(57)【要約】  有機エレクトロルミネッセンス素子１は、少なくとも一つの発光層４１と、高屈折率層（第一層）２２と、低屈折率層（第二層）２１とを備える。高屈折率層２２と低屈折率層２１との界面には、２段以上で突出する複数の凸部２３によって形成された凹凸構造２０が設けられる。有機エレクトロルミネッセンス素子１は、保護層１０を備え、保護層１０は、第二層（低屈折率層２１）の光出射側に配置される層、又は、第二層（低屈折率層２１）である。大気の屈折率ｎ０、保護層１０の屈折率ｎ１、低屈折率層２１の屈折率ｎ２において、ｎ０＜ｎ１、ｎ２≦ｎ１の関係を満たす。
2016047045.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
少なくとも一つの発光層と、
前記発光層の光出射側に配置される第一層と、
前記第一層の光出射側に、前記第一層に接して配置される第二層と、を備え、
前記第一層と前記第二層との界面には、２段以上で突出する複数の凸部によって形成された凹凸構造が設けられ、
前記有機エレクトロルミネッセンス素子は、保護層を備え、当該保護層は、前記第二層の光出射側に配置される層、又は、前記第二層であり、
大気の屈折率をｎ０とし、前記保護層の屈折率をｎ１とし、前記第二層の屈折率をｎ２としたときに、
ｎ０  ＜  ｎ１、及び、
ｎ２  ≦  ｎ１
の関係を満たす、有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
前記第一層の屈折率をｎ３とし、前記発光層の屈折率をｎ４としたときに、
ｎ１  ＜  ｎ３、及び、
ｎ１  ＜  ｎ４
の関係を満たす、請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
前記発光層の光出射側とは反対側に、光を反射する反射層を備え、
前記反射層に最も近い発光層と前記反射層との間の媒質の屈折率をｎ５とし、当該発光層において生じる光の波長をλとし、当該発光層と前記反射層との距離をＬ１としたときに、
Ｌ１  ≧  λ／（３ｎ５）
の関係を満たす、請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
前記凹凸構造は、前記第一層と前記第二層との間の屈折率を有する構造を備えている、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
前記保護層は、前記第二層の光出射側に配置される層であり、
前記屈折率ｎ１と、前記屈折率ｎ２とが、
ｎ２  ＜  ｎ１
の関係を満たす、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項６】
前記保護層と前記第二層との間に、前記保護層よりも低い屈折率を有する構造を備えている、請求項５に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項７】
前記保護層は、前記第二層である、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項８】
前記複数の凸部は、規則的に配置されている、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項９】
前記複数の凸部は、ランダムに配置されている、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１０】
前記発光層と前記第一層との間に、前記第一層に接して、基板として機能し、前記保護層よりも高い屈折率を有する層を備えている、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１１】
前記保護層の光出射側に光取り出し構造を備えている、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１２】
基材であって、
第一層と、
前記第一層に接して配置される第二層と、を備え、
前記第一層と前記第二層との界面には、２段以上で突出する複数の凸部によって形成された凹凸構造が設けられ、
前記基材は、保護層を備え、当該保護層は、前記第二層に接して配置される層、又は、前記第二層であり、
大気の屈折率をｎ０とし、前記保護層の屈折率をｎ１とし、前記第二層の屈折率をｎ２としたときに、
ｎ０  ＜  ｎ１、及び
ｎ２  ≦  ｎ１
の関係を満たす、基材。
【請求項１３】
前記保護層は、前記第二層の光出射側に配置される層であり、
前記屈折率ｎ１と、前記屈折率ｎ２とが、
ｎ２  ＜  ｎ１
の関係を満たす、請求項１２に記載の基材。
【請求項１４】
前記保護層は、前記第二層である、請求項１２に記載の基材。
【請求項１５】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子と、配線とを備えた発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
有機エレクトロルミネッセンス素子が開示される。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス素子（以下「有機ＥＬ素子」ともいう）として、基板の表面に、陽極、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、及び陰極の積層体で構成される発光体が設けられたものが一般的に知られている。有機ＥＬ素子では、陽極と陰極の間に電圧を印加することによって、発光層で発した光が、光透過性を有する電極を通して外部に取り出される。【０００３】
有機ＥＬ素子では光取り出し効率を高める試みが数多くなされている。有機ＥＬ素子は、屈折率差を起因とする全反射、材料による光の吸収などによって、発光層で生じた光が外界に出なくなり得る。したがって、光取り出し効率の向上により、有機ＥＬ素子の効率を向上させることができる。例えば、光反射性電極を設けた場合、発光層から発した光を光反射性電極により反射させて反対側（光透過性電極側）に進行せることが可能となり、光を一方向に集めて出射しやすくなる。これにより、光取り出し効率を高めることが可能である。【０００４】
ここで、基板を通して光を出射する構造の場合、光取り出し性を高めるためには、基板での光の全反射を低減させることが有効である。国際公開ＷＯ２０１４／０５７６４７号には、凹凸構造を設けることにより、基板に入る入射光を多くして、光をより多く取り出す技術が提案されている。有機ＥＬ素子においては、さらなる光取り出し性の向上が重要である。
【発明の概要】
【０００５】
本開示の目的は、光取り出し性の高い有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することである。
【０００６】
有機エレクトロルミネッセンス素子が開示される。有機エレクトロルミネッセンス素子は、少なくとも一つの発光層と、前記発光層の光出射側に配置される第一層と、前記第一層の光出射側に、前記第一層に接して配置される第二層と、を備える。前記第一層と前記第二層との界面には、２段以上で突出する複数の凸部によって形成された凹凸構造が設けられている。前記有機エレクトロルミネッセンス素子は、保護層を備え、当該保護層は、前記第二層の光出射側に配置される層、又は、前記第二層である。大気の屈折率をｎ０とし、前記保護層の屈折率をｎ１とし、前記第二層の屈折率をｎ２としたときに、
ｎ０  ＜  ｎ１、及び、
ｎ２  ≦  ｎ１、
の関係を満たす。
【０００７】
基材が開示される。基材は、第一層と、前記第一層に接して配置される第二層と、を備える。前記第一層と前記第二層との界面には、２段以上で突出する複数の凸部によって形成された凹凸構造が設けられている。前記基材は、保護層を備え、当該保護層は、前記第二層に接して配置される層、又は、前記第二層である。大気の屈折率をｎ０とし、前記保護層の屈折率をｎ１とし、前記第二層の屈折率をｎ２としたときに、
ｎ０  ＜  ｎ１、及び
ｎ２  ≦  ｎ１
の関係を満たす。
【０００８】
発光装置が開示される。発光装置は、上記の有機エレクトロルミネッセンス素子と、配線とを備える。
【０００９】
本開示の有機エレクトロルミネッセンス素子は、光取り出し性に優れる。
【００１０】
本開示の基材は、光取り出し性に優れる有機エレクトロルミネッセンス素子を提供できる。
【００１１】
本開示の発光装置は、光取り出し性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】有機エレクトロルミネッセンス素子の一例を示す模式的な断面図である。
【図２】図２は図２Ａ〜図２Ｅからなる。図２は、凹凸構造を説明する模式的な断面図である。図２Ａは凹凸構造のない界面を示す。図２Ｂは１段の凹凸構造を示す。図２Ｃは２段の凹凸構造を示す。図２Ｄは３段の凹凸構造を示す。図２Ｅは４段の凹凸構造を示す。
【図３】発光で生じた光の進行を説明する模式図である。
【図４】凹凸構造のレベル数と−１次透過回折光の効率との関係を示すグラフである。
【図５】図５は図５Ａ及び図５Ｂから構成される。図５Ａは発光層と反射層との間の距離と光のモードの配分との関係を示すグラフである。図５Ｂは発光層と反射層との間の距離と取り出される光の入射角度との関係を示すグラフである。
【図６】図６は図６Ａ〜図６Ｃから構成される。図６は凹凸構造による光取り出し効果を説明する図である。図６Ａは凹凸構造のパラメータを説明する模式図である。図６Ｂは１段の凹凸構造の場合の光透過率である。図６Ｃは２段の凹凸構造の場合の光透過率である。
【図７】有機エレクトロルミネッセンス素子の一例を示す模式的な断面図である。
【図８】有機エレクトロルミネッセンス素子の一例を示す模式的な断面図である。
【図９】有機エレクトロルミネッセンス素子の一例を示す模式的な断面図である。
【図１０】有機エレクトロルミネッセンス素子の一例を示す模式的な断面図である。
【図１１】有機エレクトロルミネッセンス素子の一例を示す模式的な断面図である。
【図１２】有機エレクトロルミネッセンス素子の一例を示す模式的な断面図である。
【図１３】規則性を有する凹凸構造の一例を示す模式的な平面図である。
【図１４】規則性を有する凹凸構造の一例を示す模式的な平面図である。
【図１５】ランダムな凹凸構造の一例を示す模式的な平面図である。
【図１６】ランダムな凹凸構造の一例を示す模式的な平面図である。
【図１７】基材の一例を示す断面図である。
【図１８】図１８は図１８Ａ〜図１８Ｃから構成される。図１８は、基材の製造の一例を示す断面図であり、図１８Ａ、図１８Ｂ及び図１８Ｃは途中状態を示す。
【図１９】基材の一例を示す断面図である。
【図２０】図２０は図２０Ａ〜図２０Ｄから構成される。図２０は、基材の製造の一例を示す断面図であり、図２０Ａ、図２０Ｂ、図２０Ｃ及び図２０Ｄは途中状態を示す。
【図２１】発光装置の一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下により、有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）が開示される。より詳しくは、光の取り出しが考慮された有機エレクトロルミネッセンス素子が開示される。以下、図面を参照して有機ＥＬ素子を説明するが、図面は層や構造を模式的に示しており、実際の寸法比等は図面と異なっていてもよい。
【００１４】
以下に開示される有機ＥＬ素子１は、少なくとも一つの発光層４１と、発光層４１の光出射側に配置される第一層と、第一層の光出射側に、第一層に接して配置される第二層と、を備えている。第一層と第二層との界面には、２段以上で突出する複数の凸部２３によって形成された凹凸構造２０が設けられている。有機ＥＬ素子１は、保護層１０を備えている。保護層１０は、第二層の光出射側に配置される層、又は、第二層である。大気の屈折率をｎ０とし、前記保護層の屈折率をｎ１とし、第二層の屈折率をｎ２としたときに、
ｎ０  ＜  ｎ１、及び、
ｎ２  ≦  ｎ１、
の関係を満たす。
【００１５】
まず、保護層１０が、第二層の光出射側に配置される層である態様、すなわち、保護層１０と第二層とが別の層である態様を説明する。
【００１６】
図１は、有機ＥＬ素子１の模式的な断面図である。有機ＥＬ素子１は、少なくとも一つの発光層４１と、第一層と、第二層と、保護層１０とを備えている。第一層は、高屈折率層２２と定義される。高屈折率層２２は、発光層４１の光出射側に配置される。第二層は、低屈折率層２１と定義される。低屈折率層２１は、高屈折率層２２の光出射側に配置される。低屈折率層２１は、高屈折率層２２に接している。保護層１０は、低屈折率層２１の光出射側に配置される。高屈折率層２２と低屈折率層２１との界面には、２段以上で突出する複数の凸部２３によって形成された凹凸構造２０が設けられている。以下においては、高屈折率層２２は第一層を意味しており、第一層２２と言い換えてもよい。また、低屈折率層２１は第二層を意味しており、第二層２１と言い換えてもよい。
【００１７】
有機ＥＬ素子１では、大気の屈折率をｎ０とし、保護層１０の屈折率をｎ１とし、低屈折率層（第二層）２１の屈折率をｎ２とする。このとき、
ｎ０  ＜  ｎ１、及び、
ｎ２  ＜  ｎ１、
の関係を満たしている。
【００１８】
有機ＥＬ素子１では、複数の凸部２３が２段以上で突出するとともに、屈折率が上記の関係になることにより、光の進行方向が変化しやすくなる。光の進行方向が変化すると、広角光の取り出し性が高まり、また、光の進行方向が正面方向に向かいやすくなる。その結果、外部に出射する光の量を増やすことができるため、光取り出し性が向上する。
【００１９】
図１では、光の出射を白矢印で示している。光出射方向は白矢印が指す方向と同じである。光出射側とは、白矢印が指す方向の側となる。発光層４１から保護層１０に向かう方向が光出射側となる。
【００２０】
図１の例では、有機ＥＬ素子１は、光透過性電極３０と、光反射性電極５０とを備えている。光透過性電極３０と光反射性電極５０とは、電気的に対となる電極である。光透過性電極３０と光反射性電極５０とは、一方が陽極を構成し、他方が陰極を構成する。例えば、光透過性電極３０が陽極であり、光反射性電極５０が陰極であり得る。光透過性電極３０は、光透過性を有する電極材料で形成され得る。光透過性電極３０は、例えば、金属酸化物により形成されてよい。金属酸化物としては、ＩＴＯが例示される。光反射性電極５０は、例えば、光反射性を有する電極材料で形成され得る。光反射性電極５０は、例えば、金属により形成されてよい。金属としては、Ａｇ、Ａｌが例示される。光反射性電極５０は、光を反射する反射層Ｒ１として機能する。なお、光反射性電極５０が、光透過性を有する電極に置換されて、この電極の上に別途、反射層Ｒ１が設けられる構造であってもよい。
【００２１】
図１の例では、有機ＥＬ素子１は、電荷移動層４２と、電荷移動層４３とを備えている。電荷移動層４２と発光層４１と電荷移動層４３とを合わせたものは有機層４０と定義される。有機ＥＬ素子１では、一対の電極の間に少なくとも一つの有機層４０が配置される。有機層４０は、発光ユニットを構成する。発光ユニットとは、陽極と陰極との間に配置して電圧をかけることにより発光を生じる積層構造を意味する。発光層４１は、単層であってもよいし、２以上の層の積層体であってもよい。電荷移動層４２及び電荷移動層４３は、正孔及び電子の少なくともいずれか一方を移動させる機能を有する。発光層４１よりも陽極側の電荷移動層は、正孔輸送層で構成され得る。正孔輸送層と陽極との間にさらに正孔注入層が設けられてもよい。発光層４１よりも陰極側の電荷移動層は、電子輸送層で構成され得る。電子輸送層と陰極との間にさらに電子注入層が設けられてもよい。なお、図１では、発光ユニットが一つの例を示しているが、発光ユニットは２以上であってもよい。隣り合う発光ユニットの間には、中間層が配置され得る。有機層４０と光透過性電極３０と光反射性電極５０とを合わせたものは有機発光体と定義される。
【００２２】
光透過性電極３０の厚みは、特に限定されるものではないが、例えば、１０〜５００ｎｍの範囲内とすることができる。光反射性電極５０の厚みは、特に限定されるものではないが、例えば、１０〜５００ｎｍの範囲内とすることができる。電荷移動層４３の厚みは、特に限定されるものではないが、例えば、０〜５００ｎｍの範囲内とすることができる。有機ＥＬ素子１は電荷移動層４３がなくてもよい。電荷移動層４２の厚みは、特に限定されるものではないが、例えば、０〜５００ｎｍの範囲内とすることができる。有機ＥＬ素子１は電荷移動層４２がなくてもよい。有機層４０の厚みは、特に限定されるものではないが、例えば、２０〜２０００ｎｍの範囲内とすることができる。
【００２３】
図１の例では、保護層１０は基板Ｓ１として機能している。保護層１０は、有機発光体を保護している。基板Ｓ１を支持基板として、有機ＥＬ素子１に含まれる複数の層が形成され得る。保護層１０は、ガラス、樹脂などで構成され得る。ガラスは、水分の侵入の抑制に優れる。樹脂は、フレキシブル性を有機ＥＬ素子１に付与し得る。保護層１０は、光透過性を有することが好ましい。保護層１０は、大気よりも屈折率が大きい。なお、保護層１０と低屈折率層２１との間には、この界面の密着性を高める密着層が設けられていてもよい。密着層は、光取り出し性に影響を及ぼさないことが確認されている。
【００２４】
基板Ｓ１の上に、低屈折率層２１及び高屈折率層２２がこの順で配置されている。低屈折率層２１は、基板Ｓ１よりも屈折率が小さい。高屈折率層２２は、基板Ｓ１よりも屈折率が大きい。低屈折率層２１と高屈折率層２２との間には、凹凸構造２０が設けられている。凹凸構造２０は、低屈折率層２１と高屈折率層２２との間の界面で形成され得る。凹凸構造２０は、光の進行方向を変化させる作用を有し得る。凹凸構造２０は、光散乱機能を有していてよい。凹凸構造２０により、基板Ｓ１に入る光の量が多くなり得るため、光取り出し性が高まる。
【００２５】
光透過性電極３０と光反射性電極５０との間に電圧を印加することにより、発光層４１において光が生じる。発光層４１で生じた光は、保護層１０の側から外部に取り出される。保護層１０は基板Ｓ１として機能する。図１の例は、ボトムエミッション構造を有する。発光層４１において、光は放射状に発生し得る。発光層４１で生じた光のうち保護層１０に直接向かう光は、電荷移動層４２と、光透過性電極３０と、高屈折率層２２と、低屈折率層２１と、保護層１０とを順に通り、外部に出射する。発光層４１で生じた光のうち光反射性電極５０に向かう光は、電荷移動層４３を通って光反射性電極５０に到達し、光反射性電極５０で反射されて、保護層１０に向かう光となる。反射された光は、発光層４１を通過し、直接保護層１０に向かう光と同様の経路をたどって、外部に出射する。
【００２６】
有機ＥＬ素子１において、高屈折率層（第一層）２２の屈折率をｎ３とし、発光層４１の屈折率をｎ４とする。このとき、
ｎ１  ＜  ｎ３、及び、
ｎ１  ＜  ｎ４
の関係を満たすことが好ましい。有機ＥＬ素子１では、屈折率が上記の関係になることにより、光の進行方向がさらに変化しやすくなり、広角光の取り出し性が高まり、また、光の進行方向が正面方向に向かいやすくなる。その結果、外部に出射する光の量を増やすことができるため、光取り出し性がさらに向上する。
【００２７】
図１の例では、基板Ｓ１の屈折率は、保護層１０の屈折率と等しく、ｎ１である。そのため、大気の屈折率ｎ０と、基板Ｓ１の屈折率ｎ１とでは、ｎ０＜ｎ１の関係が成り立つ。同様に、ｎ２＜ｎ１、ｎ１＜ｎ３、及び、ｎ１＜ｎ４の関係が成り立つ。低屈折率層２１と高屈折率層２２との間には、ｎ２＜ｎ３の関係が成り立つ。
【００２８】
大気の屈折率ｎ０は、通常、１である。ここで、一般的に、有機ＥＬ素子１内の層の屈折率は、大気の屈折率よりも大きい。そのため、通常、ｎ０＜ｎ２、ｎ０＜ｎ３、及び、ｎ０＜ｎ４が成り立つ。ただし、後述のように、低屈折率層２１は、中空で形成され得る場合があり、その場合には、ｎ０＝ｎ２になり得る。
【００２９】
屈折率が上述の関係になることで、基板Ｓ１に入る光の量が多くなるため、光取り出し性が高まる。特に低屈折率層２１の屈折率が低くなることによる効果は大きい。例えば、低屈折率層２１の屈折率を１．４５から１．３４に低下させたときに、外部量子効率が２２％向上し得ることが実験的に確認されている。
【００３０】
なお、電荷移動層４２及び光透過性電極３０は、発光層４１と高屈折率層２２との間に配置されているが、これらの層の屈折率は、光取り出し性に影響をほとんど及ぼさないことが確認されている。高屈折率層２２の屈折率ｎ３と、発光層４１の屈折率ｎ４との関係は、ｎ３＜ｎ４であってもよいし、ｎ４＜ｎ３であってもよい。
【００３１】
低屈折率層２１の屈折率ｎ２は、例えば、１．０〜１．５の範囲になり得る。低屈折率層２１の屈折率ｎ２は、１．４以下になってもよい。低屈折率層２１の屈折率ｎ２は、１．３以下になってもよい。高屈折率層２２の屈折率ｎ３は、例えば、１．５〜２．５の範囲になり得る。保護層１０の屈折率ｎ１は、例えば、１．３〜２．０の範囲になり得る。発光層４１の屈折率ｎ４は、例えば、１．５〜２．５の範囲になり得る。上記の屈折率は単なる例示にすぎない。
【００３２】
層の屈折率差は、特に限定されるものではないが、例えば、次のように設定できる。保護層１０の屈折率ｎ１と低屈折率層２１の屈折率ｎ２との屈折率差は、０．０５以上が好ましく、０．１以上が好ましく、０．１５以上がさらに好ましい。保護層１０の屈折率ｎ１と高屈折率層２２の屈折率ｎ３との屈折率差は、０．０５以上が好ましく、０．１以上が好ましく、０．１５以上がさらに好ましい。なお、屈折率差の上限は、特に限定されないが、屈折率差が大きくなりすぎると素子設計が複雑になり得るため、いずれもの場合も、屈折率差は、１．５以下が好ましく、１．０以下がさらに好ましい。
【００３３】
有機ＥＬ素子１において、低屈折率層２１の屈折率ｎ２が保護層１０の屈折率ｎ１よりも小さいことは、例えば、半球プリズムを利用した光学測定により確認することができる。例えば、保護層１０の外側に半球プリズムを光学接着剤で接着し、これにレーザを入射させる。その際、ｎ２＜ｎ１の関係であれば、レーザ入射角度を変化させていったときに、全反射が発生し得る。反射光強度をモニターすれば、全反射が起こった段階で、反射率はほとんど１００％となる。このようにして、作製後の有機ＥＬ素子１から、ｎ２＜ｎ１の関係が確認され得る。上記の屈折率の確認方法は一例であり、これに限定されるものではない。
【００３４】
図１の例では、凹凸構造２０は、複数の凸部２３で形成されている。凸部２３は、低屈折率層２１が高屈折率層２２側に突出した部分と定義される。凸部２３は段状に突出している。凸部２３は少なくとも２段で突出する。低屈折率層２１は、凹部２４を有していてよい。凹部２４は、低屈折率層２１が保護層１０側に凹んだ部分である。凹部２４は、複数であってもよいし、繋がっていて一つであってもよい。見方を変えれば、凹部２４が２段以上で凹んでいると考えてもよい。さらに見方を変えれば、凹部２４は、高屈折率層２２の凸部２３ａとなり得る。この場合の凸部２３ａは、高屈折率層２２が低屈折率層２１側に突出した部分である。凸部２３ａは２段以上で突出している。また、同様に、凸部２３は、高屈折率層２２の凹部２４ａとなり得る。この場合の凹部２４ａは、高屈折率層２２が光透過性電極３０側に凹んだ部分である。そして、凹部２４ａが２段以上で凹むと考えてもよい。凹部２４ａは繋がって一つになっている場合があってもよい。その場合、凹凸構造２０は、複数の凸部２３ａによって形成されていると考えることができる。このように、凹凸構造２０を構成する複数の凸部は、低屈折率層２１の凸部２３であってもよいし、高屈折率層２２の凸部２３ａであってもよい。説明の簡略化のため、以降は、特に断りのない限り、凹凸構造２０を形成する複数の凸部は、複数の凸部２３である場合を主に説明するが、凸部２３の構造は凸部２３ａに適用することができる。
【００３５】
凸部２３は、階段状になっている。図１の例では、凸部２３は２段階に突出する。凹部２４が階段状に凹んでいるといってもよい。凸部２３は肩部を有するといってもよい。凸部２３はくびれを有しているといってもよい。凸部２３の途中に設けられる段は、段差部２５と定義される。段差部２５は凸部２３の側部に設けられている。凸部２３の第１段の突出は段差部２５の部分であり、凸部２３の第２段の突出は凸部２３の先端の部分である。凹部２４は基底部といってもよい。図１の例では、第２段の突出が最上段となる。このように段差部２５があることで、光の進行方向が効果的に変化し得る。そのため、光取り出し性が高まる。
【００３６】
凹凸構造２０は、厚み方向において、凸部２３の先端に位置する高部２０Ｈと、凹部２４の底に位置する低部２０Ｌと、段差部２５に位置する中部２０Ｃとの３つの領域を有している。凹凸構造２０は、厚み方向の位置を３つ有する。低屈折率層２１と高屈折率層２２との界面において、厚み方向の位置の数は、レベル数と定義される。厚み方向とは、有機発光体が積層される方向を意味する。図１の例は、レベル数が３である。低部２０Ｌは保護層１０に近い部分となる。低部２０Ｌは平坦な面になってもよい。高部２０Ｈは光透過性電極３０に近い部分となる。高部２０Ｈは平坦な面になってもよい。中部２０Ｃは、高部２０Ｈと低部２０Ｌとの間に配置される部分である。中部２０Ｃは平坦な面になっていてもよい。凸部２３が２段以上で突出すると、レベル数は３以上になる。
【００３７】
図２は、凹凸構造２０が設けられる界面の説明図である。図２は、図２Ａ〜図２Ｅから構成される。図２では、低屈折率層２１と高屈折率層２２との積層体を有機ＥＬ素子１から抽出して描画している。図２Ｃ〜図２Ｅのように、有機ＥＬ素子１において、凸部２３は少なくとも２段で突出する。凸部２３は、３段以上で突出してもよいし、４段以上で突出してもよい。図２により、レベル数について説明する。
【００３８】
図２Ａのように、凹凸構造２０がない場合、レベル数は１である。界面の厚み方向の位置は１つしかない。図２Ｂのように、凸部２３が１段で突出する凹凸構造２０の場合、レベル数は２である。界面の厚み方向の位置は２つである。一方、図２Ｃのように、凸部２３が２段で突出する凹凸構造２０の場合、レベル数は３である。界面の厚み方向の位置は３つである。図２Ｄのように、凸部２３が３段で突出する凹凸構造２０の場合、レベル数は４である。界面の厚み方向の位置は４つである。図２Ｅのように、凸部２３が４段で突出する凹凸構造２０の場合、レベル数は５である。界面の厚み方向の位置は５つである。このように、凹凸構造２０を有する場合、レベル数は、突出する段の数に１を足した数になる。段差部２５の数に２を足した数がレベル数になるといってもよい。レベル数６以上も同様に理解されるであろう。図２Ｃに示される２段突出の凸部２３は、図１の形態に適用されている。図２Ｄ及び図２Ｅに示される凸部２３が、図１の形態に適用されてもよい。なお、高部２０Ｈ、低部２０Ｌ、中部２０Ｃは、上記で説明した通りであり、図２Ｃ〜図２Ｅに記載されている。段差部２５が２以上の場合には、中部２０Ｃは、低屈折率層２１側から、第１中部２０Ｃ１、第２中部２０Ｃ２、第３中部２０Ｃ３と符号付けされ得る。このように、複数の中部２０Ｃが設けられてもよい。
【００３９】
凸部２３は、段状に突出していればよく、各段の高さは、特に限定されない。段の高さとは、厚み方向の長さを意味する。凸部２３は各段が略同じ高さで突出していてよい。それにより、光取り出し性が効率よく向上し得る。２段の凸部２３の場合、段差部２５は、厚み方向において、凸部２３の中間部分に配置され得る。３段の凸部２３の場合、段差部２５は、凸部２３の高さの１／３と２／３の部分に配置され得る。凸部２３は、等間隔で段が形成されていてよい。段差部２５によって形成される中部２０Ｃも、同様のことが言える。
【００４０】
複数の凸部２３は同形状であってよい。同形状の凸部２３により、容易に光取り出し性を高めることができる。凹凸構造２０は、凹部２４の底に、低屈折率層２１が存在していない構造であってもよい。凹部２４の底において、高屈折率層２２と保護層１０とが接していてもよい。また、凹凸構造２０は、凸部２３の先端に、高屈折率層２２が存在していない構造であってもよい。凸部２３の先端において、低屈折率層２１と光透過性電極３０とが接していてもよい。
【００４１】
有機ＥＬ素子１では、発光層４１の光出射側とは反対側に、光を反射する反射層Ｒ１を備えることが好ましい。図１の例では、反射層Ｒ１は光反射性電極５０で構成されている。反射層Ｒ１があることにより、光を反射させることができ、反射方向への光量を高めることができる。そして、反射層Ｒ１に最も近い発光層４１と反射層Ｒ１との間の媒質の屈折率をｎ５とする。また、発光層４１において生じる光の波長をλとする。また、発光層４１と反射層Ｒ１との距離をＬ１とする。このときに、
Ｌ１  ≧  λ／（３ｎ５）
の関係を満たすことが好ましい。
【００４２】
発光層４１と反射層Ｒ１との距離が上記の関係を満たすと、プラズモンを抑制することができるため、光をより多く外部に取り出すことができる。プラズモンにより、発光層４１で生じた光が、反射層Ｒ１の表面で反射する際に、エネルギー吸収により反射層Ｒ１の表面において消失する。プラズモンは金属層の表面で特に起こり得る。プラズモン抑制のためには、発光層４１と反射層Ｒ１との距離を大きくすることが有効である。そして、発光層４１の光の波長λと、発光層４１が反射層Ｒ１に到達するまで媒質の屈折率ｎ５とが、プラズモン抑制に関係し得る。媒質とは、空間を満たす物質を意味する。そして、距離Ｌ１をλ／（３×ｎ５）以上にすると、プラズモンを効果的に抑制できる。距離Ｌ１の単位はｎｍであってよい。なお、図１では、発光層４１が反射層Ｒ１に最も近い発光層となっているが、発光層が２以上の場合には、反射層Ｒ１に最も近い発光層がこの場合の発光層となる。以下では、説明を簡単にするため、発光層４１を反射層Ｒ１に最も近い発光層として説明する。
【００４３】
距離Ｌ１の上限は特にないが、Ｌ１が大きくなりすぎると、素子の設計が難しくなるおそれがある。その観点から、Ｌ１＜λであることが好ましく、Ｌ１＜λ／２であることがより好ましい。また、Ｌ１＜λ／ｎ５となることも好ましい。また、Ｌ１＜λ／３となってもよい。距離Ｌ１は、具体的には、例えば、５０〜５００ｎｍの範囲内にすることができる。
【００４４】
ここで、波長λは発光層４１で生じる光の波長である。波長λは、横軸を波長の長さとし、縦軸を相対強度として表される光のスペクトルを重みづけて平均化することで求められる。波長λは、通常、可視光領域に入る。波長λは、４００〜７００ｎｍの範囲内であってよい。波長λとして、具体的には、５００〜６００ｎｍが例示される。また、屈折率ｎ５は、発光層４１と反射層Ｒ１との間の媒質の平均化された屈折率である。電荷移動層４３が単層の場合、電荷移動層４３の屈折率がｎ５となる。電荷移動層４３が２以上の層で構成される場合、各層の屈折率を厚みで重みづけして平均化することで、屈折率ｎ５が求められる。屈折率ｎ５は、例えば、１．５〜２．５の範囲内であってよい。
【００４５】
発光層４１と反射層Ｒ１との距離Ｌ１が大きくなることは、プラズモン抑制には有利であるが、その反面、広角光も多くなり得る。広角光とは、斜め方向の光のうち、基板Ｓ１への入射角度が比較的大きい光を意味する。基板Ｓ１の表面と垂直な方向の線（法線）と光の進行方向とのなす角度が入射角度である。広角光は、入射角度が４０度以上であってよい。広角光は、基板Ｓ１（保護層１０）において全反射しやすい。広角光を取り出すことは、全体の光取り出し性の向上につながる。有機ＥＬ素子１では、凸部２３が２段以上で突出させることで、広角光をより多く取り出すことができる。そのため、プラズモン抑制により発生した広角光を効率よく取り出すことができる。
【００４６】
図３は、有機ＥＬ素子の光の進行を説明する模式図である。図３は、図１とは層の順番が上下逆転して記載され、上側に光が出射するように描画されている。図３は、モデル化されており、厚みの関係も実際のものとは異なる。矢印は、光の進行を表す。
【００４７】
発光層４１で生じた光は、基板Ｓ１の表面に垂直な方向だけではなく、基板Ｓ１の表面に垂直な方向から傾いた方向に進行する成分を多く含む。図３では、基板Ｓ１の表面に対して斜め方向に進む光の進行を説明する。斜め方向に進む光は、発光源から直接進行する光と、反射層Ｒ１で反射された光とを含む。発光源は発光層４１に存在する。
【００４８】
図３に示すように、斜め方向に進む光は、有機層４０から出て光透過性電極３０を通った後、高屈折率層２２に入る。ここで、高屈折率層２２は、発光層４１と光透過性電極３０と高屈折率層２２とで屈折率がマッチングされていることにより、フレネル反射が低減され得る。例えば、高屈折率層２２と発光層４１との屈折率差は、絶対値で、０．５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。また、例えば、光透過性電極３０と発光層４１との屈折率差は、絶対値で、０．５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。また、例えば、高屈折率層２２と光透過性電極３０との屈折率差は、絶対値で、０．５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。このように屈折率がマッチングされると、フレネル反射が低減される。
【００４９】
高屈折率層２２に入った光は、凹凸構造２０に到達する。図３では、凹凸構造２０は層状に描画されているが、図１から分かるように凹凸構造２０は、高屈折率層２２と低屈折率層２１との界面で形成されていてよい。凹凸構造２０では、複数の凸部２３が存在することによって、光の進行方向が変化し得る。ここで、凸部２３が２段以上で突出していると、光の進行方向を低角度側に、いわば基板Ｓ１の法線方向に近づくように変更させる作用が強くなる。この作用は、−１次透過回折光の効率が向上するためである。この作用により、光線を立てることができる。また、凸部２３が２段以上で突出していると、広角光をより多く取り出すことができる。凸部２３と凹部２４との間に段差があることにより、斜め方向に進む光は、進行方向が効率よく変化され得る。凸部２３が２段以上で突出すると、斜め方向に進む光は、凸部２３の側部に当たりやすくなる。このように、２段以上の凸部２３が設けられた凹凸構造２０があることにより、光をより多く取り出すことができる。凹凸構造２０は、回折格子面となり得る。
【００５０】
−１次透過回折光は、光の進行方向が回折によって外部側に曲がる１番目の光である。０次透過回折光は、真直に進む成分である。透過光は、０次回折と−１次、−２次、−３次・・・・の回折が発生する。図３では、凹凸構造２０を通過した光のうち、−１次透過回折光が実線で示され、０次透過回折光が破線で示されている。
【００５１】
図４は、凹凸構造２０のレベル数と−１次透過回折光の効率η−１Ｔとの関係の一例を示すグラフである。レベル数は、前述のように、凸部２３が突出する段の数に１を足した値となり得る。レベル数が大きくなるほど、−１次透過回折光の効率η−１Ｔの値が高くなり、光は基板Ｓ１の法線方向に進行方向が変化し得る。−１次透過回折光の効率は、スカラー理論（複素透過率分布近似）においては、偏光状態にかかわらず、次の式で与えられる。
【００５２】
【数１】
2016047045.tif 000003
【００５３】
上記の式において、Ｍはレベル数、ｎｌｏｗは低屈折率層の屈折率、ｎｈｉｇｈは高屈折率層の屈折率を表す。この式を利用することで、図４のグラフが得られる。
【００５４】
図４のグラフに示されるように、レベル数が２の場合、すなわち、凹凸構造２０が１段の凸部２３で形成されている場合は、−１次透過回折光の効率η−１Ｔは５０％を下回っており、−１次透過回折光の効率η−１Ｔはそれほど高くない。しかしながら、凸部２３が２段以上となるレベル数３以上の場合、−１次透過回折光の効率η−１Ｔは６０％を超えている。このように、２段以上の凸部２３を設けることで、光の進行方向を正面方向に近づけることができるため、光取り出し性を向上することができる。レベル数が増加するにつれて、−１次透過回折光の効率η−１Ｔは大きくなる。ただし、レベル数が大きくなるほど、増加の度合は少なくなっていく。凸部２３への段の作りやすさを考慮すると、レベル数６以下となること（５段以下）が好ましく、レベル数５以下となること（４段以下）がより好ましい。凸部２３は、３段以下であってもよいし、２段であってもよい。ところで、図４では、低屈折率層２１の屈折率ｎ２を変化させている。図４に示されるように低屈折率層２１の屈折率ｎ２の変化は、レベル数の増減による−１次透過回折光の効率η−１Ｔの変化に影響をほとんど及ぼさない。
【００５５】
図３に示すように、凹凸構造２０を通過した光は、低屈折率層２１に入り、低屈折率層２１と保護層１０との界面に到達する。このとき、保護層１０の屈折率は、低屈折率層２１の屈折率よりも高いため、保護層１０に入った光の進行方向は低角度側に、いわば基板Ｓ１の法線方向に近づくように変化し得る。また、界面への入射角が小さくなるため、フレネル損失も低減され得る。その後、光は保護層１０を通って、大気が存在する外部に出る。大気は保護層１０よりも屈折率が低いため、光の進行方向は角度が大きくなる方向に変化し得る。光は寝る方向に変化し得る。光が進行する斜め方向の角度が大きい場合、臨界角を超えると、全反射が発生するため、光が保護層１０に閉じ込められ得る。ここで、上記のように、有機ＥＬ素子１では、光の進行方向は、保護層１０と大気との界面に到達する前に、立つ方向に変化しやすくなっている。また、フレネル損失が低減され得る構造となっている。そのため、保護層１０と大気との界面での全反射が抑制され、光の取り出し性が向上する。
【００５６】
以上の結果を踏まえると、低屈折率層２１を保護層１０よりも低屈折率化することにより、光線方向の制御と、それに伴うフレネル反射低減と、界面での光取出しとが容易になる効果があるといえる。一方で、１段以下の光取出し構造では低屈折率層２１と高屈折率層２２の間の屈折率コントラストが増大することで、全反射が起こりやすくなり、広角成分の取出し効率が低下するというトレードオフ関係が発生し得る。
【００５７】
そこで、前述の通り、マルチレベル構造（２段以上の凹凸構造）を用いると、広角での光取出し効率向上と、−１次回折成分増大による光線方向の制御効果とにより、低屈折率化に伴うトレードオフ関係を低減することができる。
【００５８】
図５は、発光層４１と反射層Ｒ１との間の距離Ｌ１を変化させたときの変化を示すグラフである。図５は、図５Ａ及び図５Ｂから構成される。図５Ａは、距離Ｌ１と光のモードとの関係を示すグラフである。図５Ｂは、距離Ｌ１と取り出される光の角度（基板Ｓ１の法線とのなす角）との関係を示すグラフである。図５Ｂでは、光の強度を相対化して、等高線状に表している。
【００５９】
図５Ａに示すように、光は、エバネッセントモード（Ｅｖａｎｅｓｃｅｎｔ  ｍｏｄｅ）、吸収（Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）、基板モード（Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ  ｍｏｄｅ）、抽出モード（Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  ｍｏｄｅ）に区分される。このうち、エバネッセントモードが、プラズモンが生じる領域である。基板モードは、基板表面における全反射などによって光が内部に閉じ込められる領域である。吸収は、材料による吸収により光が損失する領域である。抽出モードが、外部に取り出される光となる。抽出モードにおける光の量は、距離Ｌ１が変化したときに、光の干渉作用が変化するため、増減し得る。そのため、抽出モードの縁部は波状となっている。
【００６０】
図５Ａのグラフから、距離Ｌ１が小さいとエバネッセントモードの配分が大きくなることが理解される。距離Ｌ１がλ／（４ｎ５）を超えると、エバネッセントモードの割合が減り、距離Ｌ１がλ／（３ｎ５）を超えると、エバネッセントモードの割合がさらに減ることが分かる。このため、プラズモン抑制のためには、距離Ｌ１はλ／（３ｎ５）以上とすることが好ましいのである。プラズモン抑制の観点からは、距離Ｌ１は、Ｌ１≧λ／（２ｎ５）以上となることがより好ましいことは、グラフから理解されるであろう。
【００６１】
図５Ｂのグラフから、距離Ｌ１が小さいときには、角度の小さい光の量が多いことが分かる。角度が小さい光は、外部に出射しやすい。しかしながら、距離Ｌ１が大きくなるにつれて、角度の大きい光の量が多くなっている。特に、プラズモン抑制のために、Ｌ１をλ／（３ｎ５）以上にすると、角度の大きい成分が増加している。このように、プラズモン抑制のためには距離Ｌ１を大きくすることが好ましいが、距離Ｌ１を大きくすると、広角度の成分の光が増えることになる。そのため、広角度の成分の光をより効果的に取り出すことができる２段以上の凸部２３を有する凹凸構造２０が有利なのである。もちろん、Ｌ１がλ／（３ｎ５）より小さい範囲でも、段状の凹凸構造２０は光取り出し性に優れている。なお、図５Ａ及び図５Ｂでは、屈折率を表すｎ５を単にｎと簡略化して記載している。
【００６２】
図６は、凸部２３の段数と、光取り出し性との関係のシミュレーション結果を示す一例である。図６は、図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｃから構成される。図６Ａは、凹凸構造２０のモデルである。図６Ｂは、１段で突出する凸部２３を有する凹凸構造２０における光の透過率を示すグラフである。図６Ｃは、２段で突出する凸部２３を有する凹凸構造２０における光の透過率を示すグラフである。図６Ｂ及び図６Ｃでは、光の角度と、低屈折率層２１の屈折率ｎ２とをパラメータとして変化させたときの光の透過率を等高線状に描画している。図６Ｂ及び図６Ｃのグラフの透過率は、発光層４１で生じた光が、基板Ｓ１（保護層１０）を通って外部に出射する割合を示している。凸部２３が２段以上の場合は、マルチレベルの凹凸構造２０といってもよい。凸部２３が１段の場合は、シングルレベルの凹凸構造２０といってもよい。
【００６３】
図６Ａに示す構造により、シミュレーションが行われる。図６Ａでは、高屈折率層２２の凸部２３ａにより凹凸構造２０が形成されている。凸部２３ａは、一定の周期で配置されている。図６Ａに示すように、凸部２３ａの周期をＰ１とする。凸部２３ａの全体の高さをＨ１とし、段差部２５の高さをＨ２とする。高さは、高屈折率層２２の凹部２４ａの底部からの垂直方向の長さである。凸部２３ａの幅をＷ１とする。段差部２５の幅をＷ２とする。Ｄ１が凸部率として定義される。Ｄ１は、Ｗ１／Ｐ１で表される。凸部２３ａは規則的に配置されている。
【００６４】
図６Ｂは、Ｈ１を０．８μｍとし、Ｐ１を５．４μｍとし、Ｄ１を０．２５として設定したときの光透過率の結果である。なお、段がないため、Ｈ２及びＷ２の設定はない。図６Ｃは、Ｈ１を１．２μｍとし、Ｈ２を０．６μｍとし、Ｐ１を２．４μｍとし、Ｗ２を０．６μｍとし、Ｄ１を０．８として設定したときの光透過率の結果である。図６Ｂ及び図６Ｃの比較から分かるように、段差部２５を有する凹凸構造２０は、広角度の成分の光を多く透過させていることが分かる。そして、広角度の成分の透過光の量が多くなるのは、低屈折率層２１の屈折率ｎ２が低くなったときにより起こり得る。つまり、低屈折率層２１の低屈折率化と、段差部２５とが、相乗効果的に働いて、広角度の光を取り出すことができる。図６Ｂ及び図６Ｃでは、広角度の成分の光の領域を領域Ａ１で示している。図６Ｃでは、領域Ａ１内の透過率の数値が、図６Ｂよりも高い。このように、低屈折率層２１と２段以上の凸部２３とによって広角度成分をより多く外部側に取り出すことができるため、光取り出し性が向上する。なお、光の透過率の最大値は、１段の凸部２３の方が高くなることがあり得るが、広角成分の光を多く集めることができると光の量は飛躍的に増加するため、２段以上の凸部２３の方が、全体の光量の向上には有利になり得る。
【００６５】
図６Ａを用いて凹凸構造２０の好ましい寸法を例示する。凸部２３ａの幅Ｗ１は、０．１〜１００μｍの範囲内であってよい。凹部２４ａの幅Ｗ３は、０．１〜１００μｍの範囲内であってよい。周期Ｐ１は、０．１〜１００μｍの範囲内であってよい。段差部２５の幅Ｗ２は、０．１〜３０μｍの範囲内であってよい。段差部２５の幅Ｗ２は、凸部２３ａの幅Ｗ１の１０〜４０％の範囲内であってよい。低屈折率層２１の凸部２３の好ましい寸法も同様である。
【００６６】
低屈折率層２１は、樹脂により構成され得る。低屈折率層２１は、低屈折率粒子を含んでもよい。低屈折粒子としては中空粒子が例示される。中空粒子としては、中空シリカ微粒子が例示される。
【００６７】
高屈折率層２２は、樹脂により構成され得る。高屈折率層２２は、高屈折率粒子を含んでもよい。高屈折粒子は、有機粒子及び無機粒子のいずれでもよい。例えば、酸化チタンにより高屈折率粒子が形成され得る。また、高屈折率層２２は、無機層で構成されてもよい。高屈折率層２２に用いる好ましい材料として、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｓｉ、及びその酸化物が例示される。また、高屈折率層２２に用いる好ましい材料として、Ｓｉの酸化物又は窒化物が例示される。また、高屈折率層２２に用いる好ましい材料として、上記に示す金属、金属酸化物、無機物、無機酸化物、無機窒化物のいずれか一つ以上が分散した有機−無機ハイブリッド材料が例示される。また、高屈折率層２２は、フィルム材料で形成されてもよい。フィルム材料は樹脂の成形物であってよい。フィルム材料としては、ＰＥＴ、ＰＢＮ、ＰＴＴ、ＰＥＮ、ＣＯなどが例示される。もちろん、これらの材料は例示であり、高屈折率層２２の材料はこれらに限定されるものではない。
【００６８】
凹凸構造２０は、凹凸を形成する適宜の方法により形成され得る。例えば、インプリントにより凹凸構造２０が形成されてもよい。ナノインプリントが例示される。ナノインプリントはナノサイズの凹凸を効率よく形成することができる。ナノインプリントは、段差部２５を有する凸部２３を容易に形成することができる。ナノインプリントは、ナノサイズの凹凸をモールドに設け、モールドの凹凸を転写させることでプリントを行うことができる。モールドを使用した方法は、樹脂層の凹凸の形成に好適である。もちろん、ナノインプリント以外の方法で凹凸構造２０が形成されてもよい。例えば、凹凸構造２０は、機械加工、レーザ加工、多段マスク露光とドライエッチングとの組み合わせ加工などにより形成され得る。
【００６９】
図７は有機ＥＬ素子１の一例である。図７の形態は、図１の形態の変形例であり、以下で説明する事項以外は、図１の形態と同様であってよい。同じ構成については同じ符号を付して説明を省略する。
【００７０】
図７の例では、凹凸構造２０は、高屈折率層（第一層）２２と低屈折率層（第二層）２１との間の屈折率を有する構造を備えている。高屈折率層２２と低屈折率層２１との間の屈折率を有する構造は、中屈折率構造２６と定義される。中屈折率構造２６により、低屈折率層２１と高屈折率層２２との間の界面での反射が低減される。そのため、外部に出射する光を増加させることができる。
【００７１】
中屈折率構造２６は、低屈折率層２１と高屈折率層２２との間の屈折率を有する。中屈折率構造２６の屈折率をｎ６としたときに、ｎ２＜ｎ６＜ｎ３の関係が成り立つ。中屈折率構造２６の屈折率ｎ６は保護層１０の屈折率ｎ１より高くてもよい。この場合、ｎ１＜ｎ６の関係が成り立つ。中屈折率構造２６の屈折率ｎ６は保護層１０の屈折率ｎ１より低くてもよい。この場合、ｎ６＜ｎ１の関係が成り立つ。
【００７２】
中屈折率構造２６は、低屈折率層２１と高屈折率層２２との間の屈折率を発現する適宜の構造で形成され得る。中屈折率構造２６は、低屈折率層２１と高屈折率層２２との界面に設けられる。中屈折率構造２６は、凹凸構造２０の形状に沿って設けられる。中屈折率構造２６は、凸部２３、段差部２５及び凹部２４の表面に設けられ得る。中屈折率構造２６は、層の導入で形成されてもよいし、低屈折率層２１又は高屈折率層２２の構造変化によって形成されてもよい。
【００７３】
中屈折率構造２６の一例として、薄膜が挙げられる。薄膜は、凹凸構造２０の作用が損なわれない程度の厚みで設けられ得る。薄膜の厚みは、段差部２５の高さよりも小さいことが好ましい。薄膜は、屈折率ｎ６を有し得る。中屈折率構造２６の一例として、モスアイ構造が挙げられる。モスアイ構造は、凸部２３よりも小さい複数の突起によって構成され得る。モスアイ構造の突起のサイズは、段差部２５の高さよりも小さいことが好ましい。モスアイ構造は、低屈折率層２１に設けられてもよいし、高屈折率層２２に設けられてもよい。モスアイ構造は、屈折率ｎ６を有し得る。中屈折率構造２６の一例として、低屈折率層２１又は高屈折率層２２内に含有される微粒子によって形成された複数の突起が挙げられる。この場合、微粒子を含む層の表面粗さは、例えば、１００ｎｍ以上であってよい。表面粗さは、１０００ｎｍ以下であってよい。微細な突起が設けられた構造は、屈折率ｎ６を有し得る。この場合の表面粗さはＲｚであってよい。
【００７４】
ここで、高屈折率層２２と低屈折率層２１との間の屈折率差が大きくなるにつれて、これらの層の界面で、光を全反射させる臨界角が低角度に変化していく傾向がある。光が全反射すると、光を外部に取り出しにくくなる。特に広角光を取り出す構造にしたときには、臨界角が低角度になると、全反射を生じる角度の光の量が多くなり得る。そこで、図７の形態では、高屈折率層２２と低屈折率層２１との界面に、中屈折率構造２６が設けられている。中屈折率構造２６は、高屈折率層２２と低屈折率層２１との間の屈折率差を低減することができるため、界面での全反射を抑制することができる。そのため、光取り出し性を向上することができる。
【００７５】
図８は有機ＥＬ素子１の一例である。図８の形態は、図１の形態の変形例であり、以下で説明する事項以外は、図１の形態と同様であってよい。同じ構成については同じ符号を付して説明を省略する。
【００７６】
図８の例では、保護層１０と低屈折率層（第二層）２１との間に、保護層１０よりも低い屈折率を有する構造を備えている。保護層１０と低屈折率層２１との間の、保護層１０よりも低い屈折率を有する構造は、屈折率調整構造６０と定義される。屈折率調整構造６０により、フレネル反射が低減され得る。そのため、外部に出射する光が増加する。
【００７７】
屈折率調整構造６０は、保護層１０（基板Ｓ１）よりも屈折率が低い。屈折率調整構造６０の屈折率をｎ７としたときに、ｎ７＜ｎ１の関係が成り立つ。屈折率調整構造６０の屈折率ｎ７は低屈折率層２１の屈折率ｎ２より高くてもよい。この場合、ｎ２＜ｎ７の関係が成り立つ。屈折率調整構造６０の屈折率ｎ７は低屈折率層２１の屈折率ｎ２より低くてもよい。この場合、ｎ７＜ｎ２の関係が成り立つ。
【００７８】
屈折率調整構造６０は、保護層１０よりも低い屈折率を発現する適宜の構造で形成され得る。屈折率調整構造６０は、低屈折率層２１と保護層１０との間に設けられる。屈折率調整構造６０は、層の導入で形成されてもよいし、保護層１０又は低屈折率層２１の構造変化によって形成されてもよい。
【００７９】
屈折率調整構造６０の一例として、無機層又は樹脂層が挙げられる。無機層の材料としては、例えば、ＳｉＯ２、ＭｇＦが挙げられる。樹脂層としては、フッ素基（Ｆ基）を含む樹脂で形成された層が挙げられる。これらの層により、屈折率が調整され得る。これらの層は屈折率ｎ７を有し得る。屈折率調整構造６０の一例として、モスアイ構造が挙げられる。モスアイ構造は、微小な複数の突起によって構成され得る。モスアイ構造の突起のサイズは、凸部２３の高さよりも小さいことが好ましい。モスアイ構造は、保護層１０に設けられてもよいし、低屈折率層２１に設けられてもよい。モスアイ構造は、屈折率ｎ７を有し得る。屈折率調整構造６０の一例として、保護層１０の構造変化が挙げられる。例えば、保護層１０がソーダライムガラスで形成されたガラス基板である場合に、ガラス基板の表面でナトリウムが欠乏することにより、屈折率調整構造６０が構成され得る。屈折率がｎ１であるソーダライムガラスにおいてナトリウムが欠乏した領域は、屈折率ｎ７を有し得る。
【００８０】
ここで、高屈折率層２２と低屈折率層２１との間の屈折率差が大きくなるにつれて、フレネル反射が増大していく傾向がある。フレネル反射が増大すると、光を外部に取り出しにくくなる。特に広角光を取り出す構造にしたときには、フレネル反射が大きくなりやすい。そこで、図８の形態では、保護層１０と低屈折率層２１との界面に、屈折率調整構造６０が設けられている。屈折率調整構造６０は、高屈折率層２２と低屈折率層２１との間の屈折率差により発生するフレネル反射を低減することができる。そのため、光取り出し性を向上することができる。なお、有機ＥＬ素子１は、図７の形態の中屈折率構造２６と、図８の形態の屈折率調整構造６０との両方を有していてもよい。それにより、光の取り出し性がさらに向上し得る。
【００８１】
図９は有機ＥＬ素子１の一例である。図９の形態は、図１の形態の変形例であり、以下で説明する事項以外は、図１の形態と同様であってよい。また、図９の形態は、図７で説明した中屈折率構造２６、及び、図８で説明した屈折率調整構造６０の一方又は両方がさらに導入されてもよい。同じ構成については同じ符号を付して説明を省略する。
【００８２】
図９の形態は、保護層１０の光出射側に光取り出し構造７０を備えている。光取り出し構造７０を備えることにより、保護層１０を通って外部に向かう光をより多く取り出すことができる。
【００８３】
光取り出し構造７０は、基板Ｓ１の表面に設けられる適宜の構造で形成され得る。光取り出し構造７０は層であってよい。光取り出し構造７０の一例として、フィルムが挙げられる。フィルムは樹脂の成形体であってよい。フィルムを貼り付けることにより、容易に光取り出し構造７０を形成することができる。フィルムはマイクロレンズアレイを含むものであってよい。フィルムは回折格子を含むものであってもよい。また、光取り出し構造７０は、凹凸構造を有する樹脂層の積層体で設けられてもよい。例えば、凹凸構造は、複数の凸部又は凹部を有することで、光の取り出し性が高まる。凹凸構造は、前述した低屈折率層２１と高屈折率層２２との積層構造によって形成される凹凸構造２０と同様の構造を採用することができる。例えば、光取り出し構造７０における高屈折率層及び低屈折率層は、光が出射する方向に沿って、この順で配置され得る。光取り出し構造７０に含まれる凸部は、凸部２３又は凸部２３ａと同じであってよい。凹凸構造は、例えば、インプリントで形成され得る。光取り出し構造７０の凹凸構造として、特に、２段以上で突出する複数の凸部で構成される凹凸構造を採用した場合、光取り出し性を効果的に高めることができる。光取り出し構造７０が、凹凸構造２０と同様の凹凸構造を有すると、さらに効果的である。
【００８４】
ところで、上記で説明した有機ＥＬ素子１では、正面方向に向かう光を増やすことが可能である。そのため、保護層１０の表面で全反射が起こらない角度の光が多くなるように光の進行方向を制御できれば、光取り出し構造７０はなくてもよい。光取り出し構造７０がない場合、有機ＥＬ素子１の作製が容易になる。図１の形態では、光取り出し構造７０を有さないで、光取り出し効率の高い構造を形成することが可能である。一方、図９の形態は、保護層１０の表面での全反射が比較的多い場合に、有利である。
【００８５】
図１０は有機ＥＬ素子１の一例である。図１０の形態は、図１の形態の変形例であり、以下で説明する事項以外は、図１の形態と同様であってよい。また、図１０の形態は、図７で説明した中屈折率構造２６、及び、図８で説明した屈折率調整構造６０の一方又は両方がさらに導入されてもよい。また、図１０の形態は、図９で説明した光取り出し構造７０がさらに導入されてもよい。同じ構成については同じ符号を付して説明を省略する。
【００８６】
図１０の形態は、発光層４１と高屈折率層（第一層）２２との間に、保護層１０よりも高い屈折率を有する層を備えている。発光層４１と高屈折率層２２との間の、保護層１０よりも高い屈折率を有する層は、追加の高屈折率層８０と定義される。追加の高屈折率層８０は、高屈折率層（第一層）２２に接している。追加の高屈折率層８０は、基板Ｓ２として機能する。図１に代表される上記の形態では、基板Ｓ１の上に低屈折率層２１及び高屈折率層２２を形成し、さらにその上に、有機発光体を形成することが求められる。この場合、積層プロセスの手法や使用する材料に制限を受ける可能性がある。一方、図１０の形態では、基板Ｓ２の一方の面に有機発光体を形成し、基板Ｓ２の他方の面に高屈折率層２２及び低屈折率層２１を形成することができる。この場合、それぞれの面において好適な積層プロセスや材料を採用しやすくなる。そのため、図１０の形態は、製造が容易になる可能性があるという利点がある。
【００８７】
図１０の形態では、積層体を支持する基板Ｓ２は、追加の高屈折率層８０により構成される。保護層１０は、低屈折率層２１及び高屈折率層２２を保護するための層であり、基板であってもよいし、基板でなくてもよい。保護層１０は、例えば、保護フィルムにより構成され得る。保護層１０は樹脂層で形成されてよい。保護層１０は、無機層で形成されてもよい。保護層１０はガラスにより構成されてもよい。保護層１０があることにより、凹凸構造２０が外部に露出することを抑制して、凹凸構造２０を保護することができる。
【００８８】
追加の高屈折率層８０は、保護層１０よりも屈折率が高い。追加の高屈折率層８０の屈折率をｎ８としたときに、ｎ１＜ｎ８の関係が成り立つ。追加の高屈折率層８０の屈折率ｎ８は高屈折率層２２の屈折率ｎ３より高くてもよい。この場合、ｎ３＜ｎ８の関係が成り立つ。追加の高屈折率層８０の屈折率ｎ８は高屈折率層２２の屈折率ｎ３より低くてもよい。この場合、ｎ８＜ｎ３の関係が成り立つ。追加の高屈折率層８０の屈折率ｎ８は発光層４１の屈折率ｎ４より高くてもよい。この場合、ｎ４＜ｎ８の関係が成り立つ。追加の高屈折率層８０の屈折率ｎ８は発光層４１の屈折率ｎ４より低くてもよい。この場合、ｎ８＜ｎ４の関係が成り立つ。
【００８９】
追加の高屈折率層８０は、保護層１０よりも高い屈折率を発現する適宜の材料で形成され得る。追加の高屈折率層８０の一例として、高屈折率ガラスが挙げられる。高屈折率ガラスは、例えば、屈折率が１．６〜２．１の範囲であり得る。高屈折率ガラスは、金属がドープされたガラスにより形成され得る。追加の高屈折率層８０の一例として、サファイアが挙げられる。サファイアの屈折率は１．７７程度である。また、追加の高屈折率層８０は、樹脂フィルムで構成されてもよい。樹脂フィルムとしては、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）や、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）などが例示される。ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）の屈折率は約１．７７であり得る。ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）の屈折率は約１．６５であり得る。
【００９０】
なお、図１０では、追加の高屈折率層８０が基板Ｓ２の場合を示したが、保護層１０が基板を構成し、追加の高屈折率層８０が基板でない層であってもよい。
【００９１】
図１１は有機ＥＬ素子１の一例である。図１１の形態は、図１０の形態の変形例であり、以下で説明する事項以外は、図１０の形態と同様であってよい。また、図１１の形態は、図７で説明した中屈折率構造２６、及び、図８で説明した屈折率調整構造６０の一方又は両方がさらに導入されてもよい。また、図１１の形態は、図９で説明した光取り出し構造７０がさらに導入されてもよい。同じ構成については同じ符号を付して説明を省略する。
【００９２】
図１１の形態は、低屈折率層２１が空隙で形成されている。空隙は空気層で構成されている。保護層１０と高屈折率層２２との間には、隙間が設けられている。この隙間が低屈折率層２１として機能する。保護層１０は凹部を有するガラスなどで構成され得る。保護層１０は、高屈折率層２２と保護層１０との間に隙間を設けるためのスペーサ１１を側部に有する。低屈折率層２１が空気層で形成されると、低屈折率層２１の屈折率ｎ２は大気の屈折率ｎ０に近づく。ｎ２とｎ０とがほとんど同じになってもよい。ｎ２＝ｎ０となり得る。このため、低屈折率化を容易に行うことができる。
【００９３】
なお、有機ＥＬ素子１においては、有機発光体は通常、封止により外部から遮断され得る。図１１では、封止材９０によって有機発光体が封止された構造が示されている。図１に代表される上記の形態においても、封止材９０によって有機発光体が封止されてよいことは言うまでもない。封止材９０は、例えば、ガラスで構成され得る。
【００９４】
図１２により、保護層１０が、第二層である態様、すなわち、保護層１０と第二層とが同じ層である態様を説明する。
【００９５】
図１２は、有機ＥＬ素子１の模式的な断面図である。有機ＥＬ素子１は、少なくとも一つの発光層４１と、第一層と、第二層とを備えている。第二層は、保護層１０となる。第一層は、高屈折率層２２と定義される。高屈折率層２２は、発光層４１の光出射側に配置される。第二層（保護層１０）は、低屈折率層２１になる。低屈折率層２１は、高屈折率層２２の光出射側に配置される。低屈折率層２１は、高屈折率層２２に接している。高屈折率層２２と低屈折率層２１との界面には、２段以上で突出する複数の凸部２３によって形成された凹凸構造２０が設けられている。以下においては、高屈折率層２２は第一層を意味しており、第一層２２と言い換えてもよい。また、低屈折率層２１は第二層を意味しており、第二層２１と言い換えてもよい。
【００９６】
有機ＥＬ素子１では、大気の屈折率をｎ０とし、保護層１０（第二層）の屈折率をｎ１とする。また、低屈折率層（第二層）２１の屈折率はｎ２と表される。このとき、
ｎ０  ＜  ｎ１、及び、
ｎ２  ＝  ｎ１、
の関係を満たしている。
【００９７】
有機ＥＬ素子１では、複数の凸部２３が２段以上で突出するとともに、屈折率が上記の関係になることにより、光の進行方向が変化しやすくなる。光の進行方向が変化すると、広角光の取り出し性が高まり、また、光の進行方向が正面方向に向かいやすくなる。その結果、外部に出射する光の量を増やすことができるため、光取り出し性が向上する。光取り出し性の詳細な機構は、上記で説明したのと同じである。
【００９８】
図１２の形態のように第二層が保護層１０である場合、これらの層は一体化しているため、第二層と保護層１０とが別の場合のときに生じる層の界面を減らすことができる。そのため、光取り出し性をさらに向上することができる。また、低屈折率層（第二層）２１が、保護層１０以外の材料で形成されたときのような光吸収を抑制することができるため、光取り出し性を向上することができる。また、材料的に強固であり得る保護層１０で第二層を構成するため、高屈折率層（第一層）２２の材料の選択性を拡大することができ、高屈折率層（第一層）２２を作製するプロセスの選択性も拡大することができる。たとえば、高温プロセスで高屈折率層２２を形成することが可能になる。そのため、質の高い高屈折率層２２を容易に形成することができる。
【００９９】
保護層１０は、基板Ｓ１を構成する。保護層１０、すなわち低屈折率層（第二層）２１は、たとえば、低屈折率基板で形成することができる。低屈折率基板とは、低屈折率性を有する基板材料である。低屈折率基板としては、石英ガラス、空孔入りガラスなどの低屈折率ガラス基板や、フッ素樹脂を含む樹脂基板などの低屈折率樹脂基板が挙げられる。低屈折率層２１（保護層１０）の屈折率ｎ２は、上記したのと同様の範囲であってよい。すなわち、低屈折率層２１の屈折率ｎ２は、例えば、１．０〜１．５の範囲であってよく、また、１．４以下になってもよく、また、１．３以下になってもよい。
【０１００】
第二層が保護層１０である場合の好ましい態様は、上記で説明した第二層が保護層１０と別である態様の好ましい態様が適用され得る。
【０１０１】
すなわち、有機ＥＬ素子１において、高屈折率層（第一層）２２の屈折率をｎ３とし、発光層４１の屈折率をｎ４としたときに、
ｎ１  ＜  ｎ３、及び、
ｎ１  ＜  ｎ４
の関係を満たすことが好ましい。その理由は、上記で説明したのと同様である。それによって得られる効果も上記で説明したのと同様である。
【０１０２】
また、有機ＥＬ素子１では、発光層４１の光出射側とは反対側に、光を反射する反射層Ｒ１を備えることが好ましい。そして、反射層Ｒ１に最も近い発光層４１と反射層Ｒ１との間の媒質の屈折率をｎ５とし、発光層４１において生じる光の波長をλとし、発光層４１と反射層Ｒ１との距離をＬ１としたときに、
Ｌ１  ≧  λ／（３ｎ５）
の関係を満たすことが好ましい。その理由は、上記で説明したのと同様である。それによって得られる効果も上記で説明したのと同様である。
【０１０３】
また、凹凸構造２０は、第一層（高屈折率層２２）と第二層（低屈折率層２１、すなわち保護層１０）との間の屈折率を有する構造（すなわち中屈折率構造２６）を備えていることが好ましい（図７参照）。その理由は、上記で説明したのと同様である。それによって得られる効果も上記で説明したのと同様である。
【０１０４】
第二層が保護層１０である場合について、その他の好ましい態様や、凹凸構造２０の好ましい態様、凹凸構造２０の説明、部材の材料などについても、上記で説明したのと同様である。たとえば、保護層１０の光出射側に、光取り出し構造７０が設けられてもよい（図９参照）。また、発光層４１と高屈折率層（第一層）２２との間に、追加の高屈折率層８０（基板Ｓ２）が設けられてもよい（図１０参照）。
【０１０５】
図１３以降の図で、凹凸構造２０における凸部２３及び凹部２４の好ましい配置についてさらに説明する。図１３〜図１６では、凹凸構造２０を基板Ｓ１の法線方向に沿って見た様子を示している。凹凸構造２０を平面視したといってもよい。凸部２３及び凹部２４は、パターン化されて模式的に描画されている。凸部２３が配置された部分は斜線で示し、凹部２４が配置された部分は空欄で示している。なお、前述したように、凸部２３を凸部２３ａに変換し、凹部２４を凹部２４ａに変換してもよい。
【０１０６】
図１３〜図１６に示すように、凸部２３及び凹部２４は、均等に分割された区画に割り当てられて配置されることが好ましい。それにより、光取り出し性の高い凹凸構造２０が形成され得る。凸部２３及び凹部２４は、幅ｗの区画に割り当てられて、配置されている。ｗは境界幅とも呼ばれる。
【０１０７】
図１３及び図１４は、好ましい凹凸の配置の一例であり、複数の凸部２３が規則的に配置されている例である。このように規則的に凸部２３が配置されると、所定の波長や所定の方向に合わせて、光の取り出し性を高めることができるため、全体の光取り出し効率を向上させることができる。複数の凸部２３は周期性を有して配置されることが好ましい。複数の凸部２３は一定の間隔で配置されていてよい。
【０１０８】
図１３の例は、四角格子に複数の凸部２３が配置された様子を示している。四角格子は碁盤目状であってよい。凸部２３と凹部２４とは交代で割り当てられて配置されている。複数の凸部２３の配置は、チェック状になっている。面全体において、複数の凸部２３の占める割合は５０％となり得る。複数の凸部２３は、縦横に等間隔に配置され得る。
【０１０９】
図１４の例は、六角格子に複数の凸部２３が配置された様子を示している。六角格子はハニカム構造であってよい。凸部２３の周囲に、凹部２４が配置されている。凸部２３は、３方向に等間隔に配置され得る。面全体において、複数の凸部２３の占める割合は１／３となり得る。ここで、凸部２３と凹部２４とが置き換わってもよい。凸部２３が一つに繋がる場合は、前述のように複数の凹部２４を、凹凸構造２０を構成する複数の凸部２３ａと考えてよい。また、六角格子の配置を応用し、凸部２３の六角形の大きさを大きくして、面全体において複数の凸部２３の占める割合を５０％程度にすることもできる。六角格子の配置は、細密充填配置となり得る。
【０１１０】
図１５及び図１６は、好ましい凹凸の配置の一例であり、複数の凸部がランダムに配置されている例である。このようにランダムに凸部２３が配置されると、波長や方向の依存性なく、光の取り出し性を高めることができるため、全体の光取り出し効率を向上させることができる。また、視野角依存性を低減させることができる。
【０１１１】
図１５は、四角格子に複数の凸部２３がランダムに配置された様子を示している。図１６は、六角格子に複数の凸部２３がランダムに配置された様子を示している。ただし、図１５及び図１６では、ランダム性が制御されている。具体的には、凸部２３が同じ方向で一定の個数以上並ばないように制御されている。また、凹部２４が同じ方向で一定の個数以上並ばないように制御されている。図１５では、凸部２３は３個以上並んでおらず、凹部２４は３個以上並んでいない。凸部２３及び凹部２４の並ぶ個数は２個以下である。図１６では、凸部２３は４個以上並んでおらず、凹部２４は４個以上並んでいない。凸部２３及び凹部２４の並ぶ個数は３個以下である。このように完全なランダムではなく、ランダム性が制御されることにより、光取り出し性がさらに向上する。ランダム性が制御されると、凸部２３と凹部２４の境界が増加し得る。
【０１１２】
ところで、凸部２３と凸部２３とが繋がった場合、凸部２３の先端部分と凸部２３の先端部分とが繋がっていてもよいし、繋がっていなくてもよい。好ましくは、凸部２３の先端部分と凸部２３の先端部分とが繋がる部分と繋がらない部分とがランダムに設けられる。それにより、ランダム性が向上するため、光取り出し効率が向上し得る。凸部２３の先端部分は、凸部２３の最上段を意味する。また、凸部２３と凸部２３とが繋がったときに、２以上の段差部２５が繋がっていてもよいし、繋がっていなくてもよい。好ましくは、２以上の段差部２５が繋がる部分と繋がらない部分とがランダムに設けられる。それにより、ランダム性が向上するため、光取り出し効率が向上し得る。凹部２４についても、同様にランダム性が制御されてよい。
【０１１３】
図１３〜図１６では、格子への凸部２３の割り当てが示されている。前述したように、凸部２３は、２段以上で突出しており、段差部２５を有する。凸部２３が段差部２５を有するのであれば、凸部２３の平面視における形状は、適宜の形状であってよい。凸部２３の平面視の形状は、四角形であってもよいし、六角形であってもよいし、多角形であってもよいし、円形であってもよいし、その他の形状であってもよい。また、凹部２４の平面視の形状が、四角形であってもよいし、多角形であってもよいし、円形であってもよいし、その他の形状であってもよい。凸部２３の最上段と、段差部２５との平面視形状は相似形であってよい。
【０１１４】
また、凸部２３は幅がランダムに変化してもよい。凹部２４は幅がランダムに変化してもよい。凹凸構造において、凸部２３及び凹部２４の占める割合は、適宜に変更可能である。凸部２３の占める割合は、３０〜７０％の範囲内であってよい。凹部２４の占める割合は、３０〜７０％の範囲内であってよい。
【０１１５】
有機ＥＬ素子１には基材Ｓ１０が組み込まれている。基材Ｓ１０は、第一層と、第一層に接して配置される第二層と、を備えている。第一層と第二層との界面には、２段以上で突出する複数の凸部２３によって形成された凹凸構造１０が設けられている。基材Ｓ１０は、保護層１０を備えている。保護層１０は、第二層に接して配置される層、又は、第二層である。大気の屈折率をｎ０とし、保護層１０の屈折率をｎ１とし、第二層の屈折率をｎ２としたときに、
ｎ０  ＜  ｎ１、及び
ｎ２  ≦  ｎ１
の関係を満たす。
【０１１６】
図１７は、基材Ｓ１０の一例を示す断面図である。この態様は、保護層１０が第二層に接して配置される層である場合、すなわち、保護層１０と第二層とが別である場合の基材Ｓ１０を示している。基材Ｓ１０は、高屈折率層（第一層）２２と、高屈折率層２２に接して配置される低屈折率層（第二層）２１と、低屈折率層２１に接して配置される保護層１０とを備えている。高屈折率層２２と低屈折率層２１との界面には、２段以上で突出する複数の凸部２３によって形成された凹凸構造２０が設けられている。大気の屈折率をｎ０とし、保護層１０の屈折率をｎ１とし、低屈折率層２１の屈折率をｎ２としたときに、
ｎ０  ＜  ｎ１、及び
ｎ２  ＜  ｎ１
の関係を満たす。基材Ｓ１０は、光取り出し性に優れる有機ＥＬ素子１を提供することができる。
【０１１７】
基材Ｓ１０は、上記の有機ＥＬ素子１に使用され得る。図１７は、図１の有機ＥＬ素子１に適用される基材Ｓ１０を示しているが、他の図（ただし、保護層１０と第二層が別のもの）で説明された有機ＥＬ素子１に適用されてもよい。基材Ｓ１０は、有機ＥＬ素子１以外に使用されてもよい。基材Ｓ１０は、光学装置に使用され得る。基材Ｓ１０の好ましい構成は、上記の有機ＥＬ素子１で説明した構成を適用することができる。上記と同じ構成については同じ符号を付して説明を省略する。基材Ｓ１０の詳細な構成は、上記の説明から理解されるであろう。基材Ｓ１０に複数の層を積層させることで、有機ＥＬ素子１が製造され得る。
【０１１８】
図１８は、基材Ｓ１０の製造の一例を示している。図１８は図１８Ａ〜図１８Ｃから構成される。図１８Ａ〜図１８Ｃの製造を経ることにより、図１７に示す基材Ｓ１０が得られる。図１８Ａで示すように、基材Ｓ１０の製造にあたっては、まず、保護層１０を準備する。保護層１０は、例えばガラス基板である。ガラス基板は洗浄されてもよい。次に、図１８Ｂに示すように、保護層１０の上に、低屈折率層（第二層）２１を形成する。ただし、この段階では、低屈折率層２１は、凹凸が付与されていなくてよい。そして、図１８Ｃに示すように、インプリント法により低屈折率層２１の表面に凹凸を付与する。これにより、低屈折率層２１には凹凸構造２０が設けられる。最後に、低屈折率層２１の上に高屈折率層（第一層）２２を形成する（図１７参照）。これにより、基材Ｓ１０が製造される。
【０１１９】
図１９は、基材Ｓ１０の他の一例を示す断面図である。この態様は、保護層１０が第二層である場合、すなわち、保護層１０と第二層とが同じである場合の基材Ｓ１０を示している。基材Ｓ１０は、高屈折率層（第一層）２２と、高屈折率層２２に接して配置される低屈折率層（第二層）２１とを備えている。低屈折率層２１は、保護層１０となる。高屈折率層２２と低屈折率層２１との界面には、２段以上で突出する複数の凸部２３によって形成された凹凸構造２０が設けられている。大気の屈折率をｎ０とし、保護層１０の屈折率をｎ１とする。また、低屈折率層２１の屈折率はｎ２と表される。このとき、
ｎ０  ＜  ｎ１、及び
ｎ２  ＝  ｎ１
の関係を満たす。基材Ｓ１０は、光取り出し性に優れる有機ＥＬ素子１を提供することができる。
【０１２０】
基材Ｓ１０は、上記の有機ＥＬ素子１に使用され得る。図１９は、図１２の有機ＥＬ素子１に適用される基材Ｓ１０を示しているが、図１２から変形された有機ＥＬ素子１に適用されてもよい。基材Ｓ１０は、有機ＥＬ素子１以外に使用されてもよい。基材Ｓ１０は、光学装置に使用され得る。基材Ｓ１０の好ましい構成は、上記の有機ＥＬ素子１で説明した構成を適用することができる。上記と同じ構成については同じ符号を付して説明を省略する。基材Ｓ１０の詳細な構成は、上記の説明から理解されるであろう。基材Ｓ１０に複数の層を積層させることで、有機ＥＬ素子１が製造され得る。
【０１２１】
図２０は、基材Ｓ１０の製造の一例を示している。図２０は図２０Ａ〜図２０Ｄから構成される。図２０Ａ〜図２０Ｄの製造を経ることにより、図１９に示す基材Ｓ１０が得られる。図２０Ａで示すように、基材Ｓ１０の製造にあたっては、まず、保護層１０（低屈折率層２１、すなわち第二層）を準備する。保護層１０は、例えば、ガラス基板である。具体的には、低屈折率ガラス基板が例示される。ガラス基板は洗浄されてもよい。次に、図２０Ｂに示すように、保護層１０の上に、レジスト層２７を形成する。この段階では、レジスト層２７は、凹凸が付与されていなくてよい。レジスト層２７は、例えば、樹脂で形成される。そして、図２０Ｃに示すように、インプリント法によりレジスト層２７の表面に凹凸を付与する。その際、事前に検討されたレジスト層２７のエッチング性と保護層１０のエッチング性の選択比に基づいて、凹凸の形状を付与する。例えば、両者の選択比が１対１の場合は、最終目標の凹凸形状をレジスト層２７に付与する。これにより、レジスト層２７には、凹凸構造２７ａが設けられる。次いで、レジスト層２７の表面をエッチングする。エッチングは、表面の凹凸形状に沿って、表面から徐々に層を削る方法を採用することができる。エッチングは、ウェット法、ドライ法のいずれでもよい。レジスト層２７のエッチングによってレジスト層２７がなくなった部分では、保護層１０がエッチングされていく。これにより、レジスト層２７と保護層１０とがエッチングされる。そしてこのとき、レジスト層２７の凹凸によって、保護層１０のエッチング量が場所によって変化する。そのため、図２０Ｄで示すように、凹凸形状が保護層１０に付与される。このようにして、レジスト層２７の凹凸の形状が、保護層１０に転写される。レジスト層２７は、残存する場合には、洗浄などで除去されてよい。最後に、保護層１０（低屈折率層２１）の上に高屈折率層（第一層）２２を形成する（図１９参照）。高屈折率層２２は、塗布などで形成され得る。これにより、基材Ｓ１０が製造される。上述したように、高屈折率層２２は、保護層１０の上に形成するため、材料及びプロセスの選択性が拡大し、形成が容易になる。
【０１２２】
図２１は、発光装置の一例を示す斜視図である。発光装置１００が開示される。発光装置１００は、有機ＥＬ素子１と、配線１０１を備えている。発光装置１００は、筐体１０２と、プラグ１０３とを備えている。発光装置１００としては、パネル、照明、車載用点灯具、ディスプレイ、サイネージ、建材組み込み照明が例示される。図２１は、照明装置の例である。上記の有機ＥＬ素子１は、照明装置に適用することができる。この図では、複数（４つ）の有機ＥＬ素子１が面状に配設されている。発光装置１００は、１つの有機ＥＬ素子１を有するものであってもよい。有機ＥＬ素子１は、筐体１０２に収容されている。プラグ１０３及び配線１０１を通して電気が供給されて有機ＥＬ素子１が発光し、発光装置１００から光が出射する。有機ＥＬ素子１の光は白色であり得る。その場合、白色発光の発光装置１００が得られる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年1月21日(2016.1.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
少なくとも一つの発光層と、
前記発光層の光出射側に配置される第一層と、
前記第一層の光出射側に、前記第一層に接して配置される第二層と、を備え、
前記第一層と前記第二層との界面には、２段以上で突出する複数の凸部によって形成された凹凸構造が設けられ、
前記有機エレクトロルミネッセンス素子は、保護層を備え、当該保護層は、前記第二層の光出射側に配置される層であり、
大気の屈折率をｎ０とし、前記保護層の屈折率をｎ１とし、前記第二層の屈折率をｎ２としたときに、
ｎ０  ＜  ｎ１、及び、
ｎ２  ≦  ｎ１
の関係を満たす、有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
前記第一層の屈折率をｎ３とし、前記発光層の屈折率をｎ４としたときに、
ｎ１  ＜  ｎ３、及び、
ｎ１  ＜  ｎ４
の関係を満たす、請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
前記発光層の光出射側とは反対側に、光を反射する反射層を備え、
前記反射層に最も近い発光層と前記反射層との間の媒質の屈折率をｎ５とし、当該発光層において生じる光の波長をλとし、当該発光層と前記反射層との距離をＬ１としたときに、
Ｌ１  ≧  λ／（３ｎ５）
の関係を満たす、請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
前記凹凸構造は、前記第一層と前記第二層との間の屈折率を有する構造を備えている、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
前記屈折率ｎ１と、前記屈折率ｎ２とが、
ｎ２  ＜  ｎ１
の関係を満たす、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項６】
前記保護層と前記第二層との間に、前記保護層よりも低い屈折率を有する構造を備えている、請求項５に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項７】
（削除）
【請求項８】
前記複数の凸部は、規則的に配置されている、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項９】
前記複数の凸部は、ランダムに配置されている、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１０】
前記発光層と前記第一層との間に、前記第一層に接して、基板として機能し、前記保護層よりも高い屈折率を有する層を備えている、請求項１〜６、８、９のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１１】
前記保護層の光出射側に光取り出し構造を備えている、請求項１〜６、８〜１０のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１２】
基材であって、
第一層と、
前記第一層に接して配置される第二層と、を備え、
前記第一層と前記第二層との界面には、２段以上で突出する複数の凸部によって形成された凹凸構造が設けられ、
前記基材は、保護層を備え、当該保護層は、前記第二層に接して配置される層であり、
大気の屈折率をｎ０とし、前記保護層の屈折率をｎ１とし、前記第二層の屈折率をｎ２としたときに、
ｎ０  ＜  ｎ１、及び
ｎ２  ≦  ｎ１
の関係を満たす、基材。
【請求項１３】
前記屈折率ｎ１と、前記屈折率ｎ２とが、
ｎ２  ＜  ｎ１
の関係を満たす、請求項１２に記載の基材。
【請求項１４】
（削除）
【請求項１５】
請求項１〜６、８〜１１のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子と、配線とを備えた発光装置。
【国際調査報告】
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