JP6676872B2 - Ｅｌ素子、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 - Google Patents

Description

本発明はＥＬ素子、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関し、特に光の取り出し効率の好適な技術に関する。

従来、例えば、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等の光源や表示部として、ＥＬ（Electro-Luminescence）素子が用いられている。
ＥＬ素子は、例えば、蛍光有機化合物を含む発光層を陽極と陰極とで挟んだ発光構造体を、透光性基板の片側上に設けて構成される。
このような発光構造体は、陽極と陰極の間に直流電圧を印加し、発光層に電子及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。このため発光構造体の電極は、少なくとも光取り出し側の電極が透明電極で形成され、発光層からの光は、この透明電極と透光性基板とを通して外部に出射される。

このようなＥＬ素子においては、発光層から放出された光が透光性基板から射出される際に、一部の光が透光性基板と透明電極との界面で全反射することにより、外部に出射されず、光量損出が生じるという問題があった。このような光量損出が発生するＥＬ素子における光の外部取り出し効率は、一般に２０％程度とされている。したがって、光取り出し効率を改善させるためには、透光性基板と透明電極との界面での全反射を抑制させることが最も効果的である。例えば特許文献１では、電極、ＥＬ層、高屈折率層、および透光体がこの順に配置されてなるＥＬ素子において、高屈折率層および透光体のそれぞれの光取り出し面側に、光散乱機能を有する層を設けることが提案されている。また特許文献２では、透光性基板と、陽極と陰極との間に介在する発光層が備えられた有機ＥＬ層を有する有機ＥＬ素子と、前記透光性基板の他表面側に設けられた前記有機ＥＬ素子から放射された光の前記他表面での反射を抑制する凹凸構造部とを備えた発光装置が提案されている。

特開２００６−２８６６１６号公報 特開２０１３−１２５００号公報

ＥＬ照明の特徴の一つに従来の白熱電球や蛍光管と比較し発熱量が少ない点があるが、多少の発熱はあり、この発熱によりＥＬ素子は劣化するため、発熱量を低減したいという要求があった。また、発光層からの光の取り出し効率をさらに向上するとともにより一層の発熱量低減が課題となっている。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、光の取り出し効率をさらに向上するとともにＥＬ素子における発熱の影響を低減するという目的を達成しようとするものである。

本発明の一態様は、少なくとも一方が透明電極からなる電極対と該電極対に挟まれた発光層とを有する発光構造体と、透光性基板と、該透光性基板の一方の表面に形成されたプリズムレンズ層とを有するＥＬ素子用基板とを備え、厚み方向に、前記透明電極、前記プリズムレンズ層、および前記透光性基板が順に配置され、前記プリズムレンズ層は、光透過性を有する屈折率調整粒子と光透過性を有するバインダーとが配合されて屈折率が前記透光性基板の屈折率よりも高く設定された母材部を有し、前記プリズムレンズ層には、複数の筋状のプリズムが少なくとも互いに６０°を為して交差する３方向に延在して設けられ、前記筋状のプリズムが熱伝達路となる幅寸法が大きく設定されたものを含むＥＬ素子である。
本発明のＥＬ素子は、前記プリズムレンズ層において、熱伝達路となる幅寸法が大きく設定された前記筋状のプリズムが周期的に設けられることが好ましい。
本発明のＥＬ素子は、前記発光構造体が、独立に駆動可能な複数の画素を形成していることが好ましい。
本発明の照明装置は、上記に記載されたＥＬ素子を照明光源として備える。
本発明のディスプレイ装置は、上記に記載されたＥＬ素子を表示部として備える。
本発明の他のディスプレイ装置は、液晶を用いた画素表示素子と、該画像表示素子の背面に配置された上記に記載されたＥＬ素子とを備える。
本発明の液晶ディスプレイ装置は、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本発明の照明装置とを備える。

本発明のＥＬ素子用基板は、少なくとも一方が透明電極からなる電極対と該電極対に挟まれた発光層とを有する発光構造体が配置されたＥＬ素子を形成するＥＬ素子用基板であって、
透光性基板と、該透光性基板の一方の表面に形成され前記有機ＥＬ素子から放射された光の前記表面での反射を抑制するプリズムレンズ層とを有し、
前記プリズムレンズ層は、光透過性を有する屈折率調整粒子と光透過性を有するバインダーとが配合されて屈折率が前記透光性基板の屈折率よりも高く設定された母材部を有するとともに、
前記プリズムレンズ層には、筋状とされる複数のプリズムが少なくとも交差する方向に延在して設けられることにより、プリズムレンズ層によって、有機ＥＬ素子から発生した熱を効率よく伝達して外部に放出することができるため、光の取り出し効率をさらに向上するとともにＥＬ素子における発熱の影響を低減することが可能となる。

本発明によれば、光の取り出し効率をさらに向上するとともにＥＬ素子における発熱の影響を低減することができるという効果を奏することが可能となる。

本発明に係るＥＬ素子の第１実施形態を示す模式断面図である。 本発明に係るＥＬ素子の第１実施形態におけるプリズムレンズ層を示す模式断面図である。 本発明に係るＥＬ素子の第１実施形態におけるプリズムレンズ層を示す模式平面図である。 本発明に係るＥＬ素子の第２実施形態を示す模式断面図である。 本発明に係るＥＬ素子の第３実施形態におけるプリズムレンズ層を示す模式平面図である。 本発明に係るＥＬ素子の第４実施形態におけるプリズムレンズ層を示す模式断面図である。 本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置を概略的に示す平面図である。 本発明に係る照明装置の第５実施形態を示す平面図である。 本発明に係るディスプレイ装置の第６実施形態を示す平面図である。 本発明に係る液晶ディスプレイ装置の第７実施形態を示す模式断面図である。

以下、本発明に係るＥＬ素子の第１実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態におけるＥＬ素子を示す模式断面図であり、図において、符号１１は、ＥＬ素子である。

はじめに、本実施形態のＥＬ素子１１は、例えば、発光手段として照明装置に備えられ、あるいはＥＬ素子が画素駆動されるようにディスプレイ装置に備えられ、あるいは画像表示素子の背面に配設して液晶ディスプレイ装置に備えられて使用される。また、液晶ディスプレイ装置においては、本実施形態のＥＬ素子を発光手段として備えた照明装置を画像表示素子の背面に配設して構成してもよい。

図７は、本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置を概略的に示す平面図である。
図７に示すように、有機ＥＬ表示装置は、有機ＥＬパネルＤＰと、映像信号線ドライバＸＤＲと、走査信号線ドライバＹＤＲとを含んでいる。有機ＥＬパネルＤＰは、マトリクス状に設けられた複数の画素ＰＸを有している。各画素ＰＸは、互いに隣合って配置された赤色を発光する有機ＥＬ素子ＯＬＥＤを含んだ赤副画素ＰＸＲ、緑色を発光する有機ＥＬ素子ＯＬＥＤを含んだ緑副画素ＰＸＧ及び青色を発光する有機ＥＬ素子ＯＬＥＤを含んだ青副画素ＰＸＢを有している。

有機ＥＬパネルＤＰは、ガラス基板などの絶縁性の基板ＳＵＢを含んでいる。基板ＳＵＢ上には、アンダーコート層ＵＣが形成されている。
アンダーコート層ＵＣ上では、チャネル層ＳＣが配列している。各チャネル層ＳＣは、例えば、ｐ型領域とｎ型領域とを含んだポリシリコン層である。チャネル層ＳＣは、ゲート絶縁膜ＧＩで被覆されている。ゲート絶縁膜ＧＩは、例えばＴＥＯＳ（tetraethyl orthosilicate）などを用いて形成することができる。

ゲート絶縁膜ＧＩ上には、走査信号線ＳＬ及びゲート電極Ｇ等が形成されている。走査信号線ＳＬは、各々が後述する画素ＰＸの行方向（第１方向Ｘ）に延びており、画素ＰＸの列方向（第２方向Ｙ）に配列している。走査信号線ＳＬは、例えばＭｏＷなどからなる。ゲート電極Ｇは、チャネル層ＳＣと交差しており、これら交差部は駆動トランジスタＤＲを構成している。なお、この例では、駆動トランジスタＤＲは、トップゲート型のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）である。

ゲート絶縁膜ＧＩ、走査信号線ＳＬ及びゲート電極Ｇは、層間絶縁膜ＩＩで被覆されている。層間絶縁膜ＩＩ上には、映像信号線ＶＬが形成されている。映像信号線ＶＬは、各々が第２方向Ｙに延びており、第１方向Ｘに配列している。走査信号線ＳＬ及び映像信号線ＶＬは、赤副画素ＰＸＲ、緑副画素ＰＸＧ及び青副画素ＰＸＢに接続されている。

層間絶縁膜ＩＩ上には、ソース電極ＳＥ及びドレイン電極ＤＥがさらに形成されている。ソース電極ＳＥ及びドレイン電極ＤＥは、層間絶縁膜ＩＩ及びゲート絶縁膜ＧＩに設けられたコンタクトホールを介してチャネル層ＳＣのソース領域及びドレイン領域にそれぞれ接続されている。ソース電極ＳＥ及びドレイン電極ＤＥは、画素ＰＸが含む素子間の接続に利用されている。

映像信号線ＶＬとソース電極ＳＥとドレイン電極ＤＥとは、パッシベーション膜で被覆されている。パッシベーション膜上では、画素電極（透明電極）４が配列している。各画素電極４は、パッシベーション膜に設けたコンタクトホールを介して、駆動トランジスタＤＲのドレイン電極に接続されている。

パッシベーション膜上には、さらに、隔壁絶縁層が形成されている。画素電極ＰＥ上には、活性層として、発光層を含んだ有機物層が形成されている。発光層は、例えば、発光色が赤色、緑色、又は青色のルミネセンス性有機化合物を含んだ薄膜である。この有機物層は、発光層に加え、ホール注入層／ホール輸送層、電子輸送層、電子注入層などもさらに含むことができる。

対向電極ＣＥは、画素ＰＸ間で互いに接続された電極，すなわち共通電極である。また、この例では、対向電極ＣＥは、陰極であり且つ光透過性の全面電極である。
各々の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、画素電極ＰＥと、有機物層と、対向電極とを含んでいる。各副画素ＰＸＲ、ＰＸＧ、ＰＸＢは、駆動トランジスタＤＲ及び有機ＥＬ素子等を含んでいる。

この実施の形態において、各副画素ＰＸＲ、ＰＸＧ、ＰＸＢは、第２方向Ｙに延出しストライプ状（第２方向Ｙに長軸を持った矩形状）に形成されている。

本実施形態に係るＥＬ素子１１は、図１に示すように、ガラス基板１０を備え、ガラス基板１０と反対側から、対向基板１、発光構造体５、およびＥＬ素子用基板８がこの順に積層された構成を有する。

対向基板１は、後述するＥＬ素子用基板８に対向して配置され、後述する発光構造体５をＥＬ素子用基板８との間に挟持する板状またはシート状の部材である。
対向基板１の材質は、適度な機械的強度を有して発光構造体５を支持することができ、例えば、水分や外気などから発光構造体５を保護することができるものであれば、特に限定されない。

発光構造体５は、対向基板１上に配置された対向電極２と、対向基板１に対向するＥＬ素子用基板８の表面に配置された透明電極４と、対向電極２および透明電極４の間に挟持された発光層３とで構成される。
発光構造体５は、電極対を構成する透明電極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ＥＬ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。

対電極２および透明電極４の極性は特に限定されないが、本実施形態では、発光層３で発生した光をＥＬ素子用基板８側に出射するため、少なくとも透明電極４は良好な透光性を有する電極とする必要がある。
透明電極４に好適な材料の例としては、例えば、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＩＺＯ（インジウム亜鉛）などの例を挙げることができる。透明電極４の材料としてＩＴＯを用いる場合には、透明電極４は陽極とすることが好ましい。

対向電極２の材料としては、対向電極２では透光性の有無や程度が問われないため、導電性が良好な適宜の金属材料、例えば、アルミニウム、銀、銅などを採用することができる。
ＥＬ素子用基板８側に向かう光を増大させるためには、対向電極２の材料は、反射率が高い材料を用いることが好ましい。

発光層３は、例えば、白色発光層とすることができる。この場合には、透明電極４をＩＴＯ、対向電極２をアルミニウムとし、透明電極４側から対向電極２に向かって、ＣｕＰｃ（銅フタロシアニン）／α‐ＮＰＤにルブレン１％ドープ／ジナクチルアントセランにペリレン１％ドープ／Ａｌｑ３／フッ化リチウムが、この順に積層された構成を採用することができる。
ただし、発光層３の構成は、これに限定するものではなく、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。

ＥＬ素子用基板８は、発光構造体５を対向基板１と反対側から覆うことにより、発光構造体５を保護するとともに、発光層３で発生して透明電極４を透過した光を、外部に取り出すための透光性の板状部材である。
本実施形態では、ＥＬ素子用基板８は、透明電極４の屈折率よりも低い屈折率ｎ_Ｔを有する透光性基板７と、透光性基板７上に積層して形成され、発光層３と反対側の透明電極４の表面に密着して配置されたプリズムレンズ層６とを備える。

プリズムレンズ層６は、図２に示すように、透明電極４との界面における全反射と、透光性基板７との界面における全反射とを起こりにくくすることにより、発光構造体５で発生した光に関して、透明電極４から透光性基板７への取り出し効率を向上させるために設けられた光透過性の層状部である。プリズムレンズ層６は図１に模式的に示すように、レンズ層６ＡとＯＣ層（オーバーコート層）６Ｂとを備える。

プリズムレンズ層６は、透明電極４との界面において平坦性が劣ると、透明電極４の電気特性に問題が生じたり、電極間のショートが発生したりするおそれがあり好ましくない。ＯＣ層６Ｂを設けることによりこのような不具合を確実に防止することが可能となる。ＯＣ層６Ｂを形成する材料としては、透明電極４およびレンズ層６Ａのそれぞれの屈折率に近い樹脂材料を採用することができる。特に好ましいのはレンズ層６Ａのバインダーマトリックスと同じ材料としてＯＣ層６Ｂを構成することである。

レンズ層６Ａは、光透過性を有するバインダーと屈折率調整用粒子とが配合されることにより、屈折率が一定値ｎ_ＢＨに調整されている。この屈折率ｎ_ＢＨの大きさは、発光構造体５で発光した光が、透明電極４との界面および透光性基板７との界面に少なくとも一方において、全反射しにくくなる適宜値に設定する。ただし屈折率ｎ_ＢＨが透光性基板７の屈折率ｎ_Ｔ以下であると、透光性基板７との界面では全反射はしないが、透明電極４との界面での全反射が増大してしまう。このため、屈折率ｎ_ＢＨは、少なくとも透光性基板７の屈折率ｎ_Ｔよりも高い屈折率に設定する必要がある。

レンズ層６Ａは、図２、図３に示すように、断面三角形とされる斜面６１ａ，６１ｂを有する筋状のプリズム６１と、同様に、断面三角形とされる斜面６２ａ，６２ｂを有する筋状のプリズム６２とが、ｘ方向とｙ方向との二方向に、それぞれ延在しており、これらプリズム６１とプリズム６２とがクロスされた配置となっている。

発光構造体５で発生した光がプリズム斜面に入射したとき一部はプリズム６１，６２から透光性基板７へ抜け、一部は反射し他の斜面に入射するものと、発光構造体５の方向へ戻り金属電極により反射され戻ってくる成分がある。戻ってきた成分の中には反射の際に角度が変わり再度プリズム斜面に入射することにより取り出せる角度に変化する成分がある。このため、レンズ層６Ａを配置していない場合には全反射により取り出せない光もレンズ層６Ａを設けることにより取り出すことが可能となる。つまり、レンズ層６Ａを設けることにより発光構造体５からの光の取り出し効率を向上させることが可能となる。

レンズ層６Ａは、また、図３に示すように、プリズム６１よりも幅寸法の大きな断面三角形とされる斜面６３ａ，６３ｂを有する筋状のプリズム６３と、同様に、断面三角形とされる斜面６４ａ，６４ｂを有する筋状のプリズム６４とが、ｘ方向とｙ方向との二方向に、それぞれ延在して、プリズム６１、６２よりもプリズム６３，６４のピッチが大きくなうように配置されている。具体的には、プリズム６３，６４が、４本のプリズム６１、６２を間に挟むように設定することができる。もちろん、プリズム６１、６２よりもプリズム６３，６４のピッチが大きければ限定されることはなく、適宜変更することが可能である。幅寸法の大きなプリズム６３，６４は、後述するように熱伝達路となる。

レンズ層６Ａに含有されるバインダーおよび屈折率調整用粒子の材質としては、レンズ層６Ａの屈折率ｎ_ＢＨが、少なくとも透光性基板７の屈折率ｎ_Ｔよりも高い屈折率となるように調整可能であれば、特に限定されない。バインダーに好適な材料の例としては、電離放射線硬化樹脂、熱硬化樹脂のどちらでもよく、樹脂材料の例としては、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などを挙げることができる。

バインダーとして電離放射線硬化樹脂を選択し、かつ、硬化させる際に電離放射線として紫外線を用いる場合には、ハードコート層形成用塗液に光重合開始剤を加えることが好ましい。

この光重合開始剤としては、公知の光重合開始剤を用いることができるが、バインダーを形成する材料（以下、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重量部以下が好ましく、１重量部以上５重量部以下が好ましい。

レンズ層６Ａに含有される屈折率調整用粒子として好適な材料の例としては、例えば、ＺｒＯ_２（酸化ジルコニア）、ＴｉＯ_２（酸化チタン）、ＺｎＯ_２（酸化亜鉛）等の金属酸化物を挙げることができる。中でも、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２は屈折率の高さ、化学的安定性、粒径の点で屈折率調整用粒子の材料として好ましい。特に可視領域における光の吸収の少なさでＺｒＯ_２が好ましい。屈折率調整用粒子６ｂは、これらの粒子のうちの１種を用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。

レンズ層６Ａは、上述したように、光透過性を有するバインダーと屈折率調整用粒子とを配合した電離放射線硬化樹脂や熱硬化樹脂を用いて、射出成形や押し出し成型、ＵＶ成形法などで成形することによって形成することができる。本実施形態におけるレンズ層６Ａについては、例えば、予め形成した金型に材料を流し込み凝固させることにより成形することが可能である。

透光性基板７は、図１に示すように、発光構造体５の方からレンズ層６Ａを透過した光を、ガラス基板１０に向けて透過する板状またはシート状の部材である。
透光性基板７の材質は、ガラス基板１０よりも屈折率が高く、透過率が良好であり、耐熱温度に応じて適宜透光性材料を採用することができる。
透光性基板７に好適に用いることができる材料の例としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等のフィルムを挙げることができる。また、透光性基板７は、プラスチック基板に限らす、無アルカリガラス基板や高屈折率ガラス基板などのガラス基板を用いてもよい。

ガラス基板１０はレンズ層６Ａと反対側の透光性基板７の表面に、透明な接着剤や粘着材などからなる貼合層９を介して、貼り合わされている。貼合層９の材質としては、例えば、アクリル系の接着剤や粘着剤などを採用することができる。
また透光性基板７にガラス基板を用いた場合にはガラス基板１０は設けないことが好ましい。

本実施形態のレンズ層６Ａにおいては、筋状とされる複数のプリズム６１〜６４が少なくとも交差する二方向であるｘｙ方向に延在して設けられた配置となっている。一方向のプリズム構造に比較し、ＥＬ素子自体の発熱を低減させることができる。二方向にすることにより熱が拡散し、パネルエッジに熱を逃がすことが可能となる。またプリズム６１〜６４のピッチおよび深さ方向の比率を変更させることにより発熱を低減させることができる。

本実施形態のレンズ層６Ａにおいては、筋状とされる複数のプリズム６１〜６４のピッチおよび深さ方向の比率を一定値とせず、変化させている。具体的には、プリズム６１に比べてプリズム６３のピッチは大きくなるよう設定され、同時に、プリズム６１に比べてプリズム６３の深さ方向寸法、つまり、三角形の断面形状を有するプリズム６３では、その幅寸法の比率が大きくなるように設定されている。

同様に、プリズム６２に比べてプリズム６４のピッチは大きくなるよう設定され、プリズム６２に比べてプリズム６４の深さ方向寸法、つまり、三角形の断面形状を有するプリズム６４では、その幅寸法の比率が大きくなるように設定されている。
また、プリズム６１〜６４は、いずれも、隣り合うプリズムと離間するように配置されており、交差した筋状のプリズム６１〜６４どうしによって輪郭が形成される矩形の領域は、基板主面と平行な平面状態とされている。

これによりレンズ層６Ａの表面積を増大させることができる。このようにレンズ層６Ａの表面積を大きくすることにより接触（隣接）している発光構造体５で発熱した熱を容易に逃がすことが可能となり、ＥＬ素子としての発熱を低減させることができる。
特に、レンズ層６Ａにおいて、その面内方向において、２つの異なる方向にプリズム６１〜６４が延在するように設けられていることにより、ＥＬ素子の面内方向に熱を逃がしやすくすることができる。

本実施形態のＥＬ素子１１において深さ方向（厚さ方向）への熱は逃げにくいため、２つの異なる方向にプリズム６１〜６４が延在するように設けることで、パネルエッジに熱を逃がしやすくすることができる。また加工時の寸法精度を維持する、等の適正からもプリズム６１〜６４における深さ方向寸法が小さいほうが好ましい。
さらに、プリズム６１〜６４における深さ方向寸法が小さいほうがＯＣ層６Ｂを積層しやすいため、プリズム６１〜６４における深さ方向寸法は、好ましい状態に表面積を増大できる範囲でなるべく小さく設定するほうが好ましい。

以下、本発明に係るＥＬ素子の第２実施形態を、図面に基づいて説明する。
図４は、本実施形態におけるＥＬ素子１１を示す模式断面図である。
本実施形態において上述した第１実施形態と異なるのはガラス基板１０に関する点であり、これ以外の対応する構成要素に関しては、同一の符号を付してその説明を省略する。

本実施形態においては、図４に示すように、透光性基板７、ガラス基板１０と貼合層９が排除されており、フレキシブル化したＥＬ素子１１とされている。
本実施形態のように透光性基板７、ガラス基板１０を取り除いた場合、バリア層が必要となるため最表面にバリアフィルム２０を積層している。

本実施形態においては、バリアフィルムに直接レンズ層６Ａを形成してよいし、アンカー層を積層し、その後レンズ層６Ａを形成してもよい。
アンカー層としては、例えば、アクリレート樹脂、アクリルアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂等が挙げられ、さらに添加剤としてシリコーンカップリング剤やシリカ粒子添加したものが例示できる。

以下、本発明に係るＥＬ素子の第３実施形態を、図面に基づいて説明する。
図５は、本実施形態におけるＥＬ素子のレンズ層６Ａを示す平面図である。
本実施形態において上述した第１および第２実施形態と異なるのはプリズムの配置に関する点であり、これ以外の対応する構成要素に関しては、同一の符号を付してその説明を省略する。

本実施形態のレンズ層６Ａにおいては、異なる３方向にプリズム６５ａ〜６６ｃが配置されて交差している。
詳細には、レンズ層６Ａは、プリズム６１〜６４と同様に、図５に示すように、断面三角形とされる筋状のプリズム６５ａと、同様に、断面三角形とされる筋状のプリズム６５ｂと、断面三角形とされる斜面を有する筋状のプリズム６５ｃとが、互いに６０°を為して交差する３方向に、それぞれ延在しており、これらプリズム６５ａ〜６５ｃがクロスされた配置となっている。

本実施形態のレンズ層６Ａは、また、図５に示すように、プリズム６５ａよりも幅寸法の大きな断面三角形とされる筋状のプリズム６６ａと、同様に、プリズム６５ｂよりも幅寸法の大きな断面三角形とされる筋状のプリズム６６ｂと、プリズム６５ｃよりも幅寸法の大きな断面三角形とされる筋状のプリズム６６ｃとが、３方向に、それぞれ延在して、プリズム６５ａ〜６５ｃよりもプリズム６６ａ〜６６ｃのピッチが大きくなるように配置されている。具体的には、プリズム６６ａ〜６６ｃが、３本のプリズム６５ａ〜６５ｃを間に挟むように設定することができる。もちろん、プリズム６５ａ〜６５ｃのピッチよりもプリズム６６ａ〜６６ｃのピッチが大きければ限定されることはなく、適宜変更することが可能である。

本実施形態のレンズ層６Ａにおいては、このような配置となっている。一方向のプリズム構造、あるいは二方向のプリズム構造に比較して、ＥＬ素子自体の発熱を低減させることができる。３方向にすることにより熱が拡散し、パネルエッジにより一層容易に熱を逃がすことが可能となる。またプリズム６５ａ〜６６ｃのピッチおよび深さ方向の比率を変更させることにより発熱を低減させることができる。

本実施形態のレンズ層６Ａにおいては、筋状とされる複数のプリズム６５ａ〜６６ｃのピッチおよび深さ方向の比率を一定値とせず、変化させている。具体的には、プリズム６５ａに比べてプリズム６６ａのピッチは大きくなるよう設定され、プリズム６５ａに比べてプリズム６６ａの深さ方向寸法、つまり、三角形の断面形状を有するプリズム６６ａの幅寸法の比率が大きくなるように設定されている。

同様に、プリズム６５ｂに比べてプリズム６６ｂのピッチは大きくなるよう設定され、プリズム６５ｂに比べてプリズム６６ｂの深さ方向寸法、つまり、三角形の断面形状を有するプリズム６６ｂの幅寸法の比率が大きくなるように設定されており、プリズム６５ｃに比べてプリズム６６ｃのピッチは大きくなるよう設定され、プリズム６５ｃに比べてプリズム６６ａの深さ方向寸法、つまり、三角形の断面形状を有するプリズム６６ｃの幅寸法の比率が大きくなるように設定されている。
幅寸法の大きなプリズム６６ａ〜６６ｃは、プリズム６３，６４と同様に熱伝達路となる。

これによりレンズ層６Ａの表面積を増大させることができる。このようにレンズ層６Ａの表面積が大きくすることにより接触（隣接）している発光構造体５で発熱した熱を容易に逃がすことが可能となり、ＥＬ素子としての発熱を低減させることができる。
特に、レンズ層６Ａにおいて、その面内方向において、３つの異なる方向にプリズム６５ａ〜６６ｃが延在するように設けられていることにより、ＥＬ素子の面内方向に熱を逃がしやすくすることができる。

本実施形態のＥＬ素子において深さ方向（厚さ方向）への熱は逃げにくいため、２つの異なる方向にプリズム６５ａ〜６６ｃが延在するように設けることで、パネルエッジに熱を逃がしやすくすることができる。また加工時の寸法精度を維持する、等の適正からもプリズム６５ａ〜６６ｃにおける深さ方向寸法が小さいほうが好ましい。
さらに、プリズム６５ａ〜６６ｃにおける深さ方向寸法が小さいほうがＯＣ層６Ｂを積層しやすいため、プリズム６５ａ〜６６ｃにおける深さ方向寸法は、好ましい状態に表面積を増大できる範囲でなるべく小さく設定するほうが好ましい。

本実施形態においても、レンズ層６Ａを設けることにより発光構造体５からの光の取り出し効率を向上させることと、温度上昇を抑えて長寿命化の可能なＥＬ素子を提供することが可能となる。

なお、本実施形態において、幅寸法の大きなプリズム６６ａ，６６ｂ，６６ｃが互いに、交差して、正六角形およびこの正六角形の一辺と位置する一辺を有する正三角形によって全領域を占有するような平面位置として構成されているが、これ以外にも、必要な熱伝導性と光取り出し効率を維持できる状態であれば、この交差位置関係に限定されるものではない。

以下、本発明に係るＥＬ素子の第４実施形態を、図面に基づいて説明する。
図６は、本実施形態におけるＥＬ素子のレンズ層６Ａを示す平面図である。
本実施形態において上述した第１〜第３実施形態と異なるのはレンズ層６Ａの積層位置に関する点であり、これ以外の対応する構成要素に関しては、同一の符号を付してその説明を省略する。

本実施形態のプリズムレンズ層６においては、図６に示すように、ＯＣ層６Ｂを削除し、発光構造体５、透明電極４、透光性基板７、レンズ層６Ａとして積層される。

この場合、レンズ層６Ａを透光性基板７に積層し、透明電極４を透光性基板７のレンズ層６Ａが積層してある面と逆面に直接積層する。この場合、貼合層９との間に空気層が存在し、放熱効果が助長できる。

以下、本発明に係る照明装置７０の第５実施形態を、図面に基づいて説明する。
図８は、本実施形態における照明装置７０におけるＥＬ素子１１の配置を示す平面図である。

本実施形態の照明装置７０においては、平面視矩形のＥＬ素子１１が複数隣接して設けられており、発光構造体５が独立に駆動可能な複数の画素を形成して、照明光源として備えるこ。
本実施形態のＥＬ素子１１の全面には、図３や図５に示したような交差するプリズムが設けられたプリズムレンズ層６が設けられ、このレンズ層６を有するＥＬ素子１１が複数並べられて配置される。隣り合うレンズ層６の設けられた領域同士は、互いに離間した状態とすることもでき、また、レンズ層６を一体として連続させ、独立した発光構造体５を並列に配置することもできる。

特に、レンズ層６を一体として連続した場合に、照明装置７０前側表面付近で、プリズムが照明装置７０の縁部まで連続しているので効率よく廃熱をおこなうことができる。またレンズ層６を一体として連続することで、照明装置７０としての面内発光の均一性を維持することができる。

以下、本発明に係るディスプレイ装置７１の第６実施形態を、図面に基づいて説明する。
図９は、本実施形態におけるＥＬ素子１１の配置を示す平面図である。

本実施形態のディスプレイ装置７１においては、発光構造体５が独立に駆動可能な複数の画素を形成したＥＬ素子１１を表示部として備える。
複数の発光構造体５は、縦横に複数行列状に配置されて、これらを包括するように図３や図５に示したような交差するプリズムが連続して設けられたプリズムレンズ層６がＥＬ素子１１全面に設けられている。

このように、プリズムレンズ層６がＥＬ素子１１全面に設けられていることにより、ディスプレイ装置７１では、プリズムがディスプレイ装置７１の縁部まで連続しているので、プリズムを介して複数の発光構造体５から効率よく廃熱をおこなうことができる。また、プリズムレンズ層６がＥＬ素子１１全面に設けられていることにより、ディスプレイ装置７１としての面内発光の均一性を維持することができる。

以下、本発明に係る液晶ディスプレイ装置７２の第７実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１０は、本実施形態におけるＥＬ素子１１の配置を示す断面図である。

本実施形態においては、液晶ディスプレイ装置７２として、液晶パネル７３（画像表示素子）、および本実施形態のＥＬ素子１１を備える。液晶パネル７３は、液晶を用いた画像表示素子であり、詳細構成の図示は省略するが、公知の種々の構成を採用することができる。液晶パネル７３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。

ＥＬ素子１１は、本実施形態では、液晶パネル７３の背面に配置され、液晶パネル７３を背面から照明するための発光手段であり、液晶ディスプレイ装置７２における照明装置を構成している。
このため、ＥＬ素子１１は、レンズ層６により、均一な照明光を液晶パネル７３に照射できればよい。本実施形態では、単一のＥＬ素子１１を設けているが、独立に発光可能な複数の発光画素を有していてもよい。一発光画素における構成を示している。

このように、プリズムレンズ層６が液晶パネル７３の背面でＥＬ素子１１全面に設けられていることにより、液晶ディスプレイ装置７２では、プリズムが液晶ディスプレイ装置７２の縁部まで連続しているので、プリズムを介して発光構造体５から効率よく廃熱をおこなうことができる。また、プリズムレンズ層６がＥＬ素子１１全面に設けられていることにより、液晶ディスプレイ装置７２としての面内発光の均一性を維持することができる。

以下、本発明にかかる実施例を説明する。

（実施例１）
実施例１としてのＥＬ素子は、以下のように作製した。
透光性基材７としてポリエチレンテレフタレートフィルム（東洋紡績株式会社製、屈折率ｎ_Ｔ：１．６０）を用いた。
レンズ層６のバインダーマトリックス形成材料としてはＵＶ硬化型樹脂（株式会社ＡＤＥＫＡ製）と、光重合開始剤（ＢＡＳＦ製）、高屈折率微粒子としてジルコニア分散体（株式会社ソーラー製）を用意した。これらを適宜配合し、塗液Ａを形成した。
プリズム形状に切削したシリンダー金型を使用し塗液Ａを塗布したシートを搬送しながらＵＶ光をＰＥＴフィルム側から露光することにより、ＵＶ硬化型樹脂が硬化し、その後、金型からＰＥＴフィルムを離型することにより所望の形状を有するレンズ層６となる構造層を作製した。

次に、このレンズ層６ＡにマイクログラビアコーターにてＯＣ層６Ｂを積層し、ＥＬ素子として評価を行うため、得られたＥＬ素子用基板８のＯＣ層６Ｂに透明電極４として、ＩＴＯを製膜し、さらに発光層３、対向電極２を形成して、対向基板１を貼り合せて、実施形態１と同様なＥＬ素子を得た。

（実施例２）
実施例１を基準として、屈折率ｎ_ＢＨを変化させて同様にＥＬ素子を得た。

（実施例３）
実施例１を基準として、屈折率ｎ_ＢＨと、プリズム深さ（厚さ方向寸法）を変化させて同様にＥＬ素子を得た。

（実施例４）
実施例２を基準として、プリズム深さ（厚さ方向寸法）と、プリズムピッチを変化させて同様にＥＬ素子を得た。

（比較例１）〜（比較例４）
同様に比較例を作製した。
これらの詳細を表１に示す。

なお塗液は屈折率を制御するためにそれぞれ設定した。またクロスとは、２方向の筋状のプリズムを設けたことを意味する。
また、プリズム６１，６２の深さを「プリズム深さ（小）」、プリズム６３，６４の深さを「プリズム深さ（大）」とし、プリズム６１，６２のピッチを「プリズムピッチ（小）」、プリズム６３，６４のピッチを「プリズムピッチ（大）」としている。

これらのＥＬ素子に対して、次のようなレンズ層の取り出し効率、放熱に対する評価試験をおこなった。この結果を表１も示す。

「光取り出し効率」評価
光取出し効率の評価は、各実施例、各比較例のＥＬ素子を発光させた際の全光束と、レンズ層を削除した比較用ＥＬ素子の全光束とを測定し、比較用のＥＬ素子の全光束に対する光束の増加率による相対評価を行った。
全光束の測定は、積分球を用いた全光束測定器であるＬＭＳ−４００（商品名：ｌａｂｓｐｈｅｒｅ社製）を用いて行った。

評価結果は、表１の（効率）欄に、光束の増加率が２０％以上の場合には「◎」、５％以上２０％未満の場合には「○」、５％未満の場合には「×」と記載した。

「放熱」
放熱の評価は、各実施例、各比較例のＥＬ素子を発光させ、所定時間点灯状態を維持した後に、パネル表面の温度を測定して評価した。

評価結果は、表１の（放熱）欄に、レンズ層を削除した比較用ＥＬパネルと比較し、パネル全面が均一に発熱が低減した場合を「◎」、発熱が低減されている場合を「○」、発熱に変化を生じない場合を「×」と記載した。

これらの結果から、本発明における実施例１〜３のＥＬ素子にあっては、比較例１〜例４のＥＬ素子と比較して、光取り出し効果を向上させるとともに発熱を低減させることが可能であることがわかる。

本発明の活用例として、薄く熱くならない照明を実現できるため、スタンドライトなどに用いた際に、やけどのおそれなどのない安全な照明を提供でき、また熱の偏在に起因する明るさムラもない質の高い照明を実現できる。また、このような特性から様々なインテリア照明や、また薄くて軽いという特性から自動車などの室内空間などにも用いることができる。

１…対向基板
２…対向電極
３…発光層
４…透明電極
５…発光構造体
６…
６Ａ…レンズ層
６Ｂ…ＯＣ層
６１〜６４，６５ａ〜６６ｃ…プリズム
６１ａ〜６４ｂ…斜面
７…透光性基板
８…ＥＬ素子用基板
９…貼合層
１０…ガラス基板
２０…バリア層

Claims (7)

1. 少なくとも一方が透明電極からなる電極対と該電極対に挟まれた発光層とを有する発光構造体と、
   透光性基板と、該透光性基板の一方の表面に形成されたプリズムレンズ層とを有するＥＬ素子用基板と、
   を備え、
   厚み方向に、前記透明電極、前記プリズムレンズ層、および前記透光性基板が順に配置され、
   前記プリズムレンズ層は、光透過性を有する屈折率調整粒子と光透過性を有するバインダーとが配合されて屈折率が前記透光性基板の屈折率よりも高く設定された母材部を有し、
   前記プリズムレンズ層には、複数の筋状のプリズムが少なくとも互いに６０°を為して交差する３方向に延在して設けられ、
   前記筋状のプリズムは、熱伝達路となる幅寸法が大きく設定されたものを含む、
   ＥＬ素子。
2. 前記プリズムレンズ層において、熱伝達路となる幅寸法が大きく設定された前記筋状のプリズムが周期的に設けられている、
   請求項１記載のＥＬ素子。
3. 前記発光構造体が、独立に駆動可能な複数の画素を形成している、
   請求項１記載のＥＬ素子。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載のＥＬ素子を照明光源として備える照明装置。
5. 請求項１から３のいずれか一項に記載のＥＬ素子を表示部として備えるディスプレイ装置。
6. 液晶を用いた画素表示素子と、
   該画像表示素子の背面に配置された請求項１から３のいずれか一項に記載のＥＬ素子と、
   を備える、
   液晶ディスプレイ装置。
7. 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４に記載の照明装置と、
   を備える、
   液晶ディスプレイ装置。

Images