專利名稱：發(fā)光裝置及顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具備有機(jī)電致發(fā)光元件(有機(jī)EL元件)等發(fā)光元件的發(fā)光裝置以及具備該發(fā)光裝置的顯示裝置。
背景技術(shù)：
以往，在液晶顯示裝置的背光燈中廣泛使用了冷陰極型熒光燈。冷陰極型熒光燈雖然在發(fā)光波段、輝度等方面具有良好的特性，但存在著為了照明整個(gè)面，需要反射板、導(dǎo)光板等，導(dǎo)致部件的成本高、消耗電力高等有待于改善的問題。因此，近年來提出了一種將有機(jī)EL元件作為背光燈使用的液晶顯示裝置(參照專利文獻(xiàn)l)。有機(jī)EL元件是自發(fā)光元件，能夠通過薄膜工藝進(jìn)行制造，并具有消耗電力低、波長選擇范圍寬等諸多優(yōu)點(diǎn)。
—般情況下，有機(jī)EL元件構(gòu)成為在玻璃基板等透明基板上疊層了作為陽極的透明電極、包含有機(jī)EL層的發(fā)光層以及作為陰極的反射電極的構(gòu)造。透明電極例如由ITO(Indium Tin Oxide)等形成，反射電極由Al (鋁)等形成。發(fā)光層例如成為空穴輸送層、有機(jī)EL層及電子輸送層的疊層構(gòu)造。 在這樣構(gòu)成的有機(jī)EL元件中，通過在透明電極與反射電極之間施加直流電壓，從
透明電極注入的空穴(holl)經(jīng)過空穴輸送層被導(dǎo)入到有機(jī)EL層，而從反射電極注入的電
子經(jīng)過電子輸送層被導(dǎo)入到有機(jī)EL層。在有機(jī)EL層中，通過被導(dǎo)入的空穴與電子發(fā)生再
結(jié)合，產(chǎn)生規(guī)定波長的光，所產(chǎn)生的光通過透明電極和透明基板射出到外部。 但是，在這種有機(jī)EL元件中，存在著發(fā)光層中產(chǎn)生的光的取出效率低的問題。作
為其原因之一，例如可舉出有機(jī)EL元件內(nèi)的各層的界面處的反射。因此，例如在專利文獻(xiàn)
2中，提出了一種在透明基板的表面上設(shè)置微米級(jí)(micro order)的凹凸，針對(duì)發(fā)光層設(shè)置
仿照了該凹凸的彎曲形狀的技術(shù)。由此，可使由發(fā)光層產(chǎn)生的光中在反射電極側(cè)被反射而
回到發(fā)光層的光，在發(fā)光層的彎曲形狀的部分透過，從而可提高光的取出效率。[專利文獻(xiàn)1]特開平10-125461號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)2]特開2006-351211號(hào)公報(bào) 但是，在上述專利文獻(xiàn)2的方法中，光的取出效率還不夠充分，要求進(jìn)行進(jìn)一步的改良。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決上述問題點(diǎn)而提出，其目的在于，提供一種光的取出效率高的發(fā)光裝置以及具備該發(fā)光裝置的顯示裝置。 本發(fā)明的第1發(fā)光裝置在基板上具備從基板側(cè)依次具有第1電極、發(fā)光層及第2電極的發(fā)光元件?；逶诘?電極側(cè)的表面，具有包含多個(gè)納米級(jí)凸部的第l立體構(gòu)造。第1電極、發(fā)光層及第2電極中的至少第1電極，在與基板相反側(cè)的表面具有模仿了第1立體構(gòu)造的凸部的第2立體構(gòu)造。
本發(fā)明的第1顯示裝置具有根據(jù)圖像信號(hào)被驅(qū)動(dòng)的顯示屏；和發(fā)出對(duì)顯示屏進(jìn)行照明的光的發(fā)光裝置。發(fā)光裝置具有基板，并且在基板的與顯示屏相反側(cè)的表面上，從基板側(cè)依次具有第1電極、發(fā)光層及第2電極。基板在第1電極側(cè)的表面上具有包含多個(gè)納米級(jí)凸部的第1立體構(gòu)造。第1電極、發(fā)光層及第2電極中的至少第1電極，在與基板相反側(cè)的表面具有模仿了第1立體構(gòu)造的凸部的第2立體構(gòu)造。 本發(fā)明的第1發(fā)光裝置及第1顯示裝置中，在基板的第1電極側(cè)的表面設(shè)置有包含多個(gè)納米級(jí)凸部的第1立體構(gòu)造。對(duì)第1電極、發(fā)光層及第2電極中的至少第1電極，在與基板相反側(cè)的表面上設(shè)置有模仿了第1立體構(gòu)造的凸部的第2立體構(gòu)造。 一般由于基板和第1電極的折射率差大，所以在基板與第1電極之間的界面為平坦面的情況下，其反射率高。但在本發(fā)明中，由于在基板與第l電極之間的界面上設(shè)置有包含多個(gè)納米級(jí)凸部的立體構(gòu)造，所以在基板與第l電極的界面及其附近，疊層方向的折射率的變化變得平緩。由此，由于基板與第1電極的界面處的反射率低，所以，在發(fā)光層中產(chǎn)生的光透過基板與第1電極的界面的比例增大。而且，在本發(fā)明中，由于在第1電極的表面也形成有包含多個(gè)納米級(jí)凸部的立體構(gòu)造，所以，發(fā)光層成為以納米級(jí)的規(guī)模起伏的形狀。由此，與發(fā)光層為平坦形狀的情況相比，發(fā)光層的表面積增大，因此，電流密度也增大。另外，由于在第1電極上形成有包含多個(gè)納米級(jí)凸部的立體構(gòu)造，所以在發(fā)光層內(nèi)以納米級(jí)規(guī)則性地產(chǎn)生電場(chǎng)局部強(qiáng)的部分。由此，與基板為平坦的情況相比，大幅度提高了電流效率(=輝度/電流密度)和功率效率(=輝度/(電流密度X施加電壓))雙方的效率。其中，在基板上設(shè)置了包含多個(gè)微米級(jí)凸部的立體構(gòu)造的情況，與基板為平坦的情況相比，功率效率只有略微的提高。
本發(fā)明的第2發(fā)光裝置在基板上具備從基板側(cè)依次具有第1電極、發(fā)光層、第2電極及勢(shì)壘層的發(fā)光元件?；逶诘?電極側(cè)的表面具有包含多個(gè)納米級(jí)凸部的第1立體構(gòu)造。第1電極、發(fā)光層、第2電極及勢(shì)壘層都在與基板相反側(cè)的表面，具有模仿了第1立體構(gòu)造的凸部的第2立體構(gòu)造。 本發(fā)明的第2顯示裝置具有根據(jù)圖像信號(hào)被驅(qū)動(dòng)的顯示屏；和發(fā)出對(duì)顯示屏進(jìn)行照明的光的發(fā)光裝置。發(fā)光裝置具有基板，并且在基板的顯示屏側(cè)的表面上從基板側(cè)依次具有第1電極、發(fā)光層、第2電極及勢(shì)壘層?；逶诘?電極側(cè)的表面具有包含多個(gè)納米級(jí)凸部的第1立體構(gòu)造。第1電極、發(fā)光層、第2電極及勢(shì)壘層都在與基板相反側(cè)的表面，具有模仿了第1立體構(gòu)造的凸部的第2立體構(gòu)造。 本發(fā)明的第2發(fā)光裝置及第2顯示裝置中，在基板的第1電極側(cè)的表面設(shè)置有包含多個(gè)納米級(jí)凸部的第1立體構(gòu)造。第1電極、發(fā)光層、第2電極及勢(shì)壘層，都在與基板相反側(cè)的表面上設(shè)置有模仿了第1立體構(gòu)造的凸部的第2立體構(gòu)造。 一般由于大氣(或真空)與勢(shì)壘層的折射率差大，所以在大氣(或真空)與勢(shì)壘層之間的界面為平坦面的情況下，其反射率高。但在本發(fā)明中，由于在大氣(真空)與勢(shì)壘層之間的界面上設(shè)置有包含多個(gè)納米級(jí)凸部的立體構(gòu)造，所以在大氣(或真空)與勢(shì)壘層的界面及其附近，疊層方向的折射率的變化變得平緩。由此，由于大氣(或真空)與勢(shì)壘層的界面處的反射率低，所以，在發(fā)光層中產(chǎn)生的光透過大氣(或真空)與勢(shì)壘層的界面的比例增大。而且，在本發(fā)明中，由于在第1電極的表面也形成有包含多個(gè)納米級(jí)凸部的立體構(gòu)造，所以，發(fā)光層成為以納米級(jí)的規(guī)模起伏的形狀。由此，與發(fā)光層成為平坦形狀的情況相比，由于發(fā)光層的表面積增大，所以，電流密度也增大。另外，由于在第1電極上形成有包含多個(gè)納米級(jí)凸部的立體構(gòu)造，所以在發(fā)光層內(nèi)以納米級(jí)規(guī)則性地產(chǎn)生電場(chǎng)局部強(qiáng)的部分。由此，與基板為平坦的情況相比，大幅度提高了電流效率(=輝度/電流密度)及功率效率(=輝度/(電流密度X施加電壓))雙方的效率。其中，在基板上設(shè)置了包含多個(gè)微米級(jí)凸部的立體構(gòu)造的情況，與基板為平坦的情況相比，功率效率只有略微的提高。 根據(jù)本發(fā)明的第1發(fā)光裝置及第1顯示裝置，可增大在發(fā)光層中產(chǎn)生的光透過基板與第1電極的界面的比例、和電流密度，并在發(fā)光層內(nèi)以納米級(jí)規(guī)則性地產(chǎn)生電場(chǎng)局部強(qiáng)的部分，并且大幅提高了電流效率和功率效率。由此，與在基板上設(shè)置了包含多個(gè)微米級(jí)凸部的立體構(gòu)造的情況相比，可提高光的取出效率。 根據(jù)本發(fā)明的第2發(fā)光裝置及第2顯示裝置，可增大在發(fā)光層中產(chǎn)生的光透過大氣(或真空)與勢(shì)壘層的界面的比例、和電流密度，并在發(fā)光層內(nèi)以納米級(jí)規(guī)則性地產(chǎn)生電場(chǎng)局部強(qiáng)的部分，并且大幅提高了電流效率和功率效率。由此，與在基板上設(shè)置了包含多個(gè)微米級(jí)凸部的立體構(gòu)造的情況相比，可提高光的取出效率。


圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式涉及的顯示裝置的剖面圖。 圖2是圖1的照明裝置中包含的發(fā)光裝置的立體圖及剖面圖。 圖3是用于對(duì)圖2的發(fā)光裝置的作用進(jìn)行說明的示意圖。 圖4是表示電壓與輝度之間的關(guān)系的關(guān)系圖。 圖5是表示電壓與電流密度之間的關(guān)系的關(guān)系圖。 圖6是表示電流密度與電流效率之間的關(guān)系的關(guān)系圖。 圖7是表示電流密度與功率效率之間的關(guān)系的關(guān)系圖。 圖8是總結(jié)了圖4、圖6及圖7的結(jié)果的圖。 圖9是圖2的發(fā)光裝置的一個(gè)變形例的剖面圖。 圖10是圖2的發(fā)光裝置的其他變形例的立體圖及剖面圖。 圖11是用于對(duì)圖10的發(fā)光裝置的作用進(jìn)行說明的示意圖。 圖12是表示電壓與輝度之間的關(guān)系的關(guān)系圖。 圖13是表示電壓與電流密度之間的關(guān)系的關(guān)系圖。 圖14是表示電流密度與電流效率之間的關(guān)系的關(guān)系圖。 圖15是表示電流密度與功率效率之間的關(guān)系的關(guān)系圖。 圖16是總結(jié)了圖12、圖14及圖15的結(jié)果的圖。 圖中l(wèi)-顯示裝置；10-液晶顯示屏；20-照明裝置；21_發(fā)光裝置；21A-光射出
面；21B-界面；22-基板；22A、24A-立體構(gòu)造；22B-凸部；22C-頂部；22D、24B-谷部；23-發(fā)光元件；24-透明基板；25-有機(jī)EL層；26-反射電極；H-凸部的高度；L-光；P-間距。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖，對(duì)用于實(shí)施本發(fā)明的最佳實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。其中，按照以下的順序進(jìn)行說明。 1.實(shí)施方式、實(shí)施例1 (存在有機(jī)EL層及反射電極的起伏)
2.變形例1 (不存在有機(jī)EL層及反射電極的起伏)
3.變形例2 (基板的凸部為錐體狀)[OO39] 4.變形例3 (實(shí)施例2)(摻雜反射型、有勢(shì)壘層) 圖1是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式涉及的顯示裝置1的概略結(jié)構(gòu)的一例的圖。該顯示裝置1具有液晶顯示屏10 (面板)、配置在液晶顯示屏10的背面?zhèn)鹊恼彰餮b置20、支承它們的框體30、和驅(qū)動(dòng)液晶顯示屏10來顯示映像的驅(qū)動(dòng)電路(未圖示)。在該顯示裝置l中，液晶顯示屏IO的正面朝向觀察者(未圖示)側(cè)。
(液晶顯示屏IO) 液晶顯示屏10用于顯示映像。該液晶顯示屏10例如是根據(jù)映像信號(hào)，來驅(qū)動(dòng)各像素的透射型顯示屏，構(gòu)成為將液晶層夾在一對(duì)透明基板之間的構(gòu)造。液晶顯示屏10例如從照明裝置20側(cè)依次具有透明基板、像素電極、取向膜、液晶層、取向膜、共用電極、彩色濾鏡及透明基板(均未圖示)。 透明基板是相對(duì)可視光透明的基板，例如由板狀玻璃構(gòu)成。其中，在照明裝置20側(cè)的透明基板上，形成有包括與像素電極電連接的TFT(Thin Film Transistor :薄膜晶體管)及布線等的有源型驅(qū)動(dòng)電路。像素電極及共用電極例如由ITO(Indium Tin Oxide :氧化銦錫)構(gòu)成。像素電極被柵格排列或三角狀排列在透明基板上，作為每個(gè)像素的電極發(fā)揮功能。另一方面，共用電極是在彩色濾鏡上形成于一個(gè)面的電極，作為與各像素電極對(duì)置的共用電極發(fā)揮功能。取向膜例如由聚酰亞胺等高分子材料構(gòu)成，對(duì)液晶進(jìn)行取向處理。液晶層例如由VA(VerticalAlignment)模式、TN(Twisted Nematic)模式、或STN(SuperTwistedNematic)模式的液晶構(gòu)成，具有根據(jù)來自驅(qū)動(dòng)電路的施加電壓，按每個(gè)像素改變來自照明裝置20的射出光的偏光軸的朝向的功能。其中，通過以多個(gè)階段改變液晶的排列，可多級(jí)調(diào)整每個(gè)像素的透射軸的朝向。彩色濾鏡是將透過液晶層14而來的光，例如分別色分離成紅(R)、綠(G)及藍(lán)(B)三原色，或分別色分離成R、 G、 B和白(W)等四色的濾色鏡，與像素電極的排列對(duì)應(yīng)排列的彩色濾鏡。作為濾鏡排列(像素排列)，一般有帶狀排列、對(duì)角線排列、三角排列、矩形排列那樣的排列方式。偏光件是光學(xué)快門的一種，只容許某個(gè)一定的振動(dòng)方向的光(偏光)通過。偏光件分別被配置成偏光軸相互相差90度，由此，來自照明裝置20的射出光經(jīng)由液晶層透過或被遮擋。
(照明裝置20) 照明裝置20具有例如圖2 (A)所示那樣的發(fā)光裝置21，并將其作為直下型的光源。其中，圖2(A)用于立體地表示發(fā)光裝置21的圖，圖2(B)是表示圖2(A)的A-A向視方向的剖面結(jié)構(gòu)的一例的圖。發(fā)光裝置21例如具有基板22和發(fā)光元件23。發(fā)光元件23形成在基板22的一個(gè)表面上，具體而言，形成在基板22中的與液晶顯示屏10相反側(cè)的表面上。即，在將圖2(A)的發(fā)光裝置21作為圖1的照明裝置20使用的情況下，在圖1中，發(fā)光元件23被配置成與基板22的下側(cè)面對(duì)置。在本實(shí)施方式中，發(fā)光元件23為底部發(fā)射型(從基板表面中的與設(shè)置了發(fā)光層的面相反側(cè)的面取出光的方式)。發(fā)光元件23例如由有機(jī)EL元件構(gòu)成，構(gòu)成為從基板22側(cè)依次疊層了透明電極24、有機(jī)EL層25 (發(fā)光層)及反射電極26 (圖2 (B)?；?2與透明電極24相互接觸，在基板22與透明電極24之間存在界面21B。基板22中與發(fā)光元件23相反側(cè)的表面成為發(fā)光裝置21的光射出面21A，其與液晶顯示屏IO對(duì)置配置。在圖2(A)中，表示了在光射出面21A上沒有進(jìn)行任何特殊設(shè)置的情況，但也可以設(shè)置例如棱鏡片等光學(xué)片材。
(基板22)
基板22由可使有機(jī)EL層25產(chǎn)生的光透過的透明材料，例如玻璃、塑料等構(gòu)成?；?2的透過率優(yōu)選相對(duì)由有機(jī)EL層25產(chǎn)生的光為大致70%以上。可良好地作為基板22使用的塑料，例如有聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇脂(PEN)、聚酰亞胺、聚碳酸酯(PC)等。優(yōu)選基板22是具有剛性(自身支承性)的基板，但也可以是具有柔性的基板。 基板22例如圖2 (A) 、 (B)所示那樣，在透明電極24側(cè)的表面上具備沿疊層面內(nèi)的一個(gè)方向(X軸方向)具有規(guī)則性的立體構(gòu)造22A(第1立體構(gòu)造)。立體構(gòu)造22A例如構(gòu)成為，將在與X軸方向正交的方向(Y軸方向)上延伸的多個(gè)柱狀(棒狀)凸部22B沿X軸方向并列配置。凸部22B例如圖2(B)所示，優(yōu)選在頂部22C具有弧面(凸?fàn)畹那?。其原因在于，在頂?2C成為尖狀的情況下，發(fā)光元件23中與頂部22C對(duì)應(yīng)的部分容易被損壞，由此導(dǎo)致縮短壽命。除了頂部22C之外，還可以進(jìn)一步在由相鄰的2個(gè)凸部22B形成的谷部22D也形成弧面(凹狀的曲面)。這樣，在頂部22C及谷部22D都帶有弧面的情況下，立體構(gòu)造22A成為在X軸方向上波動(dòng)起伏的形狀。 另外，也可以使頂部22C及谷部22D的至少一方成為平坦。雖然優(yōu)選頂部22C和谷部22D之間的部分的表面成為傾斜面，但也可以成為與疊層方向平行的垂直面。凸部22B例如可以是半圓柱狀、梯形狀、多邊柱狀等各種形狀。而且，可以使全部的凸部22B成為相同形狀，也可以使相鄰的凸部22B彼此成為不同的形狀。另外，也可以將基板22上的多個(gè)凸部22B分類成2種以上的凸部，使每個(gè)種類成為同一形狀。 凸部22B在厚度方向(Z軸方向)及排列方向(X軸方向)的任意方向上，都成為納米級(jí)(例如在有機(jī)EL層25中產(chǎn)生的光的波段)的規(guī)模(scale)。 S卩，立體構(gòu)造22A具有納米級(jí)的規(guī)則性或周期性。凸部22B的高度H例如為50nm 275nm(優(yōu)選為50nm 192. 5nm)，凸部22B的寬度(排列方向的間距P)例如為150nm 275nm。尤其是在將間距P設(shè)定為275nm以下的情況下，可獲得高的消光比(高偏光度)的偏光。其中，由凸部22B的高度H及寬度規(guī)定的谷部22D的縱橫尺寸(aspect)比，優(yōu)選是0. 2以上2以下。其原因在于，當(dāng)縱橫尺寸比超過2時(shí)，難以在基板22上疊層發(fā)光元件23。另外，如果縱橫尺寸比小于0. 2，則界面21B及其附近的疊層方向的折射率變化變得急劇，幾乎失去了后述的全反射降低效果。 這樣，立體構(gòu)造22A成為幾何光學(xué)上接近平坦面的表面形狀。但如后述那樣，立體構(gòu)造22A表現(xiàn)出與具有單純的平坦面、微米級(jí)的規(guī)則性的立體構(gòu)造不同的特異作用。其中，在基板22由樹脂構(gòu)成的情況下，基板22的立體構(gòu)造22A可以利用例如納米級(jí)刻印技術(shù)制造。例如，立體構(gòu)造22A可以通過在支承基板上涂敷了作為基板22的材料的樹脂之后，對(duì)該樹脂沖壓出具有使立體構(gòu)造22A反轉(zhuǎn)的立體構(gòu)造的模型，并加熱或照射紫外線，來進(jìn)行制造。在基板22由玻璃構(gòu)成的情況下，例如可以如下所述來制作立體構(gòu)造22A。首先，在玻璃表面均勻地涂敷熱固化性樹脂或紫外線固化性樹脂。然后，從其上方按壓具有使立體構(gòu)造22A反轉(zhuǎn)的立體構(gòu)造的模型，使用熱或紫外線將模型的形狀轉(zhuǎn)印到樹脂表面。接著，采用活性離子蝕刻法等均勻地腐蝕(除去)表面，由此可以將立體構(gòu)造22A形成在玻璃基板上。另外，例如也可以通過在玻璃化溫度比較低的玻璃等上按壓上述的模型，通過加熱，在玻璃基板上形成立體構(gòu)造22A。
(透明電極24)
透明電極24由可透射在有機(jī)EL層25中產(chǎn)生的光的透明材料、且具有導(dǎo)電性的材 料構(gòu)成。作為這樣的材料，例如可舉出IT0、氧化錫、IZ0(氧化銦鋅)等。透明電極24形成 在基板22的立體構(gòu)造22A的表面，在與基板22相反側(cè)的表面上，具有模仿了立體構(gòu)造22A 的立體構(gòu)造24A (第2立體構(gòu)造)。S卩，立體構(gòu)造24A成為與立體構(gòu)造22A大致相同的表面 形狀，形成為將與凸部22B近似的凸部沿X軸方向排列配置而成的立體構(gòu)造的表面形狀。在 立體構(gòu)造24A中，由相鄰的2個(gè)凸部形成的谷部24B與谷部22B的深度相同或比其淺，谷部 24B的縱橫尺寸比與谷部22B的縱橫尺寸比相同或比其小。為了在基板22上形成透明電極 24時(shí)可形成納米級(jí)規(guī)模的立體構(gòu)造24A，優(yōu)選透明電極24的厚度為50nm 500nm，更優(yōu)選 為80nm 150nm。 另外，為了確保有機(jī)EL層25、透明電極24及反射電極26等的良好的有效區(qū)域，優(yōu) 選谷部24B的深度成為與谷部22B的深度相同或比其淺的深度，但也可以反之使谷部24B 的深度比谷部22B的深度深。 其中，在本說明書等中使用"模仿"這一用語進(jìn)行說明的情況下，不僅包括各立體 構(gòu)造成為同樣的表面形狀的情況，而且還包括如上述那樣改變了各立體構(gòu)造的谷部的深度 的情況。(有機(jī)EL層25) 有機(jī)EL層25例如具有從透明電極24側(cè)依次疊層空穴注入層、空穴輸送層、發(fā)光 層及電子輸送層而成的疊層構(gòu)造。其中，有機(jī)EL層25可以根據(jù)需要而包含上述例示的層 以外的層，也可以不包含空穴輸送層及電子輸送層的任意一方或雙方。這里，空穴注入層用 于提高空穴注入效率。空穴輸送層用于提高空穴向發(fā)光層的輸送效率。發(fā)光層用于通過在 透明電極24與反射電極26之間產(chǎn)生的電場(chǎng)使電子與空穴再結(jié)合，引起發(fā)光。電子輸送層 用于提高電子向發(fā)光層的輸送效率。 有機(jī)EL層25形成在透明電極24的立體構(gòu)造24A的表面，其在與基板22相反側(cè) 的表面形成為大致模仿了立體構(gòu)造24A的形狀。即，有機(jī)EL層25成為在X軸方向上，以納 米級(jí)(例如在有機(jī)EL層25中產(chǎn)生的光的波段)的規(guī)模起伏的形狀(立體構(gòu)造)。由此，在 有機(jī)EL層25 (尤其是發(fā)光層)中，從疊層方向觀察的單位面積的表面積，比有機(jī)EL層25 形成在平坦面上的情況大。其中，有機(jī)EL層25可以形成在透明電極24的表面整體，也可 以分布形成為圖案形狀。圖案形狀沒有特殊的限制，可采用條塊狀、帶狀等各種形狀。為了 在透明電極24上形成了有機(jī)EL層25時(shí)可形成上述的納米級(jí)規(guī)模的起伏，優(yōu)選有機(jī)EL層 25的厚度為50nm 1000nm(例如為可視光的波長以下。即，50nm 780nm)。
(反射電極26) 反射電極26由能夠以高反射率對(duì)在有機(jī)EL層25中產(chǎn)生的光進(jìn)行反射的材料，例 如，鋁、鉬、金、鉻、鎢、鎳、或包含它們?nèi)我庖粋€(gè)的合金等形成。反射電極26形成在有機(jī)EL 層25的表面(起伏的表面)上，其在與基板22相反側(cè)的表面成為大致模仿了有機(jī)EL層25 的表面的起伏的形狀。即，反射電極26與有機(jī)EL層25同樣，成為在X軸方向上以納米級(jí) (例如在有機(jī)EL層25中產(chǎn)生的光的波段)規(guī)模起伏的形狀(立體構(gòu)造)。
下面，對(duì)本實(shí)施方式的顯示裝置1的作用及效果進(jìn)行說明。 在本實(shí)施方式中，通過向透明電極24與反射電極26之間施加電壓，空穴從透明電 極24被導(dǎo)入到有機(jī)EL層25內(nèi)的發(fā)光層，電子從反射電極26被導(dǎo)入到有機(jī)EL層25的發(fā)
9光層。在發(fā)光層中，通過被導(dǎo)入的空穴與電子的再結(jié)合，激勵(lì)出有機(jī)EL分子，產(chǎn)生規(guī)定波長 的光。產(chǎn)生的光通過透明電極24及基板22，從光射出面21A向液晶顯示屏10的背面以面 狀射出。在液晶顯示屏10中，來自照明裝置20的入射光根據(jù)圖像信號(hào)被調(diào)制，同時(shí)被彩色 濾鏡色分離，然后向觀察側(cè)射出。由此，可進(jìn)行彩色的圖像顯示。 本實(shí)施方式中，在基板22的透明電極24側(cè)的表面上，設(shè)置有沿X軸方向具有納米 級(jí)的規(guī)則性的立體構(gòu)造22A。針對(duì)透明電極24、有機(jī)EL層25及反射電極26中的至少透明 電極24，在與基板22相反側(cè)的表面設(shè)置有模仿了立體構(gòu)造22A的立體構(gòu)造24A。 一般情 況下，由于基板22及透明電極24的折射率差大，所以，在基板22與透明電極24之間的界 面21B為平坦面的情況下，其反射率高。但在本實(shí)施方式中，由于在界面21B上設(shè)置了具有 納米級(jí)規(guī)則性的立體構(gòu)造22A，所以在界面21B及其附近，疊層方向的折射率的變化變得平 緩。由此，由于界面21B處的反射率低，所以，如圖3所示那樣，在有機(jī)EL層25中產(chǎn)生的光 L透過界面21B，從光射出面21A向外部射出的比例增大。 另外，在本實(shí)施方式中，由于在透明電極24的表面也形成了具有納米級(jí)規(guī)則性的 立體構(gòu)造24A，所以，有機(jī)EL層25 (特別是有機(jī)EL層25內(nèi)的發(fā)光層)成為以納米級(jí)規(guī)模起 伏的形狀。由此，與發(fā)光層成為平坦形狀的情況相比，發(fā)光層的表面積增大，因此，電流密度 也增大。而且，由于在透明電極24A上形成了具有納米級(jí)的規(guī)則性的立體構(gòu)造24A，所以在 發(fā)光層內(nèi)以納米級(jí)規(guī)則性地產(chǎn)生電場(chǎng)局部強(qiáng)的部分。由此，與基板22為平坦的情況、和在 基板22上設(shè)置了具有微米級(jí)的規(guī)則性的立體構(gòu)造的情況相比，電流效率(=輝度/電流密 度)及功率效率(=輝度/(電流密度X施加電壓))這雙方的效率大幅度提高。
(實(shí)施例1) 圖4是表示比較例1、比較例2及實(shí)施例1中的電壓與輝度之間的關(guān)系的圖。圖5 是表示比較例l及實(shí)施例1中的電壓與電流密度之間的關(guān)系的圖。圖6是表示比較例1、比 較例2及實(shí)施例1中的電流密度與電流效率(=輝度/電流密度)的關(guān)系的圖。圖7是表 示比較例1、比較例2及實(shí)施例1中的電流密度與功率效率(=輝度/(電流密度X施加電 壓))的關(guān)系的圖。圖8是總結(jié)了圖4、圖6及圖7的結(jié)果的圖。 比較例1、比較例2及實(shí)施例1中，都使用了石英玻璃、水晶、無堿玻璃、磷酸鹽玻璃 等作為基板22的材料，使用了 IT0作為透明電極24的材料。在比較例1、比較例2及實(shí)施 例1中，將有機(jī)EL層的厚度設(shè)定為300nm。而且，在比較例1中，將界面21B平坦化，在比較 例2中，在界面21B上設(shè)置了具有微米級(jí)的規(guī)則性的立體構(gòu)造，在實(shí)施例1中，如上述實(shí)施 方式那樣，在界面21B上設(shè)置了具有納米級(jí)的規(guī)則性的立體構(gòu)造22A。在比較例2及實(shí)施例 1中，都通過在X軸方向并列排列沿Y軸方向延伸的多個(gè)柱狀(棒狀)的凸部，形成了立體 構(gòu)造。這里，將比較例2的凸部的高度設(shè)定為20iim，將間距設(shè)定為50iim。另一方面，將實(shí) 施例1的凸部(凸部22B)的高度設(shè)定為50nm、將間距(P)設(shè)定為150nm。
由圖4可知，在實(shí)施例1中獲得了比較例1的輝度的3. 9倍的輝度。而在比較例2 中，只獲得了比較例1的輝度的3.4倍的輝度。由圖5可知，在實(shí)施例1中，獲得了比較例 1的電流密度的3.4倍的電流密度。由圖6可知，在實(shí)施例1中，獲得了比較例1的電流效 率的1. 3倍的電流效率。而在比較例2中，只獲得了比較例1的電流效率大致相同的電流 效率。由圖7可知，在實(shí)施例1中，獲得了比較例1的功率效率的1.7倍的功率效率。而在 比較例 中，只獲得了比較例1的功率效率的1. 2倍的功率效率。
由此可知，在基板22上設(shè)置了具有微米級(jí)規(guī)則性的立體構(gòu)造的情況下，與基板22
為平坦的情況相比，電流效率幾乎不會(huì)提高，只是稍微提高了功率效率。而在本實(shí)施方式
中，則大幅提高了電流效率及功率效率雙方。因此，與基板22為平坦的情況、和在基板22
上設(shè)置了具有微米級(jí)規(guī)則性的立體構(gòu)造的情況相比，可以提高光的取出效率。 以上通過列舉實(shí)施方式說明了本發(fā)明，但本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，可以進(jìn)行
各種變形。(變形例l) 例如，在上述實(shí)施方式中，有機(jī)EL層25及反射電極26都受基板22的凸部22B的
影響，成為了起伏的形狀，但也可以成為大致平坦的形狀。例如，可以如圖9所示那樣，使有
機(jī)EL層25及反射電極26的與基板22相反側(cè)的表面成為大致平坦的形狀。 而且，在上述的實(shí)施方式中，說明了將透明電極24作為陽極，將反射電極26作為
陰極的情況，但也可以將陽極和陰極顛倒，使透明電極24作為陰極，使反射電極26作為陽極。(變形例2) 并且，在上述實(shí)施方式中，立體構(gòu)造22A通過在X軸方向并列排列沿Y軸方向延伸 的多個(gè)柱狀的凸部22B而構(gòu)成，但例如也可以通過在X軸方向及Y軸方向二維配置錐體狀 的凸部而構(gòu)成。(變形例3(實(shí)施例2)) 另外，在上述實(shí)施方式中，發(fā)光元件23為底部發(fā)射型，但也可以是頂部發(fā)射型。具 體而言，發(fā)光元件23也可以形成在基板22中的液晶顯示屏10側(cè)的表面上。該情況下，發(fā) 光元件23例如圖IO(A)、 (B)所示那樣，從基板22側(cè)依次疊層反射電極26、有機(jī)EL層25、 透明電極24及勢(shì)壘層27而構(gòu)成，光射出面21A成為透明電極24側(cè)。上述勢(shì)壘層27例如 由SiN等折射率比較大的材料構(gòu)成。其中，圖10(A)是表示本變形例涉及的發(fā)光裝置21的 立體圖，圖10(B)是表示圖10(A)的A-A向視方向的剖面結(jié)構(gòu)的一例的圖。
在本變形例中，反射電極26形成在基板22的立體構(gòu)造22A的表面，在與基板22 相反側(cè)的表面上具有模仿了立體構(gòu)造22A的立體構(gòu)造26A。 S卩，立體構(gòu)造26A成為大致與 立體構(gòu)造22A同樣的表面形狀，形成為沿X軸方向并列排列與凸部22B近似的凸部而構(gòu)成 的立體構(gòu)造的表面形狀。在立體構(gòu)造26A中，由相鄰的2個(gè)凸部形成的谷部26B成為與谷 部22B的深度相同或比其淺的深度，谷部26B的縱橫尺寸比與谷部22B的縱橫尺寸比相同 或比其小。為了在基板22上形成了反射電極26時(shí)可形成納米級(jí)規(guī)模的立體構(gòu)造26A，優(yōu)選 反射電極26的厚度為50nm 300nm，更優(yōu)選為80nm 150nm。 在本變形例中，有機(jī)EL層25形成在反射電極26的立體構(gòu)造26A的表面，在與基 板22相反側(cè)的表面成為大致模仿了立體構(gòu)造26A的形狀。即，有機(jī)EL層25成為在X軸方 向上以納米級(jí)(例如在有機(jī)EL層25中產(chǎn)生的光的波段)的規(guī)模起伏的形狀(立體構(gòu)造)。 由此，在有機(jī)EL層25 (特別是發(fā)光層)中，從疊層方向觀察的單位面積的表面積比有機(jī)EL 層5形成在平坦面上的情況大。其中，有機(jī)EL層25可以形成在反射電極26的表面整體， 也可以分布形成為圖案形狀。圖案形狀沒有特殊的限制，可采用塊狀、帶狀等各種形狀。為 了在反射電極26上形成了有機(jī)EL層25時(shí)可形成上述的納米級(jí)規(guī)模的起伏，優(yōu)選有機(jī)EL 層25的厚度為50nm 1000nm(例如為可視光的波長以下。即、50nm 780nm)。
在本變形例中，透明電極24形成在有機(jī)EL層25的表面(起伏的表面)，在與基 板22相反側(cè)的表面成為大致模仿了有機(jī)EL層25表面的起伏的形狀。S卩，透明電極24與 有機(jī)EL層25同樣，成為在X軸方向上以納米級(jí)(例如在有機(jī)EL層25中產(chǎn)生的光的波段) 的規(guī)模起伏的形狀(立體構(gòu)造)。另外，在本變形例中，透明電極24例如由IZ0、 IT0或具 有10nm程度以下的膜厚的金屬薄膜等構(gòu)成。 在本變形例涉及的顯示裝置中，通過向透明電極24與反射電極26之間施加電壓， 空穴從透明電極24被導(dǎo)入到有機(jī)EL層25內(nèi)的發(fā)光層，電子從反射電極26被導(dǎo)入到有機(jī) EL層25的發(fā)光層。在發(fā)光層中，通過被導(dǎo)入的空穴和電子的再結(jié)合，激勵(lì)出有機(jī)EL分子， 產(chǎn)生規(guī)定波長的光。產(chǎn)生的光經(jīng)由透明電極24從光射出面21A向液晶顯示屏10的背面以 面狀射出。在液晶顯示屏10中，來自照明裝置20的入射光根據(jù)圖像信號(hào)被調(diào)制，同時(shí)被彩 色濾鏡色分離，然后向觀察側(cè)射出。由此，可進(jìn)行彩色的圖像顯示。 另外，本變形例在基板22的反射電極26側(cè)的表面上，設(shè)置了在X軸方向上具有納 米級(jí)的規(guī)則性的立體構(gòu)造26A。針對(duì)反射電極26、有機(jī)EL層25、透明電極24及勢(shì)壘層27 中的至少反射電極26，在與基板22相反側(cè)的表面設(shè)置有模仿了立體構(gòu)造22A的立體構(gòu)造 26A。并且，在立體構(gòu)造26A的表面上疊層了有機(jī)EL層25、透明電極24及勢(shì)壘層27。有機(jī) EL層25、透明電極24及勢(shì)壘層27中與基板22相反側(cè)的表面，成為在X軸方向以納米級(jí)規(guī) 模起伏的形狀，具有納米級(jí)的規(guī)則性。 —般情況下，由于大氣(或真空)與勢(shì)壘層27的折射率差大，所以在大氣(或真 空)與勢(shì)壘層27之間的界面為平坦面的情況下，其反射率高。但在本實(shí)施方式中，由于在 其界面上設(shè)置有模仿了具有納米級(jí)規(guī)則性的立體構(gòu)造22A的規(guī)則性構(gòu)造，所以在光射出面 21A及其附近，疊層方向的折射率的變化變得平緩。由此，由于界面處的反射率低，所以，如 圖11所示那樣，在有機(jī)EL層25中產(chǎn)生的光L從光射出面21A向外部射出的比例增大。
而且，在本變形例中，由于在反射電極26的表面也形成了具有納米級(jí)規(guī)則性的立 體構(gòu)造，所以，有機(jī)EL層25(特別是有機(jī)EL層25內(nèi)的發(fā)光層)成為以納米級(jí)規(guī)模起伏的 形狀。由此，與發(fā)光層成為平坦形狀的情況相比，由于發(fā)光層的表面積增大，所以電流密度 也增大。并且，由于在反射電極26上形成了具有納米級(jí)的規(guī)則性的立體構(gòu)造，所以在發(fā)光 層內(nèi)以納米級(jí)規(guī)則性產(chǎn)生電場(chǎng)局部強(qiáng)的部分。由此，與基板22為平坦的情況、和在基板22 上設(shè)置了具有微米級(jí)的規(guī)則性的立體構(gòu)造的情況相比，大幅度提高了電流效率(=輝度/ 電流密度)及功率效率(=輝度/(電流密度X施加電壓))雙方的效率。
圖12是表示比較例1及實(shí)施例2 (本變形例涉及的實(shí)施例)中的電壓與輝度之間 的關(guān)系的圖。圖13是表示比較例1及實(shí)施例2中的電壓與電流密度之間的關(guān)系的圖。圖 14是表示比較例1及實(shí)施例2中的電流密度與電流效率(=輝度/電流密度)之間的關(guān)系 的圖。圖15是表示比較例1及實(shí)施例2中的電流密度與功率效率(=輝度/(電流密度X 施加電壓))之間的關(guān)系的圖。圖16是總結(jié)了圖12、圖14及圖15的結(jié)果的圖。
在比較例1及實(shí)施例2中，使用了石英玻璃、水晶、無堿玻璃、磷酸鹽玻璃等作為基 板22的材料，使用了 IT0作為透明電極24的材料。在比較例1及實(shí)施例2中，將有機(jī)EL層 的厚度設(shè)定為300nm。而且，在比較例1中，將界面21B平坦化，在實(shí)施例2中，在界面21B 上設(shè)置了具有納米級(jí)規(guī)則性的立體構(gòu)造22A。在實(shí)施例2中，通過在X軸方向并列排列沿Y 軸方向延伸的多個(gè)柱狀(棒狀)的凸部，形成了立體構(gòu)造。這里，將實(shí)施例2的凸部(凸部
1222B)的高度設(shè)定為50 ii m，將間距設(shè)定為150 y m。 由圖12可知，在實(shí)施例2中，獲得了比較例1的輝度的4. 2倍的輝度。由圖13中 可知，在實(shí)施例2中，獲得了比較例1的電流密度的3. 5倍的電流密度。由圖14可知，在實(shí) 施例2中，獲得了比較例1的電流效率的2. 5倍的電流效率。由圖15可知，在實(shí)施例2中， 獲得了比較例1的功率效率的3. 0倍的功率效率。 由此可知，在本變形例中，大幅提高了電流效率和功率效率雙方的效率。因此，與 將基板22的界面21B平坦化的情況、和在基板22上設(shè)置了具有微米級(jí)規(guī)則性的立體構(gòu)造 的情況相比，可提高光的取出效率。 另外，本發(fā)明的發(fā)光裝置除了適用于上述的顯示裝置以外，還可以應(yīng)用在各種AV 設(shè)備、照明器具等中。
權(quán)利要求
一種發(fā)光裝置，其特征在于，在基板上具備從上述基板側(cè)依次具有第1電極、發(fā)光層及第2電極的發(fā)光元件，上述基板在上述第1電極側(cè)的表面，具有包含多個(gè)納米級(jí)凸部的第1立體構(gòu)造，上述第1電極、上述發(fā)光層及上述第2電極中的至少上述第1電極，在與上述基板相反側(cè)的表面具有模仿了上述第1立體構(gòu)造的凸部的第2立體構(gòu)造。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的發(fā)光裝置，其特征在于，上述第1立體構(gòu)造中包含的多個(gè)凸部相互成為同一形狀。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的發(fā)光裝置，其特征在于，上述第1立體構(gòu)造具有2種以上的凸部，上述凸部按每個(gè)種類成為同一形狀。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的發(fā)光裝置，其特征在于，上述多個(gè)凸部在疊層面內(nèi)的至少第1方向上具有納米級(jí)的規(guī)則性。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的發(fā)光裝置，其特征在于，上述多個(gè)凸部沿著與上述第1方向正交的方向延伸形成，并且并列配置在上述第1方向上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的發(fā)光裝置，其特征在于，上述第1立體構(gòu)造的縱橫尺寸比為0. 2以上、2以下。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的發(fā)光裝置，其特征在于，上述第1電極的第2立體構(gòu)造在頂部具有弧面。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的發(fā)光裝置，其特征在于，上述基板及上述第1電極都由可使在上述發(fā)光層產(chǎn)生的光透射的透明材料形成。
9. 一種發(fā)光裝置，其特征在于，在基板上具備從上述基板側(cè)依次具有第1電極、發(fā)光層、第2電極及勢(shì)壘層的發(fā)光元件，上述基板在上述第1電極側(cè)的表面，具有包含多個(gè)納米級(jí)凸部的第1立體構(gòu)造，上述第1電極、上述發(fā)光層、上述第2電極及上述勢(shì)壘層，都在與上述基板相反側(cè)的表面具有模仿了上述第1立體構(gòu)造的凸部的第2立體構(gòu)造。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)光裝置，其特征在于，上述第1立體構(gòu)造中包含的多個(gè)凸部相互成為同一形狀。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)光裝置，其特征在于，上述第1立體構(gòu)造具有2種以上的凸部，上述凸部按每個(gè)類型成為同一形狀。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9至11中任意一項(xiàng)所述的發(fā)光裝置，其特征在于，上述多個(gè)凸部在疊層面內(nèi)的至少第1方向上具有納米級(jí)的規(guī)則性。
13. —種顯示裝置，其特征在于，具有根據(jù)圖像信號(hào)被驅(qū)動(dòng)的顯示屏；禾口發(fā)出對(duì)上述顯示屏進(jìn)行照明的光的發(fā)光裝置；上述發(fā)光裝置具有基板，并且在上述基板與上述顯示屏相反側(cè)的表面上，從上述基板側(cè)依次具有第1電極、發(fā)光層及第2電極，上述基板在上述第1電極側(cè)的表面具有包含多個(gè)納米級(jí)凸部的第1立體構(gòu)造，上述第1電極、上述發(fā)光層及上述第2電極中的至少上述第1電極，在與上述基板相反側(cè)的表面具有模仿了上述第1立體構(gòu)造的凸部的第2立體構(gòu)造。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的顯示裝置，其特征在于，上述第1立體構(gòu)造中包含的多個(gè)凸部相互成為同一形狀。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的顯示裝置，其特征在于，上述第1立體構(gòu)造具有2種以上的凸部，上述凸部按每個(gè)種類成為同一形狀。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13至15中任意一項(xiàng)所述的顯示裝置，其特征在于，上述多個(gè)凸部在疊層面內(nèi)的至少第1方向上具有納米級(jí)的規(guī)則性。
17. —種顯示裝置，其特征在于，具有根據(jù)圖像信號(hào)被驅(qū)動(dòng)的顯示屏；禾口發(fā)出對(duì)上述顯示屏進(jìn)行照明的光的發(fā)光裝置；上述發(fā)光裝置具有基板，并且在上述基板的上述顯示屏側(cè)的表面上，從上述基板側(cè)依次具有第1電極、發(fā)光層、第2電極及勢(shì)壘層，上述基板在上述第1電極側(cè)的表面具有包含多個(gè)納米級(jí)凸部的第1立體構(gòu)造，上述第1電極、上述發(fā)光層、上述第2電極及上述勢(shì)壘層，都在與上述基板相反側(cè)的表面具有模仿了上述第1立體構(gòu)造的凸部的第2立體構(gòu)造。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的顯示裝置，其特征在于，上述第1立體構(gòu)造中包含的多個(gè)凸部相互成為同一形狀。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的顯示裝置，其特征在于，上述第1立體構(gòu)造具有2種以上的凸部，上述凸部按每個(gè)種類成為同一形狀。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17至19中任意一項(xiàng)所述的顯示裝置，其特征在于，上述多個(gè)凸部在疊層面內(nèi)的至少第1方向上具有納米級(jí)的規(guī)則性。
全文摘要
本發(fā)明涉及光的取出效率高的發(fā)光裝置及具備了該發(fā)光裝置的顯示裝置。在基板(22)上，設(shè)置有從基板(22)側(cè)依次具有透明電極(24)、有機(jī)EL層(25)及反射電極(26)的發(fā)光元件(23)。在基板(22)的透明電極(24)側(cè)的表面，設(shè)置有在X軸方向上具有納米級(jí)規(guī)則性的立體構(gòu)造(22A)。針對(duì)透明電極(24)、有機(jī)EL層(25)及反射電極(26)中的至少透明電極(24)，在與基板(22)相反側(cè)的表面設(shè)置有模仿了立體構(gòu)造(22A)的立體構(gòu)造(24A)。
文檔編號(hào)H01L51/52GK101752404SQ20091025354
公開日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2009年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月8日
發(fā)明者榎本正, 若生仁志, 蟻坂裕一, 谷田部透, 長谷川隼人 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社