WO2017017852A1 - 発光装置 - Google Patents

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信彦 加藤
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/02—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H10K50/125—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers specially adapted for multicolour light emission, e.g. for emitting white light

Definitions

  • the present invention relates to a light emitting device.
  • An organic EL element is one of the light sources of a light emitting device.
  • the organic EL element has a configuration in which an organic layer is disposed between two electrodes.
  • Some organic EL elements have a plurality of organic layers between two electrodes.
  • an organic EL element having a structure in which a plurality of organic layers emitting different colors is stacked has been proposed.
  • the light emitted from such an organic EL element has a plurality of peaks in the emission spectrum, and has a color (for example, white) obtained by mixing the colors of the plurality of organic layers described above.
  • Patent Document 1 describes that a first diffraction grating layer and a second diffraction grating layer are formed to overlap each other on the light extraction side of an organic EL element.
  • Patent Document 2 describes that two or more mode conversion means are formed on the light extraction side of the organic EL element.
  • the mode conversion means an optical structure having a regular refractive index distribution is exemplified.
  • FIG. 53 and FIG. 54 of Patent Document 2 describe that the two mode conversion units are tetragonal lattices facing in the same direction and that the intervals of the tetragonal lattices are different from each other.
  • some organic EL elements have a plurality of peaks in the emission spectrum.
  • the relative value of the light extraction efficiency of a plurality of peaks may vary depending on the viewing angle. In this case, in-plane variation occurs in the emission color of the organic EL element.
  • the invention according to claim 1 is a substrate; A light emitting device disposed on the substrate; A first unevenness disposed on the light extraction side of the light emitting element and arranged in a first direction; A second light-emitting element disposed on the light extraction side of the light-emitting element, positioned in a different location from the first unevenness in the thickness direction of the substrate, and aligned in a second direction intersecting the first direction at a first angle;
  • the emission spectrum of the light emitting element is a light emitting device having two or more peaks.
  • Example 1 is a diagram illustrating a relationship between a first angle ( ⁇ 1 ) and a variation value (color difference) of chromaticity depending on a viewing angle of a light emission color of the light emitting device in Example 1.
  • 4 is a SEM image of second unevenness according to Example 2.
  • Example 2 it is a figure which shows the relationship between the fluctuation
  • Example 2 it is a figure which shows the relationship between the 1st angle ((theta) 1 ) and the total light beam quantity of a light-emitting device.
  • Example 3 it is a figure which shows the relationship between the 1st angle ((theta) 1 ) and the variation value (color difference) of chromaticity by the viewing angle of the luminescent color of a light-emitting device.
  • Example 3 it is a figure which shows the relationship between the 1st angle ((theta) 1 ) and the total light beam quantity of a light-emitting device.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a light emitting device 10 according to the first embodiment.
  • the light emitting device 10 includes a substrate 100, a light emitting element 140, a first unevenness 212, and a second unevenness 232.
  • the light emitting element 140 is disposed on the substrate 100, specifically, on the first surface 104 side of the substrate 100. Both the first unevenness 212 and the second unevenness 232 are arranged on the light extraction side of the light emitting element 140.
  • the first irregularities 212 are arranged in the first direction.
  • the second unevenness 232 is located at a location different from the first unevenness 212 in the thickness direction of the substrate 100, and intersects the first direction at a first angle (hereinafter referred to as the second direction). Listed).
  • the emission spectrum of the light emitting element 140 has two or more peaks. Details will be described below.
  • the substrate 100 is formed of a light-transmitting material such as glass or a light-transmitting resin.
  • the substrate 100 is, for example, a polygon such as a rectangle.
  • the substrate 100 may have flexibility.
  • the thickness of the substrate 100 is, for example, not less than 10 ⁇ m and not more than 1000 ⁇ m.
  • the thickness of the substrate 100 is, for example, 200 ⁇ m or less.
  • the material of the substrate 100 includes, for example, PEN (polyethylene naphthalate), PES (polyethersulfone), PET (polyethylene terephthalate), or polyimide. Is formed. Further, when the substrate 100 includes a resin material, SiN x (silicon nitride) or SiON (silicon oxynitride) is formed on at least a light emitting surface (preferably both surfaces) of the substrate 100 in order to suppress moisture from being transmitted through the substrate 100. ) Or the like is formed.
  • the light emitting element 140 is, for example, an organic EL element. Specifically, the light emitting element 140 has a configuration in which the first electrode 110, the organic layer 120, and the second electrode 130 are stacked in this order from the first surface 104 side of the substrate 100. Light emitted from the light emitting element 140 is emitted from the second surface 106 of the substrate 100 to the outside. In other words, the light extraction surface of the light emitting device 10 is the second surface 106 of the substrate 100.
  • the first electrode 110 is a transparent electrode having optical transparency.
  • the transparent conductive material constituting the transparent electrode is a metal-containing material, for example, a metal oxide such as ITO (Indium Tin Oxide), IZO (Indium Zinc Oxide), IWZO (Indium Tungsten Zinc Oxide), ZnO (Zinc Oxide) or the like. is there.
  • the thickness of the first electrode 110 is, for example, not less than 10 nm and not more than 500 nm.
  • the first electrode 110 is formed using, for example, a sputtering method or a vapor deposition method.
  • the first electrode 110 may be a carbon nanotube or a conductive organic material such as PEDOT / PSS.
  • the organic layer 120 has a structure in which, for example, a hole injection layer, a light emitting layer, and an electron injection layer are stacked in this order.
  • a hole transport layer may be formed between the hole injection layer and the light emitting layer.
  • an electron transport layer may be formed between the light emitting layer and the electron injection layer.
  • the organic layer 120 may be an organic layer having a tandem structure. In this case, the organic layer 120 has a configuration in which at least two types of light emitting layers are stacked.
  • the organic layer 120 has a configuration in which a hole injection layer, a light emitting layer, and an electron injection layer are repeatedly stacked in this order a plurality of times.
  • An electrode or a charge generation layer may be provided between a certain hole injection layer, light emitting layer, and electron injection layer and the hole injection layer, light emitting layer, and electron injection layer thereabove.
  • the emission spectrum of the light-emitting element 140 has two or more peaks.
  • the light emission color of the light emitting element 140 is a color (for example, white) in which the light emission colors of the plurality of light emitting layers are mixed.
  • Each of the organic layers included in the organic layer 120 may be formed by a vapor deposition method.
  • at least one of these organic layers for example, a layer in contact with the first electrode 110 may be formed by a coating method such as an inkjet method, a printing method, or a spray method.
  • the remaining organic layer is formed by a vapor deposition method.
  • all of the organic layers described above may be formed using a coating method.
  • the second electrode 130 is made of, for example, a metal selected from the first group consisting of Al, Au, Ag, Pt, Mg, Sn, Zn, and In or an alloy of a metal selected from the first group. Contains a metal layer. In this case, the second electrode 130 has a light shielding property.
  • the thickness of the second electrode 130 is, for example, not less than 10 nm and not more than 500 nm. However, the second electrode 130 may be formed using the material exemplified as the material of the first electrode 110.
  • the second electrode 130 is formed using, for example, a sputtering method or a vapor deposition method.
  • the light emitting device 10 further has a laminated structure 200.
  • the stacked structure 200 is positioned between the light emitting element 140 and the substrate 100 and has a stacked structure in which a plurality of films are stacked.
  • the first unevenness 212 is located at the interface between the substrate 100 and the laminated structure 200, and the second recess 222 is located inside the laminated structure 200.
  • the first unevenness 212 may also be positioned inside the laminated structure 200.
  • the laminated structure 200 includes a first planarization layer 210, an inorganic layer 220, a second planarization layer 230, and a barrier layer 240.
  • a plurality of first recesses 102 are formed on the first surface 104 of the substrate 100.
  • the first recess 102 is formed by etching the substrate 100.
  • the plurality of first recesses 102 all have substantially the same size and the same shape, and are regularly arranged two-dimensionally.
  • the first planarization layer 210 is provided to fill the plurality of first recesses 102 and flatten the surface on the first surface 104 side.
  • the surface of the first planarization layer 210 on the first surface 104 side enters the first recess 102.
  • the first recesses and the first planarization layer 210 form the first unevenness 212. For this reason, the layout of the first unevenness 212 is determined by the layout of the first recess 102.
  • the first planarization layer 210 is formed using a material having a refractive index different from that of the substrate 100 (for example, a material having a higher refractive index than the substrate 100). Therefore, the first diffraction grating is formed by the plurality of first irregularities 212.
  • An inorganic layer 220 is provided on the surface of the first planarization layer 210 on the light emitting element 140 side.
  • the inorganic layer 220 is formed of a light-transmitting material such as glass or a light-transmitting resin.
  • the inorganic layer 220 may be a thin substrate.
  • a plurality of second recesses 222 are formed on the surface of the inorganic layer 220 on the light emitting element 140 side.
  • the plurality of second recesses 222 are formed by etching the inorganic layer 220.
  • the plurality of second recesses 222 all have substantially the same size and the same shape, and are regularly arranged two-dimensionally.
  • the second planarization layer 230 is provided to fill the second recess 222 of the inorganic layer 220 and to planarize the surface of the inorganic layer 220 on the light emitting element 140 side.
  • the surface of the second planarization layer 230 on the inorganic layer 220 side enters the second recess 222.
  • the second concave and convex portions 232 are formed by the second concave portions 222 and the second planarizing layer 230. For this reason, the layout of the second unevenness 232 is determined by the layout of the second recess 222.
  • the second planarization layer 230 is formed using a material having a refractive index different from that of the inorganic layer 220 (for example, a material having a higher refractive index than the inorganic layer 220). For this reason, the second diffraction grating is formed by the second unevenness 232.
  • the laminated structure 200 has a barrier layer 240.
  • the barrier layer 240 is, for example, a SiON (silicon oxynitride) film, a SiN x (silicon nitride) film, or a laminated film thereof, and prevents moisture and the like from entering the light emitting element 140 through the laminated structure 200. Provided for.
  • the first irregularities 212 are regularly arranged, and the second irregularities 232 are also regularly arranged.
  • the regularity of the arrangement of the first irregularities 212 is the same as the regularity of the arrangement of the second irregularities 232.
  • the graphic indicated by the arrangement of the first irregularities 212 is the same as or similar to the graphic indicated by the arrangement of the second irregularities 232.
  • the direction in which the first irregularities 212 are arranged (first direction) is different from the direction in which the second irregularities 232 are arranged (second direction).
  • FIG. 2 is a plan view showing a first example of the first unevenness 212
  • FIG. 3 is a plan view showing a first example of the second unevenness 232.
  • both the first unevenness 212 and the second unevenness 232 are arranged at lattice points of a square lattice.
  • the size of the square lattice formed by the first unevenness 212 is the same as the size of the square lattice formed by the second unevenness 232.
  • first unevenness 212 and the second unevenness 232 have a configuration in which convex portions are linearly provided along the lattice (in other words, portions other than the lattice are open or concave portions). You may do it.
  • the 1st direction and the 2nd direction are defined as a direction parallel to one side of a square lattice, for example.
  • first unevenness 212 and the second unevenness 232 overlap each other.
  • the direction in which the first unevenness 212 faces (the first direction) and the direction in which the second unevenness 232 faces (the second direction) are different from each other.
  • An angle (first angle) ⁇ 1 formed by the first direction and the second direction is 10 ° to 35 °, preferably 20 ° to 25 °. In the example shown in FIG. 4, the first angle ⁇ 1 is 45 °.
  • FIG. 5 is a plan view showing a second example of the first unevenness 212
  • FIG. 6 is a plan view showing a second example of the second unevenness 232.
  • the first unevenness 212 and the second unevenness 232 are both arranged at lattice points of a regular hexagonal lattice.
  • the size of the regular hexagonal lattice formed by the first unevenness 212 is the same as the size of the hexagonal lattice formed by the second unevenness 232.
  • these two hexagonal lattices may have different sizes and lattice pitches.
  • the first unevenness 212 and the second unevenness 232 are provided with convex portions linearly along the lattice (in other words, portions other than the lattice are open or in the concave portions). It may have a configuration.
  • a 1st direction and a 2nd direction are defined as a direction parallel to one side of a hexagonal lattice, for example.
  • the first unevenness 212 and the second unevenness 232 overlap when viewed from the direction perpendicular to the substrate 100.
  • the direction in which the first unevenness 212 faces (the first direction) and the direction in which the second unevenness 232 faces (the second direction) are different from each other.
  • the angle (first angle) ⁇ 1 formed by the first direction and the second direction is 5 ° to 30 °, preferably 20 ° to 30 °. In the example shown in FIG. 7, the first angle ⁇ 1 is 30 °.
  • the planar layout of the first unevenness 212 and the second unevenness 232 is not limited to the examples shown in FIGS.
  • the first unevenness 212 and the second unevenness 232 may be provided to be another regular polygonal lattice.
  • the figure drawn by the first unevenness 212 and the figure drawn by the second unevenness 232 may be different from each other.
  • the light emitting device 10 has the first unevenness 212 and the second unevenness 232 between the light emitting element 140 and the second surface 106 of the substrate 100.
  • Each of the first unevenness 212 and the second unevenness 232 constitutes a diffraction grating. Therefore, the light from the light emitting element 140 is easily emitted to the outside of the substrate 100, and as a result, the light extraction efficiency of the light emitting device 10 is improved.
  • the emission spectrum of the light emitting element 140 has two or more peaks.
  • the direction in which the first unevenness 212 faces and the direction in which the second unevenness 232 faces are different from each other. For this reason, it can suppress that the in-plane variation by the viewing angle arises in the color of the light-emitting device 10.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the light emitting device 10 according to the second embodiment, and corresponds to FIG. 1 in the embodiment.
  • the light emitting device 10 according to the present embodiment has the same configuration as the light emitting device 10 according to the first embodiment, except that the second unevenness 302 is provided instead of the second unevenness 232.
  • the second unevenness 302 is located on the second surface 106 of the substrate 100.
  • the stacked structure 200 has a two-layer structure of a first planarization layer 210 and a barrier layer 240, and the inorganic layer 220 and the second planarization layer shown in the first embodiment. 230 is not provided.
  • the optical film 300 is provided on the second surface 106 of the substrate 100.
  • the optical film 300 has the second unevenness 302 on the surface opposite to the surface 106.
  • the optical film 300 may be a film in which the second unevenness 302 is used as a microlens.
  • the arrangement interval of the convex portions that become the second irregularities 302 may be 100 times or more larger than the arrangement interval of the convex portions that become the second irregularities 232.
  • planar layout of the second unevenness 302 is the same as the planar layout of the second unevenness 232 shown in the first embodiment.
  • the light extraction efficiency of the light emitting device 10 is improved as in the first embodiment. Further, the direction in which the first unevenness 212 faces and the direction in which the second unevenness 302 faces are different from each other. For this reason, it is possible to suppress the occurrence of in-plane variation in the color of the light emitting device 10 due to the viewing angle.
  • Example 1 The light emitting device 10 having the cross-sectional structure shown in FIG. 1 and having the structure shown in FIGS. 2 to 4 as the first unevenness 212 and the second unevenness 232 was manufactured. Specifically, glass substrates were used as the substrate 100 and the inorganic layer 220. The peak of the emission spectrum of the light emitting element 140 was located in each of blue, green, and orange. Light emission from the light emitting element 140 became white. Further, as the first planarization layer 210 and the second planarization layer 230, for example, a thermosetting resin having a refractive index of 1.87 is used.
  • the first unevenness 212 and the second unevenness 232 are formed by etching the substrate 100 and the inorganic layer 220, and then the first planarization layer 210 and the second planarization layer 230 are formed by, for example, heat A curable resin was formed by applying a spin coating method and then heating.
  • the lattice pitch was 800 nm.
  • the second unevenness 232 is provided with convex portions linearly along the lattice (in other words, the lattice portion is open or a concave portion). ing).
  • the first unevenness 212 is the same as the second unevenness 232.
  • the depth of the first unevenness 212 is 700 nm, and the depth of the second unevenness 232 is 850 nm.
  • the area ratio of the lattice portion (the portion where no opening is formed) with respect to the first planarization layer 210 was 50%.
  • FIG. 10 shows the relationship between the first angle ( ⁇ 1 ) and the variation value (color difference) of the chromaticity of the emission color of the light emitting device 10 when the viewing angle is changed.
  • the chromaticity variation value (color difference) the chromaticity was measured when the viewing angle was changed from 0 ° to 80 ° at 10 ° intervals.
  • the data shown in this figure is shown at 11.25 ° intervals.
  • the color difference has become smaller.
  • the color difference is further reduced, and when ⁇ 1 is 20 ° to 25 °, the color difference is particularly small.
  • FIG. 11 shows the relationship between the first angle ( ⁇ 1 ) and the total luminous flux of the light emitting device 10.
  • the total luminous flux of the light emitting device 10 was 0.1397 lm (lumen).
  • the total luminous flux of the light emitting device 10 was 0.153 lm or more. If theta 1 is 10 ° to 45 °, the total luminous flux is increased.
  • ⁇ 1 is 10 ° or more and 35 ° or less, the total luminous flux of the light emitting device 10 is further increased.
  • Example 2 The light emitting device 10 according to Example 2 is the same as the light emitting device 10 according to Example 1 except that the planar layout of the first unevenness 212 and the second unevenness 232 has the layout shown in FIGS. It has the same structure.
  • the grating pitch was 924 nm in both the first unevenness 212 and the second unevenness 232.
  • the second unevenness 232 is provided with convex portions linearly along the lattice (in other words, the lattice portion is open or in the concave portion).
  • the grating depth of the first unevenness 212 is 700 nm
  • the grating depth of the second unevenness 232 is 850 nm.
  • the first unevenness 212 is the same as the second unevenness 232.
  • the area ratio of the lattice portion (the portion where no opening is formed) with respect to the first planarization layer 210 was 50%.
  • FIG. 13 shows the relationship between the first angle ( ⁇ 1 ) and the variation value (color difference) of the chromaticity of the emission color of the light emitting device 10 when the viewing angle is changed.
  • the chromaticity variation value color difference
  • the chromaticity was measured when the viewing angle was changed from 0 ° to 80 ° at 10 ° intervals.
  • the data shown in this figure is shown at 7.5 ° intervals.
  • the color difference has become smaller.
  • theta 1 is in the following cases: 30 ° 25 ° or more color difference becomes particularly small.
  • FIG. 14 shows the relationship between the first angle ( ⁇ 1 ) and the total luminous flux of the light emitting device 10. Also in this example, when the first unevenness 212 and the second unevenness 232 did not exist, the total luminous flux of the light emitting device 10 was 0.1397 lm (lumen). In contrast, when the first unevenness 212 and the second unevenness 232 were provided, the total luminous flux of the light emitting device 10 was 0.154 lm or more. If theta 1 is 15 ° or more than 30 °, the total light Tabaryou emitting device 10 is further increased, also, theta 1 is in the case of 20 ° or more than 30 ° total luminous flux of the light emitting device 10 becomes particularly large .
  • Example 3 A light emitting device 10 having the cross-sectional structure shown in FIG. 8 and having the structure shown in FIGS. 5 to 7 as the first unevenness 212 and the second unevenness 232 was manufactured.
  • the structures of the substrate 100, the light emitting element 140, and the first unevenness 212 were the same as those in Example 2.
  • the optical film 300 a microlens having an arrangement pitch (center-to-center distance) of 32 ⁇ m was used.
  • the height (depth) of the lens was 15 ⁇ m.
  • the optical film 300 is formed using polycarbonate.
  • FIG. 15 shows the relationship between the first angle ( ⁇ 1 ) and the variation value (color difference) of the chromaticity of the emission color of the light emitting device 10 when the viewing angle is changed.
  • the chromaticity variation value (color difference) the chromaticity was measured when the viewing angle was changed from 0 ° to 80 ° at 10 ° intervals.
  • the color difference has become smaller.
  • ⁇ 1 is 15 ° or more and 30 ° or less, the color difference is further reduced, and when ⁇ 1 is 25 ° or more and 30 ° or less, the color difference is particularly small.
  • a first angle (theta 1) when theta 1 showing the relationship between the total luminous flux of the light emitting device 10 is 5 ° or more than 30 °, the total luminous flux of the light emitting device 10 becomes large, theta 1 is in the case of 15 ° or more 25 ° or less total light Tabaryou emitting device 10 is further increased.

Landscapes

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Abstract

発光素子（１４０）は基板（１００）の上に配置されている。第１の凹凸（２１２）及び第２の凹凸（２３２）は、いずれも発光素子（１４０）の光取り出し側に配置されている。第１の凹凸（２１２）は第１の方向に並んでいる。第２の凹凸（２３２）は、基板（１００）の厚さ方向において、第１の凹凸（２１２）とは異なる場所に位置しており、第１の方向と第１の角度で交わる方向（第２の方向）に並んでいる。そして、発光素子（１４０）の発光スペクトルは、２つ以上のピークを有している。

Description

発光装置
　本発明は、発光装置に関する。
　発光装置の光源の一つに有機ＥＬ素子がある。有機ＥＬ素子は、２つの電極の間に有機層を配置した構成を有している。有機ＥＬ素子には、２つの電極の間に複数の有機層を有するものがある。近年は、互いに異なる色を発光する複数の有機層を重ねた構造を有する有機ＥＬ素子も提案されている。このような有機ＥＬ素子が発光する光は、発光スペクトルにおいて複数のピークを有しており、また、上記した複数の有機層の色を混ぜた色（例えば白色）になる。
　一方、有機ＥＬ素子の課題の一つに、光取り出し効率の改善がある。光取り出し効率を改善する方法の一つに、有機層と光取出面の間に回折格子を設ける方法がある。特許文献１には、有機ＥＬ素子の光取り出し側に、第１の回折格子層及び第２の回折格子層を重ねて形成することが記載されている。
　また特許文献２には、有機ＥＬ素子の光取り出し側に、２つ以上のモード変換手段を重ねて形成することが記載されている。モード変換手段としては、規則性のある屈折率分布を持つ光学的構造が例示されている。特許文献２の例えば図５３及び図５４には、２つのモード変換手段は、互いに同じ方向を向いた四方格子であること、及び、四方格子の間隔が互いに異なることが記載されている。
特開２００８－８４６６３号公報 特開２００４－３１１４１９号公報
　上記したように、有機ＥＬ素子の中には、発光スペクトルにおいて複数のピークを有するものがある。このような有機ＥＬ素子において、光取り出し効率を向上させるために回折格子を用いた場合、複数のピークの光取出効率の相対値が、視野角によって異なる可能性が出てくる。この場合、有機ＥＬ素子の発光色に面内ばらつきが生じてしまう。
　本発明が解決しようとする課題としては、発光スペクトルにおいて複数のピークを有する発光素子において、光取出効率を向上させつつ、視野角による発光色の面内ばらつきを小さくすることが一例として挙げられる。
　請求項１に記載の発明は、基板と、
　前記基板上に配置された発光素子と、
　前記発光素子の光取り出し側に配置され、第１の方向に並んだ第１の凹凸と、
　前記発光素子の光取り出し側に配置され、前記基板の厚さ方向において前記第１の凹凸と異なる場所に位置し、第１の方向と第１の角度で交わる第２の方向に並んだ第２の凹凸と、
を備え、
　前記発光素子の発光スペクトルは、２つ以上のピークを有する発光装置である。
　上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。
第１の実施形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。 第１の凹凸の第１例を示す平面図である。 第２の凹凸の第１例を示す平面図である。 第１の凹凸と第２の凹凸の重なりを示す図である。 第１の凹凸の第２例を示す平面図である。 第２の凹凸の第２例を示す平面図である。 第１の凹凸と第２の凹凸の重なりを示す図である。 第２の実施形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。 実施例１に係る第２の凹凸のＳＥＭ像である。 実施例１における、第１の角度（θ１）と発光装置の発光色の視野角による色度の変動値（色差）の関係を示す図である。 実施例１における、第１の角度（θ１）と発光装置の全光束量の関係を示す図である。 実施例２に係る第２の凹凸のＳＥＭ像である。 実施例２における、第１の角度（θ１）と発光装置の発光色の視野角による色度の変動値（色差）の関係を示す図である。 実施例２における、第１の角度（θ１）と発光装置の全光束量の関係を示す図である。 実施例３における、第１の角度（θ１）と発光装置の発光色の視野角による色度の変動値（色差）の関係を示す図である。 実施例３における、第１の角度（θ１）と発光装置の全光束量の関係を示す図である。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
（第１の実施形態）
　図１は、第１の実施形態に係る発光装置１０の構成を示す断面図である。発光装置１０は、基板１００、発光素子１４０、第１の凹凸２１２、及び第２の凹凸２３２を有している。発光素子１４０は基板１００の上、具体的には基板１００の第１面１０４側に配置されている。第１の凹凸２１２及び第２の凹凸２３２は、いずれも発光素子１４０の光取り出し側に配置されている。第１の凹凸２１２は第１の方向に並んでいる。第２の凹凸２３２は、基板１００の厚さ方向において、第１の凹凸２１２とは異なる場所に位置しており、第１の方向と第１の角度で交わる方向（以下、第２の方向と記載）に並んでいる。そして、発光素子１４０の発光スペクトルは、２つ以上のピークを有している。以下、詳細に説明する。
　基板１００は、例えばガラスや透光性の樹脂などの透光性の材料で形成されている。基板１００は、例えば矩形などの多角形である。ここで、基板１００は可撓性を有していてもよい。基板１００が可撓性を有している場合、基板１００の厚さは、例えば１０μｍ以上１０００μｍ以下である。特に基板１００をガラス材料で可撓性を持たせる場合、基板１００の厚さは、例えば２００μｍ以下である。基板１００を樹脂材料で可撓性を持たせる場合は、基板１００の材料として、例えばＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルホン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）、又はポリイミドを含ませて形成されている。また、基板１００が樹脂材料を含む場合、水分が基板１００を透過することを抑制するために、基板１００の少なくとも発光面（好ましくは両面）に、ＳｉＮｘ（窒化シリコン）やＳｉＯＮ（酸窒化シリコン）などの無機バリア膜が形成されている。
　発光素子１４０は、例えば有機ＥＬ素子である。詳細には、発光素子１４０は、基板１００の第１面１０４側から、第１電極１１０、有機層１２０、及び第２電極１３０をこの順に積層した構成を有している。そして発光素子１４０の発光は、基板１００の第２面１０６から外部に放射される。言い換えると、発光装置１０の光取り出し面は基板１００の第２面１０６である。
　第１電極１１０は光透過性を有する透明電極である。透明電極を構成する透明導電材料は、金属を含む材料、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｚｉｎｃ　Ｏｘｉｄｅ）、ＩＷＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｕｎｇｓｔｅｎ　Ｚｉｎｃ　Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ（Ｚｉｎｃ　Ｏｘｉｄｅ）等の金属酸化物である。第１電極１１０の厚さは、例えば１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。第１電極１１０は、例えばスパッタリング法又は蒸着法を用いて形成される。なお、第１電極１１０は、カーボンナノチューブ、又はＰＥＤＯＴ／ＰＳＳなどの導電性有機材料であってもよい。
　有機層１２０は、例えば正孔注入層、発光層、及び電子注入層をこの順に積層した構成を有している。正孔注入層と発光層との間には正孔輸送層が形成されていてもよい。また、発光層と電子注入層との間には電子輸送層が形成されていてもよい。ただし、有機層１２０はタンデム構造の有機層であってもよい。この場合、有機層１２０は、少なくとも２種類の発光層を重ねた構成を有している。具体的には、有機層１２０は、正孔注入層、発光層、及び電子注入層をこの順に複数回繰り返し重ねた構成を有している。ある正孔注入層、発光層、及び電子注入層と、その上の正孔注入層、発光層、及び電子注入層との間には、電極又は電荷発生層が設けられていてもよい。
　そして、有機層１２０が有する複数の発光層のうち少なくとも２つは、互いに発光色が異なり、また、発光スペクトルのピーク位置が互いに異なる。このため、発光素子１４０の発光スペクトルは、２つ以上のピークを有する。その結果、発光素子１４０の発光色は、複数の発光層の発光色が混ざった色（例えば白色）になる。
　有機層１２０に含まれる有機層の各々は、蒸着法で形成されてもよい。また、これら有機層のうち少なくとも一つの層、例えば第１電極１１０と接触する層は、インクジェット法、印刷法、又はスプレー法などの塗布法によって形成されてもよい。なお、この場合、残りの有機層は蒸着法によって形成されている。また、上記した有機層のすべてが塗布法を用いて形成されていてもよい。
　第２電極１３０は、例えば、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｚｎ、及びＩｎからなる第１群の中から選択される金属又はこの第１群から選択される金属の合金からなる金属層を含んでいる。この場合、第２電極１３０は遮光性を有している。第２電極１３０の厚さは、例えば１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。ただし、第２電極１３０は、第１電極１１０の材料として例示した材料を用いて形成されていてもよい。第２電極１３０は、例えばスパッタリング法又は蒸着法を用いて形成される。
　発光装置１０は、さらに、積層構造２００を有している。積層構造２００は、発光素子１４０と基板１００の間に位置しており、複数の膜を積層した積層構造を有している。そして、本図に示す例において、第１の凹凸２１２は基板１００と積層構造２００の界面に位置しており、第２の凹部２２２は積層構造２００の内部に位置している。ただし、第１の凹凸２１２も積層構造２００の内部に位置していてもよい。
　詳細には、積層構造２００は、第１の平坦化層２１０、無機層２２０、第２の平坦化層２３０、及びバリア層２４０を有している。また、基板１００の第１面１０４には、複数の第１の凹部１０２が形成されている。
　第１の凹部１０２は、基板１００をエッチングすることにより形成されている。複数の第１の凹部１０２は、いずれもほぼ同じ大きさ及び同じ形状を有しており、かつ、２次元的に規則的に配置されている。第１の平坦化層２１０は、複数の第１の凹部１０２を埋めて第１面１０４側の面を平坦にするために設けられている。第１の平坦化層２１０のうち第１面１０４側の面は、第１の凹部１０２に入り込んでいる。そして、第１の凹部１０２及び第１の平坦化層２１０によって第１の凹凸２１２が形成されている。このため、第１の凹凸２１２のレイアウトは、第１の凹部１０２のレイアウトによって定まる。なお、第１の平坦化層２１０は、基板１００とは屈折率が異なる材料（例えば基板１００よりも屈折率が大きい材料）を用いて形成されている。このため、複数の第１の凹凸２１２によって、第１の回折格子が形成される。
　第１の平坦化層２１０のうち発光素子１４０側の面には、無機層２２０が設けられている。無機層２２０は、例えばガラスや透光性の樹脂などの透光性の材料で形成されている。無機層２２０は薄い基板であってもよい。そして、無機層２２０のうち発光素子１４０側の面には、複数の第２の凹部２２２が形成されている。複数の第２の凹部２２２は、無機層２２０をエッチングすることにより形成されている。複数の第２の凹部２２２は、いずれもほぼ同じ大きさ及び同じ形状を有しており、かつ、２次元的に規則的に配置されている。第２の平坦化層２３０は、無機層２２０の第２の凹部２２２を埋めて無機層２２０のうち発光素子１４０側の面を平坦にするために設けられている。第２の平坦化層２３０のうち無機層２２０側の面は、第２の凹部２２２に入り込んでいる。そして、第２の凹部２２２及び第２の平坦化層２３０によって、第２の凹凸２３２が形成されている。このため、第２の凹部２２２のレイアウトによって、第２の凹凸２３２のレイアウトが定まる。第２の平坦化層２３０は、無機層２２０とは屈折率が異なる材料（例えば無機層２２０よりも屈折率が大きい材料）を用いて形成されている。このため、第２の凹凸２３２によって、第２の回折格子が形成される。
　さらに、積層構造２００はバリア層２４０を有している。バリア層２４０は、例えばＳｉＯＮ（酸窒化シリコン）膜、ＳｉＮｘ（窒化シリコン）膜、又はこれらの積層膜などであり、積層構造２００を介して発光素子１４０に水分等が侵入することを防止するために設けられる。
　第１の凹凸２１２は規則的に配置されており、第２の凹凸２３２も規則的に配置されている。第１の凹凸２１２の配置の規則性は、第２の凹凸２３２の配置の規則性と同じである。言い換えると、第１の凹凸２１２の配置が示す図形は、第２の凹凸２３２の配置が示す図形と同一または相似である。そして、第１の凹凸２１２が並んでいる方向（第１の方向）は、第２の凹凸２３２が並んでいる方向（第２の方向）とは異なる。
　図２は、第１の凹凸２１２の第１例を示す平面図であり、図３は、第２の凹凸２３２の第１例を示す平面図である。図２及び図３に示す例において、第１の凹凸２１２及び第２の凹凸２３２は、いずれも正方格子の格子点に配置されている。第１の凹凸２１２が構成する正方格子の大きさは、第２の凹凸２３２が構成する正方格子の大きさと同じである。
　ただし、これら２つの正方格子の大きさや格子ピッチは互いに異なっていてもよい。また、第１の凹凸２１２及び第２の凹凸２３２は、格子に沿って凸部が線状に設けられた（言い換えると格子以外の部分が開口している又は凹部になっている）構成を有していてもよい。
　そして、第１の凹凸２１２及び第２の凹凸２３２が正方格子を構成している場合、第１の方向及び第２の方向は、例えば正方格子の一辺に平行な方向として定義される。
　図４に示すように、基板１００に垂直な方向から見た場合、第１の凹凸２１２と第２の凹凸２３２は重なっている。そして、第１の凹凸２１２が向いている方向（第１の方向）と第２の凹凸２３２が向いている方向（第２の方向）は、互いに異なっている。第１の方向と第２の方向とが成す角度（第１の角度）θ１は、１０°以上３５°以下、好ましくは２０°以上２５°以下である。図４に示す例では、第１の角度θ１は、４５°である
　図５は、第１の凹凸２１２の第２例を示す平面図であり、図６は、第２の凹凸２３２の第２例を示す平面図である。図５及び図６に示す例において、第１の凹凸２１２及び第２の凹凸２３２は、いずれも正六方格子の格子点に配置されている。第１の凹凸２１２が構成する正六方格子の大きさは、第２の凹凸２３２が構成する六方格子の大きさと同じである。ただし、これら２つの六方格子の大きさや格子ピッチは互いに異なっていてもよい。また、第１例と同様に、第１の凹凸２１２及び第２の凹凸２３２は、格子に沿って凸部が線状に設けられた（言い換えると格子以外の部分が開口している又は凹部になっている）構成を有していてもよい。
　そして、第１の凹凸２１２及び第２の凹凸２３２が六方格子を構成している場合、第１の方向及び第２の方向は、例えば六方格子の一辺に平行な方向として定義される。
　図７に示すように、図５及び図６に示す例においても、基板１００に垂直な方向から見た場合、第１の凹凸２１２と第２の凹凸２３２は重なっている。そして、第１の凹凸２１２が向いている方向（第１の方向）と第２の凹凸２３２が向いている方向（第２の方向）は、互いに異なっている。第１の方向と第２の方向とが成す角度（第１の角度）θ１は、５°以上３０°以下、好ましくは２０°以上３０°以下である。図７に示す例では、第１の角度θ１は、３０°である。
　なお、第１の凹凸２１２及び第２の凹凸２３２の平面レイアウトは図２～図７に示した例に限定されない。例えば、第１の凹凸２１２及び第２の凹凸２３２は他の正多角格子となるように設けられていてもよい。また、第１の凹凸２１２が描く図形と第２の凹凸２３２が描く図形は互いに異なっていてもよい。
　以上、本実施形態に係る発光装置１０において、発光素子１４０と基板１００の第２面１０６の間に第１の凹凸２１２及び第２の凹凸２３２を有している。第１の凹凸２１２及び第２の凹凸２３２は、いずれも回折格子を構成している。従って、発光素子１４０からの光は基板１００の外部に放射されやすくなり、その結果、発光装置１０の光取り出し効率は向上する。
　また、発光素子１４０の発光スペクトルは、２つ以上のピークを有する。そして、第１の凹凸２１２が向いている方向と第２の凹凸２３２が向いている方向は、互いに異なる。このため、発光装置１０の色に視野角による面内ばらつきが生じることを抑制できる。
（第２の実施形態）
　図８は、第２の実施形態に係る発光装置１０の構成を示す断面図であり、実施形態における図１に対応している。本実施形態に係る発光装置１０は、第２の凹凸２３２の代わりに第２の凹凸３０２を有している点を除いて、第１の実施形態に係る発光装置１０と同様の構成である。第２の凹凸３０２は、基板１００の第２面１０６に位置している。
　詳細には、本実施形態において積層構造２００は第１の平坦化層２１０及びバリア層２４０の２層構造になっており、第１の実施形態に示した無機層２２０及び第２の平坦化層２３０を有していない。その代わりに、基板１００の第２面１０６には光学フィルム３００が設けられている。光学フィルム３００は、１０６とは逆側の面に第２の凹凸３０２を有している。光学フィルム３００は、例えば第２の凹凸３０２がマイクロレンズとして用いられるフィルムであってもよい。この場合、第２の凹凸３０２となる凸部の配置間隔は、第２の凹凸２３２となる凸部の配置間隔よりも１００倍以上大きくてもよい。
　なお、第２の凹凸３０２の平面レイアウトは、第１の実施形態に示した第２の凹凸２３２の平面レイアウトと同様である。
　本実施形態によっても、第１の実施形態と同様に、発光装置１０の光取り出し効率は向上する。また、第１の凹凸２１２が向いている方向と第２の凹凸３０２が向いている方向は、互いに異なる。このため、視野角による発光装置１０の色に面内ばらつきが生じることを抑制できる。
（実施例１）
　図１に示した断面構造を有していて、第１の凹凸２１２及び第２の凹凸２３２として図２～図４に示した構造を有する発光装置１０を作製した。詳細には、基板１００及び無機層２２０としてはガラス基板を用いた。発光素子１４０の発光スペクトルのピークは、青色と緑色と橙色のそれぞれに位置していた。発光素子１４０からの発光は白色になった。また、第１の平坦化層２１０及び第２の平坦化層２３０としては、例えば屈折率が１．８７となる熱硬化性樹脂を用いた。具体的には、基板１００及び無機層２２０をエッチングにより第１の凸凹２１２及び第２の凸凹２３２を形成し、その後、第１の平坦化層２１０及び第２の平坦化層２３０を、例えば熱硬化性樹脂をスピンコーティング法で塗布した後、加熱することにより形成した。第１の凹凸２１２及び第２の凹凸２３２の双方において、格子ピッチは８００ｎｍであった。また、図９のＳＥＭ像に示されているように、第２の凹凸２３２は、格子に沿って凸部が線状に設けられている（言い換えると格子部分が開口している又は凹部になっている）。なお、第１の凹凸２１２も第２の凹凸２３２と同様になっている。そして、第１の凹凸２１２の格子の深さは７００ｎｍ、第２の凹凸２３２の格子の深さは８５０ｎｍである。第１の平坦化層２１０に対する格子部分（開口が形成されていない部分）の面積比は５０％であった。
　図１０に、第１の角度（θ１）と、視野角を変えた時の発光装置１０の発光色の色度の変動値（色差）の関係を示す。色度の変動値（色差）は、正面0°から10°間隔で80°まで視野角を変えときの色度を測定した。本図に示すデータは、１１．２５°間隔で示されている。本図に示すように、第１の凹凸２１２と第２の凹凸２３２の向きが一致している場合（θ１＝０°）と比較して、θ１が１０°以上４５°以下の場合、色差が小さくなった。θ１が１０°以上３５°以下の場合、さらに色差が小さくなり、また、θ１が２０°以上２５°以下の場合は色差が特に小さくなった。具体的には、θ１＝０°、１１．２５°、２２．５°、３３．７５°、及び４５°における色差は、それぞれ０．００６４、０．００４６、０．００４５、０．００４８、及び０．００５５であった。
　図１１に、第１の角度（θ１）と、発光装置１０の全光束量の関係を示す。第１の凹凸２１２及び第２の凹凸２３２が存在しない場合（ただし積層構造２００そのものは存在している）、発光装置１０の全光束量は０．１３９７ｌｍ（ルーメン）であった。これに対して第１の凹凸２１２及び第２の凹凸２３２を設けると、発光装置１０の全光束量は０．１５３ｌｍ以上になった。θ１が１０°以上４５°以下の場合、全光束量が大きくなった。θ１が１０°以上３５°以下の場合、発光装置１０の全光束量はさらに大きくなり、また、θ１が２０°以上２５°以下の場合は発光装置１０の全光束量が特に大きくなった。具体的には、θ１＝０°、１１．２５°、２２．５°、３３．７５°、及び４５°における全光束量は、それぞれ０．１５３５ｌｍ、０．１５４１ｌｍ、０．１５４７ｌｍ、０．１５４５ｌｍ、及び０．１５４１ｌｍであった。
（実施例２）
　実施例２に係る発光装置１０は、第１の凹凸２１２及び第２の凹凸２３２の平面レイアウトが図５～図７に示したレイアウトを有する点を除いて、実施例１に係る発光装置１０と同様の構造を有している。本実施例において、第１の凹凸２１２及び第２の凹凸２３２の双方において、格子ピッチは９２４ｎｍであった。また、図１２のＳＥＭ像に示されているように、第２の凹凸２３２は、格子に沿って凸部が線状に設けられている（言い換えると格子の部分が開口している又は凹部になっている）。また、第１の凹凸２１２の格子の深さは７００ｎｍ、第２の凹凸２３２の格子の深さは８５０ｎｍである。なお、第１の凹凸２１２も第２の凹凸２３２と同様になっている。第１の平坦化層２１０に対する格子部分（開口が形成されていない部分）の面積比は５０％であった。
　図１３に、第１の角度（θ１）と、視野角を変えた時の発光装置１０の発光色の色度の変動値（色差）の関係を示す。色度の変動値（色差）は、正面0°から10°間隔で80°まで視野角を変えときの色度を測定した。本図に示すデータは、７．５°間隔で示されている。本図に示すように、第１の凹凸２１２と第２の凹凸２３２の向きが一致している場合（θ１＝０°）と比較して、θ１が５°以上３０°以下の場合、色差が小さくなった。θ１が２５°以上３０°以下の場合は色差が特に小さくなった。具体的には、θ１＝０°、７．５°、１５°、２２．５°、及び３０°における色差は、それぞれ０．００４０、０．００３１、０．００３２、０．００３２、及び０．００２２であった。
　図１４に、第１の角度（θ１）と、発光装置１０の全光束量の関係を示す。本実施例においても、第１の凹凸２１２及び第２の凹凸２３２が存在しない場合、発光装置１０の全光束量は０．１３９７ｌｍ（ルーメン）であった。これに対して第１の凹凸２１２及び第２の凹凸２３２を設けると、発光装置１０の全光束量は０．１５４ｌｍ以上になった。θ１が１５°以上３０°以下の場合、発光装置１０の全光束量はさらに大きくなり、また、θ１が２０°以上３０°以下の場合は発光装置１０の全光束量が特に大きくなった。具体的には、θ１＝０°、７．５°、１５°、２２．５°、及び３０°における全光束量は、それぞれ０．１５４６ｌｍ、０．１５４７ｌｍ、０．１５５２ｌｍ、０．１５５６ｌｍ、及び０．１５６３ｌｍであった。
（実施例３）
　図８に示した断面構造を有していて、第１の凹凸２１２及び第２の凹凸２３２として図５～図７に示した構造を有する発光装置１０を作製した。基板１００、発光素子１４０、及び第１の凹凸２１２の構造は、実施例２と同様であった。また、光学フィルム３００としては、配置ピッチ（中心間距離）が３２μｍのマイクロレンズを用いた。レンズの高さ（深さ）は１５μｍであった。光学フィルム３００は、ポリカーボネートを用いて形成されている。
　図１５に、第１の角度（θ１）と、視野角を変えた時の発光装置１０の発光色の色度の変動値（色差）の関係を示す。色度の変動値（色差）は、正面0°から10°間隔で80°まで視野角を変えときの色度を測定した。本図に示すように、第１の凹凸２１２と第２の凹凸２３２の向きが一致している場合（θ１＝０°）と比較して、θ１が５°以上３０°以下の場合、色差が小さくなった。θ１が１５°以上３０°以下の場合、さらに色差が小さくなり、また、θ１が２５°以上３０°以下の場合は色差が特に小さくなった。
　図１６に、第１の角度（θ１）と、発光装置１０の全光束量の関係を示すθ１が５°以上３０°以下の場合、発光装置１０の全光束量は大きくなり、また、θ１が１５°以上２５°以下の場合は発光装置１０の全光束量がさらに大きくなった。
　以上、図面を参照して実施形態及び実施例について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

Claims (13)

  1. 　基板と、
    　前記基板上に配置された発光素子と、
    　前記発光素子の光取り出し側に配置され、第１の方向に並んだ第１の凹凸と、
    　前記発光素子の光取り出し側に配置され、前記基板の厚さ方向において前記第１の凹凸と異なる場所に位置し、第１の方向と第１の角度で交わる第２の方向に並んだ第２の凹凸と、
    を備え、
    　前記発光素子の発光スペクトルは、２つ以上のピークを有する発光装置。
  2. 　請求項１に記載の発光装置において、
    　前記第１の凹凸は規則的に配置されており、
    　前記第２の凹凸は規則的に配置されている発光装置。
  3. 　請求項２に記載の発光装置において、
    　前記第１の凹凸は正方格子となるように配列されており、
    　前記第２の凹凸は正方格子となるように配列されている発光装置。
  4. 　請求項３に記載の発光装置において、
    　前記第１の角度は１０°以上３５°以下である発光装置。
  5. 　請求項４に記載の発光装置において、
    　前記第１の角度は２０°以上２５°以下である発光装置。
  6. 　請求項２に記載の発光装置において、
    　前記第１の凹凸は六方格子となるように配列されており、
    　前記第２の凹凸は六方格子となるように配列されている発光装置。
  7. 　請求項６に記載の発光装置において、
    　前記第１の角度は５°以上３０°以下である発光装置。
  8. 　請求項７に記載の発光装置において、
    　前記第１の角度は２０°以上３０°以下である発光装置。
  9. 　請求項１～８のいずれか一項に記載の発光装置において、
    　前記発光素子と前記基板の間に位置し、複数の膜を積層した積層構造を備え、
    　前記第１の凹凸は前記積層構造と前記基板の間又は前記積層構造の内部に位置しており、
    　前記第２の凹凸は前記積層構造の内部に位置している発光装置。
  10. 　請求項１～８のいずれか一項に記載の発光装置において、
    　前記発光素子と前記基板の間に位置し、複数の膜を積層した積層構造を備え、
    　前記第１の凹凸は前記積層構造と前記基板の間又は前記積層構造の内部に位置しており、
    　前記第２の凹凸は前記基板の第２面に位置している発光装置。
  11. 　請求項１０に記載の発光装置において、
    　前記第２の凹凸は光学フィルムに形成されている発光装置。
  12. 　請求項１～１１のいずれか一項に記載の発光装置において、
    　前記発光素子の発光色は白色である発光装置。
  13. 　請求項１～１２のいずれか一項に記載の発光装置において、
    　前記発光素子は有機ＥＬ素子である発光装置。
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