(57)【要約】【課題】拡散板の使用に伴う光の減衰を回避すると共に簡単な構造でありながら光を十分に散乱させて均一な照明を行うことができるＥＬ装置を提供することを課題とする。【解決手段】有機ＥＬ装置の透明基板９に入射してこの基板９を透過した外光Ｌ１は、透明性電極１０及び有機発光層１２を透過して反射性電極１３で反射される。ここで、反射性電極１３が凹凸を有しているため、外光Ｌ１はここで散乱して種々の角度で反射する。これらの反射光が透明性電極１０の凹凸面１１を通る際にさらに散乱され、透明基板９から液晶パネルに向けて出射する。一方、有機発光層１２で発した光Ｌ２〜Ｌ４は、透明性電極１０の凹凸面１１を通る際に散乱され、透明基板９から液晶パネルに向けて出射する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に第１の電極層と発光層と第２の電極層とが順次積層形成されたＥＬ装置において、
前記第１の電極層は前記基板とは反対側に凹凸が形成された面を有し、この凹凸が形成された面の上に一または複数の層がそれぞれ前記第１の電極層側に接する層の表面に沿って形成されたことを特徴とするＥＬ装置。
【請求項２】
前記一または複数の層はそれぞれほぼ均一の膜厚で形成されている請求項１に記載のＥＬ装置。
【請求項３】
前記一または複数の層は、前記第１の電極層の凹凸が形成された面に対応した湾曲形状を有する請求項１または２に記載のＥＬ装置。
【請求項４】
前記発光層は、前記第１の電極層の凹凸が形成された面に対応した湾曲形状を有する請求項１または２に記載のＥＬ装置。
【請求項５】
前記第１の電極層及び第２の電極層は、前記発光層を基準にして光取出側とは反対側に設けられる電極層が反射性電極から、他方が透明性電極からそれぞれなる請求項１〜４のいずれか一項に記載のＥＬ装置。
【請求項６】
前記第１の電極層は透明性電極から、第２の電極層は反射性電極からそれぞれなり、前記一または複数の層には反射性電極が含まれる請求項１〜４のいずれか一項に記載のＥＬ装置。
【請求項７】
前記発光層よりも光取出側にさらにプリズムシートが配置された請求項１〜６のいずれか一項に記載のＥＬ装置。
【請求項８】
基板上に第１の電極層と発光層と第２の電極層とを順次積層形成するＥＬ装置の製造方法において、
基板上に形成された第１の電極層の表面に凹凸を形成し、
この凹凸が形成された第１の電極層の表面上にそれぞれ第１の電極層側に接する層の表面に沿って一または複数の層を形成する
ことを特徴とするＥＬ装置の製造方法。
【請求項９】
前記第１の電極層及び第２の電極層は、前記発光層を基準にして光取出側とは反対側に設ける電極層が反射性電極から、他方が透明性電極からそれぞれなり、少なくとも反射性電極の表面に凹凸が形成された面に対応した湾曲形状を設ける請求項８に記載のＥＬ装置の製造方法。
【請求項１０】
前記一または複数の層に前記発光層が含まれる請求項８または９に記載のＥＬ装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜７のいずれか一項に記載のＥＬ装置をバックライトとして使用したことを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）装置に係り、特に液晶表示装置のバックライトとして利用される有機ＥＬに関する。
また、この発明は、このようなＥＬ装置の製造方法及びＥＬ装置を用いた液晶表示装置にも関している。
【０００２】
【従来の技術】
従来、無機ＥＬ装置や有機ＥＬ装置などのＥＬ装置は、ディスプレイとされたり、照明装置とされたりする。例えば、照明装置とされるＥＬ装置の中には、図１３に示すように、液晶パネルＡの後方にバックライトとして配置されて液晶表示装置を構成する有機ＥＬ装置Ｂもある。
液晶パネルＡは、互いに平行に配置されると共にそれぞれ対向する面に透明電極１が形成された一対のガラス基板２を有しており、これら一対のガラス基板２の間に液晶が封じ込まれて液晶層３が形成されている。一対のガラス基板２の外側にはそれぞれ偏光板４が配置されている。また、有機ＥＬ装置Ｂは透明基板５を有しており、この透明基板５上に透明性電極６、有機発光層７及び反射性電極８が順次積層形成されている。有機ＥＬ装置Ｂの有機発光層７で発した光は照明光として透明性電極６及び透明基板５を通って有機ＥＬ装置Ｂから液晶パネルＡの後面に入射し、液晶層３の配向状態に応じた表示光が液晶パネルＡの前面から出射されることにより表示が行われる。
【０００３】
この液晶表示装置においては、夜間など周囲が暗い場合には有機ＥＬ装置Ｂの有機発光層７を発光させて照明を行うが、昼間など周囲が十分に明るい場合には液晶パネルＡの前面から外光を取り入れてその外光を有機ＥＬ装置Ｂの反射性基板８で反射させ、これを照明光として利用することができる。
ところが、上述のような液晶表示装置では、有機ＥＬ装置Ｂの反射性電極８の表面が平滑面を有し、入射する外光を鏡面のように反射するため、外光の向きに応じた特定方向の反射光の強度が強くなり、照明が不均一になると共に液晶パネルＡの視野角が狭くなってしまう。
【０００４】
そこで、例えば特許文献１に示される液晶表示装置では、液晶パネルと有機ＥＬ装置との間に拡散板を配置し、この拡散板により有機ＥＬ装置からの照明光を散乱させて均一な照明を行うと共に液晶パネルの視野角の拡大を図っている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−５００３１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、拡散板を液晶パネルと有機ＥＬ装置との間に独立して配置することにより、部品点数が増加し、液晶表示装置全体の構成が複雑になると共に照明光が拡散板を透過する際に照明光が減衰するという問題点があった。
【０００７】
また、ＥＬ装置には次のことも求められる。
・輝度向上（発光光量向上、光取出効率向上）
つまり、単位面積あたりの発光の量を多くしたり、装置から外部へ取り出すことのできる光の量を多くしたりすることが要求される。特に、発光層で発せられた光を、基板（透明基板）を介して外部へ出射する、図１３に示したようなボトムエミッション型のＥＬ装置では、基板から外部へ出射できる光の量は限られているからである。
・出射光の方向特性向上（光利用効率向上）
つまり、ＥＬ装置には特定の方向へ出射する光の量を多くすることも求められる。例えば、図１３に示す有機ＥＬ装置Ｂは、液晶パネルＡの偏光板４に対して入射角０度で入射する光の量が多いことが要求される。液晶パネルＡに入射されなかったり、液晶パネルＡに入射されても出射できなかったりする光は、液晶表示装置として利用することができない光だからである。
・出射方向による色度特性向上
つまり、出射方向による色度の相違がほとんどないＥＬ装置の提供が求められる。
【０００８】
この発明はこのような問題点や要求に鑑みてなされたもので、拡散板の使用に伴う光の減衰を回避すると共に簡単な構造でありながら光を十分に散乱させて均一な照明を行うことができるＥＬ装置を提供することを第一の目的とする。
本発明の第二の目的は、発光量の多いＥＬ装置を提供することである。
本発明の第三の目的は、光取出効率が高いＥＬ装置を提供することである。
本発明の第四の目的は、特定方向の輝度の高いＥＬ装置を提供することである。
本発明の第五の目的は、出射方向による色度の相違が少ないＥＬ装置を提供することである。
また、この発明は、このようなＥＬ装置を得ることができるＥＬ装置の製造方法並びにこのようなＥＬ装置を用いた液晶表示装置を提供することも目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るＥＬ装置は、基板上に第１の電極層と発光層と第２の電極層とが順次積層形成されたＥＬ装置において、第１の電極層は基板とは反対側に凹凸が形成された面を有し、この凹凸が形成された面の上に一または複数の層がそれぞれ第１の電極層側に接する層の表面に沿って形成されたものである。
【００１０】
一または複数の層はそれぞれほぼ均一の膜厚で形成することができる。
また、一または複数の層は、第１の電極層の凹凸が形成された面に対応した湾曲形状を有することが好ましい。各層が湾曲形状を有することにより、その層の上に形成される層に凹凸が形成される。ここで、湾曲形状とは、第１の電極層の表面の凹凸とほぼ平行で均一な膜厚を有する形状、凸部に比べて凹部が厚く形成された形状、凹部に比べて凸部が厚く形成された形状等を含むものとする。
【００１１】
好ましくは、第１の電極層の凹凸が形成された面に対応して発光層が湾曲形状を有している。
発光層の両側に配置される第１の電極層及び第２の電極層のうち、発光層を基準にして光取出側とは反対側に設けられる一方の電極層を反射性電極から、他方を透明性電極からそれぞれ構成することが好ましい。
第１の電極層を透明性電極から、第２の電極層を反射性電極からそれぞれ構成し、前記一または複数の層に反射性電極が含まれるようにしてもよい。
また、発光層よりも光取出側にさらにプリズムシートを配置することが好ましい。
【００１２】
この発明に係るＥＬ装置の製造方法は、基板上に第１の電極層と発光層と第２の電極層とを順次積層形成するＥＬ装置の製造方法において、基板上に形成された第１の電極層の表面に凹凸を形成し、この凹凸が形成された第１の電極層の表面上にそれぞれ第１の電極層側に接する層の表面に沿って一または複数の層を形成する方法である。
また、第１の電極層及び第２の電極層のうち、発光層を基準にして光取出側とは反対側に設ける一方の電極層を反射性電極から、他方を透明性電極からそれぞれ構成し、少なくとも反射性電極の表面に凹凸が形成された面に対応した湾曲形状を設ければ、この反射性電極の表面で光が散乱反射する。
さらに、前記一または複数の層に発光層が含まれるようにするとよい。
【００１３】
また、この発明に係る液晶表示装置は、上述したこの発明に係るＥＬ装置をバックライトとして使用したものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１に実施の形態１に係る液晶表示装置の断面を示す。この液晶表示装置は、液晶パネルＡとこのパネルＡの後方にバックライトとして配置される有機ＥＬ装置Ｃとから構成されている。液晶パネルＡは、互いに平行に配置されると共にそれぞれ対向する面に透明電極１が形成された一対のガラス基板２を有しており、これら一対のガラス基板２の間に液晶が封じ込まれて液晶層３が形成されている。さらに、一対のガラス基板２の外側にはそれぞれ偏光板４が配置されている。
【００１５】
一方、有機ＥＬ装置Ｃは平板状の透明基板９を有しており、この透明基板９上に透明性電極１０が形成されている。この透明性電極１０は、透明基板９とは反対側の面に凹部と凸部とが不規則に形成された凹凸面１１を形成している。この透明性電極１０の凹凸面１１上に沿って有機発光層１２が形成され、さらに有機発光層１２の表面上に沿って反射性電極１３が積層形成されている。このため、有機発光層１２及び反射性電極１３がそれぞれ凹凸を有している。これら有機発光層１２及び反射性電極１３はそれぞれ均一な膜厚を有しており、従って透明性電極１０の凹凸面１１に対応した湾曲形状を有している。透明性電極１０及び反射性電極１３がそれぞれこの発明の第１の電極層及び第２の電極層を構成している。なお、この有機ＥＬ装置Ｃでは、透明基板９の液晶パネルＡ側の主面が光の出射面９ａになっている。つまり、透明性電極１０及び透明基板９は、有機発光層１２を基準にして光取出側に設けられ、ＥＬ装置Ｃ外部へ取り出す光（一般には可視光）に対する透過性を有する層であり、反射性電極１３は、有機発光層１２を基準として光取出側とは反対側に設けられる層である。
【００１６】
この液晶表示装置では、有機ＥＬ装置Ｃの有機発光層１２を発光させて照明光として利用できるが、昼間など周囲が十分明るい場合には、液晶パネルＡを透過して有機ＥＬ装置Ｃ内に入射した外光を反射性電極１３で反射させて照明光として利用することもできる。これらの照明光は、液晶パネルＡの後面に入射し、液晶層３の配向状態に応じた表示光が液晶パネルＡの前面から出射されることにより表示が行われる。
【００１７】
ここで、図２に示すように、有機ＥＬ装置Ｃの透明基板９に入射してこの基板９を透過した外光Ｌ１は、透明性電極１０及び有機発光層１２を透過して反射性電極１３で反射される。このとき、反射性電極１３が湾曲形状を有しているため、外光Ｌ１はここで散乱して種々の角度で反射する。これらの反射光が透明性電極１０の凹凸面１１を通る際に屈折率差に起因してさらに散乱され、透明性電極１０と透明基板９との境界面を通る際に屈折率差に起因して屈折した後、透明基板９の出射面９ａから液晶パネルＡに向けて出射する。これにより均一な照明光を得ることができ、従来のような鏡面反射を防止できる。そして、散乱光が液晶パネルＡの前面から種々の角度で出射することにより、液晶パネルＡの視野角を広く確保することができる。
また、反射性電極１３は、凹凸面１１に対応した湾曲形状を有するため、液晶パネルＡの表示も散乱反射する。したがって、従来のように液晶パネルＡの表示と反射性電極での反射像とがだぶって見えてしまう、いわゆる二重像を視認されにくくできる。
したがって、従来のように別個に拡散板を用いる必要がないため、拡散板を通過させることで生じる出射光の減衰をなくすことができる。
【００１８】
一方、有機ＥＬ装置Ｃの有機発光層１２で発した光Ｌ２は、透明性電極１０の凹凸面１１を通る際に屈折率差に起因して散乱され、透明性電極１０と透明基板９との境界面を通る際に屈折率差に起因して屈折した後、透明基板９の出射面９ａから液晶パネルＡに向けて出射する。これにより従来のように平坦な発光層では層中から外部へ出射できなかった光の一部を出射することができるようになる。
また、有機発光層１２が湾曲形状を有しているため、有機発光層１２で発した光のうち透明基板９に対してほぼ平行に発した光Ｌ３の中には、反射性電極１３により反射されて、その反射光が有機発光層１２及び透明性電極１０を通って透明基板９の出射面９ａから液晶パネルＡに向けて出射されるものもある。
さらに、有機発光層１２で発した光のうち透明基板９の出射面９ａの点Ｐで全反射された光Ｌ４は、透明性電極１０及び有機発光層１２を通って反射性電極１３に到達すると共にこの反射性電極１３で反射されるが、反射性電極１３が凹凸を有しているため反射時に透明基板９の出射面９ａに対する角度が変化する。その結果、出射面９ａで全反射して有機ＥＬ装置Ｃ内に戻った光Ｌ４も最終的には透明基板９の出射面９ａから液晶パネルＡに向けて出射されやすくなる。
このように透明基板９に対してほぼ平行に発した光Ｌ３の反射光や、透明基板９の出射面９ａで全反射された光Ｌ４の反射光も照明光として利用することができ、これにより光取出効率の高い有機ＥＬ装置を提供できる。
【００１９】
また、凹凸の形状を選択することにより、透明性電極１０、有機発光層１２及び反射性電極１３に形成された凹凸にそれぞれマイクロレンズ等の集光性の機能を持たせることもできる。
【００２０】
この有機ＥＬ装置Ｃにおいては、凹凸面１１を有する透明性電極１０が透明基板９の上に形成されるので、既成の平板状の透明基板を用いることができる。また、透明基板９との屈折率差または有機発光層１２等との屈折率差が所定の値となるような透明性電極１０の材質を適宜選択することにより、容易に凹凸面１１において所望の散乱特性を得ることができると共に散乱効果の程度を自由に変えることが可能となる。また、凹凸面１１を加工成形し易い透明性電極１０の材質を選択することにより、この発明のＥＬ装置を歩留まりよく製造することが可能となる。
【００２１】
ここで、本実施の形態１における有機ＥＬ装置Ｃ及び図１３に示した従来の有機ＥＬ装置Ｂをそれぞれ発光させたときの視野角に対する輝度特性を図３に示す。このグラフでは、従来の有機ＥＬ装置Ｂの光出射面における法線方向の輝度を基準とし、この輝度に対する比により輝度の大きさを表している。また、各有機ＥＬ装置は、Ｃの透明性電極１０には凹凸面１１を設け、Ｂの透明性電極は平坦にしたこと以外は、全く同一の材料、同一の膜厚、同一の製法により作製した。
このグラフから、実施の形態１の有機ＥＬ装置Ｃは従来の有機ＥＬ装置Ｂに比べ、幅広い視野角の全体にわたって高い輝度を有し、視野角が拡大されていることがわかる。従来の有機ＥＬ装置Ｂの平坦な有機発光層７で発した光のうち、透明基板５の前面すなわち出射面に臨界角以上で入射する光は、この出射面と反射性電極８との間で反射を繰り返して有機ＥＬ装置Ｂ内に閉じ込められやすいため、視野角が大きくなるほど光の出射量が少なくなっている。これに対し、実施の形態１の有機ＥＬ装置Ｃの有機発光層１２で発した光のうち、透明基板９の出射面９ａに臨界角以上で入射する光は、出射面９ａで全反射されても、上述のように湾曲形状を有する反射性電極１３で反射される際に出射面９ａに対する角度が変化して有機ＥＬ装置Ｃから出射されやすくなるため、全体の輝度が高くなり、特に斜め方向への光の出射量が多くなっているものと考えられる。
さらに、有機ＥＬ装置Ｃは、特定の方向の輝度（光出射面の法線方向を基準として５０度前後の角度）が高くなっていることが分かる。なお、この特定の方向は、凹／凸の形状を適宜設計することで変えることができる。
【００２２】
次に、上述のような有機ＥＬ装置Ｃの製造方法について説明する。図４（ａ）に示すように、平板状の透明基板９の表面に所定の膜厚を有する透明性電極１０を形成する。この透明性電極１０の表面にエッチングによりこれから形成しようとする凹部と凸部の配置に対応したパターンのマスクを用いてフォトレジスト等によりパターニングし、この状態でエッチングを施すことにより図４（ｂ）に示すような凹凸面１１を形成する。
そして、図４（ｃ）に示すように、透明性電極１０の凹凸面１１上に有機発光層１２を、さらに有機発光層１２上に反射性電極１３をそれぞれ均一な膜厚に順次積層形成すると、これら有機発光層１２及び反射性電極１３がそれぞれ透明性電極１０側に接する層の表面に沿って凹凸を有するように形成される。各層は均一な膜厚に形成されているので、それぞれ透明性電極１０の凹凸面１１に応じて湾曲形状となる。このようにして図１に示すような有機ＥＬ装置Ｃが製造される。
【００２３】
なお、透明性電極１０の凹凸面１１は、エッチングにより形成する代わりに、サンドブラストによる表面処理等により形成することもできる。
また、透明基板９上に形成された均一な厚さの透明性電極１０の表面に凹凸を形成するのではなく、まず、透明基板９上の凸部を形成しようとする箇所のみに透明性電極の材料からなる透明膜を形成し、さらにこの透明膜と透明基板９の全面上に同一材料から透明膜を形成することによっても凹凸面を得ることができる。
【００２４】
また、液晶パネルＡ及び有機ＥＬ装置Ｃの各層の材料、各層の形成方法等は、公知の材料及び形成方法を用いることができる。例えば、有機ＥＬ装置Ｃの透明基板９は、可視光に対して透明または半透明の材料から形成されればよく、ガラスの他、このような条件を満たす樹脂を用いることもできる。透明性電極１０は、電極としての機能を有し且つ少なくとも可視光に対して透明または半透明であればよく、例えばＩＴＯがその材料として採用される。有機発光層１２の材料としては、少なくともＡｌｑ３やＤＣＭなどの公知の有機発光材料が含有される。また、電極間には、電子輸送層やホール輸送層等の公知の有機ＥＬ装置に採用される一または複数の層も適宜形成でき、各層は公知の材料から適宜形成される。反射性電極１３は、電極としての機能を有し且つ少なくとも可視光に対して反射性を有すればよく、例えばＡｌ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｌ合金、Ａｌ／Ｍｏ積層体等を採用することができる。各層は、真空蒸着法などの公知の薄膜形成法によって形成すればよい。
【００２５】
実施の形態２．
図５に実施の形態２に係る有機ＥＬ装置Ｄの断面を示す。この実施の形態２の有機ＥＬ装置Ｄは、実施の形態１における有機ＥＬ装置Ｃの透明基板９の光出射面９ａの上に、１枚のプリズムシート２１を配置したものである。ここで、プリズムシート２１は、図６に示すように、互いに平行に形成された複数の線状凸部２１ａを有する。それぞれの線状凸部２１ａは断面三角形状に尖っており、このプリズムシート２１を透明基板９の光出射面９ａ上に配置することにより、線状凸部２１ａの形状（断面三角形の光出射面９ａに対する角度）やプリズムシート２１の屈折率に応じて、光出射面９ａから出射された光の方向を屈折する。例えば、入射角５０度前後の光を、光出射面９ａの法線方向へ屈折するプリズムシートを用いれば、図３に示す出射特性を有する有機ＥＬ装置の、光出射面９ａの法線方向における輝度を他の方向の輝度よりも高くすることができる。
また、図７に示す有機ＥＬ装置Ｅのように、透明基板９の光出射面９ａ上に２枚のプリズムシート２１を重ねて配置してもよい。その場合、２枚のプリズムシート２１は、図８に示すように、それぞれの線状凸部２１ａの延長方向が互いに交差するように配置される。これにより、より多くの光を光出射面９ａの法線方向の光にすることができる。
【００２６】
ここで、本実施の形態２における有機ＥＬ装置Ｄ（有機ＥＬ装置Ｃ＋プリズムシート１枚）及び有機ＥＬ装置Ｅ（有機ＥＬ装置Ｃ＋プリズムシート２枚）の有機ＥＬ装置Ｃに対する正面輝度の上昇率と、図１３に示した従来の有機ＥＬ装置Ｂの透明基板５の出射面上に１枚のプリズムシート２１を配置したもの（有機ＥＬ装置Ｂ＋プリズムシート１枚）及び２枚のプリズムシート２１を配置したもの（有機ＥＬ装置Ｂ＋プリズムシート２枚）の有機ＥＬ装置Ｂに対する正面輝度の上昇率とを測定したところ、図９に示すような結果が得られた。
【００２７】
従来の有機ＥＬ装置Ｂの輝度上昇率は、プリズムシート２１が１枚のとき１．１７倍で、２枚のとき１．２８倍となった。これに対し、有機ＥＬ装置Ｃの輝度上昇率は、プリズムシート２１が１枚のとき（有機ＥＬ装置Ｄ）には１．４倍で、２枚のとき（有機ＥＬ装置Ｅ）には１．６６倍となった。すなわち、従来の有機ＥＬ装置Ｂよりも有機ＥＬ装置Ｃの方がプリズムシート２１を配置したことによる正面輝度の上昇率が大きくなっている。これは、上述したように従来の有機ＥＬ装置Ｂに比べて有機ＥＬ装置Ｃでは斜め方向への光の出射が増加しており、この斜め方向へ出射した光がプリズムシート２１の線状凸部２１ａによって集光されるため、出射面の垂直方向への光の出射量が増加したものと考えられる。また、有機ＥＬ装置Ｂ及び有機ＥＬ装置Ｃのどちらの場合も、１枚のプリズムシート２１を配置するよりも、２枚のプリズムシート２１を配置する方が、正面輝度の上昇率が大きくなっている。これは、図６に示すように複数の線状凸部２１が互いに平行に形成されたプリズムシート２１では、各線状凸部２１ａの幅方向にのみ集光機能が生じるので、２枚のプリズムシート２１を互いの線状凸部２１ａの延長方向が交差するように配置することにより、２枚のプリズムシート２１の線状凸部２１ａのそれぞれの幅方向に集光機能が生じ、その結果、正面輝度の上昇率が１枚のプリズムシート２１を使用したときより大きくなると考えられる。
【００２８】
また、プリズムシート２１を配置しない場合（有機ＥＬ装置Ｃ）及びプリズムシート２１を有機ＥＬ装置Ｃの光出射面９ａの上に配置した場合（有機ＥＬ装置Ｄ）における、光出射面９ａの法線を基準とした各出射方向における色度座標ｘ及びｙの変化を測定したところ、図１０及び図１１に示すような結果が得られた。
プリズムシート２１を有機ＥＬ装置Ｃに設けなくても、従来の有機ＥＬ装置と比べて色度特性が十分によいことが分かった。このように色度特性がよいのは、本実施の形態に係る有機ＥＬ装置Ｃは凹凸面を備えているために、従来の有機ＥＬ装置と比べて、臨界角が小さい波長の光を従来よりも極めて多く取り出せるためと考えられる。
さらに、プリズムシート２１を有機ＥＬ装置Ｃの光出射面９ａの上に配置すると、配置しない場合に比べて、色度座標ｘ及びｙの変化が共に小さくなっており、色度の均一化が可能であることが分かった。２枚のプリズムシート２１を交差させつつ重ねて配置すれば、より均一な色の光を得ることができる。
【００２９】
このように、有機ＥＬ装置Ｄ及び有機ＥＬ装置Ｅは、従来に比べて色度特性がよく、さらに、有機ＥＬ装置Ｃの透明基板９の出射面９ａの上に１枚及び２枚のプリズムシート２１を配置することにより、有機ＥＬ装置Ｃから斜め方向に出射する光を利用して正面輝度を向上することができると共に、色度の均一化を図ることが可能となる。
【００３０】
なお、本実施の形態２の有機ＥＬ装置Ｄ及び有機ＥＬ装置Ｅをそれぞれ実施の形態１の有機ＥＬ装置Ｃと同様に液晶表示装置のバックライトとして使用することができる。
また、互いに平行に形成された線状凸部２１ａを有するプリズムシート２１（ＢＥＦ）の代わりに、表面に格子状に凸部またはＶ字溝が形成されたプリズムシートや同心円状に凸部が形成されたプリズムシートなど各種のプリズムシートを使用することもできる。
【００３１】
なお、上記の実施の形態１及び２では、透明性電極１０の凹凸面１１に凹部と凸部とが不規則に形成されていたが、複数の凹部と凸部とが規則的に形成された凹凸面とすることもできる。ただし、不規則な凹凸面１１とした方が、反射性電極１３にも不規則な凹凸が形成され、その結果、反射性電極１３における反射光が様々な方向に進行することとなり、より高い散乱効果が得られる。また、不規則な凹凸を形成すれば、有機発光層１２からの様々な方向へ進む光を取り出せる確率が高くなる。
また、図１では、透明性電極１０の全面にわたって複数の凹部と凸部とが交互に連続して形成されていたが、透明性電極１０の表面の一部にのみ凹凸が形成されていてもよい。これにより、有機発光層１２及び反射性電極１３の各層にもその表面の一部に凹凸が形成され、光の散乱効果等、前記同等の効果が得られる。さらに、複数の凹凸ではなく、ただ一つの凹凸すなわち一つずつの凹部及び凸部が形成されていてもよい。また、平面状の透明性電極１０の面上に凹部のみあるいは凸部のみが形成され、この面に沿って有機発光層１２及び反射性電極１３を順次形成しても散乱効果等、前記同等の効果が得られる。
【００３２】
ここで、図１２に示すように、湾曲形状を有する有機発光層１２の凹部１２ａで発した光のうち、透明性電極１０の方向へ発した光Ｌ５の大部分はそのまま有機発光層１２から透明性電極１０及び透明基板９を透過して出射面から出射し、反射性電極１３の方向へ発した光Ｌ６も反射性電極１３で反射した後、透明性電極１０及び透明基板９を透過して出射面から出射する。また、有機発光層１２の凹部１２ａから透明基板９の出射面に対して平行に発した光Ｌ７も、反射性電極１３で反射され、透明性電極１０及び透明基板９を通って出射面から出射するようになる。
これに対して、有機発光層１２の凸部１２ｂでは透明性電極１０との境界面が覆い被さるように位置しているので、たとえこの凸部１２ｂで発光させたとしても、凹部１２ａから発光する場合に比べて、透明性電極１０との境界面で反射して有機発光層１２内に閉じ込められる光が多くなる。すなわち、出射面に対して隆起した有機発光層１２の凸部１２ｂから発した光を効率よく取り出すことが困難である。
【００３３】
そこで、有機発光層１２の表面全体に対して光の取り出し効率の高い凹部の占める面積を大きくとれば、全体として光取り出し効率の向上が達成される。このように、有機発光層１２の凹部の占有面積が大きくなるような凹凸面１１を透明性電極１０の表面に形成することが好ましい。さらに、凹部の集光特性によって、特定方向の輝度を高くすることも可能になる。
同様に、透明性電極１０の表面に形成する凹凸の形状や個数、大きさ、間隔等を調整することにより、散乱効果の程度及び光の取り出し効率を変えることが可能となる。
【００３４】
また、実施の形態１及び２では、透明性電極１０の凹凸面１１上に形成される有機発光層１２及び反射性電極１３の各層がそれぞれ凹凸を有していたが、各層のうち少なくとも一層が凹凸を有していれば、その層の境界面で散乱させることができる。ただし、反射性電極１３にも凹凸を形成した方が、反射性電極１３で散乱反射した後、他の層の境界面で様々な方向に屈折するため、大きな散乱効果を得ることが可能となる。
【００３５】
さらに、上記の実施の形態１及び２では、有機発光層１２及び反射性電極１３の各層がそれぞれ透明性電極１０の凹凸面１１とほぼ平行で均一な膜厚を有する形状に形成されたが、各層が互いに同様の形状を有するのではなく、層によっては凸部に比べて凹部が厚く形成された形状あるいは凹部に比べて凸部が厚く形成された形状としてもよい。このようにすれば、各層が互いに異なる形状となり、それぞれの境界面での屈折の方向が異なるため、散乱効果が向上する。
【００３６】
また、実施の形態１及び２では、透明基板９上に透明性電極１０、有機発光層１２及び反射性電極１３が順次積層され、有機発光層１２で発した光が透明性電極１０及び透明基板９を透過して出射されるボトムエミッション型の有機ＥＬ装置について説明したが、これに限るものではなく、この発明は、基板上に反射性電極、有機発光層及び透明性電極を順次積層して有機発光層で発した光が基板とは反対側の透明性電極を透過して出射されるトップエミッション型の有機ＥＬ装置にも適用される。この場合、反射性電極及び透明性電極がそれぞれこの発明の第１の電極層及び第２の電極層となり、基板は可視光に対して透明でも不透明でも構わない。また、透明性電極の有機発光層に接する面とは反対側の面が光の出射面となり、この出射面上にプリズムシートを配置すれば、上述の実施の形態２と同様に正面輝度を向上することができる。なお、この際、出射面上に酸化膜及び窒化膜などからなる保護膜を形成し、この保護膜の上にプリズムシートを配置することもできる。
【００３７】
また、以上、有機ＥＬ装置について説明したが、この発明は、無機ＥＬ装置にも同様にして適用することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、拡散板の使用に伴う光の減衰を回避すると共に簡単な構造でありながら光を十分に散乱させて均一な照明を行うことができるＥＬ装置を提供できる。
本発明によれば、発光量の高いＥＬ装置を提供するができる。
本発明によれば、光取出効率が高いＥＬ装置を提供することができる。
本発明によれば、特定方向の輝度の高いＥＬ装置を提供することができる。
本発明によれば、出射方向による色度の相違が少ないＥＬ装置を提供することができる。
本発明によれば、このようなＥＬ装置を得ることができるＥＬ装置の製造方法並びにこのようなＥＬ装置を用いた液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る液晶表示装置の構成を示す断面図である。
【図２】実施の形態１における有機ＥＬ装置での光の反射や散乱の様子を示す図である。
【図３】実施の形態１における有機ＥＬ装置の視野角特性を示すグラフである。
【図４】実施の形態１における有機ＥＬ装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係る有機ＥＬ装置を示す断面図である。
【図６】実施の形態２における１枚のプリズムシートを示す拡大斜視図である。
【図７】実施の形態２の変形例に係る有機ＥＬ装置を示す断面図である。
【図８】実施の形態２の変形例で用いられた２枚のプリズムシートを示す拡大斜視図である。
【図９】実施の形態２における有機ＥＬ装置の正面輝度の上昇率を示すグラフである。
【図１０】実施の形態２における有機ＥＬ装置の出射角度による色度座標ｘの変化量を示すグラフである。
【図１１】実施の形態２における有機ＥＬ装置の出射角度による色度座標ｙの変化量を示すグラフである。
【図１２】実施の形態１における有機発光層の凹部及び凸部から発した光の様子を示す図である。
【図１３】従来の液晶表示装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１  透明電極、２  ガラス基板、３  液晶層、４  偏光板、９  透明基板、９ａ  出射面、１０  透明性電極、１１  凹凸面、１２  有機発光層、１２ａ  凹部、１２ｂ  凸部、１３  反射性電極、２１  プリズムシート、２１ａ  線状凸部、Ａ  液晶パネル、Ｃ，Ｄ，Ｅ  有機ＥＬ装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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