JP4870195B2 - 発光装置 - Google Patents
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Description
従って、次式が成り立つ。
結局、(式2)は発光層103が空気層106に直接接触する場合のスネルの法則に他ならず、間に介在する透明層の屈折率には関係せずに、θ’k≧θc=sin−1(n0/n’k)で全反射が発生することを表している。
なお、実際の取り出し効率ηは臨界角以内の透過率が100%とはならないので、1−cosθcよりも小さくなる。また、発光素子としての全効率は、発光層の発光効率を上記取り出し効率ηに乗じた値となる。
これはスネルの法則そのものである。一方、回折光線の方位を与えるベクトル210dの方位角φ'(屈折面法線となす角)は次式で与えられる。
ただし、図18の場合の角φ'はz軸(点Oを通る屈折面法線)を跨いでいるのでマイナスで定義される。
第1の実施の形態を図1から図5(a),5(b)、図28、図29に基づいて説明する。
第2の実施の形態を図6、図27に基づいて説明する。なお第2の実施の形態は表面構造13のパターンが第1の実施の形態と違うだけで、他の構成は全て第1の実施の形態と同じであり、共通の構成についてはその説明を省略する。
図27の曲線27aより、1回目の光取り出しでは凹凸の面積比率を支配する比率Pを0.6を中心とする0.4〜0.8の範囲に設定することで、光取り出し効率をより高められる。これはこの範囲で凸部が光導波路として効果的に作用するためであると考えられる(P≦0.2では導波路を形成する凸部の面積比が少なく、P≧0.8では凸部同士が近づきすぎて導波効果が薄まる)。一方、図27の曲線27Aより、2回目の光取り出しでは比率Pを0.9を中心とする0.5〜0.98の範囲に設定することで、光取り出し効率をより高められる。従って、1回目、2回目を含めたトータルの光取り出し効率では比率Pを0.4〜0.98の範囲に設定することが好ましい。
第3の実施の形態を図6(b)に基づいて説明する。なお第3の実施の形態は表面構造13の段差条件が違うだけで、他の構成は全て第1、第2の実施の形態と同じであり、共通の構成についてはその説明を省略する。
第4の実施の形態を図7に基づいて説明する。なお第4の実施の形態は表面構造のパターンが第1の実施の形態と違うだけで、他の構成は全て第1の実施の形態と同じであり、共通の構成についてはその説明を省略する。
図27に、表面構造の凸部分の突出高さd=0.70μm、w1=0.2μm、w2=1μm、P1=0.1の条件で、凸となる比率Pを横軸にして計算した1回目、2回目の光取り出し効率(η1、η2)の特性を曲線27b,27Bとして付記する。
第4の実施の形態と第3の実施の形態を組み合わせたものが、第5の実施の形態である。本実施の形態では、領域の設定をわかりやすくするために各領域を色で区別して説明する。第5の実施の形態では、まず、透明基板5の表面を幅w1の碁盤の目(正方形の微小領域α)に分割し、一つ一つの目が黒である比率をP1、白である比率を1−P1としてランダムに黒と白とに割り当て、白を割り当てられた領域(微小領域α2)をd1(>0)の深さだけエッチング等の方法で彫り込む。なお黒を割り当てられた領域が微小領域α1である。
第6の実施の形態を図1に基づいて説明する。なお第6の実施の形態は表面構造13のパターンが第1の実施の形態と違うだけで、他の構成は全て第1の実施の形態と同じであり、共通の構成についてはその説明を省略する。
第7の実施の形態を図8に基づいて説明する。なお第7の実施の形態は表面構造のパターンが第1の実施の形態と違うだけで、他の構成は全て第1の実施の形態と同じであり、共通の構成についてはその説明を省略する。
上述の実施の形態は本発明の例示であって、本発明はこれらの例に限定されない。以上の実施の形態において、表面構造の凸部分の表面に垂直な断面形状は矩形形状に限らず、台形や円錐形状となってもよく、凸部分の斜面が曲線になってもよい。
2 電極
3 発光層
4 透明電極
5 透明基板
6 空気
13 表面構造
S 発光点
Claims (6)
- 発光体と、該発光体の発光面の上に設けられた透明な保護層とを備えた発光装置であって、
前記保護層の前記発光面に隣接している面とは反対側の面は、内接する最大の円の直径が0.2μm以上8.0μm以下の複数の微小領域δによって仮想的に分割されているとともに、一つの該微小領域δは別の複数の該微小領域δによって隣接且つ囲繞されており、
前記複数の微小領域δは、該複数の微小領域δからランダムに40%以上98%以下の割合で選ばれた複数の微小領域δ1と、それ以外の複数の微小領域δ2とからなり、
前記微小領域δ1は、前記反対側の面に平行な所定の基準面に対して前記反対側の面上方へ突出していてその高さはd/2であり、
前記微小領域δ2は、前記所定の基準面に対して前記反対側の面下方へ窪んでいてその深さはd/2であり、
前記所定の基準面は、前記微小領域δ1と前記微小領域δ2との前記反対側の面に垂直な方向における中間の位置に存しており、
前記発光体は発光スペクトルの中心波長がλである光を発し、
前記保護層の屈折率がn 1 、前記保護層が前記反対側の面において接する媒質の屈折率がn 1 よりも小さいn 0 であり、λ/6(n 1 −n 0 )<d<λ/(n 1 −n 0 )であることを特徴とする発光装置。 - 発光体と、該発光体の発光面の上に設けられた透明な保護層とを備えた発光装置であって、
前記保護層の前記発光面に隣接している面とは反対側の面は、内接する最大の円の直径が0.2μm以上8.0μm以下の複数の微小領域δによって仮想的に分割されているとともに、一つの該微小領域δは別の複数の該微小領域δによって隣接且つ囲繞されており、
前記複数の微小領域δのそれぞれは、前記反対側の面に平行な所定の基準面に対して0以上d/2以下の範囲内のランダムな高さで上方に位置している、あるいは0以上d/2以下の範囲内のランダムな深さで下方に位置しており、
前記所定の基準面は、前記反対側の面に垂直な方向における最も高い位置に存する前記微小領域δと最も低い位置に存する前記微小領域δとの中間の位置に存しており、
前記発光体は発光スペクトルの中心波長がλである光を発し、
前記保護層の屈折率がn 1 、前記保護層が前記反対側の面において接する媒質の屈折率がn 1 よりも小さいn 0 であり、λ/6(n 1 −n 0 )<d<λ/(n 1 −n 0 )であることを特徴とする発光装置。 - 発光体と、該発光体の発光面の上に設けられた透明な保護層とを備えた発光装置であって、
前記保護層の前記発光面に隣接している面とは反対側の面は、内接する最大の円の直径が0.4μm以上4.0μm以下の複数の微小領域δによって仮想的に分割されているとともに、一つの該微小領域δは別の複数の該微小領域δによって隣接且つ囲繞されており、
前記複数の微小領域δは、複数の微小領域δ1と、それ以外の複数の微小領域δ2とからなり、
前記微小領域δ1と前記微小領域δ2とは、前記保護層の前記発光面に隣接している面に垂直に入射した光のうち、前記微小領域δ1を透過した光と、前記微小領域δ2を透過した光との間に、180度の位相差を生じさせることを特徴とする発光装置。 - 請求項1または2に記載されている発光装置であって、前記媒質は空気であることを特徴とする発光装置。
- 請求項1または2に記載されている発光装置であって、前記媒質はエアロゲルであることを特徴とする発光装置。
- 請求項1、2、4および5のいずれか一つに記載されている発光装置であって、前記発光体の光が生じる部分の屈折率がn 2 であるとき、n 2 −n 1 <0.1であることを特徴とする発光装置。
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