JP4104339B2

JP4104339B2 - 発光素子及びその製造方法、並びに表示装置

Info

Publication number: JP4104339B2
Application number: JP2002029702A
Authority: JP
Inventors: 久則杉浦; 尚英脇田; 敬史濱野
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-02-06
Filing date: 2002-02-06
Publication date: 2008-06-18
Anticipated expiration: 2022-02-06
Also published as: JP2003234178A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自発光型の発光素子及びその製造方法、並びにその発光素子を用いた表示装置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（ＥＬ）素子、発光ダイオード等の電場発光素子は、自発光のため視認性が高く薄型化が可能なため、バックライト等の照明装置、平板状ディスプレイ等の表示素子として注目を集めている。なかでも、有機化合物を発光体とする有機ＥＬ素子は、低電圧駆動が可能なこと、大面積化が容易なこと、適当な色素を選ぶことにより、所望の発光色を容易に得られること等の特徴を有し、次世代ディスプレイとして活発に開発が行われている。
【０００３】
有機発光体を用いたＥＬ素子としては、例えば厚み１μm以下のアントラセン蒸着膜に３０Ｖの電圧を印加することにより、青色発光が得られている(Thin Solid Films, 94(1982) 171)。しかし、この素子は高電圧を印加しても十分な輝度が得られず、さらに発光効率を向上する必要があった。
【０００４】
これに対し、Tangらは透明電極（陽極）、正孔輸送材料層、電子輸送性発光材料層、仕事関数の低い金属を用いた陰極を積層することにより、発光効率の向上を図り、１０Ｖ以下の印加電圧で、１０００cd/m²の輝度を実現した(Appl.Phys.Lett.,51(1987)913)。
【０００５】
さらに、正孔輸送材料層と電子輸送材料層とで発光材料層を挟み込んだ３層構造の素子(Jpn.J.Appl.Phys.,27(1988)L269)や、発光層にドーピングされた色素からの発光を得る素子(J.Appl.Phys.,65(1989)3610)が報告されている。
【０００６】
従来の有機ＥＬ素子の一般的な構成の断面図を図７に示す。図において、７１は例えばガラス、プラスチック等からなる透明基板、７２は例えばインジウムティンオキサイド（ＩＴＯ）からなる透明な陽極、７３は例えばＮ，Ｎ’ージフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニルー４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）からなる正孔輸送層、７４は例えばトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ₃）からなる電子輸送性発光層、７５は例えばＡｌＬｉ合金からなる陰極である。この素子に、図に示す方向に電圧を印加すると、陽極７２から正孔が正孔輸送層７３に注入され、陰極７５から電子が電子輸送性発光層７４に注入される。陽極７２から注入された正孔は正孔輸送層７３中を通過して、さらに電子輸送性発光層７４に注入される。そして、電子輸送性発光層７４中で、正孔と電子が再結合し、これによって励起されたＡｌｑ₃分子からの発光が得られる。
【０００７】
ＩＴＯからなる透明な陽極は、通常、スパッタ法あるいは電子ビーム蒸着法等により形成され、ＴＰＤ、Ａｌｑ₃等の有機物からなる正孔輸送層や電子輸送性発光層、ＡｌＬｉ合金等からなる陰極は、通常、抵抗加熱蒸着法により形成される。
【０００８】
前記有機ＥＬ素子以外の発光素子としては、無機ＥＬ素子がある。無機ＥＬ素子の一般的な構成の断面図を図８に示す。図において、８１は例えばガラスからなる透明基板、８２は例えばＩＴＯからなる透明電極、８３は例えばＴａ₂Ｏ₅からなる第１絶縁材料層、８４は例えばＭｎをドープしたＺｎＳからなる発光層、８５は例えばＴａ₂Ｏ₅からなる第２絶縁材料層、８６は例えばＡｌからなる背面電極である。この素子の両電極に交流電界を印加すると、絶縁材料層と発光層の界面から出た電子が加速されて、発光中心であるＭｎを衝突励起し、これが基底状態に戻る際に発光する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
これら発光素子の発光効率を制限している要因として、発光層で発光した光の外部への取り出し効率（外部取り出し効率）がある。例えば、図９に示すように、陽極９２と陰極９５に電圧が印加されて電子輸送性発光層９４で発生した光のうち臨界角未満の光Ｍ１は外部に取り出すことができるが、臨界角以上の光Ｍ２は、正孔輸送材料層９３と透明電極９２との界面、透明電極９２と透明基板９１との界面、あるいは透明基板９１と空気との界面（光取り出し面）で全反射するので、外部に取り出すことができない。外部取り出し効率は、発光層の屈折率をｎとすると、１／ｎ²で表される。一般的な有機ＥＬ素子の場合、発光層の屈折率が約１．７で、外部取り出し効率は約３５％となる。また、無機ＥＬ素子において、発光層として屈折率約２．３のＺｎＳを用いた場合、外部取り出し効率は約２０％である。従って、たとえ内部量子効率（注入された電荷の光への変換効率）が１００％であったとしても、外部取り出し効率による制限のため、外部量子効率は１０％〜２０％程度となってしまう。
【００１０】
外部取り出し効率を向上するため、様々な手法が検討されてきた。例えば、▲１▼基板の端面に光反射膜を形成する方法（特開昭６１−１９５５８８号公報等参照）、▲２▼レンズ等の集光性を有する基板を用いる方法（特許公報第２６７０５７２号公報、特開平４−１９２２９０号公報、特許第２７７３７２０号公報、特開平１０−１７２７５６号公報、特開平１０−２２３３６７号公報等参照）、▲３▼発光層あるいは基板をメサ形状とする方法（特開平４−３０６５８９号公報、Opt.Lett. vol.27,No.6(1997)p396等参照）等が提案されている。
【００１１】
前記▲１▼の方法は、基板端面に光反射膜を設けたことにより、主に基板中を伝播して基板端面から分散してしまう光を光取り出し面へ集光させるものである。しかし、例えば微小な発光素子をマトリクス状に並べたいわゆるドットマトリクスディスプレイ等の場合、単位画素に対応する発光素子ごとに前記のような反射膜を形成することは非常に困難である。
【００１２】
また、前記▲２▼の方法において、基板の光取り出し側をレンズ形状にした場合、前記したようなドットマトリクスディスプレイで、たとえ発光素子とレンズが１対１となるように配置されていたとしても、１つの微小な発光素子から発せられた光は等方的に放射されるため、ある程度の厚みを持った基板を通過して、光取り出し側に到達した光のうちの大部分が隣接画素側のレンズに入射してしまう。従って、目的とする発光素子の効率向上に対する効果が少ない上、画像のにじみが生じてしまうという問題がある。この問題を解決するため、レンズを基板中に埋め込む等して、発光部とレンズをなるべく近づける方法が提案されている（特開平１０−１７２７５６号公報）。この方法では前記したような画像のにじみ等は抑えられるが、レンズ材料と基板材料との屈折率差を大きくすることが困難であるため、レンズによる集光効果が得らにくいという問題がある。
【００１３】
また、前記▲３▼の方法は、基板の加工が困難であるという問題を有する。
【００１４】
本発明の目的は、このような事情に鑑みなされたものであり、製造が容易で、かつ、外部への光の取り出し効率が高い発光素子を提供することである。
また、本発明の他の目的は、漏れ光による画像のにじみの少ない発光素子を用いた表示装置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、光取り出し面への入射角が臨界角以上の光を散乱させる光学素子を設けることにより、従来は発光層、透明電極あるいは透明基板中に閉じこめられて外部には取り出せなかった光を取り出すことができ、外部取り出し効率の向上による高発光効率を実現するに至った。同時に、高品位の表示装置を提供可能とするに至った。
【００１６】
具体的には、以下の通りである。請求項１記載の発明は、複数の画素を有し、前記複数の画素が発光素子で構成された表示装置であって、上記発光素子は、少なくとも第１の電極層と第２の電極層間に挟持された発光層を備えた積層構造であり、前記発光層で発光した光を、発光層と離隔した光取り出し面より外部に取り出す発光素子であって、前記発光素子中又は前記光取り出し面に、前記発光層で発生した光のうち、前記光取り出し面への入射角が臨界角以上の光は散乱させ、臨界角未満の光はそのまま透過させる機能を有する、シート状に形成され、厚み方向に屈折率が分布した構造となっている光学素子が、設けられており、前記発光層と前記光学素子との距離をｔ、１画素の幅をＬ、前記光取り出し面における臨界角をθ c 、前記発光層の屈折率をｎとした場合、下記の式（１）を満たしていることを特徴とする。
ｔ＜（ｎｃｏｓθ c ／２）×Ｌ …（１）
【００１７】
上記構成により、従来は発光層、透明電極あるいは透明基板中に閉じこめられて外部には取り出せなかった光を取り出すことができ、外部取り出し効率の向上による高発光効率を実現することができる。なお、本発明は、基板を必須の要件としない。また上記の式（１）を満たしていることことより以下の作用効果が得られる。すなわち、発光素子を用いて表示装置を構成すると、光が横方向に拡がり、隣接する画素に入り込み、画素のにじみという問題が生じるおそれが生じる。そこで、発光層と光学素子との距離と、１画素の幅長との関係を臨界角等により規定して、隣接する画素間で光が混じり合わないようにした。この結果、漏れ光による画像のにじみを可及的に低減することができる。
【００１８】
請求項２記載の発明は、互いに異なる色の光を発光する前記画素が隣接していることを特徴とする。
【００２４】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発光素子において、前記第２電極層と前記光学素子との間に、保護層が形成されていることを特徴とする。
【００２５】
上記構成により、例えば透明な第２の電極層上に光学素子を貼り合わせ等の方法により形成する際に、貼り合わせ用の粘着材等から発生する有機物が第２の電極層を通して発光層中に浸透し、発光層が劣化する等の問題が発生する。従って、光学素子と透明な第２の電極層間に保護層を導入することにより、これらの劣化を防ぐことができる。
【００２７】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の発光素子において、前記光学素子の平均屈折率が、前記光学素子が接する層のうち、発光層側にある層の屈折率よりも高いことを特徴とする。
【００２８】
上記構成により、光学素子の屈折率が、光学素子が接する層のうち発光層側にある層の屈折率よりも低い場合、これらの層と光学素子の界面で全反射が起こってしまい、十分な効果が得られないからである。
【００２９】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４の何れかに記載の発光素子において、前記発光層が有機化合物からなることを特徴とする。
【００３６】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は実施の形態１に係る発光素子を模式的に示す断面図である。この発光素子は、透明な基板１上に、透明電極（透明な第１電極層）２、発光層３、反射電極（光反射性の第２電極層）４がこの順で積層され、更に基板１の表面（図１の下側表面、光取り出し面に相当）に光学素子１０が設けられて構成されている。この光学素子１０は、発光層３で発生した光のうち、光取り出し面への入射角θが臨界角θc以上の光Ｍ２は散乱させ、臨界角θc未満の光Ｍ１はそのまま透過させる機能を有する。このような光学素子１０を設けることにより、後述するように、発光層３で発生した光が、透明基板１側から取り出される際の、外部取り出し効率を向上することができる。
【００３７】
ここで、基板１としては、発光素子を坦持でき、かつ透明であればよく、ガラス基板の他、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレートなどの樹脂基板等を用いることができる。
【００３８】
反射電極４は、反射率が高く、発光層３を効率良く発光させることができる電極機能を備えていればよく、ＡｌあるいはＡｌ化合物、銀あるいは銀化合物等の金属膜を用いることが好ましい。銀化合物としては、銀・パラジウム・銅（ＡｇＰｄＣｕ）の合金あるいは銀・金・銅（ＡｇＡｕＣｕ）の合金を用いるのが好ましい。また、有機化合物を発光層として用いるいわゆる電流注入型の有機ＥＬ素子の場合、通常反射電極は陰極となり、電子の注入効率のよい材料、すなわち仕事関数の低い材料を用いることが多い。有機ＥＬ素子の陰極としては例えばＡｌＬｉ合金、ＭｇＡｇ合金等の、仕事関数が低いが反応性の高い金属（Ｌｉ、Ｍｇ等）と反応性が低く安定な金属（Ａｌ、Ａｇ等）との合金を用いればよい。あるいは、Ｌｉ／Ａｌ、ＬｉＦ／Ａｌ等の仕事関数の低い金属あるいはその化合物と仕事関数の高い金属の積層電極などを用いることができる。反射電極の形成方法としては、スパッタ、エレクトロンビーム蒸着、抵抗加熱蒸着等の方法を用いればよい。
【００３９】
発光層３は、有機ＥＬ素子の場合、Ａｌｑ₃等の有機化合物から構成される。発光層３は、単層構造であっても、機能分離した多層構造であってもよい。多層構造の場合、従来の構造と同様に、例えば、ＴＰＤ等を用いた正孔輸送材料層とＡｌｑ₃等を用いた電子輸送性発光材料層とを積層した２層構造や、ＴＰＤ等を用いた正孔輸送材料層とペリレン等を用いた発光材料層とオキサジアゾール等を用いた電子輸送材料層とを積層した３層構造や、あるいはそれ以上の多層構造にして用いられる。なお、ＩＴＯ等の正孔注入電極側に正孔輸送材料層を、ＡｌＬｉ、ＭｇＡｇ等の電子注入電極側に電子輸送材料層を配置する。有機ＥＬ素子の場合、発光層の形成は主に抵抗加熱蒸着法を用いるが、エレクトロンビーム蒸着法、スパッタ法等を用いてもよい。
【００４０】
また、無機ＥＬ素子の場合、例えば、従来構造と同様に、ＭｎなどをドープしたＺｎＳ等からなる発光層を、Ｔａ₂Ｏ₅等からなる絶縁材料層で挟んだ構造にする。これらの層の形成は、主にスパッタ法を用いるが、エレクトロンビーム蒸着法、抵抗加熱蒸着法、イオンプレーティング法等を用いてもよい。
【００４１】
透明電極２としては、通常、光透過率が５０％を超えるものが用いられる。例えば、インジウムティンオキサイド（ＩＴＯ）、酸化錫等の酸化物透明電極や、５〜数十ｎｍ程度の金属薄膜電極を用いればよい。透明電極の形成は、スパッタ法、抵抗加熱蒸着法、エレクトロンビーム蒸着法、イオンプレーティング法等が用いられる。
【００４２】
光学素子１０としては、図１に示すように、基板１と光学素子１０の界面に入射してくる光のうち、入射角が臨界角以上の光を散乱させる素子を用いる。基板１の屈折率ｎ＝１．５とすると、光学素子１０がない場合、基板１と空気の界面での臨界角θｃはａｓｉｎ（１／１．５）＝４２°となり、これ以上の入射角の光は基板内に閉じ込められて外部に取り出せない。そこで、臨界角θｃ以上の光を散乱させることにより、一部の光を臨界角内に導入することにより、取り出し効率を向上することができる。
【００４３】
光学素子１０としては、例えば、特開平２−２８０１０２に開示されている特定の角度範囲の入射光を選択的に散乱するプラスチックシート（例えばルミスティフィルム（商品名：住友化学製））等が用いられる。このルミスティフィルムは、厚み方向に屈折率が分布した構造を有し、入射角が臨界角θc以上の光Ｍ２は散乱させ、臨界角θc未満の光Ｍ１はそのまま透過させる機能を有する。そして、この光学フィルムを基板１表面に張り合わせればよい。
【００４４】
（実施の形態２）
上記の例では、光学素子１０を基板１の表面に設けるように構成したけれども、図２に示すように、基板１を省略し、光学素子１０が基板を兼ねるようにしてもよい。発光素子を製造するに際しては、光学素子１０上に、透明電極２、発光層３、反射電極４をこの順で積層すればよい。
【００４５】
（実施の形態３）
図３は実施の形態３に係る発光素子を模式的に示す断面図である。実施の形態１に係る発光素子では発光層３で発生した光を基板１側から取り出すように構成されていたが、本実施の形態に係る発光素子では発光層３で発生した光を基板１とは反対側から取り出すように構成されている。すなわち、本実施の形態３に係る発光素子は、基板１上に反射電極（光反射性の第１電極層）１１、発光層３、透明電極（透明な第２電極層）１２、光学素子１０が順に積層されており、光を透明電極１２側から取り出すように構成されている。なお、この実施の形態３では透明電極１２の図３における上面が光取り出し面に相当する。
【００４６】
このような透明電極１２側から光を取り出す構成であれば、実施の形態１と異なり、基板１として透明基板を使用する必要はない。基板１としてガラスあるいはポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレートなどの樹脂フィルム等の他に、シリコン等の不透明基板を用いることができる。また、透明電極１２としては、実施の形態１の場合と同様にＩＴＯ、酸化錫等の酸化物透明電極あるいは５〜数十ｎｍ程度の金属薄膜を用いればよいが、有機ＥＬ素子の場合、有機発光層が付着した基板を高温に加熱すると、有機層が劣化してしまうため、透明電極２は低温成膜する必要がある。さらに、透明電極としてＩＴＯ等をスパッタ法やエレクトロンビーム蒸着法等により有機発光層上に形成する場合、有機発光層へのダメージを軽減するため、有機発光層上にバッファ層を形成してから透明電極を形成するのが好ましい。バッファ層としては、銅フタロシアニン等の熱的に安定な有機化合物あるいは膜厚１０ｎｍのＭｇＡｇ等の透明金属薄膜等を用いればよい。
【００４７】
反射電極４としては、実施の形態１で示したような金属を用いることができるほか、反射層と透明電極の２層構成とすることもできる。すなわち、基板上に反射率の大きい金属あるいは誘電体多層膜等からなる反射層を形成した後、この上にＩＴＯ等からなる透明電極を形成すればよい。この場合、反射層は電極として機能する必要がないため、導電材料、絶縁材料の何れを用いてもよい。
【００４８】
さらに、光学素子１０を形成する前に、透明電極１２上に保護層を形成するのが好ましい。すなわち、透明電極１２上に光学素子１０を貼り合わせ等の方法により形成する際、例えば貼り合わせ用の粘着材等から発生する有機物が透明電極１２を通して発光層３中に浸透し、発光層３が劣化する等の問題が発生する。従って、光学素子１０と透明電極２間に保護層を導入することにより、これらの劣化を防ぐことができる。
【００４９】
なお、上記実施の形態１，３において、光学素子の形成方法として、特定の角度範囲の入射光を選択的に散乱するプラスチックシート等を基板、透明電極あるいは保護層上に貼り合わせるとしたが、これに限るものではなく、例えば特開平２−２８０１０２に開示されている方法により、屈折率に差がある複数の化合物を混合したものを基板、透明電極あるいは保護層上に塗布した後、所定の方向から紫外線等を入射して所望の光学素子としてもよい。
【００５０】
また、光学素子の屈折率は、光学素子が接する層のうち、発光層側にある層の屈折率よりも高いことが好ましい。すなわち、図１においては基板１、図２においては透明電極１２、あるいは透明電極１２上に保護層が設置されている場合は保護層よりも屈折率が高いほうが好ましい。光学素子の屈折率が、前記基板、透明電極、保護層等の屈折率よりも低い場合、これらの層と光学素子の界面で全反射が起こってしまい、十分な効果が得られないからである。
【００５１】
（実施の形態４）
本形態は、複数の画素を有し、各画素は上記実施の形態１〜３に係る発光素子で構成された表示装置に関するものである。実施の形態１〜３に係る発光素子は、光取り出し効率の向上を図るため、光学素子１０を設けるように構成されている。しかしながら、光学素子１０により光が散乱することになるため、実施の形態１〜３に係る発光素子を用いて表示装置を構成すると、光が横方向に拡がり、隣接する画素に入り込み、画素のにじみという問題が生じるおそれが生じる。そこで、本実施の形態に係る表示装置は、前記発光層と前記光学素子との距離と、１画素の幅長との関係を臨界角等により規定して、隣接する画素間で光が混じり合わないようにしたことを特徴とする。以下、具体的に説明する。
【００５２】
本形態の表示装置において、発光層と前記光学素子との距離ｔと、１画素の幅長Ｌは、下記の式（１）を満たすよう決定されている。
【００５３】
ｔ＜（ｎｃｏｓθc／２）×Ｌ …（１）
ここで、θcは光取り出し面に対する臨界角、ｎは発光層の屈折率である。
【００５４】
以下に、前記式の導入について図４を参照しながら説明する。なお、本図は、式の導入を説明するために簡略化して記載している。
【００５５】
本図において、発光素子３２の発光層で発光した光のうち反射層３０で反射した光は、光取り出し面３１に向かう。この際、光取り出し面３１に対する入射角θが臨界角θc未満の光は外部へ取り出されるが、臨界角θc以上の光は全反射する。このような場合、ｔとＬがｔ＜Ｌ／（２ｔａｎθc）の関係を満たせば、全反射した光が、同一素子内の反射層に到達し、隣接する画素の反射層へは向かわない。ここで、θcは臨界角であるのでｎ×ｓｉｎθc＝１が成立し、またｔａｎθc＝ｓｉｎθc／ｃｏｓθcであるから、これらをまとめて前記式（１）が導入される。なお、図４において、３３は発光領域で発光した光が透過する部分であり、具体的には透明電極、発光層である。
【００５６】
前記式（１）を満たせば、発光素子内で発光した光の大部分は、その発光素子の光取り出し面３１（正確には光学素子１０の表面）から取り出されることになるので、隣接する画素が異なる色の光を発光する場合、混色せず、画像にじみ等の不具合が抑えられる。
【００５７】
（その他の事項）
上記実施の形態に係る発光素子は、発光層として有機化合物を用いた有機ＥＬ素子としたが、例えば発光層として、Ｍｎ等をドープしたＺｎＳ等からなる発光層を、Ｔａ₂Ｏ₅等からなる絶縁層で挟んだ構造の無機ＥＬ素子としてもよい。
また、上記実施の形態に係る発光素子では、光学素子１０は光取り出し面に設けたけれども、発光素子中に設けるようにしてもよい。例えば、実施の形態１について説明すれば、光学素子１０は基板１の表面（光取り出し面に相当）に設けたけれども、発光素子中（例えば基板１と透明電極２との間）に設けるようにしてもよい。
また、上記実施の形態に係る発光素子は、基板を備えていた（実施の形態２では、光学素子１０が基板を兼ねていた）が、本発明に係る発光素子は、これに限定されるものではなく、基板を有さなくてもよい。
また、上記実施の形態に係る発光素子を任意の面積の基板全面に形成することで、バックライト等の照明装置を作製することができる。
【００５８】
【実施例】
次に、実施例及び比較例に基づいて本発明をさらに具体的に説明する。尚、実施例１は前記実施の形態１に係る発光素子に関し、実施例２は前記実施の形態３に係る発光素子に関する。
【００５９】
（実施例１）
図５に示すように、実施例１の発光素子は、透明な基板５１上に、透明電極５２、正孔輸送材料層５３、発光材料層５４、反射電極５５をこの順で積層し、かつ、基板５１の表面（図５の下側表面）に光学素子１０が貼着されて構成されたものであり、つぎのようにして製造した。
【００６０】
基板５１として、厚さ０．７ｍｍ、屈折率１．５のガラス基板を用い、この上にＩＴＯからなる透明電極５２をスパッタ法により成膜した。ＩＴＯの膜厚は１００ｎｍとし、フォトリソグラフィにより所望の形状にパターニングした。次いで、透明電極５２上にＴＰＤからなる正孔輸送材料層５３、Ａｌｑ₃からなる発光材料層５４、Ｌｉ／Ａｌ積層膜からなる反射電極５５をそれぞれ抵抗加熱蒸着法により成膜した。各層の膜厚は、正孔輸送材料層５３が５０ｎｍ、発光材料層５４が５０ｎｍ、反射電極５５がＬｉ／Ａｌ＝１．５ｎｍ／１５０ｎｍとした。次に、入射角が４２°以上の光を散乱するシートからなる光学素子５６を基板５１の下側表面に貼り合わせた。光学素子５６の平均屈折率は、１．７であった。
【００６１】
このようにして作製した発光素子の透明電極５２に＋、反射電極５５に−の電圧を印加したところ、透明電極側から緑色発光（ピーク波長：５５０ｎｍ）が確認でき、この時の電流効率（ｃｄ／Ａ）は、後記の表１に示す値であった。
【００６２】
（実施例２）
図６に示すように、実施例２の発光素子は、基板６１上に、反射電極６２、発光材料層６３、正孔輸送材料層６４、透明電極６５、バッファ層６６、保護層６７、をこの順で積層し、かつ、保護層６７上に光学素子１０が貼着されて構成されたものであり、つぎのようにして製造した。
【００６３】
基板６１として、厚さ０．７ｍｍのガラス基板を用い、この上に反射電極６２として、Ａｌをスパッタ法により成膜した。Ａｌの膜厚は約１５０ｎｍとし、フォトリソグラフィーにより所望の形状にパターニングした後、Ｌｉを１．５ｎｍ抵抗加熱蒸着法により成膜した。次いで、反射電極６２上に、Ａｌｑ₃からなる発光材料層６３、ＴＰＤからなる正孔輸送材料層６４、銅フタロシアニンからなるバッファ層６６をそれぞれ抵抗加熱蒸着法により成膜した。各層の膜厚は、発光材料層６３が５０ｎｍ、正孔輸送材料層６４が５０ｎｍ、バッファ層６６が５ｎｍであった。この上に、ＩＴＯからなる透明電極６５、ＳｉＯ₂からなる保護層６７を、続けてスパッタ法により成膜した。成膜は室温で行い、膜厚はそれぞれ１００ｎｍとした。
【００６４】
次に、入射角が４０°以上の光を散乱するシートからなる光学素子１０を保護層６７上に貼り合わせた。
【００６５】
このようにして作製した発光素子の透明電極６５に＋、反射電極６２に−の電圧を印加したところ、透明電極側から緑色発光（ピーク波長：５５０ｎｍ）が確認でき、この時の電流効率（ｃｄ／Ａ）は、後記の表１に示す値であった。
【００６６】
（比較例１）
光学素子１０を設けないことを除いて、実施例１と同様にして、発光素子を製造した。そして、この比較例１の発光素子の透明電極５２に＋、反射電極５５に−の電圧を印加したところ、電流効率（ｃｄ／Ａ）は、後記の表１に示す値であった。
【００６７】
（比較例２）
光学素子１０を設けないことを除いて、実施例２と同様にして、発光素子を製造した。そして、この比較例２の発光素子の透明電極６５に＋、反射電極６２に−の電圧を印加したところ、電流効率（ｃｄ／Ａ）は、後記の表１に示す値であった。
【００６８】
上記実施例１，２及び比較例１，２の評価結果を（表１）に示す。
【００６９】
【表１】

【００７０】
表１より明らかなように、実施例１は比較例１よりも、電流効率が約２．３倍高い。また、実施例２は比較例２よりも、電流効率が約２．２倍高い。よって、光学素子を有することにより、発光効率が格段に向上することが理解される。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光取り出し面への入射角が臨界角以上の光を散乱させる光学素子を設けることにより、光の取り出し効率を向上させ、発光効率を向上させることができる。
【００７２】
また、本発明によれば、発光層と光学素子との距離ｔと、１画素の幅長Ｌとを、式（１）を満たすよう設定することにより、漏れ光による画像のにじみを可及的に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る発光素子を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係る発光素子を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態３に係る発光素子を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態４に係る表示装置における１画素の構成を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の実施例１に係る発光素子を模式的に示す断面図である。
【図６】本発明の実施例２に係る発光素子を模式的に示す断面図である。
【図７】従来の有機ＥＬ素子を模式的に示す断面図である。
【図８】従来の無機ＥＬ素子を模式的に示す断面図である。
【図９】従来の発光素子における光の取り出しを示す概念図である。
【符号の説明】
１，５１，６１：基板
２，５２：透明電極（透明な第１電極層）
３：発光層
４，５５：反射電極（光反射性の第２電極層）
１０：光学素子１０
１１，６２：反射電極（光反射性の第１電極層）
１２，６５：透明電極（透明な第２電極層）
５３，６３：発光材料層
５４，６４：正孔輸送材料層
６６：バッファ層
６７：保護層

Claims

複数の画素を有し、前記複数の画素が発光素子で構成された表示装置であって、
前記発光素子は、少なくとも第１の電極層と第２の電極層間に挟持された発光層を備えた積層構造であり、前記発光層で発光した光を、発光層と離隔した光取り出し面より外部に取り出す発光素子であって、前記発光素子中又は前記光取り出し面に、前記発光層で発生した光のうち、前記光取り出し面への入射角が臨界角以上の光は散乱させ、臨界角未満の光はそのまま透過させる機能を有する、シート状に形成され、厚み方向に屈折率が分布した構造となっている光学素子が、設けられており、
前記発光層と前記光学素子との距離をｔ、１画素の幅をＬ、前記光取り出し面における臨界角をθ c 、前記発光層の屈折率をｎとした場合、下記の式（１）を満たしていることを特徴とする表示装置。
ｔ＜（ｎｃｏｓθ c ／２）×Ｌ …（１）
互いに異なる色の光を発光する前記画素が隣接している請求項１に記載の表示装置。
前記第２電極層と前記光学素子との間に、保護層が形成されている請求項１又は２記載の表示装置。
前記光学素子の平均屈折率が、前記光学素子が接する層のうち、発光層側にある層の屈折率よりも高い請求項１記載の表示装置。
前記発光層が有機化合物からなる請求項１乃至４の何れかに記載の表示装置。