专利名称：发光器件及电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及能够将经过电极的光取出的器件。例如，本发明涉及具有发光元件的发光器件或液晶显示器件。
背景技术：
对平面显示器如液晶面板等的改善正在进行，以谋求实现图像的高清晰度化、低耗电量化以及长寿命化。为了使将电致发光元件(以下，称为EL元件)使用于像素的电致发光面板(以下，称为EL面板)实用化，需要实现以更低耗电量进行更鲜明、更明亮的显示，以有效地利用自发光面板的特性。为了达到该目的，正在进行对用于EL元件的材料的电流亮度特性等电力效率的改善。然而，电力效率的改善也有界限。
将在EL元件的发光层发出的光从面板得到的效率(光取出效率)只是20％左右。光取出效率那样低的原因如下，即当在发光层发出的光到达折射率不同的膜的界面时被全反射，并且被全反射的光在EL元件的内部传播时衰减，或者从发光元件的侧面，例如从玻璃衬底的端面放射被全反射的光。
在专利文件1中记载减少被全反射的光量而提高光取出效率的EL元件。在专利文件1中，通过在透明导电层的取出光一侧的表面上提供具有近于空气的折射率的低折射率层，而提高光取出效率。
特开2002-278477号然而，在专利文件1中，虽然可以改善在透明导电层和空气层之间被全反射的光量，但是，另一方面，担心在透明导电层和低折射率层的界面中增加被全反射的光量。本发明的目的在于减少经过电极后的光被全反射的数量并且提高光取出效率。
发明内容
本发明的发光器件具有的发光元件，例如包括作为发光材料而使用有机材料的有机EL元件；作为发光材料而使用无机材料的无机EL元件；使用化合物半导体等半导体的发光二极管等。本发明的发光元件按第一电极、发光层、第二电极的顺序在衬底上层叠而形成。并且将在所述发光层发出的光，从相对于第一电极的第二电极发出。发光器件至少具有一个发光元件即可。或者，发光器件至少具有一个发光区域(从第二电极取出光的区域)即可。
第一电极是能够反射来自发光层的光的电极。此外，第一电极也可以是能够使来自发光层的光穿过的电极。第二电极是能够使来自发光层的光穿过的电极。
只要是在第一电极和第二电极之间至少有一个发光层的发光元件即可。也可以在电极之间提供多个发光层。另外，在发光元件是有机EL元件的情况下，除了发光层以外，还可以适当地提供各层诸如电子注入层、电子传输层、空穴阻挡层、空穴传输层、空穴注入层等。另外，在发光元件是无机EL元件的情况下，可以在发光层和第一电极之间、以及在发光层和第二电极之间提供绝缘层，或者可以在发光层和第一电极之间、或在发光层和第二电极之间提供绝缘层。
与第二电极的取出光一侧的表面接触而选择性地提供多个或一个物体。物体的折射率没有特别的限制，但是优选使其折射率与发光层的折射率相等或比发光层的折射率大。
选择性地提供物体，指的是在发光区域中有在第二电极的上方不提供物体的区域地提供物体。也就是说，第二电极的表面具有由物体覆盖的区域和由物体不覆盖的区域。当那样配置物体时，物体具有不平行于第二电极和物体的界面的面。
在发光层发出的光直接或者被第一电极反射而入射于第二电极。到达第二电极和物体的界面的光的一部分不被全反射而可以穿过第二电极。此外，当物体的折射率与发光层的折射率相等或比发光层的折射率大时，所有的光不被全反射而可以入射于第二电极和物体的界面。从几何光学的斯涅尔定律(Snell′sLaw)以及全反射条件，可以导出这种事实。
在本发明中，物体具有不平行于第二电极和物体的界面的面地提供物体，以便尽可能将入射于物体的光取出到外部。这是因为即使光以被物体的顶面全反射的入射角入射于物体，也通过在被全反射后入射于所述面而可以取出到外部的缘故。也就是说，在本发明中，通过入射于物体内部的光在物体内部被全反射，可以使入射于物体和空气的界面的光的入射角比临界角小。因此，从物体取出到外部的光量增加。
在本发明中，通过提供物体，可以减少在第二电极的顶面被全反射的光量，并且在物体中使入射的光散射。因此，可以从物体效率好地取出光。所以，可以提高光取出效率。
如上所述，在本发明中，在取出光一侧的电极表面上形成凸部，以使在发光元件中的光散射而取出到外部。
本发明是非常适用于具有从上方取出光的顶部发光(Top Emission)结构的发光元件的。这是因为如下的缘故，即在底部发光(Bottom Emission)结构的情况下，即使在玻璃表面上形成凹凸，也可以取出在玻璃中导波的光，但是不能取出在发光元件中传播的光。然而，在顶部发光(Top Emission)结构的情况下，所有的光在发光元件中传播，因此通过适当地使用本发明，从发光元件取出的光的概率增高。
在本发明中，可以在第二电极的表面上提供保护膜，并且在其上选择性地提供至少一个物体。作为保护膜，可以使用氧化硅(SiOy，0＜y≤2)、氮化硅(SiNx，0＜x≤4/3)、氮氧化硅(SiNxOy，0＜x＜4/3，0＜y＜2，0＜3x+2y≤4)等。
本发明的物体并不只适用于自发光型发光元件及发光器件。例如，本发明的物体还可以适用于透过型或半透过型液晶显示器件。通过在液晶显示器件的像素电极的表面上提供物体，可以将经过像素电极的光效率好地取出到外部。在半透过型液晶显示器件的情况下，可以在像素电极的使光穿过的区域中选择性地提供物体。
通过在第二电极的上方选择性地提供至少一个物体，可以提高来自第二电极的光的光取出效率。当提高光取出效率时，可以获取耗电量低的器件。
图1A至1C是表示发光器件的结构的图(实施方式1)；图2A至2C是表示发光器件的结构的图(实施方式2)；图3是表示发光器件的结构的图(实施方式3)；图4A和4B是表示发光器件的结构的图(实施方式4)；图5A至5D是说明发光器件的制造方法的图(实施方式5)；图6A至6C是说明发光器件的制造方法的图(实施方式6)；
图7A和7B是表示发光器件的结构的图(实施方式7)；图8是表示发光器件的结构的图(实施方式8)；图9A至9D是表示利用本发明的电子设备的情况的图(实施方式9)；图10是表示适用本发明的液晶显示器件的情况的图(实施方式10)；图11A至11C是表示用于计算的发光元件的结构的图(实施例1)；图12是表示对光量进行计算的区域的图(实施例1)；图13是表示通过计算而算出的从发光元件能够发出的光量的图表(实施例1)。
具体实施例方式
关于本发明的实施方式，以下将参照附图进行说明。此外，本发明可以以多个不同方式来实施。可以不脱离本发明的宗旨及其范围地改变其形态。本发明不应该被解释为仅限定在实施方式所记载的内容中。再者，可以适当地组合各实施方式，而不脱离本发明的宗旨。
实施方式1将参照图1A至图6C而说明本实施方式。
图1A至1C表示本实施方式的发光器件。图1A是俯视图，图1B是图1A的a-b的剖视图，图1C是物体的外观图。
在衬底100的上方提供有发光元件。在发光元件中，从衬底100一侧按第一电极101、发光层102、第二电极103的顺序层叠。接触于第二电极103的表面而选择性地提供多个物体104。
衬底100只要成为发光元件的支撑基体即可，例如可以使用石英衬底、半导体衬底、玻璃衬底、塑料衬底、具有柔性的塑料薄膜等。另外，因为不是从衬底100一侧取出光的结构，所以衬底并不需要是透明的，而且它既可以是有色的，又可以是不透明的。
第一电极101具有反射在发光层102发出的光的功能。通过使用由金属、合金构成的具有反射性的导电膜而形成第一电极101。作为金属膜，可以举出金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)、钯(Pd)、铝(Al)等。另外，作为合金膜，可以举出镁和银的合金、铝和锂的合金等。可以通过溅射法、气相淀积法等来形成这些构成第一电极101的膜。
通过气相淀积法等在第一电极101的上方形成发光层102。发光层102是含有发光物质的层。对发光层102可以使用周知的材料，并且可以使用低分子系材料或高分子系材料。此外，作为形成发光层102的材料，除了只由有机化合物材料构成的材料以外，还可以使用由在有机化合物材料中混合无机化合物的材料、只由无机化合物材料构成的材料。另外，作为发光层102的制造方法，根据形成发光层102的材料而例如从使用金属掩模的气相淀积法、不使用金属掩模的液滴喷射法(典型的是喷墨法)、旋涂法、浸涂法等中选择。
在发光层102的上方形成第二电极103。第二电极103是在发光层102发出的光能够穿过的电极。在发光层102产生的光直接或被第一电极101反射而从第二电极103取出。
典型地由透明导电膜构成第二电极103。特别，当发光元件是有机EL元件时，也可以使用在第一电极101一侧形成厚度是1nm至50nm，优选5nm至20nm左右那样非常薄的金属等可见光的透过率低的材料，然后在其上堆叠透明导电膜的导电膜，以便调整第二电极的功函数。在此情况下，作为形成得非常薄的薄膜，可以使用金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)、钯(Pd)等。可以通过使用如溅射法、气相淀积法等来形成这种薄膜。
此外，可以与第二电极103同样地提供第一电极101而作为光能够穿过的电极(透明电极)。
用于第一电极101、第二电极103的透明导电膜的材料，典型地是金属氧化物。例如有选自锌(Zn)、铟(In)、锡(Sn)中的元素的氧化物，或者对这些氧化物加上掺杂物的化合物。作为氧化锌的掺杂物，有Al、Ga、B、In等。此外，含有这些掺杂物的氧化锌分别称为AZO、GZO、BZO、IZO。另外，作为氧化锌的掺杂物，可以使用Si。作为氧化铟的掺杂物，有Sn、Ti等。含有Sn的氧化铟称为ITO(氧化铟锡)。作为氧化锡的掺杂物，有Sb、F等。再者，作为透明导电膜，可以使用将选自上述氧化锌、氧化铟、氧化锡、以及含有掺杂物的这些氧化物中的两种氧化物混合的化合物。
本发明的发光元件不局限于图1A至1C所示的结构，只要是在两个电极之间至少具有一个发光层的结构即可。按照发光层包含的发光材料是有机化合物还是无机化合物，将利用电致发光的发光元件区别成两种。前者一般地称为有机EL元件，并且后者一般地称为无机EL元件。
例如，当发光元件是有机EL元件时，除了发光层以外，还可以自由组合具有功能性的层诸如电子注入层、电子传输层、空穴阻挡层、空穴传输层、空穴注入层等。此外，可以在电极之间提供多个发光层。
另外，可以形成发光元件而作为无机EL元件。根据元件的结构，将无机EL元件分类为分散型无机EL元件和薄膜型无机EL元件。分散型无机EL元件和薄膜型无机EL元件的差异在于，前者具有将发光材料的粒子分散在粘合剂中的发光层，并且后者具有由发光材料的薄膜构成的发光层。然而，分散型无机EL元件和薄膜型无机EL元件的共同点在于，两个都需要由高电场加速的电子。作为要得到的发光的机构，有两种类型利用施主能级和受主能级的施主-受主重新组合型发光、以及利用金属离子的内层电子跃迁的局部发光。一般地，在很多情况下，将施主-受主重新组合型发光使用于分散型无机EL元件，而且将局部发光使用于薄膜型无机EL元件。
与第二电极103的表面接触地选择性地提供多个物体104。在图1A至1C中，物体104的立体形状是具有矩形底面的柱形。从容易使在发光层102发出的光穿过的材料中选择构成物体104的材料。此外，物体104的折射率优选与发光层102的折射率相等或比发光层102的折射率大。当如此调整折射率时，入射于第二电极103和物体104的界面的光不被该界面全反射，并且可以进入物体104的内部，结果可以进一步提高光取出效率。
由于物体104具有不平行于物体和第二电极103的界面的面，所以即使以被物体104的顶面全反射的入射角光进入物体104，也可以从物体104的所述面将光取出到外部。因此，可以增加从第二电极103取出的光量。
可以使物体104的高度在50nm至100μm(包括50nm和100μm)的范围内。另外，底面的一边长度在对于第二电极103能够选择性地提供物体104的范围内，即可。因此，可以使物体104的底面的一边长度在50nm至100μm(包括50nm和100μm)的范围内。
柱形的物体104的底面形状不局限于矩形，而且可以是多边形诸如三角形、矩形、五角形等。
在图1A至1C中提供有多个物体104，然而如图2A至2C所示，可以在第二电极103的上方选择性地提供一个物体105。图2A是俯视图，图2B是沿着图2A的虚线a-b切断的剖视图，图2C是在图2A中的矩形区域C切下的物体的外观图。
物体105的立体形状是具有多个开口部分的长方体。物体105和物体104具有如下关系在图1A至1C中，在没有物体104的区域中有物体105，并且在有物体104的区域中没有物体105。物体105的开口部分的形状是跟物体104一样的棱柱形。物体105的开口部分的形状(开口部分的底面的形状)不局限于矩形，而且可以是多边形诸如三角形、矩形、五角形等。
可以使物体105的高度在50nm至100μm(包括50nm和100μm)的范围内。另外，物体105的宽度105a在对于第二电极103能够选择性地提供物体105的范围内，即可。因此，可以使物体105的宽度105a在50nm至100μm(包括50nm和100μm)的范围内。
另外，如图3所示，可以提供具有将棱柱体组成为井字形的立体形状的物体106。可以与物体105同样地决定物体106的尺寸。
此外，如图4A、4B所示，可以在一个第二电极103的上方提供多个物体105、物体106。
可以在第二电极103的表面上设置保护膜，并且在保护膜的表面上提供形成物体。作为保护膜，可以使用氧化硅(SiOy，0＜y≤2)、氮化硅(SiNx，0＜x≤4/3)、氮氧化硅(SiNxOy，0＜x＜4/3，，0＜y＜2，0＜3x+2y≤4)等。保护膜的厚度优选为0.1μm或更大即可，优选在0.1μm至10μm(包括0.1μm和10μm)的范围内。
如实施方式2所述，通过将密封用的衬底固定在提供有元件的元件衬底上来密封发光元件。在元件衬底和密封用的衬底之间充满由气体或树脂构成的密封剂。在树脂充满的情况下，填充液相状态的树脂并使它硬化，但是担心当使树脂硬化时，对构成发光元件的膜施加力，而影响发光元件的特性。因为可以消除上述那样的影响，所以保护膜的厚度优选为1μm或更大。
可以通过使用压印技术、利用转录技术而能够形成纳米水平的立体结构物的纳米压印技术来形成物体。压印技术、纳米压印技术是不使用光刻过程而能够形成微小立体结构物的技术。
本发明的课题之一也是提供适宜制造如上述物体那样微小的立体结构物的压印技术、纳米压印技术。使用图5A至5D而说明利用压印技术(在此，也包括纳米压印技术)形成物体的方法。
准备形成有第一电极101、发光层102、第二电极103的衬底100。通过旋涂法、丝网印刷、分配器方法等的方法，在第二电极103的表面上提供用于形成物体的树脂材料202。在此，作为树脂材料202，使用热固性树脂材料。此外，还可以使用紫外线固化树脂、热可塑性树脂。根据树脂的性质，可以改变使树脂硬化的工序。(图5A)。
准备具有对应于物体的立体结构的凹凸的压模板200。压模板200由石英形成。在压模板200的凹凸的表面上形成氧化钛201。形成氧化钛201的事实是压模板200的特征。在后面说明其详细情况(图5B)。
压模板200可以利用压印机的垂直运动机构而升降。在压印机的压力机(press)上配置衬底100(图5C)。
将压模板200加热到预定的温度后，利用压印机的垂直运动机构使压模板200下降而使它接触到树脂材料202。然后，利用压力机(press)给压模板200加压，并将压模板200的凹凸面压到树脂材料202，且将压模板200的表面的凹凸形状转写于树脂材料202(图5D)。
在压着压模板200的情况下，将压模板200加热，并且使因压模板200变形的树脂材料202的一部分硬化，而形成物体203。此时，也将衬底100加热(图6A)。
在将压模板200和衬底100冷却到室温后，停止使用压力机(press)的加压，而使压模板200上升，将物体203从压模板200分离。
如此，在压印技术中，在将压模板压到树脂材料的情况下，进行加热和冷却。因为压模板和树脂材料的热膨胀率不同，所以当进行冷却时，树脂材料和压模板的收缩程度产生差别，而硬化的树脂材料进入在压模板的表面的凹部中，不容易将树脂材料从压模板剥离。在此情况下，如果使压模板上升，有可能硬化的树脂材料变形，或者树脂材料从第二电极103剥落。
使用由氧化钛201覆盖的压模板200，以便解除这种问题。使压模板200上升之前，经过压模板200将紫外光204传送到氧化钛201(图6B)。
利用紫外光204使氧化钛活化而发生催化作用，因此氧化钛201与物体203(硬化的树脂材料202)的紧密性减少。因此，当使压模板200上升时，不使物体203变形，而可以将压模板200从物体203分离。
在照射紫外光204后，使压模板200上升，以从物体203分离压模板200(图6C)。
一边将衬底100与压模板200相对地转移，一边反复图5D以后的工序，而在第二电极103上的所希望的位置形成物体203。
使用在其表面上提供有氧化钛的压模板的压印技术，除了本发明的物体形成以外，还可以适用于使用现有压印技术的形成立体结构的普通工序。例如，可以适用于信息存储介质的图案形成或电机零部件的图案形成。
实施方式2在本实施方式中，将说明利用晶体管控制发光元件的驱动的有源型发光器件。
在本实施方式中，将参照图7A和7B描述在像素部分中具有适用本发明而制造的发光元件的发光器件。图7A是表示发光器件的俯视图，图7B是沿着虚线A-A′及B-B′切断图7A的发光器件的剖视图。由虚线表示的符号601是驱动电路部分(源极驱动电路)、符号602是像素部分、以及符号603是驱动电路部分(栅极驱动电路)。此外，符号604是密封衬底、符号605是密封剂、并且符号607是由密封剂605包围的空间。
此外，引导布线608是用来将输入到源极驱动电路601或栅极驱动电路603的信号传送的布线。并且引导布线608从用作外部输入端子的FPC(柔性印刷电路)609接受视频信号、时钟信号、启动信号、复位信号等。虽然在这里仅示出了FPC，但也可以将印刷线路板(PWB)安装于FPC。在本说明书中的发光器件是不仅包括发光器件的主体，而且还包括安装有FPC或PWB的发光器件。
接下来，将参照图7B描述截面结构。在元件衬底610的上方形成驱动电路部分及像素部分。这里示出作为驱动电路部分的源极驱动电路601和像素部分602中的一个像素。
此外，源极驱动电路601包括通过组合n沟道型薄膜晶体管(以下，称为TFT)623和p沟道型TFT 624形成的CMOS电路。另外，由周知的CMOS电路、PMOS电路或NMOS电路形成驱动电路即可。此外，在本实施方式中，虽然示出了在衬底的上方形成驱动电路和像素部分的驱动器一体型，但是没必要使用它。可以将驱动电路不形成在衬底上，而形成在离衬底的地方。此外，TFT的结构没有特别的限制。可以使用交错型TFT或反交错型TFT。此外，用于TFT的半导体膜的结晶性也没有特别的限制。可以使用非晶半导体膜或结晶半导体膜。此外，半导体材料没有限制，并且可以使用无机化合物或有机化合物。
像素部分602包括多个像素，每个像素都具有开关TFT 611、电流控制TFT612、以及电连接到电流控制TFT 612的漏极的第一电极613。此外，形成绝缘物614来覆盖第一电极613的端部。这里，绝缘物614由正型感光丙烯树脂膜形成。
为了提高覆盖性，形成绝缘物614以使其上端部或下端部成为曲面。例如，当将正型感光丙烯用作绝缘物614的材料时，优选仅使绝缘物614的上端部具有带有曲率半径(0.2μm到3μm)的曲面。此外，作为绝缘物614，都可以使用通过光照射变成在刻蚀剂中不能溶解的负型感光丙烯或通过光照射变成在刻蚀剂中能溶解的正型感光丙烯。
在第一电极613的上方分别形成有发光层616及第二电极617。第一电极613及第二电极617中的至少第二电极617具有透光性，并且可以将在发光层616发出的光取出到外部。
在第二电极617上设置有实施方式1所示的物体600。在图7A和7B中，在第二电极617的整个面上方设置有物体。此外，例如也可以只在第二电极617的发光区域(发光元件618所包括的区域)中提供物体。
作为第一电极613、发光层616、以及第二电极617的形成方法，可以使用各种方法。具体而言，可以使用物理气相成长法(PVD)诸如电阻加热气相沉积法或电子束气相沉积(EB气相沉积)法等的真空气相沉积法、溅射法等，化学气相成长法(CVD)诸如有机金属CVD法、氢化物传输减压CVD法等，或者原子层外延法(ALE)等。此外，还可以使用喷墨法、旋涂法等。此外，还可以使用不同的成膜方法来形成各电极和各层。
通过使用密封剂605将密封衬底604和元件衬底610彼此贴合，而获得在元件衬底610、密封衬底604、以及密封剂605所包围的空间607中提供有发光元件618的结构。此外，在空间607中填充有填充剂。除了在空间607中填充有惰性气体(氮或氩等)的情况以外，还有在空间607中填充有由树脂构成的密封剂的情况。
此外，环氧系树脂优选用于密封剂605。该材料优选是使尽可能少的湿气和氧透过的材料。此外，作为用于密封衬底604的材料，除了玻璃衬底或石英衬底以外，还可以使用由FRP(玻璃纤维增强塑料)、PVF(聚氟乙烯)、聚酯或丙烯等构成的塑料衬底。
实施方式3在图8中示出适当地使用本发明来制造的无源型发光器件的立体图。
在图8中，在衬底951上方提供有第一电极952、第二电极956、以及在其之间的发光层955。第二电极956是透过型电极。第一电极952既可以是反射型电极，又可以是透过型电极。第一电极952和第二电极956是条形电极，并且使彼此直角交叉地提供。第一电极952和第二电极956交叉的区域是发光区域(发光元件)。通过在第二电极956的上方提供长方体的物体950，而提高光取出效率。当然，物体950的形状可以是其他形状。
第一电极952的端部由绝缘层953覆盖。并且，在绝缘层953的上方提供有隔断层954。隔断层954的侧壁具有越接近于衬底表面，一方侧壁和另一方侧壁的间隔越小的坡度。换句话说，隔断层954的短边方向的截面是梯形，其底边(朝与绝缘层953的面方向相同的方向且与绝缘层953接触的一边)短于上边(朝与绝缘层953的面方向相同的方向且不与绝缘层953接触的一边)。像这样，通过提供隔断层954，可以防止静电等导致的发光元件的缺陷。
与图7A和7B中的有源矩阵型发光器件同样，也在图8中的无源矩阵型发光器件中利用密封剂而固定密封用衬底。
实施方式4可以使用本发明的发光器件而作为电子设备的显示部分。在本实施方式中，将说明使用这种发光器件的电子设备。本实施方式所示的电子设备具有实施方式1、2或3所示的发光元件。由此，可以提供降低了耗电量的电子设备。
作为适当地使用本发明而制造的电子设备，可以举出摄像机、数码相机、护目镜型显示器、导航系统、音频再现装置(汽车音响、音响组件等)、计算机、游戏机、便携式信息终端(移动计算机、手机、便携式游戏机、电子书等)、提供有记录媒质的图像再现装置(具体地，再现数字通用光盘(DVD)等记录媒质的内容并且具有将再现的图像显示的显示器件的装置)等。在图9A至9D中示出这些电子设备的具体例子。
图9A表示利用本发明的电视装置，其包括框体9101、支撑台9102、显示部分9103、扬声器部分9104、以及视频输入端子9105等。在该电视装置中，将类似于实施方式1、2或3描述的发光元件排列成矩阵而构成显示部分9103。通过提高该发光元件的光取出效率，可以谋求实现电视装置本身的低耗电量化。因此，可以制造适应居住环境的电视机。
图9B表示利用本发明的计算机，其包括主体9201、框体9202、显示部分9203、键盘9204、外部连接端口9205、以及定位鼠标9206等。在该计算机中，将发光元件排列成矩阵而构成显示部分9203。通过提高发光元件的光取出效率，可以谋求实现计算机本身的低耗电量化。
图9C表示手机，其包括主体9401、框体9402、显示部分9403、音频输入部分9404、音频输出部分9405、操作键9406、外部连接端口9407、以及天线9408等。在该手机中，将发光元件排列成矩阵而构成显示部分9403。因为该发光元件的光取出效率被提高，所以可以谋求实现手机的低耗电量化，而且使它成为更方便的手机。
图9D表示摄像机而作为影像拍摄装置。摄像机包括主体9501、显示部分9502、框体9503、外部连接端口9504、遥控接收部分9505、图像接收部分9506、电池9507、音频输入部分9508、操作键9509、以及取景器9510等。在该摄像机中，将发光元件排列成矩阵而构成显示部分9502。因为该发光元件的光取出效率被提高，所以可以谋求实现摄像机本身的低耗电量化，而且使它成为更方便的摄像机。
如上所述，本发明的发光器件的应用范围非常广泛，该发光器件可以应用到各种领域的电子设备中。通过应用本发明，可以制造耗电量低的电子设备。
实施方式5本发明的发光器件也可以用作照明设备。将参照图10描述将使用本发明的发光元件用于照明设备的一个方式。
图10表示将使用本发明的发光器件用作背光灯的液晶显示器件的一个实例。图10所示的液晶显示器件包括框体901、液晶层902、背光灯903、以及框体904，其中液晶层902连接到驱动器IC 905。此外，作为背光灯903使用本发明的发光器件，并且经过端子906将电流供给于背光灯903。
通过将应用本发明的发光器件使用为液晶显示器件的背光灯，可以获得明亮且耗电量低的背光灯。由于应用本发明的发光器件是面发光照明设备并且可以实现大面积化，所以可以实现背光灯的大面积化并且还可以实现液晶显示器件的大屏幕化。此外，由于发光器件是薄型并且其耗电量低，因而还可以实现显示器件的薄型化、低耗电量化。
当然，作为液晶显示器件的背光灯以外的平面状的照明设备，可以使用本发明的发光器件。
实施例1
示出通过计算证验利用物体提高光取出效率的效果。作为发光元件，设想有机EL元件。另外，通过计算来算出三个发光元件A至C的光取出效率。在图11A至11C中，分别表示发光元件A至C的剖视图、发光元件A至C的俯视图。
图11A所示的发光元件A是不提供物体的元件。在发光元件A中，提供有第一电极11、第二电极12以及在其间的发光层13。在第一电极11和发光层13之间提供有电子传输层14，并且在第二电极12和发光层13之间提供有空穴传输层15。
第一电极11由铝构成，第二电极12由ITO构成，发光层13是共同沉积三(8-喹啉醇合)铝(简称，Alq3)和香豆素6(在此，写为C6)的薄膜。电子传输层14由4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯胺]联苯(简称，α-NPD)构成，并且空穴传输层15由Alq3构成。
表1表示发光元件A的结构、用于计算的膜厚以及折射率(实部和虚部)。折射率是对制造的发光元件A的500nm的波长进行测定的值。
表1
图11B所示的发光元件B除了提供有物体16以外，具有与发光元件A相同的结构。物体16是一边长度为0.1μm的立方体，并且以0.1μm的间隔在x和y方向上被配置。
图11C所示的发光元件C除了提供有物体17以外，具有与发光元件A相同的结构。物体17和物体16有如下关系在有物体17的区域中没有物体16，并且在没有物体17的区域中有物体16。并且物体17是高度为0.1μm的长方体。在该长方体中，以0.1μm的间隔在x和y方向上提供有一边为0.1μm的立方体的开口部分。
关于上述发光元件A至C，计算取出到外部的光量。当进行计算时，使用通过时域有限差分法(Finite-Difference-Time-Domain，FDTD法)来解麦克斯韦(Maxwell)方程式的方法。当进行计算时，使用RSoft Design Group Japan KK销售的FullWAVE。
如图11A所示，设想x、y、z坐标轴的方向。如图12所示，对入射于以虚线表示的长方体20的侧面以及顶面的光量进行计算。长方体的尺寸是1.4μm(x)×1.4μm(y)×0.9μm(z)。作为境界条件，使用吸收境界条件。
假设光源发射500nm的单一波长。利用x、y、z坐标表示光源的位置。
将z坐标固定在离空穴传输层15和发光层13的界面有10nm上方，并且使x、y坐标变化。x、y坐标分别在-100nm至100nm(包括-100nm和100nm)的范围内以20nm间隔设定。然后，根据在利用x、y坐标表示的点设置的光源的数量，进行计算。另外，对穿过上述长方体20的侧面和顶面的光量进行累计，以得到从发光元件获取的光量。
此时，将空间网格尺寸(x，y，z)分别设定为10nm，并且将时间网格尺寸设定为1.92466×10-18秒。实际上，作为时间网格尺寸，使用在此时间内光前进在具有折射率1的媒质中的距离5.77nm，而对光量进行计算。
此外，发光元件B的物体16和发光元件C的物体17的实部的折射率都是2，其虚部的折射率都是0，并且发光元件B的物体16和发光元件C的物体17的折射率比发光层13的折射率大。
在上述的条件下，对从发光元件A至C取出的光量进行计算。图13表示计算结果。图13中的图表表示当作为参考值而使用的发光元件A的光量是1.0时的发光元件B和发光元件C的光量。根据计算结果，发光元件B的光量是1.17，并且发光元件C的光量是1.38。经过计算而明确如下事实，即通过提供物体，可以增加从发光元件能够取出的光量。
发光元件C的光取出效率比发光元件B的光取出效率好。这是因为如下的缘故。也就是说，在本发明中，在提供有物体的部分中可以减少全反射量。发光元件C具有更大的物体与第二电极连接的区域面积，因此光取出效率成为更高。
本说明书根据2006年3月3日在日本专利局受理的日本专利申请编号2006-058753而制作，所述申请内容包括在本说明书中。
权利要求
1.一种发光器件，包括衬底；在所述衬底上方的第一电极；在所述第一电极上方的发光层；在所述发光层上方的第二电极；以及在所述第二电极的表面上选择性地设置的多个物体，其中，所述第二电极传送在所述发光层发出的光。
2.一种发光器件，包括衬底；在所述衬底上方的第一电极；在所述第一电极上方的发光层；在所述发光层上方的第二电极；以及在所述第二电极的表面上选择性地设置的物体，其中，所述第二电极传送在所述发光层发出的光。
3.一种发光器件，包括衬底；在所述衬底上方的第一电极；在所述第一电极上方的发光层；在所述发光层上方的第二电极；在所述第二电极的表面上形成的薄膜；以及在所述薄膜的表面上选择性地设置的多个物体，其中，所述第二电极传送在所述发光层发出的光。
4.一种发光器件，包括衬底；在所述衬底上方的第一电极；在所述第一电极上方的发光层；在所述发光层上方的第二电极；在所述第二电极的表面上形成的薄膜；以及在所述薄膜的表面上选择性地设置的物体，其中，所述第二电极传送在所述发光层发出的光。
5.一种发光器件，包括衬底；在所述衬底上方的第一电极；在所述第一电极上方的发光层；在所述发光层上方的第二电极；在所述第二电极的表面上选择性地设置的多个物体；以及在所述衬底上方形成且与所述第一电极电连接的薄膜晶体管，其中，所述第二电极传送在所述发光层发出的光。
6.一种发光器件，包括衬底；在所述衬底上方的第一电极；在所述第一电极上方的发光层；在所述发光层上方的第二电极；在所述第二电极的表面上选择性地设置的物体；以及在所述衬底上方形成且与所述第一电极电连接的薄膜晶体管，其中，所述第二电极传送在所述发光层发出的光。
7.一种发光器件，包括衬底；在所述衬底上方的第一电极；在所述第一电极上方的发光层；在所述发光层上方的第二电极；在所述第二电极的表面上形成的薄膜；在所述薄膜的表面上选择性地设置的多个物体；以及在所述衬底上方形成且与所述第一电极电连接的薄膜晶体管，其中，所述第二电极传送在所述发光层发出的光。
8.一种发光器件，包括衬底；在所述衬底上方的第一电极；在所述第一电极上方的发光层；在所述发光层上方的第二电极；在所述第二电极的表面上形成的薄膜；在所述薄膜的表面上选择性地设置的物体；以及在所述衬底上方形成且与所述第一电极电连接的薄膜晶体管，其中，所述第二电极传送在所述发光层发出的光。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的发光器件，其特征在于，所述物体的折射率与所述第二电极的折射率相等或比所述第二电极的折射率大。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的发光器件，其特征在于，所述物体包括树脂材料。
11.一种在显示部分中包括根据权利要求1至8中任一项所述的发光器件的电子设备。
12.根据权利要求3、4、7和8中任一项所述的发光器件，其特征在于，所述薄膜为保护膜。
13.根据权利要求1至8中任一项所述的发光器件，其特征在于，所述第二电极的表面具有被所述物体覆盖的第一区域以及不被所述物体覆盖的第二区域。
全文摘要
本发明揭示一种发光器件及电子设备，其目的在于提高电致发光元件等发光元件的光取出效率。在衬底100上方形成第一电极101、发光层102、第二电极103，来一部分构成发光元件。将在发光层102发出的光从第二电极103取出。与第二电极103的表面接触地提供多个立体的物体104。通过提供物体104，在第二电极103和空气之间被全反射的光入射于物体104，而可以将光从物体104所具有的不平行于物体和第二电极103的界面的侧面发出。
文档编号H01L51/50GK101030621SQ200710087629
公开日2007年9月5日 申请日期2007年3月2日 优先权日2006年3月3日
发明者高桥正弘 申请人:株式会社半导体能源研究所