CN106229416A - 电致发光元件 - Google Patents

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Abstract

一种电致发光元件，是将发出同一颜色光的两个以上的发光单元(110A、110B、110C)垂直重叠的电致发光元件，构成为使各个发光单元(110A、110B、110C)以个体发光时的发光强度的角度依赖性的从正面方向观察的第一极大角度或者强度最大角度在各个发光单元(110A、110B、110C)不同，在将使所有发光单元(110A、110B、110C)同时发光时的发光强度的角度依赖性设为D(θ)，将特定角度设为θD的情况下，满足下式(1)。D(θ)≧D(0)cosθ(0≦θ≦θD≦60度)···式(1)。

Description

电致发光元件
技术领域
本实施方式涉及一种电致发光元件。
背景技术
近年来，利用了发光二极管(LED)或有机EL等电致发光元件的发光效率高的电致发光元件得到关注。电致发光元件由被平面式阴极和阳极夹住的光子产生层(发光层)构成，一般而言把阳极作为透明电极，阴极作为金属反射电极来构成的情况较多。作为电致发光元件的用途，用于装饰照明用吊灯、剧院的带色聚光灯、信号用带色手电筒、信号机、车辆的带色前照灯、倒车灯及刹车灯等需要以特定颜色确保在特定的角度范围内的亮度的照明。
然而，一般在利用了电致发光元件的电致发光元件中，光强的角度分布(配光)是以cosθ表示的朗伯配光，无法实现在特定角度范围内产生强照明的光源。
另一方面，作为现有技术，已公开有用于显示器的提高了正面亮度的结构、以及利用多个单元提高了白色效率的结构。
日本特开2010-287484号公报公开的有机发光元件公开了在各发光单元设置不同颜色的发光层，从而能够提高各颜色的光射出效率的有机电致发光元件。但是，存在各发光单元以同一颜色配合时使配光成为期望特性的结构不明确的技术问题。
日本特开2014-225415号公报公开的有机电致发光元件利用三个单元实现了白色元件。但是，与专利文献1公开的有机发光元件相同，存在各发光单元以同一颜色配合时使配光成为期望特性的结构不明确的技术问题。
发明内容
本实施方式是鉴于上述技术问题而实施的，其目的在于，提供一种用于从正面起在一定角度范围内确保光强的单色的电致发光元件。
反映了本发明的一个侧面的电致发光元件是将发出同一颜色光的两个以上发光单元重叠的电致发光元件，构成为使各个发光单元以个体发光时的发光强度的角度依赖性的从正面方向观察的第一极大角度或者强度最大角度在各个所述发光单元不同，在将使所有所述发光单元同时发光时的发光强度的角度依赖性设为D(θ)，将特定角度设为θD的情况下，满足下式(1)。D(θ)≧D(0)cosθ(0≦θ≦θD≦60度)···式(1)，
在其它的方式中，θD是30度。
在其它的方式中，所述发光单元的数目为3，在从发光观测侧将使各所述发光单元以个体发光的情况下的强度最大角度设为θ1、θ2、θ3时，满足θ1＞θ2＞θ3。
在其它的方式中，所述发光单元的数目为3，在从发光观测侧将使各所述发光单元以个体发光的情况下的强度最大角度设为θ1、θ2、θ3时，满足θ1＜θ2＜θ3。
在其它的方式中，所述发光单元的数目是4以上。
相信通过结合附图理解对本发明的接下来的具体说明，本发明的上述以及其它的目的、特征、变更以及优点将会变得清楚。
附图说明
图1是示意地表示实施方式1的电致发光元件的剖视图。
图2是表示实施方式1的面发光板的概要结构的剖视图。
图3是表示实施方式1的面发光板发光区域的基本结构的剖视图。
图4是示意地表示实施方式1的多单元式面发光板的结构的剖视图。
图5是以光学上等效的模型将图4所示的面发光板替换的示意剖视图。
图6是表示一调查结果的图，即表示对于图5所示的结构来说，在改变发光功能层的膜厚和距反射电极的距离的情况下，强度的极大出现在怎样的角度。
图7是表示从反射电极回到发光点的光和发光点的光之间的干涉加强的条件(条件(a))的剖面示意图。
图8是表示在反射电极和透明电极反射而回到发光点的光和发光点的光之间的干涉加强的条件(条件(b))的剖面示意图。
图9是表示在图5所示的结构中根据菲涅尔反射理论调查了整体的相位变化成为干涉加强的条件的结果的图，在空气的角度0度表示图7所示的条件(a)的情况。
图10是表示在图5所示的结构中根据菲涅尔反射理论调查了整体的相位变化成为干涉加强的条件的结果的图，在空气的角度0度表示图8所示的条件(b)的情况。
图11是表示在图5所示的结构中根据菲涅尔反射理论调查了整体的相位变化成为干涉加强的条件的结果的图，在空气的角度25度表示图7所示的条件(a)的情况。
图12是表示在图5所示的结构中根据菲涅尔反射理论调查了整体的相位变化成为干涉加强的条件的结果的图，在空气的角度25度表示图8所示的条件(b)的情况。
图13是将图9及图10的条件和图6叠加绘制的图。
图14是将图11及图12的条件和图6叠加绘制的图。
图15是具体地说明满足实施方式1的条件的结构的设计步骤的流程图。
图16是表示在正面强度优先的设计情况下实施了图15所示的流程的结果的设计例的图。
图17是表示使图16所示的各发光单元一个一个地发光时的发光强度的角度依赖性D(θ)的计算结果的图。
图18是表示使图16所示的所有发光单元同时发光时的发光强度的角度依赖性D(θ)的计算结果的图。
图19是表示在倾斜强度优先的设计情况下实施了图15所示的流程的结果的设计例的图。
图20是表示使图19所示的各发光单元一个一个地发光时的发光强度的角度依赖性D(θ)的计算结果的图。
图21是表示使图19所示的所有发光单元同时发光时的发光强度的角度依赖性D(θ)的计算结果的图。
图22是表示与图16所示的设计例相同的设计例的图。
图23是表示与图19所示的设计例相同的设计例的图。
图24是表示发光单元数为4的情况下的设计例的图。
图25是表示实施方式2的图5所示的面发光板的设计例的图。
图26是表示在图25的设计例中使各发光单元一个一个地发光时的发光强度的角度依赖性D(θ)的计算结果的图。
图27是表示在图25的设计例中使所有发光单元同时发光时的发光强度的角度依赖性D(θ)的计算结果的图。
图28是以光学上等效的模型将实施方式2的二单元元件的面发光板替换的示意剖视图。
图29是表示进行了实现实施方式2的二单元元件的面发光板的设计的结果的图。
图30是表示在实施方式2的二单元元件的面发光板中，使各发光单元一个一个地发光时的发光强度的角度依赖性D(θ)的计算结果的图。
图31是表示在实施方式2的二单元元件的面发光板中，使所有发光单元同时发光时的发光强度的角度依赖性D(θ)的计算结果的图。
图32是表示进行了实现实施方式2的其它方式的二单元元件的面发光板的设计的结果的图。
图33是表示在实施方式2的其它方式的二单元元件的面发光板中，使各发光单元一个一个地发光时的发光强度的角度依赖性D(θ)的计算结果的图。
图34是表示在实施方式2的其它方式的二单元元件的面发光板中，使所有发光单元同时发光时的发光强度的角度依赖性D(θ)的计算结果的图。
图35是表示实施方式3的顶部发光式电致发光元件的剖面结构的图。
图36是实施方式3的透明发光式电致发光元件的示意剖视图。
图37是表示在不存在电致发光元件的导光部件及散乱部件的情况下，从透明部件向观测者侧发射的光的亮度的角度依赖性的示意图。
图38是表示在电致发光元件的发光区域中发出的光在透明部件内的光强度对发光部面法线的角度依赖性的示意图。
具体实施方式
对基于本实施方式的各实施方式的电致发光元件，以下参照着附图进行说明。需要说明的是，在以下说明的实施方式中，在言及个数、量等的情况下，除了特别记载的情况之外，实施方式的范围不一定限于该个数、量等。另外，也有对同一部件、等同部件标注相同附图标记而不重复说明的情况。另外，可将各实施方式的结构进行适当组合而使用是从一开始就能够预计的。
(实施方式1)
参照图1，对本实施方式的电致发光元件1的概要结构进行说明。图1是示意地表示本实施方式的电致发光元件1的剖视图。电致发光元件1具有在透明基板101上依次层叠透明电极111c、第一发光单元110A、第二发光单元110B、第三发光单元110C、以及反射电极111a的结构。各发光单元构成为具有同一发光波长。
电致发光元件1构成为发光单元以个体发光时的发光强度的角度依赖性的从正面方向观察的第一极大角度或者强度最大角度各不相同，并且在将使所有发光单元同时发光时的发光强度的角度依赖性(配光特性)设为D(θ)，将特定角度设为θD的情况下，满足下式(1)。其中，θ是自发光单元的法线方向(正面方向)的角度。通过以该方式构成，能够实现从正面起在一定角度以内确保光强的单色面发光光源。
[算式1]
D(θ)≥D(O)cosθ(0≤θ≤θD≤60度)···式(1)
具有同一发光波长是指，各发光单元的能量在从观测侧观察时大部分(優位に)重叠。例如，峰值波长位于自另外的发光单元的谱峰起到该发光单元的半高宽以内即可。在此，将所有发光单元发光时的能量的重心波长设为λp，并称作电致发光元件的发光波长。
关于图1的各发光单元，从透明基板101侧开始，将第一发光单元110A称作发光单元1、将第二发光单元110B称作发光单元2、将第三发光单元110C称作发光单元3。关于使各个发光单元以个体发光时的光能量的角度分布，将发光单元1的光能量的角度分布设为D1(θ)，将发光单元2的光能量的角度分布设为D2(θ)，将发光单元3的光能量的角度分布设为D3(θ)。此时，发光单元1、发光单元2、以及发光单元3构成为各自具有互不相同的强度峰值。通过以该方式构成，在使所有发光单元发光的情况下，能够实现从正面起在一定角度内确保光强的单色的面发光光源。
在图1中，优选地，θD＝30度。一般而言，认为人的信息接受能力良好的视场角是±30度，像这样通过在±30度的范围确保光强，能够在正面和人可观测的倾斜极限确保同一发光强度。
在图1中，从发光观测侧将使各发光单元以个体发光的情况下的强度最大角度设为θ1、θ2、θ3时，优选地，满足下式(2)。
[算式2]
θ1＞θ2＞θ3···式(2)
具有透明基板101和反射电极111a的电致发光元件1的配光特性存在随着发光点从反射电极111a离开，由于干涉的影响而倾斜成分增加的倾向。通过这样构成，在层叠发光单元进行生产时，能够容易进行生产。
尤其在实施本实施方式时，单元数多，则容易控制配光形状。因此，优选地，单元数例如不限于3，而是4以上。另外，单元数也可以是2。
以下，对于在实施本实施方式的电致发光元件方面优选的部件等要素进行说明。
[1.1透明部件]
对于为了实施本实施方式而采用的透明部件所优选的材料进行说明。为了实现均匀以及高效的面发光，优选透明部件的透射率高。具体而言，优选使用通过基于JIS K7361-1：1997(塑料-透明材料的全光线透射率的试验方法)的方法测定的可见光波长区域的全光线透射率在80％以上的材料作为透明部件。另外，作为透明部件，优选使用挠性优秀的材质。
作为透明部件，例如，可适当地列举出树脂基板、树脂膜等，但从生产性角度和轻量性以及柔软性的性能角度出发，优选使用透明树脂膜。透明树脂膜是通过基于JIS K7361-1：1997(塑料-透明材料的全光线透射率的试验方法)的方法测定的可见光波长区域的全光线透射率在50％以上的材料。
对能够优选使用的透明树脂膜没有特别的限制，其材料、形状、结构、厚度等可以从公知的规格中适当选择。作为所述透明树脂膜，例如可以列举出聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯、改性聚酯等聚酯类树脂膜、聚乙烯(PE)树脂膜、聚丙烯(PP)树脂膜、聚苯乙烯树脂膜、环状烃烯类树脂等聚烃烯类树脂膜、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯等乙烯系树脂膜、聚醚醚酮(PEEK)树脂膜、聚砜(PSF)树脂膜、聚醚砜(PES)树脂膜、聚碳酸酯(PC)树脂膜、聚酰胺树脂膜、聚酰亚胺树脂膜、丙烯酸类树脂膜，三乙酰纤维素(TAC)树脂膜等。
如果是前述的全光线透射率在80％以上的树脂膜，作为本实施方式的透明部件优选使用。在所述透明部件中，从透明性、耐热性、处理难度、强度以及成本的角度出发，优选双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、双轴拉伸聚萘二甲酸乙二醇酯膜、聚醚砜膜或者聚碳酸酯膜，更优选为双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜或者双轴拉伸聚萘二甲酸乙二醇酯膜。
另外，在膜状的基材的表面或者背面可以形成无机物覆膜、有机物覆膜、或者无机物以及有机物的混合覆膜，形成有所述覆膜的基材优选为通过基于JIS K 7129-1992的方法测定的水蒸气透过度(25±0.5℃、相对湿度(90±2)％RH)在1×10-3g/(m2·24h)以下的隔离性膜，更优选为通过基于JIS K 7126-1987的方法测定的氧气透过度在1×10-3ml/m2·24h·atm以下、水蒸气透过度(25±0.5℃、相对湿度(90±2)％RH)在1×10-3g/(m2·24h)以下的高隔离性膜。
为了形成高隔离性膜，作为形成在膜状基材的表面或者背面形成的隔离膜的材料，优选具有抑制水分、氧气等所谓的造成元件劣化的物质侵入的功能的材料，例如，可使用氧化硅、二氧化硅、氮化硅等。进而，为了改良该隔离膜的脆弱性，更优选地使之具有所述无机层和由有机材料形成的层的层叠结构。无机层和有机层的层叠顺序没有特别限制，但优选使两者交替层叠多次。
在本实施方式的透明部件中，为了确保润湿性以及粘接性，可以实施表面处理或设置易粘接层。表面处理及易粘接层可采用现有公知技术。例如，作为表面处理，可列举出电晕放电处理、火焰处理、紫外线处理、高频处理、辉光放电处理、活性等离子处理、激光处理等表面活性化处理。另外，作为易粘接层可列举出聚酯、聚酰胺、聚亚氨酯、乙烯基类共聚物、丁二烯类共聚物、丙烯酸类共聚物、偏乙烯基类共聚物、环氧类共聚物等。易粘接层可以是单层，但为了提高粘接性，可以选择两层以上的结构。
[1.2面发光板110]
作为面发光板，可以使用有机EL发光板。在图2以及图3中示意地表示面发光板(底部发光)110的结构。图2是表示面发光板(底部发光)110的概要结构的剖视图，图3是表示发光区域的基本结构的剖视图。
面发光板110构成为，在透明基板101上设置发光区域111，之后用防止使有机EL劣化的水分侵入的密封部件120进行密封。透明基板101以及发光区域111具有所述电致发光元件1的结构。
为了在发光区域111的周围保持密封性能，存在一定区域的非发光区域112。图3表示在透明基板101上形成的发光区域111的更详细的基本结构。由以下部分构成：透明基板101/透明电极(阳极)111c/空穴注入层(HIL：Hole Injection Layer)111b5/空穴输送层(HTL：Hole Transfer Layer)111b4/光子产生层(EML：Emissive Layer)111b3/电子输送层(ETL：Electron Transfer Layer)111b2/电子注入层(EIL：Electron Injection Layer)111b1/反射电极111a。
在本实施方式中，发光区域111不限于图3的结构。作为其他的发光区域的结构，例如可例举出由阳极/光子产生层/电子输送层/阴极构成的结构、由阳极/空穴输送层/光子产生层/电子输送层/阴极构成的结构、由阳极/空穴输送层/光子产生层/空穴阻止层/电子输送层/阴极构成的结构、由阳极/空穴输送层/光子产生层/空穴阻止层/电子输送层/阴极缓冲层/阴极构成的结构、由阳极/阳极缓冲层/空穴输送层/光子产生层/空穴阻止层/电子输送层/阴极缓冲层/阴极构成的结构等。
透明基板101及密封部件120优选地使用具有挠性的挠性树脂基板，在此优选地使用前述的透明部件的材料。另外，透明基板101和密封部件120也可具有可塑性。如果具有可塑性，则能够保持一度弯曲的状态，所以具有例如能够在向曲面粘贴时缓和固定中的应力的优点。
另外，这次以底部发光的例子进行了说明，但也可以采用朝着密封侧发光的顶部发光结构。
在面发光板110中，为了设置用于防止发光区域111劣化的密封区域和设置用于供电的电极，在面发光板110的一部分上含有非发光区域112。若面发光板110具有挠性，便会具有可沿任意形状配置的优点。另外，尤其当非发光区域112比发光区域111更具有挠性且比发光区域111薄时，具有能够在拼接时重叠而缩小非发光区域112的宽度的优点。
[1.3透明电极111c]
作为透明电极111c的更具体的材料，可例举出薄膜金属电极。其中尤其优选使用如日本专利第5266532号公报所示的将含氮的底层和薄膜金属(Ag)组合的透明电极(参照图4)。含氮的底层具有使薄膜金属成膜为连续膜的性质。被成膜为连续膜的薄膜金属的界面的菲涅尔反射率高，所以能够提高光的干涉效果。
在此所说的金属是指面发光板的发光波长中复数相对介电常数的实部为负的材料。复数相对介电常数εc是与界面反射有关的光学常数，是由折射率n和消光系数γ以下式(3)表示的物理量。
[算式3]
在此，P和E分别是极化强度和电场，εo是真空中的介电常数。根据式(3)可知，n越小且κ越大，则复数相对介电常数的实部越小。这表现出由于电场的振动导致的电子振动所引起的极化强度响应的相位偏移效果。如果式(3)所示的复数相对介电常数的实部为负，则意味着电场振动和极化强度响应反转，这是金属的特性。相反地，复数相对介电常数的实部为正的情况下电场方向和极化强度响应方向一致，表示作为电介质的极化强度响应。总之，复数相对介电常数的实部为负的介质是金属，复数相对介电常数的实部为正的物质是电介质。
一般而言，折射率n越小且消光系数κ越大，就意味着是电子越能够发生振动的材料。电子输送性高的材料存在折射率n小且κ大的倾向。尤其对于金属电极，n是0.1的程度，而κ具有2～10的大值，对波长的变化率也大。因此，即使n是相同值，κ的值也有很大区别，在电子输送性能上出现较大差距的情况较多。
在本实施方式的实施上，透明电极材料优选为可提高菲涅尔反射率的金属。作为更具体的折射率的要求，为了使n小且电子响应良好而优选κ大的金属。例如，优选铝(Al)、银(Ag)、钙(Ca)。在其他例子中，可考虑还具有难以被氧化的优点的金(Au)。作为其它材料还有铜(Cu)，其具有导电性良好的特征。另外，作为具有热学性质和化学性质良好，即使在高温下也难以被氧化，还不跟基板材料起化学反应这些特征的材料，可例举出白金、铑、钯、钌、铱、锇等。另外，也可采用使用了多种金属材料的合金。尤其是，MgAg和LiAl作为薄膜透明金属电极经常被使用。
尤其地，作为优选的薄膜金属的膜厚d，利用消光系数κ和发光波长λ，根据衰减到光强1/e的距离可给出下式(4)。
[算式4]
以更具体的数字而言，在波长475nm下，在使用Ag薄膜的情况下，消光定数为2.7，据此得到下式(5)。因此，膜厚优选13.9nm以下。
[算式5]
[1.4关于特定角度θD]
在本实施方式中，上面已经叙述了在将使所有发光单元同时发光时的发光强度的角度依赖性设为D(θ)，将特定角度设为θD的情况下，满足下述式(6)(与前述的式(1)相同的算式)。
[算式6]
D(θ)≥D(O)cosθ(0≤θ≤θD≤60度)···式(6)
举例说明怎样能够确定该特定角度θD。首先，存在依据法规等规定的情况。在道路运输车辆的安全保障基准(昭和二十六年七月二十八日运输省令第六十七号、经修改的平成二七年一月二二日国土交通省令第三号)和与之相关的通告中，明确规定有车辆前照灯等所需要具备的角度特性。将电致发光元件用于这样的前照灯、前部雾灯、侧方照射灯、低速行驶时的侧方照射灯、车宽灯、前部上侧端灯、侧方灯、牌照灯、尾灯、后部雾灯、停车灯、后部上侧端灯、刹车灯、辅助刹车灯、后退灯、方向指示器、辅助方向指示器、紧急亮灭显示灯、紧急刹车显示灯、以及后面碰撞警告显示灯等的情况下，需要至少在特定角度θD以下的范围得到特定的亮度值。
其次，根据人的视觉可感觉到的角度范围定义。对于以使人可见为前提的照明(信号器、信号灯、以及车辆的车尾灯等)来说，至少在人可见的角度范围内能够得到特定亮度是很重要的。关于人的视觉，据称“可产生良好信息接受能力的有效视野不超过水平30度、垂直20度左右，注视点迅速稳定可见的稳定注视视野是水平60度～90度、垂直45度～70度左右”(http://www.lab.ime.cmc.osaka-u.ac.jp/～kiyo/cr/kiyokawa-2002-03-Hikari-Report/kiyokawa-2002-03-Hikari-Report.pdf)。因此，如果设定θD＝30度，就能够在明亮范围的角度下在信息接受能力良好的有效视野范围内发送信号亮灯的信息。
[1.5本实施方式的更具体的实施例]
[1.5.1电致发光元件的具体结构和空气中的发光强度的峰值角度之间的关系]
以下，对实施了更具体的本实施方式的电致发光元件进行说明。图4中示意地表示了多单元式面发光板(底部发光)的结构。面发光板110构成为在透明基板101上设置发光区域111，之后用防止使有机EL劣化的水分侵入的密封部件(参照图2)进行密封。为了保持密封性能，在发光区域111的周围存在一定区域的非发光区域112(参照图2)。
在本实施方式中，使用多单元式面发光板，该多单元式面发光板将“空穴注入层(HIL)111b5/空穴输送层(HTL)111b4/光子产生层(EML)111b3/电子输送层(ETL)111b2/电子注入层111b1”在中间夹着电荷产生层111b6而层叠成多个发光单元。以下，对三发光单元的元件进行说明，但本实施方式不限于三发光单元，例如可以是二发光单元或四发光单元、五发光单元、或者五发光单元以上。
更具体而言，发光区域由透明基板101/透明电极(阳极)111c/第一发光单元110A/电荷产生层111b6/第二发光单元110B/电荷产生层111b6/第三发光单元110C/反射电极111a构成。
第一发光单元110A、第二发光单元110B、以及第三发光单元110C均由空穴注入层(HIL：Hole Injection Layer)111b5/空穴输送层(HTL：Hole Transfer Layer)111b4/光子产生层(EML：Emissive Layer)111b3/电子输送层(ETL：Electron Transfer Layer)111b2/电子注入层(EIL：Electron Injection Layer)111b1构成。
需要说明的是，在电子输送层(ETL：Electron Transfer Layer)111b2和电荷产生层111b6之间设置有电子注入层(EIL：Electron Injection Layer)111b1，但这是为了提高电子注入效率。因此，也有可以不设置电子注入层(EIL)111b1的情况。
在第一发光单元110A、第二发光单元110B、以及第三发光单元110C中，各个光子产生层(EML)111b3具有同一发光色，与注入的电流相应地发光。通过以该方式构成多单元结构，能够提高单位注入电流的发光量。因为注入电流越低，驱动寿命越长，所以能够提高同一亮度下的驱动寿命。
在此“具有同一发光色”是指各发光单元的能量在从观测侧观察时大部分重叠。例如，峰值波长位于自另外的发光单元的谱峰起到该发光单元的半高宽以内即可。另外，一个发光单元的发光重心波长与其它发光单元的光谱的重叠在50％以上，优选80％以上即可。通过该方式，可使所有发光单元几乎以同一颜色发光。
另外，通过以该方式构成，在通过国际照明委员会(CIE)规定的Yxy色空间观察时，能够减小各个发光单元的色偏。通过Yxy色空间观察时，优选地，各个发光单元的色偏不满0.1。另外，作为更加接近人的感觉的指标，优选地，在CIE所规定的CIE 1976UCS色度图上的u’v’坐标中的距离不满0.1。
如上所述的各发光单元为同一颜色的特性，在例如车辆的车尾灯或信号等中是重要的特性。另外，尤其在应用到车辆中，使所有发光单元以个体发光的情况下的颜色位于法规所规定的色度范围内，由此，实现了“同一发光色”。在该情况下，优选地，发光色不是白色，而是具有高单色性。尤其优选地，通过1978年由阿尔维·雷·史密斯(Alvy Ray Smith)设计的HSV色空间观察时，彩度在50％以上，优选地，通过国际照明委员会(CIE)规定的Yxy色空间观察时，距白色6500K的白色点的xy距离在0.1以上。如此，通过充分远离白色点，能够在视觉感受时将颜色的信息传递给观测者。
参照图4，继续说明具体设计。在此，以实现所有的发光单元发出红色单色光的电致发光元件的例子进行说明。即，以θD＝30度设计“在将使所有发光单元同时发光时的发光强度的角度依赖性设为D(θ)，将特定角度设为θD的情况下，满足D(θ)≧D(0)cosθ(0＜θ≦θD≦60度)”的面发光板。
发光强度的角度依赖性采用光学多层膜的分析方法设计。作为计算方法，采用了在公知文献(梶川浩太郎等著，《アクティブ·プラズモニクス》，コロナ社，初版第一次印刷，2013年)的第五章一节中说明的方法。需要说明的是，此外也能够采用作为公知的电磁场分析方法的FDTD(Finite Difference Time Domain)法或有限元法等。
另外，在计算中为了算出元件的发光光谱，利用标准元件的电流注入时的电致发光光谱(EL光谱)来倒算发光层的内部发光光谱，正确地估计电流注入时的发光光谱。这样，根据标准元件的电致发光光谱和标准元件的光射出效率倒算的各发光单元的发光光谱在波长625nm处具有峰值波长，且光谱半高宽为70nm。
与使用材料的光致发光光谱来推定内部发光光谱的方法相比，像这样使用标准元件的电流注入光谱推定内部光谱的方法具有能够更准确地推定电流注入时的内部光谱的优点。以下，关注光谱峰值波长625nm，对实施本实施方式的优选设计进行说明。
图5表示以光学等效模型将图4所示的面发光板替换的示意剖视图。如图5所示，在光学上简化为“透明基板101/透明电极111c/发光功能层110F/反射电极111a”四层层叠结构，各发光单元的发光点在有机材料层的任一处存在。发光功能层110F的折射率作为发光功能层110F所包含的多层膜整体的等效折射率用记号nEML表示。在将发光功能层110F所包含的材料的复数相对介电常数根据各层的膜厚进行加权平均后的值作为εc时，等效折射率nEML由下式(7)表示。
[算式7]
在本实施方式中，需要“各个发光单元以个体发光时的发光强度的角度依赖性的强度最大角度各不相同”。在此，对于图5所示的结构，调查了在改变发光功能层110F的膜厚L和距反射电极111a的距离d的情况下，极大强度出现在怎样的角度，图6表示该调查结果。图6中的0、10、20、30、40、50、60表示空气中的发光强度峰值角度[deg]，横轴表示发光功能层110F的膜厚L，纵轴表示从反射电极111a到发光点的距离d。在此，发光点为光子产生层中掺杂浓度最高的位置，为了方便，也可当作光子产生层的中心。
需要说明的是，在计算中，将反射电极111a的厚膜金属Ag的膜厚设为100nm，将发光功能层110F的等效折射率nEML设为1.74，将构成透明电极111c的薄膜金属(Ag)111c1的膜厚设为10nm，以及将底层111c2的折射率设为1.84且膜厚设为10nm，将构成透明基板101的树脂膜的折射率设为1.50且膜厚设为250μm。
金属Ag的折射率用复数表示为1.23+6.06i。在图6中，距反射电极的距离d小于发光功能层的膜厚L，所以在图的左上半部分不存在等高线。如图6所示，发光强度峰值角度取决于发光功能层110F的膜厚L和距反射电极的距离d。
图7以及图8表示加强光的干涉的条件的示意图。图7是表示从反射电极111a回到发光点的光和发光点的光之间的干涉加强的条件(条件(a))的剖面示意图，图8是表示在反射电极111a和透明电极111c反射而回到发光点的光和发光点的光之间的干涉加强的条件(条件(b))的剖面示意图。
参照图7，该情况下相位加强的条件(条件(a))由下式(8)表示。
[算式8]
参照图8，在该情况下相位加强的条件(条件(b))由下式(9)表示。
[算式9]
需要说明的是，λ表示真空中的波长，θEML表示发光功能层110F内部的光的角度，θ表示空气中的光的角度，分别利用斯涅尔定律建立关系。另外，发光功能层110F和反射电极111a间的界面反射所引起的相位变化和从发光功能层110F观察透明电极111c和透明基板101的情况下的发光功能层110F和透明电极111c间的界面反射所引起的相位变化成为因角度而变化的θEML的函数。
空气的角度为25度，在图5所示的结构的情况下，假定nEML＝1.74，θEML＝14度。从式(8)得知，图7中从反射电极111a回到发光点的光和发光点的光之间的干涉加强的条件只与距反射电极111a的距离d相关。同样地，从式(9)得知，图8中在反射电极111a和透明电极111c反射而回到发光点的光的干涉加强的条件只与发光功能层110F的膜厚L相关。
在图5所示的结构中，根据菲涅尔反射理论调查了整体的相位变化成为增强干涉的条件，调查结果表示在图9至图12。图9在空气角度0度表示图7所示的条件(a)的情况，图10在空气角度0度表示图8所示的条件(b)的情况，图11在空气角度25度表示图7所示的条件(a)的情况，图12在空气角度25度表示图8所示的条件(b)的情况。
从图9到图12可知，在空气中，正面(0度)加强的条件和倾斜方(25度)加强的条件不同。本实施方式考虑到这一点，旨在公开在正面和倾斜方均能确保强度的优选结构。
接下来，确认图6和图9至图12的一致性。图13表示将图9及图10的条件和图6重叠描绘的图。图13将在图6中空气中的光强峰值角度成为0度的区域用黑色涂满。另外，图9的条件(条件(a))用横虚线表示，图10的条件(条件(b))用纵虚线表示。可知图9的条件和图10的条件几乎对应。需要说明的是，在图10的条件下，在膜厚薄的一侧留有富余。因此，即使不严格满足图10的条件，也能够使光朝向0度方向，因而0度方向在设计上有富余。
同样地，图14表示将图11及图12的条件和图6重叠描绘的图。图14将在图6中空气中的光强峰值角度成为25±5度的区域用黑色涂满。另外，图11的条件(条件(a))用横虚线表示，图12的条件(条件(b))用纵虚线表示。可知图11的条件和图12的条件几乎对应。与图13相比，图14中对于条件(b)的富余少。
另外，仔细观察图6、图13、图14，可知在从反射电极111a到发光点的距离d远的情况下，即使发光功能层110F的膜厚L不变，距反射电极111a的距离d发生变化的情况下的光强的峰值角度也会容易发生变化。即，在距反射电极111a的距离d远的位置，空气中的发光强度的峰值角度容易因d而发生变化。同样地，在距反射电极111a的距离d近的位置，空气的峰值角度几乎由发光功能层110F的膜厚L确定，空气中的发光强度的峰值角度难以因d而发生变化。本实施方式是基于距反射电极111a的距离d和发光功能层110F的膜厚L对空气中的发光强度角度峰值造成的影响不同而完成的。
[1.5.2优选的设计位置]
[1.5.2.1正面强度优先的设计]
再次参照图6，对优选的第一设计位置进行说明。如在[1.5.1]所说明，从反射电极111a到发光点的距离d越是近的设计位置，角度的变化相对于d的变动越小。在考虑到第一发光单元距反射电极的距离的情况下，距反射电极111a的距离d从第三发光单元起依赖多个层而发生变动。因此，在比较第一发光单元、第二发光单元、以及第三发光单元的情况下，峰值角度相对于膜厚变动最难变动的是第三发光单元。
因此，在考虑正面强度优先的设计的情况下，优选的条件为，在从发光观测侧将使各发光单元以个体发光的情况下的强度最大角度设为θ1、θ2、θ3时，满足下式(10)。
[算式10]
θ1＞θ2＞θ3···式(10)
通过进行这样的设计，能够提高正面强度成分克服膜厚变动的能力。作为追求正面强度优先的设计，尤其可例举出确保0度～20度的强度的应用。更具体而言，可例举出机动车的前照灯、车尾灯、信号灯等。
参照图6和式(8)及式(9)，对满足式(10)的条件的具体设计步骤进行说明。设计步骤如图15所示。即，满足本实施方式的条件的设计步骤至少具有以下的S10～S70的步骤。
确定发光单元数nunit(S10)。接下来，将与发光功能层110F的总膜厚L相关的次数l确定为“l＝nunit-1”(S20)。接下来，确定各发光单元的峰值强度角度θ＝{θ1，θ2，θ3，···，θnunit}(S30)。
接下来，确定发光功能层110F的总膜厚L(S40)。接下来，确定从发光观测侧起第nunit个发光单元的发光点距反射电极的距离d(S50)。接下来，确定从发光观测侧起第1～nunit-1个发光单元的发光点距反射电极的距离d(S60)。
接下来，计算发光功能层110F的总膜厚L、从发光观测侧起第1～nunit个发光单元的发光强度峰值角度、及所有发光单元发光的状态下的发光强度角度分布，对发光功能层的总膜厚L和从发光观测侧起第1～nunit个发光点距反射电极的距离d进行微调(S70)。
以下参照图15，具体说明满足本实施方式的条件的结构的设计步骤。
[S10：确定发光单元数nunit的步骤]
优选地，以至少10度间隔，更优选以5度间隔准备峰值角度不同的发光单元。例如，在确保0度～30度的发光强度的情况下，此时30/10＝3，发光单元nunit≧3即可。例如nunit＝3。
[S20：将与发光功能层110F的总膜厚L相关的次数l确定为“l＝nunit-1”的步骤]
例如，在S10中，因为nunit＝3，所以l＝nunit-1＝2。
[S30：确定各发光单元的峰值强度角度的步骤]
优选以至少10度间隔，更优选以5度间隔以下，准备峰值角度不同的发光单元。另外，一般在具有倾斜的峰值角度的情况下，正面的角度成分在一定程度上也被确保，所以将在正面方向上具有峰值角度的发光单元省略也是有可能的。
一般而言，发光单元的数目为nunit，从发光观测侧将使各发光单元以个体发光的情况下的强度最大角度设为θ1、θ2、θ3、···、θnunit时，优选满足下式(11)。
[算式11]
θ1＞θ2＞···＞θnunit···式(11)
例如，作为加强正面方向的同时也确保倾斜成分的设计，假定θ1＝15度，θ2＝10度，θ3＝5度。这满足“发光单元的数目为3，从发光观测侧将使各发光单元以个体发光的情况下的强度最大角度设为θ1、θ2、θ3时，θ1＞θ2＞θ3”的条件。另外，虽然假定θ1＝15度，但因为设定角度±5度的程度能够确保强度，所以本设定相当于可确保直到20度为止的强度的设计。
[S40：确定发光功能层的总膜厚L的步骤]
发光功能层的总膜厚L以如下所示的方式确定。根据式(9)在特定的角度峰值加强的条件由下式(12)给出。
[算式12]
另外，参照图6可知，如果次数不高到一定程度，则无法给各个发光单元给予不同角度的峰值。为了给各个发光单元给予不同角度的峰值，L的次数有必要在nunit-1以上。另外，如果次数过高，则膜厚变得过厚，材料成本随之上升。因此，L的次数为nunit-1是最合适的。
另外，式(12)是严格的相位匹配条件，但即使相位从2π的整数倍偏离10％左右也大致一致，峰值角度成为接近目标的状态。因此，实际应用中更优选的L的范围，优选满足下式(13)。
[算式13]
如前所述，最接近反射电极的、从发光的观测侧起第nunit个发光单元的峰值角度相对于膜厚变动的变动小。据此，优选地，对从发光观测侧起第nunit个发光单元设定L的次数。
例如，在此，对于第三个发光单元，因为假定θ3＝5度，所以在式(13)中l＝3-1＝2、nEML＝1.74，根据菲涅尔反射率的理论θEML＝2.9度， 所以优选的膜厚范围通过下式(14)求出。需要说明的是，在此L＝491nm。
[算式14]
[S50：确定从发光观测侧起第nunit个发光单元的发光点距反射电极的距离d的步骤]
如前所述，从发光观测侧起第nunit个发光单元的峰值角度相对于膜厚变动的变动小，所以优先确定发光点位置。在此参照式(8)，关于在特定的角度峰值处加强的发光点位置d的条件，在下式(15)中改写。
[算式15]
在此，参照图6、图13以及图14，可知次数越高，从反射电极到发光点的距离越远。因此优选地，从发光观测侧起第nunit个发光单元采用m最小的值，随着接近发光观测侧，采用m大的值。
更具体而言，优选地，第nunit个发光单元采用“m＝0”，第id_unit个发光单元采用“m＝nunit-id_unit”。
另外，虽然式(15)是严格的相位匹配条件，但即使相位从2π的整数倍偏离10％左右也会大致一致，峰值角度成为接近目标的状态。因此，实际应用上更优选的d的范围，在下式(16)中给出。
[算式16]
例如，在此，在假定nunit＝3的情况下，从发光观测侧起第3个发光单元采用式(15)m＝0的发光点位置，根据式(16)优选的发光点的位置d在式(17)中给出。在此，对于从发光观测侧起第3个发光单元来说，d3＝56nm。
[算式17]
[S60：确定从发光观测侧起第1～nunit-1个发光单元的发光点的距反射电极的距离d的步骤]
关于从发光观测侧起第1～nunit-1个发光单元的发光点距反射电极的距离d，利用式(15)和式(16)来确定。如前所述，随着接近发光点观测侧，优选采用m大的值。即，对于从光观测侧起第id_unit个发光单元来说，优选满足下式(18)。
[算式18]
m＝nunit-id_unit···式(18)
另外，在算式(15)和算式(16)中采用在S30确定的θ，利用式(15)和式(16)确定从光观测侧起第id_unit个发光单元距反射电极的距离d。
例如，对于nunit＝3的情况下的发光单元1和发光单元2从反射电极到发光点为止的距离d进行说明。
(1)发光单元1
使m＝3-1＝2。如在S30确定，使θ＝θ1＝15度。根据式(16)得到420nm≦d1≦456nm。在此，d1＝456nm。
(2)发光单元2
使m＝3-2＝1。如在S30确定，使θ＝θ2＝10度。根据式(16)得到237nm≦d1≦273nm。在此，d1＝270nm。
[S70：计算发光功能层的总膜厚L、从发光观测侧起第1～nunit个发光单元的发光强度峰值角度、及所有发光单元发光的状态下的发光强度角度分布，对发光功能层的总膜厚L和从发光观测侧起第1～nunit个发光点距反射电极的距离d进行微调的步骤]
通过S10～S70暂时确定发光功能层的总膜厚，从而确定各发光单元的发光点距反射电极的距离d，但可根据最终所有发光单元发光的状态下的发光强度角度分布对各个参数进行微调。
那时，优选地，L和d在式(13)和式(15)所示的值的范围内进行调整。并且作为调整指标，可优选利用判断是否满足“在将使所有发光单元同时发光时的发光强度的角度依赖性设为D(θ)，将特定角度设为θD的情况下，D(θ)≧D(0)cosθ(0＜θ≦θD≦60度)”的条件的判断函数。更具体而言，优选地，判断函数I为下式(19)，被设计成I的值成为最大。
[算式19]
另外，在式(19)中f(x)使用了阶梯函数，但为了容易收敛，优选使用可微分的平滑的阶梯函数。优选地，在最优化的算法中将有关期望特性的最速下降法、共轭梯度法、线性规划法、以及遗传算法等进行组合。另外优选地，在最优化中采用考虑到稳定性的最优化。作为具体的稳定性计算方法，优选以下方法：对于某一水平附近的设计变量进行多次计算，根据偏离期望特性的偏差大小进行评价，选择偏差小的水平。
图16表示实施了以上S10～S70的结果的设计例。另外，图17表示计算此时使各发光单元一个一个地发光时的发光强度的角度依赖性D(θ)的结果。峰值角度的设计值与通过计算求出的峰值角度偏离1度～2度，这是由于有关发光功能层的膜厚L和发光点位置d的干涉条件存在偏差，从而在峰值角度的位置上严格来说存在微小偏差。这些偏差通过在S70中将各发光单元的峰值角度偏差加入误差函数而被消除。
图18表示在图16所示的设计中使所有发光单元同时发光的情况下的发光强度的角度依赖性D(θ)的计算结果。在图中，为了进行比较而表示由cosθ形成的配光。在本实施方式中使θD＝20度，从而满足“在将发出同一颜色光的两个以上的发光单元垂直重叠的电致发光元件中，构成为各个发光单元以个体发光时的发光强度的角度依赖性的强度最大角度分别不同，并且在将使所有发光单元同时发光时的发光强度的角度依赖性设为D(θ)，将特定角度设为θD的情况下，满足D(θ)≧D(0)cosθ(0≦θ≦θD≦60°)”的条件。
[1.5.2.2倾斜强度优先的设计]
在以倾斜强度为优先来进行设计的情况下，基本上也使用[1.5.2.1正面强度优先的设计]中图15所示的设计方法。在步骤上不同之处在于S30的“确定各发光单元的峰值强度角度的步骤”。在此，只对“确定各发光单元的峰值强度角度的步骤”进行说明。
如前面已说明，最接近反射电极的、从发光观测侧起第nunit个发光单元的峰值角度相对于膜厚变动的变动小。因此，优选地，设计第nunit个发光单元使之发出期望的倾斜角度的光。
此时，优选地，发光单元的数目为nunit，从发光观测侧将使各发光单元以个体发光的情况下的强度最大角度设为θ1、θ2、θ3、···、θnunit时满足下式(20)。
[算式20]
θ1＜θ2＜···＜θnunit···式(20)
通过以上方式，能够提高发出最希望发出的角度的光的发光单元对于膜厚变动的稳定性。通过实施这样的设计，能够提高特定角度的强度成分克服膜厚变动的性能。作为追求在倾斜角度上的强度的照明，尤其可例举出确保在10度～40度中的强度的应用。更具体而言，可例举出车辆的示宽灯、侧方灯、牌照灯、尾灯、停车灯、刹车灯、辅助刹车灯、后退灯、方向指示器、辅助方向指示器、紧急亮灭显示灯、紧急刹车显示灯、以及后面碰撞警告显示灯等以在宽阔角度向外部传递信息为目的的照明装置等。
例如，在三发光单元的设计的情况下，在“发光单元数目为3，从发光观测侧将使各发光单元以个体发光的情况下的强度最大角度设为θ1、θ2、θ3时”，优选满足下式(21)。
[算式21]
θ1＜θ2＜θ3···式(21)
以下，对于图5所示的三发光单元的情况下的更具体的设计进行说明。
[S10：确定发光单元数nunit的步骤]
在此，使nunit＝3。
[S20：将与发光功能层的总膜厚L相关的次数l确定为“l＝nunit-1”的步骤]
使l＝nunit-1＝2。
[S30：确定各发光单元的峰值强度角度的步骤]
作为以5度间隔以下设定峰值角度的例子，使θ1＝15度，θ2＝20度，θ3＝25度。通过该方式，使强度重心位于稍微靠近广角侧的设计成为可能。同时，满足“θ1＜θ2＜θ3”的条件。
[S40：确定发光功能层的总膜厚L的步骤]
在式(13)中，使θ＝θ3＝25度。另外，l＝3-1＝2，nEML＝1.74、根据菲涅尔反射率的理论以θEML＝14.1度， 进行计算，得到下式(22)。在此，L＝498nm。
[算式22]
[S50：确定从发光观测侧起第nunit个发光单元的发光点距反射电极的距离d的步骤]
在此，在已确定nunit＝3的情况下，对于从发光观测侧起第3个发光单元，在式(15)中采用m＝0的发光点位置，使θ＝θ3＝25度，根据式(16)的期望的发光点位置d成为下式(23)。在此，对于从发光观测侧起第3个发光单元来说，d3＝96nm。
[算式23]
[S60：确定从发光观测侧起第1～nunit-1个发光单元的发光点距反射电极的距离d的步骤]
利用式(15)和式(17)确定从发光观测侧起第1～nunit-1个发光单元的发光点距反射电极的距离d。如前所述，随着接近发光点的观测侧，优选采用m大的值。即，从发光观测侧起第id_unit个发光单元优选满足下式(24)。
[算式24]
m＝nunit-id_unit···式(24)
(1)发光单元1
使m＝3-1＝2。如在S30已确定，使θ＝θ1＝15度。根据式(16)，420nm≦d1≦457nm。在此，d1＝420nm。
(2)发光单元2
使m＝3-2＝1。如在S30已确定，使θ＝θ2＝20度。根据式(16)，241nm≦d1≦278nm。在此，d1＝241nm。
[S70：计算发光功能层的总膜厚L、从发光观测侧起第1～nunit个发光单元的发光强度峰值角度、及所有发光单元发光的状态下的发光强度角度分布，对发光功能层的总膜厚L和从发光观测侧起第1～nunit个发光点距反射电极的距离d进行微调的步骤]
已通过S10～S70暂时确定发光功能层的总膜厚以及各发光单元的发光点距反射电极的距离d，但优选地，根据最终所有发光单元发光的状态下的发光强度角度分布，对各个参数进行微调。
图19表示实施了以上S10～S70的结果的设计例。另外，图20表示使此时的各发光单元一个一个地发光时的发光强度的角度依赖性D(θ)的计算例。峰值角度的设计值与通过计算求出的峰值角度具有1度～3度的偏离，这是由于有关发光功能层的膜厚L和发光点位置d的干涉条件存在偏差，从而，严格来说在峰值角度的位置上存在微小偏差。这些偏差通过在S70中将各发光单元的峰值角度偏差加入误差函数而被消除。
另外，图21表示使所有发光单元同时发光的情况下的发光强度的角度依赖性D(θ)的计算结果。在图21中，为了进行比较而表示由cosθ形成的配光。在本实施方式中，使θD＝30度，满足条件“将发出同一颜色光的两个以上的发光单元垂直重叠的电致发光元件构成为，各个发光单元以个体发光时的发光强度的角度依赖性的强度最大角度分别不同，并且在将使所有发光单元同时发光时的发光强度的角度依赖性设为D(θ)，将特定角度设为θD的情况下，满足D(θ)≧D(0)cosθ(0＜θ≦θD≦60度)”，并且还满足条件“在发光单元的数目为3，从发光观测侧将使各发光单元以个体发光的情况下的强度最大角度设为θ1、θ2、θ3时，θ1＜θ2＜θ3”。另外，在特意设定成这样的条件的情况下，具有能够保持一定的正面强度的同时，能够稳定地确保接近θD的大角度的成分的效果。
[1.5.2设计例]
以下，表示优选的设计例，其中包括在[1.5.1]说明的设计例。图22与图16所示的设计例相同。图23与图19所示的设计例相同。图24是发光单元数为4的设计例。以该方式，通过使发光单元数在4以上，使包含更精细的各种角度成分成为可能。另外，在发光单元数为4的情况下，“θ1＜θ2＜θ3＜θ4”的条件以稳定地确保最接近反射电极的θ4的成分为目的，所以“θ1＜θ3＜θ2＜θ4”的条件也满足本实施方式的条件。
另外，代替条件“θ1＞θ3＞θ2＞θ4”，同样旨在稳定地确保正面方向强度的条件“θ1＞θ2＞θ3＞θ4”也同样成立。即，对于从第一发光单元到第nunit发光单元，使各发光单元以个体发光时的峰值角度为θ[1]～θ[nunit-1]，下式(25)和式(26)成为本实施方式的各发光单元发光强度峰值角度的更一般的条件。
[算式25]
θ[1]＜{θ[2]～θ[nunit-1]}＜θ[nunit]···式(25)
[算式26]
θ[1]＞{θ[2]～θ[nunit-1]}＞θ[nunit]···式(26)
在满足式(25)的条件的情况下，具有能够使产生最深角度的光的发光单元位于峰值角度的变动相对于膜厚变动小的位置的效果，适用于在需要广角度下的发光量的应用中。另外，在满足式(26)的条件的情况下，具有能够使产生最接近正面的角度的光的发光单元位于峰值角度的变动相对于膜厚变动小的位置的效果，适用于在需要接近正面角度的发光量的应用中。
并且，如果式(25)和式(26)的条件分别满足下式(27)以及式(28)的条件，就能够实现在更宽角度下保持光强的结构。
[算式27]
O＜θ[1]＜{θ[2]～θ[nunit-1]}＞θ[nunit]···式(27)
[算式28]
θ[1]＞{θ[2]～θ[nunit-1]}＞θ[nunit]···式(28)
即使在倾斜干涉加强的结构中，也保持一定量的正面强度的效果。与式(25)和式(26)的条件相比，式(27)和式(28)实现了以较少的发光单元数在广角度下保持光强的结构。
进而，优选地，各发光单元可以按照发光单元的顺序规定峰值角度的大小。即，优选满足以下的式(29)或式(30)。通过该方式，能够抑制与相邻发光单元的干涉发生偏差的量。
[算式29]
O＜θ[1]＜θ[2]＜···＜θ[nunit-1]＜θ[nunit]···式(29)
[算式30]
θ[1]＞θ[2]＞···＞θ[nunit-1]＞θ[nunit]＞O···式(30)
[实施方式2]
[2.1发光强度角度依赖性的第一极大强度不是最大强度的例子]
在所述实施方式中，以发光强度角度依赖性的第一极大强度为最大强度为例进行了说明，但本实施方式不限于此。以下参照图5，在三发光单元的情况下，对于发光强度角度依赖性的第一极大强度以外的极大强度成为最大强度的例子进行说明。优选地，在发光强度角度依赖性的第一极大强度以外的极大强度成为最大强度的情况下，在本实施方式中，将成为最大强度的角度作为该发光单元的发光强度角度依赖性的峰值角度进行设计。
图25表示图5的模型的设计例。在图25所示的设计中，在发光单元3中第二极大强度最大。在图26和图27中，表示使发光单元一个一个地发光的情况下的各发光单元的发光强度的角度依赖性D(θ)和使三发光单元全部发光的情况下的发光强度的角度依赖性D(θ)。如此，通过利用第二极大强度以上的高阶的极大强度，能够增加更深的角度成分的光。
[2.22发光单元的设计例]
本实施方式也在二发光单元元件中实现。与图5相同地，图28表示二发光单元元件的光学等效模型。图29表示与三发光单元的设计相同地进行了实现本实施方式的设计的结果。另外，在图30以及图31中表示使发光单元一个一个地发光的情况下的各发光单元的发光强度的角度依赖性D(θ)和使所有发光单元同时发光的情况下的发光强度的角度依赖性D(θ)。
θ1＜θ2的结构以该方式得以实现。另外，作为特定角度θD＝30度，实现了本实施方式的条件“D(θ)≧D(0)cosθ(0≦θ≦θD≦60度”。这样，通过在正面侧构成发光观测侧的发光单元的峰值角度，能够设计得使正面方向的强度相对于膜厚变动稳定，同时能够在一定角度范围内确保光强。
另外，图32表示同样在二发光单元中进行了实现本实施方式的其它设计的结果。进而，图33以及图34表示使发光单元一个一个地发光的情况下的各发光单元的D(θ)和使所有发光单元同时发光的情况下的D(θ)。以该方式实现了θ1＞θ2的结构。
另外，作为特定角度θD＝30度，实现了本实施方式的要求“D(θ)≧D(0)cosθ(0≦θ≦θD≦60度)”。以该方式，通过使发光观测侧的发光单元峰值角度在大角度侧，能够设计得使大角度方向的强度相对于膜厚变动稳定，同时能够在一定角度范围确保光强。
另外，图31的元件是使特定角度θD＝31度，满足下式(31)的结构的例子。
[算式31]
D(θ)≥D(O)cosθ(0≤θ≤θD)
并且D(θ)＜D(O)cosθ(θD≤θ＜90度)···式(31)
同样地，图34的元件作为特定角度θD＝33度，也是满足下式(32)的结构的例子。
[算式32]
D(θ)≥D(O)cosθ(0≤θ≤θD)
并且D(θ)＜D(O)cosθ(θD≤θ＜90度)···式(32)
通过取得这样的结构，能够实现在特定角度范围观测性良好且在特定范围以外的区域变得不可见的发光面。这样的特性有利于实现信号等旨在特定角度范围内传递明暗信息的照明。
[实施方式3]
到此为止，以底部发光式电致发光元件的实施方式进行了说明，但本实施方式也可应用于如图35所示的顶部发光式电致发光元件。在该情况下，观测侧相当于与反射电极111a相反的一侧的密封部件120侧。另外，在图35中通过从发光观测侧依次标注为发光单元1、发光单元2、发光单元3，能够使用到目前为止说明的前述各实施方式的设计构思。
[实施方式4]
另外，除了在单侧发光的电致发光元件之外，前述各实施方式的构思还可应用于在非发光时透明的发光元件。在该情况下，发光观测侧根据发光强度的面方向依赖性而认定。即，在比较两面的发光强度积分值的情况下，将光强射出多的方向作为“主观测侧”来应用到目前为止说明的前述各实施方式的构思。图36表示透明发光式电致发光元件的模式剖视图。这样，可将光射出多的方向作为“主观测侧”进行设计。通过利用透明发光元件，能够在灭灯时透视对面侧，所以能够实现用于将不遮挡视野的信号等的发光状态向外部传递的发光元件。
另外，在进行这样的应用时，在考虑到“主观测侧”和“与主观测侧相反的一面”的比例的情况下，“主观测侧的发光强度角度依赖性最大值”为“与主观测侧相反的一面的发光强度角度依赖性最大值”的2倍以上，优选为5倍以上，更优选为10倍以上。通过以该方式构成，具有不容易向“与观测侧相反的一面”传递错误信息的优点。
更具体而言，优选地，存在于观测侧一面的、与透明电极相接的透明部件(树脂膜、密封部件等比发出的光的波长厚的材料)的折射率高于存在于与观测侧相反的一面的、与透明电极相接的透明部件(树脂膜、密封部件等比发出的光的波长厚的材料)的折射率。通过以该方式构成，能够提高观测侧光的状态密度，将更多的光带到观测侧。另外，优选地，还使存在于与观测侧相反的一面侧的透明电极的复数相对介电常数的实部为负，使存在于观测侧一面侧的透明电极的复数相对介电常数的实部为正。通过该方式，能够使从存在于与观测侧相反的一面侧的透明电极的发光层观察的反射率高于从存在于观测侧一面侧的透明电极的发光层观察的反射率，从而将更多的光带到观测侧。另外，使发光不平衡的方法不限于上述方法，例如可利用半透镜或偏光镜等光学部件使发光偏向一侧。
[对于在前述各实施方式中使用的术语的说明]
以下，对于在前述各实施方式中使用的术语进行说明。
[在使各发光单元以个体发光的情况下的光强的峰值角度]
在本文中存在表述为“发光强度峰值角度”或者单纯表述为“峰值角度”的情况。下面，对峰值角度的定义进行说明。图37以及图38是用于进行说明的附图。参照图37，在空气中配置面发光板110，在距离面发光板110的面法线成角度θ的方向上配置探测器600来测量光强的角度依赖性D(θ)。在此，使面发光板110处于只有一个发光单元发光的状态。
需要说明的是，在图37以及图38中，利用探测器600进行亮度或者强度测量。亮度测量作为向光电力的波长依赖性乘以可见度的量，根据CIE(国际照明委员会)的定义进行计算。在强度测量中则是直接测量光强。另外，通过向散射部件混合吸收发出的光的荧光粒子，可实现更均匀的亮度或者颜色校正，在该情况下可通过荧光部件的灵敏度波长进行强度的加权。
参照图38，“在发光区域111产生的光在透明部件113内的光强相对于发光部面法线的角度依赖性”是指，测量产生于面发光板的发光区域111的光在透明部件113的内部以怎样的角度分布的量。
在实验中，准备比发光区域111的面积足够大(例如10倍)且具有与透明部件113相同折射率的半球透镜700，在透明部件113和半球透镜700之间填充折射率匹配的匹配油，由此测量相对于发光面法线的光强的角度依赖性。另外，也可如上所述，使荧光部件混合在散射部件中，在该情况下，优选地，光强根据荧光的灵敏度波长进行加权处理。
例如，在图4所示的面发光板只测量发光单元1的情况下，只使发光单元1的发光层发光。更具体而言，在光学模拟器中利用图37以及图38所示的模型，计算只有发光单元1发光的状态下的光强的角度依赖性D(θ)即可。或者，制成在光学上等效的元件并在空气中进行测量。
将这样测量的D(θ)画成图，求出成为极大值的角度。虽然设计上存在出现两个以上峰值角度的情况，但在前述各实施方式中，利用强度最强的极大峰值或者最接近正面的极大峰值。
另外，光强可使用全波长的积分强度或者根据可见度进行加权的亮度中的任一种。尤其，因为能够测量与人的视觉一致的光强，所以优选使用根据可见度进行加权的亮度。
在本实施方式中，特定角度θD需要满足下式(33)，对于该含义进行补充。
[算式33]
D(θ)≥D(O)cosθ(O＜θ≤θD≤60度)···式(33)
一般，在完全扩散光的光强的角度依赖性中，下式(34)成立。
[算式34]
D(θ)＝D(O)cosθ···式(34)
在此，D(0)是正面强度。因此，强度比D(0)cosθ更强表示观测性比扩散反射的板更好。这是应用于在特定的角度范围内可视性良好地传递信息的照明(装饰照明用吊灯、剧院有色聚光灯、信号用有色手电筒、信号机、车辆的有色前灯、尾灯、或刹车灯等)时的重要特性。并且，优选地，在这种应用的情况下，在特定角度以上时希望看不出过多的发光。因此，优选满足下式(35)。
[算式35]
D(θ)≥D(O)cosθ(0＜θ≤θD)
并且D(θ)＜D(O)cosθ(θD＜θ＜90度，0＜θD＜60度)···式(35)
[设计中使用的波长]
优选地，在设计中使用的波长根据光强的定义而设定。例如优选地，在注重峰值波长强度的情况下，利用峰值波长进行计算。另外，在全波长的积分强度的情况下，优选地，利用发光光谱的重心波长进行设计。另外，在使用根据可见度进行了加权处理的亮度的情况下，优选地，利用根据可见度对发光光谱强度进行加权处理后的重心波长进行设计。通过该方式，能够设计成最终的光强满足本实施方式的要求。
在设计例中，以波长625nm的红色元件进行了说明，但前述各实施方式不限于红色，例如可用蓝色、绿色、黄色的元件实现。更具体而言，可用于具有波长380nm～780nm的可见光的发光成分的任意电致发光元件。另外，同样的设计方针也可应用于在特定范围的角度确保发光强度的红外光源(遥控器用、数据通信用)、紫外光源(杀菌灯、光刻曝光装置、紫外激发荧光显微镜用照明)等可见光以外的元件。
[发光功能层和反射电极界面间的反射所引起的相位变化]
是假定发光功能层和反射电极的菲涅尔系数为A时以A的相位表示的物理量。菲涅尔系数可利用传递矩阵法、有限元法、严格耦合波分析法、时域有限差分法等现有的电磁场分析方法进行计算。菲涅尔系数需要注意由于角度而发生的变化。在前述各实施方式中，尤其优选使用反射率高的S波的反射系数，但也可以将S波和P波根据光强进行加权。
[从发光功能层观察透明电极和透明基板的情况下的发光功能层和透明电极界面间的反射所引起的相位变化]
在考虑到发光功能层/透明电极/透明基板这样的光学多层膜的情况下，是将发光功能层与透明电极的界面中的菲涅尔系数设为A，以A的相位表示的物理量。菲涅尔系数可利用传递矩阵法、有限元法、严格耦合波分析法、时域有限差分法等现有的电磁场分析方法进行计算。菲涅尔系数需要注意由于角度而发生的变化。在前述各实施方式中，尤其优选反射率高的S波的反射系数，但也可以将S波和P波根据光强进行加权。
[透明电极(补充)]
作为透明电极可例举出薄膜金属，但作为底层可使用在日本特开2014-182997号公报所使用的材料。在日本特开2014-182997号公报中公开了通过将含有氮原子的底层成膜在透明电极之前，能够提高薄膜金属电极的连续性，提高透射率。
作为透明电极使用具有适于空穴注入的功函数的透明氧化物半导体电极(ITO、IZO等)。除了使用透明氧化物半导体之外，作为透明电极层也可将能够利用涂敷法以低成本制作的导电性树脂用作透明电极。作为用作电子输送性电极的导电性树脂材料，可以考虑二萘嵌苯衍生物或PCBM(苯基C61丁酸甲酯)等富勒烯衍生物。例如在PCBM的情况下，可见光的光学常数为折射率n＝2.2、消光系数k＝0.25，从发光功能层观察的电极反射率与折射率为1.5的树脂相比较高。
用作空穴输送性电极的导电性树脂材料例如有PEDOT(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene))/PSS(Poly(4-styrenesulfonate))、P3HT(Poly(3-hexylthiophene))、P3OT(Poly(3-octylthiophene)、P3DDT((Poly(3-dodecylthiophene-2,5-Diyl))))、F8T2(芴和并噻吩(バイチオフェン)的共聚物)等。
例如，在PEDOT/PSS的情况下，可见光的光学常数是折射率n＝1.5、消光系数k＝0.01，从发光功能层观察的电极反射率取与折射率n＝1.5的树脂相等的值，反射率变得比PCBM低。另外，为了提高透明电极的导电率，还可以并用金属网、金属纳米线、金属纳米粒子等。该情况下，因为使用了金属纳米线的电极的电子传导性得到提高，所以存在平均折射率降低且从发光层观察的反射率增高的倾向。在实施前述各实施方式后，从发光层观察的反射率低的透明电极材料将使波导模式散乱的光高效地向透明基板射出，因而是优选的。
对本发明的实施方式进行了说明，应当认为此次公开的实施方式的所有方面都是例举，而不是限定。本发明的范围由要求保护的范围表示，目的是要包含与权利要求范围等同的含义以及在范围内的所有的变更。

Claims (6)

1.一种电致发光元件，其特征在于，
所述电致发光元件将发出同一颜色光的两个以上发光单元重叠，
所述电致发光元件构成为，使各个所述发光单元以个体发光时的发光强度的角度依赖性的从正面方向观察的第一极大角度或者强度最大角度在各个所述发光单元不同，
在将使所有所述发光单元同时发光时的发光强度的角度依赖性设为D(θ)，将特定角度设为θD的情况下，满足下式：
D(θ)≧D(0)cosθ(0≦θ≦θD≦60度)。
2.如权利要求1所述的电致发光元件，其特征在于，
θD为30度。
3.如权利要求1或2所述的电致发光元件，其特征在于，
所述发光单元的数目为3，在从发光观测侧将使各所述发光单元以个体发光的情况下的强度最大角度设为θ1、θ2、θ3时，满足θ1＞θ2＞θ3。
4.如权利要求1或2所述的电致发光元件，其特征在于，
所述发光单元的数目为3，在从发光观测侧将使各所述发光单元以个体发光的情况下的强度最大角度设为θ1、θ2、θ3时，满足θ1＜θ2＜θ3。
5.如权利要求1或2所述的电致发光元件，其特征在于，
所述发光单元的数目为3，在从发光观测侧将使各所述发光单元以个体发光的情况下的强度最大角度设为θ1、θ2、θ3时，满足θ1＜θ3＜θ2。
6.如权利要求1至5中任一项所述的电致发光元件，其特征在于，
所述发光单元的数目是4以上。
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