CN101752404A - 发光装置及显示装置 - Google Patents

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CN101752404A CN200910253546A CN200910253546A CN101752404A CN 101752404 A CN101752404 A CN 101752404A CN 200910253546 A CN200910253546 A CN 200910253546A CN 200910253546 A CN200910253546 A CN 200910253546A CN 101752404 A CN101752404 A CN 101752404A
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蚁坂裕一
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Abstract

本发明涉及光的取出效率高的发光装置及具备了该发光装置的显示装置。在基板(22)上，设置有从基板(22)侧依次具有透明电极(24)、有机EL层(25)及反射电极(26)的发光元件(23)。在基板(22)的透明电极(24)侧的表面，设置有在X轴方向上具有纳米级规则性的立体构造(22A)。针对透明电极(24)、有机EL层(25)及反射电极(26)中的至少透明电极(24)，在与基板(22)相反侧的表面设置有模仿了立体构造(22A)的立体构造(24A)。

Description

发光装置及显示装置
技术领域
本发明涉及具备有机电致发光元件(有机EL元件)等发光元件的发光装置以及具备该发光装置的显示装置。
背景技术
以往，在液晶显示装置的背光灯中广泛使用了冷阴极型荧光灯。冷阴极型荧光灯虽然在发光波段、辉度等方面具有良好的特性，但存在着为了照明整个面，需要反射板、导光板等，导致部件的成本高、消耗电力高等有待于改善的问题。因此，近年来提出了一种将有机EL元件作为背光灯使用的液晶显示装置(参照专利文献1)。有机EL元件是自发光元件，能够通过薄膜工艺进行制造，并具有消耗电力低、波长选择范围宽等诸多优点。
一般情况下，有机EL元件构成为在玻璃基板等透明基板上叠层了作为阳极的透明电极、包含有机EL层的发光层以及作为阴极的反射电极的构造。透明电极例如由ITO(Indium Tin Oxide)等形成，反射电极由Al(铝)等形成。发光层例如成为空穴输送层、有机EL层及电子输送层的叠层构造。
在这样构成的有机EL元件中，通过在透明电极与反射电极之间施加直流电压，从透明电极注入的空穴(holl)经过空穴输送层被导入到有机EL层，而从反射电极注入的电子经过电子输送层被导入到有机EL层。在有机EL层中，通过被导入的空穴与电子发生再结合，产生规定波长的光，所产生的光通过透明电极和透明基板射出到外部。
但是，在这种有机EL元件中，存在着发光层中产生的光的取出效率低的问题。作为其原因之一，例如可举出有机EL元件内的各层的界面处的反射。因此，例如在专利文献2中，提出了一种在透明基板的表面上设置微米级(micro order)的凹凸，针对发光层设置仿照了该凹凸的弯曲形状的技术。由此，可使由发光层产生的光中在反射电极侧被反射而回到发光层的光，在发光层的弯曲形状的部分透过，从而可提高光的取出效率。
[专利文献1]特开平10-125461号公报
[专利文献2]特开2006-351211号公报
但是，在上述专利文献2的方法中，光的取出效率还不够充分，要求进行进一步的改良。
发明内容
本发明为了解决上述问题点而提出，其目的在于，提供一种光的取出效率高的发光装置以及具备该发光装置的显示装置。
本发明的第1发光装置在基板上具备从基板侧依次具有第1电极、发光层及第2电极的发光元件。基板在第1电极侧的表面，具有包含多个纳米级凸部的第1立体构造。第1电极、发光层及第2电极中的至少第1电极，在与基板相反侧的表面具有模仿了第1立体构造的凸部的第2立体构造。
本发明的第1显示装置具有：根据图像信号被驱动的显示屏；和发出对显示屏进行照明的光的发光装置。发光装置具有基板，并且在基板的与显示屏相反侧的表面上，从基板侧依次具有第1电极、发光层及第2电极。基板在第1电极侧的表面上具有包含多个纳米级凸部的第1立体构造。第1电极、发光层及第2电极中的至少第1电极，在与基板相反侧的表面具有模仿了第1立体构造的凸部的第2立体构造。
本发明的第1发光装置及第1显示装置中，在基板的第1电极侧的表面设置有包含多个纳米级凸部的第1立体构造。对第1电极、发光层及第2电极中的至少第1电极，在与基板相反侧的表面上设置有模仿了第1立体构造的凸部的第2立体构造。一般由于基板和第1电极的折射率差大，所以在基板与第1电极之间的界面为平坦面的情况下，其反射率高。但在本发明中，由于在基板与第1电极之间的界面上设置有包含多个纳米级凸部的立体构造，所以在基板与第1电极的界面及其附近，叠层方向的折射率的变化变得平缓。由此，由于基板与第1电极的界面处的反射率低，所以，在发光层中产生的光透过基板与第1电极的界面的比例增大。而且，在本发明中，由于在第1电极的表面也形成有包含多个纳米级凸部的立体构造，所以，发光层成为以纳米级的规模起伏的形状。由此，与发光层为平坦形状的情况相比，发光层的表面积增大，因此，电流密度也增大。另外，由于在第1电极上形成有包含多个纳米级凸部的立体构造，所以在发光层内以纳米级规则性地产生电场局部强的部分。由此，与基板为平坦的情况相比，大幅度提高了电流效率(＝辉度/电流密度)和功率效率(＝辉度/(电流密度×施加电压))双方的效率。其中，在基板上设置了包含多个微米级凸部的立体构造的情况，与基板为平坦的情况相比，功率效率只有略微的提高。
本发明的第2发光装置在基板上具备从基板侧依次具有第1电极、发光层、第2电极及势垒层的发光元件。基板在第1电极侧的表面具有包含多个纳米级凸部的第1立体构造。第1电极、发光层、第2电极及势垒层都在与基板相反侧的表面，具有模仿了第1立体构造的凸部的第2立体构造。
本发明的第2显示装置具有：根据图像信号被驱动的显示屏；和发出对显示屏进行照明的光的发光装置。发光装置具有基板，并且在基板的显示屏侧的表面上从基板侧依次具有第1电极、发光层、第2电极及势垒层。基板在第1电极侧的表面具有包含多个纳米级凸部的第1立体构造。第1电极、发光层、第2电极及势垒层都在与基板相反侧的表面，具有模仿了第1立体构造的凸部的第2立体构造。
本发明的第2发光装置及第2显示装置中，在基板的第1电极侧的表面设置有包含多个纳米级凸部的第1立体构造。第1电极、发光层、第2电极及势垒层，都在与基板相反侧的表面上设置有模仿了第1立体构造的凸部的第2立体构造。一般由于大气(或真空)与势垒层的折射率差大，所以在大气(或真空)与势垒层之间的界面为平坦面的情况下，其反射率高。但在本发明中，由于在大气(真空)与势垒层之间的界面上设置有包含多个纳米级凸部的立体构造，所以在大气(或真空)与势垒层的界面及其附近，叠层方向的折射率的变化变得平缓。由此，由于大气(或真空)与势垒层的界面处的反射率低，所以，在发光层中产生的光透过大气(或真空)与势垒层的界面的比例增大。而且，在本发明中，由于在第1电极的表面也形成有包含多个纳米级凸部的立体构造，所以，发光层成为以纳米级的规模起伏的形状。由此，与发光层成为平坦形状的情况相比，由于发光层的表面积增大，所以，电流密度也增大。另外，由于在第1电极上形成有包含多个纳米级凸部的立体构造，所以在发光层内以纳米级规则性地产生电场局部强的部分。由此，与基板为平坦的情况相比，大幅度提高了电流效率(＝辉度/电流密度)及功率效率(＝辉度/(电流密度×施加电压))双方的效率。其中，在基板上设置了包含多个微米级凸部的立体构造的情况，与基板为平坦的情况相比，功率效率只有略微的提高。
根据本发明的第1发光装置及第1显示装置，可增大在发光层中产生的光透过基板与第1电极的界面的比例、和电流密度，并在发光层内以纳米级规则性地产生电场局部强的部分，并且大幅提高了电流效率和功率效率。由此，与在基板上设置了包含多个微米级凸部的立体构造的情况相比，可提高光的取出效率。
根据本发明的第2发光装置及第2显示装置，可增大在发光层中产生的光透过大气(或真空)与势垒层的界面的比例、和电流密度，并在发光层内以纳米级规则性地产生电场局部强的部分，并且大幅提高了电流效率和功率效率。由此，与在基板上设置了包含多个微米级凸部的立体构造的情况相比，可提高光的取出效率。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式涉及的显示装置的剖面图。
图2是图1的照明装置中包含的发光装置的立体图及剖面图。
图3是用于对图2的发光装置的作用进行说明的示意图。
图4是表示电压与辉度之间的关系的关系图。
图5是表示电压与电流密度之间的关系的关系图。
图6是表示电流密度与电流效率之间的关系的关系图。
图7是表示电流密度与功率效率之间的关系的关系图。
图8是总结了图4、图6及图7的结果的图。
图9是图2的发光装置的一个变形例的剖面图。
图10是图2的发光装置的其他变形例的立体图及剖面图。
图11是用于对图10的发光装置的作用进行说明的示意图。
图12是表示电压与辉度之间的关系的关系图。
图13是表示电压与电流密度之间的关系的关系图。
图14是表示电流密度与电流效率之间的关系的关系图。
图15是表示电流密度与功率效率之间的关系的关系图。
图16是总结了图12、图14及图15的结果的图。
图中：1-显示装置；10-液晶显示屏；20-照明装置；21-发光装置；21A-光射出面；21B-界面；22-基板；22A、24A-立体构造；22B-凸部；22C-顶部；22D、24B-谷部；23-发光元件；24-透明基板；25-有机EL层；26-反射电极；H-凸部的高度；L-光；P-间距。
具体实施方式
下面，参照附图，对用于实施本发明的最佳实施方式进行详细说明。其中，按照以下的顺序进行说明。
1.实施方式、实施例1(存在有机EL层及反射电极的起伏)
2.变形例1(不存在有机EL层及反射电极的起伏)
3.变形例2(基板的凸部为锥体状)
4.变形例3(实施例2)(掺杂反射型、有势垒层)
图1是表示本发明的一个实施方式涉及的显示装置1的概略结构的一例的图。该显示装置1具有：液晶显示屏10(面板)、配置在液晶显示屏10的背面侧的照明装置20、支承它们的框体30、和驱动液晶显示屏10来显示映像的驱动电路(未图示)。在该显示装置1中，液晶显示屏10的正面朝向观察者(未图示)侧。
(液晶显示屏10)
液晶显示屏10用于显示映像。该液晶显示屏10例如是根据映像信号，来驱动各像素的透射型显示屏，构成为将液晶层夹在一对透明基板之间的构造。液晶显示屏10例如从照明装置20侧依次具有透明基板、像素电极、取向膜、液晶层、取向膜、共用电极、彩色滤镜及透明基板(均未图示)。
透明基板是相对可视光透明的基板，例如由板状玻璃构成。其中，在照明装置20侧的透明基板上，形成有包括与像素电极电连接的TFT(Thin Film Transistor：薄膜晶体管)及布线等的有源型驱动电路。像素电极及共用电极例如由ITO(Indium Tin Oxide：氧化铟锡)构成。像素电极被栅格排列或三角状排列在透明基板上，作为每个像素的电极发挥功能。另一方面，共用电极是在彩色滤镜上形成于一个面的电极，作为与各像素电极对置的共用电极发挥功能。取向膜例如由聚酰亚胺等高分子材料构成，对液晶进行取向处理。液晶层例如由VA(VerticalAlignment)模式、TN(Twisted Nematic)模式、或STN(Super TwistedNematic)模式的液晶构成，具有根据来自驱动电路的施加电压，按每个像素改变来自照明装置20的射出光的偏光轴的朝向的功能。其中，通过以多个阶段改变液晶的排列，可多级调整每个像素的透射轴的朝向。彩色滤镜是将透过液晶层14而来的光，例如分别色分离成红(R)、绿(G)及蓝(B)三原色，或分别色分离成R、G、B和白(W)等四色的滤色镜，与像素电极的排列对应排列的彩色滤镜。作为滤镜排列(像素排列)，一般有带状排列、对角线排列、三角排列、矩形排列那样的排列方式。偏光件是光学快门的一种，只容许某个一定的振动方向的光(偏光)通过。偏光件分别被配置成偏光轴相互相差90度，由此，来自照明装置20的射出光经由液晶层透过或被遮挡。
(照明装置20)
照明装置20具有例如图2(A)所示那样的发光装置21，并将其作为直下型的光源。其中，图2(A)用于立体地表示发光装置21的图，图2(B)是表示图2(A)的A-A向视方向的剖面结构的一例的图。发光装置21例如具有基板22和发光元件23。发光元件23形成在基板22的一个表面上，具体而言，形成在基板22中的与液晶显示屏10相反侧的表面上。即，在将图2(A)的发光装置21作为图1的照明装置20使用的情况下，在图1中，发光元件23被配置成与基板22的下侧面对置。在本实施方式中，发光元件23为底部发射型(从基板表面中的与设置了发光层的面相反侧的面取出光的方式)。发光元件23例如由有机EL元件构成，构成为从基板22侧依次叠层了透明电极24、有机EL层25(发光层)及反射电极26(图2(B)。基板22与透明电极24相互接触，在基板22与透明电极24之间存在界面21B。基板22中与发光元件23相反侧的表面成为发光装置21的光射出面21A，其与液晶显示屏10对置配置。在图2(A)中，表示了在光射出面21A上没有进行任何特殊设置的情况，但也可以设置例如棱镜片等光学片材。
(基板22)
基板22由可使有机EL层25产生的光透过的透明材料，例如玻璃、塑料等构成。基板22的透过率优选相对由有机EL层25产生的光为大致70％以上。可良好地作为基板22使用的塑料，例如有聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇脂(PEN)、聚酰亚胺、聚碳酸酯(PC)等。优选基板22是具有刚性(自身支承性)的基板，但也可以是具有柔性的基板。
基板22例如图2(A)、(B)所示那样，在透明电极24侧的表面上具备沿叠层面内的一个方向(X轴方向)具有规则性的立体构造22A(第1立体构造)。立体构造22A例如构成为，将在与X轴方向正交的方向(Y轴方向)上延伸的多个柱状(棒状)凸部22B沿X轴方向并列配置。凸部22B例如图2(B)所示，优选在顶部22C具有弧面(凸状的曲面。其原因在于，在顶部22C成为尖状的情况下，发光元件23中与顶部22C对应的部分容易被损坏，由此导致缩短寿命。除了顶部22C之外，还可以进一步在由相邻的2个凸部22B形成的谷部22D也形成弧面(凹状的曲面)。这样，在顶部22C及谷部22D都带有弧面的情况下，立体构造22A成为在X轴方向上波动起伏的形状。
另外，也可以使顶部22C及谷部22D的至少一方成为平坦。虽然优选顶部22C和谷部22D之间的部分的表面成为倾斜面，但也可以成为与叠层方向平行的垂直面。凸部22B例如可以是半圆柱状、梯形状、多边柱状等各种形状。而且，可以使全部的凸部22B成为相同形状，也可以使相邻的凸部22B彼此成为不同的形状。另外，也可以将基板22上的多个凸部22B分类成2种以上的凸部，使每个种类成为同一形状。
凸部22B在厚度方向(Z轴方向)及排列方向(X轴方向)的任意方向上，都成为纳米级(例如在有机EL层25中产生的光的波段)的规模(scale)。即，立体构造22A具有纳米级的规则性或周期性。凸部22B的高度H例如为50nm～275nm(优选为50nm～192.5nm)，凸部22B的宽度(排列方向的间距P)例如为150nm～275nm。尤其是在将间距P设定为275nm以下的情况下，可获得高的消光比(高偏光度)的偏光。其中，由凸部22B的高度H及宽度规定的谷部22D的纵横尺寸(aspect)比，优选是0.2以上2以下。其原因在于，当纵横尺寸比超过2时，难以在基板22上叠层发光元件23。另外，如果纵横尺寸比小于0.2，则界面21B及其附近的叠层方向的折射率变化变得急剧，几乎失去了后述的全反射降低效果。
这样，立体构造22A成为几何光学上接***坦面的表面形状。但如后述那样，立体构造22A表现出与具有单纯的平坦面、微米级的规则性的立体构造不同的特异作用。其中，在基板22由树脂构成的情况下，基板22的立体构造22A可以利用例如纳米级刻印技术制造。例如，立体构造22A可以通过在支承基板上涂敷了作为基板22的材料的树脂之后，对该树脂冲压出具有使立体构造22A反转的立体构造的模型，并加热或照射紫外线，来进行制造。在基板22由玻璃构成的情况下，例如可以如下所述来制作立体构造22A。首先，在玻璃表面均匀地涂敷热固化性树脂或紫外线固化性树脂。然后，从其上方按压具有使立体构造22A反转的立体构造的模型，使用热或紫外线将模型的形状转印到树脂表面。接着，采用活性离子蚀刻法等均匀地腐蚀(除去)表面，由此可以将立体构造22A形成在玻璃基板上。另外，例如也可以通过在玻璃化温度比较低的玻璃等上按压上述的模型，通过加热，在玻璃基板上形成立体构造22A。
(透明电极24)
透明电极24由可透射在有机EL层25中产生的光的透明材料、且具有导电性的材料构成。作为这样的材料，例如可举出ITO、氧化锡、IZO(氧化铟锌)等。透明电极24形成在基板22的立体构造22A的表面，在与基板22相反侧的表面上，具有模仿了立体构造22A的立体构造24A(第2立体构造)。即，立体构造24A成为与立体构造22A大致相同的表面形状，形成为将与凸部22B近似的凸部沿X轴方向排列配置而成的立体构造的表面形状。在立体构造24A中，由相邻的2个凸部形成的谷部24B与谷部22B的深度相同或比其浅，谷部24B的纵横尺寸比与谷部22B的纵横尺寸比相同或比其小。为了在基板22上形成透明电极24时可形成纳米级规模的立体构造24A，优选透明电极24的厚度为50nm～500nm，更优选为80nm～150nm。
另外，为了确保有机EL层25、透明电极24及反射电极26等的良好的有效区域，优选谷部24B的深度成为与谷部22B的深度相同或比其浅的深度，但也可以反之使谷部24B的深度比谷部22B的深度深。
其中，在本说明书等中使用“模仿”这一用语进行说明的情况下，不仅包括各立体构造成为同样的表面形状的情况，而且还包括如上述那样改变了各立体构造的谷部的深度的情况。
(有机EL层25)
有机EL层25例如具有从透明电极24侧依次叠层空穴注入层、空穴输送层、发光层及电子输送层而成的叠层构造。其中，有机EL层25可以根据需要而包含上述例示的层以外的层，也可以不包含空穴输送层及电子输送层的任意一方或双方。这里，空穴注入层用于提高空穴注入效率。空穴输送层用于提高空穴向发光层的输送效率。发光层用于通过在透明电极24与反射电极26之间产生的电场使电子与空穴再结合，引起发光。电子输送层用于提高电子向发光层的输送效率。
有机EL层25形成在透明电极24的立体构造24A的表面，其在与基板22相反侧的表面形成为大致模仿了立体构造24A的形状。即，有机EL层25成为在X轴方向上，以纳米级(例如在有机EL层25中产生的光的波段)的规模起伏的形状(立体构造)。由此，在有机EL层25(尤其是发光层)中，从叠层方向观察的单位面积的表面积，比有机EL层25形成在平坦面上的情况大。其中，有机EL层25可以形成在透明电极24的表面整体，也可以分布形成为图案形状。图案形状没有特殊的限制，可采用条块状、带状等各种形状。为了在透明电极24上形成了有机EL层25时可形成上述的纳米级规模的起伏，优选有机EL层25的厚度为50nm～1000nm(例如为可视光的波长以下。即，50nm～780nm)。
(反射电极26)
反射电极26由能够以高反射率对在有机EL层25中产生的光进行反射的材料，例如，铝、铂、金、铬、钨、镍、或包含它们任意一个的合金等形成。反射电极26形成在有机EL层25的表面(起伏的表面)上，其在与基板22相反侧的表面成为大致模仿了有机EL层25的表面的起伏的形状。即，反射电极26与有机EL层25同样，成为在X轴方向上以纳米级(例如在有机EL层25中产生的光的波段)规模起伏的形状(立体构造)。
下面，对本实施方式的显示装置1的作用及效果进行说明。
在本实施方式中，通过向透明电极24与反射电极26之间施加电压，空穴从透明电极24被导入到有机EL层25内的发光层，电子从反射电极26被导入到有机EL层25的发光层。在发光层中，通过被导入的空穴与电子的再结合，激励出有机EL分子，产生规定波长的光。产生的光通过透明电极24及基板22，从光射出面21A向液晶显示屏10的背面以面状射出。在液晶显示屏10中，来自照明装置20的入射光根据图像信号被调制，同时被彩色滤镜色分离，然后向观察侧射出。由此，可进行彩色的图像显示。
本实施方式中，在基板22的透明电极24侧的表面上，设置有沿X轴方向具有纳米级的规则性的立体构造22A。针对透明电极24、有机EL层25及反射电极26中的至少透明电极24，在与基板22相反侧的表面设置有模仿了立体构造22A的立体构造24A。一般情况下，由于基板22及透明电极24的折射率差大，所以，在基板22与透明电极24之间的界面21B为平坦面的情况下，其反射率高。但在本实施方式中，由于在界面21B上设置了具有纳米级规则性的立体构造22A，所以在界面21B及其附近，叠层方向的折射率的变化变得平缓。由此，由于界面21B处的反射率低，所以，如图3所示那样，在有机EL层25中产生的光L透过界面21B，从光射出面21A向外部射出的比例增大。
另外，在本实施方式中，由于在透明电极24的表面也形成了具有纳米级规则性的立体构造24A，所以，有机EL层25(特别是有机EL层25内的发光层)成为以纳米级规模起伏的形状。由此，与发光层成为平坦形状的情况相比，发光层的表面积增大，因此，电流密度也增大。而且，由于在透明电极24A上形成了具有纳米级的规则性的立体构造24A，所以在发光层内以纳米级规则性地产生电场局部强的部分。由此，与基板22为平坦的情况、和在基板22上设置了具有微米级的规则性的立体构造的情况相比，电流效率(＝辉度/电流密度)及功率效率(＝辉度/(电流密度×施加电压))这双方的效率大幅度提高。
(实施例1)
图4是表示比较例1、比较例2及实施例1中的电压与辉度之间的关系的图。图5是表示比较例1及实施例1中的电压与电流密度之间的关系的图。图6是表示比较例1、比较例2及实施例1中的电流密度与电流效率(＝辉度/电流密度)的关系的图。图7是表示比较例1、比较例2及实施例1中的电流密度与功率效率(＝辉度/(电流密度×施加电压))的关系的图。图8是总结了图4、图6及图7的结果的图。
比较例1、比较例2及实施例1中，都使用了石英玻璃、水晶、无碱玻璃、磷酸盐玻璃等作为基板22的材料，使用了ITO作为透明电极24的材料。在比较例1、比较例2及实施例1中，将有机EL层的厚度设定为300nm。而且，在比较例1中，将界面21B平坦化，在比较例2中，在界面21B上设置了具有微米级的规则性的立体构造，在实施例1中，如上述实施方式那样，在界面21B上设置了具有纳米级的规则性的立体构造22A。在比较例2及实施例1中，都通过在X轴方向并列排列沿Y轴方向延伸的多个柱状(棒状)的凸部，形成了立体构造。这里，将比较例2的凸部的高度设定为20μm，将间距设定为50μm。另一方面，将实施例1的凸部(凸部22B)的高度设定为50nm、将间距(P)设定为150nm。
由图4可知，在实施例1中获得了比较例1的辉度的3.9倍的辉度。而在比较例2中，只获得了比较例1的辉度的3.4倍的辉度。由图5可知，在实施例1中，获得了比较例1的电流密度的3.4倍的电流密度。由图6可知，在实施例1中，获得了比较例1的电流效率的1.3倍的电流效率。而在比较例2中，只获得了比较例1的电流效率大致相同的电流效率。由图7可知，在实施例1中，获得了比较例1的功率效率的1.7倍的功率效率。而在比较例2中，只获得了比较例1的功率效率的1.2倍的功率效率。
由此可知，在基板22上设置了具有微米级规则性的立体构造的情况下，与基板22为平坦的情况相比，电流效率几乎不会提高，只是稍微提高了功率效率。而在本实施方式中，则大幅提高了电流效率及功率效率双方。因此，与基板22为平坦的情况、和在基板22上设置了具有微米级规则性的立体构造的情况相比，可以提高光的取出效率。
以上通过列举实施方式说明了本发明，但本发明不限于上述实施方式，可以进行各种变形。
(变形例1)
例如，在上述实施方式中，有机EL层25及反射电极26都受基板22的凸部22B的影响，成为了起伏的形状，但也可以成为大致平坦的形状。例如，可以如图9所示那样，使有机EL层25及反射电极26的与基板22相反侧的表面成为大致平坦的形状。
而且，在上述的实施方式中，说明了将透明电极24作为阳极，将反射电极26作为阴极的情况，但也可以将阳极和阴极颠倒，使透明电极24作为阴极，使反射电极26作为阳极。
(变形例2)
并且，在上述实施方式中，立体构造22A通过在X轴方向并列排列沿Y轴方向延伸的多个柱状的凸部22B而构成，但例如也可以通过在X轴方向及Y轴方向二维配置锥体状的凸部而构成。
(变形例3(实施例2))
另外，在上述实施方式中，发光元件23为底部发射型，但也可以是顶部发射型。具体而言，发光元件23也可以形成在基板22中的液晶显示屏10侧的表面上。该情况下，发光元件23例如图10(A)、(B)所示那样，从基板22侧依次叠层反射电极26、有机EL层25、透明电极24及势垒层27而构成，光射出面21A成为透明电极24侧。上述势垒层27例如由SiN等折射率比较大的材料构成。其中，图10(A)是表示本变形例涉及的发光装置21的立体图，图10(B)是表示图10(A)的A-A向视方向的剖面结构的一例的图。
在本变形例中，反射电极26形成在基板22的立体构造22A的表面，在与基板22相反侧的表面上具有模仿了立体构造22A的立体构造26A。即，立体构造26A成为大致与立体构造22A同样的表面形状，形成为沿X轴方向并列排列与凸部22B近似的凸部而构成的立体构造的表面形状。在立体构造26A中，由相邻的2个凸部形成的谷部26B成为与谷部22B的深度相同或比其浅的深度，谷部26B的纵横尺寸比与谷部22B的纵横尺寸比相同或比其小。为了在基板22上形成了反射电极26时可形成纳米级规模的立体构造26A，优选反射电极26的厚度为50nm～300nm，更优选为80nm～150nm。
在本变形例中，有机EL层25形成在反射电极26的立体构造26A的表面，在与基板22相反侧的表面成为大致模仿了立体构造26A的形状。即，有机EL层25成为在X轴方向上以纳米级(例如在有机EL层25中产生的光的波段)的规模起伏的形状(立体构造)。由此，在有机EL层25(特别是发光层)中，从叠层方向观察的单位面积的表面积比有机EL层5形成在平坦面上的情况大。其中，有机EL层25可以形成在反射电极26的表面整体，也可以分布形成为图案形状。图案形状没有特殊的限制，可采用块状、带状等各种形状。为了在反射电极26上形成了有机EL层25时可形成上述的纳米级规模的起伏，优选有机EL层25的厚度为50nm～1000nm(例如为可视光的波长以下。即、50nm～780nm)。
在本变形例中，透明电极24形成在有机EL层25的表面(起伏的表面)，在与基板22相反侧的表面成为大致模仿了有机EL层25表面的起伏的形状。即，透明电极24与有机EL层25同样，成为在X轴方向上以纳米级(例如在有机EL层25中产生的光的波段)的规模起伏的形状(立体构造)。另外，在本变形例中，透明电极24例如由IZO、ITO或具有10nm程度以下的膜厚的金属薄膜等构成。
在本变形例涉及的显示装置中，通过向透明电极24与反射电极26之间施加电压，空穴从透明电极24被导入到有机EL层25内的发光层，电子从反射电极26被导入到有机EL层25的发光层。在发光层中，通过被导入的空穴和电子的再结合，激励出有机EL分子，产生规定波长的光。产生的光经由透明电极24从光射出面21A向液晶显示屏10的背面以面状射出。在液晶显示屏10中，来自照明装置20的入射光根据图像信号被调制，同时被彩色滤镜色分离，然后向观察侧射出。由此，可进行彩色的图像显示。
另外，本变形例在基板22的反射电极26侧的表面上，设置了在X轴方向上具有纳米级的规则性的立体构造26A。针对反射电极26、有机EL层25、透明电极24及势垒层27中的至少反射电极26，在与基板22相反侧的表面设置有模仿了立体构造22A的立体构造26A。并且，在立体构造26A的表面上叠层了有机EL层25、透明电极24及势垒层27。有机EL层25、透明电极24及势垒层27中与基板22相反侧的表面，成为在X轴方向以纳米级规模起伏的形状，具有纳米级的规则性。
一般情况下，由于大气(或真空)与势垒层27的折射率差大，所以在大气(或真空)与势垒层27之间的界面为平坦面的情况下，其反射率高。但在本实施方式中，由于在其界面上设置有模仿了具有纳米级规则性的立体构造22A的规则性构造，所以在光射出面21A及其附近，叠层方向的折射率的变化变得平缓。由此，由于界面处的反射率低，所以，如图11所示那样，在有机EL层25中产生的光L从光射出面21A向外部射出的比例增大。
而且，在本变形例中，由于在反射电极26的表面也形成了具有纳米级规则性的立体构造，所以，有机EL层25(特别是有机EL层25内的发光层)成为以纳米级规模起伏的形状。由此，与发光层成为平坦形状的情况相比，由于发光层的表面积增大，所以电流密度也增大。并且，由于在反射电极26上形成了具有纳米级的规则性的立体构造，所以在发光层内以纳米级规则性产生电场局部强的部分。由此，与基板22为平坦的情况、和在基板22上设置了具有微米级的规则性的立体构造的情况相比，大幅度提高了电流效率(＝辉度/电流密度)及功率效率(＝辉度/(电流密度×施加电压))双方的效率。
图12是表示比较例1及实施例2(本变形例涉及的实施例)中的电压与辉度之间的关系的图。图13是表示比较例1及实施例2中的电压与电流密度之间的关系的图。图14是表示比较例1及实施例2中的电流密度与电流效率(＝辉度/电流密度)之间的关系的图。图15是表示比较例1及实施例2中的电流密度与功率效率(＝辉度/(电流密度×施加电压))之间的关系的图。图16是总结了图12、图14及图15的结果的图。
在比较例1及实施例2中，使用了石英玻璃、水晶、无碱玻璃、磷酸盐玻璃等作为基板22的材料，使用了ITO作为透明电极24的材料。在比较例1及实施例2中，将有机EL层的厚度设定为300nm。而且，在比较例1中，将界面21B平坦化，在实施例2中，在界面21B上设置了具有纳米级规则性的立体构造22A。在实施例2中，通过在X轴方向并列排列沿Y轴方向延伸的多个柱状(棒状)的凸部，形成了立体构造。这里，将实施例2的凸部(凸部22B)的高度设定为50μm，将间距设定为150μm。
由图12可知，在实施例2中，获得了比较例1的辉度的4.2倍的辉度。由图13中可知，在实施例2中，获得了比较例1的电流密度的3.5倍的电流密度。由图14可知，在实施例2中，获得了比较例1的电流效率的2.5倍的电流效率。由图15可知，在实施例2中，获得了比较例1的功率效率的3.0倍的功率效率。
由此可知，在本变形例中，大幅提高了电流效率和功率效率双方的效率。因此，与将基板22的界面21B平坦化的情况、和在基板22上设置了具有微米级规则性的立体构造的情况相比，可提高光的取出效率。
另外，本发明的发光装置除了适用于上述的显示装置以外，还可以应用在各种AV设备、照明器具等中。

Claims (20)

1.一种发光装置，其特征在于，
在基板上具备从上述基板侧依次具有第1电极、发光层及第2电极的发光元件，
上述基板在上述第1电极侧的表面，具有包含多个纳米级凸部的第1立体构造，
上述第1电极、上述发光层及上述第2电极中的至少上述第1电极，在与上述基板相反侧的表面具有模仿了上述第1立体构造的凸部的第2立体构造。
2.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，
上述第1立体构造中包含的多个凸部相互成为同一形状。
3.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，
上述第1立体构造具有2种以上的凸部，
上述凸部按每个种类成为同一形状。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的发光装置，其特征在于，
上述多个凸部在叠层面内的至少第1方向上具有纳米级的规则性。
5.根据权利要求1至3中任意一项所述的发光装置，其特征在于，
上述多个凸部沿着与上述第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.根据权利要求1至3中任意一项所述的发光装置，其特征在于，
上述第1立体构造的纵横尺寸比为0.2以上、2以下。
7.根据权利要求1至3中任意一项所述的发光装置，其特征在于，
上述第1电极的第2立体构造在顶部具有弧面。
8.根据权利要求1至3中任意一项所述的发光装置，其特征在于，
上述基板及上述第1电极都由可使在上述发光层产生的光透射的透明材料形成。
9.一种发光装置，其特征在于，
在基板上具备从上述基板侧依次具有第1电极、发光层、第2电极及势垒层的发光元件，
上述基板在上述第1电极侧的表面，具有包含多个纳米级凸部的第1立体构造，
上述第1电极、上述发光层、上述第2电极及上述势垒层，都在与上述基板相反侧的表面具有模仿了上述第1立体构造的凸部的第2立体构造。
10.根据权利要求9所述的发光装置，其特征在于，
上述第1立体构造中包含的多个凸部相互成为同一形状。
11.根据权利要求9所述的发光装置，其特征在于，
上述第1立体构造具有2种以上的凸部，
上述凸部按每个类型成为同一形状。
12.根据权利要求9至11中任意一项所述的发光装置，其特征在于，
上述多个凸部在叠层面内的至少第1方向上具有纳米级的规则性。
13.一种显示装置，其特征在于，具有：
根据图像信号被驱动的显示屏；和
发出对上述显示屏进行照明的光的发光装置；
上述发光装置具有基板，并且在上述基板与上述显示屏相反侧的表面上，从上述基板侧依次具有第1电极、发光层及第2电极，
上述基板在上述第1电极侧的表面具有包含多个纳米级凸部的第1立体构造，
上述第1电极、上述发光层及上述第2电极中的至少上述第1电极，在与上述基板相反侧的表面具有模仿了上述第1立体构造的凸部的第2立体构造。
14.根据权利要求13所述的显示装置，其特征在于，
上述第1立体构造中包含的多个凸部相互成为同一形状。
15.根据权利要求13所述的显示装置，其特征在于，
上述第1立体构造具有2种以上的凸部，
上述凸部按每个种类成为同一形状。
16.根据权利要求13至15中任意一项所述的显示装置，其特征在于，
上述多个凸部在叠层面内的至少第1方向上具有纳米级的规则性。
17.一种显示装置，其特征在于，具有：
根据图像信号被驱动的显示屏；和
发出对上述显示屏进行照明的光的发光装置；
上述发光装置具有基板，并且在上述基板的上述显示屏侧的表面上，从上述基板侧依次具有第1电极、发光层、第2电极及势垒层，
上述基板在上述第1电极侧的表面具有包含多个纳米级凸部的第1立体构造，
上述第1电极、上述发光层、上述第2电极及上述势垒层，都在与上述基板相反侧的表面具有模仿了上述第1立体构造的凸部的第2立体构造。
18.根据权利要求17所述的显示装置，其特征在于，
上述第1立体构造中包含的多个凸部相互成为同一形状。
19.根据权利要求17所述的显示装置，其特征在于，
上述第1立体构造具有2种以上的凸部，
上述凸部按每个种类成为同一形状。
20.根据权利要求17至19中任意一项所述的显示装置，其特征在于，
上述多个凸部在叠层面内的至少第1方向上具有纳米级的规则性。
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