CN105144846A - 有机电致发光元件以及使用有机电致发光元件的照明装置 - Google Patents

Abstract

本公开内容涉及有机电致发光元件，其包括：具有光透射属性的衬底；光漫射层；光透射电极；光反射电极；以及发光层。对于作为所述光反射电极的第一个最接近的发光层的第一发光层E1，满足下述表达式(2)所定义的关系，[公式1]<maths num="0001"></maths>其中，λ_m表示加权平均发射波长，φ(λ_m)表示相移，n_m(λ_m)表示填充所述光反射电极与所述第一发光层之间的间隔的介质的平均折射率，d_m表示从所述光反射电极到所述第一发光层的距离。m等于1。l是等于或大于0的整数。

Description

有机电致发光元件以及使用有机电致发光元件的照明装置

技术领域

本发明涉及有机电致发光元件、以及使用该有机电致发光元件的照明装置。

背景技术

在有机电致发光元件(下文被称为“有机EL元件”)的一般已知结构中，由透明电极构成的阳极、空穴传输层、发光层、电子注入层和阴极按该顺序堆叠在透明衬底的表面上。在该有机EL元件中，响应于在阳极与阴极之间施加电压而在有机发光层中产生光，并且所产生的光通过透明电极和透明衬底并出射到外部。

通常，有机EL元件具有处于大约20％到30％的范围内的光耦出效率。这种低光耦出效率意味着所产生的光的总量的70％到80％未能有效地为光发射做出贡献。这是因为，由于具有不同折射率的材料之间的界面处的全反射、材料的光吸收等，光不能有效地传播到观测光发射的外部。因此，可以认为光耦出效率的提高使得有机EL元件的效率大幅提高。

人们主动进行研究和开发以改善光耦出效率。尤其是，人们已经做出了很多努力来提高在有机层中产生并抵达衬底层的光的量。通常，有机层的折射率等于或大于大约1.7，并且正常情况下充当衬底的玻璃层的折射率大约为1.5。因此，由有机层与玻璃层(薄膜波导模式)之间的界面处的全反射导致的损失可能达到所辐射的光的总量的大约50％。鉴于此，有可能通过降低由有机层与衬底之间的全反射所导致的损失来提高有机EL元件的光耦出效率。

在有机层与衬底之间提供一个或多个衍射光栅被认为是用于降低全反射损失的方法。例如，专利文献1(JP2991183B2)提出了通过利用一个或多个衍射光栅改变光线的角度来提取较大量的光。

此外，使用干涉也被认为是用于提高光耦出效率的手段之一。例如，专利文献2(JP2004-165154A)公开了通过使用考虑到相位差的干涉来调整光学厚度，从而使光的分量最大化。

发明内容

技术问题

然而，在有机EL元件中，很难说上述专利文献中公开的光学设计也能够充分地提高光耦出效率。需要能够比上述设计更能提高光耦出效率的结构。

根据专利文献1中公开的方法，预计衍射光栅引起光耦出效率的提高。专利文献1中公开的方法所形成的结构仅适用于具有特定波长并且处于特定方向的光。因此，专利文献1中公开的方法并不总是被设计成适用于具有在所有方向发射的多个波长的光通量的提高。就表现出多个发射颜色或宽光谱的发光层而言，由取决于视角的色度偏差引起的副作用变得极大。例如，这可能引起颜色根据视角变化并且外观变差的视角依赖性问题。

专利文献2中公开的方法被设计为使得光的沿正面方向从衬底出射到外部的分量的量最大化。然而，可以认为并未提取所有的光线，并且因此需要更大地提高光耦出效率。

近来，进一步增大有机EL元件的亮度和效率以及延长其寿命一直被认为是重要的问题，并且因而具有包括多个发光层的堆叠体的结构的有机EL元件吸引了人们的注意力。例如，在具有多单元结构的有机EL元件中，使多个发光层与位于其间的被称为中间层的导电层串联连接。由此，有可能实现高亮度、高效率和长寿命，同时保持薄光源的优点，这是有机电致发光元件的特征之一。通过降低电流密度来获得相同的亮度，有可能实现效率的增大和寿命的延长。然而，在提供了增大亮度和延长寿命的优点的包括多个发光层的结构中，这种结构需要多个发光位置和/或多个发光波长。因此，使用专利文献1和专利文献2的方法来设定优选的厚度条件变得更难。

考虑到上述不足，本发明旨在提出一种有机EL元件和一种照明装置，它们具有增强的光耦出效率和降低的视角依赖性。

问题解决方案

根据本发明的一个实施例的有机电致发光元件包括：

具有光透射属性的衬底；

处于衬底的表面上的光漫射层；

处于光漫射层的表面上的光透射电极；

与光透射电极配对的光反射电极；以及

处于光透射电极与光反射电极之间的一个或多个发光层，

包括作为光反射电极的第m个最接近的发光层的第m发光层的一个或多个发光层，其中，m是等于或大于1的整数；

λm表示第m发光层的加权平均发射波长；

φm表示由第m发光层所产生的光的由光反射电极所引起的相移，其由下述表达式(1)定义：

[公式1]

$\mathrm{\&phi;}\left({\mathrm{\&lambda;}}_m\right)={\tan }^{-1}\left\{\frac{2(n_s{k}_r-n_r{k}_s)}{{n_s}^2-{n_r}^2+{k_s}^2-{k_r}^2}\right\}---\left(1\right)$

其中，n_s和k_s分别表示与光反射电极接触的层的折射率和消光系数，并且n_r和k_r分别表示光反射电极的折射率和消光系数，并且n_s、n_r、k_s和k_r都是λ_m的函数；

由n_m(λ_m)表示填充光反射电极于第m发光层之间的间隔的介质的平均折射率；

由dm表示从光反射电极到第m发光层的距离；并且

在m＝1时，被定义为第m发光层的至少第一多个发光层满足由下述表达式(2)定义的关系：

[公式2]

$\mathrm{\&phi;}\left({\mathrm{\&lambda;}}_m\right)\&times;\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_m}{4\mathrm{\&pi;}}+\frac{l+0.1}{2}{\mathrm{\&lambda;}}_m\&le;n_m\left({\mathrm{\&lambda;}}_m\right)\&times;d_m\&le;\mathrm{\&phi;}\left({\mathrm{\&lambda;}}_m\right)\&times;\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_m}{4\mathrm{\&pi;}}+\frac{l+0.5}{2}{\mathrm{\&lambda;}}_m---\left(2\right)$

其中，l是等于或大于0的整数。

优选地，在前述有机电致发光元件中，多个发光层相互隔开，并且多个发光层均满足由上述表达式(2)定义的关系。

优选地，在前述有机电致发光元件中，表示一个或多个发光层的平均折射率的n_a和表示衬底的折射率的n_b满足n_a>n_b的关系，由角度θ表示从一个或多个发光层到达光漫射层的光相对于光反射层的入射角；并且色差Δu'v'的绝对值等于或小于0.1，色差被定义为采用满足下述表达式(3)所表示的条件的角度θ处的入射光的u'v'坐标所表示的色度与采用正面方向的入射光的u'v'坐标所表示的色度之间的差，

[公式3]

$\mathrm{\&theta;}={\sin }^{-1}\left(\frac{n_b}{n_a}\right)---\left(3\right)$

优选地，在前述有机电致发光元件中，光漫射层包括第一透明材料层和第二透明材料层，它们按该顺序从衬底布置；第二透明材料层具有比衬底的折射率高的折射率；并且向第一透明材料层与第二透明材料层之间的界面提供不平坦结构。

优选地，在前述有机电致发光元件中，对于可见波长范围，第一透明材料层具有处于1.3到1.5的范围内的折射率。

优选地，在前述有机电致发光元件中，对于可见波长范围，第二透明材料层具有等于或大于1.75的折射率。

优选地，在前述有机电致发光元件中，不平坦结构是由被布置在平面中的突起部分或凹陷部分的集合限定的。

优选地，在前述有机电致发光元件中，光漫射层具有透镜阵列结构，透镜阵列结构包括均为半椭圆体的透镜，所述半椭圆体以垂直于具有半径R1并且平行于衬底表面的虚圆的方向从该虚圆突出，从而具有高度R2，并且高度R2等于或大于半径R1的0.8倍，并且等于或小于半径R1的4倍。

优选地，在前述有机电致发光元件中，就突起部分或凹陷部分的集合的任何部分而言，在从垂直于衬底表面的方向来看时，内切椭圆的轴向长度或者内切圆的直径处于0.4μm到4μm的范围内。

优选地，在前述有机电致发光元件中，在由λ_all表示来自一个或多个发光层的全部光的加权平均发射波长时，内切椭圆的轴向长度或者内切圆的直径的最小值等于或小于λ_all的两倍。

优选地，在前述有机电致发光元件中，突起部分或凹陷部分的集合具有被划分成区段的阵列的平面，突起部分或凹陷部分是通过被单独地分配至从阵列中随机选出的区段来布置的。

优选地，在前述有机电致发光元件中，突起部分被布置为使得通过被单独分配至同一方向上的阵列的连续区段来布置的突起部分的数量不大于预定数量；并且凹陷部分被布置为使得通过被单独分配至同一方向上的阵列的连续区段来布置的凹陷部分的数量不大于预定数量。

优选地，前述有机电致发光元件还包括处于衬底的与光漫射层相反的表面上的光耦出层。

根据本发明的一个实施例的照明装置包括前述有机电致发光元件的其中之一。

本发明的有利效果

由于本发明的原因，使用基于对角方向的光的光学干涉并且因此能够有效率地增大出射到外部的光的量。因此，有可能获得具有增强的光耦出效率和降低的视角依赖性并且由此具有卓越的发光属性的有机EL元件和照明装置。

附图说明

图1是示出有机电致发光元件的一个实施例的示例的示意性截面。

图2是示出有机电致发光元件的一个实施例的另一个示例的示意性截面。

图3是示出有机电致发光元件的一个实施例的另一个示例的示意性截面。

图4是示出有机电致发光元件的一个实施例的另一个示例的示意性截面。

图5是示出有机电致发光元件的一个实施例的另一个示例的示意性截面。

图6是示出有机电致发光元件的模型的示意性截面。

图7是示出光提取方向与光强之间的关系的曲线图。

图8是示出光提取方向与光的量之间的关系的曲线图。

图9是示出发光层的位置与有机电致发光元件的模型的光强之间的关系的曲线图。

图10是示出发光层的位置(因数A)与有机电致发光元件的模型的光强之间的关系的曲线图。

图11是示出第一发光层的位置(因数A)与光耦出效率之间的关系的曲线图。

图12是示出第二发光层的位置(因数A)与光耦出效率之间的关系的曲线图。

图13是示出第一发光层的位置(因数A)与色差之间的关系的曲线图。

图14是示出第二发光层的位置(因数A)与色差之间的关系的曲线图。

图15是示出测量色差的方法的示例的示意性截面。

图16是示出折射率与第二透明材料层的光耦出效率之间的关系的曲线图。

图17是示出折射率与第一透明材料层的光耦出效率之间的关系的曲线图。

图18A是示出不平坦结构及其平面图的示例的解释性视图。图18B是示出不平坦结构及其区段的示例的解释性视图。

图19A是示出不平坦结构及其平面图的另一示例的解释性视图。图19B是示出不平坦结构及其平面图的另一示例的解释性视图。

图20A是示出不平坦结构的块(区段)的布置的解释性视图。图20B是示出不平坦结构的块(区段)的其它布置的解释性视图。图20C是示出不平坦结构的块(区段)的其它布置的解释图。

图21A是示出不平坦结构的一个示例的平面图。图21B是示出用于计算不平坦结构的平均间距的椭圆的解释性视图。

图22是示出不平坦结构的另一个示例的平面图。

图23A是示出不平坦结构的另一个示例的平面图。图23B是示出不平坦结构的另一个示例的平面图。图23C是示出不平坦结构的另一个示例的平面图。

图24A是示出不平坦结构的结构尺寸与光耦出效率之间的关系的曲线图。图24B是示出不平坦结构的另一个示例的平面图。图24C是示出不平坦结构的另一个示例的平面图。

图25A是示出突起和凹陷之间的高度差与不平坦结构的光耦出效率之间的关系的曲线图。图25B是示出不平坦结构的另一个示例的平面图。图25C是示出不平坦结构的另一个示例的平面图。图25D是示出不平坦结构的另一个示例的平面图。

图26是示出测量有机EL元件的光强的方法的示例的截面。

图27A是示出光强变化与不平坦结构的变化相对比的曲线图。图27B是示出不平坦结构的另一个示例的平面图。图27C是示出不平坦结构的另一个示例的平面图。

图28A是示出不平坦结构的另一个示例的平面图。图28B是基于不平坦结构的傅里叶变换的结果。图28C是示出不平坦结构的另一个示例的平面图。图28D是基于不平坦结构的傅里叶变换的结果。

图29A是示出发光层和反射层之间的距离与出射角度处的光强之间的关系的曲线图。图29B是示出发光层和反射层之间的距离与光传播的模式之间的关系的曲线图。

图30是示出入射角度与不同不平坦结构的光透射率之间的关系的曲线图。

图31是示出不平坦结构的示例的平面图。

图32是示出有机电致发光元件的实施例的另一个示例的示例性截面。

图33是示出入射角度与不同透镜阵列结构的光透射率之间的关系的曲线图。

图34A和图34B均是示出构成透镜阵列结构的透镜的其中之一的示意图。图34A示出高宽比小于1的示例。图34B示出高宽比大于1的示例。

图35是示出照明装置的示例的示例性截面。

具体实施方式

图1示出了有机电致发光元件(有机EL元件)的第一实施例。图2示出了有机EL元件的第二实施例。图3示出了有机EL元件的第三实施例。图4示出了有机EL元件的第四实施例。图5示出了有机EL元件的第五实施例。在聚焦于有机EL元件的各实施例的共同部件的同时，对各实施例予以描述。

有机EL元件包括具有光透射属性的衬底1、光漫射层2、光透射电极3、光反射电极4、以及一个或多个发光层E。光漫射层2处于衬底1的表面上。光透射电极3处于光漫射层2的表面上。光反射电极4是与光透射电极3配对的电极。一个或多个发光层E处于光透射电极3与光反射电极4之间。在图1到图6中，由附图标记E来标明单个发光层。

第一实施例和第四实施例均包括一个发光层E。这些是具有单单元结构的有机EL元件。第二实施例和第五实施例均包括两个发光层E。这些是具有多单元结构的有机EL元件。就第三实施例而言，省略了层构造的中间部分，并且需要解释的是，存在一个或多个(两个或三个或更多)发光层E。在第三实施例中，可以认为与发光层E有关的附图标记是使用一般表达方式表示的。在存在多个发光层E时，多个发光层E优选为相互隔开。

第四实施例可以是第一实施例的修改，并且还包括处于衬底1的与光漫射层2相反的表面上的光耦出层7。第五实施例可以是第二实施例的修改，并且还包括处于衬底1的与光漫射层2相反的表面上的光耦出层7。

将参考第三实施例解释本发明，其中，使用一般表达方式来表示与发光层E有关的附图标记。注意，下面的解释还可以应用于每个实施例。

在本描述中，发光层E包括光反射电极4的第m个最接近的发光层E，其被称为第m发光层Em。在这方面，m是等于或大于1的整数。例如，将光反射电极4的第一最接近的发光层E称为第一发光层E1。另外，将光反射电极4的第二最接近的发光层E称为第二发光层E2。

λ_m表示第m发光层Em的加权平均发射波长。例如，由λ₁表示第一发光层E1的加权平均发射波长。此外，由λ₂表示第一发光层E2的加权平均发射波长。

φm表示由第m发光层Em所产生的光的由光反射电极4所导致的相移，其由下面的表达式(1)定义。

[公式4]

$\mathrm{\&phi;}\left({\mathrm{\&lambda;}}_m\right)={\tan }^{-1}\left\{\frac{2(n_s{k}_r-n_r{k}_s)}{{n_s}^2-{n_r}^2+{k_s}^2-{k_r}^2}\right\}---\left(1\right)$

在该表达式中，n_s和k_s分别表示与光反射电极接触的层的折射率和消光系数，并且n_r和k_r表示光反射电极的折射率和消光系数，并且n_s、n_r、k_s和k_r都是λ_m的函数。

例如，由φ₁表示第一发光层E所产生的光的相移。另外，由φ₂表示第二发光层E2所产生的光的相移。

由n_m(λ_m)表示填充光反射电极4与第m发光层Em之间的间隔的介质的平均折射率。例如，由n₁(λ₁)表示填充光反射电极4与第1发光层E1之间的间隔的介质的平均折射率。此外，由n₂(λ₂)表示填充光反射电极4与第2发光层E2之间的间隔的介质的平均折射率。这种平均折射率取决于发射波长，并且因此针对每个发射波长来计算折射率。

由d_m表示从光反射电极4到第m发光层Em的距离。例如，由d₁表示从光反射电极4到第1发光层E1的距离。此外，由d₂表示从光反射电极4到第二发光层E2的距离。距离d_m表示物理距离。

距离d_m满足d1<d2<d3<……的关系。

在有机EL元件中，在m＝1时，被定义为第m发光层Em的至少第一发光层E1满足下述表达式(2)表示的关系。

[公式5]

$\mathrm{\&phi;}\left({\mathrm{\&lambda;}}_m\right)\&times;\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_m}{4\mathrm{\&pi;}}+\frac{l+0.1}{2}{\mathrm{\&lambda;}}_m\&le;n_m\left({\mathrm{\&lambda;}}_m\right)\&times;d_m\&le;\mathrm{\&phi;}\left({\mathrm{\&lambda;}}_m\right)\&times;\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_m}{4\mathrm{\&pi;}}+\frac{l+0.5}{2}{\mathrm{\&lambda;}}_m---\left(2\right)$

在上述表达式中，l是等于或大于0的整数。

在这方面，第一发光层E1优选为在l＝0的情况下满足所述关系。注意，“l”是L的小写，其不同于表示数字一的1。从上面的表达式(2)获得下面的表达式(4)的关系作为第一发光层E1的优选关系。

[公式6]

$\mathrm{\&phi;}\left({\mathrm{\&lambda;}}_1\right)\&times;\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_1}{4\mathrm{\&pi;}}+0.05{\mathrm{\&lambda;}}_1\&le;n_1\left({\mathrm{\&lambda;}}_1\right)\&times;d_1\&le;\mathrm{\&phi;}\left({\mathrm{\&lambda;}}_1\right)\&times;\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_1}{4\mathrm{\&pi;}}+0.25{\mathrm{\&lambda;}}_1---\left(4\right)$

上述关系对于单单元结构(图1和图4)和多单元结构(图2和图5)都是优选的。

在存在多个发光层E时，优选的是多个发光层E中的两个或更多层满足上面的表达式(2)的关系。在这方面，更优选的是使所有多个发光层均都满足所述关系。

上面的表达式(2)所表示的关系是在考虑对角光线的光学干涉的基础上得到的。因此，能够有效率地增大出射到外部的光的量。另外，考虑了对角光线，并且因此能够抑制根据视角而出现的色差。作为结果，有可能获得具有增强的光耦出效率和降低的视角依赖性、并且由此具有卓越的发光属性的有机EL元件。

在这方面，能够基于下面的表达式(5)来计算介质的平均折射率。

[公式7]

$\tilde{n}\left(\mathrm{\&lambda;}\right)=\frac{{\mathrm{\&Sigma;n}}_1\left(\mathrm{\&lambda;}\right)\&times;d_1+n_2\left(\mathrm{\&lambda;}\right)\&times;d_2+...}{{\mathrm{\&Sigma;d}}_m}---\left(5\right)$

注意，在上述表达式中，d表示构成介质的一个或多个层的厚度，并且n表示构成介质的一个或多个层的其中之一的折射率。m是等于或大于1的整数，并且指示被按顺序分配给各个层的编号的其中之一。从这一意义来讲，该表达式中的d、n和m与表达式(1)到(4)中的不同。

如上述表达式中所述，可以将介质的平均折射率解释为介质的相对于发光材料的光谱的加权平均发射波长λ的平均折射率，即是厚度加权平均折射率。

就此而言，加权平均发射波长被定义为通过对基于发射波长的强度的谱(发射谱)的测量结果所获得的谱强度进行积分而计算出的波长，并且被确切地表示为下面的表达式(6)。

[公式8]

${\mathrm{\&lambda;}}_w=\frac{{\&Integral;}_{380}^{780}\mathrm{\&lambda;}*P\left(\mathrm{\&lambda;}\right)d\mathrm{\&lambda;}}{{\&Integral;}_{380}^{780}P\left(\mathrm{\&lambda;}\right)d\mathrm{\&lambda;}}---\left(6\right)$

在该表达式中，λ表示波长(nm)，并且P(λ)表示对应波长的谱强度。

在下文中，描述了相移。有机EL元件的发光层相对较薄，并且例如具有几百nm的厚度，并且厚度非常接近光的波长(在介质中传播的光的波长)，并且因此可能在有机EL元件内部发生薄膜干涉。作为结果，有机层的厚度导致了与内部光发射的干涉，并且因此极大地增大或减小了所发射的光的强度。为了尽可能增大所发射的光的强度，将直接从发光层行进至光出射侧的光(直射光)、以及从发光层朝向反射电极行进并且然后被该电极反射以朝向光出射侧行进的光(反射光)设置为引起相长干涉。在光被光反射层反射时，在反射前的光线与反射后的光线之间存在相移π。考虑到这一点，在理想模型中，通过将被定义为光发射源与反射层的表面之间的距离的厚度d乘以折射率n而计算出的光学厚度(光学距离)被设定为等于大约光的波长λ的1/4π的奇数倍。通过这样做，使得光的在正面方向中从衬底出射的分量的量最大化。该设计就是所谓的腔设计。根据该方法，并不在内部对光进行放大，而是作为改变光的方向的结果而放大了指定方向上的光，所述指定方向是由光能够容易地出射到外部的正面方向例示的。然而，实际上，光的相移不等于π，并且由于有机层和反射层处的折射和消光而表现出了更加复杂的变化。在该情况下由φ表示光的相移。可以在该相移φ的基础上设计有机EL元件。

就发光层E与光反射电极4之间的距离d而言，在本描述中，除非另行指出，否则使用发光层E在其厚度方向上的中心点和光反射电极4的面向发光层E的表面处的点作为参考点。换言之，在更加确切的定义中，距离d应当被解释为从光反射电极4的面向发光层E的表面到发光层E的在其厚度方向上的中心的距离。光在反射层的表面处被反射，并且因此可以理解，将光反射电极4的表面用作其参考点。对于发光层E而言，在严格意义上，优选的是参考点是电子和空穴的复合点。然而，复合点可能根据元件的材料和属性而发生变化。此外，在很多情况下，考虑到发光层E与整个元件的比例，发光层E相对较薄。因此，可以使用发光层E的中心作为其参考点。注意，在能够确定复合点时，可以使用复合点作为确定距离d的参考点。例如，复合点不限于厚度方向上的中心，并且可以是表面(面向光反射电极4的表面或面向光透射电极3的表面)。

可以在某一电极与发光层E以及多个发光层E之间提供有助于有机EL元件的操作的一个或多个适当层。例如，这种适当层包括电荷传输层5和中间层6。图1到图5示出了电荷传输层5和中间层6。电荷传输层5可以是用于注入并传输空穴或电子的层。中间层6可以是用于产生电荷的层。在第一到第五实施例中，中间层6存在于电荷传输层5之间。注意，双极层可以存在于一个发光层E与另一发光层E之间。在该情况下，不必提供中间层6，并且可以增大或减小发光层E之间的距离。因此，能够容易地调整发光层E的位置。

如图2等中所示，按照与光反射电极4的距离的递增顺序，电荷传输层5被称为第一电荷传输层5a、第二电荷传输层5b、第三电荷传输层5c和第四电荷传输层5d。第一电荷传输层5a可以充当具有电子传输属性的层。第二电荷传输层5b可以充当具有空穴传输属性的层。第三电荷传输层5c可以充当具有电子传输属性的层。第四电荷传输层5d可以充当具有空穴传输属性的层。注意，这种电荷传输层5可以具有在其内部引起电荷转换的结构。

此外，本描述主要对一个发光单元包括一个发光层E的元件给出解释。然而，一个发光单元可以包括两个或更多发光层E的堆叠体。在一个发光单元包括两个或更多发光层E的堆叠体时，发光层E可以是直接堆叠的。在一个发光单元包括两个或更多发光层E的堆叠体时，对发光属性(即，光耦出效率和色差)具有卓越贡献的一个或多个发光层E可以被设计为满足由上述表达式(2)所定义的关系。注意，更优选的是所有发光层E都满足上述表达式(2)。

在第四和第五实施例中，将光耦出层7提供至衬底1的与光漫射层2相反的表面。在提供光耦出层7时，能够抑制衬底1与外部(大气)之间的界面处的全反射，并且能够增大出射到外部的光的量。

注意，由D表示从发光层E到光透射电极3的面向衬底1的表面的距离。用于确定距离D的发光层E的位置的参考点可以与用于确定距离d的一样，并且可以是发光层E的在其厚度方向上的中心。

[元件的设计]

参考有机EL元件的设计模型，解释了上述关系是优选的。

图6示出了有机EL元件的设计模型。该设计模型用于对有机EL元件进行优化。该有机EL元件包括衬底1、光透射电极3、发光层E和光反射电极4。该有机EL元件包括一个发光层E，并且因此具有单单元结构。此外，有机EL元件包括电荷传输层5。然而，有机EL元件没有光漫射层2。省略光漫射层2以简化有机EL元件。因此，有可能考虑用于光耦出的最佳条件。

在有机EL元件的优化中，效率(光耦出效率)和取决于视角的色差(u'v'坐标中的偏差)被认为是发光元件的属性。如图6中所示，色差的偏差被定义为正面方向上出射的光与角度θ处出射的光之间的颜色的偏差。在有机EL元件中，直接从发光层E出射的光和由具有光反射属性的电极所反射的光相互干涉，从而引起某一出射方向上的光的增大和减小，并且因此光的分布的图案可能改变。到达光漫射层或衬底的光的分布的图案对效率和色差产生直接影响。因此，对于每种光发射颜色而言，发光层E与反射层(光反射电极4)之间的距离d是确定效率和色差的重要因数。鉴于此，在本设计中，主要精确控制光发射位置与反射层之间的距离，以获得实现优选效率和色差的光的分布的图案。

图7是示出在立体角中测量的光提取方向分量(辐射通量)的曲线图。该曲线图显示了由发光层E产生的光的量的光提取方向分量(角度θ)。就此而言，假设光线是从光发射源以等同概率在所有方向上发射的。基于高斯定律，引起立体角增大的视角分量随着相对光发射能量(辐射通量)的量而增大。作为计算的结果，使辐射通量的光提取方向分量最大化的角度与sin2θ成比例，并且因此所述角度为大约45°。图7的曲线图显示了光提取方向分量P(θ)＝sin2θ。考虑到这一点，基于对角线方向分量，尤其是基于45°方向分量来做出光学设计，并且由此有可能实现有效率的光提取。简言之，通过除了考虑正面方向的优化之外还考虑对角方向来进行优化，能够更大地提高光耦出效率。

图8示出了随着光提取方向(角度θ)的增大而累积的光量。在考虑对角方向的光时，存在一些应当考虑的点。通常，衬底和大气的折射率低于有机层的折射率，并且因此存在引起全反射的临界角。因此，在等于或大于某些角度的角度处的光线被全反射，并且因此不能出射到外部。例如，在有机层的折射率为1.8时，临界角为34°，并且因此在等于或大于34°的临界角的角度处的光线不能出射到大气。从图8的曲线图中可以理解，在等于或大于34°的角度处的光线不能出射时，全部光的仅大约17％能够出射(见对应图中的箭头)。在考虑大约45°的角度处的光线时，为完成光出射的目的，需要使光从有机层出射到大气中的装置。鉴于此，通过在有机层与衬底之间提供光漫射层2，有可能允许大约45°的角度处的光线出射。

在上述推测下，使用图6中所示的模型来考虑用于增大相对于正面方向处于大约45°的倾角θ处的光线的光学设计。更详细地，衬底1由玻璃衬底(折射率1.5)制成。此外，填充有机层(发光层E)与光反射电极4之间的间隔的介质具有1.84的折射率(n)和0.001的消光系数(k)。注意，有机层的折射率和消光系数都是平均值。此外，光反射电极4由Ag制成。光反射电极4具有0.125的折射率(n)和3.34的消光系数(k)。发光层E由光发射材料制成，其产生具有550nm的加权平均发射波长的光。从发光层E到光透射电极3的面向衬底1的表面的距离D为100nm。注意，要确认距离D不会对光耦出效率造成大的影响。在前述条件下，对比发光层E与光反射电极4之间的距离d的变化来测量在0°方向(正面方向)上出射的光的强度的变化和在45°方向(对角方向)上出射的光的强度的变化。

图9是示出出射光强度的变化与距离d的变化相对比的曲线图。通常，腔设计的最佳值约为d＝50nm到60nm，其指示0°方向上的峰值。腔表示光的相长干涉。相比之下，就大约45°的光发射而言，在大约d＝80nm到90nm处存在峰值。这是因为，对于45°方向上的光，发光位置与反射层之间的距离(直射光和反射光的光程差)根据其角度而增大。

图10是显示图9中所示的距离d的数值与它们的初始腔位置偏离了多少的曲线图。在本描述中，使用由下述表达式(7)定义的因数A来确定与腔的偏差。

[公式9]

$n\left(\mathrm{\&lambda;}\right)\&times;d=\mathrm{\&phi;}\left(\mathrm{\&lambda;}\right)\&times;\frac{\mathrm{\&lambda;}}{4\mathrm{\&pi;}}+A\&times;\mathrm{\&lambda;}---\left(7\right)$

因数A是表示波长的多少倍等于距离与以光学距离(n×d)表示的一阶干涉距离之间的差的数值。将因数A表示为指示距离与一阶干涉距离的偏差的因数。在该曲线图中，横轴指示因数A。

在作为模型的有机EL元件中，在初始腔位置处A＝0，其表示正面方向上的腔位置。然而，在基于对角方向光的设计中，通过在A等于大约0.05到0.25、优选为大约0.1到0.2时进行设计，预计能够获得光发射的峰值。这是因为，对角方向上的光连同正面方向(0°)上的光一起出射。如上所述，应当理解，能够通过使发光层的位置偏离初始腔位置来优化光耦出效率。

[具有单单元结构的有机EL元件]

基于上述设计，用实验方法来制备具有单单元结构的有机EL元件。其具有与图4中所示的第四实施例相同的层结构。其总体发射颜色为橙色。发光层E具有580nm的加权平均发射波长(λ₁)。填充第一发光层E1与光反射电极4之间的间隔的介质具有1.80的平均折射率(n)和0.0005的消光系数(k)。这些折射率和消光系数是关于波长λ₁的平均。此外，光反射电极4由Ag构成。光反射电极4具有0.119的折射率(n)和3.51的消光系数(k)。注意，折射率和消光系数取决于发射波长，并且因此它们的值不同于上述模型的值。光透射电极3具有ITO。光透射电极3充当阳极，并且光反射电极4充当阴极。衬底1具有玻璃衬底(折射率1.5)。在该有机EL元件中，为了利用接近对角方向(尤其是θ＝45°)的方向上的光，在衬底1与光透射电极3之间提供光漫射层2。通过增加光漫射层2，改变了光线的行进方向，并且因此有可能增大对角方向上的光的量。

通过在使因数A保持在0到0.3的范围内的同时控制发光层E与光反射电极4之间的距离d₁，用实验方法来产生具有不同因数A的样本元件，并对其进行评估。

在元件中，确定n_s、k_s、n_r和k_r，并且因此能够由上述表达式(1)计算出φ(λ)。

更详细而言，首先，在有机EL元件中，对于发射波长λ₁而言，根据上面的表达式(1)，φ(λ₁)等于0.694π。

就此而言，将因数A处的距离d₁定义为d₁(A)。由d₁(0)来表示因数A＝0处的距离d₁。

在该情况下，由以下表达式(8)来表示距离d₁(0)。

[公式10]

$d_1\left(0\right)=\mathrm{\&phi;}\left({\mathrm{\&lambda;}}_1\right)\&times;\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_1}{4\mathrm{\&pi;}}\&times;\frac{1}{n}---\left(8\right)$

在φ(λ₁)＝0.694π、λ₁＝580nm、并且n＝1.80时，该表达式提供了d₁(0)＝56nm。在某种意义上，该d₁(0)表示不引起腔设计的偏差的厚度。

通过使用距离d₁(A)和d₁(0)，由以下表达式(9)来表示因数A。

[公式11]

$A=\frac{n\left(d_1\right(A)-d_1\left(0\right))}{{\mathrm{\&lambda;}}_1}---\left(9\right)$

因此，获得了以下表达式(10)作为用于计算d₁(A)的表达式。

[公式12]

$d_1\left(A\right)=d_1\left(0\right)+A\&times;\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_1}{n}---\left(10\right)$

例如，在A＝0.15时，该表达式提供了d₁(0.15)＝56+0.15×580/1.80＝104nm。确定反映因数A的距离d₁。

对于因数A，在一阶干涉中A＝0，在二阶干涉中A＝0.5，并且在三阶干涉中A＝1。总之，在α阶干涉中，就理想系统而言，A＝0.5×(α-1)。因此，获得了因数A与距离d之间的关系。

图11显示了示出因数A与光耦出效率之间的关系的曲线图。从图11可以确认，在A＝0.15附近存在峰值，并且这表示与上述设计模型相同的趋势。可以确认，光耦出效率在通过基于正面方向调整腔设计而获得的因数A＝0处没有峰值，但是在不同于因数A＝0的因数处具有峰值。注意，在将峰值顶部定义为100％时，提供等于或大于90％的光耦出效率的因数A的范围是0.05到0.25。

因此，在具有单单元结构的有机EL单元中，可以确认，在d1满足由上述表达式(4)表示的关系时能够优化光耦出效率。

注意，在单单元结构中，有可能使用在基于二阶干涉的表达式(2)中的l＝1的条件下调整发光层E的位置的设计。然而，考虑到减薄，使用一阶干涉的表达式(4)更加有利。

[具有多单元结构的有机EL元件]

基于上述设计，用实验方法来制备具有多单元结构的有机EL元件。其具有与图5中所示的第五实施例相同的层结构。其总体发射颜色为白色。白光发射对于照明用途等很重要。第一发光层E1具有580nm的加权平均发射波长(λ₁)。第一发光层E1的发射颜色为橙色。第二发光层E2具有470nm的加权平均发射波长(λ₂)。第二发光层E2的发射颜色为蓝色。填充第一有机层E1与光反射电极4之间的间隔的介质具有1.80的平均折射率(n)和0.0005的消光系数(k)。这些折射率和消光系数是关于波长λ₁的平均值。填充第二有机层E2与光反射电极4之间的间隔的介质具有1.83的平均折射率(n)和0.0007的消光系数(k)。这些折射率和消光系数是关于波长λ₂的平均值。此外，光反射电极4由Ag构成。对于波长λ₁，光反射电极4具有0.119的折射率(n)和3.51的消光系数(k)。此外，对于波长λ₂，光反射电极4具有0.135的折射率(n)和2.66的消光系数(k)。光透射电极3具有ITO。光透射电极3充当阳极，并且光反射电极4充当阴极。衬底1具有玻璃衬底(折射率1.5)。在该有机EL元件中，为了利用接近对角方向(尤其是θ＝45°)的方向上的光，在衬底1与光透射电极3之间提供光漫射层2。通过增加光漫射层2，改变了光线的行进方向，并且因此有可能增大对角方向上的光的量。

在包括两个发光单元的二多单元结构中，作为发光层E中的与光反射电极4相距较远的那个的第二发光层E2在很多情况下可能显示二阶或后续阶干涉峰值。因此，在多单元结构中，优选的是对源自于第m发光层Em的干涉进行优化。为实现该优化，应用了在单单元结构中使用的上述设计。就此而言，在扩展光学设计时，认为在半波长(更确切而言是通过使波长除以折射率所得到的值的一半)的间隔处存在干涉峰值。作为结果，获得了由上述表达式(2)所表示的关系。

基于由上述表达式(2)所表示的关系，因数A在使用二阶干涉的情况下处于0.55到0.75的范围内，并且在使用三阶干涉的情况下处于1.05到1.25的范围内。此外，在四阶干涉或后续阶干涉的情况下，可以采用相似的方式来计算因数A。

仅用于参考，在使用从第二发光层E2发射的具有波长λ₂的光的二阶干涉的情况下，所述关系被示为表达式(11)。

[公式13]

$\mathrm{\&phi;}\left({\mathrm{\&lambda;}}_2\right)\&times;\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_2}{4\mathrm{\&pi;}}+0.55{\mathrm{\&lambda;}}_2\&le;n_2\left({\mathrm{\&lambda;}}_2\right)\&times;d_2\&le;\mathrm{\&phi;}\left({\mathrm{\&lambda;}}_2\right)\&times;\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_2}{4\mathrm{\&pi;}}+0.75{\mathrm{\&lambda;}}_2---\left(11\right)$

在m＝2并且l＝1时，其等价于上述表达式(2)。总而言之，在使用α阶干涉的情况下，采用α-1来代替l。

基于这种设计，确定具有多单元结构的有机EL元件的部件的厚度。在确定元件设计时，d₁被固定至使因数A等于0.15的值(d₁＝104nm)，但是改变d₂作为参数。

在元件中，确定n_s、k_s、n_r和k_r，并且因此能够由上述表达式(1)来计算出φ(λ₂)为0.617π。

此外，就上面的表达式(8)而言，获得了下述表达式(12)。

[公式14]

$d_2\left(0\right)=\mathrm{\&phi;}\left({\mathrm{\&lambda;}}_2\right)\&times;\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_2}{4\mathrm{\&pi;}}\&times;\frac{1}{n}---\left(12\right)$

在φ(λ₂)＝0.617π、λ₂＝470nm并且n＝1.83时，该表达式提供了d₂(0)＝40nm。在某种意义上，该d₂(0)表示在基于一阶干涉的腔设计中不引起偏差的厚度。

此外，就上面的表达式(9)和(10)而言，获得了下面的表达式(13)和(14)。

[公式15]

$A=\frac{n\left(d_2\right(A)-d_2\left(0\right))}{{\mathrm{\&lambda;}}_2}---\left(13\right)$

[公式16]

$d_2\left(A\right)=d_2\left(0\right)+A\&times;\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_2}{n}---\left(14\right)$

例如，在A＝0.65时，该表达式提供了d₂(0.65)＝40+0.65×470/1.83＝207nm。确定反映因数A的距离d₂。注意，基于二阶干涉的位置来改变第二发光层E2的位置。这是因为在一阶干涉中第二发光层E2的位置接近第一发光层E1，并且因此不可能进行优化。

图12是示出由距离d₂确定的因数A与光耦出效率之间的关系的曲线图。如该曲线图中所示，可以确认，在第二发光层E2中，在d₂满足因数A约为0.65的条件时，光耦出效率具有峰值。

因此，可以确认，在满足由上述表达式(2)表示的关系时，优化了光耦出效率。

具有多单元结构的有机EL元件包括两个或更多发光层E，并且因此视角属性(对色差的偏差的抑制)是重要的。考虑到这点，通过使用色差(Δu'v')来确认具有多单元的有机EL元件的视角属性。Δu'v'表示在视角相对于正面等于或小于80度的范围内色度的u'v'坐标与平均值偏离的量的均方根(Δu'^2+v'^2)^(1/2)的最大值。就此而言，“^”是表示乘数的符号。根据能源之星(固态照明灯具的程序要求，合格标准—1.1版，2008)的标准，优选的是考虑到照明质量，Δu'v'小于0.007。

图13显示了示出在距离d₂被固定时前向方向的色度与对角方向(80°)的色度之间的差的变化与作为参数的距离d₁的变化相对比的曲线图。横轴表示因数A。d₂被固定，以使A＝0.65。

图14显示了示出在距离d₁被固定时前向方向的色度与对角方向(80°)的色度之间的差的变化与作为参数的距离d₂的变化相对比的曲线图。横轴表示因数A。d₁被固定，以使A＝0.15。

从图13和图14的曲线图显然可以看出，对于满足上述关系的因数A(距离d)，Δu'v相对较小。这教导了基于由上述表达式(2)表示的关系的设计对于视角属性(色差)的抑制是有效的。注意，Δu'v'的值可能根据光漫射层2的属性和/或光耦出层7的属性而发生极大变化。然而，在元件设计中，通常，通过在更加简化的系统中抑制Δu'v'，整体色差倾向于更受抑制。因此，能够更加自由地设计光漫射层2和/或光耦出层7。

为了更加抑制色差的偏差，确定发光层E与光漫射层2之间的距离也是有效的。发光层E的光透射电极3侧的腔效应与发光层E的光反射电极4侧相比不那么强，并且因此并未对效率做出极大贡献。然而，可以认为视角属性影响光学设计。就此而言，在确定距离时，考虑关于以小入射角进入光漫射层2并通过被数次反射而通过光漫射层2的光的色差。例如，在有机层(n＝1.8)与玻璃衬底(n＝1.5)之间的界面处的临界角约为56°。因此，即使在存在光漫射层2时，以大于临界角56°的入射角入射的光也不能在不经反射的情况下出射到外部，但是可能在光漫射层2中经多次角度变换和多次反射之后出射到外部。在该过程中，这种光线被混合，并且实际上对色差没有贡献。相反，以小于56°临界角的入射角入射的光线中的大部分都在不经反射的情况下通过了光漫射层2。因此，可能难以通过光漫射层2抑制色差的偏差。因而，为了抑制色差，有效的做法是预先将元件配置为使得以小于临界角的入射角入射的光不引起色差。

图15显示了用于测量进入光漫射层2的光的色差的测试发光元件。该测试发光元件具有与有机EL元件的发光结构相同的层结构。测试发光元件包括具有光透射属性的衬底1、光透射电极3、发光层E、光反射电极4和电荷传输层5。注意，未提供光漫射层2。此外，将衬底1的折射率大体上调整为等于有机层(发光层E、电荷传输层5和光透射电极3)的平均折射率，以使衬底1与光透射电极3之间的界面处不发生全反射。此外，在衬底1的外部表面上具有半球形透镜30，以覆盖整个发光表面。该半球形透镜30具有大体上等于衬底1的折射率的折射率。在该测试发光元件中，所产生的光在第一次尝试时不经全反射而出射到外面，并且因此能够直接检查薄膜内部的光分布。因此，有可能容易地检查正面方向和对角方向中的色差。注意，图15显示了单单元结构作为发光结构。然而，在多单元结构的情况下，也可以检查色差。

基于这种分析，对于具有多单元结构的有机EL元件，测量了与距离d₁、d₂、D₁和D₂的变化相对比的视角属性和光耦出效率的变化。注意，关于图15中所示的包括半球形透镜30的测试元件的系统和图5中所示的包括光漫射层2的有机EL元件的系统对视角属性进行测量。此外，关于60°和80°的视角实施了测量。

结果在表1中示出。

[表1]

在表1中，设计示例1是发光层E的位置满足干涉条件的示例。这意味着执行了完美腔设计。因此，不满足表达式(2)所表示的关系。设计示例2是第一发光层E1的位置偏离满足干涉条件的位置以满足表达式(2)的示例。设计示例3是由设计示例2修改而得的，以使第二发光层E2的位置偏离满足干涉条件的位置以满足表达式(2)。

在设计示例2中，光耦出效率相对于设计示例1而得到提高，并且色差(Δu'v')也被抑制。在设计示例3中，光耦出效率相对于设计示例2得到进一步提高。然而，在设计示例3中，色差倾向于相对于设计示例2略微增大，但是认为设计示例2与3的色差之间的差很小，并且是可接受的。

设计示例4和5是由设计示例3修改而得的，以使从第二发光层E2到衬底1的距离D₂被改变。距离D₂的变化引起距离D₁的变化。由距离D₂的变化所导致的光耦出效率的变化很小。然而，可以确认距离D₂的变化引起了色差的变化。因此，为了减小色差，优选的是调整距离D₂。

根据表1的结果，可以确认，在对于进入光漫射层2的光而言相对于正面方向的角度处于0°到60°的范围内时，可以通过减小色差来抑制总体色差。此外，可以确认，能够基于如上所述的光透射电极3与发光层E之间的距离关系来减小色差。等于或小于0.1的值对于由半球形透镜30来检查的色差Δu'v'(0-60°)而言是有效的。这种设计适用于包括三个或更多单元(三个或更多发光单元)的多单元结构。该60°的角度可以被认为是在光从具有折射率n₁的介质行进至具有折射率n₂的介质时用于全反射条件的角度(θ＝sin^-1(n2/n1))。

考虑到上述内容，作为一般化的结果，必要的是发光层E的平均折射率n_a和衬底1的折射率n_b满足n_a>n_b的关系。在该要求下，对于从发光层E进入光漫射层2的光，由θ表示至光漫射层2的入射角。就此而言，优选的是被定义为采用满足由下述表达式(3)表示的角度θ的条件的入射光的u'v'坐标所表示的色度与采用正向方向上的入射光的u'v'坐标所表示的色度之间的差的色差Δu'v'的绝对值等于或小于0.1。由于这种设计，更有可能获得具有不会取决于视角而引起颜色偏差的改善的视角属性的光发射。

[公式17]

$\mathrm{\&theta;}={\sin }^{-1}\left(\frac{n_b}{n_a}\right)---\left(3\right)$

注意，在存在单个发光层E时，发光层E的平均折射率表示单个发光层E的折射率。在存在多个发光层E时，发光层E的平均折射率表示多个发光层E的折射率的平均值。折射率可以是利用层的厚度来加权的平均值。

在表1中，“Δu'v'0-60°半球形透镜”的列指示在满足由表达式(3)表示的关系的角度θ处的色差。在该列的值等于或小于0.1时，可以确认在包括光漫射层2的元件中色差也很小。较小的色差是更优选的。例如，更优选的是，色差的绝对值等于或小于0.09。此外，对于“Δu'v'0-80°半球形透镜”，较小的值是更优选的，并且更优选的是，这些值等于或小于0.14。较小的色差是更优选的，并且因此其下限为零。

[有机EL元件的材料]

下面将解释用于制作有机EL元件的材料。有机EL元件可以由通常用于生产有机EL元件的适当材料制成。

衬底1可以由玻璃的衬底构成。这种玻璃可以是钠玻璃。可以使用无碱玻璃。然而，钠玻璃通常比无碱玻璃更便宜，并且提供成本优势。此外，在使用钠玻璃时，光漫射层2充当有机层的基础层。因而，有可能抑制由ITO等制成的光透射电极3上的碱扩散效应。

例如，光漫射层2可以是通过涂覆含有散射粒子的基质来制备的薄膜。在该情况下，优选的是，光漫射层2的基质的折射率尽可能更高，并且等于或大于发光层E和电荷传输层5的折射率。为了改善光耦出属性，优选的是，材料尽可能地不吸收光。基质可以是树脂。此外，为了增大折射率，可以将诸如TiO₂等的具有相对较高的折射率的无机材料与基质混合。注意，在基质由于粒子的聚集而具有突起时，可能发生短路。因此，优选的是进行诸如涂层处理等的防止质量劣化的处理。另外，只要散射粒子能够与基质一起散射光，则散射粒子不受限制。然而，优选的是散射粒子不吸收光。可以通过将光漫射层2的材料涂覆到衬底1的表面上来形成光漫射层2。作为涂覆材料的方法，可以根据使用目的和衬底尺寸来使用诸如旋涂、狭缝涂覆、条形涂覆、喷涂和喷墨等的涂覆方法。后面将描述光漫射层2的优选示例。

在光漫射层2上形成具有发光结构的有机发光堆叠体。有机发光堆叠体包括阳极、阴极以及处于阳极与阴极之间的有机EL层。在本描述中，将有机EL层定义为阳极与阴极之间的层。例如，有机EL层可以由空穴传输层、发光层、电子传输层和电子注入层构成，这些层从阳极开始按照该顺序布置。在有机EL元件中，光透射电极3可以充当阳极，并且光反射电极4可以充当阴极。

有机EL层的堆叠体结构不限于上述示例。例如，有机EL层可以具有带有发光层的单层结构、带有空穴传输层、发光层和电子传输层的堆叠体结构、带有空穴传输层和发光层的堆叠体结构、以及带有发光层和电子传输层的堆叠体结构。此外，空穴注入层可以设置在阳极与空穴传输层之间。此外，发光层可以具有单层结构或多层结构。例如，在期望发射颜色为白色时，发光层可以被掺杂有红色、绿色和蓝色这三种类型的掺杂剂颜料。替代地，发光层可以具有带有蓝色空穴传输发光层、绿色电子传输发光层和红色电子传输发光层的堆叠体结构，或者具有带有蓝色电子传输发光层、绿色电子传输发光层和红色电子传输发光层的堆叠体结构。此外，可以使用多单元结构。在多单元结构中，堆叠多个发光单元，其间具有光透射和传导中间层，并且每个发光单元被定义为具有响应于阳极与阴极之间的电压的施加而发光的功能的有机EL层。多单元结构表示将沿厚度方向堆叠并相互串联电连接的多个发光单元设置在一个阳极与一个阴极之间的结构。

阳极是用于注入空穴的电极。阳极可以优选由诸如金属、合金、导电化合物及其混合物等的具有大功函数的电极材料制成。此外，为了避免阳极材料的功函数与HOMO(最高占有分子轨道)能级之间的差变得过大的情况，阳极材料的功函数优选等于或大于4eV并且等于或小于6eV。阳极的电极材料可以选自金属氧化物(例如，ITO、氧化锡、氧化锌和IZO)、金属化合物(例如，碘化亚铜)、导电聚合物(例如，PEDOT和聚苯胺)、掺杂有任意受主的导电聚合物、以及导电光透射材料(例如，碳纳米管)。就此而言，阳极可以是通过溅射、真空沉积或涂覆而形成在设置于衬底1上的光漫射层2的表面上的薄膜。注意，阳极的薄层电阻优选等于或小于几百Ω/□，并且更优选地等于或小于100Ω/□。此外，阳极的厚度可以等于或小于500nm，并且可以优选地处于10nm到200nm的范围内。光透射率倾向于随着阳极厚度的减小而增大，但是薄层电阻倾向于随着厚度的减小而增大。在有机EL元件的尺寸增大时，可能需要高电压，并且亮度均匀性可能变差(由电压下降导致的电流密度分布的不均匀性引起)。为了避免该权衡，通常有效的做法是在光透射阳极上形成由金属制成的辅助电极(网格)。优选地，材料在导电性方面很优秀，并且可以选自诸如Ag、Cu、Au、Al、Rh、Ru、Ni、Mo、Cr和Pd等的金属、以及诸如MoAlMo、AlMo和AgPdCu等的这些金属的合金。在该情况下，为了防止这种金属网格充当光阻挡构件，可能更优选地使网格部分的表面受到绝缘处理，以阻挡从网格部分至阴极的电流。此外，为了使网格对漫射光的吸收的影响最小化，优选的是使用于网格的金属具有尽可能高的反射率。

在利用ITO形成阳极时，可以优选地在引起ITO结晶的等于或高于150℃的温度下形成ITO的膜。替代地，可以优选地在低温下形成ITO的膜并且然后使其受到退火(等于或大于150℃的温度)。结晶引起电导率的增大，并且因此可以缓解上述权衡状况。所述结构变得更加致密，并且因此能够预期阻止在光漫射层2由树脂制成时出现的释气(例如，水汽)到达有机EL层的效果。

用于制作空穴注入层的材料的示例包括：空穴注入有机材料和金属氧化物；以及用作受主材料的有机材料和无机材料；以及p掺杂层。空穴注入有机材料是具有空穴传输属性、5.0eV到6.0eV的功函数、以及对阳极的强附着性的材料，并且例如是CuPc、星爆胺等。例如，空穴注入金属氧化物是包括钼、铼、钨、钒、锌、铟、锡、镓、钛、铝中的任何金属的金属氧化物。其不仅可以是单个金属的氧化物，也可以是包括包含铟和锡的组合、铟和锌的组合、铝和镓的组合、镓和锌的组合、以及钛和铌的组合的组合中的任何组合的复合金属氧化物。由这些材料制成的空穴注入层可以由诸如气相沉积、转移法等的干法工艺来形成，或者可以由诸如旋涂、喷涂、染料涂覆或照相凹版印刷等的湿法工艺来形成。

用于制成空穴传输层的材料可以选自具有空穴传输性的化合物的组。具有空穴传输性的化合物的示例包括芳基胺化合物(例如，4,4'-双[N-(萘基)-N-苯-氨基]联苯(α-NPD)、N,N'-双(3-甲基苯基)-(1,1'-联苯)-4,4'-二胺(TPD)、2-TNATA、4,4',4”-三(N-(3-甲基苯基)N-苯基氨基)三苯胺(MTDATA)、4,4'-N,N'-二咔唑联苯基(CBP)、螺NPD、螺TPD、螺TAD、和TNB)、含有咔唑类的胺化合物、以及含有芴衍生物的胺化合物。然而，通常已知的任意空穴传输材料都是可用的。

发光层E可以由已知作为用于有机EL元件的材料的适当材料制成。发光层E的材料的示例包括蒽、萘、芘、并四苯、六苯并苯、二萘嵌苯、酞苝、萘并苝、联苯基丁二烯、四苯基丁二烯、邻吡喃酮、恶二唑、二苯并恶唑林、二苯乙烯、环戊二烯、喹啉金属络合物、三(8-羟基喹啉)铝络合物、三(4-甲基-8-喹啉)铝络合物、三(5-苯基-8-喹啉)铝络合物、氨基喹啉-金属络合物、苯喹啉金属络合物、三(p-三联苯-4基)胺、1-芳基-2,5-双(2-噻嗯基)吡咯衍生物、吡喃、喹吖酮、红荧烯、联苯乙烯苯衍生物、联苯乙烯亚芳香基衍生物、联苯乙烯胺衍生物、各种荧光颜料、含有上述材料中的一者或多者的其它材料及其衍生物，但不局限于前述示例。此外，还优选使选自上述化合物的发光材料混合。除了上述化合物所代表的引起荧光的化合物之外，还可以使用由于自旋多重态而提供光发射的材料，例如，引起磷光的发磷光材料以及在分子中含有其部分的化合物。注意，具有上述材料的发光层E可以由诸如气相沉积法和转移法等的干法工艺来形成，也可以由诸如旋涂法、喷涂法、染料涂覆法或照相凹版印刷法等的湿法工艺形成。

中间层6可以由能够向对应的发光单元提供电荷的材料制成。为了允许光出射，中间层6优选为透光的。例如，中间层6可以是金属薄膜。中间层6的材料可以由银和铝例示。替代地，中间层6可以由有机材料制成。

用于电子传输层的材料可以选自具有电子传输性的化合物的组。具有电子传输性的化合物的示例包括已知作为电子传输材料的金属络合物(例如，Alq₃)、和杂环化合物(例如，菲咯啉衍生物、吡啶衍生物、四嗪衍生物和恶二唑衍生物)。然而，可以使用通常已知的任意电子传输材料。

用于电子注入层的材料任意地选自下述示例。用于电子注入层的材料的示例包括：诸如金属氟化物(例如，氟化锂和氟化镁)和金属氯化物(例如，氯化钠和氯化镁)等的金属卤化物；金属氧化物；金属氮化物；金属碳化物；金属氮氧化物；碳化合物；以及硅化合物(例如，SiO₂和SiO)。用于金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物和金属氧氮化物的金属的示例包括铝、钴、锆、钛、钒、铌、铬、钽、钨、锰、钼、钌、铁、镍、铜、镓、锌、硅。金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物和金属氧氮化物的更具体的示例包括充当绝缘体的化合物，例如氧化铝、氧化镁、氧化铁、氮化铝、氮化硅、碳化硅、氮氧化硅和氮化硼。可以通过真空气相沉积法、溅射等将这些材料形成为薄膜。

阴极是用于向发光层中注入电子的电极。阴极可以优选地由具有小功函数的电极材料制成，例如金属、合金、导电化合物以及它们的混合物。此外，为了避免阴极材料的功函数与LUMO(最低未占有分子轨道)能级之间的差变得过大的情况，阴极材料的功函数优选为等于或大于1.9eV，并且等于或小于5eV。阴极的电极材料可以选自铝、银、镁以及这些金属中的一者或多者与其它金属的合金(例如，镁和银的汞合金、镁和铟的汞合金、以及铝和锂的合金)。替代地，阴极的电极材料可以选自具有金属的导电材料、金属氧化物以及这些材料中的一者或多者与其它金属的混合物。例如，阴极可以是氧化铝的超薄膜(厚度等于或小于1nm的允许电子由于隧道注入而流动的薄膜)和铝的薄膜的堆叠体膜。

在有机EL元件中，优选地通过包封材料来密封地包封发光堆叠体。有机EL层在水中性能差。因此，为避免有机EL层与空气的接触，因此通过在露点控制的手套式操作箱(例如，露点保持在等于或小于-70℃)内部使用玻璃帽来包围衬底1的有机EL层侧。就此而言，当在外壳内包括干燥剂等材料时，能够进一步延长保存寿命。

可以向衬底1的与光漫射层2相反的一侧提供光耦出层7。通过这样做，有可能抑制衬底与空气之间的界面处的全反射损耗。光耦出层7可以是要附着有粘合剂的漫射膜、棱镜片、微透镜片等。替代地，光耦出层7可以是通过在衬底1上进行诸如喷砂和蚀刻等的直接处理而获得的光漫射结构(例如，精细的凹陷和突起)。

[光漫射层]

在有机EL元件中，提供光漫射层2以抑制有机层与衬底之间的界面处的全反射，并且由此能够增大出射到外部的光的量。因此，能够通过优化光漫射层2来进一步提高光耦出效率。光漫射层2由透明材料制成。

在下文中，将描述光漫射层2的优选示例。

光漫射层2优选地包括第一透明材料层21和第二透明材料层22，它们按该顺序从衬底1开始布置。在该情况下，可能容易地在这两个层之间的界面处形成不平坦结构20。优选地，第二透明材料层22的折射率高于衬底1。在该情况下，减小了折射率的差异，并且因此能够进一步提高光耦出效率。优选地，在第一透明材料层21与第二透明材料层22之间的界面处形成不平坦结构20。在使用具有多个层并且在层的界面处具有不平坦结构20的光漫射层2时，光被不平坦结构20漫射，并且因此能够进一步提高光耦出效率。

此外，在光漫射层2由两个透明材料层21和22构成时，第二透明材料层22用作覆盖层，并且因此在不平坦结构20上方提供了平直表面。因此，有可能稳定地形成发光堆叠体。因此，能够抑制由凹陷和突起引起的断路和短路。此外，在提供覆盖层的情况下，只有在提供相对高(深)的不平坦结构时，才有可能精细地形成发光堆叠体。如上所述，第二透明材料层22能够充当整平层，并且因此优选提供第二透明材料层22。此外，透明材料层21和22是透明的并且因此是透光的，并且作为结果，光能够有效地出射。

对于第二透明材料层22，可见波长范围的折射率n_H优选等于或大于1.75。在该情况下，进一步减小了折射率的差，并且因此能够在很宽的角度范围内抑制全反射损耗。因此，能够增大出射光的量。例如，衬底1的折射率n_b处于1.3到1.55的范围内。优选的是，第二透明材料层22的折射率n_H等于或大于有机EL层的折射率(平均折射率)。例如，有机EL层的平均折射率处于1.6到1.9的范围内。该平均折射率可以是针对可见波长范围。折射率n_H没有上限，但是其上限可以是例如2.2，并且尤其是2.0。此外，优选的是减小第二透明材料层22与作为第二透明材料层22的相邻层的光透射电极3之间的折射率的差。例如，这种折射率的差可以等于或小于1.0。

图16显示了示出在第一透明材料层21的折射率n_L被固定为1.45时光耦出效率的变化与第二透明材料层22的折射率n_H的变化相对比的曲线图。有机EL元件具有第五实施例的层结构。从该曲线图能够理解，折射率n_H优选等于或大于1.75。

对于第一透明材料层21，可见波长范围的折射率n_L优选处于1.3到1.5的范围内。在该情况下，能够增大出射光的量。第一透明材料21与衬底1的折射率之间的差优选较小。例如，该折射率之间的差可以等于或小于1.0。此外，还优选的是，第一透明材料层21的折射率n_L低于衬底1的折射率。在该情况下，有可能抑制第一透明材料层21与衬底1之间的界面处的全反射。注意，在提供光漫射层2时，允许光由于光的漫射而出射。因此，第一透明材料层21的折射率可能高于衬底1。

图17显示了示出在第二透明材料层22的折射率n_H被固定为1.75时光耦出效率的变化与第一透明材料层21的折射率n_L的变化相对比的曲线图。从该曲线图可以理解，第一透明材料层21的折射率n_L优选处于1.3到1.5的范围内。

衬底1和第一透明材料层21优选具有较低折射率(其下限为1，等于大气折射率)。随着折射率变得接近1，在衬底1与大气之间的界面处更不可能发生全反射。因此，即使在不提供光耦出层7时，也允许光出射。因此，能够进一步简化结构。第一透明材料层21优选具有较高的光透射率。例如，第一透明材料层21的透射率可以允许透射80％的可见光，并且优选可以允许透射90％的可见光。

在光漫射层2中，例如，第一透明材料层21可以充当具有相对较低的折射率的层，并且第二透明材料层22可以充当具有相对较高的折射率的层。更优选地，第一透明材料层21的可见波长范围的折射率n_L处于1.3到1.5的范围内，并且第二透明材料层22的可见波长范围的折射率n_H优选等于或大于1.75。

光漫射层2(第一透明材料层21和第二透明材料层22)优选由树脂制成。在该情况下，能够容易地调整折射率，并且有可能促进突起和凹陷的形成以及突起和凹陷的整平。在层由树脂材料制成时，该层可以具有相对较高的折射率。此外，能够通过涂覆树脂来形成这种层，并且允许树脂的部分侵入到凹陷中，并且因此有可能容易地形成具有平直表面的层。

第一透明材料层21可以由诸如丙烯酸树脂和环氧树脂等的有机树脂制成。另外，可以将用于固化树脂的添加剂(例如，固化剂、固化加速剂和固化引发剂)添加到树脂。此外，第一透明材料层21的材料的消光系数k优选地尽可能小，并且更优选地在理想情况下等于零(或者小到无法测量的值)。因此，优选地，对于整个可见波长范围，第一透明材料层21的消光系数k等于零。然而，可以根据由该材料制成的层的厚度来设定消光系数的容许范围。注意，除了树脂之外的材料可以包括无机材料。例如，第一透明材料层21可以由旋压玻璃制成。

第二透明材料层22可以由树脂制成，诸如TiO₂的高折射率纳米粒子散布到树脂中。树脂可以是诸如丙烯酸树脂和环氧树脂等的有机树脂。另外，可以将用于固化树脂的添加剂(例如，固化剂、固化加速剂和固化引发剂)添加到树脂。此外，第二透明材料层22的材料的消光系数k优选为尽可能小，并且更优选地在理想情况下等于零(或者小到无法测量的值)。注意，除了树脂之外的材料可以包括由SiN制成的无机膜和由无机氧化物(例如，SiO₂)的膜。

第二透明材料层22提供的表面(第二透明材料层22的面向光透射电极3的表面)优选是平的。在该情况下，能够抑制堆叠中的由凹陷和突起所引起的短路和故障，并且有可能成功地提供发光堆叠体。

注意，如果即使在不提供第二透明材料层22时发光属性等也足够，那么可以省略第二透明材料层22。在不提供第二透明材料层22时，有可能减少层数，并且因此有可能更容易生产元件。例如，如果第一透明材料层21在其突起与凹陷之间具有的高度差达到使高度差不影响要形成在第一透明材料层21上方的膜的程度，那么可以省略第二透明材料层22。即使在不提供第二透明材料层22时，也能够通过由不平坦结构20构成的光漫射层2来提高光耦出效率。然而，为了抑制短路和断路，优选的是形成如上所述的第二透明材料层22。

可以通过在衬底1的表面上涂覆材料来将第一透明材料层21和第二透明材料层22提供到衬底1的表面上。该材料的涂覆方法可以是适当的涂覆，例如旋涂、狭缝涂覆、条形涂覆、喷涂和喷墨，可以根据用途和衬底尺寸来进行选择。

可以按照适当方式形成第一透明材料层21与第二透明材料层22之间的不平坦结构20。例如，可以在透明材料中混合诸如珠粒等的粒子，并且由此能够通过粒子的形状来给出突起和凹陷。此外，优选的是通过压印光刻来形成不平坦结构20的突起和凹陷。通过使用压印光刻，有可能有效率地并且精确地形成精细的突起和凹陷。此外，在如下文所述地通过向每个不平坦区段分配突起部分或凹陷部分来形成突起和凹陷的情况下，有可能利用压印光刻来高度精确地形成突起和凹陷。在通过压印光刻来形成突起和凹陷的情况下，可以通过印刷的一个点来形成一个不平坦区段。优选使用允许形成精细结构的压印光刻，并且例如所谓的纳米压印光刻是优选的。

压印光刻被分成UV压印光刻和热压印光刻这两个主要类别，并且UV压印光刻或热压印光刻是可用的。在所实施的实施例中，例如，使用UV压印光刻。通过UV压印光刻，有可能容易地印刷(转移)凹陷和突起，以形成不平坦结构。在UV压印光刻中，例如，使用通过压印被图案化为具有2μm的周期和1μm的高度的矩形(柱形)结构的Ni母模型而形成的膜模型。向衬底上涂覆UV可固化压印透明树脂，并且相对于该衬底上的树脂层的表面按压模型。此后，为了使树脂固化，利用通过衬底或膜模型的UV光(例如，具有波长λ＝365nm的i线)照射树脂。在树脂被固化后，去除模型。在该过程中，优选的是使模型初步经受用于促进去除的处理(例如，氟涂覆处理)。因此，可能容易地将模型从衬底上去除。因此，能够将模型上的凹陷和突起结构转移到衬底。注意，该模型包括对应于不平坦结构20的形状的凹陷和突起。在转移模型的凹陷和突起结构时，将期望的凹陷和突起结构提供到透明材料层的表面。例如，在使用将凹陷部分随机分配至期望区段的模型时，可能获得突起部分被随机分配的不平坦结构20。

图18A和图18B显示了光漫射层2的不平坦结构20的示例。优选通过在平面内布置的突起部分11或凹陷部分12的集合来限定光漫射层2中的不平坦结构20。在该情况下，能够在不引起角度依赖性的情况下提高光漫射效果，并且因此有可能增大出射光的量。布置突起部分11和凹陷部分12的平面可以与衬底1的表面平行。图18A和图18B显示了突起部分11被布置在平面内。在不同观察点中，图18A和图18B显示了凹陷部分12被布置在平面内。可以由在平面内布置的突起部分11和凹陷部分12的集合来限定不平坦结构20。

对于光漫射层2中的不平坦结构20，如图18A和图18B中所示，优选的是突起部分11或凹陷部分12的集合具有被分成区段10的阵列的平面，并且通过将突起部分11和凹陷部分12单独分配至从阵列中随机选出的区段10来布置突起部分11和凹陷部分12。在该情况下，能够在不引起角度依赖性的情况下提高光漫射效果，并且因此有可能增大出射光的量。在阵列的区段10的一个示例中，每个区段具有四角形形状。四角形形状优选是正方形形状。在该情况下，阵列是矩阵阵列(正方形阵列)，其中，多个四角形被布置成其间没有间隔的行和列。在阵列的区段10的另一个示例中，每个区段具有六角形形状。六角形形状优选是常规六角形形状。在该情况下，阵列是蜂窝阵列(六角形网格)，其中，多个六角形被布置成其间没有间隔。替代地，阵列可以是三角形阵列，其中多个三角形被布置成其间没有间隔。然而，正方形阵列和六角形阵列允许容易地控制突起和凹陷。

图18A和18B所示的不平坦结构20包括被分成将突出或凹陷的区段的矩阵(区段10的阵列)的平面，并且多个突起部分11具有几乎相同的高度，它们被单独分配给矩阵的期望区段，以使多个突起部分11被布置在平面内。另外，在不平坦结构20中，关于平面的任意区域，任意区域中的多个突起部分11中的一个或一些的总面积与任意区域的面积的比值几乎是恒定的。通过提供这种不平坦结构20，能够有效率地提高光耦出效率。

图18A和图18B显示了不平坦结构20的示例。图18A显示了沿垂直于衬底1的表面的方向的视图，并且图18B显示了沿平行于衬底1的表面的方向的视图。在图18A中，利用阴影示出提供突起部分11的区段。图18A中的由线L1、L2和L3指示的结构分别对应于图18B中的由线L1、L2和L3指示的结构。

如图18A所示，不平坦区段20是由被分配至不平坦区段的矩阵的期望不平坦区段的突起部分11的布置构成的，不平坦区段是沿长度和宽度方向布置的多个正方形(行和列)。不平坦区段具有相同的面积。一个突起部分11或一个凹陷部分12被分配给要凹陷或突起的一个区段(一个不平坦区段)。可以规律地或随机地分配突起部分11。在图18A和18B的所实施的实施例中，随机地分配突起部分11。如图18B所示，在被分配突起部分11的区段内，通过使不平坦结构20的部分朝向光透射电极3突起而形成突起部分11。此外，多个突起部分11具有几乎相同的高度。就此而言，例如，短语“突起部分11具有几乎相同的高度”是指多个突起部分11的高度与多个突起部分11的高度的平均值之间的差处于所述平均值的±10％的范围内，并且优选为处于所述平均值的±5％的范围内。

在图18B中，突起部分11的区段具有矩形形状，但是可以具有诸如波纹形状、倒三角形状、梯形形状、半圆形形状、半椭圆形状和正弦形状等的适当形状。在两个突起部分11彼此相邻时，这些突起部分11连接成整体以形成较大的突起部分。在两个凹陷部分12彼此相邻时，这些凹陷部分12连接成整体以形成较大的凹陷部分。突起部分11的连接数量和凹陷部分12的连接数量不受特定限制。然而，随着连接数量增大，不平坦结构11倾向于不具有精细结构。例如，可以将连接数量适当地设定为等于或小于100、20或10。注意，有可能引入一种设计规则，其限定在对应于凹陷部分12和突起部分11的其中之一的两个或三个或更多区域是连续的时，将紧邻这种连续区域的区域设置为对应于凹陷部分12和突起部分11中的另一个(在特定区域凹陷时，下一区域突起，并且在特定区域突起时，下一区域凹陷)。在使用该规则时，改善了光漫射效应，并且因此可以预期能够改善效率和色差。

形成不平坦结构20以使得对于平面的任意区域，任意区域中的多个突起部分11中的一个或一些的总面积与该任意区域的面积之比几乎恒定。例如，图18A显示了按照10×10矩阵方式布置的总数100个的不平坦区段。使用这一百个区段构成的区域作为单位区域。在不平坦结构20的平面中，对于单位区域，突起部分11的面积比是相同的。例如，如图18A所示，在向单位区域提供五十个突起部分11时，可以向另一个区域提供另外的大约五十个(例如，四十五个到五十五个或者四十八个到五十二个)突起部分11，该另一个区域的要凹陷和突起的区段的数量以及面积与单位区域相同。单位区域不限于对应于一百个区段的区域，而是可以是具有对应于适当数量的区段的尺寸的区域。例如，区段数量可以是1000、10000、1000000或更多。突起部分11的面积比根据如何限定区域而略微变化。然而，在该示例中，面积比被设定为几乎相同。例如，面积比的上限和下限中的每一个与面积比的平均值之间的差优选等于或小于平均值的10％，并且更优选地等于或小于平均值的5％，并且更优选地等于或小于平均值的3％，并且更优选地等于或小于平均值的1％。随着面积比变得更加彼此相等，光耦出效率在平面内可以变得更加均匀，并且得到更大的提高。单位区域中的突起部分11的面积比不受特定限制，而是可以处于20％到80％的范围内，并且优选地处于30％到70％的范围内，并且更优选地处于40％到60％的范围内。

在优选实施例中，突起部分11和凹陷部分12以随机分配的方式被布置在每个单位区域中。在该实施例中，有可能允许大量的光在不引起角度依赖性的情况下出射。因此，有可能实现适合于白色有机EL元件的结构。

不平坦结构20优选包括精细的凹陷和突起。因此，光耦出效率能够得到更多的提高。例如，在要凹陷或突起的每个区段被形成为具有处于0.1μm到100μm的范围内的边的正方形时，有可能形成精细的不平坦结构。定义要凹陷或突起的一个区段的正方形的边可以处于0.4μm到10μm的范围内。例如，在正方形的边为1μm时，有可能精确地形成精细的不平坦结构20。此外，单位区域可以是具有1mm正方形或10mm正方形的形状的区域。注意，在不平坦结构20中，在凹陷部分12中可能不存在形成不平坦结构20的材料。在该情况下，不平坦结构20的下层(第一透明材料层21)可以是其中多个精细突起部分11按照岛的形式分布在整个表面上的层。例如，第二透明材料层22可以在(多个)凹陷部分12处与衬底1直接接触。

突起部分11的高度不受特定限制，而是可以处于例如0.1μm到100μm的范围内。因此，有可能产生具有高光耦出效率的不平坦结构20。例如，在将突起部分11的高度设定为处于1μm到10μm的范围内时，有可能精确地形成精细的凹陷和突起。

构成不平坦结构20的多个突起部分11可以具有相同的形状。在图18A中，提供突起部分11以覆盖整个不平坦区段，并且因此突起部分11在平面图中具有四角形(矩形或正方形)形状。突起部分11的平面形状不限于该示例，其可以是诸如圆形形状或多边形形状(例如，三角形形状、五角形形状、六角形形状和八角形形状)等的另一形状。在这些情况下，突起部分11的三维形状可以是诸如圆柱形状、棱柱形状(例如，三角棱柱形状和矩形棱柱形状)、金字塔形状(例如，基于三角形的金字塔和基于矩形的金字塔)、半球形状、半椭球形状、具有正弦截面的突起等的适当形状。

在优选实施例中，不平坦结构20被形成为衍射光学结构。就此而言，优选将突起部分11提供为表现出某种程度的规律性，以提供衍射光学结构。在衍射光学结构中，优选为周期性地形成突起部分11。在光漫射层2具有衍射光学结构时，能够提高光耦出效率。此外，在所实施的实施例中，在光漫射层2具有衍射结构时，形成于衬底1的与光漫射层2相反的表面上的光耦出层7(例如，光学薄膜)能够散射光，并且因此能够减小视角依赖性的影响。在衍射光学结构中，优选将二维不平坦结构20的间隔P(在不平坦结构20不是周期性结构的情况下的不平坦结构20的平均间隔)适当地设定为处于1/4λ到100λ的范围内，其中，λ是介质中的波长(通过将真空中的波长除以介质的折射率获得)。可以在从发光层E发射的光的波长处于300nm到800nm的范围内的情况下使用该范围。在该情况下，几何光学作用(光以小于全反射角的角度照射的表面的面积的扩大)引起光耦出效率的增大。或者，能够使以不小于全反射角的角度照射表面的光作为衍射光而发射到外部。因此，提高了光耦出效率。在间隔P尤其小时(例如，λ/4到λ的范围)，不平坦结构周围的部分的有效折射率随着该部分与衬底之间的距离的增大而逐渐减小。这相当于在衬底与覆盖突起和凹陷的层或阳极之间插入折射率处于不平坦结构的介质的折射率与覆盖层或阳极的折射率之间的薄层。因此，有可能抑制菲涅耳反射。简言之，借助于从λ/4到100λ的范围内选择间隔P，有可能抑制反射(全反射和/或菲涅耳反射)，并且因此提高光耦出效率。在上述范围内，在间隔P小于λ时，只能预期抑制菲涅耳损耗的效果，并且因此光耦出效率可能减小。相反，在间隔P超过20λ时，需要相应地增大凹陷和突起的高度(以确保相位差)，并且因此通过覆盖层(第二透明材料层22)来进行整平可能变得困难。可以考虑使用具有非常大的厚度(例如，10μm或更大)的覆盖层。然而，在该情况下，存在诸如透光率下降、材料成本增加、以及在采用树脂材料的情况下释气增加等的不利影响。因此，使覆盖层变厚可能是不利的。鉴于此，优选将间隔P设定为处于例如λ到20λ的范围内。

不平坦结构20可以是边界衍射结构。可以通过随机布置突起部分11来形成边界衍射结构。替代地，边界衍射结构可以是将形成在平面的非常小的区域内的衍射结构布置在平面中的结构。该结构可以被解释为将多个独立的衍射结构布置在平面中的结构。在边界衍射结构中，精细衍射结构引起的衍射允许光出射，但是防止整个表面的衍射效应过多，并且因此能够降低光的角度依赖性。因此，能够抑制角度依赖性，并且仍然能够提高光耦出效率。此外，不平坦结构20可以具有透镜阵列结构。

在如图18A和图18B所示的随机提供突起部分11和凹陷部分12的情况下，如果连续的突起部分11或凹陷部分12的数量过度增加，那么光耦出效率不可能得到充分提高。鉴于此，下文将描述不平坦结构20的更加优选的示例。

[不平坦结构的随机控制]

优选地，不平坦结构20的突起和凹陷的出现的随机性受到控制。就此而言，不平坦结构20的形状被如下限定。将突起和凹陷被完全随机布置的结构定义为完全随机结构。将突起和凹陷按照预定规则被随机布置的结构定义为受控随机结构。将突起和凹陷未被随机布置而是按规律被布置以表现出预定的周期性的结构定义为周期性结构。此外，阵列的区段10的其中之一被认为是块，并且一个块的尺寸被定义为w。在块为四角形时，块的尺寸是指四角形的边。在块为六角形时，块的尺寸是指内切于六角形的圆的直径。关于均由连续的突起部分11所限定的大突起部分，在存在第一大突起部分和与第一大突起部分相邻但是与其隔开的第二大突起部分时，将第一与第二大突起部分的相同边之间的距离定义为平均间隔。总而言之，平均间隔等于平均间距。

在对受控随机结构的控制中，优选设定规则，其限定了连续布置的相同块(对应于突起部分11和凹陷部分12的其中之一)的数量必须不大于预定数量。换言之，优选的是将突起部分11布置为使得通过被单独分配给同一方向上的阵列的连续区段10来布置的突起部分11的数量不大于预定数量，并且将凹陷部分12布置为使得通过被单独分配给同一方向上的阵列的连续区段10来布置的凹陷部分12的数量等于或小于预定数量。因此，能够使光耦出效率得到更多的提高。此外，能够降低发射颜色的角度依赖性。限定连续布置的突起部分11或凹陷部分12的最大数量的预定数量优选等于或小于10，并且更优选地等于或小于8，并且更优选地等于或小于5，并且更优选地等于或小于4。

参考图19A和19B来描述不平坦结构20的原理。图19A显示了对应于完全随机结构的不平坦结构20，并且图19B显示了对应于周期性结构的不平坦结构20。阴影部分表示突起部分11，并且白色部分表示凹陷部分12。其同样适用于不平坦结构20的以下解释性视图。

在如图19B所示地有规律地对具有某一尺寸w的块进行周期性布置时，平均间隔为2w。概括地说，突起部分11和凹陷部分12是交替布置的，并且因此突起部分11是以对应于两个块的尺寸的平均间隔布置的。注意，在图19B的示例中，不平坦结构20具有棋盘图案。

在如图19A所示地对具有某一尺寸w的块进行完全随机布置时，平均间隔为4w。

参考图20A、图20B和图20C来描述如何计算完全随机结构中的平均间隔。在随机布置中，考虑了相同的块被连续布置的概率。如图20A所示，首先，存在具有宽度w的块(突起部分11)的概率是1/2。如图20B所示，连续地布置两个相同的块的概率是(1/2)^2。如图20C所示，连续地布置三个相同的块的概率是(1/2)^3。“^n”表示n次幂。考虑到连续地布置四个或更多相同的块的概率，导出了由下述表达式(15)定义的关系。

[公式18]

$w_{\exp }=w\&CenterDot;{\left(\frac{1}{2}\right)}^1+2w\&CenterDot;{\left(\frac{1}{2}\right)}^2+3w\&CenterDot;{\left(\frac{1}{2}\right)}^3+\mathrm{...}=\underset{n}{\overset{\mathrm{\&infin;}}{\&Sigma;}}nw\&CenterDot;{\left(\frac{1}{2}\right)}^{n-1}=2w---\left(15\right)$

在上述表达式中，w_exp表示连续布置相同的块的区域的宽度的预期值。

在上述方法中，有两种类型的块，即突起部分11和凹陷部分12。因此，由下述表达式(16)来确定平均间隔。

[公式19]

p_exp＝2w_exp＝4w(16)

在上述表达式中，p_exp表示平均间隔的预期值。

因此，在完全随机地布置块时，平均间隔为4w。

同样，对于六角形网格的情况，与上文一样，有可能基于概率法而计算出平均间隔P等于4w。

类似地，在具有受控随机性的结构(受控随机结构)中，可以计算平均间隔。

参考图21A和图21B来描述计算完全随机结构的平均间隔的另一种方法。用“w”表示网格的宽度。在图21A和21B中，能够基于结构图案来计算平均间隔。

如图21A所示，可以将椭圆形Q画为内切于由相同的块(突起部分11和凹陷部分12)为连续的区域的边界所限定的形状。在要画出的椭圆形Q为圆形时，画出了内切圆。如图21B所示，根据椭圆形Q的长轴的长度q1和短轴的长度q2来计算平均间隔。在内切圆的情况下，使用直径。在图21A的示例中，内切椭圆形的短轴的长度q2的最小值等于w，即边界宽度。此外，可以认为内切椭圆形的长轴的长度q1的最大值为10w。注意，在相同的块被连续布置的概率为1/2时，相同的块可以被无尽地连续布置。例如，用(1/2)^n表示“n”个突起部分11被连续布置的概率。十个突起部分11被连续布置的概率为(1/2)^10＝1/1028＝0.00097。存在十个突起部分11被连续布置的布置的概率等于或小于0.1％。该概率极低并且可以被忽略。因此，如上文所述，可以认为内切椭圆形Q的长轴的长度q1的最大值为10w。基于结构计算，确定内切椭圆形的轴的长度的平均值为2w。该2w是指平均边界宽度。因此，平均间距为4w。

图22示出了具有六角形网格的完全随机结构(边界衍射结构)的不平坦结构20的示例。用“w”表示网格的宽度。和四角形网格的情况一样，可以基于内切椭圆形Q的轴的长度来计算平均间隔。因此，内切椭圆形的短轴的长度q2的最小值为w，并且等于边界宽度。此外，可以认为内切椭圆形的长轴的长度q1的最大值为10w。内切椭圆形Q的轴的长度的平均值被确定为2w。该2w是指平均边界宽度。因此，平均间距为4w。

图23A、图23B和图23C显示了具有受控随机结构的不平坦的结构20的示例。图23A显示了具有3w的平均间距的四角形网格结构。图23B显示了具有3.3w的平均间距的四角形网格结构。图23C显示了具有3.4w的平均间距的六角形网格结构。

图24A是示出光耦出效率随着不平坦结构20的结构尺寸w(一个区段的长度)的变化而产生的变化的曲线图。该曲线图显示光耦出效率取决于不平坦结构20的结构尺寸w。在该示例中，突起与凹陷之间的高度差为1.0μm。衬底1的折射率为1.5。第一透明材料层21的折射率为1.35。第二透明材料层22的折射率为2.0。光的波长(加权平均发射波长λ)为550nm。曲线图显示了图24B所示的完全随机结构的不平坦形状的结果(●)、以及图24C所示的周期性结构的不平坦形状的结果(□)。从该曲线图可以理解，在完全随机结构的情况下，结构尺寸w优选处于0.4μm到2μm的范围内。此外，应当理解，在周期性结构的情况下，结构尺寸w优选处于0.4μm到4μm的范围内。

光不被具有充分小于光波长的尺寸的结构衍射。因此，在随机结构和周期性结构中的每一个中，在布置尺寸不超过400nm(不超过0.4μm)的结构单元时难以获得期望的效果。考虑到这点，在用λ表示发光层E的加权平均波长时，应当理解块的尺寸w优选等于或大于0.73(＝400/550)λ。

对于结构单元充分大于波长的区域，在随机结构的情况下，在“w”等于或小于2μm时获得了有利结果，或者在周期性结构的情况下，在“w”等于或小于4μm时获得了有利结果。基于该事实以及完全随机结构的平均间隔为4w并且周期性结构的平均间隔为2w，优选的是平均间距P等于或小于8μm。此外，基于光的衍射的原理，由结构尺寸(间隔)与波长之比来确定光的衍射图案，该比值是指P/λ。因此，应当理解，平均间距P优选为等于或小于14.5(＝8/0.55)λ。注意，该结果显示，近似光耦出效率主要由平均间距确定而不管结构图案如何。

从上述事实可以理解，对于突起部分11或凹陷部分12的集合的任何部分，在从垂直于衬底1的表面的方向来看时内切椭圆形Q的轴长度或内切圆的直径优选为处于0.4μm到4μm的范围内。注意，突起部分11或凹陷部分12的集合的对应于该范围的上限的部分可以由被提供给连续的多个区段的突起部分或凹陷部分构成。如上所述，以虚线画出了椭圆形Q。在画出椭圆形Q时，如果长轴等于短轴，那么椭圆形Q为圆形，即真圆。因此，在上述范围中，在能够画出椭圆形Q时使用椭圆形Q，并且在作为画出椭圆形Q的结果而获得了圆形时使用圆形。轴长度的上限是指长轴的上限，并且轴长度的下限是指短轴的下限。

在突起部分或凹陷部分被随机布置的情况与突起部分或凹陷部分被周期性布置的情况之间，光耦出效率的差不是很大。然而，周期性结构具有衍射光栅属性，并且因此可能增大波长依赖性并且增大视角中的颜色不均匀性。因此，不平坦形状优选是结构被随机布置的形状。此外，应当理解，区段10的阵列的一个区段的长度优选处于0.4μm到4μm的范围内。

图25A显示了示出光耦出效率的变化与不平坦结构20的突起与凹陷之间的高度差的变化相对比的曲线图。该曲线图显示了光耦出效率对不平坦结构20的突起与凹陷之间的高度差的依赖性。在该示例中，衬底1具有1.51的折射率。第一透明材料层21具有1.45的折射率。第二透明材料层22具有1.76的折射率。光的波长(加权平均发射波长λ)为550nm。基于图25B、图25C和图25D中所示的不平坦结构20来进行评估。图25B的结构尺寸w为0.6μm。图25C的结构尺寸w为1.2μm。图25D的结构尺寸w为1.2μm。

图25A的曲线图显示了图25B所示的完全随机结构的结果(●)、图25C所示的受控随机结构的结果(△)、以及图25D所示的受控随机结构的结果(□)。在图25C的受控随机结构中，三个或更多相同的块未被布置在相同方向上。在图25C中，平均间距为3w。在图25D的受控随机结构中，四个或更多相同的块未被布置在相同方向上。在图25D中，平均间距为3.4w。从该曲线图中应当理解，任何结构中的突起与凹陷之间的高度差都几乎不影响光耦出效率。因此，可以认为对突起与凹陷之间的高度差的依赖性弱。

相比之下，曲线图显示，考虑到突起和凹陷的随机性，光耦出效率倾向于以(●)、(△)和(□)的升序提高。关于该结果，从(●)和(△)的比较可以理解，优选对随机性加以控制，并且不要连续布置块。可以认为这是由于在连续布置块时，大体上存在具有大结构尺寸的区域，并且光耦出效率在这种区域中减小。实际上，图25B的完全随机结构显示了六个或更多块被布置在同一方向上的区域。例如，在结构尺寸为0.6μm时，可能局部存在具有3.6μm(＝0.6μm×6)的尺寸的结构。在图24A中，周期性结构的结果显示，在不平坦区段的尺寸为3.6μm时，光耦出效率不太高。因此，可以认为具有大尺寸的区域的局部存在可能导致光耦出效率的下降。因此，优选将突起部分11布置为使得通过被单独分配至同一方向上的阵列的连续区段来布置的突起部分的数量不大于预定数量。类似地，优选将凹陷部分12布置为使得通过被单独分配至同一方向上的阵列的连续区段来布置的凹陷部分的数量不大于预定数量。

此外，优选的是块(区段10的阵列)具有六角形形状而不是四角形形状。可以认为这是由于正六角形形状与正方形形状相比对取向方向的依赖性较小。这是因为，在四角形形状中，对角线的长度等于边长的长度乘以√2(2的平方根＝大约1.414)，并且在六角形形状中，对角线的长度等于边长的长度乘以√3/2(3的平方根的一半＝大约0.8660)。这意味着，在布置正方形时，光耦出效率可能沿边的方向或沿对角线的方向降低，并且相比之下，在布置正六角形时，不管取向如何都能够获得较高的光耦出效率。可以认为这可能是因为蜂窝状结构是密集结构。

为了详细地检验对随机性进行控制的图案的效果，针对图25B和图25C中描述的完全随机结构和受控随机结构(突起与凹陷之间的高度差为0.6μm)中的每一个来测量衬底1内的光强的分布。图26显示了测量装置。该测量装置具有用于测量光强的半球形透镜30。用相同的附图标记表示与前述结构中的相同的部件，以省略多余的说明。

图27A是示出对于不同的随机性的角度与光强之间的关系的曲线图。该曲线图显示了图27B所示的完全随机结构的结果(由虚线指示)和图27C所示的受控随机结构的结果(由实线指示)。该曲线图显示，与完全随机情况相比，在对随机性加以控制的结构(即受控随机结构)中，增大了高角度区域(从大约50度到70度的角度)处的光的强度。

上文描述了通过抑制由连续布置的块构成的大区域的出现来控制随机性的方法及其效果。还可以使用随机图案的傅里叶变换来确认抑制这种大区域的出现的效果。

图28A到28D包括示出通过随机图案的傅里叶变换获得的空间频率分量的幅度的视图。图28A显示了受控随机结构的随机图案，并且图28B显示了图28A所示的随机图案的傅里叶变换的结果。图28C显示了完全随机结构的随机图案，并且图28D显示了图28C所示的随机图案的傅里叶变换的结果。

在图28B和图28D中的每一个中，视图的中心指示了对应于0的空间频率的分量(DC分量)，并且与视图的中心相比，空间频率朝向视图的外围变大。从视图可以理解，可以确认在受控随机图案的空间频率中抑制了低频分量。尤其是，可以理解，空间频率分量中的低于1/(2w)的分量受到抑制。在如上文所述地控制随机性时，去除了低频分量。考虑到这点，可以将受控随机结构称为低频去除结构。

即使在随机性被控制时也能够计算平均间距。注意，边界宽度(结构尺寸)w优选等于或大于0.73λ。通过将400除以550获得了值0.73。平均间距的上限优选为8μm。

此外，结构尺寸w(阵列的每个区段的长度)优选处于0.4μm到4μm的范围内。此外，结构尺寸w优选处于0.4μm到2μm的范围内。

注意，在上述不平坦结构20中，突起与凹陷之间的高度差相同。然而，突起与凹陷之间的高度差可以是随机的。不平坦结构20由堆叠的两个透明材料层构成，并且因此，在光传播到这些部分时可能出现相位差。即使在高度差随机时，也可以通过平均高度差来确定透射光线的平均相位差。因此，同样在该情况下，给予透射光线充分的平均相位差，并且使光线出射，并且因此高度差可以是随机的。

此外，在不平坦结构20中，可以使每个区段的每个拐角圆化。例如，在通过切割和堆叠来处理微米级结构时，可以将拐角处理成圆化的，或者可以将台阶部分处理为具有倾斜表面。在使用光学薄层等提供光漫射层2时，可以在处理时形成这些结构。即使在突起和凹陷的拐角被圆化或者具有倾斜表面时，也能够提高光耦出效率和视角依赖性属性，其前提是没有损失随机图案的属性。

图29A和29B均是示出有机EL元件中的光的分布的曲线图。图29A显示发光层与反射层之间的距离(横轴)与出射角上的光强(纵轴)之间的关系。在图29A中，用等值线表示光的强度。图29B显示发光层与反射层之间的距离(横轴)与光传播的模式(纵轴)之间的关系。在图29B中，将光的模式划分成隐失模(等离子体激元损耗)、波导模、吸收、衬底模和大气。

更有利的是有机EL元件具有用于提取从发光层发射的光的高角度分量的结构。提取较大量的高角度分量可以使发光效率得到提高。此外，提取较大量的高角度分量可以使视角依赖性下降。将高角度定义为相对于与衬底的表面正交的方向的大角度。高角度可以是等于或大于全反射角的角度。可以认为高角度是广角。

在通过上述方式设计有机EL元件时，如图29A和图29B所示，可以使一个发光层与反射层间隔处于大约75nm到150nm的范围内的距离，并且使另一发光层与反射层间隔处于大约225nm到300nm的范围内的距离(见图29A和图29B中的区域MT)。尤其是，在用于白光发射的多单元结构中，可以设定上述距离。这是由于抑制了等离子体激元损耗并且使用腔进行二阶或后续阶干涉。在该情况下，从发光层发射的光包括大量的相对高角度的分量。因此，有利于有效率地提取高角度分量。下文描述了光漫射层中包括的不平坦结构的更优选的实施例。

图30是示出关于各种类型的不平坦结构的入射角(横轴)与光透射率(纵轴)之间的关系。在该曲线图中，在较右侧显示了较高角度分量。来自发光层的全部光的加权平均发射波长λ_all为550nm。图30涉及光从具有1.8的折射率的有机层发射到具有1.0的折射率的大气的情况。

在图30中，G1到G5均涉及受控随机结构(低频去除结构)。受控随机结构具有六角形网格。六角形网格的条的宽度w选自0.8μm、1.2μm和1.8μm。条的宽度w与图22所示的宽度w相同。在图30的曲线图中，0.8w表示条的宽度w为0.8μm，并且1.2w表示条的宽度w为1.2μm，并且1.8w表示条的宽度w为1.8μm。此外，不平坦结构的高度h选自0.8μm和1.2μm。在图30的曲线图中，0.8h表示高度h为0.8μm，并且1.2h表示高度h为1.2μm。因此，G1涉及网格宽度w为800nm并且高度h为800nm的情况。G2涉及网格宽度w为800nm并且高度h为1200nm的情况。G3涉及网格宽度w为1200nm并且高度h为800nm的情况。G4涉及网格宽度w为1200nm并且高度h为1200nm的情况。G5涉及网格宽度w为1800nm并且高度h为800nm的情况。如图30的曲线图的G1到G5所示，光的高角度分量随着不平坦结构的网格宽度w的减小而增大。注意，下文描述图30中的MLA(其是微透镜阵列的缩写)。

从图30的曲线图可以理解，在由λ_all表示来自一个或多个发光层的全部光的加权平均发射波长时，内切于构成不平坦结构的突起或凹陷部分的集合的内切椭圆的轴长度或内切圆的直径的最小值优选为等于或小于λ_all的两倍。“内切于构成不平坦结构的突起或凹陷部分的集合的椭圆的轴长度和圆的直径的最小值”对应于不平坦结构的网格宽度w(见图22)。在网格宽度w为1800nm的G5中，高角度分量的光耦出效率低。此外，尽管网格宽度w为1200nm的G3和G4的光的高角度分量的量大于G5，但是高角度分量的光耦出效率没有那么高。相比之下，网格宽度w为800nm的G1和G2则显示出光的大量高角度分量。从图30的曲线图中显而易见，G1和G2有利于在光具有550nm的加权平均发射波长λ_all并且网格宽度w等于或小于该波长λ_all的两倍(1100nm)时提取光的高角度分量。尽管图30显示550nm的波长的情况，但是预期可以针对其它波长获得相似或相同的结果。因此，内切椭圆的轴长度或内切圆的直径的最小值优选为等于或小于波长λ_all的两倍。图30显示，为提取光的较大量的高角度分量，内切椭圆的轴长度或内切圆的直径的最小值优选为等于或小于波长λ_all的1.8倍。

在一些情况下，不平坦结构不利地含有在生产有机EL元件时意外出现的噪声，例如尺寸等于或小于0.73λ的小结构(例如，由灰尘等导致的结构)以及尺寸等于或大于4μm的大结构(例如，划伤)。在这些情况下，如果这种噪声的总面积等于或小于整体面积的10％，则也能够充分地获得期望的效果。图31显示大噪声结构T1和小噪声结构T2。即使在故意将这些噪声形成为占整体面积的10％时，如果获得了期望的效果，那么也能够形成期望的有机EL元件。鉴于此，即使在上述不平坦结构20可能以等于或小于10％的百分比被部分折断的情况下，该不平坦结构20仍然是可用的。

[具有透镜阵列结构的光漫射层]

图32显示另一光漫射层2的示例并且示出了第六实施例的有机EL元件。省略了层构造的中间部分，并且第六实施例可以具有多单元结构或单单元结构。一个或多个发光层E按照与上述实施例中的任一个相同的方式布置。

在第六实施例中，光漫射层2具有透镜阵列结构14。透镜阵列结构14是将多个精细透镜14a布置在平面中的结构。精细透镜14a可以具有几乎半球形形状、半椭球体形状、具有正弦截面的突起形状、锥形圆柱形状、锥形棱柱形状(例如，基于三角形的棱柱和基于四角形的棱柱)和金字塔形状(例如，基于三角形的金字塔和基于四角形的金字塔)。图32显示了几乎半球形透镜。精细透镜14A的截面可以是半圆形、半椭圆形、正弦、波纹形、倒三角形或者梯形。透镜阵列结构14可以是所谓的微透镜阵列。

在图32中，将多个精细透镜14a提供到树脂层13的表面。精细透镜14a朝向衬底1突起。在相邻的精细透镜14a之间存在间隔16。透镜阵列结构14的表面限定了不平坦结构20。存在被提供到衬底1的相反表面上的抗反射层15。抗反射层15是内部抗反射层15a和外部抗反射层15b。在光漫射层2的表面上形成光透射电极3。从严格的意义上来讲，光透射电极3形成在树脂层13的表面上。

精细透镜14a的直径处于1μm到500μm的范围内。处于微米尺度上的透镜阵列结构14能够引起光耦出效率的提高。

树脂层13可以具有树脂膜。树脂层13优选是具有高折射率的层。例如，树脂层13可以具有与上述第二透明材料层22的折射率相同或相似的折射率。例如，树脂膜可以是聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN，折射率1.77)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET，折射率1.65)、或聚醚(PES，折射率1.65)等的树脂膜。这些树脂膜具有比玻璃的折射率高的折射率。

可以在树脂膜(树脂层13)的与光透射电极3相反的表面上形成由透镜阵列结构14构成的光漫射层2。例如，可以通过处理树脂层13的表面或涂覆漫射树脂来形成透镜阵列结构14。

在透镜阵列结构14中，在具有光透射属性的衬底1与不平坦结构20之间存在间隔16。因此，在光通过光漫射层2时，这种光就出射到气体间隔内一次。有可能抑制在衬底的相反的两端处发生全反射。在该示例中，抑制了全反射，可以不在衬底1的外侧上提供光耦出层7。然而，为抑制菲涅耳损耗，优选提供一个或多个抗反射层15。或者，为改善视角依赖性，可以在衬底1的外表面上形成光散射结构。注意，可以利用树脂填充间隔16。

在使树脂层13暴露于外部时，湿气有可能经由树脂层13侵入到内部。考虑到这点，优选的是包封树脂层13，以将其保存在外壳内。这样做有可能抑制湿气导致的潜在的元件劣化。此外，可以在衬底1的表面上将多个树脂层13和多个有机EL层布置成平面或直线。在该情况下，优选将被布置成平面或直线的多个树脂层13一起包封起来。注意，为了实现外部电极，将形成在树脂层13上方的电极(光透射电极3和光反射电极4)连接至形成在衬底1上的电极。例如，可以使用导电膏完成这种连接。

同样在光漫射层2具有透镜阵列结构14的有机EL元件中，更有利的是提供用于提取从发光层发射的光的高角度分量的结构。如图29A和图29B所示，这是因为可以在图29A和图29B所示的区域MT上提供发光层。提取较大量的高角度分量可以使发光效率得到提高。此外，提取较大量的高角度分量可以使视角依赖性下降。下文描述具有透镜阵列结构的不平坦结构的更优选的实施例。

在图30的曲线图中，MLA涉及透镜阵列结构。在透镜阵列结构中，不平坦结构由具有几乎半球形形状的多个透镜构成。从图30显而易见，透镜阵列结构允许提取光的较大量的高角度分量。因此，能够提高光耦出效率。图30的曲线图中的MLA涉及高宽比为1的情况。可以通过确定高宽比来实施对透镜阵列结构的优化。

图33显示了示出入射角(横轴)与不同透镜阵列结构的光透射率(纵轴)之间的关系的曲线图。不同透镜阵列结构具有不同透镜形状。在该曲线图中，在较右侧显示了较高角度分量。来自发光层的全部光的加权平均发射波长为550nm。图33涉及光从具有1.8的折射率的有机层发射到具有1.0的折射率的大气的情况。

图34A和图34B均显示了构成透镜阵列结构的透镜40的示意图。在改变高宽比时，可以使构成透镜阵列结构的透镜的形状从半球形形状发生改变。在形状从半球形形状发生改变时，透镜40可以具有半椭球形形状。也就是说，透镜阵列结构包括均为半椭球体的透镜40，半椭球体在垂直于具有半径R₁并且平行于衬底1的表面的虚圆40C的方向上从虚圆40C突起，以具有高度R₂。可以由高度R₂与半径R₁的比值来表示透镜40的高宽比。因此，将高宽比定义为R₂/R₁。图34A显示了突起高度R₂小于半径R₁的半椭球体，并且因此高宽比小于1。图34B显示了突起高度R₂大于半径R₁的半椭球体，并且因此高宽比大于1。

从图33的曲线图可以理解，在高宽比为0.5时高角度分量的光耦出效率相对较低。相比之下，在高宽比为1时，有可能提取光的高角度分量。从该事实可以理解，高宽比优选为等于或大于0.8。换言之，优选的是高度R₂等于或大于半径R₁的0.8倍。

另外，从图33的曲线图可以理解，在高宽比等于或大于6时，高角度分量的光耦出效率相对较低。因此，为提取光的高角度分量，更优选的是高宽比等于或小于4。换言之，优选的是高度R₂等于或大于半径R₁的4倍。

[照明装置]

图35显示包括有机电致发光元件(有机EL元件101)的照明装置100的示例。有机EL元件101包括衬底1、光漫射层2、光透射电极3、多个发光层E、光反射电极4和包封构件50。光漫射层2包括第一透明材料层21和第二透明材料层22。由包封构件50来包封包括发光层E的有机光发射器。由轮廓箭头表示光的发射方向。照明装置100包括有机EL元件101和形成在有机EL元件101的外壳外部的电极焊盘102。经由适当的布线结构来对有机EL元件101的电极焊盘102和电极进行电互连。将电极焊盘102连接至导线104。照明装置包括收集导线104的插头103。插头103可以经由外部电缆105连接至外部电源106。在完成与外部电源106的连接时，电流在电极之间流动，并且由此通过发光层E产生光。作为结果，能够从照明装置100发射光。

附图标记列表

E发光层

E1第一发光层

E2第二发光层

Em第m发光层

1衬底

2光漫射层

3光透射电极

4光反射电极

5电荷传输层

6中间层

7光耦出层

10阵列的区段

11突起部分

12凹陷部分

13树脂层

14透镜阵列结构

20不平坦结构

Claims (14)

1.一种有机电致发光元件，包括：

具有光透射属性的衬底；

所述衬底的表面上的光漫射层；

所述光漫射层的表面上的光透射电极；

与所述光透射电极配对的光反射电极；以及

所述光透射电极与所述光反射电极之间的一个或多个发光层，

所述一个或多个发光层包括作为所述光反射电极的第m个最接近的发光层的第m发光层，其中，m是等于或大于1的整数；

λ_m表示所述第m发光层的加权平均发射波长；

φ_m表示由下述表达式(1)定义的由所述第m发光层产生的光的由所述光反射电极引起的相移：

[公式1]

$\mathrm{\&phi;}\left({\mathrm{\&lambda;}}_m\right)={\tan }^{-1}\left\{\frac{2(n_s{k}_r-n_r{k}_s)}{{n_s}^2-{n_r}^2+{k_s}^2-{k_r}^2}\right\}---\left(1\right)$

其中，n_s和k_s分别表示与所述光反射电极接触的层的折射率和消光系数，并且n_r和k_r表示所述光反射电极的折射率和消光系数，并且n_s、n_r、k_s和k_r都是λ_m的函数；

由n_m(λ_m)表示填充所述光反射电极与所述第m发光层之间的间隔的介质的平均折射率；

由d_m表示从所述光反射电极到所述第m发光层的距离；并且

在m＝1时，被定义为所述第m发光层的至少第一多个发光层满足由下述表达式(2)定义的关系：

[公式2]

$\mathrm{\&phi;}\left({\mathrm{\&lambda;}}_m\right)\&times;\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_m}{4\mathrm{\&pi;}}+\frac{l+0.1}{2}{\mathrm{\&lambda;}}_m\&le;n_m\left({\mathrm{\&lambda;}}_m\right)\&times;d_m\&le;\mathrm{\&phi;}\left({\mathrm{\&lambda;}}_m\right)\&times;\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_m}{4\mathrm{\&pi;}}+\frac{l+0.5}{2}{\mathrm{\&lambda;}}_m---\left(2\right)$

其中，l是等于或大于0的整数。

2.根据权利要求1所述的有机电致发光元件，其中：

所述多个发光层相互隔开；并且

所述多个发光层均满足由上面的表达式(2)定义的关系。

3.根据权利要求1或2所述的有机电致发光元件，其中：

表示所述一个或多个发光层的平均折射率的n_a和表示所述衬底的折射率的n_b满足n_a>n_b的关系；

由角度θ表示从所述一个或多个发光层到达所述光漫射层的光相对于所述光漫射层的入射角；并且

色差Δu'v'的绝对值等于或小于0.1，所述色差Δu'v'被定义为采用满足由下述表达式(3)所表示的条件的所述角度θ处的入射光的u'v'坐标所表示的色度与采用正面方向的入射光的u'v'坐标所表示的色度之间的差，所述角度θ，

[公式3]

$\mathrm{\&theta;}={\sin }^{-1}\left(\frac{n_b}{n_a}\right)---\left(3\right)$

4.根据权利要求1到3中的任一项所述的有机电致发光元件，其中：

所述光漫射层包括第一透明材料层和第二透明材料层，所述第一透明材料层和所述第二透明材料层是从所述衬底开始按该顺序布置的；

所述第二透明材料层具有高于所述衬底的折射率的折射率；并且

向所述第一透明材料层与所述第二透明材料层之间的界面提供了不平坦结构。

5.根据权利要求4所述的有机电致发光元件，其中：

对于可见波长范围，所述第一透明材料层具有处于1.3到1.5的范围内的折射率。

6.根据权利要求4或5所述的有机电致发光元件，其中

对于可见波长范围，所述第二透明材料层具有等于或大于1.75的折射率。

7.根据权利要求4到6中的任一项所述的有机电致发光元件，其中：

所述不平坦结构是由被布置在平面内的突起部分或凹陷部分的集合来定义的。

8.根据权利要求1到7中的任一项所述的有机电致发光元件，其中：

所述光漫射层具有透镜阵列结构。

所述透镜阵列结构包括均为半椭球体的透镜，所述半椭球体在垂直于具有半径R₁并且平行于所述衬底的表面的虚圆的方向上从所述虚圆突起，以具有高度R₂；并且

高度R₂等于或大于所述半径R₁的0.8倍大，并且等于或小于所述半径R₁的4倍大。

9.根据权利要求7所述的有机电致发光元件，其中：

对于突起部分或凹陷部分的所述集合的任何部分，在从垂直于所述衬底的表面的方向看时的内切椭圆的轴长度或内切圆的直径处于0.4μm到4μm的范围内。

10.根据权利要求9所述的有机电致发光元件，其中：

在由λ_all表示来自所述一个或多个发光层的全部光的加权平均发射波长时，所述内切椭圆的所述轴长度或所述内切圆的所述直径的最小值等于或小于λ_all的两倍大。

11.根据权利要求7、9和10中的任一项所述的有机电致发光元件，其中：

突起部分或凹陷部分的所述集合具有被分成区段的阵列的平面，并且所述突起部分或所述凹陷部分是通过被单独地分配至从所述阵列中随机选出的区段来布置的。

12.根据权利要求11所述的有机电致发光元件，其中：

所述突起部分被布置为使得通过被单独分配至所述阵列的同一方向上的连续区段来布置的所述突起部分的数量不大于预定数量；并且

所述凹陷部分被布置为使得通过被单独分配至所述阵列的同一方向上的连续区段来布置的所述凹陷部分的数量不大于预定数量。

13.根据权利要求1到12中的任一项所述的有机电致发光元件，还包括位于所述衬底的与所述光漫射层相反的表面上的光耦出层。

14.一种照明装置，包括根据权利要求1到13中的任一项所述的有机电致发光元件。