(57)【要約】  半導体発光素子用光抽出体（１）は、表面に凹凸構造（１１ａ）が設けられ第１の屈折率（ｎ１）を有する凹凸構造層（１１）と凹凸構造（１１ａ）の凸部上に設けられた第１の光抽出層（１２ａ）とを具備し、第１の光抽出層（１２ａ）は、凸部頂部平均位置Ｓｈと第１の光抽出層（１２ａ）の凸部上界面平均位置Ｓｃｖとの間の距離Ｌｃｖが式（１）１０ｎｍ≦Ｌｃｖ≦５０００ｎｍを満たし、凹凸構造（１１ａ）は、凸部平均高さＨが式（２）１０ｎｍ≦Ｈ≦５０００ｎｍを満たすと共に、平均ピッチＰが式（３）５０ｎｍ≦Ｐ≦５０００ｎｍを満たし、且つ距離Ｌｃｖ、及び凸部平均高さＨが式（４）５０ｎｍ≦Ｌｃｖ＋Ｈ≦６０００ｎｍを満たす。光抽出体（１）を用いた半導体発光素子からの光取り出し効率を改善でき、しかも、半導体発光素子の長期信頼性を向上できる。
2013154150.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に凹凸構造が設けられ第１の屈折率（ｎ１）を有する凹凸構造層と、
前記凹凸構造上に設けられ第２の屈折率（ｎ２）を有する光抽出層と、を具備し、
前記第１の屈折率（ｎ１）と前記第２の屈折率（ｎ２）とが実質的に異なり、
前記光抽出層は、前記凹凸構造の凸部上に設けられた第１の光抽出層を含み、
前記第１の光抽出層は、凸部頂部平均位置Ｓｈと前記第１の光抽出層の凸部上界面平均位置Ｓｃｖとの間の距離Ｌｃｖが下記式（１）を満たし、前記凹凸構造は、凸部平均高さＨが下記式（２）を満たすと共に、平均ピッチＰが下記式（３）を満たし、且つ前記距離Ｌｃｖ、及び前記凸部平均高さＨが下記式（４）を満たすことを特徴とする半導体発光素子用光抽出体。
式（１）
１０ｎｍ≦Ｌｃｖ≦５０００ｎｍ
式（２）
１０ｎｍ≦Ｈ≦５０００ｎｍ
式（３）
５０ｎｍ≦Ｐ≦５０００ｎｍ
式（４）
５０ｎｍ≦Ｌｃｖ＋Ｈ≦６０００ｎｍ
【請求項２】
表面に凹凸構造が設けられ第１の屈折率（ｎ１）を有する凹凸構造層と、
前記凹凸構造上に設けられ第２の屈折率（ｎ２）を有する光抽出層と、を具備し、
前記第１の屈折率（ｎ１）と前記第２の屈折率（ｎ２）とが実質的に異なり、
前記光抽出層は、前記凹凸構造の凹部内に設けられた第２の光抽出層を含み、
前記第２の光抽出層は、凸部頂部平均位置Ｓｈと前記第２の光抽出層の凹部内界面平均位置Ｓｃｃとの間の距離Ｌｃｃ、及び凸部平均高さＨが下記式（５）を満たし、前記凹凸構造は、凸部平均高さＨが下記式（２）を満たすと共に、平均ピッチＰが下記式（３）を満たすことを特徴とする半導体発光素子用光抽出体。
式（２）
１０ｎｍ≦Ｈ≦５０００ｎｍ
式（３）
５０ｎｍ≦Ｐ≦５０００ｎｍ
式（５）
０．０Ｈ＜Ｌｃｃ＜１．０Ｈ
【請求項３】
表面に凹凸構造が設けられ第１の屈折率（ｎ１）を有する凹凸構造層と、
前記凹凸構造上に設けられ第２の屈折率（ｎ２）を有する光抽出層と、を具備し、
前記第１の屈折率（ｎ１）と前記第２の屈折率（ｎ２）とが実質的に異なり、
前記光抽出層は、前記凹凸構造の凸部上に設けられた第１の光抽出層及び前記凹凸構造の凹部内に設けられた第２の光抽出層を含み、
前記第２の光抽出層は、凸部頂部平均位置Ｓｈと前記第２の光抽出層の凹部内界面平均位置Ｓｃｃとの間の距離Ｌｃｃ、及び凸部平均高さＨが下記式（５）を満たすと共に、前記第１の光抽出層は、前記凸部頂部平均位置Ｓｈと前記凹凸構造の凸部上に設けられた第１の光抽出層の凸部上界面平均位置Ｓｃｖとの間の距離Ｌｃｖ、及び凸部平均高さＨが、下記式（６）を満たし、前記凹凸構造は、前記凸部平均高さＨが下記式（２）を満たすと共に、平均ピッチＰが下記式（３）を満たすことを特徴とする半導体発光素子用光抽出体。
式（２）
１０ｎｍ≦Ｈ≦５０００ｎｍ
式（３）
５０ｎｍ≦Ｐ≦５０００ｎｍ
式（５）
０．０Ｈ＜Ｌｃｃ＜１．０Ｈ
式（６）
０．０Ｈ＜Ｌｃｖ≦１．５Ｈ
【請求項４】
前記凹凸構造層及び前記光抽出層を覆うように設けられ第３の屈折率（ｎ３）を有する平坦化層を具備し、
前記第１の屈折率（ｎ１）、前記第２の屈折率（ｎ２）及び前記第３の屈折率（ｎ３）が下記式（７）〜（９）のいずれかを満たし、
前記平坦化層は、前記第１の光抽出層の前記凸部上界面平均位置Ｓｃｖと前記平坦化層の表面との間の平均距離Ｌｏｒが、下記式（１０）を満たすことを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子用光抽出体。
式（７）
ｎ２＞ｎ３≧ｎ１且つ（ｎ２−ｎ３）≧０．１
式（８）
ｎ３＞ｎ２＞ｎ１且つ（ｎ３−ｎ２）≧０．１
式（９）
ｎ３≧ｎ１＞ｎ２且つ（ｎ１−ｎ２）≧０．１
式（１０）
０ｎｍ≦Ｌｏｒ≦８００ｎｍ
【請求項５】
前記凹凸構造層及び前記光抽出層を覆うように設けられ第３の屈折率（ｎ３）を有する平坦化層を具備し、
前記第１の屈折率（ｎ１）、前記第２の屈折率（ｎ２）及び前記第３の屈折率（ｎ３）が下記式（７）〜（９）のいずれかを満たし、
前記平坦化層は、前記第２の光抽出層の前記凹部内界面平均位置Ｓｃｃと前記平坦化層の表面との間の平均距離Ｌｏｒ、及び前記距離Ｌｃｃが、下記式（１１）を満たすことを特徴とする請求項２記載の半導体発光素子用光抽出体。
式（７）
ｎ２＞ｎ３≧ｎ１且つ（ｎ２−ｎ３）≧０．１
式（８）
ｎ３＞ｎ２＞ｎ１且つ（ｎ３−ｎ２）≧０．１
式（９）
ｎ３≧ｎ１＞ｎ２且つ（ｎ１−ｎ２）≧０．１
式（１１）
Ｌｃｃ≦Ｌｏｒ≦８００ｎｍ
【請求項６】
前記凹凸構造層及び前記光抽出層を覆うように設けられ第３の屈折率（ｎ３）を有する平坦化層を具備し、
前記第１の屈折率（ｎ１）、前記第２の屈折率（ｎ２）及び前記第３の屈折率（ｎ３）が下記式（７）〜（９）のいずれかを満たし、
前記平坦化層は、前記第２の光抽出層の前記凹部内界面平均位置Ｓｃｃと前記平坦化層の表面との間の平均距離Ｌｏｒ、前記距離Ｌｃｃ及び前記距離Ｌｃｖが、下記式（１２）を満たすことを特徴とする請求項３記載の半導体発光素子用光抽出体。
式（７）
ｎ２＞ｎ３≧ｎ１且つ（ｎ２−ｎ３）≧０．１
式（８）
ｎ３＞ｎ２＞ｎ１且つ（ｎ３−ｎ２）≧０．１
式（９）
ｎ３≧ｎ１＞ｎ２且つ（ｎ１−ｎ２）≧０．１
式（１２）
（Ｌｃｃ＋Ｌｃｖ）≦Ｌｏｒ≦８００ｎｍ
【請求項７】
第１の屈折率（ｎ１）を有する媒質により構成され、第２の屈折率（ｎ２）を有する複数のナノ粒子を含んでなる半導体発光素子用光抽出体であって、
前記第１の屈折率（ｎ１）と前記第２の屈折率（ｎ２）との差の絶対値（｜ｎ１−ｎ２｜）が０．１以上であり、且つ
前記半導体発光素子用光抽出体は、互いに略平行な第１面及び第２面を有し、
前記複数のナノ粒子は、前記第１面及び前記第２面に略平行な面を横切る前記ナノ粒子の数が最大となる仮想面を中心面とした場合に、前記中心面に略平行な仮想面を横切る前記ナノ粒子の数が、前記中心面から離れるにつれて減少するように配置されていることを特徴とする半導体発光素子用光抽出体。
【請求項８】
前記複数のナノ粒子は、前記中心面内における平均ピッチが、５０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下であり、前記中心面の面内方向における平均径が、１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であり、且つ前記平均ピッチが前記平均径よりも大きいことを特徴とする請求項７に記載の半導体発光素子用光抽出体。
【請求項９】
前記中心面内を横切る前記複数のナノ粒子は、前記中心面に対する垂直方向における平均厚みが、１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項８に記載の半導体発光素子用光抽出体。
【請求項１０】
前記中心面を横切る前記複数のナノ粒子は、前記第１面側の平均端部位置（Ｓｐｔ）と前記第１面との間の距離（Ｌｏｒｔ）が、０ｎｍ超１０００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項９に記載の半導体発光素子用光抽出体。
【請求項１１】
前記第２の屈折率（ｎ２）と前記第１の屈折率（ｎ１）との差の絶対値（｜ｎ１−ｎ１｜）が０．２以上であることを特徴とする請求項１０に記載の半導体発光素子用光抽出体。
【請求項１２】
前記中心面を横切る前記複数のナノ粒子の前記第２面側の平均端部位置（Ｓｐｂ）と前記第２面との間の距離（Ｌｏｒｂ）は、前記距離（Ｌｏｒｔ）以上であることを特徴とする請求項１１に記載の半導体発光素子用光抽出体。
【請求項１３】
前記凹凸構造層又は前記ナノ粒子が、面内に属する第１方向において、複数の前記凸部又は前記凸部或いは複数の前記ナノ粒子がピッチ（Ｐｙ）で配列された複数の凸部列又は凹部列或いはナノ粒子列を有し、前記複数の凸部列又は凹部列或いはナノ粒子列は、前記第１方向に直交する第２方向においてピッチ（Ｐｘ）で並列されており、前記ピッチ（Ｐｘ）及び前記ピッチ（Ｐｙ）は、それぞれ５０ｎｍ以上５０００ｎｍ以下であり、
前記ピッチ（Ｐｙ）及び前記ピッチ（Ｐｘ）はいずれか一方が一定間隔であり他方が不定間隔であるか、又はいずれも不定間隔であることを特徴とする請求項１から請求項６或いは請求項１２のいずれかに記載の半導体発光素子用光抽出体。
【請求項１４】
不定間隔の前記ピッチ（Ｐｙ）は、前記凸部又は前記凹部或いは前記ナノ粒子の各々の中心間の距離に等しく、不定間隔の前記ピッチ（Ｐｘ）は、前記複数の凸部列又は凹部列或いは前記ナノ粒子列間距離に等しく、且つ、前記ピッチ（Ｐｙ）及び前記ピッチ（Ｐｘ）は前記凸部の直径又は前記凹部の開口径或いは前記ナノ粒子の直径より大きく、
前記ピッチ（Ｐｙ）が不定間隔の場合には、少なくとも隣接する４個以上ｍ個以下の前記凸部又は前記凹部或いは前記ナノ粒子間の前記ピッチ（Ｐｙ）ｎ（３≦ｎ≦２ａ又は３≦ｎ≦２ａ＋１。但し、ｍ，ａは正の整数であり、ｎ＝ｍ−１である。）が、下記式（１３）の関係を満たすと共に、前記第１方向において、前記ピッチ（Ｐｙ）１〜（Ｐｙ）ｎで構成される凸部群又は凹部群或いはナノ粒子群が少なくとも１個以上配列され、
前記ピッチ（Ｐｘ）が不定間隔である場合には、少なくとも隣接する４個以上ｍ個以下の前記凸部列又は凹部列或いはナノ粒子列間の前記ピッチ（Ｐｘ）ｎ（３≦ｎ≦２ａ又は３≦ｎ≦２ａ＋１。但し、ｍ，ａは正の整数であり、ｎ＝ｍ−１である。）は、下記式（１４）の関係を満たすと共に、
前記第２方向において、前記ピッチ（Ｐｘ）１〜（Ｐｘ）ｎで構成される前記凸部列群又は前記凹部列群或いは前記ナノ粒子列群が少なくとも１個以上配列されることを特徴とする請求項１３に記載の半導体発光素子用光抽出体。
式（１３）
（Ｐｙ）１＜（Ｐｙ）２＜（Ｐｙ）３＜…＜（Ｐｙ）ａ＞…＞（Ｐｙ）ｎ
式（１４）
（Ｐｘ）１＜（Ｐｘ）２＜（Ｐｘ）３＜…＜（Ｐｘ）ａ＞…＞（Ｐｘ）ｎ
【請求項１５】
不定間隔の前記ピッチ（Ｐｙ）は、前記凸部又は前記凹部或いは前記ナノ粒子の各々の中心間の距離に等しく、不定間隔の前記ピッチ（Ｐｘ）は、前記複数の凸部列又は凹部列或いは前記ナノ粒子列間距離に等しく、且つ、前記ピッチ（Ｐｙ）及び前記ピッチ（Ｐｘ）は前記凸部の直径又は前記凹部の開口径或いは前記ナノ粒子の直径より大きく、
前記ピッチ（Ｐｙ）が不定間隔の場合には、少なくとも隣接する４個以上ｍ個以下の前記凸部又は凹部間或いはナノ粒子間の前記ピッチ（Ｐｙ）ｎ（３≦ｎ≦２ａ又は３≦ｎ≦２ａ＋１。但し、ｍ，ａは正の整数であり、ｎ＝ｍ−１である。）が、下記式（１３）の関係を満たすと共に、前記第１方向において、前記ピッチ（Ｐｙ）１〜（Ｐｙ）ｎで構成される凸部群又は凹部群或いはナノ粒子群が長周期Ｌｙｚで繰り返し配列され、
前記ピッチ（Ｐｘ）が不定間隔である場合には、少なくとも隣接する４個以上ｍ個以下の前記凸部列又は凹部列或いは前記ナノ粒子列間の前記ピッチ（Ｐｘ）ｎ（３≦ｎ≦２ａ又は３≦ｎ≦２ａ＋１。但し、ｍ，ａは正の整数であり、ｎ＝ｍ−１である。）は、下記式（１４）の関係を満たすと共に、
前記第２方向において、前記ピッチ（Ｐｘ）１〜（Ｐｘ）ｎで構成される凸部列群又は凹部列群或いはナノ粒子列群が長周期Ｌｘｚで繰り返し配列されることを特徴とする請求項１３に記載の半導体発光素子用光抽出体。
式（１３）
（Ｐｙ）１＜（Ｐｙ）２＜（Ｐｙ）３＜…＜（Ｐｙ）ａ＞…＞（Ｐｙ）ｎ
式（１４）
（Ｐｘ）１＜（Ｐｘ）２＜（Ｐｘ）３＜…＜（Ｐｘ）ａ＞…＞（Ｐｘ）ｎ
【請求項１６】
前記凸部の直径又は前記凹部の開口径或いは前記ナノ粒子の直径が、ピッチ（Ｐｙ）及び／又はピッチ（Ｐｘ）に対応して増減し、
前記ピッチ（Ｐｙ）が不定間隔の場合には、少なくとも隣接する４個以上ｍ個以下の前記ピッチを構成する前記凸部又は前記凹部或いは前記ナノ粒子の前記直径又は前記開口径（Ｄｙｎ）（３≦ｎ≦２ａ又は３≦ｎ≦２ａ＋１。但し、ｍ，ａは正の整数であり、ｎ＝ｍ−１である。）が、下記式（１５）の関係を満たすと共に、前記第１方向において、前記直径又は前記開口径（Ｄｙ）１〜（Ｄｙ）ｎで構成される凸部群又は凹部群或いはナノ粒子群が少なくとも１個以上配列され、
前記ピッチ（Ｐｘ）が不定間隔である場合には、少なくとも隣接する４個以上ｍ個以下の前記ピッチを構成する前記凸部又は前記凹部或いは前記ナノ粒子の前記直径或いは前記開口径（Ｄｘｎ）（３≦ｎ≦２ａ又は３≦ｎ≦２ｎ＋１、ただし、ｍ、ａは正の整数であり、ｎ＝ｍ−１である）は、下記式（１６）の関係を満たすと共に、前記第２方向において、前記直径又は前記開口径Ｄｘ１〜Ｄｘｎで構成される凸部列群又は凹部列群或いはナノ粒子列群が少なくとも１個以上配列されることを特徴とする請求項１４に記載の半導体発光素子用光抽出体。
式（１５）
Ｄｙ１＜Ｄｙ２＜Ｄｙ３＜…＜Ｄｙａ＞…＞Ｄｙｎ
式（１６）
Ｄｘ１＜Ｄｘ２＜Ｄｘ３＜…＜Ｄｘａ＞…＞Ｄｘｎ
【請求項１７】
前記凸部の直径又は前記凹部の開口径或いは前記ナノ粒子の直径が、ピッチ（Ｐｙ）及び／又はピッチ（Ｐｘ）に対応して増減し、
前記ピッチ（Ｐｙ）が不定間隔の場合には、少なくとも隣接する４個以上ｍ個以下の前記ピッチを構成する前記凸部又は前記凹部或いは前記ナノ粒子の前記直径或いは前記開口径（Ｄｙｎ）（３≦ｎ≦２ａ又は３≦ｎ≦２ａ＋１。但し、ｍ，ａは正の整数であり、ｎ＝ｍ−１である。）が、下記式（１５）の関係を満たすと共に、前記第１方向において、前記直径又は前記開口径（Ｄｙ）１〜（Ｄｙ）ｎで構成される凸部群又は凹部群或いはナノ粒子群が長周期単位Ｌｙｚで繰り返し配列され、且つ、
前記ピッチ（Ｐｘ）が不定間隔である場合には、少なくとも隣接する４個以上ｍ個以下の前記ピッチを構成する前記凸部又は前記凹部或いは前記ナノ粒子の前記直径或いは前記開口径（Ｄｘｎ）（３≦ｎ≦２ａ又は３≦ｎ≦２ｎ＋１、ただし、ｍ、ａは正の整数であり、ｎ＝ｍ−１である）は、下記式（１６）の関係を満たすと共に、前記第２方向において、前記直径又は前記開口径Ｄｘ１〜Ｄｘｎで構成される凸部列群又は凹部列群或いはナノ粒子列群が長周期単位Ｌｘｚで配列されることを特徴とする請求項１５に記載の半導体発光素子用光抽出体。
式（１５）
Ｄｙ１＜Ｄｙ２＜Ｄｙ３＜…＜Ｄｙａ＞…＞Ｄｙｎ
式（１６）
Ｄｘ１＜Ｄｘ２＜Ｄｘ３＜…＜Ｄｘａ＞…＞Ｄｘｎ
【請求項１８】
前記凸部又は前記凹部の各々の高さが、ピッチ（Ｐｙ）及び／又はピッチ（Ｐｘ）に対応して増減し、
前記ピッチ（Ｐｙ）が不定間隔である場合には、少なくとも隣接する４個以上ｍ個以下の前記ピッチを構成する前記凸部又は前記凹部の高さＨｙｎ（３≦ｎ≦２ａ又は３≦ｎ≦２ｎ＋１、ただし、ｍ、ａは正の整数であり、ｎ＝ｍ−１である）は、下記式（１７）の関係を満たすと共に、前記第１方向において、前記高さＨｙ１〜Ｈｙｎで構成される凸部群又は凹部群が少なくとも１個以上配列され、
前記ピッチ（Ｐｘ）が不定間隔である場合には、少なくとも隣接する４個以上ｍ個以下の前記ピッチを構成する前記凸部又は前記凹部の高さＨｘｎ（３≦ｎ≦２ａ又は３≦ｎ≦２ｎ＋１、ただし、ｍ、ａは正の整数であり、ｎ＝ｍ−１である）は、下記式（１８）の関係を満たすと共に、前記第２方向において、前記高さＨｘ１〜Ｈｘｎで構成される凸部列群又は凹部列群が少なくとも１個以上配列されることを特徴とする請求項１４に記載の半導体発光素子用光抽出体。
式（１７）
Ｈｙ１＜Ｈｙ２＜Ｈｙ３＜…＜Ｈｙａ＞…＞Ｈｙｎ
式（１８）
Ｈｘ１＜Ｈｘ２＜Ｈｘ３＜…＜Ｈｘａ＞…＞Ｈｘｎ
【請求項１９】
前記凸部又は前記凹部の高さが、ピッチ（Ｐｙ）及び／又はピッチ（Ｐｘ）に対応して増減し、
前記ピッチ（Ｐｙ）が不定間隔である場合には、少なくとも隣接する４個以上ｍ個以下の前記ピッチを構成する前記凸部又は前記凹部の高さＨｙｎ（３≦ｎ≦２ａ又は３≦ｎ≦２ｎ＋１、ただし、ｍ、ａは正の整数であり、ｎ＝ｍ−１である）は、下記式（１７）の関係を満たすと共に、前記第１方向において、前記高さＨｙ１〜Ｈｙｎで構成される凸部群又は凹部群が長周期単位Ｌｙｚで繰り返し配列され、
前記ピッチ（Ｐｘ）が不定間隔である場合には、少なくとも隣接する４個以上ｍ個以下の前記ピッチを構成する前記凸部又は前記凹部の高さＨｘｎ（３≦ｎ≦２ａ又は３≦ｎ≦２ｎ＋１、ただし、ｍ、ａは正の整数であり、ｎ＝ｍ−１である）は、下記式（１８）の関係を満たすと共に、前記第２方向において、前記高さＨｘ１〜Ｈｘｎで構成される凸部列群又は凹部列群が長周期単位Ｌｘｚで繰り返し配列されることを特徴とする請求項１５に記載の半導体発光素子用光抽出体。
式（１７）
Ｈｙ１＜Ｈｙ２＜Ｈｙ３＜…＜Ｈｙａ＞…＞Ｈｙｎ
式（１８）
Ｈｘ１＜Ｈｘ２＜Ｈｘ３＜…＜Ｈｘａ＞…＞Ｈｘｎ
【請求項２０】
互いに隣接する第１凸部列及び第２凸部列、第１凹部列及び第２凹部列又は第１ナノ粒子列及び第２凸部列の間の前記第１方向におけるシフト量α１と、互いに隣接する前記第２凸部列及び第３凸部列、前記第２凹部列及び第３凹部列又は前記第２ナノ粒子列及び第３ナノ粒子列の間の前記第１方向におけるシフト量α２と、が互いに異なることを特徴とする請求項１３記載の半導体発光素子用光抽出体。
【請求項２１】
前記シフト量α１及び前記シフト量α２の差分が一定でないことを特徴とする請求項１３記載の半導体発光素子用光抽出体。
【請求項２２】
隣接する凸部又は凹部間に設けられた極小凸部又は極小凹部を有することを特徴とする請求項１３に記載の半導体発光素子用光抽出体。
【請求項２３】
前記凹凸構造の前記複数の凸部又は凹部は、第１の高さを有する複数の第１の凸部又は凹部と、前記第１の高さよりも低い第２の高さを有する複数の第２の凸部又は凹部とを含み、前記第２の凸部又は凹部は、前記凹凸構造の凸部平均高さｈに対して下記式（１９）を満たす凸部高さｈｎを有すると共に、前記凹凸構造において下記式（２０）を満たす確率Ｚで存在することを特徴とする請求項１３に記載の半導体発光素子用光抽出体。
式（１９）
０．９ｈ≧ｈｎ
式（２０）
１／１００００≦Ｚ≦１／５
【請求項２４】
前記複数の凸部又は凹部の凸部平均位置ｓｃｖ内の線分ｌｃｖ上にて前記第２の凸部又は凹部を介し隣接する前記第１の凸部又は凹部間の距離ｔｃｖと、前記隣接する凸部又は凹部間の間隔Ｐとが、下記式（２１）を満たすことを特徴とする請求項２３に記載の半導体発光素子用光抽出体。
式（２１）
１．０Ｐ＜ｔｃｖ≦９．５Ｐ
【請求項２５】
前記複数のナノ粒子は、前記中心面の面内方向における第１の径を有する複数の第１のナノ粒子と、前記第１の径よりも大きい第２の径を有する複数の第２のナノ粒子とを含み、
前記第１の径は、前記平均ピッチ、前記ピッチ（Ｐｘ）又は前記ピッチ（Ｐｙ）よりも小さく、
前記第２の径は、前記平均ピッチ、前記ピッチ（Ｐｘ）又は前記ピッチ（Ｐｙ）よりも大きく、それらの９．５倍の大きさ以下であると共に、
前記第２の径を有する第２のナノ粒子は、前記第１の径を有する第２のナノ粒子に対して１／１００００以上１／５以下の比率で存在することを特徴とする請求項１３に記載の
半導体発光素子用光抽出体。
【請求項２６】
前記光抽出体の前記凹凸構造層又は前記ナノ粒子列が形成されている主面と相対する主面上に設けられた単層若しくは多層の反射防止層又はナノスケールの間隔で配列した複数の凸部又は凹部から構成される反射防止層を有することを特徴とする請求項１３に記載の半導体発光素子用光抽出体。
【請求項２７】
前記光抽出体の前記凹凸構造層又は前記ナノ粒子列が形成されている主面と相対する主面上に設けられ第４の屈折率（ｎ４）を有する基材を有し、
前記第４の屈折率（ｎ４）と前記第１の屈折率（ｎ１）とが、実質的に同等又は等しいことを特徴とする請求項１３に記載の半導体発光素子用光抽出体。
【請求項２８】
前記基材が、ガスバリア機能又は水蒸気バリア機能の少なくともいずれか一方の機能を有することを特徴とする請求項２７に記載の半導体発光素子用光抽出体。
【請求項２９】
前記基材の表面上に設けられたドット又はホールを有し、前記ドット又は前記ホールの平均ピッチが１００ｎｍ以上５０００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項２７に記載の半導体発光素子用光抽出体。
【請求項３０】
ガスバリア機能、水蒸気バリア機能、耐摩耗機能、防汚機能、疎水性機能、親水性機能、帯電防止機能、カラーフィルタ機能、カラーシフト機能、偏光修正機能、反射防止機能、光再指向機能、拡散機能、及び光学回転機能からなる群から選ばれる少なくとも１つの機能層を更に含むことを特徴とする請求項２７に記載の半導体発光素子用光抽出体。
【請求項３１】
請求項１３に記載の半導体発光素子用光抽出体と、前記半導体発光素子の凹凸構造層又はナノ粒子列が形成されている主面側に設けられた発光部と、を具備することを特徴とする発光素子。
【請求項３２】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の半導体発光素子用光抽出体と、前記光抽出層上に接着層を介して設けられた発光層とを具備し、前記発光層面と前記接着層との界面及び前記接着層と前記光抽出層との界面の距離が１０ｎｍ以上８００ｎｍ以下であることを特徴とするトップエミッション型有機ＥＬ素子。
【請求項３３】
請求項４から請求項６のいずれかに記載の半導体発光素子用光抽出体と、前記平坦化層の表面上に設けられた発光層面とを具備することを特徴とするトップエミッション型有機ＥＬ素子。
【請求項３４】
請求項４から請求項６のいずれかに記載の半導体発光素子用光抽出体と、前記平坦化層上に設けられた透明導電層と、前記透明導電層上に設けられた発光部とを具備することを特徴とするボトムエミッション型有機ＥＬ素子。
【請求項３５】
請求項１３に記載の半導体発光素子用光抽出体の製造方法であって、
第４の屈折率（ｎ４）を有する基材の表面上に転写法により第１の屈折率（ｎ１）を有する凹凸構造層を設ける凹凸構造層形成工程と、
第２の屈折率（ｎ２）を有する光抽出層原料の希釈液を前記凹凸構造層上に塗工し、余剰な溶剤を除去して前記凹凸構造層上に、第２の屈折率（ｎ２）を有する光抽出層設ける光抽出層形成工程と、
前記光抽出層及び前記凹凸構造層を覆うように第３の屈折率（ｎ３）を有する平坦化層を形成する平坦化層形成工程と、を含むことを特徴とする半導体発光素子用光抽出体の製造方法。
【請求項３６】
前記凹凸構造層形成工程の前に、前記基材の表面上に接着層を設ける接着層形成工程、又は前記基材の表面上を親水化する親水化処理工程を含むことを特徴とする請求項３５記載の半導体発光素子用光抽出体の製造方法。
【請求項３７】
請求項１３に記載の半導体発光素子用光抽出体の製造方法であって、
前記第３の屈折率（ｎ３）を有する前記基材の表面上に、転写法により前記第１の屈折率（ｎ１）を有する前記媒質を含む凹凸構造層を設ける凹凸構造層形成工程と、
前記凹凸構造形成工程で設けた前記凹凸構造層上にナノ粒子原料を含む溶液を塗工し、前記凹凸構造層の凹部内部のみに、前記第２の屈折率（ｎ２）を有する前記ナノ粒子を配列させるナノ粒子配列工程と、
前記凹凸構造層及び前記凹凸構造層の前記凹部内部に配列した前記ナノ粒子上に前記第１の屈折率（ｎ１）を有する媒質原料の溶液を塗工し、前記ナノ粒子及び前記凹凸構造層を覆うように前記第１の屈折率（ｎ１）を有する平坦化層を設ける平坦化層形成工程と、を具備することを特徴とする半導体発光素子用光抽出体の製造方法。
【請求項３８】
前記凹凸構造層は、少なくとも凹凸構造表面が疎水性であることを特徴とする請求項３７に記載の半導体発光素子用光抽出体の製造方法。
【請求項３９】
前記ナノ粒子原料を含む溶液は、水系溶剤を含むことを特徴とする請求項３８に記載の半導体発光素子用光抽出体の製造方法。
【請求項４０】
前記ナノ粒子原料が、金属アルコキシドを含むことを特徴とする請求項３９に記載の半導体発光素子用光抽出体の製造方法。
【請求項４１】
前記凹凸構造層形成工程の前に、前記基材の表面上に接着層を設ける接着層形成工程、又は前記基材の表面上を親水化する親水化処理工程を含むことを特徴とする請求項４０に記載の半導体発光素子用光抽出体の製造方法。
【請求項４２】
前記平坦化層形成工程において、前記媒質原料の溶液を前記凹凸構造層上及び前記ナノ粒子上に塗工してから、鏡面を前記媒質原料に貼合及び押圧した後、前記媒質原料から前記鏡面を剥離して前記平坦化層を設けることを特徴とする請求項３７に記載の半導体発光素子用光抽出体の製造方法。
【請求項４３】
前記鏡面を前記媒質原料に貼合及び押圧した状態にてエネルギー線を照射してから、前記媒質原料から前記鏡面を剥離して前記平坦化層を設けることを特徴とする請求項４２に記載の半導体発光素子用光抽出体の製造方法。
【請求項４４】
請求項２７に記載の半導体発光素子用光抽出体の製造方法であって、
光転写法により円筒状モールド表面に具備される凹凸構造を転写し、フィルム状基材の主面上に凹凸構造を付与しフィルム状モールドを得るモールド形成工程と、
前記フィルム状モールドの凹凸構造面上に、第２の屈折率（ｎ２）を有する光抽出層の希釈溶液を塗工し、余剰な溶剤を除去し、前記凹凸構造の凹部内部に光抽出層を形成する光抽出層充填工程と、
前記光抽出層が充填配置されたフィルム状モールドの凹凸構造面を、第４の屈折率（ｎ４）を有する基材の表面上に、第１の屈折率（ｎ１）を有する凹凸構造層原料を介し貼合し、エネルギー線を照射した後に、フィルム状モールドを剥離し、第４の屈折率（ｎ４）を有す基材／第１の屈折率（ｎ１）を有す凹凸構造層／凹凸構造層の凸部頂部上に設けられる第２の屈折率を有す光抽出層、から構成される半導体発光素子用光抽出体を得る光抽出層転写工程と、
前記光抽出層転写工程の後に、光抽出層及び凹凸構造層を覆うように第３の屈折率（ｎ３）を有する平坦化層を形成する平坦化層形成工程を含むことを特徴とする半導体発光素子用光抽出体の製造方法。
【請求項４５】
請求項２７に記載の半導体発光素子用光抽出体の製造方法であって、
光転写法により円筒状モールド表面に具備される凹凸構造を転写し、フィルム状基材の主面上に凹凸構造を付与し第１のフィルム状モールドを得る第１のモールド形成工程と、
前記第１のフィルム状モールドの凹凸構造を光転写法により転写し、フィルム状基材の主面上に前記円筒状モールドの凹凸構造と実質的に同等な凹凸構造を付与し第２のフィルム状モールドを得る第２のモールド形成工程と、
前記第２のフィルム状モールドの凹凸構造面上に、第２の屈折率（ｎ２）を有する光抽出層の希釈溶液を塗工し、余剰な溶剤を除去し、前記凹凸構造の凹部内部に光抽出層を形成する光抽出層充填工程と、
前記光抽出層が充填配置された前記第２のフィルム状モールドの凹凸構造面を、第４の屈折率（ｎ４）を有する基材の表面上に、第１の屈折率（ｎ１）を有する凹凸構造層原料を介し貼合し、エネルギー線を照射した後に、前記第２のフィルム状モールドを剥離し、前記第４の屈折率（ｎ４）を有す基材／前記第１の屈折率（ｎ１）を有す凹凸構造層／前記凹凸構造層の凸部頂部上に設けられる前記第２の屈折率（ｎ２）を有す光抽出層から構成される半導体発光素子用光抽出体を得る光抽出層転写工程と、
前記光抽出層転写工程の後に、光抽出層及び凹凸構造層を覆うように第３の屈折率（ｎ３）を有する平坦化層を形成する平坦化層形成工程を含むことを特徴とする半導体発光素子用光抽出体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子用光抽出体及び発光素子に関し、例えば、有機ＥＬ素子やＬＥＤ等の半導体発光素子に好適に用いられる半導体発光素子用光抽出体及び発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機ＥＬ素子、蛍光体、ＬＥＤ等の半導体発光素子における発光効率を向上させるために、半導体発光素子からの光取り出し効率の改善が検討されている。このような半導体発光素子は、高屈折率領域が低屈折率領域によって挟まれる構成をとると共に、発光部が高屈折率領域内部に含まれる。そのため、発光部において発光した発光光は、高屈折率領域内部を導波する導波モードとなり、高屈折率領域内部に閉じ込められると共に、導波過程において吸収されて減衰する。したがって、光を半導体発光素子の外部に取り出すことができず、光取り出し効率は大きく減少する。【０００３】
光取り出し効率を効果的に向上させるためには、導波モードを早期に打破する必要がある。そこで、光取り出し効率を改善するために、低屈折率領域と高屈折率領域との間に中間の屈折率層を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、特許文献１に記載の方法では、高屈折領域と中間の屈折率層との界面及び中間の屈折率層と低屈折領域との界面における光の全反射を打破することができない。このため、全反射した光が導波モードを維持して減衰し、大幅な光取り出し効率の改善は見込めない。【０００４】
また、導波モードにより閉じ込められた光を、素子界面における全反射を抑制する位置に設けた回折格子又はゾーンプレートにより、回折光として取り出す方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載の方法では、高屈折率領域の屈折率に近い材料が必要であることや、また回折光により導波モードを打破するため、臨界角以上の光についてのみ光取り出し効率が向上することとなり、光取り出し効率の抜本的向上は見込めない。また、回折光特有の回折色に基づくギラツキが生じる。即ち、発光素子の使用者が発光する発光素子を見たときにギラツキを覚え、発光素子に対する視認性が低下し、また自然光のような光の柔らかさが低下する。【０００５】
更には、回折光により導波モードを打破するため、波長毎の回折角依存性が顕著となり、視認する角度に応じて発光光色が異なって見える、いわゆるカラーシフトが大きくなる問題も生じる。【０００６】
一方で、導波モードを打破して光取り出し効率を改善した別の例として、高屈折率領域から低屈折率領域に滲みだすエバネッセント波を取り出す光抽出フィルムが提案されている（例えば、特許文献３）。特許文献３に記載の光抽出フィルムおいては、可撓性基材上に第１の屈折率を有する構造化層を設け、この構造化層上に第２の屈折率を有する材料を含む充填材層を設ける。この充填材層は、構造化層の表面に設けられた凹凸構造を充填し、且つ構造化層とは反対側の面が平坦化層されるように設けられている。特許文献３に記載の光抽出用フィルムにおいては、第２の屈折率を有する充填剤層の表面と発光素子の高屈折率領域とが当接した際に、第１の屈折率を有する構造化層の凹凸構造が、エバネッセント領域内に含まれるように設計される。そのため、高屈折率領域にて反射して発光素子の内部へと戻る導波モード光の高屈折率領域と充填材層との界面にて発生するエバネッセント波を、構造化層により抽出することができるので、光取り出し効率を改善できる。【０００７】
更には、導波モードを打破して光取り出し効率を改善した更に別の例として、発光部表面に配設される光透過層の表面に、複数の誘電体アンテナを設けた面発光装置が提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６２−１７２６９１号公報
【特許文献２】特許第２９９１１８３号公報
【特許文献３】特表２０１０−５３３９３２号公報
【特許文献４】特開２０１０−２７３１２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献２に記載の方法では、透明導電層界面における反射を乱し光取り出し効率をさせる場合に、透明導電層表面の面精度を高く保つことが困難となり、そのため、半導体発光素子（有機エレクトロルミネッセンス素子）の長期信頼性が低下すると考えられる。また、導波モードを乱すために回折格子を利用するため、回折光特有の回折色に基づく強いギラツキが生じる。即ち、発光素子の使用者が発光する発光素子を見たときにギラツキを覚え、発光素子に対する視認性が低下したり、また自然光のような光の柔らかさが低下したり、する。【００１０】
また、特許文献３に記載の光学フィルムにおいては、充填剤層の表面が平坦化されているため、構造化層の凹凸構造と充填材層の表面との間の距離の分布が小さくなる。このため、エバネッセント波は光回折として抽出され、発光素子の使用者が回折光特有のギラツキを感じる問題がある。即ち、発光素子の使用者が、発光素子の発光光を見たときにギラツキを感じるため、発光素子に対する視認性の低下や、自然光にみられる光の柔らかさが低下する問題がある。更に、光取り出し効率をより向上させるためには、平坦化層を構成する部材の屈折率を透明導電層の屈折率に近くする必要がある。このような高屈折率材料は生産が困難であり高価であるばかりでなく、粒子として安定化する傾向が強いため、平坦化層表面の平坦性が悪化しラフネスを有しやすい。このため、充填材層上に設けられる透明導電膜層の膜厚に分布が生じ、電流集中に起因した半導体発光素子としての長期信頼性が低下すると考えられる。【００１１】
また、特許文献４に記載の面発光装置においては、発光層と光透過層との界面、光透過層の表面、又は多層膜により構成される光透過層のいずれかの界面に対し、複数の誘電体アンテナを設けるため、面発光装置を直接加工するか、又は露出した誘電体アンテナを具備する基材に対し面発光装置を組み立てる必要がある。このような場合、誘電体アンテナはナノスケールの構造体であるため、面発光装置製造のスループットが低下したり、又は面発光装置への欠陥が増加したり、すると考えられる。また、特許文献４に記載の面発光装置は、誘電体アンテナを光透過層や各層の界面に設けることから、誘電体アンテナの物理的長期安定性が必ずしも十分に得られないことも考えられる。【００１２】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、半導体発光素子からの光取り出し効率を改善でき、且つ、光のカラーシフトとギラツキも抑制でき、なお且つ、半導体発光素子の長期信頼性を向上できる半導体発光素子用光抽出体及び発光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】
【００１３】
本発明の半導体発光素子用光抽出体は、表面に凹凸構造が設けられ第１の屈折率（ｎ１）を有する凹凸構造層と、前記凹凸構造上に設けられ第２の屈折率（ｎ２）を有する光抽出層と、を具備し、前記第１の屈折率（ｎ１）と前記第２の屈折率（ｎ２）とが実質的に異なり、前記光抽出層は、前記凹凸構造の凸部上に設けられた第１の光抽出層を含み、前記第１の光抽出層は、凸部頂部平均位置Ｓｈと前記第１の光抽出層の凸部上界面平均位置Ｓｃｖとの間の距離Ｌｃｖが下記式（１）を満たし、前記凹凸構造は、凸部平均高さＨが下記式（２）を満たすと共に、平均ピッチＰが下記式（３）を満たし、且つ前記距離Ｌｃｖ、及び前記凸部平均高さＨが下記式（４）を満たすことを特徴とする。
式（１）
１０ｎｍ≦Ｌｃｖ≦５０００ｎｍ
式（２）
１０ｎｍ≦Ｈ≦５０００ｎｍ
式（３）
５０ｎｍ≦Ｐ≦５０００ｎｍ
式（４）
５０ｎｍ≦Ｌｃｖ＋Ｈ≦６０００ｎｍ【００１４】
また、本発明の半導体発光素子用光抽出体は、表面に凹凸構造が設けられ第１の屈折率（ｎ１）を有する凹凸構造層と、前記凹凸構造上に設けられ第２の屈折率（ｎ２）を有する光抽出層と、を具備し、前記第１の屈折率（ｎ１）と前記第２の屈折率（ｎ２）とが実質的に異なり、前記光抽出層は、前記凹凸構造の凹部内に設けられた第２の光抽出層を含み、前記第２の光抽出層は、凸部頂部平均位置Ｓｈと前記第２の光抽出層の凹部内界面平均位置Ｓｃｃとの間の距離Ｌｃｃ、及び凸部平均高さＨが下記式（５）を満たし、前記凹凸構造は、前記凸部平均高さＨが下記式（２）を満たすと共に、平均ピッチＰが下記式（３）を満たすことを特徴とする。
式（２）
１０ｎｍ≦Ｈ≦５０００ｎｍ
式（３）
５０ｎｍ≦Ｐ≦５０００ｎｍ
式（５）
０．０Ｈ＜Ｌｃｃ＜１．０Ｈ【００１５】
また、本発明の半導体発光素子用光抽出体は、表面に凹凸構造が設けられ第１の屈折率（ｎ１）を有する凹凸構造層と、前記凹凸構造上に設けられ第２の屈折率（ｎ２）を有する光抽出層と、を具備し、前記第１の屈折率（ｎ１）と前記第２の屈折率（ｎ２）とが実質的に異なり、前記光抽出層は、前記凹凸構造の凸部上に設けられた第１の光抽出層及び前記凹凸構造の凹部内に設けられた第２の光抽出層を含み、前記第２の光抽出層は、凸部頂部平均位置Ｓｈと前記第２の光抽出層の凹部内界面平均位置Ｓｃｃとの間の距離Ｌｃｃ、及び凸部平均高さＨが下記式（５）を満たすと共に、前記第１の光抽出層は、前記凸部頂部平均位置Ｓｈと前記凹凸構造の凸部上に設けられた第１の光抽出層の凸部上界面平均位置Ｓｃｖとの間の距離Ｌｃｖ、及び前記凸部平均高さＨが、下記式（６）を満たし、前記凹凸構造は、前記凸部平均高さＨが下記式（２）を満たすと共に、平均ピッチＰが下記式（３）を満たすことを特徴とする。
式（２）
１０ｎｍ≦Ｈ≦５０００ｎｍ
式（３）
５０ｎｍ≦Ｐ≦５０００ｎｍ
式（５）
０．０Ｈ＜Ｌｃｃ＜１．０Ｈ
式（６）
０．０Ｈ＜Ｌｃｖ≦１．５Ｈ【００１６】
これらの構成によれば、上記半導体発光素子用光抽出体の光抽出層面側を薄い接着層を介して半導体発光素子の発光層面（例えば、透明導電層）に当接することで、発光層面と接着層との界面において滲みだす導波モード由来の滲み出し光を、光抽出層及び凹凸構造層の双方による光回折で抽出することが可能となる。【００１７】
特に、半導体発光素子用光抽出体の第１の屈折率（ｎ１）を有す凹凸構造層がドット状又はホール状、或いは柵状体又は格子の構造であり、且つ該凹凸構造の平均ピッチが所定範囲を満たす場合は、以下の効果を奏すことが可能となる。【００１８】
（１）接着層の、第１の屈折率（ｎ１）を有す凹凸構造層の凹凸構造の凸部頂部上におけるエネルギー的に安定な膜厚を小さくできる。即ち、凹凸構造層の凹凸構造上に接着層を配置した際の、接着層の凹凸構造の凸部頂部上における表面位置と凹凸構造の凹部上における表面位置と、の差を小さくすることができる。このため、第１の屈折率（ｎ１）を有す凹凸構造の頂部と発光層面と、の距離をナノスケールに薄く、且つ、均等にすることが可能となる。以上から、まず接着層の膜厚均等性を高くできることにより、発光層面の面精度を高く保つことが可能となり、結果、半導体発光素子の電流集中による劣化や破壊を抑制することができるため、半導体発光素子の長期安定性を向上させることが可能となる。次に、接着層の膜厚をナノスケールに薄くできることにより、接着層と発光層面と、の界面より滲みだし、半導体発光素子の厚み方向において距離の指数関数的に減衰する滲み出し光を効果的に第２の屈折率を有す光抽出層及び第１の屈折率を有す凹凸構造層へ、と伝搬することが可能となり、結果、光抽出層及び第１の屈折率を有す凹凸構造層の凹凸構造により該滲み出し光を取り出すことが可能となり、光取り出し効率が向上すると考えられる。【００１９】
（２）第１の屈折率を有す凹凸構造層の凹凸構造がドット状又はホール状、或いは柵状体又は格子であり、所定の平均ピッチを満たすことで、第２の屈折率を有す光抽出層の、半導体発光素子用光抽出体の面内方向に対する大きさを小さくすることができる。このため、発光層面より半導体発光素子用光抽出体に入光した発光光（臨界角内の入射発光光）の、半導体発光素子用光抽出体内部における反射を抑制することができる。即ち、発光層面に対する臨界角内の入射発光光が発光層面側へと戻ることを抑制することができる。このため、上記説明した滲み出し光の取り出しを行うと共に、発光層面に対する臨界角内の入射発光光の取り出しも維持することが可能となる。【００２０】
（３）光抽出層の第２の屈折率（ｎ２）及び凹凸構造層の第１の屈折率（ｎ１）は実質的に異なるので、回折モードが相互に異なるものとなり、あたかも異なる光回折現象を生じる２つの回折点群を重ねあわせたかのような機能が発現すると推定される。これにより、光抽出層及び凹凸構造層から抽出される滲み出し光及び臨界角内の入射発光光の出光特性がより乱されるので、光散乱性が発現すると考えられる。このような光散乱は導波モードを乱す効果が大きいため、光取り出し効率を効果的に向上させることができる。【００２１】
更に、第１の屈折率を有す凹凸構造層の凹凸構造がドット状又はホール状、或いは柵状態又は格子である場合、該凹凸構造に対し乱れ（配列や形状の乱れ）を導入することが容易となる。このため、出光する光の散乱性は強まることとなり、カラーシフトは低減され、より自然光に近い出光を得ることができる。これは、発光光の波長が凹凸構造の平均ピッチよりも十分に大きい場合は、半導体発光素子の発光光からみた有効媒質近似的屈折率Ｎｅｍａの分布に対応する光散乱性のためと推定される。一方、発光光の波長が凹凸構造の平均ピッチと同程度以下である場合は、凹凸構造１つ１つといった微視的スケールにおいて生じる光回折のモード数が増加し、且つ光回折モードに分散が含まれると考えられる。即ち、数十マイクロメートルといった巨視的スケールにおいては、複数の光回折モードの平均的光が観察されるためる。同様の理由から、第２の屈折率（ｎ２）を有す光抽出層に対して乱れ（形状や配列）を導入することも容易であり、そのため、カラーシフトの抑制効果を発現できる。この結果、半導体発光素子の使用者が素子を視認した際のギラツキを抑制することもできる。【００２２】
更に、これらの構成により、凸部上の第１の光抽出層及び凹部内部の第２の光抽出層を有する場合には、接着層及び発光層面界面と光抽出層との間の距離に分布が生じるため、発光層面と接着層との界面において導波モードを形成する発光光における当該界面から滲みだす滲み出し光を、第１の光抽出層、第２の光抽出層及び凹凸構造層による光回折で抽出することが可能となる。このとき、第１の光抽出層、第２の光抽出層及び凹凸構造層は、屈折率が実質的に異なるので、回折モードが相互に異なるものとなり、あたかも異なる光回折現象を生じる３つの回折点群を重ねあわせたかのような機能が発現されることとなり、上記散乱性がより強まるため、光取り出し効率がより向上すると考えられる。更には、上記説明した凹凸構造の形状や配列に対し乱れを加えた際の、散乱性の向上程度が大きくなると考えられるため、カラーシフト低減の効果もより強くなると推定される。【００２３】
本発明の半導体発光素子用光抽出体においては、前記凹凸構造層及び前記光抽出層を覆うように設けられ第３の屈折率（ｎ３）を有する平坦化層を具備し、前記第１の屈折率（ｎ１）、前記第２の屈折率（ｎ２）及び前記第３の屈折率（ｎ３）が下記式（７）〜（９）のいずれかを満たし、前記平坦化層は、前記第１の光抽出層の前記凸部上界面平均位置Ｓｃｖと前記平坦化層の表面との間の平均距離Ｌｏｒが、下記式（１０）を満たすことが好ましい。
式（７）
ｎ２＞ｎ３≧ｎ１且つ（ｎ２−ｎ３）≧０．１
式（８）
ｎ３＞ｎ２＞ｎ１且つ（ｎ３−ｎ２）≧０．１
式（９）
ｎ３≧ｎ１＞ｎ２且つ（ｎ１−ｎ２）≧０．１
式（１０）
０ｎｍ≦Ｌｏｒ≦８００ｎｍ【００２４】
本発明の半導体発光素子用光抽出体においては、前記凹凸構造層及び前記光抽出層を覆うように設けられ第３の屈折率（ｎ３）を有する平坦化層を具備し、前記第１の屈折率（ｎ１）、前記第２の屈折率（ｎ２）及び前記第３の屈折率（ｎ３）が下記式（７）〜（９）のいずれかを満たし、前記平坦化層は、前記第２の光抽出層の前記凹部内界面平均位置Ｓｃｃと前記平坦化層の表面との間の平均距離Ｌｏｒ、及び前記距離Ｌｃｃが、下記式（１１）を満たすことが好ましい。
式（７）
ｎ２＞ｎ３≧ｎ１且つ（ｎ２−ｎ３）≧０．１
式（８）
ｎ３＞ｎ２＞ｎ１且つ（ｎ３−ｎ２）≧０．１
式（９）
ｎ３≧ｎ１＞ｎ２且つ（ｎ１−ｎ２）≧０．１
式（１１）
Ｌｃｃ≦Ｌｏｒ≦８００ｎｍ【００２５】
本発明の半導体発光素子用光抽出体においては、前記凹凸構造層及び前記光抽出層を覆うように設けられ第３の屈折率（ｎ３）を有する平坦化層を具備し、前記第１の屈折率（ｎ１）、前記第２の屈折率（ｎ２）及び前記第３の屈折率（ｎ３）が下記式（７）〜（９）のいずれかを満たし、前記平坦化層は、前記第２の光抽出層の前記凹部内界面平均位置Ｓｃｃと前記平坦化層の表面との間の平均距離Ｌｏｒ、前記距離Ｌｃｃ及び前記距離Ｌｃｖが、下記式（１２）を満たすことが好ましい。
式（７）
ｎ２＞ｎ３≧ｎ１且つ（ｎ２−ｎ３）≧０．１
式（８）
ｎ３＞ｎ２＞ｎ１且つ（ｎ３−ｎ２）≧０．１
式（９）
ｎ３≧ｎ１＞ｎ２且つ（ｎ１−ｎ２）≧０．１
式（１２）
（Ｌｃｃ＋Ｌｃｖ）≦Ｌｏｒ≦８００ｎｍ【００２６】
これらの構成によれば、半導体発光素子の長期信頼性を向上できると共に、光取り出し効率を大きく向上させることができる。更に、光取り出し効率を向上させつつ、且つカラーシフトを抑制する効果も奏す。第１の屈折率を有す凹凸構造層及び光抽出層上に設けられる平坦化層の、第１の屈折率（ｎ１）を有す凹凸構造層の凹凸構造の凸部頂部上におけるエネルギー的に安定な膜厚を小さくできため、平坦化層の膜厚をナノスケールに薄くした場合であっても、表面精度を向上させることが可能となる。ここで、表面精度とは、微視的（凹凸構造１つ１つのスケール）にみた場合の膜厚精度と、巨視的（数十マイクロメートル以上のスケール）に見た場合の膜厚精度である。即ち、半導体発光素子用光抽出体の面内における平坦化層の平坦性を向上させることができる。このため、第１の屈折率（ｎ１）を有す凹凸構造の頂部と平坦化層の発光層面（例えば、透明導電層）との界面と、の距離をナノスケールに薄く、且つ、均等にすることが可能となる。以上から、まず平坦化層の膜厚均等性を高くできることにより、発光層面の面精度を高く保つことが可能となり、結果、半導体発光素子の電流集中による劣化や破壊を抑制することができるため、半導体発光素子の長期安定性を向上させることが可能となる。次に、平坦化層の膜厚をナノスケールに薄くしていることにより、平坦化層の表面と光抽出層との間の距離及び凹凸構造層と光抽出層との間の距離が所定範囲となるので、平坦化層と半導体発光素子の発光層面とが当接した際に、発光層面と平坦化層との界面において導波モードを形成する発光光における当該界面から滲みだす滲み出し光を、滲み出し光が減衰しきる前に、光抽出層及び凹凸構造層へと伝搬することが可能となり、光抽出層及び凹凸構造層の双方による光回折で抽出することが可能となる。このとき、光抽出層及び凹凸構造層は、屈折率が上記式（７）〜上記式（９）の関係を満たすので、光抽出層及び凹凸構造層の双方による光回折程度が大きくなり、光取り出し効率が向上する。更に、半導体発光素子の発光光からみた場合、回折モードが相互に異なるものとなり、あたかも異なる光回折現象を生じる２つの回折点群を重ねあわせたかのような機能が発現すると考えられる。これにより、光抽出層及び凹凸構造層から抽出される滲み出し光の出光特性が乱されるので、光散乱性が発現すると推定される。このような光散乱は導波モードを乱す効果が大きいため、光取り出し効率の向上程度が大きくなると考えられる。更には、上記説明した凹凸構造の形状や配列に対する乱れを加えた場合の、乱れによる散乱性の向上が大きくなるため、出光する光は散乱性を奏す。即ち、カラーシフトは抑制され、より自然光に近い発光光を作ることも可能となる。この結果、半導体発光素子の使用者が素子を視認した際のギラツキを抑制することができる。【００２７】
特に、第１の屈折率（ｎ１）〜第３の屈折率（ｎ３）が、上記式（７）の関係を満たす場合には、第２の屈折率と第１の屈折率と、の差が大きくなるため、半導体発光素子の発光光からみた第２の屈折率を有す光抽出層と第１の屈折率を有す凹凸構造層と、の異質性が強まる。即ち、平坦化層により伝搬される滲み出し光の、光抽出層及び凹凸構造層による異なる回折モードでの取り出しが向上するため、光取り出し効率が向上する。更には、凹凸構造の形状や配列に乱れを加えた際の散乱性の増加程度が大きくなるため、光取り出し効率の向上を維持しつつカラーシフトを低減できると考えられる。このような第２の屈折率が最も大きく、第２の屈折率（ｎ２）と第１の屈折率（ｎ１）と、の差が大きい状態、即ち光抽出作用の中心が第２の屈折率を有す光抽出層及び第１の屈折率を有す凹凸構造層である場合であっても、凹凸構造層の凹凸構造がドット状又はホール状、或いは柵状体又は格子であることにより、第２の屈折率を有す光抽出層の半導体発光素子用光抽出体の面内方向における大きさを制限することができるため、第２の屈折率を有す光抽出層における臨界角内の入射発光光に対する反射を抑制することが可能となり、光取り出し効率を大きく向上させることが可能と、考えられる。更に、第１の屈折率を有す凹凸構造層の凹凸構造及び第２の屈折率を有す光抽出層に乱れ（形状や配列）を加えた場合、発光光の波長が凹凸構造の平均ピッチよりも十分に大きい場合は、半導体発光素子の発光光からみた有効媒質近似的屈折率Ｎｅｍａの分布コントラストが大きくなると考えられる。即ち、有効媒質近似的屈折率Ｎｅｍａの分布に応じた光散乱性の程度が大きくなると考えられるため、カラーシフト改善の効果が大きいと推定される。一方、発光光の波長が凹凸構造の平均ピッチ程度以下の場合は、凹凸構造１つ１つといった微視的スケールにおいて生じる光回折モードの分散度が高くなるため、数十マイクロメートルといった巨視的な観察においてみられる光散乱性が強まり、カラーシフトがより効果的に低減されると推定される。【００２８】
また、第１の屈折率（ｎ１）〜第３の屈折率（ｎ３）が、上記式（８）の関係を満たす場合には、発光層面（例えば、透明導電層）と平坦化層との界面における全反射光量を小さくすることができるため、導波モードを形成する発光光量を小さくすることができる。更に、第３の屈折率と第１の屈折率と、の差を大きくできるため、半導体発光素子の発光光からみた、平坦化層と凹凸構造層と、の異質性を強くすることができる。このため、平坦化層内部を伝搬した滲み出し光の、凹凸構造層による取り出し効率が向上すると考えられる。また、光抽出層及び凹凸構造層によりそれぞれ異なる回折モードで取り出される光、及び臨界角内の入射発光光の凹凸構造層と平坦化層との界面及び光抽出層と平坦化層との界面における反射を、ナノ構造特有の光の平均的作用（有効媒質近似）により抑制することが可能と推定される。このため、平坦化層内部へと導かれた滲み出し光が効果的に出光面側に到達し、半導体発光素子からの光取り出し効率が向上する。これにより、半導体発光素子内部で導波モードを形成し、本来ならば半導体発光素子の外部に出光しない発光光を、半導体発光素子の外部に取り出すことが可能となる。更には、凹凸構造の形状や配列に乱れを加えた場合であっても、上記原理は成立するため、大きな光取り出し効率とカラーシフトの低減とギラツキの低減を両立することもできる。【００２９】
更に、第１の屈折率（ｎ１）〜第３の屈折率（ｎ３）が、上記式（９）の関係を満たす場合には、発光層面（例えば、透明導電層）と平坦化層との界面における全反射を小さくすることができるため、導波モードを形成する発光光の割合を低減することができる。更に、第３の屈折率と第２の屈折率と、の差を大きくできるため、半導体発光素子の発光光からみた、平坦化層と光抽出層と、の異質性を強くすることができ、このため、発光層面と平坦化層と、の界面より滲みだす滲み出し光の、光抽出層による取り出し効率が向上すると考えられる。また、発光層面と平坦化層との界面からの滲み出し光を、光抽出層及び凹凸構造層によりそれぞれ異なる回折モードの回折現象として取り出すことが可能となり、光取り出し効率を改善することができると考えられる。更に、同様の原理から、光抽出層への乱れ（配列や形状）を加えることで、光散乱性の程度を多くすることが可能となり、カラーシフト低減とギラツキ低減の効果も大きくなると考えられる。【００３０】
一方で、（１）凹凸構造の凸部上の第１の光抽出層及び凹部内の第２の光抽出層を有する場合には、平坦化層及び発光層面の界面と光抽出層との間の距離に分布が生じるため、滲み出し光を、第１の光抽出層、第２の光抽出層及び凹凸構造層による光回折で抽出することが可能となる。このとき、光抽出層及び凹凸構造層は、屈折率の関係式（７）〜（９）を満たすため、回折モードが相互に異なるものとなり、あたかも異なる光回折現象を生じる３つの回折点群を重ねあわせたかのような機能が発現されることとなるため、散乱性が強まり、導波モードを乱す効果が大きくなるため、光取り出し効率がより向上すると考えられる。更には、凹凸構造の形状や配列に乱れを加えた場合であっても上記原理は成立するため、高い光取り出し効率とカラーシフトの低減とギラツキ低減を両立することもできる。【００３１】
また、（２）凹凸構造の凸部頂部上に第１の光抽出層を有する場合には、平坦化層及び発光層面界面と光抽出層との間の距離を小さくすることが容易になる。発光層面と平坦化層との界面において導波モードを形成する発光光における当該界面から滲みだす滲み出し光は半導体発光素子の厚み方向において距離の指数関数的に減衰するため、平坦化層及び発光層面界面と光抽出層との間の距離を小さくすることで、より効果的に抽出することが可能となると考えられる。更に、凹凸構造層の凹凸構造がドット状又はホール状、或いは柵状体又は格子であり、且つ凹凸構造の凸部頂部上に光抽出層が設けられる場合、光抽出層の頂部面積を小さくすることが可能となる。このため、半導体発光素子の発光光の内、発光層面に対して臨界角内にて入射した光の反射を抑制することが可能となる。即ち、発光層面と平坦化層との界面より発生する滲み出し光の取り出しを行うと共に、発光層面に対して臨界角内にて平坦化層に入射した発光光の、発光層面側への戻り光を小さくすることができるため、光取り出し効率が向上すると推定される。【００３２】
本発明の半導体発光素子用光抽出体は、第１の屈折率（ｎ１）を有する媒質により構成され、第２の屈折率（ｎ２）を有する複数のナノ粒子を含んでなる半導体発光素子用光抽出体であって、前記第１の屈折率（ｎ１）と前記第２の屈折率（ｎ２）との差の絶対値（｜ｎ１−ｎ２｜）が０．１以上であり、且つ前記半導体発光素子用光抽出体は、互いに略平行な第１面及び第２面を有し、前記複数のナノ粒子は、前記第１面及び前記第２面に略平行な面を横切る前記ナノ粒子の数が最大となる仮想面を中心面とした場合に、前記中心面に略平行な仮想面を横切る前記ナノ粒子の数が、前記中心面から離れるにつれて減少するように配置されていることを特徴とする。【００３３】
この構成によれば、第１の屈折率（ｎ１）を有する媒質内に、第１の屈折率（ｎ１）とは実質的に異なる第２の屈折率（ｎ２）を有する複数のナノ粒子が分散されると共に、この複数のナノ粒子の数が中心面から離れるにつれて減少するように配置されるので、ナノ粒子が光抽出体内にランダムに分散されることがない。これにより、中心面近傍においてナノ粒子に基づく光取り出し機能が最大限に発現されるので、半導体発光素子用光抽出体内に入光した半導体発光素子からの発光光が、中心面近傍に配置された複数のナノ粒子によって光散乱又は光回折される。この結果、半導体発光素子の発光層面側と光抽出体との界面より滲みだす滲み出し光のナノ粒子による抽出の均質性が向上するので、半導体発光素子からの光取り出し効率を容易に改善できる光抽出体を実現できる。更に、光抽出体内部にランダムにナノ粒子を配置する場合と比較して、第１の屈折率（ｎ１）を有す媒質の表面の平坦性を良好に保つことが可能となる。この場合、光抽出体を基材として半導体発光素子を組み立てた場合、半導体発光素子の透明導電層の表面精度を向上させることができる。透明導電層表面に急峻な不陸が存在する場合、該凸部に対する電流集中により半導体発光素子の長期信頼性が低下することとなる。即ち、第２の屈折率（ｎ２）を有すナノ粒子が中心面から離れるように設けられることにより、半導体発光素子の長期信頼性を向上させることができる。一方で、ナノ粒子がランダムに分散されている場合には、半導体発光素子に添着すると、表面の低い平坦性により、透明導電層表面との間に空隙が形成される。これは大きな屈折率ギャップを生み出すため、光取り出し効率を低下させる原因となる。即ち、本発明の光抽出体においては、第２の屈折率（ｎ２）を有すナノ粒子が中心面から離れるように設けられることにより、半導体発光素子の光取り出し効率を向上させることができる。また、ナノ粒子の数を少なくすることが可能となるので、光抽出体の物理的耐久性が向上する。【００３４】
本発明の半導体発光素子用光抽出体においては、前記複数のナノ粒子は、前記中心面内における平均ピッチが、５０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下であり、前記中心面の面内方向における平均径が、１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であり、且つ前記平均ピッチが前記平均径よりも大きいことが好ましい。【００３５】
この構成により、光抽出体内部の複数のナノ粒子の配列の規則性が適度な範囲となると共に、ナノ粒子により光散乱又は光回折が生じる領域の密度を大きくできるので、半導体発光素子からの発光光を、複数のナノ粒子による光散乱又は光回折として効果的に取り出すことが可能となる。また、ナノ粒子の間隔及び径を所定の範囲におさめることができるため、半導体発光素子から光抽出体へと入光する発光光のうち臨界角度内の発光光の反射を抑制することが可能となり、光取り出し効率をより向上させることが可能となる。更に、ナノ粒子の大きさを所定範囲におさめることができるため、光抽出体表面の平坦性をより良好に保つことが可能となり、半導体発光素子の長期信頼性を向上させることが可能となる。【００３６】
本発明の半導体発光素子用光抽出体においては、前記中心面内を横切る前記複数のナノ粒子は、前記中心面に対する垂直方向における平均厚みが、１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることが好ましい。【００３７】
この構成により、複数のナノ粒子の平均ピッチを比較的大きくした場合においても、ナノ粒子により光散乱や光回折を生じさせることが可能となり、光取り出し効率が更に向上する。また、ナノ粒子の大きさが適度に小さくなるので、ナノ粒子の物理的安定性を向上させることが可能となると共に、光抽出体表面の平坦性をより良好に保つことが可能となり、半導体発光素子の長期信頼性を向上させることが可能となる。【００３８】
本発明の半導体発光素子用光抽出体においては、前記中心面を横切る前記複数のナノ粒子は、前記第１面側の平均端部位置（Ｓｐｔ）と前記第１面との間の距離（Ｌｏｒｔ）が、０ｎｍ超１０００ｎｍ以下であることが好ましい。【００３９】
この構成により、光抽出体の第１面と半導体発光素子の発光層面との界面と、ナノ粒子と、の間の距離を適度な範囲にできるので、当該界面位置において滲みだす滲み出し光を、ナノ粒子へ効果的に伝搬することが可能となる。そして、伝搬された滲み出し光は、ナノ粒子によって光散乱又は光回折として抽出されるので、半導体発光素子の光取り出し効率を向上させることができる。【００４０】
本発明の半導体発光素子用光抽出体においては、前記第２の屈折率（ｎ２）と前記第１の屈折率（ｎ１）との差の絶対値（｜ｎ１−ｎ１｜）が０．２以上であることが好ましい。【００４１】
この構成により、ナノ粒子と光抽出体を構成する媒質との光学的な異質性が大きくなるので、光抽出体内における半導体発光素子からの発光光のナノ粒子による光散乱性が向上する。この光散乱性の向上により、半導体発光素子の光取り出し効率を向上させることが可能となる。【００４２】
本発明の半導体発光素子用光抽出体においては、前記中心面を横切る前記複数のナノ粒子の前記第２面側の平均端部位置（Ｓｐｂ）と前記第２面との間の距離（Ｌｏｒｂ）は、前記距離（Ｌｏｒｔ）以上であることが好ましい。【００４３】
この構成により、中心面内に配列されるナノ粒子の配置制御性を向上させることが可能となると共に、光抽出体の連続生産性を向上させることができる。また、光抽出体の物理強度を向上させることができるため、半導体発光素子のへの光抽出体の適用性を向上させることができる。【００４４】
本発明の半導体発光素子用光抽出体においては、前記凹凸構造層又は前記ナノ粒子が、面内に属する第１方向において、複数の前記凸部又は前記凸部或いは複数の前記ナノ粒子がピッチ（Ｐｙ）で配列された複数の凸部列又は凹部列或いはナノ粒子列を有し、前記複数の凸部列又は凹部列或いはナノ粒子列は、前記第１方向に直交する第２方向においてピッチ（Ｐｘ）で並列されており、前記ピッチ（Ｐｘ）及び前記ピッチ（Ｐｙ）は、それぞれ５０ｎｍ以上５０００ｎｍ以下であり、前記ピッチ（Ｐｙ）及び前記ピッチ（Ｐｘ）はいずれか一方が一定間隔であり他方が不定間隔であるか、又はいずれも不定間隔であることが好ましい。【００４５】
この構成によれば、凹凸構造層の凹凸構造が所定の構造を形成し、且つ、ナノスケールの凹凸構造となる。よって、光抽出層の形状も所定の構造を形成し、且つ、ナノスケールの凹凸構造となる。このため、上記光抽出層及び凹凸構造層による光散乱性や光回折を一層発現しやすくなり、光取り出し効率向上効果と長期信頼性向上効果を一層高めることが可能となる。【００４６】
特に、ピッチが５０００ｎｍ以下であることにより、光抽出層の頂部面積を小さくすることが可能となる。このため、半導体発光素子の発光光の内、発光層面に対して臨界角内にて入射した光の、反射を抑制することが可能となる。即ち、発光層面と平坦化層との界面より発生する滲み出し光の取り出しを行うと共に、発光層面（例えば、透明導電層）に対して臨界角内にて平坦化層に入射した発光光の、発光層面側への戻り光を小さくすることができるため、光取り出し効率が向上すると推定される。更に、ピッチが５０００ｎｍ以下であることで、凹凸構造の凸部頂部上に位置する平坦化層（接着層）の、エネルギー的に安定な状態における体積を小さくすることが可能となる。このため、平坦化層は凹凸構造の表面輪郭に応じたエネルギーの影響を受けづらくなり、平坦化層表面の面精度を向上させることが可能となり、半導体発光素子の長期信頼性を向上させることが可能となる。また、ピッチが５０ｎｍ以上であることにより、平坦化層、光抽出層、及び凹凸構造層の配列や形状に応じた光散乱や光回折を効果的に生じさせることが可能となるため、発光層面と平坦化層との界面より滲みだす滲み出し光の取り出し効率を向上させることが可能となる。更に、ピッチが５０ｎｍ以上であることにより、凹凸構造層の凹凸構造の配列や形状及び光抽出層の配列や形状に乱れを加えた場合の、有効媒質近似的屈折率Ｎｅｍａの分布コントラストを大きくすることが可能となるため、抽出される光の散乱性を強めることが可能と考えられる。更には、凹凸構造の形状や配列に乱れを加えることで発現する散乱性を、上記説明した長期信頼性と光取り出し効率向上を維持した状態で発現することも可能と考えられる。即ち、半導体発光素子の長期信頼性、光取り出し効率を向上させ且つ、カラーシフトを同時に低減することもできる。【００４７】
また、この構成により、光抽出体内部の複数のナノ粒子の配列の規則性が適度な範囲となると共に、ナノ粒子により光散乱又は光回折が生じる領域の密度を大きくできるので、半導体発光素子からの発光光を、複数のナノ粒子による光散乱又は光回折として効果的に取り出すことが可能となる。ナノ粒子を光抽出体に適用した場合は、前記ピッチは１５００ｎｍ以下であると、光散乱又は光回折が生じる領域の密度を高め、光散乱性又は光回折性を効果的に機能させることができ、特に好ましい。【００４８】
更に、ピッチ（Ｐｘ）及びピッチ（Ｐｘ）がいずれか一方が一定間隔であり、他方が不定間隔であるか、又は、いずれも不定間隔である構成によれば、平坦化層、光抽出層、凹凸構造層の界面、或いはナノ粒子により取り出される滲み出し光に乱れを加えることが可能となる。即ち、凹凸構造やナノ粒子の１つ１つといった微視的なスケールにおいては、滲み出し光は光回折により取り出されるが、これらの光回折光の出光方向に乱れを加えることが可能となるため、巨視的（数十マイクロメートル以上のスケール）に見た場合、光散乱性を奏すこととなり、光取り出し効率を向上させ、且つカラーシフトを低減することが可能となる。【００４９】
特に、凹凸構造或いはナノ粒子の平均ピッチがナノスケールの場合、平坦化層、光抽出層、凹凸構造層、及びナノ粒子により作られる有効媒質近似的屈折率Ｎｅｍａの分布に応じた光散乱性を発現することが可能となり、カラーシフトを効果的に抑制することができる。また、このような凹凸構造の配列に乱れを含む場合であっても、凹凸構造がドット状又はホール状或いは柵状体又は格子であることにより、平坦化層の膜厚精度を微視的及び巨視的精度高く保つことができるため、半導体発光素子の長期信頼性を向上させることが可能となる。これは、ドット状又はホール状構造、或いは柵状又は格子状構造であることにより、凹凸構造の凸部頂部上に形成される平坦化層（接着層も含む）の、エネルギー的に安定な膜厚を小さくすることが可能になることによる。【００５０】
ここで、ピッチ（Ｐｙ）とピッチ（Ｐｘ）がともに不定間隔である場合には、周期性の乱れによる光散乱効果とカラーシフト低減効果を高めることができる。即ち、導波モードを効果的に打破し光取り出し効率を改善すると共に、より自然光に近い発光特性を得ることが可能となり、ギラツキの抑制に効果的である。【００５１】
一方、ピッチ（Ｐｙ）又はピッチ（Ｐｘ）のいずれか一方が不定間隔であり、もう一方が一定間隔の場合は、ピッチ（Ｐｙ）及びピッチ（Ｐｘ）が共に不定間隔である場合に比べて、光抽出層及び凹凸構造の周期性の乱れが減少し、光散乱効果は減少する。そのため、自然光に近い発光特性は低下するが、回折現象による光取り出し効率が向上する。【００５２】
本発明の半導体発光素子用光抽出体においては、不定間隔の前記ピッチ（Ｐｙ）は、前記凸部又は前記凹部或いは前記ナノ粒子の各々の中心間の距離に等しく、不定間隔の前記ピッチ（Ｐｘ）は、前記複数の凸部列又は凹部列或いは前記ナノ粒子列間距離に等しく、且つ、前記ピッチ（Ｐｙ）及び前記ピッチ（Ｐｘ）は前記凸部の直径又は前記凹部の開口径或いは前記ナノ粒子の直径より大きく、前記ピッチ（Ｐｙ）が不定間隔の場合には、少なくとも隣接する４個以上ｍ個以下の前記凸部又は前記凹部或いは前記ナノ粒子間の前記ピッチ（Ｐｙ）ｎ（３≦ｎ≦２ａ又は３≦ｎ≦２ａ＋１。但し、ｍ，ａは正の整数であり、ｎ＝ｍ−１である。）が、下記式（１３）の関係を満たすと共に、前記第１方向において、前記ピッチ（Ｐｙ）１〜（Ｐｙ）ｎで構成される凸部群又は凹部群或いはナノ粒子群が少なくとも１個以上配列され、前記ピッチ（Ｐｘ）が不定間隔である場合には、少なくとも隣接する４個以上ｍ個以下の前記凸部列又は凹部列或いはナノ粒子列間の前記ピッチ（Ｐｘ）ｎ（３≦ｎ≦２ａ又は３≦ｎ≦２ａ＋１。但し、ｍ，ａは正の整数であり、ｎ＝ｍ−１である。）は、下記式（１４）の関係を満たすと共に、前記第２方向において、前記ピッチ（Ｐｘ）１〜（Ｐｘ）ｎで構成される前記凸部列群又は前記凹部列群或いは前記ナノ粒子列群が少なくとも１個以上配列されることが好ましい。
式（１３）
（Ｐｙ）１＜（Ｐｙ）２＜（Ｐｙ）３＜…＜（Ｐｙ）ａ＞…＞（Ｐｙ）ｎ
式（１４）
（Ｐｘ）１＜（Ｐｘ）２＜（Ｐｘ）３＜…＜（Ｐｘ）ａ＞…＞（Ｐｘ）ｎ【００５３】
また、本発明の半導体発光素子用光抽出体においては、不定間隔の前記ピッチ（Ｐｙ）は、前記凸部又は前記凹部或いは前記ナノ粒子の各々の中心間の距離に等しく、不定間隔の前記ピッチ（Ｐｘ）は、前記複数の凸部列又は凹部列或いは前記ナノ粒子列間距離に等しく、且つ、前記ピッチ（Ｐｙ）及び前記ピッチ（Ｐｘ）は前記凸部の直径又は前記凹部の開口径或いは前記ナノ粒子の直径より大きく、前記ピッチ（Ｐｙ）が不定間隔の場合には、少なくとも隣接する４個以上ｍ個以下の前記凸部又は凹部間或いはナノ粒子間の前記ピッチ（Ｐｙ）ｎ（３≦ｎ≦２ａ又は３≦ｎ≦２ａ＋１。但し、ｍ，ａは正の整数であり、ｎ＝ｍ−１である。）が、下記式（１３）の関係を満たすと共に、前記第１方向において、前記ピッチ（Ｐｙ）１〜（Ｐｙ）ｎで構成される凸部群又は凹部群或いはナノ粒子群が長周期Ｌｙｚで繰り返し配列され、前記ピッチ（Ｐｘ）が不定間隔である場合には、少なくとも隣接する４個以上ｍ個以下の前記凸部列又は凹部列或いは前記ナノ粒子列間の前記ピッチ（Ｐｘ）ｎ（３≦ｎ≦２ａ又は３≦ｎ≦２ａ＋１。但し、ｍ，ａは正の整数であり、ｎ＝ｍ−１である。）は、下記式（１４）の関係を満たすと共に、前記第２方向において、前記ピッチ（Ｐｘ）１〜（Ｐｘ）ｎで構成される凸部列群又は凹部列群或いはナノ粒子列群が長周期Ｌｘｚで繰り返し配列されることが好ましい。
式（１３）
（Ｐｙ）１＜（Ｐｙ）２＜（Ｐｙ）３＜…＜（Ｐｙ）ａ＞…＞（Ｐｙ）ｎ
式（１４）
（Ｐｘ）１＜（Ｐｘ）２＜（Ｐｘ）３＜…＜（Ｐｘ）ａ＞…＞（Ｐｘ）ｎ【００５４】
これらの構成によれば、凹凸構造のピッチ（Ｐｘ）及びピッチ（Ｐｙ）の両方、又はいずれか一方が不定間隔であることから、凹凸構造及び光抽出層或いはナノ粒子のナノオーダーでの周期性は乱れることとなるため、平坦化層、光抽出層、及び凹凸構造層の界面、或いはナノ粒子により取り出される滲み出し光及び臨界角内の入射発光光の光回折性に乱れを加えることが可能となる。即ち、凹凸構造１つ１つといった微視的なスケールにおいては、滲み出し光は光回折により取り出されるが、これらの光回折光の出光方向に乱れを加えることが可能となるため、巨視的（数十マイクロメートル以上のスケール）に見た場合、光散乱性を奏すこととなり、光取り出し効率を向上させ、且つカラーシフトを低減することが可能となる。特に、凹凸構造或いはナノ粒子の平均ピッチがナノスケールの場合、平坦化層、光抽出層、及び凹凸構造層、或いはナノ粒子により作られる有効媒質近似的屈折率Ｎｅｍａの分布を大きくすることが可能となる。このため、有効媒質近似的屈折率Ｎｅｍａの分布に応じた光散乱性を発現することが可能となり、カラーシフトを効果的に抑制することができる。特に、凹凸構造或いはナノ粒子の配列は長周期Ｌｚの周期性を有すため、有効媒質近似的屈折率Ｎｅｍの分布は長周期Ｌｚに応じた周期を有すこととなる。このため、乱れの中にも光回折現象を加えることが可能となる。即ち、凹凸構造或いはナノ粒子の１つ１つといった微視的スケールによる光回折と、長周期Ｌｘｚ、Ｌｙｚに応じた光回折を利用することが可能となるため、光取り出し効率の向上程度がより向上すると共に、カラーシフト低減の効果も得られると考えられる。また、このような凹凸構造の配列に乱れを含む場合であっても、凹凸構造がドット状又はホール状、或いは柵状又は格子であることにより、平坦化層の膜厚精度を微視的及び巨視的精度高く保つことができるため、半導体発光素子の長期信頼性を向上させることが可能となる。これは、ドット状又はホール状或いは柵状又は格子状構造であることにより、凹凸構造の凸部頂部上に形成される平坦化層（接着層も含む）の、エネルギー的に安定な膜厚を小さくすることが可能になることによる。【００５５】
また、本発明の半導体発光素子用光抽出体においては、前記凸部の直径又は前記凹部の開口径或いは前記ナノ粒子の直径が、ピッチ（Ｐｙ）及び／又はピッチ（Ｐｘ）に対応して増減し、前記ピッチ（Ｐｙ）が不定間隔の場合には、少なくとも隣接する４個以上ｍ個以下の前記ピッチを構成する前記凸部又は前記凹部或いは前記ナノ粒子の前記直径又は前記開口径（Ｄｙｎ）（３≦ｎ≦２ａ又は３≦ｎ≦２ａ＋１。但し、ｍ，ａは正の整数であり、ｎ＝ｍ−１である。）が、下記式（１５）の関係を満たすと共に、前記第１方向において、前記直径又は前記開口径（Ｄｙ）１〜（Ｄｙ）ｎで構成される凸部群又は凹部群或いはナノ粒子群が少なくとも１個以上配列され、前記ピッチ（Ｐｘ）が不定間隔である場合には、少なくとも隣接する４個以上ｍ個以下の前記ピッチを構成する前記凸部又は前記凹部或いは前記ナノ粒子の前記直径或いは前記開口径（Ｄｘｎ）（３≦ｎ≦２ａ又は３≦ｎ≦２ｎ＋１、ただし、ｍ、ａは正の整数であり、ｎ＝ｍ−１である）は、下記式（１６）の関係を満たすと共に、前記第２方向において、前記直径又は前記開口径Ｄｘ１〜Ｄｘｎで構成される凸部列群又は凹部列群或いはナノ粒子列群が少なくとも１個以上配列されることが好ましい。
式（１５）
Ｄｙ１＜Ｄｙ２＜Ｄｙ３＜…＜Ｄｙａ＞…＞Ｄｙｎ
式（１６）
Ｄｘ１＜Ｄｘ２＜Ｄｘ３＜…＜Ｄｘａ＞…＞Ｄｘｎ【００５６】
更に、本発明の半導体発光素子用光抽出体においては、前記凸部の直径又は前記凹部の開口径或いは前記ナノ粒子の直径が、ピッチ（Ｐｙ）及び／又はピッチ（Ｐｘ）に対応して増減し、前記ピッチ（Ｐｙ）が不定間隔の場合には、少なくとも隣接する４個以上ｍ個以下の前記ピッチを構成する前記凸部又は前記凹部或いは前記ナノ粒子の前記直径或いは前記開口径（Ｄｙｎ）（３≦ｎ≦２ａ又は３≦ｎ≦２ａ＋１。但し、ｍ，ａは正の整数であり、ｎ＝ｍ−１である。）が、下記式（１５）の関係を満たすと共に、前記第１方向において、前記直径又は前記開口径（Ｄｙ）１〜（Ｄｙ）ｎで構成される凸部群又は凹部群或いはナノ粒子群が長周期単位Ｌｙｚで繰り返し配列され、且つ、前記ピッチ（Ｐｘ）が不定間隔である場合には、少なくとも隣接する４個以上ｍ個以下の前記ピッチを構成する前記凸部又は前記凹部或いは前記ナノ粒子の前記直径或いは前記開口径（Ｄｘｎ）（３≦ｎ≦２ａ又は３≦ｎ≦２ｎ＋１、ただし、ｍ、ａは正の整数であり、ｎ＝ｍ−１である）は、下記式（１６）の関係を満たすと共に、前記第２方向において、前記直径又は前記開口径Ｄｘ１〜Ｄｘｎで構成される凸部列群又は凹部列群或いはナノ粒子列群が長周期単位Ｌｘｚで配列されることが好ましい。
式（１５）
Ｄｙ１＜Ｄｙ２＜Ｄｙ３＜…＜Ｄｙａ＞…＞Ｄｙｎ
式（１６）
Ｄｘ１＜Ｄｘ２＜Ｄｘ３＜…＜Ｄｘａ＞…＞Ｄｘｎ【００５７】
また、本発明の半導体発光素子用光抽出体においては、前記凸部又は前記凹部の各々の高さが、ピッチ（Ｐｙ）及び／又はピッチ（Ｐｘ）に対応して増減し、前記ピッチ（Ｐｙ）が不定間隔である場合には、少なくとも隣接する４個以上ｍ個以下の前記ピッチを構成する前記凸部又は前記凹部の高さＨｙｎ（３≦ｎ≦２ａ又は３≦ｎ≦２ｎ＋１、ただし、ｍ、ａは正の整数であり、ｎ＝ｍ−１である）は、下記式（１７）の関係を満たすと共に、前記第１方向において、前記高さＨｙ１〜Ｈｙｎで構成される凸部群又は凹部群が少なくとも１個以上配列され、前記ピッチ（Ｐｘ）が不定間隔である場合には、少なくとも隣接する４個以上ｍ個以下の前記ピッチを構成する前記凸部又は前記凹部の高さＨｘｎ（３≦ｎ≦２ａ又は３≦ｎ≦２ｎ＋１、ただし、ｍ、ａは正の整数であり、ｎ＝ｍ−１である）は、下記式（１８）の関係を満たすと共に、前記第２方向において、前記高さＨｘ１〜Ｈｘｎで構成される凸部列群又は凹部列群が少なくとも１個以上配列されることが好ましい。
式（１７）
Ｈｙ１＜Ｈｙ２＜Ｈｙ３＜…＜Ｈｙａ＞…＞Ｈｙｎ
式（１８）
Ｈｘ１＜Ｈｘ２＜Ｈｘ３＜…＜Ｈｘａ＞…＞Ｈｘｎ【００５８】
更に、本発明の半導体発光素子用光抽出体においては、前記凸部又は前記凹部の高さが、ピッチ（Ｐｙ）及び／又はピッチ（Ｐｘ）に対応して増減し、前記ピッチ（Ｐｙ）が不定間隔である場合には、少なくとも隣接する４個以上ｍ個以下の前記ピッチを構成する前記凸部又は前記凹部の高さＨｙｎ（３≦ｎ≦２ａ又は３≦ｎ≦２ｎ＋１、ただし、ｍ、ａは正の整数であり、ｎ＝ｍ−１である）は、下記式（１７）の関係を満たすと共に、前記第１方向において、前記高さＨｙ１〜Ｈｙｎで構成される凸部群又は凹部群が長周期単位Ｌｙｚで繰り返し配列され、前記ピッチ（Ｐｘ）が不定間隔である場合には、少なくとも隣接する４個以上ｍ個以下の前記ピッチを構成する前記凸部又は前記凹部の高さＨｘｎ（３≦ｎ≦２ａ又は３≦ｎ≦２ｎ＋１、ただし、ｍ、ａは正の整数であり、ｎ＝ｍ−１である）は、下記式（１８）の関係を満たすと共に、前記第２方向において、前記高さＨｘ１〜Ｈｘｎで構成される凸部列群又は凹部列群が長周期単位Ｌｘｚで繰り返し配列されることが好ましい。
式（１７）
Ｈｙ１＜Ｈｙ２＜Ｈｙ３＜…＜Ｈｙａ＞…＞Ｈｙｎ
式（１８）
Ｈｘ１＜Ｈｘ２＜Ｈｘ３＜…＜Ｈｘａ＞…＞Ｈｘｎ【００５９】
上記構成においても、前記したと同様、凹凸構造及び光抽出層或いはナノ粒子のナノオーダーでの周期性が乱れることに加え、長周期Ｌｘｚ、Ｌｙｚの光回折性が加わることで、光取り出し効率の向上とカラーシフト低減とギラツキ抑制に効果的である。【００６０】
本発明の半導体発光素子用光抽出体においては互いに隣接する第１凸部列及び第２凸部列、第１凹部列及び第２凹部列又は第１ナノ粒子列及び第２凸部列の間の前記第１方向におけるシフト量α１と、互いに隣接する前記第２凸部列及び第３凸部列、前記第２凹部列及び第３凹部列又は前記第２ナノ粒子列及び第３ナノ粒子列の間の前記第１方向におけるシフト量α２と、が互いに異なることが好ましい。【００６１】
この構成によれば、凹凸構造及び光抽出層或いはナノ粒子のナノオーダーでの周期性が乱れるので、導波モード由来の発光層面（例えば、透明導電層）と平坦化層（又は上述した接着層）面への滲み出し光取り出しに対し、回折光による光取り出し向上程度に比べ、相対的に光散乱性を強く発現させることができる。この光散乱性により、光取り出し効率を高めると共に、光抽出層及び凹凸構造のナノオーダーでの均一性が乱れることによって、カラーシフトを低減し、より自然光に近い発光特性を得ることが可能となり、ギラツキを抑制することができる。【００６２】
本発明の半導体発光素子用光抽出体においては、前記シフト量α１及び前記シフト量α２の差分が一定でないことが好ましい。【００６３】
この構成によれば、凹凸構造及び光抽出層或いはナノ粒子の周期性がより大きく乱れるので、回折光による光取り出し向上程度に比べ相対的により光散乱性の効果を高めることが可能となり、光散乱性により光取り出し効率を高めることができる。また、光抽出層及び凹凸構或いはナノ粒子の均一性が乱れることによって、カラーシフトを低減し、より自然光に近い発光特性を得ることが可能となり、ギラツキをより抑制することができる。【００６４】
本発明の半導体発光素子用光抽出体においては、隣接する凸部又は凹部間に設けられた極小凸部又は極小凹部を有することが好ましい。【００６５】
この構成によれば、半導体発光素子用光抽出体の厚み方向における光抽出層の分布を大きくすることが可能となるので、導波モード由来の発光層面（例えば、透明導電層）と平坦化層面への滲み出し光取り出しに、複数の回折モードを利用でき、光散乱性の効果をより高めることが可能となると推定される。このため、光取り出し効率が向上すると共に、より自然光に近い発光特性を得ることが可能となり、ギラツキをより抑制することができる。【００６６】
本発明の半導体発光素子用光抽出体においては、前記凹凸構造の前記複数の凸部又は前記凹部は、第１の高さを有する複数の第１の凸部又は凹部と、前記第１の高さよりも低い第２の高さを有する複数の第２の凸部又は凹部とを含み、前記第２の凸部又は凹部は、前記凹凸構造の凸部平均高さｈに対して下記式（１９）を満たす凸部高さｈｎを有すると共に、前記凹凸構造において下記式（２０）を満たす確率Ｚで存在することが好ましい。
式（１９）
０．９ｈ≧ｈｎ
式（２０）
１／１００００≦Ｚ≦１／５【００６７】
この構成によれば、凸部平均高さｈよりも低い凸部を所定の確率で含むので、光抽出層の光抽出体平面方向の分布及び体積分布が大きくなり、回折による光取り出し向上に対し相対的に光散乱性の効果が大きくなると考えられる。そして、強められた光散乱性により、光取り出し効率を高めると共に、光散乱効果によりカラーシフトを低減し、より自然光に近い発光特性を得ることが可能となり、ギラツキを抑制することができる。特に、式（１９）を満たす凸部の存在確率Ｚが１／１００００以上であることにより、抽出される光に対する散乱性を強く付加することが可能となる。これは、式（１９）を満たす凸部と式（１９）を満たさない凸部と、では光回折のモードが異なることによる。即ち、凹凸構造１つ１つといった微視的スケールにおいては光回折として抽出される光であっても、数十マイクロメートル以上の巨視的スケールにおける観察においては、複数の回折モードの平均的光として観察されるため、散乱性を奏すこととなる。一方、存在確率Ｚが１／５以下であることにより、第１の屈折率を有す凹凸構造層の凹凸構造、第２の屈折率を有す光抽出層、及び第３の屈折率を有す平坦化層（又は接着層）の各界面形状の制御性が向上するため、光抽出に対する制御性を向上させることができる。即ち、式（１９）を満たさない凹凸構造に起因する光回折性を中心とした設計を行うことができるため、光取り出し効率とカラーシフト低減のバランスをとることが容易となる。【００６８】
本発明の半導体発光素子用光抽出体においては、前記複数の凸部又は凹部の凸部平均位置ｓｃｖ内の線分ｌｃｖ上にて前記第２の凸部又は凹部を介し隣接する前記第１の凸部又は凹部間の距離ｔｃｖと、前記隣接する凸部又は凹部間の間隔Ｐとが、下記式（２１）を満たすことが好ましい。
式（２１）
１．０Ｐ＜ｔｃｖ≦９．５Ｐ【００６９】
これらの構成によれば、凸部平均高さｈよりも低い凸部の集合する数（大きさ）を制限できるので、半導体発素子用光抽出体の平面方向における光抽出層の大きさを制限することが可能となる。このため、所定サイズ以下の光抽出層を含むこととなり、半導体発光素子の発光層面（例えば、透明導電層）と平坦化層界面における滲み出し光に対する光回折による取り出し効率が向上する。更に、半導体発光素子用光抽出体の平坦化層の表面を、半導体発光素子の発光層面の表面に当接させて導光モード由来の滲み出し光を取り出すことで、半導体発光素子用光抽出体内部へと導いた発光光の凹凸構造層と平坦化層界面（又は上述した接着層界面）及び光抽出層と平坦化層界面における反射を抑制することができるので、効果的に光を基材の露出する面へと導くことが可能となると考えられる。【００７０】
本発明の半導体発光素子用光抽出体においては、前記複数のナノ粒子は、前記中心面の面内方向における第１の径を有する複数の第１のナノ粒子と、前記第１の径よりも大きい第２の径を有する複数の第２のナノ粒子とを含み、前記第１の径は、前記平均ピッチ、前記ピッチ（Ｐｘ）又は前記ピッチ（Ｐｙ）よりも小さく、前記第２の径は、前記平均ピッチ、前記ピッチ（Ｐｘ）又は前記ピッチ（Ｐｙ）よりも大きく、それらの９．５倍の大きさ以下であると共に、前記第２の径を有する第２のナノ粒子は、前記第１の径を有する第２のナノ粒子に対して１／１００００以上１／５以下の比率で存在することが好ましい。【００７１】
この構成により、大きさの異なるナノ粒子を所定の確率で含むので、ナノ粒子の中心面の面内方向における分布及び体積分布が大きくなり、光散乱性の効果が大きくなる。そして、強められた光散乱性により、光取り出し効率を高めると共に、光散乱効果によりカラーシフトを低減してより自然光に近い発光特性を得ることが可能となり、ギラツキを抑制することができる。更に、第１の径より大きい第２の径を有すナノ粒子の大きさを所定のサイズ以下に制限できるので、半導体発光素子からの発光光のナノ粒子と媒質との界面における反射を抑制することができ、第２面より出光する発光光を増加させることが可能になる。【００７２】
本発明の半導体発光素子用光抽出体においては、前記光抽出体の前記凹凸構造層又は前記ナノ粒子列が形成されている主面と相対する主面上に設けられた単層若しくは多層の反射防止層又はナノスケールの間隔で配列した複数の凸部又は凹部から構成される反射防止層を有することが好ましい。【００７３】
この構成によれば、導波モードを打破し取り出される光及び臨界角内の平坦化層への透過光といった半導体発光素子用光抽出体内部に導かれた発光光の凹凸構造層の出光面側における反射を抑制できる。即ち、半導体発光素子用光抽出体内部への戻り光量を小さくすることができる。更に、半導体発光素子の使用者が、素子を視認した際の、外光の素子への映り込みを抑制することができるため、視認性が向上する。【００７４】
本発明の半導体発光素子用光抽出体においては、前記光抽出体の前記凹凸構造層又は前記ナノ粒子列が形成されている主面と相対する主面上に設けられ第４の屈折率（ｎ４）を有する基材を有し、前記第４の屈折率（ｎ４）と前記第１の屈折率（ｎ１）とが、実質的に同等又は等しいことが好ましい。【００７５】
この構成によれば、本発明の半導体発光素子用光抽出体を製造する際のスループットが向上すると共に、凹凸構造層の凹凸構造の製造制御性が向上する。更に、新たに設けられる基材の屈折率（ｎ４）が、凹凸構造層の屈折率（ｎ１）と実質的に等しいため、凹凸構造層及び光抽出層或いはナノ粒子により取り出された半導体発光素子の発光層面（例えば、透明導電層）と平坦化層との界面からの滲み出し光及び臨界角内の平坦化層への透過光は、凹凸構造層と基材との界面をほぼ認識しなくなり、当該界面における反射を抑制することが可能となり、効果的に発光光を基材の露出する面へと導くことが可能となる。【００７６】
本発明の半導体発光素子用光抽出体においては、前記基材が、ガスバリア機能又は水蒸気バリア機能の少なくともいずれか一方の機能を有することが好ましい。この構成により、発光素子としての信頼性が向上する。【００７７】
本発明の半導体発光素子用光抽出体においては、前記基材の表面上に設けられたドット又はホールを有し、前記ドット又は前記ホールの平均ピッチが１００ｎｍ以上５０００ｎｍ以下であることが好ましい。【００７８】
この構成によれば、導波モードを打破し取り出される光及び臨界角内の平坦化層への透過光が、基材の出光面において反射し、半導体発光素子用光抽出体内部への戻り光となるのを抑制することができる。更に、半導体発光素子の使用者が素子を視認した際の、外光の素子への映り込みを抑制することができるため、視認性が向上する。【００７９】
本発明の半導体発光素子用光抽出体においては、ガスバリア機能、水蒸気バリア機能、耐摩耗機能、防汚機能、疎水性機能、親水性機能、帯電防止機能、カラーフィルタ機能、カラーシフト機能、偏光修正機能、反射防止機能、光再指向機能、拡散機能、及び光学回転機能からなる群から選ばれる少なくとも１つの機能層を更に含むことが好ましい。【００８０】
この構成によれば、機能層を更に含むことにより半導体発光素子用光抽出体を使用し作製された発光素子の素子機能が向上する。例えば、ガスバリア性や水蒸気バリア性を更に含むことにより、有機ＥＬ素子の発光部の寿命を延ばすことが可能となる。また、例えば、基材の露出する面上に耐摩耗機能、防汚機能、疎水性機能、親水性機能、帯電防止機能等を更に含むことにより、素子に付着する汚れの量を低減すると共に、ふき取りが容易になる。また、例えば、基材の露出する面上に反射防止機能を付加することで視認性が向上する。【００８１】
本発明の発光素子は、上記半導体発光素子用光抽出体と、前記凹凸構造層或いは前記ナノ粒子列が形成されている主面側に設けられた発光部とを具備することを特徴とする。【００８２】
本発明のトップエミッション型有機ＥＬ素子は、上記半導体発光素子用光抽出体と、前記光抽出層上に接着層を介して設けられた発光層とを具備し、前記発光層面と前記接着層との界面及び前記接着層と前記光抽出層との界面の距離が１０ｎｍ以上８００ｎｍ以下であることを特徴とする。この構成により、容易に有機ＥＬ素子内部で導波する発光光を取り出すことが可能となる。【００８３】
また、本発明のトップエミッション型有機ＥＬ素子は、上記半導体発光素子用光抽出体と、前記平坦化層の表面上に設けられた発光層とを具備することを特徴とする。この構成により、容易に有機ＥＬ素子内部で導波する発光光を取り出すことが可能となる。【００８４】
本発明のボトムエミッション型有機ＥＬ素子は、上記半導体発光素子用光抽出体と、前記平坦化層上に設けられた透明導電膜と、前記透明導電膜上に設けられた発光部とを具備することを特徴とする。この構成により、容易に有機ＥＬ素子内部で導波する発光光を取り出すことが可能となる。【００８５】
本発明の半導体発光素子用光抽出体の製造方法は、上記半導体発光素子用光抽出体の製造方法であって、第４の屈折率（ｎ４）を有する基材の表面上に転写法により第１の屈折率（ｎ１）を有する凹凸構造層を設ける凹凸構造層形成工程と、第２の屈折率（ｎ２）を有する光抽出層原料の希釈液を前記凹凸構造層上に塗工し、余剰な溶剤を除去して前記凹凸構造層上に、第２の屈折率（ｎ２）を有する光抽出層設ける光抽出層形成工程と、前記光抽出層及び前記凹凸構造層を覆うように第３の屈折率（ｎ３）を有する平坦化層を形成する平坦化層形成工程と、を含むことを特徴とする。【００８６】
この方法によれば、上記半導体発光素子用光抽出体の各要素の制御性が向上すると共に、製造時のスループットが向上する。【００８７】
本発明の半導体発光素子用光抽出体の製造方法においては、前記凹凸構造層形成工程の前に、前記基材の表面上に接着層を設ける接着層形成工程、又は前記基材の表面上を親水化する親水化処理工程を含むことが好ましい。この方法により、凹凸構造の配置精度が向上する。【００８８】
本発明の半導体発光素子用光抽出体の製造方法は、上記半導体発光素子用光抽出体の製造方法であって、前記第３の屈折率（ｎ３）を有する前記基材の表面上に、転写法により前記第１の屈折率（ｎ１）を有する前記媒質を含む凹凸構造層を設ける凹凸構造層形成工程と、前記凹凸構造形成工程で設けた前記凹凸構造層上にナノ粒子原料を含む溶液を塗工し、前記凹凸構造層の凹部内部のみに、前記第２の屈折率（ｎ２）を有する前記ナノ粒子を配列させるナノ粒子配列工程と、前記凹凸構造層及び前記凹凸構造層の前記凹部内部に配列した前記ナノ粒子上に前記第１の屈折率（ｎ１）を有する媒質原料の溶液を塗工し、前記ナノ粒子及び前記凹凸構造層を覆うように前記第１の屈折率（ｎ１）を有する平坦化層を設ける平坦化層形成工程と、を具備することを特徴とする。【００８９】
本発明の半導体発光素子用光抽出体の製造方法においては、前記凹凸構造層は、少なくとも凹凸構造表面が疎水性であることが好ましい。【００９０】
本発明の半導体発光素子用光抽出体の製造方法においては、前記ナノ粒子原料を含む溶液は、水系溶剤を含むことが好ましい。【００９１】
本発明の半導体発光素子用光抽出体の製造方法においては、前記ナノ粒子原料が、金属アルコキシドを含むことが好ましい。【００９２】
本発明の半導体発光素子用光抽出体の製造方法においては、前記凹凸構造層形成工程の前に、前記基材の表面上に接着層を設ける接着層形成工程、又は前記基材の表面上を親水化する親水化処理工程を含むことが好ましい。【００９３】
本発明の半導体発光素子用光抽出体の製造方法においては、前記平坦化層形成工程において、前記媒質原料の溶液を前記凹凸構造層上及び前記ナノ粒子上に塗工してから、鏡面を前記媒質原料に貼合及び押圧した後、前記媒質原料から前記鏡面を剥離して前記平坦化層を設けることが好ましい。【００９４】
本発明の半導体発光素子用光抽出体の製造方法においては、前記鏡面を前記媒質原料に貼合及び押圧した状態にてエネルギー線を照射してから、前記媒質原料から前記鏡面を剥離して前記平坦化層を設けることが好ましい。【００９５】
本発明の半導体発光素子用光抽出体の製造方法は、上記半導体発光素子用光抽出体の製造方法であって、光転写法により円筒状モールド表面に具備される凹凸構造を転写し、フィルム状基材の主面上に凹凸構造を付与しフィルム状モールドを得るモールド形成工程と、前記フィルム状モールドの凹凸構造面上に、第２の屈折率（ｎ２）を有する光抽出層の希釈溶液を塗工し、余剰な溶剤を除去し、前記凹凸構造の凹部内部に光抽出層を形成する光抽出層充填工程と、前記光抽出層が充填配置されたフィルム状モールドの凹凸構造面を、第４の屈折率（ｎ４）を有する基材の表面上に、第１の屈折率（ｎ１）を有する凹凸構造層原料を介し貼合し、エネルギー線を照射した後に、フィルム状モールドを剥離し、第４の屈折率（ｎ４）を有す基材／第１の屈折率（ｎ１）を有す凹凸構造層／凹凸構造層の凸部頂部上に設けられる第２の屈折率を有す光抽出層、から構成される半導体発光素子用光抽出体を得る光抽出層転写工程と、前記光抽出層転写工程の後に、光抽出層及び凹凸構造層を覆うように第３の屈折率（ｎ３）を有する平坦化層を形成する平坦化層形成工程を含むことを特徴とする。【００９６】
本発明の半導体発光素子用光抽出体の製造方法は、上記半導体発光素子用光抽出体の製造方法であって、光転写法により円筒状モールド表面に具備される凹凸構造を転写し、フィルム状基材の主面上に凹凸構造を付与し第１のフィルム状モールドを得る第１のモールド形成工程と、前記第１のフィルム状モールドの凹凸構造を光転写法により転写し、フィルム状基材の主面上に前記円筒状モールドの凹凸構造と実質的に同等な凹凸構造を付与し第２のフィルム状モールドを得る第２のモールド形成工程と、前記第２のフィルム状モールドの凹凸構造面上に、第２の屈折率（ｎ２）を有する光抽出層の希釈溶液を塗工し、余剰な溶剤を除去し、前記凹凸構造の凹部内部に光抽出層を形成する光抽出層充填工程と、前記光抽出層が充填配置された前記第２のフィルム状モールドの凹凸構造面を、第４の屈折率（ｎ４）を有する基材の表面上に、第１の屈折率（ｎ１）を有する凹凸構造層原料を介し貼合し、エネルギー線を照射した後に、前記第２のフィルム状モールドを剥離し、前記第４の屈折率（ｎ４）を有す基材／前記第１の屈折率（ｎ１）を有す凹凸構造層／前記凹凸構造層の凸部頂部上に設けられる前記第２の屈折率（ｎ２）を有す光抽出層から構成される半導体発光素子用光抽出体を得る光抽出層転写工程と、前記光抽出層転写工程の後に、光抽出層及び凹凸構造層を覆うように第３の屈折率（ｎ３）を有する平坦化層を形成する平坦化層形成工程を含むことを特徴とする。【００９７】
これらの方法によれば、連続プロセスによりスループット性高く本発明の半導体発光素子用光抽出体を製造することができる。
【発明の効果】
【００９８】
本発明によれば、半導体発光素子からの発光におけるカラーシフトとギラツキを低減しつつ、半導体発光素子からの光取り出し効率を改善でき、しかも、半導体発光素子の長期信頼性を向上できる半導体発光素子用光抽出体及び発光素子を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】第１の態様に係る光抽出体の一例を示す断面模式図である。
【図２】第１の態様に係る光抽出体の他の例を示す断面模式図である。
【図３】第２の態様に係る光抽出体の一例を示す断面模式図である。
【図４】第２の態様に係る光抽出体の他の例を示す断面模式図である。
【図５】第１及び第２の態様の形態に係る光抽出体における凹部内界面平均位置の説明図である。
【図６】第１の態様の形態に係る光抽出体の他の例を示す断面模式図である。
【図７】第１の実施の形態に係る第１の凹凸構造を示す斜視模式図である。
【図８】第１の実施の形態に係る第１の凹凸構造を示す上面模式図である。
【図９】第２の実施の形態に係る第２の凹凸構造を示す斜視模式図である。
【図１０】第２の実施の形態に係る第２の凹凸構造を示す上面模式図である。
【図１１】第３の実施の形態に係る第３の凹凸構造を示す模式図である。
【図１２】第４の実施の形態に係る凹凸構造を示す平面模式図である。
【図１３】第３の態様の形態に係る光抽出体を示す断面模式図である。
【図１４】第４の態様に係る光抽出体を示す断面模式図である。
【図１５】第４の態様に係る光抽出体のナノ粒子を示す断面模式図である。
【図１６】第４の態様に係る光抽出体のナノ粒子の中心面内における断面模式図である。
【図１７】第４の態様に係る光抽出体のナノ粒子の形状の一例を示す断面模式図である。
【図１８】第１の態様に係る光抽出体の凹凸構造の配列ＬＰを示す模式図である。
【図１９】第１の態様に係る光抽出体の凹凸構造の第２方向におけるドット列の配置例を示す模式図である。
【図２０】第１の態様に係る光抽出体の凹凸構造の配列ＬＰを示す模式図である。
【図２１】第１の態様に係る光抽出体の凹凸構造の配列ＬＰを示す模式図である。
【図２２】第１の態様に係る光抽出体の凹凸構造層を示す模式図である。
【図２３】第１の態様に係る光抽出体の凹凸構造の第２方向における異なるドット径を有するドット列の配置例を示す模式図である。
【図２４】第１の態様に係る光抽出体の凹凸構造の第２方向における異なるドット高さを有するドット列の配置例を示す模式図である。
【図２５】第１及び第２の実施の形態に係る凹凸構造における複数の凸部又は凹部の配列αを示す模式図である。
【図２６】図７中の一点鎖線ＶＩＩ−ＶＩＩに沿う垂直断面図である。
【図２７】図９の一点鎖線ＩＸ−ＩＸに沿う垂直断面図である。
【図２８】第４の態様に係る光抽出体のナノ粒子の形状分布ＤＦを示す断面模式図である。
【図２９】第４の態様に係る光抽出体の他の例を示す断面模式図である。
【図３０】本実施の形態に係る光抽出体の製造方法１の各工程を示す断面模式図である。
【図３１】本実施の形態に係る光抽出体の製造方法１の各工程を示す断面模式図である。
【図３２】本実施の形態に係る光抽出体の製造方法１の各工程を示す断面模式図である。
【図３３】本実施の形態に係る光抽出体の製造方法１の各工程を示す断面模式図である。
【図３４】本実施の形態に係る光抽出体の製造方法１の各工程を示す断面模式図である。
【図３５】本実施の形態に係る光抽出体の製造方法１の一工程を示す断面模式図である。
【図３６】本実施の形態に係る光抽出体の製造方法２の各工程を示す断面模式図である。
【図３７】本実施の形態に係る光抽出体の製造方法２における光転写法の一例を示す模式図である。
【図３８】本実施の形態に係る光抽出体の製造方法２におけるリール状モールドＧ２の製造工程を示す模式図である。
【図３９】本実施の形態に係る光抽出体の製造方法２における光抽出層充填工程を示す模式図である。
【図４０】本実施の形態に係る光抽出体の製造方法２における光抽出層転写工程を示す模式図である。
【図４１】本実施の形態に係る光抽出体の製造方法２における光抽出層転写工程を示す模式図である。
【図４２】本実施の形態に係る光抽出体の製造方法２における平坦化層形成工程を示す模式図である。
【図４３】本実施の形態に係る光抽出体の製造方法２における平坦化層形成の後工程を示す模式図である。
【図４４】本発明の実施例１３に係る光抽出体の透過型電子顕微鏡写真である。
【図４５】本発明の実施例の結果を示すグラフである。
【図４６】本発明の比較例の結果を示すグラフである。
【図４７】本発明の実施例１５の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０１００】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
半導体発光素子においては、背景技術において説明したように、発光光が高屈折率媒体内部に閉じ込められる導波モードを形成する。このため、発光した光がデバイス外部へと放出される効率（光取り出し効率）が大きく減少する。導波モードを乱し光取り出し効率を向上させるためには、特許文献２に記載されているように、発光素子内部における全反射を生じる界面に凹凸構造を設ける方法が効果的である。特に、半導体発光素子を構成する部材の屈折率の関係から、発光光の透明導電層界面における反射を乱し導波モードを抑制することが効果的である。このような観点から考えると、透明導電層自体に凹凸構造を付与することで導波モードの乱れは大きくなり光取り出し効率が大きく向上すると考えられる。しかしながら、透明導電層の膜厚分布や透明導電層表面の急峻な不陸は、電流集中を引き起こすため、デバイスの劣化を促進する。即ち、透明導電層に対する凹凸構造を付与することで、光学的には導波モードが乱され光取り出し効率を向上させることは可能と考えられるが、半導体発光素子としては長期信頼性が低下すると考えることができる。したがって、透明導電層自体に直接凹凸構造を設けることをせずに、光取り出し効率を向上させる手法が必要である。
【０１０１】
特許文献３に記載の方法は、透明導電層界面より滲みだすエバネッセント波を抽出することを特徴とする。しかしながら、光取り出し効率をより向上させるためには、平坦化層を構成する部材の屈折率を透明導電層の屈折率に近くする必要がある。このような高屈折率材料は生産が困難であり高価であるばかりでなく、粒子として安定化する傾向が強いため、平坦化層表面の平坦性が悪化し、つまり透明導電層の膜厚分布が悪化し、半導体発光素子としての長期信頼性が低下すると考えられる。即ち、透明導電層自体に凹凸構造を設けず、且つ透明導電層の膜厚制御の容易な光取り出し方法が必要である。
【０１０２】
更に、特許文献２に記載の方法は、回折格子又はゾーンプレートを使用することを特徴とするため、光回折特有の強いギラツキを生じることとなる。特許文献３に記載の方法の場合、透明導電層界面より発生するエバネッセント波を抽出する。このため、充填剤層と構造化層と、の屈折率差と、凹凸構造層の凹凸構造の形状及び配列により決定される光回折により光取り出し効率を改善することとなる。この場合、エバネッセント波から見た光抽出要素の界面は、充填層と凹凸構造層の界面のみである。このため、光回折特有の所定角度への出光を満たすこととなり、強いギラツキを生じることとなる。
【０１０３】
本発明は、このような点に注目し、デバイスとしての長期信頼性と光取り出し効率を同時に向上させることを目的とし、取り組まれたものである。更に、半導体発光素子をディスプレイや照明、特にディスプレイに使用する際に、半導体発光素子のカラーシフトを抑制することが重要であることにも注目した。即ち、本発明の骨子は、デバイスとしての長期信頼性を向上させ、且つ、光取り出し効率も同時に向上すること、並びに、半導体発光素子から出光される光のカラーシフトとギラツキを低減することにある。
【０１０４】
このような背景から検討した結果、ドット状又はホール状或いは柵状又は格子状の第１の屈折率（ｎ１）を有す凹凸構造層の凹凸構造上の所定位置に第２の屈折率（ｎ２）を有す光抽出層を設けた半導体発光素子用光抽出体（以下、単に光抽出体ともいう）を使用することで、上記課題を解決可能であることを見出した。（１）即ち、光抽出体を使用し半導体発光素子を製造する際の、透明導電層の成膜性を安定化できる。透明導電層の成膜性が安定することにより、透明導電層の膜厚分布や透明導電層表面の不陸を抑制できるため、電流集中を抑制することができ、結果、デバイスとしての長期信頼性が向上する。これは、第１の屈折率（ｎ１）を有す凹凸構造がドット状又はホール状或いは柵状又は格子状であるためである。より具体的には、凹凸構造上に配置される媒質のエネルギー的安定性を制御できるためである。また、（２）透明導電層と光抽出層と、の距離をナノスケールにて容易に小さくできるため、透明導電層表面より滲みだす滲み出し光を容易に抽出することが可能となり、光取り出し効率を向上することができる。更に、透明導電層を透過した発光光の、光抽出層による反射を抑制できるため、光取り出し効率の向上程度がより大きくなる。これらは、第１の屈折率（ｎ１）を有す凹凸構造がドット状又はホール状或いは柵状又は格子状であるためである。更に、透明導電層より滲みだす滲み出し光から見た界面数を大きくすることができるため、光回折に複数のモードを設けることが可能となるため、抽出される光はあたかも異なる光回折現象を生じる複数の回折点が存在するように振る舞い、光散乱性が増加する。このため、導波モードの乱れは大きくなり、光取り出し効率がより向上する。
【０１０５】
更には、凹凸構造の形状や配列に対する乱れを制御することが容易となるため、乱れに起因した光散乱性を発現させることも可能となる。このためカラーシフトが低減すると考えられる。また、透明導電層と光抽出層と、の距離の分散の制御も容易となるため、カラーシフトの低減がいっそう容易になる。光抽出作用を光回折により達成する場合、抽出される光は所定角度に対し強く抽出される。しかしながら、透明導電層と光抽出層と、の距離に分布を設けることで、凹凸構造１つ１つといった微視的なスケールにおける光回折のモードに分散が含まれることとなる。即ち、微視的なスケールにおいては、光回折により光抽出を行うことができ、且つ、数十マイクロメートル以上の巨視的な観察においては、ナノスケールの光回折の乱れの平均的光が観察されるため、光散乱性を奏す。特に、第１の凹凸構造層の凹凸構造がドット状又はホール状であることにより、凹凸構造に対する乱れを恣意的に加えることが可能となり、カラーシフト低減効果が一層向上する。
【０１０６】
本発明者らは、表面に凹凸構造が設けられた凹凸構造層上に、この凹凸構造を平坦化するように凹凸構造層とは異なる屈折率を有する光抽出層を設けた光抽出体においては、半導体発光素子からの光取り出し効率を改善できる一方、半導体発光素子からの滲み出し光を効果的に抽出し光取り出し効率を向上させるためには、高屈折率材料が必要であるため、平坦化層表面の平坦性が悪化し、半導体発光素子の長期信頼性が低下することに着目した。更に、半導体発光素子からの滲み出し光が発生する半導体発光素子との面と、凹凸構造層又は光抽出層と、の間の距離の分布が小さくなると共に、滲み出し光を抽出する媒質界面が１つであることによる回折光に基づく発光光のギラツキが生じることに着目した。そして、本発明者らは、第１の屈折率（ｎ１）を有するドット状又はホール状或いは柵状又は格子状の凹凸構造層上に、第１の屈折率（ｎ１）とは実質的に異なる第２の屈折率（ｎ）を有する光抽出層を設けると共に、光抽出層と入光面との間の距離を所定範囲とすることにより、半導体素子からの光の取り出し効率の改善と半導体発光素子の長期信頼性の向上を共に実現できることを見出した。更には、ギラツキの低減をも実現できることを見出した。
【０１０７】
更に、本発明者らは、第１の屈折率（ｎ１）を有する凹凸構造層上に、第１の屈折率（ｎ１）を有する凹凸構造層と第３の屈折率（ｎ３）を有する平坦化層との間に、第１の屈折率（ｎ１）及び／又は第３の屈折率（ｎ３）とは実質的に異なる第２の屈折率（ｎ）を有する光抽出層を設けると共に、光抽出層と入光面との間の距離を所定範囲とすることによっても、上述した半導体発光素子からの光の取り出し効率の改善と、半導体発光素子の長期信頼性の向上を共に実現できることを見出した。更には、発光光のギラツキの低減をも実現できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０１０８】
更には、本発明者らは、前記した背景を更に検討した結果、第１の屈折率（ｎ１）を有す媒質薄膜の所定面内に第２の屈折率（ｎ２）を有すナノ粒子を含む光抽出体を使用することで、前記課題を解決可能であることを見出した。（１）即ち、光抽出体を使用し半導体発光素子を製造する際の、透明導電層の成膜性を安定化できる。透明導電層の成膜性が安定することにより、透明導電層の膜厚分布や透明導電層表面の不陸を抑制できるため、電流集中を抑制することができ、結果、デバイスとしての長期信頼性が向上する。これは、第１の屈折率（ｎ１）を有す媒質薄膜内の所定面内に第２の屈折率（ｎ２）を有すナノ粒子を含むためである。
【０１０９】
より具体的には、ナノ粒子が第１の屈折率（ｎ１）を有す薄膜内の面方向及び厚み方向に分散している場合、第１の屈折率（ｎ１）を有す薄膜の表面は、ナノ粒子の影響を受け、平坦性が悪化するためである。また、（２）透明導電層とナノ粒子と、の距離をナノスケールにて容易に小さくできるため、透明導電層表面より滲みだす滲み出し光を容易に抽出することが可能となり、光取り出し効率を向上することができる。更に、透明導電層と第１の屈折率（ｎ１）を有す媒質界面に対して臨界角内の発光光の反射を抑制することができる。これは、第２の屈折率（ｎ２）を有す粒子がナノ粒子であることと、第２の屈折率（ｎ２）を有すナノ粒子以外の媒質は第１の屈折率（ｎ１）を有する媒質であり、第２の屈折率（ｎ２）を有するナノ粒子間には光学的界面が存在しないことによる。更に、（３）ナノ粒子の形状や所定面内においける配列に分布を加えることで、カラーシフトを抑制することも可能と考えられる。例えば、ナノ粒子の配列により光回折を利用して光取り出し効率を向上させる場合、取り出される光は所定角度に対し強く抽出される。しかしながら、ナノ粒子の形状や配列に分布を設けることで、ナノ粒子１つ１つといった微視的なスケールにおける光回折のモードに分散が含まれることとなる。即ち、微視的なスケールにおいては、光回折により光取り出しを行うことができ、且つ、数十マイクロメートル以上の巨視的な観察においては、ナノスケールの光回折の乱れの平均的光が観察されるため、光散乱性を奏す。よって、カラーシフトは低減されると考えられる。
【０１１０】
本発明者らは、半導体発光素子からの発光光の取り出しに用いる光抽出体においては、光抽出体を構成する媒質の屈折率を制御して導波モードを打破することが有効である一方、光抽出体を構成する媒質の屈折率の制御が困難であることに着目した。そして、本発明者らは、所定の屈折率を有する媒質によって構成された光抽出体内に、光抽出体を構成する媒質とは実質的に異なる屈折率を有する複数のナノ粒子を、光抽出体内の特定の面から離れるにつれて減少するように配列することにより、複数のナノ粒子によって半導体発光素子からの発光光の取り出し効率を向上できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０１１１】
即ち、本発明の骨子は、第１の屈折率（ｎ１）を有する媒質により構成され、第２の屈折率（ｎ２）を有する複数のナノ粒子を含んでなる光抽出体であって、第１の屈折率（ｎ１）と第２の屈折率（ｎ２）との差の絶対値（｜ｎ１−ｎ２｜）が０．１以上であり、且つ光抽出体は、互いに平行な第１面及び第２面を有し、ナノ粒子は、第１面及び第２面に略平行な面を横切るナノ粒子の数が最大となる面を中心面とした場合に、この中心面に略平行な面を横切るナノ粒子の数が、中心面から離れるにつれて減少するように配置された光抽出体である。この光抽出体によれば、光抽出体を構成する媒質とは実質的に異なる屈折率を有する複数のナノ粒子が、光抽出体の中心面近傍に分布すると共に、複数のナノ粒子の数が中心面から離れるにつれて減少するように配置されるので、光抽出体内にランダムにナノ粒子を配置する場合と比較してナノ粒子に基づく光学機能を効果的に発現することができる。これにより、中心面近傍における複数のナノ粒子による半導体発光素子からの発光光の抽出効率が向上すると共に、ナノ粒子の数を削減しても十分に発光光を抽出できるので、半導体発光素子から容易に光を抽出できる光抽出体を実現できる。更に、ナノ粒子がランダムに配置された場合と比較して、光抽出体の表面に対するナノ粒子の影響を抑制することができるため、光抽出体表面の平坦性を良好に保つことが可能となり、半導体発光素子の長期信頼性及び光取り出し効率を向上させることができる。
【０１１２】
本発明における屈折率は、通常の光学屈折率計、分光エリプソメトリなどで測定することができ、特に微小な領域の屈折率は、ＴＥＭ−ＥＥＬＳなどから測定される誘電関数から求めることができる。
【０１１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
＜第１の態様＞
図１は、本発明の第１の態様（アスペクト）に係る半導体発光素子用光抽出体１（以下、単に「光抽出体１」という）の断面模式図である。なお、以下の説明においては、図１に示す上方を半導体発光素子（不図示）から光抽出体１への光の入光方向とし、図１に示す下方を光抽出体１からの光の出光方向とする。また、光抽出体１の上面を入光面１ａとし、光抽出体１の下面を出光面１ｂとする。図１中、矢印Ａは入光を示す。
【０１１４】
図１に示すように、第１の態様に係る光抽出体１は、表面に凹凸構造１１ａが設けられ、第１の屈折率（ｎ１）を有する凹凸構造層１１と、この凹凸構造層１１の凹凸構造１１ａ上に設けられ、第２の屈折率（ｎ２）を有する光抽出層１２と、凹凸構造層１１の凹凸構造１１ａ上及び光抽出層１２を覆うように設けられ、第３の屈折率（ｎ３）を有する平坦化層１３とを具備する。この光抽出体１は、平坦化層１３の上面（入光面１ａ）が半導体発光素子（不図示）の発光層面（例えば、透明導電層）側の表面に配置されて使用される。以下、透明導電層に代表される発光層面を単に透明導電層面と記載する。光抽出体１の入光面１ａから光抽出体１内に入光した半導体発光素子の発光光は、凹凸構造層１１の下面（出光面１ｂ）から出光する。
【０１１５】
第１の態様に係る光抽出体１の入光面１ａより入光する光は、半導体発光素子の発光層より発光した発光光であり、大きく２つに分類することができる。第１に、透明導電層面に対して臨界角内の角度にて入光する発光光である（以下、「臨界角内の発光光」ともいう）。換言すれば、臨界角内の発光光は透明導電層面に対して全反射を生じない入射角にて入光する発光光である。第２に、半導体発光素子内部にて導波モードを形成した発光光が、透明導電層面にて反射する際に透明導電層面から入光面１ａ側へと滲みだす滲み出し光（以下、単に「滲み出し光」ともいう）である。半導体発光素子の光取り出し効率を向上させるためには、臨界角内の発光光及び滲み出し光の双方を、光抽出体１の出光面１ｂより出光させる必要がある。即ち、第１の態様に係る光抽出体１を使用し半導体発光素子を製造することで、本来半導体発光素子の外部へと取り出されない滲み出し光を抽出し光抽出体１の出光面１ｂより取り出すことが可能になると共に、臨界角内の発光光が光抽出体１の内部において反射し光抽出体１の入光面１ａへと戻ることを抑制することができる。このため、半導体発光素子の光取り出し効率を改善することができる。入光面１ａより入光した臨界角内の発光光は、凹凸構造層の凹凸構造、光抽出層及び平坦化層の各界面形状と、第１の屈折率（ｎ１）、第２の屈折率及び第３の屈折率（ｎ３）の関係に基づき、光回折を生じ出光面１ｂへと向かう。ここで、凹凸構造１１ａの形状をもとに上記界面形状は決定されるため、凹凸構造１１ａの形状を所定の形状にすることで、臨界角度内の発光光の光抽出体１内における反射を抑制し、効果的に出光面１ｂへと導くことが可能となる。一方、滲み出し光は、光抽出体１の入光面１ａと透明導電層面と、の界面より入光面１ａ側へと滲みだし、平坦化層１３内部を伝搬し光抽出層１２及び凹凸構造層１１へと到達する。伝搬された滲み出し光は、凹凸構造層の凹凸構造、光抽出層及び平坦化層の各界面形状と、第１の屈折率（ｎ１）、第２の屈折率及び第３の屈折率（ｎ３）の関係に基づき、光回折により抽出され、出光面１ｂへと向かう。ここで、滲み出し光は光抽出体の厚み方向に対する距離の指数関数的に減衰するため、光抽出層及び凹凸構造１１ａと入光面１ａと、の距離はナノスケールに小さくする必要がある。第１の実施の形態に係る光抽出体１においては、凹凸構造層１１の凹凸構造１１ａが所定の形状及び大きさを満たすことから、光抽出層及び凹凸構造層の凹凸構造１１ａと入光面１ａと、の距離を容易にナノスケールに薄くすることが可能となり、滲み出し光を抽出することが可能となる。
【０１１６】
更に、第１の態様に係る光抽出体１においては、凹凸構造層１１の凹凸構造１１ａの形状及び大きさが所定の範囲を満たすことから、凹凸構造１１ａの凸部１１ｂ上に位置する平坦化層の表面位置と、凹凸構造１１ａの凹部１１ｃ上に位置する平坦化層の表面位置と、の差を小さくすることが可能となる。即ち、入光面１ａの表面精度を高く保つことができる。このため、半導体発光素子における電流集中に主に起因した劣化を抑制することができ、半導体発光素子の長期信頼性を向上させることが可能となる。
【０１１７】
また、第１の態様に係る光抽出体１においては、凹凸構造１１ａは所定の構造を満たすことから、凹凸構造１１ａに対する配列や形状の乱れを恣意的に容易に加えることが可能となる。このため、第１の屈折率（ｎ１）、第２の屈折率（ｎ２）、及び第３の屈折率（ｎ３）と、が所定の関係を満たすため、入光面１ａより入光する滲み出し光及び臨界角内の発光光は、光抽出体１内部において複数の乱れた界面を認識することが可能となる。即ち、凹凸構造１１ａの配列により光抽出層１２及び平坦化層１３の配列を制限した場合であっても、滲みだし光及び臨界角内の発光光は、あたかも異なる光回折現象を生じる複数の乱れた回折点群が存在するかのように振る舞うことが可能となる。よって、凹凸構造１つ１つといった微視的なスケールにおいては各界面位置に対応した光回折を生じることとなるが、これらの回折モードは複数のモードを含むこととなる。このため、数十マイクロメートル以上といった巨視的なスケールから見た場合、取り出される光は散乱性を奏すこととなり、カラーシフトを低減することも可能と考えられる。更に、臨界角内の発光光の反射を極力小さくするように凹凸構造１１ａの大きさをより小さくした場合であっても、有効媒質近似的屈折率Ｎｅｍａの分布に応じた光散乱性として、滲み出し光を取り出すことが可能となる。
【０１１８】
凹凸構造１１ａは、互いに離間して設けられた複数の凸部１１ｂ又は凹部１１ｃと、各凸部１１ｂ又は凹部１１ｃ間に設けられた複数の凹部１１ｃ又は凸部１１ｂと、を含む。凹凸構造１１ａは、光抽出体１の表面内に亘って連続して設けられている。なお、互いに離間して設けられた複数の凸部１１ｂと、各凸部１１ｂ間に設けられた連続した凹部１１ｃと、を含む凹凸構造１１ａをドット状（後述する第１の凹凸構造１０１ａ（図７参照））と表記する。また、互いに離間して設けられた複数の凹部１１ｃと、各凹部１１ｃ間に設けられた連続した凸部１１ｂと、を含む凹凸構造１１ａをホール状（後述する第２の凹凸構造１１１ａ（図９参照））と表記する。
【０１１９】
また、凹凸構造層１１は、光抽出体１の表面内に亘って、連続して設けられた柵状体でもよい。なお、複数の柵状体が互いに平行に配列した状態を柵状（後述する第３の凹凸構造１２１ａ（図１１参照）と表記する。また、複数の柵状体が交差するように設けられた状態を格子状（後述する第４の凹凸構造１３１ａ（図１２参照））と表記する。
【０１２０】
また、光抽出体１における凹凸構造層１１の微細構造が、柵状又は格子状で構成される場合には、ラインの長軸方向を第１方向Ｄ１と定義する。第１方向Ｄ１に直交する第２方向Ｄ２に配列した複数のライン列において、隣接するラインの中央線間の最短距離がピッチＰｘに相当する。換言すれば、上記ドット形状の説明において、第１方向Ｄ１にピッチＰｙで配列するドット列のピッチＰｙをゼロに漸近し、隣接するドットをつなげた状態が柵状構造に相当する。
【０１２１】
光抽出層１２は、凹凸構造１１ａの凸部１１ｂ上に設けられた第１の光抽出層１２ａと、凹部１１ｃ内に設けられた第２の光抽出層１２ｂと、を含む。なお、光抽出層１２は、必ずしも第１の光抽出層１２ａ及び第２の光抽出層１２ｂの双方を有する必要はない。例えば、光抽出層１２は、図２Ａに示すように、凸部１１ｂ上の第１の光抽出層１２ａのみを設けてもよく、図２Ｂに示すように、凹部１１ｃ内に第２の光抽出層１２ｂのみを設けてもよい。
【０１２２】
また、光抽出層１２が第１の光抽出層１２ａ及び第２の光抽出層１２ｂの双方を有する場合には、図１に示したように、必ずしも第１の光抽出層１２ａ及び第２の光抽出層１２ｂを分離して設ける必要はない。光抽出層１２は、第２の光抽出層１２ｂが凹凸構造１１ａの凹部１１ｃ内を完全に充填しないように設けるものであれば、第１の光抽出層１２ａと第２の光抽出層１２ｂとが連続するように設けてもよい。即ち、光抽出層１２は、凹凸構造１１ａの凹部１１ｃ内から凸部１１ｂの頂部に亘って第１の光抽出層１２ａ及び第２の光抽出層１２ｂを連続的に設けてもよい。このような第１の光抽出層１２ａ及び第２の光抽出層１２ｂが連続的に設けられる場合であっても、第１の光抽出層１２ａ及び第２の光抽出層１２ｂにより形成される凹凸構造により滲み出し光を抽出することができる。このような場合、第１の光抽出層により滲み出し光を抽出し、第１の光抽出層１２ａと第２の光抽出層１２ｂと、の距離を大きくし臨界角内に発光光の反射を抑制すると好ましい。
【０１２３】
平坦化層１３は、滲み出し光を、凹凸構造１１ａ及び光抽出層１２へと伝搬する。光抽出層１２は、平坦化層１３により伝搬された滲み出し光を、光回折又は光回折及び光散乱現象により抽出する。凹凸構造１１ａは、光抽出層１２を支持すると共に、平坦化層１３により伝搬された滲み出し光を、光回折又は光回折と光散乱現象により抽出する。
【０１２４】
上記説明したように、本発明の第１の態様に係る光抽出体１においては、滲み出し光を光回折又は光回折及び光散乱により取り出すことが可能である。このような取り出し形式の違いは、凹凸構造層１１の凹凸構造１１ａの配列と、半導体発光素子の発光光の波長により決定される。本明細書における光回折は、発光光の波長が凹凸構造１１ａの平均ピッチＰよりも同程度以下の場合に生じる光学現象を意味する。一方、光回折と光散乱は、発光光の波長が凹凸構造１１ａの平均ピッチＰよりも大きい場合に生じる光学現象を意味する。これは、入射光の波長が凹凸構造の平均ピッチＰよりも大きい場合、凹凸構造は入射光からみて平均化される有効媒質近似的作用に基づくものである。この場合、発光光からみて形成される有効媒質近似的屈折率Ｎｅｍａの分布及びコントラストに応じた光学現象を生じることとなり、該分布がランダム又は発光光よりも十分に大きければ光散乱現象を発現することとなり、該分布が発光光の波長と同程度以上であれば光回折現象を発現することとなる。
【０１２５】
なお、以下の説明においては、特に断りのない限り、光回折という表現を代表して使用することとする。
【０１２６】
＜第２の態様＞
次に、本発明の第２の態様に係る光抽出体２について説明する。図３は、本発明の第２の態様に係る光抽出体２の断面模式図である。図３に示すように、この光抽出体２は、図１に示した光抽出体１から平坦化層１３を除いた構成を有する。光抽出体２は、接着層１３ａを介して光抽出層１２（第１の光抽出層１２ａ及び第２の光抽出層１２ｂ）の表面に半導体発光素子の透明導電層面を当接させて使用される。即ち、上述した第１の態様に係る光抽出体１は、第２の態様に係る光抽出体２を使用する際に必要な接着層１３ａが、平坦化層１３として予め具備されたものと考えることができる。
【０１２７】
第２の態様に係る光抽出体２の凹凸構造又は光抽出層の形状や配置、また、使用する効果やその原理は、上記第１の態様に係る光抽出体１にて説明したものと同様であり、第１の態様に係る光抽出体１の説明にて使用した平坦化層を接着層と読みかえることができる。
【０１２８】
＜光抽出体＞
以下、第１の態様に係る光抽出体１に基づいて説明するが、特に断りがない限り、光抽出体１の説明に関し、平坦化層１３を接着層１３ａと読み替えることで、第２の態様に係る光抽出体２を同時に説明するものとする。また、以下においては、図１に示した凹凸構造１１ａの凸部１１ｂ上の第１の光抽出層１２ａ及び凹部１１ｃ内の第２の光抽出層１２ｂの双方が設けられている場合を代表して説明するが、特に断りがない限り、凸部１１ｂ上にのみ第１の光抽出層１２ａが設けられている場合や、凹部１１ｃ内にのみ第２の光抽出層１２ｂが設けられている場合も同様の定義とする。
【０１２９】
まず、第１の態様に係る光抽出体１の第１の屈折率（ｎ１）〜第３の屈折率（ｎ３）について詳細に説明する。なお、第２の態様に係る光抽出体２の場合は、光抽出体２を使用する際の接着層１３ａの屈折率が、以下に説明する第３の屈折率を満たすものとする。また、本明細書において、「屈折率が実質的に同等」とは、屈折率（ｎＡ）の媒質（Ａ）及び屈折率（ｎＢ）の媒質（Ｂ）の屈折率差の絶対値（｜ｎＡ−ｎＢ｜）が０．１より小さい場合であり、「屈折率が等しい」とは、屈折率（ｎＡ）の媒質（Ａ）及び屈折率（ｎＢ）の媒質（Ｂ）の屈折率差の絶対値（｜ｎＡ−ｎＢ｜）が０の場合である。
【０１３０】
屈折率が実質的に同等である場合、屈折率（ｎＡ）を有する媒質（Ａ）と屈折率（ｎＢ）を有する媒質（Ｂ）との界面における光の反射は０．１％以下に抑えられ、光は、屈折率（ｎＡ）の媒質と屈折率（ｎＢ）の媒質との界面を略認識しなくなる。このため、屈折率差の絶対値（｜ｎＡ−ｎＢ｜）が０．１より小さい場合を屈折率が実質的に同等と定義する。なお、これらの屈折率差の絶対値（｜ｎＡ−ｎＢ｜）は、０．０７以下であることがより好ましい。この場合、各媒質（Ａ），（Ｂ）の界面における光の反射を０．０５％以下に抑えることができる。
【０１３１】
３種類以上の媒質に対しても２種類の媒質の場合と同様に、屈折率差の絶対値が０．１より小さい場合を「屈折率が実質的に同等」とし、屈折率差が０の場合を「屈折率が等しい」とする。例えば、屈折率（ｎＡ）を有する媒質（Ａ）、屈折率（ｎＢ）を有する媒質（Ｂ）及び屈折率（ｎＣ）を有する媒質（Ｃ）がある場合、（｜ｎＡ−ｎＢ｜）、（｜ｎＡ−ｎＣ｜）及び（｜ｎＣ−ｎＢ｜）のすべての値が０．１より小さいときは、屈折率（ｎＡ）の媒質（Ａ）、屈折率（ｎＢ）の媒質（Ｂ）及び屈折率（ｎＣ）を有する媒質（Ｃ）は、互いに屈折率が実質的に同等な媒質として扱う。
【０１３２】
また、本明細書において、「互いに屈折率が異なる状態」とは、屈折率差の絶対値が０．１以上の場合である。即ち、屈折率（ｎＡ）と屈折率（ｎＢ）とが互いに異なる状態とは、屈折率差の絶対値（｜ｎＡ−ｎＢ｜）が０．１以上の場合として定義する。
【０１３３】
３種類以上の媒質に対しても２種類の媒質の場合と同様に屈折率差の絶対値が０．１以上の場合を互いに屈折率の異なる状態として扱う。例えば、屈折率（ｎＡ）を有する媒質（Ａ）、屈折率（ｎＢ）を有する媒質（Ｂ）及び屈折率（ｎＣ）を有する媒質（Ｃ）がある場合、（｜ｎＡ−ｎＢ｜）、（｜ｎＡ−ｎＣ｜）及び（｜ｎＣ−ｎＢ｜）のすべての値が０．１以上のときを、屈折率（ｎＡ）の媒質（Ａ）、屈折率（ｎＢ）の媒質（Ｂ）及び屈折率（ｎＣ）の媒質（Ｃ）は、互いに屈折率の異なる媒質として扱う。
【０１３４】
第１の態様に係る光抽出体１においては、第１の屈折率（ｎ１）〜第３の屈折率（ｎ３）が、下記式（７）〜下記式（９）に示す屈折率の関係式を満たす。
式（７）
ｎ２  ＞  ｎ３  ≧  ｎ１  且つ  （ｎ２−ｎ３）  ≧  ０．１
式（８）
ｎ３  ＞  ｎ２  ＞ｎ１  且つ  （ｎ３−ｎ２）  ≧  ０．１
式（９）
ｎ３  ≧  ｎ１  ＞  ｎ２  且つ  （ｎ１−ｎ２）  ≧  ０．１
【０１３５】
第１の態様に係る光抽出体１においては、平坦化層１３の表面（入光面１ａ）と半導体発光素子の透明導電層面（不図示）の表面とが当接した際に、滲み出し光を、光抽出層１２及び凹凸構造１１ａにより光回折として抽出する。そして、抽出された滲み出し光は、光抽出層１２及び凹凸構造１１ａを介して出光面１ｂから半導体発光素子の外部へと取り出される。
【０１３６】
このとき、第１の屈折率（ｎ１）〜第３の屈折率（ｎ３）が、上記式（７）の関係を満たす場合には、第２の屈折率と第１の屈折率と、の差が大きくなるため、半導体発光素子の発光光からみた第２の屈折率を有す光抽出層と第１の屈折率を有す凹凸構造層と、の異質性が強まる。即ち、光抽出層及び凹凸構造層はあたかも異なる光回折現象を生じる回折点群を２つ重ねあわせたかのような機能を発現すると考えられる。このため、滲み出し光は異なる回折モードで取り出されることとなり散乱性を発現するため、導波モードは効果的に乱され光取り出し効率を向上させることが可能となる。このような第２の屈折率が最も大きく、第２の屈折率（ｎ２）と第１の屈折率（ｎ１）と、の差が大きい状態、即ち光抽出作用の中心が第２の屈折率を有す光抽出層及び第１の屈折率を有す凹凸構造層である場合であっても、凹凸構造層の凹凸構造がドット状又はホール状或いは柵状又は格子状であることにより第２の屈折率を有す光抽出層の光抽出体１の面内方向における大きさを制限することができるため、第２の屈折率を有す光抽出層における臨界角内の発光光に対する反射を抑制することが可能となり、光取り出し効率を大きく向上させることが可能と考えられる。更に、第１の屈折率を有す凹凸構造層の凹凸構造及び第２の屈折率を有す光抽出層に乱れ（形状や配列）を加えた場合、発光光の波長が凹凸構造の平均ピッチよりも十分に大きな場合であっても、半導体発光素子の発光光からみた有効媒質近似的屈折率Ｎｅｍａの分布コントラストが大きくなり、有効媒質近似的屈折率Ｎｅｍａの分布に応じた光散乱性の程度が大きくなるため、カラーシフト改善の効果が大きいと推定される。一方、発光光の波長が凹凸構造の平均ピッチ程度以上の場合、凹凸構造１つ１つといった微視的スケールにおける光回折モードの分散が大きくなり、数十マイクロメートル以上とった巨視的スケールにおける光散乱性がより強くなると考えられる。
【０１３７】
更に、光抽出層１２が第１の光抽出層１２ａ及び第２の光抽出層１２ｂの双方を有する場合は、第１の光抽出層１２ａ、第２の光抽出層１２ｂ及び凹凸構造１１ａにより、相互に異なる回折モードにて滲み出し光を取り出すとも考えられる。このため、あたかも異なる光回折現象を生じる３つの回折点群を重ね合わせたかのような機能が発現され、強い光散乱性が発現されると推定される。このような光散乱は、導波モードを乱す効果が大きいため、光取り出し効率をより向上させることが可能と考えられる。更に、凹凸構造の形状や配列に対し恣意的に乱れを加えた場合の乱れに起因した散乱性をより強くすることが可能となる。このため、回折光特有の所定角度への出向特性を満たさないため、カラーシフトは抑制され、より自然光に近い発光光を作ることが可能となる。そのため、半導体発光素子の使用者が素子を視認した際のギラツキを抑制することができる。
【０１３８】
また、上記式（７）においては、第２の屈折率（ｎ２）と第３の屈折率（ｎ３）との差分値（ｎ２−ｎ３）が０．１以上を満たすので、半導体発光素子の発光光から見た光抽出層１２の異質性が高まる。即ち、滲み出し光は、平坦化層１３と光抽出層１２との界面において、第３の屈折率（ｎ３）と第２の屈折率（ｎ２）との屈折率差に基づく光回折が生じることとなるので、滲み出し光を効果的に抽出することが可能となる。特に、上記効果をより一層発揮する観点から、第２の屈折率（ｎ２）と第３の屈折率（ｎ３）との差分値（ｎ２−ｎ３）は、０．１５以上であることが好ましく、０．２５であることがより好ましく、０．３以上であることが更に好ましい。
【０１３９】
なお、上記式（７）においては、第１の屈折率（ｎ１）と第３の屈折率（ｎ３）との差分値（ｎ３−ｎ１）は特に限定されないが、（ｎ３−ｎ１）≧０を満たすことが好ましい。（ｎ３−ｎ１）≧０であれば、滲み出し光及び臨界角内の発光光の出光面１ｂ側への透過を促進できる。また、式（７）を満たす範囲で（ｎ３−ｎ１）を大きくした場合、凹凸構造１１ａによる滲み出し光の光回折による取り出し能を向上させることができると考えられる。なお、式（７）を満たす範囲で、第３の屈折率（ｎ３）が小さい場合、例えば第３の屈折率（ｎ３）が第１の屈折率（ｎ１）と同等か又は第１の屈折率（ｎ１）に漸近する場合であっても、後述する距離Ｌｏｒが所定の範囲を満たすため、滲み出し光は、平坦化層１３内を伝播し、光抽出層１２により抽出される。
【０１４０】
上記式（７）を満たしつつ、第３の屈折率（ｎ３）を半導体発光素子の発光層面（例えば、透明導電層）の屈折率（ｎｓｃ）に近づけることにより、臨界角内の発光光の割合を増加させることができる。即ち、導波モードを形成する発光光を減少させることが可能となる。また、第３の屈折率（ｎ３）と半導体発光素子の発光層表面の屈折率（ｎｓｃ）との差分値の絶対値（｜ｎ３−ｎｓｃ｜）は、平坦化層１３と半導体発光素子の透明導電層面との界面における反射を抑制する観点から、０．５以下であることが好ましい。また、差分値の絶対値（｜ｎ３−ｎｓｃ｜）は、発光層と平坦化層１３との界面における発光光の全反射光量を小さくする観点から、０．３以下であることが好ましく、０．１５以下であることがより好ましく、実質的に同等な屈折率関係を満たす０．１未満であることが最も好ましい。
【０１４１】
また、上記式（７）を満たしつつ、第３の屈折率（ｎ３）を第１の屈折率（ｎ１）に近づけることで、滲み出し光の抽出作用の中心を光取り出し層にすることが可能となる。この場合、第３の屈折率と第２の屈折率（ｎ２）の差に基づく光回折により滲み出し光を抽出すると共に、臨界角内の発光光の平坦化層と凹凸構造層と、の界面における反射を小さくすることが可能となる。
【０１４２】
また、上記式（７）を満たす範囲で凹凸構造層１１の屈折率（ｎ１）を小さくすることにより、光抽出層１２及び凹凸構造１１ａによる滲み出し光の取り出し効率が一層向上する。更に、導波モードを打破して取り出される光及び臨界角内の発光光の出光面１ｂ側への透過を促進することができる。
【０１４３】
更に、上記説明した原理により滲み出し光を取り出すと共に、臨界角内の発光光を出光面１ｂへと導くため、平坦化層を作る材料の選択性を大きくすることができる。このため、平坦化層の表面（入光面１ａ）の面精度をより高く保つことが容易となるため、半導体発光素子の長期信頼性を向上させることが可能となる。
【０１４４】
また、第１の屈折率（ｎ１）〜第３の屈折率（ｎ３）が上記式（８）を満たすことにより、平坦化層１３の表面（入光面１ａ）と透明導電層面とが当接した際に、透明導電層面と平坦化層１３との界面における全反射を小さくすることができる。即ち、導波モードを形成する発光光を減少させ、臨界角内の発光光を増加させることができる。更に、第３の屈折率と第１の屈折率と、の差を大きくできるため、半導体発光素子の発光光からみた、平坦化層と凹凸構造層と、の異質性を強くすることができる。このため、平坦化層内部を伝搬した滲み出し光の、凹凸構造層による取り出し効率が向上すると考えられる。更に、臨界角内の発光光の凹凸構造層１１と平坦化層１３との界面及び光抽出層１２と平坦化層１３との界面における反射を、ナノ構造特有の平均的（有効媒質的）作用及び第２の屈折率（ｎ２）による中間の屈折率作用により抑制することが可能となると考えられる。このため、入光面１ａから平坦化層１３内部へと進行した臨界角内の発光光は、効果的に光抽出体１の出光面１ｂへと到達し、半導体発光素子の光取り出し効率が向上すると考えられる。このため、半導体発光素子の透明導電層面と平坦化層との界面から平坦化層内部へと導かれた滲み出し光が効果的に出光面側に到達し、半導体発光素子からの光取り出し効率が向上する。
【０１４５】
なお、滲み出し光は、光抽出層１２及び凹凸構造１１ａにより取り出される。このとき、光抽出層１２による回折モードと、凹凸構造１１ａによる回折モードと、は異なるため、回折光特有の所定角度への出向特性は乱されることとなり、光散乱性が発現すると推定される。即ち、光抽出層１２と凹凸構造１１ａとはあたかも異なる光回折現象を生じる２つの回折点群を重ねあわせたかのような機能を発現すると考えられる。
【０１４６】
また、光抽出層１２として、第１の光抽出層１２ａ及び第２の光抽出層１２ｂを有する場合には、第１の光抽出層１２ａ、第２の光抽出層１２ｂ及び凹凸構造１１ａにより、異なる回折モードにて滲み出し光を取り出すとも考えられる。このため、あたかも異なる光回折現象を生じる３つの回折点群を重ねあわせたかのような機能が発現され、強い光散乱性を有すとも推定される。このような光散乱は導波モードを乱す効果が大きいため、光取り出し効率向上の効果が大きいと推定される。更に、凹凸構造の形状や配列の乱れを制御することにより生じる散乱性をより強めることが可能となる。このため、取り出される発光光は、回折光特有の所定角度への出向特性を満たさないため、カラーシフトは抑制され、より自然光に近い発光光を作ることが可能となる。そのため、半導体発光素子の使用者が素子を視認した際のギラツキを抑制することができる。
【０１４７】
上記式（８）においては、第３の屈折率（ｎ３）と第２の屈折率（ｎ２）との差分値（ｎ３−ｎ２）が０．１以上を満たすので、半導体発光素子の発光光からみた光抽出層１２の異質性が高まる。即ち、滲み出し光は、平坦化層１３と光抽出層１２との界面において、光回折を生じることとなる。そのため、滲み出し光を効果的に光抽出層１２により抽出することが可能となる。特に、上記効果をより一層発揮する観点から、平坦化層１３の屈折率（ｎ３）と光抽出層１２の屈折率（ｎ２）との差分値（ｎ３−ｎ２）は、０．１５以上であることが好ましく、０．２５であることがより好ましく、０．３以上であることが最も好ましい。
【０１４８】
一方で、差分値（ｎ３−ｎ２）が０．１以上の範囲において小さい値の場合であっても、第２の屈折率（ｎ２）と第１の屈折率（ｎ１）の差分値（ｎ２−ｎ１）が０．１以上の範囲において増加することで、半導体発光素子の発光光から見た凹凸構造１１ａの異質性が高まる。即ち、滲み出し光は、平坦化層１３と凹凸構造１１ａとの界面において、光回折を生じると考えられる。そのため、滲み出し光を効果的に抽出することが可能となる。本モードにより光取り出し効率を向上させる場合は、第２の屈折率（ｎ２）と第１の屈折率（ｎ１）の差分値（ｎ２−ｎ１）は、０．１５以上であることが好ましく、０．２５であることがより好ましく、０．３以上であることが最も好ましい。
【０１４９】
上記式（８）を満たしつつ、第３の屈折率（ｎ３）を半導体発光素子の透明導電層面の屈折率（ｎｓｃ）に近づけることで、臨界角内の発光光を増加させることができる。即ち、導波モードを形成する発光光を減少させることができる。平坦化層１３と透明導電層面との界面における反射を抑制するという観点からは、第３の屈折率（ｎ３）と発光層面の屈折率（ｎｓｃ）との差分の絶対値（｜ｎ３−ｎｓｃ｜）は０．５以下であることが好ましい。この差分の絶対値は、発光層面と平坦化層１３との界面における発光光の全反射光量を小さくする観点から、０．３以下であることが好ましく、０．１５以下であることがより好ましく、実質的に同等な屈折率関係を満たす０．１未満であることが最も好ましい。更に、この場合、第３の屈折率（ｎ３）と第２の屈折率（ｎ２）との差分が大きくなる傾向にあるため、光抽出層１２及び凹凸構造層１１による滲み出し光の回折現象による取り出し効率が向上すると推定される。
【０１５０】
一方、上記式（８）を満たす範囲で第１の屈折率（ｎ１）を小さくすることにより、抽出された滲み出し光及び臨界角内の発光光の光抽出体１の出光面１ｂへの透過を促進することができる。更に、凹凸構造層１１と平坦化層１３との界面及び光抽出層１２と平坦化層１３との界面における臨界角内の発光光の反射を、ナノ構造特有の平均的（有効媒質的）作用により抑制できると推定される。
【０１５１】
更に、上記説明した原理により滲み出し光を取り出すと共に、臨界角内の発光光を出光面１ｂへと導くため、平坦化層を作る材料の選択性を大きくすることができる。このため、平坦化層の表面（入光面１ａ）の面精度をより高く保つことが容易となるため、半導体発光素子の長期信頼性を向上させることが可能となる。
【０１５２】
第１の屈折率（ｎ１）〜第３の屈折率（ｎ３）が上記式（９）を満たすことにより、平坦化層１３の上面（入光面１ａ）と半導体発光素子の透明導電層面とが当接した際に、発光層面と平坦化層１３との界面における全反射光量を小さくすることができる。更に、滲み出し光を光抽出層１２及び凹凸構造１１ａにより光回折として取り出すことが可能となる。このため、半導体発光素子内部で導波モードを形成していた発光光は、その滲み出し光が光抽出層１２及び凹凸構造１１ａによる光回折として抽出されるため、半導体発光素子の外部へと光散乱性を奏し取り出される。更に、第３の屈折率と第２の屈折率と、の差を大きくできるため、半導体発光素子の発光光からみた、平坦化層と光抽出層と、の異質性を強くすることができ、このため、透明導電層面と平坦化層と、の界面より滲みだす滲み出し光の、光抽出層による取り出し効率が向上すると考えられる。更に、凹凸構造の形状や配列に乱れを加えることにより光散乱性に対し上記原理を適用することができるため、光散乱性の程度を多くすることが可能となり、カラーシフトを効果的に低減することもできると考えられる。また、透明導電層面と平坦化層との界面からの滲み出し光を、光抽出層及び凹凸構造層によりそれぞれ異なる回折モードの回折現象として取り出すことが可能となり、光取り出し効率を改善することができると考えられる。
【０１５３】
このとき、光抽出層１２による回折モードと、凹凸構造層１１による回折モードは異なるため、回折光特有の所定角度への出向特性は乱されることとなり、光散乱性が発現すると推定される。即ち、光抽出層１２と凹凸構造１１ａはあたかも異なる光回折現象を生じる２つの回折点群を重ねあわせたかのような機能を発現すると考えられる。また、光抽出層１２が第１の光抽出層１２ａ及び第２の光抽出層１２ｂを有する場合には、第１の光抽出層１２ａ、第２の光抽出層１２ｂ及び凹凸構造１１ａにより、異なる回折モードにて、滲み出し光を取り出すとも考えられる。このため、あたかも異なる光回折現象を生じる３つの回折点群を重ねあわせたかのような機能が発現され、強い光散乱性を有すとも推定される。このような光散乱により取り出される発光光は、回折光特有の所定角度への出向特性を満たさないため、カラーシフトは抑制され、より自然光に近い発光光を作ることが可能となる。そのため、半導体発光素子の使用者が素子を視認した際のギラツキを抑制することができる。
【０１５４】
第１の屈折率（ｎ１）と第２の屈折率（ｎ２）との差分値（ｎ１−ｎ２）は、０．１以上を満たすので、半導体発光素子の発光光から見た、光抽出層１２の異質性が高まる。即ち、滲み出し光は、平坦化層１３と光抽出層１２との界面において、光回折を生じることとなる。そのため、滲み出し光を効果的に光抽出層１２及び凹凸構造１１ａにより抽出することが可能となる。特に、上記効果をより一層発揮する観点から、第１の屈折率（ｎ１）と第２の屈折率（ｎ２）との差分値（ｎ１−ｎ２）は、０．１５以上であることが好ましく、０．２５であることがより好ましく、０．３以上であることが最も好ましい。なお、差分値（ｎ１−ｎ２）を大きくする場合には、例えば、空気や不活性ガスに代表される気体や、多孔質ＳｉＯ２等に代表される多孔質材料、イオン液体に代表される液体等を光抽出層１２として用いることが挙げられる。
【０１５５】
第１の屈折率（ｎ１）と第３の屈折率（ｎ３）との差分（ｎ３−ｎ１）は特に制限されず、（ｎ３−ｎ１）≧０を満たせばよい。（ｎ３−ｎ１）≧０であることにより、抽出された滲み出し光及び臨界角内の発光光の光抽出体１の出光面１ｂ側への透過を促進できる。
【０１５６】
上記式（９）を満たす範囲で第３の屈折率（ｎ３）を半導体発光素子の透明導電層の屈折率（ｎｓｃ）に近づけることで、臨界角内の平坦化層への透過光量を増加させることができる。特に、発光層面の屈折率（ｎｓｃ）と平坦化層の屈折率（ｎ３）の差分の絶対値（｜ｎｓｃ―ｎ３｜）が０．５以下であることが好ましい。透明導電層面と平坦化層１３との界面における発光光の全反射光量を小さくする観点から、差分の絶対値（｜ｎｓｃ―ｎ３｜）としては、０．３以下であることが好ましく、０．１５以下であることがより好ましく、実質的に同等な屈折率関係を満たす０．１より小さい場合が最も好ましい。
【０１５７】
また、上記式（９）を満たす範囲で第１の屈折率（ｎ１）を小さくすることにより、凹凸構造層１１の凹凸構造１１ａによる回折による光取り出し効率が向上する。更に、抽出された滲み出し光及び臨界角内の発光光の光抽出体１の出光面１ｂ側への透過を促進することができる。
【０１５８】
更に、上記説明した原理により滲み出し光を取り出すと共に、臨界角内の発光光を出光面１ｂへと導くため、平坦化層を作る材料の選択性を大きくすることができる。このため、平坦化層の表面（入光面１ａ）の面精度をより高く保つことが容易となるため、半導体発光素子の長期信頼性を向上させることが可能となる。
【０１５９】
第１の態様に係る光抽出体１においては、第２の屈折率（ｎ２）を有する光抽出層１２は、２層以上の複数の層で構成してもよい。例えば、光抽出層１２は、（屈折率（ｎα）を有する層／屈折率（ｎβ）を有する層）の２層で構成してもよく、屈折率（ｎα）を有する層上に屈折率（ｎβ）を有する層を順次積層した（屈折率（ｎα）を有する層／屈折率（ｎβ）を有する層）をｍ層（ｍ≧２）多層した構成してもよい。同様に、光抽出層１２は、屈折率が相互に異なる３層以上の層で構成してもよい。
【０１６０】
光抽出層１２を相互に屈折率が異なる複数の層で構成する場合には、上記式（７）〜上記式（９）の第１の屈折率（ｎ１）と第２の屈折率（ｎ２）との関係においては、第１の光抽出層１２ａに対しては、凹凸構造層１１側に最も近い層（凹凸構造１１ａの凸部１１ｂの頂部に最も近い層）の屈折率を第２の屈折率（ｎ２）とし、第２の光抽出層１２ｂに対しては、凹凸構造層１１側に最も近い層（凹凸構造１１ａの凹部１１ｃの底部に最も近い層）の屈折率を第２の屈折率（ｎ２）とする。また、第３の屈折率（ｎ３）と第２の屈折率（ｎ２）との関係においては、第１の光抽出層１２ａに対しても、第２の光抽出層１２ｂに対しても、平坦化層１３側に最も近い層の屈折率を第３の屈折率（ｎ３）とする。
【０１６１】
例えば、光抽出体１の平坦化層１３側から凹凸構造層１１側へ３層（屈折率（ｎα）の層／屈折率（ｎβ）の層／屈折率（ｎγ）の層）で光抽出層１２を構成した場合、第１の屈折率（ｎ１）との関係においては、第２の屈折率（ｎ２）として少なくとも屈折率（ｎγ）を用いればよく、第３の屈折率（ｎ３）との関係においては、第２の屈折率（ｎ２）として少なくとも屈折率（ｎα）を用いればよい。即ち、屈折率（ｎβ）については、必ずしも第２の屈折率（ｎ２）として上記式（７）〜上記式（９）の関係を満たす必要はない。なお、複数の層で光抽出層１２を構成する場合には、各層の屈折率の全てが上記式（７）〜上記式（９）を満たすことが最も好ましい。また、複数の層で光抽出層１２を構成する場合の光抽出体１の厚み方向における平均膜厚は、それぞれ５ｎｍ以上であることが好ましく、１５ｎｍ以上であることがより好ましい。
【０１６２】
また、光抽出層１２としては、上述した多層構造以外に相分離を含んだ構造であってもよい。この場合には、上記式（７）〜上記式（９）における屈折率（ｎ２）としては、光抽出層１２に含まれる全ての相の屈折率の平均屈折率を用いる。例えば、光抽出層１２としては、屈折率（ｎα）を有する相及び屈折率（ｎβ）を有する相の２相を含み、この２相が相分離している状態のものを用いてもよい。この場合、第２の屈折率（ｎ２）としては、屈折率（ｎα）及び屈折率（ｎβ）の平均を用いる。また、相分離サイズは、５０ｎｍ以上８００ｎｍ以下であることが好ましい。
【０１６３】
第２の態様に係る光抽出体２においては、凹凸構造層１１の第１の屈折率（ｎ１）と光抽出層１２の第２の屈折率（ｎ２）とが実質的に異なる。ここで、光抽出体２において、「屈折率が実質的に異なる」とは、上述したように、屈折率（ｎＡ）の媒質（Ａ）及び屈折率（ｎＢ）の媒質（Ｂ）の屈折率差の絶対値（｜ｎＡ−ｎＢ｜）が０．１以上であることを意味する。
【０１６４】
＜凹凸構造＞
次に、凹凸構造層１１の凹凸構造１１ａの構成について詳細に説明する。凹凸構造層１１は、詳細については後述するように、凹凸構造層１１の表面内に属する第１方向Ｄ１に沿って延在する複数の凸部１１ｂ（又は凹部１１ｃ、以下同様）を有する。この凸部１１ｂは、図１及び図３に示した例では、第１方向Ｄ１に直交する第２方向Ｄ２に沿って、互いに所定の間隔を隔てて設けられている。凸部１１ｂは、光抽出体１の厚み方向に沿った断面視（直交方向に垂直な断面で見たとき）において、凹凸構造層１１の主面に対して垂直な方向に突出している。凸部１１ｂ間には、凹部１１ｃが形成されている。この凸部１１ｂ及び凹部１１ｃにより凹凸構造１１ａを構成している。
【０１６５】
次に、光抽出体１の凹凸構造１１ａを説明する際に使用する用語について説明する。以下においては、図１及び図３に示した例に基づいて説明するが、特に断りがない限り、詳細については後述する第１の凹凸構造１０１ａ及び第２の凹凸構造１１１ａについても同様の用語を用いることとする。
【０１６６】
図１に示す記号Ｓｈは、凹凸構造の凸部１１ｂの凸部頂部平均位置を意味する。凸部頂部平均位置Ｓｈは、各凸部１１ｂの頂部位置の面内平均の位置を意味する。凸部頂部平均位置Ｓｈは、１０点以上の凸部１１ｂ頂部の平均により求めることが好ましい。
【０１６７】
図１に示す記号Ｓｄは、凹凸構造の凹部１１ｃの凹部底部平均位置を意味する。凹部底部平均位置Ｓｄは、各凹部１１ｃの底部位置の面内平均の位置である。凹部底部平均位置Ｓｄは、１０点以上の凹部１１ｃ底部の平均により求めることが好ましい。
【０１６８】
図１に示す記号Ｈは、凹凸構造１１ａの平均高さ（深さ）を意味する。即ち、凹凸構造１１ａの凹部底部平均位置Ｓｄと凸部頂部平均位置Ｓｈとの間の最短距離である。平均高さ（深さ）Ｈは、滲み出し光を効果的に光抽出層１２により取り出す観点から、１０ｎｍ以上５０００ｎｍ以下であることが好ましい。更に、この滲み出し光の取り出し効率を向上させる観点から、５０ｎｍ以上であることがより好ましい。一方、上限値は、光抽出層の物理的安定性を向上させ半導体発光素子の長期信頼性を向上させる観点から、３０００ｎｍ以下であることが好ましく、１５００ｎｍ以下であることがより好ましい。また、臨界角内の発光光の反射を抑制する観点から、１０００ｎｍ以下であることが好ましく、８００ｎｍ以下であることがより好ましい。なお、凹部１１ｃ内部にのみ光抽出層１２（第２の光抽出層１２ｂ）が設けられる場合の平均高さ（深さ）も同様の効果から、上記範囲を満たすと好ましい。
【０１６９】
なお、凸部１１ｂ上にのみ光抽出層１２（第１の光抽出層１２ａ）が設けられる場合の平均高さ（深さ）Ｈは、滲み出し光を効果的に第１の光抽出層１２ａにより取り出す観点及び第１の光抽出層１２ａの物理的安定性の観点から、１０ｎｍ以上５０００ｎｍ以下であることが好ましい。特に、滲み出し光に対する光回折作用を向上させる観点から、３０ｎｍ以上が好ましい。一方上限値は、光抽出層の物理的安定性を向上させ半導体発光素子の長期信頼性を向上させる観点から、３０００ｎｍ以下であることが好ましく、１５００ｎｍ以下であることがより好ましく、１０００ｎｍ以下であることがより好ましい。更に、臨界角度内の発光光の反射を抑制する観点から、８００ｎｍ以下であることが好ましい。更に、上記効果を一層発揮する観点から、６００ｎｍ以下であるとより好ましく、４００ｎｍ以下であると最も好ましい。
【０１７０】
図１に示す記号Ｓｃｃは、凹凸構造１１ａの凹部１１ｃ内に設けられた第２の光抽出層１２ｂと平坦化層１３とが接触する界面の平均位置を意味する。凹部内界面平均位置Ｓｃｃは、第２の光抽出層１２ｂと平坦化層１３との界面の面内平均の位置を意味する。凹部内界面平均位置Ｓｃｃは、１０点以上の界面の平均により求めることが好ましい。
【０１７１】
なお、第２の態様に係る光抽出体２の場合は、図３に示す凹部内界面平均位置Ｓｃｃは、凹凸構造１１ａの凹部１１ｃ内に設けられた第２の光抽出層１２ｂの表面（露出する面）位置の平均位置を意味する。凹部内界面平均位置Ｓｃｃは、第２の光抽出層１２ｂと凹部１１ｃに充填される接着層１３ａとの界面の面内平均の位置を意味する。
【０１７２】
凹部内界面平均位置Ｓｃｃは、第２の光抽出層１２ｂと平坦化層１３との界面が曲面を形成する場合であって、この曲面が下に凸の曲面を形成している場合には、第２の光抽出層１２ｂの当該曲面の鉛直方向における最下点をもって求める。即ち、第２の光抽出層１２ｂが凹凸構造１１ａの凹部１１ｃの内壁に部分的に付着している場合であっても、第２の光抽出層１２ｂの最も低いところをもって凹部内界面平均位置Ｓｃｃを求める（図５Ａ参照）。また、この曲面が上に凸の曲面を形成している場合には、第２の光抽出層１２ｂの鉛直方向における最も高いところをもって凹部内界面平均位置Ｓｃｃを求める（図５Ｂ参照）。
【０１７３】
図１に示す記号Ｌｃｃは、凸部頂部平均位置Ｓｈと凹部内界面平均位置Ｓｃｃとの間の最短距離を意味する。即ち、凹凸構造１１ａの平均高さ（深さ）Ｈから凹部１１ｃ内の第２の光抽出層１２ｂの鉛直方向における厚さを減じた値の平均値を意味する。
【０１７４】
距離Ｌｃｃは０．０Ｈ＜Ｌｃｃ＜１．０Ｈを満たす。Ｌｃｃ＜１．０Ｈの範囲を満たすことにより、平坦化層を伝搬された滲みだし光を、光抽出層により効率的に抽出することができる。また、距離ＬｃｃがＬｃｃ＜０．０Ｈを満たす場合には、第２の光抽出層１２ｂが凹部１１ｃを全て充填し、凹凸構造１１ａ上に第２の光抽出層１２ｂの薄膜が形成されることを意味する。この場合、滲みだし光を抽出する際に、光回折の利用程度が大きく減少するのみならず、臨界角内の発光光の平坦化層と光抽出層１２との界面における反射が増加し、光取り出し効率が大きく減少する。そのため、Ｌｃｃの下限値は、０．０Ｈ＜Ｌｃｃであることが好ましい。
【０１７５】
上記効果を一層発揮する観点から、距離Ｌｃｃとしては、０．０Ｈ＜Ｌｃｃ≦０．６Ｈの範囲を満たすことが好ましく、０．０Ｈ＜Ｌｃｃ≦０．４Ｈの範囲を満たすことがより好ましく、０．０Ｈ＜Ｌｃｃ≦０．２Ｈの範囲を満たすことが更に好ましい。なお、Ｌｃｃは０に漸近してもよい。なお、凹部１１ｃ内部にのみ光抽出層１２（第２の光抽出層１２ｂ）が設けられる場合であっても、上記Ｌｃｃの範囲を満たすことで、同様の効果を発現すると考えられる。
【０１７６】
なお、凸部１１ｂ上にのみ光抽出層１２（第１の光抽出層１２ａ）が設けられる場合は、凹部１１ｃ内部に第２の光抽出層１２ｂが設けられない。このため、上記距離Ｌｃｃの定義を使用するとＬｃｃ＝１．０Ｈと表現できる。距離Ｌｃｃが凹凸構造１１ａの平均高さ（深さ）Ｈの場合、平坦化層１３は、凹凸構造１１ａ及び凹凸構造１１ａの凸部１１ｂ上の第１の光抽出層１２ａを覆うように設けられる。この場合でも、滲みだし光を効率的に凹凸構造１１ａの凸部１１ｂ上の第１の光抽出層１２ａ及び凹凸構造１１ａにより取り出すことが可能である。
【０１７７】
凹凸構造１１ａの高さにもよるが、距離Ｌｃｃの満たす範囲により、光抽出体１を使用して光取り出し効率を向上させる原理が変化すると推定される。距離Ｌｃｃが小さくなればなるほど、凹凸構造層１１の凹凸構造１１ａと平坦化層１３とが接する界面積は減少し、平坦化層１３内部に含まれる凹凸構造１１ａの体積が減少する。この場合、光抽出体１内部に導かれた発光光から見ると、平坦化層１３内部に含まれる凹凸構造１１ａの体積がナノスケールで非常に小さくなるため、光の平均的作用（有効媒質近似）により、発光光は該体積を認識しづらくなる。即ち、滲み出し光は、平坦化層１３により伝搬し、光抽出層１２により抽出されると推定される。この場合、光抽出体１において光抽出層１２による光抽出能が相対的に凹凸構造層１１による光抽出能より大きくなると推定される。このようなモードとしては、距離Ｌｃｃが概ねＬｃｃ≦０．２Ｈの範囲内であると考えられ、Ｌｃｃ≦０．１Ｈであるとこのようなモードが一層強まると考えられる。即ち、距離Ｌｃｃがこのような範囲を満たす場合には、光抽出体１において光抽出層１２がほぼ光抽出の機能を支配すると考えられる。
【０１７８】
逆に、距離Ｌｃｃが大きくなればなるほど、凹凸構造層１１の凹凸構造１１ａと平坦化層１３との界面積は増加し、平坦化層１３内部に含まれる凹凸構造１１ａの体積は増加する。更に、距離Ｌｃｃが大きくなることは、半導体発光素子と平坦化層１３との界面から凹部１１ｃ内の第２の光抽出層１２ｂまでの距離が大きくなることを意味する。滲み出し光は、光抽出体１の厚み方向に対して距離の指数関数的に減少する。よって、この場合、滲みだし光は、平坦化層１３により伝搬し、凹凸構造１１ａ及び第１の光抽出層１２ａにより優先的に抽出されると推定される。
【０１７９】
また、距離Ｌｃｃが大きくなることは、半導体発光素子及び平坦化層１３の界面から凹部１１ｃ内の第２の光抽出層１２ｂまでの距離と該界面から凹凸構造１１ａまでの距離との差が大きくなることを意味する。このため、凹凸構造１１ａと光抽出層１２ａによる光回折モードは大きく異なることとなり、散乱の程度が向上すると考えられる。このようなモードとしては、距離Ｌｃｃが概ねＬｃｃ≧０．５Ｈの範囲内と推定される。即ち、距離Ｌｃｃがこのような範囲を満たす場合、光抽出体１において凹凸構造層１１がほぼ光抽出の機能を支配すると考えられる。なお、概ね０．５Ｈ≦Ｌｃｃ≦０．２Ｈの範囲においては、光抽出層１２による光抽出と凹凸構造層１１による光抽出の双方が発現すると推定される。
【０１８０】
更に、凹凸構造１１ａの凹部１１ｃ内部に設けられる第２の光抽出層１２ｂ及び平坦化層１３の界面位置と凸部頂部平均位置Ｓｈとの間の距離が±２５％以下の分布を持つと、第２の屈折率（ｎ２）の光抽出層１２による光取り出しに大きく散乱性を付与することができると考えらえる。滲み出し光の光散乱性による取り出し向上程度を、回折によるそれよりも相対的に大きくできるため、カラーシフトを低減することが可能となり、より自然光に近い発光素子からの発光スペクトルを得ることができる。即ち、ギラツキが低下する。なお、凹凸構造１１ａの凹部１１ｃ内部に設けられる第２の光抽出層１２ｂ及び平坦化層１３の界面位置と凸部頂部平均位置Ｓｈとの間の距離の平均値は距離Ｌｃｃに相当する。また、光抽出体２の場合は、凹凸構造１１ａの凹部１１ｃ内部に設けられる光抽出層１２ｂの表面（露出する面）位置と凸部頂部平均位置Ｓｈとの間の距離が±２５％以下の分布を持つことで、上記同様の効果を奏すことができる。
【０１８１】
図１に示す記号Ｓｃｖは、凸部上界面平均位置であり、凹凸構造１１ａの凸部１１ｂ上に設けられた第１の光抽出層１２ａの頂面位置の面内平均の位置である。凸部上界面平均位置Ｓｃｖは、１０点以上の平均値により求めることが好ましい。
【０１８２】
なお、第２の態様に係る光抽出体２の場合は、図３に示す記号Ｓｃｖは、凹凸構造１１ａの凸部１１ｂの凸部頂部に設けられた第１の光抽出層１２ａの表面（露出する面）位置の面内平均位置を意味する（図３参照）。この凸部上界面平均位置Ｓｃｖは、第１の光抽出層１２ａと凸部１１ｂ上の接着層１３ａとの界面の面内平均の位置を意味する。
【０１８３】
また、第１の光抽出層１２ａと平坦化層１３との間の界面が曲面を形成する場合であって、この曲面が下に凸の曲面を形成する場合も、この曲面が上に凸の曲面を形成する場合も、第１の光抽出層１２ａの厚みが最も厚い場所をもって凸部上界面平均位置Ｓｃｖを求める。
【０１８４】
図１に示す記号Ｌｃｖは、凸部頂部平均位置Ｓｈと凸部上界面平均位置Ｓｃｖとの間の最短距離を意味する。即ち、凸部１１ｂ上に設けられた第１の光抽出層１２ａの平均厚さを意味する。距離Ｌｃｖが０の場合、平坦化層１３は、凹凸構造１１ａ及び凹凸構造１１ａの凹部１１ｃ内の第２の光抽出層１２ｂを覆うように設けられる。この場合でも、滲み出し光を凹凸構造１１ａの凹部１１ｃ内の第２の光抽出層１２ｂ及び凹凸構造１１ａにより取り出すことが可能である。
【０１８５】
距離Ｌｃｖの上限値としては、凹凸構造１１ａの凸部１１ｂ上に設けられた第１の光抽出層１２ａ及び凹凸構造１１ａの凹部１１ｃ内の第２の光抽出層１２ｂの両方の光抽出効果を発揮する観点から、１．５Ｈであることが好ましい。上記効果を一層発揮する観点から、距離Ｌｃｖとしては、０．０Ｈ＜Ｌｃｖ≦１．０Ｈであることが好ましく、０．０Ｈ＜Ｌｃｖ≦０．４５Ｈであることがより好ましく、０．０Ｈ＜Ｌｃｖ≦０．３Ｈであることが最も好ましい。なお、凹部１１ｃ内部にのみ光抽出層１２が設けられる場合（第２の光抽出層１２ｂのみが設けられる場合）は、凸部１１ｂ上部の光抽出層１２（第１の光抽出層１２ａ）は配置されないため、上記Ｌｃｖを用いると、Ｌｃｖ＝０．０Ｈと表現できる。
【０１８６】
なお、光抽出層１２が、凹凸構造１１ａの凹部１１ｃ内の第２の光抽出層１２ｂを有さず、凸部１１ｂ上の第１の光抽出層１２ａのみを有する場合、第１の光抽出層１２ａにより、滲み出し光を抽出することとなる。この場合には、第１の光抽出層１２ａにより、滲み出し光を抽出する観点から、距離Ｌｃｖが１０ｎｍ≦Ｌｃｖ＜５０００ｎｍを満たすことが好ましい。特に、３０００ｎｍ以下であることにより第１の光抽出層の物理的安定性を向上させることが可能となり、半導体発光素子の長期信頼性を向上させることが可能となる。また、１５００ｎｍ以下であれば、入光面１ａの面精度をより向上させ、半導体発光素子の長期信頼性を向上させることができるため好ましい。更に、臨界角内の発光光の反射を抑制する観点から１０００ｎｍ以下であることが好ましく、８００ｎｍ以下であることがより好ましく、６００ｎｍ以下であることが最も好ましい。一方、下限値は、第１の光抽出層により光取り出し効率を向上させる観点から、３０ｎｍ以上であると好ましく、５０ｎｍ以上であるとより好ましく、８０ｎｍ以上であると最も好ましい。
【０１８７】
更に、光抽出層１２が、凹凸構造１１ａの凹部１１ｃ内の第２の光抽出層１２ｂを有さず、凸部１１ｂ上の第１の光抽出層１２ａのみを有する場合、平坦化層１３の配置精度及び滲み出し光の伝搬特性の観点から、距離Ｌｃｖと凹凸構造１１ａの平均高さ（深さ）Ｈとの和（Ｌｃｖ＋Ｈ）が、５０ｎｍ以上５０００ｎｍ以下を満たすことが好ましい。上記効果を一層発揮する観点、及び第１の光抽出層１２ａの物理的安定性の観点から、Ｌｃｖ＋Ｈは、１００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下であると好ましく、１００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下であるとより好ましい。最も好ましくは、１００ｎｍ以上８００ｎｍ以下である。
【０１８８】
凹凸構造１１ａの凸部１１ｂ上に設けられる第１の光抽出層１２ａ及び平坦化層１３の界面と凸部頂部平均位置Ｓｈとの間の距離は、±２５％以下の分布を持つと、第１の光抽出層１２ａによる光取り出しに大きく散乱性を付与することができると考えられる。また、滲みだし光の光散乱性による取り出し向上程度を、回折によるそれよりも相対的に大きくできる。このため、カラーシフトを低減することが可能となり、より自然光に近い発光素子からの発光スペクトルを得ることができ、ギラツキが低下する。
【０１８９】
凹凸構造１１ａの凸部１１ｂ上に設けられる第１の光抽出層１２ａ及び平坦化層１３の界面と凸部頂部平均位置Ｓｈとの間の距離の平均値は距離Ｌｃｖに相当する。なお、光抽出体２の場合は、凹凸構造１１ａの凸部１１ｂ上に設けられる第１の光抽出層１２ａの表面（露出する面）と凸部頂部平均位置Ｓｈとの間の距離は、±２５％以下の分布を持つと、上記同様の効果を奏すことができるため好ましい。
【０１９０】
なお、凹部１１ｃ内の第２の光抽出層１２ｂ（平均高さ（深さ）Ｈから距離Ｌｃｃを引いた厚みを持つ光抽出層１２）及び凸部１１ｂ上の第１の光抽出層１２ａ（有限の距離Ｌｃｖの厚みを持つ光抽出層１２）は、連続していてもよい。例えば、光抽出層１２は、凹凸構造層１１と平坦化層１３との界面が存在せず、平坦化層１３が光抽出層１２のみを覆うように設けてもよい。このような、平均高さ（深さ）Ｈから距離Ｌｃｃを引いた厚みを持つ第２の光抽出層１２ｂと有限の距離Ｌｃｖの厚みを持つ第１の光抽出層１２ａとが連続している場合であっても、距離Ｌｃｖ及び距離Ｌｃｃの定義及びそれらの満たす範囲は上記範囲を満たすものとする。このような第１の光抽出層と第２の光抽出層が連続する場合、臨界角内の発光光の反射を抑制する観点から、距離Ｌｃｃ０．１Ｈ以上であると好ましく、０．２Ｈ以上であるとより好ましく、０．３Ｈ以上であると最も好ましい。
【０１９１】
図１に示す記号Ｌｏｒは、凹部内界面平均位置Ｓｃｃと平坦化層１３の上面（入光面１ａ）との間の距離の平均値である。平均距離Ｌｏｒは、１０点以上の平均値により求めることが好ましい。なお、凸部１１ｂ上にのみ光抽出層１２（第１の光抽出層１２ａ）が設けられる場合（図２Ａ）は、凸部上界面平均位置Ｓｃｖと平坦化層１３の上面（入光面１ａ）との間の距離の平均値がＬｏｒである。なお、凹部１１ｃ内にのみ光抽出層１２（第２の光抽出層１２ｂ）が設けられる場合（図２Ｂ）、凹部内界面平均位置Ｓｃｃと平坦化層１３の上面（入光面１ａ）との間の距離の平均値がＬｏｒである。
【０１９２】
なお、第２の態様に係る光抽出体２の場合は、接着層１３ａを介して半導体発光素子の透明導電層面の表面に光抽出体２の光抽出層１２を配置する。そのため、半導体発光素子に配置された光抽出体２の状態において、凹部内界面平均位置Ｓｃｃとの透明導電層面の表面（接着層１３ａの上面）との間の距離の平均値をＬｏｒとする。なお、凸部１１ｂ上にのみ光抽出層１２（第１の光抽出層１２ａ）が設けられる光抽出体２の場合は、半導体発光素子に配置された光抽出体２の状態において、凸部上界面平均位置Ｓｃｖと接着層１３ａの上面との間の距離の平均値をＬｏｒとする。即ち、光抽出体２を使用する場合は、接着層１３ａの厚みを、以下で説明する光抽出体１の場合のＬｏｒの範囲を満たすように制御することが好ましい。
【０１９３】
平均距離Ｌｏｒは、滲み出し光を、光抽出層１２及び凹凸構造１１ａに効果的に伝搬するという観点から、（Ｌｃｃ＋Ｌｃｖ）≦Ｌｏｒ≦８００ｎｍの範囲内であることが好ましい。なお、凹部１１ｃにのみ光抽出層１２を設ける場合（第２の光抽出層１２ｂのみを有する場合：図２Ｂ）Ｌｃｃ≦Ｌｏｒ≦８００ｎｍを満たすことで同様の効果が得られる。
【０１９４】
平均距離Ｌｏｒの下限値は、上記効果の観点から、（Ｌｃｃ＋Ｌｃｖ）以上であることが好ましい。光抽出体のハンドリングや、光抽出体１を半導体発光素子に適用する際の容易性又は半導体発光素子の信頼性等の観点からは、１．１（Ｌｃｖ＋Ｌｃｃ）以上であることが好ましく、１．２（Ｌｃｖ＋Ｌｃｃ）以上であることがより好ましく、１．３（Ｌｃｖ＋Ｌｃｃ）以上であることが最も好ましい。一方で、滲み出し光の伝搬性の観点からＬｏｒは５００ｎｍ以下であるとより好ましい。なお、凹凸構造１１ａの凹部１１ｃ内部にのみ光抽出層（第２の光抽出層１２ｂ）が設けられる場合（図２Ｂ）は、上記説明においてＬｃｖ＝０と代入すればよい。
【０１９５】
なお、凸部１１ｂ上にのみ光抽出層１２が設けられる場合（第１の光抽出層１２ａのみが設けられる場合：図２Ａ）は、凸部上界面平均位置Ｓｃｖと平坦化層１３の上面との間の距離の平均値として定義されるＬｏｒは、１０ｎｍ以上８００ｎｍ以下であると、滲み出し光を、光抽出層１２（１２ｂ）により効果的に抽出できる。上記効果を一層発揮する観点から第１の光抽出層１２ａのみが設けられる場合のＬｏｒは、３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であるとより好ましく、３０ｎｍ以上３００ｎｍであると最も好ましい。
【０１９６】
平均距離Ｌｏｒの上限値が、８００ｎｍ以下であると、滲みだし光を、効果的に光抽出層１２及び凹凸構造層１１に伝搬することができる。この上限値は、半導体発光素子の発光層から発する光により適宜設計できる。例えば、上限値が波長λの発光光に対して０．８λ以下の値であれば、上記滲みだし光を光抽出層１２まで効果的に伝搬できる。上限値は、０．６５λ以下であることがより好ましく、０．５５λ以下であることが更に好ましい。発光デバイスからの発光光に複数の波長成分が含まれる場合、取り出したい光の最短波長又は平均波長を上述したλとして設計することができる。上記観点から、滲み出し光が、平坦化層１３内部を伝搬する際の減衰を抑制するためには、概ねＬｏｒ≦５００ｎｍであることが好ましく、Ｌｏｒ≦３００ｎｍであることがより好ましく、Ｌｏｒ≦１５０ｎｍであることが最も好ましい。平均距離Ｌｏｒは、上記範囲において小さい程、伝搬特性が向上するため好ましい。例えば、ＲＧＢの発光波長を有する有機ＥＬ素子の場合、最も短波長のＢ（青色の光）の波長を上記λとして考えても、Ｒ（赤色の光）、Ｇ（緑色の光）及びＢ（青色の光）の各波長の平均値をλとして設定してもよい。但し、当該界面からの滲み出しは、光抽出体の厚み方向に対し、距離の指数関数的に減少する。即ち、より短波長の発光光程早く減衰する。このため、例えば、上記説明したようにＲＧＢの発光波長を持つ発光素子の場合、最も短波長の青色の光の波長をλとし、平均距離Ｌｏｒを設計することが好ましい。
【０１９７】
図４は、第２の態様に係る光抽出体の他の例を示す断面模式図である。上述した第２の態様に係る光抽出体２において、凹凸構造１１ａの凸部１１ｂ上にのみ光抽出層１２が設けられる（第１の光抽出層１２ａのみが設けられる）場合（図４Ａ）には、距離Ｌｃｖが下記式（１）の関係を満たし、凸部平均高さＨが下記式（２）の関係を満たすと共に、距離Ｌｃｖと凸部平均高さＨとの和（Ｌｃｖ＋Ｈ）が下記式（４）を満す。この構成により、滲み出し光を、効果的に光抽出層１２に伝搬することができる。凹凸構造層１１、光抽出層１２、平坦化層１３は上記屈折率の関係式を満たすため、効果的に伝搬された滲み出し光を抽出することが可能であり、これにより光取り出し効率を大きく改善することができる。
式（１）
１０ｎｍ≦Ｌｃｖ≦５０００ｎｍ
式（２）
１０ｎｍ≦Ｈ≦５０００ｎｍ
式（４）
５０ｎｍ≦Ｌｃｖ＋Ｈ≦６０００ｎｍ
【０１９８】
また、上述した第２の態様に係る光抽出体２において、凹凸構造１１ａの凹部１１ｃ内にのみ光抽出層１２が設けられる（第２の光抽出層１２ｂのみが設けられる）場合（図４Ｂ）には、距離Ｌｃｃ及び凸部平均高さＨが下記式（５）の関係を満たす。この構成により、半導体発光素子の発光層面（例えば、透明導電層）と接着層１３ａとの界面から滲みだす滲み出し光を、効果的に光抽出層１２及び凹凸構造層１１に伝搬することができる。凹凸構造層１１、光抽出層１２、及び接着層１３ａは上記屈折率の関係式を満たすため、効果的に伝搬された滲み出し光を抽出することが可能であり、これにより、光取り出し効率を大きく改善することができる。
式（５）
０．０Ｈ＜Ｌｃｃ＜１．０Ｈ
【０１９９】
更に、上述した第２の態様に係る光抽出体２において、凹凸構造１１ａの凸部１１ｂ上及び凹部１１ｃ内の双方に光抽出層１２が設けられる（第１の光抽出層１２ａ及び第２の光抽出層１２ｂが設けられる）場合（図３）には、凹凸構造１１ａは、距離Ｌｃｃ、及び凸部平均高さＨが、下記式（５）を満たし、距離Ｌｃｖ、及び凸部平均高さＨが、下記式（６）を満たす。この構成により、滲み出し光を、効果的に光抽出層１２に伝搬することができる。凹凸構造層、光抽出層、平坦化層は上記屈折率の関係式を満たすため、効果的に伝搬された滲み出し光を抽出することが可能であり、これにより、光取り出し効率を大きく改善することができる。
式（５）
０．０Ｈ＜Ｌｃｃ＜１．０Ｈ
式（６）
０．０Ｈ＜Ｌｃｖ≦１．５Ｈ
【０２００】
また、上述した第１の態様に係る光抽出体１において、凹凸構造１１ａの凸部１１ｂ上にのみ光抽出層１２が設けられる（第１の光抽出層１２ａのみが設けられる）場合（図２Ａ）には、上述した第１の屈折率（ｎ１）〜第３の屈折率（ｎ３）が上記式（７）〜（９）を満たし、平均距離Ｌｏｒが、下記式（１０）の関係を満たすことが好ましい。この構成により、滲み出し光を、効果的に光抽出層１２及び凹凸構造１１ａに伝搬することができる。凹凸構造層１１、光抽出層１２、平坦化層１３は上記屈折率の関係式を満たすため、効果的に伝搬された滲み出し光を抽出することが可能であり、これにより、第１の光抽出層１２ａと平坦化層１３の表面との間の距離が適度な範囲となるので、滲み出し光の伝搬特性が向上し、光取り出し効率が更に改善される。
式（１０）
０ｎｍ≦Ｌｏｒ≦８００ｎｍ
【０２０１】
また、上述した第１の態様に係る光抽出体１において、凹凸構造１１ａの凹部１１ｃ内にのみ光抽出層１２が設けられる（第２の光抽出層１２ｂのみが設けられる）場合（図２Ｂ）には、上述した第１の屈折率（ｎ１）〜第３の屈折率（ｎ３）が上記式（７）〜（９）を満たし、平均距離Ｌｏｒ、及び距離Ｌｃｃが、下記式（１１）の関係を満たすことが好ましい。この構成により滲み出し光を、効果的に光抽出層１２及び凹凸構造層１１に伝搬することができる。凹凸構造層１１、光抽出層１２、平坦化層１３は上記屈折率の関係式を満たすため、効果的に伝搬された滲み出し光を抽出することが可能であり、これにより、第２の光抽出層１２ｂと平坦化層１３の表面との間の距離が適度な範囲となるので、滲み出し光の伝搬特性が向上し、光取り出し効率が更に改善される。
式（１１）
Ｌｃｃ≦Ｌｏｒ≦８００ｎｍ
【０２０２】
更に、上述した第１の態様に係る光抽出体１において、凹凸構造１１ａの凸部１１ｂ上及び凹部１１ｃ内の双方に光抽出層１２が設けられる（第１の光抽出層１２ａ及び第２の光抽出層１２ｂが設けられる）場合（図１）には、上述した第１の屈折率（ｎ１）〜第３の屈折率（ｎ３）が上記式（７）〜（９）を満たし、凹凸構造１１ａは、平均距離Ｌｏｒ、距離Ｌｃｃ及び距離Ｌｃｖが、下記式（１２）の関係を満たすことが好ましい。この構成により、滲み出し光を、効果的に光抽出層１２及び凹凸構造層１１に伝搬することができる。凹凸構造層１１、光抽出層１２、平坦化層１３は上記屈折率の関係式を満たすため、効果的に伝搬された滲み出し光を抽出することが可能であり、これにより、第１の光抽出層１２ａと平坦化層１３の表面との間の距離が適度な範囲となると共に、第２の光抽出層１２ｂと平坦化層１３の表面との間の距離が適度な範囲となるので、滲み出し光の伝搬特性が向上し、光取り出し効率が更に改善される。
式（１２）
（Ｌｃｃ＋Ｌｃｖ）≦Ｌｏｒ≦８００ｎｍ
【０２０３】
上記第１の態様に係る光抽出体１及び上記第２の態様に係る光抽出体２においては、凹凸構造層１１と光抽出層１２とが実質的に異なる屈折率を有するので、光抽出層１２による回折モードと凹凸構造層１１による回折モードとは異なるものとなる。この結果、回折光特有の所定角度への出光特性は乱されることとなるので、光散乱性が発現すると推定される。即ち、光抽出層１２と凹凸構造層１１はあたかも異なる光回折現象を生じる２つの回折点群を重ねあわせたかのような機能を発現すると考えられる。
【０２０４】
また、第１の光抽出層１２ａ及び第２の光抽出層１２ｂの双方を有する場合には、第１の光抽出層１２ａ、第２の光抽出層１２ｂ及び凹凸構造層１１により、相互に異なる回折モードにて滲み出し光を取り出すことが可能となる。このため、あたかも異なる光回折現象を生じる３つの回折点群を重ねあわせたかのような機能が発現され、強い散乱性が発現されると推定される。
【０２０５】
上記原理により、滲み出し光が、平坦化層１３（又は接着層１３ａ）により効果的に凹凸構造１１ａ及び光抽出層１２へと伝搬され、伝搬された滲み出し光を光抽出層１２及び凹凸構造層１１の光回折によって取り出すことが可能となるため、光取り出し効率が大きく向上する。更に、凹凸構造の形状や配列の乱れを制御した場合であっても、上記原理は成立する。即ち、凹凸構造１つ１つといった微視的スケールにおいては、凹凸構造１１ａの配列に応じた光回折により滲み出し光は取り出されることとなるが、取り出される際の回折モードが異なるため、数十マイクロメートル以上の巨視的スケールにおいては散乱性を奏すこととなる。したがって、回折光特有のカラーシフトを低減し、より自然光に近いギラツキの少ない光として、効果的に半導体発光素子より取り出すことが可能となると考えらえる。
【０２０６】
第１の態様に係る光抽出体１においては、凹凸構造層１１は、凹凸構造層１１内部で屈折率の勾配を有していてもよい。ここでの屈折率の勾配とは、光抽出体１の厚み方向への勾配である。屈折率の勾配としては、光抽出体１の平坦化層１３側の表面から凹凸構造層１１の出光面１ｂの表面に向けて減少してもよく、増加してもよい。特に、凹凸構造層１１が、光抽出体１の平坦化層１３側の表面から凹凸構造層１１の出光面１ｂ側に屈折率が減少する屈折率の勾配を有することにより、光抽出体１内部に導かれた発光光の凹凸構造層１１の出光面１ｂ側へ透過する透過光の割合が増加する。
【０２０７】
屈折率の勾配は、微粒子やフィラーによる濃度勾配や、２種類以上の樹脂の密度差を利用した勾配により形成することができる。なお、屈折率の勾配は、発光光の波長の半分より小さいサイズの第１の屈折率（ｎ１）と異なる屈折率を有する層により形成されるものと定義する。そのため、発光光の波長をλと表記した場合、上記微粒子やフィラーのサイズ及び２種類以上の樹脂の密度斑サイズはλ／２より小さいものと定義する。
【０２０８】
また、凹凸構造層１１は、発光光の波長の半分（λ／２）以上８００ｎｍ以下の第１の屈折率（ｎ１）と実質的に異なる屈折率を有する相を含んでもよい。このような相を含むことにより、光抽出体１内部へと導かれた発光光を、凹凸構造１１ａの内部において散乱させることが可能となる。これにより、光抽出体１を用いることによりカラーシフトを低減でき、より自然光に近い光を発する半導体発光素子となる。このような相として例えば、微粒子やフィラーを添加した層が挙げられる。
【０２０９】
第１の態様に係る光抽出体１においては、平坦化層１３は、平坦化層１３の内部で屈折率の勾配を有していてもよい。ここでの屈折率の勾配とは、光抽出体１の厚み方向への勾配である。屈折率の勾配としては、平坦化層１３の入光面１３ａ側から凹凸構造層１１へと減少してもよく、増加してもよい。特に、平坦化層１３が入光面１３ａ側から凹凸構造層１１側へと減少する濃度勾配を有することにより、平坦化層１３と半導体発光素子の透明導電層面との界面における全反射光量を小さくすることができる。更に、光抽出層１２と平坦化層１３との界面付近における光抽出層１２の第２の屈折率（ｎ２）と平坦化層１３の第３の屈折率（ｎ３）との差を大きく設けることが容易になる。このため、光抽出体１内部へ導かれる光から見た光抽出層１２の異質性が大きくなり、滲み出し光の光抽出層１２による取り出し能が向上する。
【０２１０】
屈折率の勾配は、微粒子やフィラーによる濃度勾配や、２種類以上の樹脂の密度差を利用した勾配等により形成することができる。なお、屈折率の勾配は、発光光の波長の半分より小さいサイズの第３の屈折率（ｎ３）と異なる屈折率を有する相により形成されるものと定義する。そのため、発光光の波長をλと表記した場合、上記微粒子やフィラーのサイズ及び２種類以上の樹脂の密度斑サイズはλ／２より小さいものと定義する。
【０２１１】
また、平坦化層１３は、発光光の波長の半分（λ／２）以上８００ｎｍ以下の第３の屈折率（ｎ３）と実質的に異なる屈折率を有する相を含んでもよい。このような相を含むことにより、滲み出し光の取り出しをより向上できると共に、光抽出体１内部へと導かれた発光光に散乱性を付与することが可能となり、カラーシフトを低減し、より自然光に近いスペクトルを得ることが可能となる。このような相としては、例えば、微粒子やフィラーの添加した相等が挙げられる。この場合、発光光の波長の半分（λ／２）以上８００ｎｍ以下の第３の屈折率（ｎ３）と実質的に異なる屈折率を有する相の屈折率は、前記屈折率（ｎ３）よりも０．１以上大きいことが好ましく、０．２以上大きいとより好ましく、０．３以上大きいと最も好ましい。
【０２１２】
第１の態様に係る光抽出体１においては、凹凸構造層１１の出光面１ｂ上に別の凹凸構造を設けてもよい。別の凹凸構造を設けることにより、別の凹凸構造の大きさと取り出される光の波長に応じた光学現象を発現することができる。別の凹凸構造の平均ピッチが数十マイクロメートル以上であることにより光散乱性を奏し、波長と同程度以上であることにより光回折性を奏し、波長以下であることにより有効媒質近似性を奏すこととなる。特に、第１の態様に係る光抽出体１においては、凹凸構造層１１の出光面１ｂ上にナノスケールの凹凸構造を設けてもよい。凹凸構造のサイズがナノスケールであると、凹凸構造層１１の出光面１ｂにおける発光光の透過率が向上し、且つ外光の映り込みを低減することが可能となる。ナノスケールの凹凸構造としては、凹凸構造層１１の出光面１ｂ上に凹凸構造を形成してもよく、出光面１ｂ上に別途凹凸構造層を設けてもよい。
【０２１３】
また、凹凸構造層１１の出光面１ｂ上に新たに設ける凹凸構造の平均ピッチとしては、１００ｎｍ以上８００ｎｍ以下であることが好ましい。特に平均ピッチが３００ｎｍ以下であると、光抽出体１を具備した半導体発光素子を使用者が使用した場合の光の映り込みを低減できる。
【０２１４】
凹凸構造層１１上に新たに設ける凹凸構造の構造形状としては、特に制限されないが、当該凹凸構造の表面に対する光の反射率が０．１５％以下であることが好ましく、０．１％以下であることがより好ましい。このような光学性能が得られる凹凸構造としては、例えば、六方配列にて複数の凸部が配列し、凸部の平均ピッチが２００ｎｍ程度であり、凸部底部の径が１８０ｎｍ程度であり、アスペクト比（凸部の高さ／凸部底部の径）が０．８〜２．５程度の凹凸構造が挙げられる。
【０２１５】
また、マイクロスケールの凹凸構造（不図示）を設けてもよい。特に、凹凸構造のサイズがマイクロスケールであると、出光する発光光の散乱性が向上し、より自然光に近い出光を得ることが可能となる。マイクロスケールの凹凸構造は、出光面１ｂ上に設けてもよく、出光面１ｂ上に別途凹凸構造層として設けてもよい。特に、凹凸構造の平均ピッチが１μｍ以上５０μｍ以下であると好ましい。特に平均ピッチが２μｍ以上であると、光抽出体を具備した発光素子を、使用者が使用した（見た）場合の、ギラツキをより抑制できるため好ましい。
【０２１６】
なお、凹凸構造層１１の出光面１ｂ上に別途凹凸構造層を設ける場合には、凹凸構造層１１の出光面１ｂと新たに設ける凹凸構造層との界面における発光光の反射及び外部からの光の反射を抑制する観点から、新たに設ける凹凸構造層の屈折率と、第１の屈折率（ｎ１）と、が実質的に同等であることが好ましい。
【０２１７】
また、詳細については後述する凹凸構造層１１の凹凸構造１１ａの形状や配列並びに後述する配列ＬＰ、配列α及び分布ＤＦを、それらの平均ピッチが上記範囲を満たす範囲において新たに設ける凹凸構造の形状や配列に用いることができる。また、新たに設ける凹凸構造層の代わりに、単層又は多層の反射防止層を成膜してもよい。特に、凹凸構造層１１の第１の屈折率（ｎ１）と空気の屈折率との差、又は凹凸構造層１１の第１の屈折率（ｎ１）と半導体発光素子に使用する封止材の屈折率との差が大きい場合（例えば、０．１以上）に有効である。上記凹凸構造や反射防止層を設けることにより、上記屈折率差が０．５以上や０．７以上といった非常に大きな場合においても、光抽出体１から取り出される透過光強度を増加し、且つ外光の反射を抑制することができる。
【０２１８】
図６は、第１の態様の形態に係る光抽出体の他の例を示す断面模式図である。第１の態様に係る光抽出体１においては、凹凸構造層１１の出光面１ｂ上に第４の屈折率（ｎ４）を有する基材１４を設けることが好ましい。基材１４を設けることにより、光抽出体１を製造する際のスループットが向上し、且つ光抽出体１を半導体発光素子に適用する際の容易性も向上する。また、ガスバリア性や水蒸気バリア性といった機能を有す基材を用いることにより、半導体発光素子の長期信頼性が向上する。ここで、基材１４としては、第４の屈折率（ｎ４）と凹凸構造層１１の第１の屈折率（ｎ１）とが実質的に同等又は等しいものを用いることが好ましい。このような屈折率関係を満たす基材１４を設けることにより、取り出された滲み出し光及び臨界角内の発光光は、凹凸構造層１１と基材１４との界面における反射の影響をうけることなく、効果的に光抽出体１の基材１４の出光面側から取り出される。
【０２１９】
また、上記説明したのと同様の効果から、基材１４の出光面上に、上記説明した出光面１ｂ上に設けられる別の凹凸構造又は単層（多層）の反射防止膜を設けてもよい。
【０２２０】
第１の態様に係る光抽出体１の光抽出層１２は、凹部１１ｃ内部にのみ配置されても（図２Ｂ）、凹部１１ｃ及び凸部１１ｂ上に配置（図１）されても、凸部１１ｂ上にのみ配置（図２Ａ）されてもよい。凹部１１ｃ内部及び凸部１１ｂ上部に光抽出層１２が設けられる構成（図１）により平坦化層１３及び透明導電層面との界面と光抽出層１２との間の距離に分布が生じるため、透明導電層面と平坦化層１３との界面において導波モードを形成する発光光における当該界面から滲みだす滲み出し光を、凸部１１ｂ上の第１の光抽出層１２ａ、凹部１１ｃ内の第２の光抽出層１２ｂ及び凹凸構造１１ａによる光回折で抽出することが可能となると考えられる。このとき、回折モードが相互に異なるものとなり、あたかも異なる光回折現象を生じる３つの回折点群を重ねあわせたかのような機能が発現されることとなり、光散乱性が発現すると考えられる。光散乱性を利用した光抽出は効果が大きいため、光取り出し効率がより向上すると考えられる。更には、凹凸構造の形状や配列の乱れを制御した場合、乱れに応じた光散乱性の効果を強めることができる。このため、半導体発光素子の使用者が素子を視認した際のギラツキを抑制することができると考えられる。また、連続プロセスより光抽出体を製造することが可能となり、製造時のスループットが向上する。
【０２２１】
凹部１１ｃ内にのみ第２の光抽出層１２ｂが設けられる構成（図２Ｂ）の場合、平坦化層１３及び透明導電層面の界面と光抽出層１２との間の距離と、平坦化層１３及び発光層との界面と凹凸構造層１１との間の距離が異なるため、滲み出し光を、凹部１１ｃ内部の第２の光抽出層１２ｂ及び凹凸構造１１ａによる光回折で抽出することが可能となる。このとき、光抽出層１２及び凹凸構造層１１は、屈折率が実質的に異なるので、回折モードが相互に異なるものとなり、あたかも異なる光回折現象を生じる２つの回折点群を重ねあわせたかのような機能が発現されることとなり、光散乱性が発現すると考えられる。光散乱性を利用した光抽出は効果が大きいため、光取り出し効率がより向上すると考えられる。更には、凹凸構造の形状や配列の乱れを制御した場合、乱れに応じた光散乱性の効果を強めることができる。このため、半導体発光素子の使用者が素子を視認した際のギラツキを抑制することができると考えられる。更に、凹部１１ｃ内部にのみ第２の光抽出層１２ｂが設けられる構成の場合、光抽出層１２は凹凸構造層１１により周囲を支持されるため、物理的な安定性が向上する。
【０２２２】
凸部１１ｂ上にのみ第１の光抽出層１２ａが設けられる場合（図２Ａ）は、平坦化層１３及び透明導電層面の界面と光抽出層１２との間の距離を小さくすることが容易になる。滲み出し光は、半導体発光素子の厚み方向において距離の指数関数的に減衰するため、平坦化層１３及び発光層の界面と光抽出層１２との間の距離を小さくすることで、透明導電層面と平坦化層１３との界面において導波モードを形成する発光光における当該界面から滲みだす滲み出し光をより効果的に抽出することが可能となると考えられる。また、連続プロセスより光抽出体を製造することが容易になり、製造時のスループットが向上する。
【０２２３】
次に、凹凸構造層１１の凹凸構造１１ａの構成について詳細に説明する。凹凸構造１１ａはドット状又はホール状或いは柵状又は格子状であればその配列や形状は、特に制限されず、半導体発光素子の発光スペクトルや、半導体発光素子の使用方法に応じて適宜選択できる。このような凹凸構造１１ａとしては、以下の第１から第４の実施の形態に示す第１から第４の凹凸構造が挙げられる。この第１の凹凸構造及び第２の凹凸構造或いは第３の凹凸構造及び第４の凹凸構造により、半導体発光素子の発光層面と光抽出体の平坦化層界面から滲みだす発光光を、光抽出層１２及び凹凸構造層１１により、効果的に散乱性を付与し取り出すことができる。
【０２２４】
＜第１の実施の形態＞
図７及び図８は、第１の実施の形態に係る第１の凹凸構造を示す模式図である。図７は、凹凸構造層１０１を示す斜視図であり、図８は、図７に示す凹凸構造層の上面図である。
【０２２５】
図７に示すように、この第１の凹凸構造１０１ａは、凹凸構造層１０１の一方の主面Ｓに対して垂直方向上方に向かって突出する独立した複数の凸部１０１ｂを含む。複数の凸部１０１ｂは、それぞれ所定の間隔をおいて配置されている。互いに隣接する凸部１０１ｂの間は、凹凸構造層１０１の一主面Ｓに対して垂直方向下方に向かって陥没した凹部１０１ｃにより連続的につながっている。
【０２２６】
第１の凹凸構造１０１ａにおいては、複数の凸部１０１ｂの形状が柱状体（錐状体）であり、凸部１０１ｂ間の凹部１０１ｃが連続性のある状態である。即ち、第１の態様に係る光抽出体１において凹凸構造層１０１が第１の凹凸構造１０１ａを有する場合には、凹部１０１ｃ内の第２の光抽出層１２ｂは、連続的な薄膜を形成する。そして、この第２の屈折率（ｎ２）を有する薄膜は、第１の屈折率（ｎ１）を有する複数の凹部（ホール）１０１ｃ内に設けられる構造となる。
【０２２７】
一方、凸部１０１ｂ上の第１の光抽出層１２ａは、互いに独立した複数のドットを形成する。そして、この第２の屈折率（ｎ２）を有する複数の独立したドットは、第３の屈折率（ｎ３）を有する平坦化層１３により、凸部１０１ｂと接する面以外の周囲を囲まれる構造となる。
【０２２８】
凸部１０１ｂの形状としては、例えば、円錐、底面の円が歪んだ錐状体、円柱、三角錐、三角柱、四角錐、四角柱、底面の角の丸まった多角錐、底面の角の丸まった多角柱、多角錐、多角柱や、これらの側面が上に凸に又は下に凸に撓んだ形状、或いは、リング状及び２重リング状等が挙げられる。
【０２２９】
複数の凸部１０１ｂの平均ピッチとしては、半導体発光素子からの滲み出し光の取り出し効率が向上させると共に、臨界角内の発光光の反射を抑制する観点、及び平坦化層の表面（入光面１ａ）の平坦性を向上させ半導体発光素子の長期信頼性を向上させる観点から、５０ｎｍ以上５０００ｎｍ以下であることが好ましい。特に、滲み出し光を光回折により抽出し光取り出し効率を向上させる観点から、１００ｎｍ以上が好ましく、１５０ｎｍ以上がより好ましく、２００ｎｍ以上が最も好ましい。一方、上限値は、臨界角内の発光光の反射を抑制する観点から３０００ｎｍ以下であることが好ましく、１５００ｎｍ以下であることがより好ましい。更に、入光面１ａの面精度を向上させ、半導体発光素子の長期信頼性を向上させる観点から、１０００ｎｍ以下であることが好ましく、８００ｎｍ以下であることがより好ましい。
【０２３０】
ここで、複数の凸部１０１ｂの平均ピッチとは、次のように定義される。ある凸部の中心とこの凸部に最近接する凸部の中心との間の中心間距離がピッチである。図８に示すように、ある凸部Ａ１から最も近くにある凸部Ｂ１を選択し、凸部Ａ１の中心と凸部Ｂ１の中心との距離ＰＡ１Ｂ１をピッチＰと定義する。しかし、この図８に示すように、複数の凸部１０１ｂが不均一に配置され、選択する凸部によりピッチが異なる場合は、選択されたそれぞれの凸部Ａ１，Ａ２…ＡＮに隣接する凸部Ｂ１，Ｂ２…ＢＮとの間のピッチＰＡ１Ｂ１、ＰＡ２Ｂ２〜ＰＡＮＢＮをそれぞれ測定する。そして、それらの相加平均値を、複数の凸部１０１ｂの平均ピッチＰと定義する。即ち、（ＰＡ１Ｂ１＋ＰＡ２Ｂ２＋…＋ＰＡＮＢＮ）／Ｎ＝Ｐと定義する。なお、上記相加平均値を求める際に選択する凸部の数Ｎが１０点以上であることが好ましい。なお、第１の凹凸構造１０１ａの凸部１０１ｂの構造配列（パターン）としては、後述する配列ＬＰ、配列α又は分布ＤＦのいずれも用いることができる。
【０２３１】
凹凸構造１０１ａがドット状であることにより、半導体発光素子の長期信頼性を向上させることができる。平坦化層を凹凸構造１０１ａ上に設ける場合も、接着層を介し凹凸構造１０１ａと透明導電層面と、を接着する場合も、凹凸構造１０１ａに対する平坦化層材料（接着層材料）の濡れ性が重要となる。例えば、平坦化層材料を凹凸構造１０１ａ上に塗工した場合、凸部１０１ｂ上に位置する平坦化層材料は、凸部頂部縁部におけるピン止め効果を平坦化層材料の薄膜内部に含むこととなり、凸部頂部縁部における接触角は大きくなる。即ち、凸部１０１ｂ上に位置する平坦化層材料の接触角と、凹部１０１ｃ上に位置する平坦化層材料の接触角とは異なることとなり、凹凸構造１０１ａの凸部上に位置する平坦化層材料のエネルギー的に安定な状態と、凹部１０１ｃ上に位置する平坦化層材料のエネルギー的に安定な状態は同一にならない。このため、凸部１０１ｂ上に位置する平坦化層表面位置と、凹部１０１ｃ上に位置する平坦化層表面位置と一致しないことがある。このような場合、平坦化層表面（入光面１ａ）の平坦性は減少し、このため半導体発光素子の長期信頼性を減少させることとなる。凹凸構造１０１ａがドット状であることにより、凸部１０１ｂ頂部の面積を減少させることができる。即ち、上記説明したピン止め効果による接触角度の向上が生じる場合であっても、該接触角に起因した平坦化層材料のエネルギー的に安定な体積はナノスケールに小さくなる。このため、凸部１０１ｂ上に位置する平坦化層材料と凹部１０１ｃ上に位置する平坦化層材料と、の間に存在するエネルギー勾配は小さくなり、平坦化層の表面（入光面１ａ）精度を向上させることが可能となる。上記原理から、平坦化層の表面（入光面１ａ）精度をより向上させるために、凸部１０１ｂ頂部の径は平均ピッチの０．５倍以下であると好ましく、０．３倍以下であるとより好ましく、０．２倍以下であると最も好ましい。なお、第１の光抽出層が設けられる場合は、上記説明した凸部１０１ｂを第１の光抽出層と読み替えることができる。
【０２３２】
更に、凹凸構造１０１ａの凸部１０１ｂの頂部は、凸部１０１ｂの底部径よりも小さいと上記効果をより発揮できるため好ましい。このような凸部１０１ｂが傾斜を有す構造であることにより、ピン止めされた凸部１０１ｂ上に位置する平坦化層材料の接触角を小さくすることができる。即ち、凸部１０１ｂにおいて頂部径が底部径よりも小さいことで、凸部１０１ｂ上に位置する平坦化層材料のエネルギー的に安定な体積をナノスケールに小さくできる。このため、凸部１０１ｂ上に位置する平坦化層材料と凹部１０１ｃ上に位置する平坦化層材料と、の間に存在するエネルギー勾配は小さくなり、平坦化層の表面（入光面１ａ）精度を向上させることが可能となる。上記原理から、平坦化層の表面（入光面１ａ）精度をより向上させるために、凸部１０１ｂの頂部径は底部径の２分の１以下であると好ましく、５分の１以下であるとより好ましく、１０分の１以下であると最も好ましい。なお、最も好ましくは、凸部１０１ｂ頂部と凸部側面とが滑らかにつながっている場合、換言すれば凸部１０１ｂ頂部に平坦面がない場合である。なお、第１の光抽出層が設けられる場合は、上記説明した凸部１０１ｂを第１の光抽出層と読み替えることができる。
【０２３３】
上記原理から、平坦化層の表面（入光面１ａ）精度をより向上させるために、凹凸構造１０１ａの充填率は、充填率が４５％以上であることが好ましく、５５％以上であることがより好ましい。更に、凹凸構造１０１ａの凸部１０１ｂの面積をより大きくし、上記効果をより発揮する観点から、充填率は６５％以上であると好ましい。更に、凹凸構造１０１ａの材料の選択性を向上させることが可能となるため、７０％以上が好ましく、７５％以上がより好ましく、８０％以上であれば最も好ましい。なお、充填率とは、単位面積中に含まれる凹凸構造１０１ａの凸部１０１ｂの底部面積／単位面積×１００により求められる値である。なお、第１の光抽出層が設けられる場合は、上記説明した凸部１０１ｂを第１の光抽出層と読み替えることができる。
【０２３４】
更に、第１の屈折率（ｎ１）を有す凹凸構造層の凹凸構造がドット状であるため、該凹凸構造に対し分布（配列や形状の乱れ）を導入することが容易となる。凹凸構造の分布については後述する。このため、出光する光の散乱性は強まることとなり、カラーシフトは低減され、より自然光に近い出光を得ることができる。これは、発光光の波長が凹凸構造の平均ピッチよりも十分に大きい場合は、半導体発光素子の発光光からみた有効媒質近似的屈折率Ｎｅｍａの分布に対応する光散乱性のためと推定される。一方、発光光の波長が凹凸構造の平均ピッチと同程度以下である場合は、凹凸構造１つ１つといった微視的スケールにおいて生じる光回折のモード数が増加し、且つ光回折モードに分散が含まれると考えられる。即ち、数十マイクロメートルといった巨視的スケールにおいては、複数の光回折モードの平均的光が観察されるためである。同様の理由から、第２の屈折率（ｎ２）を有す光抽出層に対して乱れ（形状や配列）を導入することも容易であり、そのため、カラーシフトの抑制効果を発現できる。この結果、半導体発光素子の使用者が素子を視認した際のギラツキを抑制することもできる。
【０２３５】
＜第２の実施の形態＞
図９及び図１０は、第２の実施の形態に係る第２の凹凸構造を示す模式図である。図９は、凹凸構造層１１１を示す斜視図であり、図１０は、図９に示す凹凸構造層１１１を示す上面図である。
【０２３６】
図９に示すように、第２の凹凸構造１１１ａは、凹凸構造層１１１の一主面側に対して垂直方向下方に向かって陥没する複数の凹部１１１ｂを含む。複数の凹部１１１ｂは、互いに独立し、所定の間隔をおいて配置されている。互いに隣接する凹部１１１ｂの間は、凹凸構造層１１１の一主面が残されており、それが凸部１１１ｃを形成している。凸部１１１ｃは、互いに連続していてもよく、独立していてもよい。
【０２３７】
複数の各々独立した凹部１１１ｂと、この複数の凹部１１１ｂを囲むように設けられた凸部１１１ｃと、を含む。第２の凹凸構造１１１ａでは、複数の凹部１１１ｂ（柱状（錐状）の穴）が凹凸構造層１１１の上面に設けられており、隣接する凹部１１１ｂ同士は凸部１１１ｃにより隔離されている。
【０２３８】
即ち、第１の態様に係る光抽出体１が第２の凹凸構造１１１ａを有する場合には、凹部１１１ｂ内部の第２の光抽出層１２ｂは、互いに独立した柱状（錐状）体を形成する。そして、この第２の屈折率（ｎ２）を有する柱状（錐状）体が第１の屈折率（ｎ１）を有する媒質により周囲を囲まれた構造となる。光抽出体１が第２の凹凸構造１１１ａを有する場合には、凸部１１１ｃ上の第１の光抽出層１２ａは、連続的な薄膜を形成する。そして、この第２の屈折率（ｎ２）を有する連続的な薄膜は、第１の屈折率（ｎ１）を有する連続した凸部１１１ｃ（凹凸構造の残された一主面）上に設けられる構造となる。
【０２３９】
凹部１１１ｂの形状としては、例えば、円錐、底面の円が歪んだ錐状体、円柱、三角錐、三角柱、四角錐、四角柱、底面の角の丸まった多角錐、底面の角の丸まった多角柱、多角錐、多角柱、又はこれらの側面が上に凸に又は下に凸に撓んだ形状、或いは、リング状、及び２重リング状等が挙げられる。
【０２４０】
複数の凹部１１１ｂの平均ピッチは、第１の実施の形態と同様の効果から、上記第１の実施の形態について説明した範囲を満たすと好ましい。
【０２４１】
ここで、複数の凹部１１１ｂの平均ピッチとは、次のように定義される。ある凹部の中心とこの凹部に最近接する凹部の中心との間の中心間距離がピッチである。図１０に示すように、ある凹部Ａ１から最も近くにある凹部Ｂ１を選択し、凹部Ａ１の中心と凹部Ｂ１の中心との距離ＰＡ１Ｂ１をピッチＰと定義する。しかし、この図１０に示すように、複数の凹部１１１ｂが不均一に配置され、選択する凹部によりピッチＰが異なる場合は、選択されたそれぞれの凹部Ａ１，Ａ２…ＡＮに隣接する凹部Ｂ１，Ｂ２…ＢＮとの間のピッチＰＡ１Ｂ１、ＰＡ２Ｂ２〜ＰＡＮＢＮをそれぞれ測定する。そして、それらの相加平均値を、複数の凹部１１１ｂの平均ピッチＰと定義する。即ち、（ＰＡ１Ｂ１＋ＰＡ２Ｂ２＋…＋ＰＡＮＢＮ）／Ｎ＝Ｐと定義する。なお、上記相加平均値を求める際に選択する凹部の数Ｎが１０点以上であることが好ましい。なお、第２の凹凸構造１１１ａの凹部１１１ｂの構造配列（パターン）としては、後述する配列ＬＰ、配列α又は分布ＤＦのいずれを用いてもよい。
【０２４２】
凹凸構造１１１ａがホール状であることにより、半導体発光素子の長期信頼性を向上させることができる。平坦化層を凹凸構造１１１ａ上に設ける場合も、接着層を介し凹凸構造１１１ａと透明導電層面と、を接着する場合も、凹凸構造１１１ａに対する平坦化層材料（接着層材料）の濡れ性が重要となる。例えば、平坦化層材料を凹凸構造１１１ａ上に塗工した場合、凸部１１１ｃ上の平坦化層材料は、凸部頂部縁部におけるピン止め効果を平坦化層材料の薄膜内部に含むこととなり、凸部頂部縁部における接触角は大きくなる。即ち、凸部１１１ｃ上に位置する平坦化層材料の接触角と、凹部１１１ｂ上に位置する平坦化層材料の接触角とは異なることとなり、凹凸構造１１１ａの凸部１１１ｃ上に位置する平坦化層材料のエネルギー的に安定な状態と、凹部１１１ｂ上に位置する平坦化層材料のエネルギー的に安定な状態は同一にならない。このため、凸部１１１ｃ上に位置する平坦化層表面位置と、凹部１１１ｂ上に位置する平坦化層表面位置と一致しないことがある。このような場合、平坦化層表面（入光面１ａ）の平坦性は減少し、このため半導体発光素子の長期信頼性を減少させることとなる。凹凸構造１１１ａがホール状であることにより、凸部１１１ｃ頂部の面積を減少させることができる。即ち、上記説明したピン止め効果による接触角度の向上が生じる場合であっても、該接触角に起因した平坦化層材料のエネルギー的に安定な体積はナノスケールに小さくなる。このため、凸部１１１ｃ上に位置する平坦化層材料と凹部１１１ｂ上に位置する平坦化層材料と、の間に存在するエネルギー勾配は小さくなり、平坦化層の表面（入光面１ａ）精度を向上させることが可能となる。上記原理から、平坦化層の表面（入光面１ａ）精度をより向上させるために、凹凸構造１１１ａの開口率は、開口率が４５％以上であることが好ましく、５５％以上であることがより好ましい。更に、凹凸構造１１１ａの凸部１１１ｃ面積をより減少させ、上記効果をより発揮する観点から、開口率は６５％以上であると好ましい。更に、凹凸構造１１１ａの材料の選択性を向上させることが可能となるため、７０％以上が好ましく、７５％以上がより好ましく、８０％以上であれば最も好ましい。
【０２４３】
更に、凹凸構造１１１ａの凹部１１１ｂの開口部は、凹部１１１ｂの底部径よりも大きいと上記効果をより発揮できるため好ましい。このような凹部１１１ｂが傾斜を有す構造であることにより、ピン止めされた凸部１１１ｃ上に位置する平坦化層材料の接触角を小さくすることができる。即ち、凹部１１１ｂの開口径が凹部１１１ｂの底部径よりも大きいことで、凸部１１１ｃ上に位置する平坦化層材料のエネルギー的に安定な体積をナノスケールに小さくできる。このため、凸部１１１ｃ上に位置する平坦化層材料と凹部１１１ｂ上に位置する平坦化層材料と、の間に存在するエネルギー勾配は小さくなり、平坦化層の表面（入光面１ａ）精度を向上させることが可能となる。上記原理から、平坦化層の表面（入光面１ａ）精度をより向上させるために、凹部１１１ｂ開口部の径は、凹部１１１ｂ底部の径の２倍以上であると好ましく、５倍以上であるとより好ましく、１０倍以上であると最も好ましい。なお、最も好ましくは、凹部１１１ｂの底部と凹部側面とが滑らかにつながっている場合、換言すれば凹部１１１ｂの底部に平坦面がない場合である。更に、凸部１１１ｃの頂部と凹部１１１ｂの側面とが連続的につながっていることで、上記効果をいっそう発揮するため好ましい。なお、第１の光抽出層に対しても同様である。
【０２４４】
更に、第１の屈折率（ｎ１）を有す凹凸構造層１１１の凹凸構造１１１ａがホール状であるため、該凹凸構造１１１ａに対し分布（配列や形状の乱れ）を導入することが容易となる。凹凸構造１１１ａの分布については後述する。このため、出光する光の散乱性は強まることとなり、カラーシフトは低減され、より自然光に近い出光を得ることができる。これは、発光光の波長が凹凸構造１１１ａの平均ピッチよりも十分に大きい場合は、半導体発光素子の発光光からみた有効媒質近似的屈折率Ｎｅｍａの分布に対応する光散乱性のためと推定される。一方、発光光の波長が凹凸構造１１１ａの平均ピッチと同程度以下である場合は、凹凸構造１つ１つといった微視的スケールにおいて生じる光回折のモード数が増加し、且つ光回折モードに分散が含まれると考えられる。即ち、数十マイクロメートルといった巨視的スケールにおいては、複数の光回折モードの平均的光が観察されるためである。同様の理由から、第２の屈折率（ｎ２）を有す光抽出層に対して乱れ（形状や配列）を導入することも容易であり、そのため、カラーシフトの抑制効果を発現できる。この結果、半導体発光素子の使用者が素子を視認した際のギラツキを抑制することもできる。
【０２４５】
なお、上述した説明では、上記式（７）及び上記式（９）においては、第１の屈折率（ｎ１）と第３の屈折率（ｎ３）とが実質的に異なる場合について説明したが、第１の屈折率（ｎ１）と第３の屈折率（ｎ３）とは、必ずしも実質的に異なる必要はなく、実質的に同等又は等しくてもよい。以下、第１の屈折率（ｎ１）と第３の屈折率（ｎ３）とが実質的に同等又は等しい場合について説明する。なお、以下の説明においては、上記説明した第１の形態及び第２の形態と異なる部分を説明する。
【０２４６】
＜第３の実施の形態＞
図１１は、第３の実施の形態に係る第３の凹凸構造を示す模式図である。なお、図１１においては、凹凸構造層１２１を上面から見た状態を模式的に示している。
【０２４７】
図１１に示すように、第３の凹凸構造１２１ａは、凹凸構造層１２１の主面内に属する第１方向Ｄ１に沿って延在する互いに平行な複数の柵状体（凸部）１２１ｂを含む。各柵状体１２１ｂは、凹凸構造層１２１の主面から垂直上方に向けて突出するように設けられており、第１方向Ｄ１に直交する第２方向Ｄ２に所定の厚み（幅）を有している。また、各柵状体１２１ｂ間には、凹凸構造層１２１の一主面が残されており、それが各柵状体１２１ｂ間に設けられた凹部１２１ｃを構成している。
【０２４８】
即ち、第１の態様に係る光抽出体１が第３の凹凸構造１２１ａを有する場合には、凹部１２１ｃ内に設けられた第２の光抽出層１２ｂは、互いに独立し且つ平行な柵状体を形成する。この第２の屈折率（ｎ２）を有する柵状体は、第１の屈折率（ｎ１）の媒質により囲まれた構造となる。なお、第３の凹凸構造１２１ａにおいては、上述した凸部の平均高さ（深さ）Ｈとは、平均柵状体高さであり、凸部頂部平均位置Ｓｈとは、柵状体頂部平均位置であり、凸部上界面平均位置Ｓｃｖとは、柵状体上界面平均位置である。柵状体１２１ｂ上に設けられる第１の光抽出層１２ａは、互いに独立し且つ平行な柵状体１２１ｂを形成する。そして、この第２の屈折率（ｎ２）を有する互いに独立し且つ平行な柵状体１２１ｂは、第１の屈折率（ｎ１）を有する柵状体１２１ｂ上に設けられる構造となる。
【０２４９】
柵状体１２１ｂの断面形状としては、正方形、長方形、台形、三角形、台形の斜辺が内側又は外側に湾曲した形状や、これらの形状において先端の丸まった形状等が挙げられる。
【０２５０】
柵状体１２１ｂの平均ピッチとしては、滲みだし光の取り出し効率が向上する観点から、５０ｎｍ以上５０００ｎｍ以下であることが好ましい。特に、滲み出し光を光回折により抽出し光取り出し効率を向上させる観点から、１００ｎｍ以上が好ましく、１５０ｎｍ以上がより好ましく、２００ｎｍ以上が最も好ましい。一方、上限値は、臨界角内の発光光の反射を抑制する観点から３０００ｎｍ以下であることが好ましく、１５００ｎｍ以下であることがより好ましい。更に、入光面１ａの面精度を向上させ、半導体発光素子の長期信頼性を向上させる観点から、１０００ｎｍ以下であることが好ましく、８００ｎｍ以下であることがより好ましい。
【０２５１】
ここで、複数の柵状体１２１ｂの平均ピッチとは、次のように定義される。ある柵状体の中心線とこの柵状体に最近接する柵状体の中心線との中心線間距離がピッチである。図１１に示すように、ある柵状体Ａ１から最も近くにある柵状体Ｂ１を選択し、柵状体Ａ１の中心線と柵状体Ｂ１の中心線との間の最短距離ＰＡ１Ｂ１をピッチＰと定義する。また、選択する柵状体によりピッチＰが異なる場合には、任意の複数の柵状体Ａ１，Ａ２…ＡＮを選択し、選択されたそれぞれの柵状体Ａ１，Ａ２…ＡＮ隣接する柵状体Ａ１，Ｂ２…ＢＮに対してそれぞれピッチＰを測定し、それらの相加平均値を複数の柵状体の平均ピッチとして定義する。即ち、（ＰＡ１Ｂ１＋ＰＡ２Ｂ２＋…＋ＰＡＮＢＮ）／Ｎ＝Ｐと定義する。なお、上記相加平均値を求める際にサンプルとして選択する柵状体の数Ｎが１０点以上であることが好ましい。また、複数の柵状体の配列（パターン）は、後述する配列ＬＰを用いることができる。
【０２５２】
柵状体のピッチを、凹凸構造を構成する要素として考えた場合、上記説明した凹凸構造の分布である比率（標準偏差／相加平均）は、式（ｉ）を満たす。
式（ｉ）
０．０２５≦（標準偏差／相加平均）≦０．５
【０２５３】
光取り出し効率とカラーシフトの抑制の両方の効果をより高める観点から上記最も広い範囲（０．０２５〜０．５）の中において、０．０３以上０．４以下であると好ましい。特に、０．０３以上であることにより、散乱性の付与によるカラーシフト低減への寄与が良好となり、０．４以下であることにより臨界角内の発光光の反射を抑制することによる光取り出し効率向上への寄与が良好となる。同様の観点から、０．０３５以上が好ましく、０．０４以上がより好ましい。また、０．３５以下が好ましく、０．２５以下がより好ましく、０．１５以下が最も好ましい。
【０２５４】
更に、凹凸構造１２１ａの凸部１２１ｂの頂部は、凸部１２１ｂの底部幅よりも小さいと光取り出し効率改善とカラーシフト低減の効果に加え、半導体発光素子の長期信頼性を向上できると考えらえるため好ましい。このような凸部１２１ｂが傾斜を有す構造であることにより、ピン止めされた凸部１２１ｂ上に位置する平坦化層材料の接触角を小さくすることができる。即ち、凸部１２１ｂの頂部幅が凸部１２１ｂの底部幅よりも小さいことで、凸部１２１ｂ上に位置する平坦化層材料のエネルギー的に安定な体積をナノスケールに小さくできる。このため、凸部１２１ｂ上に位置する平坦化層材料と凹部１２１ｃ上に位置する平坦化層材料と、の間に存在するエネルギー勾配は小さくなり、平坦化層の表面（入光面１ａ）精度を向上させることが可能となり、透明導電層の表面精度を向上できるため、電流集中等による半導体発光素子の劣化を抑制することができる。上記原理から、平坦化層の表面（入光面１ａ）精度をより向上させるために、凸部１２１ｂの頂部の幅は、凸部１２１ｂの底部の幅の２分の１以下であると好ましく、５分の１以下であるとより好ましく、１０分の１以下であると最も好ましい。なお、最も好ましくは、凸部１２１ｂの頂部と凸部側面とが滑らかにつながっている場合、換言すれば凸部１２１ｂの頂部に平坦面がない場合である。なお、第１の光抽出層が設けられる場合は、上記説明した凸部１２１ｂを第１の光抽出層と読み替えることができる。
【０２５５】
また、柵状体の凸部底部の幅は、平均ピッチＰの０．１倍以上０．８倍以下であると、光取り出し効率の向上とカラーシフトの低減を両立できるため好ましい。特に、０．１倍以上であることにより、上記式（ｉ）の凹凸構造の分布による光散乱性の付与が効果的になり、カラーシフトを低減できる。同様の効果から、柵状体の凸部底部の幅は、平均ピッチＰの０．２５倍以上であると好ましく、０．３５倍以上であることがより好ましい。一方、０．８倍以下であることにより、臨界角内の発光光の反射を抑制できるため、光取り出し効率を向上させることができる。同様の観点から、０．７倍以下が好ましく、０．６倍以下であることがより好ましい。
【０２５６】
また、柵状体の凸部の高さは、平均ピッチＰの２倍以下であると半導体発光素子の長期信頼性を向上させることができると考えられるため、好ましい。特に、平均ピッチＰ以下の場合、凹凸構造、光抽出層及び平坦化層の屈折率分布が、発光光からみて適切になるため、光取り出し効率をより向上させることができる。この観点から、凹凸構造の高さは、平均ピッチＰの０．８倍以下がより好ましく、０．６倍以下がもっとも好ましい。
【０２５７】
また、高さＨに対する（標準偏差）／（相加平均）は、上記最も広い範囲（０．０２５〜０．５）の中において、０．０３以上０．４０以下であると好ましい。特に、０．０３以上であることにより、光散乱性付与によるカラーシフト低減への寄与が良好となり、０．４０以下であることにより臨界角内の発光光の反射抑制による光取り出し効率向上への寄与が良好となる。同様の観点から、０．０４以上が好ましく、０．０５以上がより好ましく、０．１２以上が最も好ましい。また、０．３５以下が好ましく、０．３以下がより好ましく、０．２５以下が最も好ましい。
【０２５８】
半導体発光素子においては、透明導電層表面に不陸やウネリが存在する場合、該凸部位において電流集中が発生し、半導体発光素子の劣化を促進する。このような電流集中を、平坦化層表面の面精度により抑制する観点から、図１１に示す凹凸構造１２１ａの充填率（単位面積に含まれる凸部底部の面積／単位面積×１００）は、充填率が４５％以上であることが好ましく、５５％以上であることがより好ましい。更に、凹凸構造１２１ａの凸部（柵状体）１２１ｂの面積を、凹凸構造１２１ａの開口部（凹部１２１ｃ）の面積よりも十分大きくし上記効果をより発揮する観点から、充填率は６５％以上であると好ましい。更に、凹凸構造１２１ａの材料の選択性を向上させることが可能となるため、７０％以上が好ましく、７５％以上がより好ましく、８０％以上であれば最も好ましい。これは以下の理由による。平坦化層を凹凸構造１２１ａ上に設ける場合も、接着層を介し凹凸構造１２１ａと透明導電層面と、を接着する場合も、凹凸構造１２１ａに対する平坦化層材料（接着層材料）の濡れ性が重要となる。例えば、平坦化層材料を凹凸構造１２１ａ上に塗工した場合、凸部１２１ｂ上の平坦化層材料は、凸部頂部縁部におけるピン止め効果を平坦化層材料の薄膜内部に含むこととなり、凸部頂部縁部における接触角は大きくなる。即ち、凸部１２１ｂ上に位置する平坦化層材料の接触角と、凹部１２１ｃ上に位置する平坦化層材料の接触角とは異なることとなり、凹凸構造１２１ａの凸部１２１ｂ上に位置する平坦化層材料のエネルギー的に安定な状態と、凹部１２１ｃ上に位置する平坦化層材料のエネルギー的に安定な状態は同一にならない。このため、凸部１２１ｂ上に位置する平坦化層表面位置と、凹部１２１ｃ上に位置する平坦化層表面位置と一致しないことがある。しかしながら、上記充填率が所定範囲を満たすことで、ピン止め効果による接触角の向上の影響を小さくすることが可能となる。このため、凸部１２１ｂ上に位置する平坦化層材料と凹部１２１ｃ上に位置する平坦化層材料と、の間に存在するエネルギー勾配は小さくなり、平坦化層の表面（入光面１ａ）精度を向上させることが可能となる。なお、柵状体の凸部頂部の幅が底部の幅より小さい場合、上記効果をより発揮することが可能となる。
【０２５９】
＜第４の実施の形態＞
図１２は、第４の実施の形態に係る凹凸構造を示す平面模式図である。なお、図１２においては、凹凸構造層１３１の上面を模式的に示している。
【０２６０】
図１２に示すように、第４の凹凸構造１３１ａは、凹凸構造層１３１の表面内に属する第１方向Ｄ１に沿って配列された複数の柵状体（凸部）１３１ｂと、第１方向Ｄ１に直交する第２方向Ｄ２に沿って配列された複数の柵状体（凸部）１３１ｃと、を有する。複数の柵状体１３１ｂ，１３１ｃは、凹凸構造層１３１の表面から垂直上方に突出するように設けられている。複数の柵状体１３１ｂ，１３１ｃは、互いに略直交するように格子状に設けられている。複数の柵状体１３１ｂ，１３１ｃによって囲まれた領域には、凹凸構造層１３１の一主面が残されており、それが各柵状体１３１ｂ，１３１ｃ間に設け有られた凹部１３１ｄを構成している。
【０２６１】
即ち、第１の態様に係る光抽出体１が第４の凹凸構造１３１ａを有する場合には、第２の光抽出層１２ｂは、第１の屈折率（ｎ１）を有する媒質により格子状に区切られ、互いに独立した区画を形成する。その結果、光抽出体１の表面内に第１の屈折率（ｎ１）を有する柵状体１３１ｂ，１３１ｃによって囲まれた第２の屈折率（ｎ２）を有する第２の光抽出層１２ｂが、千鳥格子状に複数配列した構造となる。なお、第４の凹凸構造１３１ａにおいては、上述した凸部の平均高さ（深さ）Ｈとは、平均柵状体高さであり、凸部頂部平均位置Ｓｈとは、柵状体頂部平均位置であり、凸部上界面平均位置Ｓｃｖとは、柵状体上界面平均位置である。光抽出体１が第４の凹凸構造１３１ａを有する場合には、第１の光抽出層１２ａは、凹凸構造層１３１の表面内に属する第１方向Ｄ１に沿って配列された複数の柵状体と、第１方向Ｄ１に直交する第２方向Ｄ２に沿って配列された複数の柵状体と、を形成する。そしてこれらの複数の第１の光抽出層は、第１の屈折率（ｎ１）を有する柵状体１３１ｂ，１３１ｃの上部に設けられる。
【０２６２】
柵状体１３１ｂ，１３１ｃの断面形状としては、正方形、長方形、台形、三角形、台形の斜辺が内側又は外側に湾曲した形状や、これらの形状において先端の丸まった形状等が挙げられる。また、格子としては、三角格子、四角格子、多角格子であってもよい。
【０２６３】
格子の平均ピッチとしては、導波モード由来の滲み出し光の取り出し効率が向上する観点から、５０ｎｍ以上５０００ｎｍ以下であることが好ましい。特に、特に、滲み出し光を光回折により抽出し光取り出し効率を向上させる観点から、１００ｎｍ以上が好ましく、１５０ｎｍ以上がより好ましく、２００ｎｍ以上が最も好ましい。一方、上限値は、臨界角内の発光光の反射を抑制する観点から３０００ｎｍ以下であることが好ましく、１５００ｎｍ以下であることがより好ましい。更に、入光面１ａの面精度を向上させ、半導体発光素子の長期信頼性を向上させる観点から、１０００ｎｍ以下であることが好ましく、８００ｎｍ以下であることがより好ましい。
【０２６４】
ここで、格子の平均ピッチとは、次のように定義される。格子により囲まれる第２の屈折率（ｎ２）を有す区画の中心とこの区画に隣接する他の区画の中心との間の中心間距離がピッチである。図１２に示すように、ある区画Ａ１に隣接する（第１の屈折率（ｎ１）を有する格子の１辺により隔てられて設けられる）区画Ｂ１を選択し、区画Ａ１の中心と区画Ｂ１の中心との間の最短距離ＰＡ１Ｂ１をピッチＰと定義する。この図１２に示すように、選択する区画によりピッチＰが異なる場合には任意の複数の区画Ａ１，Ａ２…ＡＮを選択し、選択されたそれぞれの区画Ａ１，Ａ２…ＡＮに隣接するＢ１、Ｂ２及びＢＮに対してそれぞれピッチＰを測定し、それらの相加平均値を格子の平均ピッチとして定義する。即ち、（ＰＡ１Ｂ１＋ＰＡ２Ｂ２＋…＋ＰＡＮＢＮ）／Ｎ＝Ｐと定義する。なお、上述の相加平均値を求める際にサンプルとして選択する区画の数が２０点以上であることが好ましい。また、格子の配列（パターン）は、後述する配列ＬＰ又は分布ＤＦのいずれも用いることができる。
【０２６５】
格子のピッチを、凹凸構造を構成する要素として考えた場合、上記説明した凹凸構造の分布である比率（標準偏差／相加平均）は、光取り出し効率とカラーシフトの抑制の両方の効果をより高める観点から上記最も広い範囲（０．０２５〜０．５）の中において、０．０３以上０．４以下であると好ましい。特に、０．０３以上であることにより、散乱性の付与によるカラーシフト低減への寄与が良好となり、０．４以下であることにより臨界角内の発光光の反射を抑制することによる光取り出し効率向上への寄与が良好となる。同様の観点から、０．０３５以上が好ましく、０．０４以上がより好ましい。また、０．３５以下が好ましく、０．２５以下がより好ましく、０．１５以下が最も好ましい。
【０２６６】
更に、凹凸構造１３１ａの凸部１３１ｂの頂部は、凸部１３１ｂの底部幅よりも小さいと光取り出し効率改善とカラーシフト低減の効果に加え、半導体発光素子の長期信頼性を向上できると考えらえるため好ましい。このような凸部１３１ｂが傾斜を有す構造であることにより、ピン止めされた凸部１３１ｂ上に位置する平坦化層材料の接触角を小さくすることができる。即ち、凸部１３１ｂの頂部幅が凸部１３１ｂの底部幅よりも小さいことで、凸部１３１ｂ上に位置する平坦化層材料のエネルギー的に安定な体積をナノスケールに小さくできる。このため、凸部１３１ｂ上に位置する平坦化層材料と凹部１３１ｄ上に位置する平坦化層材料と、の間に存在するエネルギー勾配は小さくなり、平坦化層の表面（入光面１ａ）精度を向上させることが可能となり、透明導電層の表面精度を向上できるため、電流集中等による半導体発光素子の劣化を抑制することができる。上記原理から、平坦化層の表面（入光面１ａ）精度をより向上させるために、凸部１３１ｂの頂部の幅は、凸部１３１ｂの底部の幅の２分の１以下であると好ましく、５分の１以下であるとより好ましく、１０分の１以下であると最も好ましい。なお、最も好ましくは、凸部１３１ｂの頂部と凸部１３１ｂの側面とが滑らかにつながっている場合、換言すれば凸部１３１ｂの頂部に平坦面がない場合である。なお、第１の光抽出層が設けられる場合は、上記説明した凸部１３１ｂを第１の光抽出層と読み替えることができる。
【０２６７】
また、格子の凸部底部の幅は、平均ピッチＰの０．１倍以上０．８倍以下であると、光取り出し効率の向上とカラーシフトの低減を両立できるため好ましい。特に、０．１倍以上であることにより、上記式（ｉ）の凹凸構造の分布による光散乱性の付与が効果的になり、カラーシフトを低減できる。同様の効果から、柵状体の凸部底部の幅は、平均ピッチＰの０．２５倍以上であると好ましく、０．３５倍以上であることがより好ましい。一方、０．８倍以下であることにより、臨界角内の発光光の反射を抑制できるため、光取り出し効率を向上させることができる。同様の観点から、０．７倍以下が好ましく、０．６倍以下であることがより好ましい。
【０２６８】
また、格子の凸部の高さは、平均ピッチＰの２倍以下であると半導体発光素子の長期信頼性を向上させることができると考えられるため、好ましい。特に、平均ピッチＰ以下の場合、凹凸構造、光抽出層及び平坦化層の屈折率分布が、発光光からみて適切になるため、光取り出し効率をより向上させることができる。この観点から、凹凸構造の高さは、平均ピッチＰの０．８倍以下がより好ましく、０．６倍以下がもっとも好ましい。
【０２６９】
また、高さＨに対する（標準偏差）／（相加平均）は、上記最も広い範囲（０．０２５〜０．５）の中において、０．０３以上０．４０以下であると好ましい。特に、０．０３以上であることにより、光散乱性付与によるカラーシフト低減への寄与が良好となり、０．４０以下であることにより臨界角内の発光光の反射抑制による光取り出し効率向上への寄与が良好となる。同様の観点から、０．０４以上が好ましく、０．０５以上がより好ましく、０．１２以上が最も好ましい。また、０．３５以下が好ましく、０．３以下がより好ましく、０．２５以下が最も好ましい。
【０２７０】
また、平坦化層表面の面精度を向上させ、半導体発光素子の長期信頼性を向上させる観点から凹凸構造１３１ａの充填率は、充填率が４５％以上であることが好ましく、５５％以上であることがより好ましい。更に、凹凸構造１３１ａの凸部１３１ｃ面積をより増加させ、上記効果をより発揮する観点から、充填率は６５％以上であると好ましい。更に、凹凸構造１３１ａの材料の選択性を向上させることが可能となるため、７０％以上が好ましく、７５％以上がより好ましく、８０％以上であれば最も好ましい。
【０２７１】
なお、上述した説明では、上記式（７）及び上記式（９）においては、第１の屈折率（ｎ１）と第３の屈折率（ｎ３）とが実質的に異なる場合について説明したが、第１の屈折率（ｎ１）と第３の屈折率（ｎ３）とは、必ずしも実質的に異なる必要はなく、実質的に同等又は等しくてもよい。以下、第１の屈折率（ｎ１）と第３の屈折率（ｎ３）とが実質的に同等又は等しい場合について説明する。なお、以下の光抽出体１４０の説明においては、上記説明した本実施の形態の光抽出体１及び光抽出体２と異なる部分を説明する。
【０２７２】
＜第３の態様＞
図１３は、本発明の第３の態様の形態に係る光抽出体１４０を示す断面模式図である。この光抽出体１４０においては、凹凸構造層１４１の第１の屈折率（ｎ１）と平坦化層１４３の第３の屈折率（ｎ３）とが実質的に同等又は等しいので、光抽出体１４０内部に導かれる発光光（滲みだし光及び臨界角内の発光光）が凹凸構造層１４１と平坦化層１４３との界面を認識できなくなる。このため、半導体発光素子の発光光のうち光抽出体１４０内部へと導かれた光から見ると、第２の屈折率（ｎ２）を有する光抽出層１４２のみが光抽出体１内部の所定面内に浮遊する状態を形成する。換言すると、図１に示される第１の態様に係る光抽出体１において凹凸構造層１１と平坦化層１３との界面のない状態となる。
【０２７３】
即ち、光抽出体１４０内部に導かれた発光光（滲みだし光及び臨界角内の発光光）から見ると、光抽出体１４０において第２の屈折率（ｎ２）を有する媒質が、第２の屈折率（ｎ２）とは異なる屈折率を有する媒質により囲まれている状態を作ることが可能となり、滲み出し光を光回折により取り出すことができる。なお、以下の説明においては、第１の屈折率（ｎ１）と第３の屈折率（ｎ３）とをまとめて、屈折率（ｎ０）と表記する。
【０２７４】
また、光抽出層１４２の光抽出体１４０表面の面内方向における配列において、光抽出層１４２の間隔が大きい場合や、部分的に光抽出層１４２がない場合であっても、光抽出体１４０内部に導かれた発光光（滲みだし光及び臨界角内の発光光）は、光抽出層１４２の周りを囲む媒質は１種類しかないように振る舞う。このため、臨界角内の発光光の反射を抑制することができると考えられる。なお、第１の屈折率（ｎ１）と第３の屈折率（ｎ３）とが実質的に同等又は等しい場合、上述した第１の態様に係る凹凸構造１１ａの凸部上界面平均位置Ｓｃｖや凹部内界面平均位置Ｓｃｃは定義の意味を失う。この場合の光抽出体１は下記要件を満たすものとする。
【０２７５】
光抽出体１４０は、入光面１４０ａ（第１面）と出光面１４０ｂ（第２面）とを少なくとも有し、入光面１４０ａが半導体発光素子の透明導電層面側に設けられる。光抽出体１４０は、厚み方向から見たときに、入光面１４０ａと出光面１４０ｂとの間に第２の屈折率（ｎ２）を有する光抽出層１４２を含む。この光抽出層１４２は、凹凸構造層１４１及び平坦化層１４３により第２の屈折率（ｎ２）とは異なる屈折率（ｎ０）を含む媒質により周囲を囲まれて設けられる。また、光抽出層１４２は、入光面１４１ａ及び出光面１４１ｂと平行な面内（紙面前後方向及び左右方向）において広がりを持つように設けられる。
【０２７６】
更に、光抽出体１４０の内部において、入光面１４０ａ及び出光面１４０ｂに平行な面内における第２の屈折率（ｎ２）の広がりは、少なくとも１層以上存在する。即ち、第１の光抽出層１４２ａのみを有する場合、第２の光抽出層１４２ｂのみを有する場合、及び、第１の光抽出層１４２ａと第２の光抽出層１４２ｂとが連続している場合には、光抽出体１４０の内部における第２の屈折率（ｎ２）の広がりは１層となり、第１の光抽出層１４２ａ及び第２の光抽出層１４２ｂとが互いに離間している場合には、光抽出体１４０の内部における第２の屈折率（ｎ２）の広がりは２層となる。
【０２７７】
第２の屈折率（ｎ２）の広がりが２層となる場合には、入光面１４０ａから入光する滲み出し光が、各層により回折光として取り出される。このとき、各層における回折モードが異なるため、光散乱性が発現する。光散乱性を利用した光取り出し効率の効果は大きいため、光取り出し効率が大きく向上すると考えられる。更には、凹凸構造の形状や配列の乱れを制御した場合、乱れに応じた光散乱性の効果を強めることができる。このため、回折現象特有の所定角度への出向特性を満たさず、カラーシフトが抑制され、より自然光に近い発光光を作ることが可能となると考えられる。そのため、半導体発光素子の使用者が素子を視認した際のギラツキを抑制することができる。
【０２７８】
半導体発光素子からの発光光は、第２の屈折率（ｎ２）と屈折率（ｎ０）との差が大きい程、第２の屈折率（ｎ２）を有する光抽出層１４２と屈折率（ｎ０）を含む媒質との異質性を強く感じる。即ち、第２の屈折率（ｎ２）と屈折率（ｎ０）の差が大きい程、第２の屈折率（ｎ２）を有する光抽出層１４２が、光抽出体１４０の内部に配置されていることを認識する。このため、第２の屈折率（ｎ２）を有する光抽出層１４２と屈折率（ｎ０）の媒質との界面において、光回折を発現させることが可能となり、光取り出し効率改善へと貢献できる。このような屈折率差を満たす範囲として、０．１≦｜ｎ２−ｎ０｜であることが好ましく、０．１５≦｜ｎ２−ｎ０｜であることがより好ましく、０．２５≦｜ｎ２−ｎ０｜であることが更に好ましく、０．３≦｜ｎ２−ｎ０｜であることが特に好ましい。特に、上記｜ｎ２−ｎ０｜において、ｎ２−ｎ０＞０の場合、出光面における反射を抑制することができるため好ましい。
【０２７９】
以下の説明では、光抽出体１４０の断面視において、光抽出体１４０の入光面１４０ａと平行な面内に含まれる光抽出層の屈折率（ｎ２）の集合が２種類ある場合、光抽出体の入光面１４０ａに近い側の光抽出層１４２の集合を第１の層１４４とし、光抽出体１４０の出光面１４０ｂに近い側の光抽出層１４２の集合を第２の層１４５とする。一方、光抽出体１４０の断面視において、光抽出体１４０の入光面１４０ａと平行な面内に含まれる第２の屈折率（ｎ２）の集合が１種類のみの場合、この層を第１の層１４４として定義する。
【０２８０】
なお、光抽出体１４０の断面視において、光抽出体１４０の入光面１４０ａと平行な面内に含まれる第２の屈折率（ｎ２）の集合が１種類しか存在しない場合とは、上述した距離Ｌｃｖが０の場合（第２の光抽出層１２ｂのみが設けられる場合）、第１の光抽出層１２ａのみが設けられる場合）や有限の距離Ｌｃｖの厚みを持つ第１の光抽出層１４２ａと第２の光抽出層１４２ｂとが連続している場合である。この光抽出体１の入光面１４０ａに近い第１の層１４４と出光面１４０ｂに近い第２の層１４５との差は次のように考える。
【０２８１】
第１の層１４４の厚みは、平均厚みとして定義する。平均厚みとは、第１の層１４４に含まれる光抽出層１４２の厚みの平均値として定義する。第１の層１４４に含まれる各光抽出層１４２の厚みは、光抽出体１４０の厚み方向における最大厚みを用いる。各光抽出層１４２の最大厚みを２０点以上測定し、それらを平均したものが第１の層１４４の厚みである。第１の層１４４の厚みは、５０００ｎｍ以下であると、滲み出し光を効果的に第１の光抽出層１４２ａ（第１の層１４４）により取り出すことができるため好ましい。光抽出層１４２ａの物理的安定性を向上させ半導体発光素子の長期信頼性を向上させる観点から、３０００ｎｍ以下であることが好ましく、１５００ｎｍ以下であることがより好ましく、１４００ｎｍ以下であることがより好ましい。更に、臨界角度内の発光光の反射を抑制する観点から、８００ｎｍ以下であることが好ましい。更に、上記効果を一層発揮する観点から、６００ｎｍ以下であるとより好ましく、４００ｎｍ以下であると最も好ましい。
【０２８２】
特に、第２の光抽出層１４２ｂ（第２の層１４５）及び第１の光抽出層１４２ａ（第１の層１４４）により、滲み出し光を取り出す場合は、第１の層１４４の厚みとしては、３００ｎｍ以下であることが好ましく、１４０ｎｍ以下であることがより好ましい。また、第１の層１４４に含まれる各第１の光抽出層１４２ａの厚みは、±２５％以下の分布を持つと、第１の層１４４による光取り出しに大きく散乱性を付与することができる。
【０２８３】
一方で第１の光抽出層１４２ａ（第１の層１４４）のみにより、滲み出し光を取り出す場合は、第１の層１４４の厚みは、５０００ｎｍ以下であるとより好ましい。光抽出層１４２ａの物理的安定性を向上させ半導体発光素子の長期信頼性を向上させる観点から、３０００ｎｍ以下であることが好ましく、１５００ｎｍ以下であることがより好ましく、１４００ｎｍ以下であることがより好ましい。下限値は、±２５％以下の各第１の光抽出層１４２ａの厚み分布により光散乱性付与する観点から、１０ｎｍ以上であると好ましく、３０ｎｍ以上であるとより好ましく、１４０ｎｍ以上であると最も好ましい。
【０２８４】
第２の層１４５の厚みは、平均厚みとして定義する。平均厚みとは、第２の層１４５に含まれる光抽出層１４２の厚みの平均値として定義する。第２の層１４５に含まれる各光抽出層１４２の厚みは、光抽出体１４０の厚み方向における最大厚みを用いる。各光抽出層１４２の最大厚みを２０点以上測定し、それらを平均したものが第２の層１４５の厚みである。
【０２８５】
第２の層１４５の厚みは、滲み出し光を効果的に第２の光抽出層１４２ｂ（第２の層１４５）により取り出す観点から、１０ｎｍ以上５０００ｎｍ以下であることが好ましい。特に、第１の光抽出層１４２ａ及び第２の光抽出層１４２ｂ（第１の層１４４及び第２の層１４５）により、滲み出し光を取り出す観点から、第２の層１４５の厚みとしては、５０ｎｍ以上であることが好ましく、１４０ｎｍ以上であることがより好ましい。また、光抽出層１４２ｂの物理的安定性を向上させ半導体発光素子の長期信頼性を向上させる観点から、３０００ｎｍ以下であることが好ましく、１５００ｎｍ以下であることがより好ましく、１４００ｎｍ以下であることがより好ましい。第２の層１４５に含まれる各光抽出層１４２の厚みは、±２５％以下の分布を持つと、第２の層１４５による光取り出しに大きく散乱性を付与することができる。
【０２８６】
図１３に示すように、光抽出体１４０の入光面１４０ａ及び出光面１４０ｂに平行な面内において、第２の層１４５の出光面１４０ｂに近い側の面をＳ１とし、第２の層１４５の入光面に近い側の面をＳ２とする。これらの面Ｓ１，Ｓ２は、２０点以上の平均により求めることが好ましい。なお、面Ｓ１は、第２の層１４５の内部において、光抽出体１４０の厚み方向における出光面１４０ｂと第２の層１４５に含まれる第２の光抽出層１４２ｂとの間の最も近い距離の平均値として求める。また、面Ｓ２は、第２の層１４５の内部において、光抽出体の厚み方向における出光面１４０ｂと第２の層１４５に含まれる第２の光抽出層１４２ｂとの間の最も遠い距離の平均値として求める。
【０２８７】
また、光抽出体１４０の入光面１４０ａ及び出光面１４０ｂに平行な面内において、第１の層１４４の出光面１４０ｂに近い側の面をＳ３とし、第１の層１４４の入光面１４０ａに近い側の面をＳ４とする。これらの面Ｓ３，Ｓ４は、２０点以上の平均により求めることが好ましい。なお、面Ｓ４は、第１の層１４４の内部において、光抽出体の厚み方向における入光面１４０ａと第１の層１４４に含まれる第１の光抽出層１４２ａとの間の最も近い距離の平均値として求める。面Ｓ３は、第１の層１４４の内部において、光抽出体の厚み方向における入光面１４０ａと第１の層１４４に含まれる第１の光抽出層１４２ａとの間の最も遠い距離の平均値として求める。
【０２８８】
上述した距離Ｌｏｒに相当する光抽出体１４０の入光面１４０ａから第２の層１４５までの最短距離の平均値は、上記面Ｓ２及び面Ｓ３間の距離と、第１の層１４４の平均厚み（面Ｓ３と面Ｓ４との間の距離）との和より大きく８００ｎｍ以下であることが好ましい。この平均値が、上記面Ｓ２及び面Ｓ３間の距離と、第１の層１４４の平均厚みとの和より大きいことで、光抽出体１４０を半導体発光素子の透明導電層面側に配置する際のハンドリング性や光抽出体１４０を使用した半導体発光素子を製造する際の安定性が向上する。この効果を一層発揮する観点から、０ｎｍ以上であることが好ましく、１０ｎｍ以上であることがより好ましく、２０ｎｍ以上であることがもっとも好ましい。一方、８００ｎｍ以下であることにより、導波モード由来の滲みだし光を効果的に光抽出層１４２に伝搬することが可能となる。
【０２８９】
なお、第１の層１４４のみが設けられる場合、上述したＬｏｒに相当する距離は、光抽出体１４０の入光面１４０ａから第１の層１４４の面Ｓ４までの最短距離であり、この距離は、０ｎｍ以上８００ｎｍ以下であると、半導体発光素子の発光層面（例えば、透明導電層）と入光面１４０ａとの界面から滲みだす滲み出し光を、第１の層１４４内部の第１の光抽出層１４２ａにより効果的に抽出できる。前記効果を一層発揮する観点からＬｏｒは、１０ｎｍ以上６００ｎｍ以下であるとより好ましく、３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であると最も好ましい。
【０２９０】
次に、第３の態様に係る光抽出体１４０における上述した第１の凹凸構造１０１ａ、第２の凹凸構造１１１ａ、第３の凹凸構造１２１ａ、第４の凹凸構造１３１ａ、の配列について説明する。
【０２９１】
以下、第３の凹凸構造１２１ａと第４の凹凸構造１３１ａは、その断面構造が同一であるので、第１の凹凸構造１０１ａに代表して説明する。
【０２９２】
（第１の凹凸構造）
まず、図７に示した第１の凹凸構造１０１ａとの関係について説明する。
【０２９３】
第１の層１４４は図７に示す複数の凸部１０１ｂの配列と同様の配列を示す。光抽出体１４０の厚み方向において、第１の層１４４に含まれる第１の光抽出層１４２ａは、図７に示すように複数の凸部１０１ｂの頂部上にて所定の厚みを持ち、これらの平均厚みが第１の層１４４の厚みとなる。
【０２９４】
第２の層１４５は、図７の凹部１０１ｃ内部に設けられるため連続性を持つ。光抽出体１４０の入光面側からみた場合、図８において、円形形状にて示されている複数の凸部１０１ｂが、第１の層１４４に含まれる複数の第１の光抽出層１４２ａであり、複数の第１の光抽出層１４２ａ間の連続した隙間が第２の層１４５を構成する第２の光抽出層１４２ｂである。即ち、入光面１４０ａ及び出光面１４０ｂに平行な面内において、入光面１４０ａと出光面１４０ｂとの間において、第２の層１４５は、屈折率（ｎ０）を有する複数の互いに独立したホール（柱状（錐状）の穴）を具備する第２の屈折率（ｎ２）を有す連続体（膜）となる。
【０２９５】
一方、入光面１４０ａと出光面１４０ｂとの間における入光面１４０ａと出光面１４０ｂに平行な面内において、第１の層１４４は、第２の屈折率（ｎ２）を有する複数の互いに独立したドット（凸状）を構成し、周囲を屈折率（ｎ０）を有する媒質により囲まれた層となる。
【０２９６】
また、光抽出体１４０の厚み方向において、第１の層１４４を構成する第１の光抽出層１４２ａの出光面１４０ｂ側には、第２の層１４５内部に含まれる屈折率（ｎ０）を有する媒質が設けられる。第１の層１４４の内部に含まれる屈折率（ｎ０）を有する媒質の出光面１４０ｂ側には、第２の層１４５を構成する第２の屈折率（ｎ２）を有する第２の光抽出層１４２ｂが設けられる。
【０２９７】
第１の層１４４及び第２の層１４５から光抽出層１４２が構成される場合、及び複数の独立した光抽出層１４２を含む第１の層１４４からのみ光抽出層１４２が構成される場合、光抽出層１４２の配列のピッチは、第１の層１４４内部において第１の層１４４を構成する第１の光抽出層１４２ａに対し、上述した第１の凹凸構造１０１ａの凸部１０１ｂの定義を用いることができる。一方で、連続した光抽出層１４２を含む第１の層１４４からのみ光抽出層１４２が構成される場合、第１の層１４４内部において第１の層１４４を構成する屈折率（ｎ０）の媒体に対し、上述した第１の凹凸構造１０１ａの凸部１０１ｂの定義を用いることができる。
【０２９８】
なお、後述する配列ＬＰ、配列α及び分布ＤＦにおいては、第１の層１４４及び第２の層１４５から光抽出層１４２が構成される場合、及び複数の独立した光抽出層１４２を含む第１の層１４４からのみ光抽出層１４２が構成される場合、凹凸構造層１４１の凹凸構造の配列を、第１の層１４４内部において、第１の層１４４を構成する第１の光抽出層１４２ａの配列に置き換えることができる。一方で、連続した光抽出層１４２を含む第１の層１４４からのみ光抽出層が構成される場合、凹凸構造層１４１の凹凸構造の配列を、第１の層１４４内部において第１の層１４４を構成する屈折率（ｎ０）の媒体の配列に置き換えることができる。
【０２９９】
（第２の凹凸構造）
次に、図９に示した第２の凹凸構造１１１ａとの対応について説明する。
【０３００】
第１の層１４４を構成する第１の光抽出層１４２ａは、図９に示した凸部１１１ｃと同様の配列を用いることができる。そのため、第１の層１４４を構成する第１の光抽出層１４２ａは連続的な薄膜を形成する。光抽出体１４０の厚み方向において、第１の層１４４に含まれる第１の光抽出層１４２ａは、図９に示したように、凸部１１１ｃの頂部上にて所定の厚みを持ち、これらの平均厚みが、第１の層１４４の厚みとなる。
【０３０１】
一方、第２の層１４５を構成する第２の光抽出層１４２ｂは、図９に示す凹部１１１ｂ内部に設けられるため互いに独立する。光抽出体１４０の入光面１４０ａ側からみた場合、図１０において、円形形状にて表現されている複数の凹部１１１ｂが、第２の層１４５に含まれる第２の光抽出層１４２ｂであり、この第２の光抽出層１４２ｂ間の連続した隙間が第１の層１４４を構成する第１の光抽出層１４２ａである。
【０３０２】
即ち、入光面１４０ａと出光面１４０ｂの間における入光面１４０ａと出光面１４０ｂに平行な面内において、第１の層１４４は、屈折率（ｎ０）を有する複数の互いに独立したホールを具備する第２の屈折率（ｎ２）を有する連続体となる。一方、入光面１４０ａと出光面１４０ｂの間における入光面１４０ａと出光面１４０ｂに平行な面内において、第２の層１４５は、第２の屈折率（ｎ２）を有する複数の互いに独立したドット（凸状）を具備し、周囲を屈折率（ｎ０）を有する媒質により囲まれた層となる。また、光抽出体１の厚み方向において、第１の層１４４を構成する第１の光抽出層１４２ａの出光面１４０ｂ側には、第２の層１４５内部に含まれる屈折率（ｎ０）を有する媒質が配置され、第１の層１４４内部に含まれる屈折率（ｎ０）の媒質の出光面１４０ｂ側には、第２の層１４５を構成する第２の屈折率（ｎ２）を有する第２の光抽出層１４２ｂが設けられる。
【０３０３】
第１の層１４４及び第２の層１４５から光抽出層１４２が構成される場合、上述した第２の凹凸構造１１１ａの凹部１１１ｂの定義を、第２の層１４５内部において、第２の屈折率（ｎ２）を有する第２の光抽出層１４２ｂに適用することで定義できる。独立した複数の光抽出層１４２を含む第１の層１４４のみから光抽出層１４２が構成される場合、上述した第２の凹凸構造１１１ａの凹部１１１ｂの定義を、第１の層１４４内部において、第２の屈折率（ｎ２）を有する光抽出層１４２に適用することで定義できる。連続した光抽出層１４２を含む第１の層１４４のみから光抽出層１４２が構成される場合、上述した第２の凹凸構造１１１ａの凹部１１１ｂの定義を、第１の層１４４内部において、屈折率（ｎ０）を有す媒体に適用することで定義できる。第２の層１４５の形状としては、第１の凹凸構造１１１ａの凸部１１ｂの形状を用いることができる。
【０３０４】
なお、後述する配列ＬＰ、配列α及び分布ＤＦにおいては、第１の層１４４及び第２の層１４５から光抽出層１４２が構成される場合、凹凸構造層１４１の凹凸構造（凸部又は凹部）の配列を、第２の層１４５内部において、第２の層１４５を構成する光抽出層１４２に適用することができる。独立した複数の光抽出層１４２を含む第１の層１４４のみから光抽出層１４２が構成される場合、凹凸構造層１４１の凹凸構造（凸部又は凹部）の配列を、第１の層１４４内部において、第１の層１４４を構成する光抽出層１４２に適用することができる。連続した光抽出層１４２を含む第１の層１４４のみから光抽出層１４２が構成される場合、凹凸構造層１４１の凹凸構造（凸部又は凹部）の配列を、第１の層１４４内部において、屈折率（ｎ０）を有す媒体に適用することができる。
【０３０５】
＜第４の態様＞
図１４は、第４の態様に係る光抽出体を示す断面模式図である。図１４に示すように、第４の態様に係る光抽出体２１１は、第１の屈折率（ｎ１）を有する媒質で構成され、内部に第１の屈折率（ｎ１）とは実質的に異なる第２の屈折率（ｎ２）を有する複数のナノ粒子２１２を含む。この光抽出体２１１は、互いに略平行な一対の主面を有しており、一方の主面が半導体発光素子２１０側に配置される入光面（第１面）２１１ａとなり、他方の主面が半導体発光素子１０から入光した光を出光する出光面（第２面）２１１ｂとなる。ここでの略平行とは、必ずしも完全な平行のみを意味するものではなく、本発明の効果を奏する範囲内で多少の誤差を許容するものである。
【０３０６】
この光抽出体２１１は、入光面２１１ａと出光面２１１ｂとの間に複数のナノ粒子２１２を含んで構成される層を有する。この複数のナノ粒子２１２は、周囲を第２の屈折率（ｎ２）とは実質的に異なる第１の屈折率（ｎ１）を有する媒質によって満たされている。また、複数のナノ粒子２１２は、複数のナノ粒子２１２を含んで構成される層内において、入光面２１１ａ及び出光面２１１ｂに対して略平行な面内において所定の広がりを有しており、互いに所定の間隔を設けて配列されている。複数のナノ粒子２１２が含まれる層の内部には、入光面２１１ａ及び出光面２１１ｂに対して略平行であり、複数のナノ粒子２１２を横切る数が最大となる中心面２１１ｃが含まれる。
【０３０７】
即ち、第４の態様に係る光抽出体２１１は、第２の屈折率（ｎ２）を有する複数のナノ粒子２１２を第１の屈折率（ｎ１）を有する媒質内部に含み、且つ第２の屈折率（ｎ２）を有するナノ粒子２１２が、入光面２１１ａ及び出光面２１１ｂと略平行な中心面２１１ｃ内（紙面前後方向及び左右方向）において所定の広がりを持つように配置される。更に、中心面２１１ｃを横切る複数のナノ粒子２１２は、中心面２１１ｃ内において所定の間隔を設けて配置される。
【０３０８】
次に、ナノ粒子２１２の分布について説明する。第４の態様に係る光抽出体２１１においては、光抽出体２１１内の仮想面内を横切るナノ粒子２１２の数により中心面２１１ｃが定義される。具体的には、光抽出体２１１内に、入光面２１１ａ及び出光面２１１ｂに対して略平行な複数の仮想面を設けた際に、当該複数の仮想面の中でナノ粒子２１２を横切る数が最大となる仮想面を中心面２１１ｃとして設定する。
【０３０９】
図１４に示す例では、光抽出体２１１の入光面２１１ａと出光面２１１ｂとの間に、入光面２１１ａ側から出光面２１１ｂ側に向けて５つの仮想面Ａ〜仮想面Ｅを設けている。この仮想面Ａ〜仮想面Ｅの中では、光抽出体２１１の膜厚方向における中央部近傍の仮想面Ｃを横切るナノ粒子２１２の数が１２個で最大となる。したがって、仮想面Ｃが中心面２１１ｃとなる。この中心面２１１ｃに対して入光面２１１ａ側の仮想面Ｂ、仮想面Ａにおいては、入光面２１１ａに向けて中心面２１１ｃから離れるにつれて、仮想面Ｂ、仮想面Ａを横切るナノ粒子２１２の数が、１２個、９個、０個のように順次単調減少する。また、中心面２１１ｃに対して出光面２１１ｂ側の仮想面Ｄ、仮想面Ｅにおいては、出光面２１１ｂに向けて中心面２１１ｃから離れるにつれて、仮想面Ｄ、Ｅを横切るナノ粒子の数が１２個、２個、０個のように順次単調減少する。
【０３１０】
このように、第４の態様に係る光抽出体２１１においては、複数のナノ粒子２１２は、入光面２１１ａ及び出光面２１１ｂに略平行な仮想面Ａ〜仮想面Ｅのうち、ナノ粒子２１２が横切る数が最大となる仮想面Ｃが中心面２１１ｃとなり、当該中心面２１１ｃから離れるにつれて仮想面Ａ，Ｂ，Ｄ，Ｅを横切るナノ粒子２１２の数が減少するように配置されている。この構成により、光抽出体２１１を構成する媒質とは実質的に異なる屈折率を有する複数のナノ粒子２１２が、中心面２１１ｃから離れるにつれて減少するので、光抽出体２１１内にランダムにナノ粒子２１２を配置する場合と比較してナノ粒子２１２に基づく光学機能を効果的に発現することができると考えられる。これにより、中心面２１１ｃ近傍における複数のナノ粒子２１２による半導体発光素子２１０からの発光光の抽出効率が向上すると共に、ナノ粒子２１２の数を削減しても十分に発光光を抽出できるので、半導体発光素子２１０から容易に光を抽出できる光抽出体を実現できる。更に、中心面２１１ｃ近傍に複数のナノ粒子２１２が設けられるため、ナノ粒子２１２の入光面２１１ａに与える影響を抑制することが可能となり、入光面２１１ａの平坦性を良好に保つことが可能となる。このため、第４の態様に係る光抽出体２１１をボトムエミッション型有機ＥＬ素子に適用した場合には、有機ＥＬ素子の短絡を抑制することが可能となり、有機ＥＬ素子に長期信頼性を向上させることができると推定される。一方、トップエミッション型有機ＥＬ素子に適用した場合は、光抽出体の有機ＥＬ素子に対する密着性が向上するため、光取り出し効率を向上させることができる。なお、複数の面を横切る複数のナノ粒子２１２の数は、必ずしも完全に単調減少している必要はなく、本発明の効果を奏する範囲で適宜分散した態様を含むものとする。
【０３１１】
また、光抽出体２１１を、半導体発光素子２１０の発光層面側（例えば、透明導電層）に配設した際に、第１の屈折率（ｎ１）を有する媒質内部の発光光は、所定の仮想面（例えば、中心面２１１ｃ内）を横切るように設けられた複数のナノ粒子２１２により散乱される。特に、複数のナノ粒子２１２が所定面内に含まれるため、半導体発光素子２１０の発光層面側（例えば、透明導電層）と光抽出体２１１との界面より滲みだす滲み出し光を複数のナノ粒子２１２にて抽出する際の均質性が向上すると共に、光抽出体２１１内部のナノ粒子２１２の数を少なくすることが可能となり、光抽出体２１１の物理的耐久性が向上する。
【０３１２】
次に、第４の態様に係るナノ粒子２１２の配列及び形状等について詳細に説明する。
図１５は、第４の態様に係る光抽出体のナノ粒子を示す断面模式図である。なお、図１５においては、図１４と同様に光抽出体２１１の入光面２１１ａ及び出光面２１１ｂに対して直交する断面を示している。
【０３１３】
・平均端部位置（Ｓｐｔ）
図１５に示す平均端部位置（Ｓｐｔ）は、光抽出体２１１の入光面２１１ａ及び出光面２１１ｂに略平行な面であって、複数のナノ粒子２１２の入光面２１１ａ側の先端によって形成される平均面である。この平均端部位置（Ｓｐｔ）は、光抽出体２１１の膜厚方向Ｍにおける複数のナノ粒子２１２の入光面２１１ａ側の先端と入光面２１１ａとの間の最短距離の平均値として求める。複数のナノ粒子２１２の入光面２１１ａ側の先端と入光面２１１ａとの間の最短距離は、走査型電子顕微鏡或いは透過型電子顕微鏡観察、又は透過型電子顕微鏡とエネルギー分散型Ｘ線分光法とを併用した手法を用いることで測定することができる。平均端部位置（Ｓｐｔ）を求めるための平均点数としては２０点以上が好ましい。
【０３１４】
・平均端部位置（Ｓｐｂ）
図１５に示す平均端部位置（Ｓｐｂ）は、光抽出体２１１の入光面２１１ａ及び出光面２１１ｂに略平行な面内であって、複数のナノ粒子２１２の出光面２１１ｂの先端によって形成される平均面である。この平均端部位置（Ｓｐｂ）は、光抽出体２１１の膜厚方向Ｍにおける複数のナノ粒子２１２の出光面２１１ｂ側の先端と出光面２１１ｂとの間の最短距離の平均値として求める。複数のナノ粒子２１２の出光面２１１ｂ側の先端と出光面２１１ｂとの間の最短距離は、走査型電子顕微鏡或いは透過型電子顕微鏡観察、又は透過型電子顕微鏡とエネルギー分散型Ｘ線分光法とを併用した手法を用いることで測定することができる。平均端部位置（Ｓｐｂ）を求めるための平均点数としては２０点以上が好ましい。なお、平均端部位置（Ｓｐｔ）と平均端部位置（Ｓｐｂ）との間の最短距離は、光抽出体２１１の膜厚方向Ｍにおける複数のナノ粒子２１２の平均サイズ（以下、「平均厚み（Ｚ）」という）となる。
【０３１５】
中心面２１１ｃ内に横切る複数のナノ粒子２１２は、光抽出体２１１の中心面２１１ｃに対する垂直方向（膜厚方向Ｍ）における平均厚み（Ｚ）が、１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることが好ましい。ナノ粒子２１２の平均厚み（Ｚ）が１０ｎｍ以上であることにより、後述するナノ粒子２１２の厚み分布効果を十分に発揮することが可能となり、光散乱性により光取り出し効率を大きく向上できると推定される。一方、ナノ粒子２１２の平均厚み（Ｚ）が１０００ｎｍ以下であることにより、ナノ粒子２１２の物理的安定性を向上でき、また光抽出体２１１の入光面２１１ａのラフネスを低減できる。この結果、複数のナノ粒子２１２の平均ピッチを比較的大きくした場合においても、ナノ粒子２１２により光散乱や光回折を生じさせることが可能となり、光取り出し効率が更に向上する。また、ナノ粒子２１２の大きさが適度に小さくなるので、ナノ粒子２１２の物理的安定性を向上させることが可能となる。この効果をいっそう発揮する観点から、ナノ粒子２１２の平均厚み（Ｚ）としては、３０ｎｍ以上８００ｎｍ以下であることがより好ましく、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが最も好ましい。
【０３１６】
また、ナノ粒子２１２は、光取り出し効率の向上と長期信頼性の向上を保ち、且つカラーシフトを低減させる観点から、光抽出体２１１の膜厚方向Ｍにおけるナノ粒子２１２の厚み（高さ）に±２５％以下のばらつきを有することが好ましい。ここで、ばらつきは、２０個以上のナノ粒子２１２に対し、それぞれのナノ粒子２１２の光抽出体２１１の膜厚方向Ｍにおける厚み（高さ）を測定し算出される値である。ばらつきが小さい程、回折による光取り出しは散乱による光取り出しに比べ相対的に高くなる。一方、ばらつきが存在する場合、散乱性の程度が大きくなり、光取り出し効率を向上させつつカラーシフトを低減することができると考えられる。しかしながら、±２５％超のばらつきを有す場合、光抽出体２１１の入光面２１１ａから各ナノ粒子２１２までの距離のばらつきが大きくなり、入光面２１１ａから入光する伝播光の抽出性能が低下するナノ粒子２１２が現れ、このため、光取り出し効率の効率向上程度が低下すると推定される。即ち、ナノ粒子の膜厚方向Ｍにおける厚みのバラつきを±２５％以内におさめることで、光取り出し効率を向上し、且つ、カラーシフトの少ない自然光に近い出光を得ることができる。なお、２０個以上のナノ粒子２１２に対し、それぞれのナノ粒子２１２の光抽出体２１１の膜厚方向Ｍにおける厚み（高さ）を測定し、測定された各ナノ粒子２１２の平均値が、ナノ粒子の膜厚方向Ｍにおける平均厚み（Ｚ）に相当する。
【０３１７】
・距離（Ｌｏｒｔ）
図１５に示す距離（Ｌｏｒｔ）は、入光面２１１ａと平均端部位置（Ｓｐｔ）との間の最短距離である。この距離（Ｌｏｒｔ）は、複数のナノ粒子２１２の入光面２１１ａ側の平均端部位置（Ｓｐｔ）と光抽出体２１１の入光面２１１ａとの間の平均距離である。即ち、入光面２１１ａより入光する発光光が、光抽出体２１１内の第１の屈折率（ｎ１）を有する媒質内を伝搬し、第２の屈折率（ｎ２）を有するナノ粒子２１２にて散乱されるまでの平均距離を意味する。
【０３１８】
距離（Ｌｏｒｔ）は、０ｎｍ超１０００ｎｍ以下の範囲を満たすことが好ましい。この範囲を満たすことにより、光抽出体２１１の入光面２１１ａを半導体発光素子２１０の発光層面側（例えば、透明導電層）に当接した際に、光抽出体２１１の入光面２１１ａ及び半導体発光素子２１０の発光層面の界面とナノ粒子２１２との間の距離を適度な範囲にできるので、入光面２１１ａと発光層との界面より滲みだす導波モード由来の滲み出し光が第１の屈折率（ｎ１）の媒質内部を伝搬し、第２の屈折率（ｎ２）を有するナノ粒子２１２へと効果的に伝搬される。即ち、上記範囲を満たすことにより、伝搬された滲み出し光が第２の屈折率（ｎ２）を有するナノ粒子２１２により光散乱又は光回折として外部に取り出されるので、半導体発光素子２１０からの発光光の光取り出し効率を向上させることができる。
【０３１９】
距離（Ｌｏｒｔ）の上限値は、半導体発光素子２１０の発光層から発する光により適宜設計できる。例えば、距離（Ｌｏｒｔ）の上限値が、波長λの発光光に対し０．８λ以下の値であれば、導波モード由来の滲み出し光のナノ粒子２１２での取り出しを効果的に行うことができる。特に、距離（Ｌｏｒｔ）の上限値は、０．６５λ以下であることが好ましく、０．５５λ以下であることがより好ましい。なお、後述する距離（Ｌｏｒｔ）の下限値を満たす範囲内にて、距離（Ｌｏｒｔ）は小さい程好ましい。
【０３２０】
発光デバイスからの発光光に複数の波長成分が含まれる場合、光抽出体２１１は、取り出したい光の最短波長又は平均波長を上述したλとして設計することができる。例えば、半導体発光素子１０の発光波長がＲＧＢの波長を有す場合、光抽出体２１１は、赤色（Ｒ）の波長（λＲ）、緑色（Ｇ）の波長（λＧ）及び青色（Ｂ）の波長（λＢ）の平均波長を上記λとして設定しても、最短波長であるλＢを上記λとして設定してもよい。特に、平均距離（Ｌｏｒｔ）内を伝搬する滲み出し光は、光抽出体２１１の膜厚方向Ｍに向けて減少する。例えば、波長λの光は、光抽出体２１１の膜厚方向Ｍ（出光面２１１ｂ方向）に減少し、おおよそ強度が１／ｅになる距離がλ／２程度である。このため、λＲ、λＧ、λＢが混在する場合、λＢが最も早く減衰することとなる。そのため、半導体発光素子２１０外部へ取り出す必要のある波長の中で、最短波長の発光光の波長を上記λとして設定することが好ましい。
【０３２１】
上記観点から、導波モード由来の滲み出し光が、第１の屈折率（ｎ１）の媒質を伝搬する際の減衰を抑制するためには、距離（Ｌｏｒｔ）は、概ね、５００ｎｍ以下であることが好ましく、３００ｎｍ以下であることがより好ましく、１５０ｎｍ以下であることが最も好ましい。上記範囲内において距離（Ｌｏｒｔ）が小さい程、伝搬特性が向上する。一方で、距離（Ｌｏｒｔ）の下限値は０ｎｍ超であることが好ましい。０ｎｍよりも小さい場合は、ナノ粒子２１２が光抽出体２１１の入光面２１１ａよりはみ出している、即ち第１の屈折率（ｎ１）を有する媒質が、第２の屈折率（ｎ２）を有するナノ粒子２１２の周囲を完全に満たせていない状態を意味し、入光面２１１ａにナノ粒子２１２由来のラフネスが発生する。
【０３２２】
光抽出体２１１の入光面２１１ａを半導体発光素子２１０の発光層面側（例えば、透明導電層）に当接する場合、入光面２１１ａと発光層面側（例えば、透明導電層）との界面にボイドが発生することを避ける必要がある。例えば、この界面に空気が巻き込まれエアーボイドが発生した場合、空気の屈折率はおおよそ１であるため、半導体発光素子２１０の発光層面（例えば、透明導電層）と空気との界面における屈折率差が大きくなり、導波モードがより促進され、光取り出し効率が大きく減少することとなる。また、例えば、有機ＥＬ素子の場合、発光層は外気に対し脆弱であるため、エアーボイドは発光層の寿命を大きく減少させる。また、ボトムエミッション型有機ＥＬ素子に場合、入光面上に有機ＥＬ素子を成膜製造した際に、透明導電層の表面精度が悪化し、短絡の原因となる。以上の観点から、距離（Ｌｏｒｔ）の最小値は、０ｎｍ超であることが好ましい。特に、ナノ粒子２１２の形状により、入光面２１１ａにラフネスが発生することを抑制する観点から、距離（Ｌｏｒｔ）は、１０ｎｍ以上であると好ましく、３０ｎｍ以上であるとより好ましい。最も好ましくは５０ｎｍ以上である。
【０３２３】
・距離（Ｌｏｒｂ）
図１５に示す距離（Ｌｏｒｂ）は、光抽出体２１１の出光面２１１ｂと平均端部位置（Ｓｐｂ）との間の最短距離である。この距離（Ｌｏｒｂ）は、複数のナノ粒子２１２の出光面２１１ｂ側の平均端部位置（Ｓｐｂ）と光抽出体２１１の出光面２１１ｂとの間の平均距離である。即ち、距離（Ｌｏｒｔ）、距離（Ｌｏｒｂ）及び複数のナノ粒子２１２の光抽出体２１１の膜厚方向Ｍにおける平均厚み（Ｚ）の和が光抽出体２１１の平均厚みとなる。
【０３２４】
上述したように、距離（Ｌｏｒｔ）及びナノ粒子２１２の平均厚み（Ｚ）はナノスケールである。そのため、距離（Ｌｏｒｂ）が非常に小さい場合、光抽出体２１１全体の膜厚が非常に薄くなり、光抽出体２１１の物理的強度が減少する。光抽出体２１１の物理的強度を向上させる観点から、距離（Ｌｏｒｂ）は、距離（Ｌｏｒｔ）以上であるとこのましい。特に、光抽出体の連続生産性を向上させると共に、光抽出体を半導体発光素子に適用する際の利便性を向上させるために、距離（Ｌｏｒｔ）に対して２倍以上の大きさであることが好ましい。この場合には、中心面２１１ｃ内に配列されるナノ粒子２１２の配置制御性を向上させることが可能となる。これらの効果をいっそう発揮する観点から、距離（Ｌｏｒｂ）は、距離（Ｌｏｒｔ）の２．５倍以上であることが好ましく、３．０倍以上であることが最も好ましい。距離（Ｌｏｒｂ）の上限値は特に制限されないが、第１の屈折率（ｎ１）を有する媒質の使用量を減少させ、環境対応を図る観点から、１０μｍ以下であることが好ましく、６μｍ以下であることがより好ましい。なお、上記下限値の範囲を満たす範囲で距離（Ｌｏｒｂ）は小さい程好ましい。
【０３２５】
次に、図１６を参照して、平面視における光抽出体２１１の構成について詳細に説明する。図１６は、図１５に示した光抽出体２１１の中心面２１１ｃ内における断面模式図である。即ち、図１６においては、図１５に示した中心面２１１ｃに沿って光抽出体２１１をスライスし、入光面２１１ａより光抽出体２１１を観察した際の上面図を示している。図１６に示すように、中心面２１１ｃは、複数のナノ粒子２１２を横切るので、入光面２１１ａ側から観察すると、中心面２１１ｃ内には複数のナノ粒子２１２が中心面内に割断されて配置されている。
【０３２６】
・平均ピッチ
図１６に示すように、中心面２１１ｃ内において、隣接するナノ粒子２１２の中心間距離がピッチ（Ｐ）である。ここで中心とは、中心面２１１ｃの面内方向において、ナノ粒子２１２が点対称の場合はその中心であり、非対称の場合は重心を中心として定義する。選択するナノ粒子２１２によりピッチ（Ｐ）が異なる場合は、任意に複数のナノ粒子２１２を選択し、それらのピッチ（Ｐ）の平均値を平均ピッチとする。平均ピッチを求める際の平均点数としては２０点以上が好ましい。
【０３２７】
平均ピッチは、５０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下であることが好ましい。平均ピッチが５０ｎｍ以上であることにより、光抽出体２１１の入光面２１１ａが半導体発光素子２１０の発光層面側（例えば、透明導電層）に当接した際に、入光面２１１ａと発光層との間の界面より滲みだす滲み出し光を、第２の屈折率（ｎ２）を有するナノ粒子２１２により光回折として取り出す際の取り出し効率が向上すると共に、臨界角内の光がナノ粒子により反射され半導体発光素子２１０の発光層面側に戻ることを抑制できる。また、平均ピッチが１５００ｎｍ以下であることにより、光散乱性を付与する密度を向上させることが可能となると共に、半導体発光素子２１０の発光波長に応じた光散乱や光回折の強度を向上することができ、光取り出し効率が向上すると考えられる。更に、平均ピッチが１５００ｎｍ以下であることにより、ナノ粒子２１２の入光面２１１ａにあたえる影響を抑制できるため、入光面２１１ａの平坦性を向上させることができる。上記効果をいっそう発揮する観点から、平均ピッチは２００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下がより好ましく、２５０ｎｍ以上８００ｎｍ以下が最も好ましい。なお、上記平均ピッチを満たす範囲であれば、ナノ粒子２１２は、中心面２１１ｃ内方向において、ランダムに分散された状態であってもよい。ピッチは±５０％以下の分布を有してもよい。この場合、ナノ粒子１つ１つといった微視的スケールにおける光回折のモード数を増加させることができると推定される。このため、出光面２１１ｂより出光する光は、複数の回折モードの平均的光となることから散乱性を奏すと考えられる。即ち、ピッチが分布を有すことで、光取り出し効率及び長期信頼性を向上させた状態で、更にカラーシフトを低減させることができる。カラーシフト抑制の観点から、ピッチの分布は±１％以上であると好ましい。回折モードをより増加させ散乱性を強くする観点からピッチの分布は±５％以上がより好ましく、±７％以上が最も好ましい。一方、局所的にナノ粒子２１２が近接した場合、該ナノ粒子同士の間隔は半導体発光素子の発光光よりも十分に小さくなる。この場合、発光光は個々のナノ粒子を認識せず、平均的な屈折率の分布として近接したナノ粒子を同時に認識することとなる。即ち、近接した２つのナノ粒子を１つのナノ粒子として認識するため、見かけ上、ナノ粒子の径が増大する。ナノ粒子の径が大きくなった場合、該ナノ粒子により発光光の一部が反射し、光抽出体内部から入光面２１１ａ側へと戻る場合がある。これは、光取り出し効率の低下を意味する。このような現象を抑制する観点から、ピッチは±３５％以下であるとより好ましく、±２０％以下であると最も好ましい。なお、後述するように、ピッチの分布に周期性が与えられた場合、ピッチの分布に応じた光回折現象を発現することが可能となる。即ち、ナノ粒子１つ１つといった微視的光回折に、ナノ粒子群による巨視的光回折を加えることができるため、恰も、複数の回折現象を発現する回折点や回折格子を備えたナノ粒子２１２の配列を実現することができる。この場合、光取り出し効果の大きい光回折を利用し、光取り出しと散乱性を同時に発現できるため、光取り出し効率の向上とカラーシフト低減の効果をより発現できると考えられる。
【０３２８】
・平均径
図１６に示すように、中心面２１１ｃにより割断されたナノ粒子２１２の割断面の径（Ｄ）の平均値をナノ粒子２１２の平均径とする。この平均径は、任意に複数のナノ粒子２１２を選択し、それらの径（Ｄ）の平均値として算出する。平均点数としては２０点以上が好ましい。また、平均径を求める際の中心面２１１ｃは、平均端部位置（Ｓｐｔ）と平均端部位置（Ｓｐｂ）との間の中央に設定された中央面（不図示）である。ここで、中央面とは、次のように定義する。平均端部位置（Ｓｐｔ）と平均端部位置（Ｓｐｂ）との間の距離をＺとする。中央面とは、平均端部位置（Ｓｐｔ）から出光面２１１ｂ方向にＺ／２下降した面、即ち、平均端部位置（Ｓｐｂ）から入光面２１１ａ方向にＺ／２上昇した面である。
【０３２９】
平均径は、１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることが好ましい。平均径が１ｎｍ以上であることにより、半導体発光素子２１０の発光層面（例えば、透明導電層）と入光面２１１ａとの界面より滲みだす滲み出し光の取り出し効率を向上させることが可能となる。また、平均径が１０００ｎｍ以下であることにより、半導体発光素子２１０の発光層面（例えば、透明導電層）と入光面２１１ａとの界面より入光する臨界角内の発光光が、ナノ粒子により反射して当該界面へと戻ることを抑制できる。この効果をいっそう発揮する観点から、平均径は、５０ｎｍ以上８００ｎｍ以下であることが好ましく、１００ｎｍ以上７００ｎｍ以下であることがより好ましく、２００ｎｍ以上６００ｎｍ以下が最も好ましい。
【０３３０】
ナノ粒子２１２の径は、±２５％以下の分布をもってもよい。ナノ粒子２１２の径が分布を持つことで、ナノ粒子１つ１つといった微視的スケールにおける光回折のモードに分布を含めることが可能と考えらえる。即ち、規則正しくナノ粒子２１２が配列している場合であっても、ナノ粒子の径が分布を有すことで、個々のナノ粒子における光回折モードを異なる状態にすることができる。即ち、微視的光学現象の平均的挙動が観察される出光面２１１ｂより出光される光は、散乱性を奏すため、カラーシフトを低減することができる。カラーシフト低減の観点から、ナノ粒子２１２の径の分布は±１％以上であると好ましく、±５％以上であるとより好ましい。また、分布が大きいことは、大きな径を有するナノ粒子２１２を含むことを意味する。この場合、大きな径を有すナノ粒子により発光光の一部は反射され、光取り出し効率を低下させる可能性がある。このような現象を抑制する観点から、ナノ粒子２１２の径の分布は±１５％以下がより好ましく、±１０％以下がもっとも好ましい。
【０３３１】
第４の態様に係る光抽出体２１１においては、複数のナノ粒子２１２は、中心面２１１ｃ内における平均ピッチが、５０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下であり、中心面２１１ｃの面内方向における平均径が、１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であり、且つ平均ピッチが平均径よりも大きいことが好ましい。この構成により、光抽出体２１１内部の複数のナノ粒子２１２の配列の規則性が適度な範囲となると共に、ナノ粒子２１２により光散乱又は光回折が生じる領域の密度を大きくできるので、半導体発光素子２１０からの発光光を、複数のナノ粒子による光散乱又は光回折として効果的に取り出すことが可能となる。
【０３３２】
次に、ナノ粒子２１２の形状について詳細に説明する。ナノ粒子２１２の形状としては、上記ナノ粒子２１２の配置箇所、大きさ、屈折率を満たすものであれば、特に制限はない。ナノ粒子２１２の形状としては、例えば、三角柱、三角錐、四角柱、四角錐、多角柱、多角錐、円錐、円柱、楕円錐、楕円柱、及び、これらの底面が歪んだ形状、これらの側面が湾曲した形状、又は球体、円盤状、レンズ状、扁平楕円体状（扁球状）、偏長楕円体状（長球状）等が挙げられる。これらの中でも、特に、円錐、円柱、楕円錐、楕円柱のように、底面の角が少ない形状が好ましい。これらの形状とすることにより、光取り出し率をいっそう向上できると推定される。底面を楕円とした場合の長軸半径と短軸半径と、の比率（長軸半径／短軸半径）は１以上であることが好ましい。比率（長軸半径／短軸半径）が１の場合が円である。後述する配列において、ナノ粒子の密度を向上させ、光散乱性を大きく発現する観点から、底面が楕円のナノ粒子の場合、比率（長軸半径／短軸半径）は５以下であることが好ましい。
【０３３３】
ナノ粒子２１２の形状は分布を含むと、光取り出し効率と長期信頼性を向上させ、且つカラーシフトを低減することができるため好ましい。ここで、ナノ粒子２１２の形状の分布とは、ナノ粒子２１２の形状を表現する変数の分布である。ナノ粒子２１２の形状は、ナノ粒子２１２の高さ（厚み）、側面の角度、側面の変曲点の数、側面の長さ、上面或いは下面の平坦面の面積（径）、上面或いは下面の曲率、上面或いは下面の変曲点の数、上面又は下面又は側面のラフネス（粗さ）、アスペクト比（高さ／下面の径或いは、高さ／上面の径）或いは、上面或いは下面と側面とが作る曲率等により定義される。これらを、ナノ粒子２１２を表現する変数ｘとする。変数ｘに対する標準偏差と相加平均と、の比率（標準偏差／相加平均）が０．０２５以上であることにより、ナノ粒子１つ１つといった微視的スケールにおける回折モード数が増加し、これにより出光面より出光する光に散乱性が付与されると考えられる。
【０３３４】
（相加平均）
相加平均値は、ある要素（変量）ＸのＮ個の測定値をｘ１，ｘ２…，ｘｎとした場合に、次式にて定義される。
【０３３５】
【数１】
2013154150.tif 000003
【０３３６】
（標準偏差）
要素（変量）ＸのＮ個の測定値をｘ１，ｘ２…，ｘｎとした場合に、上記定義された相加平均値を使用し、次式にて定義される。
【０３３７】
【数２】
2013154150.tif 000004
【０３３８】
相加平均を算出する際のサンプル点数Ｎは、１０以上として定義する。また、標準偏差算出時のサンプル点数は、相加平均算出時のサンプル点数Ｎと同様とする。
【０３３９】
また、標準偏差／相加平均は、面内における値ではなく、局所的な値として定義する。即ち、面内に渡りＮ点の計測を行い標準偏差／相加平均を算出するのではなく、局所的観察を行い、該観察範囲内における標準偏差／相加平均を算出する。ここで、観察に使用する局所的範囲とは、平均ピッチＰの５倍〜５０倍程度の範囲として定義する。例えば、平均ピッチＰが５００ｎｍであれば、２５００ｎｍ〜２５０００ｎｍの観察範囲の中で観察を行う。
【０３４０】
上述したように、ナノ粒子２１２の形状は、変数により表記可能であり、該変数に対する標準偏差／相加平均が０．０２５以上であれば回折モードの数が増加すると考えらえれ、散乱性を強く付加することが可能となる。より散乱性を強くし、カラーシフトを低減する観点から、標準偏差／相加平均は０．０３以上であると好ましい。一方、上限値は、滲み出し光の取り出し効率や臨界角内の発光光の反射抑制の観点から決定され、０．５以下であると好ましい。滲み出し光の取り出し効率、臨界角内の発光光の反射抑制、カラーシフトの低減及びナノ粒子２１２の制御性の観点から、標準偏差／相加平均は０．３５以下が好ましく、０．２５以下であることがより好ましく、０．１５以下であることが最も好ましい。特に、要素ｘが、高さ（厚み）、上面或いは下面の径（面積）或いはアスペクトであると、上記（標準偏差／相加平均）の範囲における散乱性の効果が大きいため好ましい。また、ナノ粒子２１２の配列は、ピッチを変数ｘにすることで表現できる。この場合も同様の効果から上記範囲を満たすと好ましい。
【０３４１】
ナノ粒子２１２のピッチを凹凸構造を構成する要素として考えた場合、上記説明した比率（標準偏差／相加平均）は、光取り出し効率とカラーシフトの抑制の両方の効果をより高める観点から上記最も広い範囲（０．０２５〜０．５）の中において、０．０３以上０．４以下であると好ましい。特に、０．０３以上であることにより、散乱性の付与によるカラーシフト低減への寄与が良好となり、０．４以下であることにより臨界角内の発光光の反射を抑制することによる光取り出し効率向上への寄与が良好となる。同様の観点から、０．０３５以上が好ましく、０．０４以上がより好ましい。また、０．３５以下が好ましく、０．２５以下がより好ましく、０．１５以下が最も好ましい。
【０３４２】
更に、ナノ粒子２１２の頂部（入光面側の先端部）径と、ナノ粒子２１２の底部（出光面側の先端部）径とが異なると、光取り出し効率改善とカラーシフト低減の効果に加え、半導体発光素子１０の長期信頼性を向上できると考えらえるため好ましい。即ち、ナノ粒子２１２の側面は、光抽出体２１１の厚み方向から勾配を有すると好ましい。このようなナノ粒子２１２が傾斜を有す構造であることにより、後述する光抽出体２１１の製造方法から、ナノ粒子２１２の形状安定性や入光面２１１ａの平坦性を向上させることができる。本効果をより発揮する観点から、ナノ粒子２１２の頂部（入光面側の先端部）径と、ナノ粒子２１２の底部（出光面側の先端部）径と、は２倍以上異なると好ましく、５倍以上ことなるとより好ましく、１０倍以上ことなると最も好ましい。なお、最も好ましくは、ナノ粒子２１２の頂部（入光面側の先端部）径或いはナノ粒子２１２の底部（出光面側の先端部）径が０に漸近する状態、換言すればナノ粒子２１２の上面或いは下面に平坦面がない場合である。
【０３４３】
また、高さ（厚み）に対する（標準偏差）／（相加平均）は、上記最も広い範囲（０．０２５〜０．５）の中において、０．０３以上０．４０以下であると好ましい。特に、０．０３以上であることにより、光散乱性付与によるカラーシフト低減への寄与が良好となり、０．４０以下であることにより臨界角内の発光光の反射抑制による光取り出し効率向上への寄与が良好となる。同様の観点から、０．０４以上が好ましく、０．０５以上がより好ましく、０．１２以上が最も好ましい。また、０．３５以下が好ましく、０．３以下がより好ましく、０．２５以下が最も好ましい。
【０３４４】
図１７Ａ〜図１７Ｄは、第４の態様に係る光抽出体のナノ粒子の形状の一例を示す断面模式図である。なお、図１７Ａ〜図１７Ｄにおいては、図１４と同様に、光抽出体２１１の入光面２１１ａ及び出光面２１１ｂに対する垂直断面を示している。
【０３４５】
図１７Ａ〜図１７Ｄに示すように、ナノ粒子２１２の形状としては、非点対称であり、中心面２１１ｃに対して平行な方向の線分Ｘに対して非線対称であって、且つ、中心面２１１ｃに対する垂直方向の線分Ｙに対して略線対称であることが好ましい。ここでの略線対称とは、完全な線対称のみを意味するものではなく、本発明の効果を奏する範囲内で対称性の崩れた線対称も許容するものである。このようなナノ粒子２１２の形状としては、入光面２１１ａ側の先端が入光面２１１ａ側に突出し、出光面２１１ｂ側の先端が出光面２１１ｂに対して略平行な形状を有するものであってもよく（図１７Ａ参照）、出光面２１１ｂ側の先端が出光面２１１ｂ側に突出し、入光面２１１ａ側の先端が入光面２１１ａに対して略平行な形状を有するものであってもよい（図１７Ｂ参照）。また、ナノ粒子２１２の形状としては、入光面２１１ａ側の先端が入光面２１１ａ側に突出し、出光面２１１ｂ側の先端が入光面２１１ａ側に向けて窪んだ形状を有するものであってもよく（図１７Ｃ参照）、出光面２１１ｂ側の先端が出光面２１１ｂ側に突出し、入光面２１１ａ側の先端が出光面２１１ｂ側に向けて窪んだ形状を有するものであってもよい（図１７Ｄ参照）。このようなナノ粒子２１２を用いることにより、中心面２１１ｃ内におけるナノ粒子２１２の配列規則性が向上するので、ナノ粒子２１２による光回折性が向上し、その結果、半導体発光素子２１０の光取り出し効率を向上できる。
【０３４６】
次に、第１の屈折率（ｎ１）の媒質と第２の屈折率（ｎ２）を有するナノ粒子２１２との屈折率の関係について説明する。屈折率の差は光からみた媒質の異質性に直結する。即ち、屈折率差が大きい程、媒質間の異質性を光が認識し、光散乱や回折といった光学現象を発現しやすくなる。半導体発光素子２１０からの発光光は、第２の屈折率（ｎ２）と第１の屈折率（ｎ１）との差が大きい程、第２の屈折率（ｎ２）を有するナノ粒子２１２と第１の屈折率（ｎ１）を有する媒質との異質性を強く感じる。第２の屈折率（ｎ２）と第１の屈折率（ｎ１）との差が大きい程、第２の屈折率（ｎ２）を有するナノ粒子２１２が、光抽出体２１１の内部に配置されていることを認識する。このため、第２の屈折率（ｎ２）を有するナノ粒子２１２と第１の屈折率（ｎ１）の媒質との界面において、光散乱が生じることとなる。
【０３４７】
本実施の形態においては、第１の屈折率（ｎ１）と第２の屈折率（ｎ２）とは互いに異なる。本明細書において、「互いに屈折率が異なる状態」とは、屈折率差の絶対値が０．１以上の場合である。即ち、屈折率（ｎＡ）と屈折率（ｎＢ）とが互いに異なる状態とは、屈折率差の絶対値（｜ｎＡ−ｎＢ｜）が０．１以上の場合として定義する。
【０３４８】
第４の態様に係る光抽出体２１１においては、第１の屈折率（ｎ１）を有する媒質と第２の屈折率（ｎ２）を有するナノ粒子２１２との界面における光散乱により滲み出し光を抽出し、出光面２１１ｂからの光取り出し効率を向上させると共に、取り出した光のカラーシフトを低減する観点から、光抽出体２１１における第１の屈折率（ｎ１）と第２の屈折率（ｎ２）との屈折率差（｜ｎ１−ｎ２｜）が、０．１５以上であることが好ましい。また、ナノ粒子２１２と光抽出体２１１を構成する媒質との光学的な異質性を大きくし、光抽出体２１１内における半導体発光素子２１０からの発光光のナノ粒子２１２による光散乱性が向上する観点から、第１の屈折率（ｎ１）と第２の屈折率（ｎ２）との屈折率差（｜ｎ１−ｎ２｜）は、０．２以上であることがより好ましく、０．２５以上であることが更に好ましく、０．３以上であることが特に好ましい。
【０３４９】
また、第１の屈折率（ｎ１）の媒質への半導体発光素子２１０の発光光の入光性を向上させる観点からは、ｎ１＞ｎ２であると好ましく、ナノ粒子２１２の安定性及び半導体発光素子２１０の長期信頼性の観点からはｎ２＞ｎ１であることが好ましい。ｎ１＞ｎ２を満たす範囲で大きな屈折率差を実現し、光散乱性を大きくするためには、例えば、ナノ粒子２１２として中空シリカやメソポーラスシリカ、不活性ガスに代表される気体、イオン液体に代表される液体等を採用できる。一方、ｎ２＞ｎ１を満たす範囲で大きな屈折率差を実現し、光散乱性を大きくするためには、例えば、ナノ粒子２１２として金属ナノ粒子、金属酸化物ナノ粒子、有機無機ハイブリッドナノ粒子等を採用することができる。特に、ｎ１＞ｎ２の関係を満たす場合、光抽出体２１１の出光面２１１ｂ上に凹凸構造を付与することにより、出光面２１１ｂにおける取り出し光の反射を抑制できるため好ましい。このような出光面２１１ｂ上の凹凸構造については後述する。
【０３５０】
なお、本明細書において、「屈折率が実質的に同等」とは、屈折率（ｎＡ）の媒質（Ａ）及び屈折率（ｎＢ）の媒質（Ｂ）の屈折率差の絶対値（｜ｎＡ−ｎＢ｜）が０．１より小さい場合であり、「屈折率が等しい」とは、屈折率（ｎＡ）の媒質（Ａ）及び屈折率（ｎＢ）の媒質（Ｂ）の屈折率差の絶対値（｜ｎＡ−ｎＢ｜）が０の場合である。屈折率が実質的に同等である場合、屈折率（ｎＡ）を有する媒質（Ａ）と屈折率（ｎＢ）を有する媒質（Ｂ）との界面における光の反射は０．１％以下に抑えられ、光は、屈折率（ｎＡ）の媒質と屈折率（ｎＢ）の媒質との界面を略認識しなくなる。このため、屈折率差の絶対値（｜ｎＡ−ｎＢ｜）が０．１より小さい場合を屈折率が実質的に同等と定義する。
【０３５１】
次に、第１の屈折率（ｎ１）を有する媒質について説明する。第１の屈折率（ｎ１）を有する媒質は光学的に透明な媒質であることが、第１の屈折率（ｎ１）を有する媒質内部を伝搬する光の吸収減衰を抑制できるため好ましい。ここで、光学的に透明とは、消衰係数（ｋ）が０であることと定義する。ｋ＝０であることにより、吸収係数を０にすることが可能となる。このため、光抽出体２１１の入光面２１１ａから光抽出体２１１内に導かれた発光光が光抽出体２１１の出光面２１１ｂに透過するまでに、光抽出体２１１内部にて吸収され減衰するのを抑制することができる。ここで、消衰係数ｋが０である場合とは、ｋ≦０．０１を満たす範囲と定義する。この範囲を満たすことで上記効果を得られるため好ましい。特に、多重反射を抑制する観点からｋ≦０．００１であるとより好ましい。なお、ｋは小さい程好ましい。
【０３５２】
第１の屈折率（ｎ１）を有する媒質を構成する材料としては、上記屈折率の関係及び消衰係数ｋを満たすものであれば特に制限はない。第１の屈折率（ｎ１）を有する媒質の材料としては、例えば、光学的に透明な樹脂、光学的に透明な誘電体等を採用することができる。
【０３５３】
なお、第１の屈折率（ｎ１）の媒質は、第１の屈折率（ｎ１）と実質的に屈折率が等しい他の媒質を含むことができる。第１の屈折率（ｎ１）の媒質内部に他の屈折率（ｎＫ）を有する媒質が含まれても、ｎＫとｎ１とは実質的に等しいため、光学的にはｎ１の媒質のみが存在するように振る舞う。そのため、第１の屈折率（ｎ１）と実質的に等しい屈折率を有する他の媒質は、何種類含まれも構わない。このような第１の屈折率（ｎ１）と実施的に屈折率の等しい他の媒質を含むことで、光抽出体の物理的強度や使用環境に対する強度を向上させることができる。
【０３５４】
続いて、第２の屈折率（ｎ２）を有するナノ粒子２１２について説明する。第２の屈折率（ｎ２）を有するナノ粒子２１２としては、既に説明した屈折率関係、形状及び大きさを満たせすものであれば特に制限はない。
【０３５５】
また、第２の屈折率（ｎ２）を有するナノ粒子２１２としては、多層ナノ粒子であってもよい。ここで多層ナノ粒子とは、光抽出体の膜厚方向Ｍに積層されたナノ粒子である。例えば、屈折率（ｎＡ）の層、屈折率（ｎＢ）の層、及び屈折率（ｎＣ）の層が、光抽出体２１１の出光面２１１ｂより入光面２１１ａ側へと積層されて一つのナノ粒子２１２を構成する場合を考える。この場合、入光面２１１ａに最も近い屈折率（ｎＣ）が上記第２の屈折率（ｎ２）を満たせば、他の屈折率（ｎＡ）及び屈折率（ｎＢ）は、第２の屈折率（ｎ２）と第１の屈折率（ｎ１）との関係を満たさなくてもよい。即ち、第２の屈折率（ｎ２）を有するナノ粒子２１２とは、光抽出体２１１の入光面２１１ａ側が第２の屈折率（ｎ２）であればよく、出光面２１１ｂ側には第２の屈折率（ｎ２）と互いに異なる屈折率の層が形成されていてもよい。
【０３５６】
第２の屈折率（ｎ２）を有するナノ粒子２１２の消衰係数に特に制限はない。第２の屈折率（ｎ２）を有するナノ粒子２１２は、金属酸化物等の誘電体にて構成する場合には、光学的に透明であることが好ましい。即ち、ナノ粒子２１２としては、金属等の吸収のある物質も選定することができる。
【０３５７】
次に、光抽出体２１１のナノ粒子２１２の配列について詳細に説明する。ナノ粒子２１２の配列は、光抽出体２１１を中心面２１１ｃにてスライスしたときに露出する光抽出体２１１の入光面２１１ａ側の面に対して定義される。
【０３５８】
ナノ粒子２１２の中心面２１１ｃ内における配列は、上述した平均ピッチの範囲を満たす範囲であれば特に制限はない。また、ナノ粒子２１２の配列としては、以下に説明する配列ＬＰ及び配列αのいずれかを採用することにより、散乱性を強く発現した状態にて、光取り出し効率を向上できる。以下に説明する配列ＬＰ及び配列αは、上記説明したピッチに対する標準偏差／相加平均の範囲を満たす例である。特に、配列ＬＰの場合その原理から、本発明の光抽出体を有機ＥＬ素子に適用した場合に、有機ＥＬ素子の光取り出し効率を向上させると共に、更に色温度を調整できると推定される。
【０３５９】
＜凹凸構造の配列＞
次に、上述した第１の態様に係る光抽出体１における凹凸構造層１１の凹凸構造１１ａの配列について詳細に説明する。なお、特に説明しない限り、第２の態様に係る光抽出体２、第３の態様に係る光抽出体１４０、第４の態様に係る光抽出体２１１も光抽出体１と同様の構成を用いることができる。
【０３６０】
また光抽出体１における凹凸構造層１１の微細構造が、前記した柵状又は格子状で構成される場合には、ラインの長軸方向を第１方向Ｄ１と定義する。第１方向Ｄ１に直交する第２方向Ｄ２に配列した複数のライン列において、隣接するラインの中央線間の最短距離がピッチＰｘに相当する。換言すれば、後述するドット形状の説明において、第１方向Ｄ１にピッチＰｙで配列するドット列のピッチＰｙをゼロに漸近し、隣接するドットをつなげた状態が柵状構造に相当する。
【０３６１】
また、第４の態様に係る光抽出体２１１におけるナノ粒子２１２の配列については、光抽出体２１１を中心面２１１ｃにてスライスしたときに露出する光抽出体２１１の入光面２１１ａ側の面に対して定義され、以下ドットと光抽出層をナノ粒子、ドット径をナノ粒子短径、ドット高さをナノ粒子長径と読み換えて定義される。
【０３６２】
図１に示す凹凸構造層１１の凹凸構造１１ａとしては、上述した形状及び配列により、平坦化層１３内部を伝搬する滲み出し光を光抽出層１２及び凹凸構造層１１により抽出できるものであれば、特に制限はないため、六方配列、準六方配列、四方配列、準四方配列等を採用できる。また、凹凸構造１１ａの配列として、以下に説明する配列ＬＰ、配列α及び分布ＤＦのいずれかを用いることにより、平坦化層１３内部を伝搬する滲み出し光を抽出する際に、光散乱性をより強く発現させることが可能となるため、光取り出し効率が向上する。更に、凹凸構造の形状や配列の乱れを制御することにより発現する光散乱性を回折による光取り出しに対して相対的に強くできるため、カラーシフトは低減し、より自然光に近い半導体発光素子とすることもできる。なお、以下に記載する配列ＬＰ、配列α及び分布ＤＦに示す構成は、光抽出層１２の配列に用いることもできる。
【０３６３】
＜配列ＬＰ＞
以下においては、上述した第１の凹凸構造１０１ａにおける複数の凸部１０１ｂ又は第２の凹凸構造１１１ａの複数の凹部１１１ｂ、更に第４の態様に係る光抽出体２１１におけるナノ粒子２１２を共に「ドット２３０」と称し説明する。即ち、以下の説明にて使用する「ドット２３０」は、第１の凹凸構造１０１ａの凸部１０１ｂ又は第２の凹凸構造１１１ａの凹部１１１ｂ、又は第４のナノ粒子２１２と読み替えることにより、第１の凹凸構造１０１ａの配列又は第２の凹凸構造１１１ａの配列、あるいは第４のナノ粒子２１２の配列へと反映させることができる。
【０３６４】
図１８は、第１の態様に係る凹凸構造の配列ＬＰを示す模式図であり、凹凸構造層を上面から見た状態を示している。図１８に示すように、ドット２３０は、光抽出体１の主面内の第１方向Ｄ１において、複数のドット２３０が不定間隔（Ｐｙ）（ピッチ（Ｐｙ）１，（Ｐｙ）２，（Ｐｙ）３，…）で配列された複数のドット列２３０−１〜２３０Ｎを構成する。また、各ドット列は、光抽出体１の主面内で第１方向Ｄ１に直交する第２方向Ｄ２において、不定間隔（Ｐｘ）（ピッチ（Ｐｘ）１，（Ｐｘ）２，（Ｐｘ）３，…）で配置されている。
【０３６５】
ここで、互いに異なるピッチ（Ｐｘ）で不定間隔に配置された第２方向Ｄ２におけるドット列の配置例について説明する。図１９は、第１の態様に係る凹凸構造の第２方向Ｄ２におけるドット列の配置例を示す模式図である。図１９に示すように、第２方向Ｄ２におけるドット列ＤＬは、８列ずつ特定の間隔（ピッチ（Ｐｘ））で配置されており、且つ、８列のドット列ＤＬが繰り返し配置されている。この８列のドット列で構成された単位を、長周期Ｌｚ（但し、ｚは正の整数）と称する。なお、互いに異なるピッチ（Ｐｙ）で不定間隔に配置された第１方向Ｄ１におけるドットについても、以下の説明と同様に配置できる。
【０３６６】
ピッチ（Ｐｘ）は、隣接するドット列間の距離である。ここで、長周期Ｌｚにおける少なくとも隣接する４個以上ｍ個以下のドット列間のピッチ（Ｐｘ）ｎ（３≦ｎ≦２ａ又は３≦ｎ≦２ａ＋１。但し、ｍ，ａは正の整数であり、ｎ＝ｍ−１である。）には、下記式の関係が成り立つ。
（Ｐｘ）１＜（Ｐｘ）２＜（Ｐｘ）３＜…＜（Ｐｘ）ａ＞…＞（Ｐｘ）ｎ
【０３６７】
なお、各ドット２３０の直径（凸部の底部直径又は凹部の開口部直径）は、ピッチ（Ｐｘ）ｎより小さい。ピッチ（Ｐｘ）１から（Ｐｘ）ｎまでの長さは、長周期Ｌｚを構成する。図１９は、長周期Ｌｚが８列のドット列で構成される場合、即ち、ｍ＝８の場合を示している。この場合、ｎ＝７，ａ＝３となるため、長周期Ｌ１において、ドット列間のピッチ（Ｐｘ）ｎには、下記式に示す関係が成り立っている。
（Ｐｘ）１＜（Ｐｘ）２＜（Ｐｘ）３＞（Ｐｘ）４＞（Ｐｘ）５＞（Ｐｘ）６＞（Ｐｘ）７
【０３６８】
また、長周期Ｌｚにおけるピッチ（Ｐｘ）は、ピッチ（Ｐｘ）の最大値（（Ｐｘ）（ｍａｘ））と、最小値（（Ｐｘ）（ｍｉｎ））との差で表される最大位相ずれδが、（（Ｐｘ）（ｍｉｎ））×０．０１＜δ＜（（Ｐｘ）（ｍｉｎ））×０．６６、好ましくは、（（Ｐｘ）（ｍｉｎ））×０．０２＜δ＜（（Ｐｘ）（ｍｉｎ））×０．５、より好ましくは、（（Ｐｘ）（ｍｉｎ））×０．１＜δ＜（（Ｐｘ）（ｍｉｎ））×０．４、を満たすよう設定されている。
【０３６９】
例えば、図１９に示す長周期Ｌ１においては、各ドット列間のピッチ（Ｐｘ）ｎは次のように表される。
（Ｐｘ）１＝（Ｐｘ）（ｍｉｎ）
（Ｐｘ）２＝（Ｐｘ）（ｍｉｎ）＋δａ
（Ｐｘ）３＝（Ｐｘ）（ｍｉｎ）＋δｂ＝（Ｐｘ）（ｍａｘ）
（Ｐｘ）４＝（Ｐｘ）（ｍｉｎ）＋δｃ
（Ｐｘ）５＝（Ｐｘ）（ｍｉｎ）＋δｄ
（Ｐｘ）６＝（Ｐｘ）（ｍｉｎ）＋δｅ
（Ｐｘ）７＝（Ｐｘ）（ｍｉｎ）＋δｆ
但し、δａからδｆの値は、（Ｐｘ）（ｍｉｎ）×０．０１＜（δａ〜δｆ）＜（Ｐｘ）（ｍｉｎ）×０．５を満たす。
【０３７０】
また、長周期Ｌｚにおけるｚの最大値は、４≦ｚ≦１０００、好ましくは、４≦ｚ≦１００、より好ましくは、４≦ｚ≦２０、を満たすよう設定されている。なお、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２における長周期Ｌｚは互いに同一である必要はない。
【０３７１】
上記した各ドット列間のピッチ（Ｐｘ）ｎの関係を有する複数のドット列をドット列群と定義し、図１９に示した長周期Ｌ１を有するドット列群、長周期Ｌ２を有するドット列群が該当する。ドット列群は少なくとも１個以上配列されていることが好ましい。
【０３７２】
ピッチ（Ｐｙ）の不定間隔の配置は、上述した互いに異なるピッチ（Ｐｘ）で不定間隔に配置された第２方向Ｄ２におけるドット列の配置例において、ドット列をドットと読み替えることで定義され、各ドット間のピッチ（Ｐｙ）ｎの関係を有する複数のドットをドット群として同様に読み替えることで定義される。ドット群も少なくとも１個以上配列されていることが好ましい。
【０３７３】
また、ピッチ（Ｐｙ）が不定間隔の場合には、少なくとも隣接する４個以上ｍ個以下のドット間のピッチ（Ｐｙ）ｎ（３≦ｎ≦２ａ又は３≦ｎ≦２ａ＋１。但し、ｍ，ａは正の整数であり、ｎ＝ｍ−１である。）が、下記式（１３）の関係を満たすと共に、第１方向Ｄ１において、ピッチ（Ｐｙ）１〜（Ｐｙ）ｎで構成されるドット群が長周期Ｌｙｚで繰り返し配列され、ピッチ（Ｐｘ）が不定間隔である場合には、少なくとも隣接する４個以上ｍ個以下のドット列間のピッチ（Ｐｘ）ｎ（３≦ｎ≦２ａ又は３≦ｎ≦２ａ＋１。但し、ｍ，ａは正の整数であり、ｎ＝ｍ−１である。）は、下記式（１４）の関係を満たすと共に、第２方向Ｄ２において、ピッチ（Ｐｘ）１〜（Ｐｘ）ｎで構成されるドット列群が長周期Ｌｘｚで繰り返し配列されることが好ましい。
式（１３）
（Ｐｙ）１＜（Ｐｙ）２＜（Ｐｙ）３＜…＜（Ｐｙ）ａ＞…＞（Ｐｙ）ｎ
式（１４）
（Ｐｘ）１＜（Ｐｘ）２＜（Ｐｘ）３＜…＜（Ｐｘ）ａ＞…＞（Ｐｘ）ｎ
【０３７４】
ピッチ（Ｐｘ）及びピッチ（Ｐｙ）は、ナノオーダー且つそれぞれ５０ｎｍ以上５０００ｎｍ以下であることが好ましい。ピッチ（Ｐｘ）及び（Ｐｙ）がこの範囲内にあると、平坦化層内部を伝搬する滲み出し光を、凹凸構造層１１及び光抽出層１２により、散乱光及び回折光として取り出すことが可能となり、光取り出し効率を向上させることができる。なお、ピッチ（Ｐｘ）及びピッチ（Ｐｙ）は、１００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であるとより好ましく、１００ｎｍ以上８００ｎｍ以下であると最も好ましい。
【０３７５】
なお、互いに異なるピッチ（Ｐｙ）で不定間隔に配置された第１方向Ｄ１におけるドットの配置例は、上記説明した互いに異なるピッチ（Ｐｘ）で不定間隔に配置された第２方向Ｄ２におけるドット列の配置例において、ドット列をドットと読み替えることで定義される。各ドット２３０の直径（凸部の底部直径又は凹部の開口部直径）は、ピッチ（Ｐｘ）及びピッチ（Ｐｙ）より大きい。
【０３７６】
図２０及び図２１は、第１及び第２の態様に係る凹凸構造の配列ＬＰを示す模式図である。凹凸構造１０１ａ，１１１ａの配列ＬＰにおいては、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２について共に上述したような不定間隔のピッチ（Ｐｘ）及び（Ｐｙ）で配置してもよく（図２０参照）、第１方向Ｄ１又は第２方向Ｄ２のいずれか一方のみを上述したような不定間隔のピッチで配置し、他方を一定間隔のピッチで配置することもできる（図２１参照）。なお、図２１においては、第１方向Ｄ１におけるドットが不定間隔で配置され、第２方向Ｄ２におけるドット列が一定間隔に配置されている。
【０３７７】
また、第１方向Ｄ１におけるドット間距離、又は第２方向Ｄ２おけるドット列間距離が一定間隔で設けられる場合には、一定間隔のピッチに対する不定間隔のピッチの比が、特定の範囲内にあることが好ましい。
【０３７８】
また、不定間隔のピッチ（Ｐｙ）が各ドットの中心間の距離に等しく、不定間隔のピッチ（Ｐｘ）が、複数のドット列間距離に等しく、且つ、ピッチ（Ｐｙ）及びピッチ（Ｐｘ）は各ドットの直径より大きいことが好ましい。
【０３７９】
また、図１２に示す上記第４の凹凸構造１３１ａにおいては、不定間隔のピッチ（Ｐｙ）は、柵状体１３１ｂの中心線間距離に等しく、不定間隔のピッチ（Ｐｘ）は、柵状体１３１ｂの中心線間距離に等しく、且つピッチ（Ｐｙ）及びピッチ（Ｐｘ）は各柵状体１３１ｂ，１３１ｃの線幅より大きいことが好ましい。
【０３８０】
また、図１１に示す上記第３の凹凸構造１２１ａにおいては、不定間隔のピッチ（Ｐｘ）は、柵状体１２１ｂの中心線間距離に等しく、且つピッチ（Ｐｘ）は各柵状体１２１ｂの線幅よりも大きいことが好ましい。
【０３８１】
ここで、第１方向Ｄ１におけるドットが一定間隔（Ｐｙ）ｃで配置され、第２方向Ｄ２におけるドット列が不定間隔（Ｐｘ）で設けられる例について説明する。この場合には、一定間隔のピッチ（Ｐｙ）ｃに対する、不定間隔のピッチ（Ｐｘ）の比は、８５％〜１００％の範囲内にあることが好ましい。一定間隔のピッチ（Ｐｙ）ｃに対する不定間隔のピッチ（Ｐｘ）の比が８５％以上であれば、隣接するドット間の重なりが小さくなる。また、一定間隔のピッチ（Ｐｙ）ｃに対する、不定間隔のピッチ（Ｐｘ）の比が１００％以下であれば、ドットを構成する凸部又は凹部の充填率が向上する。なお、一定間隔のピッチ（Ｐｙ）ｃに対する、不定間隔のピッチ（Ｐｘ）の比は、９０％〜９５％の範囲内にあることが、より好ましい。
【０３８２】
また、１つの長周期Ｌｚは、５個以上のドットあるいはドット列から構成されると（属するピッチ（Ｐｘ）又はピッチ（Ｐｙ）が４以上である場合）、光抽出体１の面内方向における屈折率の長周期の変動が、ナノオーダーから遠ざかり、光散乱が生じやすくなる。一方、十分な光散乱性による光取り出し効率向上の効果を得るためには、長周期Ｌｚは、１００１個以下のドットあるいはドット列から構成される（属するピッチ（Ｐｘ）又は（Ｐｙ）が１０００以下である）ことが好ましい。
【０３８３】
凹凸構造１０１ａ，１１１ａを複数のドットから構成される長周期Ｌｚを繰り返し並べることにより、長周期Ｌｚごとに屈折率が変化し、長周期Ｌｚを構成する複数のドットが１単位となって繰り返された場合と同じ効果が生じることとなる。換言すると、波長と同程度以下のピッチの複数のドットの場合、平均的な屈折率分布で光の挙動を説明できるため（有効媒質近似）、空間の平均屈折率分布を計算すると、あたかも長周期Ｌｚの複数のドットが１単位として繰り返されたように光に作用する。このように長周期Ｌｚで並べられた複数のドットは、光散乱効果を奏する。一方で、波長と同程度以上のピッチの複数のドットの場合、ピッチに対応した光回折が生じるが、ドットは長周期Ｌｚの範囲でピッチが変調されているため、ドット毎の光回折の回折角は乱されることとなり、長周期Ｌｚに応じた散乱性を奏すと考えられる。
【０３８４】
また、ナノオーダーの凹凸が設けられることにより、凹凸の間隔に調和した回折を利用し、第１の態様に係る光抽出体１における平坦化層１３内部を伝搬する滲み出し光を取り出すことが可能となる。即ち、局所的にみれば、平坦化層１３の内部を伝搬する滲み出し光が、凹凸構造１０１ａ，１１１ａ及び光抽出層１２により回折光として抽出される。より広域な範囲でみれば、これらの回折現象により取り出される光は、平均的な屈折率分布を有す長周期Ｌｚ由来の光散乱性を有すると考えられる。即ち、光取り出し効率を向上させつつ、回折光特有の所定角度への出向を抑制できるため、カラーシフトは低減し、より自然光に近い発光をえることができる。
【０３８５】
また、凹凸構造１０１ａ，１１１ａをナノオーダーとし、且つ、ピッチ（Ｐｙ）とピッチ（Ｐｘ）の両方、又はいずれか一方を不定間隔とすることにより、凹凸構造１０１ａ，１１１ａのナノオーダーでの周期性が乱れることになるので、半導体発光素子の発光層面（例えば、透明導電層）からの滲みだし光に対し、光散乱性を強く発現させ抽出することができる。この光散乱性によって、光取り出し効率を高めることが可能となる。加えて、凹凸のナノオーダーでの均一性が乱れることによって、カラーシフトを低減し、より自然光に近い発光特性を得ることが可能となるため、ギラツキを抑制できる。
【０３８６】
また、ピッチ（Ｐｙ）及びピッチ（Ｐｘ）を共に不定間隔とした場合には、凹凸構造１０１ａ，１１１ａのナノオーダーでの周期性が乱れることとなり、第１の態様に係る光抽出体１における平坦化層１３と半導体発光素子の発光層との界面から滲みだす導波モード光由来の滲み出しを、強い光散乱により取り出すことができる。これにより、回折により取り出される発光光のカラーシフトを低減することが可能となると共に、ギラツキを抑制することが可能となる。
【０３８７】
一方、ピッチ（Ｐｙ）又はピッチ（Ｐｘ）のいずれか一方が不定間隔であり、もう一方が一定間隔の場合には、ピッチ（Ｐｙ）及びピッチ（Ｐｘ）が共に不定間隔である場合に比べて、周期性の乱れが減少し、散乱効果が減少する。このため、自然光に近い発光特性は低下する一方、回折による光取り出し効率が向上する。
【０３８８】
ピッチ（Ｐｙ）及びピッチ（Ｐｘ）の両方を不定間隔とするか、又はピッチ（Ｐｙ）又はピッチ（Ｐｘ）のいずれか一方を不定間隔とするかは、半導体発光素子の特性と用途等により種々選択し、最適な構造を選択することができる。例えば、比較的カラーシフトが問題とならない一般照明用途の場合には、回折による光取り出し効率向上効果をより高めるために、ピッチ（Ｐｙ）又はピッチ（Ｐｘ）のいずれか一方を不定間隔とする構造を採用すればよい。逆に、色特性や角度依存性が問題となりやすいディスプレイ用途の場合は、ピッチ（Ｐｙ）及びピッチ（Ｐｘ）の両方を不定間隔とする構造を採用すればよい。
【０３８９】
図２２は、第１の態様に係る光抽出体の凹凸構造層を示す模式図である。図２２は、凹凸構造層１１の微細構造が、前記した格子状である場合の凹凸構造層を、凹凸構造層を上面から見た状態を示している。図２２に示すように、柵状凸部２２０は、第１の態様に係る光抽出体１の主面内の第１方向Ｄ１に延在する柵状凸部２２０−１〜２２０−Ｎと、第１方向Ｄ１に直行する第２方向Ｄ２に延在する柵状凸部２２０−ａ〜２２０−ｄと、を含む。第１方向Ｄ１に延在する柵状凸部２２０−１〜２２０−Ｎは、不定間隔（Ｐｘ）（ピッチ（Ｐｘ）１，（Ｐｘ）２，（Ｐｘ）３，…）で第２方向Ｄ２に配列される。また、第２方向Ｄ２に延在する柵状凸部２２０−ａ〜２２０−ｄは、不定間隔（Ｐｙ）（ピッチ（Ｐｙ）１，（Ｐｙ）２，（Ｐｙ）３，…）で、第１方向Ｄ１に配列される。
【０３９０】
ここで、互いに異なるピッチ（Ｐｘ）で不定間隔に配置された第２方向Ｄ２に延在する柵状凸部（図２２中、２２０−ａ〜２２０−ｄ）の配置においても、前記した図２２に示すようなピッチ（Ｐｙ），（Ｐｘ）をとることができ、式（１３）、式（１４）に示した配置とすることができる。
【０３９１】
第１及び第２の実施の形態に係る第１の凹凸構造１０１ａ，１１１ａにおいては、ドットの各々の直径が、ピッチ（Ｐｙ）及び／又はピッチ（Ｐｘ）に対応して増減することが好ましい。なお、本発明において、ドットの各々の直径が、ピッチ（Ｐｙ）及び／又はピッチ（Ｐｘ）に対応して増減するとは、ピッチ（Ｐｙ）又はピッチ（Ｐｘ）の増加にともなって、ドットの各々の直径が増加する、或いは、減少するいずれかを指す。
【０３９２】
以下、ピッチに対応して増減するドットの直径の例について、詳細に説明する。
第１の態様に係る光抽出体１において、ピッチ（Ｐｙ）が不定間隔である場合には、少なくとも隣接する４個以上ｍ個以下のピッチを構成するドット径Ｄｙｎ（３≦ｎ≦２ａ又は３≦ｎ≦２ｎ＋１、ただし、ｍ、ａは正の整数であり、ｎ＝ｍ−１である）は、下記式（１５）の関係を満たすと共に、第１方向Ｄ１において、ドット径Ｄｙ１〜Ｄｙｎで構成されるドット群が少なくとも１個以上配列され、ピッチ（Ｐｘ）が不定間隔である場合には、少なくとも隣接する４個以上ｍ個以下のピッチを構成するドット径Ｄｘｎ（３≦ｎ≦２ａ又は３≦ｎ≦２ｎ＋１、ただし、ｍ、ａは正の整数であり、ｎ＝ｍ−１である）は、下記式（１６）の関係を満たすと共に、第２方向Ｄ２において、ドット径Ｄｘ１〜Ｄｘｎで構成されるドット列群が少なくとも１個以上配列されることが好ましい。
式（１５）
Ｄｙ１＜Ｄｙ２＜Ｄｙ３＜…＜Ｄｙａ＞…＞Ｄｙｎ
式（１６）
Ｄｘ１＜Ｄｘ２＜Ｄｘ３＜…＜Ｄｘａ＞…＞Ｄｘｎ
【０３９３】
更に、第１の態様に係る光抽出体１においては、ピッチ（Ｐｙ）が不定間隔である場合には、少なくとも隣接する４個以上ｍ個以下のピッチを構成するドット径Ｄｙｎ（３≦ｎ≦２ａ又は３≦ｎ≦２ｎ＋１、ただし、ｍ、ａは正の整数であり、ｎ＝ｍ−１である）は、上記式（１５）の関係を満たすと共に、第１方向Ｄ１において、ドット径Ｄｙ１〜Ｄｙｎで構成されるドット群が長周期単位Ｌｙｚで繰り返し配列され、かつピッチ（Ｐｘ）が不定間隔である場合には、少なくとも隣接する４個以上ｍ個以下のピッチを構成するドット径Ｄｘｎ（３≦ｎ≦２ａ又は３≦ｎ≦２ｎ＋１、ただし、ｍ、ａは正の整数であり、ｎ＝ｍ−１である）は、上記式（１６）の関係を満たすと共に、第２方向Ｄ２において、ドット径Ｄｘ１〜Ｄｘｎで構成されるドット列群が長周期単位Ｌｘｚで繰り返し配列されることが好ましい。
【０３９４】
図２３は、第１の態様に係る光抽出体の凹凸構造の第２方向Ｄ２におけるドット列の配置例を示す模式図である。図２３は、長周期単位Ｌｘｚが８列のドット列で構成される場合、即ち、ｍ＝８の場合を示している。この場合、ｎ＝７，ａ＝３となるため、長周期Ｌ１において、ドット列を構成する各ドットの径Ｄｘｎには、上記式（１６）の関係が成り立っている。
【０３９５】
図２３においては、隣接するドット間隔が広くなると、ドット径が小さくなり、ドット間隔が狭くなるとドット径が大きくなっている。増減するドット径の増減範囲は、大きすぎると隣接するドットと接するようになり好ましくなく、小さすぎると、光取り出し効率が低下するため好ましくない。同じ長周期単位Ｌｘｚ内における、ドットの平均径に対し、±２０％以内であると、光取り出し効率が増加し好ましい。
【０３９６】
上記説明は、ドットを構成するピッチが減少すると、ドット径が増加する例についてであるが、同様に、ドットを構成するピッチが減少すると、それに対応してドット径が減少してもよい。いずれの場合でもドット径の増減の長周期は、ドットを構成するピッチの増減の長周期と一致することが好ましい。
【０３９７】
上記構成により、発光光に対するドットによる周期性の乱れが大きくなり、半導体発光素子における光取り出し効率が増加することとなる。
【０３９８】
また、第１の凹凸構造１０１ａ，１１１ａの微細構造を構成するドット形状（凹凸構造）においては、各ドットの各々の高さが、ピッチ（Ｐｙ）及び／又はピッチ（Ｐｘ）に対して増減することが好ましい。
【０３９９】
以下、ピッチに対応して増減するドット高さの例について、詳細に説明する。
第１の態様に係る光抽出体１において、ピッチ（Ｐｙ）が不定間隔である場合には、少なくとも隣接する４個以上ｍ個以下のピッチを構成するドット高さＨｙｎ（３≦ｎ≦２ａ又は３≦ｎ≦２ｎ＋１、ただし、ｍ、ａは正の整数であり、ｎ＝ｍ−１である）は、下記式（１７）の関係を満たすと共に、第１方向Ｄ１において、ドット高さＨｙ１〜Ｈｙｎで構成されるドット群が少なくとも１個以上配列され、ピッチ（Ｐｘ）が不定間隔である場合には、少なくとも隣接する４個以上ｍ個以下の前記ピッチを構成するドット高さＨｘｎ（３≦ｎ≦２ａ又は３≦ｎ≦２ｎ＋１、ただし、ｍ、ａは正の整数であり、ｎ＝ｍ−１である）は、下記式（１８）の関係を満たすと共に、第２方向Ｄ２において、ドット高さＨｘ１〜Ｈｘｎで構成されるドット列群が少なくとも１個以上配列されることが好ましい。
式（１７）
Ｈｙ１＜Ｈｙ２＜Ｈｙ３＜…＜Ｈｙａ＞…＞Ｈｙｎ
式（１８）
Ｈｘ１＜Ｈｘ２＜Ｈｘ３＜…＜Ｈｘａ＞…＞Ｈｘｎ
【０４００】
更に、第１の態様に係る光抽出体１においては、ピッチ（Ｐｙ）が不定間隔である場合には、少なくとも隣接する４個以上ｍ個以下のピッチを構成するドット高さＨｙｎ（３≦ｎ≦２ａ又は３≦ｎ≦２ｎ＋１、ただし、ｍ、ａは正の整数であり、ｎ＝ｍ−１である）は、上記式（１７）の関係を満たすと共に、第１方向Ｄ１において、ドット高さＨｙ１〜Ｈｙｎで構成されるドット群が長周期単位Ｌｙｚで繰り返し配列され、ピッチ（Ｐｘ）が不定間隔である場合には、少なくとも隣接する４個以上ｍ個以下のピッチを構成するドット高さＨｘｎ（３≦ｎ≦２ａ又は３≦ｎ≦２ｎ＋１、ただし、ｍ、ａは正の整数であり、ｎ＝ｍ−１である）は、上記式（１８）の関係を満たすと共に、且つ、第２方向Ｄ２において、ドット高さＨｘ１〜Ｈｘｎで構成されるドット列群が長周期単位Ｌｘｚで繰り返し配列されることが好ましい。
【０４０１】
図２４は、第１の態様に係る光抽出体の凹凸構造の第２方向Ｄ２におけるドット列の配置例を示す模式図である。図２４は、長周期単位Ｌｘｚが８列のドット列で構成される場合、即ち、ｍ＝８の場合を示している。この場合、ｎ＝７，ａ＝３となるため、長周期Ｌ１において、ドット列を構成する各ドットの高さＨｘｎには、上記式（１８）の関係が成り立っている。
【０４０２】
図２４においては、隣接するドット間隔Ｐが広くなると、ドット高さＤＨが小さくなり、ドット間隔Ｐが狭くなるとドット高さＤＨが大きくなっている。増減するドット高さＤＨの増減範囲は、大きすぎるとその部分における光取り出し効率のムラが大きくなり好ましくなく、小さすぎると、ドット高さＤＨの増減による光取り出し効率の向上効果が低下するため好ましくない。同じ長周期単位Ｌｘｚ内における、ドットの平均高さに対し、±２０％以内であると、光取り出し効率がムラなく増加し好ましい。
【０４０３】
上記構成により、発光光に対するドットによる周期性の乱れが大きくなり、有機ＥＬ発光デバイスにおける光取り出し効率が増加することとなる。
【０４０４】
＜配列α＞
以下においては、上述した第１の凹凸構造１１ａにおける複数の凸部１１ｂ又は第２の凹凸構造１１１ａの複数の凹部１１１ｂ、更に第４のナノ粒子２１２を共に「ドット２３０」と称し説明する。即ち、以下の説明にて使用する「ドット２３０」は、第１の凹凸構造１０１ａの凸部１０１ｂ又は第２の凹凸構造１１１ａの凹部１１１ｂ、又は第４のナノ粒子２１２と読み替えることにより、第１の凹凸構造１０１ａの配列又は第２の凹凸構造１１１ａ、或いは第４のナノ粒子２１２の配列へと反映させることができる。
【０４０５】
図２５は、第１及び第２の実施の形態に係る凹凸構造における複数の凸部又は凹部の配列αを示す模式図である。図２５は、凹凸構造１０１ａ（１１１ａ）の複数の凸部１０１ｂ（又は複数の凹部１１１ｂ）の配列αの説明図であり、光抽出体１（２）の上面を模式的に示している。図２５Ａに示すように、ドット２３０（凸部１０１ｂ又は凹部１１１ｂ）は、光抽出体１主面内の第１方向Ｄ１において、複数のドット２３０が不定間隔（Ｐｙ）（ピッチ（Ｐｙ）１，（Ｐｙ）２，（Ｐｙ）３，…）で配列された複数のドット列２３０−１〜１３０−Ｎを構成する。また、各ドット列は、光抽出体１の主面（基材主面）内で第１方向Ｄ１に直交する第２方向Ｄ２において、一定間隔のピッチ（Ｐｘ）で配置されており、隣接するドット列間に第１方向Ｄ１においてシフト量α（位置差）が生じるよう配置されている。
【０４０６】
図２５Ａにおいて、隣接するドット列２３０−１及びドット列２３０−２間の第１方向Ｄ１におけるシフト量α１と、隣接するドット列２３０−２及びドット列２３０−３間の第１方向Ｄ１におけるシフト量α２とは、互いに異なるように設けられている。この構成により、第１−第２方向Ｄ２平面内における斜め方向の複数のドット間のピッチ（ピッチＰ３〜Ｐ５等）が不規則（ランダム）となり、繰り返しパターンの周期性が低減されるため、光散乱効果を奏する。これにより、光抽出体１の平坦化層１３と半導体発光素子の発光層面（例えば、透明導電層）との界面から滲みだす滲み出し光を取り出す際に、回折により取り出しよりも光散乱により取り出しを相対的に大きくすることができるため、カラーシフトを抑制することが可能となり、より自然光に近いギラツキを抑えた発光を得ることができる。
【０４０７】
また、第１の態様に係る光抽出体１においては、シフト量α１及びシフト量α２の差分が一定でないことが好ましい。この構成により、複数のドットによる繰り返しパターンの周期性が更に低減され、上述の効果を一層発揮できる。
【０４０８】
なお、上記第１の凹凸構造１０１ａ又は第２の凹凸構造１１１ａにおいては、凸部１０１ｂと凹部１１１ｂとが混在するようにして設けてもよい。
【０４０９】
図２５Ａに示す例において、ピッチ（Ｐｘ）は、第２方向Ｄ２において隣接して設けられたドット列（凸部１０１ｂ又は凹部１１１ｂ）間の距離を指す。同様に、ピッチ（Ｐｙ）は、第１方向Ｄ１において隣接して設けられたドット２３０（凸部１０１ｂ又は凹部１１１ｂ）間の距離を指す。即ち、ピッチ（Ｐｘ）及びピッチ（Ｐｙ）とは、凸部頂部中心点間の距離又は凹部開口部中心点間の距離で定義される。ここで、中心とは次のように定義する。凸部頂部中心点は、平面視における凸部形状が点対称な場合にはその中心点であり、非対称な場合には平面視における凸部の重心位置で定義される。凹部開口部中心点は、平面視における凹部形状が点対称な場合にはその中心点であり、非対称な場合には平面視における凹部の重心位置で定義される。
【０４１０】
図２５Ａに示す例において、シフト量αは、第２方向Ｄ２において隣接して配列されたドット列２３０−１〜２３０−Ｎを構成するドット間の第１方向Ｄ１の位置差（距離差）で定義される。
【０４１１】
第１の態様に係る光抽出体１においては、ピッチ（Ｐｘ）がピッチ（Ｐｙ）よりも小さいことが好ましい。光抽出体１においては、ドット列２３０−１〜２３０−Ｎ間における第１方向Ｄ１のシフト量αは、ピッチ（Ｐｙ）の位相（０〜±π）の範囲となる。このため、ピッチ（Ｐｘ）がピッチ（Ｐｙ）より小さい場合には、隣接して配列されたドット２３０間の距離が小さくなるので、第１及び第２の凹凸構造１０１ａ，１１１ａにおける凸部１０１ｂ，１１１ｂの充填率が増大する。
【０４１２】
図２５Ｂは、シフト量αが最大にずれた状態を示している。この場合、（Ｐｘ）＝（Ｐｙ）×ｓｉｎ６０°＝０．８６６×（Ｐｙ）、の関係となる。図２５Ｂに示す例においては、ドット２３０同士の重なりがなく、シフト量αが最大の状態であるので、この２つのドット列２３０−１，２３０−２間については六方最密充填となりドット２３０の配列に周期性が生じる。このため、ある程度ドット２３０同士の重なりを生じさせ、充填率をあげられる範囲で、適宜、（Ｐｙ）に対し（Ｐｘ）を決定することにより、パターンの規則性を低減させ光散乱効果を向上させることで、回折光によるギラツキを抑制できる。
【０４１３】
第１の態様に係る光抽出体１においては、ピッチ（Ｐｙ）に対するピッチ（Ｐｘ）の比が、８５％〜１００％の範囲であることが好ましい。ピッチ（Ｐｙ）に対するピッチ（Ｐｘ）の比が、８５％以上であれば、隣接するドット（凸部１１ｂ又は凹部２１ｂ）間の重なりが小さくなるため好ましく、１００％以下であれば、ドット（凸部１１ｂ又は凹部２１ｂ）の充填率が向上するため好ましい。ピッチ（Ｐｙ）に対するピッチ（Ｐｘ）の比は、９０％〜９５％の範囲であることがより好ましい。
【０４１４】
＜分布ＤＦ＞
次に、図２６及び図２７を参照して、分布ＤＦについて説明する。図２６は、図７中の一点鎖線ＶＩＩ−ＶＩＩに沿う垂直断面図であり、図２７は、図９の一点鎖線ＩＸ−ＩＸに沿う垂直断面図である。図２６及び図２７においては、第１の凹凸構造１０１ａ，第２の凹凸構造１１１ａの構成を模式的に示している。
【０４１５】
まず、第１の凹凸構造１０１ａについて説明する。図２６に示すように、この断面においては、複数の凸部３０１，３０２，３０３，３０４が互いに間隔をおいて並んでいる。各凸部３０１〜３０４の間は、凹部３１０（図１の凹部１１ｃに相当）により連続的につながっている。以下、図２６中に示す各種記号と用語の定義について説明する。
【０４１６】
まず、図２６に示す記号ｓｃｖとは、凸部平均位置を示している。凸部平均位置ｓｃｖは、第１の凹凸構造１０１ａの凸部３０１〜３０４の凸部頂部３００ａの面内平均位置を意味している。換言すれば、ここでの説明では、凹凸構造層１０１の主面Ｓに対する垂直方向において、凹凸構造層１０１の主面Ｓから各凸部３０１〜３０４の最も遠い位置に当たる凸部頂部３００ａまでの距離の平均に相当する位置を、凸部平均位置ｓｃｖと定義している。凸部平均位置ｓｃｖは、３０点以上の凸部頂部３００ａの平均により求めることが好ましい。
【０４１７】
図２６に示すように複数の凸部３０１〜３０４の高さは、主に同じ高さであるが均一ではなく、ところどころに高さが低い凸部３０３が混在している。このため、凸部３０１〜３０４の凸部平均位置ｓｃｖは、凸部３０１、３０２、３０４の凸部頂部３００ａよりも低い位置になっている。
【０４１８】
一方、図２６に示す記号ｓｃｃは、凹部平均位置を示している。凹部平均位置ｓｃｃは、第１の凹凸構造１０１ａの凹部３１０の凹部頂部３１０ａの面内平均位置を意味する。換言すれば、ここでの説明では、凹凸構造層１０１の主面に対する垂直方向において、凹凸構造層１０１の主面Ｓから凹部３１０の最も近い位置である凹部頂部３１０ａまでの距離の平均に相当する位置を、凹部平均位置ｓｃｃと定義している。
【０４１９】
また、図２６に示す記号ｌｃｖは、凸部平均位置ｓｃｖにより形成される平面上の線分を示している。したがって、線分ｌｃｖは、凹凸構造層１０１の主面Ｓに対して平行である。なお、第３の凹凸構造１２１ａの場合、各柵状体（凸部）１２１ｂの延在方向と平行であり、各柵状体１２１ｂ上に配置され、且つ凸部平均位置ｓｃｖにより形成される平面上の線分をｌｃｖと定義する。
【０４２０】
また、図２６中に示す記号ｈは、凸部平均高さを示している。凸部平均高さｈとは、凸部平均位置ｓｃｖと凹部平均位置ｓｃｃとの間の距離である。したがって、凸部平均高さｈは、凹凸構造１１１ａの複数の凸部３０１〜３０４の凸部高さｈｎの平均値に相当する。
【０４２１】
また、図２６中に示す記号φｃｖは、凹部平均位置ｓｃｃにおける凸部３０１〜３０４の底部の幅を示している。
【０４２２】
図２６中に示す記号ｔｃｖは、線分ｌｃｖ上における隣接する凸部３０２及び凸部３０４間の輪郭同士の最短距離を示している。即ち、図２６においては、（１）まず、凸部平均位置ｓｃｖで構成される平面内の線分ｌｃｖは、複数の凸部３０１、３０２及び３０４を横切る。ここで、一つの凸部３０２と線分ｌｃｖとの交点を、図２６中Ａ及びＢで示す。（２）次に、この凸部３０２と線分ｌｃｖ上にて隣接する凸部３０４と、線分ｌｃｖとの交点を、図２６中Ｃ及びＤで示す。（３）線分ｌｃｖを一方向から見たときに、各交点はＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの順に配列しているが、これらのうち交点Ｂと交点Ｃとの距離をｔｃｖと定義している。
【０４２３】
図２６中に示す記号ｈｎは、各凸部３０１〜３０４の凸部高さを示す。凸部高さｈｎは、凹部平均位置ｓｃｃにおける各凸部３０１〜３０４の底部の中心３００ｂと凸部頂部３００ａとの間の距離を意味する。即ち、凸部高さｈｎは、凹部平均位置ｓｃｃを基準とした各凸部３０１〜３０４の凸部頂部３００ａの高さに相当する。したがって、凸部高さｈｎの平均値は、上述の凸部平均高さｈに相当する。
【０４２４】
図２６中に示すＰは、複数の凸部３０１〜３０４のうち、互いに隣接する２つの凸部の間隔である。間隔Ｐについては後で詳述する。
【０４２５】
次に、第２の凹凸構造１１１ａについて説明する。図２７に示すように、第１の態様に係る光抽出体１の断面では、複数の凹部３２１〜３２４が互いに独立して並んでいる。各凹部３２１〜３２４の間には凸部３３０が存在し、各凹部３２１〜３２４を互いに分離している。
【０４２６】
以下、図２７中に示す各種記号と用語の定義について説明する。図２７中の記号ｓｃｖは、凸部３３０の凸部平均位置を示している。凸部平均位置ｓｃｖは、凹凸構造１１１ａの凸部３３０の凸部頂部の面内平均位置を意味している。換言すれば、ここでの説明では、凹凸構造層１１１の主面Ｓに対する垂直方向において、凹凸構造層１１１の主面Ｓから各凸部３３０の最も近い位置に当たる凸部頂部までの距離の平均に相当する位置を、凸部平均位置ｓｃｖと定義している。凸部平均位置ｓｃｖは、３０点以上の凸部頂部の平均により求めることが好ましい。
【０４２７】
但し、この例では、凹凸構造層１１１の主面Ｓが凸部３３０を形成しているので、主面Ｓと凸部平均位置ｓｃｖが形成する面は実質的に同一である。
【０４２８】
また、図２７中に示す記号ｓｃｃは、複数の凹部３２１〜３２４の凹部平均位置を示している。凹部平均位置ｓｃｃは、凹凸構造１１１ａの凹部３２１〜３２４の凹部頂部３２０ａの面内平均位置を意味する。換言すれば、ここでの説明では、凹凸構造層１１１の主面Ｓに対する垂直方向において、凹凸構造層１１１の主面Ｓから凹部３２１〜３２４の最も遠い位置である凹部頂部３２０ａまでの距離の平均に相当する位置を、凹部平均位置ｓｃｃと定義している。凹部平均位置ｓｃｃは、３０点以上の凹部頂部３２０ａの平均により求めることが好ましい。
【０４２９】
図２７に示すように、複数の凹部３２１〜３２４の深さは主に同じであるが均一ではなく、ところどころに深さが浅い凹部３２３が混在している。このため、凹部３２１〜３２４の凹部平均位置ｓｃｃは、凹部３２１，３２２，３２４の凹部頂部３２０ａよりも浅い位置になっている。
【０４３０】
図２７中に示す記号ｌｃｃは、凹部平均位置ｓｃｃにより形成される平面上の線分を示す。したがって、線分ｌｃｃは、主面Ｓに対して平行である。
【０４３１】
図２７中に示す記号ｄは、凹部３２１〜３２４の平均凹部深さを示す。平均凹部深さｄは、凸部平均位置ｓｃｖと凹部平均位置ｓｃｃとの間の距離である。即ち、凹凸構造１１１ａの複数の凹部３２１〜３２４の凹部深さの平均値に相当する。
【０４３２】
図２７中に示す記号φｃｃは、凸部平均位置ｓｃｖにおける複数の凹部３２１〜３２４の開口部の幅を示している。
【０４３３】
図２７中に示す記号ｄｎは、複数の凹部３２１〜３２４の凹部深さを示す。凹部深さｄｎは、凸部平均位置ｓｃｖにおける各凹部３２１〜３２４の開口部の中心３２０ｂと凹部３２１〜３２４の凹部頂部３２０ａとの間の距離を意味する。即ち、凹部深さｄｎは、凸部平均位置ｓｃｖを基準とした場合の各凹部３２１〜３２４の深さである。したがって、凹部深さｄｎの平均値は、上述の平均凹部深さｄに相当する。
【０４３４】
図２７中に示す記号ｔｃｃは、線分ｌｃｃ上における隣接する凹部３２２及び３２４間の輪郭同士の最短距離を示している。即ち、図２７において、（１）まず、凹部平均位置ｓｃｃで構成される平面内の線分ｌｃｃは、複数の凹部３２１、３２２及び３２４を横切る。ここで、一つの凹部３２２と線分ｌｃｃとの交点を、図２７中Ａ及びＢで示す。（２）次に、この凹部３２２と線分ｌｃｃ上にて隣接する凹部３２４と、線分ｌｃｃとの交点を、図２７中Ｃ及びＤで示す。（３）線分ｌｃｃを一方向から見たときに、各交点はＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの順に配列しているが、これらのうち交点Ｂと交点Ｃとの距離をｔｃｃと定義している。
【０４３５】
図２７中に示すＰは、複数の凹部３２１〜３２４のうち、互いに隣接する２つの間隔である。間隔Ｐについては後で詳述する。
【０４３６】
上記説明した凸部平均位置ｓｃｖ及び凹部平均位置ｓｃｃについては、凹凸構造１１ａ，２１ａの凸部３００及び凹部３２０の中から任意のものをサンプルとして選び、それらの平均を求めている。本発明においては、これらの平均を求める際にサンプルとして選ぶ凸部３００及び凹部３２０の数が３０以上であることが好ましい。
【０４３７】
以下、上述の記号及び用語の定義を用いて、分布ＤＦにおける第１の凹凸構造１０１ａについて詳細に説明する。なお、以下の説明は、図１１に示す第３の凹凸構造１２１ａ及び図１２に示す第４の凹凸構造１３１ａについても同様である。まず、分布ＤＦにおいては、ピッチＰが下記条件を満たす。
５０ｎｍ≦Ｐ≦５０００ｎｍ
【０４３８】
ピッチＰが、５０ｎｍ以上５０００ｎｍ以下であることにより、第１の態様に係る光抽出体１の平坦化層１３と半導体発光素子の発光層面（例えば、透明導電層）との界面から滲みだす導波モード由来の発光光の滲み出し光を光回折又は／及び光散乱により効果的に抽出することが可能となる。特に、前記効果を一層発揮する観点から、ピッチＰは、５０ｎｍ≦Ｐ≦８００ｎｍを満たすことが好ましく、１００ｎｍ≦Ｐ≦５００ｎｍを満たすことがより好ましい。
【０４３９】
また、第１の実施の形態に係る第１の凹凸構造１０１ａにおいては、図２６に示すように、複数の凸部３０１〜３０４の凸部高さｈｎが均一ではなく、図２６中に示す凸部３０３のように、ほぼ同一の凸部高さを有する凸部３０１，３０２，３０４よりも凸部高さｈｎが低い、言い換えれば、凸部平均高さｈに比べて凸部高さｈｎが低い凸部（以下、極小凸部という）が所定の確率で存在する。つまり、極小凸部の凸部高さｈｎは、第１の凹凸構造１０１ａの凸部平均位置ｓｃｖと凹部平均位置ｓｃｃとの間の距離に相当する凸部平均高さｈに対して下記式（１９）を満し、且つ、極小凸部が存在する確率（以下、存在確率ともいう）Ｚが、下記式（２０）を満たす。
式（１９）
０．９ｈ≧ｈｎ
式（２０）
１／１００００≦Ｚ≦１／５
【０４４０】
ここで、確率Ｚは、第１の凹凸構造１０１ａについて、ある範囲内に存在する複数の凸部３００の凸部高さｈｎを測定し、凸部高さｈｎが式（１９）の条件を満たす凸部３００を極小凸部と判定する。次いで、凸部３００の総数と極小凸部の総数を計数し、凸部３００の総数を分母、極小凸部の総数を分子とする確率Ｚを求めることができる。
【０４４１】
凸部高さｈｎが式（１９）を満たす極小凸部の存在により、光回折による抽出に対し光散乱性を付与することが可能となると考えられる。極小凸部の凸部高さｈｎとしては、光散乱性をより発揮する観点から０．８ｈ≧ｈｎを満たすことが好ましく、０．６ｈ≧ｈｎを満たすことがより好ましく、０．３ｈ≧ｈｎを満たすことが最も好ましい。
【０４４２】
特に、式（１９）を満たす極小凸部の存在確率Ｚが、式（２０）を満たすことにより、散乱性付与に基づく光取り出し効率向上を実現できる。存在確率Ｚは、光散乱性付与の観点から、１／３０００≦Ｚ≦１／１０を満たすことが好ましく、１／１０００≦Ｚ≦１／１０を満たすことがより好ましく、１／５００≦Ｚ≦１／１０を満たすことが最も好ましい。
【０４４３】
また、上述の距離ｔｃｖが、凸部３０１〜３０４のピッチＰに対して、下記式（２１）を満たすことが好ましい。
式（２１）
１．０Ｐ＜ｔｃｖ≦９．５Ｐ
【０４４４】
図２６に示すように、距離ｔｃｖは、線分ｌｃｖ上における隣接する凸部３０２及び凸部３０４間の輪郭同士の最短距離を示しているので、両者の間に存在する極小凸部（図２６中３０３）の数及び大きさが、最大値９．５Ｐを超えないように制限されていることを示している。
【０４４５】
距離ｔｃｖが式（２１）を満たすことにより、光抽出に対し光散乱性を大きく付与すると共に、導波モード由来の発光光の滲み出し光の反射を抑制することが可能となり、光取り出し効率が一層向上すると考えられる。距離ｔｃｖとしては、この効果を一層発揮する観点から、１．０Ｐ＜ｔｃｖ≦４．５Ｐを満たすことがより好ましく、１．０Ｐ＜ｔｃｖ≦１．５Ｐを満たすことが最も好ましい。
【０４４６】
また、極小凸部の凸部高さｈｎが下記式（２２）を満たし、存在確率Ｚが下記式（２３）を満たし、且つ、距離ｔｃｖが下記式（２４）を満たすことが好ましい。この場合には、極小凸部の凸部高さｈｎが式（２２）を満たすことでナノスケールにて強い散乱性を付与することが可能となり、同時に存在確率Ｚが式（２３）を満たすことで総合的な散乱性の程度が向上するため、光抽出力が大きくなる。更に、距離ｔｃｖが式（２４）を満たすことで、導波モード由来の発光光の滲み出し光の反射を抑制することが可能となり、光取り出し効率が一層向上すると考えられる。
式（２２）
０．６ｈ≧ｈｎ
式（２３）
１／３０００≦Ｚ≦１／１０
式（２４）
１．０Ｐ＜ｔｃｖ≦４．５Ｐ
【０４４７】
更に、この場合において、極小凸部の高さｈｎが下記式（２５）を満たすことが、ナノスケールでの光散乱性の付与の観点から好ましい。この場合においても、式（２３）に示す存在確率及び式（２４）に示す距離ｔｃｖの範囲を満たすため、ナノスケールにおいて強められた散乱性により、総合的な光散乱性による光抽出を行うことが可能となると推定される。
式（２５）
０．１ｈ≧ｈｎ
【０４４８】
更に、凸部３０１〜３０４のアスペクト比ｈｎ／φｃｖは、凹凸構造１０１ａの凸部３０１〜３０４の底部の幅φｃｖと凸部高さｈｎとの比率ｈｎ／φｃｖである。アスペクト比ｈｎ／φｃｖは、光回折及び光散乱性、光抽出層の物理的安定性の観点から、０．１以上３．０以下の範囲が好ましい。特にこの効果をより一層発揮する観点から、アスペクト比ｈｎ／φｃｖは、０．５以上２．５以下であることが好ましい。なお、第３の凹凸構造１２１ａ及び第４の凹凸構造１３１ａの場合、アスペクト比は同様にｈｎ／φｃｖとして定義されるが、φｃｖは柵状体の底部の幅として定義される。
【０４４９】
次に、分布ＤＦにおける第２の凹凸構造１１１ａについて詳細に説明する。まず、凹部１１１ｂ（３２０）の間隔（ピッチ）Ｐは、下記条件式を満たす。
５０ｎｍ≦Ｐ≦１５００ｎｍ
【０４５０】
ピッチＰが、５０ｎｍ以上５０００ｎｍ以下であることにより、第１の態様に係る光抽出体１の平坦化層１３と半導体発光素子の発光層面（例えば、透明導電層）との界面から滲みだす導波モード由来の発光光の滲み出し光を光回折又は／及び光散乱により効果的に抽出することが可能となる。特に、前記効果を一層発揮する観点から、ピッチＰは、５０ｎｍ≦Ｐ≦８００ｎｍを満たすことが好ましく、１００ｎｍ≦Ｐ≦５００ｎｍを満たすことがより好ましい。
【０４５１】
また、第２の凹凸構造１１１ａにおいては、図２７に示すように、複数の凹部３２１〜３２４の凹部深さｄｎが均一ではなく、図２７中に示す凹部３２３のように、ほぼ同一の深さを有する複数の凹部３２１，３２２，３２４よりも凹部深さｄｎが浅い、言い換えれば、平均凹部深さｄに比べて凹部深さｄｎが浅い凹部（以下、極小凹部という）が所定の確率で存在する。つまり、極小凹部の凹部深さｄｎは、第２の凹凸構造１１１ａの凸部平均位置ｓｃｖと凹部平均位置ｓｃｃとの距離に相当する凹部平均深さｄに対して下記式（２６）を満し、且つ、極小凹部が存在する確率（以下、存在確率ともいう）Ｚが、下記式（２０）を満たすことを特徴とする。
式（２０）
１／１００００≦Ｚ≦１／５
式（２６）
０．９ｄ≧ｄｎ
【０４５２】
ここで、確率Ｚは、第２の凹凸構造１１１ａについて、ある範囲内に存在する複数の凹部３２０の凹部深さｄｎを測定し、凹部深さｄｎが式（２６）の条件を満たす凹部３２０を極小凹部と判定する。次いで、凹部３２０の総数と極小凹部の総数を計数し、凹部３２０の総数を分母、極小凹部の総数を分子とする確率Ｚを求めることができる。
【０４５３】
凹部深さｄｎが式（２６）を満たす極小凹部の存在により、光回折による抽出にたいし光散乱性を付与することができる。ここで、凹部深さｄｎは、光散乱性をより発揮する観点から０．８ｄ≧ｄｎを満たすことが好ましく、０．６ｄ≧ｄｎを満たすことがより好ましく、０．３ｄ≧ｄｎを満たすことが最も好ましい。
【０４５４】
特に、式（２６）を満たす極小凹部が存在する確率Ｚが式（２０）を満たすことにより、散乱性付与に基づく光取り出し効率向上を実現できる。ここで、存在確率Ｚとしては、光散乱性付与の観点から１／３０００≦Ｚ≦１／１０を満たすことが好ましく、１／１０００≦Ｚ≦１／１０を満たすことがより好ましく、１／５００≦Ｚ≦１／１０を満たすことが最も好ましい。
【０４５５】
また、第２の凹凸構造１１１ａにおいては、上述の距離ｔｃｃが、凹部３２０の間隔（ピッチ）Ｐに対して、下記式（２７）を満たすことが好ましい。
式（２７）
１．０Ｐ＜ｔｃｃ≦９．５Ｐ
【０４５６】
図２７に示すように、距離ｔｃｃは、線分ｌｃｃ上における隣接する凹部３２２及び凹部３２４間の輪郭同士の最短距離を示しているので、両者の間に存在する極小凹部（図２７中２３３）の数や大きさが最大値９．５Ｐを超えないように制限されていることを示している。
【０４５７】
距離ｔｃｃが式（２７）を満たすことにより、光抽出に対し光散乱性を大きく付与すると共に、導波モード由来の発光光の滲み出し光の反射を抑制することが可能となり、光取り出し効率が一層向上すると考えられる。距離ｔｃｃとしては、この効果を一層発揮する観点から、１．０Ｐ＜ｔｃｃ≦４．５Ｐを満たすことがより好ましく、１．０Ｐ＜ｔｃｃ≦１．５Ｐを満たすことが最も好ましい。
【０４５８】
また、極小凹部の凹部深さｄｎが下記式（２８）を満たし、存在確率Ｚが下記式（２９）を満たし、且つ、距離ｔｃｃが下記式（３０）を満たすことが好ましい。この場合には、極小凹部の凹部深さｄｎが式（２８）を満たすことでナノスケールにて強い散乱性を付与することが可能となり、同時に存在確率Ｚが式（２９）を満たすことで総合的な散乱性の程度が向上するため、ナノスケールにおいて強められた散乱性により、総合的な光散乱性による光抽出を行うことが可能となると推定される。
式（２８）
０．６ｄ≧ｄｎ
式（２９）
１／３０００≦Ｚ≦１／１０
式（３０）
１．０Ｐ＜ｔｃｃ≦４．５Ｐ
【０４５９】
更に、この場合において、極小凹部の凹部深さｄｎが下記式（３１）を満たすことが、ナノスケールでの光散乱性の付与の観点から好ましい。この場合においても、式（２９）に示す存在確率Ｚ及び式（３０）に示す距離ｔｃｃの範囲を満たすため、ナノスケールにおいて強められた散乱性により、総合的な光散乱性による光抽出を行うことが可能となると推定される。
式（３１）
０．１ｄ≧ｄｎ
【０４６０】
更に、凹部３２０のアスペクト比ｄ／φｃｃは、凹凸構造１１１ａの凹部３２０の開口部の幅φｃｃと凹部深さｄとの比率である。アスペクト比ｄ／φｃｃは、光回折及び光散乱性、光抽出層の物理的安定性の観点から、０．１以上３．０以下の範囲が好ましい。特に、この効果をより一層発揮する観点から、アスペクト比ｄ／φｃｖは、０．５以上２．５以下であることが好ましい。
【０４６１】
次に、ナノ粒子２１２の形状分布について詳細に説明する。ナノ粒子２１２においても、以下に説明する分布ＤＦを採用することにより、散乱性を強く発現した状態にて、光取り出し効率を向上できる。
【０４６２】
図２８は、第４の態様に係るナノ粒子の形状分布ＤＦを示す断面模式図であり、光抽出体２１１を中心面２１１ｃでスライスした状態を入光面２１１ａ側から見た状態を示している。図２８に示すように、ナノ粒子２１２は、中心面２１１ｃにて割断された断面形状において、第１の径（Ｄ１）を有する複数の第１のナノ粒子２１２ａと、第１の径（Ｄ１）よりも大きい第２の径（Ｄ２）を有する複数の第２のナノ粒子２１２ｂとを含む。ここで、径（Ｄ１，Ｄ２）とは、各ナノ粒子２１２ａ、２１２ｂの最大径を意味する。
【０４６３】
図２８に示す例では、平均ピッチは、第１のナノ粒子２１２ａ及び第２のナノ粒子２１２ｂの全てに対し、任意に２０点以上の隣接するナノ粒子２１２ａ、２１２ｂの中心間距離を算出し、それらの平均値として決定される。平均ピッチよりも径（Ｄ）の小さな第１の径（Ｄ１）を有するナノ粒子を第１のナノ粒子２１２ａと定義する。また、平均ピッチよりも径の大きな第２の径（Ｄ２）を有するナノ粒子を第２のナノ粒子２１２ｂと定義する。第２の径（Ｄ２）を有する第２のナノ粒子２１２ｂの径は、平均ピッチよりも大きく、平均ピッチの９．５倍以下の大きさである。これらの範囲を満たすことにより、まず、ナノ粒子径に分布が生じるため、入光面２１１ａより第１の屈折率（ｎ１）の媒質に入光した光から見た、第２の屈折率（ｎ２）の媒質の中心面方向における分布が大きくなる。即ち、光散乱性を奏すると考えられ、その結果、光散乱性が強く発現され、光取り出し効率を向上させることが可能となり、カラーシフトを抑制できると推定される。なお、ナノ粒子の径とは最大径として定義する。
【０４６４】
なお、第２のナノ粒子２１２ｂの径が、平均ピッチの９．５倍以下であることは、第２のナノ粒子２１２ｂの最大サイズに上限を設けることを意味する。第２のナノ粒子２１２ｂの大きさを制限することにより、第１の屈折率（ｎ１）の媒質と第２の屈折率（ｎ２）を有するナノ粒子２１２との界面における光の反射を抑制することが可能となる。即ち、第１の屈折率（ｎ１）の媒質に入光した発光光が、第２の屈折率（ｎ２）を有するナノ粒子２１２にて反射され、入光面２１１ａ方向へと戻ることを抑制することができる。この効果をいっそう発揮する観点から、第２のナノ粒子２１２ｂの径は、平均ピッチの４．５倍以下であることが好ましく、１．５倍以下であることが最も好ましい。
【０４６５】
また、第２の径（Ｄ２）を有する第２のナノ粒子２１２ｂは、第１の径（Ｄ１）を有する第１のナノ粒子２１２ａに対して１／１００００以上１／５以下の比率で存在する。この範囲を満たすことにより、第２のナノ粒子２１２ｂによる光抽出体２１１表面の面内方向における第２の屈折率（ｎ２）の面内分布を大きくとることが可能となり、光散乱性による光取り出し効率向上が実現すると推定される。即ち、大きさの異なるナノ粒子２１２を所定の確率で含むので、ナノ粒子２１２の中心面２１１ｃの面内方向における分布及び体積分布が大きくなり、光散乱性の効果が大きくなる。そして、強められた光散乱性により、光取り出し効率を高めると共に、光散乱効果によりカラーシフトを低減してより自然光に近い発光特性を得ることが可能となり、ギラツキを抑制することができる。更に、第１の径（Ｄ１）より大きい第２の径（Ｄ２）を有するナノ粒子２１２の大きさを所定のサイズ以下に制限できるので、半導体発光素子２１０からの発光光のナノ粒子２１２と第１の屈折率（ｎ１）を有する媒質との界面における反射を抑制することができ、第２面より出光する発光光を増加させることが可能になる。
【０４６６】
上記効果をいっそう発揮する観点から、第２の径（Ｄ２）を有する第２のナノ粒子２１２ｂは、第１の径（Ｄ１）を有す第１のナノ粒子２１２ａに対して１／１０以上１／３０００以下の比率を満たすことが好ましく、１／１０以上１／１０００以下の比率を満たすとより好ましく、１／１０以上１／５００以下の比率を満たすことが最も好ましい。
【０４６７】
次に、上記実施の形態に係る光抽出体２１１を使用した半導体発光素子２１０からの取り出し動作について説明する。半導体発光素子２１０からの発光光は、光抽出体２１１の入光面２１１ａより入光する。半導体素子から光抽出体２１１内に入光した発光光は、主に光抽出体の入光面２１１ａと半導体発光素子２１０の発光層面（例えば、透明導電層）との界面より入光する発光光（臨界角内の発光光）と、当該界面より光抽出体の膜厚方向Ｍ（入光面２１１ａから出光面２１１ｂ方向）に滲みだす滲み出し光と、の２種類が存在する。半導体発光素子２１０の光取り出し効率を向上させるためには、臨界角内の発光光割合を増加させるか、又は滲み出し光を半導体発光素子２１０外部へと取り出す、即ち、光抽出体２１１の出光面２１１ｂより出光させる必要がある。
【０４６８】
光抽出体２１１内部に入光した発光光は、第２の屈折率（ｎ２）と第１の屈折率（ｎ１）との差が大きい程、第２の屈折率（ｎ２）を有するナノ粒子２１２と第１の屈折率（ｎ１）を有する媒質との異質性を強く感じる。即ち、第２の屈折率（ｎ２）と第１の屈折率（ｎ１）の差が大きい程、第２の屈折率（ｎ２）を有するナノ粒子２１２が、光抽出体２１１の内部に配置されていることを認識する。このため、第２の屈折率（ｎ２）を有するナノ粒子２１２と第１の屈折率（ｎ１）の媒質との界面において、光散乱が生じることとなる。この光散乱により滲み出し光を抽出し、出光面２１１ｂより出光させると共に、カラーシフトを低減したより自然光に近い発光（出光）特性を得ることができる。
【０４６９】
光抽出体２１１の入光面２１１ａと半導体発光素子２１０の発光層面（例えば、透明導電層）との界面より光抽出体２１１の膜厚方向Ｍ（入光面２１１ａから出光面２１１ｂ方向）に滲みだす滲み出し光は、当該界面から出光面２１１ｂ方向に向かって、距離の指数関数的に減少する。このため、上記屈折率範囲を満たす第２の屈折率（ｎ２）を有するナノ粒子２１２が存在しても、ナノ粒子２１２の存在する位置まで第１の屈折率（ｎ１）の媒質内部を滲み出し光が伝搬されなければ、滲み出し光の抽出効率が低下する。ここでは、滲み出し光を第２の屈折率（ｎ２）を有するナノ粒子２１２により効果的に抽出するために、中心面２１１ｃ内を横切る複数のナノ粒子２１２の入光面２１１ａ側の平均端部位置（Ｓｐｔ）と入光面２１１ａとの間の距離（Ｌｏｒｔ）は０ｎｍ超１０００ｎｍ以下であることが好ましい。このように、中心面２１１ｃを横切るナノ粒子２１２が、入光面２１１ａからナノスケールの距離の領域に配置されることで、入光面２１１ａより入光する滲みだし光の抽出効率が向上し、その結果、半導体発光素子２１０の光取り出し効率を大きく向上できると考えられる。
【０４７０】
更に、中心面２１１ｃを横切る複数のナノ粒子２１２が、中心面２１１ｃ内においてナノスケールの所定間隔を設け配列されることにより、半導体発光素子２１０の発光波長に応じた光散乱や光回折現象を適用することが可能となり、滲み出し光の抽出能が向上する。即ち、中心面２１１ｃ内に複数のナノ粒子２１２が所定間隔にて配列され、且つ、中心面２１１ｃ内の複数のナノ粒子２１２の入光面２１１ａ側の平均位置と入光面２１１ａとの間の距離（Ｌｏｒｔ）がナノスケールである光抽出体２１１を半導体発光素子２１０に適用することで、半導体発光素子２１０の発光層面（例えば、透明導電層）と入光面２１１ａとの界面より滲みだす滲みだし光をより効果的に抽出することが可能となる。
【０４７１】
＜散乱性＞
上記配列ＬＰ、配列α及び分布ＤＦを適用することにより、取り出された光に散乱性を付与することができる。発光光の波長が凹凸構造や光抽出層の大きさよりも十分に大きい場合、凹凸構造や光抽出層は有効媒質近似により平均化され、有効媒質近似的屈折率Ｎｅｍａを有す薄膜として機能する。しかしながら、配列ＬＰ、配列α又は分布ＤＦを有すことにより、有効媒質近似的屈折率Ｎｅｍａに分布を付与することが可能となると考えられる。このため、有効媒質近似的屈折率Ｎｅｍａの分布及びそのコントラストに応じた光学現象を新たに付与することが可能となり、取り出される光は散乱性を奏すこととなる。一方、発光光の波長が凹凸構造や光抽出層の大きさと同程度以下の場合、発光光は光回折により取り出されることとなる。ここで、配列ＬＰ、配列α又は分布ＤＦを満たすことで、凹凸構造１つ１つといった微視的スケールにおける光回折のモード数が増加するため、数十マイクロメートルといった巨視的スケールからみた場合、複数の回折モードの平均的光を観察することができるため、散乱性を奏すと考えられる。
【０４７２】
このようなメカニズムの本質は、凹凸構造や光抽出層の乱れである。「凹凸構造（光抽出層を含む、以下同様）が乱れを含む」には、２つの場合が考えられる。
【０４７３】
一つめは、凹凸構造の要素の少なくとも１つが規則性又は均質性を有すると共に、他の凹凸構造の要素の少なくとも１つに不規則性又は不均質性がある場合である。
【０４７４】
二つめは、凹凸構造が、凹凸構造の要素の少なくとも１つが規則性又は均質性を有する主たる部位の他に、凹凸構造の要素が主たる部位と異なっている部位（以下、特異部位）を含むことを言う。
【０４７５】
言い換えれば、「凹凸構造が乱れを含む」とは、本来の凹凸構造に光学現象を発揮する凸部又は凹部の構造或いは配列（以下、基本構造と呼ぶ）を有すると共に、当該基本構造からずれた凸部又は凹部の構造或いは配列であって基本構造とは異なる光学現象を発揮するもの（以下、特異構造と呼ぶ）を有することを言う。
【０４７６】
例えば、凹凸構造の形状に乱れがある場合、上記メカニズムにより散乱性を発現することが可能となり、分布ＤＦは形状の乱れに含まれる。一方、配列に乱れがある場合、上記メカニズムより散乱性を奏すことが可能となり、上記配列ＬＰ及び配列αは配列の乱れに含まれる。凹凸構造や光抽出層の凸部の形状は、凸部高さ（厚み）、凸部頂部の幅、凸部底部の幅、凸部側面の角度、凸部側面の変曲点の数といった変数により記載することができる。一方、配列はピッチを変数とすることで記載可能である。ここで、変数をｘとした時に、ｘに対する標準偏差と相加平均と、の比率（標準偏差／相加平均）が０．０２５以上であることにより、散乱性を強く付加することができる。ここで、標準偏差／相加平均は、凹凸構造を構成する要素に対する値である。例えば、凹凸構造が要素Ａ，Ｂ，Ｃの三つから構成される場合、要素Ａに対する標準偏差／要素Ａに対する相加平均といったように、同一の要素に対する標準偏差と相加平均に対する比率として定義する。
【０４７７】
（相加平均）
相加平均値は、ある要素（変量）ＸのＮ個の測定値をｘ１，ｘ２…，ｘｎとした場合に、次式にて定義される。
【０４７８】
【数３】
2013154150.tif 000005
【０４７９】
（標準偏差）
要素（変量）ＸのＮ個の測定値をｘ１，ｘ２…，ｘｎとした場合に、上記定義された相加平均値を使用し、次式にて定義される。
【０４８０】
【数４】
2013154150.tif 000006
【０４８１】
相加平均を算出する際のサンプル点数Ｎは、１０以上として定義する。また、標準偏差算出時のサンプル点数は、相加平均算出時のサンプル点数Ｎと同様とする。
【０４８２】
また、標準偏差／相加平均は、面内における値ではなく、局所的な凹凸構造や光抽出層に対する値として定義する。即ち、面内に渡りＮ点の計測を行い標準偏差／相加平均を算出するのではなく、局所的観察を行い、該観察範囲内における標準偏差／相加平均を算出する。ここで、観察に使用する局所的範囲とは、凹凸構造の平均ピッチＰの５倍〜５０倍程度の範囲として定義する。例えば、平均ピッチＰが３００ｎｍであれば、１５００ｎｍ〜１５０００ｎｍの観察範囲の中で観察を行う。そのため、例えば２５００ｎｍの視野像を撮像し、該撮像を使用して標準偏差と相加平均を求め、標準偏差／相加平均を算出する。
【０４８３】
上述したように、凹凸構造や光抽出層は、変数により表記可能であり、該変数に対する標準偏差／相加平均が０．０２５以上であれば散乱性を強く付加することが可能となる。より散乱性を強くし、カラーシフトを低減する観点から、標準偏差／相加平均は０．０３以上であると好ましい。一方、上限値は、滲み出し光の取り出し効率や臨界角内の発光光の反射抑制の観点から決定され、０．５以下であると好ましい。滲み出し光の取り出し効率、臨界角内の発光光の反射抑制、カラーシフトの低減及び凹凸構造の制御性の観点から、標準偏差／相加平均は０．３５以下が好ましく、０．２５以下であることがより好ましく、０．１５以下であることが最も好ましい。
【０４８４】
次に、図２９を参照して光抽出体２１１の他の構成例について説明する。なお、図２９は、第４の態様をもって説明するが、第１の態様、第２の態様及び第３の態様についても同様である。
【０４８５】
図２９は、第４の態様に係る光抽出体２１１の他の例を示す断面模式図である。図２９に示すように、この光抽出体２１１は、出光面２１１ｂ上に設けられ第４の屈折率（ｎ４）を有する基材２１３を備える。この光抽出体２１１においては、基材２１３の第４の屈折率（ｎ４）と光抽出体２１１を構成する第１の屈折率（ｎ１）との差の絶対値（｜ｎ４−ｎ１｜）が０．１以下であることが好ましい。この構成により、第１の屈折率（ｎ１）を有する媒質と第４の屈折率（ｎ４）を有する基材２１３とが実質的に同等な屈折率となるので、光抽出体を構成する媒質と基材２１３との界面における反射を抑制することができ、光取り出し効率向上を損なうことなく、基材２１３を設けることによる光抽出体のハンドリング性や物理的耐久性の向上を実現することが可能となる。
【０４８６】
また、この光抽出体２１１においては、基材２１３を設けることにより、光抽出体２１１を製造する際のスループットが向上し、且つ光抽出体２１１の物理的強度が向上する。更に、光抽出体２１１のナノ粒子２１２の精度（配列、形状等）を高めることが可能となる。このため、光抽出体２１１を半導体発光素子２１０に適用する際の容易性が向上し、半導体発光素子２１０からの光取り出し効率も向上する。
【０４８７】
また、基材２１３としては、ガスバリア機能又は水蒸気バリア機能の少なくともいずれか一方の機能を有することが好ましい。このような基材を用いることにより、半導体発光素子２１０の長期安定性を向上させることができる。特に、有機ＥＬ素子のように発光層が外気に対して脆弱な半導体発光素子２１０の場合に有用である。
【０４８８】
第４の屈折率（ｎ４）を有する基材２１３としては、第４の屈折率（ｎ４）と第１の屈折率（ｎ１）とが実質的に同等又は等しいものを用いる。このような屈折率関係を満たす基材２１３を設けることにより、入光面２１１ａと半導体発光素子２１０の発光層面（例えば透明導電層）との界面から第２の屈折率（ｎ２）を有するナノ粒子２１２により取り出された発光光及び当該界面における臨界角内の発光光は、第１の屈折率（ｎ１）を有する媒質の出光面２１１ｂと基材２１３との界面における反射の影響をうけることなく、効果的に光抽出体２１１の基材２１３の出光面２１３ｂ側から取り出される。
【０４８９】
また、基材２１３の出光面２１３ｂ上に凹凸構造（ドット又はホール）を設けてもよい。基材２１３の出光面２１３ｂから出光する発光光に対し、ドット又はホールの平均ピッチに応じた光学現象を付与することができる。例えば、平均ピッチが発光光の波長より小さい領域においては、出光する光の割合を増加させることができると共に、視認性を向上させることができる。また、平均ピッチが波長の数十倍以下であれば、光回折を利用することができるため、回折色に応じた色味を付加することができる。また、平均ピッチが波長の数十倍以上であれば、散乱性を奏すことが可能となるため、カラーシフトを大きく低下させることができる。
【０４９０】
また、ドットの平均ピッチが５０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下であり、ドットの底部径は平均ピッチの８割以上であり、ドットの高さと底部径の比率（高さ／径）で表されるアスペクト比が０．５から３．５であれば、基材２１３の出光面２１３ｂ（半導体発光素子２１０を使用する際の使用者の視認する面）に対する外光の映り込みを低減でき、視認性が向上する。
【０４９１】
なお、基材２１３の出光面２１３ｂ上に別途凹凸構造（ドット又はホール）を設ける場合は、新たに設ける凹凸構造の屈折率と基材の第４の屈折率（ｎ４）とが実質的に同等であることが、基材２１３の表面と新たに設ける凹凸構造との界面における発光光の反射及び外部からの光の反射を抑制できる観点から好ましい。
【０４９２】
また、基材２１３の表面上に単層又は多層の反射防止層を成膜してもよい。この反射防止層は、基材２１３の第４の屈折率（ｎ４）と空気の屈折率、又は半導体発光素子２１０に使用する封止材の屈折率との差が大きい場合（例えば、０．１以上ある場合）に有効である。上記凹凸構造や反射防止層を設けることにより、屈折率差が０．５以上や０．７以上といった非常に大きな範囲においても、光抽出体２１１から取り出される透過光強度を増加し、且つ外光の反射を抑制することができる。この結果、基材２１３表面に対する外光の映り込みを抑制できるので、半導体発光素子２１０を使用する際の視認性を向上させることが可能となる。
【０４９３】
以上説明したように、上記のような光抽出体２１１によれば、第１の屈折率（ｎ１）を有する媒質内に、第１の屈折率（ｎ１）とは実質的に異なる第２の屈折率（ｎ２）を有するナノ粒子２１２が分散されると共に、このナノ粒子２１２が光抽出体２１１の中心面２１１ｃ近傍に偏って配置され、光抽出体２１１内にランダムに分散されることがない。これにより、中心面２１１ｃ近傍においてナノ粒子２１２に基づく光取り出し機能が最大限に発現されるので、光抽出体２１１内に入光した半導体発光素子２１０からの発光光が、中心面２１１ｃ近傍に配置された複数のナノ粒子２１２によって散乱され、半導体発光素子１０の発光層面側と光抽出体２１１との界面より滲みだす滲み出し光のナノ粒子２１２による抽出の均質性が向上する。この結果、半導体発光素子２１０からの光取り出し効率を容易に改善できる光抽出体２１１を実現できる。更に、光抽出体２１１内部にランダムにナノ粒子２１２を配置する場合と比較してナノ粒子２１２の数を少なくすることが可能となるので、光抽出体２１１の物理的耐久性が向上する。
【０４９４】
＜材質＞
次に、第１の態様に係る光抽出体１における凹凸構造層１１、光抽出層１２及び平坦化層１３の材質について説明する。なお、これらの層を作る材質は、上述した第１の屈折率（ｎ１）、第２の屈折率（ｎ２）及び第３の屈折率（ｎ３）が上記式（７）〜上記式（９）を満たすものであれば、特に限定されない。また、凹凸構造層１１、光抽出層１２及び平坦化層１３を構成する材質は、消衰係数（ｋ）が０であることが好ましい。ｋ＝０であることにより、吸収係数を０にすることが可能となる。このため、光抽出体１の入光面１ａから光抽出体１内に導かれた発光光が出光面１ｂに透過するまでに、光抽出体１の内部にて吸収され減衰するのを抑制することができる。ここで、消衰係数ｋが０である場合とは、ｋ≦０．０１を満たす範囲と定義する。この範囲を満たすことで上記効果を得られるため好ましい。特に、各層における多重反射を抑制する観点からｋ≦０．００１であるとより好ましい。なお、ｋは小さい程好ましい。
【０４９５】
また、上記式（７）〜上記式（９）及び消衰係数ｋの範囲を満たす凹凸構造層１１、光抽出層１２、及び平坦化層１３を構成する材質としては、例えば、スパッタや蒸着が可能な透明誘電体、ガラス、石英、サファイア、無機前駆体の硬化体（例えば金属アルコキシドに代表されるゾルゲル反応により、加水分解・重縮合を生じ硬化する材料の硬化体）、樹脂（熱硬化性樹脂の硬化体、光重合性樹脂の硬化体、熱可塑性樹脂）、有機無機ハイブリッド分子の硬化体、透明誘電体微粒子、透明誘電体フィラーやこれらの混合物等が挙げられる。いずれの材質を使用するかは、半導体発光素子の特性や使用環境、及び光抽出体の製造方法等を考慮して適宜選択することができる。特に、平坦化層１３を構成する材料は吸水性の低い材料により構成されるか、又は平坦化層１３の露出する面上に吸水性の低い層を更に設けると、半導体発光素子の長期信頼性が向上するため好ましい。
【０４９６】
第１の態様に係る光抽出体１は、ガスバリア機能、水蒸気バリア機能、耐摩耗機能、防汚機能、疎水性機能、親水性機能、帯電防止機能、カラーフィルタ機能、カラーシフト機能、偏光修正機能、反射防止機能、光再指向機能、拡散機能、及び光学回転機能からなる群から選ばれた少なくとも１つの機能層を更に含んでもよい。これらの機能層を更に含むことにより、光抽出体を使用して作製された半導体発光素子の素子機能が向上する。例えば、ガスバリア性や水蒸気バリア性を更に含むことにより、有機ＥＬ素子の発光部の寿命を延ばすことが可能となる。また、基材の露出する面上に耐摩耗機能、防汚機能、疎水性機能、親水性機能、帯電防止機能等を更に含むことにより、素子に付着する汚れの量を低減すると共に、ふき取りが容易になる。また、基材の露出する面上に反射防止機能を付加することで視認性が向上する。これらの機能を発現するための構成や材質は特に限定されず、半導体発光素子の特性や用途に応じ、適宜選択することができる。
【０４９７】
＜光抽出体の製造方法＞
第１の態様に係る光抽出体１の製造方法としては、上記式（７）〜上記式（９）の屈折率を満たす光抽出体１が得られるものであれば特に限定されない。
【０４９８】
凹凸構造の形状を制御して製造するという観点から、例えば、上述した透明誘電体（ガラス、石英、サファイア、熱可塑性樹脂等）を直接加工する加工方法を用いた製造方法が挙げられる。
【０４９９】
例えば、光学的に透明なガラス表面のナノスケールでの加工方法としては、電子線描画、フォトリソグラフィ、ナノインプリントリソグラフィ、熱ナノインプリント、自己組織化膜をマスクとしたリソグラフィ、微粒子をマスクとしたリソグラフィ等が挙げられる。熱ナノインプリントの場合、少なくとも凹凸構造を表面に有するモールドを加熱し、その状態にて基材に凹凸構造を押圧することで、基材をリソグラフィ工程なく加工することができる。
【０５００】
また、表面に凹凸構造を有するモールドの凹凸構造と基材との間にレジストを狭持し、熱ナノインプリントリソグラフィを適用する場合は、レジストのガラス転移点Ｔｇより高い温度にて押圧してＴｇより低い温度にてモールドを剥離する。光ナノインプリントリソグラフィを適用する場合は押圧状態にて光を照射した後にモールドを剥離する。得られた凹凸構造を表面に有するレジスト層／基材から構成される積層体に対し、レジスト層面側からレジスト層の残膜を除去（例えば、酸素を使用したドライエッチング）し、続いて、レジスト層をマスクとして基材をエッチングする方法が挙げられる。
【０５０１】
一方、光学的に透明な凹凸構造層を光学的に透明な基材上に別途形成する方法としては、転写法（光ナノインプリント法、熱ナノインプリント法、室温ナノインプリント法等）が挙げられる。転写法としては、被転写材料を、凹凸構造を具備したモールドと基材との間に狭持し、モールドを剥離することで被転写材料表面に凹凸構造を形成する方法が挙げられる。この際に、上述した、無機前駆体（例えば金属アルコキシドに代表されるゾルゲル反応により、加水分解・重縮合を生じ硬化する材料）、樹脂（熱硬化性樹脂、光重合性樹脂、熱可塑性樹脂）、有機無機ハイブリッド分子や、これらの材料と透明誘電体微粒子又は透明誘電体フィラーの混合粒等を被転写材料として使用することができる。
【０５０２】
続いて、凹凸構造層上に光抽出層を配置する方法としては、例えば、光抽出層の希釈溶液を凹凸構造層の凹凸構造面上に塗工する方法や、スパッタや蒸着により成膜する方法が挙げられる。塗工方法としては、グラビアコート法、マイクログラビアコート法、ブレードコート法、ワイヤーバーコート法、エアーナイフコート法、ディップコート法、コンマナイフコート法、スプレーコート法、カーテンコート、インクジェット法、スピンコート法、ダイコート法等を採用することができる。光抽出層を希釈し塗工した場合は、余剰な溶剤を除去すると好ましい。除去方法としては、加熱処理、減圧（真空）処理やこれらの組み合わせによる処理が挙げられる。
【０５０３】
平坦化層１３の成膜方法としては、例えば、平坦化層１３を構成する材料の希釈溶液を、充填材配置後の凹凸構造の残存ラフネス面に塗工する方法や、スパッタや蒸着により成膜する方法が挙げられる。塗工方法としては、グラビアコート法、マイクログラビアコート法、ブレードコート法、ワイヤーバーコート法、エアーナイフコート法、ディップコート法、コンマナイフコート法、スプレーコート法、カーテンコート、インクジェット法、スピンコート法、ダイコート法等を採用することができる。平坦化層を希釈し塗工した場合は、余剰な溶剤を除去すると好ましい。除去方法としては、加熱処理、減圧（真空）処理やこれらの組み合わせによる処理が挙げられる。
【０５０４】
［製造方法１］
図３０〜図３４は、本実施の形態に係る光抽出体の製造方法の各工程を示す断面模式図である。本実施の形態に係る光抽出体の製造方法においては、上記製造方法の中でも、少なくとも下記（１）〜（３）の工程をこの順に含む製造方法により製造されることが好ましい。特に、凹凸構造層の凹部内部のみ、又は凹凸構造層の凹部内部及び凸部上部に光抽出層を配置する際に有用である。これにより、各構成要素の制御性が向上すると共に、製造時のスループットが向上する。
【０５０５】
（１）凹凸構造層形成工程（図３０Ａ参照）
第４の屈折率（ｎ４）を有する基材５１３の一主面上に転写法により第１の屈折率（ｎ１）を有する凹凸構造層５１４を形成する工程
（２）光抽出層形成工程（ナノ粒子配列工程）（図３０Ｂ参照）
凹凸構造層５１４の凹凸構造上に、希釈された充填材料、或いはナノ粒子原料を含む溶液を塗工し、余分な溶剤を除去し光抽出層５１２或いはナノ粒子５１２を配置する工程
（３）平坦化層形成工程（図３０Ｃ参照）
光抽出層、或いはナノ粒子が設けられた凹凸構造層５１４の凹凸構造上に、希釈された平坦化材料を塗工し、余分な溶剤を除去して凹凸構造層５１４及び光抽出層或いはナノ粒子５１２上部を覆うように平坦化層５１５を形成する工程
【０５０６】
なお、工程（２）光抽出層形成工程まで行った場合が、上記光抽出体２であり、（３）平坦化層形成工程まで行ったものが上記光抽出体１である。更に、工程（２）のナノ粒子配列工程においては、凹凸構造層５１４の凹部内部のみに第２の屈折率（ｎ２）を有するナノ粒子５１２を配列させる。
【０５０７】
（１）凹凸構造層形成工程
凹凸構造の転写方法としては、特に限定されず、被転写材により適宜選択できる。例えば、被転写材が光硬化性樹脂の場合、表面に凹凸構造を有するモールド５１６の凹凸構造と第４の屈折率（ｎ４）を有する基材５１３との間に第１の屈折率（ｎ１）を有する被転写材を狭持し（図３１Ａ、図３１Ｂ）、基材側又はモールド５１６側のいずれか一方から光を照射して被転写材を硬化させた後、モールド５１６を剥離することで凹凸構造を形成できる（図３１Ｃ参照）。この転写方法は、一般的に光ナノインプリントと称される。
【０５０８】
照射する光の種類は特に限定されず、被転写材の特性に応じて適宜選択できる。照射する光の種類としては、例えば、Ｘ線、紫外光線、可視光線、赤外光線等が挙げられる。これらの中でも、紫外光線を用いることにより、光ナノインプリントによる第１の屈折率（ｎ１）を有す凹凸構造の転写精度が向上する。紫外光線としては、特に、２５０ｎｍ〜４５０ｎｍの波長域の紫外光線が好ましい。エネルギー線の線源としては、例えば、各種の放電灯、キセノンランプ、低圧水銀灯、高圧水銀灯、メタルハライドランプ発光素子、及びレーザを用いることができる。レーザとしては、例えば、紫外光ＬＥＤ、Ａｒガスレーザ、エキシマレーザ、半導体レーザ等を用いることができる。積算光量は、転写精度が向上する観点から、５００ｍＪ／ｃｍ２〜５０００ｍＪ／ｃｍ２の範囲であることが好ましく、８００ｍＪ／ｃｍ２〜２５００ｍＪ／ｃｍ２であることがより好ましい。なお、光を照射する場合は、二酸化炭素やペンタフルオロプロパンガスに代表される圧縮性ガス環境下や、窒素やアルゴンガス環境下や減圧（真空）下で行ってもよい。
【０５０９】
また、エネルギー線の照射においては、複数の線源を使用し照射を行ってもよい。これにより、上述した積算光量の範囲を満たしやすくなり転写精度を向上させることができる。更に、２以上の線源において、波長帯域の異なる線源を含むことにより、第１の屈折率（ｎ１）を有す凹凸構造の転写精度及び安定性を向上させることができる。複数の線源を用いる照射方法としては、例えば、紫外線ＬＥＤを２台使用し、１台目の主波長をλｘとし、２台目の主波長をλｙｎｍにする（λｘ≠λｙ，λｘ＝３６５，３８５，３９５，４０５ｎｍ等、λｙ＝３６５，３８５，３９５，４０５ｎｍ等）方法や、発光スペクトルのシャープな紫外線ＬＥＤと広帯域の波長成分を含むメタルハライド光源や高圧水銀灯光源を併用する方法が挙げられる。
【０５１０】
基材５１３の形状としては、特に限定されない。例えば、平板状の基材５１３であれば、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法等により基材の一主面上に被転写材料を成膜して被転写材料にモールドを貼合及び押圧することができる。この場合、モールド５１６としては、平板状モールドや、フィルム（リール）状モールドを用いることができ、転写精度の観点からフィルム（リール）状モールドであること好ましい。一方、基材５１３がガラスフィルムや樹脂フィルムに代表されるフィルム（リール）状である場合、ロール・ツー・ロールプロセスを適用できるため、生産性が向上する。
【０５１１】
例えば、被転写材が無機前駆体の場合、基材５１３と表面に凹凸構造を有するモールド５１６の凹凸構造との間に被転写材を狭持し、熱や光により被転写材を硬化させた後、モールド５１６を剥離することで凹凸構造を形成可能である。特に、モールド５１６を剥離した後に、加熱処理を行うことで、被転写材料の硬化を促進することができるため好ましい。更に、被転写材が無機前駆体中に光重合性官能基や光酸発生剤が含まれる場合、基材５１３と表面に凹凸構造を有するモールド５１６の凹凸構造との間に被転写材を狭持し、モールド側又は基材側から光を照射することで、被転写材の硬化速度を速めることが可能となり、転写精度及びスループット性を向上させることができる。このような無機前駆体を使用する場合、モールドとしては樹脂モールドを使用すると好ましい。これは、無機前駆体の硬化反応中に発生する成分を、樹脂モールドが吸収又は樹脂モールドを透過させ除去できるためである。例えば、光硬化性樹脂の硬化物から構成される樹脂モールドやポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）から構成される樹脂モールドを好適に使用できる。光硬化性樹脂としてはウレタン系樹脂を含むと好ましい。
【０５１２】
なお（１）凹凸構造層形成工程の前に、基材５１３の一主面上に接着層１３ａを形成する工程又は基材の一主面を親水化する工程を実施することが好ましい。接着層１３ａについては、図３に示す第２の態様に係る光抽出体２において説明している。これらの工程を実施することにより、上記被転写材の基材への密着性が向上し、それにより転写精度を向上させることが可能となる。
【０５１３】
接着層１３ａとしては、基材及び被転写材の双方に密着性があれば限定されず、数ｎｍ以上の薄膜から数ｎｍ以下の分子層まで採用できる。例えば、末端官能基変性のシランカップリング材蒸気に晒す方法や、末端官能基変性シランカップリング溶液に浸漬又はスピンコートすることにより単分子層膜を形成する方法等により、接着層１３ａを形成することができる。特に、接着層１３ａの厚さが数ｎｍ以上ある場合、接着層１３ａの材質は光学的に透明であると好ましい。単分子層に近い数ｎｍ以下の場合、接着層１３ａによる光吸収や多重反射の効果は非常に小さくなるため、この場合の特性は特に限定されないが、光学的に透明であると好ましい。
【０５１４】
なお（１）凹凸構造層形成工程の後（（２）光抽出層形成工程の前）に凹凸構造を安定化させる工程を加えてもよい。ここで安定化とは、凹凸構造中に残る未反応の部位を減少させること、又は凹凸構造層中に含まれる水分を除去することを意味する。前者の場合、被転写材の特性により安定化方法は適宜選択できるが、例えば、加熱処理やエネルギー線照射処理が挙げられる。加熱処理の温度としては、４０℃〜３００℃の範囲で適宜選択できる。また、エネルギー線照射処理の場合は、上記説明したエネルギー線を使用できる。なお、エネルギー線により安定化をはかる場合、減圧下や不活性ガス雰囲気下といった酸素の少ない環境下にて行うと、安定化の効果が大きくなるため好ましい。
【０５１５】
（２−１）光抽出層形成工程
光抽出層の塗工方法としては、特に限定されず、グラビアコート法、マイクログラビアコート法、ブレードコート法、ワイヤーバーコート法、エアーナイフコート法、ディップコート法、コンマナイフコート法、スプレーコート法、カーテンコート、インクジェット法、スピンコート法、ダイコート法等を用いることができる。塗工における希釈溶液の塗工膜厚（ｈｃ）と、光抽出層材料の希釈溶液の体積濃度（Ｃ）と、単位面積（Ｓｃ）の領域下に存在する凹凸構造の凹部体積（Ｖｃ）とが、Ｓｃ・ｈｃ・Ｃ＜Ｖｃを満たす塗工条件を設定し、塗工後に余剰な溶剤を除去することで光抽出層を配置可能となる。溶剤除去方法は、特に限定されず加熱処理、減圧（真空）処理やこれらの組み合わせによる処理が挙げられる。特に、凹凸構造層の凹部内部にのみ光抽出層を配置する場合は、凹凸構造層表面を疎水性にし、且つ開口率を６５％以上に設定すると配置精度が向上する。ここで疎水性とは、凹凸構造表面上における水の接触角が９０度より大きい状態と定義する。更に、光抽出層の原料溶液の希釈溶剤を水系（親水系）溶剤にすることで、凹凸構造層の凹凸構造の凹部内部にのみ光抽出層を配置する場合の、配置精度が向上する。
【０５１６】
加熱処理の場合の温度及び時間は、特に限定はされず、光抽出層として用いる材料の希釈溶液を作製する際に使用する溶剤の蒸気圧や沸点等、及び塗工膜厚（ｈｃ）により適宜設定できる。加熱処理の条件としては、概ね、温度２０℃〜３００℃、時間３０秒〜１時間の範囲であると、光抽出層の配置精度が高まるため好ましい。また、使用溶剤の沸点をＴｓとした時に、温度（Ｔ）がＴ＜Ｔｓを満たす溶剤除去工程（１）を含むと、光抽出層の配置精度がより向上するため好ましく、Ｔ＜Ｔｓ／２を満たすことがより好ましい。更に、溶剤除去工程（１）の後に、Ｔ≒Ｔｓを満たす溶剤除去工程（２）を含むと、上記効果を一層発揮できるため好ましい。なお、Ｔ≒Ｔｓは、概ね、Ｔ＝Ｔｓ±２０％である。
【０５１７】
例えば、平板状基材を使用した場合であれば、スピンコート法やキャスト法、インクジェット法等により凹凸構造層の凹凸構造面上に光抽出層の希釈溶液を成膜し、余剰な溶剤を除去する工程を経ることができる。特に、スピンコート法の場合は低蒸気圧溶剤を使用することが好ましい。一方、基材がガラスフィルムや樹脂フィルムに代表されるフィルム（リール）状である場合、ロール・ツー・ロールプロセスを適用できるため、生産性が向上する。なお（２）光抽出層形成工程の前に、凹凸構造層の凹凸構造表面への処理を加えてもよい。処理としては、酸素プラズマ処理やＵＶ−Ｏ３処理等が挙げられる。
【０５１８】
なお（２−１）光抽出層形成工程の後（（３）平坦化層形成工程の前）に安定化させる工程を加えてもよい。ここで安定化とは、凹凸構造層及び光抽出層に残る未反応の部位を減少させること、又は凹凸構造層及び光抽出層中に含まれる水分を除去することを意味する。前者の場合、被転写材や光抽出層の特性により適宜選択できるが、例えば、加熱処理やエネルギー線照射処理が挙げられる。加熱処理の温度としては、４０℃〜３００℃の範囲で適宜選択すると好ましく、エネルギー線照射処理の場合は上記説明したエネルギー線を使用できる。なお、エネルギー線により安定化をはかる場合、減圧下や不活性ガス雰囲気下といった酸素の少ない環境下にて行うと、安定化の効果が大きくなるため好ましい。
【０５１９】
（２−２）ナノ粒子配列工程
ナノ粒子原料の希釈溶液の塗工方法としては、特に限定されず、グラビアコート法、マイクログラビアコート法、ダイコート法、ブレードコート法、ワイヤーバーコート法、エアーナイフコート法、ディップコート法、コンマナイフコート法、スプレーコート法、カーテンコート、インクジェット法、スピンコート法等を用いることができる。塗工におけるナノ粒子原料の希釈溶液の塗工膜厚（ｈｃ）と、ナノ粒子原料の希釈溶液の体積濃度（Ｃ）と、単位面積（Ｓｃ）の領域下に存在する凹凸構造の凹部体積（Ｖｃ）とが、Ｓｃ・ｈｃ・Ｃ＜Ｖｃを満たす塗工条件を設定しナノ粒子原料の希釈溶液５１２Ｓを（Ａ）凹凸構造形成工程にて作製した凹凸構造層５１４の凹凸構造面上に塗工し（図３２Ａ、図３２Ｂ参照）その後、余剰な溶剤を除去することでナノ粒子５１２を凹凸構造層５１４の凹部内部に配置可能となる（図３２Ｃ参照）。
【０５２０】
凹凸構造層５１４の凹部内部にのみナノ粒子５１２を配置するためには、下記要件を満たすと好ましい。下記要件を満たすことで、ナノ粒子５１２の凹凸構造層５１４の凹部内部への配置が容易になるため、製造上のマージンが拡大し、且つ管理が容易になる。更に、ナノ粒子５１２の配置精度を向上させることができるため、第４の態様に係る光抽出体２１１を用いた光取り出し能が向上する。
【０５２１】
凹凸構造に対する水滴の接触角が６０度以上１８０度未満であり、且つ、凹凸構造の平均開口率が、４５％以上１００％未満であることが好ましい。まず、水滴の接触角が６０度以上であることにより、凹凸構造層５１４の凹凸構造に対するナノ粒子５１２の配置精度が向上する。同様の効果から、７０度以上であるとより好ましく、８０度以上であると最も好ましい。また、凹凸構造層５１４の凹凸構造の表面エネルギーをより低下させ、凹凸構造層５１４の凸部頂部上へのナノ粒子５１２の配置を抑制する観点から、８５度以上であると好ましく、９０度以上であるとより好ましく、９５度以上であると最も好ましい。なお、接触角は後述する上限値を満たす範囲において、大きい程好ましい。凹凸構造層５１４の凹凸構造の表面エネルギーが小さくなる程、凹凸構造層５１４の凹凸構造に対するナノ粒子原料の希釈溶液５１２Ｓの塗工精度が低下する。これは、ナノ粒子原料の希釈溶液５１２Ｓと凹凸構造層５１４の凹凸構造の接触面積とを極小化するように、ナノ粒子原料の希釈溶液５１２Ｓが形状を変えるためである。後述する工程（３）平坦化層形成工程における成膜性が向上する観点から、１６０度以下であるとより好ましく、１４０度以下であると最も好ましい。なお、１２０度以下であれば、ナノ粒子原料の希釈溶液５１２Ｓの表面自由エネルギーマージンが大きくなるため、より好ましい。
【０５２２】
凹凸構造層５１４の凹凸構造の表面エネルギーが低い場合、ナノ粒子原料の希釈溶液５１２Ｓは凹凸構造層５１４の凹凸構造との接触面積を小さくするように振る舞うため、ナノ粒子原料の希釈溶液５１２Ｓの塗工精度は低下する。ナノ粒子原料の希釈溶液５１２Ｓと凹凸構造層５１４の凹凸構造の関係として、Ｃａｓｓｉｅ−ＢａｘｔｅｒモードからＷｅｎｚｅｌモードに転位する際の圧力、凹凸構造の内部から凹凸構造の凸部に加わるポテンシャルに起因したＷｅｎｚｅｌモードからＣａｓｓｉｅ−Ｂａｘｔｅｒモードに逆転移、及びナノ粒子原料の希釈溶液５１２Ｓの安定化する大きさと凹凸構造の大小関係を考慮し、ナノ粒子原料の希釈溶液５１２Ｓの塗工から始まる物理現象が最終的に必ずＷｅｎｚｅｌモードになる条件を考慮すると、凹凸構造層５１４の凹凸構造表面のエネルギーが低い場合であっても、凹凸構造が所定の開口率を満たすことでナノ粒子５１２の凹凸構造への配置精度を大きく向上させることができる。これらの観点から、凹凸構造層５１４の凹凸構造の平均開口率が４５％以上１００％未満であるが好ましい。この範囲であることにより、凹凸構造に対するナノ粒子５１２の配置精度、即ち、凹部内部のみへのナノ粒子５１２の充填配置精度を向上させることができる。ここで、凹凸構造層５１４の凹凸構造の平均開口率は、５０％以上であるとより好ましく、５５％以上であると最も好ましい。ナノ粒子原料の希釈溶液５１２Ｓの表面自由エネルギーのマージンを大きくする観点から、６５％以上であると好ましく、７０％以上であるとより好ましく、７５％以上であると最も好ましい。更に、ナノ粒子５１２を配置する際の温度や振動といったマージンをいっそう拡張するために、８０％以上であると好ましい。なお、開口率とは、凹凸構造層５１４の凹凸構造の凸部の頂面により形成される面内において、該面内の単位面積あたりに含まれる穴（凹部開口部面積）の割合として定義する。なお、接触角は、『基板ガラス表面のぬれ性試験方法』として、ＪＩＳＲ３２５７（１９９９）に制定された接触角測定方法を採用し、接触角測定対象となる基材として、本実施の形態に係る凹凸構造層５１４の凹凸構造面を使用するものとする。
【０５２３】
更に、上記説明した接触角及び開口率の範囲を満たす下で、ナノ粒子原料の希釈溶液５１２Ｓに使用する溶剤を水系（親水性）溶剤にすることで、ナノ粒子原料の希釈溶液５１２Ｓの凹凸構造層５１４の凹凸構造への塗工性を向上させると共に、凹凸構造層５１４の凹部内部のみへのナノ粒子５１２の配置精度を向上させることができる。水系溶剤は特に限定されず、アルコール、エーテル、ケトン類溶剤等が挙げられる。また、ナノ粒子原料の希釈溶液５１２Ｓに使用する溶剤は、ナノ粒子原料を溶剤に３重量％の濃度にて溶解させた場合の慣性半径が、５ｎｍ以下である溶剤を選定すると、ナノ粒子５１２の凹凸構造層５１４の凹部内部への配置精度が向上するため好ましい。特に、慣性半径は３ｎｍ以下が好ましく、１．５ｎｍ以下がより好ましく、１ｎｍ以下が最も好ましい。ここで慣性半径とは、波長０．１５４ｎｍのＸ線を使用した小角Ｘ線散乱による測定より得られる測定結果に対し、Ｇｕｎｉｅｒ（ギニエ）プロットを適用し計算される半径とする。
【０５２４】
溶剤除去方法は、特に限定されず加熱処理、減圧（真空）処理やこれらの組み合わせによる処理が挙げられる。
【０５２５】
なお、ナノ粒子原料としては、金属アルコキシドに代表されるゾルゲル反応を誘発する材料や、一分子内に有機ドメインと無機ドメインを有する有機無機ハイブリッド分子や、金属微粒子又は金属酸化物微粒子、そしてこれらの混合物等が挙げられる。
【０５２６】
特に、ナノ粒子原料の希釈溶液５１２Ｓ中に、希釈塗工後の溶剤揮発過程において様態が変化するナノ粒子原料を含むと、ナノ粒子原料自体の面積を小さくするというドライビングフォースも同時に働くと推定されるため、より効果的にナノ粒子５１２が凹凸構造層５１４の凹部内部へと充填配置されるため好ましい。様態の変化とは、例えば、発熱反応や、粘度の大きくなる変化が挙げられる。例えば、金属アルコキシドに代表さえるゾルゲル材料を含むと、溶剤揮発過程で、空気中の水蒸気と反応し、ゾルゲル材料が重縮合する。これにより、ゾルゲル材料のエネルギーが不安定化するため、溶剤乾燥に伴い低下する溶剤液面（溶剤と空気界面）から遠ざかろうとするドライビングフォースが働き、結果、ゾルゲル材料が良好に凹凸構造層５１４の凹部内部へと充填され、凹凸構造層５１４の凹部内部にのみナノ粒子５１２が充填配列された状態を形成する。
【０５２７】
特に、ナノ粒子原料が、金属元素Ｍｅが酸素を介し連なったメタロキサン結合（−Ｍｅ−Ｏ−Ｍｅ−）を含むことで、ナノ粒子原料の希釈溶液５１２Ｓとしての密度が向上すると共に、反応性が低下する。このため、ナノ粒子５１２の凹凸構造層５１４の凹部内部に対する配置精度が向上する。更に、ナノ粒子原料中のＳｉ元素濃度（ＣｐＳｉ）と、Ｓｉ以外の金属元素Ｍ１の元素濃度（ＣｐＭ１）と、の比率（ＣｐＭ１／ＣｐＳｉ）が０．０２以上であることで所定の金属元素濃度比の範囲内において、メタロキサン結合を含む溶液を形成するため、密度の調整が容易となり、ナノ粒子５１２の凹凸構造層５１４の凹部への充填配置精度を向上させると共に、ナノ粒子５１２の屈折率の制御が容易になる。同様の効果から、０．０５以上であると好ましく、０．１以上であると最も好ましい。更に、ナノ粒子５１２の物理的安定性（硬度）を向上させる観点から、０．３以上であるとより好ましく、０．５以上であるともっとも好ましい。なお、Ｓｉ以外の金属元素Ｍ１は複数含むことができる。例えば、２種以上の金属元素を含む場合、それらの金属元素の合計濃度をＳｉ以外の金属元素Ｍ１の元素濃度（ＣｐＭ１）とする。
【０５２８】
また、Ｓｉ以外の金属元素Ｍ１がＴｉ，Ｚｒ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｂ，Ｉｎ及びＡｌからなる群から選択されることで、メタロキサン結合の安定性が向上するため、ナノ粒子５１２の凹凸構造層５１４の凹部内部に対する配置精度が向上する。特に、上記効果をより発揮する観点から、Ｓｉ以外の金属元素Ｍ１は、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｚｎ及びＢからなる群から選択されると好ましく、Ｔｉ或いはＺｒから選択されると最も好ましい。
【０５２９】
なお、上記メタロキサン結合（−Ｍｅ−Ｏ−Ｍｅ−）は、少なくとも４つ以上の金属元素が酸素原子を介し連なった状態と定義する。即ち、−Ｏ−Ｍａ−Ｏ−Ｍｂ−Ｏ−Ｍｃ−Ｏ−Ｍｄ−Ｏ−（但し、Ｍａ，Ｍｂ，Ｍｃ，Ｍｄは全て同一元素であっても異なっていてもよい）以上に金属元素が縮合した状態と定義する。例えば、Ｓｉ−Ｏ−Ｔｉ−Ｏ−Ｓｉ−Ｏ−からなるメタロキサン結合を含む場合、［−Ｔｉ−Ｏ−Ｓｉ−Ｏ−］ｎの一般式においてｎ≧２の範囲で本発明に係るメタロキサン結合とする。但し、−Ｏ−Ｔｉ−Ｏ−Ｓｉ−のように、互いに交互に配列するとは限らない。そのため、−Ｏ−Ｍａ−Ｏ−Ｍｂ−Ｏ−Ｍｃ−Ｏ−Ｍｄ−Ｏ−という一般式において、Ｍａ，Ｍｂ，Ｍｃ及びＭｄは互いに異なっていても同一でもよいものとする。但し、既に説明した屈折率の制御性の観点からは、少なくとも１以上のＳｉを含むと好ましい。メタロキサン結合を一般式［−Ｍｅ−Ｏ−］ｎ（但し、ＭｅはＳｉ又はＳｉ以外の金属元素Ｍ１）とした場合に、ｎが１０以上であるとナノ粒子５１２の配置精度及び屈折率の制御性がより向上する。同様の効果から、ｎは１５以上が好ましい。
【０５３０】
また、上記メタロキサン結合の他に、シロキサン結合を含むと好ましい。ここで、シロキサン結合を［−Ｓｉ−Ｏ−］ｎ（但し、ｎ≧１０）と定義する。ｎ≧１０であることにより、シロキサン結合特有のレベリング性が発現し、ナノ粒子５１２の凹凸構造層５１４の凹部内部への充填配置精度を向上できる。また、シロキサン結合を含むことにより、金属元素Ｍ１同士の距離を遠ざけることができるため、ナノ粒子原料の希釈溶液５１２Ｓとしての環境（湿度）安定性を向上させることができるので、これにより、ナノ粒子５１２の配置精度が向上する。これらの効果をより発揮する観点から、ｎ≧３０が好ましく、ｎ≧５０がより好ましく、ｎ≧１００が最も好ましい。また、凹凸構造層５１４の凹部内部におけるレベリング性をより発揮する観点から、ｎ≧２００が好ましく、ｎ≧５００がより好ましい。一方で、ナノ粒子５１２の屈折率を高く保つ観点から、ｎ≦１０００００が好ましく、ｎ≦１００００がより好ましく、ｎ≦８０００が最も好ましい。
【０５３１】
更に、Ｍｅ−ＯＲ（但し、Ｒは、ＨＯＲと記載した時にアルコールとなる化学構造）を含むと、ナノ粒子原料の希釈溶液５１２Ｓを凹凸構造層５１４の凹凸構造に塗工した際に様態の変化を利用できると共に、ナノ粒子５１２の密度を向上させることができる。即ち、ナノ粒子５１２の凹凸構造層５１４の凹部内部への配置精度が向上すると共に、ナノ粒子５１２の屈折率を高く制御することが容易となる。Ｍｅ−ＯＲと記載した場合のＲとしては、例えば、エトキシ基、メトキシ基、プロピル基、或いはイソプロピル基等が挙げられる。
【０５３２】
ナノ粒子５１２の凹凸構造層５１４の凹部内部への充填配置精度の観点から、ナノ粒子原料は、２５℃における粘度が３０ｃＰ以上１００００ｃＰ以下であると好ましい。特に、屈折率を容易に高く制御する観点から５０ｃＰ以上であると好ましく、１００ｃＰ以上であるとより好ましく、１５０ｃＰ以上であると最も好ましい。凹凸構造層５１４の凹部内部への充填配置精度の観点から、８０００ｃＰ以下であるとより好ましく、５０００ｃＰ以下であると最も好ましい。なお、粘度は、溶剤含有量が５％以下の場合に測定される値とする。
【０５３３】
なお、上記説明において、−Ａ−Ｂ−のように化学組成を表現した。これは、元素Ａと元素Ｂと、の結合を説明するための表現であり、例えば、元素Ａが結合手を３以上有す場合であっても、同表現を使用する。即ち、−Ａ−Ｂ−と表記することで、元素Ａと元素Ｂが化学結合することを少なくとも表現しており、元素Ａが元素Ｂ以外と化学結合を形成することも含んでいる。
【０５３４】
また、ナノ粒子配列工程にて凹凸構造層５１４の凹部内部に配列されたナノ粒子５１２の第２の屈折率（ｎ２）は後の工程にて変化することがあるが、この屈折率変化も含めて第２の屈折率（ｎ２）を有するナノ粒子５１２と称す。
【０５３５】
余剰な溶剤を除去する際の加熱処理において、温度及び時間は、特に限定はされず、ナノ粒子原料として用いる材料の希釈溶液を作製する際に使用する溶剤の蒸気圧や沸点等、及び塗工膜厚（ｈｃ）により適宜設定できる。加熱処理の条件としては、概ね、温度２０℃〜３００℃、時間３０秒〜１時間の範囲であると、ナノ粒子原料の配置精度が高まるため好ましい。また、使用溶剤の沸点をＴｓとした時に、温度（Ｔ）がＴ＜Ｔｓを満たす溶剤除去工程（１）を含むと、ナノ粒子原料の配置精度がより向上するため好ましく、Ｔ＜Ｔｓ／２を満たすことがより好ましい。更に、溶剤除去工程の後に、Ｔ≒Ｔｓを満たす溶剤除去工程を含むと、上記効果をいっそう発揮できるため好ましい。なお、Ｔ≒Ｔｓは、概ね、Ｔ＝Ｔｓ±２０％である。
【０５３６】
例えば、基材５１３として平板状基材を使用した場合であれば、スピンコート法やキャスト法、インクジェット法等により凹凸構造面上にナノ粒子原料の希釈溶液５１２Ｓを成膜し、余剰な溶剤を除去する工程を経ることができる。特に、スピンコート法の場合は低蒸気圧溶剤を使用することが好ましい。また、スピンコート法の場合、ナノ粒子原料の希釈溶液１２Ｓをキャストし、該凹凸構造面が該希釈溶液５１２Ｓにて被覆された後に、回転を行い薄膜化すると、ナノ粒子５１２の配置精度が向上するため、好ましい。一方、基材がガラスフィルムや樹脂フィルムに代表されるフィルム（リール）状である場合、ロール・ツー・ロールプロセスを適用できるため、生産性が向上する。なおナノ粒子配列工程の前に、凹凸構造表面への処理を加えてもよい。処理としては、酸素プラズマ処理やＵＶ−Ｏ３処理等が挙げられる。
【０５３７】
なお、（２−２）ナノ粒子配列工程の後、（３）平坦化層形成工程の前に凹凸構造層５１４及びナノ粒子５１２を安定化させる工程を加えてもよい。ここで安定化とは、凹凸構造層５１４及びナノ粒子５１２の原料に残る未反応の部位を減少させること、又は凹凸構造層５１４及びナノ粒子５１２の原料中に含まれる水分を除去することを意味する。前者の場合、第１の屈折率（ｎ１）の媒質原料やナノ粒子原料の特性により適宜選択できるが、例えば、加熱処理やエネルギー線照射処理が挙げられる。加熱処理の温度としては、４０℃〜３００℃の範囲で適宜選択すると好ましく、エネルギー線照射処理の場合は、ＵＶ，ＩＲ，Ｘ線等を採用できる。エネルギー線を使用する場合、照射する光の種類は特に限定されず、凹凸構造層及びナノ粒子層の特性に応じて適宜選択できる。照射する光の種類としては、例えば、ＵＶ、ＩＲ、Ｘ線等が挙げられる。ＵＶの場合、その光源としては、ＵＶ−ＬＥＤ光源、メタルハライド光源、高圧水銀灯光源等を用いることができる。また、積算光量は、安定化、即ち未反応基の反応性の観点から５００ｍＪ／ｃｍ２〜３０００ｍＪ／ｃｍ２の範囲であることが好ましく、８００ｍＪ／ｃｍ２〜２５００ｍＪ／ｃｍ２であることがより好ましい。なお、光照射に使用する光源は２以上の光源を複数併用してもよい。複数併用することにより、光源毎に異なるスペクトルの波長をもって光照射を行うことになる。この場合、未反応基の反応性が向上し安定性が向上する。また、２以上の光源を用いる場合、同様の光源を選定することもできる。この場合、上記積算光量を実現しやすくなり、安定性が向上する。なお、光を照射する場合は、二酸化炭素やペンタフルオロプロパンガスに代表される圧縮性ガス環境下や、窒素やアルゴンガス環境下や減圧（真空）下で行ってもよい。
【０５３８】
（３）平坦化層形成工程
基材５１３表面に凹凸構造層５１４が形成され、光抽出層或いはナノ粒子５１２の配置された凹凸構造層５１４の凹凸構造面上に、平坦化層材料の希釈溶液５１５Ｓを塗工し、余分な溶剤を除去することで、凹凸構造層５１４及び光抽出層或いはナノ粒子５１２上部を覆う平坦化層５１５を形成することができる（図３３Ａ〜図３３Ｃ）。塗工方法としては、特に限定されず、グラビアコート法、マイクログラビアコート法、ブレードコート法、ワイヤーバーコート法、エアーナイフコート法、ディップコート法、コンマナイフコート法、スプレーコート法、カーテンコート、インクジェット法、スピンコート法、バーコート法等を用いることができる。溶剤除去方法は、特に限定されず加熱処理、減圧（真空）処理やこれらの組み合わせによる処理が挙げられる。
【０５３９】
加熱処理の場合の温度及び時間は、特に限定はされず、光抽出層材料の希釈溶液を作製する際に使用する溶剤の蒸気圧や沸点等、及び塗工膜厚により適宜設定できる。加熱処理の条件としては、平坦化層の配置精度が高まる観点から、概ね温度２０℃〜３００℃、時間３０秒〜１時間の範囲であることが好ましい。
【０５４０】
また、使用溶剤の沸点をＴｓとしたときに、温度（Ｔ）がＴ＜Ｔｓを満たす溶剤除去工程（１）を含むと、平坦化層の配置精度がより向上するため好ましく、Ｔ＜Ｔｓ／２を満たすことがより好ましい。更に、溶剤除去工程（１）の後に、Ｔ≒Ｔｓを満たす溶剤除去工程（２）を含むと、上記効果を一層発揮できるため好ましい。なお、Ｔ≒Ｔｓは、概ね、Ｔ＝Ｔｓ±２０％である。例えば、光抽出体をボトムエミッション型有機ＥＬ素子に適用する場合、平坦化層面の面精度が要求されるため、使用する溶剤や加熱処理を適切に制御し、レベリング性を向上させると好ましい。その他にも、平坦化層の露出する面を平坦化する方法として、平坦化層形成後に、鏡面を表面に具備するウェハやリールを、平坦化層の露出する面上に貼合及び押圧する方法が挙げられる。
【０５４１】
例えば、平板状基材を使用した場合であれば、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法等により光抽出層が配置された凹凸構造層の残りの表面ラフネス面上に平坦化層の希釈溶液を成膜し、余剰な溶剤を除去する工程を経ることができる。特に、スピンコート法の場合は低蒸気圧溶剤を使用することが好ましい。一方、基材がガラスフィルムや樹脂フィルムに代表されるフィルム（リール）状である場合、ロール・ツー・ロールプロセスを適用できるため、生産性が向上する。
【０５４２】
なお（３）平坦化層形成工程の前に、光抽出層或いはナノ粒子５１２の配置された凹凸構造層のラフネス面への処理を加えてもよい。このような処理としては、酸素プラズマ処理やＵＶ−Ｏ３処理等が挙げられる。
【０５４３】
なお（３）平坦化層形成工程の後に、鏡面を表面に具備するウェハやリールを、平坦化層５１５の露出する面上に貼合及び押圧する工程を経てもよい。この工程を経ることにより、平坦化層５１５の面精度を向上させることが可能となり、第１の態様に係る光抽出体１の平坦化層（入光面１ａ）上に透明導電膜等を配置する際の配置精度や、半導体発光素子１０の信頼性が向上する。平坦化の方法として、例えば、図３４Ａ〜図３４Ｃに示すように、平坦化層５１５形成後に、鏡面を表面に具備するウェハ５１７（又はリール、以下同様）を、平坦化層５１５の表面上に貼合及び押圧し、その後、該ウェハ５１７を剥離する方法が挙げられる。
【０５４４】
なお、鏡面を表面に具備するリールは、鏡面を表面に具備するウェハ（例えば、シリコンウェハ）の表面をリールに転写形成することで作製できる。図３５は、本実施の形態に係る光抽出体の製造方法の一工程を示す断面模式図である。例えば、図３５Ａ〜図３５Ｃに示すように、鏡面を表面に具備するウェハ５１７の該表面とリール５１８とを転写材料５１９（光硬化性樹脂等）を介し狭持し、続いてエネルギー線を照射し該転写材料を硬化させる。最後に、ウェハ５１７とリール５１８を分離することで表面に鏡面（転写材料５１９の表面）を持つリール５１８を製造することができる。或いは、鏡面研磨した円筒表面精度を、光硬化性樹脂を使用した転写法によりリール５１８表面に連続的に鏡面を作製することもできる。特に、連続的に平坦な面を有す平坦化層５１５を得る観点から、平坦化層材料が光重合性物質であり、鏡面を表面に具備するウェハ５１７やリール５１８を、平坦化層５１５の表面上に貼合及び押圧した状態で光照射を行い、平坦化層５１５を硬化させ、続いて、鏡面体を剥離する方法が好ましい。
【０５４５】
なお、平坦化層形成工程の後に安定化させる工程を加えてもよい。ここで安定化とは、凹凸構造層、光抽出層或いはナノ粒子原料及び平坦化層に残る未反応の部位を減少させること、又は凹凸構造層、光抽出層或いはナノ粒子原料及び平坦化層中に含まれる水分を除去することを意味する。前者の場合、第１の屈折率（ｎ１）の媒質原料、ナノ粒子原料の特性により適宜選択できるが、例えば、加熱処理やエネルギー線照射処理が挙げられる。加熱処理の温度としては、４０℃〜３００℃の範囲で適宜選択すると好ましく、エネルギー線照射処理の場合は、ＵＶ、ＩＲ、Ｘ線等を採用できる。
【０５４６】
エネルギー線を使用する場合、照射する光の種類は特に限定されず、凹凸構造層、光抽出層或いはナノ粒子及び平坦化層の特性に応じて適宜選択できる。照射する光の種類としては、例えば、ＵＶ、ＩＲ、Ｘ線等が挙げられる。ＵＶの場合、その光源としては、ＵＶ−ＬＥＤ光源、メタルハライド光源、高圧水銀灯光源等を用いることができる。また、積算光量は、安定化、即ち未反応基の反応性の観点から５００ｍＪ／ｃｍ２〜３０００ｍＪ／ｃｍ２の範囲であることが好ましく、８００ｍＪ／ｃｍ２〜２５００ｍＪ／ｃｍ２であることがより好ましい。なお、光照射に使用する光源は２以上の光源を複数併用してもよい。複数併用することにより、光源毎に異なるスペクトルの波長をもって光照射を行うことになる。この場合、未反応基の反応性が向上し安定性が向上する。また、２以上の光源を用いる場合、同様の光源を選定することもできる。この場合、上記積算光量を実現しやすくなり、安定性が向上する。なお、光を照射する場合は、二酸化炭素やペンタフルオロプロパンガスに代表される圧縮性ガス環境下や、窒素やアルゴンガス環境下や減圧（真空）下で行ってもよい。
【０５４７】
また、平坦化層形成後に、吸水性の低い材料からなる薄膜を平坦化層上に更に成膜してもよい。このような新たに設ける層の屈折率は、平坦化層の屈折率（ｎ３）と実質的に同等か等しいと好ましい。このような材料として、例えば、金属アルコキシドに代表されるゾルゲル材料は、スピンオングラス、水素シルセスキオキサン等が挙げられる。
【０５４８】
なお、上述した光抽出体の製造方法におけるモールドとしては、生産性や転写性が向上する観点から、以下にて説明するリール状モールドを採用することが好ましい。
【０５４９】
［製造方法２］
図３６は、本実施の形態に係る光抽出体の製造方法２の各工程を示す断面模式図である。本実施の形態に係る光抽出体の別の製造方法においては、上記製造方法の中でも、少なくとも下記（１）〜（４）の工程をこの順に含む製造方法により製造されることが好ましい。特に、凹凸構造層の凸部上部にのみ光抽出層を配置する場合に有益である。これにより、各構成要素の制御性が向上すると共に、製造時のスループットが向上する。
（１）リール状モールド形成工程
凹凸構造を表面に具備した円筒状マスターモールドの凹凸構造を、光転写法によりフィルム状基材６６１表面へと連続的に転写し、凹凸構造６６２を表面に具備したリール状モールド５２０を得る工程（図３６Ａ参照）。
（２）光抽出層（ナノ粒子）充填工程
リール状モールド５２０の凹凸構造面に対し、光抽出層（ナノ粒子原料）の希釈溶液を塗工し、余分な溶剤を除去し、リール状モールド５２０の凹部内部に光抽出層（ナノ粒子）５１２を配置する工程（図３６Ｂ参照）。
（３）光抽出層（ナノ粒子）転写工程
光抽出層（ナノ粒子）５１２が配置されたリール状モールド５２０の凹凸構造面を、第４の屈折率（ｎ４）を有する基材５１３の表面上に、第１の屈折率（ｎ１）を有する凹凸構造層原料を介し貼合し、エネルギー線を照射した後に、リール状モールド５２０を剥離し、＜第４の屈折率（ｎ４）を有す基材５１３＞／＜第１の屈折率（ｎ１）を有す凹凸構造層５１４＞／＜凹凸構造層の凸部頂部上に設けられる第２の屈折率を有す光抽出層（ナノ粒子５１２）＞で構成された光抽出体を得る工程（図３６Ｃ参照）。
（４）平坦化層形成工程
第１の屈折率（ｎ１）を有する媒質原料の溶液を凹凸構造層５１４及び光抽出層（ナノ粒子）５１２上に塗工して光抽出層（ナノ粒子）５１２及び前記凹凸構造層５１４を覆うように第１の屈折率（ｎ１）を有する平坦化層５１５を形成する工程（図３６Ｄ参照）
【０５５０】
（１）リール状モールド形成工程
リール状モールド５２０の転写形成方法としては特に限定されないが、ロール・ツ・ーロールで行うことが可能な光転写法を適用すると好ましい。光転写法としては、例えば、図３７に示す方法（連続プロセス）が挙げられる。図３７は、本実施の形態に係る光抽出体の製造方法における光転写法の一例を示す模式図である。
【０５５１】
（１−１）：フィルム状基材６６１上に光硬化性樹脂組成物（以下、単に樹脂ともいう）６０１を塗布する工程（樹脂を塗工する工程）
（１−２）：塗布した樹脂６０１を、離型処理を施した円筒状マスターモールド（以下、単にマスターモールドという）６０２に抱合せる工程（樹脂を鋳型に押圧する工程）
（１−３）：フィルム状基材６６１側から光照射を行い、樹脂６０１を光ラジカル重合させ硬化物６０３を得る工程（樹脂を光硬化させる工程）
（１−４）：硬化物６０３をマスターモールド６０２から剥離し、マスターモールド６０２のパタン形状の反転形状を具備した凹凸構造を得る工程（硬化物を鋳型から剥離する工程）
【０５５２】
この結果、フィルム状基材６６１上に凹凸構造６６２を有するリール状モールド５２０が得られる。
【０５５３】
なお、工程（１−４）で得られたリール状モールド５２０を鋳型Ｇ１として、リール状モールドＧ２を作製し、このリール状モールドＧ２を用いて（２）光抽出層（ナノ粒子）充填工程以降を行ってもよい。このようなリール状モールドＧ２は、例えば、図３８に示す以下の工程（１−５）〜工程（１−８）により製造できる。図３８は、本実施の形態に係る光抽出体の製造方法２におけるリール状モールドＧ２の製造工程を示す模式図である。
【０５５４】
（１−５）：フィルム状基材６６１ａ上に樹脂６０１を塗布する工程（樹脂を塗布する工程）
（１−６）：塗布した樹脂６０１をリール状モールドＧ１に抱合せ、ラミネートロール７００で押圧する工程（樹脂を鋳型に押圧する工程）
（１−７）：リール状モールドＧ１の基材側とリール状モールドＧ２の基材側の両方、又はいずれか一方から光照射を行い、樹脂６０１を光ラジカル重合させ硬化物６０３を得る工程（樹脂を光硬化させる工程）。
（１−８）：硬化物６０３をリール状モールドＧ１から剥離し、図３８に示すマスターモールド６０２のパタン形状と同様の形状を具備した凹凸構造を得る工程（硬化物から鋳型を剥離する工程、リール状モールドＧ２を得る工程）。
【０５５５】
この結果得られるリール状モールドＧ２は、図３８に示すように、フィルム状基材６６１ａ上に凹凸構造６６２ａを有する。
【０５５６】
工程（１−１），（１−５）における塗工方法としては、ローラーコート法、バーコート法、ダイコート法、グラビアコート法、マイクログラビアコート法、インクジェット法、噴霧コート法、エアーナイフコート法、フローコート法、カーテンコート法等が適用できる。
【０５５７】
工程（１）で作製される凹凸構造中に、塗工改善構造を含んでもよい。塗工改善構造は、所望の光抽出層（ナノ粒子）配列を作製するための基本構造を挟みこむように配置されており、塗工改善構造のピッチは、基本構造よりも大きいことが好ましい。特に、塗工改善構造中のピッチが、基本構造側から、フィルム端部へと、徐々に大きくなることが好ましい。
【０５５８】
工程（１−３）、工程（１−７）にて、照射する光の種類は特に限定されず、光硬化性樹脂組成物の特性に応じて適宜選択できる。照射する光の種類としては、例えば、ＵＶ、ＩＲ、Ｘ線等が挙げられる。ＵＶの場合、その光源としては、ＵＶ−ＬＥＤ光源、メタルハライド光源、高圧水銀灯光源等を用いることができる。また、積算光量は、転写精度が向上する観点から、５００ｍＪ／ｃｍ２〜３０００ｍＪ／ｃｍ２の範囲であることが好ましく、８００ｍＪ／ｃｍ２〜２５００ｍＪ／ｃｍ２であることがより好ましい。なお、光を照射する場合は、二酸化炭素やペンタフルオロプロパンガスに代表される圧縮性ガス環境下や、窒素やアルゴンガス環境下や減圧（真空）下で行ってもよい。また、光照射に使用する光源は２以上の光源を複数併用してもよい。複数併用することにより、光源毎に異なるスペクトルの波長をもって光照射を行うことになる。この場合、光硬化性樹脂組成物の反応性（反応率）が向上し、転写精度及び安定性が向上する。また、２以上の光源を用いる場合、同様の光源を選定することもできる。この場合、上記積算光量を実現しやすくなり、安定性が向上する。
【０５５９】
リール状モールドＧ１からリール状モールドＧ２を製造する要領で、リール状モールドＧ２からリール状モールドＧ３を、リール状モールドＧ３からリール状モールドＧ４を製造することができる。即ち、リール状モールドＧＮからリール状モールド（ＧＮ＋１）を作製し、モールド（ＧＮ＋１）を上記説明したリール状モールド（Ｇ１）に見立て、（２）ナノ粒子充填工程以降を行ってもよい。
【０５６０】
なお、リール状モールド（ＧＮ）のパタンが光硬化性樹脂（ＧＮ）から構成されており、且つ、リール状モールド（ＧＮ＋１）のパタンも光硬化性樹脂（ＧＮ＋１）から構成される場合は、光硬化性樹脂（ＧＮ，ＧＮ＋１）共に、フッ素含有光硬化性樹脂であることが好ましい。フッ素含有光硬化性樹脂であることにより、光硬化性樹脂（ＧＮ）のパタン部表面へとフッ素成分を偏析させることができる。これにより、リール状モールド（ＧＮ）は、パタン部の離型性を具備し、且つ、基材との密着性も担保することができるため、良好にリール状モールド（ＧＮ＋１）を得ることができる。このようなリール状モールド（ＧＮ）又はリール状モールド（ＧＮ＋１）は、表面部のフッ素元素濃度（Ｅｓ）が、パタンを構成する樹脂中の平均フッ素元素濃度（Ｅｂ）よりも大きいことが好ましい。
【０５６１】
リール状モールド（ＧＮ）及び／又はリール状モールド（ＧＮ＋１）を構成する樹脂層中の平均フッ素元素濃度（Ｅｂ）とリール状モールド（ＧＮ）及び／又はリール状モールド（Ｎ＋１）を構成する樹脂層の微細パタン表面部のフッ素元素濃度（Ｅｓ）との比（Ｅｓ／Ｅｂ）が１＜Ｅｓ／Ｅｂ≦３００００を満たすことで、上記効果をより発揮するためより好ましい。特に、３≦Ｅｓ／Ｅｂ≦１５００，１０≦Ｅｓ／Ｅｂ≦１００の範囲となるにしたがって、より離型性が向上するため好ましい。
【０５６２】
なお、上記する最も広い範囲（１＜Ｅｓ／Ｅｂ≦３００００）の中にあって、２０≦Ｅｓ／Ｅｂ≦２００の範囲であれば、リール状モールド（ＧＮ）及び／又はリール状モールド（ＧＮ＋１）を構成する樹脂層表面部のフッ素元素濃度（Ｅｓ）が、樹脂層中の平均フッ素濃度（Ｅｂ）より十分高くなり、リール状モールド（ＧＮ）及び／又はリール状モールド（ＧＮ＋１）表面の自由エネルギーが効果的に減少するので、第１の屈折率（ｎ１）の媒質や、ナノ粒子５１２との離型性が向上する。また、リール状モールド（ＧＮ）及び／又はリール状モールド（ＧＮ＋１）を構成する樹脂層中の平均フッ素元素濃度（Ｅｂ）をリール状モールド（ＧＮ）及び／又はリール状モールド（ＧＮ＋１）を構成する樹脂層表面部のフッ素元素濃度（Ｅｓ）に対して相対的に低くすることにより、樹脂自体の強度が向上すると共に、フィルム状基材（支持フィルム）付近では、自由エネルギーを高く保つことができるので、フィルム状基材（支持フィルム）との密着性が向上する。これにより、フィルム状基材（支持フィルム）との密着性に優れ、第１の屈折率（ｎ１）の媒質及び第２の屈折率（ｎ２）を有するナノ粒子５１２との離型性に優れ、しかも、ナノメートルサイズの凹凸形状を樹脂から樹脂へ繰り返し転写できるリール状モールド（ＧＮ）及び／又はリール状モールド（ＧＮ＋１）を得ることができるので特に好ましい。
【０５６３】
また、２６≦Ｅｓ／Ｅｂ≦１８９の範囲であれば、リール状モールド（ＧＮ）及び／又はリール状モールド（ＧＮ＋１）を構成する樹脂層表面の自由エネルギーをより低くすることができ、繰り返し転写性が良好になるため好ましい。更に、３０≦Ｅｓ／Ｅｂ≦１６０の範囲であれば、リール状モールド（ＧＮ）及び／又はリール状モールド（ＧＮ＋１）を構成する樹脂層表面の自由エネルギーを減少させると共に、樹脂の強度を維持することができ、繰り返し転写性がより向上するため好ましく、３１≦Ｅｓ／Ｅｂ≦１５５であればより好ましい。４６≦Ｅｓ／Ｅｂ≦１５５であれば、上記効果をよりいっそう発現できるため好ましい。
【０５６４】
リール状モールド（ＧＮ）及び／又はリール状モールド（ＧＮ＋１）を構成する樹脂層のパタン面側領域とは、例えば、リール状モールド（ＧＮ）及び／又はリール状モールド（ＧＮ＋１）を構成する樹脂層のパタン面側表面から、フィルム状基材（支持フィルム）側に向かって、略１％〜１０％膜厚方向に侵入した部分、又は膜厚方向に２ｎｍ〜２０ｎｍ侵入した部分を意味する。なお、リール状モールド（ＧＮ）及び／又はリール状モールド（ＧＮ＋１）を構成する樹脂層のパター面側領域のフッ素元素濃度（Ｅｓ）は、ＸＰＳ法により定量できる。ＸＰＳ法のＸ線の浸入長は数ｎｍと浅いため、Ｅｓ値を定量する上で適している。他の解析方法として、透過型電子顕微鏡を使ったエネルギー分散型Ｘ線分光法（ＴＥＭ−ＥＤＸ）を用い、Ｅｓ／Ｅｂを算出することもできる。また、リール状モールド（ＧＮ）及び／又はリール状モールド（ＧＮ＋１）を構成する樹脂層を構成する樹脂中の平均フッ素濃度（Ｅｂ）は、仕込み量から計算、又は、ガスクロマトグラフ質量分析計（ＧＣ／ＭＳ）で測定することができる。例えば、リール状モールド（ＧＮ）及び／又はリール状モールド（ＧＮ＋１）を構成する樹脂層を物理的に剥離してガスクロマトグラフ質量分析にかけることで、平均フッ素元素濃度を同定することができる。一方、リール状モールド（ＧＮ）及び／又はリール状モールド（ＧＮ＋１）を構成する樹脂層を物理的に剥離した切片を、フラスコ燃焼法にて分解し、続いてイオンクロマトグラフ分析にかけることでも、樹脂中の平均フッ素元素濃度（Ｅｂ）を同定することができる。
【０５６５】
なお、上記説明したＥｓ／Ｅｂの範囲をみたし効果を発揮する観点から、光硬化性樹脂組成物は、光重合性アクリルモノマー、フッ素含有（メタ）アクリレート及び光重合開始材を少なくとも含むことが好ましい。フッ素含有（メタ）アクリレートは、下記化学式（１）で示されるフッ素含有ウレタン（メタ）アクリレートであると、樹脂中の平均フッ素元素濃度（Ｅｂ）を低くした状態で、効果的に表面部のフッ素元素濃度（Ｅｓ）を高くでき、基材への接着性と離型性をいっそう効果的に発現できるため、より好ましい。このようなウレタン（メタ）アクリレートとしては、例えば、ダイキン工業社製の「オプツールＤＡＣ」を用いることができる。
【０５６６】
【化１】
2013154150.tif 000007
【０５６７】
【化２】
2013154150.tif 000008
【０５６８】
【化３】
2013154150.tif 000009
【０５６９】
（２）光抽出層（ナノ粒子）充填工程
光抽出層（ナノ粒子原料）の塗工方法としては、特に限定されず、グラビアコート法、マイクログラビアコート法、ダイコート法、ブレードコート法、ワイヤーバーコート法、エアーナイフコート法、ディップコート法、コンマナイフコート法、スプレーコート法、カーテンコート、インクジェット法、スピンコート法等を用いることができる。図３９は、本実施の形態に係る光抽出体の製造方法２における光抽出層充填工程を示す模式図である。塗工における希釈溶液の塗工膜厚（ｈｃ）と、ナノ粒子原料の希釈溶液の体積濃度（Ｃ）と、単位面積（Ｓｃ）の領域下に存在する凹凸構造の凹部体積（Ｖｃ）とが、Ｓｃ・ｈｃ・Ｃ＜Ｖｃを満たす塗工条件を設定し、フィルム状基材６６１及び凹凸構造６６２を具備するリール状モールド５２０の凹凸構造（６６２）面上に光抽出層（ナノ粒子原料）の希釈溶液５１２Ｓを塗工し（図３９Ａ、図３９Ｂ）、塗工後に余剰な溶剤を除去することで光抽出層（ナノ粒子）５１２を配置可能となる（図３９Ｃ）。溶剤除去方法は、特に限定されず加熱処理、減圧（真空）処理やこれらの組み合わせによる処理が挙げられる。
【０５７０】
なお、光抽出層（ナノ粒子）５１２を凹凸構造層５１４（図３０参照）の凹部内部にのみ充填配置する際の精度及びマージンを拡大するために、上記［製造方法１］の（２）光抽出層（ナノ粒子）配列工程にて説明した凹凸構造層５１４の凹凸構造への接触角、凹凸構造層５１４の凹凸構造６６２の開口率、ナノ粒子原料及びナノ粒子原料を希釈する溶剤を同様の効果から使用することができる。なお、ナノ粒子原料中に、アクリル基、メタクリル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、ビニル基、エポキシ基、又は、オキセタン基のいずれかを含み、更に光重合開始材を含むことで、後述する（３）光抽出層（ナノ粒子）転写工程における光抽出層（ナノ粒子）５１２の転写精度を向上させることができる。前記効果をいっそう発揮する観点から、アクリル基、メタクリル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、ビニル基を含有すると好ましい。
【０５７１】
また、光抽出層（ナノ粒子）充填工程にて凹凸構造の凹部内部に配列された光抽出層（ナノ粒子）５１２の第２の第２の屈折率（ｎ２）は後の工程にて変化することがあるが、この屈折率変化も含めて第２の屈折率（ｎ２）を有する光抽出層（ナノ粒子）５１２と称す。
【０５７２】
加熱処理の場合の温度及び時間は、特に限定はされず、上記［製造方法１］の（２）光抽出層（ナノ粒子）配列工程にて説明した条件を同様の効果から採用できる。
【０５７３】
なお（２）光抽出層（ナノ粒子）充填工程の後（（３）光抽出層（ナノ粒子）転写工程の前）に光抽出層（ナノ粒子）５１２を安定化させる工程を、上記［製造方法１］の（２）光抽出層（ナノ粒子）配列工程にて説明したのと同様に加えてもよい。
【０５７４】
（３）光抽出層（ナノ粒子）転写工程
図４０及び図４１は、本実施の形態に係る光抽出体の製造方法２における光抽出層転写工程を示す模式図である。基材５１３がフィルム状基材である場合は、図４０に示すように、基材５１３の一主面上に第１の屈折率（ｎ１）の媒質原料を塗工して凹凸構造層５１４を設ける。光抽出層（ナノ粒子）５１２の配置されたリール状モールド５２０のナノ粒子面側と、凹凸構造層５１４を構成する媒質原料とを、ラミネートロール７００を用いて貼合すると共に、エネルギー線を照射し、続いて、リール状モールド５２０を剥離することにより、光抽出層（ナノ粒子）５１２を転写配列させることができる。
【０５７５】
塗工方法としては、特に限定されず、グラビアコート法、マイクログラビアコート法、ダイコート法、ブレードコート法、ワイヤーバーコート法、エアーナイフコート法、ディップコート法、コンマナイフコート法、スプレーコート法、カーテンコート、インクジェット法等を用いることができる。
【０５７６】
基材５１３が平板状基材である場合は、図４１に示すように、基材５１３の一主面上に第１の屈折率（ｎ１）を有する媒質原料を塗工して凹凸構造層５１４を設ける。光抽出層（ナノ粒子）５１２の配置されたリール状モールド５２０のナノ粒子面側と、凹凸構造層５１４を構成する媒質原料と、を、ラミネートロール７００を使用し貼合すると共に（図４１Ａ参照）、エネルギー線を照射し（図４１Ｂ参照）、続いて、リール状モールド５２０を剥離する（図４１Ｃ参照）ことにより、光抽出層（ナノ粒子）５１２を転写配列できる。
【０５７７】
塗工方法としては、特に限定されずスピンコート法やインクジェット法等を用いることができる。なお、次の方法でも光抽出層（ナノ粒子）５１２の転写配列を行うことができる。即ち、光抽出層（ナノ粒子）５１２の配置されたリール状モールド５２０のナノ粒子面側に第１の屈折率（ｎ１）を有す媒質原料を塗工する。次に、基材５１３の一主面と媒質原料と、を、ラミネートロール７００を使用して貼合すると共に、エネルギー線を照射する。続いて、リール状モールド５２０を剥離する。
【０５７８】
塗工方法としては、特に限定されず、グラビアコート法、マイクログラビアコート法、ダイコート法、ブレードコート法、ワイヤーバーコート法、エアーナイフコート法、コンマナイフコート法、スプレーコート法、カーテンコート法、インクジェット法等を用いることができる。
【０５７９】
基材５１３の一主面上に塗工する第１の屈折率（ｎ１）を有する媒質原料が溶剤を含む場合は、貼合前に溶剤を除去してもよい。この場合、加熱処理が挙げらえる。温度及び時間は、特に限定はされず、溶剤の蒸気圧や沸点等、及び塗工膜厚により適宜設定できる。加熱処理の条件としては、概ね、温度２０℃〜３００℃、時間３０秒〜１時間の範囲であると、第１の屈折率を有す構造化層の転写形成精度が高まるため好ましい。また、使用溶剤の沸点をＴｓとした時に、温度（Ｔ）がＴ＜Ｔｓを満たす溶剤除去工程（１）を含むと、塗工精度が向上するため好ましく、Ｔ＜Ｔｓ／２を満たすことがより好ましい。更に、溶剤除去工程（１）の後に、Ｔ≒Ｔｓを満たす溶剤除去工程（２）を含むと、上記効果をいっそう発揮できるため好ましい。なお、Ｔ≒Ｔｓは、概ね、Ｔ＝Ｔｓ±２０％である。
【０５８０】
照射する光の種類は特に限定されず、被転写材の特性に応じて適宜選択できる。照射する光の種類としては、例えば、ＵＶ、ＩＲ、Ｘ線等が挙げられる。ＵＶの場合、その光源としては、ＵＶ−ＬＥＤ光源、メタルハライド光源、高圧水銀灯光源等を用いることができる。また、積算光量は、転写精度が向上する観点から、５００ｍＪ／ｃｍ２〜３０００ｍＪ／ｃｍ２の範囲であることが好ましく、８００ｍＪ／ｃｍ２〜２５００ｍＪ／ｃｍ２であることがより好ましい。なお、光を照射する場合は、二酸化炭素やペンタフルオロプロパンガスに代表される圧縮性ガス環境下や、窒素やアルゴンガス環境下や減圧（真空）下で行ってもよい。また、光照射に使用する光源は２以上の光源を複数併用してもよい。複数併用することにより、光源毎に異なるスペクトルの波長をもって光照射を行うことになる。この場合、光硬化性樹脂組成物の反応性（反応率）が向上し、転写精度及び安定性が向上する。また、２以上の光源を用いる場合、同様の光源を選定することもできる。この場合、上記積算光量を実現しやすくなり、安定性が向上する。
【０５８１】
上記工程（３）光抽出層（ナノ粒子）転写工程の前に、基材５１３に前処理を施すことが好ましい。前処理としては、接着層の形成や親水化が挙げられる。
【０５８２】
接着層としては、基材５１３及び第１の屈折率（ｎ１）の媒質の双方に密着性があれば限定されず、数ｎｍ以上の薄膜から数ｎｍ以下の分子層まで採用できる。例えば、末端官能基変性のシランカップリング材蒸気に晒す方法や、末端官能基変性シランカップリング溶液に浸漬又はスピンコートすることにより単分子層膜を形成する方法等により、接着層を形成することができる。特に、接着層厚が数ｎｍ以上ある場合、接着層の材質は光学的に透明であることが好ましい。単分子層に近い数ｎｍ以下の場合、接着層による光吸収や多重反射の効果は非常に小さくなるため、この場合の特性は特に限定されないが、光学的に透明であることが好ましい。
【０５８３】
（４）平坦化層形成工程
上記工程（３）光抽出層（ナノ粒子）転写工程の後に、光抽出層（ナノ粒子）原料及び凹凸構造層５１４を覆うように第１の屈折率（ｎ１）を有する平坦化層５１５を形成する平坦化層形成工程を経ることで、本発明の光抽出体を製造できる。
【０５８４】
なお平坦化層形成工程の前に、光抽出層（ナノ粒子）５１２の配置された凹凸構造層５１４のラフネス面への処理を加えてもよい。このような処理としては、酸素プラズマ処理やＵＶ−Ｏ３処理等が挙げられる。
【０５８５】
図４２は、本実施の形態に係る光抽出体の製造方法２における平坦化層形成工程を示す模式図である。平坦化層形成工程は、光抽出層（ナノ粒子）５１２の配置された凹凸構造層５１４の凹凸構造面上に、平坦化層材料の希釈溶液５１５Ｓを塗工（図４２Ａ、図４２Ｂ）し、余分な溶剤を除去することで、凹凸構造層５１４及び光抽出層（ナノ粒子）５１２上部を覆う平坦化層５１５を形成する工程（図４２Ａ、図４２Ｂ、図４２Ｃ）である。塗工方法としては、特に限定されず、グラビアコート法、マイクログラビアコート法、ダイコート法、ブレードコート法、ワイヤーバーコート法、エアーナイフコート法、ディップコート法、コンマナイフコート法、スプレーコート法、カーテンコート、インクジェット法、スピンコート法等を用いることができる。溶剤除去方法は、特に限定されず加熱処理、減圧（真空）処理やこれらの組み合わせによる処理が挙げられる。
【０５８６】
加熱処理の場合の温度及び時間は、特に限定はされず、平坦化層材料の希釈溶液５１５Ｓを作製する際に使用する溶剤の蒸気圧や沸点等、及び塗工膜厚により適宜設定できる。加熱処理の条件としては、平坦化層５１５の配置精度が高まる観点から、概ね温度２０℃〜３００℃、時間３０秒〜１時間の範囲であることが好ましい。
【０５８７】
また、使用溶剤の沸点をＴｓとしたときに、温度（Ｔ）がＴ＜Ｔｓを満たす溶剤除去工程（１）を含むと、平坦化層５１５の配置精度がより向上するため好ましく、Ｔ＜Ｔｓ／２を満たすことがより好ましい。更に、溶剤除去工程（１）の後に、Ｔ≒Ｔｓを満たす溶剤除去工程（２）を含むと、上記効果をいっそう発揮できるため好ましい。なお、Ｔ≒Ｔｓは、概ね、Ｔ＝Ｔｓ±２０％である。例えば、光抽出体１をボトムエミッション型有機ＥＬ素子に適用する場合、平坦化層面の面精度が要求されるため、使用する溶剤や加熱処理を適切に制御し、レべリング性を向上させると好ましい。その他にも、平坦化層５１５の露出する面を平坦化する方法として、平坦化層形成後に、鏡面を表面に具備するウェハやリールを、平坦化層５１５の露出する面上に貼合及び押圧する方法が挙げられる。
【０５８８】
なお、（３）平坦化層形成工程の後に、鏡面を表面に具備するウェハやリールを、平坦化層の露出する面上に貼合及び押圧する工程を経てもよい。この工程を経ることにより、平坦化層の面精度を向上させることが可能となり、光抽出体の平坦化層５１５上に透明導電膜等を配置する際の配置精度や、半導体発光素子１０の信頼性が向上する。図４３は、本実施の形態に係る光抽出体の製造方法２における平坦化層形成の後工程を示す模式図である。平坦化の方法として、例えば、図４３Ａから図４３Ｃに示すように、平坦化層５１５の形成後に、鏡面を表面に具備するウェハ５１７（又はリール）を、平坦化層５１５の表面上に貼合及び押圧（図４３Ａ、図４３Ｂ参照）し、その後、ウェハ５１７（又はリール）を剥離する（図４３Ｃ参照）方法が挙げられる。なお、鏡面を表面に具備するリールは、鏡面を表面に具備するウェハ（例えばシリコンウェハ）の表面をリールに転写形成することで作製できる。例えば、図３５に示すように、鏡面を表面に具備するウェハ５１７の該表面とリール５１８とを転写材料５１９（光硬化性樹脂等）を介し狭持し、続いてエネルギー線を照射し転写材料５１９を硬化させる。最後に、ウェハ５１７とリール５１８を分離することで表面に鏡面（転写材料５１９の表面）を持つリール５１８を製造することができる。又は、鏡面研磨した円筒表面精度を、光硬化性樹脂を使用した転写法によりリール５１８の表面に連続的に鏡面を作製することもできる。
【０５８９】
特に、連続的に平坦な面を有す平坦化層５１５を得る観点から、平坦化層材料が光重合性物質であり、鏡面を表面に具備するウェハ５１７やリール５１８を、平坦化層５１５の露出する面上に貼合及び押圧した状態で光照射を行い、平坦化層５１５を硬化させ、続いて、前記鏡面体を剥離する方法が好ましい。
【０５９０】
なお、平坦化層形成工程の後に安定化させる工程を加えてもよい。ここで安定化とは、凹凸構造層５１４、光抽出層（ナノ粒子原料）５１２及び平坦化層５１５に残る未反応の部位を減少させること、又は凹凸構造層５１４、光抽出層（ナノ粒子原料）５１２及び平坦化層５１５中に含まれる水分を除去することを意味する。前者の場合、被転写材、ナノ粒子原料や平坦化層５１５の特性により適宜選択できるが、例えば、加熱処理やエネルギー線照射処理が挙げられる。加熱処理の温度としては、４０℃〜３００℃の範囲で適宜選択すると好ましく、エネルギー線照射処理の場合は、ＵＶ、ＩＲ、Ｘ線等を採用できる。エネルギー線を使用する場合、照射する光の種類は特に限定されず、凹凸構造層５１４、光抽出層（ナノ粒子層）及び平坦化層５１５の特性に応じて適宜選択できる。照射する光の種類としては、例えば、ＵＶ、ＩＲ、Ｘ線等が挙げられる。ＵＶの場合、その光源としては、ＵＶ−ＬＥＤ光源、メタルハライド光源、高圧水銀灯光源等を用いることができる。また、積算光量は、安定化、即ち未反応基の反応性の観点から５００ｍＪ／ｃｍ２〜３０００ｍＪ／ｃｍ２の範囲であることが好ましく、８００ｍＪ／ｃｍ２〜２５００ｍＪ／ｃｍ２であることがより好ましい。なお、光照射に使用する光源は２以上の光源を複数併用してもよい。複数併用することにより、光源毎に異なるスペクトルの波長をもって光照射を行うことになる。この場合、未反応基の反応性が向上し安定性が向上する。また、２以上の光源を用いる場合、同様の光源を選定することもできる。この場合、上記積算光量を実現しやすくなり、安定性が向上する。なお、光を照射する場合は、二酸化炭素やペンタフルオロプロパンガスに代表される圧縮性ガス環境下や、窒素やアルゴンガス環境下や減圧（真空）下で行ってもよい。
【０５９１】
また、平坦化層形成後に、吸水性の低い材料からなる薄膜を平坦化層５１５上に更に成膜してもよい。このような新たに設ける層の屈折率は、平坦化層５１５の屈折率（ｎ３）と実質的に同等か等しいと好ましい。このような材料として、例えば、金属アルコキシドに代表されるゾルゲル材料は、スピンオングラス、水素シルセスキオキサン等が挙げられる。
【０５９２】
＜半導体発光素子＞
上記実施の形態に係る半導体発光素子は、ＬＥＤや有機ＥＬ等の半導体発光素子として好適に用いることができる。
【０５９３】
次に、上記積層体を用いた有機ＥＬ素子について説明する。有機ＥＬ素子の光取り出し方式としては、トップエミッション方式（以下、「トップエミッション型有機ＥＬ素子」という）とボトムエミッション方式（以下、「ボトムエミッション型有機ＥＬ素子」という）とがある。トップエミッション型有機ＥＬ素子は、上記第１の態様に係る光抽出体１の平坦化層１３を有機ＥＬ素子の発光層面（例えば、ＩＴＯに代表される透明導電層）上に貼合することで、光取り出しの向上した有機ＥＬ素子を得ることができる。また、第２の態様に係る光抽出体２の光抽出層面側を、有機ＥＬ素子の発光層面（例えば、ＩＴＯに代表される透明導電層）上に接着層１３ａを介し貼合することで、光取り出しの向上した有機ＥＬ素子を得ることができる。なお、第２の態様に係る光抽出体２を使用する場合の接着層１３ａは、有機ＥＬ素子の信頼性が一層向上するため封止材であることが好ましい。ここで、有機ＥＬ素子の発光層面としては、ＩＴＯに代表される透明導電膜面が挙げられる。上述した平均距離Ｌｏｒの範囲を満たせば、効果を発揮できるため、平坦化層１３の平坦性は高い程好ましいが、特に限定されない。また、貼合して使用するため、有機ＥＬ素子の発光層面（例えば、ＩＴＯに代表される透明導電層）と平坦化層１３の密着性が高いことが好ましい。例えば、平坦化層１３を構成する材料が少なくとも、バインダー樹脂、反応性希釈材及び開始材を含むことで熱により圧着（貼合・接着）することが可能となる。圧着後に、光や熱を加え開始材をアクティブにし、反応性希釈材料を反応させることにより、強固に接着することができる。
【０５９４】
ボトムエミッション方式の場合、第１の態様に係る光抽出体１の平坦化層１３上に少なくとも透明導電層と発光層とをこの順に設けることにより、光取り出し効率の改善された有機ＥＬ素子を製造することができる。この場合、有機ＥＬ素子の短絡を抑制して有機ＥＬ素子の信頼性を向上させるために、透明導電層の有機ＥＬ素子の積層方向に対する膜厚分布を小さくする必要がある。そのため、第１の態様に係る光抽出体１の平坦化層１３の表面は平滑な程好ましい。例えば、原子間力顕微鏡により求められるＲａ（５μｍ×５μｍ）を用いると、Ｒａは０ｎｍに近い程好ましいが、概ねＲａ≦１０ｎｍ以下が好ましく、Ｒａ≦５ｎｍ以下がより好ましく、Ｒａ≦２．５ｎｍ以下が最も好ましい。即ち、ボトムエミッション型有機ＥＬ素子に、上記第１の態様に係る光抽出体１を適用する場合には、平坦化層１３の表面の平坦度を制御するために、平坦化層１３形成工程における溶剤乾燥時のレべリング制御や、平坦化層１３形成工程の後に、鏡面を表面に具備するウェハやリールを、平坦化層１３の表面上に貼合及び押圧する工程等を経ると好ましい。
【０５９５】
第１の態様に係る光抽出体１の基材の種類としては、特に限定されないが、光学的に透明な可撓性基材や光学的に透明な無機基材であることが好ましく、更にガラスに代表される水蒸気バリア性やガスバリア性を有す基材であるとより好ましい。上述したトップエミッション型有機ＥＬ素子の製造に第１の態様に係る光抽出体１を用いる場合、基材としては、可撓性基材であると積層体の貼合性が向上する。更に、可撓性基材を使用することで、積層体の連続生産性が向上する。可撓性基材の材質は特に限定されないが、耐熱環境で使用する場合は、ガラス（ガラスフィルム）や透明ポリイミド等が挙げられ、それ以外の場合は、光学的に透明な樹脂フィルム、例えば、ＰＥＴ、ＴＡＣ、ＰＥＮ、ＣＯＰ等が挙げられる。なお、有機ＥＬ素子の長期信頼性を向上させるために、基材としてガラス板やガラスフィルム又は、ガラスフィルムと樹脂フィルムの積層体を使用することもできる。
【０５９６】
一方、ボトムエミッション型有機ＥＬ素子に適用する場合は、光学的に透明な無機基材や耐熱性基材であると、積層体の平坦化層面上への透明導電膜の配置が容易になる。その材質は特に限定されないが、例えば、ガラス、石英、水晶、サファイア、透明ポリイミド等が挙げられる。特に、連続生産性と長期信頼性の観点から、基材としてガラス板やガラスフィルム又は、ガラスフィルムと樹脂フィルムの積層体を使用することもできる。
【０５９７】
なお、上記光学的に透明とは、消衰係数（屈折率の虚数部）が０の場合と定義する。複素屈折率をＮとした時にＮ＝ｎ−ｉｋと表現できる。ここで、ｉは虚数でありｉ２＝−１を意味する。この時、ｎを屈折率（の実数部）、ｋを消衰係数（屈折率の虚数部）と称す。即ち、ｋ＝０の媒質を光学的に透明な媒質として定義する。なお、ｋは光の媒質への吸収を表す指標であり、吸収係数αとα＝４πｋ／λの関係を満たす。λは波長である。即ち、ｋ＝０であれば吸収係数は０となり、光の吸収が生じない媒質となる。ここで、ｋ＝０の場合とは、ｋが０．０１以下の場合と定義する。この範囲を満たすことで、光学的な透明性が向上するため好ましい。
【実施例】
【０５９８】
以下、本発明の効果を明確にするために行った実施例について説明する。なお、本発明は、以下の実施例によって何ら制限されるものではない。【０５９９】
＜光抽出体Ａ：ドット状凹凸構造＞
（円筒状モールドの作製）
円筒状モールドの基材としては、直径８０ｍｍ、長さ５０ｍｍの円筒型の石英ガラスロールを用いた。この石英ガラスロール表面にレジスト層を成膜し、このレジスト層の表面に、半導体パルスレーザを用いた直接描画リソグラフィ法により凹凸構造を形成した。凹凸構造の種類は複数作製したが、以下、長周期構造を有する凹凸構造（配列ＬＰ）について代表して記載する。【０６００】
まず、石英ガラスロールの表面に、スパッタリング法によりレジスト層を成膜した。次に、レジスト層が成膜された石英ガラスロールを線速度ｓ＝１．０ｍ／ｓｅｃで回転させながら、以下の条件で露光した。
露光用半導体レーザ波長：４０５ｎｍ
露光レーザパワー：３．６ｍＷ
Ｘ軸方向ピッチ（Ｐｘ）：４３３ｎｍ
Ｘ軸方向ピッチ（Ｐｘ）に対する変動幅δ２：１０８ｎｍ
変動幅δ２のＸ軸方向の長周期（Ｐｘ）Ｌ  ：５０００ｎｍ
Ｙ軸方向ピッチ（Ｐｙ）：５００ｎｍ
Ｙ軸方向ピッチ（Ｐｙ）に対する変動幅δ１：１２５ｎｍ
変動幅δ１のＹ軸方向の長周期（Ｐｙ）Ｌ  ：５０００ｎｍ【０６０１】
Ｙ軸方向ピッチ（Ｐｙ）は次のように決定される。スピンドルモーターのＺ相信号を基準に、１周に要する時間Ｔが測定され、線速度ｓから周長Ｌが計算され、下記式（Ａ）が得られる。
式（Ａ）
Ｌ＝Ｔ×ｓ【０６０２】
目標ピッチを（Ｐｙ）として、Ｌ／（Ｐｙ）が整数になるように目標ピッチ（Ｐｙ）の０．１％以下の値を足して調整し、実効ピッチ（Ｐｙ）’を下記式（Ｂ）によって得る。
式（Ｂ）
Ｌ／（Ｐｙ）’＝ｍ  （ｍは整数）【０６０３】
目標ピッチ（Ｐｙ）と実効ピッチ（Ｐｙ）’とは、厳密には（Ｐｙ）≠（Ｐｙ）’であるが、Ｌ／（Ｐｙ）≒１０７であるので、（Ｐｙ）／（Ｐｙ）’≒１０−７となり、実質的に等しいものとして扱うことができる。同様に、長周期（Ｐｙ）Ｌも、Ｌ／（Ｐｙ）Ｌが整数になるように実効長周期（Ｐｙ）Ｌ’を下記式（Ｃ）によって得る。
式（Ｃ）
Ｌ／（Ｐｙ）Ｌ’＝ｎ  （ｎは整数）【０６０４】
この場合も、厳密には（Ｐｙ）Ｌ≠（Ｐｙ）Ｌ’であるが、Ｌ／（Ｐｙ）Ｌ≒１０５であるので、（Ｐｙ）Ｌ／（Ｐｙ）Ｌ’≒１０−５となり、実質的に等しいものとして扱うことができる。【０６０５】
次に、実効ピッチ（Ｐｙ）’から、下記式（Ｄ）、下記式（Ｅ）により、基準パルス周波数ｆｙ０、変調周波数ｆｙＬが算出される。
式（Ｄ）
ｆｙ０＝ｓ／（Ｐｙ）’
式（Ｅ）
ｆｙＬ＝ｓ／（Ｐｙ）Ｌ’【０６０６】
最後に、上記式（Ｄ）、上記式（Ｅ）から、スピンドルモーターのＺ相信号からの経過時間ｔにおけるパルス周波数ｆｙが、下記式（Ｆ）のように決定される。
式（Ｆ）
ｆｙ＝ｆｙ０＋δ１×ｓｉｎ（ｔ×（ｆｙＬ／ｆｙ０）×２π）【０６０７】
Ｘ軸方向の軸送り速度は次のように決定される。スピンドルモーターのＺ相信号を基準に、１周に要する時間Ｔが測定され、Ｘ軸方向ピッチ（Ｐｘ）から、軸方向の基準送り速度Ｖｘ０が下記式（Ｇ）のように決定される。
式（Ｇ）
Ｖｘ０＝（Ｐｘ）／Ｔ【０６０８】
Ｘ軸方向の長周期（Ｐｘ）Ｌから、時刻ｔにおける軸送り速度Ｖｘを下記式（Ｈ）で決定し、スキャンする。
式（Ｈ）
Ｖｘ＝Ｖｘ０＋Ｖδ２・ｓｉｎ（（Ｐｘ）／（Ｐｘ）Ｌ×ｔ×２π）【０６０９】
ここで、Ｖδ２は、ｘ軸方向の長周期（Ｐｘ）Ｌにおける速度変動幅であり、長周期（Ｐｘ）Ｌのピッチ変動幅δ２，（Ｐｘ）Ｌ，Ｖｘ０により、下記式（Ｉ）で示される。
式（Ｉ）
Ｖδ２＝δ２×Ｖｘ０／（Ｐｘ）Ｌ【０６１０】
上記操作により露光した後に、レジスト層を現像し、現像したレジスト層をマスクとし、ドライエッチングにより石英ガラスのエッチングを行った。次に、表面に凹凸構造が付与された石英ガラスロールから、残渣のレジスト層のみを剥離して円筒状モールド（転写用モールド）を作製した。【０６１１】
（リール状モールドＧ１の作製）
得られた円筒状モールドに対し、デュラサーフＨＤ−１１０１Ｚ（ダイキン化学工業社製）を塗布し、６０℃で１時間加熱後、室温で２４時間静置、固定化した。その後、デュラサーフＨＤ−ＺＶ（ダイキン化学工業社製）で３回洗浄し、離型処理を施した。【０６１２】
次に、フッ素系添加材（ダイキン工業社製  ＯＰＴＯＯＬ  ＤＡＣ  ＨＰ）、トリメチロールプロパン（ＥＯ変性）トリアクリレート（東亞合成社製  Ｍ３５０）、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン（ＢＡＳＦ社製  Ｉｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）  １８４）及び２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタノン−１（ＢＡＳＦ社製  Ｉｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）  ３６９）を重量部で１５：１００：５．５：２．０の割合で混合して光硬化性樹脂を調製した。次に、この光硬化性樹脂をＰＥＴフィルム（Ａ４１００、東洋紡社製：幅３００ｍｍ、厚さ１００μｍ）の易接着面にマイクログラビアコーティング（廉井精機社製）により、塗布膜厚６μｍになるように塗布した。【０６１３】
次いで、円筒状モールドに対し、光硬化性樹脂を塗布したＰＥＴフィルムをニップロール（０．１ＭＰａ）で押し付け、大気下、温度２５℃、湿度６０％で、ランプ中心下での積算露光量が１０００ｍＪ／ｃｍ２となるように、ＵＶ露光装置（フュージョンＵＶシステムズ・ジャパン社製、Ｈバルブ）を用いて紫外線を照射して連続的に光硬化を実施して、表面に凹凸構造が反転転写されたリール状モールドＧ１を得た。このリール状モールドＧ１は、長さ２００ｍ、幅３００ｍｍであった。【０６１４】
リール状モールドＧ１を下記走査型電子顕微鏡で観察したところ、断面形状がφ４５０ｎｍ、ｈ８００ｎｍの凸部が次の長周期構造を有する周期構造で形成されていた。
Ｘ軸方向ピッチ（Ｐｘ）：４３３ｎｍ
Ｘ軸方向ピッチ（Ｐｘ）に対する変動幅δ２：１０８ｎｍ
変動幅δ２のＸ軸方向の長周期（Ｐｘ）Ｌ  ：５０００ｎｍ
Ｙ軸方向ピッチ（Ｐｙ）：５００ｎｍ
Ｙ軸方向ピッチ（Ｐｙ）に対する変動幅δ１：１２５ｎｍ
変動幅δ１のＹ軸方向の長周期（Ｐｙ）Ｌ  ：５０００ｎｍ
（走査型電子顕微鏡）
装置；ＨＩＴＡＣＨＩ  ｓ−５５００
加速電圧；１０ｋＶ
ＭＯＤＥ；Ｎｏｒｍａｌ【０６１５】
（リール状モールドＧ２の作製）
次に、ＰＥＴフィルム（Ａ４１００、東洋紡社製：幅３００ｍｍ、厚さ１００μｍ）の易接着面に、上記光硬化性樹脂をマイクログラビアコーティング（廉井精機社製）により、塗布膜厚２μｍになるように塗布した。【０６１６】
次に、上記リール状モールドＧ１に、光硬化性樹脂を塗布したＰＥＴフィルムをニップロール（０．１ＭＰａ）で押し付け、大気下、温度２５℃、湿度６０％で、ランプ中心下での積算露光量が１０００ｍＪ／ｃｍ２となるように、ＵＶ露光装置（フュージョンＵＶシステムズ・ジャパン社製、Ｈバルブ）を用いて紫外線を照射して連続的に光硬化を実施して、表面に凹凸構造が反転転写されたリール状モールドＧ２を得た。このリール状モールドＧ２は、長さ２００ｍｍ、幅３００ｍｍであった。【０６１７】
リール状モールドＧ２を下記走査型電子顕微鏡で観察したところ、断面形状がφ４５０ｎｍ、凹部深さｈが８００ｎｍの凹部が次の長周期構造を有する周期構造で形成されていた。
Ｘ軸方向ピッチ（Ｐｘ）：４３３ｎｍ
Ｘ軸方向ピッチ（Ｐｘ）に対する変動幅δ２：１０８ｎｍ
変動幅δ２のＸ軸方向の長周期（Ｐｘ）Ｌ  ：５０００ｎｍ
Ｙ軸方向ピッチ（Ｐｙ）：５００ｎｍ
Ｙ軸方向ピッチ（Ｐｙ）に対する変動幅δ１：１２５ｎｍ
変動幅δ１のＹ軸方向の長周期（Ｐｙ）Ｌ  ：５０００ｎｍ
（走査型電子顕微鏡）
装置；ＨＩＴＡＣＨＩ  ｓ−５５００
加速電圧；１０ｋＶ
ＭＯＤＥ；Ｎｏｒｍａｌ【０６１８】
なお、得られたリール状モールドＧ１及びリール状モールドＧ２の凹凸構造面に対し、下記のＸＰＳ測定を行い、表層フッ素元素濃度Ｅｓを求め、凹凸構造層を構成する樹脂中の平均フッ素元素濃度Ｅｂにて割り返すことで、Ｅｓ／Ｅｂを算出したところ、構造により値は変動したが概ね、４０〜８０の間であった。【０６１９】
（フッ素元素濃度測定）
リール状モールドを約２ｍｍ四方の小片として切り出し、１ｍｍ×２ｍｍのスロット型のマスクを被せて下記条件でＸＰＳ測定に供した。
ＸＰＳ測定条件
使用機器  ；サーモフィッシャーＥＳＣＡＬＡＢ２５０
励起源    ；ｍｏｎｏ．ＡｌＫα  １５ｋＶ×１０ｍＡ
分析サイズ；約１ｍｍ（形状は楕円）
取込領域
Ｓｕｒｖｅｙ  ｓｃａｎ；０〜１，  １００ｅＶ
Ｎａｒｒｏｗ  ｓｃａｎ；Ｆ  １ｓ，Ｃ  １ｓ，Ｏ  １ｓ，Ｎ  １ｓ
Ｐａｓｓ  ｅｎｅｒｇｙ
Ｓｕｒｖｅｙ  ｓｃａｎ；  １００ｅＶ
Ｎａｒｒｏｗ  ｓｃａｎ；  ２０ｅＶ【０６２０】
＜実施例１〜実施例５＞
（凹凸構造層の作製）
上記リール状モールドＧ１を、５０ｃｍの長さに切り出した。次に、幅３００ｍｍ、長さ６００ｍｍのガラスフィルム（屈折率１．５２）上に、プロピレングリコールモノメチルエーテルにて希釈した下記材料（１）をバーコーティング法により塗工した。なお、ガラスフィルムの主面上は、アクリロキシ末端のシランカップリング材（３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン）にて、予め処理したものを使用した。塗工膜厚は溶剤揮発後の固形分膜厚が８００ｎｍになるように設定した。塗工後、室温下にて２分間静置し、切り出したリール状モールドＧ１の凹凸構造形成面側を、ガラスフィルムの下記材料（１）を塗工した面に０．０１Ｍｐａの圧力下で貼合した。続いて、リール状モールドＧ１側から積算光量１０００ｍＪ／ｃｍ２のＵＶ光を照射し、１０５℃で２分加熱後に、リール状モールドＧ１を剥離した。剥離後、得られた凹凸構造層／基材から構成される積層体を、２００℃で３０分間真空下にて加熱した。
材料（１）…３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン（信越シリコーン社製、ＫＢＭ−５１０３）：トリシクロデカンジメチルジアクリレート：フッ素系添加材（ダイキン工業社製  ＯＰＴＯＯＬ  ＤＡＣ  ＨＰ）＝２０ｇ：８０ｇ：５ｇを混合し、８０℃の雰囲気下にて部分的に重縮合を行った材料１００重量部に、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン（ＢＡＳＦ社製  Ｉｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）  １８４）を２重量部添加した材料。【０６２１】
（光抽出層の形成）
凹凸構造層／基材から構成される積層体の凹凸構造層の凹凸構造上に、上記材料（１）、下記材料（２）、下記材料（３）のいずれかをプロピレングリコールモノメチルエーテルにて希釈し、バーコート法にて塗工した。ここでは、単位面積下の凹凸構造の体積が、単位面積当たりの固形分量よりも大きくなるように設定した。塗工後、２５℃、湿度５０％の環境下にて３分間静置し、更に８０℃で６０秒加熱した。その後、真空下、２００℃の雰囲気中で３０分間加熱処理した。本操作にて得られた光抽出体は、基材、第１の屈折率を有す凹凸構造層及び第２の屈折率を有す光抽出層から構成される、図３に示す第２の態様に係る光抽出体２である。
材料（２）…テトラ−ｎ−ブトキシジルコニウム：テトラエトキシシラン＝９０ｇ：１０ｇで混合し、２５℃、湿度５０％の環境下で撹拌した。続いて、３．２５％にエタノールで希釈した水を滴下し加水分解を促進した。その後、８０℃の雰囲気中にて重縮合を促進し、最後に真空引きすることで余剰なアルコールを除去した材料。
材料（３）…材料（２）において、テトラ−ｎ−ブトキシジルコニウム：テトラエトキシシラン＝５２ｇ：４８ｇにした材料。【０６２２】
（平坦化層の形成）
４インチφのシリコンウェハ表面をＵＶ−Ｏ３にて１５分間処理した。次に、Ｄｕｒａｓｕｒｆ  １１０１Ｚをスピンコート製膜し、２５℃、湿度５０％の雰囲気中で１２時間静置した。その後、Ｄｕｒａｓｕｒｆ  ＨＤ−ＺＶ溶液を用い、スピンコート洗浄を３回行った。【０６２３】
光抽出層が形成された凹凸構造層／基材の積層体の光抽出層上に、プロピレングリコールモノメチルエーテル及びメチルイソブチルケトンにて希釈した上記材料（１）〜上記材料（３）のいずれかをバーコート法にて塗工した。塗工後、室温（２５℃）にて１分間静置し、その後８０℃にて３０秒加熱した。【０６２４】
次に、上記材料（１）を平坦化層として使用した場合は、上記材料（１）の塗工された面上に、表面処理されたシリコンウェハの処理面を配置し、０．０１Ｍｐａの圧力で押圧すると共に、基材面側からＵＶ光を積算光量１０００ｍＪ／ｃｍ２になるように照射した。ＵＶ照射後、シリコンウェハを除去し、第１の態様に係る光抽出体１を得た。【０６２５】
一方で、上記材料（２）又は下記材料（４）のいずれかを平坦化層として使用した場合は、上記材料（２）又は下記材料（４）の塗工された面上に、表面処理されたシリコンウェハの処理面を配置し、０．０１Ｍｐａの圧力で３分間押圧した。押圧後、圧力を解放し、２５℃、湿度５０％の環境下にて、１時間静置した。その後、シリコンウェハを除去し、真空下、２００℃の雰囲気中にて、３０分加熱処理して光抽出体１を作製した。この平坦化層の表面精度は、原子間力顕微鏡により５μｍ×５μｍの範囲を測定したところ、いずれの試料に対してもＲａとして５ｎｍ以下であった。実施例１〜実施例５で作製した光抽出体の構成を下記表１に示す
材料（４）…チタンテトラブトキシド：ヂエトキシヂフェニルシラン：テトラエトキシシラン：末端ＯＨ変性シリコーン（信越シリコーン社製  Ｘ２１−５８４１）：フェニル変性シリコーン（東レ・ダウコーニング社製  ＳＨ７１０）＝６５ｇ：２２．４ｇ：４．２ｇ：４．２ｇ：４．２ｇで混合した材料に、３．２５％にエタノールで希釈した水を２２６０ｕｌ撹拌しながら滴下し、８０℃の雰囲気下にて、重縮合を促進させた材料。【０６２６】
＜実施例６〜実施例７＞
（光抽出層の充填されたフィルム状モールドの作製）
上記得られたリール状モールドＧ２（Ｌ２００ｍ、Ｗ３００ｍｍ）を巻き出し、凹凸構造面上に、プロピレングリコールモノメチルエーテルにて希釈した上記材料（２）を塗工液として、マイクログラビアにより塗工した。塗工膜厚は、単位面積下の凹凸構造の体積が、単位面積当たりの固形分量よりも大きくなるように設定した。塗工後、リール状モールドＧ２を搬送すると共に、湿度５０％、温度８０℃の環境下にて２分間乾燥し、巻き取り回収した。【０６２７】
（光抽出層の転写）
上記光抽出層の充填されたリール状モールドＧ２を、５０ｃｍの長さに切り出した。次に、幅３００ｍｍ、長さ６００ｍｍのガラスフィルム（屈折率１．５２）上に、プロピレングリコールモノメチルエーテルにて希釈した下記材料（５）をバーコーティング法により塗工した。なお、ガラスフィルムの主面上は、アクリロキシ末端のシランカップリング材（３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン）にて、予め処理したものを使用した。塗工膜厚は溶剤揮発後の固形分膜厚が８００ｎｍになるように設定した。塗工後、室温下にて２分間静置し、切り出した光抽出層の充填されたリール状モールドＧ２の凹凸構造形成面側を、ガラスフィルムの下記材料（５）を塗工した面に０．０１Ｍｐａの圧力下で貼合した。続いて、光抽出層の充填されたリール状モールドＧ２側から積算光量１０００ｍＪ／ｃｍ２のＵＶ光を照射し、１０５℃で２分加熱後に、リール状モールドＧ２を剥離した。剥離後、得られた光抽出層／凹凸構造層／基材から構成される光抽出体を、２００℃で３０分間真空下にて加熱した。
材料（５）…３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン（信越シリコーン社製、ＫＢＭ−５１０３）：トリシクロデカンジメチルジアクリレート＝２０ｇ：８０ｇを混合し、８０℃の雰囲気下にて部分的に重縮合を行った材料１００重量部に、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン（ＢＡＳＦ社製  Ｉｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）  １８４）を２重量部添加した材料。【０６２８】
なお、本操作にて得られた積層体は、基材、第１の屈折率を有す凹凸構造層及び第２の屈折率を有す光抽出層から構成される、第２の態様に係る光抽出体２である。【０６２９】
平坦化層の形成は、実施例１〜実施例５の第１の屈折率を有する凹凸構造層の凹部内部に第２の屈折率を有する光抽出層の配置された光抽出体と同様に行った。実施例６〜実施例７で作製した光抽出体の構成を下記表１に示す【０６３０】
＜比較例１＞
凹凸構造層、光抽出層、及び平坦化層を設けずに基材のみを光抽出体として使用した。その構成を下記表２に示す。【０６３１】
＜比較例２＞
凹凸構造層、光抽出層、及び平坦化層を全て材料（１）で構成したこと以外は実施例１と同様にして光抽出体を作製した。その構成を下記表２に示す。【０６３２】
＜比較例３＞
凹凸構造層、光抽出層、及び平坦化層を全て材料（５）で構成したこと以外は実施例６と同様にして光抽出体を作製した。その構成を下記表２に示す。【０６３３】
＜比較例４＞
光抽出層を設けず、平坦化層のＬｏｒを２００ｎｍとしたこと以外は実施例１と同様にして光抽出体を作製した。その構成を下記表２に示す。なお、この場合のＬｏｒは、凹凸構造層の凸部頂部平均位置と、平坦化層の露出する面との距離を意味する。【０６３４】
＜比較例５＞
ピッチＰｘ及びピッチＰｙを１０倍にし、長周期をなくした以外は比較例４と同様にして光抽出体を作製した。その構成を下記表２に示す。【０６３５】
＜半導体発光素子（有機ＥＬ素子）の作製＞
実施例１〜実施例７及び比較例１〜比較例５に係る光抽出体を用いて下記の条件で有機ＥＬ素子を作製し、作製した有機ＥＬ素子について評価した。【０６３６】
（ボトムエミッション型有機ＥＬ素子）
光抽出体（図１に示す第１の態様に係る光抽出体１）の平坦化層面上に、陽極、ホール輸送層、電子輸送層、陰極の順に積層してボトムエミッション型有機ＥＬ素子を作製した。各層の材料、膜厚、及び成膜方法を以下に示す。
（１）陽極：ＩＴＯ  １３０ｎｍ  スパッタリング
（２）ホール輸送層：Ｎ，Ｎ’−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−Ｎ，Ｎ’−ｂｉｓ（１−ｎａｐｈｔｙｌ）−（１，１’−ｂｉｐｈｅｎｙｌ）−（４，４’−ｄｉａｍｉｎｅ）（ＮＰＢ）  ６０ｎｍ  真空蒸着
（３）電子輸送層：Ｔｒｉｓ−（８−ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎｅ）ａｌｕｍｉｎｕｍ（Ａｌｑ３）  ４０ｎｍ  真空蒸着
（４）陰極：Ａｌ  １００ｎｍ  真空蒸着【０６３７】
（トップエミッション型有機ＥＬ素子）
平板状ガラス上に、バッファー層を成膜し、続いて、陰極、電子輸送層、ホール輸送層、陽極の順に積層し、その後、光抽出体（図３に示す第２の態様に係る光抽出体２）の光抽出層面をシリコーン系シーラントを接着層１３ａとして、陽極に当接し、トップエミッション型有機ＥＬ素子を作製した。各層の材料、膜厚、及び成膜方法を以下に示す。
（１）バッファー層：ＳｉＯ２  １００ｎｍ  真空蒸着
（２）陰極：Ａｇ  ４０ｎｍ  真空蒸着
（３）電子輸送層：Ｔｒｉｓ−（８−ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎｅ）ａｌｕｍｉｎｕｍ（Ａｌｑ３）  ４０ｎｍ  真空蒸着
（４）ホール輸送層：Ｎ，Ｎ’−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−Ｎ，Ｎ’−ｂｉｓ（１−ｎａｐｈｔｙｌ）−（１，１’−ｂｉｐｈｅｎｙｌ）−（４，４’−ｄｉａｍｉｎｅ）（ＮＰＢ）  ６０ｎｍ  真空蒸着
（５）陽極：ＩＴＯ  １５０ｎｍ  スパッタリング【０６３８】
【表１】
2013154150.tif 000010
【０６３９】
【表２】
2013154150.tif 000011
【０６４０】
なお、表１〜４において、屈折率の列は、屈折率の関係式を示している。【０６４１】
表１及び表２から明らかなように、比較例２に係る光抽出体を用いた有機ＥＬ素子と比較し、実施例１〜実施例７に係る光抽出体を用いた有機ＥＬ素子の発光強度は増加していた。これは所定の構造と屈折率の関係を満たすことにより、平坦化層内部を伝搬する導波モード由来の発光光を取り出せているためと考えられる。また、凹凸構造が長周期変動する実施例５及び実施例７に係る光抽出体を用いた有機ＥＬ素子は、実施例１〜実施例４及び実施例６に係る光抽出体を用いた有機ＥＬ素子に対して、発光強度がより強く、よりギラツキを抑えられていた。これは、構造が長周期変動することにより、光抽出に散乱性が強く付与されたためと考えられる。この結果から、長周期変動の凹凸構造を有することにより、有機ＥＬ素子からの光の抽出の効率が向上することが分かる。【０６４２】
また、比較例４、比較例５に係る光抽出体を用いた有機ＥＬ素子は、基材のみ（比較例１）を用いた有機ＥＬ素子及び実質的に屈折率が等しい同一材料で構成された凹凸構造層、光抽出層及び平坦化層を有する光抽出体（比較例２及び比較例３）を用いた有機ＥＬ素子に対して、発光強度が大きく増加していた。この結果は、凹凸構造層による平坦化層内部を伝搬する滲み出し光を、回折現象として抽出できているためと推定される。しかしながら、比較例４、比較例５に係る光抽出体を用いた有機ＥＬ素子は、カラーシフトが多く、視認した際に、ぎらついていた。この結果は、光抽出層を有しないことにより、又凹凸構造層の構造配列が規則的であるために、凹凸構造層と平坦化層との界面に基づく回折光特有の所定角度への出向特性が抑制できなかったためと考えられる。【０６４３】
＜光抽出体Ｂ：柵状凹凸構造＞
（円筒状モールドの作製）
円筒状モールドの基材としては、直径８０ｍｍ、長さ５０ｍｍの円筒型の石英ガラスロールを用いた。この石英ガラスロール表面にレジスト層を成膜し、このレジスト層の表面に、半導体パルスレーザを用いた直接描画リソグラフィ法により凹凸構造を形成した。凹凸構造の種類は複数作製したが、以下、長周期構造を有する凹凸構造（配列ＬＰ）について代表して記載する。【０６４４】
まず、石英ガラスロールの表面に、スパッタリング法によりレジスト層を成膜した。次に、レジスト層が成膜された石英ガラスロールを線速度ｓ＝１．０ｍ／ｓｅｃで回転させながら、以下の条件で露光した。
露光用半導体レーザ波長：４０５ｎｍ
露光レーザパワー：３．６ｍＷ
Ｙ軸方向ピッチ（Ｐｙ）：５００ｎｍ
Ｙ軸方向ピッチ（Ｐｙ）に対する変動幅δ：±１０％
変動幅δ１のＹ軸方向の長周期（Ｐｙ）Ｌ  ：５０００ｎｍ【０６４５】
即ち、円筒状石英ロール表面に、円周方向にライン状の露光を行った。ここで、１つのラインと隣接するラインと、の距離がピッチ（Ｐｙ）に相当する。ピッチＰｙの中心は５００ｎｍであり、４５０ｎｍ〜５５０ｎｍの間の変動を有す。この変動は、中心ピッチ（Ｐｙ）に対して±１０％であり、サイン波に乗じで変調をかけたものである。即ち、４５０ｎｍ〜５５０ｎｍの振幅を有し、波長が５０００ｎｍのサイン波の振幅をピッチＰｙとしている。【０６４６】
上記操作により露光した後に、レジスト層を現像した。レジスト層の現像は、０．０３ｗｔ％のグリシン水溶液を用いて、処理時間２４０秒の条件で実施した。次に、現像したレジスト層をマスクとし、ドライエッチングにより石英ガラスのエッチングを行った。次に、表面に凹凸構造が付与された石英ガラスロールから残渣のレジスト層のみを剥離して円筒状モールド（転写用モールド）を作製した。【０６４７】
（リール状モールドＧ１の作製）
得られた円筒状モールドに対し、デュラサーフＨＤ−１１０１Ｚ（ダイキン化学工業社製）を塗布し、６０℃で１時間加熱後、室温で２４時間静置、固定化した。その後、デュラサーフＨＤ−ＺＶ（ダイキン化学工業社製）で３回洗浄し、離型処理を施した。【０６４８】
次に、フッ素系添加材（ダイキン工業社製  ＯＰＴＯＯＬ  ＤＡＣ  ＨＰ）、トリメチロールプロパン（ＥＯ変性）トリアクリレート（東亞合成社製  Ｍ３５０）、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン（ＢＡＳＦ社製  Ｉｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）  １８４）及び２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタノン−１（ＢＡＳＦ社製  Ｉｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）  ３６９）を重量部で１５：１００：５．５：２．０の割合で混合して光硬化性樹脂を調製した。次に、この光硬化性樹脂をＰＥＴフィルム（Ａ４１００、東洋紡社製：幅３００ｍｍ、厚さ１００μｍ）の易接着面にマイクログラビアコーティング（廉井精機社製）により、塗布膜厚６μｍになるように塗布した。【０６４９】
次いで、円筒状モールドに対し、光硬化性樹脂を塗布したＰＥＴフィルムをニップロール（０．１ＭＰａ）で押し付け、大気下、温度２５℃、湿度６０％で、ランプ中心下での積算露光量が１０００ｍＪ／ｃｍ２となるように、ＵＶ露光装置（フュージョンＵＶシステムズ・ジャパン社製、Ｈバルブ）を用いて紫外線を照射して連続的に光硬化を実施して、表面に凹凸構造が反転転写されたリール状モールドＧ１を得た。このリール状モールドＧ１は、長さ２００ｍ、幅３００ｍｍであった。【０６５０】
リール状モールドＧ１を下記走査型電子顕微鏡で観察したところ、断面形状がφ４５０ｎｍ、ｈ８００ｎｍの凸部がつぎの長周期構造を有する周期構造で形成されていた。
Ｙ軸方向ピッチ（Ｐｙ）：５００ｎｍ
Ｙ軸方向ピッチ（Ｐｙ）に対する変動幅δ：±１０％
変動幅δ１のＹ軸方向の長周期（Ｐｙ）Ｌ  ：５０００ｎｍ
（走査型電子顕微鏡）
装置；ＨＩＴＡＣＨＩ  ｓ−５５００
加速電圧；１０ｋＶ
ＭＯＤＥ；Ｎｏｒｍａｌ【０６５１】
（リール状モールドＧ２の作製）
次に、ＰＥＴフィルム（Ａ４１００、東洋紡社製：幅３００ｍｍ、厚さ１００μｍ）の易接着面に、上記光硬化性樹脂をマイクログラビアコーティング（廉井精機社製）により、塗布膜厚２μｍになるように塗布した。【０６５２】
次に、上記リール状モールドＧ１に、光硬化性樹脂を塗布したＰＥＴフィルムをニップロール（０．１ＭＰａ）で押し付け、大気下、温度２５℃、湿度６０％で、ランプ中心下での積算露光量が１０００ｍＪ／ｃｍ２となるように、ＵＶ露光装置（フュージョンＵＶシステムズ・ジャパン社製、Ｈバルブ）を用いて紫外線を照射して連続的に光硬化を実施して、表面に凹凸構造が反転転写されたリール状モールドＧ２を得た。このリール状モールドＧ２は、長さ２００ｍｍ、幅３００ｍｍであった。【０６５３】
リール状モールドＧ２を下記走査型電子顕微鏡で観察したところ、断面形状がφ４５０ｎｍ、凹部深さｈが８００ｎｍの凹部が次の長周期構造を有する周期構造で形成されていた。
Ｙ軸方向ピッチ（Ｐｙ）：５００ｎｍ
Ｙ軸方向ピッチ（Ｐｙ）に対する変動幅δ１：±１０％
変動幅δ１のＹ軸方向の長周期（Ｐｙ）Ｌ  ：５０００ｎｍ
（走査型電子顕微鏡）
装置；ＨＩＴＡＣＨＩ  ｓ−５５００
加速電圧；１０ｋＶ
ＭＯＤＥ；Ｎｏｒｍａｌ【０６５４】
なお、得られたリール状モールドＧ１及びリール状モールドＧ２の凹凸構造面に対し下記のＸＰＳ測定を行い、表層フッ素元素濃度Ｅｓを求め、凹凸構造層を構成する樹脂中の平均フッ素元素濃度Ｅｂにて割り返すことで、Ｅｓ／Ｅｂを算出したところ、構造により値は変動したが概ね、４０〜８０の間であった。【０６５５】
（フッ素元素濃度測定）
リール状モールドを約２ｍｍ四方の小片として切り出し、１ｍｍ×２ｍｍのスロット型のマスクを被せて下記条件でＸＰＳ測定に供した。
ＸＰＳ測定条件
使用機器  ；サーモフィッシャーＥＳＣＡＬＡＢ２５０
励起源    ；ｍｏｎｏ．ＡｌＫα  １５ｋＶ×１０ｍＡ
分析サイズ；約１ｍｍ（形状は楕円）
取込領域
Ｓｕｒｖｅｙ  ｓｃａｎ；０〜１，  １００ｅＶ
Ｎａｒｒｏｗ  ｓｃａｎ；Ｆ  １ｓ，Ｃ  １ｓ，Ｏ  １ｓ，Ｎ  １ｓ
Ｐａｓｓ  ｅｎｅｒｇｙ
Ｓｕｒｖｅｙ  ｓｃａｎ；  １００ｅＶ
Ｎａｒｒｏｗ  ｓｃａｎ；  ２０ｅＶ【０６５６】
＜実施例８〜実施例９＞
（凹凸構造層の作製）
上記リール状モールドＧ１を、５０ｃｍの長さに切り出した。次に、幅３００ｍｍ、長さ６００ｍｍのガラスフィルム（屈折率１．５２）上に、プロピレングリコールモノメチルエーテルにて希釈した材料（１）をバーコーティング法により塗工した。なお、ガラスフィルムの主面上は、アクリロキシ末端のシランカップリング材（３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン）にて、予め処理したものを使用した。塗工膜厚は溶剤揮発後の固形分膜厚が８００ｎｍになるように設定した。塗工後、室温下にて２分間静置し、切り出したリール状モールドＧ１の凹凸構造形成面側を、ガラスフィルムの下記材料（１）を塗工した面に０．０１Ｍｐａの圧力下で貼合した。続いて、リール状モールドＧ１側から積算光量１０００ｍＪ／ｃｍ２のＵＶ光を照射し、１０５℃で２分加熱後に、リール状モールドＧ１を剥離した。剥離後、得られた凹凸構造層／基材から構成される積層体を、２００℃で３０分間真空下にて加熱した。【０６５７】
（光抽出層の形成）
凹凸構造層／基材から構成される積層体の凹凸構造層の凹凸構造上に、材料（２）をプロピレングリコールモノメチルエーテルにて希釈し、バーコート法にて塗工した。ここでは、単位面積下の凹凸構造の体積が、単位面積当たりの固形分量よりも大きくなるように設定した。塗工後、２５℃、湿度５０％の環境下にて３分間静置し、更に８０℃で６０秒加熱した。その後、真空下、２００℃の雰囲気中で３０分間加熱処理した。本操作にて得られた積層体は、基材、第１の屈折率を有す凹凸構造層及び第２の屈折率を有す光抽出層から構成される、第２の態様に係る光抽出体２である。【０６５８】
（平坦化層の形成）
４インチφのシリコンウェハ表面をＵＶ−Ｏ３にて１５分間処理した。次に、Ｄｕｒａｓｕｒｆ  １１０１Ｚをスピンコート製膜し、２５度、湿度５０％の雰囲気中で１２時間静置した。その後、Ｄｕｒａｓｕｒｆ  ＨＤ−ＺＶ溶液を用い、スピンコート洗浄を３回行った。【０６５９】
光抽出層が形成された凹凸構造層／基材の積層体の積層層上に、プロピレングリコールモノメチルエーテル及びメチルイソブチルケトンにて希釈した上記材料（１）〜上記材料（３）のいずれかをバーコート法にて塗工した。塗工後、室温（２５℃）にて１分間静置し、その後８０℃にて３０秒加熱した。【０６６０】
次に、上記材料（１）を平坦化層として使用した場合は、上記材料（１）の塗工された面上に、表面処理されたシリコンウェハの処理面を配置し、０．０１Ｍｐａの圧力で押圧すると共に、基材面側からＵＶ光を積算光量１０００ｍＪ／ｃｍ２になるように照射した。ＵＶ照射後、シリコンウェハを除去し、第１の態様に係る光抽出体１を得た。【０６６１】
一方で、上記材料（２）を平坦化層として使用した場合は、上記材料（２）の塗工された面上に、表面処理されたシリコンウェハの処理面を配置し、０．０１Ｍｐａの圧力で３分間押圧した。押圧後、圧力を解放し、２５℃、湿度５０％の環境下にて、１時間静置した。その後、シリコンウェハを除去し、真空下、２００℃の雰囲気中にて、３０分加熱処理して第１の態様に係る光抽出体１を作製した。この平坦化層の表面精度は、原子間力顕微鏡により５μｍ×５μｍの範囲を測定したところ、いずれの試料に対してもＲａとして５ｎｍ以下であった。実施例８〜実施例９で作製した半導体発光素子用光抽出積層体の構成を下記表３に示す。【０６６２】
＜比較例６＞
凹凸構造層、光抽出層、及び平坦化層を全て材料（１）で構成したこと以外は実施例８と同様にして半導体発光素子用光抽出積層体を作製した。その構成を下記表３に示す。【０６６３】
＜比較例７＞
凹凸構造層の凹凸構造のピッチに対する分布が異なること以外、実施例８と同様に作製した。【０６６４】
＜比較例８＞
光抽出層を設けず、平坦化層のＬｏｒを２００ｎｍとしたこと以外は実施例８と同様にして半導体発光素子用光抽出積層体を作製した。その構成を下記表３に示す。なお、この場合のＬｏｒは、凹凸構造層の凸部頂部平均位置と、平坦化層の露出する面との距離を意味する。【０６６５】
＜比較例９＞
ピッチＰｘ及びピッチＰｙを１０倍にし、長周期を付与しない以外は比較例８と同様にして半導体発光素子用光抽出積層体を作製した。その構成を下記表３に示す。【０６６６】
＜半導体発光素子（有機ＥＬ素子）の作製＞
実施例８、実施例９、及び比較例６〜比較例９に係る半導体発光素子用光抽出積層体を用いて下記の条件で有機ＥＬ素子を作製し、作製した有機ＥＬ素子について評価した。【０６６７】
（ボトムエミッション型有機ＥＬ素子）
光抽出体（図１に示す第１の態様に係る光抽出体１）の平坦化層面上に、陽極、ホール輸送層、電子輸送層、陰極の順に積層してボトムエミッション型有機ＥＬ素子を作製した。各層の材料、膜厚、及び成膜方法を以下に示す。
（１）陽極：ＩＴＯ  １３０ｎｍ  スパッタリング
（２）ホール輸送層：Ｎ，Ｎ’−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−Ｎ，Ｎ’−ｂｉｓ（１−ｎａｐｈｔｙｌ）−（１，１’−ｂｉｐｈｅｎｙｌ）−（４，４’−ｄｉａｍｉｎｅ）（ＮＰＢ）  ６０ｎｍ  真空蒸着
（３）電子輸送層：Ｔｒｉｓ−（８−ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎｅ）ａｌμｍｉｎμｍ（Ａｌｑ３）  ４０ｎｍ  真空蒸着
（４）陰極：Ａｌ  １００ｎｍ  真空蒸着【０６６８】
【表３】
2013154150.tif 000012
【０６６９】
表３に示すように、比較例６に係る光抽出体を用いた有機ＥＬ素子と比較し、実施例８及び実施例９に係る光抽出体を用いた有機ＥＬ素子の発光強度は増加していた。これは所定の構造と屈折率の関係を満たすことにより、平坦化層内部を伝搬する導波モード由来の発光光を取り出せているためと考えられる。また、比較例７に比べて、実施例８及び実施例９の有機ＥＬ素子のカラーシフトは低下していた。これは、ピッチに対する分布（標準偏差／乱れ）が大きいため、導波モードを乱す回折モード数が増加し、観察される発光光に散乱性が付与されたためと推定される。【０６７０】
また、比較例８、比較例９に係る光抽出体を用いた有機ＥＬ素子は、基材のみ（比較例１）を用いた有機ＥＬ素子及び実質的に屈折率が等しい同一材料で構成された凹凸構造層、光抽出層及び平坦化層を有する光抽出体（比較例６）を用いた有機ＥＬ素子に対して、発光強度が大きく増加していた。この結果は、凹凸構造層による平坦化層内部を伝搬する導波モード由来の滲み出し光を、回折現象として抽出できているためと推定される。しかしながら、比較例８、比較例９に係る積層体を用いた有機ＥＬ素子は、カラーシフトが多く、視認した際に、ぎらついていた。この結果は、光抽出層を有しないことにより、又凹凸構造層の構造配列が規則的であるために、凹凸構造層と平坦化層との界面に基づく回折光特有の所定角度への出向特性が抑制できなかったためと考えられる。【０６７１】
＜光抽出体Ｃ：ナノ粒子分散構造＞
光抽出体Ａと同様にリール状モールドＧ１及びリール状モールドＧ２を作製した。【０６７２】
＜実施例１０〜実施例１４＞
（凹凸構造層の作製）
上記リール状モールドＧ１を、５０ｃｍの長さに切り出した。次に、幅３００ｍｍ、長さ６００ｍｍのガラスフィルム（屈折率１．５２）上に、プロピレングリコールモノメチルエーテルにて希釈した材料（１）をバーコーティング法により塗工した。なお、ガラスフィルムの主面上は、アクリロキシ末端のシランカップリング材（３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン）にて、予め処理したものを使用した。塗工膜厚は溶剤揮発後の固形分膜厚が８００ｎｍになるように設定した。塗工後、室温下にて２分間静置し、切り出したリール状モールドＧ１の凹凸構造形成面側を、ガラスフィルムの上記材料（１）を塗工した面にラミネートロールを使用し０．０１Ｍｐａの圧力下で貼合した。続いて、リール状モールドＧ１側から積算光量１２００ｍＪ／ｃｍ２のＵＶ光を照射し、１０５℃で２分加熱後に、リール状モールドＧ１を剥離した。剥離後、得られた凹凸構造層／基材から構成される光抽出体を、２００℃で３０分間真空下にて加熱した。【０６７３】
（ナノ粒子の形成）
凹凸構造層／基材から構成される光抽出体の凹凸構造層の凹凸構造上に、材料（２）をプロピレングリコールモノメチルエーテル及びメチルエチルケントンの混合溶剤にて希釈し、バーコート法にて塗工した。ここでは、単位面積下の凹凸構造の体積が、単位面積当たりの固形分量よりも大きくなるように設定した。塗工後、２５℃、湿度５０％の環境下にて３分間静置し、更に８０℃で６０秒加熱した。その後、真空下、２００℃の雰囲気中で３０分間加熱処理した。本操作にて得られた光抽出体は、基材、第１の屈折率を有す凹凸構造層及び第２の屈折率を有するナノ粒子から構成される、光抽出体である。【０６７４】
（ナノ粒子の充填配列されたフィルム状モールドの作製）
上記得られたリール状モールドＧ２（Ｌ２００ｍ、Ｗ３００ｍｍ）を巻き出し、凹凸構造面上に、プロピレングリコールモノメチルエーテルにて希釈した材料（２）を塗工液として、マイクログラビアにより塗工した。塗工膜厚は、単位面積下の凹凸構造の体積が、単位面積当たりの固形分量よりも大きくなるように設定した。塗工後、リール状モールドＧ２を搬送すると共に、湿度５０％、温度８０℃の環境下にて２分間乾燥し、巻き取り回収した。【０６７５】
（ナノ粒子転写）
上記ナノ粒子の充填されたリール状モールドＧ２を、５０ｃｍの長さに切り出した。次に、幅３００ｍｍ、長さ６００ｍｍのガラスフィルム（屈折率１．５２）上に、プロピレングリコールモノメチルエーテル及びメチルエチルケトンの混合溶剤にて希釈した材料（５）をバーコーティング法により塗工した。なお、ガラスフィルムの主面上は、アクリロキシ末端のシランカップリング材（３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン）にて、予め処理したものを使用した。塗工膜厚は溶剤揮発後の固形分膜厚が５００ｎｍになるように設定した。塗工後、室温下にて２分間静置し、切り出したナノ粒子の充填されたリール状モールドＧ２の凹凸構造形成面側を、ガラスフィルムの下記材料（５）を塗工した面にラミネートロールを使用し０．０１Ｍｐａの圧力下で貼合した。続いて、ナノ粒子の充填されたリール状モールドＧ２側から積算光量１３００ｍＪ／ｃｍ２のＵＶ光を照射し、１２０℃で３０秒加熱後に、リール状モールドＧ２を剥離した。剥離後、得られた光抽出体を２００℃で３０分間真空下にて加熱した。【０６７６】
（平坦化層形成）
４インチφのシリコンウェハ表面をＵＶ−Ｏ３にて１５分間処理し、表面を親水化すると共にクリーニングした。次に、Ｄｕｒａｓｕｒｆ  １１０１Ｚをスピンコート製膜し、２５度、湿度５０％の雰囲気中で１２時間静置した。その後、Ｄｕｒａｓｕｒｆ  ＨＤ−ＺＶ溶液を用い、スピンコート洗浄を３回行った。【０６７７】
ナノ粒子／＜第１の屈折率（ｎ１）の媒質＞／基材の光抽出体のナノ粒子上に、プロピレングリコールモノメチルエーテル及びメチルイソブチルケトンにて希釈した上記材料（１）或いは材料（３）をバーコート法にて塗工した。塗工後、室温（２５℃）にて１分間静置し、その後８０℃にて３０秒加熱した。【０６７８】
次に、上記材料（１）の塗工された面上に、表面処理されたシリコンウェハの処理面を配置し、０．０１Ｍｐａの圧力で押圧すると共に、基材面側からＵＶ光を積算光量１３００ｍＪ／ｃｍ２になるように照射した。ＵＶ照射後、シリコンウェハを除去し、光抽出体を得た。【０６７９】
作製した光抽出体の詳細を表４に記載した。第１の屈折率を有する媒質及び第２の屈折率を有するナノ粒子の屈折率は、石英上に別途作製した凹凸構造のない平坦膜に対する分光エリプソメトリを用いた測定により求めた。Ｌｏｒｂは走査型電子顕微鏡による光抽出体の断面観察像より求めた。ナノ粒子の高さ及びＬｏｒｔは、透過型電子顕微鏡及びエネルギー分散型Ｘ線分光法を併用し、Ｔｉのマッピングを行うことで求めた。表４に記載の実施例１０から実施例１４においては、ナノ粒子は光抽出体の膜厚Ｍ方向に、中心面から減少するように配置されていることが、透過型電子顕微鏡及びエネルギー分散型Ｘ線分光法を併用したＴｉのマッピングより確認された。代表例として実施例１３の光抽出体のナノ粒子の分散性確認結果を図４４に示す。図４４は、実施例１３に係る光抽出体の透過型電子顕微鏡写真である。図４４においては、透過型電子顕微鏡及びエネルギー分散型Ｘ線分光法を併用し、Ｔｉのマッピングを行った結果を示している。なお、図４４中、上方に入光面（第１面）が存在し、下方に出光面（第２面）が存在する。なお、図４４においては、非常に高倍率での観察であるため、図４４中に入光面及び出光面は含まれていない。【０６８０】
図４４に示すような観察像から、ナノ粒子数が最大となる中心面を設定した。続いて、中心面から図４４における上方向（＋方向）及び下方向（−方向）に２０ｎｍ刻みの中心面と平行な仮想面におけるナノ粒子数を測定した。測定結果を下記表４に示す。下記表４における左側の列は、中心面からの位置を意味する。０ｎｍのセルが中心面を表す。一方右側の列はナノ粒子の個数を表す。なお、第１面及び第２面近傍まで、同様の手法により観察した結果も記載している。図４５に下記表５の内容をまとめた結果を示す。図４５から分かるように、中心面から離れるにつれ、ナノ粒子数は増加することなく、減少していることがわかる。これは、得られた光抽出体においては、中心面内にナノ粒子がの広がりはあるが、光抽出体の膜厚方向への広がりは制限されていることを意味する。このような手法を用い、ナノ粒子数の光抽出体の膜厚Ｍ方向への分布を調べた。【０６８１】
【表４】
2013154150.tif 000013
【０６８２】
【表５】
2013154150.tif 000014
【０６８３】
実施例１１、実施例１２及び実施例１４のナノ粒子の配列は、長周期ＰｘＬ及び長周期ＰｙＬを有す。また、これらのナノ粒子は、ガイドを利用した転写法により作製されている。ここで、長周期を有するガイドを利用することで、長周期に応じナノ粒子の高さが変化することが確認された。具体的には、長周期により作られる開口率の高い部分程、ナノ粒子の高さが高く、開口率の低い部分ほどナノ粒子の高さが低いことが確認された。即ち、実施例１１、実施例１２及び実施例１４のナノ粒子は、配列としてピッチに分布を含むと共に、ナノ粒子の高さにも分布を含む。【０６８４】
＜比較例１０＞
上記実施例にて使用した材料（１）に対し、平均粒径２５ｎｍのＴｉＯ２微粒子を分散させた。具体的には次のように行った。【０６８５】
まず、プロピレングリコールモノメチルエーテルとエタノールの混合溶媒に、ＴｉＯ２微粒子を１０重量％加え、強撹拌した。続いて、６０℃に暖め１．５時間超音波処理を行った。その後、強撹拌下にて、自然放冷した。【０６８６】
室温に戻ったＴｉＯ２分散液に対し、強撹拌下にて上記材料（１）を徐々に滴下した。作製した溶液を、上記使用した基材に対しバーコーターを使用し塗工した。塗工後、２６度湿度４９％の環境雰囲気下にて２．５分静置し、続いて、ＰＥＴフィルムにラミネートロールを使用し０．０１Ｍｐａにて貼合した。その後、積算光量が１２００ｍＪ／ｃｍ２になるようにＵＶ光を照射し、ＰＥＴフィルムを剥離した。【０６８７】
得られた光抽出体に対し、走査型電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡及びエネルギー分散型Ｘ線分光法を用い、解析を行った。光抽出体の断面観察より、ＴｉＯ２微粒子は光抽出体内に分散されていることが確認された。また、一次粒径２５ｎｍのＴｉＯ２微粒子は、二次粒径約１００ｎｍのＴｉＯ２凝集体を形成していることが確認された。ＴｉＯ２凝集体からＴｉＯ２粒子一つ一つを分解し測定することは、非常に困難であったため、ＴｉＯ２粒子の膜厚方向に対する分散性は、凝集体をもって判断した。実施例と同様に但し、分解能を１００ｎｍとしてナノ粒子数を測定した結果を図４６に示す。図４６は図４５と同様に、ナノ粒子の中心面からの分布を示す図である。図４６から分かるように、得られた光抽出体中のナノ粒子は、中心面から遠ざるにつれ増加と減少を繰り返すことがわかる。これは、ナノ粒子が光抽出体の厚みＭ方向のも大きな分布をもち広がっていることを意味する。【０６８８】
＜半導体発光素子（有機ＥＬ素子）の作製＞
実施例１０〜実施例１４及び比較例１０に係る光抽出体を用いて下記の条件で有機ＥＬ素子を作製し、作製した有機ＥＬ素子について評価した。【０６８９】
光抽出体の入光面上に、陽極、ホール輸送層、電子輸送層、陰極の順に積層してボトムエミッション型有機ＥＬ素子を作製し、作製した有機ＥＬ素子について評価した。各層の材料、膜厚、及び成膜方法を以下に示す。
（１）陽極：ＩＴＯ  １３０ｎｍ  スパッタリング
（２）ホール輸送層：Ｎ，Ｎ’−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−Ｎ，Ｎ’−ｂｉｓ（１−ｎａｐｈｔｙｌ）−（１，１’−ｂｉｐｈｅｎｙｌ）−（４，４’−ｄｉａｍｉｎｅ）（ＮＰＢ）  ６０ｎｍ  真空蒸着
（３）電子輸送層：Ｔｒｉｓ−（８−ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎｅ）ａｌｕｍｉｎｕｍ（Ａｌｑ３）  ４０ｎｍ  真空蒸着
（４）陰極：Ａｌ  １００ｎｍ  真空蒸着【０６９０】
実施例１０〜実施例１４の光抽出体を使用した場合に比べ、比較例１０の光抽出体を使用した場合、有機ＥＬ素子の出光強度が低い結果となった。これは、比較例１０の場合、光抽出体全体に亘りナノ粒子が分散されているため、第１面のラフネスが悪く、該ラフネスが発光特性に影響を与えたと推定される。実際、実施例１０〜１４の第１面のラフネスは原子間力顕微鏡における５μｍ×５μｍレンジの測定により、いずれのサンプルもＲａ≦５ｎｍであることが確認されている。一方、比較例１０のサンプルにおいては、Ｒａが約５０ｎｍであった。また、比較例１０のサンプルにおいては、長時間の発光によりダークスポットが発生することも確認された。これは、先述した第１面のラフネスによりＩＴＯ表面にスパイクが形成され、該スパイク部における短絡が原因と考えられる。実施例内部においては、実施例１４よりも実施例１２の場合が、実施例１２よりも実施例１１の場合が、実施例１３よりも実施例１０の場合が有機ＥＬ素子の出光強度が強かった。これは、第１面とナノ粒子と、の平均的距離であるＬｏｒｔが薄いことにより、ＩＴＯ界面から滲みだす滲み出し光の伝搬性が向上しているためと考えられる。更に、実施例１０及び実施例１３と、実施例１１、実施例１２及び実施例１４を比較すると、実施例１１、実施例１２及び実施例１４の場合の方が、有機ＥＬ素子の出光光に散乱成分が多い結果となった。これは、実施例１１、実施例１２及び実施例１４の場合、ナノ粒子の面内並列が、ナノスケールの配列とマイクロスケールの配列を併せ持った配列であるため、ナノ粒子間同士の回折光がマクロに散乱しているためと推定される。【０６９１】
＜実施例１５＞
Ｘ軸方向ピッチ（Ｐｘ）を６０６ｎｍ、Ｙ軸方向ピッチ（Ｐｙ）：７００ｎｍとし、配列αとした以外は、実施例１２と同様に光抽出体を作製した。光抽出体を用いて下記の条件で有機ＥＬ素子を作製し、作製した有機ＥＬ素子について評価した。各層の材料、膜厚、及び成膜方法を以下に示す。
（１）陽極：ＩＴＯ  １５０ｎｍ  スパッタリング
（２）ＰＥＤＯＴ      ５０ｎｍ  スピンコート
（３）ＮＰＢ          ４０ｎｍ  真空蒸着
（４）発光層（Ｒ）      ５ｎｍ  真空蒸着
（５）発光層（Ｂ）    １５ｎｍ  真空蒸着
（６）Ａｌｑ３        ２５ｎｍ  真空蒸着
（７）陰極：Ａｌ    １００ｎｍ  真空蒸着【０６９２】
得られた有機ＥＬ素子の発光角度毎の色差（Δｕ’ｖ’）を発光角度毎に測定した。
得られた結果を図４７に示す。実施例１５の有機ＥＬ素子においては、比較例１から得られた発光素子よりも色差（Δｕ’ｖ’）が少なく、特に、発光角度に対する依存性が少ないことがわかる。これは、素子をいずれの方向から見ても、発光色に違いがないことを示しており、カラーシフトが大きく低減されている。【０６９３】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状等については、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。また、上述した本発明の態様及び凹凸構造の実施の形態等は適宜組み合わせて実施することが可能である。その他、本発明は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０６９４】
本発明は、半導体発光素子からの光取り出し効率を改善でき、しかも光のギラツキとカラーシフトを低減できるという効果を有し、特に、有機ＥＬ素子やＬＥＤに好適に用いることができる。また、輝度を向上させ、光の回折に起因するカラーシフトを低減可能な半導体発光素子を提供できる。したがって、本発明の半導体発光素子用光抽出体及び半導体発光素子は、カラーシフトを抑制しながら高い発光効率を有するため、電力の有効活用ができ、省エネルギーに大きく貢献できる。【０６９５】
本出願は、２０１２年４月１３日出願の特願２０１２−０９２２６６、２０１２年６月２７日出願の特願２０１２−１４４６１６、２０１２年１０月１２日出願の特願２０１２−２２７２９６、２０１２年１０月１２日出願の特願２０１２−２２７２９７及び２０１２年１０月１２日出願の特願２０１２−２２７２９８に基づく。これらの内容は全てここに含めておく。
【図１】
2013154150.tif 000015
【図２】
2013154150.tif 000016
【図３】
2013154150.tif 000017
【図４】
2013154150.tif 000018
【図５】
2013154150.tif 000019
【図６】
2013154150.tif 000020
【図７】
2013154150.tif 000021
【図８】
2013154150.tif 000022
【図９】
2013154150.tif 000023
【図１０】
2013154150.tif 000024
【図１１】
2013154150.tif 000025
【図１２】
2013154150.tif 000026
【図１３】
2013154150.tif 000027
【図１４】
2013154150.tif 000028
【図１５】
2013154150.tif 000029
【図１６】
2013154150.tif 000030
【図１７】
2013154150.tif 000031
【図１８】
2013154150.tif 000032
【図１９】
2013154150.tif 000033
【図２０】
2013154150.tif 000034
【図２１】
2013154150.tif 000035
【図２２】
2013154150.tif 000036
【図２３】
2013154150.tif 000037
【図２４】
2013154150.tif 000038
【図２５】
2013154150.tif 000039
【図２６】
2013154150.tif 000040
【図２７】
2013154150.tif 000041
【図２８】
2013154150.tif 000042
【図２９】
2013154150.tif 000043
【図３０】
2013154150.tif 000044
【図３１】
2013154150.tif 000045
【図３２】
2013154150.tif 000046
【図３３】
2013154150.tif 000047
【図３４】
2013154150.tif 000048
【図３５】
2013154150.tif 000049
【図３６】
2013154150.tif 000050
【図３７】
2013154150.tif 000051
【図３８】
2013154150.tif 000052
【図３９】
2013154150.tif 000053
【図４０】
2013154150.tif 000054
【図４１】
2013154150.tif 000055
【図４２】
2013154150.tif 000056
【図４３】
2013154150.tif 000057
【図４４】
2013154150.tif 000058
【図４５】
2013154150.tif 000059
【図４６】
2013154150.tif 000060
【図４７】
2013154150.tif 000061
【国際調査報告】
2013154150.tif 000062
2013154150.tif 000063
2013154150.tif 000064
2013154150.tif 000065
2013154150.tif 000066
2013154150.tif 000067
2013154150.tif 000068
2013154150.tif 000069
2013154150.tif 000070