有機発光ダイオード及びこれを用いた光源装置
【課題】有機発光ダイオード及びこれを用いた光源装置において光取出し効率を向上させる。
【解決手段】反射電極（１０２）と、発光ポイント（１０４）を有する有機層（１０３）と、透明電極（１０５）と、出射側基板（１０８）と前記出射側基板に接する光散乱層（１０９）と、を有し、前記光散乱層は基材および微粒子（１１０）で構成され、前記微粒子の屈折率は前記基材の屈折率および前記出射側基板の屈折率より高く、前記発光ポイントは発光ピーク波長λ（ｎｍ）で発光し、前記電極と前記有機層との界面から前記発光ポイントまでの高さをａ×ｄ（ただし、ｄ（ｎｍ）は前記有機層の厚さ、０＜ａ＜１）とした場合、（２ｍ−１５５／１８０）λ／４／ｎ／cos３５°≦ａ×ｄ≦（２ｍ−１５５／１８０）λ／４／ｎ／cos５０°（ただし、ｎは前記有機層の屈折率、ｍは１以上の整数）である有機発光ダイオード。
【解決手段】反射電極（１０２）と、発光ポイント（１０４）を有する有機層（１０３）と、透明電極（１０５）と、出射側基板（１０８）と前記出射側基板に接する光散乱層（１０９）と、を有し、前記光散乱層は基材および微粒子（１１０）で構成され、前記微粒子の屈折率は前記基材の屈折率および前記出射側基板の屈折率より高く、前記発光ポイントは発光ピーク波長λ（ｎｍ）で発光し、前記電極と前記有機層との界面から前記発光ポイントまでの高さをａ×ｄ（ただし、ｄ（ｎｍ）は前記有機層の厚さ、０＜ａ＜１）とした場合、（２ｍ−１５５／１８０）λ／４／ｎ／cos３５°≦ａ×ｄ≦（２ｍ−１５５／１８０）λ／４／ｎ／cos５０°（ただし、ｎは前記有機層の屈折率、ｍは１以上の整数）である有機発光ダイオード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機発光ダイオード及びこれを用いた光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来例として、特許文献１には次のような技術が開示されている。従来技術の目的は、素子内部に導波光として閉じ込められていた損失光を効率よく取り出し、外部取り出し効率にすぐれた有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することである。従来技術は、発光層を含む少なくとも１層の有機層とこれを挟持する反射性電極と透明電極とからなる一対の電極が、光取り出し面から観測者側に放射される発光光の正面輝度値と５０度〜７０度方向の輝度値が、正面輝度値＜５０度〜７０度方向の輝度値、の関係を満たすように形成されてなる有機エレクトロルミネッセンス素子において、発光光が発光層から透明電極を介して観測者側に出射するまでの間に光の反射・屈折角に乱れを生じさせる領域を設けたことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２９６４２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
有機発光ダイオードを構成する各層の界面で全反射がおこるため、光取り出し効率が低い、という問題があった。本発明は、有機発光ダイオード及びこれを用いた光源装置において光取出し効率を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための本発明の特徴は以下の通りである。
【０００６】
（１）電極と、発光ポイントを有する有機層と、透明電極と、出射側基板と前記出射側基板に接する光散乱層と、を有し、前記有機層からの光取出し方向に向かって、前記電極，前記有機層，前記透明電極および前記出射側基板の順に配置され、前記光散乱層は基材および微粒子で構成され、前記微粒子の屈折率は前記基材の屈折率および前記出射側基板の屈折率より高く、前記発光ポイントは発光ピーク波長λ（ｎｍ）で発光し、前記電極と前記有機層との界面から前記発光ポイントまでの高さをａ×ｄ（ただし、ｄ（ｎｍ）は前記有機層の厚さ、０＜ａ＜１）とした場合、（２ｍ−１５５／１８０）λ／４／ｎ／cos３５°≦ａ×ｄ≦（２ｍ−１５５／１８０）λ／４／ｎ／cos５０°（ただし、ｎは前記有機層の屈折率、ｍは１以上の整数）であることを特徴とする有機発光ダイオード。
【０００７】
（２）上記（１）において、前記光散乱層は前記出射側基板および前記透明電極の間に形成されることを特徴とする有機発光ダイオード。
【０００８】
（３）上記（１）において、前記光散乱層は前記出射側基板に対して前記透明電極が存在する側とは反対側に形成されることを特徴とする有機発光ダイオード。
【０００９】
（４）上記（１）乃至（３）のいずれかにおいて、前記出射側基板および前記透明電極の間に第一の透明樹脂層が配置され、前記第一の透明樹脂層の屈折率は前記出射側基板の屈折率と同じであることを特徴とする有機発光ダイオード。
【００１０】
（５）上記（１）乃至（４）のいずれかにおいて、前記微粒子には粒径が０.５μｍ以上６.０μｍ以下の特定微粒子が含まれ、前記特定微粒子の微粒子平均ピッチが前記特定微粒子の粒径の１.０倍以上６.０倍以下であることを特徴とする有機発光ダイオード。
【００１１】
（６）上記（１）乃至（４）のいずれかにおいて、前記微粒子には粒径が０.５μｍ以上６.０μｍ以下の特定微粒子が含まれ、前記特定微粒子の微粒子平均ピッチが前記特定微粒子の粒径以上１２μｍ以下であることを特徴とする有機発光ダイオード。
【００１２】
（７）上記（１）乃至（４）のいずれかにおいて、前記微粒子には粒径が０.５μｍ以上２.０μｍ以下の特別微粒子が含まれ、前記特別微粒子の微粒子平均ピッチが前記特別微粒子の粒径の１.０倍以上３.０倍以下であることを特徴とする有機発光ダイオード。
【００１３】
（８）上記（１）乃至（４）のいずれかにおいて、前記微粒子には粒径が０.５μｍ以上２.０μｍ以下の特別微粒子が含まれ、前記特別微粒子の微粒子平均ピッチが前記特別微粒子の粒径以上４.０μｍ以下であることを特徴とする有機発光ダイオード。
【００１４】
（９）上記（１）乃至（３），（５）乃至（８）のいずれかにおいて、前記透明電極および出射側基板の間に第一の透明樹脂層が配置され、前記第一の透明樹脂層内に第一の錐状透明樹脂が形成され、前記第一の錐状透明樹脂の底面は前記出射側基板に接着され、前記第一の錐状透明樹脂は、前記出射側基板の法線方向において、前記第一の透明樹脂層から前記出射側基板にむかって広がりを持つことを特徴とする有機発光ダイオード。
【００１５】
（１０）上記（９）において、（２ｍ−１５５／１８０）λ／４／ｎ／cos３６°≦ａ×ｄ≦（２ｍ−１５５／１８０）λ／４／ｎ／cos４８°である有機発光ダイオード。
【００１６】
（１１）上記（９）または（１０）において、前記第一の透明樹脂層の屈折率が１.７以上２.０以下であり、前記第一の錐状透明樹脂の屈折率が１.５以上１.７未満であることを特徴とする有機発光ダイオード。
【００１７】
（１２）上記（９）乃至（１１）のいずれかにおいて、前記第一の透明樹脂層の屈折率／前記出射側基板の屈折率は１.１３以上１.３３以下であり、前記第一の錐状透明樹脂の屈折率／前記出射側基板の屈折率は、１以上１.１３未満とすることを特徴とする有機発光ダイオード。
【００１８】
（１３）上記（９）乃至（１２）のいずれかにおいて、前記第一の錐状透明樹脂の屈折率が１.５０以上１.５４以下であり、前記第一の錐状透明樹脂の広がり角度が７５°以上８５°以下であることを特徴とする有機発光ダイオード。
【００１９】
（１４）上記（９）乃至（１２）のいずれかにおいて、前記第一の錐状透明樹脂の屈折率が１.５５以上１.６４以下であり、前記第一の錐状透明樹脂の広がり角度が７０°以上８０°以下であることを特徴とする有機発光ダイオード。
【００２０】
（１５）上記（９）乃至（１４）のいずれかにおいて、前記第一の錐状透明樹脂が前記出射側基板面に対して細密充填配置されていることを特徴とする有機発光ダイオード。
【００２１】
（１６）電極と、発光ポイントを有する有機層と、明電極と、第一の透明樹脂層と、前記第一の透明樹脂層内に形成された第一の錐状透明樹脂と、出射側基板と、第二の錐状透明樹脂と、を有し、前記有機層からの光取出し方向に向かって、前記電極，前記有機層，前記透明電極，前記第一の透明樹脂層，前記第一の錐状透明樹脂，前記出射側基板および前記第二の錐状透明樹脂の順に配置され、前記第一の錐状透明樹脂および前記第二の錐状透明樹脂の底面は前記出射側基板に接着され、前記第一の錐状透明樹脂は、前記出射側ガラス基板の法線方向において、前記第一の透明樹脂層から前記出射側基板にむかって広がりを持ち、前記第二の錐状透明樹脂の屈折率は前記出射側基板の屈折率と同じであり、前記第二の錐状透明樹脂は、前記出射側基板の法線方向において、前記有機層からの光取出し方向とは反対の方向にむかって広がりを持ち、前記発光ポイントは発光ピーク波長λ（ｎｍ）で発光し、前記電極と前記有機層との界面から前記発光ポイントまでの高さをａ×ｄ（ただし、ｄ（ｎｍ）は前記有機層の厚さ、０＜ａ＜１）とした場合、（２ｍ−１５５／１８０）λ／４／ｎ／cos３５°≦ａ×ｄ≦（２ｍ−１５５／１８０）λ／４／ｎ／cos５０°（ただし、ｎは前記有機層の屈折率、ｍは１以上の整数）であることを特徴とする有機発光ダイオード。
【００２２】
（１７）上記（１６）において、前記第二の錐状透明樹脂における前記有機層からの光取出し方向とは反対の方向の広がり角度が４５°以上６０°以下であることを特徴とする有機発光ダイオード。
【００２３】
（１８）上記（１６）または（１７）において、前記第二の錐状透明樹脂が前記出射側基板面に対して細密充填配置されていることを特徴とする有機発光ダイオード。
【００２４】
（１９）電極と、発光ポイントを有する有機層と、透明電極と、第一の透明樹脂層と、拡散反射層と、第二の透明樹脂層と、出射側基板と、を有し、前記有機層からの光取出し方向に向かって、前記電極，前記有機層，前記透明電極，前記第一の透明樹脂層，前記拡散反射層，前記第二の透明樹脂層および前記出射側基板の順に配置され、前記透明電極はストライプ状に形成され、前記拡散反射層において、出射側基板の法線方向において前記電極および前記透明電極が重畳する部分が開口しており、前記第一の透明樹脂層の屈折率は前記出射側基板の屈折率と同一であり、前記第二の透明樹脂層の屈折率は前記出射側基板の屈折率と同一であり、前記発光ポイントは発光ピーク波長λ（ｎｍ）で発光し、前記電極と前記有機層との界面から前記発光ポイントまでの高さをａ×ｄ（ただし、ｄ（ｎｍ）は前記有機層の厚さ、０＜ａ＜１）とした場合、（２ｍ−１５５／１８０）λ／４／ｎ／cos３５°≦ａ×ｄ≦（２ｍ−１５５／１８０）λ／４／ｎ／cos５０°（ただし、ｎは前記有機層の屈折率、ｍは１以上の整数）である有機発光ダイオード。
【００２５】
（２０）上記（１）乃至（１９）のいずれかの有機発光ダイオードと、前記有機発光ダイオードを駆動する駆動装置と、を有することを特徴とする光源装置。
【発明の効果】
【００２６】
本発明により、光取出し効率が向上した有機発光ダイオード及びこれを用いた光源装置を提供できる。上記した以外の課題，構成及び効果は以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態の構成を示す斜視図。
【図２】本発明の一実施形態における構成を示す断面図。
【図３】有機発光ダイオードの干渉効果を説明するための断面図。
【図４】本発明の一実施形態における効果を示すグラフ。
【図５】本発明の一実施形態における原理を示す断面図。
【図６】本発明の一実施形態における断面図及び光散乱層の平面図。
【図７】本発明の一実施形態における効果を示すグラフ。
【図８】本発明の一実施形態における効果を示すグラフ。
【図９】本発明の一実施形態における構成を示す斜視図。
【図１０】本発明の一実施形態における原理を示す断面図。
【図１１】本発明の一実施形態における原理を示す断面図。
【図１２】本発明の一実施形態における効果を示すグラフ。
【図１３】本発明の一実施形態における効果を示すグラフ。
【図１４】本発明の一実施形態における効果を示すグラフ。
【図１５】本発明の一実施形態における効果を示すグラフ。
【図１６】本発明の一実施形態における効果を示すグラフ。
【図１７】本発明の一実施形態における効果を示すグラフ。
【図１８】本発明の一実施形態における効果を示すグラフ。
【図１９】本発明の一実施形態における効果を示すグラフ。
【図２０】本発明の一実施形態における効果を示すグラフ。
【図２１】本発明の一実施形態における効果を示すグラフ。
【図２２】本発明の一実施形態における効果を示すグラフ。
【図２３】本発明の一実施形態における効果を示すグラフ。
【図２４】本発明の一実施形態における効果を示すグラフ。
【図２５】本発明の一実施形態における効果を示すグラフ。
【図２６】本発明の一実施形態における効果を示すグラフ。
【図２７】本発明の一実施形態における構成を示す平面図。
【図２８】本発明の一実施形態における構成を示す斜視図。
【図２９】本発明の一実施形態における構成を示す斜視図。
【図３０】本発明の一実施形態における構成を示す斜視図。
【図３１】本発明の一実施形態における構成を示す断面図。
【図３２】本発明の一実施形態における原理を示す断面図。
【図３３】本発明の一実施形態における効果を示すグラフ。
【図３４】本発明の一実施形態における構成を示す斜視図。
【図３５】本発明の一実施形態における構成を示す断面図。
【図３６】本発明の一実施形態における原理を示す断面図。
【図３７】従来の有機発光ダイオードの構造。
【図３８】従来の有機発光ダイオードの構造。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面等を用いて、本発明の実施形態について説明する。
【００２９】
図３７に示された有機発光ダイオードの構造は次の通りである。反射側基板上に形成された反射電極の上に、有機分子からなる有機層が形成される。有機層の上に、透明電極としてＩＴＯ（スズを微量添加した酸化インジウム）やＩＺＯ（亜鉛を微量添加した酸化インジウム）が形成される。さらに、透明電極の上に透明樹脂層が配置され、透明樹脂の上に出射側基板が配置されている。このような構成は一般にトップエミッション型と呼ばれている。一方、図３８に示された有機発光ダイオードの構造は次の通りである。出射側基板の上に透明電極が配置される。透明電極の上に有機層が形成される。有機層の上に反射電極が形成される。反射電極の上には真空または不活性ガスが充填された層を介して反射側基板としての封止ガラスが配置される。このような構成は一般にボトムエミッション型と呼ばれている。トップエミッション型もボトムエミッション型も、有機層内で発光した光が出射側基板から出射されることにより外部を照明する。
【００３０】
反射電極にはアルミニウムが用いられる。例えば反射電極を陰極として用いる場合、反射電極上に電子輸送層と呼ばれる層が形成され、透明電極側に正孔輸送層が形成される。電子輸送層とホール輸送層との間には発光層と呼ばれる層が形成され、発光層と電子輸送層の界面または発光層とホール輸送層の界面付近の１０ｎｍ程度の領域で電子と正孔が再結合し、有機層は発光する。発光層のホール輸送層側と電子輸送層側のどちらの界面で主に発光するのかは、材料の移動度等によって任意に設計される。本発明では上記のように主な発光が起こる界面を発光ポイントと呼ぶ。
【００３１】
有機層の屈折率は通常１.８程度であり、透明電極の屈折率は２.０程度、透明樹脂層の屈折率は１.５程度、出射側基板の屈折率は１.５程度である。
【００３２】
発光ポイントで発光した光は、透明電極，透明樹脂層及び出射側基板を透過し、外部に出射される。しかし、トップエミッション型の場合、透明電極と透明樹脂層との界面、透明樹脂層と出射側基板との界面及び出射側基板と空気との界面で反射がおこるため、外部に取り出される光の量は非常に低くなる。ボトムエミッション型の場合、透明電極と出射側基板との界面及び出射側基板と空気との界面で反射がおこるため、外部に取り出される光の量は非常に低くなる。
【００３３】
全反射の影響により出射側基板に取り出せない光を薄膜導波モードと呼ぶ。また、発光ポイントで発光した光は、透明電極側に向かう光と、一度反射電極で反射した後透明電極側に向かう光とに分けられる。この場合、二つの光の干渉条件が適切に制御できていなければ薄膜導波モードが上昇してしまう。
【００３４】
一方、出射側基板と空気との界面で全反射され空気に取り出せない光を、厚膜導波モードと呼ぶ。なお、空気に取り出された光を、外部取り出しモードと呼ぶ。
【００３５】
有機層で発光した光を１００％とすると、
薄膜導波モード（％）＝１００−出射側基板への取り出し効率
厚膜導波モード（％）＝出射側基板への取り出し効率−空気への取り出し効率
外部取り出しモード（％）＝空気への取り出し効率＝光取り出し効率
つまり、
光取り出し効率（％）＝１００−（薄膜導波モード＋厚膜導波モード）
の関係がある。
【００３６】
光取り出し効率を大きくするためには、薄膜導波モードと厚膜導波モードの双方を低減して外部取り出しモードを増加させることが必要である。下記実施例は、上記の問題に鑑みなされたものであって、有機発光ダイオードにおいて、薄膜導波モードおよび厚膜導波モードの双方を低減することにより、高い光取り出し効率を得ることのできる技術を提供するものである。
【００３７】
以下に具体的な実施例を示して、本願発明の内容をさらに詳細に説明する。以下の実施例は本願発明の内容の具体例を示すものであり、本願発明がこれらの実施例に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。また、実施例を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【実施例１】
【００３８】
図１は、本実施形態の有機発光ダイオードの分解斜視図である。また、図２は本実施形態の有機発光ダイオードの断面構成を示す図である。本実施形態の有機発光ダイオードは、反射側基板１０１，アルミニウム反射電極１０２，有機層１０３，ＩＴＯまたはＩＺＯで作製される透明電極１０５，第一の透明樹脂層１０６，出射側基板１０８及び光散乱層１０９を有する。反射側基板１０１から出射側基板１０８へ光が向かう方向を有機層１０３からの光取出し方向とする。反射側基板１０１および出射側基板１０８としてガラスやプラスチック基板材料（ポリクロロピレン，ポリエチレンテレフタレート等）が挙げられる。有機層の汚染を防止する観点で、反射側基板１０１および出射側基板１０８はガラスで構成されることが望ましい。反射側基板１０１上に反射電極１０２が形成される。反射電極１０２の上に、有機分子からなる有機層１０３が形成される。有機層１０３の屈折率は１.８程度であり、具体的には１.７以上１.９以下である。有機層１０３は発光ポイント１０４を含む。発光ポイント１０４からは、ピーク波長４６０ｎｍを持った青色の発光が起こる。有機層１０３の上に透明電極１０５が形成される。透明電極１０５の屈折率は２.０程度であり、具体的には１.９５以上２.０５以下である。さらに、透明電極１０５の上に第一の透明樹脂層１０６が配置される。反射電極１０２は有機層１０３で発光した光を反射する。反射電極１０２の代わりに反射性を有する反射板および透明電極１０５を用いてもよい。この場合、反射側基板１０１上に反射板が形成され、反射板上に透明電極１０５が形成される。反射板としてＡｇ基板などが考えられる。
【００３９】
第一の透明樹脂層１０６は、透明電極１０５と出射側基板１０８とを接合する。第一の透明樹脂層１０６はアクリル樹脂を用いている。アクリル樹脂を基材として酸化チタンの微粒子１１０を分散させることにより、第一の透明樹脂層１０６の屈折率を制御できる。第一の透明樹脂層１０６の屈折率は１.５から２.２まで任意に設定できる。第一の透明樹脂層１０６の基材として、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート），シリコーン系，アクリル系，ポリイミド，エポキシ等接着性を有する透明樹脂が挙げられる。第一の透明樹脂層１０６の上に出射側基板１０８が配置されている。出射側基板１０８の屈折率は１.５程度であり、具体的には１.５０以上１.５６以下である。また、出射側基板１０８の上に光散乱層１０９が配置されている。図１のように、光散乱層１０９は出射側基板１０８の上に全面に形成しなくてもよい。例えば、出射側基板１０８の面内方向において光散乱層１０９の面積を出射側基板１０８の面積より小さくすることで、生産性を向上できる。光散乱層１０９は、アクリル樹脂を基材として、酸化ジルコンの微粒子１１０が分散されている。基材は、透明であり、接着性を有していることが望ましい。また、光散乱層１０９の基材の屈折率はガラスの屈折率と近い方が望ましく、同じであることがさらに望ましい。「屈折率が同じ」とは本実施例の効果を達成できる程度の同じを意味しており、厳密な一致を要求するものではない。具体的には、両者の屈折率差が０.１以内であればよく、０.０５以内であれば望ましい。光散乱層１０９の基材として、アクリル樹脂の他にエポキシ樹脂，ＰＥＴなどを用いることができる。微粒子１１０の材料には酸化ジルコンの他チタン酸バリウムや酸化アルミニウムなどを用いることができる。微粒子１１０として上記の材料を一種類含めてもよく、二種類以上含めてもよい。アクリル樹脂の屈折率は１.５程度で出射側基板１０８の屈折率と同じである。なお、各層の屈折率は室温下で、例えば光学式薄膜測定システムFilmTek３０００（ヤーマン株式会社製）によって計測される。図１における有機発光ダイオードに有機発光ダイオードを駆動する駆動装置等が備えられることで光源装置となる。
【００４０】
図１に示した構成では、透明電極１０５の屈折率は第一の透明樹脂層１０６の屈折率より大きい。第一の透明樹脂層１０６の屈折率は出射側基板１０８の屈折率と同じである。出射側基板１０８の屈折率は空気の屈折率より高い。光散乱層１０９に含まれる微粒子１１０の屈折率は散乱層に含まれる基材の屈折率および出射側基板１０８より高い。
【００４１】
なお、第一の透明樹脂層１０６の屈折率は出射側基板１０８の屈折率にほぼ等しいため、実質的に第一の透明樹脂層１０６と出射側基板１０８の光学的な界面はないものに等しい。すなわち、図１に示した構成は、第一の透明樹脂層１０６がなく、透明電極１０５と出射側基板１０８が直接接合された構成と等価である。
【００４２】
図１において、光散乱層１０９は出射側基板１０８に対して、透明電極１０５が存在する側とは反対側に配置されているが、光散乱層１０９を出射側基板１０８および透明電極１０５の間に配置してもよい。光散乱層１０９を出射側基板１０８および透明電極１０５の間に配置することにより、劣化に強い出射側基板１０８によって光散乱層１０９を保護できる。
【００４３】
一方、光散乱層１０９を形成した際、光散乱層１０９の表面には凹凸が形成されることがある。したがって、光散乱層１０９を出射側基板１０８に対して透明電極１０５が存在する側とは反対側に配置することにより、光散乱層１０９の凹凸が存在する側の表面が出射側ガラス基板１０８に接しないので生産性が向上する。いずれにせよ、光散乱層１０９が出射側基板１０８と接している。
【００４４】
ボトムエミッション型の場合、基本的に図１に記載の第一の透明樹脂層１０６は不要なので部材を低減できる。一方、トップエミッション型の場合、出射側基板１０８および透明電極１０５の間に第一の透明樹脂層１０６が配置されるので、後述する第一の錐状透明樹脂１０７を設けることができ、より薄膜導波モードを低減できる。なお、トップエミッション型であっても、光散乱層１０９により出射側基板１０８および透明電極１０５を接合する場合、第一の透明樹脂層１０６は不要である。また、ボトムエミッション型であっても、第一の透明樹脂層１０６を設けてもよい。
【００４５】
図２のように、反射電極１０２と有機層１０３との界面から発光ポイント１０４の中心までの距離を、０＜ａ＜１なる値及び有機層１０３の膜厚ｄ（ｎｍ）を用いて、ａ×ｄで表す。つまり、反射電極１０２と有機層１０３との界面でａ＝０となり、有機層１０３と透明電極１０５との界面でａ＝１となる。
【００４６】
ここで、干渉条件について説明する。図３は干渉条件を説明するための図である。発光ポイント１０４の中心は０＜ａ＜１の任意の数を用い、反射電極１０２と有機層１０３との界面からの高さａ×ｄで起こるものとし、この発光ポイント１０４のある点を点光源と仮定する。図中の矢印は、光の伝搬方向を示している。
【００４７】
光源で発光した光は、図３におけるＡで示した光のように、直接透明電極１０５に向かう光と、Ｂで示した光のように一度反射電極１０２で反射した後透明電極１０５に向かう光とがある。干渉効果によりＡの光とＢの光の位相差が２πの整数倍である配光角θ（°）が最も光強度が強められる角度である。なお、配光角とは、各層の界面の法線方向を角度の基準（０°）とした光の方向を表す角度である。
【００４８】
最も強め合う配光角度をθｃｏｆ（°）と表記すると、
θｃｏｆ(°)＝cos-1（(２×ｂ−φｍ／１８０)×λ／(４×ｎ×ａ×ｄ)）×１８０
／π （式１）
となる。ここで、ｂは１以上の整数、λは光の波長（ｎｍ）、ｎは有機層１０３の屈折率、ｄは有機層１０３の膜厚（ｎｍ）、ａは０＜ａ＜１なる値、πは円周率、φｍは反射電極１０２での反射による位相変化であり、光の波長や入射角や偏光方向、反射電極１０２の材料により変動する。発光層，正孔輸送層，電子輸送層などの積層により有機層１０３が形成される場合は、有機層１０３を構成する各層の屈折率の平均値をｎとする。反射電極１０２にアルミニウムを用いた場合、入射角が０°以上５０°以下程度まではφｍの値は約１４０°以上１６０°以下となる。本実施例では、簡単のため代表値としてφｍを１５５°とする。式１より、θｃｏｆはａにより変動する。つまり、θｃｏｆは、反射電極１０２と有機層１０３との界面から発光ポイント１０４までの距離で制御される。
【００４９】
なお、発光ポイント１０４は有機層１０３中で、電子とホールとが再結合して発光する位置であり、ホール輸送層等の移動度の高い有機材料の膜厚設定により、比較的自由度が高い状態での設定が可能である。ホール輸送層の材料としては、Ｎ，Ｎ′−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−［１，１′−ビフェニル］−４，４′ジアミン（ＴＰＤ）、４，４′−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）などが挙げられる。また、有機層１０３に赤色発光層，緑色発光層および青色発光層が含まれる場合、少なくとも１つの発光ポイント１０４が式１を満たせば薄膜導波モードを低減できる。ただし、すべての発光ポイント１０４において式１を満たすことで薄膜導波モードをより低減できる。なお、すべての発光ポイント１０４において式１を満たす必要がなければ膜厚を小さくできる。
【００５０】
θｃｏｆを、どの方向の配光角に設定するかによって、第一の透明樹脂層１０６へ取り出す光の量を制御することができる。このように、θｃｏｆの設定を干渉条件の設定と呼ぶ。
【００５１】
図４は、図１の構成における、出射側基板１０８への取り出し効率及び外部取り出し効率とθｃｏｆ（°）の関係を示すグラフである。θｃｏｆを３５°以上５０°以下程度に設定することにより出射側基板１０８への取り出し効率を向上させることができる。つまり薄膜導波モードを低減できることがわかる。好ましくはθｃｏｆを４１°以上４６°以下に設定することにより薄膜導波モードをより低減できる。以上のように、干渉条件の適切な設定によって薄膜導波モードを低減できる。しかし、θｃｏｆを３５°以上５０°以下程度に設定した場合、薄膜導波モードは低減できるものの、厚膜導波モードが増大しており、外部取り出し効率が向上していない。よって、θｃｏｆの設定により薄膜導波モードを低減することに加え、厚膜導波モードを低減させる必要がある。以下に本実施例における厚膜導波モード低減手段について述べる。
【００５２】
図５は光散乱層１０９による厚膜導波モード低減の原理図である。光散乱層１０９がない場合は、図５中の光線経路ａで示すように、出射側基板１０８の屈折率と空気の屈折率とで規定される全反射臨界角よりも大きな入射角をもつ光は、出射側基板１０８と空気との界面で全反射する。これにより、厚膜導波モードが大きくなっていた。
【００５３】
そこで、光散乱層１０９に微粒子１１０を分散させる。微粒子１１０に光が入射すると、光線経路ｂで示すように散乱により光が様々な方向に分離分割される。よって、出射側基板１０８と空気との界面における全反射臨界角よりも小さな入射角をもった光が生成されるため、外部に光を取り出せ、厚膜導波モードを低減できる。
【００５４】
光散乱層１０９による光散乱によって効率よく外部に光を取り出すためには、好適な微粒子１１０の粒径（微粒子１１０の直径）及び微粒子１１０の配置密度を選ぶ必要がある。そこで、図６に示すように、有機層１０３の厚さ１５０ｎｍ、発光ポイント１０４の反射電極１０２からの高さ９８ｎｍ、第一の透明樹脂層１０６の屈折率１.５において、微粒子１１０の粒径，微粒子平均ピッチおよび厚膜導波モードとの関係をシミュレーションした。ここで、微粒子ピッチとは、図６に示すように、隣接する微粒子１１０同士の面方向における距離である。また、微粒子平均ピッチは、光散乱層１０９のある２０μｍ□内の全微粒子１１０の微粒子ピッチの平均値である。なお、発光ポイント１０４の反射電極１０２からの高さ９８ｎｍは、θｃｏｆを４２°に設定した場合の値である。また、光散乱層１０９の中に粒径が異なる粒子が含まれている場合は、微粒子１１０の粒径を平均粒子径として考えてもよい。
【００５５】
図７及び図８は、微粒子１１０の屈折率が２.４および１.８の場合のシミュレーション結果である。なお、光散乱層１０９がない場合の厚膜導波モードを便宜上微粒子平均ピッチが０μｍとして示した。また、屈折率２.４，粒径０.５７μｍおよび粒径１.０μｍにおける屈折率２.４の酸化ジルコンの微粒子１１０をそれぞれ光散乱層１０９の微粒子１１０として用いて作製した有機発光ダイオードの光量測定から見積もった厚膜導波モードも同図に示した。
【００５６】
図７に示すように、微粒子の屈折率が２.４の場合には、微粒子粒径が０.５μｍ以上６.０μｍ以下、微粒子平均ピッチが０.５μｍ以上１２μｍ以下の範囲で厚膜導波モードが低減されている。さらに好ましくは、微粒子粒径が０.５μｍ以上４.０μｍ以下、微粒子平均ピッチが０.５μｍ以上７.０μｍ以下の範囲で厚膜導波モードがよりよく低減されている。
【００５７】
さらに詳しく見ると、各粒径で好適な微粒子平均ピッチが存在する。
【００５８】
微粒子１１０の粒径が０.５μｍの場合、微粒子平均ピッチが０.５μｍ以上３.０μｍ以下が好適であり、微粒子平均ピッチの最適値は１.０μｍである。微粒子１１０の粒径と微粒子平均ピッチの関係としては、微粒子平均ピッチが、微粒子１１０の粒径に対して１.０倍以上６.０倍以下が好適であり、特に２.０倍が最もよい。
【００５９】
微粒子１１０の粒径が１μｍの場合、微粒子平均ピッチが１.０μｍ以上３.５μｍ以下が好適であり、微粒子平均ピッチの最適値は３.０μｍである。微粒子１１０の粒径と微粒子平均ピッチの関係としては、微粒子平均ピッチが、微粒子１１０の粒径に対して１.０倍以上３.５倍以下が好適であり、特に３.０倍が最もよい。
【００６０】
微粒子１１０の粒径が２μｍの場合、微粒子平均ピッチが２.０μｍ以上４.７５μｍ以下が好適であり、微粒子平均ピッチの最適値は４.０μｍである。微粒子１１０の粒径と微粒子平均ピッチの関係としては、微粒子平均ピッチが、微粒子１１０の粒径に対して１.０倍以上２.４倍以下が好適であり、特に２.０倍が最もよい。
【００６１】
微粒子１１０の粒径が４μｍの場合、微粒子平均ピッチが４.０μｍ以上７.０μｍ以下が好適であり、微粒子平均ピッチの最適値は６μｍである。微粒子１１０の粒径と微粒子平均ピッチの関係としては、微粒子平均ピッチが、微粒子１１０の粒径に対して１.０倍以上１.８倍以下が好適であり、特に１.５０倍が最もよい。
【００６２】
図８に示すように、微粒子１１０の屈折率が１.８の場合には、微粒子粒径が０.５μｍ以上６.０μｍ以下、微粒子平均ピッチが０.５μｍ以上１２μｍ以下の範囲で厚膜導波モードが低減されている。さらに好ましくは、微粒子粒径が０.５μｍ以上２.０μｍ以下、微粒子平均ピッチが０.５μｍ以上４.０μｍ以下の範囲で厚膜導波モードがよりよく低減されている。
【００６３】
さらに詳しく見ると、各粒径で好適な微粒子平均ピッチが存在する。
【００６４】
微粒子１１０の粒径が０.５μｍの場合、微粒子平均ピッチが０.５μｍ以上２.７５μｍ以下が好適であり、微粒子平均ピッチの最適値は１.５０μｍである。微粒子１１０の粒径と微粒子平均ピッチの関係としては、微粒子平均ピッチが、微粒子１１０の粒径に対して１.０倍以上５.５倍以下が好適であり、特に３.０倍が最もよい。
【００６５】
微粒子１１０の粒径が１μｍの場合、微粒子平均ピッチが１.０μｍ以上３.２５μｍ以下が好適であり、微粒子平均ピッチの最適値は１.５μｍである。微粒子１１０の粒径と微粒子平均ピッチの関係としては、微粒子平均ピッチが、微粒子１１０の粒径に対して１.０倍以上３.３倍以下が好適であり、特に１.５倍が最もよい。
【００６６】
微粒子１１０の粒径が２μｍの場合、微粒子平均ピッチが２.０μｍ以上４.０μｍ以下が好適であり、微粒子平均ピッチの最適値は２.０μｍである。微粒子１１０の粒径と微粒子平均ピッチの関係としては、微粒子平均ピッチが、微粒子１１０の粒径に対して１.０倍以上２.０倍以下が好適であり、特に１.０倍が最もよい。
【００６７】
以上により、粒径が０.５μｍ以上６.０μｍ以下の微粒子１１０を特定微粒子とした場合、特定微粒子の微粒子平均ピッチが特定微粒子の粒径の１.０倍以上６.０倍以下であれば、厚膜導波モードを低減できる。また、特定微粒子の微粒子平均ピッチが特定微粒子の粒径以上１２μｍ以下であれば、厚膜導波モードを低減できる。
【００６８】
さらに好ましくは、粒径が０.５μｍ以上２.０μｍ以下の微粒子１１０を特別微粒子とした場合、特別微粒子の微粒子平均ピッチが特別微粒子の粒径の１.０倍以上３.０倍以下であれば、厚膜導波モードをさらに低減できる。また、特別微粒子の微粒子平均ピッチが特別微粒子の粒径以上４.０μｍ以下であれば、厚膜導波モードをさらに低減できる。
【００６９】
なお、本実施例の効果を達成できるのであれば、微粒子１１０の中に粒径が０.５μｍより小さい微粒子１１０が含まれていてもよいし、粒径が６.０μｍより大きい微粒子１１０が含まれていてもよい。
【００７０】
これまで述べたように、発光ポイント１０４の適切な設定によって、薄膜導波モードを低減できる。また、光散乱層１０９の微粒子１１０の粒径及び配置密度を適切に設定することによって厚膜導波モードの低減できる。以上により、高い光取り出し効率を得ることができる。
【００７１】
また、以下の構成を採用することで薄膜導波モードはさらに低減できる。薄膜導波モードを低減できる構成を図９の分解斜視図及び図１０の断面図に示す。第一の透明樹脂層１０６に、出射側基板１０８の表面に底面が接着された第一の錐状透明樹脂１０７を埋め込む。第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率は１.４から１.８まで任意に設定できる。出射側基板１０８の法線方向において、第一の錐状透明樹脂１０７は第一の透明樹脂層１０６から出射側基板１０８に向かって広がりを持っている。なお、本実施例においては、第一の錐状透明樹脂１０７の出射側基板１０８方向への広がり角度を図１０に示すように、θｐｒｉと表記する。第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率をｎｐｒｉ、透明樹脂の屈折率をｎＬＰＬと表記する。
【００７２】
図１１は、本実施例における薄膜導波モード低減の原理図である。第一の透明樹脂層１０６内に第一の錐状透明樹脂１０７を配置することにより、薄膜導波モードを低減できる。第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率は第一の透明樹脂層１０６の屈折率よりも小さく、出射側基板１０８の屈折率以上である。図１１におけるａで示した光線経路のように円錐型の第一の錐状透明樹脂１０７がない場合は、第一の透明樹脂層１０６と出射側基板１０８との界面で全反射していた。そこで、第一の錐状透明樹脂１０７を挿入することにより、図１１におけるｂで示す光線経路が形成される。つまり、第一の透明樹脂層１０６から第一の錐状透明樹脂１０７への入射角が、ａで示す第一の透明樹脂層１０６から出射側基板１０８への入射角より小さくなるため全反射することなく、出射側基板１０８へ出射される。これにより、薄膜導波モードを低減できる。なお、図１１における光線経路ｂは、第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率と出射側基板１０８の屈折率とが同一である場合を例に示した。ただし、図１１におけるｃで示す光線のように、法線方向に進む光が円錐型の第一の錐状透明樹脂１０７と第一の透明樹脂層１０６との界面で全反射してしまう場合がある。また、第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率が出射側基板１０８の屈折率よりも高い場合は、円錐型の第一の錐状透明樹脂１０７と出射側基板１０８の界面で全反射してしまう場合がある。よって、薄膜導波モード最低化のためには以下のパラメータを最適化する必要がある。
【００７３】
最適化が必要なパラメータ
・ｎＬＰＬ
・ｎｐｒｉ
・θｐｒｉ
・θｃｏｆ
以下、パラメータの最適化について述べる。
【００７４】
図１２は、波長４６０ｎｍ、有機層１０３の膜厚１５０ｎｍ、第一の透明樹脂層１０６の屈折率１.６、円錐型の第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率１.５で、様々な干渉条件の下、θｐｒｉと薄膜導波モードの相対値との関係についてシミュレーションを行った結果である。θｐｒｉ＝９０°の場合の薄膜導波モードは、第一の錐状透明樹脂１０７を用いなかった場合の値に相当し、これより低い値を持つ領域が、第一の錐状透明樹脂１０７による薄膜導波モード低減に効果がある。
【００７５】
薄膜導波モードの相対値は、θｃｏｆ及びθｐｒｉに強い依存を示しており、θｃｏｆが、３６°以上４８°以下、θｐｒｉが８０°以上８７°以下程度で低い値となっており、好ましくは、θｃｏｆ＝４２°，θｐｒｉ＝８５°で最も低い値となる。
【００７６】
なお、式１からθｃｏｆが３６°から４８°までに対応する発光ポイント１０４の中心までの距離ａ×ｄは、（２−１５５／１８０）λ／４／ｎ／cos３６°≦ａ×ｄ≦（２−１５５／１８０）λ／４／ｎ／cos４８°となり、９０ｎｍ以上１０９ｎｍ以下である。
【００７７】
図１３は、光の波長４６０ｎｍ、有機層１０３の膜厚１５０ｎｍ、第一の透明樹脂層１０６の屈折率１.７、第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率が１.５で、様々な干渉条件の下、θｐｒｉと薄膜導波モードの相対値との関係についてシミュレーションを行った結果である。
【００７８】
薄膜導波モードは、θｃｏｆが３６°から４８°、θｐｒｉが７５°以上８５°以下程度で低い値となっており、好ましくはθｃｏｆ＝４２°，θｐｒｉ＝８２°で最も低い値となる。
【００７９】
図１４は、光の波長４６０ｎｍ、有機層１０３の膜厚１５０ｎｍ、第一の透明樹脂層１０６の屈折率１.７、第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率が１.６で、様々な干渉条件の下、θｐｒｉと薄膜導波モードの相対値との関係についてシミュレーションを行った結果である。
【００８０】
薄膜導波モードは、θｃｏｆが３６°から４８°、θｐｒｉが７０°以上８０°以下程度で低い値となっており、好ましくはθｃｏｆ＝４２°，θｐｒｉ＝７１°で最も低い値となる。
【００８１】
図１５は、光の波長４６０ｎｍ、有機層１０３の膜厚１５０ｎｍ、第一の透明樹脂層１０６の屈折率１.８、第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率が１.５で、様々な干渉条件の下、θｐｒｉと薄膜導波モードの相対値との関係についてシミュレーションを行った結果である。
【００８２】
薄膜導波モードは、θｃｏｆが３６°から４８°、θｐｒｉが７５°以上８５°以下程度で低い値となっており、好ましくはθｃｏｆ＝４２°，θｐｒｉ＝８２°で最も低い値となる。
【００８３】
図１６は、光の波長４６０ｎｍ、有機層１０３の膜厚１５０ｎｍ、第一の透明樹脂層１０６の屈折率１.８、第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率が１.６で、様々な干渉条件の下、θｐｒｉと薄膜導波モードの相対値との関係についてシミュレーションを行った結果である。
【００８４】
薄膜導波モードは、θｃｏｆが３６°から４８°、θｐｒｉが７０°以上８０°以下程度で低い値となっており、好ましくはθｃｏｆ＝４２°，θｐｒｉ＝７４°で最も低い値となる。
【００８５】
図１７は、光の波長４６０ｎｍ、有機層１０３の膜厚１５０ｎｍ、第一の透明樹脂層１０６の屈折率１.８、第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率が１.７で、様々な干渉条件の下、θｐｒｉと薄膜導波モードの相対値との関係についてシミュレーションを行った結果である。
【００８６】
薄膜導波モードは、θｃｏｆが３６°から４８°、θｐｒｉが６２°以上８０°以下程度で低い値となっており、好ましくはθｃｏｆ＝４２°，θｐｒｉ＝７１°で最も低い値となる。
【００８７】
図１８は、光の波長４６０ｎｍ、有機層１０３の膜厚１５０ｎｍ、第一の透明樹脂層１０６の屈折率１.９、第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率が１.５で、様々な干渉条件の下、θｐｒｉと薄膜導波モードの相対値との関係についてシミュレーションを行った結果である。
【００８８】
薄膜導波モードは、θｃｏｆが３６°から４８°、θｐｒｉが７５°以上８５°以下程度で低い値となっており、好ましくはθｃｏｆ＝４２°，θｐｒｉ＝８３°で最も低い値となる。
【００８９】
図１９は、光の波長４６０ｎｍ、有機層１０３の膜厚１５０ｎｍ、第一の透明樹脂層１０６の屈折率１.９、第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率が１.６で、様々な干渉条件の下、θｐｒｉと薄膜導波モードの相対値との関係についてシミュレーションを行った結果である。
【００９０】
薄膜導波モードは、θｃｏｆが３６°から４８°、θｐｒｉが７０°以上８０°以下程度で低い値となっており、好ましくはθｃｏｆ＝４２°，θｐｒｉ＝７６°で最も低い値となる。
【００９１】
図２０は、光の波長４６０ｎｍ、有機層１０３の膜厚１５０ｎｍ、第一の透明樹脂層１０６の屈折率１.９、第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率が１.７で、様々な干渉条件の下、θｐｒｉと薄膜導波モードの相対値との関係についてシミュレーションを行った結果である。
【００９２】
薄膜導波モードは、θｃｏｆが３６°から４８°、θｐｒｉが６３°以上８０°以下程度で低い値となっており、好ましくはθｃｏｆ＝４２°，θｐｒｉ＝７４°で最も低い値となる。
【００９３】
図２１は、光の波長４６０ｎｍ、有機層１０３の膜厚１５０ｎｍ、第一の透明樹脂層１０６の屈折率１.９、第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率が１.８で、様々な干渉条件の下、θｐｒｉと薄膜導波モードの相対値との関係についてシミュレーションを行った結果である。
【００９４】
薄膜導波モードは、θｃｏｆが３６°から４８°、θｐｒｉが５７°以上８０°以下程度で低い値となっており、好ましくはθｃｏｆ＝４２°，θｐｒｉ＝７４°で最も低い値となる。
【００９５】
図２２は、光の波長４６０ｎｍ、有機層１０３の膜厚１５０ｎｍ、第一の透明樹脂層１０６の屈折率２.０、第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率が１.５で、様々な干渉条件の下、θｐｒｉと薄膜導波モードの相対値との関係についてシミュレーションを行った結果である。
【００９６】
薄膜導波モードは、θｃｏｆが３６°から４８°、θｐｒｉが７５°以上８５°以下程度で低い値となっており、好ましくはθｃｏｆ＝４２，θｐｒｉ＝８２°で最も低い値となる。
【００９７】
図２３は、光の波長４６０ｎｍ、有機層１０３の膜厚１５０ｎｍ、第一の透明樹脂層１０６の屈折率２.０、第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率が１.６で、様々な干渉条件の下、θｐｒｉと薄膜導波モードの相対値との関係についてシミュレーションを行った結果である。
【００９８】
薄膜導波モードは、θｃｏｆが３６°から４８°、θｐｒｉが７０°以上８０°以下程度で低い値となっており、好ましくはθｃｏｆ＝４８°，θｐｒｉ＝７５°で最も低い値となる。
【００９９】
図２４は、光の波長４６０ｎｍ、有機層１０３の膜厚１５０ｎｍ、第一の透明樹脂層１０６の屈折率２.０、第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率が１.７で、様々な干渉条件の下、θｐｒｉと薄膜導波モードの相対値との関係についてシミュレーションを行った結果である。
【０１００】
薄膜導波モードは、θｃｏｆが３６°から４８°、θｐｒｉが７０°以上８５°以下程度で低い値となっており、好ましくはθｃｏｆ＝４２°，θｐｒｉ＝７８°で最も低い値となる。
【０１０１】
図２５は、光の波長４６０ｎｍ、有機層１０３の膜厚１５０ｎｍ、第一の透明樹脂層１０６の屈折率２.０、第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率が１.８で、様々な干渉条件の下、θｐｒｉと薄膜導波モードの相対値との関係についてシミュレーションを行った結果である。
【０１０２】
薄膜導波モードは、θｃｏｆが３６°から４８°、θｐｒｉが７０°以上８５°以下程度で低い値となっており、好ましくはθｃｏｆ＝４２°，θｐｒｉ＝７８°で最も低い値となる。
【０１０３】
図１２乃至図２５のグラフの縦軸はすべて同一の範囲である。
【０１０４】
次に、薄膜導波モードを最低化する屈折率の関係について述べる。
【０１０５】
図２６は、θｃｏｆ，θｐｒｉを最適化（薄膜導波モードが最低値になる条件にした）した際の、第一の錐状透明樹脂１０７の各屈折率ｎｐｒｉ（１.４，１.５，１.６，１.７，１.８）をパラメータとして、縦軸に薄膜導波モード、横軸に、第一の透明樹脂層１０６の屈折率ｎＬＰＬをとったグラフである。
【０１０６】
薄膜導波モードをよりよく低減するには、第一の透明樹脂層１０６の屈折率ｎＬＰＬを１.７以上２.０以下にするのがよい。第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率は、１.５以上１.７未満にするのが好ましい。
【０１０７】
これらの屈折率と薄膜導波モードの関係は、第一の透明樹脂層１０６，第一の錐状透明樹脂１０７、および出射側基板１０８のそれぞれの屈折率比が関わっている。例えば、第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率は高いほど第一の透明樹脂層１０６から第一の錐状透明樹脂１０７に光が入りやすくなるが、逆に第一の錐状透明樹脂１０７から出射側基板１０８に入りづらくなる。そこで、第一の透明樹脂層１０６の屈折率をｎＬＰＬ、出射側基板１０８の屈折率をｎｇｌａｓｓで表すと、出射側基板１０８の屈折率に対する第一の透明樹脂層１０６の屈折率比ｎＬＰＬ／ｎｇｌａｓｓは１.１３以上１.３３以下にするのがよい。また、出射側基板１０８の屈折率に対する第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率比ｎｐｒｉ／ｎｇｌａｓｓは、１以上１.１３未満とするのがよい。
【０１０８】
なお、屈折率を０.１の分解能で離散的に述べてきたが実際の部材の屈折率は連続的な値であるので、上記した屈折率の値は実際の部材の屈折率を小数点第二位で四捨五入した値とする。屈折率を四捨五入しても、これまで述べてきた薄膜導波モードを低減するθｐｒｉの角度範囲等の好適な構成要件に殆ど変動はない。
【０１０９】
以上のように、第一の錐状透明樹脂１０７を挿入し、第一の透明樹脂層１０６の屈折率と第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率との関係を適切に制御することにより、薄膜導波モードを低減できる。また、第一の錐状透明樹脂１０７の頂角角度及び有機層１０３における発光ポイント１０４の位置を適切に制御することにより、薄膜導波モードを低減できる。
【０１１０】
図２７は、第一の透明樹脂層１０６の出射側基板１０８側表面の平面図である。第一の錐状透明樹脂１０７は、図２７に示すとおり、細密充填配置とした。これにより、第一の錐状透明樹脂１０７間の隙間が小さくなり、より薄膜導波モードを低減できる。
【０１１１】
第一の錐状透明樹脂１０７は図９のような円錐型に限らず、図２８に示すように、四角錐状や、図２９に示すように６角錐状であってもよい。ただし、第一の錐状透明樹脂１０７の形状は円錐型のほうが望ましい。有機発光ダイオードの面内全方位にわたって薄膜導波モードを低減できるからである。
【０１１２】
本実施例で示したように、光散乱層１０９の微粒子１１０の粒径及び配置密度を適切に設定することによって厚膜導波モードの低減ができる。また、発光ポイント１０４の適切な設定、または、発光ポイント１０４の適切な設定に加え、第一の透明樹脂層１０６の屈折率設定ならびに第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率設定及び広がり角度の設定、を適切に行うことによって、薄膜導波モードを低減できる。以上により、本実施例の有機発光ダイオードでは高い光取り出し効率が得られる。また、上記構成により、異なる色を有する発光層を積層した場合の混色が促進される。
【実施例２】
【０１１３】
本発明の他の実施例について詳細に説明する。
【０１１４】
図３０は、本実施形態の有機発光ダイオードの分解斜視図である。また、図３１は本実施形態の有機発光ダイオードの断面構成を示す図である。本実施形態の有機発光ダイオードは、反射側基板１０１，アルミニウム反射電極１０２，有機層１０３，透明電極１０５，第一の透明樹脂層１０６，第一の錐状透明樹脂１０７，出射側基板１０８及び第二の錐状透明樹脂１１１を有する。図３０および図３１はトップエミッション型についての説明図であるが、ボトムエミッション型でもよい。反射側基板１０１上に形成されたアルミニウム反射電極１０２の上に、有機分子からなる有機層１０３が形成される。有機層１０３は発光ポイント１０４を含む。発光ポイント１０４からは、ピーク波長４６０ｎｍを持った青色の発光が起こる。有機層１０３の上に透明電極１０５が形成される。さらに、透明電極１０５の上に第一の透明樹脂層１０６が配置される。また、第一の透明樹脂層１０６には、出射側基板１０８の表面に底面が接着された第一の錐状透明樹脂１０７が埋め込まれている。円錐型の第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率は１.５程度である。第一の透明樹脂層１０６の上に出射側基板１０８が配置されている。出射側基板１０８の法線方向において、第一の錐状透明樹脂１０７は第一の透明樹脂層１０６から出射側基板１０８に向かって広がりを持っている。また、出射側基板１０８の上に第二の錐状透明樹脂１１１を備える。図３０において、直方体の樹脂の上に複数の円錐型の樹脂が配置されて第二の錐状透明樹脂１１１が形成されているが、直方体の樹脂は必ずしも必要ない。ただし、直方体の樹脂のような平らな樹脂を作製することにより、平らな樹脂に円錐型の樹脂の金型を押し当てて第二の錐状透明樹脂１１１を成型することができる。第二の錐状透明樹脂１１１の底面は出射側基板１０８の空気側表面に接着している。第二の錐状透明樹脂１１１は、アクリル樹脂を成型することにより作製する。アクリル樹脂の屈折率は１.５程度であり、出射側基板１０８の屈折率と同じである。出射側基板１０８の法線方向において、第二の錐状透明樹脂１１１は空気から出射側基板１０８（有機層１０３からの光取出し方向とは反対の方向）に向かって広がりを持っている。なお、本明細書中においては、第二の錐状透明樹脂１１１の出射側基板１０８方向への広がり角度を図３１に示すように、θｐｒｉ２と表記する。
【０１１５】
本実施例の薄膜導波モードの低減手法は、実施例１に示した手法と同様である。
【０１１６】
図３２は本実施例による厚膜導波モード低減の原理図である。第二の錐状透明樹脂１１１がない場合は、図３２中の光線経路ａで示すように、出射側基板１０８と空気との界面において全反射臨界角よりも大きな入射角をもつ光は、出射側基板１０８と空気との界面で全反射する。これにより、厚膜導波モードが大きくなっていた。第二の錐状透明樹脂１１１に光が入射すると、光線経路ｂで示すように第二の錐状透明樹脂１１１の傾斜により入射角が小さくなり、外部に光を取り出せ、厚膜導波モードを低減できる。
【０１１７】
図３３は、本実施例による厚膜導波モード低減の効果を示すグラフである。θｃｏｆ＝４２°、第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率を１.５の前提条件において、第一の透明樹脂層１０６の屈折率ｎＬＰＬ及び第一の錐状透明樹脂１０７のθｐｒｉ１をパラメータとして、図３３では縦軸に厚膜導波モード、横軸にθｐｒｉ２（°）をとった。第一の透明樹脂層１０６の屈折率ｎＬＰＬは１.６，１.７，１.８，１.９，２.０を用い、第一の錐状透明樹脂１０７のθｐｒｉ１はそれぞれ、８０°，８０°，７５°，７９°，７６°である。
【０１１８】
θｐｒｉ２＝９０°の場合の薄膜導波モードは、第二の錐状透明樹脂１１１を用いなかった場合の値に相当し、これより低い値を持つ領域が、第二の錐状透明樹脂１１１による薄膜導波モード低減に効果がある。より好ましくは、θｐｒｉ２が４５°以上６０°以下程度にするのが好適であることがわかる。
【０１１９】
第二の錐状透明樹脂１１１は円錐型や四角錐状や、六角錐状であってもよい。また、実施例１で第一の透明樹脂層１０６の配置について述べた理由と同様、細密充填することにより効率を高めることができる。
【実施例３】
【０１２０】
本発明の他の実施例について詳細に説明する。
【０１２１】
図３４は、本実施形態の有機発光ダイオードの分解斜視図である。また、図３５は本実施形態の有機発光ダイオードの断面構成を示す図である。本実施形態の有機発光ダイオードは、反射側基板１０１，アルミニウム反射電極１０２，有機層１０３，透明電極１０５，第一の透明樹脂層１０６，拡散反射層１１２，第二の透明樹脂層１１３，出射側基板１０８を有する。図３４および図３５はトップエミッション型についての説明図であるが、ボトムエミッション型でもよい。反射側基板１０１上に形成されたアルミニウム反射電極１０２の上に、有機分子からなる有機層１０３が形成される。有機層１０３は発光ポイント１０４を含む。有機層１０３の上に透明電極１０５が形成される。さらに、透明電極１０５の上に第一の透明樹脂層１０６が配置される。拡散反射層１１２は、第一の透明樹脂層１０６により接着されている。
【０１２２】
拡散反射層１１２について、拡散反射層１１２の法線方向において反射電極１０２および透明電極１０５の重畳する領域が開口している。つまり、反射電極１０２および透明電極１０５の一方がベタ状であり他方がストライプ状であれば、拡散反射層１１２の開口部はストライプ状となる。また、反射電極１０２および透明電極１０５の両方がストライプ状であり両者の延伸方向が直行している場合は、拡散反射層１１２の開口部は図３４のようにドット状となる。拡散反射層１１２の開口部はドット状の方が望ましい。また、拡散反射層１１２の開口部は反射電極１０２および透明電極１０５の重畳する領域より大きいほうが望ましい。これにより、配光角の大きな光を出射側基板１０８に入射させることができるからである。
【０１２３】
拡散反射層１１２は、高反射率の白色シートを用いている。白色シートとしては例えば、発砲させることにより微細な気泡を多数含んだＰＥＴフィルムが使用できる。具体的には、東レ株式会社製発砲ポリエステルフィルム，ルミラーＥ６０Ｌ，Ｅ６ＳＬ，Ｅ６０Ｖなどを用いることができる。白色シートの材料はこれに限ったものではなく、例えば側鎖の炭素数が４以上のアクリル樹脂、または、側鎖の炭素数が１以上３以下のアクリル樹脂にフタル酸ジブチルなどの可塑剤を添加したものに、酸化マグネシウム，酸化チタン，チタン酸バリウム等の白色粉末を含有させた白色の樹脂・粉末混合物等が挙げられる。また、クロロプレンゴム，シリコーンゴム、もしくはフッ素系ゴムに、酸化マグネシウム，酸化チタン，チタン酸バリウム等の白色粉末を含有させた白色のゴム・粉末混合物等が挙げられる。さらに、反射型液晶表示装置の拡散反射層１１２として用いられているような表面に微細な凹凸を持った金属反射膜であってもよい。この場合、第二の透明樹脂層１１３の出射側基板１０８側の表面を凹凸形状とし、その上に、反射率の高いアルミニウムまたは銀などの金属をスパッタリング法により成膜すればよい。第二の透明樹脂層１１３は拡散反射層１１２を覆っており、拡散反射層１１２の開口部に第二の透明樹脂層１１３が含まれる。出射側基板１０８は第二の透明樹脂層１１３により接着されている。なお、第二の透明樹脂層１１３は第一の透明樹脂層１０６と同様のアクリル樹脂を用いている。なお、第二の透明樹脂層１１３は第一の透明樹脂層１０６と同様でなくてもよい。しかし、第二の透明樹脂層１１３の材料を第一の透明樹脂層１０６の材料と同じにすることにより、両者の屈折率が同じになり、第一の透明樹脂層１０６および第二の透明樹脂層１１３の界面は光学的に連続となる。つまり、第一の透明樹脂層１０６および第二の透明樹脂層１１３の界面が存在しない場合と光学的に等価になる。
【０１２４】
図３６は本実施例における、厚膜導波モード低減の原理図である。出射側基板１０８と空気との界面で全反射した光は、拡散反射層１１２で拡散反射する。拡散反射層１１２で拡散反射した光の一部の出射側基板１０８と空気界面の入射角は、全反射臨界角より小さくなるため空気側に取り出される。拡散反射層１１２がない場合には、出射側基板１０８と空気との界面及び反射電極１０２である程度同一の入射角で光が全反射を繰り返すため、空気側への光の取り出しが難しかった。
【０１２５】
本実施例における薄膜導波モードの低減は、干渉条件を適切に設定することによりなされる。実施例１の図４で示したのと同様θｃｏｆを３５°以上５０°以下程度に設定することにより薄膜導波モードを低減できる。
【０１２６】
また、さらに好ましい構成としては、第一の透明樹脂層１０６に実施例１で示した第一の錐状透明樹脂１０７を埋め込んでもよい。この場合の第一の透明樹脂層１０６の屈折率や、θｃｏｆ，θｐｒｉ及び第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率の好ましい関係性については、実施例１で述べたものと同様な構成が適用できる。ただし、本実施例では第一の錐状透明樹脂１０７の底面は、拡散反射層１１２で第二の透明樹脂層１１３に接着されている。
【０１２７】
なお、本明細書で述べた薄膜導波モードの低減手法及び厚膜導波モードの低減手法は様々な組み合わせが可能である。
【符号の説明】
【０１２８】
１０１ 反射側基板
１０２ 反射電極
１０３ 有機層
１０４ 発光ポイント
１０５ 透明電極
１０６ 第一の透明樹脂層
１０７ 第一の錐状透明樹脂
１０８ 出射側基板
１０９ 光散乱層
１１０ 微粒子
１１１ 第二の錐状透明樹脂
１１２ 拡散反射層
１１３ 第二の透明樹脂層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機発光ダイオード及びこれを用いた光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来例として、特許文献１には次のような技術が開示されている。従来技術の目的は、素子内部に導波光として閉じ込められていた損失光を効率よく取り出し、外部取り出し効率にすぐれた有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することである。従来技術は、発光層を含む少なくとも１層の有機層とこれを挟持する反射性電極と透明電極とからなる一対の電極が、光取り出し面から観測者側に放射される発光光の正面輝度値と５０度〜７０度方向の輝度値が、正面輝度値＜５０度〜７０度方向の輝度値、の関係を満たすように形成されてなる有機エレクトロルミネッセンス素子において、発光光が発光層から透明電極を介して観測者側に出射するまでの間に光の反射・屈折角に乱れを生じさせる領域を設けたことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２９６４２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
有機発光ダイオードを構成する各層の界面で全反射がおこるため、光取り出し効率が低い、という問題があった。本発明は、有機発光ダイオード及びこれを用いた光源装置において光取出し効率を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための本発明の特徴は以下の通りである。
【０００６】
（１）電極と、発光ポイントを有する有機層と、透明電極と、出射側基板と前記出射側基板に接する光散乱層と、を有し、前記有機層からの光取出し方向に向かって、前記電極，前記有機層，前記透明電極および前記出射側基板の順に配置され、前記光散乱層は基材および微粒子で構成され、前記微粒子の屈折率は前記基材の屈折率および前記出射側基板の屈折率より高く、前記発光ポイントは発光ピーク波長λ（ｎｍ）で発光し、前記電極と前記有機層との界面から前記発光ポイントまでの高さをａ×ｄ（ただし、ｄ（ｎｍ）は前記有機層の厚さ、０＜ａ＜１）とした場合、（２ｍ−１５５／１８０）λ／４／ｎ／cos３５°≦ａ×ｄ≦（２ｍ−１５５／１８０）λ／４／ｎ／cos５０°（ただし、ｎは前記有機層の屈折率、ｍは１以上の整数）であることを特徴とする有機発光ダイオード。
【０００７】
（２）上記（１）において、前記光散乱層は前記出射側基板および前記透明電極の間に形成されることを特徴とする有機発光ダイオード。
【０００８】
（３）上記（１）において、前記光散乱層は前記出射側基板に対して前記透明電極が存在する側とは反対側に形成されることを特徴とする有機発光ダイオード。
【０００９】
（４）上記（１）乃至（３）のいずれかにおいて、前記出射側基板および前記透明電極の間に第一の透明樹脂層が配置され、前記第一の透明樹脂層の屈折率は前記出射側基板の屈折率と同じであることを特徴とする有機発光ダイオード。
【００１０】
（５）上記（１）乃至（４）のいずれかにおいて、前記微粒子には粒径が０.５μｍ以上６.０μｍ以下の特定微粒子が含まれ、前記特定微粒子の微粒子平均ピッチが前記特定微粒子の粒径の１.０倍以上６.０倍以下であることを特徴とする有機発光ダイオード。
【００１１】
（６）上記（１）乃至（４）のいずれかにおいて、前記微粒子には粒径が０.５μｍ以上６.０μｍ以下の特定微粒子が含まれ、前記特定微粒子の微粒子平均ピッチが前記特定微粒子の粒径以上１２μｍ以下であることを特徴とする有機発光ダイオード。
【００１２】
（７）上記（１）乃至（４）のいずれかにおいて、前記微粒子には粒径が０.５μｍ以上２.０μｍ以下の特別微粒子が含まれ、前記特別微粒子の微粒子平均ピッチが前記特別微粒子の粒径の１.０倍以上３.０倍以下であることを特徴とする有機発光ダイオード。
【００１３】
（８）上記（１）乃至（４）のいずれかにおいて、前記微粒子には粒径が０.５μｍ以上２.０μｍ以下の特別微粒子が含まれ、前記特別微粒子の微粒子平均ピッチが前記特別微粒子の粒径以上４.０μｍ以下であることを特徴とする有機発光ダイオード。
【００１４】
（９）上記（１）乃至（３），（５）乃至（８）のいずれかにおいて、前記透明電極および出射側基板の間に第一の透明樹脂層が配置され、前記第一の透明樹脂層内に第一の錐状透明樹脂が形成され、前記第一の錐状透明樹脂の底面は前記出射側基板に接着され、前記第一の錐状透明樹脂は、前記出射側基板の法線方向において、前記第一の透明樹脂層から前記出射側基板にむかって広がりを持つことを特徴とする有機発光ダイオード。
【００１５】
（１０）上記（９）において、（２ｍ−１５５／１８０）λ／４／ｎ／cos３６°≦ａ×ｄ≦（２ｍ−１５５／１８０）λ／４／ｎ／cos４８°である有機発光ダイオード。
【００１６】
（１１）上記（９）または（１０）において、前記第一の透明樹脂層の屈折率が１.７以上２.０以下であり、前記第一の錐状透明樹脂の屈折率が１.５以上１.７未満であることを特徴とする有機発光ダイオード。
【００１７】
（１２）上記（９）乃至（１１）のいずれかにおいて、前記第一の透明樹脂層の屈折率／前記出射側基板の屈折率は１.１３以上１.３３以下であり、前記第一の錐状透明樹脂の屈折率／前記出射側基板の屈折率は、１以上１.１３未満とすることを特徴とする有機発光ダイオード。
【００１８】
（１３）上記（９）乃至（１２）のいずれかにおいて、前記第一の錐状透明樹脂の屈折率が１.５０以上１.５４以下であり、前記第一の錐状透明樹脂の広がり角度が７５°以上８５°以下であることを特徴とする有機発光ダイオード。
【００１９】
（１４）上記（９）乃至（１２）のいずれかにおいて、前記第一の錐状透明樹脂の屈折率が１.５５以上１.６４以下であり、前記第一の錐状透明樹脂の広がり角度が７０°以上８０°以下であることを特徴とする有機発光ダイオード。
【００２０】
（１５）上記（９）乃至（１４）のいずれかにおいて、前記第一の錐状透明樹脂が前記出射側基板面に対して細密充填配置されていることを特徴とする有機発光ダイオード。
【００２１】
（１６）電極と、発光ポイントを有する有機層と、明電極と、第一の透明樹脂層と、前記第一の透明樹脂層内に形成された第一の錐状透明樹脂と、出射側基板と、第二の錐状透明樹脂と、を有し、前記有機層からの光取出し方向に向かって、前記電極，前記有機層，前記透明電極，前記第一の透明樹脂層，前記第一の錐状透明樹脂，前記出射側基板および前記第二の錐状透明樹脂の順に配置され、前記第一の錐状透明樹脂および前記第二の錐状透明樹脂の底面は前記出射側基板に接着され、前記第一の錐状透明樹脂は、前記出射側ガラス基板の法線方向において、前記第一の透明樹脂層から前記出射側基板にむかって広がりを持ち、前記第二の錐状透明樹脂の屈折率は前記出射側基板の屈折率と同じであり、前記第二の錐状透明樹脂は、前記出射側基板の法線方向において、前記有機層からの光取出し方向とは反対の方向にむかって広がりを持ち、前記発光ポイントは発光ピーク波長λ（ｎｍ）で発光し、前記電極と前記有機層との界面から前記発光ポイントまでの高さをａ×ｄ（ただし、ｄ（ｎｍ）は前記有機層の厚さ、０＜ａ＜１）とした場合、（２ｍ−１５５／１８０）λ／４／ｎ／cos３５°≦ａ×ｄ≦（２ｍ−１５５／１８０）λ／４／ｎ／cos５０°（ただし、ｎは前記有機層の屈折率、ｍは１以上の整数）であることを特徴とする有機発光ダイオード。
【００２２】
（１７）上記（１６）において、前記第二の錐状透明樹脂における前記有機層からの光取出し方向とは反対の方向の広がり角度が４５°以上６０°以下であることを特徴とする有機発光ダイオード。
【００２３】
（１８）上記（１６）または（１７）において、前記第二の錐状透明樹脂が前記出射側基板面に対して細密充填配置されていることを特徴とする有機発光ダイオード。
【００２４】
（１９）電極と、発光ポイントを有する有機層と、透明電極と、第一の透明樹脂層と、拡散反射層と、第二の透明樹脂層と、出射側基板と、を有し、前記有機層からの光取出し方向に向かって、前記電極，前記有機層，前記透明電極，前記第一の透明樹脂層，前記拡散反射層，前記第二の透明樹脂層および前記出射側基板の順に配置され、前記透明電極はストライプ状に形成され、前記拡散反射層において、出射側基板の法線方向において前記電極および前記透明電極が重畳する部分が開口しており、前記第一の透明樹脂層の屈折率は前記出射側基板の屈折率と同一であり、前記第二の透明樹脂層の屈折率は前記出射側基板の屈折率と同一であり、前記発光ポイントは発光ピーク波長λ（ｎｍ）で発光し、前記電極と前記有機層との界面から前記発光ポイントまでの高さをａ×ｄ（ただし、ｄ（ｎｍ）は前記有機層の厚さ、０＜ａ＜１）とした場合、（２ｍ−１５５／１８０）λ／４／ｎ／cos３５°≦ａ×ｄ≦（２ｍ−１５５／１８０）λ／４／ｎ／cos５０°（ただし、ｎは前記有機層の屈折率、ｍは１以上の整数）である有機発光ダイオード。
【００２５】
（２０）上記（１）乃至（１９）のいずれかの有機発光ダイオードと、前記有機発光ダイオードを駆動する駆動装置と、を有することを特徴とする光源装置。
【発明の効果】
【００２６】
本発明により、光取出し効率が向上した有機発光ダイオード及びこれを用いた光源装置を提供できる。上記した以外の課題，構成及び効果は以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態の構成を示す斜視図。
【図２】本発明の一実施形態における構成を示す断面図。
【図３】有機発光ダイオードの干渉効果を説明するための断面図。
【図４】本発明の一実施形態における効果を示すグラフ。
【図５】本発明の一実施形態における原理を示す断面図。
【図６】本発明の一実施形態における断面図及び光散乱層の平面図。
【図７】本発明の一実施形態における効果を示すグラフ。
【図８】本発明の一実施形態における効果を示すグラフ。
【図９】本発明の一実施形態における構成を示す斜視図。
【図１０】本発明の一実施形態における原理を示す断面図。
【図１１】本発明の一実施形態における原理を示す断面図。
【図１２】本発明の一実施形態における効果を示すグラフ。
【図１３】本発明の一実施形態における効果を示すグラフ。
【図１４】本発明の一実施形態における効果を示すグラフ。
【図１５】本発明の一実施形態における効果を示すグラフ。
【図１６】本発明の一実施形態における効果を示すグラフ。
【図１７】本発明の一実施形態における効果を示すグラフ。
【図１８】本発明の一実施形態における効果を示すグラフ。
【図１９】本発明の一実施形態における効果を示すグラフ。
【図２０】本発明の一実施形態における効果を示すグラフ。
【図２１】本発明の一実施形態における効果を示すグラフ。
【図２２】本発明の一実施形態における効果を示すグラフ。
【図２３】本発明の一実施形態における効果を示すグラフ。
【図２４】本発明の一実施形態における効果を示すグラフ。
【図２５】本発明の一実施形態における効果を示すグラフ。
【図２６】本発明の一実施形態における効果を示すグラフ。
【図２７】本発明の一実施形態における構成を示す平面図。
【図２８】本発明の一実施形態における構成を示す斜視図。
【図２９】本発明の一実施形態における構成を示す斜視図。
【図３０】本発明の一実施形態における構成を示す斜視図。
【図３１】本発明の一実施形態における構成を示す断面図。
【図３２】本発明の一実施形態における原理を示す断面図。
【図３３】本発明の一実施形態における効果を示すグラフ。
【図３４】本発明の一実施形態における構成を示す斜視図。
【図３５】本発明の一実施形態における構成を示す断面図。
【図３６】本発明の一実施形態における原理を示す断面図。
【図３７】従来の有機発光ダイオードの構造。
【図３８】従来の有機発光ダイオードの構造。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面等を用いて、本発明の実施形態について説明する。
【００２９】
図３７に示された有機発光ダイオードの構造は次の通りである。反射側基板上に形成された反射電極の上に、有機分子からなる有機層が形成される。有機層の上に、透明電極としてＩＴＯ（スズを微量添加した酸化インジウム）やＩＺＯ（亜鉛を微量添加した酸化インジウム）が形成される。さらに、透明電極の上に透明樹脂層が配置され、透明樹脂の上に出射側基板が配置されている。このような構成は一般にトップエミッション型と呼ばれている。一方、図３８に示された有機発光ダイオードの構造は次の通りである。出射側基板の上に透明電極が配置される。透明電極の上に有機層が形成される。有機層の上に反射電極が形成される。反射電極の上には真空または不活性ガスが充填された層を介して反射側基板としての封止ガラスが配置される。このような構成は一般にボトムエミッション型と呼ばれている。トップエミッション型もボトムエミッション型も、有機層内で発光した光が出射側基板から出射されることにより外部を照明する。
【００３０】
反射電極にはアルミニウムが用いられる。例えば反射電極を陰極として用いる場合、反射電極上に電子輸送層と呼ばれる層が形成され、透明電極側に正孔輸送層が形成される。電子輸送層とホール輸送層との間には発光層と呼ばれる層が形成され、発光層と電子輸送層の界面または発光層とホール輸送層の界面付近の１０ｎｍ程度の領域で電子と正孔が再結合し、有機層は発光する。発光層のホール輸送層側と電子輸送層側のどちらの界面で主に発光するのかは、材料の移動度等によって任意に設計される。本発明では上記のように主な発光が起こる界面を発光ポイントと呼ぶ。
【００３１】
有機層の屈折率は通常１.８程度であり、透明電極の屈折率は２.０程度、透明樹脂層の屈折率は１.５程度、出射側基板の屈折率は１.５程度である。
【００３２】
発光ポイントで発光した光は、透明電極，透明樹脂層及び出射側基板を透過し、外部に出射される。しかし、トップエミッション型の場合、透明電極と透明樹脂層との界面、透明樹脂層と出射側基板との界面及び出射側基板と空気との界面で反射がおこるため、外部に取り出される光の量は非常に低くなる。ボトムエミッション型の場合、透明電極と出射側基板との界面及び出射側基板と空気との界面で反射がおこるため、外部に取り出される光の量は非常に低くなる。
【００３３】
全反射の影響により出射側基板に取り出せない光を薄膜導波モードと呼ぶ。また、発光ポイントで発光した光は、透明電極側に向かう光と、一度反射電極で反射した後透明電極側に向かう光とに分けられる。この場合、二つの光の干渉条件が適切に制御できていなければ薄膜導波モードが上昇してしまう。
【００３４】
一方、出射側基板と空気との界面で全反射され空気に取り出せない光を、厚膜導波モードと呼ぶ。なお、空気に取り出された光を、外部取り出しモードと呼ぶ。
【００３５】
有機層で発光した光を１００％とすると、
薄膜導波モード（％）＝１００−出射側基板への取り出し効率
厚膜導波モード（％）＝出射側基板への取り出し効率−空気への取り出し効率
外部取り出しモード（％）＝空気への取り出し効率＝光取り出し効率
つまり、
光取り出し効率（％）＝１００−（薄膜導波モード＋厚膜導波モード）
の関係がある。
【００３６】
光取り出し効率を大きくするためには、薄膜導波モードと厚膜導波モードの双方を低減して外部取り出しモードを増加させることが必要である。下記実施例は、上記の問題に鑑みなされたものであって、有機発光ダイオードにおいて、薄膜導波モードおよび厚膜導波モードの双方を低減することにより、高い光取り出し効率を得ることのできる技術を提供するものである。
【００３７】
以下に具体的な実施例を示して、本願発明の内容をさらに詳細に説明する。以下の実施例は本願発明の内容の具体例を示すものであり、本願発明がこれらの実施例に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。また、実施例を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【実施例１】
【００３８】
図１は、本実施形態の有機発光ダイオードの分解斜視図である。また、図２は本実施形態の有機発光ダイオードの断面構成を示す図である。本実施形態の有機発光ダイオードは、反射側基板１０１，アルミニウム反射電極１０２，有機層１０３，ＩＴＯまたはＩＺＯで作製される透明電極１０５，第一の透明樹脂層１０６，出射側基板１０８及び光散乱層１０９を有する。反射側基板１０１から出射側基板１０８へ光が向かう方向を有機層１０３からの光取出し方向とする。反射側基板１０１および出射側基板１０８としてガラスやプラスチック基板材料（ポリクロロピレン，ポリエチレンテレフタレート等）が挙げられる。有機層の汚染を防止する観点で、反射側基板１０１および出射側基板１０８はガラスで構成されることが望ましい。反射側基板１０１上に反射電極１０２が形成される。反射電極１０２の上に、有機分子からなる有機層１０３が形成される。有機層１０３の屈折率は１.８程度であり、具体的には１.７以上１.９以下である。有機層１０３は発光ポイント１０４を含む。発光ポイント１０４からは、ピーク波長４６０ｎｍを持った青色の発光が起こる。有機層１０３の上に透明電極１０５が形成される。透明電極１０５の屈折率は２.０程度であり、具体的には１.９５以上２.０５以下である。さらに、透明電極１０５の上に第一の透明樹脂層１０６が配置される。反射電極１０２は有機層１０３で発光した光を反射する。反射電極１０２の代わりに反射性を有する反射板および透明電極１０５を用いてもよい。この場合、反射側基板１０１上に反射板が形成され、反射板上に透明電極１０５が形成される。反射板としてＡｇ基板などが考えられる。
【００３９】
第一の透明樹脂層１０６は、透明電極１０５と出射側基板１０８とを接合する。第一の透明樹脂層１０６はアクリル樹脂を用いている。アクリル樹脂を基材として酸化チタンの微粒子１１０を分散させることにより、第一の透明樹脂層１０６の屈折率を制御できる。第一の透明樹脂層１０６の屈折率は１.５から２.２まで任意に設定できる。第一の透明樹脂層１０６の基材として、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート），シリコーン系，アクリル系，ポリイミド，エポキシ等接着性を有する透明樹脂が挙げられる。第一の透明樹脂層１０６の上に出射側基板１０８が配置されている。出射側基板１０８の屈折率は１.５程度であり、具体的には１.５０以上１.５６以下である。また、出射側基板１０８の上に光散乱層１０９が配置されている。図１のように、光散乱層１０９は出射側基板１０８の上に全面に形成しなくてもよい。例えば、出射側基板１０８の面内方向において光散乱層１０９の面積を出射側基板１０８の面積より小さくすることで、生産性を向上できる。光散乱層１０９は、アクリル樹脂を基材として、酸化ジルコンの微粒子１１０が分散されている。基材は、透明であり、接着性を有していることが望ましい。また、光散乱層１０９の基材の屈折率はガラスの屈折率と近い方が望ましく、同じであることがさらに望ましい。「屈折率が同じ」とは本実施例の効果を達成できる程度の同じを意味しており、厳密な一致を要求するものではない。具体的には、両者の屈折率差が０.１以内であればよく、０.０５以内であれば望ましい。光散乱層１０９の基材として、アクリル樹脂の他にエポキシ樹脂，ＰＥＴなどを用いることができる。微粒子１１０の材料には酸化ジルコンの他チタン酸バリウムや酸化アルミニウムなどを用いることができる。微粒子１１０として上記の材料を一種類含めてもよく、二種類以上含めてもよい。アクリル樹脂の屈折率は１.５程度で出射側基板１０８の屈折率と同じである。なお、各層の屈折率は室温下で、例えば光学式薄膜測定システムFilmTek３０００（ヤーマン株式会社製）によって計測される。図１における有機発光ダイオードに有機発光ダイオードを駆動する駆動装置等が備えられることで光源装置となる。
【００４０】
図１に示した構成では、透明電極１０５の屈折率は第一の透明樹脂層１０６の屈折率より大きい。第一の透明樹脂層１０６の屈折率は出射側基板１０８の屈折率と同じである。出射側基板１０８の屈折率は空気の屈折率より高い。光散乱層１０９に含まれる微粒子１１０の屈折率は散乱層に含まれる基材の屈折率および出射側基板１０８より高い。
【００４１】
なお、第一の透明樹脂層１０６の屈折率は出射側基板１０８の屈折率にほぼ等しいため、実質的に第一の透明樹脂層１０６と出射側基板１０８の光学的な界面はないものに等しい。すなわち、図１に示した構成は、第一の透明樹脂層１０６がなく、透明電極１０５と出射側基板１０８が直接接合された構成と等価である。
【００４２】
図１において、光散乱層１０９は出射側基板１０８に対して、透明電極１０５が存在する側とは反対側に配置されているが、光散乱層１０９を出射側基板１０８および透明電極１０５の間に配置してもよい。光散乱層１０９を出射側基板１０８および透明電極１０５の間に配置することにより、劣化に強い出射側基板１０８によって光散乱層１０９を保護できる。
【００４３】
一方、光散乱層１０９を形成した際、光散乱層１０９の表面には凹凸が形成されることがある。したがって、光散乱層１０９を出射側基板１０８に対して透明電極１０５が存在する側とは反対側に配置することにより、光散乱層１０９の凹凸が存在する側の表面が出射側ガラス基板１０８に接しないので生産性が向上する。いずれにせよ、光散乱層１０９が出射側基板１０８と接している。
【００４４】
ボトムエミッション型の場合、基本的に図１に記載の第一の透明樹脂層１０６は不要なので部材を低減できる。一方、トップエミッション型の場合、出射側基板１０８および透明電極１０５の間に第一の透明樹脂層１０６が配置されるので、後述する第一の錐状透明樹脂１０７を設けることができ、より薄膜導波モードを低減できる。なお、トップエミッション型であっても、光散乱層１０９により出射側基板１０８および透明電極１０５を接合する場合、第一の透明樹脂層１０６は不要である。また、ボトムエミッション型であっても、第一の透明樹脂層１０６を設けてもよい。
【００４５】
図２のように、反射電極１０２と有機層１０３との界面から発光ポイント１０４の中心までの距離を、０＜ａ＜１なる値及び有機層１０３の膜厚ｄ（ｎｍ）を用いて、ａ×ｄで表す。つまり、反射電極１０２と有機層１０３との界面でａ＝０となり、有機層１０３と透明電極１０５との界面でａ＝１となる。
【００４６】
ここで、干渉条件について説明する。図３は干渉条件を説明するための図である。発光ポイント１０４の中心は０＜ａ＜１の任意の数を用い、反射電極１０２と有機層１０３との界面からの高さａ×ｄで起こるものとし、この発光ポイント１０４のある点を点光源と仮定する。図中の矢印は、光の伝搬方向を示している。
【００４７】
光源で発光した光は、図３におけるＡで示した光のように、直接透明電極１０５に向かう光と、Ｂで示した光のように一度反射電極１０２で反射した後透明電極１０５に向かう光とがある。干渉効果によりＡの光とＢの光の位相差が２πの整数倍である配光角θ（°）が最も光強度が強められる角度である。なお、配光角とは、各層の界面の法線方向を角度の基準（０°）とした光の方向を表す角度である。
【００４８】
最も強め合う配光角度をθｃｏｆ（°）と表記すると、
θｃｏｆ(°)＝cos-1（(２×ｂ−φｍ／１８０)×λ／(４×ｎ×ａ×ｄ)）×１８０
／π （式１）
となる。ここで、ｂは１以上の整数、λは光の波長（ｎｍ）、ｎは有機層１０３の屈折率、ｄは有機層１０３の膜厚（ｎｍ）、ａは０＜ａ＜１なる値、πは円周率、φｍは反射電極１０２での反射による位相変化であり、光の波長や入射角や偏光方向、反射電極１０２の材料により変動する。発光層，正孔輸送層，電子輸送層などの積層により有機層１０３が形成される場合は、有機層１０３を構成する各層の屈折率の平均値をｎとする。反射電極１０２にアルミニウムを用いた場合、入射角が０°以上５０°以下程度まではφｍの値は約１４０°以上１６０°以下となる。本実施例では、簡単のため代表値としてφｍを１５５°とする。式１より、θｃｏｆはａにより変動する。つまり、θｃｏｆは、反射電極１０２と有機層１０３との界面から発光ポイント１０４までの距離で制御される。
【００４９】
なお、発光ポイント１０４は有機層１０３中で、電子とホールとが再結合して発光する位置であり、ホール輸送層等の移動度の高い有機材料の膜厚設定により、比較的自由度が高い状態での設定が可能である。ホール輸送層の材料としては、Ｎ，Ｎ′−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−［１，１′−ビフェニル］−４，４′ジアミン（ＴＰＤ）、４，４′−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）などが挙げられる。また、有機層１０３に赤色発光層，緑色発光層および青色発光層が含まれる場合、少なくとも１つの発光ポイント１０４が式１を満たせば薄膜導波モードを低減できる。ただし、すべての発光ポイント１０４において式１を満たすことで薄膜導波モードをより低減できる。なお、すべての発光ポイント１０４において式１を満たす必要がなければ膜厚を小さくできる。
【００５０】
θｃｏｆを、どの方向の配光角に設定するかによって、第一の透明樹脂層１０６へ取り出す光の量を制御することができる。このように、θｃｏｆの設定を干渉条件の設定と呼ぶ。
【００５１】
図４は、図１の構成における、出射側基板１０８への取り出し効率及び外部取り出し効率とθｃｏｆ（°）の関係を示すグラフである。θｃｏｆを３５°以上５０°以下程度に設定することにより出射側基板１０８への取り出し効率を向上させることができる。つまり薄膜導波モードを低減できることがわかる。好ましくはθｃｏｆを４１°以上４６°以下に設定することにより薄膜導波モードをより低減できる。以上のように、干渉条件の適切な設定によって薄膜導波モードを低減できる。しかし、θｃｏｆを３５°以上５０°以下程度に設定した場合、薄膜導波モードは低減できるものの、厚膜導波モードが増大しており、外部取り出し効率が向上していない。よって、θｃｏｆの設定により薄膜導波モードを低減することに加え、厚膜導波モードを低減させる必要がある。以下に本実施例における厚膜導波モード低減手段について述べる。
【００５２】
図５は光散乱層１０９による厚膜導波モード低減の原理図である。光散乱層１０９がない場合は、図５中の光線経路ａで示すように、出射側基板１０８の屈折率と空気の屈折率とで規定される全反射臨界角よりも大きな入射角をもつ光は、出射側基板１０８と空気との界面で全反射する。これにより、厚膜導波モードが大きくなっていた。
【００５３】
そこで、光散乱層１０９に微粒子１１０を分散させる。微粒子１１０に光が入射すると、光線経路ｂで示すように散乱により光が様々な方向に分離分割される。よって、出射側基板１０８と空気との界面における全反射臨界角よりも小さな入射角をもった光が生成されるため、外部に光を取り出せ、厚膜導波モードを低減できる。
【００５４】
光散乱層１０９による光散乱によって効率よく外部に光を取り出すためには、好適な微粒子１１０の粒径（微粒子１１０の直径）及び微粒子１１０の配置密度を選ぶ必要がある。そこで、図６に示すように、有機層１０３の厚さ１５０ｎｍ、発光ポイント１０４の反射電極１０２からの高さ９８ｎｍ、第一の透明樹脂層１０６の屈折率１.５において、微粒子１１０の粒径，微粒子平均ピッチおよび厚膜導波モードとの関係をシミュレーションした。ここで、微粒子ピッチとは、図６に示すように、隣接する微粒子１１０同士の面方向における距離である。また、微粒子平均ピッチは、光散乱層１０９のある２０μｍ□内の全微粒子１１０の微粒子ピッチの平均値である。なお、発光ポイント１０４の反射電極１０２からの高さ９８ｎｍは、θｃｏｆを４２°に設定した場合の値である。また、光散乱層１０９の中に粒径が異なる粒子が含まれている場合は、微粒子１１０の粒径を平均粒子径として考えてもよい。
【００５５】
図７及び図８は、微粒子１１０の屈折率が２.４および１.８の場合のシミュレーション結果である。なお、光散乱層１０９がない場合の厚膜導波モードを便宜上微粒子平均ピッチが０μｍとして示した。また、屈折率２.４，粒径０.５７μｍおよび粒径１.０μｍにおける屈折率２.４の酸化ジルコンの微粒子１１０をそれぞれ光散乱層１０９の微粒子１１０として用いて作製した有機発光ダイオードの光量測定から見積もった厚膜導波モードも同図に示した。
【００５６】
図７に示すように、微粒子の屈折率が２.４の場合には、微粒子粒径が０.５μｍ以上６.０μｍ以下、微粒子平均ピッチが０.５μｍ以上１２μｍ以下の範囲で厚膜導波モードが低減されている。さらに好ましくは、微粒子粒径が０.５μｍ以上４.０μｍ以下、微粒子平均ピッチが０.５μｍ以上７.０μｍ以下の範囲で厚膜導波モードがよりよく低減されている。
【００５７】
さらに詳しく見ると、各粒径で好適な微粒子平均ピッチが存在する。
【００５８】
微粒子１１０の粒径が０.５μｍの場合、微粒子平均ピッチが０.５μｍ以上３.０μｍ以下が好適であり、微粒子平均ピッチの最適値は１.０μｍである。微粒子１１０の粒径と微粒子平均ピッチの関係としては、微粒子平均ピッチが、微粒子１１０の粒径に対して１.０倍以上６.０倍以下が好適であり、特に２.０倍が最もよい。
【００５９】
微粒子１１０の粒径が１μｍの場合、微粒子平均ピッチが１.０μｍ以上３.５μｍ以下が好適であり、微粒子平均ピッチの最適値は３.０μｍである。微粒子１１０の粒径と微粒子平均ピッチの関係としては、微粒子平均ピッチが、微粒子１１０の粒径に対して１.０倍以上３.５倍以下が好適であり、特に３.０倍が最もよい。
【００６０】
微粒子１１０の粒径が２μｍの場合、微粒子平均ピッチが２.０μｍ以上４.７５μｍ以下が好適であり、微粒子平均ピッチの最適値は４.０μｍである。微粒子１１０の粒径と微粒子平均ピッチの関係としては、微粒子平均ピッチが、微粒子１１０の粒径に対して１.０倍以上２.４倍以下が好適であり、特に２.０倍が最もよい。
【００６１】
微粒子１１０の粒径が４μｍの場合、微粒子平均ピッチが４.０μｍ以上７.０μｍ以下が好適であり、微粒子平均ピッチの最適値は６μｍである。微粒子１１０の粒径と微粒子平均ピッチの関係としては、微粒子平均ピッチが、微粒子１１０の粒径に対して１.０倍以上１.８倍以下が好適であり、特に１.５０倍が最もよい。
【００６２】
図８に示すように、微粒子１１０の屈折率が１.８の場合には、微粒子粒径が０.５μｍ以上６.０μｍ以下、微粒子平均ピッチが０.５μｍ以上１２μｍ以下の範囲で厚膜導波モードが低減されている。さらに好ましくは、微粒子粒径が０.５μｍ以上２.０μｍ以下、微粒子平均ピッチが０.５μｍ以上４.０μｍ以下の範囲で厚膜導波モードがよりよく低減されている。
【００６３】
さらに詳しく見ると、各粒径で好適な微粒子平均ピッチが存在する。
【００６４】
微粒子１１０の粒径が０.５μｍの場合、微粒子平均ピッチが０.５μｍ以上２.７５μｍ以下が好適であり、微粒子平均ピッチの最適値は１.５０μｍである。微粒子１１０の粒径と微粒子平均ピッチの関係としては、微粒子平均ピッチが、微粒子１１０の粒径に対して１.０倍以上５.５倍以下が好適であり、特に３.０倍が最もよい。
【００６５】
微粒子１１０の粒径が１μｍの場合、微粒子平均ピッチが１.０μｍ以上３.２５μｍ以下が好適であり、微粒子平均ピッチの最適値は１.５μｍである。微粒子１１０の粒径と微粒子平均ピッチの関係としては、微粒子平均ピッチが、微粒子１１０の粒径に対して１.０倍以上３.３倍以下が好適であり、特に１.５倍が最もよい。
【００６６】
微粒子１１０の粒径が２μｍの場合、微粒子平均ピッチが２.０μｍ以上４.０μｍ以下が好適であり、微粒子平均ピッチの最適値は２.０μｍである。微粒子１１０の粒径と微粒子平均ピッチの関係としては、微粒子平均ピッチが、微粒子１１０の粒径に対して１.０倍以上２.０倍以下が好適であり、特に１.０倍が最もよい。
【００６７】
以上により、粒径が０.５μｍ以上６.０μｍ以下の微粒子１１０を特定微粒子とした場合、特定微粒子の微粒子平均ピッチが特定微粒子の粒径の１.０倍以上６.０倍以下であれば、厚膜導波モードを低減できる。また、特定微粒子の微粒子平均ピッチが特定微粒子の粒径以上１２μｍ以下であれば、厚膜導波モードを低減できる。
【００６８】
さらに好ましくは、粒径が０.５μｍ以上２.０μｍ以下の微粒子１１０を特別微粒子とした場合、特別微粒子の微粒子平均ピッチが特別微粒子の粒径の１.０倍以上３.０倍以下であれば、厚膜導波モードをさらに低減できる。また、特別微粒子の微粒子平均ピッチが特別微粒子の粒径以上４.０μｍ以下であれば、厚膜導波モードをさらに低減できる。
【００６９】
なお、本実施例の効果を達成できるのであれば、微粒子１１０の中に粒径が０.５μｍより小さい微粒子１１０が含まれていてもよいし、粒径が６.０μｍより大きい微粒子１１０が含まれていてもよい。
【００７０】
これまで述べたように、発光ポイント１０４の適切な設定によって、薄膜導波モードを低減できる。また、光散乱層１０９の微粒子１１０の粒径及び配置密度を適切に設定することによって厚膜導波モードの低減できる。以上により、高い光取り出し効率を得ることができる。
【００７１】
また、以下の構成を採用することで薄膜導波モードはさらに低減できる。薄膜導波モードを低減できる構成を図９の分解斜視図及び図１０の断面図に示す。第一の透明樹脂層１０６に、出射側基板１０８の表面に底面が接着された第一の錐状透明樹脂１０７を埋め込む。第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率は１.４から１.８まで任意に設定できる。出射側基板１０８の法線方向において、第一の錐状透明樹脂１０７は第一の透明樹脂層１０６から出射側基板１０８に向かって広がりを持っている。なお、本実施例においては、第一の錐状透明樹脂１０７の出射側基板１０８方向への広がり角度を図１０に示すように、θｐｒｉと表記する。第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率をｎｐｒｉ、透明樹脂の屈折率をｎＬＰＬと表記する。
【００７２】
図１１は、本実施例における薄膜導波モード低減の原理図である。第一の透明樹脂層１０６内に第一の錐状透明樹脂１０７を配置することにより、薄膜導波モードを低減できる。第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率は第一の透明樹脂層１０６の屈折率よりも小さく、出射側基板１０８の屈折率以上である。図１１におけるａで示した光線経路のように円錐型の第一の錐状透明樹脂１０７がない場合は、第一の透明樹脂層１０６と出射側基板１０８との界面で全反射していた。そこで、第一の錐状透明樹脂１０７を挿入することにより、図１１におけるｂで示す光線経路が形成される。つまり、第一の透明樹脂層１０６から第一の錐状透明樹脂１０７への入射角が、ａで示す第一の透明樹脂層１０６から出射側基板１０８への入射角より小さくなるため全反射することなく、出射側基板１０８へ出射される。これにより、薄膜導波モードを低減できる。なお、図１１における光線経路ｂは、第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率と出射側基板１０８の屈折率とが同一である場合を例に示した。ただし、図１１におけるｃで示す光線のように、法線方向に進む光が円錐型の第一の錐状透明樹脂１０７と第一の透明樹脂層１０６との界面で全反射してしまう場合がある。また、第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率が出射側基板１０８の屈折率よりも高い場合は、円錐型の第一の錐状透明樹脂１０７と出射側基板１０８の界面で全反射してしまう場合がある。よって、薄膜導波モード最低化のためには以下のパラメータを最適化する必要がある。
【００７３】
最適化が必要なパラメータ
・ｎＬＰＬ
・ｎｐｒｉ
・θｐｒｉ
・θｃｏｆ
以下、パラメータの最適化について述べる。
【００７４】
図１２は、波長４６０ｎｍ、有機層１０３の膜厚１５０ｎｍ、第一の透明樹脂層１０６の屈折率１.６、円錐型の第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率１.５で、様々な干渉条件の下、θｐｒｉと薄膜導波モードの相対値との関係についてシミュレーションを行った結果である。θｐｒｉ＝９０°の場合の薄膜導波モードは、第一の錐状透明樹脂１０７を用いなかった場合の値に相当し、これより低い値を持つ領域が、第一の錐状透明樹脂１０７による薄膜導波モード低減に効果がある。
【００７５】
薄膜導波モードの相対値は、θｃｏｆ及びθｐｒｉに強い依存を示しており、θｃｏｆが、３６°以上４８°以下、θｐｒｉが８０°以上８７°以下程度で低い値となっており、好ましくは、θｃｏｆ＝４２°，θｐｒｉ＝８５°で最も低い値となる。
【００７６】
なお、式１からθｃｏｆが３６°から４８°までに対応する発光ポイント１０４の中心までの距離ａ×ｄは、（２−１５５／１８０）λ／４／ｎ／cos３６°≦ａ×ｄ≦（２−１５５／１８０）λ／４／ｎ／cos４８°となり、９０ｎｍ以上１０９ｎｍ以下である。
【００７７】
図１３は、光の波長４６０ｎｍ、有機層１０３の膜厚１５０ｎｍ、第一の透明樹脂層１０６の屈折率１.７、第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率が１.５で、様々な干渉条件の下、θｐｒｉと薄膜導波モードの相対値との関係についてシミュレーションを行った結果である。
【００７８】
薄膜導波モードは、θｃｏｆが３６°から４８°、θｐｒｉが７５°以上８５°以下程度で低い値となっており、好ましくはθｃｏｆ＝４２°，θｐｒｉ＝８２°で最も低い値となる。
【００７９】
図１４は、光の波長４６０ｎｍ、有機層１０３の膜厚１５０ｎｍ、第一の透明樹脂層１０６の屈折率１.７、第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率が１.６で、様々な干渉条件の下、θｐｒｉと薄膜導波モードの相対値との関係についてシミュレーションを行った結果である。
【００８０】
薄膜導波モードは、θｃｏｆが３６°から４８°、θｐｒｉが７０°以上８０°以下程度で低い値となっており、好ましくはθｃｏｆ＝４２°，θｐｒｉ＝７１°で最も低い値となる。
【００８１】
図１５は、光の波長４６０ｎｍ、有機層１０３の膜厚１５０ｎｍ、第一の透明樹脂層１０６の屈折率１.８、第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率が１.５で、様々な干渉条件の下、θｐｒｉと薄膜導波モードの相対値との関係についてシミュレーションを行った結果である。
【００８２】
薄膜導波モードは、θｃｏｆが３６°から４８°、θｐｒｉが７５°以上８５°以下程度で低い値となっており、好ましくはθｃｏｆ＝４２°，θｐｒｉ＝８２°で最も低い値となる。
【００８３】
図１６は、光の波長４６０ｎｍ、有機層１０３の膜厚１５０ｎｍ、第一の透明樹脂層１０６の屈折率１.８、第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率が１.６で、様々な干渉条件の下、θｐｒｉと薄膜導波モードの相対値との関係についてシミュレーションを行った結果である。
【００８４】
薄膜導波モードは、θｃｏｆが３６°から４８°、θｐｒｉが７０°以上８０°以下程度で低い値となっており、好ましくはθｃｏｆ＝４２°，θｐｒｉ＝７４°で最も低い値となる。
【００８５】
図１７は、光の波長４６０ｎｍ、有機層１０３の膜厚１５０ｎｍ、第一の透明樹脂層１０６の屈折率１.８、第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率が１.７で、様々な干渉条件の下、θｐｒｉと薄膜導波モードの相対値との関係についてシミュレーションを行った結果である。
【００８６】
薄膜導波モードは、θｃｏｆが３６°から４８°、θｐｒｉが６２°以上８０°以下程度で低い値となっており、好ましくはθｃｏｆ＝４２°，θｐｒｉ＝７１°で最も低い値となる。
【００８７】
図１８は、光の波長４６０ｎｍ、有機層１０３の膜厚１５０ｎｍ、第一の透明樹脂層１０６の屈折率１.９、第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率が１.５で、様々な干渉条件の下、θｐｒｉと薄膜導波モードの相対値との関係についてシミュレーションを行った結果である。
【００８８】
薄膜導波モードは、θｃｏｆが３６°から４８°、θｐｒｉが７５°以上８５°以下程度で低い値となっており、好ましくはθｃｏｆ＝４２°，θｐｒｉ＝８３°で最も低い値となる。
【００８９】
図１９は、光の波長４６０ｎｍ、有機層１０３の膜厚１５０ｎｍ、第一の透明樹脂層１０６の屈折率１.９、第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率が１.６で、様々な干渉条件の下、θｐｒｉと薄膜導波モードの相対値との関係についてシミュレーションを行った結果である。
【００９０】
薄膜導波モードは、θｃｏｆが３６°から４８°、θｐｒｉが７０°以上８０°以下程度で低い値となっており、好ましくはθｃｏｆ＝４２°，θｐｒｉ＝７６°で最も低い値となる。
【００９１】
図２０は、光の波長４６０ｎｍ、有機層１０３の膜厚１５０ｎｍ、第一の透明樹脂層１０６の屈折率１.９、第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率が１.７で、様々な干渉条件の下、θｐｒｉと薄膜導波モードの相対値との関係についてシミュレーションを行った結果である。
【００９２】
薄膜導波モードは、θｃｏｆが３６°から４８°、θｐｒｉが６３°以上８０°以下程度で低い値となっており、好ましくはθｃｏｆ＝４２°，θｐｒｉ＝７４°で最も低い値となる。
【００９３】
図２１は、光の波長４６０ｎｍ、有機層１０３の膜厚１５０ｎｍ、第一の透明樹脂層１０６の屈折率１.９、第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率が１.８で、様々な干渉条件の下、θｐｒｉと薄膜導波モードの相対値との関係についてシミュレーションを行った結果である。
【００９４】
薄膜導波モードは、θｃｏｆが３６°から４８°、θｐｒｉが５７°以上８０°以下程度で低い値となっており、好ましくはθｃｏｆ＝４２°，θｐｒｉ＝７４°で最も低い値となる。
【００９５】
図２２は、光の波長４６０ｎｍ、有機層１０３の膜厚１５０ｎｍ、第一の透明樹脂層１０６の屈折率２.０、第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率が１.５で、様々な干渉条件の下、θｐｒｉと薄膜導波モードの相対値との関係についてシミュレーションを行った結果である。
【００９６】
薄膜導波モードは、θｃｏｆが３６°から４８°、θｐｒｉが７５°以上８５°以下程度で低い値となっており、好ましくはθｃｏｆ＝４２，θｐｒｉ＝８２°で最も低い値となる。
【００９７】
図２３は、光の波長４６０ｎｍ、有機層１０３の膜厚１５０ｎｍ、第一の透明樹脂層１０６の屈折率２.０、第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率が１.６で、様々な干渉条件の下、θｐｒｉと薄膜導波モードの相対値との関係についてシミュレーションを行った結果である。
【００９８】
薄膜導波モードは、θｃｏｆが３６°から４８°、θｐｒｉが７０°以上８０°以下程度で低い値となっており、好ましくはθｃｏｆ＝４８°，θｐｒｉ＝７５°で最も低い値となる。
【００９９】
図２４は、光の波長４６０ｎｍ、有機層１０３の膜厚１５０ｎｍ、第一の透明樹脂層１０６の屈折率２.０、第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率が１.７で、様々な干渉条件の下、θｐｒｉと薄膜導波モードの相対値との関係についてシミュレーションを行った結果である。
【０１００】
薄膜導波モードは、θｃｏｆが３６°から４８°、θｐｒｉが７０°以上８５°以下程度で低い値となっており、好ましくはθｃｏｆ＝４２°，θｐｒｉ＝７８°で最も低い値となる。
【０１０１】
図２５は、光の波長４６０ｎｍ、有機層１０３の膜厚１５０ｎｍ、第一の透明樹脂層１０６の屈折率２.０、第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率が１.８で、様々な干渉条件の下、θｐｒｉと薄膜導波モードの相対値との関係についてシミュレーションを行った結果である。
【０１０２】
薄膜導波モードは、θｃｏｆが３６°から４８°、θｐｒｉが７０°以上８５°以下程度で低い値となっており、好ましくはθｃｏｆ＝４２°，θｐｒｉ＝７８°で最も低い値となる。
【０１０３】
図１２乃至図２５のグラフの縦軸はすべて同一の範囲である。
【０１０４】
次に、薄膜導波モードを最低化する屈折率の関係について述べる。
【０１０５】
図２６は、θｃｏｆ，θｐｒｉを最適化（薄膜導波モードが最低値になる条件にした）した際の、第一の錐状透明樹脂１０７の各屈折率ｎｐｒｉ（１.４，１.５，１.６，１.７，１.８）をパラメータとして、縦軸に薄膜導波モード、横軸に、第一の透明樹脂層１０６の屈折率ｎＬＰＬをとったグラフである。
【０１０６】
薄膜導波モードをよりよく低減するには、第一の透明樹脂層１０６の屈折率ｎＬＰＬを１.７以上２.０以下にするのがよい。第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率は、１.５以上１.７未満にするのが好ましい。
【０１０７】
これらの屈折率と薄膜導波モードの関係は、第一の透明樹脂層１０６，第一の錐状透明樹脂１０７、および出射側基板１０８のそれぞれの屈折率比が関わっている。例えば、第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率は高いほど第一の透明樹脂層１０６から第一の錐状透明樹脂１０７に光が入りやすくなるが、逆に第一の錐状透明樹脂１０７から出射側基板１０８に入りづらくなる。そこで、第一の透明樹脂層１０６の屈折率をｎＬＰＬ、出射側基板１０８の屈折率をｎｇｌａｓｓで表すと、出射側基板１０８の屈折率に対する第一の透明樹脂層１０６の屈折率比ｎＬＰＬ／ｎｇｌａｓｓは１.１３以上１.３３以下にするのがよい。また、出射側基板１０８の屈折率に対する第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率比ｎｐｒｉ／ｎｇｌａｓｓは、１以上１.１３未満とするのがよい。
【０１０８】
なお、屈折率を０.１の分解能で離散的に述べてきたが実際の部材の屈折率は連続的な値であるので、上記した屈折率の値は実際の部材の屈折率を小数点第二位で四捨五入した値とする。屈折率を四捨五入しても、これまで述べてきた薄膜導波モードを低減するθｐｒｉの角度範囲等の好適な構成要件に殆ど変動はない。
【０１０９】
以上のように、第一の錐状透明樹脂１０７を挿入し、第一の透明樹脂層１０６の屈折率と第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率との関係を適切に制御することにより、薄膜導波モードを低減できる。また、第一の錐状透明樹脂１０７の頂角角度及び有機層１０３における発光ポイント１０４の位置を適切に制御することにより、薄膜導波モードを低減できる。
【０１１０】
図２７は、第一の透明樹脂層１０６の出射側基板１０８側表面の平面図である。第一の錐状透明樹脂１０７は、図２７に示すとおり、細密充填配置とした。これにより、第一の錐状透明樹脂１０７間の隙間が小さくなり、より薄膜導波モードを低減できる。
【０１１１】
第一の錐状透明樹脂１０７は図９のような円錐型に限らず、図２８に示すように、四角錐状や、図２９に示すように６角錐状であってもよい。ただし、第一の錐状透明樹脂１０７の形状は円錐型のほうが望ましい。有機発光ダイオードの面内全方位にわたって薄膜導波モードを低減できるからである。
【０１１２】
本実施例で示したように、光散乱層１０９の微粒子１１０の粒径及び配置密度を適切に設定することによって厚膜導波モードの低減ができる。また、発光ポイント１０４の適切な設定、または、発光ポイント１０４の適切な設定に加え、第一の透明樹脂層１０６の屈折率設定ならびに第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率設定及び広がり角度の設定、を適切に行うことによって、薄膜導波モードを低減できる。以上により、本実施例の有機発光ダイオードでは高い光取り出し効率が得られる。また、上記構成により、異なる色を有する発光層を積層した場合の混色が促進される。
【実施例２】
【０１１３】
本発明の他の実施例について詳細に説明する。
【０１１４】
図３０は、本実施形態の有機発光ダイオードの分解斜視図である。また、図３１は本実施形態の有機発光ダイオードの断面構成を示す図である。本実施形態の有機発光ダイオードは、反射側基板１０１，アルミニウム反射電極１０２，有機層１０３，透明電極１０５，第一の透明樹脂層１０６，第一の錐状透明樹脂１０７，出射側基板１０８及び第二の錐状透明樹脂１１１を有する。図３０および図３１はトップエミッション型についての説明図であるが、ボトムエミッション型でもよい。反射側基板１０１上に形成されたアルミニウム反射電極１０２の上に、有機分子からなる有機層１０３が形成される。有機層１０３は発光ポイント１０４を含む。発光ポイント１０４からは、ピーク波長４６０ｎｍを持った青色の発光が起こる。有機層１０３の上に透明電極１０５が形成される。さらに、透明電極１０５の上に第一の透明樹脂層１０６が配置される。また、第一の透明樹脂層１０６には、出射側基板１０８の表面に底面が接着された第一の錐状透明樹脂１０７が埋め込まれている。円錐型の第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率は１.５程度である。第一の透明樹脂層１０６の上に出射側基板１０８が配置されている。出射側基板１０８の法線方向において、第一の錐状透明樹脂１０７は第一の透明樹脂層１０６から出射側基板１０８に向かって広がりを持っている。また、出射側基板１０８の上に第二の錐状透明樹脂１１１を備える。図３０において、直方体の樹脂の上に複数の円錐型の樹脂が配置されて第二の錐状透明樹脂１１１が形成されているが、直方体の樹脂は必ずしも必要ない。ただし、直方体の樹脂のような平らな樹脂を作製することにより、平らな樹脂に円錐型の樹脂の金型を押し当てて第二の錐状透明樹脂１１１を成型することができる。第二の錐状透明樹脂１１１の底面は出射側基板１０８の空気側表面に接着している。第二の錐状透明樹脂１１１は、アクリル樹脂を成型することにより作製する。アクリル樹脂の屈折率は１.５程度であり、出射側基板１０８の屈折率と同じである。出射側基板１０８の法線方向において、第二の錐状透明樹脂１１１は空気から出射側基板１０８（有機層１０３からの光取出し方向とは反対の方向）に向かって広がりを持っている。なお、本明細書中においては、第二の錐状透明樹脂１１１の出射側基板１０８方向への広がり角度を図３１に示すように、θｐｒｉ２と表記する。
【０１１５】
本実施例の薄膜導波モードの低減手法は、実施例１に示した手法と同様である。
【０１１６】
図３２は本実施例による厚膜導波モード低減の原理図である。第二の錐状透明樹脂１１１がない場合は、図３２中の光線経路ａで示すように、出射側基板１０８と空気との界面において全反射臨界角よりも大きな入射角をもつ光は、出射側基板１０８と空気との界面で全反射する。これにより、厚膜導波モードが大きくなっていた。第二の錐状透明樹脂１１１に光が入射すると、光線経路ｂで示すように第二の錐状透明樹脂１１１の傾斜により入射角が小さくなり、外部に光を取り出せ、厚膜導波モードを低減できる。
【０１１７】
図３３は、本実施例による厚膜導波モード低減の効果を示すグラフである。θｃｏｆ＝４２°、第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率を１.５の前提条件において、第一の透明樹脂層１０６の屈折率ｎＬＰＬ及び第一の錐状透明樹脂１０７のθｐｒｉ１をパラメータとして、図３３では縦軸に厚膜導波モード、横軸にθｐｒｉ２（°）をとった。第一の透明樹脂層１０６の屈折率ｎＬＰＬは１.６，１.７，１.８，１.９，２.０を用い、第一の錐状透明樹脂１０７のθｐｒｉ１はそれぞれ、８０°，８０°，７５°，７９°，７６°である。
【０１１８】
θｐｒｉ２＝９０°の場合の薄膜導波モードは、第二の錐状透明樹脂１１１を用いなかった場合の値に相当し、これより低い値を持つ領域が、第二の錐状透明樹脂１１１による薄膜導波モード低減に効果がある。より好ましくは、θｐｒｉ２が４５°以上６０°以下程度にするのが好適であることがわかる。
【０１１９】
第二の錐状透明樹脂１１１は円錐型や四角錐状や、六角錐状であってもよい。また、実施例１で第一の透明樹脂層１０６の配置について述べた理由と同様、細密充填することにより効率を高めることができる。
【実施例３】
【０１２０】
本発明の他の実施例について詳細に説明する。
【０１２１】
図３４は、本実施形態の有機発光ダイオードの分解斜視図である。また、図３５は本実施形態の有機発光ダイオードの断面構成を示す図である。本実施形態の有機発光ダイオードは、反射側基板１０１，アルミニウム反射電極１０２，有機層１０３，透明電極１０５，第一の透明樹脂層１０６，拡散反射層１１２，第二の透明樹脂層１１３，出射側基板１０８を有する。図３４および図３５はトップエミッション型についての説明図であるが、ボトムエミッション型でもよい。反射側基板１０１上に形成されたアルミニウム反射電極１０２の上に、有機分子からなる有機層１０３が形成される。有機層１０３は発光ポイント１０４を含む。有機層１０３の上に透明電極１０５が形成される。さらに、透明電極１０５の上に第一の透明樹脂層１０６が配置される。拡散反射層１１２は、第一の透明樹脂層１０６により接着されている。
【０１２２】
拡散反射層１１２について、拡散反射層１１２の法線方向において反射電極１０２および透明電極１０５の重畳する領域が開口している。つまり、反射電極１０２および透明電極１０５の一方がベタ状であり他方がストライプ状であれば、拡散反射層１１２の開口部はストライプ状となる。また、反射電極１０２および透明電極１０５の両方がストライプ状であり両者の延伸方向が直行している場合は、拡散反射層１１２の開口部は図３４のようにドット状となる。拡散反射層１１２の開口部はドット状の方が望ましい。また、拡散反射層１１２の開口部は反射電極１０２および透明電極１０５の重畳する領域より大きいほうが望ましい。これにより、配光角の大きな光を出射側基板１０８に入射させることができるからである。
【０１２３】
拡散反射層１１２は、高反射率の白色シートを用いている。白色シートとしては例えば、発砲させることにより微細な気泡を多数含んだＰＥＴフィルムが使用できる。具体的には、東レ株式会社製発砲ポリエステルフィルム，ルミラーＥ６０Ｌ，Ｅ６ＳＬ，Ｅ６０Ｖなどを用いることができる。白色シートの材料はこれに限ったものではなく、例えば側鎖の炭素数が４以上のアクリル樹脂、または、側鎖の炭素数が１以上３以下のアクリル樹脂にフタル酸ジブチルなどの可塑剤を添加したものに、酸化マグネシウム，酸化チタン，チタン酸バリウム等の白色粉末を含有させた白色の樹脂・粉末混合物等が挙げられる。また、クロロプレンゴム，シリコーンゴム、もしくはフッ素系ゴムに、酸化マグネシウム，酸化チタン，チタン酸バリウム等の白色粉末を含有させた白色のゴム・粉末混合物等が挙げられる。さらに、反射型液晶表示装置の拡散反射層１１２として用いられているような表面に微細な凹凸を持った金属反射膜であってもよい。この場合、第二の透明樹脂層１１３の出射側基板１０８側の表面を凹凸形状とし、その上に、反射率の高いアルミニウムまたは銀などの金属をスパッタリング法により成膜すればよい。第二の透明樹脂層１１３は拡散反射層１１２を覆っており、拡散反射層１１２の開口部に第二の透明樹脂層１１３が含まれる。出射側基板１０８は第二の透明樹脂層１１３により接着されている。なお、第二の透明樹脂層１１３は第一の透明樹脂層１０６と同様のアクリル樹脂を用いている。なお、第二の透明樹脂層１１３は第一の透明樹脂層１０６と同様でなくてもよい。しかし、第二の透明樹脂層１１３の材料を第一の透明樹脂層１０６の材料と同じにすることにより、両者の屈折率が同じになり、第一の透明樹脂層１０６および第二の透明樹脂層１１３の界面は光学的に連続となる。つまり、第一の透明樹脂層１０６および第二の透明樹脂層１１３の界面が存在しない場合と光学的に等価になる。
【０１２４】
図３６は本実施例における、厚膜導波モード低減の原理図である。出射側基板１０８と空気との界面で全反射した光は、拡散反射層１１２で拡散反射する。拡散反射層１１２で拡散反射した光の一部の出射側基板１０８と空気界面の入射角は、全反射臨界角より小さくなるため空気側に取り出される。拡散反射層１１２がない場合には、出射側基板１０８と空気との界面及び反射電極１０２である程度同一の入射角で光が全反射を繰り返すため、空気側への光の取り出しが難しかった。
【０１２５】
本実施例における薄膜導波モードの低減は、干渉条件を適切に設定することによりなされる。実施例１の図４で示したのと同様θｃｏｆを３５°以上５０°以下程度に設定することにより薄膜導波モードを低減できる。
【０１２６】
また、さらに好ましい構成としては、第一の透明樹脂層１０６に実施例１で示した第一の錐状透明樹脂１０７を埋め込んでもよい。この場合の第一の透明樹脂層１０６の屈折率や、θｃｏｆ，θｐｒｉ及び第一の錐状透明樹脂１０７の屈折率の好ましい関係性については、実施例１で述べたものと同様な構成が適用できる。ただし、本実施例では第一の錐状透明樹脂１０７の底面は、拡散反射層１１２で第二の透明樹脂層１１３に接着されている。
【０１２７】
なお、本明細書で述べた薄膜導波モードの低減手法及び厚膜導波モードの低減手法は様々な組み合わせが可能である。
【符号の説明】
【０１２８】
１０１ 反射側基板
１０２ 反射電極
１０３ 有機層
１０４ 発光ポイント
１０５ 透明電極
１０６ 第一の透明樹脂層
１０７ 第一の錐状透明樹脂
１０８ 出射側基板
１０９ 光散乱層
１１０ 微粒子
１１１ 第二の錐状透明樹脂
１１２ 拡散反射層
１１３ 第二の透明樹脂層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極と、
発光ポイントを有する有機層と、
透明電極と、
出射側基板と
前記出射側基板に接する光散乱層と、を有し、
前記有機層からの光取出し方向に向かって、前記電極，前記有機層，前記透明電極および前記出射側基板の順に配置され、
前記光散乱層は基材および微粒子で構成され、
前記微粒子の屈折率は前記基材の屈折率および前記出射側基板の屈折率より高く、
前記発光ポイントは発光ピーク波長λ（ｎｍ）で発光し、
前記電極と前記有機層との界面から前記発光ポイントまでの高さをａ×ｄ（ただし、ｄ（ｎｍ）は前記有機層の厚さ、０＜ａ＜１）とした場合、（２ｍ−１５５／１８０）λ／４／ｎ／cos３５°≦ａ×ｄ≦（２ｍ−１５５／１８０）λ／４／ｎ／cos５０°（ただし、ｎは前記有機層の屈折率、ｍは１以上の整数）であることを特徴とする有機発光ダイオード。
【請求項２】
請求項１において、
前記光散乱層は前記出射側基板および前記透明電極の間に形成されることを特徴とする有機発光ダイオード。
【請求項３】
請求項１において、
前記光散乱層は前記出射側基板に対して前記透明電極が存在する側とは反対側に形成されることを特徴とする有機発光ダイオード。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記出射側基板および前記透明電極の間に第一の透明樹脂層が配置され、
前記第一の透明樹脂層の屈折率は前記出射側基板の屈折率と同じであることを特徴とする有機発光ダイオード。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記微粒子には粒径が０.５μｍ以上６.０μｍ以下の特定微粒子が含まれ、
前記特定微粒子の微粒子平均ピッチが前記特定微粒子の粒径の１.０倍以上６.０倍以下であることを特徴とする有機発光ダイオード。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記微粒子には粒径が０.５μｍ以上６.０μｍ以下の特定微粒子が含まれ、
前記特定微粒子の微粒子平均ピッチが前記特定微粒子の粒径以上１２μｍ以下であることを特徴とする有機発光ダイオード。
【請求項７】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記微粒子には粒径が０.５μｍ以上２.０μｍ以下の特別微粒子が含まれ、
前記特別微粒子の微粒子平均ピッチが前記特別微粒子の粒径の１.０倍以上３.０倍以下であることを特徴とする有機発光ダイオード。
【請求項８】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記微粒子には粒径が０.５μｍ以上２.０μｍ以下の特別微粒子が含まれ、
前記特別微粒子の微粒子平均ピッチが前記特別微粒子の粒径以上４.０μｍ以下であることを特徴とする有機発光ダイオード。
【請求項９】
請求項１乃至３、５乃至８のいずれかにおいて、
前記透明電極および出射側基板の間に第一の透明樹脂層が配置され、
前記第一の透明樹脂層内に第一の錐状透明樹脂が形成され、
前記第一の錐状透明樹脂の底面は前記出射側基板に接着され、
前記第一の錐状透明樹脂は、前記出射側基板の法線方向において、前記第一の透明樹脂層から前記出射側基板にむかって広がりを持つことを特徴とする有機発光ダイオード。
【請求項１０】
請求項９において、
（２ｍ−１５５／１８０）λ／４／ｎ／cos３６°≦ａ×ｄ≦（２ｍ−１５５／１８０）λ／４／ｎ／cos４８°である有機発光ダイオード。
【請求項１１】
請求項９または１０において、
前記第一の透明樹脂層の屈折率が１.７以上２.０以下であり、
前記第一の錐状透明樹脂の屈折率が１.５以上１.７未満であることを特徴とする有機発光ダイオード。
【請求項１２】
請求項９乃至１１のいずれかにおいて、
前記第一の透明樹脂層の屈折率／前記出射側基板の屈折率は１.１３以上１.３３以下であり、
前記第一の錐状透明樹脂の屈折率／前記出射側基板の屈折率は、１以上１.１３未満とすることを特徴とする有機発光ダイオード。
【請求項１３】
請求項９乃至１２のいずれかにおいて、
前記第一の錐状透明樹脂の屈折率が１.５０以上１.５４以下であり、
前記第一の錐状透明樹脂の広がり角度が７５°以上８５°以下であることを特徴とする有機発光ダイオード。
【請求項１４】
請求項９乃至１２のいずれかにおいて、
前記第一の錐状透明樹脂の屈折率が１.５５以上１.６４以下であり、
前記第一の錐状透明樹脂の広がり角度が７０°以上８０°以下であることを特徴とする有機発光ダイオード。
【請求項１５】
請求項９乃至１４のいずれかにおいて、
前記第一の錐状透明樹脂が前記出射側基板面に対して細密充填配置されていることを特徴とする有機発光ダイオード。
【請求項１６】
電極と、
発光ポイントを有する有機層と、
明電極と、
第一の透明樹脂層と、
前記第一の透明樹脂層内に形成された第一の錐状透明樹脂と、
出射側基板と、
第二の錐状透明樹脂と、を有し、
前記有機層からの光取出し方向に向かって、前記電極，前記有機層，前記透明電極，前記第一の透明樹脂層，前記第一の錐状透明樹脂，前記出射側基板および前記第二の錐状透明樹脂の順に配置され、
前記第一の錐状透明樹脂および前記第二の錐状透明樹脂の底面は前記出射側基板に接着され、
前記第一の錐状透明樹脂は、前記出射側ガラス基板の法線方向において、前記第一の透明樹脂層から前記出射側基板にむかって広がりを持ち、
前記第二の錐状透明樹脂の屈折率は前記出射側基板の屈折率と同じであり、
前記第二の錐状透明樹脂は、前記出射側基板の法線方向において、前記有機層からの光取出し方向とは反対の方向にむかって広がりを持ち、
前記発光ポイントは発光ピーク波長λ（ｎｍ）で発光し、
前記電極と前記有機層との界面から前記発光ポイントまでの高さをａ×ｄ（ただし、ｄ（ｎｍ）は前記有機層の厚さ、０＜ａ＜１）とした場合、（２ｍ−１５５／１８０）λ／４／ｎ／cos３５°≦ａ×ｄ≦（２ｍ−１５５／１８０）λ／４／ｎ／cos５０°（ただし、ｎは前記有機層の屈折率、ｍは１以上の整数）であることを特徴とする有機発光ダイオード。
【請求項１７】
請求項１６において、
前記第二の錐状透明樹脂における前記有機層からの光取出し方向とは反対の方向の広がり角度が４５°以上６０°以下であることを特徴とする有機発光ダイオード。
【請求項１８】
請求項１６または１７において、
前記第二の錐状透明樹脂が前記出射側基板面に対して細密充填配置されていることを特徴とする有機発光ダイオード。
【請求項１９】
電極と、
発光ポイントを有する有機層と、
透明電極と、
第一の透明樹脂層と、
拡散反射層と、
第二の透明樹脂層と、
出射側基板と、を有し、
前記有機層からの光取出し方向に向かって、前記電極，前記有機層，前記透明電極，前記第一の透明樹脂層，前記拡散反射層，前記第二の透明樹脂層および前記出射側基板の順に配置され、
前記透明電極はストライプ状に形成され、
前記拡散反射層において、出射側基板の法線方向において前記電極および前記透明電極が重畳する部分が開口しており、
前記第一の透明樹脂層の屈折率は前記出射側基板の屈折率と同一であり、
前記第二の透明樹脂層の屈折率は前記出射側基板の屈折率と同一であり、
前記発光ポイントは発光ピーク波長λ（ｎｍ）で発光し、
前記電極と前記有機層との界面から前記発光ポイントまでの高さをａ×ｄ（ただし、ｄ（ｎｍ）は前記有機層の厚さ、０＜ａ＜１）とした場合、（２ｍ−１５５／１８０）λ／４／ｎ／cos３５°≦ａ×ｄ≦（２ｍ−１５５／１８０）λ／４／ｎ／cos５０°（ただし、ｎは前記有機層の屈折率、ｍは１以上の整数）である有機発光ダイオード。
【請求項２０】
請求項１乃至１９のいずれかの有機発光ダイオードと、
前記有機発光ダイオードを駆動する駆動装置と、を有することを特徴とする光源装置。
【請求項１】
電極と、
発光ポイントを有する有機層と、
透明電極と、
出射側基板と
前記出射側基板に接する光散乱層と、を有し、
前記有機層からの光取出し方向に向かって、前記電極，前記有機層，前記透明電極および前記出射側基板の順に配置され、
前記光散乱層は基材および微粒子で構成され、
前記微粒子の屈折率は前記基材の屈折率および前記出射側基板の屈折率より高く、
前記発光ポイントは発光ピーク波長λ（ｎｍ）で発光し、
前記電極と前記有機層との界面から前記発光ポイントまでの高さをａ×ｄ（ただし、ｄ（ｎｍ）は前記有機層の厚さ、０＜ａ＜１）とした場合、（２ｍ−１５５／１８０）λ／４／ｎ／cos３５°≦ａ×ｄ≦（２ｍ−１５５／１８０）λ／４／ｎ／cos５０°（ただし、ｎは前記有機層の屈折率、ｍは１以上の整数）であることを特徴とする有機発光ダイオード。
【請求項２】
請求項１において、
前記光散乱層は前記出射側基板および前記透明電極の間に形成されることを特徴とする有機発光ダイオード。
【請求項３】
請求項１において、
前記光散乱層は前記出射側基板に対して前記透明電極が存在する側とは反対側に形成されることを特徴とする有機発光ダイオード。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記出射側基板および前記透明電極の間に第一の透明樹脂層が配置され、
前記第一の透明樹脂層の屈折率は前記出射側基板の屈折率と同じであることを特徴とする有機発光ダイオード。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記微粒子には粒径が０.５μｍ以上６.０μｍ以下の特定微粒子が含まれ、
前記特定微粒子の微粒子平均ピッチが前記特定微粒子の粒径の１.０倍以上６.０倍以下であることを特徴とする有機発光ダイオード。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記微粒子には粒径が０.５μｍ以上６.０μｍ以下の特定微粒子が含まれ、
前記特定微粒子の微粒子平均ピッチが前記特定微粒子の粒径以上１２μｍ以下であることを特徴とする有機発光ダイオード。
【請求項７】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記微粒子には粒径が０.５μｍ以上２.０μｍ以下の特別微粒子が含まれ、
前記特別微粒子の微粒子平均ピッチが前記特別微粒子の粒径の１.０倍以上３.０倍以下であることを特徴とする有機発光ダイオード。
【請求項８】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記微粒子には粒径が０.５μｍ以上２.０μｍ以下の特別微粒子が含まれ、
前記特別微粒子の微粒子平均ピッチが前記特別微粒子の粒径以上４.０μｍ以下であることを特徴とする有機発光ダイオード。
【請求項９】
請求項１乃至３、５乃至８のいずれかにおいて、
前記透明電極および出射側基板の間に第一の透明樹脂層が配置され、
前記第一の透明樹脂層内に第一の錐状透明樹脂が形成され、
前記第一の錐状透明樹脂の底面は前記出射側基板に接着され、
前記第一の錐状透明樹脂は、前記出射側基板の法線方向において、前記第一の透明樹脂層から前記出射側基板にむかって広がりを持つことを特徴とする有機発光ダイオード。
【請求項１０】
請求項９において、
（２ｍ−１５５／１８０）λ／４／ｎ／cos３６°≦ａ×ｄ≦（２ｍ−１５５／１８０）λ／４／ｎ／cos４８°である有機発光ダイオード。
【請求項１１】
請求項９または１０において、
前記第一の透明樹脂層の屈折率が１.７以上２.０以下であり、
前記第一の錐状透明樹脂の屈折率が１.５以上１.７未満であることを特徴とする有機発光ダイオード。
【請求項１２】
請求項９乃至１１のいずれかにおいて、
前記第一の透明樹脂層の屈折率／前記出射側基板の屈折率は１.１３以上１.３３以下であり、
前記第一の錐状透明樹脂の屈折率／前記出射側基板の屈折率は、１以上１.１３未満とすることを特徴とする有機発光ダイオード。
【請求項１３】
請求項９乃至１２のいずれかにおいて、
前記第一の錐状透明樹脂の屈折率が１.５０以上１.５４以下であり、
前記第一の錐状透明樹脂の広がり角度が７５°以上８５°以下であることを特徴とする有機発光ダイオード。
【請求項１４】
請求項９乃至１２のいずれかにおいて、
前記第一の錐状透明樹脂の屈折率が１.５５以上１.６４以下であり、
前記第一の錐状透明樹脂の広がり角度が７０°以上８０°以下であることを特徴とする有機発光ダイオード。
【請求項１５】
請求項９乃至１４のいずれかにおいて、
前記第一の錐状透明樹脂が前記出射側基板面に対して細密充填配置されていることを特徴とする有機発光ダイオード。
【請求項１６】
電極と、
発光ポイントを有する有機層と、
明電極と、
第一の透明樹脂層と、
前記第一の透明樹脂層内に形成された第一の錐状透明樹脂と、
出射側基板と、
第二の錐状透明樹脂と、を有し、
前記有機層からの光取出し方向に向かって、前記電極，前記有機層，前記透明電極，前記第一の透明樹脂層，前記第一の錐状透明樹脂，前記出射側基板および前記第二の錐状透明樹脂の順に配置され、
前記第一の錐状透明樹脂および前記第二の錐状透明樹脂の底面は前記出射側基板に接着され、
前記第一の錐状透明樹脂は、前記出射側ガラス基板の法線方向において、前記第一の透明樹脂層から前記出射側基板にむかって広がりを持ち、
前記第二の錐状透明樹脂の屈折率は前記出射側基板の屈折率と同じであり、
前記第二の錐状透明樹脂は、前記出射側基板の法線方向において、前記有機層からの光取出し方向とは反対の方向にむかって広がりを持ち、
前記発光ポイントは発光ピーク波長λ（ｎｍ）で発光し、
前記電極と前記有機層との界面から前記発光ポイントまでの高さをａ×ｄ（ただし、ｄ（ｎｍ）は前記有機層の厚さ、０＜ａ＜１）とした場合、（２ｍ−１５５／１８０）λ／４／ｎ／cos３５°≦ａ×ｄ≦（２ｍ−１５５／１８０）λ／４／ｎ／cos５０°（ただし、ｎは前記有機層の屈折率、ｍは１以上の整数）であることを特徴とする有機発光ダイオード。
【請求項１７】
請求項１６において、
前記第二の錐状透明樹脂における前記有機層からの光取出し方向とは反対の方向の広がり角度が４５°以上６０°以下であることを特徴とする有機発光ダイオード。
【請求項１８】
請求項１６または１７において、
前記第二の錐状透明樹脂が前記出射側基板面に対して細密充填配置されていることを特徴とする有機発光ダイオード。
【請求項１９】
電極と、
発光ポイントを有する有機層と、
透明電極と、
第一の透明樹脂層と、
拡散反射層と、
第二の透明樹脂層と、
出射側基板と、を有し、
前記有機層からの光取出し方向に向かって、前記電極，前記有機層，前記透明電極，前記第一の透明樹脂層，前記拡散反射層，前記第二の透明樹脂層および前記出射側基板の順に配置され、
前記透明電極はストライプ状に形成され、
前記拡散反射層において、出射側基板の法線方向において前記電極および前記透明電極が重畳する部分が開口しており、
前記第一の透明樹脂層の屈折率は前記出射側基板の屈折率と同一であり、
前記第二の透明樹脂層の屈折率は前記出射側基板の屈折率と同一であり、
前記発光ポイントは発光ピーク波長λ（ｎｍ）で発光し、
前記電極と前記有機層との界面から前記発光ポイントまでの高さをａ×ｄ（ただし、ｄ（ｎｍ）は前記有機層の厚さ、０＜ａ＜１）とした場合、（２ｍ−１５５／１８０）λ／４／ｎ／cos３５°≦ａ×ｄ≦（２ｍ−１５５／１８０）λ／４／ｎ／cos５０°（ただし、ｎは前記有機層の屈折率、ｍは１以上の整数）である有機発光ダイオード。
【請求項２０】
請求項１乃至１９のいずれかの有機発光ダイオードと、
前記有機発光ダイオードを駆動する駆動装置と、を有することを特徴とする光源装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【公開番号】特開２０１１−２４３２９０（Ｐ２０１１−２４３２９０Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１１６０９（Ｐ２０１０−１１１６０９）
【出願日】平成２２年５月１４日（２０１０．５．１４）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１４日（２０１０．５．１４）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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