(57)【要約】【課題】  画像特性、コントラストなどを低下させずに、素子内部に閉じ込められた導波光成分を効率良く取り出して、発光効率を向上させ、低消費電力で長寿命化可能であり、視認性にすぐれるエレクトロルミネッセンス表示装置を提供する。【解決手段】  電極３を介して発光層４から面状発光を取り出す有機エレクトロルミネッセンス素子を、複数の画素ＥＬｎに分割配置してなるエレクトロルミネッセンス表示装置において、光取り出し面に円偏光フィルタ７を具備し、かつこれと発光層４との間に実質的に偏光状態維持可能である光の反射・伝送角に乱れを生じさせる領域１Ｃが形成されてなり、上記円偏光フィルタ７を含む最表面の可視光反射率をＲ％としたとき、上記領域１Ｃを含む表示装置全体の可視光反射率が（Ｒ＋２）％以内に抑えられていることを特徴とするエレクトロルミネッセンス表示装置。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極を介して発光層から面状発光を取り出す有機エレクトロルミネッセンス素子を、複数の画素に分割配置してなるエレクトロルミネッセンス表示装置において、光取り出し面に円偏光フィルタを具備し、かつこれと発光層との間に実質的に偏光状態維持可能である光の反射・伝送角に乱れを生じさせる領域が形成されてなり、上記円偏光フィルタを含む最表面の可視光反射率をＲ％としたとき、上記光の反射・伝送角に乱れを生じさせる領域を含む表示装置全体の可視光反射率が（Ｒ＋２）％以内に抑えられていることを特徴とするエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項２】
発光層の光取り出し面側に電極を介して保護基板を有し、この基板は、１画素の対角寸法をｄとしたとき、厚さがｄ／５以下であり、かつ光の反射・伝送角に乱れを生じさせる領域が、異なる屈折率を有する透光性材料の界面に物理的な凹凸構造を設けることにより形成され、光取り出し面側の透光性材料が略平坦面とされ、この略平坦面に空気層または空気層と略同等の光学的性質を有する低屈折率層が接触し、この上に円偏光フィルタが配置されている請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項３】
保護基板は、厚さがｄ／１０以下である請求項２に記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項４】
保護基板は、発光層側の透光性材料の屈折率が１．６以上である請求項２または３に記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項５】
保護基板を第１の基板とし、この基板に対し空気層または空気層と略同等の光学的性質を有する低屈折率層を介して第２の基板が設けられてなり、この第２の基板上に円偏光フィルタが配置された構成のボトムエミッション型表示装置である請求項２〜４のいずれかに記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項６】
保護基板に空気層または空気層と略同等の光学的性質を有する低屈折率層を介して円偏光フィルタが配置されてなり、発光層の光取り出し面とは反対面側に表示装置全体を支持する背面基板が配置された構成のトップエミッション型表示装置である請求項２〜４のいずれかに記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項７】
保護基板または円偏光フィルタのいずれか一方または両方にガスバリア層が設けられている請求項６に記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項８】
円偏光フィルタと光の反射・伝送角に乱れを生じさせる領域との間に、透光性樹脂中にそれとは異なる屈折率を有する拡散粒子が分散分布された、実質的に偏光状態維持可能である光拡散層が形成されている請求項１〜７のいずれかに記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項９】
円偏光フィルタは、吸収型直線偏光板と１枚または複数枚の位相差板で構成された１／４波長板とを積層した構成からなり、１／４波長板を構成する少なくとも１枚の位相差板は、面内の最大屈折率（ｎｘ）を示す方向に直交する方向の屈折率（ｎｙ）と厚さ方向の屈折率（ｎｙ）とが、ｎｙ＜ｎｚの関係を満たしている請求項１〜８のいずれかに記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気的に発光を得るエレクトロルミネッセンス素子、とくに有機エレクトロルミネッセンス素子を用いたエレクトロルミネッセンス表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電極間に発光層を設け、電気的に発光を得るエレクトロルミネッセンス素子は、ディスプレイ表示装置としての利用はもちろん、平面型照明、光ファイバー用光源、液晶ディスプレイ用バックライト、液晶プロジェクタ用バックライトなどの各種光源としても、盛んに研究開発が進んでいる。とくに、有機エレクトロルミネッセンス素子は、発光効率、低電圧駆動、軽量、低コストという点ですぐれており、近年、注目を浴びている。
【０００３】
しかし、有機エレクトロルミネッセンス素子のように発光層自体から発光を取り出す固体内発光素子では、発光層の屈折率と出射媒質との屈折率により決まる臨界角以上の発光光は全反射し内部に閉じ込められ、導波光として失われる。
古典論的な屈折の法則（スネルの法則）による計算では、発光層の屈折率をｎとすると、発生した光が外部に取り出される光取り出し効率ηは、η＝１／２ｎ2 で近似される。仮に発光層の屈折率が１．７である場合、η≒１７％程度となり、８０％以上の光は導波光として素子側面方向の損失光として失われていることになる。
【０００４】
導波光を外部に取り出すには、発光層と出射面との間に、反射・伝送角を乱れさせる領域を形成し、スネルの法則を崩し、本来導波光として全反射される光の伝送角を変化させてやる必要がある。有機エレクトロルミネッセンス素子にこのような構造を形成して、取り出し効率を向上させる方法は、多数提案されている。
たとえば、特開平９−６３７６７号公報には基板表面に凹凸構造を設けた有機エレクトロルミネッセンス素子が、特開平９−１７１８９２号公報には基板の取り出し側をレンズ構造とした有機エレクトロルミネッセンス素子が、特開平１１−２１４１６３号公報には素子自体に立体構造や傾斜面を形成した有機エレクトロルミネッセンス素子が、特開平１１−２８３７５１号公報には素子内に回折格子を形成した有機エレクトロルミネッセンス素子が、開示されている。そのほかにも、基板の形状を物理的に変化させ、素子内部に閉じ込められた導波光を取り出すという試みは多数なされている。
【０００５】
前述したように、古典論的な計算では有機エレクトロルミネッセンス素子の取り出し効率は１７％程度であり、８０％以上の導波光は素子内部に閉じ込められると述べたが、ナノメートル程度の薄膜層からなる有機エレクトロルミネッセンス素子では、光の干渉効果やマイクロキャビティー効果などにより、現象はさらに複雑である。
たとえば、Ｍ．Ｈ．Ｌｕらの報告（Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，Ｖｏｌ．９１，Ｎｏ．２，ｐ．５９５，２００２）では、マイクロキャビティー効果により発光分布は古典論から大きく変化し、実際の取り出し効率はほぼ５０％に達成しているとされている。すなわち、導波光成分は全体の５０％となり、これを取り出すことによる輝度向上効果の最大値は２倍ということになる。
【０００６】
たとえば、Ｓ．メーラーらの報告（Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，Ｖｏｌ．９１，Ｎｏ．５，ｐ．３３２４，２００２）では、コンピューターシミュレーションを駆使してマイクロレンズの構造を決定し、それを実際に作製して、有機エレクトロルミネッセンス素子のガラス基板上に形成した際の輝度向上度は約１．５倍と報告されている。
また、別の例として、Ｓｏｎｅらの報告（ＩＤＷ’０３，ｐ１２９７）でも、同様にレンズ構造を設計して、それを有機エレクトロルミネッセンス素子のガラス基板上に形成した場合の光量の増加は１．４倍であり、古典論から予測される輝度向上度よりも、かなり小さいことが報告されている。
【０００７】
このように、実際の有機エレクトロルミネッセンス素子では、古典論から推測されるほど、導波光の取り出しによる輝度向上効果は大きくならないが、それでも、これらの努力により、有機エレクトロルミネッセンス素子内に閉じ込められた導波光は、ある程度取り出すことができる。とくに有機エレクトロルミネッセンス素子を、発光面積の大きい平面照明用途に適応する場合は、前記の提案が好適に応用できる。
【０００８】
ところが、有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた表示装置、すなわち、ディスプレイ表示装置の場合、導波光を取り出す方法が極めて難しいものとなる。たとえば、近年急速に発達した液晶ディスプレイ表示装置を例に挙げると、年々、高精細化が進み、１画素の１辺の大きさは０．３mm以下にまで微細化されている。
このように有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ表示装置の導波光を取り出し、発光効率を上げるには、多くの課題が発生する。
たとえば、ガラス基板表面に導波光を取り出すための凹凸構造を形成した場合、図５に示すように、ガラス基板の厚さに起因した視差の影響により、実際の画素部分からずれた位置で導波光が取り出され、結果として、表示画像がぼやけたり、にじんだりしてしまう、クロストークが大きな問題となる。
【０００９】
このクロストークを解決するためには、図６に示すように、発光層と凹凸構造の距離を、画素寸法に対して十分小さくすれば、紙面上では容易に解決されるように思われる。また、特開２００２−４３０５４号公報では、上記クロストークを防止する目的で、透明基板の厚さを概ね０．２mm以下の厚さとし、その表面に光散乱層を形成するという提案がなされている。さらに、特開２００３−２９７５７２号公報では、凹凸構造を発光層の近くに形成し、かつその凹凸の大きさを０．６μｍ以下にすることで、上記クロストークを防止するという提案がなされている。
【００１０】
しかし、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光光は平行光ではなく、１点から放射状に発生する放射光であり、凹凸構造、回折格子、光拡散層、レンズ構造などを形成しても、その伝送角を容易に変化させ、臨界角条件を破ることは極めて難しい。
たとえば、レンズ構造を例に挙げると、図７の（Ａ）に示すように、平行光に関しては、マイクロレンズなどを形成することにより、光の伝送角を変化させ、集光することが可能である。しかるに、実際の有機エレクトロルミネッセンス素子においては、発光層の屈折率は通常１．６５前後であり、かつ図７の（Ｂ）に示すように、放射状の発光光であるため、レンズの集光効果はほとんど得られない。
【００１１】
しかも、発光層とレンズ構造の距離を短くするには、基板内にこれらレンズ構造を埋め込む必要があるため、レンズの材質は基板の屈折率と大きく異なる材料でなければ効果は発揮できない。しかし、通常レンズとして利用可能な材料の屈折率は１．４〜２．０で、この範囲の値ではいずれの場合も大きな集光効果は期待できない。
このため、図７の（Ｃ）に示すように、結局、基板表面で全反射が発生し、輝度の向上効果はほとんど得られない。つまり、図６に示すように、一度その構造を通過させただけで、放射状の発光光の伝送角をすべて基板表面の臨界角以内に集光させうるような、理想的な光学特性を有する構造は、本発明者が知る限り、設計不可能である。
【００１２】
また、さらに問題となるのは、図８に示すように、凹凸構造を１度通過しても、その伝送角が基板表面の臨界角以上になった光は、表面で全反射され、再度凹凸構造に戻される。この際、凹凸構造により屈折、散乱を受ける結果、そのうち、臨界角条件を破った光が外部に出射してしまう。すなわち、取り出される光量としては増加することになるが、この光はまさに実際に発光している画素とは異なる場所で出射することになり、結局クロストークの原因となってしまう。その結果、実際には、全体的に深い霧の中でディスプレイを見ているような状態になってしまう。
【００１３】
全く別のアプローチとして、特開２００１−１９６１６４号公報、特開２００１−２０２８２７号公報、特開２００４−２２１８２号公報などに、透明電極と基板との間に、不活性ガスやシリカエアロゲルなど、空気とほとんど同じである屈折率が１．０とみなしうるような領域を設ける提案がなされている。
これらの提案では、有機エレクトロルミネッセンス素子において、その発光層と透明電極としてもっぱら用いられる酸化インジウム錫（ＩＴＯ）の膜厚がトータルで２００ｎｍ程度であるため、導波モードが成立する以下の厚みである。
よって、その直上に超低屈折率層を設けると、本来導波光として閉じ込められる光が、超低屈折率層に漏れ出し、一旦、屈折率が１．０の層に漏れ出した光は、全反射を受けることなく外部に出射するという現象を用いたものである。
【００１４】
このような提案方法は、物理的な凹凸面を設ける必要がなく、しかも前記で問題となった視差によるクロストークも発生しないため、ディスプレイ用途の輝度向上の方法として非常に有効である。しかしながら、この方法の最大の課題は、機械的強度の確保、表面平滑性の確保、ＩＴＯ電極などのパターニングである。
たとえば、シリカエアロゲルを用いた場合、屈折率は、ほぼ空気に等しい値まで空孔を導入することができるが、その機械的強度は、実用に耐えうるものとはいい難い。また、多孔質膜であるため、ＩＴＯ電極をパターニングするためのフォトリソ工程において、ウェットエッチング時に水分を吸収し、本来の機能を失ってしまうなど、実用的に課題が多いのが現状である。つまり、厚さが１００ｎｍ程度のＩＴＯ電極や、さらに有機層、陰極を、この機械的強度に乏しいシリカエアロゲル層の直上に形成する必要があることから、実用的な製造工程では問題になる場合が多い。
【００１５】
ところで、有機エレクトロルミネッセンス素子をディスプレイ表示装置として実用化するためには、以下に述べるように、さらに大きな課題がある。有機エレクトロルミネッセンス素子は、電界を印加することにより、陽極から注入された正孔と陰極から注入された電子の再結合エネルギーにより、蛍光性または燐光性物質が発光する原理を利用した自発光素子である。通常の有機エレクトロルミネッセンス素子は、陽極として透明導電膜である酸化インジウム錫（ＩＴＯ）を用い、陰極には電子注入に対する電位障壁を小さくする観点から、仕事関数の小さいＭｇ、Ｃａ、Ｌｉなどの金属電極が用いられる。
【００１６】
もちろん、耐久性の向上や有機膜との密着性を考慮して、適宜、合金化したり、ＡｇやＡｌなどで保護するなどの方策もとられている。これら金属電極は通常用いられる厚さでは不透明な反射性電極である。したがって、これらの電極間で扶持された有機膜から得られる発光光のうち、陰極側に放射される光は反射性電極で反射され、透明電極側から取り出されるため、利用効率を高める効果もある。
しかしながら、これら有機エレクトロルミネッセンス素子をディスプレイ表示装置などに用いる場合、この反射性電極による外光反射が大きな課題となる。すなわち、明室下、昼光下において、外光が反射性電極に映りこみ、ディスプレイ表示装置としてのコントラストが低下し、著しく視認性を悪化させてしまう。
【００１７】
これらの課題を解決するため、有機エレクトロルミネッセンス素子の光取り出し面側に円偏光フィルタを設ける提案が数多くなされている（特許文献１〜３）。
金属面などの鏡面反射を防止するために、円偏光フィルタを用いる方法は、有機エレクトロルミネッセンス素子の発明に関して、初めて提案されたものではなく、古くから知られている。たとえば、Ｗ．Ａ．シヤークリフ著、福富、有賀、三輪ら共訳の著書（「偏光とその応用」、第９章、１３６ページ、共立出版株式会社、１９６２年）には、吸収型の直線偏光板と位相差板を組み合わせた円偏光フィルタを、テレビジョン画面の表面に取り付けると、外光反射が抑制され、視認性が向上することが、既に紹介されている。また、円偏光フィルタは反射型液晶表示装置にも幅広く応用されている。
【００１８】
円偏光フィルタを用いて、反射性電極による外光反射を防止する場合、反射性電極と円偏光フィルタとの間の光学部材は、光学的等方性を有することと偏光維持特性にすぐれていることの２つが要求される。光学的等方性とは、複屈折性がないこと、つまり、円偏光フィルタと反射性電極との間の位相差（リターデーション）が実質的にゼロであることを意味する。また、偏光維持特性とは、円偏光フィルタを通過した円偏光光が反射性電極に到達するまで、その偏光状態が変化しないことを意味する。
ここで、前者の光学的等方性については、液晶ディスプレイの開発に伴い、多くの知見が得られており、これを有機エレクトロルミネッセンス表示装置にそのまま適応できる。しかるに、後者の偏光維持特性については、有機エレクトロルミネッセンス素子の導波光を取り出し、発光効率を向上させる場合に、大きな問題となる。
すなわち、既述したとおり、導波光を外部に取り出すためには、発光層と出射面との間に反射・伝送角を乱れさせる領域を形成し、スネルの法則を崩して、本来導波光として全反射される光の伝送角を変化させてやる必要がある。
【００１９】
しかし、偏光光が光拡散層、物理的な凹凸面などに入射すると、後方散乱や多重散乱の影響でその偏光状態が崩れ、自然光となってしまう。拡散性や凹凸面の構造に制限を加えることにより、偏光維持特性を保持することは可能であるが、この場合、効率良く導波光を取り出せなくなる場合がある。すなわち、導波光を取り出すため、従来提案されているような光の反射・伝送角に乱れを生じさせる構造をむやみに形成すると、円偏光フィルタによる外光反射防止機能が損なわれ、コントラストが低い有機エレクトロルミネッセンス表示装置となってしまう問題がある。
また、光の反射・伝送角に乱れを生じさせる構造のサイズが、回折格子やマイクロレンズなどのように、光の波長程度〜１０μｍ程度である場合、コンパクトディスクに見られるように、光の干渉に起因した虹ムラが発生する場合が少なくない。この虹ムラも、表示装置とする場合に、視認性を大きく低下させる原因となる。
【００２０】
以上説明したように、有機エレクトロルミネッセンス素子の導波光を取り出し、発光効率を高めることは、物理的な凹凸面を設けることにより、ある程度可能であり、照明用途などに関しては十分改良が可能である。
しかし、それをディスプレイ表示装置に適応する場合は、極めて大きないくつかの課題があり、前述した画像のぼやけやクロストーク、円偏光フィルタを用いた外光反射防止、虹ムラなどの問題を解決し、実用上、有機エレクトロルミネッセンス表示装置に適応できる技術は、未だ提案されていないのが現状である。
【特許文献１】特許第２７６１４５３号公報
【特許文献２】特開平８−３２１３８１号公報
【特許文献３】特開平９−１２７８８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
本発明は、このような事情に照らして、エレクトロルミネッセンス表示装置、とくに、有機エレクトロルミネッセンス表示装置の画像特性、コントラストなどを低下させずに、素子内部に閉じ込められた導波光成分を効率良く取り出して、発光効率を向上させ、低消費電力で長寿命化可能であり、そのうえ視認性にすぐれる、工業的に有用なエレクトロルミネッセンス表示装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明者らは、上記の課題を解決するため、鋭意検討した結果、光取り出し面に設けた円偏光フィルタと発光層との間に、上記フィルタを含む最表面の可視光反射率に比べて、表示装置全体の可視光反射率を大きく増加させることのない、実質的に偏光状態維持可能な光の反射・伝送角に乱れを生じさせる領域を設けたときに、導波光成分の取り出し性と外光反射の少ない視認性の良好な表示装置が得られることを見出した。
とくに、発光層の光取り出し面側に、異なる屈折率を有する透光性材料の界面に物理的な凹凸構造を設けて光の反射・伝送角に乱れを生じさせる領域を形成し、光取り出し面側の透光性材料を略平坦面とした、画素の大きさに比べてかなり薄肉の保護基板を設けて、上記の略平坦面に空気層または空気層と略同等の光学的性質を有する低屈折率層を接触させ、この上に円偏光フィルタを配置する構成とすることで、導波光成分の取り出し効率に格段にすぐれ、視認性にもすぐれた表示装置が得られることを見出した。
【００２３】
本発明者らは、以上の知見をもとにして、さらに詳細な検討を加えることにより、以下述べるような本発明の完成に至ったものである。
すなわち、本発明は、電極を介して発光層から面状発光を取り出す有機エレクトロルミネッセンス素子を、複数の画素に分割配置してなるエレクトロルミネッセンス表示装置において、光取り出し面に円偏光フィルタを具備し、かつこれと発光層との間に実質的に偏光状態維持可能である光の反射・伝送角に乱れを生じさせる領域が形成されてなり、上記円偏光フィルタを含む最表面の可視光反射率をＲ％としたとき、上記光の反射・伝送角に乱れを生じさせる領域を含む表示装置全体の可視光反射率が（Ｒ＋２）％以内に抑えられていることを特徴とする、導波光成分の取り出し性と外光反射の少ない視認性の良好なエレクトロルミネッセンス表示装置に係るものである。
とくに、本発明は、発光層の光取り出し面側に電極を介して保護基板を有し、この基板は、１画素の対角寸法をｄとしたとき、厚さがｄ／５以下であり、かつ光の反射・伝送角に乱れを生じさせる領域が、異なる屈折率を有する透光性材料の界面に物理的な凹凸構造を設けることにより形成され、光取り出し面側の透光性材料が略平坦面とされ、この略平坦面に空気層または空気層と略同等の光学的性質を有する低屈折率層が接触し、この上に円偏光フィルタが配置されている、導波光成分の取り出し効率に一段とすぐれた上記構成のエレクトロルミネッセンス表示装置を提供できるものである。
また、本発明は、上記保護基板の厚さがｄ／１０以下である上記構成のエレクトロルミネッセンス表示装置と、上記保護基板における発光層側の透光性材料の屈折率が１．６以上である、上記した本発明の効果をさらに良好に発現できる上記構成のエレクトロルミネッセンス表示装置とを提供できるものである。
さらに、本発明は、上記保護基板を第１の基板とし、この基板に対し空気層または空気層と略同等の光学的性質を有する低屈折率層を介して第２の基板が設けられてなり、この第２の基板上に円偏光フィルタが配置された構成のボトムエミッション型表示装置である上記構成のエレクトロルミネッセンス表示装置を提供できるものである。
また、本発明は、上記保護基板に空気層または空気層と略同等の光学的性質を有する低屈折率層を介して円偏光フィルタが配置されてなり、発光層の光取り出し面とは反対面側に表示装置全体を支持する背面基板が配置された構成のトップエミッション型表示装置である上記構成のエレクトロルミネッセンス表示装置、とくに、保護基板または円偏光フィルタのいずれか一方または両方にガスバリア層が設けられている上記構成のエレクトロルミネッセンス表示装置を提供できるものである。
さらに、本発明は、円偏光フィルタと光の反射・伝送角に乱れを生じさせる領域との間に、透光性樹脂中にそれとは異なる屈折率を有する拡散粒子が分散分布された、実質的に偏光状態維持可能である光拡散層が形成されている、光の反射・伝送角に乱れを生じさせる領域を設けたことにより発生する光の干渉に起因した虹ムラを防止できる上記構成のエレクトロルミネッセンス表示装置を提供できるものである。
また、本発明は、円偏光フィルタが、吸収型直線偏光板と１枚または複数枚の位相差板で構成された１／４波長板とを積層した構成からなり、１／４波長板を構成する少なくとも１枚の位相差板は、面内の最大屈折率（ｎｘ）を示す方向に直交する方向の屈折率（ｎｙ）と厚さ方向の屈折率（ｎｙ）とが、ｎｙ＜ｎｚの関係を満たしている、明室コントラストの高い上記構成のエレクトロルミネッセンス表示装置を提供できるものである。
【００２４】
つぎに、本発明のエレクトロルミネッセンス表示装置、とくに、実質的に偏光状態維持可能である光の反射・伝送角に乱れを生じさせる領域を有する薄層の保護基板を設けて、これに空気層と略同等の光学的性質を有する低屈折率層を接触させた構成の上記表示装置に関し、その作用原理について、説明する。
図１は、本発明のエレクトロルミネッセンス表示装置の基本的な構成例である。
図１において、保護基板１は、屈折率の比較的高い高屈折率層１Ａと低屈折率層１Ｂとの２層構成となっており、両者の界面に凹凸構造１Ｃが形成されている。また、１画素ＥＬn （ＥＬ1 ，ＥＬ2 ，ＥＬ3 ，ＥＬ4 ）の対角寸法をｄとすると、保護基板１は、ｄ／５以下の厚さ、好ましくはｄ／１０以下の厚さで作製されている。この保護基板１の高屈折率層１Ａの面上には、透明電極としてＩＴＯ層（陽極）３が形成されており、さらにこの上に、発光層４、金属電極（陰極）５が、形成されている。
有機エレクトロルミネッセンス素子においては、ＩＴＯ層３および発光層４の厚さは、両者を合わせて２００ｎｍ前後であり、保護基板１の厚さに比べると、無視して差し支えないほどの薄さである。この保護基板１の低屈折率層１Ｂの面上には、空気層と略同等の光学的性質を有する低屈折率層６、つまり、屈折率が空気の１．０に非常に近い層が設けられている。また、上記の保護基板１を第１の基板として、この第１の基板１に対して、上記の低屈折率層６を介して、第２の基板２が設置されている。
さらに、金属電極５や、その他の配線、隔壁などによる外光反射を防止し、コントラストを向上させるための円偏光フィルタ７が、光取り出し面側の最表面に設置されている。このような円偏光フィルタ７を最表面に設置することにより、外光反射を防止する点は、従来技術と同様の原理を応用したものである。
上記凹凸面１Ｃは、円偏光フィルタ７を通過した外光光が円偏光光として入射しても、その偏光状態が維持される程度の凹凸面となるように光学設計される。すなわち、あまりアスペクト比の大きな構造にしすぎたり、高屈折率層１Ａと低屈折率層１Ｂの屈折率差を大きくしすぎると、円偏光光が一部偏光解消してしまい、金属電極５などでの反射光が円偏光フィルタ７を通過して外部に出射し、コントラストを低下させてしまう。言い換えると、本発明では、光の反射・伝送角に乱れを生じさせる凹凸面１Ｃは、従来技術のように１度光が入射しただけで、導波光を効率良く取り出せるようなものではなく、むしろ光の反射・伝送角を乱れさせる能力は小さい構造に選ばれている．
【００２５】
一方、図４は、公知のエレクトロルミネッセンス表示装置の構成例である。
これは、上記した本発明における空気層と略同等の光学的性質を有する低屈折率層６を省いた構成である。すなわち、上記した本発明の第１の基板１と第２の基板２とが光学的にひとつの基板を構成している。換言すると、本発明における第１の基板１の低屈折率層１Ｂが非常に厚くなった場合に相当している。
この場合、画素部分から放射される発光光は、屈折率の異なる凹凸構造を通過することにより、光の伝送角がある程度変化する。その後、円偏光フィルタ７を通過し、空気層界面にて臨界角以上の伝送角で伝播する発光光は全反射され、素子外部には出射できない。空気層界面で全反射された光は、再度、凹凸構造を通過し、その伝送角が変化する。
その光は、凹凸構造１Ｃの界面や金属電極５で反射され、再び、空気界面に向かうが、ここで出射した光は、実際の画素ＥＬｎとは異なる位置で出射されるため、クロストークの原因となる。また、凹凸構造は、前記のように、光の伝送角を変化させる能力が小さいため、導波光を効率良く取り出せるとは言いがたい。
その能力を高めるため、凹凸構造をより複雑なものにすると、前記のように円偏光フィルタ７による外光反射防止機能が損なわれてしまうというトレード・オフの関係になる。すなわち、図４に示すような構成では、発光光が伝送角を変え、臨界角条件を破って空気層に出射できる機会が数回しかないことになる。しかも、発光光は、空気界面で全反射され、再び、円偏光フィルタ７を通過して素子内部に戻るため、円偏光フィルタ７の吸収を再び受ける結果、光の強度は大きく低下する。
【００２６】
これに対し、本発明の図１に示す構成によると、第１の基板１の厚さが発光画素の対角寸法の１／５、とくに１／１０程度に選ばれ、しかも、その面上が実質的に空気層と略同等の低屈折率層６となっているため、上記とは全く異なる効果が得られる。
図２は、図１の構成を拡大して、実際のディメンジョンを意識して描いたものである。この図２からも明らかなように、発光画素の大きさに比べて、第１の基板１の厚さが十分に薄く設計されていることにより、発光光は幾度となく凹凸面を通過し、幾度となく臨界角条件を破って空気層と略同等の低屈折率層６に出射する機会が与えられる。つまり、凹凸構造により１回で伝送角を大きく変化させるのは事実上困難であるが、それを何度も繰り返させることにより、相当量の導波光を取り出すことができる。
また、このように幾度となく散乱を繰り返しても、その間は円偏光フィルタ７には光が入射しないため、極端に大きな光吸収を受けることなく、散乱が繰り返され、金属電極での反射損失や有機層やＩＴＯ層などの光吸収の影響で、徐々に導波光の強度は低下していく。よって、導波光が隣の画素に到達するころには、もはや導波光は減衰してなくなり、クロストークを防止できる。しかも、幾度となく散乱を繰り返し取り出された導波光は、まさに発光画素面上で出射するため、画像のぼやけは発生せず、その画素領域で輝度を大幅に上げることができる。空気層と略同等の低屈折率層に出射した光は、全反射を受けることなく、第２の基板を通過できることは、反射屈折の法則が教えるところである。
【００２７】
発光層と基板との間に屈折率がほとんど空気と等しいような層を設けるという提案は、前記したとおり、特開２００１−１９６１６４号公報や特開２００１−２０２８２７号公報などですでに公知である。しかしながら、これらの提案では、透明導電膜と基板の間に空気層を形成し、有機エレクトロルミネッセンス素子の厚さが、導波光が発生しないようにすることを特徴としたものである。
これに対し、上記の本発明では、導波光を発生させ、これを凹凸面に導いて、その光学設計を工夫することにより、その光を効率良く取り出すようにしたものであり、上記提案の方法とは本質的に異なる概念を応用したものである。
【発明の効果】
【００２８】
このように、本発明は、エレクトロルミネッセンス表示装置、とくに有機エレクトロルミネッセンス表示装置の画像特性、コントラストを低下させることなく、本来素子内部に閉じ込められ、損失光となる導波光を効率良く取り出し、発光効率にすぐれ、低消費電力で視認性の良好なエレクトロルミネッセンス表示装置を提供することができる。さらに、高効率化することにより、必要な駆動電流を低減できる結果、エレクトロルミネッセンス表示装置の長寿命化もはかることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下に、本発明の実施の形態について、さらに詳しく説明する。
図１は、既に説明したとおり、本発明のエレクトロルミネッセンス表示装置の最も基本的な実施形態を示したものである。この実施形態では、基板側から発光光を取り出す方式のボトムエミッション型表示装置の形態を示している。
ここでは、有機エレクトロルミネッセンス表示装置を例にとり、画素４つ分について描いてある。図中の長さｄは、１画素ＥＬn （ＥＬ1 ，ＥＬ2 ，ＥＬ3 ，ＥＬ4 ）あたりの対角寸法を示している。対角寸法とは、たとえば、画素サイズが３００μｍ×３００μｍであれば、（√２）×３００μｍ≒４２４μｍである。画素が矩形でない場合は、その画素内の最大長さをｄと考えて、第１の基板１の厚さを決定すればよい。また、画素サイズは、有機エレクトロルミネッセンス表示装置の解像度や用途によって適宜選ばれ、そのパターニングや形成は既存の製造方法にて行うことができる。
【００３０】
保護基板を構成する第１の基板１は、高屈折率層１Ａと低屈折率層１Ｂで形成され、その界面に物理的な凹凸面１Ｃが設けられている。本発明で肝要なのは、第１の基板１の厚さを画素の対角寸法ｄの１／５以下に設計し、その厚さ内に光の反射・伝送角に乱れを生じさせる領域として上記の凹凸面１Ｃを形成することにある。
たとえば、基板１の厚さがｄ／５より厚くなると、導波光が多重反射する場合の横方向の伝播距離が長くなり、導波光が空気層同等の低屈折率層６に出射する機会が少なくなるばかりか、隣の画素領域まで減衰せずに伝播し、クロストークの原因となる。
このクロストークをより低減し、シャープな画像を得るためには、第１の基板１の厚さは、好ましくはｄ／１０以下、より好ましくはｄ／２０以下、さらに好ましくはｄ／４０以下であるのがよい。画素サイズｄにもよるが、あまり薄くしすぎると、機械的強度を確保することが困難になるなどの問題がある。
【００３１】
第１の基板１の高屈折率層１Ａの屈折率は、通常１．５以上に選ばれるが、好ましくは１．６以上、さらに好ましくは１．７以上である。高屈折率層１Ａは、有機エレクトロルミネッセンス素子の透明電極であるＩＴＯ層３に隣接して形成される。一般に、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層４の屈折率は１．６〜１．７５程度である。よって、高屈折率層１Ａの屈折率が、発光層４の屈折率より大きくなれば、ＩＴＯ層３と高屈折率層１Ａの界面で生ずる全反射がなくなり、発光光のすべてが反射・伝送角に乱れを生じさせる領域１Ｃに伝播するため、より高効率化をはかれる。
仮に、発光層４の屈折率を１．７、高屈折率層１Ａの屈折率を１．５２とすると、古典論的なスネルの法則から計算すると、発光光のうち、４５％程度の光はＩＴＯ層３と高屈折率層１Ａの界面で全反射され、本発明の構成では、もはや取り出すことができなくなってしまう。また、あまり屈折率を大きくしすぎると、逆に高屈折率層１Ａでの閉じ込め効果が大きくなりすぎ、導波光を取り出しにくくなる。
【００３２】
具体的な材料としては、光学的な透明性を有していれば、とくに限定なく用いることができる。好適な材料には、ポリエステル、ポリエーテル、ポリエ−テルケトン、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド、エポキシ、ポリウレタン、ポリウレタンアクリレート、ポリカーボネートや、これらの主構造にフルオレン、ナフタレン、ビフェニルなどの芳香族構造や塩素、臭素のハロゲンや硫黄を導入した、比較的屈折率の高い高分子樹脂や、酸化チタン、窒化シリコン、酸化インジウム、酸化錫、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化マグネシウムなどの無機材料も用いることができる。また、無機ナノ粒子などを樹脂中に分散させて、屈折率を調整した材料なども用いることができる。
【００３３】
第１の基板１の低屈折率層１Ｂの屈折率としては、高屈折率層１Ａの屈折率と異なる屈折率を有する透光性材料であれば、基本的に使用できるが、通常は、高屈折率層１Ａの屈折率よりも低い屈折率を有する透光性材料が選択される。
その屈折率差は、これらの界面に形成される物理的な凹凸面の形状により適宜選択する必要がある。たとえば、物理的な凹凸面の形状が、非常にアスペクト比の小さい、比較的なだらかな構造である場合は、その構造により、円偏光光が偏光解消しないように考慮した上で．できるだけ大きな屈折率差が得られるように材料を選択する。
【００３４】
このような屈折率差と凹凸構造の関係は、凹凸構造の形状、サイズなどにより微妙に変化するため、あらかじめ実験的に最適値を見出しておくことが必要である。したがって、その屈折率差は、通常０．０５〜０．５程度である。
具体的な材料には、ポリアクリレート、ポリウレタンアクリレート、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリウレタン、エポキシ、ポリオレフィンや、これらの主構造にフッ素や脂肪族骨格を導入した、比較的屈折率の低い高分子樹脂や、酸化シリコン、フツ化マグネシウムなどの無機材料も用いることができる。また、無機ナノ粒子などを樹脂中に分散させて、屈折率を調整した材料なども用いることができる。
【００３５】
本発明において、第１の基板１の光取り出し面側を構成する、上記のような透光性材料からなる低屈折率層１Ｂは、これに空気層と略同等の光学的性質を有する低屈折率層６が接触するため、その界面は略平坦面を極力維持することが肝要である。
第１の基板１の光取り出し面側に光の波長以上の凹凸面があると、これと接触する低屈折率層６の屈折率が１に近いため、屈折率差が極端に大きくなり、後方散乱が大きくなりやすい。その結果、僅かな凹凸やアスペクト比の小さい凹凸でも、偏光解消を起こしてしまい、本発明の効果が著しく損なわれることになる。
【００３６】
また、第１の基板１に形成される光の反射・伝送角に乱れを生じさせる領域である凹凸面１Ｃは、光取り出し面側に設けられる円偏光フィルタ７を含む最表面の可視光反射率をＲとしたときに、凹凸面１Ｃを設けた状態において、表示装置全体の可視光反射率が（Ｒ＋２）％以内となるようにすることが肝要である。上記の可視光反射率とは、ＪＩＳ  Ｒ３１０６に定められる方法により、測定される値である。
すなわち、凹凸面１Ｃの構造として最表面の可視光反射率Ｒをできるだけ維持しうる構成にすると、この凹凸面での偏光解消が抑制され、十分に実用的な明室コントラストを得ることができる。これに対し、表示装置全体の可視光反射率が（Ｒ＋２）％を超えると、凹凸面での偏光解消が激しく、表示装置の視認性が大きく低下する。
【００３７】
本発明において、光の反射・伝送角に乱れを生じさせる領域は、上記要件を満たす限りとくに限定はなく、光の伝送角を変化させられる構造であれば、どのようなものでも適用できる。つまり、凹凸面１Ｃの構造には限定はなく、たとえば、三角錐や四角錐などのピラミッド構造、半球状のマイクロレンズ構造、矩形構造、ロッド状の構造など、光の伝送角を乱すことができる構造であれば、どのようなものも適用できる。
本発明では、光が１度、この凹凸構造１Ｃを通過するだけで、その伝送角を完全に制御しようとするのではなく、幾度となく散乱を繰り返すことにより、導波光を取り出すように設計されているため、これらの凹凸構造が精度よく加工されている必要はなく、しかも通常のマクロレンズのように詳細な光学設計を施す必要はない。
凹凸構造のサイズについても、とくに限定はない。ただし、光の波長よりも小さい構造にしてしまうと、光を効率良く散乱させることができないため、通常は０．５μｍ以上の凹凸を設けるようにするのが望ましい。
凹凸面の形成方法についても、とくに限定はなく、既存の方法を用いることができる。たとえば、材料の表面を直接レーザー加工してもよいし、凹凸構造が形成された金型を用いて、レプリカ法によりそれらを転写するなどしてもよい。
【００３８】
空気層と略同等の光学的性質を有する低屈折率層６は、屈折率が空気層にできるだけ近い値、つまり１．３以下、好ましくは１．２以下、さらに好ましくは１．１以下、理想的には空気層と同じ１．０である層を意味する。この低屈折率層６の厚さは、とくに限定はなく、たとえば０．１μｍ〜１mmの広範囲にわたり、自由に設計できる。
この低屈折率層６は、屈折率が連続的に１．０に近い構成である必要はなく、たとえば発光画素部分にのみ、第１の基板１と第２の基板２の間に空隙が形成され、非発光部分はなんらかのリブを形成して接合した構造であってもよい。また、スペーサを設けて、第１の基板１と第２の基板２との間に空隙を設けるようにしてもよい。本発明において、空気層と略同等の低屈折率層６はこれが仮に不連続であっても、その面積割合が十分広ければ本発明の効果はいかんなく発揮できるものである。
さらに、特開２００１−２０２８２７号公報に開示されているように、シリカエアロゲルなどを用いたナノポーラス材料を用いて形成してもよく、なんら限定されない。ただし、この空気層と同等の低屈折率層６も偏光状態維持可能な構造にする必要がある。したがって、ポーラス材料であっても、その空孔の大きさが光の波長よりも大きい場合は、白化した拡散層となるため偏光維持特性に乏しく、本発明には適用できない。
【００３９】
第２の基板２は、光学的透明性を有しているものであれば、なんら限定なく、使用できる。具体的には、ガラス、各種プラスチック基板などが用いられる。その厚さも任意であり、機械的強度や重量を考慮して適宜選択すればよい。また、この第２の基板２を省き、保護基板である第１の基板１上に前記の空気層と略同等の光学的性質を有する低屈折率層６を介して円偏光フィルタ７を設ける構造としてもよい。
【００４０】
円偏光フィルタ７は、従来より知られているように、吸収型偏光板と１／４波長板とを積層した構成からなっている。
上記の吸収型偏光板としては、とくに限定はないが、一般には、ポリビニルアルコールのような親水性高分子からなるフィルムをヨウ素のような二色性染料で処理して延伸したものや、ポリ塩化ビニルのようなプラスチックフィルムを処理してポリエンを配向させたものなどからなる偏光フィルム、あるいはこの偏光フィルムを封止フィルムでカバーして保護したものなどが用いられる。
また、上記の１／４波長板は、一層の複屈折フィルムで形成されていてもよいが、位相差の波長依存性を小さくし、可視光領域にわたって１／４波長板として機能させるため、複数の複屈折フィルムを積層して形成するのが好ましい。たとえば、単色光に対し１／２波長の位相差を与える複屈折フィルムと、１／４の位相差を与える複屈折フィルムとを、それらの光軸を１／４波長板となるように所定の角度で交差させて積層することにより、位相差の波長依存性を低減することができる。
【００４１】
本発明において肝要なことは、上記の１／４波長板において、面内の最大屈折率、それに直交する方向の屈折率および厚さ方向の屈折率を、それぞれ、ｎｘ、ｎｙ、ｎｚとしたとき、ｎｙ＜ｎｚなる関係を持たせることにある。複数の複屈折フィルムを積層させる場合、少なくとも１つの層が上記関係を持つことにより、ある程度、本発明の効果が得られるが、すべての複屈折フィルムが上記関係をもつことが好ましい。
複屈折フィルムに延伸フィルムを用いた場合、０＜（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）＜１を満足するのが好ましく、さらには０．３＜（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）＜０．７を満足するのが、１／４波長板の角度補正の面から好ましい。
具体的な材料には、とくに限定はなく、高分子フィルムを１軸または２軸などの方式で延伸処理する方法などにより、得ることができる。また、これら延伸フィルムの厚さ方向の屈折率を制御するには、熱収縮性フィルムの接着下で高分子フィルムを延伸処理するなどの方法にて行うことができるが、とくに限定されない。
【００４２】
各複屈折フィルムの接着や吸収型偏光板との複合化は、光学的異方性のないアクリル系透明粘着剤（接着剤）を用いて行うことができる。１／４波長板は、３枚以上の複屈折フィルムを用いてもよいが、低コスト性の点より、２枚が適当である。
具体的な材料としては、透明性にすぐれ、延伸処理が可能なものであれば、いずれも、好適に使用することができる。たとえば、ポリカーボネート系高分子、ポリエステル系高分子、ポリスルホン系高分子、ポリエーテルスルホン系高分子、ポリスチレン系高分子、ポリオレフイン系高分子、ポリビニルアルコール系高分子、酢酸セルロース系高分子、ポリ塩化ビニル系高分子、ポリメチルメタクルート系高分子、ポリアルート系高分子、ポリアミド系高分子などが、好ましく用いられる。
【００４３】
また、本発明の１／４波長板は、ｎｘ＝ｎｙ＜ｎｚを満足する位相差板と、ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚを満足する位相差板とを積層しても得ることができる。たとえば、厚さ方向の屈折率が制御されていない通常の延伸フィルム（ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚ）と、液晶分子が垂直配向（ｎｘ＝ｎｙ＜ｎｚ）したフィルムとを複合しても、形成することができる。もちろん、液晶分子が水平配向したフィルムと垂直配向したフィルムとを複合して、本発明の１／４波長板を形成してもよく、とくに限定されるものではない。
【００４４】
ホメオトロビック配向液晶層となる材料には、たとえば化学総説４４（「表面の改質」、日本化学会誌、５６〜１６３頁）に記載される、垂直配向剤によりホメオトロビック配向させられる一般的なネマチック液晶化合物が用いられる。このホメオトロビック配向膜は、光学軸がｚ軸（厚さ）方向にあり、しかも面内方向の主屈折率ｎｘおよびｎｙがほぼ同一である、ｎｘ＝ｎｙ＜ｎｚの関係を満足するフィルムであり、本発明に好適に使用できる。具体的な作製方法の一つは、特願２００１−１３６８４８号明細書に詳細に記されているが、その方法や材料に関して、とくに制限はない。
【００４５】
発光層３には、有機エレクトロルミネッセンス素子、無機エレクトロルミネッセンス素子の両方が適用可能である。とくに、有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた表示装置に好適に応用できる。その形成方法や構造については、とくに限定されず、従来技術に基づいて、形成することができる。
有機エレクトロルミネッセンス素子に用いられる有機材料、電極材料、層構成や各層の膜厚に関しても、とくに限定はなく、従来技術をそのまま適用することができる。有機層については、低分子系の材料を真空蒸着して形成してもよいし、高分子系の材料を塗布法などにより形成してもよく、とくに制限はない。
【００４６】
具体的な構成としては、陽極／発光層／陰極、陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極、陽極／正孔輸送層／電子輸送性発光層／陰極などが挙げられるが、とくに制限されない。そのほか、陽極界面に正孔注入層や陰極界面に電子注入層を設けたり、また再結合効率を高めるために、電子ブロック層や正孔ブロック層を挿入した構成としてもよい。基本的には、発光効率がより高くなる構成、材料、形成方法を選択すると、少ない消費電力で強い発光が得られ、本発明の効果をより高めることができる。
【００４７】
電極材料についても、適宜最適なものを選択できる。通常の有機エレクトロルミネッセンス素子では、陽極には酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化錫などの透明導電膜が用いられ、陰極にはＭｇとＡｇをおよそ１０：１の原子比で共蒸着したものや、Ｃａ電極、Ｌｉを微量ドープしたＡｌ電極などが陰極の低仕事関数化による電子注入効率向上の観点から応用されている。しかし、これらにのみ限定されない。
【００４８】
本発明の上記構成のエレクトロルミネッセンス表示装置において、円偏光フィルタ７と金属電極５との間の光学部材は、すべて光学的に等方的な、光学異方性を持たない材料で構成される。光学的異方性があると、そのリターデーションにより、円偏光状態が楕円偏光に変化し、外光反射防止機能が発揮できなくなるからである。
【００４９】
本発明の上記構成のエレクトロルミネッセンス表示装置において、第１の基板１内に形成する物理的な凹凸面１Ｃの形状やサイズによっては、光干渉に起因した虹ムラが発生することがある。これはコンパクトディスクなどが虹色に見えるのと同じ現象である。この虹ムラは、円偏光フィルタ７を設置しても消すことはできないものであり、当然、ディスプレイ表示装置としての視認性を著しく低下させる。
このような虹ムラを消すため、上記構成の表示装置において、さらに偏光状態維持可能な光拡散層を設けるのが望ましい。この光拡散層は、透光性樹脂中にそれとは異なる屈折率を有する拡散粒子を分散分布させることにより、作製できる。
【００５０】
この際、重要なのは、透光性樹脂と拡散粒子との屈折率差、拡散粒子の添加量とその粒子径、さらには光拡散層の厚さである。このような光拡散層は、反射型液晶表示装置のフロントディフユーザーとしてすでに実用化されており、これらの技術をそのまま適用することができる．技術的な詳細については、たとえば、Ｍｉｙａｔａｋｅらの報告（文献：ＩＤＷ、‘９９、４０３ページ）に記載されている。
このような光拡散層を形成する位置は、とくに限定されず、円偏光フィルタ７と光の反射・伝送角に乱れを生じさせる領域１Ｃとの間であれば、上記効果をいかんなく発揮させることができる。また、円偏光フィルタ７と第２の基板２を貼り合わせる際に使用する粘着剤層に、本発明の光拡散層の機能を持たせるなどしてもよい。
【００５１】
ところで、以上の実施形態では、本発明のエレクトロルミネッセンス表示装置として、基板側から発光光を取り出す方式のボトムエミッション型表示装置について、説明した。しかし、本発明のエレクトロルミネッセンス表示装置は、基板の反対側から発光光を取り出す方式のトップエミッション型表示装置に対しても、同様に適用可能である。以下に、このトップエミッション型表示装置について、説明する。
【００５２】
まず、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイは、大別して、バッシブマトリックス駆動方式とアクティブマトリックス駆動方式がある。前者は、電極をストライプ状に形成した簡潔な構成で、単純マトリックス方式とも呼ばれる。有機エレクトロルミネッセンス素子では、応答速度が１μ秒以下でかつ自発光素子であり、しかもダイナミツクレンジが広いため、液晶ディスプレイとは異なり、パッシブマトリックス駆動でも高画質なディスプレイが実現可能である。しかし、ディスプレイの画面サイズが大きくなり、画素数が増加すると、この駆動方式では、基本的に残像を利用して表示を行う方式であるため、瞬間的に高輝度を得るには、１画素あたりに瞬間的に大きな電流を供給する必要があり、有機エレクトロルミネッセンス素子の寿命を著しく低下させる。
【００５３】
これに対し、アクティブマトリックス方式は、現在の液晶ディスプレイのほとんどで採用されている方式で、各画素毎に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と保持容量を形成する方式であるため、１フレームの間、常に電圧信号に応じて駆動電流を有機エレクトロルミネッセンス素子に印加可能である。したがって、瞬間的に大電流を供給する必要がなく、素子の寿命を駆動方式の制限で低下させてしまう心配はない。しかも、原理的にパッシブマトリックス駆動よりも高画質なディスプレイが製造可能であり、ＴＦＴの製造コストによるディスプレイの高コスト化という観点を除けば、液晶ディスプレイと同様、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイに関しても最適の駆動方法である。
【００５４】
しかし、ＴＦＴをスイッチング素子に使用したアクティブマトリックス駆動方式で、ディスプレイを形成する場合、ＴＦＴをガラス基板上に集積するため、図１に示したように発光光を基板側から取り出す方式のボトムエミッション型では、開口面積の大部分がＴＦＴで占められ、開口率が低下する問題がある。とくに、大面積ディスプレイでは、駆動原理から、ＴＦＴの占める面積がより大きくなり、ボトムエミッション型では、アクティブマトリックス駆動方式でも、パッシブマトリックス駆動方式と同様、大面積化が事実上不可能であるのが現状である。
【００５５】
そこで、最近では、基板の反対倒から発光を取り出す方式のトップエミッション型のエレクトロルミネッセンス表示装置が提案されるようになった。このトップエミッション型では、ＴＦＴが実装される基板との反対面から発光を取り出せるため、原理的に高い開口率が実現可能で、大面積ディスプレイの実現には最適である。
このトップエミッション型では、基板上に有機層（発光層）を形成したのち、その面上に透光性を有する電極を形成する必要があり、たとえば、スパッタリング法で電極を形成する際のプラズマが有機層にダメージを与えるなどの問題がある。しかし、この問題も、日進月歩で改良されており、ボトムエミッション方式と比べても、遜色のない発光効率を有する有機エレクトロルミネッセンス表示装置が作製可能である。
【００５６】
たとえば、特開２００１−８５１６３号公報に開示されているように、成膜初期にはスパッタ電力を小さくしてダメージを低減する方法や、原理的にプラズマのダメージを低減できる対向ターゲット式スパッタ法を用いる方法が報告されている。また、Ｇ．Ｐａｒｔｈａｓａｒａｔｈｙらの報告〔Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．７２，ｐｐ．２１３８，（１９９８）〕にあるように、電子輸送層とＩＴＯ層の間に通常正孔注入層に用いられるフタロシアニン銅を挿入することにより、ＩＴＯからの電子注入を可能とする方法などにより、ボトムエミッション方式と比べてもなんら遜色のない発光効率が得られるとの報告がなされている。
【００５７】
本発明者らは、このようなトップエミッション型表示装置に対しても、本発明の構成を適用でき、これにより前記と同様の効果が奏されることを見出した。
図３は、このトップエミッション型の有機エレクトロルミネッセンス表示装置の一例を示したものである。図中、２０は、表示装置全体を支持する背面基板であり、この上にはデータ配線や、接続配線、ＴＦＴ、コンデンサなどが形成されており、これらが層間絶縁膜２１で保護されている。図では、その大部分を省略して描いている。
【００５８】
層間絶縁膜２１上に、下部電極（陽極）、有機層（発光層）および透光性上部電極（陰極）からなる素子構成群３０が形成され、その上に、高屈折率層１Ａと低屈折率層１Ｂとからなる保護基板１が設けられ、この上に空気層または空気層と略同等の光学的性質を有する低屈折率層６を介して円偏光フィルタ７が配置されている。
保護基板１の内部には、高屈折率層１Ａと低屈折率層１Ｂとの界面に凹凸面１Ｃが実質的に偏光状態維持可能である光の反射・伝送角に乱れを生じさせる領域として形成され、低屈折率層１Ｂの光取り出し面側が略平坦面とされ、この略平坦面に空気層または空気層と略同等の光学的性質を有する低屈折率層６が接触している。
【００５９】
上記の素子構成群３０などは、隔壁２２にて、多数個の画素ＥＬｎ（ＥＬ1 ，ＥＬ2 ，ＥＬ3 ，ＥＬ4 ）に分割配置されており、各画素ＥＬｎの対角寸法ｄに対して、上記の保護基板１の厚さが、ｄ／５以下、好ましくはｄ／１０以下に設定されている。また、円偏光フィルタ７を含む最表面の可視光反射率をＲ％としたとき、上記光の反射・伝送角に乱れを生じさせる領域である凹凸面１Ｃを含む表示装置全体の可視光反射率が（Ｒ＋２）％以内に抑えられている。その他の構成や各構成材料に関しては、前記の図１の場合と同じであるが、素子構成群３０において、背面基板２０上の下部電極（陽極）には反射層が設けられるなど、公知の所要の構成要素が当然組み込まれる。
【００６０】
このようなトップエミッション型表示装置においても、上記の構成をとることにより、図１に示すボトムエミッション表示装置と同様の効果が奏される。
なお、このようなトップエミッション型表示装置においては、通常、保護基板１上に低屈折率層６を介して円偏光フィルタ７が直接配置されるが、場合により低屈折率層６と円偏光フィルタ７との間に図１と同様のガラス基板などの厚手の基板２を介在させ、機械的強度とすぐれたガスバリア性を確保することもできる。
ガスバリア層は、上記のほかに、保護基板１内または保護基板１の高屈折率層１Ａや低屈折率層１Ｂさらには円偏光フィルタ７のいずれかの部分に、各種の無機蒸着薄膜やそれらと有機層との多層構成などとして設けてもよい。これらのガスバリア層の形成により、薄肉の円偏光フィルタ７や保護基板１から侵入する外部雰囲気による素子構成単位３０の腐食や酸化などによる劣化を未然に防止できる。
【００６１】
つぎに、本発明を実施例を記載して、より具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。なお、以下の記載において、部とあるのは重量部を意味するものとする。
【実施例１】
【００６２】
実施例１−１
撹拌装置、滴下漏斗、還流冷却器、温度計を取り付けた５００ｍｌの四つ口フラスコに、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート８９．０１ｇ（３５５．６８ミリモル）、ナフタレンジイソシアネート２４．９２ｇ（１１８．５６ミリモル）、ヘキサメチレンジイソシアネート４４．８７ｇ（２６６．７６ミリモル）、トルエン２１６．５６ｇを投入し、混合した。さらに、１−ナフチルイソシアネート７．５２ｇ（４４．４６ミリモル）と３−メチル−１−フェニル−２−ホスホレン−２−オキシド０．７１ｇ（３．７０５ミリモル）を添加し、２５℃で３時間撹拌したのち、撹拌しながら１００℃に昇温し、さらに２時間保持した。反応終了後、反応液を室温まで冷却することにより、ポリカルボジイミド溶液を得た。
【００６３】
１辺が１０μｍ、高さが３μｍの四角錐の微小ピラミッド構造が、隙間なく１２mm×１２mmの領域に形成されたニッケル製金型（表面剥離処理済み）を準備し、スピンコーターに設置した。上記のポリカルボジイミド溶液を、金型に滴下し、スピンコートすることにより、厚さが１９μｍのポリカルボジイミド塗布層を形成した。ただし、上記の１９μｍとは、微小ピラミッド構造が形成されていない部分の塗膜厚さを、ダイアルゲージで後に測定した値である。
熱剥離シート（日東電工社製の「リバアルファ」、剥離温度１７０℃タイプ）を、金型上に形成した上記のポリカルボジイミド樹脂層に、ハンドローラを用いて貼り合わせた。その後、熱剥離シートとともに、ポリカルボジイミド樹脂層を金型から剥離することで、微小ピラミッド構造をレプリカ法により転写成型した。
その後、１２０℃で１時間キュアすることで、ポリカルボジイミド樹脂を硬化させた。同条件で硬化したポリカルボジイミド樹脂の屈折率をアッベ屈折計（ＡＴＡＧＯ社製の「ＤＲ−Ｍ４」）で測定したところ、１．７３であった。
【００６４】
上記サンプルを、微小ピラミッド部分がちょうど中央付近となるように、およそ６０mm×６０mmの大きさに切り出し、ガラス基板上に四辺を粘着テープで仮固定した。スピンコーターにこのガラス基板を設置し、屈折率が１．５７の紫外線硬化型エポキシ樹脂（ナガセケムテック社製の「ＸＮＲ５６２３」）をポリカルボジイミド樹脂層面に、厚さが１０μｍとなるようにスピンコートし、高圧水銀ランプで紫外線硬化させた。
このようにして、熱剥離シートで支持された、ポリカルボジイミド樹脂からなる高屈折率層と紫外線硬化型樹脂からなる低屈折率層とで構成され、両層の界面に微小ピラミッド構造が形成された領域を含む、保護基板を作製した。
【００６５】
つぎに、厚さが２５μｍのポリエチレンテレルフタレート（ＰＥＴ）フィルムを５５mm×５５mmに切り出し、その両面に、剥離ライナーが付いた厚さが２５μｍのアクリル系粘着剤を貼り合わせ、中央部分１８mm×１８mmの大きさだけ切り抜いた。
この粘着剤付きＰＥＴフィルムの片面の剥離ライナーを剥がし、その粘着剤を介して、６０mm×６０mm、厚さ１．１mmのガラス基板（第２の基板）に貼り合わせた。さらに、他面例の剥離ライナーを剥がし、その粘着剤を介して、上記熱剥離シートで支持された保護基板（第１の基板）の紫外線硬化型樹脂からなる低屈折率層面と貼り合わせた。
その際、保護基板における１２mm×１２mmの領域に形成された微小ピラミッド構造が、ちょうど１８mm×１８mmに切り抜いた部分の中央になるように貼り合わせた。したがって、微小ピラミッド構造が形成された領域を含む１８mm×１８mmの領域のみ、保護基板とガラス基板とが空気層を介して配置されている構成となる。
【００６６】
その後、１７０℃に加熱したホットプレートにこのサンプルをおき、熱剥離シートをポリカルボジイミド樹脂からなる高屈折率層面から完全に剥離した。
このポリカルボジイミド樹脂からなる高屈折率層面に、ＩＴＯセラミックターゲット（Ｉｎ2 Ｏ3 ：ＳｎＯ2 ＝９０重量％：１０重量％）から、ＤＣスパッタリング法にて、厚さが１００ｎｍのＩＴＯを透明電極（陽極電極）として成膜した。
【００６７】
このＩＴＯ成膜面に、ポジ型フォトレジスト（シプレー・フアー・イースト社製の「ＭＩＣＲＯＰＯＳＩＴ  ＳＲＣ−３００Ａ」）を、スピンコートした。
Ｌ／Ｓ＝５００μｍ／５００μｍのマスクを用い、所定のフォトリソ工程にしたがい、仮乾燥、露光、現像、硬化、酸によるＩＴＯのエッチング、レジスト除去を行い、ストライプ状の電極パターンを形成した。
その後、再度、ポジ型フォトレジストをスピンコートし、ストライプ状の電極パターンと垂直になるように、同様のマスクで露光、現像硬化を行い、画素間を絶縁するためのレジスト隔壁を形成した。この画素パターンは、微小ピラミッド構造が形成された領域を含む、１８mm×１８mmの領域に形成された。
【００６８】
綿棒を用い、パターニングしたＩＴＯ電極を、イオン交換水で薄めた中性洗剤で、サンプルが裂けないように軽くワイピングし、最後にイオン交換水で十分に洗浄し、窒素エアーガンにて水分を除去し、８０℃で十分に乾燥させた。
低圧紫外線ランプを用いて、１５分間オゾン洗浄したのち、サンプルを真空蒸着装置にセットし、真空蒸着法により、有機薄膜層を順次形成した。まず、正孔注入層として、式（１）で表されるＣｕＰｃを、蒸着速度０．３ｎｍ／ｓで１５ｎｍの厚さに形成した。つぎに、正孔輸送層として、式（２）で表されるα−ＮＰＤを、蒸着速度０．３ｎｍ／ｓで５０ｎｍの厚さに形成した。最後に、電子輸送性発光層として、式（３）で表されるＡｌｑを、蒸着速度０．３ｎｍ／ｓで８０ｎｍの厚さに形成した。
その後、ＬｉＦを０．２ｎｍ／ｓの蒸着速度にて１ｎｍの厚さに形成し、最後に、Ａｌを１５０ｎｍの厚さに形成して、陰極電極とした。真空蒸着装置から取り出したのち、陰極電極側に紫外線硬化性エポキシ樹脂を滴下し、その上にスライドガラスを被せ、十分にエポキシ樹脂が広がった時点で、高圧紫外線ランプを用いてエポキシ樹脂を硬化させ、有機エレクトロルミネッセンス素子を封止した。
【００６９】
【化１】
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【００７０】
つぎに、屈折率１．５９、厚さ５０μｍのポリカーボネートフィルムを熱収縮性フィルムの接着下にて１５０℃で５％延伸処理し、波長５５０ｎｍの光に対して１／２波長の位相差を与える１／２波長板を得た。
また、屈折率１．５１、厚さ１００μｍの環状ポリオレフィンフィルム（ＪＳＲ社製の「ＡＲＴＯＮ」、以下同じ）を熱収縮性フィルムの接着下にて１７５℃で２５％延伸処理し、波長５５０ｎｍの光に対して１／４波長の位相差を与える１／４波長板を得た。
上記の１／２波長板と上記の１／４波長板とを、それらの延伸軸を交差させてアクリル系粘着剤を介して積層して、１／４波長板を作製したのち、その１／２波長板側と反射防止膜付き偏光板（日東電工社製の「ＮＰＦ、ＡＲＳタイブ」）を、上記同様にアクリル系粘着剤を介して積層して、円偏光フィルタを作製した。
【００７１】
この円偏光フィルタの裏面を黒塗りし、裏面反射を除去した状態で、表面の反射スペクトルを分光光度計（日立製作所製の「Ｕ３４１０」）を用いて測定し、ＪＩＳ  Ｒ３１０６にしたがい算出した可視光反射率は、０．４８％であった。
この円偏光フィルタを、アクリル系粘着剤を介して、前記のように作製しエポキシ樹脂で封止した素子のガラス基板（第１の基板）上に貼り合わせることにより、有機エレクトロルミネッセンス表示装置を作製した。この表示装置においては、Ａｌ電極からの鏡面反射がなくなり、黒色化されていた。微小ピラミツド構造を形成した１２mm×１２mmの部分の可視光反射率を測定したところ、１．４３％であった。また、微小ビラミツド構造を形成していない部分の可視光反射率は、０．５１％であった。
【００７２】
実施例１−２
実施例１−１において、Ｌ／Ｓ＝３００μｍ／３００μｍのマスクを用い、画素サイズを３００μｍ×３００μｍに変更した以外は、実施例１−１と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス表示装置を作製した。
【００７３】
実施例１−３
実施例１−１において、Ｌ／Ｓ＝３００μｍ／１００μｍのマスクを用い、画素サイズを３００μｍ／３００μｍに変更した以外は、実施例１−１と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス表示装置を作製した。
【００７４】
実施例１−４
実施例１−１において、ポリカルボジイミド樹脂からなる高屈折率層の厚さを４０μｍ、紫外線硬化型樹脂からなる低屈折率層の厚さを２０μｍに、それぞれ変更した以外は、実施例１−１と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス表示装置を作製した。
【００７５】
比較例１−１
実施例１−３において、ポリカルボジイミド樹脂からなる高屈折率層の厚さを５０μｍ、紫外線硬化型樹脂からなる低屈折率層の厚さを５０μｍに、それぞれ変更した以外は、実施例１−３と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス表示装置を作製した。
【００７６】
比較例１−２
実施例１−１において、ＰＥＴフィルムの中央部分を切り抜かず、第１の基板と厚さが１．１mmのガラス基板（第２の基板）とが、空気層を介することなく、アクリル系粘着剤で貼り合わされた状態にした以外は、実施例１−１と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス表示装置を作製した。
【００７７】
上記の実施例１−１〜４および比較例１−１，２で作製した各有機エレクトロルミネッセンス表示装置について、その画素サイズ、１画素の対角寸法および第１の基板の厚さに関し、表１にまとめて示した。また、微小ピラミツド構造を形成した部分と形成していない部分の可視光反射率を測定し、表１に併記した。なお、比較例１−２の有機エレクトロルミネッセンス表示装置では、第１の基板と第２の基板との間に空気層がないため、みかけ上、両基板の合計厚さを第１の基板として表記した。
【００７８】
表１
┌──────┬────┬─────┬─────┬─────┬──────┐
│            │微小ピラ│画素サイズ│対角寸法ｄ│第１の基板│可視光反射率│
│            │ミッド構│          │          │の厚さ    │            │
│            │造の有無│  （μｍ）│  （μｍ）│  （μｍ）│  （％）    │
├──────┼────┼─────┼─────┼─────┼──────┤
│            │  なし  │          │          │          │  ０．５１  │
│実施例１−１├────┤ 500×500 │  ７０７  │    ２９  ├──────┤
│            │  あり  │          │          │          │  １．４３  │
├──────┼────┼─────┼─────┼─────┼──────┤
│            │  なし  │          │          │          │  ０．５１  │
│実施例１−２├────┤ 300×300 │  ４２４  │    ２９  ├──────┤
│            │  あり  │          │          │          │  １．４２  │
├──────┼────┼─────┼─────┼─────┼──────┤
│            │  なし  │          │          │          │  ０．５１  │
│実施例１−３├────┤ 300×300 │  ４２４  │    ２９  ├──────┤
│            │  あり  │          │          │          │  １．４２  │
├──────┼────┼─────┼─────┼─────┼──────┤
│            │  なし  │          │          │          │  ０．５１  │
│実施例１−４├────┤ 500×500 │  ７０７  │    ６０  ├──────┤
│            │  あり  │          │          │          │  １．４４  │
├──────┼────┼─────┼─────┼─────┼──────┤
│            │  なし  │          │          │          │  ０．５１  │
│比較例１−１├────┤ 300×300 │  ４２４  │  １００  ├──────┤
│            │  あり  │          │          │          │  １．４０  │
├──────┼────┼─────┼─────┼─────┼──────┤
│            │  なし  │          │          │          │  ０．５０  │
│比較例１−２├────┤ 500×500 │  ７０７  │１１５４  ├──────┤
│            │  あり  │          │          │          │  １．３９  │
└──────┴────┴─────┴─────┴─────┴──────┘
【００７９】
つぎに、上記の実施例１−１〜４および比較例１−１，２の各有機エレクトロルミネッセンス表示装置に対して、６Ｖの直流電圧を印加したところ、パターニングされた緑色の発光が観測された。以下の方法で、正面輝度の測定、画素のぼやけ、クロストークの観察を行った。これらの結果は、表２に示されるとおりであった。
【００８０】
＜正面輝度の測定＞
市販の輝度計（トプコン社製の品名「ＢＭ９」、測定角０．２°、最小測定径０．９５mm）を用い、発光画素１つ１つにピントを合わせ、測定径の中央部分に１つの画素が入るようにして、便宜上、正面輝度を測定した。この測定は、微小ピラミッド構造が形成されている１２mm×１２mmの領域について、無作為に５点、その周辺の微小ピラミッド構造が形成されていない部分について、無作為に５点、測定した。
【００８１】
＜画素のぼやけ、クロストークの観察＞
画素のぼやけ、クロストークは、そのままの状態で観察する、またはルーペを用いて観察するなどして、下記の評価基準で、目視評価した。
◎：ぼやけ、クロストークは発生せず、微小ピラミッド構造のない部分と比較して違い      が全く視認されない。
○：微小ピラミッド構造のない部分と比較すると僅かに違いが視認されるが、ぼやけ、      クロストークはほとんどない。
△：僅かにぼやけ、クロストークが視認される。
×：明らかにぼやけ、クロストークが視認される。
【００８２】
表２
┌──────┬────┬───────────────────┬─────┐
│            │微小ピラ│          輝度（ｃｄ／cm2 ）          │クロストー│
│            │ミッド構├──┬──┬──┬──┬──┬────┤ク目視評価│
│            │造の有無│  １│  ２│  ３│  ４│  ５│平均値  │          │
├──────┼────┼──┼──┼──┼──┼──┼────┼─────┤
│            │  なし  │  ８│  ７│  ８│  ７│  ７│  ７．５│    ◎    │
│実施例１−１│        │    │    │    │    │    │        │          │
│            │  あり  │１０│１０│１０│  ９│  ９│  ９．６│    ◎    │
├──────┼────┼──┼──┼──┼──┼──┼────┼─────┤
│            │  なし  │  ６│  ７│  ６│  ６│  ７│  ６．４│    ◎    │
│実施例１−２│        │    │    │    │    │    │        │          │
│            │  あり  │  ８│１０│  ９│  ８│  ９│  ８．８│    ◎    │
├──────┼────┼──┼──┼──┼──┼──┼────┼─────┤
│            │  なし  │  ７│  ７│  ８│  ６│  ７│  ７．０│    ◎    │
│実施例１−３│        │    │    │    │    │    │        │          │
│            │  あり  │  ９│１０│１１│  ９│  ９│  ９．６│    ◎    │
├──────┼────┼──┼──┼──┼──┼──┼────┼─────┤
│            │  なし  │  ８│  ８│  ７│  ８│  ７│  ７．６│    ◎    │
│実施例１−４│        │    │    │    │    │    │        │          │
│            │  あり  │１０│１０│  ９│１１│  ９│  ９．８│    ○    │
├──────┼────┼──┼──┼──┼──┼──┼────┼─────┤
│            │  なし  │  ８│  ６│  ７│  ８│  ７│  ７．２│    ◎    │
│比較例１−１│        │    │    │    │    │    │        │          │
│            │  あり  │１０│  ７│  ９│１０│  ８│  ８．８│    ○    │
├──────┼────┼──┼──┼──┼──┼──┼────┼─────┤
│            │  なし  │  ７│  ８│  ８│  ７│  ８│  ７．６│    ◎    │
│比較例１−２│        │    │    │    │    │    │        │          │
│            │  あり  │  ９│  ８│  ９│  ９│１０│  ９．０│    ×    │
└──────┴────┴──┴──┴──┴──┴──┴────┴─────┘
【００８３】
上記の結果から明らかなように、実施例１−１〜４の各有機エレクトロルミネッセンス表示装置は、いずれも、微小ピラミッド構造を形成した部分の可視光反射率が、円偏光フィルタの最表面の可視光反射率（０．４８％）に比べて、最高で０．９６％しか増加しておらず、十分に黒色を維持したものであった。
また、保護基板（第１の基板）の厚さが画素の対角寸法のｄ／１０以下という薄さのため、微小ピラミッド構造を形成していない部分の画素と比較しても、ぼやけ、クロストークを抑制した状態で、円偏光フィルタによる上記外光反射防止効果を維持したまま、正面輝度を大きく高めることができた。
なお、実施例１〜１〜４において、正面輝度の測定値がサンプル間で異なっているのは発光画素が輝度計の測定径より小さいことが原因である。
これに対して、比較例１−１の有機エレクトロルミネッセンス表示装置は、保護基板の厚さが画素の対角寸法のｄ／５を超えるため、輝度の向上効果は見られたものの、画素のぼやけが目視で観察できるほど発生した。また、比較例１−２の有機エレクトロルミネッセンス表示装置は、保護基板と第２の基板との間に空気層を設けなかったため、輝度の向上効果も小さいうえに、ぼやけが激しいものであった。
【００８４】
比較例１−３
実施例１において、微小ビラミツド構造に、１辺が１０μｍの正四角錐が形成された金型を用い、屈折率が１．５７の紫外線硬化型エポキシ樹脂に代えて、屈折率が１．５１の紫外線硬化型樹脂（東芝シリコーン社製の「ＵＶＨＣ１１０１」）を用いた以外は、実施例１と同様の方法で、有機エレクトロルミネッセンス表示装置を作製した。
この表示装置について、前記と同様に評価した。その結果、微小ピラミッド構造形成部分の正面輝度の平均値は９．９ｃｄ／ｍ2 であり、実施例１よりも大きな輝度向上効果が得られ、クロストークも全く発生しなかった。しかし、可視光反射率は２．６３％にまで増加し、円偏光フィルタでの外光反射防止効果に乏しいものであった。
【００８５】
比較例１−４
実施例１−１において、保護基板に代えて、下記に示す光拡散性基板を使用し、それ以外は、実施例１−１と同様に、有機エレクトロルミネッセンス表示装置を作製した。
すなわち、ポリカルボジイミド樹脂溶液に、屈折率が１．４１、平均粒子径が２μｍの拡散粒子（東芝シリコーン社製の「トスパール」）、ポリカルボジイミド樹脂固形分に対して、５％添加した。この分散液を、表面剥離処理したＰＥＴフィルム上にアプリケータを用いて塗布し、１２０℃で１時間キュアーして、硬化した。その後、この硬化したポリカルボジイミド樹脂層を剥離し、光拡散性基板とした。
このように作製した表示装置について、前記と同様に評価した。その結果、微小ピラミッド構造形成部分の正面輝度の平均値は１０．１ｃｄ／ｍ2 であり、クロストークはとくに発生しなかった。しかし、可視光反射率は５．１％にまで増加し、円偏光フィルタでの外光反射防止効果に乏しいものであった。
【００８６】
比較例１−５
実施例１−１において、ポリカルボジイミド樹脹層の厚さが３０μｍとなるようにスピンコートし、紫外線硬化型樹脂層を形成せずに、微小ピラミッド構造がむき出しになっている状態にした以外は、実施例１−１と同様の方法で、有機エレクトロルミネッセンス表示装置を作製した。
この有機エレクトロルミネッセンス表示装置について、前記と同様に評価した。その結果、微小ピラミッド構造形成部分の正面輝度の平均値は１１．３ｃｄ／ｍ2 であり、非常に大きな輝度向上効果が得られた。また、クロストークは全く発生しなかった。しかし、空気層に面してピラミッド構造の凹凸面が接触しているため、偏光解消度が大きく、その可視光線透過率は２．８１％となり、微小ピラミッド構造を形成していない部分に比べ、明らかに散乱し、黒みが低下したものとなった。
【００８７】
実施例１−５
実施例１−１において、ポリカルボジイミド樹脂に代えて、ポリエーテルスルホン樹脂を用いた。ポリエ−テルスルホン樹脂をＮ−メチル−２−ピロリドンに２０重量％の濃度で溶解し、アプリケータを用いて、Ｎｉ金型上に、乾燥後の膜厚が２０μｍとなるように塗布した。ポリエーテルスルホンの屈折率は１．６５であった。それ以外は、実施例１−１と同様の方法で、有機エレクトロルミネッセンス表示装置を作製した。
この表示装置について、前記と同様に評価した。その結果、微小ピラミッド構造形成部分の正面輝度の平均値は８．８ｃｄ／ｍ2 であり、輝度向上効果が得られ、またクロスト−クは全く発生しなかった。さらに、可視光反射率も１．１９％であり、円偏光フィルタの効果を十分に維持するものであった。
【００８８】
実施例１−６
実施例１−１において、微小ピラミッド構造に用いた正四角錐の１辺を５μｍ、高さを２μｍに変更した金型を使用し、それ以外は、実施例１−１と同様の方法で、有機エレクトロルミネッセンス表示装置を作製した。
この表示装置について、前記と同様に評価した。その結果、微小ピラミッド構造形成部分の正面輝度の平均値は９．６ｃｄ／ｍ2 であり、輝度向上効果が得られ、またクロスト−クは全く発生しなかった。さらに、可視光反射率も１．７９％であり、円偏光フィルタの効果を十分に維持するものであった。
【００８９】
実施例１−７
実施例１−１において、微小ピラミッド構造を用いる代わりに、半径５μｍの半球状構造が形成された金型を使用し、それ以外は、実施例１−１と同様の方法で、有機エレクトロルミネッセンス表示装置を作製した。
この表示装置について、前記と同様に評価した。その結果、微小ピラミッド構造形成部分の正面輝度の平均値は９．１ｃｄ／ｍ2 であり、輝度向上効果が得られ、またクロスト−クは全く発生しなかった。さらに、可視光反射率も１．２２％であり、円偏光フィルタの効果を十分に維持するものであった。
【００９０】
実施例１−８
実施例１−６において、円偏光フィルタを貼り合わせるアクリル系粘着剤に代えて、全光線透過率が９２％、平行光線透過率が４３％、拡散光透過率が４９％、ヘイズ値が５４％の偏光維持特性を有する拡散粘着剤（日東電工社製の「フロントディフユーザ」）を用いて、ガラス基板に貼り合わせた以外は、実施例１−６と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス表示装置を作製した。
この表示装置について、前記と同様に評価した。その結果、微小ピラミッド構造形成部分の正面輝度の平均値は８．９ｃｄ／ｍ2 であり、輝度向上効果が得られ、またクロスト−クは全く発生しなかった。さらに、可視光反射率も１．８４％であり、円偏光フィルタの効果を十分に維持するものであった。
また、実施例１−６の有機エレクトロルミネッセンス表示装置では、僅かに虹ムラが見られ、見る方向によりそれが変化して、表示装置として用いた場合、視認性を損なうおそれがあったが、フロントディフユーザを挿入した本実施例１−８では、上記虹ムラは完全になくなり、ディスプレイ表示装置としての視認性にすぐれていた。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の有機エレクトロルミネッセンス表示装置の第１の例を示す概略断面図である。
【図２】上記図１の有機エレクトロルミネッセンス表示装置を拡大して示す概略断面図である。
【図３】本発明の有機エレクトロルミネッセンス表示装置の第２の例を示す概略断面図である。
【図４】従来構成の有機エレクトロルミネッセンス表示装置の一例を示す概略断面図である。
【図５】有機エレクトロルミネッセンス表示装置の光学原理説明図である。
【図６】有機エレクトロルミネッセンス表示装置の光学原理説明図である。
【図７】有機エレクトロルミネッセンス表示装置の光学原理説明図である。
【図８】有機エレクトロルミネッセンス表示装置の光学原理説明図である。
【符号の説明】
【００９２】
１  保護基板（第１の基板）
１Ａ  高屈折率層
１Ｂ  低屈折率層
１Ｃ  凹凸面（光の反射・伝送角に乱れを生じさせる領域）
２  第２の基板
３  ＩＴＯ層（陽極電極）
４  発光層
５  金属電極（陰極電極）
６  空気層または空気層と略同等の光学的性質を有する低屈折率層
７  円偏光フィルタ
ＥＬｎ（ＥＬ1 ，ＥＬ2 ，ＥＬ3 ，ＥＬ4 ）  画素
２０  背面基板（支持基板）
２１  層間絶縁膜
３０  素子構成群
２２  隔壁
ｄ  画素の対角寸法
【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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