JP4393788B2

JP4393788B2 - エレクトロルミネッセンス素子、面光源および表示装置

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Publication number: JP4393788B2
Application number: JP2003126699A
Authority: JP
Inventors: 紀行十二; 年孝中村
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2003-05-01
Filing date: 2003-05-01
Publication date: 2010-01-06
Anticipated expiration: 2023-05-01
Also published as: JP2004335183A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、本来外部に取り出されることのない無効発光を効率よく外部に導くことができる高輝度のエレクトロルミネッセンス素子に関し、またこのエレクトロルミネッセンス素子を用いた高効率な面光源および表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電極間に発光層を設け、電気的に発光を得るエレクトロルミネッセンス素子や発光ダイオードは、ディスプレイ表示装置としての利用はもちろん、平面型照明、光ファイバー用光源、液晶ディスプレイ用バックライト、液晶プロジェクタ用バックライトなどの各種光源としても、盛んに研究開発が進んでいる。特に有機エレクトロルミネッセンス素子は発光効率、低電圧駆動、軽量、低コストという点ですぐれており、近年、注目を浴びている。これら光源用途において最大の関心事は発光効率の向上であり、蛍光灯に匹敵する発光効率を目標として、素子構成、材料、駆動方法、製造方法などの改良が検討されている。
【０００３】
しかし、エレクトロルミネッセンス素子のように発光層自体から発光を取り出す固体内発光素子では、発光層の屈折率と出射媒質との屈折率により決まる臨界角以上の発光光は全反射し内部に閉じ込められ、導波光として失われる。古典論的な屈折の法則（スネルの法則）による計算では、発光層の屈折率をｎとすると、発生した光が外部に取り出される光取り出し効率ηは、η＝１／（２ｎ²）で近似される。仮に発光層の屈折率が１．７である場合、η≒１７％程度となり、８０％以上の光は導波光として素子側面方向の損失光として失われる。
【０００４】
導波光を外部に取り出すには、発光層と出射面との間に光の反射・屈折角を乱れさせる領域を形成し、スネルの法則を崩して、本来導波光として全反射される光の伝送角を変化させてやるか、発光自体に集光性を持たせる必要がある。しかし、導波光をすべて外部に出射させる領域を形成するのは容易でなく、このため、できるだけ多くの導波光を取り出す提案がなされている。
【０００５】
例えば、取り出し効率を改善する方法として、基板自体に集光性を持たせることで取り出し効率を向上させる方法や、発光層をディスコチック液晶で形成し、発光光自体の正面指向性を向上させる方法、素子自体に立体構造や傾斜面、回折格子などを形成する方法が提案されている。
【０００６】
しかしながら、これらの提案には、構成が複雑であったり、発光層自体の発光効率が低くなるなどの問題がある。
【０００７】
比較的簡単な方法として、光拡散層を形成し、光の屈折角を変化させ全反射条件にある光を減らす方法も提案されている。
【０００８】
例えば、内部と表面で屈折率の異なる屈折率分布構造を有する粒子を透明基材中に分散させた拡散板を使用する方法（例えば、特許文献１）、透光性基体上に単粒子層を並べた拡散部材を使用する方法（例えば、特許文献２）、発光層と同じ材質中に散乱粒子を分散させる方法（例えば、特許文献３）など、数多くの提案がある。
【０００９】
これらは、分散粒子の特性、基材と分散粒子の屈折率差、粒子の分散形態、光拡散層の形成場所などに特徴を見出したものである。そして液晶表示装置等に使用されるこれらの光拡散層は、通常、全光線透過率は高く維持し、通過できる光の量を多くして、ヘイズを制御して設計されている。光拡散層における光の散乱度合いを定量化する指標として、例えば、ＪＩＳＫ６７１４−１９７７やＡＳＴＭＤ１００３に示されるヘイズ率が用いられる。
【特許文献１】
特開平６−３４７６１７号公報
【特許文献２】
特開２００１−３５６２０７号公報
【特許文献３】
特開平６−１５１０６１号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、エレクトロルミネッセンス素子において、従来、素子内部に導波光として閉じ込められていた損失光を、簡便に効率よく取り出すことができるエレクトロルミネッセンス素子を提供することを目的とし、さらに本発明のエレクトロルミネッセンス素子を用いた高効率な面光源および表示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】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行った。その結果、発光層を含む少なくとも１層の有機層、当該有機層を挟持する反射性電極および透明電極とからなる一対の電極、並びに発光層からの発光光が透明電極を介して観測者側に出射されるまでの間に空気を介さずに設けられた光拡散層からなるエレクトロルミネッセンス素子において、光拡散層の発光光の取り出し効率とヘイズ率とには相関がないこと、そして意外にも、これまで高く設定されていた光拡散層の全光線透過率が高すぎると、かえって光の取り出し効率が低下することを見出した。そして、光拡散層の全光線透過率が５５％以上８５％以下であり、かつ有機層とこれを挟持する反射性電極と透明電極とからなる一対の電極が、光の出射面から観測者側に放射される発光光の正面輝度値と５０度〜７０度方向の輝度値が、式（１）；正面輝度値＜５０度〜７０度方向の輝度値、の関係を満たすように形成されてなるときに、エレクトロルミネッセンス素子内部に導波光として失われていた光を高い効率で取り出すことができ、簡単且つ低コストな方法で極めて高輝度のエレクトロルミネッセンス素子を実現できることを見出し、本発明を完成させた。
【００１２】
すなわち、本発明は、発光層を含む少なくとも１層の有機層、当該有機層を挟持する反射性電極および透明電極とからなる一対の電極、並びに発光層からの発光光が透明電極を介して観測者側に出射されるまでの間に空気を介さずに設けられた光拡散層からなるエレクトロルミネッセンス素子において、光拡散層の全光線透過率が５５％以上８５％以下であり、かつ有機層とこれを挟持する反射性電極と透明電極とからなる一対の電極が、光の出射面から観測者側に放射される発光光の正面輝度値と５０度〜７０度方向の輝度値が、式（１）；正面輝度値＜５０度〜７０度方向の輝度値、の関係を満たすように形成されてなることを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子（以下、単にＥＬ素子という。）に係るものである。
【００１４】
また、本発明は、上記ＥＬ素子の特に好ましい態様として、正孔と電子の再結合発光領域の中心部と反射性電極との距離をｄ（ｎｍ）、発光層に用いている材料の蛍光発光スペクトルのピーク波長をλ（ｎｍ）、発光層と反射性電極との問の有機層の屈折率をｎとすると、式（２）；（０．３／ｎ）λ＜ｄ＜（０．５／ｎ）λ、の関係を満たすＥＬ素子に係るものである。
【００１５】
また、本発明は、光拡散層が、透明材料中にこれとは屈折率の異なる透明材料または不透明材料を分散分布させた光拡散部位からなる上記各構成のＥＬ素子、光拡散層が、レンズ構造からなる上記各構成のＥＬ素子、並びに光拡散層が、凹凸面からなる上記各構成のＥＬ素子に係るものである。
【００１６】
さらに、本発明は、上記各構成のＥＬ素子を具備することを特徴とする面光源に係るものであり、また上記各構成のＥＬ素子を具備することを特徴とする表示装置に係るものである。
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
本発明のＥＬ素子は、少なくとも、発光層、当該発光層を挟持する反射性電極および透明電極とからなる一対の電極、並びに発光層からの発光光が透明電極を介して観測者側に出射されるまでの間に空気を介さずに形成される光拡散層からなる。当該ＥＬ素子は、無機ＥＬ素子および有機ＥＬ素子のいずれであってもよく、好ましくは有機ＥＬ素子である。
【００１８】
そして本発明のＥＬ素子は、上記光拡散層の全光線透過率が５５％以上８５％以下、好ましくは７０％付近であることを特徴とする。
【００１９】
なお、上記光拡散層の全光線透過率は、ＡＳＴＭＤ１０４４に示されるヘイズメーターにより計測される物理量であって、例えば、村上色彩技術研究所社製反射・透過率計ＨＲ−１００型により計測することができる。
【００２０】
本発明のＥＬ素子における光拡散層は、その全光線透過率が上記範囲にある限り、基本的に、全反射角以上の角度にある光の伝送角を効率良く全反射角以下の伝送角に乱すことができ、素子内部に閉じ込められている導波光をより多く外部に出射できるように形成されておればよく、その形成方法については、特に限定はない。全光線透過率が上記範囲であれば、従来提案されているものを適用できる。
【００２１】
本発明の光拡散層として、好ましくは、透明材料中にこれとは屈折率の異なる透明材料または不透明材料を分散分布させた光拡散部位を形成すればよい。当該光拡散部位の屈折率の不均一構造は、屈折率が断続的に変化するものであってもよいし、連続的に変化するものであってもよい。
【００２２】
上記光拡散部位の基材となる透明材料およびこれに分散分布される透明材料または不透明材料は、それらによって形成される光拡散部位が上記全光線透過率の範囲を満たす限りにおいて、特に制限されない。
【００２３】
光拡散部位の基材となる透明材料としては、その加工性とそれを用いた光拡散部位の形成のさせやすさの観点から、ポリマー材料が適している。最終的にはそれに分散分布させる透明材料または不透明材料との屈折率差を考慮して適宜選択すればよく、特に限定はない。例を挙げると、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレートなどのポリエステル系樹脂、ポリスチレンやアクリロニトリル・スチレン共重合体（ＡＳポリマー類）の如きスチレン系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン・プロピレン共重合体、シクロ系ないしノルボルネン構造を有するポリオレフィンの如きオレフィン系樹脂、カーボネート系樹脂、アクリル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、セルロース系樹脂、アミド系樹脂、イミド系樹脂、スルホン系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ビニルアルコール系樹脂、塩化ビニリデン系樹脂、ビニルブチラール系樹脂、アリレート系樹脂、ポリオキシメチレン系樹脂、シリコーン系樹脂、ウレタン系樹脂、およびそれらのブレンド物、並びにフェノール系、メラミン系、アクリル系、ウレタン系、ウレタンアクリル系およびエポキシ系等の熱硬化型ないし紫外線硬化型のポリマーなどが挙げられる。また、ゴム系ポリマー等の粘着剤を用いてもよい。
【００２４】
また、分散分布させる透明材料および不透明材料としては、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、ガラス並びにアクリル系樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリエステル、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレンおよびシリコーンなどのポリマー等の粒子が好適であり、これらを１種または２種以上併用してもよい。また上記基材となる透明材料中に気泡を分散分布させて光拡散部位を形成させてもよい。
【００２５】
光拡散部位を光が伝搬すると散乱を受けるが、その散乱の程度や散乱光の指向性などは、光拡散部位を形成する上記材料の屈折率差、並びに分散分布される透明材料または不透明材料の粒子の大きさ、形状、分布状態および数などにより顕著に変化する。屈折率差が大きいときは、拡散能力が高くなり全光線透過率も低くなるので、分散分布される材料の粒子の配合量を少なくしてやればよく、一方、屈折率差が小さいときは、拡散能力が低く、全光線透過率も高くなるので、分散分布される材料の配合量を多くしてやればよい。また、分散分布される材料の粒子径が大きいと、単位体積あたりの粒子数が少ないため散乱次数が小さくなり全光線透過率が高くなるので、該粒子の配合量を多くすればよい。そして分散分布される材料の粒子径は、小さい方が全光線透過率を制御しやすく、光拡散部位の設計のしやすさの観点からその粒子径は、０．１〜１０μｍ、特に５μｍ以下であることが好ましい。また光拡散部位を形成する基材とそれに分散分布される材料の屈折率差は、０．０５以上であることが好ましい。
【００２６】
また、光拡散層として、レンズ構造も好適に用いることができる。レンズ構造とは、同心円状、互いに平行な複数本の線状、格子状などに配列ないし形成された複数のレンズ、プリズム、Ｖ字溝などによって、直進する光の方向を変化させる薄型板状透明物質を意味する。具体例としては、レンティキュラーレンズシート、フレネルレンズシート、コーナーキューブレンズシート、ハエの目レンズシート、猫の目レンズシート、二重ハエの目レンズシート、二重レンティキュラーレンズシート、放射状レンティキュラーレンズシート、プリズムレンズフィルム、マイクロプリズムレンズフィルムなどや、これらのレンズシートおよびレンズフィルムの凸面を凹面に変えてなるレンズシート、透明球または半透明球を面状に並べたものなどが挙げられる。また、Ｖ字溝などの、溝を彫ることによって光の方向を変化させたものでもよい。材質はガラスであってもよいし、樹脂であってもよい。
【００２７】
さらに、光拡散層として、物理的な凹凸面を形成することもできる。具体的には、例えば、後述の支持基板表面等に艶消し処理したり、有機層（ポリマー層）表面に周期的な凹凸構造を熱転写するなどして、形成することができる。
【００２８】
本発明のＥＬ素子は、上記特定の全光線透過率を有する光拡散層を設け、かつ有機層とこれを挟持する反射性電極と透明電極とからなる一対の電極が、光の出射面から観測者側に放射される発光光の正面輝度値と５０度〜７０度方向の輝度値が、式（１）；正面輝度値＜５０度〜７０度方向の輝度値、の関係を満たすように形成されてなることのほかは、従来公知のＥＬ素子と同様の構成を有することができる。本発明のＥＬ素子の具体的構成例を図に示し、説明する。
【００２９】
図１は、２層型の有機ＥＬ素子の一例を示したものである。この素子は、基本構成として、支持基盤１上に透明電極２、正孔輸送層４、電子輸送性発光層５および反射性電極３が順次積層された構成を有している。
【００３０】
つまり、正孔輸送層４および電子輸送性発光層５からなる有機層が透明電極２と反射性電極３とからなる一対の電極間に挟持された構成を有しており、動作時には正孔輸送層４と電子輸送性発光層５の界面層から約１０ｎｍ程度電子輸送性発光層側の領域で再結合が生じ、図示される発光領域６で集中して発光が生じる。
【００３１】
本発明では、上記の基本構成（すなわち、本発明の上記光拡散層を設ける前）として、特に、正面方向の発光光は弱め合うが、素子内部に閉じ込められる導波光は強め合うような構成とされている。すなわち、正面輝度値、つまり正面０度方向の輝度値が低く、かつ広角度になるほど輝度が高くなる。このように、通常は導波光として素子内部に閉じ込められる広角度成分の光を強め合うように基本構成を決定し、大部分の光量が分布する導波光を増幅した上で、上記光拡散層を形成すると、外部に出射できる正面方向の光が強め合うように基本構成を決定するよりも、発光効率が高められたＥＬ素子が得られる。具体的には、輝度の角度依存性において、式（１）；正面輝度値＜５０度〜７０度方向の輝度値、の関係を満たすように基本構成を構成する。この関係は、例えば、電子輸送性発光層５の厚さの違いにより簡単に達成できるが、発光層５を含む有機層と一対の電極の材料や厚さなどを適宜選択することにより、任意に達成できるものである。また、さらに、正孔と電子の再結合発光領域６の中心部と反射性電極３との距離をｄ、発光層（この場合は電子輸送性発光層５）に用いている材料の蛍光発光スペクトルのピーク波長をλ、発光層と反射性電極３の間の有機層（この場合は電子輸送性発光層５）の屈折率をｎとしたときに、式（２）；（０．３／ｎ）λ＜ｄ＜（０．５／ｎ）λ、の関係を満たすように、基本構成が構成されているのが特に望ましい。
【００３２】
例えば、上記の例で、電子輸送性発光層５の蛍光発光のピーク波長が５４０ｎｍの緑色光であり、その屈折率が１．６５であれば、上記距離ｄは９８．２〜１６３．６ｎｍの範囲となるようにされているのが、望ましい。
【００３３】
本発明のＥＬ素子の好ましい実施態様は、基本構成として、支持基盤１上に透明電極２、正孔輸送層４、電子輸送性発光層５および反射性電極が順次積層された構成を有し、当該基本構成に、発光層と観測者側の出射媒質との間に全光線透過率が５５％以上８５％以下の光拡散層７を設けたものであり、好ましくは式（１）を満たし、さらに好ましくは式（１）および（２）を満たす基本構成を有する。
【００３４】
なお、光拡散層の形成位置については、上記図１に限定されるものではなく、任意の位置に形成できる。例えば、支持基板１の表面に粘着剤や接着剤を介して光拡散層としての拡散フィルムを貼り合せたり、支持基板１自体に光拡散性を持たせてもよく、また透明電極２と支持基板１の間に形成してもよい。発光面積が比較的大きい照明用途に用いる場合は、基板表面に形成すればよいが、表示装置のように発光面積が小さくなる場合は、発光層と光拡散層との伝送距離による視差を提言するため、できるだけ発光層近傍に形成するのが好ましい。
【００３５】
本発明のＥＬ素子において、前記の基本構成となる有機材料、電極材料、層構成や各層の膜厚に関しては特に限定はなく、従来公知のものを適用することができる。有機層は低分子系材料を真空蒸着して形成してもよいし、高分子系材料を塗布法により形成してもよく、特に制限はない。
【００３６】
具体的な構成として、前記した２層型の有機ＥＬ素子である陽極／正孔輸送層／電子輸送性発光層／陰極のほか、３層型の有機ＥＬ素子である陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極、これらの積層型素子とは異なる陽極／発光層／陰極などの種々の構成を選択でき、特に限定はない。
【００３７】
陽極界面に正孔注入層や陰極界面に電子注入層を設けたり、再結合効率を高めるための電子ブロック層、正孔ブロック層を挿入した構成としてもよい。基本的には、発光効率が高くなる構成、材料、形成方法を選択すると、少ない消費電力で強度のＥＬ発光が得られ、本発明の効果をより高められる。
【００３８】
電極材料も、適宜最適なものを選択できる。通常のＥＬ素子において、陽極には酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化錫などの透明導電膜が用いられ、陰極にはマグネシウムと銀をおよそ１０：１の原子比で共蒸着したものや、カルシウム電極、リチウムを微量ドープしたアルミニウム電極などが陰極の低仕事関数化による電子注入効率向上の観点から応用されているが、特に限定されるものではない。
【００３９】
本発明に用いられる支持基板は、透明性の有無に関わらず、一般的なものが使用できる。ガラス基板を用い、発光を透明電極を介してガラス基板側に取り出す方法のほかに、不透明な金属板を支持基板に用い、当該支持基板とは逆の方面から光を取り出すような構成としてもよい。
【００４０】
また、陽極を透明電極とする以外に、例えば陰極として有機層界面から厚さ数ｎｍ〜十数ｎｍの透光性を維持できる薄さの金属電極を形成し、その後、ＩＴＯを形成するなどして、陰極を透明電極としてもよい。もちろん、ポリマーフィルムのように可撓性のある材料を基板に用いてもよいし、基板自体に光拡散層を形成したものであってもよい。
【００４１】
本発明においては、このような構成からなるＥＬ素子を発光素子として具備することを特徴とする面光源と、さらに上記ＥＬ素子を発光素子として具備することを特徴とする表示装置を、提供できる。これらにより発光効率の高い面光源および表示装置を提供できるものである。
【００４２】
【実施例】
次に、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明をかかる実施例のみに限定するものではない。
【００４３】
＜全光線透過率の測定＞
村上色彩技術研究所社製反射・透過率計ＨＲ−１００型を用い、コリメートした１９ｍｍφの光（平行度は光軸に対して３％以内）を照射し、積分球入り口に光拡散層を設置しない場合の光量（Ｔ１）と設置した場合の光量（Ｔ２）を測定し、Ｔ２／Ｔ１を百分率で求めた。
【００４４】
実施例１
＜有機ＥＬ素子の基本構成の作製＞
ガラス基板の片側にＩＴＯセラミックターゲット（Ｉｎ₂Ｏ₃：ＳｎＯ₂＝９０重量％：１０重量％）から、ＤＣスパッタリング法にて厚さ１００ｎｍのＩＴＯ膜を形成し、透明電極（陽極）を形成した。その後、フォトレジストを用いて、ＩＴＯをエッチングすることで、発光面積が１５ｍｍ×１５ｍｍとなるようにパターンを形成した。そして超音波洗浄を行った後、低圧ＵＶランプを用いてオゾン洗浄した。
【００４５】
つぎに、ＩＴＯ面上に、真空蒸着法により、有機層を順次形成した。まず、正孔注入層として式（３）で表されるＣｕＰｃを、蒸着速度０．３ｎｍ／ｓで、１５ｎｍの厚さに形成した。つぎに、正孔輸送層として、式（４）で表されるα−ＮＰＤを、蒸着速度０．３ｎｍ／ｓで、４０ｎｍの厚さに形成した。最後に、電子輸送性発光層として、式（５）で表されるＡｌｑを、蒸着速度０．３ｎｍ／ｓで、１３０ｎｍの厚さに形成した。
【００４６】
【化１】

【００４７】
【化２】

【００４８】
【化３】

【００４９】
その後、Ｍｇを１ｎｍ／ｓ、Ａｇを０．１ｎｍ／ｓの蒸着速度にて共蒸着し、厚さ１００ｎｍのＭｇＡｇを形成後、ＭｇＡｇの酸化防止の観点から、さらにその上にＡｇを５０ｎｍ形成して、反射性電極（陰極）とした。
真空蒸着装置から取り出したのち、陰極電極側に紫外線硬化性エポキシ樹脂を滴下し、その上にスライドガラスを被せ、十分にエポキシ樹脂が広がった時点で、高圧ＵＶランプを用いてエポキシ樹脂を硬化させ、素子を封止した。
【００５０】
このように作製したサンプルに１４．５Ｖの電圧を印加したところ、７．２ｍＡ／ｃｍ²の電流密度で素子に電流が通じ、発光が観測された。
【００５１】
市販の輝度計（トプコン社製品名ＢＭ９）を用い、図２に示す如く、θ方向の素子の輝度を０度〜８０度方向まで、１０度おきに測定したところ、表１の結果となった。また、φ方向に測定方向を変えて、輝度の角度依存性を測定したが、ほぼ全方向で輝度値は同じであった。
【００５２】
よって、φ方向に関しては、発光は均一に分布していると仮定し、８０度方向までの空間に照射する単位面積当たりの光束量［ｌｍ／ｍ²］を、数値的に積分して算出した。この結果も合わせて、表１に示した。
【００５３】
表１の如く、作製した有機ＥＬ素子は本発明の（１）式を十分に満たしたものであった。また、この素子において、正孔と電子の再結合は、ほぼα−ＮＰＤとＡｌｑの界面で起こる。よって、本発明でいうところの正孔と電子の再結合発光領域の中心部と反射性電極との距離ｄはおよそ１３０ｎｍである。
【００５４】
また励起光源に発光波長が３６５ｎｍのブラックライトを用い、ガラス基板上に蒸着したＡｌｑ薄膜に照射した際の蛍光スペクトルのピーク波長λはおよそ５３０ｎｍであった。また、分光エリプソメータを用いて測定したＡｌｑ薄膜の屈折率ｎはおよそ１．６７であった。よって、上記の有機ＥＬ素子の基本構成は、（２）式も満足するものである。
【００５５】
【表１】

【００５６】
＜光拡散層の作製＞
塩化メチレンを１５ｇに、屈折率１．４３、粒子径０．５μｍのシリコーン粒子を加え、よく攪拌した。さらに、屈折率が１．４９であるポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）樹脂を、濃度が２５％となるように、塩化メチレンにシリコーン粒子を加えた溶液に加えて溶解させた。このときのシリコーン粒子の配合量はＰＭＭＡに対して、それぞれ、６０重量部、７０重量部、８０重量部とした。その後、ＰＭＭＡ層の厚みが約６０μｍとなるように、アプリケーターを用いてコーティングし、乾燥して、光拡散層を作製した。
【００５７】
つぎに、前記のように作製した有機ＥＬ素子の基本構成のガラス基板表面上に、上記の光拡散層を、空気を介さずにＰＭＭＡと屈折率が同じアクリル系粘着剤で貼り合せた。その後、この素子に、１４．５Ｖの印加電圧を印加して、７．２ｍＡ／ｃｍ²の電流密度で素子に電流を流した際の輝度を、０度〜８０度の範囲で測定し、単位面積あたりの光束量を積算した。表２に正面輝度と全光束量を示した。なお、作製した光拡散層の全光線透過率は、本発明の全光線透過率の範囲を満足するものであった。
【００５８】
【表２】

【００５９】
比較例１
実施例１におけるシリコーン粒子に代えて、それぞれ、屈折率１．４３、粒子径３μｍのシリコーン粒子を４０重量部、５０重量部または６０重量部、配合して光拡散層を作製した以外は、実施例１と同様に行った。結果を表３に示した。なお、作製した光拡散層の全光線透過率は、本発明の全光線透過率の範囲を満足しないものであった。
【００６０】
【表３】

【００６１】
実施例２
実施例１においてシリコーン粒子に代えて、それぞれ、屈折率１．７６、粒子径が０．９μｍまたは１．４μｍのアルミナ粒子を３０重量部、５０重量部、配合して光拡散層を作製した以外は、実施例１と同様に行った。結果を表４に示した。なお、作製した光拡散層の全光線透過率は、本発明の全光線透過率の範囲を満足するものであった。
【００６２】
【表４】

【００６３】
比較例２
実施例１においてシリコーン粒子に代えて、それぞれ、屈折率１．７６、粒子径が０．９μｍあるいは１．４μｍのアルミナ粒子を７０重量部、または粒子径が９μｍのアルミナ粒子を３０重量部、配合して光拡散層を作製した以外は、実施例１と同様に行った。結果を表５に示した。なお、作製した光拡散層の全光線透過率は、本発明の全光線透過率の範囲を満足しないものであった。
【００６４】
【表５】

【００６５】
実施例３
実施例１においてシリコーン粒子に代えて、高屈折率である屈折率２、粒子径が１μｍの酸化ジルコニウム粒子を２０重量部、１５重量部、１０重量部あるいは５重量部、または屈折率２．３、粒子径０．６μｍの酸化チタン粒子を５重量部、配合して光拡散層を作製した以外は、実施例１と同様に行った。結果を６表に示した。なお、作製した光拡散層の全光線透過率は、本発明の全光線透過率の範囲を満足するものであった。
【００６６】
【表６】

【００６７】
比較例３
実施例１においてシリコーン粒子に代えて、それぞれ、高屈折率である屈折率２、粒子径が１μｍの酸化ジルコニウム粒子を３０重量部あるいは１重量部、または屈折率２．３、粒子径０．６μｍの酸化チタン粒子を１０重量、配合して光拡散層を作製した以外は、実施例１と同様に行った。結果を表７に示した。なお、作製した光拡散層の全光線透過率は、本発明の全光線透過率の範囲を満足しないものであった。
【００６８】
【表７】

【００６９】
上記の結果から明らかなように、本発明である全光線透過率の範囲を外れる方に向かうほど正面輝度と全光束量の増加度が低くなることがわかる。
【００７０】
これまで、光拡散層は、通常、全光線透過率を高く維持し、通過できる光の量を多くし、かつヘイズを制御して設計されていたが、ＥＬ素子に使用される場合、表２〜７の結果に示したようにヘイズには相関がないことがわかった。そして、上記の結果から明らかなように、粒子の種類、屈折率、粒子径などにかかわらず、光拡散層の全光線透過率を５５％以上８５％以下の間に設計することで、正面輝度と全光束量が共に極めて高い高輝度のＥＬ素子を実現できた。
【００７１】
【発明の効果】
以上のように本発明の光拡散層をＥＬ素子に形成し、かつ有機層とこれを挟持する反射性電極と透明電極とからなる一対の電極が、式（１）の関係を満たすように形成されてなることにより、簡単かつ低コストでもって、効率よく本来ＥＬ素子内部に導波光として失われる光を取り出すことが可能となり、極めて高輝度のＥＬ素子を実現できる。また、本発明の有機ＥＬ素子を用いることで、高効率な、面光源や表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＥＬ素子の一例を示す断面図である。
【図２】本発明のＥＬ素子の特性に係る説明図である。
【符号の説明】
１支持基板
２透明電極（陽極）
３反射性電極（陰極）
４正孔輸送層
５電子輸送性発光層
６発光領域
７光拡散層

Claims

発光層を含む少なくとも１層の有機層、当該有機層を挟持する反射性電極および透明電極とからなる一対の電極、並びに発光層からの発光光が透明電極を介して観測者側に出射されるまでの間に空気を介さずに設けられた光拡散層からなるエレクトロルミネッセンス素子において、光拡散層の全光線透過率が５５％以上８５％以下であり、かつ有機層とこれを挟持する反射性電極と透明電極とからなる一対の電極が、光の出射面から観測者側に放射される発光光の正面輝度値と５０度〜７０度方向の輝度値が、式（１）；正面輝度値＜５０度〜７０度方向の輝度値、の関係を満たすように形成されてなることを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子。
正孔と電子の再結合発光領域の中心部と反射性電極との距離をｄ（ｎｍ）、発光層に用いている材料の蛍光発光スペクトルのピーク波長をλ（ｎｍ）、発光層と反射性電極との問の有機層の屈折率をｎとすると、式（２）；（０．３／ｎ）λ＜ｄ＜（０．５／ｎ）λ、の関係を満たす請求項１記載のエレクトロルミネッセンス素子。
光拡散層が、透明材料中にこれとは屈折率の異なる透明材料または不透明材料を分散分布させた光拡散性部位からなる請求項１または２に記載のエレクトロルミネッセンス素子。
光拡散層が、凹凸面からなる請求項１または２に記載のエレクトロルミネッセンス素子。
光拡散層が、レンズ構造からなる請求項１または２に記載のエレクトロルミネッセンス素子。
請求項１〜５のいずれかに記載のエレクトロルミネッセンス素子を具備することを特徴とする面光源。
請求項１〜５のいずれかに記載のエレクトロルミネッセンス素子を具備することを特徴とする表示装置。