(57)【要約】【課題】有機ＥＬ素子の光取り出し側透明基板となるガラス基板において、ガラス基板の内部により多くの光を取り込み、且つガラス基板に入射した光を効率良く外部に取り出すことで、有機ＥＬ素子の光取り出し効率の改善を図る。【解決手段】有機ＥＬ素子の光取り出し側透明基板であるガラス基板であって、ガラス層の光入射側には、光散乱機能を有する屈折率調整層が設けられ、ガラス層の光出射側には、平坦面に対して角度分布を有する表面賦形が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機ＥＬ素子の光取り出し側透明基板であるガラス基板であって、
ガラス層の光入射側には、光散乱機能を有する屈折率調整層が設けられ、ガラス層の光出射側には、平坦面に対して角度分布を有する表面賦形が設けられていることを特徴とするガラス基板。
【請求項２】
前記表面賦形の一単位形状内の角度分布は、階級幅を１°としたヒストグラムのピーク度数が全体の１６％以下に分散していることを特徴とする請求項１記載のガラス基板。
【請求項３】
前記表面賦形の一単位形状内の角度分布が、ヒストグラムの累積度数において、全体の５０％以上の角度が３°以上になることを特徴とする請求項１又は２記載のガラス基板。
【請求項４】
前記屈折率調整層には、粒径０．１〜２．５μｍの散乱粒子が体積分率２０〜８０％の範囲で分散されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のガラス基板。
【請求項５】
前記ガラス層の光入射側の面が粗面になっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のガラス基板。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載されたガラス基板を備え、前記屈折率調整層上に透明導電膜が形成されていることを特徴とする有機ＥＬ照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス基板、ガラス基板を備える有機ＥＬ照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ（Electro Luminescence）素子は、面発光が可能な自発光素子であり、薄型照明光源やフラットパネルディスプレイなどに用いられている。この有機ＥＬ素子は、ガラス基板などの透明基板上に、ＩＴＯなどの透明導電層、発光層を含む有機層、金属導電層などを形成する薄膜積層構造を備えており、透明導電層と金属導電層を一対の電極（陽極と陰極）として、電極間への通電で発光した光を透明基板を介して外部に取り出す。
【０００３】
このような有機ＥＬ素子は、有機層や透明導電層の屈折率が透明基板の屈折率に対してかなり高いことから、有機層で発光した光の一部が透明導電層と透明基板の界面或いは透明基板と空気層の界面で全反射を起こして素子内部に閉じ込められる現象が生じ、発光した光の全てを外部に取り出すことができない。発光した光に対して外部に取り出すことができる光の割合を光取り出し効率と呼んでいるが、光取り出し効率の向上が、省電力で可能な限り高輝度を得たい有機ＥＬ装置、特に有機ＥＬ照明装置の大きな課題になっている。
【０００４】
光取り出し効率の改善策としては、透明基板の内部に入る光を増やすことと、透明基板に入った光のうち透明基板の表面から出射する光を増やすことの２面で検討することが必要になる。前者の改善策としては、透明導電膜と透明基板との間に光散乱機能を有する屈折率調整層を設けることが検討されており、例えば、屈折率調整用粒子とバインダーとの配合で透明基板より高い屈折率に調整された母材部の中に、母材部の屈折率とは異なる屈折率を有する透明材料で形成された散乱粒子を分散させることなどが提案されている（下記特許文献１参照）。
【０００５】
また、後者の改善策としては、透明基板の光取り出し側の表面に凹凸賦形を設けることが検討されており、例えば、透明基板の表面に、凸状又は凹状であって、頂角が２０°〜１２０°の範囲に設定された錐状のレンズアレイ素子を設けることが提案されている（下記特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−１７６７３４号公報
【特許文献２】特開２００３−５９６４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
有機ＥＬ素子の光取り出し効率を改善するには、前述した前者の改善策と後者の改善策を組み合わせることが考えられる。しかしながら、透明基板の裏面側（光入射側）に光拡散機能を有する屈折率調整層を設けた場合には、光散乱の効果で、透明基板に入射した光の進行方向は様々な方向に広い分布を有することになる。これに対して、透明基板の表面側（光取り出し側）には、頂角の角度が一定（２０°〜１２０°の範囲で設定された一定角度）の凹凸賦形（レンズアレイ素子）が設けられることになり、透明基板の内部を様々な方向に進行する光を、効率良く外に取り出すことができない問題があった。
【０００８】
本発明は、このような問題を解決することを課題としている。すなわち、有機ＥＬ素子の光取り出し側透明基板となるガラス基板において、ガラス基板の内部により多くの光を取り込み、且つガラス基板に入射した光を効率良く外部に取り出すことで、有機ＥＬ素子の光取り出し効率の改善を図ることが本発明の課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような課題を解決するために、本発明は、以下の構成を具備するものである。
有機ＥＬ素子の光取り出し側透明基板であるガラス基板であって、ガラス層の光入射側には、光散乱機能を有する屈折率調整層が設けられ、ガラス層の光出射側には、平坦面に対して角度分布を有する表面賦形が設けられていることを特徴とするガラス基板。
【発明の効果】
【００１０】
このような特徴を有するガラス基板は、光散乱機能を有する屈折率調整層の存在で、ガラス層の光入射側の面では、そこで一旦反射された光が再び角度を変えてガラス層内に入射しようとするので、結果的に多くの光をガラス層内に取り込むことができる。この際、ガラス層に入射した光の進行方向は様々な方向に広い分布を有することになるが、ガラス層の光出射側に、平坦面に対して角度分布を有する表面賦形を設けることで、ガラス層内の様々な方向に進行する光を効率的に外部に取り出すことができる。これによって、有機ＥＬ素子の光取り出し効率を改善することができるガラス基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係るガラス基板を示した説明図（（ａ）が断面図、（ｂ）が（ａ）のＡ部拡大図）である。
【図２】有機ＥＬ素子（有機ＥＬ照明装置）の構成例を示した説明図である。
【図３】実施例の説明図である（（ａ）が賦形Ａの角度分布を示したヒストグラムであり、（ｂ）が賦形Ｂの角度分布を示したヒストグラムである）。
【図４】図３（ａ），（ｂ）のヒストグラムの累積度数を角度毎に示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１に示すように、ガラス基板は、ガラス層１と屈折率調整層２とを備えている。ガラス層１は、光出射側（表面側）に表面賦形１Ａが設けられており、光入射側（裏面側）には、粗面１Ｂが設けられている。そして、ガラス層１の光入射側に屈折率調整層２が設けられている。
【００１３】
屈折率調整層２は、ガラス層１より高い屈折率を有する樹脂層２Ａと樹脂層２Ａの屈折率とは異なる屈折率を有する散乱粒子２Ｂを有しており、透過する光を散乱させる機能（光散乱機能）を有している。散乱粒子２Ｂは、可視光の波長と同程度の粒径を有している。具体的には、０．１〜２．５μｍの粒径を有するものを用いることができ、粒径は均一であっても不均一であってもよい。また、散乱粒子２Ｂは、体積分率２０〜８０％の範囲で樹脂層２Ａ内に混入されており、一例として、シリコーン粒子で構成することができる。但し、散乱粒子２Ｂの材料は屈折率調整層２と屈折率の異なる材料であればシリコーン粒子とは限らない。たとえばガラスなどのセラミックを用いることができる。
【００１４】
屈折率調整層２は、ガラス層１の裏面側の粗面１Ｂ上に形成されており、有機ＥＬ素子の構成要素である透明導電層の下地層となるもので、透明導電層の屈折率以下でガラス層１の屈折率より大きい屈折率を有している。また、屈折率調整層２は、その上に形成される透明導電層が平坦になるように、ガラス層１の粗面１Ｂを埋めて平坦化する機能を有している。また、屈折率調整層２に用いられる材料は透明体であれば樹脂に限らない。たとえばガラスなどのセラミックを用いることができる。
【００１５】
ガラス層１の表面に形成される表面賦形１Ａは、ガラス基板の平坦面Ｈに対して様々な角度分布を有している。この表面賦形１Ａは、凹形状又は凸形状の単位形状を複数並列配置したものであり、一つの単位形状内における空気層との界面に様々な角度分布を設けている。
【００１６】
図２は、前述したガラス基板を備える有機ＥＬ素子の構成例を示している。有機ＥＬ素子は、ガラス層１の裏面側に設けられる屈折率調整層２上に透明導電層３を形成し、透明導電層３上に発光層を有する有機層４を形成し、有機層４の上に金属導電層５を形成する。このような有機ＥＬ素子は、有機ＥＬ照明装置の発光要素になる。
【００１７】
有機ＥＬ素子は、透明導電層３と金属導電層５を一対の電極としており、この電極間に通電して発光層から発光した光が、透明導電層３と屈折率調整層２とガラス層１を通過して外部に取り出される。この際、光散乱機能を有する屈折率調整層２により、ガラス層１の光入射側の面では、そこで一旦反射された光が再び角度を変えてガラス層１内に入射しようとするので、結果的に多くの光がガラス層１内に取り込まれることになる。ここで、ガラス層１に入射した光の進行方向は様々な方向に広い分布を有することになるが、ガラス層１の光出射側に、平坦面に対して角度分布を有する表面賦形１Ａを設けることで、ガラス層１内の様々な方向に進行する光を効率的に外部に取り出すことができる。これによって、有機ＥＬ素子の光取り出し効率を改善することが可能になる。
【００１８】
以下に実施例を説明する。ガラス層１に形成される表面賦形１Ａを、溶融状態のガラス層１に四角錐（ピラミッド状）の凸型を押し当てて形成する。この際、賦形深さが約２０μｍの賦形Ａと、賦形深さが約５０μｍの賦形Ｂを形成する。
【００１９】
ガラス層１に形成される表面賦形１Ａは、前述した賦形Ａを形成した場合には、一つの単位形状内で、図３（ａ）のヒストグラムに示されるような角度分布が形成される。ここでの角度０°は、ガラス基板の平坦面と平行な角度であり、角度９０°は、ガラス基板の平坦面と直交する角度であって、ヒストグラムの階級幅を１°としている。賦形Ａの角度分布は、角度１°の頻度が最も高く、角度０°から角度３０°の範囲で主に分布しているが、ヒストグラムのピーク度数が１６％以下になっている。
【００２０】
これに対して、ガラス層１に形成される表面賦形１Ａは、前述した賦形Ｂを形成した場合には、一つの単位形状内で、図３（ｂ）のヒストグラムに示されるような角度分布が形成される。賦形Ｂの角度分布は、ヒストグラムの階級幅を１°とした場合に、角度４°〜８°の頻度が最も高く（各約５〜６％）、角度０°から角度７０°の範囲で広く分布しているが、ヒストグラムのピーク度数が６％以下になっている。
【００２１】
図４は、図３（ａ），（ｂ）のヒストグラムの累積度数を角度毎に示したグラフである。賦形Ａに対して賦形Ｂが広い角度範囲の分布を示していることが分かる。累計度数は、賦形Ａの角度分布では、５０％以上の角度が３°であり、賦形Ｂの角度分布では、５０％以上の角度が９°である。
【００２２】
そして、ガラス層１の表面賦形１Ａとして賦形Ａを採用し、屈折率調整層２として、粒径０．２〜２μｍの散乱粒子（シリコーン粒子）２Ｂを体積分率４４％で樹脂層２Ａに分散させたガラス基板を実施例１とする。また、ガラス層１の表面賦形１Ａとして賦形Ｂを採用し、屈折率調整層２として、同様に、粒径０．２〜２μｍの散乱粒子（シリコーン粒子）２Ｂを体積分率４４％で樹脂層２Ａに分散させたガラス基板を実施例２とする。
【００２３】
そして、実施例１のガラス基板と実施例２のガラス基板で、それぞれ有機ＥＬ素子を形成して光取り出し効率を測定し、その測定値と、平坦ガラス基板上（ガラス層の材質は同じ）に有機ＥＬ素子を形成して光取り出し効率を測定した測定値とを比較した。また、平坦ガラス基板表面に光取り出し効率を改善する市販フィルムを貼り付けた有機ＥＬ素子の光取り出し効率を測定し、その測定値と、平坦ガラス基板上（ガラス層の材質は同じ）に有機ＥＬ素子を形成して光取り出し効率を測定した測定値とを比較した。測定結果を下記の表に示す。
【表１】
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【００２４】
表１から明らかなように、実施例１，２は、共に平坦ガラス基板より高い光取り出し効率となっており、実施例１は、市販フィルムを貼り付けた場合と同程度の光取り出し効率であり、実施例２は、市販フィルムを貼り付けた場合と比較しても更に高い光取り出し効率が得られている。
【００２５】
実施例２が実施例１より高い光取り出し効率が得られていることから、ガラス層１の裏面側に光散乱機能を有する屈折率調整２を設けた場合には、ガラス層１の表面賦形１Ａの角度分布をより広い角度範囲に分散させること、即ち、角度分布のヒストグラムのピーク度数をより低くすることで、高い光取り出し効率が得られることが分かった。実施例１の賦形Ａにおいては、階級幅１°でのヒストグラムのピーク度数が全体の１６％以下であるが、それと同程度に角度分布を分散させることで、光取り出し効率を改善する市販フィルムを貼り付けた場合と同程度の光取り出し効率を得ることができ、賦形Ｂのように更にピーク度数の割合を低くすることで、より高い光取り出し効率を得ることができる。
【００２６】
なお、前述の実施例では、表面賦形１Ａの形状を四角錐を押し込んだ形状にしているが、表面賦形１Ａの形状はこれに限らず、角度分布が広く分散している形状であればどのような形状であってもよい。
【符号の説明】
【００２７】
１：ガラス層，１Ａ：表面賦形，１Ｂ：粗面，
２：屈折率調整層，２Ａ：樹脂層，２Ｂ：散乱粒子，
３：透明導電層，４：有機層（発光層），５：金属導電層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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