(57)【要約】【課題】  ダークスポット等の非発光欠陥を目立たなくすることが可能な光学素子及びその光学素子を備えた有機ＥＬ装置を提供する。【解決手段】  有機ＥＬ装置は、有機ＥＬパネル１０の前面に多数の錐体からなる錐体群を有する光学素子２０を設けたものである。光学素子２０の錐体群は、第一の傾斜角を有する第一の傾斜面と、第一の傾斜面と同一の方位で第二の傾斜角を有する第二の傾斜面と、を備えている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の錐体からなる錐体群を有する光学素子であって、前記錐体群は、第一の傾斜角を有する第一の傾斜面と、前記第一の傾斜面と同一の方位で第二の傾斜角を有する第二の傾斜面と、を備えていることを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記第一，第二の傾斜面について投影面の面積割合が全体の３０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記錐体の形状が複数種類であることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項４】
前記錐体群は、同一の底面形状を有する前記錐体からなることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項５】
前記錐体は、三角錐、四角錐または六角錐であることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項６】
前記錐体の底辺の長さが１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項７】
有機ＥＬパネルの前面に多数の錐体からなる錐体群を有する光学素子を設けた有機ＥＬ装置であって、前記光学素子の前記錐体群は、第一の傾斜角を有する第一の傾斜面と、前記第一の傾斜面と同一の方位で第二の傾斜角を有する第二の傾斜面と、を備えていることを特徴とする有機ＥＬ装置。
【請求項８】
前記第一，第二の傾斜面について投影面の面積割合が全体の３０％以下であることを特徴とする請求項７に記載の有機ＥＬ装置。
【請求項９】
前記錐体の形状が複数種類であることを特徴とする請求項７に記載の有機ＥＬ装置。
【請求項１０】
前記錐体群は、同一の底面形状を有する前記錐体からなることを特徴とする請求項７に記載の有機ＥＬ装置。
【請求項１１】
前記錐体は、三角錐、四角錐または六角錐であることを特徴とする請求項７に記載の有機ＥＬ装置。
【請求項１２】
前記錐体の底辺の長さが１００μｍ以下であることを特徴とする請求項７に記載の有機ＥＬ装置。
【請求項１３】
前記錐体の底辺の長さが、前記有機ＥＬパネルの発光波長の３倍以上であることを特徴とする請求項７に記載の有機ＥＬ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の錐体群を有する光学素子及びその光学素子を備えた有機ＥＬ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、有機ＥＬ装置が種々提案されており、例えば特許文献１，特許文献２に開示されている。有機ＥＬ装置は、自発光であること、薄型化が可能なこと、高効率であること等から、ディスプレイや照明用の光源として利用が進められている。その中でも照明や大型のセグメント表示等に用いられる発光面積が大きな有機ＥＬ装置は、低消費電力化が重要であり、その一手法として有機ＥＬ素子で発生した光の光取出し面からの放射割合（光取出し効率）を向上させるための手法が種々開発されている。取出し効率向上の手法としては、例えば光取出し側にマイクロレンズや凹凸構造を設けるものなどが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−５９６４１号公報
【特許文献２】特開２００４−２４１１３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、有機ＥＬ装置には、有機ＥＬ素子の一部が略円形に発光しなくなるダークスポットという非発光欠陥が生じることがあり、このダークスポットは経時的に拡大するため、ある程度大きくなった段階で容易に目視できるようになり、商品性が著しく低下してしまうという問題を有していた。
特に、発光面積が大きい有機ＥＬ装置では、面積の増加に伴って、有機ＥＬ素子に欠陥が発生する確率が高くなるため、輝度や光量等の機能面の不良よりも非発光欠陥の有無が歩留りを左右していた。
【０００５】
本願発明者の実験によれば、正常部と欠陥部の輝度差が３０％以内であれば欠陥が商品性に大きな影響を与えないことから、非発光欠陥の輝度差が３０％以下になれば商品性の低下は防ぐことができる。
【０００６】
取出し効率向上構造を持たない有機ＥＬ装置の場合、非発光欠陥はそのまま利用者から目視できるため輝度差は１００％である。一方、錐体からなる取出し効率向上構造を持つ素子の場合、有機ＥＬ装置から放射された光線は錐体の斜面で屈折され、斜面の方位と角度に応じた方向へと放射される。
【０００７】
従って、非発光欠陥は錐体の一面を通じて分割投影された像として利用者に視認されることになり、像全体の輝度差は取出し効率向上構造を持たない場合に比べて低下する。
【０００８】
非発光欠陥が錐体の一面を通じて視認されることから非発光欠陥部の輝度差を３０％以内とするためには、欠陥が投影される錐体面の総面積が像全体を包括した面積の３０％以内になること、つまり、同一の方位と角度を持つ面の割合が３０％以下であることが必要である。しかし、平面を隙間なく埋められる多角形の底面を持つ錐体、すなわち三角錐、四角錐、六角錐は何れもがこの要件を満たさない。
【０００９】
この状況を図９及び図１０に基づいて説明する。有機ＥＬ装置は、有機ＥＬパネル１０の前面に、複数の錐体９１を有する光学素子９０を設けたものである（図９参照）。図１０（ｂ）は、有機ＥＬ装置を正面から見た場合である。有機ＥＬパネル１０が発した光は錐体９１の表面で屈折されるため、像は錐体９１の１面を通して視認されることになり、投影面の割合は２５％となる。この状態であれば、割合が３０％以下という前記要件を満たしている。
【００１０】
しかし、この割合は見る方向によって変化し、図１０（ｃ）に示したように、有機ＥＬ装置を斜め方向から見た場合は、割合が５０％にまで上昇し、３０％以下という要件を満たさなくなる。同様に、三角錐，六角錐では両方とも正面は１６．７％であるが、斜めからでは３３．３％となり、どちらも３０％以下という要件を満たさない。
【００１１】
以上は正多角形の底面を持つ多面体の場合であるが、正多角形以外の場合でも少なくてもある方向で投影面の割合は３０％以上になり商品性の低下を避けられない。
【００１２】
本発明は、ダークスポット等の非発光欠陥を目立たなくすることが可能な光学素子及びその光学素子を備えた有機ＥＬ装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、請求項１に記載のように、多数の錐体からなる錐体群を有する光学素子であって、前記錐体群は、第一の傾斜角を有する第一の傾斜面と、前記第一の傾斜面と同一の方位で第二の傾斜角を有する第二の傾斜面と、を備えているものである。
【００１４】
また、本発明は、請求項２に記載のように、前記第一，第二の傾斜面について投影面の面積割合が全体の３０％以下であるものである。
【００１５】
また、本発明は、請求項３に記載のように、前記錐体の形状が複数種類であるものである。
【００１６】
また、本発明は、請求項４に記載のように、前記錐体群は、同一の底面形状を有する前記錐体からなるものである。
【００１７】
また、本発明は、請求項５に記載のように、前記錐体は、三角錐、四角錐または六角錐であるものである。
【００１８】
また、本発明は、請求項６に記載のように、前記錐体の底辺の長さが１００μｍ以下であるものである。
【００１９】
また、本発明は、請求項７に記載のように、有機ＥＬパネルの前面に多数の錐体からなる錐体群を有する光学素子を設けた有機ＥＬ装置であって、前記光学素子の前記錐体群は、第一の傾斜角を有する第一の傾斜面と、前記第一の傾斜面と同一の方位で第二の傾斜角を有する第二の傾斜面と、を備えているものである。
【００２０】
また、本発明は、請求項８に記載のように、前記第一，第二の傾斜面について投影面の面積割合が全体の３０％以下であるものである。
【００２１】
また、本発明は、請求項９に記載のように、前記錐体の形状が複数種類であるものである。
【００２２】
また、本発明は、請求項１０に記載のように、前記錐体群は、同一の底面形状を有する前記錐体からなるものである。
【００２３】
また、本発明は、請求項１１に記載のように、前記錐体は、三角錐、四角錐または六角錐であるものである。
【００２４】
また、本発明は、請求項１２に記載のように、前記錐体の底辺の長さが１００μｍ以下であるものである。
【００２５】
また、本発明は、請求項１３に記載のように、前記錐体の底辺の長さが、前記有機ＥＬパネルの発光波長の３倍以上であるものである。
【発明の効果】
【００２６】
複数の傾斜角を有する錐体群を有する光学素子を設けたことにより、ダークスポット等の非発光欠陥を目立たなくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第一実施形態を示す断面図。
【図２】同上実施形態を示す正面図及び側面図。
【図３】同上実施形態を示す説明図。
【図４】本発明の第二実施形態を示す正面図及び側面図。
【図５】本発明の第三実施形態を示す正面図及び側面図。
【図６】本発明の第四実施形態を示す正面図及び側面図。
【図７】本発明の第五実施形態を示す正面図及び側面図。
【図８】本発明の第六実施形態を示す正面図及び側面図。
【図９】従来例を示す正面図及び側面図。
【図１０】同上従来例を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、添付の図面に基づいて、本発明の一実施形態を説明する。図１乃至図３は、第一実施形態を示すものである。光学素子２０の第一，第二の四角錐２１，２２は微細なものであるが、理解を助けるため、図２及び図３においては、第一，第二の四角錐２１，２２を大きく図示している。
【００２９】
有機ＥＬ装置は、有機ＥＬパネル１０の前面に光学素子２０を貼着したものである。有機ＥＬパネル１０は、基板１１に透明電極１２，有機層１３，金属電極１４を順次形成し、封止板１５を設けたものである。
【００３０】
光学素子２０は、第一の四角錐２１と、第二の四角錐２２とを有している。第二の四角錐２２の頂角は、第一の四角錐２１の頂角よりも大きくなっている。第一の四角錐２１と、第二の四角錐２２とは、交互に配設されている。第一の四角錐２１の底面と、第二の四角錐２２の底面とは、同一形状になっている。
【００３１】
第一の四角錐２１と、第二の四角錐２２とは、頂角が異なるため同じ方位を向く第一，第二の四角錐２１，２２でも、傾斜面２３，２４の傾斜角が異なる。従って、基板１１側から同一角度で入射した光線でもその屈折角度が異なり、基板１１からの射出角度も異なる。これを射出側から見ると同じ射出角を持つ光線の入射角が異なっていなければならないことになり、同一の射出角を持つ面の欠陥からの距離が異なる（図３（ａ）参照）。
【００３２】
これにより、一つの方向から見た場合には、第一の四角錐２１と第二の四角錐２２とでは異なった位置の第一，第二の四角錐２１，２２から欠陥像が投影されてくることとなり、欠陥像の投影される範囲が広がる。つまり、欠陥像を包括する面の範囲が広がるのに対し、欠陥が投影されてくる第一，第二の四角錐２１，２２の総数は一定であるので、包括面内の欠陥像の割合は減少し欠陥部の輝度差が低減される。
【００３３】
第一実施形態の場合は、傾斜面２３，２４の傾斜角が２種類であるから投影される像の位置が２種類となり、輝度差は従来例の１／２の２５％となり商品性の低下を防ぐことができる。
【００３４】
図４は、第二実施形態を示す図である。光学素子３０は、第一の四角錐３１と、第二の四角錐３２とを有している。第一の四角錐３１と、第二の四角錐３２とは、形状が異なり、交互に配設されている。第一，第二の四角錐３１，３２は、同一の方位で傾斜角が異なる傾斜面３３，３４を有している。第一の四角錐３１の底面と、第二の四角錐３２の底面とは、同一形状になっている。
【００３５】
図５は、第三実施形態を示す図である。光学素子４０は、第一の四角錐４１と、第二の四角錐４２とを有している。第一の四角錐４１と、第二の四角錐４２とは、形状が異なり、交互に配設されている。第一，第二の四角錐４１，４２は、銅一の方位で傾斜角が異なる傾斜面４３，４４を有している。第一の四角錐４１の底面と、第二の四角錐４２の底面とは、同一形状になっている。
【００３６】
第二，第三実施形態のように、第一の四角錐３１，４１と第二の四角錐３２，４２とを非対称として、その頂点位置を変えた場合も、第一実施形態と同様に、同じ方位の傾斜面４３，４４の傾斜角が２種類あるために欠陥部の輝度差は２５％に減少する。四角錐以外の場合も同様の考え方で、同じ方位の傾斜面の傾斜を複数にすることで輝度差を３０％以下にできる。
【００３７】
図６は、第四実施形態を示す図である。光学素子５０は、第一の六角錐５１と、第二の六角錐５２と、第三の六角錐５３とを有している。第一の六角錐５１，第二の六角錐５２，第三の六角錐５３は、夫々、頂角が異なっている。第一，第二，第三の六角錐５１，５２，５３は、同一の方位で傾斜角が異なる傾斜面５４，５５，５６を有している。第一の六角錐５１の底面と、第二の六角錐５２の底面と、第三の六角錐５３の底面とは、同一形状になっている。
【００３８】
図７は、第五実施形態を示す図である。光学素子６０は、第一の三角錐６１と、第二の三角錐６２とを有している。第一の三角錐６１と、第二の三角錐６２とは、頂角が異なっており、交互に配設されている。第一，第二の三角錐６１，６２は、同一の方位で傾斜角が異なる傾斜面６３，６４を有している。第一の三角錐６１の底面と、第二の三角錐６２の底面とは、同一形状になっている。
【００３９】
図８は、第六実施形態を示す図である。光学素子７０は、多数の錐体７１からなる錐体群を有している。錐体７１は、上部と下部で異なる傾斜角の傾斜面７２，７３を有しており、その面は各々について投影面の面積割合が全体の３０％以下になる様に設定されている。
【００４０】
本発明は、非発光欠陥部の正常部との輝度差を減らすには取出し効率向上構造の錐体の形状を複数種類へ増やすことが有効であることに着目してなされたものである。
【００４１】
非発光欠陥部の輝度差を低減するためには欠陥が投影される面の割合を減らすことが必要であり、そのためには面の種類を増やすことが有効である。しかし、平面を隙間なく埋められる多角形の種類は限られており任意に設定することは出来ないため角錐の面数を増やすことは容易にはできない。
【００４２】
ただし、同一底面形状の多角錐でも、角錐毎に面の方位や傾斜角を変えることにより面の種類を増やすことが可能であり、このような多角錐を用いることで非発光欠陥部の輝度差を低減することが可能になる。
【００４３】
そこで、本発明は、傾斜面２３，２４，３３，３４，４３，４４，５４，５５，５６，７２，７３を複数設けることで欠陥像を分散させてその輝度差を低減しようとするものである。錐体の傾斜面の傾斜角を複数とする方法としては異なる傾斜角の傾斜面からなる複数種類の錐体を用いる他に、一つの錐体で部分的に面の傾斜を変えても良い。この場合、傾斜面の面積比を任意に設定可能だが、欠陥部の輝度差を３０％以下とするための各傾斜面の面積は、三角錐および六角錐の場合は同方位の面の面積の合計の９０％以下（0.3/(1/3)）、四角錐の場合は６０％(0.3/1/2)以下となる。
【００４４】
また、取出し効率向上構造の形成方法によっては、高歩留低コストに形成するのに錐体の先端を尖らせずに先端を切り取った切頭錐体とすることが効果的な場合がある。その場合も、切頭錐体の切頭面を一面と見てその面積を錐体底面積の３０％以下とすることが好適である。
【００４５】
以上説明したように、本発明は光の屈折という幾何光学的な特性を利用するものであるため、干渉や回折などの波動光学的な影響が強く現れるとその効果が減少する。一般的に構造の寸法が波長の３倍程度より小さくなると波動光学的な影響が大きくなるといわれることから、辺の長さを発光波長の３倍以上とすることで光学的な干渉の影響を抑え、より良好に像の分散を行うことができる。
【００４６】
さらに錐体の辺長が大きくなると欠陥が投影された１側面そのものが容易に視認される様になる為、錐体の１面は容易に視認できない程度の大きさであることが望ましく、より望ましくは１００μｍ以下である。
【００４７】
実施例は凸錐体のみを示したが、本発明は傾斜面の傾斜角を複数設けるものであるから錐体は凸錐ではなく凹錐でも構わない。また、錐体の形状を増やすことにより欠陥像の投射位置はさらに分散され視認しにくくなるが、一般的に構造を作成することはより困難になる。
【００４８】
基板の光取出し面に取出し効率向上構造を形成するのは通常の方法、例えば機械加工やエッチング、型を用いた熱または光成型法等が使用できる。或いは、基板とは別に透明材料で形成した取出し効率向上構造を作成しておいて、これを基板に貼り合せて形成することもできる。
【００４９】
更に、各実施形態は発光部を形成した基板を通して光を取出すいわゆるボトムエミッション構造であるが、本発明は基板と反対側に光を取出すいわゆるトップエミッション構造にも適用できる。トップエミッション構造に適用するには素子上面に設置される対向基板あるいは保護基板と呼ばれる基板の光取出し面に光取出し効率向上構造を設置すればよい。
【符号の説明】
【００５０】
１０  有機ＥＬパネル
２０  光学素子
２１  第一の四角錐（錐体）
２２  第二の四角錐（錐体）
２３  傾斜面
２４  傾斜面
３０  光学素子
３１  第一の四角錐（錐体）
３２  第二の四角錐（錐体）
３３  傾斜面
３４  傾斜面
４０  光学素子
４１  第一の四角錐（錐体）
４２  第二の四角錐（錐体）
４３  傾斜面
４４  傾斜面
５０  光学素子
５１  第一の六角錐（錐体）
５２  第二の六角錐（錐体）
５３  第三の六角錐（錐体）
５４  傾斜面
５５  傾斜面
５６  傾斜面
６０  光学素子
６１  第一の三角錐（錐体）
６２  第二の三角錐（錐体）
６３  傾斜面
６４  傾斜面
７０  光学素子
７１  錐体
７２  傾斜面
７３  傾斜面
【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】
2012243578.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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