(57)【要約】【課題】            エレクトロルミネッセンス素子の発光強度の増加や消費電力の低減の要求は大きく、十分な光取出効率のエレクトロルミネッセンス素子を提供する。また、このような素子の開発により新しい、あるいは高性能の照明装置や表示装置の開発を提供する。【解決手段】        透明基板上に第一電極層、発光層、第二電極層を順次積層したエレクトロルミネッセンス素子であって、前記透明基板の側面に凹凸構造、鏡面等の反射構造部を設けたことを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子、並びにこのエレクトロルミネッセンス素子を備えた照明装置および表示装置。【選択図】          図１
2005327686.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に第一電極層、発光層、第二電極層を順次積層したエレクトロルミネッセンス素子であって、前記透明基板の側面に反射構造部を設けたことを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
前記反射構造部が凹凸を有する反射構造部であることを特徴とする請求項１記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
前記反射構造部が鏡面であることを特徴とする請求項１または２に記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
表面に複数の凹凸構造を備えた透明基板を有する請求項１〜３のいずれか一項に記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
前記透明基板の吸水率が０．１％以下、熱線膨張係数が０〜８０ｐｐｍ／Ｋ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項６】
前記透明基板が脂環式構造を有する樹脂からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のエレクトロルミネッセンス素子を備えた照明装置。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のエレクトロルミネッセンス素子を備えた表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエレクトロルミネッセンス素子、並びにこれを用いた照明装置および表示装置
に関する発明である。詳しくは、本発明は高輝度で電力消費の少ないエレクトロルミネッセンス素子、およびこれを用いた照明装置、あるいはこれを直接またはバックライトとして用いた表示装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
一般的なエレクトロルミネッセンス素子は原理的には図２に示すような構造になっている。図に従えば、最上部の平面状の透明基板１とその下部の第一電極層２、発光層３、第二電極層４の積層構造となっている。なお、第一電極層２は陽極または透明電極とも呼び、第二電極層４は陰極または金属電極とも呼ぶ。発光層３で発生した光は第一電極層２を通って透明基板１の上方のエレクトロルミネッセンス素子外部へ射出されて利用される。通常、発光層３で発生した光を、エレクトロルミネッセンス素子の外部へ射出できる効率、すなわち光取出効率は２０％以下であり、この光取出効率向上はエレクトロルミネッセンス素子開発の大きな課題となっている。その解決手段として、透明基板１とエレクトロルミネッセンス素子外部との界面における反射損失の低減、第一電極層２と透明基板１との界面における反射損失の低減などが考えられている。たとえば、特許文献１、特許文献２には、透明基板１とエレクトロルミネッセンス素子外部との界面の透過光の透過損失低減法が開示されている。光が透明基板１から外部に射出される際、透明基板１とエレクトロルミネッセンス素子外部との屈折率の違いによりその界面で全反射してしまう光がある。これを抑えるため、この界面の形状を工夫している発明である。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−７３９８３号公報
【特許文献２】特開２００３−５９６４１号公報
【０００４】
特許文献２には、図６のように透明基板１の外部と接する表面に微小凹凸構造(微小レンズアレイ)を形成することで光取出効率を高め得ることが報告されている。これは発光層３からのいろいろな方角への放射光が、平坦な透明基板１の表面で一部が反射して減光しながらエレクトロルミネッセンス素子外部へ射出される場合に比べ、透明基板１の表面に形成した微小レンズアレイの効果により、この界面での射出光の反射損失を抑えて光取出効率を向上させる発明である。しかしながら、透明基板１とエレクトロルミネッセンス素子外部との界面での透過光の反射損失は低減できるが未だ充分に光取出効率が向上出来たとはいえない。第一電極層２と透明基板１との界面における反射損失を低減する方法としては、例えば、特許文献３に開示された発明がある。この発明では、第一電極層２と透明基板１との界面に透明基板１より低屈折率の透明材料層を形成し、この透明材料層と透明基板１との界面での発光層３からの放射光の全反射を抑えている。しかし、この場合は、第一電極層２と透明基板１との界面では、第一電極層２と透明基板１との屈折率の差よりも大きな屈折率の差が生じ、この部分での全反射による発光層からの放射光の反射損失が大きくなってしまう問題がある。
【０００５】
【特許文献３】特開２００３−１４２２６２号公報
【０００６】
さらに、発光層３で発生した光が最初から透明基板１の上部表面ではなく、透明基板１の側面の方向へ向かう光線であればそのまま側面から透過してしまい有効に利用されない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
エレクトロルミネッセンス素子の発光強度の増加や消費電力の低減の要求は大きく、上述のように発光層からの射出光を有効に取り出すための色々な工夫がなされている。しかし、まだ十分な反射損失低減技術はなく、満足する光取出効率とはなっていない。エレクトロルミネッセンス素子全体としての更なる光取出効率の向上として、透明基板の側面からの光の透過による損失を低減することはこれまで考えられていなかった。本発明は、透明基板側面からの光漏れによる損失を低減することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の課題を解決するための第一の発明は、透明基板上に第一電極層、発光層、第二電極層を順次積層したエレクトロルミネッセンス素子であって、前記透明基板の側面に反射構造部を設けたことを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子である。エレクトロルミネッセンス素子の発光層からの光は指向性がなく全方向へ放射される。そのうち直接利用されるのは、透明基板上部表面に向かった光のみである。その他の方向へ向かった光は反射や屈折など何らかの方法で透明基板上部表面に向けてやらなければ利用できない。この観点から透明基板側面に散乱光の反射構造部を設けて光の取出効率を上げる発明である。
【０００９】
第二の発明は、前記反射構造部が凹凸を有することを特徴とする第一の発明に記載したエレクトロルミネッセンス素子である。この発明は、側面の凹凸構造が発光層側から側面に入射してくる散乱光の入射角を大きくし全反射し易くすることにより、外部に射出される光を透明基板側へ向けさせ、結果として側面が反射構造部として機能することを利用している。特に、後述する特定の凹凸構造は側面での好適な光の反射機能を果たす。
【００１０】
第三の発明は、前記反射構造部が鏡面であることを特徴とする上記第一または第二の発明に記載のエレクトロルミネッセンス素子である。側面を鏡面とすれば側面から射出されようとするほとんどすべての散乱光を透明基板側に反射させることができ、さらなる光取出効率向上が図れる。
【００１１】
第四の発明は、表面に複数の凹凸構造を備えた透明基板を有する上記第一から第三の発明のいずれかひとつに記載のエレクトロルミネッセンス素子である。この発明は、側面構造の改良とともに透明基板の表面構造も改良して、さらにいっそうの光取出効率向上効果を図っている。なお、本発明で言う透明基板の表面とは透明基板の側面以外の面、すなわち例えば図３で説明すれば上面および下面である。
【００１２】
第五の発明は、前記透明基板の吸水率が０．１％以下、熱線膨張係数が０〜８０ｐｐｍ／Ｋ以下であることを特徴とする第一から第四の発明のいずれかひとつに記載のエレクトロルミネッセンス素子である。この発明はエレクトロルミネッセンス素子への水蒸気や熱の影響を抑え、エレクトロルミネッセンス素子の使用環境下での変形や破壊を防止している。  
第六の発明は、前記透明基板が脂環式構造を有する樹脂からなることを特徴とする上記第一から第五の発明のいずれかひとつに記載のエレクトロルミネッセンス素子である。脂環式構造を有する樹脂が第五の発明の効果を好適に発揮することを利用している。
【００１３】
第七の発明は、上記の第一から第六の発明のいずれかひとつに記載のエレクトロルミネッセンス素子を備えた照明装置である。  
第八の発明は、上記の第一から第六の発明のいずれかひとつに記載のエレクトロルミネッセンス素子を備えた表示装置である。上記第一から第六の発明のいずれかひとつに記載のエレクトロルミネッセンス素子はそれぞれ光取出効率が優れており、上記第七、第八の発明は、これを利用して好適な照明装置、表示装置または表示装置用バックライト装置を提供している。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のエレクトロルミネッセンス素子は、透明基板の側面からの光漏れによる光損失を防ぎ、透明基板表面への透過光を増加させることにより、非常に光取出効率が優れている。さらに、第四および第五の発明においては優れた光取出効率のうえに、性能の安定した寿命の長いエレクトロルミネッセンス素子を提供している。また、第七、第八の発明はこれらの高性能エレクトロルミネッセンス素子を用いた高機能の照明装置や表示装置を提供している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の好適な実施形態を、図１から図１０を参照しながら詳細に説明する。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であり技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られない。
【００１６】
図１は、本発明によるエレクトロルミネセンス素子の、第一の実施形態の構成を示している。図１において、エレクトロルミネセンス素子は、上から順に透明基板１、第一電極層２、発光層３、第二電極層４を積層して構成されている。このエレクトロルミネセンス素子は、第一電極層２と第二電極層４との間に、図示していないが駆動電源から所定の駆動電圧を印加することにより、発光層３がエレクトロルミネセンス効果により発光し、その光が透明な第一電極層２、透明基板１を通過して、透明基板１の上方のエレクトロルミネセンス素子外部に出射する。この射出光を利用して各種の照明装置、表示装置を提供することが出来る。
【００１７】
上記透明基板１は、通常は正方形または長方形状の平板である。そして、従来の透明基板の側面は通常、図２に示すように平板面に対し垂直である。この場合、発光層３のひとつの光源５から発した光のうち透明基板１の上部表面方向へ向かう光は一部屈折、反射で利用できないが、大部分は利用される。しかし、透明基板１の側面方向に向かった光は大部分が側面から漏れてしまい有効には利用されない。図２で説明すれば側面に向かった光の大部分は透過してしまう光１ｂであり有効に利用されない。一部反射した光１ｃのみが利用可能な光となる。本発明の目的は側面において１ｃのような反射光を積極的に作り出すような構造を側面に持たせることである。
【００１８】
本発明において、反射構造部とは、例えば透明基板側面からエレクトロルミネッセンス素子外部へ射出される光を反射させ、透明基板に向かって射出させる機能をもつ構造部のことをいう。本発明の側面に反射構造部を有する透明基板は、例えば図１に示すように透明基板の側面が下から上に向かって広がっている。この場合、透明基板１の側面に向かった光のうち側面で全反射により透明基板側へ向きが変わる光が多くなる。例えば、図２の光源５から透明基板の左側面へ向かった光は大部分が側面から透過してしまう。しかし、図１のような側面構造をしていると光源５から発した光線は、透明基板の側面への入射角が大きくなり全反射して透明基板内部へ戻ってくる。そして透明基板１の表面から上方へ射出される光となって有効に利用される。一般に光は相対的に屈折率が高い媒体から屈折率が低い媒体へ通過する場合、臨界角以上で入射する光は全て全反射する性質をもっている。すなわち、屈折率が高い媒体つまり透明基板の屈折率をｎＨ、屈折率が低い媒体つまり大気の屈折率をｎＬ、臨界角をθｃとすると、臨界角θｃは式ｓｉｎ−１（ｎＬ／ｎＨ）で表される。
【００１９】
本発明では光のこの性質を利用している。図１では光源５からの光線が全反射して光線１ａとなって上方へ射出される。透明基板側面の反射構造部は透明基板１の下側の発光層３からの光を透明基板側面から透過させないで透明基板上部表面に反射させる機能を有していればよい。反射構造部としては、例えば上述のように、図１に示すように透明基板の側面が下から上に向かって広がっている構造がある。
【００２０】
また、本発明の反射構造部は透明基板１の側面の断面構造が図８および図９に示すように上に広がったほぼ台形状となっている場合がある。図では、透明基板１の上面は凹凸状が強調されているが、凹凸は非常に小さく上面の現実の外観はほぼ平面状である。なお、この場合、片側側面のみ上に広がっていても良いが、入射角が大きくなるように両側側面が上に広がった台形状であることが好ましい。さらには、４つの側面がすべて該構造であることが好ましい。これらの構造としては、例えば図６および図７に示すように、透明基板の側面の断面構造が、上記のような上に凸な曲線の断面構造を持つ薄い透明基板が複数枚重なった状態の構造がある。もちろん、上記台形構造の透明基板が複数枚重なった状態の構造でも良い。これにより、側面からの透過損失防止効果は同じであるが、透明基板の上部表面と下部表面の大きさをほぼ同じとして製造上、取扱い上の便宜を図っている。図７において、光源５から最も右に示した光線は、まず側面で全反射し上向きに方向を変える。この光線は一度透明基板外へ出るが方向転換により上方に近い方向を向いているので、すぐに上部の透明基板部分に入射し最後は透明基板上部表面から光線１ｄとなって有効利用される。例えば、透明基板の側面に平面と平行に上記形状の溝を形成すれば簡単に本発明を実施することができる。
【００２１】
本発明の反射構造部は、透明基板側面に凹凸構造を形成することでも実施することが出来る。上述の側面の構造も一種の凹凸構造であるが、例えば四角錐、三角錐、六角錐、円錐、ドーム状などの形状の凹凸を側面に形成すればよい。四角錐等の錐状の場合、頂点から底面へ向かう垂線軸が、底面側より頂点側が上になるように傾いていることが好ましい。発光層から側面への入射光が反射し易い構造となるからである。
【００２２】
さらに、反射構造部の機能を発揮する構造として、図１０に示されるような側面を鏡面とする態様がある。透明基板の側面に金属等の光沢のある物質７を付加して側面を鏡面とすれば、発光層からの側面への入射光はほぼすべて反射して透明基板内部へ戻っていき有効に利用される。例えば側面に金属薄膜を成膜する、鏡面を有する板により側面を囲むなどが挙げられる。このような反射構造部は透明基板側面の一部に形成しても効果はあるが、エレクトロルミネッセンス素子の光取出効率向上という観点からは、４つの側面の全体に形成することが好ましい。なお、さらに好ましい本発明の態様としてエレクトロルミネッセンス素子下面、すなわち第二電極層４に鏡面機能を持たせ、または第二電極層４の下面にも鏡面を設けて光取出効率を向上できる。例えば、第二電極層４をアルミニウム等の光沢のある金属で形成すれば実現できる。
【００２３】
別の好ましい態様は、図３、図４、図６、図７に示すように透明基板１の側面に反射構造部を備え、かつ透明基板１の表面に複数の凹凸構造をも備えたエレクトロルミネッセンス素子である。この態様は、前述の第一から第三の発明で示した透明基板側面の反射構造部の光取出効率向上効果、透明基板表面の凹凸構造の界面による光取出効率向上効果を利用している。表面の凹凸構造としては例えば四角錐・円錐のように透明基板表面に対し凹凸の構造をもち、発光層３からの光が第一電極層２から透明基板１を通過し透明基板１の外部すなわち通常大気中へと射出される際の反射損失を抑える構造であれば良い。具体的な例としては、図３に示す四角錐状の場合がある。この場合、凹凸構造は上方に頂点を持つ四角錐状であり、透明基板１と一体に形成されている。この四角錐状凹凸構造は透明基板１の長辺方向及び短辺方向に沿って所定の、例えば０．０１ｍｍ〜１ｍｍの配列ピッチ６で並んで、高さが０．０１〜０．１ｍｍの範囲内に選定されていると好適な光取出効率を向上させる効果が得られる。円錐状の凹凸構造の場合には各配置枠毎に上方に向かって突出した円錐状の凹凸を形成している。その円錐の底面が、上記配置枠の外接円となるように形成されている。円錐の底面近傍の、上記配置枠から上記長辺方向及び短辺方向に突出する部分が切除されることにより、互いに隣接する円錐同士が干渉しないようになっている。さらに、これらの円錐は、透明基板１の長辺方向及び短辺方向に沿って所定の、例えば０．０１ｍｍ〜１ｍｍの配列ピッチで並んで、高さが０．０１〜０．１ｍｍの範囲内に選定されていることが好適である。
【００２４】
凹凸構造としては例えば六角錐、四角錐、三角錐、円錐、三角柱。レンズドームあるいは凹や凸のレンズ形状のように透明基板表面に対し凹凸の構造をもち、発光層３からの光が第一電極層２、透明基板１を通過し低屈折率層５からエレクトロルミネッセンス素子外部へと射出される際入射角を変化させ、全反射による損失を抑える構造であれば良い。上述の特許文献２にもあるように、凹凸構造が高屈折率層と相対的に低屈折率層との界面に存在すると、高屈折率層から低屈折率層へいろいろな方角から入射して一部反射しながら透過していく光の反射損失を抑えることが出来る。また、いろいろな方角から入射してくる散乱光に指向性を持たせて低屈折率層側に射出することが出来る。この機能を考慮すれば、凹凸構造の位置は透明基板１の上面でも下面でもまた上下両面でも、層界面の屈折率に差があり、光の入射側の屈折率が大きければ効果が発揮できる。なお、凹凸構造は同じ形状の凹凸を透明基板１の表面に隙間なく配置しても良いが、とくにその必要はない。異なった形状、例えば角錐と円錐、さらには大きさの異なる凹凸形状が密にまたはまばらに配置されていても問題はない。製造上、機能上、例えば同形の四角錐を隙間なく縦横に連続的に配置した凹凸構造などが好適である。
【００２５】
凹凸構造の機能について説明する。高屈折率の媒体層から相対的に低屈折率の媒体層へと両層の界面を光が透過する際、高屈折率媒体層側の全方向からの光線の透過効率は、平面的な界面に比べその界面に四角錐のような凹凸構造があることにより向上する事が知られている。さらに、これらの凹凸構造にはこれらの全方向からの光つまり散乱光の指向性付与効果があることが知られている。例えば、図３において、透明基板表面の一つ一つの凹凸（以後凹凸素子と言うことがある。）をとってみると、エレクトロルミネセンス発光層３から出射する光は、第一電極層２、透明基板１を通って凹凸素子に向かって、下部の全方向から均等に入射する。凹凸素子が、例えば上に頂点を持つ四角錐状に形成されていることにより反射、特に全反射による下方への透過光の損失が少なくなり、全方向からの光の大部分を確実に上方に透過させることができる。すなわち、発光層３から出射する光の透明基板１表面での反射損失が減少し、光取出効率が向上することになる。
【００２６】
つぎに、第一電極層２と透明基板１との界面に凹凸構造を設けた場合の、もうひとつの光取出効率向上機能を説明する。上述のように凹凸構造をもった界面は、高屈折率媒体から低屈折率媒体へ光が透過する際に好適な光の指向性付与効果を持っている。一方、高屈折率の透明基板１から相対的に低屈折率の大気中へ光を効率よく透過させるには、透明基板１と大気との界面での反射による透過損失、特に全反射による光の反射損失を抑えなければならない。そのためには、透明基板１の上部表面に透明基板側から入射してくる光を透明基板１の表面に対し直角に近い方向の光に変えてやればよい。すなわち、発光層３から放射されてくるいろいろな方角の光を第一電極層２と透明基板１との界面で透明基板１の表面に対し直角に近い方向に変えることである。これは第一電極層２と透明基板１との界面に凹凸構造を形成することで実現できる。このように第一電極層２と透明基板１との界面に凹凸構造を設けた場合は、さらなる光取出効率向上効果が期待できる。なお、透明基板１の両表面に凹凸を設けた構造とすればさらに好適な効果が得られる。
【００２７】
本発明における凹凸構造は、透明基板１の縦横方向にピッチが１０μｍ〜1ｍｍ、好ましくは１０μｍ〜０．１ｍｍであり、高さ０．０１〜１００μｍ、好ましくは１〜１００μｍの範囲で凹凸素子が複数配置されていることが好ましい。凹凸素子は、透明基板１の表面の一部に配置されていてもよいが、エレクトロルミネッセンス素子全体としての機能発揮には透明基板のどちらかの表面全体に配置されていることが好ましい。図３では透明基板１の第一電極層２と反対側の表面に凹凸構造を付けているが、透明基板１の第一電極層２側の表面にも上述した凹凸構造を取り付けておけば、さらに光取出効率を向上させる効果を発揮して効率よく光を外部へ射出することが出来る。これにより、発光層３からの放射光の取出効率は飛躍的に向上する。凹凸構造はどのような方法で製造しようと上述の機能を発揮する凹凸構造になっていれば良い。通常の製造法としては、溶融成型法、射出成型法、キャスティング法、エンボス加工法、電子線微細加工法、ロール成型法、インフレーション法などを利用すればよい。
【００２８】
好ましい発明の態様のひとつは、透明基板１の第一電極層２と反対側の表面または透明基板１の第一電極層２側の表面に、水蒸気透過速度が０．１ｇ／ｍ２日以下のガスバリア層を有するエレクトロルミネッセンス素子である。薄くしかも柔軟性に優れたエレクトロルミネッセンス素子を得るには、透明基板としても柔軟性に優れた樹脂製が適している。しかし、一般に樹脂はガスバリア性が十分ではなく、このような場合には、別途ガスバリア層を有することが好ましい。ガスバリア層は透明基板１の上部または透明基板１と第一電極層２との間に設置し、水蒸気透過速度が０．１以下であるような材料が好適である。なお、水蒸気透過速度の測定はＪＩＳ−Ｋ７１２９Ｂ法の赤外センサー法に準拠して、例えば、市販のＭＯＣＯＮ社製の「ＰＥＲＭＡＴＲＡＮ−Ｗ」水蒸気透過速度測定器を用いて温度４０℃、湿度９０％ＲＨの雰囲気下で行う。ガスバリア層と第一電極層２の機能を同じ層で兼用しても良い。ガスバリア層は屈折率が、隣接する透明基板１、第一電極層２の屈折率間の値となるようにすることが好ましい。このようにすればガスバリア層は界面での反射損失を抑制する機能も果たすからである。
【００２９】
ガスバリア層の機能は、発光層３あるいは電極層２の劣化を防ぐことである。発光層３が有機材料であったり、電極層が金属材料であったりすると、これらが大気雰囲気中の水蒸気により劣化するおそれがあるからである。透明基板１の水蒸気透過性が低い場合（一般には酸素透過性も低い）、透明基板１と第一電極層２との間に高いガスバリア性を有するガスバリア層を挿入することが有効となる。ガスバリア層は０．１ｇ／ｍ２日以下、好ましくは０．０８ｇ／ｍ２日以下とすることが適している。このガスバリア層の材質は、化学式で表せば、例えばＳｉＯｘ、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＯｘ、ＳｉＯｘＮｙ、ＳｉＮｘなどがある。ガスバリア層を透明基板１と第一電極層２との間に配置する場合は、このガスバリア層の屈折率は透明基板１と第一電極層２との間の屈折率であることが好ましい。ガスバリア層の製法の例としては蒸着、スパッタ、ＣＶＤが一般的である。なお、ガスバリア層は上述のように第一電極層２と兼ねることもできる。ガスバリア層の厚さは、通常０．０２〜１μｍであり、好ましくは０．０５〜０．２μｍである。
【００３０】
さらに好ましい発明の態様のひとつは、透明基板１と第一電極層２との間にこれらの屈折率をそれぞれｎＳ、ｎＥとしたときｎＳ＜ｎＭ＜ｎＥとなるような屈折率ｎＭを有する中間屈折率層を形成したエレクトロルミネッセンス素子である。これは発光層３からの光が透明基板１と第一電極層２との間の屈折率差を補い反射損失を抑制し、光取出効率を高める効果をもつ。この中間屈折率層は単層でもよいが積層でも構わない。この場合各層の屈折率が第一電極層２から透明基板１に向かうにしたがい順次低くなるように構成されることが好ましい。通常透明基板１がガラス、樹脂であるとするとその屈折率は１．５〜１．６、また第一電極層２が亜鉛添加酸化インジウム通称ＩＺＯやインジウム・スズ酸化物通称ＩＴＯであるとするとその屈折率は１．９〜２．２である。よって前記中間屈折率層の屈折率は１．５〜２．２であることが好ましい。この中間屈折率層の材質は無機物が好ましく、例えばＳｉＯｘ（１．７）、Ａｌ２Ｏ３（１．６）、ＳｉＯｘＮｙ（１．７〜２．０）、Ｙ２Ｏ３（１．９）などがある。なお、かっこ内はすぐ前の各材料の屈折率を表す。中間屈折率層の製法の例としては蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法が一般的である。なお、中間屈折率層は上述のようにガスバリア層５と兼ねることもできる。中間屈折率層の厚さは、通常０．０２〜１μｍであり、好ましくは０．０５〜０．２μｍである。
【００３１】
本発明においては、透明基板の吸水率が０．１％以下、熱線膨張係数が０〜８０ｐｐｍ／Ｋであることが望ましい。さらに好ましい態様は吸水率が０．０５％以下、熱線膨張係数は０〜７０ｐｐｍ／Ｋである。これにより、エレクトロルミネッセンス素子の通常の使用環境下での変形による性能劣化はほとんどなくなる。また、吸水率が低くなればそれにしたがって基板の水蒸気透過性も低下することが予想され、ガスバリア性も向上する。透明基板１は、通常、強度やガスバリア性からガラス等の透明な無機材料を用いている。しかし、薄くしかも柔軟性に優れたエレクトロルミネッセンス素子を得るには、透明基板としても薄く、柔軟性に優れた樹脂製が適している。透明樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレンのような鎖状ポリオレフィン樹脂；ポリエーテルサルファイド；アクリル系樹脂；ポリカーボネート樹脂；ポリスチレン樹脂；不飽和ポリエステル樹脂；脂環式構造を有する樹脂；などがあげられる。その中でも脂環式構造を有する樹脂は光透過性、熱安定性、吸水特性、機械特性などに優れ好適である。
【００３２】
脂環式構造を有する樹脂としては、脂環式構造が主鎖及び側鎖のいずれにあっても良い。脂環式構造を有する樹脂としては、シクロアルカン構造、シクロアルケン構造などが挙げられるが、熱安定性の観点からシクロアルカン構造が好ましい。脂環式構造を形成する炭素原子数は通常４〜３0個、好ましくは５〜２０個、より好ましくは５〜１５個である。脂環式構造を構成する炭素原子数がこの範囲にあると、耐熱性及び柔軟性に優れた樹脂が得られる。脂環式構造を有する樹脂中の脂環式構造を有する繰り返し単位の割合は、使用目的に応じて適宜選択すればよい。  
脂環式構造を有する樹脂の具体例としては、ノルボルネン系重合体、単環の環状オレフィンの重合体、環状共役ジエンの重合体、ビニル脂環式炭化水素重合体、およびこれらの水素化物、並びにこれらの混合物などが挙げられる。これらの中でも、光透過性、熱安定性、吸水特性、耐熱性、機械的強度の観点から、ノルボルネン系重合体及びその水素化物、ビニル脂環式炭化水素重合体及びその水素化物などが好ましい。
【００３３】
（１）ノルボルネン系重合体
本発明に用いるノルボルネン系重合体としては、ノルボルネン系モノマーの開環重合体、ノルボルネン系モノマーとこれと開環共重合可能なその他のモノマーとの開環共重合体、これらの水素化物、ノルボルネン系モノマーの付加重合体、ノルボルネン系モノマーとこれと共重合可能なその他のモノマーとの付加共重合体などが挙げられる。これらの中でも、耐熱性、機械的強度の観点から、ノルボルネン系モノマーの開環重合体水素化物が最も好ましい。ノルボルネン系モノマーとしては、ビシクロ［２．２．１］−ヘプト−２−エン（慣用名：ノルボルネン）及びその誘導体（環に置換基を有する誘導体）、トリシクロ［４．３．０．１２，５］−デカ−３，７−ジエン（慣用名：ジシクロペンタジエン）及びその誘導体、７，８−ベンゾトリシクロ［４．３．０．１２，５］デカ−３−エン（慣用名：メタノテトラヒドロフルオレン）及びその誘導体、テトラシクロ［４．４．０．１２，５．１７，１０］ドデカ−３（慣用名：テトラシクロドデセン）及びその誘導体などが挙げられる。
【００３４】
置換基としては、アルキル基、アルキレン基、ビニル基、アルコキシカルボニル基などが例示でき、上記ノルボルネン系モノマーはこれらを２種以上有してもよい。これらのノルボルネン系モノマーはそれぞれ単独であるいは２種以上を組み合わせて用いられる。
これらノルボルネン系モノマーの開環重合体、またはノルボルネン系モノマーとその他のモノマーとの開環共重合体は公知の開環重合触媒の存在下で重合して得ることができる。その他のモノマーとしては、例えば、シクロヘキセン、シクロヘプテン、シクロオクテンなどの単環の環状オレフィン系単量体などを挙げることができる。  
ノルボルネン系モノマーの開環重合体水素化物は、通常上記開環重合体の重合溶液に、ニッケル、パラジウムなどの遷移金属を含む公知の水素化触媒を添加し、炭素−炭素不飽和結合を水素化することのより得ることができる。ノルボルネン系モノマーの付加重合体、またはノルボルネン系モノマーとその他のモノマーとの付加重合体、又は共重合体は、これらのモノマーを公知の重合触媒を用いて重合させて得ることができる。  
ノルボルネン系モノマーと付加重合または共可能なその他のモノマーとしては、例えば、エチレン、プロピレン、１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、１−オクテン、１−デセン、１−ドデセン、１−テトラデセン、１−ヘキサデセン、１−オクタデセン、１−エイコセンなどの炭素数２〜２０のα−オレフィン、及びこれらの誘導体；シクロブテン、シクロペンテン、シクロヘキセン、シクロオクテン、３ａ，５，６，７ａ−テトラヒドロ−４，７−メタノ−１Ｈ−インデンなどのシクロオレフィン、及びこれらの誘導体；１，４−へキサンジエン、４−メチル−１，４−ヘキサジエン、５−メチル−１，４−ヘキサジエン、１，７−オクタジエンなどの非共役ジエン；などが用いられる。これらの中でも、α−オレフィン、特にエチレンが好ましい。  
ノルボルネン系モノマーと共重合可能なこれらその他のモノマーは、それぞれ単独で、あるいは２種以上を組み合わせて使用することができる。ノルボルネン系モノマーとこれと共重合可能なその他のモノマーとを付加共重合する場合は、付加共重合体中のノルボルネン系モノマー由来の構造単位と共重合可能なその他のモノマー由来の構造単位との割合が、重量比で３０：７０〜９９：１の範囲となるように適宜選択される。
【００３５】
（２）ビニル脂環式炭化水素重合体
ビニル脂環式炭化水素重合体としては、例えば、ビニルシクロヘキセン、ビニルシクロヘキサンなどのビニル脂環式炭化水素系単量体及びその水素化物；スチレン、α−メチルスチレンなどのビニル芳香族系単量体の重合体の芳香族環部分の水素化物；などが挙げられ、ビニル脂環式炭化水素単量体やビニル芳香族系単量体と、これら単量体と共重合可能な他の単量体とのランダム共重合体、ブロック共重合体などの共重合体及びその水素化物などが挙げられる。ブロック共重合体としては、ジブロック、トリブロック、またはそれ以上のマルチブロックや傾斜ブロック共重合体などが挙げられるが特に制限はない。
【００３６】
（３）単環の環状オレフィンの重合体、環状共役ジエン系重合体
単環の環状オレフィン系重合体としては、例えば、シクロヘキセン、シクロヘプテン、シクロオクテンなど単環環状オレフィン系単量体の付加重合体を用いることができる。  
環状共役ジエン系重合体としては、例えば、シクロペンタジエン、シクロヘキサジエンなどの環状共役ジエン系単量体を１，２−または１，４−付加重合した重合体及びその水素化物などを用いることができる。
【００３７】
本発明で好適に使用される脂環式構造を有する樹脂の分子量は、使用目的に応じて適宜選択されるが、シクロヘキサン溶液、トルエン溶液のゲル・パーミエーション・クロマトグラフ法により測定することができる。前記脂環式構造を有する樹脂の分子量は、ポリスチレン換算の重量平均分子量で、通常５，０００〜５００，０００、好ましくは８，０００〜２００，０００、より好ましくは１０，０００〜１００，０００の範囲である。分子量を前記範囲にすることにより、樹脂の機械的強度、及び成形加工性が良好となる。
本発明で好適に使用する脂環式構造を有する樹脂のガラス転移温度Ｔｇは、使用目的に応じて適宜選択されるが、好ましくは８０℃〜３５０℃、より好ましくは１３０〜２５０℃の範囲である。ガラス転移温度を前記範囲にすることにより、高温化の使用においても変形や応力集中が生じる事がなく耐久性が良好となる。
【００３８】
本発明で用いる透明基板１の厚さは、通常０．０３〜１０ｍｍであり、好ましくは０．１〜３ｍｍである。
【００３９】
第一電極層２、発光層３および第二電極層４は通常のエレクトロルミネッセンス素子と同様の構成、製法であればよい。すなわち、第一電極層２、発光層３、第二電極層４が順次下方に積層された構造である。第一電極層２は通常のエレクトロルミネッセンス素子用の透明電極を用いればよいが、隣接する透明基板１またはガスバリア層との密着性を持つ性質である必要がある。例えば、透明基板１の表面が凹凸構造となっており平坦でない場合は第一電極層２と透明基板１との接合には注意を要する。通常用いられる第一電極層２は亜鉛添加酸化インジウム通称ＩＺＯやインジウム・スズ酸化物通称ＩＴＯなどをスパッタリング法などで透明基板１側に付着させている。第一電極層２の厚さは、通常０．０１〜１０μｍであり、好ましくは０．１〜０．５μｍである。
【００４０】
発光層３は、通常用いられる発光層用材料でよい。例えばＴＰＤなどのアリルアミン系材料とＡｌｑ３などのアルミニウム錯体の積層や硫化亜鉛等の無機化合物やＡｌｑ３等の有機化合物の単層もしくは複数の層を積層して構成される。通常、発光層は真空蒸着法用いれば形成できる。発光層３の厚さは、通常０．０１〜２μｍであり、好ましくは０．１〜０．５μｍである。第二電極層４は発光した光を基板側へ反射させる役割を有することがあるため裏面電極とも言われ、例えばアルミニウム蒸着膜等から構成されている。第二電極層４は蒸着法を用いれば形成できる。第二電極層４の厚さは、通常０．０１〜１０μｍであり、好ましくは０．１〜０．５μｍである。第一電極層２と第二電極層４との間に電圧を印加することにより、発光層３がエレクトロルミネセンスにより発光し、その光が第一電極層２、透明基板１を通って上部のエレクトロルミネッセンス素子外部へ射出される仕組みである。
【００４１】
本発明のエレクトロルミネッセンス素子においては、透明基板、第一電極層、発光層、第二電極層の他に、他の層を有していてもよい。他の層としては、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、封止層が挙げられる。これらの層を構成する材料は、従来エレクトロルミネッセンス素子における各層を構成する材料として公知の材料を用いることができる。
【００４２】
本発明の実施形態によるエレクトロルミネセンス素子は、上述のように構成されており、例えば図１では、第一電極層２と第二電極層４との間に、図示していないが駆動電源から所定の駆動電圧を印加することにより、発光層３がエレクトロルミネセンス効果により発光し、その光が透明な第一電極層２、透明基板１を通過して、透明基板１の上方に射出する。この射出光を利用して各種の照明装置を提供することが出来る。エレクトロルミネッセンス素子の特性として、面発光体としての照明装置としても利用できる。また、直接表示装置として使用することも可能であり、液晶に代わる好適な各種表示機器とすることも出来る。さらに、このエレクトロルミネセンス素子は液晶等のバックライト装置としても好適な機能を備え、液晶表示装置と組み合わせることにより好適な表示装置を提供出来る。
【実施例】
【００４３】
（実施例１）
図１に示す構成のエレクトロルミネッセンス素子を作製した。透明基板１の材質は屈折率ｎ＝１．５，吸水率０．０５％，熱線膨張係数７０ｐｐｍ／Ｋのノルボルネン樹脂を用いた。透明基板は縦４０ｍｍ、横４０ｍｍ、厚さ１ｍｍである。図１に示すように側面構造は４側面とも下から上に向かって曲率半径２０ｍｍの円弧状の断面でラッパ状に広がった構造の透明基板とした。透明基板１は射出成型により作製した。第一電極層は屈折率ｎ＝２の亜鉛添加酸化インジウム、通称ＩＺＯをＤＣスパッタリング法により、膜厚が１００ｎｍとなるように透明基板１下面に製膜した。発光層３としてアリルアミン系材料であるＴＰＤとアルミニウム錯体Ａｌｑ３の積層体を用い、真空蒸着法により膜厚が約１００ｎｍとなるように製膜した。第二電極層はアルミニウムを真空蒸着法により膜厚が１００ｎｍとなるように製膜した。このエレクトロルミネッセンス素子の第一電極層２と第二電極層４の間に５Ｖの電圧をかけエレクトロルミネッセンス発光をさせた。このエレクトロルミネッセンス素子表面から射出される光をPrometric社製輝度計にて測定した。なお、光取出効率は後述の比較例１を基準としてそれに対する比率で表した。測定結果は表１に示した。
【００４４】
（実施例２）
図３に示す構成のエレクトロルミネッセンス素子を作製した。実施例１との違いは透明基板１の上面が透明基板面に対し縦横に連続した、四角錐状の凹凸構造となっている点である。各凹凸構造はそれぞれ上方に頂点を持つ四角錐で底辺、これは図３におけるレンズアレイのピッチ６に相当する、は５０μｍ、高さは２５μｍとした。他の部分の構成や製造方法は実施例１と同様である。光取出効率の測定等も実施例１と同様に実施し、測定結果も表１に示した。
【００４５】
（実施例３）
図６に示す構成のエレクトロルミネッセンス素子を作製した。実施例２との違いは、透明基板の側面構造を４側面とも、上に凸な小円弧を積み重ねた断面構造としている点である。それぞれの小円弧は曲率が約２０ｍｍ、高さは約２５μｍとした。他の部分の構成や製造方法は実施例２と同様である。光取出効率の測定等も実施例２同様に実施し、測定結果も表１に示した。
【００４６】
（実施例４）
図８に示す構成のエレクトロルミネッセンス素子を作製した。実施例２との違いは、透明基板の側面構造を４側面とも、上に開いた左右対称な直線状の断面構造としている点である。断面の傾斜角はそれぞれ４５度とした。他の部分の構成や製造方法は実施例２と同様である。光取出効率の測定等も実施例２同様に実施し、測定結果も表１に示した。
【００４７】
（実施例５）
図２に示す構成のエレクトロルミネッセンス素子を作製した。実施例１との違いは、透明基板側面が円弧状断面構造ではなく垂直な断面構造であるだけで、他の部分の構成や製造方法は実施例１と同様である。これは通常のエレクトロルミネッセンス素子構造である。このエレクトロルミネッセンス素子の透明基板１の４側面に光沢のある厚さ０．２ｍｍのアルミ箔７を設置して透明基板側面を鏡面構造とした。図１０にこのエレクトロルミネッセンス素子のそれぞれの層を示す断面図と平面図の模式図を示した。このエレクトロルミネッセンス素子の光取出効率の測定等も実施例１と同様に実施し、測定結果も表１に示した。
【００４８】
（比較例１）
図２に示す構成のエレクトロルミネッセンス素子を作製した。実施例１との違いは、透明基板側面が円弧状断面構造ではなく垂直な断面構造であるだけで、他の部分の構成や製造方法は実施例１と同様である。これは通常のエレクトロルミネッセンス素子の構成である。光取出効率の測定等も実施例１と同様に実施し、測定結果も表１に示した。
【００４９】
（比較例２）
図５に示す構成のエレクトロルミネッセンス素子を作製した。実施例２との違いは、透明基板側面が円弧状断面構造ではなく垂直な断面構造であるだけで、他の部分の構成や製造方法は実施例２と同様である。これは通常のエレクトロルミネッセンス素子の透明基板表面に凹凸を形成した構造である。光取出効率の測定等も実施例２と同様に実施し、測定結果も表１に示した。
【００５０】
【表１】
2005327686.tif 000003
【００５１】
表１の結果から以下のことがわかる。本発明のエレクトロルミネッセンス素子は、実施例１〜５に示すように、発光輝度及び光取出効率が高い。一方、比較例のエレクトロルミネッセンス素子は、発光効率及び光取出効率が低い。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明のエレクトロルミネッセンス素子は、側面からの光漏れ損失が抑制され光の取出効率が向上し、輝度や省電力化が図られる。本エレクトロルミネセンス素子は各種の高輝度、省電力の照明装置や表示装置として利用するのに適している。また、液晶等の表示装置のバックライトとして使用する場合に、表示装置の高輝度化や省電力化に容易に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】図１は、本発明の実施例１のエレクトロルミネッセンス素子の概念図である。
【図２】図２は、比較例１の従来のエレクトロルミネッセンス素子の概念図である。
【図３】図３は、本発明の実施例２のエレクトロルミネッセンス素子の概念図である。
【図４】図４は、本発明の実施例２のエレクトロルミネッセンス素子の説明図である。
【図５】図５は、比較例２のエレクトロルミネッセンス素子の説明図である。
【図６】図６は、本発明の実施例３のエレクトロルミネッセンス素子の概念図である。
【図７】図７は、本発明の実施例３のエレクトロルミネッセンス素子の説明図である。
【図８】図８は、本発明の実施例４のエレクトロルミネッセンス素子の概念図である。
【図９】図９は、本発明の実施例４のエレクトロルミネッセンス素子の説明図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施例５のエレクトロルミネッセンス素子の概念図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  透明基板
２  第一電極層
３  発光層
４  第二電極層
５  発光層３の中のひとつの光源
６  レンズアレイのピッチ
７  金属光沢を有する物質、例えばアルミ箔
1a  透明基板側面での全反射光
1b  透明基板側面での透過光  
1c  透明基板側面での一部反射光
1d  透明基板側面での全反射光
【図１】
2005327686.tif 000004
【図２】
2005327686.tif 000005
【図３】
2005327686.tif 000006
【図４】
2005327686.tif 000007
【図５】
2005327686.tif 000008
【図６】
2005327686.tif 000009
【図７】
2005327686.tif 000010
【図８】
2005327686.tif 000011
【図９】
2005327686.tif 000012
【図１０】
2005327686.tif 000013