面発光装置
【課題】光の取り出し効率の向上を図ると共に透明電極層の電圧降下に起因した輝度ムラを軽減することができる面発光装置を提供する。
【解決手段】透明電極層２よりも導電性に優れた材料から形成されると共に外周面７ａ〜７ｃに反射面が形成された補助電極７が有機ＥＬ素子５の面発光領域Ｒ内に格子状に配置され、透明電極層２に電気的に接続される。透明基板１の面１ａで全反射した光Ｌ１や透明電極層２から大きな入射角で透明基板１に入射した光Ｌ２が補助電極７の外周面７ｂあるいは７ｃで反射すると、その光路が調整されて臨界角より小さな入射角で面１ａに入射し、この面１ａから外気中に出射される。透明電極層２に接する補助電極７の外周面７ａで反射した光Ｌ３は、有機ＥＬ素子５の金属電極層４で反射した後に透明基板１へ入射し、面１ａから外気中に出射される。
【解決手段】透明電極層２よりも導電性に優れた材料から形成されると共に外周面７ａ〜７ｃに反射面が形成された補助電極７が有機ＥＬ素子５の面発光領域Ｒ内に格子状に配置され、透明電極層２に電気的に接続される。透明基板１の面１ａで全反射した光Ｌ１や透明電極層２から大きな入射角で透明基板１に入射した光Ｌ２が補助電極７の外周面７ｂあるいは７ｃで反射すると、その光路が調整されて臨界角より小さな入射角で面１ａに入射し、この面１ａから外気中に出射される。透明電極層２に接する補助電極７の外周面７ａで反射した光Ｌ３は、有機ＥＬ素子５の金属電極層４で反射した後に透明基板１へ入射し、面１ａから外気中に出射される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、面発光装置に係り、特にＥＬ（エレクトロルミネッセンス）装置を光源とする面発光装置の光取り出し効率の改善に関する。
【背景技術】
【０００２】
無機ＥＬ装置や有機ＥＬ装置などのＥＬ装置は、自己発光を行い、高輝度の面光源を得ることができるため、薄型、軽量の携帯機器等のディスプレイや面発光装置として広く実用化が進められている。このＥＬ装置は、例えば、ガラス等からなる透明基板上に、ＩＴＯ等の光透過性を有する透明電極層と、発光層を有する薄膜層と、Ａｌ等の光反射性を有する金属電極層とを順次積層してＥＬ素子を形成した構造を有しており、発光層で発せられた光が直接透明電極層を透過し、あるいは一旦金属電極層で反射した後に透明電極層を透過し、さらに透明基板を透過してこの透明基板と外気との境界面を光出射面として出射される。
【０００３】
このとき、薄膜層、透明電極層及び透明基板の各層の境界面や透明基板と外気との境界面において光の入射側の物質の屈折率が出射側の物質の屈折率より大きい場合、例えば光出射面である透明基板と外気との境界面では、入射角が透明基板を構成するガラス等の屈折率と空気の屈折率との比によって決定される臨界角を越える光はその境界面で全反射されるため、光を取り出すことができなくなってしまう。
【０００４】
そこで、特許文献１に記載されたディスプレイ装置においては、各画素の外周部を囲むように断面楔形状の反射部材を透明基板内に設け、各画素内の発光層で発せられた光を外周部の反射部材で反射させて角度を変換させることにより、透明基板と外気との境界面で全反射される光を少なくして、光の取り出し効率の向上を図っている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１８９２５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のディスプレイ装置は、互いに間隙を隔ててマトリクス状に配置された各画素の間隙に対向する位置に反射部材を形成したものであり、透明基板の全面上にＥＬ素子が形成された面発光装置にそのまま適用するのは困難である。
【０００７】
また、透明電極層の電気抵抗率は、例えばＩＴＯで数百μΩｃｍ程度であり、Ａｌの２．６５μΩｃｍやＡｇの１．５９μΩｃｍ等の金属電極層の電気抵抗率に比べて２桁ほど大きな値を有しているため、透明基板の全面上にＥＬ素子が形成される面発光装置においては、透明電極層の面内方向の電圧降下が無視できなくなり、発光時の輝度ムラを生じやすくなる。通常、透明電極層の端子は非発光領域に形成されるので、発光面のサイズが大きいほど、端子までの距離が遠い発光領域が存在することとなり、透明電極層の電圧降下が大きくなって輝度ムラが顕著に現れる。
【０００８】
このような透明電極層の電圧降下に起因した輝度ムラを軽減するために、金属等の導電性に優れた材料からなる補助電極を透明電極層に接続させて非発光領域に形成する方法が提案されている。ところが、補助電極を用いても、発光面のサイズを大きくすると、補助電極までの距離が遠い発光領域が存在し、輝度ムラの問題を解消することは困難である。
なお、透明電極層を厚く形成すれば、面内方向の電圧降下を低減することができるが、膜厚の増加により透明電極層の透過率が低下し、ＥＬ素子としての発光効率が低下するという問題を生じてしまう。
【０００９】
この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、光の取り出し効率の向上を図ると共に透明電極層の電圧降下に起因した輝度ムラを軽減することができる面発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係る面発光装置は、基板上に、第１電極層と、発光層を有する薄膜層と、第２電極層とをこの順に積層することにより所定の面発光領域を有するＥＬ素子が形成されると共に、第１電極層及び第２電極層の少なくとも一方が透明電極層からなる面発光装置において、透明電極層より導電性に優れた材料から形成されると共に外周部に反射面を有する補助電極をＥＬ素子の面発光領域内に配置し、透明電極層に接続したものである。
補助電極は、基板内に形成することができる。あるいは、透明基板の屈折率と透明電極層の屈折率との中間の値の屈折率を有する屈折率調整層を透明基板と透明電極層との間に配置し、この屈折率調整層内に補助電極を形成することもできる。
また、この発明に係る面発光装置は、透明基板上に、第１電極層と、発光層を有する薄膜層と、第２電極層とをこの順に積層することにより所定の面発光領域を有するＥＬ素子が形成されると共に第１電極層が透明電極層からなり且つ透明基板側から光を出射する面発光装置において、透明電極層より導電性に優れた材料から形成されると共に外周部に反射面を有する補助電極をＥＬ素子の面発光領域内に配置し、透明電極層に接続したものである。また、第２電極層は反射性を有する金属電極層からなることが好ましい。
【００１１】
なお、補助電極は、ＥＬ素子の面発光領域内に格子状に配置することが好ましい。
補助電極は、透明基板内に形成することができる。あるいは、透明基板の屈折率と透明電極層の屈折率の中間の値の屈折率を有する屈折率調整層を透明基板と透明電極層との間に配置し、この屈折率調整層内に補助電極を形成することもできる。
また、補助電極の一部を、透明電極層内に形成してもよい。
補助電極は、断面多角形状あるいは断面円弧状に形成することができる。
さらに、補助電極の外周部の少なくとも一部を反射性に優れた第１の材料から形成すると共に内部を導電性に優れた第２の材料から形成してもよい。
また、薄膜層を有機化合物から形成することができる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、外周部の少なくとも一部に反射面を有する補助電極をＥＬ素子の面発光領域内に配置したので、発光層から発した光が補助電極の外周部で反射することによりその光路が調整され、光の取り出し効率が向上する。また、補助電極は、透明電極層より導電性に優れた材料から形成されて透明電極層に接続されるので、透明電極層の電圧降下に起因した輝度ムラを軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。なお、各図面はそれぞれの構成を模式的に示したものであり、大きさや厚さの比等は実際とは異なっている。
実施の形態１
図１に実施の形態１に係る面発光装置の断面構造を示す。基板としての透明基板１の表面上に第１電極層としての透明電極層２が形成され、透明電極層２の上に有機化合物からなり且つ発光層を含む薄膜層としての有機層３が形成され、さらに有機層３の上に第２電極層としての金属電極層４が形成されている。これら透明電極層２、有機層３及び金属電極層４により所定の面発光領域Ｒを有する有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子５が形成され、この有機ＥＬ素子５の全体が封止膜６によって覆われている。透明基板１の透明電極層２とは反対側の面１ａがこの面発光装置の出射面を形成している。
【００１４】
透明基板１と透明電極層２との境界面上に補助電極７が形成されている。この補助電極７は、透明電極層２よりも導電性に優れた材料から形成されると共に直角二等辺三角形の断面形状を有し、底面となる外周面７ａが透明電極層２の表面に接し、互いに直角に交差する２つの外周面７ｂ及び７ｃがそれぞれ透明基板１の面１ａに対向するように透明基板１内に埋設されている。外周面７ａと透明電極層２の表面との接触により補助電極７は透明電極層２に電気的に接続されている。また、補助電極７の３つの外周面７ａ、７ｂ及び７ｃはそれぞれ少なくとも可視光に対する反射面を形成している。
図２に示されるように、補助電極７は、有機ＥＬ素子５の面発光領域Ｒ内に格子状に配置されている。
なお、透明電極層２及び金属電極層４は、それぞれ面発光領域Ｒの外側に延出する端子部２ａ及び４ａを有している。
【００１５】
透明基板１は、可視光に対して透過性を有する材料から形成されればよく、ガラス、樹脂等を用いることができる。透明電極層２は、電極としての機能を有し且つ少なくとも可視光に対して透過性を有していればよく、例えばＩＴＯがその材料として採用される。
有機層３は、発光層のみの単層、または正孔注入層、正孔輸送層、正孔注入輸送層、正孔阻止層、電子注入層、電子輸送層、電子阻止層などの一層以上と発光層とが積層された多層のいずれであってもよい。発光層の材料としては、少なくともＡｌｑ３やＤＣＭなどの公知の有機発光材料が含有される。また、正孔注入層、正孔輸送層、正孔注入輸送層、正孔阻止層、電子注入層、電子輸送層、電子阻止層などは、公知の材料から適宜形成される。
【００１６】
金属電極層４は、電極としての機能を有し且つ少なくとも可視光に対して反射性を有すればよく、例えばＡｌ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｌ合金、Ａｌ／Ｍｏ積層体等を採用することができる。
封止膜６は、例えばプラズマＣＶＤ法により形成される窒化珪素、酸窒化珪素及び酸化珪素等が用いられる。
補助電極７は、導電性に優れると共に少なくとも可視光に対して優れた反射性を有する材料、例えばＡｇ、Ａｌ等から形成され、補助電極７の外周面７ａは幅５０μｍ、配列ピッチは２００μｍに形成される。
【００１７】
ここで、図３を参照して補助電極７を製造する方法について説明する。まず、図３（ａ）に示される透明基板１の表面に切削加工を施すことにより、図３（ｂ）に示されるように直角二等辺三角形の断面形状を有する格子状の溝８を形成する。この溝８の形成は、機械的加工の他、レーザ加工、化学的加工等を用いることもできる。次に、図３（ｃ）に示されるように、溝８の内部が十分に満たされるまで透明基板１の表面上に例えばＡｇを蒸着してＡｇ層９を形成する。さらに、Ａｇ層９をエッチングして透明基板１の表面を露出させることにより、図３（ｄ）に示されるように、透明基板１の表面に埋設された補助電極７が製造される。
その後、補助電極７が埋設された透明基板１の表面上に透明電極層２、有機層３及び金属電極層４を順次積層して有機ＥＬ素子５を形成すればよい。
【００１８】
次に、この実施の形態１に係る面発光装置の動作について説明する。端子部２ａ及び４ａ間に図示しない電源回路を接続して透明電極層２と金属電極層４との間に電流を流すことにより有機ＥＬ素子５を点灯させる。すなわち、有機層３内の発光層で発した光が直接透明電極層２へ入射し、あるいは金属電極層４で反射した後に透明電極層２へ入射し、さらに透明基板１を透過して面１ａから出射される。
【００１９】
ここで、一般に透明基板１を構成するガラス等の屈折率が空気の屈折率より大きいため、図１に示されるように、透明基板１内を透過した後に光出射面である面１ａに対して臨界角を越える入射角で入射した光Ｌ１は、面１ａで全反射して再び透明基板１内を進行することとなる。ところが、透明基板１と透明電極層２との境界面上に直角二等辺三角形の断面形状を有する補助電極７が配置されているので、光Ｌ１が補助電極７の外周面７ｂあるいは７ｃで反射すると、その光路が調整されて臨界角より小さな入射角で面１ａに入射し、この面１ａから外気中に出射される。
【００２０】
また、有機層３の発光層で発した光のうち、透明電極層２から大きな入射角で透明基板１に入射した光Ｌ２が補助電極７の外周面７ｂあるいは７ｃで反射すると、光路が調整されて臨界角より小さな入射角で面１ａに入射し、この面１ａから外気中に出射されるようになる。
このように、補助電極７の存在により、従来は面発光装置内に閉じこめられていた光も大気中に取り出すことができるようになり、光の取り出し効率が向上する。
また、上記の光Ｌ１及びＬ２のように、補助電極７の外周面７ｂあるいは７ｃで反射した後に透明基板１の面１ａから外気中に出射される光が存在するため、この面発光装置を透明基板１の面１ａ側から見たときに補助電極７が見えにくくなり、均一な発光面が得られる。
【００２１】
なお、有機層３の発光層で発した光が、透明電極層２に接する補助電極７の外周面７ａで反射すると、透明基板１内に入ることができずに再び有機ＥＬ素子５内に戻される。しかし、図１の光Ｌ３のように、補助電極７の外周面７ａに対する入射角が０でなければ、有機ＥＬ素子５の金属電極層４で反射した後に、あるいは補助電極７の外周面７ａと金属電極層４との間で反射を繰り返した後に、補助電極７が存在しない箇所から透明基板１へ入射し、面１ａから大気中に出射されるようになる。このため、補助電極７の遮蔽による光の取り出し効率の低下は最小限に抑えられる。
【００２２】
また、透明電極層２よりも導電性に優れた材料から形成された補助電極７が有機ＥＬ素子５の面発光領域Ｒ内に格子状に配置されると共に透明電極層２に電気的に接続されているため、面発光領域Ｒ内のいずれの点においても近くに補助電極７が存在することとなり、透明電極層２の面内方向の電圧降下に起因した輝度ムラが軽減される。輝度ムラが最小となるように、補助電極７の断面積、透明電極層２に接する外周面７ａの幅、補助電極７の配列ピッチ等を選択することが好ましい。
【００２３】
さらに、補助電極７が有機ＥＬ素子５の面発光領域Ｒ内に配置されているので、従来のように非発光領域に補助電極を形成する必要がなく、同じ大きさの面発光領域Ｒを有しながらも小型の面発光装置を実現することができる。従って、親基板から複数の面発光装置を切り出す場合に、同じ親基板から、より多数の面発光装置を切り出すことが可能となり、面発光装置の製造コストの低減を図ることができる。
【００２４】
実施の形態２
図４に実施の形態２に係る面発光装置の断面構造を示す。この面発光装置は、図１に示した実施の形態１の面発光装置において、透明基板１と有機ＥＬ素子５の透明電極層２との間に屈折率調整層１０を形成し、この屈折率調整層１０内に補助電極７を形成したものである。補助電極７は、透明電極層２の表面と接触することにより透明電極層２に電気的に接続されている。
屈折率調整層１０は、少なくとも可視光に対して透過性を有し、透明基板１の屈折率と透明電極層２の屈折率との中間の値の屈折率を有する材料から形成されている。
【００２５】
このような屈折率調整層１０を備えた面発光装置７を製造する方法について説明する。まず、図５（ａ）に示されるように、透明基板１の表面上に例えばネガタイプのフォトポリマーからなる屈折率調整層１０を形成した後、これから形成しようとする補助電極７の配列パターンに対応させて格子状のパターンで透明基板１の裏面側から透明基板１を通して屈折率調整層１０にＵＶ（紫外）光を照射し、屈折率調整層１０を現像することにより、厚さ方向の露光量の違いに起因した現像速度の差を利用して、図５（ｂ）に示されるように、屈折率調整層１０に三角形の断面形状を有する格子状の溝１１を形成する。次に、図５（ｃ）に示されるように、溝１１の内部が十分に満たされるまで屈折率調整層１０の表面上に例えばＡｇを蒸着してＡｇ層９を形成する。さらに、Ａｇ層９をエッチングして屈折率調整層１０の表面を露出させることにより、図５（ｄ）に示されるように、屈折率調整層１０の表面に埋設された補助電極７が製造される。
その後、補助電極７が埋設された屈折率調整層１０の表面上に透明電極層２、有機層３及び金属電極層４を順次積層して有機ＥＬ素子５を形成すればよい。
なお、屈折率調整層１０を形成するフォトポリマーは、成型後にアウトガスの少ない材質のものを用いることが好ましい。
【００２６】
次に、この実施の形態２に係る面発光装置の動作について説明する。透明電極層２と金属電極層４との間に電流を流すことにより有機ＥＬ素子５を点灯させると、有機層３内の発光層で発した光が直接透明電極層２へ入射し、あるいは金属電極層４で反射した後に透明電極層２へ入射し、さらに屈折率調整層１０及び透明基板１を透過して面１ａから出射される。
【００２７】
透明基板１を構成するガラス等の屈折率をｎ１、透明電極層２を構成するＩＴＯ等の屈折率をｎ２、屈折率調整層１０の屈折率をｎ３とすると、一般に、ｎ１＜ｎ２であり、屈折率調整層１０の屈折率はｎ１とｎ２の中間の値を有するので、
ｎ１＜ｎ３＜ｎ２ ・・・（１）
となる。
ここで、実施の形態１の面発光装置のように透明基板１と透明電極層２とが直接接している構造においては、透明電極層２から透明基板１へ向かう光に対して決定される臨界角θは、
ｓｉｎθ＝ｎ１／ｎ２ ・・・（２）
で表される。
【００２８】
これに対し、この実施の形態２の面発光装置のように透明電極層２と透明基板１との間に屈折率調整層１０が介在された構造においては、透明電極層２から屈折率調整層１０へ向かう光に対して決定される臨界角αは、
ｓｉｎα＝ｎ３／ｎ２ ・・・（３）
で表され、屈折率調整層１０から透明基板１へ向かう光に対して決定される臨界角βは、
ｓｉｎβ＝ｎ１／ｎ３ ・・・（４）
で表される。
（１）、（２）式を用いて（３）、（４）式を書きあらためると、
ｓｉｎα＝（ｎ３／ｎ２）＞（ｎ１／ｎ２）＝ｓｉｎθ ・・・（５）
ｓｉｎβ＝（ｎ１／ｎ３）＞（ｎ１／ｎ２）＝ｓｉｎθ ・・・（６）
となり、これら（５）、（６）式から、
α＞θ
β＞θ
が導出される。
【００２９】
すなわち、この実施の形態２において、透明電極層２から屈折率調整層１０へ向かう光に対する臨界角αと、屈折率調整層１０から透明基板１へ向かう光に対する臨界角βは、いずれも実施の形態１のように透明基板１と透明電極層２とが直接接している構造において透明電極層２から透明基板１へ向かう光に対する臨界角θより大きくなり、全反射する光が少なくなることがわかる。このため、図４の光Ｌ４のように、透明電極層２と屈折率調整層１０との境界面及び屈折率調整層１０と透明基板１との境界面で全反射しないで透明基板１内を透過する光が増加し、実施の形態１の面発光装置よりもさらに光の取り出し効率が向上する。
【００３０】
なお、補助電極７の外周面７ａ〜７ｃでの反射による光の取り出し効果、並びに補助電極７の存在による輝度ムラの軽減効果は実施の形態１と同様である。
【００３１】
実施の形態３
図６に実施の形態３に係る面発光装置の補助電極を示す。上述した実施の形態１の面発光装置では、補助電極７が透明電極層２の表面に接するように透明基板１内に埋設されていたが、この実施の形態３においては、補助電極７が透明電極層２と透明基板１の内部に埋設されている。補助電極７の外周面７ａ〜７ｃが透明電極層２に接触することにより補助電極７は透明電極層２に電気的に接続されている。また、補助電極７の底面となる外周面７ａが有機層３の表面に接しないように、透明電極１内に埋設されている。
このような補助電極７を用いても、実施の形態１と同様に、補助電極７の外周面７ａ〜７ｃにおける光の反射によって光の取り出し効率が向上すると共に、透明電極層２の面内方向の電圧降下に起因した輝度ムラが軽減される。
【００３２】
なお、この実施の形態３の補助電極７を実施の形態２に適用して、補助電極７を、透明電極層２と屈折率調整層１０の内部に埋設することもできる。
【００３３】
実施の形態４
図７、８に実施の形態４に係る面発光装置の補助電極を示す。上述した実施の形態１〜３の面発光装置では、補助電極７が直角二等辺三角形の断面形状を有していたが、図７に示されるように、多角形、例えば６角形の断面形状を有する補助電極１３が用いられている。この補助電極１３は、透明電極層２よりも導電性に優れた材料から形成され、底面となる外周面１３ａが透明電極層２の表面に接触するように透明基板１内に埋設されている。補助電極１３の底面を含む全ての外周面がそれぞれ少なくとも可視光に対する反射面を形成している。
実施の形態１〜３で用いられた直角二等辺三角形の断面形状を有する補助電極７に比べて種々の角度に設定されたより多数の反射面を有しているため、従来は面発光装置内に閉じこめられていた光の進路を種々の方向に調整することができ、光の取り出し効率の向上を図ることができる。
【００３４】
なお、直角二等辺三角形及び６角形に限らず、任意の多角形の断面形状を有する補助電極を使用することができる。
さらに、図８に示されるように、円弧状の断面形状を有する補助電極１４を用いることもできる。底面となる外周面１４ａが透明電極層２の表面に接触している。
【００３５】
なお、この実施の形態４の補助電極１３、１４を実施の形態２に適用して、これら補助電極１３、１４を屈折率調整層１０に埋設してもよい。さらに、実施の形態３に適用して、これら補助電極１３、１４を、透明電極層２と透明基板１の内部、透明電極層２と屈折率調整層１０の内部にそれぞれ埋設することもできる。
【００３６】
実施の形態５
図９、１０に実施の形態５に係る面発光装置の補助電極を示す。上述した実施の形態１〜４の面発光装置では、補助電極７、１３及び１４がそれぞれ単一の材料から形成されていたが、この実施の形態５においては、２種類の材料からなる２層構造の補助電極１５が用いられている。図９に示されるように、補助電極１５は、この面発光装置の出射面となる透明基板１の面１ａに対向する外周部１６が反射性に優れた第１の材料から形成される一方、外周部１６の内側に位置して透明電極層２に接触する内部１７が導電性に優れた第２の材料から形成されている。例えば、第１の材料としてＡｌを用いて外周部１６を形成し、第２の材料としてＣｕを用いて内部１７を形成することができる。
このような構造の補助電極１５を使用することにより、外周部１６における光の反射効率が高く且つ透明電極層２に接続される内部１７の導電性が高いので、光の取り出し効率の向上と透明電極層２の面内方向の電圧降下に起因した輝度ムラの軽減を同時に促進することが可能となる。
【００３７】
さらに、図１０に示されるように、補助電極１５は、補助電極１５の外周面を全て反射性に優れた第１の材料である外周部１８で形成することもできる。例えば、第１の材料としてＡｇを用いて外周部１８を形成し、第２の材料としてＣｕを用いて内部１７を形成することができる。
このような構造の補助電極１５を使用することにより、補助電極１５の底面となる外周面１８ａでの反射性が向上する。
【００３８】
なお、上記の実施の形態１〜５では、補助電極を有機ＥＬ素子５の面発光領域Ｒ内に格子状に配置したが、これに限るものではなく、例えば平行線状などの配置をとることもできる。また、補助電極は、必ずしも有機ＥＬ素子５の面発光領域Ｒ内で均一な大きさ及び断面形状を有する必要はなく、異なった大きさ及び断面形状を有していてもよい。
【００３９】
また、図３及び図５に示した補助電極７の製造方法では、Ａｇ層９を蒸着によって形成したが、この他、メッキ、スパッタ等によってＡｇ層９を形成することもできる。
さらに、厚めに形成されたＡｇ層９をエッチングして透明基板１あるいは屈折率調整層１０の表面を露出させたが、透明基板１の溝８あるいは屈折率調整層１０の溝１１に対応した開口を有するマスクやレジスト膜を利用して溝８あるいは１１内をＡｇ等の補助電極７の形成材料で満たした後、これらマスクやレジスト膜を除去することによっても補助電極７を製造することができる。
【００４０】
また、補助電極の断面積及び配列ピッチ等を選択することにより、有機ＥＬ素子５の面発光領域Ｒ内における輝度分布が変化するので、輝度ムラを軽減するだけでなく、面発光領域Ｒ内に所望の輝度パターンを形成して演出効果を出すこともできる。
この発明によれば、光の取り出し効率の向上を図ることができるので、長寿命、高輝度、低消費電力の面発光装置が実現される。
【００４１】
また、第２電極層である金属電極層４は、可視光に対して反射性を有する材料を用いたが、反射性を有しない材料であっても電極としての機能を有する材料であれば、第２電極層として用いることができる。
また、上記の各実施の形態においては、透明基板側から光を出射する構成としたが、これに限るものではなく、例えば基板とは反対側から光を出射する構成とすることも可能である。この場合、基板上に、第１電極層、発光層を有する薄膜層、第２電極層をこの順に積層し、第２電極層を透明電極層とする。そして、第２電極層上には、外気中の水分、酸素等から薄膜層を保護する保護膜が設けられており、この保護膜内に補助電極が第２電極層に接続するように形成されている。
さらに、第１電極層及び第２電極層をそれぞれ透明電極層とし、透明基板側と透明基板とは反対側との両側から光を出射する構成とすることも可能である。この場合、補助電極は、それぞれ透明基板内と上記の保護膜内とに設けられる。
【００４２】
なお、上記の各実施の形態においては、有機ＥＬ素子を備えた面発光装置について説明したが、これに限るものではなく、この発明は透明電極層と反射電極層との間に挟まれて発光層を有する薄膜層が無機化合物からなる無機ＥＬ素子を備えた面発光装置にも適用されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】この発明の実施の形態１に係る面発光装置の構造を示す断面図である。
【図２】実施の形態１に係る面発光装置を示す平面図である。
【図３】実施の形態１に係る面発光装置で用いられた補助電極の製造方法を段階的に示す図である。
【図４】実施の形態２に係る面発光装置の構造を示す断面図である。
【図５】実施の形態２に係る面発光装置で用いられた補助電極の製造方法を段階的に示す図である。
【図６】実施の形態３に係る面発光装置で用いられた補助電極を示す断面図である。
【図７】実施の形態４に係る面発光装置で用いられた補助電極を示す断面図である。
【図８】実施の形態４の変形例に係る面発光装置で用いられた補助電極を示す断面図である。
【図９】実施の形態５に係る面発光装置で用いられた補助電極を示す断面図である。
【図１０】実施の形態５の変形例に係る面発光装置で用いられた補助電極を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ 透明基板、２ 透明電極層、３ 有機層、４ 金属電極層、５ 有機ＥＬ素子、６ 封止膜、７，１３，１４，１５ 補助電極、８、１１ 溝、９ Ａｇ層、１０ 屈折率調整層、１２ 絶縁層、１６，１８ 外周部、１７ 内部、１ａ 面、２ａ，４ａ 端子部、７ａ，７ｂ，７ｃ，１３ａ，１４ａ 外周面、Ｒ 面発光領域、Ｌ１〜Ｌ４ 光。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、面発光装置に係り、特にＥＬ（エレクトロルミネッセンス）装置を光源とする面発光装置の光取り出し効率の改善に関する。
【背景技術】
【０００２】
無機ＥＬ装置や有機ＥＬ装置などのＥＬ装置は、自己発光を行い、高輝度の面光源を得ることができるため、薄型、軽量の携帯機器等のディスプレイや面発光装置として広く実用化が進められている。このＥＬ装置は、例えば、ガラス等からなる透明基板上に、ＩＴＯ等の光透過性を有する透明電極層と、発光層を有する薄膜層と、Ａｌ等の光反射性を有する金属電極層とを順次積層してＥＬ素子を形成した構造を有しており、発光層で発せられた光が直接透明電極層を透過し、あるいは一旦金属電極層で反射した後に透明電極層を透過し、さらに透明基板を透過してこの透明基板と外気との境界面を光出射面として出射される。
【０００３】
このとき、薄膜層、透明電極層及び透明基板の各層の境界面や透明基板と外気との境界面において光の入射側の物質の屈折率が出射側の物質の屈折率より大きい場合、例えば光出射面である透明基板と外気との境界面では、入射角が透明基板を構成するガラス等の屈折率と空気の屈折率との比によって決定される臨界角を越える光はその境界面で全反射されるため、光を取り出すことができなくなってしまう。
【０００４】
そこで、特許文献１に記載されたディスプレイ装置においては、各画素の外周部を囲むように断面楔形状の反射部材を透明基板内に設け、各画素内の発光層で発せられた光を外周部の反射部材で反射させて角度を変換させることにより、透明基板と外気との境界面で全反射される光を少なくして、光の取り出し効率の向上を図っている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１８９２５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のディスプレイ装置は、互いに間隙を隔ててマトリクス状に配置された各画素の間隙に対向する位置に反射部材を形成したものであり、透明基板の全面上にＥＬ素子が形成された面発光装置にそのまま適用するのは困難である。
【０００７】
また、透明電極層の電気抵抗率は、例えばＩＴＯで数百μΩｃｍ程度であり、Ａｌの２．６５μΩｃｍやＡｇの１．５９μΩｃｍ等の金属電極層の電気抵抗率に比べて２桁ほど大きな値を有しているため、透明基板の全面上にＥＬ素子が形成される面発光装置においては、透明電極層の面内方向の電圧降下が無視できなくなり、発光時の輝度ムラを生じやすくなる。通常、透明電極層の端子は非発光領域に形成されるので、発光面のサイズが大きいほど、端子までの距離が遠い発光領域が存在することとなり、透明電極層の電圧降下が大きくなって輝度ムラが顕著に現れる。
【０００８】
このような透明電極層の電圧降下に起因した輝度ムラを軽減するために、金属等の導電性に優れた材料からなる補助電極を透明電極層に接続させて非発光領域に形成する方法が提案されている。ところが、補助電極を用いても、発光面のサイズを大きくすると、補助電極までの距離が遠い発光領域が存在し、輝度ムラの問題を解消することは困難である。
なお、透明電極層を厚く形成すれば、面内方向の電圧降下を低減することができるが、膜厚の増加により透明電極層の透過率が低下し、ＥＬ素子としての発光効率が低下するという問題を生じてしまう。
【０００９】
この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、光の取り出し効率の向上を図ると共に透明電極層の電圧降下に起因した輝度ムラを軽減することができる面発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係る面発光装置は、基板上に、第１電極層と、発光層を有する薄膜層と、第２電極層とをこの順に積層することにより所定の面発光領域を有するＥＬ素子が形成されると共に、第１電極層及び第２電極層の少なくとも一方が透明電極層からなる面発光装置において、透明電極層より導電性に優れた材料から形成されると共に外周部に反射面を有する補助電極をＥＬ素子の面発光領域内に配置し、透明電極層に接続したものである。
補助電極は、基板内に形成することができる。あるいは、透明基板の屈折率と透明電極層の屈折率との中間の値の屈折率を有する屈折率調整層を透明基板と透明電極層との間に配置し、この屈折率調整層内に補助電極を形成することもできる。
また、この発明に係る面発光装置は、透明基板上に、第１電極層と、発光層を有する薄膜層と、第２電極層とをこの順に積層することにより所定の面発光領域を有するＥＬ素子が形成されると共に第１電極層が透明電極層からなり且つ透明基板側から光を出射する面発光装置において、透明電極層より導電性に優れた材料から形成されると共に外周部に反射面を有する補助電極をＥＬ素子の面発光領域内に配置し、透明電極層に接続したものである。また、第２電極層は反射性を有する金属電極層からなることが好ましい。
【００１１】
なお、補助電極は、ＥＬ素子の面発光領域内に格子状に配置することが好ましい。
補助電極は、透明基板内に形成することができる。あるいは、透明基板の屈折率と透明電極層の屈折率の中間の値の屈折率を有する屈折率調整層を透明基板と透明電極層との間に配置し、この屈折率調整層内に補助電極を形成することもできる。
また、補助電極の一部を、透明電極層内に形成してもよい。
補助電極は、断面多角形状あるいは断面円弧状に形成することができる。
さらに、補助電極の外周部の少なくとも一部を反射性に優れた第１の材料から形成すると共に内部を導電性に優れた第２の材料から形成してもよい。
また、薄膜層を有機化合物から形成することができる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、外周部の少なくとも一部に反射面を有する補助電極をＥＬ素子の面発光領域内に配置したので、発光層から発した光が補助電極の外周部で反射することによりその光路が調整され、光の取り出し効率が向上する。また、補助電極は、透明電極層より導電性に優れた材料から形成されて透明電極層に接続されるので、透明電極層の電圧降下に起因した輝度ムラを軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。なお、各図面はそれぞれの構成を模式的に示したものであり、大きさや厚さの比等は実際とは異なっている。
実施の形態１
図１に実施の形態１に係る面発光装置の断面構造を示す。基板としての透明基板１の表面上に第１電極層としての透明電極層２が形成され、透明電極層２の上に有機化合物からなり且つ発光層を含む薄膜層としての有機層３が形成され、さらに有機層３の上に第２電極層としての金属電極層４が形成されている。これら透明電極層２、有機層３及び金属電極層４により所定の面発光領域Ｒを有する有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子５が形成され、この有機ＥＬ素子５の全体が封止膜６によって覆われている。透明基板１の透明電極層２とは反対側の面１ａがこの面発光装置の出射面を形成している。
【００１４】
透明基板１と透明電極層２との境界面上に補助電極７が形成されている。この補助電極７は、透明電極層２よりも導電性に優れた材料から形成されると共に直角二等辺三角形の断面形状を有し、底面となる外周面７ａが透明電極層２の表面に接し、互いに直角に交差する２つの外周面７ｂ及び７ｃがそれぞれ透明基板１の面１ａに対向するように透明基板１内に埋設されている。外周面７ａと透明電極層２の表面との接触により補助電極７は透明電極層２に電気的に接続されている。また、補助電極７の３つの外周面７ａ、７ｂ及び７ｃはそれぞれ少なくとも可視光に対する反射面を形成している。
図２に示されるように、補助電極７は、有機ＥＬ素子５の面発光領域Ｒ内に格子状に配置されている。
なお、透明電極層２及び金属電極層４は、それぞれ面発光領域Ｒの外側に延出する端子部２ａ及び４ａを有している。
【００１５】
透明基板１は、可視光に対して透過性を有する材料から形成されればよく、ガラス、樹脂等を用いることができる。透明電極層２は、電極としての機能を有し且つ少なくとも可視光に対して透過性を有していればよく、例えばＩＴＯがその材料として採用される。
有機層３は、発光層のみの単層、または正孔注入層、正孔輸送層、正孔注入輸送層、正孔阻止層、電子注入層、電子輸送層、電子阻止層などの一層以上と発光層とが積層された多層のいずれであってもよい。発光層の材料としては、少なくともＡｌｑ３やＤＣＭなどの公知の有機発光材料が含有される。また、正孔注入層、正孔輸送層、正孔注入輸送層、正孔阻止層、電子注入層、電子輸送層、電子阻止層などは、公知の材料から適宜形成される。
【００１６】
金属電極層４は、電極としての機能を有し且つ少なくとも可視光に対して反射性を有すればよく、例えばＡｌ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｌ合金、Ａｌ／Ｍｏ積層体等を採用することができる。
封止膜６は、例えばプラズマＣＶＤ法により形成される窒化珪素、酸窒化珪素及び酸化珪素等が用いられる。
補助電極７は、導電性に優れると共に少なくとも可視光に対して優れた反射性を有する材料、例えばＡｇ、Ａｌ等から形成され、補助電極７の外周面７ａは幅５０μｍ、配列ピッチは２００μｍに形成される。
【００１７】
ここで、図３を参照して補助電極７を製造する方法について説明する。まず、図３（ａ）に示される透明基板１の表面に切削加工を施すことにより、図３（ｂ）に示されるように直角二等辺三角形の断面形状を有する格子状の溝８を形成する。この溝８の形成は、機械的加工の他、レーザ加工、化学的加工等を用いることもできる。次に、図３（ｃ）に示されるように、溝８の内部が十分に満たされるまで透明基板１の表面上に例えばＡｇを蒸着してＡｇ層９を形成する。さらに、Ａｇ層９をエッチングして透明基板１の表面を露出させることにより、図３（ｄ）に示されるように、透明基板１の表面に埋設された補助電極７が製造される。
その後、補助電極７が埋設された透明基板１の表面上に透明電極層２、有機層３及び金属電極層４を順次積層して有機ＥＬ素子５を形成すればよい。
【００１８】
次に、この実施の形態１に係る面発光装置の動作について説明する。端子部２ａ及び４ａ間に図示しない電源回路を接続して透明電極層２と金属電極層４との間に電流を流すことにより有機ＥＬ素子５を点灯させる。すなわち、有機層３内の発光層で発した光が直接透明電極層２へ入射し、あるいは金属電極層４で反射した後に透明電極層２へ入射し、さらに透明基板１を透過して面１ａから出射される。
【００１９】
ここで、一般に透明基板１を構成するガラス等の屈折率が空気の屈折率より大きいため、図１に示されるように、透明基板１内を透過した後に光出射面である面１ａに対して臨界角を越える入射角で入射した光Ｌ１は、面１ａで全反射して再び透明基板１内を進行することとなる。ところが、透明基板１と透明電極層２との境界面上に直角二等辺三角形の断面形状を有する補助電極７が配置されているので、光Ｌ１が補助電極７の外周面７ｂあるいは７ｃで反射すると、その光路が調整されて臨界角より小さな入射角で面１ａに入射し、この面１ａから外気中に出射される。
【００２０】
また、有機層３の発光層で発した光のうち、透明電極層２から大きな入射角で透明基板１に入射した光Ｌ２が補助電極７の外周面７ｂあるいは７ｃで反射すると、光路が調整されて臨界角より小さな入射角で面１ａに入射し、この面１ａから外気中に出射されるようになる。
このように、補助電極７の存在により、従来は面発光装置内に閉じこめられていた光も大気中に取り出すことができるようになり、光の取り出し効率が向上する。
また、上記の光Ｌ１及びＬ２のように、補助電極７の外周面７ｂあるいは７ｃで反射した後に透明基板１の面１ａから外気中に出射される光が存在するため、この面発光装置を透明基板１の面１ａ側から見たときに補助電極７が見えにくくなり、均一な発光面が得られる。
【００２１】
なお、有機層３の発光層で発した光が、透明電極層２に接する補助電極７の外周面７ａで反射すると、透明基板１内に入ることができずに再び有機ＥＬ素子５内に戻される。しかし、図１の光Ｌ３のように、補助電極７の外周面７ａに対する入射角が０でなければ、有機ＥＬ素子５の金属電極層４で反射した後に、あるいは補助電極７の外周面７ａと金属電極層４との間で反射を繰り返した後に、補助電極７が存在しない箇所から透明基板１へ入射し、面１ａから大気中に出射されるようになる。このため、補助電極７の遮蔽による光の取り出し効率の低下は最小限に抑えられる。
【００２２】
また、透明電極層２よりも導電性に優れた材料から形成された補助電極７が有機ＥＬ素子５の面発光領域Ｒ内に格子状に配置されると共に透明電極層２に電気的に接続されているため、面発光領域Ｒ内のいずれの点においても近くに補助電極７が存在することとなり、透明電極層２の面内方向の電圧降下に起因した輝度ムラが軽減される。輝度ムラが最小となるように、補助電極７の断面積、透明電極層２に接する外周面７ａの幅、補助電極７の配列ピッチ等を選択することが好ましい。
【００２３】
さらに、補助電極７が有機ＥＬ素子５の面発光領域Ｒ内に配置されているので、従来のように非発光領域に補助電極を形成する必要がなく、同じ大きさの面発光領域Ｒを有しながらも小型の面発光装置を実現することができる。従って、親基板から複数の面発光装置を切り出す場合に、同じ親基板から、より多数の面発光装置を切り出すことが可能となり、面発光装置の製造コストの低減を図ることができる。
【００２４】
実施の形態２
図４に実施の形態２に係る面発光装置の断面構造を示す。この面発光装置は、図１に示した実施の形態１の面発光装置において、透明基板１と有機ＥＬ素子５の透明電極層２との間に屈折率調整層１０を形成し、この屈折率調整層１０内に補助電極７を形成したものである。補助電極７は、透明電極層２の表面と接触することにより透明電極層２に電気的に接続されている。
屈折率調整層１０は、少なくとも可視光に対して透過性を有し、透明基板１の屈折率と透明電極層２の屈折率との中間の値の屈折率を有する材料から形成されている。
【００２５】
このような屈折率調整層１０を備えた面発光装置７を製造する方法について説明する。まず、図５（ａ）に示されるように、透明基板１の表面上に例えばネガタイプのフォトポリマーからなる屈折率調整層１０を形成した後、これから形成しようとする補助電極７の配列パターンに対応させて格子状のパターンで透明基板１の裏面側から透明基板１を通して屈折率調整層１０にＵＶ（紫外）光を照射し、屈折率調整層１０を現像することにより、厚さ方向の露光量の違いに起因した現像速度の差を利用して、図５（ｂ）に示されるように、屈折率調整層１０に三角形の断面形状を有する格子状の溝１１を形成する。次に、図５（ｃ）に示されるように、溝１１の内部が十分に満たされるまで屈折率調整層１０の表面上に例えばＡｇを蒸着してＡｇ層９を形成する。さらに、Ａｇ層９をエッチングして屈折率調整層１０の表面を露出させることにより、図５（ｄ）に示されるように、屈折率調整層１０の表面に埋設された補助電極７が製造される。
その後、補助電極７が埋設された屈折率調整層１０の表面上に透明電極層２、有機層３及び金属電極層４を順次積層して有機ＥＬ素子５を形成すればよい。
なお、屈折率調整層１０を形成するフォトポリマーは、成型後にアウトガスの少ない材質のものを用いることが好ましい。
【００２６】
次に、この実施の形態２に係る面発光装置の動作について説明する。透明電極層２と金属電極層４との間に電流を流すことにより有機ＥＬ素子５を点灯させると、有機層３内の発光層で発した光が直接透明電極層２へ入射し、あるいは金属電極層４で反射した後に透明電極層２へ入射し、さらに屈折率調整層１０及び透明基板１を透過して面１ａから出射される。
【００２７】
透明基板１を構成するガラス等の屈折率をｎ１、透明電極層２を構成するＩＴＯ等の屈折率をｎ２、屈折率調整層１０の屈折率をｎ３とすると、一般に、ｎ１＜ｎ２であり、屈折率調整層１０の屈折率はｎ１とｎ２の中間の値を有するので、
ｎ１＜ｎ３＜ｎ２ ・・・（１）
となる。
ここで、実施の形態１の面発光装置のように透明基板１と透明電極層２とが直接接している構造においては、透明電極層２から透明基板１へ向かう光に対して決定される臨界角θは、
ｓｉｎθ＝ｎ１／ｎ２ ・・・（２）
で表される。
【００２８】
これに対し、この実施の形態２の面発光装置のように透明電極層２と透明基板１との間に屈折率調整層１０が介在された構造においては、透明電極層２から屈折率調整層１０へ向かう光に対して決定される臨界角αは、
ｓｉｎα＝ｎ３／ｎ２ ・・・（３）
で表され、屈折率調整層１０から透明基板１へ向かう光に対して決定される臨界角βは、
ｓｉｎβ＝ｎ１／ｎ３ ・・・（４）
で表される。
（１）、（２）式を用いて（３）、（４）式を書きあらためると、
ｓｉｎα＝（ｎ３／ｎ２）＞（ｎ１／ｎ２）＝ｓｉｎθ ・・・（５）
ｓｉｎβ＝（ｎ１／ｎ３）＞（ｎ１／ｎ２）＝ｓｉｎθ ・・・（６）
となり、これら（５）、（６）式から、
α＞θ
β＞θ
が導出される。
【００２９】
すなわち、この実施の形態２において、透明電極層２から屈折率調整層１０へ向かう光に対する臨界角αと、屈折率調整層１０から透明基板１へ向かう光に対する臨界角βは、いずれも実施の形態１のように透明基板１と透明電極層２とが直接接している構造において透明電極層２から透明基板１へ向かう光に対する臨界角θより大きくなり、全反射する光が少なくなることがわかる。このため、図４の光Ｌ４のように、透明電極層２と屈折率調整層１０との境界面及び屈折率調整層１０と透明基板１との境界面で全反射しないで透明基板１内を透過する光が増加し、実施の形態１の面発光装置よりもさらに光の取り出し効率が向上する。
【００３０】
なお、補助電極７の外周面７ａ〜７ｃでの反射による光の取り出し効果、並びに補助電極７の存在による輝度ムラの軽減効果は実施の形態１と同様である。
【００３１】
実施の形態３
図６に実施の形態３に係る面発光装置の補助電極を示す。上述した実施の形態１の面発光装置では、補助電極７が透明電極層２の表面に接するように透明基板１内に埋設されていたが、この実施の形態３においては、補助電極７が透明電極層２と透明基板１の内部に埋設されている。補助電極７の外周面７ａ〜７ｃが透明電極層２に接触することにより補助電極７は透明電極層２に電気的に接続されている。また、補助電極７の底面となる外周面７ａが有機層３の表面に接しないように、透明電極１内に埋設されている。
このような補助電極７を用いても、実施の形態１と同様に、補助電極７の外周面７ａ〜７ｃにおける光の反射によって光の取り出し効率が向上すると共に、透明電極層２の面内方向の電圧降下に起因した輝度ムラが軽減される。
【００３２】
なお、この実施の形態３の補助電極７を実施の形態２に適用して、補助電極７を、透明電極層２と屈折率調整層１０の内部に埋設することもできる。
【００３３】
実施の形態４
図７、８に実施の形態４に係る面発光装置の補助電極を示す。上述した実施の形態１〜３の面発光装置では、補助電極７が直角二等辺三角形の断面形状を有していたが、図７に示されるように、多角形、例えば６角形の断面形状を有する補助電極１３が用いられている。この補助電極１３は、透明電極層２よりも導電性に優れた材料から形成され、底面となる外周面１３ａが透明電極層２の表面に接触するように透明基板１内に埋設されている。補助電極１３の底面を含む全ての外周面がそれぞれ少なくとも可視光に対する反射面を形成している。
実施の形態１〜３で用いられた直角二等辺三角形の断面形状を有する補助電極７に比べて種々の角度に設定されたより多数の反射面を有しているため、従来は面発光装置内に閉じこめられていた光の進路を種々の方向に調整することができ、光の取り出し効率の向上を図ることができる。
【００３４】
なお、直角二等辺三角形及び６角形に限らず、任意の多角形の断面形状を有する補助電極を使用することができる。
さらに、図８に示されるように、円弧状の断面形状を有する補助電極１４を用いることもできる。底面となる外周面１４ａが透明電極層２の表面に接触している。
【００３５】
なお、この実施の形態４の補助電極１３、１４を実施の形態２に適用して、これら補助電極１３、１４を屈折率調整層１０に埋設してもよい。さらに、実施の形態３に適用して、これら補助電極１３、１４を、透明電極層２と透明基板１の内部、透明電極層２と屈折率調整層１０の内部にそれぞれ埋設することもできる。
【００３６】
実施の形態５
図９、１０に実施の形態５に係る面発光装置の補助電極を示す。上述した実施の形態１〜４の面発光装置では、補助電極７、１３及び１４がそれぞれ単一の材料から形成されていたが、この実施の形態５においては、２種類の材料からなる２層構造の補助電極１５が用いられている。図９に示されるように、補助電極１５は、この面発光装置の出射面となる透明基板１の面１ａに対向する外周部１６が反射性に優れた第１の材料から形成される一方、外周部１６の内側に位置して透明電極層２に接触する内部１７が導電性に優れた第２の材料から形成されている。例えば、第１の材料としてＡｌを用いて外周部１６を形成し、第２の材料としてＣｕを用いて内部１７を形成することができる。
このような構造の補助電極１５を使用することにより、外周部１６における光の反射効率が高く且つ透明電極層２に接続される内部１７の導電性が高いので、光の取り出し効率の向上と透明電極層２の面内方向の電圧降下に起因した輝度ムラの軽減を同時に促進することが可能となる。
【００３７】
さらに、図１０に示されるように、補助電極１５は、補助電極１５の外周面を全て反射性に優れた第１の材料である外周部１８で形成することもできる。例えば、第１の材料としてＡｇを用いて外周部１８を形成し、第２の材料としてＣｕを用いて内部１７を形成することができる。
このような構造の補助電極１５を使用することにより、補助電極１５の底面となる外周面１８ａでの反射性が向上する。
【００３８】
なお、上記の実施の形態１〜５では、補助電極を有機ＥＬ素子５の面発光領域Ｒ内に格子状に配置したが、これに限るものではなく、例えば平行線状などの配置をとることもできる。また、補助電極は、必ずしも有機ＥＬ素子５の面発光領域Ｒ内で均一な大きさ及び断面形状を有する必要はなく、異なった大きさ及び断面形状を有していてもよい。
【００３９】
また、図３及び図５に示した補助電極７の製造方法では、Ａｇ層９を蒸着によって形成したが、この他、メッキ、スパッタ等によってＡｇ層９を形成することもできる。
さらに、厚めに形成されたＡｇ層９をエッチングして透明基板１あるいは屈折率調整層１０の表面を露出させたが、透明基板１の溝８あるいは屈折率調整層１０の溝１１に対応した開口を有するマスクやレジスト膜を利用して溝８あるいは１１内をＡｇ等の補助電極７の形成材料で満たした後、これらマスクやレジスト膜を除去することによっても補助電極７を製造することができる。
【００４０】
また、補助電極の断面積及び配列ピッチ等を選択することにより、有機ＥＬ素子５の面発光領域Ｒ内における輝度分布が変化するので、輝度ムラを軽減するだけでなく、面発光領域Ｒ内に所望の輝度パターンを形成して演出効果を出すこともできる。
この発明によれば、光の取り出し効率の向上を図ることができるので、長寿命、高輝度、低消費電力の面発光装置が実現される。
【００４１】
また、第２電極層である金属電極層４は、可視光に対して反射性を有する材料を用いたが、反射性を有しない材料であっても電極としての機能を有する材料であれば、第２電極層として用いることができる。
また、上記の各実施の形態においては、透明基板側から光を出射する構成としたが、これに限るものではなく、例えば基板とは反対側から光を出射する構成とすることも可能である。この場合、基板上に、第１電極層、発光層を有する薄膜層、第２電極層をこの順に積層し、第２電極層を透明電極層とする。そして、第２電極層上には、外気中の水分、酸素等から薄膜層を保護する保護膜が設けられており、この保護膜内に補助電極が第２電極層に接続するように形成されている。
さらに、第１電極層及び第２電極層をそれぞれ透明電極層とし、透明基板側と透明基板とは反対側との両側から光を出射する構成とすることも可能である。この場合、補助電極は、それぞれ透明基板内と上記の保護膜内とに設けられる。
【００４２】
なお、上記の各実施の形態においては、有機ＥＬ素子を備えた面発光装置について説明したが、これに限るものではなく、この発明は透明電極層と反射電極層との間に挟まれて発光層を有する薄膜層が無機化合物からなる無機ＥＬ素子を備えた面発光装置にも適用されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】この発明の実施の形態１に係る面発光装置の構造を示す断面図である。
【図２】実施の形態１に係る面発光装置を示す平面図である。
【図３】実施の形態１に係る面発光装置で用いられた補助電極の製造方法を段階的に示す図である。
【図４】実施の形態２に係る面発光装置の構造を示す断面図である。
【図５】実施の形態２に係る面発光装置で用いられた補助電極の製造方法を段階的に示す図である。
【図６】実施の形態３に係る面発光装置で用いられた補助電極を示す断面図である。
【図７】実施の形態４に係る面発光装置で用いられた補助電極を示す断面図である。
【図８】実施の形態４の変形例に係る面発光装置で用いられた補助電極を示す断面図である。
【図９】実施の形態５に係る面発光装置で用いられた補助電極を示す断面図である。
【図１０】実施の形態５の変形例に係る面発光装置で用いられた補助電極を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ 透明基板、２ 透明電極層、３ 有機層、４ 金属電極層、５ 有機ＥＬ素子、６ 封止膜、７，１３，１４，１５ 補助電極、８、１１ 溝、９ Ａｇ層、１０ 屈折率調整層、１２ 絶縁層、１６，１８ 外周部、１７ 内部、１ａ 面、２ａ，４ａ 端子部、７ａ，７ｂ，７ｃ，１３ａ，１４ａ 外周面、Ｒ 面発光領域、Ｌ１〜Ｌ４ 光。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、第１電極層と、発光層を有する薄膜層と、第２電極層とをこの順に積層することにより所定の面発光領域を有するＥＬ素子が形成されると共に、前記第１電極層及び第２電極層の少なくとも一方が透明電極層からなる面発光装置において、
前記ＥＬ素子の面発光領域内に配置されると共に前記透明電極層より導電性に優れた材料から形成されて前記透明電極層に接続され且つ外周部に反射面を有する補助電極を備えたことを特徴とする面発光装置。
【請求項２】
前記補助電極は、前記基板内に形成された請求項１に記載の面発光装置。
【請求項３】
前記基板と前記透明電極層との間に配置されると共に前記透明基板の屈折率と前記透明電極層の屈折率との中間の値の屈折率を有する屈折率調整層をさらに備え、
前記補助電極は前記屈折率調整層内に形成された請求項１または２に記載の面発光装置。
【請求項４】
透明基板上に、第１電極層と、発光層を有する薄膜層と、第２電極層とをこの順に積層することにより所定の面発光領域を有するＥＬ素子が形成されると共に前記第１電極層が透明電極層からなり且つ前記透明基板側から光を出射する面発光装置において、
前記ＥＬ素子の面発光領域内に配置されると共に前記透明電極層より導電性に優れた材料から形成されて前記透明電極層に接続され且つ外周部に反射面を有する補助電極を備えたことを特徴とする面発光装置。
【請求項５】
前記第２電極層は、反射性を有する金属電極層からなる請求項４に記載の面発光装置。
【請求項６】
前記補助電極は、前記透明基板内に形成された請求項４または５に記載の面発光装置。
【請求項７】
前記透明基板と前記透明電極層との間に配置されると共に前記透明基板の屈折率と前記透明電極層の屈折率との中間の値の屈折率を有する屈折率調整層をさらに備え、
前記補助電極は前記屈折率調整層内に形成された請求項４〜６のいずれか一項に記載の面発光装置。
【請求項８】
前記補助電極は、前記ＥＬ素子の面発光領域内に格子状に配置された請求項１〜７のいずれか一項に記載の面発光装置。
【請求項９】
前記補助電極の一部は、前記透明電極層内に形成された請求項１〜８のいずれか一項に記載の面発光装置。
【請求項１０】
前記補助電極は、断面多角形状に形成された請求項１〜９のいずれか一項に記載の面発光装置。
【請求項１１】
前記補助電極は、断面円弧状に形成された請求項１〜９のいずれか一項に記載の面発光装置。
【請求項１２】
前記補助電極は、外周部の少なくとも一部が反射性に優れた第１の材料から形成されると共に内部が導電性に優れた第２の材料から形成された請求項１〜１１のいずれか一項に記載の面発光装置。
【請求項１３】
前記薄膜層は、有機化合物からなる請求項１〜１２のいずれか一項に記載の面発光装置。
【請求項１】
基板上に、第１電極層と、発光層を有する薄膜層と、第２電極層とをこの順に積層することにより所定の面発光領域を有するＥＬ素子が形成されると共に、前記第１電極層及び第２電極層の少なくとも一方が透明電極層からなる面発光装置において、
前記ＥＬ素子の面発光領域内に配置されると共に前記透明電極層より導電性に優れた材料から形成されて前記透明電極層に接続され且つ外周部に反射面を有する補助電極を備えたことを特徴とする面発光装置。
【請求項２】
前記補助電極は、前記基板内に形成された請求項１に記載の面発光装置。
【請求項３】
前記基板と前記透明電極層との間に配置されると共に前記透明基板の屈折率と前記透明電極層の屈折率との中間の値の屈折率を有する屈折率調整層をさらに備え、
前記補助電極は前記屈折率調整層内に形成された請求項１または２に記載の面発光装置。
【請求項４】
透明基板上に、第１電極層と、発光層を有する薄膜層と、第２電極層とをこの順に積層することにより所定の面発光領域を有するＥＬ素子が形成されると共に前記第１電極層が透明電極層からなり且つ前記透明基板側から光を出射する面発光装置において、
前記ＥＬ素子の面発光領域内に配置されると共に前記透明電極層より導電性に優れた材料から形成されて前記透明電極層に接続され且つ外周部に反射面を有する補助電極を備えたことを特徴とする面発光装置。
【請求項５】
前記第２電極層は、反射性を有する金属電極層からなる請求項４に記載の面発光装置。
【請求項６】
前記補助電極は、前記透明基板内に形成された請求項４または５に記載の面発光装置。
【請求項７】
前記透明基板と前記透明電極層との間に配置されると共に前記透明基板の屈折率と前記透明電極層の屈折率との中間の値の屈折率を有する屈折率調整層をさらに備え、
前記補助電極は前記屈折率調整層内に形成された請求項４〜６のいずれか一項に記載の面発光装置。
【請求項８】
前記補助電極は、前記ＥＬ素子の面発光領域内に格子状に配置された請求項１〜７のいずれか一項に記載の面発光装置。
【請求項９】
前記補助電極の一部は、前記透明電極層内に形成された請求項１〜８のいずれか一項に記載の面発光装置。
【請求項１０】
前記補助電極は、断面多角形状に形成された請求項１〜９のいずれか一項に記載の面発光装置。
【請求項１１】
前記補助電極は、断面円弧状に形成された請求項１〜９のいずれか一項に記載の面発光装置。
【請求項１２】
前記補助電極は、外周部の少なくとも一部が反射性に優れた第１の材料から形成されると共に内部が導電性に優れた第２の材料から形成された請求項１〜１１のいずれか一項に記載の面発光装置。
【請求項１３】
前記薄膜層は、有機化合物からなる請求項１〜１２のいずれか一項に記載の面発光装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−８０５７９（Ｐ２００７−８０５７９Ａ）
【公開日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２６４１２６（Ｐ２００５−２６４１２６）
【出願日】平成１７年９月１２日（２００５．９．１２）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月１２日（２００５．９．１２）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
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