JP2009272069A - Ｅｌ素子、ｅｌ素子を用いた液晶ディスプレイ用バックライト装置、ｅｌ素子を用いた照明装置、ｅｌ素子を用いた電子看板装置、ｅｌ素子を用いたディスプレイ装置、及び光学シート - Google Patents

Abstract

【課題】透光性基板に微細凹凸パターンを設けて光取り出し効率を高めるようにしたＥＬ素子において、視野角分布におけるサイドローブを抑制し、光取り出し効率を更に向上させる。
【解決手段】ＥＬ素子１０の透光性基板１２はその上面に微細凹凸パターンが設けられている。この微細凹凸パターンは複数の微細な単位凸部２４が平面的に配列されて形成されており、単位凸部２４は略々四角錐形状であり、単位凸部２４の頂部は、断面略々Ｖ字形の少なくとも１本の溝２６が形成されることで分割された複数の頂点２８を有する。このように溝が形成されることで、単位凸部２４の頂部の形状が複雑化されており、それによって視野角分布におけるサイドローブが抑制され、光取り出し効率が更に向上している。
【選択図】図１

Description

本発明はＥＬ（エレクトロ・ルミネッセンス）素子に関し、また、ＥＬ素子を用いた液晶ディスプレイ用バックライト装置、ＥＬ素子を用いた照明装置、ＥＬ素子を用いた電子看板装置、ＥＬ素子を用いたディスプレイ装置、及び光学シートに関する。本発明に係るＥＬ素子は、優れた光取り出し効率を有するものである。

一般的に用いられているＥＬ素子は、透光性基板と、この透光性基板の一方の面に設けられた発光積層構造体とを備えており、その発光積層構造体は、陽極層と、陰極層と、それら電極層の間に挟まれたＥＬ（エレクトロ・ルミネッセンス）発光層とを含んでいる。そして、陽極層と陰極層との間に直流電圧を印加してＥＬ発光層に電子および正孔を注入し、それらの再結合によって励起子を生成し、この励起子の失活する際の光の放出を利用してＥＬ発光層を発光させており、こうして発光積層構造体から発した光が、透光性基板の一方の面を介して透光性基板へ入射し、その透光性基板を通過して、その透光性基板の他方の面を介して外部へ出射するようにしている。

従来、かかる構成のＥＬ素子において、ＥＬ発光層から発して透光性基板へ入射した光がその透光性基板を通過して空気中へ出射しようとする際に、その光のかなりの部分が透光性基板の表面において全反射するために、光のロスが生じるという問題があった。この全反射による光のロスは、何の対策も講じなければ約８０％にも達することがあり、その場合、ＥＬ素子からの光取り出し効率は２０％程度になってしまう。光取り出し効率が低ければ、所要の輝度を得るために大きな電力を投入せねばならず、それによってＥＬ素子に加わる負荷が増大するため、ＥＬ素子の信頼性が低下することにもなる。

ＥＬ素子のような面発光素子の光取り出し効率を向上させることを目的として、複数の微細な凸部を形成した光学シートを面発光素子の透光性基板の表面に貼着するということが行われており、そのための様々な光学シートが従来から提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

特開２００６−７９０４０号公報 特開２００６−１１９１６６号公報

この目的に用いられる従来の光学シートのうちには、その光学シートの微細凹凸パターンが、複数の微細な四角錐形状の単位凸部を平面的に配列して成るもの、複数の微細な三角柱形状の単位突条を平面的に配列して成るもの、それに、複数の微細なレンズエレメントを平面的に配列して成るもの（即ち、マイクロレンズアレイ）などがある。しかしながら、四角錐形状の単位凸部や三角柱形状の単位突条を用いたものには、観察者側からの視野角分布にサイドローブが出現するという問題があった。また、マイクロレンズアレイとして形成したものには、そのレンズエレメントが丸みを帯びているために、配列したレンズエレメントの間に隙間ができてしまい、その隙間において光線が全反射するために光取り出し効率が低下するという問題があった。本発明はこのような事情を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、視野角分布におけるサイドローブを抑制することができ、しかも、光取り出し効率を更に向上させることができるＥＬ素子を提供することにある。

本発明は上記課題を解決するべくなされたものであり、本発明に係るＥＬ素子は、透光性基板と、該透光性基板の第１面に設けられた発光積層構造体とを備え、該発光積層構造体は、第１電極層と、第２電極層と、それら電極層の間に挟まれたＥＬ（エレクトロ・ルミネッセンス）発光層とを含んでおり、前記発光積層構造体から発した光が前記透光性基板の前記第１面を介して前記透光性基板へ入射し、該透光性基板を通過して、該透光性基板の第２面を介して外部へ出射するように構成されたＥＬ素子において、前記透光性基板の前記第２面に、前記発光積層構造から前記透光性基板へ入射した光を前記透光性基板から外部へ取り出すための微細凹凸パターンが設けられており、該微細凹凸パターンは複数の微細な単位凸部が平面的に配列されて形成されており、該単位凸部は略々四角錐形状であり、該単位凸部の頂部は、断面略々Ｖ字形の少なくとも１本の溝が形成されることで分割された複数の頂点を有していることを特徴とする。

請求項２に係る発明は更に、前記透光性基板の前記第２面に、前記微細凹凸パターンが形成された光学シートが貼着されていることを特徴とする。

請求項３に係る発明は更に、前記透光性基板の前記第２面に、前記微細凹凸パターンが直接形成されていることを特徴とする。

請求項４に係る発明は更に、前記単位凸部の前記頂点が、丸みを帯びた形状に形成されていることを特徴とする。

請求項５に係る発明は更に、前記単位凸部の側面が、一定の曲率を持つ曲面の形状に形成されていることを特徴とする。

請求項６に係る発明は更に、前記第１電極層は前記ＥＬ発光層の両側のうちの前記透光性基板の側に位置している透明電極層であり、前記第２電極層は前記ＥＬ発光層の両側のうちの前記透光性基板とは反対側に位置している電極層であることを特徴とする。

請求項７に係る発明は更に、前記第２電極層が、前記ＥＬ発光層から該第２電極層の表面へ入射した光を散乱反射するように構成されていることを特徴とする。

請求項８に係る発明は更に、前記第２電極層は透明電極層であり、前記第２電極層の前記ＥＬ発光層とは反対側に光反射性要素が設けられており、該光反射性要素と前記ＥＬ発光層との間の間隔は、それらの表面で反射する光が実質的に光学干渉を生じない間隔に設定してあることを特徴とする。

請求項９に係る発明は更に、前記ＥＬ発光層が少なくとも２種類の異なる発光色の発光材料層から成る積層体であることを特徴とする。

請求項１０に係る発明は更に、前記ＥＬ発光層の発光色が白色であることを特徴とする。

請求項１１に係る発明は更に、前記光反射性要素が金属材料から成ることを特徴とする。

請求項１２に係る発明は、請求項１乃至１３の何れか１項記載のＥＬ素子を発光源として用いたことを特徴とする液晶ディスプレイ装置のためのバックライト装置である。

請求項１３に係る発明は、請求項１乃至１３の何れか１項記載のＥＬ素子を発光源として用いたことを特徴とする照明装置である。

請求項１４に係る発明は、請求項１乃至１３の何れか１項記載のＥＬ素子を発光源として用いたことを特徴とする電子看板装置である。

請求項１５に係る発明は、請求項１乃至１３の何れか１項記載のＥＬ素子を画素駆動するように構成して成ることを特徴とするディスプレイ装置である。

請求項１６に係る発明は光学シートであり、この光学シートは、その一方のシート面に微細凹凸パターンが形成されており、該微細凹凸パターンは複数の微細な単位凸部が平面的に配列されて形成されており、該単位凸部は略々四角錐形状であり、該単位凸部の頂部は、断面略々Ｖ字形の少なくとも１本の溝が形成されることで分割された複数の頂点を有していることを特徴とする。

請求項１７に係る発明は更に、前記単位凸部の前記頂点が、丸みを帯びた形状に形成されていることを特徴とする。

請求項１８に係る発明は更に、前記単位凸部の側面が、一定の曲率を持つ曲面の形状に形成されていることを特徴とする。

本発明に係るＥＬ素子によれば、また、本発明に係る液晶用バックライト装置、照明装置、電子看板装置、ディスプレイ装置、ないしは光学シートによれば、透光性基板の微細凹凸パターンは複数の微細な単位凸部が平面的に配列されて形成されており、単位凸部は略々四角錐形状であり、単位凸部の頂部は、断面略々Ｖ字形の少なくとも１本の溝が形成されることで分割された複数の頂点を有している。このように溝が形成されることで、単位凸部の頂部の形状が複雑化されており、それによって視野角分布におけるサイドローブが抑制され、光取り出し効率が更に向上している。

以下に図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施の形態について説明して行く。

図1に示したのは本発明の第１の実施の形態に係るＥＬ素子１０の断面図である。ＥＬ（エレクトロ・ルミネッセンス）素子１０は、透光性基板１２と、この透光性基板１２の第１面（図中では下面）に設けられた発光積層構造体１４とを備えている。透光性基板１２は、ガラス基板としてもよく、プラスチック基板としてもよいが、ただし、発光積層構造体１４からの光をできるだけ透過させることができるように、全光線透過率を５０％以上とすることのできる材料で形成することが好ましい。

発光積層構造体１４は、第１電極層１６と、第２電極層１８と、それら２つの電極層１６、１８の間に挟まれたＥＬ発光層２０とを含んでいる。２つの電極層１６、１８の一方は陽極層、他方は陰極層である。それら陽極層と陰極層との間に直流電圧を印加してＥＬ発光層２０に電子および正孔を注入し、それらの再結合によって励起子を生成し、この励起子の失活する際の光の放出を利用してＥＬ発光層２０を発光させるようにしている。発光積層構造体１４には更に、正孔輸送層、正孔注入層、電子輸送層、電子注入層などが設けられることもあるが、それらは周知のものであり、また本発明の本質とってさほど重要ではなく、必要に応じて適宜設ければよいものであるため、ここではそれらについての説明を省略する。

第１電極層１６は、ＥＬ発光層２０の両側のうちの透光性基板１２の側に位置している電極層であり、これは透明電極層である。この透明電極層は、例えば、ＩＴＯ膜、ＩＺＯ膜などを蒸着法やスパッタ法などのドライプロセスで成膜した層とすることができる。ただし、成膜材料はこれらに限定されず、透明であって電気伝導性を有する材料であればその他の材料も使用可能である。また、その膜厚は１μｍ以下とすることが望ましい。なぜならば、膜厚が大きいほど電気伝導性は向上するものの、透明電極層に局所的なスパイクが入りやすくなり、また全光線透過率が低下するという問題があるからである。局所的なスパイクは、その突起の高さが例えば１００ｎｍに達すると、その後の成膜工程に問題を生じるおそれがある。

第２電極層１８は、ＥＬ発光層２０の両側のうちの透光性基板１２とは反対側に位置している電極層である。第２電極層１８は、ＥＬ発光層２０からこの第２電極層１８の表面へ入射した光を散乱反射するように構成されている。ＥＬ発光層２０が発する光は、透明電極層である第１電極層１６を透過して発光積層構造体１４から出射する。こうして発光積層構造体１４から発した光は、透光性基板１２の第１面を介して透光性基板１２へ入射し、この透光性基板１２を通過して、この透光性基板の第２面（図中では上面）を介してＥＬ素子１０の外部へ出射する。第２電極層１８が光を散乱反射するようにしていることは、ＥＬ素子１０における光強度分布ムラを低減させる効果をもたらし、また、後述する単位凸部２４からの再帰反射光線をさらに散乱させて透光性基板１２へ戻すという効果をもたらす。

ＥＬ発光層２０は、単層構造とすることもあれば、２種類以上の異なる発光色の発光材料層から成る多層構造とすることもある。また、ＥＬ発光層２０は、白色発光層とすることもあれば、青色、赤色、黄色、緑色などの発光層とすることもある。多層構造の白色発光層とする場合には、このＥＬ発光層２０の構成を、例えば、ＩＴＯ／ＣｕＰｃ（銅フタロシアニン）／α−ＮＰＤにルブレン１％ドープ／ジナクチルアントラセンにペリレン１％ドープ／Ａｌｑ3／フッ化リチウム／陰極としてＡｌ、という構成とすればよい。ただしこの構成に限定されるものではなく、発光層から射出する光線の波長をＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）とすることのできる適宜材料を用いた任意の構成を採用することが可能である。また、フルカラーディスプレイ用途で使用する場合にはＲ、Ｇ、Ｂに対応した３種類の発光材料の塗り分けとすることや、白色光にカラーフィルターを重ねることによりフルカラー表示が可能となる。

透光性基板１２の上面には、発光積層構造１４から透光性基板１２へ入射した光を透光性基板１２から外部へ取り出すための微細凹凸パターンが設けられている。図示した具体例は、微細凹凸パターンを形成した光学シート２２を透光性基板１２の上面に貼着することによって、透光性基板１２の上面に微細凹凸パターンを設けるようにしたものである。ただし、光学シートを用いずに、透光性基板１２の一方の面に、微細凹凸パターンを直接形成するようにしてもよい。光学シート２２はその第１面（図中では上面）に、微細凹凸パターンが形成されている。この微細凹凸パターンは複数の微細な単位凸部２４が平面的に配列されて形成されている。単位凸部２４は略々四角錐形状であり、単位凸部２４の頂部は、断面略々Ｖ字形の少なくとも１本の溝２６が形成されることで分割された複数の頂点２８を有する。微細凹凸パターンのピッチＰは適宜決定できるが、近年のディスプレイにおける画素構造にアライメントさせて画像のボケを防止することを考慮するならば、１０μｍ以上５００μｍ以下とするのがよく、１０μｍ以上４００μｍ以下とすれば更に好ましい。

図２に光学シート２２の単位凸部２４の形状を斜視図で示した。図示例では、各々の単位凸部２４の頂部に２本の溝２６を直交するように形成して、各々の単位凸部２４が４個の頂点２８を持つようにしている。ただし、溝の形成の仕方はこれに限られず、様々な方向に延在する、様々な深さ、ピッチ、開き角の溝を設けることができる。かかる構成の光学シート２２は、ＵＶ硬化樹脂や電子線硬化樹脂などを用いて製作することができる。或いはまた、かかる構成の光学シート２２は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）、アクリルニトリルスチレン共重合体、アクリロニトリルポリスチレン共重合体などを用いて、射出成型法、あるいは熱プレス成型法によって製作することもできる。

説明を図１に戻して、光学シート２２は、その第２面（単位凸部２４が形成されている面とは反対側の面）が、アドヒーシブ層３０を介して透光性基板１２の表面（図中では上面）に貼着されている。このアドヒーシブ層３０は、接着剤の層とすることもあり、粘着剤の層とすることもある。単位凸部２４の表面は、空気との間の界面を画成している。この界面は透光性基板１２の側面（図中では上面）に対して傾斜しており、図３に示したように、この傾斜した界面によって、透光性基板１２から外部へ光を取り出す作用が得られる。

アドヒーシブ層３０を形成するための粘着剤ないし接着剤としては、ウレタン系、アクリル系、ゴム系、シリコーン系、ビニル系の樹脂等を用いることができる。また、粘着剤ないし接着剤には、１液型で押圧して接着するものや、熱や光で硬化させるものを用いることができ、２液、もしくは複数の液を混合して硬化させるものを用いることもできる。また、アドヒーシブ層３０の形成方法としては、接合面へ直接塗布する方法や、あらかじめドライフィルムとして準備したものを貼り合わせる方法がある。粘着層をドライフィルムとして準備した場合、製造工程上、簡易的に扱うことが可能となるため好ましい。

以上の構成によれば、透光性基板１２の上面に設けられている微細凹凸パターンは複数の微細な単位凸部２４が平面的に配列されて形成されており、この単位凸部２４は略々四角錐形状であり、この単位凸部２４の頂部は、断面略々Ｖ字形の少なくとも１本の溝２６が形成されることで分割された複数の頂点２８を有している。そして、このように溝２６が形成されることで、単位凸部２４は、その頂部の形状が複雑化されている。これによって得られる効果を示すために、図４に示したような、単純な四角錐形状の単位凸部２４’を有する光学シート２２’を備え、その他の点では図１のＥＬ素子１０と同一構成のＥＬ素子１０’を比較例として、図１のＥＬ素子１０とこの比較例のＥＬ素子１０’の双方について、視野角に対する光強度をシミュレーションにより求めた。そのシミュレーションの結果を示したのが、図５Ａ及び図５Ｂのグラフである。比較例のＥＬ素子１０’では、図５Ｂのグラフに示したように、光取り出し効率は向上しているものの、視野角分布にサイドローブが発生しており、そのため、視野角の変化に伴って、ある角度に明るくなったり暗くなったりするという現象が発生する。これに対して、本発明に係るＥＬ素子１０では、図５Ａのグラフに示したように、視野角分布におけるサイドローブを抑制し、光取り出し効率を向上させており、視野角分布をブロードにすることができる。

図６に示したのは、図１〜図４に示した光学シート２２に替えて用いることのできる、別の構成例に係る光学シート２２−１の側面図である。この光学シート２２−１は、図１〜図３の光学シート２２と同様に、その第１面（図中では上面）に、微細凹凸パターンが形成されている。この微細凹凸パターンは複数の微細な単位凸部２４が平面的に配列されて形成されている。単位凸部２４は略々四角錐形状であり、単位凸部２４の頂部は、断面略々Ｖ字形の少なくとも１本の溝２６が形成されることで分割された複数の頂点２８を有する。ただし、この光学シート２２−１においては、略々四角錐形状の単位凸部２４の頂点２８が、丸みを帯びた形状に形成されており、単位凸部２４の頂点２８の形状を、このような形状とすることによって、上述した作用効果が更に強化される。

図７に示したのは、図１〜図３に示した光学シート２２に替えて用いることのできる、更に別の構成例に係る光学シート２２−２側面図である。この光学シート２２−２は、図１〜図３の光学シート２２と同様に、その第１面（図中では上面）に、微細凹凸パターンが形成されている。この微細凹凸パターンは複数の微細な単位凸部２４が平面的に配列されて形成されている。単位凸部２４は略々四角錐形状であり、単位凸部２４の頂部は、断面略々Ｖ字形の少なくとも１本の溝２６が形成されることで分割された複数の頂点２８を有する。ただし、この光学シート２２−２においては、略々四角錐形状の単位凸部２４の側面が、一定の曲率を持つ曲面の形状に形成されている。単位凸部２４の側面の形状を、このような形状とすることによって、ＥＬ素子の視野角分布を適切にコントロールすることが可能となる。

図８に示したのは本発明の第２の実施の形態に係るＥＬ素子４０の断面図である。このＥＬ素子４０、第１の実施の形態に係るＥＬ素子１０と同様の構成であって、それと異なっているのは、第２電極層１８を透明電極とし、この第２電極層１８のＥＬ発光層２０とは反対側に光反射性要素３４を設けてあることである。この光反射性要素３４とＥＬ発光層２０との間の間隔は、それらの表面で反射する光が実質的に光学干渉を生じない間隔に設定してある。光反射性の要素３４の材料としては様々な高反射率材料を用いることができ、例えば、アルミニウム、ジルコニウム、チタン、イットリウム、スカンジウム、銀、インジウム、種々のアルカリ金属、種々のアルカリ土類金属、種々の希土類金属などの金属材料の、金属単体、もしくは合金、または酸化物ないしハロゲン化物、それに、それら金属を含有する金属ドーピング有機材料などを用いることができ、更にその他の材料を用いることも可能である。また、光反射性要素３４とＥＬ発光層２０との間の間隔を適宜設定することによＬり、光学干渉を低減させ、角度依存性、波長依存性のある迷光を低減させることが可能となる。

以上に説明したＥＬ素子は、優れた光取り出し効率を有するため、照明装置の発光源として用いるのに適したものであり、そのように構成した照明装置も本発明の範囲に含まれる。また、以上に説明したＥＬ素子は、その他の様々な用途にも好適に用い得るものである。

図９に示したのは、図１に示したＥＬ素子１０の背面にＴＦＴ層３６を付設し、ＥＬ素子１０を画素駆動するように構成して成るアクティブマトリックス型のディスプレイ装置４２の断面図であり、このように構成したディスプレイ装置も本発明の範囲に含まれる。また更に、本発明に係るＥＬ素子は、アクティブマトリックス型のディスプレイ装置ばかりでなく、パッシブ型のディスプレイ装置に用いることも可能であり、その場合にはＥＬ素子の第１電極層及び第２電極層をストライプ型の構造とすればよく、そのようなディスプレイ装置も本発明の範囲に含まれる。

図９に示したのは、図１に示したＥＬ素子１０を発光源として用いた液晶ディスプレイ装置のためのバックライト装置の断面図であり、ＥＬ素子１０は液晶パネル４４を背後から照明している。このように構成したバックライト装置も本発明の範囲に含まれる。本発明に係るＥＬ素子を液晶ディスプレイ装置のためのバックライト装置の発光源として用いることによって、発光源として冷陰極蛍光ランプを用いたバックライト装置と比較して、より構造を薄型化し、消費電力も低下させることが可能となる。また、光源ムラも実質上皆無となるため、ランプイメージを低減させるための拡散板や、レンズシートも不要となり、コストダウンに資する。

本発明に係るＥＬ素子は更に、電子看板装置の発光源としても好適に用い得るものであり、そのように構成した電子看板装置も本発明の範囲に含まれる。

また、以上に説明した本発明に係るＥＬ素子に用いられる光学シートそれ自体も、本発明の主題を構成するものである。即ち、本発明に係る光学シートは、その一方のシート面に微細凹凸パターンが形成されており、該微細凹凸パターンは複数の微細な単位凸部が平面的に配列されて形成されており、該単位凸部は略々四角錐形状であり、該単位凸部の頂部は、断面略々Ｖ字形の少なくとも１本の溝が形成されることで分割された複数の頂点を有していることを特徴とするものである。

尚、以上に説明した本発明に係るＥＬ素子において、透光性基板１２の第２面（図中では上面）に設けた微細凹凸パターンの上に、光拡散層を設けるようにしてもよい。図１１に示したのは、図１のＥＬ素子１０にそのような光拡散層４６を設けた場合の構成例である。光拡散層４６はアドヒーシブ層４８を介して微細凹凸パターンに貼着されており、微細凹凸パターンを構成している単位凸部２４の頂部は、このアドヒーシブ層４８の中に没入している。この構成によれば、単位凸部２４を介して取り出された光が光拡散層４６によって拡散されるために視野角分布が更に改善され、また更に、単位凸部２４の頂部の接触損傷も防止される。

この光拡散層４６は、視野角の角度依存性、波長依存性を緩和するものであり、単純に視野角を拡大する場合やコントロールする場合にも有効である。光拡散層４６は、ヘイズ値が２０％以上の層とすることが好ましく、ヘイズ値が２０％未満であると、光拡散性能が不十分となり面内輝度の均一性が悪化するという問題が発生するおそれがある。また、この光拡散層４６は、例えば無機材料あるいは有機材料の微粒子を内包した層としてもよく、その場合の微粒子としては、例えば酸化チタン、硫酸バリウム、炭酸マグネシウム、酸化亜鉛、クレー、水酸化アルミニウム、硫化亜鉛、シリカ、それにシリコーンなどの、白色ないし透明な微粒子を用いるもでき、また、例えばアルミニウムや銀などの金属粒子を用いることもできる。また、白色ないし透明粒子や金属粒子を１種類だけ使用してもよいし、複数種類を混合して使用してもよい。

また、光拡散層４６は、シート状の光拡散部材として構成することができ、その光拡散部材は、例えば、透明樹脂に光拡散粒子を分散して形成したものとすることができる。またその場合の透明樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂などを用いることができ、より具体的には、例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系アクリル樹脂、シリコーン系アクリル樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィンポリマー、メチルスチレン樹脂、フルオレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン、アクリルニトリルスチレン共重合体、アクリロニトリルポリスチレン共重合体などを用いることができる。また光拡散粒子としては、無機酸化物または樹脂からなる透明粒子を用いることができる。無機酸化物からなる透明粒子としては、例えば、シリカ、アルミナなどを用いることができる。また、樹脂からなる透明粒子としては、アクリル粒子、スチレン粒子、スチレンアクリル粒子及びその架橋体、メラミン・ホルマリン縮合物の粒子、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシ樹脂）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＰＶＤＦ（ポリフルオロビニリデン）、及びＥＴＦＥ（エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体）等のフッ素ポリマー粒子、シリコーン樹脂粒子などを用いることができる。また、上述した透明粒子から２種類以上の透明粒子を組み合わせて使用してもよい。さらにまた、その透明粒子の大きさ、形状は、特に規定されない。以上の構成としたシート状の光拡散部材の厚さは０．０５ｍｍ〜５ｍｍとすることが好ましく、そうすることによって、好適な拡散性能と輝度とを得ることができる。この光拡散部材の厚さが０．０５ｍｍ未満であると、拡散性能が不足するおそれがあり、一方、その厚さが５ｍｍを超えると、樹脂量が多いため吸収による輝度低下が生じるおそれがある。

或いはまた、かかる光拡散層４６をシート状の光拡散部材を貼着することによって形成する場合に、そのシート状の光拡散部材を、熱可塑性樹脂に微細な気泡を内包させたシートとして形成したものとすることもできる。すなわち、熱可塑性樹脂の内部に形成された微細な気泡の内部表面が光の乱反射を生じさせ、光拡散粒子を分散させた場合と同等以上の光拡散機能を発現させることができる。そのため、光拡散部材の膜厚をより薄くすることが可能となる。このような光拡散部材として、白色ＰＥＴや白色ＰＰなどを挙げることができる。白色ＰＥＴは、ＰＥＴと相溶性のない樹脂や酸化チタン（ＴｉＯ２）、硫酸化バリウム（ＢａＳＯ４）、炭酸カルシウムのようなフィラーをＰＥＴに分散させた後、該ＰＥＴを２軸延伸法で延伸することにより、該フィラーの周りに気泡を発生させて形成する。なお、このような構成の熱可塑性樹脂からなる光拡散部材は、少なくとも１軸方向に延伸したものとすればよく、少なくとも１軸方向に延伸することによって、フィラーの周りに気泡を発生させることができる。また、この場合の熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン−２、６−ナフレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、シクロヘキサンジメタノール共重合ポリエステル樹脂、イソフタル酸共重合ポリエステル樹脂、スポログリコール共重合ポリエステル樹脂、フルオレン共重合ポリエステル樹脂等のポリエステル系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、脂環式オレフィン共重合樹脂等のポリオレフィン系樹脂、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアミド、ポリエーテル、ポリエステルアミド、ポリエーテルエステル、ポリ塩化ビニル、シクロオレフィンポリマー、およびこれらを成分とする共重合体、またこれら樹脂の混合物などを用いることができ、特に制限されることはない。また、このように微細な気泡を内包させたシート状の光拡散部材の厚さは、２５μｍ〜５００μｍとすることが好ましい。この光拡散部材の厚さが２５μｍ未満であると、シートのこしが不足し、製造工程やディスプレイ内でしわを発生しやすくなる。一方、その厚さが５００μｍを超えると、光学性能についてはとくに問題ないが、剛性が増すためロール状に加工しにくくなるなどの不都合が生じるおそれがある。

本発明の第１の実施の形態に係るＥＬ素子の断面図である。 図１のＥＬ素子における光学シートの単位凸部を示した斜視図である。 図１のＥＬ素子における光の外部取り出しを説明するための図である。 比較例のＥＬ素子の断面図である。 図１のＥＬ素子の視野角分布を示したグラフである。 図４のＥＬ素子の視野角分布を示したグラフである。 図２の光学シートに替えて用いることのできる別の構成例に係る光学シートの断面図である。 図２の光学シートに替えて用いることのできる更に別の構成例に係る光学シートの断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係るＥＬ素子の断面図である。 図１のＥＬ素子を用いたディスプレイ装置の断面図である。 図１のＥＬ素子を用いたバックライト装置の断面図である。 図１のＥＬ素子に光拡散層を付設した構成を示した図である。

符号の説明

１０ ＥＬ素子
１２ 透光性基板
１４ 発光積層構造体
１６ 第１電極層
１８ 第２電極層
２０ ＥＬ発光層
２２、２２−１、２２−２ 光学シート
２４ 単位凸部
２６ 溝
２８ 頂点
３０ アドヒーシブ層
３４ 光反射性要素
４０ ＥＬ素子
４２ ディスプレイ装置
４４ 液晶パネル
４６ 光拡散層
４８ アドヒーシブ層

Claims (18)

1. 透光性基板と、該透光性基板の第１面に設けられた発光積層構造体とを備え、該発光積層構造体は、第１電極層と、第２電極層と、それら電極層の間に挟まれたＥＬ（エレクトロ・ルミネッセンス）発光層とを含んでおり、前記発光積層構造体から発した光が前記透光性基板の前記第１面を介して前記透光性基板へ入射し、該透光性基板を通過して、該透光性基板の第２面を介して外部へ出射するように構成されたＥＬ素子において、
   前記透光性基板の前記第２面に、前記発光積層構造から前記透光性基板へ入射した光を前記透光性基板から外部へ取り出すための微細凹凸パターンが設けられており、該微細凹凸パターンは複数の微細な単位凸部が平面的に配列されて形成されており、該単位凸部は略々四角錐形状であり、該単位凸部の頂部は、断面略々Ｖ字形の少なくとも１本の溝が形成されることで分割された複数の頂点を有している、
   ことを特徴とするＥＬ素子。
2. 前記透光性基板の前記第２面に、前記微細凹凸パターンが形成された光学シートが貼着されていることを特徴とする請求項１記載のＥＬ素子。
3. 前記透光性基板の前記第２面に、前記微細凹凸パターンが直接形成されていることを特徴とする請求項１記載のＥＬ素子。
4. 前記単位凸部の前記頂点が、丸みを帯びた形状に形成されていることを特徴とする請求項１記載のＥＬ素子。
5. 前記単位凸部の側面が、一定の曲率を持つ曲面の形状に形成されていることを特徴とする請求項１記載のＥＬ素子。
6. 前記第１電極層は前記ＥＬ発光層の両側のうちの前記透光性基板の側に位置している透明電極層であり、前記第２電極層は前記ＥＬ発光層の両側のうちの前記透光性基板とは反対側に位置している電極層であることを特徴とする請求項１記載のＥＬ素子。
7. 前記第２電極層が、前記ＥＬ発光層から該第２電極層の表面へ入射した光を散乱反射するように構成されていることを特徴とする請求項６記載のＥＬ素子。
8. 前記第２電極層は透明電極層であり、前記第２電極層の前記ＥＬ発光層とは反対側に光反射性要素が設けられており、該光反射性要素と前記ＥＬ発光層との間の間隔は、それらの表面で反射する光が実質的に光学干渉を生じない間隔に設定してあることを特徴とする請求項1に記載のＥＬ素子。
9. 前記ＥＬ発光層が少なくとも２種類の異なる発光色の発光材料層から成る積層体であることを特徴とする請求項１記載のＥＬ素子。
10. 前記ＥＬ発光層の発光色が白色であることを特徴とする請求項１記載のＥＬ素子。
11. 前記光反射性要素が金属材料から成ることを特徴とする請求項１記載のＥＬ素子。
12. 請求項１乃至１１の何れか１項記載のＥＬ素子を発光源として用いたことを特徴とする液晶ディスプレイ装置のためのバックライト装置。
13. 請求項１乃至１１の何れか１項記載のＥＬ素子を発光源として用いたことを特徴とする照明装置。
14. 請求項１乃至１１の何れか１項記載のＥＬ素子を発光源として用いたことを特徴とする電子看板装置。
15. 請求項１乃至１１の何れか１項記載のＥＬ素子を画素駆動するように構成して成ることを特徴とするディスプレイ装置。
16. 光学シートにおいて、
    その一方のシート面に微細凹凸パターンが形成されており、該微細凹凸パターンは複数の微細な単位凸部が平面的に配列されて形成されており、該単位凸部は略々四角錐形状であり、該単位凸部の頂部は、断面略々Ｖ字形の少なくとも１本の溝が形成されることで分割された複数の頂点を有している、
    ことを特徴とする光学シート。
17. 前記単位凸部の前記頂点が、丸みを帯びた形状に形成されていることを特徴とする請求項１６記載の光学シート。
18. 前記単位凸部の側面が、一定の曲率を持つ曲面の形状に形成されていることを特徴とする請求項１６記載の光学シート。

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