(57)【要約】  発光素子（１００）は、透光性基板（１１０）と、透光性基板（１１０）を基準として光取り出し側とは反対側に配置された発光層と、透光性基板（１１０）を基準として光取り出し側とは反対側に配置された回折格子層（１２０）と、を備える。回折格子層（１２０）は、透光性のベース部（１２１）と、ベース部（１２１）内において透光性基板（１１０）に対して交差する方向に周期的に配置されて回折格子（１２３）を形成する複数の構造体（１２２）と、を含む。
2014118936.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性基板と、
前記透光性基板を基準として光取り出し側とは反対側に配置された発光層と、
前記透光性基板を基準として前記光取り出し側とは反対側に配置された回折格子層と、
を備え、
前記回折格子層は、
透光性のベース部と、
前記ベース部内において、前記透光性基板に対して交差する方向に周期的に配置され、回折格子を形成する複数の構造体と、
を含む発光素子。
【請求項２】
前記ベース部の屈折率は、前記透光性基板の屈折率よりも大きく、且つ２．３以下である請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記回折格子層は、平面視において互いに離間して配置された複数の前記回折格子を含む請求項１又は２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記回折格子層は前記透光性基板と前記発光層との間に配置されている請求項１〜３の何れか一項に記載の発光素子。
【請求項５】
前記回折格子層は前記発光層を基準として前記透光性基板とは反対側に配置され、
当該発光素子は、更に、前記回折格子層を基準として前記透光性基板とは反対側に配置され、前記回折格子層側から到来する光を反射する光反射層を備えている請求項１〜３の何れか一項に記載の発光素子。
【請求項６】
前記構造体は、前記ベース部とは屈折率が異なる請求項１〜５の何れか一項に記載の発光素子。
【請求項７】
一の前記回折格子を形成する前記複数の構造体は、それぞれ前記透光性基板に対して平行に延在しているとともに、互いに平行に配置されている請求項１〜６の何れか一項に記載の発光素子。
【請求項８】
一の前記回折格子を形成する前記複数の構造体は、前記透光性基板に対して交差する面内において、前記透光性基板に対して交差する第１方向にて周期的に配置され、且つ、前記第１方向に対して交差する第２方向にて分散して配置され、
当該一の回折格子を前記第１方向に見たときに、前記第２方向に並ぶ複数の前記構造体の列における前記構造体どうしの間隔を、その隣の列の前記構造体が占めるように、前記複数の構造体が配置されている請求項１〜６の何れか一項に記載の発光素子。
【請求項９】
前記構造体は金属により構成されている請求項１〜８の何れか一項に記載の発光素子。
【請求項１０】
透光性基板を基準として光取り出し側とは反対側に発光層を形成する工程と、
前記透光性基板を基準として前記光取り出し側とは反対側に回折格子層を形成する工程と、
を備え、
前記回折格子層を形成する工程では、透光性のベース部と、前記ベース部内において前記透光性基板に対して交差する方向に周期的に配置されて回折格子を形成する複数の構造体と、を含む前記回折格子層を形成する発光素子の製造方法。
【請求項１１】
前記回折格子層を形成する工程は、
前記ベース部を形成する工程と、
前記ベース部の一部分に光線を照射することにより、当該一部分の屈折率を前記ベース部とは異なる屈折率に変化させて、当該一部分を前記構造体に加工する工程と、
を含む請求項１０に記載の発光素子の製造方法。
【請求項１２】
前記回折格子層を形成する工程では、
前記ベース部の一部分を構成する透光性フィルムを形成する工程と、
前記透光性フィルムに対してインプリントを行うことによって、前記構造体を構成する凹部を形成する工程と、
を交互に繰り返し行うことによって、それぞれ前記構造体を内部に含む複数層の前記透光性フィルムにより前記ベース部を形成する請求項１０に記載の発光素子の製造方法。
【請求項１３】
前記回折格子層を形成する工程では、
金属により前記構造体を形成する工程と、
前記構造体が透光層に埋まるように当該透光層を形成する工程と、
を交互に繰り返し行うことによって、それぞれ前記構造体を内部に含む複数層の前記透光層により前記ベース部を形成する請求項１０に記載の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、発光素子および発光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光素子の１つに有機発光層を有する発光素子がある。この発光素子においては、有機発光層で発生した光のうち外部に放射される光の割合（光取り出し効率）を向上することが望まれている。【０００３】
特許文献１〜４には、透光性基板に対して平行に回折格子（周期構造）を配置したことによって、光取り出し効率を向上することが記載されている。また、特許文献５にも、回折格子を用いて光取り出し効率の向上を図ることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２７２１９４号公報
【特許文献２】特開２０１１−０１４３６１号公報
【特許文献３】特開２０１２−０１４９７６号公報
【特許文献４】特開２０１１−２２２４２１号公報
【特許文献５】特開２００８−２６９９６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）発光素子は、例えば、ガラス基板等の透光性基板上に透光性電極、発光層を含む有機機能層、金属電極を積層して構成されている。【０００６】
このような発光素子において、透光性基板に対する法線の向きの光や、透光性基板に対する法線の向きに近い角度の光は、容易に外部に取り出される。しかし、透光性基板の法線に対する角度が大きい光は、透光性基板と透光性電極との屈折率差に起因して、これらの界面で全反射するなどの理由から、外部に取り出されにくい。【０００７】
本発明が解決しようとする課題としては、発光素子の光取り出し効率を向上することが一例として挙げられる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、透光性基板と、
前記透光性基板を基準として光取り出し側とは反対側に配置された発光層と、
前記透光性基板を基準として前記光取り出し側とは反対側に配置された回折格子層と、
を備え、
前記回折格子層は、
透光性のベース部と、
前記ベース部内において、前記透光性基板に対して交差する方向に周期的に配置され、回折格子を形成する複数の構造体と、
を含む発光素子である。【０００９】
請求項１０に記載の発明は、透光性基板を基準として光取り出し側とは反対側に発光層を形成する工程と、
前記透光性基板を基準として前記光取り出し側とは反対側に回折格子層を形成する工程と、
を備え、
前記回折格子層を形成する工程では、透光性のベース部と、前記ベース部内において前記透光性基板に対して交差する方向に周期的に配置されて回折格子を形成する複数の構造体と、を含む前記回折格子層を形成する発光素子の製造方法である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。【００１１】
【図１】図１（ａ）は実施形態に係る発光素子の断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の要部拡大図である。
【図２】図１（ｂ）の要部拡大図である。
【図３】有機機能層の層構造の第１例を示す断面図である。
【図４】有機機能層の層構造の第２例を示す断面図である。
【図５】図５（ａ）は実施例１に係る発光素子の断面図、図５（ｂ）は図５（ａ）の要部拡大図である。
【図６】実施例１に係る発光素子の斜視図である。
【図７】図７（ａ）〜（ｃ）は実施例１に係る発光素子の回折格子層の回折格子を示す図であり、このうち（ａ）は側断面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は平面図である。
【図８】図８（ａ）〜（ｅ）は実施例１に係る発光素子の製造方法を説明するための図である。
【図９】図９（ａ）〜（ｄ）は実施例２に係る発光素子の回折格子層の回折格子を示す図であり、このうち（ａ）は側断面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は平面図、（ｄ）は（ｂ）の一部分を示す図である。
【図１０】実施例３に係る発光素子の要部の断面図である。
【図１１】図１１（ａ）は実施例４に係る発光素子の要部の断面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）の要部拡大図である。
【図１２】図１２（ａ）〜（ｃ）は実施例４に係る発光素子の回折格子層の回折格子の第１例を示す図であり、このうち（ａ）は側断面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は平面図である。図１２（ｄ）〜（ｆ）は実施例４に係る発光素子の回折格子層の回折格子の第２例を示す図であり、このうち（ｄ）は側断面図、（ｅ）は正面図、（ｆ）は平面図である。
【図１３】図１３（ａ）〜（ｃ）は実施例４に係る発光素子の製造方法を説明するための図である。
【図１４】図１４（ａ）は実施例５に係る発光素子の平面図、図１４（ｂ）は図１４（ａ）Ｂ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図１５】図１５（ａ）は実施例６に係る発光素子の要部の断面図、図１５（ｂ）は図１５（ａ）の要部拡大図である。
【図１６】図１６（ａ）〜（ｅ）は実施例６に係る発光素子の製造方法を説明するための図である。
【図１７】実施例７に係る発光素子の断面図である。
【図１８】実施例８に係る発光素子の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様の構成要素には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１３】
図１（ａ）は実施形態に係る発光素子１００の断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の要部拡大図である。図２は図１（ｂ）の要部拡大図である。発光素子１００は、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子を含んで構成される。この発光素子１００は、例えばディスプレイ、照明装置、又は光通信装置の光源として用いることができる。
【００１４】
本実施形態に係る発光素子１００は、透光性基板１１０と、透光性基板１１０を基準として光取り出し側とは反対側に配置された発光層と、透光性基板１１０を基準として光取り出し側とは反対側に配置された回折格子層１２０と、を備える。回折格子層１２０は、透光性のベース部１２１と、ベース部１２１内において透光性基板１１０に対して交差する方向に周期的に配置されて回折格子１２３を形成する複数の構造体１２２と、を含む。ここで、透光性基板１１０に対して交差するとは、透光性基板１１０における発光層側の面（図１（ａ）における下面）に対して交差すること、透光性基板１１０における発光層側とは反対側の面（図１（ａ）における上面）に対して交差すること、又は透光性基板１１０が延在する面に対して交差することを意味する。また、光取り出し側とは、後述する光取り出し面側（例えば光取り出し面１１０ａ側）を意味する。
【００１５】
以下においては、説明を簡単にするため、発光素子１００の各構成要素の位置関係（上下関係等）が各図に示す関係であるものとして説明を行う。ただし、この説明における位置関係は、発光素子１００の使用時や製造時の位置関係とは無関係である。
【００１６】
本実施形態の場合、図１（ａ）に示すように、発光素子１００は、上側から順に、透光性基板１１０と、回折格子層１２０と、第１電極１３０と、有機機能層１４０と、第２電極１５０と、を備えている。また、有機機能層１４０は、少なくとも発光層を含んで構成されている。このため、回折格子層１２０は透光性基板１１０と発光層との間に配置されている。
【００１７】
透光性基板１１０は、ガラスや樹脂などの透光性を有する材料からなる板状部材である。例えば、透光性基板１１０の上面、すなわち透光性基板１１０における有機機能層１４０とは反対側の面は、平坦な光取り出し面１１０ａとなっている。この光取り出し面１１０ａは、光放出空間を充たす空気（屈折率１）と接している。なお、透光性基板１１０の上面には、光取り出しフィルムが貼り付けられており、この光取り出しフィルムの上面が、光取り出し面を構成していても良い。
【００１８】
上述のように、回折格子層１２０は回折格子１２３を含む。詳細は後述するように、この回折格子１２３を光が通過することにより、当該光が０次光および高次光に分かれる。そして、そのうち一部の光の向きが上向き、すなわち発光素子１００の外部に取り出される向き（図１（ｂ）の１次光Ｌ２の向きなど）となることにより、発光素子１００の光取り出し効率が向上する。
【００１９】
ベース部１２１は、例えば誘電体などにより構成されている。ベース部１２１の屈折率は、例えば、透光性基板１１０の屈折率よりも大きく、且つ、２．３以下である。ベース部１２１の材料は、例えば、有機機能層１４０の材料と同じとすることができる。有機機能層１４０の屈折率は、例えば、１．６以上２．０以下程度である。また、ベース部１２１の屈折率は、例えば、第１電極１３０の屈折率と同等以上である。
【００２０】
回折格子層１２０の構造体１２２は、例えば、ベース部１２１に形成された中空の領域である。ただし、構造体１２２は、金属により構成されていても良い。また、構造体１２２は、ベース部１２１とは屈折率が異なる透光性の材料により構成されていても良い。この場合、ベース部１２１の一部分に光線を照射し、当該一部分を熱により変質させその屈折率を変化させることによって、構造体１２２を形成することができる。
【００２１】
第１電極１３０は、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）やＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）などの金属酸化物導電体からなる透明電極とすることができる。ただし、第１電極１３０は、光が透過する程度に薄い金属薄膜であっても良い。
【００２２】
第２電極１５０は、例えば、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌなどの金属膜からなる反射電極である。第２電極１５０は、有機機能層１４０から第２電極１５０側に向かう光を、光取り出し面１１０ａ側に向けて反射する。つまり、第２電極１５０は光反射層を兼ねる。
ただし、第２電極１５０をＩＴＯやＩＺＯなどの金属酸化物導電体からなる透明電極により形成するか、又は、第２電極１５０を光が透過する程度に薄い金属薄膜により形成し、第２電極１５０よりも下層に光反射層（図示略）を設けても良い。
【００２３】
例えば、第１電極１３０が陽極を構成し、第２電極１５０が陰極を構成する。第１電極１３０と第２電極１５０との間に電圧が印加されることにより、有機機能層１４０の発光層が発光する。透光性基板１１０、回折格子層１２０、第１電極１３０、有機機能層１４０および第２電極１５０は、いずれも、有機機能層１４０の発光層が発光した光の少なくとも一部を透過する。発光層が発光した光の一部は、透光性基板１１０の光取り出し面１１０ａから、発光素子１００の外部（つまり上記光放出空間）に放射される（取り出される）。
【００２４】
回折格子層１２０において、構造体１２２以外の領域は、すべてベース部１２１となっていても良いし、回折格子層１２０は、構造体１２２及びベース部１２１以外の領域を含んで構成されていても良い。
【００２５】
回折格子層１２０においては、複数の構造体１２２が、透光性基板１１０に対して交差する方向において周期的に（繰り返し）配置されている。より具体的には、例えば、複数の構造体１２２が、透光性基板１１０に対して交差する方向において、一定間隔で配置されている。ただし、隣り合う構造体１２２どうしの間隔は一定でなくても良い。図１に示すように、複数の構造体１２２が並ぶ方向は、例えば、透光性基板１１０に対して直交する方向とすることができる。ただし、複数の構造体１２２が並ぶ方向は、透光性基板１１０に対して交差する方向であれば、その他の方向でも良い。
【００２６】
例えば、透光性基板１１０の一方の面（図１（ａ）における下面）と回折格子層１２０の一方の面（図１（ａ）における上面）とが相互に接している。また、回折格子層１２０の他方の面（図１（ａ）における下面）と第１電極１３０の一方の面（図１（ａ）における上面）とが相互に接している。また、第１電極１３０の他方の面（図１（ａ）における下面）と有機機能層１４０の一方の面（図１（ａ）における上面）とが相互に接している。また、有機機能層１４０の他方の面（図１（ａ）における下面）と第２電極１５０の一方の面（図１（ａ）における上面）とが相互に接している。ただし、透光性基板１１０と回折格子層１２０との間には他の層が存在していても良い。同様に、回折格子層１２０と第１電極１３０との間には他の層が存在していても良い。同様に、第１電極１３０と有機機能層１４０との間には他の層が存在していても良い。同様に、有機機能層１４０と第２電極１５０との間には他の層が存在していても良い。
【００２７】
次に、有機機能層１４０の層構造の例を説明する。
【００２８】
図３は有機機能層１４０の層構造の第１例を示す断面図である。第１例に係る有機機能層１４０は、正孔注入層１４１、正孔輸送層１４２、発光層１４３、電子輸送層１４４、及び電子注入層１４５をこの順に積層した構造を有している。すなわち有機機能層１４０は、有機エレクトロルミネッセンス発光層である。なお、正孔注入層１４１及び正孔輸送層１４２の代わりに、これら２つの層の機能を有する一つの層を設けてもよい。同様に、電子輸送層１４４及び電子注入層１４５の代わりに、これら２つの層の機能を有する一つの層を設けてもよい。
【００２９】
有機機能層１４０の第１例において、発光層１４３は、例えば赤色の光を発光する層、青色の光を発光する層、又は緑色の光を発光する層である。この場合、平面視において、赤色の光を発光する発光層１４３を有する領域、緑色の光を発光する発光層１４３を有する領域、及び青色の光を発光する発光層１４３を有する領域が繰り返し設けられていても良い。この場合、各領域を同時に発光させると、発光素子１００は白色等の単一の発光色で発光する。
【００３０】
なお、発光層１４３は、複数の色を発光するための材料を混ぜることにより、白色等の単一の発光色で発光するように構成されていても良い。
【００３１】
図４は有機機能層１４０の層構造の第２例を示す断面図である。この例では、有機機能層１４０の発光層１４３は、発光層１４３ａ，１４３ｂ，１４３ｃをこの順に積層した構成を有している。発光層１４３ａ，１４３ｂ，１４３ｃは、互いに異なる色の光（例えば赤、緑、及び青）を発光する。そして発光層１４３ａ，１４３ｂ，１４３ｃが同時に発光することにより、発光素子１００は白色等の単一の発光色で発光する。
【００３２】
次に、動作を説明する。
【００３３】
図１（ａ）において、有機機能層１４０の発光層１４３（図３、図４参照）の発光点から出た光は  有機機能層１４０の正孔輸送層１４２および正孔注入層１４１（図３、図４参照）を通過し、更に、第１電極１３０を通過したのち、第１電極１３０とほぼ同じかそれ以上の屈折率を有するベース部１２１に入射する。
【００３４】
回折格子層１２０に入射した光は、複数の構造体１２２により構成される回折格子１２３を通過することにより回折し、０次光および±高次光に分かれる。図１（ｂ）には、回折格子層１２０に入射した光Ｌ０が、回折格子１２３を通過することにより０次光Ｌ１、１次光Ｌ２および−１次光Ｌ３に分かれる様子を示している。
【００３５】
ここで、一例として、ベース部１２１の屈折率が１．８であり、発光層１４３から発せられる光が、ピーク波長５６０ｎｍの緑の光である場合を考える。この場合、ベース部１２１における光のピーク波長は５６０ｎｍ／１．８、すなわち約３１０ｎｍとなる。
【００３６】
図２に示す間隔Ｄ１は、回折格子１２３に対して直交する方向（図２の左右方向）に進み且つ構造体１２２の中心を通過する光と、回折格子１２３に対して直交する方向（図２の左右方向）に進み且つ隣り合う構造体１２２どうしの間隔の中心を通過する光と、の間隔（複数の構造体１２２の並び方向における間隔）である。この間隔Ｄ１が波長に近くなるほど、回折角が大きくなる。間隔Ｄ１は、例えば、ベース部１２１におけるピーク波長である３１０ｎｍよりも大きく設定する（例えば、間隔Ｄ１は４００ｎｍとする）。
【００３７】
また、隣り合う構造体１２２どうしの間隔Ｄ２は、間隔Ｄ１の２倍である。このため、間隔Ｄ２は、例えば８００ｎｍである。
【００３８】
また、０次光と高次光（特に±１次光）との強度比は、回折格子１２３の奥行き（光が通過する距離）、構造体１２２の奥行き（図２の幅Ｗ）で決まる。
０次光の強度比を小さくするためには、構造体１２２の奥行き（幅Ｗ）をλ／２に設定することが好ましい。このため、幅Ｗは、例えば、３１０ｎｍのおよそ１／２の１６０ｎｍに設定する。
【００３９】
このような設定の回折格子１２３を使う場合、±１次光（図１（ｂ）に示す１次光Ｌ２および−１次光Ｌ３）の強度が最も強くなる設計が可能である。
【００４０】
ここで、光Ｌ０は、回折格子層１２０が存在しない場合、第１電極１３０と透光性基板１１０との界面で下向きに全反射する光、すなわち、第１電極１３０と透光性基板１１０との界面における臨界角以上の光であるものとする。すなわち、光Ｌ０は、回折格子層１２０が存在しない場合、透光性基板１１０と第２電極１５０との間で反射を繰り返すうちに反射陰極（第２電極１５０）の反射率や有機機能層１４０の消衰係数により減衰する光である。
この場合でも、図１（ｂ）に示すように、１次光Ｌ２の角度が０次光の角度よりも上向きとなることにより、１次光Ｌ２が回折格子層１２０から透光性基板１１０に入射し、更に透光性基板１１０から光放出空間に放射されることを期待できる。
すなわち、１次光Ｌ２は、その角度に応じて、透光性基板１１０に入射するか、又は、回折格子層１２０と透光性基板１１０との界面にて全反射するかが決まる。同様に、透光性基板１１０に入射した１次光Ｌ２は、その角度に応じて、透光性基板１１０から光放出空間に放射されるか、透光性基板１１０と光放出空間との界面にて全反射するかが決まる。
したがって、透光性基板１１０に入射した１次光Ｌ２が透光性基板１１０から光放出空間に放射されるような角度条件の光Ｌ０については、その一部が光放出空間に取り出される。
また、図示は省略するが、２次光以上の高次光は、１次光よりも更に大きな角度で回折するため、それら高次光の多くの割合の光が放出空間に放射される。
このように、回折格子層１２０が存在しない場合には放出空間に放出されない角度の光Ｌ０の一部を、回折格子層１２０の作用によって放出空間に放出することができる。
また、回折格子層１２０が存在しない場合でも光放出空間に放出される角度の光については、その殆どが、回折格子１２３に入射しないまま、回折格子層１２０および透光性基板１１０を透過して光放出空間に放射される。また、回折格子層１２０が存在しない場合でも光放出空間に放出される角度の光のうち、回折格子１２３に入射したものについても、その一部は、光放出空間に放射される。
よって、回折格子層１２０が存在しない場合と比べて発光素子１００の光取り出し効率が向上する。
さらに本実施形態に係る発光素子１００は、光取り出し面１１０ａに対して垂直な光はほとんど影響を受けない構造になっている。換言すれば、反射を繰り返す光に対して大きく作用する構造になっているため、光取り出し効率向上が期待できる。
【００４１】
次に、本実施形態に係る発光素子の製造方法の一例を説明する。この製造方法は、以下の（１）、（２）の工程を備える。
（１）透光性基板１１０を基準として光取り出し側とは反対側に発光層を形成する工程
（２）透光性基板１１０を基準として光取り出し側とは反対側に回折格子層１２０を形成する工程
回折格子層１２０を形成する工程では、透光性のベース部１２１と、ベース部１２１内において透光性基板１１０に対して交差する方向に周期的に配置されて回折格子を形成する複数の構造体１２２と、を含む回折格子層１２０を形成する。
【００４２】
先ず、透光性基板１１０の下面に回折格子層１２０を形成する。回折格子層１２０の構造体１２２は、中空であっても良いし、金属であっても良いし、ベース部１２１の一部領域の屈折率を変化させたものであっても良い。回折格子層１２０の形成の仕方の具体例については、後述する実施例にて説明する。
【００４３】
次に、回折格子層１２０の下面にスパッタ法などによりＩＴＯやＩＺＯなどの金属酸化物導電体からなる透光性の導電膜を成膜し、エッチングによりこれをパターニングして第１電極１３０を形成する。
【００４４】
次に、第１電極１３０の下面に有機材料を塗布することにより有機機能層１４０を形成する。
【００４５】
次に、有機機能層１４０の下面に、蒸着法などによりＡｇ、Ａｕ、Ａｌなどの金属材料を堆積させて、第２電極１５０を形成する。
【００４６】
なお、必要に応じてバスライン１７０や隔壁部１８０（図１４参照）をそれぞれ適切なタイミングで形成しても良い。また、第２電極１５０の下面には必要に応じて封止層を形成しても良い。
【００４７】
以上、実施形態によれば、発光素子１００は、透光性基板１１０と、透光性基板１１０を基準として光取り出し側とは反対側に配置された発光層および回折格子層１２０と、を備える。そして、回折格子層１２０は、ベース部１２１と、ベース部１２１内において透光性基板１１０に対して交差する方向に周期的に配置されて回折格子１２３を形成する複数の構造体１２２を含む。よって、回折格子層１２０が存在しない場合には放出空間に放出されない角度の光の一部について、回折格子１２３の作用によって、放出空間に放出される角度に変更し、放出空間に放出させることができる。これにより、回折格子層１２０が存在しない場合と比べて発光素子１００の光取り出し効率が向上する。
【００４８】
また、ベース部１２１の屈折率が、透光性基板１１０の屈折率よりも大きく且つ２．３以下である場合、発光層からベース部１２１へ光をスムーズに入射させることができ、且つ、ベース部１２１から透光性基板１１０へも光を容易に入射させることができる。
【００４９】
また、回折格子層１２０は透光性基板１１０と発光層との間に配置されているので、発光層から透光性基板１１０側に向かう光の一部について、その向きを回折格子１２３により変更し、発光素子１００から外部に取り出すことができる。
【実施例】
【００５０】
（実施例１）
図５（ａ）は実施例１に係る発光素子１００の断面図、図５（ｂ）は図５（ａ）の要部拡大図である。図６は実施例１に係る発光素子１００の斜視図である。図７（ａ）〜（ｃ）は実施例１に係る発光素子１００の回折格子層１２０の回折格子を示す図であり、このうち（ａ）は側断面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は平面図である。本実施例に係る発光素子１００は、以下に説明する点で上記の実施形態に係る発光素子１００と相違し、その他の点では上記の実施形態に係る発光素子１００と同様に構成されている。【００５１】
図５（ａ）に示すように、回折格子層１２０には、複数の回折格子１２３が形成されている。これら回折格子１２３は、平面視において互いに離間して配置されている。【００５２】
図６に示すように、各回折格子１２３は、透光性基板１１０に対して交差（例えば直交）する壁状に形成されている。図６には４つの壁状の回折格子１２３を平面視において格子状に配置した例を示しているが、より多くの回折格子１２３を回折格子層１２０に配置しても良いのは言うまでもない。複数の壁状の回折格子１２３を平面視において格子状に配置する場合、互いに平行な回折格子１２３と、互いに直交する回折格子１２３と、が含まれる。
また、平面視において互いに直交する回折格子１２３を、互いに上下方向においてずらして配置することにより、これらが直接交わらないようにしてもよい。【００５３】
図５（ａ）に示すように、複数の壁状の回折格子１２３を互いに平行に周期的（例えば一定間隔で）に配置することが、好ましい一例である。複数の壁状の回折格子１２３の並び方向は、例えば、図５（ａ）に示すように、透光性基板１１０に対して平行な方向とする。なお、各回折格子１２３を構成する複数の構造体１２２の並び方向は、上記実施形態と同様に、透光性基板１１０に対して交差（例えば直交）する方向である。【００５４】
本実施例の場合、各構造体１２２は、ベース部１２１に形成された中空である。このため、各構造体１２２は、ベース部１２１とは屈折率が異なる。より具体的には、例えば、ベース部１２１は複数の透光性フィルム１２４を積層することにより構成されている。各透光性フィルム１２４には、構造体１２２を構成する凹部１２２ａが形成されている。凹部１２２ａ内の中空の領域が、構造体１２２を構成している。【００５５】
図７（ａ）〜（ｃ）、特に図７（ｂ）に示すように、一の回折格子１２３を形成する複数の構造体１２２は、それぞれ透光性基板１１０に対して平行に延在しているとともに、互いに平行に配置されている。複数の構造体１２２によって、壁状の回折格子１２３が形成されている。【００５６】
本実施例の場合、多層の透光性フィルム１２４を積層することによりベース部１２１が構成されているため、ベース部１２１の下面（第１電極１３０側の面）の平坦性を十分に確保できない可能性もある。このため、ベース部１２１と第１電極１３０との間には、バリア膜１６０（図５（ｂ））が形成されている。バリア膜１６０の下面は、ベース部１２１の下面よりも平坦に形成されていることが好ましい。バリア膜１６０は、例えば、ＳｉＯ２薄膜、又はグラフェンなどにより形成されている。バリア膜１６０は、有機材料への影響を抑制する機能を持つ。【００５７】
次に、本実施例に係る発光素子１００の製造方法について、主に回折格子層１２０を形成する工程を説明する。図８（ａ）〜（ｅ）は実施例１に係る発光素子１００の製造方法を説明するための図である。【００５８】
本実施例の場合、回折格子層１２０を形成する工程では、ベース部１２１の一部分を構成する透光性フィルム１２４を形成する工程と、透光性フィルム１２４に対してインプリントを行うことによって構造体１２２を構成する凹部１２２ａを形成する工程と、を交互に繰り返し行う。これにより、それぞれ構造体１２２を内部に含む複数層の透光性フィルム１２４によりベース部１２１を形成する。【００５９】
先ず、図８（ａ）に示すように、透光性基板１１０の下面に１層目の透光性フィルム１２４を貼り付ける。なお、透光性フィルム１２４の材料は、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）等の有機材料をベースとし、当該有機材料にＴｉＢＯ２などを用いたナノコンポジットやナノパーティクル材料を混ぜることによって、高屈折率化したものである。透光性フィルム１２４の屈折率は、例えば、１．８程度とすることができる。透光性フィルム１２４の膜厚は、例えば、８００ｎｍ程度とすることができる。ここで、インプリントを容易に行うことができるように、この透光性フィルム１２４を加熱した状態で透光性基板１１０に貼り付ける。【００６０】
次に、図８（ｂ）に示すように、１層目の透光性フィルム１２４の下面に対してインプリントを行うことによって、該透光性フィルム１２４の下面に凹部１２２ａを形成する。凹部１２２ａの深さは、４００ｎｍ程度とすることができる。インプリントは、金属の型を透光性フィルム１２４に押し付けることにより行う。インプリントを行った後、透光性フィルム１２４を冷却する。【００６１】
次に、図８（ｃ）に示すように、１層目の透光性フィルム１２４の下面に、２層目の透光性フィルム１２４を加熱した状態で貼り付ける。次に、図８（ｄ）に示すように、２層目の透光性フィルム１２４の下面に対してインプリントを行うことによって、該透光性フィルム１２４の下面に凹部１２２ａを形成する。ここで、２層目の透光性フィルム１２４の凹部１２２ａは、１層目の透光性フィルム１２４の凹部１２２ａと平面視において重なる位置に形成する。その後、透光性フィルム１２４を冷却する。【００６２】
以下、同様に、透光性フィルム１２４を貼り付ける工程と、この新たに貼り付けた透光性フィルム１２４の下面に対してインプリントにより凹部１２２ａを形成する工程と、を交互に繰り返し行う。これにより、図８（ｅ）に示すように、それぞれ凹部１２２ａからなる構造体１２２を内部に含む多層（例えば１０層）の透光性フィルム１２４からなるベース部１２１を形成する。更に、ベース部１２１の下面にバリア膜１６０および第１電極１３０を順次に形成する。その他の工程については、上記の実施形態と同様であるため説明を省略する。【００６３】
次に、動作を説明する。【００６４】
本実施例の場合も、各回折格子１２３の作用は上記実施形態と同様である。ただし、本実施例の場合、回折格子層１２０に複数の回折格子１２３が形成されているので、ある回折格子１２３にて生じた０次光Ｌ１、−１次光Ｌ３および−２次以下の光（−２次光、−３次光など）についても、それらの一部を光放出空間に取り出すことができる。【００６５】
０次光Ｌ１の角度は、回折が生じる前の光Ｌ０（図１（ｂ）参照）と同じ角度である。０次光Ｌ１は、例えば、回折格子層１２０と透光性基板１１０との界面にて全反射した後、第２電極１５０にて全反射して、他の回折格子１２３に入射する。その結果、上記の実施形態で説明したのと同様のメカニズムにより、当該０次光Ｌ１の一部が光放出空間に取り出される。【００６６】
また、光Ｌ０の角度によって、−１次光Ｌ３は、上向きとなったり下向きとなる。
上向きの−１次光Ｌ３は、例えば、回折格子層１２０と透光性基板１１０との界面にて全反射した後、第２電極１５０にて全反射して、他の回折格子１２３に入射する。その結果、上記の実施形態で説明したのと同様のメカニズムにより、当該−１次光Ｌ３の一部が光放出空間に取り出される。
また、下向きの−１次光Ｌ３は、第２電極１５０にて全反射した後、他の回折格子１２３に入射する。その結果、上記の実施形態で説明したのと同様のメカニズムにより、当該−１次光Ｌ３の一部が光放出空間に取り出される。【００６７】
また、−２次以下の光（−２次光、−３次光など）についても、−１次光Ｌ３と同様のメカニズムにより、それらの一部を光放出空間に取り出すことができる。【００６８】
このため、本実施例では、上記の実施形態よりも更に光取り出し効率が向上する。【００６９】
本実施例によれば、回折格子層１２０は、平面視において互いに離間して配置された複数の回折格子１２３を含む。よって、１つの回折格子１２３だけの作用では光放出空間に取り出せない光についても、その一部を他の回折格子１２３によって光放出空間に取り出すことができる。よって、上記の実施形態よりも光取り出し効率を高めることができる。【００７０】
なお、図６に示すように複数の壁状の回折格子１２３を平面視において格子状などの配置とすることにより、平面視においてより様々な向きの光について、何れかの回折格子１２３に入射する確率が高まる。その結果、上記の実施形態よりも光取り出し効率を高めることができる。【００７１】
また、構造体１２２は、ベース部１２１とは屈折率が異なるので、構造体１２２とベース部１２１との屈折率差を利用して、回折格子１２３を透過する光を回折させることができる。【００７２】
また、一の回折格子１２３を形成する複数の構造体１２２は、それぞれ透光性基板１１０に対して平行に延在しているとともに、互いに平行に配置されている。このため、複数の構造体１２２によって、壁状の回折格子１２３が形成されている。この場合、回折格子１２３が作る壁面に対して交差する方向の光が回折格子１２３に入射することによって、この光を回折させて、当該光の一部を光放出空間に取り出すことができる。【００７３】
また、回折格子層１２０を形成する工程では、ベース部１２１の一部分を構成する透光性フィルム１２４を形成する工程と、透光性フィルム１２４に対してインプリントを行うことによって構造体１２２を構成する凹部１２２ａを形成する工程と、を交互に繰り返し行うことによって、それぞれ構造体１２２を内部に含む複数層の透光性フィルム１２４によりベース部１２１を形成する。これにより、所望の形状および間隔で構造体１２２を容易に形成し、所望の構造の回折格子１２３を容易に形成することができる。【００７４】
なお、上記の実施例１では、予め形成された透光性フィルム１２４を貼り付ける工程と、この透光性フィルム１２４に凹部１２２ａを形成する工程とを交互に行う例を説明したが、液状の有機材料を塗布および硬化させることによって透光性フィルム１２４を形成しても良い。また、透光性フィルム１２４に予め凹部１２２ａを形成した後に、この透光性フィルム１２４を順次に貼り付けても良い。【００７５】
（実施例２）
図９（ａ）〜（ｄ）は実施例２に係る発光素子の回折格子層１２０（図５（ａ）参照）の回折格子１２３を示す図であり、このうち（ａ）は側断面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は平面図、（ｄ）は（ｂ）の一部分を示す図である。本実施例に係る発光素子は、回折格子１２３の構造が上記の実施例１に係る発光素子１００と相違し、その他の構成については上記の実施例１に係る発光素子１００と同様に構成されている。【００７６】
本実施例の場合、一の回折格子１２３を形成する複数の構造体１２２は、透光性基板１１０に対して交差する面内において、透光性基板１１０に対して交差する第１方向（例えば図９（ｂ）の矢印Ａ１方向のように、透光性基板１１０（図９（ｂ）では不図示）に対して直交する方向）にて周期的に配置され、且つ、第１方向に対して交差する第２方向（例えば、図９（ｂ）の矢印Ａ２方向のように、矢印Ａ１に対して直交する方向）にて分散して配置されている。そして、当該一の回折格子１２３を第１方向に見たときに、第２方向に並ぶ複数の構造体１２２の列における構造体１２２どうしの間隔を、その隣の列の構造体１２２が占めるように、複数の構造体１２２が配置されている（図９（ｃ）参照）。従って、第２方向に並ぶ複数の構造体１２２の列における構造体１２２どうしの間隔が、その隣の列の構造体１２２に突き当たっている。より具体的には、図９（ｂ）に示すように、構造体１２２どうしの間隔は、Ｔ字路状となっている。なお、矢印Ａ１方向における複数の構造体１２２の周期性および寸法は、上記の実施形態と同様である。また、図９（ｄ）に示すように、第２方向に並ぶ複数の構造体１２２の列における構造体１２２どうしの間隔Ｄ７よりも、第２方向における構造体１２２の寸法（長さ）Ｗ１が大きいことが好ましい。例えば、第２方向における構造体１２２の長さＷ１は、第２方向に並ぶ構造体１２２どうしの間隔Ｄ７の１０倍以上であることが好ましい。また、第２方向に並ぶ構造体１２２どうしの間隔Ｄ７は、間隔Ｄ６よりも広いことが好ましい。例えば、第２方向に並ぶ構造体１２２どうしの間隔Ｄ７は、間隔Ｄ６の１０倍以上であることが好ましい。【００７７】
図９（ｄ）に示すように、本実施例の場合、隣り合う構造体１２２間に２種類の間隔Ｄ５およびＤ６が存在する。このため、少なくとも２種類の波長の光を互いに同じ回折角度で回折させることができる。すなわち、少なくとも２種類の波長の光について、それぞれ取り出し効率を向上することができる。【００７８】
本実施例の場合も、上記の実施例１と同様の効果が得られる。
すなわち、一の回折格子１２３を形成する複数の構造体１２２は、透光性基板１１０に対して交差する面内において、透光性基板１１０に対して交差する第１方向（矢印Ａ１方向）にて周期的に配置され、且つ、第１方向に対して交差する第２方向（矢印Ａ２方向）にて分散して配置されている。このため、複数の構造体１２２によって、壁状の回折格子１２３が形成されている。よって、回折格子１２３が作る壁面に対して交差する方向の光が回折格子１２３に入射することにより、この光を回折させて、当該光の一部を光放出空間に取り出すことができる。また、隣り合う構造体１２２間に２種類の間隔Ｄ５およびＤ６が存在するので、少なくとも２種類の波長の光について、それぞれ取り出し効率を向上することができる。【００７９】
（実施例３）
図１０は実施例３に係る発光素子１００の要部の断面図である。本実施例に係る発光素子は、回折格子１２３の構造が上記の実施例１に係る発光素子１００（図５〜図７）と相違し、その他の構成については上記の実施例１に係る発光素子１００と同様に構成されている。【００８０】
回折格子１２３は、回折させることができる光について波長依存性がある。このため、複数の波長の光を対象とする場合（例えば、発光素子１００の発光色が白の場合など）は、図１０に示すように、隣り合う層の透光性フィルム１２４の凹部１２２ａの位置を互いに少しずつずらすことにより、構造体１２２どうしの間隔を上記実施例１よりも長くすることができる。その結果、より多くの色の光について、回折格子１２３により回折させることができる。【００８１】
なお、隣り合う構造体１２２どうしの間隔が互いに異なる複数種類の回折格子１２３を、回折格子層１２０に混在させることも好ましい。これにより、例えば、ある回折格子１２３によっては、主に赤の光を回折させて、他の回折格子１２３によっては、主に青の光を回折させる、といったように、回折格子１２３毎に互いに異なる波長の光を回折させることが可能となる。【００８２】
また、本実施例の場合、各層の透光性フィルム１２４における凹部１２２ａの位置を互いにずらすため、透光性フィルム１２４にインプリントにより凹部１２２ａを形成する際に、各層の透光性フィルム１２４の構成材料が隣接する透光性フィルム１２４の凹部１２２ａ内にはみ出してしまうことを抑制することができる。【００８３】
なお、各層の透光性フィルム１２４の膜厚を上記実施例１よりも厚くすることによっても、構造体１２２どうしの間隔を上記実施例１よりも長くすることができる。【００８４】
（実施例４）
図１１（ａ）は実施例４に係る発光素子の要部の断面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）の要部拡大図である。図１２（ａ）〜（ｃ）は実施例４に係る発光素子の回折格子層１２０の回折格子１２３の第１例を示す図であり、このうち（ａ）は側断面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は平面図である。図１２（ｄ）〜（ｆ）は実施例４に係る発光素子の回折格子層１２０の回折格子１２３の第２例を示す図であり、このうち（ｄ）は側断面図、（ｅ）は正面図、（ｆ）は平面図である。本実施例に係る発光素子は、以下に説明する点で、上記の実施例１に係る発光素子１００と相違し、その他の構成については上記の実施例１に係る発光素子１００と同様に構成されている。【００８５】
回折格子層１２０のベース部１２１は、例えば、ＤＶＤ又はＣＤなどに用いられるフタロシアニン系又はアゾ系などの有機材料や、ＮＰＢ（Ｎ，Ｎ−ｄｉ（ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ−１−ｙｌ）−Ｎ，Ｎ−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−ｂｅｎｚｉｄｅｎｅ）などの有機材料により形成する。ベース部１２１は、例えば、誘電体層である。【００８６】
構造体１２２は、ベース部１２１の一部分にレーザ光などの光線を照射して、当該一部分を加熱することにより、当該一部分の屈折率を変化させることにより構成されている。構造体１２２の屈折率は、ベース部１２１の屈折率と比べて、小さくても良いし、大きくても良い。
レーザ光を照射する際は、一定の強度で連続的に照射すると、温度による屈折率変化の状態が場所により異なる場合があるので、屈折率が一定になるように細かい間隔でパルス状に照射してもよい。また、レーザ光を照射するレーザの駆動信号（駆動電流）として、時系列的に幅を変えたパルスを直流電流に重畳したものを用いることにより、レーザ光の照射時間がパルス毎に変化するようにしても良い。【００８７】
構造体１２２の形状は任意であるが、光線の照射により形成することから、図１２（ａ）〜（ｃ）に示す第１例又は図１２（ｄ）〜（ｆ）に示す第２例のように、例えば、円柱状又は楕円柱状の形状（断面形状は円又は楕円）となる。なお、図１２（ａ）〜（ｃ）に示す第１例は、上記の実施例１（図７（ａ）〜（ｃ））と同様の形状及び配置の構造体１２２を光線の照射により形成する例を示している。また、図１２（ｄ）〜（ｆ）に示す第２例は、上記の実施例２（図９（ａ）〜（ｄ））と同様の形状及び配置の構造体１２２を光線の照射により形成する例を示している。【００８８】
例えば、構造体１２２とベース部１２１との屈折率差は、ベース部１２１との境界から当該構造体１２２の内向きに遠ざかるにつれて徐々に大きくなっている。すなわち、構造体１２２の屈折率は、例えば、構造体１２２とベース部１２１との境界から構造体１２２の内向きに遠ざかるにつれて、低減又は増大している。【００８９】
ベース部１２１の材料として、加熱により屈折率が低下するものを用いた場合、回折格子層１２０の一部分を加熱することにより、加熱された部分の屈折率を低下させることができる。このような材料の例としては、ＤＶＤ又はＣＤなどに用いられるフタロシアニン系又はアゾ系などの有機材料がある。【００９０】
また、ベース部１２１の材料として、加熱により屈折率が高くなるものを用いた場合、回折格子層１２０の一部分を加熱した後で冷却することにより、加熱された部分が結晶化し、当該加熱された部分の屈折率を増大させることができる。このような材料の例としては、有機機能層１４０の材料として用いられるＮＰＢがある。【００９１】
次に、本実施例に係る発光素子の製造方法について、回折格子層１２０を形成する工程を説明する。図１３（ａ）〜（ｃ）は本実施例に係る発光素子の製造方法を説明するための図である。【００９２】
本実施例の場合、回折格子層１２０を形成する工程は、ベース部１２１を形成する工程と、ベース部１２１の一部分に光線を照射することにより、当該一部分の屈折率をベース部１２１とは異なる屈折率に変化させて、当該一部分を構造体１２２に加工する工程と、を含む。【００９３】
先ず、図１３（ａ）に示すように、透光性基板１１０の下面にベース部１２１となる有機膜を形成する。【００９４】
次に、図１３（ｂ）および（ｃ）に示すように、ベース部１２１の一部分に対してレーザ光などの光線を照射する。これにより、当該一部分を加熱し、当該一部分の屈折率をベース部１２１とは異なる屈折率に変化させる。これにより、当該一部分を構造体１２２に加工することができる。【００９５】
回折格子層１２０の一部分を加熱することにより、回折格子層１２０を構成する材料の分子構造が変化したり、或いは、回折格子層１２０を構成する材料の粗密分布が変化したりするので、当該一部分の屈折率が変化する。ここで、照射されるレーザ光などの光の強度分布はガウシアン分布であり、当該光の照射スポットの中心部の強度が高くなる。このため、照射スポットの中央に近いほど、回折格子層１２０を構成する材料の分子構造や粗密分布に与える影響が大きい。よって、構造体１２２の屈折率は、例えば、照射スポットの中心に向けて徐々に低減又は増大する。【００９６】
ここで、光線の照射方向において奥から順に（図１３（ｂ）および（ｃ）に示すように下方から光線を照射する場合には上から順に）構造体１２２を形成していくことにより、複数の構造体１２２が光線の照射方向と同じ方向に並ぶように形成することが可能である。このとき、各構造体１２２を形成する際の光線の焦点位置を段階的に異ならせることにより、各構造体１２２を所望の位置（深さ）に形成することができる。【００９７】
なお、本実施例の場合、上記の実施例１のように複数枚の薄膜（透光性フィルム１２４）を積層することにより回折格子層１２０を形成するのではなく、１層の有機材料により回折格子層１２０（ベース部１２１）を形成するため、回折格子層１２０を容易に平坦に形成することができる。このため、平坦化の目的ではバリア膜１６０を形成しなくても良い。ただし、有機材料への影響を抑制する目的で、バリア膜１６０を形成しても良い。【００９８】
その他の工程は、上記の実施例１と同様であるため説明を省略する。【００９９】
ここで、光線は、ベース部１２１の下面側（透光性基板１１０とは反対側）から照射しても良いし、透光性基板１１０を介してベース部１２１に照射しても良い。【０１００】
また、光線をベース部１２１に照射して構造体１２２を形成するタイミングは、ベース部１２１の形成後の任意のタイミングとすることができる。【０１０１】
ベース部１２１の形成後、第１電極１３０の形成前に、構造体１２２を形成する場合は、ベース部１２１の何れの面側から光線を照射しても良い。
また、第１電極１３０の形成後に構造体１２２を形成する場合や、第１電極１３０および有機機能層１４０の形成後に構造体１２２を形成する場合や、第１電極１３０、有機機能層１４０および第２電極１５０の形成後に構造体１２２を形成する場合は、第１電極１３０や有機機能層１４０へのダメージを抑制するために、透光性基板１１０を介して光線をベース部１２１に照射することが好ましい。【０１０２】
光線としてレーザ光を用いる場合、フェムト秒レーザやナノ秒レーザを用いることにより、レーザ光による第１電極１３０や有機機能層１４０へのダメージを抑制することができる。ただし、第１電極１３０や有機機能層１４０の形成前に光線を照射する場合は、第１電極１３０や有機機能層１４０へのダメージを考慮する必要がないため、ＣＷレーザ（連続波発振動作レーザ）又はパルスレーザを用いても良い。【０１０３】
なお、第２電極１５０の形成後、封止まで終わって、発光素子１００を含むパネル構造の発光装置を構築した後で、構造体１２２を形成しても良い。この場合、透光性基板１１０側から光を照射する。【０１０４】
また、レーザ光を一回照射することにより１つの構造体１２２を形成しても良いし、複数回に分けて小さな領域に対する照射を行い、これら領域の集合により１つの構造体１２２を形成しても良い。【０１０５】
なお、構造体１２２を形成するために照射する光線は、レーザ光に限らない。例えば、レーザ以外の強力な単一波長の光を、マスクを透過させ、且つ、レンズにより集光して回折格子層１２０の一部分に結像することによっても、構造体１２２を形成することができる。この場合、レーザ光を用いる場合よりも広い領域を一度に加熱処理することも可能である。【０１０６】
本実施例によれば、回折格子層１２０を形成する工程は、ベース部１２１を形成する工程と、ベース部１２１の一部分に光線を照射することにより、当該一部分の屈折率をベース部１２１とは異なる屈折率に変化させて、当該一部分を構造体１２２に加工する工程と、を含む。よって、光線の照射位置や強度を適宜変更することにより、所望の位置に所望の大きさの構造体１２２を容易に形成することができる。【０１０７】
（実施例５）
図１４（ａ）は実施例５に係る発光素子１００の平面図、図１４（ｂ）は図１４（ａ）Ｂ−Ｂ線に沿った断面図である。本実施例では、上記の実施例４に係る発光素子のより具体的な構成の例を説明する。なお、図１４（ｂ）と図１１（ａ）とでは、互いに上下が反転している。【０１０８】
透光性基板１１０上には、ベース部１２１と構造体１２２とを含む回折格子層１２０が形成されている。回折格子層１２０上には、第１電極１３０が形成されている。第１電極１３０は、陽極を構成する。複数の第１電極１３０が、それぞれ帯状にＹ方向に延在している。隣り合う第１電極１３０同士は、Ｙ方向に対して直交するＸ方向において一定間隔ずつ離間している。第１電極１３０の各々は、例えばＩＴＯやＩＺＯ等の金属酸化物導電体等からなる。第１電極１３０の屈折率は回折格子層１２０と同程度（例えば屈折率１．８程度）とされる。第１電極１３０の各々の表面には、第１電極１３０に電源電圧を供給するためのバスライン（バス電極）１７０が形成されている。透光性基板１１０及び第１電極１３０上には絶縁膜が形成されている。この絶縁膜には、それぞれＹ方向に延在するストライプ状の開口部が複数形成されている。これにより、絶縁膜からなる複数の隔壁部１８０が形成されている。また、この絶縁膜に形成された開口部の各々は、第１電極１３０に達しており、開口部の底部において各第１電極１３０の表面が露出している。絶縁膜の各開口部内において、第１電極１３０上には、有機機能層１４０が形成されている。有機機能層１４０は、正孔注入層１４１、正孔輸送層１４２、発光層１４３（発光層１４３Ｒ、１４３Ｇ、１４３Ｂ）、電子輸送層１４４がこの順序で積層されることにより構成されている。正孔注入層１４１及び正孔輸送層１４２の材料としては、芳香族アミン誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、オリゴチオフェン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ベンジルフェニル誘導体、フルオレン基で３級アミンを連結した化合物、ヒドラゾン誘導体、シラザン誘導体、シラナミン誘導体、ホスファミン誘導体、キナクリドン誘導体、ポリアニリン誘導体、ポリピロール誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリチエニレンビニレン誘導体、ポリキノリン誘導体、ポリキノキサリン誘導体、カーボン等が挙げられる。発光層１４３Ｒ、１４３Ｇ、１４３Ｂは、それぞれ、赤色発光、緑色発光、青色発光を行う蛍光性有機金属化合物等からなる。発光層１４３Ｒ、１４３Ｇ、１４３Ｂは、隔壁部１８０によって互いに隔てられた状態で並んで配置されている。すなわち、有機機能層１４０は、隔壁部１８０によって複数の領域に仕切られている。発光層１４３Ｒ、１４３Ｇ、１４３Ｂおよび隔壁部１８０の表面を覆うように電子輸送層１４４が形成されている。電子輸送層１４４の表面を覆うように第２電極１５０が形成されている。第２電極１５０は、陰極を構成する。第２電極１５０は、帯状に形成されている。第２電極１５０は、仕事関数が低く且つ高反射率を有するＡｇ、Ａｕ、Ａｌなどの金属または合金等からなる。尚、有機機能層１４０の屈折率は、第１電極１３０および回折格子層１２０と同程度（例えば屈折率１．８程度）とされる。【０１０９】
このように、赤、緑、青の光をそれぞれ発する発光層１４３Ｒ、１４３Ｇ、１４３Ｂは、ストライプ状に繰り返し配置されており、光取り出し面となる透光性基板１１０の表面からは、赤、緑、青の光が任意の割合で混色されて単一の発光色（例えば白色）として認識される光が放出される。【０１１０】
本実施例によっても、上記の実施例４と同様の効果が得られる。【０１１１】
（実施例６）
図１５（ａ）は実施例６に係る発光素子の要部の断面図、図１５（ｂ）は図１５（ａ）の要部拡大図である。本実施例に係る発光素子は、以下に説明する点で、上記の実施例１に係る発光素子１００と相違し、その他の構成については上記の実施例１に係る発光素子１００と同様に構成されている。【０１１２】
本実施例の場合、回折格子層１２０の複数の構造体１２２が、それぞれ金属により構成されている。【０１１３】
ここで、光の回折は、隣り合う光路間の位相の違いにより生じる。金属は光を透過しないため、本実施例の場合、実施例１とは隣り合う光路間の間隔が異なる。よって、本実施例の場合、実施例１とは構造体１２２どうしの間隔を異なる距離に設定する。【０１１４】
図１５（ｂ）に示す間隔Ｄ３は、回折格子１２３に対して直交する方向（図１５（ｂ）の左右方向）に進み且つ隣り合う構造体１２２どうしの間隔の中心を通過する光のうち、互いに隣り合うものどうしの間隔である。また、間隔Ｄ４は、実施例１における間隔Ｄ２（図２）に相当する。本実施例の場合、間隔Ｄ３が波長に近くなるほど、回折角が大きくなる。間隔Ｄ３は、例えば、ベース部１２１におけるピーク波長である３１０ｎｍよりも大きく設定する（例えば、間隔Ｄ３は４００ｎｍとする）。【０１１５】
また、本実施例の場合、隣り合う構造体１２２どうしの間隔Ｄ４は、間隔Ｄ３と等しいため、間隔Ｄ４も、例えば４００ｎｍである。【０１１６】
なお、幅Ｗについては、実施例１と同様に例えば１６０ｎｍに設定する。【０１１７】
本実施例の場合、このような設定の回折格子１２３を用いることにより、実施例１と同様の動作を実現することができる。【０１１８】
次に、本実施例に係る発光素子の製造方法について、回折格子層１２０を形成する工程を説明する。図１６（ａ）〜（ｅ）は実施例５に係る発光素子の製造方法を説明するための図である。【０１１９】
本実施例の場合、回折格子層１２０を形成する工程では、金属により構造体１２２を形成する工程と、構造体１２２が透光層１２６に埋まるように当該透光層１２６を形成する工程と、を交互に繰り返し行うことによって、それぞれ構造体１２２を内部に含む複数層の透光層１２６によりベース部１２１を形成する。【０１２０】
先ず、図１６（ａ）に示すように、透光性基板１１０の一方の面（図１６（ａ）では下面）に透光層１２５を形成する。透光層１２５は、例えば、有機材料により構成される。次に、透光層１２５の一方の面（図１６（ａ）では下面）に、金属からなる１層目の構造体１２２を形成する。この構造体１２２は、例えば、マスクを介して金属を蒸着することにより形成することができる。【０１２１】
次に、図１６（ｂ）に示すように、１層目の構造体１２２が透光層１２６に埋まるようにして、透光層１２５の一方の面に、１層目の透光層１２６を形成する。透光層１２６の材料は、透光層１２５と同様である。【０１２２】
次に、図１６（ｃ）に示すように、透光層１２６の一方の面（図１６（ｃ）では下面）に、例えば、マスクを介して金属を蒸着することにより、２層目の構造体１２２を形成する。次に、図１６（ｄ）に示すように、１層目の構造体１２２が２層目の透光層１２６に埋まるようにして、１層目の透光層１２６の一方の面に２層目の透光層１２６を形成する。【０１２３】
以下、同様に、金属により構造体１２２を形成する工程と、透光層１２６を形成する工程と、を交互に繰り返し行う。これにより、図１６（ｅ）に示すように、それぞれ構造体１２２を内部に含む複数層の透光層１２６によりベース部１２１を形成する。【０１２４】
なお、各透光層１２６および透光層１２５を互いに同じ材料により形成するので、各透光層１２６および透光層１２５の界面は実質的に存在しない（図１５（ａ）参照）。【０１２５】
なお、ここでは、透光性基板１１０の一方の面に透光層１２５を形成した後で、透光層１２５に１層目の構造体１２２を形成する例を示したが、１層目の構造体１２２は透光性基板１１０の一方の面に直接形成しても良い。【０１２６】
本実施例によれば、構造体１２２が金属により構成されているので、構造体１２２を形成する条件（蒸着の条件）などを適宜に設定することにより、所望の形状および間隔の構造体１２２を容易に形成し、所望の構造の回折格子１２３を容易に形成することができる。【０１２７】
また、回折格子層１２０を形成する工程では、金属により構造体１２２を形成する工程と、構造体１２２が透光層１２６に埋まるように当該透光層１２６を形成する工程と、を交互に繰り返し行うことによって、それぞれ構造体１２２を内部に含む複数層の透光層１２６によりベース部１２１を形成する。よって、構造体１２２を形成する条件（蒸着の条件）などを適宜に設定することにより、所望の形状および間隔の構造体１２２を容易に形成し、所望の構造の回折格子１２３を容易に形成することができる。【０１２８】
（実施例７）
図１７は実施例７に係る発光素子の断面図である。本実施例に係る発光素子１００は、以下に説明する点で、上記の実施例１に係る発光素子１００と相違し、その他の構成については上記の実施例１に係る発光素子１００と同様に構成されている。【０１２９】
上記の実施例１では、回折格子層１２０が透光性基板１１０と発光層との間に配置されている例を説明した。これに対して、本実施例では、回折格子層１２０は発光層を基準として透光性基板１１０とは反対側に配置されている。更に、本実施形態に係る発光素子１００は、光反射層１９０を備えている。光反射層１９０は、回折格子層１２０を基準として透光性基板１１０とは反対側に配置され、回折格子層１２０側から到来する光を反射する。【０１３０】
より具体的には、回折格子層１２０は、第２電極１５０を基準として、透光性基板１１０とは反対側に配置されている。【０１３１】
本実施例の場合、第２電極１５０は、反射電極ではなく、透光性の電極である。第２電極１５０は、例えば、光を透過する程度に薄い金属薄膜であっても良いし、ＩＴＯやＩＺＯなどの金属酸化物導電体からなる透明電極であっても良い。ただし、第１電極１３０の材料と第２電極１５０の材料との仕事関数の大きさを異ならせる必要がある。【０１３２】
また、光反射層１９０は、例えば、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌなどの金属膜からなる。光反射層１９０は、発光層から光反射層１９０側に向かう光を、透光性基板１１０側に向けて反射する。【０１３３】
本実施形態の場合も、回折格子層１２０の回折格子１２３により光取り出し効率を向上できるメカニズムは、実施例１と同様である。すなわち、回折格子１２３による回折によって生じた高次光の一部について、発光素子１００から光放出空間に取り出される向きに変更することができる。【０１３４】
本実施例の場合にも、構造体１２２をレーザ光等の光線の照射により形成することもできる。この場合、有機機能層１４０および第１電極１３０へのダメージを抑制するために、図１７において下側から光線を照射することが好ましい。このようにすることによって、第２電極１５０がマスクとなるため有機機能層１４０へのダメージを抑制することができる。よって、ＣＷレーザ又はパルスレーザを用いることもできる。また、光反射層１９０は、光線の照射前（構造体１２２の形成前）に形成しても良いし、光線の照射後（構造体１２２の形成後）に形成しても良い。或いは、光反射層１９０は、光線の照射前と光線の照射後との２度に分けて形成しても良い。【０１３５】
本実施例によれば、回折格子層１２０は発光層を基準として透光性基板１１０とは反対側に配置されているので、発光層から透光性基板１１０とは反対側（光反射層１９０側）に向かう光の一部について、その向きを回折格子１２３により変更し、発光素子１００から外部に取り出すことができる。【０１３６】
（実施例８）
図１８は実施例８に係る発光素子の平面図である。なお、図１８においては、図面を見やすくするために、回折格子１２３と隔壁部１８０のみを示している。本実施例に係る発光素子１００は、以下に説明する点で、上記の実施例１に係る発光素子１００と相違し、その他の構成については上記の実施例１に係る発光素子１００と同様に構成されている。【０１３７】
上記の実施例１では、平面視において四角形（例えば矩形）の格子状に複数の壁状の回折格子１２３が配置されている例を説明した。ただし、複数の壁状の回折格子１２３の、平面視における配置は、四角形の格子状に限らない。例えば、図１８に示すように、複数の六角形を隙間無く配置することにより構成された格子状（ハニカム状）に配置しても良い。或いは、三角形やその他の多角形の格子状に配置しても良い。また、四角形、三角形、六角形など複数種類の多角形の格子状の配置が混在していても良い。また円などの曲線を含む形状でもよいし、これらが混在してもよい。【０１３８】
本実施例の場合、実施例１と比べて、平面視においてより様々な向きの光について、何れかの回折格子１２３に入射する確率が高まる。その結果、上記の実施例１よりも光取り出し効率を高めることができる。【０１３９】
以上、図面を参照して実施形態及び実施例について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。【０１４０】
例えば、上記の実施例１では回折格子層１２０が透光性基板１１０と発光層との間に配置されている例を、上記の実施例７では回折格子層１２０が発光層を基準として透光性基板１１０とは反対側に配置されている例を、それぞれ説明したが、透光性基板１１０と発光層との間と、発光層を基準として透光性基板１１０とは反対側と、の双方に、それぞれ回折格子層１２０が配置されていても良い。この場合も、実施例７と同様に、光反射層１９０を形成する。【０１４１】
なお、上記の各形態における各構成要素は、必ずしも個々に独立した存在である必要はない。複数の構成要素が一個の部材として形成されていても良いし、一つの構成要素が複数の部材で形成されていても良いし、ある構成要素が他の構成要素の一部であっても良いし、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していても良い。
例えば、上記のすべての実施形態および実施例では、透光性基板１１０の上に、透光性基板１１０とは異種の材料からなる回折格子層１２０を形成する例を説明したが、透光性基板の厚みを薄くし、当該透光性基板の材料を回折格子層のベース素材としてもよい。すなわち、同種の材料からなる層の一部分を透光性基板として機能させ、当該層の他の一部分を回折格子層として機能させても良い。更に、同種の材料からなる層の一部分を透光性基板として機能させ、当該層の他の一部分を回折格子層として機能させ、当該層の更に他の一部分を光取り出しフィルムとして機能させても良い。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成27年7月16日(2015.7.16)
【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】
透光性基板と、
前記透光性基板を基準として光取り出し側とは反対側に配置された発光層と、
前記透光性基板を基準として前記光取り出し側とは反対側に配置された回折格子層と、
を備え、
前記回折格子層は、
透光性のベース部と、
前記ベース部内において、前記透光性基板に対して交差する方向に周期的に配置され、回折格子を形成する複数の構造体と、
を含む発光素子。
【請求項２】
前記ベース部の屈折率は、前記透光性基板の屈折率よりも大きく、且つ２．３以下である請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記回折格子層は、平面視において互いに離間して配置された複数の前記回折格子を含む請求項１又は２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記回折格子層は前記透光性基板と前記発光層との間に配置されている請求項１〜３の何れか一項に記載の発光素子。
【請求項５】
前記回折格子層は前記発光層を基準として前記透光性基板とは反対側に配置され、
当該発光素子は、更に、前記回折格子層を基準として前記透光性基板とは反対側に配置され、前記回折格子層側から到来する光を反射する光反射層を備えている請求項１〜３の何れか一項に記載の発光素子。
【請求項６】
前記構造体は、前記ベース部とは屈折率が異なる請求項１〜５の何れか一項に記載の発光素子。
【請求項７】
一の前記回折格子を形成する前記複数の構造体は、それぞれ前記透光性基板に対して平行に延在しているとともに、互いに平行に配置されている請求項１〜６の何れか一項に記載の発光素子。
【請求項８】
一の前記回折格子を形成する前記複数の構造体は、前記透光性基板に対して交差する面内において、前記透光性基板に対して交差する第１方向にて周期的に配置され、且つ、前記第１方向に対して交差する第２方向にて分散して配置され、
当該一の回折格子を前記第１方向に見たときに、前記第２方向に並ぶ複数の前記構造体の列における前記構造体どうしの間隔を、その隣の列の前記構造体が占めるように、前記複数の構造体が配置されている請求項１〜６の何れか一項に記載の発光素子。
【請求項９】
前記構造体は金属により構成されている請求項１〜８の何れか一項に記載の発光素子。
【請求項１０】
透光性基板を基準として光取り出し側とは反対側に発光層を形成する工程と、
前記透光性基板を基準として前記光取り出し側とは反対側に回折格子層を形成する工程と、
を備え、
前記回折格子層を形成する工程では、透光性のベース部と、前記ベース部内において前記透光性基板に対して交差する方向に周期的に配置されて回折格子を形成する複数の構造体と、を含む前記回折格子層を形成する発光素子の製造方法。
【請求項１１】
前記回折格子層を形成する工程は、
前記ベース部を形成する工程と、
前記ベース部の一部分に光線を照射することにより、当該一部分の屈折率を前記ベース部とは異なる屈折率に変化させて、当該一部分を前記構造体に加工する工程と、
を含む請求項１０に記載の発光素子の製造方法。
【請求項１２】
前記回折格子層を形成する工程では、
前記ベース部の一部分を構成する透光性フィルムを形成する工程と、
前記透光性フィルムに対してインプリントを行うことによって、前記構造体を構成する凹部を形成する工程と、
を交互に繰り返し行うことによって、それぞれ前記構造体を内部に含む複数層の前記透光性フィルムにより前記ベース部を形成する請求項１０に記載の発光素子の製造方法。
【請求項１３】
前記回折格子層を形成する工程では、
金属により前記構造体を形成する工程と、
前記構造体が透光層に埋まるように当該透光層を形成する工程と、
を交互に繰り返し行うことによって、それぞれ前記構造体を内部に含む複数層の前記透光層により前記ベース部を形成する請求項１０に記載の発光素子の製造方法。
【請求項１４】
透光性基板と、
前記透光性基板を基準として光取り出し側とは反対側に配置された発光層と、
前記透光性基板を基準として前記光取り出し側とは反対側に配置され、前記透光性基板と平行である複数の構造体を含む透光性のベース部と、
を備え、
前記発光層は、前記透光性基板と前記ベース部の間に位置している発光素子。
【請求項１５】
請求項１４に記載の発光素子において、
前記ベース部の屈折率は、前記透光性基板の屈折率よりも大きく、且つ２．３以下である発光素子。
【請求項１６】
請求項１４又は１５に記載の発光素子において、
前記ベース部及び前記複数の構造体は、平面視において互いに離間して配置されている複数の回折格子を構成する発光素子。
【請求項１７】
請求項１４又は１５に記載の発光素子において、
前記ベース部及び前記複数の構造体は回折格子を構成し、
前記回折格子は前記透光性基板と前記発光層との間に位置している発光素子。
【請求項１８】
請求項１４〜１７のいずれか一項に記載の発光素子において、
前記ベース部及び前記複数の構造体は前記発光層を基準として前記透光性基板とは反対側に配置され、
当該発光素子は、更に、前記透光性基板とは反対側に配置されていて光を反射する光反射層を備えている発光素子。
【請求項１９】
請求項１４〜１８のいずれか一項に記載の発光素子において、
前記構造体の屈折率は、前記ベース部の屈折率と異なる発光素子。
【請求項２０】
請求項１４〜１９のいずれか一項に記載の発光素子において、
前記複数の構造体のそれぞれは、前記透光性基板に対して平行に延在しているとともに、互いに平行に配置されている発光素子。
【請求項２１】
請求項１４〜２０のいずれか一項に記載の発光素子において、
前記複数の構造体は、前記透光性基板に対して交差する面内において、前記透光性基板に対して交差する第１方向にて周期的に配置され、且つ、前記第１方向に対して交差する第２方向にて分散して配置され、
前記第２方向に並ぶ複数の前記構造体の列における前記構造体どうしの間隔を、その隣の列の前記構造体が占めるように、前記複数の構造体が配置されている発光素子。
【請求項２２】
請求項１４〜２１のいずれか一項に記載の発光素子において、
前記構造体は金属により構成されている発光素子。
【請求項２３】
透光性基板を基準として光取り出し側とは反対側に発光層を形成する工程と、
前記透光性基板を基準として前記光取り出し側とは反対側に、透光性のベース部と、前記透光性基板に対して交差する方向に周期的に配置されている複数の構造体と、を形成する工程と、
を備える発光素子の製造方法。
【請求項２４】
請求項２３に記載の発光素子の製造方法において、
前記ベース部及び前記複数の構造体を形成する工程は、
前記ベース部を形成する工程と、
前記ベース部の一部分に光線を照射することにより、当該一部分の屈折率を前記ベース部とは異なる屈折率に変化させて、当該一部分を前記構造体に加工する工程と、
を含む発光素子の製造方法。
【請求項２５】
請求項２３に記載の発光素子の製造方法において、
前記ベース部及び前記複数の構造体を形成する工程において、
前記ベース部の一部分を構成する透光性フィルムを形成する工程と、
前記透光性フィルムに対してインプリントを行うことによって、前記複数の構造体を構成する凹部を形成する工程と、
を交互に繰り返し行うことにより、前記ベース部を、それぞれが前記複数の構造体を有する複数の層によって形成する発光素子の製造方法。
【請求項２６】
請求項２３に記載の発光素子の製造方法において、
前記ベース部及び前記複数の構造体を形成する工程において、
金属により前記構造体を形成する工程と、
前記構造体が透光層に埋まるように当該透光層を形成する工程と、
を交互に繰り返し行うことによって、前記ベース部を、それぞれが前記複数の構造体を有する複数の層によって形成する発光素子の製造方法。
【請求項２７】
透光性基板と、
前記透光性基板を基準として光取り出し側とは反対側に配置された発光層と、
前記発光層を基準として前記透光性基板とは反対側に配置され、前記透光性基板と平行である複数の構造体を含む透光性のベース部と、
前記発光層を基準として前記透光性基板とは反対側に配置され、前記発光層からの光を前記透光性基板に向けて反射する光反射層と、
を備える発光素子。
【請求項２８】
請求項２７に記載の発光素子において、
前記光反射層によって反射された光の一部は、前記発光素子の外部に放射される発光素子。
【請求項２９】
請求項２７に記載の発光素子において、
前記光反射層によって反射された前記光の方向は、前記複数の構造体によって変更された後、前記発光素子の外部に放射される発光素子。
【請求項３０】
透光性基板と、
前記透光性基板を基準として光取り出し側とは反対側に配置された発光層と、
前記発光層を基準として前記透光性基板とは反対側に配置された透光性のベース部と、
前記ベース部の中に位置しており、金属からなる複数の構造体と、
を含む発光素子。
【請求項３１】
請求項３０に記載の発光素子において、
少なくとも一つの前記構造体の屈折率は、前記ベース部の屈折率と異なる発光素子。
【請求項３２】
請求項３０又は３１に記載の発光素子において、
前記複数の構造体は、前記透光性基板に対して平行である発光素子。
【請求項３３】
請求項３０〜３２のいずれか一項に記載の発光素子において、
前記ベース部の屈折率は、前記透光性基板の屈折率よりも大きく、且つ２．３以下である発光素子。
【国際調査報告】
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2014118936.tif 000022
2014118936.tif 000023
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