(57)【要約】【課題】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を抑制できること。【解決手段】第１導電層（５１）及び第２導電層（５２）間に設けられた、少なくとも１層の発光層（５５）を含む有機層（５３）〜（５５）と、を備えた発光部（５）、及び、発光部（５）の出光側に設けられた光抽出体（１）を具備する。発光部（５）を構成する層のうち少なくとも隣り合った３つの層の屈折率Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３がＮ１＞Ｎ２且つＮ３＞Ｎ２の関係であり、屈折率Ｎ２を有する層の厚みが２０ｎｍ〜１５０ｎｍである。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、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、を具備する。凹凸構造（１１ａ）は、互いに離間して配置された複数の凸部を有するドット状の凹凸構造である。【選択図】図３
2015002087.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性の第１導電層と、前記第１導電層に対向した第２導電層と、前記第１及び第２導電層間に設けられた、少なくとも１層の発光層を含む有機層と、を備えた発光部、及び、前記発光部の出光側に設けられた光抽出体を具備し、
前記発光部を構成する層のうち少なくとも隣り合った３つの層の屈折率Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３がＮ１＞Ｎ２且つＮ３＞Ｎ２の関係であり、前記屈折率Ｎ２を有する層の厚みが２０ｎｍ〜１５０ｎｍであり、
前記光抽出体は、
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、
前記凹凸構造は、互いに離間して配置された複数の凸部を有するドット状の凹凸構造又は互いに離型して配置された複数の凹部を有するホール状の凹凸構造であり、
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Ｐａｖｅ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。
式（１）
１０ｎｍ≦Ｌｃｖ≦５０００ｎｍ
式（２）
１０ｎｍ≦Ｈ≦５０００ｎｍ
式（３）
５０ｎｍ≦Ｐａｖｅ≦５０００ｎｍ
式（４）
５０ｎｍ≦Ｌｃｖ＋Ｈ≦６０００ｎｍ
【請求項２】
光透過性の第１導電層と、前記第１導電層に対向した第２導電層と、前記第１及び第２導電層間に設けられた、少なくとも１層の発光層を含む有機層と、を備えた発光部、及び、前記発光部の出光側に設けられた光抽出体を具備し、
前記発光部を構成する層のうち少なくとも隣り合った３つの層の屈折率Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３がＮ１＞Ｎ２且つＮ３＞Ｎ２の関係であり、前記屈折率Ｎ２を有する層の厚みが２０ｎｍ〜１５０ｎｍであり、
前記光抽出体は、
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、
前記凹凸構造は、互いに離間して配置された複数の凸部を有するドット状の凹凸構造又は互いに離型して配置された複数の凹部を有するホール状の凹凸構造であり、
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Ｐａｖｅが下記式（３）を満たすことを特徴とする半導体発光素子。
式（２）
１０ｎｍ≦Ｈ≦５０００ｎｍ
式（３）
５０ｎｍ≦Ｐａｖｅ≦５０００ｎｍ
式（５）
０．０Ｈ＜Ｌｃｃ＜１．０Ｈ
【請求項３】
光透過性の第１導電層と、前記第１導電層に対向した第２導電層と、前記第１及び第２導電層間に設けられた、少なくとも１層の発光層を含む有機層と、を備えた発光部、及び、前記発光部の出光側に設けられた光抽出体を具備し、
前記発光部を構成する層のうち少なくとも隣り合った３つの層の屈折率Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３がＮ１＞Ｎ２且つＮ３＞Ｎ２の関係であり、前記屈折率Ｎ２を有する層の厚みが２０ｎｍ〜１５０ｎｍであり、
前記光抽出体は、
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、
前記凹凸構造は、互いに離間して配置された複数の凸部を有するドット状の又は互いに離型して配置された複数の凹部を有するホール状の凹凸構造であり、
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、凸部平均高さＨが下記式（２）を満たすと共に、平均ピッチＰａｖｅが下記式（３）を満たすことを特徴とする半導体発光素子。
式（２）
１０ｎｍ≦Ｈ≦５０００ｎｍ
式（３）
５０ｎｍ≦Ｐａｖｅ≦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。
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。
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。
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】
前記凹凸構造層は、表面内に属する第１方向において、前記複数の凸部又は凹部がピッチ（Ｐｙ）で配列された複数の凸部列又は凹部列を有し、前記複数の凸部列又は凹部列は、前記第１方向に直交する第２方向においてピッチ（Ｐｘ）で並設されており、前記ピッチ（Ｐｘ）及び前記ピッチ（Ｐｙ）は、それぞれ５０ｎｍ以上５０００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の半導体発光素子。
【請求項８】
前記ピッチ（Ｐｘ）及び前記ピッチ（Ｐｙ）は、共に不定間隔であることを特徴とする請求項７記載の半導体発光素子。
【請求項９】
前記ピッチ（Ｐｘ）又は前記ピッチ（Ｐｙ）の一方が不定間隔であり、他方が一定間隔であることを特徴とする請求項７記載の半導体発光素子。
【請求項１０】
不定間隔の前記ピッチ（Ｐｙ）が各凸部又は凹部の中心間の距離に等しく、不定間隔の前記ピッチ（Ｐｘ）が、前記複数の凸部列又は凹部列間距離に等しく、且つ、前記ピッチ（Ｐｙ）及び前記ピッチ（Ｐｘ）は各凸部の直径又は凹部の開口径より大きいことを特徴とする請求項８又は請求項９記載の半導体発光素子。
【請求項１１】
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で構成される長周期Ｌｙｚが繰り返し配列され、
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で構成される長周期Ｌｘｚが繰り返し配列されることを特徴とする請求項９から請求項１１のいずれかに記載の半導体発光素子。
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１２】
隣接する第１凸部列又は第１凹部列及び第２凸部列又は第２凹部列間の前記第１方向におけるシフト量α１と、前記第２凸部列又は前記第２凹部列及び前記第２凸部列又は前記第２凹部列に隣接する第３凸部列又は第３凹部列間の前記第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８記載の半導体発光素子。
【請求項１３】
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１２記載の半導体発光素子。
【請求項１４】
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７から請求項１３のいずれかに記載の半導体発光素子。
【請求項１５】
前記凹凸構造がドット状の場合、前記複数の凸部は、第１の高さを有する複数の第１の凸部と、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の凸部とを含み、前記第２の凸部は、前記凹凸構造の凸部平均高さｈに対して下記式（１５）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（１６）を満たす確率Ｚで存在することを特徴とする請求項７から請求項１３のいずれかに記載の半導体発光素子。
式（１５）
０．９ｈ≧ｈｎ
式（１６）
１／１００００≦Ｚ≦１／５
【請求項１６】
前記複数の凸部の平均凸部位置ｓｃｖ内の線分ｌｃｖ上にて前記第２の凸部を介し隣接する前記第１の凸部間の距離ｔｃｖと、前記隣接する凸部間のピッチＰとが、下記式（１７）を満たすことを特徴とする請求項１５記載の半導体発光素子。
式（１７）
１．０Ｐ＜ｔｃｖ≦９．５Ｐ
【請求項１７】
前記凹凸構造がホール状の場合、前記複数の凹部は、第１の深さを有する複数の第２の凹部と、前記第１の深さよりも浅い第２の深さを有する複数の第２の凹部とを含み、前記第２の凹部は、前記凹凸構造の平均凹部深さｄに対して下記式（１８）を満たす凹部深さｄｎを有すると共に、前記凹凸構造において下記式（１６）を満たす確率Ｚで存在することを特徴とする請求項７から請求項１３のいずれかに記載の半導体発光素子。
式（１６）
１／１００００≦Ｚ≦１／５
式（１８）
０．９ｄ≧ｄｎ
【請求項１８】
前記複数の凹部の平均凹部位置ｓｃｃ内の線分ｌｃｃ上にて前記第２の凹部を介し隣接する前記第１の凹部間の距離ｔｃｃと、前記複数の凹部間のピッチＰとが、下記式（１９）を満たすことを特徴とする請求項１７記載の半導体発光素子。
式（１９）
１．０Ｐ＜ｔｃｃ≦９．５Ｐ
【請求項１９】
前記凹凸構造層の前記凹凸構造とは反対側の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ピッチ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１から請求項１８のいずれかに記載の半導体発光素子。
【請求項２０】
前記凹凸構造層の前記凹凸構造とは反対側の面上に設けられ第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１から請求項１８のいずれかに記載の半導体発光素子。
【請求項２１】
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２０記載の半導体発光素子。
【請求項２２】
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Ｐ‘ａｖｅが１００ｎｍ以上５０００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項２０又は請求項２１記載の半導体発光素子。
【請求項２３】
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２０から請求項２２のいずれかに記載の半導体発光素子。
【請求項２４】
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であって、前記発光部は前記光抽出層上に接着層を介して設けられ、前記発光部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２５】
請求項４から請求項２３のいずれかに記載の半導体発光素子であって、前記発光部は前記平坦化層の表面上に設けられてい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２６】
請求項４から請求項２３のいずれかに記載の半導体発光素子であって、前記発光部は前記平坦化層の表面上に設けられてい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２７】
請求項２０から請求項２３のいずれかに記載の半導体発光素子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）を有する光抽出層を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、
前記平坦化層の表面上に光透過性の第１導電層、発光部及び第２導電層をこの順に積層する発光部形成工程
を含むことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項２８】
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２７記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項２９】
請求項２０から請求項２３のいずれかに記載の半導体発光素子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て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前記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、前記フィルム状モールドを剥離し、前記基材／前記凹凸構造層／前記凹凸構造層の凸部頂部上に設けられた前記光抽出層から構成される光抽出体を得る光抽出層転写工程と、
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、
前記平坦化層の表面上に光透過性の第１導電層、発光部及び第２導電層をこの順に積層する発光部形成工程を含むことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項３０】
請求項２０から請求項２３のいずれかに記載の半導体発光素子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光抽出体を得る光抽出層転写工程と、
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、
前記平坦化層の表面上に光透過性の第１導電層、発光部及び第２導電層をこの順に積層する発光部形成工程と、
を含むことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子、有機ＥＬ素子及び半導体発光素子の製造方法に関する。
【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。
【０００５】
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においては、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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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向上させる場合に、透明導電層表面の面精度を高く保つことが困難となる。そのため、半導体発光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。
【０００８】
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、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。
【０００９】
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、しかも光のギラツキを抑制できる半導体発光素子、有機ＥＬ素子及び半導体発光素子の製造方法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】
【００１０】
本発明の半導体発光素子は、光透過性の第１導電層と、前記第１導電層に対向した第２導電層と、前記第１及び第２導電層間に設けられた、少なくとも１層の発光層を含む有機層と、を備えた発光部、及び、前記発光部の出光側に設けられた光抽出体を具備し、前記発光部を構成する層のうち少なくとも隣り合った３つの層の屈折率Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３がＮ１＞Ｎ２且つＮ３＞Ｎ２の関係であり、前記屈折率Ｎ２を有する層の厚みが２０ｎｍ〜１５０ｎｍであり、前記光抽出体は、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、前記凹凸構造は、互いに離間して配置された複数の凸部を有するドット状の凹凸構造又は互いに離型して配置された複数の凹部を有するホール状の凹凸構造であり、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Ｐａｖｅ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≦Ｐａｖｅ≦５０００ｎｍ
式（４）
５０ｎｍ≦Ｌｃｖ＋Ｈ≦６０００ｎｍ
【００１１】
また、本発明の半導体発光素子は、光透過性の第１導電層と、前記第１導電層に対向した第２導電層と、前記第１及び第２導電層間に設けられた、少なくとも１層の発光層を含む有機層と、を備えた発光部、及び、前記発光部の出光側に設けられた光抽出体を具備し、前記発光部を構成する層のうち少なくとも隣り合った３つの層の屈折率Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３がＮ１＞Ｎ２且つＮ３＞Ｎ２の関係であり、前記屈折率Ｎ２を有する層の厚みが２０ｎｍ〜１５０ｎｍであり、前記光抽出体は、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、前記凹凸構造は、互いに離間して配置された複数の凸部を有するドット状の凹凸構造又は互いに離型して配置された複数の凹部を有するホール状の凹凸構造であり、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Ｐａｖｅ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≦Ｐａｖｅ≦５０００ｎｍ
式（５）
０．０Ｈ＜Ｌｃｃ＜１．０Ｈ
【００１２】
また、本発明の半導体発光素子は、光透過性の第１導電層と、前記第１導電層に対向した第２導電層と、前記第１及び第２導電層間に設けられた、少なくとも１層の発光層を含む有機層と、を備えた発光部、及び、前記発光部の出光側に設けられた光抽出体を具備し、前記発光部を構成する層のうち少なくとも隣り合った３つの層の屈折率Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３がＮ１＞Ｎ２且つＮ３＞Ｎ２の関係であり、前記屈折率Ｎ２を有する層の厚みが２０ｎｍ〜１５０ｎｍであり、前記光抽出体は、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、前記凹凸構造は、互いに離間して配置された複数の凸部を有するドット状の又は互いに離型して配置された複数の凹部を有するホール状の凹凸構造であり、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、凸部平均高さＨが下記式（２）を満たすと共に、平均ピッチＰａｖｅ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≦Ｐａｖｅ≦５０００ｎｍ
式（５）
０．０Ｈ＜Ｌｃｃ＜１．０Ｈ
式（６）
０．０Ｈ＜Ｌｃｖ≦１．５Ｈ
【００１３】
これらの構成によれば、上記光抽出体の光抽出層面側を薄い平坦化層又は接着層を介して発光部の陽極面に対向させて配置することで、平坦化層又は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。特に、光抽出体の第１の屈折率（ｎ１）を有する凹凸構造層がドット状又はホール状の構造であり、且つ該凹凸構造の平均ピッチＰａｖｅが所定範囲を満たすことにより、以下の効果を奏すことが可能となる。
【００１４】
（１）平坦化層又は接着層の、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、凹凸構造上に平坦化層又は接着層を配置した際の、平坦化層又は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）を有する凹凸構造の頂部と陽極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、平坦化層又は接着層の膜厚均等性を高くできることにより、陽極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、平坦化層又は接着層の膜厚をナノスケールに薄くできることにより、平坦化層又は接着層と陽極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、結果、光抽出層及び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。
【００１５】
（２）凹凸構造がドット状又はホール状であり、所定の平均ピッチＰａｖｅを満たすことで、光抽出層の、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、陽極面より光抽出体に入光した発光光（臨界角内の入射発光光）の、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、陽極面に対する臨界角内の入射発光光が発光層の表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、陽極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。
【００１６】
（３）光抽出層の第２の屈折率（ｎ２）及び凹凸構造の第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、恰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。
【００１７】
更に、凹凸構造がドット状又はホール状であるため、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Ｐａｖｅ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見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Ｐａｖｅ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。同様の理由から、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、使用者が半導体発光素子を視認した際のギラツキを抑制することもできる。
【００１８】
更に、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、平坦化層又は接着層及び陽極面の界面と光抽出層との間の距離に分布が生じるため、陽極面と平坦化層又は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、恰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。
【００１９】
本発明の半導体発光素子においては、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た第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
【００２０】
本発明の半導体発光素子においては、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た第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
【００２１】
本発明の半導体発光素子においては、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
【００２２】
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。凹凸構造層及び光抽出層上に設けられる平坦化層の、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）に見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、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、凹凸構造の頂部と平坦化層の陽極面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、陽極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、平坦化層の表面と陽極面とが対面し且つ接触した際に、陽極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見た場合、回折モードが相互に異なるものとなり、恰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、使用者が半導体発光素子を視認した際のギラツキを抑制することができる。
【００２３】
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（ｎ２）と第１の屈折率（ｎ１）との差が大きくなるため、半導体発光素子の発光光から見た第２の屈折率（ｎ２）を有する光抽出層と第１の屈折率（ｎ１）を有する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（ｎ２）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光抽出層及び凹凸構造層である場合であっても、凹凸構造がドット状又はホール状であることにより、光抽出層の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、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、凹凸構造及び光抽出層に乱れ（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Ｐａｖｅ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見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Ｐａｖｅ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。
【００２４】
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、陽極面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（ｎ３）と第１の屈折率（ｎ１）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見た、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を両立することもできる。
【００２５】
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、陽極面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（ｎ３）と第２の屈折率（ｎ２）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見た、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、陽極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、陽極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、カラーシフト低減の効果も大きくなると考えられる。
【００２６】
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、平坦化層及び陽極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、恰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を両立することもできる。
【００２７】
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、平坦化層及び陽極面の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、平坦化層及び陽極面の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、凹凸構造がドット状又はホール状であり、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うち、発光層の表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、発光層の表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。
【００２８】
本発明の半導体発光素子においては、前記凹凸構造層は、表面内に属する第１方向において、前記複数の凸部又は凹部がピッチ（Ｐｙ）で配列された複数の凸部列又は凹部列を有し、前記複数の凸部列又は凹部列は、前記第１方向に直交する第２方向においてピッチ（Ｐｘ）で並設されており、前記ピッチ（Ｐｘ）及び前記ピッチ（Ｐｙ）は、それぞれ５０ｎｍ以上５０００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２９】
この構成によれば、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。特に、平均ピッチＰａｖｅ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うち、第１導電層の表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又は接着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、第１導電層の表面に対して臨界角内にて平坦化層又は接着層に入射した発光光の、第１導電層の表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、平均ピッチＰａｖｅ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又は接着層の、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、平坦化層又は接着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、平坦化層又は接着層の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、平均ピッチＰａｖｅが５０ｎｍ以上であることにより、平坦化層又は接着層、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又は接着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、平均ピッチＰａｖｅが５０ｎｍ以上であることにより、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。
【００３０】
本発明の半導体発光素子においては、前記ピッチ（Ｐｘ）及び前記ピッチ（Ｐｙ）が共に不定間隔であることが好ましい。
【００３１】
本発明の半導体発光素子においては、前記ピッチ（Ｐｘ）又は前記ピッチ（Ｐｙ）の一方が不定間隔であり、他方が一定間隔であることが好ましい。
【００３２】
本発明の半導体発光素子においては、不定間隔の前記ピッチ（Ｐｙ）が各凸部又は凹部の中心間の距離に等しく、不定間隔の前記ピッチ（Ｐｘ）が、前記複数の凸部列又は凹部列間距離に等しく、且つ、前記ピッチ（Ｐｙ）及び前記ピッチ（Ｐｘ）は各凸部の直径又は凹部の開口径より大きいことが好ましい。
【００３３】
これらの構成によれば、平坦化層又は接着層、光抽出層、及び凹凸構造層の界面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、凹凸構造の平均ピッチＰａｖｅがナノスケールの場合、平坦化層又は接着層、光抽出層、及び凹凸構造層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であることにより、平坦化層又は接着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又は接着層の、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。
【００３４】
本発明の半導体発光素子においては、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で構成される長周期Ｌｙｚが繰り返し配列され、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で構成される長周期Ｌｘｚが繰り返し配列されることを特徴とする。
式（１３）
（Ｐｙ）１＜（Ｐｙ）２＜（Ｐｙ）３＜…＜（Ｐｙ）ａ＞…＞（Ｐｙ）ｎ
式（１４）
（Ｐｘ）１＜（Ｐｘ）２＜（Ｐｘ）３＜…＜（Ｐｘ）ａ＞…＞（Ｐｘ）ｎ
【００３５】
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、平坦化層又は接着層、光抽出層、及び凹凸構造層の界面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、凹凸構造の平均ピッチＰａｖｅがナノスケールの場合、平坦化層又は接着層、光抽出層、及び凹凸構造層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Ｎｅｍａ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、乱れに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Ｌｚ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又は接着層の、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。
【００３６】
ここで、ピッチ（Ｐｙ）とピッチ（Ｐｘ）が共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。
【００３７】
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。
【００３８】
本発明の半導体発光素子においては、隣接する第１凸部列又は第１凹部列及び第２凸部列又は第２凹部列間の前記第１方向におけるシフト量α１と、前記第２凸部列又は前記第２凹部列及び前記第２凸部列又は前記第２凹部列に隣接する第３凸部列又は第３凹部列間の前記第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。
【００３９】
この構成によれば、凹凸構造及び光抽出層のナノオーダーでの周期性が乱れるので、導波モード由来の陽極面と平坦化層又は接着層との界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。
【００４０】
本発明の半導体発光素子においては、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。
【００４１】
この構成によれば、凹凸構造及び光抽出層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造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。
【００４２】
本発明の半導体発光素子においては、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。
【００４３】
この構成によれば、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、導波モード由来の第１導電層の表面と平坦化層又は接着層の界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。
【００４４】
本発明の半導体発光素子においては、前記凹凸構造がドット状の場合、前記複数の凸部は、第１の高さを有する複数の第１の凸部と、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の凸部とを含み、前記第２の凸部は、前記凹凸構造の凸部平均高さｈに対して下記式（１５）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（１６）を満たす確率Ｚで存在することが好ましい。
式（１５）
０．９ｈ≧ｈｎ
式（１６）
１／１００００≦Ｚ≦１／５
【００４５】
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の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（１５）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（１５）を満たす凸部と式（１５）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（ｎ１）を有する凹凸構造層の凹凸構造、第２の屈折率（ｎ２）を有する光抽出層、及び第３の屈折率（ｎ３）を有する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（１５）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。
【００４６】
本発明の半導体発光素子においては、前記複数の凸部の平均凸部位置ｓｃｖ内の線分ｌｃｖ上にて前記第２の凸部を介し隣接する前記第１の凸部間の距離ｔｃｖと、前記隣接する凸部間のピッチＰとが、下記式（１７）を満たすことが好ましい。
式（１７）
１．０Ｐ＜ｔｃｖ≦９．５Ｐ
【００４７】
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、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、半導体発光素子の陽極面と平坦化層又は接着層との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、平坦化層又は接着層の表面を、半導体発光素子の陽極面の表面に接触させて導光モード由来の滲み出し光を取り出すことで、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又は接着層との界面及び光抽出層と平坦化層又は接着層との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。
【００４８】
本発明の半導体発光素子においては、凹凸構造がホール状の場合、複数の凹部は、第１の深さを有する複数の第２の凹部と、前記第１の深さよりも浅い第２の深さを有する複数の第２の凹部とを含み、前記第２の凹部は、前記凹凸構造の平均凹部深さｄに対して下記式（１８）を満たす凹部深さｄｎを有すると共に、前記凹凸構造において下記式（１６）を満たす確率Ｚで存在することが好ましい。
式（１６）
１／１００００≦Ｚ≦１／５
式（１８）
０．９ｄ≧ｄｎ
【００４９】
この構成によれば、平均凹部深さｄよりも浅い凹部を所定の確率で含むので、光抽出体体の平面方向における光抽出層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（１８）を満たす凹部の存在確率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（１８）を満たす凹部と式（１８）を満たさない凹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（ｎ１）を有する凹凸構造層の凹凸構造、第２の屈折率（ｎ２）を有する光抽出層、及び第３の屈折率（ｎ３）を有する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（１８）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。
【００５０】
本発明の半導体発光素子においては、前記複数の凹部の平均凹部位置ｓｃｃ内の線分ｌｃｃ上にて前記第２の凹部を介し隣接する前記第１の凹部間の距離ｔｃｃと、前記複数の凹部間のピッチＰとが、下記式（１９）を満たすことが好ましい。
式（１９）
１．０Ｐ＜ｔｃｃ≦９．５Ｐ
【００５１】
この構成によれば、凹凸構造の平均凹部深さｄよりも浅い凹部の数（大きさ）を制限できるので、光抽出体の表面の面内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、半導体発光素子の陽極面と平坦化層又は接着層との界面における滲み出し光に対する光散乱性による取り出し効率が向上すると推定される。更に、光抽出体の平坦化層又は接着層の表面を、半導体発光素子の第１導電層の表面に接触させて導光モード由来の滲み出し光を取り出すことで、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又は接着層との界面及び光抽出層と平坦化層又は接着層との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。
【００５２】
本発明の半導体発光素子においては、前記凹凸構造層の前記凹凸構造とは反対側の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ピッチ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。
【００５３】
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又は接着層への透過光といった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、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、使用者が半導体発光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。
【００５４】
本発明の半導体発光素子においては、前記凹凸構造層の前記凹凸構造とは反対側の面上に設けられ第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。
【００５５】
この構成によれば、本発明の半導体発光素子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）と実質的に同等又は等しいため、凹凸構造層及び光抽出層により取り出された半導体発光素子の陽極面と平坦化層又は接着層との界面からの滲み出し光及び臨界角内の平坦化層又は接着層への透過光は、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。
【００５６】
本発明の半導体発光素子においては、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。この構成によれば、発光素子としての信頼性が向上する。
【００５７】
本発明の半導体発光素子においては、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Ｐａｖｅが１００ｎｍ以上５０００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００５８】
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又は接着層への透過光が、基材の出光面において反射し、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、使用者が半導体発光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。
【００５９】
本発明の半導体発光素子においては、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。
【００６０】
この構成によれば、機能層を更に含むことにより光抽出体を使用し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、半導体発光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。
【００６１】
本発明のトップエミッション型有機ＥＬ素子は、上記記載の半導体発光素子であって、前記発光部は前記光抽出層上に接着層を介して設けられ、前記発光部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。
【００６２】
本発明のトップエミッション型有機ＥＬ素子は、前記発光部は前記平坦化層の表面上に設けられていることを特徴とする。
【００６３】
これらの構成によれば、トップエミッション型有機ＥＬ素子内部で導波する発光光を容易に取り出すことが可能となる。
【００６４】
本発明のボトムエミッション型有機ＥＬ素子は、上記記載の半導体発光素子であって、前記発光部は前記平坦化層の表面上に設けられていることを特徴とする。
【００６５】
この構成によれば、ボトムエミッション型有機ＥＬ素子内部で導波する発光光を容易に取り出すことが可能となる。
【００６６】
本発明の半導体発光素子の製造方法は、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）を有する光抽出層を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、前記平坦化層の表面上に光透過性の第１導電層、発光部及び第２導電層をこの順にする発光部形成工程を含むことを特徴とする。
【００６７】
この構成によれば、上記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。
【００６８】
本発明の半導体発光素子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。この構成によれば、凹凸構造の配置精度が向上する。
【００６９】
本発明の半導体発光素子の製造方法は、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て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前記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、前記フィルム状モールドを剥離し、前記基材／前記凹凸構造層／前記凹凸構造層の凸部頂部上に設けられた前記光抽出層から構成される光抽出体を得る光抽出層転写工程と、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、前記平坦化層の表面上に光透過性の第１導電層、発光部及び第２導電層をこの順に積層する発光部形成工程を含むことを特徴とする。
【００７０】
本発明の半導体発光素子の製造方法は、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光抽出体を得る光抽出層転写工程と、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、前記平坦化層の表面上に光透過性の第１導電層、発光部及び第２導電層をこの順に積層する発光部形成工程と、を含むことを特徴とする。
【００７１】
これらの構成によれば、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を製造することができる。
【発明の効果】
【００７２】
本発明によれば、光抽出体によって光取り出し効率を向上できると共に、カラーシフトを抑制できる。また、発光部での薄膜干渉の影響により臨界角内の発光光が少なくなり、且つ、高屈折率Ｎ１を有する層から低屈折率Ｎ２を有する層への光の滲み出しが多くなるため、光取り出し効率を更に向上できる。この結果、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を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】第１の態様に係る半導体発光素子の一例を示す断面模式図である。
【図２】第１の態様に係る半導体発光素子における光抽出体の他の例を示す断面模式図である。
【図３】第２の態様に係る半導体発光素子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】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ピッチを示す平面模式図である。
【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ピッチを示す平面模式図である。
【図１１】第３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１２】第１の態様に係る光抽出体の凹凸構造の配列ＬＰの説明図である。
【図１３】第１の態様に係る光抽出体の第２方向Ｄ２におけるドット列ＤＬの配置例を示す模式図である。
【図１４】第１の態様に係る光抽出体における配列ＬＰの説明図である。
【図１５】第１の態様に係る光抽出体における配列ＬＰの説明図である。
【図１６】第１の態様に係る光抽出体における凹凸構造の分布αの説明図である。
【図１７】図７中のの一点鎖線Ｘ−Ｘ’に沿う垂直断面図である。
【図１８】図９中のの一点鎖線Ｙ−Ｙ’に沿う垂直断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００７４】
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。
【００７５】
＜第１の態様＞
図１は、第１の態様に係る半導体発光素子の一例を示す断面模式図である。
【００７６】
図１に示すように、第１の態様に係る半導体発光素子１０は、光抽出体１及び発光部５を具備している。なお、光抽出体１が発光部５に接する面を入光面１ａとし、光抽出体１の入光面１ａに相対する面を出光面１ｂとする。
【００７７】
以下、光抽出体１及び発光部５について説明する。まず、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、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）が発光部５の第１導電層５１側の表面に配置されて使用される。以下、第１導電層５１に代表される発光部５の表面を単に陽極層面と記載する。光抽出体１の入光面１ａから光抽出体１内に入光した発光部５からの光は、凹凸構造層１１の下面（出光面１ｂ）から出光する。
【００７８】
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１０の発光部５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、陽極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陽極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１０内部にて導波モードを形成した発光光が、陽極面にて反射する際に陽極面から入光面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１０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の実施の形態に係る半導体発光素子１０は、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１０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１１の凹凸構造１１ａ、光抽出層１２及び平坦化層１３の各界面形状と、第１の屈折率（ｎ１）、第２の屈折率（ｎ２）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と陽極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１１ａへと到達する。伝搬された滲み出し光は、凹凸構造層１１の凹凸構造１１ａ、光抽出層１２及び平坦化層１３の各界面形状と、第１の屈折率（ｎ１）、第２の屈折率（ｎ２）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１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１２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１２及び凹凸構造層１１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。
【００７９】
更に、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１３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１３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１０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１０の長期信頼性を向上させることが可能となる。
【００８０】
また、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）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、滲み出し光及び臨界角内の発光光は、恰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。
【００８１】
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１１ａ（図７））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２１ａ（図９））と表記する。
【００８２】
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、図１に示すように光抽出層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。図２は、第１の態様に係る半導体発光素子における光抽出体の他の例を示す断面模式図である。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。
【００８３】
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１２ａ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。
【００８４】
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、光回折又は光回折及び光散乱現象により抽出する。
【００８５】
上記説明したように、第１の実施の形態に係る光抽出体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１０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の平均ピッチ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の平均ピッチ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、発光光から見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。
【００８６】
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。
【００８７】
＜第２の態様＞
次に、本発明の第２の態様に係る半導体発光素子について説明する。図３は、第２の態様に係る半導体発光素子の一例を示す断面模式図である。図３に示すように、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）の表面を発光部５の陽極面に対抗させて配置される。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。
【００８８】
第２の態様に係る光抽出体２の凹凸構造１１ａ又は光抽出層１２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１３を接着層１３ａと読みかえることができる。
【００８９】
＜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。
【００９０】
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（ｎ３）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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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
【００９６】
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）を半導体発光素子１０の陽極面の表面に対面させ且つ接触させた際に、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１０の外部へと取り出される。
【００９７】
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（ｎ２）と第１の屈折率（ｎ１）との差が大きくなるため、半導体発光素子１０の発光光から見た第２の屈折率（ｎ２）を有す光抽出層１２と、第１の屈折率（ｎ１）を有す凹凸構造層１１と、の異質性が強まる。即ち、光抽出層１２及び凹凸構造層１１は恰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（ｎ２）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（ｎ２）を有す光抽出層１２及び第１の屈折率（ｎ１）を有す凹凸構造層１１である場合であっても、凹凸構造層１１の凹凸構造１１ａがドット状又はホール状であることにより第２の屈折率（ｎ２）を有す光抽出層１２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（ｎ２）を有す光抽出層１２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（ｎ１）を有す凹凸構造層１１の凹凸構造１１ａ及び第２の屈折率（ｎ２）を有す光抽出層１２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１１ａの平均ピッチＰａｖｅよりも十分に大きな場合であっても、半導体発光素子１０の発光光から見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１１ａの平均ピッチＰａｖｅ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。
【００９８】
更に、図１に示すように光抽出層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、恰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１１ａ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光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１０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。
【００９９】
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１０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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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１０の発光部５の第１導電層５１、即ち陽極面を構成する層の屈折率（ｎｓｃ）（以下、陽極面の屈折率（ｎｓｃ）という）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）と陽極面の屈折率（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１０の陽極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、陽極面と平坦化層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。
【０１０２】
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（ｎ３）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１３と凹凸構造層１１との界面における反射を小さくすることが可能となる。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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１３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１３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１０の長期信頼性を向上させることが可能となる。
【０１０５】
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）と陽極とが接触した際に、陽極面と平坦化層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（ｎ３）と第１の屈折率（ｎ１）との差を大きくできるため、半導体発光素子１０の発光光から見た、平坦化層１３と凹凸構造層１１との異質性を強くすることができる。このため、平坦化層１３内部を伝搬した滲み出し光の、凹凸構造層１１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１０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１０の陽極面と平坦化層１３との界面から平坦化層１３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。
【０１０６】
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光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とは恰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。
【０１０７】
また、光抽出層１２として、図１に示すように第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、恰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１１ａ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光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、使用者が半導体発光素子１０を視認した際のギラツキを抑制することができる。
【０１０８】
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１０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以上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。
【０１０９】
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１０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以上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。
【０１１０】
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１０の陽極面の屈折率（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と陽極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）と陽極面の屈折率（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、陽極面と平坦化層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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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１３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１３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１０の長期信頼性を向上させることが可能となる。
【０１１３】
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１０の陽極面とが接触した際に、陽極面と平坦化層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１０の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１０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（ｎ３）と第２の屈折率（ｎ２）との差を大きくできるため、半導体発光素子１０の発光光から見た、平坦化層１３と光抽出層１２との異質性を強くすることができ、このため、陽極面と平坦化層１３との界面より滲みだす滲み出し光の、光抽出層１２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１１ａ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、陽極面と平坦化層１３との界面からの滲み出し光を、光抽出層１２及び凹凸構造層１１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。
【０１１４】
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光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は恰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、図１に示すように、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、恰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光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、使用者が半導体発光素子１０を視認した際のギラツキを抑制することができる。
【０１１５】
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１０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以上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、又は、イオン液体に代表される液体を光抽出層１２として用いることが挙げられる。
【０１１６】
第１の屈折率（ｎ１）と第２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。
【０１１７】
上記式（９）を満たす範囲で第３の屈折率（ｎ３）を陽極面の屈折率（ｎｓｃ）に近づけることで、臨界角内の平坦化層１３への透過光量を増加させることができる。特に、陽極面の屈折率（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。陽極面と平坦化層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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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１３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１３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１０の長期信頼性を向上させることが可能となる。
【０１２０】
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（屈折率（ｎα）を有する層／屈折率（ｎβ）を有する層）をｍ層（ｍ≧２）多層した構成でもよい。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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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の方向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の方向に直交する第２の方向に沿って、互いに所定のピッチ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。
【０１２６】
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１１ａ及び第２の凹凸構造２１ａについても同様の用語を用いることとする。
【０１２７】
図１に示す記号Ｓｈは、凹凸構造１１ａ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。
【０１２８】
図１に示す記号Ｓｄは、凹凸構造１１ａ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の底部位置の平均により求めることが好ましい。
【０１２９】
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、下記式（２）を満たすことが好ましい。
式（２）
１０ｎｍ≦Ｈ≦５０００ｎｍ
【０１３０】
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、平均高さ（深さ）Ｈは、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１２の物理的安定性を向上させ半導体発光素子１０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。
【０１３１】
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１２の物理的安定性を向上させ半導体発光素子１０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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
なお、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。
【０１３４】
図５は、凹部内界面平均位置の説明図である。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）。
【０１３５】
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。
【０１３６】
距離Ｌｃｃは、下記式（５）を満たすことが好ましい。
式（５）
０．０Ｈ＜Ｌｃｃ＜１．０Ｈ
【０１３７】
Ｌｃｃ＜１．０Ｈの範囲を満たすことにより、平坦化層１３を伝搬された滲み出し光を、光抽出層１２により効率的に抽出することができる。また、距離ＬｃｃがＬｃｃ＜１．０Ｈを満たす場合には、第２の光抽出層１２ｂが凹凸構造１１ａ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、滲み出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１３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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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、滲み出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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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１０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、滲み出し光は、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。
【０１４２】
また、距離Ｌｃｃが大きくなることは、半導体発光素子１０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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
なお、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。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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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、下記式（６）を満たすことが好ましい。
式（６）
０．０Ｈ＜Ｌｃｖ≦１．５Ｈ
【０１４９】
距離Ｌｃｖは、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。
【０１５０】
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が下記式（１）を満たすことが好ましい。
式（１）
１０ｎｍ≦Ｌｃｖ≦５０００ｎｍ
【０１５１】
距離Ｌｃｖは、特に、３０００ｎｍ以下であることにより第１の光抽出層１２ａ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１０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１０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１２ａ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。
【０１５２】
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、下記式（４）を満たすことが好ましい。
式（４）
５０ｎｍ≦Ｌｃｖ＋Ｈ≦６０００ｎｍ
【０１５３】
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。
【０１５４】
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。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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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１２ａと第２の光抽出層１２ｂ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Ｌｃｃは０．１Ｈ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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
なお、光抽出体２の場合は、接着層１３ａを介して半導体発光素子１０の陽極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１０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との陽極面の表面（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１０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。
【０１５９】
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、下記式（１２）に示す範囲内であることが好ましい。
式（１２）
（Ｌｃｃ＋Ｌｃｖ）≦Ｌｏｒ≦８００ｎｍ
【０１６０】
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）下記式（１１）を満たすことで同様の効果が得られる。
式（１１）
Ｌｃｃ≦Ｌｏｒ≦８００ｎｍ
【０１６１】
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１０に適用する際の容易性又は半導体発光素子１０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。
【０１６２】
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（１２ａ）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。
【０１６３】
平均距離Ｌｏｒの上限値が、８００ｎｍ以下であると、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。この上限値は、半導体発光素子１０の発光部５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、上記滲み出し光を光抽出層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。発光部５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。
【０１６４】
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
【０１６５】
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１０の陽極面と接着層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
【０１６６】
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１１、光抽出層１２及び平坦化層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（５）
０．０Ｈ＜Ｌｃｃ＜１．０Ｈ
式（６）
０．０Ｈ＜Ｌｃｖ≦１．５Ｈ
【０１６７】
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及び平坦化層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
【０１６８】
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及び平坦化層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
【０１６９】
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及び平坦化層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
【０１７０】
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は恰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。
【０１７１】
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ことが可能となる。このため、恰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。
【０１７２】
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１１ａ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１０より取り出すことが可能となると考えらえる。
【０１７３】
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うち凹凸構造層１１の出光面１ｂ側へ透過する透過光の割合が増加する。
【０１７４】
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。
【０１７５】
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１０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。
【０１７６】
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１０の陽極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。
【０１７７】
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。
【０１７８】
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、第３の屈折率（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。
【０１７９】
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Ｐ‘ａｖｅ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、発光光の波長と同程度以上であることにより光回折性を奏し、発光光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。
【０１８０】
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Ｐ‘ａｖｅとしては、１００ｎｍ以上５０００ｎｍ以下であることが好ましい。特に平均ピッチＰ‘ａｖｅ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１０を使用者が使用した場合の光の映り込みを低減できる。
【０１８１】
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Ｐ‘ａｖｅ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。
【０１８２】
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Ｐ‘ａｖｅが１μｍ以上５０μｍ以下であると好ましい。特に平均ピッチＰ‘ａｖｅが２μｍ以上であると、光抽出体１を具備した半導体発光素子１０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。
【０１８３】
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。
【０１８４】
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Ｐａｖｅ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１０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。
【０１８５】
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１０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１０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。
【０１８６】
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。
【０１８７】
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及び陽極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、陽極面と平坦化層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、恰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、使用者が半導体発光素子１０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１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。
【０１８８】
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及び陽極面の界面と光抽出層１２との間の距離と、平坦化層１３及び陽極面との界面と凹凸構造層１１との間の距離と、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、恰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、使用者が半導体発光素子１０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。
【０１８９】
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及び陽極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１０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及び発光部５の界面と光抽出層１２との間の距離を小さくすることで、陽極面と平坦化層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１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。
【０１９０】
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１０の発光スペクトルや、半導体発光素子１０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、以下の実施の形態に示す第１の凹凸構造及び第２の凹凸構造が挙げられる。この第１の凹凸構造及び第２の凹凸構造により、半導体発光素子１０の陽極面と光抽出体１の平坦化層１３との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。
【０１９１】
＜第１の実施の形態＞
図７は、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は、第１の実施の形態に係るピッチを示す平面模式図である。図８は、図７の上面図である。
【０１９２】
図７に示すように、この第１の凹凸構造１１ａは、凹凸構造層１１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１１ｂを含む。複数の凸部１１ｂは、それぞれ所定のピッチをおいて配置されている。互いに隣接する凸部１１ｂの間は、凹凸構造層１１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１１ｃにより連続的につながっている。
【０１９３】
第１の凹凸構造１１ａにおいては、複数の凸部１１ｂの形状が柱状体（錐状体）であり、凸部１１ｂ間の凹部１１ｃが連続性のある状態である。即ち、光抽出体１において凹凸構造層１１が第１の凹凸構造１１ａを有する場合には、凹部１１ｃ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）１１ｃ内に設けられる構造となる。
【０１９４】
一方、光抽出体１において凹凸構造層１１が第１の凹凸構造１１ａを有する場合には、凸部１１ｂ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１１ｂと接する面以外の周囲を囲まれる構造となる。
【０１９５】
凸部１１ｂ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、又は、リング状及び２重リング状が挙げられる。
【０１９６】
複数の凸部１１ｂの平均ピッチＰａｖｅとしては、半導体発光素子１０からの滲み出し光の取り出し効率を向上させると共に、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１０の長期信頼性を向上させる観点から、下記式（３）を満たすことが好ましい。
式（３）
５０ｎｍ≦Ｐａｖｅ≦５０００ｎｍ
【０１９７】
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１０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。
【０１９８】
ここで、複数の凸部１１ｂの平均ピッチＰａｖｅ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１１ｂが不均一に配置され、選択する凸部によりピッチ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１１ｂの平均ピッチＰａｖｅと定義する。即ち、（ＰＡ１Ｂ１＋ＰＡ２Ｂ２＋…＋ＰＡＮＢＮ）／Ｎ＝Ｐａｖｅ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１１ａの凸部１１ｂ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。
【０１９９】
凹凸構造１１ａがドット状であることにより、半導体発光素子１０の長期信頼性を向上させることができる。平坦化層１３を凹凸構造１１ａ上に設ける場合も、接着層１３ａを介し、凹凸構造１１ａと陽極面とを接着する場合も、凹凸構造１１ａ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１１ａ上に塗工した場合、凸部１１ｂ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１１ｂ上に位置する平坦化層材料の接触角と、凹部１１ｃ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１１ａ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１１ｃ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１１ｂ上に位置する平坦化層表面位置と、凹部１１ｃ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１０の長期信頼性を減少させることとなる。凹凸構造１１ａがドット状であることにより、凸部１１ｂの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１１ｂ上に位置する平坦化層材料と凹部１１ｃ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１３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１３の表面（入光面１ａ）精度をより向上させるために、凸部１１ｂの頂部の径は平均ピッチＰａｖｅ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１２ａが設けられる場合は、上記説明した凸部１１ｂを第１の光抽出層と読み替えることができる。
【０２００】
更に、凹凸構造１１ａの凸部１１ｂの頂部は、凸部１１ｂ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１１ｂ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１１ｂ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、凸部頂部径が凸部底部径よりも小さいことで、凸部１１ｂ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１１ｂ上に位置する平坦化層材料と凹部１１ｃ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１３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１３の表面（入光面１ａ）精度をより向上させるために、凸部１１ｂの頂部の径は、凸部１１ｂの底部の径の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１１ｂの頂部と側面とが滑らかにつながっている場合、換言すれば凸部１１ｂの頂部に平坦面がない場合である。なお、第１の光抽出層１２ａが設けられる場合は、上記説明した凸部１１ｂを第１の光抽出層１２ａと読み替えることができる。
【０２０１】
上記原理から、平坦化層１３の表面（入光面１ａ）精度をより向上させるために、凹凸構造１１ａの充填率は、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１１ａの凸部１１ｂ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１１ａ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１１ａの凸部１１ｂ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１２ａが設けられる場合は、上記説明した凸部１１ｂを第１の光抽出層１２ａと読み替えることができる。
【０２０２】
更に、第１の屈折率（ｎ１）を有す凹凸構造１１ａがドット状であるため、該凹凸構造１１a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１１ａ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１１ａの平均ピッチＰａｖｅよりも十分に大きい場合は、半導体発光素子１０の発光光から見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１１ａの平均ピッチＰａｖｅ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。同様の理由から、第２の屈折率（ｎ２）を有す光抽出層１２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、使用者が半導体発光素子１０を視認した際のギラツキを抑制することもできる。
【０２０３】
＜第２の実施の形態＞
図９は、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は、第２の実施の形態に係るピッチを示す平面模式図である。図１０は、図９の上面図である。
【０２０４】
図９に示すように、第２の凹凸構造２１ａは、凹凸構造層２１の一主面Ｓ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２１ｂを含む。複数の凹部２１ｂは、互いに独立し、所定のピッチをおいて配置されている。互いに隣接する凹部２１ｂの間は、凹凸構造層２１の一主面が残されており、それが凸部２１ｃを形成している。凸部２１ｃは、互いに連続していてもよく、独立していてもよい。
【０２０５】
複数の各々独立した凹部２１ｂと、この複数の凹部２１ｂを囲むように設けられた凸部２１ｃと、を含む。第２の凹凸構造２１ａでは、複数の凹部２１ｂ（柱状（錐状）の穴）が凹凸構造層２１の上面に設けられており、隣接する凹部２１ｂ同士は凸部２１ｃにより隔離されている。
【０２０６】
即ち、光抽出体１が第２の凹凸構造２１ａを有する場合には、凹部２１ｂ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２１ａを有する場合には、凸部２１ｃ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２１ｃ（凹凸構造の残された一主面）上に設けられる構造となる。
【０２０７】
凹部２１ｂ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重リング状が挙げられる。
【０２０８】
複数の凹部２１ｂの平均ピッチＰａｖｅ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。
【０２０９】
ここで、複数の凹部２１ｂの平均ピッチＰａｖｅ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２１ｂ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２１ｂの平均ピッチＰａｖｅと定義する。即ち、（ＰＡ１Ｂ１＋ＰＡ２Ｂ２＋…＋ＰＡＮＢＮ）／Ｎ＝Ｐａｖｅ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２１ａの凹部２１ｂ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。
【０２１０】
凹凸構造１１ａがホール状であることにより、半導体発光素子１０の長期信頼性を向上させることができる。平坦化層１３を凹凸構造２１ａ上に設ける場合も、接着層１３ａを介し、凹凸構造２１ａと陽極面とを接着する場合も、凹凸構造２１ａ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２１ａ上に塗工した場合、凸部２１ｃ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２１ｃ上に位置する平坦化層材料の接触角と、凹部２１ｂ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２１ａの凸部２１ｃ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２１ｂ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２１ｃ上に位置する平坦化層表面位置と、凹部２１ｂ上に位置する平坦化層表面位置とが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１０の長期信頼性を減少させることとなる。凹凸構造２１ａがホール状であることにより、凸部２１ｃの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２１ｃ上に位置する平坦化層材料と凹部２１ｂ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１３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１３の表面（入光面１ａ）精度をより向上させるために、凹凸構造２１ａ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２１ａの凸部２１ｃの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２１ａ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。
【０２１１】
更に、凹凸構造２１ａの凹部２１ｂの開口部は、凹部２１ｂ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２１ｂ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２１ｃ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２１ｂの開口径が凹部２１ｂの底部径よりも大きいことで、凸部２１ｃ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２１ｃ上に位置する平坦化層材料と凹部２１ｂ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１３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１３の表面（入光面１ａ）精度をより向上させるために、凹部２１ｂの開口部の径は、その底部の径の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２１ｂの底部と側面とが滑らかにつながっている場合、換言すれば凹部２１ｂの底部に平坦面がない場合である。更に、凸部２１ｃ頂部と凹部２１ｂの側面とが連続的につながっていることで、上記効果を一層発揮するため好ましい。なお、第１の光抽出層１２ａに対しても同様である。
【０２１２】
更に、第１の屈折率（ｎ１）を有す凹凸構造層２１の凹凸構造２１ａがホール状であるため、該凹凸構造２１ａ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２１ａ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２１ａの平均ピッチＰａｖｅよりも十分に大きい場合は、半導体発光素子１０の発光光から見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２１ａの平均ピッチＰａｖｅ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。同様の理由から、第２の屈折率（ｎ２）を有す光抽出層１２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、使用者が半導体発光素子１０を視認した際のギラツキを抑制することもできる。
【０２１３】
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の態様及び第２の態様と異なる部分を説明する。
【０２１４】
＜第３の態様＞
図１１は、第３の態様に係る光抽出体の一例を示す断面模式図である。この光抽出体１００においては、凹凸構造層１０１の第１の屈折率（ｎ１）と平坦化層１０３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１００内部に導かれる発光光（滲み出し光及び臨界角内の発光光）が凹凸構造層１０１と平坦化層１０３との界面を認識できなくなる。このため、半導体発光素子１０の発光光のうち光抽出体１００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１０２のみが光抽出体１００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。
【０２１５】
即ち、光抽出体１００内部に導かれた発光光（滲み出し光及び臨界角内の発光光）から見ると、光抽出体１００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。
【０２１６】
また、光抽出層１０２の光抽出体１００表面の面内方向における配列において、光抽出層１０２のピッチが大きい場合や、部分的に光抽出層１０２がない場合であっても、光抽出体１００内部に導かれた発光光（滲み出し光及び臨界角内の発光光）は、光抽出層１０２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。
【０２１７】
光抽出体１００は、入光面１００ａ（第一面）と出光面１００ｂ（第二面）とを少なくとも有し、入光面１００ａが半導体発光素子１０の陽極面側に設けられる。光抽出体１００は、厚み方向から見たときに、入光面１００ａと出光面１００ｂとの間に第２の屈折率（ｎ２）を有する光抽出層１０２を含む。この光抽出層１０２は、凹凸構造層１０１及び平坦化層１０３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１０２は、入光面１００ａ及び出光面１００ｂ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。
【０２１８】
更に、光抽出体１００の内部において、入光面１００ａ及び出光面１００ｂ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１０２ａのみを有する場合、第２の光抽出層１０２ｂのみを有する場合、及び、第１の光抽出層１０２ａと第２の光抽出層１０２ｂとが連続している場合には、光抽出体１００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１０２ａ及び第２の光抽出層１０２ｂとが互いに離間している場合には、光抽出体１００の内部における第２の屈折率（ｎ２）の広がりは２層となる。
【０２１９】
第２の屈折率（ｎ２）の広がりが２層となる場合には、入光面１００ａ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光特性を満たさず、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、の使用者が半導体発光素子１０を視認した際のギラツキを抑制することができる。
【０２２０】
半導体発光素子１０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１０２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１０２が、光抽出体１００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１０２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。
【０２２１】
以下の説明では、光抽出体１００の断面視において、光抽出体１００の入光面１００ａ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１００の入光面１００ａに近い側の光抽出層１０２の集合を第１の層１１０とし、光抽出体１００の出光面１００ｂに近い側の光抽出層１０２の集合を第２の層１２０とする。一方、光抽出体１００の断面視において、光抽出体１００の入光面１００ａ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１１０として定義する。
【０２２２】
なお、光抽出体１００の断面視において、光抽出体１００の入光面１００ａ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１０２ａと第２の光抽出層１０２ｂとが連続している場合である。この光抽出体１００の入光面１００ａに近い第１の層１１０と出光面１００ｂに近い第２の層１２０との差は次のように考える。
【０２２３】
第１の層１１０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１１０に含まれる光抽出層１０２の厚みの平均値として定義する。第１の層１１０に含まれる各光抽出層１０２の厚みは、光抽出体１００の厚み方向における最大厚みを用いる。各光抽出層１０２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１１０の厚みである。第１の層１１０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１０２ａ（第１の層１１０）により取り出すことができるため好ましい。光抽出層１０２ａの物理的安定性を向上させ半導体発光素子１０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。
【０２２４】
特に、第２の光抽出層１０２ｂ（第２の層１２０）及び第１の光抽出層１０２ａ（第１の層１１０）により、滲み出し光を取り出す場合は、第１の層１１０の厚みとしては、３００ｎｍ以下であることが好ましく、１００ｎｍ以下であることがより好ましい。また、第１の層１１０に含まれる各第１の光抽出層１０２ａの厚みは、±２５％以下の分布を持つと、第１の層１１０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。
【０２２５】
一方で第１の光抽出層１０２ａ（第１の層１１０）のみにより、滲み出し光を取り出す場合は、第１の層１１０の厚みは、５０００ｎｍ以下であるとより好ましい。光抽出層１０２ａの物理的安定性を向上させ半導体発光素子１０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。下限値は、±２５％以下の各第１の光抽出層１０２ａ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、１００ｎｍ以上であると最も好ましい。
【０２２６】
第２の層１２０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１２０に含まれる光抽出層１０２の厚みの平均値として定義する。第２の層１２０に含まれる各光抽出層１０２の厚みは、光抽出体１００の厚み方向における最大厚みを用いる。各光抽出層１０２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１２０の厚みである。
【０２２７】
第２の層１２０の厚みは、滲み出し光を効果的に第２の光抽出層１０２ｂ（第２の層１２０）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１０２ａ及び第２の光抽出層１０２ｂ（第１の層１１０及び第２の層１２０）により、滲み出し光を取り出す観点から、第２の層１２０の厚みとしては、５０ｎｍ以上であることが好ましく、１００ｎｍ以上であることがより好ましい。また、光抽出層１０２ｂの物理的安定性を向上させ、半導体発光素子１０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。第２の層１２０に含まれる各光抽出層１０２の厚みは、±２５％以下の分布を持つと、第２の層１２０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。
【０２２８】
図１１に示すように、光抽出体１００の入光面１００ａ及び出光面１００ｂに平行な面内において、第２の層１２０の出光面１００ｂに近い側の面をＳ１とし、第２の層１２０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１２０の内部において、光抽出体１００の厚み方向における出光面１００ｂと第２の層１２０に含まれる第２の光抽出層１０２ｂ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１２０の内部において、光抽出体１００の厚み方向における出光面１００ｂと第２の層１２０に含まれる第２の光抽出層１０２ｂとの間の最も遠い距離の平均値として求める。
【０２２９】
また、光抽出体１００の入光面１００ａ及び出光面１００ｂに平行な面内において、第１の層１１０の出光面１００ｂに近い側の面をＳ３とし、第１の層１１０の入光面１００ａ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１１０の内部において、光抽出体１００の厚み方向における入光面１００ａと第１の層１１０に含まれる第１の光抽出層１０２ａ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１１０の内部において、光抽出体１００の厚み方向における入光面１００ａと第１の層１１０に含まれる第１の光抽出層１０２ａとの間の最も遠い距離の平均値として求める。
【０２３０】
上述した距離Ｌｏｒに相当する光抽出体１００の入光面１００ａから第２の層１２０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１１０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１１０の平均厚みとの和より大きいことで、光抽出体１００を半導体発光素子１０の陽極面側に配置する際のハンドリング性や光抽出体１００を使用した半導体発光素子１０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以上であることが最も好ましい。一方、８００ｎｍ以下であることにより、導波モード由来の滲み出し光を効果的に光抽出層１０２に伝搬することが可能となる。
【０２３１】
なお、第１の層１１０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１００の入光面１００ａから第１の層１１０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１０の陽極面と入光面１００ａとの界面から滲みだす滲み出し光を、第１の層１１０内部の第１の光抽出層１０２ａ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。
【０２３２】
次に、第３の態様に係る光抽出体１００における上述した第１の凹凸構造１１ａ及び第２の凹凸構造２１ａの配列について説明する。
【０２３３】
＜第１の凹凸構造＞
まず、図７に示した第１の凹凸構造１１ａとの関係について説明する。
【０２３４】
第１の層１１０は図７に示す複数の凸部１１ｂの配列と同様の配列を示す。光抽出体１００の厚み方向において、第１の層１１０に含まれる第１の光抽出層１０２ａは、図７に示すように複数の凸部１１ｂの凸部１１ｂ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１１０の厚みとなる。
【０２３５】
第２の層１２０は、図７の凹部１１ｃ内部に設けられるため連続性を持つ。光抽出体１００の入光面側から見た場合、図８において、円形形状にて示されている複数の凸部１１ｂが、第１の層１１０に含まれる複数の第１の光抽出層１０２ａであり、複数の第１の光抽出層１０２ａ間の連続した隙間が第２の層１２０を構成する第２の光抽出層１０２ｂである。即ち、入光面１００ａ及び出光面１００ｂに平行な面内において、入光面１００ａと出光面１００ｂとの間において、第２の層１２０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。
【０２３６】
一方、入光面１００ａ及び出光面１００ｂの間にあり、且つ、入光面１００ａ及び出光面１００ｂに平行な面内において、第１の層１１０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。
【０２３７】
また、光抽出体１００の厚み方向において、第１の層１１０を構成する第１の光抽出層１０２ａの出光面１００ｂ側には、第２の層１２０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１１０の内部に含まれる屈折率（ｎ０）を有する媒質の出光面１００ｂ側には、第２の層１２０を構成する第２の屈折率（ｎ２）を有する第２の光抽出層１０２ｂが設けられる。
【０２３８】
第１の層１１０及び第２の層１２０から光抽出層１０２が構成される場合、及び複数の独立した光抽出層１０２を含む第１の層１１０からのみ光抽出層１０２が構成される場合、光抽出層１０２の配列のピッチは、第１の層１１０内部において第１の層１１０を構成する第１の光抽出層１０２ａに対し、上述した第１の凹凸構造１１ａの凸部１１ｂの定義を用いることができる。一方で、連続した光抽出層１０２を含む第１の層１１０からのみ光抽出層１０２が構成される場合、第１の層１１０内部において第１の層１１０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１１ａの凸部１１ｂの定義を用いることができる。
【０２３９】
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１１０及び第２の層１２０から光抽出層１０２が構成される場合、及び複数の独立した光抽出層１０２を含む第１の層１１０からのみ光抽出層１０２が構成される場合、凹凸構造層１０１の凹凸構造１１ａの配列を、第１の層１１０内部において、第１の層１１０を構成する第１の光抽出層１０２ａ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１０２を含む第１の層１１０からのみ光抽出層が構成される場合、凹凸構造層１０１の凹凸構造１１ａの配列を、第１の層１１０内部において第１の層１１０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。
【０２４０】
＜第２の凹凸構造＞
次に、図９に示した第２の凹凸構造２１ａとの対応について説明する。
【０２４１】
第１の層１１０を構成する第１の光抽出層１０２ａは、図９に示した凸部２１ｃと同様の配列を用いることができる。そのため、第１の層１１０を構成する第１の光抽出層１０２ａは連続的な薄膜を形成する。光抽出体１００の厚み方向において、第１の層１１０に含まれる第１の光抽出層１０２ａは、図９に示したように、凸部２１ｃ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１１０の厚みとなる。
【０２４２】
一方、第２の層１２０を構成する第２の光抽出層１０２ｂは、図９に示す凹部２１ｂ内部に設けられるため互いに独立する。光抽出体１００の入光面１００ａ側から見た場合、図１０において、円形形状にて表現されている複数の凹部２１ｂが、第２の層１２０に含まれる第２の光抽出層１０２ｂであり、この第２の光抽出層１０２ｂ間の連続した隙間が第１の層１１０を構成する第１の光抽出層１０２ａである。
【０２４３】
即ち、入光面１００ａ及び出光面１００ｂの間にあり、且つ、入光面１００ａ及び出光面１００ｂに平行な面内において、第１の層１１０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１００ａ及び出光面１００ｂの間にあり、且つ、入光面１００ａ及び出光面１００ｂに平行な面内において、第２の層１２０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１００の厚み方向において、第１の層１１０を構成する第１の光抽出層１０２ａの出光面１００ｂ側には、第２の層１２０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１１０内部に含まれる屈折率（ｎ０）の媒質の出光面１００ｂ側には、第２の層１２０を構成する第２の屈折率（ｎ２）を有する第２の光抽出層１０２ｂが設けられる。
【０２４４】
第１の層１１０及び第２の層１２０から光抽出層１０２が構成される場合、上述した第２の凹凸構造２１ａの凹部２１ｂの定義を、第２の層１２０内部において、第２の屈折率（ｎ２）を有する第２の光抽出層１０２ｂに適用することで定義できる。独立した複数の光抽出層１０２を含む第１の層１１０のみから光抽出層１０２が構成される場合、上述した第２の凹凸構造２１ａの凹部２１ｂの定義を、第１の層１１０内部において、第２の屈折率（ｎ２）を有する光抽出層１０２に適用することで定義できる。連続した光抽出層１０２を含む第１の層１１０のみから光抽出層１０２が構成される場合、上述した第２の凹凸構造２１ａの凹部２１ｂの定義を、第１の層１１０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１２０の形状としては、第１の凹凸構造の凸部１１ｂの形状を用いることができる。
【０２４５】
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１１０及び第２の層１２０から光抽出層１０２が構成される場合、凹凸構造層１０１の凹凸構造２１ａ（凸部又は凹部）の配列を、第２の層１２０内部において、第２の層１２０を構成する光抽出層１０２に適用することができる。独立した複数の光抽出層１０２を含む第１の層１１０のみから光抽出層１０２が構成される場合、凹凸構造層１０１の凹凸構造２１ａ（凸部又は凹部）の配列を、第１の層１１０内部において、第１の層１１０を構成する光抽出層１０２に適用することができる。連続した光抽出層１０２を含む第１の層１１０のみから光抽出層１０２が構成される場合、凹凸構造層１０１の凹凸構造２１ａ（凸部又は凹部）の配列を、第１の層１１０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。
【０２４６】
次に、上述した第１の態様に係る光抽出体１の凹凸構造層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３の態様に係る光抽出体１００も光抽出体１と同様の構成を用いることができる。
【０２４７】
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１０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。
【０２４８】
＜配列ＬＰ＞
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２１ａの複数の凹部２１ｂを共に「ドット１３０」と称し説明する。即ち、以下の説明にて使用する「ドット１３０」は、第１の凹凸構造１１ａの凸部１１ｂ又は第２の凹凸構造２１ａの凹部２１ｂと読み替えることにより、第１の凹凸構造１１ａの配列又は第２の凹凸構造２１ａの配列へと反映させることができる。
【０２４９】
図１２は、第１の態様に係る光抽出体の凹凸構造の配列ＬＰの説明図である。図１２は、凹凸構造層１１を上面から見た状態を示している。図１２に示すように、ドット１３０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１３０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ＤＬ１３０−１〜１３０−Ｎを有する。また、各ドット列ＤＬ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。
【０２５０】
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ＤＬの配置例について説明する。図１３は、第１の態様に係る光抽出体の第２方向Ｄ２におけるドット列ＤＬの配置例を示す模式図である。図１３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ＤＬ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１３０についても、以下の説明と同様に配置できる。
【０２５１】
ピッチ（Ｐｘ）は、隣接するドット列ＤＬ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ＤＬ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（１４）の関係が成り立つ。
式（１４）
（Ｐｘ）１＜（Ｐｘ）２＜（Ｐｘ）３＜…＜（Ｐｘ）ａ＞…＞（Ｐｘ）ｎ
【０２５２】
なお、各ドット１３０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１３は、長周期Ｌｚが８列のドット列ＤＬ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ＤＬ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
【０２５３】
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。
【０２５４】
例えば、図１３に示す長周期Ｌ１においては、各ドット列ＤＬ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。
【０２５５】
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。
【０２５６】
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ＤＬの配置例において、ドット列ＤＬをドットと読み替えることで定義される。
【０２５７】
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で構成される長周期Ｌｙｚが繰り返し配列され、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で構成される長周期Ｌｘｚが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
【０２５８】
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）、（Ｐｙ）がこの範囲内にあると、平坦化層１３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。
【０２５９】
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ＤＬの配置例において、ドット列ＤＬをドットと読み替えることで定義される。各ドット１３０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。
【０２６０】
図１４及び図１５は、第１の態様に係る光抽出体における配列ＬＰの説明図である。凹凸構造１１ａ，２１ａ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）、（Ｐｙ）で配置してもよく（図１４参照）、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１５参照）。なお、図１５においては、第１方向Ｄ１におけるドット１３０が不定間隔で配置され、第２方向Ｄ２におけるドット列ＤＬが一定間隔に配置されている。
【０２６１】
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ＤＬ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。
【０２６２】
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ＤＬ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。
【０２６３】
ここで、第１方向Ｄ１におけるドット１３０が一定間隔のピッチ（Ｐｙ）ｃで配置され、第２方向Ｄ２におけるドット列ＤＬ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１３０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。
【０２６４】
また、１つの長周期Ｌｚは、５個以上のドットから構成されると（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。
【０２６５】
凹凸構造１１ａ，２１ａの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、恰も長周期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。
【０２６６】
また、ナノオーダーの凹凸が設けられることにより、凹凸のピッチに調和した回折を利用し、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１１ａ，２１ａ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光を抑制できるため、カラーシフトは低減し、より自然光に近い発光を得ることができる。
【０２６７】
また、凹凸構造１１ａ，２１ａ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１１ａ，２１ａ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１０の陽極面からの滲み出し光に対し、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。
【０２６８】
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１１ａ，２１ａのナノオーダーでの周期性が乱れることとなり、平坦化層１３と半導体発光素子１０の陽極面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。
【０２６９】
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。
【０２７０】
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１０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。
【０２７１】
＜配列α＞
図１６は、第１の態様に係る光抽出体における凹凸構造の分布αの説明図である。図１６は、凹凸構造１１ａ（２１ａ）の複数の凸部１１ｂ又は複数の凹部２１ｂの配列αの説明図であり、光抽出体１の上面を模式的に示している。図１６Ａに示すように、ドット１３０（凸部１１ｂ又は凹部２１ｂ）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１３０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１３０−１〜１３０−Ｎを有する。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。
【０２７２】
図１６Ａにおいて、隣接するドット列１３０−１及びドット列１３０−２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１３０−２及びドット列１３０−３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１０の陽極面との界面から滲みだす滲み出し光を取り出す際に、回折による取り出しよりも光散乱による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。
【０２７３】
また、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。
【０２７４】
なお、上記第１の凹凸構造１１ａ又は第２の凹凸構造２１ａにおいては、凸部１１ｂと凹部２１ｂとが混在するようにして設けてもよい。
【０２７５】
図１６Ａに示す光抽出体１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（凸部１１ｂ又は凹部２１ｂ）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１３０（凸部１１ｂ又は凹部２１ｂ）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。
【０２７６】
図１６Ａに示す光抽出体１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１３０−１〜１３０−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。
【０２７７】
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１３０−１〜１３０−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１３０間の距離が小さくなるので、凹凸構造１１ａ，２１ａにおける凸部１１ｂ，２１ｃの充填率が増大する。
【０２７８】
図１６Ｂは、シフト量αが最大にずれた状態の光抽出体１を示している。この場合、（Ｐｘ）＝（Ｐｙ）×ｓｉｎ６０°＝０．８６６×（Ｐｙ）、の関係となる。図１６Ｂに示す例においては、ドット１３０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１３０−１，１３０−２間については六方最密充填となりドット１３０の配列に周期性が生じる。このため、ある程度ドット１３０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。
【０２７９】
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。
【０２８０】
＜分布ＤＦ＞
次に、図１７及び図１８を参照して、分布ＤＦについて説明する。図１７は、図７中の一点鎖線Ｘ−Ｘ’に沿う垂直断面図であり、図１８は、図９中の一点鎖線Ｙ−Ｙ’に沿う垂直断面図である。図１７及び図１８においては、凹凸構造１１ａ，２１ａの構成を模式的に示している。
【０２８１】
まず、第１の凹凸構造１１ａについて説明する。図１７に示すように、この断面においては、複数の凸部１３１，１３２，１３３，１３４が互いにピッチをおいて並んでいる。各凸部１３１〜１３４の間は、凹部１４０（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１７中に示す各種記号と用語の定義について説明する。
【０２８２】
まず、図１７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、凹凸構造１１ａの凸部１３１〜１３４の凸部頂点１３０ａ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１１の主面Ｓに対する垂直方向において、凹凸構造層１１の主面Ｓから各凸部１３１〜１３４の最も遠い位置に当たる凸部頂点１３０ａ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点以上の凸部頂点１３０ａの平均により求めることが好ましい。
【０２８３】
図１７に示すように複数の凸部１３１〜１３４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１３３が混在している。このため、凸部１３１〜１３４の凸部平均位置ｓｃｖは、凸部１３１、１３２、１３４の頂点１３０ａよりも低い位置になっている。
【０２８４】
一方、図１７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、凹凸構造１１ａの凹部１４０の１４０ａ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１１の主面に対する垂直方向において、凹凸構造層１１の主面Ｓから凹部１４０の最も近い位置である凹部頂点１４０ａ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。
【０２８５】
また、図１７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。従って、線分ｌｃｖは、凹凸構造層１１の主面Ｓに対して平行である。
【０２８６】
また、図１７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。従って、凸部平均高さｈは、凹凸構造１１ａの複数の凸部１３１〜１３４の凸部高さｈｎの平均値に相当する。
【０２８７】
また、図１７中に示す記号φｃｖは、凹部平均位置ｓｃｃにおける凸部１３１〜１３４の底部の幅を示している。
【０２８８】
図１７中に示す記号ｔｃｖは、線分ｌｃｖ上における隣接する凸部１３２及び凸部１３４間の輪郭同士の最短距離を示している。即ち、図１７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１３１、１３２及び１３４を横切る。ここで、１つの凸部１３２と線分ｌｃｖとの交点を、図１７中Ａ及びＢで示す。（２）次に、この凸部１３２と線分ｌｃｖ上にて隣接する凸部１３４と、線分ｌｃｖとの交点を、図１７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。
【０２８９】
図１７中に示す記号ｈｎは、各凸部１３１〜１３４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１３１〜１３４の底部の中心１３０ｂと凸部頂点１３０ａ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１３１〜１３４の凸部頂点１３０ａの高さに相当する。従って、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。
【０２９０】
図１７中に示すＰは、複数の凸部１３１〜１３４のうち、互いに隣接する２つの凸部のピッチである。
【０２９１】
次に、第２の凹凸構造２１ａについて説明する。図１８に示すように、光抽出体１の断面では、複数の凹部２３１〜２３４が互いに独立して並んでいる。各凹部２３１〜２３４の間には凸部２４０が存在し、各凹部２３１〜２３４を互いに分離している。
【０２９２】
以下、図１８中に示す各種記号と用語の定義について説明する。図１８中の記号ｓｃｖは、凸部２４０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２１ａの凸部２４０の凸部頂点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２１の主面Ｓに対する垂直方向において、凹凸構造層２１の主面Ｓから各凸部２４０の最も近い位置に当たる凸部頂点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点以上の凸部頂点の平均により求めることが好ましい。
【０２９３】
但し、この第２の実施の形態では、凹凸構造層２１の主面Ｓが凸部２４０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。
【０２９４】
また、図１８中に示す記号ｓｃｃは、複数の凹部２３１〜２３４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２１ａの凹部２３１〜２３４の凹部頂点２３０ａ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２１の主面Ｓに対する垂直方向において、凹凸構造層２１の主面Ｓから凹部２３１〜２３４の最も遠い位置である凹部頂点２３０ａ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点以上の凹部頂点２３０ａの平均により求めることが好ましい。
【０２９５】
図１８に示すように、複数の凹部２３１〜２３４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２３３が混在している。このため、凹部２３１〜２３４の凹部平均位置ｓｃｃは、凹部２３１、２３２及び２３４の凹部頂点２３０ａよりも浅い位置になっている。
【０２９６】
図１８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。従って、線分ｌｃｃは、主面Ｓに対して平行である。
【０２９７】
図１８中に示す記号ｄは、凹部２３１〜２３４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２１ａの複数の凹部２３１〜２３４の凹部深さの平均値に相当する。
【０２９８】
図１８中に示す記号φｃｃは、凸部平均位置ｓｃｖにおける複数の凹部２３１〜２３４の開口部の幅を示している。
【０２９９】
図１８中に示す記号ｄｎは、複数の凹部２３１〜２３４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２３１〜２３４の開口部の中心２３０ｂと凹部２３１〜２３４の凹部頂点２３０ａ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２３１〜２３４の深さである。従って、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。
【０３００】
図１８中に示す記号ｔｃｃは、線分ｌｃｃ上における隣接する凹部２３２及び２３４間の輪郭同士の最短距離を示している。即ち、図１８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２３１、２３２及び２３４を横切る。ここで、１つの凹部２３２と線分ｌｃｃとの交点を、図１８中Ａ及びＢで示す。（２）次に、この凹部２３２と線分ｌｃｃ上にて隣接する凹部２３４と、線分ｌｃｃとの交点を、図１８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。
【０３０１】
図１８中に示すＰは、複数の凹部２３１〜２３４のうち、互いに隣接する２つのピッチである。
【０３０２】
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の凸部頂点１３０ａ及び凹部頂点２３０ａ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頂点１３０ａ及び凹部頂点２３０ａの数が３０以上であることが好ましい。
【０３０３】
以下、上述の記号及び用語の定義を用いて、分布ＤＦにおける凹凸構造１１ａについて詳細に説明する。まず、分布ＤＦにおいては、平均ピッチＰａｖｅが下記式（３）を満たす。
式（３）
５０ｎｍ≦Ｐａｖｅ≦５０００ｎｍ
【０３０４】
平均ピッチＰａｖｅが、５０ｎｍ以上５０００ｎｍ以下であることにより、光抽出体１の平坦化層１３と半導体発光素子１０の陽極面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、平均ピッチＰａｖｅは、５０ｎｍ≦Ｐ≦８００ｎｍを満たすことが好ましく、１００ｎｍ≦Ｐａｖｅ≦５００ｎｍを満たすことがより好ましい。
【０３０５】
また、本実施の形態に係る凹凸構造１１ａにおいては、図１７に示すように、複数の凸部１３１〜１３４の凸部高さｈｎが均一ではなく、図１７中に示す凸部１３３のように、ほぼ同一の凸部高さを有する凸部１３１、１３２、１３４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、凹凸構造１１ａ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（１５）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（１６）を満たす。
式（１５）
０．９ｈ≧ｈｎ
式（１６）
１／１００００≦Ｚ≦１／５
【０３０６】
ここで、確率Ｚは、凹凸構造１１ａについて、ある範囲内に存在する複数の凸部頂点１３０ａの凸部高さｈｎを測定し、凸部高さｈｎが式（１５）の条件を満たす凸部頂点１３０ａを極小凸部と判定する。次いで、凸部頂点１３０ａの総数と極小凸部の総数を計数し、凸部頂点１３０ａ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。
【０３０７】
凸部高さｈｎが式（１５）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。
【０３０８】
特に、式（１５）を満たす極小凸部の存在確率Ｚが、式（１６）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。
【０３０９】
また、上述の距離ｔｃｖが、凸部頂点１３０ａのピッチＰに対して、下記式（１７）を満たすことが好ましい。
式（１７）
１．０Ｐ＜ｔｃｖ≦９．５Ｐ
【０３１０】
図１７に示すように、距離ｔｃｖは、線分ｌｃｖ上における隣接する凸部１３２及び凸部１３４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１７中１３３）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。
【０３１１】
距離ｔｃｖが式（１７）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。
【０３１２】
また、極小凸部の凸部高さｈｎが下記式（２１）を満たし、存在確率Ｚが下記式（２２）を満たし、且つ、距離ｔｃｖが下記式（２３）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（２１）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（２２）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（２３）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（２１）
０．６ｈ≧ｈｎ
式（２２）
１／３０００≦Ｚ≦１／１０
式（２３）
１．０Ｐ＜ｔｃｖ≦４．５Ｐ
【０３１３】
更に、この場合において、極小凸部の高さｈｎが下記式（２４）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（２２）に示す存在確率及び式（２３）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（２４）
０．１ｈ≧ｈｎ
【０３１４】
更に、凸部頂点１３０ａのアスペクト比ｈ／φｃｖは、凹凸構造１１ａの凸部頂点１３０ａの底部の幅φｃｖと凸部高さｈｎとの比率である。アスペクト比は、光回折及び光散乱性、光抽出層１２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ｈ／φｃｖは、０．５以上２．５以下であることが好ましい。
【０３１５】
次に、分布ＤＦにおける凹凸構造２１ａについて詳細に説明する。まず、凹部２１ｂ（２３０）の平均ピッチＰａｖｅは、下記式（３）を満たす。
式（３）
５０ｎｍ≦Ｐ≦５０００ｎｍ
【０３１６】
平均ピッチＰａｖｅが、５０ｎｍ以上５０００ｎｍ以下であることにより、光抽出体１の平坦化層１３と半導体発光素子１０の陽極面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。
【０３１７】
また、凹凸構造２１ａにおいては、図１８に示すように、複数の凹部２３１〜２３４の凹部深さｄｎが均一ではなく、図１８中に示す凹部２３３のように、ほぼ同一の深さを有する複数の凹部２３１、２３２、２３４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、凹凸構造２１ａ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平均凹部深さｄに対して下記式（１８）を満たし、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（１６）を満たすことを特徴とする。
式（１６）
１／１００００≦Ｚ≦１／５
式（１８）
０．９ｄ≧ｄｎ
【０３１８】
ここで、確率Ｚは、凹凸構造２１ａについて、ある範囲内に存在する複数の凹部頂点２３０ａの凹部深さｄｎを測定し、凹部深さｄｎが式（１８）の条件を満たす凹部頂点２３０ａを極小凹部と判定する。次いで、凹部頂点２３０ａの総数と極小凹部の総数を計数し、凹部頂点２３０ａ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。
【０３１９】
凹部深さｄｎが式（１８）を満たす極小凹部の存在により、光回折による抽出に対して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。
【０３２０】
特に、式（１８）を満たす極小凹部が存在する確率Ｚが式（１６）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。
【０３２１】
また、凹凸構造２１ａにおいては、上述の距離ｔｃｃが、凹部頂点２３０ａのピッチＰに対して、下記式（１９）を満たすことが好ましい。
式（１９）
１．０Ｐ＜ｔｃｃ≦９．５Ｐ
【０３２２】
図１８に示すように、距離ｔｃｃは、線分ｌｃｃ上における隣接する凹部２３２及び凹部２３４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１８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。
【０３２３】
距離ｔｃｃが式（１９）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。
【０３２４】
また、極小凹部の凹部深さｄｎが下記式（２５）を満たし、存在確率Ｚが下記式（２２）を満たし、且つ、距離ｔｃｃが下記式（２６）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（２５）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（２２）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（２５）
０．６ｄ≧ｄｎ
式（２２）
１／３０００≦Ｚ≦１／１０
式（２６）
１．０Ｐ＜ｔｃｃ≦４．５Ｐ
【０３２５】
更に、この場合において、極小凹部の凹部深さｄｎが下記式（２７）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（２２）に示す存在確率Ｚ及び式（２６）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（２７）
０．１ｄ≧ｄｎ
【０３２６】
更に、凹部頂点２３０ａのアスペクト比ｄ／φｃｃは、凹凸構造２１ａの凹部頂点２３０ａ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１２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。
【０３２７】
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１１ａや光抽出層１２の大きさよりも十分に大きい場合、凹凸構造１１ａや光抽出層１２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１１ａや光抽出層１２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見た場合、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。
【０３２８】
このようなメカニズムの本質は、凹凸構造１１ａや光抽出層１２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つの態様が考えられる。
【０３２９】
一つめの態様は、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。
【０３３０】
二つめの態様は、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。
【０３３１】
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。
【０３３２】
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１１ａや光抽出層１２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１１ａ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。
【０３３３】
（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。
【０３３４】
【数１】
2015002087.tif 000003
【０３３５】
（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。
【０３３６】
【数２】
2015002087.tif 000004
【０３３７】
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。
【０３３８】
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１１ａや光抽出層１２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１１ａの平均ピッチＰａｖｅ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Ｐａｖｅ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。
【０３３９】
上述したように、凹凸構造１１ａや光抽出層１２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１１ａ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。
【０３４０】
次に、本実施の形態に係る凹凸構造層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（α）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光抽出体１の出光面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、吸収係数（α）が０である場合とは、α≦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。
【０３４１】
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（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１０の特性や使用環境、及び光抽出体１，２，１００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１０の長期信頼性が向上するため好ましい。
【０３４２】
本実施の形態に係る光抽出体１，２，１００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１，２，１００を使用して作製された半導体発光素子１０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１０の特性や用途に応じ、適宜選択することができる。
【０３４３】
＜光抽出体の製造方法＞
本実施の形態に係る光抽出体１，２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１，２が得られるものであれば特に限定されない。
【０３４４】
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、又は熱可塑性樹脂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。
【０３４５】
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、又は微粒子をマスクとしたリソグラフィが挙げられる。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、基板をリソグラフィ工程なく加工することができる。
【０３４６】
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。
【０３４７】
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、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。
【０３４８】
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、カーテンコート法、インクジェット法、スピンコート法、又は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。
【０３４９】
平坦化層の成膜方法としては、例えば、平坦化層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、カーテンコート法、インクジェット法、スピンコート法、又は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。
【０３５０】
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。
（１）凹凸構造層形成工程
第４の屈折率（ｎ４）を有する基材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を形成する工程。
（２）光抽出層形成工程
凹凸構造層の凹凸構造上に、希釈された充填材料を塗工し、余分な溶剤を除去し光抽出層を配置する工程。
（３）平坦化層形成工程
光抽出層が設けられた凹凸構造層の凹凸構造上に、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及び光抽出層上部を覆うように平坦化層を形成する工程。
【０３５１】
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。
【０３５２】
（１）凹凸構造形成工程
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の凹凸構造と基材との間に被転写材を狭持し、基材側又はモールド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、モールドを剥離することで凹凸構造を形成できる。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。
【０３５３】
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、可視光線又は赤外光線が挙げられる。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、又は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、エキシマレーザ又は半導体レーザ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。
【０３５４】
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。
【０３５５】
基材の形状としては、特に限定されない。例えば、平板状の基材であれば、スピンコート法、キャスト法又はインクジェット法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。
【０３５６】
例えば、被転写材が無機前駆体の場合、基材と表面に凹凸構造を有するモールド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、基材と表面に凹凸構造を有するモールド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。
【０３５７】
なお（１）凹凸構造形成工程の前に、基材の一主面上に接着層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。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。
【０３５８】
接着層としては、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と好ましい。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と好ましい。
【０３５９】
なお（１）凹凸構造形成工程の後（（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。
【０３６０】
（２）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、カーテンコート法、インクジェット法、スピンコート法、又は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°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。
【０３６１】
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。
【０３６２】
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、又は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。
【０３６３】
なお（２）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。
【０３６４】
（３）平坦化層形成工程
光抽出層の配置された凹凸構造層の凹凸構造面上に、希釈された平坦化材料を塗工し、余分な溶剤を除去することで、凹凸構造層及び光抽出層上部を覆う平坦化層を形成することができる。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、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、カーテンコート法、インクジェット法、スピンコート法、又は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。
【０３６５】
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。
【０３６６】
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。
【０３６７】
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、又は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。
【０３６８】
なお、（３）平坦化層形成工程の前に、光抽出層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。
【０３６９】
また、（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上に第１導電層等を配置する際の配置精度や、半導体発光素子の信頼性が向上する。
【０３７０】
また、（３）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、被転写材、光抽出層や平坦化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。
【０３７１】
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、少なくとも下記（ｉ）〜（ｉｉｉ）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。
（ｉ）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表面へと連続的に転写し、凹凸構造を表面に具備したリール状モールドを得る工程。
（ｉｉ）光抽出層充填工程
リール状モールドの凹凸構造面に対し、光抽出層の希釈溶液を塗工し、余分な溶剤を除去し、リール状モールドの凹部内部に光抽出層を配置する工程。
（ｉｉｉ）光抽出層転写工程
光抽出層が配置されたリール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、リール状モールドを剥離し、光抽出体２（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（ｎ２）を有す光抽出層）を得る工程。
【０３７２】
（ｉ）リール状モールド形成工程
リール状モールド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次の方法（連続プロセス）が挙げられる。
（ｉ−１）：フィルム状基材上に光硬化性樹脂組成物を塗布する工程（樹脂を塗工する工程）。
（ｉ−２）：塗布した光硬化性樹脂組成物を、離型処理を施した円筒状マスターモールドに抱合せる工程（樹脂を鋳型に押圧する工程）。
（ｉ−３）：フィルム状基材側から光照射を行い、光硬化性樹脂組成物を光ラジカル重合させ硬化物を得る工程（樹脂を光硬化させる工程）。
（ｉ−４）：硬化物を円筒状マスターモールドから剥離し、マスターモールド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）。
【０３７３】
なお、（ｉ−４）で得られたリール状モールドＧ１を鋳型として、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（ｉｉ）光抽出層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、例えば以下の工程（ｉ−５）〜（ｉ−８）により製造できる。
（ｉ−５）：フィルム状基材上に光硬化性樹脂組成物を塗布する工程（樹脂を塗布する工程）。
（ｉ−６）：塗布した光硬化性樹脂組成物をリール状モールドＧ１に抱合せ押圧する工程（樹脂を鋳型に押圧する工程）。
（ｉ−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、光硬化性樹脂組成物を光ラジカル重合させ硬化物を得る工程（樹脂を光硬化させる工程）。
（ｉ−８）：硬化物をリール状モールドＧ１から剥離し、円筒状マスターモールド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）。
【０３７４】
工程（ｉ−１）、（ｉ−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、又はカーテンコート法等が適用できる。
【０３７５】
工程（ｉ）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。
【０３７６】
工程（ｉ−３）、（ｉ−７）にて、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、紫外光線、可視光線又は赤外光線が挙げられる。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、又は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、エキシマレーザ又は半導体レーザを用いることができる。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、又は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／ｃｍ２〜５０００ｍＪ／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。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、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。
【０３７７】
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）光抽出層充填工程以降を行ってもよい。
【０３７８】
なお、リール状モールド（ＧＮ）のパターンが光硬化性樹脂（ＧＮ）から構成されており、且つ、リール状モールド（ＧＮ＋１）のパターンも光硬化性樹脂（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と好ましい。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）のパター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、パター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、パターンを構成する樹脂中の平均フッ素元素濃度（Ｅｂ）よりも大きいと好ましい。
【０３７９】
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（ＧＮ＋１）を構成する樹脂層の微細パター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。
【０３８０】
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、転写材樹脂や、光抽出層及び凹凸構造層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、基材付近では、自由エネルギーを高く保つことができるので、基材との密着性が向上する。これにより、基材との密着性に優れ、第１の屈折率（ｎ１）を有す凹凸構造層及び第２の屈折率（ｎ２）を有す光抽出層との離型性に優れ、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。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、上記効果をより一層発現できるため好ましい。
【０３８１】
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ーン面側表面から、基材側に向かって、略１〜１０％厚み方向に侵入した部分、又は厚み方向に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ン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線の侵入長は数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）を構成する樹脂層中の平均フッ素濃度（Ｅｂ）は、仕込み量から計算することができる。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、樹脂層中の平均フッ素元素濃度（Ｅｂ）を同定することができる。
【０３８２】
なお、上記説明したＥｓ／Ｅｂの範囲を満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）アクリレート又は光重合開始材を少なくとも含むと好ましい。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、効果的に樹脂層の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一層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。
【０３８３】
【化１】
2015002087.tif 000005
【０３８４】
【化２】
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【０３８５】
【化３】
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【０３８６】
（ｉｉ）光抽出層充填工程
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、カーテンコート法、インクジェット法、スピンコート法、又は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、塗工精度と転写精度の観点から、リール状モールドの凹凸構造は疎水性であり、且つ開口率が６５％以上であると好ましい。ここで疎水性とは、凹凸構造面上に対する水の接触角が９０°より大きな場合と定義する。特に、光抽出層原料の希釈溶剤を水系（親水系）にすることで、光抽出層をリール状モールドの凹部内部のみに充填する際の、充填性が向上する。このような疎水性凹凸構造を具備するリール状モールドを安定的に、精度高く転写形成する観点から、リール状モールドを構成する凹凸構造はＥｓ／Ｅｂ値が上記説明した範囲を満たすと好ましい。
【０３８７】
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。
【０３８８】
なお（ｉｉ）光抽出層形成工程の後（（ｉｉｉ）光抽出層転写工程の前）に光抽出層を安定化させる工程を加えてもよい。ここで安定化とは、光抽出層に残る未反応の部位を減少させること、又は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、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、ＵＶ，ＩＲ，Ｘ線等を採用できる。
【０３８９】
（ｉｉｉ）光抽出層転写工程
基材がフィルム状基材である場合は、基材の一主面上に第１の屈折率（ｎ１）を有す構造化層の原料を塗工し、光抽出層の配置されたフィルム状モールドの光抽出層面側と前記原料とを貼合すると共に、エネルギー線を照射し、続いて、フィルム状モールドを剥離することにより、光抽出体２を連続的に製造することができる。
【０３９０】
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、カーテンコート法、インクジェット法、又はダイコート法等を用いることができる。
【０３９１】
平板状基材の場合は、基材の一主面上に第１の屈折率（ｎ１）を有す構造化層の原料を塗工し、光抽出層の配置されたフィルム状モールドの光抽出層面側と前記原料とを半導体マウンタ―の原理の要領で貼合すると共に、エネルギー線を照射し、続いて、フィルム状モールドを剥離することにより、光抽出体２を連続的に製造することができる。
【０３９２】
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。
【０３９３】
基材の一主面上に塗工する第１の屈折率（ｎ１）を有す構造化層の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、加熱処理が挙げられる。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（ｎ１）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。
【０３９４】
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，又はＸ線が挙げられる。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、又は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。
【０３９５】
上記工程（ｉｉｉ）光抽出層転写工程の前に、基材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。
【０３９６】
接着層としては、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と好ましい。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と好ましい。
【０３９７】
上記工程（ｉｉｉ）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）を有す平坦化層を形成する平坦化層形成工程を経ることで、光抽出体１を製造することができる。
【０３９８】
なお、平坦化層形成工程の前に、光抽出層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。
【０３９９】
平坦化層形成工程は、光抽出層の配置された凹凸構造層の凹凸構造面上に、希釈された平坦化材料を塗工し、余分な溶剤を除去することで、凹凸構造層及び光抽出層上部を覆う平坦化層を形成する工程である。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、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、カーテンコート法、インクジェット法、又は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。
【０４００】
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。
【０４０１】
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。
【０４０２】
なお、（ｉｉｉ）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上に第１導電層等を配置する際の配置精度や、半導体発光素子の信頼性が向上する。特に、連続的に平坦な面を有す平坦化層を得る観点から、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やリールを、平坦化層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。
【０４０３】
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、被転写材、光抽出層や平坦化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、ＵＶ，ＩＲ，又はＸ線等を採用できる。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、又は水素シルセスキオキサンが挙げられる。
【０４０４】
＜発光部＞
次に、本実施の形態に係る半導体発光素子１０における発光部５について説明する。発光部５は、図１に示すように、陽極としての光透過性の第１導電層５１と、第１導電層５１に対して対向して設けられた陰極としての第２導電層５２を有する。第１導電層５１と第２導電層５２の間には、少なくとも１層の発光層で構成される有機層が配置される。図１に示す半導体発光素子１０においては、有機層として第１導電層５１側から順番に正孔注入層５３、正孔輸送層５４及び発光層５５が順次積層されている。
【０４０５】
発光部５においては、発光層５５と正孔輸送層５４との間に正孔輸送性中間層及び／又は第２導電層５２と発光層５５との間に電子注入層を設けてもよい。更に各層は複数の二次層に分かれていてもよい。
【０４０６】
なお、図１に示す例では、発光層５５が電子輸送層を兼ねているが、発光層５５とは別に電子輸送層を設けても良い。この場合、発光層と電子輸送層との間に正孔輸送性中間層を設けても良い。また、発光層と電子輸送層との間に電子注入層を設けても良い。
【０４０７】
陽極としての第１導電層５１は、発光層５５から発光される光を透過し、有機層に正孔を注入する電極としての機能を有していればよく、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、半導体発光素子１０の用途や目的に応じて、公知の導電性材料から適宜選択することができる。第１導電層５１の材料としては、仕事関数の大きい金属、合金、金属酸化物、導電性化合物、又は、これらの混合物を含むものが好ましい。その具体例としては、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、フッ素やアンチモン等をドープした酸化錫（ＦＴＯ、ＡＴＯ）、ガリウムやアルミニウム等をドープした酸化亜鉛（ＧＺＯ、ＡＺＯ）等の導電性金属酸化物、金、銀、クロム、ニッケル等の金属、更にこれら金属と導電性金属酸化物との混合物又は積層物が挙げられる。
【０４０８】
第１導電層５１の厚みとしてはこれを構成する材料により適宜選択することができ、一概に規定することはできないが、１０ｎｍ〜５０μｍが好ましく、５０ｎｍ〜２０μｍがより好ましい。
【０４０９】
陰極としての第２導電層５２は、有機層に電子を供給する電極としての機能を有していればよく、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、半導体発光素子の用途や目的に応じて、公知の導電性材料から適宜選択することができる。第２導電層５２の材料としては、仕事関数の小さい金属、合金、金属酸化物、導電性化合物又はこれらの混合物を含むものが好ましい。具体例としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、金、銀、アルミニウム、リチウム、アルミニウム合金、銀合金等が挙げられ、これら２種以上を併用してもよい。
【０４１０】
第２導電層５２の厚みとしては、これを構成する材料により適宜選択することができ、一概に規定することはできないが、１０ｎｍ〜５０μｍが好ましく、５０ｎｍ〜２０μｍがより好ましい。
【０４１１】
発光層５５は、電界印加時に、正孔輸送層５４から正孔を受け取り、且つ、第２導電層５２から電子を受け取って、正孔と電子の再結合の場を提供して発光させる機能を有する層である。この機能を有していれば、半導体発光素子１０の用途や目的に応じて、公知の発光材料から適宜選択することができる。発光層５５は１層であっても２層以上であってもよく、それぞれの層が異なる発光色であってもよい。
【０４１２】
また、発光層５５は、発光材料のみで構成されていてもよく、ホスト材料と発光性ドーパントの混合層としてもよい。発光性ドーパントは蛍光発光材料でも燐光性発光材料であってもよく、２種類以上であってもよい。前記発光性ドーパントの含有量は一般に０．１重量部〜５０重量部であるが、耐久性、発光効率の観点から１質量部〜５０質量部であることが好ましい。
【０４１３】
発光層５５の厚みは、特に限定されないが、１ｎｍ〜４００ｎｍが好ましく、３ｎｍ〜２００ｎｍがより好ましい。
【０４１４】
正孔注入層５３及び正孔輸送層５４は、第１導電層５１から正孔を受け取り、発光層５５正孔を輸送する機能を有する層である。この機能を有していれば、半導体発光素子１０の用途や目的に応じて、公知の材料から適宜選択することができる。具体例としては、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン））及びポリアニオンポリ（スチレンスルホン酸塩）混合物（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）、ヘキサデカフルオロ銅フタロシアニン、酸化モリブデン、酸化タングステン、又はこれらの組み合わせ、ポリビニルカルバゾール等のカルバゾール誘導体、Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン（ＮＰＢ）又はＮ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）等の芳香族縮合環を有するアミン誘導体が挙げられる。
【０４１５】
正孔注入層５３及び正孔輸送層５４の厚みとしては、駆動電圧抑制の観点から、それぞれ１ｎｍ〜５００ｎｍが好ましく、５ｎｍ〜２００ｎｍがより好ましい。
【０４１６】
電子注入層及び電子輸送層は、第２導電層５２から電子を受け取り、発光層５５に電子を輸送する機能を有する層である。この機能を有していれば、半導体発光素子１０の用途や目的に応じて、公知の材料から適宜選択することができる。具体例としては、トリス（８−キノリノレート）アルミニウム（Ａｌｑ３）等のキノリン誘導体、ＴＡＺ、ＢＡｌｑ、ＬｉＦ、ＮａＣｌ、ＣｓＦ、Ｌｉ２Ｏ、ＢａＯ等が挙げられる。
【０４１７】
電子注入層及び電子輸送層の厚みとしては、駆動電圧抑制の観点から、それぞれ０．１ｎｍ〜５００ｎｍが好ましく、０．５ｎｍ〜２００ｎｍがより好ましい。
【０４１８】
発光部５を構成する層のうちいずれか隣り合う３つの層の屈折率を第１導電層５１側から順にＮ１、Ｎ２、Ｎ３とすると、Ｎ１＞Ｎ２且つＮ３＞Ｎ２の関係を満たす屈折率Ｎ２を有する低屈折率層を含む。また、低屈折率層の厚みは２０ｎｍ〜１５０ｎｍが好ましく、２５ｎｍ〜１００ｎｍがより好ましく、２５ｎｍ〜７０ｎｍが更に好ましい。
【０４１９】
上記３つの層は発光部５を構成する隣り合う層であれば特に限定されないが、例えば、Ｎ１の層としてＩＴＯ（屈折率１．８７）又はＩＺＯ（屈折率１．９０）等の透明導電層、Ｎ２の層としてＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ（屈折率１．４６）等の導電性高分子から成る正孔注入層、Ｎ３の層としてＮＰＢ（屈折率１．７８）又はＴＰＤ（屈折率１．７６）等の正孔輸送層の組み合わせが挙げられる。
【０４２０】
Ｎ１とＮ２及びＮ２とＮ３の屈折率差は薄膜干渉効果の観点から０．１以上１．０以下であることが好ましい。
【０４２１】
また、低屈折率層はＮ１＞Ｎ２且つＮ３＞Ｎ２の関係を満たしていれば、発光部５のいずれの層であってもよい。例としてはフルオレン化合物、芳香族第３級アミン化合物、ポリチオフェン化合物等から成る導電性高分子やこれらの共重合体等が挙げられる。
【０４２２】
低屈折率層の厚みが２０ｎｍよりも大きいと薄膜干渉の影響により臨界角内の発光光が多くなり、一方１５０ｎｍよりも小さいと隣り合う高屈折率Ｎ１を有する層から低屈折率層への光の滲み出しが多くなるため、光取り出し効率を更に向上させることが可能になる。
【０４２３】
＜発光部の製造方法＞
発光部５を構成する各層の形成方法としては、特に制限はなく、公知の方法に従って行うことができる。例えば、印刷方式、コーティング方式等の湿式方式、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理的方式、ＣＶＤ、又はプラズマＣＶＤ等の化学的方式の中から材料の適性を考慮して適宜選択した方法を用いる事ができる。
【０４２４】
また、各層のパターニング方法としては、例えば、フォトリソグラフィ等による化学的エッチング、レーザー等による物理的エッチング、マスクを重ねて真空蒸着やスパッタする部分成膜、リフトオフ法、又は、印刷法を用いることができる。
【０４２５】
＜半導体発光素子＞
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、上記光抽出体１の平坦化層１３を有機ＥＬ素子の光透過性の第１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、光抽出体２の光抽出層面側を、半導体発光素子１０の光透過性の第１導電層５１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、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。
【０４２６】
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、半導体発光素子１０の発光部５の陽極面と平坦化層１３と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（貼合及び接着）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。
【０４２７】
ボトムエミッション方式の場合、光抽出体１の平坦化層１３上に少なくとも第１導電層５１と発光層５５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、第１導電層５１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、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。
【０４２８】
光抽出体１の基材１４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る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素子の製造に光抽出体１を用いる場合、基材１４としては、可撓性基材であると光抽出体１との貼合性が向上する。更に、可撓性基材を使用することで、光抽出体１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及びＣＯＰ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。
【０４２９】
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、基材１４は、光学的に透明な無機基材や耐熱性基材であると、光抽出体１の平坦化層１３の表面上への第１導電層５１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、又は透明ポリイミドが挙げられる。特に、連続生産性と長期信頼性の観点から、基材１４として、ガラス板やガラスフィルム、又は、ガラスフィルム及び樹脂フィルムの積層体を使用することもできる。
【０４３０】
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（α）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】
【０４３１】
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。
【０４３２】
（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。
【０４３３】
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２０ｎｍ成膜した。スパッタリング法は、ターゲット（レジスト層）として、ＣｕＯ（８ａｔｍ％Ｓｉ含有）を用いて、ＲＦ１００Ｗの電力で実施した。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
【０４３４】
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
【０４３５】
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）
【０４３６】
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）
【０４３７】
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。
【０４３８】
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’
【０４３９】
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）
【０４４０】
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
【０４４１】
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）
【０４４２】
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
【０４４３】
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。ドライエッチングは、エッチングガスとしてＳＦ６を用い、処理ガス圧１Ｐａ、処理電力３００Ｗ、処理時間５分の条件で実施した。次に、表面に凹凸構造が付与された石英ガラスロールをｐＨ１の塩酸で６分間処理することにより、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。
【０４４４】
（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。
【０４４５】
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。
【０４４６】
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。
【０４４７】
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、高さｈが８００ｎｍ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。
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
【０４４８】
（リール状モールドＧ２の作成）
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。
【０４４９】
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。
【０４５０】
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、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
【０４５１】
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。
【０４５２】
［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
【０４５３】
＜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光抽出体を、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。
【０４５４】
（光抽出層の形成）
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、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（ｎ１）を有す凹凸構造層及び第２の屈折率（ｎ２）を有す光抽出層から構成される、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。
【０４５５】
（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。
【０４５６】
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。
【０４５７】
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、光抽出体１を得た。
【０４５８】
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：ジエトキシジフェニルシラン：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２２６０μｌ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。
【０４５９】
＜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（長さ２００ｍ、幅３００ｍｍ）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。
【０４６０】
（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積層体を、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。
【０４６１】
なお、本操作にて得られた光抽出体は、基材、第１の屈折率（ｎ１）を有す凹凸構造層及び第２の屈折率（ｎ２）を有す光抽出層から構成される、光抽出体２である。
【０４６２】
平坦化層の形成は、実施例１〜実施例５の第１の屈折率（ｎ１）を有する凹凸構造層の凹部内部に第２の屈折率（ｎ２）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。
【０４６３】
＜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。
【０４６４】
＜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。
【０４６５】
＜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。
【０４６６】
＜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。
【０４６７】
＜比較例５＞
ピッチ（Ｐｘ）及びピッチ（Ｐｙ）を１０倍にしたこと以外は比較例３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。
【０４６８】
＜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素子を作製した。
【０４６９】
（ボトムエミッション型有機ＥＬ素子）
光抽出体（図１に示す光抽出体１に相当する）の平坦化層面上に、陽極、正孔注入層、正孔輸送層、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。各層の材料と屈折率Ｎ、膜厚、及び成膜方法を以下に示す。このとき正孔注入層を除いたすべての層について成膜時にマスクを用いてパターニングを行い、一辺が２５ｍｍ四方の発光領域を形成した。
（１）陽極：ＩＴＯ（Ｎ＝１．８７）  １３０ｎｍ  スパッタリング
（２）正孔注入層：ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ（Ｎ＝１．４６）  ５０ｎｍ  スピンコート
（３）正孔輸送層：ＮＰＢ（Ｎ＝１．７８）  ６０ｎｍ  真空蒸着
（４）発光層（電子輸送層）：Ａｌｑ３（Ｎ＝１．６９）  ４０ｎｍ  真空蒸着
（５）陰極：Ａｌ（Ｎ＝０．７６）  １００ｎｍ  真空蒸着
【０４７０】
得られた発光素子は接する２層よりも屈折率が低いＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ層を有する構造となっている。
【０４７１】
（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、正孔輸送層、正孔注入層、陽極の順に積層し、その後、光抽出体（図３に示す光抽出体２に相当する）の光抽出層面をシリコーン系シーラントを接着層として、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。このとき正孔注入層を除いたすべての層について成膜時にマスクを用いてパターニングを行い、一辺が２５ｍｍ四方の発光領域を形成した。
（１）バッファー層：ＳｉＯ２（Ｎ＝１．４６）  １００ｎｍ  真空蒸着
（２）陰極：Ａｇ（Ｎ＝０．１２）  ４０ｎｍ  真空蒸着
（３）発光層（電子輸送層）：Ａｌｑ３（Ｎ＝１．６９）  ４０ｎｍ  真空蒸着
（４）正孔輸送層：ＮＰＢ（Ｎ＝１．７８）  ６０ｎｍ  真空蒸着
（５）正孔注入層：ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ（Ｎ＝１．４６）  ５０ｎｍ  スピンコート
（６）陽極：ＩＴＯ（Ｎ＝１．８７）  １５０ｎｍ  スパッタリング
【０４７２】
得られた発光素子は接する２層よりも屈折率が低いＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ層を有する構造となっている。
【０４７３】
＜半導体発光素子（有機ＥＬ素子）の評価方法＞
前述の要領で作製した半導体発光素子に対して電流値が１００ｍＡとなるように電界を印加したまま、発光状態を目視にて観察し、発光強度を下記の４段階で評価した。
１：暗い
２：やや明るい
３：明るい
４：より明るい
５：非常に明るい
また、このとき同時にギラツキの程度についても観察し、下記の３段階で評価した。
×：非常にギラツキが目立つ
○：ギラツキがほとんど目立たない
◎：ギラツキが目立たない
【０４７４】
【表１】
2015002087.tif 000008
【表２】
2015002087.tif 000009
【０４７５】
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。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。
【０４７６】
また、比較例４及び比較例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。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、カラーシフトが大きく、視認した際に、ぎらついていた。
【０４７７】
＜実施例８〜１２、比較例６〜７＞
実施例８〜１２及び比較例６〜７は発光部の正孔注入層（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）の厚みを下記表１に示した値にした以外は実施例７と同様にして作製した光抽出体を用いて有機ＥＬ素子を作製し、評価した。その構成を表２に示す。
【０４７８】
実施例８及び実施例１２の有機ＥＬ素子は比較例６及び比較例７と比べ、発光強度が大きく、実施例１１の有機ＥＬ素子の発光強度は更に大きく、実施例７及び実施例９、実施例１０の発光強度は最も大きかった。
【０４７９】
以上の結果から、光抽出体が所定の構造を満たし、発光部のうち接する２層よりも屈折率が低い層の厚みを最適化することによって、高い光取出し効率と光のギラツキ抑制を両立できることが分かった。
【０４８０】
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】
【０４８１】
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を抑制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。
【符号の説明】
【０４８２】
１，２，１００  光抽出体
５  発光部
１０  半導体発光素子
１１，２１，１０１  凹凸構造層
１１ａ，２１ａ  凹凸構造
１２，１０２  光抽出層
１２ａ，１０２ａ  第１の光抽出層
１２ｂ，１０２ｂ  第２の光抽出層
１３，１０３  平坦化層
１３ａ  接着層
１４  基材
５１  第１導電層
５２  第２導電層
５３  正孔輸送層
５４  発光層
５５  電子輸送層
【図１】
2015002087.tif 000010
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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