WO2014020901A1 - 光学シート、発光装置、光学シートの製造方法及び発光装置の製造方法 - Google Patents

光学シート、発光装置、光学シートの製造方法及び発光装置の製造方法 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to an optical sheet and a light emitting device including a light diffusion layer that diffuses at least a part of incident light by diffraction. Furthermore, this invention relates to the manufacturing method of an optical sheet, and the manufacturing method of a light-emitting device.
  • Patent Document 1 discloses an optical sheet formed by randomly arranging minute uneven structures. By incorporating such an optical sheet into the light emitting device, at least part of the light incident on the optical sheet at an incident angle exceeding the critical angle can be extracted to the outside by diffusing the light by the light diffraction phenomenon.
  • the present invention provides an optical sheet, a light emitting device, a method for manufacturing the optical sheet, and a method for manufacturing the light emitting device that can increase the light extraction efficiency.
  • an optical sheet includes a light diffusion layer that diffuses at least part of incident light by diffraction, and the diffused light diffused by the light diffusion layer is the light. It diffuses around a direction different from the exit direction of the non-diffused light that passes through the diffusion layer without being diffused.
  • optical sheet of the present invention light incident on the light diffusion layer at an incident angle exceeding the critical angle can be efficiently extracted to the outside, and the light extraction efficiency can be increased.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the light emitting device according to the first embodiment.
  • 2A is a plan view showing the optical sheet according to Embodiment 1.
  • FIG. 2B is a plan view showing a first unit structure and a second unit structure constituting the optical sheet of FIG. 2A.
  • 2C is a cross-sectional view of the optical sheet cut along line AA in FIG. 2A.
  • FIG. 2D is a cross-sectional view of the optical sheet when the optical sheet is manufactured using the nanoimprint technique.
  • FIG. 2E is a cross-sectional view showing a part of the light emitting device when a light diffusion layer is formed on the surface of the transparent substrate.
  • FIG. 3 is a diagram showing the amplitude of the spatial frequency component by Fourier-transforming the pattern in the light diffusion layer of FIG. 2A.
  • FIG. 4B is a
  • FIG. 5 is a diagram showing a one-dimensional distribution in a certain direction among the spatial frequencies obtained by performing Fourier transform on the pattern in the light diffusion layer.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a result of calculating the incident angle dependency of the light transmittance in the light diffusion layer.
  • FIG. 7 is a diagram showing the result of calculating the dependence of the total light emission amount of the light emitted to the air layer through the light diffusion layer on the unit size w of each of the first minute region and the second minute region. It is.
  • FIG. 8A is a diagram illustrating a result of calculating the emission angle dependence of the total light emission amount of the light emitted to the air layer through the light diffusion layer of the first embodiment.
  • FIG. 8B is a diagram illustrating a result of calculating the emission angle dependency of the total light emission amount of the light emitted to the air layer through the conventional optical sheet.
  • FIG. 9 is a plan view showing the optical sheet when the appearance probabilities of the first unit structure and the second unit structure are 75% and 25%, respectively.
  • FIG. 10 is a diagram showing the amplitude of the spatial frequency component by Fourier-transforming the pattern in the light diffusion layer of FIG.
  • FIG. 11A is a diagram showing a one-dimensional distribution in a certain direction among the spatial frequencies obtained by performing Fourier transform on a pattern when the appearance probability of the first unit structure is 100%.
  • FIG. 11B is a diagram illustrating a one-dimensional distribution in a certain direction among the spatial frequencies obtained by performing Fourier transform on a pattern when the appearance probability of the first unit structure is 80%.
  • FIG. 11C is a diagram illustrating a one-dimensional distribution in a certain direction among the spatial frequencies obtained by performing Fourier transform on a pattern when the appearance probability of the first unit structure is 70%.
  • FIG. 11D is a diagram illustrating a one-dimensional distribution in a certain direction among the spatial frequencies obtained by performing Fourier transform on a pattern when the appearance probability of the first unit structure is 60%.
  • FIG. 11E is a diagram illustrating a one-dimensional distribution in a certain direction among the spatial frequencies obtained by performing Fourier transform on a pattern when the appearance probability of the first unit structure is 50%.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a result of calculating the dependence of the total light emission amount of the light emitted to the air layer through the light diffusion layer on the height h of each of the plurality of convex portions.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating an optical sheet according to a modification.
  • FIG. 14 shows the total light emission amount of light emitted to the air layer through the light diffusion layer according to the modification of the first embodiment with respect to the unit size w of each of the first minute region and the second minute region. It is a figure which shows the result of having calculated dependence.
  • FIG. 15A is a cross-sectional view showing the light-emitting device according to Embodiment 2.
  • FIG. 15B is an enlarged cross-sectional view of a part of the light-emitting device of FIG. 15A.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating a result of calculating the incident angle dependency of the light transmittance in the light diffusion layer.
  • FIG. 17 shows the first minute region and the second minute region of the total light emission amount of the light emitted to the protective layer through the light diffusion layer when light isotropically exists in the high refractive index layer. It is a figure which shows the result of having calculated the dependence with respect to each unit size w.
  • FIG. 18 shows the first minute region and the first minute region of the total light emission amount of the light emitted to the protective layer through the light diffusion layer when only the light traveling at an angle greater than the critical angle exists in the high refractive index layer.
  • FIG. 19A is a cross-sectional view showing the light-emitting device according to Embodiment 3.
  • FIG. 19B is a cross-sectional view showing a light-emitting device according to a modification of Embodiment 3.
  • 20A is a plan view showing an optical sheet according to Embodiment 4.
  • FIG. 20B is a diagram showing the amplitude of the spatial frequency component by Fourier-transforming the pattern in the light diffusion layer of FIG. 20A.
  • FIG. 21 is a diagram for explaining a pattern in the light diffusion layer of FIG. 20A.
  • FIG. 22A is a plan view showing an optical sheet having a conventional diffraction grating pattern.
  • FIG. 22B is a diagram showing the amplitude of the spatial frequency component by Fourier-transforming the diffraction grating pattern of FIG. 22A.
  • FIG. 23A is a plan view showing an optical sheet having a conventional diffraction grating pattern.
  • FIG. 23B is a diagram showing the amplitude of the spatial frequency component by performing Fourier transform on the diffraction grating pattern of FIG. 23A.
  • FIG. 24A is a plan view showing an optical sheet in which randomness is imparted to a conventional diffraction grating.
  • FIG. 24B is a diagram showing the amplitude of the spatial frequency component by Fourier-transforming the pattern of FIG. 24A.
  • FIG. 25 is a diagram for explaining a pattern in the optical sheet of FIG. 24A.
  • FIG. 26A is a plan view showing an optical sheet according to Embodiment 5.
  • FIG. 26B is a plan view showing four types of unit structures constituting the light diffusion layer of FIG. 26A.
  • FIG. 26C is a diagram showing the amplitude of the spatial frequency component by Fourier-transforming the pattern in the light diffusion layer of FIG. 26A.
  • FIG. 27A is a plan view showing an optical sheet according to Embodiment 6.
  • FIG. FIG. 27B is a plan view showing two types of unit structures constituting the light diffusion layer of FIG. 27A.
  • FIG. 27C is a diagram showing the amplitude of the spatial frequency component by Fourier-transforming the pattern in the light diffusion layer of FIG. 27A.
  • FIG. 27D is a diagram showing a one-dimensional distribution in a certain direction among the spatial frequencies obtained by performing Fourier transform on the pattern of FIG. 27A.
  • FIG. 27E shows the first minute region and the second minute region of the total amount of light emitted to the air layer through the light diffusion layer when the light diffusion layer is provided on the surface of the transparent substrate. It is a figure which shows the result of having calculated the dependence with respect to each unit size w.
  • FIG. 27F shows the first minute region and the second minute region of the total light emission amount of the light emitted to the protective layer through the optical sheet when the optical sheet is provided between the high refractive index layer and the protective layer. It is a figure which shows the result of having calculated the dependence with respect to unit size w of each micro area
  • FIG. 28A is a plan view showing an optical sheet according to Embodiment 7.
  • FIG. 28B is a plan view showing four types of unit structures constituting the light diffusion layer of FIG. 28A.
  • FIG. 28C is a diagram showing the amplitude of the spatial frequency component by Fourier-transforming the pattern in the light diffusion layer of FIG. 28A.
  • FIG. 29A is a plan view showing an optical sheet according to Embodiment 8.
  • FIG. 29B is a diagram showing the amplitude of the spatial frequency component by Fourier-transforming the pattern in the light diffusion layer of FIG. 29A.
  • FIG. 30A is a plan view showing an optical sheet when a plurality of regular hexagonal unit structures are arranged in a conventional random pattern.
  • FIG. 30B is a diagram showing the amplitude of the spatial frequency component by performing a Fourier transform on the random pattern in the optical sheet of FIG. 30A.
  • FIG. 31A is a plan view showing an optical sheet according to a modification of the eighth embodiment.
  • FIG. 31B is a diagram showing the amplitude of the spatial frequency component by Fourier-transforming the pattern in the light diffusion layer of FIG. 31A.
  • 32A is a plan view showing an optical sheet according to Embodiment 9.
  • FIG. 32B is a plan view showing two types of unit structures constituting the light diffusion layer of FIG. 32A.
  • FIG. 32C is a cross-sectional view of the first unit structure taken along line BB in FIG. 32B.
  • FIG. 32D is a perspective view showing the first unit structure.
  • FIG. 32E is a diagram showing the amplitude of the spatial frequency component by Fourier-transforming the pattern in the light diffusion layer of FIG. 32A.
  • FIG. 33A is a plan view showing an optical sheet according to Embodiment 10.
  • FIG. 33B is a diagram showing the amplitude of the spatial frequency component by Fourier-transforming the pattern in the light diffusion layer of FIG. 33A.
  • FIG. 34A is a plan view showing an optical sheet according to Embodiment 11.
  • FIG. FIG. 34B is a diagram showing the amplitude of the spatial frequency component by Fourier-transforming the pattern in the light diffusion layer of FIG. 34A.
  • FIG. 35A is a plan view illustrating a part of the optical sheet according to Embodiment 12 in an enlarged manner.
  • FIG. 35B is a plan view showing two types of unit structures constituting the light diffusion layer of FIG. 35A.
  • FIG. 35C is a cross-sectional view of the light diffusion layer taken along line CC in FIG. 35A.
  • FIG. 35D is a diagram showing a result of calculating the dependency of the total light emission amount of the light emitted to the air layer through the light diffusion layer according to Embodiment 12 on the ratio between the unit size w2 and the unit size w1. It is.
  • FIG. 36A is a cross-sectional view illustrating the light-emitting device according to Embodiment 13.
  • FIG. 36B is a cross-sectional view showing a light-emitting device according to a variation of Embodiment 13.
  • FIG. 37A is a plan view showing a conventional optical sheet.
  • FIG. 37B is a diagram showing the amplitude of the spatial frequency component by Fourier-transforming the random pattern in the optical sheet of FIG. 37A.
  • FIG. 39 is a diagram schematically showing diffused light emitted from a conventional optical sheet.
  • FIG. 37A is a plan view showing a conventional optical sheet 60.
  • a plurality of first micro regions 601 that is, regions indicated by white squares in FIG. 37A
  • a plurality of second micro regions 602 That is, a random pattern is formed by a black square in FIG. 37A.
  • Each of the plurality of first minute regions 601 is a convex portion
  • each of the plurality of second minute regions 602 is a concave portion.
  • FIG. 37B is a diagram showing the amplitude of the spatial frequency component by Fourier-transforming the random pattern in the optical sheet 60 of FIG. 37A.
  • the center of FIG. 37B represents a component having a spatial frequency of 0 (DC component).
  • the spatial frequency is displayed so as to increase from the center toward the outside.
  • the diffusion patterns of the light emitted from the optical sheet 60 when the light is incident on the optical sheet 60 at incident angles ⁇ x 0 °, 20 °, and 40 °, respectively, were obtained by calculation. It is a figure which shows a result. As understood from FIGS. 38A, 38B, and 38C, the diffused light emitted from the optical sheet 60 is diffused around the emission direction of the non-diffused light that is the zero-order light emitted from the optical sheet 60.
  • FIG. 39 is a diagram schematically showing diffused light emitted from the conventional optical sheet 60.
  • the optical sheet 60 is provided on the surface of the transparent substrate 61.
  • Light from a light emitting unit passes through the transparent substrate 61 and then enters the optical sheet 60.
  • the diffused light emitted from the optical sheet 60 is centered on the emission direction of the non-diffused light that is zero-order light emitted from the optical sheet 60 (that is, the direction indicated by the one-dot chain line arrow in FIG. 39).
  • Spread Therefore, when light enters the optical sheet 60 at an incident angle exceeding the critical angle, only a part of the diffused light emitted from the optical sheet 60 can be extracted to the outside, so that the light extraction efficiency is not greatly improved. The problem arises.
  • the optical sheet according to one aspect of the present invention includes a light diffusion layer that diffuses at least part of incident light by diffraction, and the diffused light diffused by the light diffusion layer is:
  • the light diffusion layer diffuses around a direction different from the emission direction of non-diffused light that passes through without being diffused.
  • light incident on the light diffusion layer at an incident angle exceeding the critical angle can be efficiently extracted to the outside, and the light extraction efficiency can be increased.
  • An optical sheet includes a light diffusion layer that diffuses at least part of incident light by diffraction, and the light diffusion layer includes a plurality of first micro regions and a plurality of second micro regions.
  • the plurality of first microregions and the plurality of second microregions include light transmitted through each of the plurality of first microregions and each of the plurality of second microregions.
  • a phase difference is generated between the transmitted light and the light, and the center emission wavelength of the light incident on the light diffusion layer is ⁇ , and the refractive index of the layer with which the light diffusion layer is in contact with the light exit side is n.
  • the spatial frequency component of the pattern formed by the plurality of first minute regions and the plurality of second minute regions is 0.068 / ( ⁇ ⁇ n) or more and 2.8 / ( ⁇ ⁇ n) Has a peak at the following spatial frequencies.
  • more of the light incident on the light diffusion layer can be converted into diffused light, and among the diffused light emitted from the light diffusion layer, the non-diffused light that is zero-order light can be converted. Diffuse light emitted in the vicinity of the emission direction can be suppressed.
  • An optical sheet includes a light diffusion layer that diffuses at least part of incident light by diffraction, and the light diffusion layer includes a plurality of first micro regions and a plurality of second micro regions.
  • the plurality of first microregions and the plurality of second microregions include light transmitted through each of the plurality of first microregions and each of the plurality of second microregions.
  • Spatial frequency component of the over emissions has a peak at 0.055 / ( ⁇ ⁇ n) or more and 0.45 / ( ⁇ ⁇ n) following spatial frequencies.
  • the incident angle of most of the light incident on the light diffusion layer is larger than the critical angle, more of the light incident on the light diffusion layer is converted into diffused light.
  • the diffused light emitted from the light diffusion layer the diffused light emitted in the vicinity of the emission direction of the non-diffused light that is zero-order light can be suppressed.
  • the material constituting the plurality of first minute regions and the material constituting the plurality of second minute regions are configured to have different refractive indexes. May be.
  • each of the plurality of first minute regions is a convex portion having a flat surface
  • each of the plurality of second minute regions has a flat surface. It is a recessed part, You may comprise so that the average height of these convex parts with respect to these recessed parts may be 1.5 micrometers or less.
  • the light extraction efficiency can be further increased by setting the average height of the plurality of convex portions to 1.5 ⁇ m or less.
  • the diffused light diffused by the light diffusion layer is emitted from the light diffusion layer in a plurality of directions, and each of the plurality of diffused lights is transmitted by the light diffusion layer.
  • a light-emitting device includes a light-emitting portion that emits light, and a light diffusion layer into which light from the light-emitting portion is incident.
  • the light diffusion layer includes a plurality of first micro regions and A plurality of second microregions, wherein the plurality of first microregions and the plurality of second microregions include light transmitted through each of the plurality of first microregions, and the plurality of first microregions. Phase difference between the light transmitted through each of the two micro regions, the center emission wavelength of the light incident on the light diffusion layer is ⁇ , and the light diffusion layer is on the light emission side.
  • the spatial frequency component of the pattern formed by the plurality of first microregions and the plurality of second microregions is 0.068 / ( ⁇ ⁇ n) or more and It has a peak at a spatial frequency of 2.8 / ( ⁇ ⁇ n) or less.
  • light incident on the light diffusion layer at an incident angle exceeding the critical angle can be efficiently extracted to the outside, and the light extraction efficiency can be increased.
  • a light-emitting device includes a light-emitting portion that emits light, and a light diffusion layer into which light from the light-emitting portion is incident.
  • the light diffusion layer includes a plurality of first micro regions and A plurality of second microregions, wherein the plurality of first microregions and the plurality of second microregions include light transmitted through each of the plurality of first microregions, and the plurality of first microregions.
  • the light diffusion layer is configured such that a phase difference is generated between the light transmitted through each of the two micro regions, and the light diffusion layer has an angle greater than a critical angle with respect to the total intensity of the light incident on the light diffusion layer.
  • ⁇ is the central emission wavelength of light incident on the light diffusion layer
  • n is the refractive index of the layer with which the light diffusion layer is in contact on the light exit side. Formed by the plurality of first microregions and the plurality of second microregions. That spatial frequency components of the pattern has a peak at 0.055 / ( ⁇ ⁇ n) or more and 0.45 / ( ⁇ ⁇ n) following spatial frequencies.
  • light incident on the light diffusion layer at an incident angle exceeding the critical angle can be efficiently extracted to the outside, and the light extraction efficiency can be increased.
  • the light-emitting device may include a transparent substrate that transmits light from the light-emitting portion, and the light diffusion layer may be provided on a surface of the transparent substrate. .
  • the light diffusion layer can be provided on the surface of the transparent substrate.
  • the light-emitting device includes a transparent substrate that transmits light from the light-emitting portion, and the light diffusion layer is provided between the light-emitting portion and the transparent substrate. May be.
  • the light diffusion layer can be provided between the light emitting unit and the transparent substrate.
  • the light diffusion layer may be configured to be in contact with the transparent substrate.
  • the light diffusion layer can be provided in contact with the transparent substrate.
  • the light-emitting device further includes an auxiliary optical sheet provided on the surface of the transparent substrate, and the auxiliary optical sheet is any one of a light diffusion layer, a diffraction grating, a microlens, and a pyramid structure.
  • the auxiliary optical sheet is any one of a light diffusion layer, a diffraction grating, a microlens, and a pyramid structure. You may comprise so that it may have a structure which has one, or the structure which combined two or more among the said light-diffusion layer, the said diffraction grating, the said micro lens, and the said pyramid structure.
  • an auxiliary optical sheet having a structure having any one of a light diffusion layer, a diffraction grating, a microlens, and a pyramid structure.
  • an auxiliary optical sheet having a structure in which two or more of a light diffusion layer, a diffraction grating, a microlens, and a pyramid structure are combined can be further provided. Thereby, the light extraction efficiency can be further increased.
  • the light-emitting device further includes a reflective layer that reflects light from the light-emitting portion, and the light diffusion layer is provided between the reflective layer and the light-emitting portion.
  • a reflective layer that reflects light from the light-emitting portion
  • the light diffusion layer is provided between the reflective layer and the light-emitting portion.
  • the light diffusion layer can be provided between the reflective layer and the light emitting unit.
  • the light emitting device may be configured to be an organic electroluminescence element.
  • the light-emitting device can be configured with an organic electroluminescence element.
  • An optical sheet includes a light diffusing layer having a plurality of convex portions and a plurality of concave portions, a central emission wavelength of light incident on the light diffusing layer is ⁇ , and the light diffusing layer emits light.
  • the spatial frequency component obtained by Fourier transforming data obtained by quantifying the height distribution of each of the plurality of convex portions in the light diffusion layer is 0. It has a peak at a spatial frequency of 068 / ( ⁇ ⁇ n) or more and 2.8 / ( ⁇ ⁇ n) or less.
  • the light incident on the optical sheet at an incident angle exceeding the critical angle can be efficiently extracted to the outside, and the light extraction efficiency can be increased.
  • a light-emitting device includes a light diffusion layer having a plurality of convex portions and a plurality of concave portions, a center emission wavelength of light incident on the light diffusion layer is ⁇ , and the light diffusion layer emits light
  • the spatial frequency component obtained by Fourier transforming data obtained by quantifying the height distribution of each of the plurality of convex portions in the light diffusion layer is 0. It has a peak at a spatial frequency of 068 / ( ⁇ ⁇ n) or more and 2.8 / ( ⁇ ⁇ n) or less.
  • light incident on the light diffusion layer at an incident angle exceeding the critical angle can be efficiently extracted to the outside, and the light extraction efficiency can be increased.
  • An optical sheet manufacturing method is the above-described optical sheet manufacturing method, wherein the first unit is formed by arranging at least two kinds of micro regions in a first arrangement pattern.
  • the first unit is formed by arranging at least two kinds of micro regions in a first arrangement pattern.
  • a method for manufacturing a light-emitting device is the above-described method for manufacturing a light-emitting device, wherein a material having a refractive index different from the refractive index of the transparent substrate is formed on the transparent substrate. Forming a light diffusing layer by embedding the concavo-convex shape.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a light emitting device 1 according to the first embodiment.
  • the light-emitting device 1 includes a light-emitting device in which an electrode 11, a light-emitting layer 12 (having a light-emitting portion), a transparent electrode 13, a transparent substrate 14, and an optical sheet 15 (or a light diffusion layer 151) are stacked in this order. It is.
  • the light emitting device 1 is, for example, an organic electroluminescence element or an LED (Light Emitting Diode).
  • the electrode 11 When the electrode 11 has light reflectivity, the electrode 11 has a function of returning light generated in the light emitting layer 12 toward the air layer 16.
  • the transparent light emitting device 1 When the electrode 11 has light transmittance, the transparent light emitting device 1 can be configured. Any of the above-described configurations is included in the scope of the present invention because an effect of improving the light extraction efficiency can be obtained. Below, the case where the electrode 11 has light reflectivity is demonstrated.
  • the electrode 11 is a cathode, for example.
  • Electrode 11 When a predetermined voltage is applied between the electrode 11 and the transparent electrode 13, electrons (or holes) are injected from the electrode 11 into the light emitting layer 12.
  • a material of the electrode 11 for example, silver (Ag), aluminum (Al), copper (Cu), magnesium (Mg), lithium (Li), sodium (Na), or the like can be used.
  • stacking transparent conductive materials such as ITO (indium tin oxide) or PEDOT: PSS (mixture of polythiophene and polystyrene sulfonic acid), for example, so that these metals may be contact
  • the transparent electrode 13 is, for example, a light transmissive anode.
  • a predetermined voltage is applied between the electrode 11 and the transparent electrode 13, holes (or electrons) are injected from the transparent electrode 13 into the light emitting layer 12.
  • ITO indium tin oxide
  • IZO indium zinc oxide
  • PEDOT PSS (mixture of polythiophene and polystyrene sulfonic acid), or the like can be used.
  • an electron transport layer, a hole transport layer, and the like may be provided on both sides of the light emitting layer 12.
  • the electron transport layer is disposed on the electrode 11 side, and the hole transport layer is disposed on the transparent electrode 13 side.
  • the electrode 11 is an anode, the electron transport layer is disposed on the transparent electrode 13 side, and the hole transport layer is disposed on the electrode 11 side.
  • the material for the electron transport layer can be appropriately selected from the group of compounds having electron transport properties.
  • Examples of this type of compound include metal complexes known as electron transport materials such as Alq3 (tris (8-quinolinolato) aluminum), and heterocycles such as phenanthroline derivatives, pyridine derivatives, tetrazine derivatives, and oxadiazole derivatives. And the like.
  • the material is not limited to these materials, and any generally known electron transporting material can be used. In particular, it is suitable to use a material having a high electron transporting property.
  • the material of the hole transport layer can be appropriately selected from the group of compounds having hole transport properties.
  • Examples of this type of compound include 4,4′-bis [N- (naphthyl) -N-phenyl-amino] biphenyl ( ⁇ -NPD), N, N′-bis (3-methylphenyl)-(1 , 1′-biphenyl) -4,4′-diamine (TPD), 2-TNATA, 4,4 ′, 4 ′′ -tris (N- (3-methylphenyl) N-phenylamino) triphenylamine (MTDATA) 4,4'-N, N'-dicarbazole biphenyl (CBP), spiro-NPD, spiro-TPD, spiro-TAD, TNB, and the like, and triarylamine compounds, amine compounds containing carbazole groups And amine compounds containing fluorene derivatives, etc.
  • the present invention is not limited to these materials, and any generally known hole transporting material is used. Bets are possible.
  • the transparent substrate 14 is provided to hold the transparent electrode 13.
  • a material of the transparent substrate 14 for example, a transparent material such as glass and resin can be used.
  • the refractive index of the transparent substrate 14 is generally about 1.45 to 1.65.
  • a high refractive index substrate having a refractive index of about 1.65 to 2.0 may be used.
  • the transparent substrate 14 is not necessarily required. Examples of such a case include a case where a substrate for holding the electrode 11 is provided, and a case where the electrode 11 has a thickness that does not need to be held.
  • the optical sheet 15 has a light diffusion layer 151 (described later) at least on the surface in contact with the air layer 16.
  • An optical sheet 15 is provided on the surface of the transparent substrate 14 (that is, the surface of the transparent substrate 14 on the side opposite to the transparent electrode 13).
  • the light diffusion layer 151 is directly provided on the surface of the transparent substrate 14.
  • the optical sheet 15 or the light diffusion layer 151 is provided so as to be adjacent to the transparent electrode 13. At least part of the light incident on the light diffusion layer 151 is diffused by the light diffraction phenomenon and then emitted from the light diffusion layer 151.
  • the diffused light emitted from the light diffusing layer 151 is emitted from the non-diffused light that is zero-order light emitted from the light diffusing layer 151 (that is, the direction indicated by the dashed-dotted arrow in FIG. 1). Diffuse around different directions.
  • 0th-order light is light through which incident light passes without being diffused, its emission angle is determined by Snell's law. That is, the exit angle ⁇ 1 of the 0th-order light is expressed by the following equation 1 where ⁇ 0 is the incident angle of the incident light, n 0 is the refractive index of the medium on the incident side, and n 1 is the refractive index of the medium on the output side. It is expressed as follows.
  • the emission angle of the 0th-order light can be calculated by the above formula 1, and the configuration in which the diffused light diffuses around a direction different from the emission direction is as follows.
  • a specific configuration of the light diffusion layer 151 will be described later.
  • the optical sheet 15 or the light diffusion layer 151 is provided on the surface of the transparent substrate 14, but these may be provided inside the transparent substrate 14.
  • a part of the light generated in the light emitting layer 12 enters the light diffusion layer 151 after passing through the transparent electrode 13 and the transparent substrate 14. Further, part of the light generated in the light emitting layer 12 is reflected by the electrode 11, then passes through the transparent electrode 13 and the transparent substrate 14 and enters the light diffusion layer 151. At least a part of the light incident on the light diffusion layer 151 is diffused by diffraction and taken out to the air layer 16 outside the light emitting device 1.
  • the refractive index of the air layer 16 is 1.0, for example.
  • FIG. 2A is a plan view showing the optical sheet 15 according to Embodiment 1.
  • FIG. 2B is a plan view showing the first unit structure 152 and the second unit structure 153 constituting the optical sheet 15 of FIG. 2A.
  • FIG. 2C is a cross-sectional view of the optical sheet 15 cut along the line AA in FIG. 2A.
  • the optical sheet 15 has a light diffusion layer 151 that diffuses incident light by diffraction.
  • the optical sheet 15 has the light diffusion layer 151 on the surface in contact with the air layer 16 (that is, the layer in contact with the light emission side).
  • the light diffusion layer 151 is formed by arranging a plurality of first unit structures 152 and second unit structures 153 shown in FIG. 2B.
  • the first unit structure 152 is formed by arranging two first microregions 154 and two second microregions 155 in a first arrangement pattern.
  • the first arrangement pattern is an arrangement pattern in which two first minute regions 154 and two second minute regions 155 are arranged diagonally.
  • the first unit structure 152 has a quadrangular (square) shape in plan view.
  • the second unit structure 153 is formed by arranging two first microregions 154 and two second microregions 155 in a second arrangement pattern different from the first arrangement pattern.
  • the second arrangement pattern is an arrangement pattern obtained by inverting the first minute area 154 and the second minute area 155 in the first arrangement pattern.
  • the second unit structure 153 has a quadrangular (square) shape in plan view.
  • the first minute region 154 is a region indicated by a white square in FIG. 2B, and includes a convex portion 154a that protrudes toward the air layer 16 side.
  • the convex part 154a has a flat surface in the layer direction.
  • the flat surface means a surface that is flat when a structure having a size that is not recognized by light (which is sufficiently smaller than the wavelength of light) is ignored.
  • the second minute region 155 is a region indicated by a black square in FIG. 2B, and includes a recess 155 a that is recessed toward the transparent substrate 14.
  • the recess 155a has a flat surface in the layer direction. Note that each of the first minute region 154 and the second minute region 155 has a quadrangular (square) shape in plan view.
  • a phase difference is generated between the light transmitted through the first microregion 154 and the light transmitted through the second microregion 155.
  • the refractive index of the first minute region 154 is n 1
  • the refractive index of the second minute region 155 is n 2
  • the wavelength of light is ⁇
  • the light passes through the first minute region 154 and the second minute region 155.
  • the phase difference of light is expressed by (n 1 ⁇ n 2 ) ⁇ d / ⁇ where d is the transmission distance.
  • the phase difference of light may be realized by an uneven structure, or the material constituting the first minute region 154 and the material constituting the second minute region 155 are made of materials having different refractive indexes. May be realized.
  • a pattern is formed by arranging a plurality of first minute regions 154 and a plurality of second minute regions 155.
  • the heights h of the plurality of convex portions 154a with respect to the plurality of concave portions 155a are substantially the same.
  • the height h of each of the plurality of convex portions 154a with respect to the plurality of concave portions 155a is suitably 1.5 ⁇ m or less.
  • a manufacturing method of the optical sheet 15 of this embodiment having such a pattern for example, a method using a semiconductor process or cutting, or a mold made using a semiconductor process or cutting is transferred by a nanoimprint technique. There are methods.
  • the optical sheet 15 is configured as shown in FIG. 2C. That is, as shown in FIG. 2C, the light diffusion layer 151 is formed in a concavo-convex shape processed on the substrate 150.
  • the substrate 150 and the first minute region 154 may be made of the same material.
  • a semiconductor process is effective when performing fine processing with a pattern controlled on the micron order.
  • a step structure having a flat surface (having discrete height levels) is easy to process. For example, when the height level is a two-stage structure, processing can be performed by one etching. Further, by performing the etching process twice, it is possible to process a structure having a three-level or four-level height.
  • FIG. 2D is a cross-sectional view of the optical sheet 15 when the optical sheet 15 is manufactured using the nanoimprint technique.
  • a step of pressing a mold against a liquid resin is performed, and then a step of curing the resin is performed.
  • the first minute region 154 and the second minute region 155 are formed by transferring the uneven portion of the mold to the liquid resin.
  • a residual film portion 151 'to which the uneven portion of the mold is not transferred remains in the resin.
  • a transparent adhesive or the like may be used to hold the optical sheet 15 as shown in FIGS. 2C and 2D adjacent to the transparent substrate 14.
  • FIG. 2E is a cross-sectional view showing a part of the light emitting device 1 when the light diffusion layer 151 is formed on the surface of the transparent substrate 14 by using a semiconductor process or cutting.
  • the concave and convex shapes 154 and 155 are formed on the transparent substrate 14, and then the above-described material is used with a material having a refractive index different from the refractive index of the transparent substrate 14.
  • the uneven shapes 154 and 155 are embedded. Thereby, the uneven light diffusion layer 151 can be directly formed on the surface of the transparent substrate 14.
  • any of the manufacturing methods described above are included in the scope of the present invention because the light diffusion layer 151 can suppress the total reflection of light and improve the light extraction efficiency.
  • the critical angle is set.
  • the light that has entered the light diffusion layer 151 at an incident angle that exceeds the angle causes total reflection at the interface between the transparent substrate 14 and the light diffusion layer 151, and does not reach the first minute region 154 and the second minute region 155. Therefore, it is suitable that the refractive index n 1 of the first minute region 154 is equal to or higher than the refractive index of the transparent substrate 14.
  • the refractive index n 2 of the second minute region 155 is smaller than the refractive index n 1 of the first minute region 154, and the air layer 16 It is suitable that the refractive index is about the same.
  • a material of the first minute region 154 for example, a transparent material such as glass and resin can be used.
  • a material of the second minute region 155 for example, a transparent material such as air and a low refractive index resin can be used.
  • FIG. 3 is a diagram showing the amplitude of the spatial frequency component by Fourier-transforming the pattern in the light diffusion layer 151 of FIG. 2A.
  • the center of FIG. 3 represents a component having a spatial frequency of 0 (DC component).
  • the spatial frequency is displayed so as to increase from the center toward the outside.
  • the low frequency component is suppressed at the spatial frequency of the pattern in the light diffusion layer 151 of FIG. 2A.
  • the refractive index of the first microregion 154 and the refractive index of the transparent substrate 14 are 1.5
  • the refractive indexes of the second microregion 155 and the air layer 16 are 1.0
  • the light diffusion layer 151 is set.
  • the wavelength of the incident light is 550 nm
  • the unit size w of each of the first minute region 154 and the second minute region 155 is 0.6 ⁇ m
  • the height h of the first minute region 154 (convex portion 154a) is 0. .6 ⁇ m.
  • the unit size w refers to the length of one side of each of the first microregion 154 and the second microregion 155 in plan view.
  • the diffused light emitted from the light diffusion layer 151 is non-diffused which is zero-order light emitted from the light diffusion layer 151 even in the range of the incident angle ⁇ x> 0 °. The light diffuses around a direction different from the light emission direction.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a one-dimensional distribution in a certain direction among the spatial frequencies obtained by performing Fourier transform on the pattern in the light diffusion layer 151.
  • the horizontal axis indicates the spatial frequency of the pattern
  • the vertical axis indicates the intensity of the spatial frequency.
  • a thick solid line graph indicates a one-dimensional distribution of the spatial frequency of the pattern of the present embodiment
  • a broken line graph indicates a conventional random pattern (for example, a pattern disclosed in Patent Document 1).
  • a one-dimensional distribution of spatial frequencies is shown, and a thin solid line graph shows a one-dimensional distribution of spatial frequencies of a pattern generally called white noise (for example, a pattern in which structures having random sizes are arranged at random positions).
  • white noise for example, a pattern in which structures having random sizes are arranged at random positions.
  • the spatial frequency of the pattern of the present embodiment has a peak at a spatial frequency near 1 / (2w). Furthermore, in the spatial frequency component of this pattern, a high spatial frequency in the vicinity of 1 / w and a low spatial frequency in the vicinity of 0 are respectively suppressed with respect to the peak. That is, the spatial frequencies near 1 / w and 0 are suppressed, and the intensity distribution has a mountain shape with a peak at the spatial frequency near 1 / (2w).
  • the intensity distribution curve has, for example, a half width of about 1 / (2w). Note that it is desirable that the intensity distribution curve has a spectral width ⁇ or more of the emission wavelength of the light emitting element in the vicinity of the peak component 1 / (2w).
  • w is the unit size w described above. Since a spatial frequency larger than the reciprocal of the wavelength of light does not contribute to the diffraction of light, a high spatial frequency in the vicinity of 1 / w or higher is suppressed with respect to the peak, so that the light incident on the light diffusion layer 151 is reduced. More light can be converted into diffused light.
  • the conventional random pattern has a peak at a low spatial frequency in the vicinity of 0, and the white noise pattern has all the spatial frequencies within a certain amplitude range.
  • the light diffusion layer 151 of the present embodiment exhibits completely different properties from the optical sheet 60 shown in FIG. 37A, for example.
  • the diffused light emitted from the light diffusion layer 151 of the present embodiment is diffused around a direction different from the emission direction of the non-diffused light that is the zero-order light emitted from the light diffusion layer 151.
  • the diffused light emitted from the conventional optical sheet 60 is diffused around the emission direction of the non-diffused light that is the zero-order light emitted from the optical sheet 60.
  • FIG. 6 is a diagram showing the result of calculating the incident angle dependency of the light transmittance in the light diffusion layer 151.
  • the horizontal axis indicates the incident angle of light with respect to the light diffusion layer 151
  • the vertical axis indicates the transmittance of light transmitted through the light diffusion layer 151.
  • the refractive index was 1.0, and the height h of the first minute region 154 (convex portion 154a) was 1.0 ⁇ m.
  • three broken line graphs show calculation results when the unit size w of each of the first minute region 154 and the second minute region 155 is 250 nm, 1 ⁇ m, and 2.5 ⁇ m. .
  • the solid line graph shows the calculation result when the light diffusion layer 151 does not exist.
  • the light transmittance is 0 at the incident angle exceeding the critical angle of about 42 °, while in the case where the light diffusion layer 151 is present.
  • the transmittance was greater than 0 even at an incident angle exceeding a critical angle of about 42 °. From this, it is understood that by providing the light diffusion layer 151 of the present embodiment, light incident on the light diffusion layer 151 at an incident angle exceeding the critical angle can be efficiently extracted to the outside.
  • the first minute region 154 and the second minute region of the total light emission amount of the light emitted to the air layer 16 through the light diffusion layer 151 was determined by calculation.
  • the dependence of 155 on each unit size w was determined by calculation.
  • the dependence of the total light emission amount of the light emitted to the air layer 16 through the light diffusion layer 151 on the unit size w of each of the first micro region 154 and the second micro region 155 is calculated. It is a figure which shows a result.
  • the horizontal axis indicates the unit size w of each of the first micro area 154 and the second micro area 155
  • the vertical axis indicates the light emitted to the air layer 16 through the light diffusion layer 151.
  • the total light emission amount is shown.
  • the refractive index of the first minute region 154 and the refractive index of the transparent substrate 14 are 1.5, the refractive index of the second minute region 155, and the air layer 16 respectively.
  • the refractive index of each was 1.0.
  • the solid line graph shows the calculation result in the light diffusion layer 151 of the present embodiment.
  • the broken line graph shows the calculation result in the conventional optical sheet 60.
  • the light diffusion layer 151 of the present embodiment can obtain the same light extraction efficiency as that of the conventional optical sheet 60.
  • the size w is in the range of 250 nm to 4 ⁇ m
  • the light diffusion layer 151 of the present embodiment has a light extraction efficiency superior to that of the conventional optical sheet 60.
  • FIG. 8A is a diagram illustrating a calculation result of the emission angle dependency of the total light emission amount of the light emitted to the air layer 16 through the light diffusion layer 151 of the present embodiment.
  • the horizontal axis indicates the light emission angle with respect to the light diffusion layer 151
  • the vertical axis indicates the total amount of light emitted to the air layer 16 via the light diffusion layer 151.
  • the refractive index of the first minute region 154 and the refractive index of the transparent substrate 14 are 1.5, the refractive index of the second minute region 155, and the air layer 16 respectively.
  • the refractive index of each was 1.0.
  • three broken line graphs indicate that the unit sizes w of the first microregion 154 and the second microregion 155 in the light diffusion layer 151 of the present embodiment are 0.25 ⁇ m and 0.4 ⁇ m, respectively. , 0.6 ⁇ m, and 3.0 ⁇ m.
  • the solid line graph shows the calculation result when the light diffusion layer 151 does not exist.
  • FIG. 8B is a diagram showing the calculation result of the emission angle dependency of the total emission amount of light emitted to the air layer via the conventional optical sheet 60.
  • FIG. 8B three broken line graphs are obtained when the unit sizes of the first microregion 601 and the second microregion 602 in the conventional optical sheet 60 are 0.6 ⁇ m, 3.0 ⁇ m, and 10 ⁇ m, respectively. The calculation result is shown.
  • the conventional optical sheet 60 extracts more light on the wide-angle side (that is, the direction in which the emission angle is relatively large), whereas the light of the present embodiment.
  • the unit size w is preferably 100 nm to 4 ⁇ m and more preferably 250 nm to 4 ⁇ m in order to improve the light extraction efficiency. I understood that. Further, in order to extract light more to the front side while improving the light extraction efficiency, the unit size w is suitably 250 nm to 0.6 ⁇ m.
  • the range of the unit size w is a numerical range when the wavelength of light is 550 nm. Since the light diffusion in the light diffusion layer 151 is based on the diffraction phenomenon, the range of the unit size w is proportional to the wavelength of the light.
  • the unit size w is suitably 0.18 ⁇ to 7.3 ⁇ , and 0.45 ⁇ to 7.3 ⁇ is more suitable. Is suitable. Further, in order to extract light to the front side while improving the light extraction efficiency, the unit size w is suitably 0.45 ⁇ to 1.1 ⁇ .
  • the central emission wavelength ⁇ is a wavelength where the sum of light intensities having a wavelength larger than that wavelength is equal to the sum of light intensities having a wavelength smaller than that wavelength.
  • the spatial frequency of the pattern in the light diffusion layer 151 of the present embodiment has a peak at a spatial frequency near 1 / (2w). Furthermore, among the spatial frequency components of this pattern, a high spatial frequency in the vicinity of 1 / w and a low spatial frequency in the vicinity of 0 are suppressed. That is, the spatial frequencies near 1 / w and 0 are suppressed, and the intensity distribution has a mountain shape with a peak at the spatial frequency near 1 / (2w).
  • the intensity distribution curve has, for example, a half width of about 1 / (2w).
  • the intensity distribution curve has a spectral width ⁇ or more of the emission wavelength of the light emitting element in the vicinity of the peak component 1 / (2w). That is, it is desirable to have a spread of 1 / (2w ⁇ ⁇ / 2) or more. Thereby, light with different wavelengths emitted from the light emitting element can be extracted.
  • the unit size w of each of the first minute region 154 and the second minute region 155 is suitably 0.18 ⁇ to 7.3 ⁇ . Therefore, 0.45 ⁇ to 7.3 ⁇ is more suitable. Therefore, the spatial frequency condition of the pattern described above can be expressed as follows using the central emission wavelength ⁇ . That is, in the pattern of the present embodiment, among the spatial frequency components, the component near 0 and the component near 1 / w are simultaneously suppressed, and the range of w is 0.18 ⁇ to 7.3 ⁇ . It is suitable that it is 0.45 ⁇ to 7.3 ⁇ .
  • the peak position of the spatial frequency is suitably in the vicinity of 1 / (2w).
  • the spatial frequency condition of the pattern described above can be expressed as follows.
  • the incident angle of light is ⁇ 1
  • the outgoing angle of light is ⁇
  • equation 2 is established.
  • Equation 2 m is an integer and ⁇ is the wavelength of light.
  • Equation 3 when the emission angle ⁇ 0 has no solution, the light emission angle ⁇ 0 does not change, that is, the light is not diffracted (diffused).
  • Equation 3 is nothing but Snell's law, that is, the case where the light diffusion layer 151 does not exist.
  • the value of ⁇ / w which is a value proportional to the spatial frequency component, is sufficiently small (that is, when the unit size w is sufficiently large)
  • the first term on the right side of Equation 3 is sufficiently small. This corresponds to the case where 151 does not exist.
  • the pattern in the light diffusion layer 151 of the present embodiment is a diffusion structure that can more effectively convert the light emission angle ⁇ 0 by suppressing a sufficiently large spatial frequency and a sufficiently small spatial frequency. It can be said that.
  • the emission angle ⁇ 0 depends on the refractive index n 0 of the air layer 16. Since the spatial frequency condition of the pattern described above is almost inversely proportional to the refractive index n 0 of the air layer 16, it can be expressed as follows. That is, in the pattern, among the spatial frequency components, a component near 0 and a component near 1 / w are simultaneously suppressed, and the range of w is 0.18n 0 ⁇ ⁇ to 7.3n 0 ⁇ ⁇ . It is more suitable that it is 0.45n 0 ⁇ ⁇ to 7.3n 0 ⁇ ⁇ . The peak position of the spatial frequency is suitably in the vicinity of 1 / (2w).
  • FIG. 9 is a plan view showing the optical sheet 15A when the appearance probabilities of the first unit structure 152 and the second unit structure 153 are 75% and 25%, respectively.
  • FIG. 10 is a diagram showing the amplitude of the spatial frequency component by Fourier-transforming the pattern in the light diffusion layer 151A of FIG.
  • 11A to 11E respectively show the spatial frequency obtained by Fourier transform of the pattern when the appearance probability of the first unit structure 152 is 100%, 80%, 70%, 60%, and 50%. It is a figure which shows the one-dimensional distribution in a certain azimuth
  • the appearance probability of the first unit structure 152 is 100%, since the periodic component appears strongly, as shown in FIG. 11A, the spatial frequency of the pattern is sharp to the spatial frequency component corresponding to the cycle. It has a peak and contains almost no other components.
  • the appearance probability of the first unit structure 152 is 50%, as shown in FIG. 11E, the spatial frequency of the pattern does not have a sharp peak.
  • the spatial frequency of the pattern has almost a sharp peak. Absent.
  • the spatial frequency of the pattern is It has a random component, that is, an intensity distribution that gently transitions (has a broadening), and also has a sharp peak due to the periodic component.
  • the appearance probability of the first unit structure 152 be x% and the appearance probability of the second unit structure 153 be y% (where x> y).
  • the y% portion of the first unit structure 152 is a random component because there are pairs corresponding to y% of the second unit structure 153, but the (%) of the first unit structure 152 xy)% is a periodic component because there is no pair of second unit structures 153. That is, when the appearance probability of the first unit structure 152 is x% and the appearance probability of the second unit structure 153 is y%, the y% portion of the first unit structure 152 is a random component, The (xy)% portion of the first unit structure 152 is a periodic component.
  • the condition that the random component becomes dominant is “y> xy”.
  • the condition is “x ⁇ 66.6%”.
  • this condition is mostly a random component when the appearance probability of the first unit structure 152 is 60%, but as shown in FIG. 11C, the first unit structure 152 When the appearance probability of the structure 152 is 70%, it coincides with the fact that the periodic component clearly appears.
  • the random component is dominant. For example, in the spatial frequency spectrum of a certain pattern, if the amplitude of the intensity distribution due to randomness is greater than the amplitude of the frequency component due to periodicity, the pattern is said to be dominated by the randomness component Can be considered. In the pattern of the light diffusion layer 151 of this embodiment, the random component is dominant.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a result of calculating the dependence of the total light emission amount of the light emitted to the air layer 16 through the light diffusion layer 151 on the height h of each of the plurality of convex portions 154a.
  • the horizontal axis indicates the height h of each of the plurality of convex portions 154a with respect to the plurality of concave portions 155a
  • the vertical axis indicates the total amount of light emitted to the air layer 16 through the light diffusion layer 151.
  • the refractive index of the first minute region 154 and the refractive index of the transparent substrate 14 are 1.5, the refractive index of the second minute region 155, and the air layer 16 respectively.
  • the unit size w of each of the first microregion 154 and the second microregion 155 is 1 ⁇ m.
  • the solid line graph indicates the calculation result in the light diffusion layer 151 of the present embodiment.
  • the broken line graph shows the calculation result in the conventional optical sheet 60.
  • the light diffusion layer 151 of the present embodiment has a light extraction efficiency superior to that of the conventional optical sheet. Therefore, it is suitable that the height h of each of the plurality of convex portions 154a is 1.5 ⁇ m or less. Moreover, when the height h was 0.1 ⁇ m or more, light extraction efficiency superior to that of the conventional optical sheet was obtained. Further, when the height h is 0.5 ⁇ m or more, further excellent light extraction efficiency was obtained. Therefore, the height h of each of the plurality of convex portions 154a is suitably 0.1 ⁇ m or more. Moreover, it is still suitable if the height h of each of the plurality of convex portions 154a is 0.5 ⁇ m or more.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing an optical sheet 15B according to a modification.
  • the height of each of the plurality of convex portions 154Ba with respect to the plurality of concave portions 155Ba is random.
  • the average phase difference of the transmitted light is determined by the average height of the plurality of convex portions 154Ba. Accordingly, in this case as well, as long as a sufficient average phase difference is given to the transmitted light, the average height of each of the plurality of convex portions 154Ba is suitably 1.5 ⁇ m or less.
  • the broken line graph shows the calculation result in the conventional optical sheet 60.
  • the light extraction efficiency superior to that of the conventional optical sheet 60 was obtained when the unit size w was in the range of 0.6 ⁇ m to 5 ⁇ m. .
  • the range of the unit size w is 1.1 ⁇ to 9.1 ⁇ .
  • the spatial frequency condition of the pattern of this modification can be expressed as follows, where ⁇ is the central emission wavelength and n is the refractive index of the air layer 16 on the emission side. That is, in the pattern of the present embodiment, among the spatial frequency components, the component near 0 and the component near 1 / w are simultaneously suppressed, and the range of w is 1.1n ⁇ ⁇ ⁇ 9. It is suitable that 1n ⁇ ⁇ .
  • the peak position of the spatial frequency is suitably in the vicinity of 1 / (2w).
  • FIG. 15A is a cross-sectional view showing light emitting device 1C according to Embodiment 2.
  • a protective layer (transparent substrate) 16C is provided on the opposite side of the high refractive index layer 14C across the light diffusion layer 151C.
  • the light diffusion layer 151C is provided between the light emitting layer 12 and the protective layer 16C.
  • the refractive index of the protective layer 16C is, for example, 1.4 to 1.65, and the refractive index of the high refractive index layer 14C is equal to or higher than the refractive index of the protective layer 16C.
  • the protective layer 16C for example, a transparent material such as glass and resin can be used.
  • a transparent material such as glass and resin
  • the material of the high refractive index layer 14C include ITO (indium tin oxide), TiO 2 (titanium oxide), SiN (silicon nitride), Ta 2 O 5 (tantalum pentoxide), ZrO 2 (zirconia), resin, and the like. Can be used.
  • the refractive index of the first minute region 154 is as high as the refractive index of the high refractive index layer 14C, and for example, a transparent material such as glass and resin is used. be able to.
  • the refractive index of the second minute region 155 is approximately the same as that of the protective layer 16C, and examples of the material include ITO (indium tin oxide), TiO 2 (titanium oxide), SiN (silicon nitride). ), Ta 2 O 5 (tantalum pentoxide), ZrO 2 (zirconia), resin, and the like can be used.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating the calculation result of the incident angle dependence of the light transmittance in the light diffusion layer 151C.
  • the horizontal axis indicates the incident angle of light with respect to the light diffusion layer 151C
  • the vertical axis indicates the transmittance of light transmitted through the light diffusion layer 151C.
  • the refractive index of the first minute region 154 and the refractive index of the high refractive index layer 14C are 1.75 respectively
  • the refractive index of the second minute region 155 and the refractive index of the protective layer 16C are 1.5 respectively.
  • the height h of the light diffusion layer 151C was 1.0 ⁇ m.
  • three broken line graphs indicate calculation results when the unit size w of each of the first minute region 154 and the second minute region 155 is 125 nm, 2 ⁇ m, and 5 ⁇ m.
  • the solid line graph shows the calculation result when the light diffusion layer 151C does not exist.
  • the light transmittance is 0 at the incident angle exceeding the critical angle of about 60 °, while the light diffusion layer 151C exists.
  • the transmittance was greater than 0 even at an incident angle exceeding the critical angle of about 60 °.
  • FIG. 17 shows the first minute region 154 and the second minute amount of the total light emission amount of the light emitted to the protective layer 16C via the light diffusion layer 151C when light isotropically exists in the high refractive index layer 14C. It is a figure which shows the result of having calculated the dependence with respect to unit size w of each micro area
  • the horizontal axis indicates the unit size w of each of the first microregion 154 and the second microregion 155
  • the vertical axis indicates the light emitted to the protective layer 16C via the light diffusion layer 151C.
  • the total light emission amount is shown.
  • the refractive index of the first minute region 154 and the refractive index of the high refractive index layer 14C are 1.75 respectively
  • the refractive index of the second minute region 155 and the refractive index of the protective layer 16C are 1.5 respectively. It was.
  • the solid line graph shows the calculation result in the light diffusion layer 151C of the present embodiment.
  • the broken line graph shows the calculation result in the conventional optical sheet 60.
  • the light extraction efficiency superior to that of the conventional optical sheet 60 was obtained when the unit size w was in the range of 125 nm to 6 ⁇ m.
  • FIG. 18 shows a first emission amount of light emitted to the protective layer 16C through the light diffusion layer 151C when only light traveling at an angle larger than the critical angle exists in the high refractive index layer 14C. It is a figure which shows the result of having calculated the dependence with respect to unit size w of each of the micro area
  • FIG. 18 in the range where the unit size w is 1.2 ⁇ m or more, the light diffusion layer 151C of the present embodiment has a light extraction efficiency superior to that of the conventional optical sheet 60.
  • the unit size w is suitably 125 nm to 6 ⁇ m in order to improve the light extraction efficiency in the pattern in the light diffusion layer 151C of the present embodiment.
  • the range of the unit size w is a numerical range when the wavelength of light is 550 nm. Therefore, in order to improve the light extraction efficiency when the central emission wavelength of light is ⁇ , the unit size w is suitably 0.23 ⁇ to 11 ⁇ . Therefore, the condition of the spatial frequency of the pattern can be expressed as follows, where ⁇ is the central emission wavelength and n is the refractive index of the protective layer 16C.
  • FIG. 15B is an enlarged cross-sectional view of a part of the light emitting device 1C of FIG. 15A.
  • a sheet member substrate 150C, residual film portion 151Ca ′ and second minute region 155 is formed on the surface of the protective layer 16C.
  • the first microregion 154 and the remaining film portion 151Cb ′ can be formed by embedding irregularities with a resin having a higher refractive index than that of the second microregion 155.
  • the first minute region is embedded by embedding the unevenness with a resin having a higher refractive index than that of the second minute region 155.
  • 154 and the remaining film portion 151Cb ′ can be formed.
  • the high refractive index layer 14C may not be provided, and the transparent electrode 13 may be formed on the surface of the remaining film portion 151Cb '.
  • the second minute region 155 and the remaining film portion 151Ca are formed by embedding irregularities with a resin having a different refractive index. 'Can be formed. In this case, the substrate 150C is not necessary.
  • the remaining film portion 151Ca 'and the remaining film portion 151Cb' can be configured not to exist.
  • the necessary members are collectively referred to as a light diffusion layer 151C.
  • the light diffusion layer 151C has the effect of suppressing the total reflection of light and improving the light extraction efficiency.
  • the light diffusion layer 151C is formed when the refractive index of the first minute region 154, the remaining film portion 151Cb ′, and the high refractive index layer 14C is higher than the refractive index of the second minute region 155 and the remaining film portion 151Ca ′.
  • a transparent material such as glass and resin can be used as a material for the substrate 150C, the first minute region 154, and the remaining film portion 151Ca ′.
  • a transparent material such as a light refractive index glass, a resin, an inorganic material (ITO, TiO 2 , SiN, Ta 2 O 5 , ZrO 2, etc.) is used. be able to.
  • FIG. 19A is a cross-sectional view showing light emitting device 1D according to Embodiment 3.
  • the light emitting device 1D of the present embodiment includes a reflective layer 21, an optical sheet 22, a transparent substrate 23, and a light emitting unit 24.
  • the light emitting unit 24 is provided, for example, inside the transparent substrate 23.
  • the optical sheet 22 is provided between the reflective layer 21 and the light emitting unit 24, and is configured, for example, in the same manner as the optical sheet 15 (15A to 15C) described in the first and second embodiments.
  • the light emitting device 1D may be configured to include a light diffusion layer instead of the optical sheet 22.
  • the light traveling at an angle larger than the critical angle is totally reflected at the interface between the transparent substrate 23 and the outer layer 25.
  • the light totally reflected in this way is reflected by the reflection layer 21 and then diffused by diffraction in the optical sheet 22. Since the diffused light from the optical sheet 22 travels at an angle smaller than the critical angle, it passes through the transparent substrate 23 and is extracted to the outer layer 25.
  • the light emission part 24 was provided in the inside of the transparent substrate 23, it is not restricted to this, for example, the light emission part 24 can also be provided in the exterior of the transparent substrate 23.
  • FIG. 19B is a cross-sectional view showing a light emitting device 1DA according to a modification of the third embodiment.
  • the light emitting unit 24DA is provided on the transparent substrate 23DA so as to be in contact with the optical sheet 22DA.
  • the transparent substrate 23DA is provided so as to be in contact with the optical sheet 22DA as in the third embodiment.
  • the optical sheet 22DA includes a light diffusion layer 221.
  • the light diffusion layer 221 includes, for example, a plurality of convex portions 222 (a plurality of first micro regions) and a plurality of concave portions 223 (a plurality of second micro regions), as described in the first and second embodiments. )have.
  • the spatial frequency component obtained by performing Fourier transform on the data obtained by digitizing the height distribution of each of the plurality of convex portions 222 in the light diffusing layer 221 of the present modification has a center emission wavelength of light ⁇ , Assuming that the refractive index of the outer layer 25 is n, it can be expressed as follows. That is, the peak position of the spatial frequency component can be configured to exist in a range of 0.068 / ( ⁇ ⁇ n) or more and 2.8 / ( ⁇ ⁇ n) or less.
  • FIG. 20A is a plan view showing an optical sheet 15E according to Embodiment 4.
  • FIG. 20B is a diagram showing the amplitude of the spatial frequency component by Fourier-transforming the pattern in the light diffusion layer 151E of FIG. 20A.
  • FIG. 21 is a diagram for explaining a pattern in the light diffusion layer 151E of FIG. 20A.
  • the arrangement pattern of the plurality of second minute regions 155 has a diffraction grating period p of 4 with respect to the diffraction grating arrangement pattern indicated by the broken line in FIG.
  • This is an arrangement pattern in which a position fluctuation ⁇ r larger than a half size (or larger than a half size of the unit size w of the second minute region 155) is given.
  • the pattern in the light diffusion layer 151E of the present embodiment no periodic component appears. Therefore, in the present embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained. Therefore, the pattern in the light diffusion layer 151E of the present embodiment is included in the scope of the present invention.
  • FIG. 22A is a plan view showing an optical sheet 20 having a conventional diffraction grating pattern.
  • FIG. 22B is a diagram showing the amplitude of the spatial frequency component by Fourier-transforming the diffraction grating pattern of FIG. 22A.
  • the diffraction grating has a property of concentrating incident light in a specific direction due to an interference effect.
  • the property of the diffraction grating is different from the property of the pattern in the light diffusion layer 151E of the present embodiment, that is, the property of diffusing incident light by diffraction.
  • the diffraction grating has a large wavelength dependency, when the diffraction grating is applied to a light emitting device, color unevenness and brightness unevenness occur depending on the angle (viewing angle) at which the light emitting device is viewed. Therefore, it is difficult to apply a light emitting device using a diffraction grating as a display and an illumination light source.
  • FIG. 23A is a plan view showing an optical sheet 30 having a conventional diffraction grating pattern.
  • FIG. 23B is a diagram showing the amplitude of the spatial frequency component by performing Fourier transform on the diffraction grating pattern of FIG. 23A.
  • FIG. 24A is a plan view showing an optical sheet 40 in which randomness is imparted to a conventional diffraction grating.
  • FIG. 24B is a diagram showing a spatial frequency component by performing Fourier transform on the pattern of FIG. 24A.
  • the optical sheet 40 shown in FIG. 24A is formed by arranging a plurality of first minute regions 411 and a plurality of second minute regions 412 according to the rules described below.
  • FIG. 25 is a diagram for explaining a pattern in the optical sheet 40 of FIG. 24A.
  • the arrangement pattern of the plurality of second minute regions 412 is four times the diffraction grating period p with respect to the arrangement pattern of the diffraction grating indicated by the broken line in FIG. This is an arrangement pattern in which a position fluctuation ⁇ r of 1 or less (or less than 1/2 of the unit size w) is given.
  • the pattern shown in FIG. 24A can be regarded as a diffraction grating because the amplitude of the frequency component due to periodicity is larger than the frequency component due to randomness, and the nature of the pattern is the pattern of this embodiment. Different from the nature of.
  • FIG. 26A is a plan view showing an optical sheet 15F according to Embodiment 5.
  • FIG. 26B is a plan view showing four types of unit structures 156, 157, 158, and 159 constituting the light diffusion layer 151F of FIG. 26A.
  • FIG. 26C is a diagram showing the amplitude of the spatial frequency component by Fourier-transforming the pattern in the light diffusion layer 151F of FIG. 26A.
  • the light diffusion layer 151F of this embodiment has a pattern in which a plurality of first unit structures 156, second unit structures 157, third unit structures 158, and fourth unit structures 159 are arranged. . As shown in FIG. 26C, in the pattern of the present embodiment, there is no spatial frequency near 0, that is, there is no diffused light near the emission direction of the non-diffused light that is the 0th-order light emitted from the light diffusion layer 151F. . Therefore, also in the present embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
  • FIG. 27A is a plan view showing an optical sheet 15G according to Embodiment 6.
  • FIG. 27B is a plan view showing two types of unit structures 160 and 161 constituting the light diffusion layer 151G of FIG. 27A.
  • FIG. 27C is a diagram showing the amplitude of the spatial frequency component by Fourier-transforming the pattern in the light diffusion layer 151G of FIG. 27A.
  • the light diffusion layer 151G of the present embodiment has a pattern in which a plurality of first unit structures 160 and a plurality of second unit structures 161 are arranged. As shown in FIG. 27C, in the pattern of the present embodiment, there is no spatial frequency near 0, that is, there is no diffused light near the emission direction of the non-diffused light that is the 0th-order light emitted from the light diffusion layer 151G. . Therefore, also in the present embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
  • FIG. 27D is a diagram showing a one-dimensional distribution in a certain direction among the spatial frequencies obtained by Fourier transforming the pattern of FIG. 27A.
  • the spatial frequency component of the pattern of the present embodiment has a peak at a spatial frequency slightly higher than 1 / (2w). Further, in the spatial frequency component of this pattern, a high spatial frequency near 1 / w and a low spatial frequency near 0 are suppressed. In other words, the spatial frequencies near 1 / w and 0 are suppressed, and the intensity distribution has a mountain shape with a peak at a spatial frequency slightly higher than 1 / (2w). The half width of the intensity distribution curve is about 1 / (2w).
  • FIG. 27E shows a first minute region and a second region of the total light emission amount of light emitted to the air layer 16 through the light diffusion layer 151G when the light diffusion layer 151G is provided on the surface of the transparent substrate 14. It is a figure which shows the result of having calculated the dependence with respect to unit size w of each micro area
  • the refractive index of the first microregion and the refractive index of the transparent substrate 14 are 1.5, the refractive index of the second microregion, and the air layer 16, respectively.
  • the refractive index was 1.0.
  • the solid line graph indicates the calculation result in the light diffusion layer 151G of the present embodiment.
  • the broken line graph shows the calculation result in the conventional optical sheet 60.
  • the light extraction efficiency superior to that of the conventional optical sheet 60 was obtained when the unit size w was in the range of 100 nm to 4 ⁇ m.
  • FIG. 27F shows the total emission amount of light emitted to the protective layer 16C through the light diffusion layer 151G when the light diffusion layer 151G is provided between the high refractive index layer 14C and the protective layer 16C. It is a figure which shows the result of having calculated the dependence with respect to unit magnitude
  • the refractive index of the first microregion and the refractive index of the high refractive index layer 14C are 1.75, the refractive index of the second microregion and the protective layer, respectively.
  • the refractive index of 16C was 1.5.
  • the solid line graph shows the calculation result in the light diffusion layer 151G of the present embodiment.
  • the broken line graph shows the calculation result in the conventional optical sheet 60.
  • the light diffusion layer 151G of the present embodiment has a light extraction efficiency superior to that of the conventional optical sheet 60.
  • FIG. 28A is a plan view showing an optical sheet 15H according to Embodiment 7.
  • FIG. 28B is a plan view showing four types of unit structures 162, 163, 164, and 165 constituting the light diffusion layer 151H of FIG. 28A.
  • FIG. 28C is a diagram showing the amplitude of the spatial frequency component by Fourier-transforming the pattern in the light diffusion layer 151H of FIG. 28A.
  • the light diffusion layer 151H has a pattern in which a plurality of first unit structures 162, second unit structures 163, third unit structures 164, and fourth unit structures 165 are arranged.
  • FIG. 28C in the pattern of the present embodiment, there is no spatial frequency near 0, that is, there is no diffused light in the vicinity of the emission direction of the non-diffused light that is the zero-order light emitted from the light diffusion layer 151H. . Therefore, also in the present embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
  • FIG. 29A is a plan view showing an optical sheet 15I according to Embodiment 8.
  • FIG. 29B is a diagram showing the amplitude of the spatial frequency component by Fourier-transforming the pattern in the light diffusion layer 151I of FIG. 29A.
  • the light diffusion layer 151I has a pattern in which a plurality of regular hexagonal unit structures are arranged in plan view. As shown in FIG. 29B, in the pattern of the present embodiment, there is no spatial frequency near 0, that is, there is no diffused light near the emission direction of the non-diffused light that is the 0th-order light emitted from the light diffusion layer 151I. . Therefore, also in the present embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
  • FIG. 30A is a plan view showing the optical sheet 50 when a plurality of regular hexagonal unit structures are arranged in a conventional random pattern.
  • FIG. 30B is a diagram showing the amplitude of the spatial frequency component by Fourier-transforming the random pattern in the optical sheet 50 of FIG. 30A.
  • FIG. 31A is a plan view showing an optical sheet 15IA according to a modification of the eighth embodiment.
  • FIG. 31B is a diagram showing the amplitude of the spatial frequency component by Fourier-transforming the pattern in the light diffusion layer 151IA of FIG. 31A.
  • the light diffusion layer 151IA has a pattern in which a plurality of regular hexagonal unit structures are arranged in plan view. Note that the pattern of this modification is a pattern different from that of the eighth embodiment.
  • FIG. 32A is a plan view showing an optical sheet 15J according to Embodiment 9.
  • FIG. 32B is a plan view showing two types of unit structures 166 and 167 constituting the light diffusion layer 151J of FIG. 32A.
  • FIG. 32C is a cross-sectional view of the first unit structure 166 cut along the line BB in FIG. 32B.
  • FIG. 32D is a perspective view showing the first unit structure 166.
  • FIG. 32E is a diagram showing the amplitude of the spatial frequency component by Fourier-transforming the pattern in the light diffusion layer 151J of FIG. 32A.
  • the light diffusion layer 151J has a pattern in which a plurality of first unit structures 166 and a plurality of second unit structures 167 are arranged.
  • the first unit structure 166 includes four first microregions 166a, four second microregions 166b, four third microregions 166c, and four fourth microregions 166d. It is formed by arranging with the first arrangement pattern.
  • the first unit structure 166 has a quadrangular (square) shape in plan view.
  • the second unit structure 167 includes four first micro regions 166a, four second micro regions 166b, four third micro regions 166c, and four fourth micro regions 166d. It is formed by arranging with a second arrangement pattern different from the first arrangement pattern.
  • the second unit structure 167 has a quadrangular (square) shape in plan view.
  • the height of the first minute region 166a is the highest
  • the height of the second minute region 166b is the second highest
  • the height of the third minute region 166c is the third
  • the height of the fourth minute region 166d is the lowest.
  • FIG. 33A is a plan view showing an optical sheet 15K according to the tenth embodiment.
  • FIG. 33B is a diagram showing the amplitude of the spatial frequency component by Fourier-transforming the pattern in the light diffusion layer 151K of FIG. 33A.
  • the light diffusion layer 151K of the optical sheet 15K includes a first minute region 168a (that is, a region shown in white in FIG. 33A) and a second minute region 168b (that is, FIG. 33A).
  • 33A has a pattern in which a plurality of regions (shown in gray in FIG. 33A) and a plurality of third minute regions 168c (that is, regions shown in black in FIG. 33A) are arranged.
  • Each of the first minute region 168a and the third minute region 168c has a regular hexagonal shape in plan view. For example, the height of the first minute region 168a is the highest, the height of the second minute region 168b is the second highest, and the height of the third minute region 168c is the lowest.
  • FIG. 34A is a plan view showing an optical sheet 15L according to Embodiment 11.
  • FIG. 34B is a diagram showing the amplitude of the spatial frequency component by Fourier-transforming the pattern in the light diffusion layer 151L of FIG. 34A.
  • the light diffusion layer 151L of the optical sheet 15L of the present embodiment includes a first minute region 169a (that is, a region shown in white in FIG. 34A) and a second minute region 169b (that is, FIG. 34A).
  • 34A a region indicated by gray
  • a third microregion 169c that is, a region indicated by black in FIG. 34A
  • Each of the first minute region 169a and the third minute region 169c has a quadrangular shape in plan view. For example, the height of the first minute region 169a is the highest, the height of the second minute region 169b is the second highest, and the height of the third minute region 169c is the lowest.
  • FIG. 35A is a plan view illustrating a part of the optical sheet 15M according to Embodiment 12 in an enlarged manner.
  • FIG. 35B is a plan view showing two types of unit structures 170 and 171 constituting the light diffusion layer 151M of FIG. 35A.
  • FIG. 35C is a cross-sectional view of the light diffusion layer 151M cut along the line CC in FIG. 35A.
  • the light diffusion layer 151M of the optical sheet 15M of the present embodiment has a pattern in which a plurality of first unit structures 170 and a plurality of second unit structures 171 are arranged.
  • the first unit structure 170 includes a plurality of types of micro regions having different heights, that is, two first micro regions 172a (that is, regions shown in white in FIG. 35B), 2 Second micro regions 172b (ie, regions shown in light gray in FIG. 35B), two third micro regions 172c (ie, regions shown in dark gray in FIG. 35B), and two fourth micro regions
  • the region 172d (that is, the region shown in black in FIG. 35B) is formed by arranging with the first arrangement pattern.
  • Each of the first to fourth minute regions 172a to 172d has a quadrangular (square) shape in plan view.
  • the first unit structure 170 as a whole has a quadrangular (square) multistage shape in plan view.
  • the second unit structure 171 includes a plurality of types of micro regions having different heights, that is, two first micro regions 172a, two second micro regions 172b, and two third micro regions 172c. And the two fourth micro regions 172d are arranged in a second arrangement pattern different from the first arrangement pattern.
  • the second unit structure 171 has a quadrangular (square) multistage shape in plan view as a whole.
  • the height of the first microregion 172a is the highest
  • the height of the second microregion 172b is the second highest
  • the height of the third microregion 172c is the third highest
  • the height of the fourth minute region 172d is the lowest.
  • the height of the fourth minute region 172d is used as a reference and the height of the third minute region 172c is h0
  • the height of the second minute region 172b is 2h0
  • the first minute region 172a Is 3h0 in height.
  • the unit size w2 of the first minute region 172a is smaller than the unit size w1 of the second minute region 172b.
  • the unit size w2 of the fourth minute region 172d is smaller than the unit size w1 of the third minute region 172c.
  • FIG. 35D shows the result of calculating the dependence of the total light emission amount of the light emitted to the air layer through the light diffusion layer 151M according to Embodiment 12 on the ratio between the unit size w2 and the unit size w1.
  • the horizontal axis indicates the ratio w2 / w1 between the unit size w2 and the unit size w1
  • the vertical axis indicates the total amount of light emitted to the air layer through the light diffusion layer 151M.
  • each of the five graphs has a unit size w1 of the second microregion 172b (or the third microregion 172c) of 1.2 ⁇ m, 1.5 ⁇ m, 2.0 ⁇ m, 2.5 ⁇ m, and 3.0 ⁇ m.
  • the calculation result in the case of is shown.
  • the ratio w2 / w1 of the unit size w2 to the unit size w1 is in the range of 0.4 to 1.0.
  • the extraction efficiency was obtained.
  • FIG. 36A is a cross-sectional view showing light emitting device 1N according to Embodiment 13.
  • the light emitting device 1N according to the present embodiment includes an electrode 11, a light emitting layer 12 (having a light emitting portion 24), a transparent electrode 13, a light diffusion layer 151, a transparent substrate 14, and an auxiliary optical sheet 18.
  • the light emitting devices are sequentially stacked. Since the configurations of the electrode 11, the light emitting layer 12, the transparent electrode 13, the transparent substrate 14, and the light diffusion layer 151 are the same as those in the first embodiment, description thereof will be omitted.
  • the auxiliary optical sheet 18 is provided on the surface of the transparent substrate 14.
  • the auxiliary optical sheet 18 has a structure in which a light diffusion layer 181 and a microlens 182 as a light extraction structure are combined.
  • the light diffusion layer 181 is provided on the surface of the transparent substrate 14 and has, for example, a light diffusion function similar to that of the light diffusion layer 151 of the optical sheet 15.
  • the microlens 182 is provided on the surface of the light diffusion layer 181.
  • a plurality of convex lens portions 182 a are two-dimensionally arranged on the surface of the microlens 182.
  • a part of the light generated in the light emitting part 24 passes through the transparent electrode 13 and then enters the light diffusion layer 151. Further, part of the light generated in the light emitting unit 24 is reflected by the electrode 11, then passes through the transparent electrode 13 and enters the light diffusion layer 151. At least part of the light incident on the light diffusion layer 151 is diffused by diffraction and then passes through the transparent substrate 14. The light transmitted through the transparent substrate 14 enters the auxiliary optical sheet 18. At least a part of the light incident on the auxiliary optical sheet 18 is diffused by diffraction and then taken out to the air layer 16 outside the light emitting device 1N.
  • the auxiliary optical sheet 18 is provided in addition to the light diffusion layer 151, the light extraction efficiency can be further increased.
  • FIG. 36B is a cross-sectional view showing a light-emitting device 1P according to a modification of Embodiment 13.
  • the auxiliary optical sheet 18P has a structure in which a diffraction grating 183 and a pyramid structure 184 as a light extraction structure are combined.
  • the diffraction grating 183 is provided on the surface of the transparent substrate 14 and has a function of diffracting incident light.
  • the pyramid structure 184 is provided on the surface of the diffraction grating 183.
  • the auxiliary optical sheet 18P is provided in addition to the light diffusion layer 151, the light extraction efficiency can be further increased.
  • the auxiliary optical sheet 181P is configured by combining the diffraction grating 183 and the pyramid structure 184, but is not limited thereto.
  • the auxiliary optical sheet may have a structure in which any two or more of the light diffusion layer 181, the microlens 182, the diffraction grating 183, and the pyramid structure 184 described above are combined.
  • the auxiliary optical sheet may have a structure having any one of the above-described light diffusion layer 181, microlens 182, diffraction grating 183, and pyramid structure 184.
  • a light diffusion layer having fine particles that diffuse light may be used instead of the light diffusion layer 181 described above.
  • the optical sheet, the light emitting device, the method for manufacturing the optical sheet, and the method for manufacturing the light emitting device according to one or more aspects of the present invention have been described based on the embodiment. It is not limited to. Unless it deviates from the gist of the present invention, one or more of the present invention may be applied to various modifications that can be conceived by those skilled in the art, or forms constructed by combining components in different embodiments. It may be included within the scope of the embodiments.
  • the layer from which light is emitted from the light emitting device is configured by the air layer or the protective layer, but is not limited thereto, and may be configured by, for example, a liquid layer.
  • the first micro region in order to generate a phase difference between the light transmitted through each of the plurality of first micro regions and the light transmitted through each of the plurality of second micro regions, the first micro region
  • the first micro area and the second micro area have the same height and have different refractive indexes, respectively. It can also be composed of a second medium.
  • optical sheet or light diffusion layer an example in which only one optical sheet or light diffusion layer exists is shown. However, when there are multiple interfaces where light loss occurs due to total reflection, there are multiple optical sheets or light diffusion layers. If an optical sheet or light diffusion layer similar to that shown in the above embodiment is used at least at one place, it is included in the scope of the present invention. In addition, a plurality of optical sheets or light diffusion layers may be present inside the light emitting device.
  • each of the first minute region and the second minute region is formed in a quadrangle in plan view, but the shape of each of the first minute region and the second minute region can be changed as appropriate.
  • the shape of each of the first minute region and the second minute region can be configured as a truncated cone or a cone.
  • region can also be comprised in a round shape.
  • a corner portion may be processed into a round shape, or a step portion may be processed into a slope shape.
  • the light emitting device according to the present invention can be applied as, for example, a flat panel display, a backlight for a liquid crystal display device, a light source for illumination, and the like.
  • the optical sheet according to the present invention can be applied to the above-described light emitting device.
  • Electrode 12 Light emitting layer 13 Transparent electrode 14, 23, 23DA, 61 Transparent substrate 14C High refractive index layer 15, 15A, 15B, 15C, 15E, 15F, 15G, 15H , 15I, 15IA, 15J, 15K, 15L, 15M, 20, 22, 22DA, 30, 40, 50, 60 Optical sheet 16 Air layer 16C Transparent substrate 18, 18P Auxiliary optical sheet 21 Reflective layer 24, 24DA Light emitting unit 25 External Layer 150 Substrate 151, 151A, 151C, 151E, 151F, 151G, 151H, 151I, 151IA, 151J, 151K, 151L, 151M, 181, 221 Light diffusion layers 151 ′, 151Ca ′, 151Cb ′ Remaining film portions 152, 156 160, 162, 166, 170 First unit structure 153, 157 161, 163, 167, 171

Abstract

　入射した光の少なくとも一部を回折により拡散する光拡散層（１５１）を備え、光拡散層（１５１）により拡散する拡散光は、光拡散層（１５１）により拡散されずに通過する非拡散光の出射方向と異なる方向を中心に拡散する。

Description

光学シート、発光装置、光学シートの製造方法及び発光装置の製造方法
　本発明は、入射した光の少なくとも一部を回折により拡散する光拡散層を備えた光学シート及び発光装置に関する。さらに、本発明は、光学シートの製造方法及び発光装置の製造方法に関する。
　一般に、高い屈折率の媒質から低い屈折率の媒質へと光が伝播する際に、臨界角を超える入射角度で入射した光は全反射を起こす。そのため、例えば有機エレクトロルミネッセンス等の発光装置では、積層された材料の界面で光が全反射することにより、光が発光装置の内部に閉じ込められてしまうという問題がある。そこで、臨界角を超える入射角度で入射した光を外部に取り出すための光学シートを組み込んだ発光装置が提案されている。
　例えば特許文献１には、微小な凹凸構造をランダムに配置することにより形成された光学シートが開示されている。このような光学シートを発光装置に組み込むことにより、臨界角を超える入射角度で光学シートに入射した光の少なくとも一部を、光の回折現象により光を拡散させることで外部に取り出すことができる。
特許第４３４６６８０号公報 特開２０１１－１１８３２７号公報 特開２０１１－１１８３２８号公報 特許第４８２２２４３号公報
　本発明は、光の取り出し効率を高めることができる光学シート、発光装置、光学シートの製造方法及び発光装置の製造方法を提供する。
　上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る光学シートは、入射した光の少なくとも一部を回折により拡散する光拡散層を備え、前記光拡散層により拡散する拡散光は、前記光拡散層により拡散されずに通過する非拡散光の出射方向と異なる方向を中心に拡散する。
　本発明の光学シートによれば、臨界角を超える入射角度で光拡散層に入射した光を効率良く外部に取り出すことができ、光の取り出し効率を高めることができる。
図１は、実施の形態１に係る発光装置を示す断面図である。 図２Ａは、実施の形態１に係る光学シートを示す平面図である。 図２Ｂは、図２Ａの光学シートを構成する第１の単位構造体及び第２の単位構造体を示す平面図である。 図２Ｃは、図２Ａ中のＡ－Ａ線により切断した光学シートの断面図である。 図２Ｄは、ナノインプリント技術を用いて光学シートを製造した場合における、光学シートの断面図である。 図２Ｅは、透明基板の表面に光拡散層を形成した場合における、発光装置の一部を示す断面図である。 図３は、図２Ａの光拡散層におけるパターンをフーリエ変換し、空間周波数成分の振幅を示した図である。 図４Ａは、光が光拡散層に入射角度θｘ＝０°で入射した場合における、光拡散層から出射した光の拡散パターンを計算により求めた結果を示す図である。 図４Ｂは、光が光拡散層に入射角度θｘ＝２０°で入射した場合における、光拡散層から出射した光の拡散パターンを計算により求めた結果を示す図である。 図４Ｃは、光が光拡散層に入射角度θｘ＝４０°で入射した場合における、光拡散層から出射した光の拡散パターンを計算により求めた結果を示す図である。 図５は、光拡散層におけるパターンをフーリエ変換することにより得られる空間周波数のうち、ある方位における１次元分布を示す図である。 図６は、光拡散層における光の透過率の入射角度依存性を計算した結果を示す図である。 図７は、光拡散層を介して空気層に出射する光の全発光量の、第１の微小領域及び第２の微小領域の各々の単位大きさｗに対する依存性を計算した結果を示す図である。 図８Ａは、実施の形態１の光拡散層を介して空気層に出射する光の全発光量の出射角度依存性を計算した結果を示す図である。 図８Ｂは、従来の光学シートを介して空気層に出射する光の全発光量の出射角度依存性を計算した結果を示す図である。 図９は、第１の単位構造体及び第２の単位構造体の出現確率をそれぞれ７５％及び２５％とした場合における光学シートを示す平面図である。 図１０は、図９の光拡散層におけるパターンをフーリエ変換し、空間周波数成分の振幅を示した図である。 図１１Ａは、第１の単位構造体の出現確率が１００％である場合における、パターンをフーリエ変換することにより得られる空間周波数のうち、ある方位における１次元分布を示す図である。 図１１Ｂは、第１の単位構造体の出現確率が８０％である場合における、パターンをフーリエ変換することにより得られる空間周波数のうち、ある方位における１次元分布を示す図である。 図１１Ｃは、第１の単位構造体の出現確率が７０％である場合における、パターンをフーリエ変換することにより得られる空間周波数のうち、ある方位における１次元分布を示す図である。 図１１Ｄは、第１の単位構造体の出現確率が６０％である場合における、パターンをフーリエ変換することにより得られる空間周波数のうち、ある方位における１次元分布を示す図である。 図１１Ｅは、第１の単位構造体の出現確率が５０％である場合における、パターンをフーリエ変換することにより得られる空間周波数のうち、ある方位における１次元分布を示す図である。 図１２は、光拡散層を介して空気層に出射する光の全発光量の、複数の凸部の各々の高さｈに対する依存性を計算した結果を示す図である。 図１３は、変形例に係る光学シートを示す断面図である。 図１４は、実施の形態１の変形例に係る光拡散層を介して空気層に出射する光の全発光量の、第１の微小領域及び第２の微小領域の各々の単位大きさｗに対する依存性を計算した結果を示す図である。 図１５Ａは、実施の形態２に係る発光装置を示す断面図である。 図１５Ｂは、図１５Ａの発光装置の一部を拡大して示す断面図である。 図１６は、光拡散層における光の透過率の入射角度依存性を計算した結果を示す図である。 図１７は、高屈折率層において光が等方的に存在する場合において、光拡散層を介して保護層に出射する光の全発光量の、第１の微小領域及び第２の微小領域の各々の単位大きさｗに対する依存性を計算した結果を示す図である。 図１８は、高屈折率層において臨界角以上の角度で進行する光のみが存在する場合において、光拡散層を介して保護層に出射する光の全発光量の、第１の微小領域及び第２の微小領域の各々の単位大きさｗに対する依存性を計算した結果を示す図である。 図１９Ａは、実施の形態３に係る発光装置を示す断面図である。 図１９Ｂは、実施の形態３の変形例に係る発光装置を示す断面図である。 図２０Ａは、実施の形態４に係る光学シートを示す平面図である。 図２０Ｂは、図２０Ａの光拡散層におけるパターンをフーリエ変換し、空間周波数成分の振幅を示した図である。 図２１は、図２０Ａの光拡散層におけるパターンを説明するための図である。 図２２Ａは、従来の回折格子パターンを有する光学シートを示す平面図である。 図２２Ｂは、図２２Ａの回折格子パターンをフーリエ変換し、空間周波数成分の振幅を示した図である。 図２３Ａは、従来の回折格子パターンを有する光学シートを示す平面図である。 図２３Ｂは、図２３Ａの回折格子パターンをフーリエ変換し、空間周波数成分の振幅を示した図である。 図２４Ａは、従来の回折格子にランダム性を付与した光学シートを示す平面図である。 図２４Ｂは、図２４Ａのパターンをフーリエ変換し、空間周波数成分の振幅を示した図である。 図２５は、図２４Ａの光学シートにおけるパターンを説明するための図である。 図２６Ａは、実施の形態５に係る光学シートを示す平面図である。 図２６Ｂは、図２６Ａの光拡散層を構成する４種類の単位構造体を示す平面図である。 図２６Ｃは、図２６Ａの光拡散層におけるパターンをフーリエ変換し、空間周波数成分の振幅を示した図である。 図２７Ａは、実施の形態６に係る光学シートを示す平面図である。 図２７Ｂは、図２７Ａの光拡散層を構成する２種類の単位構造体を示す平面図である。 図２７Ｃは、図２７Ａの光拡散層におけるパターンをフーリエ変換し、空間周波数成分の振幅を示した図である。 図２７Ｄは、図２７Ａのパターンをフーリエ変換することにより得られる空間周波数のうち、ある方位における１次元分布を示す図である。 図２７Ｅは、光拡散層が透明基板の表面に設けられている場合において、光拡散層を介して空気層に出射する光の全発光量の、第１の微小領域及び第２の微小領域の各々の単位大きさｗに対する依存性を計算した結果を示す図である。 図２７Ｆは、光学シートが高屈折率層と保護層との間に設けられている場合において、光学シートを介して保護層に出射する光の全発光量の、第１の微小領域及び第２の微小領域の各々の単位大きさｗに対する依存性を計算した結果を示す図である。 図２８Ａは、実施の形態７に係る光学シートを示す平面図である。 図２８Ｂは、図２８Ａの光拡散層を構成する４種類の単位構造体を示す平面図である。 図２８Ｃは、図２８Ａの光拡散層におけるパターンをフーリエ変換し、空間周波数成分の振幅を示した図である。 図２９Ａは、実施の形態８に係る光学シートを示す平面図である。 図２９Ｂは、図２９Ａの光拡散層におけるパターンをフーリエ変換し、空間周波数成分の振幅を示した図である。 図３０Ａは、正六角形の単位構造体を従来のランダムパターンで複数配置した場合における光学シートを示す平面図である。 図３０Ｂは、図３０Ａの光学シートにおけるランダムパターンをフーリエ変換し、空間周波数成分の振幅を示した図である。 図３１Ａは、実施の形態８の変形例に係る光学シートを示す平面図である。 図３１Ｂは、図３１Ａの光拡散層におけるパターンをフーリエ変換し、空間周波数成分の振幅を示した図である。 図３２Ａは、実施の形態９に係る光学シートを示す平面図である。 図３２Ｂは、図３２Ａの光拡散層を構成する２種類の単位構造体を示す平面図である。 図３２Ｃは、図３２Ｂ中のＢ－Ｂ線により切断した第１の単位構造体の断面図である。 図３２Ｄは、第１の単位構造体を示す斜視図である。 図３２Ｅは、図３２Ａの光拡散層におけるパターンをフーリエ変換し、空間周波数成分の振幅を示した図である。 図３３Ａは、実施の形態１０に係る光学シートを示す平面図である。 図３３Ｂは、図３３Ａの光拡散層におけるパターンをフーリエ変換し、空間周波数成分の振幅を示した図である。 図３４Ａは、実施の形態１１に係る光学シートを示す平面図である。 図３４Ｂは、図３４Ａの光拡散層におけるパターンをフーリエ変換し、空間周波数成分の振幅を示した図である。 図３５Ａは、実施の形態１２に係る光学シートの一部を拡大して示す平面図である。 図３５Ｂは、図３５Ａの光拡散層を構成する２種類の単位構造体を示す平面図である。 図３５Ｃは、図３５Ａ中のＣ－Ｃ線により切断した光拡散層の断面図である。 図３５Ｄは、実施の形態１２に係る光拡散層を介して空気層に出射する光の全発光量の、単位大きさｗ２と単位大きさｗ１との比に対する依存性を計算した結果を示す図である。 図３６Ａは、実施の形態１３に係る発光装置を示す断面図である。 図３６Ｂは、実施の形態１３の変形例に係る発光装置を示す断面図である。 図３７Ａは、従来の光学シートを示す平面図である。 図３７Ｂは、図３７Ａの光学シートにおけるランダムパターンをフーリエ変換し、空間周波数成分の振幅を示した図である。 図３８Ａは、光が光学シートに入射角度θｘ＝０°で入射した場合における、光学シートから出射した光の拡散パターンを計算により求めた結果を示す図である。 図３８Ｂは、光が光学シートに入射角度θｘ＝２０°で入射した場合における、光学シートから出射した光の拡散パターンを計算により求めた結果を示す図である。 図３８Ｃは、光が光学シートに入射角度θｘ＝４０°で入射した場合における、光学シートから出射した光の拡散パターンを計算により求めた結果を示す図である。 図３９は、従来の光学シートから出射する拡散光を模式的に示す図である。
　（本発明の基礎となった知見）
　本発明者は、「背景技術」の欄において記載した光学シートに関し、以下の問題が生じることを見出した。
　図３７Ａは、従来の光学シート６０を示す平面図である。図３７Ａに示すように、従来の光学シート６０では、ランダムに配置された複数の第１の微小領域６０１（すなわち、図３７Ａにおいて白色の四角形で示す領域）及び複数の第２の微小領域６０２（すなわち、図３７Ａにおいて黒色の四角形で示す領域）によりランダムパターンが形成されている。なお、複数の第１の微小領域６０１の各々は凸部であり、複数の第２の微小領域６０２の各々は凹部である。
　図３７Ｂは、図３７Ａの光学シート６０におけるランダムパターンをフーリエ変換し、空間周波数成分の振幅を示した図である。図３７Ｂの中心は、空間周波数が０の成分（直流成分）を表している。図３７Ｂにおいて中心から外側に向かうに従い、空間周波数が高くなるように表示している。図３７Ｂから理解されるように、図３７Ａの光学シート６０におけるランダムパターンの空間周波数では、低周波成分が比較的多く存在する。
　図３８Ａ、図３８Ｂ及び図３８Ｃはそれぞれ、光が光学シート６０に入射角度θｘ＝０°、２０°及び４０°で入射した場合における、光学シート６０から出射した光の拡散パターンを計算により求めた結果を示す図である。図３８Ａ、図３８Ｂ及び図３８Ｃから理解されるように、光学シート６０から出射する拡散光は、光学シート６０から出射する０次光である非拡散光の出射方向を中心として拡散する。
　図３９は、従来の光学シート６０から出射する拡散光を模式的に示す図である。図３９に示すように、光学シート６０は、透明基板６１の表面に設けられている。発光部（図示せず）からの光は、透明基板６１を透過した後に、光学シート６０に入射する。上述したように、光学シート６０から出射する拡散光は、光学シート６０から出射する０次光である非拡散光の出射方向（すなわち、図３９中の一点鎖線の矢印で示す方向）を中心として拡散する。そのため、光が臨界角を超える入射角度で光学シート６０に入射した場合には、光学シート６０から出射した拡散光の一部しか外部に取り出すことができないため、光の取り出し効率が大きくは改善しないという問題が生じる。
　このような問題を解決するために、本発明の一態様に係る光学シートは、入射した光の少なくとも一部を回折により拡散する光拡散層を備え、前記光拡散層により拡散する拡散光は、前記光拡散層により拡散されずに通過する非拡散光の出射方向と異なる方向を中心に拡散する。
　本態様によれば、臨界角を超える入射角度で光拡散層に入射した光を効率良く外部に取り出すことができ、光の取り出し効率を高めることができる。
　本発明の一態様に係る光学シートは、入射した光の少なくとも一部を回折により拡散する光拡散層を備え、前記光拡散層は、複数の第１の微小領域及び複数の第２の微小領域を有し、前記複数の第１の微小領域及び前記複数の第２の微小領域は、前記複数の第１の微小領域の各々を透過する光と、前記複数の第２の微小領域の各々を透過する光との間に位相差が生じるように構成されており、前記光拡散層に入射する光の中心発光波長をλ、前記光拡散層が光の出射側において接する層の屈折率をｎとしたとき、前記複数の第１の微小領域及び前記複数の第２の微小領域により形成されるパターンの空間周波数成分は、０．０６８／（λ×ｎ）以上且つ２．８／（λ×ｎ）以下の空間周波数においてピークを有する。
　本態様によれば、光拡散層に入射した光のうちより多くの光を拡散光に変換することができるとともに、光拡散層から出射した拡散光のうち、０次光である非拡散光の出射方向近傍に出射した拡散光を抑制することができる。
　本発明の一態様に係る光学シートは、入射した光の少なくとも一部を回折により拡散する光拡散層を備え、前記光拡散層は、複数の第１の微小領域及び複数の第２の微小領域を有し、前記複数の第１の微小領域及び前記複数の第２の微小領域は、前記複数の第１の微小領域の各々を透過する光と、前記複数の第２の微小領域の各々を透過する光との間に位相差が生じるように構成されており、前記光拡散層に入射する光の全強度に対する、臨界角よりも大きい角度で前記光拡散層に入射する光の強度の割合が５０％以上である場合において、前記光拡散層に入射する光の中心発光波長をλ、前記光拡散層が光の出射側において接する層の屈折率をｎとしたとき、前記複数の第１の微小領域及び前記複数の第２の微小領域により形成されるパターンの空間周波数成分は、０．０５５／（λ×ｎ）以上且つ０．４５／（λ×ｎ）以下の空間周波数においてピークを有する。
　本態様によれば、光拡散層に入射する光のうち大部分の光の入射角度が臨界角よりも大きい場合において、光拡散層に入射した光のうちより多くの光を拡散光に変換することができるとともに、光拡散層から出射した拡散光のうち、０次光である非拡散光の出射方向近傍に出射した拡散光を抑制することができる。
　例えば、本発明の一態様に係る光学シートにおいて、前記複数の第１の微小領域を構成する材料と、前記複数の第２の微小領域を構成する材料とは、屈折率が異なるように構成してもよい。
　本態様によれば、複数の第１の微小領域の各々を透過する光と、複数の第２の微小領域の各々を透過する光との間に位相差を生じさせることができる。
　例えば、本発明の一態様に係る光学シートにおいて、前記複数の第１の微小領域の各々は平坦な面を有する凸部であり、前記複数の第２の微小領域の各々は平坦な面を有する凹部であり、前記複数の凹部に対する前記複数の凸部の平均高さは、１．５μｍ以下であるように構成してもよい。
　本態様によれば、複数の第１の微小領域の各々を透過する光と、複数の第２の微小領域の各々を透過する光との間に位相差を生じさせることができる。また、複数の凸部の平均高さを１．５μｍ以下とすることにより、光の取り出し効率をより高めることができる。
　例えば、本発明の一態様に係る光学シートにおいて、前記光拡散層により拡散する拡散光は、前記光拡散層から複数の方向に出射し、前記複数の拡散光の各々は、前記光拡散層により拡散されずに通過する非拡散光の出射方向と異なる方向を中心に拡散するように構成してもよい。
　本態様によれば、拡散光が複数の方向に出射される場合において、複数の拡散光のうち少なくとも一部を効率良く外部に取り出すことができる。
　本発明の一態様に係る発光装置は、光を発する発光部と、前記発光部からの光が入射される光拡散層と、を備え、前記光拡散層は、複数の第１の微小領域及び複数の第２の微小領域を有し、前記複数の第１の微小領域及び前記複数の第２の微小領域は、前記複数の第１の微小領域の各々を透過する光と、前記複数の第２の微小領域の各々を透過する光との間に位相差が生じるように構成されており、前記光拡散層に入射する光の中心発光波長をλ、前記光拡散層が光の出射側において接する層の屈折率をｎとしたとき、前記複数の第１の微小領域及び前記複数の第２の微小領域により形成されるパターンの空間周波数成分は、０．０６８／（λ×ｎ）以上且つ２．８／（λ×ｎ）以下の空間周波数においてピークを有する。
　本態様によれば、臨界角を超える入射角度で光拡散層に入射した光を効率良く外部に取り出すことができ、光の取り出し効率を高めることができる。
　本発明の一態様に係る発光装置は、光を発する発光部と、前記発光部からの光が入射される光拡散層と、を備え、前記光拡散層は、複数の第１の微小領域及び複数の第２の微小領域を有し、前記複数の第１の微小領域及び前記複数の第２の微小領域は、前記複数の第１の微小領域の各々を透過する光と、前記複数の第２の微小領域の各々を透過する光との間に位相差が生じるように構成されており、前記光拡散層に入射する光の全強度に対する、臨界角よりも大きい角度で前記光拡散層に入射する光の強度の割合が５０％以上である場合において、前記光拡散層に入射する光の中心発光波長をλ、前記光拡散層が光の出射側において接する層の屈折率をｎとしたとき、前記複数の第１の微小領域及び前記複数の第２の微小領域により形成されるパターンの空間周波数成分は、０．０５５／（λ×ｎ）以上且つ０．４５／（λ×ｎ）以下の空間周波数においてピークを有する。
　本態様によれば、臨界角を超える入射角度で光拡散層に入射した光を効率良く外部に取り出すことができ、光の取り出し効率を高めることができる。
　例えば、本発明の一態様に係る発光装置において、前記発光部からの光が透過する透明基板を備え、前記光拡散層は、前記透明基板の表面に設けられているように構成してもよい。
　本態様によれば、光拡散層を透明基板の表面に設けることができる。
　例えば、本発明の一態様に係る発光装置において、前記発光部からの光が透過する透明基板を備え、前記発光部と前記透明基板との間に前記光拡散層が設けられているように構成してもよい。
　本態様によれば、光拡散層を発光部と透明基板との間に設けることができる。
　例えば、本発明の一態様に係る発光装置において、前記光拡散層は、前記透明基板に接するように設けられているように構成してもよい。
　本態様によれば、光拡散層を透明基板に接するように設けることができる。
　例えば、本発明の一態様に係る発光装置において、さらに、前記透明基板の表面に設けられる補助光学シートを備え、前記補助光学シートは、光拡散層、回折格子、マイクロレンズ及びピラミッド構造のいずれか一つを有する構造、又は、前記光拡散層、前記回折格子、前記マイクロレンズ及び前記ピラミッド構造のうち二つ以上を組み合わせた構造を有するように構成してもよい。
　本態様によれば、光拡散層、回折格子、マイクロレンズ及びピラミッド構造のいずれか一つを有する構造を有する補助光学シートをさらに設けることができる。あるいは、光拡散層、回折格子、マイクロレンズ及びピラミッド構造のうち二つ以上を組み合わせた構造を有する補助光学シートをさらに設けることができる。これにより、光の取り出し効率をさらに高めることができる。
　例えば、本発明の一態様に係る発光装置において、さらに、前記発光部からの光を反射する反射層を備え、前記光拡散層は、前記反射層と前記発光部との間に設けられているように構成してもよい。
　本態様によれば、光拡散層を反射層と発光部との間に設けることができる。
　例えば、本発明の一態様に係る発光装置において、前記発光装置は、有機エレクトロルミネッセンス素子であるように構成してもよい。
　本態様によれば、発光装置を有機エレクトロルミネッセンス素子で構成することができる。
　本発明の一態様に係る光学シートは、複数の凸部及び複数の凹部を有する光拡散層を備え、前記光拡散層に入射する光の中心発光波長をλ、前記光拡散層が光の出射側において接する層の屈折率をｎとしたとき、前記光拡散層における前記複数の凸部の各々の高さの分布を数値化したデータをフーリエ変換することにより得られる空間周波数成分は、０．０６８／（λ×ｎ）以上且つ２．８／（λ×ｎ）以下の空間周波数においてピークを有する。
　本態様によれば、臨界角を超える入射角度で光学シートに入射した光を効率良く外部に取り出すことができ、光の取り出し効率を高めることができる。
　本発明の一態様に係る発光装置は、複数の凸部及び複数の凹部を有する光拡散層を備え、前記光拡散層に入射する光の中心発光波長をλ、前記光拡散層が光の出射側において接する層の屈折率をｎとしたとき、前記光拡散層における前記複数の凸部の各々の高さの分布を数値化したデータをフーリエ変換することにより得られる空間周波数成分は、０．０６８／（λ×ｎ）以上且つ２．８／（λ×ｎ）以下の空間周波数においてピークを有する。
　本態様によれば、臨界角を超える入射角度で光拡散層に入射した光を効率良く外部に取り出すことができ、光の取り出し効率を高めることができる。
　本発明の一態様に係る光学シートの製造方法は、上述した光学シートの製造方法であって、少なくとも２種類の微小領域が第１の配置パターンで配置されることにより形成された第１の単位構造体と、前記少なくとも２種類の微小領域が前記第１の配置パターンとは異なる第２の配置パターンで配置されることにより形成された第２の単位構造体とをそれぞれ複数配置することにより光拡散層を形成するステップを含む。
　本態様によれば、臨界角を超える入射角度で入射した光を効率良く外部に取り出すことができ、光の取り出し効率を高めることができる光学シートを製造することができる。
　本発明の一態様に係る発光装置の製造方法は、上述した発光装置の製造方法であって、透明基板上に凹凸形状を形成するステップと、前記透明基板の屈折率とは異なる屈折率の材料で前記凹凸形状を埋め込むことにより光拡散層を形成するステップと、を含む。
　本態様によれば、臨界角を超える入射角度で入射した光を効率良く外部に取り出すことができ、光の取り出し効率を高めることができる発光装置を製造することができる。
　以下、実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
　（実施の形態１）
　［発光装置の構成］
　図１は、実施の形態１に係る発光装置１を示す断面図である。本実施の形態では、発光装置１は、電極１１、発光層１２（発光部を有する）、透明電極１３、透明基板１４及び光学シート１５（又は光拡散層１５１）がこの順に積層された発光装置である。なお、本実施の形態では、発光装置１は、例えば、有機エレクトロルミネッセンス素子やＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）等である。
　電極１１が光反射性を有する場合には、この電極１１は、発光層１２内で発生した光を空気層１６の方向へ回帰する機能を有する。電極１１が光透過性を有する場合には、透明な発光装置１を構成することができる。上述したいずれの構成においても、光の取り出し効率を改善する効果が得られるので、本発明の範囲に含まれる。以下においては、電極１１が光反射性を有する場合について説明する。なお、電極１１は、例えば陰極である。
　電極１１と透明電極１３との間に所定の電圧が印加された際には、電極１１から発光層１２へ電子（又はホール）が注入される。電極１１の材料としては、例えば銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、マグネシウム（Ｍｇ）、リチウム（Ｌｉ）及びナトリウム（Ｎａ）等を用いることができる。また、これらの金属に接するように、例えばＩＴＯ（酸化インジウムスズ）又はＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ポリチオフェンとポリスチレンスルホン酸との混合物）等の透明導電性材料を積層させることにより、電極１１を構成してもよい。
　透明電極１３は、例えば、光透過性を有する陽極である。電極１１と透明電極１３との間に所定の電圧が印加された際には、透明電極１３から発光層１２へホール（又は電子）が注入される。透明電極１３の材料としては、例えばＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）及びＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ポリチオフェンとポリスチレンスルホン酸との混合物）等を用いることができる。
　例えば、発光装置１が有機エレクトロルミネッセンス素子である場合には、発光層１２の両側には、電子輸送層及びホール輸送層等（図示せず）を設けてもよい。電子輸送層は電極１１側に配置され、ホール輸送層は透明電極１３側に配置されている。なお、電極１１を陽極とする場合には、電子輸送層は透明電極１３側に配置され、ホール輸送層は電極１１側に配置される。電子輸送層の材料は、電子輸送性を有する化合物の群の中から適宜選定することができる。この種の化合物としては、例えば、Ａｌｑ３（トリス（８－キノリノラト）アルミニウム）等の電子輸送性材料として知られる金属錯体や、フェナントロリン誘導体、ピリジン誘導体、テトラジン誘導体、オキサジアゾール誘導体等のヘテロ環を有する化合物等が挙げられる。但し、これらの材料に限定されるものではなく、一般に知られる任意の電子輸送材料を用いることが可能であり、特に、電子輸送性の高い材料を用いることが適している。ホール輸送層の材料は、正孔輸送性を有する化合物の群の中から適宜選定することができる。この種の化合物としては、例えば、４，４’－ビス［Ｎ－（ナフチル）－Ｎ－フェニル－アミノ］ビフェニル（α－ＮＰＤ）、Ｎ，Ｎ’－ビス（３－メチルフェニル）－（１，１’－ビフェニル）－４，４’－ジアミン（ＴＰＤ）、２－ＴＮＡＴＡ、４，４’，４”－トリス（Ｎ－（３－メチルフェニル）Ｎ－フェニルアミノ）トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’－Ｎ，Ｎ’－ジカルバゾールビフェニル（ＣＢＰ）、スピロ－ＮＰＤ、スピロ－ＴＰＤ、スピロ－ＴＡＤ及びＴＮＢ等を代表例とする、トリアリールアミン系化合物、カルバゾール基を含むアミン化合物及びフルオレン誘導体を含むアミン化合物等を挙げることができる。但し、これらの材料に限定されるものではなく、一般に知られる任意の正孔輸送材料を用いることが可能である。
　透明基板１４は、透明電極１３を保持するために設けられている。透明基板１４の材料としては、例えばガラス及び樹脂等の透明材料を用いることができる。透明基板１４の屈折率は、一般的には１．４５～１．６５程度である。なお、透明基板１４として、屈折率が１．６５～２．０程度の高屈折率基板を用いてもよい。また、透明電極１３を保持する必要のない構成の場合には、必ずしも透明基板１４は必要ではない。このような場合としては、例えば、電極１１を保持するための基板が設けられている場合や、電極１１が保持の必要のないくらい厚みがある場合等が該当する。
　光学シート１５は、少なくとも空気層１６と接する表面において光拡散層１５１（後述する）を有している。透明基板１４の表面（すなわち、透明基板１４の透明電極１３とは反対側における表面）には、光学シート１５が設けられている。或いは、透明基板１４の表面には、光拡散層１５１が直接設けられている。透明基板１４が無い構成の場合には、透明電極１３に隣接するように光学シート１５又は光拡散層１５１が設けられる。光拡散層１５１に入射した光の少なくとも一部は、光の回折現象により拡散された後に、光拡散層１５１から出射する。後述するように、光拡散層１５１から出射する拡散光は、光拡散層１５１から出射する０次光である非拡散光の出射方向（すなわち、図１中の一点鎖線の矢印で示す方向）と異なる方向を中心に拡散する。なお、０次光は、入射光が拡散されずに通過する光であるので、その出射角度はスネルの法則により決まる。すなわち、０次光の出射角度θ１は、入射光の入射角度をθ０、入射側の媒質の屈折率をｎ０、出射側の媒質の屈折率をｎ１としたとき、次式１のように表される。
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　光拡散層１５１により入射光の全てが拡散される場合においても、０次光の出射角度は上式１により計算することができ、その出射方向と異なる方向を中心に拡散光が拡散する構成は、本発明に含まれる。光拡散層１５１の具体的構成については後述する。なお、本実施の形態では、光学シート１５又は光拡散層１５１を透明基板１４の表面に設けたが、これらを透明基板１４の内部に設けることもできる。
　発光層１２で発生した光の一部は、透明電極１３及び透明基板１４を透過した後に、光拡散層１５１に入射する。また、発光層１２で発生した光の一部は、電極１１で反射した後に、透明電極１３及び透明基板１４を透過して光拡散層１５１に入射する。光拡散層１５１に入射した光の少なくとも一部は、回折により拡散されることによって、発光装置１の外部の空気層１６に取り出される。なお、空気層１６の屈折率は、例えば１．０である。
　［光学シートの構成］
　図２Ａは、実施の形態１に係る光学シート１５を示す平面図である。図２Ｂは、図２Ａの光学シート１５を構成する第１の単位構造体１５２及び第２の単位構造体１５３を示す平面図である。図２Ｃは、図２Ａ中のＡ－Ａ線により切断した光学シート１５の断面図である。
　図２Ａに示すように、光学シート１５は、入射した光を回折により拡散する光拡散層１５１を有している。本実施の形態においては、光学シート１５は、空気層１６（すなわち、光の出射側において接する層）と接する表面において光拡散層１５１を有している。光拡散層１５１は、図２Ｂに示される第１の単位構造体１５２及び第２の単位構造体１５３をそれぞれ複数配置することにより形成されている。
　第１の単位構造体１５２は、２個の第１の微小領域１５４及び２個の第２の微小領域１５５を、第１の配置パターンで配置することにより形成されている。なお、第１の配置パターンとは、２個の第１の微小領域１５４及び２個の第２の微小領域１５５をそれぞれ対角状に配置した配置パターンである。第１の単位構造体１５２は、平面視で四角形（正方形）の形状を有する。
　第２の単位構造体１５３は、２個の第１の微小領域１５４及び２個の第２の微小領域１５５を、上記第１の配置パターンとは異なる第２の配置パターンで配置することにより形成されている。なお、第２の配置パターンとは、第１の配置パターンにおいて第１の微小領域１５４と第２の微小領域１５５とを反転させた配置パターンである。第２の単位構造体１５３は、平面視で四角形（正方形）の形状を有する。
　第１の微小領域１５４は、図２Ｂにおいて白色の四角形で示す領域であり、空気層１６側に突出した凸部１５４ａで構成される。凸部１５４ａは、層方向に平坦な面を有している。平坦な面とは、光が認識しない（光の波長より十分小さい）サイズの構造を無視した場合に平坦である面を意味する。第２の微小領域１５５は、図２Ｂにおいて黒色の四角形で示す領域であり、透明基板１４側に窪んだ凹部１５５ａで構成される。凹部１５５ａは、層方向に平坦な面を有している。なお、第１の微小領域１５４及び第２の微小領域１５５はそれぞれ、平面視で四角形（正方形）の形状を有している。上述した構成により、第１の微小領域１５４を透過する光と第２の微小領域１５５を透過する光との間には、位相差が生じる。例えば、第１の微小領域１５４の屈折率をｎ１、第２の微小領域１５５の屈折率をｎ２、光の波長をλ、光が第１の微小領域１５４及び第２の微小領域１５５をそれぞれ透過する距離をｄとしたとき、光の位相差は、（ｎ１－ｎ２）×ｄ／λで表される。なお、光の位相差は、凹凸構造により実現してもよく、或いは、第１の微小領域１５４を構成する材料と第２の微小領域１５５を構成する材料とを屈折率の異なる材料とすることにより実現してもよい。
　光拡散層１５１においては、図２Ａに示すように、複数の第１の微小領域１５４及び複数の第２の微小領域１５５を配置することによってパターンが形成されている。
　なお、本実施の形態では、図２Ｃに示すように、複数の凹部１５５ａに対する複数の凸部１５４ａの各々の高さｈは、略同一である。後述するように、複数の凹部１５５ａに対する複数の凸部１５４ａの各々の高さｈは、１．５μｍ以下であるのが適している。
　［光学シートの製造方法及び構成］
　本実施の形態では、光学シート１５における光拡散層１５１のパターンの決定方法として、第１の単位構造体１５２及び第２の単位構造体１５３をそれぞれ複数配置する方法を用いたが、後述する各実施の形態に示すようなパターンの決定方法を用いてもよい。或いは、例えば特許文献２及び３等に開示された方法を用いることにより、空間周波数を制御したパターンを決定してもよい。
　このようなパターンを有する本実施の形態の光学シート１５の製造方法として、例えば、半導体プロセスや切削を用いる方法、或いは、半導体プロセスや切削等を用いて作られた金型をナノインプリント技術により転写する方法等がある。
　半導体プロセスや切削を用いることにより、材料を直接加工して凹凸形状を形成する場合には、光学シート１５は、図２Ｃに示すように構成される。すなわち、図２Ｃに示すように、光拡散層１５１は、基板１５０上に加工された凹凸形状で構成されている。なお、基板１５０及び第１の微小領域１５４は、同じ材料で構成されていてもよい。ミクロンオーダーでパターンが制御された微細な加工をする場合には、半導体プロセスが有効である。半導体プロセスを用いる場合、平坦な面を有する（高さのレベルが離散的である）段差構造が加工しやすい。例えば、高さのレベルが２段の構造の場合、一度のエッチングで加工が可能である。また、二度のエッチングプロセスを行うことにより、高さのレベルが３段や４段の構造を加工することが可能である。
　図２Ｄは、ナノインプリント技術を用いて光学シート１５を製造した場合における、光学シート１５の断面図である。ナノインプリント技術を用いて光学シート１５を製造する際には、まず、液状の樹脂に対して金型を押し付ける工程が行われ、その後に、樹脂を硬化させる工程が行われる。液状の樹脂に金型の凹凸部が転写されることにより、第１の微小領域１５４及び第２の微小領域１５５が形成される。このとき、図２Ｄに示すように、樹脂には、金型の凹凸部が転写されない残膜部１５１’が残る。
　なお、図２Ｃ及び図２Ｄに示すような光学シート１５を透明基板１４に隣接させて保持するために、透明な接着剤等を用いてもよい。
　［透明基板の表面に光拡散層を直接形成した構成］
　光拡散層１５１のパターンの決定方法は、上述したように光学シート１５を透明基板の表面１４に設けた場合と同様である。図２Ｅは、半導体プロセスや切削を用いることにより、透明基板１４の表面に光拡散層１５１を形成した場合における、発光装置１の一部を示す断面図である。
　図２Ｅに示すように、発光装置１を製造する際には、まず、透明基板１４上に凹凸形状１５４，１５５を形成し、その後、透明基板１４の屈折率とは異なる屈折率の材料で上記凹凸形状１５４，１５５を埋め込む。これにより、透明基板１４の表面に凹凸形状の光拡散層１５１を直接形成することができる。
　上述したいずれの製造方法においても、光拡散層１５１において光の全反射を抑制し、光の取り出し効率を改善する効果が得られるので、本発明の範囲に含まれる。
　なお、第１の微小領域１５４の屈折率ｎ１及び第２の微小領域１５５の屈折率ｎ２（ｎ１＞ｎ２）がともに透明基板１４の屈折率よりも低い場合には、臨界角を超える入射角度で光拡散層１５１に入射した光は、透明基板１４と光拡散層１５１との界面で全反射を起こし、第１の微小領域１５４及び第２の微小領域１５５まで到達しない。そのため、第１の微小領域１５４の屈折率ｎ１は、透明基板１４の屈折率と同程度又はそれより高い方が適している。また、適切な光の位相差を生じさせるために、第２の微小領域１５５の屈折率ｎ２は、第１の微小領域１５４の屈折率ｎ１よりも小さい値であり、且つ、空気層１６と同程度の屈折率であるのが適している。第１の微小領域１５４の材料としては、例えばガラス及び樹脂等の透明材料を用いることができる。第２の微小領域１５５の材料としては、例えば空気及び低屈折率の樹脂等の透明材料を用いることができる。
　［光拡散層の特性］
　図３は、図２Ａの光拡散層１５１におけるパターンをフーリエ変換し、空間周波数成分の振幅を示した図である。図３の中心は、空間周波数が０の成分（直流成分）を表している。図３において中心から外側に向かうに従い、空間周波数が高くなるように表示している。図３から理解されるように、図２Ａの光拡散層１５１におけるパターンの空間周波数では、低周波成分が抑制されている。
　また、光の取り出し効率に直接的には影響しないが、図３において、ｘ方向及びｙ方向の各々における空間周波数成分が０となっている特徴が見て取れる。これは、図２Ｂに示す第１の単位構造体１５２及び第２の単位構造体１５３の各々において、ｘ方向における位相差の積分値及びｙ方向における位相差の積分値はそれぞれ０であるためである。その結果、図２Ａに示すような、第１の単位構造体１５２及び第２の単位構造体１５３が複数配置されたパターンにおいても、ｘ方向及びｙ方向の各々における空間周波数成分が０となる。
　図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃはそれぞれ、光が光拡散層１５１に入射角度θｘ＝０°、２０°及び４０°で入射した場合における、光拡散層１５１から出射した光の拡散パターンを計算により求めた結果を示す図である。計算条件として、第１の微小領域１５４の屈折率及び透明基板１４の屈折率をそれぞれ１．５、第２の微小領域１５５及び空気層１６の屈折率をそれぞれ１．０、光拡散層１５１に入射する光の波長を５５０ｎｍ、第１の微小領域１５４及び第２の微小領域１５５の各々の単位大きさｗを０．６μｍ、第１の微小領域１５４（凸部１５４ａ）の高さｈを０．６μｍとした。なお、単位大きさｗとは、平面視における第１の微小領域１５４及び第２の微小領域１５５の各々の一辺の長さをいう。
　図４Ａから理解されるように、光が光拡散層１５１に入射角度θｘ＝０°で入射した場合における拡散パターンの計算結果は、図３に示すフーリエ変換の結果と同じである。これは、光が光拡散層１５１に入射したときの光のフラウンホーファ回折像は、回折面で与えられる位相差をフーリエ変換した結果と一致するためである。また、図４Ｂ及び図４Ｃから理解されるように、光拡散層１５１から出射する拡散光は、入射角度θｘ＞０°の範囲においても、光拡散層１５１から出射する０次光である非拡散光の出射方向とは異なる方向を中心に拡散する。この結果から、図２Ａに示す構造のように平面パターンにおいて低い空間周波数成分を抑制することにより、どのような入射角度の光に対しても、０次光である非拡散光の出射方向とは異なる方向を中心に拡散させることができることが理解できる。
　次に、光拡散層１５１におけるパターンについて、空間周波数に基づいた考察を行う。図５は、光拡散層１５１におけるパターンをフーリエ変換することにより得られる空間周波数のうち、ある方位における１次元分布を示す図である。図５において、横軸は、パターンの空間周波数を示し、縦軸は、空間周波数の強度を示している。また、図５において、太い実線のグラフは、本実施の形態のパターンの空間周波数の１次元分布を示し、破線のグラフは、従来のランダムパターン（例えば、特許文献１に開示されたパターン）の空間周波数の１次元分布を示し、細い実線のグラフは、一般に白色雑音と呼ばれるパターン（例えば、ランダムな大きさを有する構造をランダムな位置に並べたパターン）の空間周波数の１次元分布を示している。
　図５に示すように、本実施の形態のパターンの空間周波数は、１／（２ｗ）付近の空間周波数においてピークを有する。さらに、このパターンの空間周波数成分では、１／ｗ近傍における高い空間周波数及び０近傍における低い空間周波数がそれぞれピークに対して抑制されている。すなわち、１／ｗ近傍及び０近傍の空間周波数が抑制され、且つ、１／（２ｗ）付近の空間周波数をピークとする山形の強度分布を有している。当該強度分布曲線は、例えば、半値幅が１／（２ｗ）程度の広がりを持つ。なお、当該強度分布曲線は、ピークとなる成分１／（２ｗ）近傍で、発光素子の発光波長のスペクトル幅Δλ以上の広がりを持つことが望ましい。すなわち、１／（２ｗ±Δλ／２）の広がり以上を有していることが望ましい。これにより、発光素子から発する波長の異なる光を取り出すことができる。なお、ｗは、上述した単位大きさｗである。光の波長の逆数よりも大きな空間周波数は光の回折に寄与しないので、１／ｗ近傍及びそれ以上の高い空間周波数がピークに対して抑制されることにより、光拡散層１５１に入射した光のうちより多くの光を拡散光に変換することができる。さらに、０近傍における低い空間周波数がピークに対して抑制されることにより、光拡散層１５１から出射した拡散光のうち、０次光である非拡散光の出射方向近傍に出射した拡散光を抑制することができる。一方、従来のランダムパターンでは、０近傍における低い空間周波数においてピークを有し、白色雑音のパターンでは、全ての空間周波数が一定の振幅範囲内に存在する。
　以上のように、本実施の形態の光拡散層１５１は、例えば図３７Ａに示す光学シート６０とは全く異なる性質を示すことが理解される。図１に示すように、本実施の形態の光拡散層１５１から出射する拡散光は、光拡散層１５１から出射する０次光である非拡散光の出射方向と異なる方向を中心に拡散する。一方、図３９に示すように、従来の光学シート６０から出射する拡散光は、光学シート６０から出射する０次光である非拡散光の出射方向を中心に拡散する。これにより、本実施の形態の光拡散層１５１では、従来の光学シート６０と比べて、臨界角を超える入射角度で光拡散層１５１に入射した光を、効率良く外部に取り出すことができる。
　ここで、本実施の形態の光拡散層１５１における光の透過率の入射角度依存性を計算により求めた。図６は、光拡散層１５１における光の透過率の入射角度依存性を計算した結果を示す図である。図６において、横軸は、光拡散層１５１に対する光の入射角度を示し、縦軸は、光拡散層１５１を透過する光の透過率を示している。計算条件としては、図１及び図２Ａに示す構成において、第１の微小領域１５４の屈折率及び透明基板１４の屈折率をそれぞれ１．５、第２の微小領域１５５の屈折率及び空気層１６の屈折率をそれぞれ１．０、第１の微小領域１５４（凸部１５４ａ）の高さｈを１．０μｍとした。図６において、３つの破線のグラフはそれぞれ、第１の微小領域１５４及び第２の微小領域１５５の各々の単位大きさｗが２５０ｎｍ、１μｍ、２．５μｍである場合の計算結果を示している。なお、実線のグラフは、光拡散層１５１が存在しない場合の計算結果を示している。図６から理解されるように、光拡散層１５１が存在しない場合には、約４２°の臨界角を超える入射角度では光の透過率が０である一方、光拡散層１５１が存在する場合には、約４２°の臨界角を超える入射角度においても透過率が０よりも大きい値であった。このことから、本実施の形態の光拡散層１５１を設けることにより、臨界角を超える入射角度で光拡散層１５１に入射した光を、効率良く外部に取り出すことができることが理解される。
　次に、透明基板１４において光が等方的に存在する場合において、光拡散層１５１を介して空気層１６に出射する光の全発光量の、第１の微小領域１５４及び第２の微小領域１５５の各々の単位大きさｗに対する依存性を計算により求めた。図７は、光拡散層１５１を介して空気層１６に出射する光の全発光量の、第１の微小領域１５４及び第２の微小領域１５５の各々の単位大きさｗに対する依存性を計算した結果を示す図である。図７において、横軸は、第１の微小領域１５４及び第２の微小領域１５５の各々の単位大きさｗを示し、縦軸は、光拡散層１５１を介して空気層１６に出射する光の全発光量を示している。計算条件としては、図１及び図２Ａに示す構成において、第１の微小領域１５４の屈折率及び透明基板１４の屈折率をそれぞれ１．５、第２の微小領域１５５の屈折率及び空気層１６の屈折率をそれぞれ１．０とした。図７において、実線のグラフは、本実施の形態の光拡散層１５１における計算結果を示している。なお、破線のグラフは、従来の光学シート６０における計算結果を示している。図７から理解されるように、単位大きさｗが１００ｎｍ～２５０ｎｍの範囲において、本実施の形態の光拡散層１５１では従来の光学シート６０と同程度の光の取り出し効率が得られ、さらに単位大きさｗが２５０ｎｍ～４μｍの範囲において、本実施の形態の光拡散層１５１では従来の光学シート６０よりも優れた光の取り出し効率が得られた。
　次に、透明基板１４において光が等方的に存在する場合において、光拡散層１５１を介して空気層１６に出射する光の全発光量の出射角度依存性を計算により求めた。図８Ａは、本実施の形態の光拡散層１５１を介して空気層１６に出射する光の全発光量の出射角度依存性を計算した結果を示す図である。図８Ａにおいて、横軸は、光拡散層１５１に対する光の出射角度を示し、縦軸は、光拡散層１５１を介して空気層１６に出射する光の全発光量を示している。計算条件としては、図１及び図２Ａに示す構成において、第１の微小領域１５４の屈折率及び透明基板１４の屈折率をそれぞれ１．５、第２の微小領域１５５の屈折率及び空気層１６の屈折率をそれぞれ１．０とした。図８Ａにおいて、３つの破線のグラフはそれぞれ、本実施の形態の光拡散層１５１における第１の微小領域１５４及び第２の微小領域１５５の各々の単位大きさｗが０．２５μｍ、０．４μｍ、０．６μｍ、３．０μｍである場合の計算結果を示している。なお、実線のグラフは、光拡散層１５１が存在しない場合における計算結果を示している。
　一方、図８Ｂは、従来の光学シート６０を介して空気層に出射する光の全発光量の出射角度依存性を計算した結果を示す図である。図８Ｂにおいて、３つの破線のグラフはそれぞれ、従来の光学シート６０における第１の微小領域６０１及び第２の微小領域６０２の各々の単位大きさが０．６μｍ、３．０μｍ、１０μｍである場合の計算結果を示している。図８Ａ及び図８Ｂから理解されるように、従来の光学シート６０では、広角側（すなわち、出射角度が比較的大きい方向）により多くの光が取り出されるのに対して、本実施の形態の光拡散層１５１では、単位大きさｗが０．２５μｍ（２５０ｎｍ）～０．６μｍの範囲において正面側（すなわち、出射角度が比較的小さい方向）により多くの光が取り出されることが分かった。
　以上のことから、本実施の形態の光拡散層１５１におけるパターンにおいて、光の取り出し効率を改善するためには、単位大きさｗは１００ｎｍ～４μｍが適しており、２５０ｎｍ～４μｍがより適していることが分かった。さらに、光の取り出し効率を改善しつつ、光をより正面側に取り出すためには、単位大きさｗは、２５０ｎｍ～０．６μｍが適している。なお、これらの単位大きさｗの範囲は、光の波長が５５０ｎｍの場合における数値範囲である。光拡散層１５１における光の拡散は回折現象に基づくので、単位大きさｗの範囲は、光の波長に比例する。そのため、光の中心発光波長をλとした場合において光の取り出し効率を改善するためには、単位大きさｗは０．１８λ～７．３λが適しており、０．４５λ～７．３λがより適している。さらに、光の取り出し効率を改善しつつ、光をより正面側に取り出すためには、単位大きさｗは、０．４５λ～１．１λが適している。なお、中心発光波長λとは、その波長よりも大きい波長を有する光強度の総和と、その波長よりも小さい波長を有する光強度の総和とが等しい波長をいう。
　［効果］
　以上説明したように、本実施の形態の光拡散層１５１におけるパターンの空間周波数は、１／（２ｗ）近傍の空間周波数においてピークを有する。さらに、このパターンの空間周波数成分のうち、１／ｗ近傍における高い空間周波数及び０近傍における低い空間周波数をそれぞれ抑制されている。すなわち、１／ｗ近傍及び０近傍の空間周波数が抑制され、且つ、１／（２ｗ）付近の空間周波数をピークとする山形の強度分布を有している。当該強度分布曲線は、例えば、半値幅が１／（２ｗ）程度の広がりを持つ。これにより、光拡散層１５１に入射した光のうちより多くの光を拡散光に変換することができるとともに、光拡散層１５１から出射した拡散光のうち、０次光である非拡散光の出射方向近傍に出射した拡散光を抑制することができる。なお、当該強度分布曲線は、ピークとなる成分１／（２ｗ）近傍で、発光素子の発光波長のスペクトル幅Δλ以上の広がりを持つことが望ましい。すなわち、１／（２ｗ±Δλ／２）の広がり以上を有していることが望ましい。これにより、発光素子から発する波長の異なる光を取り出すことができる。
　光拡散層１５１に入射する光の中心発光波長をλとしたとき、第１の微小領域１５４及び第２の微小領域１５５の各々の単位大きさｗは、０．１８λ～７．３λが適しており、０．４５λ～７．３λがより適している。従って、上述したパターンの空間周波数の条件は、中心発光波長λを用いて、次のように表すことができる。すなわち、本実施の形態のパターンは、その空間周波数成分のうち、０近傍の成分と１／ｗ近傍の成分とが同時に抑制されており、そのｗの範囲は、０．１８λ～７．３λであるのが適しており、０．４５λ～７．３λであるのがより適している。また、空間周波数のピーク位置は、１／（２ｗ）近傍であるのが適している。よって、空間周波数のピーク位置は、１／（２×７．３λ）＝０．０６８／λ以上且つ１／（２×０．１８λ）＝２．８／λ以下の範囲にあることが適しており、１／（２×７．３λ）＝０．０６８／λ以上且つ１／（２×０．４５λ）＝１．３／λ以下の範囲にあることがより適している。
　なお、透明基板１４の屈折率をｎ１、空気層１６の屈折率をｎ０とした場合には、上述したパターンの空間周波数の条件は、次のように表すことができる。光が屈折率ｎ１の媒質から屈折率ｎ０の媒質へ伝播する場合において、空間周波数１／ｗにより光が回折された際には、光の入射角度をθ１、光の出射角度をθ０としたとき、次式２が成立する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　上式２において、ｍは整数であり、λは光の波長である。上式１を変形することにより、次式３が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　上式３において、出射角度θ０が解を持たない場合には、光の出射角度θ０は変化しない、すなわち光は回折（拡散）しない。上式２の右辺第一項が無い場合には、上式３はスネルの法則に他ならず、すなわち光拡散層１５１が存在しない場合と一致する。空間周波数成分に比例する値であるλ／ｗの値が十分小さい場合（すなわち、単位大きさｗが十分大きい場合）には、上式３の右辺第一項が十分小さくなるので、光拡散層１５１が存在しない場合と一致する。また、λ／ｗの値が十分大きい場合（すなわち、単位大きさｗが十分小さい場合）には、上式３の右辺第一項が十分大きくなるので、ｍ＝０の場合以外に出射角度θ０は解を持たない。よって、この場合においても、光拡散層１５１が存在しない場合とほぼ一致する。
　従って、本実施の形態の光拡散層１５１におけるパターンは、十分大きい空間周波数と十分小さい空間周波数とをそれぞれ抑制することにより、光の出射角度θ０をより効果的に変換することができる拡散構造であると言える。
　上式２から理解されるように、出射角度θ０は、空気層１６の屈折率ｎ０に依存する。上述したパターンの空間周波数の条件は、空気層１６の屈折率ｎ０にほぼ反比例するので、次のように表現することができる。すなわち、パターンは、その空間周波数成分のうち、０近傍の成分と１／ｗ近傍の成分とが同時に抑制されており、そのｗの範囲は、０．１８ｎ０×λ～７．３ｎ０×λであるのが適しており、０．４５ｎ０×λ～７．３ｎ０×λであるのがより適している。また、空間周波数のピーク位置は、１／（２ｗ）近傍であるのが適している。よって、空間周波数のピーク位置は、１／（２×７．３ｎ０λ）＝０．０６８／（ｎ０×λ）以上且つ１／（２×０．１８ｎ０λ）＝２．８／（ｎ０×λ）以下の範囲にあることが適しており、１／（２×７．３ｎ０λ）＝０．０６８／（ｎ０×λ）以上且つ１／（２×０．４５ｎ０λ）＝１．３／（ｎ０×λ）以下の範囲にあることがより適している。
　［第１の単位構造体及び第２の単位構造体の出現確率］
　図９は、第１の単位構造体１５２及び第２の単位構造体１５３の出現確率をそれぞれ７５％及び２５％とした場合における光学シート１５Ａを示す平面図である。図１０は、図９の光拡散層１５１Ａにおけるパターンをフーリエ変換し、空間周波数成分の振幅を示した図である。
　上述した出現確率で、第１の単位構造体１５２及び第２の単位構造体１５３をそれぞれランダムに複数配置した場合には、ランダム性の成分が現れるとともに、出現確率の高い第１の単位構造体１５２が周期的に出現することによる周期性の成分が現れる。そのため、図１０に示すように、光拡散層１５１Ａから出射する光には、ランダム性の成分に基づく拡散光と周期性の成分に基づく非拡散光（１次光）とが共存するようになる。
　図１１Ａ～図１１Ｅはそれぞれ、第１の単位構造体１５２の出現確率が１００％、８０％、７０％、６０％、５０％である場合における、パターンをフーリエ変換することにより得られる空間周波数のうち、ある方位における１次元分布を示す図である。第１の単位構造体１５２の出現確率が１００％である場合には、周期性の成分が強く現れるため、図１１Ａに示すように、パターンの空間周波数は、周期に対応した空間周波数成分に鋭いピークを有し、その他の成分をほとんど含まない。第１の単位構造体１５２の出現確率が５０％である場合には、図１１Ｅに示すように、パターンの空間周波数は、鋭いピークを有さない。また、０近傍から１／ｗ近傍までの範囲において、なだらかに遷移する（広がりを持つ）山形の強度分布を有している。これは、ランダム性の成分が強く現れていることを示している。第１の単位構造体１５２の出現確率が６０％である場合には、原理的には周期性の成分が現れるが、図１１Ｄに示すように、パターンの空間周波数は、鋭いピークをほとんど有さない。しかしながら、第１の単位構造体１５２の出現確率が８０％及び７０％である場合には、周期性の成分が目立って現れるため、図１１Ｂ及び図１１Ｃに示すように、パターンの空間周波数は、ランダム性の成分、すなわち、なだらかに遷移する（広がりを持つ）強度分布を備えるとともに、周期性の成分に起因した鋭いピークを有するようになる。
　例えば、第１の単位構造体１５２の出現確率をｘ％、第２の単位構造体１５３の出現確率をｙ％とする（但し、ｘ＞ｙ）。この場合、第１の単位構造体１５２のｙ％分は、第２の単位構造体１５３のｙ％分のペアが存在するのでランダム性の成分であるが、第１の単位構造体１５２の（ｘ－ｙ）％分は、第２の単位構造体１５３のペアが存在しないので周期性の成分である。すなわち、第１の単位構造体１５２の出現確率をｘ％、第２の単位構造体１５３の出現確率をｙ％としたときには、第１の単位構造体１５２のｙ％分がランダム性の成分、第１の単位構造体１５２の（ｘ－ｙ）％分が周期性の成分となる。従って、ランダム性の成分が支配的になる条件は、「ｙ＞ｘ－ｙ」である。「ｘ＋ｙ＝１００％」である場合には、上記条件は、「ｘ＜６６．６％」となる。この条件は、図１１Ｄに示すように、第１の単位構造体１５２の出現確率が６０％である場合にはほとんどがランダム性の成分であるが、図１１Ｃに示すように、第１の単位構造体１５２の出現確率が７０％である場合には周期性の成分が明確に現れることと一致する。
　以上のように、パターンの空間周波数成分を解析することにより、ランダム性の成分が支配的であるか否かを判定することができる。例えば、あるパターンの空間周波数スペクトルにおいて、ランダム性に起因する強度分布の振幅が周期性に起因する周波数成分の振幅よりも大きい場合には、そのパターンは、ランダム性の成分が支配的であるとみなすことができる。本実施の形態の光拡散層１５１が有するパターンは、ランダム性の成分が支配的である。
　［凸部の高さ］
　図１２は、光拡散層１５１を介して空気層１６に出射する光の全発光量の、複数の凸部１５４ａの各々の高さｈに対する依存性を計算した結果を示す図である。図１２において、横軸は、複数の凹部１５５ａに対する複数の凸部１５４ａの各々の高さｈを示し、縦軸は、光拡散層１５１を介して空気層１６に出射する光の全発光量を示している。計算条件としては、図１及び図２Ａに示す構成において、第１の微小領域１５４の屈折率及び透明基板１４の屈折率をそれぞれ１．５、第２の微小領域１５５の屈折率及び空気層１６の屈折率をそれぞれ１．０、第１の微小領域１５４及び第２の微小領域１５５の各々の単位大きさｗを１μｍとした。図１２において、実線のグラフは、本実施の形態の光拡散層１５１における計算結果を示している。なお、破線のグラフは、従来の光学シート６０における計算結果を示している。
　図１２から理解されるように、高さｈが１．５μｍ以下の範囲において、本実施の形態の光拡散層１５１では従来の光学シートよりも優れた光の取り出し効率が得られた。従って、複数の凸部１５４ａの各々の高さｈは、１．５μｍ以下であるのが適している。また、高さｈが０．１μｍ以上である場合には、従来の光学シートよりも優れた光の取り出し効率が得られた。さらに高さｈが０．５μｍ以上である場合には、さらに優れた光の取り出し効率が得られた。したがって、複数の凸部１５４ａの各々の高さｈは、０．１μｍ以上であるのが適している。また、複数の凸部１５４ａの各々の高さｈは、０．５μｍ以上であればなお適している。
　なお、本実施の形態では、複数の凸部１５４ａの各々の高さｈを一定としたが、複数の凸部１５４ａの各々の高さをランダムにすることもできる。図１３は、変形例に係る光学シート１５Ｂを示す断面図である。図１３に示す光学シート１５Ｂでは、複数の凹部１５５Ｂａに対する複数の凸部１５４Ｂａの各々の高さはランダムである。光が複数の凸部１５４Ｂａ及び複数の凹部１５５Ｂａの各々を透過する際に、複数の凸部１５４Ｂａの各々においてその高さに応じた位相差が発生する。このとき、透過した光の平均位相差は、複数の凸部１５４Ｂａの平均高さで決定される。従って、この場合においても、透過した光に十分な平均位相差を与える限り、複数の凸部１５４Ｂａの各々の高さの平均高さは、１．５μｍ以下であるのが適している。
　（実施の形態１の変形例）
　本変形例においては、図１及び図２Ａに示す構成において、光拡散層１５１に入射する光の全強度に対する、臨界角よりも大きい角度で光拡散層１５１に入射する光の強度の割合は５０％以上である。この場合には、光拡散層１５１のパターンの空間周波数が満たすべき条件は、次のようになる。
　図１４は、実施の形態１の変形例に係る光拡散層１５１を介して空気層１６に出射する光の全発光量の、第１の微小領域１５４及び第２の微小領域１５５の各々の単位大きさｗに対する依存性を計算した結果を示す図である。計算条件としては、透明基板１４において臨界角よりも大きい角度で進行する光のみが存在するとし、第１の微小領域１５４の屈折率及び透明基板１４の屈折率をそれぞれ１．５、第２の微小領域１５５の屈折率及び空気層１６の屈折率をそれぞれ１．０とした。図１４において、実線のグラフは、本実施の形態の光拡散層１５１における計算結果を示している。なお、破線のグラフは、従来の光学シート６０における計算結果を示している。図１４から理解されるように、単位大きさｗが０．６μｍ～５μｍの範囲において、本実施の形態の光拡散層１５１では従来の光学シート６０よりも優れた光の取り出し効率が得られた。中心発光波長をλとしたとき、上述した単位大きさｗの範囲は、１．１λ～９．１λとなる。
　従って、本変形例のパターンの空間周波数の条件は、中心発光波長をλ、出射側の空気層１６の屈折率をｎとして、次のように表すことができる。すなわち、本実施の形態のパターンは、その空間周波数成分のうち、０近傍の成分と１／ｗ近傍の成分とが同時に抑制されており、そのｗの範囲は、１．１ｎ×λ～９．１ｎ×λであるのが適している。また、空間周波数のピーク位置は、１／（２ｗ）近傍であるのが適している。よって、空間周波数のピーク位置は、１／（２×９．１λ×ｎ）＝０．０５５／（λ×ｎ）以上且つ１／（２×１．１λ×ｎ）＝０．４５／（λ×ｎ）以下の範囲にあることが適している。
　（実施の形態２）
　図１５Ａは、実施の形態２に係る発光装置１Ｃを示す断面図である。図１５Ａに示すように、本実施の形態の発光装置１Ｃでは、光拡散層１５１Ｃを挟んで高屈折率層１４Ｃの反対側には、保護層（透明基板）１６Ｃが設けられている。光拡散層１５１Ｃは、発光層１２と保護層１６Ｃとの間に、設けられている。保護層１６Ｃの屈折率は例えば１．４～１．６５であり、高屈折率層１４Ｃの屈折率は、保護層１６Ｃの屈折率以上である。保護層１６Ｃの材料としては、例えばガラス及び樹脂等の透明材料を用いることができる。高屈折率層１４Ｃの材料としては、例えば、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＴｉＯ２（酸化チタン）、ＳｉＮ（窒化シリコン）、Ｔａ２Ｏ５（五酸化タンタル）、ＺｒＯ２（ジルコニア）及び樹脂等を用いることができる。光拡散層１５１Ｃにおいて、第１の微小領域１５４の屈折率は、高屈折率層１４Ｃの屈折率と同程度の高い屈折率であり、その材料としては、例えばガラス及び樹脂等の透明材料を用いることができる。また、第２の微小領域１５５の屈折率は、保護層１６Ｃと同程度の屈折率であり、その材料としては、例えば、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＴｉＯ２（酸化チタン）、ＳｉＮ（窒化シリコン）、Ｔａ２Ｏ５（五酸化タンタル）、ＺｒＯ２（ジルコニア）及び樹脂等を用いることができる。
　ここで、本実施の形態の光拡散層１５１Ｃにおける光の透過率の入射角度依存性を計算により求めた。図１６は、光拡散層１５１Ｃにおける光の透過率の入射角度依存性を計算した結果を示す図である。図１６において、横軸は、光拡散層１５１Ｃに対する光の入射角度を示し、縦軸は、光拡散層１５１Ｃを透過する光の透過率を示している。計算条件としては、第１の微小領域１５４の屈折率及び高屈折率層１４Ｃの屈折率をそれぞれ１．７５、第２の微小領域１５５の屈折率及び保護層１６Ｃの屈折率をそれぞれ１．５、光拡散層１５１Ｃの高さｈを１．０μｍとした。図１６において、３つの破線のグラフはそれぞれ、第１の微小領域１５４及び第２の微小領域１５５の各々の単位大きさｗが１２５ｎｍ、２μｍ、５μｍである場合の計算結果を示している。なお、実線のグラフは、光拡散層１５１Ｃが存在しない場合の計算結果を示している。図１６から理解されるように、光拡散層１５１Ｃが存在しない場合には、約６０°の臨界角を超える入射角度では光の透過率が０である一方、光拡散層１５１Ｃが存在する場合には、約６０°の臨界角を超える入射角度においても透過率は０よりも大きい値であった。
　次に、高屈折率層１４Ｃにおいて光が等方的に存在する場合において、光拡散層１５１Ｃを介して保護層１６Ｃに出射する光の全発光量の、第１の微小領域１５４及び第２の微小領域１５５の各々の単位大きさｗに対する依存性を計算により求めた。図１７は、高屈折率層１４Ｃにおいて光が等方的に存在する場合において、光拡散層１５１Ｃを介して保護層１６Ｃに出射する光の全発光量の、第１の微小領域１５４及び第２の微小領域１５５の各々の単位大きさｗに対する依存性を計算した結果を示す図である。図１７において、横軸は、第１の微小領域１５４及び第２の微小領域１５５の各々の単位大きさｗを示し、縦軸は、光拡散層１５１Ｃを介して保護層１６Ｃに出射する光の全発光量を示している。計算条件としては、第１の微小領域１５４の屈折率及び高屈折率層１４Ｃの屈折率をそれぞれ１．７５、第２の微小領域１５５の屈折率及び保護層１６Ｃの屈折率をそれぞれ１．５とした。図１７において、実線のグラフは、本実施の形態の光拡散層１５１Ｃにおける計算結果を示している。なお、破線のグラフは、従来の光学シート６０における計算結果を示している。図１７から理解されるように、単位大きさｗが１２５ｎｍ～６μｍの範囲において、本実施の形態の光拡散層１５１Ｃでは従来の光学シート６０よりも優れた光の取り出し効率が得られた。
　さらに、高屈折率層１４Ｃにおいて臨界角よりも大きい角度で進行する光のみが存在する場合において、光拡散層１５１Ｃを介して保護層１６Ｃに出射する光の全発光量の、第１の微小領域１５４及び第２の微小領域１５５の各々の単位大きさｗに対する依存性を計算により求めた。図１８は、高屈折率層１４Ｃにおいて臨界角よりも大きい角度で進行する光のみが存在する場合において、光拡散層１５１Ｃを介して保護層１６Ｃに出射する光の全発光量の、第１の微小領域１５４及び第２の微小領域１５５の各々の単位大きさｗに対する依存性を計算した結果を示す図である。図１８から理解されるように、単位大きさｗが１．２μｍ以上の範囲において、本実施の形態の光拡散層１５１Ｃでは従来の光学シート６０よりも優れた光の取り出し効率が得られた。
　以上のことから、本実施の形態の光拡散層１５１Ｃにおけるパターンにおいて、光の取り出し効率を改善するためには、単位大きさｗは１２５ｎｍ～６μｍが適していることが分かった。なお、これらの単位大きさｗの範囲は、光の波長が５５０ｎｍの場合における数値範囲である。そのため、光の中心発光波長をλとした場合において光の取り出し効率を改善するためには、単位大きさｗは０．２３λ～１１λが適している。従って、パターンの空間周波数の条件は、中心発光波長をλ、保護層１６Ｃの屈折率をｎとしたとき、次のように表すことができる。すなわち、本実施の形態のパターンは、その空間周波数成分のうち、０近傍の成分と１／ｗ近傍の成分とが同時に抑制されており、そのｗの範囲は、０．２３ｎ×λ～１１ｎ×λであるのが適している。また、空間周波数のピーク位置は、１／（２ｗ）近傍であるのが適している。よって、空間周波数のピーク位置は、１／（２×１１λ×ｎ）＝０．０４５／（λ×ｎ）以上且つ１／（２×０．２３λ×ｎ）＝２．２／（λ×ｎ）以下の範囲にあることが適している。
　［光拡散層の製造方法及び構成］
　図１５Ｂは、図１５Ａの発光装置１Ｃの一部を拡大して示す断面図である。図１５Ｂに示すように、光拡散層１５１Ｃを発光装置１Ｃの内部に形成する場合には、保護層１６Ｃの表面にシート部材（基板１５０Ｃ、残膜部１５１Ｃａ’及び第２の微小領域１５５で構成される）を貼り付けた後に、第２の微小領域１５５よりも高い屈折率の樹脂で凹凸を埋め込む方法により、第１の微小領域１５４及び残膜部１５１Ｃｂ’を形成することができる。
　或いは、保護層１６Ｃの表面に残膜部１５１Ｃａ’及び第２の微小領域１５５を形成した後に、第２の微小領域１５５よりも高い屈折率の樹脂で凹凸を埋め込む方法により、第１の微小領域１５４及び残膜部１５１Ｃｂ’を形成することができる。この場合、高屈折率層１４Ｃは無くてもよく、残膜部１５１Ｃｂ’の表面に透明電極１３を形成してもよい。
　或いは、高屈折率層１４Ｃの表面に第１の微小領域１５４及び残膜部１５１Ｃｂ’を形成した後に、異なる屈折率の樹脂で凹凸を埋め込む方法により、第２の微小領域１５５及び残膜部１５１Ｃａ’を形成することができる。この場合には、基板１５０Ｃは不要である。
　また、基板１５０Ｃを直接加工した場合には、残膜部１５１Ｃａ’及び残膜部１５１Ｃｂ’がそれぞれ存在しないような構成にすることができる。
　なお、本実施の形態では、基板１５０Ｃ、残膜部１５１Ｃａ’、残膜部１５１Ｃｂ’、第１の微小領域１５４及び第２の微小領域１５５（又はこれらの一部）等、凹凸を形成するために必要な部材をまとめて光拡散層１５１Ｃと呼ぶこととする。
　上述したいずれの構成においても、光拡散層１５１Ｃにおいて光の全反射を抑制し、光の取り出し効率を改善する効果が得られるので、本発明の範囲に含まれる。
　なお、第１の微小領域１５４、残膜部１５１Ｃｂ’及び高屈折率層１４Ｃの屈折率が、第２の微小領域１５５及び残膜部１５１Ｃａ’の屈折率よりも高い場合に、光拡散層１５１Ｃにより光の全反射を抑制し、光の取り出し効率を改善する効果が得られる。基板１５０Ｃ、第１の微小領域１５４及び残膜部１５１Ｃａ’の材料としては、例えばガラス及び樹脂等の透明材料を用いることができる。第２の微小領域１５５及び残膜部１５１Ｃｂ’の材料としては、例えば光屈折率ガラスや樹脂、無機材料（ＩＴＯ、ＴｉＯ２、ＳｉＮ、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２等）等の透明材料を用いることができる。
　（実施の形態３）
　図１９Ａは、実施の形態３に係る発光装置１Ｄを示す断面図である。図１９Ａに示すように、本実施の形態の発光装置１Ｄは、反射層２１、光学シート２２、透明基板２３及び発光部２４を備えている。発光部２４は、例えば透明基板２３の内部に設けられている。光学シート２２は、反射層２１と発光部２４との間に設けられており、例えば、上記実施の形態１及び２で説明した光学シート１５（１５Ａ～１５Ｃ）と同様に構成されている。なお、発光装置１Ｄは、光学シート２２に代えて光拡散層を備えるように構成してもよい。
　発光部２４からの光のうち、臨界角よりも大きい角度で進行する光は、透明基板２３と外部層２５との界面において全反射される。このように全反射された光は、反射層２１で反射された後に、光学シート２２において回折により拡散する。光学シート２２からの拡散光は、臨界角よりも小さい角度で進行するので、透明基板２３を透過して外部層２５に取り出される。
　従って、本実施の形態では、発光部２４からの光が全反射により透明基板２３の内部に閉じ込められるのを抑制することができるので、光の取り出し効率を改善することができる。
　なお、本実施の形態では、発光部２４を透明基板２３の内部に設けたが、これに限られず、例えば発光部２４を透明基板２３の外部に設けることもできる。
　（実施の形態３の変形例）
　図１９Ｂは、実施の形態３の変形例に係る発光装置１ＤＡを示す断面図である。図１９Ｂに示すように、本変形例の発光装置１ＤＡでは、発光部２４ＤＡは、光学シート２２ＤＡに接するようにして、透明基板２３ＤＡに設けられている。なお、透明基板２３ＤＡは、上記実施の形態３と同様に、光学シート２２ＤＡに接するようにして設けられている。
　光学シート２２ＤＡは、光拡散層２２１を備えている。光拡散層２２１は、例えば、上記実施の形態１及び２で説明したのと同様に、複数の凸部２２２（複数の第１の微小領域）及び複数の凹部２２３（複数の第２の微小領域）を有している。
　本変形例の光拡散層２２１における複数の凸部２２２の各々の高さの分布を数値化したデータをフーリエ変換することにより得られる空間周波数成分は、光の中心発光波長をλ、出射側の外部層２５の屈折率をｎとして、次のように表すことができる。すなわち、上記空間周波数成分のピーク位置は、０．０６８／（λ×ｎ）以上且つ２．８／（λ×ｎ）以下の範囲に存在するように構成することができる。
　（実施の形態４）
　［光学シートの構成］
　図２０Ａは、実施の形態４に係る光学シート１５Ｅを示す平面図である。図２０Ｂは、図２０Ａの光拡散層１５１Ｅにおけるパターンをフーリエ変換し、空間周波数成分の振幅を示した図である。
　図２１は、図２０Ａの光拡散層１５１Ｅにおけるパターンを説明するための図である。図２１に示すように、本実施の形態のパターンでは、複数の第２の微小領域１５５の配置パターンは、図２１において破線で示す回折格子の配置パターンに対して、回折格子の周期ｐの４分の１の大きさより大きい（又は、第２の微小領域１５５の単位大きさｗの２分の１の大きさより大きい）位置ゆらぎΔｒが与えられた配置パターンである。具体的には、例えば、（１）位置ゆらぎΔｒ＝０、（２）ｘ方向における位置ゆらぎΔｒ＝ｐ／２、（３）ｙ方向における位置ゆらぎΔｒ＝ｐ／２、（４）ｘ方向及びｙ方向における位置ゆらぎΔｒ＝ｐ／２の計４通りの位置ゆらぎΔｒがそれぞれ均等な確率で与えられる。
　本実施の形態の光拡散層１５１Ｅにおけるパターンでは、周期性の成分が全く現れない。そのため、本実施の形態では、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。従って、本実施の形態の光拡散層１５１Ｅにおけるパターンは、本発明の範囲に含まれる。
　［回折格子との比較］
　図２２Ａは、従来の回折格子パターンを有する光学シート２０を示す平面図である。図２２Ｂは、図２２Ａの回折格子パターンをフーリエ変換し、空間周波数成分の振幅を示した図である。
　図２２Ｂに示すように、回折格子は、入射した光を干渉効果により特定の方向に集中させる性質を有する。この回折格子の性質は、本実施の形態の光拡散層１５１Ｅにおけるパターンが有する性質、すなわち入射した光を回折により拡散させるという性質とは異なる。
　なお、回折格子は波長依存性が大きいため、回折格子を発光装置に適用した場合には、発光装置を見る角度（視野角）によって色ムラ及び明るさムラが発生する。そのため、回折格子を用いた発光装置をディスプレイ及び照明用光源として適用することは難しい。
　［従来の光学シートとの比較］
　図２３Ａは、従来の回折格子パターンを有する光学シート３０を示す平面図である。図２３Ｂは、図２３Ａの回折格子パターンをフーリエ変換し、空間周波数成分の振幅を示した図である。図２４Ａは、従来の回折格子にランダム性を付与した光学シート４０を示す平面図である。図２４Ｂは、図２４Ａのパターンをフーリエ変換し、空間周波数成分を示した図である。
　図２４Ａに示す光学シート４０は、複数の第１の微小領域４１１及び複数の第２の微小領域４１２をそれぞれ、以下で説明する規則に従って配置することにより形成されている。図２５は、図２４Ａの光学シート４０におけるパターンを説明するための図である。図２５に示すように、光学シート４０におけるパターンでは、複数の第２の微小領域４１２の配置パターンは、図２５において破線で示す回折格子の配置パターンに対して、回折格子の周期ｐの４分の１の大きさ以下（又は、単位大きさｗの２分の１の大きさ以下）の位置ゆらぎΔｒが与えられた配置パターンである。具体的には、例えば、（１）位置ゆらぎΔｒ＝０、（２）ｘ方向における位置ゆらぎΔｒ＝ｐ／４、（３）ｙ方向における位置ゆらぎΔｒ＝ｐ／４、（４）ｘ方向及びｙ方向における位置ゆらぎΔｒ＝ｐ／４の計４通りの位置ゆらぎΔｒがそれぞれ均等な確率で与えられる（例えば、特許文献４参照）。
　しかしながら、図２４Ａに示すパターンでは、周期性の成分が現れる。図２４Ａに示すパターンは、ランダム性に起因する周波数成分よりも、周期性に起因する周波数成分の振幅の方が大きいため、回折格子とみなすことができ、その性質は、本実施の形態のパターンの性質とは異なる。
　（実施の形態５）
　図２６Ａは、実施の形態５に係る光学シート１５Ｆを示す平面図である。図２６Ｂは、図２６Ａの光拡散層１５１Ｆを構成する４種類の単位構造体１５６，１５７，１５８，１５９を示す平面図である。図２６Ｃは、図２６Ａの光拡散層１５１Ｆにおけるパターンをフーリエ変換し、空間周波数成分の振幅を示した図である。
　本実施の形態の光拡散層１５１Ｆは、第１の単位構造体１５６、第２の単位構造体１５７、第３の単位構造体１５８及び第４の単位構造体１５９をそれぞれ複数配置したパターンを有する。図２６Ｃに示すように、本実施の形態のパターンでは、０近傍の空間周波数が存在しない、すなわち光拡散層１５１Ｆから出射する０次光である非拡散光の出射方向近傍の拡散光が存在しない。そのため、本実施の形態においても、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
　（実施の形態６）
　図２７Ａは、実施の形態６に係る光学シート１５Ｇを示す平面図である。図２７Ｂは、図２７Ａの光拡散層１５１Ｇを構成する２種類の単位構造体１６０，１６１を示す平面図である。図２７Ｃは、図２７Ａの光拡散層１５１Ｇにおけるパターンをフーリエ変換し、空間周波数成分の振幅を示した図である。
　本実施の形態の光拡散層１５１Ｇは、第１の単位構造体１６０及び第２の単位構造体１６１をそれぞれ複数配置したパターンを有する。図２７Ｃに示すように、本実施の形態のパターンでは、０近傍の空間周波数が存在しない、すなわち光拡散層１５１Ｇから出射する０次光である非拡散光の出射方向近傍の拡散光が存在しない。そのため、本実施の形態においても、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
　図２７Ｄは、図２７Ａのパターンをフーリエ変換することにより得られる空間周波数のうち、ある方位における１次元分布を示す図である。図２７Ｄに示すように、本実施の形態のパターンの空間周波数成分においては、１／（２ｗ）よりもやや高い空間周波数においてピークを有する。さらに、このパターンの空間周波数成分においては、１／ｗ近傍における高い空間周波数及び０近傍における低い空間周波数がそれぞれ抑制されている。すなわち、１／ｗ近傍及び０近傍の空間周波数が抑制され、且つ、１／（２ｗ）よりやや高い空間周波数をピークとする山形の強度分布を有している。当該強度分布曲線の半値幅は、１／（２ｗ）程度である。
　図２７Ｅは、光拡散層１５１Ｇが透明基板１４の表面に設けられている場合において、光拡散層１５１Ｇを介して空気層１６に出射する光の全発光量の、第１の微小領域及び第２の微小領域の各々の単位大きさｗに対する依存性を計算した結果を示す図である。計算条件としては、図１に示す構成と同様の構成において、第１の微小領域の屈折率及び透明基板１４の屈折率をそれぞれ１．５、第２の微小領域の屈折率及び空気層１６の屈折率をそれぞれ１．０とした。図２７Ｅにおいて、実線のグラフは、本実施の形態の光拡散層１５１Ｇにおける計算結果を示している。なお、破線のグラフは、従来の光学シート６０における計算結果を示している。図２７Ｅから理解されるように、単位大きさｗが１００ｎｍ～４μｍの範囲において、本実施の形態の光拡散層１５１Ｇでは従来の光学シート６０よりも優れた光の取り出し効率が得られた。
　図２７Ｆは、光拡散層１５１Ｇが高屈折率層１４Ｃと保護層１６Ｃとの間に設けられている場合において、光拡散層１５１Ｇを介して保護層１６Ｃに出射する光の全発光量の、第１の微小領域及び第２の微小領域の各々の単位大きさｗに対する依存性を計算した結果を示す図である。計算条件としては、図１５Ａに示す構成と同様の構成において、第１の微小領域の屈折率及び高屈折率層１４Ｃの屈折率をそれぞれ１．７５、第２の微小領域の屈折率及び保護層１６Ｃの屈折率をそれぞれ１．５とした。図２７Ｆにおいて、実線のグラフは、本実施の形態の光拡散層１５１Ｇにおける計算結果を示している。なお、破線のグラフは、従来の光学シート６０における計算結果を示している。図２７Ｆから理解されるように、単位大きさｗが１２５ｎｍ～６μｍの範囲において、本実施の形態の光拡散層１５１Ｇでは従来の光学シート６０よりも優れた光の取り出し効率が得られた。
　（実施の形態７）
　図２８Ａは、実施の形態７に係る光学シート１５Ｈを示す平面図である。図２８Ｂは、図２８Ａの光拡散層１５１Ｈを構成する４種類の単位構造体１６２，１６３，１６４，１６５を示す平面図である。図２８Ｃは、図２８Ａの光拡散層１５１Ｈにおけるパターンをフーリエ変換し、空間周波数成分の振幅を示した図である。
　本実施の形態では、光拡散層１５１Ｈは、第１の単位構造体１６２、第２の単位構造体１６３、第３の単位構造体１６４及び第４の単位構造体１６５をそれぞれ複数配置したパターンを有する。図２８Ｃに示すように、本実施の形態のパターンでは、０近傍の空間周波数が存在しない、すなわち光拡散層１５１Ｈから出射する０次光である非拡散光の出射方向近傍の拡散光が存在しない。そのため、本実施の形態においても、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
　（実施の形態８）
　図２９Ａは、実施の形態８に係る光学シート１５Ｉを示す平面図である。図２９Ｂは、図２９Ａの光拡散層１５１Ｉにおけるパターンをフーリエ変換し、空間周波数成分の振幅を示した図である。
　本実施の形態では、光拡散層１５１Ｉは、平面視で正六角形の単位構造体を複数配置したパターンを有する。図２９Ｂに示すように、本実施の形態のパターンでは、０近傍の空間周波数が存在しない、すなわち光拡散層１５１Ｉから出射する０次光である非拡散光の出射方向近傍の拡散光が存在しない。そのため、本実施の形態においても、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
　なお、本実施の形態のパターンとの比較のために、平面視で正六角形の単位構造体を従来のランダムパターンで複数配置した場合について説明する。図３０Ａは、正六角形の単位構造体を従来のランダムパターンで複数配置した場合における光学シート５０を示す平面図である。図３０Ｂは、図３０Ａの光学シート５０におけるランダムパターンをフーリエ変換し、空間周波数成分の振幅を示した図である。図３０Ｂに示すランダムパターンでは、０近傍の空間周波数が存在する、すなわち光学シート５０から出射する０次光である非拡散光の出射方向近傍の拡散光が存在することが理解される。
　（実施の形態８の変形例）
　図３１Ａは、実施の形態８の変形例に係る光学シート１５ＩＡを示す平面図である。図３１Ｂは、図３１Ａの光拡散層１５１ＩＡにおけるパターンをフーリエ変換し、空間周波数成分の振幅を示した図である。
　図３１Ａに示すように、本変形例では、光拡散層１５１ＩＡは、平面視で正六角形の単位構造体を複数配置したパターンを有する。なお、本変形例のパターンは、上記実施の形態８とは異なるパターンである。
　図３１Ｂに示すように、本変形例のパターンでは、０近傍の空間周波数が存在しない、すなわち光拡散層１５１ＩＡから出射する０次光である非拡散光の出射方向近傍の拡散光が存在しない。そのため、本実施の形態においても、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
　（実施の形態９）
　図３２Ａは、実施の形態９に係る光学シート１５Ｊを示す平面図である。図３２Ｂは、図３２Ａの光拡散層１５１Ｊを構成する２種類の単位構造体１６６，１６７を示す平面図である。図３２Ｃは、図３２Ｂ中のＢ－Ｂ線により切断した第１の単位構造体１６６の断面図である。図３２Ｄは、第１の単位構造体１６６を示す斜視図である。図３２Ｅは、図３２Ａの光拡散層１５１Ｊにおけるパターンをフーリエ変換し、空間周波数成分の振幅を示した図である。
　本実施の形態では、光拡散層１５１Ｊは、第１の単位構造体１６６及び第２の単位構造体１６７をそれぞれ複数配置したパターンを有する。
　第１の単位構造体１６６は、４個の第１の微小領域１６６ａ、４個の第２の微小領域１６６ｂ、４個の第３の微小領域１６６ｃ及び４個の第４の微小領域１６６ｄを、第１の配置パターンで配置することにより形成されている。第１の単位構造体１６６は、平面視で四角形（正方形）の形状を有する。
　第２の単位構造体１６７は、４個の第１の微小領域１６６ａ、４個の第２の微小領域１６６ｂ、４個の第３の微小領域１６６ｃ及び４個の第４の微小領域１６６ｄを、上記第１の配置パターンとは異なる第２の配置パターンで配置することにより形成されている。第２の単位構造体１６７は、平面視で四角形（正方形）の形状を有する。
　図３２Ｃ及び図３２Ｄに示すように、第１の微小領域１６６ａの高さは最も高く、第２の微小領域１６６ｂの高さは２番目に高く、第３の微小領域１６６ｃの高さは３番目に高く、第４の微小領域１６６ｄの高さは最も低い。
　図３２Ｅに示すように、本実施の形態のパターンでは、０近傍の空間周波数が存在しない、すなわち光拡散層１５１Ｊから出射する０次光である非拡散光の出射方向近傍の拡散光が存在しない。そのため、本実施の形態においても、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
　（実施の形態１０）
　図３３Ａは、実施の形態１０に係る光学シート１５Ｋを示す平面図である。図３３Ｂは、図３３Ａの光拡散層１５１Ｋにおけるパターンをフーリエ変換し、空間周波数成分の振幅を示した図である。
　図３３Ａに示すように、本実施の形態の光学シート１５Ｋの光拡散層１５１Ｋは、第１の微小領域１６８ａ（すなわち、図３３Ａにおいて白色で示す領域）、第２の微小領域１６８ｂ（すなわち、図３３Ａにおいて灰色で示す領域）及び第３の微小領域１６８ｃ（すなわち、図３３Ａにおいて黒色で示す領域）をそれぞれ複数配置したパターンを有する。第１の微小領域１６８ａ及び第３の微小領域１６８ｃはそれぞれ、平面視で正六角形の形状を有する。例えば、第１の微小領域１６８ａの高さは最も高く、第２の微小領域１６８ｂの高さは２番目に高く、第３の微小領域１６８ｃの高さは最も低い。
　図３３Ｂに示すように、本実施の形態のパターンでは、０近傍の空間周波数が存在しない、すなわち光拡散層１５１Ｋから出射する０次光である非拡散光の出射方向近傍の拡散光が存在しない。そのため、本実施の形態においても、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
　（実施の形態１１）
　図３４Ａは、実施の形態１１に係る光学シート１５Ｌを示す平面図である。図３４Ｂは、図３４Ａの光拡散層１５１Ｌにおけるパターンをフーリエ変換し、空間周波数成分の振幅を示した図である。
　図３４Ａに示すように、本実施の形態の光学シート１５Ｌの光拡散層１５１Ｌは、第１の微小領域１６９ａ（すなわち、図３４Ａにおいて白色で示す領域）、第２の微小領域１６９ｂ（すなわち、図３４Ａにおいて灰色で示す領域）及び第３の微小領域１６９ｃ（すなわち、図３４Ａにおいて黒色で示す領域）をそれぞれ複数配置したパターンを有する。第１の微小領域１６９ａ及び第３の微小領域１６９ｃはそれぞれ、平面視で四角形の形状を有する。例えば、第１の微小領域１６９ａの高さは最も高く、第２の微小領域１６９ｂの高さは２番目に高く、第３の微小領域１６９ｃの高さは最も低い。
　図３４Ｂに示すように、本実施の形態のパターンでは、０近傍の空間周波数が存在しない、すなわち光拡散層１５１Ｌから出射する０次光である非拡散光の出射方向近傍の拡散光が存在しない。そのため、本実施の形態においても、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
　（実施の形態１２）
　図３５Ａは、実施の形態１２に係る光学シート１５Ｍの一部を拡大して示す平面図である。図３５Ｂは、図３５Ａの光拡散層１５１Ｍを構成する２種類の単位構造体１７０，１７１を示す平面図である。図３５Ｃは、図３５Ａ中のＣ－Ｃ線により切断した光拡散層１５１Ｍの断面図である。
　図３５Ａに示すように、本実施の形態の光学シート１５Ｍの光拡散層１５１Ｍは、第１の単位構造体１７０及び第２の単位構造体１７１をそれぞれ複数配置したパターンを有する。
　図３５Ｂに示すように、第１の単位構造体１７０は、高さの異なる複数種類の微小領域、すなわち、２個の第１の微小領域１７２ａ（すなわち、図３５Ｂにおいて白色で示す領域）、２個の第２の微小領域１７２ｂ（すなわち、図３５Ｂにおいて淡い灰色で示す領域）、２個の第３の微小領域１７２ｃ（すなわち、図３５Ｂにおいて濃い灰色で示す領域）及び２個の第４の微小領域１７２ｄ（すなわち、図３５Ｂにおいて黒色で示す領域）を、第１の配置パターンで配置することにより形成されている。第１～第４の微小領域１７２ａ～１７２ｄはそれぞれ、平面視で四角形（正方形）の形状を有する。第１の単位構造体１７０は、全体として平面視で四角形（正方形）の多段形状を有する。
　第２の単位構造体１７１は、高さの異なる複数種類の微小領域、すなわち、２個の第１の微小領域１７２ａ、２個の第２の微小領域１７２ｂ、２個の第３の微小領域１７２ｃ及び２個の第４の微小領域１７２ｄを、上記第１の配置パターンとは異なる第２の配置パターンで配置することにより形成されている。第２の単位構造体１７１は、全体として平面視で四角形（正方形）の多段形状を有する。
　図３５Ｃに示すように、第１の微小領域１７２ａの高さは最も高く、第２の微小領域１７２ｂの高さは２番目に高く、第３の微小領域１７２ｃの高さは３番目に高く、第４の微小領域１７２ｄの高さは最も低い。なお、第４の微小領域１７２ｄの高さを基準とし、第３の微小領域１７２ｃの高さをｈ０としたとき、第２の微小領域１７２ｂの高さは２ｈ０であり、第１の微小領域１７２ａの高さは３ｈ０である。
　さらに、図３５Ｃに示すように、第１の微小領域１７２ａの単位大きさｗ２は、第２の微小領域１７２ｂの単位大きさｗ１よりも小さい。また、第４の微小領域１７２ｄの単位大きさｗ２は、第３の微小領域１７２ｃの単位大きさｗ１よりも小さい。
　図３５Ｄは、実施の形態１２に係る光拡散層１５１Ｍを介して空気層に出射する光の全発光量の、単位大きさｗ２と単位大きさｗ１との比に対する依存性を計算した結果を示す図である。図３５Ｄにおいて、横軸は、単位大きさｗ２と単位大きさｗ１との比ｗ２／ｗ１を示し、縦軸は、光拡散層１５１Ｍを介して空気層に出射する光の全発光量を示している。計算条件としては、多段形状の第１の単位構造体１７０（又は第２の単位構造体１７１）の１段の高さｈ０を３００ｎｍとした。図３５Ｄにおいて、５つのグラフはそれぞれ、第２の微小領域１７２ｂ（又は第３の微小領域１７２ｃ）の単位大きさｗ１が１．２μｍ、１．５μｍ、２．０μｍ、２．５μｍ、３．０μｍである場合の計算結果を示している。
　図３５Ｄから理解されるように、本実施の形態の光拡散層１５１Ｍでは、単位大きさｗ２と単位大きさｗ１との比ｗ２／ｗ１が０．４～１．０の範囲において、優れた光の取り出し効率が得られた。
　（実施の形態１３）
　図３６Ａは、実施の形態１３に係る発光装置１Ｎを示す断面図である。図３６Ａに示すように、本実施の形態の発光装置１Ｎは、電極１１、発光層１２（発光部２４を有する）、透明電極１３、光拡散層１５１、透明基板１４及び補助光学シート１８がこの順に積層された発光装置である。電極１１、発光層１２、透明電極１３、透明基板１４及び光拡散層１５１の各々の構成については、上記実施の形態１と同様であるので、それらの説明を省略する。
　補助光学シート１８は、透明基板１４の表面に設けられている。補助光学シート１８は、光取り出し構造としての光拡散層１８１及びマイクロレンズ１８２を組み合わせた構造を有している。光拡散層１８１は、透明基板１４の表面に設けられており、例えば、光学シート１５の光拡散層１５１と同様の光拡散機能を有している。マイクロレンズ１８２は、光拡散層１８１の表面に設けられている。マイクロレンズ１８２の表面には、凸形状の複数のレンズ部１８２ａが２次元的に配置されている。
　発光部２４で発生した光の一部は、透明電極１３を透過した後に、光拡散層１５１に入射する。また、発光部２４で発生した光の一部は、電極１１で反射した後に、透明電極１３を透過して光拡散層１５１に入射する。光拡散層１５１に入射した光の少なくとも一部は、回折により拡散された後に、透明基板１４を透過する。透明基板１４を透過した光は、補助光学シート１８に入射する。補助光学シート１８に入射した光の少なくとも一部は、回折により拡散された後に、発光装置１Ｎの外部の空気層１６に取り出される。
　本実施の形態では、光拡散層１５１に加えて補助光学シート１８が設けられているので、光の取り出し効率をさらに高めることができる。
　（実施の形態１３の変形例）
　図３６Ｂは、実施の形態１３の変形例に係る発光装置１Ｐを示す断面図である。図３６Ｂに示すように、本実施の形態の発光装置１Ｐでは、補助光学シート１８Ｐは、光取り出し構造としての回折格子１８３及びピラミッド構造１８４を組み合わせた構造を有している。回折格子１８３は、透明基板１４の表面に設けられており、入射した光を回折する機能を有している。ピラミッド構造１８４は、回折格子１８３の表面に設けられている。ピラミッド構造１８４の表面には、ピラミッド形状（四角錐形状）の複数のピラミッド部１８４ａが２次元的に配置されている。
　本実施の形態においても、光拡散層１５１に加えて補助光学シート１８Ｐが設けられているので、光の取り出し効率をさらに高めることができる。
　なお、本変形例では、補助光学シート１８１Ｐを回折格子１８３及びピラミッド構造１８４を組み合わせることにより構成したが、これに限定されない。例えば、補助光学シートは、上述した光拡散層１８１、マイクロレンズ１８２、回折格子１８３及びピラミッド構造１８４のうち任意の二つ以上を組み合わせた構造を有してもよい。あるいは、補助光学シートは、上述した光拡散層１８１、マイクロレンズ１８２、回折格子１８３及びピラミッド構造１８４のいずれか一つを有する構造を有してもよい。また、上述した光拡散層１８１に代えて、光を拡散する微粒子を有する光拡散層を用いてもよい。
　以上、本発明の一つ又は複数の態様に係る光学シート、発光装置、光学シートの製造方法及び発光装置の製造方法について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思い付く各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の一つ又は複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
　上記実施の形態では、発光装置から光が出射される層を空気層又は保護層で構成したが、これに限られず、例えば液体層で構成することもできる。
　上記実施の形態では、複数の第１の微小領域の各々を透過する光と複数の第２の微小領域の各々を透過する光との間に位相差を生じさせるために、第１の微小領域を凸部、第２の微小領域を凹部で構成したが、例えば、第１の微小領域及び第２の微小領域をそれぞれ、同一の高さを有し且つ異なる屈折率を有する第１の媒質及び第２の媒質で構成することもできる。
　上記実施の形態では、光学シート又は光拡散層が一層のみ存在する例を示したが、全反射により光のロスが発生する界面が複数ある場合には、光学シート又は光拡散層が複数存在してもよく、そのうち少なくとも１箇所に上記実施の形態で示したものと同様の光学シート又は光拡散層を用いた場合には、本発明の範囲に含まれる。また、発光装置の内部に複数層の光学シート又は光拡散層が存在してもよい。
　上記実施の形態では、第１の微小領域及び第２の微小領域をそれぞれ平面視で四角形に構成したが、第１の微小領域及び第２の微小領域の各々の形状は適宜変更することができる。例えば、第１の微小領域及び第２の微小領域の各々の形状を円錐台形又は円錐形等に構成することもできる。或いは、第１の微小領域及び第２の微小領域の各々の断面形状における角の部分をアール状に構成することもできる。実際に、切削加工及び半導体プロセス等によりミクロンオーダーの構造を加工する際に、角の部分がアール状に加工される、或いは、段差の部分が斜面状に加工される場合がある。光拡散層を加工する際に、これらの要因が生じた場合であっても、上述したパターンの性質が失われない限り、角の部分がアール状に加工された第１の微小領域及び第２の微小領域を有する光学シートも本発明の範囲に含まれる。
　本発明に係る発光装置は、例えばフラットパネルディスプレイ、液晶表示装置用バックライト及び照明用光源等として適用することができる。また、本発明に係る光学シートは、上述した発光装置に対して適用することができる。
１，１Ｃ，１Ｄ，１ＤＡ，１Ｎ，１Ｐ　発光装置
１１　電極
１２　発光層
１３　透明電極
１４，２３，２３ＤＡ，６１　透明基板
１４Ｃ　高屈折率層
１５，１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｅ，１５Ｆ，１５Ｇ，１５Ｈ，１５Ｉ，１５ＩＡ，１５Ｊ，１５Ｋ，１５Ｌ，１５Ｍ，２０，２２，２２ＤＡ，３０，４０，５０，６０　光学シート
１６　空気層
１６Ｃ　透明基板
１８，１８Ｐ　補助光学シート
２１　反射層
２４，２４ＤＡ　発光部
２５　外部層
１５０　基板
１５１，１５１Ａ，１５１Ｃ，１５１Ｅ，１５１Ｆ，１５１Ｇ，１５１Ｈ，１５１Ｉ，１５１ＩＡ，１５１Ｊ，１５１Ｋ，１５１Ｌ，１５１Ｍ，１８１，２２１　光拡散層
１５１’，１５１Ｃａ’，１５１Ｃｂ’　残膜部
１５２，１５６，１６０，１６２，１６６，１７０　第１の単位構造体
１５３，１５７，１６１，１６３，１６７，１７１　第２の単位構造体
１５４，１６６ａ，１６８ａ，１６９ａ，１７２ａ４１１，６０１　第１の微小領域
１５４ａ，１５４Ｂａ，２２２　凸部
１５５，１６６ｂ，１６８ｂ，１６９ｂ，１７２ｂ４１２，６０２　第２の微小領域
１５５ａ，１５５Ｂａ，２２３　凹部
１５８，１６４　第３の単位構造体
１５９，１６５　第４の単位構造体
１６６ｃ，１６８ｃ，１６９ｃ，１７２ｃ　第３の微小領域
１６６ｄ，１７２ｄ　第４の微小領域
１８２　マイクロレンズ
１８２ａ　レンズ部
１８３　回折格子
１８４　ピラミッド構造
１８４ａ　ピラミッド部

Claims (18)

  1. 　入射した光の少なくとも一部を回折により拡散する光拡散層を備え、
    　前記光拡散層により拡散する拡散光は、前記光拡散層により拡散されずに通過する非拡散光の出射方向と異なる方向を中心に拡散する
    　光学シート。
  2. 　入射した光の少なくとも一部を回折により拡散する光拡散層を備え、
    　前記光拡散層は、複数の第１の微小領域及び複数の第２の微小領域を有し、
    　前記複数の第１の微小領域及び前記複数の第２の微小領域は、前記複数の第１の微小領域の各々を透過する光と、前記複数の第２の微小領域の各々を透過する光との間に位相差が生じるように構成されており、
    　前記光拡散層に入射する光の中心発光波長をλ、前記光拡散層が光の出射側において接する層の屈折率をｎとしたとき、前記複数の第１の微小領域及び前記複数の第２の微小領域により形成されるパターンの空間周波数成分は、０．０６８／（λ×ｎ）以上且つ２．８／（λ×ｎ）以下の空間周波数においてピークを有する
    　光学シート。
  3. 　入射した光の少なくとも一部を回折により拡散する光拡散層を備え、
    　前記光拡散層は、複数の第１の微小領域及び複数の第２の微小領域を有し、
    　前記複数の第１の微小領域及び前記複数の第２の微小領域は、前記複数の第１の微小領域の各々を透過する光と、前記複数の第２の微小領域の各々を透過する光との間に位相差が生じるように構成されており、
    　前記光拡散層に入射する光の全強度に対する、臨界角よりも大きい角度で前記光拡散層に入射する光の強度の割合が５０％以上である場合において、前記光拡散層に入射する光の中心発光波長をλ、前記光拡散層が光の出射側において接する層の屈折率をｎとしたとき、前記複数の第１の微小領域及び前記複数の第２の微小領域により形成されるパターンの空間周波数成分は、０．０５５／（λ×ｎ）以上且つ０．４５／（λ×ｎ）以下の空間周波数においてピークを有する
    　光学シート。
  4. 　前記複数の第１の微小領域を構成する材料と、前記複数の第２の微小領域を構成する材料とは、屈折率が異なる
    　請求項２又は３に記載の光学シート。
  5. 　前記複数の第１の微小領域の各々は平坦な面を有する凸部であり、
    　前記複数の第２の微小領域の各々は平坦な面を有する凹部であり、
    　前記複数の凹部に対する前記複数の凸部の平均高さは、１．５μｍ以下である
    　請求項４に記載の光学シート。
  6. 　前記光拡散層により拡散する拡散光は、前記光拡散層から複数の方向に出射し、
    　前記複数の拡散光の各々は、前記光拡散層により拡散されずに通過する非拡散光の出射方向と異なる方向を中心に拡散する
    　請求項１～５のいずれか１項に記載の光学シート。
  7. 　光を発する発光部と、
    　前記発光部からの光が入射される光拡散層と、を備え、
    　前記光拡散層は、複数の第１の微小領域及び複数の第２の微小領域を有し、
    　前記複数の第１の微小領域及び前記複数の第２の微小領域は、前記複数の第１の微小領域の各々を透過する光と、前記複数の第２の微小領域の各々を透過する光との間に位相差が生じるように構成されており、
    　前記光拡散層に入射する光の中心発光波長をλ、前記光拡散層が光の出射側において接する層の屈折率をｎとしたとき、前記複数の第１の微小領域及び前記複数の第２の微小領域により形成されるパターンの空間周波数成分は、０．０６８／（λ×ｎ）以上且つ２．８／（λ×ｎ）以下の空間周波数においてピークを有する
    　発光装置。
  8. 　光を発する発光部と、
    　前記発光部からの光が入射される光拡散層と、を備え、
    　前記光拡散層は、複数の第１の微小領域及び複数の第２の微小領域を有し、
    　前記複数の第１の微小領域及び前記複数の第２の微小領域は、前記複数の第１の微小領域の各々を透過する光と、前記複数の第２の微小領域の各々を透過する光との間に位相差が生じるように構成されており、
    　前記光拡散層に入射する光の全強度に対する、臨界角よりも大きい角度で前記光拡散層に入射する光の強度の割合が５０％以上である場合において、前記光拡散層に入射する光の中心発光波長をλ、前記光拡散層が光の出射側において接する層の屈折率をｎとしたとき、前記複数の第１の微小領域及び前記複数の第２の微小領域により形成されるパターンの空間周波数成分は、０．０５５／（λ×ｎ）以上且つ０．４５／（λ×ｎ）以下の空間周波数においてピークを有する
    　発光装置。
  9. 　前記発光部からの光が透過する透明基板を備え、
    　前記光拡散層は、前記透明基板の表面に設けられている
    　請求項７又は８に記載の発光装置。
  10. 　前記発光部からの光が透過する透明基板を備え、
    　前記発光部と前記透明基板との間に前記光拡散層が設けられている
    　請求項７又は８に記載の発光装置。
  11. 　前記光拡散層は、前記透明基板に接するように設けられている
    　請求項１０に記載の発光装置。
  12. 　さらに、前記透明基板の表面に設けられる補助光学シートを備え、
    　前記補助光学シートは、光拡散層、回折格子、マイクロレンズ及びピラミッド構造のいずれか一つを有する構造、又は、前記光拡散層、前記回折格子、前記マイクロレンズ及び前記ピラミッド構造のうち二つ以上を組み合わせた構造を有する
    　請求項１０又は１１に記載の発光装置。
  13. 　さらに、前記発光部からの光を反射する反射層を備え、
    　前記光拡散層は、前記反射層と前記発光部との間に設けられている
    　請求項７又は８に記載の発光装置。
  14. 　前記発光装置は、有機エレクトロルミネッセンス素子である
    　請求項７～１３のいずれか１項に記載の発光装置。
  15. 　複数の凸部及び複数の凹部を有する光拡散層を備え、
    　前記光拡散層に入射する光の中心発光波長をλ、前記光拡散層が光の出射側において接する層の屈折率をｎとしたとき、前記光拡散層における前記複数の凸部の各々の高さの分布を数値化したデータをフーリエ変換することにより得られる空間周波数成分は、０．０６８／（λ×ｎ）以上且つ２．８／（λ×ｎ）以下の空間周波数においてピークを有する
    　光学シート。
  16. 　複数の凸部及び複数の凹部を有する光拡散層を備え、
    　前記光拡散層に入射する光の中心発光波長をλ、前記光拡散層が光の出射側において接する層の屈折率をｎとしたとき、前記光拡散層における前記複数の凸部の各々の高さの分布を数値化したデータをフーリエ変換することにより得られる空間周波数成分は、０．０６８／（λ×ｎ）以上且つ２．８／（λ×ｎ）以下の空間周波数においてピークを有する
    　発光装置。
  17. 　請求項１～６、１５のいずれか１項に記載の光学シートの製造方法であって、
    　少なくとも２種類の微小領域が第１の配置パターンで配置されることにより形成された第１の単位構造体と、前記少なくとも２種類の微小領域が前記第１の配置パターンとは異なる第２の配置パターンで配置されることにより形成された第２の単位構造体とをそれぞれ複数配置することにより光拡散層を形成するステップを含む
    　光学シートの製造方法。
  18. 　請求項７～１４、１６のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法であって、
    　透明基板上に凹凸形状を形成するステップと、
    　前記透明基板の屈折率とは異なる屈折率の材料で前記凹凸形状を埋め込むことにより光拡散層を形成するステップと、を含む
    　発光装置の製造方法。
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