(57)【要約】【課題】一様な面発光の実現と、正面輝度の確保とを両立することが可能な構成を備える面発光装置を提供する。【解決手段】この面発光装置は、発光部１１１と非発光部１１２と透明部材１１３とを有する面発光パネル１１０と、透明部材１１３を挟んで発光部１１１とは反対側に設けられる蛍光部材１４０とを備え、蛍光部材１４０が存在しない場合に、透明部材１１３から観測者側に放射される光の正面輝度値と５０度から７０度方向の輝度値とが、下記の（式１）を満足し、面発光パネル１１０で発生した光の透明部材１１３内における光強度の発光部１１１の面法線に対する角度依存性が０度から９０度の間において、正面を含み２以上の極大を有し、透明部材１１３と蛍光部材１４０とが光学密着している。［正面輝度値］≧［５０度から７０度方向の輝度値］・・・（式１）【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光部と非発光部と透明部材とを有する面発光パネルと、
前記透明部材を挟んで前記発光部とは反対側に設けられる蛍光部材と、を備え、
前記蛍光部材が存在しない場合に、前記透明部材から観測者側に放射される光の正面輝度値と５０度から７０度方向の輝度値とが、下記の（式１）を満足し、
前記面発光パネルで発生した光の前記透明部材内における光強度の前記発光部の面法線に対する角度依存性が０度から９０度の間において、正面を含み２以上の極大を有し、
前記透明部材と前記蛍光部材とが光学密着している、
面発光装置。
［正面輝度値］≧［５０度から７０度方向の輝度値］・・・（式１）
【請求項２】
前記透明部材と前記蛍光部材との間に導光部材が設けられ、
前記導光部材および前記蛍光部材とが存在しない場合に、前記透明部材から観測者側に放射される光の正面輝度値と５０度から７０度方向の輝度値とが、上記の（式１）を満足する、請求項１に記載の面発光装置。
【請求項３】
前記蛍光部材の屈折率が、前記導光部材の屈折率よりも低く、
前記導光部材の屈折率が、前記透明部材の屈折率よりも高い、
請求項２に記載の面発光装置。
【請求項４】
前記蛍光部材の外部に光拡散部材が設けられている、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の面発光装置。
【請求項５】
前記面発光パネルは、
前記透明部材、透明電極、正孔注入層、正孔輸送層、光子発生層、電子輸送層、電子注入層、および、反射電極を有するとともにこの順に積層され、
前記電子輸送層の膜厚と前記正孔輸送層の膜厚とを変化させることにより、前記透明部材の内部の光強度の角度依存性を制御する、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の面発光装置。
【請求項６】
前記発光部と前記透明部材との間に光学調整層が設けられ、
前記発光部と前記光学調整層とが光学密着し、
前記光学調整層と前記透明部材とが光学密着し、
前記光学調整層により前記透明部材の内部の光強度の角度依存性を制御する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の面発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施の形態は面発光装置の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
面発光装置は、液晶ディスプレイのバックライトや看板照明のバックライト等、産業上広く使われている。面発光装置は有機ＥＬ（Electro-Luminescence）や導光板付き発光ダイオード（ＬＥＤ：Light  Emitting  Diode）等の面発光パネルを複数枚配列させることで構成される。一方、面発光パネルは配線や封止あるいは制御回路の搭載のため面発光パネルの一部に非発光部が形成されるが、面発光パネルを配列させて大面積の面発光装置を形成する際には非発光部がムラとなって目立ってしまう問題がある。このように面発光パネルに存在する輝度ムラを低減する技術は重要である。
【０００３】
輝度ムラを改善する手法としては（特許文献１）に開示されるように、透明部材を設け非発光部の上部にだけ光散乱を設ける方法が挙げられる。一方、高効率な面発光装置を実現する技術としては、（特許文献２）に開示されるように、導光部材と蛍光部材とを設け、導光部材を伝搬する斜め成分を増加させた構成にすることで、非発光部に到達するエネルギーを強くし蛍光発光させる技術が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１５８６６５号公報
【特許文献２】特許第４４０６２１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
面発光装置の輝度ムラを低減するための特許文献１に開示される技術では、非発光部の強度確保に課題があった。特許文献２に開示される技術は、面発光装置の発光効率を向上するための技術であり、面発光装置の正面強度が低下してしまい輝度ムラが残留する課題や、非発光部と導光部材および蛍光部材との位置関係が明確でなく、輝度ムラを低減するための構成が不明であるという課題がある。
【０００６】
この発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、一様な面発光の実現と、正面輝度の確保とを両立することが可能な構成を備える面発光装置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】
【０００７】
この発明に基づいた面発光装置においては、発光部と非発光部と透明部材とを有する面発光パネルと、上記透明部材を挟んで上記発光部とは反対側に設けられる蛍光部材と、を備え、上記蛍光部材が存在しない場合に、上記透明部材から観測者側に放射される光の正面輝度値と５０度から７０度方向の輝度値とが、下記の（式１）を満足し、上記面発光パネルで発生した光の上記透明部材内における光強度の上記発光部の面法線に対する角度依存性が０度から９０度の間において、正面を含み２以上の極大を有し、上記透明部材と上記蛍光部材とが光学密着している。［正面輝度値］≧［５０度から７０度方向の輝度値］・・・（式１）
他の形態においては、上記透明部材と上記蛍光部材との間に導光部材が設けられ、上記導光部材および上記蛍光部材とが存在しない場合に、上記透明部材から観測者側に放射される光の正面輝度値と５０度から７０度方向の輝度値とが、上記の（式１）を満足する。
【０００８】
他の形態においては、上記蛍光部材の屈折率が、上記導光部材の屈折率よりも低く、上記導光部材の屈折率が、上記透明部材の屈折率よりも高い。
【０００９】
他の形態においては、上記蛍光部材の外部に光拡散部材が設けられている。
他の形態においては、上記面発光パネルは、上記透明部材、透明電極、正孔注入層、正孔輸送層、光子発生層、電子輸送層、電子注入層、および、反射電極を有するとともにこの順に積層され、上記樹脂フィルムの側に上記透明部材が設けられ、上記電子輸送層の膜厚と上記正孔輸送層の膜厚とを変化させることにより、上記透明部材の内部の光強度の角度依存性を制御する。
【００１０】
他の形態においては、上記発光部と上記透明部材との間に光学調整層が設けられ、上記発光部と上記光学調整層とが光学密着し、上記光学調整層と上記透明部材とが光学密着し、上記光学調整層により上記透明部材の内部の光強度の角度依存性を制御する。
【発明の効果】
【００１１】
一様な面発光の実現と、正面輝度の確保とを両立することが可能な構成を備える面発光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１における面発光装置の断面図である。
【図２】実施の形態１における面発光装置において、導光部材および蛍光部材が存在しない場合に、透明部材から観測者に放射される光の輝度の角度依存性を示す模式図である。
【図３】実施の形態１における面発光装置において、発光部で発光した光の透明部材内における光強度の発光部面法線に対する角度依存性を示す模式図である。
【図４】面発光パネルにおける臨界角と屈折率１の空間（空気）に出射される光の成分との関係を示す模式断面図である。
【図５】実施の形態１における面発光装置の効果を説明するための模式断面図である。
【図６】実施の形態１における面発光パネルの構造を示す部分拡大断面図である。
【図７】実施の形態１における面発光パネルの具体的な膜構成のパラメータを示す図である。
【図８】比較例における面発光装置の導光部材と蛍光部材とが存在しない場合に透明部材から観測者側に放射される光の輝度の角度依存性を示す図である。
【図９】比較例における面発光装置の発光部で発生した光の透明部材内における光強度の発光部の面法線に対する角度依存性を示す図である。
【図１０】実施の形態１における面発光装置の断面構造を示す図である。
【図１１】実施の形態１における面発光装置の図１０中のＸＩに示す界面での導光部材と蛍光部材とが存在しない場合に透明部材から観測者側に放射される光の輝度の角度依存性を示す図である。
【図１２】実施の形態１における面発光装置の図１０中のＸＩＩに示す界面での発光部で発生した光の透明部材内における光強度の発光部の面法線に対する角度依存性を示す図である。
【図１３】実施の形態１における電子輸送層の膜厚と正孔輸送層の膜厚とを変化させながら網羅的に調べた結果を示す第１図である。
【図１４】実施の形態１における電子輸送層の膜厚と正孔輸送層の膜厚とを変化させながら網羅的に調べた結果を示す第２図である。
【図１５】実施の形態１における電子輸送層の膜厚と正孔輸送層の膜厚とを変化させながら網羅的に調べた結果を示す第３図である。
【図１６】図１５中の設計位置Ａにおける「外部の輝度」を示す図である。
【図１７】図１５中の設計位置Ａにおける「透明部材内の強度」を示す図である。
【図１８】図１５中の設計位置Ｂにおける「外部の輝度」を示す図である。
【図１９】図１５中の設計位置Ｂにおける「透明部材内の強度」を示す図である。
【図２０】図１５中の設計位置Ｃにおける「外部の輝度」を示す図である。
【図２１】図１５中の設計位置Ｃにおける「透明部材内の強度」を示す図である。
【図２２】図１５中の設計位置Ｄにおける「外部の輝度」を示す図である。
【図２３】図１５中の設計位置Ｄにおける「透明部材内の強度」を示す図である。
【図２４】図１５中の設計位置Ｅにおける「外部の輝度」を示す図である。
【図２５】図１５中の設計位置Ｅにおける「透明部材内の強度」を示す図である。
【図２６】図１５中の設計位置Ｆにおける「外部の輝度」を示す図である。
【図２７】図１５中の設計位置Ｆにおける「透明部材内の強度」を示す図である。
【図２８】実施の形態２における面発光パネルの構造を示す部分拡大断面図である。
【図２９】実施の形態２における面発光パネルの具体的な膜構成のパラメータを示す図である。
【図３０】実施の形態２における電子輸送層の膜厚と正孔輸送層の膜厚とを変化させながら網羅的に調べた結果を示す第１図である。
【図３１】実施の形態２における電子輸送層の膜厚と正孔輸送層の膜厚とを変化させながら網羅的に調べた結果を示す第２図である。
【図３２】実施の形態３における電子輸送層の膜厚と正孔輸送層の膜厚とを変化させながら網羅的に調べた結果を示す第２図である。
【図３３】図３２中の設計位置Ａにおける「外部の輝度」を示す図である。
【図３４】図３２中の設計位置Ａにおける「透明部材内の強度」を示す図である。
【図３５】図３２中の設計位置Ｂにおける「外部の輝度」を示す図である。
【図３６】図３２中の設計位置Ｂにおける「透明部材内の強度」を示す図である。
【図３７】図３２中の設計位置Ｃにおける「外部の輝度」を示す図である。
【図３８】図３２中の設計位置Ｃにおける「透明部材内の強度」を示す図である。
【図３９】図３２中の設計位置Ｄにおける「外部の輝度」を示す図である。
【図４０】図３２中の設計位置Ｄにおける「透明部材内の強度」を示す図である。
【図４１】図３２中の設計位置Ｅにおける「外部の輝度」を示す図である。
【図４２】図３２中の設計位置Ｅにおける「透明部材内の強度」を示す図である。
【図４３】図３２中の設計位置Ｆにおける「外部の輝度」を示す図である。
【図４４】図３２中の設計位置Ｆにおける「透明部材内の強度」を示す図である。
【図４５】図３２中の設計位置Ｇにおける「外部の輝度」を示す図である。
【図４６】図３２中の設計位置Ｇにおける「透明部材内の強度」を示す図である。
【図４７】図３２中の設計位置Ｈにおける「外部の輝度」を示す図である。
【図４８】図３２中の設計位置Ｈにおける「透明部材内の強度」を示す図である。
【図４９】実施の形態３における面発光装置の構造を示す断面図である。
【図５０】実施の形態４における面発光装置の構造を示す断面図である。
【図５１】実施の形態５における面発光装置の構造を示す断面模式図である。
【図５２】実施の形態６における面発光装置の構造を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明に基づいた各実施の形態における面発光装置について、以下、図を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、実施の形態の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。また、各実施の形態における構成を適宜組み合わせて用いることは当初から予定されていることである。
【００１４】
（実施の形態１：面発光装置１００）
図１を参照して、本実施の形態における面発光装置１００の構成について説明する。図１は、実施の形態における面発光装置１００の断面図である。この面発光装置１００は、発光部１１１、非発光部１１２および透明部材１１３を有する面発光パネル１１０と、透明部材１１３を挟んで発光部１１１とは反対側に設けられる導光部材１３０と、導光部材１３０を挟んで透明部材１１３とは反対側に設けられる蛍光部材１４０と、を備えている。面発光パネル１１０の発光部１１１と非発光部１１２とは、封止部材１２０によって覆われている。本実施の形態では、発光部１１１から出射された光は、透明部材１１３、導光部材１３０、および、蛍光部材１４０に向けて光が取り出される。
【００１５】
上記面発光装置１００において、導光部材１３０および蛍光部材１４０が存在しない場合に、透明部材１１３から観測者側に放射される光の正面輝度（０度）値と、５０度から７０度方向の輝度値とが、以下の式（１）の関係を満たすように形成されている。
【００１６】
［正面輝度値］≧［５０度から７０度方向の輝度値］・・・（式１）
さらに、発光部１１１で発生した光の透明部材１１３内における光強度の発光部１１１の面法線に対する角度依存性が、０度から９０度までに正面を含み２以上の極大を有し、かつ、面発光パネル１１０と導光部材１３０が光学密着しており、かつ導光部材１３０と蛍光部材１４０が光学密着している。この構成を採用することで、均一な面発光を実現すると同時に正面輝度を確保できる。
【００１７】
次に、図２および図３を参照して、面発光装置１００の効果を説明する前に「導光部材１３０および蛍光部材１４０が存在しない場合に透明部材１１３から観測者側に放射される光の輝度の角度依存性」と、「発光部１１１で発生した光の透明部材１１３内における光強度の発光部１１１の面法線に対する角度依存性」の違いについて説明する。
【００１８】
図２は、導光部材１３０および蛍光部材１４０が存在しない場合に、透明部材１１３から観測者に放射される光の輝度の角度依存性を示す模式図、図３は、発光部１１１で発光した光の透明部材１１３内における光強度の発光部１１１の面法線に対する角度依存性を示す模式図である。
【００１９】
図２を参照して、「導光部材１３０および蛍光部材１４０が存在しない場合に透明部材１１３から観測者側に放射される光の輝度の角度依存性」は、導光部材１３０と蛍光部材１４０が存在せず面発光パネル１１０単体を屈折率１の空間（たとえば空気）に配置し、面法線Ｌに対して輝度の依存性を測定したものである。なお、図２および図３中において、ディテクタ６００により輝度測定を行なう。輝度測定は、光電力の波長依存性に視感度をかけたものとしてＣＩＥ（国際照明委員会）の定義によって計算される。
【００２０】
図３を参照して、「発光部１１１で発生した光の透明部材１１３内における光強度の発光部１１１の面法線に対する角度依存性」は、面発光パネル１１０の発光部１１１材で発生した光が、透明部材１１３の内部でどのような角度に分布するかを測定した量である。
【００２１】
実験的には発光部１１１の面積よりも充分（たとえば１０倍）大きく、透明部材１１３と同じ屈折率を持つ半球レンズ７００を用意し、透明部材１１３と半球レンズ７００との間に屈折率がマッチングするマッチングオイルを充填して、発光面法線に対する光強度の角度依存性を測定する。また、望ましくは、光強度は、蛍光の感度波長で重み付けがなされているとよい。
【００２２】
図４を参照して、面発光パネル１１０における臨界角と屈折率１の空間（空気）に出射される光の成分との関係について説明する。図４は、面発光パネル１１０における臨界角と屈折率１の空間（空気）に出射される光の成分との関係を示す模式断面図である。
【００２３】
透明部材１１３の内部における光強度の発光部１１１の面法線Ｌに対する角度依存性（以下単に角度依存性とする）と、透明部材１１３から観測者側に放射される光強度の角度依存性は、フレネル理論によって対応付けが可能である。
【００２４】
図４を参照して、透明部材１１３の内部を伝搬する光のうち、全反射がおこらない臨界角内部の光が透明部材１１３の外部に出射する。たとえば屈折率１．５の透明部材１１３の場合、臨界角は、ａｓｉｎ（１．０／１．５）＝４１．８度であるので、透明部材１１３の内部の強度分布で０から４１．８度の成分が、空気の０度から９０度の強度成分となる。なお、放射エネルギー密度を計算する際は立体角の変換分も考慮する必要がある。
【００２５】
上述の特許文献２においては、図３に示す測定量しか考慮しておらず、図４に示すような実際に透明部材１１３の内部における光強度の角度分布については未考察であった。すなわち特許文献２は、屈折率１．５の媒質における０度から４１．８度の成分しか考慮していなかったことに相当する。本実施の形態では、透明部材１１３の内部を伝搬する光の角度分布に注目し、正面輝度を確保しつつ非発光部１１２の輝度ムラを低減する。
【００２６】
図５に、実施の形態における面発光装置１００の効果を説明するための模式断面図を示す。本実施の形態の面発光装置１００においては、透明部材１１３の内部における光強度の角度依存性は、正面を含めて２以上の極大を有するように構成する。
【００２７】
図５に示す面発光装置１００は、正面を含めて２個の極大を有する例を示している（−９０度から０度方向の角度も平面図では見えているので３個に見えるが０度から９０度で数えると２個である）。本実施の形態においては、発光部１１１の非発光部１１２上の透明部材１１３の光出射側に位置する領域に、導光部材１３０および蛍光部材１４０が存在するように構成されている。透明部材１１３内で正面に向いている光Ｌ１は、導光部材１３０を横切って蛍光部材１４０に到達して、蛍光発光することで一定量の正面輝度を確保する。また、透明部材１１３内で斜め方向に向いている光Ｌ２は導光部材１３０を介して横方向に導かれ、非発光部１１２上面に相当する位置で蛍光部材１４０に到達して発光することで非発光部１１２の輝度も確保できる。
【００２８】
以下に、本実施の形態における面発光装置１００を実施する上で、望ましい構成について詳細に述べる。
【００２９】
［透明部材１１３］
実施の形態の面発光装置１００を実施するために用いられる透明部材１１３として望ましい材料について説明する。均一な面発光および高効率な面発光を実現するためには、透明部材１１３の透過率が高い方が望ましい。具体的にはＪＩＳ  Ｋ  ７３６１−１：１９９７（プラスチック−透明材料の全光線透過率の試験方法）に準拠した方法で測定した可視光波長領域における全光線透過率が８０％以上のものが透明部材１１３として好ましく用いられる。また、透明部材１１３としては、フレキシブル性に優れている材質が好ましく用いられる。
【００３０】
透明部材１１３としては、たとえば、樹脂基板、樹脂フィルム等が好適に挙げられるが、生産性の観点並びに軽量性および柔軟性といった性能の観点から、透明樹脂フィルムを用いることが好ましい。透明樹脂フィルムとは、ＪＩＳ  Ｋ  ７３６１−１：１９９７（プラスチック−透明材料の全光線透過率の試験方法）に準拠した方法で測定した可視光波長領域における全光線透過率が５０％以上のものをいう。好ましく用いることができる透明樹脂フィルムには特に制限はなく、その材料、形状、構造、厚み等については公知のものの中から適宜選択することができる。
【００３１】
このような透明樹脂フィルムとしては、たとえば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート、変性ポリエステル等のポリエステル系樹脂フィルム、ポリエチレン（ＰＥ）樹脂フィルム、ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂フィルム、ポリスチレン樹脂フィルム、環状オレフィン系樹脂等のポリオレフィン類樹脂フィルム、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等のビニル系樹脂フィルム、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂フィルム、ポリサルホン（ＰＳＦ）樹脂フィルム、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）樹脂フィルム、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂フィルム、ポリアミド樹脂フィルム、ポリイミド樹脂フィルム、アクリル樹脂フィルム、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）樹脂フィルム等を挙げることができる。
【００３２】
全光線透過率が８０％以上である樹脂フィルムであれば、実施の形態に係る透明部材１１３としてより好ましく用いられる。このような透明部材１１３としては、中でも透明性、耐熱性、取り扱いやすさ、強度およびコストの観点から、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、二軸延伸ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリエーテルサルホンフィルム又はポリカーボネートフィルムが好ましく、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム又は二軸延伸ポリエチレンナフタレートフィルムがより好ましい。
【００３３】
また、フィルム状の基材の表面又は裏面には、無機物の被膜、有機物の被膜、又は、無機物および有機物のハイブリッド被膜が形成されていてもよく、かかる被膜が形成された基材は、ＪＩＳ  Ｋ  ７１２９−１９９２に準拠した方法で測定した水蒸気透過度（２５±０．５℃、相対湿度（９０±２）％ＲＨ）が、１×１０−３ｇ／（ｍ２・２４ｈ）以下のバリア性フィルムであることが好ましい。
【００３４】
さらには、ＪＩＳ  Ｋ  ７１２６−１９８７に準拠した方法で測定した酸素透過度が、１×１０−３ｍｌ／ｍ２・２４ｈ・ａｔｍ以下、水蒸気透過度（２５±０．５℃、相対湿度（９０±２）％ＲＨ）が、１×１０−３ｇ／（ｍ２・２４ｈ）以下の高バリア性フィルムであることが好ましい。
【００３５】
高バリア性フィルムとするためにフィルム状の基材の表面又は裏面に形成されるバリア膜を形成する材料としては、水分、酸素等といった素子の劣化をもたらすものの侵入を抑制する機能を有する材料であればよく、たとえば、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素等を用いることができる。さらに、当該バリア膜の脆弱性を改良するためにこれら無機層と有機材料からなる層の積層構造を持たせることがより好ましい。無機層と有機層との積層順については特に制限はないが、両者を交互に複数回積層させることが好ましい。
【００３６】
透明部材１１３には、濡れ性および接着性を確保するために、表面処理を施すことや易接着層を設けることができる。表面処理および易接着層については、従来公知の技術を使用することができる。たとえば、表面処理としては、コロナ放電処理、火炎処理、紫外線処理、高周波処理、グロー放電処理、活性プラズマ処理、レーザー処理等の表面活性化処理を挙げることができる。易接着層としては、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、ビニル系共重合体、ブタジエン系共重合体、アクリル系共重合体、ビニリデン系共重合体、エポキシ系共重合体等を挙げることができる。易接着層は単層でもよいが、接着性を向上させるために２層以上の構成にしてもよい。
【００３７】
［導光部材１３０］
導光部材１３０の材料としては、透明部材１１３で挙げられた材料を用いることが望ましい。導光部材１３０の屈折率として望ましい屈折率の関係は、「蛍光部材１４０の屈折率が導光部材１３０の屈折率よりも低く、導光部材１３０の屈折率が透明部材１１３の屈折率よりも高い」ことである。このような構成を採用することで屈折率の高い空間に光が屈折する性質をうまく用いて、横方向に光を曲げることで非発光部１１２へ光を導くことが可能になる。
【００３８】
なお、導光部材１３０には透明部材１１３で挙げられた材料を用いることが望ましいことから、透明部材１１３に導光部材１３０の役割を兼用させることも可能である。この場合には、以下において説明する「導光部材１３０と蛍光部材１４０とが存在しない場合に」は、導光部材１３０が存在しないこととなるため「蛍光部材１４０が存在しない場合に」と読み替えることとなる。
【００３９】
［光学密着］
実施の形態の面発光装置１００を有効的に実施するためには、透明部材１１３と導光部材１３０との光学密着、および、導光部材１３０と蛍光部材１４０との光学密着が重要となる。光学密着とは導光部材１３０と蛍光部材１４０の間に透明な接着材料が満たされていたり、真空貼り合わせにより気泡等が混入しない状態で密着している状態を言う。
【００４０】
たとえば、面発光パネル１１０の透明部材１１３が可塑性を有するために透明粘着フィルム、透明ゲル、透明光学接着剤などの部材を用いて導光部材１３０と密着しているとよい。特に、透明部材１１３あるいは導光部材１３０と等しい屈折率の透明光学接着剤を用いた場合には、界面におけるフレネル反射の光学損失を低減できるため、より輝度均一化の効果が高くなる。
【００４１】
より具体的な透明粘着フィルムの例としては３Ｍ社製の「高透明性接着剤転写テープ、Optical  Clear  Adhesive  Tape（ＯＣＡテープ）」が挙げられる。また、具体的な透明ゲルとしては、ウレタンゲルが例示される。さらに、透明光学接着剤としては、Ｎｏｒｌａｎｄ社製の製品名ＮＯＡ６８、ＮＯＡ６５、ＮＯＡ６３などが例示される。
【００４２】
このように、透明で可塑性を有する粘着部材を用いることで、透明部材１１３と導光部１３０との密着性を上げると同時に界面のフレネル反射を抑制することができ、面発光装置の輝度ムラをより低減することができる。
【００４３】
特に粘着部材の望ましい性質としては、透明部材１１３の屈折率ｎ１および導光部材１３０の屈折率ｎ２、粘着部材の屈折率をｎ３とした場合に、下記の（式２）を満たすことが望ましい。
【００４４】
｜ｎ１−ｎ２｜≦０．１、かつ、｜ｎ２−ｎ３｜≦０．１・・・（式２）
たとえば、面発光パネル１１０の透明部材１１３として樹脂を用いる場合は屈折率ｎ１が略１．５であり、粘着部材の屈折率が（式１）を満たすｎ２＝１．４という値を取ることにより、面発光パネル１１０から粘着部材へ入射する際の全反射の臨界角を７０度程度に抑えることができ、多くの光を観測者側へ伝えることが可能になり、輝度ムラ低減の効果が高くなる。
【００４５】
同様に導光部材１３０と蛍光部材１４０との界面についても、蛍光部材１４０の屈折率をｎ４とした場合に導光部材１３０と蛍光部材１４０とを接着する粘着部材の屈折率ｎ５は、下記の（式３）を満たすことが望ましい。
【００４６】
｜ｎ２−ｎ５｜≦０．１、かつ、｜ｎ４−ｎ５｜≦０．１・・・（式３）
［面発光パネル１１０］
図６を参照して、面発光パネル１１０の構造について説明する。図６は、面発光パネル１１０の構造を示す部分拡大断面図である。面発光パネル１１０としては、有機ＥＬ発光パネルが用いられ得る。図６に示す面発光パネル１１０は、ボトムエミッションタイプの有機ＥＬ発光パネルである。
【００４７】
面発光パネル１１０（有機ＥＬ発光パネル）は、樹脂フィルムからなる透明部材１１３上に発光領域を設け、その後に有機ＥＬを劣化させる水分の侵入を防ぐ封止部材１２０で封止することで構成される。発光領域の周囲には封止性能を保持するために一定領域の非発光部１１２が存在する。発光部１１１はさらに詳細に、透明部材１１３／透明電極（陽極：ＩＴＯ）１１１ｃ／正孔注入層（ＨＩＬ:Hole  Injection  Layer）１１１ｂ５／正孔輸送層（ＨＴＬ:Hole Transfer  Layer）１１１ｂ４／光子発生層（ＥＭＬ;EMissive  Layer）１１１ｂ３／電子輸送層（ＥＴＬ:Electron  Transfer  Layer）１１１ｂ２／電子注入層（ＥＩＬ:Electron  Injection  Layer）１１１ｂ１／反射電極（Ａｇ）１１１ａにより構成される。
【００４８】
正孔注入層１１１ｂ５、正孔輸送層１１１ｂ４、光子発生層１１１ｂ３、電子輸送層１１１ｂ２、および、電子注入層１１１ｂ１により、有機層１１１ｂが構成される。
【００４９】
他に、たとえば陽極／発光層／電子輸送層／陰極の構成を有するもの、陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極の構成を有するもの、陽極／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極の構成を有するもの、陽極／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極の構成を有するもの、陽極／陽極バッファー層／正孔輸送層／発光層ユニット／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極を有するものが挙げられるが、実施の形態はこれらに限定されるものではない。
【００５０】
透明部材１１３および封止部材１２０には可塑性を有するフレキシブル樹脂基板を用いることが望ましく、これは前述した透明部材１１３の材料を用いることが望ましい。また、今回は、ボトムエミッションの例で説明したが封止部材１２０側に向かって光が発光するトップエミッション構成を用いてもよい。面発光パネル１１０は、発光領域の劣化を防止するための封止領域や、給電のための電極を設けるために面発光パネル１１０の一部に非発光部１１２が含まれる。
【００５１】
実施の形態における面発光パネル１１０のさらに詳しい特性について説明する。実施の形態においては前述した通り、導光部材１３０と蛍光部材１４０とが存在しない場合に、透明部材１１３から観測者側に放射される光の正面輝度値と、５０度から７０度方向の輝度値が、以下の式（１）の関係を満たすように形成されている。
【００５２】
［正面輝度値］≧［５０度から７０度方向の輝度値］・・・（式１）
さらに、発光部１１１で発生した光の透明部材１１３内における光強度の発光部１１１の面法線に対する角度依存性が、０度から９０度までに正面を含み２以上の極大を有しているように構成されている。以下では、図６に示した有機ＥＬを用いた面発光パネル１１０において、より具体的な設計例について説明する。
【００５３】
面発光パネル１１０の発光波長は４７５ｎｍとし青色発光をするものとし、蛍光材料としては黄色に発光する材料を用いる。このような構成を取ることで青色と黄色とを合わせて白色発光をする面発光装置を実現する。
【００５４】
図７に、具体的な膜構成のパラメータを示す。膜構成としては樹脂フィルム／透明電極（ＩＴＯ）／ＨＴＬ／ＥＭＬ／ＥＴＬ／反射電極（Ａｇ）というボトムエミッションタイプの面発光パネル１１０になっている。他の構成は、図６に示す構成と同様である。
【００５５】
比較例としてＥＴＬの膜厚を８０ｎｍとし、ＨＴＬの膜厚を５０ｎｍとしたものを例示する。実施の形態としてに用いる構成としては、ＥＴＬの膜厚を４０ｎｍとし、ＨＴＬの膜厚を５０ｎｍとした。図７に示した実施の形態を実施する上で用いた発光パネルについて基板内における配光形状を計算した。
【００５６】
計算方法としては公知の文献（梶川浩太郎他著,“アクティブ・プラズモニクス”,コロナ社，初版第１刷,２０１３年）の第５章１節で説明されている方法を用いた。また、それ以外にも公知の電磁場解析手法であるＦＤＴＤ（Finite  Difference  Time  Domain）法や、有限要素法などを用いることもできる。
【００５７】
ここで、図８から図１２を参照して、本実施の形態における面発光装置１００において、正面強度を確保しつつ、透明部材１１３の内部において斜めの光の成分を増やすことができる点について説明する。図８および図９は、比較例において、空気における輝度の角度依存性、および、透明部材１１３の内部の光強度の角度依存性を示す図であり、図８は、導光部材１３０と蛍光部材１４０とが存在しない場合に透明部材１１３から観測者側に放射される光の輝度の角度依存性を示す図であり、図９は、発光部１１１で発生した光の透明部材１１３内における光強度の発光部１１１の面法線に対する角度依存性を示す図である。
【００５８】
さらに、図１０は、実施の形態における面発光装置の断面構造を示す図であり、図１１および図１２は、実施の形態における空気における輝度の角度依存性、および、透明部材１１３の内部の光強度の角度依存性を示す図であり、図１１は、図１０中のＸＩに示す界面での導光部材１３０と蛍光部材１４０とが存在しない場合に透明部材１１３から観測者側に放射される光の輝度の角度依存性を示す図であり、図１２は、図１０中のＸＩＩに示す界面での発光部１１１で発生した光の透明部材１１３内における光強度の発光部１１１の面法線に対する角度依存性を示す図である。
【００５９】
図８、図９、図１１、および図１２に示すように、「導光部材１３０と蛍光部材１４０とが存在しない場合に透明部材１１３から観測者側に放射される光の輝度の角度依存性」は、観測者側の透明部材１１３外部の全角度において立体角を掛けて積分した光束が１になるように規格化されており、「発光部１１１で発生した光の透明部材１１３内における光強度の発光部１１１法線に対する角度依存性」は透明部材１１３内の全角度において立体角を掛けて積分した強度が１になるように規格化している。
【００６０】
このように規格化することで、同じ軸で図８（比較例）と図１１（実施例）、図９（比較例）と図１２（実施例）とを比較できる。図８（比較例）と図１１（実施例）、おおよび、図９（比較例）と図１２（実施例）とを比較することで、実施の形態における面発光装置は、比較例と比べて正面強度を確保しつつ、透明部材１１３の内部において斜めの光の成分も増やすことができていることがわかる。
【００６１】
図７に示す面発光パネル１１０の膜構成において、本実施の形態の要件を満たす構成を電子輸送層（ＥＴＬ）の膜厚と正孔輸送層（ＨＴＬ）の膜厚とを変化させながら網羅的に調べ、透明部材１１３の内部の光強度の角度依存性を制御した結果を、図１３から図１５に示す。
【００６２】
なお、ここではＥＴＬとＨＴＬの膜厚を変化させたが、陽極と反射電極の間の光子発光層の相対位置を変化させて光の干渉条件を変化させることで透明部材１１３の内部の光強度の角度依存性を制御ができ、たとえば電子注入層（ＥＩＬ）と正孔注入層（ＨＩＬ）の膜厚を変化させてもよい。
【００６３】
また、図１６から図２７は、図１５に示す設計位置ＡからＦについて「導光部材１３０と蛍光部材１４０とが存在しない場合に透明部材１１３から観測者側に放射される光の輝度」（「外部の輝度」と表記）の角度依存性と、「発光部１１１で発生した光の透明部材１１３内における光強度」（「透明部材１１３内の強度」と表記）の角度依存性を示している。設計位置Ａから設計位置Ｆにおいては、実施の形態の条件１と条件２とを同時に満たしている設計位置を示している。
【００６４】
具体的には、図１３は、条件１を示す図であり、「導光部材１３０と蛍光部材１４０とが存在しない場合に透明部材１１３から観測者側に放射される光の正面輝度値と５０度から７０度方向の輝度値とが、以下の式（１）の関係を満たす領域を示している。
【００６５】
［正面輝度値］≧［５０度から７０度方向の輝度値］・・・（式１）
図１４は、条件２を示す図であり、「発光部１１１で発生した光の透明部材１１３内における光強度の発光部１１１の面法線に対する角度依存性が０度から９０度までに正面を含み２以上の極大を有する」という条件を満たす膜厚の領域を示している。
【００６６】
図１５は、上記条件１および条件２の両方を満たす領域を示している。
ここで、図１５中の設計位置ＡからＦにおいて、「外部の輝度」と、「透明部材１１３内の強度」について説明する。図１６は、設計位置Ａにおける「外部の輝度」を示す図であり、図１７は、設計位置Ａにおける「透明部材１１３内の強度」を示す図である。図１８は、設計位置Ｂにおける「外部の輝度」を示す図であり、図１９は、設計位置Ｂにおける「透明部材１１３内の強度」を示す図である。図２０は、設計位置Ｃにおける「外部の輝度」を示す図であり、図２１は、設計位置Ｃにおける「透明部材１１３内の強度」を示す図である。
【００６７】
図２２は、設計位置Ｄにおける「外部の輝度」を示す図であり、図２３は、設計位置Ｄにおける「透明部材１１３内の強度」を示す図である。図２４は、設計位置Ｅにおける「外部の輝度」を示す図であり、図２５は、設計位置Ｅにおける「透明部材１１３内の強度」を示す図である。図２６は、設計位置Ｆにおける「外部の輝度」を示す図であり、図２７は、設計位置Ｆにおける「透明部材１１３内の強度」を示す図である。
【００６８】
図１５中の設計位置Ａにおいては、図１６および図１７に示すように、「透明部材１１３内の強度」は正面を含め２つの極大を有している。このように２つの極大を有することで透明部材１１３の内部において斜めに進む光の成分を増大させて非発光部１１２に到達する光を増大を可能としている。
【００６９】
図１５中の設計位置Ｂにおいては、図１８および図１９に示すように、「透明部材１１３内の強度」は正面を含め２つの極大を有しており、かつ正面の第１極大と、斜めの第２極大の強度が略同一になっている。このような構成を採用することで、正面輝度を確保しつつ斜めに進む成分を一定量確保でき、正面輝度を確保しつつ、斜めに進む光の成分を増大させて非発光部１１２に到達する光の確保を可能としている。
【００７０】
図１５中の設計位置Ｃにおいては、図２０および図２１に示すように、「透明部材１１３内の強度」は正面を含め３つの極大を有している。このように３つ以上の極大を有することで、より深い角度で透明部材１１３の内部において斜めに進む光の成分を増大させて非発光部１１２に到達する光をさらに増大することを可能としている。
【００７１】
図１５中の設計位置Ｄにおいては、図２２および図２３に示すように、「透明部材１１３内の強度」は正面を含め２つの極大を有している。このように２つの極大を有することで透明部材１１３の内部において斜めに進む光の成分を増大させて非発光部１１２に到達する光を増大を可能としている。
【００７２】
図１５中の設計位置Ｅにおいては、図２４および図２５に示すように、「透明部材１１３内の強度」は正面を含め２つの極大を有している。このように２つの極大を有することで透明部材１１３の内部において斜めに進む光の成分を増大させて非発光部１１２に到達する光を増大を可能としている。
【００７３】
図１５中の設計位置Ｆにおいては、図２６および図２７に示すように、「透明部材１１３内の強度」は正面を含め３つの極大を有している。このように３つ以上の極大を有し、かつ正面の第１極大と、斜めの第２極大の強度が略同一になっている。このような構成を採用することで、正面輝度を確保しつつ斜めに進む成分を一定量確保でき、正面輝度を確保しつつ、斜めに進む光の成分を増大させて非発光部１１２に到達する光の確保を可能としている。
【００７４】
（実施の形態２：面発光パネル１１０Ａ）
透明部材１１３内の強度の角度依存性がより多くの極大を有しやすい構成としては、有機層と透明電極との界面、あるいは透明電極と樹脂フィルムとの界面で反射率が高くなるような透明電極を用いることが望ましい。有機層と透明電極との界面、あるいは透明電極と樹脂フィルムとの界面の反射率を高めることで、光の干渉効果を高めることができ、樹脂フィルム内の強度の角度依存性は角度に対してより多くの極大を有しやすくなる。
【００７５】
透明電極の、より具体的な材料として、薄膜金属電極が挙げられる。また、その中で特に特許第５２６６５３２号公報に示されるように窒素含有の下地層と薄膜金属とを組み合わせた透明電極を用いることが望ましい。窒素含有の下地層は、薄膜金属を連続膜に成膜させる性質を持つ。連続膜として成膜された薄膜金属は、界面のフレネル反射率が高いため、光の干渉効果を高くすることができる。
【００７６】
ここで言う、金属とは面発光パネルの発光波長において複素非誘電率の実部が負である材料である。複素比誘電率εＣは界面反射に関係する光学定数であり屈折率ｎと消衰係数κとを用いて、以下の（式４）で表すことができる物理量である。
【００７７】
【数１】
2016110702.tif 000003
【００７８】
ここで、ＰおよびＥはそれぞれ分極と電界、εoは真空中の誘電率である。（式４）からｎが小さくκが大きいほど複素比誘電率の実部が小さくなることがわかる。これは電界の振動に対して電子の振動によって分極応答の位相がずれる効果を現している。（式４）で示される複素比誘電率の実部が負になると、電界振動と分極応答とが逆転することを意味し、これが金属の特性となる。逆に、素比誘電率の実部が正の場合は電界の方向と分極応答の方向が一致し、誘電体としての分極応答を示す。まとめると、複素比誘電率の実部が負である媒質が金属であり、複素比誘電率の実部が正の物質が誘電体である。
【００７９】
一般に、屈折率ｎが小さく消衰係数κが大きいほど電子がよく振動する材料であることを意味する。電子輸送性が高い材料は屈折率ｎが小さく消衰係数κが大きい傾向がある。特に金属電極においては、ｎが０．１程度であるのに対し、消衰係数κは、２から１０と大きな値を持ち波長に対する変化率も大きい。従って屈折率ｎが同じ値でも消衰係数κの値が大きく違い、電子輸送性能に大きな差が出ることが多い。
【００８０】
実施する上では、透明電極の材料はフレネル反射率を高める金属であることが望ましい。より具体的な屈折率の要件としては屈折率ｎが小さく、電子の応答を良くするために消衰係数κが大きい金属がのぞましい。例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、カルシウム（Ｃａ）が望ましい。他の例では、酸化され難い利点も持つ金（Ａｕ）が考えられる。別の材料として銅（Ｃｕ）があり、同材料は導電性がよいという特徴を持つ。その他には熱的性質や化学的性質が良く高温でも酸化されにくく基板材料との化学反応も起さない特徴がある材料として、白金、ロジウム、パラジウム、ルテニウム、イリジウム、オスミニウムなどがあげられる。また複数の金属材料を用いた合金を用いてもよい。特にＭｇＡｇ、ＬｉＡｌは薄膜透明金属電極としてもよく用いられる。
【００８１】
図２８に薄膜金属電極を用いた実施の形態２における面発光パネル１１０Ａとしての、有機ＥＬ発光パネルの構成例を示す。なお、図６に示す面発光パネル１１０と同一の参照番号を付す構成については、特に説明のない限り同一の構成を有している。
【００８２】
透明電極１１１ｃが、窒素含有の下地層１１１ｃ２と薄膜Ａｇ電極１１１ｃ１とで構成されている以外は、図６の構成と同じである。具体的な膜厚と光学定数の設計例を、図２９に示す。後述するが図２９に示す構成は、本実施の形態の条件を満たしている。
【００８３】
図２９に示す面発光パネル１１０の膜構成において、本実施の形態の要件を満たす構成を電子輸送層（ＥＴＬ）と正孔輸送層（ＨＴＬ）との膜厚を変化させながら網羅的に調べた結果を、図３０から図３２に示す。また、図３３から図４８は、図３２に示す設計位置ＡからＨについて「導光部材１３０と蛍光部材１４０が存在しない場合に透明部材１１３から観測者側に放射される光の輝度」（「外部の輝度」と表記）の角度依存性と、「発光部１１１で発生した光の透明部材１１３内における光強度」（「透明部材１１３内の強度」と表記）の角度依存性を示している。設計位置Ａから設計位置Ｈにおいて、実施の形態の条件１と条件２とを同時に満たしている設計位置を示している。
【００８４】
具体的には、図３０は、条件１を示す図であり、「導光部材１３０と蛍光部材１４０とが存在しない場合に透明部材１１３から観測者側に放射される光の正面輝度値と５０度から７０度方向の輝度値とが、以下の（式１）の関係を満たす領域を示している。
【００８５】
［正面輝度値］≧［５０度から７０度方向の輝度値］・・・（式１）
図３１は、条件２を示す図であり、「発光部１１１で発生した光の透明部材１１３内における光強度の発光部１１１の面法線に対する角度依存性が０度から９０度までに正面を含み２以上の極大を有する」という条件を満たす膜厚の領域を示している。
【００８６】
図３２は、上記条件１および条件２の両方を満たす領域を示している。
ここで、図３２中の設計位置ＡからＦにおいて、「外部の輝度」と、「透明部材１１３内の強度」について説明する。図３３は、設計位置Ａにおける「外部の輝度」を示す図であり、図３４は、設計位置Ａにおける「透明部材１１３内の強度」を示す図である。図３５は、設計位置Ｂにおける「外部の輝度」を示す図であり、図３６は、設計位置Ｂにおける「透明部材１１３内の強度」を示す図である。図３７は、設計位置Ｃにおける「外部の輝度」を示す図であり、図３８は、設計位置Ｃにおける「透明部材１１３内の強度」を示す図である。
【００８７】
図３９は、設計位置Ｄにおける「外部の輝度」を示す図であり、図４０は、設計位置Ｄにおける「透明部材１１３内の強度」を示す図である。図４１は、設計位置Ｅにおける「外部の輝度」を示す図であり、図４２は、設計位置Ｅにおける「透明部材１１３内の強度」を示す図である。図４３は、設計位置Ｆにおける「外部の輝度」を示す図であり、図４４は、設計位置Ｆにおける「透明部材１１３内の強度」を示す図である。図４５は、設計位置Ｇにおける「外部の輝度」を示す図であり、図４６は、設計位置Ｇにおける「透明部材１１３内の強度」を示す図である。図４７は、設計位置Ｈにおける「外部の輝度」を示す図であり、図４８は、設計位置Ｈにおける「透明部材１１３内の強度」を示す図である。
【００８８】
図３２に示すように、薄膜金属電極を用いることにより干渉効果が高まることで、誘電体の透明電極を用いる場合と比較して透明部材１１３の内部で斜め方向に進む光のピーク強度を高くすることが可能である。このように、薄膜金属電極を用いると透明部材１１３の内部で斜め方向の強度を強め非発光部１１２に到達する光の強度を高め、より均一な面発光源を実現することが可能である。
【００８９】
なお、図３２中の設計位置Ａにおいては、図３３および図３４に示すように、「透明部材１１３内の強度」は正面を含め２つの極大を有している。このように２つの極大を有することで透明部材１１３の内部において斜めに進む光の成分を増大させて非発光部１１２に到達する光を増大できる。また、透明部材１１３の内部において正面の第１極大と比較して、斜めの第２極大のほうが強くなっている。このような構成を採用することで、斜め方向の強度を確保できる。
【００９０】
図３２中の設計位置Ｂにおいては、図３５および図３６に示すように、「透明部材１１３内の強度」は正面を含め２つの極大を有している。特に、正面の第１極大よりも斜めの第２極大が大きな輝度となっている。このように２つの極大を有することで透明部材１１３の内部において斜めに進む光の成分を増大させて非発光部１１２に到達する光を増大できる。また、透明部材１１３の内部において正面の第１極大と比較して、斜めの第２極大のほうが強くなっている。このような構成を採用することで、斜め方向の強度を確保できる。
【００９１】
図３２中の設計位置Ｃにおいては、図３７および図３８に示すように、「透明部材１１３内の強度」は正面を含め２つの極大を有しており、かつ正面の第１極大と比較して、斜めの第２極大の強度が弱くなっている。このような構成を採用することで、正面輝度を確保しつつ斜めに進む成分を一定量確保でき、正面輝度を確保しつつ、斜めに進む光の成分を増大させて非発光部１１２に到達する光も確保できる。
【００９２】
図３２中の設計位置Ｄにおいても、図３９および図４０に示すように、「透明部材１１３内の強度」は正面を含め２つの極大を有しており、かつ正面の第１極大と比較して、斜めの第２極大の強度が弱くなっている。このような構成を採用することで、正面輝度を確保しつつ斜めに進む成分を一定量確保でき、正面輝度を確保しつつ、斜めに進む光の成分を増大させて非発光部１１２に到達する光も確保できる。
【００９３】
図３２中の設計位置Ｅにおいても、図４１および図４２に示すように、「透明部材１１３内の強度」は正面を含め２つの極大を有しており、かつ正面の第１極大と比較して、斜めの第２極大の強度が弱くなっている。このような構成を採用することで、正面輝度を確保しつつ斜めに進む成分を一定量確保でき、正面輝度を確保しつつ、斜めに進む光の成分を増大させて非発光部１１２に到達する光も確保できる。
【００９４】
図３２中の設計位置Ｆにおいても、図４３および図４４に示すように、「透明部材１１３内の強度」は正面を含め２つの極大を有しており、かつ正面の第１極大と比較して、斜めの第２極大の強度が弱くなっている。このような構成を採用することで、正面輝度を確保しつつ斜めに進む成分を一定量確保でき、正面輝度を確保しつつ、斜めに進む光の成分を増大させて非発光部１１２に到達する光も確保できる。
【００９５】
図３２中の設計位置Ｇにおいても、図４５および図４６に示すように、「透明部材１１３内の強度」は正面を含め２つの極大を有しており、かつ正面の第１極大と比較して、斜めの第２極大の強度が強くなっている。このような構成を採用することで、斜め方向の強度を確保できる。
【００９６】
図３２中の設計位置Ｈにおいては、図４７および図４８に示すように、「透明部材１１３内の強度」は正面を含め３つの極大を有している。このように３つ以上の極大を有することで、より深い角度で透明部材１１３の内部において斜めに進む光の成分を増大させて非発光部１１２に到達する光をさらに増大できる。
【００９７】
（実施の形態３：面発光装置１００Ａ）
なお、上述の各実施の形態では、発光層内部の設計変更で透明部材１１３の内部の配光を調整する方法を説明してきたが、本実施の形態はこれに限定されない。たとえば、図４９に示す面発光装置１００Ａのように、発光部１１１と透明部材１１３との間に光学調整層１１４を設けている。よって、面発光パネル１１０と光学調整層１１４とが光学密着し、光学調整層１１４と透明部材１１３とが光学密着することとなる。
【００９８】
光学調整層１１４を設けることで、透明部材１１３の内部の光強度の角度依存性を制御できる。光学調整層１１４は、発光部１１１で発光した光が透明部材１１３に到達する前に、光の干渉を制御することで、透明部材１１３の光強度の角度依存性を制御する働きを持つ。
【００９９】
具体的な光学調整層１１４としては、電体多層膜、フォトニック結晶構造、マイクロレンズアレイ、フレネルレンズ等を用いることができる。誘電体多層膜、フォトニック結晶構造、マイクロレンズアレイ、フレネルレンズ等を作成するためには、複数の誘電率を持つ材料を組み合わせる必要がある。誘電体材料は、光子発生層で光が発生する波長において透明であることが望ましい。透明な材料としては、透明部材１１３として用いられる材料を利用できる。具体的な材料としては、ＴｉＯ２（屈折率ｎ＝２．５）,ＳｉＯｘ（屈折率ｎ＝１．４〜３．５）などを用いることができる。
【０１００】
その他の誘電体材料の例としては、ダイヤモンド、弗化カルシウム（ＣａＦ）、チッ化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）などが例示できる。樹脂材料としても塩化ビニル、アクリル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＡＢＳ、ナイロン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフッ化ビニリデン、テフロン（登録商標）、ポリイミド、フェノール樹脂などが例示され、屈折率も１．４〜１．８のものが存在する。またナノ粒子などを混合して屈折率を高くしたり低くしたり制御する技術も存在し、中空ナノシリカを混合したプラスチック材料では屈折率を1に近づけることが可能である。
【０１０１】
また、ＴｉＯ２等の高屈折率材料の粒子を樹脂に混合することにより、２に近い屈折率を実現することも可能である。また、光学調整層としては複数の薄膜金属と誘電体多層膜を組み合わせたフィルタを用いるとよい。このような薄膜金属と誘電体多層膜とを組み合わせて設計ことで、本実施の形態の要件を満たすように透明部材１１３の内部の光強度の角度依存性を制御できる。
【０１０２】
光学調整層に関わる本実施の形態の設計変数としては光学調整層を構成する各部材の厚みと複素比誘電率とが挙げられる。なお、複素比誘電率は屈折率と消衰定数から、上述の（式４）を用いて計算され、複屈折率を有する場合は３次元の軸方向に成分をもつテンソル量として定義される。また、光学調整層が複数の部材や構造で構成される場合は、それぞれの部材の構造を決めるための構造変数と光学定数を設計変数に含める。
【０１０３】
（実施の形態４：面発光装置１００Ｂ）
次に、図５０参照して、上述の各実施の形態における面発光パネル１１０，１１０Ａを、弾力性を有する面発光装置１００Ｂとして実施する場合に、より実用的な構成について説明する。図５０は、弾力性を有する面発光装置１００Ｂの断面図である。配列された面発光パネル１１０が、導光部材１３０を兼ねた透明の封止部材１２０と、水分および紫外線を防止する裏面側の封止部材１２０によって真空ラミネートされている。
【０１０４】
透明部材１１３と導光部材１３０とは真空ラミネートのために光学密着している。また、導光部材１３０をかねた透明の封止部材１２０の表面には蛍光部材１４０が一様に塗布されている。また、図には示していないが必要に応じて、給電用の電極が取り出されている。
【０１０５】
さらに、面発光パネル１１０の非発光部１１２に相当する位置には反射部材１５０を設けても良い。反射部材１５０を設けることによって非発光部１１２における反射率を増加させてより輝度ムラを低減できる。このような構成を取ることによりフレキシブルで一様に発光する面発光装置１００Ｂを実現できる。
【０１０６】
以上、本実施の形態における面発光装置は、透明部材１１３と非発光部１１２とを有する面発光パネル１１０の非発光部１１２面積の低減方法に関するものである。面発光パネル１１０の透明部材１１３に光学密着した導光部材１３０と蛍光部材１４０を設け、導光部材１３０と蛍光部材１４０を発光パネルの非発光に相当する位置に設ける。さらに、発光パネルの発光部１１１で発生した光の透明部材１１３内における光強度の発光部１１１の面法線に対する角度依存性が０度から９０度までに正面を含み２以上の極大を有するように構成する。このような構成を取ることで、導光部材１３０内部で斜めに進む光の成分を確保でき非発光部１１２で蛍光発光する光の強度を高めると同時に、正面方向の輝度も確保できる構成の実現を可能とする。その結果、均一な面発光を実現すると同時に正面輝度の確保を可能とする。
【０１０７】
なお、上記各実施の形態において、蛍光部材１４０の外部に光拡散部材が設けられていてもよい。具体的な光拡散部材の材料としては、ＴｉＯ２（屈折率ｎ＝２．５）粒子やＳｉＯ２（屈折率ｎ＝１．５）等の散乱性粒子が分散された樹脂層が挙げれ、樹脂層の膜厚さは、１ミクロンから２００ミクロン程度であるとよい。また、粒子直径は２００ナノメートルから樹脂層の膜厚以下の直径であると良い。これにより、光をぼかす効果によって、非発光部１１２と発光部１１１との境界をより目立たなくすることができる。
【０１０８】
（実施の形態５：面発光装置２００）
次に、図５１参照して、実施の形態５における面発光装置２００について説明する。上記各実施の形態においては、有機ＥＬ発光パネルを用いた例を説明したが、本実施の形態においては有機ＥＬ面発光パネル以外の任意の面発光パネルを適用した場合を示す。以下では、ＬＥＤ導光板を用いた面発光パネルを用いた実施の形態について説明する。特に言及する場合を除き、同一又は相当部分は、上記各実施の形態の形態と同一の材料構成である。
【０１０９】
図５１は、エッジライト型のＬＥＤ導光板を用いた面発光パネル２１０を用いた本実施の形態における面発光装置２００の断面模式図である。この面発光装置２００は、発光部２１１、非発光部２１２および透明部材２２１を有する面発光パネル２１０と、透明部材２２３を挟んで発光部２１１とは反対側に設けられる蛍光部材２４０と、を備えている。面発光パネル２１０の発光部２１１と非発光部２１２とは、支持基板２１３によって支持されている。本実施の形態では、発光部２１１から出射された光は、透明部材２２３および蛍光部材２４０に向けて光が取り出される。
【０１１０】
発光部２１１としてのＬＥＤ導光板２３０へは、側面に設けられたＬＥＤ２５０から光が入射される。また、ＬＥＤ導光板２３０の表面に設けられた微細な凹凸によりＬＥＤ導光板２３０の内部を導波した光が透明部材２２３側に散乱される。表面凸凹形状や密度の制御により、本実施の形態の要件を満たすように透明部材２２３の内部の光の強度の角度依存性を制御できる。また、発光部２１１と透明部材２２３の間に、上述した光学調整層を設けても良い。図５１において、支持基盤２１３上の光源を設ける部分の上部が非発光部２１２に相当する。
【０１１１】
上記構成を有する面発光装置２００においても、上述の各実施の形態における面発光装置と同様の作用効果を得ること可能としている。
【０１１２】
（実施の形態６：面発光装置３００）
次に、図５２を参照して、実施の形態６における面発光装置３００について説明する。上記実施の形態１から４においては、有機ＥＬ発光パネルを用いた例を説明したが、本実施の形態においては有機ＥＬ面発光パネル以外の任意の面発光パネルを適用した場合を示す。以下では、ＬＥＤ配列と散乱分際とを用いた面発光パネルを用いた実施の形態について説明する。特に言及する場合を除き、同一又は相当部分は、上記各実施の形態の形態と同一の材料構成である。
【０１１３】
図５２は、ＬＥＤ配列３５０と散乱部材３１１とを用いた面発光パネルを用いた本実施の形態における面発光装置３００の断面模式図である。この面発光装置３００は、発光部３１１、非発光部３１２および透明部材３２３を有する面発光パネル３１０と、透明部材３２３を挟んで発光部３１１とは反対側に設けられる蛍光部材３４０と、を備えている。面発光パネル３１０のＬＥＤ配列３５０は、支持基板３１３によって支持されている。本実施の形態では、発光部３１１から出射された光は、透明部材３２３および蛍光部材３４０に向けて光が取り出される。
【０１１４】
ＬＥＤ配列３５０の上に散乱部材３３０を設けることで発光部３１１としている。発光部３１１の上に透明部材３２３を設けることで全体として面発光パネル３１０を形成する。透明部材３２３はＬＥＤ配列３５０の存在する面積よりも大きく構成されている。ＬＥＤが存在しない部分が非発光部３１２に相当する。ＬＥＤ配列３５０に接する散乱部材３３０は表面凹凸や散乱粒子で形成され、表面凹凸の形状や散乱粒子の形状、配向、および／または散乱密度を調整することで、本実施の形態の要件を満たすように透明部材３２３内部の光の強度の角度依存性を制御できる。また、発光部３１１と透明部材３２３との間に上述した光学調整層を設けても良い。
【０１１５】
上記構成を有する面発光装置３００においても、上述の各実施の形態における面発光装置と同様の作用効果を得ること可能としている。
【０１１６】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【符号の説明】
【０１１７】
１００，１００Ａ，１００Ｂ，２００，３００  面発光装置、１１０，１１０Ａ，２１０，３１０  面発光パネル、１１１，２１１，３１１  発光部、１１１ａ  反射電極（Ａｇ）、１１１ｂ１  電子注入層（ＥＩＬ：Electron  Injection  Layer）、１１１ｂ２  電子輸送層（ＥＴＬ：Electron  Transfer  Layer）、１１１ｂ３  光子発生層（ＥＭＬ：EMissive  Layer）、１１１ｂ４  正孔輸送層（ＨＴＬ：Hole  Transfer  Layer）、１１１ｂ５  正孔注入層（ＨＩＬ：Hole  Injection  Layer）、１１１ｃ  透明電極（陽極：ＩＴＯ）、１１１ｃ１  薄膜Ａｇ電極、１１１ｃ２  下地層、１１２，２１２，３１２  非発光部、１１３，２２３，３２３  透明部材、１２０  封止部材、１３０  導光部材、１４０，２４０，３４０  蛍光部材、６００  ディテクタ、７００  半球レンズ。
【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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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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