する。図１１は従来の有機エレクトロルミネッセンス素子の要部断面図である。図１１において、１は基板、２は陽極、３は正孔輸送層、４は発光層、５は陰極である。
【０００６】
図１１に示すように有機エレクトロルミネッセンス素子は、ガラス等で構成される基板１上に、スパッタリング法や抵抗加熱蒸着法等により形成されたＩＴＯ等の透明な導電性膜からなる陽極２と、陽極２上に同じく抵抗加熱蒸着法等により形成されたＮ，Ｎ'−ジフェニル−Ｎ，Ｎ'−ビス（３−メチルフェニル）−１、１'−ジフェニル−４，４'−ジアミン（以下、ＴＰＤと略称する。）等からなる正孔輸送層３と、正孔輸送層３上に抵抗加熱蒸着法等により形成された８−Ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎｅ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ（以下、Ａｌｑ３と略称する。）等からなる発光層４と、発光層４上に抵抗加熱蒸着法等により形成された１００ｎｍ〜３００ｎｍ程度の膜厚の金属膜からなる陰極５とを備えている。
【０００７】
上記構成を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の陽極２をプラス極として、また陰極５をマイナス極として直流電圧又は直流電流を印加すると、陽極２から正孔輸送層３を介して発光層４に正孔が注入され、陰極５から発光層４に電子が注入される。発光層４では正孔と電子の再結合が生じ、これに伴って生成される励起子が励起状態から基底状態へ移行する際に発光現象が起こる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このような有機エレクトロルミネッセンス素子において、通常、発光層４中の蛍光体から放射される光は、蛍光体を中心とした全方位に出射され、正孔輸送層３、陽極２、基板１を経由して空気中へ放射される。或いは、一旦、光取り出し方向（基板１方向）とは逆方向へ向かい、陰極５で反射され、発光層４、正孔輸送層３、陽極２、基板１を経由して、空気中へ放射される。
【０００９】
しかし、光が各媒質の境界面を通過する際、入射側の媒質の屈折率が出射側の屈折率より大きい場合には、屈折波の出射角が９０°となる角度、つまり臨界角、よりも大きな角度で入射する光は、境界面を透過することができず、全反射され、光は空気中へ取り出されない。
【００１０】
ここで、異なる媒質の境界面における、光の屈折角と、媒質の屈折率の関係は、スネルの法則に従う。スネルの法則によると、屈折率ｎ１の媒質から屈折率ｎ２の媒質へ光が進行する場合、入射角θ１と屈折角θ２の間に、ｎ１ｓｉｎθ１＝ｎ２ｓｉｎθ２なる関係が成り立つ。したがって、ｎ１＞ｎ２が成り立つ場合、θ２＝９０°となる入射角θ１＝ｓｉｎ−１（ｎ２／ｎ１）は、臨界角としてよく知られており、入射角がこれよりも大きな場合、光は媒質間の境界面において全反射されることとなる。
【００１１】
したがって、等方的に光の放射される有機エレクトロルミネッセンス素子において、この臨界角よりも大きな角度で放射される光は、境界面における全反射を繰り返し、素子内部に閉じ込められ、空気中へ放射されなくなる。
【００１２】
図１２は従来の有機エレクトロルミネッセンス素子の要部断面における代表的な光線経路を示す模式図である。なお、図１２において、図１１で説明した部分と同じものには同一の符号を付している。
【００１３】
図１２に示すように、発光層４中から放射された光は、陽極２と基板１との界面（ＩＴＯ／ガラス界面）、および、基板１と空気との界面（ガラス／空気界面）などの各境界面において全反射される。
【００１４】
このことは、発光層中で放射される光が素子外部へ放射されず、有機エレクトロルミネッセンス素子として、見かけ上の効率低下の原因となる。一般に、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層で得られる放射光は、大部分が全反射によって素子内部に閉じ込められ、有効な放射光として利用されるのは、１７％から２０％程度であることが知られている〔Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌ６（１９９４）４９１等参照〕。
【００１５】
そこで、有機エレクトロルミネッセンス素子の基板に光の出射角度を変換する手段を設けることで、上述した問題点の解決を図る事が提案されている。
【００１６】
例えば、特許２７７３７２０号公報には、基板の光取り出し側にレンズ構造を形成することで光取り出し効率を向上させる発明がなされている。
【００１７】
また、特許２９９１１８３号公報には、素子界面の全反射を抑制する位置に回折格子等を形成することで光取り出し効率を向上させる発明がなされ、特開平９−１２９３７５号公報には、光取り出し側表面を乱反射面あるいは反射・屈折角に乱れを生じさせることで光取り出し効率を向上させる発明がなされている。
【００１８】
更に、特開平１０−１８９２５１号公報には、透明基板内に光出射角度を変換する手段を形成することで、或いは、特開平１０−３０８２８６号公報には、下部電極側面に光反射層を形成することで、光取り出し効率を向上させる発明がなされている。
【００１９】
しかしながら、上記いずれの施策においても、基板上あるいは基板自身に光取り出し効率を向上させる施策を講じているため、形成材料・方法といった面における制約が大きい。特に、ディスプレイなどの画像形成装置に、これらの光取り出し効率向上施策を用いる場合は、ひとつひとつの画素が小さいため、光取り出し効率向上施策に対する自由度は重要である。
【００２０】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、高効率な発光性能を維持する事ができる有機エレクトロルミネッセンス素子、それを用いた表示装置及び携帯端末を提供する事を目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１記載の発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、基板上に、正孔を注入する陽極と、電子を注入する陰極と、前記陽極と前記陰極の間にあって前記陽極が注入する正孔と前記陰極が注入する電子との再結合により発光する発光部と、前記陰極に対し前記発光部の反対側に設けられ前記陰極側に開口する溝部を有し前記溝部の開口領域が前記陰極に接する光角度変換パネルとを有する構成とした。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子について、詳細に説明する。
【００４５】
まず、光の角度変換パネルの機能について説明する。
【００４６】
上述したように、異なる媒質の境界面における、光の屈折角と、媒質の屈折率の関係はスネルの法則に従い、等方的に光の放射される有機エレクトロルミネッセンス素子において、臨界角よりも大きな角度で放射される光は、境界面における全反射を繰り返し、素子内部に閉じ込められ、空気中へ放射されなくなる。
【００４７】
したがって、界面における光の角度を変換する手段を用いて光の角度を変化させることで、光取り出し面／空気界面に到達する光の角度を変え、空気中へ放射される光の角度・量を変化させることは、有機エレクトロルミネッセンス素子の効率向上には重要である。
【００４８】
なお、光の角度変換手段として、基板上におけるレンズ構造・凹凸構造・プリズム構造等の構造が提案されているが、基板面にこれらの構造を形成する場合、基板としての支持能力を維持し、適当に設計された構造体を形成する必要があり、構造体に用いる材料・形成方法に対する制約が生じたり、また、基板上部に構造体があり、その構造体にダメージを与えずに発光層を形成する必要性から発光層等の形成方法に対する制約等が生じるため、実現が困難である。特に、この構造体に有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた表示装置を形成することは困難であり、例えば単純マトリックス表示装置の場合、構造体の形成された基板上に、基板に対向する電極を短冊状に形成することは非常に困難である。
【００４９】
これに対し、本発明における有機エレクトロルミネッセンス素子では、基板を含め、基板上に形成された陽極、発光層、陰極等の素子で構成された有機エレクトロルミネッセンス発光部と、光の角度変換パネルとを別々に作成し、両者を接合することで、有機エレクトロルミネッセンス素子部と光の角度変換パネルの各々に対する様々な制約を受けることなく、光の角度変換を実現できる。
【００５０】
このような光の角度変換パネルは、レンズ構造・凹凸構造、プリズム構造等の構造をパネル面内に配置した構成、或いは、パネル内部に屈折率分布を持たせ、光の角度を変換させる構成等が考えられる。
【００５１】
これらの中でも、製造工程が容易であり、光の取り出し効率向上に効果がある構成として、平板なパネルを基材とし、その面内方向の１方向に平行な複数の溝を有する光の角度変換パネルは有効である。このような構成の光の角度変換パネルを用いることで、高効率な光り取り出しを実現できる。ここで、図１は本発明の実施の形態における光の角度変換パネルの一例を示す図であり、図１（ａ）は上面斜視図、図１（ｂ）は下面斜視図をそれぞれ示している。図１において、６は光の角度変換パネル、７は溝を示す。図１に示すように、光の角度変換パネル６は平板なパネルを基材とし、その面内方向の１方向に平行な複数の溝７を有するものである。
【００５２】
また、１方向に平行な複数の溝を有するパネルの場合、１方向についてのみ光の角度変換を行うため、有効な光の角度変換を行うことは困難である。したがって、平板なパネルを基材とし、その面内の互いに直交する２方向に平行な複数の溝を有する光の角度変換パネルを用いることで、製造工程が容易で、かつ、非常に効率の良い光取り出しを実現できる。ここで、図２は本発明の実施の形態における光の角度変換パネルの一例を示す図であり、図２（ａ）は上面斜視図、図２（ｂ）は下面斜視図をそれぞれ示している。図２に示すように、光の角度変換パネル６は平板なパネルを基材とし、その面内の互いに直交する２方向に平行な複数の溝７を有するものである。
【００５３】
また、光の角度変換パネルに形成される溝は、少なくともパネル面に平行でない面を含んでいる形状であればいずれの形状であっても良いが、製造工程の容易さ、および、光取り出しに対する設計の容易さなどの観点から、光の角度変換パネルに形成される溝は、その断面形状が略Ｖ字形の２つの直線からなる、直線的なＶ字形溝であることが好ましい。ここで、図３は本発明の実施の形態における光の角度変換パネルに形成される溝の断面形状を示す図である。図３に示すように溝７は、略Ｖ字形であり、直線的なＶ字形となっている。
【００５４】
光取り出し効率を更に向上させるためには、光の角度変換パネルに形成される溝は、側面に到達する光の角度に応じて効率よく光を取り出せるよう、あるいは、正面方向の光の強度が強くなるように光の配向を自由に設計することができる断面形状が好ましく、略Ｖ字形の内に凸な２つの曲線からなる、曲線的なＶ字形溝であることが好ましい。ここで、図４は本発明の実施の形態における光の角度変換パネルに形成される溝の断面形状を示す図であり、８は溝を示す。図４に示すように溝８は、略Ｖ字形であり、曲線的な内に凸なＶ字形となっている。
【００５５】
なお、本発明における略Ｖ字形とは、パネル面に対して非平行な関係にある２面と、パネル面とからなる溝の断面形状であり、略三角形状の形状をしており、頂点部分が平面あるいは曲面等の面形状となった略三角形状であってもよい。また、直線的なＶ字形溝とは、パネル面に対して非平行な関係にある２面が、平面からなることを特徴とする断面形状が上記略Ｖ字形である溝のことであり、内に凸な曲線からなる曲線的なＶ字形溝とは、パネル面に対して非平行な関係にある２面が、その断面形状が略三角形の内側の凸となるような曲面からなることを特徴とする断面形状が上記略Ｖ字形である溝のことである。
【００５６】
このような光の角度変換パネルを設けることで、発光層から放射される光の中でも特に全反射により素子内部に閉じこめられるような発光面に対して傾いた光は、パネルのＶ字形溝のパネル／空気界面での全反射により角度を変えられ、空気中へ取り出されることになり、光の取り出し効率および正面方向の光の強度が強くなる。つまり、光の角度変換パネルに到達される前に全反射される光については光の角度変換が行われないため、光は発光層から光の角度変換パネルに到達するまでの間に空気層を経由しないことが好ましく、更に好ましくは、到達するまでの間に屈折率の低い層を経由しないことが好ましい。
【００５７】
このような光の角度変換パネルを形成する場合、有機エレクトロルミネッセンス素子の効率に直接影響のある光の取出し効率について着目することは言うまでもないが、素子効率と同時に素子寿命や表示素子として用いた場合のコントラストについて着目する必要があるため、有機エレクトロルミネッセンス発光部と光の角度変換手段との接触面積、あるいは、有機エレクトロルミネッセンス発光部と光角度変換手段との距離、といった点についても留意する必要がある。
【００５８】
有機エレクトロルミネッセンス素子を用いたディスプレイ等の画像表示装置に光の角度変換パネルを接合する場合、画素から放射される光を有効に利用することが重要であり、画素の方向とＶ字形溝の方向を一致させると、画素内の発光部面積を減少させることなくＶ字形溝を配置することができ、効率の良い光の角度変換効果をおこなうことができる。
【００５９】
ここで、図５は、本発明の実施の形態における有機エレクトロルミネッセンス素子の要部断面図である。図５において、基板１、陽極２、正孔輸送層３、発光層４、陰極５は従来の技術で説明したものと同様のものであるので、同一の符号を付して説明を省略する。なお、６は光の角度変換パネル、７は溝である。
【００６０】
図５に示すように、Ｖ字形溝７の各方向のピッチを各画素に対応する発光部の各方向のピッチと等しくし、かつ、略Ｖ字形溝７の中心を各画素の中心を結ぶ略中間点にあるようにすることで、発光部とＶ字形溝７の位置関係を同じにすることができ、どの画素においても同様な取り出し効率向上効果が得られ、良好な画像を得ることができる。
【００６１】
更に、図６は、本発明の実施の形態における有機エレクトロルミネッセンス素子の要部断面図である。
【００６２】
図６示すように、Ｖ字形溝７の各方向のピッチを各画素に対応する発光部の各方向のピッチよりも小さくすることで、発光部内に複数のＶ字形溝７を形成することができ、厳密な位置合せをする必要がなく発光部とＶ字形溝７の位置関係を同じにすることができ、どの画素においても同様な取り出し効率向上効果が得られ、良好な画像を得ることができる。
【００６３】
更に、図７は、本発明の実施の形態における有機エレクトロルミネッセンス素子の要部断面図である。
【００６４】
図７に示すように、Ｖ字形溝７の各方向のピッチを各画素に対応する発光部の各方向のピッチよりも大きくすることで、Ｖ字形溝７の大きさを大きくすることができ、パネルを容易に形成できるとともに、位置合せプロセスも容易になる。
【００６５】
また、ディスプレイなどの画像形成装置として基板上に光の角度変換パネルを形成した有機エレクトロルミネッセンス素子を用いる場合、任意の画素から放射された光が、光の角度変換パネルに到達するまでに別の画素内に配置された光の角度変換パネルへ到達し、その画素から空気中へ放射される、いわゆる迷光の原因となり、コントラストの低下や光にじみ・ぼけ等の不具合をもたらすことがある。
【００６６】
そこで、発光層から光の角度変換パネルまでの厚さは十分に薄いことが好ましく、発光層からＶ字形溝により形成される凸面までの距離は、画素の１辺の長さよりも小さいことが好ましく、これにより迷光の影響を小さくすることができる。
【００６７】
更に、有機エレクトロルミネッセンス素子を長寿命化するためには、画素の大きさに対する発光部の面積を大きくすることが有効である。しかし、Ｖ字形溝による光の角度変換を行う場合、Ｖ字形溝により形成される凸面の面積は画素に対して小さくなるため、この凸面の面積と画素内の発光層の面積を同じとすることは素子の長寿命化に対しては不利である。したがって、Ｖ字形溝により形成される凸面の面積を画素内の発光層の面積よりも小さくすることで、高効率かつ長寿命な有機エレクトロルミネッセンス素子を実現することができる。
【００６８】
また、有機エレクトロルミネッセンス素子をディスプレイ等表示装置やプリンタ光源等の照明装置として用いる場合、上記した光の配向についての設計が重要となる。例えば、携帯端末やキャッシュディスペンサーのディスプレイとして用いる場合、その表示状態は、使用者本人だけが認識できれば良く、周囲からの視認性は低いほうが好ましい。また、プリンタ光源として用いる場合、開口部に対応する感光体の部分にのみ強い光を照射できることが求められるため、開口部から正面方向への輝度があればよく、周辺方向への光の放射が少ないことが好ましい。このような場合、開口部から放射される光は、略正面方向に強く周囲方向に弱く放射されることが好ましく、指向性の高い光取り出しがなされることが好ましい。
【００６９】
また、例えば、テレビや広告用途ディスプレイ等の複数の人を対象としたディスプレイとして用いる場合、その表示状態は、正面方向の視認性と同様に、周囲からの視認性が高いことが好ましい。また、室内照明等の光源として用いる場合、光が照明対象に一様に照射されることが好ましい。以上のような場合、開口部から放射される光は、全方向に一様に放射されることが好ましく、指向性のない一様な光取り出しがなされることが好ましい。
【００７０】
本発明における光の角度変換パネル等を用いた場合、Ｖ字形溝の断面形状を対称な形状とすることで光の配向を正面方向に強い指向性をもたせたり、全ての画素に対して同等の光の配向を設計することができる。また、Ｖ字形溝の断面形状を非対称な形状とすることで光の配向方向を変化させることができ、周辺部や中心部など画素の配置に応じた配向を設計することができ、あるいは、Ｖ字形溝の断面形状を非対称かつランダムに配置することで光を等方的に放射させることも可能である。更に、光の角度変換パネルの光取り出し面を散乱面とすることで、取り出される光を散乱させ、光の配向を一様とすることができ、光を等方的に放射させることも可能である。
【００７１】
以上のような構成の光の角度変換パネルとすることで、光の配向等の視覚特性を設計でき、かつ、発光面積を増大させることによる長寿命化のできる、高効率な発光性能を維持できる有機エレクトロルミネセンス素子を実現できる。
【００７２】
更に、光の角度変換パネルを接合する場合、透明電極上に直接パネルを接合すると、例えば、接合する接着材中に含まれる水分や反応性ガスの影響により有機エレクトロルミネッセンス素子の寿命や効率に影響を及ぼしたり、接合時や接合後にパネルに力が加わることで、透明電極が発光層から剥離したり、電極間が短絡したりすることにより、素子が発光しなくなる等の不具合が生じることがある。
【００７３】
そこで、透明電極上にダメージを緩和するための保護膜を形成し、その上面に光の角度変換パネルを貼り付けることで、上記した不具合を生じさせることなく、効率の良い発光を実現することができる。
【００７４】
また、光の角度変換パネルを、光学結合のできる接着剤や光学結合液等の液状媒質などの結合材を用いて接合する場合、Ｖ字形溝の内部に結合材が入り込むことがある。特に、Ｖ字形溝のピッチが小さくなるにつれて、結合材の塗り難くなり、あるいは、毛細管現象が発現しやすくなるなどの理由により、結合材が入り込む割合は大きくなる。
【００７５】
なお、光学結合材は、前記したように光の角度変換パネルに入射する前に光が全反射されることを防ぐために、光の角度変換パネルや発光層の屈折率と同じくらいの屈折率の材料が用いられる。このような屈折率の材料がＶ字形溝内部に入り込むと、Ｖ字形溝における光の角度変換効果が小さくなる。このような影響を低減するためには、Ｖ字形溝の側面における光の経路を保存することが効果的であり、Ｖ字形溝の側面に光反射面を形成する、あるいは、Ｖ字形溝の側面に角度変換パネルよりも屈折率の小さな媒質からなる面を形成することで、効率の良い発光を実現することができる。
【００７６】
光の角度変換パネルと基板の材料が異なる場合、各部材の熱膨張が問題になることもある。つまり、有機エレクトロルミネッセンス素子の実用温度範囲において、熱膨張により、光の角度変換パネルと基板の大きさが変わることで、光の角度変換パネルの貼り付け部が剥離する等の弊害が生じる。したがって、これら熱膨張による弊害を抑制するためには、光の角度変換パネルの熱膨張係数と、基板の熱膨張係数の値をできるだけ近くすることが重要であり、光の角度変換パネルを形成する媒質の熱膨張係数は、基板の熱膨張係数の８０％以上、かつ、１２０％以内であることが好ましい。更に、光の角度変換パネルを一体のパネルとして形成するのではなく、１つ以上の画素毎に分断できることが好ましい。
【００７７】
以上のような構成の光の角度変換パネルとすることで、容易に接合することができ、かつ、高効率な発光性能を維持できる有機エレクトロルミネセンス素子を実現できる。
【００７８】
次に、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子を構成する各構成部について説明する。
【００７９】
まず、基板について説明する。本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の基板は、光の取り出し面として用いないため、透明あるいは不透明、いずれの基板も用いることができ、有機エレクトロルミネッセンス素子を保持できる強度があればよい。なお、本発明において、透明または半透明なる定義は、有機エレクトロルミネッセンス素子による発光の視認を妨げない程度の透明性を示すものである。
【００８０】
基板は、例えば、透明または半透明のソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英ガラス等の、無機酸化物ガラス、無機フッ化物ガラス、等の無機ガラス、或いは、透明または半透明のポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリフッ化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアクリレート、非晶質ポリオレフィン、フッ素系樹脂等の高分子フィルム等、或いは、透明または半透明のＡｓ2Ｓ3、Ａｓ40Ｓ10、Ｓ40Ｇｅ10等のカルコゲノイドガラス、ＺｎＯ、Ｎｂ2Ｏ5、Ｔａ2Ｏ5、ＳｉＯ、Ｓｉ3Ｎ4、ＨｆＯ2、ＴｉＯ2等の金属酸化物および窒化物等の材料、或いは、不透明のシリコン、ゲルマニウム、炭化シリコン、ガリウム砒素、窒化ガリウム等の半導体材料、或いは、顔料等を含んだ前記透明基板材料、表面に絶縁処理を施した金属材料、等から適宜選択して用いることができ、複数の基板材料を積層した積層基板を用いることもできる。
【００８１】
また、この基板表面、あるいは、基板内部には、有機エレクトロルミネッセンス素子を駆動するための抵抗・コンデンサ・インダクタ・ダイオード・トランジスタ等からなる回路を形成していても良い。
【００８２】
次に、光の角度変換パネルについて説明する。光の角度変換パネルは、前記基板材料のうち透明あるいは半透明基板の材料から適宜選択して用いることができ、発光層から放射される光を効率良く取り出すことのできる材料からなることが好ましく、パネル表面にＶ字形溝等の構造を形成が容易であるものが好ましい。また、Ｖ字形溝の形成方法としては、前記基板材料に、例えばバイトや研削砥石の加工ツールを用いて直接Ｖ字形溝を形成する方法と、例えば前記加工ツールによって金型にＶ字形溝を形成し、それを冷間および熱間加工により２次金型に転写し、前記２次金型により前記光の角度変換パネルを形成するといったような、成形により形成する方法を用いることができる。
【００８３】
光の角度変換パネルを貼り付ける部材としては、透明あるいは半透明で、パネルを貼り付ける前の光取り出し層とパネルとの間の光学結合することができ、かつ、光り取り出し層との間で光の全反射が生じないことが好ましい。貼り付け部材の材料としては、透明レジスト、透明光学接着剤、等の硬化型の光学結合材料、あるいは、エチレングリコール等の光学結合液といった非硬化型の光学結合材料の中から適宜選択して用いることができる。光の角度変換パネルの効果を有効に利用するためには、パネルあるいは発光層よりも屈折率が高い材料を選択することが好ましい。
【００８４】
陽極は、正孔を注入する電極であり、正孔を効率良く発光層或いは正孔輸送層に注入することが必要である。陽極としては、透明電極を用いることができる。透明電極の材料としては、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の金属酸化物、あるいは、ＳｎＯ：Ｓｂ（アンチモン）、ＺｎＯ：Ａｌ（アルミニウム）といった混合物からなる透明導電膜や、あるいは、透明度を損なわない程度の厚さのＡｌ（アルミニウム）、Ｃｕ（銅）、Ｔｉ（チタン）、Ａｇ（銀）といった金属薄膜や、これら金属の混合薄膜、積層薄膜といった金属薄膜や、あるいは、ポリピロール等の導電性高分子等を用いる事ができる。また、複数の前述透明電極材料を積層することで透明電極とすることも可能であり、抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタ法または電界重合法等の各種の重合法等により形成する。また、透明電極は、十分な導電性を持たせるため、または、基板表面の凹凸による不均一発光を防ぐために、１ｎｍ以上の厚さにすることが望ましい。また、十分な透明性を持たせるために５００ｎｍ以下の厚さにすることが望ましい。
【００８５】
更に、陽極としては、これら透明電極以外にも、Ｃｒ（クロム）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）、Ｓｎ（錫）、Ｗ（タングステン）、Ａｕ（金）等の仕事関数の大きな金属、あるいはその合金、酸化物等を用いることができ、これら陽極材料を用いた複数の材料による積層構造も用いることができる。ただし、陽極として透明電極を用いない場合、光の角度変換手段の効果を最大限に利用するためには、陽極は光を反射する材料で形成することが好ましい。なお、陽極として透明電極を用いない場合には、陰極が透明電極であればよい。
【００８６】
また、陽極に非晶質炭素膜を設けても良い。この場合には、共に正孔注入電極としての機能を有する。即ち、陽極から非晶質炭素膜を介して発光層或いは正孔輸送層に正孔が注入される。また、非晶質炭素膜は、陽極と発光層或いは正孔輸送層との間にスパッタ法により形成されてなる。スパッタリングによるカーボンターゲットとしては、等方性グラファイト、異方性グラファイト、ガラス状カーボン等があり、特に限定するものではないが、純度の高い等方性グラファイトが適している。非晶質炭素膜が優れている点を具体的に示すと、理研計器製の表面分析装置ＡＣ−１を使って、非晶質炭素膜の仕事関数を測定すると、非晶質炭素膜の仕事関数は、ＷC＝５．４０ｅＶである。ここで、一般に陽極としてよく用いられているＩＴＯの仕事関数は、ＷITO＝５．０５ｅＶであるので、非晶質炭素膜を用いた方が発光層或いは正孔輸送層に効率よく正孔を注入できる。また、非晶質炭素膜をスパッタリング法にて形成する際、非晶質炭素膜の電気抵抗値を制御するために、窒素あるいは水素とアルゴンの混合ガス雰囲気下で反応性スパッタリングする。さらに、スパッタリング法などによる薄膜形成技術では、膜厚を５ｎｍ以下にすると膜が島状構造となり均質な膜が得られない。そのため、非晶質炭素膜の膜厚が５ｎｍ以下では、効率の良い発光が得られず、非晶質炭素膜の効果が期待できない。また、非晶質炭素膜の膜厚を２００ｎｍ以上とすると、膜の色が黒味を帯び、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光が十分に透過しなくなる。
【００８７】
また、発光層材料は、可視領域で蛍光特性を有し、かつ成膜性の良い蛍光体からなるものが好ましく、Ａｌｑ3やＢｅ−ベンゾキノリノール（ＢｅＢｑ2）の他に、２，５−ビス（５，７−ジ−ｔ−ペンチル−２−ベンゾオキサゾリル）−１，３，４−チアジアゾール、４，４'−ビス（５，７−ペンチル−２−ベンゾオキサゾリル）スチルベン、４，４'−ビス〔５，７−ジ−（２−メチル−２−ブチル）−２−ベンゾオキサゾリル〕スチルベン、２，５−ビス（５，７−ジ−ｔ−ベンチル−２−ベンゾオキサゾリル）チオフェン、２，５−ビス（〔５−α、α−ジメチルベンジル〕−２−ベンゾオキサゾリル）チオフェン、２，５−ビス〔５，７−ジ−（２−メチル−２−ブチル）−２−ベンゾオキサゾリル〕−３，４−ジフェニルチオフェン、２，５−ビス（５−メチル−２−ベンゾオキサゾリル）チオフェン、４，４'−ビス（２−ベンゾオキサイゾリル）ビフェニル、５−メチル−２−〔２−〔４−（５−メチル−２−ベンゾオキサイゾリル）フェニル〕ビニル〕ベンゾオキサイゾリル、２−〔２−（４−クロロフェニル）ビニル〕ナフト〔１，２−ｄ〕オキサゾール等のベンゾオキサゾール系、２，２'−（ｐ−フェニレンジビニレン）−ビスベンゾチアゾール等のベンゾチアゾール系、２−〔２−〔４−（２−ベンゾイミダゾリル）フェニル〕ビニル〕ベンゾイミダゾール、２−〔２−（４−カルボキシフェニル）ビニル〕ベンゾイミダゾール等のベンゾイミダゾール系等の蛍光増白剤や、ビス（８−キノリノール）マグネシウム、ビス（ベンゾ−８−キノリノール）亜鉛、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）アルミニウムオキシド、トリス（８−キノリノール）インジウム、トリス（５−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、８−キノリノールリチウム、トリス（５−クロロ−８−キノリノール）ガリウム、ビス（５−クロロ−８−キノリノール）カルシウム、ポリ〔亜鉛−ビス（８−ヒドロキシ−５−キノリノニル）メタン〕等の８−ヒドロキシキノリン系金属錯体やジリチウムエピンドリジオン等の金属キレート化オキシノイド化合物や、１，４−ビス（２−メチルスチリル）ベンゼン、１，４−（３−メチルスチリル）ベンゼン、１，４−ビス（４−メチルスチリル）ベンゼン、ジスチリルベンゼン、１，４−ビス（２−エチルスチリル）ベンゼン、１，４−ビス（３−エチルスチリル）ベンゼン、１，４−ビス（２−メチルスチリル）２−メチルベンゼン等のスチリルベンゼン系化合物や、２、５−ビス（４−メチルスチリル）ピラジン、２，５−ビス（４−エチルスチリル）ピラジン、２，５−ビス〔２−（１−ナフチル）ビニル〕ピラジン、２、５−ビス（４−メトキシスチリル）ピラジン、２，５−ビス〔２−（４−ビフェニル）ビニル〕ピラジン、２，５−ビス〔２−（１−ピレニル）ビニル〕ピラジン等のジスチルピラジン誘導体や、ナフタルイミド誘導体や、ペリレン誘導体や、オキサジアゾール誘導体や、アルダジン誘導体や、シクロペンタジエン誘導体や、スチリルアミン誘導体や、クマリン系誘導体や、芳香族ジメチリディン誘導体等が用いられる。さらに、アントラセン、サリチル酸塩、ピレン、コロネン等も用いられる。あるいは、ファク−トリス（２−フェニルピリジン）イリ��ウム等の燐光発光材料を用いても良い。
【００８８】
また、発光層のみの単層構造の他に、正孔輸送層と発光層又は発光層と電子輸送層の２層構造や、正孔輸送層と発光層と電子輸送層の３層構造のいずれの構造でもよい。但し、このような２層構造又は３層構造の場合には、正孔輸送層と陽極が、又は電子輸送層と陰極が接するように積層して形成される。
【００８９】
そして、正孔輸送層としては、正孔移動度が高く、透明で成膜性の良いものが好ましい。ＴＰＤの他に、ポルフィン、テトラフェニルポルフィン銅、フタロシアニン、銅フタロシアニン、チタニウムフタロシアニンオキサイド等のポリフィリン化合物や、１，１−ビス｛４−（ジ−Ｐ−トリルアミノ）フェニル｝シクロヘキサン、４，４'，４''−トリメチルトリフェニルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ'−テトラキス（Ｐ−トリル）−Ｐ−フェニレンジアミン、１−（Ｎ，Ｎ−ジ−Ｐ−トリルアミノ）ナフタレン、４，４'−ビス（ジメチルアミノ）−２−２'−ジメチルトリフェニルメタン、Ｎ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ'−テトラフェニル−４，４'−ジアミノビフェニル、Ｎ，Ｎ'−ジフェニル−Ｎ，Ｎ'−ジ−ｍ−トリル−４，Ｎ，Ｎ−ジフェニル−Ｎ，Ｎ'−ビス（３−メチルフェニル）−１，１'−４，４'−ジアミン、４'−ジアミノビフェニル、Ｎ−フェニルカルバゾ−ル等の芳香族第三級アミンや、４−ジ−Ｐ−トリルアミノスチルベン、４−（ジ−Ｐ−トリルアミノ）−４'−〔４−（ジ−Ｐ−トリルアミノ）スチリル〕スチルベン等のスチルベン化合物や、トリアゾール誘導体や、オキサジザゾール誘導体や、イミダゾール誘導体や、ポリアリールアルカン誘導体や、ピラゾリン誘導体や、ピラゾロン誘導体や、フェニレンジアミン誘導体や、アニールアミン誘導体や、アミノ置換カルコン誘導体や、オキサゾール誘導体や、スチリルアントラセン誘導体や、フルオレノン誘導体や、ヒドラゾン誘導体や、シラザン誘導体や、ポリシラン系アニリン系共重合体や、高分子オリゴマーや、スチリルアミン化合物や、芳香族ジメチリディン系化合物や、ポリ３−メチルチオフェン等の有機材料が用いられる。また、ポリカーボネート等の高分子中に低分子の正孔輸送層用の有機材料を分散させた、高分子分散系の正孔輸送層も用いられる。
【００９０】
また、電子輸送層としては、１、３−ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル−１，３，４−オキサジアゾリル）フェニレン（ＯＸＤ−７）等のオキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン誘導体、ジフェニルキノン誘導体等が用いられる。
【００９１】
陰極は、電子を注入する電極であり、電子を効率良く発光層或いは電子輸送層に注入することが必要であり、仕事関数の小さいＡｌ（アルミニウム）、Ｉｎ（インジウム）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｔｉ（チタン）、Ａｇ（銀）、Ｃａ（カルシウム）、Ｓｒ（ストロンチウム）等の金属、あるいは、これらの金属の酸化物やフッ化物およびその合金、積層体等が一般に用いられる。そして、光の角度変換の効果を最大限に利用するためには、陰極は光を反射する材料で形成することが好ましい。
【００９２】
光の角度変換パネルを貼り付けた場合、すべての光に対して有効な角度変換を行うことは困難であり、そのため、一度の光の角度変換で取出されなかった光は、空気との界面で全反射され、再び素子内部へと伝播し陰極へと到達する。或いは、発光層において、光は等方的に放射されるため、発光層で放射される光のうち半分は、光取り出し面に到達する前に陰極へと到達する。このとき、陰極が光を反射する材料で形成されていた場合、この陰極へ到達した光は反射され、再び、光取出し面方向へと伝播することが可能となり、有効な光として利用される可能性がある。この効果を有効にするためには、陰極は光を反射する材料で形成することが好ましく、更に、光の反射率が５０％以上であることが好ましい。これは、光の角度変換による効率向上率が２倍程度であることから、光の反射率が５０％以上、つまり陰極における光のロスが５０％以下であれば有効な光取出しが可能である。従来の有機エレクトロルミネッセンス素子では、陰極の反射率は極めて高いことが要求されたが、光取り出し効率が向上することによって、陰極の材料、膜厚、形成方法等の選択性を拡大することも可能である。なお、以上のことは、陰極を透明電極として用いた場合には、陽極に適用されるのは言うまでもない。
【００９３】
あるいは、有機エレクトロルミネッセンス素子の光取り出し面から入射する太陽光や蛍光灯といった外光によるコントラストの低下を抑制するためには、陽極あるいは陰極のいずれかの電極を、光を吸収する電極とすることは有効である。
【００９４】
また、陰極としては、発光層或いは電子輸送層と接する界面に、仕事関数の小さい金属を用いた光透過性の高い超薄膜を形成し、その上部に透明電極を積層することで、透明陰極を形成することも可能である。特に仕事関数の小さなＭｇ、Ｍｇ−Ａｇ合金、特開平５−１２１１７２号公報記載のＡｌ−Ｌｉ合金やＳｒ−Ｍｇ合金あるいはＡｌ−Ｓｒ合金、Ａｌ−Ｂａ合金等あるいはＬｉＯ2／ＡｌやＬｉＦ／Ａｌ等の積層構造は陰極材料として好適である。
【００９５】
更に、これら陰極の成膜方法としては抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタ法が用いられる。
【００９６】
なお、陽極及び陰極は少なくとも一方が透明電極であればよい。更に、共に透明電極であってもよいが、光の取り出し効率を向上させるためには、一方が透明電極であれば、他方が光を反射する材料で形成することが好ましい。
【００９７】
また、有機エレクトロルミネッセンス素子を外気から遮断し、長時間安定性を保証するために素子表面に保護膜を形成することもある。保護膜の材料としては、ＳｉＯＮ、ＳｉＯ、ＳｉＮ、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＬｉＦ等の無機酸化物、無機窒化物、無機フッ化物からなる薄膜、あるいは、無機酸化物、無機窒化物、無機フッ化物等、あるいは、それらの混合物等からなるガラス膜、あるいは、熱硬化性、光硬化性の樹脂や封止効果のあるシラン系の高分子材料等が挙げられ蒸着やスパッタリング等もしくは塗布法により形成される。
【００９８】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、画像を表示する表示装置として用いることができ、これら表示装置は、携帯電話、ＰＨＳ、ＰＤＡ等の携帯情報端末のディスプレイ、テレビジョン、パーソナルコンピュータ、カーナビゲーション等のディスプレイ、ステレオ、ラジオ等のＡＶ機器のディスプレイ等に用いることができる。
【００９９】
更に、レーザプリンタ、スキャナ等の光源としての照明装置に用いることができる。或いは、室内灯、ライトスタンド等の照明器具のような単なる光源としての照明装置として用いることもできる。
【０１００】
これらの中でも、有機エレクトロルミネッセンス素子の低消費電力、軽量薄型化が容易、応答速度が速い等の優位性を考慮すれば、様々な電子機器において画像を表示するディスプレイとしての表示装置や、レーザプリンタ、スキャナ等の光源としての照明装置に用いることが好ましい。
【０１０１】
以下に本発明の実施の形態について説明する。
【０１０２】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態における有機エレクトロルミネッセンス素子について述べる。なお、ここでは図５を用いて説明する。
【０１０３】
本実施の形態における有機エレクトロルミネッセンス素子は、基板１の素子側表面に光の取り出し効率向上手段としてＶ字形溝７の形成された光の角度変換パネル６を備えている。そして、その光の角度変換パネル６が、発光層４から放射される光の角度を、光取り出し面と空気との境界面において全反射を引き起こす臨界角よりも小さい角度に変換するようになっていることが好ましい。光の角度変換パネルの構成材料、形成方法は上述した構成材料、形成方法や従来公知の材料の中から、発光層４からの発光の取出しを妨げないように適宜選択して用いることができる。
【０１０４】
なお、基板１、陽極２、正孔輸送層３、発光層４、陰極５の構成材料、形成方法も上述した構成材料、形成方法や従来公知のものを用いることができる。
【０１０５】
更に、本実施の形態においては、正孔輸送層３と発光層４からなる二層構造の場合について説明したが、その構造については前述のように特にこれに限定されるものではない。
【０１０６】
また、本実施の形態においては、基板１上面に陽極２を形成する構造の場合について説明したが、その構造については前述のように特にこれに限定されるものではなく、基板１上面に陰極５を形成することも可能である。
【０１０７】
また、封止の形態については、光取り出し面とガラスキャップとが密着しないようにして、ガラスキャップをＵＶ硬化樹脂等で基板に接着することで実現でき、あるいは、有機エレクトロルミネッセンス素子の表面に保護膜を形成して封止する等の適宜手段を採用することができる。他に保護膜とシールド材等との組み合わせであっても何等問題ない。また、保護膜を形成し、その上面に光の角度変換パネルを貼り付ける構成であっても良い。
【０１０８】
以上のように、本実施の形態によれば、従来構成では無駄になっていた光を取り出すことができるため、光取り出し効率が向上し、高効率な発光性能を維持する事ができる。
【０１０９】
そして、本実施の形態における有機エレクトロルミネッセンス素子は、照明装置や表示装置として用いることができるのは言うまでもない。
【０１１０】
（実施の形態２）
次に、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた表示装置について説明する。
【０１１１】
図８は、本発明の実施の形態における有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた表示装置の概略斜視図である。
【０１１２】
図８において、基板１、陽極２、正孔輸送層３、発光層４、陰極５、は実施の形態１と同一の符号を付してここでは説明を省略する。
【０１１３】
本実施の形態においては、図８に示すように、陽極２は線状にパターニングされており、これに略直交する形で陰極５も同様に線状にパターニングされている。
【０１１４】
そして、この表示装置の陽極２をプラス側、陰極５をマイナス側とし、図示しない駆動手段としての駆動回路（ドライバ）に接続し、選択した陽極２、陰極５に直流電圧または直流電流を印加すれば、直交する部分の発光層４が発光し、単純マトリックス方式の表示装置として使用することができる。
【０１１５】
本実施の形態においては、基板１の素子形成面に光の角度変換パネル６としてＶ字形溝の形成されたパネルを備えている。そして、その光の角度変換パネルが、発光層から放射される光の角度を、基板と空気との境界面において全反射を引き起こす臨界角よりも小さい角度に変換するようになっていることが好ましい。
【０１１６】
なお、陽極２、正孔輸送層３、発光層４、陰極５の構成材料、形成方法も上述した構成材料、形成方法や従来公知のものを用いることができる。
【０１１７】
以上のように、本実施の形態の表示装置においても、従来構成では無駄になっていた光を取り出すことができるため、光取り出し効率が向上し、高効率な発光性能を維持する事ができる。また、本実施の形態の表示装置においては、光の配向が正面方向に強くなるため、光取り出し面における光透過性基板中における光伝播を抑制することができ、高効率な発光性能を維持する事ができるとともに、光にじみ等のない、視認性のよい表示装置を実現することが可能である。
【０１１８】
また、本実施の形態においては、単純マトリックス方式の表示装置について説明したが、アクティブマトリックス方式の表示装置でもよく、基板の素子形成面のうち、例えば駆動に用いるＴＦＴ等の非発光部にＶ字形溝を配置することで発光部の面積を有効に利用することができ、前記単純マトリックス方式の場合と同様の高効率な発光性能を維持することができる。
【０１１９】
なお、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、画像を表示する表示装置としてだけでなく、レーザプリンタ、スキャナ等の光源等の照明装置としても用いることができる。更に、陽極２及び陰極５を線状にパターニングさせずに、全面発光させて、単なる照明装置として用いてもよい。
【０１２０】
（実施の形態３）
次に、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた携帯端末について説明する。図９は本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた表示装置を備えた携帯端末を示す斜視図であり、図１０は本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた表示装置を備えた携帯端末を示すブロック図である。
【０１２１】
図９及び図１０において、９は音声を音声信号に変換するマイク、１０は音声信号を音声に変換するスピーカー、１１はダイヤルボタン等から構成される操作部、１２は着信等を表示する表示部であり本発明の有機エレクトロルミネッセンスを用いた表示装置より構成されている、１３はアンテナ、１４はマイク９からの音声信号を送信信号に変換する送信部で、送信部１４で作製された送信信号は、アンテナ１３を通して外部に放出される。１５はアンテナ１３で受信した受信信号を音声信号に変換する受信部で、受信部１５で作成された音声信号はスピーカー１０にて音声に変換される。１６は送信部１４、受信部１５、操作部１１、表示部１２を制御する制御部である。
【０１２２】
マイク９は、使用者（発信者）の通話時の音声等が入力され、スピーカー１０からは相手側の音声や告知音が出力されて使用者（受信者）に伝達される。なお、携帯端末として、ページャーを用いる場合には、マイクは特に設けなくてもよい。
【０１２３】
更に、操作部１１には、ダイヤルボタンとしてのテンキーや各種の機能キーを備えている。また、テンキーや各種の機能キーだけでなく、文字キー等を備えていてもよい。この操作部１１から、電話番号、氏名、時刻、各種機能の設定、Ｅメールアドレス、ＵＲＬ等の所定のデータが入力される。更に操作部１１は、このようなキーボードによる操作だけでなく、ペン入力装置、音声入力装置、磁気又は光学入力装置を用いてもよい。
【０１２４】
表示部１２は、操作部１１から入力される所定のデータやメモリに記憶された電話番号、Ｅメールアドレス、ＵＲＬ等のデータ或いはキャラクタアイコン等が表示される。
【０１２５】
また、アンテナ１３は、電波の送信か受信の少なくとも一方を行う。なお、本実施の形態では、信号の送信、受信を電波で行うので、アンテナ（ヘリカルアンテナ、平面アンテナ等）を設けたが、光通信等を行う場合には、発光素子や受光素子をアンテナの代わりに設けてもよい。この場合には、発光素子で信号を他の通信機器などに送信し、受光素子で外部からの信号を受信する。
【０１２６】
送信部１４、受信部１５は、それぞれ、音声信号を送信信号に変換し、受信した受信信号を音声信号に変換する。
【０１２７】
更に、制御部１６は、図示されていないＣＰＵやメモリ等を用いた従来公知の手法により構成されており、送信部１４、受信部１５、及び、操作部１１、表示部１２を制御する。より具体的には、これら各部に設けられた図示しない各制御回路、駆動回路等に命令を与える。例えば、制御部１６からの表示命令を受けた表示制御回路は、表示駆動回路を駆動し、表示部１２に表示が行われる。
【０１２８】
以下その動作の一例について説明する。
【０１２９】
先ず、着信があった場合には、受信部１５から制御部１６に着信信号を送出し、制御部１６は、その着信信号に基づいて、表示部１２に所定のキャラクタ等を表示させ、更に操作部１１から着信を受ける旨のボタン等が押されると、信号が制御部１６に送出されて、制御部１６は、着信モードに各部を設定する。即ちアンテナ１３で受信した信号は、受信部１５で音声信号に変換され、音声信号はスピーカー１０から音声として出力されると共に、マイク９から入力された音声は、音声信号に変換され、送信部１４を介し、アンテナ１３を通して外部に送出される。
【０１３０】
次に、発信する場合について説明する。
【０１３１】
まず、発信する場合には、操作部１１から発信する旨の信号が、制御部１６に入力される。続いて電話番号に相当する信号が操作部１１から制御部１６に送られてくると、制御部１６は送信部１４を介して、電話番号に対応する信号をアンテナ１３から送出する。その送出信号によって、相手方との通信が確立されたら、その旨の信号がアンテナ１３を介し受信部１５を通して制御部１６に送られると、制御部１６は発信モードに各部を設定する。即ちアンテナ１３で受信した信号は、受信部１５で音声信号に変換され、音声信号はスピーカー１０から音声として出力されると共に、マイク９から入力された音声は、音声信号に変換され、送信部１４を介し、アンテナ１３を通して外部に送出される。
【０１３２】
なお、本実施の形態では、音声を送信受信した例を示したが、音声に限らず、文字データ等の音声以外のデータの送信もしくは受信の少なくとも一方を行う携帯端末についても同様な効果を得ることができる。
【０１３３】
このような本実施の形態による携帯端末においては、高効率な発光性能を維持することができるため、バッテリー等の電力使用量を抑制することができる。これにより、携帯端末の長時間使用を可能にしたり、あるいは、バッテリーの小型化による軽量化を図ることが可能である。特に近年、携帯端末に用いる表示素子はより高画質で、かつ低消費電力であることが求められており、従来の有機エレクトロルミネッセンス素子の光取り出しに比べて、高画質・高効率化は大きなメリットをもたらす。そして、高効率化によって、電池容量の減量化が可能となり、軽量化や長使用時間化を図ることができる。また、有機エレクトロルミネッセンス素子の基板として、高分子フィルムを用いれば、飛躍的な軽量化をもたらすことが可能となる。
【０１３４】
また、携帯端末のような個人使用を目的とした携帯端末においては、使用者本人だけが情報を認識でき、周囲からは情報を認識できないような特性が要求されており、本発明における表示素子では、光の配向を正面方向に強くする等の設計が可能であるため、上記したような用途に対し非常に有効である。
【０１３５】
【実施例】
（実施例１）
ガラスからなる透明基板上に、膜厚１６０ｎｍのＡｌ膜を形成した後、Ａｌ膜上にレジスト材（東京応化社製、ＯＦＰＲ−８００）をスピンコート法により塗布して厚さ１０μｍのレジスト膜を形成し、マスク、露光、現像してレジスト膜を所定の形状にパターニングした。次に、この基板を５０℃で５０％の塩酸中に浸漬して、レジスト膜が形成されていない部分のＡｌ膜をエッチングした後、レジスト膜も除去し、所定のパターンのＡｌ膜からなる陽極が形成されたパターニング基板を得た。
【０１３６】
次に、このパターニング基板を、７０℃の純水による５分間の超音波洗浄により洗浄処理した後、窒素ブロアーで基板に付着した水分を除去し、さらに加熱して乾燥した。
【０１３７】
次に、２×１０-6Ｔｏｒｒ以下の真空度まで減圧した抵抗加熱蒸着装置内にて、陰極上に発光層としてＡｌｑ3を約６０ｎｍの膜厚で形成し、その発光層上に正孔輸送層としてＴＰＤを約５０ｎｍの膜厚で形成した。なお、ＴＰＤとＡｌｑ３の蒸着速度は、共に０．２ｎｍ／ｓであった。
【０１３８】
次に、２×１０-6Ｔｏｒｒ以下の真空度まで減圧した低ダメージスパッタ装置内にて、金属マスクによりマスクし、正孔輸送層上に膜厚１６０ｎｍのＩＴＯ膜を成膜し透明陽極とした。
【０１３９】
次に、同様に低ダメージスパッタ装置内にて、前記ＩＴＯ膜上に、膜厚３μｍの酸化シリコン膜を保護膜として成膜した。
【０１４０】
次に、ポリカーボネートからなる透明樹脂板を、前記パターニングされた陽極および陰極により形成される画素に対応したピッチで形成された対称なＶ字形状の鋼鉄製バイトにより１方向に切削し、面内１方向に平行なＶ字形溝の形成された光の角度変換パネルとした。
【０１４１】
次に、前記保護膜表面に光学用接着剤を一様に塗布し、前記光の角度変換パネルを貼り付けた。
【０１４２】
（実施例２）
ガラスからなる透明基板を、洗剤（フルウチ化学社製、セミコクリーン）による５分間の超音波洗浄、純水による１０分間の超音波洗浄、アンモニア水１（体積比）に対して過酸化水素水１と水５を混合した溶液による５分間の超音波洗浄、７０℃の純水による５分間の超音波洗浄の順に洗浄処理した後、窒素ブロアーで基板に付着した水分を除去し乾燥した。
【０１４３】
次に、基板を、２×１０-6Ｔｏｒｒ以下の真空度まで減圧した抵抗加熱蒸着装置内にて、１５ａｔ％のＬｉを含むＡｌ−Ｌｉ合金を蒸着源として、金属マスクによりパターニングされた陰極を１５０ｎｍの膜厚で成膜した。
【０１４４】
次に、同様に抵抗加熱蒸着装置内にて、陰極上に発光層としてＡｌｑ3を約６０ｎｍの膜厚で形成し、その発光層上に正孔輸送層としてＴＰＤを約５０ｎｍの膜厚で形成した。なお、ＴＰＤとＡｌｑ3の蒸着速度は、共に０．２ｎｍ／ｓであった。
【０１４５】
次に、２×１０-6Ｔｏｒｒ以下の真空度まで減圧した低ダメージスパッタ装置内にて、金属マスクによりマスクし、正孔輸送層上に膜厚１６０ｎｍのＩＴＯ膜を成膜した。
【０１４６】
次に、同様に低ダメージスパッタ装置内にて、凹凸形状の有機エレクトロルミネッセンス素子上に、膜厚３μｍの窒化シリコン膜を保護膜として成膜した。
【０１４７】
次に、ＰＭＭＡ（アクリル）からなる透明樹脂板を、前記パターニングされた陽極および陰極により形成される画素に対応したピッチで形成された対称なＶ字形状の鋼鉄製バイトにより１方向に切削し、更に、前記Ｖ字形溝の形成された透明樹脂板を９０°回転させ、同様に、前記鋼鉄製バイトにより切削し、面内互いに直交する２方向に平行なＶ字形溝の形成された光の角度変換パネルとした。
【０１４８】
次に、前記保護膜表面にエチレングリコールからなる光学結合剤を一様に塗布し、表面張力を利用して前記光の角度変換パネルを貼り付けた後、光の角度変換パネルの４隅を接着剤を用いて固定した。
【０１４９】
（実施例３）
シリコンからなる不透明基板を、洗剤（フルウチ化学社製、セミコクリーン）による５分間の超音波洗浄、純水による１０分間の超音波洗浄、アンモニア水１（体積比）に対して過酸化水素水１と水５を混合した溶液による５分間の超音波洗浄、７０℃の純水による５分間の超音波洗浄の順に洗浄処理した後、窒素ブロアーで基板に付着した水分を除去し乾燥した。
【０１５０】
次に、基板を、２×１０-6Ｔｏｒｒ以下の真空度まで減圧した抵抗加熱蒸着装置内にて、１５ａｔ％のＬｉを含むＡｌ−Ｌｉ合金を蒸着源として、金属マスクによりパターニングされた陰極を１５０ｎｍの膜厚で成膜した。
【０１５１】
次に、同様に抵抗加熱蒸着装置内にて、陰極上に発光層としてＡｌｑ3を約６０ｎｍの膜厚で形成し、その発光層上に正孔輸送層としてＴＰＤを約５０ｎｍの膜厚で形成した。なお、ＴＰＤとＡｌｑ3の蒸着速度は、共に０．２ｎｍ／ｓであった。
【０１５２】
次に、２×１０-6Ｔｏｒｒ以下の真空度まで減圧した低ダメージスパッタ装置内にて、金属マスクによりマスクし、正孔輸送層上に膜厚１６０ｎｍのＩＴＯ膜を成膜した。
【０１５３】
次に、同様に低ダメージスパッタ装置内にて、凹凸形状の有機エレクトロルミネッセンス素子上に、膜厚３μｍの酸化シリコン膜を保護膜として成膜した。
【０１５４】
次に、前記パターニングされた陽極および陰極により形成される画素に対応したピッチで面内互いに直交する２方向に平行な対称Ｖ字形突起の形成された鋼鉄製金型を形成し、熱間加工により、ポリカーボネートよりなる光の角度変換パネルを形成した。
【０１５５】
次に、前記光の角度変換パネルのＶ字形溝の形成された面と対向する面に、光散乱フィルムを貼り付け、光取り出し面が散乱面である光の角度変換パネルとした。
【０１５６】
次に、前記保護膜表面に光学用接着剤を一様に塗布し、前記光の角度変換パネルを貼り付けた。
【０１５７】
（実施例４）
ガラスからなる透明基板上に、膜厚１６０ｎｍのＡｌ膜を形成した後、Ａｌ膜上にレジスト材（東京応化社製、ＯＦＰＲ−８００）をスピンコート法により塗布して厚さ１０μｍのレジスト膜を形成し、マスク、露光、現像してレジスト膜を所定の形状にパターニングした。次に、この基板を５０℃で５０％の塩酸中に浸漬して、レジスト膜が形成されていない部分のＡｌ膜をエッチングした後、レジスト膜も除去し、所定のパターンのＡｌ膜からなる陽極が形成されたパターニング基板を得た。
【０１５８】
次に、このパターニング基板を、７０℃の純水による５分間の超音波洗浄により洗浄処理した後、窒素ブロアーで基板に付着した水分を除去し、さらに加熱して乾燥した。
【０１５９】
次に、２×１０-6Ｔｏｒｒ以下の真空度まで減圧した抵抗加熱蒸着装置内にて、陰極上に発光層としてＡｌｑ3を約６０ｎｍの膜厚で形成し、その発光層上に正孔輸送層としてＴＰＤを約５０ｎｍの膜厚で形成した。なお、ＴＰＤとＡｌｑ3の蒸着速度は、共に０．２ｎｍ／ｓであった。
【０１６０】
次に、２×１０-6Ｔｏｒｒ以下の真空度まで減圧した低ダメージスパッタ装置内にて、金属マスクによりマスクし、正孔輸送層上に膜厚１６０ｎｍのＩＴＯ膜を成膜し透明陽極とした。
【０１６１】
次に、同様に低ダメージスパッタ装置内にて、前記ＩＴＯ膜上に、膜厚３μｍの酸化シリコン膜を保護膜として成膜した。
【０１６２】
次に、前記パターニングされた陽極および陰極により形成される画素に対応したピッチで面内互いに直交する２方向に平行な非対称Ｖ字形突起の形成された鋼鉄製金型を形成し、熱間加工により、ポリカーボネートよりなる光の角度変換パネルを形成した。
【０１６３】
次に、前記保護膜表面に光学用接着剤を一様に塗布し、前記光の角度変換パネルを貼り付けた。
【０１６４】
（実施例５）
ガラスからなる透明基板上に、膜厚１６０ｎｍのＡｌ膜を形成した後、Ａｌ膜上にレジスト材（東京応化社製、ＯＦＰＲ−８００）をスピンコート法により塗布して厚さ１０μｍのレジスト膜を形成し、マスク、露光、現像してレジスト膜を所定の形状にパターニングした。次に、この基板を５０℃で５０％の塩酸中に浸漬して、レジスト膜が形成されていない部分のＡｌ膜をエッチングした後、レジスト膜も除去し、所定のパターンのＡｌ膜からなる陽極が形成されたパターニング基板を得た。
【０１６５】
次に、このパターニング基板を、７０℃の純水による５分間の超音波洗浄により洗浄処理した後、窒素ブロアーで基板に付着した水分を除去し、さらに加熱して乾燥した。
【０１６６】
次に、２×１０-6Ｔｏｒｒ以下の真空度まで減圧した抵抗加熱蒸着装置内にて、陰極上に発光層としてＡｌｑ3を約６０ｎｍの膜厚で形成し、その発光層上に正孔輸送層としてＴＰＤを約５０ｎｍの膜厚で形成した。なお、ＴＰＤとＡｌｑ3の蒸着速度は、共に０．２ｎｍ／ｓであった。
【０１６７】
次に、２×１０-6Ｔｏｒｒ以下の真空度まで減圧した低ダメージスパッタ装置内にて、金属マスクによりマスクし、正孔輸送層上に膜厚１６０ｎｍのＩＴＯ膜を成膜し透明陽極とした。
【０１６８】
次に、同様に低ダメージスパッタ装置内にて、前記ＩＴＯ膜上に、膜厚３μｍの酸化シリコン膜を保護膜として成膜した。
【０１６９】
次に、ＰＭＭＡ（アクリル）からなる透明樹脂板を、前記パターニングされた陽極および陰極により形成される画素に対応したピッチで形成された対称なＶ字形状の鋼鉄製バイトにより１方向に切削し、更に、前記Ｖ字形溝の形成された透明樹脂板を９０°回転させ、同様に、前記鋼鉄製バイトにより切削し、面内互いに直交する２方向に平行なＶ字形溝の形成された光の角度変換パネルとした。
【０１７０】
次に、前記光の角度変換パネルを２×１０-6Ｔｏｒｒ以下の真空度まで減圧した抵抗加熱蒸着装置内にて、Ｖ字形溝の形成された表面に、光反射層としてＡｌを約１００ｎｍの膜厚で形成し、更に、Ａｌ光反射層の形成されたＶ字形溝側の面を、研磨装置を用いて、１μｍ切削することで、側面が光反射面である、光の角度変換パネルとした。
【０１７１】
次に、前記保護膜表面にエチレングリコールからなる光学結合剤を一様に塗布し、表面張力を利用して前記光の角度変換パネルを貼り付けた後、光の角度変換パネルの４隅を接着剤を用いて固定した。
【０１７２】
（比較例１）
ガラスからなる透明基板上に、実施例１と同様に、膜厚１６０ｎｍのＡｌ膜を形成した後、Ａｌ膜上にレジスト材（東京応化社製、ＯＦＰＲ−８００）をスピンコート法により塗布して厚さ１０μｍのレジスト膜を形成し、マスク、露光、現像してレジスト膜を所定の形状にパターニングした。次に、この基板を６０℃で５０％の塩酸中に浸漬して、レジスト膜が形成されていない部分のＡｌ膜をエッチングした後、レジスト膜も除去し、所定のパターンのＡｌ膜からなる陽極が形成されたパターニング基板を得た。
【０１７３】
次に、このパターニング基板を、７０℃の純水による５分間の超音波洗浄により洗浄処理した後、窒素ブロアーで基板に付着した水分を除去し、さらに加熱して乾燥した。
【０１７４】
次に、２×１０-6Ｔｏｒｒ以下の真空度まで減圧した抵抗加熱蒸着装置内にて、陰極上に発光層としてＡｌｑ3を約６０ｎｍの膜厚で形成し、その発光層上に正孔輸送層としてＴＰＤを約５０ｎｍの膜厚で形成した。なお、ＴＰＤとＡｌｑ3の蒸着速度は、共に０．２ｎｍ／ｓであった。
【０１７５】
次に、２×１０-6Ｔｏｒｒ以下の真空度まで減圧した低ダメージスパッタ装置内にて、金属マスクによりマスクし、正孔輸送層上に膜厚１６０ｎｍのＩＴＯ膜を成膜し透明陽極とした。
【０１７６】
次に、同様に低ダメージスパッタ装置内にて、凹凸形状の有機エレクトロルミネッセンス素子上に、膜厚３μｍの酸化シリコン膜を保護膜として成膜した。
【０１７７】
【表１】
0004300751.tif 000002
【０１７８】
ここで、（表１）の評価項目における評価方法及びその評価基準について説明する。
【０１７９】
素子の発光効率は、有機エレクトロルミネッセンス素子に一定電流を流したときの全方位における発光輝度の和を評価した。その評価基準は、比較例１の発光効率に対して、◎：非常に優れている、○：優れている、△：許容できるである。
【０１８０】
素子の正面輝度は、有機エレクトロルミネッセンス素子に一定電流を流したときの正面方向での発光輝度を評価した。その評価基準は、比較例１の正面輝度に対して、◎：非常に優れている、○：優れている、△：許容できるである。
【０１８１】
発光面の視認性は、有機エレクトロルミネッセンス素子を３００μｍ×３００μｍの画素からなる表示装置としたときの、正面方向における光のにじみ、ぼけについて、視認性の程度を目視にて評価した。評価は、◎、○、△の三段階評価であり、その評価基準は、◎：非常に優れている、○：優れている、△：許容できるである。
【０１８２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、有機エレクトロルミネッセンス素子表面に光の角度変換パネルを貼り付けることで、高効率の発光輝度特性を有する有機エレクトロルミネッセンス素子、それを用いた表示装置及び携帯端末、および照明装置を提供することができる。また、メサ型構造の対称性や光取り出し面における散乱を調整することで、にじみや光ぼけの少ない、あるいは、特定の視野角特性を持った有機エレクトロルミネッセンス素子、それを用いた表示装置及び携帯端末を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における光の角度変換パネルの一例を示す図
【図２】本発明の実施の形態における光の角度変換パネルの一例を示す図
【図３】本発明の実施の形態における光の角度変換パネルに形成される溝の断面形状を示す図
【図４】本発明の実施の形態における光の角度変換パネルに形成される溝の断面形状を示す図
【図５】本発明の実施の形態における有機エレクトロルミネッセンス素子の要部断面図
【図６】本発明の実施の形態における有機エレクトロルミネッセンス素子の要部断面図
【図７】本発明の実施の形態における有機エレクトロルミネッセンス素子の要部断面図
【図８】本発明の実施の形態における有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた表示装置の概略斜視図
【図９】本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた表示装置を備えた携帯端末を示す斜視図
【図１０】本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた表示装置を備えた携帯端末を示すブロック図
【図１１】従来の有機エレクトロルミネッセンス素子の要部断面図
【図１２】従来の有機エレクトロルミネッセンス素子の要部断面における代表的な光線経路を示す模式図
【符号の説明】
１  基板
２  陽極
３  正孔輸送層
４  発光層
５  陰極
６  光の角度変換パネル
７，８  溝
９  マイク
１０  スピーカー
１１  操作部
１２  表示部
１３  アンテナ
１４  送信部
１５  受信部
１６  制御部
【図１】
0004300751.tif 000003
【図２】
0004300751.tif 000004
【図３】
0004300751.tif 000005
【図４】
0004300751.tif 000006
【図５】
0004300751.tif 000007
【図６】
0004300751.tif 000008
【図７】
0004300751.tif 000009
【図８】
0004300751.tif 000010
【図９】
0004300751.tif 000011
【図１０】
0004300751.tif 000012
【図１１】
0004300751.tif 000013
【図１２】
0004300751.tif 000014