(57)【要約】【課題】耐擦傷性に優れ、かつ、充分な光取り出し効率が得られる面光源素子を提供すること。【解決手段】発光層３と、発光層３に駆動電圧を印加するとともに、発光層３から出射された光を透過する透明電極２と、透明電極２の光出射面側に形成された透明基板１と、を備え、透明基板１の光出射面には、透明電極２側に凹んだ楕円球の一部からなる複数の凹部１ｂが形成されており、凹部１ｂの断面を構成する楕円における透明基板１の主面と垂直な軸の長さの１／２をＨ、主面と平行な軸の長さをＤ、隣接する２つの凹部１ｂの中心間距離をＬ、とした場合、１．０Ｄ＜Ｌ＜１．３Ｄ及び０．４Ｄ＜Ｈ＜１．４Ｄが成立し、発光層３の屈折率をｎ１とした場合、透明基板１の屈折率はｎ１−０．１よりも大きい面光源素子。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光層と、
前記発光層に駆動電圧を印加するとともに、前記発光層から出射された光を透過する透明電極と、
前記透明電極の光出射面側に形成された透明基板と、を備え、
前記透明基板の光出射面には、前記透明電極側に凹んだ楕円球の一部からなる複数の凹部が形成されており、
前記凹部の断面を構成する楕円の前記透明基板の主面と垂直な軸の長さの１／２をＨ、前記主面と平行な軸の長さをＤ、隣接する２つの前記凹部の中心間距離をＬ、とした場合、０．６Ｄ＜Ｌ＜１．３Ｄ及び０．４Ｄ＜Ｈ＜１．４Ｄが成立し、
前記発光層の屈折率をｎ１とした場合、前記透明基板の屈折率はｎ１−０．１よりも大きい面光源素子。
【請求項２】
前記透明基板の屈折率はｎ１よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の面光源素子。
【請求項３】
１．０Ｄ＜Ｌ＜１．１Ｄ及び０．５Ｄ＜Ｈ＜０．７Ｄが成立することを特徴とする請求項１又は２に記載の面光源素子。
【請求項４】
前記透明基板が、
前記透明電極側に形成された第１の透明基板と、
前記第１の透明基板の出射面側に形成され、前記複数の凹部が形成された第２の透明基板と、を備え、
前記第１の透明基板の屈折率をｎ２、前記第１の透明基板の屈折率をｎ３、とした場合、ｎ２≦ｎ３が成立することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の面光源素子。
【請求項５】
前記第１の透明基板及び前記第２の透明基板がいずれも樹脂からなることを特徴とする請求項４に記載の面光源素子。
【請求項６】
前記Ｄが５〜２００μｍであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の面光源素子。
【請求項７】
前記発光層が、
前記発光層の主面の法線方向から見て格子状に形成され、かつ、前記発光層よりも屈折率が低い低屈折率格子構造を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の面光源素子。
【請求項８】
前記低屈折率格子構造の幅が１〜５μｍ、間隔が３〜３０μｍであることを特徴とする請求項７に記載の面光源素子。
【請求項９】
有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の面光源素子。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の面光源素子を備えた照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面光源素子及びそれを備えた照明装置に関し、特に有機ＥＬ素子を用いた面光源素子及びそれを備えた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ：Electroluminescence）素子は、例えば図８に示すように構成されている。図８において、有機ＥＬ素子は、透明基板１０１、透明基板１０１の下面に形成された透明電極１０２、透明電極１０２の下面に形成された発光部１０３、発光部の下面に形成された反射電極１０４、を備えている。このような構成の有機ＥＬ素子は、透明電極１０２と反射電極１０４との間に、図示しない駆動電源から所定の駆動電圧を印加することにより、発光部１０３が発光し、発光部１０３からの光が、透明電極１０２、透明基板１０１を介して、空気中に出射する。
【０００３】
図８のような有機ＥＬ素子では、透明電極１０２がＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる場合、その屈折率は約２．０であり、発光部１０３の屈折率は約１．７である。また、透明基板１０１がガラスからなる場合、その屈折率は約１．５である。このため、発光部１０３から透明電極１０２を介して透明基板１０１に光が入射する場合、あるいは、透明基板１０１から空気中に光が出射する場合、屈折率が大きい媒質から小さい媒質に光が伝播することになる。従って、そこでは入射角によっては全反射が発生し、有機ＥＬ素子内に光の一部が閉じ込められることになる。ここで、透明電極１０２と透明基板１０１との界面で全反射して閉じ込められる光は薄膜導波光、透明基板１０１と空気との界面で全反射して閉じ込められる光は基板導波光と呼ばれる。これら導波光は空気中に出射されないため、素子を構成する基材で吸収され損失となる問題があった。
【０００４】
このような問題に対し、薄膜導波光や基板導波光を空気中に取り出すことで有機ＥＬ素子の発光効率を向上させる方法が、例えば特許文献１〜３、非特許文献１に開示されている。
【０００５】
特許文献１には、透明基板の光出射面に半球形状の微小マイクロレンズの集合からなる全反射回避層が形成された有機ＥＬ素子が開示されている。また、透明基板と透明電極の界面に凸部構造を設けることによって、薄膜導波光を低減させている。
【０００６】
特許文献２には、光出射面に光入射面に向かって凹んだ複数の凹部が形成された有機ＥＬ素子が開示されている。各凹部は、楕円球の一部と略同一の形状であり、かつ、凹部の光出射面における外郭の形状が略円であり、他の凹部との間隔を空けることが要求されている。
【０００７】
特許文献３には、屈折率が１．８以上の透明基板の光出射面に多孔質の光散乱体が形成された有機ＥＬ素子が開示されている。具体的には、透明基板の屈折率を高くすることで透明電極から透明基板に入射する光を増加させている。ここで、増加した光は基板導波光となり、光取り出し構造を設けないと空気中に出射されない。そこで、光取り出し構造として光出射面に多孔質の光散乱体が設けられている。
【０００８】
非特許文献１には、薄膜導波光を透明基板中に取り出すために、低屈折率の格子構造が発光部に導入された有機ＥＬ素子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−１２７５６０号公報
【特許文献２】特開２００４−２９６２１５号公報
【特許文献３】特開２００９−２３８５０７号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Yiru Sun & Stephen R. Forrest, "Enhanced light out-coupling of organic light-emitting devices using embedded low-index grids", Nature Photonics 2, 483-487 (1 August 2008)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１に開示された有機ＥＬ素子では、空気と接する表面に平坦な部分がないため、外部からの刺激によって傷がつきやすく耐擦傷性に劣るという課題があった。
【００１２】
特許文献２では、隣接する凹部間の間隔を凹部の幅の０．３倍以上とする必要があるため、凹部を密に配置することができず、充分な光取り出し効率（透明基板中の光を空気中に取り出すことができる割合）が得られないという課題があった。
【００１３】
特許文献３及び非特許文献１では、薄膜導波光を透明基板中に取り出すことはできても、充分な光取り出し効率が得られないという課題があった。具体例として、図８に示したような一般的な有機ＥＬ素子の場合、発光部で発光した光のエネルギーを１としたとき透明基板内部に入射する光の割合は０．５０となる。一方、薄膜導波光を透明基板中に入射させるために発光部の屈折率よりも高い屈折率をもつ基板を導入した場合、透明基板内部に入射する光の割合は０．８３へ向上する。両者において、従来型の光取り出し構造（凸部）を用いると、前者では、空気中への出射光の割合が０．３２となり、光取り出し効率は６４％（＝０．３２/０．５０）となる。後者では、空気中への出射光の割合が０．４７となり、光取り出し効率は５７％（＝０．４７/０．８３）とかえって低下する。よって、薄膜導波光を透明基板中に取り出すことはできても、充分な光取り出し効率が得られなかった。
【００１４】
この理由を以下に説明する。図９は発光強度の基板内角度依存性を示したグラフである。基板内角度とは、光出射面の法線方向を基準（０°）とした場合の角度であり、取り得る範囲は０〜９０°である。図９には、一般的なガラス基板（屈折率ｎ＝１．５２）を用いた場合、特許文献３のように一般的なガラス基板よりも屈折率が高い基板（屈折率ｎ＝１．７２）を用いた場合、非特許文献１のような低屈折率格子構造を設けた場合の３つの場合が示されている。
【００１５】
図９から、一般的なガラス基板（屈折率ｎ＝１．５２）を用いた場合に比べ、屈折率が高い基板（屈折率ｎ＝１．７２）を用いた場合や低屈折率格子構造を設けた場合には、高い基板内角度における発光強度が増加している。しかしながら、特許文献３及び非特許文献１に開示された技術では、この基板内角度の高い光（高角度光）を効率よく取り出すことができず、充分な光取り出し効率が得られなかった。
【００１６】
本発明は、以上を鑑みなされたものであって、耐擦傷性に優れ、かつ、充分な光取り出し効率が得られる面光源素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る一態様は、
発光層と、
前記発光層に駆動電圧を印加するとともに、前記発光層から出射された光を透過する透明電極と、
前記透明電極の光出射面側に形成された透明基板と、を備え、
前記透明基板の光出射面には、前記透明電極側に凹んだ楕円球の一部からなる複数の凹部が形成されており、
前記凹部の断面を構成する楕円の前記透明基板の主面と垂直な軸の長さの１／２をＨ、前記主面と平行な軸の長さをＤ、隣接する２つの前記凹部の中心間距離をＬ、とした場合、０．６Ｄ＜Ｌ＜１．３Ｄ及び０．４Ｄ＜Ｈ＜１．４Ｄが成立し、
前記発光層の屈折率をｎ１とした場合、前記透明基板の屈折率はｎ１−０．１よりも大きい面光源素子である。
【００１８】
前記透明基板の屈折率はｎ１よりも大きいことが好ましい。また、１．０Ｄ＜Ｌ＜１．１Ｄ及び０．５Ｄ＜Ｈ＜０．７Ｄが成立することが好ましい。
【００１９】
前記透明基板が、前記透明電極側に形成された第１の透明基板と、前記第１の透明基板の出射面側に形成され、前記複数の凹部が形成された第２の透明基板と、を備え、前記第１の透明基板の屈折率をｎ２、前記第１の透明基板の屈折率をｎ３、とした場合、ｎ２≦ｎ３が成立する構成であってもよい。
前記第１の透明基板及び前記第２の透明基板がいずれも樹脂からなることが好ましい。
【００２０】
前記凹部の幅Ｄが５〜２００μｍであることが好ましい。
【００２１】
前記発光層が、前記発光層の主面の法線方向から見て格子状に形成され、かつ、前記発光層よりも屈折率が低い低屈折率格子構造を備える構成であってもよい。
前記低屈折率格子構造の幅が１〜５μｍ、間隔が３〜３０μｍであることが好ましい。
【００２２】
上記の面光源素子は有機エレクトロルミネッセンス素子に好適であり、照明装置に適用可能である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、耐擦傷性に優れ、かつ、充分な光取り出し効率が得られる面光源素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施の形態１に係る有機ＥＬ素子の断面図である。
【図２Ａ】透明基板１における凹部１ｂの拡大図の一例である。
【図２Ｂ】透明基板１における凹部１ｂの拡大図の一例である。
【図３】光取り出し構造として従来型の凸部を設けた場合と、実施の形態１に係る光取り出し構造である凹部を設けた場合とについて、光出射割合の基板内角度依存性を比較して示したグラフである。
【図４】実施の形態２に係る有機ＥＬ素子の断面図である。
【図５】実施の形態３に係る有機ＥＬ素子の断面図である。
【図６Ａ】実施の形態４に係る有機ＥＬ素子の断面図である。
【図６Ｂ】実施の形態４に係る有機ＥＬ素子の平面図である。
【図７】実施の形態５に係る有機ＥＬ素子の断面図である。
【図８】一般的な有機ＥＬ素子の断面図である。
【図９】発光強度の基板内角度依存性を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
【００２６】
（実施の形態１）
図１を参照して本発明の第１の実施の形態に係る有機ＥＬ素子について説明する。図１は、実施の形態１に係る有機ＥＬ素子の断面図である。図１に示すように、実施の形態１に係る有機ＥＬ素子は、光透過性を有する透明基板１、透明基板１の下面に形成された光透過性を有する透明電極２、透明電極２の下面に形成された発光部３、発光部３の下面に形成された光反射性を有する反射電極４、を備えている。さらに、透明基板１の透明電極２と接する反対側の面である光出射面に平坦部１ａ及び光取り出し構造（凹部）１ｂが設けられている。
【００２７】
透明基板１を構成する材料としては、高屈折率ガラスや、光学用透明プラスチックなどを用いることができる。
透明電極２を構成する材料としては、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等を用いることができる。
【００２８】
発光部３を構成する材料としては、公知の有機ＥＬ素子に使用されている蛍光系材料、燐光系材料を利用することができる。発光部３は発光色が異なる発光層が複数積層されていてもよい。さらに、発光部３には、透明電極２の側に正孔注入層、正孔輸送層（不図示）が形成されていてもよい。また、発光部３には反射電極４の側に電子注入層、電子輸送層（不図示）が形成されていてもよい。
反射電極４を構成する材料としては、アルミニウムや銀等を用いることができる。
【００２９】
ここで、凹部１ｂの形成方法について説明する。透明基板１がガラス製である場合、凹部１ｂはガラス表面のエッチングやサンドブラストにより作製することができる。一方、透明基板１が樹脂製である場合、例えば、金型を用いたプレス成形や光硬化性樹脂を用いることにより、凹部１ｂを透明基板１の片側の面に作製する。プレス成形を用いる場合、凹部１ｂは透明基板１に直接成形される。光硬化性樹脂を用いる場合、光硬化性樹脂を金型に塗布した後、透明基板を光硬化性樹脂に密着させてから紫外線などを照射し、光硬化性樹脂を硬化させ一体化する。これにより、凹部１ｂを有する透明基板１を作製できる。
【００３０】
本実施の形態に係る有機ＥＬ素子では、発光部３の屈折率をｎ１、透明基板１の屈折率をｎ２とした場合、ｎ２＞ｎ１−０．１を満たす透明基板１を用いる。具体的には、例えば発光部３の屈折率ｎ１＝１．７であるときは、透明基板１には屈折率ｎ２＝１．６〜２．０の高屈折率の材料を用いる。このような高屈折率の材料を透明基板１に用いることにより、発光部３からの光の多くを透明基板１に導くことができる。発光部３よりも屈折率の高い透明基板１を用いると（ｎ２＞ｎ１）、透明基板１において基板内角度がより低い光が増加するため、光出射割合が高くなり、さらに好ましい。光出射割合とは、特定の基板内角度における光取り出し効率のことである。
【００３１】
図２Ａは、透明基板１における凹部１ｂの拡大図である。図２Ａに示すように、前記凹部１ｂは略楕円球（円球を含む）の一部である。凹部１ｂの断面を構成する略楕円における透明基板１の主面と垂直な軸の長さの１／２をＨ、主面と平行な軸の長さをＤ、隣接する２つの凹部１ｂの中心間距離をＬ、とした場合、０．６Ｄ＜Ｌ＜１．３Ｄ及び０．４Ｄ＜Ｈ＜１．４Ｄである。このような構成により、高い光取り出し効率を得ることができる。また、図２Ｂに示すようにＤ＜Ｌとした場合には、光出射面に平坦部１ａがあるため、凹部１ｂの形状は外部からの刺激によって変形し難い。さらに耐擦傷性を高めるために、両面が平坦な保護シートを貼り付けてもよい。
【００３２】
光出射面に設けられた凹部１ｂにより、透明基板１中を伝播する高角度光を効率的に空気中へ取り出すことができる。図３は、光取り出し構造として従来型の凸部を設けた場合と、本実施の形態に係る光取り出し構造である凹部を設けた場合とについて、光出射割合の基板内角度依存性を比較して示したグラフである。上述の通り、光出射割合とは、特定の基板内角度における光取り出し効率のことである。
【００３３】
図３に示すように、凸部を設けた場合、基板内角度が高い光（高角度光）の光出射割合が低いのに対し、本実施の形態に係る凹部を設けた場合、透明基板１中を伝播する高角度光を効率的に空気中へ取り出すことができる。さらに、本実施の形態に係る凹部を設けた場合、低い基板内角度の光についても、凸部を設けた場合と遜色ない高い光出射割合を得ることができる。その結果、高い光取り出し効率を得ることができる。なお、例えば、高角度光を基板内角度＝７０〜９０°の光と定義してもよい。
ここで、本実施の形態に係る有機ＥＬ素子のように、透明基板１の屈折率が高く、薄膜導波光を透明基板中に多く取り出す構造を有する場合、図９のグラフに示すように高角度光が多くなるため、特に効果的である。
【００３４】
凹部１ｂは略楕円球（円球を含む）の一部であるから、光出射面上の輪郭が略円形、出射面に垂直な平面上への投影形状（つまり断面形状）が略楕円形（円形を含む）である。ここで、図２Ａに示す凹部１ｂの断面を構成する略楕円の出射面と垂直な軸の長さの１／２であるＨと、隣接する凹部１ｂ同士の中心間距離Ｌとを、凹部１ｂの断面を構成する略楕円の出射面と平行な軸の長さＤに対して変化させる。表１に、凹部１ｂを有する屈折率が１．７の透明基板１を備えた有機ＥＬ素子において、隣接する２つの凹部１ｂの中心間距離Ｌと、凹部１ｂを構成する略楕円の透明基板１の主面と垂直な軸の長さの１／２であるＨを変化させたときの光取り出し効率を求めた結果を示す。なお、表１では、便宜的にＨのことを「高さ」、Ｄのことを「幅」、と呼んでいる。表１に示すように、光取り出し構造として凸部を用いた場合の最大の光取り出し効率０．４７よりも高い光取り出し効率が得られる条件を求めた。表１においてハッチングされた条件では、光取り出し効率が低下する。
【００３５】
表１に示すように、０．６Ｄ＜Ｌ＜１．３Ｄ及び０．４Ｄ＜Ｈ＜１．４Ｄであることが好ましい。１．０Ｄ＜Ｌ＜１．１Ｄ及び０．５Ｄ≦Ｈ＜０．７Ｄであることがさらに好ましい。これらの条件では、隣接する凹部同士が接続することがないため、損傷し易い尖頭部分がなく、また、Ｈ／Ｌ＜１となることからアスペクト比が低いため、製造が比較的容易となる。ここで、透明基板１の厚みは、一般的に３００μｍ〜７００μｍであることから、凹部の幅Ｄ＝５μｍ〜２００μｍとすることで透明基板の強度を保持することができる。
【表１】
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【００３６】
（実施の形態２）
次に、本発明の第２の実施形態に係る有機ＥＬ素子について説明する。図４は本実施形態に係る有機ＥＬ素子の断面図である。図４に示すように、実施の形態２に係る有機ＥＬ素子では、実施の形態１に係る透明基板１が、第１の透明基板１１と、第１の透明基板１１の光出射面に設けられた第２の透明基板１２とから構成されている。第１の透明基板１１の光出射面は平坦であって、そこに第２の透明基板１２の平坦面が、例えば接着材よりなる粘着シート（不図示）を介して貼付されている。第２の透明基板１２の平坦面の反対側に位置する光出射面には、実施の形態１に係る透明基板１と同様に、凹部１ｂが設けられている。ここで、第１の透明基板１１の屈折率をｎ２とした場合、第２の透明基板１２の屈折率ｎ３は、ｎ３≧ｎ２を満たす。その他の構成は実施の形態１と同様である。
【００３７】
本実施形態では、第２の透明基板１２の屈折率ｎ３及び粘着シートの屈折率を第１の透明基板１１の屈折率ｎ２以上とすることで第２の透明基板１２と第１の透明基板１１の界面で全反射する光やフレネル反射する光を少なくすことができる。第２の透明基板１２の材料としては、光透過性に優れるポリマーやガラス材料など高屈折率のものが好ましい。ポリマーの例としては、エポキシ樹脂、高屈折率無機材料超微粒子を包埋した樹脂組成物などを用いることができる。
【００３８】
ここで、凹部１ｂの形成方法について説明する。第２の透明基板１２がガラス製である場合、凹部１ｂはガラス表面のエッチングやサンドブラストにより作製することができる。一方、第２の透明基板１２が樹脂製である場合、例えば、金型を用いたプレス成形や光硬化性樹脂を用いることにより、凹部１ｂを第２の透明基板１２の片側の面に作製する。プレス成形を用いる場合、凹部１ｂは第２の透明基板１２に直接成形される。光硬化性樹脂を用いる場合、光硬化性樹脂を金型に塗布した後、透明基板を光硬化性樹脂に密着させてから紫外線などを照射し、光硬化性樹脂を硬化させ一体化する。これにより、凹部１ｂを有する透明基板１を作製できる。
【００３９】
（実施の形態３）
次に、本発明の第３の実施形態に係る有機ＥＬ素子について説明する。図５は本実施形態に係る有機ＥＬ素子の断面図である。図５に示すように、実施の形態３に係る有機ＥＬ素子は、第１の透明基板１１、第１の透明基板１１の下面に形成された反射電極４、反射電極４の下面に形成された発光部３、発光部３の下面に形成された透明電極２、を備えている。そして、透明電極２の下面（光出射面）に、第２の透明基板１２の平坦面が、例えば粘着シート（不図示）を介して貼付されている。第２の透明基板１２の平坦面の反対側に位置する光出射面には、実施の形態１に係る透明基板１及び実施の形態２に係る第２の透明基板１２と同様に、凹部１ｂが設けられている。
【００４０】
ここで、発光部３の屈折率をｎ１、第２の透明基板１２の屈折率をｎ３とした場合、ｎ３＞ｎ１−０．１を満たす。具体的には、例えば発光部３の屈折率ｎ１＝１．７であるときは、第２の透明基板１２の屈折率ｎ３＝１．６〜２．０の高屈折率の材料を用いる。このような高屈折率の材料を第２の透明基板１２に用いることにより、発光部３からの光の多くを第２の透明基板１２に導くことができる。発光部３よりも屈折率の高い第２の透明基板１２を用いると（ｎ３＞ｎ１）、さらに好ましい。
【００４１】
（実施の形態４）
次に、本発明の第４の実施形態に係る有機ＥＬ素子について説明する。図６Ａは本実施形態に係る有機ＥＬ素子の断面図である。図６Ａに示すように、実施の形態４に係る有機ＥＬ素子は、実施の形態１に係る有機ＥＬ素子において、発光部３と略等しい厚みを有し、発光部３と略同一面に形成された低屈折率材料からなる格子構造（低屈折率格子構造）５を備えている。低屈折率格子構造５の屈折率は１．０３〜１．４５である。
【００４２】
図６Ａに示すように、低屈折率格子構造５が形成された部分では、発光部３及び反射電極４が下側に突出して形成されている。図６Ａに示すように、低屈折率格子構造５は、薄膜導波光の光線角度を変換して透明基板１中に導くことができる。そのため、図９のグラフに示すように、主に高角度光を増加させることができる。
【００４３】
図６Ｂは低屈折率格子構造５の平面図である。図６Ｂに示すように、低屈折率格子構造５は格子状に形成されている。透明基板１には、実施の形態１と同様に、凹部１ｂが設けられている。また、その他の構成も実施の形態１と同様である。
【００４４】
発光部３の屈折率をｎ１、透明基板１の屈折率をｎ２とした場合、ｎ２＞ｎ１−０．２が成立する。具体的には、発光部３の屈折率が１．７であるときは、透明基板１の屈折率ｎ２＝１．５〜２．０とする。ｎ２＞ｎ１−０．１であると好ましく、発光部３よりも高い屈折率の透明基板１を用いると（ｎ２＞ｎ１）、さらに好ましい。
【００４５】
また、凹部１ｂは断面形状が楕円球の一部であって、凹部１ｂと隣接する凹部１ｂとの中心間距離Ｌとを構成する楕円球の出射面と垂直な軸の長さの１／２をＨ、出射面と平行な軸の長さをＤとした場合、０．６Ｄ＜Ｌ＜１．３Ｄ及び０．４Ｄ＜Ｈ＜１．４Ｄが成立する。
【００４６】
低屈折率格子構造５は、幅が１〜５μｍ、格子間隔が３〜３０μｍであることが好ましい。低屈折率格子構造５を構成する低屈折率材料としては、エアロゲルやアクリル樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂などの透明材料を用いることができる。
【００４７】
（実施の形態５）
次に、本発明の第５の実施形態に係る有機ＥＬ素子について説明する。図７は本実施形態に係る有機ＥＬ素子の断面図である。図７に示すように、実施の形態５に係る有機ＥＬ素子は、実施の形態２に係る有機ＥＬ素子において、発光部３と略等しい厚みを有し、発光部３と略同一面に形成された低屈折率材料からなる格子構造（低屈折率格子構造）５を備えている。低屈折率格子構造５の屈折率は１．０３〜１．４５である。
【００４８】
図７に示すように、低屈折率格子構造５が形成された部分では、発光部３及び反射電極４が下側に突出して形成されている。実施の形態４と同様に、低屈折率格子構造５は、薄膜導波光の光線角度を変換して第１の透明基板１１中に導くことができる。そのため、図９のグラフに示すように、主に高角度光を増加させることができる。
【００４９】
図７に示すように、実施の形態５に係る有機ＥＬ素子は、実施の形態２と同様に、第１の透明基板１１と、第１の透明基板１１の光出射面に設けられた第２の透明基板１２とを備えている。第１の透明基板１１の光出射面は平坦であって、そこに第２の透明基板１２の平坦面が、例えば粘着シート（不図示）を介して貼付されている。第２の透明基板１２の平坦面の反対側に位置する光出射面には、凹部１ｂが設けられている。ここで、第１の透明基板１１の屈折率をｎ２とした場合、第２の透明基板１２の屈折率ｎ３は、ｎ３≧ｎ２を満たす。その他の構成も実施の形態２と同様である。
【００５０】
なお、上記実施の形態１〜３に係る透明電極または透明基板と接する回折格子を設けてもよい。この回折格子は光の回折現象を利用して特定のスペクトルを得るための素子で、周期的な溝が透明基板の１つの辺に略平行な方向とそれに垂直な方向に刻まれている。また、この回折格子は、可視光の波長と同程度の回折ピッチで透明基板に形成させていることが好ましい。
【実施例】
【００５１】
（実施例１）
実施の形態１において、発光部３の屈折率をｎ１＝１．７、透明電極２の屈折率を２．０、透明基板１の屈折率ｎ２＝１．７２として、半球形状（Ｈ＝０．５Ｄ）の凹部を六方状に配列した。半球形状の凹部の直径Ｄ＝２０μｍ、隣接する２つの凹部１ｂの中心間距離Ｌ＝２２μｍ（Ｌ＝１．１Ｄ）とした。実施例１に係る面光源素子では、発光部３で発光した光のエネルギーを１として、空気中に出射する光の割合は０．４９となった。なお、実施の形態２において、第１の透明基板１１の屈折率ｎ２、第２の透明基板１２の屈折率ｎ３および粘着シートの屈折率をいずれも１．７２として、同様に凹部を設けた場合も等しい結果となった。
【００５２】
（比較例１）
実施例１の構成において、光取り出し構造として、凸部を光出射面に設けた。発光部３で発光した光のエネルギーを１として、空気中に出射する光の割合は０．４７となった。このように、光取り出し構造として凹部を用いた実施例１の方が、凸部を用いた本比較例よりも、高い光取り出し効率を得ることができた。
【００５３】
（比較例２）
実施例１に記載の構成において、半球形状の凹部の直径Ｄ＝２０μｍ、隣接する２つの凹部１ｂの中心間距離Ｌ＝２６μｍ（Ｌ＝１．３Ｄ）とした。発光部３で発光した光のエネルギーを１として、空気中に出射する光の割合は０．４６となった。隣接する２つの凹部１ｂの中心間距離Ｌを凹部の幅Ｄの１．１倍とした実施例１は、１．３倍とした本比較例よりも高い光取り出し効率を得ることができた。
【００５４】
（実施例２）
実施の形態３において、発光部３の屈折率をｎ１＝１．７、透明電極２の屈折率を２．０、第１の透明基板１１の屈折率ｎ２＝１．７２、第２の透明基板１２の屈折率ｎ３および粘着シートの屈折率をいずれも１．７２として、半球形状（Ｈ＝０．５Ｄ）の凹部を六方状に配列した。半球形状の凹部の直径Ｄ＝２０μｍ、隣接する２つの凹部１ｂの中心間距離Ｌ＝２２μｍ（Ｌ＝１．１Ｄ）とした。実施例２に係る面光源素子では、発光部３で発光した光のエネルギーを１として、空気中に出射する光の割合は０．４８となった。
【００５５】
（比較例３）
実施例２の構成において、光取り出し構造として、凸部を光出射面に設けた。発光部３で発光した光のエネルギーを１として、空気中に出射する光の割合は０．４６となった。光取り出し構造として凹部を用いた実施例２の方が、凸部を用いた本比較例よりも高い光取り出し効率を得ることができた。
【００５６】
（実施例３）
実施の形態４、５において、低屈折率格子構造の屈折率を１．４５、格子構造の幅を１μｍ、格子間隔を６μｍとした。透明基板１または第１の透明基板１１の屈折率ｎ２＝１．５２、第２の透明基板１２の屈折率ｎ３および粘着シートの屈折率をいずれも１．５２として、光出射面に半球形状（Ｈ＝０．５Ｄ）の凹部を六方状に配列した。半球形状の凹部の直径Ｄ＝２０μｍ、隣接する２つの凹部１ｂの中心間距離Ｌ＝２２μｍ（Ｌ＝１．１Ｄ）とした。発光部で発光した光のエネルギーを１として、空気中に出射する光の割合は０．４１となった。
【００５７】
（比較例４）
実施例３の構成において、光取り出し構造として、凸部を光出射面に設けた。発光部３で発光した光のエネルギーを１として、空気中に出射する光の割合は０．４０となった。光取り出し構造として凹部を用いた実施例３の方が、凸部を用いた本比較例よりも高い光取り出し効率を得ることができた。
（実施例４）
実施の形態１において、発光部３の屈折率をｎ１＝１．７、透明電極２の屈折率を２．０、透明基板１の屈折率ｎ２＝１．７２として、楕円球の一部からなる凹部（Ｈ＝１．３Ｄ）を六方状に配列した。凹部の断面を構成する楕円球における透明基板１の主面と平行な軸の長さであるＤ＝２０μｍ、隣接する２つの凹部１ｂの中心間距離Ｌ＝１８μｍ（Ｌ＝０．９Ｄ）とした。実施例４に係る面光源素子では、発光部３で発光した光のエネルギーを１として、空気中に出射する光の割合は０．４９となった。
【符号の説明】
【００５８】
１    透明基板
１ａ    平坦部
１ｂ    凹部
２    透明電極
３    発光部
４    反射電極
５    低屈折率格子構造
５    低屈折率格子構造
１１    透明基板
１２    透明基板
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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