JP2005038681A

JP2005038681A - ボトムエミッション型発光素子形成用の透明基板及び当該透明基板を用いた発光デバイス

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Publication number: JP2005038681A
Application number: JP2003199325A
Authority: JP
Inventors: Masao Suwa; 真善夫諏訪; Keiichi Naruse; 圭一成瀬
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2003-07-18
Filing date: 2003-07-18
Publication date: 2005-02-10

Abstract

【課題】光取出効率が極めて高いボトムエミッション型の発光デバイス及び該発光デバイスに好適に用いられる透明基板を提供する。
【解決手段】発光デバイスとしての照明装置１１は、透明基板１２の片面に有機エレクトロルミネッセンス素子１６を備えている。有機エレクトロルミネッセンス素子１６は、透明基板１２側から、第１電極１３、有機エレクトロルミネッセンス層１４、第２電極１５が順に配置され、有機エレクトロルミネッセンス素子１６から出射される光が透明基板１２側から出射される。透明基板１２内には光を散乱させる界面を備えた光散乱部１８が複数設けられている。光散乱部１８は、レーザーにより透明材料の内部にマーキングを施す方法（レーザーマーキング方法）により形成されている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボトムエミッション型発光素子形成用の透明基板及び当該透明基板を用いた発光デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、透明基板上にエレクトロルミネッセンス素子などの発光素子を備えたボトムエミッション型の照明装置（エレクトロルミネッセンスパネル）が提案されており、この照明装置を、例えば液晶表示装置のバックライトとして用いた技術も提案されている。
【０００３】
エレクトロルミネッセンスパネルは、透明基板上に、陽極、エレクトロルミネッセンス層、反射陰極が順に積層形成されたエレクトロルミネッセンス素子を備えている。陽極は、光透過性を有する材料、例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）で形成されており、エレクトロルミネッセンス素子を発光させた状態では光が透明基板側から出射される。
【０００４】
上記エレクトロルミネッセンスパネルにおいてエレクトロルミネッセンス素子の発光を有効に利用するためには、エレクトロルミネッセンス素子から透明基板に入射された光が透明基板のエレクトロルミネッセンス素子と対向する面と反対側の面（光出射面）から効率良く出射される必要がある。
【０００５】
しかし、エレクトロルミネッセンス素子から発せられる光はあらゆる方向に向かって放射されるため、透明基板内に入射されて当該透明基板の光出射面に入射する光の入射角も様々である。また、一般に、透明基板は、外部雰囲気（一般には空気）の屈折率よりも屈折率が高い材料を利用せざるを得ない。
【０００６】
そのため、透明基板に入射された光のうち、光出射面から出射されず、透明基板の側面からパネル外部へ直接出射されたり、光出射面で全反射した後、透明基板内を導波して透明基板の側面から出射されたり、エレクトロルミネッセンス層等に入射するなどして減衰してしまったりする光も多くある。
【０００７】
このように、以上のような照明装置では、発光素子で発せられた光のうち、透明基板における所定の面（光出射面）から取り出すことのできる光の量が、発光素子による発光量と比べて極めて少ないという問題点（光取出効率が低い・悪いという問題点）が指摘されている。
【０００８】
上記問題点に対して、エレクトロルミネッセンス層から発せられ、透明基板に入射した光が透明基板の側面から出射されるのを抑制するため、エレクトロルミネッセンス表示素子の発光層の光出射側と反対側の面を褶曲面としたエレクトロルミネッセンス表示素子が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。このエレクトロルミネッセンス表示素子５０は、図６に示すように、透明絶縁基板５１上に透明電極５２、第１の誘電体層５３、発光層５４、第２の誘電体層５５及び背面電極５６が順に積層されている。製造時、透明絶縁基板５１上にエレクトロルミネッセンス材料からなる発光層５４を形成した後、発光層５４の表面を選択的にレーザービームで照射することによって、発光層５４の上面を微細な褶曲面に形成している。そして、発光層５４からの光を乱反射させることにより、透明絶縁基板５１の側面から出射される光の量を少なくして、透明絶縁基板５１の表面から出射される光量を多くするようにしている。
【０００９】
一方、近年、レーザーにより透明材料の内部にマーキングを施す方法（レーザーマーキング方法）及び装置が提案されている（例えば、特許文献２，３，４参照）。
【００１０】
【特許文献１】
特開昭５７−４３３９１号公報（明細書の２頁、第３図）
【特許文献２】
特許第２８１０１５１号公報（明細書の２，３頁、第１図、第２図）
【特許文献３】
特許第３２０８７３０号公報（明細書の段落［００３２］〜［００４２］、図１、図２）
【特許文献４】
特開２００１−２７６９８５号公報（明細書の段落［００１５］〜［００２１］、図１）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特許文献１の方法では、発光層５４を構成するエレクトロルミネッセンス材料にレーザーを照射し、エレクトロルミネッセンス材料を部分的に溶解状態にして発光層５４の上面に褶曲面を形成し、その上に第２の誘電体層５５及び背面電極５６を形成する。そのため、エレクトロルミネッセンス材料を部分的に溶解状態にしてしまう。特に、有機エレクトロルミネッセンス素子に使用される有機エレクトロルミネッセンス材料は、極めて熱に弱いため、前記従来技術を適用することは実質上極めて困難である。
【００１２】
そこで、本願発明者らは、光取出効率が高い、ボトムエミッション型発光素子を備えた発光デバイス、及び、この発光デバイスに好適に用いられる新規な構成の透明基板を検討した。
【００１３】
すなわち、本発明は、光取出効率が極めて高いボトムエミッション型の発光デバイスを提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、上記発光デバイスに好適に用いられる透明基板を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係るボトムエミッション型発光素子形成用の透明基板は、光出射面と光入射面とを備え、光を散乱させる界面を備えた光散乱部が内部に複数設けられている。前記光散乱部は、屈折率が周囲と異なる部分又は傷であって、少なくともその界面が透明基板と同一材料で形成されている。なお、本明細書で「透明」とは、発光デバイスにおいて外部へ出射するように設定されている波長の光に対して透過性を有することをいい、一般には可視光に対して透過性を有するように設定される。
【００１５】
また、前記光散乱部は、好ましくは、例えば、レーザーマーキング技術によって前記透明基板内へレーザー光を照射されて形成されたものである。
前記光散乱部は、光を反射又は屈折させる。
【００１６】
前記光散乱部は、前記光出射面側から眺めた際に、前記透明基板の周縁部における存在密度がその他の部分に比べて高くなるように形成されていてもよい。
前記各光散乱部は、それぞれ前記光出射面の法線方向と概略平行な直線方向の長さが、他の方向の長さよりも長く形成されていてもよい。
【００１７】
前記光出射面の法線と概略平行な直線上に光散乱部が複数存在するように形成されていてもよい。
本発明に係る発光デバイスは、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の透明基板の光入射面上に発光素子が設けられ、発光素子から発せられ、透明基板の光入射面に入射された光を、透明基板の光出射面から外部へ出射する。
【００１８】
前記発光素子は有機エレクトロルミネッセンス素子であってもよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る発光デバイスを、液晶表示装置のバックライトに使用する照明装置に具体化した一実施の形態を図１〜図５に従って説明し、あわせて、本発明の実施の形態に係る透明基板についても説明する。図１は照明装置の模式断面図、図２（ａ），（ｂ）は光散乱部を示す模式図、（ｃ）は透明基板を厚さ方向（光出射面側）から見た模式部分平面図である。図３は透明基板を端面（端部）側から見た模式図である。図４（ａ）〜（ｃ）は光散乱部の別の配置を示す透明基板を端面（端部）側から見た模式図、図５は光散乱部の別の配置を示す透明基板の模式部分平面図である。
【００２０】
《構成》
図１に示すように、照明装置１１は、透明基板１２の片面に、第１電極１３、有機エレクトロルミネッセンス層１４、第２電極１５が順に配置されている。第１電極１３、有機エレクトロルミネッセンス層１４及び第２電極１５が発光素子としての有機エレクトロルミネッセンス素子１６を構成する。有機エレクトロルミネッセンス素子１６は、有機エレクトロルミネッセンス層１４が外気と接しないように、保護膜１７で被覆されている。保護膜１７は、少なくとも水分（水蒸気）及び酸素の透過を抑制する機能を有する材料で形成され、この実施の形態では窒化ケイ素で形成されている。
【００２１】
有機エレクトロルミネッセンス素子１６は、有機エレクトロルミネッセンス層１４の発光が透明基板１２側から取り出される（出射される）、ボトムエミッション型の有機エレクトロルミネッセンス素子を構成する。換言すると、照明装置１１は、透明基板１２の光入射面１２ｂ上に発光素子としての有機エレクトロルミネッセンス素子１６を備え、前記発光素子から出射される光が透明基板１２側（より詳細には光出射面１２ａ）から出射される構成となっている。
【００２２】
〈透明基板１２〉
本実施の形態においては、透明基板１２は、照明装置１１から外部へ取り出す光に対して透明であって、発光素子である有機ＥＬデバイスを支持でき、かつ、後述するように光散乱部１８を形成可能な部材であればどのような部材でも採用できる。このような部材としては、例えば、ガラス製の板や透明な樹脂製の基板、樹脂製で透明なフレキシブル基板を採用できる。樹脂製の基板を採用する場合には、同じ厚さで同じ大きさのガラス基板に比較して軽量にすることができたり、割れ難くできたりする。
【００２３】
透明基板１２は、光出射面１２ａと、当該面に対向する光入射面１２ｂとを備える。透明基板１２内には、光を散乱させる界面を備えた光散乱部１８が複数設けられている。ここで、散乱とは反射又は屈折を意味する。光散乱部１８は、レーザー光の照射により形成された傷又は屈折率が周囲と異なる部分である。
【００２４】
したがって、光散乱部１８は、透明基板１２内を透明基板１２の光出射面１２ａに向かって光出射面１２ａと垂直な面との成す角度が透明基板１２と外部との界面での臨界角より大きな角度で進む光の一部又は全部を、光出射面１２ａと垂直な面との成す角度が前記臨界角より小さな角度で進むように反射又は屈折させる。つまり、光散乱部１８が設けられていないこと以外は同様に作成された透明基板においては、光出射面から外部へ取り出すことのできなかった光を、その進行方向を光散乱部１８によって変えるために、その一部又は全部を取り出すことができる。
【００２５】
〈光散乱部１８の形状〉
光散乱部１８の形状は、特に限定されず、透明基板１２及び照明装置（発光デバイス）１１に応じて、光取出効率が高くなる形状を適宜設計すればよい。例えば、図１や図２に示すように、球形状にしたり、断面形状を円にしたりしてもよい。このように、光散乱部１８の外周部（表面）に曲面を備えていると、同一の方向から入射された光を、入射された位置によって様々な方向へ散乱させることができる。
【００２６】
また、図２（ａ）に示すように、光散乱部１８を透明基板１２の厚さ方向に延びるように細長い線状に形成された構造としてもよい。別言すると、光出射面１２ａの法線方向の長さが、他の方向の長さよりも長い形状の光散乱部１８を設けてもよい。この形状を採用すると、球形状の光散乱部１８よりも、光出射面１２ａに対して、当該面における臨界角よりも大きな角度で進む光を散乱させる面積を大きくすることができる。
【００２７】
また、図２（ｂ）に示すように、光出射面１２ａを基準にして法線以外の方向の長さが、他の方向の長さよりも長い（透明基板１２の厚さ方向に斜めに延びる）細長い線状に形成された光散乱部１８を設けてもよい。この形状の光散乱部１８は、光出射面１２ａを基準とした光の進行方向を変えるため、光出射面１２ａから外部へ取り出されなかった光や取り出すことのできない光を外部へ取り出すことのできる進行方向の光へ変換する（反射／屈折する）ことが可能になる。つまり、光出射面１２ａと進行方向とのなす角度が臨界角以上の光を、臨界角以下で進行する光に変換することが可能となり、光取出効率を高くすることが可能になる。
【００２８】
当然、光散乱部１８の形状を、以上に挙げた以外の形状に設計することもできる。
〈透明基板１２内における光散乱部１８の配置位置／配置法〉
光散乱部１８の配置位置（配置法）は、特に限定されず、透明基板１２及び照明装置（発光デバイス）１１に応じて、光取出効率が高くなるように適宜設計すればよい。
【００２９】
例えば、図２（ｃ）に示すように、光散乱部１８を、透明基板１２を光出射面１２ａ側から眺めた際に、ランダムに分布させてもよい。透明基板１２を端面（端部）側から眺めた際に（図１に示すように眺めた際に）、図３に示すように、光散乱部１８を、ランダムに分布させてもよい。また、いずれの方向から眺めた際にもランダムになるように光散乱部１８を設けてもよい。
【００３０】
また、光散乱部１８を、厚さ方向（光出射面１２ａの法線方向）においてランダムに分布するようにしなくともよく、例えば、図４（ａ）に示すように、光出射面１２ａに近い側に多く設けたり、図４（ｂ）に示すように、光入射面１２ｂ側（第１電極１３）に近い側に多く設けたり、図４（ｃ）に示すように、中央部に多く設けたりしてもよい。
【００３１】
光散乱部１８は、透明基板１２の端面（端部）方向へ進む光を光出射面１２ａから外部へ取り出すために、透明基板１２を光出射面１２ａ側から眺めた場合に、図５に示すように、透明基板１２の周縁部における存在密度が他の部分に比べて高くなるようにしてもよい。つまり、透明基板１２内を端面方向へ進み、端面から外部へ出射されたり、端面で反射されたりする光を、以上のような位置に設けた光散乱部１８によって散乱させて、その進行方向を変え、光出射面１２ａから外部へ取り出すことができるようにしてもよい。
【００３２】
このような配置法を採用する場合には、光散乱部１８を、透明基板１２を光出射面１２ａ側から見た場合に、少なくとも透明基板１２の周縁部に枠状に配置するとよい。この場合、透明基板１２内を導波して透明基板１２の側面から出射される光の量をより少なくできる。
【００３３】
光散乱部１８は、図１に示すように、光出射面１２ａの法線（透明基板１２の厚さ方向）と概略平行な直線上に複数存在していてもよく、当該直線上に一つのみ存在していてもよい。つまり、光出射面１２ａ側から透明基板１２を眺めた図である図２において光散乱部１８が１つしか目視で確認できない位置であっても、透明基板１２の側面側からは、図１に示すように厚さ方向に複数存在する場合もある。
【００３４】
光出射面１２ａを基準にして法線以外の方向に延びる直線上に複数の光散乱部１８を設けてもよい。
当然、異なる形状及び／又は異なる配置法による光散乱部１８を透明基板１２内に混在させてもよい。光散乱部１８の形状及び配置法を透明基板１２や照明装置１１にあわせて適宜設計することで、有機エレクトロルミネッセンス素子１６から透明基板１２に入射された光の光取出効率を、従来の照明装置よりも高くすることが可能になる。
【００３５】
〈光散乱部１８の形成方法〉
光散乱部１８は、レーザーにより透明材料の内部にマーキングを施す方法（レーザーマーキング方法）の応用により形成されている。即ち、光散乱部１８はレーザー光の照射により形成されている。
【００３６】
例えば、特許文献４に開示された装置及び方法を採用して光散乱部１８を形成する場合には、レーザーマーキング方法では高出力のレーザーパルスをガラス等の透明な材料の内部に集光すると、その強い光電場による非線形効果によって吸収が起こる。そのため、損傷、屈折率の変化、密度の変化等が焦点近傍でのみ生じ、これによって、材料表面には影響を与えずに内部を加工することができる。
【００３７】
つまり、光散乱部１８を形成すべき透明基板１２をＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動可能なステージ（テーブル）上に載置し、レンズでレーザー光を透明基板１２の所定深さの位置に集光させる操作と、ステージをＸ，Ｙ，Ｚ方向へ移動させる操作とを繰り返すことにより、光散乱部１８を透明基板１２内の所定位置に形成することができる。
【００３８】
図１に示すように、光出射面１２ａの法線方向に複数の光散乱部１８を形成するには、Ｚ方向の位置（高さ）を一定にした状態でＸ，Ｙ方向にステージを移動させて厚さ方向の同じ位置に形成すべき光散乱部１８を形成した後、ステージをＺ方向に移動させて高さを変更する。そして、その高さにおいて前記と同様にＸ，Ｙ方向にステージを移動させて光散乱部１８を形成する。この操作を繰り返すことにより、図１に示すような透明基板１２を形成できる。
【００３９】
レーザー光源としては、例えば、Ｎｄ−ＹＡＧレーザーが使用される。レーザー光源としては、パルスレーザーが制御性良好にマーキングを行うことができ、パルス幅が短いものがマーキングの深さ方向を均一に揃えることができるため有利である。このため、サブナノ秒以下のレーザー光源（例えば、１０^−１５秒オーダーのパルス幅を有するフェムト秒レーザー）を用いることは有用である。
【００４０】
なお、光散乱部１８の形成方法としては、以上の形成方法に限定されるものではなく、透明基板外部を実質的に変形させたり変質させたりすることなく、透明基板内部に光散乱部１８を形成する方法であれば、公知のどのような製造方法であっても採用することができる。しかし、透明基板１２の任意の位置に光散乱部１８を設けることができるレーザーマーキング法が好ましく採用される。
【００４１】
透明基板１２に光散乱部１８を形成する時期は、透明基板１２上に有機エレクトロルミネッセンス素子１６を形成する前であっても後であってもよい。つまり、光散乱部１８が形成された透明基板１２の光入射面１２ｂ上に有機エレクトロルミネッセンス素子１６を設けてもよく、また、光散乱部１８が形成されていない透明基板１２の光入射面１２ｂ上に有機エレクトロルミネッセンス素子１６を形成後、透明基板１２に光散乱部１８を設けてもよい。また、透明基板１２上に第１電極１３を形成した後、有機エレクトロルミネッセンス層１４を形成する前に光散乱部１８を形成したり、透明基板１２上に有機エレクトロルミネッセンス素子１６及び保護膜１７を形成した後に、光散乱部１８を形成したりしてもよい。
【００４２】
なお、有機エレクトロルミネッセンス素子１６の形成後に光散乱部１８を設ければ、発光デバイス（照明装置１１）や有機エレクトロルミネッセンス素子１６の特性（発光特性、光取出特性等）にあわせ、この特性を改善するように、光散乱部１８の形状を設計したり、光散乱部１８を設ける位置を設定したりすることもできる。
【００４３】
以上のように、本実施の形態に係るボトムエミッション型発光素子形成用の透明基板１２は、発光素子が形成された際における光取出効率を、従来の透明基板よりも高くすることができる。
【００４４】
また、透明基板１２の外部が変質したり変形したりすることがない。したがって、透明基板の外面（光出射面及び／又は光入射面）に凹凸面を設けて光取出効率を高くする従来技術と比べて、透明基板１２の強度を高くできたり、製造工程途中で基板が破損する可能性を低くできたりする。
【００４５】
さらに、光入射面に凹凸を設けて光取出効率を高くする従来技術と比べて、光取出効率を高くできる可能性が高い。この理由は、この従来技術では、光入射面上に設けられる有機エレクトロルミネッセンス素子のショート（リーク）等を防ぐために凹凸形状が限定されるのに対し、本実施の形態では、有機エレクトロルミネッセンス素子１６による光散乱部１８の形状は配置法の制約はないからである。
【００４６】
透明基板１２における光散乱部１８を設ける位置を極めて正確に設定できるため、透明基板の外面に凹凸を設ける従来技術と比べて、設計値に極めて近い性能を得ることができる。その理由は、透明基板の外面に、設計値（シミュレーション）通りの凹凸を設けることは極めて困難だからである。
【００４７】
次に、本実施の形態における発光デバイス（照明装置１１）の、ボトムエミッション型発光素子形成用の透明基板１２以外の部材について説明する。
〈第１電極１３〉
第１電極１３は、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）やＩＺＯ等による、公知の有機エレクトロルミネッセンス素子で用いられる透明電極として形成されている。
【００４８】
また、第１電極１３を、極薄い金属層によって構成することで透明電極とすることもできる。この場合の電極の膜厚は、デバイスから外部へ取り出す光や光の量にもよるが、一般的には５０ｎｍ以下程度とされ、０．５〜２０ｎｍの範囲が好ましい。
【００４９】
第１電極１３を陽極とする場合には、このような材料としては、亜鉛アルミニウム酸化物等を挙げることができる。
第１電極１３を陰極とする場合には、このような材料としては、クロムやアルミニウムの他に、例えば、Ｌｉ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｅｒ，Ｅｕ，Ｓｃ，Ｙ，Ｙｂ等の仕事関数が低い金属一種以上と、Ａｇ，Ａｌ，Ｃｕ等の安定な金属元素との合金を用いるとよい。具体的にはＭｇＡｇ，ＡｌＬｉ，ＣｕＬｉ等の合金が好ましく採用される。
【００５０】
〈有機エレクトロルミネッセンス層１４〉
有機エレクトロルミネッセンス層１４は、公知の有機エレクトロルミネッセンス素子における公知の層構成及び公知の材料の層にすればよく、公知の製造方法によって製造できる。
【００５１】
有機エレクトロルミネッセンス層１４は、少なくとも以下の機能を実現できればよく、積層構造とし、各層にそれぞれいずれかの機能を担わせてもよい。
・電子注入機能
電極（陰極）から電子を注入される機能。電子注入性。
・ホール注入機能
電極（陽極）からホール（正孔）を注入される機能。ホール注入性。
・キャリア輸送機能
電子及びホールの少なくとも一方を輸送する機能。キャリア輸送性。
【００５２】
電子を輸送する機能は電子輸送機能（電子輸送性）と言い、ホールを輸送する機能はホール輸送機能（ホール輸送性）と言う。
・発光機能
注入・輸送された電子及びキャリアを再結合させて励起子を発生させ（励起状態となり）、基底状態に戻る際に光を発する機能。
【００５３】
例えば、陽極側から正孔輸送層、発光層、電子輸送層の順に層を設けて有機エレクトロルミネッセンス層１４を構成してもよい。
正孔輸送層は、陽極から発光層へ正孔を輸送する層である。正孔輸送層形成用の材料としては、例えば、銅フタロシアニン、テトラ（ｔ−ブチル）銅フタロシアニン等の金属フタロシアニン類及び無金属フタロシアニン類、キナクリドン化合物、１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）シクロヘキサン、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン等の芳香族アミンなどの低分子材料や、ポリチオフェン、ポリアニリン等の高分子材料、ポリチオフェンオリゴマー材料、その他既存の正孔輸送材料の中から選ぶことができる。
【００５４】
発光層は、陽極側から輸送された正孔と陰極側から輸送された電子とを再結合させて励起状態となり、励起状態から基底状態へ戻る際に光を発する層である。発光層の材料としては、蛍光材料や燐光材料を採用することができる。また、ホスト材中にドーパント（蛍光材料や燐光材料）を含有させてもよい。
【００５５】
発光層形成用の材料としては、例えば、９，１０−ジアリールアントラセン誘導体、ピレン誘導体、コロネン誘導体、ペリレン誘導体、ルブレン誘導体、１，１，４，４−テトラフェニルブタジエン、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム錯体、トリス（４−メチル−８−キノリノラート）アルミニウム錯体、ビス（８−キノリノラート）亜鉛錯体、トリス（４−メチル−５−トリフルオロメチル−８−キノリノラート）アルミニウム錯体、トリス（４−メチル−５−シアノ−８−キノリノラート）アルミニウム錯体、ビス（２−メチル−５−トリフルオロメチル−８−キノリノラート）［４−（４−シアノフェニル）フェノラート］アルミニウム錯体、ビス（２−メチル−５−シアノ−８−キノリノラート）［４−（４−シアノフェニル）フェノラート］アルミニウム錯体、トリス（８−キノリノラート）スカンジウム錯体、ビス〔８−（パラ−トシル）アミノキノリン〕亜鉛錯体及びカドミウム錯体、１，２，３，４−テトラフェニルシクロペンタジエン、ペンタフェニルシクロペンタジエン、ポリ−２，５−ジヘプチルオキシ−パラ−フェニレンビニレン、クマリン系蛍光体、ペリレン系蛍光体、ピラン系蛍光体、アンスロン系蛍光体、ポルフィリン系蛍光体、キナクリドン系蛍光体、Ｎ，Ｎ’−ジアルキル置換キナクリドン系蛍光体、ナフタルイミド系蛍光体、Ｎ，Ｎ’−ジアリール置換ピロロピロール系蛍光体等の低分子材料や、ポリフルオレン、ポリパラフェニレンビニレン、ポリチオフェン等の高分子材料、その他既存の発光材料を用いることができる。ホスト／ゲスト型の構成を採用する場合には、これらの材料の中から適宜ホスト及びゲスト（ドーパント）を選択すればよい。
【００５６】
電子輸送層は、陰極から発光層へ電子を輸送する層である。電子輸送層形成用の材料としては、例えば、２−（４−ビフィニルイル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール、２，５−ビス（１−ナフチル）−１，３，４−オキサジアゾール及びオキサジアゾール誘導体やビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリノラート）ベリリウム錯体、トリアゾール化合物等が挙げられる。
【００５７】
〈第２電極１５〉
第２電極１５は、金属（例えば、アルミニウム）で形成され、本実施の形態においては光反射性を備える。
【００５８】
光反射性を有する電極形成用の材料としては、アルミニウムに限らず、クロムや他の金属としてもよい。クロムを使用した場合はアルミニウムを使用した場合より反射率が高くなる。
【００５９】
なお、電極自身が光反射性でなくても、光透過性の電極を使用するとともに、電極を透過した光を反射させる光反射膜及び光反射板の少なくとも一方を設けてもよい。
【００６０】
〈その他の層〉
有機エレクトロルミネッセンス素子１６には、上記した以外の層や部材を設けることができる。例えば、図１に示すように、有機エレクトロルミネッセンス素子１６の透明基板１２と接する面以外を保護膜１７で覆ってもよい。保護膜１７は、有機エレクトロルミネッセンス層１４が外気と接しないように形成されればよく、第１電極１３及び第２電極１５に挟まれた有機エレクトロルミネッセンス層１４の周縁部のみを保護膜１７で覆うように設けてもよい。
【００６１】
また、保護膜１７を設ける代わりに、有機エレクトロルミネッセンス素子１６の透明基板１２と対向する面及び電極端子以外の部分をカバー部材で覆う、缶封止技術を採用してもよい。
【００６２】
その他、バッファ層や正孔ブロック層等、公知の有機エレクトロルミネッセンス素子に採用されうる種々の層や部材を採用することができる。
《作用》
次に前記のように構成された照明装置１１の作用を説明する。
【００６３】
照明装置１１は、例えば、透過型の液晶パネル（図１に鎖線で図示）２０の背面（表示面と反対側の面）側に配置されるバックライトとして使用される。
照明装置１１は、電源投入されると、第１電極１３及び第２電極１５間に電圧が印加され、有機エレクトロルミネッセンス層１４が発光する。有機エレクトロルミネッセンス層１４から発せられた光は、第１電極１３を経て透明基板１２に入射し、透明基板１２に入射した光のうち、光出射面１２ａから液晶パネル２０に向かって出射された光が照明装置１１の照明光として有効に作用する。そして、液晶表示装置の使用者は液晶パネル２０の表示をその出射光により視認する。
【００６４】
透明基板１２内に光散乱部１８が存在しない場合、透明基板１２内に入射した光のうち、光出射面１２ａに対して当該面における臨界角よりも大きな角度で進む光は、光出射面１２ａから出射されない。また、このような光は、光出射面１２ａにおいて全反射したり、透明基板１２の端面で反射したり、有機エレクトロルミネッセンス素子１６に再突入したりしても、光出射面１２ａに再度入射する際の角度は一度目と変わらない。したがって、透明基板１２の側面から出射されたり、透明基板１２内部や有機エレクトロルミネッセンス素子１６内部で減衰してしまったりする。なお、透明基板１２として無アルカリガラスを使用した場合、その屈折率は約１．５１、空気の屈折率は約１．００であるため、臨界角θｃ＝ｓｉｎ^−１（１／１．５１）で臨界角θｃは約４２度となる。
【００６５】
一方、有機エレクトロルミネッセンス素子１６から発せられる光はあらゆる方向に向かって放射される（等方向光出射特性を備える）ため、有機エレクトロルミネッセンス素子１６から透明基板１２に入射する光の入射角も様々となる。従って、透明基板１２に入射した光の一部しか光出射面１２ａからデバイス外部へ出射されない。
【００６６】
しかし、本実施の形態における透明基板１２は、内部に光散乱部１８が存在するため、透明基板１２内を導波する（進む）光が光散乱部１８に当たると、光は屈折又は散乱されその進行方向が変更される。
【００６７】
例えば、図１に矢印Ｌ１で示す光は、光出射面１２ａからデバイス外部へ出射不能な角度で透明基板１２内を進むが、光散乱部１８において散乱されて、光出射面１２ａに対する入射角が臨界角より小さな角度となるようにその進路が変更される。そして、光出射面１２ａから液晶パネル２０に向かって出射される。
【００６８】
矢印Ｌ３で示す光のように、光出射面１２ａに対して臨界角より大きな入射角で入射して光出射面１２ａで全反射し、液晶パネル２０と反対側に進む場合、その光が光散乱部１８において散乱されて、光出射面１２ａに対する入射角が臨界角より小さな角度となるようにその進路が変更される。
【００６９】
このように、本実施の形態に係る発光デバイスとしての有機エレクトロルミネッセンスデバイス（照明装置１１）は、光散乱部１８が存在することにより、従来は光出射面１２ａからデバイス外部へ取り出すことのできなかった光の一部又は全部を、光出射面１２ａからデバイス外部へ取り出すことができる。したがって、従来の発光デバイスよりも光取出効率を高くすることができる。
【００７０】
なお、図１において、光線が有機エレクトロルミネッセンス層１４から第１電極１３へ入射する際、第１電極１３から透明基板１２へ入射する際及び透明基板１２から出射する際の入射角と屈折角とは実際は異なるが、便宜上同じとして図示している。
《効果》
上記実施の形態に係る照明装置１１や透明基板１２による効果は、例えば以下に挙げるものがある。また、前記した説明中に記載した作用・効果も当然に得ることができうる。
【００７１】
（１）光取出効率の向上に伴う照明装置１１の輝度アップ・省電力化
照明装置１１は、前記したように光取出効率を高くすることができる。その結果、従来装置と比較して、同じ電力使用量であれば輝度を高めることができ、同じ輝度であれば電力消費量を少なくできる。
【００７２】
（２）設計の自由度及び製造の自由度の増大
透明基板１２の表面を傷つけることなく、透明基板１２の内部の所定位置に光散乱部１８を形成することができ、光散乱部１８の形状やパターンの制約も少なく、設計及び加工の自由度が大きいという効果を得ることができる。
【００７３】
この理由は、透明基板１２内にレーザー光を照射することにより、レーザーの焦点部分に選択的に加工を施すことができるレーザーマーキング方法の応用により光散乱部１８が形成されるからである。
【００７４】
また、透明基板に凹凸を設けて光取出効率を高くする場合と比べ、有機エレクトロルミネッセンス層を平坦化できたり、リーク等の不良の発生が少なくなったりするといった効果も得ることができる。
【００７５】
（３）電源電圧の低電圧化
発光素子として無機エレクトロルミネッセンス素子を使用する場合に比較して、電源電圧を低くできるという効果を得ることができる。
【００７６】
（４）有機エレクトロルミネッセンス素子から発せられた光の有効利用
有機エレクトロルミネッセンス素子１６から発せられた光の内、透明基板１２とは反対側へ出射された光を、光出射面１２ａから取り出すことができる。この理由は、有機エレクトロルミネッセンス素子１６を構成する両電極１３，１５のうち、有機エレクトロルミネッセンス層１４に対して透明基板１２と反対側に光反射性の第２電極１５が配置されているからである。
【００７７】
ただし、第２電極１５も透明電極として、光出射面１２ａとは反対側にも光を取り出すことができるようにしてもよい。
《変形例》
上記実施の形態に係る照明装置１１（発光デバイス）は、前記したように、光入射面１２ｂと光出射面１２ａとを備え、光を散乱させる界面を備えた光散乱部１８が内部に複数設けられている。そして、光散乱部１８が、屈折率が周囲と異なる部分又は傷であって、透明基板１２と同一材料で形成されている、ボトムエミッション型発光素子形成用の透明基板１２の光入射面１２ｂ上に、発光素子としての有機エレクトロルミネッセンス素子１６が形成されている。この照明装置１１は、前記したとおり、種々に変更することができる。また、以下のようにも変形することができる。なお、各変形例は、互いが矛盾しない範囲で適宜組み合わせて具体化することができる。
（変形例１）上記照明装置１１を、液晶表示装置のバックライト以外の照明装置に適用してもよい。
（変形例２）上記照明装置１１及び透明基板１２は、光出射面１２ａ側から眺めた際の形状が矩形に限定されない。例えば、円形状や円弧形状等であってもよい。
【００７８】
また、透明基板１２は、板状部材でなくてもよく、半球状等の曲面を備えた形状であってもよい。
（変形例３）発光素子として有機エレクトロルミネッセンス素子１６に代えて、無機エレクトロルミネッセンス素子を使用してもよい。この場合、有機エレクトロルミネッセンス素子１６に比較して発光素子を発光させる際の印加電圧が高くなるが、発光素子から透明基板１２に入射された光が透明基板１２の側面から出射されるのを抑制して光出射面１２ａから出射される光量を多くできる。
（変形例４）上記デバイスを、照明装置以外のデバイス（例えばディスプレイ等）としてもよい。
（変形例５）光入射面及び光出射面の少なくとも一方に、複数の凹凸を設けてもよい。これにより、さらに光取出効率を高くすることも可能になる。
【００７９】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明によれば、光取出効率が極めて高いボトムエミッション型の発光デバイスを提供できる。
【００８０】
また、本発明によれば、上記発光デバイスに好適に用いられる透明基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施の形態の照明装置の模式断面図。
【図２】（ａ），（ｂ）は光散乱部を示す模式図、（ｃ）は透明基板を厚さ方向から見た模式部分平面図。
【図３】透明基板を端面（端部）側から見た模式図。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、光散乱部の別の配置を示す透明基板を端面（端部）側から見た模式図。
【図５】光散乱部の別の配置を示す透明基板の模式部分平面図。
【図６】従来技術のエレクトロルミネッセンス表示装置の模式断面図。
【符号の説明】
１１…発光デバイスとしての照明装置、１２…透明基板、１２ａ…光出射面、１２ｂ…光入射面、１６…発光素子としての有機エレクトロルミネッセンス素子、１８…光散乱部。

Claims

光出射面と光入射面とを備え、光を散乱させる界面を備えた光散乱部が内部に複数設けられており、
前記光散乱部は、屈折率が周囲と異なる部分又は傷であって、少なくともその界面が透明基板と同一材料で形成されていることを特徴とするボトムエミッション型発光素子形成用の透明基板。
前記光散乱部は、前記透明基板内へレーザー光を照射されて形成されたことを特徴とする請求項１に記載の透明基板。
前記光散乱部は、光を反射又は屈折させることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか一項に記載の透明基板。
前記光散乱部は、前記光出射面側から眺めた際に、前記透明基板の周縁部における存在密度がその他の部分に比べて高くなるように形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の透明基板。
前記各光散乱部は、それぞれ前記光出射面の法線方向と概略平行な直線方向の長さが、他の方向の長さよりも長いことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の透明基板。
前記光出射面の法線と概略平行な直線上に光散乱部が複数存在することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の透明基板。
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の透明基板の光入射面上に発光素子が設けられ、発光素子から発せられ、透明基板の光入射面に入射された光を、透明基板の光出射面から外部へ出射することを特徴とする発光デバイス。
前記発光素子は有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする請求項７に記載の発光デバイス。