JP2004265852A

JP2004265852A - El device, manufacturing method of same, and liquid crystal display device using el device

Info

Publication number: JP2004265852A
Application number: JP2003169503A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Uchiumi; 徹哉内海; Mari Funada; 真理舟田; Yoshifumi Kato; 祥文加藤; Akiyoshi Ito; 日藝伊藤; Norihito Takeuchi; 範仁竹内
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2003-06-13
Publication date: 2004-09-24
Also published as: TW200428103A

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an EL device capable of avoiding the attenuation of light accompanying the use of a diffusion plate and capable of uniformly lighting by scattering the light in spite of its simple structure. <P>SOLUTION: An external light L1, incident on a transparent base plate 9 of the organic EL device and transmitted therethrough, transmits through a transparent layer 10, a transparent electrode 12, and an organic light-emitting layer 13 and is reflected by a reflective electrode 14. Here, as the reflective electrode 14 has irregularity, the external light L1 is scattered here and reflected in various directions, and those reflected lights are further scattered when passing through a boundary face of the organic light-emitting layer 13 and the transparent electrode 12, and an irregular surface 11 of the transparent base plate 10, and emitted from the transparent base board 9 toward a liquid crystal panel. On the other hand, lights L2 to L4 emitted from the organic light-emitting layer 13 are scattered when passing through a boundary face of the organic light-emitting layer 13 and the transparent electrode 12, and an irregular surface 11 of the transparent layer 10, and emitted from the front surface of the transparent base plate 9 toward the liquid crystal panel. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）装置に係り、特に液晶表示装置のバックライトとして利用されるＥＬに関する。
また、この発明は、このようなＥＬ装置の製造方法及びＥＬ装置を用いた液晶表示装置にも関している。
【０００２】
【従来の技術】
従来、無機ＥＬ装置や有機ＥＬ装置などのＥＬ装置は、ディスプレイとされたり、照明装置とされたりする。例えば、照明装置とされるＥＬ装置の中には、図１３に示すように、液晶パネルＡの後方にバックライトとして配置されて液晶表示装置を構成する有機ＥＬ装置Ｂもある。
液晶パネルＡは、互いに平行に配置されると共にそれぞれ対向する面に透明電極１が形成された一対のガラス基板２を有しており、これら一対のガラス基板２の間に液晶が封じ込まれて液晶層３が形成されている。一対のガラス基板２の外側にはそれぞれ偏光板４が配置されている。また、有機ＥＬ装置Ｂは透明基板５を有しており、この透明基板５上に透明性電極６、有機発光層７及び反射性電極８が順次積層形成されている。有機ＥＬ装置Ｂの有機発光層７で発した光は照明光として透明性電極６及び透明基板５を通って有機ＥＬ装置Ｂから液晶パネルＡの後面に入射し、液晶層３の配向状態に応じた表示光が液晶パネルＡの前面から出射されることにより表示が行われる。
【０００３】
この液晶表示装置においては、夜間など周囲が暗い場合には有機ＥＬ装置Ｂの有機発光層７を発光させて照明を行うが、昼間など周囲が十分に明るい場合には液晶パネルＡの前面から外光を取り入れてその外光を有機ＥＬ装置Ｂの反射性基板８で反射させ、これを照明光として利用することができる。
ところが、上述のような液晶表示装置では、有機ＥＬ装置Ｂの反射性電極８の表面が平滑面を有し、入射する外光を鏡面のように反射するため、外光の向きに応じた特定方向の反射光の強度が強くなり、照明が不均一になると共に液晶パネルＡの視野角が狭くなってしまう。
【０００４】
そこで、例えば特許文献１に示される液晶表示装置では、液晶パネルと有機ＥＬ装置との間に拡散板を配置し、この拡散板により有機ＥＬ装置からの照明光を散乱させて均一な照明を行うと共に液晶パネルの視野角の拡大を図っている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−５００３１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、拡散板を液晶パネルと有機ＥＬ装置との間に独立して配置することにより、部品点数が増加し、液晶表示装置全体の構成が複雑になると共に照明光が拡散板を透過する際に照明光が減衰するという問題点があった。
【０００７】
また、ＥＬ装置には次のことも求められる。
・輝度向上（発光光量向上、光取出効率向上）
つまり、単位面積あたりの発光の量を多くしたり、装置から外部へ取り出すことのできる光の量を多くしたりすることが要求される。特に、発光層で発せられた光を、基板（透明基板）を介して外部へ出射する、図１３に示したようなボトムエミッション型のＥＬ装置では、基板から外部へ出射できる光の量は限られているからである。
・出射光の方向特性向上（光利用効率向上）
つまり、ＥＬ装置には特定の方向へ出射する光の量を多くすることも求められる。例えば、図１３に示す有機ＥＬ装置Ｂは、液晶パネルＡの偏光板４に対して入射角０度で入射する光の量が多いことが要求される。液晶パネルＡに入射されなかったり、液晶パネルＡに入射されても出射できなかったりする光は、液晶表示装置として利用することができない光だからである。
・出射方向による色度特性向上
つまり、出射方向による色度の相違がほとんどないＥＬ装置の提供が求められる。
【０００８】
この発明はこのような問題点や要求に鑑みてなされたもので、拡散板の使用に伴う光の減衰を回避すると共に簡単な構造でありながら光を十分に散乱させて均一な照明を行うことができるＥＬ装置を提供することを第一の目的とする。
本発明の第二の目的は、発光量の多いＥＬ装置を提供することである。
本発明の第三の目的は、光取出効率が高いＥＬ装置を提供することである。
本発明の第四の目的は、特定方向の輝度の高いＥＬ装置を提供することである。
本発明の第五の目的は、出射方向による色度の相違が少ないＥＬ装置を提供することである。
また、この発明は、このようなＥＬ装置を得ることができるＥＬ装置の製造方法並びにこのようなＥＬ装置を用いた液晶表示装置を提供することも目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るＥＬ装置は、基板上に第１の電極層と発光層と第２の電極層とが順次積層形成されたＥＬ装置において、基板上に形成されると共に基板と反対側の表面に凹凸が形成された面を有する中間層を備え、この中間層の凹凸が形成された面の上に一または複数の層がそれぞれ中間層側に接する層の表面に沿って形成されたものである。
【００１０】
一または複数の層は、それぞれほぼ均一の膜厚に形成することができる。
また、一または複数の層は、中間層の凹凸が形成された面に対応した湾曲形状を有することが好ましい。各層が湾曲形状を有することにより、その層の上に形成される層に凹凸が形成される。ここで、湾曲形状とは、中間層の表面の凹凸とほぼ平行で均一な膜厚を有する形状、凸部に比べて凹部が厚く形成された形状、凹部に比べて凸部が厚く形成された形状等を含むものとする。
【００１１】
好ましくは、中間層の凹凸が形成された面に対応して発光層が湾曲形状を有している。
発光層の両側に形成される第１の電極層及び第２の電極層のうち、発光層を基準にして光取出側とは反対側に設けられる一方の電極層を反射性電極から、他方が透明性電極からそれぞれ構成し、反射性電極は中間層の凹凸が形成された面に対応した湾曲形状を有することが好ましい。
なお、中間層は、基板上に直接形成してもよいが、他の層を介して基板上に形成することもできる。
また、発光層よりも光取出側にさらにプリズムシートを配置することが好ましい。
【００１２】
この発明に係るＥＬ装置の製造方法は、基板上に第１の電極層と発光層と第２の電極層とを順次積層形成するＥＬ装置の製造方法において、基板上にその表面に凹凸が形成された面を有する中間層を形成し、この凹凸が形成された中間層の面の上にそれぞれ中間層側に接する層の表面に沿って一または複数の層を形成する方法である。
また、第１の電極層及び第２の電極層のうち、発光層を基準にして光取出側とは反対側に設ける一方の電極層を反射性電極から、他方を透明性電極からそれぞれ構成し、反射性電極の表面に凹凸が形成された面に対応した湾曲形状を設ければ、この反射性電極の表面で光が散乱反射する。
さらに、前記一または複数の層に発光層が含まれるようにするとよい。
【００１３】
また、この発明に係る液晶表示装置は、上述したこの発明に係るＥＬ装置をバックライトとして使用したものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
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。
実施の形態１．
図１に実施の形態１に係る液晶表示装置の断面を示す。この液晶表示装置は、液晶パネルＡとこのパネルＡの後方にバックライトとして配置される有機ＥＬ装置Ｃとから構成されている。液晶パネルＡは、互いに平行に配置されると共にそれぞれ対向する面に透明電極１が形成された一対のガラス基板２を有しており、これら一対のガラス基板２の間に液晶が封じ込まれて液晶層３が形成されている。さらに、一対のガラス基板２の外側にはそれぞれ偏光板４が配置されている。
【００１５】
一方、有機ＥＬ装置Ｃは平板状の透明基板９を有しており、この透明基板９上にこの発明の中間層を構成している透明層１０が形成されている。この透明層１０は、透明基板９とは反対側の面に凹部と凸部とが不規則に形成された凹凸面１１を形成している。この透明層１０の凹凸面１１上に沿って透明性電極１２が形成され、透明性電極１２の表面上に沿って有機発光層１３が形成され、さらに有機発光層１３の表面上に沿って反射性電極１４が積層形成されている。このため、透明性電極１２、有機発光層１３及び反射性電極１４がそれぞれ凹凸を有している。これら透明性電極１２、有機発光層１３及び反射性電極１４はそれぞれ均一な膜厚を有しており、従って透明層１０の凹凸面１１に対応した湾曲形状を有している。透明性電極１２及び反射性電極１４がそれぞれこの発明の第１の電極層及び第２の電極層を構成している。なお、この有機ＥＬ装置Ｃでは、透明基板９の液晶パネルＡ側の主面が光の出射面９ａになっている。つまり、透明性電極１２、透明層１０及び透明基板９は、有機発光層１３を基準にして光取出側に設けられ、ＥＬ装置Ｃ外部へ取り出す光（一般には可視光）に対する透過性を有する層であり、反射性電極１４は、有機発光層１３を基準として光取出側とは反対側に設けられる層である。
【００１６】
この液晶表示装置では、有機ＥＬ装置Ｃの有機発光層１３を発光させて照明光として利用できるが、昼間など周囲が十分明るい場合には、液晶パネルＡを透過して有機ＥＬ装置Ｃ内に入射した外光を反射性電極１４で反射させて照明光として利用することもできる。これらの照明光は、液晶パネルＡの後面に入射し、液晶層３の配向状態に応じた表示光が液晶パネルＡの前面から出射されることにより表示が行われる。
【００１７】
ここで、図２に示すように、有機ＥＬ装置Ｃの透明基板９に入射してこの基板９を透過した外光Ｌ１は、透明層１０、透明性電極１２及び有機発光層１３を透過して反射性電極１４で反射される。このとき、反射性電極１４が湾曲形状を有しているため、外光Ｌ１はここで散乱して種々の角度で反射する。これらの反射光が有機発光層１３と透明性電極１２との境界面及び透明層１０の凹凸面１１を通る際に屈折率差に起因してさらに散乱され、透明層１０と透明基板９との境界面を通る際に屈折率差に起因して屈折した後、透明基板９の出射面９ａから液晶パネルＡに向けて出射する。これにより均一な照明光を得ることができ、従来のような鏡面反射を防止できる。そして、散乱光が液晶パネルＡの前面から種々の角度で出射することにより、液晶パネルＡの視野角を広く確保することができる。
また、反射性電極１３は、凹凸面１１に対応した湾曲形状を有するため、液晶パネルＡの表示も散乱反射する。したがって、従来のように液晶パネルＡの表示と反射性電極での反射像とがだぶって見えてしまう、いわゆる二重像を視認されにくくできる。
したがって、従来のように別個に拡散板を用いる必要がないため、拡散板を通過させることで生じる出射光の減衰をなくすことができる。
【００１８】
一方、有機ＥＬ装置Ｃの有機発光層１３で発した光Ｌ２は、有機発光層１３と透明性電極１２との境界面及び透明層１０の凹凸面１１を通る際に屈折率差に起因して散乱され、透明層１０と透明基板９との境界面を通る際に屈折率差に起因して屈折した後、透明基板９の出射面９ａから液晶パネルＡに向けて出射する。これにより、従来のように平坦な発光層では層中から外部へ出射できなかった光の一部を出射することができるようになる。
また、有機発光層１３が湾曲形状を有しているため、有機発光層１３で発した光のうち透明基板９に対してほぼ平行に発した光Ｌ３の中には、反射性電極１４により反射されて、その反射光が有機発光層１３、透明性電極１２及び透明層１０を通って透明基板９の出射面９ａから液晶パネルＡに向けて出射されるものもある。
さらに、有機発光層１３で発した光のうち透明基板９の出射面９ａの点Ｐで全反射された光Ｌ４は、透明層１０、透明性電極１２及び有機発光層１３を通って反射性電極１４に到達すると共にこの反射性電極１４で反射されるが、反射性電極１４が凹凸を有しているため反射時に透明基板９の出射面９ａに対する角度が変化する。その結果、出射面９ａで全反射して有機ＥＬ装置Ｃ内に戻った光Ｌ４も最終的には透明基板９の出射面９ａから液晶パネルＡに向けて出射されやすくなる。
このように透明基板９に対してほぼ平行に発した光Ｌ３の反射光や、透明基板９の出射面９ａで全反射された光Ｌ４の反射光も照明光として利用することができ、これにより光取出効率の高い有機ＥＬ装置を提供できる。
【００１９】
また、凹凸の形状を選択することにより、透明層１０、透明性電極１２、有機発光層１３及び反射性電極１４に形成された凹凸にそれぞれマイクロレンズ等の集光性の機能を持たせることもできる。
【００２０】
この有機ＥＬ装置Ｃにおいては、凹凸面１１を有する透明層１０が透明基板９の上に別個に形成されるので、既成の平板状の透明基板を用いることができ、また、透明層１０の材質選択の自由度が大きくなる。従って、透明基板９との屈折率差または透明性電極１２等との屈折率差が所定の値となるような透明層１０の材質を適宜選択することにより、容易に凹凸面１１において所望の散乱特性を得ることができると共に散乱効果の程度を自由に変えることが可能となる。また、凹凸面１１を加工成形し易い透明層１０の材質を選択することにより、この発明のＥＬ装置を歩留まりよく製造することが可能となる。
【００２１】
ここで、本実施の形態１における有機ＥＬ装置Ｃ及び図１３に示した従来の有機ＥＬ装置Ｂをそれぞれ発光させたときの視野角に対する輝度特性を図３に示す。このグラフでは、従来の有機ＥＬ装置Ｂの光出射面における法線方向の輝度を基準とし、この輝度に対する比により輝度の大きさを表している。また、各有機ＥＬ装置は、Ｃの透明基板９上に凹凸面１１を有する透明層１０を設けたこと以外は、全く同一の材料、同一の膜厚、同一の製法により作製した。
このグラフから、実施の形態１の有機ＥＬ装置Ｃは、従来の有機ＥＬ装置Ｂに比べ、幅広い視野角の全体にわたって高い輝度を有し、視野角が拡大されていることがわかる。従来の有機ＥＬ装置Ｂの平坦な有機発光層７で発した光のうち、透明基板５の前面すなわち出射面に臨界角以上で入射する光は、この出射面と反射性電極８との間で反射を繰り返して有機ＥＬ装置Ｂ内に閉じ込められやすいため、視野角が大きくなるほど光の出射量が少なくなっている。これに対し、実施の形態１の有機ＥＬ装置Ｃの有機発光層１３で発した光のうち、透明基板９の出射面９ａに臨界角以上で入射する光は、出射面９ａで全反射されても、上述のように湾曲形状を有する反射性電極１４で反射される際に出射面９ａに対する角度が変化して有機ＥＬ装置Ｃから出射されやすくなるため、全体の輝度が高くなり、特に斜め方向への光の出射量が多くなっているものと考えられる。
さらに、有機ＥＬ装置Ｃは、特定の方向の輝度（光出射面の法線方向を基準として５０度前後の角度）が高くなっていることが分かる。なお、この特定の方向は、凹／凸の形状を適宜設計することで変えることができる。
【００２２】
次に、上述のような有機ＥＬ装置Ｃの製造方法について説明する。図４（ａ）に示すように、平板状の透明基板９の表面に所定の膜厚を有する透明層１０を形成する。この透明層１０の表面にエッチングによりこれから形成しようとする凹部と凸部の配置に対応したパターンのマスクを用いてフォトレジスト等によりパターニングし、この状態でエッチングを施すことにより図４（ｂ）に示すような凹凸面１１を形成する。
そして、図４（ｃ）に示すように、透明層１０の凹凸面１１上に透明性電極１２を、透明性電極１２上に有機発光層１３を、さらに有機発光層１３上に反射性電極１４をそれぞれ均一な膜厚に順次積層形成すると、これら透明性電極１２、有機発光層１３及び反射性電極１４がそれぞれ透明層１０側に接する層の表面に沿って凹凸を有するように形成される。各層は均一な膜厚に形成されているので、それぞれ透明層１０の凹凸面１１に応じて湾曲形状となる。このようにして図１に示すような有機ＥＬ装置Ｃが製造される。
【００２３】
なお、上記したようなエッチングをする方法ではなく、フォトリソグラフィによりハーフ露光とフォーカスオフセットを用いて中間層を形成する方法も採用できる。すなわち、フォトレジストを中間層としてもよい。
また、透明層１０の凹凸面１１は、エッチングにより形成する代わりに、サンドブラストによる表面処理等により形成することもできる。
さらに、予め表面に凹凸形状が形成された透明な樹脂等からなるシートを透明基板９上に貼付して中間層としてもよい。また、透明基板９上に形成された均一な厚さの透明層１０の表面に凹凸を形成するのではなく、まず、透明基板９上の凸部を形成しようとする箇所のみに透明膜を形成した後、この透明膜と透明基板９の全面上に透明膜を形成することによっても凹凸面を得ることができる。
【００２４】
また、液晶パネルＡ及び有機ＥＬ装置Ｃの各層の材料、各層の形成方法等は、公知の材料及び形成方法を用いることができる。例えば、有機ＥＬ装置Ｃの透明基板９は、可視光に対して透明または半透明の材料から形成されればよく、ガラスの他、このような条件を満たす樹脂を用いることもできる。透明性電極１２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明または半透明であればよく、例えばＩＴＯがその材料として採用される。有機発光層１３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、電極間には、電子輸送層やホール輸送層等の公知の有機ＥＬ装置に採用される一または複数の層も適宜形成でき、各層は公知の材料から適宜形成される。反射性電極１４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。各層は、真空蒸着法などの公知の薄膜形成法によって形成すればよい。
【００２５】
実施の形態２．
図５に実施の形態２に係る有機ＥＬ装置Ｄの断面を示す。この実施の形態２の有機ＥＬ装置Ｄは、実施の形態１における有機ＥＬ装置Ｃの透明基板９の光出射面９ａの上に、１枚のプリズムシート２１を配置したものである。ここで、プリズムシート２１は、図６に示すように、互いに平行に形成された複数の線状凸部２１ａを有する。それぞれの線状凸部２１ａは断面三角形状に尖っており、このプリズムシート２１を透明基板９の光出射面９ａ上に配置することにより、線状凸部２１ａの形状（断面三角形の光出射面９ａに対する角度）やプリズムシート２１の屈折率に応じて、光出射面９ａから出射された光の方向を屈折する。例えば、入射角５０度前後の光を、光出射面９ａの法線方向へ屈折するプリズムシートを用いれば、図３に示す出射特性を有する有機ＥＬ装置の、光出射面９ａの法線方向における輝度を他の方向の輝度よりも高くすることができる。
また、図７に示す有機ＥＬ装置Ｅのように、透明基板９の出射面９ａ上に２枚のプリズムシート２１を重ねて配置してもよい。その場合、２枚のプリズムシート２１は、図８に示すように、それぞれの線状凸部２１ａの延長方向が互いに交差するように配置される。これにより、より多くの光を光出射面９ａの法線方向の光にすることができる。
【００２６】
ここで、本実施の形態２における有機ＥＬ装置Ｄ（有機ＥＬ装置Ｃ＋プリズムシート１枚）及び有機ＥＬ装置Ｅ（有機ＥＬ装置Ｃ＋プリズムシート２枚）の有機ＥＬ装置Ｃに対する正面輝度の上昇率と、図１３に示した従来の有機ＥＬ装置Ｂの透明基板５の出射面上に１枚のプリズムシート２１を配置したもの（有機ＥＬ装置Ｂ＋プリズムシート１枚）及び２枚のプリズムシート２１を配置したもの（有機ＥＬ装置Ｂ＋プリズムシート２枚）の有機ＥＬ装置Ｂに対する正面輝度の上昇率とを測定したところ、図９に示すような結果が得られた。
【００２７】
従来の有機ＥＬ装置Ｂの輝度上昇率は、プリズムシート２１が１枚のとき１．１７倍で、２枚のとき１．２８倍となった。これに対し、有機ＥＬ装置Ｃの輝度上昇率は、プリズムシート２１が１枚のとき（有機ＥＬ装置Ｄ）には１．４倍で、２枚のとき（有機ＥＬ装置Ｅ）には１．６６倍となった。すなわち、従来の有機ＥＬ装置Ｂよりも有機ＥＬ装置Ｃの方がプリズムシート２１を配置したことによる正面輝度の上昇率が大きくなっている。これは、上述したように従来の有機ＥＬ装置Ｂに比べて有機ＥＬ装置Ｃでは斜め方向への光の出射が増加しており、この斜め方向へ出射した光がプリズムシート２１の線状凸部２１ａによって集光されるため、出射面の垂直方向への光の出射量が増加したものと考えられる。また、有機ＥＬ装置Ｂ及び有機ＥＬ装置Ｃのどちらの場合も、１枚のプリズムシート２１を配置するよりも、２枚のプリズムシート２１を配置する方が、正面輝度の上昇率が大きくなっている。これは、図６に示すように複数の線状凸部２１が互いに平行に形成されたプリズムシート２１では、各線状凸部２１ａの幅方向にのみ集光機能が生じるので、２枚のプリズムシート２１を互いの線状凸部２１ａの延長方向が交差するように配置することにより、２枚のプリズムシート２１の線状凸部２１ａのそれぞれの幅方向に集光機能が生じ、その結果、正面輝度の上昇率が１枚のプリズムシート２１を使用したときより大きくなると考えられる。
【００２８】
また、プリズムシート２１を配置しない場合（有機ＥＬ装置Ｃ）及びプリズムシート２１を有機ＥＬ装置Ｃの光出射面９ａの上に配置した場合（有機ＥＬ装置Ｄ）における、光出射面９ａの法線を基準とした各出射方向における色度座標ｘ及びｙの変化を測定したところ、図１０及び図１１に示すような結果が得られた。
プリズムシート２１を有機ＥＬ装置Ｃに設けなくても、従来の有機ＥＬ装置と比べて色度特性が十分によいことが分かった。このように色度特性がよいのは、本実施の形態に係る有機ＥＬ装置Ｃは凹凸面を備えているために、従来の有機ＥＬ装置と比べて、臨界角が小さい波長の光を従来よりも極めて多く取り出せるためと考えられる。
さらに、プリズムシート２１を有機ＥＬ装置Ｃの出射面９ａの上に配置すると、配置しない場合に比べて、色度座標ｘ及びｙの変化が共に小さくなっており、色度の均一化が可能であることが分かった。２枚のプリズムシート２１を交差させつつ重ねて配置すれば、より均一な色の光を得ることができる。
【００２９】
このように、有機ＥＬ装置Ｄ及び有機ＥＬ装置Ｅは、従来に比べて色度特性がよく、さらに、有機ＥＬ装置Ｃの透明基板９の出射面９ａの上に１枚及び２枚のプリズムシート２１を配置することにより、有機ＥＬ装置Ｃから斜め方向に出射する光を利用して正面輝度を向上することができると共に、色度の均一化を図ることが可能となる。
【００３０】
なお、本実施の形態２の有機ＥＬ装置Ｄ及び有機ＥＬ装置Ｅをそれぞれ実施の形態１の有機ＥＬ装置Ｃと同様に液晶表示装置のバックライトとして使用することができる。
また、互いに平行に形成された線状凸部２１ａを有するプリズムシート２１（ＢＥＦ）の代わりに、表面に格子状に凸部またはＶ字溝が形成されたプリズムシートや同心円状に凸部が形成されたプリズムシートなど各種のプリズムシートを使用することもできる。
【００３１】
なお、上記の実施の形態１及び２では、透明層１０の凹凸面１１に凹部と凸部とが不規則に形成されていたが、複数の凹部と凸部とが規則的に形成された凹凸面とすることもできる。ただし、不規則な凹凸面１１とした方が、透明性電極１２及び反射性電極１４にも不規則な凹凸が形成され、その結果、透明性電極１２による屈折光及び反射性電極１４における反射光が様々な方向に進行することとなり、より高い散乱効果が得られる。また、不規則な凹凸を形成すれば、有機発光層１３からの様々な方向へ進む光を取り出せる確率が高くなる。
また、図１では、透明層１０の全面にわたって複数の凹部と凸部とが交互に連続して形成されていたが、透明層１０の表面の一部にのみ凹凸が形成されていてもよい。これにより、透明性電極１２、有機発光層１３及び反射性電極１４の各層にもその表面の一部に凹凸が形成され、光の散乱効果等、前記同等の効果が得られる。さらに、複数の凹凸ではなく、ただ一つの凹凸すなわち一つずつの凹部及び凸部が形成されていてもよい。また、平面状の透明層１０の面上に凹部のみあるいは凸部のみが形成され、この面に沿って透明性電極１２、有機発光層１３及び反射性電極１４を順次形成しても散乱効果等、前記同等の効果が得られる。
【００３２】
ここで、図１２に示すように、湾曲形状を有する有機発光層１３の凹部１３ａで発した光のうち、透明性電極１２の方向へ発した光Ｌ５の大部分はそのまま有機発光層１３から透明性電極１２、透明層１０及び透明基板９を透過して出射面から出射し、反射性電極１４の方向へ発した光Ｌ６も反射性電極１４で反射した後、透明性電極１２、透明層１０及び透明基板９を透過して出射面から出射する。また、有機発光層１３の凹部１３ａから透明基板９に対して平行に発した光Ｌ７も、反射性電極１４で反射され、透明性電極１２、透明層１０及び透明基板９を通って出射面から出射するようになる。
これに対して、有機発光層１３の凸部１３ｂでは透明性電極１２との境界面が覆い被さるように位置しているので、たとえこの凸部１３ｂで発光させたとしても、凹部１３ａから発光する場合に比べて、透明性電極１２との境界面で反射して有機発光層１３内に閉じ込められる光が多くなる。すなわち、出射面に対して隆起した有機発光層１３の凸部１３ｂから発した光を効率よく取り出すことが困難である。
【００３３】
そこで、有機発光層１３の表面全体に対して光の取り出し効率の高い凹部の占める面積を大きくとれば、全体として光取り出し効率の向上が達成される。このように、有機発光層１３の凹部の占有面積が大きくなるような凹凸面１１を透明層１０の表面に形成することが好ましい。さらに、凹部の集光特性によって、特定方向の輝度を高くすることも可能になる。
同様に、透明層１０の表面に形成する凹凸の形状や個数、大きさ、間隔等を調整することにより、散乱効果の程度及び光の取り出し効率を変えることが可能となる。
【００３４】
また、実施の形態１及び２では、透明層１０の凹凸面１１上に形成される透明性電極１２、有機発光層１３及び反射性電極１４の各層がそれぞれ凹凸を有していたが、各層のうち少なくとも一層が凹凸を有していれば、その層の境界面で散乱させることができる。ただし、反射性電極１４にも凹凸を形成した方が、反射性電極１４で散乱反射した後、他の層の境界面で様々な方向に屈折するため、大きな散乱効果を得ることが可能となる。
【００３５】
さらに、上記の実施の形態１及び２では、透明性電極１２、有機発光層１３及び反射性電極１４の各層がそれぞれ透明層１０の凹凸面１１とほぼ平行で均一な膜厚を有する形状に形成されたが、各層が互いに同様の形状を有するのではなく、層によっては凸部に比べて凹部が厚く形成された形状あるいは凹部に比べて凸部が厚く形成された形状としてもよい。このようにすれば、各層が互いに異なる形状となり、それぞれの境界面での屈折の方向が異なるため、散乱効果が向上する。
【００３６】
また、実施の形態１及び２では、透明基板９上に透明層１０、透明性電極１２、有機発光層１３及び反射性電極１４が順次積層され、有機発光層１３で発した光が透明性電極１２、透明層１０及び透明基板９を透過して出射されるボトムエミッション型の有機ＥＬ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、基板上に中間層、反射性電極、有機発光層及び透明性電極を順次積層して有機発光層で発した光が基板とは反対側の透明性電極を透過して出射されるトップエミッション型の有機ＥＬ装置にも適用される。この場合、反射性電極及び透明性電極がそれぞれこの発明の第１の電極層及び第２の電極層となり、基板及び中間層は可視光に対して透明でも不透明でも構わない。また、透明性電極の有機発光層に接する面とは反対側の面が光の出射面となり、この出射面上にプリズムシートを配置すれば、上述の実施の形態２と同様に正面輝度を向上することができる。なお、この際、出射面上に酸化膜及び窒化膜などからなる保護膜を形成し、この保護膜の上にプリズムシートを配置することもできる。
【００３７】
また、以上、有機ＥＬ装置について説明したが、この発明は、無機ＥＬ装置にも同様にして適用することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、拡散板の使用に伴う光の減衰を回避すると共に簡単な構造でありながら光を十分に散乱させて均一な照明を行うことができるＥＬ装置を提供できる。
本発明によれば、発光量の多いＥＬ装置を提供するができる。
本発明によれば、光取出効率が高いＥＬ装置を提供することができる。
本発明によれば、特定方向の輝度の高いＥＬ装置を提供することができる。
本発明によれば、出射方向による色度の相違が少ないＥＬ装置を提供することができる。
本発明によれば、このようなＥＬ装置を得ることができるＥＬ装置の製造方法並びにこのようなＥＬ装置を用いた液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る液晶表示装置の構成を示す断面図である。
【図２】実施の形態１における有機ＥＬ装置での光の反射や散乱の様子を示す図である。
【図３】実施の形態１における有機ＥＬ装置の視野角特性を示すグラフである。
【図４】実施の形態１における有機ＥＬ装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係る有機ＥＬ装置を示す断面図である。
【図６】実施の形態２における１枚のプリズムシートを示す拡大斜視図である。
【図７】実施の形態２の変形例に係る有機ＥＬ装置を示す断面図である。
【図８】実施の形態２の変形例で用いられた２枚のプリズムシートを示す拡大斜視図である。
【図９】実施の形態２における有機ＥＬ装置の正面輝度の上昇率を示すグラフである。
【図１０】実施の形態２における有機ＥＬ装置の出射角度による色度座標ｘの変化量を示すグラフである。
【図１１】実施の形態２における有機ＥＬ装置の出射角度による色度座標ｙの変化量を示すグラフである。
【図１２】実施の形態１における有機発光層の凹部及び凸部から発した光の様子を示す図である。
【図１３】従来の液晶表示装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１透明電極、２ガラス基板、３液晶層、４偏光板、９透明基板、９ａ出射面、１０透明層、１１凹凸面、１２透明性電極、１３有機発光層、１３ａ凹部、１３ｂ凸部、１４反射性電極、２１プリズムシート、２１ａ線状凸部、Ａ液晶パネル、Ｃ，Ｄ，Ｅ有機ＥＬ装置。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an EL (electroluminescence) device, and more particularly to an EL used as a backlight of a liquid crystal display device.
The invention also relates to a method for manufacturing such an EL device and a liquid crystal display device using the EL device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an EL device such as an inorganic EL device or an organic EL device is used as a display or a lighting device. For example, there is an organic EL device B which is arranged as a backlight behind a liquid crystal panel A to constitute a liquid crystal display device, as shown in FIG.
The liquid crystal panel A has a pair of glass substrates 2 arranged in parallel with each other and having transparent electrodes 1 formed on opposing surfaces, respectively. A liquid crystal is sealed between the pair of glass substrates 2. A liquid crystal layer 3 is formed. A polarizing plate 4 is arranged outside each of the pair of glass substrates 2. Further, the organic EL device B has a transparent substrate 5, on which a transparent electrode 6, an organic light emitting layer 7, and a reflective electrode 8 are sequentially laminated. Light emitted from the organic light emitting layer 7 of the organic EL device B passes through the transparent electrode 6 and the transparent substrate 5 as illumination light and is incident on the rear surface of the liquid crystal panel A from the organic EL device B, depending on the alignment state of the liquid crystal layer 3. The display light is emitted from the front surface of the liquid crystal panel A to perform display.
[0003]
In this liquid crystal display device, when the surroundings are dark such as at night, the organic light emitting layer 7 of the organic EL device B emits light to perform illumination. The light is taken in, the external light is reflected by the reflective substrate 8 of the organic EL device B, and this can be used as illumination light.
However, in the above-described liquid crystal display device, since the surface of the reflective electrode 8 of the organic EL device B has a smooth surface and reflects the incoming external light like a mirror surface, it is necessary to specify the direction according to the direction of the external light. The intensity of the reflected light in the direction becomes strong, the illumination becomes uneven, and the viewing angle of the liquid crystal panel A becomes narrow.
[0004]
Therefore, for example, in a liquid crystal display device disclosed in Patent Document 1, a diffusion plate is arranged between a liquid crystal panel and an organic EL device, and the diffusion plate scatters illumination light from the organic EL device to perform uniform illumination. At the same time, the viewing angle of the liquid crystal panel is expanded.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-9-50031
[Problems to be solved by the invention]
However, by arranging the diffusion plate independently between the liquid crystal panel and the organic EL device, the number of components is increased, the configuration of the entire liquid crystal display device becomes complicated, and when the illumination light passes through the diffusion plate. There is a problem that the illumination light is attenuated.
[0007]
The following are also required of the EL device.
・ Improvement of brightness (improvement of light emission amount, improvement of light extraction efficiency)
That is, it is required to increase the amount of light emission per unit area or increase the amount of light that can be extracted from the device to the outside. In particular, in a bottom emission type EL device as shown in FIG. 13 in which light emitted from the light emitting layer is emitted through a substrate (transparent substrate), the amount of light that can be emitted from the substrate to the outside is limited. Because it is
・ Improved directional characteristics of emitted light (improved light use efficiency)
That is, the EL device is also required to increase the amount of light emitted in a specific direction. For example, the organic EL device B shown in FIG. 13 is required to have a large amount of light incident on the polarizing plate 4 of the liquid crystal panel A at an incident angle of 0 degree. This is because light that does not enter the liquid crystal panel A or that cannot enter and exit the liquid crystal panel A cannot be used as a liquid crystal display device.
Improvement in chromaticity characteristics depending on the emission direction, that is, provision of an EL device with little difference in chromaticity depending on the emission direction is required.
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such problems and demands, and avoids the attenuation of light due to the use of a diffuser, and provides uniform illumination by sufficiently scattering light with a simple structure. It is a first object of the present invention to provide an EL device capable of performing the following.
A second object of the present invention is to provide an EL device that emits a large amount of light.
A third object of the present invention is to provide an EL device having high light extraction efficiency.
A fourth object of the present invention is to provide an EL device having high luminance in a specific direction.
A fifth object of the present invention is to provide an EL device in which the difference in chromaticity depending on the emission direction is small.
Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing an EL device capable of obtaining such an EL device and a liquid crystal display device using such an EL device.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
An EL device according to the present invention is an EL device in which a first electrode layer, a light-emitting layer, and a second electrode layer are sequentially laminated on a substrate, the EL device being formed on the substrate and having a surface opposite to the substrate. An intermediate layer having an uneven surface is provided, and one or a plurality of layers are formed on the surface of the intermediate layer on which the uneven surface is formed, respectively, along the surface of the layer in contact with the intermediate layer side. .
[0010]
One or a plurality of layers can be formed to have a substantially uniform thickness.
Further, it is preferable that one or a plurality of layers have a curved shape corresponding to the surface of the intermediate layer on which the unevenness is formed. When each layer has a curved shape, unevenness is formed in a layer formed on the layer. Here, the curved shape is a shape having a uniform film thickness substantially parallel to the unevenness of the surface of the intermediate layer, a shape in which the concave portion is formed thicker than the convex portion, and a convex portion is formed thicker than the concave portion. It shall include the shape and the like.
[0011]
Preferably, the light emitting layer has a curved shape corresponding to the surface of the intermediate layer on which the unevenness is formed.
Of the first electrode layer and the second electrode layer formed on both sides of the light emitting layer, one electrode layer provided on the side opposite to the light extraction side with respect to the light emitting layer is formed from a reflective electrode, and the other is formed on the other side. It is preferable that the reflective electrode is formed of a transparent electrode, and the reflective electrode has a curved shape corresponding to the surface of the intermediate layer on which the unevenness is formed.
Note that the intermediate layer may be formed directly on the substrate, or may be formed on the substrate via another layer.
Further, it is preferable to further arrange a prism sheet on the light extraction side of the light emitting layer.
[0012]
According to a method of manufacturing an EL device according to the present invention, in the method of manufacturing an EL device in which a first electrode layer, a light emitting layer, and a second electrode layer are sequentially formed on a substrate, irregularities are formed on the surface of the substrate. This is a method in which an intermediate layer having a roughened surface is formed, and one or a plurality of layers are formed on the surface of the intermediate layer on which the unevenness is formed, along the surfaces of the layers in contact with the intermediate layer.
Further, of the first electrode layer and the second electrode layer, one electrode layer provided on the side opposite to the light extraction side with respect to the light emitting layer is constituted by a reflective electrode, and the other is constituted by a transparent electrode. If the surface of the reflective electrode has a curved shape corresponding to the surface on which the irregularities are formed, light is scattered and reflected on the surface of the reflective electrode.
Further, the one or more layers may include a light emitting layer.
[0013]
Further, a liquid crystal display device according to the present invention uses the above-described EL device according to the present invention as a backlight.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 shows a cross section of the liquid crystal display device according to the first embodiment. This liquid crystal display device includes a liquid crystal panel A and an organic EL device C disposed as a backlight behind the panel A. The liquid crystal panel A has a pair of glass substrates 2 arranged in parallel with each other and having transparent electrodes 1 formed on opposing surfaces, respectively. A liquid crystal is sealed between the pair of glass substrates 2. A liquid crystal layer 3 is formed. Further, a polarizing plate 4 is disposed outside each of the pair of glass substrates 2.
[0015]
On the other hand, the organic EL device C has a flat transparent substrate 9 on which a transparent layer 10 constituting the intermediate layer of the present invention is formed. The transparent layer 10 has an uneven surface 11 in which concave portions and convex portions are irregularly formed on a surface opposite to the transparent substrate 9. A transparent electrode 12 is formed on the uneven surface 11 of the transparent layer 10, an organic light emitting layer 13 is formed on the surface of the transparent electrode 12, and further, reflection is performed on the surface of the organic light emitting layer 13. The electrode 14 is formed by lamination. Therefore, the transparent electrode 12, the organic light emitting layer 13, and the reflective electrode 14 each have irregularities. Each of the transparent electrode 12, the organic light emitting layer 13, and the reflective electrode 14 has a uniform film thickness, and thus has a curved shape corresponding to the uneven surface 11 of the transparent layer 10. The transparent electrode 12 and the reflective electrode 14 constitute a first electrode layer and a second electrode layer of the present invention, respectively. In the organic EL device C, the main surface of the transparent substrate 9 on the side of the liquid crystal panel A is a light emitting surface 9a. In other words, the transparent electrode 12, the transparent layer 10, and the transparent substrate 9 are provided on the light extraction side with respect to the organic light emitting layer 13, and have transparency to light (generally, visible light) extracted outside the EL device C. The reflective electrode 14 is a layer provided on the side opposite to the light extraction side with respect to the organic light emitting layer 13.
[0016]
In this liquid crystal display device, the organic light emitting layer 13 of the organic EL device C emits light and can be used as illumination light. However, when the surroundings are sufficiently bright such as in the daytime, the light passes through the liquid crystal panel A and enters the organic EL device C. The reflected external light can be reflected by the reflective electrode 14 and used as illumination light. These illumination lights enter the rear surface of the liquid crystal panel A, and display is performed by emitting display light according to the alignment state of the liquid crystal layer 3 from the front surface of the liquid crystal panel A.
[0017]
Here, as shown in FIG. 2, external light L1 that has entered the transparent substrate 9 of the organic EL device C and transmitted through the substrate 9 transmits through the transparent layer 10, the transparent electrode 12, and the organic light emitting layer 13, The light is reflected by the reflective electrode 14. At this time, since the reflective electrode 14 has a curved shape, the external light L1 is scattered here and reflected at various angles. When the reflected light passes through the boundary surface between the organic light emitting layer 13 and the transparent electrode 12 and the uneven surface 11 of the transparent layer 10, it is further scattered due to the difference in the refractive index, and the light between the transparent layer 10 and the transparent substrate 9 After refraction due to the difference in refractive index when passing through the boundary surface, the light is emitted from the emission surface 9 a of the transparent substrate 9 toward the liquid crystal panel A. Thereby, uniform illumination light can be obtained and specular reflection as in the related art can be prevented. The scattered light is emitted from the front surface of the liquid crystal panel A at various angles, so that a wide viewing angle of the liquid crystal panel A can be secured.
Further, since the reflective electrode 13 has a curved shape corresponding to the uneven surface 11, the display of the liquid crystal panel A also scatters and reflects. Therefore, a so-called double image, in which the display of the liquid crystal panel A and the image reflected by the reflective electrode appear to be distorted as in the related art, can be made less visible.
Therefore, since it is not necessary to use a separate diffusion plate as in the related art, attenuation of emitted light caused by passing through the diffusion plate can be eliminated.
[0018]
On the other hand, the light L2 emitted from the organic light emitting layer 13 of the organic EL device C is caused by the difference in the refractive index when passing through the boundary surface between the organic light emitting layer 13 and the transparent electrode 12 and the uneven surface 11 of the transparent layer 10. After being scattered and refracted due to a difference in the refractive index when passing through the boundary surface between the transparent layer 10 and the transparent substrate 9, the light is emitted from the emission surface 9 a of the transparent substrate 9 toward the liquid crystal panel A. This makes it possible to emit a part of light that could not be emitted from the inside of the layer to the outside with the flat light emitting layer as in the related art.
Further, since the organic light emitting layer 13 has a curved shape, the light L3 emitted substantially parallel to the transparent substrate 9 among the light emitted from the organic light emitting layer 13 is reflected by the reflective electrode 14. In some cases, the reflected light is emitted from the emission surface 9a of the transparent substrate 9 toward the liquid crystal panel A through the organic light emitting layer 13, the transparent electrode 12, and the transparent layer 10.
Further, of the light emitted from the organic light emitting layer 13, the light L 4 totally reflected at the point P on the emission surface 9 a of the transparent substrate 9 passes through the transparent layer 10, the transparent electrode 12, and the organic light emitting layer 13, 14 and is reflected by the reflective electrode 14, but since the reflective electrode 14 has irregularities, the angle of the transparent substrate 9 with respect to the emission surface 9a at the time of reflection changes. As a result, the light L4 totally reflected by the emission surface 9a and returned into the organic EL device C is also likely to be finally emitted from the emission surface 9a of the transparent substrate 9 toward the liquid crystal panel A.
As described above, the reflected light of the light L3 emitted substantially parallel to the transparent substrate 9 and the reflected light of the light L4 totally reflected on the emission surface 9a of the transparent substrate 9 can also be used as illumination light. An organic EL device having high light extraction efficiency can be provided.
[0019]
In addition, by selecting the shape of the unevenness, the unevenness formed on the transparent layer 10, the transparent electrode 12, the organic light emitting layer 13, and the reflective electrode 14 may have a light collecting function such as a microlens. it can.
[0020]
In the organic EL device C, since the transparent layer 10 having the uneven surface 11 is separately formed on the transparent substrate 9, an existing flat transparent substrate can be used. The degree of freedom of selection increases. Therefore, by appropriately selecting the material of the transparent layer 10 such that the difference in the refractive index from the transparent substrate 9 or the difference in the refractive index from the transparent electrode 12 or the like becomes a predetermined value, the desired scattering on the uneven surface 11 can be easily achieved. The characteristics can be obtained, and the degree of the scattering effect can be freely changed. Further, by selecting the material of the transparent layer 10 in which the uneven surface 11 is easily processed and formed, the EL device of the present invention can be manufactured with high yield.
[0021]
Here, FIG. 3 shows luminance characteristics with respect to the viewing angle when the organic EL device C according to the first embodiment and the conventional organic EL device B shown in FIG. 13 emit light. In this graph, the luminance in the normal direction on the light emitting surface of the conventional organic EL device B is used as a reference, and the magnitude of the luminance is represented by a ratio to this luminance. In addition, each organic EL device was manufactured by using exactly the same material, the same thickness, and the same manufacturing method, except that the transparent layer 10 having the uneven surface 11 was provided on the C transparent substrate 9.
From this graph, it can be seen that the organic EL device C of the first embodiment has higher brightness over a wide viewing angle and an increased viewing angle than the conventional organic EL device B. Of the light emitted from the flat organic light emitting layer 7 of the conventional organic EL device B, the light incident on the front surface of the transparent substrate 5, that is, the emission surface at a critical angle or more, is between the emission surface and the reflective electrode 8. Since the light is easily repeatedly confined in the organic EL device B by reflection, the light emission amount decreases as the viewing angle increases. On the other hand, of the light emitted from the organic light emitting layer 13 of the organic EL device C of the first embodiment, the light incident on the emission surface 9a of the transparent substrate 9 at a critical angle or more is totally reflected by the emission surface 9a. Also, when reflected by the reflective electrode 14 having a curved shape as described above, the angle with respect to the emission surface 9a changes and the light is easily emitted from the organic EL device C, so that the overall luminance increases, and particularly, in the oblique direction. It is considered that the amount of light emitted to the light source is increased.
Further, it can be seen that the organic EL device C has a higher luminance in a specific direction (an angle of about 50 degrees with respect to the normal direction of the light emitting surface). This specific direction can be changed by appropriately designing the concave / convex shape.
[0022]
Next, a method for manufacturing the above-described organic EL device C will be described. As shown in FIG. 4A, a transparent layer 10 having a predetermined thickness is formed on the surface of a flat transparent substrate 9. The surface of the transparent layer 10 is patterned with a photoresist or the like using a mask having a pattern corresponding to the arrangement of the concave portions and convex portions to be formed by etching, and etching is performed in this state. An uneven surface 11 as shown is formed.
Then, as shown in FIG. 4C, the transparent electrode 12 is formed on the uneven surface 11 of the transparent layer 10, the organic light emitting layer 13 is formed on the transparent electrode 12, and the reflective electrode 14 is formed on the organic light emitting layer 13. Are sequentially laminated to a uniform thickness, the transparent electrode 12, the organic light emitting layer 13, and the reflective electrode 14 are formed so as to have irregularities along the surface of the layer in contact with the transparent layer 10 side. Since each layer is formed to have a uniform thickness, each layer has a curved shape according to the uneven surface 11 of the transparent layer 10. Thus, the organic EL device C as shown in FIG. 1 is manufactured.
[0023]
Note that, instead of the above-described etching method, a method of forming an intermediate layer using half exposure and focus offset by photolithography can also be adopted. That is, a photoresist may be used as the intermediate layer.
Further, the uneven surface 11 of the transparent layer 10 can be formed by a surface treatment using sandblasting or the like instead of being formed by etching.
Further, a sheet made of a transparent resin or the like having an uneven shape formed on the surface in advance may be attached on the transparent substrate 9 to form an intermediate layer. In addition, instead of forming irregularities on the surface of the transparent layer 10 having a uniform thickness formed on the transparent substrate 9, first, a transparent film is formed only on a portion of the transparent substrate 9 where a convex portion is to be formed. After that, by forming a transparent film on the entire surface of the transparent film and the transparent substrate 9, an uneven surface can also be obtained.
[0024]
In addition, as a material of each layer of the liquid crystal panel A and the organic EL device C, a forming method of each layer, and the like, a known material and a forming method can be used. For example, the transparent substrate 9 of the organic EL device C may be formed of a material that is transparent or translucent with respect to visible light, and a resin that satisfies such conditions may be used in addition to glass. The transparent electrode 12 only needs to have a function as an electrode and be transparent or translucent at least with respect to visible light. For example, ITO is used as the material. The material of the organic light emitting layer 13 contains at least a known organic light emitting material such as Alq3 or DCM. In addition, one or a plurality of layers such as an electron transporting layer and a hole transporting layer employed in a known organic EL device can be appropriately formed between the electrodes, and each layer is appropriately formed from a known material. The reflective electrode 14 only needs to have a function as an electrode and at least reflectivity to visible light, and for example, Al, Cr, Mo, an Al alloy, an Al / Mo laminate, or the like can be employed. . Each layer may be formed by a known thin film forming method such as a vacuum evaporation method.
[0025]
Embodiment 2 FIG.
FIG. 5 shows a cross section of an organic EL device D according to the second embodiment. The organic EL device D according to the second embodiment is obtained by disposing one prism sheet 21 on the light emitting surface 9a of the transparent substrate 9 of the organic EL device C according to the first embodiment. Here, as shown in FIG. 6, the prism sheet 21 has a plurality of linear protrusions 21a formed in parallel with each other. Each of the linear projections 21a is pointed in a triangular cross section. By arranging the prism sheet 21 on the light emission surface 9a of the transparent substrate 9, the shape of the linear projection 21a (the light emission surface having a triangular cross section) is obtained. The light emitted from the light exit surface 9a is refracted in accordance with the angle with respect to the light exit surface 9a) and the refractive index of the prism sheet 21. For example, if a prism sheet that refracts light having an incident angle of about 50 degrees in the normal direction of the light emitting surface 9a is used, the organic EL device having the emission characteristics shown in FIG. The brightness can be higher than the brightness in other directions.
Further, as in the organic EL device E shown in FIG. 7, two prism sheets 21 may be arranged on the emission surface 9a of the transparent substrate 9 in an overlapping manner. In this case, as shown in FIG. 8, the two prism sheets 21 are arranged such that the extending directions of the respective linear convex portions 21a cross each other. Thereby, more light can be converted to light in the normal direction of the light exit surface 9a.
[0026]
Here, the increase rate of the front luminance of the organic EL device D (organic EL device C + one prism sheet) and the organic EL device E (organic EL device C + two prism sheets) in the second embodiment with respect to the organic EL device C are shown. 13, one prism sheet 21 is disposed on the emission surface of the transparent substrate 5 of the conventional organic EL device B shown in FIG. 13 (organic EL device B + one prism sheet) and two prism sheets 21 are disposed. When the increase rate of the front luminance of the device (organic EL device B + two prism sheets) with respect to the organic EL device B was measured, the result shown in FIG. 9 was obtained.
[0027]
The luminance increase rate of the conventional organic EL device B is 1.17 times when the number of the prism sheets 21 is one, and 1.28 times when the number of the prism sheets 21 is two. On the other hand, the luminance increase rate of the organic EL device C is 1.4 times when the number of the prism sheets 21 is one (organic EL device D) and 1. when the number of the prism sheets 21 is two (the organic EL device E). 66 times. That is, the increase rate of the front luminance due to the arrangement of the prism sheet 21 is larger in the organic EL device C than in the conventional organic EL device B. This is because, as described above, the emission of light in the oblique direction is increased in the organic EL device C as compared with the conventional organic EL device B, and the light emitted in the oblique direction is It is considered that the amount of light emitted in the direction perpendicular to the emission surface increased because the light was condensed by 21a. Further, in both the organic EL device B and the organic EL device C, the increase rate of the front luminance is larger when two prism sheets 21 are arranged than when one prism sheet 21 is arranged. I have. This is because, as shown in FIG. 6, in the prism sheet 21 in which the plurality of linear protrusions 21 are formed in parallel with each other, the light condensing function occurs only in the width direction of each linear protrusion 21a. By arranging the linear projections 21 a so that the extending directions of the linear projections 21 a intersect with each other, a light condensing function is generated in the width direction of each of the linear projections 21 a of the two prism sheets 21. It is considered that the rate of increase in luminance is larger than when one prism sheet 21 is used.
[0028]
Further, the normal line of the light emitting surface 9a when the prism sheet 21 is not disposed (organic EL device C) and when the prism sheet 21 is disposed on the light emitting surface 9a of the organic EL device C (organic EL device D). When the change in the chromaticity coordinates x and y in each emission direction with respect to was measured, the results shown in FIGS. 10 and 11 were obtained.
It was found that even when the prism sheet 21 was not provided in the organic EL device C, the chromaticity characteristics were sufficiently better than the conventional organic EL device. The reason why the chromaticity characteristics are good is that the organic EL device C according to the present embodiment has a concave-convex surface, so that light of a wavelength whose critical angle is smaller than that of the conventional organic EL device can be compared with the conventional organic EL device. Is considered to be able to be extracted very much.
Further, when the prism sheet 21 is arranged on the emission surface 9a of the organic EL device C, both changes in the chromaticity coordinates x and y are smaller than when the prism sheet 21 is not arranged, and the chromaticity can be made uniform. I found it. By arranging the two prism sheets 21 so as to overlap with each other, light of a more uniform color can be obtained.
[0029]
As described above, the organic EL device D and the organic EL device E have better chromaticity characteristics than the conventional one, and furthermore, one and two prism sheets are provided on the emission surface 9a of the transparent substrate 9 of the organic EL device C. By arranging 21, it is possible to improve the front luminance by using the light emitted obliquely from the organic EL device C, and to make the chromaticity uniform.
[0030]
The organic EL device D and the organic EL device E according to the second embodiment can be used as a backlight of a liquid crystal display device, similarly to the organic EL device C according to the first embodiment.
Further, instead of the prism sheet 21 (BEF) having the linear projections 21a formed in parallel with each other, a prism sheet having a lattice-like projection or a V-shaped groove formed on the surface or a concentric projection is formed. Various prism sheets, such as a prism sheet obtained, can also be used.
[0031]
In the first and second embodiments, the concave and convex portions are formed irregularly on the concave and convex surface 11 of the transparent layer 10. However, the concave and convex portions in which a plurality of concave portions and convex portions are formed regularly. It can also be a surface. However, when the irregular surface 11 is used, irregular irregularities are also formed on the transparent electrode 12 and the reflective electrode 14, and as a result, light refracted by the transparent electrode 12 and reflected light on the reflective electrode 14 are formed. Proceeds in various directions, and a higher scattering effect can be obtained. In addition, when irregular irregularities are formed, the probability that light traveling in various directions from the organic light emitting layer 13 can be extracted increases.
In FIG. 1, a plurality of concave portions and convex portions are formed alternately and continuously over the entire surface of the transparent layer 10. However, irregularities may be formed only on a part of the surface of the transparent layer 10. Thereby, the respective layers of the transparent electrode 12, the organic light emitting layer 13, and the reflective electrode 14 are also formed with irregularities on a part of the surface, and the same effect as the light scattering effect can be obtained. Further, instead of a plurality of irregularities, only one irregularity, that is, one concave portion and one convex portion may be formed. Even when only the concave portions or only the convex portions are formed on the surface of the planar transparent layer 10, even if the transparent electrode 12, the organic light emitting layer 13, and the reflective electrode 14 are sequentially formed along this surface, the scattering effect, etc. The same effect as described above can be obtained.
[0032]
Here, as shown in FIG. 12, most of the light L5 emitted in the direction of the transparent electrode 12 out of the light emitted from the concave portion 13a of the organic light emitting layer 13 having a curved shape is transparent from the organic light emitting layer 13 as it is. The light L6 transmitted through the transparent electrode 12, the transparent layer 10, and the transparent substrate 9 to be emitted from the emission surface, and emitted in the direction of the reflective electrode 14 is also reflected by the reflective electrode 14, and then the transparent electrode 12, the transparent layer 10 Then, the light passes through the transparent substrate 9 and exits from the exit surface. Further, light L7 emitted from the concave portion 13a of the organic light emitting layer 13 in parallel to the transparent substrate 9 is also reflected by the reflective electrode 14, passes through the transparent electrode 12, the transparent layer 10 and the transparent substrate 9, and exits from the emission surface. It comes out.
On the other hand, since the projection 13b of the organic light emitting layer 13 is located so as to cover the boundary surface with the transparent electrode 12, even if the projection 13b emits light, light is emitted from the recess 13a. As compared with the case, more light is reflected on the boundary surface with the transparent electrode 12 and confined in the organic light emitting layer 13. That is, it is difficult to efficiently extract the light emitted from the projection 13b of the organic light emitting layer 13 which is raised with respect to the emission surface.
[0033]
Therefore, if the area occupied by the concave portion having high light extraction efficiency with respect to the entire surface of the organic light emitting layer 13 is increased, the overall improvement in light extraction efficiency is achieved. As described above, it is preferable to form the uneven surface 11 on the surface of the transparent layer 10 such that the area occupied by the concave portion of the organic light emitting layer 13 increases. Furthermore, it is possible to increase the luminance in a specific direction due to the light-collecting characteristics of the concave portion.
Similarly, the degree of the scattering effect and the light extraction efficiency can be changed by adjusting the shape, number, size, interval, and the like of the irregularities formed on the surface of the transparent layer 10.
[0034]
In the first and second embodiments, the transparent electrode 12, the organic light emitting layer 13, and the reflective electrode 14 formed on the uneven surface 11 of the transparent layer 10 have unevenness, respectively. If at least one of the layers has irregularities, it can be scattered at the interface between the layers. However, when unevenness is also formed on the reflective electrode 14, since the light is scattered and reflected by the reflective electrode 14 and then refracted in various directions at the boundary surface of another layer, a large scattering effect can be obtained. .
[0035]
Further, in the first and second embodiments, each of the transparent electrode 12, the organic light emitting layer 13, and the reflective electrode 14 is formed in a shape substantially parallel to the uneven surface 11 of the transparent layer 10 and having a uniform film thickness. However, each layer does not have the same shape as each other, but may have a shape in which a concave portion is formed thicker than a convex portion or a shape in which a convex portion is formed thicker than a concave portion, depending on the layer. In this case, the layers have different shapes, and the directions of refraction at the respective boundary surfaces are different, so that the scattering effect is improved.
[0036]
In the first and second embodiments, the transparent layer 10, the transparent electrode 12, the organic light emitting layer 13, and the reflective electrode 14 are sequentially laminated on the transparent substrate 9, and the light emitted from the organic light emitting layer 13 transmits the transparent electrode 9. 12, the bottom-emission type organic EL device that emits light through the transparent layer 10 and the transparent substrate 9 has been described. However, the present invention is not limited to this. The present invention is also applicable to a top emission type organic EL device in which a light emitting layer and a transparent electrode are sequentially laminated, and light emitted from the organic light emitting layer passes through the transparent electrode on the side opposite to the substrate and is emitted. In this case, the reflective electrode and the transparent electrode serve as the first electrode layer and the second electrode layer of the present invention, respectively, and the substrate and the intermediate layer may be transparent or opaque to visible light. Further, the surface of the transparent electrode opposite to the surface in contact with the organic light emitting layer is a light emission surface, and if a prism sheet is disposed on this light emission surface, the front luminance is improved in the same manner as in the second embodiment. can do. At this time, a protective film made of an oxide film, a nitride film, or the like may be formed on the emission surface, and a prism sheet may be disposed on the protective film.
[0037]
Although the organic EL device has been described above, the present invention can be similarly applied to an inorganic EL device.
[0038]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide an EL device capable of avoiding light attenuation due to the use of a diffusion plate and sufficiently scattering light to provide uniform illumination with a simple structure. it can.
According to the present invention, it is possible to provide an EL device that emits a large amount of light.
According to the present invention, an EL device having high light extraction efficiency can be provided.
According to the present invention, an EL device having high luminance in a specific direction can be provided.
According to the present invention, it is possible to provide an EL device having a small difference in chromaticity depending on the emission direction.
According to the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing an EL device capable of obtaining such an EL device and a liquid crystal display device using such an EL device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a liquid crystal display device according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing how light is reflected and scattered by the organic EL device according to the first embodiment.
FIG. 3 is a graph showing viewing angle characteristics of the organic EL device according to the first embodiment.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing the organic EL device according to Embodiment 1 in the order of steps.
FIG. 5 is a sectional view showing an organic EL device according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 6 is an enlarged perspective view showing one prism sheet according to the second embodiment.
FIG. 7 is a sectional view showing an organic EL device according to a modification of the second embodiment.
FIG. 8 is an enlarged perspective view showing two prism sheets used in a modification of the second embodiment.
FIG. 9 is a graph showing a rate of increase in front luminance of the organic EL device according to the second embodiment.
FIG. 10 is a graph showing a change amount of a chromaticity coordinate x according to an emission angle of the organic EL device according to the second embodiment.
FIG. 11 is a graph showing a change amount of a chromaticity coordinate y depending on an emission angle of the organic EL device according to the second embodiment.
FIG. 12 is a diagram showing a state of light emitted from a concave portion and a convex portion of the organic light emitting layer in the first embodiment.
FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a conventional liquid crystal display device.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 transparent electrode, 2 glass substrate, 3 liquid crystal layer, 4 polarizing plate, 9 transparent substrate, 9 a emitting surface, 10 transparent layer, 11 uneven surface, 12 transparent electrode, 13 organic light emitting layer, 13 a concave portion, 13 b convex portion, 14 Reflective electrode, 21 prism sheet, 21a linear convex portion, A liquid crystal panel, C, D, E organic EL device.

Claims

In an EL device in which a first electrode layer, a light-emitting layer, and a second electrode layer are sequentially formed on a substrate,
Formed on the substrate, comprising an intermediate layer having a surface with irregularities formed on the surface opposite to the surface in contact with the substrate,
An EL device, wherein one or a plurality of layers are formed on the surface of the intermediate layer on which the irregularities are formed, respectively, along the surface of the layer in contact with the intermediate layer.

2. The EL device according to claim 1, wherein the one or more layers are each formed with a substantially uniform film thickness.

The EL device according to claim 1, wherein the one or more layers have a curved shape corresponding to a surface of the intermediate layer on which the unevenness is formed.

The EL device according to claim 1, wherein the light emitting layer has a curved shape corresponding to a surface of the intermediate layer on which the unevenness is formed.

In the first electrode layer and the second electrode layer, an electrode layer provided on a side opposite to a light extraction side with respect to the light emitting layer is formed of a reflective electrode, and the other is formed of a transparent electrode. The EL device according to claim 1, wherein the electrode has a curved shape corresponding to a surface of the intermediate layer on which the unevenness is formed.

The EL device according to claim 1, wherein the intermediate layer is formed on the substrate via another layer.

The EL device according to claim 1, wherein a prism sheet is further disposed on a light extraction side of the light emitting layer.

In a method for manufacturing an EL device, a first electrode layer, a light-emitting layer, and a second electrode layer are sequentially stacked on a substrate.
Forming an intermediate layer having a surface on which irregularities are formed on a substrate,
A method of manufacturing an EL device, comprising forming one or a plurality of layers on the surface of the intermediate layer on which the irregularities are formed, along the surfaces of the layers in contact with the intermediate layer.

The first electrode layer and the second electrode layer are such that an electrode layer provided on a side opposite to a light extraction side with respect to the light emitting layer is composed of a reflective electrode, and the other is composed of a transparent electrode. 9. The method for manufacturing an EL device according to claim 8, wherein a curved shape corresponding to a surface having irregularities is provided on the surface of the EL device.

The method for manufacturing an EL device according to claim 8, wherein the one or more layers include the light emitting layer.

A liquid crystal display device using the EL device according to claim 1 as a backlight.