WO2015115045A1 - 発光装置および光取り出しシート - Google Patents

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WO2015115045A1
WO2015115045A1 PCT/JP2015/000176 JP2015000176W WO2015115045A1 WO 2015115045 A1 WO2015115045 A1 WO 2015115045A1 JP 2015000176 W JP2015000176 W JP 2015000176W WO 2015115045 A1 WO2015115045 A1 WO 2015115045A1
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WO
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light
intensity
concavo
emitting device
light emitting
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PCT/JP2015/000176
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English (en)
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安寿 稲田
享 橋谷
平澤　拓
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/18—Diffraction gratings
    • G02B5/1866—Transmission gratings characterised by their structure, e.g. step profile, contours of substrate or grooves, pitch variations, materials
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/80—Constructional details
    • H10K59/875—Arrangements for extracting light from the devices
    • H10K59/879—Arrangements for extracting light from the devices comprising refractive means, e.g. lenses

Definitions

  • the present invention relates to a light emitting device, and more particularly to a transparent light emitting panel.
  • the transparent light emitting panel can visually recognize an object on the other side of the panel while emitting light, it can be used for advertising purposes such as digital signage in addition to lighting purposes.
  • organic EL element an organic electroluminescence element
  • the organic EL element has a configuration in which a light emitting layer made of an organic material is sandwiched between two electrodes. By applying a voltage between the electrodes, light can be generated from the light emitting layer.
  • a transparent light-emitting panel can be realized by configuring the two electrodes with a material having optical transparency.
  • the light extraction efficiency of such an organic EL element is generally about 20 to 30%, and light that cannot be used accounts for 70 to 80% of the total light emission amount.
  • the main reason why the light extraction efficiency is lowered in this way is that the material forming the light generating portion and the peripheral portion thereof have characteristics such as high refractive index and light absorption. Due to total reflection of light at the interface having different refractive indexes and absorption of light by the material, much light cannot be extracted to the outside where light emission is observed.
  • Patent Document 1 discloses an organic EL element provided with a diffraction grating in order to suppress total reflection of light that occurs at the interface between two different layers.
  • Patent Document 1 When a conventional diffraction grating as disclosed in Patent Document 1 is used as a light extraction structure, light from the light-emitting layer diffuses, so transparency (visibility when viewing an object through a panel) ) Is lost and a transparent light-emitting panel cannot be realized. On the other hand, when the light extraction structure is not provided, there is a problem that the light use efficiency is low.
  • a light-emitting device includes a first transparent electrode layer, a second transparent electrode layer, and light emission sandwiched between the first and second transparent electrode layers. And a diffraction element disposed on an optical path of light generated from the light emitting layer and transmitted through the first transparent electrode layer, wherein the ratio of the intensity of the 0th order light to the intensity of the total transmitted light is other than the 0th order And a diffraction element that diffracts the light so as to be higher than the ratio of the intensity of the diffracted light of the order.
  • a light-emitting device includes a transparent substrate, a light source that causes light to enter the transparent substrate, and a transparent substrate that is formed on one surface of the transparent substrate and is emitted from the light source. Diffracting the light so that the ratio of the intensity of the 0th order light to the intensity of the total transmitted light is higher than the ratio of the intensity of the diffracted light of orders other than the 0th order.
  • a diffraction element Diffracting the light so that the ratio of the intensity of the 0th order light to the intensity of the total transmitted light is higher than the ratio of the intensity of the diffracted light of orders other than the 0th order.
  • a transparent light-emitting panel with high light use efficiency can be realized by using a diffraction element different from the conventional one.
  • FIG. 3 is a partial cross-sectional view schematically showing the structure of the light emitting device in the first embodiment.
  • 3 is a plan view showing a part of the concavo-convex structure of the diffraction element 16. It is a figure for demonstrating the diffraction phenomenon of the light by a diffraction grating. It is a figure which shows typically propagation of the light which passes a flat interface. It is a figure which shows the dependence of the intensity ratio of the 0th-order light with respect to the height of an unevenness
  • FIG. 6 is a partial cross-sectional view schematically showing a structure of a light emitting device in Modification 1.
  • FIG. It is a graph which shows the dependence of the ratio of the 0th-order light intensity with respect to the height of the unevenness
  • FIG. 6 shows the calculation conditions of the calculation shown in FIG.
  • modification 1 it is a graph which shows the result of having calculated the light extraction efficiency by changing the height of the unevenness of a diffraction element. It is a figure which shows the uneven structure in which the several recessed part and the several convex part in the modification 2 were arranged two-dimensionally with the random pattern. It is a figure which shows the spreading
  • FIG. 23A It is a graph which shows the result of having performed the calculation similar to FIG. 23A, when the diffraction element 16 is provided between the transparent substrate 14 and the transparent electrode layer 11.
  • FIG. 23A It is a figure which shows the example of the low frequency removal structure which made the planar shape of several recessed part and several convex part the hexagon.
  • FIG. It is a figure which shows the 1st example of the manufacturing method of a transparent light emission panel.
  • FIG. 23A shows the experimental result which observed the character through the panel about the several diffused layer from which a structure differs.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a light emitting device in a second embodiment. It is a figure which shows an example of the structure which provided the diffraction element 16 in the transparent substrate 14 directly. It is a figure which shows an example of the light emission panel using a light-guide plate. It is a figure which shows the light emission panel using the light extraction structure which provided the diffraction grating partially so that a flat part might remain on the surface of a board
  • FIG. 31 is a diagram showing an example of a light-emitting panel using a light guide plate.
  • the light-emitting panel includes a transparent substrate 14, a light extraction structure 15 including a diffraction grating formed on the surface of the transparent substrate 14, and light from the end surface (the left side surface in the drawing) of the transparent substrate 14 to the inside of the transparent substrate 14. And a light source 17 to be incident.
  • the light emitted from the light source 17 propagates through the substrate 14 while repeating total reflection on the surface of the substrate 14, and a part of the light is extracted outside the substrate 14 by the light extraction structure 15. Thereby, the surface light-emitting device which the whole surface shines substantially uniformly is realizable.
  • the transparent panel using organic EL since organic EL is self-luminous, it can emit light uniformly.
  • the light extraction efficiency of the organic EL element is generally about 20 to 30%, and the light utilization efficiency is not high.
  • the reason why the light extraction efficiency is lowered in this way is that the material forming the light generating portion and the peripheral portion thereof have characteristics such as high refractive index property and light absorption property.
  • the light generated from the light emitting layer 12 sandwiched between the two electrodes 11 and 13 is totally reflected at the interface 20 between the two layers having different refractive indexes, or the light is absorbed by the material.
  • the light cannot pass through the transparent substrate 14 and effectively propagate to the outside.
  • the organic EL element light that cannot be used accounts for 70 to 80% of the total light emission amount.
  • the present inventors have found that the above problem can be solved by using a special diffraction element that has not been used in the past as a light extraction structure. Embodiments of the present invention will be described below.
  • a light emitting device includes a first transparent electrode layer, a second transparent electrode layer, a light emitting layer sandwiched between the first and second transparent electrode layers, and the light emission.
  • a diffraction element arranged on the optical path of the light generated from the layer and transmitted through the first transparent electrode layer, wherein the ratio of the intensity of the zero-order light to the intensity of the total transmitted light And a diffraction element that diffracts the light so as to be higher than the intensity ratio.
  • the diffractive element has a concavo-convex structure in which a plurality of concave portions and a plurality of convex portions are two-dimensionally arranged, and an average wavelength of light generated from the light emitting layer is ⁇ ,
  • ⁇ n the difference between the refractive index of the material constituting the concave portion and the refractive index of the material constituting the plurality of convex portions
  • h the height of the concavo-convex structure
  • the height h of the concavo-convex structure is a value within the range of 50 nm / ⁇ n to ⁇ / (4 ⁇ n), or a value within the range of 3 ⁇ / (4 ⁇ n) to 5 ⁇ / (4 ⁇ n). Is set.
  • the height h of the concavo-convex structure is set to a value in the range of 50 nm / ⁇ n to 138 nm / ⁇ n.
  • the height h of the concavo-convex structure is set to a value within a range of 400 nm / ⁇ n to 700 nm / ⁇ n.
  • the diffractive element has a concavo-convex structure in which a plurality of concave portions and a plurality of convex portions are two-dimensionally arranged in a periodic pattern.
  • the diffractive element has a concavo-convex structure in which a plurality of concave portions and a plurality of convex portions are two-dimensionally arranged in a pattern having randomness.
  • the diffraction element is configured such that, when light is incident at an incident angle of 0 °, the ratio of the intensity of the zero-order light to the intensity of the total transmitted light is 50% or more. .
  • the diffraction element is configured such that, when light is incident at an incident angle of 0 °, the ratio of the intensity of the zero-order light to the intensity of the total transmitted light is 70% or more. .
  • the diffraction element further includes a transparent substrate having a first surface in contact with the first transparent electrode layer and a second surface opposite to the first surface. It is formed on the second surface of the transparent substrate.
  • a transparent substrate is further provided, and the diffraction element is provided between the transparent substrate and the first transparent electrode layer.
  • the diffractive element has a first layer in contact with the first transparent electrode layer, a second layer in contact with the transparent substrate, having a lower refractive index than the first layer.
  • the concavo-convex structure is formed at the interface between the first layer and the second layer.
  • a light-emitting device is formed on a transparent substrate, a light source that causes light to enter the transparent substrate, and one surface of the transparent substrate, and is emitted from the light source.
  • a diffraction element that diffracts light transmitted through the transparent substrate, wherein the ratio of the intensity of zero-order light to the intensity of all transmitted light is higher than the ratio of the intensity of diffracted light of orders other than the zeroth order.
  • a diffraction element for diffracting the light is formed on a transparent substrate, a light source that causes light to enter the transparent substrate, and one surface of the transparent substrate, and is emitted from the light source.
  • the diffraction element has a concavo-convex structure in which a plurality of concave portions and a plurality of convex portions are two-dimensionally arranged, and an average wavelength of light generated from the light emitting layer is ⁇ ,
  • ⁇ n the difference between the refractive index of the material constituting the concave portion and the refractive index of the material constituting the plurality of convex portions
  • h the height of the concavo-convex structure
  • the height h of the concavo-convex structure is a value within a range of 50 nm / ⁇ n to ⁇ / (4 ⁇ n), or a value within a range of 3 ⁇ / (4 ⁇ n) to 5 ⁇ / (4 ⁇ n). Is set.
  • the height h of the concavo-convex structure is set to a value in the range of 50 nm / ⁇ n to 138 nm / ⁇ n.
  • the height h of the concavo-convex structure is set to a value within a range of 400 nm / ⁇ n to 700 nm / ⁇ n.
  • the diffractive element has a concavo-convex structure in which a plurality of concave portions and a plurality of convex portions are two-dimensionally arranged in a pattern having randomness.
  • a light extraction sheet is a transparent substrate and a diffractive element formed on the transparent substrate, wherein the ratio of the intensity of the zero-order light to the intensity of the total transmitted light is the zero-order. And a diffraction element that diffracts incident light so as to be higher than the ratio of the intensity of diffracted light of orders other than.
  • the light emitting device in this embodiment is a transparent light emitting panel using organic EL.
  • FIG. 1 is a partial cross-sectional view schematically showing a configuration of a light emitting device in the present embodiment.
  • the light emitting device includes a first transparent electrode layer 11, a second transparent electrode layer 13, a light emitting layer 12 sandwiched between them, a transparent substrate 14 that supports the transparent electrode layers 11, 13 and the light emitting layer 12, A diffractive element (diffraction grating) 16 formed on the surface of the transparent substrate 14 (surface opposite to the surface in contact with the first transparent electrode layer 11) is provided.
  • the diffraction element 16 has a concavo-convex structure in which a plurality of concave portions and a plurality of convex portions are two-dimensionally arranged.
  • FIG. 2 is a plan view showing a part of the concavo-convex structure of the diffraction element 16.
  • black portions indicate convex portions and white portions indicate concave portions.
  • the diffraction element 16 has a periodic structure in which convex portions and concave portions are alternately arranged in each of the horizontal direction and the vertical direction.
  • the diffraction element 16 in the present embodiment is designed such that the ratio of the intensity of the 0th-order light to the intensity of the total transmitted light is higher than the ratio of the intensity of the diffracted light of other orders.
  • the height of the concavo-convex structure is usually suppressed so that the generation of light by diffraction is enhanced, so that the generation of zero-order light is suppressed and a relatively large amount of non-zero-order diffracted light is generated.
  • the height difference of the flat part of the part is designed.
  • the diffractive element according to the present embodiment has a concavo-convex structure height adjusted so as to extract a relatively large amount of zero-order light, thereby realizing a transparent light-emitting panel with high light utilization efficiency. Can do.
  • this principle will be described in detail.
  • the light When light enters the diffraction grating, the light is bent by the diffraction phenomenon.
  • the diffractive structure having a period p at the interface between a medium having a refractive index n in and a medium having a refractive index n out , light having a wavelength ⁇ from the medium having a refractive index n in is incident on the incident angle ⁇ in.
  • the emission angle ⁇ out of the light of the mth diffraction order is determined by the following equation (1).
  • Equation (3) When equation (3) holds, ⁇ out in equation (2) has no solution, so light is totally reflected without being transmitted.
  • ⁇ out in equation (1) may have a solution even when the condition of equation (3) is satisfied. That is, the traveling direction of light changes due to diffraction, and light is transmitted without being totally reflected.
  • the emission angle of the 0th order light is determined according to Snell's law as shown in equation (2). That is, the light propagates at exactly the same angle as the light passing through the flat interface shown in FIG. Therefore, if any zero-order light remains after passing through the diffraction grating, there will be a component of light traveling at the same angle as when a flat interface is provided. As with viewing, transparency as a panel (visibility when looking through a panel) can be secured.
  • the intensity of the 0th-order light transmitted through the diffraction grating is determined by the phase difference that the diffraction grating gives to the incident light.
  • a theory for predicting the diffracted light intensity of the diffraction grating there is a scalar diffraction theory.
  • the scalar diffraction theory is valid when the period of the diffraction grating is sufficiently large with respect to the wavelength of light.
  • the 0th-order light intensity I 0 when the cross-sectional shape of the convex and concave portions of the diffraction grating is rectangular is given by the following equation (4).
  • ⁇ n is the difference in refractive index between the two types of medium forming the periodic concavo-convex structure of the diffraction grating
  • h is the height of the concavo-convex structure
  • ⁇ is the wavelength of light.
  • FIG. 5 shows the result of calculating the intensity of the 0th-order light when incident on.
  • the horizontal axis represents the height h of the concavo-convex structure
  • the vertical axis represents the ratio of the intensity of the 0th-order light to the intensity of all transmitted light.
  • the present inventors performed the calculation using the RCWA (Rigorous Coupled-Wave Analysis) method that can calculate the diffraction phenomenon of the periodic structure with relatively high accuracy.
  • the calculation was performed using DiffractMOD of CYBERNET. In this calculation, as shown in FIG.
  • the refractive index of the medium on the incident side of the diffraction grating is 1.5
  • the refractive index of the medium on the transmission side is 1.0
  • the period p of the diffraction grating is 1 ⁇ m.
  • the present inventors calculated the 0th-order light intensity by changing the incident angle to the panel in various ways. Since the phase difference of light generated by the diffraction grating varies depending on the incident angle of light, the intensity of the emitted 0th-order light changes according to the incident angle of light.
  • the optical path length is 1 / cos ⁇ times (greater than 1) in the case of normal incidence, so that it is oblique as compared to light incident from the front.
  • the phase difference is greater for light incident on. Therefore, the intensity ratio of the 0th-order light generated when light is incident obliquely changes compared to the case where the light is incident from the front.
  • FIG. 7 is a diagram showing the results of this calculation.
  • the horizontal axis represents the incident angle of light
  • the vertical axis represents the height of the concavo-convex structure of the diffraction grating
  • the results are displayed such that the lower the intensity ratio of the 0th-order light, the blacker the higher the whiteness.
  • the calculation conditions were as follows: an uneven structure with a period of 1 ⁇ m was formed on the surface of a panel with a refractive index of 1.5, and the refractive index of the external medium was 1.0. As shown in the result of FIG.
  • the 0th-order light intensity generated by the light incident from the front is almost zero.
  • the ratio of the 0th-order light intensity is high.
  • the former corresponds to the first peak P1 in FIG. 5, and the latter corresponds to the second peak P2 in FIG.
  • the ratio of the 0th-order light intensity is increased to some extent over the range of incident angles of about 0 ° to 60 °.
  • the height h of the concavo-convex structure may be set to a height corresponding to the vicinity of the first or second peak.
  • FIG. 9 is a diagram showing a simulation result on the relationship between the intensity of 0th-order light and visibility.
  • the graph in FIG. 9 shows the result of calculating the relationship between the intensity ratio of the 0th-order light and the contrast when a black and white image is observed.
  • the contrast was calculated according to the character contrast standard in JIS X8341-3: 2010. This standard is about the visibility of characters related to web accessibility, but we considered that the same visibility can be evaluated when looking at characters and objects through transparent panels, and analyzed based on this. .
  • the contrast was calculated by calculating the ratio between the luminance of the white part and the luminance of the black part. The contrast tends to decrease as the zero-order light intensity decreases and the diffusion efficiency increases. According to FIG.
  • the 0th-order light intensity ratio needs to be 70% or 50%, respectively. Therefore, the ratio of the 0th-order light intensity to the total transmitted light intensity when light passes from the front direction is preferably 50% or more, and more preferably 70% or more.
  • the ratio of the 0th-order light intensity is 50% or more when the height is 275 nm or less or in the range of 800 nm to 1400 nm.
  • the ratio of the 0th-order light intensity is 70% or more when the height is 200 nm or less or in the range of 900 nm to 1300 nm. Therefore, under the above calculation conditions, the contrast can be sufficiently increased by setting the height within these ranges.
  • the present inventors examined the dependence of the light extraction efficiency on the height of the concavo-convex structure. The results are shown in FIG. In the transparent light emitting panel using organic EL, as described above, it is important to increase the light use efficiency. Therefore, the present inventors have obtained the condition of the height of the unevenness for increasing the light extraction efficiency by calculation.
  • the light extraction efficiency was calculated by combining the ray tracing method and the RCWA method.
  • the reflected light and transmitted light of the light incident on the diffraction grating are calculated by the RCWA method, and the result is taken into the ray tracing method, so that the light propagating through multiple reflections in the organic EL as shown in FIG. 11 is also taken into consideration.
  • the light extraction efficiency was calculated.
  • the period of the diffraction grating is 1 ⁇ m
  • the cross-sectional shape is rectangular
  • the refractive index of the diffraction grating 16 and the transparent substrate 14 is 1.5
  • the refractive indexes of the transparent electrodes 11 and 13 and the light emitting layer 12 are 1.8. did.
  • the height h of the concavo-convex structure is 100 nm or more. Therefore, under this condition, the height h is preferably set to 100 nm or more.
  • the height h is preferably set to a range of 100 nm to 275 nm or 800 nm to 1400 nm, and a range of 100 nm to 200 nm or 900 nm to 1300 nm. More preferably, it is set to.
  • the phase difference of light is proportional to the product of height h and refractive index difference ⁇ n. Therefore, the preferable range of the height h changes in inverse proportion to the refractive index difference ⁇ n. That is, the height h is preferably set in the range of 50 nm / ⁇ n to 138 nm / ⁇ n or 400 nm / ⁇ n to 700 nm / ⁇ n, and in the range of 50 nm / ⁇ n to 100 nm / ⁇ n or 450 nm / ⁇ n to 650 nm / ⁇ n. More preferably, it is set.
  • the diffraction element 16 having the height h set in an appropriate range by using the diffraction element 16 having the height h set in an appropriate range, a transparent light-emitting panel that has high light extraction efficiency and emits light uniformly can be realized.
  • the height h of the concavo-convex structure is not limited to the above range, and may be set so that the ratio of the intensity of the 0th order light is higher than the ratio of the intensity of the diffracted light of the order other than the 0th order.
  • a range satisfying I 0 ⁇ 0.5 that is, 50 nm / ⁇ n to ⁇ / (4 ⁇ n), 3 ⁇ / (4 ⁇ n) to 5 ⁇ / (4 ⁇ n), 7 ⁇ / (4 ⁇ n) to 9 ⁇ / ( H may be set to a value within a range such as 4 ⁇ n).
  • the average wavelength of the light is set to ⁇ so that any one of the above conditions is satisfied. What is necessary is just to set the height h.
  • the “average wavelength” means a wavelength in the emission spectrum where the sum of the intensities of light having a wavelength longer than that wavelength is equal to the sum of the intensities of light having a wavelength shorter than that wavelength.
  • One of the transparent electrode layers 11, 13 is an electrode (anode) for injecting holes into the light emitting layer 12, and the other is an electrode (cathode) for injecting electrons into the light emitting layer 12.
  • the transparent electrode layers 11 and 13 can be made of a material such as a metal, an alloy, an electrically conductive compound, or a mixture thereof having a relatively high work function.
  • the transparent electrode layers 11 and 13 are doped with, for example, ITO, tin oxide, zinc oxide, IZO (registered trademark), an inorganic compound such as copper iodide, a conductive polymer such as PEDOT or polyaniline, or an arbitrary acceptor. Examples thereof include conductive light transmissive materials such as conductive polymers and carbon nanotubes.
  • the transparent electrode layers 11 and 13 can be formed as a thin film by a sputtering method, a vacuum deposition method, a coating method, or the like.
  • the sheet resistance of the transparent electrode layers 11 and 13 is set to, for example, several hundred ⁇ / ⁇ or less, and in an example, can be set to 100 ⁇ / ⁇ or less.
  • the film thickness of the transparent electrode layers 11 and 13 is, for example, 500 nm or less, and can be set in the range of 10-200 nm in an example. As the transparent electrode layers 11 and 13 are made thinner, the light transmittance is improved. However, since the sheet resistance increases in inverse proportion to the film thickness, the sheet resistance increases.
  • auxiliary wiring such as metal may be formed on the transparent electrode layers 11 and 13.
  • a material having excellent conductivity can be used.
  • Ag, Cu, Au, Al, Rh, Ru, Ni, Mo, Cr, Pd and alloys thereof MoAlMo, AlMo, AgPdCu, etc.
  • an insulation process may be performed to prevent current from flowing through the grid portion so that the metal grid does not function as a light shielding material.
  • a metal having a high reflectance may be used for the grid.
  • the light emitting layer 12 is formed of a material that generates light by recombination of electrons and holes injected from the transparent electrode layer 11 and the transparent electrode layer 13.
  • the light emitting layer 12 can be formed of, for example, any known light emitting material such as a low molecular or high molecular light emitting material or a metal complex.
  • an electron transport layer and a hole transport layer may be provided on both sides of the light emitting layer 12.
  • the electron transport layer is disposed on the cathode side, and the hole transport layer is disposed on the anode side.
  • the electron transport layer can be appropriately selected from the group of compounds having electron transport properties.
  • a metal complex such as Alq3 known as an electron transporting material a compound having a heterocycle such as a phenanthroline derivative, a pyridine derivative, a tetrazine derivative, or an oxadiazole derivative can be given.
  • a compound having a heterocycle such as a phenanthroline derivative, a pyridine derivative, a tetrazine derivative, or an oxadiazole derivative
  • 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, or a triarylamine compound typically represented by TNB, an amine containing a carbazole group Compounds, amine compounds containing fluorene derivatives, etc.
  • TNB 4,4′-bis [N- (naphthyl) -N-phenyl-amino] biphen
  • the present invention is not limited to these materials, and any generally known hole transporting material may be used.
  • other layers such as an electron transport layer and a hole transport layer can be provided between the transparent electrode layer 13 and the transparent electrode layer 11.
  • the entire layer between the transparent electrode layer 13 and the transparent electrode layer 11 may be collectively referred to as an “organic EL layer”.
  • the structure of the organic EL layer is not limited to the above example, and various structures can be employed.
  • a laminated structure of the hole transport layer and the light emitting layer 12 or a laminated structure of the light emitting layer 12 and the electron transport layer may be adopted.
  • a hole injection layer may be interposed between the anode and the hole transport layer, or an electron injection layer may be interposed between the cathode and the electron transport layer.
  • the light emitting layer 12 is not limited to a single layer structure, and may have a multilayer structure. For example, when the desired emission color is white, the light emitting layer 12 may be doped with three types of dopant dyes of red, green, and blue.
  • a laminated structure of a blue hole transporting light emitting layer, a green electron transporting light emitting layer and a red electron transporting light emitting layer may be adopted, or a blue electron transporting light emitting layer, a green electron transporting light emitting layer and a red color may be adopted.
  • a laminated structure with an electron transporting light emitting layer may be adopted.
  • a layer composed of elements that emit light when a voltage is applied between an anode and a cathode is used as one light-emitting unit, and a plurality of light-emitting units are stacked via an intermediate layer having optical transparency and conductivity (electricity).
  • a multi-unit structure connected in series may be employed.
  • the transparent substrate 14 is a member for supporting the transparent electrode layer 11, the light emitting layer 12, and the transparent electrode layer 13.
  • a transparent material such as glass or resin can be used.
  • the refractive index of the transparent substrate 14 is, for example, about 1.45 to 1.65. However, a high refractive index substrate with a refractive index of 1.65 or more may be used, or a low refractive index lower than 1.45. A refractive index substrate may be used.
  • the diffraction element 16 is a diffraction grating formed on the surface of the transparent substrate 14.
  • the material of the diffraction element 16 may be a transparent material such as glass or resin having a refractive index comparable to that of the transparent substrate 14, for example.
  • the diffraction element 16 may be formed by processing the surface of the transparent substrate 14.
  • the diffraction element 16 in the present embodiment is not limited to the surface of the transparent substrate 14, but may be disposed on the optical path of the light generated from the light emitting layer 12 and transmitted through the first transparent electrode layer 11. For example, it may be provided between the first transparent electrode layer 11 and the transparent substrate 14.
  • a light emitting device will be described.
  • FIG. 12 is a partial cross-sectional view schematically showing the structure of this modification.
  • the diffraction element 16 is provided inside the organic EL element.
  • the substrate surface is flat, so that it can be wiped even when it is soiled.
  • the diffraction element 16 includes a first layer (low refractive index layer) 16a having a relatively low refractive index and a second layer (high refractive index layer) 16b having a relatively high refractive index. It has a laminated structure.
  • the shape of the interface between the low refractive index layer 16a and the high refractive index layer 16b is an uneven shape.
  • the planar pattern of the concavo-convex structure may be the same as that shown in FIG. 2 or may be a different pattern as will be described later.
  • the refractive index of the high refractive index layer 16b can be set to, for example, 1.73 or more.
  • materials used for the high refractive index layer 16b for example, ITO (indium tin oxide), TiO 2 (titanium oxide), SiN (silicon nitride), Ta 2 O 5 (tantalum pentoxide), ZrO 2 (zirconia), etc.
  • An inorganic material having a high refractive index or a high refractive index resin can be used.
  • the transparent substrate 14 glass or resin is generally used, and the refractive index thereof is about 1.5 to 1.65. Therefore, as a material used for the low refractive index layer 16a, for example, an inorganic material such as glass or SiO 2 (quartz), a resin, or the like can be used.
  • an inorganic material such as glass or SiO 2 (quartz), a resin, or the like can be used.
  • a low refractive index layer 16a having a concavo-convex surface is formed on a transparent substrate 14, a concavo-convex structure is embedded with a high refractive index material thereon, and a transparent electrode is formed thereon.
  • the layer 11, the light emitting layer 12, and the transparent electrode layer 13 are formed on the substrate, the light emitting layer 12, the transparent electrode layer 11, and the high refractive index layer 16 b having a concavo-convex shape on the surface are formed, and the concavo-convex shape is formed with a low refractive index material thereon.
  • the internal light extraction layer 16 can be formed by a relatively low cost method such as coating, nanoimprinting, or spin coating. it can.
  • FIG. 13 is a graph showing the result of calculating the dependence of the ratio of the 0th-order light intensity on the height of the unevenness in this configuration example.
  • this calculation as shown in FIG. 14, there is a diffraction grating at the interface between a medium having a refractive index of 1.8 (high refractive index layer 16b) and a medium having a refractive index of 1.5 (low refractive index layer 16a).
  • the ratio of the intensity of the 0th-order light when light having a wavelength of 500 nm was perpendicularly incident on the diffraction grating was calculated.
  • the result calculated based on Expression 4 is shown by a dotted line in FIG.
  • FIG. 15 is a graph showing the result of calculating the light extraction efficiency by changing the height of the unevenness of the diffraction element.
  • the refractive index of the transparent substrate 14 and the low refractive index layer 16a is 1.5
  • the refractive indexes of the high refractive index layer 16b, the transparent electrodes 11 and 13, and the light emitting layer 12 are 1.8. Even in this configuration example, it was confirmed that sufficiently high light extraction efficiency was obtained when the height was 100 nm or more.
  • ⁇ Modification 2 Random structure>
  • the diffraction angle depends on the wavelength. Therefore, the light extraction efficiency depends on the wavelength.
  • the diffraction element when viewed, it may appear colored depending on the angle, which impairs the design as a transparent panel. Therefore, as shown in FIG. 16, a concavo-convex structure in which a plurality of concave portions and a plurality of convex portions are two-dimensionally arranged in a random pattern can be employed. Such uneven structure can suppress uneven color.
  • FIG. 17 shows light when light having a wavelength of 633 nm is incident perpendicularly to the concavo-convex structure when the concavo-convex structure shown in FIG. 16 is present at the interface between the medium having a refractive index of 1.47 and the medium having a refractive index of 1.0. It is a figure which shows the spreading
  • a projection having a size w of 1 ⁇ m and a height of 520 nm in the arrangement direction (x direction and y direction in FIG. 16) of the minimum unit (unit block) of the projections and depressions was used. According to the result of FIG. 17, it can be seen that light is diffused and zero-order light (corresponding to the black point at the origin) is also present.
  • FIG. 18 shows the result of calculating the dependence of the light intensity in the x direction by integrating the diffusion pattern of FIG. 17 in the y direction. It can be seen that a sharp peak appears in the direction where the angle is 0 ° (front).
  • FIG. 19 is a diagram schematically showing a state of light diffusion when light is incident on such a random uneven structure (referred to as “random structure”). Even when a configuration in which concave portions and convex portions are randomly arranged as the diffraction element 16 is employed, the transparency of the panel can be ensured if zero-order light exists.
  • the reason why the zero-order light intensity can be controlled by the height even in the random structure is that the height of the unevenness is made constant in the wavelength order of the light. Thereby, a constant phase difference can be given to the incident light in the plane.
  • a certain phase difference is given in the plane, a specific 0th-order light intensity is determined. That is, also in such a random structure, the 0th-order light intensity can be controlled by the height of the concavo-convex structure as in the case of the periodic structure. Therefore, even in this modification, the preferable range of the height h of the concavo-convex structure remains unchanged.
  • the cross-sectional shape when the space of the concave and convex portions is virtually cut in a plane parallel to the interface is a square, but the cross-sectional shape is another shape such as a hexagon. May be.
  • the light extraction efficiency is increased by arranging structures having a regular hexagonal cross-sectional shape instead of a square. This is because the diagonal length of the square is ⁇ 2 times the length of the side, while the diagonal length of the regular hexagon is ⁇ 3 / 2 times the length of the side. This is because the orientation dependency is smaller when the structures having the cross-sectional shapes are arranged.
  • the planar shape of the plurality of concave portions and the plurality of convex portions may be hexagonal.
  • the plurality of concave portions and the plurality of convex portions may be two-dimensionally arranged in a random pattern, and it is not always necessary to arrange both of them completely at random.
  • the “pattern having randomness” means an arbitrary arrangement pattern that is not periodic. For example, not only a completely random pattern in which the same number of concave portions and convex portions are arranged at random, but also a pattern in which the same type of structure (concave portion or convex portion) is adjusted so that it does not continue a predetermined number of times in the arrangement direction is “random” It is included in the “pattern having sex”.
  • the plurality of concave portions and the plurality of convex portions are not necessarily the same number, and the number of both may be different.
  • Each of the plurality of concave portions and the plurality of convex portions typically has the same x-direction size and y-direction size, but is not limited to such a configuration, and these sizes may be biased.
  • random pattern may be omitted and referred to as “random pattern”.
  • FIG. 22A is a diagram showing an example of a diffractive element whose randomness is adjusted so that three or more of the same kind of structures do not continue in the arrangement direction.
  • FIG. 22B is a diagram showing the amplitude of the spatial frequency component by Fourier transforming the concavo-convex pattern shown in FIG. 22A.
  • “transforming a pattern by Fourier transform” means Fourier transform when the phase shift of light caused by the concave and convex portions is expressed as a two-dimensional function with respect to coordinates x and y on the surface of the diffraction element 16.
  • the Fourier transform of the pattern can be said to be a Fourier transform of the two-dimensional distribution of the height of the flat portion on the diffraction element 16.
  • the coordinates in the frequency space are represented by x and y, like the coordinates in the real space.
  • the center of FIG. 22B 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 spatial frequency of the pattern shown in FIG. 22A is suppressed in the low frequency component compared to the pattern shown in FIG. In particular, it can be seen that among the spatial frequency components, components smaller than 1 / (2w) are suppressed.
  • the distribution of the diffused light when the light is incident on the diffraction element 16 is the same as the result of the Fourier transform. This is because the Fraunhofer diffraction image of the light when the light is incident on the diffraction element 16 matches the result of Fourier transform of the phase difference given by the diffraction surface. Therefore, by adopting a random structure in which a low spatial frequency component is suppressed as in the structure shown in FIG. 22A, the light can be diffused around a direction different from the emission direction of the non-diffused light that is zero-order light. Thereby, the light incident on the diffraction element 16 at an angle exceeding the critical angle that causes total reflection can be efficiently extracted to the outside. For this reason, the light-extraction efficiency can be made higher in the structure from which the low-frequency component is removed as shown in FIG. 22A than in the random structure as shown in FIG.
  • the intensity of the 0th-order light can be controlled by the height (phase difference) as in the random structure shown in FIG. 16 and the periodic structure shown in FIG. Also in this modification, the preferable height range of the concavo-convex structure is the same as the above range.
  • FIG. 23A is a graph showing the result of calculating the light extraction efficiency by changing the height of the concavo-convex structure in various variations.
  • the cross-sectional shape was rectangular, and the size of the unit block was 2 ⁇ m.
  • Other calculation conditions are the same as those in the calculation shown in FIG. From the result shown in FIG. 23A, it can be seen that the light extraction efficiency is substantially constant when the height is 100 nm or more. Therefore, even in this modification, the light extraction efficiency can be sufficiently increased if the height h of the concavo-convex structure is set to 100 nm or more.
  • FIG. 23B is a graph showing the results of the same calculation as in FIG. 23A when the diffraction element 16 is provided between the transparent substrate 14 and the transparent electrode layer 11 as in the example shown in FIG.
  • the calculation conditions are the same as the calculation conditions in FIG. Also in this example, the light extraction efficiency can be sufficiently increased if the height h of the concavo-convex structure is set to 100 nm or more.
  • a structure in which the planar shapes of the plurality of concave portions and the plurality of convex portions are hexagons may be adopted.
  • the light extraction efficiency can be further increased.
  • 25 and 26 show an example of a manufacturing method of a bottom emission type transparent light emitting panel using an organic EL element formed on a substrate 14 and utilizing light emitted from the substrate 14 side.
  • FIG. 25 shows a method of forming the diffraction element 16 on the surface of the substrate 14.
  • the transparent electrode layer 11, the light emitting layer 12, and the transparent electrode layer 13 are formed in this order on the transparent substrate 14 by a known method such as vapor deposition or coating, and then FIG.
  • a diffractive element 16 having an uneven structure is formed on the surface of the transparent substrate 14.
  • a method for forming the diffractive element 16 for example, there is a method using a semiconductor process or cutting, or a method of transferring a mold made using a semiconductor process or cutting by a nanoimprint technique.
  • the diffraction element 16 When a concave / convex shape is formed by directly processing a material by using a semiconductor process or cutting, the diffraction element 16 is configured by a concave / convex shape processed on the transparent substrate 14.
  • the convex portions of the substrate 14 and the diffraction element 16 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.
  • the light extraction structure including the diffractive element 16 using the nanoimprint technology
  • a process of pressing a mold against a liquid resin is performed, and then a process of curing the resin is performed.
  • the concave and convex portions are formed by transferring the concave and convex portions of the mold to the liquid resin.
  • the resin has a remaining film portion to which the uneven portion of the mold is not transferred.
  • An uneven structure may be directly formed on the surface of the transparent substrate 14 by using a semiconductor process or cutting. In that case, after forming an uneven shape on the transparent substrate 14, the uneven shape may be embedded with a material having a refractive index different from the refractive index of the transparent substrate 14.
  • FIG. 26 shows a method of forming the diffraction element 16 between the transparent substrate 14 and the organic EL layer.
  • a low refractive index layer 16a having a concavo-convex structure is formed on a transparent substrate 14 by a method such as a semiconductor process, cutting, or nanoimprint.
  • the unevenness is embedded with the material constituting the high refractive index layer 16b.
  • the transparent electrode layer 11, the light emitting layer 12, and the transparent electrode layer 13 are formed by a method such as vapor deposition or coating. Thereby, the light emission panel which has the diffraction element 16 inside like the said modification 1 can be manufactured.
  • FIG. 27 shows an example of a method of manufacturing a top emission type transparent light emitting panel in which an organic EL element is formed on the substrate 14 and light is extracted from the opposite direction to the substrate 14.
  • the transparent electrode layer 13, the light emitting layer 12, and the transparent electrode layer 11 are formed on the transparent substrate 14 in this order.
  • the high refractive index layer 16 b having irregularities is formed on the transparent electrode layer 11 by any of the methods described above.
  • the unevenness is embedded with the material constituting the low refractive index layer 16a. Thereby, a top emission type transparent light emitting panel is completed.
  • the transparent substrate 14 is not an essential component.
  • the light reaching the transparent substrate 14 may be taken out from the surface of the transparent substrate 14 as it is to the outside of the light emitting device, or the surface of the transparent substrate 14 may be a microlens array or a layer made of a plurality of diffusing particles. You may take out light out of a light-emitting device using a light extraction film.
  • the method for manufacturing the light emitting device is not limited to the above method, and any method may be used.
  • FIG. 28 shows a result of an experiment in which a plurality of diffractive elements having different heights were manufactured and characters were actually observed through the panel.
  • the experiment was performed using a diffraction element having a low frequency removal structure as shown in FIG. 22A, a unit block size of 1.2 ⁇ m, and a height of 600 nm and 1000 nm, respectively.
  • the ratio of the intensity of each 0th order light was 2% and 50%.
  • an experiment was also conducted using two types of diffusion sheets having haze values of 50% and 90%, respectively.
  • FIG. 28 shows observation results in each configuration when the distance between the diffusion layer (diffraction element or diffusion sheet) and the object is about 1 cm and when the distance is about 5 cm.
  • the visibility of the characters is obtained regardless of the distance from the object to the diffraction element in the diffraction element having a height of 1000 nm where the ratio of the 0th-order light is relatively large.
  • the definition of the haze value is a ratio of transmitted light deviated by 2.5 ° or more from incident light in transmitted light.
  • the transparency of the panel can be obtained only by using a 0th-order light in which the angle of light does not change strictly using a diffraction element.
  • the light is separated by color because the diffraction angle of the light represented by Formula 1 differs depending on the wavelength of the light. For this reason, it becomes a problem when used as a transparent panel. If a diffractive element having randomness is used, it has a plurality of periodic components (spatial frequency components), so that it is understood that wavelength dependency is suppressed.
  • the present embodiment relates to a transparent light-emitting device that is realized by providing a diffraction element on a light guide plate.
  • FIG. 29 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the light emitting device in the present embodiment.
  • the light-emitting device includes a transparent substrate 14, a diffraction element 16 formed on the surface thereof, and a light source 17 that causes light to enter the inside of the transparent substrate 14 from the end face of the transparent substrate 14.
  • the diffraction element 16 is the same as any one of the diffraction elements 16 in the first embodiment. Also in this embodiment, as shown in FIG. 30, the diffraction element 16 may be directly provided on the transparent substrate 14.
  • the light emitted from the light source 17 and entering the transparent substrate 14 propagates so as to be guided while repeating total reflection.
  • the light When the light is totally reflected, the light hits the diffractive element 16, and the light is taken out while being diffracted little by little, so that it can be seen that surface light is emitted.
  • the height of the concavo-convex structure of the diffraction element 16 is adjusted so that the light extraction efficiency does not become too high. By reducing the height, the light extraction efficiency can be lowered.
  • the preferred height range for obtaining transparency is the same as in the first embodiment.
  • the height can be set to 138 nm / ⁇ n or less or 700 nm / ⁇ n or less.
  • the light-emitting device of the present disclosure can visually recognize an object on the other side of the panel while emitting light, it can be used for advertising purposes such as digital signage in addition to lighting purposes.

Abstract

　発光装置は、第１の透明電極層（１１）と、第２の透明電極層（１３）と、前記第１および第２の透明電極層（１１、１３）に挟まれた発光層（１２）と、前記発光層（１２）から生じ前記第１の透明電極層（１１）を透過した光の光路上に配置された回折素子（１６）であって、全透過光の強度に対する０次光の強度の割合が０次以外の次数の回折光の強度の割合よりも高くなるように前記光を回折させる回折素子（１６）と、を備える。

Description

発光装置および光取り出しシート
　本発明は、発光装置に関し、特に透明発光パネルに関する。
　透明発光パネルは、発光しながらパネルの向こう側にある物体を視認することができるため、照明用途の他、例えばデジタルサイネージなどの広告用途にも利用することができる。そのような透明発光パネルを実現する構成として、例えば有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、「有機ＥＬ素子」と称する。）を用いる方法がある。
　有機ＥＬ素子は、有機材料から構成される発光層を２つの電極で挟持した構成を有する。電極間に電圧を印加することにより、発光層から光を発生させることができる。２つの電極を共に光透過性を有する材料で構成することにより、透明な発光パネルを実現することができる。
　しかし、このような有機ＥＬ素子の光取り出し効率は、一般に２０～３０％程度であり、活用できない光が全発光量の７０～８０％を占める。光取り出し効率がこのように低くなる主な理由は、光が発生する部分およびその周辺部を構成する材料が、高屈折率性および光吸光性などの特性を有するためである。屈折率の異なる界面での光の全反射や材料による光の吸収が生じることにより、発光が観測される外界へ多くの光を取り出すことができない。
　このような課題に対して、光を回折によって拡散させる光取り出し構造を用いることによって光取り出し効率を高くする技術が知られている。例えば、特許文献１は、異なる２つの層の界面で生じる光の全反射を抑制するために回折格子を設けた有機ＥＬ素子を開示している。
特開平１１－２８３７５１号公報
　特許文献１に開示されているような従来の回折格子を光取り出し構造として用いた場合、発光層からの光が拡散してしまうため、透明性（パネルごしに物を見たときの視認性）が失われ、透明発光パネルを実現することができない。一方、光取り出し構造を設けない場合、光の利用効率が低いという課題がある。
　上記の課題を解決するため、本発明の一態様に係る発光装置は、第１の透明電極層と、第２の透明電極層と、前記第１および第２の透明電極層に挟まれた発光層と、前記発光層から生じ前記第１の透明電極層を透過した光の光路上に配置された回折素子であって、全透過光の強度に対する０次光の強度の割合が０次以外の次数の回折光の強度の割合よりも高くなるように前記光を回折させる回折素子と、を備える。
　本発明の他の態様に係る発光装置は、透明基板と、前記透明基板の内部に光を入射させる光源と、前記透明基板の１つの面上に形成され、前記光源から出射されて前記透明基板を透過した光を回折させる回折素子であって、全透過光の強度に対する０次光の強度の割合が０次以外の次数の回折光の強度の割合よりも高くなるように前記光を回折させる回折素子と、を備える。
　本発明の一態様に係る発光装置によれば、従来とは異なる回折素子を用いることにより、光の利用効率の高い透明発光パネルを実現することができる。
実施の形態１における発光装置の構造を模式的に示す部分断面図である。 回折素子１６の凹凸構造の一部を示す平面図である。 回折格子による光の回折現象を説明するための図である。 フラットな界面を通過する光の伝播を模式的に示す図である。 凹凸の高さに対する０次光の強度割合の依存性を示す図である。 図５に示す計算の計算条件を示す図である。 凹凸の高さおよび入射角度に対する０次光強度割合の依存性を示す図である。 図７に示す計算の計算条件を示す図である。 ０次光の強度と視認性との関係についてのシミュレーション結果を示す図である。 凹凸構造の高さに対する光取り出し効率の依存性を示す図である。 有機ＥＬ素子内を伝播する光の例を示す図である。 変形例１における発光装置の構造を模式的に示す部分断面図である。 変形例１における凹凸の高さに対する０次光強度の割合の依存性を示すグラフである。 図１３に示す計算の計算条件を示す図である。 変形例１において、回折素子の凹凸の高さを変えて光取り出し効率を計算した結果を示すグラフである。 変形例２における複数の凹部と複数の凸部とをランダムなパターンで２次元的に配列した凹凸構造を示す図である。 変形例２における凹凸構造に垂直に入射したときの光の拡散パターンを示す図である。 図１７の拡散パターンをｙ方向に積分することによってｘ方向に関する光強度の依存性を計算した結果を示す図である。 ランダムな凹凸構造に光を入射したときの光の拡散の様子を模式的に表した図である。 変形例２における凹凸の高さに対する０次光の強度割合の依存性を示すグラフである。 複数の凹部と複数の凸部の平面形状を六角形にした凹凸構造の例を示す図である。 配列方向に３個以上同種の構造が連続しないようにランダム性が調整された回折素子の一例を示す図である。 図２２Ａに示す凹凸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。 変形例３において凹凸構造の高さを様々に変えて光取り出し効率を計算した結果を示すグラフである。 回折素子１６が透明基板１４と透明電極層１１との間に設けられた場合において、図２３Ａと同様の計算を行った結果を示すグラフである。 複数の凹部と複数の凸部の平面形状を六角形にした低周波除去構造の例を示す図である。 透明発光パネルの製造方法の第１の例を示す図である。 透明発光パネルの製造方法の第２の例を示す図である。 透明発光パネルの製造方法の第３の例を示す図である。 構造の異なる複数の拡散層について、パネルごしに文字を観察した実験結果を示す図である。 実施の形態２における発光装置の構造を模式的に示す断面図である。 透明基板１４に回折素子１６を直接設けた構成の一例を示す図である。 導光板を用いた発光パネルの一例を示す図である。 基板の表面にフラットな部分が残るように回折格子を部分的に設けた光取り出し構造を用いた発光パネルを示す図である。 有機ＥＬ素子における界面での全反射を示す図である。 従来の回折格子による光取り出し構造を設けた有機ＥＬ素子を示す図である。 フラットな面を一部に残しておくことで、透明性を確保した有機ＥＬ素子を示す図である。
　具体的な実施形態を説明する前に、まず、本開示の基礎となった知見を説明する。
　透明発光パネルを実現する構成として、上述の有機ＥＬ素子を用いた構成の他、導光板を用いた構成が考えられる。
　図３１は、導光板を用いた発光パネルの一例を示す図である。この発光パネルは、透明基板１４と、透明基板１４の表面に形成された回折格子からなる光取り出し構造１５と、透明基板１４の端面（図の左側の側面）から透明基板１４の内部に光を入射させる光源１７とを備える。光源１７から出射した光は、基板１４の表面で全反射を繰り返しながら基板１４内を伝播するとともに、光取り出し構造１５によって一部の光が基板１４の外部に取り出される。これにより、面全体がほぼ均一に光る面発光装置を実現することができる。
　しかし、このような発光装置では、光取り出し構造１５によって光が拡散されるため、透明性が失われてしまう。透明性を確保するためには、図３２に示すように、基板１４の表面にフラットな部分が残るように回折格子を部分的に設けた光取り出し構造１５’を用いる構成が考えられる。このような構成にすれば、回折格子が設けられた部分でのみ光が拡散し、回折格子が設けられていない部分では光が拡散することなく透過するため、透明性が確保される。
　しかしながら、このような構成では、回折格子があるところと無いところとで明るさが異なるため、パネルの明るさにむらが生じてしまう。したがって、このような導光板では、均一に発光する透明発光パネルを実現することはできない。
　一方、有機ＥＬを用いた透明パネルでは、有機ＥＬが自発光であるため、均一に発光させることができる。しかしながら、上述のように、有機ＥＬ素子の光取り出し効率は、一般に２０～３０％程度であり、光の利用効率は高くない。光取り出し効率がこのように低くなる理由として、光が発生する部分およびその周辺部を構成する材料が、高屈折率性および光吸光性などの特性を有することが挙げられる。図３３に示すように、２つの電極１１、１３に挟まれた発光層１２から発生した光は、屈折率の異なる２つの層の界面２０で全反射したり、材料によって光が吸収されたりすることにより、透明基板１４を透過して外界へ有効に伝播することができない。その結果、有機ＥＬ素子では、活用できない光が全発光量の７０～８０％を占めることになる。
　このような全反射による光の閉じ込めによるロスを低減するために、様々な構成の光取り出し構造を設けることが検討されている。しかし、図３４に示すように、従来の回折格子による光取り出し構造１５を設けた場合、光がそのまま通りぬけずに拡散するため、パネルの透明性が失われてしまう。そこで、図３２に示す導光板と同様、フラットな面を一部に残しておくことで、透明性を確保する構成が考えられる（図３５）。しかし、このような構成では、光取り出し効率の改善効果が低下するだけでなく、回折格子があるところと無いところとで明るさが異なるために、パネルの明るさにむらが生じてしまう。
　本発明者らは、従来使用されることのなかった特殊な回折素子を光取り出し構造として用いることにより、上記の問題を解決することができることを見出した。以下、本発明の実施の形態を説明する。
　本発明の実施の形態の概要は以下の通りである。
　（１）本開示の一態様に係る発光装置は、第１の透明電極層と、第２の透明電極層と、前記第１および第２の透明電極層に挟まれた発光層と、前記発光層から生じ前記第１の透明電極層を透過した光の光路上に配置された回折素子であって、全透過光の強度に対する０次光の強度の割合が０次以外の次数の回折光の強度の割合よりも高くなるように前記光を回折させる回折素子と、を備える。
　（２）ある実施形態において、前記回折素子は、複数の凹部と複数の凸部とが２次元的に配列された凹凸構造を有し、前記発光層から生じる光の平均波長をλ、前記複数の凹部を構成する材料の屈折率と前記複数の凸部を構成する材料の屈折率との差をΔｎ、前記凹凸構造の高さをｈとするとき、　　　
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 が成立するように前記凹凸構造の高さｈが設定されている。
　（３）ある実施形態において、前記凹凸構造の高さｈは、５０ｎｍ／Δｎ～λ／（４Δｎ）の範囲内の値、または３λ／（４Δｎ）～５λ／（４Δｎ）の範囲内の値に設定されている。
　（４）ある実施形態において、前記凹凸構造の高さｈは、５０ｎｍ／Δｎ～１３８ｎｍ／Δｎの範囲内の値に設定されている。
　（５）ある実施形態において、前記凹凸構造の高さｈは、４００ｎｍ／Δｎ～７００ｎｍ／Δｎの範囲内の値に設定されている。
　（６）ある実施形態において、前記回折素子は、複数の凹部と複数の凸部とが周期的なパターンで２次元的に配列された凹凸構造を有している。
　（７）ある実施形態において、前記回折素子は、複数の凹部と複数の凸部とがランダム性を有するパターンで２次元的に配列された凹凸構造を有している。
　（８）ある実施形態において、前記複数の凹部および前記複数の凸部の各々に内接する楕円の短辺の長さの最小値をｗとするとき、前記凹凸構造における前記パターンの空間周波数成分のうち、１／（２ｗ）よりも小さい成分が、前記複数の凹部および前記複数の凸部をランダムに並べた場合と比較して抑制されている。
　（９）ある実施形態において、前記回折素子は、入射角０°で光が入射した場合に、全透過光の強度に対する０次光の強度の割合が５０％以上になるように構成されている。
　（１０）ある実施形態において、前記回折素子は、入射角０°で光が入射した場合に、全透過光の強度に対する０次光の強度の割合が７０％以上になるように構成されている。
　（１１）ある実施形態において、前記第１の透明電極層に接する第１の面と、前記第１の面の反対側の第２の面とを有する透明基板をさらに備え、前記回折素子は、前記透明基板の前記第２の面上に形成されている。
　（１２）ある実施形態において、透明基板をさらに備え、前記回折素子は、前記透明基板と前記第１の透明電極層との間に設けられている。
　（１３）ある実施形態において、前記回折素子は、前記第１の透明電極層に接する第１の層と、前記第１の層よりも低い屈折率を有し、前記透明基板に接する第２の層とが積層された構造を有し、前記第１の層と前記第２の層との界面に前記凹凸構造が形成されている。
　（１４）本開示の他の態様に係る発光装置は、透明基板と、前記透明基板の内部に光を入射させる光源と、前記透明基板の１つの面上に形成され、前記光源から出射されて前記透明基板を透過した光を回折させる回折素子であって、全透過光の強度に対する０次光の強度の割合が０次以外の次数の回折光の強度の割合よりも高くなるように前記光を回折させる回折素子と、を備える。
　（１５）ある実施形態において、前記回折素子は、複数の凹部と複数の凸部とが２次元的に配列された凹凸構造を有し、前記発光層から生じる光の平均波長をλ、前記複数の凹部を構成する材料の屈折率と前記複数の凸部を構成する材料の屈折率との差をΔｎ、前記凹凸構造の高さをｈとするとき、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 が成立するように前記凹凸構造の高さｈが設定されている。
　（１６）ある実施形態において、前記凹凸構造の高さｈは、５０ｎｍ／Δｎ～λ／（４Δｎ）の範囲内の値、または３λ／（４Δｎ）～５λ／（４Δｎ）の範囲内の値に設定されている。
　（１７）ある実施形態において、前記凹凸構造の高さｈは、５０ｎｍ／Δｎ～１３８ｎｍ／Δｎの範囲内の値に設定されている。
　（１８）ある実施形態において、前記凹凸構造の高さｈは、４００ｎｍ／Δｎ～７００ｎｍ／Δｎの範囲内の値に設定されている。
　（１９）ある実施形態において、前記回折素子は、複数の凹部と複数の凸部とがランダム性を有するパターンで２次元的に配列された凹凸構造を有している。
　（２０）本開示の他の態様に係る光取り出しシートは、透明基板と、前記透明基板上に形成された回折素子であって、全透過光の強度に対する０次光の強度の割合が０次以外の次数の回折光の強度の割合よりも高くなるように入射光を回折させる回折素子と、を備える。
　以下、本開示のより具体的な実施の形態を説明する。
　（実施の形態１）
　まず、第１の実施の形態による発光装置を説明する。本実施形態における発光装置は、有機ＥＬを用いた透明発光パネルである。
　図１は、本実施形態における発光装置の構成を模式的に示す部分断面図である。発光装置は、第１の透明電極層１１と、第２の透明電極層１３と、これらに挟まれた発光層１２と、透明電極層１１、１３および発光層１２を支持する透明基板１４と、透明基板１４の表面（第１の透明電極層１１と接する面の反対側の面）に形成された回折素子（回折格子）１６とを備えている。回折素子１６は、複数の凹部および複数の凸部が２次元的に配列された凹凸構造を有している。
　図２は、回折素子１６の凹凸構造の一部を示す平面図である。図２において、黒い部分が凸部、白い部分が凹部を示している。この回折素子１６は、横方向および縦方向の各々について、凸部と凹部とが交互に配列された周期構造を有している。
　本実施形態における回折素子１６は、従来の回折格子とは異なり、全透過光の強度に対する０次光の強度の割合が他の次数の回折光の強度の割合よりも高くなるように設計されている。従来の回折格子では、通常、回折による光の拡散効果を高くするため、０次光の発生を抑え、０次以外の回折光が相対的に多く生じるように凹凸構造の高さ（凹部と凸部の平坦部の高低差）が設計される。これに対して、本実施形態における回折素子は、０次光を相対的に多く取り出すように凹凸構造の高さが調整されており、これによって光の利用効率の高い透明発光パネルを実現することができる。以下、この原理を具体的に説明する。
　回折格子に光が入射したとき、光は回折現象により曲げられる。例えば、図３に示すように、屈折率ｎinの媒質と屈折率ｎoutの媒質との界面に周期ｐの回折構造があるとき、屈折率ｎinの媒質から波長λの光が入射角θｉｎで入射した場合、ｍ次の回折次数の光の出射角θｏｕｔは、次の式（１）によって決定される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　０次光（ｍ＝０）については、次の式（２）が成立する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　この式（２）はスネルの法則に他ならない。０次光が存在しない、即ち入射光が全反射する条件は、以下の式（３）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　式（３）が成立するとき、式（２）のθｏｕｔは解をもたないので、光は透過することなく全反射する。一方、－１次（ｍ＝－１）の回折光については、式（３）の条件を満たす場合でも式（１）におけるθｏｕｔが解をもつ場合がある。すなわち、回折により光の進行方向が変化し、全反射することなく光が透過することになる。
　一方、０次光の出射角度は、式（２）のとおりスネルの法則に従って決まる。即ち、図４に示すフラットな界面を通過する光と全く同じ角度で光は伝播する。よって、回折格子を通過した後に、０次光が少しでも残っていれば、フラットな界面を設けた場合と同じ角度で進行する光の成分が存在することになるので、フラットなパネルを通して物体を見た時と同様に、パネルとしての透明性（パネルごしにものを見た時の視認性）が確保できる。
　回折格子を透過する０次光の強度は、回折格子が入射光に与える位相差で決まる。回折格子の回折光強度を予測する理論として、スカラー回折理論がある。スカラー回折理論は、回折格子の周期が光の波長に対して十分大きい場合に成立する。スカラー回折理論によれば、回折格子の凸部および凹部の断面形状が矩形である場合の０次光強度Ｉ0は、以下の式（４）で与えられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 ここで、Δｎは回折格子の周期的な凹凸構造を形成する２種類の媒質の屈折率の差であり、ｈは凹凸構造の高さであり、λは光の波長である。
　式（４）を用いて、屈折率が１．５の媒質から屈折率が１．０の媒質の界面に回折格子がある場合に、視感度の高い波長である５５０ｎｍの光を回折格子に垂直に入射した場合の０次光の強度を計算した結果を図５に点線で示す。図５において、横軸は凹凸構造の高さｈを、縦軸は全透過光の強度に対する０次光の強度の割合を示している。なお、スカラー回折理論によれば、式（４）に示すように、０次光の回折強度は回折格子の周期に依存しない。
　式（４）から、０次光の回折強度がピークとなる高さｈは、１つ目のピークＰ１についてはｈ＝０、２つ目のピークＰ２についてはｈ＝λ／Δｎであり、一般化すれば、ｈ＝ｋλ／Δｎ（ｋは０以上の整数）である。
　一方、周期ｐが波長と同程度またはそれよりも小さい場合や、回折格子の凹凸構造の高さがある程度大きい場合には、スカラー回折理論は成り立たないことが知られている。そこで、本発明者らは、周期構造の回折現象を比較的精度よく計算することができるＲＣＷＡ（Ｒｉｇｏｒｏｕｓ　Ｃｏｕｐｌｅｄ－Ｗａｖｅ　Ａｎａｌｙｓｉｓ）法を用いて計算を行った。計算は、ＣＹＢＥＲＮＥＴ社のＤｉｆｆｒａｃｔＭＯＤを用いて行った。本計算では、図６に示すように、回折格子の入射側の媒質の屈折率を１．５、透過側の媒質の屈折率を１．０、回折格子の周期ｐを１μｍとし、回折格子に垂直に５５０ｎｍの波長の光が入射するものとして、回折格子の凹凸構造の高さ（厚さ）ｈを様々に変えて、出射する０次光の強度割合を計算した。図５における実線は、本計算の結果を示している。この結果によれば、高さに応じて０次光の強度が変化しており、その振る舞いはスカラー回折理論と定性的には一致している。高さｈが小さいほどスカラー回折理論の予測に近づくことが確認された。また、周期ｐを１μｍよりも大きくした場合、周期ｐが大きくなるに従って計算結果がスカラー回折理論の予測に近づいていくことも確認された。
　次に、本発明者らは、パネルへの入射角度を様々に変えて０次光強度を計算した。回折格子によって生じる光の位相差は光の入射角度によって異なるため、出射する０次光の強度は光の入射角度に応じて変化する。回折格子の法線方向に対して角度θの方向から光が入射した場合、光路長は垂直入射の場合の１／ｃｏｓθ倍（１より大きい）となるため、正面から入射する光に比べて斜めに入射する光の方が位相差が大きくなる。よって、光が斜めに入射する場合に生じる０次光の強度割合は、正面から入射する場合に比べて変化する。
　図７は、本計算の結果を示す図である。図７において、横軸は光の入射角度、縦軸は回折格子の凹凸構造の高さを表し、０次光の強度割合が低いほど黒く、高いほど白くなるように結果を表示している。この計算の条件は、図８に示すように、屈折率１．５のパネルの表面に周期１μｍの凹凸構造が形成されているものとし、外界の媒質の屈折率を１．０とした。図７の結果が示すように、凹凸の高さｈが５００ｎｍ近傍に設定されている場合、正面から入射する光（入射角０°）によって生じる０次光強度はほぼ０である。これに対して、高さｈが４００ｎｍ以下、あるいは高さｈが０．６～１．４μｍの範囲内では、０次光強度の割合が高くなっている。前者は、図５における１つ目のピークＰ１に対応し、後者は、図５における２つ目のピークＰ２に対応している。高さが４００ｎｍ以下の場合には、０°～６０°前後の入射角度の範囲にわたって０次光強度の割合がある程度大きくなっている。一方、高さが０．６～１．４μｍの場合には、０°～３０°前後の入射角の範囲にわたって０次光強度の割合がある程度大きくなっている。すなわち、これらの視野角の範囲内で透明性が得られる。なお、高さが１．５μｍよりも大きい３つ目のピーク付近においても透明性を得ることができるが、例えば半導体プロセスや切削等で加工することを考えると、高さが大きいものを作るのは一般に困難である。したがって、その場合には、凹凸構造の高さｈを、１つ目か２つ目のピーク付近に対応する高さに設定すればよい。
　上記の結果から、広い視野角領域で透明性を得たい場合には１つ目のピーク付近に対応する高さの凹凸構造を採用すればよく、狭い視野角領域で透明性を得られれば十分な場合には２つ目のピーク付近に対応する高さの凹凸構造も利用することができる。逆に、２つ目のピーク付近に対応する高さの凹凸構造を用いれば正面から見た時には透明性が得られ、斜めから見た時には透明性が得られないという特殊なパネルを実現することができる。
　図９は、０次光の強度と視認性との関係についてのシミュレーション結果を示す図である。図９におけるグラフは０次光の強度の割合と白黒の像を観察したときのコントラストとの関係を計算した結果を示している。コントラストは、ＪＩＳ　Ｘ８３４１－３：２０１０における文字コントラストの基準に従って計算した。この規格は、ウェブアクセシビリティに関する文字の視認性についてのものであるが、透明パネルごしに文字や物体を見た時にも同様の視認性の評価ができると考え、これに基づいて分析を行った。なお、コントラストは、白い部分の輝度と黒い部分の輝度との比を計算することにより算出した。０次光強度が減少し、拡散の効率が高くなるほどコントラストは低下する傾向にある。図９によれば、０次光の強度が１０％の場合は文字を識別するのが困難である。ＪＩＳ規格によれば、小さい文字の場合はコントラストが４．５以上で、大きな文字の場合はコントラストが３以上で十分な見やすさが得られるとされている。図９の結果から、コントラストを４．５あるいは３．０以上にするためには、０次光強度割合をそれぞれ７０％あるいは５０％にする必要がある。よって、正面方向から光が通過する場合の全透過光強度に対する０次光の強度の割合が５０％以上であることが好ましく、７０％以上であればより好ましい。
　図５に示す計算結果（実線）によれば、０次光強度の割合が５０％以上になるのは、高さが２７５ｎｍ以下または８００ｎｍ～１４００ｎｍの範囲にある場合である。０次光強度の割合が７０％以上になるのは、高さが２００ｎｍ以下または９００ｎｍ～１３００ｎｍの範囲にある場合である。したがって、上記の計算条件では、これらの範囲内の高さに設定すれば、コントラストを十分大きくすることができる。
　次に、本発明者らは、凹凸構造の高さに対する光取り出し効率の依存性を検討した。結果を図１０に示す。有機ＥＬを用いた透明発光パネルでは、上述のように、光の利用効率を高めることが重要である。そこで、本発明者らは、光取り出し効率を高くするための凹凸の高さの条件を計算によって求めた。光取り出し効率の計算は、光線追跡法とＲＣＷＡ法とを組み合わせて行った。回折格子に入射した光の反射光および透過光をＲＣＷＡ法で計算し、その結果を光線追跡法に取り込むことにより、図１１に示すように有機ＥＬ内を多重反射しながら伝播する光も考慮して、光取り出し効率を計算した。本計算において、回折格子の周期を１μｍ、断面形状を矩形とし、回折格子１６および透明基板１４の屈折率を１．５、透明電極１１、１３および発光層１２の屈折率を１．８として計算した。
　図１０に示す結果によれば、凹凸構造の高さｈが１００ｎｍ以上で光取り出し効率がほぼ一定となっていることが分かる。よって、この条件では、高さｈは１００ｎｍ以上に設定することが好ましい。
　この範囲と図５の計算結果から得られた好ましい範囲とを総合すると、高さｈは、１００ｎｍ～２７５ｎｍもしくは８００ｎｍ～１４００ｎｍの範囲に設定されることが好ましく、１００ｎｍ～２００ｎｍもしくは９００ｎｍ～１３００ｎｍの範囲に設定されることがより好ましい。
　図５に示す計算結果は、屈折率差をΔｎ＝０．５としたときの結果である。式（４）より、光の位相差は高さｈと屈折率差Δｎの積に比例する。よって、上記の好ましい高さｈの範囲は、屈折率差Δｎに反比例して変化する。すなわち、高さｈは、５０ｎｍ／Δｎ～１３８ｎｍ／Δｎもしくは４００ｎｍ／Δｎ～７００ｎｍ／Δｎの範囲に設定されることが好ましく、５０ｎｍ／Δｎ～１００ｎｍ／Δｎもしくは４５０ｎｍ／Δｎ～６５０ｎｍ／Δｎの範囲に設定されることがより好ましい。
　以上のように、適切な範囲に高さｈが設定された回折素子１６を用いることにより、光取り出し効率が高く、かつ均一に発光する透明発光パネルを実現することができる。凹凸構造の高さｈは上記の範囲に限定されず、０次光の強度の割合が０次以外の次数の回折光の強度の割合よりも高くなるように設定されていればよい。例えば、式（４）においてＩ0≧０．５を満たす範囲、すなわち、５０ｎｍ／Δｎ～λ／（４Δｎ）、３λ／（４Δｎ）～５λ／（４Δｎ）、７λ／（４Δｎ）～９λ／（４Δｎ）などの範囲内の値にｈが設定されていてもよい。なお、発光層１２から生じる光が単色光ではなく、白色光のように様々な波長の光の集合体である場合、それらの光の平均波長をλとして上記のいずれかの条件を満たすように高さｈを設定すればよい。ここで「平均波長」とは、発光スペクトルにおいて、その波長よりも長い波長の光の強度和と、その波長よりも短い波長の光の強度和とが等しくなる波長を意味する。
　＜各構成要素の詳細＞
　以下、本実施形態における各構成要素の詳細を説明する。
　透明電極層１１、１３の一方は、発光層１２にホールを注入するための電極（陽極）であり、他方は、発光層１２に電子を注入するための電極（陰極）である。透明電極層１１、１３は、仕事関数の比較的大きい金属、合金、電気伝導性化合物、あるいはこれらの混合物などの材料から構成され得る。透明電極層１１、１３の材料としては、例えばＩＴＯ、酸化錫、酸化亜鉛、ＩＺＯ（登録商標）、ヨウ化銅などの無機化合物、ＰＥＤＯＴ、ポリアニリンなどの導電性高分子、任意のアクセプタなどでドープした導電性高分子、カーボンナノチューブなどの導電性光透過性材料を挙げることができる。
　透明電極層１１、１３は、スパッタ法、真空蒸着法、塗布法などによって薄膜として形成することができる。なお、透明電極層１１、１３のシート抵抗は、例えば数百Ω／□以下に設定され、ある例では１００Ω／□以下に設定され得る。透明電極層１１、１３の膜厚は、例えば５００ｎｍ以下であり、ある例では１０－２００ｎｍの範囲で設定され得る。透明電極層１１、１３を薄くするほど光の透過率が向上するが、シート抵抗が膜厚に反比例して増加するため、シート抵抗が増加する。その結果、有機ＥＬの大面積化の際に、高電圧化の問題や、電圧降下による電流密度の不均一化に伴う輝度の不均一化の問題が発生し得る。このトレードオフを回避するため、メタルなどの補助配線（グリッド）を透明電極層１１、１３上に形成してもよい。補助配線の材料としては導電性に優れたものが使用され得る。例えば、Ａｇ，Ｃｕ，Ａｕ，Ａｌ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｐｄやこれらの合金（ＭｏＡｌＭｏ、ＡｌＭｏ、ＡｇＰｄＣｕなど）を用いることができる。この際、メタルグリッドが遮光材料として働かないように、グリッド部に電流が流れるのを防ぐ絶縁処理を施してもよい。また、拡散した光がグリッドに吸収されることを防ぐため、反射率の高い金属をグリッドに用いてもよい。
　発光層１２は、透明電極層１１および透明電極層１３から注入される電子およびホールの再結合によって光を発生する材料から形成される。発光層１２は、例えば、低分子または高分子の発光材料や、金属錯体などの一般に知られる任意の発光材料によって形成され得る。図１には示されていないが、発光層１２の両側には、電子輸送層及びホール輸送層が設けられていてもよい。電子輸送層は陰極側に配置され、ホール輸送層は陽極側に配置される。電子輸送層は、電子輸送性を有する化合物の群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、電子輸送性材料として知られるＡｌｑ３のような金属錯体や、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、又は、オキサジアゾール誘導体等のヘテロ環を有する化合物などが挙げられる。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性材料を用いることが可能である。ホール輸送層は、正孔輸送性を有する化合物の群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、又は、ＴＮＢなど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、フルオレン誘導体を含むアミン化合物など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性材料を用いることが可能である。このように、透明電極層１３と透明電極層１１との間には、発光層１２以外にも、電子輸送層やホール輸送層等の他の層が設けられ得る。本明細書では、透明電極層１３と透明電極層１１との間の層全体をまとめて「有機ＥＬ層」と呼ぶことがある。
　有機ＥＬ層の構造は、上述の例に限らず、種々の構造を採用することができる。例えば、ホール輸送層と発光層１２との積層構造や、発光層１２と電子輸送層との積層構造を採用してもよい。また、陽極とホール輸送層との間にホール注入層を介在させてもよいし、陰極と電子輸送層との間に電子注入層を介在させてもよい。また、発光層１２は、単層構造に限らず、多層構造を有していてもよい。例えば、所望の発光色が白色である場合には、発光層１２中に赤色、緑色、青色の３種類のドーパント色素をドーピングするようにしてもよい。また、青色正孔輸送性発光層と緑色電子輸送性発光層と赤色電子輸送性発光層との積層構造を採用してもよいし、青色電子輸送性発光層と緑色電子輸送性発光層と赤色電子輸送性発光層との積層構造を採用してもよい。さらに、陽極と陰極とで挟んで電圧を印加すれば発光する素子からなる層を１つの発光ユニットとして、複数の発光ユニットを光透過性および導電性を有する中間層を介して積層した構造（電気的に直列接続されたマルチユニット構造）を採用してもよい。
　透明基板１４は、透明電極層１１、発光層１２、透明電極層１３を支持するための部材である。透明基板１４の材料としては、例えばガラスや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、例えば１．４５～１．６５程度であるが、屈折率が１．６５以上の高屈折率基板を用いてもよいし、屈折率が１．４５よりも小さい低屈折率基板を用いてもよい。
　回折素子１６は、透明基板１４の表面に形成される回折格子である。回折素子１６の材料は、例えば透明基板１４と同程度の屈折率を有するガラスや樹脂等の透明材料であり得る。透明基板１４の表面を加工することによって回折素子１６を形成してもよい。
　＜変形例１＞
　本実施形態における回折素子１６は、透明基板１４の表面に限らず、発光層１２から発生して第１の透明電極層１１を透過した光の光路上に配置されていればよい。例えば、第１の透明電極層１１と透明基板１４との間に設けられていてもよい。以下、そのような発光装置の例を説明する。
　図１２は、本変形例の構造を模式的に示す部分断面図である。この例では、回折素子１６が有機ＥＬ素子の内部に設けられている。内部に光取り出し構造を設けることにより、基板１４の表面に光取り出し構造を設けなくても光を取り出すことができる。この構成の利点は、基板表面がフラットであるため、汚れがついた場合でも拭き取ることができることである。基板表面に凹凸構造がある構成では、基板表面に汚れがついた場合、凹凸を欠損させずに洗浄することが困難な場合がある。また、液体が付着し、凹凸の隙間に侵入してしまうと、屈折率段差がなくなり、回折格子として機能しなくなるおそれがある。図１２に示すような構造を採用すれば、そのような問題を回避できる。
　この構成例では、回折素子１６は、相対的に屈折率の低い第１の層（低屈折率層）１６ａと、相対的に屈折率の高い第２の層（高屈折率層）１６ｂとの積層構造を有する。低屈折率層１６ａと高屈折率層１６ｂとの界面の形状は凹凸形状である。この凹凸構造の平面パターンは、図２に示すものと同じであってもよいし、後述するように異なるパターンであってもよい。
　高屈折率層１６ｂの屈折率は、例えば１．７３以上に設定され得る。高屈折率層１６ｂに用いる材料として、例えばＩＴＯ（酸化インジウム錫）、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）などの比較的高い屈折率の無機材料または高屈折率樹脂などを使用することができる。
　透明基板１４としては、ガラスや樹脂などを用いるのが一般的であり、それらの屈折率は１．５～１．６５程度である。よって、低屈折率層１６ａに用いる材料として、例えばガラス、ＳｉＯ2（石英）などの無機材料や、樹脂などを用いることができる。
　回折素子１６の形成方法としては、例えば透明基板１４の上に、表面を凹凸形状にした低屈折率層１６ａを形成し、その上から高屈折率材料で凹凸構造を埋め込み、その上に透明電極層１１、発光層１２、透明電極層１３を形成する方法がある。あるいは、基板の上に透明電極層１３を形成し、その上に発光層１２、透明電極層１１、表面を凹凸形状にした高屈折率層１６ｂを形成し、その上から低屈折率材料で凹凸構造を埋め込み、その上に透明基板１４を形成する方法もある。
　低屈折率層１６ａや高屈折率層１６ｂの材料として無機材料を用いると、一般的には切削や半導体プロセスといった比較的コストの高い工法が必要となる。一方、低屈折率層１６ａや高屈折率層１６ｂの材料として上記のような樹脂材料を用いれば、塗布、ナノインプリント、スピンコートといった比較的コストの低い工法で内部光取り出し層１６を形成することができる。
　図１３は、本構成例における凹凸の高さに対する０次光強度の割合の依存性を計算した結果を示すグラフである。本計算では、図１４に示すように、屈折率が１．８の媒質（高屈折率層１６ｂ）と屈折率が１．５の媒質（低屈折率層１６ａ）との界面に回折格子がある場合に、波長５００ｎｍの光を回折格子に垂直に入射したときの０次光の強度の割合を計算した。式４に基づいて計算した結果を図１３に点線で示している。また、回折格子の周期を１μｍとし、回折格子の高さ（厚さ）を様々に変えて０次光の強度の割合をＲＣＷＡ法を用いて計算した結果を図１３に実線で示している。本構成例でも、基板表面に凹凸構造を設けた場合とほぼ同じような傾向が確認できた。
　図１５は、回折素子の凹凸の高さを変えて光取り出し効率を計算した結果を示すグラフである。本計算では、透明基板１４および低屈折率層１６ａの屈折率を１．５、高屈折率層１６ｂ、透明電極１１、１３、発光層１２の屈折率を１．８とした。本構成例でも高さが１００ｎｍ以上であれば十分高い光取り出し効率が得られることが確認できた。
　＜変形例２：ランダム構造＞
　周期構造を有する回折格子では、式１から分かるように、回折角度が波長に依存する。そのため、光取り出し効率は波長に依存する。また、回折素子を見たときに角度によって色がついて見えてしまう場合があり、透明なパネルとしてのデザイン性が損なわれる。そこで、図１６に示すように、複数の凹部と複数の凸部とをランダムなパターンで２次元的に配列した凹凸構造を採用することができる。このような凹凸構造により、色むらを抑制することができる。
　図１７は、屈折率が１．４７の媒質から屈折率が１．０の媒質の界面に図１６に示す凹凸構造がある場合に、波長６３３ｎｍの光を凹凸構造に垂直に入射したときの光の拡散パターンを示す図である。ここでは、凸部および凹部の最小単位（単位ブロック）の配列方向（図１６におけるｘ方向およびｙ方向）の大きさｗが１μｍ、高さが５２０ｎｍのものを用いた。図１７の結果によれば、光が拡散しているとともに、０次光（原点の黒い点に対応）も存在していることが分かる。より詳しく分析するために、図１７の拡散パターンをｙ方向に積分することによってｘ方向に関する光強度の依存性を計算した結果を図１８に示す。角度が０°（正面）の方向に鋭いピークが現れていることがわかる。
　図１９は、このようなランダムな凹凸構造（「ランダム構造」と呼ぶ。）に光を入射したときの光の拡散の様子を模式的に表した図である。回折素子１６として、ランダムに凹部および凸部を配列した構成を採用した場合でも、０次光が存在すれば、パネルの透明性が確保できる。
　０次光の強度のふるまいを詳しく調べるために、さらに詳しく分析を行った。屈折率が１．４７の媒質と屈折率が１．０の媒質との界面にランダム構造がある場合に、波長６３３ｎｍの光をランダム構造に垂直に入射した場合の０次光の強度を測定した結果を図２０に示す。高さが３００ｎｍ、４００ｎｍ、５２０ｎｍ、６００ｎｍのランダム構造をそれぞれ試作し、実験した結果を図２０に点で示す。また、同様の条件で計算した結果を図２０に実線で示す。高さに依存して０次光強度が変化していることが分かる。スカラー回折理論に基づく式４を用いて０次光の強度を計算した結果を図２０に点線で示す。ランダム構造においても、周期構造を有する回折格子の場合と同様に、スカラー回折理論で定性的に理解できるような０次光の強度変化が得られていることが実験と計算により確認することができた。
　ランダム構造でも０次光強度が高さで制御できるのは、凹凸の高さを光の波長オーダーで一定にしているためである。これにより、入射した光に対して、面内で一定の位相差を与えることができる。面内で一定の位相差が与えられると、特定の０次光強度が定まる。つまり、このようなランダム構造においても、周期構造の場合と同様に、０次光強度を凹凸構造の高さによって制御することができる。したがって、本変形例でも、凹凸構造の高さｈの好ましい範囲に変わりはない。
　以上の例では、界面に平行な平面で凹部および凸部の空間を仮想的に切断したときの断面形状が正方形であることを前提としたが、断面形状は六角形などの他の形状であってもよい。本願発明者らの検討によれば、正方形ではなく正六角形の断面形状を有する構造を並べた方が光取り出し効率が高くなる。これは、正方形の対角の長さが辺の長さの√２倍であるのに対し、正六角形の対角の長さは辺の長さの√３／２倍であるため、正六角形の断面形状を有する構造を並べた方が方位依存性が小さいためである。つまり、正方形の構造を並べた場合は、辺の方向または対角の方向のいずれかの取り出し効率が低くなってしまうが、正六角形の構造を並べた場合は、方位によらず高い取り出し効率が得られる。よって、図２１に示すように、複数の凹部と複数の凸部の平面形状を六角形としてもよい。
　＜変形例３：低周波除去構造＞
　色むらを抑制するためには、複数の凹部と複数の凸部とをランダム性を有するパターンで２次元的に配列すればよく、必ずしも両者を完全にランダムに配列する必要はない。ここで、「ランダム性を有するパターン」とは、周期的ではない任意の配列パターンを意味する。例えば、凹部と凸部とをランダムに同数ずつ配列した完全にランダムなパターンのみならず、同種の構造（凹部または凸部）が配列方向に所定回数以上連続しないように調整されたパターンも「ランダム性を有するパターン」に含まれる。複数の凹部および複数の凸部は、必ずしも同数である必要はなく、両者の数が異なっていてもよい。複数の凹部および複数の凸部の各々は、典型的には同一のｘ方向サイズおよびｙ方向サイズを有するが、そのような構成に限らず、これらのサイズに偏りがあってもよい。以下の説明では、「ランダム性を有するパターン」を、省略して「ランダムパターン」と称することがある。
　図２２Ａは、配列方向に３個以上同種の構造が連続しないようにランダム性が調整された回折素子の一例を示す図である。図２２Ｂは、図２２Ａに示す凹凸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。ここで、「パターンをフーリエ変換する」とは、凹部および凸部によって生じる光の位相のずれを回折素子１６の面上の座標ｘ、ｙについての二次元関数として表したときのフーリエ変換を意味する。パターンのフーリエ変換は、回折素子１６上の平坦部の高さの二次元分布をフーリエ変換したものともいえる。なお、図２２Ｂでは、周波数空間における座標を実空間における座標と同様、ｘおよびｙで表している。図２２Ｂ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２２Ｂ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２２Ｂから理解されるように、図２２Ａに示すパターンの空間周波数は、図１６に示すパターンと比較して、低周波成分が抑制されている。特に、空間周波数成分のうち、１／（２ｗ）よりも小さい成分が抑制されていることがわかる。
　光が回折素子１６に入射した場合の拡散光の分布は、フーリエ変換の結果と同じになる。これは、光が回折素子１６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。したがって、図２２Ａに示す構造のように低い空間周波数成分を抑制したランダム構造を採用することにより、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。これにより、全反射を生じさせる臨界角を超える角度で回折素子１６に入射する光を効率よく外部に取り出すことができる。このため、図２２Ａに示すような低周波成分を除去した構造の方が、図１６に示すようなランダム構造よりも光取り出し効率を高くすることができる。
　このような低周波除去構造においても、図１６に示すランダム構造や図２に示す周期構造と同様、０次光の強度を高さ（位相差）で制御することができる。本変形例でも、凹凸構造の好ましい高さの範囲は、上記の範囲と同じである。
　図２３Ａは、本変形例において凹凸構造の高さを様々に変えて光取り出し効率を計算した結果を示すグラフである。本計算でも断面形状は矩形とし、単位ブロックの大きさは２μｍとした。他の計算条件は図１０に示す計算における条件と同じである。図２３Ａに示す結果から、高さ１００ｎｍ以上であれば光取り出し効率がほぼ一定となっていることが分かる。よって、本変形例でも凹凸構造の高さｈが１００ｎｍ以上に設定されていれば光取り出し効率を十分高くすることができる。
　図２３Ｂは、図１２に示す例のように回折素子１６が透明基板１４と透明電極層１１との間に設けられた場合において、図２３Ａと同様の計算を行った結果を示すグラフである。計算条件は、図１５における計算条件と同じである。この例でも、凹凸構造の高さｈが１００ｎｍ以上に設定されていれば光取り出し効率を十分高くすることができる。
　本変形例においても、図２４に示すように、複数の凹部と複数の凸部の平面形状を六角形とした構造を採用してもよい。このような構造を採用することにより、光取り出し効率をさらに高くすることができる。
　＜透明発光パネルの製造方法＞
　次に、図２５～図２７を参照しながら、本実施形態における透明発光パネルの製造方法の例を説明する。
　図２５、２６は、基板１４上に有機ＥＬ素子を形成し、基板１４の側から出てくる光を利用するボトムエミッション方式の透明発光パネルの製造方法の例を示している。
　図２５は、基板１４の表面に回折素子１６を形成する方法を示している。まず、図２５（ａ）に示すように、公知の蒸着や塗布などの方法によって透明基板１４上に透明電極層１１、発光層１２、透明電極層１３をこの順に形成し、続いて図２５（ｂ）に示すように凹凸構造を有する回折素子１６を透明基板１４の表面に形成する。回折素子１６の形成方法として、例えば、半導体プロセスや切削を用いる方法、また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、回折素子１６は、透明基板１４上に加工された凹凸形状によって構成される。基板１４および回折素子１６の凸部は、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。
　ナノインプリント技術を用いて回折素子１６を含む光取り出し構造を製造する際には、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、凹部および凸部が形成される。このとき、図２５（ｂ）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が残る。
　半導体プロセスや切削を用いることにより、透明基板１４の表面に凹凸構造を直接形成してもよい。その場合、透明基板１４上に凹凸形状を形成した後、透明基板１４の屈折率とは異なる屈折率の材料で凹凸形状を埋め込んでもよい。
　図２６は、透明基板１４と有機ＥＬ層との間に回折素子１６を形成する方法を示している。この方法では、まず、図２６（ａ）に示すように、透明基板１４上に半導体プロセス、切削、ナノインプリントなどの方法で凹凸構造を有する低屈折率層１６ａを形成する。次に、図２６（ｂ）に示すように、高屈折率層１６ｂを構成する材料で凹凸を埋め込む。最後に、図２６（ｃ）に示すように、蒸着や塗布などの方法によって透明電極層１１、発光層１２、透明電極層１３を形成する。これにより、上記変形例１のような内部に回折素子１６を有する発光パネルを製造できる。
　図２７は、基板１４上に有機ＥＬ素子を形成し、基板１４と逆の方向から光を取り出すトップエミッション方式の透明発光パネルの製造方法の一例を示している。まず、図２７（ａ）に示すように、透明基板１４上に透明電極層１３、発光層１２、透明電極層１１をこの順に形成する。次に図２７（ｂ）に示すように、透明電極層１１上に上記のいずれかの方法によって凹凸を有する高屈折率層１６ｂを形成する。続いて、図２７（ｃ）に示すように、低屈折率層１６ａを構成する材料で凹凸を埋め込む。これにより、トップエミッション方式の透明発光パネルが完成する。
　なお、透明基板１４は必須の構成要素ではない。また、透明基板１４に到達した光は、例えば、そのまま透明基板１４の表面から発光装置の外部に取り出してもよいし、透明基板１４の表面にマイクロレンズアレイや複数の拡散粒子からなる層などの光取り出しフィルムを用いて発光装置の外部に光を取り出してもよい。発光装置の製造方法は上記の方法に限定されず、どのような方法を用いてもよい。
　＜実験の例＞
　図２８は、高さの異なる複数の回折素子を試作し、実際にパネルごしに文字を観察した実験結果を示している。回折素子として、図２２Ａに示すような低周波除去構造を有し、単位ブロックのサイズが１．２μｍ、高さがそれぞれ６００ｎｍ、１０００ｎｍのものを用いて実験を行った。それぞれの０次光の強度の割合は２％および５０％であった。また、比較のため、ヘーズ値がそれぞれ５０％、９０％の２種類の拡散シートでも実験を行った。図２８では、各構成において、拡散層（回折素子または拡散シート）と対象物との距離を約１ｃｍにした場合、およびこの距離を約５ｃｍにした場合のそれぞれにおける観察結果を図示している。
　０次光の割合が比較的大きい高さ１０００ｎｍの回折素子では、対象物から回折素子までの距離によらず文字の視認性が得られていることが分かる。一方、０次光の割合が小さい高さ６００ｎｍの回折素子や拡散シートでは、文字の視認性を得ることは困難である。ヘーズ値が５０％の拡散シートにおいても文字の視認性を得ることが困難であったことは特筆すべき結果である。ヘーズ値の定義は、透過光のうち、入射光から２．５°以上それた透過光の割合である。つまり、ヘーズ値が５０％の拡散シートでは、透過光のうち入射光から２．５°以内しか逸れない光が５０％も存在していることになる。しかしながら、２．５°というわずかな光の角度の変化が生じるだけで、パネルとしての透明性が失われるという結果となっている。よって、回折素子を用いて厳密に光の角度が変化しない０次光を用いる方式によってのみしか、パネルの透明性は得られない。
　回折素子として図２に示すような周期構造を用いると、式１で表される光の回折角度が光の波長によって異なるため、色によって光が分離してしまう。このため、透明なパネルとして用いるときには問題となる。ランダム性を有する回折素子を用いれば、複数の周期成分（空間周波数成分）を有しているため、波長依存性が抑えられていることが分かる。
　（実施の形態２）
　次に、第２の実施形態を説明する。本実施形態は、導光板に回折素子を設けることによって実現される透明な発光装置に関する。
　図２９は、本実施形態における発光装置の構造を模式的に示す断面図である。この発光装置は、透明基板１４と、その表面に形成された回折素子１６と、透明基板１４の端面から透明基板１４の内部に光を入射させる光源１７とを備えている。回折素子１６は、実施の形態１におけるいずれかの回折素子１６と同じものである。なお、本実施形態でも、図３０に示すように、透明基板１４に回折素子１６を直接設けてもよい。
　このような構成により、光源１７から出射して透明基板１４の内部に入射した光は、全反射を繰り返しながら導波するように伝播する。光が全反射する際に、回折素子１６に光が当たり、少しずつ光を回折しながら光を取り出すことで、面発光しているように見せることができる。回折素子１６に光が当たったときに、多くの光を取り出してしまうと、光を長い距離導光させることができない。よって、この構成では、光取り出し効率が高くなり過ぎないように、回折素子１６の凹凸構造の高さが調整される。高さを低くすることで、光取り出し効率を低くすることができる。透明性を得るための好ましい高さの範囲は、実施の形態１と同じである。例えば、高さは１３８ｎｍ／Δｎ以下または７００ｎｍ／Δｎ以下に設定され得る。
　本開示の発光装置は、発光しながらパネルの向こう側にある物体を視認することができるため、照明用途の他、例えばデジタルサイネージなどの広告用途にも利用することができる。
　１１　第１の透明電極
　１２　発光層
　１３　第２の透明電極
　１４　透明基板
　１５、１５’　光取り出し構造
　１６　回折素子
　１６ａ　低屈折率層
　１６ｂ　高屈折率層
　１７　光源

Claims (20)

  1. 　第１の透明電極層と、
    　第２の透明電極層と、
    　前記第１および第２の透明電極層に挟まれた発光層と、
    　前記発光層から生じ前記第１の透明電極層を透過した光の光路上に配置された回折素子であって、全透過光の強度に対する０次光の強度の割合が０次以外の次数の回折光の強度の割合よりも高くなるように前記光を回折させる回折素子と、
    を備える発光装置。
  2. 　前記回折素子は、複数の凹部と複数の凸部とが２次元的に配列された凹凸構造を有し、
    　前記発光層から生じる光の平均波長をλ、前記複数の凹部を構成する材料の屈折率と前記複数の凸部を構成する材料の屈折率との差をΔｎ、前記凹凸構造の高さをｈとするとき、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
     が成立するように前記凹凸構造の高さｈが設定されている、請求項１に記載の発光装置。
  3. 　前記凹凸構造の高さｈは、５０ｎｍ／Δｎ～λ／（４Δｎ）の範囲内の値、または３λ／（４Δｎ）～５λ／（４Δｎ）の範囲内の値に設定されている、請求項２に記載の発光装置。
  4. 　前記凹凸構造の高さｈは、５０ｎｍ／Δｎ～１３８ｎｍ／Δｎの範囲内の値に設定されている、請求項３に記載の発光装置。
  5. 　前記凹凸構造の高さｈは、４００ｎｍ／Δｎ～７００ｎｍ／Δｎの範囲内の値に設定されている、請求項３に記載の発光装置。
  6. 　前記回折素子は、複数の凹部と複数の凸部とが周期的なパターンで２次元的に配列された凹凸構造を有している、請求項１から５のいずれかに記載の発光装置。
  7. 　前記回折素子は、複数の凹部と複数の凸部とがランダム性を有するパターンで２次元的に配列された凹凸構造を有している、請求項１から５のいずれかに記載の発光装置。
  8. 　前記複数の凹部および前記複数の凸部の各々に内接する楕円の短辺の長さの最小値をｗとするとき、前記凹凸構造における前記パターンの空間周波数成分のうち、１／（２ｗ）よりも小さい成分が、前記複数の凹部および前記複数の凸部をランダムに並べた場合と比較して抑制されている、請求項７に記載の発光装置。
  9. 　前記回折素子は、入射角０°で光が入射した場合に、全透過光の強度に対する０次光の強度の割合が５０％以上になるように構成されている、請求項１から８のいずれかに記載の発光装置。
  10. 　前記回折素子は、入射角０°で光が入射した場合に、全透過光の強度に対する０次光の強度の割合が７０％以上になるように構成されている、請求項９に記載の発光装置。
  11. 　前記第１の透明電極層に接する第１の面と、前記第１の面の反対側の第２の面とを有する透明基板をさらに備え、
    　前記回折素子は、前記透明基板の前記第２の面上に形成されている、
    請求項１から１０のいずれかに記載の発光装置。
  12. 　透明基板をさらに備え、
    　前記回折素子は、前記透明基板と前記第１の透明電極層との間に設けられている、
    請求項１から１０のいずれかに記載の発光装置。
  13. 　前記回折素子は、前記第１の透明電極層に接する第１の層と、前記第１の層よりも低い屈折率を有し、前記透明基板に接する第２の層とが積層された構造を有し、
    　前記第１の層と前記第２の層との界面に前記凹凸構造が形成されている、
    請求項１２に記載の発光装置。
  14. 　透明基板と、
    　前記透明基板の内部に光を入射させる光源と、
    　前記透明基板の１つの面上に形成され、前記光源から出射されて前記透明基板を透過した光を回折させる回折素子であって、全透過光の強度に対する０次光の強度の割合が０次以外の次数の回折光の強度の割合よりも高くなるように前記光を回折させる回折素子と、を備える発光装置。
  15. 　前記回折素子は、複数の凹部と複数の凸部とが２次元的に配列された凹凸構造を有し、
    　前記発光層から生じる光の平均波長をλ、前記複数の凹部を構成する材料の屈折率と前記複数の凸部を構成する材料の屈折率との差をΔｎ、前記凹凸構造の高さをｈとするとき、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
     が成立するように前記凹凸構造の高さｈが設定されている、請求項１４に記載の発光装置。
  16. 　前記凹凸構造の高さｈは、５０ｎｍ／Δｎ～λ／（４Δｎ）の範囲内の値、または３λ／（４Δｎ）～５λ／（４Δｎ）の範囲内の値に設定されている、請求項１５に記載の発光装置。
  17. 　前記凹凸構造の高さｈは、５０ｎｍ／Δｎ～１３８ｎｍ／Δｎの範囲内の値に設定されている、請求項１５または１６に記載の発光装置。
  18. 　前記凹凸構造の高さｈは、４００ｎｍ／Δｎ～７００ｎｍ／Δｎの範囲内の値に設定されている、請求項１５または１６に記載の発光装置。
  19. 　前記回折素子は、複数の凹部と複数の凸部とがランダム性を有するパターンで２次元的に配列された凹凸構造を有している、請求項１４から１８のいずれかに記載の発光装置。
  20. 　透明基板と、
    　前記透明基板上に形成された回折素子であって、全透過光の強度に対する０次光の強度の割合が０次以外の次数の回折光の強度の割合よりも高くなるように入射光を回折させる回折素子と、
    を備える光取り出しシート。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018062309A1 (ja) * 2016-09-29 2018-04-05 デクセリアルズ株式会社 光学体、光学体の製造方法、および発光装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004031221A (ja) * 2002-06-27 2004-01-29 Fuji Photo Film Co Ltd 有機エレクトロルミネッセンス素子
JP2006190573A (ja) * 2005-01-06 2006-07-20 Toshiba Corp 有機エレクトロルミネッセンス素子およびその製造方法
JP2006221976A (ja) * 2005-02-10 2006-08-24 Toshiba Corp 有機ｅｌディスプレイ
JP2007114266A (ja) * 2005-10-18 2007-05-10 Konica Minolta Holdings Inc 光学素子、光学素子の製造方法及び有機エレクトロルミネッセンス素子
JP2008083148A (ja) * 2006-09-26 2008-04-10 Toppan Printing Co Ltd 光学フィルムおよびそれを用いた光学用転写シート
WO2010131430A1 (ja) * 2009-05-12 2010-11-18 パナソニック株式会社 シート及び発光装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004031221A (ja) * 2002-06-27 2004-01-29 Fuji Photo Film Co Ltd 有機エレクトロルミネッセンス素子
JP2006190573A (ja) * 2005-01-06 2006-07-20 Toshiba Corp 有機エレクトロルミネッセンス素子およびその製造方法
JP2006221976A (ja) * 2005-02-10 2006-08-24 Toshiba Corp 有機ｅｌディスプレイ
JP2007114266A (ja) * 2005-10-18 2007-05-10 Konica Minolta Holdings Inc 光学素子、光学素子の製造方法及び有機エレクトロルミネッセンス素子
JP2008083148A (ja) * 2006-09-26 2008-04-10 Toppan Printing Co Ltd 光学フィルムおよびそれを用いた光学用転写シート
WO2010131430A1 (ja) * 2009-05-12 2010-11-18 パナソニック株式会社 シート及び発光装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018062309A1 (ja) * 2016-09-29 2018-04-05 デクセリアルズ株式会社 光学体、光学体の製造方法、および発光装置
CN109791248A (zh) * 2016-09-29 2019-05-21 迪睿合株式会社 光学体、光学体的制造方法及发光装置
US10883676B2 (en) 2016-09-29 2021-01-05 Dexerials Corporation Optical body having a concave-convex structure, method for manufacturing the optical body, and light emitting device

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