(57)【要約】【課題】光取り出し効率を向上でき、且つ、耐候性および防水性を高めることが可能な面状発光装置を提供する。【解決手段】第１の透光性基板１１の一表面側に発光層を含む有機ＥＬ層１３が形成された有機ＥＬ素子１０であって厚み方向の一面側から光を取り出す有機ＥＬ素子１０と、有機ＥＬ素子１０における上記一面側に配置され第１の透光性基板１１よりも屈折率が低く且つ第１の透光性基板１１よりも防水性および耐候性が高い第２の透光性基板２１と、有機ＥＬ素子１０の厚み方向の他面側を覆い第２の透光性基板２１とともに有機ＥＬ素子１０への水分の到達を阻止する保護部３０と、有機ＥＬ素子１０の上記一面と第２の透光性基板２１との間に設けられ発光層から放射された光の上記一面での反射を抑制する光取出し構造部５０とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の透光性基板の一表面側に発光層が形成された有機ＥＬ素子であって厚み方向の一面側から光を取り出す前記有機ＥＬ素子と、前記有機ＥＬ素子における前記一面側に配置され前記第１の透光性基板よりも屈折率が低く且つ前記第１の透光性基板よりも防水性および耐候性が高い第２の透光性基板と、前記有機ＥＬ素子の前記厚み方向の他面側を覆い前記第２の透光性基板とともに前記有機ＥＬ素子への水分の到達を阻止する保護部と、前記有機ＥＬ素子の前記一面と前記第２の透光性基板との間に設けられ前記発光層から放射された光の前記一面での反射を抑制する光取出し構造部とを備えることを特徴とする面状発光装置。
【請求項２】
前記光取出し構造部が前記有機ＥＬ素子の前記一面側に設けられた凹凸構造部であり、当該凹凸構造部と前記第２の透光性基板との間に空間が存在することを特徴とする請求項１記載の面状発光装置。
【請求項３】
前記凹凸構造部の屈折率が、前記第１の透光性基板の屈折率を下回らないことを特徴とする請求項２記載の面状発光装置。
【請求項４】
前記凹凸構造部の一部と前記第２の透光性基板とを面接触させてなることを特徴とする請求項２または請求項３記載の面状発光装置。
【請求項５】
前記第２の透光性基板における前記有機ＥＬ素子側に前記凹凸構造部が収納される凹部を有し、当該凹部の内面と前記凹凸構造部の表面との間が前記空間を構成していることを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の面状発光装置。
【請求項６】
前記光取出し構造部が前記有機ＥＬ素子の前記一面側に設けられた凹凸構造部であり、当該凹凸構造部と前記第２の透光性基板との間に、前記第２の透光性基板の屈折率以下の屈折率の透光性材料からなる透光部を有することを特徴とする請求項１記載の面状発光装置。
【請求項７】
前記光取出し構造部は、前記有機ＥＬ素子において前記光取出し構造部に接する部位の屈折率を下回らない屈折率を有する透光性材料からなる母材と、前記母材に分散され前記母材とは屈折率の異なる光拡散体とからなることを特徴とする請求項１記載の面状発光装置。
【請求項８】
前記光拡散体は空孔であることを特徴とする請求項７記載の面状発光装置。
【請求項９】
前記光拡散体は微粒子であることを特徴とする請求項７記載の面状発光装置。
【請求項１０】
前記光取出し構造部が前記第２の透光性基板における前記有機ＥＬ素子との対向する側に設けられた凹凸構造部であり、当該凹凸構造部と前記第１の透光性基板との間に、前記第１の透光性基板の屈折率以上の屈折率の透光性材料からなる透明部を有することを特徴とする請求項１記載の面状発光装置。
【請求項１１】
前記有機ＥＬ素子の前記他面と前記保護部との間に介在し前記有機ＥＬ素子で発生した熱を前記保護部側へ放熱させる放熱部材を備え、前記有機ＥＬ素子が前記保護部のみに固定されてなることを特徴とする請求項１記載の面状発光装置。
【請求項１２】
前記第２の透光性基板の厚み方向の少なくとも一面にアンチリフレクションコートが設けられてなることを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の面状発光装置。
【請求項１３】
前記第２の透光性基板の厚み方向の少なくとも一面側にモスアイ構造が設けられてなることを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の面状発光装置。
【請求項１４】
前記第１の透光性基板が、プラスチック基板であり、前記第２の透光性基板が、ガラス基板であることを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の面状発光装置。
【請求項１５】
前記第２の透光性基板と前記保護部とで囲まれる空間内に、前記有機ＥＬ素子を複数個備え、前記複数個の前記有機ＥＬ素子が前記第２の透光性基板に平行な一平面内で並んで配置されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項１４のいずれか１項に記載の面状発光装置。
【請求項１６】
前記保護部の一面側に光反射部を有することを特徴とする請求項１ないし請求項１５のいずれか１項に記載の面状発光装置。
【請求項１７】
前記保護部は、前記保護部において前記光取出し構造部側とは反対の一面側に、前記保護部の他の部分に比べて熱伝導率の高い材料により形成された伝熱部を有することを特徴とする請求項１ないし請求項１６のいずれか１項に記載の面状発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面状発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子と略称する）を利用した面状発光装置が各所で研究開発されている。
【０００３】
有機ＥＬ素子としては、例えば、透光性基板（透明基板）の一表面側に、陽極となる透明電極、ホール輸送層、発光層（有機発光層）、電子注入層、陰極となる電極の積層構造を備えたものが知られている。この種の有機ＥＬ素子では、陽極と陰極との間に電圧を印加することによって発光層で発光した光が、透明電極および透光性基板を通して取り出される。
【０００４】
有機ＥＬ素子は、自発光型の発光素子であること、比較的高効率の発光特性を示すこと、各種の色調で発光可能であること、などの特徴を有するものである。このため、有機ＥＬ素子は、表示装置（例えば、フラットパネルディスプレイなどの発光体など）や、光源（例えば、液晶表示機器のバックライトや照明光源など）としての適用が期待されており、一部では既に実用化されている。
【０００５】
しかしながら、近年では、これらの用途に有機ＥＬ素子を応用展開するために、より高効率・長寿命・高輝度の有機ＥＬ素子の開発が望まれている。
【０００６】
有機ＥＬ素子の効率を支配する要因は、主として、電気−光変換効率、駆動電圧、光取り出し効率の３つである。
【０００７】
電気−光変換効率については、発光層の材料として燐光発光材料を用いることにより、外部量子効率が２０％を超えるものが報告されている。この外部量子効率が２０％という値は、内部量子効率に換算すると略１００％であると考えられ、電気−光変換効率の観点では、いわゆる限界値に到達した例が実験的に確認されたといえる。また、駆動電圧の観点では、発光層のエネルギーギャップに相当する電圧の１０〜２０％増し程度の電圧で比較的高輝度の発光を示す有機ＥＬ素子が得られるようになってきている。したがって、これら２つの要因（電気−光変換効率、駆動電圧）の改善による有機ＥＬ素子の効率向上は、あまり期待できない。
【０００８】
一方、有機ＥＬ素子の光取り出し効率は、一般的に２０〜３０％程度と言われている（この値は、発光パターンや、陽極と陰極との間の層構造によって多少変化する）。光取り出し効率は、光を発生する部位およびその周辺部を構成する材料が、高屈折率、吸光性、などの特性を有するため、屈折率の異なる材料どうしの界面での全反射、材料による光の吸収などによって、発光を観測する側の外界へ光を有効に伝搬できないために、上述のような低い値になるものと考えられる。すなわち、光取り出し効率が２０〜３０％ということは、いわゆる発光として有効に活用できない光が全発光量の７０〜８０％を占める、ということであり、光取り出し効率の向上による有機ＥＬ素子の効率の向上の期待値は非常に大きい。
【０００９】
上述の背景に伴い、有機ＥＬ素子の分野においては、有機ＥＬ素子の光取り出し効率を向上させるための研究開発が各所で行われており、特に、発光層から透光性基板へ到達する光を増やす試みが多くなされている。ここで、有機ＥＬ素子では、発光層の屈折率が１．７程度、透明電極として一般的なＩＴＯの屈折率が１．８〜２．０程度、透光性基板として一般的なガラス基板（ソーダライムガラス基板、無アルカリガラス基板など）の屈折率が１．５程度であるため、仮に透明電極の屈折率が１．７であるとしても、透明電極と透光性基板との界面で発生する全反射ロスは、全反射光の約５０％に達する。なお、この約５０％という値は、点光源近似で得られる値であり、発光が有機分子からの３次元放射光の積算であることを考慮して求めた値である。
【００１０】
したがって、有機ＥＬ素子においては、発光層−透光性基板間の全反射ロスを低減することにより、光取り出し効率を大きく改善することが可能である。
【００１１】
ここにおいて、発光層−透光性基板間の全反射ロスを低減するための最もシンプルで効果的なアプローチは、発光層−透光性基板間に存在する界面での屈折率差を低減することである。このようなアプローチにおいては、発光層の屈折率を下げる試みと、透光性基板の屈折率を上げる試みとが考えられる。前者の試みに関しては、材料の制約が大きく、場合によっては発光効率や寿命が大きく劣化する原因となるため、難しいのが現状である。一方、後者の試みに関しては、例えば、有機ＥＬ素子を形成する透光性基板として屈折率が１．８５の高屈折率ガラス基板を用いることにより、光取り出し効率が向上することが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、透光性基板として、酸素、水分などの気体を透過させないガスバリア性を有するガスバリア層が設けられ一般的なガラス基板よりも屈折率の高いプラスチック基板を用いることも知られている（特許文献２，３参照）。上記特許文献２，３に開示されたものでは、防水性の向上を図りつつ光取り出し効率を向上させることが可能となる。上記特許文献２に開示された発光装置は、プラスチック基板の一表面側のバリア層上に形成された陽極と発光層と陰極との積層構造が、誘電体層からなる媒質を介してエポキシ樹脂からなる保護部により覆われており、プラスチック基板の他表面から光が出射される。
【００１２】
また、水蒸気などのガスに起因した素子劣化防止効果を高めた有機ＥＬ素子としては、プラスチック基材上に、透明陽極層、発光媒体層、陰極層を順次積層した積層体を、ガラス基板と耐湿性フィルムとで密閉したものが提案されている（特許文献４参照）。上記特許文献４に開示された有機ＥＬ素子では、プラスチック基材の水分含有率を、重量分率で０．２％以下としている。また、上記特許文献４には、プラスチック基材の一表面側（透明陽極層に接する面側）、あるいは、上記一表面側および他表面側に、ガスバリア層を形成しておくことにより、素子劣化防止効果を更に高めることができる旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許第７０５３５４７号明細書
【特許文献２】米国特許第５６９３９５６号明細書
【特許文献３】特開２００４−３２２４８９号公報
【特許文献４】特開２００２−３７３７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記特許文献１に開示されたように高屈折率ガラス基板を用いた有機ＥＬ素子では、高屈折率ガラス基板が高価であり、産業上の利用可能性が低いのが現状である。また、高屈折率ガラス基板は、一般的に重金属などの様々な不純物が含まれているため、脆くなったり耐候性が不十分なものが多い。
【００１５】
また、上記特許文献２，３のように、透光性基板としてバリア層が設けられたプラスチック基板を用いた有機ＥＬ素子では、高屈折率ガラス基板を用いる場合に比べて、低コスト化を図れる。しかしながら、上記特許文献２，３に開示された有機ＥＬ素子では、光取り出し面となるプラスチック基板の上記他表面に傷が付きやすい。また、有機材料は、ガラスに比べて耐候性が低く、紫外線に弱いので、例えば屋外で使用する場合などに、プラスチック基板および発光層の長期信頼性が低下してしまう懸念がある。また、バリア層が設けられたプラスチック基板は、バリア層を設けていない一般的なプラスチック基板に比べて高価であり、コスト面でのデメリットがある。
【００１６】
また、上記特許文献４に開示された有機ＥＬ素子では、発光媒体層−大気（採光側の大気）間に存在する界面（屈折率界面）の数が増えるので、全反射ロスおよびフレネルロスが増えてしまい、光取り出し効率が低下してしまう。
【００１７】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、光取り出し効率を向上でき、且つ、耐候性および防水性を高めることが可能な面状発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の面状発光装置は、第１の透光性基板の一表面側に発光層が形成された有機ＥＬ素子であって厚み方向の一面側から光を取り出す前記有機ＥＬ素子と、前記有機ＥＬ素子における前記一面側に配置され前記第１の透光性基板よりも屈折率が低く且つ前記第１の透光性基板よりも防水性および耐候性が高い第２の透光性基板と、前記有機ＥＬ素子の前記厚み方向の他面側を覆い前記第２の透光性基板とともに前記有機ＥＬ素子への水分の到達を阻止する保護部と、前記有機ＥＬ素子の前記一面と前記第２の透光性基板との間に設けられ前記発光層から放射された光の前記一面での反射を抑制する光取出し構造部とを備えることを特徴とする。
【００１９】
この面状発光装置において、前記光取出し構造部が前記有機ＥＬ素子の前記一面側に設けられた凹凸構造部であり、当該凹凸構造部と前記第２の透光性基板との間に空間が存在することが好ましい。
【００２０】
この面状発光装置において、前記凹凸構造部の屈折率が、前記第１の透光性基板の屈折率を下回らないことが好ましい。
【００２１】
この面状発光装置において、前記凹凸構造部の一部と前記第２の透光性基板とを面接触させてなることが好ましい。
【００２２】
この面状発光装置において、前記第２の透光性基板における前記有機ＥＬ素子側に前記凹凸構造部が収納される凹部を有し、当該凹部の内面と前記凹凸構造部の表面との間が前記空間を構成していることが好ましい。
【００２３】
この面状発光装置において、前記光取出し構造部が前記有機ＥＬ素子の前記一面側に設けられた凹凸構造部であり、当該凹凸構造部と前記第２の透光性基板との間に、前記第２の透光性基板の屈折率以下の屈折率の透光性材料からなる透光部を有することが好ましい。
【００２４】
この面状発光装置において、前記光取出し構造部は、前記有機ＥＬ素子において前記光取出し構造部に接する部位の屈折率を下回らない屈折率を有する透光性材料からなる母材と、前記母材に分散され前記母材とは屈折率の異なる光拡散体とからなることが好ましい。
【００２５】
この面状発光装置において、前記光拡散体は空孔であることが好ましい。
【００２６】
この面状発光装置において、前記光拡散体は微粒子であることが好ましい。
【００２７】
この面状発光装置において、前記光取出し構造部が前記第２の透光性基板における前記有機ＥＬ素子との対向する側に設けられた凹凸構造部であり、当該凹凸構造部と前記第１の透光性基板との間に、前記第１の透光性基板の屈折率以上の屈折率の透光性材料からなる透明部を有することが好ましい。
【００２８】
この面状発光装置において、前記有機ＥＬ素子の前記他面と前記保護部との間に介在し前記有機ＥＬ素子で発生した熱を前記保護部側へ放熱させる放熱部材を備え、前記有機ＥＬ素子が前記保護部のみに固定されてなることが好ましい。
【００２９】
この面状発光装置において、前記第２の透光性基板の厚み方向の少なくとも一面にアンチリフレクションコートが設けられてなることが好ましい。
【００３０】
この面状発光装置において、前記第２の透光性基板の厚み方向の少なくとも一面側にモスアイ構造が設けられてなることが好ましい。
【００３１】
この面状発光装置において、前記第１の透光性基板が、プラスチック基板であり、前記第２の透光性基板が、ガラス基板であることが好ましい。
【００３２】
この面状発光装置において、前記第２の透光性基板と前記保護部とで囲まれる空間内に、前記有機ＥＬ素子を複数個備え、前記複数個の前記有機ＥＬ素子が前記第２の透光性基板に平行な一平面内で並んで配置されてなることが好ましい。
【００３３】
この面状発光装置において、前記保護部の一面側に光反射部を有することが好ましい。
【００３４】
この面状発光装置において、前記保護部は、前記保護部において前記光取出し構造部側とは反対の一面側に、前記保護部の他の部分に比べて熱伝導率の高い材料により形成された伝熱部を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の面状発光装置においては、光取り出し効率を向上でき、且つ、耐候性および防水性を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】実施形態１の面状発光装置を示し、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は概略平面図、（ｃ）は要部概略平面図である。
【図２】同上の要部説明図である。
【図３】同上における光取出し構造部の形成方法の説明図である。
【図４】同上における光取出し構造部の説明図である。
【図５】同上における光取出し構造部の説明図である。
【図６】同上における光取出し構造部の説明図である。
【図７】同上の要部説明図である。
【図８】同上の要部説明図である。
【図９】同上の動作説明図である。
【図１０】同上の要部説明図である。
【図１１】同上の要部説明図である。
【図１２】モスアイ構造の概略断面図である。
【図１３】可視光域における光の反射率の説明図である。
【図１４】実施形態２の面状発光装置の概略断面図である。
【図１５】実施形態３の面状発光装置の概略断面図である。
【図１６】実施形態４の面状発光装置の概略断面図である。
【図１７】同上における有機ＥＬ素子の説明図である。
【図１８】同上の面状発光装置の製造方法の説明図である。
【図１９】実施形態５の面状発光装置の概略断面図である。
【図２０】同上の面状発光装置の製造方法の説明図である。
【図２１】実施形態６の面状発光装置の概略断面図である。
【図２２】同上の面状発光装置の要部概略平面図である。
【図２３】同上の面状発光装置の他の構成例の要部概略平面図である。
【図２４】同上の面状発光装置の他の構成例の製造方法の説明図である。
【図２５】実施形態７の面状発光装置の概略断面図である。
【図２６】同上における有機ＥＬ素子の説明図である。
【図２７】同上の面状発光装置の要部説明図である。
【図２８】実施形態８の面状発光装置に関し、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は要部概略平面図である。
【図２９】実施形態９の面状発光装置に関し，（ａ）は要部の平面レイアウト図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’概略断面図である。
【図３０】実施形態１０の面状発光装置の概略断面図である。
【図３１】実施形態１１の面状発光装置の概略断面図である。
【図３２】実施形態１２の面状発光装置の概略断面図である。
【図３３】実施形態１３の面状発光装置の概略断面図である。
【図３４】実施形態１４の面状発光装置の概略断面図である。
【図３５】実施形態１５の面状発光装置の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
（実施形態１）
以下、本実施形態の面状発光装置について、図１に基づいて説明する。
【００３８】
本実施形態の面状発光装置は、第１の透光性基板１１の一表面側に発光層を含む有機ＥＬ層１３が形成された有機ＥＬ素子１０であって厚み方向の一面側から光を取り出す有機ＥＬ素子１０と、有機ＥＬ素子１０における上記一面側に配置され第１の透光性基板１１よりも屈折率が低く且つ第１の透光性基板１１よりも防水性および耐候性が高い第２の透光性基板２１と、有機ＥＬ素子１０の厚み方向の他面側を覆い第２の透光性基板２１とともに有機ＥＬ素子１０への水分の到達を阻止する保護部３０と、有機ＥＬ素子１０の上記一面と第２の透光性基板２１との間に設けられ発光層から放射された光の上記一面での反射を抑制する光取出し構造部５０とを備えている。
【００３９】
有機ＥＬ素子１０は、陽極１２と陰極１４との間に介在する有機ＥＬ層１３が、陽極１２側から順に、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層を備えている。ここにおいて、有機ＥＬ素子１０は、陽極１２を第１の透光性基板１１の上記一表面側に積層してあり、陽極１２における第１の透光性基板１１側とは反対側で、陰極１４が陽極１２に対向している。
【００４０】
本実施形態における有機ＥＬ素子１０では、陽極１２を透明電極により構成するとともに、陰極１４を発光層からの光を反射する電極により構成してあり、第１の透光性基板１１の他表面を上記一面としている。
【００４１】
上述の有機ＥＬ層１３の積層構造は、上述の例に限らず、例えば、発光層の単層構造や、ホール輸送層と発光層と電子輸送層との積層構造や、ホール輸送層と発光層との積層構造や、発光層と電子輸送層との積層構造などでもよい。また、陽極１２とホール輸送層との間にホール注入層を介在させてもよい。また、発光層は、単層構造でも多層構造でもよく、例えば、所望の発光色が白色の場合には、発光層中に赤色、緑色、青色の３種類のドーパント色素をドーピングするようにしてもよいし、青色正孔輸送性発光層と緑色電子輸送性発光層と赤色電子輸送性発光層との積層構造を採用してもよいし、青色電子輸送性発光層と緑色電子輸送性発光層と赤色電子輸送性発光層との積層構造を採用してもよい。また、陽極１２と陰極１４とで挟んで電圧を印加すれば発光する機能を有する有機ＥＬ層１３を１つの発光ユニットとして、複数の発光ユニットを光透過性および導電性を有する中間層を介して積層して電気的に直列接続したマルチユニット構造（つまり、１つの陽極１２と１つの陰極１４との間に、厚み方向に重なる複数の発光ユニットを備えた構造）を採用してもよい。
【００４２】
また、有機ＥＬ素子１０の厚み方向の他面側から光を出射させる場合には、第１の透光性基板１１の上記他表面にＡｌ膜などからなる反射膜を設け、陰極１４の表面側に光取出し構造部５０を設ければよい。
【００４３】
また、第１の透光性基板１１の平面視形状は、矩形状としてあるが、矩形状に限らず、例えば、円形状、三角形状、五角形状、六角形状などでもよい。
【００４４】
陽極１２は、発光層中にホールを注入するための電極であり、仕事関数の大きい金属、合金、電気伝導性化合物、あるいはこれらの混合物からなる電極材料を用いることが好ましく、ＨＯＭＯ（Highest Occupied Molecular Orbital）準位との差が大きくなりすぎないように仕事関数が４ｅＶ以上６ｅＶ以下のものを用いるのが好ましい。陽極１２の電極材料としては、例えば、ＩＴＯ、酸化錫、酸化亜鉛、ＩＺＯ、ヨウ化銅など、ＰＥＤＯＴ、ポリアニリンなどの導電性高分子および任意のアクセプタなどでドープした導電性高分子、カーボンナノチューブなどの導電性光透過性材料を挙げることができる。ここにおいて、陽極１２は、第１の透光性基板１１の上記一表面側に、スパッタ法、真空蒸着法、塗布法などによって薄膜として形成すればよい。
【００４５】
なお、陽極１２のシート抵抗は数百Ω／□以下とすることが好ましく、特に好ましくは１００Ω／□以下がよい。ここで、陽極１２の膜厚は、陽極１２の光透過率、シート抵抗などにより異なるが、５００ｎｍ以下、好ましくは１０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲で設定するのがよい。
【００４６】
また、陰極１４は、発光層中に電子を注入するための電極であり、仕事関数の小さい金属、合金、電気伝導性化合物およびこれらの混合物からなる電極材料を用いることが好ましく、ＬＵＭＯ(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)準位との差が大きくなりすぎないように仕事関数が１．９ｅＶ以上５ｅＶ以下のものを用いるのが好ましい。陰極１４の電極材料としては、例えば、アルミニウム、銀、マグネシウムなど、およびこれらと他の金属との合金、例えばマグネシウム−銀混合物、マグネシウム−インジウム混合物、アルミニウム−リチウム合金を例として挙げることができる。また、金属の導電材料、金属酸化物など、およびこれらと他の金属との混合物、例えば、酸化アルミニウムからなる極薄膜（ここでは、トンネル注入により電子を流すことが可能な１ｎｍ以下の薄膜）とアルミニウムからなる薄膜との積層膜なども使用可能である。また、陰極１４側から光を取り出す場合には、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯなどを採用すればよい。
【００４７】
発光層の材料としては、有機エレクトロルミネッセンス素子用の材料として知られる任意の材料が使用可能である。例えばアントラセン、ナフタレン、ピレン、テトラセン、コロネン、ペリレン、フタロペリレン、ナフタロペリレン、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、クマリン、オキサジアゾール、ビスベンゾキサゾリン、ビススチリル、シクロペンタジエン、キノリン金属錯体、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム錯体、トリス（４−メチル−８−キノリナート）アルミニウム錯体、トリス（５−フェニル−８−キノリナート）アルミニウム錯体、アミノキノリン金属錯体、ベンゾキノリン金属錯体、トリ−（ｐ−ターフェニル−４−イル）アミン、１−アリール−２，５−ジ（２−チエニル）ピロール誘導体、ピラン、キナクリドン、ルブレン、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、ジスチリルアミン誘導体および各種蛍光色素など、上述の材料系およびその誘導体を始めとするものが挙げられるが、これらに限定するものではない。また、これらの化合物のうちから選択される発光材料を適宜混合して用いることも好ましい。また、上記化合物に代表される蛍光発光を生じる化合物のみならず、スピン多重項からの発光を示す材料系、例えば燐光発光を生じる燐光発光材料、およびそれらからなる部位を分子内の一部に有する化合物も好適に用いることができる。また、これらの材料からなる発光層は、蒸着法、転写法などの乾式プロセスによって成膜しても良いし、スピンコート法、スプレーコート法、ダイコート法、グラビア印刷法など、湿式プロセスによって成膜するものであってもよい。
【００４８】
上述のホール注入層に用いられる材料は、ホール注入性の有機材料、金属酸化物、いわゆるアクセプタ系の有機材料あるいは無機材料、ｐ−ドープ層などを用いて形成することができる。ホール注入性の有機材料とは、ホール輸送性を有し、また仕事関数が５．０〜６．０ｅＶ程度であり、陽極１との強固な密着性を示す材料などがその例であり、例えば、ＣｕＰｃ、スターバーストアミンなどがその例である。また、ホール注入性の金属酸化物とは、例えば、モリブデン、レニウム、タングステン、バナジウム、亜鉛、インジウム、スズ、ガリウム、チタン、アルミニウムのいずれかを含有する金属酸化物である。また、１種の金属のみの酸化物ではなく、例えばインジウムとスズ、インジウムと亜鉛、アルミニウムとガリウム、ガリウムと亜鉛、チタンとニオブなど、上記のいずれかの金属を含有する複数の金属の酸化物であっても良い。また、これらの材料からなるホール注入層は、蒸着法、転写法などの乾式プロセスによって成膜しても良いし、スピンコート法、スプレーコート法、ダイコート法、グラビア印刷法などの湿式プロセスによって成膜するものであってもよい。
【００４９】
また、ホール輸送層に用いる材料は、例えば、ホール輸送性を有する化合物の群から選定することができる。この種の化合物としては、例えば、４，４’−ビス［Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）、２−ＴＮＡＴＡ、４，４’，４”−トリス（Ｎ−（３−メチルフェニル）Ｎ−フェニルアミノ）トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾールビフェニル（ＣＢＰ）、スピロ−ＮＰＤ、スピロ−ＴＰＤ、スピロ−ＴＡＤ、ＴＮＢなどを代表例とする、アリールアミン系化合物、カルバゾール基を含むアミン化合物、フルオレン誘導体を含むアミン化合物などを挙げることができるが、一般に知られる任意のホール輸送材料を用いることが可能である。
【００５０】
また、電子輸送層に用いる材料は、電子輸送性を有する化合物の群から選定することができる。この種の化合物としては、Ａｌｑ３等の電子輸送性材料として知られる金属錯体や、フェナントロリン誘導体、ピリジン誘導体、テトラジン誘導体、オキサジアゾール誘導体などのヘテロ環を有する化合物などが挙げられるが、この限りではなく、一般に知られる任意の電子輸送材料を用いることが可能である。
【００５１】
また、電子注入層の材料は、例えば、フッ化リチウムやフッ化マグネシウムなどの金属フッ化物、塩化ナトリウム、塩化マグネシウムなどに代表される金属塩化物などの金属ハロゲン化物や、アルミニウム、コバルト、ジルコニウム、チタン、バナジウム、ニオブ、クロム、タンタル、タングステン、マンガン、モリブデン、ルテニウム、鉄、ニッケル、銅、ガリウム、亜鉛、シリコンなどの各種金属の酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物など、例えば酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化鉄、窒化アルミニウム、窒化シリコン、炭化シリコン、酸窒化シリコン、窒化ホウ素などの絶縁物となるものや、ＳｉＯ２やＳｉＯなどをはじめとする珪素化合物、炭素化合物などから任意に選択して用いることができる。これらの材料は、真空蒸着法やスパッタ法などにより形成することで薄膜状に形成することができる。
【００５２】
第１の透光性基板１１としては、無アルカリガラス基板やソーダライムガラス基板などの安価なガラス基板に比べて安価であり、且つ、当該ガラス基板よりも屈折率が大きなプラスチック基板の一種であるポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）基板を用いている。プラスチック基板のプラスチック材料としては、ＰＥＴに限らず、例えば、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）などを採用してもよく、所望の用途や、屈折率、耐熱温度などに応じて適宜選択すればよい。下記表１に、代表的なプラスチック材料の物性値などを示す。なお、ＰＥＴは、非常に安価で安全性の高いプラスチック材料である。また、ＰＥＮは、ＰＥＴと比べて、屈折率が高く耐熱性も良好であるが、高価である。
【００５３】
【表１】
2011228262.tif 000003
【００５４】
ところで、第１の透光性基板１１としてガラス基板を用いる場合には、第１の透光性基板１１の上記一表面の凹凸が有機ＥＬ素子１０のリーク電流などの発生原因となることがある（有機ＥＬ素子１０の劣化原因となることがある）。このため、第１の透光性基板１１としてガラス基板を用いる場合には、上記一表面の表面粗さが小さくなるように高精度に研磨された素子形成用のガラス基板を用意する必要があり、コストが高くなってしまう。なお、第１の透光性基板１１の上記一表面の表面粗さについては、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−２００１（ＩＳＯ  ４２８７−１９９７）で規定されている算術平均粗さＲａを、数ｎｍ以下にすることが好ましい。
【００５５】
これに対して、本実施形態では、第１の透光性基板１１としてプラスチック基板を用いているので、特に高精度な研磨を行わなくても、上記一表面の算術平均粗さＲａが数ｎｍ以下のものを低コストで得ることができる。
【００５６】
第２の透光性基板２１としては、高屈折率ガラス基板に比べて安価なガラス基板である無アルカリガラス基板を用いているが、これに限らず、例えば、ソーダライムガラス基板を用いてもよい。また、第２の透光性基板２１で用いるガラス基板については、有機ＥＬ素子１０を形成するためのものではないので、算術平均粗さＲａが数１００ｎｍ以上のガラス基板を用いることができ、素子形成用のガラス基板を用いて有機ＥＬ素子を形成した面状発光装置に比べて低コスト化を図ることが可能となる。
【００５７】
本実施形態における有機ＥＬ素子１０は、第１の透光性基板１１の周部を全周に亘って第２の透光性基板２１と接合してある。ここにおいて、有機ＥＬ素子１０と第２の透光性基板２１とを接合する接合部２９は、例えば、接着用フィルム、熱硬化樹脂、紫外線硬化樹脂、接着剤（例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂など）などにより構成すればよい。なお、有機ＥＬ素子１０は、第１の透光性基板１１の上記他表面のうち、平面視において陽極１２、有機ＥＬ層１３、陰極１４の３つが重複する領域が発光面となる。
【００５８】
保護部３０は、ガラス基板（例えば、ソーダライムガラス基板、無アルカリガラス基板などの安価なガラス基板）を用いて形成してある。ここにおいて、保護部３０は、第２の透光性基板２１との対向面に、有機ＥＬ素子１０を収納する収納凹所３１が形成されており、上記対向面における収納凹所３１の周部を全周に亘って第２の透光性基板２１と接合してある。しかして、有機ＥＬ素子１０は、第２の透光性基板２１と保護部３０とで囲まれた気密空間内に収納されることとなる。ただし、第２の透光性基板２１の一表面側には、有機ＥＬ素子１０の陽極１２、陰極１４それぞれと電気的に接続される給電用の外部接続電極２２，２４が設けられており、保護部３０の上記周部の一部は各外部接続電極２２，２４に接合されている。陽極１２、陰極１４それぞれと外部接続電極２２，２４とは、導電性ペースト（例えば、銀ペーストなど）からなる接続部６２，６４を介して電気的に接続してある。接続部６２，６４は、導電性ペーストに限らず、例えば、ボンディングワイヤや、金属膜などにより構成してもよい。
【００５９】
保護部３０と第２の透光性基板２１とを接合する接合部３９は、例えば、低融点ガラス、接着用フィルム、熱硬化樹脂、紫外線硬化樹脂、接着剤（例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂など）などにより構成すればよい。外部接続電極２２，２４は、例えば、Ａｕ膜、Ａｌ膜やＩＴＯ膜などにより構成すればよいが、材料や層構造は特に限定するものではなくて、下地との密着性や電気的に接続する部位の接触抵抗などを考慮して適宜設定すればよく、単層構造に限らず、多層構造でもよい。
【００６０】
また、保護部３０は、収納凹所３１の内底面に、水分を吸着する吸水材４０を貼り付けてある。なお、吸水材４０としては、例えば、酸化カルシウム系の乾燥剤（酸化カルシウムを練り込んだゲッタ）などを用いればよい。
【００６１】
また、保護部３０は、有機ＥＬ素子１０を封止するエポキシ樹脂やシリコーン樹脂などにより構成してもよい。
【００６２】
本実施形態の面状発光装置は、上述の光取出し構造部５０が、有機ＥＬ素子１０の上記一面側に設けられた凹凸構造部５１により構成され、当該凹凸構造部５１と第２の透光性基板２１との間に空間７０が存在している。しかして、本実施形態の面状発光装置では、発光層から放射され第２の透光性基板２１まで到達した光の反射ロスを低減でき、光取り出し効率の向上を図れる。また、本実施形態の面状発光装置では、第２の透光性基板２１における有機ＥＬ素子１０側に凹凸構造部５１が収納される凹部２１ａを有し、当該凹部２１ａの内面と凹凸構造部５１の表面との間が上述の空間７０を構成している。しかして、本実施形態の面状発光装置では、第２の透光性基板２１に凹部２１ａを設けるだけで、凹凸構造部５１と第２の透光性基板２１との間に空間７０を形成することができるとともに、凹凸構造部５１を保護することができる。
【００６３】
ところで、有機ＥＬ素子１０の発光層および第１の透光性基板１１それぞれの屈折率は、光が取り出される外部雰囲気である空気の屈折率に比べて大きい。したがって、上述の光取出し構造部５０が設けられずに第１の透光性基板１１と第２の透光性基板２１との間の空間が空気雰囲気となっている場合には、第１の透光性基板１１からなる第１の媒質と空気からなる第２の媒質との界面で全反射が生じ、全反射角以上の角度で当該界面に入射する光は反射される。そして、第１の媒質と第２の媒質との界面で反射された光が有機ＥＬ層１３または第１の透光性基板１１内部において多重反射し、外部に取り出されずに減衰するので、光取出し効率が低下する。また、第１の媒質と第２の媒質との界面に全反射角未満の角度で入射した光についても、フレネル反射が発生するため、さらに光取り出し効率が低下する。
【００６４】
これに対して、本実施形態では、有機ＥＬ素子１０の上記一面側に上述の光取出し構造部５０を設けてあるので、有機ＥＬ素子１０の外部への光取り出し効率を向上させることができる。
【００６５】
光取出し構造部５０を構成する凹凸構造部５１は、２次元周期構造を有している。ここで、当該２次元周期構造の周期Ｐ（図１（ａ）参照）は、発光層で発光する光の波長が３００〜８００ｎｍの範囲内にある場合、媒質内の波長をλ（真空中の波長を媒質の屈折率で除した値）とすれば、波長λの１／４〜１０倍の範囲で適宜設定することが望ましい。
【００６６】
周期Ｐを例えば５λ〜１０λの範囲で設定した場合には、幾何光学的な効果、つまり、入射角が全反射角未満となる表面の広面積化により、光取り出し効率が向上する。また、周期Ｐを例えばλ〜５λの範囲で設定した場合には、回折光による全反射角以上の光を取り出す作用により、光の取り出し効率が向上する。また、周期Ｐをλ／４〜λの範囲で設定した場合には、凹凸構造部５１付近の有効屈折率が第１の透光性基板１１の上記一表面からの距離が大きくなるにつれて徐々に低下することとなり、第１の透光性基板１１と空間７０との間に、凹凸構造部５１の媒質の屈折率と空間７０の媒質の屈折率との中間の屈折率を有する薄膜層を介在させるのと同等となり、フレネル反射を低減させることが可能となる。要するに、周期Ｐをλ／４〜１０λの範囲で設定すれば、反射（全反射あるいはフレネル反射）を抑制することができ、有機ＥＬ素子１０の光取り出し効率が向上する。ただし、幾何光学的な効果による光取り出し効率の向上を図る際の周期Ｐの上限としては、１０００λまで適用可能である。また、凹凸構造部５１は、必ずしも２次元周期構造などの周期構造を有している必要はなく、凹凸のサイズがランダムな凹凸構造や周期性のない凹凸構造でも光取り出し効率の向上を図れる。なお、異なるサイズの凹凸構造が混在する場合（例えば、周期Ｐが１λの凹凸構造と５λ以上の凹凸構造とが混在する場合）には、その中で最も凹凸構造部５１における占有率の大きい凹凸構造の光取り出し効果が支配的になる。
【００６７】
光取出し構造部５０の凹凸構造部５１は、プリズムシート（例えば、株式会社きもと製のライトアップ（登録商標）ＧＭ３のような光拡散フィルムなど）により構成してあるが、これに限るものではない。例えば、第１の透光性基板１１の上記他表面に凹凸構造部５１をインプリント法（ナノインプリント法）により形成してもよいし、第１の透光性基板１１を射出成形により形成するようにし、適宜の金型を用いて第１の透光性基板１１に凹凸構造部５１を直接形成してもよい。上述のプリズムシートに用いられている素材は、通常、屈折率が１．４〜１．６程度の樹脂である（つまり、屈折率がガラス基板の屈折率に近い一般的な樹脂である）場合が多く、屈折率が一般的な樹脂に比べて高い高屈折率の樹脂ではない。このため、本実施形態のように、第１の透光性基板１１としてガラス基板に比べて屈折率の高いプラスチック基板を用いており、凹凸構造部５１の屈折率が第１の透光性基板１１の屈折率よりも低い場合、図２（ｂ）中に矢印で示した光線の軌跡のように、第１の透光性基板１１と凹凸構造部５１との界面（屈折率界面）で全反射が発生し、光取り出しロスが生じる。そこで、本実施形態の面状発光装置では、第１の透光性基板１１としてガラス基板に比べて屈折率の高いプラスチック基板を用いながらも、凹凸構造部５１の屈折率を第１の透光性基板１１の屈折率以上とする（凹凸構造部５１の屈折率が、第１の透光性基板１１の屈折率を下回らないようにする）ことにより、図２（ａ）中に矢印で示した光線の軌跡のように、第１の透光性基板１１と凹凸構造部５１との界面での全反射を防止することが可能となり、光取り出し効率の向上を図ることが可能となる。下記表２に、第１の透光性基板１１の屈折率と凹凸構造部５１の屈折率との組み合わせを異ならせた４つの例について、発光層からの光の光線軌跡を光線追跡法によりシミュレーションした結果から求めた光取り出し効率を示す。なお、このシミュレーションでの凹凸構造部５１は、高さが５μｍ、底角が４５°の四角錐が１０μｍピッチで２次元アレイ状に配列された構造とした。
【００６８】
【表２】
2011228262.tif 000004
【００６９】
表２から、第１の透光性基板１１の屈折率が同じ１．７５の場合について、凹凸構造部５１の屈折率を１．５〜２．０の範囲で変化させると、凹凸構造部５１の屈折率が１．７５以上で飽和する傾向にあることが分かる。したがって、本実施形態の面状発光装置では、凹凸構造部５１の屈折率を第１の透光性基板１１の屈折率以上とすることにより、第１の透光性基板１１と凹凸構造部５１との界面での全反射ロスを低減することが可能となり、光取り出し効率の向上を図ることが可能となる。
【００７０】
第１の透光性基板１１の屈折率が例えば１．７５の場合、第１の透光性基板１１よりも屈折率の高い凹凸構造部５１を得る方法としては、上述のインプリント法が挙げられる。
【００７１】
ここで、インプリント法により、凹凸構造部５１を形成する方法について図３に基づいて簡単に説明する。
【００７２】
まず、ＰＥＴ基板、ＰＥＮ基板などからなる第１の透光性基板１１の上記他表面上に、凹凸構造部５１の基礎となる高屈折率の透明材料１５１ａ（例えば、ＴｉＯ２のナノ粒子を混入させた熱硬化性樹脂）からなる転写層１５１（図３（ｂ）参照）を、スピンコート法を利用して形成する。具体的には、第１の透光性基板１１の上記他表面上に上記透明材料１５１ａ（図３（ａ）参照）をスピンコート法により塗布し（図３（ａ）中の矢印は第１の透光性基板１１の回転方向を示している）、プリベークを行うことにより転写層１５１を形成する。次に、凹凸構造部５１の形状に応じてパターン設計した凹凸パターンを形成したモールド１４１（図３（Ｂ）、図３（ｃ１）参照）を、転写層１５１に押し付けて当該転写層１５１を変形させ硬化させる（例えば、熱硬化させる）ことにより凹凸構造部５１（図３（ｄ１）参照）を形成し、モールド１４１を凹凸構造部５１（図３（ｄ１）参照）から離す。図３（ｃ１）中の矢印付きの波線は、全体として熱伝達の方向を示しており、図３（ｃ１）における転写層１５１中の矢印は、転写層１５１の一部の流動方向を模式的に示している。ここにおいて、モールド１４１としては、例えば、周期が２μｍ、高さが１μｍの微細突起（例えば、錐状（四角錐状、円錐状など）、半球状、円柱状などの微細突起）が２次元アレイ状にパターニングされたＮｉ製モールドやＳｉ製モールドを用いればよい。
【００７３】
インプリント法としては、上述のように熱硬化性樹脂を転写層１５１の透明材料１５１ａとして用いる熱インプリント法（熱ナノインプリント法）に限らず、転写層１５１の材料として光硬化性樹脂を用いる光インプリント法（光ナノインプリント法）を採用してもよい。この場合には、粘度の低い光硬化性樹脂層からなる転写層１５１をモールド１４１により変形させて、その後に紫外線を照射して光硬化性樹脂を硬化させ、モールド１４１を転写層１５１から離すようにすればよい。インプリント法では、モールド１４１用の金型１４０（図３（Ａ）参照）さえ１度作れば、凹凸構造部５１を再現性良く形成することができ、低コスト化を図れる。ここで、金型１４０がマスターモールドを構成し、モールド１４１が反転モールドを構成する。図３（ｃ３）中の上向きの矢印Ｆ１は、第１の透光性基板１１側からの紫外線の照射方向を示しており、図３（ｃ３）における転写層１５１中の矢印は、転写層１５１の一部の流動方向を模式的に示している。第１の透光性基板１１がＰＥＮ基板のような紫外線を透過しないものである場合には、モールド１４１として、例えば、紫外線を透過する透明樹脂（例えば、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）など）で形成した樹脂製モールドを使用し、モールド１４１側から紫外線を照射するようにすればよい。図３（ｃ３）中の下向きの矢印Ｆ２は、モールド１４１側からの紫外線の照射方向を示している。
【００７４】
また、熱インプリント法では、図３（ｃ２）に示すようにモールド１４１を直接、第１の透光性基板１１の上記他表面側に押し付けて熱を加えることにより、第１の透光性基板１１を変形させることで凹凸構造部５１（図３（ｄ２）参照）を形成し、モールド１４１を凹凸構造部５１（図３（ｄ２）参照）から離すようにしてもよい。図３（ｃ２）中の矢印付きの波線は、全体として熱伝達の方向を示しており、図３（ｃ２）における第１の透光性基板１１中の矢印は、第１の透光性基板１１の一部の流動方向を模式的に示している。
【００７５】
また、本実施形態では、第２の透光性基板２１に凹部２１ａを設けることで、凹凸構造部５１の表面と第２の透光性基板２１との間に空間７０を確保している。これに対し、第２の透光性基板２１に凹部２１を設けなくても、有機ＥＬ素子１０と第２の透光性基板２０とを接合する接合部２９の厚み寸法などを適宜設定することにより、凹凸構造部５１の表面と第２の透光性基板２１との間に空間７０を確保することも可能である。ただし、この場合には、凹凸構造部５１の表面に傷が付くのを防止するためのハードコートを施すか、あるいは、硬度が十分に高いプリズムシートを用いるか、あるいは、硬化後の硬度が十分に高い透明材料を用いることが望ましい。ハードコートを施すためのハードコート剤としては、例えば、東洋インキ製のＴＹＺシリーズ（〔平成２１年１２月２２日検索〕、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.toyoink.co.jp/products/lioduras/index.html＞）などの高屈折率タイプ（屈折率が１．６３〜１．７４程度）のハードコート剤を採用することができる。なお、ＴＹＺシリーズは、エポキシ樹脂などにフィラーとして酸化ジルコニウムを混入させた紫外線硬化型のハードコート剤である。また、たとえ第２の透光性基板２１と凹凸構造部５１とが接触したとしても、第２の透光性基板２１と凹凸構造部５１との間に空間７０があれば、光取り出し効率の向上を図れる。
【００７６】
ここにおいて、本実施形態の面状発光装置では、凹凸構造部５１の一部と第２の透光性基板２１とを面接触させておくことにより、全反射ロスを低減することが可能となり、光取り出し効率の向上を図ることが可能となる。ここで、凹凸構造部５１の形状の例として、図４に示すような６種類の形状について検討した結果を説明する。
【００７７】
図４の上段は、凹凸構造部５１が多数の凸部５１ａを有した形状の例であり、凸部５１ａの形状が、左側から順に、四角錐、半球、円柱となっている。また、図４の下段は、凹凸構造部５１が多数の凹部５１ｂを有した形状であり、凹部５１ｂの形状が、左側から順に、四角錐状、半球状、円柱状となっている。したがって、多数の四角錐の凸部５１ａを有する凹凸構造部５１、多数の半球の凸部５１ａを有する凹凸構造部５１では、凹凸構造部５１が第２の透光性基板２１と点接触する箇所しかないのに対して、それ以外の凹凸構造部５１では、凹凸構造部５１が第２の透光性基板２１と面接触する領域を有している。
【００７８】
凹凸構造部５１の一部と第２の透光性基板２１とが接触するように凹凸構造部５１と第２の透光性基板２１とを近づけて配置した各構造について、凹凸構造部５１の屈折率を１．７、第２の透光性基板２１の屈折率を１．５、空間７０中の媒質および大気の屈折率を１として、光線追跡法によるシミュレーションを行い光取り出し効率の計算を行った。その結果を下記表３に示す。ただし、下記表３では、後述の面積占有率を５０％とした場合について、凹凸構造部５１の一部と第２の透光性基板２１とを接触させた構造での光取り出し効率の、凹凸構造部５１の一部と第２の透光性基板２１とを接触させていない構造での光取り出し効率に対する倍率を記載してある。なお、凹凸構造部５１と第２の透光性基板２１とを接触させない構造に関して、凹凸構造部５１と第２の透光性基板２１との距離は、光取り出し効率の計算値に影響しなかった。
【００７９】
【表３】
2011228262.tif 000005
【００８０】
表３から、本実施形態の面状発光装置では、凹凸構造部５１の一部と第２の透光性基板２１とを面接触させることにより、接触させない場合や、点接触させる場合に比べて、光取り出し効率の向上を図ることが可能となることが分かる。なお、第２の透光性基板２１と面接触させる凹凸構造部５１の形状は、上述の４つの形状の例に限らず、例えば、凸部５１ａの形状が六角柱、凹部５１ｂの形状が六角柱状でもよいし、また、凹凸構造部５１が回折格子型の形状でもよい。
【００８１】
また、本願発明者らは、凹凸構造部５１の一部と第２の透光性基板２１とを接触させる構造に関して、面接触させる領域の面積が光取り出し効率に与える影響を調べるために、面積占有率という新規のパラメータを規定して、この面積占有率と光取り出し効率との関係を調べた。ここで、個々の凸部５１ａまたは個々の凹部５１ｂを単位形状とし、
面積占有率（％）＝｛〔単位形状の平面視において中心を通る直線と交差する２点間の最大寸法〕／〔単位形状の中心間距離〕｝×１００        （１）式
と規定した。面積占有率を求める（１）式の分母である単位形状の中心間距離については、単位形状のピッチＰ（図５（ｂ），（ｃ）参照）であり、単位形状が存在しない場合には無限大とみなした。また、面積占有率を求める式の分子である最大寸法は、単位形状が円柱であれば、円の直径、単位形状が四角錐であれば、四角錐の底面における１つの対角線の長さとなる。ここで、例えば、単位形状を円柱の凸部５１ａとした場合には、図５（ｃ）に示すように多数の凸部５１ａが隣り合う凸部５１ａと接して配置されていれば、面積占有率が１００％となる。また、図５（ｂ）に示すように、凸部５１ａのピッチＰが直径の２倍であれば、面積占有率が５０％となり、図５（ａ）のように、凸部５１ａが存在しなければ面積占有率が０％となる。
【００８２】
ところで、上述の凹凸構造部５１の６つの形状について検討した表３の結果からは、円柱の凸部５１ａを有する凹凸構造部５１を採用した場合に、倍率が最も高くなっていることが分かる。ここにおいて、円柱の凸部５１ａを有する凹凸構造部５１を採用した例について、面積占有率と光取り出し効率の倍率との関係は、図６のようになった。ただし、図６のＡ１は、凹凸構造部５１と第２の透光性基板２１とを接触させていない場合の倍率の計算値であり、図６のＡ２は、凹凸構造部５１と第２の透光性基板２１とを接触させていない場合の倍率の計算値である。
【００８３】
図６から、凹凸構造部５１と第２の透光性基板２１との接触面積が大きければ大きいほど倍率が高くなるのではなく、最適な面積占有率が存在するものと考えられる。すなわち、図６から、円柱の凸部５１ａを有する凹凸構造部５１を採用した場合には、面積占有率を１００％ではなく、７５％程度に設定することが好ましい。
【００８４】
ここにおいて、有機ＥＬ層１３と陽極１２とで構成される薄膜内での光の干渉により得られる配光パターンと光線追跡法によるシミュレーションとによって、光取り出し効率の倍率を高める効果の高い凹凸構造部５１の形状（凹凸パターン）を設計することが可能である。上述の配光パターンは、第１の透光性基板１１への入射配光特性と略等しい。この入射配光特性は、図７（ａ）に示すように、発光面より十分大きな径の半球レンズ２１０を第１の透光性基板１１における陽極１２側とは反対側に配置した構成について、放射光強度の角度依存性（配光パターン）を測定することにより、求めることが可能である。第１の透光性基板１１として屈折率が１．７７のＰＥＮ基板を用いる場合には、半球レンズ２１０として屈折率が１．７７の高屈折率ガラスレンズを用い、第１の透光性基板１１と半球レンズ２１０との間に、屈折率が１．７７のマッチングオイルを介在させればよい。このような半球レンズ２１０を配置しない場合には、図７（ｂ）に示すように、第１の透光性基板１１に到達した光が第１の透光性基板１１と空気との界面で屈折して角度が変化したり、全反射により空気中へ取り出せない光が増加してしまうので、入射配光特性を測定することができない。これに対して、図７（ａ）に示す構成とすれば、有機ＥＬ層１３の層構成が変化して入射配光特性が変化した場合でも、入射配光特性を精度良く得ることが可能となる。これにより、例えば、図８（ａ）に一点鎖線で示す配光パターンのように指向性が高い場合、図８（ｂ）に一点鎖線で示す配光パターンのように指向性が低い場合、それぞれについて、適切な凹凸構造部５１の形状を設計することが可能となる。
【００８５】
また、凹凸構造部５１と第２の透光性基板２１とを面接触させることによって光取り出し効率が向上する原因について、本願発明者らは、図９（ｂ）のようなモデルを推考した。図９（ｂ）のモデルでは、第１の透光性基板１１の厚みに比べて、陽極１２と有機ＥＬ層１３とを合わせた厚みが無視できる程度に小さいので、厚み方向における発光位置が、反射電極を兼ねる陽極１４の第２の透光性基板２１側の表面と略同じ位置となるものとして、発光位置からの光線の進行経路の一例を、矢印付きの実線で示してある。また、図９（ｂ）のモデルでは、凹凸構造部５１、第１の透光性基板１１、陽極１２、および有機ＥＬ層１３の屈折率が同じｎ3であるとして、各界面の図示を省略してある。また、図９（ｂ）のモデルでは、空間７０の媒質（空気）の屈折率をｎ1、第２の透光性基板２１の屈折率をｎ2、第２の透光性基板２１の光取り出し側において第２の透光性基板２１に接する外部の空気の屈折率をｎ1としてある（ｎ1＜ｎ2＜ｎ3）。また、図９（ａ）には、凹凸構造部５１と第２の透光性基板２１とを接触させていない場合のモデルについて、発光位置からの光線の進行経路の一例を、矢印付きの実線で示してある。図９（ａ）のモデルでは、凹凸構造部５１と空間７０との界面での全反射と陰極１４による反射とが繰り返されるモード（導波モード）に陥り、最終的に陰極１４に吸収されてしまう光線が存在する。発明者らは、光線追跡法によるシミュレーションの結果、発光位置から放射される光線のうち、このようなモードで陰極１４に吸収される成分が存在することを確認している。また、発明者らは、凹凸構造部５１を設けずに空間７０と第１の透光性基板１１との界面がフラットになっている場合、この成分が更に増加することも確認している。一方、図９（ｂ）のモデルでは、凹凸構造部５１と第２の透光性基板２１との界面について、スネルの法則により、全反射の臨界角が大きくなる。したがって、図９（ｂ）のモデルでは、図９（ａ）のモデルにおいて上述のモードに陥ってしまうような光線の一部が、凹凸構造部５１と第２の透光性基板２１との界面で全反射せずに第２の透光性基板２１を透過することとなる。また、スネルの法則によれば、第２の透光性基板２１を透過する光線の一部は、第２の透光性基板２１と外部の空気との界面で全反射されるが、図９（ｂ）のモデルでは陰極１４と凹凸構造部５１の表面との間で光線が折り返される周期性がなくなっている。このため、図９（ｂ）のモデルでは、第２の透光性基板２１と第２の透光性基板２１の外部の空気との界面で全反射された光線が陰極１４で反射された場合でも、凹凸構造部５１と空間７０の媒質との界面に対して全反射の臨界角よりも小さな角度で入射し、結果的に第２の透光性基板２１を透過して空気中へ取り出すことが可能となる。したがって、図９（ｂ）のモデルでは、光取り出し効率が向上するものと考えられる。また、図９（ｂ）のモデルでは、上述の図９（ａ）のモデルで説明したモードの光線に限らず、光線の陰極１４での反射回数が減り、吸収ロスが低減することによっても、光取り出し効率が向上する。
【００８６】
ところで、光取出し構造部５０は、凹凸構造部５１の表面と第２の透光性基板２１との間に空間７０が存在することが重要である。仮に、凹凸構造部５１の表面が、当該凹凸構造部５１と第２の透光性基板２１との界面であるとした場合には、第２の透光性基板２１と外部の空気との屈折率界面が存在するため、当該屈折率界面で再び全反射が生じる。これに対して、本実施形態の面状発光装置では、有機ＥＬ素子１０の光を一旦、空間７０へ取り出すことができるので、空間７０の空気と第２の透光性基板２１との界面、第２の透光性基板２１と外部の空気との界面で全反射ロスが生じなくなる。
【００８７】
ここにおいて、第１の透光性基板１１を屈折率が１．６５のＰＥＴ基板とし、第２の透光性基板２１を屈折率が１．５のガラス基板とした場合について、各媒質中へ光取り出し効率を計算した結果は、図１０（ａ）の右側に示すようになった。また、参考例として、第１の透光性基板１１を屈折率が１．５のガラス基板とし、第２の透光性基板２１を備えていない場合について、発光層の発光領域が十分に小さな点光源であるとみなす点光源近似で計算した結果は、図１０（ｂ）の右側に示すようになった。
【００８８】
この光取り出し効率の計算は、発光層の屈折率を１．７とし、発光層と第１の透光性基板１１との間に介在する部位（ホール輸送層、陽極１２など）との屈折率が同じであるものと仮定して、図１０（ａ），（ｂ）に示すように発光層と第１の透光性基板１１とが接する簡単なモデルについて行った。図１０（ａ），（ｂ）中に記載の「ｎ」は、屈折率である。また、上述の点光源近似では、相対的に屈折率が高い媒質（屈折率をｎ2とする）からなる発光層と相対的に屈折率が低い媒質（屈折率をｎ1とする）からなる第１の透光性基板１１との境界面に立てた法線の方向の透過光の強度をＩ0、当該法線とのなす角度がθの方向における透過光の単位立体角当たりの強度を２πＩ0sinθとして、発光層から第１の透光性基板１１へ透過する光の確率ηを光取り出し効率とした。ここで、確率ηは、臨界角をθc（＝sin-1(ｎ1/ｎ2)）として、下記（２）式により求めた。また、図１０（ａ），（ｂ）いずれのモデルについても、光取り出し効率は、凹凸構造部５１から空気中へ光が出射する確率を６０％と仮定して計算した。また、図１０（ａ）のモデルについては、第２の透光性基板２１から空気中へ光が透過する際のフレネルロスを８％として光取り出し効率を計算した。
【００８９】
【数１】
2011228262.tif 000006
【００９０】
図１０（ａ），（ｂ）から、図１０（ａ）の例では、同図（ｂ）の参考例に比べて、光取り出し効率が約１．３倍となっており、光取り出し効率が向上することが分かる。
【００９１】
ただし、光取出し構造部５０を構成する凹凸構造部５１と第２の透光性基板２１との間に空間７０が存在しない場合には、第２の透光性基板２１と空気との界面で全反射が発生する。
【００９２】
したがって、光取出し構造部５０を構成する凹凸構造部５１の表面と第２の透光性基板２１１との間には、空間７０が存在することが望ましい。しかしながら、面状発光装置の機械的強度や製造プロセスの簡易性を考慮して空間７０を透光性材料により充実させた方が好ましい場合がある。この場合には、当該凹凸構造部５１と第２の透光性基板２１との間に、第２の透光性基板２１の屈折率以下の屈折率の透光性材料からなる透光部を有するようにすれば、全反射ロスを低減でき、光取り出し効率の向上を図れる。ここにおいて、透光部の透光性材料としては、例えば、シリカエアロゲル（ｎ＝１．０５）のような屈折率が極めて１に近いもの、つまり、屈折率が空気の屈折率と同等とみなせる程度に小さい低屈折率材料が特に好ましい。
【００９３】
以上説明した本実施形態の面状発光装置は、有機ＥＬ素子１０の第１の透光性基板１１とは別途に第２の透光性基板２１を備えているので、第１の透光性基板１１として高屈折率ガラス基板やバリア層が設けられたプラスチック基板を用いることなく防水性および耐候性を高めることが可能となる。また、本実施形態の面状発光装置は、第１の透光性基板１１としてソーダライムガラス基板や無アルカリガラス基板のような一般的なガラス基板に比べて屈折率が高いものを用いることができるので、発光層−第１の透光性基板１１間の全反射ロスを低減できる。また、本実施形態の面状発光装置は、有機ＥＬ素子１０の上記一面と第２の透光性基板２１との間に設けられ発光層から放射された光の上記一面での全反射を抑制する光取出し構造部５０を備えているので、光取り出し効率の向上を図れる。しかして、本実施形態の面状発光装置によれば、光取り出し効率を向上でき、且つ、耐候性および防水性を高めることが可能となる。
【００９４】
また、本実施形態の面状発光装置では、第１の透光性基板１１として、バリア層なしのプラスチック基板を用い、第２の透光性基板２１として、ソーダライムガラス基板や無アルカリガラス基板のようなガラス基板を用いているので、低コスト化を図れるとともに、外部からの紫外線による有機ＥＬ素子１０の長期信頼性の低下を防止することができる。
【００９５】
ところで、第２の透光性基板２１を光が透過する際にフレネル反射による損失（フレネルロス）が生じる。ここで、図１１に示すように、入射光と境界面（絶対屈折率がｎ1の媒質と絶対屈折率がｎ2の媒質との界面）に立てた法線とを含む面を入射面とし、入射光を、入射面内にあるｐ波と、入射面に垂直なｓ波とに分解して考える。また、法線と入射光との間の角度である入射角をα、法線と屈折光（透過光）との間の角度である屈折角をβとすれば、ｐ波の反射率ｒpおよび透過率ｔp、ｓ波の反射率ｒsおよび透過率ｔsそれぞれは、フレネルの式を用いて下記（３）〜（６）式で求められる。
【００９６】
【数２】
2011228262.tif 000007
【００９７】
ここにおいて、空間７０の空気中から第２の透光性基板２１への入射を考えた場合には、有機ＥＬ層１３から放射された光がランバーシャンの配光分布（放射光強度の放射角依存性がランバート（Lambert）型分布で近似される配光分布）であると仮定し、ｎ1＝１．５１、ｎ2＝１としたとき、ｐ偏向（ｐ波）、ｓ偏向（ｓ波）のトータルの反射率は、それぞれ約３％、１０％となる。さらに、第２の透光性基板２１から外部の空気への入射でｐ偏向（ｐ波）、ｓ偏向（ｓ波）のトータルの反射率は同じく約３％、１０％となり、ｐ偏向成分、ｓ偏向成分が等しいとすれば、トータルで１３％〔＝（３＋１０）／２＋（３＋１０）／２〕の光が反射する。有機ＥＬ素子１０の発光特性の測定においては、ガラス基板からなる第２の透光性基板２１を通したときと通さないときとで、第２の透光性基板２１を通したときの方が、効率が約８〜１５％低下している。ただし、効率ロスは、配光パターンの違いによって変動し、レーザのように垂直入射方向への指向性が強い光では小さくなる。なお、有機ＥＬ素子１０の発光特性の評価にあたっては、定電流電源から有機ＥＬ素子１０に２ｍＡ／ｃｍ２の定電流を流して、分光器（浜松ホトニクス株式会社製のマルチチャネルアナライザＰＭＡ−１１）により、放射光強度を−８５°〜８５°の放射角の範囲で５°ごとに測定し、投影面積を考慮して全光束（または外部量子効率）および正面輝度それぞれに比例する値を算出した。
【００９８】
一方、界面に垂直（つまり、入射角α＝０）な入射光のみに着目すると、ｓ偏向、ｐ偏向とも反射率が等しくなり、反射率ｒは、下記（７）式で求められる。
【００９９】
【数３】
2011228262.tif 000008
【０１００】
ここで、空間７０の空気中から第２の透光性基板２１への入射を考えた場合、反射率ｒは約４％となる。さらに、第２の透光性基板２１から外部の空気への入射の場合も、反射率ｒは約４％となるので、結局は、トータルで８％の光が反射する。実際の有機ＥＬ素子１０の発光特性の測定においても、ガラス基板からなる第２の透光性基板２１を通したときと通さないときとで、第２の透光性基板２１を通したときの方が、正面輝度が約８％低下した。
【０１０１】
したがって、本実施形態の面状発光装置では、第２の透光性基板２１を透過する際のフレネルロスを低減することが望ましい。フレネルロスを抑制する手段としては、例えば、第２の透光性基板２１の厚み方向の少なくとも一面に、単層もしくは多層の誘電体膜からなるアンチリフレクションコート（anti-reflection coat：以下、ＡＲ膜と略称する）を設けることが考えられる。要するに、本実施形態の面状発光装置では、第２の透光性基板２１における有機ＥＬ素子１０側の凹部２１ａの内底面と、第２の透光性基板２１における有機ＥＬ素子１０側とは反対側の表面との少なくとも一面にＡＲ膜を設けることが考えられる。ここにおいて、ＡＲ膜を例えば屈折率ｎが１．３８のフッ化マグネシウム膜（ＭｇＦ２膜）により構成する場合には、設計波長λ０を５５０ｎｍとすれば、ＡＲ膜の厚さをλ０／４ｎ＝５５０／（４×１．３８）＝９９．６ｎｍとすればよい。同様に、ＡＲ膜を例えば屈折率ｎが１．５８の酸化アルミニウム膜（Ａｌ２Ｏ３膜）により構成する場合には、設計波長λ０を５５０ｎｍとすれば、ＡＲ膜の厚さをλ０／４ｎ＝５５０／（４×１．５８）＝８７．０ｎｍとすればよい。また、ＡＲ膜は、厚さが９９．６ｎｍのフッ化マグネシウム膜と厚さが８７．０ｎｍの酸化アルミニウム膜との積層膜（２層ＡＲ膜）としてもよい。なお、誘電体膜の材料は、フッ化マグネシウムや酸化アルミニウム以外の材料を採用してもよい。
【０１０２】
本実施形態の面状発光装置では、ＡＲ膜を第２の透光性基板２１の厚み方向の少なくとも一面、好ましくは両面に設けることにより、フレネルロスを低減でき、光取り出し効率の向上を図れる。第２の透光性基板２１の厚み方向の両面にフッ化マグネシウム膜からなるＡＲ膜を設けた場合、正面輝度が８％、外部量子効率が６％、それぞれ向上した。
【０１０３】
また、フレネルロスを抑制する他の手段としては、第２の透光性基板２１の厚み方向の少なくとも一面側に図１２に示すようなモスアイ（蛾の目）構造８０を設けることが考えられる。モスアイ構造８０は、先細り状の微細突起８１が２次元アレイ状に配列されて２次元周期構造を有しており、多数の微細突起８１と隣り合う微細突起８１間に入り込んだ媒質（図１２の例では、空気）８２とで反射防止部８３が構成されることとなる。ここにおいて、第２の透光性基板２１をナノインプリント法により加工してモスアイ構造８０を形成した場合には、微細突起８１の屈折率が第２の透光性基板２１の屈折率と同じとなる。この場合、反射防止部８３の有効屈折率は、当該反射防止部８３の厚さ方向において第２の透光性基板２１の屈折率（＝１．５１）と媒質８２の屈折率（＝１）との間で連続的に変化し、フレネルロスの原因となる屈折率界面がなくなった状態が擬似的に得られる。したがって、モスアイ構造８０では、ＡＲ膜に比べて、波長や入射角に対する依存性を小さくでき、かつ、反射率も小さくすることができる。
【０１０４】
モスアイ構造８０における微細突起８１の高さおよび微細突起８１の周期Ｐは、それぞれ２００ｎｍ、１００ｎｍに設定してあるが、これらの数値は一例であり、特に限定するものではない。
【０１０５】
ここで、第２の透光性基板２１の一面に対して、ＡＲ膜もモスアイ構造８０も設けない場合、フッ化マグネシウム膜からなるＡＲ膜を設けた場合、フッ化マグネシウム膜と酸化アルミニウム膜との積層膜からなるＡＲ膜を設けた場合、モスアイ構造８０を設けた場合、それぞれについて可視光域での反射率をシミュレーションした結果を、それぞれ図１３中のＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４に示す。なお、ＡＲ膜の反射率のシミュレーションは、フレネル係数解析法を利用して行い、モスアイ構造８０の反射率のシミュレーションは、厳密結合波解析法（別名、Rigorous Coupled Wave Analysis：ＲＣＷＡ法）を利用して行った。
【０１０６】
図１３からも、フレネルロスを抑制する手段として、モスアイ構造８０を設けた場合（図１３のＡ４、ＡＲ膜を設けた場合（図１３のＡ２、Ａ３）に比べて、フレネルロスを低減できて、光取り出し効率の向上を図れるとともに、反射率の角度依存性および波長依存性を小さくできる。
【０１０７】
上述のモスアイ構造８０は、例えば、ナノインプリント法により形成することができるが、ナノプリント法以外の方法（例えば、レーザ加工技術）で形成してもよい。また、モスアイ構造８０は、例えば、三菱レイヨン株式会社製のモスアイ型無反射フィルムにより構成してもよい。
【０１０８】
（実施例１）
本実施例の面状発光装置における有機ＥＬ素子１０は、図１に示した実施形態１の構成において、陽極１２と陰極１４との間の有機ＥＬ層１３が、ホール輸送層と発光層と電子輸送層と電子注入層１との積層構造を有している。
【０１０９】
本実施例の面状発光装置の有機ＥＬ素子１０の製造にあたっては、まず、ＰＥＴ基板からなる第１の透光性基板１１の一表面側に膜厚が１００ｎｍのＩＴＯ膜をスパッタ法により成膜した。次に、第１の透光性基板１１の上記一表面側の全面にポジ型のレジスト（東京応化工業株式会社製のＯＦＰＲ８００ＬＢ）をスピンコート法により塗布してからベーキングを行った。続いて、別途用意したガラスマスクを利用して紫外線露光を行い、レジストの露光部を現像液（東京応化製のＮＭＤ−Ｗ）で除去することにより、レジストのパターニングを行った。その後、レジストをマスクとして、ＩＴＯ膜のうちレジストにより覆われていない部分をエッチング液（関東化学株式会社製のＩＴＯ−０６Ｎ）によりエッチングすることでパターニングされたＩＴＯ膜からなる陽極１２を形成した。続いて、レジスト剥離液（東京応化工業株式会社製の剥離液１０６）でレジストを剥離した。なお、スパッタ法によりＩＴＯ膜の成膜条件としては、ターゲットとしてＩＴＯターゲットを用い、成膜温度を１００℃とした。
【０１１０】
上述の陽極１２が形成された第１の透光性基板１１を、中性洗剤、純水で各１０分間ずつ超音波洗浄し、その後、真空中において所定の乾燥温度（８０℃）で所定の乾燥時間（２時間）の乾燥を行い、次に、紫外線（ＵＶ）とオゾン（Ｏ３）とによる所定時間（１０分）の表面清浄化処理を施した。
【０１１１】
その後、第１の透光性基板１１を真空蒸着装置のチャンバ内に配置し、α−ＮＰＤを４０ｎｍの膜厚でホール輸送層として成膜した。続いて、このホール輸送層上に、アルミニウム−トリス［８−ヒドロキシキノリン］（以下、Ａｌｑ３と略称する）に５％のルブレンをドーピングした４０ｎｍの膜厚の発光層を成膜した。続いて、この発光層上に、Ａｌｑ３を４０ｎｍの膜厚で電子輸送層として成膜した。その後、電子輸送層上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を１ｎｍの膜厚で電子注入層として成膜し、次に、アルミニウムを８０ｎｍの膜厚で陰極１４として成膜した。
【０１１２】
上述の有機ＥＬ素子１０を製造した後、有機ＥＬ素子１０を、露点−８６℃以下のドライ窒素雰囲気のグローブボックスに、大気に暴露することなく搬送した。その後、第１の透光性基板１１の上記他表面に、あらかじめ真空乾燥しておいて粘着材付きのプリズムシート（凹凸構造の周期が約３μｍ）からなる光取出し構造部５０を貼り付けた。次に、第１の透光性基板１１と第２の透光性基板２１とを接合部２９を介して接合した。さらにその後、酸化カルシウムを練り込んだゲッタからなる吸水材４０を収納凹所３１の内底面に貼り付けたガラス基板からなる保護部３０を用意し、保護部３０と第２の透光性基板２１とを接合部３９を介して接合した。
【０１１３】
（実施例２）
実施例２として、実施例１と同じ構成であり、第１の透光性基板１１としてＰＥＮ基板を用いた面状発光装置を作製した。
【０１１４】
（実施例３）
実施例３として、実施例１と同じ構成であり、第１の透光性基板１１としてＰＥＳ基板を用いた面状発光装置を作製した。
【０１１５】
（比較例１）
比較例１として、実施例１と同じ構成であり、第１の透光性基板１１として屈折率が波長５５０ｎｍでの屈折率が１．５の無アルカリガラス基板を用いた面状発光装置を作製した。
【０１１６】
実施例１〜３および比較例１それぞれで用いた有機ＥＬ素子１０について、定電流電源から有機ＥＬ素子１０に２ｍＡ／ｃｍ２の定電流を流して、発光特性を分光器（浜松ホトニクス株式会社製のマルチチャネルアナライザＰＭＡ−１１）で測定し正面輝度および外部量子効率を求めた結果、下記表４に示す結果が得られた。なお、表４における正面輝度および外部量子効率それぞれは、第１の透光性基板１１の基板材料が無アルカリガラスのもの（比較例１で用いた有機ＥＬ素子１０）の値を１として規格化した値である。
【０１１７】
【表４】
2011228262.tif 000009
【０１１８】
表４から、実施例１〜３それぞれで作製した有機ＥＬ素子１０は、比較例１の有機ＥＬ素子１０に比べて正面輝度および外部量子効率が向上していることが確認された。しかして、第１の透光性基板１１の基板材料として無アルカリガラスに比べて屈折率の高いＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＥＳを採用することにより、光取り出し効率が向上することが確認された。
【０１１９】
（実施形態２）
図１４に示す本実施形態の面状発光装置の基本構成は実施形態１と略同じであり、光取出し構造部５０の構造などが相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【０１２０】
本実施形態における光取出し構造部５０は、有機ＥＬ素子１０において当該光取出し構造部５０に接する部位の屈折率（図１４の例では、第１の透光性基板１１の屈折率）を下回らない屈折率（図１４の例では、第１の透光性基板１１の屈折率以上の屈折率）を有する透光性材料からなる母材５２と、母材５２に分散され母材５２とは屈折率の異なる多数の光拡散体５３とで構成されている。ここにおいて、光拡散体５３は、母材５２との屈折が異なる材料であればよく、拡散性を高める上では、母材５２との屈折率差が大きな材料が好ましく、また、光を吸収しない材料が好ましい。また、光拡散体５３は、微粒子でもよいし、空孔でもよい。このような条件を満たす光取り出し構造部５０としては、光拡散体５３として、ナノ金属粒子や酸化チタン（ＴｉＯ２）粒子などからなる光拡散体５３が樹脂からなる母材５２に分散された構造や、空孔からなる光拡散体５３が樹脂からなる母材５２に分散された構造などが考えられる。
【０１２１】
また、母材５２については、熱硬化型もしくは紫外線硬化型の樹脂を採用することにより、有機ＥＬ素子１０の第１の透光性基板１１と第２の透光性基板２１とを接合する接着剤としての機能を持たせることが可能である。勿論、母材５２に接着剤の機能を持たせることなく、母材５２とは別の接着剤により第１の透光性基板１１と第２の透光性基板２１とを接合するようにしてもよいことは勿論である。
【０１２２】
上述の光拡散体５３の平均サイズは、０．５μｍ〜５０μｍの範囲内、好ましは０．７μｍ〜１０μｍ程度であることが望ましい。光拡散体５３の平均サイズが０．５μｍよりも小さい場合には、光と光拡散体５３との相互作用（屈折、干渉）が起きないため、光の進行方向が変化しない。逆に光拡散体５３の平均サイズが大きくなりすぎると、光取り出し構造部５０の全光線透過率が低下して光取り出し効率が低下する可能性がある。拡散性を定量的に示す値としては、ヘイズ値という指標が一般的に用いられている。ヘイズ値は、試験片の拡散光透過率を全光線透過率で除した値を百分率で示したものである。一般的に、ヘイズ値が高くなると、全光線透過率が低くなるが、ヘイズ値、全光線透過率とも高いことが望ましい。例えば、母材５２の樹脂として、紫外線硬化型の高屈折率樹脂の一種である三菱ガス化学株式会社製のＬＰＢ−１１０１（ｎ＝１．７１）を用い、光拡散体５３として平均粒径が２μｍのＴｉＯ２粒子をフィラーとして分散させた場合、ヘイズ値は９０％程度、全光線透過率は８０〜９０％程度である。
【０１２３】
なお、本実施形態では、有機ＥＬ素子１０の陰極１４と外部接続電極２４とを接続する接続部６４が、陰極１４と同じ材料で陰極１４と同時に形成されているが、実施形態１と同様に、陰極１４とは別に形成してもよいことは勿論である。
【０１２４】
以上説明した本実施形態の面状発光装置では、有機ＥＬ層１３の発光層から放射され第２の透光性基板２１まで到達した光の全反射ロスを低減でき、光取り出し効率の向上を図れる。ここにおいて、光拡散体５３を空孔により構成した場合には、母材５２と光拡散体５３との屈折率差を大きくし易く、拡散効果を高めることができ、しかも、光の吸収が起こりにくく、光取り出し効率の向上を図れる。また、光拡散体５３を微粒子により構成した場合には、光拡散体５３である微粒子を分散させた母材５２を有機ＥＬ素子１０と第２の透光性基板２１との間に介在させることにより光取出し構造部５０を形成できるので、光取出し構造部５０を容易に形成する可能となる。
【０１２５】
なお、本実施形態の面状発光装置において、第２の透光性基板２１における有機ＥＬ素子１０側とは反対側の表面に実施形態１にて説明したモスアイ構造８０をナノインプリント法により形成した場合には、正面輝度および外部量子効率それぞれが４％向上した。また、本実施形態の面状発光装置では、第２の透光性基板２１における有機ＥＬ素子１０側とは反対側の表面に実施形態１にて説明したＡＲ膜を設けてもよい。
【０１２６】
（実施形態３）
本実施形態の面状発光装置の基本構成は実施形態１と略同じであり、図１５に示すように、光取出し構造部５０の凹凸構造部５１が第２の透光性基板２１における有機ＥＬ素子１０と対向する側に設けられており、当該凹凸構造部５１と第１の透光性基板１１との間に、第１の透光性基板１１の屈折率以上の屈折率の透光性材料からなる透明部５４を有している相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【０１２７】
ここにおいて、第２の透光性基板２１は、ガラス基板により構成してあり、凹凸構造部５１は、第２の透光性基板２１を構成するガラス基板をインプリント法やブラスト法などによって加工することにより形成してある。ブラスト法により形成した場合の凹凸構造部５１は、すりガラス状となる。
【０１２８】
発光層の屈折率を１．７とし、発光層と第１の透光性基板１１との間に介在する部位（ホール輸送層、陽極１２など）との屈折率が同じであるとし、第１の透光性基板１１の材料として屈折率が１．７１のＰＥＴを採用する場合、透明部５４の透光性材料としては、例えば、紫外線硬化型の高屈折率樹脂の一種である三菱ガス化学株式会社製のＬＰＢ−１１０１（ｎ＝１．７１）や、屈折率が１．７以上のマッチングオイルなどを用いればよい。また、第１の透光性基板１１の材料として屈折率が１．７５のＰＥＮを採用する場合には、透明部５４の透光性材料としては、例えば、屈折率が１．７５以上のマッチングオイルを用いればよい。
【０１２９】
しかして、本実施形態の面状発光装置においても、光取出し構造部５０が設けられていることにより、発光層から放射された光の反射を抑制することができ、光取り出し効率の向上を図れる。また、本実施形態の面状発光装置では、第２の透光性基板２１と有機ＥＬ素子１０との間に空間７０が存在する場合に比べて、第２の透光性基板２１において有機ＥＬ素子１０側でのフレネルロスをなくすことができるという利点がある。
【０１３０】
また、本実施形態の面状発光装置において、第２の透光性基板２１における有機ＥＬ素子１０側とは反対側の表面側に実施形態１にて説明したＡＲ膜やモスアイ構造８０（図１２参照）を設ければ、正面輝度および外部量子効率それぞれを向上させることが可能となる。
【０１３１】
（実施形態４）
本実施形態の面状発光装置の基本構成は実施形態１と略同じであり、図１６に示すように、保護部３０を平板状のガラス基板により構成し、保護部３０と第２の透光性基板２１とを接合する接合部３９をフリットガラスにより形成してある点などが相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【０１３２】
また、本実施形態の面状発光装置は、有機ＥＬ素子１０の上記他面側に、有機ＥＬ素子１０で発生した熱を保護部３０側へ伝熱させる伝熱部３４を設けてある。ここにおいて、伝熱部３４は、第１の透光性基板１１の上記一表面側において陽極１２、有機ＥＬ層１３および陰極１４それぞれの露出部位を覆うように形成してある。このような伝熱部３４は、例えば、不活性ガスに比べて熱伝導率の高いゲル状のシリコーン樹脂やゲル状のフッ素系樹脂、熱伝導グリースなど、あるいは、不活性ガスに比べて熱伝導率の高い液体（例えば、シリコーンオイル、パラフィンオイルなど）により形成すればよい。
【０１３３】
本実施形態における有機ＥＬ素子１０は、図１７（ａ）に示すような平面レイアウトを有しており、第１の透光性基板１１（図１６参照）の上記他表面のうち陽極１２、有機ＥＬ層１３（図１６参照）、陰極１４の３つが重複する領域が発光面となる。ここで、有機ＥＬ素子１０は、図１７（ａ）に示すように、平面視で陽極１２と陰極１４とを互いに交差する形状とし、且つ、陽極１２を、陰極１４に対して交差する方向（図１７（ａ）の右横に示したｘｙ座標平面のｘ軸方向）において透光性基板１１の全長に亘って形成するとともに、陰極１４を、陽極１２に対して交差する方向（図１７（ａ）の右横に示したｘｙ座標平面のｙ軸方向）において透光性基板１１の全長に亘って形成してある。
【０１３４】
また、この有機ＥＬ素子１０は、図１７（ｂ）に示すように、第１の透光性基板１１の多数個取りが可能なプラスチック基板（プラスチックフィルム）１１０に、多数個の有機ＥＬ素子１０を形成してから、個々の有機ＥＬ素子１０に分割することによって形成してある。ここにおいて、図１７（ｂ）に示した例では、ｘ軸方向において隣り合う有機ＥＬ素子１０の陽極１２同士が連続し、ｙ軸方向において隣り合う有機ＥＬ素子の陰極１４同士が連続するように、多数個取りが可能なプラスチック基板１１０に多数個の有機ＥＬ素子１０をマトリクス配置してある。したがって、多数個の有機ＥＬ素子１０を形成したプラスチック基板１１０を、隣り合う有機ＥＬ素子１０同士の境界（図１７（ｂ）中に一点鎖線で示してある）に沿ってカットすることで、多数個取りが可能なプラスチック基板１１０からの材料取りが向上し、材料歩留まりの向上を図れる。また、有機ＥＬ素子１０の陽極１２、陰極１４それぞれへの電気的な接続部位を確保しつつ発光面の面積の増大を図れるとともに、第１の透光性基板１１のうち上記一表面側において露出する部位の面積を小さくすることができる。多数個の有機ＥＬ素子１０が形成されたプラスチック基板１１０をカットする手段としては、例えば、円板状のブレードを用いればよい。
【０１３５】
なお、本実施形態では、陽極１２、陰極１４それぞれと外部接続電極２２，２４とを電気的に接続する接続部６２，６４を、ボンディングワイヤにより構成してある。しかして、接続部６２，６４からの脱ガスがない。
【０１３６】
本実施形態の面状発光装置では、有機ＥＬ素子１０と保護部３０との間に伝熱部３４を設けてあるので、有機ＥＬ素子１０で発生した熱を保護部３０側へ効率良く放熱させることが可能となり、有機ＥＬ素子１０の長寿命化を図れるとともに、高輝度化を図れる。
【０１３７】
また、本実施形態の面状発光装置では、保護部３０と第２の透光性基板２１とを接合する接合部３９をフリットガラスにより形成してあるので、接合部３９からの出ガスを防止することができるとともに耐湿性を高めることができ、長期的な信頼性を高めることが可能となる。また、接合部３９を熱硬化性樹脂などの樹脂材料により形成する場合には、気密性を確保するために３ｍｍ以上の封止代を設けることが好ましいが、本実施形態では、接合部３９をフリットガラスにより形成してあるので、封止代を１ｍｍ程度にしながらも気密性を確保することができる。したがって、本実施形態の面状発光装置の正面視における非発光部の面積を低減することができる。
【０１３８】
以下、本実施形態の面状発光装置の製造方法について図１８を参照しながら説明する。
【０１３９】
まず、外部接続電極２２，２４が一表面側に形成された第２の透光性基板２１の上記一表面側に、接着用フィルム、熱硬化樹脂、紫外線硬化樹脂、接着剤（例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂など）などからなる接合部２９を配置することによって、図１８（ａ）に示す構造を得る。
【０１４０】
その後、図１８（ｂ）に示すように、有機ＥＬ素子１０を第２の透光性基板２１の上記一表面側に対向させて位置合わせを行い、図１８（ｃ）に示すように、有機ＥＬ素子１０の第１の透光性基板１１を第２の透光性基板２１の上記一表面側に接合部２９を介して接合してから、有機ＥＬ素子１０の陽極１２、陰極１４それぞれと外部接続電極２２，２４とを、ボンディングワイヤからなる接続部６２，６４により電気的に接続する。
【０１４１】
その後、有機ＥＬ素子１０の上記他面側にゲル状のシリコーン樹脂などからなる伝熱部３４を設けることによって、図１８（ｄ）に示す構造を得る。
【０１４２】
伝熱部３４を設けた後、第２の透光性基板２１の上記一表面側にガラスフリットからなる接合部３９を配置し、続いて、保護部３０を第２の透光性基板２１の上記一表面側に対向させて位置合わせを行う（図１８（ｅ）参照）。続いて、保護部３０を接合部３９に接触させ、接合部３９をレーザ光などにより加熱して第２の透光性基板２１および保護部３０それぞれと接合すればよい。この場合、フリットガラスがレーザ光により加熱されやすいように適宜の不純物をフリットガラスに添加しておいてもよい。なお、加熱は、レーザ光に限らず、例えば、赤外線により行ってもよい。また、伝熱部３４を液体により構成する場合には、例えば、あらかじめ保護部３０に液体の注入孔および空気抜き孔を設けておき、接合部３９を第２の透光性基板２１および保護部３０それぞれと接合した後で、注入孔から液体を注入することで伝熱部３４を設け、その後、注入孔および空気抜き孔を接着剤などにより封止すればよい。
【０１４３】
上述の接合部３９は、第２の透光性基板２１と保護部３０との間のスペーサとして機能するものであり、接合部３９は、フリットガラスのみを用いて形成する場合に限らず、例えば、合金からなる枠部材と、当該枠部材における第２の透光性基板２１および保護部３０それぞれとの対向面に形成されたフリットガラスとを用いて形成してもよい。ここにおいて、枠部材の材料である合金としては、熱膨張係数が第１の透光性基板２１および保護部３０の熱膨張係数に近いコバール（Kovar）を用いることが好ましいが、コバールに限らず、例えば、４２合金などを用いてもよい。コバールは、鉄にニッケル、コバルトを配合した合金であり、常温付近での熱膨張係数が、金属の中で低いものの一つで、無アルカリガラス、青ソーダガラス、硼珪酸ガラスなどの熱膨張係数に近い値を有している。コバールの成分比の一例は、重量％で、ニッケル：２９重量％、コバルト：１７重量％、シリコン：０．２重量％、マンガン：０．３重量％、鉄：５３．５重量％である。コバールの成分比は、特に限定するものではなく、コバールの熱膨張係数が、第２の透光性基板２１および保護部３０の熱膨張係数に揃うように適宜成分比のものを採用すればよい。また、この場合のフリットガラスとしては、熱膨張係数を合金の熱膨張係数に揃えることができる材料を採用することが好ましい。ここで、合金がコバールの場合には、フリットガラスの材料として、コバールガラスを用いることが好ましい。また、このような接合部３９の形成にあたっては、例えば、コバールなどの合金からなる板材の厚み方向の両面に、フリットガラスを所定パターン（本実施形態では、矩形枠状のパターン）となるように塗布し、乾燥、焼成後、プレス抜き加工を行うことにより、接合部３９を形成することができる。
【０１４４】
（実施形態５）
本実施形態の面状発光装置の基本構成は実施形態１と略同じであり、図１９に示すように、保護部３０を平板状のガラス基板として、有機ＥＬ素子１０と保護部３０との間に、有機ＥＬ素子１０で発生した熱を保護部３０側へ放熱させる放熱部材３５を介在させてある点などが相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【０１４５】
放熱部材３５としては、例えば、放熱用のシリコーンフィルム（例えば、ゲル状のサーコン（登録商標）シートなど）やカーボンフィルムなどの放熱シートや、熱伝導グリースなどを用いればよい。
【０１４６】
また、本実施形態の面状発光装置は、保護部３０における第２の透光性基板２１と対向する一表面側に、有機ＥＬ素子１０の陽極１２、陰極１４それぞれと電気的に接続される外部接続電極２２，２４を設けてあり、有機ＥＬ素子１０を保護部３０のみに固定してある。ここにおいて、有機ＥＬ素子１０は、陰極１４が放熱部材３５により保護部３０に固定されるとともに、陽極１２、陰極１４それぞれが、導電性ペースト（例えば、銀ペーストなど）からなる接続部６２，６４により、保護部３０の外部接続電極２２，２４に固定されて電気的に接続されている。
【０１４７】
以下、本実施形態の面状発光装置の製造方法について図２０を参照しながら説明する。
【０１４８】
まず、図２０（ａ）に示すように、外部接続電極２２，２４が一表面側に形成されたガラス基板からなる保護部３０の上記一表面側に、サーコン（登録商標）シートなどの電気絶縁性を有し且つ熱伝導性を有するゲル状の放熱シートからなる放熱部材３５を対向させて位置合わせを行う。なお、外部接続電極２２，２４は、例えば、めっき法や、スパッタ法や、印刷法などにより形成すればよい。ここで、外部接続電極２２，２４をめっき法により形成する場合、外部接続電極２２，２４の材料としては、例えば、ＰｄＮｉＡｕなどを採用すればよい。また、スパッタ法により形成する場合、外部接続電極２２，２４の材料としては、例えば、ＭｏＡｌ、ＣｒＡｇ、ＡｇＰｄＣｕ（：ＡＰＣ）などを採用すればよい。また、印刷法により形成する場合、外部接続電極２２，２４の材料としては、例えば、銀を採用すればよい。なお、外部接続電極２２，２４の材料が銀であり、印刷法により形成する場合には、銀ペースト（例えば、Henkel社製のＱＭＩ５１６Ｅなど）を利用すればよい。
【０１４９】
その後、図２０（ｂ）に示すように、放熱部材３５を保護部３０の上記一表面上に固定してから、ディスペンサ１００により、接続部６２，６４となる導電性ペースト（銀ペーストなど）を塗布する。
【０１５０】
その後、図２０（ｃ）に示すように、有機ＥＬ素子１０の第１の透光性基板１１の上記他表面側を吸着コレット９０により吸着保持して、有機ＥＬ素子１０を保護部３０の上記一表面側に対向させて位置合わせを行う。ここにおいて、本実施形態では、有機ＥＬ素子１０の製造時に、アルミニウムなどからなる陰極１４を、マスクを利用して蒸着する際に、２つのアライメントマーク（図示せず）を第１の透光性基板１１の上記一表面における１本の対角線の両端部付近に、陰極１４と同時に形成している。しかして、有機ＥＬ素子１０を第１の透光性基板１１の上記他表面側から撮像するＣＣＤカメラなどの撮像装置と、撮像装置から得た画像を画像処理してアライメントマークを認識する画像処理装置と、画像処理装置の認識結果に基づいて、吸着コレット９０を先端部に備えたロボットアームを制御するコンピュータなどからなる制御装置とを備えた実装装置を用いればよい。ここで、制御装置のコンピュータには、ロボットアームを制御するために適宜のプログラムを搭載すればよい。なお、吸着コレット９０には、有機ＥＬ素子１０を吸着するための吸着孔（真空吸引孔）９１が形成されている。ここで、吸着コレット９０は、第１の透光性基板１１や凹凸構造部５１に傷が付くのを抑制するために、樹脂（例えば、全芳香族ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、イミド樹脂など）により形成してあることが好ましい。また、吸着コレット９０における吸着面（図２０（ｃ）の下面）には、凹凸構造部５１を収納可能な凹部９２を設けてあるが、凹凸構造部５１による凹凸の高低差は小さいので、必ずしも凹部９２を設ける必要はなく、第１の透光性基板１１の上記他表面側の全体を吸着するようにしてもよい。
【０１５１】
その後、有機ＥＬ素子１０の陰極１４と放熱部材３５とを接触させるとともに、陽極１２、陰極１４それぞれを接続部６２，６４と接触させてから、導電性ペーストを硬化させ、続いて、真空中でのベークを行うことにより、図２０（ｄ）に示す構造を得る。
【０１５２】
その後、保護部３０の上記一表面側にガラスフリットからなる接合部３９を配置し、続いて、第２の透光性基板２１を保護部３０の上記一表面側に対向させて位置合わせを行い、続いて、第２の透光性基板２１を接合部３９に接触させ、接合部３９をレーザ光などにより加熱して保護部３０および第２の透光性基板２１それぞれと接合することによって図２０（ｅ）に示す構造を得ればよい。この場合、フリットガラスがレーザ光により加熱されやすいように適宜の不純物をフリットガラスに添加しておいてもよい。なお、加熱は、レーザ光に限らず、例えば、赤外線により行ってもよい。
【０１５３】
以上説明した本実施形態の面状発光装置では、実施形態１にて説明した接合部２９が第２の透光性基板２１の凹部２１ａを設けることなく、空間７０を確保することができる。
【０１５４】
ところで、実施形態１の面状発光装置では、正面視において接合部２９（図１（ａ）参照）が見えて見栄えが低下する懸念や、接合部２９と第１の透光性基板１１との界面や、接合部２９と第２の透光性基板２１との界面に、ボイドが形成される懸念がある。
【０１５５】
これに対して、本実施形態の面状発光装置では、第１の透光性基板１１と第２の透光性基板２１との間に実施形態１で説明した接合部２９（図１参照）が不要なので、正面視による見栄えがよくなるとともに、ボイドの心配をする必要がなくて製造時の外観検査が容易になる。また、本実施形態の面状発光装置では、上述のように、製造時に、吸着コレット９０により第１の透光性基板１１の上記他表面側の全体を吸着するようにすれば、第１の透光性基板１１の反りを低減することが可能となる。
【０１５６】
また、本実施形態の面状発光装置では、製造時に、有機ＥＬ素子１０を吸着コレット９０により取り扱う際に、第１の透光性基板１１の上記他表面側を吸着して取り扱うことができるので、陰極１４が剥離したり陰極１４に傷が付く可能性を低減でき、製造歩留まりの向上を図ることが可能となる。
【０１５７】
また、本実施形態の面状発光装置において、第２の透光性基板２１の厚み方向の少なくとも一面に実施形態１で説明したＡＲ膜を設けてもよいし、第２の透光性基板２１の厚み方向の少なくとも一面側にモスアイ構造８０（図１２参照）を設けてもよく、いずれの場合も、正面輝度および外部量子効率それぞれを向上させることが可能となる。
【０１５８】
（実施形態６）
本実施形態の面状発光装置の基本構成は実施形態４と略同じであり、図２１に示すように、第２の透光性基板２１と保護部３０とで囲まれる空間内に、有機ＥＬ素子１０を複数個備え、これら複数個の有機ＥＬ素子１０が第２の透光性基板２１に平行な一平面内で並んで配置されている点などが相違する。なお、実施形態４と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【０１５９】
ところで、陽極１２を透明導電膜により構成した有機ＥＬ素子１０では、発光面の面積を大きくすると、陽極１２のシート抵抗が金属膜を用いた陰極１４のシート抵抗に比べて大きいため、陽極１２での電位勾配が大きくなって、陽極１２と陰極１４との間の有機ＥＬ層１３にかかる電圧が大きくなり、輝度むらが大きくなるとともに、効率の低下、短寿命化の原因となる。また、このような有機ＥＬ素子１０では、陽極１２と陰極１４との間がショートするリスクが高くなる。また、有機ＥＬ素子１０は、大面積化を図るほど、陽極１２、有機ＥＬ層１３、陰極１４などの厚みの面内均一性が低下するとともに、材料の利用効率が低下する。
【０１６０】
これに対して、本実施形態の面状発光装置では、複数個の有機ＥＬ素子１０を並べて配置してあるので、大面積の発光面積を確保する場合に、有機ＥＬ素子１０が１個の場合に比べて、各有機ＥＬ素子１０の発光面の面積を小さくすることができるから、輝度むらを低減できるとともに、効率の向上を図れ、また、長寿命化を図れる。
【０１６１】
ここにおいて、例えば、１６個の有機ＥＬ素子１０を図２２に示すような４×４のマトリクス状に配置するとともに、外部接続電極２２を櫛形状の形状とし、この櫛形状の外部接続電極２２の隣り合う櫛歯２２ｂ間に、複数個（図示例では、４個）の有機ＥＬ素子１０が櫛歯２２ｂの延長方向に並ぶようにし、櫛歯２２ｂと各有機ＥＬ素子１０の陽極１２とを接続部６２により電気的に接続するようにした面状発光装置では、有機ＥＬ素子１０の電流集中を抑制することが可能となる。また、このような面状発光装置では、面積の小さな有機ＥＬ素子１０を多数形成した後で良品の有機ＥＬ素子１０のみを配置することができるから、低コスト化を図れる。
【０１６２】
また、面状発光装置は、図２２の構成に限らず、例えば、図２３に示すように、有機ＥＬ素子１０を、短冊状の第１の透光性基板１１の長手方向に沿って陽極１２の両端部が露出するようにし、各櫛歯２２ｂと陽極１２とを陽極１２の長手方向の略全長に亘って櫛歯２２ｂと接続するようにしてもよい。
【０１６３】
また、面状発光装置における有機ＥＬ素子１０の個数は特に限定するものではない。例えば、面状発光装置は、４個の有機ＥＬ素子１０を２×２のマトリクス状に配置したものでもよい。
【０１６４】
以下、この面状発光装置の製造方法について図２４を参照しながら説明する。
【０１６５】
まず、図２４（ａ）に示すように、多数個取りが可能なプラスチック基板１１０に多数個の有機ＥＬ素子１０を形成する。
【０１６６】
その後、図２４（ｂ）に示すように、このプラスチック基板１１０を円板状のブレード１２０を利用して切断することにより、個々の有機ＥＬ素子１０に分離する。
【０１６７】
続いて、図２４（ｃ）に示すように、外部接続電極２２，２４が一表面側に形成された第２の透光性基板２１を用意する。
【０１６８】
その後、図２４（ｄ）に示すように、第２の透光性基板２１の上記一表面側に各有機ＥＬ素子１０を実装する。なお、有機ＥＬ素子１０を実装する際には、有機ＥＬ素子１０の第１の透光性基板１１を第２の透光性基板２１の上記一表面側に接合部（図示せず）を介して接合する。
【０１６９】
その後、外部接続電極２２，２４から、複数個の有機ＥＬ素子１０に給電できるように、図２４（ｅ）に示すように、ボンディングワイヤからなる接続部６２，６３，６４により、適宜、電気的接続を行う。なお、接続部６２，６３，６３は、ボンディングワイヤに限らず、例えば、導電性ペーストや導電性テープなどを採用してもよい。
【０１７０】
その後、各有機ＥＬ素子１０の上記他面側にゲル状のシリコーン樹脂などからなる伝熱部３４を設けることによって、図２４（ｆ）に示す構造を得る。
【０１７１】
伝熱部３４を設けた後、図２４（ｇ）に示すように、第２の透光性基板２１の上記一表面側にガラスフリットからなる接合部３９を配置し、続いて、保護部３０を第２の透光性基板２１の上記一表面側に対向させて位置合わせを行う。続いて、保護部３０を接合部３９に接触させ、接合部３９をレーザ光などにより加熱して第２の透光性基板２１および保護部３０それぞれと接合すればよい。この場合、フリットガラスがレーザ光により加熱されやすいように適宜の不純物をフリットガラスに添加しておいてもよい。なお、加熱は、レーザ光に限らず、例えば、赤外線により行ってもよい。また、伝熱部３４を液体により構成する場合には、例えば、あらかじめ保護部３０に液体の注入孔および空気抜き孔を設けておき、接合部３９を第２の透光性基板２１および保護部３０それぞれと接合した後で、注入孔から液体を注入することで伝熱部３４を設け、その後、注入孔および空気抜き孔を接着剤などにより封止すればよい。
【０１７２】
また、本実施形態の面状発光装置において、第２の透光性基板２１の厚み方向の少なくとも一面に実施形態１で説明したＡＲ膜を設けてもよいし、第２の透光性基板２１の厚み方向の少なくとも一面側にモスアイ構造８０（図１２参照）を設けてもよく、いずれの場合も、正面輝度および外部量子効率それぞれを向上させることが可能となる。
【０１７３】
（実施形態７）
本実施形態の面状発光装置の基本構成は実施形態５と略同じであり、図２５に示すように、複数個の有機ＥＬ素子１０を保護部３０に固定してある点などが相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【０１７４】
ここで、有機ＥＬ素子１０は、図２６（ｃ１）に示した平面図、図２６（ｃ２）に示した断面図から分かるように、第１の透光性基板１１の平面視形状を矩形状としてあり、透光性基板１１の長手方向の両端部それぞれにおいて、第１の透光性基板１１の短手方向の両端部に陽極１２の一部を露出させ、この短手方向の中央部に陰極１４の一部を設けてある。また、この短手方向において陽極１２と陰極１４との間には、第１の透光性基板１１の一部が露出している。なお、図２６（ａ１），（ａ２）それぞれに、第１の透光性基板１１の上記一表面側に陽極１２を形成した状態の平面図、断面図を示し、図２６（ｂ１），（ｂ２）に、第１の透光性基板１１の上記一表面側に陽極１２および有機ＥＬ層１３を形成した状態の平面図、断面図を示す。
【０１７５】
本実施形態では、図２７に示すように、陽極１２、陰極１４それぞれに両面導電テープ１６２，１６４を接着しており、これらの両面導電テープ１６２，１６４により保護部３０に固定されている。なお、両面導電テープ１６２，１６４は、厚み方向に導電性を有するものであり、例えば、寺岡製作所製の導電性ベースレス両面テープ７０２５などを用いることができる。
【０１７６】
しかして、本実施形態では、導電性ペーストを用いることなく、有機ＥＬ素子１０を保護部３０に固定するとともに電気的に接続することができ、有機ＥＬ素子１０の実装工程の低温化を図れる。
【０１７７】
また、本実施形態の面状発光装置において、第２の透光性基板２１の厚み方向の少なくとも一面に実施形態１で説明したＡＲ膜を設けてもよいし、第２の透光性基板２１の厚み方向の少なくとも一面側にモスアイ構造８０（図１２参照）を設けてもよく、いずれの場合も、正面輝度および外部量子効率それぞれを向上させることが可能となる。
【０１７８】
（実施形態８）
本実施形態の面状発光装置の基本構成は実施形態７と略同じであり、図２８に示すように、隣り合う有機ＥＬ素子１０の一部同士を重ねて、陽極１２同士を両面導電テープ１６２により電気的に接続するとともに、陰極同士１４を両面導電テープ１６４により電気的に接続している点が相違する。なお、実施形態７と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【０１７９】
しかして、本実施形態の面状発光装置では、実施形態７に比べて、隣り合う有機ＥＬ素子１０間に形成される非発光部の面積を小さくすることが可能となる。
【０１８０】
また、本実施形態の面状発光装置において、第２の透光性基板２１の厚み方向の少なくとも一面に実施形態１で説明したＡＲ膜を設けてもよいし、第２の透光性基板２１の厚み方向の少なくとも一面側にモスアイ構造８０（図１２参照）を設けてもよく、いずれの場合も、正面輝度および外部量子効率それぞれを向上させることが可能となる。
【０１８１】
（実施形態９）
本実施形態の面状発光装置の基本構成は実施形態１と略同じであり、図２９に示すように、複数（図示例では、４つ）の有機ＥＬ素子１０を備え、これら複数の有機ＥＬ素子１０で第１の透光性基板１１を共有している点が相違する。なお、他の構成は実施形態１と同じなので、図示および説明を省略する。
【０１８２】
本実施形態では、４つの有機ＥＬ素子１０が２×２のマトリクス状に配置され、これら４つの有機ＥＬ素子１０を直列に接続してある。具体的には、第１の透光性基板１１の上記一表面側において、隣り合う有機ＥＬ素子１０のうちの一方の有機ＥＬ素子１０の陰極１４と他方の有機ＥＬ素子１０の陽極１２とを両者に跨る導電層により電気的に接続してある。しかして、本実施形態の面状発光装置では、発光部の大面積化を図ることができるとともに、隣り合う有機ＥＬ素子１０間に形成される非発光部の面積を小さくすることが可能となる。また、有機ＥＬ素子１０の輝度むらを低減できるとともに、電流集中に伴う発熱に起因した効率の低下や、短寿命化を抑制することが可能となる。
【０１８３】
また、本実施形態の面状発光装置において、第２の透光性基板２１の厚み方向の少なくとも一面に実施形態１で説明したＡＲ膜を設けてもよいし、第２の透光性基板２１の厚み方向の少なくとも一面側にモスアイ構造８０（図１２参照）を設けてもよく、いずれの場合も、正面輝度および外部量子効率それぞれを向上させることが可能となる。
【０１８４】
（実施形態１０）
本実施形態の面状発光装置の基本構成は実施形態５と略同じであり、図３０に示すように、保護部３０の上記一表面側に複数個の有機ＥＬ素子１０を並べて配置し、隣り合う有機ＥＬ素子１０同士を導電性ペーストからなる接続部６３により直列に接続してある点が相違する。なお、実施形態５と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【０１８５】
本実施形態の面状発光装置では、数個の有機ＥＬ素子１０を並べて配置してあるので、大面積の発光面積を確保する場合に、有機ＥＬ素子１０が１個の場合に比べて、各有機ＥＬ素子１０の発光面の面積を小さくすることができるから、輝度むらを低減できるとともに、効率の向上を図れ、また、長寿命化を図れる。
【０１８６】
また、本実施形態の面状発光装置において、第２の透光性基板２１の厚み方向の少なくとも一面に実施形態１で説明したＡＲ膜を設けてもよいし、第２の透光性基板２１の厚み方向の少なくとも一面側にモスアイ構造８０（図１２参照）を設けてもよく、いずれの場合も、正面輝度および外部量子効率それぞれを向上させることが可能となる。
【０１８７】
（実施形態１１）
本実施形態の面状発光装置の基本構成は実施形態５と略同じであり、図３１に示すように、複数の有機ＥＬ素子１０を備え、これら複数の有機ＥＬ素子１０で第１の透光性基板１１を共有している点が相違する。なお、実施形態５と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【０１８８】
本実施形態の面状発光装置では、数個の有機ＥＬ素子１０を並べて配置してあるので、大面積の発光面積を確保する場合に、有機ＥＬ素子１０が１個の場合に比べて、各有機ＥＬ素子１０の発光面の面積を小さくすることができるから、輝度むらを低減できるとともに、効率の向上を図れ、また、長寿命化を図れる。
【０１８９】
また、本実施形態では、各有機ＥＬ素子１０の陰極１４を蒸着法により同時に形成する際に、隣り合う有機ＥＬ素子１０のうちの一方の有機ＥＬ素子１０の陰極１４の一部と他方の有機ＥＬ素子１０の陽極１２の一部とが第１の透光性基板１１の厚み方向において重なり電気的に接続されるようにレイアウト設計してあるので、非発光部の面積を低減することが可能となる。
【０１９０】
また、本実施形態の面状発光装置において、第２の透光性基板２１の厚み方向の少なくとも一面に実施形態１で説明したＡＲ膜を設けてもよいし、第２の透光性基板２１の厚み方向の少なくとも一面側にモスアイ構造８０（図１２参照）を設けてもよく、いずれの場合も、正面輝度および外部量子効率それぞれを向上させることが可能となる。
【０１９１】
（実施形態１２）
図３２に示す本実施形態の面状発光装置は、実施形態６と略同じ基本構成を有しており、保護部３０の一面側に光反射部１９０を有している点、有機ＥＬ素子１０の数などが相違する。なお、実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【０１９２】
光反射部１９０の材料は、有機ＥＬ素子１０から放射される光に対する反射率の高い材料であれば特に限定するものではないが、例えば、アルミニウム、銀、銀合金などを採用することが可能である。
【０１９３】
ところで、面状発光装置は、第１の透光性基板１１を透過した光の一部が、第２の透光性基板２１と空間７０との界面、第２の透光性基板２１と外部の大気との界面でフレネル反射する。第２の透光性基板２１としてガラス基板を用いている場合には、各界面で約４％の光がフレネル反射するので、計算上は、合計で約８％の光がロスすることになる。ただし、実際には、フレネル反射した光は、有機ＥＬ層１３における陰極１４側で再び反射されて取り出されるので、８％よりも小さなロスとなる。
【０１９４】
しかしながら、陰極１４で反射されずに保護部３０を透過したり、保護部３０で吸収される光はロスとなる。一方で、実施形態６の面状発光装置では、光取出し構造部５０において光の角度を変換する作用があるため、光取出し構造部５０で取り出されなかった光の中には、拡散反射光の成分が生じる。この拡散反射光の成分が陰極１４に当たらずに保護部３０へ到達しロスとなる光も僅かながら存在する。
【０１９５】
これに対して、本実施形態の面状発光装置では、保護部３０に光反射部１９０を設けてあるので、光取り出し効率を向上させることが可能となる。図３２のように、保護部３０における有機ＥＬ素子１０側の一面の略全域に亘って光反射部１９０を設けた場合には、光反射部１９０を設けていない場合に比べて、光取り出し効率が、約２％、向上した。なお、他の実施形態の面状発光装置において光反射部１９０を設けてもよい。
【０１９６】
また、本実施形態の面状発光装置において、第２の透光性基板２１の厚み方向の少なくとも一面に実施形態１で説明したＡＲ膜を設けてもよいし、第２の透光性基板２１の厚み方向の少なくとも一面側にモスアイ構造８０（図１２参照）を設けてもよく、いずれの場合も、正面輝度および外部量子効率それぞれを向上させることが可能となる。
【０１９７】
（実施形態１３）
図３３に示す本実施形態の面状発光装置は、実施形態１０と略同じ基本構成を有しており、保護部３０の一面側に光反射部１９０を有している点が相違する。なお、実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【０１９８】
光反射部１９０の基本的な機能、つまり、光を反射する機能については、実施形態１２と同様であるが、本実施形態における光反射部１９０は、隣り合う有機ＥＬ素子１０のうちの一方の有機ＥＬ素子１０の陽極１２、他方の有機ＥＬ素子１０の陰極１４それぞれが接続部６３，６３を介して電気的に接続される補助電極を兼ねている。ただし、光反射部１９０は、必ずしも補助電極を兼ねる必要はない。
【０１９９】
本実施形態の面状発光装置では、保護部３０に光反射部１９０を設けてあるので、光反射部１９０を設けていない場合に比べて、光取り出し効率を向上させることが可能となる。なお、他の実施形態の面状発光装置において光反射部１９０を設けてもよい。
【０２００】
また、本実施形態の面状発光装置において、第２の透光性基板２１の厚み方向の少なくとも一面に実施形態１で説明したＡＲ膜を設けてもよいし、第２の透光性基板２１の厚み方向の少なくとも一面側にモスアイ構造８０（図１２参照）を設けてもよく、いずれの場合も、正面輝度および外部量子効率それぞれを向上させることが可能となる。
【０２０１】
（実施形態１４）
図３４に示す本実施形態の面状発光装置は、実施形態１２と略同じ基本構成を有しており、保護部３０が、保護部３０において光取出し構造部５０側とは反対の一面側に、保護部３０の他の部分に比べて熱伝導率の高い材料により形成された伝熱部２００を有する点などが相違する。なお、実施形態１２と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【０２０２】
伝熱部２００は、銅箔により構成してあるが、これに限らず、例えば、アルミニウム箔などにより構成してもよい。
【０２０３】
伝熱部２００の材料は、銅やアルミニウムに限らず、例えば、金、銀、シリコンなどを採用することも可能である。なお、熱伝導率は、銅：３９８Ｗ／（ｍ・Ｋ）、アルミニウム２３６Ｗ／（ｍ・Ｋ）、金：３２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、銀：４２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、シリコン：１６８Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。
【０２０４】
ところで、面状発光装置の大面積化を図ったり、高輝度化のために駆動電圧を大きくするほど、面状発光装置の中央部と端部とでの輝度差が大きくなり、消費エネルギ分布に起因する温度分布が大きくなる。そのため、面状発光装置の部分的な素子劣化（有機ＥＬ素子１０の劣化）や効率変動に起因する輝度むら、色むらが現れる可能性がある。
【０２０５】
これに対して、本実施形態の面状発光装置では、保護部３０における光取出し構造部５０側とは反対の一面側に伝熱部２００を備えているので、熱分布の均一化を図ることが可能となり、有機ＥＬ素子１０の劣化を抑制することが可能となる。また、本実施形態の面状発光装置では、器具本体に取り付けて使用するような場合に、伝熱部２００を器具本体あるいは器具本体の放熱部材と接合などして熱結合させることにより、放熱性を向上させることが可能となり、長寿命化を図ることが可能となる。
【０２０６】
また、本実施形態の面状発光装置においても、光反射部１９０を備えていることにより、実施形態１２と同様に、光取り出し効率が、約２％、向上する。
【０２０７】
なお、他の実施形態の面状発光装置において伝熱部２００を設けてもよい。また、本実施形態の面状発光装置では、保護部３０が光反射部１９０を備えているが、光反射部１９０は必ずしも備えている必要はない。
【０２０８】
（実施形態１５）
図３５に示す本実施形態の面状発光装置は、実施形態１３と略同じ基本構成を有しており、保護部３０が、保護部３０において光取出し構造部５０側とは反対の一面側に、保護部３０の他の部分に比べて熱伝導率の高い材料により形成された伝熱部２００を有する点などが相違する。なお、実施形態１３と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。また、伝熱部２００については、実施形態１４と同様なので、説明を省略する。
【０２０９】
本実施形態の面状発光装置では、保護部３０における光取出し構造部５０側とは反対の一面側に伝熱部２００を備えているので、熱分布の均一化を図ることが可能となり、有機ＥＬ素子１０の劣化を抑制することが可能となる。また、本実施形態の面状発光装置では、器具本体に取り付けて使用するような場合に、伝熱部２００を器具本体あるいは器具本体の放熱部材と接合などして熱結合させることにより、放熱性を向上させることが可能となり、長寿命化を図ることが可能となる。
【０２１０】
また、本実施形態の面状発光装置においても、光反射部１９０を備えていることにより、光取り出し効率が向上する。
【符号の説明】
【０２１１】
１０  有機ＥＬ素子
１１  第１の透光性基板
１２  陽極
１３  有機ＥＬ層
１４  陰極
２１  第２の透光性基板
２１ａ  凹部
３０  保護部
３５  放熱部材
５０  光取出し構造部
５１  凹凸構造部
５２  母材
５３  光拡散体（空孔、微粒子）
５４  透明部
７０  空間
８０  モスアイ構造
１９０  光反射部
２００  伝熱部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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