有機電界発光素子およびその光取り出し方法、並びに照明装置および表示装置
【課題】発光面積の増大によらず均一な発光が可能な有機電界発光素子およびその光取り出し方法、並びに照明装置および表示装置を提供する。
【解決手段】基板１１面上に沿って正電極１２および負電極１３を互いに離間して設けると共に、電極間ギャップ領域Ｇに発光層１４Ｂを配置する。正電極１２と負電極１３との間に電界Ｆが印加されると、正電極１２から正電荷（＋）、負電極１３から負電荷（−）がそれぞれ注入されて発光が生じる。外部電界Ｆの印加方向つまり正電荷（＋）および負電荷（−）の注入方向は、正電極１２および負電極１３の配置方向Ａと同じ（または略同じ）になる。発光層１４Ｂで発生した光Ｈは、正電極１２および負電極１３の配置方向Ａに対して鉛直な方向に、発光層１４Ｂの基板１１とは反対側から取り出される。
【解決手段】基板１１面上に沿って正電極１２および負電極１３を互いに離間して設けると共に、電極間ギャップ領域Ｇに発光層１４Ｂを配置する。正電極１２と負電極１３との間に電界Ｆが印加されると、正電極１２から正電荷（＋）、負電極１３から負電荷（−）がそれぞれ注入されて発光が生じる。外部電界Ｆの印加方向つまり正電荷（＋）および負電荷（−）の注入方向は、正電極１２および負電極１３の配置方向Ａと同じ（または略同じ）になる。発光層１４Ｂで発生した光Ｈは、正電極１２および負電極１３の配置方向Ａに対して鉛直な方向に、発光層１４Ｂの基板１１とは反対側から取り出される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機電界発光素子およびその光取り出し方法に関する。また、本発明は、この有機電界発光素子を備えた照明装置および表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機電界発光素子（有機エレクトロルミネッセンス素子）は、電荷を注入する必要がある面内発光素子である。そのため、有機電界発光素子は一般に、基板上に正電極と、発光層または発光ユニットと、負電極とが膜厚方向に積層された構造を有しており、電界印加方向（キャリア注入方向）と光取り出し方向は同一とされている（例えば、特許文献１，特許文献２および非特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３９６１７号公報
【特許文献２】特許第３９３３５９１号明細書
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】C. W. Tang、外１名、“Organic electroluminescent diodes”、Applied Physics Letters、American Institute of Physics、１９８７年、第５１巻、第１２号、ｐ．９１３−ｐ．９１５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような従来の素子構造および光取り出し方法では、大面積発光のためには電極面積を大きくする必要があった。そのため、電極内の電圧降下による発光の不均一性が問題となっていた。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、発光面積の増大によらず均一な発光が可能な有機電界発光素子およびその光取り出し方法、並びに照明装置および表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による有機電界発光素子は、以下の（Ａ）〜（Ｃ）の構成要素を備えたものである。
（Ａ）基板
（Ｂ）基板面上に沿って、互いに離間して配置された正電極および負電極
（Ｃ）正電極および負電極の間の領域に設けられ、有機発光分子を含む発光層
【０００８】
本発明による有機電界発光素子の光取り出し方法は、基板面上に沿って正電極および負電極を互いに離間して配置すると共に、正電極と負電極の間の領域に有機発光分子を含む発光層を設け、発光層で発生した光を、正電極および負電極の配置方向に対して鉛直な方向に取り出すようにしたものである。
【０００９】
ここで本発明にいう「鉛直」とは、鉛直のみならず略鉛直も含む。
【００１０】
本発明による照明装置、または本発明による表示装置は、上記本発明の有機電界発光素子を備えたものである。
【００１１】
本発明の有機電界発光素子、または本発明の有機電界発光素子の光取り出し方法では、外部電界の印加により正電極および負電極から電荷が注入され、発光層中の有機発光分子が励起されて、基底状態に戻る際に発光が生じる。外部電界の印加方向つまり電荷の注入方向は、正電極および負電極の配置方向と同じ（または略同じ）になる。一方、発光層で発生した光は、正電極および負電極の配置方向に対して鉛直な方向に取り出される。
【００１２】
本発明の照明装置、または本発明の表示装置では、上記本発明の有機電界発光素子から取り出された光により照明または表示がなされる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の有機電界発光素子によれば、基板面上に沿って正電極および負電極を互いに離間して設けると共に、正電極と負電極の間の領域に有機発光分子を含む発光層を配置するようにしたので、また、本発明の有機電界発光素子の光取り出し方法によれば、発光層で発生した光を、正電極および負電極の配置方向に対して鉛直な方向に取り出すようにしたので、正電極および負電極の材料を不透明であるが電気伝導性の高いものとすることが可能となる。よって、電極内の電圧降下による発光の不均一性を低減し、発光面積の増大によらず均一な発光を得ることが可能となる。特に、照明装置または表示装置など、大面積発光が求められる用途に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る有機電界発光素子の構成を表す断面図である。
【図２】図１に示した正電極および負電極の例を表す斜視図である。
【図３】図１に示した有機電界発光素子の製造方法の流れを表す図である。
【図４】図３に示した製造方法を工程順に表した平面図および断面図である。
【図５】図４に続く工程を表す平面図および断面図である。
【図６】図５に続く工程を表す平面図および断面図である。
【図７】図６に続く工程を表す平面図および断面図である。
【図８】図７に続く工程を表す平面図および断面図である。
【図９】図８に続く工程を表す平面図および断面図である。
【図１０】図９に続く工程を表す平面図および断面図である。
【図１１】図１０に続く工程を表す平面図および断面図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係る有機電界発光素子の構成を表す断面図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態に係る有機電界発光素子の構成を表す断面図である。
【図１４】本発明の第４の実施の形態に係る有機電界発光素子の構成を表す断面図である。
【図１５】本発明の第５の実施の形態に係る有機電界発光素子の構成を表す断面図である。
【図１６】図１５に示した有機電界発光素子を備えた照明装置の一例の外観を表す斜視図である。
【図１７】照明装置の他の例の外観を表す斜視図である。
【図１８】照明装置の更に他の例の外観を表す斜視図である。
【図１９】図１５に示した有機電界発光素子を備えた液晶表示装置の概略構成を表す断面図である。
【図２０】本発明の第６の実施の形態に係る表示装置の構成を表す図である。
【図２１】図２０に示した有機電界発光素子の構成を表す断面図である。
【図２２】上記実施の形態の表示装置を含むモジュールの概略構成を表す平面図である。
【図２３】上記実施の形態の表示装置の適用例１の外観を表す斜視図である。
【図２４】（Ａ）は適用例２の表側から見た外観を表す斜視図であり、（Ｂ）は裏側から見た外観を表す斜視図である。
【図２５】適用例３の外観を表す斜視図である。
【図２６】適用例４の外観を表す斜視図である。
【図２７】（Ａ）は適用例５の開いた状態の正面図、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）は閉じた状態の正面図、（Ｄ）は左側面図、（Ｅ）は右側面図、（Ｆ）は上面図、（Ｇ）は下面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（平坦な基板に、正電極および負電極と、発光層とを設けた例）
２．第２の実施の形態（凹凸を有する基板を用いた例）
３．第３の実施の形態（磁界印加する例）
４．第４の実施の形態（光反射層を備えた例）
５．第５の実施の形態（白色発光層を備えた例；照明装置、液晶表示装置）
６．第６の実施の形態（素子間に隔壁を設けた例；有機ＥＬ表示装置）
【００１６】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る有機電界発光素子の構成を表すものである。この有機電界発光素子は、照明装置または液晶用バックライト装置などに用いられるものであり、例えば、基板１１に、正電極（アノード電極）１２および負電極（カソード電極）１３と、有機層１４とを有している。有機層１４は、発光層１４Ｂを有している。
【００１７】
基板１１は、例えば、ガラス，シリコン（Ｓｉ）ウェハあるいは樹脂などにより構成されている。
【００１８】
正電極１２および負電極１３は、基板１１面上に沿って、互いに離間して配置されている。発光層１４Ｂは、正電極１２および負電極１３の全体を覆っており、正電極１２および負電極１３の間の電極間ギャップ領域Ｇに設けられている。これにより、この有機電界発光素子では、発光面積の増大によらず均一な発光が可能となっている。
【００１９】
電極間ギャップ領域Ｇは、正電荷および負電荷の再結合が生じる領域であり、例えば、１００ｎｍ程度とされていることが好ましい。電極間ギャップ領域Ｇに存在する有機発光分子内で正電荷および負電荷が伝導される距離が１００ｎｍを超えると、失活して熱に変わってしまう可能性が高まるからである。
【００２０】
正電極１２は、例えば、ＩＴＯ（インジウム・スズ複合酸化物）またはＩＺＯ（インジウム・亜鉛複合酸化物）により構成されている。また、正電極１２は、反射電極により構成してもよい。その場合、正電極１２は、例えば、厚みが１００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であり、できるだけ高い反射率を有するようにすることが発光効率を高める上で望ましい。例えば、正電極１２を構成する材料としては、クロム（Ｃｒ），金（Ａｕ），白金（Ｐｔ），ニッケル（Ｎｉ），銅（Ｃｕ），タングステン（Ｗ）あるいは銀（Ａｇ）などの金属元素の単体または合金が挙げられる。なお、正電極１２の下には、後述する製造工程において工程数を削減するため、負電極１３と同じ材料よりなる下層電極１５が設けられていてもよい。
【００２１】
負電極１３は、例えば、アルミニウム（Ａｌ），マグネシウム（Ｍｇ），カルシウム（Ｃａ），ナトリウム（Ｎａ）などの金属元素の単体または合金により構成されている。中でも、マグネシウムと銀との合金（ＭｇＡｇ合金）、またはアルミニウム（Ａｌ）とリチウム（Ｌｉ）との合金（ＡｌＬｉ合金）が好ましい。また、負電極１３は、ＩＴＯ（インジウム・スズ複合酸化物）またはＩＺＯ（インジウム・亜鉛複合酸化物）により構成されていてもよい。負電極１３の厚みは、例えば、３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。３０ｎｍ以上であれば良好な電気伝導を得ることが可能であり、１００ｎｍ以下であれば表面粗さの影響が許容できるからである。
【００２２】
有機層１４は、例えば、正孔輸送層１４Ａ、発光層１４Ｂおよび電子輸送層（図示せず）を有するが、これらのうち発光層１４Ｂ以外の層は必要に応じて設ければよい。また、有機層１４は、発光層１４Ｂの発光色によってそれぞれ構成が異なっていてもよい。
【００２３】
正孔輸送層１４Ａは、発光層１４Ｂへの正孔輸送効率を高めるためのものであり、正電極１２の表面に設けられている。正孔輸送層１４Ａは、例えば、厚みが５ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、ビス［（Ｎ−ナフチル）−Ｎ−フェニル］ベンジジン（α−ＮＰＤ）により構成されている。なお、正孔輸送層１４Ａと正電極１２との間には、４，４’，４”−トリス（３−メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）あるいは４，４’，４”−トリス（２−ナフチルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（２−ＴＮＡＴＡ）などよりなる正孔注入層（図示せず）を設けてもよい。
【００２４】
発光層１４Ｂは、有機発光分子を含んでおり、電界をかけることにより正電荷と負電荷との再結合が起こり、光を発生するものである。発光層１４Ｂは、例えば、厚みが１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、材料は発光色により異なっている。赤色の光を発生する発光層１４Ｂは、例えば、９，１０−ジ−（２−ナフチル）アントラセン（ＡＤＮ）に２，６≡ビス［４´≡メトキシジフェニルアミノ）スチリル］≡１，５≡ジシアノナフタレン（ＢＳＮ）を３０重量％混合したものにより構成されている。緑色の光を発生する発光層１４Ｂは、例えば、８≡ヒドロキシキノリンアルミニウム（Ａｌｑ３ ）、またはＡＤＮにクマリン６（Ｃｏｕｍａｒｉｎ６）を５体積％混合したものにより構成されている。Ａｌｑ３ の場合には、発光層１４Ｂが電子輸送層の機能を兼ねることが可能なので、電子輸送層を別途設ける必要はない。青色の光を発生する発光層１４Ｂは、例えば、ＡＤＮに４，４´≡ビス［２≡｛４≡（Ｎ，Ｎ≡ジフェニルアミノ）フェニル｝ビニル］ビフェニル（ＤＰＡＶＢｉ）を２．５重量％混合したものにより構成されている。また、発光層１４Ｂは、高分子材料により構成されていてもよい。
【００２５】
電子輸送層は、発光層１４Ｂへの電子輸送効率を高めるためのものであり、負電極１３の表面に設けられている。電子輸送層は、例えば、厚みが５ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、Ａｌｑ３ により構成されている。なお、電子輸送層と負電極１３との間には、ＬｉＦ，Ｌｉ２ Ｏなどよりなる電子注入層（図示せず）を設けてもよい。
【００２６】
これら正電極１２，負電極１３および有機層１４は、必要に応じて保護層１６により被覆されている。保護層１６は、例えば、厚みが５００ｎｍ以上１００００ｎｍ以下であり、酸化シリコン（ＳｉＯ２ ），窒化シリコン（ＳｉＮ）などにより構成されている。
【００２７】
図２は、正電極１２および負電極１３の形状および配置の一例を表したものである。なお、図２では有機層１４および保護層１６を省略している。正電極１２は、正電極母線１２Ａと、この正電極母線１２Ａから分岐する２本以上の正電極支線１２Ｂとよりなる櫛歯形状を有している。一方、負電極１３は、負電極母線１３Ａと、この負電極母線１３Ａから分岐する２本以上の負電極支線１３Ｂよりなる櫛歯形状を有している。正電極支線１２Ｂと、負電極支線１３Ｂとは、交互に配置されている。
【００２８】
この有機電界発光素子は、例えば次のようにして製造することができる。
【００２９】
図３は、この有機電界発光素子の製造方法の流れを表したものであり、図４ないし図１１は、この製造方法を工程順に表したものである。まず、図４に示したように、上述した材料よりなる基板１１を用意する（ステップＳ１０１）。
【００３０】
次いで、図５に示したように、この基板１１の全面に、例えば蒸着法により、上述した材料よりなる負電極１３を形成する（ステップＳ１０２）。
【００３１】
続いて、図６に示したように、負電極１３の上に、アノード形成用マスク１７Ａを用いた蒸着法により、上述した材料よりなる正電極１２を形成する（ステップＳ１０２）。
【００３２】
そののち、図７に示したように、例えばＦＩＢ（集束イオンビーム）エッチングにより、正電極１２と負電極１３との間に、電極間ギャップ領域Ｇを設ける（ステップＳ１０３）。なお、このとき、正電極１２の下には、負電極１３と同じ材料よりなる下層電極１５が形成される。
【００３３】
電極間ギャップ領域Ｇを設けたのち、図８に示したように、正孔輸送層形成用マスク１７Ｂを用いた蒸着法により、正電極１２の表面に、上述した材料よりなる正孔輸送層１４Ａを形成する（ステップＳ１０４）。また、図示しないが、必要に応じて、電子輸送層形成用マスクを用いた蒸着法により、負電極１３の表面に、上述した材料よりなる電子輸送層を形成する（ステップＳ１０４）。そののち、図９に示したように、正孔輸送層形成用マスク１７Ｂを除去する。
【００３４】
正孔輸送層１４Ａおよび電子輸送層を形成したのち、図１０に示したように、発光層１４Ｂを、正電極１２および負電極１３の全体を覆って形成する。これにより、正電極１２および負電極１３の間の電極間ギャップ領域Ｇに発光層１４Ｂが設けられる（ステップＳ１０５）。
【００３５】
発光層１４Ｂの形成方法としては、例えば、Ａｌｑ３などの低分子材料の場合には蒸着などの乾式成膜を用い、ＰＰＶ（ポリフェニレンビニレン）などの高分子材料の場合には、ドクターブレード，スピンコート，スクリーン印刷などの湿式成膜を用いる。
【００３６】
発光層１４Ｂを形成したのち、図１１に示したように、例えば蒸着法により、上述した材料よりなる保護層１６を形成して封止する（ステップＳ１０６）。なお、発光層１４Ｂおよび保護層１６は、正電極１２および負電極１３の一部を被覆せずに露出させており、この露出領域が外部接続端子となっている。
【００３７】
この有機電界発光素子では、正電極１２と負電極１３との間に電界Ｆが印加されると、正電極１２から正電荷（＋）、負電極１３から負電荷（−）がそれぞれ注入され、発光層１４Ｂ中の有機発光分子が励起されて、基底状態に戻る際に発光が生じる。ここでは、正電極１２および負電極１３が、基板１１面上に沿って互いに離間して設けられていると共に、電極間ギャップ領域Ｇに発光層１４Ｂが配置されているので、外部電界Ｆの印加方向つまり正電荷（＋）および負電荷（−）の注入方向は、正電極１２および負電極１３の配置方向Ａと同じ（または略同じ）になる。一方、発光層１４Ｂで発生した光Ｈは、正電極１２および負電極１３の配置方向Ａに対して鉛直な方向に、発光層１４Ｂの基板１１とは反対側から取り出される。なお、図１では、正電荷（＋）および負電荷（−）の移動方向を点線矢印で表している。
【００３８】
このように本実施の形態では、基板１１面上に沿って正電極１２および負電極１３を互いに離間して設けると共に、電極間ギャップ領域Ｇに発光層１４Ｂを配置するようにしたので、正電極１２および負電極１３の材料を不透明であるが電気伝導性の高いものとすることが可能となる。よって、正電極１２および負電極１３内の電圧降下による発光の不均一性を低減し、発光面積の増大によらず均一な発光を得ることが可能となる。
【００３９】
（第２の実施の形態）
図１２は、本発明の第２の実施の形態に係る有機電界発光素子の断面構成を表したものである。この有機電界発光素子は、基板１１の凹部１１Ａに正電極１２、凸部１１Ｂに負電極１３が設けられていることを除いては、上記第１の実施の形態と同様の構成を有している。凹部１１Ａおよび凸部１１Ｂは、基板１１が樹脂基板である場合には射出成形などで容易に形成可能である。また、凹部１１Ａおよび凸部１１Ｂを用いたナノインプリントを利用することで、凹部１１Ａのみに正電極１２、凸部１１Ｂのみに負電極１３をそれぞれ形成することが容易となる。更に、基板１１に凹部１１Ａおよび凸部１１Ｂが設けられていることにより、発光層１４Ｂで発生した光Ｈの取り出し効率の向上も期待できる。
【００４０】
（第３の実施の形態）
図１３は、本発明の第３の実施の形態に係る有機電界発光素子の断面構成を表したものである。この有機電界発光素子は、外部磁界発生部２０を有していることを除いては、上記第１の実施の形態と同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。よって、対応する構成要素には同一の符号を付して説明する。
【００４１】
外部磁界発生部２０は、正電極１２および負電極１３の配置方向Ａに対して鉛直であると共に光取り出し方向Ｈに対して鉛直な方向（紙面に垂直な方向）への外部磁界を印加するものである。外部磁界発生部２０は、例えば、所定の方向へ外部磁界を発生するような位置に離間して配置した２つの永久磁石により構成されている。あるいは、所定の面内方向へ着磁された磁性膜を基板１１上の正電極１２または負電極１３下部へ配置することにより構成されている。
【００４２】
この有機電界発光素子は、外部磁界発生部２０を設けることを除いては、第１の実施の形態と同様にして製造することができる。
【００４３】
この有機電界発光素子では、正電極１２と負電極１３との間に電界Ｆが印加されると、第１の実施の形態と同様に、正電極１２から正電荷（＋）、負電極１３から負電荷（−）がそれぞれ注入され、発光層１４Ｂにおいて発光が生じる。ここでは、外部磁界発生部２０が設けられているので、この外部磁界発生部２０により印加された外部磁界が、正電極１２および負電極１３から注入された正電荷（＋）および負電荷（−）を、基板１１面から鉛直かつ正電極１２および負電極１３から離れる方向に移動させる。このような電荷の移動によって、基板１１側の有機発光分子だけではなく、保護層１６側（基板１１とは反対側）の有機発光分子も励起させることが可能となり、発光層１４Ｂからの光Ｈの取り出し効率が高まる。
【００４４】
このように本実施の形態では、外部磁界発生部２０を設けるようにしたので、発光層１４Ｂからの光Ｈの取り出し効率を高めることが可能となる。
【００４５】
（第４の実施の形態）
図１４は、本発明の第４の実施の形態に係る有機電界発光素子の断面構成を表したものである。この有機電界発光素子は、基板１１面上に光反射層３１および下地層３２を有していることを除いては、上記第１の実施の形態と同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。よって、対応する構成要素には同一の符号を付して説明する。
【００４６】
光反射層３１は、基板１１面上に設けられ、例えば金属反射膜により構成されている。下地層３２は、正電極１２と負電極１３との短絡を防止するためのものであり、光反射層３１と正電極１２および負電極１３との間に設けられ、光反射層３１の表面を覆っている。下地層３２は、例えば透明誘電体膜により構成されている。
【００４７】
この有機電界発光素子は、基板１１面上に光反射層３１および下地層３２を設けることを除いては、第１の実施の形態と同様にして製造することができる。
【００４８】
この有機電界発光素子では、正電極１２と負電極１３との間に電界Ｆが印加されると、第１の実施の形態と同様に、正電極１２から正電荷（＋）、負電極１３から負電荷（−）がそれぞれ注入され、発光層１４Ｂにおいて発光が生じる。ここでは、基板１１面上に光反射層３１および下地層３２が設けられているので、基板１１側へ進んだ光が光反射層３１で反射され、発光層１４Ｂの基板１１とは反対側から取り出される。よって、発光層１４Ｂで発生した光Ｈの損失が小さくなり、光Ｈの取り出し効率が高まる。
【００４９】
このように本実施の形態では、基板１１面上に光反射層３１および下地層３２を設けるようにしたので、発光層１４Ｂで発生した光Ｈの取り出し効率を高めることが可能となる。
【００５０】
なお、本実施の形態においても、第２の実施の形態と同様の外部磁界発生部２０を設けるようにしてもよい。
【００５１】
（第５の実施の形態）
図１５は、本発明の第５の実施の形態に係る有機電界発光素子の断面構成を表したものである。この有機電界発光素子は、発光層１４Ｂが、基板１１側から順に、青色発光層１４ＢＢ，緑色発光層１４ＢＧおよび赤色発光層１４ＢＲを順に積層した白色発光層であることを除いては、上記第２の実施の形態と同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。
【００５２】
（照明装置）
図１６および図１７は、この第５の実施の形態の有機電界発光素子が適用される卓上用の照明装置の外観を表したものである。この照明装置は、例えば、基台４１に設けられた支柱４２に、照明部４３を取り付けたものであり、この照明部４３は、上記第５の実施の形態に係る白色発光の有機電界発光素子により構成されている。照明部４３は、基板１１として樹脂基板などの湾曲可能なものを用いることにより、図１６に示した筒状、または図１７に示した曲面状など、任意の形状とすることが可能である。
【００５３】
図１８は、第５の実施の形態の有機電界発光素子が適用される室内用の照明装置の外観を表したものである。この照明装置は、例えば、上記第５の実施の形態に係る白色発光の有機電界発光素子により構成された照明部４４を有している。照明部４４は、建造物の天井５０Ａに適宜の個数および間隔で配置されている。なお、照明部４４は、用途に応じて、天井５０Ａに限らず、壁５０Ｂまたは床（図示せず）など任意の場所に設置することが可能である。
【００５４】
（液晶表示装置）
図１９は、第５の実施の形態の有機電界発光素子が適用される液晶表示装置の概略構成を表したものである。この液晶表示装置は、液晶テレビジョン装置などとして用いられるものであり、液晶パネル６１と、バックライト装置（面光源装置）６２とを有する透過型カラー液晶表示装置である。
【００５５】
液晶パネル６１は、一対の透明基板の間に液晶層を挟んだ透過型液晶表示パネルである。透明基板の内面には透明電極膜、配向膜、カラーフィルタ等が設けられている。透明基板の外面には、それぞれ偏光板が設けられている。なお、必要に応じて、透明基板と偏光板との間には、位相差板等の光学補償シートが配置されていてもよい。
【００５６】
バックライト装置６２は、光源６３と、拡散板６４とを有しており、光源６３は、上記第５の実施の形態に係る白色発光の有機電界発光素子により構成されている。拡散板６４は、光学機能シート６５と適宜組み合わせられてスクリーンを構成するものであり、第１面６４Ａに光源６３からの光が照射され、第１面６４Ａの反対側の第２面６４Ｂから、光が再放射されるようになっている。拡散板６４は、光源６３から距離Ｄを隔てて置かれている。光源６３から放射された光は、拡散板６４および光学機能シート６５よりなるスクリーンと、光源６３との間の空間で混合されることで、拡散板６４に入射される光が均一化されるようになっている。
【００５７】
（第６の実施の形態）
図２０は、本発明の第６の実施の形態に係る表示装置の構成を表すものである。この表示装置は、有機ＥＬテレビジョン装置などとして用いられるものであり、例えば、基板１１の上に、表示領域１１０として、複数の有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂがマトリクス状に配置されたものである。表示領域１１０の周辺には、映像表示用のドライバである信号線駆動回路１２０および走査線駆動回路１３０が設けられている。
【００５８】
表示領域１１０内において、列方向には信号線１２０Ａが複数配置され、行方向には走査線１３０Ａが複数配置されている。各信号線１２０Ａと各走査線１３０Ａとの交差点に、トランジスタＴｒを介して、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂのいずれか一つ（サブピクセル）が配置されている。各信号線１２０Ａは、信号線駆動回路１２０に接続され、この信号線駆動回路１２０から信号線１２０Ａを介してトランジスタＴｒのドレイン電極に画像信号が供給されるようになっている。各走査線１３０Ａは走査線駆動回路１３０に接続され、この走査線駆動回路１３０から走査線１３０Ａを介してトランジスタＴｒのゲート電極に走査信号が順次供給されるようになっている。なお、トランジスタＴｒは、一般的な薄膜トランジスタ（ＴＦＴ（Thin Film Transistor））により構成され、その構成は例えば逆スタガ構造（いわゆるボトムゲート型）でもよいしスタガ構造（トップゲート型）でもよく特に限定されない。
【００５９】
図２１は、図２０に示した表示領域１１０の断面構成を表したものである。なお、図２１では、隣接する有機電界発光素子１０Ｒおよび１０Ｇのみを表している。有機電界発光素子１０Ｒは、赤色の光を発生する赤色発光層１４ＢＲを有している。有機電界発光素子１０Ｇは、緑色の光を発生する緑色発光層１４ＢＧを有している。有機電界発光素子１０Ｂは、図示しないが、青色の光を発生する青色発光層１４ＢＢを有している。有機電界発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂは、隔壁１８により互いに隔てられている。このことを除いては、有機電界発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂは、上記第１の実施の形態と同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。
【００６０】
この表示装置では、各画素に対して走査線駆動回路１３０からトランジスタＴｒのゲート電極を介して走査信号が供給されると共に、信号線駆動回路１２０から画像信号がトランジスタＴｒのドレイン電極を介して供給される。これら走査信号および画像信号に応じてトランジスタＴｒがオンオフ制御され、これにより、各有機電界発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの正電極１２と負電極１３との間に電界Ｆが印加される。この電界Ｆにより、正電極１２から正電荷（＋）、負電極１３から負電荷（−）がそれぞれ注入され、第１の実施の形態と同様にして発光が生じる。発光層１４Ｂで発生した光Ｈは、正電極１２および負電極１３の配置方向Ａに対して鉛直な方向に、発光層１４Ｂの基板１１とは反対側から取り出される。
【００６１】
（モジュールおよび適用例）
以下、上記実施の形態で説明した表示装置の適用例について説明する。上記実施の形態の表示装置は、テレビジョン装置，デジタルカメラ，ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置あるいはビデオカメラなど、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を、画像あるいは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示装置に適用することが可能である。
【００６２】
（モジュール）
上記実施の形態の表示装置は、例えば、図２２に示したようなモジュールとして、後述する適用例１〜５などの種々の電子機器に組み込まれる。このモジュールは、例えば、基板１１の一辺に、保護層１６から露出した領域２１０を設け、この露出した領域２１０に、信号線駆動回路１２０および走査線駆動回路１３０の配線を延長して外部接続端子（図示せず）を形成したものである。外部接続端子には、信号の入出力のためのフレキシブルプリント配線基板（ＦＰＣ；Flexible Printed Circuit）２２０が設けられていてもよい。
【００６３】
（適用例１）
図２３は、上記実施の形態の表示装置が適用されるテレビジョン装置の外観を表したものである。このテレビジョン装置は、例えば、フロントパネル３１０およびフィルターガラス３２０を含む映像表示画面部３００を有しており、この映像表示画面部３００は、上記実施の形態に係る表示装置により構成されている。
【００６４】
（適用例２）
図２４は、上記実施の形態の表示装置が適用されるデジタルカメラの外観を表したものである。このデジタルカメラは、例えば、フラッシュ用の発光部４１０、表示部４２０、メニュースイッチ４３０およびシャッターボタン４４０を有しており、その表示部４２０は、上記実施の形態に係る表示装置により構成されている。
【００６５】
（適用例３）
図２５は、上記実施の形態の表示装置が適用されるノート型パーソナルコンピュータの外観を表したものである。このノート型パーソナルコンピュータは、例えば、本体５１０，文字等の入力操作のためのキーボード５２０および画像を表示する表示部５３０を有しており、その表示部５３０は、上記実施の形態に係る表示装置により構成されている。
【００６６】
（適用例４）
図２６は、上記実施の形態の表示装置が適用されるビデオカメラの外観を表したものである。このビデオカメラは、例えば、本体部６１０，この本体部６１０の前方側面に設けられた被写体撮影用のレンズ６２０，撮影時のスタート／ストップスイッチ６３０および表示部６４０を有しており、その表示部６４０は、上記実施の形態に係る表示装置により構成されている。
【００６７】
（適用例５）
図２７は、上記実施の形態の表示装置が適用される携帯電話機の外観を表したものである。この携帯電話機は、例えば、上側筐体７１０と下側筐体７２０とを連結部（ヒンジ部）７３０で連結したものであり、ディスプレイ７４０，サブディスプレイ７５０，ピクチャーライト７６０およびカメラ７７０を有している。そのディスプレイ７４０またはサブディスプレイ７５０は、上記実施の形態に係る表示装置により構成されている。
【００６８】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形が可能である。
【００６９】
また、例えば、上記実施の形態において説明した各層の材料および厚み、または成膜方法および成膜条件などは限定されるものではなく、他の材料および厚みとしてもよく、または他の成膜方法および成膜条件としてもよい。
【００７０】
また、上記実施の形態では、有機電界発光素子の構成を具体的に挙げて説明したが、全ての層を備える必要はなく、また、他の層を更に備えていてもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１１…基板、１２…正電極、１３…負電極、１４…有機層、１４Ａ…正孔輸送層、１４Ｂ…発光層、１５…下層電極、１６…保護層、２０…外部磁界発生部、３１…光反射層、３２…下地層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機電界発光素子およびその光取り出し方法に関する。また、本発明は、この有機電界発光素子を備えた照明装置および表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機電界発光素子（有機エレクトロルミネッセンス素子）は、電荷を注入する必要がある面内発光素子である。そのため、有機電界発光素子は一般に、基板上に正電極と、発光層または発光ユニットと、負電極とが膜厚方向に積層された構造を有しており、電界印加方向（キャリア注入方向）と光取り出し方向は同一とされている（例えば、特許文献１，特許文献２および非特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３９６１７号公報
【特許文献２】特許第３９３３５９１号明細書
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】C. W. Tang、外１名、“Organic electroluminescent diodes”、Applied Physics Letters、American Institute of Physics、１９８７年、第５１巻、第１２号、ｐ．９１３−ｐ．９１５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような従来の素子構造および光取り出し方法では、大面積発光のためには電極面積を大きくする必要があった。そのため、電極内の電圧降下による発光の不均一性が問題となっていた。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、発光面積の増大によらず均一な発光が可能な有機電界発光素子およびその光取り出し方法、並びに照明装置および表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による有機電界発光素子は、以下の（Ａ）〜（Ｃ）の構成要素を備えたものである。
（Ａ）基板
（Ｂ）基板面上に沿って、互いに離間して配置された正電極および負電極
（Ｃ）正電極および負電極の間の領域に設けられ、有機発光分子を含む発光層
【０００８】
本発明による有機電界発光素子の光取り出し方法は、基板面上に沿って正電極および負電極を互いに離間して配置すると共に、正電極と負電極の間の領域に有機発光分子を含む発光層を設け、発光層で発生した光を、正電極および負電極の配置方向に対して鉛直な方向に取り出すようにしたものである。
【０００９】
ここで本発明にいう「鉛直」とは、鉛直のみならず略鉛直も含む。
【００１０】
本発明による照明装置、または本発明による表示装置は、上記本発明の有機電界発光素子を備えたものである。
【００１１】
本発明の有機電界発光素子、または本発明の有機電界発光素子の光取り出し方法では、外部電界の印加により正電極および負電極から電荷が注入され、発光層中の有機発光分子が励起されて、基底状態に戻る際に発光が生じる。外部電界の印加方向つまり電荷の注入方向は、正電極および負電極の配置方向と同じ（または略同じ）になる。一方、発光層で発生した光は、正電極および負電極の配置方向に対して鉛直な方向に取り出される。
【００１２】
本発明の照明装置、または本発明の表示装置では、上記本発明の有機電界発光素子から取り出された光により照明または表示がなされる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の有機電界発光素子によれば、基板面上に沿って正電極および負電極を互いに離間して設けると共に、正電極と負電極の間の領域に有機発光分子を含む発光層を配置するようにしたので、また、本発明の有機電界発光素子の光取り出し方法によれば、発光層で発生した光を、正電極および負電極の配置方向に対して鉛直な方向に取り出すようにしたので、正電極および負電極の材料を不透明であるが電気伝導性の高いものとすることが可能となる。よって、電極内の電圧降下による発光の不均一性を低減し、発光面積の増大によらず均一な発光を得ることが可能となる。特に、照明装置または表示装置など、大面積発光が求められる用途に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る有機電界発光素子の構成を表す断面図である。
【図２】図１に示した正電極および負電極の例を表す斜視図である。
【図３】図１に示した有機電界発光素子の製造方法の流れを表す図である。
【図４】図３に示した製造方法を工程順に表した平面図および断面図である。
【図５】図４に続く工程を表す平面図および断面図である。
【図６】図５に続く工程を表す平面図および断面図である。
【図７】図６に続く工程を表す平面図および断面図である。
【図８】図７に続く工程を表す平面図および断面図である。
【図９】図８に続く工程を表す平面図および断面図である。
【図１０】図９に続く工程を表す平面図および断面図である。
【図１１】図１０に続く工程を表す平面図および断面図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係る有機電界発光素子の構成を表す断面図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態に係る有機電界発光素子の構成を表す断面図である。
【図１４】本発明の第４の実施の形態に係る有機電界発光素子の構成を表す断面図である。
【図１５】本発明の第５の実施の形態に係る有機電界発光素子の構成を表す断面図である。
【図１６】図１５に示した有機電界発光素子を備えた照明装置の一例の外観を表す斜視図である。
【図１７】照明装置の他の例の外観を表す斜視図である。
【図１８】照明装置の更に他の例の外観を表す斜視図である。
【図１９】図１５に示した有機電界発光素子を備えた液晶表示装置の概略構成を表す断面図である。
【図２０】本発明の第６の実施の形態に係る表示装置の構成を表す図である。
【図２１】図２０に示した有機電界発光素子の構成を表す断面図である。
【図２２】上記実施の形態の表示装置を含むモジュールの概略構成を表す平面図である。
【図２３】上記実施の形態の表示装置の適用例１の外観を表す斜視図である。
【図２４】（Ａ）は適用例２の表側から見た外観を表す斜視図であり、（Ｂ）は裏側から見た外観を表す斜視図である。
【図２５】適用例３の外観を表す斜視図である。
【図２６】適用例４の外観を表す斜視図である。
【図２７】（Ａ）は適用例５の開いた状態の正面図、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）は閉じた状態の正面図、（Ｄ）は左側面図、（Ｅ）は右側面図、（Ｆ）は上面図、（Ｇ）は下面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（平坦な基板に、正電極および負電極と、発光層とを設けた例）
２．第２の実施の形態（凹凸を有する基板を用いた例）
３．第３の実施の形態（磁界印加する例）
４．第４の実施の形態（光反射層を備えた例）
５．第５の実施の形態（白色発光層を備えた例；照明装置、液晶表示装置）
６．第６の実施の形態（素子間に隔壁を設けた例；有機ＥＬ表示装置）
【００１６】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る有機電界発光素子の構成を表すものである。この有機電界発光素子は、照明装置または液晶用バックライト装置などに用いられるものであり、例えば、基板１１に、正電極（アノード電極）１２および負電極（カソード電極）１３と、有機層１４とを有している。有機層１４は、発光層１４Ｂを有している。
【００１７】
基板１１は、例えば、ガラス，シリコン（Ｓｉ）ウェハあるいは樹脂などにより構成されている。
【００１８】
正電極１２および負電極１３は、基板１１面上に沿って、互いに離間して配置されている。発光層１４Ｂは、正電極１２および負電極１３の全体を覆っており、正電極１２および負電極１３の間の電極間ギャップ領域Ｇに設けられている。これにより、この有機電界発光素子では、発光面積の増大によらず均一な発光が可能となっている。
【００１９】
電極間ギャップ領域Ｇは、正電荷および負電荷の再結合が生じる領域であり、例えば、１００ｎｍ程度とされていることが好ましい。電極間ギャップ領域Ｇに存在する有機発光分子内で正電荷および負電荷が伝導される距離が１００ｎｍを超えると、失活して熱に変わってしまう可能性が高まるからである。
【００２０】
正電極１２は、例えば、ＩＴＯ（インジウム・スズ複合酸化物）またはＩＺＯ（インジウム・亜鉛複合酸化物）により構成されている。また、正電極１２は、反射電極により構成してもよい。その場合、正電極１２は、例えば、厚みが１００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であり、できるだけ高い反射率を有するようにすることが発光効率を高める上で望ましい。例えば、正電極１２を構成する材料としては、クロム（Ｃｒ），金（Ａｕ），白金（Ｐｔ），ニッケル（Ｎｉ），銅（Ｃｕ），タングステン（Ｗ）あるいは銀（Ａｇ）などの金属元素の単体または合金が挙げられる。なお、正電極１２の下には、後述する製造工程において工程数を削減するため、負電極１３と同じ材料よりなる下層電極１５が設けられていてもよい。
【００２１】
負電極１３は、例えば、アルミニウム（Ａｌ），マグネシウム（Ｍｇ），カルシウム（Ｃａ），ナトリウム（Ｎａ）などの金属元素の単体または合金により構成されている。中でも、マグネシウムと銀との合金（ＭｇＡｇ合金）、またはアルミニウム（Ａｌ）とリチウム（Ｌｉ）との合金（ＡｌＬｉ合金）が好ましい。また、負電極１３は、ＩＴＯ（インジウム・スズ複合酸化物）またはＩＺＯ（インジウム・亜鉛複合酸化物）により構成されていてもよい。負電極１３の厚みは、例えば、３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。３０ｎｍ以上であれば良好な電気伝導を得ることが可能であり、１００ｎｍ以下であれば表面粗さの影響が許容できるからである。
【００２２】
有機層１４は、例えば、正孔輸送層１４Ａ、発光層１４Ｂおよび電子輸送層（図示せず）を有するが、これらのうち発光層１４Ｂ以外の層は必要に応じて設ければよい。また、有機層１４は、発光層１４Ｂの発光色によってそれぞれ構成が異なっていてもよい。
【００２３】
正孔輸送層１４Ａは、発光層１４Ｂへの正孔輸送効率を高めるためのものであり、正電極１２の表面に設けられている。正孔輸送層１４Ａは、例えば、厚みが５ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、ビス［（Ｎ−ナフチル）−Ｎ−フェニル］ベンジジン（α−ＮＰＤ）により構成されている。なお、正孔輸送層１４Ａと正電極１２との間には、４，４’，４”−トリス（３−メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）あるいは４，４’，４”−トリス（２−ナフチルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（２−ＴＮＡＴＡ）などよりなる正孔注入層（図示せず）を設けてもよい。
【００２４】
発光層１４Ｂは、有機発光分子を含んでおり、電界をかけることにより正電荷と負電荷との再結合が起こり、光を発生するものである。発光層１４Ｂは、例えば、厚みが１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、材料は発光色により異なっている。赤色の光を発生する発光層１４Ｂは、例えば、９，１０−ジ−（２−ナフチル）アントラセン（ＡＤＮ）に２，６≡ビス［４´≡メトキシジフェニルアミノ）スチリル］≡１，５≡ジシアノナフタレン（ＢＳＮ）を３０重量％混合したものにより構成されている。緑色の光を発生する発光層１４Ｂは、例えば、８≡ヒドロキシキノリンアルミニウム（Ａｌｑ３ ）、またはＡＤＮにクマリン６（Ｃｏｕｍａｒｉｎ６）を５体積％混合したものにより構成されている。Ａｌｑ３ の場合には、発光層１４Ｂが電子輸送層の機能を兼ねることが可能なので、電子輸送層を別途設ける必要はない。青色の光を発生する発光層１４Ｂは、例えば、ＡＤＮに４，４´≡ビス［２≡｛４≡（Ｎ，Ｎ≡ジフェニルアミノ）フェニル｝ビニル］ビフェニル（ＤＰＡＶＢｉ）を２．５重量％混合したものにより構成されている。また、発光層１４Ｂは、高分子材料により構成されていてもよい。
【００２５】
電子輸送層は、発光層１４Ｂへの電子輸送効率を高めるためのものであり、負電極１３の表面に設けられている。電子輸送層は、例えば、厚みが５ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、Ａｌｑ３ により構成されている。なお、電子輸送層と負電極１３との間には、ＬｉＦ，Ｌｉ２ Ｏなどよりなる電子注入層（図示せず）を設けてもよい。
【００２６】
これら正電極１２，負電極１３および有機層１４は、必要に応じて保護層１６により被覆されている。保護層１６は、例えば、厚みが５００ｎｍ以上１００００ｎｍ以下であり、酸化シリコン（ＳｉＯ２ ），窒化シリコン（ＳｉＮ）などにより構成されている。
【００２７】
図２は、正電極１２および負電極１３の形状および配置の一例を表したものである。なお、図２では有機層１４および保護層１６を省略している。正電極１２は、正電極母線１２Ａと、この正電極母線１２Ａから分岐する２本以上の正電極支線１２Ｂとよりなる櫛歯形状を有している。一方、負電極１３は、負電極母線１３Ａと、この負電極母線１３Ａから分岐する２本以上の負電極支線１３Ｂよりなる櫛歯形状を有している。正電極支線１２Ｂと、負電極支線１３Ｂとは、交互に配置されている。
【００２８】
この有機電界発光素子は、例えば次のようにして製造することができる。
【００２９】
図３は、この有機電界発光素子の製造方法の流れを表したものであり、図４ないし図１１は、この製造方法を工程順に表したものである。まず、図４に示したように、上述した材料よりなる基板１１を用意する（ステップＳ１０１）。
【００３０】
次いで、図５に示したように、この基板１１の全面に、例えば蒸着法により、上述した材料よりなる負電極１３を形成する（ステップＳ１０２）。
【００３１】
続いて、図６に示したように、負電極１３の上に、アノード形成用マスク１７Ａを用いた蒸着法により、上述した材料よりなる正電極１２を形成する（ステップＳ１０２）。
【００３２】
そののち、図７に示したように、例えばＦＩＢ（集束イオンビーム）エッチングにより、正電極１２と負電極１３との間に、電極間ギャップ領域Ｇを設ける（ステップＳ１０３）。なお、このとき、正電極１２の下には、負電極１３と同じ材料よりなる下層電極１５が形成される。
【００３３】
電極間ギャップ領域Ｇを設けたのち、図８に示したように、正孔輸送層形成用マスク１７Ｂを用いた蒸着法により、正電極１２の表面に、上述した材料よりなる正孔輸送層１４Ａを形成する（ステップＳ１０４）。また、図示しないが、必要に応じて、電子輸送層形成用マスクを用いた蒸着法により、負電極１３の表面に、上述した材料よりなる電子輸送層を形成する（ステップＳ１０４）。そののち、図９に示したように、正孔輸送層形成用マスク１７Ｂを除去する。
【００３４】
正孔輸送層１４Ａおよび電子輸送層を形成したのち、図１０に示したように、発光層１４Ｂを、正電極１２および負電極１３の全体を覆って形成する。これにより、正電極１２および負電極１３の間の電極間ギャップ領域Ｇに発光層１４Ｂが設けられる（ステップＳ１０５）。
【００３５】
発光層１４Ｂの形成方法としては、例えば、Ａｌｑ３などの低分子材料の場合には蒸着などの乾式成膜を用い、ＰＰＶ（ポリフェニレンビニレン）などの高分子材料の場合には、ドクターブレード，スピンコート，スクリーン印刷などの湿式成膜を用いる。
【００３６】
発光層１４Ｂを形成したのち、図１１に示したように、例えば蒸着法により、上述した材料よりなる保護層１６を形成して封止する（ステップＳ１０６）。なお、発光層１４Ｂおよび保護層１６は、正電極１２および負電極１３の一部を被覆せずに露出させており、この露出領域が外部接続端子となっている。
【００３７】
この有機電界発光素子では、正電極１２と負電極１３との間に電界Ｆが印加されると、正電極１２から正電荷（＋）、負電極１３から負電荷（−）がそれぞれ注入され、発光層１４Ｂ中の有機発光分子が励起されて、基底状態に戻る際に発光が生じる。ここでは、正電極１２および負電極１３が、基板１１面上に沿って互いに離間して設けられていると共に、電極間ギャップ領域Ｇに発光層１４Ｂが配置されているので、外部電界Ｆの印加方向つまり正電荷（＋）および負電荷（−）の注入方向は、正電極１２および負電極１３の配置方向Ａと同じ（または略同じ）になる。一方、発光層１４Ｂで発生した光Ｈは、正電極１２および負電極１３の配置方向Ａに対して鉛直な方向に、発光層１４Ｂの基板１１とは反対側から取り出される。なお、図１では、正電荷（＋）および負電荷（−）の移動方向を点線矢印で表している。
【００３８】
このように本実施の形態では、基板１１面上に沿って正電極１２および負電極１３を互いに離間して設けると共に、電極間ギャップ領域Ｇに発光層１４Ｂを配置するようにしたので、正電極１２および負電極１３の材料を不透明であるが電気伝導性の高いものとすることが可能となる。よって、正電極１２および負電極１３内の電圧降下による発光の不均一性を低減し、発光面積の増大によらず均一な発光を得ることが可能となる。
【００３９】
（第２の実施の形態）
図１２は、本発明の第２の実施の形態に係る有機電界発光素子の断面構成を表したものである。この有機電界発光素子は、基板１１の凹部１１Ａに正電極１２、凸部１１Ｂに負電極１３が設けられていることを除いては、上記第１の実施の形態と同様の構成を有している。凹部１１Ａおよび凸部１１Ｂは、基板１１が樹脂基板である場合には射出成形などで容易に形成可能である。また、凹部１１Ａおよび凸部１１Ｂを用いたナノインプリントを利用することで、凹部１１Ａのみに正電極１２、凸部１１Ｂのみに負電極１３をそれぞれ形成することが容易となる。更に、基板１１に凹部１１Ａおよび凸部１１Ｂが設けられていることにより、発光層１４Ｂで発生した光Ｈの取り出し効率の向上も期待できる。
【００４０】
（第３の実施の形態）
図１３は、本発明の第３の実施の形態に係る有機電界発光素子の断面構成を表したものである。この有機電界発光素子は、外部磁界発生部２０を有していることを除いては、上記第１の実施の形態と同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。よって、対応する構成要素には同一の符号を付して説明する。
【００４１】
外部磁界発生部２０は、正電極１２および負電極１３の配置方向Ａに対して鉛直であると共に光取り出し方向Ｈに対して鉛直な方向（紙面に垂直な方向）への外部磁界を印加するものである。外部磁界発生部２０は、例えば、所定の方向へ外部磁界を発生するような位置に離間して配置した２つの永久磁石により構成されている。あるいは、所定の面内方向へ着磁された磁性膜を基板１１上の正電極１２または負電極１３下部へ配置することにより構成されている。
【００４２】
この有機電界発光素子は、外部磁界発生部２０を設けることを除いては、第１の実施の形態と同様にして製造することができる。
【００４３】
この有機電界発光素子では、正電極１２と負電極１３との間に電界Ｆが印加されると、第１の実施の形態と同様に、正電極１２から正電荷（＋）、負電極１３から負電荷（−）がそれぞれ注入され、発光層１４Ｂにおいて発光が生じる。ここでは、外部磁界発生部２０が設けられているので、この外部磁界発生部２０により印加された外部磁界が、正電極１２および負電極１３から注入された正電荷（＋）および負電荷（−）を、基板１１面から鉛直かつ正電極１２および負電極１３から離れる方向に移動させる。このような電荷の移動によって、基板１１側の有機発光分子だけではなく、保護層１６側（基板１１とは反対側）の有機発光分子も励起させることが可能となり、発光層１４Ｂからの光Ｈの取り出し効率が高まる。
【００４４】
このように本実施の形態では、外部磁界発生部２０を設けるようにしたので、発光層１４Ｂからの光Ｈの取り出し効率を高めることが可能となる。
【００４５】
（第４の実施の形態）
図１４は、本発明の第４の実施の形態に係る有機電界発光素子の断面構成を表したものである。この有機電界発光素子は、基板１１面上に光反射層３１および下地層３２を有していることを除いては、上記第１の実施の形態と同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。よって、対応する構成要素には同一の符号を付して説明する。
【００４６】
光反射層３１は、基板１１面上に設けられ、例えば金属反射膜により構成されている。下地層３２は、正電極１２と負電極１３との短絡を防止するためのものであり、光反射層３１と正電極１２および負電極１３との間に設けられ、光反射層３１の表面を覆っている。下地層３２は、例えば透明誘電体膜により構成されている。
【００４７】
この有機電界発光素子は、基板１１面上に光反射層３１および下地層３２を設けることを除いては、第１の実施の形態と同様にして製造することができる。
【００４８】
この有機電界発光素子では、正電極１２と負電極１３との間に電界Ｆが印加されると、第１の実施の形態と同様に、正電極１２から正電荷（＋）、負電極１３から負電荷（−）がそれぞれ注入され、発光層１４Ｂにおいて発光が生じる。ここでは、基板１１面上に光反射層３１および下地層３２が設けられているので、基板１１側へ進んだ光が光反射層３１で反射され、発光層１４Ｂの基板１１とは反対側から取り出される。よって、発光層１４Ｂで発生した光Ｈの損失が小さくなり、光Ｈの取り出し効率が高まる。
【００４９】
このように本実施の形態では、基板１１面上に光反射層３１および下地層３２を設けるようにしたので、発光層１４Ｂで発生した光Ｈの取り出し効率を高めることが可能となる。
【００５０】
なお、本実施の形態においても、第２の実施の形態と同様の外部磁界発生部２０を設けるようにしてもよい。
【００５１】
（第５の実施の形態）
図１５は、本発明の第５の実施の形態に係る有機電界発光素子の断面構成を表したものである。この有機電界発光素子は、発光層１４Ｂが、基板１１側から順に、青色発光層１４ＢＢ，緑色発光層１４ＢＧおよび赤色発光層１４ＢＲを順に積層した白色発光層であることを除いては、上記第２の実施の形態と同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。
【００５２】
（照明装置）
図１６および図１７は、この第５の実施の形態の有機電界発光素子が適用される卓上用の照明装置の外観を表したものである。この照明装置は、例えば、基台４１に設けられた支柱４２に、照明部４３を取り付けたものであり、この照明部４３は、上記第５の実施の形態に係る白色発光の有機電界発光素子により構成されている。照明部４３は、基板１１として樹脂基板などの湾曲可能なものを用いることにより、図１６に示した筒状、または図１７に示した曲面状など、任意の形状とすることが可能である。
【００５３】
図１８は、第５の実施の形態の有機電界発光素子が適用される室内用の照明装置の外観を表したものである。この照明装置は、例えば、上記第５の実施の形態に係る白色発光の有機電界発光素子により構成された照明部４４を有している。照明部４４は、建造物の天井５０Ａに適宜の個数および間隔で配置されている。なお、照明部４４は、用途に応じて、天井５０Ａに限らず、壁５０Ｂまたは床（図示せず）など任意の場所に設置することが可能である。
【００５４】
（液晶表示装置）
図１９は、第５の実施の形態の有機電界発光素子が適用される液晶表示装置の概略構成を表したものである。この液晶表示装置は、液晶テレビジョン装置などとして用いられるものであり、液晶パネル６１と、バックライト装置（面光源装置）６２とを有する透過型カラー液晶表示装置である。
【００５５】
液晶パネル６１は、一対の透明基板の間に液晶層を挟んだ透過型液晶表示パネルである。透明基板の内面には透明電極膜、配向膜、カラーフィルタ等が設けられている。透明基板の外面には、それぞれ偏光板が設けられている。なお、必要に応じて、透明基板と偏光板との間には、位相差板等の光学補償シートが配置されていてもよい。
【００５６】
バックライト装置６２は、光源６３と、拡散板６４とを有しており、光源６３は、上記第５の実施の形態に係る白色発光の有機電界発光素子により構成されている。拡散板６４は、光学機能シート６５と適宜組み合わせられてスクリーンを構成するものであり、第１面６４Ａに光源６３からの光が照射され、第１面６４Ａの反対側の第２面６４Ｂから、光が再放射されるようになっている。拡散板６４は、光源６３から距離Ｄを隔てて置かれている。光源６３から放射された光は、拡散板６４および光学機能シート６５よりなるスクリーンと、光源６３との間の空間で混合されることで、拡散板６４に入射される光が均一化されるようになっている。
【００５７】
（第６の実施の形態）
図２０は、本発明の第６の実施の形態に係る表示装置の構成を表すものである。この表示装置は、有機ＥＬテレビジョン装置などとして用いられるものであり、例えば、基板１１の上に、表示領域１１０として、複数の有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂがマトリクス状に配置されたものである。表示領域１１０の周辺には、映像表示用のドライバである信号線駆動回路１２０および走査線駆動回路１３０が設けられている。
【００５８】
表示領域１１０内において、列方向には信号線１２０Ａが複数配置され、行方向には走査線１３０Ａが複数配置されている。各信号線１２０Ａと各走査線１３０Ａとの交差点に、トランジスタＴｒを介して、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂのいずれか一つ（サブピクセル）が配置されている。各信号線１２０Ａは、信号線駆動回路１２０に接続され、この信号線駆動回路１２０から信号線１２０Ａを介してトランジスタＴｒのドレイン電極に画像信号が供給されるようになっている。各走査線１３０Ａは走査線駆動回路１３０に接続され、この走査線駆動回路１３０から走査線１３０Ａを介してトランジスタＴｒのゲート電極に走査信号が順次供給されるようになっている。なお、トランジスタＴｒは、一般的な薄膜トランジスタ（ＴＦＴ（Thin Film Transistor））により構成され、その構成は例えば逆スタガ構造（いわゆるボトムゲート型）でもよいしスタガ構造（トップゲート型）でもよく特に限定されない。
【００５９】
図２１は、図２０に示した表示領域１１０の断面構成を表したものである。なお、図２１では、隣接する有機電界発光素子１０Ｒおよび１０Ｇのみを表している。有機電界発光素子１０Ｒは、赤色の光を発生する赤色発光層１４ＢＲを有している。有機電界発光素子１０Ｇは、緑色の光を発生する緑色発光層１４ＢＧを有している。有機電界発光素子１０Ｂは、図示しないが、青色の光を発生する青色発光層１４ＢＢを有している。有機電界発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂは、隔壁１８により互いに隔てられている。このことを除いては、有機電界発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂは、上記第１の実施の形態と同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。
【００６０】
この表示装置では、各画素に対して走査線駆動回路１３０からトランジスタＴｒのゲート電極を介して走査信号が供給されると共に、信号線駆動回路１２０から画像信号がトランジスタＴｒのドレイン電極を介して供給される。これら走査信号および画像信号に応じてトランジスタＴｒがオンオフ制御され、これにより、各有機電界発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの正電極１２と負電極１３との間に電界Ｆが印加される。この電界Ｆにより、正電極１２から正電荷（＋）、負電極１３から負電荷（−）がそれぞれ注入され、第１の実施の形態と同様にして発光が生じる。発光層１４Ｂで発生した光Ｈは、正電極１２および負電極１３の配置方向Ａに対して鉛直な方向に、発光層１４Ｂの基板１１とは反対側から取り出される。
【００６１】
（モジュールおよび適用例）
以下、上記実施の形態で説明した表示装置の適用例について説明する。上記実施の形態の表示装置は、テレビジョン装置，デジタルカメラ，ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置あるいはビデオカメラなど、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を、画像あるいは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示装置に適用することが可能である。
【００６２】
（モジュール）
上記実施の形態の表示装置は、例えば、図２２に示したようなモジュールとして、後述する適用例１〜５などの種々の電子機器に組み込まれる。このモジュールは、例えば、基板１１の一辺に、保護層１６から露出した領域２１０を設け、この露出した領域２１０に、信号線駆動回路１２０および走査線駆動回路１３０の配線を延長して外部接続端子（図示せず）を形成したものである。外部接続端子には、信号の入出力のためのフレキシブルプリント配線基板（ＦＰＣ；Flexible Printed Circuit）２２０が設けられていてもよい。
【００６３】
（適用例１）
図２３は、上記実施の形態の表示装置が適用されるテレビジョン装置の外観を表したものである。このテレビジョン装置は、例えば、フロントパネル３１０およびフィルターガラス３２０を含む映像表示画面部３００を有しており、この映像表示画面部３００は、上記実施の形態に係る表示装置により構成されている。
【００６４】
（適用例２）
図２４は、上記実施の形態の表示装置が適用されるデジタルカメラの外観を表したものである。このデジタルカメラは、例えば、フラッシュ用の発光部４１０、表示部４２０、メニュースイッチ４３０およびシャッターボタン４４０を有しており、その表示部４２０は、上記実施の形態に係る表示装置により構成されている。
【００６５】
（適用例３）
図２５は、上記実施の形態の表示装置が適用されるノート型パーソナルコンピュータの外観を表したものである。このノート型パーソナルコンピュータは、例えば、本体５１０，文字等の入力操作のためのキーボード５２０および画像を表示する表示部５３０を有しており、その表示部５３０は、上記実施の形態に係る表示装置により構成されている。
【００６６】
（適用例４）
図２６は、上記実施の形態の表示装置が適用されるビデオカメラの外観を表したものである。このビデオカメラは、例えば、本体部６１０，この本体部６１０の前方側面に設けられた被写体撮影用のレンズ６２０，撮影時のスタート／ストップスイッチ６３０および表示部６４０を有しており、その表示部６４０は、上記実施の形態に係る表示装置により構成されている。
【００６７】
（適用例５）
図２７は、上記実施の形態の表示装置が適用される携帯電話機の外観を表したものである。この携帯電話機は、例えば、上側筐体７１０と下側筐体７２０とを連結部（ヒンジ部）７３０で連結したものであり、ディスプレイ７４０，サブディスプレイ７５０，ピクチャーライト７６０およびカメラ７７０を有している。そのディスプレイ７４０またはサブディスプレイ７５０は、上記実施の形態に係る表示装置により構成されている。
【００６８】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形が可能である。
【００６９】
また、例えば、上記実施の形態において説明した各層の材料および厚み、または成膜方法および成膜条件などは限定されるものではなく、他の材料および厚みとしてもよく、または他の成膜方法および成膜条件としてもよい。
【００７０】
また、上記実施の形態では、有機電界発光素子の構成を具体的に挙げて説明したが、全ての層を備える必要はなく、また、他の層を更に備えていてもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１１…基板、１２…正電極、１３…負電極、１４…有機層、１４Ａ…正孔輸送層、１４Ｂ…発光層、１５…下層電極、１６…保護層、２０…外部磁界発生部、３１…光反射層、３２…下地層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板面上に沿って、互いに離間して配置された正電極および負電極と、
前記正電極および前記負電極の間の領域に設けられ、有機発光分子を含む発光層と
を備えた有機電界発光素子。
【請求項２】
前記発光層で発生した光は、前記正電極および前記負電極の配置方向に対して鉛直な方向に取り出される
請求項１記載の有機電界発光素子。
【請求項３】
前記発光層で発生した光は、前記発光層の前記基板とは反対側から取り出される
請求項２記載の有機電界発光素子。
【請求項４】
前記正電極は、正電極母線および前記正電極母線から分岐する２本以上の正電極支線よりなる櫛歯形状を有し、
前記負電極は、負電極母線および前記負電極母線から分岐する２本以上の負電極支線よりなる櫛歯形状を有し、
前記正電極支線および前記負電極支線は交互に配置されている
請求項１記載の有機電界発光素子。
【請求項５】
前記正電極および前記負電極の配置方向に対して鉛直であると共に前記光取り出し方向に対して鉛直な方向への外部磁界を印加する外部磁界発生手段を備えた
請求項２記載の有機電界発光素子。
【請求項６】
前記外部磁界発生手段により印加された外部磁界が、前記電極から注入された電荷を前記基板面から鉛直かつ前記電極から離れる方向に移動させる
請求項５記載の有機電界発光素子。
【請求項７】
前記基板面上に設けられた光反射層と、
前記光反射層と前記正電極および前記負電極との間に設けられ、前記光反射層の表面を覆う下地層と
を備えた請求項１ないし６のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項８】
基板面上に沿って正電極および負電極を互いに離間して配置すると共に、前記正電極と前記負電極の間の領域に有機発光分子を含む発光層を設け、前記発光層で発生した光を、前記正電極および前記負電極の配置方向に対して鉛直な方向に取り出す
有機電界発光素子の光取り出し方法。
【請求項９】
基板と、
前記基板面上に沿って、互いに離間して配置された正電極および負電極と、
前記正電極および前記負電極の間の領域に設けられ、有機発光分子を含む発光層と
を有する有機電界発光素子を備えた照明装置。
【請求項１０】
前記発光層は、赤色発光層、緑色発光層および青色発光層を含む白色発光層である
請求項９記載の照明装置。
【請求項１１】
基板と、
前記基板面上に沿って、互いに離間して配置された正電極および負電極と、
前記正電極および前記負電極の間の領域に設けられ、有機発光分子を含む発光層と
を有する有機電界発光素子を備えた表示装置。
【請求項１２】
前記有機電界発光素子を複数有すると共に、前記複数の有機電界発光素子を隔てる隔壁とを備えた
請求項１１記載の表示装置。
【請求項１】
基板と、
前記基板面上に沿って、互いに離間して配置された正電極および負電極と、
前記正電極および前記負電極の間の領域に設けられ、有機発光分子を含む発光層と
を備えた有機電界発光素子。
【請求項２】
前記発光層で発生した光は、前記正電極および前記負電極の配置方向に対して鉛直な方向に取り出される
請求項１記載の有機電界発光素子。
【請求項３】
前記発光層で発生した光は、前記発光層の前記基板とは反対側から取り出される
請求項２記載の有機電界発光素子。
【請求項４】
前記正電極は、正電極母線および前記正電極母線から分岐する２本以上の正電極支線よりなる櫛歯形状を有し、
前記負電極は、負電極母線および前記負電極母線から分岐する２本以上の負電極支線よりなる櫛歯形状を有し、
前記正電極支線および前記負電極支線は交互に配置されている
請求項１記載の有機電界発光素子。
【請求項５】
前記正電極および前記負電極の配置方向に対して鉛直であると共に前記光取り出し方向に対して鉛直な方向への外部磁界を印加する外部磁界発生手段を備えた
請求項２記載の有機電界発光素子。
【請求項６】
前記外部磁界発生手段により印加された外部磁界が、前記電極から注入された電荷を前記基板面から鉛直かつ前記電極から離れる方向に移動させる
請求項５記載の有機電界発光素子。
【請求項７】
前記基板面上に設けられた光反射層と、
前記光反射層と前記正電極および前記負電極との間に設けられ、前記光反射層の表面を覆う下地層と
を備えた請求項１ないし６のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項８】
基板面上に沿って正電極および負電極を互いに離間して配置すると共に、前記正電極と前記負電極の間の領域に有機発光分子を含む発光層を設け、前記発光層で発生した光を、前記正電極および前記負電極の配置方向に対して鉛直な方向に取り出す
有機電界発光素子の光取り出し方法。
【請求項９】
基板と、
前記基板面上に沿って、互いに離間して配置された正電極および負電極と、
前記正電極および前記負電極の間の領域に設けられ、有機発光分子を含む発光層と
を有する有機電界発光素子を備えた照明装置。
【請求項１０】
前記発光層は、赤色発光層、緑色発光層および青色発光層を含む白色発光層である
請求項９記載の照明装置。
【請求項１１】
基板と、
前記基板面上に沿って、互いに離間して配置された正電極および負電極と、
前記正電極および前記負電極の間の領域に設けられ、有機発光分子を含む発光層と
を有する有機電界発光素子を備えた表示装置。
【請求項１２】
前記有機電界発光素子を複数有すると共に、前記複数の有機電界発光素子を隔てる隔壁とを備えた
請求項１１記載の表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【公開番号】特開２０１０−２８２８９１（Ｐ２０１０−２８２８９１Ａ）
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３６３５３（Ｐ２００９−１３６３５３）
【出願日】平成２１年６月５日（２００９．６．５）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月５日（２００９．６．５）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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