CN102711303A - 板、发光装置及板的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及板、发光装置及板的制造方法。本发明提供一种板，其是使一个面与发光体相邻而使用的透明板，板的另一个面分割成内切的最大圆的直径为0.5μm以上3μm以下的多个微小区域δ，微小区域δ包括从多个微小区域δ中随机选择的多个微小区域δ₁和除此之外的多个微小区域δ₂，微小区域δ₁包含沿与微小区域δ₂的边界线的区域δ_1a和除此之外的区域δ_1b，微小区域δ₂包含沿与微小区域δ₁的边界线的区域δ_2a和除此之外的区域δ_2b，微小区域δ_1b的高度为d/2，微小区域δ_1a的高度为0至d/2之间，微小区域δ_2a的深度为d/2，微小区域δ_2b的深度为0至d/2之间，d为0.2μm以上3.0μm以下的范围。

Description

板、发光装置及板的制造方法

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。 

另外，在专利文献1所公开的技术中，确实能够取出应该全反射的光，但也存在相反情况。即，假定为没有衍射光栅层时，存在从发光层内的点射出的光在透明基板的折射面(射出面)中以小于临界角的角度入射而透射、折射的情况，但当有衍射光栅层而进行衍射时，存在相对于折射面的入射角超过临界角而产生全反射的情况。因此，专利文献1所公开的技术无法保证光取出效率的提高。而且在专利文献1所公开的技术中，在全部的光线中同样地产生规定量的方位移动的衍射光。包含此种衍射光的光按照方位进行光强度的分布，由于规定量的移动幅度取决于出射光的波长，因此存在由方位引起的颜色的不均衡。 

另外，在专利文献1所公开的发光装置中，由于从外界(空气层侧)入射的光在透明基板的表面规则地进行反射，而对从发光层取出的光来说成为干扰(所谓镜面反射)，因此需要对透明基板的表面进行反射防止膜等光学处理，从而制品成本上升。 

另一方面，专利文献2所公开的发光装置以折射面上的光的反射防止为目的，由该结构形成的光取出效率的改善为1、2成左右，较小。 

发明内容

本发明鉴于上述问题点而作出，其目的在于提供一种也射出临界角以上的向透明基板的入射光而实现光取出效率的大幅提高，并且防止镜面反射，抑制由方位引起的光强度的分布或颜色产生不均衡的板、发光装置及板的制造方法。 

本发明的板是使一个面与发光体相邻而使用的透明板，所述板的另一个面分割成内切的最大圆的直径为0.5μm以上3μm以下的多个微小区域δ，并且所述微小区域δ的一个与所述微小区域δ的其它多个相邻且由它们围绕，所述多个微小区域δ包括从所述多个微小区域δ中随机选择的多 个微小区域δ₁和除此之外的多个微小区域δ₂，所述微小区域δ₁包含沿与所述微小区域δ₂的边界线的区域δ_1a和除此之外的区域δ_1b，所述微小区域δ₂包含沿与所述微小区域δ₁的边界线的区域δ_2a和除此之外的区域δ_2b，所述微小区域δ_1b相对于与所述另一个面平行的规定的基准面向所述另一个面上方以d/2的高度突出，所述微小区域δ_1a相对于所述基准面向所述另一个面上方以0至d/2之间的高度突出，所述微小区域δ_2a相对于所述基准面向所述另一个面下方以d/2的深度凹陷，所述微小区域δ_2b相对于所述基准面向所述另一个面下方以0至d/2之间的深度凹陷，所述基准面存在于所述微小区域δ_1b和所述微小区域δ_2a的在与所述另一个面垂直的方向上的中间的位置，所述d为0.2μm以上3.0μm以下。 

根据此种结构，从发光体通过板内部而入射到板的另一个面的光即使相对于另一个面的面法线以临界角以上的角度入射，设置在另一个面上的微小区域形成的表面结构也会妨碍产生全反射，使该光的一部分向外部射出，并且由另一个面向发光体反射的光也由于发光体内的反射而再次向板的另一个面入射时，不产生全反射而一部分向外部射出。 

本发明的另一板是使一个面与发光体相邻而使用的透明板，所述板的另一个面分割成内切的最大圆的直径为0.5μm以上3μm以下的多个微小区域δ，并且所述微小区域δ的一个与所述微小区域δ的其它多个相邻且由它们围绕，所述多个微小区域δ包括从所述多个微小区域δ中随机选择的多个微小区域δ₁和除此之外的多个微小区域δ₂，所述微小区域δ₁包含沿与所述微小区域δ₂的边界线的区域δ_1a和除此之外的区域δ_1b，所述微小区域δ₂包含沿与所述微小区域δ₁的边界线的区域δ_2a和除此之外的区域δ_2b，所述微小区域δ_1a相对于与所述另一个面平行的规定的基准面向所述另一个面上方以d/2的高度突出，所述微小区域δ_1b相对于所述基准面向所述另一个面上方以0至d/2之间的高度突出，所述微小区域δ_2b相对于所述基准面向所述另一个面下方以d/2的深度凹陷，所述微小区域δ_2a相对于所述基准面向所述另一个面下方以0至d/2之间的深度凹陷，所述基准面存在于所述微小区域δ_1a和所述微小区域δ_2b的在与所述另一个面垂直的方向上的中间的位置，所述d为0.2μm以上3.0μm以下。 

本发明的另一板是使一个面与发光体相邻而使用的透明板，所述板的 另一个面分割成内切的最大圆的直径为0.2μm以上3μm以下的多个微小区域δ，并且所述微小区域δ的一个与所述微小区域δ的其它多个相邻且由它们围绕，所述多个微小区域δ包括从所述多个微小区域δ中随机选择的多个微小区域δ₁和除此之外的多个微小区域δ₂，所述微小区域δ₁包含沿与所述微小区域δ₂的边界线的区域δ_1a和除此之外的区域δ_1b，所述微小区域δ₂包含沿与所述微小区域δ₁的边界线的区域δ_2a和除此之外的区域δ_2b，所述微小区域δ_1b相对于与所述另一个面平行的规定的基准面向所述另一个面上方以d/2的高度突出，所述微小区域δ_1a相对于所述基准面向所述另一个面上方以0至d/2之间的高度突出，所述微小区域δ_2b相对于所述基准面向所述另一个面下方以d/2的深度凹陷，所述微小区域δ_2a相对于所述基准面向所述另一个面下方以0至d/2之间的深度凹陷，所述基准面存在于所述微小区域δ_1b和所述微小区域δ_2a的与所述另一个面垂直的方向上的中间的位置，所述d为0.2μm以上3.0μm以下。 

本发明的另一板是使一个面与发光体相邻而使用的透明板，所述板的另一个面分割成内切的最大圆的直径为0.2μm以上3μm以下的多个微小区域δ，并且所述微小区域δ的一个与所述微小区域δ的其它多个相邻且由它们围绕，所述多个微小区域δ包括从所述多个微小区域δ中随机选择的多个微小区域δ₁和除此之外的多个微小区域δ₂，所述微小区域δ₁包含沿与所述微小区域δ₂的边界线的区域δ_1a和除此之外的区域δ_1b，所述微小区域δ₂包含沿与所述微小区域δ₁的边界线的区域δ_2a和除此之外的区域δ_2b，所述微小区域δ_1a相对于与所述另一个面平行的规定的基准面向所述另一个面上方以d/2的高度突出，所述微小区域δ_1b相对于所述基准面向所述另一个面上方以0至d/2之间的高度突出，所述微小区域δ_2a相对于所述基准面向所述另一个面下方以d/2的深度凹陷，所述微小区域δ_2b相对于所述基准面向所述另一个面下方以0至d/2之间的深度凹陷，所述基准面存在于所述微小区域δ_1a和所述微小区域δ_2a的在与所述另一个面垂直的方向上的中间的位置，所述d为0.2μm以上3.0μm以下。 

本发明的另一板是使一个面与发光体相邻而使用的透明板，所述板的另一个面分割成内切的最大圆的直径为0.2μm以上3μm以下的多个微小区域δ，并且所述微小区域δ的一个与所述微小区域δ的其它多个相邻且 由它们围绕，所述多个微小区域δ包括从所述多个微小区域δ中随机选择的多个微小区域δ₁和除此之外的多个微小区域δ₂，所述微小区域δ₁包含沿与所述微小区域δ₂的边界线的区域δ_1a和除此之外的区域δ_1b，所述微小区域δ₂包含沿与所述微小区域δ₁的边界线的区域δ_2a和除此之外的区域δ_2b，所述微小区域δ_1b相对于与所述另一个面平行的规定的基准面向所述另一个面上方以d/2的高度突出，所述微小区域δ_2b相对于所述基准面向所述另一个面下方以d/2的深度凹陷，所述微小区域δ_1a及δ_2a在所述微小区域δ_1b与δ_2b之间相对于所述基准面成为连续倾斜的面，所述基准面存在于所述微小区域δ_1b和所述微小区域δ_2b的在与所述另一个面垂直的方向上的中间的位置，所述d为0.2μm以上3.0μm以下。 

本发明的另一板是使一个面与发光体相邻而使用的透明板，所述板的另一个面分割成相互独立且重叠的内切的最大圆的直径为0.4μm以上3μm以下的多个微小区域δ及δ’，并且所述微小区域δ及δ’的一个与所述微小区域δ及δ’的其它多个分别相邻且由它们围绕，所述多个微小区域δ的边界线与所述多个微小区域δ’的边界线交叉，但不重合，所述多个微小区域δ包括从所述多个微小区域δ中随机选择的多个微小区域δ₁和除此之外的多个微小区域δ₂，所述多个微小区域δ’包括从所述多个微小区域δ中随机选择的多个微小区域δ’₁和除此之外的多个微小区域δ’₂，所述微小区域δ₁与微小区域δ’₁重合的区域相对于与所述另一个面平行的规定的基准面向所述另一个面上方以d/2的高度突出，所述微小区域δ₂与微小区域δ’₂重合的区域相对于所述基准面向所述另一个面下方以d/2的深度凹陷，所述微小区域δ₁与微小区域δ’₂重合的区域相对于与所述另一个面平行的规定的基准面向所述另一个面上方以d/2的高度突出，所述微小区域δ₂与微小区域δ’₁重合的区域相对于所述基准面向所述另一个面下方以0至d/2之间的深度凹陷，所述基准面存在于所述微小区域δ₁与微小区域δ’₁重合的区域和所述微小区域δ₂与微小区域δ’₂重合的区域的在与所述另一个面垂直的方向上的中间的位置，所述d为0.2μm以上3.0μm以下。 

在某优选的实施方式中，所述多个微小区域δ’形成方格花纹。 

本发明的另一板是使一个面与发光体相邻而使用的透明板，所述板的另一个面分割成内切的最大圆的直径为0.2μm以上wμm以下的多个微小 区域δ，并且所述微小区域δ的一个与所述微小区域δ的其它多个相邻且由它们围绕，所述多个微小区域δ包括从所述多个微小区域δ中随机以概率P的比例选择的多个微小区域δ₁和除此之外的多个微小区域δ₂，直径w与概率P满足w＝6×P²的关系，所述微小区域δ₁相对于与所述另一个面平行的规定的基准面向所述另一个面上方以d/2的高度突出，所述微小区域δ₂相对于所述基准面向所述另一个面下方以d/2的深度凹陷，所述基准面存在于所述微小区域δ₁和所述微小区域δ₂的在与所述另一个面垂直的方向上的中间的位置，所述d为0.2μm以上1.4μm以下。 

在某优选的实施方式中，所述微小区域δ为多边形且分别叠合的形状。 

本发明的发光装置具备：发光体，其具有发光面；板，其是设置成一个面位于所述发光面侧的透明板，所述板的另一个面分割成内切的最大圆的直径为0.2μm以上3μm以下的多个微小区域δ，并且所述微小区域δ的一个与所述微小区域δ的其它多个相邻且由它们围绕，所述多个微小区域δ包括从所述多个微小区域δ中随机选择的多个微小区域δ₁和除此之外的多个微小区域δ₂，所述微小区域δ₁包含沿与所述微小区域δ₂的边界线的区域δ_1a和除此之外的区域δ_1b，所述微小区域δ₂包含沿与所述微小区域δ₁的边界线的区域δ_2a和除此之外的区域δ_2b，所述微小区域δ_1b相对于与所述另一个面平行的规定的基准面向所述另一个面上方以d/2的高度突出，所述微小区域δ_1a相对于所述基准面向所述另一个面上方以0至d/2之间的高度突出，所述微小区域δ_2a相对于所述基准面向所述另一个面下方以d/2的深度凹陷，所述微小区域δ_2b相对于所述基准面向所述另一个面下方以0至d/2之间的深度凹陷，所述基准面存在于所述微小区域δ_1b和所述微小区域δ_2a的在与所述另一个面垂直的方向上的中间的位置，其中，所述发光体从所述发光面射出发光光谱的中心波长为λ的光，所述板的折射率为n1，所述板的另一个面相接的介质的折射率为小于n1的n0时，满足λ/6(n1-n0)≤d≤2λ/(n1-n0)的关系。 

本发明的另一发光装置具备：发光体，其具有发光面；板，其是设置成一个面位于所述发光面侧的透明板，所述板的另一个面分割成内切的最大圆的直径为0.5μm以上3μm以下的多个微小区域δ，并且所述微小区域δ的一个与所述微小区域δ的其它多个相邻且由它们围绕，所述多个微小 区域δ包括从所述多个微小区域δ中随机选择的多个微小区域δ₁和除此之外的多个微小区域δ₂，所述微小区域δ₁包含沿与所述微小区域δ₂的边界线的区域δ_1a和除此之外的区域δ_1b，所述微小区域δ₂包含沿与所述微小区域δ₁的边界线的区域δ_2a和除此之外的区域δ_2b，所述微小区域δ_1a相对于与所述另一个面平行的规定的基准面向所述另一个面上方以d/2的高度突出，所述微小区域δ_1b相对于所述基准面向所述另一个面上方以0至d/2之间的高度突出，所述微小区域δ_2b相对于所述基准面向所述另一个面下方以d/2的深度凹陷，所述微小区域δ_2a相对于所述基准面向所述另一个面下方以0至d/2之间的深度凹陷，所述基准面存在于所述微小区域δ_1a和所述微小区域δ_2b的在与所述另一个面垂直的方向上的中间的位置，其中，所述发光体从所述发光面射出发光光谱的中心波长为λ的光，所述板的折射率为n1，所述板的另一个面相接的介质的折射率为小于n1的n0时，满足λ/6(n1-n0)≤d≤2λ/(n1-n0)的关系。 

本发明的另一发光装置具备：发光体，其具有发光面；板，其是设置成一个面位于所述发光面侧的透明板，所述板的另一个面分割成内切的最大圆的直径为0.2μm以上3μm以下的多个微小区域δ，并且所述微小区域δ的一个与所述微小区域δ的其它多个相邻且由它们围绕，所述多个微小区域δ包括从所述多个微小区域δ中随机选择的多个微小区域δ₁和除此之外的多个微小区域δ₂，所述微小区域δ₁包含沿与所述微小区域δ₂的边界线的区域δ_1a和除此之外的区域δ_1b，所述微小区域δ₂包含沿与所述微小区域δ₁的边界线的区域δ_2a和除此之外的区域δ_2b，所述微小区域δ_1b相对于与所述另一个面平行的规定的基准面向所述另一个面上方以d/2的高度突出，所述微小区域δ_1a相对于所述基准面向所述另一个面上方以0至d/2之间的高度突出，所述微小区域δ_2b相对于所述基准面向所述另一个面下方以d/2的深度凹陷，所述微小区域δ_2a相对于所述基准面向所述另一个面下方以0至d/2之间的深度凹陷，所述基准面存在于所述微小区域δ_1b和所述微小区域δ_2a的在与所述另一个面垂直的方向上的中间的位置，其中，所述发光体从所述发光面射出发光光谱的中心波长为λ的光，所述板的折射率为n1，所述板的另一个面相接的介质的折射率为小于n1的n0时，满足λ/6(n1-n0)≤d≤2λ/(n1-n0)的关系。 

本发明的另一发光装置具备：发光体，其具有发光面；板，其是设置成一个面位于所述发光面侧的透明板，所述板的另一个面分割成内切的最大圆的直径为0.2μm以上3μm以下的多个微小区域δ，并且所述微小区域δ的一个与所述微小区域δ的其它多个相邻且由它们围绕，所述多个微小区域δ包括从所述多个微小区域δ中随机选择的多个微小区域δ₁和除此之外的多个微小区域δ₂，所述微小区域δ₁包含沿与所述微小区域δ₂的边界线的区域δ_1a和除此之外的区域δ_1b，所述微小区域δ₂包含沿与所述微小区域δ₁的边界线的区域δ_2a和除此之外的区域δ_2b，所述微小区域δ_1a相对于与所述另一个面平行的规定的基准面向所述另一个面上方以d/2的高度突出，所述微小区域δ_1b相对于所述基准面向所述另一个面上方以0至d/2之间的高度突出，所述微小区域δ_2a相对于所述基准面向所述另一个面下方以d/2的深度凹陷，所述微小区域δ_2b相对于所述基准面向所述另一个面下方以0至d/2之间的深度凹陷，所述基准面存在于所述微小区域δ_1a和所述微小区域δ_2a的在与所述另一个面垂直的方向上的中间的位置，其中，所述发光体从所述发光面射出发光光谱的中心波长为λ的光，所述板的折射率为n1，所述板的另一个面相接的介质的折射率为小于n1的n0时，满足λ/6(n1-n0)≤d≤2λ/(n1-n0)的关系。 

本发明的另一发光装置具备：发光体，其具有发光面；板，其是设置成一个面位于所述发光面侧的透明板，所述板的另一个面分割成内切的最大圆的直径为0.2μm以上3μm以下的多个微小区域δ，并且所述微小区域δ的一个与所述微小区域δ的其它多个相邻且由它们围绕，所述多个微小区域δ包括从所述多个微小区域δ中随机选择的多个微小区域δ₁和除此之外的多个微小区域δ₂，所述微小区域δ₁包含沿与所述微小区域δ₂的边界线的区域δ_1a和除此之外的区域δ_1b，所述微小区域δ₂包含沿与所述微小区域δ₁的边界线的区域δ_2a和除此之外的区域δ_2b，所述微小区域δ_1b相对于与所述另一个面平行的规定的基准面向所述另一个面上方以d/2的高度突出，所述微小区域δ_2b相对于所述基准面向所述另一个面下方以d/2的深度凹陷，所述微小区域δ_1a及δ_2a在所述微小区域δ_1b与δ_2b之间相对于所述基准面连续形成倾斜的面，所述基准面存在于所述微小区域δ_1b和所述微小区域δ_2b的在与所述另一个面垂直的方向上的中间的位置，其中，所 述发光体从所述发光面射出发光光谱的中心波长为λ的光，所述板的折射率为n1，所述板的另一个面相接的介质的折射率为小于n1的n0时，满足λ/6(n1-n0)≤d≤2λ/(n1-n0)的关系。 

本发明的另一发光装置具备：发光体，其具有发光面；板，其是设置成一个面位于所述发光面侧的透明板，所述板的另一个面分割成相互独立且重叠的内切的最大圆的直径为0.4μm以上3μm以下的多个微小区域δ及δ’，并且所述微小区域δ及δ’的一个与所述微小区域δ及δ’的其它多个分别相邻且由它们围绕，所述多个微小区域δ的边界线与所述多个微小区域δ’的边界线交叉，但不重合，所述多个微小区域δ包括从所述多个微小区域δ中随机选择的多个微小区域δ₁和除此之外的多个微小区域δ₂，所述多个微小区域δ’包括从所述多个微小区域δ中随机选择的多个微小区域δ’₁和除此之外的多个微小区域δ’₂，所述微小区域δ₁与微小区域δ’₁的重合区域相对于与所述另一个面平行的规定的基准面向所述另一个面上方以d/2的高度突出，所述微小区域δ₂与微小区域δ’₂的重合区域相对于所述基准面向所述另一个面下方以d/2的深度凹陷，所述微小区域δ₁与微小区域δ’₂的重合区域相对于与所述另一个面平行的规定的基准面向所述另一个面上方以d/2的高度突出，所述微小区域δ₂与微小区域δ’₁的重合区域相对于所述基准面向所述另一个面下方以0至d/2之间的深度凹陷，所述基准面存在于所述微小区域δ₁与微小区域δ’₁的重合区域和所述微小区域δ₂与微小区域δ’₂的重合区域的在与所述另一个面垂直的方向上的中间的位置，其中，所述发光体从所述发光面射出发光光谱的中心波长为λ的光，所述板的折射率为n1，所述板的另一个面相接的介质的折射率为小于n1的n0时，满足λ/6(n1-n0)≤d≤2λ/(n1-n0)的关系。 

在某优选的实施方式中所述多个微小区域δ’形成方格花纹。 

本发明的另一发光装置具备：发光体，其具有发光面；板，其是设置成一个面位于所述发光面侧的透明板，所述板的另一个面分割成内切的最大圆的直径为0.2μm以上wμm以下的多个微小区域δ，并且所述微小区域δ的一个与所述微小区域δ的其它多个相邻且由它们围绕，所述多个微小区域δ包括从所述多个微小区域δ中随机以概率P的比例选择的多个微小区域δ₁和除此之外的多个微小区域δ₂，直径w和概率P满足w＝6×P²的 关系，所述微小区域δ₁相对于与所述另一个面平行的规定的基准面向所述另一个面上方以d/2的高度突出，所述微小区域δ₂相对于所述基准面向所述另一个面下方以d/2的深度凹陷，所述基准面存在于所述微小区域δ₁和所述微小区域δ₂的在与所述另一个面垂直的方向上的中间的位置，其中，所述发光体从所述发光面射出发光光谱的中心波长为λ的光，所述板的折射率为n1，所述板的另一个面相接的介质的折射率为小于n1的n0时，满足λ/6(n1-n0)≤d≤λ/(n1-n0)的关系。 

在某优选的实施方式中，所述微小区域δ为多边形且分别叠合的形状。 

在某优选的实施方式中，所述发光体的所述发光面和所述板的所述一个面以形成界面的方式相接，在所述界面的两侧存在折射率差，所述界面的表面形状为锯齿光栅状或方格花纹的凹凸结构。 

在某优选的实施方式中，所述介质为空气。 

在某优选的实施方式中，所述介质为气凝胶。 

在某优选的实施方式中，所述发光体的产生光的部分的折射率为n2时，n2-n1＜0.1。 

本发明的板的制造方法是上述第一个板的制造方法，包括：准备板材料的工序；使用限定所述微小区域δ₁的第一罩而在所述板材料的一个面上形成第一图案，使用所述第一图案蚀刻所述板材料的工序；除去所述第一图案后，使用限定所述微小区域δ_1b及所述微小区域δ_2b的第二罩而在所述板材料的一个面上形成第二图案，使用所述第二图案蚀刻所述板材料的工序。 

本发明的板的制造方法是上述第二个板的制造方法，包括：准备板材料的工序；使用限定所述微小区域δ₁的第一罩而在所述板材料的一个面上形成第一图案，使用所述第一图案蚀刻所述板材料的工序；除去所述第一图案后，使用限定所述微小区域δ_1a及所述微小区域δ_2a的第二罩在所述板材料的一个面上形成第二图案，使用所述第二图案蚀刻所述板材料的工序。 

本发明的板的制造方法是上述第三个板的制造方法，包括：准备板材料的工序；使用限定所述微小区域δ₁的第一罩在所述板材料的一个面上形成第一图案，使用所述第一图案蚀刻所述板材料的工序；除去所述第一图 案后，使用限定所述微小区域δ_1b及所述微小区域δ_2a的第二罩在所述板材料的一个面上形成第二图案，使用所述第二图案蚀刻所述板材料的工序。 

本发明的板的制造方法是上述第四个板的制造方法，包括：准备板材料的工序；使用限定所述微小区域δ₁的第一罩在所述板材料的一个面上形成第一图案，使用所述第一图案蚀刻所述板材料的工序；除去所述第一图案后，使用限定所述微小区域δ_1a及所述微小区域δ_2b的第二罩在所述板材料的一个面上形成第二图案，使用所述第二图案蚀刻所述板材料的工序。 

本发明的板的制造方法是上述第六个板的制造方法，包括：准备板材料的工序；使用限定所述微小区域δ的第一罩在所述板材料的一个面上形成第一图案，使用所述第一图案蚀刻所述板材料的工序；除去所述第一罩后，使用限定所述微小区域δ’的第二罩，在所述板材料的一个面上形成第二图案，使用所述第二图案蚀刻所述板材料的工序，其中，所述第一罩相对于所述板材料的一个面的对位及所述第二罩相对于所述板材料的一个面的对位沿与所述板材平行的面的正交的两方向偏移。 

在某优选的实施方式中，使用所述第一图案蚀刻的蚀刻量为所述d的1/3，使用所述第二图案蚀刻的蚀刻量为所述d的2/3。 

发明效果 

根据本发明，由于反复进行超过临界角的光的取出，因此能够大幅地改善光取出效率。此外，由于成为随机结构的衍射，因此衍射方位没有规则性，从而能够抑制方位引起的光强度的分布或颜色的不均衡的产生或镜面反射。 

附图说明

图1(a)是示出第一实施方式中的有机场致发光元件的剖视结构和光的传播的情况的图，(b)是示出具有调整层的发光装置的剖面的图，(c)是示出在与调整层的边界上也设有表面结构的发光装置的剖面的图。 

图2(a)是说明第一实施方式中的表面结构的第一次的工序的剖视图，(b)是说明第二次的工序的剖视图，(c)是在第一次的工序中形成的表面结构的图案，(d)是在第二次的工序中形成的表面结构的最终图案。 

图3A(a)至(f)是示出从第一实施方式中的表面结构射出的光的可见角依赖性的说明图。 

图3B(a)至(f)是示出从第一实施方式中的表面结构射出的光的可见角依赖性的说明图。 

图4是示出第一实施方式中的表面结构的透射率t的入射角依赖性的说明图，(a)是示出第一次的透射率的入射角依赖性的说明图，(b)是示出第二次的透射率的入射角依赖性的说明图，(c)是示出第一次的透射率的入射角依赖性的实验说明图。 

图5是示出第一实施方式的表面结构中的取出光量的入射角依赖性的说明图，(a)是示出第一次的取出光量的入射角依赖性的说明图，(b)是示出第二次的取出光量的入射角依赖性的说明图，(c)是示出光取出效率的说明图。 

图6(a)是说明第二实施方式中的表面结构的第一次的工序的剖视图，(b)是说明第二次的工序的剖视图，(c)是在第一次的工序中形成的表面结构的图案，(d)是在第二次的工序中形成的表面结构的最终图案。 

图7A(a)至(f)是示出从第二实施方式中的表面结构射出的光的可见角依赖性的说明图。 

图7B(a)至(f)是示出从第二实施方式中的表面结构射出的光的可见角依赖性的说明图。 

图8是示出第二实施方式的表面结构中的光取出效率的说明图。 

图9(a)、(c)是说明第三实施方式中的表面结构的第一次的工序的图案，(b)、(d)是说明第二次的工序的图案，(e)是在第一次和第二次的工序中形成的表面结构的最终图案。 

图10A(a)至(d)是示出从第三实施方式中的表面结构射出的光的可见角依赖性的说明图。 

图10B(a)至(d)是示出从第三实施方式中的表面结构射出的光的可见角依赖性的说明图。 

图11是示出第三实施方式的表面结构中的光取出效率的说明图。 

图12(a)、(c)是说明第四实施方式中的表面结构的第一次的工序的图案，(b)、(d)是说明第二次的工序的图案，(e)是在第一次和第二次 的工序中形成的表面结构的最终图案。 

图13A(a)至(d)是示出从第四实施方式中的表面结构射出的光的可见角依赖性的说明图。 

图13B(a)至(d)是示出从第四实施方式中的表面结构射出的光的可见角依赖性的说明图。 

图14是示出第四实施方式的表面结构中的光取出效率的说明图。 

图15(a)、(c)是说明第五实施方式中的表面结构的第一次的工序的图案，(b)、(d)是说明第二次的工序的图案，(e)是在第一次和第二次的工序中形成的表面结构的最终图案。 

图16A(a)至(d)是示出从第五实施方式中的表面结构射出的光的可见角依赖性的说明图。 

图16B(a)至(d)是示出从第五实施方式中的表面结构射出的光的可见角依赖性的说明图。 

图17是示出第五实施方式的表面结构中的光取出效率的说明图。 

图18是第六实施方式中的表面结构13的图案，(a)是凸的比率P为50％，(b)是凸的比率P为90％。 

图19A(a)至(d)是示出从第六实施方式中的表面结构射出的光的可见角依赖性的说明图。 

图19B(a)至(f)是示出从第六实施方式中的表面结构射出的光的可见角依赖性的说明图。 

图19C(a)至(f)是示出从第六实施方式中的表面结构射出的光的可见角依赖性的说明图。 

图20是示出第六实施方式的表面结构中的光取出效率的说明图，(a)是以凸的比率P为参数的比较，(b)是以高低差d为参数的比较。 

图21(a)是在第七实施方式的第一表面结构中的第一次或第二次的工序中形成的图案，(b)是在第二表面结构中的第一次或第二次的工序中形成的图案，(c)是在第一表面结构中的第二次或第一次的工序中形成的图案，(d)是在第二表面结构中的第二次或第一次的工序中形成的图案。 

图22(a)及(b)是示出另一实施方式中的有机场致发光元件的剖视结构和光的传播的情况的说明图。 

图23(a)是表面结构成为方格花纹形状的图案，(b)是示出(a)的透射率t的入射角依赖性的说明图。 

图24(a)及(b)是示出从方格花纹形状的表面结构射出的光的可见角依赖性的说明图。 

图25(a)至(c)是说明突起物的随机配置的方法的说明图。 

图26是示出有机场致发光元件的剖视结构和光的传播的情况的说明图。 

图27(a)是说明多层结构的透明基板的图，(b)是说明能够取出的光的范围的图。 

图28(a)是示出折射率的阶梯状变化的图，(b)是示出折射率的平缓变化的图，(c)是示出折射面中的入射角与透射率的关系的图，(d)是示出光线与折射面的关系的图。 

图29(a)是示出在界面上具备衍射光栅的发光装置的剖面的图，该衍射光栅具有周期性结构，(b)是从(a)的上表面观察到的图案的图。 

图30是说明衍射光栅的衍射方位的说明图。 

图31(a)是示出在表面上具备随机配置的突起的发光装置的剖面的图，(b)是从(a)的上表面观察到的图案的图。 

图32(a)至(h)是说明折射面中的光的场所的边界条件的说明图。 

图33(a)是配置有销孔的图，(b)是配置有移相器的图。 

图34是示出随机配置有180度移相器的折射面的相对于入射角的透射率的图。 

图35是示出随机配置有180度移相器的折射面的相对于入射角的透射率的实验说明图。 

图36是用于测定相对于入射角的透射率的实验装置的结构图。 

具体实施方式

在说明本发明的实施方式前，根据专利文献1或专利文献2等在先例子，说明直到本发明的研究过程。 

图28是说明折射面(透明层表面与空气层的界面)上的透射率的说明图。如图28(d)所示，从折射率1.5的透明层107的内部沿纸面方向 以角度θ向透明层107的折射面107a入射，向空气侧(折射率1.0)折射的光的透射率与光的偏振光状态相关。通常由于折射面107a附近的沿面法线的折射率分布为图28(a)所示的阶梯状，因此P偏振光(电场矢量与纸面平行的振动成分)表示曲线108a的透射率特性，S偏振光(电场矢量与纸面正交的振动成分)表示曲线108b的透射率特性。虽然两者在入射角为临界角(＝41.8度)以下的表现不同，但当超过临界角时成为0。 

另一方面，假定透明层107的表层部分为多层结构而折射率分布为图28(b)所示的锥状时，P偏振光表示曲线108A的透射率特性，S偏振光表示曲线108B的透射率特性。都在超过临界角时成为0的情况不变，但临界角以下的透射率接近100％，接近以临界角为边界的阶梯函数的形状。在图28(b)中折射率从1.5至1.0以重叠50层作为0.01偏差的厚度0.01μm的膜的结构进行了计算，但厚度方向的折射率变化的斜度越平缓，P偏振光、S偏振光的差越小，从而得到了相对于入射角的透射率的图形都接近阶梯函数的结果。 

为了不产生全反射，需要想办法使向折射面入射的光的入射角为临界角以下。作为一个此种办法，以专利文献1为例，进行了图29所示的使用在透明基板205与透明电极204的界面上设有衍射光栅209的有机EL元件的发光装置的研究。 

如图29(a)所示，电极202、发光层203、透明电极204、衍射光栅层209以该顺序层叠在基板201上，在衍射光栅层209上设置透明基板205。衍射光栅层209成为在与透明基板205之间沿x方向、y方向都具有间距Λ的凹凸周期结构，凸部的形状为图29(b)所示的宽度w的正方形，将该凸部排列成锯齿光栅状。通过对电极202、透明电极204之间施加电压，在发光层203的内部的点S发光，该光直接或在电极202中反射后，透过透明电极204，透过衍射光栅层209，进行衍射。例如，假定在点S射出的光210a在衍射光栅层209中不衍射而直线前进时，如光210b那样，以临界角以上的角度向透明基板205的折射面205a入射而进行全反射，但实际上由于在衍射光栅层209中进行衍射，因此如光210c那样相对于折射面205a的入射角小于临界角，从而能够透过。 

根据图30，说明上述的衍射光栅形成的衍射方位。考虑从折射率nA 的透明层207的内部沿纸面方向以角度θ向透明层207的折射面207a上的点O入射，并向折射率nB的透明层206侧衍射的波长λ的光。在折射面207a上形成沿纸面为间距Λ的衍射光栅。在纸面上描绘以点O为中心的半径nA的圆211和半径nB的圆212。入射矢量210i(以圆211的圆周上为起点以角度θ朝向点O的矢量)的向折射面207a的正射影矢量(从垂足A朝向点O的矢量)为210I，将以点O为起点而在圆212的圆周上具有终点的矢量210r描绘成其正射影矢量210R与矢量210I相同。考虑以垂足C为起点，尺寸为qλ/Λ的矢量(光栅矢量)。其中，q是衍射次数(整数)。在图中描绘了q＝1时的矢量210D，其终点B为垂足，并描绘以点O为起点而在圆212的圆周上具有终点的矢量210d。根据作图的方法，矢量210r的方位角 

(成为折射面法线的角)如下式所示。 

(式4) 

这是斯内尔定律本身。另一方面，提供衍射光线的方位的矢量210d的方位角 

(成为折射面法线的角)如下式所示。 

(式5) 

其中，图30的情况的角 

跨z轴(通过点O的折射面法线)，因此定义为负。 

即，衍射光线从折射光线错开qλ/Λ量的方位。在图29中，假定为不衍射的光线210b相当于折射光线，衍射的光线210c从光线210b错开qλ/Λ量的方位，避免折射面205a上的全反射。因此，能够取出应该成为全反射的光，因此与不具有衍射光栅层的有机EL发光装置相比，能预料到光取出效率的提高。 

然而，在图29(a)中考虑到在点S射出的光210A的情况，假定光210A在衍射光栅层209中不衍射而直线前进时，如光210B那样，以临界角以下的角度向透明基板205的折射面205a入射，在折射面205a上折射而透过，但实际上由于在衍射光栅层209中进行衍射，因此如光210C那样，相对于折射面205a的入射角大于临界角，以临界角以上的角度向折射面205a入射而产生全反射。如此，即使设置衍射光栅层209，也未必能保证光取出效率的提高。 

另外，在使用图29所示的有机EL元件的发光装置中，关于全部的光 线都产生方位移动了qλ/Λ量的衍射光。包含此种衍射光的光按照方位进行光强度的分布，由于移动幅度qλ/Λ依赖于出射光的波长λ，因此根据光射出的方位而存在颜色的不均衡。即，由于观察方向而看见不同的颜色的光，在显示器用途中自不必说，作为照明用的光源也不适合。 

接下来，以专利文献2为例，关于使用图31所示的在透明基板305的表面上设有突起物315的有机EL元件的发光装置进行了研究。如图31(a)所示，电极302、发光层303、透明电极304、透明基板305以该顺序层叠在基板301上，在透明基板305的表面305a上形成多个突起物315。如图31(b)所示，在透明基板表面305a上，将宽度w、高度h的四棱柱形状的突起物315配置在随机位置。w的大小为0.4～20μm，h的大小为0.4～10μm的范围，此种突起物315以5000～1000000个/mm2的范围的密度形成。通过对电极302、透明电极304之间施加电压，在发光层303的内部的点S发光，该光310d直接或在电极302上反射后，透过透明电极304，其一部分通过突起物315而如310f那样被向外界取出。实际的突起物315能够通过侧蚀加工成越朝前端越细，即使没有侧蚀，有效的折射率也能取得透明基板305与空气的中间附近的值，因此能等价地使折射率分布平缓地变化。因此，成为接近图28(b)所示的折射率分布的分布，因此能够通过突起物315防止310e所示的光的一部分反射，其结果是，能够提高光的取出效率。而且，即使将突起物315的尺寸设定为波长以上，突起物315也随机排列，因此能够抑制取出的光的干涉。 

然而，当图31所示的结构的发光装置的突起物的效果为专利文献2中主张的反射防止时，从图28(c)的曲线108a、108b与曲线108A、108B的比较可知，透射率的提高局限于临界角以下的光，光的取出效率的改善止步于1、2成左右，无法形成较大的改善。 

在进行以上研究的基础上，进而本发明者们关于减少折射面的全反射的光量，如何增加取出的光量，反复进行了研究。从进一步的研究着手，研究了折射面上的光的边界条件。 

图32示意性地示出折射面中的光的场所的边界条件，考虑了宽度W的光向折射面T入射的情况。根据麦克斯韦的方程式，关于电场矢量或磁场矢量，沿夹着折射面T旋转的路径A的积分为0。其中旋转路内部没有 电荷或光源，沿折射面T的电场矢量或磁场矢量的强度、相位连续的情况为前提条件。 

如图32(a)所示，宽度W充分大时，与沿折射面的宽度s相比，能够将与折射面正交的宽度t减小到可忽视程度，在围线积分中，仅留有沿折射面的成分。根据该关系，求出电场矢量或磁场矢量隔着折射面连续的情况。利用该连续性的关系导出的是菲涅耳式，根据该式，完全可理解反射、折射的定律或全反射的现象等。 

如图32(b)所示，光的宽度W缩小到波长的几十倍以下时可以忽视宽度t。此时，将围线积分A分割为B和C时(参照图32(c))，其中围线积分B包含在光束内而成为0。其余的围线积分C的在光束外的电场矢量或磁场矢量为0，因此仅留有处于光束内的路径PQ的积分值(参照图32(d))。因此围线积分C不为0，在计算方面，与光在旋转路内发光等价。此外，光的宽度W缩小到波长的1/10左右时，如图32(e)所示，围线积分C和C’接近，路径PQ和Q’P’重叠，因此将C和C’合在一起的围线积分成为0，没有光在旋转路内发光的情况。 

另一方面，如图32(f)所示，具有π的相位差的光沿折射面排列时，考虑跨所述光束的围线积分A。这种情况下，在光的宽度W减小到波长的几十倍以下之前，无法忽视宽度t。此时，将围线积分A分割为B、C及B’时(参照图32(g))，其中围线积分B、B’包含在光束内而成为0。其余的围线积分C的沿折射面的成分可以忽视，仅剩下沿两个光束的边界的路径PQ和Q’P’的积分值(参照图32(h))。光束的相位为π时的路径Q’P’中的积分与光束的相位为0时的路径P’Q’中的积分相等，因此围线积分C成为路径PQ中的积分的2倍的大小，在计算方面，与光在旋转路内发光等价。而且，即使光束的相位为π以外的值，只要是2π的整数倍，由于路径PQ上的积分和路径Q’P’的积分相抵消，因此在计算方面，围线积分C与光在旋转路内发光等价。 

因此，不仅是透过宽度狭窄的区域的光，在分别透过宽度狭窄的两个区域的光的相位不同的情况下，光也在区域的边界附近产生(其中，仅通过有效地进行与发光相同的动作，并不是实际上发光)。该现象类似于在衍射理论成立前杨格提倡的边界衍射，在此称为边界衍射效果。 

在折射面T中无论以何种入射条件在折射面上发光时，该光都在隔着折射面的双方的介质内传播。即，考虑有即使是临界角以上的入射光，在计算方面只要在折射面内产生发光，就不进行全反射而出现透射光。因此，本发明者们根据此种考察结果，如下所述研究了用于即使超过临界角也实际产生使光透射的现象的折射面的结构。 

作为边界衍射效果较强出现的例子如图33所示，在载置于发光体上的透明基板的与空气的边界面上，(a)设置销孔，除此之外进行遮光而形成销孔光(光仅存在于宽度w的白色的四边形内)，(b)由宽度w分隔的格栅随机配置180度的移相器18。此外首先对销孔进行了研究，但是在销孔中几乎无法取出现实的光，因此研究了考虑有表示与销孔相同的光取出特性的随机配置的移相器。 

图34是示出由图33示出的结构的折射面中的透射率t的入射角依赖性的说明图，在光的波长为0.635μm、折射率1.457的透明基板内，光量1的光以角θ(与折射面法线所成的角)向与空气的边界面入射，以宽度w为参数(w＝0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、2.0、4.0、20.0μm)表示第一次向空气侧射出多少(由于销孔光和180度移相器都表示完全相同的特性，因此用180度移相器代替)。接近图32(a)的条件的w＝20μm的特性在超过临界角(43.34度)时，透射率大致成为0。W减少到0.4～1.0μm时，根据图32(d)、(h)中说明的边界衍射效果，即使超过临界角也存在大透射率。进一步减小w时(w＝0.1、0.2μm)，如图32(e)中说明所示，在所有入射角中透射率都接近0。此外，图34是基于赫姆霍尔兹的波动方程式(所谓标量波动方程式)的解析结果，P偏振光与S偏振光的差未出现。 

图35是示出P偏振光入射中的第一次的透射率t的入射角依赖性的实验结果。细微的移相器18的制作实际上很困难，因此利用使相位0度的部分透过而通过遮光膜(Cr膜)覆盖相位180度的部分的罩(所谓在以宽度w分隔的格栅上随机配置遮光膜，与随机配置销孔光相同)来代替，进行了实验(通过向遮光膜外的区域入射的光的光量进行标准化时，这种情况下的透射率特性在计算中也与图34一致)。在实际上制作的罩图案中，宽度w为0.6、0.8、1.0、2.0、5.0μm。如图36所示，实验装置具备半导体激光(波长0.635μm)、三角棱镜58(BK7)、罩基板59(合成石英， 折射率1.457，在背面形成罩图案)、聚光透镜系统50、光检测器51。隔着折射率1.51的配合液52使三角棱镜与罩基板的表面密接，从三角棱镜侧测量方位角并入射激光，通过聚光透镜系统50收集从背面侧漏出的透射光，通过光检测器51测定透射光量。在罩的情况下，与整体的1/2的面积相当的遮光膜的部分被遮光，透射光量与使用移相器的情况相比成为1/2，因此作为透射率t，以入射到没有遮光膜的部分的光量(整体的1/2的光量)进行标准化。实验结果与图34所示的解析结果一致，即使超过临界角(43.34度)也存在大透射率，w越小该倾向越强。 

基于此种结果，本发明者们进一步进行了研究，想到了防止全反射而大幅度地提高光的取出效率的到目前为止没有的发光装置。 

以下，基于附图，详细地说明本发明的实施方式。在以下的附图中，为了简化说明，通过同一参照符号表示实质上具有相同功能的结构要素。 

(第一实施方式) 

基于图1至图5，说明第一实施方式。 

图1(a)示出使用了第一实施方式中的有机EL元件的发光装置的剖视结构和光的传播的情况。电极2、发光层3、透明电极4以该顺序层叠在基板1上，在透明电极4上设有透明基板(透明板或透明保护层)5。基板1、电极2、发光层3、透明电极4构成发光体，透明电极4的表面成为发光体的表面。透明基板5的一个面位于发光体的发光面侧，另一个面的表面上形成有由微小区域分隔而具有微小凹凸的表面结构13。表面结构13与介质即空气层6相接。 

通过在电极2、透明电极4之间施加电压，在发光层3的内部的点S发光，该光直接或在电极2上反射后，透过透明电极4，相对于表面的面法线以角度θ向透明基板5表面的表面结构13上的点P入射，在该点通过表面结构13进行衍射而向空气层6侧射出。 

若空气层6的折射率为n0，透明基板5的折射率为n1，则当入射角θ大于临界角θc＝sin^-1(n0/n1)时，应该产生全反射。然而，由于透明基板5表面具有表面结构13，因此即使光以临界角θc以上的角度向点Q入射也不产生全反射而进行衍射，向空气层6侧射出(第一次的光取出)。此外，在点Q，虽然光的一部分反射，但该反射的成分在电极2上反射后， 再次向表面结构13上的点R入射，其一部分向空气层侧6射出(第二次的光取出)，其余产生反射。无限地反复以上的过程。 

在此，考虑到使用没有表面结构13的现有的有机EL元件的发光装置时，以临界角以上的角度从透明基板侧向透明基板与空气层的界面入射的光产生全反射，即使其在电极上反射也会再次在透明基板与空气层的界面中再次以临界角以上入射，因此不会产生第二次以后的光取出，在该点上与本实施方式不同。 

以下，详细说明本实施方式的特征即表面结构13。为了便于理解，与制造工序一起说明表面结构13的特征。 

图2示出第一实施方式中的表面结构13的形成顺序和剖视图及图案。表面结构13通过两个工序形成。图2(a)示出第一次的工序，图2(b)示出第二次的工序。在图2(a)中，使用第一罩通过缩小曝光等方法使形成在透明基板5上的光致抗蚀剂感光，除去感光部而形成抗蚀剂图案7a(显影)，将透明基板5蚀刻深度2d/3，除去抗蚀剂。 

图2(c)是在第一次的工序中形成的图案，在该阶段中的表面结构13将透明基板5的表面无间隙地分割成宽度w(称为边界宽度)的格栅(正方形的微小区域δ)，在一个个格子为凸(微小区域δ₁，灰色的格子)的比率P、相对于该凸而相对为凹(微小区域δ₂，白色的格子)的比率1-P各为50％，进行随机分配(比率P也可以为50％以外)，图2(c)中示出w＝1.0μm时的例子。即，一个微小区域δ与其他多个微小区域δ相邻并由它们围绕，微小区域δ₁比微小区域δ₂向透明基板5的表面的上方突出2d/3。在本实施方式中，微小区域δ为正方形，但与微小区域δ内切的最大圆的直径只要为0.2μm以上3μm以下即可，也可以为其它形状。 

各个微小区域δ为微小区域δ₁或微小区域δ₂的概率分别为P或1-P。因此，在微小区域δ中，微小区域δ₁或微小区域δ₂连续以2以上相邻存在。这种情况下，在连续的微小区域δ₁或微小区域δ₂之间未形成边界，边界是假想的。然而，这种情况下，通过使微小区域δ₁或微小区域δ₂连续，所述区域的边界消失，透明基板5的表面以微小区域δ为基准单位进行分割。 

在图2(b)中，在透明基板5上再次涂敷光致抗蚀剂，使用第二罩通 过缩小曝光等方法使其感光，除去感光部而形成抗蚀剂图案7b(显影)，在透明基板5蚀刻深度d/3，除去抗蚀剂。该工序中的感光部(抗蚀剂除去部)的微小区域δ₁是沿与微小区域δ₂的边界线的区域，以边界线为中心而宽度2w/3的范围感光。 

图2(d)是在第二次的工序中形成的最终图案，微小区域δ₁分为与微小区域δ₂相接的宽度w/3的范围的区域δ_1a(深灰色区域)和除此之外的区域δ_1b(黑色区域)，微小区域δ₂分为与微小区域δ₁相接的宽度w/3的范围的区域δ_2a(白色区域)和除此之外的区域δ_2b(浅灰色区域)。在此，在与透明基板5的表面垂直的方向上的中间位置上确定与透明基板5表面平行的基准面时，微小区域δ_1b从基准面向上方突出d/2，微小区域δ_1a从基准面向上方突出d/6，微小区域δ_2a从基准面向下方凹陷d/2，微小区域δ_2b从基准面向下方凹陷d/6。第一次和第二次的工序可以以该顺序进行，也可以相反进行。而且，蚀刻的深度在第一次与第二次中为2∶1，但除此之外也可以，其结果是，微小区域δ_1b从基准面向上方突出d/2，微小区域δ_1a从基准面向上方以0至d/2之间的值突出，微小区域δ_2a从基准面向下方凹陷d/2，微小区域δ_2b从基准面向下方以0至d/2之间的值凹陷即可。此外，也可以取代第二罩而使用其反转罩(遮光部和透射部改换后的罩)。此时，在第二次的工序中形成的最终图案与图2(d)相同，成为微小区域δ_1a从基准面向上方突出d/2，微小区域δ_1b从基准面向上方突出d/6，微小区域δ_2b从基准面向下方凹陷d/2，微小区域δ_2a从基准面向下方凹陷d/6的形状。 

表面结构13的形成也可以通过如下方法进行，即：通过蚀刻制作形成有凹凸的模具，通过冲压而将该形状转印到板状的树脂上，以该板为透明基板5，经由粘结层粘贴在透明电极4上。这种情况下透明基板5等于透明板。而且，也可以通过对板的表面或作为保护层形成的透明基板5的表面直接进行蚀刻等形成凹凸的方法来进行。 

衍射此种随机图案的光的传播方位也随机，因此不存在专利文献1所记载的发光装置那样的方位引起的光强度的分布，也没有方位引起的颜色的不均衡。而且，从外界(空气层侧)入射的光在透明基板5表面的表面结构13中产生反射，但该反射光向随机的方位衍射，因此外界的图像未 映入，不需要反射防止膜等光学处理，能将制品成本抑制为较低。 

图3A、3B是示出从第一实施方式中的表面结构13射出的第一次的取出光的可见角依赖性的解析结果的图，高低差d＝0.6μm，以波长λ和边界宽度w为参数进行表示。图3A(a)～(f)示出λ＝0.450μm时的结果，图3B(a)～(f)示出λ＝0.635μm时的结果。而且，在图3A、3B中，(a)示出w＝0.5μm时的结果，(b)示出w＝1.0μm时的结果，(c)示出w＝1.5μm时的结果，(d)示出w＝2.0μm时的结果，(e)示出w＝3.0μm时的结果，(f)示出w＝4.0μm时的结果。 

将横轴的原点和曲线上的点连结的矢量表示出射光的光强度和出射方位，矢量的长度对应于光强度，矢量的方位对应于出射方位。纵轴对应于面法线轴的方位，横轴对应于面内轴的方位，实线表示面内轴沿图2(d)中的x轴或y轴的剖面(0度、90度的经度方位)中的可见角依赖性的解析结果，虚线表示面内轴沿y＝x或y＝-x的直线的剖面(45度、135度的经度方位)中的可见角依赖性的解析结果。90度方位的结果与0度方位一致，135度方位的结果与45度方位一致，因此将其省略。曲线越平缓表示可见角的差异引起的光强度的变化越小。 

从所述图可知，在边界宽度w＝0.5μm中，存在有与偏角(纬度)相对的强度变动大的偏角(纬度)，在w＝1.0～2.0μm中，实线、虚线相对于偏角都表示平缓的变动(即伴随视差的强度差少)。w＝3.0、4.0μm时，与面法线方向的附近的偏角相对的强度变动增大。因此可知，在边界宽度w为0.5μm以上、3.0μm以下的条件下能得到相对于偏角的强度变动平缓的可见角依赖性。 

图4是示出第一实施方式中的表面结构13的透射率t的入射角依赖性的图，在透明基板5内，光量1的光以角θ(与折射面法线所成的角)向表面结构入射，在第一次中向空气6侧射出多少由图4(a)所示。图4(b)示出在表面结构13上反射，在电极2上反射后，再次向表面结构13入射的情况，即示出第二次的透射率的入射角依赖性。其中，电极2的反射率为100％，在往复之间未吸收。在所有的图中，发光层3及透明基板5的折射率n1＝1.457，空气6的折射率n0＝1.0，光的波长λ＝0.635μm，微小区域δ_1b的相对于微小区域δ_2a的高低差d＝0.7μm，微小区域δ₁的面积比 率P＝0.5，表面结构的幅w为参数(w＝0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、2.0、4.0μm)。此外，高低差d＝0.7μm在垂直入射中相当于凹部中的透射光与凸部中的透射光产生相位差π的条件(d＝λ/2(n1-n0))。 

图4(a)除了w＝0.1、0.2μm中的结果不同以外，接近于使用180度移相器时的结果(图34)，即使超过临界角也存在大的透射率。图4(c)是示出P偏振光入射中的透射率t的入射角依赖性的实验结果。实验通过电子线射束法在石英基板上形成深度d＝0.6μm、边界宽度w＝1.05μm的表面结构13，使用图36所示的测定装置进行。实验结果与图4(a)所示的解析结果一致，即使超过临界角(43.34度)也存在大的透射率。如本实施方式之前说明那样，即使超过临界角也使光透射的理由是因为：在折射面上进行等价的发光(所谓边界衍射效果)，该光在隔着折射面的双方的介质内传播。 

假定通过点发光而光在透明基板5内成为球面波而均匀地扩散时，从发光方位角θ(与所述的入射角θ一致)到θ+dθ之间的光量的总合与sinθdθ成比例。因此，取出光量与图4(a)、(b)所示的透射率t乘以sinθ的值成比例。图5(a)、(b)是示出第一实施方式的表面结构中的取出光量的入射角依赖性的说明图。即，在透明基板5内的1点(实际上是发光层内的点)发出的光量1的光以角θ(与折射面法线所成的角)向表面结构入射，在第一次中向空气层6侧射出多少由图5(a)表示，图5(b)示出在表面结构13中进行一次反射，在电极2上反射后，再次向表面结构13入射的情况，即示出第二次的取出光量的入射角依赖性。其中电极2中的反射率为100％，在往复之间未吸收。 

以入射角θ对取出光量进行积分时，得到光取出效率。图5(c)是示出第一实施方式中的表面结构13的光取出效率的说明图，在与图4(a)相同的条件下，隔开表面结构13的边界宽度w统一成横轴。在图5(c)中，在表面结构13的高低差d＝0.7μm的基础上，还示出d＝0.3、0.9、1.4、2.1μm时的光取出效率(第一次的光取出效率η1)，而且示出透明电极4中的吸收或电极2中的反射损失等，在往复中没有光衰减，在表面结构13上进行反射，在电极2上反射后，再次向表面结构13入射时的光取出效率(第二次的光取出效率η2)。曲线5a、5A分别为d＝0.3μm中的第一次 及第二次的光取出效率，曲线5b、5B分别为d＝0.7μm中的第一次及第二次的光取出效率，曲线5c、5C分别为d＝0.9μm中的第一次及第二次的光取出效率，曲线5d、5D分别为d＝1.4μm中的第一次及第二次的光取出效率，曲线5e、5E分别为d＝2.1μm中的第一次及第二次的光取出效率。 

所有的曲线的边界宽度w为0.2μm以下会较大地劣化，因此边界宽度w的下限值为0.2μm左右。另一方面，在由可见角依赖性限定的范围(w＝0.5～3.0μm)中，曲线5a、5A与其它深度相比，光取出效率小，高低差d＝0.3μm开始劣化，因此d的下限值看作0.2μm左右为好。增大d时，第一次的光取出效率在w小的区域中劣化，其极大点向w大的一侧移动。在d＝2.1μm之前，取出效率的最大值存在于w＝3.0μm的附近，但增大到这以上时，取出效率在w＝0.5～3.0μm的整个区域中劣化，因此d的上限值看作3μm左右为好。因此，深度d的范围的0.2～3μm为推荐值。该深度d是使用上述的波长λ的光、折射率n1的透明基板5及折射率n0的空气6时的推荐值。透射的光的波长、透明基板的折射率及与透明基板相接的介质的折射率与上述的值不同时，只要透过各微小区域的光的相位差为对应于该深度d的值就能得到同样的效果。因此，使用透过的光的波长λ、透明基板5的折射率n1及与透明基板5相接的介质的折射率n0而将上述的深度d的范围一般化时，深度d优选满足2λ/(n1-n0)≥d≥λ/6(n1-n0)的关系。在此，与透明基板5相接的介质小于透明基板5的折射率n1即可。 

d≤0.9μm时，第一次的光取出效率都在边界宽度w为0.4～1μm下成为极大，减小或增大w时，渐近为0.27(所谓(式3)中提供的值，表面为镜面时的光取出效率，图5(c)中的直线5f)。第二次的光取出效率都在w＝1.0μm至3.0μm之间成为极大值，增大w时，渐近为0.0(在图5(c)的范围中未出现)，在w≤0.4μm中随着w减小而收敛为0.0。 

从透明基板5观察到的在透明基板5的表面与电极2之间的往复的光透射率为τ时，考虑到往复的光衰减的第二次的光取出效率为τ×η2。光取出不限于1次、2次而无限往复，假定其关系成为等比数列，第一次为η1，第二次为τ×η2时，第n次能够预想为η1×(τ×η2/η1)^n-1。因此，直至第n次的光取出的总计成为 

[数1] 

${\mathrm{\η}}_1\×\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(\mathrm{\τ}\×\frac{{\mathrm{\η}}_2}{{\mathrm{\η}}_1})}^{k-1}$

，在无限次中渐近为η1/(1-τ×η2/η1)。 

在图5(c)中，若在曲线5b、5B(d＝0.7μm)进行观察，当w＝0.6μm时，η1＝0.344，η2＝0.124，当τ＝0.88时，得到0.504的光取出效率。w＝1.0μm时，η1＝0.322，η2＝0.140，得到0.522的光取出效率。另一方面，图26、图28(a)所示的现有的发光装置的η1＝0.274，η2＝0，第二次以后全部为0，总计为0.274。因此，本实施方式的发光装置在w＝0.6μm条件下是图28(a)所示的发光装置的1.84倍，从而在w＝1.0的条件下能够实现1.91倍的光取出效率。 

此外，根据(式6)，增大透明基板5与电极2之间的往复的光透射率τ时，光取出效率增大。实际的发光层3除电极2或透明电极4以外由多个透明层等包围，但所述膜设计(包含发光层3的膜的折射率或厚度的決定)应该以使所述光透射率τ成为最大的方式进行。此时，表面结构13中的反射的相位的分布随机，因此反射光的重合成为非相干的处理(不是振幅加法运算而是强度加法运算)。即能够忽视透明基板5表面的反射影响，假想为反射率0％、透射率100％进行处理。在该条件下从透明基板5发出光，使该光在包含发光层3在内的多层膜中多重往复，以返回到透明基板5的多个光振幅的重合光量最大为条件，确定各膜的折射率或厚度。 

透明基板5的折射率n1小于发光层3的折射率n2时，在透明基板5与发光层3之间夹设的折射率边界面上产生全反射。此外通过在该边界面上的折射，折射光的能量向面法线方向侧移动，因此该光原封不动地向表面结构13入射时，会损害入射角大的一侧的透射具有效果的表面结构13的优点。例如，在有机EL元件中的透明电极4上放置用于对在透明基板5与电极2之间的光的往复中的光透射率进行调整的透明的调整层。这种情况下，透明基板5载置在调整层上(即能够将直至调整层所包含的有机EL元件称为发光体)，透明基板5的折射率n1小于调整层的折射率n1’时，在透明基板5与调整层之间存在产生全反射的边界面，尤其是n1’- n1＞0.1时，能够忽视其影响。图1(b)示出此时的光的传播的情况。 

在图1(b)中，在折射率n2的发光层3的内部的点S发出的光直接或在电极2上反射后，透过透明电极4，透过折射率n1’的调整层15，在边界面15a上的点P’折射，透过折射率n1的透明基板5，经过透明基板5与空气6的边界面上的点P而向空气6侧射出。在此n1’≥n2＞n1＞1.0。此外，n1’也可以小于n2，但这种情况下在透明电极4与调整层15之间也会产生全反射。在透明基板5中，由于在与空气6的边界面上形成有本实施方式的表面结构13，因此即使是超过临界角的光，也能够向空气层6侧取出。然而，根据n1’＞n1的关系，即使在边界面15a上也会产生全反射。即，比向点P’的入射的入射角大的向点Q’的入射中产生全反射，该光在与电极2之间反复产生全反射，无法向空气6侧取出。而且，透过边界面15a的光的折射的结果是能量向面法线方向侧移动，因此来自表面结构13的光取出效率劣化。 

此种情况下，如图1(c)所示，通过在调整层15与透明基板5的边界面上设置本实施方式的表面结构13’，能够将超过该面中的临界角的入射光向空气6侧取出。即，通过表面结构13’，在超过临界角的向点Q’的入射中不产生全反射而使一部分透射，在该面上进行反射的成分在电极2上反射后，再次向表面结构13’上的点R’入射，其一部分能够经由表面结构13向空气6侧射出，无限地反复以上的过程。而且，透过边界面13’的光的衍射的结果是能量全方位地扩散，因此能够较高地维持来自表面结构13的光取出效率。由于在来自表面结构13的光取出中衍射方位没有规则性，因此表面结构13’也可以是锯齿或方格花纹等规则图案。图1(c)的结构存在将具有凹凸的表面结构13，13’形成为两重的复杂度，但能够在透明基板5中使用折射率低的材料，从而具有扩大材料的选择范围的优点。 

(第二实施方式) 

基于图6至图8说明第二实施方式。此外第二实施方式仅在表面结构13的图案方面与第一实施方式不同，而其它结构全部与第一实施方式相同，关于共通的结构，省略其说明。 

图6示出第二实施方式中的表面结构13的形成顺序和剖视图及图案。 表面结构13通过两个工序形成。图6(a)示出第一次的工序，图6(b)示出第二次的工序。在图6(a)中，使用第一罩通过缩小曝光等方法使形成在透明基板5上的光致抗蚀剂感光，除去感光部而形成抗蚀剂图案7a(显影)，将透明基板5蚀刻深度2d/3，除去抗蚀剂。图6(c)是在第一次的工序中形成的图案，在该阶段中的表面结构13将透明基板5的表面无间隙地分割成宽度w(称为边界宽度)的格栅(正方形的微小区域δ)，一个个格子为凸(微小区域δ1，灰色的格子)的比率P、相对于该凸的相对为凹(微小区域δ2，白色的格子)的比率1-P各为50％，随机分配(比率P也可以为50％以外)，图6(c)中示出w＝1.0μm时的例子。即，一个微小区域δ与其它多个微小区域δ相邻且由它们围绕，微小区域δ₁比微小区域δ₂向透明基板5的表面的上方突出2d/3。在本实施方式中，微小区域δ为正方形，但只要微小区域δ中内切的最大圆的直径为0.2μm以上3μm以下即可，也可以为其它形状。 

在图6(b)中，在透明基板5上再次涂敷光致抗蚀剂，使用第二罩通过缩小曝光等方法使其感光，除去感光部，形成抗蚀剂图案7b(显影)，将透明基板5蚀刻深度d/3，除去抗蚀剂。该工序中的感光部(抗蚀剂除去部)为沿微小区域δ1与微小区域δ2的边界线的两个区域，一个是从与微小区域δ2的边界线朝微小区域δ1侧除去宽度w/3的范围的区域，另一个是从与微小区域δ1的边界线朝微小区域δ2侧除去宽度w/3的范围的区域。 

图6(d)是在第二次的工序中形成的最终图案，微小区域δ₁分为与微小区域δ₂相接的宽度w/3的范围的区域δ_1a(深灰色区域)和除此之外的区域δ_1b(黑色区域)，微小区域δ₂分为与微小区域δ1相接的宽度w/3的范围的区域δ_2a(浅灰色区域)和除此之外的区域δ_2b(白色区域)。在此，在与透明基板5的表面垂直的方向上的中间的位置确定与透明基板5表面平行的基准面时，微小区域δ_1b从基准面向上方突出d/2，微小区域δ_1a从基准面向上方突出d/6，微小区域δ_2b从基准面向下方凹陷d/2，微小区域δ_2a从基准面向下方凹陷d/6。第一次和第二次的工序可以以该顺序进行，也可以相反。而且，蚀刻的深度在第一次与第二次中为2∶1，除此之外也可以，其结果是微小区域δ_1b从基准面向上方突出d/2，微小区域 δ_1a从基准面向上方突出0至d/2之间的值，微小区域δ_2b从基准面向下方凹陷d/2，微小区域δ_2a从基准面向下方凹陷0至d/2之间的值即可。此外，也可以取代第二罩而使用其反转罩(遮光部和透过部改换后的罩)。此时，虽然在第二次的工序中形成的最终图案与图6(d)相同，但形成微小区域δ_1a从基准面向上方突出d/2，微小区域δ_1b从基准面向上方突出d/6，微小区域δ2a从基准面向下方凹陷d/2，微小区域δ_2b从基准面向下方凹陷d/6的形状。 

图7A、7B是示出从第二实施方式中的表面结构射出的第一次的取出光的可见角依赖性的解析结果的图，高低差d＝0.6μm，以波长λ和边界宽度w为参数表示。图7A(a)～(f)示出λ＝0.450μm时的结果，图7B(a)～(f)示出λ＝0.635μm时的结果。而且，在图7A、7B中，(a)示出w＝0.5μm时的结果，(b)示出w＝1.0μm时的结果，(c)示出w＝1.5μm时的结果，(d)示出w＝2.0μm时的结果，(e)示出w＝3.0μm时的结果，(f)示出w＝4.0μm时的结果。 

在边界宽度w＝0.5～2.0μm中，实线和虚线相对于偏角(纬度)都表示平缓的强度变动(即伴随视差的强度差少)。增大w而使w＝3.0、4.0μm时，在面法线方向附近的相对于偏角的强度变动增大。因此，可知在3.0μm以下的条件下能得到相对于偏角的强度变动平缓的可见角依赖性的边界宽度w。 

图8是示出第二实施方式中的表面结构13的光取出效率的说明图，在与图5(c)相同的条件下，隔开表面结构13的边界宽度w统一成横轴。在图8中，在表面结构13的高低差d＝0.7μm的基础上，示出d＝0.3、0.9、1.4、2.1μm时的光取出效率(第一次的光取出效率η1)，而且示出透明电极4中的吸收或电极2中的反射损失等，没有往复中的光衰减，在表面结构13上进行反射，在电极2上反射后，再次向表面结构13入射时的光取出效率(第二次的光取出效率η2)。曲线8a、8A分别是d＝0.3μm中的第一次及第二次的光取出效率，曲线8b、8B分别是d＝0.7μm中的第一次及第二次的光取出效率，曲线8c、8C分别是d＝0.9μm中的第一次及第二次的光取出效率，曲线8d、8D分别是d＝1.4μm中的第一次及第二次的光取出效率，曲线8e、8E分别是d＝2.1μm中的第一次及第二次的光取出效率。 所有曲线的边界宽度w在0.2μm以下都较大地劣化，因此边界宽度w的下限值看作0.2μm左右为好。另一方面，在可见角依赖性小的范围(w＝3.0μm以下)中，曲线8a、8A与其它深度相比，光取出效率小，高低差d＝0.3μm开始劣化，因此d的下限值看作0.2μm左右为好。增大d时，第一次的光取出效率在w小的区域劣化，其极大点向w大的一侧移动。直至d＝2.1μm，能确保w＝3.0μm的附近的优越性，但增大到这以上时，由于在w＝0.5～3.0μm的整个区域劣化，因此优选将d的上限值看作3μm左右。因此，深度d的范围的0.2～3μm为推荐值。与第一实施方式同样地，使用透明基板5的折射率n1，空气6的折射率n0，光的光谱的中心波长λ表示上述的深度d的推荐值时，成为2λ/(n1-n0)≥d≥λ/6(n1-n0)。 

d≤0.9μm时，第一次的光取出效率都在边界宽度w为0.2～1μm下成为极大，减小或增大w时，渐近为0.27(所谓(式3)提供的值中的表面为镜面时的光取出效率)。第二次的光取出效率都在w＝1.0μm至8.0μm之间成为极大值，减小w时，渐近为0.0(在图8的范围中未出现)，在w≤0.4μm中随着w减小而收敛为0.0。 

在图8中，若在曲线8b、8B(d＝0.7μm)中观察，当w＝0.6μm时，η1＝0.335，η2＝0.119，当τ＝0.88时，能得到0.487的光取出效率。w＝1.0μm时，η1＝0.306，η2＝0.130，能得到0.489的光取出效率。另一方面，在图26、图28(a)所示的现有的发光装置中，η1＝0.274，η2＝0，第二次以后全部为0，总计为0.274。因此可知，本实施方式的发光装置在w＝0.6μm条件下为图28(a)所示的发光装置的1.78倍，从而在w＝1.0的条件下能够实现1.78倍的光取出效率。 

此外，从图6(b)的剖视图可知，微小区域δ_1a、δ_2a能够看作为将从微小区域δ_1b朝δ_2b的斜面形成为阶梯状。能够容易类推出即使更细地分割从微小区域δ_1b朝δ_2b的阶梯也能得到同样的效果，终究形成为斜面形状。即，只要微小区域δ_1a、δ_2a为斜面形状，就能得到同样的效果。 

(第三实施方式) 

基于图9至图11，说明第三实施方式。此外，第三实施方式仅表面结构13的图案与第一实施方式不同，而其它结构全部与第一实施方式相同，关于共通的结构，省略其说明。 

图9示出第三实施方式中的表面结构13的形成顺序和图案。表面结构13通过两个工序形成。图9(a)、(c)示出第一次的工序，图9(b)、(d)示出第二次的工序。 

在第一次的工序中，使用图9(a)所示的罩通过缩小曝光等方法使形成在透明基板5上的光致抗蚀剂感光，除去感光部，形成抗蚀剂图案(显影)，将透明基板5蚀刻深度d/3，除去抗蚀剂。图9(c)是在第一次的工序中形成的图案，该阶段中的表面结构13将透明基板5的表面无间隙地分割成宽度2w(将w称为边界宽度)的格栅(正方形的微小区域δ’)，将一个个格子为凸(微小区域δ’₁，右下降条纹)或相对于该凸而相对为凹(微小区域δ’₂，白色的格子)分配成方格花纹图案状。即，微小区域δ’₁比微小区域δ’₂向透明基板5的表面的上方突出d/3。在本实施方式中，微小区域δ’为正方形，但只要在微小区域δ’中内切的最大圆的直径为0.2μm以上3μm以下即可，也可以为其它形状。 

在第二次的工序中，使用图9(b)所示的罩通过缩小曝光等方法使形成在透明基板5上的光致抗蚀剂感光，除去感光部，形成抗蚀剂图案(显影)，将透明基板5蚀刻深度2d/3，除去抗蚀剂。图9(d)是在第二次的工序中形成的图案，表面结构13将透明基板5的表面无间隙地分割成宽度2w(将w成为边界宽度)的格栅(正方形的微小区域δ)，一个个格子为凸(微小区域δ₁，左下降条纹)的比率P、相对于该凸而相对为凹(微小区域δ₂，白色的格子)的比率1-P各为50％，随机分配(比率P也可以为50％以外)。即，一个微小区域δ与其它多个微小区域δ相邻且由它们围绕，微小区域δ₁比微小区域δ₂向透明基板5的表面上方突出2d/3。 

实际上如图9(e)所示，所述两个工序在两个图案的横向、纵向都偏移w的状态下(偏移量未必非要为w)，以第一次的工序、第二次的工序的顺序，或相反的顺序进行。因此，透明基板5的表面通过第一次的工序分割成微小区域δ’(微小区域δ’₁和δ’₂)，并且通过第二次的工序，与第一次的工序独立且重叠地，分割成微小区域δ(微小区域δ₁和δ₂)。 

在与透明基板5的表面垂直的方向上的中间的位置确定与透明基板5表面平行的基准面时，微小区域δ₁与δ’₁重合的区域从基准面向上方突出d/2，微小区域δ₁与δ’₂重合的区域从基准面向上方突出d/6，微小区域 δ₂与δ’₂重合的区域从基准面向下方凹陷d/2，微小区域δ₂与δ’₁重合的区域从基准面向下方凹陷d/6。而且，蚀刻的深度在第一次与第二次中为1∶2，但除此之外也可以，其结果是，微小区域δ₁与δ’₁重合的区域从基准面向上方突出d/2，微小区域δ₁与δ’₂重合的区域从基准面向上方突出0至d/2之间的值，微小区域δ₂与δ’₂重合的区域从基准面向下方凹陷d/2，微小区域δ₂与δ’₁重合的区域从基准面向下方凹陷0至d/2之间的值即可。 

由此，多个微小区域δ₁和δ₂的至少一部分与多个微小区域δ’₁和δ’₂的至少一部分相互重合。然而，由于偏移宽度w与微小区域δ₁、δ₂、δ’₁及δ’₂的宽度2w不一致，因此各个微小区域的边界即使交叉也不重合。 

图10A、10B是示出从第三实施方式中的表面结构射出的第一次的取出光的可见角依赖性的解析结果的说明图，高低差d＝0.6μm，以波长λ和边界宽度w为参数进行表示。在图10A中(a)～(d)示出λ＝0.450μm时的结果，图10B(a)～(d)示出λ＝0.635μm时的结果。在图10A、10B中，(a)是w＝0.5μm的条件，(b)是w＝1.0μm的条件，(c)是w＝1.5μm的条件，(d)是w＝2.0μm的条件。在边界宽度w＝0.5、1.0μm中，实线、虚线相对于偏角都表示平缓的强度变动(即伴随视差的强度差少)。增大w而w＝1.5、2.0μm时，在面法线方向附近的相对于偏角的强度变动增大。因此可知，在边界宽度w为1.5μm以下的条件下能得到相对于偏角(纬度)的强度变动平缓的可见角依赖性。 

图11是示出第三实施方式中的表面结构13的光取出效率的说明图，在与图5(c)相同的条件下，隔开表面结构13的边界宽度w统一成横轴。在图11中，在表面结构13的高低差d＝0.7μm的基础上，示出d＝0.3、0.9、1.4、2.1μm时的光取出效率(第一次的光取出效率η1)，而且示出透明电极4中的吸收或电极2中的反射损失等，没有往复中的光衰减，在表面结构13中产生反射，在电极2反射后，再次向表面结构13入射时的光取出效率(第二次的光取出效率η2)。曲线11a、11A分别是d＝0.3μm中的第一次及第二次的光取出效率，曲线11b、11B分别是d＝0.7μm中的第一次及第二次的光取出效率，曲线11c、11C分别是d＝0.9μm中的第一次及第二次的光取出效率，曲线11d、11D分别是d＝1.4μm中的第一次及第 二次的光取出效率，曲线11e、11E分别是d＝2.1μm中的第一次及第二次的光取出效率。所有的曲线的边界宽度w在0.2μm以下较大劣化，因此边界宽度w的下限值看作为0.2μm左右为好。另一方面，在由可见角依赖性限定的范围的一部分(w＝1.5μm以下)中，曲线11a、11A与其它的深度相比，光取出效率小，高低差d＝0.3μm开始劣化，因此d的下限值看作为0.2μm左右为好。增大d时，第一次的光取出效率在w小的区域劣化，其极大点向w大的一侧移动。在d＝2.1μm之前，在w＝1.5μm附近确保优越性，但增大到这以上时，在w≤1.5μm的整个区域劣化，因此d的上限值看作为3μm左右为好。因此，深度d的范围的0.2～3μm为推荐值。与第一实施方式相同地，使用透明基板5的折射率n1，空气6的折射率n0，光的光谱的中心波长λ表示上述的深度d的推荐值时，成为2λ/(n1-n0)≥d≥λ/6(n1-n0)。 

d≤0.9μm时，第一次的光取出效率都在边界宽度w为0.2～1μm下成为极大，减小或增大w时，渐近为0.27(所谓(式3)提供的值中的表面为镜面时的光取出效率)。第二次的光取出效率都在w＝0.4μm至8.0μm之间成为极大值，增大w时，渐近为0.0(在图11的范围中未出现)，在w≤0.4μm中，随着w减小而收敛为0.0。 

在图11中，若在曲线8b、8B(d＝0.7μm)观察，则当w＝0.6μm时，η1＝0.334，η2＝0.142，当τ＝0.88时，得到0.534的光取出效率。w＝1.0μm时，η1＝0.317，η2＝0.147，得到0.536的光取出效率。另一方面，图26、图28(a)所示的现有的发光装置为η1＝0.274，η2＝0，第二次以后全部为0，总计为0.274。因此，在w＝0.6μm条件下，本实施方式的发光装置是图28(a)所示的发光装置的1.95倍，从而在w＝1.0的条件下能够实现1.96倍的光取出效率。 

此外，通常在缩小曝光技术中，能够将对准精度(两个图案的对位精度)形成为图案形成精度(能够进行图案形成的最小图案尺寸)的几分之一的水平。因此，本实施例将边界宽度2w的尺寸进行图案形成时，在两次的工序后，形成边界宽度w的结构，因此具有能够降低微小图案形成这一技术性障碍的优点。 

(第四实施方式) 

基于图12至图14，说明第四实施方式。此外，第四实施方式仅表面结构13的图案与第一实施方式不同，其它结构全部与第一实施方式相同，关于共通的结构，省略其说明。 

图12示出第四实施方式中的表面结构13的形成顺序和图案。表面结构13通过两个工序形成。图12(a)、(c)示出第一次的工序，图12(b)、(d)示出第二次的工序。 

在第一次的工序中，使用图12(a)所示的罩通过缩小曝光等方法使形成在透明基板5上的光致抗蚀剂感光，除去感光部而形成抗蚀剂图案(显影)，将透明基板5蚀刻深度d/3，除去抗蚀剂。图12(c)是在第一次的工序中形成的图案，该阶段中的表面结构13将透明基板5的表面无间隙地分割成宽度2w(将w称为边界宽度)的格栅(正方形的微小区域δ’)，一个个格子为凸(微小区域δ’₁，右下降条纹)的比率P、相对于该凸而相对为凹(微小区域δ’₂，白色的格子)的比率1-P各为50％，随机分配(比率P也可以为50％以外)。即，一个微小区域δ’与其它多个微小区域δ’相邻且由它们围绕，微小区域δ’₁比微小区域δ’₂向透明基板5的表面上方突出d/3。在本实施方式中，微小区域δ为正方形，但只要与微小区域δ内切的最大圆的直径为0.4μm以上3μm以下即可，也可以为其它形状。 

在第二次的工序中，使用图12(b)所示的罩，通过缩小曝光等方法使形成在透明基板5上的光致抗蚀剂感光，除去感光部而形成抗蚀剂图案(显影)，将透明基板5蚀刻深度2d/3，除去抗蚀剂。图12(d)是在第二次的工序中形成的图案，该阶段中的表面结构13将透明基板5的表面无间隙地分割成宽度2w(将w称为边界宽度)的格栅(正方形的微小区域δ)，将一个个格子是为凸(微小区域δ₁，左下降条纹)还是相对于该凸而相对为凹(微小区域δ₂，白色的格子)分配成方格花纹。即，微小区域δ₁比微小区域δ₂向透明基板5的表面上方突出2d/3。 

如图12(e)所示，在两个图案在与透明基板5平行的面的正交的两方向即横向、纵向都偏移w的状态下(偏移量未必非要为w)，所述两个工序中的对位以第一次的工序、第二次的工序的顺序，或其相反的顺序进行。因此，透明基板5的表面通过第一次的工序分割成微小区域δ’(微小区域δ’₁和δ’₂)，并且通过第二次的工序，与第一次的工序独立且重叠地， 分割成微小区域δ(微小区域δ₁和δ₂)。 

在与透明基板5的表面垂直的方向的中间的位置上确定与透明基板5表面平行的基准面时，微小区域δ₁与δ’₁重合的区域从基准面向上方突出d/2，微小区域δ₁与δ’₂重合的区域从基准面向上方突出d/6，微小区域δ₂与δ’₂重合的区域从基准面向下方凹陷d/2，微小区域δ₂与δ’₁重合的区域从基准面向下方凹陷d/6。而且，蚀刻的深度在第一次和第二次中为1∶2，但除此之外也可以，其结果是，微小区域δ₁与δ’₁重合的区域从基准面向上方突出d/2，微小区域δ₁与δ’₂重合的区域从基准面向上方突出0至d/2之间的值，微小区域δ₂与δ’₂重合的区域从基准面向下方凹陷d/2，微小区域δ₂与δ’₁重合的区域从基准面向下方凹陷0至d/2之间的值即可。 

由此，多个微小区域δ₁和δ₂的至少一部分与多个微小区域δ’₁和δ’₂的至少一部分相互重合。然而，由于偏移宽度w与微小区域δ₁、δ₂、δ’₁及δ’₂的宽度2w不一致，因此各个微小区域的边界即使交叉也不重合。 

图13A、13B是示出从第四实施方式中的表面结构射出的第一次的取出光的可见角依赖性的解析结果的说明图，高低差d＝0.6μm，以波长λ和边界宽度w为参数进行表示。图13A的(a)～(d)示出λ＝0.450μm时的结果，图13B的(a)～(d)示出λ＝0.635μm时的结果。在图13A、13B中，(a)是w＝0.5μm的条件，(b)是w＝1.0μm的条件，(c)是w＝1.5μm的条件，(d)是w＝2.0μm的条件。在边界宽度w＝0.5μm中，存在强度变动(即伴随视差的强度差少)的大偏角(纬度)，在w＝1.0μm中，实线、虚线相对于偏角都表示平缓的强度变动。增大w而w＝1.5、2.0μm时，面法线方向附近的相对于偏角的强度变动增大。因此，在边界宽度w为0.5μm以上、1.5μm以下的条件下能得到相对于偏角的强度变动平缓的可见角依赖性。 

图14是示出第四实施方式中的表面结构13的光取出效率的说明图，与图5(c)相同条件下，隔开表面结构13的边界宽度w统一成横轴。在图14中，在表面结构13的高低差d＝0.7μm的基础上，示出d＝0.3、0.9、1.4、2.1μm时的光取出效率(第一次的光取出效率η1)，而且示出透明电极4中的吸收或电极2中的反射损失等，没有往复中的光衰减，在表面结 构13上产生反射，在电极2上反射后，再次向表面结构13入射时的光取出效率(第二次的光取出效率η2)。曲线9a、9A分别为d＝0.3μm中的第一次及第二次的光取出效率，曲线9b、9B分别为d＝0.7μm中的第一次及第二次的光取出效率，曲线9c、9C分别为d＝0.9μm中的第一次及第二次的光取出效率，曲线9d、9D分别为d＝1.4μm中的第一次及第二次的光取出效率，曲线9e、9E分别为d＝2.1μm中的第一次及第二次的光取出效率。所有曲线的边界宽度w都在0.2μm以下劣化，因此边界宽度w的下限值看作为0.2μm左右为好。另一方面，在由可见角依赖性限定的范围(w＝0.5～1.5μm)内，与其它深度相比，曲线9a、9A的光取出效率小，高低差d＝0.3μm开始劣化，因此d的下限值优选看作为0.2μm左右。增大d时，第一次的光取出效率在w小的区域中劣化，其极大点向w大的一侧偏移。在d＝2.1μm之前，在w＝1.5μm附近能确保优越性，但增大到这以上时，在w＝0.0～1.5μm的整个区域中劣化，因此d的上限值看作为3μm左右。因此，深度d的范围的0.2～3μm为推荐值。与第一实施方式同样地，使用透明基板5的折射率n1，空气6的折射率n0，光的光谱的中心波长λ表示上述的深度d的推荐值时，成为2λ/(n1-n0)≥d≥λ/6(n1-n0)。 

d≤0.9μm时，第一次的光取出效率都在边界宽度w为0.2～1μm下成为极大，减小或增大w时，渐近为0.27(所谓(式3)提供的值中的表面为镜面时的光取出效率)。第二次的光取出效率都在w＝0.4μm至8.0μm之间成为极大值，增大w时，渐近为0.0(在图14的范围中未表现)，在w≤0.4μm中随着w减小而收敛为0.0。 

在图14中，若在曲线9b、9B(d＝0.7μm)观察，当w＝0.6μm时，η1＝0.350，η2＝0.145，当τ＝0.88时，得到0.551的光取出效率。w＝1.0μm时，η1＝0.330，η2＝0.140，得到0.527的光取出效率。另一方面，图26、图28(a)所示的现有的发光装置为η1＝0.274，η2＝0，第二次以后全为0，总计为0.274。因此，在w＝0.6μm条件下，本实施方式的发光装置为图28(a)所示的发光装置的2.01倍，从而在w＝1.0的条件下能够实现1.92倍的光取出效率。 

此外，通常在缩小曝光技术中，将对准精度(两个图案的对位精度) 形成为图案形成精度(能够进行图案形成的最小图案尺寸)的几分之一的水平。因此，本实施例将边界宽度2w的尺寸进行图案形成时，在二次的工序后能够形成边界宽度w的结构，因此具有能够降低微小图案形成这一技术性障碍的优点。 

(第五实施方式) 

基于图15至图17，说明第五实施方式。此外，第五实施方式仅表面结构13的图案与第一实施方式不同，其它结构全部与第一实施方式相同，关于共通的结构，省略其说明。 

图15示出第五实施方式中的表面结构13的形成顺序和图案。表面结构13通过两个工序形成。图15(a)、(c)示出第一次的工序，图15(b)、(d)示出第二次的工序。 

在第一次的工序中，使用图15(a)所示的罩通过缩小曝光等方法使形成在透明基板5上的光致抗蚀剂感光，除去感光部而形成抗蚀剂图案(显影)，将透明基板5蚀刻深度d/3，除去抗蚀剂。图15(c)是在第一次的工序中形成的图案，该阶段中的表面结构13将透明基板5的表面无间隙地分割成宽度2w(将w称为边界宽度)的格栅(正方形的微小区域δ’)，一个个格子为凸(微小区域δ’₁，右下降条纹)的比率P、相对于该凸而相对为凹(微小区域δ’₂，白色的格子)的比率1-P各为50％，随机分配(比率P也可以为50％以外)。即，一个微小区域δ’与其它多个微小区域δ’相邻且由它们围绕，微小区域δ’₁比微小区域δ’₂向透明基板5的表面上方突出d/3。在本实施方式中，微小区域δ为正方形，但只要与微小区域δ内切的最大圆的直径为0.4μm以上3μm以下即可，也可以为其它形状。 

在第二次的工序中，使用图15(b)所示的罩通过缩小曝光等方法使形成在透明基板5上的光致抗蚀剂感光，除去感光部而形成抗蚀剂图案(显影)，将透明基板5蚀刻深度2d/3，除去抗蚀剂。图15(d)是在第二次的工序中形成的图案，在该阶段中的表面结构13将透明基板5的表面无间隙地分割成宽度2w(将w称为边界宽度)的格栅(正方形的微小区域δ)，一个个格子为凸(微小区域δ₁，左下降条纹)的比率P、相对于该凸而相对为凹(微小区域δ₂，白色的格子)的比率1-P各为50％，随机分配(比率P也可以为50％以外)。即，一个微小区域δ与其它多个微小区 域δ相邻且由它们围绕，微小区域δ₁比微小区域δ₂向透明基板5的表面上方突出2d/3。 

如图15(e)所示，在两个图案在与透明基板5平行的面中的正交的两方向即横向、纵向都偏移w的状态下(偏移量未必非要为w)，所述两个工序中的对位以第一次的工序、第二次的工序的顺序或其相反顺序进行。因此，透明基板5的表面通过第一次的工序，分割成微小区域δ’(微小区域δ’₁和δ’₂)，并且通过第二次的工序，与第一次的工序独立且重叠地，分割为微小区域δ(微小区域δ₁和δ₂)。 

在与透明基板5的表面垂直的方向的中间的位置上确定与透明基板5表面平行的基准面时，微小区域δ₁与δ’₁重合的区域从基准面向上方突出d/2，微小区域δ₁与δ’₂重合的区域从基准面向上方突出d/6，微小区域δ₂与δ’₂重合的区域从基准面向下方凹陷d/2，微小区域δ₂与δ’₁重合的区域从基准面向下方凹陷d/6。而且，蚀刻的深度在第一次和第二次中为1∶2，除此之外也可以，其结果是，微小区域δ₁与δ’₁重合的区域从基准面向上方突出d/2，微小区域δ₁与δ’₂重合的区域从基准面向上方突出0至d/2之间的值，微小区域δ₂与δ’₂重合的区域从基准面向下方凹陷d/2，微小区域δ₂与δ’₁重合的区域从基准面向下方凹陷0至d/2之间的值即可。 

由此，多个微小区域δ₁和δ₂的至少一部分与多个微小区域δ’₁和δ’₂的至少一部分相互重合。然而，由于偏移宽度w与微小区域δ₁、δ₂、δ’₁及δ’₂的宽度2w不一致，因此各个微小区域的边界虽然交叉但不重合。 

图16A、16B是示出从第五实施方式中的表面结构射出的第一次的取出光的可见角依赖性的解析结果的说明图，高低差d＝0.6μm，以波长λ和边界宽度w为参数进行表示。图16A(a)～(d)示出λ＝0.450μm时的结果，图16B(a)～(d)示出λ＝0.635μm时的结果。在图16A、16B中，(a)是w＝0.5μm的条件，(b)是w＝1.0μm的条件，(c)是w＝1.5μm的条件，(d)是w＝2.0μm的条件。在边界宽度w＝0.5、1.0μm中，实线、虚线相对于偏角(纬度)都表示平缓的强度变动(即伴随视差的强度差少)。增大w而w＝1.5、2.0μm时，在面法线方向附近的相对于偏角的强度变动增大。因此，在边界宽度w为1.5μm以下的条件下能得到相对于偏角的强 度变动平缓的可见角依赖性。 

图17是示出第五实施方式中的表面结构13的光取出效率的说明图，在与图5(c)相同条件下，隔开表面结构13的边界宽度w统一成横轴。在图17中，在表面结构13的高低差d＝0.7μm的基础上，示出d＝0.3、0.9、1.4、2.1μm时的光取出效率(第一次的光取出效率η1)，而且示出透明电极4中的吸收或电极2中的反射损失等，没有往复中的光衰减，在表面结构13中反射，在电极2中反射后，再次向表面结构13入射时的光取出效率(第二次的光取出效率η2)。曲线17a、17A分别为d＝0.3μm中的第一次及第二次的光取出效率，曲线17b、17B分别是d＝0.7μm中的第一次及第二次的光取出效率，曲线17c、17C分别是d＝0.9μm中的第一次及第二次的光取出效率，曲线17d、17D分别是d＝1.4μm中的第一次及第二次的光取出效率，曲线17e、17E分别是d＝2.1μm中的第一次及第二次的光取出效率。所有的曲线的边界宽度w在0.2μm以下都较大地劣化，因此边界宽度w的下限值看作为0.2μm左右为好。另一方面，由可见角依赖性限定的范围的一部分(w＝0.5～1.5μm)中，曲线17a、17A与其它深度相比，光取出效率小，高低差d＝0.3μm开始劣化，因此d的下限值看作为0.2μm左右为好。增大d时，第一次的光取出效率在w小的区域劣化，其极大点向w大的一侧偏移。在d＝2.1μm之前，在w＝1.5μm的附近保持优越性，但增大到这以上时，在w＝0.0～1.5μm的整个区域中劣化，因此d的上限值看作为3μm左右为好。因此，深度d的范围的0.2～3μm为推荐值。与第一实施方式同样地，使用透明基板5的折射率n1，空气6的折射率n0，光的光谱的中心波长λ而表示上述的深度d的推荐值时，成为2λ/(n1-n0)≥d≥λ/6(n1-n0)。 

d≤0.9μm时，第一次的光取出效率都在边界宽度w为0.2～1μm下成为极大，减小或增大w时，渐近为0.27(所谓(式3)提供的值中的表面为镜面时的光取出效率)。第二次的光取出效率都在w＝0.4μm至2.0μm之间成为极大值，增大w时，渐近为0.0(在图17的范围中未出现)，在w≤0.4μm下，随着w减小而收敛为0.0。 

在图17中，若在曲线17b、17B(d＝0.7μm)观察，则当w＝0.6μm时，η1＝0.334，η2＝0.145，当τ＝0.88时，能得到0.540的光取出效率。 当w＝1.0μm时，η1＝0.311，η2＝0.166，能得到0.586的光取出效率。另一方面，图26、图28(a)所示的现有的发光装置η1＝0.274，η2＝0，第二次以后全为0，总计0.274。因此，在w＝0.6μm条件下，本实施方式的发光装置为图28(a)所示的发光装置的1.97倍，从而在w＝1.0的条件下能够实现2.14倍的光取出效率。 

此外，通常在缩小曝光技术中，能够将对准精度(两个图案的对位精度)形成为图案形成精度(能够进行图案形成的最小图案尺寸)的几分之一的水平。因此，本实施例将边界宽度2w的尺寸进行图案形成时，在两次的工序后能够形成边界宽度w的结构，因此具有能够降低微小图案形成这一技术性障碍的优点。 

(第六实施方式) 

基于图18至图20，说明第六实施方式。此外，第六实施方式仅表面结构13的图案与第一实施方式不同，其它结构全部与第一实施方式相同，关于共通的结构，省略其说明。 

图18示出第六实施方式中的表面结构13的图案。表面结构13将透明基板5的表面无间隙地分割成宽度w(称为边界宽度)的格栅(正方形的微小区域δ)，确定一个个格子为凸(微小区域δ₁，黑色格子)或相对于该凸而相对为凹(微小区域δ₂，白色格子)，凸的比率P为50％是图18(a)，为90％是图18(b)。即，一个微小区域δ分别与其它多个微小区域δ相邻且由它们围绕，微小区域δ₁比微小区域δ₂向透明基板5的表面上方突出d。在本实施方式中，微小区域δ为正方形，只要与微小区域δ内切的最大圆的直径为0.2μm以上3μm以下即可，也可以为其它形状。 

图19A、19B、19C是示出从第六实施方式中的表面结构射出的第一次的取出光的可见角依赖性的解析结果的说明图，高低差d＝0.6μm，以波长λ和边界宽度w为参数进行表示。图19A(a)～(d)示出比率P＝50％时的结果，图19B(a)～(d)示出比率P＝70％时的结果，图19C(a)～(f)示出比率P＝90％时的结果。在图19A、19B、19C中，(a)是w＝0.5μm的条件，(b)是w＝1.0μm的条件，(c)是w＝1.5μm的条件，(d)是w＝2.0μm的条件，(e)是w＝3.0μm的条件，(f)是w＝4.0μm的条件。比率P＝50％时，在边界宽度w＝0.5、1.0μm中，实线、虚线相对于偏角 (纬度)都表示平缓的强度变动(即伴随视差的强度差少)。增大w而w＝1.5、2.0μm时，在面法线方向附近的相对于偏角的强度变动增大。因此，在边界宽度w为1.5μm以下的条件下能得到相对于偏角的强度变动平缓的可见角依赖性。比率P＝70％时，在边界宽度w＝0.5～2.0μm中，实线、虚线相对于偏角(纬度)都表示平缓的强度变动(即伴随视差的强度差少)。增大w而w＝3.0、4.0μm时，在面法线方向附近的相对于偏角的强度变动增大。因此，在边界宽度w为3.0μm以下的条件下能得到相对于偏角的强度变动平缓的可见角依赖性。另一方面，比率P＝90％时，在边界宽度w＝0.5～4.0μm之前，实线、虚线相对于偏角(纬度)都表示平缓的强度变动(即伴随视差的强度差少)。因此，P＝90％的边界宽度w的上限值能够推定为4.0μm。P＝50％时，w＝1.5μm，P＝70％时，w＝3.0μm，P＝90％时，w＝4.0μm，因此根据所述关系，边界宽度的上限值w使用比率P，能够以w＝6×P²的关系近似。 

图20(a)、(b)是示出第六实施方式中的表面结构13的光取出效率的说明图。图20(a)为表面结构13的高低差d＝0.6μm，其它与图5(c)为相同条件下，隔开表面结构13的边界宽度w统一成横轴，示出比率P＝50％、90％时的光取出效率(第一次的光取出效率η1)，而且示出透明电极4中的吸收或电极2中的反射损失等，没有往复中的光衰减，在表面结构13上进行反射，在电极2中反射后，再次向表面结构13入射时的光取出效率(第二次的光取出效率η2)。曲线19a、19A分别是P＝0.5中的第一次及第二次的光取出效率，曲线19b、19B分别是P＝0.9中的第一次及第二次的光取出效率。所有的曲线都在边界宽度w为0.2μm以下较大劣化，因此边界宽度w的下限值看作为0.2μm左右为好。 

图20(b)为比率P＝50％，在与图5(c)相同条件下，沿横轴隔开表面结构13的边界宽度w，在表面结构13的高低差d＝0.7μm的基础上，示出d＝0.3、0.9、1.4、2.1μm时的光取出效率(第一次的光取出效率η1)，而且示出透明电极4中的吸收或电极2中的反射损失等，没有往复中的光衰减，在表面结构13上进行反射，在电极2中进行反射后，再次向表面结构13入射时的光取出效率(第二次的光取出效率η2)。曲线20a、20A分别是d＝0.3μm中的第一次及第二次的光取出效率，曲线20b、20B分别 是d＝0.7μm中的第一次及第二次的光取出效率，曲线20c、20C分别是d＝0.9μm中的第一次及第二次的光取出效率，曲线20d、20D分别是d＝1.4μm中的第一次及第二次的光取出效率，曲线20e、20E分别是d＝2.1μm中的第一次及第二次的光取出效率。所有的曲线都在边界宽度w为0.2μm以下较大地劣化，因此边界宽度w的下限值看作为0.2μm左右为好。 

另一方面，增大d时，第一次的光取出效率在w小的区域中劣化，其极大点向w大的一侧偏移。在由可见角依赖性限定的范围内(w＝0.5～1.5μm)观察时，曲线20e、20E与其它深度相比，光取出效率减小，因此d的上限值看作为2.1μm左右为好。而且，曲线20a在w＞0.8μm的范围内与其它深度相比，光取出效率也下降，高低差d＝0.3μm开始劣化，因此d的下限值看作为0.2μm左右为好。因此，深度d的范围的0.2～1.4μm为推荐值。从与第一实施方式同样的理由出发，使用透明基板5的折射率n1，空气6的折射率n0，光的光谱的中心波长λ表示上述的深度d的推荐值时，成为λ/(n1-n0)≥d≥λ/6(n1-n0)。 

d≤0.9μm时，第一次的光取出效率都在边界宽度w为0.2～2μm下成为极大，减小或增大w时，渐近为0.27(所谓(式3)提供的值中的表面为镜面时的光取出效率)。第二次的光取出效率都在w＝0.2μm至8.0μm之间成为极大值，增大w时，渐近为0.0(在图20的范围中未出现)，在w≤0.2μm下，随着w减小而收敛为0.0。 

在图20(b)中，若在曲线20b、20B(d＝0.7μm)观察，则当w＝0.6μm时，η1＝0.318，η2＝0.093，当τ＝0.88时，能得到0.428的光取出效率。当w＝1.0μm时，η1＝0.319，η2＝0.102，能得到0.469的光取出效率。另一方面，图26、图28(a)所示的现有的发光装置η1＝0.274，η2＝0，第二次以后全为0，总计为0.274。因此，在w＝0.6μm条件下，本实施方式的发光装置为图28(a)所示的发光装置的1.56倍，从而在w＝1.0的条件下能够实现1.71倍的光取出效率。 

(第七实施方式) 

基于图21，说明第七实施方式。此外，第七实施方式仅表面结构的图案与第一至第六实施方式不同，其它结构全部与第一至第六实施方式相同，关于共通的结构，省略其说明。 

图21(a)、(b)示出本实施方式中的第一、二、四、五的表面结构33的第一次的工序中形成的图案，而且示出本实施方式中的第三、五的表面结构33的第二次的工序中形成的图案，而且示出第六表面结构33的图案。在图21(a)中，表面结构23将透明基板5的表面分割成一边长度w的正三角形(微小区域δ)，一个个微小区域δ为凸(图中的23a(微小区域δ1)，灰色的图形)的比率P、为凹(图中的23b(微小区域δ2)，白色的图形)的比率1-P各为50％，随机分配(比率P也可以为50％以外)。另一方面，在图21(b)中，将透明基板5的表面分割为一边长度w的正六边形(微小区域δ)，一个个图形为凸(图中的33a(微小区域δ1)，灰色的图形)的比率P、为凹(图中的33b(微小区域δ2)，白色的图形)的比率1-P各为50％，随机分配(比率P也可以为50％以外)。在第一至第六实施方式中，存在以方形为基本的图案形成规则，但第七实施方式置换成以多边形为基本的图案形成规则。在该实施例中，第三、四实施方式中出现的方格花纹(方格花纹图案)也置换为图21(c)、(d)所示的多边形的规则图案(成为凸的格子具有规则性的图案)。而且，第一、二实施方式中出现的第二次的工序中的蚀刻图案在沿边界线的区域中进行，但在本实施例中遵守相同的规则。 

第七实施方式仅第一次的工序中形成的表面结构23、33的图案形状与第一至第六实施方式不同，在经过两个工序得到的结构中，与第一实施方式相同的原理发挥作用，能得到相同的效果(在第六实施方式中仅第一次的工序)。而且，并不局限于正三角形或正六边形，同样地只要能够在图形中无间隙地进行面分割，也可以为任意的多边形，通常表现其图形的大小时，条件是与该图形内切的圆的最大直径为0.2μm以上3μm以下。 

此外，在第一至第七实施方式中，实际的加工体中的表面结构13、23、33严格来说不是正方形或正三角形、正六边形，角的部分变圆，角变圆的微小区域的相邻的微小区域的角自身变形，当然特性不劣化，而能得到相同的效果。 

(其它的实施方式) 

上述的实施方式是本发明的例示，本发明并不局限于所述例子。在以上的实施方式中，与表面结构的凸部分的表面垂直的剖面形状并不局限于 矩形形状，也可以为梯形或圆锥形状，凸部分的斜面也可以成为曲线。 

另外，透明基板5的厚度大时，光的射出位置每当光取出的次数增加时从发光点S的位置离开。这种情况下，如显示用的EL那样，在每隔300μm左右的像素进行分隔的结构中，光混入相邻的像素，从而引起图像质量的劣化。因此，如图22(a)所示，形成有表面结构13的透明基板5构成为几μm左右，其上方隔着空气层由0.2mm至0.5mm左右的保护基板14覆盖。在保护基板的表面14a、背面14b未产生全反射，但需要AR覆层。此时，也可以在表面结构13上取代空气层而使用气凝胶等低折射率且透明的材料，此时由于成为一体结构，因此作为装置的稳定性高。 

此外，在以上的实施方式中，仅在一个面上形成了表面结构13，但也可以在透明基板5的两面上形成相同的结构。而且也可以在表面结构13与发光点S之间配置通常的衍射光栅13’。此时如图22(b)所示，将透明基板5形成为薄膜形状，在表面形成表面结构13，在背面形成衍射光栅13’或其它图案的表面结构13”，并通过粘结层21与发光体侧粘结。透明基板5的折射率小，与发光层3的折射率差为0.1以上时，将粘结层21的材料选择为比发光层3的折射率小0.1或其以上时，在粘结层21与发光层3的恭敬面几乎不产生全反射，并且能够分别通过表面结构13”(或衍射光栅13’)及表面结构13避免在粘结层21与透明基板5之间的折射面、及透明基板5与空气6之间的折射面上产生的全反射。此外，衍射光栅13’或表面结构13”的凹部的深度或凸部的高度优选在凹部的透射光与凸部的透射光中产生相位差π的条件，但也可以为凹的深度或凸的高度比此小的条件。 

此外，作为参考，图23(a)中示出表面结构为方格花纹(方格花纹形状)的图案。在图23(a)中，表面结构将透明基板5的表面分割成一边长度w的正方形，灰色的正方形13a和白色的正方形13b形成方格花纹图案，成为灰色为凸而相对地白色为凹的形状。 

图23(b)是示出在与图5(a)相同条件下，凹凸的高低差d＝0.70μm，图23(a)所示的表面结构的透射率t的入射角依赖性的说明图，在透明基板5内，光量1的光以角θ(与折射面法线所成的角)向表面结构入射，以宽度w为参数(w＝0.1、0.2、0.4、1.0、2.0、4.0μm)表示第一次向空 气6侧射出多少。图23(b)与随机图案的特性即图3(a)相比，除w＝0.1、0.2μm(所谓未产生衍射光的毫微结构的区域)的曲线之外存在有小曲折。这是因为在方格花纹图案引起的衍射中向空气层侧产生或消灭衍射光，由于方位而存在光强度分布，为周期图案固有的问题。 

图24(a)、(b)附注有从方格花纹图案的表面结构射出的第一次的取出光的可见角依赖性的解析结果。高低差d＝0.7μm，边界宽度w＝0.5μm，(a)为λ＝0.450μm，(b)为λ＝0.635μm的条件。实线(0度、90度的经度方位)、虚线(45度、135度的经度方位)相对于偏角的变动都大，两者的背离大，由于波长而形状变化大。方位引起的光强度的分布或颜色产生不均衡与专利文献1所记载的发光装置同样，具有周期图案中的致命的缺点。所述课题在第一至七的实施方式中能够完全克服。 

边界衍射效果在光的相位的不连续部分隔开一定间隔以上时产生，因此为了使该效果极大化，而需要在有限的面积内使相位的不连续部分的出现比率极大化。将折射面分割成无数个微小区域，在微小区域彼此的边界，相位不连续时，通过两个条件形成所述的出现比率的极大化。第一个条件是各微小区域的面积尽可能聚齐为一个，第二个条件是在相邻的微小区域间存在相位差。即，在微小区域内存在比其它区域面积大的区域时，分割该大面积的区域会增加相位不连续的边界。相反地，微小区域内存在比其他的区域面积小的区域时，这表示存在有比其它区域大面积的区域，分割该大面积的区域会增加相位不连续的边界。作为该延长线，将各微小区域的面积尽可能聚齐为一个，至少各微小区域的面积相对于某基准面积进入到例如0.5～1.5倍的范围(与微小区域内切的圆中的最大圆的直径相对于基准的直径为0.7～1.3倍的范围)的情况在微小区域间的边界线的出现比率极大化。第一至第七实施方式全部按照该条件。而且即使向微小区域的分割极大化，在相邻的微小区域彼此中，相位一致时，效果小。因此相邻的微小区域间也存在有相位差，即需要随机的相位的分配。第一至第五实施方式按照该条件，能够使边界衍射效果极大化。 

此外，第一至七实施方式中的表面形状的毛玻璃和表面粗糙等表面状态与专利文献2所记载的发光装置中所示的表面状态不同。在第一至七实施方式的第一次或第二次的工序中，将表面分割成宽度w的格栅(或多边 形的格子)，在一个个格子中以P:1-P分配凸和凹，该图案中存在固有的宽度w的刻度和固有的微小区域的形状，凸部的总面积和凹部的总面积的比率也收纳成P:1-P的关系。相对于此，毛玻璃和表面粗糙等表面状态的固有的宽度w不存在而微小区域的形状为不确定，凸部的总面积和凹部的总面积的比率也并不是成为P:1-P的关系。如此，上述实施方式中的表面形状不完全是随机图案，而是遵照某种规则的随机图案。 

再考察与完全随机的图案的区别。如图25(a)所示，在宽度4w的工作台16上随机排列八张宽度w的卡17。即八张卡17的总面积为工作台16的面积的1/2。其中，卡17不伸出工作台16。图25(b)允许卡17的重叠配列。图25(c)不允许卡17的重叠配列。在图25(b)中，卡的面积总合比工作台面积的1/2小卡17重叠量。在图25(c)中，虽然维持面积比1/2，但在卡之间产生比w小的微小的间隙j，这与图25(b)相同。微小的间隙j产生且其频度增大时，能够将j看作为新的边界宽度，从图5(c)可知，在j＜0.2μm的条件下，光取出效率较大劣化。 

在上述的实施方式中使用的随机图案的生成原理与图25不同。在上述的实施方式中，面积比保持为某比率的微小间隔j等的比宽度w小的刻度不会产生。如此，上述实施方式中的表面形状不是完全随机的图案，而是沿用于使光取出效率极大化的规则的随机图案。 

另外，第一至七实施方式中的表面形状引起的现象是衍射现象的一种。如图30所示，在衍射现象中，相对于使表面形状平均的平坦的基准面，假想折射的光线为0次衍射光(全反射时未表现)，以该光为方位的基准而在偏移的方位产生高次的衍射光。在本申请的随机的表面形状中，0次以外的衍射光的传播方位随机。相对于此，毛玻璃和表面粗糙不利用衍射现象而利用折射现象，只不过在凹凸的折射面上，其面法线的方位随机且折射的方位也随机。即，在平行平板上形成第一至七实施方式中的表面形状，透亮观察时，相反侧的图像的轮廓清晰可见。这在以表面形状衍射分离的光中一定存在0次衍射光，该光维持相反侧的图像的轮廓。相对于此，在毛玻璃和表面粗糙中，相当于0次衍射光的光不存在，透亮观察时，相反侧的图像的轮廓模糊。在专利文献2中，由于表面的突起物而光具有“笔直地向空气中辐射”的表现，不是衍射的表现，所谓“笔直”的 词语按照斯内尔定律(折射的法则)进行解释。因此，专利文献2的结构能够理解为进入与毛玻璃和表面粗糙同种类的结构，可以说是与本发明不同。 

此外，专利文献2所公开的技术的特征在于，在透明绝缘基板上完全随机地配置多个透明的突起物，如本发明那样，未记载或暗示有将凸部和凹部形成为相同形状的微小区域的一个以上的集合体的特征。根据此种特征，在本发明中，凸部和凸部、或凹部和凹部能够隔开一定间隔，能够引出边界衍射的效果，但专利文献2所记载的发光装置不是这样。根据此种例示的实施方式的特征，本发明者们首先预测到了能起到显著的光取出效果，在专利文献2中未记载上述实施方式那样的显著的效果。在专利文献2所记载的发光装置中，宽度0.4～20μm的突起物以每单位面积5000～106个/mm2的数目完全随机配置，形式上成为上述实施方式的发光装置的一部分包含在该发光装置中的形式，但突起物与除此之外的部分的形状的关系、以及存在此种关系而初次起到的效果未记载，而且实质上上述的实施方式不包含在专利文献2所公开的技术中，专利文献2所公开的发明和本发明完全不同。 

此外，在第一至七实施方式中，以凹凸形状使光的相位偏移。相位的偏移在凹凸形状以外也能实现，例如也可以在对应于凹部的区域和对应于凸部的区域中改变多层膜的厚度或折射率条件。这种情况下，当然也能得到与上述实施方式相同效果。而且，第一至七实施方式不是分别独立成立，而将各自的一部分组合形成新的实施例。而且，第一至七实施方式中，以有机场致发光元件为例进行了说明，但只要在折射率大于1的介质内发光的元件就完全能够适用。例如，能够适用于LED或导光板等。此外，发光装置射出光的介质也不局限于空气。上述实施方式的表面结构的透明基板的折射率大于与透明基板相接的介质的折射率，尤其是适用于大0.1以上的情况。 

工业实用性 

如以上说明所示，本发明的发光装置能够大幅度地提高光的取出效率，而且出射光的可见角特性也良好，因此作为显示器或光源等有用。 

符号说明： 

1  基板 

2  电极 

3  发光层 

4  透明电极 

5  透明基板 

6  空气 

13 表面结构 

S  发光点。 

Claims (4)

1.一种板，其是使一个面与发光体相邻而使用的透明板，

所述板的另一个面分割成内切的最大圆的直径为0.5μm以上3μm以下的多个微小区域δ，并且所述微小区域δ的一个与所述微小区域δ的其它多个相邻且由它们围绕，

所述多个微小区域δ包括从所述多个微小区域δ中随机选择的多个微小区域δ₁和除此之外的多个微小区域δ₂，

所述微小区域δ₁包含沿与所述微小区域δ₂的边界线的区域δ_1a和除此之外的区域δ_1b，

所述微小区域δ₂包含沿与所述微小区域δ₁的边界线的区域δ_2a和除此之外的区域δ_2b，

所述微小区域δ_1b相对于与所述另一个面平行的规定的基准面向所述另一个面上方以d/2的高度突出，

所述微小区域δ_1a相对于所述基准面向所述另一个面上方以0至d/2之间的高度突出，

所述微小区域δ_2b相对于所述基准面向所述另一个面下方以d/2的深度凹陷，

所述微小区域δ_2a相对于所述基准面向所述另一个面下方以0至d/2之间的深度凹陷，

所述区域δ_1a及所述区域δ_2a为从所述区域δ_1b朝向所述区域δ_2b的斜面形状，

所述基准面存在于所述微小区域δ_1b和所述微小区域δ_2a的在与所述另一个面垂直的方向上的中间的位置，

所述d为0.2μm以上3.0μm以下。

2.一种发光装置，具备：

发光体，其具有发光面；

板，其是设置成一个面位于所述发光面侧的透明板，

所述板的另一个面分割成内切的最大圆的直径为0.2μm以上3μm以下的多个微小区域δ，并且所述微小区域δ的一个与所述微小区域δ的其它多个相邻且由它们围绕，

所述多个微小区域δ包括从所述多个微小区域δ中随机选择的多个微小区域δ₁和除此之外的多个微小区域δ₂，

所述微小区域δ₁包含沿与所述微小区域δ₂的边界线的区域δ_1a和除此之外的区域δ_1b，

所述微小区域δ₂包含沿与所述微小区域δ₁的边界线的区域δ_2a和除此之外的区域δ_2b，

所述微小区域δ_1b相对于与所述另一个面平行的规定的基准面向所述另一个面上方以d/2的高度突出，

所述微小区域δ_1a相对于所述基准面向所述另一个面上方以0至d/2之间的高度突出，

所述微小区域δ_2b相对于所述基准面向所述另一个面下方以d/2的深度凹陷，

所述微小区域δ_2a相对于所述基准面向所述另一个面下方以0至d/2之间的深度凹陷，

所述区域δ_1a及所述区域δ_2a为从所述区域δ_1b朝向所述区域δ_2b的斜面形状，

所述基准面存在于所述微小区域δ_1b和所述微小区域δ_2a的在与所述另一个面垂直的方向上的中间的位置，

所述发光体从所述发光面射出发光光谱的中心波长为λ的光，

所述板的折射率为n1，所述板的另一个面相接的介质的折射率为小于n₁的n₀时，满足λ/6(n₁-n₀)≤d≤2λ/(n₁-n₀)的关系。

3.根据权利要求2所述的发光装置，其中，

所述介质为空气。

4.根据权利要求2所述的发光装置，其中，

所述介质为透明材料。

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