(57)【要約】【課題】光取出し効率を向上させる。【解決手段】透明基板４ｄと発光層４ｂを備えた発光素子４を有する発光装置１０が開示されている。発光装置１０では、透明基板４ｄと発光層４ｂの側面４ｅとが、発光層４ｂおよび透明基板４ｄの側面か４ｅ，４ｇから出た光を上面６ａから出射させる光取出し層６で被覆され、光取出し層６の屈折率が発光層４ｂの屈折率より低い。【選択図】図１
2012119191.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板と発光層を備えた発光素子を有する発光装置において、
前記透明基板と前記発光層の側面とが、前記発光層および前記透明基板の側面から出た光を上面から出射させる光取出し層で被覆され、
前記光取出し層の屈折率が前記発光層の屈折率より低い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発光層の上面側に位置し、
前記光取出し層は、前記発光層の側面から出た光が前記光取出し層の側面で１回全反射した光の少なくとも一部の光を直接光取出し層の上面に導く厚みを有することを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記透明基板は前記発光層の上面側に位置するとともに、
前記光取出し層は、前記透明基板の上面および側面と前記発光層の側面とを被覆し、
前記透明基板と前記発光層との各厚さを足し合わせた厚さをＤと、前記光取出し層の厚さをｄとした場合に、式（１）の条件を満たすことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
０．０３≦ｄ／Ｄ≦０．５  …  （１）
【請求項４】
前記発光層の屈折率をｎ１と、前記透明基板の屈折率をｎ２と、前記光取出し層の屈折率をｎ３とした場合に、式（２）および式（３）の両条件を満たすことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の発光装置。
ｎ３＜ｎ２＜ｎ１  …  （２）
１．４５＜ｎ３＜１．８  …  （３）
【請求項５】
前記光取出し層の光取出し面と側面とが交差する稜線部には円柱状の突出部が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光装置に関し、特に光取出し効率を向上させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機ＥＬ素子などの発光素子を有する発光装置の開発が盛んにおこなわれており、次世代ディスプレイ分野や次世代照明分野の技術躍進がめざましい発展を遂げている。このような発光装置では光取出し効率の向上が最も重要な課題となっている。すなわち、発光素子中で発光した光は他の媒質との界面で反射して、発光素子の側面から透光したり、発光素子の側面でさらに反射して素子内部に閉じ込められたりし、発光素子の正面から光を取り出そうとしてもその効率がなかなか向上しないという課題がある。
【０００３】
光取出し効率を向上させる技術が、たとえば、特許文献１に開示されている。
特許文献１の技術では、有機ＥＬ素子（有機ＥＬ層１０１）同士を分離するための素子分離層（１０４）に周期構造（３００）を形成し、その周期構造による光の回折現象を利用して光の伝播方向を曲げ、光取出し効率の向上をはかっている（段落００２０〜００２４，図１など参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−４４１１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術によれば、素子分離層の表面に周期構造を形成するといった複雑な構成を必要とするとともに、周期構造により取り出された光は発光素子の正面ではなく発光素子から離れる方向に向かう光となってしまう。
したがって、本発明の主な目的は、発光素子の側面内面で光が反射するのを抑制するとともに側面から出た光を正面側より取り出すことで、光取出し効率を向上させることができる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】
【０００６】
上記課題を解決するため本発明によれば、
透明基板と発光層を備えた発光素子を有する発光装置において、
前記透明基板と前記発光層の側面とが、前記発光層および前記透明基板の側面から出た光を上面から出射させる光取出し層で被覆され、
前記光取出し層の屈折率が前記発光層の屈折率より低いことを特徴とする発光装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、発光素子（発光層）の側面が、発光層より屈折率の低い光取出し層で被覆されているから、発光素子の側面から透光したりその側面で反射したりするのが抑制され、光取出し効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】発光装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１の発光装置において光取出し層がない場合の光の概略的な伝播を説明するための図面である。
【図３】図１の発光装置において光取出し層を形成した場合の光の概略的な伝播を説明するための図面である。
【図４】図１の変形例を示す断面図である。
【図５】図１および図４のような各発光装置を設計した場合に、光取出し効率を概略的にシミュレーションした結果を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について説明する。
【００１０】
図１に示すとおり、本発明の好ましい実施形態で使用される発光装置１０は、支持基板２上に発光素子４が形成され、発光素子４が光取出し層６で被覆された構成を有している。
【００１１】
発光素子４はいわゆる有機ＥＬ素子であり、金属製陰極４ａ（仕事関数の小さいＭｇ，Ｃａ，Ａｌおよびこれらの化合物など）、発光層４ｂおよび透明電極４ｃ（ＩＴＯ）を有し、これら部材が透明基板４ｄ上に形成された構成を有している。
発光素子４では、発光層４ｂが金属製陰極４ａと透明電極４ｃとの間に挟まれている。発光層４ｂに用いられる材料として、たとえば特開平８−３１１４４２号公報に記載のナフタセンまたはペンタセン誘導体を発光層に添加した赤色発光素子が挙げられる。また、発光材料としてトリス（８−キノリノラート）アルミニウム錯体等のキレート錯体、クマリン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、ビススチリルアリーレン誘導体、オキサジアゾール誘導体等が、青色から赤色までの可視領域の発光材料として挙げられ、特に青色発光材料としてフェニルアントラセン誘導体を用いた素子が開示されている。更に特開２００１−１６０４８９号にはアザフルオランテ化合物を黄色から緑色発光層に用いることが開示されている。白色発光材料としては、スチリルアミン系発光材料，アントラセン系ドーパミント（青色）、或いはスチリルアミン系発光材料，ルブレン系ドーパミント（黄色）が用いられる。
透明基板４ｄはガラスなどで構成されており、透明基板４ｄの屈折率（ｎ２）は発光層４ｂの屈折率（ｎ１）より低くなっている。
【００１２】
なお、発光素子４は有機ＥＬ素子以外の公知の発光素子から構成されてもよく、たとえば、いわゆるＬＥＤ素子から構成されてもよい。
【００１３】
光取出し層６は透明な樹脂やガラスなどで構成された薄膜であり、発光層４ｂの側面４ｅと透明基板４ｄの上面４ｆおよび側面４ｇとを被覆している。光取出し層６の厚さは各部において均一となっている。
【００１４】
発光素子４の発光層４ｂと透明基板４ｄとの各厚さを足し合わせた厚さを「Ｄ」と、光取出し層６の厚さを「ｄ」とした場合に、これら厚さＤ，ｄの間には式（１）の条件が成立している。
０．０３≦ｄ／Ｄ≦０．５  …  （１）
式（１）の条件を満足することで、光取出し効率を向上させることができる。
さらに、発光素子４の発光層４ｂの屈折率をｎ１と、発光素子４の透明基板４ｄの屈折率をｎ２と、光取出し層６の屈折率をｎ３とした場合に、これら屈折率ｎ１，ｎ２，ｎ３の間には、式（２）および式（３）の両条件が成立している。
ｎ３＜ｎ２＜ｎ１  …  （２）
１．４５＜ｎ３＜１．８  …  （３）
式（２）、（３）の条件を満足することで、発光層４ｂから光取出し層６の外部に光を効率良く取り出すことが出来る。
【００１５】
以上の発光装置１０によれば、発光素子４の発光層４ｂで発光した光が発光層４ｂの側面４ｅや透明基板４ｄの側面４ｇで反射するのが抑制され、光取出し効率を向上させることができる。
すなわち、図２に示すとおり、光取出し層６を形成しない場合には、発光素子４の発光層４ｂで発光した光の一部は、発光層４ｂや透明基板４ｄの内部で全反射して側面の方に導光し、発光層４ｂの側面４ｅや透明基板４ｄの側面４ｇで全反射され発光層４ｂやガラス基板４ｄの内部に閉じ込められる。これに対し、図３に示すとおり、発光素子４ｂの側面４ｅと透明基板４ｄとを、特殊な光取出し層６（発光層４ｂより屈折率が低い光取出し層６であって、特に式（１）〜（３）の条件を満たす光取出し層６）で被覆した場合には、発光層４ｂや透明基板４ｄと光取出し層６との界面で全反射しにくくなるため、発光素子４の発光層４ｂで発光して発光層４ｂやガラス基板４ｄの内部に閉じ込められていた光の一部は、光取出し層６に侵入して側面６ｂで１回全反射され、光取出し層６中を伝播して上面６ａ（光取出し面）から出射される。
このように光取出し層６の側面６ｂで全反射した光のうち再び発光層４ｂまたは透明基板４ｄに戻ることなしに上面６ａから出射する光や発光層４ｂから光取出し層６に侵入して直接上面６ａに到達して上面６ａから出射する光を多くすることで発光素子４の上面６ａから取り出せる光の量を多くすることができる。このためには、光取出し層６は、発光層４ｂの側面４ｅから出た光を側面６ｂで１回全反射した光のうち少なくとも一部の光を直接光取出し層６の上面６ａに導くことができる厚みを有する必要がある。光取出し層６の厚さｄは、光取出し層６の厚さｄと、発光層４ｂと透明基板４ｄの合計の厚さＤとの比をｄ／Ｄとしたとき、ｄ／Ｄが０．０３よりも大きくなるような厚さとすることが望ましい。このようにすることで、発光層４ｂの側面４ｅから出た光を側面６ｂで１回全反射した光のうち少なくとも一部の光を直接光取出し層６の上面６ａに導くことができるようになり発光素子４の上面６ａから取り出せる光の量を多くすることができる。
以上から、発光装置１０によれば、光取出し効率を向上させることができる。
【００１６】
なお、発光装置１０では、図４に示すとおり、光取出し層６の上面６ａと側面６ｂとが交差する稜線部には、円柱状の突出部６ｃが形成されてもよい。
この場合、突出部６ｃは、光取出し層６を平面視したときに、４つの稜線部すべて（４辺すべて）に形成される。図４では、２つの突出部６ｃは紙面の表側から裏側に向けて（または裏側から表側に向けて）延在している。
突出部６ｃを断面視した場合の半径ｒは、好ましくは光取出し層６の厚さｄの２倍である。
【実施例】
【００１７】
図１（および図４）と同様の構成を有する発光装置を設計し、当該発光装置における光取出し効率を算出（シミュレーション）した。
発光層として、上方から見た形状（平面形状）が正方形で一辺が１ｍｍのサイズの発光素子を想定した。発光素子中の発光層の厚さは１μｍと、発光素子中の透明基板の厚さは０．１ｍｍとした。発光素子中の発光層の屈折率（ｎ１）、発光素子中の透明基板の屈折率（ｎ２）およびこれらを被覆する光取出し層の屈折率（ｎ３）をそれぞれ、ｎ１＝１．７５，ｎ２＝１．５２，ｎ３＝１．４６とした。
併せて、図４と同様の構成を有する発光装置も設計した。当該発光装置では、発光素子を被覆する光取出し層の稜線部に対し円柱状の突起部を形成し、その半径を光取出し層の膜厚の２倍とした（これ以外の条件は上記と同様とした。）。
【００１８】
シミュレーション結果を図５に示す。図５中、横軸は光取出し層の厚さ「ｄ」と発光層と透明基板との各厚さを足し合わせた厚さ「Ｄ」との比「ｄ／Ｄ」を、縦軸は光取出し層が設けられていないＬＥＤ素子からの出射光量を１とし、光取り出し層を設けた場合の出射光量（光取出し量）を、それぞれ示している。
図５からわかるように、光取出し層の膜厚が大きくなるほど、光取出し効率が高くなっている。一般的に出射光量が５％向上すれば、光取出し効率が十分に高いと言える。図５のシミュレーション結果によれば、出射光量が５％向上するときｄ／Ｄは約０．０３である。ただし、光取出し層の膜厚が過大であると当該光取出し層にクラックや割れが発生しやすいため、光取出し層の膜厚ｄとＤの比ｄ／Ｄは０．５以下であることが望ましい。したがって、光取出し層の膜厚ｄとＤの比は望ましくはｄ／Ｄ＝０．０３〜０．５である。
【００１９】
以上から、上記の条件を満たす場合に、出射光量が５％向上して光取出し効率が向上することがわかる。
さらに、光取出し層の稜線部に対し突出部を形成した場合に、出射光量が飛躍的に向上していることから、光取出し効率を向上させる上では、上記の条件に加えて突出部を形成することも有用であることがわかる。
【符号の説明】
【００２０】
２  支持基板
４  発光素子
４ａ  金属製陰極
４ｂ  発光層
４ｃ  透明電極
４ｄ  透明基板
４ｅ  側面
４ｆ  上面
４ｇ  側面
６  光取出し層
６ａ  上面（光取出し面）
６ｂ  側面
６ｃ  突出部
１０  発光装置
【図１】
2012119191.tif 000003
【図２】
2012119191.tif 000004
【図３】
2012119191.tif 000005
【図４】
2012119191.tif 000006
【図５】
2012119191.tif 000007