JPWO2008007772A1 - 面発光体及び表示装置 - Google Patents
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Abstract
本発明は、正面輝度の高い面発光体及びこれをバックライトに用いた明るい表示装置を提供する。この表示装置は、透明基板を有する面発光素子と、調光シートとを少なくとも有する面発光体において、前記調光シートは複数の凸部を有し、該凸部の先端部が前記面発光素子の出射面に接着層を介して接しており、前記凸部が頂角θ、屈折率ｎを有し、前記面発光素子の透明基板内における正面方向の輝度をＩ０、正面から角度θ′の輝度をＩθ′、透明基板の屈折率をｎ′、面発光素子の反射率をＲとしたとき、θ′＝ａｒｃｓｉｎ（ｎ／ｎ′×ｓｉｎθ） かつ、０．７＜Ｒ×（Ｉθ′／ｃｏｓθ′）／Ｉ０であることを特徴とする。
Description
本発明は、正面輝度の高い面発光体及びこれをバックライトに用いた明るい表示装置に関する。
近年、情報機器の多様化等にともなって、消費電力が少なく、容積が小さい面発光素子のニーズが高まり、このような面発光素子の一つとしてエレクトロルミネッセンス素子（以下、ＥＬ素子と略す。）が注目されている。
そして、このようなＥＬ素子は、使用する材料によって無機ＥＬ素子と有機ＥＬ素子とに大別される。
ここで、無機ＥＬ素子は、一般に発光部に高電界を作用させ、電子をこの高電界中で加速して発光中心に衝突させ、これにより発光中心を励起させて発光させるようになっている。一方、有機ＥＬ素子は、電子注入電極とホール注入電極とからそれぞれ電子とホールを発光層内に注入し、このように注入された電子とホールを発光層内で結合させて、有機材料を励起状態にし、この有機材料が励起状態から基底状態に戻るときに発光するようになっており、無機ＥＬ素子に比べて、低い電圧で駆動できるという利点がある。
面で発光するという利点を活かして薄型でフレキシブルな照明用途としての展開が期待されている。
また、有機ＥＬ素子の場合には、発光材料を選択することによって適当な色彩に発光する発光素子を得ることができ、また発光材料を適当に組み合わせることによって白色光を得ることもでき、液晶表示素子等の表示装置のバックライトとして利用することも期待されている。
照明として用いる場合には、低消費電力が要求され、一般に５０ｌｍ／Ｗ程度の明るさが望まれている。ところが、ＥＬ素子等の面発光素子を発光させた場合、高い屈折率を持つ発光層の内部で発せられた光はさまざまな方向に進行し、面発光素子の出射面等において全反射して面発光素子の内部に閉じ込められる光も多く存在する。一般に、面発光素子で発せられた光の２０〜３０％しか、面発光素子の外部に取り出すことができない。無機ＥＬ素子や有機ＥＬ素子ではその明るさは、輝度の高い素子でも３０〜４０ｌｍ／Ｗ程度であり、十分な明るさを得られないという問題があった。
ここで、液晶表示素子等のバックライトとして利用する場合、一般に２０００〜４０００ｃｄ／ｍ2程度の正面輝度が必要になるが、前述のように面発光素子の内部に閉じ込められる光も多く存在し、十分な正面輝度を得ることが困難であり、特に、有機ＥＬ素子の場合においては、十分な発光寿命が得られるようにするためには、１０００〜１５００ｃｄ／ｍ2程度の正面輝度しか得られないという問題があった。従って、光取り出し効率として１．３倍以上、正面輝度向上倍率として１．６倍以上、さらに望ましくは正面輝度向上倍率で２倍以上となる解決策が望まれている。
従来、有機ＥＬ素子等の面発光素子を発光させた場合において、その内部に閉じ込められる光を取り出して、その正面輝度を向上させるために、面発光素子の出射面に拡散構造を設けるようにしたもの（例えば、特許文献１参照）や、面発光素子の出射面にプリズムやレンズ状のシートを表面に凹凸が現れるようにして取り付けたものが提案されている（例えば、特許文献２、３参照）。
しかし、上記のように面発光素子の出射面に微小な凹凸を設けるようにしたり、面発光素子の出射面に凹凸が設けられた平面部材を表面に凹凸が現れるようにして取り付けるようにした場合、表面における凹凸によって光が散乱され、依然として正面輝度を充分に向上させることができないという問題があった。
また、有機ＥＬ発光デバイス等の面発光素子の正面輝度を向上する別の手段として、光が射出する側の面に、表面に凹凸の設けられた調光シートをプリズム側が出射面に向くような構成が考案されている（特許文献４参照）。
特許文献４で提案されている凹凸面を面発光素子の側に向けて凸部を面発光素子の出射面に密着させる構造では、面発光素子の特性と調光シートの構造との最適化について考慮されていないために、充分な正面輝度の向上効果を得ることができなかった。従って、面発光素子と調光シートの設計によりさらなる輝度向上効果を得ることが課題であった。
また、特にＲ、Ｇ、Ｂの３色、もしくはＹ、Ｂの２色を発光させる白色の発光素子においては、波長によって正面輝度向上や光取り出し効率向上の効果が大きく異なるため、さらなる効率の向上のために、なるべく多くの発光波長において、正面輝度や光取り出し効率が向上することが望まれていた。
特開２０００−３２３２７２号公報
特開２００５−６３９２６号公報
特開２００５−３５３４３１号公報
特開２００６−５９５４３号公報
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、正面輝度の高い面発光体及びこれをバックライトに用いた明るい表示装置を提供することにある。
本発明の上記課題は、以下の構成により達成される。
１．透明基板を有する面発光素子と、調光シートとを少なくとも有する面発光体において、前記調光シートは複数の凸部を有し、該凸部の先端部が前記面発光素子の出射面に接着層を介して接しており、前記凸部が頂角θ、屈折率ｎを有し、前記面発光素子の透明基板内における正面方向の輝度をＩ０、正面から角度θ′の輝度をＩθ′、透明基板の屈折率をｎ′、面発光素子の反射率をＲとしたとき、
θ′＝ａｒｃｓｉｎ（ｎ／ｎ′×ｓｉｎθ） かつ、
０．７＜Ｒ×（Ｉθ′／ｃｏｓθ′）／Ｉ０
であることを特徴とする面発光体。
θ′＝ａｒｃｓｉｎ（ｎ／ｎ′×ｓｉｎθ） かつ、
０．７＜Ｒ×（Ｉθ′／ｃｏｓθ′）／Ｉ０
であることを特徴とする面発光体。
２．前記凸部の形状が円錐台状であることを特徴とする前記１に記載の面発光体。
３．前記１または２に記載の面発光体を用いることを特徴とする表示装置。
本発明によれば、正面輝度の高い面発光体及びこれをバックライトに用いた明るい表示装置を提供することができる。
１０Ａ、１０Ｂ 調光シート
１１ 透光性基板
１２ 凸部
１３ 空間部
１４ 出射面
２０ 面発光素子
２１ 透明基板
２２ 透明電極
２３ 有機ＥＬ層
２４ 対向電極
４０ 球面レンズ
１００ 接着層
１１ 透光性基板
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２２ 透明電極
２３ 有機ＥＬ層
２４ 対向電極
４０ 球面レンズ
１００ 接着層
以下、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
最初に、本発明の面発光体を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、本発明の面発光体は、下記の実施形態に示したものに限定されず、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施できるものである。
調光シートとして、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、透光性基板１１の片面に先端側が収縮した円錘台状の凸部１２が縦横に連続して形成されたプリズムアレイシート１０Ａを用いるようにした。なお、本明細書において、凸部１２の先端側が収縮するとは、プリズムアレイシート１０Ａから遠ざかるにつれて徐々に小さくなるように凸部１２が形成されていることを意味し、図１（ｂ）では、下すぼみの形状になっている。
そして、この面発光体においては、図２に示すように、透明電極２２が設けられた透明基板２１の面に有機ＥＬ層２３と対向電極２４とが設けられた有機ＥＬ素子からなる面発光素子２０を用い、この面発光素子２０において発光された光を出射させる透明基板２１の出射面２１ａに、上記のプリズムアレイシート１０Ａにおける円錘台状になった凸部１２の先端面１２ａを接着層で接着させるようにした。ここで、接着層としては、ＵＶ硬化型の接着剤、熱硬化型の接着剤等の硬化型の接着剤、もしくは粘着剤を用いることができるが、アクリル系の接着剤や粘着剤のように、透明性に優れた材料が望ましい。
このように面発光素子２０の出射面２１ａに、プリズムアレイシート１０Ａにおける円錘台状になった凸部１２の先端面１２ａを接着層で接着させると、プリズムアレイシート１０Ａの凸部１２が面発光素子２０の出射面２１ａに向けて収縮した形状になると共に、このプリズムアレイシート１０Ａの凸部１２と面発光素子２０の出射面２１ａとの間の空間部１３は空気層となる。
そして、このように面発光素子２０の出射面２１ａにプリズムアレイシート１０Ａにおける円錘台状になった凸部１２の先端面１２ａを接着させて、上記の面発光素子２０を発光させると、図３に示すように、調光シートを設けない場合には面発光素子２０の出射面２１ａにおいて全反射される光が、プリズムアレイシート１０Ａの凸部１２の先端面１２ａが接着された部分においては、全反射されずにこのプリズムアレイシート１０Ａ内に導かれるようになる。
そして、このようにプリズムアレイシート１０Ａ内に導かれた光の多くは、面発光素子２０の出射面２１ａに向けて収縮した凸部１２と空間部１３との界面である凸部１２の傾斜面１２ｂにおいて反射され、この反射された光がプリズムアレイシート１０Ａの出射面１４に導かれて出射されるようになる。また、図３に示すように、プリズムアレイシート１０Ａの凸部１２の先端面１２ａが接着されていない出射面２１ａの部分から出射される光であっても、出射面２１ａから垂直方向に出射される光は、凸部１２の傾斜面１２ｂで進行方向が若干変更されるがプリズムアレイシート１０Ａの正面側に出射されるようになり、また出射面２１ａからプリズムアレイシート１０Ａにおける凸部１２の傾斜面１２ｂと直交するような方向に出射された光は、この傾斜面１２ｂから凸部１２内に導かれ、この凸部１２の反対側の傾斜面１２ｂで反射されてプリズムアレイシート１０Ａの正面側に出射されるようになる。
ここで、上記のように調光シートを設けない場合には面発光素子２０の出射面２１ａにおいて全反射される光が、上記の凸部１２の先端面１２ａからこのプリズムアレイシート１０Ａの内部に適切に導かれるようにするためには、このプリズムアレイシート１０Ａの屈折率と上記の面発光素子２０の出射面２１ａにおける屈折率との差を０．２以内にすることが好ましい。また、接着層とプリズムアレイシート１０Ａとの屈折率の差を０．２以内にすることが望ましい。さらに望ましくは、接着層の屈折率がプリズムアレイシート１０Ａの屈折率と面発光素子２０の出射面２１ａにおける屈折率との平均値と、接着層との屈折率の差が０．１以内にすることが望ましい。
また、上記のようにプリズムアレイシート１０Ａに円錘台状になった凸部１２を設けるにあたり、この凸部１２における傾斜面１２ｂ相互が交差する頂角θが大きくなって、上記の面発光素子２０の出射面２１ａに対する凸部１２の傾斜面１２ｂの傾斜角度αが小さくなり過ぎると、調光シートを設けない場合に面発光素子２０の出射面２１ａにおいて全反射される光がこのプリズムアレイシート１０Ａの内部に導かれたとしても、この光が凸部１２の傾斜面１２ｂに当たらずに、プリズムアレイシート１０Ａの出射面１４に導かれ、このプリズムアレイシート１０Ａの出射面１４において全反射されて戻されるようになり、プリズムアレイシート１０Ａの出射面１４から出射される光の強度が低下する。
一方、凸部１２における傾斜面１２ｂ相互が交差する頂角θが小さくなって、面発光素子２０の出射面２１ａに対する凸部１２の傾斜面１２ｂの傾斜角度αが大きくなり過ぎると、上記のようにプリズムアレイシート１０Ａの内部に導かれた光が、この凸部１２の傾斜面１２ｂにおいて全反射されずに、この凸部１２を通過して空間部１３に導かれ、さらにこの空間部１３を通過して再度プリズムアレイシート１０Ａの内部に導かれるようになり、この光が上記のようにプリズムアレイシート１０Ａの出射面１４において全反射されて戻されるようになり、プリズムアレイシート１０Ａの出射面１４から出射される光の強度が低下する。
このため、上記の凸部１２における傾斜面１２ｂ相互が交差する頂角θは、このプリズムアレイシート１０Ａにおける波長５５０ｎｍの光に対する屈折率をｎとした場合に、
（１／ｎ−０．３５）＜ｓｉｎθ＜（１／ｎ＋０．３）
の条件を満たすことが好ましく、さらに
１／ｎ＜ｓｉｎθ＜（１／ｎ＋０．２５）
の条件を満たすようにすることがより好ましい。
（１／ｎ−０．３５）＜ｓｉｎθ＜（１／ｎ＋０．３）
の条件を満たすことが好ましく、さらに
１／ｎ＜ｓｉｎθ＜（１／ｎ＋０．２５）
の条件を満たすようにすることがより好ましい。
また、上記の凸部１２の光学的な高さｈのとり得る範囲については、凸部１２における上記の頂角θや凸部１２のピッチｐによっても変化するが、一般にこの凸部１２の光学的な高さｈが低過ぎると、面発光素子２０の出射面２１ａにおいて、調光シートを設けない場合に全反射される光がこのプリズムアレイシート１０Ａの内部に導かれたとしても、この光が凸部１２の傾斜面１２ｂに当たらずに、プリズムアレイシート１０Ａの出射面１４に導かれ、このプリズムアレイシート１０Ａの出射面１４において全反射されて戻されるようになる。一方、この凸部１２の光学的な高さｈが高くなり過ぎると、この凸部１２の傾斜面１２ｂにおいて光の反射に利用されない部分が生じると共に、凸部１２のピッチｐが同じ場合、面発光素子２０の出射面２１ａに接着される凸部１２の先端面１２ａの面積が小さくなって、このプリズムアレイシート１０Ａの内部に導かれる光の量が少なくなる。このため、この凸部１２の光学的な高さｈは、凸部１２のピッチｐに対して、
０．２８ｐ≦ｈ≦１．１ｐ
の条件を満たすことが好ましい。
０．２８ｐ≦ｈ≦１．１ｐ
の条件を満たすことが好ましい。
プリズムアレイシート１０Ａを面発光素子２０の出射面に接着する部分を詳細に説明する。図４に示すように、面発光素子２０の出射面２１ａに透明な接着層１００、プリズムアレイシート１０Ａの順に積層して、プリズムアレイシート１０Ａの凸部１２の先端面１２ａと接着層１００と面発光素子２０の出射面２１ａとが互いに光学的に密着するように構成する。
また、接着層に用いられる接着剤としては、熱硬化型アクリル系接着剤、ＵＶ硬化型アクリル系接着剤等の透明性の高い硬化型接着剤やアクリル系粘着剤のように透明性の高い粘着剤が好適に用いられる。また、プリズムアレイシート１０Ａを形成する透光性基板１１がアクリル系樹脂で、透明基板２０がガラス基板の時のように、熱膨張係数が大きく異なる素材の場合には、応力緩和性に富む粘着剤が望ましい。
上記接着層の形成方法としては特に限定されず、一般的方法、例えば、グラビアコーター、マイクログラビアコーター、コンマコーター、バーコーター、スプレー塗布、インクジェット法等の方法が挙げられる。
接着剤や粘着剤を用いた接着においては、図５に示すように、プリズムアレイシート１０Ａの凸部１２の先端面１２ａの近傍が接着層１００に埋まった形で接着される。接着層１００とプリズムアレイシートの凸部１２とは、ほぼ同じ屈折率となるように選ばれるため、プリズムアレイシート１０Ａが面発光素子の出射面２１ａに光学的に密着されている幅は、図５ではＸに相当する幅となる。また、凸部１２の高さはプリズムアレイシート１０Ａの凸部の高さから図５に示される埋没深さＹを差し引いた値が、光学的なプリズムアレイシートの凸部の光学的な高さに相当する。
光学的に密着されている幅Ｘは、プリズムアレイシート１０Ａを面発光素子２０に貼り付けた状態で、面発光素子を発光させ、顕微鏡で貼付け部分にピントを合わせて観察することで、容易に測定することができる。
以上の説明では、プリズムアレイシート１０Ａの形状として、図１に示す円推台を例に説明したが、光取り出し効率や正面輝度を高める形状としては、四角錘台、三角錐台、六角錘台のような形状が縦横に連続して形成されたプリズムアレイシートを用いてもよい。
次に、以上説明した調光シートと組み合わせて光取り出し効率や正面輝度を高めることができる面発光素子の実施形態について詳細に説明する。
本発明に記載された調光シートの正面輝度向上の仕組みは、前述したように、面発光素子の透明基板２１内で全反射して進む光線を、プリズムアレイシート１０Ａの凸部１２の先端面１２ａ近傍から凸部１２内に導き、凸部１２の傾斜面１２ｂで全反射して正面方向に導く働きによるものである。
ここで、さらにその働きを詳細にみると、図６に示すように、正面方向、すなわち面発光素子の法線方向に取り出される光線は、凸部１２内で全反射する直前の光線と面発光素子の法線とのなす角をθ１とすると、凸部１２の頂角θに対して、θ１＝θとなる。また、同じ光線が凸部１２内に入射する前の透明基板２１内における光線と面発光素子の法線とのなす角をθ２とすると、透明基板２１の屈折率をｎ２とすると、
ｎ２ｓｉｎθ２＝ｎｓｉｎθ１＝ｎｓｉｎθ
という関係が成り立つ。
ｎ２ｓｉｎθ２＝ｎｓｉｎθ１＝ｎｓｉｎθ
という関係が成り立つ。
従って、面発光素子の法線方向から
θ２＝ａｒｃｓｉｎ（ｎ／ｎ２ｓｉｎθ）
の方向に発光した光線が、主として正面輝度に寄与することが分かる。
θ２＝ａｒｃｓｉｎ（ｎ／ｎ２ｓｉｎθ）
の方向に発光した光線が、主として正面輝度に寄与することが分かる。
また、角度θ２で発した光線の一部は凸部１２に入射することなく、透明基板２１の射出面２１ａで全反射されて閉じ込められ、１回もしくは複数回、対向電極２４で反射した後に凸部１２に入射する光路をたどる。この時、透明基板２１が平行平板の時には、凸部１２に入射する光線の入射角はθ２のままで変化しない。
従って、対向電極２４で反射する光路をたどる光線については、透明電極２２、有機ＥＬ層２３、対向電極２４を通過する時の光線反射率が高いほど、ロスが少なく光を利用できることとなる。
実験により検討を進めた結果、面発光素子の反射率をＲ、面発光素子の正面方向の輝度をＩ０（ｃｄ／ｍ2）、透明基板２１の内部におけるθ２方向の輝度をＩθ２（ｃｄ／ｍ2）とした時に、
Ｕ＝Ｒ×（Ｉθ２／ｃｏｓθ２）／Ｉ０
が大きい値を取るほど、正面輝度の向上倍率が高くなることを見出した。
Ｕ＝Ｒ×（Ｉθ２／ｃｏｓθ２）／Ｉ０
が大きい値を取るほど、正面輝度の向上倍率が高くなることを見出した。
ここで、透明基板２１内部の輝度の測定は、図７に示すように、透明基板の出射面上に、透明基板２１とほぼ同じ屈折率の平凸の球面レンズ４０を透明基板２１と球面レンズ４０とほぼ同じ屈折率を持つマッチングオイルを塗布して貼り付けて測定した。このとき、球面レンズ４０の曲率半径は、透明基板２１と球面レンズの芯厚とを合わせた厚みＤと同じにした。測定には分光輝度計ＣＳ１０００（コニカミノルタセンシング製）を用い、正面方向から角度を傾けながら輝度を測定した。
また、反射率Ｒは、面発光素子の射出面側から入光して、分光反射膜厚計を用いて、分光反射率Ｒ（λ）を求めた。面発光素子の発光スペクトルＰ（λ）とＲ（λ）の積を求め、可視域（４２０〜６８０ｎｍ）でスペクトルＰ（λ）とＰ（λ）×Ｒ（λ）を積分して、その比を反射率Ｒと定義した。
以上の定義に基づき、面発光素子の構成を変えながら、Ｕの値を測定し、正面輝度の向上倍率を測定したところ、図８の結果が得られた。
Ｕの値が大きいほど、正面輝度の向上倍率は高くなるが、特に、値が０．７以上の時に正面輝度の向上倍率は１．６以上が得られ、充分な効果を得られることが分かった。
また、さらにＵの値が０．９以上の時に、正面輝度の向上倍率が２倍以上となり、より望ましい組み合わせであることが分かった。
この時、所望のＵの値を得るために、発光素子の分光反射率が高いことが望ましく、反射率Ｒが７０％以上であることが望ましい。また、８５％以上であることがさらに望ましい。
高い分光反射率を得るためには、対向電極の材料としてアルミニウムや銀等の反射率が高い材料を用いることが望ましい。また、発光層を形成する有機層の透過率が高いことが望ましい。また、ＩＴＯ等の透過率の高い透明電極材料を用いることが望ましい。
また、比率（Ｉθ２／ｃｏｓθ２）／Ｉ０が高い発光素子は、有機層の膜厚やＩＴＯの膜厚を好ましい範囲に設定することで達成できる。特に、対向電極から発光位置（有機層内において電子と正孔が結合して発光する点の位置）までの距離に上記比率は依存し、発光波長λに対して、対向電極から発光位置までの距離をｘ１、有機層の屈折率をｎ１とした時に、ｘ１×ｄ１が凡そ１／４λに近く、さらにそれ以上の大きさに設定することで、上記比率が１以上となり、より望ましい。
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「部」あるいは「％」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」あるいは「質量％」を表す。
実施例
〔面発光体１の作製〕
本発明の面発光体の作製方法に従い、面発光素子２０に凸部形状が円錐台状の調光シート１０Ｂを粘着剤を用いて接着して面発光体を作製した。
〔面発光体１の作製〕
本発明の面発光体の作製方法に従い、面発光素子２０に凸部形状が円錐台状の調光シート１０Ｂを粘着剤を用いて接着して面発光体を作製した。
この面発光素子２０としては、前記のように透明電極２２が設けられた透明基板２１の面に有機ＥＬ層２３と対向電極２４とが設けられた有機ＥＬ素子からなる面発光素子２０を用いるようにした。
（面発光素子Ａの作製）
ここで、面発光素子２０は、上記透明基板２１として厚みが０．７ｍｍ、サイズが４０ｍｍ×５２ｍｍの無アルカリガラスを用い、透明基板２１の片面に透明電極２２として、ＩＴＯを１１０ｎｍの厚みに成膜し、フォトリソグラフィー法によって電極形状にパターニングし、３５×４６ｍｍの大きさにしたものを用いた。
ここで、面発光素子２０は、上記透明基板２１として厚みが０．７ｍｍ、サイズが４０ｍｍ×５２ｍｍの無アルカリガラスを用い、透明基板２１の片面に透明電極２２として、ＩＴＯを１１０ｎｍの厚みに成膜し、フォトリソグラフィー法によって電極形状にパターニングし、３５×４６ｍｍの大きさにしたものを用いた。
次いで、該透明電極２２の上に、正孔注入材料としてｍ−ＭＴＤＡＴＡを用い、真空蒸着法によって膜厚が１００ｎｍになった正孔注入層を形成した。次いで、正孔注入層の上に、正孔輸送材料としてα−ＮＰＤを用い、真空蒸着法で膜厚が１０ｎｍになった正孔輸送層を形成した。次いで、この正孔輸送層の上に、ＣＢＰをホスト材料として用い、Ｉｒ（ｐｐｙ）3をドーパント材料として６質量％含むように、緑色発光する発光材料を真空蒸着法により蒸着させて膜厚が２０ｎｍになった発光層を形成した。この発光層の上に、ＢＡｌｑを真空蒸着法により１０ｎｍ蒸着させて正孔阻止層を形成した。さらに、この正孔阻止層の上に、Ａｌｑ3を真空蒸着法により５５ｎｍ形成して電子輸送層とした。さらに、ＬｉＦを真空蒸着法により０．５ｎｍ形成して電子注入層とした。そして、この電子注入層の上にスパッタ法によって膜厚が１００ｎｍになったアルミニウムからなる対向電極２４を形成した。なお、この面発光素子２０の出射面２１ａ側における透明基板２１は、波長５５０ｎｍの光に対する屈折率が１．５１７であった。
（調光シートＡの作製）
次に、透光性基板１１の片面に円錐台状になった凸部１２が連続して形成された調光シート１０Ａを用い、図４に示すように、この調光シート１０Ａの凸部１２を上記の面発光素子２０の出射面２１ａに対向するようにして、この調光シート１０Ａを面発光素子２０の出射面２１ａに接着し、面発光体１を作製した。
次に、透光性基板１１の片面に円錐台状になった凸部１２が連続して形成された調光シート１０Ａを用い、図４に示すように、この調光シート１０Ａの凸部１２を上記の面発光素子２０の出射面２１ａに対向するようにして、この調光シート１０Ａを面発光素子２０の出射面２１ａに接着し、面発光体１を作製した。
接着には積水化学製透明両面テープ ダブルタックテープ ＃５５１１を用いた。基材を除いた接着剤の厚みは２５μｍであった。なお、この調光シート１０Ａは、波長５５０ｎｍの光に対する屈折率が１．５０、円錘台状の凸部１２の頂角θは５０°であり、凸部１２の高さは２５μｍ、凸部１２のピッチは３０μｍであった。接着幅Ｘは１０μｍであった。また、粘着剤の波長５５０ｎｍの光に対する屈折率は１．４８であった。
〔面発光体２の作製〕
面発光体１と同様の調光シートＡを使用して面発光体２を作製した。面発光素子として以下に示すとおり作製した。
面発光体１と同様の調光シートＡを使用して面発光体２を作製した。面発光素子として以下に示すとおり作製した。
（面発光素子Ｂの作製）
透明基板ならびにＩＴＯの成膜までは面発光素子Ａと同様にして作製した。
透明基板ならびにＩＴＯの成膜までは面発光素子Ａと同様にして作製した。
次いで、該透明電極２２の上に、正孔注入材料としてｍ−ＭＴＤＡＴＡを用い、真空蒸着法によって膜厚が２０ｎｍになった正孔注入層を形成した。次いで、正孔注入層の上に、正孔輸送材料としてα−ＮＰＤを用い、真空蒸着法で膜厚が２０ｎｍになった正孔輸送層を形成した。次いで、この正孔輸送層の上に、ＣＢＰをホスト材料として用い、Ｉｒ（ｐｐｙ）3をドーパント材料として６質量％含むように、緑色発光する発光材料を真空蒸着法により蒸着させて膜厚が３０ｎｍになった発光層を形成した。この発光層の上に、ＢＡｌｑを真空蒸着法により１０ｎｍ蒸着させて正孔阻止層を形成した。さらに、この正孔阻止層の上に、Ａｌｑ3を真空蒸着法により４０ｎｍ形成して電子輸送層とした。さらに、ＬｉＦを真空蒸着法により０．５ｎｍ形成して電子注入層とした。そして、この電子注入層の上にスパッタ法によって膜厚が１００ｎｍになったアルミニウムからなる対向電極２４を形成した。なお、この面発光素子２０の出射面２１ａ側における透明基板２１は、波長５５０ｎｍの光に対する屈折率が１．５１７であった。
以上、作製した面発光素子Ｂに面発光体１と同様にして調光シートＡを接着し、面発光体２を作製した。接着幅Ｘは１０μｍであった。
〔面発光体３の作製〕
面発光体１と同様の調光シートＡを使用して面発光体を作製した。面発光素子として以下に示すとおり作製した。
面発光体１と同様の調光シートＡを使用して面発光体を作製した。面発光素子として以下に示すとおり作製した。
（面発光素子Ｃの作製）
透明基板ならびにＩＴＯの成膜までは面発光素子Ａと同様にして作製した。
透明基板ならびにＩＴＯの成膜までは面発光素子Ａと同様にして作製した。
次いで、該透明電極２２の上に、正孔注入材料としてｍ−ＭＴＤＡＴＡを用い、真空蒸着法によって膜厚が１１０ｎｍになった正孔注入層を形成した。次いで、正孔注入層の上に、正孔輸送材料としてα−ＮＰＤを用い、真空蒸着法で膜厚が１５ｎｍになった正孔輸送層を形成した。次いで、この正孔輸送層の上に、ＣＢＰをホスト材料として用い、Ｉｒ（ｐｐｙ）3をドーパント材料として６質量％含むように、緑色発光する発光材料を真空蒸着法により蒸着させて膜厚が２０ｎｍになった発光層を形成した。この発光層の上に、ＢＡｌｑを真空蒸着法により１０ｎｍ蒸着させて正孔阻止層を形成した。さらに、この正孔阻止層の上に、Ａｌｑ3を真空蒸着法により６０ｎｍ形成して電子輸送層とした。さらに、ＬｉＦを真空蒸着法により０．５ｎｍ形成して電子注入層とした。そして、この電子注入層の上にスパッタ法によって膜厚が１００ｎｍになったアルミニウムからなる対向電極２４を形成した。なお、この面発光素子２０の出射面２１ａ側における透明基板２１は、波長５５０ｎｍの光に対する屈折率が１．５１７であった。
以上、作製した面発光素子Ｃに面発光体１と同様にして調光シートＡを接着し、面発光体３を作製した。接着幅Ｘは１０μｍであった。
〔面発光体４の作製〕
面発光体１と同様の調光シートＡを使用して面発光体を作製した。面発光素子として以下に示すとおり作製した。
面発光体１と同様の調光シートＡを使用して面発光体を作製した。面発光素子として以下に示すとおり作製した。
（面発光素子Ｄの作製）
透明基板ならびにＩＴＯの成膜までは面発光素子Ａと同様にして作製した。
透明基板ならびにＩＴＯの成膜までは面発光素子Ａと同様にして作製した。
次いで、該透明電極２２の上に、正孔注入材料としてｍ−ＭＴＤＡＴＡを用い、真空蒸着法によって膜厚が８５ｎｍになった正孔注入層を形成した。次いで、正孔注入層の上に、正孔輸送材料としてα−ＮＰＤを用い、真空蒸着法で膜厚が１０ｎｍになった正孔輸送層を形成した。次いで、この正孔輸送層の上に、ＣＢＰをホスト材料として用い、Ｉｒ（ｐｐｙ）3をドーパント材料として６質量％含むように、緑色発光する発光材料を真空蒸着法により蒸着させて膜厚が２０ｎｍになった発光層を形成した。この発光層の上に、ＢＡｌｑを真空蒸着法により１０ｎｍ蒸着させて正孔阻止層を形成した。さらに、この正孔阻止層の上に、Ａｌｑ3を真空蒸着法により４５ｎｍ形成して電子輸送層とした。さらに、ＬｉＦを真空蒸着法により０．５ｎｍ形成して電子注入層とした。そして、この電子注入層の上にスパッタ法によって膜厚が１００ｎｍになったアルミニウムからなる対向電極２４を形成した。なお、この面発光素子２０の出射面２１ａ側における透明基板２１は、波長５５０ｎｍの光に対する屈折率が１．５１７であった。
以上、作製した面発光素子Ｄに面発光体１と同様にして調光シートＡを接着し、面発光体４を作製した。接着幅Ｘは１０μｍであった。
（面発光素子Ｅの作製）
透明基板ならびにＩＴＯ成膜までは面発光素子Ａと同様にして作製した。
次いで、透明電極２２の上に、正孔注入材料としてｍ−ＭＴＤＡＴＡを用い、真空蒸着法によって膜厚が４０ｎｍになった正孔注入層を形成した。次いで、正孔輸送層としてα―ＮＰＤを膜厚１０ｎｍで形成した。次いで、この正孔輸送層の上に、化合物（１）をホスト材料として用い、ＢＤ−１をドーパント材料として３質量％含むように、青色発光する発光材料を共蒸着して膜厚が１５ｎｍの発光層１を形成した。次いで、中間層１として化合物（２）を蒸着により膜厚５ｎｍで形成した。次いで、この中間層１の上に、化合物（１）をホスト材料として用い、Ｉｒ−９をドーパント材料として８質量％含むように、赤色発光する発光材料を共蒸着して膜厚が１０ｎｍの発光層２を形成した。次いで、中間層２として化合物（１）を蒸着により膜厚３ｎｍで形成した。次いで、この中間層２の上に、化合物（１）をホスト材料として用い、Ｉｒ−１をドーパント材料として５質量％含むように、緑色発光する発光材料を共蒸着して膜厚が１０ｎｍの発光層３を形成した。
さらに、ＢＡｌｑからなる正孔阻止層を蒸着で５ｎｍ成膜し、次いでＢＣＰ７５％、Ｃｓ２５％の比からなる電子輸送層を７０ｎｍの膜厚で設けた。さらに、アルミニウム１００ｎｍを蒸着して陰極を形成し、面発光素子Ｅを作製した。なお、この面発光素子２０の出射面２１ａ側における透明基板２１は、波長５５０ｎｍの光に対する屈折率が１．５１７であった。
（面発光素子Ｅの作製）
透明基板ならびにＩＴＯ成膜までは面発光素子Ａと同様にして作製した。
次いで、透明電極２２の上に、正孔注入材料としてｍ−ＭＴＤＡＴＡを用い、真空蒸着法によって膜厚が４０ｎｍになった正孔注入層を形成した。次いで、正孔輸送層としてα―ＮＰＤを膜厚１０ｎｍで形成した。次いで、この正孔輸送層の上に、化合物（１）をホスト材料として用い、ＢＤ−１をドーパント材料として３質量％含むように、青色発光する発光材料を共蒸着して膜厚が１５ｎｍの発光層１を形成した。次いで、中間層１として化合物（２）を蒸着により膜厚５ｎｍで形成した。次いで、この中間層１の上に、化合物（１）をホスト材料として用い、Ｉｒ−９をドーパント材料として８質量％含むように、赤色発光する発光材料を共蒸着して膜厚が１０ｎｍの発光層２を形成した。次いで、中間層２として化合物（１）を蒸着により膜厚３ｎｍで形成した。次いで、この中間層２の上に、化合物（１）をホスト材料として用い、Ｉｒ−１をドーパント材料として５質量％含むように、緑色発光する発光材料を共蒸着して膜厚が１０ｎｍの発光層３を形成した。
さらに、ＢＡｌｑからなる正孔阻止層を蒸着で５ｎｍ成膜し、次いでＢＣＰ７５％、Ｃｓ２５％の比からなる電子輸送層を７０ｎｍの膜厚で設けた。さらに、アルミニウム１００ｎｍを蒸着して陰極を形成し、面発光素子Ｅを作製した。なお、この面発光素子２０の出射面２１ａ側における透明基板２１は、波長５５０ｎｍの光に対する屈折率が１．５１７であった。
以上、作製した面発光素子Ｅに面発光体１と同様にして調光シートＡを接着し、面発光体９を作製した。接着幅Ｘは１０μｍであった。
（面発光素子Ｆの作製）
透明基板ならびにＩＴＯ成膜までは面発光素子Ａと同様にして作製した。
次いで、透明電極２２の上に、正孔注入材料としてｍ−ＭＴＤＡＴＡを用い、真空蒸着法によって膜厚が４０ｎｍになった正孔注入層を形成した。次いで、正孔輸送層としてα―ＮＰＤを膜厚１０ｎｍで形成した。次いで、この正孔輸送層の上に、化合物（１）をホスト材料として用い、ＢＤ−１をドーパント材料として３質量％含むように、青色発光する発光材料を共蒸着して膜厚が１５ｎｍの発光層１を形成した。次いで、中間層１として化合物（２）を蒸着により膜厚５ｎｍで形成した。次いで、この中間層１の上に、化合物（１）をホスト材料として用い、Ｉｒ−９をドーパント材料として８質量％含むように、赤色発光する発光材料を共蒸着して膜厚が１０ｎｍの発光層２を形成した。次いで、中間層２として化合物（１）を蒸着により膜厚３ｎｍで形成した。次いで、この中間層２の上に、化合物（１）をホスト材料として用い、Ｉｒ−１をドーパント材料として５質量％含むように、緑色発光する発光材料を共蒸着して膜厚が１０ｎｍの発光層３を形成した。
さらに、ＢＡｌｑからなる正孔阻止層を蒸着で５ｎｍ成膜し、次いでＢＣＰ７５％、Ｃｓ２５％の比からなる電子輸送層を５０ｎｍの膜厚で設けた。さらに、アルミニウム１００ｎｍを蒸着して陰極を形成し、面発光素子Ｅを作製した。なお、この面発光素子２０の出射面２１ａ側における透明基板２１は、波長５５０ｎｍの光に対する屈折率が１．５１７であった。
（面発光素子Ｆの作製）
透明基板ならびにＩＴＯ成膜までは面発光素子Ａと同様にして作製した。
次いで、透明電極２２の上に、正孔注入材料としてｍ−ＭＴＤＡＴＡを用い、真空蒸着法によって膜厚が４０ｎｍになった正孔注入層を形成した。次いで、正孔輸送層としてα―ＮＰＤを膜厚１０ｎｍで形成した。次いで、この正孔輸送層の上に、化合物（１）をホスト材料として用い、ＢＤ−１をドーパント材料として３質量％含むように、青色発光する発光材料を共蒸着して膜厚が１５ｎｍの発光層１を形成した。次いで、中間層１として化合物（２）を蒸着により膜厚５ｎｍで形成した。次いで、この中間層１の上に、化合物（１）をホスト材料として用い、Ｉｒ−９をドーパント材料として８質量％含むように、赤色発光する発光材料を共蒸着して膜厚が１０ｎｍの発光層２を形成した。次いで、中間層２として化合物（１）を蒸着により膜厚３ｎｍで形成した。次いで、この中間層２の上に、化合物（１）をホスト材料として用い、Ｉｒ−１をドーパント材料として５質量％含むように、緑色発光する発光材料を共蒸着して膜厚が１０ｎｍの発光層３を形成した。
さらに、ＢＡｌｑからなる正孔阻止層を蒸着で５ｎｍ成膜し、次いでＢＣＰ７５％、Ｃｓ２５％の比からなる電子輸送層を５０ｎｍの膜厚で設けた。さらに、アルミニウム１００ｎｍを蒸着して陰極を形成し、面発光素子Ｅを作製した。なお、この面発光素子２０の出射面２１ａ側における透明基板２１は、波長５５０ｎｍの光に対する屈折率が１．５１７であった。
以上、作製した面発光素子Ｆに面発光体１と同様にして調光シートＡを接着し、面発光体１０を作製した。接着幅Ｘは１０μｍであった。
（面発光素子Ｇの作製）
透明基板ならびにＩＴＯ成膜までは面発光素子Ａと同様にして作製した。
次いで、透明電極２２の上に、正孔注入材料としてｍ−ＭＴＤＡＴＡを用い、真空蒸着法によって膜厚が４０ｎｍになった正孔注入層を形成した。次いで、正孔輸送層としてα―ＮＰＤを膜厚１０ｎｍで形成した。次いで、この正孔輸送層の上に、化合物（１）をホスト材料として用い、ＢＤ−１をドーパント材料として３質量％含むように、青色発光する発光材料を共蒸着して膜厚が１５ｎｍの発光層１を形成した。次いで、中間層１として化合物（２）を蒸着により膜厚５ｎｍで形成した。次いで、この中間層１の上に、化合物（１）をホスト材料として用い、Ｉｒ−９をドーパント材料として８質量％含むように、赤色発光する発光材料を共蒸着して膜厚が１０ｎｍの発光層２を形成した。次いで、中間層２として化合物（１）を蒸着により膜厚３ｎｍで形成した。次いで、この中間層２の上に、化合物（１）をホスト材料として用い、Ｉｒ−１をドーパント材料として５質量％含むように、緑色発光する発光材料を共蒸着して膜厚が１０ｎｍの発光層３を形成した。
さらに、ＢＡｌｑからなる正孔阻止層を蒸着で５ｎｍ成膜し、次いでＢＣＰ７５％、Ｃｓ２５％の比からなる電子輸送層を３０ｎｍの膜厚で設けた。さらに、アルミニウム１００ｎｍを蒸着して陰極を形成し、面発光素子Ｇを作製した。なお、この面発光素子２０の出射面２１ａ側における透明基板２１は、波長５５０ｎｍの光に対する屈折率が１．５１７であった。
（面発光素子Ｇの作製）
透明基板ならびにＩＴＯ成膜までは面発光素子Ａと同様にして作製した。
次いで、透明電極２２の上に、正孔注入材料としてｍ−ＭＴＤＡＴＡを用い、真空蒸着法によって膜厚が４０ｎｍになった正孔注入層を形成した。次いで、正孔輸送層としてα―ＮＰＤを膜厚１０ｎｍで形成した。次いで、この正孔輸送層の上に、化合物（１）をホスト材料として用い、ＢＤ−１をドーパント材料として３質量％含むように、青色発光する発光材料を共蒸着して膜厚が１５ｎｍの発光層１を形成した。次いで、中間層１として化合物（２）を蒸着により膜厚５ｎｍで形成した。次いで、この中間層１の上に、化合物（１）をホスト材料として用い、Ｉｒ−９をドーパント材料として８質量％含むように、赤色発光する発光材料を共蒸着して膜厚が１０ｎｍの発光層２を形成した。次いで、中間層２として化合物（１）を蒸着により膜厚３ｎｍで形成した。次いで、この中間層２の上に、化合物（１）をホスト材料として用い、Ｉｒ−１をドーパント材料として５質量％含むように、緑色発光する発光材料を共蒸着して膜厚が１０ｎｍの発光層３を形成した。
さらに、ＢＡｌｑからなる正孔阻止層を蒸着で５ｎｍ成膜し、次いでＢＣＰ７５％、Ｃｓ２５％の比からなる電子輸送層を３０ｎｍの膜厚で設けた。さらに、アルミニウム１００ｎｍを蒸着して陰極を形成し、面発光素子Ｇを作製した。なお、この面発光素子２０の出射面２１ａ側における透明基板２１は、波長５５０ｎｍの光に対する屈折率が１．５１７であった。
以上、作製した面発光素子Ｇに面発光体１と同様にして調光シートＡを接着し、面発光体１１を作製した。接着幅Ｘは１０μｍであった。
〔面発光体５〜８、１２〜１４の作製〕
面発光体１〜４、９〜１１と同じ面発光素子Ａ〜Ｄ、Ｅ〜Ｇを用い、以下に説明する調光シートＢを貼り付けて面発光体５〜８、１２〜１４を作製した。
面発光体１〜４、９〜１１と同じ面発光素子Ａ〜Ｄ、Ｅ〜Ｇを用い、以下に説明する調光シートＢを貼り付けて面発光体５〜８、１２〜１４を作製した。
（調光シートＢの作製）
次に、透光性基板１１の片面に円錐台状になった凸部１２が連続して形成された調光シート１０Ａを用い、図４に示すように、この調光シート１０Ａの凸部１２を上記の面発光素子２０の出射面２１ａに対向するようにして、この調光シート１０Ａを面発光素子２０の出射面２１ａに接着し、面発光体５〜８、１２〜１４を作製した。
次に、透光性基板１１の片面に円錐台状になった凸部１２が連続して形成された調光シート１０Ａを用い、図４に示すように、この調光シート１０Ａの凸部１２を上記の面発光素子２０の出射面２１ａに対向するようにして、この調光シート１０Ａを面発光素子２０の出射面２１ａに接着し、面発光体５〜８、１２〜１４を作製した。
接着には積水化学製透明両面テープ ダブルタックテープ ＃５５１１を用いた。基材を除いた接着剤の厚みは２５μｍであった。なお、この調光シート１０Ａは、波長５５０ｎｍの光に対する屈折率が１．５０、円錘台状の凸部１２の頂角θは５５°であり、凸部１２の高さは２５μｍ、凸部１２のピッチは３０μｍであった。接着幅Ｘは１１μｍであった。また、粘着剤の波長５５０ｎｍの光に対する屈折率は１．４８であった。
〔面発光体の評価〕
作製した面発光体を下記の要領で評価した。
作製した面発光体を下記の要領で評価した。
（正面輝度）
分光放射輝度計ＣＳ−１０００（コニカミノルタセンシング製）を用いて、正面からの発光輝度（２°視野角正面輝度）を測定した。正面輝度は、調光シートＡならびにＢを貼り付けない状態の面発光素子の正面輝度を１とする相対値で示す。
分光放射輝度計ＣＳ−１０００（コニカミノルタセンシング製）を用いて、正面からの発光輝度（２°視野角正面輝度）を測定した。正面輝度は、調光シートＡならびにＢを貼り付けない状態の面発光素子の正面輝度を１とする相対値で示す。
（透明基板内部の輝度測定）
図７に示す構成で球面レンズをマッチングオイルで貼付けて、正面方向から輝度Ｉ０を測定した。次いで、マッチングオイルで球面レンズを貼り付けた状態で、面発光素子を５０度傾けて、輝度Ｉθ′を測定した。
図７に示す構成で球面レンズをマッチングオイルで貼付けて、正面方向から輝度Ｉ０を測定した。次いで、マッチングオイルで球面レンズを貼り付けた状態で、面発光素子を５０度傾けて、輝度Ｉθ′を測定した。
（反射率Ｒの測定）
面発光素子の出射面側から反射分光膜厚計を用いて、分光反射率Ｒ（λ）を測定した。次に面発光素子のスペクトルＰ（λ）ならびにＰ（λ）に分光反射率Ｒ（λ）を乗じた値について可視域（波長４２０ｎｍから６８０ｎｍ）で積分した。積分した値の比率を面発光素子の反射率Ｒとした。
面発光素子の出射面側から反射分光膜厚計を用いて、分光反射率Ｒ（λ）を測定した。次に面発光素子のスペクトルＰ（λ）ならびにＰ（λ）に分光反射率Ｒ（λ）を乗じた値について可視域（波長４２０ｎｍから６８０ｎｍ）で積分した。積分した値の比率を面発光素子の反射率Ｒとした。
評価の結果を表１、２に示す。
表１、２のＵの値と正面輝度の相関について図８にグラフで示す。
表１、表２、図８より、Ｕの値が０．７を超える値の時には、正面輝度として１．６倍を超える値が得られており、充分な効果を得られることが確認できた。
さらにＵの値が０．９を超える時には、正面輝度として２倍を超える値が得られ、さらに望ましいことが確認できた。
Claims (3)
- 透明基板を有する面発光素子と、調光シートとを少なくとも有する面発光体において、前記調光シートは複数の凸部を有し、該凸部の先端部が前記面発光素子の出射面に接着層を介して接しており、前記凸部が頂角θ、屈折率ｎを有し、前記面発光素子の透明基板内における正面方向の輝度をＩ０、正面から角度θ′の輝度をＩθ′、透明基板の屈折率をｎ′、面発光素子の反射率をＲとしたとき、
θ′＝ａｒｃｓｉｎ（ｎ／ｎ′×ｓｉｎθ） かつ、
０．７＜Ｒ×（Ｉθ′／ｃｏｓθ′）／Ｉ０
であることを特徴とする面発光体。 - 前記凸部の形状が円錐台状であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の面発光体。
- 請求の範囲第１項または第２項に記載の面発光体を用いることを特徴とする表示装置。
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