発光装置
【課題】光取り出し効率を向上させることができる、あるいはより容易に表面を加工することができる発光装置を提供する。
【解決手段】発光素子と、前記発光素子から放出された光が入射される光入射面と、前記入射面から入射された光を出射させる光出射面と、を有する透明基板と、を備え、前記光出射面は、凹凸を有し、前記凹凸の側壁面は、粗面化されてなり、前記凹凸の上面は、前記側壁面よりも平滑であることを特徴とする発光装置が提供される。
【解決手段】発光素子と、前記発光素子から放出された光が入射される光入射面と、前記入射面から入射された光を出射させる光出射面と、を有する透明基板と、を備え、前記光出射面は、凹凸を有し、前記凹凸の側壁面は、粗面化されてなり、前記凹凸の上面は、前記側壁面よりも平滑であることを特徴とする発光装置が提供される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば表示機器用のバックライト光源や液晶ディスプレイ等のバックライト用光源などの発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス：Electro Luminescence）素子などの発光素子が用いられた発光装置において、ガラスなどの透明基板を介して光を取り出す構造のものがある。ところが、このような構造の発光装置の場合、透明基板の屈折率が空気の屈折率よりも高い場合には、発光素子から放出された光は、透明基板と空気との界面において全反射することがある。全反射した光の一部は、透明基板の内部などを伝搬し多重散乱等を経て最終的に熱として消滅したり、透明基板の端部から外部に出射する。そのため、全反射光により、光取り出し効率が低下するという問題がある。
【０００３】
これに対して、透明基板の光出射側の面に加工を施して、光取り出し効率の向上を図った発光装置がある。加工形状としては、ピラミッドアレイ構造やマイクロレンズアレイ構造などが挙げられる。また、透明基板の光出射側の面に凹凸部が形成された発光装置がある（特許文献１）。
【０００４】
しかし、特許文献１に記載された発光装置のように、光出射側の面に単純な凹凸部が形成された場合には、透明基板の光出射面の法線方向（正面方向）に取り出される光の強度すなわち正面輝度をさらに向上させるという点においては改善の余地がある。また、透明基板の光出射面にピラミッドアレイ構造やマイクロレンズアレイ構造を形成することは、容易ではないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１０２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、かかる課題の認識に基づいてなされたものであり、光取り出し効率を向上させることができる、あるいはより容易に表面を加工することができる発光装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、発光素子と、前記発光素子から放出された光が入射される光入射面と、前記入射面から入射された光を出射させる光出射面と、を有する透明基板と、を備え、前記光出射面は、凹凸を有し、前記凹凸の側壁面は、粗面化されてなり、前記凹凸の上面は、前記側壁面よりも平滑であることを特徴とする発光装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、光取り出し効率を向上させることができる、あるいはより容易に表面を加工することができる発光装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態にかかる発光装置を表す断面模式図である。
【図２】本実施形態の透明基板を光出射面側から眺めた平面模式図である。
【図３】本実施形態の透明基板を表す断面模式図である。
【図４】本実施形態の比較例の透明基板を表す断面模式図である。
【図５】本実施形態の比較例の透明基板を表す断面模式図である。
【図６】本実施形態の変形例の透明基板を例示する断面模式図である。
【図７】本実施形態の他の変形例の透明基板を例示する断面模式図である。
【図８】本実施形態のさらに他の変形例の透明基板を例示する断面模式図である。
【図９】本実施形態に係る透明基板の試作例の顕微鏡写真である。
【図１０】本実施形態に係る透明基板の試作例の顕微鏡写真である。
【図１１】発光装置から得られた発光の光度を例示するグラフ図である。
【図１２】発光装置から得られた発光の光度を例示するデータ表である。
【図１３】発光装置から得られた発光の光度の測定方法を表す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図１は、本発明の実施の形態にかかる発光装置を表す断面模式図である。
【００１１】
本実施形態にかかる発光装置１０は、ガラスなどの非透湿性材料により形成された透明基板２０と、発光素子としての有機ＥＬ素子６０と、有機ＥＬ素子６０を覆う封止缶７０と、を備える。
透明基板２０は、有機ＥＬ素子６０から放出される光に対して透光性を有する。そのため、有機ＥＬ素子６０から発光した光は、透明基板２０の光入射面２１から入射し、透明基板２０のなかを伝搬して光出射面２２から外部へ出射する。なお、透明基板２０の透過率は、必ずしも１００パーセントである必要はない。すなわち、有機ＥＬ素子６０から放出された光の少なくとも一部が、透明基板２０を透過するものであればよい。また、透明基板２０の材料は、ガラスや石英をはじめとする各種の無機材料でもよく、あるいは樹脂などの各種の有機材料であってもよい。
【００１２】
有機ＥＬ素子６０は、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物：Indium Tin Oxide）などの透光性導電体により形成された第１の電極層３０と、有機ＥＬ層４０と、アルミニウム（Ａｌ）などの非透光性伝導体により形成された第２の電極層５０と、を有する。第１の電極層３０と、有機ＥＬ層４０と、第２の電極層５０と、はこの順に透明基板２０の上に積層されている。有機ＥＬ層４０は、例えばα−ＮＰＤやＡｌｑ３などの有機層と、リチウム金属などの電子注入層と、が例えば真空蒸着法などにより積層された構造を有する。第２の電極層５０は、有機ＥＬ素子６０から発光した光を透明基板２０側へ反射する機能を有する。図１においては図示しないが、第１の電極層３０および第２の電極層５０は、層抵抗の低い電極取り出し配線を通して外部に取り出され、それぞれ電源につながっている。
【００１３】
封止缶７０は、例えばガラスやステンレスなどにより形成され、ＵＶ硬化樹脂により第１の電極層３０および第２の電極層５０に接合されている。その結果、封止缶７０は、有機ＥＬ素子６０を覆い、全体を気密封止している。封止缶７０は、非透湿性保護板としての機能を有する。つまり、封止缶７０は、外気の水分や酸素に対して脆弱である有機ＥＬ素子６０を保護している。
【００１４】
図２は、本実施形態の透明基板を光出射面側から眺めた平面模式図である。
図３は、本実施形態の透明基板を表す断面模式図である。
なお、図３（ａ）は、図２に表した切断面Ａ−Ａ’およびＢ−Ｂ’における断面模式図であり、図３（ｂ）は、本実施形態の透明基板の光出射面を拡大して眺めた拡大模式図である。また、図２および図３（ａ）は、凸部２３が形成された場合と凹部２４が形成された場合とをそれぞれ１つの図面に表している。
【００１５】
本実施形態の透明基板２０の光出射面２２には、光出射面２２の法線方向に略平行な垂直面と、光出射面２２に略平行な水平面と、を有する凹凸が形成されている。そして、垂直面は、粗面化されている。すなわち、垂直面には、光出射面２２に形成された凹凸よりも微細な凹凸状の加工が施されている。
【００１６】
より具体的に説明すると、図２に表した具体例においては、透明基板２０の光出射面２２に、複数の柱状の凸部２３が配列されている。この場合には、図３（ａ）に表したように、凸部２３の側壁面２３ａが垂直面であり、凸部２３の上面（第１の水平面）２３ｂおよび間隙面（第２の水平面）２３ｃが水平面である。間隙面２３ｃとは、隣り合う凸部２３同士の間に形成された面である。なお、本実施形態においては、側壁面２３ａは、光出射面２２に対して垂直である必要はなく、光出射面２２に対して傾斜した面であってもよい。
【００１７】
そして、凸部２３の側壁面２３ａは、粗面化されている。すなわち、側壁面２３ａには、凸部２３により形成された凹凸構造よりも微細な凹凸状の加工が施されている。そして、凸部２３の側壁２３ａに形成された凹凸は、例えば、凸部が規則的または不規則的に配列した構造や、凹部が規則的または不規則的に配列した構造とすることができる。あるいは、凸部２３の側壁面２３ａに形成された凹凸は、摺り状の凹凸であってもよい。ここで、「摺り状の凹凸」とは、透明基板２０に対して、加工治具などを接触させながら移動させた場合などに形成される凹凸をいう。
【００１８】
一方、凸部２３の上面２３ｂは、側壁面２３ａよりも平滑な面（あるいは、滑らかな面）とすることができる。つまり、上面２３ｂは、凹凸が形成されていたとしても、側壁面２３ａに形成された凹凸よりも微細な凹凸とすることができる。
【００１９】
図２に表した凸部２３は、四角柱である。側壁面２３ａは、４つの矩形面により形成されている。図２に表した具体例においては、上面２３ｂは、四角形である。つまり、凸部２３は、四角柱である。ただし、本発明はこの具体例には限定されず、上面２３ｂは、正方形でもよいし長方形でもよく、あるいは、六角形やその他の多角形、円形、楕円形、その他、不定形状を含む各種の形状とすることができる。
凸部２３は、例えばエッチング加工やダイシングソーを用いた加工などを透明基板２０の光出射面２２に施すことで形成することができる。このとき、エッチング加工やダイシングの条件を適宜調整することで、側壁面２３ａを粗面化することも可能である。あるいは、凸部２３を形成した後に、化学的あるいは物理的な各種の方法により、側壁面２３ａを粗面化することも可能である。化学的な方法としては、例えば、エッチングを挙げることができる。物理的な方法としては、例えば、加工治具を接触させながら移動させる方法や、あるいは、サンドブラストなどを挙げることができる。
凹凸は、複数の凸部２３を透明基板２０の主面に付加することにより形成してもよい。いずれの場合も、上面２３ｂは、光出射面２２の一部を構成する主面となる。
【００２０】
透明基板２０の光出射面２２には、凸部２３の代わりに複数の凹部２４が配列されていてもよい。この場合には、図３（ａ）に表したように、凹部２４の側壁面２４ａが垂直面であり、凹部２４の底面（第１の水平面）２４ｂおよび間隙面（第２の水平面）２４ｃが水平面である。この場合の間隙面２４ｃとは、隣り合う凹部２４同士の間に形成された面である。そして、凹部２４の側壁面２４ａには、凹部２４により形成された凹凸よりも微細な凹凸状の加工が施されている。
【００２１】
図２に表した凹部２４は、四角柱がくり抜かれた構造を有する。側壁面２４ａは、４つの矩形面により形成されている。底面２４ｂは、四角形である。凸部２３の場合と同様に、底面２４ｂは、正方形でもよいし長方形でもよく、あるいは、六角形やその他の多角形、円形、楕円形、その他、不定形状を含む各種の形状とすることができる。
凹部２４は、例えばエッチング加工などを透明基板２０の光出射面２２に行うことで形成される。あるいは、凹凸は、複数の凹部２４を配列した形成された部材を透明基板２０の主面に付加することにより形成してもよい。いずれの場合も、間隙面２４ｃは、光出射面２２の一部を構成する主面となる。
【００２２】
次に、本実施形態の比較例について、図面を参照しつつ説明する。
図４および図５は、本実施形態の比較例の透明基板を表す断面模式図である。
なお、図４は、光出射面に凹凸が形成されていない透明基板を表す断面模式図であり、図５（ａ）は、光出斜面に単純凹凸が形成された透明基板を表す断面模式図であり、図５（ｂ）は、光出射面にピラミッドアレイ構造が形成された透明基板を表す断面模式図であり、図５（ｃ）は、光出射面にマイクロレンズアレイ構造が形成された透明基板を表す断面模式図である。
【００２３】
図４に表した透明基板２００ａでは、光出射面２１０には凹凸は形成されていない。本比較例の透明基板２００ａの光出射面２１０は、平面構造を有する。図４に表した透明基板２００ａの屈折率が空気の屈折率よりも高い場合には、図示しない発光素子から光出射面２１０に臨界角θｃ以上の入射角で入射する傾斜入射光１４１は、いわゆるスネルの法則により全反射光１４３となる。全反射光１４３の一部は、背面の発光素子側に伝搬し多重散乱等を経て最終的に熱として消滅したり、透明基板２００ａの端部から外部に出射する。そのため、図４に表した比較例では、全反射光１４３により、透明基板２００ａの光出射面２１０の側への光取り出し効率が低下する。
【００２４】
図５（ａ）に表した透明基板２００ｂでは、光出射面に凸部２３０が形成されている。本比較例では、凸部２３０の側壁面２３０ａには、微細な凹凸状の加工は施されていない。つまり、凸部２３０の側壁面２３０ａは、図３（ａ）および図３（ｂ）に表した側壁面２３ａよりも高い平坦性および平滑性を有する。その他の構造は、図２および図３に関して前述した透明基板２０の構造と同様である。
【００２５】
本比較例において、側壁面２３０ａに臨界角θｃで入射する臨界入射光１１０は、垂直出射光１２０として透明基板２００ｂの光出射面の側へ出射する。
一方で、臨界角θｃよりも小さい入射角度で側壁面２３０ａに入射する傾斜入射光１１３は、屈折出射光１１３ａとして透明基板２００ｂの外部に取り出される。また、臨界角θｃよりも大きい入射角度で側壁面２３０ａに入射する傾斜入射光１１５は、側壁面２３０ａにおいて全反射し、上面２３０ｂから屈折出射光１１５ａとして透明基板２００ｂの外部に取り出される。つまり、臨界角θｃから外れた入射角で側壁面２３０ａに入射する傾斜入射光１１３、１１５は、正面方向に出射する垂直出射光１２０に加算されない。
そのため、正面方向の光取り出し効率および正面輝度を向上させるという点においては改善の余地がある。
【００２６】
図５（ｂ）に表した透明基板２００ｃでは、光出射面にピラミッドアレイ構造が形成されている。また、図５（ｃ）に表した透明基板２００ｄでは、光出射面にマイクロレンズアレイ構造が形成されている。しかしながら、透明基板の光出射面にピラミッドアレイ構造やマイクロレンズアレイ構造を形成することは、容易ではない。
【００２７】
図５（ｂ）に表した透明基板２００ｃでは、傾斜入射光１４５は、光出射面から一定角度に傾斜したピラミッドの傾斜面で屈折し、いわゆる散乱出射光１４５ａとなって空気中に取り出される。また、図５（ｃ）に表した透明基板２００ｄでは、傾斜入射光１４７は、レンズのいわゆる集光作用によって、図５（ｂ）に表した比較例と同様に散乱出射光１４７ａとなって空気中に取り出される。
【００２８】
しかしながら、図５（ｂ）および図５（ｃ）に表した透明基板２００ｃ、２００ｄでは、垂直入射光１３０は、ピラミッドの傾斜面あるいはマイクロレンズ表面で屈折し、それぞれの面法線の方向から傾斜した拡散出射光１３０ａとなる。つまり、垂直入射光１３０のほとんどが垂直出射光１２０として透明基板２００ｃ、２００ｄの外部に取り出されるというわけではない。
そのため、正面方向の光取り出し効率および正面輝度を向上させるという点においては改善の余地がある。
【００２９】
これに対して、本実施形態によれば、光取り出し効率を向上させることができる。 以下、この点について、図３を参照しつつ説明する。
ここでは、透明基板２０の光出射面２２に凸部２３が配列された場合を例に挙げて説明する。なお、透明基板２０の光出射面２２に凹部２４が配列された場合でも、凸部２３が配列された場合と同様の作用および効果が得られる。
【００３０】
光出射面２２に形成された凹凸（凸部２３または凹部２４により形成された凹凸）の側壁面２３ａが粗面化されているため、側壁面２３ａに臨界角θｃで入射する臨界入射光１１０は、図３（ｂ）に表したように側壁面２３ａにおいて散乱する。これにより、臨界入射光１１０の少なくとも一部は、正面方向（光出射面２２の法線方向）に出射する垂直出射光１２０に加算される。また、垂直出射光１２０に対して完全に平行ではないが、垂直出射光１２０の方向に進む成分を有する光を光出射面２２から外部に取り出すこともできる。
【００３１】
一方、臨界角θｃよりも小さい入射角度で側壁面２３ａに入射する傾斜入射光１１３、および臨界角θｃよりも大きい入射角度で側壁面２３ａに入射する傾斜入射光１１５も、臨界入射光１１０と同様に側壁面２３ａにおいて散乱する。これにより、傾斜入射光１１３、１１５の少なくとも一部も、正面方向に出射する垂直出射光１２０に加算される。また、この場合も、垂直出射光１２０に対して完全に平行ではないが、垂直出射光１２０の方向に進む成分を有する光を光出射面２２から取り出すこともできる。
側壁面２３ａが平坦面であると、臨界入射光１１０や傾斜入射光１１５は、側壁面２３ａで全反射されてしまう。全反射された光は、凸部２３の内部を進行し、その一部は凸部２３から外部に取り出されるが、凸部２３や透明基板２０の中で反射を繰り返して減衰してしまい外部に取り出すことができない成分も生ずる。
【００３２】
これに対して、本実施形態によれば、側壁面２３ａが粗面化されている。すなわち、側壁面２３ａには、光出射面２２に形成された凹凸よりも微細な凹凸状の加工が施されているため、臨界入射光１１０も、傾斜入射光１１３、１１５も、側壁面２３ａにおける散乱によって正面方向の成分を有する光を発生させる。これにより、正面方向の光取り出し効率を向上させ、正面方向の光の強度すなわち正面輝度を向上させることができる。
【００３３】
本実施形態においては、上面２３ｂは、側壁面２３ａよりも平滑であることが望ましい。これは、凸部２３の中を伝搬し上面２３ｂに入射する光の入射角度は、凸部２３の中を伝搬し側壁面２３ａに入射する光の入射角度よりも、より垂直に近い傾向があるからである。つまり、上面２３ｂにおいては、側壁面２３ａよりも全反射が生じにくい。このため、上面２３ｂを側壁面２３ａよりも平滑な面としても、光を取り出すことができる。
【００３４】
これに対して、全反射がより生じやすい側壁面２３ａを粗面化することで、光の散乱を生じさせ、外部への光の取り出しを向上させることができる。
【００３５】
次に、凸部２３の寸法関係について説明する。
側壁面２３ａの寸法をＡ 、上面２３ｂの寸法をＢ、臨界角をθｃとした場合に、Ａ／Ｂ＝ｔａｎ（θｃ）の式をほぼ満たすことがより好ましい。このようにすると、側壁面２３ａへ向かって臨界角θｃで進行する臨界入射光１１０のほとんど全ては、側壁面２３ａに入射し、側壁面２３ａにおいて散乱する。これにより、光取り出し効率を向上させることができる。また、正面輝度を向上させることができる。
【００３６】
また、間隙面２３ｃの寸法をＣとした場合に、Ｂ：Ｃ＝１：０．３〜０．７の式をほぼ満たすことがより好ましい。これは、光出射面２２に形成された凹凸の凹凸の間隔がより狭いと、透明基板２０から空気へ出射した光が、隣接する透明基板２０（例えば凸部２３）に再度入射し減衰するおそれがあるためである。一方、光出射面２２に形成された凹凸の凹凸の間隔がより広いと、凹凸の密度が低くなることにより、光取り出し効率および正面輝度を向上させることがより困難となるためである。
【００３７】
次に、本実施形態の変形例について、図面を参照しつつ説明する。
図６は、本実施形態の変形例の透明基板を例示する模式断面図である。
本変形例においては、凸部２３の側壁面２３ａだけでなく、間隙面２３ｃも粗面化されている。すなわち、間隙面２３ｃにも、凹凸状の加工が施されている。こうすることにより、透明基板２０の中を伝搬して間隙面２３ｃに入射する光を、より効率的に外部に取り出すことが可能となる。
【００３８】
すなわち、凸部２３の上面２３ｂと、凸部２３どうしのあいだの間隙面２３ｃと、を比較すると、以下のちがいがある。すなわち、凸部２３の中を伝搬して上面２３ｂに入射した光が全反射した場合には、その反射光は側壁面２３ａに入射し、側壁面２３ａに形成された凹凸状の加工により散乱されて外部に取り出されやすくなる。
【００３９】
一方、透明基板２０の中を伝搬して間隙面２３ｃに入射した光が全反射した場合には、その反射光は、有機ＥＬ素子６０の方向に戻る。このようにして有機ＥＬ素子６０の方向に戻る光は、吸収や減衰などの損失を受けやすくなる。
【００４０】
これに対して、本変形例においては、間隙面２３ｃも粗面化することで、図６（ｂ）に表したように、臨界入射光１１０や、傾斜入射光１１３、１１５を散乱させ、外部に向けて取り出しやすくすることができる。つまり、間隙面２３ｃにおいて反射され、吸収や減衰などにより損失となる成分を低下させ、光出射面２２からの取り出し効率を向上させることができる。
【００４１】
図７は、本実施形態の他の変形例の透明基板を例示する断面模式図である。
図７に表した切断面Ａ−Ａ’およびＢ−Ｂ’における断面模式図は、図３あるいは図６に表した如くである。
【００４２】
本変形例の透明基板２０ａの光出射面２２には、図２に関して前述した透明基板２０と同様に、複数の柱状の凸部２３が配列されている。本変形例の凸部２３は、円柱である。側壁面２３ａは、円柱面により形成されている。上面２３ｂは、円形である。上面２３ｂは、楕円のように閉曲面で囲まれた平面であってもよい。
図２および図３に関して前述したように、透明基板２０ａの光出射面２２には、凸部２３の代わりに複数の凹部２４が配列されていてもよい。
【００４３】
図８は、本実施形態のさらに他の変形例の透明基板を例示する断面模式図である。
図８に表した切断面Ａ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’における断面模式図は、図３あるいは図６に表した如くである。
【００４４】
本変形例の透明基板２０ａの光出射面２２には、図２に関して前述した透明基板２０と同様に、複数の柱状の凸部２３が配列されている。本変形例の凸部２３は、六角柱であり、ハニカム構造に配列されている。側壁面２３ａは、６つの矩形面により形成されている。上面２３ｂは、六角形である。ハニカム構造は、透明基板２０ｂに多数の凹凸が形成されても、機械的な強度を高く保つことができる。上面２３ｂは、三角形あるいはその他の多角形であってもよい。
図２および図３に関して前述したように、透明基板２０ｂの光出射面２２には、凸部２３の代わりに複数の凹部２４が配列されていてもよい。
【００４５】
図９及び図１０は、本実施形態に係る透明基板の試作例の顕微鏡写真である。すなわち、図９（ａ）及び（ｂ）は、ガラスを用いた透明基板の光出射面に形成した凸部の側壁面２３ａのＳＥＭ（Scanning Electron Microcope）写真である。
【００４６】
また、図１０は、この透明基板の凸部どうしのあいだの間隙面２３ｃのＳＥＭ写真である。なお、図９は、側壁面２３ａを斜め方向から観察した写真であり、図１０は、間隙面２３ｃをほぼ垂直方向から観察した写真である。
【００４７】
本試作例においては、透明基板２０の光出射面２２にダイシングにより溝を縦横に形成することにより、図２及び図６に例示したような凸部２３を形成した。すなわち、ダイシングにより形成した溝の側面が、凸部の側壁面２３ａとなる。また、ダイシングにより形成した溝の底面が、凸部どうしのあいだの間隙面２３ｃとなる。
なお、本試作例において用いたダイシングは、いわゆる鏡面ダイシングではなく、切断面に微細な凹凸が形成されるダイシングである。
【００４８】
図９（ａ）及び（ｂ）から、凸部２３の側壁面２３ａには、マイクロメータのオーダーの微細な凹凸が形成されていることが分かる。すなわち、側壁面２３ａの表面荒さＲａは、マイクロメータのオーダーである。
また、図１０（ａ）及び（ｂ）から、凸部どうしのあいだの間隙面２３ｃにも、マイクロメータのオーダーの凹凸が形成されていることが分かる。つまり、間隙面２３ｃの表面荒さＲａも、マイクロメータのオーダーである。
【００４９】
なお、上面２３ｂ（図６参照）は、ＳＥＭによる同様の観察では、側壁面２３ｃよりもはるかに平滑であり、その表面荒さＲａは側壁面２３ｃよりも数桁小さい。
【００５０】
図１１は、本試作例の透明基板を用いた発光装置から得られた発光の光度を例示するグラフ図である。
また、図１２は、本試作例の透明基板を用いた発光装置から得られた発光の光度を例示するデータ表である。
また、図１３は、発光装置から得られた発光の光度の測定方法を表す模式図である。
【００５１】
本試作例では、側壁面２３ａの寸法Ａおよび上面２３ｂの寸法Ｂは、２００μｍ（ミクロン）である。また、間隙面２３ｃの寸法Ｃを５０μｍと、１００μｍと、１５０μｍと、に変化させた。
【００５２】
ここでは、比較例として、凸部２３の側壁面２３ａが粗面化されていないものを用いた。この比較例は、ガラスの透明基板の光出射面に、鏡面ダイシングにより縦横に溝を形成して凸部を形成したものである。
【００５３】
本実施形態及び比較例の発光装置について、図１３に表したように、透明基板２０の光出射面２２の正面方向に出射する垂直出射光１２０、および光出射面２２から傾斜した出射角度θで出射する傾斜出射光の光度を０°〜９０°の間において１０°毎に測定した。その結果の一例は、図１１および図１２に表した如くである。
【００５４】
図１１および図１２から、凹凸状の加工が側壁面２３ａに施された場合の正面輝度は、凹凸状の加工が側壁面２３ａに施されていない比較例の正面輝度よりも高いことが分かる。つまり、凹凸状の加工を側壁面２３ａに施すことにより、正面方向の光取り出し効率を向上できることが分かる。また、凹凸状の加工が側壁面２３ａに施された場合の正面輝度は、間隙面２３ｃの寸法Ｃが１００μｍ、５０μｍ、１５０μｍの順に高いことが分かる。さらに、正面輝度だけではなく、光出射面２２から傾斜した出射角度θで出射する傾斜出射光の光度は、凹凸状の加工が側壁面２３ａに施された場合の方が高いことが分かる。これにより、正面方向だけではなく全方向の光取り出し効率を向上させることができる。
【００５５】
以上説明したように、本実施形態によれば、光出射面２２に形成された凹凸の側壁面２３ａを粗面化することにより、側壁面２３ａに臨界角θｃで入射する臨界入射光１１０、および臨界角θｃから外れた入射角で側壁面２３ａに入射する傾斜入射光１１３、１１５は、側壁面２３ａにおいて散乱する。これにより、臨界入射光１１０および傾斜入射光１１３、１１５は、正面方向に出射する垂直出射光１２０に加算される。そのため、正面方向の光取り出し効率を向上させ、正面方向の光の強度すなわち正面輝度を向上させることができる。また、臨界角θｃで側壁面２３ａに入射する臨界入射光１１０、および臨界角θｃから外れた入射角で側壁面２３ａに入射する傾斜入射光１１３、１１５は、側壁面２３ａにおいて散乱する。そのため、正面方向だけではなく全方向の光取り出し効率を向上させることができる。
【００５６】
さらに、光出射面２２には、四角柱や円柱や六角柱の凸部２３あるいは凹部２４を有する凹凸が形成されており、凹凸の側壁面２３ａ、２４ａは、粗面化されている。そのため、光出射面をより容易に加工することができる。
【００５７】
以上、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、発光素子は、有機ＥＬ素子には限定されず、無機ＥＬ素子でもよく、あるいは、ＥＬ素子の他にも、例えば、発光ダイオードやレーザ、蛍光灯、放電管、陰極線管など、各種の発光素子を用いることができる。また、発光装置１０や有機ＥＬ素子６０などが備える各要素の形状、寸法、材質、配置などや有機ＥＬ素子６０や透明基板２０や封止缶７０の設置形態などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００５８】
１０ 発光装置、 ２０、２０ａ、２０ｂ 透明基板、 ２１ 光入射面、２２ 光出射面、 ２３ 凸部、 ２３ａ 側壁面、 ２３ｂ 上面、 ２３ｃ 間隙面、 ２４ 凹部、 ２４ａ 側壁面、 ２４ｂ 底面、 ２４ｃ 間隙面、 ３０ 第１の電極層、 ４０ 有機ＥＬ層、 ５０ 第２の電極層、 ６０ 有機ＥＬ素子、 ７０ 封止缶、 １１０ 臨界入射光、 １１３ 傾斜入射光、 １１３ａ 屈折出射光、 １１５ 傾斜入射光、 １１５ａ 屈折出射光、 １２０ 垂直出射光、 １３０ 垂直入射光、 １３０ａ 拡散出射光、 １４１ 傾斜入射光、 １４３ 全反射光、 １４５ 傾斜入射光、 １４５ａ 散乱出射光、 １４７ 傾斜入射光、 １４７ａ 散乱出射光、 ２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄ 透明基板、 ２１０ 光出射面、 ２３０ 凸部、 ２３０ａ 側壁面、 ２３０ｂ 上面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば表示機器用のバックライト光源や液晶ディスプレイ等のバックライト用光源などの発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス：Electro Luminescence）素子などの発光素子が用いられた発光装置において、ガラスなどの透明基板を介して光を取り出す構造のものがある。ところが、このような構造の発光装置の場合、透明基板の屈折率が空気の屈折率よりも高い場合には、発光素子から放出された光は、透明基板と空気との界面において全反射することがある。全反射した光の一部は、透明基板の内部などを伝搬し多重散乱等を経て最終的に熱として消滅したり、透明基板の端部から外部に出射する。そのため、全反射光により、光取り出し効率が低下するという問題がある。
【０００３】
これに対して、透明基板の光出射側の面に加工を施して、光取り出し効率の向上を図った発光装置がある。加工形状としては、ピラミッドアレイ構造やマイクロレンズアレイ構造などが挙げられる。また、透明基板の光出射側の面に凹凸部が形成された発光装置がある（特許文献１）。
【０００４】
しかし、特許文献１に記載された発光装置のように、光出射側の面に単純な凹凸部が形成された場合には、透明基板の光出射面の法線方向（正面方向）に取り出される光の強度すなわち正面輝度をさらに向上させるという点においては改善の余地がある。また、透明基板の光出射面にピラミッドアレイ構造やマイクロレンズアレイ構造を形成することは、容易ではないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１０２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、かかる課題の認識に基づいてなされたものであり、光取り出し効率を向上させることができる、あるいはより容易に表面を加工することができる発光装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、発光素子と、前記発光素子から放出された光が入射される光入射面と、前記入射面から入射された光を出射させる光出射面と、を有する透明基板と、を備え、前記光出射面は、凹凸を有し、前記凹凸の側壁面は、粗面化されてなり、前記凹凸の上面は、前記側壁面よりも平滑であることを特徴とする発光装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、光取り出し効率を向上させることができる、あるいはより容易に表面を加工することができる発光装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態にかかる発光装置を表す断面模式図である。
【図２】本実施形態の透明基板を光出射面側から眺めた平面模式図である。
【図３】本実施形態の透明基板を表す断面模式図である。
【図４】本実施形態の比較例の透明基板を表す断面模式図である。
【図５】本実施形態の比較例の透明基板を表す断面模式図である。
【図６】本実施形態の変形例の透明基板を例示する断面模式図である。
【図７】本実施形態の他の変形例の透明基板を例示する断面模式図である。
【図８】本実施形態のさらに他の変形例の透明基板を例示する断面模式図である。
【図９】本実施形態に係る透明基板の試作例の顕微鏡写真である。
【図１０】本実施形態に係る透明基板の試作例の顕微鏡写真である。
【図１１】発光装置から得られた発光の光度を例示するグラフ図である。
【図１２】発光装置から得られた発光の光度を例示するデータ表である。
【図１３】発光装置から得られた発光の光度の測定方法を表す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図１は、本発明の実施の形態にかかる発光装置を表す断面模式図である。
【００１１】
本実施形態にかかる発光装置１０は、ガラスなどの非透湿性材料により形成された透明基板２０と、発光素子としての有機ＥＬ素子６０と、有機ＥＬ素子６０を覆う封止缶７０と、を備える。
透明基板２０は、有機ＥＬ素子６０から放出される光に対して透光性を有する。そのため、有機ＥＬ素子６０から発光した光は、透明基板２０の光入射面２１から入射し、透明基板２０のなかを伝搬して光出射面２２から外部へ出射する。なお、透明基板２０の透過率は、必ずしも１００パーセントである必要はない。すなわち、有機ＥＬ素子６０から放出された光の少なくとも一部が、透明基板２０を透過するものであればよい。また、透明基板２０の材料は、ガラスや石英をはじめとする各種の無機材料でもよく、あるいは樹脂などの各種の有機材料であってもよい。
【００１２】
有機ＥＬ素子６０は、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物：Indium Tin Oxide）などの透光性導電体により形成された第１の電極層３０と、有機ＥＬ層４０と、アルミニウム（Ａｌ）などの非透光性伝導体により形成された第２の電極層５０と、を有する。第１の電極層３０と、有機ＥＬ層４０と、第２の電極層５０と、はこの順に透明基板２０の上に積層されている。有機ＥＬ層４０は、例えばα−ＮＰＤやＡｌｑ３などの有機層と、リチウム金属などの電子注入層と、が例えば真空蒸着法などにより積層された構造を有する。第２の電極層５０は、有機ＥＬ素子６０から発光した光を透明基板２０側へ反射する機能を有する。図１においては図示しないが、第１の電極層３０および第２の電極層５０は、層抵抗の低い電極取り出し配線を通して外部に取り出され、それぞれ電源につながっている。
【００１３】
封止缶７０は、例えばガラスやステンレスなどにより形成され、ＵＶ硬化樹脂により第１の電極層３０および第２の電極層５０に接合されている。その結果、封止缶７０は、有機ＥＬ素子６０を覆い、全体を気密封止している。封止缶７０は、非透湿性保護板としての機能を有する。つまり、封止缶７０は、外気の水分や酸素に対して脆弱である有機ＥＬ素子６０を保護している。
【００１４】
図２は、本実施形態の透明基板を光出射面側から眺めた平面模式図である。
図３は、本実施形態の透明基板を表す断面模式図である。
なお、図３（ａ）は、図２に表した切断面Ａ−Ａ’およびＢ−Ｂ’における断面模式図であり、図３（ｂ）は、本実施形態の透明基板の光出射面を拡大して眺めた拡大模式図である。また、図２および図３（ａ）は、凸部２３が形成された場合と凹部２４が形成された場合とをそれぞれ１つの図面に表している。
【００１５】
本実施形態の透明基板２０の光出射面２２には、光出射面２２の法線方向に略平行な垂直面と、光出射面２２に略平行な水平面と、を有する凹凸が形成されている。そして、垂直面は、粗面化されている。すなわち、垂直面には、光出射面２２に形成された凹凸よりも微細な凹凸状の加工が施されている。
【００１６】
より具体的に説明すると、図２に表した具体例においては、透明基板２０の光出射面２２に、複数の柱状の凸部２３が配列されている。この場合には、図３（ａ）に表したように、凸部２３の側壁面２３ａが垂直面であり、凸部２３の上面（第１の水平面）２３ｂおよび間隙面（第２の水平面）２３ｃが水平面である。間隙面２３ｃとは、隣り合う凸部２３同士の間に形成された面である。なお、本実施形態においては、側壁面２３ａは、光出射面２２に対して垂直である必要はなく、光出射面２２に対して傾斜した面であってもよい。
【００１７】
そして、凸部２３の側壁面２３ａは、粗面化されている。すなわち、側壁面２３ａには、凸部２３により形成された凹凸構造よりも微細な凹凸状の加工が施されている。そして、凸部２３の側壁２３ａに形成された凹凸は、例えば、凸部が規則的または不規則的に配列した構造や、凹部が規則的または不規則的に配列した構造とすることができる。あるいは、凸部２３の側壁面２３ａに形成された凹凸は、摺り状の凹凸であってもよい。ここで、「摺り状の凹凸」とは、透明基板２０に対して、加工治具などを接触させながら移動させた場合などに形成される凹凸をいう。
【００１８】
一方、凸部２３の上面２３ｂは、側壁面２３ａよりも平滑な面（あるいは、滑らかな面）とすることができる。つまり、上面２３ｂは、凹凸が形成されていたとしても、側壁面２３ａに形成された凹凸よりも微細な凹凸とすることができる。
【００１９】
図２に表した凸部２３は、四角柱である。側壁面２３ａは、４つの矩形面により形成されている。図２に表した具体例においては、上面２３ｂは、四角形である。つまり、凸部２３は、四角柱である。ただし、本発明はこの具体例には限定されず、上面２３ｂは、正方形でもよいし長方形でもよく、あるいは、六角形やその他の多角形、円形、楕円形、その他、不定形状を含む各種の形状とすることができる。
凸部２３は、例えばエッチング加工やダイシングソーを用いた加工などを透明基板２０の光出射面２２に施すことで形成することができる。このとき、エッチング加工やダイシングの条件を適宜調整することで、側壁面２３ａを粗面化することも可能である。あるいは、凸部２３を形成した後に、化学的あるいは物理的な各種の方法により、側壁面２３ａを粗面化することも可能である。化学的な方法としては、例えば、エッチングを挙げることができる。物理的な方法としては、例えば、加工治具を接触させながら移動させる方法や、あるいは、サンドブラストなどを挙げることができる。
凹凸は、複数の凸部２３を透明基板２０の主面に付加することにより形成してもよい。いずれの場合も、上面２３ｂは、光出射面２２の一部を構成する主面となる。
【００２０】
透明基板２０の光出射面２２には、凸部２３の代わりに複数の凹部２４が配列されていてもよい。この場合には、図３（ａ）に表したように、凹部２４の側壁面２４ａが垂直面であり、凹部２４の底面（第１の水平面）２４ｂおよび間隙面（第２の水平面）２４ｃが水平面である。この場合の間隙面２４ｃとは、隣り合う凹部２４同士の間に形成された面である。そして、凹部２４の側壁面２４ａには、凹部２４により形成された凹凸よりも微細な凹凸状の加工が施されている。
【００２１】
図２に表した凹部２４は、四角柱がくり抜かれた構造を有する。側壁面２４ａは、４つの矩形面により形成されている。底面２４ｂは、四角形である。凸部２３の場合と同様に、底面２４ｂは、正方形でもよいし長方形でもよく、あるいは、六角形やその他の多角形、円形、楕円形、その他、不定形状を含む各種の形状とすることができる。
凹部２４は、例えばエッチング加工などを透明基板２０の光出射面２２に行うことで形成される。あるいは、凹凸は、複数の凹部２４を配列した形成された部材を透明基板２０の主面に付加することにより形成してもよい。いずれの場合も、間隙面２４ｃは、光出射面２２の一部を構成する主面となる。
【００２２】
次に、本実施形態の比較例について、図面を参照しつつ説明する。
図４および図５は、本実施形態の比較例の透明基板を表す断面模式図である。
なお、図４は、光出射面に凹凸が形成されていない透明基板を表す断面模式図であり、図５（ａ）は、光出斜面に単純凹凸が形成された透明基板を表す断面模式図であり、図５（ｂ）は、光出射面にピラミッドアレイ構造が形成された透明基板を表す断面模式図であり、図５（ｃ）は、光出射面にマイクロレンズアレイ構造が形成された透明基板を表す断面模式図である。
【００２３】
図４に表した透明基板２００ａでは、光出射面２１０には凹凸は形成されていない。本比較例の透明基板２００ａの光出射面２１０は、平面構造を有する。図４に表した透明基板２００ａの屈折率が空気の屈折率よりも高い場合には、図示しない発光素子から光出射面２１０に臨界角θｃ以上の入射角で入射する傾斜入射光１４１は、いわゆるスネルの法則により全反射光１４３となる。全反射光１４３の一部は、背面の発光素子側に伝搬し多重散乱等を経て最終的に熱として消滅したり、透明基板２００ａの端部から外部に出射する。そのため、図４に表した比較例では、全反射光１４３により、透明基板２００ａの光出射面２１０の側への光取り出し効率が低下する。
【００２４】
図５（ａ）に表した透明基板２００ｂでは、光出射面に凸部２３０が形成されている。本比較例では、凸部２３０の側壁面２３０ａには、微細な凹凸状の加工は施されていない。つまり、凸部２３０の側壁面２３０ａは、図３（ａ）および図３（ｂ）に表した側壁面２３ａよりも高い平坦性および平滑性を有する。その他の構造は、図２および図３に関して前述した透明基板２０の構造と同様である。
【００２５】
本比較例において、側壁面２３０ａに臨界角θｃで入射する臨界入射光１１０は、垂直出射光１２０として透明基板２００ｂの光出射面の側へ出射する。
一方で、臨界角θｃよりも小さい入射角度で側壁面２３０ａに入射する傾斜入射光１１３は、屈折出射光１１３ａとして透明基板２００ｂの外部に取り出される。また、臨界角θｃよりも大きい入射角度で側壁面２３０ａに入射する傾斜入射光１１５は、側壁面２３０ａにおいて全反射し、上面２３０ｂから屈折出射光１１５ａとして透明基板２００ｂの外部に取り出される。つまり、臨界角θｃから外れた入射角で側壁面２３０ａに入射する傾斜入射光１１３、１１５は、正面方向に出射する垂直出射光１２０に加算されない。
そのため、正面方向の光取り出し効率および正面輝度を向上させるという点においては改善の余地がある。
【００２６】
図５（ｂ）に表した透明基板２００ｃでは、光出射面にピラミッドアレイ構造が形成されている。また、図５（ｃ）に表した透明基板２００ｄでは、光出射面にマイクロレンズアレイ構造が形成されている。しかしながら、透明基板の光出射面にピラミッドアレイ構造やマイクロレンズアレイ構造を形成することは、容易ではない。
【００２７】
図５（ｂ）に表した透明基板２００ｃでは、傾斜入射光１４５は、光出射面から一定角度に傾斜したピラミッドの傾斜面で屈折し、いわゆる散乱出射光１４５ａとなって空気中に取り出される。また、図５（ｃ）に表した透明基板２００ｄでは、傾斜入射光１４７は、レンズのいわゆる集光作用によって、図５（ｂ）に表した比較例と同様に散乱出射光１４７ａとなって空気中に取り出される。
【００２８】
しかしながら、図５（ｂ）および図５（ｃ）に表した透明基板２００ｃ、２００ｄでは、垂直入射光１３０は、ピラミッドの傾斜面あるいはマイクロレンズ表面で屈折し、それぞれの面法線の方向から傾斜した拡散出射光１３０ａとなる。つまり、垂直入射光１３０のほとんどが垂直出射光１２０として透明基板２００ｃ、２００ｄの外部に取り出されるというわけではない。
そのため、正面方向の光取り出し効率および正面輝度を向上させるという点においては改善の余地がある。
【００２９】
これに対して、本実施形態によれば、光取り出し効率を向上させることができる。 以下、この点について、図３を参照しつつ説明する。
ここでは、透明基板２０の光出射面２２に凸部２３が配列された場合を例に挙げて説明する。なお、透明基板２０の光出射面２２に凹部２４が配列された場合でも、凸部２３が配列された場合と同様の作用および効果が得られる。
【００３０】
光出射面２２に形成された凹凸（凸部２３または凹部２４により形成された凹凸）の側壁面２３ａが粗面化されているため、側壁面２３ａに臨界角θｃで入射する臨界入射光１１０は、図３（ｂ）に表したように側壁面２３ａにおいて散乱する。これにより、臨界入射光１１０の少なくとも一部は、正面方向（光出射面２２の法線方向）に出射する垂直出射光１２０に加算される。また、垂直出射光１２０に対して完全に平行ではないが、垂直出射光１２０の方向に進む成分を有する光を光出射面２２から外部に取り出すこともできる。
【００３１】
一方、臨界角θｃよりも小さい入射角度で側壁面２３ａに入射する傾斜入射光１１３、および臨界角θｃよりも大きい入射角度で側壁面２３ａに入射する傾斜入射光１１５も、臨界入射光１１０と同様に側壁面２３ａにおいて散乱する。これにより、傾斜入射光１１３、１１５の少なくとも一部も、正面方向に出射する垂直出射光１２０に加算される。また、この場合も、垂直出射光１２０に対して完全に平行ではないが、垂直出射光１２０の方向に進む成分を有する光を光出射面２２から取り出すこともできる。
側壁面２３ａが平坦面であると、臨界入射光１１０や傾斜入射光１１５は、側壁面２３ａで全反射されてしまう。全反射された光は、凸部２３の内部を進行し、その一部は凸部２３から外部に取り出されるが、凸部２３や透明基板２０の中で反射を繰り返して減衰してしまい外部に取り出すことができない成分も生ずる。
【００３２】
これに対して、本実施形態によれば、側壁面２３ａが粗面化されている。すなわち、側壁面２３ａには、光出射面２２に形成された凹凸よりも微細な凹凸状の加工が施されているため、臨界入射光１１０も、傾斜入射光１１３、１１５も、側壁面２３ａにおける散乱によって正面方向の成分を有する光を発生させる。これにより、正面方向の光取り出し効率を向上させ、正面方向の光の強度すなわち正面輝度を向上させることができる。
【００３３】
本実施形態においては、上面２３ｂは、側壁面２３ａよりも平滑であることが望ましい。これは、凸部２３の中を伝搬し上面２３ｂに入射する光の入射角度は、凸部２３の中を伝搬し側壁面２３ａに入射する光の入射角度よりも、より垂直に近い傾向があるからである。つまり、上面２３ｂにおいては、側壁面２３ａよりも全反射が生じにくい。このため、上面２３ｂを側壁面２３ａよりも平滑な面としても、光を取り出すことができる。
【００３４】
これに対して、全反射がより生じやすい側壁面２３ａを粗面化することで、光の散乱を生じさせ、外部への光の取り出しを向上させることができる。
【００３５】
次に、凸部２３の寸法関係について説明する。
側壁面２３ａの寸法をＡ 、上面２３ｂの寸法をＢ、臨界角をθｃとした場合に、Ａ／Ｂ＝ｔａｎ（θｃ）の式をほぼ満たすことがより好ましい。このようにすると、側壁面２３ａへ向かって臨界角θｃで進行する臨界入射光１１０のほとんど全ては、側壁面２３ａに入射し、側壁面２３ａにおいて散乱する。これにより、光取り出し効率を向上させることができる。また、正面輝度を向上させることができる。
【００３６】
また、間隙面２３ｃの寸法をＣとした場合に、Ｂ：Ｃ＝１：０．３〜０．７の式をほぼ満たすことがより好ましい。これは、光出射面２２に形成された凹凸の凹凸の間隔がより狭いと、透明基板２０から空気へ出射した光が、隣接する透明基板２０（例えば凸部２３）に再度入射し減衰するおそれがあるためである。一方、光出射面２２に形成された凹凸の凹凸の間隔がより広いと、凹凸の密度が低くなることにより、光取り出し効率および正面輝度を向上させることがより困難となるためである。
【００３７】
次に、本実施形態の変形例について、図面を参照しつつ説明する。
図６は、本実施形態の変形例の透明基板を例示する模式断面図である。
本変形例においては、凸部２３の側壁面２３ａだけでなく、間隙面２３ｃも粗面化されている。すなわち、間隙面２３ｃにも、凹凸状の加工が施されている。こうすることにより、透明基板２０の中を伝搬して間隙面２３ｃに入射する光を、より効率的に外部に取り出すことが可能となる。
【００３８】
すなわち、凸部２３の上面２３ｂと、凸部２３どうしのあいだの間隙面２３ｃと、を比較すると、以下のちがいがある。すなわち、凸部２３の中を伝搬して上面２３ｂに入射した光が全反射した場合には、その反射光は側壁面２３ａに入射し、側壁面２３ａに形成された凹凸状の加工により散乱されて外部に取り出されやすくなる。
【００３９】
一方、透明基板２０の中を伝搬して間隙面２３ｃに入射した光が全反射した場合には、その反射光は、有機ＥＬ素子６０の方向に戻る。このようにして有機ＥＬ素子６０の方向に戻る光は、吸収や減衰などの損失を受けやすくなる。
【００４０】
これに対して、本変形例においては、間隙面２３ｃも粗面化することで、図６（ｂ）に表したように、臨界入射光１１０や、傾斜入射光１１３、１１５を散乱させ、外部に向けて取り出しやすくすることができる。つまり、間隙面２３ｃにおいて反射され、吸収や減衰などにより損失となる成分を低下させ、光出射面２２からの取り出し効率を向上させることができる。
【００４１】
図７は、本実施形態の他の変形例の透明基板を例示する断面模式図である。
図７に表した切断面Ａ−Ａ’およびＢ−Ｂ’における断面模式図は、図３あるいは図６に表した如くである。
【００４２】
本変形例の透明基板２０ａの光出射面２２には、図２に関して前述した透明基板２０と同様に、複数の柱状の凸部２３が配列されている。本変形例の凸部２３は、円柱である。側壁面２３ａは、円柱面により形成されている。上面２３ｂは、円形である。上面２３ｂは、楕円のように閉曲面で囲まれた平面であってもよい。
図２および図３に関して前述したように、透明基板２０ａの光出射面２２には、凸部２３の代わりに複数の凹部２４が配列されていてもよい。
【００４３】
図８は、本実施形態のさらに他の変形例の透明基板を例示する断面模式図である。
図８に表した切断面Ａ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’における断面模式図は、図３あるいは図６に表した如くである。
【００４４】
本変形例の透明基板２０ａの光出射面２２には、図２に関して前述した透明基板２０と同様に、複数の柱状の凸部２３が配列されている。本変形例の凸部２３は、六角柱であり、ハニカム構造に配列されている。側壁面２３ａは、６つの矩形面により形成されている。上面２３ｂは、六角形である。ハニカム構造は、透明基板２０ｂに多数の凹凸が形成されても、機械的な強度を高く保つことができる。上面２３ｂは、三角形あるいはその他の多角形であってもよい。
図２および図３に関して前述したように、透明基板２０ｂの光出射面２２には、凸部２３の代わりに複数の凹部２４が配列されていてもよい。
【００４５】
図９及び図１０は、本実施形態に係る透明基板の試作例の顕微鏡写真である。すなわち、図９（ａ）及び（ｂ）は、ガラスを用いた透明基板の光出射面に形成した凸部の側壁面２３ａのＳＥＭ（Scanning Electron Microcope）写真である。
【００４６】
また、図１０は、この透明基板の凸部どうしのあいだの間隙面２３ｃのＳＥＭ写真である。なお、図９は、側壁面２３ａを斜め方向から観察した写真であり、図１０は、間隙面２３ｃをほぼ垂直方向から観察した写真である。
【００４７】
本試作例においては、透明基板２０の光出射面２２にダイシングにより溝を縦横に形成することにより、図２及び図６に例示したような凸部２３を形成した。すなわち、ダイシングにより形成した溝の側面が、凸部の側壁面２３ａとなる。また、ダイシングにより形成した溝の底面が、凸部どうしのあいだの間隙面２３ｃとなる。
なお、本試作例において用いたダイシングは、いわゆる鏡面ダイシングではなく、切断面に微細な凹凸が形成されるダイシングである。
【００４８】
図９（ａ）及び（ｂ）から、凸部２３の側壁面２３ａには、マイクロメータのオーダーの微細な凹凸が形成されていることが分かる。すなわち、側壁面２３ａの表面荒さＲａは、マイクロメータのオーダーである。
また、図１０（ａ）及び（ｂ）から、凸部どうしのあいだの間隙面２３ｃにも、マイクロメータのオーダーの凹凸が形成されていることが分かる。つまり、間隙面２３ｃの表面荒さＲａも、マイクロメータのオーダーである。
【００４９】
なお、上面２３ｂ（図６参照）は、ＳＥＭによる同様の観察では、側壁面２３ｃよりもはるかに平滑であり、その表面荒さＲａは側壁面２３ｃよりも数桁小さい。
【００５０】
図１１は、本試作例の透明基板を用いた発光装置から得られた発光の光度を例示するグラフ図である。
また、図１２は、本試作例の透明基板を用いた発光装置から得られた発光の光度を例示するデータ表である。
また、図１３は、発光装置から得られた発光の光度の測定方法を表す模式図である。
【００５１】
本試作例では、側壁面２３ａの寸法Ａおよび上面２３ｂの寸法Ｂは、２００μｍ（ミクロン）である。また、間隙面２３ｃの寸法Ｃを５０μｍと、１００μｍと、１５０μｍと、に変化させた。
【００５２】
ここでは、比較例として、凸部２３の側壁面２３ａが粗面化されていないものを用いた。この比較例は、ガラスの透明基板の光出射面に、鏡面ダイシングにより縦横に溝を形成して凸部を形成したものである。
【００５３】
本実施形態及び比較例の発光装置について、図１３に表したように、透明基板２０の光出射面２２の正面方向に出射する垂直出射光１２０、および光出射面２２から傾斜した出射角度θで出射する傾斜出射光の光度を０°〜９０°の間において１０°毎に測定した。その結果の一例は、図１１および図１２に表した如くである。
【００５４】
図１１および図１２から、凹凸状の加工が側壁面２３ａに施された場合の正面輝度は、凹凸状の加工が側壁面２３ａに施されていない比較例の正面輝度よりも高いことが分かる。つまり、凹凸状の加工を側壁面２３ａに施すことにより、正面方向の光取り出し効率を向上できることが分かる。また、凹凸状の加工が側壁面２３ａに施された場合の正面輝度は、間隙面２３ｃの寸法Ｃが１００μｍ、５０μｍ、１５０μｍの順に高いことが分かる。さらに、正面輝度だけではなく、光出射面２２から傾斜した出射角度θで出射する傾斜出射光の光度は、凹凸状の加工が側壁面２３ａに施された場合の方が高いことが分かる。これにより、正面方向だけではなく全方向の光取り出し効率を向上させることができる。
【００５５】
以上説明したように、本実施形態によれば、光出射面２２に形成された凹凸の側壁面２３ａを粗面化することにより、側壁面２３ａに臨界角θｃで入射する臨界入射光１１０、および臨界角θｃから外れた入射角で側壁面２３ａに入射する傾斜入射光１１３、１１５は、側壁面２３ａにおいて散乱する。これにより、臨界入射光１１０および傾斜入射光１１３、１１５は、正面方向に出射する垂直出射光１２０に加算される。そのため、正面方向の光取り出し効率を向上させ、正面方向の光の強度すなわち正面輝度を向上させることができる。また、臨界角θｃで側壁面２３ａに入射する臨界入射光１１０、および臨界角θｃから外れた入射角で側壁面２３ａに入射する傾斜入射光１１３、１１５は、側壁面２３ａにおいて散乱する。そのため、正面方向だけではなく全方向の光取り出し効率を向上させることができる。
【００５６】
さらに、光出射面２２には、四角柱や円柱や六角柱の凸部２３あるいは凹部２４を有する凹凸が形成されており、凹凸の側壁面２３ａ、２４ａは、粗面化されている。そのため、光出射面をより容易に加工することができる。
【００５７】
以上、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、発光素子は、有機ＥＬ素子には限定されず、無機ＥＬ素子でもよく、あるいは、ＥＬ素子の他にも、例えば、発光ダイオードやレーザ、蛍光灯、放電管、陰極線管など、各種の発光素子を用いることができる。また、発光装置１０や有機ＥＬ素子６０などが備える各要素の形状、寸法、材質、配置などや有機ＥＬ素子６０や透明基板２０や封止缶７０の設置形態などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００５８】
１０ 発光装置、 ２０、２０ａ、２０ｂ 透明基板、 ２１ 光入射面、２２ 光出射面、 ２３ 凸部、 ２３ａ 側壁面、 ２３ｂ 上面、 ２３ｃ 間隙面、 ２４ 凹部、 ２４ａ 側壁面、 ２４ｂ 底面、 ２４ｃ 間隙面、 ３０ 第１の電極層、 ４０ 有機ＥＬ層、 ５０ 第２の電極層、 ６０ 有機ＥＬ素子、 ７０ 封止缶、 １１０ 臨界入射光、 １１３ 傾斜入射光、 １１３ａ 屈折出射光、 １１５ 傾斜入射光、 １１５ａ 屈折出射光、 １２０ 垂直出射光、 １３０ 垂直入射光、 １３０ａ 拡散出射光、 １４１ 傾斜入射光、 １４３ 全反射光、 １４５ 傾斜入射光、 １４５ａ 散乱出射光、 １４７ 傾斜入射光、 １４７ａ 散乱出射光、 ２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄ 透明基板、 ２１０ 光出射面、 ２３０ 凸部、 ２３０ａ 側壁面、 ２３０ｂ 上面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、
前記発光素子から放出された光が入射される光入射面と、前記入射面から入射された光を出射させる光出射面と、を有する透明基板と、
を備え、
前記光出射面は、凹凸を有し、
前記凹凸の側壁面は、粗面化されてなり、
前記凹凸の上面は、前記側壁面よりも平滑であることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記透明基板は、前記側壁面の寸法をＡとし、前記上面の寸法をＢとし、臨界角をθｃとした場合に、Ａ／Ｂ＝ｔａｎ（θｃ）の式を満たし、隣り合う前記凸部同士の間に形成された間隙面の寸法をＣとした場合に、Ｂ：Ｃ＝１：０．３〜０．７の式を満たすことを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項１】
発光素子と、
前記発光素子から放出された光が入射される光入射面と、前記入射面から入射された光を出射させる光出射面と、を有する透明基板と、
を備え、
前記光出射面は、凹凸を有し、
前記凹凸の側壁面は、粗面化されてなり、
前記凹凸の上面は、前記側壁面よりも平滑であることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記透明基板は、前記側壁面の寸法をＡとし、前記上面の寸法をＢとし、臨界角をθｃとした場合に、Ａ／Ｂ＝ｔａｎ（θｃ）の式を満たし、隣り合う前記凸部同士の間に形成された間隙面の寸法をＣとした場合に、Ｂ：Ｃ＝１：０．３〜０．７の式を満たすことを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−７９５２４（Ｐ２０１２−７９５２４Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２２９６１（Ｐ２０１０−２２２９６１）
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【出願人】（０００１１１６７２）ハリソン東芝ライティング株式会社 (995)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【出願人】（０００１１１６７２）ハリソン東芝ライティング株式会社 (995)
【Ｆターム（参考）】
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