[发明专利]板、发光装置及板的制造方法

说明书

本申请是申请日为2010年4月30日、申请号为201080001457.4、名称为“板、发光装置及板的制造方法”的申请的分案申请。 

技术领域

本发明涉及使一个面与发光体相邻而使用的透明板及使用该透明板的发光装置。而且，本发明还涉及板的制造方法。 

背景技术

白色LED或有机场致发光元件等新的发光元件的开发不断发展，伴随于此，对提高来自发光体的光的取出效率的技术进行了研究。 

图26示出通常的使用有机场致发光元件(有机EL元件)的发光装置的剖视结构及光的传播的情况。电极102、发光层103、透明电极104以该顺序层叠在基板101上，透明基板105载置在透明电极104上。通过对电极102、透明电极104之间施加电压，而在发光层103的内部的点S发光，该光直接或在电极102中反射后，透过透明电极104，向透明基板105的表面上的点P，相对于表面的面法线以角度θ入射，在该点折射而向空气层106侧射出。 

若透明基板105的折射率为n’1，则当入射角θ大于临界角θc＝sin-1(1/n’1)时，发生全反射。例如，以θc以上的角度向透明基板105的表面上的点Q入射的光产生全反射，不会向空气层106侧射出。 

图27(a)、(b)是说明在上述发光装置中假定透明基板105具有多层结构时的光取出效率的说明图。在图27(a)中，发光层103的折射率为n’k，空气层106的折射率为n0，夹设在发光层103与空气层106之间的多个透明层的折射率从接近发光层103一侧依次为n’k-1，n’k-2，...，n’1，从发光层3内的点S发出的光的传播方位(与折射面的面法线所成的角) 为θ’k，各折射面中的折射角依次为θ’k-1，θ’k-2，...，θ’1，θ0时，根据斯内尔定律，下式成立。 

n’k×sinθ’k＝n’k-1×sinθ’k-1＝...＝n’1×sinθ’1＝n0×sinθ0(式1)

因此，下式成立。 

sinθ’k＝sinθ0×n0/n’k(式2)

其结果是，(式2)即是发光层103与空气层106直接接触时的斯内尔定律，与夹设在其间的透明层的折射率无关，表示以θ’k≥θc＝sin-1(n0/n’k)产生全反射的情况。 

图27(b)是示意性地示出从发光层103取出的光的范围的图。取出的光包含在以发光点S为顶点、以临界角θc的2倍为顶角、以沿折射面的面法线的z轴为中心轴的两对圆锥体109、109’的内部。来自点S的发光作为在全方位辐射等强度光的发光，当折射面中的透射率在临界角以内的入射角下为100％时，来自发光层103的取出效率η等于从圆锥体109、109’切割球面110的面积相对于球面110的表面积的比，如下式所示。 

η＝1-cosθc(式3)

此外，由于临界角以内的透射率无法为100％，因此实际的取出效率η小于1-cosθc。而且，作为发光元件的整体效率是发光层的发光效率乘以上述取出效率η的值。 

相对于此，作为提高来自发光体的光的取出效率的现有技术，存在例如专利文献1、2所公开的技术。专利文献1中公开了一种记载有基于如下原理的技术，该原理为：在有机EL元件中，以抑制从透明基板向大气射出光时的透明基板表面上的全反射为目的，在基板界面或内部的面或反射面上形成衍射光栅，通过使光的相对于光取出面的入射角变化而提高光的取出效率。 

另外，在专利文献2中记载有如下情况，即，为了提供一种光的取出效率高的平面发光装置，而在有机EL元件中，在透明基板的表面形成多个透明的突起物，从而能够防止透明基板与空气的界面中的光的反射。 

专利文献1：日本特开平11-283751号公报 

专利文献2：日本特开2005-276581号公报 

然而，在上述那样的现有的发光装置中，存在以下的问题。 

在使用图26所示的现有的有机EL元件的发光装置中，来自发光层103的光取出效率η最大也不会超过1-cosθc，确定发光层103的折射率时，光取出效率的最大值根本上受限制。例如，在(式2)中，n0＝1.0，n’k＝1.457时，临界角θc＝sin-1(n0/n’k)＝43.34度，光取出效率的最大值减小为1-cosθc＝0.273左右，在n’k＝1.70中下降到0.191左右。