另一方面，高折射率層15b由折射率比透明基板14 高的透光性材料形成。另外，高折射率層15b只要折射率比低折射率層15a低，也可以由折 射率比透明基板14高的材料形成。
[0103] 圖2A是示意地表示本實(shí)施方式的凹凸構(gòu)造的一例的平面圖。圖2B是示意地表示 凹凸構(gòu)造的一部分的剖面圖。圖2A中的黑及白的區(qū)域分別表示高折射率層15b形成得相 對(duì)較厚的部分（凸部）及高折射率層15b形成得相對(duì)較薄的部分（凹部）。該凹凸構(gòu)造分 別相當(dāng)于將一邊的長度（寬度）為w的正方形的兩種單位構(gòu)造（高低差h)呈2維狀隨機(jī) 地排列的結(jié)構(gòu)。在以下的說明中，有時(shí)將各單位構(gòu)造稱作"塊"。通過設(shè)置這樣的凹凸構(gòu)造， 能夠使入射光衍射。另外，如后述那樣，也可以不是使凹凸構(gòu)造的圖案完全隨機(jī)，而是采用 抑制了隨機(jī)性以使得在1個(gè)方向上相同種類的單位構(gòu)造不連續(xù)出現(xiàn)規(guī)定次數(shù)以上的構(gòu)造。 此外，作為凹凸構(gòu)造的圖案，也可以采用周期性的圖案。進(jìn)而，也可以代替形成凹凸構(gòu)造而 構(gòu)成為，通過向低折射率層15a與高折射率層15b的界面附近注入高折射率的粒子來產(chǎn)生 光的衍射。關(guān)于采用這些各結(jié)構(gòu)的情況下的光取出效率，在后面進(jìn)行敘述。
[0104] 由發(fā)光層12產(chǎn)生的光的一部分經(jīng)過透明電極13向內(nèi)部光取出層15入射。此時(shí)， 以超過臨界角的入射角入射的光本來進(jìn)行全反射，但由于內(nèi)部光取出層15的衍射作用，其 一部分被向透明基板14側(cè)取出。沒有被內(nèi)部光取出層15取出的光通過反射改變角度而朝 向發(fā)光層12的方向，但由于之后在反射電極11進(jìn)行反射，所以再次向內(nèi)部光取出層15入 射。另一方面，由發(fā)光層12產(chǎn)生的光的一部分在電極11進(jìn)行反射后，透射過透明電極13 而向內(nèi)部光取出層15入射。這樣，通過設(shè)置內(nèi)部光取出層15,能夠一邊反復(fù)進(jìn)行多重反射 一邊將光向外部取出。
[0105] 外部光取出層16設(shè)在透明基板14的表面（設(shè)有內(nèi)部光取出層15的面的相反側(cè) 的面）。外部光取出層16例如可以通過微透鏡陣列形成。如后述那樣，外部光取出層16構(gòu) 成為，透射過透明基板14以40度到60度的入射角入射的光的平均透射率為42%以上。關(guān) 于外部光取出層16的具體的結(jié)構(gòu)在后面進(jìn)行敘述。通過設(shè)置外部光取出層16,能夠?qū)⑼干?過透明基板14并以超過臨界角的入射角入射的光的一部分向外部的空氣層取出。這里沒 有被取出的光再次向發(fā)光層12返回，但最終被反射電極11反射，能夠再次向空氣層取出。 另外，空氣層的折射率例如是1. 0。
[0106] 如果在光被取出之前發(fā)生材料對(duì)光的吸收，則導(dǎo)致效率的下降，所以對(duì)于本實(shí)施 方式的反射電極11、發(fā)光層12、透明電極13、內(nèi)部光取出層15可以使用光吸收性低的材料。
[0107] [2?各構(gòu)成要素的詳細(xì)情況及分析]
[0108] 以下，說明有機(jī)EL元件100的各構(gòu)成要素的詳細(xì)情況以及達(dá)成本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu) 之前的分析結(jié)果。
[0109] [2 -L外部光取出層16的分析]
[0110] 由發(fā)光層12產(chǎn)生的光在穿過透明電極13、內(nèi)部光取出層15、透明基板14后，到達(dá) 外部光取出層16。外部光取出層16可以通過將透明基板14直接加工而形成，但也可以通 過粘貼設(shè)有光取出構(gòu)造的膜來形成。
[0111] 作為外部光取出層16的例子，本發(fā)明者們首先使用圖3A所示那樣的微透鏡陣列 的膜和圖3B所示那樣的擴(kuò)散類的膜，進(jìn)行了光取出構(gòu)造的分析。為了驗(yàn)證這些光取出構(gòu)造 的全反射抑制效果，進(jìn)行了各膜的光透射率的測量。參照?qǐng)D4說明光透射率的測量方法。
[0112] 首先，在各膜（或基板）上粘貼與透明基板14的折射率相同程度的半球透鏡，通 過用設(shè)有微小的孔的積分球檢測從半球透鏡側(cè)入射的光，測量各膜的透射率。此時(shí)，通過使 入射光的入射角度變化，測量了透射率的角度依存性。此外，在與該實(shí)驗(yàn)同樣的結(jié)構(gòu)下，進(jìn) 行了基于光線追蹤的計(jì)算。
[0113] 圖5A是表示在實(shí)驗(yàn)及計(jì)算中使用的微透鏡陣列的排列的平面圖。圖5B是圖5A 的A-A'線剖面圖。外部光取出層16的表面的微透鏡陣列通過排列為圖5A所示的蜂巢狀 的配置，成為最密填充的構(gòu)造，所以光取出效率變得最高。這里，將各微透鏡的半徑設(shè)定為 r，將球的鼓出量（高度）設(shè)定為h，設(shè)定為縱橫比h/r= 1. 0。
[0114] 圖6A、圖6B是表示上述實(shí)驗(yàn)及計(jì)算的結(jié)果的曲線圖。圖6A表示關(guān)于微透鏡陣列 的膜的結(jié)果，圖6B表示關(guān)于擴(kuò)散類的膜的結(jié)果。各圖的曲線圖中的實(shí)線表示由實(shí)驗(yàn)測量的 結(jié)果，虛線表示進(jìn)行了基于光線追蹤的計(jì)算的結(jié)果。在各種情況下實(shí)驗(yàn)結(jié)果與計(jì)算結(jié)果都 良好地一致。如圖6A所示，在微透鏡陣列中，透射率的峰值處于入射角40度~60度，從60 度到90度透射率急劇地變小。相對(duì)于此，如圖6B所示，在擴(kuò)散類的膜中，透射率從0度到 90度平緩地下降。如果將兩者比較，則0度~40度下的透射率大致相等，40度~60度下 的透射率在微透鏡陣列的情況下較高，60度~80度下的透射率在擴(kuò)散類的膜的情況下較 尚。
[0115] 圖6C是表示對(duì)于將設(shè)計(jì)條件各種各樣地改變后的6種擴(kuò)散類膜而測量每個(gè)入射 角度的透射率的結(jié)果的曲線圖。如該曲線圖所示，可知在使用擴(kuò)散類的外部光取出層16的 情況下，透射率的峰值產(chǎn)生在入射角度小的區(qū)域，以40度~60度的入射角入射的光的透射 率不怎么高。
[0116] 本發(fā)明者們關(guān)注到，在使用微透鏡陣列的情況下，40度~60度的透射率特別地 高。認(rèn)為當(dāng)由內(nèi)部光取出層15取出來自發(fā)光層12的光時(shí)，如果將較多的光集中在40度~ 60度的入射角的范圍中，抑制60度~80度的光，則作為有機(jī)EL元件100整體能夠提高光 取出效率。
[0117] [2 - 2.向外部光取出層16入射的光的角度分布的分析]
[0118] 但是，為了基于這樣的思想來調(diào)整向外部光取出層16的光的入射方向，需要弄清 楚最開始光是以怎樣的角度分布向外部光取出層16入射的。所以，本發(fā)明者們以圖7所示 那樣的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了光的角度分布的測量。圖7所示的結(jié)構(gòu)是代替圖1的有機(jī)EL元件100 的外部光取出層16而粘貼有與有機(jī)EL元件100相比充分大的半球透鏡的結(jié)構(gòu)。這里，半 球透鏡的折射率與透明基板14的折射率大致相同。通過這樣的結(jié)構(gòu)，從透明基板14經(jīng)由 半球透鏡到空氣層將光不折射地取出，所以能夠進(jìn)行從透明基板14射出的光的角度分布 的測量。另外，在光的分布測量中使用分光放射計(jì)，配置為將來自發(fā)光層12中的充分小的 區(qū)域的光的光斑的光受光。
[0119] 對(duì)試制出的一些有機(jī)EL元件的試樣進(jìn)行了以上那樣的測量。將結(jié)果表示在圖8A 中。在圖8A的曲線圖中，橫軸表示入射角度，縱軸表示測量出的每單位面積的光強(qiáng)度（任 意單位）。作為試樣的結(jié)構(gòu)，采用圖SB及以下的表1所示的結(jié)構(gòu)。
[0120] [表 1]
[0122] 這里，作為透明基板14而使用折射率1. 51的玻璃，作為透明電極13而使用IT0。 作為有機(jī)發(fā)光層12,采用包含分別發(fā)出平均波長AI= 580nm及A2 = 470nm的光的兩個(gè) 層的層疊構(gòu)造。這里，所謂平均波長，是定義為在發(fā)光光譜中比平均波長大的波長的光的強(qiáng) 度和與比平均波長小的波長的光的強(qiáng)度和相等的波長。各試樣中的兩個(gè)發(fā)光層的位置如表 1所示。設(shè)從反射電極11到發(fā)出平均波長A1的光的層的距離為dl，從該層到透明電極13 的距離為dl'，從反射電極11到發(fā)出波長A2的光的層的距離為d2,從該層到透明電極13 的距離為d2'。關(guān)于內(nèi)部光取出層15,作為低折射率層15a的材料而使用折射率為1. 52的 樹脂，作為高折射率層15b的材料而使用折射率1. 76的樹脂，在它們的界面形成凹凸構(gòu)造。 作為凹凸構(gòu)造，采用圖9的（a)、圖9的（b)所示的兩種圖案。
[0123] 試樣1、2、3是使兩個(gè)發(fā)光層和兩個(gè)電極的位置關(guān)系變化的試樣，凹凸構(gòu)造都是圖 9的（a)所示的隨機(jī)構(gòu)造（隨機(jī)1)。試樣2_2中，兩個(gè)發(fā)光層的位置與試樣2相同，將凹凸 構(gòu)造改變?yōu)閳D9的（b)所示的構(gòu)造（隨機(jī)2)。隨機(jī)1的構(gòu)造相當(dāng)于將寬度0. 6ym、高低差 0. 6ym的兩種塊隨機(jī)地排列的構(gòu)造。另一方面，隨機(jī)2的構(gòu)造相當(dāng)于將寬度I. 2ym、高低 差0. 6ym的兩種塊隨機(jī)地排列的構(gòu)造。但是，在隨機(jī)2中，對(duì)于圖9的（b)的橫向及縱向 分別抑制了隨機(jī)性，以使同種的塊不連續(xù)出現(xiàn)3個(gè)以上。作為比較例，對(duì)于從試樣2的結(jié)構(gòu) 中去除了內(nèi)部光取出層15得到的試樣2_0、以及代替試樣2的結(jié)構(gòu)中的凹凸構(gòu)造而使用散 射類的內(nèi)部光取出層的試樣2_1也進(jìn)行了測量。這里，所謂散射類的內(nèi)部光取出層，是指通 過向低折射率層15a與高折射率層15b的邊界附近注入高折射率的粒子而形成的元件。
[0124] 如圖8A所示可知，在沒有內(nèi)部光取出層15的試樣2_0(blank)中，光強(qiáng)度相對(duì)于 入射角度不怎么變化。相對(duì)于此，在設(shè)有內(nèi)部光取出層15的其他試樣中，也包括使用擴(kuò)散 類的內(nèi)部光取出層的試樣2_1 (diffusion)，主要是高角度側(cè)的光強(qiáng)度增加，在60度~80度 具有光強(qiáng)度的峰值。由于不論發(fā)光層12的結(jié)構(gòu)如何都能夠看到這樣的趨勢，所以可以說通 過內(nèi)部光取出層15帶來主要向高角度側(cè)取出光的效果。如圖8A所示可知，與散射類的內(nèi) 部光取出層相比，使用具有凹凸構(gòu)造的內(nèi)部光取出層的情況下，在高角度側(cè)光強(qiáng)度增加的 趨勢更顯著。特別是，在抑制了隨機(jī)性的試樣2_2中，該趨勢更顯著。
[0125] 根據(jù)以上的結(jié)果可知，在導(dǎo)入了內(nèi)部光取出層15的情況下，從透明基板14向外部 光取出層16以60度~80度的入射角度入射的光的強(qiáng)度較大。因而，在這樣的有機(jī)EL元 件中，即使采用對(duì)于40度~60度的入射角度的光的透射率特別高的微透鏡陣列作為外部 光取出層16,光取出效率也不會(huì)立即改善。
[0126] [2 - 3.內(nèi)部光取出層15的結(jié)構(gòu)的研究]
[0127] [2- 3- 1?低折射率層15a的結(jié)構(gòu)的研究]
[0128] 所以，本發(fā)明者們研究了通過對(duì)內(nèi)部光取出層15的結(jié)構(gòu)加以精心設(shè)計(jì)而改變從 透明基板14射出的光的強(qiáng)度為峰值的入射角度的情況。具體而言，研究了通過作為低折射 率層15a而使用比在透明基板14中使用的材料低折射率的材料而改變向透明基板14的入 射角度的情況。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，如圖10所示，當(dāng)光從低折射率層15a向透明基板14傳播 時(shí)，光通過折射而彎折，能夠以更低的入射角向外部光取出層16入射。由該折射帶來的光 的角度的變化由斯涅爾（snell)法則決定。如果設(shè)透明基板14的折射率為nl、低折射率層 15a的折射率為n2、折射角為0 1、入射角為0 2,則斯涅爾法則用nlsin0I=n2sin0 2表 不。
[0129] 基于以上那樣的考慮，制作改變了低折射率層15a的折射率的多個(gè)元件，對(duì)于這 些元件，