JP2000077181A

JP2000077181A - Ｅｌ素子

Info

Publication number: JP2000077181A
Application number: JP10247540A
Authority: JP
Inventors: Harumi Suzuki; 晴視鈴木; Junji Kido; 淳二城戸; Takeshi Ishikawa; 岳史石川
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-09-01
Filing date: 1998-09-01
Publication date: 2000-03-14

Abstract

(57)【要約】【課題】透明基板上に形成された凹凸部の凸部に一対
の電極で挟まれた発光層を配置し、透明基板下方に光の
取出しを行なうＥＬ素子において、凹凸部の段差部壁面
からの光の漏洩を防止する。【解決手段】透明な基板１の一面１ａに形成されたス
トライプ状の複数の凹凸部２のうち凸部２ｂ上には、ス
トライプ状の複数の透明電極３が形成され、凸部２ｂ及
び透明電極３上には発光層４が一面に形成され、発光層
４上には透明電極３と直交したストライプ状の複数の対
向電極５が形成されている。そして、各凹凸部２の段差
部壁面２ｃには、アルミニウムや金等からなる光反射膜
６が形成され、各透明電極３と電気的に接続されている
と共に、隣接する各光反射膜６は凹部２ａにて電気的に
分断されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜型ディスプレ
イや照明器具等に適用されるＥＬ素子（エレクトロルミ
ネッセンス素子）に関し、特に、光の取り出し効率の向
上に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ＥＬ素子は、無機ＥＬと有機Ｅ
Ｌに分類される。図１４（ａ）に示すように、無機ＥＬ
は、一般に、ガラス等の透明基板上に、硫化亜鉛を主材
料とする無機発光層３０１を酸化シリコンなどの絶縁層
３０２で挟んだ３層からなる発光層３０４を有し、更に
発光層３０４の上下を、透明な下部電極３０５と金属薄
膜等からなる上部電極３０６とで挟んだ構造をとってい
る。そして、電極３０５，３０６間に２００Ｖ程度の高
交流電圧を印加すると、電圧印加時に無機発光層３０１
と絶縁層３０２界面から放出される電子が加速し、無機
発光層３０１中のドーパント原子を励起し発光に至る。

【０００３】また、図１４（ｂ）に示すように、有機Ｅ
Ｌは、蛍光有機化合物を含む発光層（薄膜）４０１を、
陽極４０２と陰極４０３とで挟んだ構造を有する。そし
て、両極４０２、４０３に１０Ｖ程度の直流電圧を印加
し、前記薄膜４０１に電子および正孔を注入して再結合
させることにより、励起子を生成し、この励起子の失活
する際の光の放出を利用して発光に至る。

【０００４】従来、これら薄膜表示素子において、ガラ
ス等の透明基板の端面からの光の漏洩が大きく、視野方
向である基板下面の表示輝度が低下している。そして、
この時の光の外部取り出し効率は、一般に２０％程度で
ある。そのため、必要な輝度を得るためには投入電力が
高くなるなどの問題があり、この高い投入電力はエネル
ギー上の問題のみならず、素子に及ぼす負荷を増大し、
信頼性を低下させる。

【０００５】ここで、図５に、無機ＥＬを例にとった場
合の上記光漏洩の様子を示す。平面状の透明基板Ｋ１に
おいては、光路１０２のように基板下面Ｋ１ａに低角で
入射する光は、空気と基板Ｋ１との屈折率の違いから、
基板Ｋ１と空気との界面で全反射され、基板Ｋ１の側面
から漏洩する（図５中、破線矢印）。この時の全反射の
条件は、屈折率の違いから、臨界角αとして求まる。よ
って、発光層からの光のうち、この角度α以上で入射す
る光は基板の側面に漏洩する。

【０００６】この光の外部取り出し効率を向上させる目
的で、素子の基板に凹凸を形成したもの（特開平１−１
８６５８７号公報、特開平３−４６７９１号公報）が提
案されている。これらは、無機ＥＬにおいて、屈折率の
大きく異なる発光層と下部絶縁層との間での反射光を効
率良く、基板下方へ取り出すためのものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者等が、上記従来技術に基づいて、凹凸部を形成した基
板を試作し検討した結果、屈折率の大きく異なる発光層
材料と下部絶縁層との間での反射光を効率良く取り出し
て光の漏洩を低減できるものの、基板上の凹凸部の段差
部壁面から、視野方向外への光の漏洩があることがわか
った。その様子を図６に示す。

【０００８】図６は、本発明者等の試作品であり、基板
１に凹凸部２を設け、その凸部２ｂに透明な下部電極
（透明電極）３、その上に発光層４、その上に上部電極
（対向電極）５を積層した構成としている。このＥＬ素
子においては、凹凸部２の斜面すなわち段差部壁面２ｃ
への光の入射角γが、臨界角α以上であれば、光路１０
３のように、凹凸部２の段差部壁面２ｃでの全反射が起
こり、視野方向へ光が取り出せる。

【０００９】よって、視野方向外となるように基板１下
面１ｂに入射する光が減少し、基板１２の側面から漏洩
しにくくなる。しかしながら、この構造においても、段
差部壁面２ｃへの光の入射角γが臨界角α以下の光路
（図６中、破線矢印に示す光路１０２）の光は、あるた
め、この光は段差部壁面２ｃから漏洩し、やはり表示輝
度の低下が問題となる。

【００１０】そこで、本発明は上記問題点に鑑みて、透
明基板上に形成された凹凸部の凸部に一対の電極で挟ま
れた発光層を配置し、透明基板下方に光の取出しを行な
うＥＬ素子において、凹凸部の段差部壁面からの光の漏
洩を防止することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明では、透明基板（１）一面（１
ａ）上に透明な第１電極（３）、発光層（４）、第２電
極（５）を順次積層してなり、発光層（４）からの光を
透明基板（１）他面（１ｂ）側に取り出すようにしたＥ
Ｌ素子において、透明基板（１）の一面（１ａ）に凹凸
部（２）を形成し、その凸部（２ｂ）上に第１電極
（３）を形成し、少なくとも凹凸部（２）の段差部壁面
（２ｃ）に光反射膜（６）を形成したことを特徴として
いる。

【００１２】それによって、発光層（４）から第１電極
（３）の下方へ向かう光は、凹凸部（２）の段差部壁面
（２ｃ）に形成された光反射膜（６）によって全反射す
る。そのため、エレクトロルミネッセンスによる発光
を、光取出し側である透明基板（１）の他面（１ｂ）側
から視野方向に効率よく取出すことができ、段差部壁面
（２ｃ）からの光の漏洩を防止できる。

【００１３】よって、基板下面への光の取り出し効率を
向上させることができ、結果的に、輝度の高いＥＬ素子
または同一の輝度を得るための投入電力の低下が実現で
きる。ここで、発光層（４）は、少なくとも１層の有機
化合物からなる発光層を有するもの（有機ＥＬ）、ある
いは、無機物からなる発光層を有するもの（無機ＥＬ）
のどちらでもよい。

【００１４】しかし、特に、本発明は、発光層（４）下
部の第１電極（３）を透過してきた光の取り出し効率の
向上を実現できるため、無機ＥＬに比べて、第１電極
（３）と発光層（４）の屈折率が近い有機ＥＬにおける
光の取り出し効率の向上効果が高い。また、光反射膜
（６）は、可視光を反射するものとして、請求項２記載
の発明のように、金属材料から構成されていることが好
ましい。具体的には、アルミニウム、金、銀、銅、マグ
ネシウムなどの金属材料を採用できる。

【００１５】また、請求項３及び請求項４記載の発明
は、複数個形成された各々の凹凸部（２）において、第
１電極（３）を凸部（２ｂ）上に形成し且つ金属製の光
反射膜（６）を段差部壁面（２ｃ）に形成したＥＬ素子
に関するものである。このような複数電極型のＥＬ素子
において、請求項３記載の発明では、隣接する第１電極
（３）と光反射膜（６）とを電気的に導通するととも
に、隣接する光反射膜（６）を凹部（２ａ）にて電気的
に分断させたことを特徴としている。

【００１６】光反射膜（６）を凹部（２ａ）にて電気的
に分断させるとは、具体的には、光反射膜（６）を段差
部壁面（２ｃ）のみに形成し、凹部（２ａ）底面には形
成しないことで達成される。それによって、請求項１の
発明の効果に加えて、隣接する第１電極（３）同士の絶
縁が確保される。よって、例えば、第１及び第２電極
（３、５）とがマトリクスを構成するマトリクス型ＥＬ
素子等に代表される部分表示可能なＥＬ素子を提供でき
る。また、第１電極（３）は、金属製の光反射膜（６）
と電気的に導通しているから、光反射膜（６）を補助電
極として第１電極（３）の低抵抗化が図れる。

【００１７】また、請求項４記載の発明では、上記複数
電極型のＥＬ素子において、金属製の光反射膜（６）を
段差部壁面（２ｃ）を含む凹部（２ａ）の全面に形成
し、隣接する第１電極（３）と光反射膜（６）とを電気
的に導通したことを特徴としており、光反射膜（６）を
介して隣接する第１電極（３）同士を全て導通させるこ
とができ、請求項３記載の発明とは逆に全面表示型のＥ
Ｌ素子を提供できる。

【００１８】ここで、請求項５または請求項６記載の発
明のように、凹凸部（２）は、透明基板（１）そのもの
に形成されたものでもよいし、透明基板（１）の一面
（１ａ）上に突出して形成された膜部材（８）を凸部
（２ｂ）とし、透明基板（１）の一面（１ａ）のうち膜
部材（８）の非形成部を凹部（２ａ）として構成された
ものでもよい。

【００１９】なお、上記した括弧内の符号は、後述する
実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例であ
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）本発明の第１実
施形態に係るＥＬ素子１００を図１の説明図に示す。本
実施形態ではマトリクス型の表示画素を持つＥＬ素子と
している。図１において、（ａ）はＥＬ素子１００の一
部切欠平面、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面、（ｃ）は
（ｂ）におけるＢ部分の拡大構成を示す。なお、図１
（ａ）を含め、以下、各図において平面構成を示す図に
も、ハッチングが施してあるが、便宜上施したものであ
り、断面ではない。

【００２１】基板（透明基板）１は、ガラス等の透明絶
縁性材料からなる透明な基板であり、一面１ａに複数個
の凹凸部２が形成されている。本例では凹凸部２は基板
１の一面１ａを削ることにより凹部２ａを形成し、削ら
ない部分を凸部２ｂとして形成したものである。図１
（ａ）及び（ｂ）に示す様に、凹部２ａと凸部２ｂとは
平面ストライプ状に形成されている。

【００２２】これら複数個の凹凸部２が形成された一面
１ａにおいて各凸部２ｂ上には、透明電極材料であるイ
ンジウム−錫の酸化物（ＩＴＯ）等からなる複数の透明
電極（第１電極）３が、凸部２ｂに対応して平面ストラ
イプ状に形成されている。そして、各凹部２ａ及び各透
明電極３の上には、上記したような無機ＥＬまたは有機
ＥＬに用いられる材料にて発光層４が一面に渡って形成
されている。

【００２３】ここで、本発明における発光層４は、無機
ＥＬタイプにおいては、上記図１４（ａ）にて述べたよ
うに、硫化亜鉛等を主材料とする無機発光層を酸化シリ
コンなどの絶縁層で挟んだ３層からなり、一方、有機Ｅ
Ｌタイプにおいては、上記図１４（ｂ）にて述べたよう
に、蛍光有機化合物を含む発光層を複数（例えば２〜５
層）積層した積層膜からなる。

【００２４】ここで、蛍光有機化合物としては、例え
ば、公知のα−ＮＰＤ（α−ナフチルフェニルベンゼ
ン）、ＴＰＤ（テトラフェニルジアミン）、ＡＬＱ（キ
ノリノールアルミ錯体）、ＢＡＬＱ（ビス（２−メチル
−８−キノリノラート）（２、３−ジメチルフェノラー
ト）アルミニウム）、ＰＶＫ（ポリビニルカルバゾー
ル）等が採用できる。

【００２５】そして、この発光層４の上には、複数の対
向電極（第２電極）５が形成されている。対向電極５は
平面ストライプ状をなし、このストライプが透明電極３
のストライプと直交するように対向配置されている（図
１（ａ）参照）。これら対向電極５は透明でもよいが、
通常、光を透過しない電極材料が用いられ、無機ＥＬに
おいては、例えばアルミニウム等、有機ＥＬにおいて
は、例えばフッ化リチウム、アルミニウム、及びマグネ
シウムと銀との合金等が採用できる。

【００２６】ここで、各々の凹凸部２において、透明電
極３が形成された凸部２ｂと隣接する凹部２ａとによっ
て構成される段差部壁面２ｃには、アルミニウム、銀、
金などの金属材料からなる光反射膜６が形成されてい
る。そして、この光反射膜６によって、発光層４から第
１電極３の下方へ向かう光を全反射するようになってい
る。

【００２７】また、この光反射膜６は、ほぼ段差部壁面
２ｃにのみ形成されており、凹部２ａには形成されず、
隣接する光反射膜６同士は電気的導通を分断されてい
る。そして、図１（ｃ）に示す様に、各々の凹凸部２に
おいて、隣接する透明電極３と電気的に接続され導通し
ている。従って、各透明電極３は互いに絶縁されるた
め、両電極３、５の直交部分を画素としたマトリクス型
のＥＬ素子が構成される。

【００２８】かかる構成を有するＥＬ素子１００におい
ては、図示しない駆動回路によって各電極３、５に電圧
を印加することで、両電極３、５の直交部分（画素）に
て発光層４を発光させる。この光は透明電極３及び基板
１から、基板１の他面１ｂ、即ち基板下面に取出され
る。ここで、光反射膜６は金属製であるため、補助電極
として機能し、導通する透明電極３の低抵抗化に貢献し
ている。

【００２９】次に、本実施形態のＥＬ素子１００の製造
方法について述べる。製造方法の一例を図２（ａ）〜
（ｆ）及び図３（ａ）及び（ｂ）に示す。最初に、ガラ
ス等からなる透明な平面基板Ｋ１を用意し（図２
（ａ））、機械加工などによる物理的方法あるいは薬液
による化学的方法により、平面基板Ｋ１の一面に凹凸を
形成し、凹凸部２を有する基板１を作製する（図２
（ｂ））。

【００３０】凹凸形成の物理的方法としては、まず、平
面基板Ｋ１上に感光性樹脂を全面塗布後、フォトマスク
を用いたフォトプロセスにより、凸部２ｂを形成する部
分の感光性樹脂を残す。その後に、サンドブラストまた
は、イオン照射により基板Ｋ１を削って凹部２ａを得た
後、感光性樹脂を剥がすことで、凹凸部２を有した基板
１を得る。

【００３１】また、感光性樹脂を用いなくとも、凹部２
ａに対応した開口部を有した金属マスクを平面基板Ｋ１
の直上に配置し、サンドブラストまたは、イオン照射を
上面から実施することで、凹凸部２を有した基板１を得
ることが可能である。さらに、凹凸形成の化学的方法と
しては、まず、平面基板Ｋ１上に感光性樹脂を全面塗布
後、フォトマスクを用いたフォトプロセスにより、凸部
２ｂを形成する部分の感光性樹脂を残す。その後に、基
板Ｋ１に応じた薬液、例えばガラス基板であればフッ酸
を用いて、基板Ｋ１をエッチングする。凹部２ａを得た
後、感光性樹脂を剥がすことで、凹凸部２を有した基板
１を得る。

【００３２】次に、図２（ｃ）に示すように、基板１上
に、光反射膜６をスパッタ法や蒸着法等により全面成膜
する。続いて、その上に、感光性樹脂を全面塗布後、フ
ォトプロセスにより凹凸部２の段差部壁面２ｃ部分の感
光性樹脂を残す。その後、エッチング液を用いて光反射
膜６をエッチングする（図２（ｄ））。例えば、光反射
膜６にアルミニウムを用いた場合、エッチング液として
水酸化カリウムや熱リン酸などを用いる。

【００３３】そして、感光性樹脂を取り除き、段差部壁
面２ｃに光反射膜６が形成された基板１を得る。次に、
その上に、図２（ｅ）に示すように、透明電極３をスパ
ッタ法や蒸着法等により全面成膜する。その後、図２
（ｆ）に示すように、透明電極３をパターニングし、凸
部２ｂ上の透明電極３と段差部壁面２ｃ上の光反射膜６
とが電気的に導通された基板１を得る。

【００３４】続いて、図３（ａ）に示すように、その上
に発光層４を全面形成する。無機ＥＬの場合は、スパッ
タ法や蒸着法等により、酸化シリコンなどの絶縁層、硫
化亜鉛等を主材料とする無機発光層、酸化シリコンなど
の絶縁層と順次、３層を積層成膜する。有機ＥＬの場合
は、真空蒸着法やスピンコート法等により、成膜を行な
う。

【００３５】その後、その上に、スパッタ法や蒸着法等
による成膜及びフォトプロセスによるパターニングを行
なうことにより、対向電極５を形成する（図３
（ｂ））。こうして、図１に示すＥＬ素子１００が完成
する。また、ＥＬ素子１００は、以下に述べるような方
法によっても製造できる。図４（ａ）〜（ｅ）は、ＥＬ
素子１００の製造方法の他の例を示す図である。

【００３６】まず、平面基板Ｋ１上に、透明電極３を全
面成膜し（図４（ａ））、その上に感光性樹脂を全面塗
布後、フォトマスクＫ２を用いたフォトプロセスにより
凸部２ｂを形成する部分の感光性樹脂を残す（図４
（ｂ））。その後、サンドブラストまたはイオン照射に
より、基板Ｋ１及び透明電極３を削って凹部２ａを得た
後、感光性樹脂を剥がすことで、凹凸部２及び凸部２ｂ
上に形成された透明電極３を有する基板１を得る（図４
（ｃ））。

【００３７】なお、感光性樹脂を用いなくとも、凹部２
ａに対応した開口部を有する金属マスクを平面基板Ｋ１
の直上に配置し、サンドブラストまたはイオン照射を上
面から実施することでも、同様の基板１を得ることが可
能である。次に、光反射膜６を全面成膜し（図４
（ｄ））、その上に、感光性樹脂を全面塗布後、フォト
プロセスにより凹凸部２の段差部壁面２ｃ部分の感光性
樹脂を残す。

【００３８】その後、エッチング液を用いて光反射膜６
をエッチングする（図４（ｅ））。そして、感光性樹脂
を取り除くと、段差部壁面２ｃに形成されて、凸部２ｂ
の透明電極３と電気的に導通した光反射膜６を有する基
板１が得られる。続いて、その上に、図３同様に、発光
層４及び対向電極５を形成することにより、図１に示す
ＥＬ素子１００が得られる。

【００３９】この図４に示す他の例においては、上記図
２及び図３に示す例に比べて、基板の凹凸加工と透明電
極のパターニングとを同時にできるという利点がある。
つまり、プロセスが簡略化可能で、低コスト化できる。
次に、本実施形態における光取り出し効率の向上作用に
ついて、上記図５及び図６、及び、本実施形態の光取り
出し作用の説明図である図７を参照して述べる。なお、
上述のように、図５は上記図１４（ａ）に示した従来無
機ＥＬを例にとったものである。また、図６は本発明者
等の試作品であり、図６中、図１のＥＬ素子１００と同
一部分には同一符号を付してある。

【００４０】図５に示すような従来の平面基板（通常ガ
ラス製）Ｋ１においては、光路１０２のように、基板Ｋ
１下面Ｋ１ａに低角で入射する光は、空気（屈折率：
１）とガラス（屈折率：１．５〜１．６５）の屈折率の
違いから、基板Ｋ１と空気の界面で全反射され、破線矢
印で示す様に、基板Ｋ１の側面から漏洩する（光路１０
２）。

【００４１】この時の全反射の条件は、屈折率の違いか
ら、臨界角αとして求まる。ここにおいて、ｓｉｎα＝
（出射側の材料の屈折率／入射側の材料の屈折率）の関
係があり、基板Ｋ１に屈折率：１．５のガラスを用いた
場合、臨界角αは４２°となる。よって、発光層３０４
からの光のうち、この角度以上で入射する光は基板Ｋ１
の側面に漏洩する。

【００４２】これに対して、図６に示すような基板１に
凹凸部２を設けた構造のＥＬ素子においては、凹凸部２
の段差部壁面２ｃへの光の入射γが、臨界角α以上であ
れば、光路１０３のように、段差部壁面２ｃで全反射が
起こり、視野方向への光が取り出せる。よって、図５の
光路１０２のように、視野方向外となるように基板１下
面１ｂに入射する光が減少し、基板１の側面から漏洩し
にくくなる。しかしながら、この構造においても、段差
部壁面２ｃへの光の入射角γが、臨界角α以下の光路の
光、すなわち、図６に示す様に、凹凸部２の段差部壁面
２ｃから漏洩する光路１０２のような光はある。

【００４３】これらに対して、本実施形態のＥＬ素子１
００は、漏洩経路である凹凸部２の段差部壁面２ｃに光
反射膜６を形成することで、段差部壁面２ｃへの入射角
によらず、全ての光が光反射膜６によって全反射され
る。そのため、図６に示した様な段差部壁面２ｃから漏
洩する光路１０２の光は無く、図７に示す様に、段差部
壁面２ｃでの反射光路１０３になる。

【００４４】こうして、本実施形態では、エレクトロル
ミネッセンスによる発光を、光取出し側である基板１の
他面（基板下面）１ｂ側から視野方向に効率よく取出す
ことができ、段差部壁面２ｃからの光の漏洩を防止でき
る。ちなみに、本発明者らの検討によれば、ＥＬ素子１
００において、基板下面への光の取り出し効率は、従来
のものより向上させることができた。

【００４５】ここで、凸部２ｂの突出高さ即ち段差の大
きさは、特に限定するものではないが、０．１μｍから
１ｍｍ程度が好ましい。また、図８は凹凸部２の段差部
形状の各例を示す図であるが、段差部は直線的な形状
（図８（ａ））でなくとも、図８（ｂ）及び（ｃ）に示
す様な形状でもよい。また、段差の角度βは、３０°か
ら９０°程度が好ましい。ここで、段差角度βは、テー
パのついたダイシングソーで段差部を削ったり、また
は、小さな溝加工を施した後に、エッチング又はイオン
照射により溝を広げて、凹部２ａを形成することで、上
記範囲の段差角度βが得られる。

【００４６】ところで、本実施形態によれば、基板１下
面１ｂへの光の取り出し効率を向上させることができる
から、結果的に、輝度の高いＥＬ素子または同一の輝度
を得るための投入電力の低下が実現できる。特に、本実
施形態は、発光層４下部の透明電極３を透過してきた光
の取り出し効率の向上を実現できるため、無機ＥＬに比
べて、透明電極３と発光層４の屈折率が近い有機ＥＬ
（例えば有機層の屈折率は１．６程度でＩＴＯやガラス
に近い）における光の取り出し効率の向上効果が高い。

【００４７】また、本実施形態によれば、光反射膜６を
ほぼ段差部壁面２ｃのみに形成し、凹部２ａ底面には形
成しないことで、光反射膜６を凹部２ａにて電気的に分
断させているから、隣接する透明電極３同士の絶縁が確
保される。よって、本実施形態のように、マトリクス型
ＥＬ素子において部分表示可能なＥＬ素子を提供でき
る。また、透明電極３は、金属製の光反射膜６と電気的
に導通しているから、光反射膜６を補助電極として低抵
抗化が図れる。

【００４８】さらに、この光反射膜６を補助電極とする
ことにより、透明電極３の導電性の低さによる電圧効果
に起因する輝度むらの低減につながる。例えば、有機Ｅ
Ｌ素子の場合、補助電極を使用しないと、輝度むらが目
立たないディスプレイの最大サイズは、対角数インチと
いわれている。本発明者等の検討によれば、金属製の光
反射膜６を補助電極として使用すると、１０インチ以上
の大画面化が実現可能である。

【００４９】さらに、光反射膜６は、ガラスや透明電極
に比べ熱伝導性の高い金属膜を用いるため、ＥＬ素子の
発光の際の発熱を高率よく伝搬させることが可能であ
り、熱的な素子劣化を防止することが可能である。結果
として、素子の長寿命化が達成できる。（第２実施形
態）本実施形態は、全面表示型のＥＬ素子に関するもの
で、上記第１実施形態を変形したものである。図９に本
実施形態に係るＥＬ素子を示す。図９において、（ａ）
は本実施形態の第１例としてのＥＬ素子２００の平面構
成図、（ｂ）は本実施形態の第２例としてのＥＬ素子３
００の平面構成図、（ｃ）は（ａ）及び（ｂ）のＡ−Ａ
断面図、（ｄ）は（ｃ）のＡ−Ａ断面の変形例である。
なお、図９（ａ）及び（ｃ）の各平面図は、発光層４と
対向電極５は省略してある。

【００５０】図９（ａ）及び（ｂ）に示す様に、ＥＬ素
子２００は、上記図１に示すＥＬ素子１００に比べて、
金属製の光反射膜６を段差部壁面２ｃを含む凹部２ａの
全面に形成し、隣接する透明電極３と光反射膜６とを電
気的に導通したことが、異なるところである。これは、
光反射膜６のパターニング形状を変えることで製造でき
る。

【００５１】また、図９（ｃ）及び（ｄ）に示すＥＬ素
子３００は、図９（ａ）及び（ｂ）に示すＥＬ素子２０
０において、透明電極３の形状と配置を変えたものであ
る。ＥＬ素子３００では、凸部２ｂ及び透明電極３を平
面円形とし略千鳥状に配列させているため、各透明電極
３の円形周辺が全て光反射膜６で覆われている。そのた
め、全ての方向において、上記図６に示したような段差
部壁面２ｃから漏洩する光路１０２が無く、最も光の取
り出し効率が向上する。

【００５２】また、凸部２ｂ及び透明電極３が平面円形
であるため、図示例のように略千鳥状の配列によって、
透明電極３を、基板１平面内で最も細密な配置（最密充
填）とすることが可能となる。従って、基板１の単位面
積当たりの透明電極３の割合を多くとることが可能であ
り、開口率が高く、面全体で高輝度なＥＬ素子が実現可
能である。

【００５３】ここで、両ＥＬ素子２００、３００におい
ては、そのＡ−Ａ断面は、図９（ｃ）のように、単に凹
部２ａ全体が光反射膜６で埋まっているものでなくと
も、図９（ｄ）に示すようなものでもよい。図９（ｄ）
は光反射膜６上部の凹部を埋めるように絶縁層７を配置
した構造である。ここで、光反射膜６の凹部２ａへの形
成は、通常の成膜方法で行なわれる。

【００５４】しかし、通常、成膜速度は成膜面内で一定
であり、従って膜厚も均一であるために、成膜面である
基板１の一面１ａ上に凹凸があると、この凹凸を継承し
た形で光反射膜６が成膜される。そこで、凹部２ａで
は、光反射膜６上部に凹部が形成されやすい。このよう
な場合、図９（ｄ）の構造をとることで、透明電極形成
時の基板の平滑性を向上でき、安定して透明電極が形成
できる。

【００５５】以上、本実施形態について、主として上記
第１実施形態とことなる部分について述べてきたが、本
実施形態によれば、金属製の光反射膜６を段差部壁面２
ｃを含む凹部２ａの全面に形成し、隣接する第１電極３
と光反射膜６とを電気的に導通し、結果的に全ての透明
電極３を導通させているため、上記第１実施形態とは逆
に全面表示型のＥＬ素子を提供できる。また、それ以外
については、上記第１実施形態同様の作用効果を奏す
る。

【００５６】（第３実施形態）本第３実施形態を図１０
に示す。図１０に示す様に、本実施形態のＥＬ素子４０
０は上記第１実施形態を変形したものであり、基板１の
凹凸部２を、基板そのものを削るのではなく、基板１の
一面１ａ上に突出して形成された膜部材８を凸部２ｂと
し、基板１一面１ａのうち膜部材８の非形成部を凹部２
ａとして構成したことが、上記第１実施形態と異なると
ころである。

【００５７】ここで、図１０では、ＥＬ素子４００にお
いて、凹部２ａ及び透明電極３の上に形成されている発
光層４及び対向電極５は省略してある。凸部２ｂを形成
する膜部材８は基板１とは別材質の絶縁物等からなる透
明部材であり、単層でも多層でもよく、カラーフィルタ
とＳｉＯ₂などのオーバコート層からなる積層構造でも
良い。つまり、この構造をとることで、マルチカラー化
などに適用可能となる。

【００５８】次に、本実施形態の製造方法について、図
１１（ａ）〜（ｃ）を参照して述べる。まず、基板１の
一面１ａ上に、スパッタ法、蒸着法、スピンコート法
等、公知の成膜方法を用いて、膜部材８を全面成膜する
（図１１（ａ））。次に、その上に、凹部２ａ形成部分
に開口部を有するマスクＫ３を、レジスト等により形成
する（図１１（ｂ））。

【００５９】そして、サンドブラスト若しくはイオン照
射等、またはエッチング液を用いたエッチング等の、物
理的又は化学的方法により、マスクＫ３の開口部の膜部
材８を除去し、マスクＫ３を剥離する（図１１
（ｃ））。こうして、残った膜部材８を凸部２ｂとし除
去部分を凹部２ａとした凹凸部２が、基板１の一面１ａ
に形成される。

【００６０】その後、上記第１実施形態同様に、透明電
極３をパターニング形成し、その上に、発光層４及び対
向電極５を形成することにより、ＥＬ素子４００が作製
される。そして、本実施形態では、膜部材８の側面が、
段差部壁面２ｃとなるが、この部分に光反射膜６が形成
されており、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏す
る。

【００６１】（第４実施形態）本実施形態を図１２に示
す。本実施形態のＥＬ素子５００は、上記第１実施形態
を変形したものであり、図１に示すＥＬ素子１００にお
いて、各凹部２ａに、絶縁物９を配置した構造である。
ここで、図１２では、ＥＬ素子５００において、透明電
極３及び絶縁物９の上に形成されている発光層４及び対
向電極５は省略してある。

【００６２】このような構造をとることで、上記第１実
施形態と同様の作用効果を奏するとともに、透明電極３
端部の鋭利な形状による電荷集中点を無くすことによ
り、ＥＬ素子を長時間駆動した際の透明電極３端部の電
気的リークを防止することが可能である。（第５実施形
態）本実施形態を図１３に示す。本実施形態のＥＬ素子
６００は、上記第２実施形態を変形したものであり、図
９（ｃ）に示すＥＬ素子２００又は３００において、反
射防止膜１０、１１を付与したものである。ここで、図
１３においても、光反射膜６及び透明電極３の上に形成
されている発光層４及び対向電極５は省略してある。

【００６３】図１３（ａ）では、ＥＬ素子２００又は３
００において、基板１他面１ｂ全面に、反射防止膜１０
を設け、図１３（ｂ）では、凸部２ｂと透明電極３との
間に反射防止膜１１を設けている。ここで、反射防止膜
１０、１１は、所定の可視光を吸収するフィルタ効果を
有する材料で構成された薄膜であり、反射防止膜１０、
１１に対して、逆に外からすなわち視野方向から入射し
た光が、反射防止膜で反射するのを防止する。

【００６４】（他の実施形態）なお、凹凸部の断面形状
及び平面形状は上記実施形態に限定されるものではな
く、適宜設計変更可能である。また、上記各実施形態
は、可能であるならば上記以外に組み合わせて用いても
よい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係るＥＬ素子を示す説
明図である。

【図２】上記第１実施形態に係るＥＬ素子の製造工程の
一例を示す図である。

【図３】図２に続く製造工程を示す図である。

【図４】上記第１実施形態に係るＥＬ素子の製造工程の
他の例を示す図である。

【図５】従来のＥＬ素子における光取り出し作用の説明
図である。

【図６】本発明者らの試作品における光取り出し作用の
説明図である。

【図７】本発明の光取り出し作用の説明図である。

【図８】本発明の凹凸部における段差部形状の各例を示
す図である。

【図９】本発明の第２実施形態に係るＥＬ素子を示す説
明図である。

【図１０】本発明の第３実施形態に係るＥＬ素子を示す
説明図である。

【図１１】上記第３実施形態に係るＥＬ素子の製造工程
を示す図である。

【図１２】本発明の第４実施形態に係るＥＬ素子を示す
説明図である。

【図１３】本発明の第５実施形態に係るＥＬ素子を示す
説明図である。

【図１４】従来のＥＬ素子構造を示す図である。

【符号の説明】

１…基板、１ａ…基板の一面、１ｂ…基板の他面、２…
凹凸部、２ａ…凹部、２ｂ…凸部、２ｃ…段差部壁面、
３…透明電極、４…発光層、５…対向電極、６…光反射
膜、８…膜部材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者城戸淳二奈良県北葛城郡広陵町馬見北９丁目４番地３ (72)発明者石川岳史愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内Ｆターム(参考） 3K007 AB00 AB02 AB03 AB05 BA06 BB06 CA00 CA01 CB01 DA00 DA02 DA05 DB02 EB00 EB01 FA00 FA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基板（１）と、この透明基板（１）
の一面（１ａ）上に形成された透明な第１電極（３）
と、この第１電極（３）上に形成された発光層（４）
と、この発光層（４）上に形成された第２電極（５）と
を備え、前記発光層（４）からの光を前記透明基板
（１）の他面（１ｂ）側に取り出すようにしたＥＬ素子
において、前記透明基板（１）の前記一面（１ａ）には凹凸部
（２）が形成され、前記第１電極（３）は前記凹凸部（２）のうち凸部（２
ｂ）上に形成され、少なくとも前記凹凸部（２）の段差部壁面（２ｃ）に、
光反射膜（６）が形成されていることを特徴とするＥＬ
素子。
【請求項２】前記光反射膜（６）は、金属材料から構
成されていることを特徴とする請求項１に記載のＥＬ素
子。
【請求項３】前記凹凸部（２）は複数個形成され、前記複数個の凹凸部（２）の各々において、前記第１電
極（３）は前記凸部（２）上に形成され、かつ、前記光
反射膜（６）は前記段差部壁面（２ｃ）に形成されてお
り、隣接する前記第１電極（３）と前記光反射膜（６）とは
電気的に導通されるとともに、隣接する前記光反射膜
（６）は前記凹部（２ａ）にて電気的に分断されている
ことを特徴とする請求項２に記載のＥＬ素子。
【請求項４】前記凹凸部（２）は複数個形成され、前記複数個の凹凸部（２）の各々において、前記第１電
極（３）が前記凸部（２ｂ）上に形成され、かつ、前記
光反射膜（６）は、前記段差部壁面（２ｃ）を含む前記
凹部（２ａ）の全面に形成されており、隣接する前記第１電極（３）と前記光反射膜（６）とは
電気的に導通されていることを特徴とする請求項２に記
載のＥＬ素子。
【請求項５】前記凹凸部（２）は前記透明基板（１）
そのものに形成されていることを特徴とする請求項１な
いし４のいずれか１つに記載のＥＬ素子。
【請求項６】前記凹凸部（２）は、前記透明基板
（１）の前記一面（１ａ）上に突出して形成された膜部
材（８）を前記凸部（２ｂ）とし、前記透明基板（１）
の前記一面（１ａ）のうち前記膜部材（８）の非形成部
を前記凹部（２ａ）として構成されていることを特徴と
する請求項１ないし５のいずれか１つに記載のＥＬ素
子。