(57)【要約】【課題】  液晶表示装置のバックライト等に適用できる薄型，高効率、かつ長寿命の発光素子を実現する。【解決手段】  基板上に有機発光層と、該有機発光層を挟む第１の電極と第２の電極とを有して構成される発光素子であって、前記第２の電極は前記有機発光層の前記基板とは反対側に形成され、前記第２の電極と前記有機発光層との間に、前記第２の電極よりも成膜時に分解生成する酸素が少ない酸化物を主成分とする緩衝層を有し、さらに前記基板を金属基板とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に有機発光層と、該有機発光層を挟む第１の電極と第２の電極とを有して構成される発光素子であって、前記第１の電極は前記有機発光層の前記基板側に形成され、前記第２の電極は前記有機発光層の前記基板とは反対側に形成され、前記第２の電極と前記有機発光層との間に、前記第２の電極よりも成膜時に分解生成する酸素が少ない酸化物を主成分とする緩衝層を有し、前記基板が金属基板であることを特徴とする発光素子。
【請求項２】
請求項１に記載の発光素子において、前記第２の電極は酸化インジウムを主原料とする酸化物から構成され、前記緩衝層が酸化バナジウムを主成分とする材料から構成されることを特徴とする発光素子。
【請求項３】
請求項１に記載の発光素子において、前記緩衝層は融点近傍での生成ギブズエネルギーが−３００ＫＪ／mol よりも小さい材料を主成分とすることを特徴とする発光素子。
【請求項４】
請求項１に記載の発光素子において、前記第２の電極上に該第２の電極よりも電気抵抗が低い補助電極を備えることを特徴とする発光素子。
【請求項５】
請求項１に記載の発光素子において、前記発光層の光取り出し側に前記発光層よりもその平均屈折率が低い光散乱層を備えることを特徴とする発光素子。
【請求項６】
前記光散乱層は、可視光に対して透明な媒体中に、該媒体とは屈折率の異なる透明な粒子または気泡から成る透明体を有することを特徴とする請求項５に記載の発光素子。
【請求項７】
前記第２の電極上に、保護膜を介して前記光散乱層が積層されていることを特徴とする請求項５に記載の発光素子。
【請求項８】
基板上に発光層と、前記発光層を挟む第１の電極と第２の電極とを有して構成される発光素子であって、前記第１の電極は前記有機発光層の前記基板側に形成され、前記第２の電極は可視光を透過する電極であり、前記発光層の前記基板とは反対側に形成され、
前記基板は金属基板であり、前記基板の前記有機発光層が形成される側であって、前記有機発光層が形成される領域の周辺部に凸部を有し、
前記金属基板は前記凸部において、透明な封止部材と接合されていることを特徴とする照明装置。
【請求項９】
請求項８に記載の照明装置において、
前記発光層の光取り出し側に前記発光層よりもその平均屈折率が低い光散乱層を備え、
前記金属基板は前記凸部の高さが前記発光層，前記第１の電極，前記第２の電極、及び前記光散乱層の厚さの合計よりも大きいことを特徴とする照明装置。
【請求項１０】
少なくとも裏面から入射する光の透過率を制御することで画像を形成する表示パネルと、前記表示パネルの裏面側に配置する発光素子とから構成される表示装置であって、前記表示パネルは光透過性の透明基板を備え、
前記発光素子は基板上に有機発光層と、該有機発光層を挟む第１の電極と第２の電極とを有して構成される発光素子であって、前記第１の電極は前記有機発光層の前記基板側に形成され、前記第２の電極は可視光を透過する電極であり、前記発光層の前記基板とは反対側である光取り出し側に形成され、
さらに前記発光層の光取り出し側に前記発光層よりもその平均屈折率が低い光散乱層を備え、前記発光素子を形成する基板と、前記表示パネルの透明基板は前記光散乱層と前記表示パネルの透明基板との間に空隙を設けて接合されることを特徴とする表示装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の表示装置において、
前記発光素子の前記基板が金属基板であり、前記基板の前記有機発光層が形成される側であって、前記有機発光層が形成される領域の周辺部に凸部を有し、
さらに前記金属基板は前記凸部において、前記表示パネルの前記透明基板と接合されていることを特徴とする表示装置。
【請求項１２】
基板上に有機発光層と、該有機発光層を挟む第１の電極と第２の電極とを有して構成される発光素子であって、前記第１の電極は前記有機発光層の前記基板側に形成され、前記第２の電極は前記有機発光層の前記基板とは反対側に形成され、前記基板が金属基板であり、かつ基板の表面に０.５〜５μｍの高さの凹凸が形成されていることを特徴とする発光素子。
【請求項１３】
基板上に有機発光層と、該有機発光層を挟む第１の電極と第２の電極とを有して構成される発光素子であって、前記第１の電極は前記有機発光層の前記基板側に形成され、前記第２の電極は前記有機発光層の前記基板とは反対側に形成され、前記基板が金属基板であり、かつ基板の表面に凹凸が形成されており、
前記第一の電極と前記基板との間に有機材料からなる絶縁層と無機材料からなる絶縁層とを積層した絶縁膜を形成することを特徴とする発光素子。
【請求項１４】
前記絶縁膜，第１の電極，有機発光層，第２の電極は前記基盤の表面の凹凸に対応して凹凸を有することを特徴とする請求項１３に記載の発光素子。
【請求項１５】
前記第１の電極と前記有機発光層との間に複数の開口部を有する絶縁層が形成されており、
該絶縁層の開口部は、前記基板の表面の凹み部に対応することを特徴とする請求項１３に記載の発光素子。
【請求項１６】
基板上に第１の電極、複数の開口部を有する絶縁層，有機発光層，第２の電極を積層する発光素子であって、
前記第２の電極上にはマイクロレンズアレイが形成され、
該マイクロレンズアレイは正面方向から観察した際、レンズの中心が前記絶縁膜の開口部に相当する位置にあることを特徴とする発光素子。
【請求項１７】
前記第２の電極と前記マイクロレンズアレイとの間には、
屈折率が前記第２の電極と前記マイクロレンズアレイのいずれかと等しい、若しくは両者の間となる透明層を設けることを特徴とする請求項１６に記載の発光素子。
【請求項１８】
前記第２の電極と前記マイクロレンズアレイとの間には、
可視光に対して透明な媒体中に、該媒体とは屈折率の異なる透明な粒子または気泡から成る透明体を有する光散乱層を設けることを特徴とする請求項１６に記載の発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１の電極層と第２の電極層とこれら電極層の間に発光層を備える発光素子とこの発光素子を光源として備える照明装置、さらには表示装置にも関する。
【背景技術】
【０００２】
２つの電極の間に発光層を備える発光素子は薄型の発光素子を実現できることから発光素子を画素として用いる表示装置や、面状の照明装置へ適用されている。このような発光素子は使用する発光層の材料として無機、或いは有機材料を用いる。発光層として無機材料を用いるものとしてはエレクトロルミネッセンス素子や発光ダイオード素子がある。また、発光層として有機材料を用いるものは有機エレクトロルミネッセンス素子、あるいは有機発光ダイオード素子と呼ばれる。
【０００３】
有機発光ダイオード素子は、発光層を蒸着、あるいはインクジェット法や転写法などを用いることで比較的容易に大面積に形成でき、低電圧での動作が可能であることから薄型の面状照明装置、特に液晶表示装置のバックライト等に適した発光素子である。
【０００４】
これらの発光素子では電気エネルギーを光に変換しており、発光に寄与しない電気エネルギーは熱に変換されるため点灯中は発光素子の温度が上昇する。
【０００５】
発光素子は温度が高くなると素子の劣化により寿命が短くなる、或いは発光の効率が低下するといった問題を生じる。発光素子を照明装置の光源として適用する場合は、表示装置の画素に適用する場合よりも点灯時間が長くなるため、発光素子の温度上昇に伴い発生する問題が生じやすい。
【０００６】
発光素子の温度上昇に伴い発生する問題を抑えるためには、発光素子で発生する熱をできるだけ効率よく放熱することが望ましい。このため、発光素子を形成する基板として熱伝導率が高い材質を選ぶことが望ましい。
【０００７】
熱伝導率の高い基板としてはガラスであればサファイヤガラスがあるが、より高い熱伝導率を実現するためにはグラファイトや金属からなる基板を用いることが望ましい。ただし、グラファイトや金属からなる基板は可視光に対して不透明であることが一般的である。このような不透明な材料からなる基板を用いる場合、発光素子から放射する光を効率よく利用するには発光素子が形成される基板とは反対側から光を取り出す構造にする必要がある。このような構造は上部光取り出し構造と呼ばれ、上部光取り出し構造を有する発光素子はトップエミッション型の発光素子と呼ばれる。
【０００８】
このように金属基板上にトップエミッション型の発光素子を形成する有機エレクトロルミネッセンス素子が特許文献１に記載されている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−１５８５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記特許文献１では、金属基板上にトップエミッション型の発光素子を形成する有機エレクトロルミネッセンス素子について記載されている。しかし、特許文献１には、発光素子に金属基板を用いた場合において、光取り出し効率の向上，発光素子の長寿命化等のための最適な素子構造について十分に開示されていない。また、この素子を表示装置のバックライトとして用いた時の構成についても同様である。
【００１１】
本発明の目的は、発光素子が形成される基板として金属基板を用いる有機発光ダイオード素子において、最適な素子構造を提供し、またこれを用いた表示装置に関して、最適な構成を開示することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は上記目的を達成するため、例えば以下の手段を採用する。
【００１３】
基板上に有機発光層と、該有機発光層を挟む第１の電極と第２の電極とを有して構成される発光素子であって、前記第１の電極は前記有機発光層の前記基板側に形成され、前記第２の電極は前記有機発光層の前記基板とは反対側に形成され、前記第２の電極と前記有機発光層との間に、前記第２の電極よりも成膜時に分解生成する酸素が少ない酸化物を主成分とする緩衝層を有し、さらに前記基板が金属基板であることを特徴とする。
【００１４】
この際、前記第２の電極は酸化インジウムを主原料とする酸化物から構成し、緩衝層は酸化バナジウムを主成分とする材料から構成されることが望ましい。
【００１５】
この場合、光取り出し側の電極である第２の電極は透過率が高く、電気抵抗が小さな酸化インジウムを主原料とする酸化物から構成されるが、成膜工程における有機膜（有機発光層）の酸化が低減できるため発光に必要な電圧が低い高効率な発光素子が実現できる。
【００１６】
さらにこの高効率なトップエミッション型の発光素子の実現により、発光素子を形成する基板として不透明だが熱伝導性が高い金属基板の採用が可能となり、発光素子の温度上昇に伴う発光効率の低下や素子の劣化が抑制されるため高効率で長寿命な発光素子が実現できる。
【００１７】
また、基板上に発光層と、前記発光層を挟む第１の電極と第２の電極とを有して構成される発光素子であって、前記第１の電極は前記有機発光層の前記基板側に形成され、前記第２の電極は可視光を透過する電極であり、前記発光層の前記基板とは反対側に形成され、
前記基板は金属基板であり、前記基板の前記有機発光層が形成される側であって、前記有機発光層が形成される領域の周辺部に凸部を有することを特徴とする。
【００１８】
この場合、金属基板上に形成される凸部は金属基板と封止板とのスペーサーとして機能するため、封止板として中央に凹みがあるガラスを用いる必要や、別にスペーサー部材を設ける必要がない。つまり、封止板として安価な平板状のガラス板をスペーサーレスで利用することが可能となるため、より低コストな発光素子が実現できる。
【００１９】
さらに、金属基板上に形成される凸部は薄い金属基板を適用する際の剛性不足を補うリブとしても機能するため、例えば製造時の取り扱いが容易になるといった効果もある。
【００２０】
また、少なくとも裏面から入射する光の透過率を制御することで画像を形成する表示パネルと、前記表示パネルの裏面側に配置する照明装置とから構成される表示装置であって、前記表示パネルは光透過性の透明基板を備え、前記照明装置は基板上に有機発光層と、該有機発光層を挟む第１の電極と第２の電極とを有して構成される発光素子であって、前記第１の電極は前記有機発光層の前記基板側に形成され、前記第２の電極は可視光を透過する電極であり、前記発光層の前記基板とは反対側である光取り出し側に形成され、
さらに前記発光層の光取り出し側に前記発光層よりもその平均屈折率が低い光散乱層を備え、前記発光素子を形成する基板と、前記表示パネルの透明基板は前記光散乱層と前記表示パネルの透明基板との間に空隙を設けて接合されることを特徴とする。
【００２１】
この場合、発光層の光取り出し側に光拡散層を有することで、光取り出し効率が向上し、干渉効果を原因とする視野角による輝度や色の変化が抑制できる。さらに、光拡散層と表示パネルの透明基板との間に間隙を設けることで、発光層から放射し光拡散層を通過した光が表示パネルを構成する透明基板内を導波することがないので意図しない領域から外部に光が放射して画質劣化を引き起こすことがない。さらに、発光素子の劣化を防ぐための封止板を表示パネルの透明基板が兼用するため、より薄型軽量な表示装置が実現できる。
【００２２】
上記以外の手段については以下の記述で明らかとする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によると、発光素子が形成される基板として金属基板を用いる有機発光ダイオード素子において、光取り出し効率の高い最適な素子構造、及びこの素子を用いた表示装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００２５】
図１は本発明の発光素子の一実施例の概略構成を示す一部断面図である。尚、本願では便宜上、基板上に２つの電極層に挟まれた発光素子層を備えるものを発光素子と呼び、発光素子に後述する封止手段を備えるものを照明装置と呼ぶこととする。
【００２６】
この実施例では、発光層と透明電極との間に緩衝層を設ける発光素子の構成について示す。
【００２７】
トップエミッション型の有機発光ダイオード素子では発光層を含む有機膜の光取り出し側に光透過性を有する透明な電極を形成することが発光層から放射する光を有効に利用するために望ましく、また透明な電極材料としては酸化インジウムを主原料とする酸化物が望ましい。一方で、この場合は有機膜上に電極を形成する際、有機膜が酸化し、発光に必要な電圧が上昇してしまうという課題を生じる。
【００２８】
以下この問題を解決する素子構造を示す。
【００２９】
本実施例の発光素子１０は少なくとも片面側に絶縁層２００を形成した金属基板１００上に、第１の電極３００と第２の電極４００、及びこれら電極の間に形成される発光層を含む複数の層から構成される有機発光層５００と、有機発光層５００と第２の電極との間に形成する緩衝層６００とから構成される。
【００３０】
金属基板１００は例えば鉄，ニッケル，アルミニウム，銅，クロム，マグネシウム，マンガン，モリブデン，チタン，コバルトや、これらから構成される合金を用いることができる。
【００３１】
金属基板は後述する封止部材との熱膨張係数の違いによる反りを防ぐため、熱膨張係数（線膨張係数）が封止部材と同じ程度のものを選択することが望ましい。
【００３２】
例えば封止部材としてガラスを用いる場合はインバーと呼ばれる鉄とニッケルを主成分とする合金、より具体的にはニッケルの含有率が４１〜４３％の一般に４２アロイ（Ｆｅ−４２％Ｎｉ）と呼ばれる合金や、４２アロイのニッケル含有量の一部をコバルトで置換えした合金を用いることができる。
【００３３】
また、金属基板は発光素子やそれを備える照明装置や表示装置を薄く軽くするために
０.２mm以下の厚みとすることが望ましい。
【００３４】
金属基板１００上には絶縁層２００を形成する。絶縁層２００は金属基板１００上に形成される第１の電極３００と金属基板１００との短絡を防ぐため形成するものである。絶縁層２００としてはＳｉＯ2 ，Ａｌ2Ｏ3等の酸化物や、ＳｉＮ，ＡｌＮ等の窒化物などの無機材料、或いはアクリル系樹脂，ベンゾシクロブテン樹脂，ポリイミド系樹脂等の有機材料を用いることができる。
【００３５】
有機材料は水分を含みやすく、発光素子の劣化の要因となりやすいことから絶縁層200としては無機材料を用いることが望ましい。ただし、金属基板１００の表面に存在する微細な突起に起因する不良の発生を防止するために、絶縁層２００に金属基板表面の突起を覆う平坦化機能を持たせる場合には塗布により比較的容易に凹凸形状を平坦化できる有機材料を用いることが望ましい。
【００３６】
従って、絶縁層２００は金属基板表面を平坦化するための有機材料による層と、無機材料による層を積層することで構成しても良い。
【００３７】
絶縁層２００の上には第１の電極３００と、発光層を含む複数の層からなる有機発光層５００と、第２の電極４００が積層される。尚、本発明に係る発光素子は発光層が形成される基板とは反対方向から光を取り出す、いわゆるトップエミッション型の発光素子である。本実施例では特に有機発光層５００の基板とは反対側、つまり光取り出し側に形成される第２の電極が陽極として機能し、第１の電極が陰極として機能する有機発光ダイオード素子の場合を説明する。
【００３８】
陰極として機能する第１の電極３００の材料としては仕事関数の低いＡｌ，Ｍｇ，Ｍｇ−Ａｇ合金やＡｌ−Ｌｉ合金などを用いることができる。Ａｌ単体では駆動電圧が高く、寿命が短いことから有機発光層５００との間に極薄いＬｉ化合物（酸化リチウムＬｉ2Ｏ ，フッ化リチウムＬｉＦなど）を挿入してＡｌ−Ｌｉ合金に匹敵する特性を得るようにしたものを用いても良い。また、陰極に接する部分の有機発光層をリチウムやストロンチウムなどの反応性の高い金属でドーピングして駆動電圧を低くするようにしても良い。尚、第１の電極３００は光の反射率が高い材料から構成されることが、有機発光層５００から放射した光の利用効率向上の面から望ましい。
【００３９】
有機発光層５００は第２の電極４００と第１の電極３００との間に所定の電圧を印加し、電流を流すことで所望の色で発光する材料を用いる。有機発光層５００としては例えば図１に例示する通り、陰極（第１の電極３００）側から順に電子輸送層５０１，発光層
５０２，ホール輸送層５０３を積層配置したものを用いることができる。或いは、有機発光層５００を構成する発光層として電子輸送層を兼用できる材料を用いることができる。或いは、陽極とホール輸送層の間にホール注入層を配置したものを用いることができる。いずれにせよ本発明は有機発光層の構成が上記構成に限定されるものではない。
【００４０】
このような有機発光ダイオード素子は陽極である第２の電極４００と陰極である第１の電極３００とに直流電圧を印加すると、第２の電極４００から注入されたホールがホール輸送層を経由して、また、第１の電極３００から注入された電子が電子輸送層を経由して、それぞれ発光層に到達し、電子−ホールの再結合が生じてここから所定の波長の発光が生じるものである。
【００４１】
電子輸送層５０１としては例えばトリス（８−キノリノレート）アルミニウム（以下、Ａｌｑ３と称する）を使用することができる。また、ホール輸送層５０３としてはＮ，
Ｎ′−ジ（α−ナフチル）−Ｎ，Ｎ′−ジフェニル１，１′−ビフェニル−４，４′−ジアミン（以下、α−ＮＰＤと称する）や、トリフェニルジアミン誘導体ＴＰＤ（Ｎ，Ｎ′−ビス（３−メチルフェニル）１，１′−ビフェニル−４，４′−ジアミン）を使用することができる。
【００４２】
尚、発光層５０２は所望の色で発光する材料を適用すればよいが、発光素子をバックライトなどの照明装置の光源として利用する場合は白色で発光することが望まれる。
【００４３】
白色発光を実現する有機発光層としては、発光色の異なる複数の発光層を積層する構成と、一つの発光層中に発光色が異なる色素をドーピングする構成がある。
【００４４】
前者の構成としては例えばＴＰＤ，Ａｌｑ３のＡｌｑ３を部分的にナイルレッドでドープし、さらに１，２，４−トリアゾール誘導体（ＴＡＺ）を組合せたものがある。また、後者としてはＰＶＫ（ポリビニルカルバゾール）に３種類の色素、例えば１，１，４，４−テトラフェニル−１，３−ブタジエン（ＴＰＢ），クマリン６，ＤＣＭ１をドープしたものがある。
【００４５】
尚、本発明は有機発光層は上記構成に限定されるものではない。また、有機発光層は低分子材料、あるいは高分子材料に限定するものではなく、さらに蛍光発光材料、あるいは燐光発光材料に限定するものではない。つまり、白色発光の有機発光層として発光効率が高く、寿命の長い白色発光が得られるものを用いれば良い。
【００４６】
有機発光層５００の光取り出し側には緩衝層６００と第２の電極４００をこの順で積層する。第２の電極４００としては仕事関数が高い透明な電極材料を用いれば良い。このような電極材料としては、例えばインジウム・亜鉛・酸化物（ＩＺＯとも呼ぶ），インジウム・錫・酸化物（ＩＴＯとも呼ぶ）などの酸化インジウムを主原料とする酸化物を用いるとよい。このような材料は比較的電気抵抗が低く、透明性が高いため、効率の高い発光素子を実現する上で有利である。特にＩｎ2Ｏ3−ＳｎＯ2 系、または、Ｉｎ2Ｏ3−ＺｎＯ系の電極材料を用いることが望ましい。
【００４７】
このように第２の電極４００として酸化インジウムを主成分とする電極材料を用いる場合、緩衝層６００は第２の電極よりも酸素結合力が強い導電酸化物を主成分とする材料で構成するとよい。本発明の第１の特徴はこの緩衝層６００にある。このような材料としては酸化バナジウム，酸化モリブデン，酸化タングステン，酸化タンタル，酸化チタニウム，酸化ニオブ，酸化クロム等を主成分とする材料がある。
【００４８】
第２の電極４００としてインジウム・亜鉛・酸化物を用いる場合、融点近傍での生成ギブスエネルギーが−３００ＫＪ／mol よりも小さい酸化タングステン、または酸化モリブデンを主成分とする材料を用いることで劣化が小さく効率の高い発光素子を実現できる。特に融点近傍での生成ギブスエネルギーが−１１００ＫＪ／mol と小さい酸化バナジウムを用いるとより効率の高い発光素子が実現できる。
【００４９】
尚、緩衝層６００の厚みは５ｎｍから５０ｎｍとすることが望ましい。これは緩衝層
６００の厚みが５ｎｍより薄いと有機発光層の酸化を十分に抑えられず、５０ｎｍより厚いと緩衝層６００の透過率低下による輝度の低下が無視できなくなるからである。
【００５０】
また、第２の電極４００の上には図示しない保護層を設けても良い。ここでいう保護層は大気内のＨ2Ｏ やＯ2 が電極や有機発光層に進入することを防ぐことを目的するものである。
【００５１】
保護層としてはＳｉＯx，ＳｉＮx，ＳｉＯxＮy等の透明な無機材料、或いはポリクロロビレン、ポリエチレンテレフタレートなどの透明な有機高分子材料を用いることができるがこれらの材料に限定されるものではない。
【００５２】
図２は図１を参照して説明した層構成を有する発光素子の概略構成を示す斜視図である。この発光素子は上記の通り、金属基板１００の絶縁層２００が形成された面上に第１の電極３００，有機発光層５００，緩衝層６００，第２の電極４００をこの順で積層したものである。これらの電極や層は全てシャドウマスクを介して蒸着することで所望の形状に選択的に成膜することができる。
【００５３】
第１の電極３００は発光素子を形成した際に発光領域となる領域の外側の少なくとも一部分に引き出し部３１０を有する形状に成膜する。
【００５４】
有機発光層５００は第１の電極３００の引き出し部３１０を除き、第１の電極３００を覆うように成膜する。
【００５５】
緩衝層６００は有機発光層５００が成膜された領域よりも小さな領域に成膜することで第１の電極３００と接触しない構成とする。
【００５６】
第２の電極４００は発光素子を形成した際に発光領域となる領域の外側の少なくとも一部分に引き出し部４２０を有する形状に成膜する。この際、第２の電極４００は引き出し部４２０を除き有機発光層５００が成膜された領域よりも小さな領域に成膜することで第１の電極３００と接触しない構成とする。
【００５７】
第１の電極３００の引き出し部３１０と第２の電極４００の引き出し部４２０は、図示しないフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）などの配線部材に接続し、さらに配線部材を電源やスイッチ等と接続することで点灯，非点灯を制御できる面状の発光素子が実現できる。
【００５８】
尚、第１の電極及び第２の電極の引き出し部の形状や数は本実施例に限定されるものではない。
【００５９】
本実施例の発光素子では、光取り出し側の電極である第２の電極は透過率が高く、電気抵抗が小さな酸化インジウムを主原料とする酸化物から構成される。また、有機発光層
５００と第２の電極４００の間に融点近傍での生成ギブスエネルギーが第２の電極よりも小さい材料からなる緩衝層６００を設けることで成膜工程における有機発光層５００の酸化が抑制され発光に必要な電圧が低い高効率な発光素子が実現できる。特に緩衝層６００として酸化バナジウムを用いることでより効率の高い発光素子が実現できる。
【００６０】
上記したように、発光素子に金属からなる基板を用いる場合、基板が不透明であることから、発光素子はトップエミッション型の発光素子にする必要がある。従って、本実施例に示す高効率なトップエミッション型の発光素子の実現により、発光素子を形成する基板として不透明だが熱伝導性が高い金属基板の採用が可能となり、発光素子の温度上昇に伴う発光効率の低下や素子の劣化が抑制されるため高効率で長寿命な発光素子が実現できる。
【実施例２】
【００６１】
次に本発明の発光素子の他の実施例について説明する。図３は本発明の発光素子の概略構成を示す一部断面図である。本発光素子は図１及び図２を参照して説明した発光素子において、第２の電極４００上に補助電極４１０を設けたもので、これ以外の構成は基本的に上記実施例と同じであるため同じ部分には同じ符号を付け詳細な説明は省略する。
【００６２】
第２の電極は有機発光層５００の光取り出し側に形成され、有機発光層５００から放射する光は第２の電極を通過して外部に出る。このため、第２の電極の透過率はできるだけ高いことが明るい発光素子を実現するうえで望ましい。
【００６３】
しかし、一般に透明な電極材料の電気抵抗はアルミニウムや銅などの不透明な金属材料と比べると高い。また、透過率を高くするためには電極の厚さを薄くすることが有効だが、この場合、さらに電気抵抗が高くなってしまう。
【００６４】
このため、第２の電極の電気抵抗が高いことに起因した電圧降下などにより、発光素子の面内における輝度の分布が不均一になるという課題が生じる。
【００６５】
補助電極４１０は第２の電極４００での電圧降下を防ぐことで、発光素子の面内での輝度分布を均一化するために設ける手段である。
【００６６】
このため、補助電極４１０の材料としてはアルミニウムや銅、あるいはこれらを含む合金などの電気抵抗の低いものを用いることが望ましい。
【００６７】
図４は補助電極４１０の形成パターンの一例を示す正面図である。このように補助電極４１０は井桁状に形成しても良い。また、面積の小さな照明装置であれば発光素子の発光領域の周縁部に発光領域を取り囲むように補助電極を形成しても良い。
【００６８】
補助電極４１０の形成パターンは発光素子の大きさや第２の電極の電気抵抗に応じて適切なパターンを選択すればよい。
【００６９】
尚、補助電極４１０はシャドウマスクを用いて蒸着することで任意の形状に形成することができる。
【００７０】
本実施例では上記の通り、有機発光層の光取り出し側に形成される第２の電極上に補助電極を設けることで、第２の電極４００での電圧降下が抑制されるため、面内の輝度分布が均一な発光素子が実現できるという効果が得られる。
【実施例３】
【００７１】
次に本発明の発光素子の他の実施例について説明する。
【００７２】
この実施例では、発光素子の表面に光散乱層を設ける構成を示す。
【００７３】
図５は本発明の発光素子の概略構成を示す一部断面図である。この発光素子は図３を参照して説明した発光素子において、第２の電極４００上に光散乱層８００を新たに設けたもので、これ以外の構成は基本的に上記実施例と同じであるため同じ部分には同じ符号を付け詳細な説明は省略する。
【００７４】
光散乱層８００は、第２の電極４００上に直接、或いは必要に応じて形成される図示しない保護層を介して形成する。
【００７５】
光散乱層８００は光取り出し効率を向上し、さらに干渉効果を原因とする視野角の変化による輝度や色の変化を抑制するために設ける。
【００７６】
外部への光取り出しを増やすためには発光層を含む有機発光層５００よりも屈折率を低くすることが重要である。ここで、光散乱層は屈折率の異なる領域を混在させることで低屈折率を実現する層であるため、その屈折率のことを平均屈折率と呼ぶこととする。
【００７７】
有機発光層５００と光散乱層８００の間に設けられる層の屈折率は光散乱層８００の平均屈折率よりも高いことが光取り出し効率を向上し、明るい発光素子を実現するために重要である。言い換えると、光散乱層８００の平均屈折率は有機発光層５００及び有機発光層５００と光散乱層８００の間に設けられる層の屈折よりも低くすることが重要である。
【００７８】
これは、もし、発光層と光散乱層８００の間に屈折率の低い層があると、その層の界面で全反射を生じ、基板１００の面内方向へ伝播する光が増えて外部に取り出される光の量が制限されてしまうためである。
【００７９】
このため、光散乱層８００は有機発光層５００にできるだけ近い位置に形成し、光散乱層８００と第２の電極４００との間にガラス基板などの屈折率が有機発光層５００よりも低いものを介在させないことが望ましい。
【００８０】
尚、光散乱層８００はその平均屈折率が低いことで外部に取り出される光の量が増えるものである。このため、従来の発光素子に対して実用的な効果を得ること、つまり、光取り出し層の付加によるコスト上昇に見合った効果を得ることを考慮すると光取り出し層の平均屈折率は１.５未満、より望ましくは１.４５以下とすることが必要である。
【００８１】
光散乱層８００としては、少なくとも可視光に対して透明な樹脂などからなる透明媒体中に透明媒体とは屈折率が異なる少なくとも可視光に対して透明な微粒子、或いは気泡からなる微小透明体を分散したものを用いることができる。
【００８２】
透明媒体としては光硬化性の透明樹脂，熱可塑性の透明樹脂，熱硬化性の透明樹脂、或いはそれ自体に粘着剤としての機能を付加した透明樹脂を用いることができるが、成膜工程において有機膜にダメージを与えないことに留意する必要がある。
【００８３】
尚、光散乱層を成膜する際の発光素子へのダメージを防止、あるいは緩和するために図示しない透明な保護層を第２の電極４００と光散乱層８００の間に形成しても良い。このような保護層としては酸化シリコン，窒化シリコン、または酸化チタンなどを用いることができる。外部に取り出される光をより多くするためには保護層の屈折率は有機発光層と同等、或いはそれよりも高いことが望ましく、これを実現するには窒化シリコンまたは酸化チタンを用いることが望ましい。
【００８４】
微小透明体は透明媒体と屈折率が異なる透明な微粒子または気泡などの空隙から構成する。透明な微粒子としてはガラス微粒子，メラミン系微粒子，スチレン系微粒子，ベンゾグアナミン系微粒子，４フッ化エチレン微粒子等を用いることができる。その形状としては球，玉砂利，直方体等いずれも使用できるが、光を等方的に散乱できる球状微粒子の使用が好ましい。
【００８５】
微小透明体の大きさは可視波長域の光を効率よく散乱するために１〜１０μｍ程度の大きさが望ましいが、外部への光取り出し量を向上するという観点からは近視外波長領域を散乱する数十ｎｍ〜１μｍ程度の大きさのものを含んでも良い。
【００８６】
光散乱層８００の具体的な例としては屈折率１.４７ のアクリル系の透明粘着剤に平均粒子径２μｍ，屈折率１.５７ のベンゾグアナミン系の微粒子を３０部（粘着剤固形分に対する重量部数）配合し、分散させた膜厚２０μｍのものを用いることができる。この場合、光散乱層８００の平均屈折率は約１.４９６となり、発光層の屈折率（約１.７）よりも低くなる。従って、光散乱層を設けない場合よりも外部へ取り出される光の量が増加して、同じ消費電力であればより明るい発光素子が実現できる。
【００８７】
或いは、光散乱層８００としては屈折率１.４７のアクリル系の透明粘着剤に平均粒子径２μｍ，屈折率１.３５ の４フッ化エチレン樹脂の微粒子を体積比で２５％分散させた膜厚２０μｍのものを用いることができる。この場合、光散乱層８００の平均屈折率は
１.４４となり発光層の屈折率（約１.７）よりも低くなる。従って、光散乱層を設けない場合よりも外部へ取り出される光の量が増加して、同じ消費電力であればより明るい発光素子が実現できる。
【００８８】
微小透明体を実現する微粒子の屈折率は上記した通り、透明媒体より高くても低くても良いが、光散乱層８００の平均屈折率をより低くするには微粒子として透明媒体よりも屈折率の低いものを用いることが有利である。
【００８９】
さらに微小透明体として透明な微粒子ではなく、気泡からなる空隙を用いれば平均屈折率がより低い光散乱層を実現するうえで有利となる。透明媒体中に気泡からなる微小透明体を含有する光散乱層８００は透明樹脂に発泡剤を添加し、発泡剤の加熱分解により生じるガスにより気泡を発生させることで実現できる。
【００９０】
あるいは微小透明体として内部に空隙を有する中空の微粒子を用いてもよい。
【００９１】
ところで、有機発光ダイオード素子などの発光素子は厚みが数十から数百ｎｍと光の波長程度、あるいはそれ以下で、屈折率の異なる薄膜を積層した構造となっている。さらに第１の電極は鏡面状となることが多いため、有機発光層から放射する光は干渉の影響を受けやすい。
【００９２】
このため、通常の有機発光ダイオード素子ではこの干渉効果のために実際に外部に取り出される光はその出射方向の違い、つまり視野角の違いにより発光スペクトルが変化して、輝度や色が変化するという課題を生じる。これと同様な課題は無機のエレクトロルミネッセンス素子でも生じる。
【００９３】
ここで、本実施例の発光素子は、第２の電極４００上に光散乱層８００を設けている。この場合、有機発光層５００から放射される光は光散乱層８００で散乱され、様々な進行方向及び位相差の光が混合されることになるため、干渉が原因で生じる視野角の違いによる輝度や色の変化が大幅に低減するという効果が得られる。
【００９４】
また、本実施例の様に第２の電極４００上に補助電極４１０が形成されていても、有機発光層５００から放射される光は光散乱層８００により散乱されるため、補助電極４１０が存在していてもより均質な輝度分布の発光素子が実現できる。
【００９５】
従って、本実施例によれば、光取り出し効率を向上し、さらに干渉効果を原因とする視野角の変化による輝度や色の変化を抑制されたトップエミッション型の発光素子が実現できる。さらに発光素子を形成する基板として不透明だが熱伝導性が高い金属基板の採用が可能となり、発光素子の温度上昇に伴う発光効率の低下や素子の劣化が抑制されるため高効率で長寿命な発光素子が実現できる。
【００９６】
本実施例の発光素子では特に光散乱層８００として低屈折率な散乱層を用いるため、干渉効果による色の変化を抑制できると同時に、外部に取り出される光の量を増加できるという効果がある。つまり、同じ消費電力であればより明るく、視野角の違いによる輝度や色の変化が小さい発光素子が得られる。換言すると、同じ明るさであればより低電力で視野角の違いによる色の変化が小さい発光素子が得られる。
【００９７】
尚、上記効果は光散乱層８００の無散乱変動を１％以上５％未満の範囲内とすることでより大きくなる。
【００９８】
また、本実施例では補助電極４１０を有する場合を説明したが、光散乱層を設けることにより得られる効果は補助電極の有無によらず得られる。
【実施例４】
【００９９】
次に本発明の照明装置の実施例について説明する。図６は本発明の照明装置の概略構成を示す一部断面図である。尚、本願では便宜上、基板上に２つの電極層に挟まれた発光素子層を備えるものを発光素子と呼び、発光素子に封止手段を備えるものを照明装置と呼ぶこととする。
【０１００】
この実施例では、発光素子の封止手段として中央に凹部を有するものではなく、平板状のものを用いる構成を示す。また、以下、板状の封止手段のことを封止板とも呼ぶ。
【０１０１】
発光ダイオード素子では有機膜の劣化を防ぐために、ガスバリア性を有する封止板の適用が必要となる。一般に封止板はその中央に凹部を有し、発光素子が形成される基板とその周縁部で接着される。
【０１０２】
一方で、トップエミッション型の発光ダイオード素子では発光層から放射する光は封止板を通過する必要があるため封止板は透明である必要がある。ガラスは透明で高いガスバリア性を有することから、トップエミッション型の発光ダイオード素子の封止板として好適である。
【０１０３】
しかし、中央に凹部を有するガラスは高価という課題を有する。特に、光取り出し効率の向上や視野角による輝度や色の変化の抑制を目的として光散乱層を発光層の光取り出し側に形成する場合、光散乱層は数十μｍと厚いため封止板の中央部の凹みは数十μｍ以上必要となり、さらに高価となる。
【０１０４】
そこで、金属基板を用いる発光素子の構成として低コスト化を実現する実施例を以下に示す。
【０１０５】
この照明装置１０００は図５を参照して説明した発光素子１０の金属基板１００と封止板９００を枠状のスペーサー９５０を介して接合したものである。このため、上記実施例と同じ部分には同じ符号を付け詳細な説明は省略する。
【０１０６】
通常、発光素子を構成する有機発光層５００は大気中の水分などによって劣化しやすい。このため光散乱層８００の光取り出し側には外気と直接触れないように、透明な封止板９００を用いて密閉封止することが望ましい。封止板９００としてはガラス板や、ガスバリア処理を施した樹脂フィルム，薄いガラス板と樹脂フィルムを積層したものなどを用いることができる。
【０１０７】
封止板９００と金属基板１００とは発光素子の発光領域を取り囲む枠状のスペーサー
９５０を介して接着性のあるシール剤により密閉接着する。
【０１０８】
図７はスペーサー９５０の概略斜視図である。第１の電極３００，有機発光層５００，第２の電極４００の厚みは合わせても数百ｎｍ程度と薄いが、光散乱層は数十μｍとなる。スペーサー９５０の厚みは第１の電極３００，有機発光層５００，第２の電極４００、及び光散乱層８００を合わせた厚みよりも厚くする。こうすることで光散乱層８００と封止板９００の間には空隙７００を設けることができる。
【０１０９】
空隙７００には窒素ガスなどの不活性な気体を封入すると良い。この場合は、光散乱層８００の表面を凹凸形状や微小なレンズアレイ形状とすることで外部に取り出される光の量が増えるようにしても良い。また、必要に応じて吸湿剤を封止板９００と金属基板100の間であって有機発光層５００から放射する光の妨げにならない位置に設ける、或いは透明な吸湿膜を封止板９００の光散乱層８００側に塗布してもよい。
【０１１０】
尚、光散乱層８００と封止板９００の間に空隙７００がなく直接接触している場合は、有機発光層５００から放射し光散乱層８００を通過して封止板９００に入射する光の一部は封止板９００内を導波して損失となる。
【０１１１】
一方、本実施例のように光散乱層８００と封止板９００の間に空隙７００を設ける場合、封止板９００内を導波して損失となる光はほとんど生じないのでより明るい照明装置が実現できる。
【０１１２】
また、厚み数十μｍ以上のスペーサーを設けることで、封止手段として安価な平板状のガラス板を利用することが可能となるため、より低コストな照明装置が実現できる。さらにこのスペーサー構造を用いることにより、金属基板を用いる発光素子として安価な構成を実現することができる。
【実施例５】
【０１１３】
次に本発明の照明装置の他の実施例について説明する。
【０１１４】
図８は本発明の照明装置の概略構成を示す一部断面図である。この照明装置１０００は図６を参照して説明した照明装置においてスペーサーを無くし、その代わりに金属基板
１００の周縁部に凸領域１１０を設け、この凸領域１１０において封止板９００と接合したものである。このため、上記実施例と同じ部分には同じ符号を付け詳細な説明は省略する。
【０１１５】
本実施例では金属基板１００はその周縁部に有機発光層５００が形成される側に凸となる領域（凸領域）１１０を備える。
【０１１６】
封止板９００と金属基板１００とはこの凸領域１１０において接着性のあるシール剤により密閉接着する。封止板９００と金属基板１００の接着を容易にし、密閉性を高めるため凸領域１１０の頂上部には幅が０.１mmから３mm程度の平坦部を設けると良い。
【０１１７】
また、凸領域１１０の高さは第１の電極３００，有機発光層５００，第２の電極４００、図示しない緩衝層及び光散乱層８００を合わせた厚みよりも大きくし、光散乱層８００と封止板９００の間に空隙７００を設けるようにする。
【０１１８】
尚、金属基板の場合、このような凸領域は平板状の金属シートをプレスすることで容易に形成することができる。
【０１１９】
本実施例でも上記実施例と同様、光散乱層７００と封止板９００の間に空隙７００を設けることで封止板９００内を導波して損失となる光はほとんど生じないのでより明るい照明装置が実現できる。
【０１２０】
本実施例では特に金属基板に形成する凸領域をスペーサーとして機能させることで、封止板として中央に凹みがあるガラスを用いる必要や、別にスペーサー部材を設ける必要がない。つまり、封止板として安価な平板状のガラス板をスペーサーレスで利用することが可能となるため、より低コストな発光素子が実現できる。さらにこの金属基板構造を用いることにより、金属基板を用いる発光素子として安価な構成を実現することができる。
【０１２１】
尚、金属基板上に形成される凸部は薄い金属基板を適用する際の剛性不足を補うリブとしても機能する。図９は生産性を高めるために、大型の金属基板を用い小型の発光素子や照明装置を多面取りする場合の金属基板の一例を示す平面図である。大型の金属基板から多面取りする場合、分割後の金属基板の周縁部に形成される凸領域は図示の通り、メッシュ状となる。
【０１２２】
例えば薄い平板状の金属基板をそのまま利用する場合には基板が大きくなると、たわみやすくなるため取り扱いが困難となる。しかし、本発明に係る金属基板では基板上にメッシュ状の凸領域を設けることで金属基板の剛性不足が補われて製造時の取り扱いが容易になるといった効果が得られる。
【実施例６】
【０１２３】
次に本発明の表示装置の実施例について説明する。図１０は本発明の表示装置の一実施例の概略構成を示す一部断面図である。
【０１２４】
この表示装置は液晶表示パネル２０００と、その背面に配置する図６または図８を参照して説明した照明装置１０００とから構成される。
【０１２５】
照明装置１０００は液晶表示パネル２０００の表示領域を照明するもので、その封止板９００を液晶表示パネル２０００に向けて配置する。
【０１２６】
尚、照明装置１０００と液晶表示パネル２０００の間には図示しないプリズムシートや、拡散シートなどの光学フィルムを必要に応じて配置しても良い。
【０１２７】
液晶表示パネル２０００としては透過型の液晶表示パネルを用いる。例えばＴＮ
(Twisted Nematic)方式，ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）方式，ＥＣＢ(Electrical 
Controlled Birefringence) 方式などを用いることができる。また、広視野角を特徴とするＩＰＳ（In Plane Switching）方式，ＶＡ（Vertical Alignment）方式を用いることができる。
【０１２８】
あるいは液晶表示パネル２０００として、上記方式を応用した半透過反射型の液晶表示パネルを用いることができる。
【０１２９】
これらの液晶表示パネルは偏光板を備え、液晶層に入射する光の偏光状態を制御することで映像の表示を行うものであり、比較的低い駆動電圧でコントラスト比の高い映像が得られるものである。
【０１３０】
ここでは以下、液晶表示パネル２０００としてＩＰＳ方式を用いる場合を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１３１】
液晶表示パネル２０００は、平坦かつ透明で光学的に等方なガラス、あるいはプラスチックからなる第１の透明基板２００１および第２の透明基板２００２とを有する。透明基板２００１には、カラーフィルタや、ポリイミド系高分子からなる配向膜（いずれも不図示）が積層されている。第２の透明基板２００２には、配向膜，画素を形成する画素電極，共通電極，信号電極，走査電極，薄膜トランジスタ等のスイッチング素子など（いずれも不図示）が形成されている。
【０１３２】
２枚の透明基板２００１，２００２は配向膜形成面を向かい合わせ、図示しないスペーサーにより一定の間隙を設けた状態で枠状のシール材で周囲を接着することで内部に空間が形成される。この空間に液晶を封入し、封止することで液晶層２００３が設けられる。
【０１３３】
液晶層２００３は２枚の透明基板２００１，２００２上に形成された配向膜に施される配向処理により、その液晶分子長軸の配向方向が規定される。液晶層２００３の液晶配向方向は、２枚の透明基板２００１，２００２間で捩じれのない、いわゆるホモジニアス配向とする。
【０１３４】
透明基板２００１の前面と透明基板２００２の背面にはそれぞれ偏光板２００４及び
２００５を配置する。
【０１３５】
偏光板２００４および偏光板２００５としては、例えば延伸したポリビニルアルコールにヨウ素を吸着させることにより偏光機能を付与した膜の両面に、トリアセチルセルロースの保護層を施したものを用いることができる。なお、偏光板２００４および偏光板2005は、それぞれ透明基板２００１及び透明基板２００２に、透明な接着剤により接着する。
【０１３６】
照明装置１０００からの光は偏光板２００５を透過した後、液晶層２００３を通過して偏光板２００４に入射する。この際、映像情報発生部（不図示）から伝えられる映像情報に対応した電圧を共通電極および画素電極に印加することで液晶層２００３を通過する光の偏光状態を制御し、偏光板２００４を透過する光の量を調整することで、所望の映像光を形成することができる。
【０１３７】
本実施例の表示装置では薄型、かつ高効率な照明装置を備える。このため薄型で低消費電力な表示装置が実現できる。
【実施例７】
【０１３８】
次に本発明の表示装置の他の実施例について説明する。図１１は本発明の表示装置の他の実施例の概略構成を示す一部断面図である。
【０１３９】
この表示装置は液晶表示パネル２０００と、その背面に配置する発光素子から構成される。ここでは発光素子として図５を参照して説明した発光素子を適用する場合を述べる。また、液晶表示パネル２０００の基本的な構造は図１０を参照して説明した表示装置と同様である。このため、上記実施例と同じ部分には同じ符号を付け詳細な説明は省略する。
【０１４０】
液晶表示パネル２０００としては透過型の液晶表示パネルを用いる。例えばＴＮ
（Twisted Nematic）方式，ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）方式，ＥＣＢ（ElectricalControlled Birefringence）方式などを用いることができる。また、広視野角を特徴とするＩＰＳ（In Plane Switching）方式，ＶＡ（Vertical Alignment）方式を用いることができる。
【０１４１】
あるいは液晶表示パネル２０００として、上記方式を応用した半透過反射型の液晶表示パネルを用いることができる。
【０１４２】
液晶表示パネル２０００は、平坦かつ透明で光学的に等方なガラス、あるいはプラスチックからなる第１の透明基板２００１、ガラスからなる第２の透明基板２００２とを有する。透明基板２００１には、カラーフィルタや、ポリイミド系高分子からなる配向膜（いずれも不図示）が積層されている。第２の透明基板２００２には、配向膜，画素を形成する画素電極，共通電極，信号電極，走査電極，薄膜トランジスタ等のスイッチング素子など（いずれも不図示）が形成されている。
【０１４３】
２枚の透明基板２００１，２００２は配向膜形成面を向かい合わせ、スペーサーにより一定の間隙を設けた状態で枠状のシール材で周囲を接着することで内部に空間が形成される。この空間に液晶を封入し、封止することで液晶層２００３が設けられる。
【０１４４】
透明基板２００１の前面と透明基板２００２の背面にはそれぞれ偏光板２００４及び
２００５を配置する。偏光板２００４および偏光板２００５としては、例えば延伸したポリビニルアルコールにヨウ素を吸着させることにより偏光機能を付与した膜の両面に、トリアセチルセルロースの保護層を施したものを用いることができる。なお、偏光板2004および偏光板２００５は、それぞれ透明基板２００１及び透明基板２００２に、透明な接着剤により接着する。
【０１４５】
偏光板２００５の背面側には発光素子が設けられる。通常、発光素子を構成する有機発光層５００は大気中の水分などによって劣化しやすい。このため光散乱層８００の光取り出し側には外気と直接触れないように、透明な封止板により密閉封止することが望ましい。
【０１４６】
本実施例では特に液晶表示パネル２０００の第２の透明基板２００２に封止板の機能を兼用させる。
【０１４７】
第２の透明基板２００２と金属基板１００とは発光素子の発光領域を取り囲む枠状のスペーサー９５０を介して接着性のあるシール剤により密閉接着する。
【０１４８】
この際、偏光板２００５がスペーサー９５０と第２の透明基板２００２の間に存在すると、偏光板を通して大気中の水分や酸素が有機発光層５００に侵入し、劣化の原因となる可能性がある。従って、図１１に例示する通り、スペーサー９５０の開口部を偏光板2005よりも大きくしてスペーサー９５０と第２の透明基板２００２の間に偏光板２００５が入らないようにすることが望ましい。
【０１４９】
この場合、スペーサー９５０の厚みは第１の電極３００，有機発光層５００，第２の電極４００，図示しない緩衝層光散乱層８００、及び偏光板２００５を合わせた厚みよりも厚くする。こうすることで光散乱層８００と液晶表示パネル２０００の間には空隙７００を設けることができる。
【０１５０】
あるいは、偏光板２００５の表面にガスバリア処理を施すようにしても良い。この場合、スペーサー９５０と第２の透明基板２００２の間に偏光板２００５が存在するのであればスペーサー９５０の厚みは第１の電極３００，有機発光層５００，第２の電極４００、図示しない緩衝層及び光散乱層８００を合わせた厚みよりも厚くする。こうすることで光散乱層８００と液晶表示パネル２０００の間に空隙７００を設けることができる。
【０１５１】
空隙７００には窒素ガスなどの不活性な気体を封入すると良い。この場合、光散乱層
８００の表面を凹凸形状や微小なレンズアレイ形状とすることで外部に取り出される光の量が増えるようにしても良い。また、必要に応じて吸湿剤を液晶表示パネル２０００と金属基板１００の間であって有機発光層５００から放射する光の妨げにならない位置に設ける、或いは透明な吸湿膜を偏光板２００５の光散乱層８００側に塗布してもよい。
【０１５２】
発光素子からの光は偏光板２００５を透過した後、液晶層２００３を通過して偏光板
２００４に入射する。この際、映像情報発生部（不図示）から伝えられる映像情報に対応した電圧を共通電極および画素電極に印加することで液晶層２００３を通過する光の偏光状態を制御し、偏光板２００４を透過する光の量を調整することで、所望の映像光を形成することができる。
【０１５３】
尚、光散乱層８００と液晶表示パネル２０００の間に空隙７００がなく直接接触している場合は、有機発光層５００から放射し光散乱層８００を通過して液晶表示パネル2000に入射する光の一部は液晶表示パネルを構成する基板内を導波することになる。液晶表示パネル内を導波する光は、液晶表示パネルを構成する配線などの構造物で光の進行方向が変わり、意図しない領域から外部に放射して画質劣化を引き起こす。或いは、液晶表示パネル内を導波する光は、液晶表示パネルを構成する部材で吸収され損失となる。
【０１５４】
一方、本実施例のように光散乱層８００と液晶表示パネル２０００の間に空隙７００を設ける場合、有機発光層５００から放射して光散乱層８００を通過した光は液晶表示パネル内をほとんど導波することがないので意図しない領域から外部に光が放射して画質劣化を引き起こすことがない。また、液晶表示パネル内を導波して損失となる光はほとんど生じないのでより明るい映像が得られる。さらに、発光素子の劣化を防ぐための封止板を液晶表示パネルの透明基板が兼用することで部材が減るため、より薄型軽量な表示装置が実現できる。
【実施例８】
【０１５５】
次に本発明の表示装置の他の実施例について説明する。図１２は本発明の表示装置の概略構成を示す一部断面図である。この表示装置は図１１を参照して説明した照明装置においてスペーサーを無くし、その代わりに金属基板１００の周縁部に凸領域１１０を設け、この凸領域１１０において液晶表示パネル２０００と接合したものである。このため、上記実施例と同じ部分には同じ符号を付け詳細な説明は省略する。
【０１５６】
本実施例では金属基板１００はその周縁部に有機発光層５００が形成される側に凸となる領域（凸領域）１１０を備える。
【０１５７】
第２の透明基板２００２と金属基板１００とはこの凸領域１１０において接着性のあるシール剤により密閉接着する。第２の透明基板２００２と金属基板１００の接着を容易にし、密閉性を高めるため凸領域１１０の頂上部には幅が０.１mm から３mm程度の平坦部を設けると良い。
【０１５８】
この際、偏光板２００５が金属基板１００の凸領域１１０と第２の透明基板２００２の間に存在すると、偏光板を通して大気中の水分や酸素が有機発光層に侵入し、劣化の原因となる可能性がある。従って、図１２に例示する通り、凸領域１１０を形成する部分を偏光板２００５よりも外側とし凸領域１１０と第２の透明基板２００２の間に偏光板2005が入らないようにすることが望ましい。
【０１５９】
この場合、凸領域１１０の高さは第１の電極３００，有機発光層５００，第２の電極
４００，図示しない緩衝層光散乱層８００、及び偏光板２００５を合わせた厚みよりも厚くする。こうすることで光散乱層８００と液晶表示パネル２０００の間には空隙７００を設ける。
【０１６０】
あるいは、偏光板の表面にガスバリア処理を施すようにしても良い。この場合、凸領域１１０と第２の透明基板２００２の間に偏光板２００５が存在するのであれば凸領域110の高さは第１の電極３００，有機発光層５００，第２の電極４００、図示しない緩衝層及び光散乱層８００を合わせた厚みよりも厚くする。こうすることで光散乱層８００と液晶表示パネル２０００の間に空隙７００を設ける。
【０１６１】
尚、金属基板の場合、このような凸領域は平板状の金属シートをプレスすることで容易に形成することができる。
【０１６２】
本実施例でも上記実施例と同様、光散乱層８００と液晶表示パネル２０００の間に空隙７００を設けることで、有機発光層５００から放射して光散乱層８００を通過した光が液晶表示パネル２０００内を導波することがないので意図しない領域から外部に光が放射して画質劣化を引き起こすことがない。また、液晶表示パネル内を導波して損失となる光はほとんど生じないのでより明るい映像が得られる。さらに、発光素子の劣化を防ぐための封止板を液晶表示パネルの透明基板が兼用することで部材が減るため、より薄型軽量な表示装置が実現できる。
【０１６３】
本実施例では特に金属基板上に形成される凸領域１１０がスペーサーとして機能することで、別にスペーサー部材を設ける必要がない。つまり、封止板及びスペーサーの分の部材が減るためより低コストな表示装置が実現できる。
【実施例９】
【０１６４】
次に本発明の発光素子の他の実施例について説明する。
【０１６５】
図１３は本発明の発光素子の概略構成を示す一部断面図である。この発光素子は図１を参照して説明した発光素子において第１の電極３００として透明な電極材料を用い、金属基板１００の表面に微細な凹凸を形成するものである。このため、上記実施例と同じ部分には同じ符号を付け詳細な説明は省略する。
【０１６６】
本実施例では金属基板１００の表面に微細な凹凸部１２０を形成し、可視光を散乱反射する散乱反射面とする。凹凸部１２０の高さ及びピッチはサブミクロンからミクロンオーダー、具体的には０.５〜５μｍ 程度とし、不規則なパターンとすることで散乱反射面が実現できる。
【０１６７】
このような金属基板１００の表面の形状はサンドブラストやプレス加工等により容易に形成することができる。
【０１６８】
絶縁層２００は金属基板の凹凸形状が有機発光層５００に影響をおよぼさないようにするため平坦化機能が高い有機系の絶縁材料からなる絶縁層と無機材料からなる絶縁層を積層する構造とする。
【０１６９】
この場合、有機発光層５００から放射し、外部に取り出される光の約半分が金属基板表面で反射する。このさい、金属基板表面で反射する光は散乱反射することで干渉の影響がキャンセルされるため視野角の違いによる輝度や色の変化が小さい発光素子を実現できる。
【実施例１０】
【０１７０】
次に本発明の発光素子の他の実施例について説明する。図１４は本発明の発光素子の概略構成を示す一部断面図である。この発光素子は図１を参照して説明した発光素子において、金属基板の表面に凹凸を形成し、この凹凸形状に反映する形で絶縁層２００，第１の電極３００，有機発光層５００，第２の電極４００を形成するものである。このため、上記実施例と同じ部分には同じ符号を付け詳細な説明は省略する。
【０１７１】
本実施例では金属基板１００の表面にプレス加工等により台形状、または半球状の凹凸部１３０を形成する。この凹凸の高さは５〜数十μｍとする。
【０１７２】
金属基板の表面には短絡等の不良の原因となる基板表面の微細な突起は平坦化し、意図して形成した基板表面の凹凸形状を維持する絶縁層２００を形成する。このような絶縁層は電気泳動塗装法（電着塗装），スプレー塗布法等によりピンホールフリーに形成できる。この際、絶縁層の材料としてはアクリル系，ウレタン系，エポキシ系の樹脂（塗料）を用いることができる。さらに、必要に応じてＳｉＮやＡｌＮ等の窒化物，ＳｉＯ2や
Ａｌ2Ｏ3等の酸化物を絶縁層として積層しても良い。
【０１７３】
絶縁層２００上に形成される第１の電極３００，有機発光層５００，第２の電極４００は層厚が数百ｎｍと薄いため、金属基板表面の形状は維持される。
【０１７４】
尚、金属基板表面の窪み部分、つまり第２の電極４００上の窪んだ部分には必要に応じて透明な導波層９６０を設けてもよい。導波層９６０としては透明な有機材料、たとえばアクリル系，ウレタン系，エポキシ系の樹脂を用いることができる。
【０１７５】
本実施例では金属基板表面に形成された凹凸の分だけ、その表面積が増えるため実効的な発光領域が増加する。このためより明るい発光素子が実現できる。
【０１７６】
さらに本実施例では凹み部分に透明な導波層９６０を設けることで、従来、基板面方向に導波して損失となっていた光の一部が第１の電極３００の傾斜部で反射して外部に取り出されるようになるため、より光取り出し効率の高い発光素子が得られる。
【実施例１１】
【０１７７】
次に本発明の発光素子の他の実施例について説明する。図１５は本発明の発光素子の概略構成を示す一部断面図である。この発光素子は図１を参照して説明した発光素子を変形したものであるため、上記実施例と同じ部分には同じ符号を付け詳細な説明は省略する。
【０１７８】
本発光素子は金属基板の表面に１〜数十μｍの高さを有する台形状あるいは半球状の凹凸部１３０を形成し、その凹凸部１３０を透明な絶縁層２００により平坦化した上に透明な電極材料からなる第１の電極３００を形成する。
【０１７９】
平坦化機能が高い絶縁層の材料としては透明なアクリル系樹脂，ベンゾシクロブテン樹脂，ポリイミド系樹脂等の有機材料を用いれば良く、これらの有機材料をスピンコート法などで成膜することでその表面は比較的容易に平坦化できる。
【０１８０】
第１の電極３００上には選択的に複数の開口部を有する絶縁層２１０を形成し、さらにこの上から有機発光層５００と透明な電極材料からなる第２の電極４００を積層する。
【０１８１】
絶縁層２１０の開口部はその中心が正面方向から観察した際、金属基板１００の表面の凹み部の中心と略一致する位置に形成する。
【０１８２】
絶縁層２１０はフォトポリマーを用い、フォトリソグラフィー法によりパターニングすることで形成することができる。
【０１８３】
本実施例では第１の電極と第２の電極に電圧を印加し、電流を流すと絶縁層２１０の開口部に相当する領域のみが発光する。この場合、従来、有機発光層５００から放射し、基板面に平行な方向に導波して損失となっていた光の一部が金属基板１００の表面の傾斜した部分で反射して外部に取り出されるようになるため、より発光効率の高い発光素子が得られる。
【０１８４】
尚、本実施例では絶縁層２１０の開口部を小さくすると、発光領域が小さくなる。このため金属基板表面の凹凸形状を発光領域を略焦点位置とする回転楕円体の一部とすれば、発光領域から放射し、金属基板表面で反射する光は基板面に垂直な方向に略平行な光となり外部に取り出されるため光取り出し効率が高く、さらにゲインの大きな発光素子が実現できる。
【実施例１２】
【０１８５】
次に本発明の発光素子の他の実施例について説明する。図１６は本発明の発光素子の概略構成を示す一部断面図である。この発光素子は図１を参照して説明した発光素子を変形したものであるため、上記実施例と同じ部分には同じ符号を付け詳細な説明は省略する。
【０１８６】
本発光素子は絶縁層２００を形成した金属基板１００に反射性金属材料からなる第１の電極を形成し、さらにその上に選択的に複数の開口部を有する絶縁層２２０を形成する。絶縁層２２０の開口部は絶縁層としてフォトポリマーを用い、フォトリソグラフィー法によりパターニングすることで形成することができる。
【０１８７】
さらにこの上から有機発光層５００と透明な電極材料からなる第２の電極４００を積層する。
【０１８８】
第２の電極４００の上には透明層８１０を介してマイクロレンズアレイ９１０を配置する。この際、透明層８１０はその屈折率が第２の電極４００とマイクロレンズアレイ910のいずれかと等しい、もしくは両者の間となる材料を用いる。このような透明層８１０としてはアクリル系の透明な粘着材を用いることができる。
【０１８９】
マイクロレンズアレイ９１０は公知の技術を用いて作成したものを用いれば良い。例えば透明な樹脂にスタンパの形状を転写する方法，射出成型法，基板上にフォトリソグラフィー法によりホトレジスト材料からなるマイクロレンズを形成する方法，ガラス状にホトレジストからなるパターンを形成し、エッチングすることでマイクロレンズを形成する方法などがある。
【０１９０】
マイクロレンズアレイ９１０は正面方向から観察した際、レンズの中心が絶縁層２２０の開口部に相当する位置となるように配置する。より高い光取り出しを実現するにはマイクロレンズアレイ９１０は正面方向から観察した際、レンズの中心が絶縁層２２０の開口部の中心と略一致するように配置することが望ましい。
【０１９１】
本実施例では第１の電極３００と第２の電極４００に電圧を印加し、電流を流すと絶縁層２２０の開口部に相当する領域のみが発光する。この場合、従来、有機発光層５００から放射し、基板面方向に導波して損失となっていた光の一部がマイクロレンズの表面で屈折して正面方向に取り出されるようになるため、より光取り出し効率の高い発光素子が得られる。
【０１９２】
また、本実施例では絶縁層２２０の開口部を小さくすると、発光領域が小さくなる。このためマイクロレンズアレイ９１０のレンズの焦点位置を絶縁層２２０の開口部に相当する有機発光層と略一致させることで有機発光層から放射する光は基板面に垂直な方向に略平行な光となり外部に取り出されるため光取り出し効率が高く、さらにゲインの大きな発光素子が実現できる。
【実施例１３】
【０１９３】
次に本発明の発光素子の他の実施例について説明する。図１７は本発明の発光素子の概略構成を示す一部断面図である。この発光素子は図１６を参照して説明した発光素子において、第２の電極４００とマイクロレンズアレイ９１０との間に設ける透明層を光散乱層８２０に変えたこと以外は上記実施例と同じ構成であるため、上記実施例と同じ部分には同じ符号を付け詳細な説明は省略する。
【０１９４】
光散乱層８２０としては、（実施例３）で説明したものと同じものを用いればよい。特に透明媒体としてアクリル系の透明粘着剤を用いる光散乱層を用いればマイクロレンズアレイ９１０と基板１００を固定することができるため、他に固定用の部材を用いる必要がなくなるので好ましい。
【０１９５】
本実施例では第２の電極４００とマイクロレンズアレイ９１０との間に光散乱層８２０を設けることで干渉の影響による色付きが抑えられ、より光取り出し効率の高い発光素子が実現できる。
【産業上の利用可能性】
【０１９６】
本発明の発光素子は薄型，高効率，長寿命な面状の光源を実現できる。このため、照明装置や液晶表示装置のバックライトとして好適である。
【０１９７】
また、本発明の表示装置は薄型，高効率であるため、携帯電話，ＰＤＡ，ノートＰＣなどの携帯機器用の表示装置として好適である。
【図面の簡単な説明】
【０１９８】
【図１】本発明の発光素子を説明するための概略断面図である。（実施例１）
【図２】本発明の発光素子を説明するための概略斜視図である。（実施例１）
【図３】本発明の発光素子を説明するための概略断面図である。（実施例２）
【図４】本発明の発光素子に係る補助電極の形成パターンの一例を示す正面図である。（実施例２）
【図５】本発明の発光素子を説明するための概略断面図である。（実施例３）
【図６】本発明の照明装置を説明するための概略断面図である。（実施例４）
【図７】本発明の照明装置に係るスペーサーの概略斜視図である。
【図８】本発明の照明装置を説明するための概略断面図である。（実施例５）
【図９】本発明に係る金属基板の正面図である。
【図１０】本発明の表示装置を説明するための概略断面図である。（実施例６）
【図１１】本発明の表示装置を説明するための概略断面図である。（実施例７）
【図１２】本発明の表示装置を説明するための概略断面図である。（実施例８）
【図１３】本発明の発光素子を説明するための概略断面図である。（実施例９）
【図１４】本発明の発光素子を説明するための概略断面図である。（実施例１０）
【図１５】本発明の発光素子を説明するための概略断面図である。（実施例１１）
【図１６】本発明の発光素子を説明するための概略断面図である。（実施例１２）
【図１７】本発明の発光素子を説明するための概略断面図である。（実施例１３）
【符号の説明】
【０１９９】
１０…発光素子、１００…金属基板、１１０…金属基板の凸領域、２００，２１０，
２２０…絶縁層、３００…第１の電極、３１０…第１の電極の引き出し部、４００…第２の電極、４１０…補助電極、４２０…第２の電極の引き出し部、５００…有機発光層、
６００…緩衝層、７００…空隙、８００…光散乱層、９００…封止板、９１０…マイクロレンズアレイ、９５０…スペーサー、９６０…導波層、１０００…照明装置、２０００…液晶表示パネル、２００１…第１の透明基板、２００２…第２の透明基板、２００３…液晶層、２００４，２００５…偏光板。
【図１】
2006164808.tif 000003
【図２】
2006164808.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006164808.tif 000006
【図５】
2006164808.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
2006164808.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2006164808.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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