JP5919821B2 - 光学基板及びその製造方法並びに発光表示装置 - Google Patents
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Description
本発明は、光取り出し効果を向上させることができる光学基板及びその製造方法並びにその光学基板を備えた発光表示装置に関する。
有機エレクトロルミネセンス素子（以下「有機ＥＬ素子」ともいう。）は、陽極と陰極とに電界を印加することにより、陽極から注入された正孔と、陰極から注入された電子との再結合エネルギーで発光物質が発光する原理を利用した自発光素子であり、少なくとも、陽極、発光層（発光物質を含む。）及び陰極がその順で積層された多層構造体である。こうした有機ＥＬ素子は、発光層から発した光を外部に効率的に取り出す必要がある。
しかし、有機ＥＬ素子は、屈折率の異なる材料が組み合わされて構成されているので、光の取り出し効率は、そうした材料の屈折率に影響される。例えば、発光層からの光が陽極側から出射する場合、ＩＴＯ等の透明電極の屈折率は１．８〜２．２であり、有機ＥＬ素子が設けられるガラス基板の屈折率は約１．５である。そのため、透明電極を透過した光は、透明電極よりも屈折率の小さいガラス基板で全反射し易く、光の取り出し効率が低下してしまっていた。
こうした問題に対し、特許文献１では、陽極又は陰極とガラス基板との間に凹凸構造の回折格子を設けて光の取り出し効率を改善している。また、特許文献２では、特許文献１に示す回折格子の製造の困難さと製品特性の不安定さの改善を目的として、陽極に接する側のガラス基板面にエッチング液を塗布して溝を設け、その溝に微粒子の分散液を充填させてなる回折格子を設けて光取り出し効率を改善している。また、特許文献３では、陽極とガラス基板との間に、３０ｎｍ〜５０ｎｍのサイズの範囲内の空孔を有する光散乱層を設けて光の取り出し効率を改善している。
しかしながら、特許文献１に記載の技術は、上記のように、回折格子の製造の困難さと製品特性の不安定さの問題があり、現実的な解決手段とはいえなかった。また、特許文献２に記載の技術は、溝をエッチング液で形成するので依然として不安定で難しい手段を用いなければならないという問題があった。また、これら特許文献１，２に記載の技術は、回折格子で光の進行方向を変えることができるものの、ガラス基板内を進む光は空気との界面で反射してガラス基板内を横方向に導波してしまい、光の取り出し効率を十分に向上させることができなかった。
また、特許文献３に記載の技術は、容易な製造方法により光の取り出し効率を一定程度改善できるものの、光散乱層内で散乱した光はガラス基板との界面で反射し、さらにガラス基板と空気との界面でも反射してガラス基板内を横方向に導波してしまい、光の取り出し効率を十分に向上させることができなかった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、光の取り出し効率を向上させることができる光学基板及びその製造方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、そうした光学基板を有する有機ＥＬ素子等の発光表示装置を提供することにある。
（１）上記課題を解決するための本発明に係る光学基板は、透光性基板と、該透光性基板上に設けられた複数の光散乱壁と、前記透光性基板上に設けられるとともに前記光散乱壁を覆う光散乱層と、該光散乱層上に設けられた透明電極とを有し、前記光散乱層が光散乱粒を複数有する、ことを特徴とする。
この発明によれば、透光性基板と透明電極との間に光散乱壁と光散乱層が設けられているので、光が透明電極側から入射したとき、その光は光散乱層が有する光散乱粒で屈折又は反射し、その光の一部は透光性基板から外部に取り出される。また、光散乱粒で屈折又は反射した光の他の一部は光散乱層内を進み、再び光散乱層が有する光散乱粒で屈折又は反射し、又は、光散乱壁で屈折又は反射し、その光の一部は透光性基板から外部に取り出される。また、光散乱壁で屈折又は反射した光の他の一部は光散乱層内を進み、再び光散乱層が有する光散乱粒で屈折又は反射し、又は、光散乱壁で屈折又は反射し、その光の一部は透光性基板から外部に取り出される。こうした屈折又は反射が繰り返されることにより、透明電極側から入射した光は透光性基板から効率的に取り出される。
本発明に係る光学基板において、前記光散乱粒が気泡粒であるように構成する。
この発明によれば、光散乱粒が気泡粒であるので、その気泡粒の屈折率は約１．０となり、その気泡粒の表面で光が屈折又は反射し、光を効果的に散乱させることができる。
本発明に係る光学基板において、前記光散乱壁の高さが、前記光散乱層の厚さの５０％以上９０％以下であるように構成する。
この発明によれば、光散乱壁の高さが光散乱層の厚さの５０％以上９０％以下であるので、光散乱層が有する光拡散粒で屈折又は反射した光が光拡散壁に当たる機会が増す。その結果、光散乱壁に当たった光は光拡散壁で屈折又は反射し、その光の一部は透光性基板から外部に取り出される。
本発明に係る光学基板において、前記光散乱壁の屈折率が、前記光散乱層の屈折率よりも小さいように構成する。
この発明によれば、光散乱壁の屈折率が光散乱層の屈折率よりも小さいので、光散乱層が有する光拡散粒で屈折又は反射した光が光拡散壁に当たって屈折又は反射する。その結果、その光の一部は透光性基板から外部に取り出される。
本発明に係る光学基板において、前記光散乱粒内の屈折率が、該光散乱粒以外の前記光散乱層の屈折率よりも小さいように構成する。
この発明によれば、光散乱粒内の屈折率がその光散乱粒以外の光散乱層の屈折率よりも小さいので、光散乱層内を進む光が光拡散粒で屈折又は反射して散乱する。その結果、その光の一部は透光性基板から外部に取り出される。
（２）上記課題を解決するための本発明に係る光学基板の製造方法は、透光性基板上に複数の光散乱壁を形成する工程と、前記透光性基板上に且つ前記光散乱壁を覆うように光散乱粒を複数有する光散乱層を形成する工程と、前記光散乱層上に透明電極を形成する工程とを有することを特徴とする。
この発明によれば、透光性基板上に且つ光散乱壁を覆うように光散乱粒を複数有する光散乱層を形成し、その後、光散乱層上に透明電極を形成するので、得られた光学基板は、光が透明電極側から入射したとき、その光は光散乱層が有する光散乱粒で屈折又は反射し、その光の一部は透光性基板から外部に取り出される。また、光散乱粒で屈折又は反射した光の他の一部は光散乱層内を進み、再び光散乱層が有する光散乱粒で屈折又は反射し、又は、光散乱壁で屈折又は反射し、その光の一部は透光性基板から外部に取り出される。また、光散乱壁で屈折又は反射した光の他の一部は光散乱層内を進み、再び光散乱層が有する光散乱粒で屈折又は反射し、その光の一部は透光性基板から外部に取り出される。こうした屈折又は反射が光散乱粒と光散乱壁で繰り返されることにより、透明電極側から入射した光は透光性基板から効率的に取り出される。
本発明に係る光学基板の製造方法において、前記光散乱層が有する前記光拡散粒は、前記透光性基板上に且つ前記光散乱壁を覆うように熱及び活性エネルギー線の一方又は両方で硬化する樹脂を塗布した後、該熱及び活性エネルギー線の一方又は両方で硬化させた際に前記樹脂からなる前記光散乱層中に気泡として生じるように構成する。
この発明によれば、光拡散粒を、光散乱壁が設けられた透光性基板を覆うように熱及び活性エネルギー線の一方又は両方で硬化する樹脂を塗布した後、その熱及び活性エネルギー線の一方又は両方で硬化させた際にその樹脂からなる光散乱層中に気泡として生じさせるので、例えば加熱や紫外線照射という簡単な手段によって、光散乱粒を有する光散乱層を形成できる。
本発明に係る光学基板の製造方法において、前記光散乱壁を、透光性樹脂を塗布した後にパターニングして、前記光散乱層の厚さの５０％以上９０％以下の高さに形成するように構成する。
この発明によれば、光散乱壁を、透光性樹脂を塗布した後にパターニングして、光散乱層の厚さの５０％以上９０％以下の高さに形成するので、簡単な手段によって光散乱壁を形成できる。また、光散乱壁の高さを光散乱層の厚さの５０％以上９０％以下としたので、光散乱層が有する光拡散粒で屈折又は反射した光が光拡散壁に当たる機会を増すことができ、光散乱壁に当たった光を光拡散壁で屈折又は反射し、その光の一部は透光性基板から外部に取り出すことができる。
（３）上記課題を解決するための本発明に係る発光表示装置は、透光性基板と、該透光性基板上に設けられた複数の光散乱壁と、前記透光性基板上に設けられるとともに前記光散乱壁を覆い、光散乱粒を複数有する光散乱層と、該光散乱層上に設けられた発光体とを有することを特徴とする。
この発明によれば、光散乱層上に発光体を有するので、発光体で発光した光が光散乱層に入射したとき、その光は光散乱層が有する光散乱粒で屈折又は反射し、その光の一部は透光性基板から外部に取り出される。また、光散乱粒で屈折又は反射した光の他の一部は光散乱層内を進み、再び光散乱層が有する光散乱粒で屈折又は反射し、又は、光散乱壁で屈折又は反射し、その光の一部は透光性基板から外部に取り出される。また、光散乱壁で屈折又は反射した光の他の一部は光散乱層内を進み、再び光散乱層が有する光散乱粒で屈折又は反射し、その光の一部は透光性基板から外部に取り出される。こうした屈折又は反射が光散乱粒と光散乱壁で繰り返されることにより、発光体から入射した光は透光性基板から効率的に取り出される。
本発明に係る発光表示装置において、前記発光体が、前記光散乱層上に設けられた透明な第１電極と、該第１電極上に設けられた有機ＥＬ層と、該有機ＥＬ層上に設けられた第２電極とを有するように構成する。
この発明によれば、発光体が、光散乱層上に設けられた透明な第１電極と、その第１電極上に設けられた有機ＥＬ層と、その有機ＥＬ層上に設けられた第２電極とを有するので、前記した作用と同様、有機ＥＬ層で発光した光は透光性基板から効率的に取り出される。
（４）上記課題を解決するための本発明の他の態様に係る光学基板は、透光性基板と、該透光性基板上に設けられた複数の光散乱壁と、前記透光性基板上に設けられるとともに前記光散乱壁を覆う、光散乱粒を複数有した光散乱層とを有し、前記光散乱壁の高さが、前記光散乱層の厚さの５０％以上９０％以下であることを特徴とする。
この発明によれば、透光性基板上に光散乱壁と光散乱層が設けられているので、光が光散乱層側から入射したとき、その光は光散乱層が有する光散乱粒で屈折又は反射し、その光の一部は透光性基板から外部に取り出される。また、光散乱粒で屈折又は反射した光の他の一部は光散乱層内を進み、再び光散乱層が有する光散乱粒で屈折又は反射し、又は、光散乱壁で屈折又は反射し、その光の一部は透光性基板から外部に取り出される。また、光散乱壁で屈折又は反射した光の他の一部は光散乱層内を進み、再び光散乱層が有する光散乱粒で屈折又は反射し、その光の一部は透光性基板から外部に取り出される。こうした屈折又は反射が光散乱粒と光散乱壁で繰り返されることにより、光散乱層側から入射した光は透光性基板から効率的に取り出される。
本発明に係る光学基板によれば、光散乱層に光が入射したとき、その光は光散乱層が有する光散乱粒で屈折又は反射し、その光の一部は透光性基板から外部に取り出される。また、光散乱粒で屈折又は反射した光の他の一部は光散乱層内を進み、再び光散乱層が有する光散乱粒で屈折又は反射し、又は、光散乱壁で屈折又は反射し、その光の一部は透光性基板から外部に取り出される。また、光散乱壁で屈折又は反射した光の他の一部は光散乱層内を進み、再び光散乱層が有する光散乱粒で屈折又は反射し、その光の一部は透光性基板から外部に取り出される。こうした屈折又は反射が光散乱粒と光散乱壁で繰り返されることにより、光散乱層に入射した光は透光性基板から効率的に取り出される。
本発明に係る光学基板の製造方法によれば、上記効果を奏する光学基板を極めて容易な手段で製造できる。
本発明に係る発光表示装置によれば、上記したように、光の取り出し効率の良い光学基板を有するので、発光層で生じた光を効率的に取り出すことができる。
本発明に係る光学基板及びその製造方法並びに発光表示装置について、図面を参照して詳しく説明する。なお、本発明は、その技術的特徴を有すれば種々の変形が可能であり、以下に具体的に示す実施形態に限定されるものではない。
［光学素子及びその製造方法］
本発明に係る光学基板１０は、図１及び図２に示すように、透光性基板１と、透光性基板１上に設けられた複数の光散乱壁２と、透光性基板１上に設けられるとともに光散乱壁２を覆う光散乱層３と、光散乱層３上に設けられた透明電極５とを有し、その光散乱層３が光散乱粒４を複数有していることに特徴がある。
本発明に係る光学基板１０は、図１及び図２に示すように、透光性基板１と、透光性基板１上に設けられた複数の光散乱壁２と、透光性基板１上に設けられるとともに光散乱壁２を覆う光散乱層３と、光散乱層３上に設けられた透明電極５とを有し、その光散乱層３が光散乱粒４を複数有していることに特徴がある。
以下、各構成について詳しく説明する。
（透光性基板）
透光性基板１は、後述する光散乱壁２や光散乱層３の基材として作用すると共に、その光散乱壁２や光散乱層３で屈折又は反射した光の多くを透過するように作用する。透光性基板１は、ガラス、石英、樹脂等の材料からなる光透過性の基板であればよく、特に基板単体での透過率が８５％以上のものが好ましく用いられる。なお、ここでいう透過率とは、例えば株式会社村上色彩技術研究所製の光線透過率計（型式：ＨＭ−１５０）等により測定した値である。透光性基板１の厚さは特に限定されないが、通常、３０μｍ〜５００μｍの範囲内である。
透光性基板１は、後述する光散乱壁２や光散乱層３の基材として作用すると共に、その光散乱壁２や光散乱層３で屈折又は反射した光の多くを透過するように作用する。透光性基板１は、ガラス、石英、樹脂等の材料からなる光透過性の基板であればよく、特に基板単体での透過率が８５％以上のものが好ましく用いられる。なお、ここでいう透過率とは、例えば株式会社村上色彩技術研究所製の光線透過率計（型式：ＨＭ−１５０）等により測定した値である。透光性基板１の厚さは特に限定されないが、通常、３０μｍ〜５００μｍの範囲内である。
ガラス基板としては、無アルカリガラス、ソーダガラス、鉛アルカリガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸ガラス、シリカガラス等からなる基板を挙げることができる。また、樹脂基板としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル樹脂、ポリメタクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリメチルペンテン樹脂等の熱可塑性樹脂、ポリエステルアクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート等のオリゴマー及び／又はアクリレート系のモノマー等からなる電離放射線硬化性樹脂を紫外線又は電子線等の電磁放射線で硬化させた樹脂、等で構成された基板を挙げることができる。
透光性基板１は、用途に応じてフレキシブルな材質や硬質な材質等が選択される。これらの透光性基板１は、必要に応じて水分、酸素等のガスを遮断するガスバリア性を有する基板であってもよい。
（光散乱壁）
光散乱壁２は、図１及び図２に示すように、透光性基板１上に複数設けられている。光散乱壁２の材質は特に限定されないが、例えば、屈折率ｎ３が、後述する光散乱層２の屈折率ｎ２よりも小さい透明樹脂材料が好ましく用いられる。そうした材料は、光散乱層２の種類との関係で一概には言えないが、例えば、一般的に市販されている感光性樹脂材料の中から選択して用いることができる。屈折率ｎ３が光散乱層３の屈折率ｎ２よりも小さい材料で光散乱壁２を形成することにより、光散乱層３が有する光拡散粒４で屈折又は反射した光が光拡散壁２に当たって屈折又は反射する。その結果、その光の一部は透光性基板１から外部に容易に取り出されることになる。
光散乱壁２は、図１及び図２に示すように、透光性基板１上に複数設けられている。光散乱壁２の材質は特に限定されないが、例えば、屈折率ｎ３が、後述する光散乱層２の屈折率ｎ２よりも小さい透明樹脂材料が好ましく用いられる。そうした材料は、光散乱層２の種類との関係で一概には言えないが、例えば、一般的に市販されている感光性樹脂材料の中から選択して用いることができる。屈折率ｎ３が光散乱層３の屈折率ｎ２よりも小さい材料で光散乱壁２を形成することにより、光散乱層３が有する光拡散粒４で屈折又は反射した光が光拡散壁２に当たって屈折又は反射する。その結果、その光の一部は透光性基板１から外部に容易に取り出されることになる。
光散乱壁２の高さＨは特に限定されないが、光散乱層３の厚さＴの５０％以上９０％以下であることが好ましい。光散乱壁２の高さＨをこの範囲内とすることにより、光散乱層３が有する光拡散粒４で屈折又は反射した光が光拡散壁２に当たる機会が増す。その結果、光散乱壁２に当たった光は光拡散壁２で屈折又は反射し、その光の一部は透光性基板１から外部に取り出される。なお、光散乱壁２の高さＨは、通常、０．４μｍ以上、２μｍ以下である。
光散乱壁２は、透光性基板１上に例えば感光性樹脂材料を所定の厚さで塗布し、その感光性樹脂材料を露光、現像して、所定のパターンで形成される。光散乱壁２のパターンは、例えば、幅が５μｍ以上３０μｍ以下とすることができる。また、光散乱壁２の平面視形状としては、直線形状、格子形状、曲線形状等、各種の形状にパターン形成することができる。なお、光散乱壁２のピッチも特に限定されないが、例えば、２０μｍ以上２００μｍ以下とすることができる。
（光散乱層）
光散乱層３は、図１及び図２に示すように、透光性基板１上に設けられるとともに光散乱壁２を覆うようにして設けられている。さらに、光散乱層３は、光散乱粒４を複数有している。「覆う」とは、図１及び図２に示すように、透光性基板１上に、光散乱壁２よりも厚く光散乱層３を設けて、光散乱壁２を全て覆うという意味である。
光散乱層３は、図１及び図２に示すように、透光性基板１上に設けられるとともに光散乱壁２を覆うようにして設けられている。さらに、光散乱層３は、光散乱粒４を複数有している。「覆う」とは、図１及び図２に示すように、透光性基板１上に、光散乱壁２よりも厚く光散乱層３を設けて、光散乱壁２を全て覆うという意味である。
こうした光散乱層３は、熱及び活性エネルギー線の一方又は両方で硬化する樹脂を塗布した後、その熱及び活性エネルギー線の一方又は両方で硬化させて形成される。そして、このときの熱及び活性エネルギー線の一方又は両方で、塗布した樹脂からなる光散乱層３中で気泡が生じ、その気泡が光散乱粒４となる。このように、光拡散粒４は、光散乱壁２が設けられた透光性基板１を覆うように熱及び活性エネルギー線の一方又は両方で硬化する樹脂を塗布した後、その熱及び活性エネルギー線の一方又は両方で硬化させた際にその樹脂からなる光散乱層３中に気泡として生じた気泡粒である。気泡粒の屈折率は約１．０であり、その気泡粒の表面で光が屈折又は反射し、光を効果的に散乱させることができる。
光拡散層２を形成するための樹脂は、熱硬化性樹脂、又は、紫外線硬化性樹脂等の活性エネルギー線硬化性樹脂を挙げることができる。熱硬化性樹脂としては、イソネート系、エポキシ系の熱硬化性樹脂等を挙げることができる。また、活性エネルギー線硬化性樹脂としては、アクリレート系、メタクリレート系の反応性ビニル基を有する活性エネルギー線硬化性樹脂等を挙げることができる。特に、樹脂中に、所定の温度で揮発する揮発成分が含まれている場合は、加熱によりその揮発成分が気化し、気泡が生じるので、気泡が生じた段階で硬化させることにより、気泡粒である光散乱粒４を有する光散乱層３を形成できる。そうした揮発成分としては、例えば、ペグミア、メチルエチルケトン、硫酸エチル等を挙げることができる。樹脂中に含まれる揮発成分の気化温度は、その揮発成分固有のものであり、含まれる揮発成分によって異なる。
熱硬化性樹脂の場合は、塗布後の熱硬化性樹脂に熱を加えて硬化する際の温度調節により、熱硬化性樹脂中に気泡を生じさせ、その気泡が生じた状態で硬化させて気泡粒である光散乱粒４を形成する。具体的には、塗布後の熱硬化性樹脂に熱を加えて硬化する際に、一般的な予備加熱（仮焼成）及び本加熱（本焼成）の段階的な加熱を行わず、予備加熱（仮焼成）を行うことなく本加熱（本焼成）を行うことによって、熱硬化性樹脂中の揮発成分を気化して気泡を生じさせ、その気泡が生じた状態で硬化させて気泡粒である光散乱粒４を形成する。
紫外線硬化性樹脂の場合は、塗布後の紫外線硬化性樹脂を加熱して樹脂中に気泡を生じさせ、その気泡が生じた状態で紫外線を照射して硬化させて気泡粒である光散乱粒４を形成する。このように、紫外線硬化性樹脂の場合は、熱と紫外線の両方の複合効果により気泡粒である光散乱粒４を生成させることが好ましい。
光散乱層３を形成する樹脂は、光散乱壁２が形成された透光性基板１上に、スピンコート法等の各種の塗布方法によって塗布され、その硬化されて形成される。
なお、活性エネルギー線は、紫外線、電子線等のことであり、通常、紫外線硬化性樹脂が用いられるので、紫外線が好ましく適用される。このように、加熱や紫外線照射という簡単な手段によって、光散乱粒４を有する光散乱層３を容易に形成できる。
（光散乱層内での屈折又は反射）
図３及び図４は、光散乱層３内での光の屈折又は反射の説明図である。第１電極５側から光散乱層３に入射した光は、光散乱層３中の光散乱粒３で屈折又は反射し、その光の一部は透光性基板１から外部に取り出される。また、光散乱粒４で屈折又は反射した光の他の一部は光散乱層３内をさらに進み、再び光散乱層３が有する光散乱粒４で屈折又は反射し、又は、光散乱壁２で屈折又は反射し、その光の一部は透光性基板１から外部に取り出される。また、光散乱壁２で屈折又は反射した光の他の一部は光散乱層３内をさらに進み、再び光散乱層３が有する光散乱粒４で屈折又は反射し、その光の一部は透光性基板１から外部に取り出される。こうした屈折又は反射が光散乱粒４と光散乱壁２とで繰り返されることにより、透明電極５側から光散乱層３に入射した光は、透光性基板１から効率的に取り出されることになる。
図３及び図４は、光散乱層３内での光の屈折又は反射の説明図である。第１電極５側から光散乱層３に入射した光は、光散乱層３中の光散乱粒３で屈折又は反射し、その光の一部は透光性基板１から外部に取り出される。また、光散乱粒４で屈折又は反射した光の他の一部は光散乱層３内をさらに進み、再び光散乱層３が有する光散乱粒４で屈折又は反射し、又は、光散乱壁２で屈折又は反射し、その光の一部は透光性基板１から外部に取り出される。また、光散乱壁２で屈折又は反射した光の他の一部は光散乱層３内をさらに進み、再び光散乱層３が有する光散乱粒４で屈折又は反射し、その光の一部は透光性基板１から外部に取り出される。こうした屈折又は反射が光散乱粒４と光散乱壁２とで繰り返されることにより、透明電極５側から光散乱層３に入射した光は、透光性基板１から効率的に取り出されることになる。
このとき、各層の屈折率を特定することで、上記した光の取り出し効率をより向上させることができ、また、光が透光性基板１の法線方向に向かう指向性をより高めることができる。なお、法線方向とは、透光性基板１の基板面に直交する方向である。
具体的には、光散乱層３中の光散乱粒４内の屈折率ｎ１と、光散乱粒４以外の光散乱層３の屈折率ｎ２と、光散乱壁２の屈折率ｎ３とが、いずれも異なることが好ましい。特に、光散乱粒４内の屈折率ｎ１が、光散乱粒４以外の光散乱層３の屈折率ｎ２よりも小さいことが好ましい。こうすることにより、光散乱層３内を進む光が光拡散粒４で屈折又は反射して散乱するので、その光の一部は透光性基板１から外部に効果的に取り出されることになる。さらに、光散乱壁２の屈折率ｎ３も、光散乱粒４以外の光散乱層３の屈折率ｎ２よりも小さいことが好ましい。こうすることにより、前記同様、光散乱層３内を進む光が光散乱壁２で屈折又は反射して散乱するので、その光の一部は透光性基板１から外部に効果的に取り出されることになる。
ＩＴＯ等の透明電極５の屈折率は約１．８〜２．２の範囲であり、透光性基板１であるガラス基板の屈折率は約１．５である。そのため、本発明を構成する光散乱壁２や光散乱層３を有さない従来の構成では、透明電極５を透過した光は、透明電極５よりも屈折率の小さいガラス基板で全反射し易く、光の取り出し効率が低下してしまっていた。しかしながら、光散乱壁２や光散乱層３を有する本発明に係る光学基板１０は、透明電極５を通過した光が光散乱層３中の光散乱粒４で屈折又は反射し、さらにその光が光散乱壁２で屈折又は反射して、より多くの光が透光性基板１側に向かうようにでき、光取出し面に指向性を持たせることができる。その結果、光を光取出し面である透光性基板１側に集め、単位面積当たりの光の取り出し効率を向上させることができる。
（透明電極）
透明電極５は、任意の構成であり、図１に示す光学基板１０Ａでは光散乱層３上に設けられているが、図２に示す光学基板１０Ｂでは設けられていない。この透明電極５は、後述する発光表示装置１１では第１電極５となり、有機ＥＬ層６に電荷を注入するための電極として機能する。透明電極５は、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ（ＩＴＯ）、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ（ＩＺＯ）、Ｚｎ−Ｏ、Ｚｎ−Ｏ−Ａｌ、Ｚｎ−Ｓｎ−Ｏ等の透明導電性酸化物で形成されていることが好ましく、なかでも、ＩＴＯ又はＩＺＯの透明導電性酸化物で形成されていることが好ましい。ＩＴＯ又はＩＺＯからなる透明電極５は、導電性と光透過性に優れ、電気抵抗率が低いことから、光の取り出し効率を向上させるとともに、後述する発光表示装置１１の第１電極５として用いられる場合は、発光層６Ｂの駆動電圧を低電圧化することができる。
透明電極５は、任意の構成であり、図１に示す光学基板１０Ａでは光散乱層３上に設けられているが、図２に示す光学基板１０Ｂでは設けられていない。この透明電極５は、後述する発光表示装置１１では第１電極５となり、有機ＥＬ層６に電荷を注入するための電極として機能する。透明電極５は、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ（ＩＴＯ）、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ（ＩＺＯ）、Ｚｎ−Ｏ、Ｚｎ−Ｏ−Ａｌ、Ｚｎ−Ｓｎ−Ｏ等の透明導電性酸化物で形成されていることが好ましく、なかでも、ＩＴＯ又はＩＺＯの透明導電性酸化物で形成されていることが好ましい。ＩＴＯ又はＩＺＯからなる透明電極５は、導電性と光透過性に優れ、電気抵抗率が低いことから、光の取り出し効率を向上させるとともに、後述する発光表示装置１１の第１電極５として用いられる場合は、発光層６Ｂの駆動電圧を低電圧化することができる。
透明導電性酸化物で形成された透明電極５の透過率は、可視領域３８０ｎｍ〜７８０ｎｍにおける光透過率が５０％以上になるように、好ましくは８０％以上であることが好ましい。この透過率も、例えば株式会社村上色彩技術研究所製の光線透過率計（型式：ＨＭ−１５０）等により測定した値である。透明電極５の厚さは、上記した透過率を満たす範囲内で任意に設定され、通常、０．１μｍ〜０．１５μｍの範囲内である。
透明電極５の形成は、透明導電性酸化物の種類や透光性基板１の耐熱性に応じた成膜手段とパターニング手段が適用される。成膜手段としては、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、各種のＣＶＤ法等を適用でき、パターニング手段としてフォトリソグラフィを適用できる。
（製造方法）
光学基板１０は、透光性基板１上に複数の光散乱壁２を形成する工程と、透光性基板１上に且つ光散乱壁２を覆うように光散乱粒４を複数有する光散乱層３を形成する工程と、光散乱層３上に透明電極５を形成する工程とを有する方法で製造できる。各工程での、光散乱壁２、光散乱層３、透明電極５の形成方法は、上記した各構成の説明欄で説明したので、ここではその説明を省略するが、本発明に係る光学基板の製造方法によれば、上記した格別の効果を奏する光学基板１０を容易に且つ特性が安定した態様で製造できる。
光学基板１０は、透光性基板１上に複数の光散乱壁２を形成する工程と、透光性基板１上に且つ光散乱壁２を覆うように光散乱粒４を複数有する光散乱層３を形成する工程と、光散乱層３上に透明電極５を形成する工程とを有する方法で製造できる。各工程での、光散乱壁２、光散乱層３、透明電極５の形成方法は、上記した各構成の説明欄で説明したので、ここではその説明を省略するが、本発明に係る光学基板の製造方法によれば、上記した格別の効果を奏する光学基板１０を容易に且つ特性が安定した態様で製造できる。
以上説明したように、本発明に係る光学基板及びその製造方法によれば、光散乱壁２と光散乱層３が設けられているので、光が透明電極５側又は光散乱層３側から入射したとき、その光は光散乱層３が有する光散乱粒４で屈折又は反射し、その光の一部は透光性基板１から外部に取り出される。また、光散乱粒４で屈折又は反射した光の他の一部は光散乱層３内を進み、再び光散乱層３が有する光散乱粒４で屈折又は反射し、又は、光散乱壁２で屈折又は反射し、その光の一部は透光性基板１から外部に取り出される。また、光散乱壁２で屈折又は反射した光の他の一部は光散乱層３内を進み、再び光散乱層３が有する光散乱粒４で屈折又は反射し、その光の一部は透光性基板１から外部に取り出される。こうした屈折又は反射が光散乱壁２や光散乱層３で繰り返されることにより、入射した光は透光性基板１から効率的に取り出される。
透明電極５が設けられた光学基板１０Ａは、光取り出し効率を改善する用途であれば、各種の表示装置等に好ましく用いられる。例えば、後述する発光表示装置１１、カラーフィルター、液晶表示素子、電子ペーパー等の構成部材として好ましく用いられる。具体的には、透明電極５は、発光表示装置１１に設けられる陽極又は陰極として用いられ、液晶表示素子又はカラーフィルターに設けられる液晶駆動電極として用いられ、又は、電子ペーパーの白黒反転駆動用電極として用いられる。さらにこれ以外であってもよく、例えば、透明電極５に電磁波シールド機能を持たせた場合であれば、プラズマディスプレイパネルの表示面に用いてもよい。
一方、透明電極５が設けられていない光学基板１０Ｂは、電極を必要としないが、光取り出し効率を改善する用途であれば、各種の表示装置の表示面に貼り合わせて用いられる。例えば、有機ＥＬディスプレイ、液晶ディスプレイ、電子ペーパー、携帯電話、スマートホン、タブレット、等の表示装置の表示面に貼り合わせて設けることができる。こうすることで、表示面から出射する光の観察者側への指向性を高めることができる。
［発光表示装置］
（基本構成）
本発明に係る発光表示装置１１は、透光性基板１と、透光性基板１上に設けられた複数の光散乱壁２と、透光性基板１上に設けられるとともに光散乱壁２を覆い、光散乱粒４を複数有する光散乱層３と、光散乱層３上に設けられた発光体（５，６，７）とを有する。この発光表示装置１１では、発光体で発光した光が光散乱層３側に入射したとき、その光は光散乱層３が有する光散乱粒４で屈折又は反射し、その光の一部は透光性基板１から外部に取り出される。また、光散乱粒４で屈折又は反射した光の他の一部は光散乱層３内を進み、再び光散乱層３が有する光散乱粒４で屈折又は反射し、又は、光散乱壁２で屈折又は反射し、その光の一部は透光性基板１から外部に取り出される。また、光散乱壁２で屈折又は反射した光の他の一部は光散乱層３内を進み、再び光散乱層３が有する光散乱粒４で屈折又は反射し、その光の一部は透光性基板１から外部に取り出される。こうした屈折又は反射が光散乱粒４と光散乱壁２で繰り返されることにより、発光体から入射した光は透光性基板１から効率的に取り出される。
（基本構成）
本発明に係る発光表示装置１１は、透光性基板１と、透光性基板１上に設けられた複数の光散乱壁２と、透光性基板１上に設けられるとともに光散乱壁２を覆い、光散乱粒４を複数有する光散乱層３と、光散乱層３上に設けられた発光体（５，６，７）とを有する。この発光表示装置１１では、発光体で発光した光が光散乱層３側に入射したとき、その光は光散乱層３が有する光散乱粒４で屈折又は反射し、その光の一部は透光性基板１から外部に取り出される。また、光散乱粒４で屈折又は反射した光の他の一部は光散乱層３内を進み、再び光散乱層３が有する光散乱粒４で屈折又は反射し、又は、光散乱壁２で屈折又は反射し、その光の一部は透光性基板１から外部に取り出される。また、光散乱壁２で屈折又は反射した光の他の一部は光散乱層３内を進み、再び光散乱層３が有する光散乱粒４で屈折又は反射し、その光の一部は透光性基板１から外部に取り出される。こうした屈折又は反射が光散乱粒４と光散乱壁２で繰り返されることにより、発光体から入射した光は透光性基板１から効率的に取り出される。
発光体は、発光源を有するものであれば特に限定されない、例えば、自発光型の発光層を有する有機ＥＬ素子、又は、バックライトを備えた液晶表示素子や電子ペーパー等、又は、プラズマディスプレイパネル等を挙げることができる。
具体的には、図５及び図６に示すように、光散乱層２上に設けられた透明な第１電極５と、第１電極５上に設けられた有機ＥＬ層６と、有機ＥＬ層６上に設けられた第２電極７とを有する有機ＥＬ素子からなる発光体を例示できる。こうした有機ＥＬ素子を備えた発光表示装置１１は、詳しくは、透光性基板１と、透光性基板１上に設けられた複数の光散乱壁２と、透光性基板１上に設けられるとともに光散乱壁２を覆い、光散乱粒４を複数有する光散乱層３と、光散乱層３上に設けられた透明な第１電極５と、第１電極５上に設けられた有機ＥＬ層６と、有機ＥＬ層６上に設けられた第２電極７とを有する。
以下では、有機ＥＬ素子を備えた発光表示装置１１の各構成について説明するが、各構成のうち、透光性基板１、光散乱壁２、光散乱層３及び透明な第１電極５（上記では「透明電極５」で説明した。）は、既述のとおりであるので、ここではその説明を省略又は最小限にする。
（第１電極）
第１電極５は、上記した透明電極５と同じであるが、発光表示装置１１に適用される場合には、その後に形成される有機ＥＬ層６に正孔又は電子を供給するための電極である。第１電極５が、有機ＥＬ層６で発生した光の取り出し側に設けられる。通常は、製造手順の観点から、第１電極５を陽極とし、後述する第２電極７を陰極とすることが好ましい。
第１電極５は、上記した透明電極５と同じであるが、発光表示装置１１に適用される場合には、その後に形成される有機ＥＬ層６に正孔又は電子を供給するための電極である。第１電極５が、有機ＥＬ層６で発生した光の取り出し側に設けられる。通常は、製造手順の観点から、第１電極５を陽極とし、後述する第２電極７を陰極とすることが好ましい。
（有機ＥＬ層）
有機ＥＬ層６は、図５に示すように、第１電極５と第２電極７との間に挟まれており、少なくとも正孔注入輸送層６Ａと発光層６Ｂとを有し、具体的には正孔注入輸送層６Ａと発光層６Ｂと電子注入輸送層６Ｃとを有するように構成されている。この有機ＥＬ層６は、正孔注入輸送機能を有する層と、発光層と、電子注入輸送機能を有する層とを有するものであれば、各種の呼び名の層が設けられていてもよい。例えば、正孔注入層、正孔輸送層、正孔注入輸送層、電子輸送層、電子注入層、電子注入輸送層等が必要に応じて設けられる。なお、図６に示すように、第１電極５側から、正孔注入層６ａ、正孔輸送層６ｂ、発光層６ｃ、電子輸送層６ｄ、電子注入層６ｅの順で設けられていてもよい。
有機ＥＬ層６は、図５に示すように、第１電極５と第２電極７との間に挟まれており、少なくとも正孔注入輸送層６Ａと発光層６Ｂとを有し、具体的には正孔注入輸送層６Ａと発光層６Ｂと電子注入輸送層６Ｃとを有するように構成されている。この有機ＥＬ層６は、正孔注入輸送機能を有する層と、発光層と、電子注入輸送機能を有する層とを有するものであれば、各種の呼び名の層が設けられていてもよい。例えば、正孔注入層、正孔輸送層、正孔注入輸送層、電子輸送層、電子注入層、電子注入輸送層等が必要に応じて設けられる。なお、図６に示すように、第１電極５側から、正孔注入層６ａ、正孔輸送層６ｂ、発光層６ｃ、電子輸送層６ｄ、電子注入層６ｅの順で設けられていてもよい。
なお、一般的には、正孔注入層に正孔輸送機能を付与した正孔注入輸送層が用いられる場合が多く、また、電子注入層に電子輸送機能を付与した電子注入輸送層が用いられる場合が多いので、以下では、代表的な構成として、図５に示すように、第１電極５を陽極とし、その陽極側から、正孔注入輸送層６Ａ、発光層６Ｂ、電子注入輸送層６Ｃで構成されてなる有機ＥＬ層６を例にして具体的に説明する。また、必要に応じて、正孔ブロック層又は電子ブロック層等のように、正孔又は電子の突き抜けを防止し、さらに励起子の拡散を防止して発光層内に励起子を閉じ込めて再結合効率を高めるための層等を加えてもよい。
（正孔注入輸送層）
正孔注入輸送層６Ａは、第１電極５に接する態様で設けられ、発光層６Ｂへの正孔の注入を安定化させるように作用するとともに、発光効率を高めるように作用する。正孔注入輸送層６Ａは、第１電極５と発光層６Ｂとの間に設けられるので、第１電極５から注入された正孔を発光層６Ｂ内へ輸送するように作用する層であれば特に限定されない。正孔注入輸送層６Ａは、正孔注入機能と正孔輸送機能を有するものであれば、正孔注入層と呼ばれる単一層であっても正孔輸送層と呼ばれる単一層であってもよく、また、正孔注入層と呼ばれる層と正孔輸送層と呼ばれる層からなる２層構造であってもよく、また、発光層６Ｂが正孔注入機能と正孔輸送機能の両機能を有する場合には正孔注入輸送層として設けられていなくてもよい。
正孔注入輸送層６Ａは、第１電極５に接する態様で設けられ、発光層６Ｂへの正孔の注入を安定化させるように作用するとともに、発光効率を高めるように作用する。正孔注入輸送層６Ａは、第１電極５と発光層６Ｂとの間に設けられるので、第１電極５から注入された正孔を発光層６Ｂ内へ輸送するように作用する層であれば特に限定されない。正孔注入輸送層６Ａは、正孔注入機能と正孔輸送機能を有するものであれば、正孔注入層と呼ばれる単一層であっても正孔輸送層と呼ばれる単一層であってもよく、また、正孔注入層と呼ばれる層と正孔輸送層と呼ばれる層からなる２層構造であってもよく、また、発光層６Ｂが正孔注入機能と正孔輸送機能の両機能を有する場合には正孔注入輸送層として設けられていなくてもよい。
正孔注入輸送層６Ａの構成材料は、第１電極５から注入された正孔を発光層６Ｂ内に安定して輸送することができる材料であれば特に限定されるものではなく、前述した発光層６Ｂの発光材料（色素系発光材料、金属錯体系発光材料、高分子系発光材料）として例示した化合物の他、アリールアミン類、スターバースト型アミン類、フタロシアニン類、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化アルミニウム等の酸化物、アモルファスカーボン、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリフェニレンビニレン等の導電性高分子及びそれらの誘導体を用いることができる。ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリフェニレンビニレン等の導電性高分子及びそれらの誘導体は、酸がドープされていてもよい。具体的には、Ｎ，Ｎ’−ビス（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）−ベンジジン（α−ＮＰＤ）、４，４，４−トリス（３−メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＣｚ）等が挙げられる。
正孔注入輸送層６Ａの成膜方法としては、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法等の乾式法、あるいは、印刷法、インクジェット法、スピンコート法、キャスティング法、ディップコート法、バーコート法、ブレードコート法、ロールコート法、グラビアコート法、フレキソ印刷法、スプレーコート法等の湿式法等を挙げることができる。正孔注入輸送層６Ａの厚さは、陽極である第１電極５から正孔が注入され、発光層６Ｂに正孔を輸送することができる機能を十分に発揮する厚さであれば特に限定されるものではないが、具体的には０．５ｎｍ〜１０００ｎｍ程度で設定することができ、中でも５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内であることが好ましい。
（発光層）
発光層６Ｂは、電子と正孔との再結合の場を提供して発光する機能を有するものであり、例えば図５に示すように、正孔注入輸送層６Ａと電子注入輸送層６Ｃとの間に挟まれて構成されている。発光層６Ｂの構成材料としては、色素系発光材料、金属錯体系発光材料、高分子系発光材料を挙げることができる。
発光層６Ｂは、電子と正孔との再結合の場を提供して発光する機能を有するものであり、例えば図５に示すように、正孔注入輸送層６Ａと電子注入輸送層６Ｃとの間に挟まれて構成されている。発光層６Ｂの構成材料としては、色素系発光材料、金属錯体系発光材料、高分子系発光材料を挙げることができる。
色素系発光材料としては、例えば、シクロペンタジエン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、トリフェニルアミン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピラゾロキノリン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、シロール誘導体、チオフェン環化合物、ピリジン環化合物、ペリノン誘導体、ペリレン誘導体、オリゴチオフェン誘導体、トリフマニルアミン誘導体、クマリン誘導体、オキサジアゾールダイマー、ピラゾリンダイマー等を挙げることができる。
金属錯体系発光材料としては、中心金属にＡｌ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｉｒ、Ｐｔ等、又はＴｂ、Ｅｕ、Ｄｙ等の希土類金属を有し、配位子にオキサジアゾール、チアジアゾール、フェニルピリジン、フェニルベンゾイミダゾール、キノリン構造等を有する金属錯体を挙げることができる。そうした金属錯体としては、例えば、アルミニウムキノリノール錯体、ベンゾキノリノールベリリウム錯体、ベンゾオキサゾール亜鉛錯体、ベンゾチアゾール亜鉛錯体、アゾメチル亜鉛錯体、ポルフィリン亜鉛錯体、ユーロピウム錯体、イリジウム金属錯体、プラチナ金属錯体等が挙げられる。具体的には、トリス（８−ヒドロキシキノリノラト）アルミニウム錯体（Ａｌｑ３）を用いることができる。
高分子系発光材料としては、例えば、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリシラン誘導体、ポリアセチレン誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポリフルオレノン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリキノキサリン誘導体、ポリジアルキルフルオレン誘導体、及びそれらの共重合体等を挙げることができる。また、上記の色素系発光材料及び金属錯体系発光材料を高分子化したものも挙げられる。
発光層６Ｂの厚さは、電子と正孔との再結合の場を提供して発光する機能を発現することができる程度の厚さであれば特に限定されるものではなく、１ｎｍ〜２００ｎｍ程度とすることができる。発光層６Ｂの形成方法としては、発光表示装置１１に要求される微細なパターンの形成が可能な方法であれば特に限定されない。例えば、蒸着法、印刷法、インクジェット法、スピンコート法、キャスティング法、ディッピング法、バーコート法、ブレードコート法、ロールコート法、グラビアコート法、フレキソ印刷法、スプレーコート法、自己組織化法（交互吸着法、自己組織化単分子膜法）等を挙げることができる。中でも、蒸着法、スピンコート法、インクジェット法が好ましい。
（電子注入輸送層）
電子注入輸送層６Ｃは、発光層６Ｂと第２電極７との間に設けられるので、第２電極７から注入された電子を発光層６Ｂに安定して輸送するように作用する層であれば特に限定されない。電子注入輸送層６Ｃは、電子注入機能と電子輸送機能を有するものであれば、電子注入層と呼ばれる単一層であっても電子輸送層と呼ばれる単一層であってもよく、また、電子注入層と呼ばれる層と電子輸送層と呼ばれる層からなる２層構造であってもよく、また、発光層６Ｂが電子注入機能と電子輸送機能の両機能を有する場合には電子注入輸送層として設けられていなくてもよい。
電子注入輸送層６Ｃは、発光層６Ｂと第２電極７との間に設けられるので、第２電極７から注入された電子を発光層６Ｂに安定して輸送するように作用する層であれば特に限定されない。電子注入輸送層６Ｃは、電子注入機能と電子輸送機能を有するものであれば、電子注入層と呼ばれる単一層であっても電子輸送層と呼ばれる単一層であってもよく、また、電子注入層と呼ばれる層と電子輸送層と呼ばれる層からなる２層構造であってもよく、また、発光層６Ｂが電子注入機能と電子輸送機能の両機能を有する場合には電子注入輸送層として設けられていなくてもよい。
電子注入機能を有する構成材料としては、発光層６Ｂ内への電子の注入を安定化させることができる材料であれば特に限定されるものではなく、上記発光層６Ｂの発光材料（色素系発光材料、金属錯体系発光材料、高分子系発光材料）として例示した化合物の他、Ｂａ、Ｃａ、Ｌｉ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｓｒ等のアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の単体、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、フッ化ストロンチウム、フッ化バリウム、フッ化リチウム、フッ化セシウム等のアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属のフッ化物、アルミリチウム合金等のアルカリ金属の合金、酸化マグネシウム、酸化ストロンチウム、酸化アルミニウム等の金属酸化物、ポリメチルメタクリレートポリスチレンスルホン酸ナトリウム等のアルカリ金属の有機錯体等を挙げることができる。
また、電子輸送機能を有する構成材料としては、第２電極７から注入された電子を発光層６Ｂ内へ輸送することができる材料であれば特に限定されるものではなく、例えば、バソキュプロイン（ＢＣＰ）、バソフェナントロリン（Ｂｐｅｈｎ）等のフェナントロリン誘導体、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、トリス（８−ヒドロキシキノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）等のアルミキノリノール錯体等を挙げることができる。
電子注入輸送層６Ｃの成膜方法としては、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法等の乾式法、あるいは、印刷法、インクジェット法、スピンコート法、キャスティング法、ディップコート法、バーコート法、ブレードコート法、ロールコート法、グラビアコート法、フレキソ印刷法、スプレーコート法等の湿式法等を挙げることができる。電子注入輸送層６Ｃの厚さは、電子注入機能と電子輸送機能とが十分に発揮される厚さであれば特に限定されるものではなく、０．１ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内とすることが好ましく、より好ましくは０．５ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内である。
（第２電極）
第２電極７は、発光層６Ｂに電子を供給するための電極である。第２電極７は光取り出し側ではないので、その構成材料は特に制限はなく、例えば、チタン、金、クロム、鉄、モリブデン、タングステン、銅、ルテニウム、レニウム、ＩＴＯ、ＩＺＯ等を挙げることができる。第２電極７の厚さは特に限定されるものではないが、通常、１５０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲であることが好ましい。
第２電極７は、発光層６Ｂに電子を供給するための電極である。第２電極７は光取り出し側ではないので、その構成材料は特に制限はなく、例えば、チタン、金、クロム、鉄、モリブデン、タングステン、銅、ルテニウム、レニウム、ＩＴＯ、ＩＺＯ等を挙げることができる。第２電極７の厚さは特に限定されるものではないが、通常、１５０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲であることが好ましい。
第２電極７の形成方法としては、例えば化学的気相成長法、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理的気相成長法が挙げられるが、特に融点の高い材料からなる緻密な膜を成膜できる高エネルギーでの成膜手段であるスパッタリング法又はイオンプレーティング法が好ましい。
（その他の構成）
第２電極７を形成した後においては、必要に応じて、例えば封止層（図示しない）を設けてもよいし、封止層を介して透明基材（図示しない）を設けてもよい。封止層としては、高分子材料を塗布して形成したものであってもよいし、高分子材料からなる樹脂フィルムを貼り合わせたものであってもよい。高分子材料としては、例えば、フッ素系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエステル、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルサルフォン、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィド、液晶性ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリミクロイキシレンジメチレンテレフタレート、ポリオキシメチレン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアクリレート、アクリロニトリル−スチレン樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン、シリコーン樹脂、非晶質ポリオレフィン等が挙げられる。また、２種類以上の共重合体を用いることもできる。また、ゾル−ゲル反応で成膜できる有機−無機系材料等を用いることもできる。
第２電極７を形成した後においては、必要に応じて、例えば封止層（図示しない）を設けてもよいし、封止層を介して透明基材（図示しない）を設けてもよい。封止層としては、高分子材料を塗布して形成したものであってもよいし、高分子材料からなる樹脂フィルムを貼り合わせたものであってもよい。高分子材料としては、例えば、フッ素系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエステル、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルサルフォン、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィド、液晶性ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリミクロイキシレンジメチレンテレフタレート、ポリオキシメチレン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアクリレート、アクリロニトリル−スチレン樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン、シリコーン樹脂、非晶質ポリオレフィン等が挙げられる。また、２種類以上の共重合体を用いることもできる。また、ゾル−ゲル反応で成膜できる有機−無機系材料等を用いることもできる。
また、バリア層（図示しない）を形成してもよい。バリア層としては、バリア性機能を有する各種の無機層や有機層を挙げることができる。例えば、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等の窒化物や酸化物等からなる無機層は、物理的蒸着法や化学的蒸着法により成膜することができる。また、バリア性の樹脂フィルムやガラスをバリアフィルムとして設けてもよい。
このように、有機ＥＬ素子を備えた発光表示装置１１は、上記した本発明に係る光学基板１０の透明な第１電極５上に、有機ＥＬ層６を有するので、その有機ＥＬ層６で発光した光が第１電極５から透光性基板１側に入射したとき、その光は光散乱層３が有する光散乱粒４で屈折又は反射し、その光の一部は透光性基板１から外部に取り出される。また、光散乱粒４で屈折又は反射した光の他の一部は光散乱層３内を進み、再び光散乱層３が有する光散乱粒４で屈折又は反射し、又は、光散乱壁２で屈折又は反射し、その光の一部は透光性基板１から外部に取り出される。また、光散乱壁２で屈折又は反射した光の他の一部は光散乱層３内を進み、再び光散乱層３が有する光散乱粒４で屈折又は反射し、その光の一部は透光性基板１から外部に取り出される。こうした屈折又は反射が光散乱粒４と光散乱壁２で繰り返されることにより、第１電極５から透光性基板１側に入射した光は透光性基板１から効率的に取り出される。
こうした発光表示装置１１は、パッシブマトリクス型の有機ＥＬ装置を構成してもよいし、薄膜トランジスタ回路とともにアクティブマトリックス型の有機ＥＬ装置を構成してもよい。
以下に、実施例と比較例を挙げて本発明を更に詳しく説明する。なお、本発明の範囲は以下の実施例に限定されない。
［実施例１］
透光性基板１として、厚さ０．７ｍｍのガラス基板を用い、その透光性基板１上に光散乱壁２を形成した。光散乱壁２は、感光性絶縁材料（東レ株式会社製、製品名：ＤＬ−１６０２）をスピンコート法で塗布した後に加熱して成膜し、その後に露光、現像して、ピッチ１２５μｍ、幅約２０μｍ、高さ約０．５μｍになるように形成した。この光散乱壁２の屈折率ｎ３は約１．６であった。
透光性基板１として、厚さ０．７ｍｍのガラス基板を用い、その透光性基板１上に光散乱壁２を形成した。光散乱壁２は、感光性絶縁材料（東レ株式会社製、製品名：ＤＬ−１６０２）をスピンコート法で塗布した後に加熱して成膜し、その後に露光、現像して、ピッチ１２５μｍ、幅約２０μｍ、高さ約０．５μｍになるように形成した。この光散乱壁２の屈折率ｎ３は約１．６であった。
光散乱壁２が形成された透光性基板１上に、熱硬化性樹脂（ＤＮＰファインケミカル株式会社製、製品名：ＩＴ−ＭＰ１９１６）を硬化後の厚さが約１μｍになるようにスピンコートした後、プリベイクをせず積算光量１００ｍＪで露光した。露光した後、２３０℃で３０分間加熱して光散乱層３を形成した。形成した後の光散乱層３には、加熱持に気泡粒が生じた多数の光散乱粒４が発生していた。この光散乱層３の屈折率ｎ２は約１．７であり、上記した光散乱壁２の屈折率ｎ３よりも大きい。なお、光散乱粒４内の屈折率ｎ１は約１．０である。また、光散乱粒４の大きさは、直径約５〜８μｍであった。光散乱粒４の数を顕微鏡で調べたところ、１００μｍ×１００μｍの面積中に２０８個存在していた。
光散乱層３上に透明電極５を形成した。透明電極５は、光散乱層３上に厚さ２００ｎｍのＩＺＯ膜をスパッタリング法で成膜した。こうして、図１に示す形態の光学基板１０Ａを作製した。
次に、その透明電極５上に、有機ＥＬ層６を形成した。有機ＥＬ層６は、抵抗加熱による真空成膜手段により、順に、正孔注入層６ａとしてＭｏＯ３（厚さ３０ｎｍ）を設け、正孔輸送層６ｂとしてＮＰＤ（厚さ１２０ｎｍ）を設け、発光層６ｃとしてＮＰＤ（厚さ２０ｎｍ）を設け、電子輸送層６ｄとしてＡｌｑ３（厚さ６０ｎｍ）を設け、電子注入層６ｅとしてＬｉＦ（厚さ２ｎｍ）を設けて構成した。さらにその上に、第２電極７である陰極として、Ａｌ（厚さ３００ｎｍ）を設けた。このとき、真空成膜手段による各材料の成膜レートは、ＭｏＯ３：０．２〜０．２５Å／ｓ、ＮＰＤ：０．８〜１．０Å／ｓ、Ａｌｑ３：０．２Å／ｓ、ＬｉＦ：０．１Å／ｓ、Ａｌ：５．０Å／ｓであった。こうして、光学基板１０Ａ上に有機ＥＬ層６を形成してなる発光表示装置を作製した。
その後、封止部材としてガラス基板を用い、そのガラス基板を紫外線硬化性樹脂（協立化学株式会社製）を介して第２電極７である陰極上に設けて封止した。
［実施例２］
実施例１において、光散乱層３の厚さを６０μｍにした他は、実施例１と同様にして、実施例２の発光表示装置を作製した。
実施例１において、光散乱層３の厚さを６０μｍにした他は、実施例１と同様にして、実施例２の発光表示装置を作製した。
［比較例１］
実施例１において、透光性基板１上に光散乱壁２を形成せず、さらに光散乱粒４を有する光散乱層３も形成しない他は、実施例１と同様にして、比較例１の発光表示装置を作製した。この発光表示装置は、透光性基板１上に第１電極５を設け、その透明電極５上に、順に、正孔注入層６ａとしてＭｏＯ３（厚さ３０ｎｍ）を設け、正孔輸送層６ｂとしてＮＰＤ（厚さ１２０ｎｍ）を設け、発光層６ｃとしてＮＰＤ（厚さ２０ｎｍ）を設け、電子輸送層６ｄとしてＡｌｑ３（厚さ６０ｎｍ）を設け、電子注入層６ｅとしてＬｉＦ（厚さ２ｎｍ）を設け、さらに封止部材を設けて構成した。
実施例１において、透光性基板１上に光散乱壁２を形成せず、さらに光散乱粒４を有する光散乱層３も形成しない他は、実施例１と同様にして、比較例１の発光表示装置を作製した。この発光表示装置は、透光性基板１上に第１電極５を設け、その透明電極５上に、順に、正孔注入層６ａとしてＭｏＯ３（厚さ３０ｎｍ）を設け、正孔輸送層６ｂとしてＮＰＤ（厚さ１２０ｎｍ）を設け、発光層６ｃとしてＮＰＤ（厚さ２０ｎｍ）を設け、電子輸送層６ｄとしてＡｌｑ３（厚さ６０ｎｍ）を設け、電子注入層６ｅとしてＬｉＦ（厚さ２ｎｍ）を設け、さらに封止部材を設けて構成した。
［比較例２］
実施例１において、透光性基板１上に光散乱壁２を形成せず、光散乱粒４を有する光散乱層３だけを形成した他は、実施例１と同様にして、比較例２の発光表示装置を作製した。
実施例１において、透光性基板１上に光散乱壁２を形成せず、光散乱粒４を有する光散乱層３だけを形成した他は、実施例１と同様にして、比較例２の発光表示装置を作製した。
［比較例３］
実施例１において、透光性基板１上に光散乱壁２を形成したが、光散乱粒４が形成されていない光散乱層３を形成した。それ以外は、実施例１と同様にして、比較例３の発光表示装置を作製した。なお、光散乱粒４が形成されていない光散乱層３は、熱硬化性樹脂（ＤＮＰファインケミカル株式会社製、製品名：ＩＴ−ＭＰ１９１６）を硬化後の厚さが約１μｍになるようにスピンコートした後、１２０℃でプリベイクした後、積算光量１００ｍＪで露光し、その後、２３０℃で３０分間加熱することによって、光散乱粒４の無い光散乱層３を形成した。
実施例１において、透光性基板１上に光散乱壁２を形成したが、光散乱粒４が形成されていない光散乱層３を形成した。それ以外は、実施例１と同様にして、比較例３の発光表示装置を作製した。なお、光散乱粒４が形成されていない光散乱層３は、熱硬化性樹脂（ＤＮＰファインケミカル株式会社製、製品名：ＩＴ−ＭＰ１９１６）を硬化後の厚さが約１μｍになるようにスピンコートした後、１２０℃でプリベイクした後、積算光量１００ｍＪで露光し、その後、２３０℃で３０分間加熱することによって、光散乱粒４の無い光散乱層３を形成した。
［輝度の測定結果］
実施例１，２及び比較例１〜３の発光表示装置について、輝度測定装置（株式会社トプコン製、製品名：ＢＭ−８）を用い、同等の電流値（２．３Ａ）にて輝度を測定した。その結果、実施例１の発光表示装置の輝度は１１０２ｃｄ／ｍ２であり、実施例２の発光表示装置の輝度は１１５２ｃｄ／ｍ２であった。一方、比較例１の発光表示装置の輝度は８２５ｃｄ／ｍ２であり、比較例２の発光表示装置の輝度は９３０ｃｄ／ｍ２であり、比較例３の発光表示装置の輝度は９１０ｃｄ／ｍ２であった。実施例１の発光表示装置の発光輝度は、比較例１の発光表示装置の発光輝度よりも約３４％向上しており、比較例２の発光表示装置の発光輝度よりも約１８％向上しており、比較例３の発光表示装置の発光輝度よりも約２１％向上していることが確認された。この結果から、透光性基板１上に光散乱壁２を形成し、さらに光散乱粒４を有する光散乱層３を形成することで、輝度が向上し、光散乱層３に入射した光が透光性基板１から効率的に取り出されることが分かった。
実施例１，２及び比較例１〜３の発光表示装置について、輝度測定装置（株式会社トプコン製、製品名：ＢＭ−８）を用い、同等の電流値（２．３Ａ）にて輝度を測定した。その結果、実施例１の発光表示装置の輝度は１１０２ｃｄ／ｍ２であり、実施例２の発光表示装置の輝度は１１５２ｃｄ／ｍ２であった。一方、比較例１の発光表示装置の輝度は８２５ｃｄ／ｍ２であり、比較例２の発光表示装置の輝度は９３０ｃｄ／ｍ２であり、比較例３の発光表示装置の輝度は９１０ｃｄ／ｍ２であった。実施例１の発光表示装置の発光輝度は、比較例１の発光表示装置の発光輝度よりも約３４％向上しており、比較例２の発光表示装置の発光輝度よりも約１８％向上しており、比較例３の発光表示装置の発光輝度よりも約２１％向上していることが確認された。この結果から、透光性基板１上に光散乱壁２を形成し、さらに光散乱粒４を有する光散乱層３を形成することで、輝度が向上し、光散乱層３に入射した光が透光性基板１から効率的に取り出されることが分かった。
１ 透光性基板
２ 光散乱壁
３ 光散乱層
４ 光散乱粒
５ 透明電極（第１電極）
６ 有機ＥＬ層
６Ａ 正孔注入輸送層
６Ｂ 発光層
６Ｃ 電子注入輸送層
６ａ 正孔注入層
６ｂ 正孔輸送層
６ｃ 発光層
６ｄ 電子輸送層
６ｅ 電子注入層
７ 第２電極
１０ 光学基板
１１ 発光表示装置
２ 光散乱壁
３ 光散乱層
４ 光散乱粒
５ 透明電極（第１電極）
６ 有機ＥＬ層
６Ａ 正孔注入輸送層
６Ｂ 発光層
６Ｃ 電子注入輸送層
６ａ 正孔注入層
６ｂ 正孔輸送層
６ｃ 発光層
６ｄ 電子輸送層
６ｅ 電子注入層
７ 第２電極
１０ 光学基板
１１ 発光表示装置
Claims (7)
- 透光性基板と、該透光性基板上に設けられた複数の光散乱壁と、前記透光性基板上に設けられるとともに前記光散乱壁を覆う、熱及び活性エネルギー線の一方又は両方で硬化する樹脂を硬化させて形成される樹脂からなる光散乱層と、該光散乱層上に設けられた透明電極とを有し、前記光散乱層が光散乱粒を複数有する光学基板であって、
前記光散乱粒が気泡粒であり、
前記光散乱壁の屈折率が、前記光散乱層の屈折率よりも小さく、
前記光散乱粒内の屈折率が、該光散乱粒以外の前記光散乱層の屈折率よりも小さい、ことを特徴とする光学基板。 - 前記光散乱壁の高さが、前記光散乱層の厚さの５０％以上９０％以下である、請求項１に記載の光学基板。
- 透光性基板上に複数の光散乱壁を形成する工程と、前記透光性基板上に且つ前記光散乱壁を覆うように、光散乱粒を複数有する、熱及び活性エネルギー線の一方又は両方で硬化する樹脂を硬化させて形成される樹脂からなる光散乱層を形成する工程と、前記光散乱層上に透明電極を形成する工程とを有する光学基板の製造方法の製造方法であって、
前記光散乱粒が気泡粒であり、
前記光散乱壁の屈折率が、前記光散乱層の屈折率よりも小さく、
前記光散乱粒内の屈折率が、該光散乱粒以外の前記光散乱層の屈折率よりも小さい、ことを特徴とする光学基板の製造方法。 - 前記光散乱層が有する前記光散乱粒は、前記透光性基板上に且つ前記光散乱壁を覆うように熱及び活性エネルギー線の一方又は両方で硬化する樹脂を塗布した後、該熱及び活性エネルギー線の一方又は両方で硬化させた際に前記樹脂からなる前記光散乱層中に気泡粒として生じる、請求項３に記載の光学基板の製造方法。
- 前記光散乱壁を、透光性樹脂を塗布した後にパターニングして、前記光散乱層の厚さの５０％以上９０％以下の高さに形成する、請求項３又は４に記載の光学基板の製造方法。
- 透光性基板と、該透光性基板上に設けられた複数の光散乱壁と、前記透光性基板上に設けられるとともに前記光散乱壁を覆い、光散乱粒を複数有する、熱及び活性エネルギー線の一方又は両方で硬化する樹脂を硬化させて形成される樹脂からなる光散乱層と、該光散乱層上に設けられた発光体とを有する発光表示装置であって、
前記光散乱粒が気泡粒であり
前記光散乱壁の屈折率が、前記光散乱層の屈折率よりも小さく、
前記光散乱粒内の屈折率が、該光散乱粒以外の前記光散乱層の屈折率よりも小さい、ことを特徴とする発光表示装置。 - 前記発光体が、前記光散乱層上に設けられた透明な第１電極と、該第１電極上に設けられた有機ＥＬ層と、該有機ＥＬ層上に設けられた第２電極とを有する、請求項６に記載の発光表示装置。
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