板、发光装置及板的制造方法

专利名称：板、发光装置及板的制造方法
技术领域：
本发明涉及使一个面与发光体相邻而使用的透明板及使用该透明板的发光装置。而且，本发明还涉及板的制造方法。
背景技术：
白色LED或有机场致发光元件等新的发光元件的开发不断发展，伴随于此，对提高来自发光体的光的取出效率的技术进行了研究。图26示出通常的使用有机场致发光元件(有机EL元件)的发光装置的剖视结构及光的传播的情况。电极102、发光层103、透明电极104以该顺序层叠在基板101上，透明基板105载置在透明电极104上。通过对电极102、透明电极104之间施加电压，而在发光层103的内部的点S发光，该光直接或在电极102中反射后，透过透明电极104，向透明基板105的表面上的点P，相对于表面的面法线以角度0入射,在该点折射而向空气层106侧射出。若透明基板105的折射率为n’I,则当入射角0大于临界角0 c = sin-1 (1/n’I)时，发生全反射。例如，以0 c以上的角度向透明基板105的表面上的点Q入射的光产生全反射，不会向空气层106侧射出。图27 (a)、(b)是说明在上述发光装置中假定透明基板105具有多层结构时的光取出效率的说明图。在图27(a)中，发光层103的折射率为n’ k，空气层106的折射率为n0，夹设在发光层103与空气层106之间的多个透明层的折射率从接近发光层103—侧依次为n’k-l，n’k-2，...，n’ 1，从发光层3内的点S发出的光的传播方位(与折射面的面法线所成的角)为9 ’ k，各折射面中的折射角依次为0 ’ k-1，0 ’ k-2，0 ’ 1，0 0时，根据斯内尔定律，下式成立。n，kX sin 0 ’ k = n，k_l X sin 0，k_l =…=n，I X sin 0 ’ I = nO X sin 0 0 (式
I)因此，下式成立。sin 0，k = sin 0 OXnO/n，k(式 2)其结果是，(式2)即是发光层103与空气层106直接接触时的斯内尔定律，与夹设在其间的透明层的折射率无关，表示以0 ’ k彡0 c = sin-1 (nO/n’ k)产生全反射的情况。图27(b)是示意性地示出从发光层103取出的光的范围的图。取出的光包含在以发光点S为顶点、以临界角e C的2倍为顶角、以沿折射面的面法线的Z轴为中心轴的两对圆锥体109、109’的内部。来自点S的发光作为在全方位辐射等强度光的发光，当折射面中的透射率在临界角以内的入射角下为100%时，来自发光层103的取出效率n等于从圆锥体109、109’切割球面110的面积相对于球面110的表面积的比，如下式所示。n = l-cos 9 c (式 3)此外，由于临界角以内的透射率无法为100%，因此实际的取出效率n小于1-cos 0 C。而且，作为发光元件的整体效率是发光层的发光效率乘以上述取出效率n的值。相对于此，作为提高来自发光体的光的取出效率的现有技术，存在例如专利文献
1、2所公开的技术。专利文献I中公开了一种记载有基于如下原理的技术，该原理为在有机EL元件中，以抑制从透明基板向大气射出光时的透明基板表面上的全反射为目的，在基板界面或内部的面或反射面上形成衍射光栅，通过使光的相对于光取出面的入射角变化而 提高光的取出效率。另外，在专利文献2中记载有如下情况，S卩，为了提供一种光的取出效率高的平面发光装置，而在有机EL元件中，在透明基板的表面形成多个透明的突起物，从而能够防止透明基板与空气的界面中的光的反射。专利文献I :日本特开平11-283751号公报专利文献2 :日本特开2005-276581号公报然而，在上述那样的现有的发光装置中，存在以下的问题。在使用图26所示的现有的有机EL元件的发光装置中，来自发光层103的光取出效率n最大也不会超过I-COS 0 C，确定发光层103的折射率时，光取出效率的最大值根本上受限制。例如，在(式2)中，nO = I. 0, n’ k = I. 457时,临界角9c = sin-1 (nO/n，k)=43. 34度，光取出效率的最大值减小为1-cos 0 c = 0. 273左右，在n’k = I. 70中下降到0. 191左右。另外，在专利文献I所公开的技术中，确实能够取出应该全反射的光，但也存在相反情况。即，假定为没有衍射光栅层时，存在从发光层内的点射出的光在透明基板的折射面(射出面)中以小于临界角的角度入射而透射、折射的情况，但当有衍射光栅层而进行衍射时，存在相对于折射面的入射角超过临界角而产生全反射的情况。因此，专利文献I所公开的技术无法保证光取出效率的提高。而且在专利文献I所公开的技术中，在全部的光线中同样地产生规定量的方位移动的衍射光。包含此种衍射光的光按照方位进行光强度的分布，由于规定量的移动幅度取决于出射光的波长，因此存在由方位引起的颜色的不均衡。另外，在专利文献I所公开的发光装置中，由于从外界(空气层侧)入射的光在透明基板的表面规则地进行反射，而对从发光层取出的光来说成为干扰(所谓镜面反射)，因此需要对透明基板的表面进行反射防止膜等光学处理，从而制品成本上升。另一方面，专利文献2所公开的发光装置以折射面上的光的反射防止为目的，由该结构形成的光取出效率的改善为1、2成左右，较小。

发明内容
本发明鉴于上述问题点而作出，其目的在于提供一种也射出临界角以上的向透明基板的入射光而实现光取出效率的大幅提高，并且防止镜面反射，抑制由方位引起的光强度的分布或颜色产生不均衡的板、发光装置及板的制造方法。本发明的板是使一个面与发光体相邻而使用的透明板，所述板的另一个面分割成内切的最大圆的直径为0.5 以上3 以下的多个微小区域S，并且所述微小区域5的一个与所述微小区域S的其它多个相邻且由它们围绕，所述多个微小区域5包括从所述多个微小区域S中随机选择的多个微小区域S1和除此之外的多个微小区域S2，所述微小区域S :包含沿与所述微小区域S 2的边界线的区域Sla和除此之外的区域Slb，所述微小区域S 2包含沿与所述微小区域S :的边界线的区域S2a和除此之外的区域S2b，所述微小区域S lb相对于与所述另一个面平行的规定的基准面向所述另一个面上方以d/2的高度突出，所述微小区域S la相对于所述基准面向所述另一个面上方以0至d/2之间的高度突出，所述微小区域8 2a相对于所述基准面向所述另一个面下方以d/2的深度凹陷，所述微小区域S 2b相对于所述基准面向所述另一个面下方以0至d/2之间的深度凹陷，所述基准面存在于所述微小区域Slb和所述微小区域S2a的在与所述另一个面垂直的方向上的中间的位置，所述d为0. 2 u m以上3. 0 u m以下。根据此种结构，从发光体通过板内部而入射到板的另一个面的光即使相对于另一个面的面法线以临界角以上的角度入射，设置在另一个面上的微小区域形成的表面结构也会妨碍产生全反射，使该光的一部分向外部射出，并且由另一个面向发光体反射的光也由于发光体内的反射而再次向板的另一个面入射时，不产生全反射而一部分向外部射出。 本发明的另一板是使一个面与发光体相邻而使用的透明板，所述板的另一个面分割成内切的最大圆的直径为0. 5 y m以上3 y m以下的多个微小区域8，并且所述微小区域6的一个与所述微小区域8的其它多个相邻且由它们围绕，所述多个微小区域8包括从所述多个微小区域S中随机选择的多个微小区域S1和除此之外的多个微小区域S2，所述微小区域S :包含沿与所述微小区域S 2的边界线的区域Sla和除此之外的区域Slb，所述微小区域S 2包含沿与所述微小区域S :的边界线的区域S2a和除此之外的区域S2b，所述微小区域8 la相对于与所述另一个面平行的规定的基准面向所述另一个面上方以d/2的高度突出，所述微小区域S lb相对于所述基准面向所述另一个面上方以0至d/2之间的高度突出，所述微小区域S 2b相对于所述基准面向所述另一个面下方以d/2的深度凹陷，所述微小区域8 2a相对于所述基准面向所述另一个面下方以0至d/2之间的深度凹陷，所述基准面存在于所述微小区域S la和所述微小区域S2b的在与所述另一个面垂直的方向上的中间的位置，所述d为0. 2 u m以上3. 0 u m以下。本发明的另一板是使一个面与发光体相邻而使用的透明板，所述板的另一个面分割成内切的最大圆的直径为0. 2 y m以上3 y m以下的多个微小区域8，并且所述微小区域S的一个与所述微小区域8的其它多个相邻且由它们围绕，所述多个微小区域8包括从所述多个微小区域S中随机选择的多个微小区域S1和除此之外的多个微小区域S2,所述微小区域S :包含沿与所述微小区域S 2的边界线的区域Sla和除此之外的区域Slb，所述微小区域S 2包含沿与所述微小区域S :的边界线的区域S2a和除此之外的区域S2b，所述微小区域S lb相对于与所述另一个面平行的规定的基准面向所述另一个面上方以d/2的高度突出，所述微小区域S la相对于所述基准面向所述另一个面上方以0至d/2之间的高度突出，所述微小区域S 2b相对于所述基准面向所述另一个面下方以d/2的深度凹陷，所述微小区域8 2a相对于所述基准面向所述另一个面下方以0至d/2之间的深度凹陷，所述基准面存在于所述微小区域Slb和所述微小区域S2a的与所述另一个面垂直的方向上的中间的位置，所述d为0. 2 u m以上3. 0 u m以下。
本发明的另一板是使一个面与发光体相邻而使用的透明板，所述板的另一个面分割成内切的最大圆的直径为0. 2 y m以上3 y m以下的多个微小区域8，并且所述微小区域6的一个与所述微小区域8的其它多个相邻且由它们围绕，所述多个微小区域8包括从所述多个微小区域S中随机选择的多个微小区域S1和除此之外的多个微小区域S2，所述微小区域S :包含沿与所述微小区域S 2的边界线的区域Sla和除此之外的区域Slb，所述微小区域S 2包含沿与所述微小区域S :的边界线的区域S2a和除此之外的区域S2b，所述微小区域8 la相对于与所述另一个面平行的规定的基准面向所述另一个面上方以d/2的高度突出，所述微小区域S lb相对于所述基准面向所述另一个面上方以0至d/2之间的高度突出，所述微小区域S2a相对于所述基准面向所述另一个面下方以d/2的深度凹陷，所述微小区域8 2b相对于所述基准面向所述另一个面下方以0至d/2之间的深度凹陷，所述基准面存在于所述微小区域S la和所述微小区域S2a的在与所述另一个面垂直的方向上的中间的位置，所述d为0. 2 u m以上3. 0 u m以下。本发明的另一板是使一个面与发光体相邻而使用的透明板，所述板的另一个面分割成内切的最大圆的直径为0. 2 y m以上3 y m以下的多个微小区域8，并且所述微小区域6的一个与所述微小区域8的其它多个相邻且由它们围绕，所述多个微小区域S包括从所述多个微小区域S中随机选择的多个微小区域S1和除此之外的多个微小区域S2,所述微小区域S :包含沿与所述微小区域S 2的边界线的区域Sla和除此之外的区域Slb，所述微小区域S 2包含沿与所述微小区域S :的边界线的区域S2a和除此之外的区域S2b，所述微小区域S lb相对于与所述另一个面平行的规定的基准面向所述另一个面上方以d/2的高度突出，所述微小区域S 2b相对于所述基准面向所述另一个面下方以d/2的深度凹陷，所述微小区域Sla及S2a在所述微小区域Slb与S2b之间相对于所述基准面成为连续倾斜的面，所述基准面存在于所述微小区域Slb和所述微小区域S2b的在与所述另一个面垂直的方向上的中间的位置，所述d为0.2 iim以上3. Oiim以下。本发明的另一板是使一个面与发光体相邻而使用的透明板，所述板的另一个面分割成相互独立且重叠的内切的最大圆的直径为0. 4iim以上3iim以下的多个微小区域5及5 ’，并且所述微小区域S及S ’的一个与所述微小区域S及S ’的其它多个分别相邻且由它们围绕，所述多个微小区域S的边界线与所述多个微小区域8，的边界线交叉，但不重合，所述多个微小区域S包括从所述多个微小区域S中随机选择的多个微小区域S1和除此之外的多个微小区域S2，所述多个微小区域S ’包括从所述多个微小区域S中随机选择的多个微小区域S \和除此之外的多个微小区域S’2，所述微小区域S1与微小区域S ’ 重合的区域相对于与所述另一个面平行的规定的基准面向所述另一个面上方以d/2的高度突出，所述微小区域S 2与微小区域8 ’ 2重合的区域相对于所述基准面向所述另一个面下方以d/2的深度凹陷，所述微小区域S i与微小区域8 ’ 2重合的区域相对于与所述另一个面平行的规定的基准面向所述另一个面上方以d/2的高度突出，所述微小区域6 2与微小区域8 \重合的区域相对于所述基准面向所述另一个面下方以0至d/2之间的深度凹陷，所述基准面存在于所述微小区域S i与微小区域8 ’ i重合的区域和所述微小区域S2与微小区域S’2重合的区域的在与所述另一个面垂直的方向上的中间的位置，所述 d为0.2 iim以上3. Oiim以下。在某优选的实施方式中，所述多个微小区域5 ’形成方格花纹。
本发明的另一板是使一个面与发光体相邻而使用的透明板，所述板的另一个面分害械内切的最大圆的直径为0.2i!m以上Wiim以下的多个微小区域S，并且所述微小区域6的一个与所述微小区域8的其它多个相邻且由它们围绕，所述多个微小区域8包括从所述多个微小区域S中随机以概率P的比例选择的多个微小区域S1和除此之外的多个微小区域S2，直径w与概率P满足W = 6XP2的关系，所述微小区域S1相对于与所述另一个面平行的规定的基准面向所述另一个面上方以d/2的高度突出，所述微小区域S2相对于所述基准面向所述另一个面下方以d/2的深度凹陷，所述基准面存在于所述微小区域S工和所述微小区域S 2的在与所述另一个面垂直的方向上的中间的位置，所述d为0. 2 y m以上I. 4 u m以下。在某优选的实施方式中，所述微小区域8为多边形且分别叠合的形状。本发明的发光装置具备发光体，其具有发光面；板，其是设置成一个面位于所述发光面侧的透明板，所述板的另一个面分割成内切的最大圆的直径为0. 2 以上以下的多个微小区域S，并且所述微小区域8的一个与所述微小区域8的其它多个相邻且由它们围绕，所述多个微小区域S包括从所述多个微小区域8中随机选择的多个微小区 域S1和除此之外的多个微小区域S2，所述微小区域S :包含沿与所述微小区域S2的边界线的区域Sla和除此之外的区域Slb，所述微小区域S 2包含沿与所述微小区域S1的边界线的区域S2a和除此之外的区域S2b，所述微小区域Slb相对于与所述另一个面平行的规定的基准面向所述另一个面上方以d/2的高度突出，所述微小区域S la相对于所述基准面向所述另一个面上方以0至d/2之间的高度突出，所述微小区域S 2a相对于所述基准面向所述另一个面下方以d/2的深度凹陷，所述微小区域S2b相对于所述基准面向所述另一个面下方以0至d/2之间的深度凹陷，所述基准面存在于所述微小区域S lb和所述微小区域S2a的在与所述另一个面垂直的方向上的中间的位置，其中，所述发光体从所述发光面射出发光光谱的中心波长为、的光，所述板的折射率为nl，所述板的另一个面相接的介质的折射率为小于nl的nO时，满足X/6(nl-n0) ^ d ^ 2 A / (nl-nO)的关系。本发明的另一发光装置具备发光体，其具有发光面；板，其是设置成一个面位于所述发光面侧的透明板，所述板的另一个面分割成内切的最大圆的直径为0.5pm以上3um以下的多个微小区域5，并且所述微小区域5的一个与所述微小区域5的其它多个相邻且由它们围绕，所述多个微小区域S包括从所述多个微小区域5中随机选择的多个微小区域S1和除此之外的多个微小区域S2，所述微小区域S :包含沿与所述微小区域S2的边界线的区域Sla和除此之外的区域Slb，所述微小区域S 2包含沿与所述微小区域S1的边界线的区域S2a和除此之外的区域S2b，所述微小区域Sla相对于与所述另一个面平行的规定的基准面向所述另一个面上方以d/2的高度突出，所述微小区域Slb相对于所述基准面向所述另一个面上方以0至d/2之间的高度突出，所述微小区域S 2b相对于所述基准面向所述另一个面下方以d/2的深度凹陷，所述微小区域S2a相对于所述基准面向所述另一个面下方以0至d/2之间的深度凹陷，所述基准面存在于所述微小区域S &和所述微小区域S2b的在与所述另一个面垂直的方向上的中间的位置，其中，所述发光体从所述发光面射出发光光谱的中心波长为、的光，所述板的折射率为nl，所述板的另一个面相接的介质的折射率为小于nl的nO时,满足X/6(nl-n0) ^ d ^ 2 A /(nl-nO)的关系。本发明的另一发光装置具备发光体，其具有发光面；板，其是设置成一个面位于所述发光面侧的透明板，所述板的另一个面分割成内切的最大圆的直径为0.2 以上3um以下的多个微小区域S，并且所述微小区域5的一个与所述微小区域5的其它多个相邻且由它们围绕，所述多个微小区域S包括从所述多个微小区域5中随机选择的多个微小区域S1和除此之外的多个微小区域S2，所述微小区域S :包含沿与所述微小区域S2的边界线的区域Sla和除此之外的区域Slb，所述微小区域S 2包含沿与所述微小区域S1的边界线的区域S2a和除此之外的区域S2b，所述微小区域Slb相对于与所述另一个面平行的规定的基准面向所述另一个面上方以d/2的高度突出，所述微小区域S la相对于所述基准面向所述另一个面上方以0至d/2之间的高度突出，所述微小区域S 2b相对于所述基准面向所述另一个面下方以d/2的深度凹陷，所述微小区域S2a相对于所述基准面向所述另一个面下方以0至d/2之间的深度凹陷，所述基准面存在于所述微小区域S lb和所述微小区域S2a的在与所述另一个面垂直的方向上的中间的位置，其中，所述发光体从所述发光面射出发光光谱的中心波长为、的光，所述板的折射率为nl，所述板的另一个面相接的介质的折射率为小于nl的nO时,满足X/6(nl-n0) ^ d ^ 2 A /(nl-nO)的关系。
本发明的另一发光装置具备发光体，其具有发光面；板，其是设置成一个面位于所述发光面侧的透明板，所述板的另一个面分割成内切的最大圆的直径为0.2pm以上3um以下的多个微小区域5，并且所述微小区域5的一个与所述微小区域5的其它多个相邻且由它们围绕，所述多个微小区域S包括从所述多个微小区域5中随机选择的多个微小区域S1和除此之外的多个微小区域S2，所述微小区域S :包含沿与所述微小区域S2的边界线的区域Sla和除此之外的区域Slb，所述微小区域S 2包含沿与所述微小区域S1的边界线的区域S2a和除此之外的区域S2b，所述微小区域Sla相对于与所述另一个面平行的规定的基准面向所述另一个面上方以d/2的高度突出，所述微小区域Slb相对于所述基准面向所述另一个面上方以0至d/2之间的高度突出，所述微小区域S 2a相对于所述基准面向所述另一个面下方以d/2的深度凹陷，所述微小区域S2b相对于所述基准面向所述另一个面下方以0至d/2之间的深度凹陷，所述基准面存在于所述微小区域S &和所述微小区域S2a的在与所述另一个面垂直的方向上的中间的位置，其中，所述发光体从所述发光面射出发光光谱的中心波长为、的光，所述板的折射率为nl，所述板的另一个面相接的介质的折射率为小于nl的nO时,满足X/6(nl-n0) ^ d ^ 2 A /(nl-nO)的关系。本发明的另一发光装置具备发光体，其具有发光面；板，其是设置成一个面位于所述发光面侧的透明板，所述板的另一个面分割成内切的最大圆的直径为0.2pm以上3um以下的多个微小区域S，并且所述微小区域5的一个与所述微小区域5的其它多个相邻且由它们围绕，所述多个微小区域S包括从所述多个微小区域5中随机选择的多个微小区域S1和除此之外的多个微小区域S2，所述微小区域S :包含沿与所述微小区域
S2的边界线的区域Sla和除此之外的区域Slb，所述微小区域S 2包含沿与所述微小区域S工的边界线的区域S2a和除此之外的区域S2b，所述微小区域Slb相对于与所述另一个面平行的规定的基准面向所述另一个面上方以d/2的高度突出，所述微小区域S2b相对于所述基准面向所述另一个面下方以d/2的深度凹陷，所述微小区域Sla及S2a在所述微小区域Slb与S2b之间相对于所述基准面连续形成倾斜的面，所述基准面存在于所述微小区域Slb和所述微小区域S2b的在与所述另一个面垂直的方向上的中间的位置，其中，所述发光体从所述发光面射出发光光谱的中心波长为、的光，所述板的折射率为nl，所述板的另一个面相接的介质的折射率为小于nl的nO时，满足X/6(nl-n0) ^ d ^ 2A/(nl-nO)的关系。本发明的另一发光装置具备发光体，其具有发光面；板，其是设置成一个面位于所述发光面侧的透明板，所述板的另一个面分割成相互独立且重叠的内切的最大圆的直径为0.4 以上3 以下的多个微小区域S及S’，并且所述微小区域S及S，的一个与所述微小区域S及6’的其它多个分别相邻且由它们围绕，所述多个微小区域5的边界线与所述多个微小区域S’的边界线交叉，但不重合，所述多个微小区域8包括从所述多个微小区域S中随机选择的多个微小区域S1和除此之外的多个微小区域S2，所述多个微小区域S’包括从所述多个微小区域5中随机选择的多个微小区域S\和除此之外的多个微小区域S ’2，所述微小区域5 1与微小区域5 \的重合区域相对于与所述另一个面平行的规定的基准面向所述另一个面上方以d/2的高度突出，所述微小区域S 2与微小区域S ’2的重合区域相对于所述基准面向所述另一个面下方以d/2的深度凹陷 ，所述微小区域S i与微小区域8 ’ 2的重合区域相对于与所述另一个面平行的规定的基准面向所述另一个面上方以d/2的高度突出，所述微小区域S 2与微小区域8 ’ i的重合区域相对于所述基准面向所述另一个面下方以0至d/2之间的深度凹陷，所述基准面存在于所述微小区域S ,与微小区域5’ 的重合区域和所述微小区域S2与微小区域5 ’ 2的重合区域的在与所述另一个面垂直的方向上的中间的位置，其中，所述发光体从所述发光面射出发光光谱的中心波长为、的光，所述板的折射率为nl，所述板的另一个面相接的介质的折射率为小于 nl 的 nO 时,满足 X /6 (nl-nO) ^ d ^ 2 A / (nl-nO)的关系。在某优选的实施方式中所述多个微小区域5 ’形成方格花纹。本发明的另一发光装置具备发光体，其具有发光面；板，其是设置成一个面位于所述发光面侧的透明板，所述板的另一个面分割成内切的最大圆的直径为0.2pm以上wym以下的多个微小区域S，并且所述微小区域5的一个与所述微小区域5的其它多个相邻且由它们围绕，所述多个微小区域S包括从所述多个微小区域5中随机以概率P的比例选择的多个微小区域S1和除此之外的多个微小区域S2，直径w和概率P满足W =6XP2的关系，所述微小区域S1相对于与所述另一个面平行的规定的基准面向所述另一个面上方以d/2的高度突出，所述微小区域S2相对于所述基准面向所述另一个面下方以d/2的深度凹陷，所述基准面存在于所述微小区域S :和所述微小区域S 2的在与所述另一个面垂直的方向上的中间的位置，其中，所述发光体从所述发光面射出发光光谱的中心波长为、的光，所述板的折射率为nl，所述板的另一个面相接的介质的折射率为小于nl的nO 时,满足 X/6(nl_n0) ^ d ^ A / (nl-nO)的关系。在某优选的实施方式中，所述微小区域5为多边形且分别叠合的形状。在某优选的实施方式中，所述发光体的所述发光面和所述板的所述一个面以形成界面的方式相接，在所述界面的两侧存在折射率差，所述界面的表面形状为锯齿光栅状或方格花纹的凹凸结构。在某优选的实施方式中，所述介质为空气。在某优选的实施方式中，所述介质为气凝胶。在某优选的实施方式中，所述发光体的产生光的部分的折射率为n2时，n2-nl< 0. I。
本发明的板的制造方法是上述第一个板的制造方法，包括准备板材料的工序；使用限定所述微小区域S1的第一罩而在所述板材料的一个面上形成第一图案，使用所述第一图案蚀刻所述板材料的工序；除去所述第一图案后，使用限定所述微小区域S lb及所述微小区域S2b的第二罩而在所述板材料的一个面上形成第二图案，使用所述第二图案蚀刻所述板材料的工序。本发明的板的制造方法是上述第二个板的制造方法，包括准备板材料的工序；使用限定所述微小区域S1的第一罩而在所述板材料的一个面上形成第一图案，使用所述第一图案蚀刻所述板材料的工序；除去所述第一图案后，使用限定所述微小区域S la及所述微小区域5 2a的第二罩在所述板材料的一个面上形成第二图案，使用所述第二图案蚀刻所述板材料的工序。本发明的板的制造方法是上述第三个板的制造方法，包括准备板材料的工序；使用限定所述微小区域S1的第一罩在所述板材料的一个面上形成第一图案，使用所述第 一图案蚀刻所述板材料的工序；除去所述第一图案后，使用限定所述微小区域Slb及所述微小区域5 2a的第二罩在所述板材料的一个面上形成第二图案，使用所述第二图案蚀刻所述板材料的工序。本发明的板的制造方法是上述第四个板的制造方法，包括准备板材料的工序；使用限定所述微小区域S1的第一罩在所述板材料的一个面上形成第一图案，使用所述第一图案蚀刻所述板材料的工序；除去所述第一图案后，使用限定所述微小区域S la及所述微小区域S2b的第二罩在所述板材料的一个面上形成第二图案，使用所述第二图案蚀刻所述板材料的工序。本发明的板的制造方法是上述第六个板的制造方法，包括准备板材料的工序；使用限定所述微小区域S的第一罩在所述板材料的一个面上形成第一图案，使用所述第一图案蚀刻所述板材料的工序；除去所述第一罩后，使用限定所述微小区域S’的第二罩，在所述板材料的一个面上形成第二图案，使用所述第二图案蚀刻所述板材料的工序，其中，所述第一罩相对于所述板材料的一个面的对位及所述第二罩相对于所述板材料的一个面的对位沿与所述板材平行的面的正交的两方向偏移。在某优选的实施方式中，使用所述第一图案蚀刻的蚀刻量为所述d的1/3，使用所述第二图案蚀刻的蚀刻量为所述d的2/3。发明效果根据本发明，由于反复进行超过临界角的光的取出，因此能够大幅地改善光取出效率。此外，由于成为随机结构的衍射，因此衍射方位没有规则性，从而能够抑制方位引起的光强度的分布或颜色的不均衡的产生或镜面反射。


图1(a)是示出第一实施方式中的有机场致发光元件的剖视结构和光的传播的情况的图，(b)是示出具有调整层的发光装置的剖面的图，(C)是示出在与调整层的边界上也设有表面结构的发光装置的剖面的图。图2(a)是说明第一实施方式中的表面结构的第一次的工序的剖视图，(b)是说明第二次的工序的剖视图，(c)是在第一次的工序中形成的表面结构的图案，(d)是在第二次的工序中形成的表面结构的最终图案。图3A(a)至(f)是示出从第一实施方式中的表面结构射出的光的可见角依赖性的说明图。图3B(a)至(f)是示出从第一实施方式中的表面结构射出的光的可见角依赖性的说明图。图4是示出第一实施方式中的表面结构的透射率t的入射角依赖性的说明图，(a)是示出第一次的透射率的入射角依赖性的说明图，(b)是示出第二次的透射率的入射角依赖性的说明图，(C)是示出第一次的透射率的入射角依赖性的实验说明图。图5是示出第一实施方式的表面结构中的取出光量的入射角依赖性的说明图，(a)是示出第一次的取出光量的入射角依赖性的说明图，(b)是示出第二次的取出光量的入射角依赖性的说明图，(C)是示出光取出效率的说明图。
图6(a)是说明第二实施方式中的表面结构的第一次的工序的剖视图，(b)是说明第二次的工序的剖视图，(c)是在第一次的工序中形成的表面结构的图案，(d)是在第二次的工序中形成的表面结构的最终图案。图7A(a)至(f)是示出从第二实施方式中的表面结构射出的光的可见角依赖性的说明图。图7B(a)至(f)是示出从第二实施方式中的表面结构射出的光的可见角依赖性的说明图。图8是示出第二实施方式的表面结构中的光取出效率的说明图。图9(a)、(C)是说明第三实施方式中的表面结构的第一次的工序的图案，(b)、(d)是说明第二次的工序的图案，(e)是在第一次和第二次的工序中形成的表面结构的最终图案。图IOA(a)至(d)是示出从第三实施方式中的表面结构射出的光的可见角依赖性的说明图。图10B(a)至(d)是示出从第三实施方式中的表面结构射出的光的可见角依赖性的说明图。图11是示出第三实施方式的表面结构中的光取出效率的说明图。图12(a)、(C)是说明第四实施方式中的表面结构的第一次的工序的图案，(b)、(d)是说明第二次的工序的图案，(e)是在第一次和第二次的工序中形成的表面结构的最终图案。图13A(a)至(d)是示出从第四实施方式中的表面结构射出的光的可见角依赖性的说明图。图13B(a)至(d)是示出从第四实施方式中的表面结构射出的光的可见角依赖性的说明图。图14是示出第四实施方式的表面结构中的光取出效率的说明图。图15(a)、(C)是说明第五实施方式中的表面结构的第一次的工序的图案，(b)、(d)是说明第二次的工序的图案，(e)是在第一次和第二次的工序中形成的表面结构的最终图案。图16A(a)至⑷是示出从第五实施方式中的表面结构射出的光的可见角依赖性的说明图。图16B(a)至⑷是示出从第五实施方式中的表面结构射出的光的可见角依赖性的说明图。图17是示出第五实施方式的 表面结构中的光取出效率的说明图。图18是第六实施方式中的表面结构13的图案，(a)是凸的比率P为50%，(b)是凸的比率P为90%。图19A(a)至(d)是示出从第六实施方式中的表面结构射出的光的可见角依赖性的说明图。图19B(a)至(f)是示出从第六实施方式中的表面结构射出的光的可见角依赖性的说明图。图19C(a)至(f)是示出从第六实施方式中的表面结构射出的光的可见角依赖性的说明图。图20是示出第六实施方式的表面结构中的光取出效率的说明图，(a)是以凸的比率P为参数的比较，(b)是以高低差d为参数的比较。图21(a)是在第七实施方式的第一表面结构中的第一次或第二次的工序中形成的图案，(b)是在第二表面结构中的第一次或第二次的工序中形成的图案，(C)是在第一表面结构中的第二次或第一次的工序中形成的图案，(d)是在第二表面结构中的第二次或第一次的工序中形成的图案。图22(a)及(b)是示出另一实施方式中的有机场致发光元件的剖视结构和光的传播的情况的说明图。图23(a)是表面结构成为方格花纹形状的图案，(b)是示出(a)的透射率t的入射角依赖性的说明图。图24(a)及(b)是示出从方格花纹形状的表面结构射出的光的可见角依赖性的说明图。图25(a)至(C)是说明突起物的随机配置的方法的说明图。图26是示出有机场致发光元件的剖视结构和光的传播的情况的说明图。图27 (a)是说明多层结构的透明基板的图，(b)是说明能够取出的光的范围的图。图28(a)是示出折射率的阶梯状变化的图，(b)是示出折射率的平缓变化的图，(C)是示出折射面中的入射角与透射率的关系的图，(d)是示出光线与折射面的关系的图。图29(a)是示出在界面上具备衍射光栅的发光装置的剖面的图，该衍射光栅具有周期性结构，(b)是从(a)的上表面观察到的图案的图。图30是说明衍射光栅的衍射方位的说明图。图31(a)是示出在表面上具备随机配置的突起的发光装置的剖面的图，(b)是从(a)的上表面观察到的图案的图。图32(a)至(h)是说明折射面中的光的场所的边界条件的说明图。图33(a)是配置有销孔的图，(b)是配置有移相器的图。图34是示出随机配置有180度移相器的折射面的相对于入射角的透射率的图。图35是示出随机配置有180度移相器的折射面的相对于入射角的透射率的实验说明图。
图36是用于测定相对于入射角的透射率的实验装置的结构图。
具体实施例方式在说明本发明的实施方式前，根据专利文献I或专利文献2等在先例子，说明直到本发明的研究过程。图28是说明折射面(透明层表面与空气层的界面)上的透射率的说明图。如图28(d)所示，从折射率I. 5的透明层107的内部沿纸面方向以角度0向透明层107的折射面107a入射，向空气侧(折射率I. 0)折射的光的透射率与光的偏振光状态相关。通常由于折射面107a附近的沿面法线的折射率分布为图28(a)所示的阶梯状，因此P偏振光(电场矢量与纸面平行的振动成分)表示曲线108a的透射率特性，S偏振光(电场矢量与纸面正交的振动成分)表示曲线108b的透射率特性。虽然两者在入射角为临界角(=41. 8度)以下的表现不同，但当超过临界角时成为O。另一方面，假定透明层107的表层部分为多层结构而折射率分布为图28(b)所示 的锥状时，P偏振光表示曲线108A的透射率特性，S偏振光表示曲线108B的透射率特性。都在超过临界角时成为0的情况不变，但临界角以下的透射率接近100%，接近以临界角为边界的阶梯函数的形状。在图28(b)中折射率从I. 5至I. 0以重叠50层作为0. 01偏差的厚度0. 01 y m的膜的结构进行了计算，但厚度方向的折射率变化的斜度越平缓，P偏振光、S偏振光的差越小，从而得到了相对于入射角的透射率的图形都接近阶梯函数的结果。为了不产生全反射，需要想办法使向折射面入射的光的入射角为临界角以下。作为一个此种办法，以专利文献I为例，进行了图29所示的使用在透明基板205与透明电极204的界面上设有衍射光栅209的有机EL元件的发光装置的研究。如图29(a)所示，电极202、发光层203、透明电极204、衍射光栅层209以该顺序层叠在基板201上，在衍射光栅层209上设置透明基板205。衍射光栅层209成为在与透明基板205之间沿X方向、y方向都具有间距A的凹凸周期结构，凸部的形状为图29(b)所示的宽度w的正方形，将该凸部排列成锯齿光栅状。通过对电极202、透明电极204之间施加电压，在发光层203的内部的点S发光，该光直接或在电极202中反射后，透过透明电极204，透过衍射光栅层209，进行衍射。例如，假定在点S射出的光210a在衍射光栅层209中不衍射而直线前进时，如光210b那样，以临界角以上的角度向透明基板205的折射面205a入射而进行全反射，但实际上由于在衍射光栅层209中进行衍射，因此如光210c那样相对于折射面205a的入射角小于临界角，从而能够透过。根据图30，说明上述的衍射光栅形成的衍射方位。考虑从折射率nA的透明层207的内部沿纸面方向以角度9向透明层207的折射面207a上的点0入射，并向折射率nB的透明层206侧衍射的波长\的光。在折射面207a上形成沿纸面为间距A的衍射光栅。在纸面上描绘以点0为中心的半径nA的圆211和半径nB的圆212。入射矢量210i (以圆211的圆周上为起点以角度9朝向点0的矢量)的向折射面207a的正射影矢量(从垂足A朝向点0的矢量)为2101，将以点0为起点而在圆212的圆周上具有终点的矢量210r描绘成其正射影矢量210R与矢量2101相同。考虑以垂足C为起点，尺寸为qX/A的矢量(光栅矢量)。其中，q是衍射次数(整数)。在图中描绘了 q= I时的矢量210D，其终点B为垂足，并描绘以点0为起点而在圆212的圆周上具有终点的矢量210d。根据作图的方法，矢量210r的方位角(p (成为折射面法线的角)如下式所示。nBxsinq)—nAxsinG (式 4)这是斯内尔定律本身。另一方面，提供衍射光线的方位的矢量210d的方位角(p’(成为折射面法线的角)如下式所示。nBxsinq)，=nA><siii0—q入 / A (式 5)其中，图30的情况的角cp’跨z轴(通过点0的折射面法线)，因此定义为负。S卩，衍射光线从折射光线错开qX/A量的方位。在图29中，假定为不衍射的光线210b相当于折射光线，衍射的光线210c从光线210b错开qX / A量的方位，避免折射面205a上的全反射。因此，能够取出应该成为全反射的光，因此与不具有衍射光栅层的有机 EL发光装置相比，能预料到光取出效率的提高。然而，在图29(a)中考虑到在点S射出的光210A的情况，假定光210A在衍射光栅层209中不衍射而直线前进时，如光210B那样，以临界角以下的角度向透明基板205的折射面205a入射，在折射面205a上折射而透过，但实际上由于在衍射光栅层209中进行衍射，因此如光210C那样，相对于折射面205a的入射角大于临界角，以临界角以上的角度向折射面205a入射而产生全反射。如此，即使设置衍射光栅层209，也未必能保证光取出效率的提闻。另外，在使用图29所示的有机EL元件的发光装置中，关于全部的光线都产生方位移动了 qX/A量的衍射光。包含此种衍射光的光按照方位进行光强度的分布，由于移动幅度qX/A依赖于出射光的波长X，因此根据光射出的方位而存在颜色的不均衡。g卩，由于观察方向而看见不同的颜色的光，在显示器用途中自不必说，作为照明用的光源也不适
口 o接下来，以专利文献2为例，关于使用图31所示的在透明基板305的表面上设有突起物315的有机EL元件的发光装置进行了研究。如图31 (a)所示，电极302、发光层303、透明电极304、透明基板305以该顺序层叠在基板301上，在透明基板305的表面305a上形成多个突起物315。如图31(b)所示，在透明基板表面305a上，将宽度W、高度h的四棱柱形状的突起物315配置在随机位置。w的大小为0. 4 20 ii m，h的大小为0. 4 10 y m的范围，此种突起物315以5000 1000000个/mm2的范围的密度形成。通过对电极302、透明电极304之间施加电压，在发光层303的内部的点S发光，该光3IOd直接或在电极302上反射后，透过透明电极304，其一部分通过突起物315而如310f那样被向外界取出。实际的突起物315能够通过侧蚀加工成越朝前端越细，即使没有侧蚀，有效的折射率也能取得透明基板305与空气的中间附近的值，因此能等价地使折射率分布平缓地变化。因此，成为接近图28 (b)所示的折射率分布的分布，因此能够通过突起物315防止310e所示的光的一部分反射，其结果是，能够提高光的取出效率。而且，即使将突起物315的尺寸设定为波长以上，突起物315也随机排列，因此能够抑制取出的光的干涉。然而，当图31所示的结构的发光装置的突起物的效果为专利文献2中主张的反射防止时，从图28(c)的曲线108a、108b与曲线108A、108B的比较可知，透射率的提高局限于临界角以下的光，光的取出效率的改善止步于1、2成左右，无法形成较大的改善。在进行以上研究的基础上，进而本发明者们关于减少折射面的全反射的光量，如何增加取出的光量，反复进行了研究。从进一步的研究着手，研究了折射面上的光的边界条件。图32示意性地示出折射面中的光的场所的边界条件，考虑了宽度W的光向折射面T入射的情况。根据麦克斯韦的方程式，关于电场矢量或磁场矢量，沿夹着折射面T旋转的路径A的积分为O。其中旋转路内部没有电荷或光源，沿折射面T的电场矢量或磁场矢量的强度、相位连续的情况为前提条件。如图32(a)所示，宽度W充分大时，与沿折射面的宽度s相比，能够将与折射面正交的宽度t减小到可忽视程度，在围线积分中，仅留有沿折射面的成分。根据该关系，求出电场矢量或磁场矢量隔着折射面连续的情况。利用该连续性的关系导出的是菲涅耳式，根据该式，完全可理解反射、折射的定律或全反射的现象等。如图32(b)所示，光的宽度W缩小到波长的几十倍以下时可以忽视宽度t。此时，将围线积分A分割为B和C时(参照图32 (c))，其中围线积分B包含在光束内而成为0。其余的围线积分C的在光束外的电场矢量或磁场矢量为0，因此仅留有处于光束内的路径 PQ的积分值(参照图32(d))。因此围线积分C不为0，在计算方面，与光在旋转路内发光等价。此外，光的宽度W缩小到波长的1/10左右时，如图32(e)所示，围线积分C和C’接近，路径PQ和Q’ P’重叠，因此将C和C’合在一起的围线积分成为0，没有光在旋转路内发光的情况。另一方面，如图32(f)所示，具有的相位差的光沿折射面排列时，考虑跨所述光束的围线积分A。这种情况下，在光的宽度W减小到波长的几十倍以下之前，无法忽视宽度to此时，将围线积分A分割为B、C及B’时(参照图32(g))，其中围线积分B、B’包含在光束内而成为O。其余的围线积分C的沿折射面的成分可以忽视，仅剩下沿两个光束的边界的路径PQ和Q’ P’的积分值(参照图32(h))。光束的相位为时的路径Q’ P’中的积分与光束的相位为0时的路径P’ Q’中的积分相等，因此围线积分C成为路径PQ中的积分的2倍的大小，在计算方面，与光在旋转路内发光等价。而且，即使光束的相位为n以外的值，只要是2 的整数倍，由于路径PQ上的积分和路径Q’ P’的积分相抵消，因此在计算方面，围线积分C与光在旋转路内发光等价。因此，不仅是透过宽度狭窄的区域的光，在分别透过宽度狭窄的两个区域的光的相位不同的情况下，光也在区域的边界附近产生(其中，仅通过有效地进行与发光相同的动作，并不是实际上发光)。该现象类似于在衍射理论成立前杨格提倡的边界衍射，在此称为边界衍射效果。在折射面T中无论以何种入射条件在折射面上发光时，该光都在隔着折射面的双方的介质内传播。即，考虑有即使是临界角以上的入射光，在计算方面只要在折射面内产生发光，就不进行全反射而出现透射光。因此，本发明者们根据此种考察结果，如下所述研究了用于即使超过临界角也实际产生使光透射的现象的折射面的结构。作为边界衍射效果较强出现的例子如图33所示，在载置于发光体上的透明基板的与空气的边界面上，(a)设置销孔，除此之外进行遮光而形成销孔光(光仅存在于宽度w的白色的四边形内)，(b)由宽度w分隔的格栅随机配置180度的移相器18。此外首先对销孔进行了研究，但是在销孔中几乎无法取出现实的光，因此研究了考虑有表示与销孔相同的光取出特性的随机配置的移相器。
图34是示出由图33示出的结构的折射面中的透射率t的入射角依赖性的说明图，在光的波长为O. 635 μ m、折射率I. 457的透明基板内，光量I的光以角Θ (与折射面法线所成的角)向与空气的边界面入射，以宽度w为参数(w = O. 1,0. 2,0. 4,0. 6,0. 8,1. O、2. 0、4. 0、20. O μ m)表不第一次向空气侧射出多少(由于销孔光和180度移相器都表不完全相同的特性，因此用180度移相器代替)。接近图32(a)的条件的W = 20 μ m的特性在超过临界角(43. 34度)时，透射率大致成为O。W减少到O. 4 I. Oym时，根据图32(d)、(h)中说明的边界衍射效果，即使超过临界角也存在大透射率。进一步减小w时(w = 0. I、
O.2 μ m)，如图32(e)中说明所示，在所有入射角中透射率都接近O。此外，图34是基于赫姆霍尔兹的波动方程式(所谓标量波动方程式)的解析结果，P偏振光与S偏振光的差未出现。图35是示出P偏振光入射中的第一次的透射率t的入射角依赖性的实验结果。细微的移相器18的制作实际上很困难，因此利用使相位O度的部分透过而通过遮光膜(Cr 膜)覆盖相位180度的部分的罩(所谓在以宽度w分隔的格栅上随机配置遮光膜，与随机配置销孔光相同)来代替，进行了实验(通过向遮光膜外的区域入射的光的光量进行标准化时，这种情况下的透射率特性在计算中也与图34—致)。在实际上制作的罩图案中，宽度w为O. 6,0. 8、I. 0,2. 0、5. O μ m。如图36所示，实验装置具备半导体激光(波长O. 635 μ m)、三角棱镜58 (BK7)、罩基板59 (合成石英，折射率I. 457，在背面形成罩图案)、聚光透镜系统50、光检测器51。隔着折射率I. 51的配合液52使三角棱镜与罩基板的表面密接，从三角棱镜侧测量方位角并入射激光，通过聚光透镜系统50收集从背面侧漏出的透射光，通过光检测器51测定透射光量。在罩的情况下，与整体的1/2的面积相当的遮光膜的部分被遮光，透射光量与使用移相器的情况相比成为1/2，因此作为透射率t，以入射到没有遮光膜的部分的光量(整体的1/2的光量)进行标准化。实验结果与图34所示的解析结果一致，即使超过临界角(43. 34度)也存在大透射率，w越小该倾向越强。基于此种结果，本发明者们进一步进行了研究，想到了防止全反射而大幅度地提高光的取出效率的到目前为止没有的发光装置。以下，基于附图，详细地说明本发明的实施方式。在以下的附图中，为了简化说明，通过同一参照符号表示实质上具有相同功能的结构要素。(第一实施方式)基于图I至图5，说明第一实施方式。图1(a)示出使用了第一实施方式中的有机EL元件的发光装置的剖视结构和光的传播的情况。电极2、发光层3、透明电极4以该顺序层叠在基板I上，在透明电极4上设有透明基板(透明板或透明保护层)5。基板I、电极2、发光层3、透明电极4构成发光体，透明电极4的表面成为发光体的表面。透明基板5的一个面位于发光体的发光面侧，另一个面的表面上形成有由微小区域分隔而具有微小凹凸的表面结构13。表面结构13与介质即空气层6相接。通过在电极2、透明电极4之间施加电压，在发光层3的内部的点S发光，该光直接或在电极2上反射后，透过透明电极4，相对于表面的面法线以角度Θ向透明基板5表面的表面结构13上的点P入射，在该点通过表面结构13进行衍射而向空气层6侧射出。若空气层6的折射率为n0，透明基板5的折射率为nl，则当入射角Θ大于临界角Θ C = SirT1Oi(Vnl)时，应该产生全反射。然而，由于透明基板5表面具有表面结构13，因此即使光以临界角Ge以上的角度向点Q入射也不产生全反射而进行衍射，向空气层6侧射出(第一次的光取出)。此外，在点Q，虽然光的一部分反射，但该反射的成分在电极2上反射后，再次向表面结构13上的点R入射，其一部分向空气层侧6射出(第二次的光取出)，其余产生反射。无限地反复以上的过程。在此，考虑到使用没有表面结构13的现有的有机EL元件的发光装置时，以临界角以上的角度从透明基板侧向透明基板与空气层的界面入射的光产生全反射，即使其在电极上反射也会再次在透明基板与空气层的界面中再次以临界角以上入射，因此不会产生第二次以后的光取出，在该点上与本实施方式不同。以下，详细说明本实施方式的特征即表面结构13。为了便于理解，与制造工序一起说明表面结构13的特征。图2示出第一实施方式中的表面结构13的形成顺序和剖视图及图案。表面结构13通过两个工序形成。图2 (a)示出第一次的工序，图2(b)示出第二次的工序。在图2(a) 中，使用第一罩通过缩小曝光等方法使形成在透明基板5上的光致抗蚀剂感光，除去感光部而形成抗蚀剂图案7a(显影)，将透明基板5蚀刻深度2d/3，除去抗蚀剂。图2(c)是在第一次的工序中形成的图案，在该阶段中的表面结构13将透明基板5的表面无间隙地分割成宽度《(称为边界宽度)的格栅(正方形的微小区域S)，在一个个格子为凸(微小区域S1，灰色的格子)的比率P、相对于该凸而相对为凹(微小区域δ2，白色的格子)的比率I-P各为50%，进行随机分配(比率P也可以为50%以外)，图2(c)中示出W= Ι.Ομπι时的例子。S卩，一个微小区域δ与其他多个微小区域δ相邻并由它们围绕，微小区域S1比微小区域S2向透明基板5的表面的上方突出2d/3。在本实施方式中，微小区域δ为正方形，但与微小区域δ内切的最大圆的直径只要为0.2μπι以上3μπι以下即可，也可以为其它形状。各个微小区域δ为微小区域δ i或微小区域δ 2的概率分别为P或1-Ρ。因此，在微小区域δ中，微小区域S1或微小区域δ2连续以2以上相邻存在。这种情况下，在连续的微小区域S1或微小区域\之间未形成边界，边界是假想的。然而，这种情况下，通过使微小区域S1或微小区域S2连续，所述区域的边界消失，透明基板5的表面以微小区域δ为基准单位进行分割。在图2(b)中，在透明基板5上再次涂敷光致抗蚀剂，使用第二罩通过缩小曝光等方法使其感光，除去感光部而形成抗蚀剂图案7b (显影)，在透明基板5蚀刻深度d/3，除去抗蚀剂。该工序中的感光部(抗蚀剂除去部)的微小区域S 1是沿与微小区域S2的边界线的区域，以边界线为中心而宽度2w/3的范围感光。图2(d)是在第二次的工序中形成的最终图案，微小区域S1*为与微小区域δ2相接的宽度w/3的范围的区域Sla(深灰色区域)和除此之外的区域3113(黑色区域)，微小区域\分为与微小区域S1相接的宽度《/3的范围的区域S2a(白色区域)和除此之外的区域S2b(浅灰色区域)。在此，在与透明基板5的表面垂直的方向上的中间位置上确定与透明基板5表面平行的基准面时，微小区域Slb从基准面向上方突出d/2，微小区域Sla从基准面向上方突出d/6，微小区域S2a从基准面向下方凹陷d/2，微小区域S2b从基准面向下方凹陷d/6。第一次和第二次的工序可以以该顺序进行，也可以相反进行。而且，蚀刻的深度在第一次与第二次中为2 1，但除此之外也可以，其结果是，微小区域Slb从基准面向上方突出d/2，微小区域Sla从基准面向上方以O至d/2之间的值突出，微小区域S2a从基准面向下方凹陷d/2，微小区域S2b从基准面向下方以O至d/2之间的值凹陷即可。此夕卜，也可以取代第二罩而使用其反转罩(遮光部和透射部改换后的罩)。此时，在第二次的工序中形成的最终图案与图2(d)相同，成为微小区域Sla从基准面向上方突出d/2，微小区域Slb从基准面向上方突出d/6，微小区域S2b从基准面向下方凹陷d/2，微小区域S2a从基准面向下方凹陷d/6的形状。表面结构13的形成也可以通过如下方法进行，即通过蚀刻制作形成有凹凸的模具，通过冲压而将该形状转印到板状的树脂上，以该板为透明基板5，经由粘结层粘贴在透明电极4上。这种情况下透明基板5等于透明板。而且，也可以通过对板的表面或作为保护层形成的透明基板5的表面直接进行蚀刻等形成凹凸的方法来进行。衍射此种随机图案的光的传播方位也随机，因此不存在专利文献I所记载的发光装置那样的方位引起的光强度的分布，也没有方位引起的颜色的不均衡。而且，从外界(空气层侧)入射的光在透明基板5表面的表面结构13中产生反射,但该反射光向随机的方位 衍射，因此外界的图像未映入，不需要反射防止膜等光学处理，能将制品成本抑制为较低。图3A、3B是不出从第一实施方式中的表面结构13射出的第一次的取出光的可见角依赖性的解析结果的图，高低差d = 0.6 μ m，以波长λ和边界宽度w为参数进行表示。图3A(a) (f)示出λ = O. 450 μ m时的结果，图3B(a) (f)示出λ = O. 635 μ m时的结果。而且，在图3A、3B中，(a)示出w = 0. 5μηι时的结果，(b)示出w=1.0ym时的结果，(C)示出W= I. 5 μ m时的结果，(d)示出w = 2. O μ m时的结果，(e)示出w = 3. O μ m时的结果，(f)示出w = 4. O μ m时的结果。将横轴的原点和曲线上的点连结的矢量表示出射光的光强度和出射方位，矢量的长度对应于光强度，矢量的方位对应于出射方位。纵轴对应于面法线轴的方位，横轴对应于面内轴的方位，实线表示面内轴沿图2(d)中的X轴或y轴的剖面(O度、90度的经度方位) 中的可见角依赖性的解析结果，虚线表示面内轴沿y = X或y = -X的直线的剖面(45度、135度的经度方位)中的可见角依赖性的解析结果。90度方位的结果与O度方位一致，135度方位的结果与45度方位一致，因此将其省略。曲线越平缓表示可见角的差异引起的光强度的变化越小。从所述图可知，在边界宽度W = O. 5μπι中，存在有与偏角(纬度)相对的强度变动大的偏角(纬度)，在W= I. O 2. Ομπι中，实线、虚线相对于偏角都表示平缓的变动(即伴随视差的强度差少)。w = 3. 0、4. Oym时，与面法线方向的附近的偏角相对的强度变动增大。因此可知，在边界宽度w为O. 5 μ m以上、3. O μ m以下的条件下能得到相对于偏角的强度变动平缓的可见角依赖性。图4是示出第一实施方式中的表面结构13的透射率t的入射角依赖性的图，在透明基板5内，光量I的光以角Θ (与折射面法线所成的角)向表面结构入射,在第一次中向空气6侧射出多少由图4(a)所示。图4(b)示出在表面结构13上反射，在电极2上反射后，再次向表面结构13入射的情况，即示出第二次的透射率的入射角依赖性。其中，电极2的反射率为100%，在往复之间未吸收。在所有的图中，发光层3及透明基板5的折射率nl =
I.457，空气6的折射率n0 = 1.0，光的波长λ = O. 635 μ m，微小区域δ lb的相对于微小区域δ 2a的高低差d = O. 7 μ m,微小区域面积比率P = O. 5,表面结构的幅w为参数(w = O. 1、0· 2、0· 4、0· 6、0· 8、1· 0、2· 0,4. O μ m)。此外，高低差 d = O. 7 μ m 在垂直入射中相当于凹部中的透射光与凸部中的透射光产生相位差η的条件(d= λ/2(η1-η0))。图4(a)除了 W = O. I、0. 2 μ m中的结果不同以外，接近于使用180度移相器时的结果(图34)，即使超过临界角也存在大的透射率。图4(c)是示出P偏振光入射中的透射率t的入射角依赖性的实验结果。实验通过电子线射束法在石英基板上形成深度d = O. 6 μ m、边界宽度w = I. 05 μ m的表面结构13，使用图36所示的测定装置进行。实验结果与图4 (a)所示的解析结果一致，即使超过临界角(43. 34度)也存在大的透射率。如本实施方式之前说明那样，即使超过临界角也使光透射的理由是因为在折射面上进行等价的发光(所谓边界衍射效果)，该光在隔着折射面的双方的介质内传播。假定通过点发光而光在透明基板5内成为球面波而均匀地扩散时，从发光方位角Θ (与所述的入射角Θ —致)到θ+(1θ之间的光量的总合与sin Θ d Θ成比例。因此，取 出光量与图4(a)、(b)所示的透射率t乘以sin0的值成比例。图5(a)、(b)是示出第一实施方式的表面结构中的取出光量的入射角依赖性的说明图。即，在透明基板5内的I点(实际上是发光层内的点)发出的光量I的光以角Θ (与折射面法线所成的角)向表面结构入射，在第一次中向空气层6侧射出多少由图5(a)表不，图5(b)不出在表面结构13中进行一次反射，在电极2上反射后，再次向表面结构13入射的情况，即示出第二次的取出光量的入射角依赖性。其中电极2中的反射率为100%，在往复之间未吸收。以入射角Θ对取出光量进行积分时，得到光取出效率。图5(c)是示出第一实施方式中的表面结构13的光取出效率的说明图，在与图4(a)相同的条件下，隔开表面结构13的边界宽度w统一成横轴。在图5(c)中，在表面结构13的高低差d = O. 7μπι的基础上，还示出d = 0. 3、0. 9、1.4、2. Ιμπι时的光取出效率(第一次的光取出效率η I)，而且示出透明电极4中的吸收或电极2中的反射损失等，在往复中没有光衰减，在表面结构13上进行反射，在电极2上反射后，再次向表面结构13入射时的光取出效率(第二次的光取出效率η 2)。曲线5a、5A分别为d = 0. 3μπι中的第一次及第二次的光取出效率，曲线5b、5B分别为d = O. 7 μ m中的第一次及第二次的光取出效率，曲线5c、5C分别为d = O. 9 μ m中的第一次及第二次的光取出效率，曲线5d、ro分别为d = I. 4 μ m中的第一次及第二次的光取出效率，曲线5e、5E分别为d = 2. Iym中的第一次及第二次的光取出效率。所有的曲线的边界宽度w为O. 2 μ m以下会较大地劣化，因此边界宽度w的下限值为O. 2μπι左右。另一方面，在由可见角依赖性限定的范围(w = 0. 5 3. Oym)中，曲线5a、5A与其它深度相比，光取出效率小，高低差d = O. 3 μ m开始劣化，因此d的下限值看作O. 2 μ m左右为好。增大d时，第一次的光取出效率在w小的区域中劣化，其极大点向w大的一侧移动。在d = 2. I μ m之前，取出效率的最大值存在于w = 3. O μ m的附近，但增大到这以上时，取出效率在w = 0. 5 3. Ομπι的整个区域中劣化，因此d的上限值看作3 μ m左右为好。因此，深度d的范围的0.2 3μπι为推荐值。该深度d是使用上述的波长λ的光、折射率nl的透明基板5及折射率n0的空气6时的推荐值。透射的光的波长、透明基板的折射率及与透明基板相接的介质的折射率与上述的值不同时，只要透过各微小区域的光的相位差为对应于该深度d的值就能得到同样的效果。因此，使用透过的光的波长λ、透明基板5的折射率nl及与透明基板5相接的介质的折射率n0而将上述的深度d的范围一般化时，深度d优选满足2λ/(η1-η0)彡d彡λ/6 (nl-nO)的关系。在此，与透明基板5相接的介质小于透明基板5的折射率nl即可。O. 9μπι时，第一次的光取出效率都在边界宽度w为O. 4 Ιμπι下成为极大，减小或增大w时，渐近为0.27(所谓(式3)中提供的值，表面为镜面时的光取出效率，图5(c)中的直线5f)。第二次的光取出效率都在w = I.Oym至3.0μπι之间成为极大值，增大w时，渐近为O. O (在图5 (c)的范围中未出现)，在w彡O. 4 μ m中随着w减小而收敛为O. O。从透明基板5观察到的在透明基板5的表面与电极2之间的往复的光透射率为τ时，考虑到往复的光衰减的第二次的光取出效率为τΧη2。光取出不限于I次、2次而无限往复，假定其关系成为等比数列，第一次为nl，第二次为τ X η2时，第η次能够预想为η IX (τ X η2/ n Dn^10因此,直至第η次的光取出的总计成为[数I]
权利要求
1.一种板，其是使一个面与发光体相邻而使用的透明板， 所述板的另一个面分割成内切的最大圆的直径为0. 5 i! m以上3 i! m以下的多个微小区域S，并且所述微小区域8的一个与所述微小区域8的其它多个相邻且由它们围绕，所述多个微小区域S包括从所述多个微小区域5中随机选择的多个微小区域61和除此之外的多个微小区域S2, 所述微小区域S :包含沿与所述微小区域S 2的边界线的区域Sla和除此之外的区域·3 ib， 所述微小区域S 2包含沿与所述微小区域S :的边界线的区域S2a和除此之外的区域·3 2b， 所述微小区域S 1)3相对于与所述另一个面平行的规定的基准面向所述另一个面上方以d/2的高度突出， 所述微小区域S la相对于所述基准面向所述另一个面上方以0至d/2之间的高度突出， 所述微小区域S2b相对于所述基准面向所述另一个面下方以d/2的深度凹陷， 所述微小区域S 2a相对于所述基准面向所述另一个面下方以0至d/2之间的深度凹陷， 所述区域Sla及所述区域S2a为从所述区域Slb朝向所述区域S2b的斜面形状， 所述基准面存在于所述微小区域Slb和所述微小区域S2a的在与所述另一个面垂直的方向上的中间的位置， 所述d为0. 2 u m以上3. 0 u m以下。
2.一种发光装置，具备 发光体，其具有发光面； 板，其是设置成一个面位于所述发光面侧的透明板， 所述板的另一个面分割成内切的最大圆的直径为0. 2 y m以上3 y m以下的多个微小区域S，并且所述微小区域8的一个与所述微小区域8的其它多个相邻且由它们围绕，所述多个微小区域S包括从所述多个微小区域5中随机选择的多个微小区域61和除此之外的多个微小区域S2, 所述微小区域S :包含沿与所述微小区域S 2的边界线的区域Sla和除此之外的区域·3 ib， 所述微小区域S 2包含沿与所述微小区域S :的边界线的区域S2a和除此之外的区域·3 2b， 所述微小区域S 1)3相对于与所述另一个面平行的规定的基准面向所述另一个面上方以d/2的高度突出， 所述微小区域S la相对于所述基准面向所述另一个面上方以0至d/2之间的高度突出， 所述微小区域S2b相对于所述基准面向所述另一个面下方以d/2的深度凹陷， 所述微小区域S 2a相对于所述基准面向所述另一个面下方以0至d/2之间的深度凹陷， 所述区域Sla及所述区域S2a为从所述区域Slb朝向所述区域S2b的斜面形状，所述基准面存在于所述微小区域Slb和所述微小区域S2a的在与所述另一个面垂直的方向上的中间的位置， 所述发光体从所述发光面射出发光光谱的中心波长为X的光， 所述板的折射率为nl，所述板的另一个面相接的介质的折射率为小于II1的IItl时，满足入 /6 (nfn。)^ d ^ 2 A / (n「n。)的关系。
3.根据权利要求2所述的发光装置，其中， 所述介质为空气。
4.根据权利要求2所述的发光装置，其中， 所述介质为透明材料。
全文摘要
本发明涉及板、发光装置及板的制造方法。本发明提供一种板，其是使一个面与发光体相邻而使用的透明板，板的另一个面分割成内切的最大圆的直径为0.5μm以上3μm以下的多个微小区域δ，微小区域δ包括从多个微小区域δ中随机选择的多个微小区域δ1和除此之外的多个微小区域δ2，微小区域δ1包含沿与微小区域δ2的边界线的区域δ1a和除此之外的区域δ1b，微小区域δ2包含沿与微小区域δ1的边界线的区域δ2a和除此之外的区域δ2b，微小区域δ1b的高度为d/2，微小区域δ1a的高度为0至d/2之间，微小区域δ2a的深度为d/2，微小区域δ2b的深度为0至d/2之间，d为0.2μm以上3.0μm以下的范围。
文档编号H01L51/50GK102711303SQ201210209769
公开日2012年10月3日 申请日期2010年4月30日 优先权日2009年5月12日
发明者中村达也, 松崎纯平, 若林信一, 西胁青儿, 铃木正明 申请人:松下电器产业株式会社