JP2004119211A - Ｅｌ素子用透明基板及びｅｌ装置並びに液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子の配置側と反対側の基板面からの光出射量を多くすることができるＥＬ素子用透明基板及びＥＬ装置を提供する。
【解決手段】バックライト１３を構成する透明基板本体２３の基板面２３ｂ上において、第１電極２６、有機ＥＬ層２５、及び、第２電極２７は、同順に透明基板本体２３側から液晶パネル１２と反対側に向かって積層されている。透明基板本体２３の端面２３ｃ上には、有機ＥＬ素子２４の光を全反射させるための金属メッキ被膜からなる反射膜３１が形成されている。また、透明基板本体２３における有機ＥＬ素子２４側の基板面２３ｂには、有機ＥＬ素子２４の光を散乱反射させるための光散乱部３２が複数形成されている。各光散乱部３２は、基板面２３ｂにおいて形成された凹部２３ｄによって構成されている。
【選択図】 図１
【解決手段】バックライト１３を構成する透明基板本体２３の基板面２３ｂ上において、第１電極２６、有機ＥＬ層２５、及び、第２電極２７は、同順に透明基板本体２３側から液晶パネル１２と反対側に向かって積層されている。透明基板本体２３の端面２３ｃ上には、有機ＥＬ素子２４の光を全反射させるための金属メッキ被膜からなる反射膜３１が形成されている。また、透明基板本体２３における有機ＥＬ素子２４側の基板面２３ｂには、有機ＥＬ素子２４の光を散乱反射させるための光散乱部３２が複数形成されている。各光散乱部３２は、基板面２３ｂにおいて形成された凹部２３ｄによって構成されている。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子用透明基板、及び、透明基板上にＥＬ素子を備えたＥＬ装置、並びに、ＥＬ装置と透過型の液晶パネルとからなる液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、透明基板上にＥＬ素子を備えたＥＬ装置として、ＥＬ材料を含むＥＬ層に対して前記透明基板側に光透過性を有する第１電極が、そして、前記ＥＬ層に対して前記透明基板と反対側に、光反射性を有する第２電極（反射カソード電極）が設けられたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このＥＬ装置においては、前記ＥＬ層から発せられる光が前記第１電極側（即ち前記透明基板側）から前記ＥＬ装置外に出射されるようになっている。さらに、前記第２電極側に向けて発せられた前記ＥＬ層の光は、前記第２電極によって前記透明基板側に反射されるようになっている。この第２電極による反射を利用することにより、同じ電力使用量に対する輝度を高めることが可能になる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−７８５８２号公報（第９頁、第７図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記透明基板内において該基板の端面に至った前記ＥＬ素子の光が、この端面を介して前記透明基板の外部に漏れた場合には、この光が前記透明基板における前記ＥＬ素子の配置側と反対側の基板面から前記ＥＬ装置外に出射されず、無駄になる。
【０００６】
また、前記ＥＬ素子の光は前記ＥＬ層の厚さ方向だけでなく、全ての方向に向かうように発光される。そして、前記透明基板内に入射された前記ＥＬ素子からの光のうち前記透明基板における前記ＥＬ素子の配置側と反対側の基板面に対する入射角が該基板面での臨界角以上の光は、前記透明基板の内部側に反射され、外部に出射されないことになり、無駄になる。
【０００７】
前記特許文献１に記載の装置においては、これらに対する考慮がなされていない。
本発明の第１の目的は、ＥＬ素子の配置側と反対側の基板面からの光出射量を多くすることができるＥＬ素子用透明基板及びＥＬ装置を提供することにある。また、第２の目的は、消費電力を抑えつつコントラストを高めることが可能な液晶表示装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の問題を解決するために、請求項１に記載の発明では、透明基板本体上にＥＬ素子が設けられるＥＬ素子用透明基板を対象としている。そして本発明においては、前記ＥＬ素子の光を全反射させるための反射手段を、前記透明基板本体の端面に設けた。
【０００９】
透明基板本体内において該透明基板本体の端面に至ったＥＬ素子の光は、反射手段によって前記透明基板本体の内部側に全反射される。つまり、透明基板本体の端面に反射手段が設けられていない従来のＥＬ素子用透明基板とは異なり、端面を介して透明基板本体の外部にＥＬ素子の光が漏れることがなくなる。したがって、従来のＥＬ素子用透明基板と比較して、ＥＬ素子の配置側と反対側の基板面からの光出射量を多くすることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、透明基板本体上にＥＬ素子が設けられるＥＬ素子用透明基板を対象としている。そして本発明においては、前記ＥＬ素子の光を散乱反射させるための光散乱部を、前記透明基板本体の基板面及び端面の少なくとも一方に設けた。
【００１１】
ＥＬ素子を構成するＥＬ層の光は該ＥＬ層の厚さ方向だけでなく、全ての方向に向かうように発光される。そして、透明基板本体内に入射されたＥＬ素子からの光のうち透明基板本体におけるＥＬ素子の配置側と反対側の基板面に対する入射角が該基板面での臨界角以上の光は、透明基板本体の内部側に反射され、外部に出射されない。しかし、光散乱部を設けることにより、従来は透明基板本体の外部に出射されなかった光が光散乱部で散乱反射され、透明基板本体におけるＥＬ素子の配置側と反対側の基板面に対する入射角が臨界角未満となり、全反射するのが防止されて透明基板本体の外部に出射され得るようになる。したがって、光散乱部が設けられていない従来のＥＬ素子用透明基板と比較して、ＥＬ素子の配置側と反対側の基板面からの光出射量を多くすることができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、透明基板本体上にＥＬ素子が設けられるＥＬ素子用透明基板を対象としている。そして本発明においては、前記ＥＬ素子の光を全反射させるための反射手段を、前記透明基板本体の端面に設けるとともに、前記ＥＬ素子の光を散乱反射させるための光散乱部を、前記透明基板本体の基板面に設けた。
【００１３】
この発明によれば、透明基板本体の端面に反射手段が設けられることに加えて、更に、前記透明基板本体の基板面に光散乱部が設けられるため、前記透明基板本体におけるＥＬ素子の配置側と反対側の基板面からの光出射量を更に多くすることができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、請求項２又は３に記載の発明において、前記光散乱部は、前記基板面に形成された凹部によって構成されている。
この発明によれば、透明基板本体の基板面に形成された凹部が光散乱部とされる。したがって、光散乱部を形成するのに、透明基板本体の作製時において型等で凹部を設けたり、透明基板本体の作製後に追加加工で凹部を設けたりといった、従来から一般に用いられている方法を用いることができる。
【００１５】
請求項５に記載の発明では、透明基板上にＥＬ素子を備えたＥＬ装置を対象としている。前記ＥＬ素子は、ＥＬ材料を含むＥＬ層と、該ＥＬ層に対して前記透明基板側に配置された光透過性を有する第１電極と、前記ＥＬ層に対して前記基板と反対側に配置された第２電極とを備えている。また前記ＥＬ素子において、前記第１電極側は該ＥＬ素子の光出射方向とされている。そして、本発明においては、前記透明基板として、請求項１〜４のいずれかに記載のＥＬ素子用透明基板が設けられている。
【００１６】
この発明によれば、ＥＬ装置において、透明基板におけるＥＬ素子の配置側と反対側の基板面からの光出射量を多くすることができる。したがって、同じ電力使用量に対する輝度を高めることが可能になる。
【００１７】
請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の発明において、前記第１及び第２電極間に電圧が印加されることで前記ＥＬ層が全域に亘って発光するように構成されている。
【００１８】
この発明によれば、ＥＬ装置を照明装置として用いる際に、ＥＬ層を発光させるために走査を行う必要がなく、制御が容易になる。
請求項７に記載の発明では、請求項５又は６に記載の発明において、前記ＥＬ材料は、有機ＥＬ材料である。
【００１９】
この発明によれば、有機ＥＬ素子を用いて発光効率のよいＥＬ装置を構成することができる。
請求項８に記載の発明では、透明基板上にＥＬ素子を備えたＥＬ装置と、透過型の液晶パネルとからなる液晶表示装置を対象としている。本発明においては、前記ＥＬ装置として、請求項５〜７のいずれかに記載のＥＬ装置が設けられている。そして前記液晶パネルは、前記ＥＬ装置に対して、前記ＥＬ素子の光出射方向側に配置されている。
【００２０】
この発明によれば、ＥＬ装置において透明基板におけるＥＬ素子の配置側と反対側の基板面からの光出射量を多くすることができるため、同じ電力使用量に対する輝度を高めることが可能になる。つまり、液晶表示装置において、消費電力を抑えつつコントラストを高めることが可能になる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図３に従って説明する。なお、図３においては、図示の都合上、断面を示すためのハッチングが一部省略されている。
【００２２】
図１に示すように、液晶表示装置１１は、パッシブ・マトリックス方式の透過型の液晶パネル１２と、ＥＬ装置としてのバックライト１３とを備えている。
液晶パネル１２は、一対の透明な基板１４，１５を備え、両基板１４，１５は所定の間隔を保った状態で、図示しないシール材により貼り合わされて、その間に液晶１６が配置される。基板１４，１５は例えばガラス製である。バックライト１３側に配置された一方の基板１４には、液晶１６と対向する面に透明な走査電極１７が、複数（図１では一つのみ図示）、平行なストライプ状に形成されている。また、基板１４には、液晶１６と反対側の面に偏光板１８が形成されている。
【００２３】
他方の基板１５には液晶１６と対向する面にカラーフィルタ１９が形成され、カラーフィルタ１９上には透明電極２０が走査電極１７と直交する状態に形成されている。基板１５には、液晶１６と反対側の面に偏光板２１が形成されている。走査電極１７及び透明電極２０はＩＴＯ（インジウム錫酸化物）で形成されている。走査電極１７及び透明電極２０の各交差部が液晶パネル１２の各サブピクセルとなり、走査電極１７の走査により、サブピクセルが１列ずつ表示駆動可能となる。
【００２４】
バックライト１３は、ＥＬ素子用透明基板２２を構成するガラス製の透明基板本体２３、及び、該透明基板本体２３の基板面２３ａ，２３ｂのうち液晶パネル１２と反対側となる基板面２３ｂ上に設けられた有機ＥＬ素子２４を備えている。有機ＥＬ素子２４は、有機ＥＬ材料を含む有機ＥＬ層２５、該有機ＥＬ層２５に対して透明基板本体２３側に配置された第１電極２６、及び、有機ＥＬ層２５に対して透明基板本体２３と反対側に配置された第２電極２７によって構成されている。これら第１電極２６、有機ＥＬ層２５、及び、第２電極２７は、透明基板本体２３の基板面２３ｂ上において同順に透明基板本体２３側から液晶パネル１２と反対側に向かって積層されている。
【００２５】
有機ＥＬ層２５には例えば公知の構成のものが使用され、第２電極２７側から順に、正孔注入層、発光層及び電子注入層の３層で構成されている。有機ＥＬ層２５は白色発光層で構成されている。
【００２６】
第１電極２６はＩＴＯ（インジウム錫酸化物）で形成されており、光透過性を有している。第１電極２６は蒸着法やスパッタ法等によって積層形成されている。また、第２電極２７には材料として光反射性を有する金属が使用され、金属として、例えばアルミニウム（アルミニウム合金を含む）が使用されている。両電極２６，２７は、透明基板本体２３に比較して極薄く形成されている。
【００２７】
有機ＥＬ層２５の上下面（図面上下方向を臨む面）は各電極２６，２７によってほぼ全域が覆われた状態となっている。両電極２６，２７は有機ＥＬ層２５に対してそれぞれ一つのみ設けられている。したがって、両電極２６，２７間に電圧が印加されることで有機ＥＬ層２５は有機ＥＬ素子２４の全域に亘って発光するように構成されている。有機ＥＬ素子２４において第１電極２６側は有機ＥＬ層２５から発せられる光の出射方向とされている。
【００２８】
透明基板本体２３の端面２３ｃ上には、有機ＥＬ素子２４の光を全反射させるための反射手段としての反射膜３１が形成されている。反射膜３１は光反射性を有する金属メッキ被膜からなっており、端面２３ｃ上において透明基板本体２３の全周に亘るように設けられている。これにより、透明基板本体２３の端面２３ｃには、有機ＥＬ素子２４の光を全反射する鏡面が形成されることとなる。
【００２９】
また、透明基板本体２３における有機ＥＬ素子２４側の基板面２３ｂには、有機ＥＬ素子２４の光を散乱反射させるための光散乱部３２が複数形成されている。各光散乱部３２は、基板面２３ｂにおいて形成された、図１の紙面に対して垂直な方向に延びる溝状の凹部２３ｄによって構成されている。各凹部２３ｄは、互いに平行に設けられている。各凹部２３ｄは、その延在方向と直交する平面での断面形状が略円弧状となっている。なお、光散乱部３２は、実際には基板面２３ｂ上において、例えば数百μｍの間隔で無数に設けられているが、図面では図示の都合上、実際と異なる数で図示されている。
【００３０】
透明基板本体２３の基板面２３ｂ上において、第１電極２６は凹部２３ｄ内に入り込むようにして基板面２３ｂに密着した状態となっている。基板面２３ｂの平面部分と凹部２３ｄとの接続部分２３ｅ（図３参照）は、できるだけ鋭利なエッジが立たないように形成されることが望ましい。この接続部分２３ｅが鋭利なエッジ状となった場合、この接続部分２３ｅ近傍において有機ＥＬ層２５が極端に薄くなることで両電極２６，２７がショートする虞があるためである。本実施形態では、接続部分２３ｅの前記断面形状（凹部２３ｄの延在方向と直交する平面での断面形状）が略円弧状とされている。
【００３１】
光散乱部３２は、透明基板本体２３と、凹部２３ｄ内の第１電極２６との屈折率の違いで光を散乱反射させるようになっている。
本実施形態では、液晶パネル１２は、バックライト１３のＥＬ素子用透明基板２２に対して有機ＥＬ素子２４の光出射方向側、即ち、透明基板本体２３の基板面２３ａ上に固定されている。
【００３２】
なお、図示しないが、有機ＥＬ素子２４は、第２電極２７側の全面が覆われる状態で、有機ＥＬ層２５が外気と接しないように、パッシベーション膜で被覆されている。このパッシベーション膜は水分の透過を防止可能な材料、例えば窒化ケイ素ＳｉＮｘや酸化ケイ素ＳｉＯｘで形成されている。
【００３３】
また、図面において、液晶パネル１２及びバックライト１３を構成する各基板、各電極、各層及び膜等の厚さは、図示の都合上、実際とは必ずしも一致しない相対関係で示されている。
【００３４】
次に、前述のように構成された液晶表示装置１１の作用について説明する。
液晶パネル１２は図示しない駆動制御装置により走査電極１７、透明電極２０に電圧を印加して、所望のサブピクセルを透過可能とする。一方バックライト１３は電源投入されると、第１電極２６と第２電極２７とに電圧が印加され、有機ＥＬ層２５が白色に発光する。この光がＥＬ素子用透明基板２２側から出射され、液晶パネル１２へ達する。
【００３５】
液晶パネル１２へ達した光のうち、透過可能になったサブピクセル部分への光のみが、液晶パネル１２の表側に出てくる。このとき、カラーフィルタ１９の図示しないＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のサブピクセルを通過した光の組み合わせにより所望の色が再現される。Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のサブピクセルが３つ一組で一つのピクセル（画素）を構成する。
【００３６】
有機ＥＬ層２５から発せられた光のうち、透明基板本体２３内において端面２３ｃに至った光は、反射膜３１によって透明基板本体２３の内部側に反射される。つまり、透明基板本体２３内において端面２３ｃに至った光は、この端面２３ｃを介して透明基板本体２３の外部に漏れることがない。
【００３７】
さて、屈折率ｎ１の媒質中の光が屈折率ｎ２（ｎ２＜ｎ１）の媒質との界面に入射するとき、入射角が一定の角θｃｒ以上のときに光線が全部反射される。このときの、角θｃｒを臨界角という。因みに、透明基板本体２３を構成するガラスの屈折率は、空気の屈折率よりも大きい。
【００３８】
本実施形態では、有機ＥＬ層２５から発せられた光のうち、基板面２３ａへの入射角が臨界角未満の光は基板面２３ａを通過して液晶パネル１２に向かって出射される。
【００３９】
一方、有機ＥＬ層２５から発せられた光のうち、基板面２３ａへの入射角が臨界角以上の光は基板面２３ａで全反射される。したがって、この光は液晶パネル１２に向かって出射されない。しかし、図３に示すように、基板面２３ａで全反射された光のうち、光散乱部３２によって基板面２３ａへの入射角が臨界角未満になるように散乱反射された光は、基板面２３ａを通過して液晶パネル１２に向かって出射される。なお、前述の「有機ＥＬ層２５から発せられた光」には、第２電極２７や反射膜３１によって反射された有機ＥＬ層２５の光も含まれる。
【００４０】
仮に光散乱部３２が設けられていない場合には、基板面２３ａで全反射された光の多くは、減衰して消滅しない限り、第２電極２７や反射膜３１、基板面２３ｂによって反射された後に、基板面２３ａに対して臨界角よりも大きな入射角で入射することになり、液晶パネル１２に向かって出射されない。
【００４１】
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
（１）有機ＥＬ素子２４の光を全反射させるための反射膜３１を、透明基板本体２３の端面２３ｃに形成した。
【００４２】
透明基板本体２３内において端面２３ｃに至った有機ＥＬ素子２４の光は、反射膜３１によって透明基板本体２３の内部側に全反射される。つまり、透明基板本体の端面に反射膜が形成されていない従来のＥＬ素子用透明基板とは異なり、端面を介して透明基板本体の外部に有機ＥＬ素子の光が漏れることがなくなる。したがって、従来のＥＬ素子用透明基板と比較して、有機ＥＬ素子の配置側と反対側の基板面（本実施形態では基板面２３ａ）からの光出射量を多くすることができる。この結果、バックライト１３において、同じ電力使用量に対する輝度を高めることが可能になる。つまり、液晶表示装置１１において、消費電力を抑えつつコントラストを高めることが可能になる。
【００４３】
（２）有機ＥＬ素子２４の光を散乱反射させるための光散乱部３２を、透明基板本体２３の基板面２３ｂに設けた。
有機ＥＬ層２５の光は該有機ＥＬ層２５の厚さ方向だけでなく、全ての方向に向かうように発光される。そして、透明基板本体２３内に入射された有機ＥＬ素子２４からの光のうち透明基板本体２３の基板面２３ａに対する入射角が該基板面２３ａでの臨界角以上の光は、透明基板本体２３の内部側に反射され、外部に出射されない。
【００４４】
しかし、光散乱部３２を設けることにより、従来は透明基板本体２３の外部に出射されなかった光が光散乱部３２で散乱反射され、透明基板本体２３の基板面２３ａに対する入射角が臨界角未満となり、全反射するのが防止されて透明基板本体２３の外部に出射され得るようになる。したがって、光散乱部３２が設けられていない従来のＥＬ素子用透明基板と比較して、有機ＥＬ素子の配置側と反対側の基板面（本実施形態では基板面２３ａ）からの光出射量を多くすることができる。この結果、バックライト１３において、同じ電力使用量に対する輝度を高めることが可能になる。つまり、液晶表示装置１１において、消費電力を抑えつつコントラストを高めることが可能になる。
【００４５】
（３）透明基板本体２３の基板面２３ｂに形成された凹部２３ｄが光散乱部３２とされている。これによれば、光散乱部３２を形成するのに、透明基板本体２３の作製時において型等で凹部２３ｄを設けたり、透明基板本体２３の作製後に追加加工で凹部２３ｄを設けたりといった、従来から一般に用いられている方法を用いることができる。
【００４６】
（４）有機ＥＬ素子２４は、両電極２６，２７間に電圧が印加されることで有機ＥＬ層２５が全域に亘って発光するように構成されている。これによれば、バックライト１３において、有機ＥＬ層２５を発光させるために走査を行う必要がなく、制御が容易になる。
【００４７】
（５）有機ＥＬ素子２４は、有機ＥＬ材料を含む有機ＥＬ層２５を備えている。これによれば、例えば、無機ＥＬ材料を含む無機ＥＬ層を備えた無機ＥＬ素子を用いた場合と比較して、発光効率のよいバックライト１３を構成することができる。
【００４８】
なお、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で例えば以下の態様でも実施できる。
○ 前記実施形態において、光散乱部３２は、透明基板本体２３と、凹部２３ｄ内の第１電極２６との屈折率の違いで光を散乱反射させるように構成されたが、これに限定されない。即ち、例えば、凹部２３ｄ内に第１電極２６が入り込むことにより第２電極２７における有機ＥＬ層２５との界面に形成された凸部３４（図３参照）を光散乱部として利用してもよい。第２電極２７は光反射性を有する金属（例えばアルミニウム）からなるため、反射率をよくすることが可能になる。
【００４９】
○ 前記実施形態では、透明基板本体２３の凹部２３ｄ上においても有機ＥＬ素子２４が設けられたが、例えば図４に示すように、透明基板本体２３において凹部２３ｄ上に有機ＥＬ素子２４が設けられないように構成されていてもよい。この場合、有機ＥＬ素子２４は基板面２３ｂの平面部分にのみ設けられている。従って例えば、基板面２３ｂの平面部分と凹部２３ｄとの接続部分（前記実施形態における接続部分２３ｅに相当）の前記断面形状を略円弧状とすることなく、この接続部分近傍において有機ＥＬ層２５が極端に薄くなることによる両電極２６，２７のショート等を回避することができる。なお、この場合、光散乱部３２は、透明基板本体２３と、凹部２３ｄの図面下方に存在する例えば不活性な気体との屈折率の違いにより光を散乱反射させる。
【００５０】
○ 各凹部２３ｄは、透明基板本体２３の基板面２３ｂ上において互いに格子状となるように形成されていてもよい。
○ 各凹部２３ｄは、該凹部２３ｄの延在方向と直交する平面での断面形状が略円弧状に形成されていなくてもよい。例えば、略Ｖ字状に形成されていてもよい。
【００５１】
○ 前記実施形態では、凹部２３ｄを透明基板本体２３の基板面２３ｂに形成したが、例えば図５に示すように、凹部２３ｄを基板面２３ａに形成してもよい。この場合、この凹部２３ｄによって構成される光散乱部３２は、透明基板本体２３と、凹部２３ｄの図面上方における空気との屈折率の違いにより光を散乱反射させる。なお、凹部２３ｄは、透明基板本体２３において両基板面２３ａ，２３ｂに形成されていてもよい。
【００５２】
○ 前記実施形態では、凹部２３ｄが溝状とされたが、ドット状でもよい。
○ 光散乱部は、透明基板本体２３の基板面に形成した凸部によって構成されていてもよい。
【００５３】
○ 光散乱部は、透明基板本体２３の基板面の面粗度を粗くすることで形成された凹凸部によって構成されていてもよい。
○ 反射膜３１は、端面２３ｃ上において、必ずしも透明基板本体２３の全周に亘るように設けられる必要はない。透明基板本体２３の全周のうちの少なくとも一部に形成されていればよい。なお、光散乱部が設けられていれば、反射膜３１は設けられていなくてもよい。
【００５４】
図８において、光散乱部３２は設けられているが反射膜３１が設けられていない状態の液晶表示装置１１を示す。この場合、例えば、基板面２３ａに対する入射角が臨界角以上であるために基板面２３ａによって反射された有機ＥＬ素子２４の光のうち、光散乱部３２によって基板面２３ａに対する入射角が臨界角未満になるように散乱反射された光は、基板面２３ａを通過して液晶パネル１２に向かって出射される。つまり、光散乱部３２が設けられていない場合には基板面２３ａに対する入射角が臨界角以上となる光が、光散乱部３２が設けられることによって前記入射角が臨界角未満となるように散乱反射され得るようになる。したがって、光散乱部３２が設けられていれば、反射膜３１が設けられていなくても、光散乱部３２と反射膜３１とが両方とも設けられていない形態に比較して、基板面２３ａからの光出射量を多くすることができる。なお、図８においては、図示の都合上、断面を示すためのハッチングが一部省略されている。
【００５５】
○ 透明基板本体２３の端面２３ｃにおいて反射膜３１が形成されていれば、光散乱部は設けられていなくてもよい。
図９において、反射膜３１は設けられているが光散乱部が設けられていない状態の液晶表示装置１１を示す。この場合、反射膜３１によって全反射された有機ＥＬ素子２４の光のうち、基板面２３ａに対する入射角が臨界角未満となる光は、基板面２３ａを通過して液晶パネル１２に向かって出射される。つまり、反射膜３１が設けられていない場合には透明基板本体２３の端面２３ｃから透明基板本体２３外に漏れ出す光が、反射膜３１が設けられることによってこの反射膜３１に全反射され、基板面２３ａを通過して液晶パネル１２に向かって出射され得るようになる。したがって、反射膜３１が設けられていれば、光散乱部が設けられていなくても、反射膜３１と光散乱部とが両方とも設けられていない形態に比較して、基板面２３ａからの光出射量を多くすることができる。なお、図９においては、図示の都合上、断面を示すためのハッチングが一部省略されている。
【００５６】
○ 例えば図７に示すように、透明基板本体２３の端面２３ｃを、基板面２３ａ，２３ｂとの挟角が直角以外の角度となるように傾斜させてもよい。この場合、基板面２３ａへの入射角が臨界角以上であるために基板面２３ａで反射された有機ＥＬ素子２４の光のうち、端面２３ｃに至った光は、端面２３ｃによって反射される。この反射された光の少なくとも一部は、端面２３ｃが前述のように傾斜されていることによって、基板面２３ａへの入射角が臨界角未満になる。そして、この入射角が臨界角未満になった光は、基板面２３ａを通過して液晶パネル１２に向かって出射される。したがって、端面２３ｃと基板面２３ａ，２３ｂとの挟角が直角である場合と比較して、基板面２３ａからの光出射量を多くすることができる。なお、図７においては、図示の都合上、断面を示すためのハッチングが一部省略されている。
【００５７】
○ 例えば図６に示すように、透明基板本体２３の端面２３ｃを、断面形状（透明基板本体２３の基板面２３ａ，２３ｂに平行な方向から見たときの断面形状）が波状となるように形成してもよい。この波状の端面２３ｃは、光散乱部として機能する。
【００５８】
例えば、端面が基板面に対して垂直な平面状に形成されるとともに、前記端面において反射膜が形成されていない従来のＥＬ素子用透明基板においては、有機ＥＬ素子２４の光のうち前記端面への入射角が臨界角未満の光が前記端面を介して外部に漏れる。しかし端面２３ｃを波状に形成して光散乱部として機能させることにより、従来はＥＬ素子用透明基板の外部に漏れていた光の少なくとも一部に対して、端面２３ｃへの入射角を臨界角以上とすることが可能になる。そしてこれにより端面２３ｃにおいて透明基板本体２３の内部側に反射された光のうち、基板面２３ａへの入射角が臨界角未満の光は、基板面２３ａからＥＬ素子用透明基板２２の外部に出射される。したがって、基板面２３ａからの光出射量を多くすることができる。
【００５９】
なおこの場合、基板面２３ａ，２３ｂにおいて光散乱部３２は必ずしも設けられている必要はなく、端面２３ｃにおいて反射膜３１が設けられていなくてもよい。
【００６０】
○ 有機ＥＬ層２５は、正孔注入層、発光層及び電子注入層の３層からなるものに限らず、正孔輸送層及び電子輸送層の少なくとも一方を含む構成とされてもよい。また、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層及び電子注入層の少なくとも一つと発光層とからなるものであってもよく、発光層のみからなるものであってもよい。
【００６１】
○ 光反射性を有する電極の材質は、アルミニウムに限らず、クロムや他の金属としてもよい。また、電極自身が光反射性を有さなくても、光透過性の電極を使用するとともに、電極を透過した光を反射させる反射層を設けてもよい。
【００６２】
○ 前記実施形態では、有機ＥＬ層２５を備えた有機ＥＬ素子２４を用いたが、これに代えて、無機ＥＬ材料を含む無機ＥＬ層を備えた無機ＥＬ素子を用いてバックライト１３を構成してもよい。
【００６３】
〇 液晶パネル１２はカラーフィルタ１９を備えない、白黒表示パネルであってもよい。
○ 前記実施形態では、液晶パネル１２をパッシブ・マトリックス方式のものとしたが、これに限定されない。例えば、アクティブ・マトリックス方式のものとしてもよい。
【００６４】
○ 前記実施形態では、ＥＬ装置を、液晶パネル１２用のバックライト１３として利用したが、これに限定されない。バックライト以外の照明装置として利用してもよい。
【００６５】
○ 前記実施形態では、第１及び第２電極２６，２７は、有機ＥＬ層２５に対してそれぞれ一つのみ設けられたが、第１及び第２電極の少なくとも一方が有機ＥＬ層に対して複数設けられていてもよい。この場合、ＥＬ装置を、画像表示可能なディスプレイとして利用してもよい。
【００６６】
次に、前記実施形態から把握できる技術的思想について以下に記載する。
（１） 透明基板上にＥＬ素子を備えたＥＬ装置であって、
前記ＥＬ素子は、ＥＬ材料を含むＥＬ層と、該ＥＬ層に対して前記透明基板側に配置された光透過性を有する第１電極と、前記ＥＬ層に対して前記基板と反対側に配置された光反射性を有する第２電極とを備え、前記第１電極側は前記ＥＬ素子の光出射方向とされ、
前記透明基板として、請求項２又は３に記載のＥＬ素子用透明基板が設けられるとともに、前記透明基板の基板面には凹部及び凸部の少なくとも一方が形成され、前記形成された凹部及び凸部の少なくとも一方上に積層された前記第２電極は、光散乱部を構成することを特徴とするＥＬ装置。
【００６７】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１〜４に記載の発明によれば、ＥＬ素子用透明基板において、ＥＬ素子の配置側と反対側の基板面からの光出射量を多くすることができる。請求項５〜７に記載の発明によれば、ＥＬ装置において、ＥＬ素子の配置側と反対側の基板面からの光出射量を多くすることができ、ひいては、同じ電力使用量に対する輝度を高めることが可能になる。また、請求項８に記載の発明によれば、液晶表示装置において、消費電力を抑えつつコントラストを高めることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態における液晶表示装置の模式断面図。
【図２】同じくＥＬ素子用透明基板の模式底面図。
【図３】同じく液晶表示装置の要部を示す模式断面図。
【図４】別例の液晶表示装置の模式断面図。
【図５】別例のバックライトの模式断面図。
【図６】別例のバックライトの模式断面図。
【図７】別例の液晶表示装置の要部を示す模式断面図。
【図８】別例の液晶表示装置の要部を示す模式断面図。
【図９】別例の液晶表示装置の要部を示す模式断面図。
【符号の説明】
１１…液晶表示装置、１２…液晶パネル、１３…ＥＬ装置としてのバックライト、２２…ＥＬ素子用透明基板、２３…透明基板本体、２３ａ，２３ｂ…基板面、２３ｃ…端面、２３ｄ…凹部、２４…有機ＥＬ素子（ＥＬ素子）、２５…有機ＥＬ層（ＥＬ層）、２６…第１電極、２７…第２電極、３１…反射手段としての反射膜、３２…光散乱部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子用透明基板、及び、透明基板上にＥＬ素子を備えたＥＬ装置、並びに、ＥＬ装置と透過型の液晶パネルとからなる液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、透明基板上にＥＬ素子を備えたＥＬ装置として、ＥＬ材料を含むＥＬ層に対して前記透明基板側に光透過性を有する第１電極が、そして、前記ＥＬ層に対して前記透明基板と反対側に、光反射性を有する第２電極（反射カソード電極）が設けられたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このＥＬ装置においては、前記ＥＬ層から発せられる光が前記第１電極側（即ち前記透明基板側）から前記ＥＬ装置外に出射されるようになっている。さらに、前記第２電極側に向けて発せられた前記ＥＬ層の光は、前記第２電極によって前記透明基板側に反射されるようになっている。この第２電極による反射を利用することにより、同じ電力使用量に対する輝度を高めることが可能になる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−７８５８２号公報（第９頁、第７図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記透明基板内において該基板の端面に至った前記ＥＬ素子の光が、この端面を介して前記透明基板の外部に漏れた場合には、この光が前記透明基板における前記ＥＬ素子の配置側と反対側の基板面から前記ＥＬ装置外に出射されず、無駄になる。
【０００６】
また、前記ＥＬ素子の光は前記ＥＬ層の厚さ方向だけでなく、全ての方向に向かうように発光される。そして、前記透明基板内に入射された前記ＥＬ素子からの光のうち前記透明基板における前記ＥＬ素子の配置側と反対側の基板面に対する入射角が該基板面での臨界角以上の光は、前記透明基板の内部側に反射され、外部に出射されないことになり、無駄になる。
【０００７】
前記特許文献１に記載の装置においては、これらに対する考慮がなされていない。
本発明の第１の目的は、ＥＬ素子の配置側と反対側の基板面からの光出射量を多くすることができるＥＬ素子用透明基板及びＥＬ装置を提供することにある。また、第２の目的は、消費電力を抑えつつコントラストを高めることが可能な液晶表示装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の問題を解決するために、請求項１に記載の発明では、透明基板本体上にＥＬ素子が設けられるＥＬ素子用透明基板を対象としている。そして本発明においては、前記ＥＬ素子の光を全反射させるための反射手段を、前記透明基板本体の端面に設けた。
【０００９】
透明基板本体内において該透明基板本体の端面に至ったＥＬ素子の光は、反射手段によって前記透明基板本体の内部側に全反射される。つまり、透明基板本体の端面に反射手段が設けられていない従来のＥＬ素子用透明基板とは異なり、端面を介して透明基板本体の外部にＥＬ素子の光が漏れることがなくなる。したがって、従来のＥＬ素子用透明基板と比較して、ＥＬ素子の配置側と反対側の基板面からの光出射量を多くすることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、透明基板本体上にＥＬ素子が設けられるＥＬ素子用透明基板を対象としている。そして本発明においては、前記ＥＬ素子の光を散乱反射させるための光散乱部を、前記透明基板本体の基板面及び端面の少なくとも一方に設けた。
【００１１】
ＥＬ素子を構成するＥＬ層の光は該ＥＬ層の厚さ方向だけでなく、全ての方向に向かうように発光される。そして、透明基板本体内に入射されたＥＬ素子からの光のうち透明基板本体におけるＥＬ素子の配置側と反対側の基板面に対する入射角が該基板面での臨界角以上の光は、透明基板本体の内部側に反射され、外部に出射されない。しかし、光散乱部を設けることにより、従来は透明基板本体の外部に出射されなかった光が光散乱部で散乱反射され、透明基板本体におけるＥＬ素子の配置側と反対側の基板面に対する入射角が臨界角未満となり、全反射するのが防止されて透明基板本体の外部に出射され得るようになる。したがって、光散乱部が設けられていない従来のＥＬ素子用透明基板と比較して、ＥＬ素子の配置側と反対側の基板面からの光出射量を多くすることができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、透明基板本体上にＥＬ素子が設けられるＥＬ素子用透明基板を対象としている。そして本発明においては、前記ＥＬ素子の光を全反射させるための反射手段を、前記透明基板本体の端面に設けるとともに、前記ＥＬ素子の光を散乱反射させるための光散乱部を、前記透明基板本体の基板面に設けた。
【００１３】
この発明によれば、透明基板本体の端面に反射手段が設けられることに加えて、更に、前記透明基板本体の基板面に光散乱部が設けられるため、前記透明基板本体におけるＥＬ素子の配置側と反対側の基板面からの光出射量を更に多くすることができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、請求項２又は３に記載の発明において、前記光散乱部は、前記基板面に形成された凹部によって構成されている。
この発明によれば、透明基板本体の基板面に形成された凹部が光散乱部とされる。したがって、光散乱部を形成するのに、透明基板本体の作製時において型等で凹部を設けたり、透明基板本体の作製後に追加加工で凹部を設けたりといった、従来から一般に用いられている方法を用いることができる。
【００１５】
請求項５に記載の発明では、透明基板上にＥＬ素子を備えたＥＬ装置を対象としている。前記ＥＬ素子は、ＥＬ材料を含むＥＬ層と、該ＥＬ層に対して前記透明基板側に配置された光透過性を有する第１電極と、前記ＥＬ層に対して前記基板と反対側に配置された第２電極とを備えている。また前記ＥＬ素子において、前記第１電極側は該ＥＬ素子の光出射方向とされている。そして、本発明においては、前記透明基板として、請求項１〜４のいずれかに記載のＥＬ素子用透明基板が設けられている。
【００１６】
この発明によれば、ＥＬ装置において、透明基板におけるＥＬ素子の配置側と反対側の基板面からの光出射量を多くすることができる。したがって、同じ電力使用量に対する輝度を高めることが可能になる。
【００１７】
請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の発明において、前記第１及び第２電極間に電圧が印加されることで前記ＥＬ層が全域に亘って発光するように構成されている。
【００１８】
この発明によれば、ＥＬ装置を照明装置として用いる際に、ＥＬ層を発光させるために走査を行う必要がなく、制御が容易になる。
請求項７に記載の発明では、請求項５又は６に記載の発明において、前記ＥＬ材料は、有機ＥＬ材料である。
【００１９】
この発明によれば、有機ＥＬ素子を用いて発光効率のよいＥＬ装置を構成することができる。
請求項８に記載の発明では、透明基板上にＥＬ素子を備えたＥＬ装置と、透過型の液晶パネルとからなる液晶表示装置を対象としている。本発明においては、前記ＥＬ装置として、請求項５〜７のいずれかに記載のＥＬ装置が設けられている。そして前記液晶パネルは、前記ＥＬ装置に対して、前記ＥＬ素子の光出射方向側に配置されている。
【００２０】
この発明によれば、ＥＬ装置において透明基板におけるＥＬ素子の配置側と反対側の基板面からの光出射量を多くすることができるため、同じ電力使用量に対する輝度を高めることが可能になる。つまり、液晶表示装置において、消費電力を抑えつつコントラストを高めることが可能になる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図３に従って説明する。なお、図３においては、図示の都合上、断面を示すためのハッチングが一部省略されている。
【００２２】
図１に示すように、液晶表示装置１１は、パッシブ・マトリックス方式の透過型の液晶パネル１２と、ＥＬ装置としてのバックライト１３とを備えている。
液晶パネル１２は、一対の透明な基板１４，１５を備え、両基板１４，１５は所定の間隔を保った状態で、図示しないシール材により貼り合わされて、その間に液晶１６が配置される。基板１４，１５は例えばガラス製である。バックライト１３側に配置された一方の基板１４には、液晶１６と対向する面に透明な走査電極１７が、複数（図１では一つのみ図示）、平行なストライプ状に形成されている。また、基板１４には、液晶１６と反対側の面に偏光板１８が形成されている。
【００２３】
他方の基板１５には液晶１６と対向する面にカラーフィルタ１９が形成され、カラーフィルタ１９上には透明電極２０が走査電極１７と直交する状態に形成されている。基板１５には、液晶１６と反対側の面に偏光板２１が形成されている。走査電極１７及び透明電極２０はＩＴＯ（インジウム錫酸化物）で形成されている。走査電極１７及び透明電極２０の各交差部が液晶パネル１２の各サブピクセルとなり、走査電極１７の走査により、サブピクセルが１列ずつ表示駆動可能となる。
【００２４】
バックライト１３は、ＥＬ素子用透明基板２２を構成するガラス製の透明基板本体２３、及び、該透明基板本体２３の基板面２３ａ，２３ｂのうち液晶パネル１２と反対側となる基板面２３ｂ上に設けられた有機ＥＬ素子２４を備えている。有機ＥＬ素子２４は、有機ＥＬ材料を含む有機ＥＬ層２５、該有機ＥＬ層２５に対して透明基板本体２３側に配置された第１電極２６、及び、有機ＥＬ層２５に対して透明基板本体２３と反対側に配置された第２電極２７によって構成されている。これら第１電極２６、有機ＥＬ層２５、及び、第２電極２７は、透明基板本体２３の基板面２３ｂ上において同順に透明基板本体２３側から液晶パネル１２と反対側に向かって積層されている。
【００２５】
有機ＥＬ層２５には例えば公知の構成のものが使用され、第２電極２７側から順に、正孔注入層、発光層及び電子注入層の３層で構成されている。有機ＥＬ層２５は白色発光層で構成されている。
【００２６】
第１電極２６はＩＴＯ（インジウム錫酸化物）で形成されており、光透過性を有している。第１電極２６は蒸着法やスパッタ法等によって積層形成されている。また、第２電極２７には材料として光反射性を有する金属が使用され、金属として、例えばアルミニウム（アルミニウム合金を含む）が使用されている。両電極２６，２７は、透明基板本体２３に比較して極薄く形成されている。
【００２７】
有機ＥＬ層２５の上下面（図面上下方向を臨む面）は各電極２６，２７によってほぼ全域が覆われた状態となっている。両電極２６，２７は有機ＥＬ層２５に対してそれぞれ一つのみ設けられている。したがって、両電極２６，２７間に電圧が印加されることで有機ＥＬ層２５は有機ＥＬ素子２４の全域に亘って発光するように構成されている。有機ＥＬ素子２４において第１電極２６側は有機ＥＬ層２５から発せられる光の出射方向とされている。
【００２８】
透明基板本体２３の端面２３ｃ上には、有機ＥＬ素子２４の光を全反射させるための反射手段としての反射膜３１が形成されている。反射膜３１は光反射性を有する金属メッキ被膜からなっており、端面２３ｃ上において透明基板本体２３の全周に亘るように設けられている。これにより、透明基板本体２３の端面２３ｃには、有機ＥＬ素子２４の光を全反射する鏡面が形成されることとなる。
【００２９】
また、透明基板本体２３における有機ＥＬ素子２４側の基板面２３ｂには、有機ＥＬ素子２４の光を散乱反射させるための光散乱部３２が複数形成されている。各光散乱部３２は、基板面２３ｂにおいて形成された、図１の紙面に対して垂直な方向に延びる溝状の凹部２３ｄによって構成されている。各凹部２３ｄは、互いに平行に設けられている。各凹部２３ｄは、その延在方向と直交する平面での断面形状が略円弧状となっている。なお、光散乱部３２は、実際には基板面２３ｂ上において、例えば数百μｍの間隔で無数に設けられているが、図面では図示の都合上、実際と異なる数で図示されている。
【００３０】
透明基板本体２３の基板面２３ｂ上において、第１電極２６は凹部２３ｄ内に入り込むようにして基板面２３ｂに密着した状態となっている。基板面２３ｂの平面部分と凹部２３ｄとの接続部分２３ｅ（図３参照）は、できるだけ鋭利なエッジが立たないように形成されることが望ましい。この接続部分２３ｅが鋭利なエッジ状となった場合、この接続部分２３ｅ近傍において有機ＥＬ層２５が極端に薄くなることで両電極２６，２７がショートする虞があるためである。本実施形態では、接続部分２３ｅの前記断面形状（凹部２３ｄの延在方向と直交する平面での断面形状）が略円弧状とされている。
【００３１】
光散乱部３２は、透明基板本体２３と、凹部２３ｄ内の第１電極２６との屈折率の違いで光を散乱反射させるようになっている。
本実施形態では、液晶パネル１２は、バックライト１３のＥＬ素子用透明基板２２に対して有機ＥＬ素子２４の光出射方向側、即ち、透明基板本体２３の基板面２３ａ上に固定されている。
【００３２】
なお、図示しないが、有機ＥＬ素子２４は、第２電極２７側の全面が覆われる状態で、有機ＥＬ層２５が外気と接しないように、パッシベーション膜で被覆されている。このパッシベーション膜は水分の透過を防止可能な材料、例えば窒化ケイ素ＳｉＮｘや酸化ケイ素ＳｉＯｘで形成されている。
【００３３】
また、図面において、液晶パネル１２及びバックライト１３を構成する各基板、各電極、各層及び膜等の厚さは、図示の都合上、実際とは必ずしも一致しない相対関係で示されている。
【００３４】
次に、前述のように構成された液晶表示装置１１の作用について説明する。
液晶パネル１２は図示しない駆動制御装置により走査電極１７、透明電極２０に電圧を印加して、所望のサブピクセルを透過可能とする。一方バックライト１３は電源投入されると、第１電極２６と第２電極２７とに電圧が印加され、有機ＥＬ層２５が白色に発光する。この光がＥＬ素子用透明基板２２側から出射され、液晶パネル１２へ達する。
【００３５】
液晶パネル１２へ達した光のうち、透過可能になったサブピクセル部分への光のみが、液晶パネル１２の表側に出てくる。このとき、カラーフィルタ１９の図示しないＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のサブピクセルを通過した光の組み合わせにより所望の色が再現される。Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のサブピクセルが３つ一組で一つのピクセル（画素）を構成する。
【００３６】
有機ＥＬ層２５から発せられた光のうち、透明基板本体２３内において端面２３ｃに至った光は、反射膜３１によって透明基板本体２３の内部側に反射される。つまり、透明基板本体２３内において端面２３ｃに至った光は、この端面２３ｃを介して透明基板本体２３の外部に漏れることがない。
【００３７】
さて、屈折率ｎ１の媒質中の光が屈折率ｎ２（ｎ２＜ｎ１）の媒質との界面に入射するとき、入射角が一定の角θｃｒ以上のときに光線が全部反射される。このときの、角θｃｒを臨界角という。因みに、透明基板本体２３を構成するガラスの屈折率は、空気の屈折率よりも大きい。
【００３８】
本実施形態では、有機ＥＬ層２５から発せられた光のうち、基板面２３ａへの入射角が臨界角未満の光は基板面２３ａを通過して液晶パネル１２に向かって出射される。
【００３９】
一方、有機ＥＬ層２５から発せられた光のうち、基板面２３ａへの入射角が臨界角以上の光は基板面２３ａで全反射される。したがって、この光は液晶パネル１２に向かって出射されない。しかし、図３に示すように、基板面２３ａで全反射された光のうち、光散乱部３２によって基板面２３ａへの入射角が臨界角未満になるように散乱反射された光は、基板面２３ａを通過して液晶パネル１２に向かって出射される。なお、前述の「有機ＥＬ層２５から発せられた光」には、第２電極２７や反射膜３１によって反射された有機ＥＬ層２５の光も含まれる。
【００４０】
仮に光散乱部３２が設けられていない場合には、基板面２３ａで全反射された光の多くは、減衰して消滅しない限り、第２電極２７や反射膜３１、基板面２３ｂによって反射された後に、基板面２３ａに対して臨界角よりも大きな入射角で入射することになり、液晶パネル１２に向かって出射されない。
【００４１】
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
（１）有機ＥＬ素子２４の光を全反射させるための反射膜３１を、透明基板本体２３の端面２３ｃに形成した。
【００４２】
透明基板本体２３内において端面２３ｃに至った有機ＥＬ素子２４の光は、反射膜３１によって透明基板本体２３の内部側に全反射される。つまり、透明基板本体の端面に反射膜が形成されていない従来のＥＬ素子用透明基板とは異なり、端面を介して透明基板本体の外部に有機ＥＬ素子の光が漏れることがなくなる。したがって、従来のＥＬ素子用透明基板と比較して、有機ＥＬ素子の配置側と反対側の基板面（本実施形態では基板面２３ａ）からの光出射量を多くすることができる。この結果、バックライト１３において、同じ電力使用量に対する輝度を高めることが可能になる。つまり、液晶表示装置１１において、消費電力を抑えつつコントラストを高めることが可能になる。
【００４３】
（２）有機ＥＬ素子２４の光を散乱反射させるための光散乱部３２を、透明基板本体２３の基板面２３ｂに設けた。
有機ＥＬ層２５の光は該有機ＥＬ層２５の厚さ方向だけでなく、全ての方向に向かうように発光される。そして、透明基板本体２３内に入射された有機ＥＬ素子２４からの光のうち透明基板本体２３の基板面２３ａに対する入射角が該基板面２３ａでの臨界角以上の光は、透明基板本体２３の内部側に反射され、外部に出射されない。
【００４４】
しかし、光散乱部３２を設けることにより、従来は透明基板本体２３の外部に出射されなかった光が光散乱部３２で散乱反射され、透明基板本体２３の基板面２３ａに対する入射角が臨界角未満となり、全反射するのが防止されて透明基板本体２３の外部に出射され得るようになる。したがって、光散乱部３２が設けられていない従来のＥＬ素子用透明基板と比較して、有機ＥＬ素子の配置側と反対側の基板面（本実施形態では基板面２３ａ）からの光出射量を多くすることができる。この結果、バックライト１３において、同じ電力使用量に対する輝度を高めることが可能になる。つまり、液晶表示装置１１において、消費電力を抑えつつコントラストを高めることが可能になる。
【００４５】
（３）透明基板本体２３の基板面２３ｂに形成された凹部２３ｄが光散乱部３２とされている。これによれば、光散乱部３２を形成するのに、透明基板本体２３の作製時において型等で凹部２３ｄを設けたり、透明基板本体２３の作製後に追加加工で凹部２３ｄを設けたりといった、従来から一般に用いられている方法を用いることができる。
【００４６】
（４）有機ＥＬ素子２４は、両電極２６，２７間に電圧が印加されることで有機ＥＬ層２５が全域に亘って発光するように構成されている。これによれば、バックライト１３において、有機ＥＬ層２５を発光させるために走査を行う必要がなく、制御が容易になる。
【００４７】
（５）有機ＥＬ素子２４は、有機ＥＬ材料を含む有機ＥＬ層２５を備えている。これによれば、例えば、無機ＥＬ材料を含む無機ＥＬ層を備えた無機ＥＬ素子を用いた場合と比較して、発光効率のよいバックライト１３を構成することができる。
【００４８】
なお、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で例えば以下の態様でも実施できる。
○ 前記実施形態において、光散乱部３２は、透明基板本体２３と、凹部２３ｄ内の第１電極２６との屈折率の違いで光を散乱反射させるように構成されたが、これに限定されない。即ち、例えば、凹部２３ｄ内に第１電極２６が入り込むことにより第２電極２７における有機ＥＬ層２５との界面に形成された凸部３４（図３参照）を光散乱部として利用してもよい。第２電極２７は光反射性を有する金属（例えばアルミニウム）からなるため、反射率をよくすることが可能になる。
【００４９】
○ 前記実施形態では、透明基板本体２３の凹部２３ｄ上においても有機ＥＬ素子２４が設けられたが、例えば図４に示すように、透明基板本体２３において凹部２３ｄ上に有機ＥＬ素子２４が設けられないように構成されていてもよい。この場合、有機ＥＬ素子２４は基板面２３ｂの平面部分にのみ設けられている。従って例えば、基板面２３ｂの平面部分と凹部２３ｄとの接続部分（前記実施形態における接続部分２３ｅに相当）の前記断面形状を略円弧状とすることなく、この接続部分近傍において有機ＥＬ層２５が極端に薄くなることによる両電極２６，２７のショート等を回避することができる。なお、この場合、光散乱部３２は、透明基板本体２３と、凹部２３ｄの図面下方に存在する例えば不活性な気体との屈折率の違いにより光を散乱反射させる。
【００５０】
○ 各凹部２３ｄは、透明基板本体２３の基板面２３ｂ上において互いに格子状となるように形成されていてもよい。
○ 各凹部２３ｄは、該凹部２３ｄの延在方向と直交する平面での断面形状が略円弧状に形成されていなくてもよい。例えば、略Ｖ字状に形成されていてもよい。
【００５１】
○ 前記実施形態では、凹部２３ｄを透明基板本体２３の基板面２３ｂに形成したが、例えば図５に示すように、凹部２３ｄを基板面２３ａに形成してもよい。この場合、この凹部２３ｄによって構成される光散乱部３２は、透明基板本体２３と、凹部２３ｄの図面上方における空気との屈折率の違いにより光を散乱反射させる。なお、凹部２３ｄは、透明基板本体２３において両基板面２３ａ，２３ｂに形成されていてもよい。
【００５２】
○ 前記実施形態では、凹部２３ｄが溝状とされたが、ドット状でもよい。
○ 光散乱部は、透明基板本体２３の基板面に形成した凸部によって構成されていてもよい。
【００５３】
○ 光散乱部は、透明基板本体２３の基板面の面粗度を粗くすることで形成された凹凸部によって構成されていてもよい。
○ 反射膜３１は、端面２３ｃ上において、必ずしも透明基板本体２３の全周に亘るように設けられる必要はない。透明基板本体２３の全周のうちの少なくとも一部に形成されていればよい。なお、光散乱部が設けられていれば、反射膜３１は設けられていなくてもよい。
【００５４】
図８において、光散乱部３２は設けられているが反射膜３１が設けられていない状態の液晶表示装置１１を示す。この場合、例えば、基板面２３ａに対する入射角が臨界角以上であるために基板面２３ａによって反射された有機ＥＬ素子２４の光のうち、光散乱部３２によって基板面２３ａに対する入射角が臨界角未満になるように散乱反射された光は、基板面２３ａを通過して液晶パネル１２に向かって出射される。つまり、光散乱部３２が設けられていない場合には基板面２３ａに対する入射角が臨界角以上となる光が、光散乱部３２が設けられることによって前記入射角が臨界角未満となるように散乱反射され得るようになる。したがって、光散乱部３２が設けられていれば、反射膜３１が設けられていなくても、光散乱部３２と反射膜３１とが両方とも設けられていない形態に比較して、基板面２３ａからの光出射量を多くすることができる。なお、図８においては、図示の都合上、断面を示すためのハッチングが一部省略されている。
【００５５】
○ 透明基板本体２３の端面２３ｃにおいて反射膜３１が形成されていれば、光散乱部は設けられていなくてもよい。
図９において、反射膜３１は設けられているが光散乱部が設けられていない状態の液晶表示装置１１を示す。この場合、反射膜３１によって全反射された有機ＥＬ素子２４の光のうち、基板面２３ａに対する入射角が臨界角未満となる光は、基板面２３ａを通過して液晶パネル１２に向かって出射される。つまり、反射膜３１が設けられていない場合には透明基板本体２３の端面２３ｃから透明基板本体２３外に漏れ出す光が、反射膜３１が設けられることによってこの反射膜３１に全反射され、基板面２３ａを通過して液晶パネル１２に向かって出射され得るようになる。したがって、反射膜３１が設けられていれば、光散乱部が設けられていなくても、反射膜３１と光散乱部とが両方とも設けられていない形態に比較して、基板面２３ａからの光出射量を多くすることができる。なお、図９においては、図示の都合上、断面を示すためのハッチングが一部省略されている。
【００５６】
○ 例えば図７に示すように、透明基板本体２３の端面２３ｃを、基板面２３ａ，２３ｂとの挟角が直角以外の角度となるように傾斜させてもよい。この場合、基板面２３ａへの入射角が臨界角以上であるために基板面２３ａで反射された有機ＥＬ素子２４の光のうち、端面２３ｃに至った光は、端面２３ｃによって反射される。この反射された光の少なくとも一部は、端面２３ｃが前述のように傾斜されていることによって、基板面２３ａへの入射角が臨界角未満になる。そして、この入射角が臨界角未満になった光は、基板面２３ａを通過して液晶パネル１２に向かって出射される。したがって、端面２３ｃと基板面２３ａ，２３ｂとの挟角が直角である場合と比較して、基板面２３ａからの光出射量を多くすることができる。なお、図７においては、図示の都合上、断面を示すためのハッチングが一部省略されている。
【００５７】
○ 例えば図６に示すように、透明基板本体２３の端面２３ｃを、断面形状（透明基板本体２３の基板面２３ａ，２３ｂに平行な方向から見たときの断面形状）が波状となるように形成してもよい。この波状の端面２３ｃは、光散乱部として機能する。
【００５８】
例えば、端面が基板面に対して垂直な平面状に形成されるとともに、前記端面において反射膜が形成されていない従来のＥＬ素子用透明基板においては、有機ＥＬ素子２４の光のうち前記端面への入射角が臨界角未満の光が前記端面を介して外部に漏れる。しかし端面２３ｃを波状に形成して光散乱部として機能させることにより、従来はＥＬ素子用透明基板の外部に漏れていた光の少なくとも一部に対して、端面２３ｃへの入射角を臨界角以上とすることが可能になる。そしてこれにより端面２３ｃにおいて透明基板本体２３の内部側に反射された光のうち、基板面２３ａへの入射角が臨界角未満の光は、基板面２３ａからＥＬ素子用透明基板２２の外部に出射される。したがって、基板面２３ａからの光出射量を多くすることができる。
【００５９】
なおこの場合、基板面２３ａ，２３ｂにおいて光散乱部３２は必ずしも設けられている必要はなく、端面２３ｃにおいて反射膜３１が設けられていなくてもよい。
【００６０】
○ 有機ＥＬ層２５は、正孔注入層、発光層及び電子注入層の３層からなるものに限らず、正孔輸送層及び電子輸送層の少なくとも一方を含む構成とされてもよい。また、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層及び電子注入層の少なくとも一つと発光層とからなるものであってもよく、発光層のみからなるものであってもよい。
【００６１】
○ 光反射性を有する電極の材質は、アルミニウムに限らず、クロムや他の金属としてもよい。また、電極自身が光反射性を有さなくても、光透過性の電極を使用するとともに、電極を透過した光を反射させる反射層を設けてもよい。
【００６２】
○ 前記実施形態では、有機ＥＬ層２５を備えた有機ＥＬ素子２４を用いたが、これに代えて、無機ＥＬ材料を含む無機ＥＬ層を備えた無機ＥＬ素子を用いてバックライト１３を構成してもよい。
【００６３】
〇 液晶パネル１２はカラーフィルタ１９を備えない、白黒表示パネルであってもよい。
○ 前記実施形態では、液晶パネル１２をパッシブ・マトリックス方式のものとしたが、これに限定されない。例えば、アクティブ・マトリックス方式のものとしてもよい。
【００６４】
○ 前記実施形態では、ＥＬ装置を、液晶パネル１２用のバックライト１３として利用したが、これに限定されない。バックライト以外の照明装置として利用してもよい。
【００６５】
○ 前記実施形態では、第１及び第２電極２６，２７は、有機ＥＬ層２５に対してそれぞれ一つのみ設けられたが、第１及び第２電極の少なくとも一方が有機ＥＬ層に対して複数設けられていてもよい。この場合、ＥＬ装置を、画像表示可能なディスプレイとして利用してもよい。
【００６６】
次に、前記実施形態から把握できる技術的思想について以下に記載する。
（１） 透明基板上にＥＬ素子を備えたＥＬ装置であって、
前記ＥＬ素子は、ＥＬ材料を含むＥＬ層と、該ＥＬ層に対して前記透明基板側に配置された光透過性を有する第１電極と、前記ＥＬ層に対して前記基板と反対側に配置された光反射性を有する第２電極とを備え、前記第１電極側は前記ＥＬ素子の光出射方向とされ、
前記透明基板として、請求項２又は３に記載のＥＬ素子用透明基板が設けられるとともに、前記透明基板の基板面には凹部及び凸部の少なくとも一方が形成され、前記形成された凹部及び凸部の少なくとも一方上に積層された前記第２電極は、光散乱部を構成することを特徴とするＥＬ装置。
【００６７】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１〜４に記載の発明によれば、ＥＬ素子用透明基板において、ＥＬ素子の配置側と反対側の基板面からの光出射量を多くすることができる。請求項５〜７に記載の発明によれば、ＥＬ装置において、ＥＬ素子の配置側と反対側の基板面からの光出射量を多くすることができ、ひいては、同じ電力使用量に対する輝度を高めることが可能になる。また、請求項８に記載の発明によれば、液晶表示装置において、消費電力を抑えつつコントラストを高めることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態における液晶表示装置の模式断面図。
【図２】同じくＥＬ素子用透明基板の模式底面図。
【図３】同じく液晶表示装置の要部を示す模式断面図。
【図４】別例の液晶表示装置の模式断面図。
【図５】別例のバックライトの模式断面図。
【図６】別例のバックライトの模式断面図。
【図７】別例の液晶表示装置の要部を示す模式断面図。
【図８】別例の液晶表示装置の要部を示す模式断面図。
【図９】別例の液晶表示装置の要部を示す模式断面図。
【符号の説明】
１１…液晶表示装置、１２…液晶パネル、１３…ＥＬ装置としてのバックライト、２２…ＥＬ素子用透明基板、２３…透明基板本体、２３ａ，２３ｂ…基板面、２３ｃ…端面、２３ｄ…凹部、２４…有機ＥＬ素子（ＥＬ素子）、２５…有機ＥＬ層（ＥＬ層）、２６…第１電極、２７…第２電極、３１…反射手段としての反射膜、３２…光散乱部。
Claims (8)
- 透明基板本体上にＥＬ素子が設けられるＥＬ素子用透明基板であって、
前記ＥＬ素子の光を全反射させるための反射手段を、前記透明基板本体の端面に設けたことを特徴とするＥＬ素子用透明基板。 - 透明基板本体上にＥＬ素子が設けられるＥＬ素子用透明基板であって、
前記ＥＬ素子の光を散乱反射させるための光散乱部を、前記透明基板本体の基板面及び端面の少なくとも一方に設けたことを特徴とするＥＬ素子用透明基板。 - 透明基板本体上にＥＬ素子が設けられるＥＬ素子用透明基板であって、
前記ＥＬ素子の光を全反射させるための反射手段を、前記透明基板本体の端面に設けるとともに、前記ＥＬ素子の光を散乱反射させるための光散乱部を、前記透明基板本体の基板面に設けたことを特徴とするＥＬ素子用透明基板。 - 前記光散乱部は、前記基板面に形成された凹部によって構成されている請求項２又は３に記載のＥＬ素子用透明基板。
- 透明基板上にＥＬ素子を備えたＥＬ装置であって、
前記ＥＬ素子は、ＥＬ材料を含むＥＬ層と、該ＥＬ層に対して前記透明基板側に配置された光透過性を有する第１電極と、前記ＥＬ層に対して前記基板と反対側に配置された第２電極とを備え、前記第１電極側は前記ＥＬ素子の光出射方向とされ、
前記透明基板として、請求項１〜４のいずれかに記載のＥＬ素子用透明基板が設けられているＥＬ装置。 - 前記第１及び第２電極間に電圧が印加されることで前記ＥＬ層が全域に亘って発光するように構成されている請求項５に記載のＥＬ装置。
- 前記ＥＬ材料は、有機ＥＬ材料である請求項５又は６に記載のＥＬ装置。
- 透明基板上にＥＬ素子を備えたＥＬ装置と、透過型の液晶パネルとからなる液晶表示装置であって、
前記ＥＬ装置として、請求項５〜７のいずれかに記載のＥＬ装置が設けられるとともに、前記液晶パネルは、前記ＥＬ装置に対して、前記ＥＬ素子の光出射方向側に配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
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