CN103262649B - 薄板以及发光装置 - Google Patents

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    • H01L33/58—Optical field-shaping elements

Abstract

一种薄板，是用于具备包含发光层的多个层的发光装置的薄板，具备：具有多个凸部(60)的第一层(51)；被形成在第一层(51)上的第二层(52)，多个凸部(60)分别具有两段以上的多个段差部，第二层(52)至少被形成在段差部的上面，在将第一层(51)的有效折射率设为n1、将第二层(52)的有效折射率设为n2、将位于第二层(52)上的大气的折射率设为n0时，满足n1＞n2＞n0的关系。

Description

薄板以及发光装置
技术领域
本发明涉及薄板以及发光装置，尤其涉及一方的面与发光体相邻而利用的透明的薄板以及利用了该薄板的发光装置。
背景技术
用作显示器或照明等的发光装置有，例如利用了有机电致发光元件(有机EL元件)的发光装置。图19是示出利用了一般的有机EL元件的发光装置的断面结构的概要和光传播的状况的图。
如图19示出，利用了有机EL元件的发光装置100具备：基板101；基板101上依次形成的反射电极102、发光层103、和透明电极104；以及被设置在透明电极104上的透明基板105。在该发光装置100中，在反射电极102与透明电极104之间施加电压，从而发光层103发光。此时，例如，如图19示出，在发光层103的内部的发光点S发光的情况下，该光，直接、或由反射电极102反射之后，透过透明电极104，在透明基板105的表面上的点P以相对于该表面的平面法线而角度θ1的入射角入射，在该点P以折射角θ0折射，向空气层20侧出射。
在此，若透明基板105的折射率为n，在入射角θ1大于临界角θc＝sin－ 1(1/n)的情况下，发生全反射。例如，在来自发光层103的点S的光以临界角θc以上的入射角入射到透明基板105的表面上的点Q的情况下，该光在点QP全反射，不会向空气层20侧出射。
接着，对于图19的发光层103上的透明层(透明电极104以及透明基板105)为多层构造时的光提取效率，利用图20A进行说明。图20A是示出假设图19示出的发光装置的透明层具有多层构造时光传播的状况的图。
如图20A示出，将发光层103的折射率设为nk，将空气层20的折射率设为n0，从与发光层103近的一侧开始，将介于发光层103与空气层20之间的多个透明层的折射率依次设为nk－1，nk－2，……，n1。将在发光层103内的发光点S发光的光的传播方位(与折射面的平面法线的角度)设为θk。从与发光层103近的一侧开始，将在各个折射面的折射角依次设为θk－1，θk－2，……，θ1，θ0。此时，根据斯涅尔的法则，成立以下的(式1)。
nksin θk＝nk－1sin θk－1＝……＝n1sin θ1＝n0sin θ0……(式1)
而且，根据该(式1)，成立以下的(式2)。
sin θk＝sin θ0×n0/nk……(式2)
(式2)就是发光层103与空气层20直接接触时的斯涅尔的法则，表现为与介于发光层103与空气层20之间的透明层的各个层的折射率无关，而以θk≥θc＝sin－1(n0/nk)发生全反射。
并且，图20B是示出图19示出的发光装置中，从发光层能够提取的光的范围的模式图。
如图20B示出，从发光层103能够提取的光，被包含在两对的圆锥体301、302的内部，即，被包含在将发光层103的发光点S设为顶点、将临界角θc的两倍设为顶角、将沿着折射面的平面法线的z轴设为中心轴的两对的圆锥体的内部。在此，假设来自发光点S的光，向全方位放射强度相等的光，以临界角θc以内的入射角在折射面的透射率为100％，则从发光层103的光提取效率η，与相对于球面303的表面的、以圆锥体301、302截取球面303后的面积的比例相等，根据以下的(式3)得出。
η＝1－cos θc……(式3)
而且，实际的光提取效率η，临界角θC以内的透射率不成为100％，因此，比(1－cosθc)小。并且，作为发光装置的全效率成为，所述提取效率η乘以发光层103的发光效率的值。
例如，在(式2)中，若n0＝1.0，nk＝1.457，则成为临界角θc＝sin－1(n0/nk)＝43.34度，光提取效率η成为，1－cosθc＝0.273左右那样小，在nk＝1.70的情况下，光提取效率η，降低到0.191左右。如此，在以往的发光装置中，因全反射而只能利用发光能源的20％左右，导致亮度降低以及消耗电力增大的原因。
于是，以不使视角特性劣化而提高发光效率为目的，提出了具有与发光波长无关而使临界角以上的光透过的构造的薄板(专利文献1)。
图21示出专利文献1所公开的光提取构造。图21的(a)是专利文献1所公开的光提取构造中的表面构造的模式图，图21的(b)是图21的(a)示出的模式图的部分放大图，
如图21示出，专利文献1所公开的光提取构造400为，虚拟且没有间隙地将整体分割为一定的宽度w(以下，称为“边界宽度”)且一定的深度d的棋盘的格子(正方形的微小区域)，随机分配凹部401和凸部402的凹凸构造。
如此，由于采用凹凸构造，因此能够提取以临界角以上的入射角入射的光，并且，由于随机配置凹部和凸部，因此能够没有方位的偏倾地提取光。据此，能够使全光束增加，并且，能够得到亮度以及颜色视角的改善效果。因此，通过利用具有专利文献1所公开的光提取构造的薄板，在显示器以及照明等的发光装置中，不损害外观而能够提高光提取效率，能够实现亮度的提高、消耗电力的减少以及元件寿命的延长。
(现有技术文献)
(专利文献)
专利文献1：日本特开2009－217292号公报
然而，专利文献1所公开的光提取构造，没有考虑在发光装置的内部反复反射的光的吸收，存在的问题是，根据要选择的材料以及有机EL的结构，作为发光装置整体的全效率会变动。
发明内容
本发明的目的在于，提供提高第一次提取效率，难以受到发光装置内部的光吸收的影响的薄板以及发光装置。
为了解决所述的问题，本发明涉及的薄板的实施方案之一，是用于具备包含发光层的多个层的发光装置的薄板，其中，具备：具有多个凸部的第一层；以及被形成在所述第一层上的第二层，所述多个凸部分别具有，两段以上的多个段差部，所述第二层，至少被形成在所述段差部的上面，在将所述第一层的有效折射率设为n1、将所述第二层的有效折射率设为n2、将位于所述第二层上的大气的折射率设为n0时，满足n1＞n2＞n0的关系。
并且，本发明涉及的发光装置的实施方案之一，是具备包含发光层的多个层的发光装置，其中，具备：具有多个凸部的第一层；以及被形成在所述第一层上的第二层；以及被形成在所述第二层上的第三层，所述多个凸部分别具有，两段以上的多个段差部，所述第二层，至少被形成在所述段差部的上面，在将所述第一层的有效折射率设为n1、将所述第二层的有效折射率设为n2、将所述第三层上的折射率设为n3时，满足n1＞n2＞n3的关系，所述第一层、所述第二层以及所述第三层，在从所述发光层朝向大气的方向上，按照所述第一层、所述第二层以及所述第三层的顺序被配置。
根据本发明，能够高效率地提取入射角为临界角以上的最初(第一次)的光，因此难以接受多重反射时的发光装置内部的光吸收的影响。据此，即使发光装置内部是光吸收多的构造或光吸收多的材料，也能够提高光提取效率。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式1涉及的发光装置的断面结构和光的传播的状况的图。
图2的(a)是本发明的实施方式1涉及的发光装置的透明基板的表面构造的放大平面图，图2的(b)是图2的(a)的A－A线的截面图。
图3的(a)是在折射率为1.5的介质A制作高度H的段差时的模式截面图，图3的(b)是示出图3的(a)的电磁波分析的结果的电场等高线图。
图4的(a)至(h)是说明折射面的光的场的边界条件的图。
图5的(a)至(c)是说明段差构造中的段差的角部的电场矢量的图。
图6的(a)是具有段差为一段的表面构造(单级：single level)的透明基板的比较例1涉及的发光装置的放大截面图，图6的(b)是具有段差为两段的表面构造(多级：multi level)的透明基板的实施方式1涉及的发光装置的放大截面图。
图7的(a)是示出图6的(a)示出的单级的构造(比较例1)的透过率的构造高度依赖性的图，图7的(b)是示出图6的(b)示出的多级的构造(本发明)的透过率的构造高度依赖性的图。
图8是在图6的(a)示出的单级构造(比较例1)以及图6的(b)示出的多级构造(本发明)中分别形成第二层时的表面构造中的按每个构造高度比较透过率的膜厚依赖性的图。
图9的(a)是图2示出的本发明的实施方式1涉及的发光装置的表面构造的放大截面图，图9的(b)是本发明的实施方式1的变形例涉及的发光装置的表面构造的放大截面图，图9的(c)是比较例2涉及的发光装置的表面构造的放大截面图。
图10是图9的(a)至(c)示出的构造中的对入射角θ的透过率的第二层的膜厚依赖性的图，图10的(a)示出入射角θ为θ＝30°的情况的透过率特性，图10的(b)示出入射角θ为θ＝45°的情况的透过率特性，图10的(c)示出入射角θ为θ＝60°的情况的透过率特性。
图11的(a)是本发明的实施方式1涉及的发光装置的表面构造中的凸部周边的放大截面图，图11的(b)是示出该发光装置的表面构造中的透过率的Wa依赖性的图。
图12的(a)是本发明的实施方式1涉及的发光装置的表面构造中的凹部(凸部间)周边的放大截面图，图12的(b)是示出该发光装置的表面构造中的透过率的Wb依赖性的图。
图13是图6的(a)示出的比较例1涉及的表面构造(单级)以及图6(b)示出的本实施方式涉及的表面构造(多级)的一次提取效率的比较图。
图14是示出多级的构造的发光装置的各个段差部的高度和一次提取效率的关系的图。
图15是示出本发明的实施方式1涉及的发光装置表面构造中的凸部的全宽度或段差宽度和一次提取效率的关系的图。
图16是示出本发明的实施方式1涉及的发光装置表面构造中的凸部的第二层的折射率和一次提取效率的关系的图。
图17的(a)是本发明的实施方式2涉及的发光装置的放大截面图，图17的(b)是示出图17的(a)示出的该发光装置的表面构造中的凸部的全宽度或段差宽度和一次提取效率的关系的图。
图18的(a)是本发明的实施方式3涉及的发光装置的截面图，图18的(b)是图18的(a)示出的该发光装置的表面构造周边的放大图。
图19是示出利用了一般的有机EL元件的发光装置的断面结构的概要和光传播的状况的图。
图20A是示出假设图19示出的发光装置的透明层具有多层构造时光传播的状况的图。
图20B是示出图19示出的发光装置中的从发光层能够提取的光的范围的模式图。
图21的(a)是专利文献1所公开的光提取构造中的表面构造的模式图，图21的(b)是图21的(a)示出的模式图的部分放大图，图21的(c)是图21的(b)的A－A截面图。
图22是示出专利文献1所公开的光提取构造中的对凹凸构造的深度d的光提取效率η的边界宽度依赖性的图。
具体实施方式
在说明本发明的实施方式之前，利用图22说明专利文献1所公开的光提取构造中存在的问题，即，若考虑发光装置内部的光吸收，则根据要选择的材料以及有机EL的结构，作为发光装置整体的全效率会变动。
图22是示出专利文献1所公开的光提取构造中的对凹凸构造的深度d的光提取效率η的边界宽度依赖性的图。在图22中，在发光点发生的光(λ＝635nm，450nm)之中，将根据最初(第一次)入射到凹凸构造时的光的透过特性而求出的光提取效率称为第一次提取效率，并且，将根据第一次提取后在凹凸构造反射后在发光装置内(反射电极等)再反射后再入射到凹凸构造时的光的透过特性而求出的光提取效率称为第二次提取效率。而且，在图22中，双点划线示出镜面的提取效率。
如图22示出，在利用了凹凸构造的情况下，虽然看到各个深度d的边界宽度w的依赖性，但是，即使看提取效率最大的点，相对于镜面提取效率的第一次提取效率也为1.1倍左右。另一方面，在没有凹凸构造的情况下，对于镜面的第二次提取效率为零(即，以临界角以上，光永久不被提取)，但是，如图22示出，通过利用凹凸构造，即使在第二次以后的反射中，也能够得到光提取的效果。
另一方面，利用凹凸构造的情况的第一次提取效率与镜面的情况的光提取效率为相同程度，这也可以说是，全光提取效果的大部分，依赖于第二次以后的提取效果。
也就是说，对于专利文献1所公开的光提取构造中的凹凸构造，通过多重反射来提高光提取效率。
然而，在这样的构造中存在的问题是，在发光装置内部是光吸收多的构造或光吸收多的材料的情况下，光越滞留在发光装置内部，光就越被吸收，因此不能期待由多重反射的提取效率的提高，不能提高包括发光装置的全效率。
鉴于这样的问题点，本实施方式的目的在于，提供提高第一次提取效率，难以受到发光装置内部的光吸收的影响的薄板以及发光装置。
为了实现所述目的，本发明的实施方式涉及的薄板的实施方案之一，其中，用于包含发光层的发光装置，其中，具备：具有多个凸部的第一层；以及被形成在所述第一层上的第二层，所述多个凸部分别具有，两段以上的多个段差部，所述第二层，至少被形成在所述段差部的上面，在将所述第一层的有效折射率设为n1、将所述第二层的有效折射率设为n2、将位于所述第二层上的大气的折射率设为n0时，满足n1＞n2＞n0的关系。
并且，本实施方式涉及的薄板的实施方案之一，也可以是，所述多个段差部各自的高度为0.2μm以上。
并且，本实施方式涉及的薄板的实施方案之一，也可以是，所述第二层的膜厚为0.6μm以下。
并且，本实施方式涉及的薄板的实施方案之一，也可以是，所述多个凸部被周期排列。
并且，本实施方式涉及的薄板的实施方案之一，也可以是，所述多个凸部被随机排列。
并且，本实施方式涉及的薄板的实施方案之一，也可以是，所述第二层由有机膜或无机膜构成。
并且，本实施方式涉及的薄板的实施方案之一，也可以是，所述第二层也被形成在所述段差部的侧面。
并且，本实施方式涉及的发光装置的实施方案之一，其中，具备所述的某个薄板。
并且，本实施方式涉及的发光装置的实施方案之一，也可以是，所述第一层以及所述第二层，在从所述发光层朝向大气的方向上，按照所述第一层、所述第二层的顺序被配置。
并且，本发明的其他的实施方式涉及的发光装置的实施方案之一，是包含发光层的发光装置，其中，具备：具有多个凸部的第一层；以及被形成在所述第一层上的第二层；以及被形成在所述第二层上的第三层，所述多个凸部分别具有，两段以上的多个段差部，所述第二层，至少被形成在所述段差部的上面，在将所述第一层的有效折射率设为n1、将所述第二层的有效折射率设为n2、将所述第三层上的折射率设为n3时，满足n1＞n2＞n3的关系，所述第一层、所述第二层以及所述第三层，在从所述发光层朝向大气的方向上，按照所述第一层、所述第二层以及所述第三层的顺序被配置。
并且，本实施方式涉及的发光装置的实施方案之一，也可以是，所述第二层的膜厚为0.6μm以下。
并且，本实施方式涉及的发光装置的实施方案之一，也可以是，所述多个凸部被周期排列。
并且，本实施方式涉及的发光装置的实施方案之一，也可以是，所述多个凸部被随机排列。
并且，本实施方式涉及的发光装置的实施方案之一，也可以是，所述第二层由有机膜或无机膜构成。
并且，本实施方式涉及的发光装置的实施方案之一，也可以是，所述第二层也被形成在所述段差部的侧面。
以下，利用附图详细说明更具体的本发明的实施方式。而且，以下说明的实施方式，都示出本发明的优选的一个具体例。因此，以下的实施方式所示的数值、形状、材料、构成要素、以及构成要素的配置位置等，是一个例子，而不是限定本发明的宗旨。因此，对于以下的实施方式的构成要素中的、示出最上位概念的独立请求项中没有记载的构成要素，作为任意的构成要素进行说明。
(实施方式1)
首先，对于本发明的实施方式1涉及的发光装置10的整体结构，利用图1进行说明。图1是示出本发明的实施方式1涉及的发光装置的断面结构和光的传播的状况的图。
如图1示出，本实施方式涉及的发光装置10是，具备包含面发光层的多个层的面发光装置，具备：基板1；被设置在基板1上的反射电极2；被设置在反射电极2上的发光层3；被设置在发光层3上的透明电极4；以及被设置在透明电极4上的透明基板5。在本实施方式中，由基板1、反射电极2、发光层3以及透明电极4构成有机EL元件(发光体)。而且，在发光装置10的周围存在空气层(大气)20，透明基板5在空气层20中露出。
基板1是，例如，玻璃基板或具有可挠性的透明树脂基板。反射电极2是，例如，由Al或银合金APC等构成的有反射性的金属电极。发光层3是由包括有机发光材料的有机EL层构成的面发光层，规定的电压被施加到反射电极2和透明电极4，从而有机发光材料被激励来发光。能够将发光层3的折射率设为1.75左右，以作为一个例子。透明电极4是，例如，由铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)等的透明金属氧化物构成的电极。在本实施方式中，利用折射率为2.0的ITO构成透明电极4。而且，在反射电极2与透明电极4之间，除了发光层3以外，还可以包含空穴注入层、空穴运输层、电子运输层或电子注入层等的功能层。
透明基板5是，例如，以透明树脂基板或玻璃基板为基础而形成的薄板状的光学薄板，具备在表面具有细微的凹凸的阶梯构造所构成的表面构造50。透明基板5，通过粘贴部件(不图示)与透明电极4粘贴。
在如此构成的发光装置10中，在规定的电压被施加到反射电极2和透明电极4的情况下，发光层3发光。在此情况下，如图1示出，例如，在发光点S发生的光，透过透明电极4，在透明基板5的表面构造50的点P以相对于表面的平面法线的角度θ的入射角而入射，在该点P由表面构造50折射并衍射，向空气层20传播。
接着，对于透明基板5的表面构造50的详细结构，利用图2进行说明。图2是本发明的实施方式1涉及的发光装置的透明基板的表面构造的说明图，(a)是表面构造的放大平面图，(b)是(a)的A－A线的截面图。
如图2的(a)以及(b)示出，透明基板5具备，第一层51、以及被形成在第一层51上的第二层52。
如图2的(b)示出，第一层51具备，基底部(基础部)70、以及被形成在基底部70上的多个凸部60。多个凸部60分别为，具有至少两段以上的多个段差部的阶梯构造。在本实施方式中，各个凸部60为两段结构，由直径大的第一段差部61、以及位于第一段差部61上的直径小的第二段差部62构成。第一段差部61的直径，比第二段差部62的直径大。第一层51，可以由具有规定的折射率的树脂等构成。
第二层52是，以覆盖第一层51的全面的方式而形成的低折射率薄膜，被形成在基底部70的表面上以及凸部60的表面上。更具体地说，第二层52被形成在第一段差部61的侧面以及上面、第二段差部62的侧面以及上面、以及在凸部60彼此之间构成的基底部70的表面上。而且，如后述，对于第二层52，至少被形成在第一段差部61以及第二段差部62的上面(天花板面)，即至少被形成在各个段差部的与基板面大致平行的面(在层叠方向上大致垂直的面)上即可。并且，第二层52，可以由有机膜或无机膜构成。例如，第二层52，可以由具有规定的折射率的树脂构成。在本实施方式中，第二层52是，透明基板5的最表面层，在空气层20露出，暴露在大气中。
如此构成的透明基板5(表面构造50)，在将第一层51的折射率(有效折射率)设为n1、将第二层52的折射率(有效折射率)设为n2、将位于第二层52上的空气层20的折射率设为n0时，满足n1＞n2＞n0的关系。而且，对于第一层51的折射率n1，可以设为1.21≤n1≤3.0，并且，对于第二层52的折射率n2，可以设为1.2≤n2≤2.9。
而且，在本实施方式中，透明基板5被设置在发光装置10的最上层，表面构造50被配置在与空气层20的接触面，但是，表面构造50也可以被配置在图1示出的发光装置10的层内的发生全反射的界面的何处。但是，即使配置在哪个层，也需要满足n1＞n2＞n0的折射率差。
并且，在本实施方式中优选的是，透明基板5的凸部60，具有断面矩形上的段差部的边缘(段差的角部)，各个段差部的高度(层叠方向的长度)为0.2μm以上。也就是说，若将第一段差部61的高度设为H1、将第二段差部62的高度设为H2，则优选的是H1≥0.2μm，H2≥0.2μm。
并且，在本实施方式中，若将凸部60的最小加工宽度(本实施方式中，第二段差部62的上面的直径)设为Wa、将凸部60彼此之间(凹部)的最小加工宽度(凸部60间距离)设为Wb、将各个段差部的最小加工宽度(段差宽度)设为Wc，则优选的是0.2μm≤Wa≤8.0μm，0.2μm≤Wb≤8.0μm，0.2μm≤Wc≤8.0μm。
并且，在本实施方式中，对于第二层52的折射率，在与第一层51的折射率界面之中的至少与基板1的主面平行的面的部分的折射率为n2即可。而且，在第二层52中，将基板面垂直方向(层叠方向)的厚度(膜厚)设为t1(＞0)，将基板面平行方向的厚度(壁面厚度)设为t2(≥0)。在此情况下，对于膜厚t1，在制造上，优选的是0.6μm以下。并且，被形成在第一段差部61以及第二段差部62的侧面的第二层52是可以不存在的(即，也可以是t2＝0)。而且，在本实施方式中，成为t1＝t2。
并且，本实施方式的表面构造50具备，如图2的(a)示出的具有在基板面垂直方向上以格子状排列来将圆柱状的细微构造排列而构成的多个凸部60的第一层51，但是，若形成有各个段差部的高度为0.2μm以上、且在基板面垂直方上具有一定的厚度t1、折射率n2的第二层52，各个凸部60各自的细微构造的形状，就可以是矩形状的柱状构造(四角柱)。并且，对于多个凸部60的俯视方向的排列，不仅限于格子状排列，也可以利用三角格子排列等的其他的排列。并且，在本实施方式中，多个凸部60为周期排列的周期构造，但是，也可以是随机排列的随机构造。另外，也可以利用脊状构造等的排列。并且，第二层52的折射率n2是有效的折射率即可，因此，例如，也可以是，通过像蛾眼构造那样的细微构造，来将第二层52的有效的折射率设为n2(n1＞n2＞n0)。
接着，对于本实施方式涉及的发光装置10的透明基板5(表面构造50)的光提取效率的提高效果，以下，与得到本发明的经过一起进行详细说明。而且，在本实施方式中，对于表面构造50，可以适用于发光装置10的发生全反射的层的何处，但是，在此，为了简化说明，而说明如图1示出的被形成在透明基板5、即与空气层20的界面的情况。
在图1中，若将空气层20的折射率设为n0，将透明基板5的折射率设为n1，在不存在表面构造50(凸部60)的情况(透明基板的表面为平面的情况)下，若从发光层3向透明基板5与空气层20的界面入射的光的入射角θ成为，比临界角θc＝sin－1(n0/n1)大，则发生全反射。
对此，在透明基板5的表面存在表面构造50(凸部60)的情况下，根据边界衍射效果，即使光以所述临界角θc以上的角度入射，也不会全反射而发生透过的能源，发光层3中发生的光的一部分透过透明基板5，向空气层20侧出射(第一次的光提取)。并且，入射到表面构造50的能源的一部分成为向随机的方向反射的光的能源，发光层3中发生的光的其他的一部分在表面构造50反射而返回到发光层3侧。反射的光，在反射电极2反射之后，再次入射到表面构造50，与所述同样，其一部分向空气层20出射(第二次的光提取)，剩余的部分再次反射。发光层3中发生的光，大致无限反复进行以上的过程。
如此，在透明基板5不存在表面构造50(凸部60)的情况下，根据全反射，第二次以后的光提取成为零，因此，通过在透明基板5形成表面构造50(凸部60)，从而相对于镜面而能够提高光提取效率。
此时，在发光装置内部的层为光吸收多的层的情况下，越反复反射，被提取到外部为止的光路长度就越长，因此，发光装置内部的层所吸收的光的比例必然多。因此，像图21示出的以往的光提取构造那样，在将第一次的光提取效率低的构造，适用于光吸收多的发光装置的情况下，不能得到充分的光提取效率。因此，在光吸收多的发光装置中也要得到同样的效果的情况下，需要进行提高第一次的光提取效率的构造设计。
在此，利用图3至图5说明，在具有段差(凸部)的表面构造中，光以临界角以上的入射角入射到该段差时的光提取的机制。
首先，利用图3，说明具有段差的表面构造体的电磁波分析。图3示出在折射率为1.5的介质A制作高度H的段差时的电磁波分析，(a)是其模式截面图，(b)是示出其电磁波分析的结果的电场等高线图。
如图3的(a)示出，在该分析中考虑以下的情况，即，以临界角以上(图3的45°)的入射角向该段差入射平面波，光从折射率为1.5的介质A传播到折射率为1.0的介质B。并且，图3的(b)是，通过电磁界分析来求出此时光传播的状况的图。而且，在图3的(b)中，白色部示出，电场强度高的区域，并且，白色的粗实线示出，具有段差的表面构造体(介质A)与介质B的边界线。
如图3的(b)示出，根据该分析结果，可以确认，以段差的角部(边缘)的部分为中心发生电场的集中，从段差的角部向斜方向发生传播光的状况。可以认为，该现象是因如下的机制而发生的。以下，利用图4，说明该机制。
图4的(a)至(h)是示出折射面的光的场的边界条件的模式图，考虑到宽度W的光入射到折射面T的情况。而且，根据麦克斯韦方程，对于电场矢量或磁场矢量，沿着夹着折射面T围绕的路径A的积分(围道积分A)为零。但是，前提条件是，在周围路径的内部没有电荷以及光源，沿着折射面T的电场矢量或磁场矢量的强度以及相位是连续的。
如图4的(a)示出，在光的宽度W充分大的情况下，与沿着折射面T的宽度s相比，能够将与折射面T正交的宽度t，变小到能够忽视的程度，仅剩下围道积分之中的沿着折射面T的成分。根据该关系，需要电场矢量或磁场矢量夹着折射面T而连续。利用该连续性的关系能够导出菲涅耳的式，根据该式能够完全说明反射以及折射的法则或全反射的现象等。
并且，如图4的(b)示出，若光的宽度W变小到波长的数十倍以下，则不能忽视宽度t。在此情况下，若将路径A分割为路径B和路径C，将围道积分A分割为围道积分B和围道积分C这两个，则成为如图4的(c)示出那样。其中的围道积分B，被包含在光束内，因此成为零。对于剩下的围道积分C，光束外的电场矢量或磁场矢量为零，因此，如图4的(d)示出，仅剩下光束内存在的路径PQ的积分值。因此，围道积分C不是零，在计算上，与光在周围路径内发光的情况等效。
进而，若光的宽度W变小到波长的1/10左右，如图4的(e)示出，围道积分C和围道积分C'接近，路径PQ与路径Q'P'重叠，因此，将围道积分C和围道积分C'相加的围道积分成为零，光在周围路径内不发光。
接着，如图4的(f)示出，在具有π的相位差的光W，W'排列入射到折射面T的情况下，考虑跨过这样的光束的围道积分A。
在此情况下，若光的宽度W变小到波长的数十倍以下，也不能忽视宽度t。此时，如图4的(g)示出，若将围道积分A分割为围道积分B和围道积分C和围道积分B'围道积分A这三个，其中的围道积分B和围道积分B，被包含在光束内，因此成为零。另一方面，对于剩下的围道积分C，能够忽视沿着折射面T的成分，如图4的(h)示出，仅剩下沿着两个光束的边界的路径PQ和路径Q'P'的积分值。光束的相位为π的场的路径Q'P'的积分与光束的相位为0的场的路径P'Q'的积分相等，因此，围道积分C成为路径PQ的积分的两倍的大小，在计算上，与光在周围路径内发光的情况等效。
如此，如图4的(a)至(h)示出，不仅在宽度窄的光的情况下，在经由狭窄的宽度排列相位不同的光排列的情况下，也在宽度的边界附近发生光。而且，这样的现象是，不实际发光，而有效地进行与发光相同的举止的现象，与在衍射理论成立之前杨氏提倡的边界衍射的现象相似，因此，称为边界衍射效果。
如上所述，即使在折射面T的入射条件为如何，也若在折射面T上有发光，则该光传播到夹着折射面T的双方的介质内。也就是说，即使以临界角以上的入射角入射的光，也若是计算上在折射面T会发生发光的结构，则可以认为不全反射而发生透过光。
在此，图5示出段差构造中的段差的角部的电场矢量。如图5的(a)示出，与图4同样若考虑段差部的侧面和上面的电场矢量的围道积分，如图5的(b)示出，则仅相对于有折射率边界的面而平行的成分残留电场矢量。而且，在段差的侧面和上面残留的电场矢量，最后在段差的角部合流，该段差的角部进行像光源那样的作用。据此，可以认为从段差朝向外部的光，如图5的(c)示出，在以段差的角部为中心的斜方向上作为放射光来传播。
以上，得知的是，如利用图3至图5进行说明，根据具有段差(凸部)的表面构造，即使在以临界角以上的入射角入射的光的情况下，也能够提取光。
接着，关于具有段差的表面构造，对于按照表面构造的高度以及段差的数量光提取效果不同之处，利用图6以及图7进行说明。图6示出单位段差的整体的高度为H的表面构造，(a)是具备具有段差为一段的表面构造的透明基板的比较例1涉及的发光装置的放大截面图，(b)是具备具有段差为两段的表面构造的透明基板的本实施方式涉及的发光装置的放大截面图。而且，将像图6的(a)那样段差为一段时的表面构造550称为单级，将像图6的(b)那样段差为两段以上时的表面构造550称为多级。并且，图7示出，在图6的(a)以及(b)中第二层52的厚度为零的情况下，以临界角以上的入射角且光焦度为1的平面波向具有表面构造50的透明基板5以及具有表面构造550的透明基板505入射时的透过率的高度H依赖性。在图7中，(a)是示出单级时的透过率的高度H依赖性的图，(b)是示出多级时的透过率的高度H依赖性的图。而且，图7示出，在图6中，将第一层51的折射率n1设为n1＝1.5，将空气层的折射率n0设为n0＝1.0，平行波(λ＝555nm)的入射角θ为θ＝45°的情况和60°的情况。并且，在图6的(b)中，设为Wc＝0.6μm。
如图7的(a)和图7的(b)示出，得知的是，对于具有入射角为临界角以上的能源的光的透过率，单级的表面构造550(透明基板505)以及多级的表面构造50(透明基板5)的双方，都表面构造的高度H越高，就越上升。也就是说，得知的是，表面构造的高度越高，光提取效率就越提高。以下，考虑对该表面构造的高度H的透过率的提高效果。
在传播段差的光中，基板方向上近的成分，在再次表示物质内的电磁性质的结构方程式中，若将极化设为P、电场E、若真空中的介电常数设为ε0，以以下的式表示非磁性介质内的电通密度D。
D＝ε0E+P
并且，在以线形关系能够表示极化P和电场E的关系时，利用介电常数ε和电极化率χE，以以下的三个关系式能够描述电通密度D。
D＝εε0E
ε＝1+χE
P＝ε0χEE
并且，对于介电常数ε，利用折射率n，以以下的式能够建立关系。
ε＝n2
在此，在存在电场E时，极化P具有引起光这物理意义，因此，根据所述式，折射率n高意味着极化P大。也就是说，得知的是，光容易集中于折射率n高的部分。
因此，在具有段差的表面构造中，若因段差的高度低、或者段差的角部(边缘)彼此的距离近等的原因，而在传播光发生的段差角部近旁存在极化高的高折射率区域，则从段差提取后的光再次被拉回到段差，导致光提取效率降低。因此，为了提高光提取效率，而需要尽量降低极化。
为了降低极化来提高光提取效率，如图7示出，可以考虑增加表面构造的高度H来使高折射率区域从段差角部近旁远离的方法、和附加能够将表面构造视为有效的低折射率的结构的方法。
本申请发明人，研究了附加能够将表面构造视为有效的低折射率的结构来降低段差角部近旁的极化的手段，研究了在段差的表面形成折射率比该段差的折射率低的薄膜。以下，对于该研究结果，再次利用图6进行说明。
如图6的(a)以及(b)示出，考虑由低折射率的第二层52覆盖具有段差的第一层51的表面的情况。此时，图8示出，以临界角以上的入射角，平行波从第一层51向空气层进展时的透过率。图8的各个图表示出，基于透过率的第二层52的膜厚t1的依赖性。并且，图8的左侧的图表示出，图6的(a)示出的比较例1涉及的发光装置(单级+第二层)的透过率，图8的右侧的图表示出，图6的(b)示出的本发明的实施方式涉及的发光装置(多级+第二层)的透过率。并且，图8的各个图分别表示，针对高度H不同的构造，平行波(λ＝555nm)的入射角θ为θ＝45°的情况和θ＝60°的情况的透过率。并且，在图8中，设为n1＝1.51、n2＝1.34、n0＝1.0、Wc＝0.6μm。
如图8示出，得知的是，在入射角θ为45°的情况下，比较例1涉及的发光装置(单级)以及本实施方式涉及的发光装置(多级)这双方，随着第二层52的膜厚t1增大，透过率就上升。
另一方面，得知的是，若看入射角θ为60°的情况的透过率，在比较例1涉及的发光装置(单级)中，即使增大第二层52的膜厚t1，也不能太期待透过率的上升效果。对此，得知的是，在本实施方式涉及的发光装置(多级)中，若表面构造的高度H为H＝1.2μm以上，通过附加第二层52，从而能够得到透过率的上升效果。因此，得知的是，将表面构造设为具有多个段差部(多级)的凸部，进而，在该凸部形成第二层52，从而能够将更广角的射入光变换为传播光。可以认为，这是因为，通过将凸部60设为多段的阶梯构造，从而传播光发生的边缘(段差的角部)的数量增加，进而，以及因凸部60的几何配置而边缘近旁的极化降低的缘故。
如上所述，本实施方式涉及的发光装置10的透明基板5(表面构造50)具备，具有至少由两段以上的段差部构成的凸部60的第一层51、以及被形成在该第一层51上的第二层52。根据该结构，即使在从发光层3向透明基板5入射的光的入射角θ大为临界角以上的情况下，也在段差部能够将射入光高效率地变换为传播光，因此，能够提高光提取效率。
接着，对于第二层52给凸部60的段差的角部(边缘)近旁的极化带来的影响，利用图9以及图10进行说明。
图9示出，在第一层51的凸部60的多个段差部(多级)形成有第二层52的表面构造中，第二层52的成形位置不同的三个情况。图9的(a)是图2示出的本发明的实施方式1涉及的发光装置的表面构造的放大截面图。图9的(b)是本发明的实施方式1的变形例涉及的发光装置的表面构造的放大截面图，图9的(c)是比较例2涉及的发光装置的表面构造的放大截面图。
如图9的(a)示出，在本发明的实施方式1涉及的发光装置10的表面构造50(透明基板5)中，在第一层51的段差的全面形成第二层52。也就是说，第二层52被形成为覆盖第一层51整体，在第一段差部61的上面及侧面和第二段差部62的上面及侧面形成第二层52。
并且，如图9的(b)示出，在本发明的实施方式1的变形例涉及的发光装置的表面构造50A(透明基板5A)中，仅在第一层51的段差的上面形成第二层52。也就是说，本变形例的第二层52，被形成在第一段差部61的上面和第二段差部62的上面，但是，没有被形成在第一段差部61的侧面和第二段差部62的侧面。
并且，如图9的(c)示出，在比较例2的表面构造650(透明基板605)中，仅在第一层51的段差的侧面形成第二层52。也就是说，该比较例的第二层52，被形成在第一段差部61的侧面和第二段差部62的侧面，但是，没有被形成在第一段差部61的上面和第二段差部62的上面。
接着，在图9的(a)至(c)示出的第二层52的形成位置不同的三个情况的各个情况中，对于透过率对入射角θ的关系，利用图10进行说明。图10的各个图是示出所述三个情况的各个情况中的对入射角θ的透过率的第二层的膜厚依赖性的图，(a)示出入射角θ为θ＝30°的情况的透过率特性，(b)示出入射角θ为θ＝45°的情况的透过率特性，(c)示出入射角θ为θ＝60°的情况的透过率特性。而且，在图10中，设为n1＝1.51、n2＝1.34、n0＝1.0、H＝1.0μm、Wc＝0.4μm，将第二层52膜厚t1设为变量，计算透过率。并且，将从发光层3向第一层51入射的光设为平行波(λ＝555nm)。
根据图10的(a)至(c)明确，得知的是，在第一层51的段差部的上面没有形成第二层52的情况下，即使增大第二层52的膜厚t1，透过率也没有提高。对此，得知的是，在第一层51的段差部的上面形成有第二层52的情况下，透过率提高。进而，也得知的是，在此情况下，在凸部60的段差部的侧面也形成第二层52，从而透过率更提高。如此表示，透过率按照段差部的第二层52的形成位置而变化的现象的理由，与图7和图8的比较中的第二层52(低反射膜)的赋予的效果不同。
接着，在本实施方式涉及的发光装置10的表面构造50(透明基板5)中，对于第一层51的凸部60的第二段差部62(最上的段差部)的上面的长度和透过率的关系，利用图11进行说明。图11的(a)是本实施方式涉及的发光装置的表面构造中的凸部周边的放大截面图，图11的(b)是示出实施方式涉及的发光装置的表面构造中的透过率的Wa依赖性的图。而且，在图11的(b)中示出，在将凸部60的最小加工宽度(第二段差部62的上面的直径)Wa设为参数、固定为Wc＝0.6μm、H＝1.2μm、t1＝0.2μm、n1＝1.51、n2＝1.34、n0＝1.0的情况下，平行波(λ＝555nm)以入射角θ＝45°、60°入射时的透过率的比较。
根据图11的(b)得知，在Wa比1μm小的区域中，θ＝45°的情况的透过率和θ＝60°的情况的透过率都低，随着Wa变大，透过率就越提高。可以认为，这是因为，在使入射角θ变大时，入射到段差部的角部(边缘)的光，不会由构造本身遮住而能够入射的缘故。
接着，在本实施方式涉及的发光装置10的表面构造50(透明基板5)中，对于第一层51的凸部60的段差部间的距离(边缘间的距离)和透过率的关系，利用图12进行说明。图12的(a)是本实施方式涉及的发光装置的表面构造中的凹部(凸部间)周边的放大截面图，图12的(b)是示出本实施方式涉及的发光装置的表面构造中的透过率的Wb依赖性的图。而且，在图12的(b)中示出，在将凸部60彼此间(凹部)的最小加工宽度Wb设为参数、与图11的(b)同样、固定为Wc＝0.6μm、H＝1.2μm、t1＝0.2μm、n1＝1.51、n2＝1.34、n0＝1.0的情况下，平行波(λ＝555nm)以入射角θ＝45°、60°入射时的透过率的比较。
如图12的(b)示出，得知的是，依赖于凹部的宽度Wb的大小，透过率提高。可以认为，这是因为，通过扩大Wb，从而从段差部的角部(边缘)发生的传播光不会再次被吸引到高折射率区域侧的缘故。
根据以上的见解得知，利用具有由多个段差部构成的阶梯构造的凸部(多级)的表面构造，各个段差部的角部近旁的极化少、且针对该角部光入射的状态，则能够提高一次提取效率。
在此，利用图13说明，将图6的(a)示出的比较例1涉及的表面构造(单级)以及图6的(b)示出的本实施方式涉及的表面构造(多级)分别设为周期性格子排列的情况的一次提取效率。而且，在图13中，在单级以及多级的双方中，都将表面构造的高度H设为H＝1.0μm来计算。在此情况下，在单级中，将每一个凸部的宽度W设为W＝2.0μm，将凸部的间距设为2.6μm，在多级中，设为Wa＝0.8μm、Wb＝0.6μm、Wc＝0.6μm。而且，在单级以及多级的双方中，将第二层52的厚度设为t1＝0.16μm，将第一层51折射率设为n1＝1.51，将第二层52折射率设为n2＝1.34，将空气层20的折射率设为n0＝1.0，计算一次提取效率。
根据图13示出的结果明确，在多级的构造中，在附加第二层52的构造中，能够明显提高一次提取效率。
在此，利用图14说明多级的构造(没有第二层)的各个段差部的高度H和一次提取效率的关系。而且，在图14中，设为n1＝1.51、n0＝1.0、Wa＝2.3μm、Wb＝0.05μm、Wc＝0.6μm。
如图14示出，得知的是，在各个段差部的高度H为0.05μm以上的情况下，与没有段差的情况相比，一次提取效率提高了。进而，如该图示出，得知的是，以0.2μm为边界而一次提取效率的变化率上升，因此优选的是，各个段差部的高度H为0.2μm以上。
并且，利用图15说明，在图2示出的本实施方式涉及的发光装置(多级)的表面构造中，一个凸部60的全宽度(Wa+2×Wc)以及段差宽度Wc给一次提取效率带来的影响。而且，在图15中，设为H1＝H2＝0.6μm、Wa＝1.4μm、Wb＝0.6μm、n1＝1.51、n2＝1.34、n0＝1.0，计算一次提取效率。并且，将第二层52的膜厚t1固定为0.16μm。
如图15示出，得知的是，通过扩大凸部60的全宽度(Wa+2×Wc)，从而能够大幅度地提高一次提取效率。并且，也得知的是，通过扩大段差宽度Wc，从而能够更大幅度地提高一次提取效率。
并且，利用图16说明，在图2示出的本实施方式涉及的发光装置(多级)的表面构造中，将第二层52的膜厚t1和折射率n2设为参数的情况的一次提取效率。而且，在图16中，设为H1＝0.6μm、H2＝0.6μm、Wa＝2.2μm、Wb＝0.6μm、Wc＝0.4μm、n1＝1.51、n0＝1.0，计算一次提取效率。
如图16示出，得知的是，随着第二层52膜厚t1增大，一次提取效率就提高。并且，对于折射率n2，也明确地是，在折射率n2大致为1.34至1.37的范围内示出最大值，能够进行超过镜面比1.5倍的一次提取。
以上，根据本发明的实施方式1涉及的发光装置10，用于该发光装置10的透明基板5包括，分别具有多个段差部(多级)的多个凸部60被形成在表面的第一层51(折射率n1)、以及至少被形成在多个段差部的上面的第二层52(折射率n2)，并且，满足n1＞n2＞n0的关系。据此，能够高效率地提取从发光层3向透明基板5入射的光中的入射角为临界角以上的光的最初(第一次)的光，因此，即使发光装置内部为光吸收多的构造或光吸收多的材料，也能够提高光提取效率。因此，能够提高发光装置的全光束以及亮度，并且，能够实现消耗电力的减少以及元件寿命的延长。
并且，在本实施方式中，对于第二层52，如图9的(a)示出，可以被形成在第一层51的凸部60的段差部的全面(也在上面，也在侧面)，如图9的(b)示出，也可以仅被形成在第一层51的凸部60的段差部的上面。
而且，图9的(a)的结构，如图10示出，不仅在入射角为更广角的情况下能够提高透过率，针对凹凸构造的第一层51，也能够容易将第二层52成膜。并且，图9的(b)的结构是，与图9的(a)的结构相比，适于蛾眼构造的结构。
(实施例)
以下，说明用于本发明的实施方式1涉及的发光装置的光学薄板的实施例。能够如下制作，图2示出的本实施方式涉及的用于发光装置10的光学薄板的表面构造。
首先，对SiO2施行光刻以及蚀刻，制作图2的(b)示出的第一层51的反转图案被形成的模具，然后，在该模具上施行离型处理之后，利用UV纳米压印，向薄板基材转移第一层51的构造。据此，能够制作具有多个凸部60的第一层51。
此时，对于薄板基材，例如，能够利用日本东洋纺绩株式会社制的PET薄膜(Cosmoshine(注册商标))。并且，对于UV纳米压印用的树脂，例如，能够利用日本东洋合成工业株式会社制的PAK02。
而且，对于形成第一层51的阶梯构造的方法，不仅限于UV纳米压印，也可以利用热压印以及射出成形、或溶凝胶压印法，利用适于各个制作方法的材质即可。
接着，在制作的第一层51上，以膜厚不变的方式来涂布氟树脂等的低折射率树脂，从而在第一层51的表面能够形成第二层52。
此时，对于氟树脂，例如，能够利用日本旭硝子株式会社制的非晶氟树脂(CYTOP)等。并且，对于第二层的形成方法，不仅限于涂布低折射率的树脂的方法，也可以通过CVD(Chemical Vapor Deposition：化学气相沉积)以及PVD(Physical Vapor Deposition：物理气相沉积)等的真空过程来进行成膜，也可以通过溶凝胶法以及LPD(Liquid Phase Deposition：液相沉积)法来进行涂布形成。而且，对于相当于第二层52的部分，有效的折射率等效即可，例如，也可以制作像蛾眼构造那样的微小构造，以替代第二层52。
如此，能够制作具备由具有段差部的多个凸部60被形成的第一层51、和被形成在该第一层51上的第二层52构成的表面构造50的光学薄板。而且，对于制作的光学薄板，例如，像本实施例那样，可以作为发光装置的透明基板本身来利用，由粘贴部件直接粘贴在透明电极4上，或者，也可以由粘贴部件粘贴在发光装置的最表面被设置的平板状的透明基板上。
而且，在本实施例中，对于透明基板5的第一层51，利用金属模具转移到薄板基材来形成凹凸构造，但是，不仅限于此。例如，在平板状的透明基板的表面直接施行蚀刻等的细微加工，也可以制作具有凹凸构造的第一层51。
(实施方式2)
接着，对于本发明的实施方式2涉及的发光装置，利用图17进行说明。图17的(a)是本发明的实施方式2涉及的发光装置的放大截面图，图17的(b)是示出(a)示出的该发光装置的表面构造中的一个凸部的全宽度(Wa+2×Wc)以及段差宽度Wc(全部相同)和一次提取效率的关系的图。而且，在图17中，对于与图2中的构成要素相同的构成要素，赋予相同的符号，省略详细说明。
如图17的(a)示出，对于本实施方式涉及的发光装置的表面构造50B(透明基板5B)，与第一层的凸部具有两个段差部的实施方式1的发光装置10的透明基板5不同，第一层的凸部具有三个段差部。而且，在本实施方式涉及的发光装置的表面构造50B是，与实施方式1同样，具有多个段差部的多级。
本实施方式的表面构造50B(透明基板5B)具备，第一层51B、以及被形成在第一层51B上的第二层52。第一层51B具有被设置在基底部70上的多个凸部60B，多个凸部60B各自为三段结构。也就是说，本实施方式的凸部60B具备，直径大的第一段差部61、位于第一段差部61上的直径中的第二段差部62、以及位于第二段差部62上的直径小的第三段差部63。
而且，第二层52，与实施方式1同样，被形成为覆盖第一层51的全面，但是，至少被形成在第一段差部61、第二段差部62以及第三段差部的各个上面即可，在各个段差部的侧面并不需要形成第二层52。并且，在本实施方式中，第一层51的有效折射率n1、第二层52的有效折射率n2、以及空气层20的折射率n0，也满足n1＞n2＞n0的关系。进而，在本实施方式中，表面构造50B也可以被配置在发光装置的层内的发生全反射的界面的何处。
并且，在图17的(b)中，设为凸部60B的全高度H＝1.2μm(H1＝H2＝H3＝0.4μm)、Wa＝0.1μm至3.3μm、Wb＝0.6μm、n1＝1.51、n2＝1.34、n0＝1.0、t1＝0.16μm，将凸部60B的全宽度(Wa+2×Wc)以及段差宽度Wc(全部相同)设为参数来计算一次提取效率。
根据该结果，如图17的(b)示出，得知的是，若凸部60B的全宽度(Wa+2×Wc)大致为2.0μm以上，则一次提取效率提高。进而，得知的是，在Wc＝0.3至0.4μm的尺寸的情况下，若凸部60B的全宽度(Wa+2×Wc)大致超过2.8μm，则一次提取效率大幅度地提高。并且，也得知的是，与图15比较得知，与两段的情况相比，能够提高一次提取效率。
以上，根据本发明的实施方式2涉及的发光装置，具备具有表面构造50B的透明基板5B，该表面构造50B具有三段的段差部，因此，与实施方式1涉及的发光装置10相比，进一步，能够高效率地提取入射角为临界角以上的最初(第一次)的光。
而且，在本实施方式涉及的发光装置的透明基板5B(表面构造50B)是，通过与实施方式1的实施例同样的过程以及材料能够制作的。
(实施方式3)
接着，对于本发明的实施方式3涉及的发光装置10C，利用图18进行说明。图18的(a)是本发明的实施方式3涉及的发光装置的截面图，图18的(b)是(a)示出的该发光装置的表面构造周边的放大图。而且，在图18中，对于与图1以及图2中的构成要素相同的构成要素，赋予相同的符号，省略详细说明。
如图18的(a)示出，对于本实施方式涉及的发光装置10C，与阶梯构造被形成为发光装置的表面构造的实施方式1涉及的发光装置不同，具有由两段以上的段差部构成的凸部的阶梯构造被形成在发光装置的内部。而且，本实施方式涉及的发光装置的表面构造，也具有多个段差部，因此是多级。
如图18的(a)以及(b)示出，本实施方式涉及的发光装置10C具备，具有多个凸部60C的第一层51C(透明电极4C)、被形成在第一层51C(透明电极4C)上的作为低折射率膜的第二层52C、以及被形成在第二层52C上的第三层53C(透明基板5C)。
第一层51C，与透明电极4C对应，具有基底部(基本部)70C、以及被设置在基底部70C上的多个凸部60C。并且，多个凸部60C各自为两段结构，由直径大的第一段差部61C、和位于第一段差部61C上的直径小的第二段差部62C构成。
对于第一层51C的透明电极4C的材料，与实施方式1的透明电极4同样，例如，可以利用ITO或IZO等的透明金属氧化物。在本实施方式中，利用折射率为2.0的ITO构成透明电极4C。并且，对于第一层51C(透明电极4C)的凹凸构造，例如，能够通过蚀刻等来进行图案形成。
第二层52C，被形成为覆盖第一层51C的全面，被形成在第一层51C的第一段差部61C的侧面以及上面、第二段差部62C的侧面以及上面、和在凸部60C彼此间构成的基底部70C的表面上。而且，对于第二层52C，能够利用与实施方式1的第二层52同样的材料，能够由有机膜或无机膜构成。并且，第二层52C，至少被形成在第一层51C的凸部60C的段差部的上面即可。
第三层53C，与透明基板5C对应，被形成为覆盖凹凸构造的第二层52C的全面。例如，在第二层52C的表面上涂布具有规定的折射率的透明树脂等，从而能够形成第三层53C。
如此，由第一层51C、第二层52C和第三层53C构成的阶梯构造50C，在将第一层51C的有效折射率设为n1、将第二层52C的有效折射率设为n2、将第三层53C的有效折射率的折射率设为n3时，满足n1＞n2＞n3的关系。
以上，根据本发明的实施方式3涉及的发光装置10C，在发光装置10C的内部具备所述结构的阶梯构造50C，因此，能够得到与实施方式1同样的效果，能够高效率地提取入射角为临界角以上的最初(第一次)的光。
而且，在本实施方式中，阶梯构造50C被形成在透明电极4C和透明基板5C的界面，但是，该阶梯构造50C也可以被形成在发光装置10C的层内的发生全反射的界面的何处。但是，即使配置在哪个层，夹着第二层52C的第一层51C和第三层53C，也需要满足n1＞n2＞n3的折射率差。
并且，在本实施方式中，也优选的是，第二层52C的膜厚t1为0.6μm以下。
并且，在本实施方式中，对于阶梯构造50C中的多个凸部60C，也可以设为格子状排列或三角格子排列等。或者，对于多个凸部60C，也可以设为周期构造、随机构造或脊状构造等。
以上，根据实施方式以及变形例说明了本发明涉及的发光装置以及薄板，但是，本发明不仅限于所述的实施方式以及变形例。
例如，在所述的实施方式1、2中，将透明基板作为薄板来利用，但是，不仅限于此。也可以是，与平板状的透明基板，另外准备具有阶梯构造的表面构造被形成的薄板，在粘贴在透明电极上的平板状的透明基板上，粘贴另外准备的薄板。
另外，对各个实施方式以及变形例实施本领域技术人员想到的各种变形而得到的形态，以及在不脱离本发明的宗旨的范围内任意组合各个实施方式以及变形例的构成要素以及功能来实现的形态，也包含在本发明中。
本发明涉及的薄板以及发光装置，能够广泛地利用于照明装置或显示器等。特别是，本发明涉及的薄板，能够提高光提取效率，因此，有用于利用了有机EL元件的显示器用薄板、利用了有机EL元件的照明用薄板、或LED用薄板等，能够广泛地适用于以亮度提高为目的的各种各样的光源以及发光体。
符号说明
1、101 基板
2、102 反射电极
3、103 发光层
4、4C、104 透明电极
5、5A、5B、5C、105、505、605 透明基板
10、10C、100 发光装置
20 空气层
50、50A、50B、550、650 表面构造
50C 阶梯构造
51、51B、51C 第一层
52、52C 第二层
53C 第三层
60、60B、60C、402 凸部
61、61C 第一段差部
62、62C 第二段差部
63 第三段差部
70、70C 基底部
301、302 圆锥体
303 球面
400 光提取构造
401 凹部

Claims (15)

1.一种薄板，用于包含发光层的发光装置，该薄板具备：
具有多个凸部的第一层；以及
被形成在所述第一层上的第二层，
所述多个凸部分别具有，两段以上的多个段差部，
所述第二层，至少被形成在所述段差部的上面，
在将所述第一层的有效折射率设为n1、将所述第二层的有效折射率设为n2、将位于所述第二层上的大气的折射率设为n0时，满足n1＞n2＞n0的关系。
2.如权利要求1所述的薄板，
所述多个段差部各自的高度为0.2μm以上。
3.如权利要求1所述的薄板，
所述第二层的膜厚为0.6μm以下。
4.如权利要求1至3的任一项所述的薄板，
所述多个凸部被周期排列。
5.如权利要求1至3的任一项所述的薄板，
所述多个凸部被随机排列。
6.如权利要求1所述的薄板，
所述第二层由有机膜或无机膜构成。
7.如权利要求1所述的薄板，
所述第二层也被形成在所述段差部的侧面。
8.一种发光装置，
具备权利要求1所述的薄板。
9.如权利要求8所述的发光装置，
所述第一层以及所述第二层，在从所述发光层朝向大气的方向上，按照所述第一层、所述第二层的顺序被配置。
10.一种发光装置，是包含发光层的发光装置，该发光装置具备：
具有多个凸部的第一层；
被形成在所述第一层上的第二层；以及
被形成在所述第二层上的第三层，
所述多个凸部分别具有，两段以上的多个段差部，
所述第二层，至少被形成在所述段差部的上面，
在将所述第一层的有效折射率设为n1、将所述第二层的有效折射率设为n2、将所述第三层的折射率设为n3时，满足n1＞n2＞n3的关系，
所述第一层、所述第二层以及所述第三层，在从所述发光层朝向大气的方向上，按照所述第一层、所述第二层以及所述第三层的顺序被配置。
11.如权利要求10所述的发光装置，
所述第二层的膜厚为0.6μm以下。
12.如权利要求10或11所述的发光装置，
所述多个凸部被周期排列。
13.如权利要求10或11所述的发光装置，
所述多个凸部被随机排列。
14.如权利要求10所述的发光装置，
所述第二层由有机膜或无机膜构成。
15.如权利要求10所述的发光装置，
所述第二层也被形成在所述段差部的侧面。
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