JP6413266B2 - El素子、照明装置、ディスプレイ装置、液晶ディスプレイ装置、およびel素子の製造方法 - Google Patents
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Description
このようなEL素子として、例えば、蛍光有機化合物を含む発光層を陽極と陰極との間に挟んだ発光構造を透光性基板の片面上に設けて構成された有機EL素子が用いられることが多い。このような有機EL素子は、陽極と陰極の間に直流電圧を印加し、発光層に電子および正孔を注入して再結合させることにより励起子を生成し、この励起子が失活する際の光の放出を利用して発光する。
しかし、このようなEL素子では、発光層から放出された光が透光性基板から外部に射出する際に、一部の光が透光性基板の表面上で全反射されてしまい、内部反射を繰り返すうちに減衰するなどして、光量損失が生じるという問題があった。この場合、光の外部取り出し効率(以下、光取り出し効率という)は一般に20%程度と言われている。
このように光取り出し効率が低いと、必要な輝度を得るために、より多くの投入電力が必要となる。また、投入電力が増大されることで、EL素子に対する負荷が増大して素子自体の信頼性を低下させることにもなる。
このような問題に関し、EL素子における光取り出し効率を向上させる目的で透光性基板に微細な凹凸を形成し、全反射することでロスしている光線の一部を外部に取り出すようにしたEL素子が提案されている。例えば、特許文献1には、透光性基板の一方の面に複数のマイクロレンズエレメントを平面的に配列してなるマイクロレンズアレイを形成することが提案されている。
特許文献1に記載の技術のように、透光性基板の表面にマイクロレンズエレメントを設ける場合、マイクロレンズエレメントへの入射角によっては、発光層側に反射される光成分がある。このような光成分はEL素子の内部に戻ることにより光量損失を起こしやすいという問題がある。
したがって、特許文献1に記載の技術では、マイクロレンズエレメントを有しない場合に比べれば、光取り出し効率を向上できるものの、さらに光取り出し効率を向上することが強く求められていた。
また、本発明は、このようなEL素子を備えることにより省電力性能を向上することができる、照明装置、ディスプレイ装置、および液晶ディスプレイ装置を提供することを目的とする。
本発明の第6の態様のEL素子の製造方法は、透明電極、発光層、および対向電極がこの順に積層されたEL発光部と、前記発光層で発生した光を外部に出射するため、凹凸形状を有する光学シートが表面に配置された透光性基板と、光散乱粒子を含んで構成され、前記EL発光部と前記透光性基板との間に配置された光散乱層と、を備えるEL素子の製造方法であって、前記透光性基板に、平均粒子径が100nm未満の第2光散乱粒子とバインダーとが混合された第2光散乱粒子塗液を塗布することと、前記第2光散乱粒子塗液を乾燥させることによって第2光散乱層を形成することと、前記第2光散乱層に、平均粒子径が100nm以上の第1光散乱粒子とバインダーとが混合された第1光散乱粒子塗液を塗布することと、前記第1光散乱粒子塗液を乾燥させることによって第1光散乱層を形成することと、前記第1光散乱層上に前記EL発光部の前記透明電極を積層することと、
を含み、前記第1光散乱粒子塗液における前記第1光散乱粒子の粒子濃度よりも、前記第2光散乱粒子塗液における前記第2光散乱粒子の粒子濃度を低くすることで、前記光散乱層における前記透明電極に向いた第1表面において前記第1光散乱粒子の凝集体による凹凸形状を形成し、前記透光性基板に向いた第2表面において密集状態の前記第2光散乱粒子を前記第1表面の凹凸形状に比べて滑らかな面に沿って整列させる方法とする。
また、本発明の照明装置、ディスプレイ装置、および液晶ディスプレイ装置によれば、本発明のEL素子を備えるため、省電力性能を向上することができるという効果を奏する。
本発明の実施形態のEL素子およびこれを備える液晶ディスプレイ装置について説明する。
図1は、本発明の実施形態の液晶ディスプレイ装置およびEL素子の構成を示す模式的な断面図である。図2は、図1におけるA部の模式的な部分拡大図である。図3(a)、(b)は、それぞれ図2におけるC部およびD部の模式的な部分拡大図である。
なお、各図は模式図のため、形状や寸法は誇張されている(以下の図面も同様)。
液晶パネル11に好適な構成の例としては、例えば、平面視矩形状に配列された画素における光透過率を、偏光板に挟まれた液晶層の偏光状態を画素ごとに独立して制御することにより変化させて、画像表示を行う構成が可能である。この場合、液晶層の偏光状態は、画素ごとに配置された図示略の電極によって、画像信号に応じた電界を印加することにより制御される。
このため、EL素子10は、均一な照明光を液晶パネル11に照射できればよいが、本実施形態では、独立に発光可能な複数の発光画素を有している。図1には、一発光画素における構成を示しており、このため、EL素子10では、図示のような構成が、図示の左右方向および図示奥行き方向に複数隣接して形成されている。
発光構造体5は、液晶パネル11に照射する照明光をEL発光によって発生する装置部分である。
本実施形態では、発光構造体5で発生した光B0は、光散乱層6、透光性基板7、および光指向性フィルム9を透過して、光B1として外部に出射され、液晶パネル11に照射される。
本明細書において、「透光性」とは、特に断らない限り、発光構造体5で発生した光B0の波長光に関する透光性を意味する。
対向基板1は、本実施形態では、EL素子10の厚さ方向の一方の外表面を形成している。
対向基板1は、特に透光性を必要とはしないため、発光構造体5を積層可能な適宜の材質、例えば、合成樹脂、ガラス、金属などを用いることが可能である。
本実施形態では、一例として、後述する透光性基板7と同様の材質を採用している。
透光性基板7に用いる材料としては、種々のガラス材料を用いることができる他に、PMMA(ポリメタクリル酸メチル樹脂)、ポリカーボネート、ポリスチレン、PEN(ポリエチレンナフタレート樹脂)、PET(ポリエチレンテレフタレート樹脂)等の合成樹脂材料を用いることができる。
合成樹脂材料を用いる場合、特に好ましい材料はシクロオレフィン系のポリマーである。このポリマーは、加工性及び耐熱性、耐水性、光学透光性等の材料特性の全てにおいて優れたものである。
発光構造体5は、透明電極4と対向電極2とに電圧を印加することにより発光層3が発光するものであり、従来公知のさまざまな構成を採用することができる。
本実施形態では、なるべく多くの光B0を光指向性フィルム9から出射するため、対向電極2は、良好な光反射機能を有する材料を採用することが好ましい。対向電極2の光反射率としては、50%以上100%以下とすることが好ましい。
対向電極2として、光反射率が低いかあるいは透明な材質を用いる場合には、対向電極2から対向基板1までの間に、光反射層を設けることが好ましい。この光反射層は、対向電極2と対向基板1との中間に設けてもよいし、対向基板1あるいは対向電極2に積層して設けたり、対向基板1の内部に設けたりすることも可能である。
また、対向基板1自体を、光反射性の材質で製作することにより、対向基板1が光反射層を兼ねる構成とすることも可能である。
ただし、発光層3の構成は、これに限定されるものではなく、発光層3から射出する光線の波長をR(赤色)、G(緑色)、B(青色)とすることのできる適宜材料を用いた任意の構成を採用することが可能である。
また、液晶ディスプレイ装置50をフルカラーディスプレイ用途で使用する場合には、例えば、発光層3を、R、G、Bに対応した3種類の発光材料に塗り分けた構成や、白色発光層上にカラーフィルターを重ねた構成を採用することができる。
光散乱層6は、層厚方向に、光散乱粒子の粒子密度を変えることで、透明電極4から入射する光B0が透過しやすく、透光性基板7側から入射する光を透光性基板7の方に反射しやすくなる構成としている。
具体的には、図2に模式的に示すように、光散乱層6は、第1表面6aと第2表面6bとの間に、第1光散乱層6Aと、第2光散乱層6Bとが形成されている。
図2は模式図のため、第1光散乱層6Aと第2光散乱層6Bとの間に境界面Sを図示しているが、境界面Sに、物理的な界面が形成されることは必須ではない。例えば、第1光散乱層6Aから第2光散乱層6Bに、光散乱粒子の粒子密度が連続的に変化し、物理的が界面が形成されない構成が可能である。
本実施形態では、境界面Sは、製法上の光散乱粒子の粒子密度を切り替えた境界の位置を示しており、必ずしも物理的な界面にはなっていない。
光散乱粒子16Aとしては、例えば、シリカ、アルミナ、酸化チタン、硫酸バリウム等の無機系粒子、アクリル、スチレン、アクリル/スチレン共重合体、メラミン等の有機系粒子、あるいはこれらの粒子から選ばれた2種類以上の粒子を混合したものを採用することができる。
光散乱粒子16Aの平均粒子径としては、50nm〜1000nmが好ましく、100nm〜300nmがより好ましい。なお、粒子径は、SALD−7100(商品名;島津製作所製)を用いて測定できる。
第1光散乱層6Aの第1表面6aは、光散乱粒子16Aが塊状に凝集して形成された凝集体17が分布することによって凹凸形状が形成されている。この凹凸形状は、凝集体17により形成されるため、規則性を有しておらず、凹凸ピッチや深さは、ばらついている。第1表面6aの凹凸の大きさとしては、隣接する凹凸の高低差が、0.2μm〜3μm程度であることが好ましい。
1つの凸部を形成する凝集体17の粒子数としては、光散乱粒子16Aの粒径分布にもよるが、例えば、2個〜10個程度が好ましい。
バインダー19Aのバインダーマトリックス材料としては、例えば、電離放射線硬化型または熱硬化型の合成樹脂、例えば、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、スチレン系樹脂、アクリル/スチレン系の共重合樹脂を使用することができる。
電離放射線として紫外線を用いる場合、バインダーマトリックス材料に光散乱粒子16Aを混合したハードコート層形成用塗液に光重合開始剤が加えられる。光重合開始剤は、公知の光重合開始剤を用いることができるが、用いるバインダーマトリックス形成材料にあったものを用いることが好ましい。
光重合開始剤としては、例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンジルメチルケタールなどのベンゾインとそのアルキルエーテル類等を用いることができる。光重合開始剤の使用量は、バインダーマトリックス形成材料に対して0.5重量部以上20重量部以下である。好ましくは1重量部以上5重量部以下である。
平滑化層12の材質としては、バインダー19Aに好適な上記の合成樹脂のうちから適宜の樹脂材料を選択することが可能である。
ただし、平滑化層12の屈折率は、光B0が表面4aで全反射されないか、または全反射される量を低減できるような屈折率とする。すなわち、平滑化層12の屈折率は、透明電極4の屈折率以上、または透明電極4の屈折率未満の場合に透明電極4の屈折率に近い屈折率を有する。透明電極4の屈折率未満の場合の屈折率差は、0.4以下であることが好ましく、0.2以下であることがより好ましい。
例えば、高屈折率微粒子としては、例えば、ジルコニア、チタニア、チタン酸カリウム、チタン酸バリウム、酸化亜鉛等の金属酸化物のうち1種を単体で、または2種以上を混合して用いることができる。この中でも特に、ジルコニアおよびチタニアは、屈折率が高く、化学的安定性に優れ、可視光域における光の透過率が高く、粒径が揃え易い等の性質を備えるため好ましい。
またこれらの高屈折微粒子は、表面が修飾されていてもよい。
また、平滑化層12を備えることにより、透明電極4を平滑な接合面12a上に形成することができるため、透明電極4の層厚のバラツキを抑制することができる。
例えば、第1表面6a上に、直に透明電極4を形成すると、第1表面6aの凹凸形状に応じて、透明電極4の層厚にバラツキが生じる。透明電極4の層厚がばらつくと、輝度ムラが生じたり、電流のショートが発生したりする問題が生じる可能性があるが、本実施形態ではこれらの発生を防止できる。
光散乱粒子16Bとしては、上述した光散乱粒子16Aに好適な粒子材料のうちから適宜の1種以上の粒子材料を選択することができる。光散乱粒子16Bの種類は、光散乱粒子16Aと同じでもよいし、異なっていてもよい。
光散乱粒子16Bの平均粒子径は、光散乱粒子16Aと同様の平均粒子径を採用することが可能である。ただし、後述する層状整列部18を形成する一手段として、光散乱粒子16Bの平均粒径を小径にする場合には、光散乱粒子16Aよりも平均粒子径が小さい光散乱粒子16Bを採用することもできる。
このため、光散乱粒子16Bの平均粒子径としては、例えば、50nm〜300nmが好ましく、50nm〜150nmがより好ましい。
基材13の材質としては、透光性を有する樹脂フィルムを採用することができる。例えば、セルローストリアセテート、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアセタール、ポリメタアクリル酸メチル、ポリカーボネート、ポリウレタン等の熱可塑性樹脂からなる延伸フィルムまたは未延伸フィルムを採用することができる。
基材13の透過率としては、例えば、90%以上であることが好ましい。
接合層14として好適な材料としては、例えば、アクリル系、ウレタン系、ゴム系、シリコーン系等の各種の粘着剤、接着剤が挙げられる。
いずれの場合も、接合層14は、高温となる発光構造体5に隣接されているため、100℃で貯蔵弾性率G’が1.0×10+4(Pa)程度以上のもの用いることが望ましい。
貯蔵弾性率G’がこれより低いと、使用中に基材13と透光性基板7との間に位置ずれが生じてしまう可能性がある。このような位置ずれは、発光構造体5の発光画素と、光指向性フィルム9との間の位置ずれにつながり、このような位置ずれは、後述する光指向性フィルム9による光取り出し効率の低下につながるおそれがある。
また、接合層14を構成する粘着剤や接着剤は両面テープ状のものでもよいし、単層のものでもよい。
具体的には、第2光散乱層6Bにおける光散乱粒子16Bの粒子密度が、第1光散乱層6Aの粒子密度以上になっており、かつ、粒子密度が、基材13の入射側表面13aに隣接する第2表面6bで最も高くなるように構成されている。
このため、第2光散乱層6Bの第2表面6bでは、密集状態の光散乱粒子16Bが、第1表面6aの凹凸形状に比べて滑らかな面である基材13の入射側表面13aに沿って整列しており、入射側表面13aの近傍に層状整列部18が形成されている。層状整列部18は、光散乱粒子16Bが密集しているため、入射光はほとんど、光散乱粒子16Bを通ることになる。
これに対して、層状整列部18と境界面Sの間の領域の第2光散乱層6Bは、層状整列部18に比べて光散乱粒子16Bの粒子密度が低い領域であり、光散乱粒子16Bの間には、バインダー19Bが充填された隙間が形成されている、
光指向性フィルム9は、シート状の透光性材料からなる基材部9Aの一方の表面に、凹凸形状を有する光指向性構造層部9Bが設けられている。
このような合成樹脂材料の例として、例えば、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネ−ト樹脂、ポリスチレン樹脂、MS(アクリルとスチレンの共重合体)樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、シクロオレフィンポリマー等の熱可塑性樹脂を挙げることができる。
その他の例としては、例えば、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またはアクリレート系等からなる電離放射線硬化性樹脂等を挙げることができる。
このため、光指向性構造層部9Bの表面形状は、平坦面9aの組み合わせからなり、光指向性構造層部9Bの頂部の加工上の微小丸みの湾曲面以外には、曲面を有しない。
このように、光指向性構造層部9Bの表面に、曲面でなく平坦面9aを備えることより、光指向性構造層部9Bを透過する光、反射する光の透過率、反射率の入射角度に対する角度依存性を強くすること可能となる。このため、光指向性構造層部9Bを透過する光の角度が絞られるため、光の指向性を大きくすることが可能となる。
ただし、光指向性構造層部9Bにおける光再分配効果を高め、光指向性フィルム9から出射される光B1の指向性を強くするためには、2軸方向における各単位プリズムレンズ9bの頂角θを同じ値にすることが好ましい。この場合、指向性の低い角度の方向のブリズムで光が散乱されにくくなる。
単位プリズムレンズ9bの高さは、すべて同一でもよいし、適宜変化されていてもよい。
光指向性構造層部9Bの材質は、基材部9Aと同一の材質を採用することができる。
また、光指向性フィルム9は、上記のような流し込み凝固により成形する方法の他、熱可塑性樹脂を用いた押出し成形または射出成形や、例えば、紫外線硬化型樹脂等の電離放射線硬化性樹脂を用いた電離放射線成形法などで成形することもできる。その際、基材部9Aおよび光指向性構造層部9Bの形状を、一体的に成形してもよいし、例えば、基材部9A、光指向性構造層部9Bをそれぞれ分割して成形し、その後に組み立てるようにしてもよい。
また、いずれの場合にも、光指向性フィルム9を形成する材料に光拡散機能を発揮するフィラー等の拡散剤を分散させて成形することができる。
さらに、光指向性フィルム9には、帯電防止剤として導電性微粒子のアンチモン含有酸化スズ(ATO)や、スズ含有酸化インジウム(ITO)等の超微粒子を分散させてもよい。帯電防止剤を分散することで、光指向性フィルム9の防汚性を向上させることができる。
この場合、基材部9Aの厚さは、用いる材料の剛性等の特性にもよるが、50μm〜300μmとすることが、加工性および取扱いの面から見て好ましい。
接合層8の材料としては、上述した接合層14と同様な材料、構成を採用することができる。ただし、接合層8は、接合層14とまったく同様の材料、構成とする必要はなく、例えば、接合対象の材質の相違や使用時の温度条件の相違などに応じて、上述の材料、構成のうちから接合層14と異なる適宜材料、構成を選択することが可能である。
接合層8では、透光性基板7の出射側表面7bから出射された光が、その出射角度分布を保って光指向性フィルム9に入射てきるようにすることが、光指向性フィルム9による指向性を所定の範囲に収めるためには特に重要である。
このため、接合層8は、層厚の安定が確保され、かつ接合層8の透過光の散乱が抑制されるような透明な構成が特に好ましい。具体的には、例えば、接合層8のベース材料との屈折率差が少ないビーズ等の微粒子を混ぜた構成などが特に好ましい。また、接合層8は光指向性フィルム9や透光性基板7との間の屈折率であればそれぞれとの界面での反射が抑えられるため、好ましい。
そして、発光構造体5上に対向基板1を貼り合わせる。次に、透光性基板7の入射側表面7aに接合層8を介して、上述のようにして成形された光指向性フィルム9を貼り合わせる。
図4(a)、(b)、(c)は、本発明の実施形態のEL素子の製造工程の一例を示す模式的な工程説明図である。
このとき、図示略の接合層14は、予め出射側表面13b上に塗工しておいてもよいし、以下に説明する光散乱層6を形成した後に塗工してもよい。
塗布方法としては、例えば、スピンコート、ダイコート、カーテンコートなど公知の塗布方法から適宜選択することができる。
このような構成は、バインダー19B内で、光散乱粒子16Bが沈降する傾向を有することで、ある程度は自然に形成される。
このような構成をより確実に形成するには、例えば、微小粒径の光散乱粒子16Bを高濃度に含む光散乱粒子塗液60Bを用いるとよい。この場合、混合の過程で、小粒径の光散乱粒子16Bが大粒径の光散乱粒子16Bの隙間に入り込んで行くため、入射側表面13aの近傍に光散乱粒子16Bが整列しやすくなる。
例えば、光散乱粒子16Bが酸化チタン、バインダー19Bがアクリルの場合、粒径が100nm未満の酸化チタンを、アクリルに50wt%含んだ光散乱粒子塗液60Bを厚さ0.5μm〜1μmとなるように塗布することが好適である。
また、光散乱粒子16Bの粒径が大きい場合には、自重による沈降効果が高まるため、光散乱粒子塗液60Bにおける光散乱粒子16Bの濃度を低めに設定するとよい。
例えば、上記と同様の材料、塗布厚さの場合、粒径が100nm程度の酸化チタンを、アクリルに50wt%含んだ光散乱粒子塗液60Bが好適である。
塗布方法としては、光散乱粒子塗液60Bの塗布方法と同様の方法を採用することができる。
このような構成は、バインダー19Aに低濃度の微粒子からなる光散乱粒子16Aを含む場合に、ある程度は自然に形成される。
好適となる凹凸形状をより確実に形成するには、例えば、大きめの粒径の光散乱粒子16Aを高濃度に含む光散乱粒子塗液60Aを用いるとよい。この場合、混合の過程で発生する凝集によって形成される凝集体17の径が大きくなるため、例えば、0.2μm〜0.8μm程度の好ましい凹凸形状が容易に得られる。
例えば、光散乱粒子16Aが酸化チタン、バインダー19Aがアクリルの場合、粒径が100nmを超える酸化チタンを、アクリルに30wt%含んだ光散乱粒子塗液60Aを厚さ0.5μm〜1μmとなるように塗布することが好適である。
また、光散乱粒子16Aの粒径がそれほど大きくない場合には、光散乱粒子塗液60Aにおける濃度を、適宜の塊状に凝集しやすい濃度に設定するとよい。
例えば、上記と同様の材料、塗布厚さの場合、粒径が100nm程度の酸化チタンを、アクリルに20wt%含んだ光散乱粒子塗液60Aが好適である。
このような第1光散乱層6Aは、内部でも光散乱粒子16Aが凝集し、これら離間した凝集体17の間に、バインダー19Aが充填された状態になっている。
このようにして、基材13上に光散乱層6が形成される。なお、予め基材13に接合層14を塗工しなかった場合には、接合層14を塗工する。
このようにして組立体15が製造される。
図1に示すように、発光層3で発生した光B0は、透明電極4の表面4aに到達する。
光B0は、発光層3から種々の方向に放射されるため、所定の配光分布を有している。
本実施形態では、図2に示すように、表面4aと接して、透明電極4の屈折率と近い(一致する場合も含む)屈折率を有する平滑化層12が設けられている。
このため、光B0は、それぞれ進路を略直進して(直進する場合を含む)、表面4aで略全反射されることなく(完全に全反射されない場合も含む)平滑化層12に入射して略直進し、第1表面6aに到達する。
このため、光B0は、配光分布が略変わることなく、平滑化層12内を進んで、第1表面6aに達する。
すなわち、光散乱粒子16Aにより散乱されて平滑化層12内に戻る光は、凝集体17の表面から満遍なく外部に出射されるため、凸部の側方から散乱された光は、透明電極4に向かうことなく隣り合う凝集体17の凸部に再入射する。
これに対して、例えば、第1表面6aにおいて、光散乱粒子16Aが密集して平面上に整列して構成されているとすると、このような光散乱粒子16Aは散乱反射面として機能するため、平滑化層12側に出射される散乱光は、すべていったん平滑化層12に入射して透明電極4に向かう。このため、第1表面6aが凹凸形状に形成されている場合に比べて光散乱層へ再入射する確率が低下する。
また、第1表面6aがバインダー19Aのみによる平坦面として形成されているとすると、平滑化層12は、バインダー19Aの屈折率に比べて高屈折率であるため、光B0の入射角によっては全反射が起こる。このため、平滑化層12への戻り光が多くなる。
本実施形態のような第1表面6aによれば、凹凸形状により、これらのような戻り光の発生が抑制されるため、光B0が効率的に第1光散乱層6Aに入射する。
光B0は、第2光散乱層6B内で、光散乱粒子16Bにより散乱されて種々の方向に偏向しつつ進むため、全体として光の進行方向が多様化する。
そして、図3(b)に示すように、第2表面6bから、入射側の配光分布よりも広範囲に放射される光B2として、透光性基板7に入射していく。
平坦面9aは、出射側表面7bに対して傾斜しているため、光B2’は、平坦面9aに対する入射角に応じて屈折され、EL素子10の正面方向に近い方向に偏向された光B5として出射される。
このように戻る光B3は、光散乱層6がない場合には、透光性基板7を出射後に直接的に、透明電極4に入射して、発光構造体5の内部で減衰してしまう。
しかし、本実施形態では、図3(b)に示すように、基材13を介して、第2光散乱層6Bが設けられているため、入射側表面7aから透明電極4側に向かう光B3は、基材13を透過して、第2光散乱層6Bの第2表面6bに到達する。
第2表面6bには、平坦な入射側表面13aに沿って密集して整列しているため光B0に対して散乱反射面として機能する層状整列部18が形成されている。このため、光B3は、光B4のように散乱反射されて、光B2と同様に、光指向性フィルム9に向かう光となる。その際、光B4は、散乱反射されることにより配光分布をもつため、大部分が平坦面9aによって全反射されない方向に反射される。この結果,光B4が平坦面9aに到達すると、その入射角度分布に応じて外部に出射される。
また、例えば、光B2’’のように、単位プリズムレンズ9bの平坦面9aで全反射される場合にも、光散乱層6の第2光散乱層6Bが層状整列部18(図3(b)参照)を備えるため、図1に白抜き矢印で示すように、単位プリズムレンズ9bと層状整列部18との間で反射を繰り返し、層状整列部18で散乱反射されることにより、次第に光B2’と同様に外部に出射させる成分が増えていく。
このため、層状整列部18を有しない場合のように、光B3が透明電極4に戻って光量損失となる成分が低減される。
また、液晶ディスプレイ装置50は、このようなEL素子10を備えるため、必要な輝度を得るためのEL素子10の電力消費量が低減されて、省電力な装置となる。
次に、本実施形態の第1変形例のEL素子について説明する。
図5は、本発明の実施形態の第1変形例のEL素子の主要部の構成を示す模式的な断面図である。
EL素子20は、上記実施形態のEL素子10に代えて、液晶ディスプレイ装置50における照明装置として用いることができる。
以下、上記実施形態と異なる点を中心に説明する。
その際、本変形例では、基材13および接合層14が削除されている。このため、これらによる反射や吸収による光量損失がなくなるため、上記実施形態に比べて、さらに光取り出し効率を向上することができる。
また、基材13および接合層14を削除することができるため、製造コストをより低減することができる。
また、EL素子10、20は、画素駆動可能であるため、画像信号に基づいて各発光画素を発光させることにより、例えば、画像、文字情報、絵柄パターンなどを表示するディスプレイ装置として用いることも可能である。
例えば、各発光層を同時に駆動して面発光光源を構成することも可能である。
また、光指向性構造層部9Bの凹凸形状は、これら以外にも、公知の種々の凹凸形状を採用することができる。例えば、光指向性構造層部9Bは、単位プリズムレンズを有さず、大きさや形状が異なる複数の凹凸形状によって形成されていてもよい。
4 透明電極
4a 表面
5 発光構造体(EL発光部)
6 光散乱層
6A 第1光散乱層
6B 第2光散乱層
6a 第1表面
6b 第2表面
7 透光性基板
7a 入射側表面
8、14 接合層
9 光指向性フィルム(光学シート)
9B 光指向性構造層部
9a 平坦面
9b 単位プリズムレンズ
10、20 EL素子(照明装置、ディスプレイ装置)
11 液晶パネル(画像表示素子)
12 平滑化層
12a 接合面
13 基材
15 組立体
16A、16B 光散乱粒子
17 凝集体
18 層状整列部
19A、19B バインダー
50 液晶ディスプレイ装置
B0、B1、B2、B2’、B2’’B3、B4、B5 光
Claims (9)
- 透明電極、発光層、および対向電極がこの順に積層されたEL発光部と、
前記発光層で発生した光を外部に出射するため、凹凸形状を有する光学シートが表面に配置された透光性基板と、
光散乱粒子を含んで構成され、前記EL発光部と前記透光性基板との間に配置された光散乱層と、
を備え、
前記光散乱層は、
前記EL発光部の前記透明電極に向いた第1表面では、前記光散乱粒子の凝集体による凹凸形状が形成され、
前記透光性基板に向いた第2表面では、密集状態の前記光散乱粒子が、前記第1表面の凹凸形状に比べて滑らかな面に沿って整列しており、
前記光散乱層の前記光散乱粒子は、
前記第1表面における粒子密度に比べて、前記第2表面における粒子密度の方が高く、
前記光散乱粒子の前記第1表面における平均粒子径は100nm以上であり、
前記光散乱粒子の前記第2表面における平均粒子径は100nm未満である、
EL素子。 - 前記光散乱層は、
前記第1表面における前記凹凸形状を覆う平滑な接合面を形成する光透過性の平滑化層を介して、前記透明電極と接合されている
ことを特徴とする、請求項1に記載のEL素子。 - 前記透光性基板において前記光散乱層に向いた表面に、接合層を介して接合された、透光性を有するシート状の基材をさらに備え、
前記第2表面における前記光散乱粒子は、
前記基材における前記接合層が設けられた表面と反対側の表面に沿って整列している
ことを特徴とする、請求項1または2に記載のEL素子。 - 前記第2表面における前記光散乱粒子は、
前記透光性基板における前記光学シートが配置された表面と反対側の表面に沿って整列している
ことを特徴とする、請求項1または2に記載のEL素子。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載のEL素子を発光手段として備える、照明装置。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載のEL素子を備え、
該EL素子の前記EL発光部は、独立に駆動可能な複数の画素を有する、ディスプレイ装置。 - 液晶を用いた画像表示素子と、
該画像表示素子の背面に配置された請求項1〜4のいずれか1項に記載のEL素子と、を備える、液晶ディスプレイ装置。 - 液晶を用いた画像表示素子と、
該画像表示素子の背面に配置された請求項5に記載の照明装置と、
を備える、液晶ディスプレイ装置。 - 透明電極、発光層、および対向電極がこの順に積層されたEL発光部と、前記発光層で発生した光を外部に出射するため、凹凸形状を有する光学シートが表面に配置された透光性基板と、光散乱粒子を含んで構成され、前記EL発光部と前記透光性基板との間に配置された光散乱層と、を備えるEL素子の製造方法であって、
前記透光性基板に、平均粒子径が100nm未満の第2光散乱粒子とバインダーとが混合された第2光散乱粒子塗液を塗布することと、
前記第2光散乱粒子塗液を乾燥させることによって第2光散乱層を形成することと、
前記第2光散乱層に、平均粒子径が100nm以上の第1光散乱粒子とバインダーとが混合された第1光散乱粒子塗液を塗布することと、
前記第1光散乱粒子塗液を乾燥させることによって第1光散乱層を形成することと、
前記第1光散乱層上に前記EL発光部の前記透明電極を積層することと、
を含み、
前記第1光散乱粒子塗液における前記第1光散乱粒子の粒子濃度よりも、前記第2光散乱粒子塗液における前記第2光散乱粒子の粒子濃度を低くすることで、前記光散乱層における前記透明電極に向いた第1表面において前記第1光散乱粒子の凝集体による凹凸形状を形成し、前記透光性基板に向いた第2表面において密集状態の前記第2光散乱粒子を前記第1表面の凹凸形状に比べて滑らかな面に沿って整列させる、
EL素子の製造方法。
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