JP2004303546A

JP2004303546A - 薄膜エレクトロルミネッセンス装置

Info

Publication number: JP2004303546A
Application number: JP2003094218A
Authority: JP
Inventors: Yoshifumi Kato; 祥文加藤; Masaki Ito; 正樹伊東; Satoru Iida; 哲飯田
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2004-10-28

Abstract

【課題】光の取出効率・利用効率の高い薄膜エレクトロルミネッセンス装置を提供する
【解決手段】光入射面２３及び面に対向する光出射面２４を備えた透明基板２と、透明基板２の光入射面２３上に形成された薄膜エレクトロルミネッセンス素子３とを備え、素子３からのエレクトロルミネッセンスを透明基板２の光出射面２４から外部に取り出し、透明基板２の光入射面２３及び光出射面２４の少なくとも一方に一又は複数の溝２が形成され、溝２は、光出射面２４に対して傾斜した面２１ａを備え、面２１ａの一部又は全部に光反射部２２を設ける。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機薄膜エレクトロルミネッセンス装置や無機薄膜エレクトロルミネッセンス装置などのボトムエミッション型の薄膜エレクトロルミネッセンス装置に関し、特に光源として好適に用いられる薄膜エレクトロルミネッセンス装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
薄膜エレクトロルミネッセンス装置（ＥＬ装置、電界発光装置）は、無機物質により構成された発光層を有する無機薄膜エレクトロルミネッセンス装置（無機ＥＬ装置）と有機物質により構成された発光層を有する有機薄膜エレクトロルミネッセンス装置（有機ＥＬ装置、有機電界発光装置）とに分類される。
【０００３】
図１６に示すように、無機ＥＬ装置は、一般に、ガラス等の透明基板５上に薄膜エレクトロルミネッセンス素子としての無機エレクトロルミネッセンス素子（無機ＥＬ素子）６が形成されている。無機ＥＬ素子６は、硫化亜鉛等の無機発光材料を含有する無機電界発光層６１１を酸化シリコン等の絶縁層６１０、６１２で挟んだ三層構造の発光層（無機発光層）６１が、ＩＴＯなどで構成された透明な第一電極６０と金属等で構成されて反射層としても機能する第二電極６２とで挟まれ、第一電極が６１透明基板５側になるように作製される。
そして、電極間に２００Ｖ程度の高交流電圧が印加されると、電圧印加時に、無機電界発光層６１１と絶縁層６１０、６１２との界面から放出される電子が加速し、無機電界発光層６１１中のドーパントを励起するために光（エレクトロルミネッセンス）が生じる。
【０００４】
図１７に示すように、有機ＥＬ装置は、一般に、ガラス等の透明基板７上に薄膜エレクトロルミネッセンス素子としての有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）８が形成されている。有機ＥＬ素子８は、蛍光材料や燐光材料等の有機発光材料を含有する有機発光層８１が、ＩＴＯなどで構成された透明な第一電極８０と金属等で構成されて反射層としても機能する第二電極８２とで挟まれ、第一電極８０が透明基板７側になるように作製される。
そして、電極間に１０Ｖ程度の直流電圧が印加されると、電極から注入された正孔及び電子を再結合させることにより有機発光材料が励起子（励起状態）となり、この励起子が基底状態に戻る際に光（エレクトロルミネッセンス）を発する。
【０００５】
なお、以上のような無機ＥＬ装置や有機ＥＬ装置は、透明基板を用い、当該基板と発光層との間に設けられる電極（第一電極）を透明にしているため、無機発光層や有機発光層などの発光層からの光の取り出し側が基板側となる。このようなＥＬ装置のことをボトムエミッション型の（下方光取り出し構成の／基板光取り出し構成の）ＥＬ装置と呼ぶ。
【０００６】
このようなボトムエミッション型のＥＬ装置は、光の取出効率が低いことが知られている。これは、ＥＬ装置を構成する層や基板の屈折率、装置外部雰囲気の屈折率がそれぞれ異なることに起因している。以下、図１７に示す有機ＥＬ装置の一部を拡大した図１８を用いて説明する。
有機発光層８１で発生した光は等方的に広がる。したがって、点Ｂで発生した光は、矢印ａ、ｂ、ｃ、ｄ方向にも矢印を付していない方向にも向かう。
しかし、有機発光層８１と、当該層と隣接する層（図１８では透明電極としての第一電極８０）とでは屈折率に差があるため、すべての方向への光が第一電極８０へ進入できるわけではない。つまり、有機発光層８１と第一電極８０との屈折率によって規定される界面での臨界角よりも小さな入射角で入射する矢印ａで示す光や矢印ｂで示す光は第一電極８０へ進入できるが、臨界角以上の入射角で界面へ入射する矢印ｃで示した光や矢印ｄで示した光は、界面で全反射されてしまうため第一電極８０へ進入できない。すなわち、矢印ｃで示した光や矢印ｄで示した光は有機発光層８１内に閉じこめられて最後には消失してしまったり、端部から外部へ出射してしまったりして利用することができない。
このように、ボトムエミッション型のＥＬ装置では、透明基板の光出射面から装置外部へ取り出すことができない光が存在するため、光の取出効率、すなわち発光層で発生した光の内、光出射面から装置外部へ取り出して利用することのできる光の割合は低いものとなっていた。
【０００７】
この問題点に対し、透明基板に凹凸を設け、凹凸が設けられた面上に無機発光層や電極を形成することで、凹凸に起因して生じる段差において発光光を（散乱）反射させて、従来取り出すことのできなかった光を取り出す従来技術が提案されている（例えば特許文献１を参照。）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１−１８６５８７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
一方、ボトムエミッション型のＥＬ装置では、通常、透明基板と装置外部の雰囲気とにも屈折率の差があるため、発光層で発生して透明基板へ進入できた光すべてを、透明基板の光出射面から装置外部へ取り出せるわけではない。
図１７に示す有機ＥＬ装置の一部を拡大した図１９において、透明基板７の光出射面から外部（一般には空気）へ取り出すことのできる光は、透明基板７の屈折率と外部雰囲気の屈折率とで規定される、透明基板７と外部との界面の臨界角（光出射面７１における臨界角）を超えない光である。つまり、矢印ｅで示した方向へ進む光や矢印ｆで示した方向へ進む光などの臨界角を超えていない光は、光出射面７１から装置外部へ出ることができるが、矢印ｇや矢印ｈで示した方向に進む光などの臨界角を超えた光は界面で反射される。界面で反射された光は、透明基板７の端面から装置外部へ出射されたり、装置内部で反射を繰り返して消失したりするため、光出射面７１から装置外部へ取り出して利用することができない。
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、ボトムエミッション型の薄膜エレクトロルミネッセンス装置において、略矩形の透明基板で構成された従来の薄膜エレクトロルミネッセンス装置では透明基板の光出射面から装置外部へ取り出せなかった光の一部又は全部を、光出射面に対する光の進行方向のなす角度を変えることで光出射面から装置外部へ取り出す、光の取出効率・利用効率の高い薄膜エレクトロルミネッセンス装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る第一の薄膜エレクトロルミネッセンス装置は、光入射面及び面に対向する光出射面を備えた透明基板と、透明基板の光入射面上に形成された薄膜エレクトロルミネッセンス素子とを備え、素子からのエレクトロルミネッセンスを透明基板の光出射面から外部に取り出し、透明基板の光入射面及び光出射面の少なくとも一方に一又は複数の溝が形成され、溝は、光出射面に対して傾斜した（斜めの）面を備え、面の一部又は全部に光反射部が設けられたことを特徴とする。
【００１２】
また、第一の薄膜エレクトロルミネッセンス装置は、光反射部が、入射された光を散乱反射するようにしてもよい。
【００１３】
本発明に係る第二の薄膜エレクトロルミネッセンス装置は、光入射面及び面に対向する光出射面を備えた透明基板と、透明基板の光入射面上に形成された薄膜エレクトロルミネッセンス素子とを備え、素子からのエレクトロルミネッセンスを透明基板の光出射面から外部に取り出し、透明基板の光入射面及び光出射面の少なくとも一方に一又は複数の溝が形成され、溝の一部又は全部に、入射された光を散乱反射する光反射部が設けられたことを特徴とする。
【００１４】
第一又は第二の薄膜エレクトロルミネッセンス装置は、薄膜エレクトロルミネッセンス素子内に、又は素子を基準として透明基板とは反対側に、光を反射する光反射手段が設けられていてもよい。
また、薄膜エレクトロルミネッセンス素子内に、又は素子を基準として透明基板とは反対側に、入射された光を散乱反射する光反射手段（光散乱反射手段）が設けられていてもよい。
【００１５】
本発明に係る第三の薄膜エレクトロルミネッセンス装置は、光入射面及び面に対向する光出射面を備えた透明基板と、透明基板の光入射面上に形成された薄膜エレクトロルミネッセンス素子とを備え、素子からのエレクトロルミネッセンスを透明基板の光出射面から外部に取り出し、透明基板の光入射面及び光出射面の少なくとも一方に一又は複数の溝が形成され、溝の一部又は全部に光反射部が設けられ、薄膜エレクトロルミネッセンス素子又は素子を基準として透明基板とは反対側に、光を散乱反射する光反射手段（光散乱反射手段）が設けられたことを特徴とする。
【００１６】
なお、本明細書における「透明」とは、発光層で発生した光（エレクトロルミネッセンス）を透過する性質を有することを意味する。換言すると、本明細書における「透明な層」や「透明な部材」は、エレクトロルミネッセンスに対して透明又は半透明であることをいう。このような層や部材は、好ましくは外部に取り出す光の透過率が５０％以上になるように設計される。
外部に取り出す光は、自由に設定可能であるが、一般には可視光（３８０ｎｍ〜８００ｎｍ程度の波長の光）とされる。
また、本明細書における「反射」とは、エレクトロルミネッセンスを反射する性質を有することを意味し、好ましくは外部に取り出す光を反射する性質を有することを言う。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、第一の実施の形態に係る有機ＥＬ装置（第一の有機ＥＬ装置）について説明する。
【００１８】
《第一の有機ＥＬ装置》
図１は、第一の有機ＥＬ装置の外観を示した図であり、図２は、図１におけるＡ−Ａ’断面を模式化した断面図である。
図２に示すように、有機ＥＬ装置１は、透明基板２の一方の面（光入射面）２３上に有機ＥＬ素子３が形成され、当該面２３とは反対側の面（他面／光出射面）２４に溝２１が形成されている。
溝は２１、図１に示すように、光出射面２４側の外周部に設けられ、溝を構成する平面（光反射面）２１ａに光反射部２２が設けられている。
有機ＥＬ素子３は、透明基板２の光入射面２３上に透明な第一電極３０が形成され、第一電極３０上に有機発光層３１が形成され、有機発光層３１上に光反射層としての機能を備えた（光反射性能を有する）第二電極３２が形成されている。
【００１９】
〈透明基板２〉
透明基板２は、有機ＥＬ素子３を支える、主として板状の（略矩形の）部材であり、第一の有機ＥＬ装置においては、光入射面２３及び光出射面２４はフラットであり、光出射面２４に溝２１が設けられている。
【００２０】
（溝２１）
図２に示すように、溝２１は、光出射面２４側に設けられ、光出射面２４に対して傾斜した面（斜めの面、垂直及び平行でない面）２１ａを有し、面２１ａに沿って（溝２１の内側に）光反射部２２が設けられている。つまり、溝２１の一部又は全部が光反射面になっている。
次に、このような溝２１及び光反射部材２２によって、従来透明基板から取り出されることがなかった光を外部へ取り出す仕組み（メカニズム）を、図３〜図４を参照しながら説明する。
【００２１】
［光取り出しメカニズム１］
図３は、図２の断面図に、光の進行方向を示した図である。図３において矢印ｊ１と示す方向に進む光は、光出射面２４に、臨界角よりも大きな角度θ１で入射する。したがって、光出射面２４において従来と同様に反射角θ１で反射される。光出射面２４で反射された光は、矢印ｊ２と示す方向に進み、光反射面（溝２１／光反射部２２）２１ａによって反射され、矢印ｊ３と示す方向に進み、光入射面２３に入射角θ２で入射する。この光は、光入射面２３によって反射角θ２で反射される。反射された光は、矢印ｊ４で示す方向に進み、光出射面２４に入射角θ２で入射する。
【００２２】
ここで、光ｊ４の光出射面２４への入射角θ２と、光ｊ１の光出射面２４への入射角θ１との関係について検討する。
まず、光ｊ３が光出射面２４と平行な面とのなす角度ρ２に着目すると、光反射面２１ａが光出射面２４とは垂直でもなく平行でもない（傾斜している）ため、光ｊ２と光出射面２４と平行な面とのなす角度ρ１とは異なったものになる。したがって、光ｊ３の光入射面２３への入射角θ２、光ｊ１の光出射面２４への入射角θ１とは異なったものになる。
つまり、光ｊ１の光出射面２４への入射角θ１と光ｊ４の光出射面２４への入射角θ２とは異なったものとなる。
そのため、θ１が光出射面２４における臨界角よりも大きくても、θ２がその臨界角よりも小さくなれば、光ｊ４は光出射面２４から装置外部へ取り出される。
【００２３】
［光取り出しメカニズム２］
また、図４に示すような光路により光出射面２４から装置外部へ取り出される光もある。
図４に示すように、光反射面２１ａで反射された光ｋ３は、光入射面２３に入射する角度θ４が光反射面２３における臨界角よりも小さいために有機ＥＬ素子へ進入する。そして、有機ＥＬ素子３内で（例えば光反射層としての第二電極３２によって）反射されて透明基板２に出射角θ４で進入する（図中の矢印ｋ４〜矢印ｋ６）。光ｋ４が有機ＥＬ素子を構成する各層を通過する順番と、光ｋ５が各層を通過する順番とは逆順の関係だからである。
透明基板２内に出射角θ４で進入した光ｋ６は、光出射面２４に入射角θ４で入射する。
ここでθ３とθ４とは、光反射面２１ａが光出射面２４に対して傾斜しているため、前記同様に異なった大きさになる。
したがって、θ３が光出射面２４の臨界角よりも大きくても、θ４は光出射面２４の臨界角よりも小さくなる場合がある。つまり、従来は光出射面２４の臨界角を超えられずに光出射面２４から装置外部へ取り出すことのできなかった光の一部又は全部を、光出射面２４から装置外部へ取り出すことが可能になる。
【００２４】
［光取り出しメカニズム３］
光出射面２４における臨界角より小さな角度で入射することができる光は、従来同様に光出射面２４から装置外部へ取り出される。
【００２５】
このように、本実施の形態に係る有機ＥＬ装置１は、光反射面２１ａが光出射面２４に対して傾斜しているため、光の進行方向（光路）と光出射面２４とのなす角度を変える。したがって、略矩形の透明基板で構成された従来の有機ＥＬ装置では外部へ取り出せなかった光（光出射面２４において臨界角より大きな角度で入射する光）の一部又は全部を、前記したように光出射面２４における入射角を臨界角より小さくなるようにし、光出射面２４から装置外部へ取り出すことができる。
【００２６】
［溝２１形成法］
溝２１は、透明基板２を加工する従来公知の加工法によって形成したり、予め溝２１が形成されている透明基板２を用いたりすることで設けることができる。
例えば、透明基板２の光出射面２４上において、基板をサンドブラストをかけたり、切削したりするなどして機械的に溝２１を設けてもよい。
また、溝２１を形成しない部分にマスクをし、次いでドライエッチング法やウェットエッチング法によって透明基板２の一部を除去し、マスクを除去することで溝２１を形成できる。この際、公知のエッチング形状制御技術を用い、光出射面に対して傾斜している面（光反射面２１ａ）を設ける。
なお、溝２１を形成するのは、透明基板２上に有機ＥＬ素子３を形成する前でも後でもよいが、サンドブラスト法やドライエッチング法を採用すれば、有機ＥＬ素子３を特別に保護することなく、有機ＥＬ素子３形成後に溝２１を形成できる。
【００２７】
溝２１形成後、少なくとも光出射面に対して傾斜している面に沿って光反射部材を配置する。
例えば、光反射面２１ａに沿った形状の光反射部材を、光反射面２１ａに沿わせて配置し、溝２１に接着剤などによって固定することでも光反射部２２を形成できる。
また、溝２１における光反射部材を設けない部分にマスクをし、次いで溝２１に光反射部材を蒸着させて、蒸着後にマスクを取ることによっても光反射部２２を形成できる。
なお、光反射面２１ａ以外にも光反射部材を設けてもよい。したがって、溝２１に光反射部材を埋め込んでもよく、溝２１全面に光反射部材を蒸着させてもよい。
【００２８】
光反射部２２形成用の材料（光反射部材）は、入射された光を反射する性質を有していればよい。可視光を取り出す場合には、一般に、金や白金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、コバルト、鉛、クロム、モリブデン、タングステン、タンタル、ニオブ等の金属や、これらの金属の合金やヨウ化銅の合金等が選択される。
【００２９】
（透明基板２の材質）
透明基板２は、溝２１を形成することができ、有機ＥＬ素子３を支持／形成可能であり、透明であればどのような材料で形成されていてもよく、一般には、ガラス基板やシリコン基板、石英基板などのセラミックス基板、プラスチック基板などが選択される。また、同種又は異種の基板を複数組み合わせた複合シートからなる基板を用いることもできる。
【００３０】
〈有機ＥＬ素子３〉
図２に示すように、有機ＥＬ素子３は、透明基板２上に、透明な第一電極３０、有機発光層３１及び光反射性能を有する（光反射層としても機能する）第二電極３２が順次積層されてなる。
【００３１】
第一電極３０及び第二電極３２は、一方が陽極とされ、他方が陰極とされる。有機発光層３１は、公知の層構成で、公知の材料によって形成される。したがって、単層で構成されてもよく、複数の層で構成されてもよいが、蛍光材料や燐光材料などの有機発光材料を少なくとも含有する。
【００３２】
陽極形成用の材料は、ＩＴＯやＩＺＯなどの金属酸化物や金属窒化物、金やアルミニウムなどの金属や合金、ポリピロールなどの導電性高分子等、有機ＥＬ素子に用いられる公知の陽極形成用材料が選択される。
陰極形成用の材料は、リチウムやアルミニウムなどの、有機ＥＬ素子に用いられる公知の陰極形成用材料が選択される。
第一の有機ＥＬ装置においては、第二電極３２とされる電極が光反射性能を備えるように形成され、第一電極３０とされる電極は透明になるように形成される。
【００３３】
第一の有機ＥＬ装置１は、以上の構成によって、従来は透明基板の光出射面から装置外部へ取り出すことのできなかった光を、その進行方向が光出射面となす角度を変え、光出射面の臨界角よりも小さくできる。そのため、透明基板に溝や光反射部材が設けられていない従来の有機ＥＬ装置と比べ、有機ＥＬ素子（有機発光層）で発せられた光を外部へ取り出す量が多くなる（発光光の取り出し効率・利用効率が高くなる）。
また、第一の有機ＥＬ装置１は以下のように変形することもできる。また、これらの変形例を適宜組み合わせることもできる。
【００３４】
〈変形例１：溝形状〉
溝の深さや断面形状は、透明基板に強度的な影響がでない範囲で適宜設定できる。例えば図５に示すように断面形状をＵ字状にしたり、図６に示すように断面形状を多角形状にしたりしてもよい。このように、第一の有機ＥＬ装置における溝は、少なくとも光出射面に対して傾斜した面を備え、この面に光反射部が形成されていればよい。
【００３５】
〈変形例２：溝を設ける位置〉
図１に示す有機ＥＬ装置では溝２１（及び光反射部材２２）が透明基板２の光出射面２４の外周にほぼ沿って設けられているが、溝を設ける位置は光出射面における他の位置でもよい。例えば、図７に示すように光出射面２４２において溝２１２を格子状に設けてもよく、図８に示すように光出射面２４３において溝２１３を円状に設けてもよい。
【００３６】
〈変形例３：第二電極を透明な電極とする〉
前記した構成では、第二電極に光反射手段としての機能を持たせたが、透明な電極としたり、半透明鏡機能（いわゆるハーフミラー機能）を備えた電極としたりしてもよい。この場合でも、各部材の界面において臨界角よりも大きな角度で入射した光は反射するので、第二電極が透明な電極や半透明鏡機能を備えた電極で、透明基板に上記した溝や光反射部材が形成されていない従来の有機ＥＬ装置よりも、発光光の取出効率は高くなる。
【００３７】
〈変形例４：光反射層を設ける〉
図９に示すように、変形例３のように第二電極に光反射手段としての機能を持たせない場合には特に、第二電極３２４上（有機発光層３１４とは反対側／有機ＥＬ素子３０４を基準として透明基板２０４とは反対側）にさらに光反射手段としての光反射層３３４を設けるとよい。光反射層３３４は、装置外部に取り出す光を反射する金属やセラミックスなどの材料で形成されたシートや板としてもよく、これらの材料を第二電極上に蒸着などして膜状に形成してもよい。
【００３８】
また、有機ＥＬ素子３０４内に、第二電極３２４以外の層に光反射手段としての機能を持たせてもよく、また、光反射手段として機能する層を第一電極３１０、有機ＥＬ層３１４及び第二電極３２４とは別個に設けてもよい。例えば、有機ＥＬ素子３０４内の任意の位置、好ましくは有機発光層３１４よりも第二電極３２４側に、入射された光を反射する機能を備えた層を設けてもよい。
【００３９】
〈変形例５：第二電極や光反射層などに光散乱反射機能を持たせる〉
第二電極や光反射層など、入射された光を反射する（光反射手段としての機能を備えた）層に、さらに光散乱機能を持たせてもよい。
例えば、これらの層に公知の製法によって凹凸を設けることで入射された光を散乱反射させることができ、より具体的には、光反射層にマット処理やヘアライン加工などを施して散乱反射板とすることができる。
これにより、上記層に入射された光の、進行方向（光路）が光出射面となす角度を変えることが可能になり、結果として発光光の光出射面から装置外部への取出効率を高くすることも可能になる。また、入射された光を散乱反射することで、視野角を広くすること（鏡面反射を防止すること）も可能になる。
【００４０】
〈変形例６：第一電極や発光層、透明基板などに光散乱機能を持たせる〉
第二電極は光反射層などの、入射された光を反射する層には光反射機能を持たせ、他の層に光散乱機能を持たせ、これらを合わせて（これらが協調して）光散乱反射手段を実現してもよい。この構成によっても変形例５と同等の効果が得られる。
例えば、入射された光を反射する層よりも光出射面側にある層（例えば透明基板など）に公知の光散乱部材を含有させてもよい。また、図１０に示すように、これらの層に、ドット径１０μｍ程度、高さが５０ｎｍ程度の数ミクロンサイズの微小凹凸２３５を設けることで光散乱機能を実現することができる。微小凹凸２３５は、例えば、透明基板の光入射面上に凹凸形状を形成し、この凹凸形状に沿って有機ＥＬ素子を形成することで設けることができる。基板へ微小凹凸を形成する方法は、公知の方法を適宜採用でき、例えば以下のような方法を採用することもできる。
・サンドブラストやエッチングにより、透明基板表面に直接凹凸を作成する方法。
・感光性樹脂を用いたフォト加工により凹凸形状を作成する方法。
・凹凸形状が設けられた金型を用いて凹凸形状を備えた透明基板を作成する方法。
【００４１】
なお、発光層に凹凸形状を設ければ、さらに、単位面積当たりの発光層の量を、平坦な発光層よりも多くできる。
【００４２】
〈変形例７：光反射面に散乱反射機能を持たせる）
図１１に示すように、光反射面２１６ａ又は光反射部２２６に、入射された光を散乱反射する機能を持たせてもよい。
光反射部材２２６は、光散乱を実現するための微小凹凸２２６ａが形成され、入射された光を散乱反射する。この散乱反射機能によって、入射された光の、進行方向が光出射面２４６となす角度を変えることができ、発光光の取出効率をさらに高くすることも可能になる。また、特定の方向における輝度が高くなる（視野角が狭くなる）ということが少なくなる。
【００４３】
微小凹凸２２６ａは、公知の方法によって形成することができ、例えば変形例６における透明基板に微小凹凸を設ける方法によって光反射部材２２６に微小凹凸２２６ａを設けてもよい。また、溝２１６に微小凹凸を設け、溝２１６に光反射部材２２６を蒸着させても微小凹凸２２６ａを設けることができる。
【００４４】
また、溝２１６（光反射面２１６ａ）に微小レンズを設けたり、散乱ドットを印刷したりするなど、公知の光散乱方法を採用することで光反射部２２６に光散乱機能を設けてもよい。
【００４５】
なお、以上のように光反射面２１６ａに散乱反射機能を持たせる場合には、光反射部２２６は、光出射面２４６と略平行な面や略垂直な面に設けられてもよい。つまり、光反射面２１６ａは、光出射面２４６に対して傾斜していなくてもよい。したがって、溝２１６は、光出射面２４６に対して略平行な面及び略垂直な面により構成されていてもよい。この構成によっても、光出射面２４６へ入射する光の内、臨界角を超えた光の進行方向について光出射面２４６となす角度を変えることができるので、従来は光出射面２４６から装置外部へ取り出されることのなかった光の一部又は全部を取り出すことが可能になる。
【００４６】
〈変形例８：光出射面側に溝を設ける〉
図１２に示すように、透明基板２０７の光入射面２３７側に溝２１７を設け、溝２１７に光反射部材２２７を設けてもよい。
また、図１３に示すように、透明基板２０８の両面（光出射面２４８側及び光入射面２３８側）に溝２１８、２１８”を設け、各溝２１８、２１８”に光反射部材２２８、２２８”を設けてもよい。
このような構成であっても前記同等の効果が得られる。
次に、第二の実施の形態に係る有機ＥＬ装置（第二の有機ＥＬ装置）について説明する。
【００４７】
《第二の有機ＥＬ装置》
第二の有機ＥＬ装置は、図１４に示すように、透明基板２０９に断面形状が略矩形の溝２６９が設けられ、溝を構成する面の一部又は全部（光反射面２６９ａ）に光反射部２７９が設けられ、透明基板２０９及び／又は有機ＥＬ素子３０９に、第一の有機ＥＬ装置における変形例５や変形例６と同等の光を散乱反射する光反射手段が設けられている点が第一の有機ＥＬ装置と異なり、他の点については第一の有機ＥＬ装置と同様に構成・変形できる。
以上の構成によっても、光出射面２４９における臨界角を超えた光ｎ１は、光出射面２４９で反射する（光ｎ１→光ｎ２）。光出射面２４９で反射された光ｎ２は、光反射部２７９（光反射面２６９ａ）で光入射面２３９側へ反射され（光ｎ２→光ｎ３）、光散乱反射手段によって、光出射面２４９に対する光の進行方向がなす角度が変えられて反射される（光ｎ３→ｎ４）。したがって、このような光の一部又は全部は、光出射面２４９に再入射する際、光出射面２４９における臨界角より小さくなり、光出射面２４９から装置外部へ取り出される。
【００４８】
以上に示した構成（第一の有機ＥＬ装置、第二の有機ＥＬ装置）を無機ＥＬ装置に適用することも当然に可能である。つまり、以下の（１）〜（３）のいずれかの構成にする以外は、公知の無機ＥＬ装置形成用の材料によって公知のボトムエミッション型の無機ＥＬ装置の構成を採用し、公知の無機ＥＬ装置の製造方法を用いて製造すればよい。
【００４９】
（１）光入射面及び面に対向する光出射面を備えた透明基板と、透明基板の光入射面上に形成された薄膜エレクトロルミネッセンス素子とを備え、素子からのエレクトロルミネッセンスを透明基板の光出射面から外部に取り出し、透明基板の光入射面及び光出射面の少なくとも一方に一又は複数の溝が形成され、溝は、光出射面に対して傾斜した面を備え、面の一部又は全部に光反射部が設けられた構成。
第一の薄膜エレクトロルミネッセンス装置は、光反射部が、入射された光を散乱反射するようにしてもよい。
また、薄膜エレクトロルミネッセンス素子内に、又は素子を基準として透明基板とは反対側に、入射された光を反射する光反射手段が設けられていてもよい。さらに、この光反射手段に光散乱反射機能を持たせてもよい。
【００５０】
（２）光入射面及び面に対向する光出射面を備えた透明基板と、透明基板の光入射面上に形成された薄膜エレクトロルミネッセンス素子とを備え、素子からのエレクトロルミネッセンスを透明基板の光出射面から外部に取り出し、透明基板の光入射面及び光出射面の少なくとも一方に一又は複数の溝が形成され、溝の一部又は全部に、入射された光を散乱反射する光反射部が設けられた構成。
薄膜エレクトロルミネッセンス素子内に、又は素子を基準として透明基板とは反対側に、入射された光を反射する光反射手段が設けられていてもよい。さらに、この光反射手段に光散乱反射機能を持たせてもよい。
【００５１】
（３）光入射面及び面に対向する光出射面を備えた透明基板と、透明基板の光入射面上に形成された薄膜エレクトロルミネッセンス素子とを備え、素子からのエレクトロルミネッセンスを透明基板の光出射面から外部に取り出し、透明基板の光入射面及び光出射面の少なくとも一方に一又は複数の溝が形成され、溝の一部又は全部に光反射部が設けられ、薄膜エレクトロルミネッセンス素子内に、又は素子を基準として透明基板とは反対側に、入射された光を散乱反射する光反射手段が設けられた構成。
【００５２】
以上に説明したＥＬ装置は、液晶表示装置の背後光源（バックライト）としても好適に用いられる。これは、本実施の形態に係るＥＬ装置は、従来の装置に比べて発光光の取出効率が高いため、表示を良好に照射できるからである。以下、図１に示す第一の有機ＥＬ素子１をバックライトとして用いた液晶表示装置の一構成例を図１５に示す。
図１５に示す液晶表示装置は、透過型液晶表示パネル４と、当該パネルの非表示面側（４７側）と透明基板２の光出射面２４とが対向するように配置された有機ＥＬ装置１とで構成される。
【００５３】
透過型液晶表示パネル４は、透明電極４２及び配向膜４３が設けられた基板４１と、これと同構成の基板４１’とが、透明電極４２、４２’が対向するように配置されている。両者の間には、ギャップを適当な値にするためのスペーサ材４５が設けられ、透明電極４２、４２’が数ミクロン程度のギャップを保つようにされ、液晶組成物４６が充填されている。基板４１、４１’の外周には、液晶組成物４６を基板４１、４１’内にとどめ、内部に異物が混入しないようにするためのシール材４４が設けられている。基板４１、４１’における透明電極４２、４２’が設けられていない面には、それぞれ偏光板４７、４７’が設けられている。
【００５４】
透過型液晶表示パネル４は、公知の駆動回路により、透明電極４２、４２’に電圧をかけて液晶組成物４６の配向状態を変化させ、非表示面（４７側）から入射されて表示面（４７’側）から出射される光（通過する光）の状態を制御し、その通過する光の量の差により表れるパターンを表示する。
【００５５】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明によれば、ボトムエミッション型のＥＬ装置において、透明基板に光の進行方向を変えて、従来のＥＬ装置では光出射面から装置外部へ取り出すことのできなかった光を取り出せる、従来よりも光取り出し効率の高いＥＬ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る第一の有機ＥＬ装置の概略構成を説明するための斜視図である。
【図２】図１の第一の有機ＥＬ装置におけるＡ−Ａ’断面を模式的に示した要部断面図である。
【図３】第一の有機ＥＬ装置における光取り出しのメカニズムを説明するための第一の要部断面図である。
【図４】第一の有機ＥＬ装置における他の光取り出しのメカニズムを説明するための第二の要部断面図である。
【図５】第一の有機ＥＬ装置における溝の他の断面形状例を示した第一の要部断面図である。
【図６】第一の有機ＥＬ装置における溝の他の断面形状例を示した第二の要部断面図である。
【図７】第一の有機ＥＬ装置の他の溝形成例を模式的に示した斜視図である。
【図８】第一の有機ＥＬ装置のさらに別の溝形成例を模式的に示した要部斜視図である。
【図９】第一の有機ＥＬ装置において第二電極とは別に光反射手段としての光反射層を設けた有機ＥＬ装置の層構成を模式的に示した要部断面図である。
【図１０】第一の有機ＥＬ装置において、光散乱手段として透明基板２（有機ＥＬ素子３）に光散乱用（光拡散用）の凹凸を設けた装置の層構成と、当該構成の装置における光取り出しのメカニズムを示した要部断面図である。
【図１１】第一の有機ＥＬ装置において、光反射面（光反射部）に凹凸を設けて光散乱手段としての機能を持たせた装置の層構成を模式的に示した要部断面図である。
【図１２】第一の有機ＥＬ装置において、溝を光入射面に設けた装置の層構成を示した要部断面図である。
【図１３】第一の有機ＥＬ装置において、溝を光出射面及び光入射面に設けた装置の層構成を示した要部断面図である。
【図１４】第二の有機ＥＬ装置の層構成と、光取り出しのメカニズムを示した要部断面図である。
【図１５】本実施の形態に係るＥＬ装置が背後光源として組み込まれた液晶表示装置の要部断面図である。
【図１６】従来の無機ＥＬ装置の断面構成を模式的に示した要部断面図である。
【図１７】従来の有機ＥＬ装置の断面構成を模式的に示した要部断面図である。
【図１８】従来のＥＬ装置における第一の問題を説明するための要部断面図である。
【図１９】従来のＥＬ装置における第二の問題を説明するための要部断面図である。
【符号の説明】
１：有機ＥＬ装置
２、２００、２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８、２０９：透明基板
２１、２１０、２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６、２１７、２１８、２１８”、２６９：溝
２１ａ、２１４ａ、２１５ａ、２１６ａ、２１７ａ、２１８ａ、２１８ａ”、２６９ａ：光反射面
２２、２２０、２２１、２２４、２２５、２２６、２２７、２２８、２２８”２７９：光反射部
２３、２３２、２３３、２３４、２３５、２３６、２３７、２３８、２３９：光入射面
２４、２４２、２４３、２４４、２４５、２４６、２４７、２４８、２４９：光出射面
３、３００、３０１、３０２、３０３、３０４、６０５、３０６、３０７、３０８、３０９：有機ＥＬ素子
３０、３１０：第一電極
３１、３１４：有機発光層
３２、３２４：第二電極

Claims

光入射面及び当該面に対向する光出射面を備えた透明基板と、透明基板の光入射面上に形成された薄膜エレクトロルミネッセンス素子とを備え、当該素子からのエレクトロルミネッセンスを透明基板の光出射面から外部に取り出す薄膜エレクトロルミネッセンス装置であって、
透明基板は、光入射面及び光出射面の少なくとも一方に一又は複数の溝が形成され、当該溝は、光出射面に対して傾斜した面を備え、当該面の一部又は全部に光反射部が設けられたことを特徴とする薄膜エレクトロルミネッセンス装置。
請求項１に記載の薄膜エレクトロルミネッセンス装置であって、
前記光反射部は、入射された光を散乱反射することを特徴とする薄膜エレクトロルミネッセンス装置。
光入射面及び当該面に対向する光出射面を備えた透明基板と、透明基板の光入射面上に形成された薄膜エレクトロルミネッセンス素子とを備え、当該素子からのエレクトロルミネッセンスを透明基板の光出射面から外部に取り出す薄膜エレクトロルミネッセンス装置であって、
透明基板は、光入射面及び光出射面の少なくとも一方に一又は複数の溝が形成され、当該溝の一部又は全部に、入射された光を散乱反射する光反射部が設けられたことを特徴とする薄膜エレクトロルミネッセンス装置。
請求項１から３のいずれか１項に記載の薄膜エレクトロルミネッセンス装置であって、
薄膜エレクトロルミネッセンス素子内に、又は当該素子を基準として透明基板とは反対側に、入射された光を反射する光反射手段が設けられたことを特徴とする薄膜エレクトロルミネッセンス装置。
請求項１から３のいずれか１項に記載の薄膜エレクトロルミネッセンス装置であって、
薄膜エレクトロルミネッセンス素子内に、又は当該素子を基準として透明基板とは反対側に、入射された光を散乱反射する光反射手段が設けられたことを特徴とする薄膜エレクトロルミネッセンス装置。
光入射面及び当該面に対向する光出射面を備えた透明基板と、透明基板の光入射面上に形成された薄膜エレクトロルミネッセンス素子とを備え、当該素子からのエレクトロルミネッセンスを透明基板の光出射面から外部に取り出す薄膜エレクトロルミネッセンス装置であって、
透明基板は、光入射面及び光出射面の少なくとも一方に一又は複数の溝が形成され、当該溝の一部又は全部に光反射部が設けられ、
薄膜エレクトロルミネッセンス素子又は当該素子を基準として透明基板とは反対側に、光を散乱反射する光反射手段が設けられたことを特徴とする薄膜エレクトロルミネッセンス装置。