CN104272144A - 光学薄片、发光装置、光学薄片以及发光装置的制造方法 - Google Patents

光学薄片、发光装置、光学薄片以及发光装置的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种光学薄片、发光装置、光学薄片的制造方法以及发光装置的制造方法。本发明的光学薄片具备光扩散层(151)，使入射的光的至少一部分通过衍射而扩散，由光扩散层(151)扩散的扩散光，以与非扩散光的出射方向不同的方向为中心来扩散，所述非扩散光是不由光扩散层(151)扩散而通过的光。

Description

光学薄片、发光装置、光学薄片以及发光装置的制造方法
技术领域
本发明涉及具备光扩散层的光学薄片以及发光装置，所述光扩散层使入射的光的至少一部分通过衍射而扩散。本发明还涉及光学薄片的制造方法以及发光装置的制造方法。
背景技术
通常，光从高折射率的介质向低折射率的介质传播时，以超过临界角的入射角度入射的光会全反射。因此，例如在有机电致发光等的发光装置中出现如下问题，在层叠的材料的界面，光被全反射，从而光被封闭在发光装置的内部。于是，提出了嵌入如下光学薄片的发光装置，该光学薄片用于将以超过临界角的入射角度入射的光取出到外部。
例如专利文献1公开了随机地配置微小的凹凸构造而形成的光学薄片。在发光装置嵌入这样的光学薄片，将以超过临界角的入射角度入射到光学薄片的光的至少一部分，通过光的衍射现象使光扩散，从而能够取出到外部。
(现有技术文献)
(专利文献)
专利文献1：日本专利第4346680号公报
专利文献2：日本特开2011-118327号公报
专利文献3：日本特开2011-118328号公报
专利文献4：日本专利第4822243号公报
本发明提供能够提高光的取出效率的光学薄片、发光装置、光学薄片的制造方法以及发光装置的制造方法。
发明内容
为了达成所述目标，本发明的一个方案涉及的光学薄片，具备光扩散层，使入射的光的至少一部分通过衍射而扩散，由所述光扩散层扩散的扩散光，以与非扩散光的出射方向不同的方向为中心来扩散，所述非扩散光是不由所述光扩散层扩散而通过的光。
根据本发明的光学薄片，能够将以超过临界角的入射角度入射到光扩散层的光高效地取出到外部，能够提高光的取出效率。
附图说明
图1是表示实施方式1涉及的发光装置的截面图。
图2A是表示实施方式1涉及的光学薄片的平面图。
图2B是表示构成图2A的光学薄片的第一单位构造体以及第二单位构造体的平面图。
图2C是沿着图2A中的A-A线进行了切断的光学薄片的截面图。
图2D是利用纳米印刷技术制造光学薄片的情况下的光学薄片的截面图。
图2E是表示在透明基板的表面形成有光扩散层的情况下的发光装置的一部分的截面图。
图3是表示对图2A的光扩散层的图案进行傅里叶变换的空间频率成分的振幅的图。
图4A是表示光以入射角度θx＝0°入射到光扩散层的情况下，通过计算求出从光扩散层出射的光的扩散图案的结果的图。
图4B是表示光以入射角度θx＝20°入射到光扩散层的情况下，通过计算求出从光扩散层出射的光的扩散图案的结果的图。
图4C是表示光以入射角度θx＝40°入射到光扩散层的情况下，通过计算求出从光扩散层出射的光的扩散图案的结果的图。
图5是表示在对光扩散层的图案进行傅里叶变换而得到的空间频率中，某方位的一维分布的图。
图6是表示对光扩散层的光的透过率的入射角度依存性进行了计算的结果的图。
图7是表示对经由光扩散层向空气层出射的光的总发光量，针对第一微小区域以及第二微小区域的每一个单位大小w的依存性进行了计算的结果的图。
图8A是表示对经由实施方式1的光扩散层出射到空气层的光的总发光量的出射角度依存性进行了计算的结果的图。
图8B是表示对经由以往的光学薄片出射到空气层的光的总发光量的出射角度依存性进行了计算的结果的图。
图9是表示将第一单位构造体以及第二单位构造体的出现概率分别设为75％、25％的情况下的光学薄片的平面图。
图10是表示将图9的光扩散层的图案进行傅里叶变换的空间频率成分的振幅的图。
图11A是表示第一单位构造体的出现概率为100％的情况下，通过对图案进行傅里叶变换而得到的空间频率中，在某方位的一维分布的图。
图11B是表示第一单位构造体的出现概率为80％的情况下，通过对图案进行傅里叶变换而得到的空间频率中，在某方位的一维分布的图。
图11C是表示第一单位构造体的出现概率为70％的情况下，通过对图案进行傅里叶变换而得到的空间频率中，在某方位的一维分布的图。
图11D是表示第一单位构造体的出现概率为60％的情况下，通过对图案进行傅里叶变换而得到的空间频率中，在某方位的一维分布的图。
图11E是表示第一单位构造体的出现概率为50％的情况下，通过对图案进行傅里叶变换而得到的空间频率中，在某方位的一维分布的图。
图12是表示对经由光扩散层出射到空气层的光的总发光量，针对多个凸部的每一个的高度h的依存性进行了计算的结果的图。
图13是表示变形例涉及的光学薄片的截面图。
图14是表示实施方式1的变形例涉及的对经由光扩散层出射到空气层的光的总发光量，针对第一微小区域以及第二微小区域的每一个的单位大小w的依存性进行了计算的结果的图。
图15A是表示实施方式2涉及的发光装置的截面图。
图15B是将图15A的发光装置的一部分放大表示的截面图。
图16是表示对光扩散层的光的透过率的入射角度依存性进行了计算的结果的图。
图17是表示在高折射率层光各向同性地存在的情况下，对经由光扩散层出射到保护层的光的总发光量，针对第一微小区域以及第二微小区域的每一个的单位大小w的依存性进行了计算的结果的图。
图18是表示在高折射率层仅存在以临界角以上的角度行进的光的情况下，对经由光扩散层出射到保护层的光的总发光量，针对第一微小区域以及第二微小区域的每一个的单位大小w的依存性进行了计算的结果的图。
图19A是表示实施方式3涉及的发光装置的截面图。
图19B是表示实施方式3的变形例涉及的发光装置的截面图。
图20A是表示实施方式4涉及的光学薄片的平面图。
图20B是表示对图20A的光扩散层的图案进行傅里叶变换的空间频率成分的振幅的图。
图21是用于说明图20A的光扩散层的图案的图。
图22A是表示具有以往的衍射光栅图案的光学薄片的平面图。
图22B是表示对图22A的衍射光栅图案进行傅里叶变换的空间频率成分的振幅的图。
图23A是表示具有以往的衍射光栅图案的光学薄片的平面图。
图23B是表示对图23A的衍射光栅图案进行傅里叶变换的空间频率成分的振幅的图。
图24A是表示给以往的衍射光栅赋予了随机性的光学薄片的平面图。
图24B是表示对图24A的图案进行傅里叶变换的空间频率成分的振幅的图。
图25是用于说明图24A的光学薄片的图案的图。
图26A是表示实施方式5涉及的光学薄片的平面图。
图26B是表示构成图26A的光扩散层的四种单位构造体的平面图。
图26C是表示对图26A的光扩散层的图案进行傅里叶变换的空间频率成分的振幅的图。
图27A是表示实施方式6涉及的光学薄片的平面图。
图27B是表示构成图27A的光扩散层的两种单位构造体的平面图。
图27C是表示对图27A的光扩散层的图案进行傅里叶变换的空间频率成分的振幅的图。
图27D是表示对图27A的图案进行傅里叶变换而得到的空间频率中，某个方位的一维分布的图。
图27E是表示在光扩散层设在透明基板的表面的情况下，经由光扩散层出射到空气层的光的总发光量，针对第一微小区域以及第二微小区域的每一个的单位大小w的依存性进行了计算的结果的图。
图27F是表示在光学薄片设在高折射率层和保护层之间的情况下，经由光学薄片出射到保护层的光的总发光量，针对第一微小区域以及第二微小区域的每一个的单位大小w的依存性进行了计算的结果的图。
图28A是表示实施方式7涉及的光学薄片的平面图。
图28B是表示构成图28A的光扩散层的四种单位构造体的平面图。
图28C是表示对图28A的光扩散层的图案进行傅里叶变换的空间频率成分的振幅的图。
图29A是表示实施方式8涉及的光学薄片的平面图。
图29B是表示对图29A的光扩散层的图案进行傅里叶变换的空间频率成分的振幅的图。
图30A是表示在以往的不规则图案中配置了多个正六边形的单位构造体的情况下的光学薄片的平面图。
图30B是表示对图30A的光学薄片的不规则图案进行傅里叶变换的空间频率成分的振幅的图。
图31A是表示实施方式8的变形例涉及的光学薄片的平面图。
图31B是表示对图31A的光扩散层的图案进行傅里叶变换的空间频率成分的振幅的图。
图32A是表示实施方式9涉及的光学薄片的平面图。
图32B是表示构成图32A的光扩散层的两种单位构造体的平面图。
图32C是沿着图32B中的B-B线进行了切断的第一单位构造体的截面图。
图32D是表示第一单位构造体的斜视图。
图32E是表示对图32A的光扩散层的图案进行傅里叶变换的空间频率成分的振幅的图。
图33A是表示实施方式10涉及的光学薄片的平面图。
图33B是表示对图33A的光扩散层的图案进行傅里叶变换的空间频率成分的振幅的图。
图34A是表示实施方式11涉及的光学薄片的平面图。
图34B是表示对图34A的光扩散层的图案进行傅里叶变换的空间频率成分的振幅的图。
图35A是表示实施方式12涉及的光学薄片的一部分放大表示的平面图。
图35B是表示构成图35A的光扩散层的两种单位构造体的平面图。
图35C是沿着图35A中的C-C线进行了切断的光扩散层的截面图。
图35D是实施方式12涉及的经由光扩散层出射到空气层的光的总发光量，针对单位大小w2与单位大小w1的比的依存性进行了计算的结果的图。
图36A是表示实施方式13涉及的发光装置的截面图。
图36B是表示实施方式13的变形例涉及的发光装置的截面图。
图37A是表示以往的光学薄片的平面图。
图37B是表示对图37A的光学薄片的不规则图案进行傅里叶变换的空间频率成分的振幅的图。
图38A是表示在光以入射角度θx＝0°入射到光学薄片的情况下，通过计算求出从光学薄片出射的光的扩散图案的结果的图。
图38B是表示在光以入射角度θx＝20°入射到光学薄片的情况下，通过计算求出从光学薄片出射的光的扩散图案的结果的图。
图38C是表示在光以入射角度θx＝40°入射到光学薄片的情况下，通过计算求出从光学薄片出射的光的扩散图案的结果的图。
图39是模式性地表示从以往的光学薄片出射的扩散光的图。
具体实施方式
(成为本发明的基础的见解)
本发明者针对背景技术部分中记载的光学薄片发现了会产生如下问题。
图37A是表示以往的光学薄片60的平面图。如图37A所示，在以往的光学薄片60中，随机地配置的多个第一微小区域601(即在图37A中以白色的四边形示出的区域)以及多个第二微小区域602(即在图37A中以黑色的四边形示出的区域)形成了不规则图案。另外，多个第一微小区域601分别是凸部，多个第二微小区域602分别是凹部。
图37B是表示对图37A的光学薄片60的图案进行傅里叶变换的空间频率成分的振幅的图。图37B的中心表示，空间频率为0的成分(直流成分)。图37B表示从中心越朝向外侧，空间频率变得越高。通过图37B可以知道在图37A的光学薄片60的不规则图案的空间频率中，低频成分比较多。
图38A、图38B以及图38C是分别表示在光以入射角度θx＝0°、20°、以及40°入射到光学薄片60的情况下，通过计算求出从光学薄片60出射的光的扩散图案的结果的图。通过图38A、图38B以及图38C可以知道从光学薄片60出射的扩散光，以作为从光学薄片60出射的0级光的非扩散光的出射方向为中心而扩散。
图39是模式性地表示从以往的光学薄片60出射的扩散光的图。如图39所示，光学薄片60设置在透明基板61的表面。来自发光部(未图示)的光，透过透明基板61之后，入射到光学薄片60。如上所述，从光学薄片60出射的扩散光，作为从光学薄片60出射的0级光的非扩散光的出射方向(即，图39中的点划线的箭头记号示出的方向)为中心而扩散。因此，在光以超过临界角的入射角度入射到光学薄片60的情况下，只能将从光学薄片60出射的扩散光的一部分取出到外部，所以出现光的取出效率没有很大改善的问题。
为了解决这样的问题，本发明的一个方案涉及的光学薄片，具备：光扩散层，使入射的光的至少一部分通过衍射而扩散，由所述光扩散层扩散的扩散光，以与非扩散光的出射方向不同的方向为中心来扩散，所述非扩散光是不由所述光扩散层扩散而通过的光。
根据本方案，能够将以超过临界角的入射角度入射到光扩散层的光高效地取出到外部，能够提高光的取出效率。
本发明的一个方案涉及的光学薄片，具备：光扩散层，使入射的光的至少一部分通过衍射而扩散，所述光扩散层具有多个第一微小区域以及多个第二微小区域，所述多个第一微小区域以及所述多个第二微小区域被构成为，透过所述多个第一微小区域的每一个的光与透过所述多个第二微小区域的每一个的光之间产生相位差，将入射到所述光扩散层的光的中心发光波长设为λ、与所述光扩散层相接的光的出射侧的层的折射率设为n时，由所述多个第一微小区域以及所述多个第二微小区域形成的图案的空间频率成分，在空间频率为0.068/(λ×n)以上且2.8/(λ×n)以下时具有峰值。
根据本方案，在入射到光扩散层的光中，能够使更多的光变换为扩散光，并且从光扩散层出射的扩散光中，能够对出射到作为0次光的非扩散光的出射方向近旁的扩散光进行控制。
本发明的一个方式涉及的光学薄片，具备：光扩散层，使入射的光的至少一部分通过衍射而扩散，所述光扩散层具有多个第一微小区域以及多个第二微小区域，所述多个第一微小区域以及所述多个第二微小区域被构成为，透过所述多个第一微小区域的每一个的光与透过所述多个第二微小区域的每一个的光之间产生相位差，在以比临界角大的角度入射到所述光扩散层的光的强度相对于入射到所述光扩散层的光的总强度的比例是50％以上的情况下，将入射到所述光扩散层的光的中心发光波长设为λ、与所述光扩散层相接的光的出射侧的层的折射率设为n时，由所述多个第一微小区域以及所述多个第二微小区域形成的图案的空间频率成分，在空间频率为0.055/(λ×n)以上且0.45/(λ×n)以下时具有峰值。
根据本方案，在入射光扩散层的光中大部分的光的入射角度比临界角大的情况下，能够使入射到光扩散层的光中更多的光变换为扩散光，并且从光扩散层出射的扩散光中，能够对出射到作为0次光的非扩散光的出射方向近旁的扩散光进行控制。
例如，本发明的一个方案涉及的光学薄片，可以构成为构成所述多个第一微小区域的材料的折射率与构成所述多个第二微小区域的材料的折射率不同。
根据本方案，能够使透过多个第一微小区域的每一个的光与透过多个第二微小区域的每一个的光之间产生相位差。
例如，本发明的一个方案涉及的光学薄片，可以构成为所述多个第一微小区域分别是具有平坦的面的凸部，所述多个第二微小区域分别是具有平坦的面的凹部，所述多个凸部相对于所述多个凹部的平均高度是1.5μm以下。
根据本方案，能够使透过多个第一微小区域的每一个的光与透过多个第二微小区域的每一个的光之间产生相位差。此外，通过将多个凸部的平均高度设为1.5μm以下，从而能够提高光的取出效率。
例如，本发明的一个方案涉及的光学薄片，可以构成为由所述光扩散层扩散的扩散光，从所述光扩散层向多个方向出射，多个所述扩散光的每一个，以与非扩散光的出射方向不同的方向为中心来扩散，所述非扩散光是不由所述光扩散层扩散而通过的光。
根据本方案，在扩散光向多个方向出射的情况下，能够将多个扩散光中的至少一部分高效地取出到外部。
本发明的一个方案涉及的发光装置，具备：发出光的发光部；以及光扩散层，来自所述发光部的光入射到该光扩散层，所述光扩散层具有多个第一微小区域以及多个第二微小区域，所述多个第一微小区域以及所述多个第二微小区域被构成为，透过所述多个第一微小区域的每一个的光与透过所述多个第二微小区域的每一个的光之间产生相位差，将入射到所述光扩散层的光的中心发光波长设为λ、与所述光扩散层相接的光的出射侧的层的折射率设为n时，由所述多个第一微小区域以及所述多个第二微小区域形成的图案的空间频率成分，在空间频率为0.068/(λ×n)以上且2.8/(λ×n)以下时具有峰值。
根据本方案，能够将以超过临界角的入射角度入射到光扩散层的光高效地取出到外部，能够提高光的取出效率。
本发明的一个方案涉及的发光装置，具备：发出光的发光部；以及光扩散层，来自所述发光部的光入射到该光扩散层，所述光扩散层具有多个第一微小区域以及多个第二微小区域，所述多个第一微小区域以及所述多个第二微小区域被构成为，透过所述多个第一微小区域的每一个的光与透过所述多个第二微小区域的每一个的光之间产生相位差，在以比临界角大的角度入射到所述光扩散层的光的强度相对于入射到所述光扩散层的光的总强度的比例是50％以上的情况下，将入射到所述光扩散层的光的中心发光波长设为λ、与所述光扩散层相接的光的出射侧的层的折射率设为n时，由所述多个第一微小区域以及所述多个第二微小区域形成的图案的空间频率成分，在空间频率为0.055/(λ×n)以上且0.45/(λ×n)以下时具有峰值。
根据本方案，能够将以超过临界角的入射角度入射到光扩散层的光高效地取出到外部，能够提高光的取出效率。
例如，本发明的一个方案涉及的发光装置，可以构成为该发光装置具备使来自所述发光部的光透过的透明基板，所述光扩散层，被设在所述透明基板的表面。
根据本方案能够将光扩散层设在透明基板的表面。
例如，本发明的一个方案涉及的发光装置，可以构成为该发光装置具备使来自所述发光部的光透过的透明基板，在所述发光部与所述透明基板之间被设有所述光扩散层。
根据本方案能够将光扩散层设在发光部与透明基板之间。
例如，本发明的一个方案涉及的发光装置，所述光扩散层可以构成为以与所述透明基板相接的方式被设置。
根据本方案，能够将光扩散层以与透明基板相接的方式设置。
例如，本发明的一个方案涉及的发光装置，可以构成为该发光装置还具备辅助光学薄片，该辅助光学薄片被设在所述透明基板的表面，所述辅助光学薄片具有的构造是光扩散层、衍射光栅、微透镜以及角锥状构造中的任一个的构造、或者是对所述光扩散层、所述衍射光栅、所述微透镜以及所述角锥状构造中的两个以上进行了组合的构造。
根据本方案，可以进一步设置如下辅助光学薄片，所述辅助光学薄片具有的构造是光扩散层、衍射光栅、微透镜以及角锥状构造中的任一个的构造。或者可以进一步设置如下辅助光学薄片，所述辅助光学薄片具有的构造是对光扩散层、衍射光栅、微透镜以及角锥状构造中的两个以上进行了组合的构造。从而能够进一步提高光的取出效率。
例如，本发明的一个方案涉及发光装置，可以构成为该发光装置还具备反射来自所述发光部的光的反射层，所述光扩散层被设在所述反射层与所述发光部之间。
根据本方案，能够将光扩散层设在反射层与发光部之间。
例如，本发明的一个方案涉及发光装置，可以构成为所述发光装置是有机电致发光元件。
根据本方案，发光装置能够由有机电致发光元件来构成。
本发明的一个方案涉及的光学薄片，具备：光扩散层，具有多个凸部以及多个凹部，将入射到所述光扩散层的光的中心发光波长设为λ、与所述光扩散层相接的光的出射侧的层的折射率设为n时，针对将所述光扩散层的所述多个凸部的每一个的高度的分布进行了数值化的数据，进行傅里叶变换而得到的空间频率成分，在空间频率为0.068/(λ×n)以上且2.8/(λ×n)以下时具有峰值。
根据本方案，能够将以超过临界角的入射角度入射到光学薄片的光高效地取出到外部，能够提高光的取出效率。
本发明的一个方案涉及的发光装置，具备：光扩散层，具有多个凸部以及多个凹部，将入射到所述光扩散层的光的中心发光波长设为λ、与所述光扩散层相接的光的出射侧的层的折射率设为n时，针对将所述光扩散层的所述多个凸部的每一个的高度的分布进行了数值化的数据，进行傅里叶变换而得到的空间频率成分，在空间频率为0.068/(λ×n)以上且2.8/(λ×n)以下时具有峰值。
根据本方案，能够将以超过临界角的入射角度入射到光扩散层的光高效地取出到外部，能够提高光的取出效率。
本发明的一个方案涉及的光学薄片的制造方法，该方法是所述光学薄片的制造方法，该方法包括通过分别配置多个第一单位构造体和多个第二单位构造体来形成光扩散层的步骤，所述第一单位构造体是按照第一配置图案配置至少两种微小区域来形成的，所述第二单位构造体是按照与所述第一配置图案不同的第二配置图案配置所述至少两种微小区域来形成的。
根据本方案，能够制造实现如下的光学薄片，即，能够将以超过临界角的入射角度入射到光扩散层的光高效地取出到外部，能够提高光的取出效率。
本发明的一个方案涉及的发光装置的制造方法是所述的发光装置的制造方法，该方法包括在透明基板上形成凹凸形状的步骤；以及以与所述透明基板的折射率不同的折射率的材料来填充所述凹凸形状，从而形成光扩散层的步骤。
根据本方案能够制造实现如下的发光装置，即，能够高效地将以超过临界角的入射角度入射的光取出到外部，能够提高光的取出效率。
下面参考附图来说明本发明的实施方式。另外，以下说明的实施方式均示出全体的或具体的例子。以下的实施例中示出的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置以及连接形式、步骤、步骤的顺序等，都是本发明的一个例子，主旨不是限制本发明。并且，以下的实施例的构成要素中，示出最上位概念的独立权利要求中没有记载的构成要素，可以说明是任意的构成要素。
(实施方式1)
[发光装置的构成]
图1是表示实施方式1涉及的发光装置1的截面图。本实施方式中，发光装置1是以电极11、发光层12(具有发光部)、透明电极13、透明基板14以及光学薄片15(或光扩散层151)的顺序，将这些层叠的发光装置。另外，在本实施方式中，发光装置1例如是有机电致发光元件和LED(Light Emitting Diode：发光二极管)等。
在电极11具有光反射性的情况下，该电极11具有将发光层12内产生的光回归至空气层16的方向的功能。在电极11具有光透射性的情况下，能够构成透明的发光装置1。在上述任一个构成中，因为能够获得改善光的取出效率的效果，所以包含在本发明的范围中。下面说明电极11具有光反射性的情况。另外，电极11例如是负极。
在电极11与透明电极13之间施加了规定的电压时，是从电极11向发光层12注入电子(或空穴)。作为电极11的材料能够采用例如银(Ag)、铝(Al)、铜(Cu)、镁(Mg)、锂(Li)以及钠(Na)等。此外，可以与这些金属相接的方式层叠例如ITO(氧化铟锡)或者PEDOT∶PSS(聚噻吩与聚苯乙烯磺酸的混合物)等的透明导电性材料，从而构成电极11。
透明电极13例如是具有光透过性的正极。在电极11与透明电极13之间施加了规定的电压时，是从透明电极13向发光层12注入空穴(或电子)。作为透明电极13的材料能够采用例如ITO(氧化铟锡)、IZO(铟锌氧化物)以及PEDOT∶PSS(聚噻吩与聚苯乙烯磺酸的混合物)等。
例如，在发光装置1是有机电致发光元件的情况下，发光层12的两侧可以设置电子输送层以及空穴输送层等(未图示)。电子输送层配置在电极11侧，空穴输送层配置在透明电极13侧。另外，将电极11作为正极的情况下，电子输送层配置在透明电极13侧，空穴输送层配置在电极11侧。电子输送层的材料，能够从具有电子输送性的化合物的群中适当地选定。作为这种化合物，例如可以举出如下化合物，Alq3(三(8-羟基喹啉)铝)等作为电子输送性材料而周知的金属错合物、以及菲罗啉(phenanthroline)衍生物、吡啶(pyridine)衍生物、四嗪(tetrazine)衍生物、噁二唑(oxadiazole)衍生物等的具有杂环的化合物等。但是，可以不限定为这些材料，也可以采用普遍周知的任意的电子输送材料，尤其适合采用电子输送性高的材料。空穴输送层的材料，能够从具有空穴输送性的化合物的群中适当地选定。作为这种化合物，例如可以举出如下，4，4’-双[N-(萘基)-N-苯基-氨基]联苯(α-NPD)、N，N’-双(3-甲基苯基)-(1，1’-联苯基)-4，4’-二胺(TPD)、2-TNATA、4，4’，4”-三(N-(3-甲基苯基)N-苯基氨基)三苯基胺(MTDATA)、4，4’-N，N’-二咔唑联苯(CBP)、螺-NPD、螺-TPD、螺-TAD以及TNB等为代表例的芳基胺系化合物、含咔唑基的胺化合物、含芴衍生物的胺化合物等。但是，可以不限定为这些材料，也可以采用普遍周知的任意的空穴输送材料。
透明基板14为了保持透明电极13而设置。作为透明基板14的材料，例如能够采用玻璃以及树脂等透明材料。透明基板14的折射率通常在1.45～1.65左右。另外，作为透明基板14，也可以采用折射率在1.65～2.0左右的高折射率基板。此外在不需要保持透明电极13的构成的情况下，不一定需要透明基板14。这样的情况可以举出例如设置了用于保持电极11的基板的情况、以及电极11具有不需要保持的程度的厚度的情况等。
光学薄片15至少在与空气层16相接的表面具有光扩散层151(留待后述)。透明基板14的表面(即，透明基板14的与透明电极13是相反侧的表面)设置有光学薄片15。或者，在透明基板14的表面直接设置有光扩散层151。在没有透明基板14的构成的情况下，光学薄片15或者光扩散层151被设置为与透明电极13相邻接。入射到光扩散层151的光的至少一部分，通过光的衍射现象而被扩散之后，从光扩散层151出射。如后所述，从光扩散层151出射的扩散光，以与作为从光扩散层151出射的0级光的非扩散光的出射方向(即，图1中的点划线的箭头记号示出的方向)不同的方向为中心而扩散。另外，因为0级光是入射光不被扩散而通过的光，所以该出射角度根据斯涅尔定律来决定。即，在入射光的入射角度设为θ0、入射侧的介质的折射率设为n0、出射侧的介质的折射率设为n1时，0级光的出射角度θ1表示为下述算式1。
(数1)
n0 sin θ0＝n1 sin θ1       (式1)
本发明中包括如下的构成，即使入射光的全部由光扩散层151扩散的情况下，0级光的出射角度能够根据上述算式1来计算，扩散光以与该出射方向不同的方向为中心而扩散。关于光扩散层151的具体的构成留待后述。另外，在本实施方式中，在透明基板14表面设置了光学薄片15或者光扩散层151，不过，这些也能够设置在透明基板14的内部。
在发光层12产生的光的一部分，在透过透明电极13以及透明基板14之后，入射到光扩散层151。此外，在发光层12产生的光的一部分，在电极11反射之后，透过透明电极13以及透明基板14，入射到光扩散层151。入射到光扩散层151的光的至少一部分，通过衍射而扩散，从而取出到发光装置1的外部的空气层16。另外，空气层16的折射率是例如1.0。
[光学薄片的构成]
图2A是表示实施方式1涉及的光学薄片15的平面图。图2B是表示构成图2A的光学薄片15的第一单位构造体152以及第二单位构造体153的平面图。图2C是沿着图2A中的A-A线切断了光学薄片15的截面图。
如图2A所示，光学薄片15具有光扩散层151，该光扩散层151通过衍射使入射的光扩散。在本实施方式中，光学薄片15在与空气层16(即在光的出射侧相接的层)相接的表面具有光扩散层151。如图2B示出，光扩散层151通过分别配置多个第一单位构造体152以及第二单位构造体153来形成。
第一单位构造体152，通过按照第一配置图案配置两个第一微小区域154以及两个第二微小区域155来形成。另外，第一配置图案是将两个第一微小区域154以及两个第二微小区域155分别配置为对角形的配置图案。第一单位构造体152具有平面视时四边形(正方形)的形状。
第二单位构造体153，通过按照与第一配置图案不同的第二配置图案配置两个第一微小区域154以及两个第二微小区域155来形成。另外，第二配置图案是指，将第一配置图案中的第一微小区域154和第二微小区域155进行了反转的配置图案。第二单位构造体153具有平面视时四边形(正方形)的形状。
第一微小区域154是在图2B以白色的四边形表示的区域，该第一微小区域154由向空气层16侧突出的凸部154a来构成。凸部154a在层方向上具有平坦的面。平坦的面的意思是忽略了光不识别的(比光的波长充分小)尺寸的构造的情况下是平坦的面。第二微小区域155是在图2B以黑色的四边形表示的区域，该第二微小区域155由向透明基板14侧凹陷的凹部155a来构成。凹部155a在层方向上具有平坦的面。另外，第一微小区域154以及第二微小区域155分别具有平面视时四边形(正方形)的形状。根据上述的构成，在透过第一微小区域154的光与透过第二微小区域155的光之间，会产生相位差。例如，第一微小区域154的折射率设为n1、第二微小区域155的折射率设为n2、光的波长设为λ，光分别透过第一微小区域154以及第二微小区域155的距离设为d时，光的相位差表示为(n1-n2)×d/λ。另外，光的相位差可以通过凹凸构造来实现，或者也可以通过将构成第一微小区域154的材料与构成第二微小区域155的材料设成折射率不同的材料来实现。
如图2A所示，在光扩散层151中，通过配置多个第一微小区域154以及多个第二微小区域155，从而形成图案。
另外，在本实施方式中，如图2C所示，多个凸部154a针对多个凹部155a的每一个的高度h，大致相同。如后所述，多个凸部154a针对多个凹部155a的每一个的高度h优选的是1.5μm以下。
[光学薄片的制造方法以及构成]
在本实施方式中作为光学薄片15的光扩散层151的图案的决定方法，采用了分别配置多个第一单位构造体152以及多个第二单位构造体153的方法，不过，也可以采用后述的各个实施方式所示的图案的决定方法。或者，例如可以采用在专利文献2以及3等公开的方法，从而决定控制空间频率的图案。
作为具有这样的图案的本实施方式的光学薄片15的制造方法，例如有如下方法，即，采用半导体制程和切割的方法、或者将采用半导体制程和切割等而制作的模具，通过纳米压印(nanoimprint)技术进行转印的方法等。
通过采用半导体制程和切割，直接加工材料而形成凹凸形状的情况下，光学薄片15被构成为如图2C所示。即，如图2C所示，光扩散层151，由在基板150之上进行了加工的凹凸形状来构成。另外，基板150以及第一微小区域154，可以用相同的材料来构成。以微米级来控制图案的精细的加工的情况下，半导体制程是有效的。在采用半导体制程的情况下，具有平坦的面的(高度的级别是离散的)阶梯构造容易进行加工。例如，高度的级别是2阶的结构的情况下，用一次的蚀刻就可以加工。此外，通过进行两次蚀刻加工，从而能够加工高度级别为3阶和4阶的构造。
图2D是利用纳米压印技术制造光学薄片15的情况下的光学薄片15的截面图。采用纳米压印技术制造光学薄片15的时候，首先进行对液体状的树脂压上模具的工序，之后进行使树脂硬化的工序。通过在液体状的树脂上转印模具的凹凸部，从而形成第一微小区域154以及第二微小区域155。此时，如图2D所示树脂上残留着残膜部151’，该残膜部151’是模具的凹凸部没有被转印的部分。
另外，为了使图2C以及图2D所示的光学薄片15与透明基板14邻接地保持，可以采用透明的粘合剂等。
[在透明基板的表面上直接形成了光扩散层的构成]
光扩散层151的图案的决定方法，与上述的在透明基板的表面14设置光学薄片15的情况相同。图2E是表示通过采用半导体制程和切割在透明基板14的表面形成了光扩散层151的情况下的发光装置1的一部分的截面图。
如图2E所示，制造发光装置1的时候，首先在透明基板14之上形成凹凸形状154、155，之后使用折射率与透明基板14的折射率不同的材料来填充所述凹凸形状154、155。这样，在透明基板14的表面能够直接形成凹凸形状的光扩散层151。
在上述的任一个制造方法中，都在光扩散层151抑制光的全反射，能够得到改善光的取出效率的效果，所以包含在本发明的范围中。
另外，第一微小区域154的折射率n1以及第二微小区域155的折射率n2(n1＞n2)都比透明基板14的折射率低的情况下，以超过临界角的入射角度入射到光扩散层151的光，在透明基板14与光扩散层151的界面产生全反射，不能到达第一微小区域154以及第二微小区域155。因此，第一微小区域154的折射率n1，优选的是与透明基板14的折射率相同程度或者高于透明基板14的折射率。此外，为了产生恰当的光的相位差，第二微小区域155的折射率n2，优选的是比第一微小区域154的折射率n1小的值，并且与空气层16相同程度的折射率。作为第一微小区域154的材料，例如可以采用玻璃以及树脂等的透明材料。作为第二微小区域155的材料，例如可以采用空气以及低折射率的树脂等的透明材料。
[光扩散层的特性]
图3是表示对图2A的光扩散层151的图案进行傅里叶变换的空间频率成分的振幅的图。图3的中心表示空间频率为0的成分(直流成分)。在图3中表示为随着从中心朝向外侧，空间频率变得越高。根据图3能够知道在图2A的光扩散层151的图案的空间频率中，低频成分被抑制。
此外，虽然不直接影响光的取出效率，不过在图3可以看出这样的特征，x方向以及y方向每一个的空间频率成分成为0。这是因为图2B表示的第一单位构造体152以及第二单位构造体153的每一个，在x方向的相位差的积分值以及在y方向的相位差的积分值分别为0。其结果，如图2A所示，即使在第一单位构造体152以及第二单位构造体153被配置多个的图案中，x方向以及y方向的每一个的空间频率分别成为0。
图4A、图4B、以及图4C分别是表示光以入射角度θx＝0°、20°、以及40°入射到光扩散层151的情况下，通过计算求出从光扩散层151出射的光的扩散图案的结果的图。作为计算条件设成如下，即，第一微小区域154的折射率以及透明基板14的折射率分别设为1.5、第二微小区域155以及空气层16的折射率分别设为1.0、入射到光扩散层151的光的波长设为550nm、第一微小区域154以及第二微小区域155的每一个的单位大小w设为0.6μm、第一微小区域154(凸部154a)的高度h设为0.6μm。另外，单位大小w是指在平面视时第一微小区域154以及第二微小区域155的各自的一个边的长度。
根据图4A可以知道，光以入射角度θx＝0°入射到光扩散层151的情况下的扩散图案的计算结果，与图3示出的傅里叶变换的结果相同。这是因为光入射到光扩散层151时的光的夫琅禾费衍射图与针对在衍射面赋予的相位差进行了傅里叶变换的结果一致。此外，通过图4B以及图4C能够知道，从光扩散层151出射的扩散光，即使在入射角度θx＞0°的范围，也与非扩散光的出射方向不同的方向为中心来扩散，该非扩散光是从光扩散层151出射的0级光。根据该结果能够知道如下，通过在如图2A示出的构造一样的平面图案抑制低的空间频率成分，从而对任何入射角度的光，也都能以与非扩散光的出射方向不同的方向为中心来扩散，该非扩散光是0级光。
下面针对光扩散层151的图案，进行基于空间频率的考察。图5是表示在通过对光扩散层151的图案进行傅里叶变换而得到的空间频率中，某方位的一维分布的图。在图5中，横轴表示图案的空间频率，纵轴表示空间频率的强度。此外在图5中，粗实线的图线表示本实施方式的图案的空间频率的一维分布，虚线的图线表示以往的不规则图案(例如在专利文献1公开的图案)的空间频率的一维分布，细实线的图线表示通常称作白色噪音的图案(例如，将具有随机的大小的构造排列在随机的位置上的图案)的空间频率的一维分布。
如图5所示，本实施方式的图案的空间频率，在1/(2w)附近的空间频率具有峰值。加之，在该图案的空间频率成分中，1/w近旁的高的空间频率以及0近旁的低空间频率分别针对峰值被抑制。即具有1/w近旁以及0近旁的空间频率被抑制，并且1/(2w)附近的空间频率作为峰值的山的形状的强度分布。该强度分布曲线具有例如半值宽度为1/(2w)左右的扩展。另外，该强度分布曲线优选的是，在成为峰值的成分1/(2w)近旁，具有发光元件的发光波长的光谱宽度Δλ以上的扩展。即，优选的是具有1/(2w±Δλ/2)以上的扩展。这样，能够取出从发光元件发出的波长的不同的光。另外，w是上述的单位大小w。因为比光的波长的倒数大的空间频率不会对光的衍射有贡献，所以1/w近旁以及其以上的高的空间频率针对峰值被抑制，从而能够使入射到光扩散层151的光中的更多的光转换为扩散光。加之，在0近旁的低空间频率对峰值被抑制，从光扩散层151出射的扩散光中，能够抑制向作为0级光的非扩散光的出射方向近旁出射的扩散光。另一方面，以往的不规则图案中，在0近旁的低空间频率具有峰值，白色噪音的图案中，全部的空间频率存在于一定的振幅范围内。
如上所述，可以知道本实施方式的光扩散层151示出与例如图37A表示的光学薄片60完全不同的性质。如图1所示，从本实施方式的光扩散层151出射的扩散光，以与非扩散光的出射方向不同的方向为中心来扩散，该非扩散光是从光扩散层151出射的0级光。另一方面，如图39所示，从以往的光学薄片60出射的扩散光，以作为从光学薄片60出射的0级光的非扩散光的出射方向为中心来扩散。这样，本实施方式的光扩散层151与以往的光学薄片60相比，能够高效地将以超过临界角的入射角度入射到光扩散层151的光取出到外部。
在这里，通过计算求出在本实施方式的光扩散层151的光的透过率的入射角度依存性。图6是表示对光扩散层151的光的透过率的入射角度依存性进行了计算的结果的图。在图6横轴表示对光扩散层151的光的入射角度，纵轴表示透过光扩散层151的光的透过率。作为计算条件，图1以及图2A示出的构成中，将第一微小区域154的折射率以及透明基板14的折射率分别设为1.5、第二微小区域155的折射率以及空气层16的折射率分别设为1.0、第一微小区域154(凸部154a)的高度h设为1.0μm。在图6中，3个虚线的图线分别表示在第一微小区域154以及第二微小区域155的每一个的单位大小w为250nm、1μm、2.5μm的情况下的计算结果。另外，实线的图线表示光扩散层151不存在的情况下的计算结果。通过图6可以知道，在光扩散层151不存在的情况下，入射角度是超过大约42°的临界角时光的透过率为0，另一方面，在光扩散层151存在的情况下，即使入射角度是超过大约42°的临界角时，透过率是比0大的值。从而，能够知道通过设置本实施方式的光扩散层151，能够高效地将以超过临界角的入射角度入射到光扩散层151的光取出到外部。
下面，通过计算求出了在透明基板14光各向同性地存在的情况下，经由光扩散层151出射到空气层16的光的总发光量的，针对第一微小区域154以及第二微小区域155的每一个的单位大小w的依存性。图7是表示对经由光扩散层151向空气层16出射的光的总发光量的针对第一微小区域154以及第二微小区域155的每一个的单位大小w的依存性进行了计算的结果的图。在图7横轴表示第一微小区域154以及第二微小区域155的每一个的单位大小w，纵轴表示经由光扩散层151出射到空气层16的光的总发光量。作为计算条件，在图1以及图2A示出的构成中，将第一微小区域154的折射率以及透明基板14的折射率分别设为1.5，第二微小区域155的折射率以及空气层16的折射率分别设为1.0。在图7中，实线的图线表示在本实施方式的光扩散层151的计算结果。另外，虚线的图线表示以往的光学薄片60的计算结果。通过图7可以知道，单位大小w在100nm～250nm的范围时，本实施方式的光扩散层151能够得到与以往的光学薄片60相同程度的光的取出效率，加之单位大小w在250nm～4μm的范围时，本实施方式的光扩散层151能够得到比以往的光学薄片60优秀的光的取出效率。
下面，通过计算求出了在透明基板14光各向同性地存在的情况下，经由光扩散层151出射到空气层16的光的总发光量的出射角度依存性。图8A是表示对经由本实施方式的光扩散层151出射到空气层16的光的总发光量的出射角度依存性进行了计算的结果的图。在图8A中横轴表示对光扩散层151的光的出射角度，纵轴表示经由光扩散层151出射到空气层16的光的总发光量。作为计算条件设为如下，即，在图1以及图2A示出的构成中将第一微小区域154的折射率以及透明基板14的折射率分别设为1.5，第二微小区域155的折射率以及空气层16的折射率分别设为1.0。在图8A中，3个虚线的图线分别表示在本实施方式的光扩散层151的第一微小区域154以及第二微小区域155的每一个的单位大小w为0.25μm、0.4μm、0.6μm、3.0μm的情况下的计算结果。另外，实线的图线表示光扩散层151不存在的情况下的计算结果。
另一方面，图8B是表示对经由以往的光学薄片60出射到空气层的光的总发光量的出射角度依存性进行了计算的结果的图。在图8B中，3个虚线的图线分别表示在以往的光学薄片60中的第一微小区域601以及第二微小区域602的每一个的单位大小w为0.6μm、3.0μm、10μm的情况下的计算结果。通过图8A以及图8B可以知道，在以往的光学薄片60中，由广角侧(即出射角度比较大的方向)取出更多的光，与此相对本实施方式的光扩散层151中，单位大小w在0.25μm(250nm)～0.6μm的范围时，由正面侧(即出射角度比较小的方向)取出更多的光。
如上所述，在本实施方式的光扩散层151的图案，为了改善光的取出效率，单位大小w优选为100nm～4μm，更优选的是250nm～4μm。加之，为了改善光的取出效率，并且更加从正面侧取出光，单位大小w优选为250nm～0.6μm。另外，这些单位大小w的范围是光的波长为550nm的情况下的数值范围。在光扩散层151的光的扩散是基于衍射现象，所以单位大小w的范围与光的波长成比例。因此，将光的中心发光波长设为λ的情况下，为了改善光的取出效率，单位大小w优选为0.18λ～7.3λ，更优选的是0.45λ～7.3λ。加之，为了改善光的取出效率，并且更加从正面侧取出光，单位大小w优选为0.45λ～1.1λ。另外，中心发光波长λ是指，具有比该波长大的波长的光强度的总和与具有比该波长小的波长的光强度的总和相等的波长。
[效果]
如以上说明，在本实施方式的光扩散层151的图案的空间频率，在1/(2w)近旁的空间频率具有峰值。加之，在该图案的空间频率成分中，分别抑制在1/w近旁的高空间频率以及在0近旁的低空间频率。即，具有1/w近旁以及0近旁的空间频率被抑制，并且以1/(2w)附近的空间频率为峰值的山的形状的强度分布。该强度分布曲线例如具有半值宽度为1/(2w)左右的扩展。据此不仅能够使入射到光扩散层151的光中更多的光变换为扩散光，并且能够从光扩散层151出射的扩散光中，抑制向作为0级光的非扩散光的出射方向近旁出射的扩散光。另外，优选的是该强度分布曲线在成为峰值的成分1/(2w)的近旁，具有发光元件的发光波长的光谱宽度Δλ以上的扩展。即，优选的是具有1/(2w±Δλ/2)的扩展以上。这样，能够取出从发光元件发出的波长不同的光。
将入射到光扩散层151的光的中心发光波长设为λ时，第一微小区域154以及第二微小区域155的每一个的单位大小w优选为0.18λ～7.3λ，更优选的是0.45λ～7.3λ。从而，上述的图案的空间频率的条件，利用中心发光波长λ能表示为下述。即，本实施方式的图案，在该空间频率成分中，0近旁的成分和1/w近旁的成分被同时抑制，该w的范围优选为0.18λ～7.3λ，更优选的是0.45λ～7.3λ。此外，空间频率的峰值位置优选的是在1/(2w)近旁。因而，空间频率的峰值位置优选为1/(2×7.3λ)＝0.068/λ以上且1/(2×0.18λ)＝2.8/λ以下的范围，更优选的是1/(2×7.3λ)＝0.068/λ以上且1/(2×0.45λ)＝1.3/λ以下的范围。
另外，将透明基板14的折射率设为n1，空气层16的折射率设为n0的情况下，上述的图案的空间频率的条件，可以表示为如下。光从折射率n1的介质传播到折射率n0的介质的情况下，由空间频率1/w光被衍射的时候，光的入射角度设为θ1，光的出射角度设为θ0时，下述算式2成立。
(数2)
w(n0 sin θ0-n1 sin θ1)＝mλ     (式2)
在上述算式2中，m是整数，λ是光的波长。通过变形上述算式1，能够得到下述算式3。
(数3)
sin θ0＝(mλ/w+n1 sin θ1)/n0      (式3)
在上述算式3，出射角度θ0不具有解的情况下，光的出射角度θ0不会变化，即光不衍射(不扩散)。在上述算式2的右边第一项不存在的情况下，上述算式3正是斯涅尔定律，即与光扩散层151不存在的情况一致。与空间频率成分成比例的值的λ/w的值充分小的情况下(即，单位大小w充分大的情况下)，上述算式3的右边第一项变得充分小，所以与光扩散层151不存在的情况一致。此外，λ/w的值充分大的情况下(即，单位大小w充分小的情况下)，上述算式3的右边第一项变得充分大，所以在m＝0的情况以外出射角度θ0不具有解。因而，在这个情况下，也与光扩散层151不存在的情况大体一致。
从而，本实施方式的光扩散层151的图案的扩散构造，可以说是通过分别抑制充分大的空间频率和充分小的空间频率，能够更有效地变换光的出射角度θ0的扩散构造。
根据上述算式2能够知道出射角度θ0依存于空气层16的折射率n0。上述的图案的空间频率的条件与空气层16的折射率n0大体上成反比例，所以可以表示为如下。即，图案在该空间频率成分中，0近旁的成分和1/w近旁的成分被同时抑制，该w的范围优选为0.18n0×λ～7.3n0×λ，更优选的是0.45n0×λ～7.3n0×λ。此外，空间频率的峰值位置优选为1/(2w)近旁。因而，空间频率的峰值位置，优选为1/(2×7.3n0λ)＝0.068/(n0×λ)以上且1/(2×0.18n0λ)＝2.8/(n0×λ)以下的范围，更优选为1/(2×7.3n0λ)＝0.068/(n0×λ)以上且1/(2×0.45n0λ)＝1.3/(n0×λ)以下的范围。
[第一单位构造体以及第二单位构造体的出现概率]
图9是表示将第一单位构造体152以及第二单位构造体153的出现概率分别设为75％、25％的情况下的光学薄片15A的平面图。图10是表示将图9的光漫射层151A的图案进行傅里叶变换的空间频率成分的振幅的图。
以上述的出现概率，分别随机地配置多个第一单位构造体152以及多个第二单位构造体153的情况下，既显示随机性的成分，又显示出现概率高的第一单位构造体152周期性地出现的周期性的成分。因此，如图10所示，从光扩散层151A出射的光中，基于随机性的成分的扩散光和基于周期性的成分的非扩散光(一级光)共存。
图11A～图11E分别是表示第一单位构造体152的出现概率为100％、80％、70％、60％、50％的情况下，通过对图案进行傅里叶变换而得到的空间频率中，在某方位的一维分布的图。在第一单位构造体152的出现概率是100％的情况下，周期性的成分显示很强，如图11A所示，图案的空间频率，在与周期对应的空间频率成分存在尖的峰值，几乎不包括其他的成分。在第一单位构造体152的出现概率是50％的情况下，如图11E所示，图案的空间频率，不具有尖的峰值。此外，从0近旁到1/w近旁为止的范围中，具有平缓地变化的(具有扩展)山的形状的强度分布。这表示随机性的成分显示很强。在第一单位构造体152的出现概率是60％的情况下，在原理上显示周期性的成分，不过，如图11D所示，图案的空间频率，几乎没有尖的峰值。然而，在第一单位构造体152的出现概率为80％以及70％的情况下，周期性的成分显示突出，所以如图11B以及图11C所示，图案的空间频率能够既具有随机性的成分，即具备平缓地变化的(具有扩展)强度分布，又具有起因于周期性的成分的尖的峰值。
例如，第一单位构造体152的出现概率为x％、第二单位构造体153的出现概率为y％(其中x＞y)。这个情况下，第一单位构造体152的y％是因为存在第二单位构造体153的y％的配对，所以是随机性的成分，不过第一单位构造体152的(x-y)％，因为不存在第二单位构造体153的配对，所以是周期性的成分。即，将第一单位构造体152的出现概率设为x％、第二单位构造体153的出现概率设为y％时，第一单位构造体152的y％成为随机性的成分，第一单位构造体152的(x-y)％成为周期性的成分。从而，随机性的成分占优势的条件是“y＞x-y”。在“x+y＝100％”的情况下，所述条件成为“x＜66.6％”。这个条件与如下状况一致，即，如图11D所示第一单位构造体152的出现概率为60％的情况下大部分是随机性的成分，而如图11C所示第一单位构造体152的出现概率为70％的情况下，周期性的成分明确地显示。
如上所述，通过分析图案的空间频率成分，能够判断随机性的成分是否占优势。例如，在某个图案的空间频谱中，因随机性引起的强度分布的振幅比因周期性引起的频率成分的振幅大的情况下，该图案能够被视为随机性的成分占优势。本实施方式的光扩散层151具有的图案，随机性的成分占优势。
[凸部的高度]
图12是表示对经由光扩散层151出射到空气层16的光的总发光量，针对多个凸部154a的每一个的高度h的依存性进行了计算的结果的图。在图12横轴表示多个凸部154a相对于多个凹部155a的每一个的高度h，纵轴表示经由光扩散层151出射到空气层16的光的总发光量。在作为计算条件，图1以及图2A表示的构成中，将第一微小区域154的折射率以及透明基板14的折射率分别设为1.5、第二微小区域155的折射率以及空气层16的折射率分别设为1.0、第一微小区域154以及第二微小区域155的每一个的单位大小w设为1μm。在图12中，实线的图线示出在本实施方式的光扩散层151的计算结果。另外，虚线的图线示出在以往的光学薄片60的计算结果。
根据图12可以知道高度h在1.5μm以下的范围时，本实施方式的光扩散层151的光的取出效率比以往的光学薄片优秀。从而，多个凸部154a的每一个的高度h，优选的是1.5μm以下。此外，高度h为0.1μm以上的情况下，能够得到比以往的光学薄片优秀的光的取出效率。加之，高度h为0.5μm以上的情况下，能够得到更优秀的光的取出效率。因此，多个凸部154a的每一个的高度h优选为0.1μm以上。此外，多个凸部154a的每一个的高度h，若是0.5μm以上时更为优选。
另外，在本实施方式中多个凸部154a的每一个的高度h设为一定值，不过，也可以随机地设置多个凸部154a的每一个的高度。图13是表示变形例涉及的光学薄片15B的截面图。在图13示出的光学薄片15B中，多个凸部154Ba相对于多个凹部155Ba的每一个的高度是随机的。光透过多个凸部154Ba以及多个凹部155Ba的每一个的时候，在多个凸部154Ba的每一个产生与该高度对应的相位差。此时，以多个凸部154Ba的平均高度来决定透过的光的平均相位差。从而，在这个情况下，只要给透过的光充分的平均相位差，多个凸部154Ba的每一个的高度的平均高度，优选的是在1.5μm以下。
(实施方式1的变形例)
在本变形例中，在图1以及图2A示出的构成中，以比临界角大的角度入射到光扩散层151的光的强度相对于入射到光扩散层151的光的总强度的比例是50％以上。在这个情况下，光扩散层151的图案的空间频率应该满足如下条件。
图14是表示对实施方式1的变形例涉及的经由光漫射层151出射到空气层16的光的总发光量，针对第一微小区域154以及第二微小区域155的每一个的单位大小w的依存性进行了计算的结果的图。作为计算条件设成如下，即，设成在透明基板14只存在以比临界角大的角度行进的光，第一微小区域154的折射率以及透明基板14的折射率分别设为1.5、第二微小区域155的折射率以及空气层16的折射率分别设为1.0。在图14，实线的图线示出在本实施方式的光扩散层151的计算结果。另外，虚线的图线示出在以往的光学薄片60的计算结果。根据图14可以知道，单位大小w在0.6μm～5μm的范围时，本实施方式的光扩散层151的光的取出效率比以往的光学薄片60优秀。将中心发光波长设为λ时，上述的单位大小w的范围成为1.1λ～9.1λ。
从而，本变形例的图案的空间频率的条件，在中心发光波长设为λ，出射侧的空气层16的折射率设为n时，能够显示为如下。即，本实施方式的图案，在该空间频率成分中，0近旁的成分与1/w近旁的成分同时被抑制，该w的范围优选的是1.1n×λ～9.1n×λ。此外，空间频率的峰值位置优选的是1/(2w)近旁。因而，空间频率的峰值位置优选在1/(2×9.1λ×n)＝0.055/(λ×n)以上且1/(2×1.1λ×n)＝0.45/(λ×n)以下的范围。
(实施方式2)
图15A是表示实施方式2涉及的发光装置1C的截面图。如图15A所示，本实施方式的发光装置1C中，夹着光扩散层151C在高折射率层14C的反对侧，设置有保护层(透明基板)16C。光扩散层151C，设置在发光层12与保护层16C之间。保护层16C的折射率例如是1.4～1.65，高折射率层14C的折射率是保护层16C的折射率以上。作为保护层16C的材料，例如能够采用玻璃以及树脂等的透明材料。作为高折射率层14C的材料，例如，能够采用ITO(氧化铟锡)、TiO2(氧化钛)、SiN(氮化硅)、Ta2O5(五氧化钽)、ZrO2(氧化锆)以及树脂等。在光扩散层151C，第一微小区域154的折射率是与高折射率层14C的折射率相同程度的高折射率，作为该材料，例如能够采用玻璃以及树脂等的透明材料。此外，第二微小区域155的折射率，是与保护层16C相同程度的折射率，作为该材料，例如能够采用ITO(氧化铟锡)、TiO2(氧化钛)、SiN(氮化硅)、Ta2O5(五氧化钽)、ZrO2(氧化锆)以及树脂等。
在这里通过计算求出了在本实施方式的光扩散层151C的光的透过率的入射角度依存性。图16是表示对光扩散层151的光的透过率的入射角度依存性进行了计算的结果的图。在图16横轴表示针对光扩散层151C的光的入射角度，纵轴表示透过光扩散层151C的光的透过率。作为计算条件，将第一微小区域154的折射率以及高折射率层14C的折射率分别设为1.75、第二微小区域155的折射率以及保护层16C的折射率分别设为1.5、光扩散层151C的高度h设为1.0μm。在图16中3个虚线的图线分别表示第一微小区域154以及第二微小区域155的每一个的单位大小w是125nm、2μm，5μm的情况下的计算结果。另外，实线的图线示出光扩散层151C不存在的情况下的计算结果。根据图16可以知道，在光扩散层151C不存在的情况下，在超过大约60°的临界角的入射角度时，光的透过率是0，另一方面，在光扩散层151C存在的情况下，即使超过大约60°的临界角的入射角度，透过率也是比0大的值。
下面，通过计算求出了在高折射率层14C光各向同性地存在的情况下，经由光扩散层151C出射到保护层16C的光的总发光量，针对第一微小区域154以及第二微小区域155的每一个的单位大小w的依存性。图17是表示在高折射率层14C光各向同性地存在的情况下，对经由光扩散层151C出射到保护层16C的光的总发光量，针对第一微小区域154以及第二微小区域155的每一个的单位大小w的依存性进行了计算的结果的图。在图17横轴表示第一微小区域154以及第二微小区域155的每一个的单位大小w，纵轴表示经由光扩散层151C出射到保护层16C的光的总发光量。作为计算条件，将第一微小区域154的折射率以及高折射率层14C的折射率分别设为1.75、将第二微小区域155的折射率以及保护层16C的折射率分别设为1.5。在图17中实线的图线表示在本实施方式的光扩散层151C的计算结果。另外，虚线的图线表示在以往的光学薄片60的计算结果。根据图17可以知道，单位大小w在125nm～6μm的范围时，本实施方式的光扩散层151C的光的取出效率比以往的光学薄片60优秀。
加之，通过计算求出了在高折射率层14C仅存在比临界角大的角度来行进的光的情况下，经由光扩散层151C出射到保护层16C的光的总发光量，针对第一微小区域154以及第二微小区域155的每一个的单位大小w的依存性。图18是表示在高折射率层14C仅存在比临界角大的角度行进的光的情况下，对经由光扩散层151C出射到保护层16C的光的总发光量，针对第一微小区域154以及第二微小区域155的每一个的单位大小w的依存性进行了计算的结果的图。根据图18能够知道，单位大小w在1.2μm以上的范围时，本实施方式的光扩散层151C能够获得比以往的光学薄片60优秀的光的取出效率。
根据上述明白了本实施方式的光扩散层151C的图案中，为了改善光的取出效率，单位大小w优选为125nm～6μm。另外，这些单位大小w的范围是光的波长在550nm的情况下的数值范围。因此，在光的中心发光波长设为λ的情况下，为了改善光的取出效率，单位大小w优选为0.23λ～11λ。从而，将中心发光波长设为λ，保护层16C的折射率设为n时，图案的空间频率的条件能够表示为如下。即，本实施方式的图案，在该空间频率成分中，0近旁的成分与1/w近旁的成分同时被抑制，该w的范围优选的是0.23n×λ～11n×λ。此外，空间频率的峰值位置优选的是1/(2w)近旁。因而，空间频率的峰值位置适合在1/(2×11λ×n)＝0.045/(λ×n)以上且1/(2×0.23λ×n)＝2.2/(λ×n)以下的范围。
[光扩散层的制造方法以及构成]
图15B是将图15A的发光装置1C的一部分放大表示的截面图。如图15B所示，在发光装置1C的内部形成光扩散层151C的情况下，保护层16C的表面粘贴了薄片部件(由基板150C、残膜部151Ca’以及第二微小区域155构成)之后，根据以比第二微小区域155高的折射率的树脂填充凹凸的方法，能够形成第一微小区域154以及残膜部151Cb’。
或者，在保护层16C的表面形成残膜部151Ca’以及第二微小区域155之后，通过以比第二微小区域155高的折射率的树脂填充凹凸的方法，能够形成第一微小区域154以及残膜部151Cb’。在这个情况下，高折射率层14C可以不存在，可以在残膜部151Cb’的表面形成透明电极13。
或者在高折射率层14C的表面形成第一微小区域154以及残膜部151Cb’之后，能够通过将不同折射率的树脂填充凹凸的方法，形成第二微小区域155以及残膜部151Ca’。在这个情况下，不需要基板150C。
此外，在直接加工了基板150C的情况下，可以是残膜部151Ca’以及残膜部151Cb’分别不存在的构成。
另外，在本实施方式中，将基板150C、残膜部151Ca’、残膜部151Cb’、第一微小区域154以及第二微小区域155(或这些的一部分)等为了形成凹凸所需要的部件，可以统称为光扩散层151C。
在上述的任一个构成中，都在光扩散层151抑制光的全反射，能够得到改善光的取出效率的效果，所以包含在本发明的范围中。
另外，在第一微小区域154、残膜部151Cb’以及高折射率层14C的折射率比第二微小区域155以及残膜部151Ca’的折射率高的情况下，能够由光扩散层151C抑制光的全反射，得到改善光的取出效率的效果。作为基板150C、第一微小区域154以及残膜部151Ca’的材料，例如可以采用玻璃以及树脂等的透明材料。作为第二微小区域155以及残膜部151Cb’的材料，例如可以采用光折射率玻璃和树脂、无机材料(ITO，TiO2，SiN，Ta2O5，ZrO2等)等的透明材料。
(实施方式3)
图19A是表示实施方式3涉及的发光装置1D的截面图。如图19A所示，本实施方式的发光装置1D具备反射层21、光学薄片22、透明基板23以及发光部24。发光部24例如被设置在透明基板23的内部。光学薄片22被设在反射层21与发光部24之间，例如与所述实施方式1以及2说明的光学薄片15(15A～15C)同样地构成。另外，发光装置1D可以构成为具备光扩散层，以代替光学薄片22。
来自发光部24的光中，以比临界角大的角度行进的光，在透明基板23与外部层25的界面被全反射。这样被全反射的光，在反射层21被反射之后，在光学薄片22通过衍射而扩散。来自光学薄片22的扩散光因为比临界角小的角度行进，所以透过透明基板23取出到外部层25。
从而，在本实施方式中，能够抑制来自发光部24的光因全反射而被封在透明基板23的内部，所以能够改善光的取出效率。
另外，在本实施方式中在透明基板23的内部设置了发光部24，不过，不局限于此，例如也可以在透明基板23的外部设置发光部24。
(实施方式3的变形例)
图19B是表示实施方式3的变形例涉及的发光装置1DA的截面图。如图19B所示，本变形例的发光装置1DA中，发光部24DA以与光学薄片22DA相接的方式，设置在透明基板23DA。另外，透明基板23DA与所述实施方式3相同，以与光学薄片22DA相接的方式被设置。
光学薄片22DA具备光扩散层221。光扩散层221，例如与所述实施方式1以及2说明相同，具有多个凸部222(多个第一微小区域)及多个凹部223(多个第二微小区域)。
将本变形例的光扩散层221的多个凸部222的每一个的高度的分布进行了数值化的数据，进行傅里叶变换而得到的空间频率成分，在光的中心发光波长设为λ，出射侧的外部层25的折射率设为n时，能够表示为如下。即，所述空间频率成分的峰值位置，能够构成为在0.068/(λ×n)以上且2.8/(λ×n)以下的范围。
(实施方式4)
[光学薄片的构成]
图20A是表示实施方式4涉及的光学薄片15E的平面图。图20B是表示对图20A的光扩散层151E的图案进行傅里叶变换的空间频率成分的振幅的图。
图21是用于说明图20A的光扩散层151E的图案的图。如图21所示，在本实施方式的图案中，多个第二微小区域155的配置图案是如下图案：针对在图21的虚线示出的衍射光栅的配置图案，赋予了比衍射光栅的周期p的4分之1的大小大(或第二微小区域155的单位大小w的2分之1的大小大)的位置变动Δr的配置图案。具体而言，例如分别以均等的概率来赋予(1)位置变动Δr＝0、(2)在x方向上的位置变动Δr＝p/2、(3)在y方向上的位置变动Δr＝p/2、(4)在x方向以及y方向上的位置变动Δr＝p/2的共计4种位置变动Δr。
在本实施方式的光扩散层151E的图案中，周期性的成分完全不显现。因此，在本实施方式中能够得到与所述实施方式1相同的效果。从而，本实施方式的光扩散层151E的图案包含在本发明的范围中。
[与衍射光栅的比较]
图22A是表示具有以往的衍射光栅图案的光学薄片20的平面图。图22B是表示对图22A的衍射光栅图案进行傅里叶变换的空间频率成分的振幅的图。
如图22B所示，衍射光栅具有根据干涉效应使入射的光集中在特定的方向的性质。该衍射光栅的性质与在本实施方式的光扩散层151E的图案具有的性质，就是通过衍射使入射的光扩散这样的性质不同。
另外，衍射光栅因为波长依存性大，所以将衍射光栅适用在发光装置的情况下，根据看发光装置的角度(视角)而产生颜色偏差以及亮度偏差。因此，很难将采用了衍射光栅的发光装置适用于显示器以及照明用光源。
[与以往的光学薄片的比较]
图23A是表示具有以往的衍射光栅图案的光学薄片30的平面图。图23B是表示对图23A的衍射光栅图案进行傅里叶变换的空间频率成分的振幅的图。图24A是表示给以往的衍射光栅赋予了随机性的光学薄片40的平面图。图24B是表示对图24A的图案进行傅里叶变换的空间频率成分的图。
图24A示出的光学薄片40通过将多个第一微小区域411以及多个第二微小区域412，分别以以下说明的规则配置而形成。图25是用于说明图24A的光学薄片40的图案的图。如图25所示，在光学薄片40的图案中，多个第二微小区域412的配置图案是如下图案：针对在图25的虚线示出的衍射光栅的配置图案，赋予了大小为衍射光栅的周期p的4分之1的大小以下(或单位大小w的2分之1的大小以下)的位置变动Δr的配置图案。具体而言，例如分别以均等的概率来赋予(1)位置变动Δr＝0、(2)在x方向上的位置变动Δr＝p/4、(3)在y方向上的位置变动Δr＝p/4、(4)在x方向以及y方向上的位置变动Δr＝p/4的共计4种位置变动Δr(例如，参考专利文献4)。
然而，图24A示出的图案中，显现周期性的成分。在图24A示出的图案中，因周期性引起的频率成分的振幅比因随机性引起的频率成分大，所以能够视为衍射光栅，其性质与本实施方式的图案的性质不同。
(实施方式5)
图26A是表示实施方式5涉及的光学薄片15F的平面图。图26B是表示构成图26A的光扩散层151F的四种单位构造体156、157、158、159的平面图。图26C是表示对图26A的光扩散层151F的图案进行傅里叶变换的空间频率成分的振幅的图。
本实施方式的光扩散层151F具有分别配置了多个第一单位构造体156、多个第二单位构造体157、多个第三单位构造体158以及多个第四单位构造体159的图案。如图26C所示，本实施方式的图案中不存在0近旁的空间频率，即不存在作为从光扩散层151F出射的0级光的非扩散光的出射方向近旁的扩散光。因此，在本实施方式中也能得到与所述实施方式1同样的效果。
(实施方式6)
图27A是表示实施方式6涉及的光学薄片15G的平面图。图27B是表示构成图27A的光扩散层151G的两种单位构造体160、161的平面图。图27C是表示对图27A的光扩散层151G的图案进行傅里叶变换的空间频率成分的振幅的图。
本实施方式的光扩散层151G具有分别配置了多个第一单位构造体160以及多个第二单位构造体161的图案。如图27C所示，本实施方式的图案中不存在0近旁的空间频率，即不存在作为从光扩散层151G出射的0级光的非扩散光的出射方向近旁的扩散光。因此，在本实施方式中也能得到与所述实施方式1同样的效果。
图27D是表示对图27A的图案进行傅里叶变换而得到的空间频率中，某个方位的一维分布的图。如图27D所示，在本实施方式的图案的空间频率成分中，在比1/(2w)略高的空间频率具有峰值。加之，在该图案的空间频率成分中，在1/w近旁的高空间频率以及在0近旁的低空间频率分别被抑制。即，具有1/w近旁以及0近旁的空间频率被抑制，并且以比1/(2w)略高的空间频率为峰值的山的形状的强度分布。该强度分布曲线的半值宽度是1/(2w)左右。
图27E是表示在光扩散层151G设在透明基板14的表面的情况下，对经由光扩散层151G出射到空气层16的光的总发光量，针对第一微小区域以及第二微小区域的每一个的单位大小w的依存性进行了计算的结果的图。作为计算条件，在与图1示出的构成相同的构成中，将第一微小区域的折射率以及透明基板14的折射率分别设为1.5、第二微小区域的折射率以及空气层16的折射率分别设为1.0。在图27E中，实线的图线表示在本实施方式的光扩散层151G的计算结果。另外，虚线的图线表示在以往的光学薄片60的计算结果。根据图27E可以知道，单位大小w在100nm～4μm的范围时，本实施方式的光扩散层151G的光的取出效率比以往的光学薄片60优秀。
图27F是表示光扩散层151G设在高折射率层14C和保护层16C之间的情况下，对经由光扩散层151G出射到保护层16C的光的总发光量，针对第一微小区域以及第二微小区域的每一个的单位大小w的依存性进行了计算的结果的图。作为计算条件，在与图15A示出的构成相同的构成中，将第一微小区域的折射率以及高折射率层14C的折射率分别设为1.75、第二微小区域的折射率以及保护层16C的折射率分别设为1.5。在图27F中，实线的图线表示在本实施方式的光扩散层151G的计算结果。另外，虚线的图线表示在以往的光学薄片60的计算结果。根据图27F可以知道，单位大小w在125nm～6μm的范围时，本实施方式的光扩散层151G的光的取出效率比以往的光学薄片60优秀。
(实施方式7)
图28A是表示实施方式7涉及的光学薄片15H的平面图。图28B是表示构成图28A的光扩散层151H的四种单位构造体162、163、164、165的平面图。图28C是表示对图28A的光扩散层151H的图案进行傅里叶变换的空间频率成分的振幅的图。
本实施方式的光扩散层151H具有分别配置了多个第一单位构造体162、多个第二单位构造体163、多个第三单位构造体164以及多个第四单位构造体165的图案。如图28C所示，本实施方式的图案中不存在0近旁的空间频率，即不存在作为从光扩散层151H出射的0级光的非扩散光的出射方向近旁的扩散光。因此，在本实施方式中也能得到与所述实施方式1同样的效果。
(实施方式8)
图29A是表示实施方式8涉及的光学薄片15I的平面图。图29B是表示对图29A的光扩散层151I的图案进行傅里叶变换的空间频率成分的振幅的图。
在本实施方式中，光扩散层151I具有配置了多个平面视时正六边形的单位构造体的图案。如图29B所示，本实施方式的图案中不存在0近旁的空间频率，即不存在作为从光扩散层151I出射的0级光的非扩散光的出射方向近旁的扩散光。因此，在本实施方式中也能得到与所述实施方式1同样的效果。
另外，为了与本实施方式的图案相比较，对按照以往的不规则图案配置了多个平面视时正六边形的单位构造体的情况进行说明。图30A是表示在以往的不规则图案中配置了多个正六边形的单位构造体的情况下的光学薄片50的平面图。图30B是表示对图30A的光学薄片50的不规则图案进行傅里叶变换的空间频率成分的振幅的图。可以知道在图30B示出的不规则图案中，存在0近旁的空间频率，即存在作为从光学薄片50出射的0级光的非扩散光的出射方向近旁的扩散光。
(实施方式8的变形例)
图31A是表示实施方式8的变形例涉及的光学薄片15IA的平面图。图31B是表示对图31A的光扩散层151IA的图案进行傅里叶变换的空间频率成分的振幅的图。
如图31A所示，在本实施方式中，光扩散层151IA是具有配置了多个平面视时正六边形的单位构造体的图案。另外，本变形例的图案是与所述实施方式8不同的图案。
如图31B所示，本实施方式的图案中不存在0近旁的空间频率，即不存在作为从光扩散层151IA出射的0级光的非扩散光的出射方向近旁的扩散光。因此，在本实施方式中也能得到与所述实施方式1同样的效果。
(实施方式9)
图32A是表示实施方式9涉及的光学薄片15J的平面图。图32B是表示构成图32A的光扩散层151J的两种单位构造体166、167的平面图。图32C是沿着图32B中的B-B线进行了切断的第一单位构造体166的截面图。图32D是表示第一单位构造体166的斜视图。图32E是表示对图32A的光扩散层151J的图案进行傅里叶变换的空间频率成分的振幅的图。
在本实施方式中，光扩散层151J具有分别配置了多个第一单位构造体166以及多个第二单位构造体167的图案。
第一单位构造体166由将4个第一微小区域166a、4个第二微小区域166b、4个第三微小区域166c以及4个第四微小区域166d，按照第一配置图案配置而形成。第一单位构造体166具有平面视时四边形(正方形)的形状。
第二单位构造体167由将4个第一微小区域166a、4个第二微小区域166b、4个第三微小区域166c以及4个第四微小区域166d，按照与上述第一配置图案不同的第二配置图案配置而形成。第二单位构造体167具有平面视时四边形(正方形)的形状。
如图32C以及图32D所示，第一微小区域166a的高度最高，第二微小区域166b的高度为第二，第三微小区域166c的高度为第三，第四微小区域166d的高度最低。
如图32E所示，本实施方式的图案中不存在0近旁的空间频率，即不存在作为从光扩散层151J出射的0级光的非扩散光的出射方向近旁的扩散光。因此，在本实施方式中也能得到与所述实施方式1同样的效果。
(实施方式10)
图33A是表示实施方式10涉及的光学薄片15K的平面图。图33B是表示对图33A的光扩散层151K的图案进行傅里叶变换的空间频率成分的振幅的图。
如图33A所示，本实施方式的光学薄片15K的光扩散层151K具有分别配置了多个第一微小区域168a(即图33A中用白色示出的区域)、多个第二微小区域168b(即图33A中用灰色示出的区域)以及多个第三微小区域168c(即图33A中用黑色示出的区域)的图案。第一微小区域168a和第三微小区域168c分别具有平面视时正六边形的形状。例如，第一微小区域168a的高度最高，第二微小区域168b的高度为第二，第三微小区域168c的高度最低。
如图33B所示，本实施方式的图案中不存在0近旁的空间频率，即不存在作为从光扩散层151K出射的0级光的非扩散光的出射方向近旁的扩散光。因此，在本实施方式中也能得到与所述实施方式1同样的效果。
(实施方式11)
图34A是表示实施方式11涉及的光学薄片15L的平面图。图34B是表示对图34A的光扩散层151L的图案进行傅里叶变换的空间频率成分的振幅的图。
如图34A所示，本实施方式的光学薄片15L的光扩散层151L具有分别配置了多个第一微小区域169a(即图34A中用白色示出的区域)、多个第二微小区域169b(即图34A中用灰色示出的区域)以及多个第三微小区域169c(即图34A中用黑色示出的区域)的图案。第一微小区域169a和第三微小区域169c分别具有平面视时四边形的形状。例如，第一微小区域169a的高度最高，第二微小区域169b的高度为第二，第三微小区域169c的高度最低。
如图34B所示，本实施方式的图案中不存在0近旁的空间频率，即不存在作为从光扩散层151L出射的0级光的非扩散光的出射方向近旁的扩散光。因此，在本实施方式中也能得到与所述实施方式1同样的效果。
(实施方式12)
图35A是将实施方式12涉及的光学薄片15M的一部分放大表示的平面图。图35B是表示构成图35A的光扩散层151M的2种单位构造体170、171的平面图。图35C是沿着图35A中的C-C线进行了切断的光扩散层151M的截面图。
如图35A所示，本实施方式的光学薄片15M的光扩散层151M具有分别配置了多个第一单位构造体170以及多个第二单位构造体171的图案。
如图35B所示，第一单位构造体170，通过将高度不同的多个种类的微小区域，即2个第一微小区域172a(即图35B中用白色示出的区域)、2个第二微小区域172b(即图35B中用浅灰色示出的区域)、2个第三微小区域172c(即图35B中用深灰色示出的区域)以及2个第四微小区域172d(即图35B中用黑色示出的区域)，按照第一配置图案配置而形成。第一微小区域172a至第四微小区域172d分别具有平面视时四边形(正方形)的形状。第一单位构造体170作为整体具有平面视时四边形(正方形)的多阶形状。
第二单位构造体171由将高度不同的多种微小区域，即2个第一微小区域172a、2个第二微小区域172b、2个第三微小区域172c以及2个第四微小区域172d，按照与上述第一配置图案不同的第二配置图案配置而形成。第二单位构造体171作为整体具有平面视时四边形(正方形)的多阶形状。
如图35C所示，第一微小区域172a的高度最高，第二微小区域172b的高度为第二，第三微小区域172c的高度为第三，第四微小区域172d的高度最低。另外，以第四微小区域172d的高度为基准，将第三微小区域172c的高度设为h0时，第二微小区域172b的高度是2h0，第一微小区域172a的高度是3h0。
加之，如图35C所示，第一微小区域172a的单位大小w2比第二微小区域172b的单位大小w1小。此外，第四微小区域172d的单位大小w2比第三微小区域172c的单位大小w1小。
图35D是表示实施方式12涉及的经由光扩散层151M出射到空气层的光的总发光量，针对单位大小w2与单位大小w1的比的依存性进行了计算的结果的图。在图35D，横轴示出单位大小w2与单位大小w1的比w2/w1，纵轴示出经由光扩散层151M出射到空气层的光的总发光量。作为计算条件，将多阶形状的第一单位构造体170(或第二单位构造体171)的1阶的高度h0设为300nm。在图35D中，5个图线分别示出第二微小区域172b(或第三微小区域172c)的单位大小w1为1.2μm、1.5μm、2.0μm、2.5μm、3.0μm的情况下的计算结果。
根据图35D可以知道在本实施方式的光扩散层151M中，单位大小w2与单位大小w1的比w2/w1在0.4～1.0范围时，能够得到优秀的光的取出效率。
(实施方式13)
图36A是表示实施方式13涉及的发光装置1N的截面图。如图36A所示，本实施方式的发光装置1N是按照电极11、发光层12(具有发光部24)、透明电极13、光扩散层151、透明基板14以及辅助光学薄片18的顺序层叠了这些的发光装置。关于电极11、发光层12、透明电极13、透明基板14以及光扩散层151的每一个的构成与所述实施方式1相同，所以省略对这些的说明。
辅助光学薄片18被设在透明基板14的表面。辅助光学薄片18具有组合了作为光取出构造的光扩散层181以及微透镜182的构造。光扩散层181被设在透明基板14的表面，例如具有与光学薄片15的光扩散层151同样的光扩散功能。微透镜182被设在光扩散层181的表面。在微透镜182的表面，二维地配置有凸形状的多个透镜部182a。
在发光部24产生的光的一部分透过透明电极13之后，入射到光扩散层151。此外，在发光部24产生的光的一部分，在电极11反射之后，透过透明电极13入射到光扩散层151。入射到光扩散层151的光的至少一部分，通过衍射而扩散之后，透过透明基板14。透过了透明基板14的光，入射到辅助光学薄片18。入射到辅助光学薄片18的光的至少一部分，通过衍射而扩散之后，取出到发光装置1N的外部的空气层16。
在本实施方式中，除了光扩散层151之外还设有辅助光学薄片18，所以能够进一步提高光的取出效率。
(实施方式13的变形例)
图36B是表示实施方式13的变形例涉及的发光装置1P的截面图。如图36B所示，在本实施方式的发光装置1P中，辅助光学薄片18P具有组合了作为光取出构造的衍射光栅183以及角锥状构造184的构造。衍射光栅183被设在透明基板14的表面，具有对入射的光进行衍射的功能。角锥状构造184被设在衍射光栅183的表面。角锥状构造184的表面，二维地配置有角锥形状(四角锥形状)的多个角锥状部184a。
在本实施方式中，也是除了光扩散层151之外还设有辅助光学薄片18P，能够进一步提高光的取出效率。
另外，在本变形例中，辅助光学薄片181P由组合衍射光栅183以及角锥状构造184而构成，不过不仅限为此。例如，辅助光学薄片具有的构造可以是上述的光扩散层181、微透镜182、衍射光栅183以及角锥状构造184中任意组合两个以上的构造。或者，辅助光学薄片具有的构造可以是上述的光扩散层181、微透镜182、衍射光栅183以及角锥状构造184中的任一个的构造。还有，可以采用具有使光扩散的微粒子的光扩散层，以代替上述的光扩散层181。
以上，根据实施方式对本发明的一个或者多个方案涉及的光学薄片、发光装置、光学薄片的制造方法以及发光装置的制造方法进行了说明，不过，本发明不被这些实施方式所限定。只要不超出本发明的宗旨，则本领域技术人员想出的各种变形例实施在各个实施方式的例子，对不同实施方式中的构成要素进行组合而构筑的例子也都包括在本发明的范围中。
在所述实施方式中，从发光装置光出射的层由空气层或者保护层来构成，但是不限定为此，例如也可以由液体层来构成。
在所述实施方式中，为了使透过多个第一微小区域的每一个的光与透过多个第二微小区域的每一个的光之间产生相位差，以凸部构成了第一微小区域，以凹部构成了第二微小区域，但是，例如可以将第一微小区域以及第二微小区域分别由第一介质以及第二介质来构成，该第一介质与第二介质具有相同的高度且具有不同的折射率。
在所述实施方式中示出了光学薄片或者光扩散层只有一层的例子，但是，在由于全反射发生光的损失的界面存在多个的情况下，光学薄片或者光扩散层可以存在多个，其中至少1处采用了与所述实施方式相同的光学薄片或者光扩散层的情况下，就包含在本发明的范围中。此外，也可以在发光装置的内部存在多个层的光学薄片或者光扩散层。
在所述实施方式中，第一微小区域以及第二微小区域分别构成为平面视时四边形，但是第一微小区域以及第二微小区域的每一个的形状可以适当地变更。例如第一微小区域及第二微小区域的每一个的形状能够以截锥形或者圆锥形等构成。或者，将第一微小区域以及第二微小区域的每一个的截面形状的角的部分构成为弧状。实际上，通过切削加工以及半导体制程等加工精密级的构造的时候会有如下情况，即角的部分被加工成弧状，或者阶梯部分被加工为斜面状。加工光扩散层的时候，即使这些因素产生的情况下，只要不失去所述图案的性质，具有角的部分被加工成弧状的第一微小区域以及第二微小区域的光学薄片也包含在本发明的范围中。
本发明涉及的发光装置，例如能够作为平板显示屏、液晶显示装置用背光灯以及照明用光源等来适用。此外，本发明涉及的光学薄片能够适用于上述的发光装置。
符号说明
1，1C，1D，1DA，1N，1P 发光装置
11 电极
12 发光层
13 透明电极
14，23，23DA，61 透明基板
14C 高折射率层
15，15A，15B，15C，15E，15F，15G，15H，15I，15IA，15J，15K，15L，15M，20，22，22DA，30，40，50，60 光学薄片
16 空气层
16C 透明基板
18，18P 辅助光学薄片
21 反射层
24，24DA 发光部
25 外部层
150 基板
151，151A，151C，151E，151F，151G，151H，151I，151IA，151J，151K，151L，151M，181，221 光扩散层
151’，151Ca’，151Cb’ 残膜部
152，156，160，162，166，170 第一单位构造体
153，157，161，163，167，171 第二单位构造体
154，166a，168a，169a，172a，411，601 第一微小区域
154a，154Ba，222 凸部
155，166b，168b，169b，172b，412，602 第二微小区域
155a，155Ba，223 凹部
158，164 第三单位构造体
159，165 第四单位构造体
166c，168c，169c，172c 第三微小区域
166d，172d 第四微小区域
182 微透镜
182a 透镜部
183 衍射光栅
184 角锥状构造
184a 角锥状部

Claims (18)

1.一种光学薄片，具备：
光扩散层，使入射的光的至少一部分通过衍射而扩散，
由所述光扩散层扩散的扩散光，以与非扩散光的出射方向不同的方向为中心来扩散，所述非扩散光是不由所述光扩散层扩散而通过的光。
2.一种光学薄片，具备：
光扩散层，使入射的光的至少一部分通过衍射而扩散，
所述光扩散层具有多个第一微小区域以及多个第二微小区域，
所述多个第一微小区域以及所述多个第二微小区域被构成为，透过所述多个第一微小区域的每一个的光与透过所述多个第二微小区域的每一个的光之间产生相位差，
将入射到所述光扩散层的光的中心发光波长设为λ、与所述光扩散层相接的光的出射侧的层的折射率设为n时，由所述多个第一微小区域以及所述多个第二微小区域形成的图案的空间频率成分，在空间频率为0.068/(λ×n)以上且2.8/(λ×n)以下时具有峰值。
3.一种光学薄片，具备：
光扩散层，使入射的光的至少一部分通过衍射而扩散，
所述光扩散层具有多个第一微小区域以及多个第二微小区域，
所述多个第一微小区域以及所述多个第二微小区域被构成为，透过所述多个第一微小区域的每一个的光与透过所述多个第二微小区域的每一个的光之间产生相位差，
在以比临界角大的角度入射到所述光扩散层的光的强度相对于入射到所述光扩散层的光的总强度的比例是50％以上的情况下，将入射到所述光扩散层的光的中心发光波长设为λ、与所述光扩散层相接的光的出射侧的层的折射率设为n时，由所述多个第一微小区域以及所述多个第二微小区域形成的图案的空间频率成分，在空间频率为0.055/(λ×n)以上且0.45/(λ×n)以下时具有峰值。
4.如权利要求2或者3所述的光学薄片，
构成所述多个第一微小区域的材料的折射率与构成所述多个第二微小区域的材料的折射率不同。
5.如权利要求4所述的光学薄片，
所述多个第一微小区域分别是具有平坦的面的凸部，
所述多个第二微小区域分别是具有平坦的面的凹部，
所述多个凸部相对于所述多个凹部的平均高度是1.5μm以下。
6.如权利要求1至5的任一项所述的光学薄片，
由所述光扩散层扩散的扩散光，从所述光扩散层向多个方向出射，
多个所述扩散光的每一个，以与非扩散光的出射方向不同的方向为中心来扩散，所述非扩散光是不由所述光扩散层扩散而通过的光。
7.一种发光装置，具备：
发出光的发光部；以及
光扩散层，来自所述发光部的光入射到该光扩散层，
所述光扩散层具有多个第一微小区域以及多个第二微小区域，
所述多个第一微小区域以及所述多个第二微小区域被构成为，透过所述多个第一微小区域的每一个的光与透过所述多个第二微小区域的每一个的光之间产生相位差，
将入射到所述光扩散层的光的中心发光波长设为λ、与所述光扩散层相接的光的出射侧的层的折射率设为n时，由所述多个第一微小区域以及所述多个第二微小区域形成的图案的空间频率成分，在空间频率为0.068/(λ×n)以上且2.8/(λ×n)以下时具有峰值。
8.一种发光装置，具备：
发出光的发光部；以及
光扩散层，来自所述发光部的光入射到该光扩散层，
所述光扩散层具有多个第一微小区域以及多个第二微小区域，
所述多个第一微小区域以及所述多个第二微小区域被构成为，透过所述多个第一微小区域的每一个的光与透过所述多个第二微小区域的每一个的光之间产生相位差，
在以比临界角大的角度入射到所述光扩散层的光的强度相对于入射到所述光扩散层的光的总强度的比例是50％以上的情况下，将入射到所述光扩散层的光的中心发光波长设为λ、与所述光扩散层相接的光的出射侧的层的折射率设为n时，由所述多个第一微小区域以及所述多个第二微小区域形成的图案的空间频率成分，在空间频率为0.055/(λ×n)以上且0.45/(λ×n)以下时具有峰值。
9.如权利要求7或者8所述的发光装置，
该发光装置具备使来自所述发光部的光透过的透明基板，
所述光扩散层，被设在所述透明基板的表面。
10.如权利要求7或者8所述的发光装置，
该发光装置具备使来自所述发光部的光透过的透明基板，
在所述发光部与所述透明基板之间设有所述光扩散层。
11.如权利要求10所述的发光装置，
所述光扩散层以与所述透明基板相接的方式被设置。
12.如权利要求10或者11所述的发光装置，
该发光装置还具备辅助光学薄片，该辅助光学薄片被设在所述透明基板的表面，
所述辅助光学薄片具有的构造是光扩散层、衍射光栅、微透镜以及角锥状构造中的任一个的构造、或者是对所述光扩散层、所述衍射光栅、所述微透镜以及所述角锥状构造中的两个以上进行了组合的构造。
13.如权利要求7或者8所述的发光装置，
该发光装置还具备反射来自所述发光部的光的反射层，
所述光扩散层被设在所述反射层与所述发光部之间。
14.如权利要求7至13的任一项所述的发光装置，
所述发光装置是有机电致发光元件。
15.一种发光薄片，具备：
光扩散层，具有多个凸部以及多个凹部，
将入射到所述光扩散层的光的中心发光波长设为λ、与所述光扩散层相接的光的出射侧的层的折射率设为n时，针对将所述光扩散层的所述多个凸部的每一个的高度的分布进行了数值化的数据，进行傅里叶变换而得到的空间频率成分，在空间频率为0.068/(λ×n)以上且2.8/(λ×n)以下时具有峰值。
16.一种发光装置，具备：
光扩散层，具有多个凸部以及多个凹部，
将入射到所述光扩散层的光的中心发光波长设为λ、与所述光扩散层相接的光的出射侧的层的折射率设为n时，针对将所述光扩散层的所述多个凸部的每一个的高度的分布进行了数值化的数据，进行傅里叶变换而得到的空间频率成分，在空间频率为0.068/(λ×n)以上且2.8/(λ×n)以下时具有峰值。
17.一种光学薄片的制造方法，该方法是权利要求1至6、以及15的任一项所述的光学薄片的制造方法，
该方法包括通过分别配置多个第一单位构造体和多个第二单位构造体来形成光扩散层的步骤，所述第一单位构造体是按照第一配置图案配置至少两种微小区域来形成的，所述第二单位构造体是按照与所述第一配置图案不同的第二配置图案配置所述至少两种微小区域来形成的。
18.一种发光装置的制造方法，该方法是权利要求7至14、以及16的任一项所述的发光装置的制造方法，该方法包括如下步骤：
在透明基板上形成凹凸形状的步骤；以及
以与所述透明基板的折射率不同的折射率的材料来填充所述凹凸形状，从而形成光扩散层的步骤。
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