TWI524572B - 半導體發光元件用光抽出體及發光元件 - Google Patents

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Jun Koike
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Description

半導體發光元件用光抽出體及發光元件
本發明係關於一種半導體發光元件用光抽出體及發光元件，例如係關於一種較佳地用於有機EL(electroluminescence，電致發光)元件或LED(light emitting diode，發光二極體)等半導體發光元件之半導體發光元件用光抽出體及發光元件。
近年來，為使有機EL元件、螢光體、LED等半導體發光元件之發光效率提高，而研究改善自半導體發光元件之光抽出效率。該半導體發光元件採用高折射率區域被低折射率區域夾持之構成，並且發光部包含於高折射率區域內部。因此，於發光部發出之發光光成為於高折射率區域內部波導之波導模式，而被封閉於高折射率區域內部，並且於波導過程中被吸收而衰減。由此，無法將光抽出至半導體發光元件之外部，從而光抽出效率大幅減少。
為有效地使光抽出效率提高，而必需提前打破波導模式。由此，為改善光抽出效率，而提出於低折射率區域與高折射率區域之間形成中間折射率層之方法(例如，參照專利文獻1)。然而，專利文獻1記載之方法中，無法打破高折射區域與中間折射率層之界面、及中間折射率層與低折射區域之界面上之光之全反射。因此，全反射之光維持波導模式而衰減，無法期待光抽出效率大幅改善。
又，提出有如下方法(例如參照專利文獻2)，即，藉由設置於抑制元件界面上之全反射之位置之繞射光柵或波帶片，而將藉由波導模 式而封閉之光作為繞射光抽出。專利文獻2記載之方法中，需要接近於高折射率區域之折射率之材料，又因藉由繞射光而打破波導模式，故而僅係臨界角以上之光之光抽出效率提高，無法期待光抽出效率之根本性提高。又，產生基於繞射光特有之繞射色之眩光。即，發光元件之使用者觀察發光之發光元件時感覺到眩光，從而對發光元件之視認性降低，又如自然光般之光之柔和感降低。
進而，因藉由繞射光打破波導模式，故而每種波長之繞射角依存性變得顯著，亦會產生根據視認之角度而發光光色看起來不同之所謂色移變大之問題。
另一方面，作為打破波導模式而改善光抽出效率之其他例，提出將自高折射率區域滲出至低折射率區域之滲透波抽出之光抽出膜(例如專利文獻3)。專利文獻3記載之光抽出膜中，於可撓性基材上設置具有第1折射率之構造化層，且於該構造化層上設置包含具有第2折射率之材料之填充材層。該填充材層係以填充設置於構造化層之表面之凹凸構造、且使與構造化層為相反側之面形成平坦化之方式設置。專利文獻3記載之光抽出用膜中設計為如下，即當具有第2折射率之填充劑層之表面與發光元件之高折射率區域抵接時，具有第1折射率之構造化層之凹凸構造包含於漏出透區域內。因此，可藉由構造化層而將於高折射率區域反射並返回至發光元件內部之波導模式光於高折射率區域與填充材層之界面上產生之滲透波抽出，由此可改善光抽出效率。
進而，作為打破波導模式而改善光抽出效率之又一例，提出有於配設於發光部表面之光透過層之表面設置有複數個介電體天線之面發光裝置(例如參照專利文獻4)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開昭62-172691號公報
[專利文獻2]日本專利第2991183號公報
[專利文獻3]日本專利特表2010-533932號公報
[專利文獻4]日本專利特開2010-273122號公報
然而，專利文獻2記載之方法中，於擾亂透明導電層界面上之反射而使光抽出效率提高之情形時，難以較高地確保透明導電層表面之面精度，因此，可認為半導體發光元件(有機電致發光元件)之長期可靠性降低。又，由於為擾亂波導模式而利用繞射光柵，故而會產生基於繞射光特有之繞射色之較強之眩光。即，發光元件之使用者觀察發光之發光元件時感覺到眩光，從而對發光元件之視認性降低，或又如自然光般之光之柔和感降低。
又，專利文獻3記載之光學膜中，使填充劑層之表面平坦化，因此構造化層之凹凸構造與填充材層之表面之間之距離之分佈變小。因此，滲透波以光繞射抽出，而存在發光元件之使用者感覺到繞射光特有之眩光之問題。即，發光元件之使用者觀察發光元件之發光光時感覺到眩光，因此存在對發光元件之視認性之降低，或視如自然光之光之柔和感降低之問題。進而，為使光抽出效率進一步提高，而必須使構成平坦化層之構件之折射率接近於透明導電層之折射率。該高折射率材料不僅難以生產且價格高，而且因穩定化為粒子之傾向較強，而易於導致平坦化層表面之平坦性惡化而變得粗糙。因此，可認為於設置於填充材層上之透明導電膜層之膜厚產生分佈，由電流集中引起之作為半導體發光元件之長期可靠性降低。
又，專利文獻4記載之面發光裝置中，對於發光層與光透過層之界面、光透過層之表面、或由多層膜構成之光透過層之任一界面設置 複數個介電體天線，因此必需直接對面發光裝置進行加工，或對具有露出之介電體天線之基材組裝面發光裝置。該情形時，介電體天線為奈米尺度之構造體，因此可認為製造面發光裝置之產量降低，或向面發光裝置之缺陷增加。又，專利文獻4記載之面發光裝置係將介電體天線設置於光透過層或各層之界面上，因此亦可認為未必能充分獲得介電體天線之物理性之長期穩定性。
本發明係鑒於上述方面而完成者，其目的在於提供一種可改善半導體發光元件之光抽出效率，且亦可抑制光之色移與眩光，再者又可提高半導體發光元件之長期可靠性之半導體發光元件用光抽出體及發光元件。
本發明之半導體發光元件用光抽出體之特徵在於包含：凹凸構造層，其於表面設置有凹凸構造，且具有第1折射率(n1)；及光抽出層，其設置於上述凹凸構造上，且具有第2折射率(n2)；上述第1折射率(n1)與上述第2折射率(n2)實質上不同，上述光抽出層包含設置於上述凹凸構造之凸部上之第1光抽出層，上述第1光抽出層係凸部頂部平均位置Sh與上述第1光抽出層之凸部上界面平均位置Scv之間之距離Lcv滿足下述式(1)，上述凹凸構造係凸部平均高度H滿足下述式(2)，並且平均間距P滿足下述式(3)，且上述距離Lcv、及上述凸部平均高度H滿足下述式(4)。
式(1)10nm≦Lcv≦5000nm
式(2)10nm≦H≦5000nm
式(3)50nm≦P≦5000nm
式(4)50nm≦Lcv+H≦6000nm
又，本發明之半導體發光元件用光抽出體之特徵在於包含：凹凸構造層，其於表面設置有凹凸構造，且具有第1折射率(n1)；及光抽出層，其設置於上述凹凸構造上，且具有第2折射率(n2)；上述第1折射率(n1)與上述第2折射率(n2)實質上不同，上述光抽出層包含設置於上述凹凸構造之凹部內之第2光抽出層，上述第2光抽出層係凸部頂部平均位置Sh與上述第2光抽出層之凹部內界面平均位置Scc之間之距離Lcc、及凸部平均高度H滿足下述式(9)，上述凹凸構造係上述凸部平均高度H滿足下述式(2)，並且平均間距P滿足下述式(3)。
式(2)10nm≦H≦5000nm
式(3)50nm≦P≦5000nm
式(9)0.0H<Lcc<1.0H
又，本發明之半導體發光元件用光抽出體之特徵在於包含：凹凸構造層，其於表面設置有凹凸構造，且具有第1折射率(n1)；及光抽出層，其設置於上述凹凸構造上，且具有第2折射率(n2)；上述第1折射率(n1)與上述第2折射率(n2)實質上不同，上述光抽出層包含設置於上述凹凸構造之凸部上之第1光抽出層、及設置於上述凹凸構造之凹部內之第2光抽出層，上述第2光抽出層係凸部頂部平均位置Sh與上述第2光抽出層之凹部內界面平均位置Scc之間之距離Lcc、及凸部平均高度H滿足下述式(9)，並且上述第1光抽出層係上述凸部頂部平均位置Sh與設置於上述凹凸構造之凸部上之第1光抽出層之凸部上界面平均位置Scv之間之距離Lcv、及上述凸部平均高度H滿足下述式 (11)，上述凹凸構造係上述凸部平均高度H滿足下述式(2)，並且平均間距P滿足下述式(3)。
式(2)10nm≦H≦5000nm
式(3)50nm≦P≦5000nm
式(9)0.0H<Lcc<1.0H
式(11)0.0H<Lcv≦1.5H
根據該等構成，將上述半導體發光元件用光抽出體之光抽出層面側，隔著較薄之接著層抵接於半導體發光元件之發光層面(例如透明導電層)，藉此，可以藉由光抽出層及凹凸構造層之雙方產生之光繞射而抽出於發光層面與接著層之界面上漏出之源自波導模式之漏出光。
尤其是，於半導體發光元件用光抽出體之具有第1折射率(n1)之凹凸構造層為點狀或孔狀、或柵狀體或格子之構造，且該凹凸構造之平均間距滿足特定範圍之情形時，可發揮以下之效果。
(1)可使接著層之、具有第1折射率(n1)之凹凸構造層之凹凸構造之凸部頂部上的能量穩定之膜厚變小。即，可縮小將接著層配置於凹凸構造層之凹凸構造上時之、接著層的於凹凸構造之凸部頂部上之表面位置與於凹凸構造之凹部上之表面位置之差。因此，可使具有第1折射率(n1)之凹凸構造之頂部與發光層面之距離薄至奈米尺度且變得均等。根據以上所述，首先可提高接著層之膜厚均等性，藉此可較高地確保發光層面之面精度，其結果，可抑制半導體發光元件之由電流集中所引起之劣化或破壞，因此可使半導體發光元件之長期穩定性提 高。其次，可使接著層之膜厚薄至奈米尺度，藉此可將自接著層與發光層面之界面漏出且於半導體發光元件之厚度方向上呈距離之指數函數性地衰減之漏出光，有效地傳輸至具有第2折射率之光抽出層及具有第1折射率之凹凸構造層，其結果，可藉由光抽出層及具有第1折射率之凹凸構造層之凹凸構造而抽出該漏出光，從而可認為光抽出效率提高。
(2)藉由具有第1折射率之凹凸構造層之凹凸構造為點狀或孔狀、或柵狀體或格子，且滿足特定之平均間距，而可減小具有第2折射率之光抽出層之相對於半導體發光元件用光抽出體之面內方向之大小。因此，可抑制自發光層面入射至半導體發光元件用光抽出體之發光光(臨界角內之入射發光光)之於半導體發光元件用光抽出體內部之反射。即，可抑制相對於發光層面之臨界角內之入射發光光向發光層面側返回。因此，可進行上述說明之漏出光之抽出，並且亦可維持相對於發光層面之臨界角內之入射發光光之抽出。
(3)由於光抽出層之第2折射率(n2)及凹凸構造層之第1折射率(n1)實質上不同，因此繞射模式成為互不相同者，可推測表現出宛如將產生不同之光繞射現象之2個繞射點群重疊在一起般之功能。藉此，自光抽出層及凹凸構造層抽出之漏出光及臨界角內之入射發光光之出射特性進一步被擾亂，因此可認為表現出光散射性。該光散射擾亂波導模式之效果較大，因此可有效地使光抽出效率提高。
進而，於具有第1折射率之凹凸構造層之凹凸構造為點狀或孔狀、或柵狀體或格子之情形時，容易對該凹凸構造導入擾亂(排列或形狀之擾亂)。因此，出射之光之散射性增強，色移降低，從而可獲得更接近於自然光之出射光。於發光光之波長充分大於凹凸構造之平均間距之情形時，可推測其原因在於，自半導體發光元件之發光光觀察到之與有效介質近似折射率Nema之分佈對應之光散射性。另一方 面，於發光光之波長為凹凸構造之平均間距之同程度以下之情形時，可推測其原因在於，於一個個凹凸構造之微觀尺度上產生之光繞射之模式數增加，且光繞射模式中包含有分散。即，其原因在於，於數十微米之宏觀尺度上，觀察到複數種光繞射模式之平均光。根據相同之理由，亦可容易地對具有第2折射率(n2)之光抽出層導入擾亂(形狀或排列)，因此，可表現出色移之抑制效果。其結果，亦可抑制半導體發光元件之使用者視認元件時之眩光。
進而，根據該等構成，於具有凸部上之第1光抽出層及凹部內部之第2光抽出層之情形時，於接著層與發光層面之界面和光抽出層之間之距離產生分佈，因此能以藉由第1光抽出層、第2光抽出層及凹凸構造層而產生之光繞射，抽出於發光層面與接著層之界面上形成波導模式之發光光之自該界面漏出之漏出光。此時，第1光抽出層、第2光抽出層及凹凸構造層之折射率實質上不同，因此繞射模式成為互不相同者，表現出宛如將產生不同之光繞射現象之3個繞射點群重疊般之功能，上述散射性進一步增強，由此可認為光抽出效率進一步提高。進而，可認為對上述說明之凹凸構造之形狀或排列施加擾亂時之散射性之提高程度變大，因此可推測色移降低之效果亦變得更強。
本發明之半導體發光元件用光抽出體中，包含以覆蓋上述凹凸構造層及上述光抽出層之方式設置且具有第3折射率(n3)之平坦化層，上述第1折射率(n1)、上述第2折射率(n2)及上述第3折射率(n3)滿足下述式(5)~(7)中之任一者，且上述平坦化層較佳為上述第1光抽出層之上述凸部上界面平均位置Scv與上述平坦化層之表面之間之平均距離Lor滿足下述式(8)。
式(5)n2>n3≧n1且(n2-n3)≧0.1
式(6) n3>n2>n1且(n3-n2)≧0.1
式(7)n3≧n1>n2且(n1-n2)≧0.1
式(8)0nm≦Lor≦800nm
本發明之半導體發光元件用光抽出體中，包含以覆蓋上述凹凸構造層及上述光抽出層之方式設置且具有第3折射率(n3)之平坦化層，上述第1折射率(n1)、上述第2折射率(n2)及上述第3折射率(n3)滿足下述式(5)~(7)中之任一者，上述平坦化層較佳為上述第2光抽出層之上述凹部內界面平均位置Scc與上述平坦化層之表面之間之平均距離Lor、及上述距離Lcc滿足下述式(10)。
式(5)n2>n3≧n1且(n2-n3)≧0.1
式(6)n3>n2>n1且(n3-n2)≧0.1
式(7)n3≧n1>n2且(n1-n2)≧0.1
式(10)Lcc≦Lor≦800nm
本發明之半導體發光元件用光抽出體中，包含以覆蓋上述凹凸構造層及上述光抽出層之方式設置且具有第3折射率(n3)之平坦化層，上述第1折射率(n1)、上述第2折射率(n2)及上述第3折射率(n3)滿足下述式(5)~(7)中之任一者，上述平坦化層較佳為上述第2光抽出層之上述凹部內界面平均位置Scc與上述平坦化層之表面之間之平均距離Lor、上述距離Lcc及上述距離Lcv滿足下述式(12)。
式(5) n2>n3≧n1且(n2-n3)≧0.1
式(6)n3>n2>n1且(n3-n2)≧0.1
式(7)n3≧n1>n2且(n1-n2)≧0.1
式(12)(Lcc+Lcv)≦Lor≦800nm
根據該等構成，可提高半導體發光元件之長期可靠性，並且可使光抽出效率大幅提高。進而，亦發揮使光抽出效率提高、且抑制色移之效果。可將設置於具有第1折射率之凹凸構造層及光抽出層上之平坦化層之於具有第1折射率(n1)之凹凸構造層之凹凸構造之凸部頂部上的能量穩定之膜厚減小，因此即便於平坦化層之膜厚薄至奈米尺度之情形時，亦可使表面精度提高。於此，表面精度係指微觀(於一個個凹凸構造之尺度)觀察之情形時之膜厚精度，與宏觀(數十微米以上之尺度)觀察之情形時之膜厚精度。即，可使半導體發光元件用光抽出體之面內之平坦化層之平坦性提高。因此，可使具有第1折射率(n1)之凹凸構造之頂部、與平坦化層之和發光層面(例如透明導電層)之界面之距離薄至奈米尺度且變得均等。根據以上所述，首先可使平坦化層之膜厚均等性提高，藉此可較高地確保發光層面之面精度，其結果，可抑制半導體發光元件之由電流集中所引起之劣化或破壞，因此可使半導體發光元件之長期穩定性提高。其次，使平坦化層之膜厚薄至奈米尺度，藉此平坦化層之表面與光抽出層之間之距離、及凹凸構造層與光抽出層之間之距離成為特定範圍，因此當平坦化層與半導體發光元件之發光層面抵接時，可將於發光層面與平坦化層之界面上形成波導模式之發光光之自該界面漏出之漏出光，於漏出光完全衰減之前傳輸至光抽出層及凹凸構造層，以藉由光抽出層及凹凸構造層之 雙方產生之光繞射而抽出該漏出光。此時，光抽出層及凹凸構造層之折射率滿足上述式(5)~上述式(7)之關係，因此藉由光抽出層及凹凸構造層之雙方而產生之光繞射程度變大，從而光抽出效率提高。進而，於自半導體發光元件之發光光觀察之情形時，繞射模式成為互不相同者，從而可認為表現出宛如將產生不同之光繞射現象之2個繞射點群重疊般之功能。藉此，自光抽出層及凹凸構造層抽出之漏出光之出射特性被擾亂，因此可推測表現出光散射性。該光散射擾亂波導模式之效果較大，因此可認為光抽出效率之提高程度變大。進而，對上述說明之凹凸構造之形狀或排列施加擾亂之情形時之藉由擾亂而引起之散射性之提高變大，因此出射之光發揮散射性。即，色移被抑制，從而亦可形成更接近於自然光之發光光。其結果，可抑制半導體發光元件之使用者視認元件時之眩光。
尤其，於第1折射率(n1)~第3折射率(n3)滿足上述式(5)之關係之情形時，第2折射率與第1折射率之差變大，因此自半導體發光元件之發光光觀察之具有第2折射率之光抽出層與具有第1折射率之凹凸構造層的異質性增強。即，藉由平坦化層而傳輸之漏出光之以藉由光抽出層及凹凸構造層而產生之不同之繞射模式之抽出提高，因此光抽出效率提高。進而，對凹凸構造之形狀或排列施加擾亂時之散射性之增加程度變大，因此可認為能維持光抽出效率之提高且降低色移。即便於該第2折射率最大，且第2折射率(n2)與第1折射率(n1)之差較大之狀態下，即，即便於光抽出作用之中心為具有第2折射率之光抽出層及具有第1折射率之凹凸構造層之情形時，亦可藉由凹凸構造層之凹凸構造為點狀或孔狀、或柵狀體或格子，而限制具有第2折射率之光抽出層之於半導體發光元件用光抽出體之面內方向之大小，因此可抑制具有第2折射率之光抽出層之對臨界角內之入射發光光之反射，從而可認為能使光抽出效率大幅提高。進而，於對具有第1折射率之凹凸構 造層之凹凸構造及具有第2折射率之光抽出層施加擾亂(形狀或排列)之情形時，在發光光之波長充分大於凹凸構造之平均間距之情形時，可認為自半導體發光元件之發光光觀察之有效介質近似折射率Nema之分佈對比度變大。即，可認為與有效介質近似折射率Nema之分佈對應之光散射性之程度變大，因此可推測色移改善之效果較大。另一方面，於發光光之波長為凹凸構造之平均間距程度以下之情形時，於一個個凹凸構造之微觀尺度上產生之光繞射模式之分散度變高，因此於數十微米之宏觀觀察中光散射性增強，從而可推測更有效地降低色移。
又，於第1折射率(n1)~第3折射率(n3)滿足上述式(6)之關係之情形時，可減小發光層面(例如透明導電層)與平坦化層之界面上之全反射光量，因此可減小形成波導模式之發光光量。進而，可使第3折射率與第1折射率之差變大，因此可使自半導體發光元件之發光光觀察之平坦化層與凹凸構造層之異質性增強。因此，可認為於平坦化層內部傳輸之漏出光之利用凹凸構造層之抽出效率提高。又，推測可藉由奈米構造特有之光之平均作用(有效介質近似)，而抑制藉由光抽出層及凹凸構造層以各不相同之繞射模式抽出之光、及臨界角內之入射發光光之於凹凸構造層與平坦化層之界面、及光抽出層與平坦化層之界面上之反射。因此，導引至平坦化層內部之漏出光有效地到達光出射面側，自半導體發光元件之光抽出效率提高。藉此，可將於半導體發光元件內部形成波導模式且本來不出射至半導體發光元件之外部之發光光，取出至半導體發光元件之外部。進而，即便於對凹凸構造之形狀或排列施加擾亂之情形時，上述原理亦成立，故而亦可兼顧較大之光抽出效率、色移之降低及眩光之降低。
進而，於第1折射率(n1)~第3折射率(n3)滿足上述式(7)之關係之情形時，可減小發光層面(例如透明導電層)與平坦化層之界面上之全 反射，因此可將形成波導模式之發光光之比例降低。進而，可使第3折射率與第2折射率之差變大，因此可使自半導體發光元件之發光光觀察之平坦化層與光抽出層之異質性增強，因此，可認為自發光層面與平坦化層之界面漏出之漏出光之利用光抽出層之抽出效率提高。又，可藉由光抽出層及凹凸構造層，而將自發光層面與平坦化層之界面之漏出光作為各不相同之繞射模式之繞射現象抽出，從而可認為能改善光抽出效率。進而，根據相同之原理，可藉由對光抽出層施加擾亂(排列或形狀)，而使光散射性之程度增多，從而可認為色移降低與眩光降低之效果亦變大。
另一方面，(1)於具有凹凸構造之凸部上之第1光抽出層及凹部內之第2光抽出層之情形時，於平坦化層與發光層面之界面和光抽出層之間之距離產生分佈，因此能以藉由第1光抽出層、第2光抽出層及凹凸構造層而產生之光繞射抽出漏出光。此時，光抽出層及凹凸構造層滿足折射率之關係式(5)~(7)，因此繞射模式成為互不相同者，表現出宛如將產生不同之光繞射現象之3個繞射點群重疊般之功能，因此散射性增強，擾亂波導模式之效果變大，故而可認為光抽出效率進一步提高。進而，即便於對凹凸構造之形狀或排列施加擾亂之情形時，上述原理亦成立，故而亦可兼顧較高之光抽出效率、色移之降低及眩光之降低。
又，(2)於在凹凸構造之凸部頂部上具有第1光抽出層之情形時，容易減小平坦化層與發光層面之界面和光抽出層之間之距離。於發光層面與平坦化層之界面上形成波導模式之發光光之自該界面漏出之漏出光，於半導體發光元件之厚度方向上呈距離之指數函數性地衰減，因此可減小平坦化層與發光層面之界面和光抽出層之間之距離，由此可認為能更有效地抽出。進而，於凹凸構造層之凹凸構造為點狀或孔狀、或柵狀體或格子，且於凹凸構造之凸部頂部上設置有光抽出層之 情形時，可減小光抽出層之頂部面積。因此，可抑制半導體發光元件之發光光中之相對於發光層面而於臨界角內入射之光之反射。即，可進行自發光層面與平坦化層之界面產生之漏出光之抽出，並且可將相對於發光層面而於臨界角內入射至平坦化層之發光光之向發光層面側之回光，因此可推測光抽出效率提高。
本發明之半導體發光元件用光抽出體之特徵在於步驟，係包含具有第1折射率(n1)之介質，且包含具有第2折射率(n2)之複數個奈米粒子而成者，上述第1折射率(n1)與上述第2折射率(n2)之差之絕對值(｜n1-n2｜)為0.1以上，且上述半導體發光元件用光抽出體具有相互大致平行之第1面及第2面，上述複數個奈米粒子係以如下方式配置，即，於以橫穿與上述第1面及上述第2面大致平行之面的上述奈米粒子之數目成為最大之假想面為中心面的情形時，橫穿與上述中心面大致平行之假想面的上述奈米粒子之數目隨著自上述中心面離開而減少。
根據該構成，於具有第1折射率(n1)之介質內，分散有具有與第1折射率(n1)實質上不同之第2折射率(n2)之複數個奈米粒子，並且以該複數個奈米粒子之數目隨著自中心面離開而減少之方式配置，因此奈米粒子不會無規地分散於光抽出體內。藉此，於中心面附近基於奈米粒子之光抽出功能最大限度地呈現，因此入射至半導體發光元件用光抽出體內之來自半導體發光元件之發光光，藉由配置於中心面附近之複數個奈米粒子而產生光散射或光繞射。其結果，自半導體發光元件之發光層面側與光抽出體之界面漏出之漏出光之利用奈米粒子之抽出之均質性提高，因此可實現能容易地改善自半導體發光元件之光抽出效率之光抽出體。進而，與將奈米粒子無規地配置於光抽出體內部之情形時相比，可良好地確保具有第1折射率(n1)之介質之表面之平坦性。該情形時，於以光抽出體為基材而組裝半導體發光元件之情形時，可使半導體發光元件之透明導電層之表面精度提高。於在透明導 電層表面存在急遽之不平整之情形時，因相對於該凸部之電流集中而導致半導體發光元件之長期可靠性降低。即，藉由以具有第2折射率(n2)之奈米粒子自中心面離開之方式設置，而可使半導體發光元件之長期可靠性提高。另一方面，於奈米粒子無規地分散之情形時，若添加固定於半導體發光元件，則藉由表面之較低之平坦性而於與透明導電層表面之間形成有空隙。此會導致產生較大之折射率間隙，因此成為導致光抽出效率降低之原因。即，本發明之光抽出體中，藉由以具有第2折射率(n2)之奈米粒子自中心面離開之方式設置，而可使半導體發光元件之光抽出效率提高。又，可減少奈米粒子之數目，因此光抽出體之物理耐久性提高。
本發明之半導體發光元件用光抽出體中，上述複數個奈米粒子較佳為，於上述中心面內之平均間距為50nm以上1500nm以下，於上述中心面之面內方向之平均直徑為1nm以上1000nm以下，且上述平均間距大於上述平均直徑。
根據該構成，光抽出體內部之複數個奈米粒子之排列之規則性成為適度範圍，並且可使藉由奈米粒子而產生光散射或光繞射之區域之密度變大，因此可將來自半導體發光元件之發光光，以藉由複數個奈米粒子產生之光散射或光繞射而有效地抽出。又，可使奈米粒子之間隔及直徑處於特定範圍，因此可抑制自半導體發光元件向光抽出體入射之發光光中之臨界角度內之發光光之反射，從而可使光抽出效率進一步提高。進而，可使奈米粒子之大小處於特定範圍，故而可更好地確保光抽出體表面之平坦性，可使半導體發光元件之長期可靠性提高。
本發明之半導體發光元件用光抽出體中，橫穿上述中心面內之上述複數個奈米粒子，在相對於上述中心面之垂直方向上之平均厚度較佳為10nm以上1000nm以下。
根據該構成，於使複數個奈米粒子之平均間距比較大之情形時，可藉由奈米粒子而產生光散射或光繞射，從而光抽出效率進一步提高。又，奈米粒子之大小適度地變小，因此可使奈米粒子之物理穩定性提高，並且可更好地確保光抽出體表面之平坦性，可使半導體發光元件之長期可靠性提高。
本發明之半導體發光元件用光抽出體中，橫穿上述中心面之上述複數個奈米粒子較佳為，上述第1面側之端部平均位置(Spt)與上述第1面之間之距離(Lort)為超過0nm且1000nm以下。
根據該構成，可使光抽出體之第1面與半導體發光元件之發光層面之界面和奈米粒子之間之距離為適度範圍，因此可將於該界面位置上漏出之漏出光有效地向奈米粒子傳輸。而且，傳輸之漏出光藉由奈米粒子而以光散射或光繞射抽出，因此可使半導體發光元件之光抽出效率提高。
本發明之半導體發光元件用光抽出體中，上述第2折射率(n2)與上述第1折射率(n1)之差之絕對值(｜n1-n2｜)較佳為0.2以上。
根據該構成，奈米粒子與構成光抽出體之介質之光學異質性變大，因此光抽出體內之來自半導體發光元件之發光光之藉由奈米粒子而產生之光散射性提高。藉由該光散射性之提高，可使半導體發光元件之光抽出效率提高。
本發明之半導體發光元件用光抽出體中，橫穿上述中心面之上述複數個奈米粒子的上述第2面側之端部平均位置(Spb)與上述第2面之間之距離(Lorb)，較佳為上述距離(Lort)以上。
根據該構成，可使排列於中心面內之奈米粒子之配置控制性提高，並且可使光抽出體之連續生產率提高。又，可使光抽出體之物理強度提高，因此可使光抽出體向半導體發光元件之應用性提高。
本發明之半導體發光元件用光抽出體中，較佳為，上述凹凸構 造層或上述奈米粒子於屬於面內之第1方向上，具有由複數個上述凸部或上述凸部或複數個上述奈米粒子以間距(Py)排列而成的複數個凸部列或凹部列或奈米粒子列，上述複數個凸部列或凹部列或奈米粒子列係於與上述第1方向正交之第2方向上以間距(Px)排列，上述間距(Px)及上述間距(Py)分別為50nm以上5000nm以下，上述間距(Py)及上述間距(Px)中之任一者為固定間隔且另一者為不定間隔，或均為不定間隔。
根據該構成，凹凸構造層之凹凸構造形成特定之構造，且成為奈米尺度之凹凸構造。由此，光抽出層之形狀亦形成特定之構造，且成為奈米尺度之凹凸構造。因此，可更易於表現藉由上述光抽出層及凹凸構造層而產生之光散射性或光繞射，從而可進一步提高光抽出效率提高效果與長期可靠性提高效果。
尤其，藉由間距為5000nm以下，而可使光抽出層之頂部面積變小。因此，可抑制半導體發光元件之發光光中之相對於發光層面而於臨界角內入射之光之反射。即，可進行自發光層面與平坦化層之界面產生之漏出光之抽出，並且可減小相對於發光層面(例如透明導電層)而於臨界角內入射至平坦化層之發光光之向發光層面側之回光，因此推測光抽出效率提高。進而，藉由間距為5000nm以下，而可減小位於凹凸構造之凸部頂部上之平坦化層(接著層)之能量穩定狀態下之體積。因此，平坦化層不易受與凹凸構造之表面對應之能量之影響，從而可使平坦化層表面之面精度提高，可使半導體發光元件之長期可靠性提高。又，藉由間距為50nm以上，可有效地產生與平坦化層、光抽出層、及凹凸構造層之排列或形狀對應之光散射或光繞射，因此可使自發光層面與平坦化層之界面漏出之漏出光之抽出效率提高。進而，藉由間距為50nm以上，可使對凹凸構造層之凹凸構造之排列或形狀及光抽出層之排列或形狀施加擾亂之情形時之有效介質近似折射 率Nema之分佈對比度變大，因此可認為能使抽出之光之散射性增強。進而，可認為亦能於維持上述說明之長期可靠性與光抽出效率提高之狀態下，表現藉由對凹凸構造之形狀或排列施加擾亂而表現之散射性。即，可使半導體發光元件之長期可靠性、光抽出效率提高，且同時亦可使色移降低。
又，根據該構成，光抽出體內部之複數個奈米粒子之排列之規則性成為適度範圍，並且可使藉由奈米粒子而產生光散射或光繞射之區域之密度變大，因此可將來自半導體發光元件之發光光，以藉由複數個奈米粒子產生之光散射或光繞射而有效地抽出。於將奈米粒子應用於光抽出體之情形時，若上述間距為1500nm以下，則可提高產生光散射或光繞射之區域之密度，從而可使光散射性或光繞射性有效地發揮功能，因而尤佳。
進而，根據間距(Px)及間距(Px)中之任一者為固定間隔，且另一者為不定間隔，或均為不定間隔之構成，可對藉由平坦化層、光抽出層、凹凸構造層之界面、或奈米粒子而抽出之漏出光施加擾亂。即，於凹凸構造或一個個奈米粒子之微觀尺度上，漏出光藉由光繞射而抽出，但可對該等光繞射光之出射方向施加擾亂，因此於宏觀(數十微米以上之尺度)觀察之情形時，發揮光散射性，可使光抽出效率提高，且可降低色移。
尤其，於凹凸構造或奈米粒子之平均間距為奈米尺度之情形時，可表現出藉由平坦化層、光抽出層、凹凸構造層、及奈米粒子而產生之與有效介質近似折射率Nema之分佈對應之光散射性，可有效地抑制色移。又，即便於在該凹凸構造之排列包含擾亂之情形時，亦可藉由凹凸構造為點狀或孔狀或柵狀體或格子，而於微觀及宏觀上高精度地確保平坦化層之膜厚精度，因此可使半導體發光元件之長期可靠性提高。其原因在於，藉由為點狀或孔狀構造、或柵狀或格子狀構 造，而可減小形成於凹凸構造之凸部頂部上之平坦化層(亦包含接著層)之能量穩定之膜厚。
於此，於間距(Py)與間距(Px)均為不定間隔之情形時，可提高藉由週期性之擾亂而產生之光散射效應與色移降低效果。即，可有效地打破波導模式而改善光抽出效率，並且可獲得更接近於自然光之發光特性，可有效地抑制眩光。
另一方面，於間距(Py)或間距(Px)中之任一者為不定間隔，且另一者為固定間隔之情形時，與間距(Py)及間距(Px)均為不定間隔之情形相比，光抽出層及凹凸構造之週期性之擾亂減少，從而光散射效應減少。因此，接近於自然光之發光特性降低，但利用繞射現象之光抽出效率提高。
本發明之半導體發光元件用光抽出體中較佳為，不定間隔之上述間距(Py)與上述凸部或上述凹部或上述奈米粒子之各者之中心間之距離相等，不定間隔之上述間距(Px)等於上述複數個凸部列或凹部列或上述奈米粒子列間之距離，且上述間距(Py)及上述間距(Px)大於上述凸部之直徑或上述凹部之開口直徑或上述奈米粒子之直徑，於上述間距(Py)為不定間隔之情形時，至少鄰接之4個以上m個以下之上述凸部或上述凹部或上述奈米粒子間之上述間距(Py)n(3≦n≦2a或3≦n≦2a+1，其中，m、a為正整數，n=m-1)滿足下述式(13)之關係，並且於上述第1方向上，以上述間距(Py)1~(Py)n構成之凸部群或凹部群或奈米粒子群排列有至少1個以上，於上述間距(Px)為不定間隔之情形時，至少鄰接之4個以上m個以下之上述凸部列或凹部列或奈米粒子列間之上述間距(Px)n(3≦n≦2a或3≦n≦2a+1，其中，m、a為正整數，n=m-1)滿足下述式(14)之關係，並且於上述第2方向上，以上述間距(Px)1~(Px)n構成之上述凸部列群或上述凹部列群或上述奈米粒子列群排列有至少1個以上。
式(13)(Py)1<(Py)2<(Py)3<(Py)i<(Py)a>(Py)j>(Py)n
(在此，i為滿足3<i<a之整數，j為滿足a>j>n之整數)
式(14)(Px)1<(Px)2<(Px)3<(Px)i<(Px)a>(Px)j>(Px)n
(在此，i為滿足3<i<a之整數，j為滿足a>j>n之整數)
又，本發明之半導體發光元件用光抽出體中較佳為，不定間隔之上述間距(Py)與上述凸部或上述凹部或上述奈米粒子之各者之中心間之距離相等，不定間隔之上述間距(Px)等於上述複數個凸部列或凹部列或上述奈米粒子列間之距離，且上述間距(Py)及上述間距(Px)大於上述凸部之直徑或上述凹部之開口直徑或上述奈米粒子之直徑，於上述間距(Py)為不定間隔之情形時，至少鄰接之4個以上m個以下之上述凸部或凹部間或奈米粒子間之上述間距(Py)n(3≦n≦2a或3≦n≦2a+1，其中，m、a為正整數，n=m-1)滿足下述式(13)之關係，並且於上述第1方向上，以上述間距(Py)1~(Py)n構成之凸部群或凹部群或奈米粒子群以長週期Lyz重複排列，於上述間距(Px)為不定間隔之情形時，至少鄰接之4個以上m個以下之上述凸部列或凹部列或上述奈米粒子列間之上述間距(Px)n(3≦n≦2a或3≦n≦2a+1，其中，m、a為正整數，n=m-1)滿足下述式(14)之關係，並且於上述第2方向上，以上述間距(Px)1~(Px)n構成之凸部列群或凹部列群或奈米粒子列群以長週期Lxz重複排列。
式(13)(Py)1<(Py)2<(Py)3<(Py)i<(Py)a>(Py)j>(Py)n
(在此，i為滿足3<i<a之整數，j為滿足a>j>n之整數)
式(14)(Px)1<(Px)2<(Px)3<(Px)i<(Px)a>(Px)j>(Px)n
(在此，i為滿足3<i<a之整數，j為滿足a>j>n之整數)
根據該等構成，凹凸構造之間距(Px)及間距(Py)之雙方、或任一者為不定間隔，因此凹凸構造及光抽出層或奈米粒子之奈米級之週期性被擾亂，因此可對藉由平坦化層、光抽出層、及凹凸構造層之界面、或奈米粒子而抽出之漏出光及臨界角內之入射發光光之光繞射性施加擾亂。即，於一個個凹凸構造之微觀尺度上，漏出光係藉由光繞射而抽出，但可於該等光繞射光之出射方向施加擾亂，因此於宏觀(數十微米以上之尺度)觀察之情形時，發揮光散射性，從而可使光抽出效率提高，且可降低色移。尤其，於凹凸構造或奈米粒子之平均間距為奈米尺度之情形時，可使藉由平坦化層、光抽出層、及凹凸構造層或奈米粒子而形成之有效介質近似折射率Nema之分佈變大。因此，可表現出與有效介質近似折射率Nema之分佈對應之光散射性，從而可有效地抑制色移。尤其，因凹凸構造或奈米粒子之排列具有長週期Lz之週期性，故而有效介質近似折射率Nem之分佈具有與長週期Lz對應之週期。因此，亦可於擾亂中加入光繞射現象。即，可利用一個個凹凸構造或奈米粒子之微觀尺度之光繞射、及與長週期Lxz、Lyz對應之光繞射，因此可認為進一步提高光抽出效率之提高程度，並且亦可獲得色移降低之效果。又，即便於在該凹凸構造之排列包含擾亂之情形時，亦可藉由凹凸構造為點狀或孔狀、或柵狀或格子，而於微觀及宏觀上高精度地確保平坦化層之膜厚精度，因此可使半導體發光元件之長期可靠性提高。其原因在於，藉由為點狀或孔狀或柵狀或格子狀構造，而可減小形成於凹凸構造之凸部頂部上之平坦化層(亦包含接著層)之能量穩定之膜厚。
又，本發明之半導體發光元件用光抽出體中較佳為，上述凸部之直徑或上述凹部之開口直徑或上述奈米粒子之直徑係對應於間距(Py)及/或間距(Px)而增減，於上述間距(Py)為不定間隔之情形時，至 少鄰接之4個以上m個以下之構成上述間距之上述凸部或上述凹部或上述奈米粒子之上述直徑或上述開口直徑(Dyn)(3≦n≦2a或3≦n≦2a+1，其中，m、a為正整數，n=m-1)滿足下述式(15)之關係，並且於上述第1方向上，以上述直徑或上述開口直徑(Dy)1~(Dy)n構成之凸部群或凹部群或奈米粒子群排列有至少1個以上，於上述間距(Px)為不定間隔之情形時，至少鄰接之4個以上m個以下之構成上述間距之上述凸部或上述凹部或上述奈米粒子之上述直徑或上述開口直徑(Dxn)(3≦n≦2a或3≦n≦2a+1，其中，m、a為正整數，n=m-1)滿足下述式(16)之關係，並且於上述第2方向上，以上述直徑或上述開口直徑Dx1~Dxn構成之凸部列群或凹部列群或奈米粒子列群排列有至少1個以上。
式(15)Dy1<Dy2<Dy3<Dyi<Dya>Dyj>Dyn
(在此，i為滿足3<i<a之整數，j為滿足a>j>n之整數)
式(16)Dx1<Dx2<Dx3<Dxi<Dxa>Dxj>Dxn
(在此，i為滿足3<i<a之整數，j為滿足a>j>n之整數)
進而，本發明之半導體發光元件用光抽出體中較佳為，上述凸部之直徑或上述凹部之開口直徑或上述奈米粒子之直徑係對應於間距(Py)及/或間距(Px)而增減，於上述間距(Py)為不定間隔之情形時，至少鄰接之4個以上m個以下之構成上述間距之上述凸部或上述凹部或上述奈米粒子之上述直徑或上述開口直徑(Dyn)(3≦n≦2a或3≦n≦2a+1，其中，m、a為正整數，n=m-1)滿足下述式(15)之關係，並且於上述第1方向上，以上述直徑或上述開口直徑(Dy)1~(Dy)n構成之凸部群或凹部群或奈米粒子群以長週期單位Lyz重複排列，且於上述間距(Px)為不定間隔之情形時，至少鄰接之4個以上m個以下之構成上述 間距之上述凸部或上述凹部或上述奈米粒子之上述直徑或上述開口直徑(Dxn)(3≦n≦2a或3≦n≦2a+1，其中，m、a為正整數，n=m-1)滿足下述式(16)之關係，並且於上述第2方向上，以上述直徑或上述開口直徑Dx1~Dxn構成之凸部列群或凹部列群或奈米粒子列群以長週期單位Lxz排列。
式(15)Dy1<Dy2<Dy3<Dyi<Dya>Dyj>Dyn
(在此，i為滿足3<i<a之整數，j為滿足a>j>n之整數)
式(16)Dx1<Dx2<Dx3<Dxi<Dxa>Dxj>Dxn
(在此，i為滿足3<i<a之整數，j為滿足a>j>n之整數)
又，本發明之半導體發光元件用光抽出體中較佳為，上述凸部或上述凹部之各者之高度係對應於間距(Py)及/或間距(Px)而增減，於上述間距(Py)為不定間隔之情形時，至少鄰接之4個以上m個以下之構成上述間距之上述凸部或上述凹部之高度Hyn(3≦n≦2a或3≦n≦2a+1，其中，m、a為正整數，n=m-1)滿足下述式(17)之關係，並且於上述第1方向上，以上述高度Hy1~Hyn構成之凸部群或凹部群排列有至少1個以上，於上述間距(Px)為不定間隔之情形時，至少鄰接之4個以上m個以下之構成上述間距之上述凸部或上述凹部之高度Hxn(3≦n≦2a或3≦n≦2a+1，其中，m、a為正整數，n=m-1)滿足下述式(18)之關係，並且於上述第2方向上，以上述高度Hx1~Hxn構成之凸部列群或凹部列群排列有至少1個以上。
式(17)Hy1<Hy2<Hy3<Hyi<Hya>Hyj>Hyn
(在此，i為滿足3<i<a之整數，j為滿足a>j>n之整數)
式(18) Hx1<Hx2<Hx3<Hxi<Hxa>Hxj>Hxn
(在此，i為滿足3<i<a之整數，j為滿足a>j>n之整數)
進而，本發明之半導體發光元件用光抽出體中較佳為，上述凸部或上述凹部之高度對應於間距(Py)及/或間距(Px)而增減，於上述間距(Py)為不定間隔之情形時，至少鄰接之4個以上m個以下之構成上述間距之上述凸部或上述凹部之高度Hyn(3≦n≦2a或3≦n≦2a+1，其中，m、a為正整數，n=m-1)滿足下述式(17)之關係，並且於上述第1方向上，以上述高度Hy1~Hyn構成之凸部群或凹部群以長週期單位Lyz重複排列，於上述間距(Px)為不定間隔之情形時，至少鄰接之4個以上m個以下之構成上述間距之上述凸部或上述凹部之高度Hxn(3≦n≦2a或3≦n≦2a+1，其中，m、a為正整數，n=m-1)滿足下述式(18)之關係，並且於上述第2方向上，以上述高度Hx1~Hxn構成之凸部列群或凹部列群以長週期單位Lxz重複排列。
式(17)Hy1<Hy2<Hy3<Hyi<Hya>Hyj>Hyn
(在此，i為滿足3<i<a之整數，j為滿足a>j>n之整數)
式(18)Hx1<Hx2<Hx3<Hxi<Hxa>Hxj>Hxn
(在此，i為滿足3<i<a之整數，j為滿足a>j>n之整數)
即便於上述構成中，亦與上述相同地，藉由凹凸構造及光抽出層或奈米粒子之奈米級之週期性被擾亂，而且還加入長週期Lxz、Lyz之光繞射性，而可有效地提高光抽出效率、降低色移、及抑制眩光。
本發明之半導體發光元件用光抽出體中較佳為，相互鄰接之第1凸部列及第2凸部列、第1凹部列及第2凹部列或第1奈米粒子列及第2奈米粒子列之間的上述第1方向上之移位量α1係與相互鄰接之上述第2凸部列及第3凸部列、上述第2凹部列及第3凹部列或上述第2奈米粒子 列及第3奈米粒子列之間的上述第1方向上之移位量α2互不相同。
根據該構成，凹凸構造及光抽出層或奈米粒子之奈米級之週期性被擾亂，因此針對源自波導模式之向發光層面(例如透明導電層)與平坦化層(或上述之接著層)面之漏出光之抽出，與利用繞射光之光抽出提高程度相比，可相對強地表現光散射性。藉由該光散射性而可提高光抽出效率，並且藉由光抽出層及凹凸構造之奈米級之均勻性被擾亂而降低色移，可獲得更接近於自然光之發光特性，從而可抑制眩光。
本發明之半導體發光元件用光抽出體中較佳為，上述移位量α1及上述移位量α2之差分不固定。
根據該構成，凹凸構造及光抽出層或奈米粒子之週期性更大地被擾亂，因此與利用繞射光之光抽出提高程度相比，可相對性地進一步提高光散射性之效果，從而可藉由光散射性而提高光抽出效率。又，藉由光抽出層及凹凸構造或奈米粒子之均勻性被擾亂而可降低色移，可獲得更接近於自然光之發光特性，從而可進一步抑制眩光。
本發明之半導體發光元件用光抽出體中較佳為，具有設置於鄰接之凸部或凹部間之極小凸部或極小凹部。
根據該構成，可使半導體發光元件用光抽出體之厚度方向上之光抽出層之分佈變大，因此可對源自波導模式之向發光層面(例如透明導電層)與平坦化層面之漏出光之抽出利用複數種繞射模式，從而推測可進一步提高光散射性之效果。因此，光抽出效率提高，並且可獲得更接近於自然光之發光特性，從而可進一步抑制眩光。
本發明之半導體發光元件用光抽出體中較佳為，上述凹凸構造之上述複數個凸部或上述凹部包含具有第1高度之複數個第1凸部或凹部、及具有較上述第1高度低之第2高度之複數個第2凸部或凹部，上述第2凸部或凹部具有相對於上述凹凸構造之凸部平均高度h而滿足下 述式(19)之凸部高度hn，並且於上述凹凸構造中以滿足下述式(20)之概率Z存在。
式(19)0.9h≧hn
式(20)1/10000≦Z≦1/5
根據該構成，以特定之概率包含較凸部平均高度h低之凸部，因此光抽出層之於光抽出體平面方向之分佈及體積分佈變大，可認為相對於利用繞射之光抽出提高，光散射性之效果相對性地變大。而且，藉由增強之光散射性而可提高光抽出效率，並且可藉由光散射效應而降低色移，可獲得更接近於自然光之發光特性，從而可抑制眩光。尤其，藉由滿足式(19)之凸部之存在概率Z為1/10000以上，可較強地對抽出之光附加散射性。其原因在於，對於滿足式(19)之凸部與不滿足式(19)之凸部，光繞射之模式不同。即，即便為於一個個凹凸構造之微觀尺度上作為光繞射而抽出之光，於數十微米以上之宏觀尺度之觀察中，亦會被觀察為複數種繞射模式之平均光，因此可發揮散射性。另一方面，藉由存在概率Z為1/5以下，具有第1折射率之凹凸構造層之凹凸構造、具有第2折射率之光抽出層、及具有第3折射率之平坦化層(或接著層)之各界面形狀之控制性提高，因此可使對光抽出之控制性提高。即，可進行以由不滿足式(19)之凹凸構造引起之光繞射性為中心之設計，因此容易取得光抽出效率與色移降低之平衡。
本發明之半導體發光元件用光抽出體中較佳為，於上述複數個凸部或凹部之凸部平均位置scv內之線段lcv上隔著上述第2凸部或凹部而鄰接之上述第1凸部或凹部間之距離tcv、與上述鄰接之凸部或凹部間之間隔P滿足下述式(21)。
式(21) 1.0P<tcv≦9.5P
根據該等構成，可限制較凸部平均高度h低之凸部集合之數目(大小)，因此可限制半導體發光元件用光抽出體之平面方向上之光抽出層之大小。因此，包含特定尺寸以下之光抽出層，對半導體發光元件之發光層面(例如透明導電層)與平坦化層之界面上之漏出光之利用光繞射之抽出效率提高。進而，藉由使半導體發光元件用光抽出體之平坦化層之表面抵接於半導體發光元件之發光層面之表面而抽出源自導光模式之漏出光，可抑制導引至半導體發光元件用光抽出體內部之發光光之於凹凸構造層與平坦化層之界面(或與上述接著層之界面)、及光抽出層與平坦化層之界面上之反射，因此可認為能有效地將光向基材之露出之面導引。
本發明之半導體發光元件用光抽出體中較佳為，上述複數個奈米粒子包含具有上述中心面之面內方向之第1直徑之複數個第1奈米粒子、及具有大於上述第1直徑之第2直徑之複數個第2奈米粒子，上述第1直徑小於上述平均間距、上述間距(Px)或上述間距(Py)，上述第2直徑大於上述平均間距、上述間距(Px)或上述間距(Py)，且為其等之9.5倍之大小以下，並且具有上述第2直徑之第2奈米粒子係相對於具有上述第1直徑之第1奈米粒子而以1/10000以上1/5以下之比率存在。
根據該構成，以特定之概率包含大小不同之奈米粒子，因此奈米粒子之於中心面之面內方向之分佈及體積分佈變大，光散射性之效果變大。而且，可藉由增強之光散射性而提高光抽出效率，並且可藉由光散射效應而降低色移，可獲得更接近於自然光之發光特性，從而可抑制眩光。進而，可將具有較第1直徑大之第2直徑之奈米粒子之大小限制於特定尺寸以下，因此可抑制來自半導體發光元件之發光光之於奈米粒子與介質之界面上之反射，從而可使自第2面出射之發光光增加。
本發明之半導體發光元件用光抽出體中較佳為，具有設置於上述光抽出體之與形成有上述凹凸構造層或上述奈米粒子列之主面相對之主面上且包含單層或多層抗反射層、或以奈米尺度之間隔排列之複數個凸部或凹部之抗反射層。
根據該構成，可抑制打破波導模式而抽出之光及臨界角內之向平坦化層之透過光等的被導引至半導體發光元件用光抽出體內部之發光光之於凹凸構造層之光出射面側之反射。即，可減小向半導體發光元件用光抽出體內部之回光量。進而，可抑制半導體發光元件之使用者觀察元件時之外部光向元件之映入，由此視認性提高。
本發明之半導體發光元件用光抽出體中較佳為，包含設置於上述光抽出體之與形成有上述凹凸構造層或上述奈米粒子列之主面相對之主面上且具有第4折射率(n4)之基材，上述第4折射率(n4)與上述第1折射率(n1)實質上等同或相等。
根據該構成，製造本發明之半導體發光元件用光抽出體時之產量提高，並且凹凸構造層之凹凸構造之製造控制性提高。進而，由於新設置之基材之折射率(n4)與凹凸構造層之折射率(n1)實質上相等，由此幾乎辨識不出凹凸構造層與基材之界面，可抑制藉由凹凸構造層及光抽出層或奈米粒子而抽出之自半導體發光元件之發光層面(例如透明導電層)與平坦化層之界面之漏出光及臨界角內之向平坦化層之透過光於該界面的反射，從而可有效地將發光光向基材之露出之面導引。
本發明之半導體發光元件用光抽出體中，上述基材較佳為具有氣體阻隔功能或水蒸汽阻隔功能中之至少任一種功能。根據該構成，作為發光元件之可靠性提高。
本發明之半導體發光元件用光抽出體中較佳為，包含設置於上述基材之表面上之點或孔，且上述點或上述孔之平均間距為100nm以 上5000nm以下。
根據該構成，可抑制打破波導模式而抽出之光及臨界角內之向平坦化層之透過光於基材的光出射面反射，而成為向半導體發光元件用光抽出體內部之回光。進而，可抑制半導體發光元件之使用者視認元件時之外部光向元件之映入，因此可提高視認性。
本發明之半導體發光元件用光抽出體中較佳為，進而包含選自由氣體阻隔功能、水蒸汽阻隔功能、耐磨損功能、防污功能、疏水性功能、親水性功能、抗靜電功能、濾色器功能、色移功能、偏光修正功能、抗反射功能、光再指向功能、擴散功能、及光學旋轉功能所組成之群中之至少一者的功能層。
根據該構成，藉由進而包含功能層而提高使用半導體發光元件用光抽出體製作之發光元件之元件功能。例如，藉由進而包含氣體阻隔性或水蒸汽阻隔性，而可延長有機EL元件之發光部之壽命。又，例如，藉由於基材之露出之面上包含耐磨損功能、防污功能、疏水性功能、親水性功能、抗靜電功能等，而可降低附著於元件上之污物之量，並且容易擦除。又，例如，藉由對基材之露出之面上附加抗反射功能而使視認性提高。
本發明之發光元件之特徵在於包含：上述半導體發光元件用光抽出體；及發光部，其設置於形成有上述凹凸構造層或上述奈米粒子列之主面側。
本發明之頂部發光型有機EL元件之特徵在於包含：上述半導體發光元件用光抽出體；及發光層，其經由接著層而設置於上述光抽出層上；且上述發光層面與上述接著層之界面、及上述接著層與上述光抽出層之界面之距離為10nm以上800nm以下。根據該構成，可容易地將於有機EL元件內部波導之發光光抽出。
又，本發明之頂部發光型有機EL元件之特徵在於包含：上述半 導體發光元件用光抽出體；及發光層，其設置於上述平坦化層之表面上。根據該構成，可容易地將於有機EL元件內部進行波導之發光光抽出。
本發明之底部發光型有機EL元件之特徵在於包含：上述半導體發光元件用光抽出體；透明導電膜，其設置於上述平坦化層上；及發光部，其設置於上述透明導電膜上。根據該構成，可容易地將於有機EL元件內部波導之發光光抽出。
本發明之半導體發光元件用光抽出體之製造方法之特徵在於其係製造上述半導體發光元件用光抽出體的方法，且包含：凹凸構造層形成步驟，係於具有第4折射率(n4)之基材之表面上藉由轉印法而設置具有第1折射率(n1)之凹凸構造層；光抽出層形成步驟，係將具有第2折射率(n2)之光抽出層原料之稀釋液塗佈於上述凹凸構造層上，並將多餘之溶劑除去，於上述凹凸構造層上設置具有第2折射率(n2)之光抽出層；及平坦化層形成步驟，係以覆蓋上述光抽出層及上述凹凸構造層之方式形成具有第3折射率(n3)之平坦化層。
根據該方法，上述半導體發光元件用光抽出體之各要素之控制性提高，並且製造時之產量提高。
本發明之半導體發光元件用光抽出體之製造方法中，較佳為於上述凹凸構造層形成步驟之前，包含於上述基材之表面上設置接著層之接著層形成步驟、或使上述基材之表面上親水化之親水化處理步驟。根據該方法，凹凸構造之配置精度提高。
本發明之半導體發光元件用光抽出體之製造方法之特徵在於其係製造上述半導體發光元件用光抽出體的方法，且包含：凹凸構造層形成步驟，係於具有上述第3折射率(n3)之上述基材之表面上，藉由轉印法而設置包含具有上述第1折射率(n1)之上述介質之凹凸構造層；奈米粒子排列步驟，係於在上述凹凸構造形成步驟中所設置之上 述凹凸構造層上塗佈含有奈米粒子原料之溶液，使具有上述第2折射率(n2)之上述奈米粒子僅排列於上述凹凸構造層之凹部內部；及平坦化層形成步驟，係於上述凹凸構造層及排列於上述凹凸構造層之上述凹部內部之上述奈米粒子上塗佈具有上述第1折射率(n1)之介質原料之溶液，以覆蓋上述奈米粒子及上述凹凸構造層之方式設置具有上述第1折射率(n1)之平坦化層。
本發明之半導體發光元件用光抽出體之製造方法中較佳為，上述凹凸構造層係至少凹凸構造表面為疏水性。
本發明之半導體發光元件用光抽出體之製造方法中較佳為，含有上述奈米粒子原料之溶液包含水系溶劑。
本發明之半導體發光元件用光抽出體之製造方法中較佳為，上述奈米粒子原料包含金屬烷氧化物。
本發明之半導體發光元件用光抽出體之製造方法中較佳為，於上述凹凸構造層形成步驟之前，包含於上述基材之表面上設置接著層之接著層形成步驟、或使上述基材之表面上親水化之親水化處理步驟。
本發明之半導體發光元件用光抽出體之製造方法中較佳為，於上述平坦化層形成步驟中，將上述介質原料之溶液塗佈於上述凹凸構造層上及上述奈米粒子上之後，將鏡面貼合及按壓於上述介質原料上，其後自上述介質原料剝離上述鏡面而設置上述平坦化層。
本發明之半導體發光元件用光抽出體之製造方法中較佳為，於在將上述鏡面貼合及按壓於上述介質原料上之狀態下照射能量線之後，自上述介質原料剝離上述鏡面而設置上述平坦化層。
本發明之半導體發光元件用光抽出體之製造方法之特徵在於其係製造上述半導體發光元件用光抽出體的方法，且包含：模具形成步驟，係藉由光轉印法而轉印圓筒狀模具表面所具有之凹凸構造，對膜 狀基材之主面上賦予凹凸構造而獲得膜狀模具；光抽出層填充步驟，係於上述膜狀模具之凹凸構造面上，塗佈具有第2折射率(n2)之光抽出層之稀釋溶液，並將多餘之溶劑除去，於上述凹凸構造之凹部內部形成光抽出層；光抽出層轉印步驟，係將填充配置有上述光抽出層之膜狀模具之凹凸構造面，隔著具有第1折射率(n1)之凹凸構造層原料而貼合於具有第4折射率(n4)之基材之表面上，照射能量線之後將膜狀模具剝離，從而獲得包含具有第4折射率(n4)之基材/具有第1折射率(n1)之凹凸構造層/設置於凹凸構造層之凸部頂部上且具有第2折射率之光抽出層的半導體發光元件用光抽出體；及平坦化層形成步驟，係於上述光抽出層轉印步驟之後，以覆蓋光抽出層及凹凸構造層之方式形成具有第3折射率(n3)之平坦化層。
本發明之半導體發光元件用光抽出體之製造方法之特徵在於其係製造上述半導體發光元件用光抽出體的方法，且包含：第1模具形成步驟，係藉由光轉印法而轉印圓筒狀模具表面所具有之凹凸構造，對膜狀基材之主面上賦予凹凸構造，從而獲得第1膜狀模具；第2模具形成步驟，係藉由光轉印法而轉印上述第1膜狀模具之凹凸構造，對膜狀基材之主面上賦予與上述圓筒狀模具之凹凸構造實質上等同之凹凸構造而獲得第2膜狀模具；光抽出層填充步驟，係於上述第2膜狀模具之凹凸構造面上，塗佈具有第2折射率(n2)之光抽出層之稀釋溶液，並將多餘之溶劑除去，於上述凹凸構造之凹部內部形成光抽出層；光抽出層轉印步驟，係將填充配置有上述光抽出層之上述第2膜狀模具之凹凸構造面，隔著具有第1折射率(n1)之凹凸構造層原料而貼合於具有第4折射率(n4)之基材之表面上，照射能量線之後將上述第2膜狀模具剝離，從而獲得包含具有上述第4折射率(n4)之基材/具有上述第1折射率(n1)之凹凸構造層/設置於上述凹凸構造層之凸部頂部上且具有上述第2折射率(n2)之光抽出層的半導體發光元件用光抽出 體；及平坦化層形成步驟，係於上述光抽出層轉印步驟之後，以覆蓋光抽出層及凹凸構造層之方式形成具有第3折射率(n3)之平坦化層。
根據該等方法，可藉由連續製程而產量較高地製造本發明之半導體發光元件用光抽出體。
根據本發明，可實現能降低來自半導體發光元件之發光之色移與眩光，且可改善自半導體發光元件之光抽出效率，而且可提高半導體發光元件之長期可靠性之半導體發光元件用光抽出體及發光元件。
1‧‧‧光抽出體
1a‧‧‧光入射面
1b‧‧‧光出射面
2‧‧‧光抽出體
11‧‧‧凹凸構造層
11a‧‧‧凹凸構造
11b‧‧‧凸部
11c‧‧‧凹部
12‧‧‧光抽出層
12a‧‧‧第1光抽出層
12b‧‧‧第2光抽出層
13‧‧‧平坦化層
14‧‧‧基材
101‧‧‧凹凸構造層
101a‧‧‧第1凹凸構造
101b‧‧‧凸部
101c‧‧‧凹部
111‧‧‧凹凸構造層
111a‧‧‧第2凹凸構造
111b‧‧‧凸部
111c‧‧‧凹部
121c‧‧‧凹部
121‧‧‧凹凸構造層
121a‧‧‧第3凹凸構造
121b‧‧‧柵狀體
131‧‧‧凹凸構造層
131a‧‧‧第4凹凸構造
131b、131c‧‧‧柵狀體
140‧‧‧光抽出體
140a‧‧‧光入射面
140b‧‧‧光出射面
141‧‧‧凹凸構造層
141a‧‧‧光入射面
141b‧‧‧光出射面
142‧‧‧光抽出層
142a‧‧‧第1光抽出層
142b‧‧‧第2光抽出層
143‧‧‧平坦化層
144‧‧‧第1層
145‧‧‧第2層
210‧‧‧半導體發光元件
211‧‧‧光抽出體
211a‧‧‧光入射面
211b‧‧‧光出射面
211c‧‧‧中心面
212‧‧‧奈米粒子
212a‧‧‧第1奈米粒子
212b‧‧‧第2奈米粒子
213‧‧‧基材
213b‧‧‧光出射面
220-1‧‧‧柵狀凸部
220-2‧‧‧柵狀凸部
220-3‧‧‧柵狀凸部
220-a‧‧‧柵狀凸部
220-b‧‧‧柵狀凸部
220-c‧‧‧柵狀凸部
220-d‧‧‧柵狀凸部
220-N‧‧‧柵狀凸部
230‧‧‧點
230-1‧‧‧點列
230-2‧‧‧點列
230-3‧‧‧點列
230-N‧‧‧點列
300‧‧‧凸部
300a‧‧‧凸部頂部
300b‧‧‧中心
301‧‧‧凸部
302‧‧‧凸部
303‧‧‧凸部
304‧‧‧凸部
310a‧‧‧凹部頂部
320a‧‧‧凹部頂部
320b‧‧‧中心
321‧‧‧凹部
322‧‧‧凹部
323‧‧‧凹部
324‧‧‧凹部
330‧‧‧凸部
512‧‧‧光抽出層
512S‧‧‧奈米粒子原料之稀釋溶液
513‧‧‧基材
514‧‧‧凹凸構造層
515‧‧‧平坦化層
515S‧‧‧平坦化層材料之稀釋溶液
516‧‧‧模具
517‧‧‧晶圓
518‧‧‧卷盤
519‧‧‧轉印材料
520‧‧‧卷盤狀模具
662‧‧‧凹凸構造
662a‧‧‧凹凸構造
601‧‧‧光硬化性樹脂組成物
602‧‧‧圓筒狀母模
603‧‧‧硬化物
661‧‧‧膜狀基材
661a‧‧‧膜狀基材
700‧‧‧疊層輥
A‧‧‧箭頭
A‧‧‧交點
A‧‧‧假想面
A1‧‧‧凸部
A2‧‧‧凸部
AN‧‧‧凸部
B‧‧‧交點
B‧‧‧假想面
B1‧‧‧凸部
B2‧‧‧凸部
BN‧‧‧凸部
C‧‧‧交點
C‧‧‧假想面
D‧‧‧交點
D‧‧‧假想面
d‧‧‧平均凹部深度
dn‧‧‧凹部深度
D1‧‧‧第1直徑
D2‧‧‧第2直徑
DH‧‧‧點高度
E‧‧‧假想面
G1‧‧‧鑄模
G2‧‧‧卷盤狀模具
H‧‧‧凸部平均高度
h‧‧‧凸部平均高度
hn‧‧‧凸部高度
Lcc‧‧‧凸部頂部平均位置Sh與第2光抽出層之凹部內界面平均位置Scc之間之距離
Lcc‧‧‧線段
Lcv‧‧‧凸部頂部平均位置Sh與第1光抽出層之凸部上界面平均位置Scv之間之距離
Lor‧‧‧平均距離
Lorb‧‧‧距離
Lort‧‧‧距離
L1‧‧‧長週期
L2‧‧‧長週期
M‧‧‧膜厚方向
n0‧‧‧折射率
n1‧‧‧第1折射率
n2‧‧‧第2折射率
n3‧‧‧第3折射率
n4‧‧‧第4折射率
P‧‧‧鄰接之點間隔
PA1B1‧‧‧間距
PA2B2‧‧‧間距
PANBN‧‧‧間距
Px‧‧‧間距
Py‧‧‧間距
S‧‧‧主面
S1‧‧‧面
S2‧‧‧面
S3‧‧‧面
S4‧‧‧面
Scc‧‧‧凹部內界面平均位置
Scc‧‧‧凹部平均位置
Scv‧‧‧凸部上界面平均位置
Scv‧‧‧凸部平均位置
Sd‧‧‧凹部底部平均位置
Sh‧‧‧凸部頂部平均位置
Spb、Spt‧‧‧端部平均位置
Tcv‧‧‧最短距離
α1‧‧‧移位量
α2‧‧‧移位量
cv‧‧‧底部寬度
cc‧‧‧開口部寬度
圖1係表示第1態樣之光抽出體之一例之剖面模式圖。
圖2A、2B係表示第1態樣之光抽出體之另一例之剖面模式圖。
圖3係表示第2態樣之光抽出體之一例之剖面模式圖。
圖4A、4B係表示第2態樣之光抽出體之另一例之剖面模式圖。
圖5A、5B係第1及第2態樣之形態之光抽出體之凹部內界面平均位置之說明圖。
圖6係表示第1態樣之形態之光抽出體之另一例之剖面模式圖。
圖7係表示第1實施形態之第1凹凸構造之立體模式圖。
圖8係表示第1實施形態之第1凹凸構造之俯視模式圖。
圖9係表示第2實施形態之第2凹凸構造之立體模式圖。
圖10係表示第2實施形態之第2凹凸構造之俯視模式圖。
圖11係表示第3實施形態之第3凹凸構造之模式圖。
圖12係表示第4實施形態之凹凸構造之平面模式圖。
圖13係表示第3態樣之形態之光抽出體之剖面模式圖。
圖14係表示第4態樣之光抽出體之剖面模式圖。
圖15係表示第4態樣之光抽出體之奈米粒子之剖面模式圖。
圖16係第4態樣之光抽出體之奈米粒子之中心面內之剖面模式 圖。
圖17A~17D係表示第4態樣之光抽出體之奈米粒子之形狀之一例之剖面模式圖。
圖18係表示第1態樣之光抽出體之凹凸構造之排列LP之模式圖。
圖19係表示第1態樣之光抽出體之凹凸構造之第2方向上之點列之配置例之模式圖。
圖20係表示第1態樣之光抽出體之凹凸構造之排列LP之模式圖。
圖21係表示第1態樣之光抽出體之凹凸構造之排列LP之模式圖。
圖22係表示第1態樣之光抽出體之凹凸構造層之模式圖。
圖23係表示第1態樣之光抽出體之凹凸構造之第2方向上之具有不同之點直徑之點列之配置例之模式圖。
圖24係表示第1態樣之光抽出體之凹凸構造之第2方向上之具有不同之點高度之點列之配置例之模式圖。
圖25A、25B係表示第1及第2實施形態之凹凸構造之複數個凸部或凹部之排列α之模式圖。
圖26係沿圖7中之單點劃線VII-VII之垂直剖面圖。
圖27係沿圖9之單點劃線IX-IX之垂直剖面圖。
圖28係表示第4態樣之光抽出體之奈米粒子之形狀分佈DF之剖面模式圖。
圖29係表示第4態樣之光抽出體之另一例之剖面模式圖。
圖30A~30C係表示本實施形態之光抽出體之製造方法1之各步驟之剖面模式圖。
圖31A~31C係表示本實施形態之光抽出體之製造方法1之各步驟之剖面模式圖。
圖32A~32C係表示本實施形態之光抽出體之製造方法1之各步驟之剖面模式圖。
圖33A~33C係表示本實施形態之光抽出體之製造方法1之各步驟之剖面模式圖。
圖34A~34C係表示本實施形態之光抽出體之製造方法1之各步驟之剖面模式圖。
圖35A~35C係表示本實施形態之光抽出體之製造方法1之一步驟之剖面模式圖。
圖36A~36D係表示本實施形態之光抽出體之製造方法2之各步驟之剖面模式圖。
圖37係表示本實施形態之光抽出體之製造方法2之光轉印法之一例之模式圖。
圖38係表示本實施形態之光抽出體之製造方法2之卷盤狀模具G2之製造步驟之模式圖。
圖39A~39C係表示本實施形態之光抽出體之製造方法2之光抽出層填充步驟之模式圖。
圖40係表示本實施形態之光抽出體之製造方法2之光抽出層轉印步驟之模式圖。
圖41A~41C係表示本實施形態之光抽出體之製造方法2之光抽出層轉印步驟之模式圖。
圖42A~42C係表示本實施形態之光抽出體之製造方法2之平坦化層形成步驟之模式圖。
圖43A~43C係表示本實施形態之光抽出體之製造方法2之平坦化層形成之後續步驟之模式圖。
圖44係表示本發明之實施例13之光抽出體之透過型電子顯微鏡照片。
圖45係表示本發明之實施例之結果之曲線圖。
圖46係表示本發明之比較例之結果之曲線圖。
圖47係表示本發明之實施例15之結果之曲線圖。
以下，對本發明之實施形態進行詳細說明。
於半導體發光元件中，如背景技術中所說明般，形成將發光光封閉於高折射率媒體內部之波導模式。因此，發出之光釋放至器件外部之效率(光抽出效率)較大地減少。為擾亂波導模式而提高光抽出效率，如專利文獻2所記載般，有效的方法係於發光元件內部之產生全反射之界面上設置凹凸構造。尤其，自構成半導體發光元件之構件之折射率之關係而言，有效的是擾亂發光光之於透明導電層界面上之反射而抑制波導模式。自該觀點考慮，可認為藉由對透明導電層自身賦予凹凸構造而可使對波導模式之擾亂變大，從而使光抽出效率較大地提高。然而，透明導電層之膜厚度分佈或透明導電層表面之急遽不平整會引起電流集中，因此促進器件之劣化。即，雖然認為藉由對透明導電層賦予凹凸構造而可於光學上擾亂波導模式來使光抽出效率提高，但作為半導體發光元件而言，可認為長期可靠性降低。由此，必需如下方法，即，使光抽出效率提高，而又不直接於透明導電層自身上設置凹凸構造。
專利文獻3記載之方法之特徵在於，將自透明導電層界面漏出之滲透波抽出。然而，為使光抽出效率進一步提高，而必需使構成平坦化層之構件之折射率接近於透明導電層之折射率。該高折射率材料不僅難以生產、價格高，而且穩定化為粒子之傾向較強，因此平坦化層表面之平坦性惡化，即透明導電層之膜厚度分佈惡化，從而可認為作為半導體發光元件之長期可靠性降低。即，必需不於透明導電層自身設置凹凸構造，且透明導電層之膜厚控制容易之光抽出方法。
進而，專利文獻2記載之方法之特徵在於使用繞射光柵或波帶片，因此會產生光繞射特有之較強之眩光。於專利文獻3記載之方法 之情形時，將自透明導電層界面產生之滲透波抽出。因此，藉由由填充劑層與構造化層之折射率差、及凹凸構造層之凹凸構造之形狀及排列所決定之光繞射而改善光抽出效率。該情形時，自滲透波觀察之光抽出要素之界面僅為填充層與凹凸構造層之界面。因此，成為滿足光繞射特有之向特定角度之出射光，從而產生較強之眩光。
本發明係關注於該點，以使作為器件之長期可靠性與光抽出效率同時提高為目的進行研究而得者。進而，於將半導體發光元件用於顯示器或照明，尤其係用於顯示器時，亦注意到重要的是抑制半導體發光元件之色移。即，本發明之主旨在於使作為器件之長期可靠性提高，且亦同時使光抽出效率提高，並且降低自半導體發光元件出射之光之色移與眩光。
自該背景研究之結果，發現藉由使用如下半導體發光元件用光抽出體(以下，亦簡單地稱作光抽出體)而可解決上述課題，該半導體發光元件用光抽出體係於點狀或孔狀或柵狀或格子狀之具有第1折射率(n1)之凹凸構造層之凹凸構造上之特定位置，設置有具有第2折射率(n2)之光抽出層。(1)即，可將使用光抽出體製造半導體發光元件時之透明導電層之成膜性穩定化。藉由使透明導電層之成膜性穩定，而可抑制透明導電層之膜厚度分佈或透明導電層表面之不平整，因此可抑制電流集中，其結果，作為器件之長期可靠性提高。其原因在於，具有第1折射率(n1)之凹凸構造為點狀或孔狀或柵狀或格子狀。更具體而言，其原因在於，可控制配置於凹凸構造上之介質之能量穩定性。又，(2)可容易使透明導電層與光抽出層之距離小至奈米尺度，因此可容易地將自透明導電層表面漏出之漏出光抽出，從而可使光抽出效率提高。進而，可抑制透過透明導電層之發光光之藉由光抽出層而產生之反射，因此光抽出效率之提高程度變得更大。該等之原因在於，具有第1折射率(n1)之凹凸構造為點狀或孔狀或柵狀或格子狀。 進而，可使從自透明導電層漏出之漏出光觀察到之界面數變大，因此可對光繞射設置複數種模式，由此抽出之光表現為宛如存在產生不同之光繞射現象之複數個繞射點，從而光散射性增加。因此，對波導模式之擾亂變大，從而光抽出效率進一步提高。
進而，可容易地控制對凹凸構造之形狀或排列之擾亂，因此亦可表現出由擾亂引起之光散射性。因此可認為色移降低。又，透明導電層與光抽出層之距離之分散之控制亦變得容易，因此更容易降低色移。於藉由光繞射而達成光抽出作用之情形時，抽出之光相對於特定角度而被較強地抽出。然而，藉由對透明導電層與光抽出層之距離設置分佈，而於一個個凹凸構造之微觀尺度下之光繞射之模式包含分散。即，於微觀尺度下，可藉由光繞射而進行光抽出，且，於數十微米以上之宏觀觀察中，觀察到奈米尺度之光繞射之擾亂之平均光，因此發揮光散射性。尤其，藉由第1凹凸構造層之凹凸構造為點狀或孔狀，而可任意地對凹凸構造施加擾亂，從而色移降低效果進一步提高。
本發明者等關注於如下情況，即於在表面設置有凹凸構造之凹凸構造層上，以使該凹凸構造平坦化之方式設置具有與凹凸構造層不同之折射率之光抽出層的光抽出體中，為可改善來自半導體發光元件之光抽出效率，另一方面為可有效地抽出來自半導體發光元件之漏出光而使光抽出效率提高，而必需高折射率材料，因此平坦化層表面之平坦性惡化，半導體發光元件之長期可靠性降低。進而關注於如下情況，即產生來自半導體發光元件之漏出光之半導體發光元件之面與凹凸構造層或光抽出層之間之距離的分佈變小，並且因抽出漏出光之介質界面為1個而引起發光光產生基於繞射光之眩光。而且，本發明者等發現如下情況，即於具有第1折射率(n1)之點狀或孔狀或柵狀或格子狀之凹凸構造層上，設置具有與第1折射率(n1)實質上不同之第2折 射率(n2)之光抽出層，並且使光抽出層與光入射面之間之距離為特定範圍，藉此可一併實現來自半導體元件之光之抽出效率之改善、與半導體發光元件之長期可靠性之提高。進而，發現亦可實現眩光之降低。
進而，本發明者等發現，於具有第1折射率(n1)之凹凸構造層上，於具有第1折射率(n1)之凹凸構造層與具有第3折射率(n3)之平坦化層之間，設置具有與第1折射率(n1)及/或第3折射率(n3)實質上不同之第2折射率(n2)之光抽出層，並且使光抽出層與光入射面之間之距離為特定範圍，藉此亦可一併實現來自上述半導體發光元件之光之抽出效率之改善、與半導體發光元件之長期可靠性之提高。進而，發現亦可實現發光光之眩光之降低，從而最終完成本發明。
進而，本發明者等發現，對上述之背景進一步研究之結果，藉由於具有第1折射率(n1)之介質薄膜之特定面內使用包含具有第2折射率(n2)之奈米粒子之光抽出體，而可解決上述課題。(1)即，可使使用光抽出體製造半導體發光元件時之透明導電層之成膜性穩定化。藉由透明導電層之成膜性穩定，而可抑制透明導電層之膜厚度分佈或透明導電層表面之不平整，因此可抑制電流集中，其結果，作為器件之長期可靠性提高。其原因在於，於具有第1折射率(n1)之介質薄膜內之特定面內包含具有第2折射率(n2)之奈米粒子。
更具體而言，其原因在於，於分散於奈米粒子具有第1折射率(n1)之薄膜內之面方向及厚度方向之情形時，具有第1折射率(n1)之薄膜之表面受奈米粒子之影響而平坦性惡化。又，(2)可容易地使透明導電層與奈米粒子之距離小至奈米尺度，因此可容易地抽出自透明導電層表面漏出之漏出光，從而可提高光抽出效率。進而，可相對於透明導電層與具有第1折射率(n1)之介質界面抑制臨界角內之發光光之反射。其原因在於，具有第2折射率(n2)之粒子為奈米粒子，及除具 有第2折射率(n2)之奈米粒子以外之介質為具有第1折射率(n1)之介質，於具有第2折射率(n2)之奈米粒子間不存在光學上之界面。進而，可認為(3)：藉由於奈米粒子之形狀或特定面內之排列設置分佈，亦可抑制色移。例如於藉由奈米粒子之排列而利用光繞射使光抽出效率提高之情形時，抽出之光係相對於特定角度而被較強地抽出。然而，藉由於奈米粒子之形狀或排列設置分佈，而成為於一個個奈米粒子之微觀尺度上之光繞射之模式中包含有分散。即，微觀尺度上，可藉由光繞射而進行光抽出，且於數十微米以上之宏觀觀察中，觀察到奈米尺度之光繞射被擾亂之平均光，因此發揮光散射性。由此，可認為色移降低。
本發明者等著眼於如下情況，即於用於抽出來自半導體發光元件之發光光之光抽出體中，控制構成光抽出體之介質之折射率而打破波導模式較為有效，但另一方面，難以控制構成光抽出體之介質之折射率。而且，本發明者等發現，於包含具有特定折射率之介質之光抽出體內，將具有與構成光抽出體之介質實質上不同之折射率之複數個奈米粒子，以隨著自光抽出體內之特定面離開而減少之方式排列，藉此，可藉由複數個奈米粒子提高來自半導體發光元件之發光光之抽出效率，從而最終完成本發明。
即，本發明之主旨係一種光抽出體步驟，係包含具有第1折射率(n1)之介質、且包含具有第2折射率(n2)之複數個奈米粒子而成者，第1折射率(n1)與第2折射率(n2)之差之絕對值(｜n1-n2｜)為0.1以上，且光抽出體具有相互平行之第1面及第2面，奈米粒子於以橫穿與第1面及第2面大致平行之面之奈米粒子之數目成為最大之面為中心面之情形時，係以橫穿與該中心面大致平行之面之奈米粒子之數目隨著自中心面離開而減少之方式配置。根據該光抽出體，具有與構成光抽出體之介質實質上不同之折射率之複數個奈米粒子係分佈於光抽出體之 中心面附近，並且以複數個奈米粒子之數目隨著自中心面離開而減少之方式配置，因此與於光抽出體內無規地配置奈米粒子之情形相比，可有效地表現基於奈米粒子之光學功能。藉此，可藉由中心面附近之複數個奈米粒子而使來自半導體發光元件之發光光之抽出效率提高，並且即便削減奈米粒子之數目，亦可充分地抽出發光光，因此可實現能容易地自半導體發光元件抽出光之光抽出體。進而，與奈米粒子無規地配置之情形相比，可抑制奈米粒子對光抽出體表面之影響，因此可良好地確保光抽出體表面之平坦性，可使半導體發光元件之長期可靠性及光抽出效率提高。
本發明之折射率係可以通常之光學折射率計、分光式橢圓偏光儀等測定，特別微小之區域之折射率可根據自TEM-EELS(transmission electron microscopy-electron energy loss spectroscopy，透過式電子顯微鏡-電子能量損失光譜)等測定之介電函數而求出。
以下，參照圖式對本發明之實施形態進行詳細說明。
<第1態樣>
圖1係本發明之第1態樣(方面)之半導體發光元件用光抽出體1(以下，簡單地稱作「光抽出體1」)之剖面模式圖。再者，以下之說明中，將圖1所示之上方設為光自半導體發光元件(未圖示)向光抽出體1之入射方向，將圖1所示之下方設為光自光抽出體1之出射方向。又，將光抽出體1之上表面設為光入射面1a，將光抽出體1之下表面設為光出射面1b。圖1中，箭頭A表示光入射。
如圖1所示，第1態樣之光抽出體1包含：凹凸構造層11，其於表面設置有凹凸構造11a，具有第1折射率(n1)；光抽出層12，其設置於該凹凸構造層11之凹凸構造11a上，具有第2折射率(n2)；及平坦化層13，其以覆蓋凹凸構造層11之凹凸構造11a上及光抽出層12之方式設 置，具有第3折射率(n3)。該光抽出體1係使平坦化層13之上表面(光入射面1a)配置於半導體發光元件(未圖示)之發光層面(例如透明導電層)側之表面而使用。以下，將以透明導電層為代表之發光層面簡單地記載為透明導電層面。自光抽出體1之光入射面1a入射至光抽出體1內之半導體發光元件之發光光，自凹凸構造層11之下表面(光出射面1b)出射。
自第1態樣之光抽出體1之光入射面1a入射之光，係自半導體發光元件之發光層發出之發光光，可大致分為兩類。第1：係相對於透明導電層面而以臨界角內之角度入射之發光光(以下，亦稱作「臨界角內之發光光」)。換言之，臨界角內之發光光係相對於透明導電層面而以不產生全反射之入射角入射之發光光。第2：於半導體發光元件內部形成波導模式之發光光，係於透明導電層面反射時自透明導電層面向光入射面1a側漏出之漏出光(以下，亦簡單地稱作「漏出光」)。為使半導體發光元件之光抽出效率提高，必需使臨界角內之發光光及漏出光之雙方自光抽出體1之光出射面1b出射。即，藉由使用第1態樣之光抽出體1製造半導體發光元件，可將本來不會被抽出至半導體發光元件外部之漏出光抽出且自光抽出體1之光出射面1b抽出，並且可抑制臨界角內之發光光於光抽出體1之內部反射並返回至光抽出體1之光入射面1a。因此，可改善半導體發光元件之光抽出效率。自光入射面1a入射之臨界角內之發光光，係基於凹凸構造層之凹凸構造、光抽出層與平坦化層之各界面之形狀、以及第1折射率(n1)、第2折射率及第3折射率(n3)之關係而產生光繞射並射向光出射面1b。於此，基於凹凸構造11a之形狀而決定上述界面形狀，因此藉由使凹凸構造11a之形狀為特定形狀，可抑制臨界角度內之發光光之於光抽出體1內之反射，而可將其有效地導引至光出射面1b。另一方面，漏出光係自光抽出體1之光入射面1a與透明導電層面之界面漏出至光入射面1a側，且 於平坦化層13內部傳輸並到達光抽出層12及凹凸構造層11。傳輸之漏出光係基於凹凸構造層之凹凸構造、光抽出層與平坦化層之各界面形狀、以及第1折射率(n1)、第2折射率及第3折射率(n3)之關係而藉由光繞射抽出，並射向光出射面1b。於此，漏出光係相對於光抽出體之厚度方向而呈距離之指數函數性地衰減，因此光抽出層及凹凸構造11a與光入射面1a之距離必需小至奈米尺度。第1實施形態之光抽出體1中，凹凸構造層11之凹凸構造11a滿足特定之形狀及大小，因此可容易地使光抽出層及凹凸構造層之凹凸構造11a與光入射面1a之距離薄至奈米尺度，從而可抽出漏出光。
進而，第1態樣之光抽出體1中，凹凸構造層11之凹凸構造11a之形狀及大小滿足特定之範圍，因此可減小位於凹凸構造11a之凸部11b上之平坦化層之表面位置、與位於凹凸構造11a之凹部11c上之平坦化層之表面位置之差。即，可較高地確保光入射面1a之表面精度。因此，可抑制半導體發光元件之主要因電流集中所引起之劣化，從而可使半導體發光元件之長期可靠性提高。
又，第1態樣之光抽出體1中，凹凸構造11a滿足特定之構造，因此可隨意地對凹凸構造11a施加排列或形狀之擾亂。因此，第1折射率(n1)、第2折射率(n2)、及第3折射率(n3)滿足特定之關係，由此自光入射面1a入射之漏出光及臨界角內之發光光，於光抽出體1內部可辨識出複數個混亂之界面。即，即便於藉由凹凸構造11a之排列而限制光抽出層12及平坦化層13之排列之情形時，漏出光及臨界角內之發光光，可以宛如存在產生不同之光繞射現象之複數個混亂之繞射點群之方式作用。由此，於一個個凹凸構造之微觀尺度上，產生與各界面位置對應之光繞射，但該等繞射模式包含複數種模式。因此，於自數十微米以上之宏觀尺度觀察之情形時，抽出之光發揮散射性，從而認為亦可降低色移。進而，即便於以極力減小臨界角內之發光光之反射之 方式使凹凸構造11a之大小更小之情形時，作為與有效介質近似折射率Nema之分佈對應之光散射性，亦可抽出漏出光。
凹凸構造11a包含相互分開設置之複數個凸部11b或凹部11c、及設置於各凸部11b或凹部11c之間之複數個凹部11c或凸部11b。凹凸構造11a遍及光抽出體1之表面內而連續設置。再者，將包含相互分開設置之複數個凸部11b及設置於各凸部11b之間之連續之凹部11c的凹凸構造11a記作點狀(下述之第1凹凸構造101a(參照圖7))。又，將包含相互分開設置之複數個凹部11c及設置於各凹部11c之間之連續之凸部11b的凹凸構造11a記作孔狀(下述之第2凹凸構造111a(參照圖9))。
又，凹凸構造層11亦可為遍及光抽出體1之表面內而連續設置之柵狀體。再者，將複數個柵狀體相互平行排列之狀態記作柵狀(下述之第3凹凸構造121a(參照圖11)。又，將複數個柵狀體以交叉方式設置之狀態記作格子狀(下述之第4凹凸構造131a(參照圖12))。
又，於光抽出體1之凹凸構造層11之微細構造以柵狀或格子狀構成之情形時，將線之長軸方向定義為第1方向D1。排列於與第1方向D1正交之第2方向D2之複數個線列中，鄰接之線之中央線間之最短距離相當於間距Px。換言之，上述點形狀之說明中，使於第1方向D1以間距Py排列之點列之間距Py漸近於零而連接鄰接之點之狀態相當於柵狀構造。
光抽出層12包含設置於凹凸構造11a之凸部11b上之第1光抽出層12a、及設置於凹部11c內之第2光抽出層12b。再者，光抽出層12並非必需具有第1光抽出層12a及第2光抽出層12b之雙方。例如，光抽出層12亦可如圖2A所示僅設置凸部11b上之第1光抽出層12a，亦可如圖2B所示於凹部11c內僅設置第2光抽出層12b。
又，於光抽出層12包含第1光抽出層12a及第2光抽出層12b之雙方之情形時，如圖1所示，並非必需將第1光抽出層12a及第2光抽出層 12b分離設置。光抽出層12只要係第2光抽出層12b以不完全填充凹凸構造11a之凹部11c內之方式設置者，第1光抽出層12a與第2光抽出層12b亦可以連續之方式設置。即，光抽出層12亦可自凹凸構造11a之凹部11c內遍及至凸部11b之頂部而連續地設置第1光抽出層12a及第2光抽出層12b。即便於該第1光抽出層12a及第2光抽出層12b連續地設置之情形時，可藉由包含第1光抽出層12a及第2光抽出層12b之凹凸構造而抽出漏出光。該情形時，較佳為藉由第1光抽出層抽出漏出光，且使第1光抽出層12a與第2光抽出層12b之距離變大而於臨界角內抑制發光光之反射。
平坦化層13將漏出光傳輸至凹凸構造11a及光抽出層12。光抽出層12將藉由平坦化層13而傳輸之漏出光藉由光繞射、或光繞射及光散射現象而抽出。凹凸構造11a支撐光抽出層12，並且將藉由平坦化層13傳輸之漏出光藉由光繞射、或光繞射與光散射現象而抽出。
如上述說明般，本發明之第1態樣之光抽出體1中，可藉由光繞射或光繞射及光散射而抽出漏出光。該抽出形式之差異係由凹凸構造層11之凹凸構造11a之排列與半導體發光元件之發光光之波長決定。本說明書中之光繞射，係指於發光光之波長與凹凸構造11a之平均間距P相比為同程度以下之情形時產生之光學現象。另一方面，光繞射與光散射係指於發光光之波長大於凹凸構造11a之平均間距P之情形時產生之光學現象。此於入射光之波長大於凹凸構造之平均間距P之情形時，凹凸構造自入射光觀察係基於平均化之有效介質近似作用者。該情形時，自發光光觀察，產生與形成之有效介質近似折射率Nema之分佈及對比度對應之光學現象，若該分佈無規或充分大於發光光則表現出光散射現象，若該分佈為發光光之波長之同程度以上，則表現出光繞射現象。
再者，以下之說明中，只要未特別限定，則以光繞射之表述為 代表而使用。
<第2態樣>
其次，對本發明之第2態樣之光抽出體2進行說明。圖3係本發明之第2態樣之光抽出體2之剖面模式圖。如圖3所示，該光抽出體2具有自圖1所示之光抽出體1除去平坦化層13之構成。光抽出體2係使半導體發光元件之透明導電層面經由接著層13a而抵接於光抽出層12(第1光抽出層12a及第2光抽出層12b)之表面而使用。即，可認為上述之第1態樣之光抽出體1，係使用第2態樣之光抽出體2時所必需之接著層13a被預先準備為平坦化層13者。
第2態樣之光抽出體2之凹凸構造或光抽出層之形狀或配置，又，使用之效果或其原理，係與在上述第1態樣之光抽出體1中所說明者相同，可將第1態樣之光抽出體1之說明中所使用之平坦化層替換為接著層。
<光抽出體>
以下，基於第1態樣之光抽出體1進行說明，只要未特別限定，則關於光抽出體1之說明，可將平坦化層13替換為接著層13a，藉此可同時說明第2態樣之光抽出體2。又，以下，以設置有圖1所示之凹凸構造11a之凸部11b上之第1光抽出層12a及凹部11c內之第2光抽出層12b之雙方之情形為代表進行說明，只要未特別限定，僅於凸部11b上設置有第1光抽出層12a之情形、或僅於凹部11c內設置有第2光抽出層12b之情形亦設為相同之定義。
首先，對第1態樣之光抽出體1之第1折射率(n1)~第3折射率(n3)進行詳細說明。再者，於第2態樣之光抽出體2之情形時，使用光抽出體2時之接著層13a之折射率設為滿足以下說明之第3折射率者。又，本說明書中，「折射率實質上同等」，係指折射率(nA)之介質(A)與折射率(nB)之介質(B)之折射率差之絕對值(｜nA-nB｜)小於0.1之情 形，「折射率相等」係指折射率(nA)之介質(A)與折射率(nB)之介質(B)之折射率差之絕對值(｜nA-nB｜)為0之情形。
於折射率實質上同等之情形時，具有折射率(nA)之介質(A)與具有折射率(nB)之介質(B)之界面上之光之反射被抑制於0.1%以下，光大體辨識不出折射率(nA)之介質與折射率(nB)之介質之界面。因此，將折射率差之絕對值(｜nA-nB｜)小於0.1之情形定義為折射率實質上同等。再者，該等之折射率差之絕對值(｜nA-nB｜)更佳為0.07以下。該情形時，可將各介質(A)與(B)之界面上之光之反射抑制於0.05%以下。
對於3種以上之介質，亦與2種介質之情形相同，將折射率差之絕對值小於0.1之情形設為「折射率實質上同等」，將折射率差為0之情形設為「折射率相等」。例如，於存在具有折射率(nA)之介質(A)、具有折射率(nB)之介質(B)及具有折射率(nC)之介質(C)之情形時，當(｜nA-nB｜)、(｜nA-nC｜)及(｜nC-nB｜)之值均小於0.1時，折射率(nA)之介質(A)、折射率(nB)之介質(B)及具有折射率(nC)之介質(C)，可處理為折射率實質上相互同等之介質。
又，本說明書中，「折射率互不相同之狀態」係指折射率差之絕對值為0.1以上之情形。即，折射率(nA)與折射率(nB)互不相同之狀態，定義為折射率差之絕對值(｜nA-nB｜)為0.1以上之情形。
對於3種以上介質，亦與2種介質之情形相同，將折射率差之絕對值為0.1以上之情形處理為折射率互不相同之狀態。例如，於存在具有折射率(nA)之介質(A)、具有折射率(nB)之介質(B)及具有折射率(nC)之介質(C)之情形時，當(｜nA-nB｜)、(｜nA-nC｜)及(｜nC-nB｜)之值均為0.1以上時，折射率(nA)之介質(A)、折射率(nB)之介質(B)及折射率(nC)之介質(C)係作為折射率互不相同之介質來處理。
第1態樣之光抽出體1中，第1折射率(n1)~第3折射率(n3)滿足下 述式(5)~下述式(7)所示之折射率之關係式。
式(5)n2>n3≧n1且(n2-n3)≧0.1
式(6)n3>n2>n1且(n3-n2)≧0.1
式(7)n3≧n1>n2且(n1-n2)≧0.1
第1態樣之光抽出體1中，於平坦化層13之表面(光入射面1a)與半導體發光元件之透明導電層面(未圖示)之表面抵接時，將漏出光藉由光抽出層12及凹凸構造11a而以光繞射抽出。而且，抽出之漏出光經由光抽出層12及凹凸構造11a而自光出射面1b抽出至半導體發光元件之外部。
此時，於第1折射率(n1)~第3折射率(n3)滿足上述式(5)之關係之情形時，第2折射率與第1折射率之差變大，因此自半導體發光元件之發光光觀察之、具有第2折射率之光抽出層與具有第1折射率之凹凸構造層之異質性增強。即，可認為光抽出層及凹凸構造層表現出宛如將兩個產生不同之光繞射現象之繞射點群重疊般之功能。因此，漏出光以不同之繞射模式抽出，從而表現出散射性，因此波導模式有效地被擾亂，從而可使光抽出效率提高。即便於該第2折射率最大，且第2折射率(n2)與第1折射率(n1)之差較大之狀態下，即於光抽出作用之中心為具有第2折射率之光抽出層及具有第1折射率之凹凸構造層之情形時，亦可藉由凹凸構造層之凹凸構造為點狀或孔狀或柵狀或格子狀而限制具有第2折射率之光抽出層之於光抽出體1之面內方向之大小，因此可抑制具有第2折射率之光抽出層對臨界角內之發光光之反射，從而認為可使光抽出效率較大地提高。進而，即便於對具有第1折射率之凹凸構造層之凹凸構造及具有第2折射率之光抽出層施加擾亂(形狀 或排列)之情形時，及發光光之波長充分大於凹凸構造之平均間距之情形時，亦由於自半導體發光元件之發光光觀察之有效介質近似折射率Nema之分佈對比度變大，與有效介質近似折射率Nema之分佈對應之光散射性之程度變大，因此推測色移改善之效果較大。另一方面，於發光光之波長為凹凸構造之平均間距程度以上之情形時，一個個凹凸構造之微觀尺度上之光繞射模式之分散變大，從而可認為數十微米以上之宏觀尺度上之光散射性變得更強。
進而，於光抽出層12具有第1光抽出層12a及第2光抽出層12b之雙方之情形時，認為亦可藉由第1光抽出層12a、第2光抽出層12b及凹凸構造11a，而以互不相同之繞射模式抽出漏出光。因此，推測表現出宛如將3個產生不同之光繞射現象之繞射點群重疊般之功能，從而表現出較強之光散射性。該光散射擾亂波導模式之效果較大，因此認為可使光抽出效率進一步提高。進而，可使隨意地對凹凸構造之形狀或排列施加擾亂之情形時之擾亂所引起之散射性更強。因此，不滿足繞射光特有之向特定角度之前進特性，由此可抑制色移，從而可產生更接近於自然光之發光光。因此，可抑制半導體發光元件之使用者視認元件時之眩光。
又，上述式(5)中，第2折射率(n2)與第3折射率(n3)之差分值(n2-n3)滿足0.1以上，因此自來自半導體發光元件之發光光觀察之光抽出層12之異質性提高。即，漏出光於平坦化層13與光抽出層12之界面上，產生基於第3折射率(n3)與第2折射率(n2)之折射率差之光繞射，由此可有效地抽出漏出光。尤其，自更進一步發揮上述效果之觀點考慮，第2折射率(n2)與第3折射率(n3)之差分值(n2-n3)較佳為0.15以上，更佳為0.25，進而佳為0.3以上。
再者，上述式(5)中，第1折射率(n1)與第3折射率(n3)之差分值(n3-n1)並未特別限定，但較佳為滿足(n3-n1)≧0。若為(n3-n1)≧0， 則可促進漏出光及臨界角內之發光光向光出射面1b側透過。又，於在滿足式(5)之範圍使(n3-n1)變大之情形時，認為可提高藉由凹凸構造11a之對漏出光之利用光繞射之抽出能力。再者，即便於在滿足式(5)之範圍使第3折射率(n3)較小之情形時，例如於第3折射率(n3)為與第1折射率(n1)同等或漸近於第1折射率(n1)之情形時，亦因下述之距離Lor滿足特定範圍，而漏出光於平坦化層13內傳播並藉由光抽出層12抽出。
滿足上述式(5)，並且使第3折射率(n3)接近於半導體發光元件之發光層面(例如透明導電層)之折射率(nsc)，藉此可使臨界角內之發光光之比例增加。即，可使形成波導模式之發光光減少。又，自抑制平坦化層13與半導體發光元件之透明導電層面之界面上之反射之觀點考慮，第3折射率(n3)與半導體發光元件之發光層表面之折射率(nsc)之差分值之絕對值(｜n3-nsc｜)較佳為0.5以下。又，自使發光層與平坦化層13之界面上之發光光之全反射光量減小之觀點考慮，差分值之絕對值(｜n3-nsc｜)較佳為0.3以下，更佳為0.15以下，最佳為滿足實質上同等之折射率關係即未達0.1。
又，滿足上述式(5)，並且使第3折射率(n3)接近於第1折射率(n1)，藉此可使漏出光之抽出作用之中心為光抽出層。該情形時，可藉由利用第3折射率與第2折射率(n2)之差之光繞射而抽出漏出光，並且可使臨界角內之發光光之於平坦化層與凹凸構造層之界面上之反射變小。
又，於滿足上述式(5)之範圍使凹凸構造層11之折射率(n1)變小，藉此利用光抽出層12及凹凸構造11a之漏出光之抽出效率進一步提高。進而，可促進打破波導模式而抽出之光及臨界角內之發光光之向光出射面1b側之透過。
進而，藉由上述說明之原理而抽出漏出光，並且將臨界角內之 發光光導引至光出射面1b，因此可使製作平坦化層之材料之選擇性變大。因此，容易更高地確保平坦化層之表面(光入射面1a)之面精度，因此可使半導體發光元件之長期可靠性提高。
又，藉由第1折射率(n1)~第3折射率(n3)滿足上述式(6)，而可於平坦化層13之表面(光入射面1a)與透明導電層面抵接時，使透明導電層面與平坦化層13之界面上之全反射變小。即，可使形成波導模式之發光光減少，且可使臨界角內之發光光增加。進而，可使第3折射率與第1折射率之差變大，因此自半導體發光元件之發光光觀察之、平坦化層與凹凸構造層之異質性增強。因此，可認為於平坦化層內部傳輸之漏出光之利用凹凸構造層之抽出效率提高。進而，認為可藉由奈米構造特有之平均(有效介質)作用及利用第2折射率(n2)之中間折射率作用，而抑制臨界角內之發光光之於凹凸構造層11與平坦化層13之界面及於光抽出層12與平坦化層13之界面上之反射。因此，自光入射面1a行進至平坦化層13內部之臨界角內之發光光，有效地到達光抽出體1之光出射面1b，從而可認為半導體發光元件之光抽出效率提高。因此，自半導體發光元件之透明導電層面與平坦化層之界面導引至平坦化層內部之漏出光有效地到達光出射面側，從而來自半導體發光元件之光抽出效率提高。
再者，漏出光係藉由光抽出層12及凹凸構造11a而抽出。此時，利用光抽出層12之繞射模式與利用凹凸構造11a之繞射模式不同，因此繞射光特有之向特定角度之前進特性被擾亂，從而推測表現出光散射性。即，可認為光抽出層12與凹凸構造11a表現出宛如將兩個產生不同之光繞射現象之繞射點群重疊般之功能。
又，於作為光抽出層12而具有第1光抽出層12a及第2光抽出層12b之情形時，亦可認為藉由第1光抽出層12a、第2光抽出層12b及凹凸構造11a而以不同之繞射模式抽出漏出光。因此，表現出宛如將3個產生 不同之光繞射現象之繞射點群重疊般之功能，亦推測具有較強之光散射性。該光散射擾亂波導模式之效果較大，因此可推測光抽出效率提高之效果較大。進而，可使藉由控制凹凸構造之形狀或排列之擾亂而產生之散射性更強。因此，抽出之發光光不滿足繞射光特有之向特定角度之前進特性，因此可控制色移，從而可形成更接近於自然光之發光光。因此，可抑制半導體發光元件之使用者視認元件時之眩光。
上述式(6)中，第3折射率(n3)與第2折射率(n2)之差分值(n3-n2)滿足0.1以上，因此自半導體發光元件之發光光觀察之光抽出層12之異質性提高。即，漏出光於平坦化層13與光抽出層12之界面上產生光繞射。因此，可藉由光抽出層12而有效地抽出漏出光。尤其，自更進一步發揮上述效果之觀點考慮，平坦化層13之折射率(n3)與光抽出層12之折射率(n2)之差分值(n3-n2)較佳為0.15以上，更佳為0.25，最佳為0.3以上。
另一方面，即便差分值(n3-n2)於0.1以上之範圍為較小之值之情形時，藉由使第2折射率(n2)與第1折射率(n1)之差分值(n2-n1)於0.1以上之範圍增加，而使自半導體發光元件之發光光觀察之凹凸構造11a之異質性提高。即，可認為漏出光於平坦化層13與凹凸構造11a之界面上產生光繞射。因此，可有效地抽出漏出光。於藉由該模式使光抽出效率提高之情形時，第2折射率(n2)與第1折射率(n1)之差分值(n2-n1)較佳為0.15以上，更佳為0.25，最佳為0.3以上。
藉由滿足上述式(6)，並且使第3折射率(n3)接近於半導體發光元件之透明導電層面之折射率(nsc)，而可使臨界角內之發光光增加。即，可使形成波導模式之發光光減少。自抑制平坦化層13與透明導電層面之界面上之反射之觀點考慮，第3折射率(n3)與發光層面之折射率(nsc)之差分之絕對值(｜n3-nsc｜)較佳為0.5以下。自使發光層面與平坦化層13之界面上之發光光之全反射光量減小之觀點考慮，該差分 之絕對值較佳為0.3以下，更佳為0.15以下，最佳為滿足實質上同等之折射率關係即未達0.1。進而，該情形時，第3折射率(n3)與第2折射率(n2)之差分有變大之傾向，因此推測藉由光抽出層12及凹凸構造層11之利用繞射現象之對漏出光之抽出效率提高。
另一方面，藉由於滿足上述式(6)之範圍使第1折射率(n1)變小，而可促進抽出之漏出光及臨界角內之發光光之向光抽出體1之光出射面1b之透過。進而，推測可藉由奈米構造特有之平均(有效介質)作用，而抑制臨界角內之發光光於凹凸構造層11與平坦化層13之界面及光抽出層12與平坦化層13之界面上之反射。
進而，藉由上述說明之原理而抽出漏出光，並且將臨界角內之發光光導引至光出射面1b，因此可使製作平坦化層之材料之選擇性變大。因此，容易更高地確保平坦化層之表面(光入射面1a)之面精度，因此可使半導體發光元件之長期可靠性提高。
藉由第1折射率(n1)~第3折射率(n3)滿足上述式(7)，而可於平坦化層13之上表面(光入射面1a)與半導體發光元件之透明導電層面抵接時，使發光層面與平坦化層13之界面上之全反射光量減小。進而，可藉由光抽出層12及凹凸構造11a而將漏出光以光繞射抽出。因此，於半導體發光元件內部形成波導模式之發光光，係其漏出光以利用光抽出層12及凹凸構造11a之光繞射抽出，因此發揮光散射性而抽出至半導體發光元件之外部。進而，可使第3折射率與第2折射率之差變大，因此可使自半導體發光元件之發光光觀察之平坦化層與光抽出層之異質性增強，因此，可認為自透明導電層面與平坦化層之界面漏出之漏出光之利用光抽出層之抽出效率提高。進而，可藉由對凹凸構造之形狀或排列施加擾亂而對光散射性應用上述原理，因此可使光散射性之程度增多，從而認為亦可有效地降低色移。又，可藉由光抽出層及凹凸構造層，將來自透明導電層面與平坦化層之界面之漏出光作為各不 相同之繞射模式之繞射現象而抽出，從而認為可改善光抽出效率。
此時，利用光抽出層12之繞射模式、與利用凹凸構造層11之繞射模式不同，因此繞射光特有之向特定角度之前進特性被擾亂，從而推測表現出光散射性。即，可認為光抽出層12與凹凸構造11a表現出宛如將兩個產生不同之光繞射現象之繞射點群重疊般之功能。又，於光抽出層12具有第1光抽出層12a及第2光抽出層12b之情形時，亦可認為藉由第1光抽出層12a、第2光抽出層12b及凹凸構造11a而以不同之繞射模式抽出漏出光。因此，表現出宛如將3個產生不同之光繞射現象之繞射點群重疊般之功能，從而亦推測具有較強之光散射性。藉由該光散射而抽出之發光光不滿足繞射光特有之向特定角度之前進特性，因此可抑制色移，從而可形成更接近於自然光之發光光。因此，可抑制半導體發光元件之使用者視認元件時之眩光。
第1折射率(n1)與第2折射率(n2)之差分值(n1-n2)滿足0.1以上，因此自半導體發光元件之發光光觀察之光抽出層12之異質性提高。即，漏出光於平坦化層13與光抽出層12之界面上產生光繞射。因此，可藉由光抽出層12及凹凸構造11a而有效地抽出漏出光。尤其，自更進一步發揮上述效果之觀點考慮，第1折射率(n1)與第2折射率(n2)之差分值(n1-n2)較佳為0.15以上，更佳為0.25，最佳為0.3以上。再者，於使差分值(n1-n2)變大之情形時，例如，可列舉使用以空氣或惰性氣體為代表之氣體、或以多孔質SiO2等為代表之多孔質材料、以離子液體為代表之液體等作為光抽出層12。
第1折射率(n1)與第3折射率(n3)之差分(n3-n1)並未特別限制，只要滿足(n3-n1)≧0即可。藉由(n3-n1)≧0，可促進抽出之漏出光及臨界角內之發光光之向光抽出體1之光出射面1b側之透過。
藉由於滿足上述式(7)之範圍使第3折射率(n3)接近於半導體發光元件之透明導電層之折射率(nsc)，而可使臨界角內之向平坦化層之透 過光量增加。尤其，發光層面之折射率(nsc)與平坦化層之折射率(n3)之差分之絕對值(｜nsc-n3｜)較佳為0.5以下。自使透明導電層面與平坦化層13之界面上之發光光之全反射光量減小之觀點考慮，作為差分之絕對值(｜nsc-n3｜)，較佳為0.3以下，更佳為0.15以下，最佳為滿足實質上同等之折射率關係即小於0.1之情形。
又，於滿足上述式(7)之範圍使第1折射率(n1)變小，藉此，利用藉由凹凸構造層11之凹凸構造11a而產生之繞射之光抽出效率提高。進而，可促進抽出之漏出光及臨界角內之發光光之向光抽出體1之光出射面1b側之透過。
進而，藉由上述說明之原理而抽出漏出光，並且將臨界角內之發光光導引至光出射面1b，因此可使製作平坦化層之材料之選擇性變大。因此，容易更高地確保平坦化層之表面(光入射面1a)之面精度，因此可使半導體發光元件之長期可靠性提高。
第1態樣之光抽出體1中，具有第2折射率(n2)之光抽出層12亦可包含雙層以上之複數層。例如，光抽出層12亦可包含(具有折射率(nα)之層/具有折射率(nβ)之層)之雙層，亦可為於具有折射率(nα)之層上依序積層具有折射率(nβ)之層(具有折射率(nα)之層/具有折射率(nβ)之層)之積層有m層(m≧2)之構成。相同地，光抽出層12亦可包含折射率互不相同之3層以上之層。
於使光抽出層12包含折射率互不相同之複數層之情形時，於上述式(5)~上述式(7)之第1折射率(n1)與第2折射率(n2)之關係中，針對第1光抽出層12a，使最接近於凹凸構造層11側之層(最接近於凹凸構造11a之凸部11b之頂部之層)之折射率為第2折射率(n2)，針對第2光抽出層12b，使最接近於凹凸構造層11側之層(最接近於凹凸構造11a之凹部11c之底部之層)之折射率為第2折射率(n2)。又，於第3折射率(n3)與第2折射率(n2)之關係中，即便對於第1光抽出層12a及第2光抽 出層12b，亦使最接近於平坦化層13側之層之折射率為第3折射率(n3)。
例如，以自光抽出體1之平坦化層13側向凹凸構造層11側使光抽出層12包含3層(折射率(nα)之層/折射率(nβ)之層/折射率(nγ)之層)之情形時，於與第1折射率(n1)之關係中，作為第2折射率(n2)，至少使用折射率(nγ)即可，於與第3折射率(n3)之關係中，作為第2折射率(n2)，至少使用折射率(nα)即可。即，對於折射率(nβ)而言，作為第2折射率(n2)並非必需滿足上述式(5)~上述式(7)之關係。再者，於使光抽出層12包含複數層之情形時，最佳為各層之折射率均滿足上述式(5)~上述式(7)。又，於使光抽出層12包含複數層之情形時，該光抽出層12於光抽出體1之厚度方向上之平均膜厚分別較佳為5nm以上，更佳為15nm以上。
又，作為光抽出層12，除上述之多層構造以外，亦可為包含相分離之構造。該情形時，作為上述式(5)~上述式(7)之折射率(n2)，使用光抽出層12中所包含之所有相之折射率之平均折射率。例如，作為光抽出層12，亦可使用包含具有折射率(nα)之相及具有折射率(nβ)之相之2個相，且該2個相為相分離之狀態者。該情形時，作為第2折射率(n2)，使用折射率(nα)及折射率(nβ)之平均值。又，相分離尺寸較佳為50nm以上且800nm以下。
第2態樣之光抽出體2中，凹凸構造層11之第1折射率(n1)與光抽出層12之第2折射率(n2)實質上不同。於此，光抽出體2中，「折射率實質上不同」係指如上述般，折射率(nA)之介質(A)與折射率(nB)之介質(B)之折射率差之絕對值(｜nA-nB｜)為0.1以上。
<凹凸構造>
其次，對凹凸構造層11之凹凸構造11a之構成進行詳細說明。凹凸構造層11之詳細內容係如下文所述般，具有沿著屬於凹凸構造層11 之表面內之第1方向D1延伸之複數個凸部11b(或凹部11c，以下相同)。該凸部11b於圖1及圖3所示之例中，沿與第1方向D1正交之第2方向D2相互隔開特定間隔而設置。凸部11b於沿光抽出體1之厚度方向之剖視下(以與正交方向垂直之剖面觀察時)，向相對於凹凸構造層11之主面而垂直之方向突出。於凸部11b之間形成有凹部11c。藉由該凸部11b及凹部11c而構成凹凸構造11a。
其次，對說明光抽出體1之凹凸構造11a時所使用之用語進行說明。以下，基於圖1及圖3所示之例進行說明，只要未特別限定，對於下文敍述詳細內容之第1凹凸構造101a及第2凹凸構造111a亦使用相同之用語。
圖1所示之符號Sh表示凹凸構造之凸部11b之凸部頂部平均位置。凸部頂部平均位置Sh表示各凸部11b之頂部位置之面內平均之位置。凸部頂部平均位置Sh較佳為表示自10點以上之凸部11b頂部之平均值而求得者。
圖1所示之符號Sd表示凹凸構造之凹部11c之凹部底部平均位置。凹部底部平均位置Sd表示各凹部11c之底部位置之面內平均位置。凹部底部平均位置Sd較佳為表示自10點以上之凹部11c底部之平均值而求得者。
圖1所示之符號H表示凹凸構造11a之平均高度(深度)。即係凹凸構造11a之凹部底部平均位置Sd與凸部頂部平均位置Sh之間之最短距離。自藉由光抽出層12有效地抽出漏出光之觀點考慮，平均高度(深度)H較佳為10nm以上且5000nm以下。進而，自使該漏出光之抽出效率提高之觀點考慮，平均高度(深度)H較佳為50nm以上。另一方面，自使光抽出層之物理穩定性提高而使半導體發光元件之長期可靠性提高之觀點考慮，該平均高度(深度)H之上限值較佳為3000nm以下，更佳為1500nm以下。又，自抑制臨界角內之發光光之反射之觀點考 慮，該平均高度(深度)H較佳為1000nm以下，更佳為800nm以下。再者，僅於凹部11c內部設置有光抽出層12(第2光抽出層12b)之情形時之平均高度(深度)自相同之效果考慮，亦較佳為滿足上述範圍。
再者，自藉由第1光抽出層12a有效地抽出漏出光之觀點及第1光抽出層12a之物理穩定性之觀點考慮，僅於凸部11b上設置有光抽出層12(第1光抽出層12a)之情形時之平均高度(深度)H較佳為10nm以上且5000nm以下。尤其，自提高對漏出光之光繞射作用之觀點考慮，該平均高度(深度)H較佳為30nm以上。另一方面，自使光抽出層之物理穩定性提高而使半導體發光元件之長期可靠性提高之觀點考慮，該平均高度(深度)H之上限值較佳為3000nm以下，更佳為1500nm以下，進而佳為1000nm以下。進而，自抑制臨界角度內之發光光之反射之觀點考慮，該平均高度(深度)H較佳為800nm以下。進而，自進一步發揮上述效果之觀點考慮，該平均高度(深度)H更佳為600nm以下，最佳為400nm以下。
圖1所示之符號Scc表示設置於凹凸構造11a之凹部11c內之第2光抽出層12b與平坦化層13接觸之界面之平均位置。凹部內界面平均位置Scc表示第2光抽出層12b與平坦化層13之界面之面內平均之位置。凹部內界面平均位置Scc較佳為自10點以上之界面之平均值而求得者。
再者，於第2態樣之光抽出體2之情形時，圖3所示之凹部內界面平均位置Scc表示設置於凹凸構造11a之凹部11c內之第2光抽出層12b之表面(露出之面)位置之平均位置。凹部內界面平均位置Scc表示第2光抽出層12b與填充至凹部11c之接著層13a之界面之面內平均位置。
凹部內界面平均位置Scc於第2光抽出層12b與平坦化層13之界面形成曲面之情形時、且該曲面形成向下凸出之曲面之情形時，利用第2光抽出層12b之於該曲面之鉛直方向之最低點而求出。即，即便於第 2光抽出層12b部分性地附著於凹凸構造11a之凹部11c之內壁之情形時，利用第2光抽出層12b之最低部位而求出凹部內界面平均位置Scc(參照圖5A)。又，於該曲面形成向上凸出之曲面之情形時，利用第2光抽出層12b之於鉛直方向之最高部位而求出凹部內界面平均位置Scc(參照圖5B)。
圖1所示之符號Lcc表示凸部頂部平均位置Sh與凹部內界面平均位置Scc之間之最短距離。即，表示自凹凸構造11a之平均高度(深度)H減去凹部11c內之第2光抽出層12b之於鉛直方向之厚度而得之值之平均值。
距離Lcc滿足0.0H<Lcc<1.0H。藉由滿足Lcc<1.0H之範圍，可將於平坦化層傳輸之漏出光藉由光抽出層而有效地抽出。又，於滿足距離Lcc Lcc<0.0H之情形時，係表示第2光抽出層12b填充整個凹部11c，於凹凸構造11a上形成有第2光抽出層12b之薄膜。該情形時，於抽出漏出光時，不僅光繞射之利用程度較大地減少，而且臨界角內之發光光之於平坦化層與光抽出層12之界面之反射增加，光抽出效率較大地降低。因此，Lcc之下限值較佳為0.0H<Lcc。
自進一步發揮上述效果之觀點考慮，作為距離Lcc，較佳為滿足0.0H<Lcc≦0.6H之範圍，更佳為滿足0.0H<Lcc≦0.4H之範圍，進而佳為滿足0.0H<Lcc≦0.2H之範圍。再者，Lcc亦可漸近於0。再者，即便在僅於凹部11c內部設置有光抽出層12(第2光抽出層12b)之情形時，藉由滿足上述Lcc之範圍，可認為表現出相同之效果。
再者，於僅在凸部11b上設置有光抽出層12(第1光抽出層12a)之情形時，亦可不於凹部11c內部設置第2光抽出層12b。因此，若使用上述距離Lcc之定義，則可表現為Lcc=1.0H。於距離Lcc為凹凸構造11a之平均高度(深度)H之情形時，平坦化層13係以覆蓋凹凸構造11a及凹凸構造11a之凸部11b上之第1光抽出層12a之方式設置。即便於該 情形時，亦可藉由凹凸構造11a之凸部11b上之第1光抽出層12a及凹凸構造11a而有效地抽出漏出光。
雖然亦取決於凹凸構造11a之高度，但根據距離Lcc所滿足之範圍，可推測使用光抽出體1使光抽出效率提高之原理會變化。距離Lcc越小，凹凸構造層11之凹凸構造11a與平坦化層13接觸之界面積越減少，從而平坦化層13之內部所包含之凹凸構造11a之體積越減少。該情形時，若自導引至光抽出體1內部之發光光觀察，則平坦化層13之內部所包含之凹凸構造11a之體積變為非常小之奈米尺度，因此根據光之平均作用(有效介質近似)，發光光難以辨識該體積。即，推測漏出光藉由平坦化層13傳輸並藉由光抽出層12抽出。該情形時，推測於光抽出體1中利用光抽出層12之光抽出能力較利用凹凸構造層11之光抽出能力相對性地變大。作為該模式，可考慮距離Lcc為大致Lcc≦0.2H之範圍內，若為Lcc≦0.1H則可認為該模式進一步增強。即，於距離Lcc滿足該範圍之情形時，可認為於光抽出體1中光抽出層12大致支配著光抽出之功能。
反之，距離Lcc越大，凹凸構造層11之凹凸構造11a與平坦化層13之界面積越增加，從而平坦化層13之內部所包含之凹凸構造11a之體積越增加。進而，距離Lcc變大係意味著自半導體發光元件與平坦化層13之界面至凹部11c內之第2光抽出層12b之距離變大。漏出光相對於光抽出體1之厚度方向而呈距離之指數函數性地減少。由此，該情形時，推測漏出光藉由平坦化層13傳輸並優先藉由凹凸構造11a及第1光抽出層12a抽出。
又，距離Lcc變大係意味著自半導體發光元件與平坦化層13之界面至凹部11c內之第2光抽出層12b之距離、與自該界面至凹凸構造11a之距離之差變大。因此，藉由凹凸構造11a與光抽出層12a而形成之光繞射模式較大地不同，從而可認為散射之程度提高。作為該模式，推 測距離Lcc為大致Lcc≧0.5H之範圍內。即，於距離Lcc滿足該範圍之情形時，可認為於光抽出體1中凹凸構造層11大致支配著光抽出之功能。再者，推測於大致0.5H≦Lcc≦0.2H之範圍中，表現出利用光抽出層12之光抽出與利用凹凸構造層11之光抽出之雙方。
進而，若設置於凹凸構造11a之凹部11c內部之第2光抽出層12b和平坦化層13之界面位置與凸部頂部平均位置Sh之間之距離具有±25%以下之分佈，則認為可對利用第2折射率(n2)之光抽出層12之光抽出較大地賦予散射性。可使漏出光之利用光散射性之抽出提高程度，相對性地大於利用繞射之抽出提高程度，因此可降低色移，從而可獲得更接近於自然光之來自發光元件之發光光譜。即，眩光降低。再者，設置於凹凸構造11a之凹部11c內部之第2光抽出層12b和平坦化層13之界面位置與凸部頂部平均位置Sh之間之距離之平均值相當於距離Lcc。又，於光抽出體2之情形時，藉由設置於凹凸構造11a之凹部11c內部之光抽出層12b之表面(露出之面)位置與凸部頂部平均位置Sh之間之距離具有±25%以下之分佈，而可發揮與上述相同之效果。
圖1所示之符號Scv係凸部上界面平均位置，且係設置於凹凸構造11a之凸部11b上之第1光抽出層12a之頂面位置之面內平均位置。凸部上界面平均位置Scv較佳為自10點以上之平均值而求得者。
再者，於第2態樣之光抽出體2之情形時，圖3所示之符號Scv係表示設置於凹凸構造11a之凸部11b之凸部頂部之第1光抽出層12a之表面(露出之面)位置之面內平均位置(參照圖3)。該凸部上界面平均位置Scv係表示第1光抽出層12a與凸部11b上之接著層13a之界面之面內平均位置。
又，於第1光抽出層12a與平坦化層13之間之界面形成曲面之情形時，且該曲面形成向下凸出之曲面之情形時，及該曲面形成向上凸出之曲面之情形時，均利用第1光抽出層12a之厚度最厚之地方而求出凸 部上界面平均位置Scv。
圖1所示之符號Lcv表示凸部頂部平均位置Sh與凸部上界面平均位置Scv之間之最短距離。即，表示設置於凸部11b上之第1光抽出層12a之平均厚度。於距離Lcv為0之情形時，平坦化層13係以覆蓋凹凸構造11a及凹凸構造11a之凹部11c內之第2光抽出層12b之方式設置。即便於該情形時，亦可藉由凹凸構造11a之凹部11c內之第2光抽出層12b及凹凸構造11a而抽出漏出光。
作為距離Lcv之上限值而言，自發揮設置於凹凸構造11a之凸部11b上之第1光抽出層12a及凹凸構造11a之凹部11c內之第2光抽出層12b之雙方之光抽出效果的觀點考慮，較佳為1.5H。自進一步發揮上述效果之觀點考慮，作為距離Lcv，較佳為0.0H<Lcv≦1.0H，更佳為0.0H<Lcv≦0.45H，最佳為0.0H<Lcv≦0.3H。再者，於僅在凹部11c內部設置有光抽出層12之情形時(僅設置有第2光抽出層12b之情形時)，因並未配置凸部11b上部之光抽出層12(第1光抽出層12a)，因此若使用上述Lcv，則可表現為Lcv=0.0H。
再者，於光抽出層12不具有凹凸構造11a之凹部11c內之第2光抽出層12b，而僅具有凸部11b上之第1光抽出層12a之情形時，藉由第1光抽出層12a而抽出漏出光。該情形時，自藉由第1光抽出層12a抽出漏出光之觀點考慮，距離Lcv較佳為滿足10nm≦Lcv<5000nm。尤其，藉由距離Lcv為3000nm以下而可使第1光抽出層之物理穩定性提高，從而可使半導體發光元件之長期可靠性提高。又，若距離Lcv為1500nm以下，則可進一步提高光入射面1a之面精度，且可使半導體發光元件之長期可靠性提高，故而較佳。進而，自抑制臨界角內之發光光之反射之觀點考慮，距離Lcv較佳為1000nm以下，更佳為800nm以下，最佳為600nm以下。另一方面，自藉由第1光抽出層而提高光抽出效率之觀點考慮，距離Lcv之下限值較佳為30nm以上，更佳為50 nm以上，最佳為80nm以上。
進而，於光抽出層12不具有凹凸構造11a之凹部11c內之第2光抽出層12b，而僅具有凸部11b上之第1光抽出層12a之情形時，自平坦化層13之配置精度及漏出光之傳輸特性之觀點考慮，距離Lcv與凹凸構造11a之平均高度(深度)H之和(Lcv+H)，較佳為滿足50nm以上且5000nm以下。自進一步提高上述效果之觀點考慮，及自第1光抽出層12a之物理穩定性之觀點考慮，Lcv+H較佳為100nm以上且3000nm以下，更佳為100nm以上且1500nm以下。最佳為100nm以上且800nm以下。
若設置於凹凸構造11a之凸部11b上之第1光抽出層12a及平坦化層13之界面與凸部頂部平均位置Sh之間之距離具有±25%以下之分佈，則認為可對利用第1光抽出層12a之光抽出較大地賦予散射性。又，可使漏出光之利用光散射性之抽出提高程度，相對性地大於利用繞射之抽出提高程度。因此，可降低色移，從而可獲得更接近於自然光之來自發光元件之發光光譜，眩光降低。
設置於凹凸構造11a之凸部11b上之第1光抽出層12a及平坦化層13之界面與凸部頂部平均位置Sh之間之距離之平均值相當於距離Lcv。再者，於光抽出體2之情形時，若設置於凹凸構造11a之凸部11b上之第1光抽出層12a之表面(露出之面)與凸部頂部平均位置Sh之間之距離具有±25%以下之分佈，則可發揮與上述相同之效果，故而較佳。
再者，凹部11c內之第2光抽出層12b(具有自平均高度(深度)H減去距離Lcc所得之厚度之光抽出層12)及凸部11b上之第1光抽出層12a(具有有限之距離Lcv之厚度之光抽出層12)亦可連續。例如，對於光抽出層12，不存在凹凸構造層11與平坦化層13之界面時，亦可係平坦化層13以僅覆蓋光抽出層12之方式設置。即便於該具有自平均高度(深度)H減去距離Lcc而得之厚度之第2光抽出層12b與具有有限之距離 Lcv之厚度之第1光抽出層12a連續地情形時，距離Lcv以及距離Lcc之定義及該等所滿足之範圍亦可設為上述範圍。於該第1光抽出層與第2光抽出層連續之情形時，自抑制臨界角內之發光光之反射之觀點考慮，距離Lcc較佳為0.1H以上，更佳為0.2H以上，最佳為0.3H以上。
圖1所示之符號Lor係凹部內界面平均位置Scc與平坦化層13之上表面(光入射面1a)之間之距離之平均值。平均距離Lor較佳為自10點以上之平均值而求得者。再者，於僅在凸部11b上設置有光抽出層12(第1光抽出層12a)之情形時(圖2A)，凸部上界面平均位置Scv與平坦化層13之上表面(光入射面1a)之間之距離之平均值為Lor。再者，於僅在凹部11c內設置有光抽出層12(第2光抽出層12b)之情形時(圖2B)，凹部內界面平均位置Scc與平坦化層13之上表面(光入射面1a)之間之距離之平均值為Lor。
再者，於第2態樣之光抽出體2之情形時，將光抽出體2之光抽出層12經由接著層13a而配置於半導體發光元件之透明導電層面之表面。因此，於配置於半導體發光元件之光抽出體2之狀態下，將透明導電層面之表面(接著層13a之上表面)與凹部內界面平均位置Scc之間之距離之平均值設為Lor。再者，於僅在凸部11b上設置有光抽出層12(第1光抽出層12a)之光抽出體2之情形時，於配置於半導體發光元件之光抽出體2之狀態下，將凸部上界面平均位置Scv與接著層13a之上表面之間之距離之平均值設為Lor。即，於使用光抽出體2之情形時，較佳為以滿足以下說明之光抽出體1之情形時之Lor之範圍的方式控制接著層13a之厚度。
自使漏出光有效地傳輸至光抽出層12及凹凸構造11a之觀點考慮，平均距離Lor較佳為(Lcc+Lcv)≦Lor≦800nm之範圍內。再者，於僅在凹部11c設置有光抽出層12之情形時(僅具有第2光抽出層12b之情形時：圖2B)，藉由滿足Lcc≦Lor≦800nm而可獲得相同之效果。
自上述效果觀點考慮，平均距離Lor之下限值較佳為(Lcc+Lcv)以上。自光抽出體之操作性或將光抽出體1應用於半導體發光元件時之容易性或半導體發光元件之可靠性等觀點考慮，平均距離Lor之下限值較佳為1.1(Lcv+Lcc)以上，更佳為1.2(Lcv+Lcc)以上，最佳為1.3(Lcv+Lcc)以上。另一方面，自漏出光之傳輸性之觀點考慮，Lor較佳為500nm以下。再者，於僅在凹凸構造11a之凹部11c內部設置有光抽出層(第2光抽出層12b)之情形時(圖2B)，於上述說明中導入Lcv=0即可。
再者，於僅在凸部11b上設置有光抽出層12之情形時(僅設置有第1光抽出層12a之情形時：圖2A)，若被定義為凸部上界面平均位置Scv與平坦化層13之上表面之間之距離之平均值之Lor為10nm以上且800nm以下，則可藉由光抽出層12(12a)而有效地抽出漏出光。自進一步發揮上述效果之觀點考慮，僅設置有第1光抽出層12a之情形時之Lor更佳為30nm以上且500nm以下，最佳為30nm以上且300nm。
若平均距離Lor之上限值為800nm以下，則可有效地將漏出光傳輸至光抽出層12及凹凸構造層11。該上限值可根據自半導體發光元件之發光層發出之光而適當地設計。例如，若上限值相對於波長λ之發光光而為0.8λ以下之值，則可將上述漏出光有效地傳輸至光抽出層12。上限值更佳為0.65λ以下，進而佳為0.55λ以下。於來自發光器件之發光光中包含複數個波長成分之情形時，可將抽出之光之最短波長或平均波長設計為上述之λ。自上述觀點考慮，為抑制漏出光於平坦化層13內部傳輸時之衰減，較佳為大致Lor≦500nm，更佳為Lor≦300nm，最佳為Lor≦150nm。平均距離Lor於上述範圍內越小，則傳輸特性越提高，故而較佳。例如，於具有RGB之發光波長之有機EL元件之情形時，既可將最短波長之B(藍色光)之波長設為上述λ，亦可將R(紅色光)、G(綠色光)及B(藍色光)之各波長之平均值設定為λ。其 中，自該界面之漏出係相對於光抽出體之厚度方向而呈距離之指數函數性地減少。即，更短波長之發光光會更快地衰減。因此，例如於如上述說明般具有RGB之發光波長之發光元件之情形時，較佳為將最短波長之藍色光之波長設為λ且設計平均距離Lor。
圖4係表示第2態樣之光抽出體之另一例之剖面模式圖。於上述之第2態樣之光抽出體2中，於僅在凹凸構造11a之凸部11b上設置有光抽出層12(僅設置有第1光抽出層12a)之情形時(圖4A)，距離Lcv滿足下述式(1)之關係，凸部平均高度H滿足下述式(2)之關係，並且距離Lcv與凸部平均高度H之和(Lcv+H)滿足下述式(4)。藉由該構成，可有效地將漏出光傳輸至光抽出層12。由於凹凸構造層11、光抽出層12、平坦化層13滿足上述折射率之關係式，因此可有效地將傳輸之漏出光抽出，藉此可較大地改善光抽出效率。
式(1)10nm≦Lcv≦5000nm
式(2)10nm≦H≦5000nm
式(4)50nm≦Lcv+H≦6000nm
又，上述之第2態樣之光抽出體2中，於僅在凹凸構造11a之凹部11c內設置有光抽出層12(僅設置有第2光抽出層12b)之情形時(圖4B)，距離Lcc及凸部平均高度H滿足下述式(9)之關係。藉由該構成，可將自半導體發光元件之發光層面(例如透明導電層)與接著層13a之界面漏出之漏出光，有效地傳輸至光抽出層12及凹凸構造層11。由於凹凸構造層11、光抽出層12及接著層13a滿足上述折射率之關係式，因此可有效地將傳輸之漏出光抽出，藉此，可較大地改善光抽出效率。
式(9) 0.0H<Lcc<1.0H
進而，於上述之第2態樣之光抽出體2中，於凹凸構造11a之凸部11b上及凹部11c內之雙方設置有光抽出層12(設置有第1光抽出層12a及第2光抽出層12b)之情形時(圖3)，凹凸構造11a之距離Lcc及凸部平均高度H滿足下述式(9)，且距離Lcv及凸部平均高度H滿足下述式(11)。藉由該構成，可有效地將漏出光傳輸至光抽出層12。由於凹凸構造層、光抽出層、平坦化層滿足上述折射率之關係式，因此可有效地將傳輸之漏出光抽出，藉此，可較大地改善光抽出效率。
式(9)0.0H<Lcc<1.0H
式(11)0.0H<Lcv≦1.5H
又，於上述之第1態樣之光抽出體1中，於僅在凹凸構造11a之凸部11b上設置有光抽出層12(僅設置有第1光抽出層12a)之情形時(圖2A)，較佳為上述之第1折射率(n1)~第3折射率(n3)滿足上述式(5)~(7)，且平均距離Lor滿足下述式(8)之關係。藉由該構成，可有效地將漏出光傳輸至光抽出層12及凹凸構造11a。由於凹凸構造層11、光抽出層12、平坦化層13滿足上述折射率之關係式，因此可有效地將傳輸之漏出光抽出，藉此，第1光抽出層12a與平坦化層13之表面之間之距離成為適度範圍，由此漏出光之傳輸特性提高，光抽出效率得以進一步改善。
式(8)0nm≦Lor≦800nm
又，於上述之第1態樣之光抽出體1中，於僅在凹凸構造11a之凹部11c內設置有光抽出層12(僅設置有第2光抽出層12b)之情形時(圖2B)，較佳為上述之第1折射率(n1)~第3折射率(n3)滿足上述式(5)~ (7)，且平均距離Lor及距離Lcc滿足下述式(10)之關係。藉由該構成，可有效地將漏出光傳輸至光抽出層12及凹凸構造層11。由於凹凸構造層11、光抽出層12、平坦化層13滿足上述折射率之關係式，因此可有效地將傳輸之漏出光抽出，藉此，第2光抽出層12b與平坦化層13之表面之間之距離成為適度範圍，因此漏出光之傳輸特性提高，光抽出效率得以進一步改善。
式(10)Lcc≦Lor≦800nm
進而，於上述之第1態樣之光抽出體1中，於凹凸構造11a之凸部11b上及凹部11c內之雙方設置有光抽出層12(設置有第1光抽出層12a及第2光抽出層12b)之情形時(圖1)，較佳為上述之第1折射率(n1)~第3折射率(n3)滿足上述式(5)~(7)，且凹凸構造11a之平均距離Lor、距離Lcc及距離Lcv滿足下述式(12)之關係。藉由該構成，可有效地將漏出光傳輸至光抽出層12及凹凸構造層11。由於凹凸構造層11、光抽出層12、平坦化層13滿足上述折射率之關係式，因此可有效地將傳輸之漏出光抽出，藉此，第1光抽出層12a與平坦化層13之表面之間之距離成為適度範圍，並且第2光抽出層12b與平坦化層13之表面之間之距離成為適度範圍，因此漏出光之傳輸特性提高，光抽出效率得以進一步改善。
式(12)(Lcc+Lcv)≦Lor≦800nm
於上述之第1態樣之光抽出體1及上述第2態樣之光抽出體2中，凹凸構造層11與光抽出層12具有實質上不同之折射率，因此利用光抽出層12之繞射模式與利用凹凸構造層11之繞射模式不同。其結果，繞射光特有之向特定角度之出射特性被擾亂，因此推測表現出光散射性。即，可認為光抽出層12與凹凸構造層11表現出宛如將兩個產生不 同之光繞射現象之繞射點群重疊般之功能。
又，於具有第1光抽出層12a及第2光抽出層12b之雙方之情形時，可藉由第1光抽出層12a、第2光抽出層12b及凹凸構造層11，而以互不相同之繞射模式抽出漏出光。因此，表現出宛如將3個產生不同之光繞射現象之繞射點群重疊般之功能，從而推測表現出較強之散射性。
根據上述原理，可使漏出光藉由平坦化層13(或接著層13a)而有效地傳輸至凹凸構造11a及光抽出層12，且可藉由光抽出層12及凹凸構造層11之光繞射而抽出傳輸之漏出光，因此光抽出效率較大地提高。進而，即便於控制凹凸構造之形狀或排列之擾亂之情形時，上述原理亦成立。即，於一個個凹凸構造之微觀尺度上，藉由與凹凸構造11a之排列對應之光繞射而抽出漏出光，但由於抽出時之繞射模式不同，因此於數十微米以上之宏觀尺度上發揮散射性。由此，可降低繞射光特有之色移，從而認為可有效地自半導體發光元件抽出更接近於自然光之眩光較少之光。
於第1態樣之光抽出體1中，凹凸構造層11亦可於凹凸構造層11內部具有折射率之梯度。於此之折射率之梯度係向光抽出體1之厚度方向之梯度。作為折射率之梯度，亦可自光抽出體1之平坦化層13側之表面朝向凹凸構造層11之光出射面1b之表面減少或增加。尤其，藉由凹凸構造層11具有折射率自光抽出體1之平坦化層13側之表面向凹凸構造層11之光出射面1b側減少之折射率梯度，而使導引至光抽出體1內部之發光光之向凹凸構造層11之光出射面1b側透過之透過光之比例增加。
折射率之梯度可藉由微粒子或填料濃度梯度、或利用2種以上樹脂之密度差之梯度而形成。再者，折射率之梯度定義為藉由較發光光之波長之一半小之尺寸之具有與第1折射率(n1)不同之折射率之層而形成者。因此，於將發光光之波長記作λ之情形時，上述微粒子或填 料之尺寸及2種以上樹脂之密度不均尺寸定義為較λ/2小者。
又，凹凸構造層11亦可包含發光光之波長之一半(λ/2)以上且800nm以下之具有與第1折射率(n1)實質上不同之折射率之相。藉由包含該相，可使導引至光抽出體1內部之發光光於凹凸構造11a內部散射。藉此，可藉由使用光抽出體1而降低色移，從而成為發出更接近於自然光之光之半導體發光元件。作為該相，列舉例如添加有微粒子或填料之層。
於第1態樣之光抽出體1中，平坦化層13亦可於平坦化層13內部具有折射率之梯度。於此之折射率之梯度係向光抽出體1之厚度方向之梯度。作為折射率之梯度，亦可自平坦化層13之光入射面13a側朝向凹凸構造層11減少或增加。尤其，藉由平坦化層13具有自光入射面13a側朝向凹凸構造層11側減少之濃度梯度，而可使平坦化層13與半導體發光元件之透明導電層面之界面上之全反射光量變小。進而，可容易地將光抽出層12與平坦化層13之界面附近之光抽出層12之第2折射率(n2)與平坦化層13之第3折射率(n3)之差設定得較大。因此，自向光抽出體1內部導引之光觀察之光抽出層12之異質性變大，從而漏出光之利用光抽出層12之抽出能力提高。
折射率之梯度可藉由微粒子或填料之濃度梯度、或利用2種以上樹脂之密度差之梯度等而形成。再者，折射率之梯度定義為藉由較發光光之波長之一半小之尺寸之具有與第3折射率(n3)不同之折射率之相而形成者。因此，於將發光光之波長記作λ之情形時，上述微粒子或填料之尺寸及2種以上樹脂之密度不均尺寸定義為較λ/2小者。
又，平坦化層13亦可包含發光光之波長之一半(λ/2)以上且800nm以下之具有與第3折射率(n3)實質上不同之折射率之相。藉由包含該相，可進一步提高對漏出光之抽出，並且可對導引至光抽出體1內部之發光光賦予散射性，可降低色移，從而可獲得更接近於自然光之 光譜。作為該相，列舉例如添加有微粒子或填料之相等。該情形時，發光光之波長之一半(λ/2)以上且800nm以下之具有與第3折射率(n3)實質上不同之折射率之相的折射率，較佳為較上述折射率(n3)大0.1以上，更佳為大0.2以上，最佳為大0.3以上。
第1態樣之光抽出體1中，亦可於凹凸構造層11之光出射面1b上設置其他凹凸構造。藉由設置其他凹凸構造，可表現出與其他凹凸構造之大小及抽出之光之波長對應之光學現象。藉由其他凹凸構造之平均間距為數十微米以上而發揮光散射性，藉由其他凹凸構造之平均間距為波長之同程度以上而發揮光繞射性，且藉由其他凹凸構造之平均間距為波長以下而發揮有效介質近似性。尤其，於第1態樣之光抽出體1中，亦可於凹凸構造層11之光出射面1b上設置奈米尺度之凹凸構造。若凹凸構造之尺寸為奈米尺度，則凹凸構造層11之光出射面1b上之發光光之透過率提高，且可降低外部光之映入。作為奈米尺度之凹凸構造，既可於凹凸構造層11之光出射面1b上形成凹凸構造，亦可於光出射面1b上另行設置凹凸構造層。
又，作為新設置於凹凸構造層11之光出射面1b上之凹凸構造之平均間距，較佳為100nm以上且800nm以下。尤其若平均間距為300nm以下，則可降低使用者使用具有光抽出體1之半導體發光元件之情形時之光之映入。
作為新設置於凹凸構造層11上之凹凸構造之構造形狀，並未特別限制，光相對於該凹凸構造之表面之反射率較佳為0.15%以下，更佳為0.1%以下。作為獲得該光學性能之凹凸構造，列舉例如一種凹凸構造，其以六方排列而排列有複數個凸部，凸部之平均間距為200nm左右，凸部底部之直徑為180nm左右，縱橫比(凸部之高度/凸部底部之直徑)為0.8~2.5左右。
又，亦可設置微觀尺度之凹凸構造(未圖示)。尤其，若凹凸構造 之尺寸為微觀尺度，則出射之發光光之散射性提高，從而可獲得更接近於自然光之出射光。微觀尺度之凹凸構造既可設置於光出射面1b上，亦可作為凹凸構造層而另行設置於光出射面1b上。尤其，凹凸構造之平均間距較佳為1μm以上且50μm以下。尤其若平均間距為2μm以上，則可進一步抑制使用者使用(觀察)具有光抽出體之發光元件之情形時之眩光，故而較佳。
再者，於在凹凸構造層11之光出射面1b上另行設置有凹凸構造層之情形時，自抑制凹凸構造層11之光出射面1b與新設置之凹凸構造層之界面上的發光光之反射及來自外部之光之反射之觀點考慮，新設置之凹凸構造層之折射率與第1折射率(n1)較佳為實質上同等。
又，可將下文敍述詳細內容之凹凸構造層11之凹凸構造11a之形狀或排列、及下述之排列LP、排列α及分佈DF，用於在該等之平均間距滿足上述範圍之範圍內新設置之凹凸構造之形狀或排列。又，亦可代替新設置之凹凸構造層，而成膜單層或多層之反射防止層。尤其，於凹凸構造層11之第1折射率(n1)與空氣之折射率之差、或凹凸構造層11之第1折射率(n1)與用於半導體發光元件之密封材之折射率之差較大之情形時(例如為0.1以上)較為有效。藉由設置上述凹凸構造或反射防止層，即便於上述折射率差為0.5以上或0.7以上之非常大之情形時，亦可增加自光抽出體1抽出之透過光強度，且可抑制外部光之反射。
圖6係表示第1態樣之形態之光抽出體之另一例之剖面模式圖。於第1態樣之光抽出體1中，較佳為於凹凸構造層11之光出射面1b上設置具有第4折射率(n4)之基材14。藉由設置基材14，而使製造光抽出體1時之產量提高，且將光抽出體1應用於半導體發光元件時之容易性亦提高。又，藉由使用具有氣體阻隔性或水蒸汽阻隔性之功能之基材，半導體發光元件之長期可靠性提高。於此，作為基材14，較佳為 使用第4折射率(n4)與凹凸構造層11之第1折射率(n1)實質上同等或相等者。藉由設置滿足該折射率關係之基材14，抽出之漏出光及臨界角內之發光光可不受於凹凸構造層11與基材14之界面上之反射之影響，而有效地自光抽出體1之基材14之光出射面側被抽出。
又，自與上述說明者相同之效果，亦可於基材14之光出射面上，設置上述說明之設置於光出射面1b上之其他凹凸構造或單層(多層)反射防止膜。
第1態樣之光抽出體1之光抽出層12既可僅配置於凹部11c內部(圖2B)，亦可配置於凹部11c及凸部11b上(圖1)，亦可僅配置於凸部11b上(圖2A)。藉由於凹部11c內部及凸部11b上部設置有光抽出層12之構成(圖1)而於平坦化層13和透明導電層面之界面與光抽出層12之間之距離產生分佈，因此認為可以藉由凸部11b上之第1光抽出層12a、凹部11c內之第2光抽出層12b及凹凸構造11a而產生之光繞射，將於透明導電層面與平坦化層13之界面上形成波導模式之發光光之自該界面漏出之漏出光抽出。此時，繞射模式成為互不相同者，表現出宛如將3個產生不同之光繞射現象之繞射點群重疊般之功能，從而認為表現出光散射性。利用光散射性之光抽出效果較大，因此可認為光抽出效率進一步提高。進而，於控制凹凸構造之形狀或排列之擾亂之情形時，可增強與擾亂對應之光散射性之效果。因此，認為可抑制半導體發光元件之使用者視認元件時之眩光。又，可自連續製程製造光抽出體，從而製造時之產量提高。
於僅在凹部11c內設置有第2光抽出層12b之構成(圖2B)之情形時，平坦化層13和透明導電層面之界面與光抽出層12之間之距離、與平坦化層13和發光層之界面與凹凸構造層11之間之距離不同，因此可以藉由凹部11c內部之第2光抽出層12b及凹凸構造11a而產生之光繞射抽出漏出光。此時，光抽出層12及凹凸構造層11之折射率實質上不 同，因此繞射模式成為互不相同者，表現出宛如將兩個產生不同之光繞射現象之繞射點群重疊般之功能，從而認為表現出光散射性。利用光散射性之光抽出效果較大，因此認為光抽出效率進一步提高。進而，於控制凹凸構造之形狀或排列之擾亂之情形時，可增強與擾亂對應之光散射性之效果。因此，可抑制半導體發光元件之使用者視認元件時之眩光。進而，於僅在凹部11c內部設置有第2光抽出層12b之構成之情形時，光抽出層12藉由凹凸構造層11而支撐周圍，因此物理穩定性提高。
於僅在凸部11b上設置有第1光抽出層12a之情形時(圖2A)，可容易使平坦化層13和透明導電層面之界面與光抽出層12之間之距離變小。漏出光於半導體發光元件之厚度方向上呈距離之指數函數性地衰減，因此認為藉由使平坦化層13和發光層之界面與光抽出層12之間之距離變小，可將於透明導電層面與平坦化層13之界面上形成波導模式之發光光之自該界面漏出之漏出光有效地抽出。又，容易自連續製程製造光抽出體，從而製造時之產量提高。
其次，對凹凸構造層11之凹凸構造11a之構成進行詳細說明。只要凹凸構造11a為點狀或孔狀或柵狀或格子狀，則其排列或形狀並無特別限制，可根據半導體發光元件之發光光譜或半導體發光元件之使用方法而適當選擇。作為該凹凸構造11a，列舉以下第1至第4實施形態所示之第1至第4凹凸構造。藉由該第1凹凸構造及第2凹凸構造或第3凹凸構造及第4凹凸構造，可藉由光抽出層12及凹凸構造層11，而對自半導體發光元件之發光層面與光抽出體之平坦化層之界面漏出之發光光有效地賦予散射性並抽出。
<第1實施形態>
圖7及圖8係表示第1實施形態之第1凹凸構造之模式圖。圖7係表示凹凸構造層101之立體圖，圖8係圖7所示之凹凸構造層之俯視圖。
如圖7所示，該第1凹凸構造101a包含相對於凹凸構造層101之一主面S而朝向垂直方向上方突出之獨立之複數個凸部101b。複數個凸部101b分別隔開特定間隔而配置。相互鄰接之凸部101b之間藉由相對於凹凸構造層101之一主面S而朝向垂直方向下方凹陷之凹部101c而連續性地連接。
於第1凹凸構造101a中，複數個凸部101b之形狀為柱狀體(錐狀體)，凸部101b間之凹部101c係具有連續性之狀態。即，於第1態樣之光抽出體1中，於凹凸構造層101具有第1凹凸構造101a之情形時，凹部101c內之第2光抽出層12b形成連續之薄膜。而且，該具有第2折射率(n2)之薄膜，成為設置於具有第1折射率(n1)之複數個凹部(孔)101c內之構造。
另一方面，凸部101b上之第1光抽出層12a形成相互獨立之複數個點。而且，該具有第2折射率(n2)之複數個獨立點，成為藉由具有第3折射率(n3)之平坦化層13而包圍與凸部101b接觸之面以外之周圍之構造。
作為凸部101b之形狀，列舉例如圓錐、底面圓變形之錐狀體、圓柱、三棱錐、三稜柱、四棱錐、四稜柱、底面之角形成弧度之多棱錐、底面之角形成弧度之多稜柱、多棱錐、多稜柱、或該等側面向上凸出或向下凸出而彎曲之形狀、或環狀及雙層環狀等。
作為複數個凸部101b之平均間距，自使來自半導體發光元件之漏出光之抽出效率提高，並且抑制臨界角內之發光光之反射之觀點考慮，及自使平坦化層之表面(光入射面1a)之平坦性提高而使半導體發光元件之長期可靠性提高之觀點考慮，較佳為50nm以上且5000nm以下。尤其，自藉由光繞射抽出漏出光而使光抽出效率提高之觀點考慮，較佳為100nm以上，更佳為150nm以上，最佳為200nm以上。另一方面，自抑制臨界角內之發光光之反射之觀點考慮，該平均間距之 上限值較佳為3000nm以下，更佳為1500nm以下。進而，自使光入射面1a之面精度提高，而使半導體發光元件之長期可靠性提高之觀點考慮，該平均間距之上限值較佳為1000nm以下，更佳為800nm以下。
於此，複數個凸部101b之平均間距係如下般定義。一凸部之中心與最接近於該凸部之凸部之中心之間的中心間距離為間距。如圖8所示，選擇處於距一凸部A1最近之凸部B1，將凸部A1之中心與凸部B1之中心之距離PA1B1定義為間距P。然而，如該圖8所示，於複數個凸部101b不均勻地配置，根據選擇之凸部而間距不同之情形時，分別測定所選擇之各個凸部A1、A2…AN與鄰接於其之凸部B1、B2…BN之間之間距PA1B1、PA2B2~PANBN。而且，將該等之相加平均值定義為複數個凸部101b之平均間距P。即，定義為(PA1B1+PA2B2+…+PANBN)/N=P。再者，求出上述相加平均值時所選擇之凸部之數目N較佳為10點以上。再者，作為第1凹凸構造101a之凸部101b之構造排列(圖案)，亦可使用下述之排列LP、排列α或分佈DF之任一者。
藉由凹凸構造101a為點狀，可使半導體發光元件之長期可靠性提高。於將平坦化層設置於凹凸構造101a上之情形時、及使凹凸構造101a與透明導電層面經由接著層接著之情形時，平坦化層材料(接著層材料)相對於凹凸構造101a之潤濕性均較為重要。例如，於將平坦化層材料塗佈於凹凸構造101a上之情形時，位於凸部101b上之平坦化層材料係於平坦化層材料之薄膜內部包含凸部頂部緣部之銷固效應，從而凸部頂部緣部之接觸角變大。即，位於凸部101b上之平坦化層材料之接觸角、與位於凹部101c上之平坦化層材料之接觸角不同，從而位於凹凸構造101a之凸部上之平坦化層材料之能量穩定狀態、與位於凹部101c上之平坦化層材料之能量穩定狀態不同。因此，位於凸部101b上之平坦化層表面位置、與位於凹部101c上之平坦化層表面位置有時不一致。該情形時，平坦化層表面(光入射面1a)之平坦性減少， 因此會使半導體發光元件之長期可靠性降低。藉由凹凸構造101a為點狀，可使凸部101b頂部之面積減少。即，即便於產生由上述說明之銷固效應所引起之接觸角度之提高之情形時，由該接觸角所引起之平坦化層材料之能量穩定體積減小至奈米尺度。因此，存在於位於凸部101b上之平坦化層材料與位於凹部101c上之平坦化層材料之間之能量梯度變小，可使平坦化層之表面(光入射面1a)精度提高。根據上述原理，為使平坦化層之表面(光入射面1a)精度進一步提高，凸部101b頂部之直徑較佳為平均間距之0.5倍以下，更佳為0.3倍以下，最佳為0.2倍以下。再者，於設置有第1光抽出層之情形時，可將上述說明之凸部101b替換為第1光抽出層。
進而，若凹凸構造101a之凸部101b之頂部直徑小於凸部101b之底部直徑，則可進一步發揮上述效果，故而較佳。藉由該凸部101b為具有傾斜之構造，可使位於銷固之凸部101b上之平坦化層材料之接觸角變小。即，於凸部101b中頂部直徑小於底部直徑，由此可使位於凸部101b上之平坦化層材料之能量穩定體積減小至奈米尺度。因此，存在於位於凸部101b上之平坦化層材料與位於凹部101c上之平坦化層材料之間之能量梯度變小，可使平坦化層之表面(光入射面1a)精度提高。根據上述原理，為使平坦化層之表面(光入射面1a)精度進一步提高，凸部101b之頂部直徑較佳為底部直徑之2分之1以下，更佳為5分之1以下，最佳為10分之1以下。再者，最佳為凸部101b頂部與凸部側面平滑地連接之情形，換言之為於凸部101b頂部不具有平坦面之情形。再者，於設置有第1光抽出層之情形時，可將上述說明之凸部101b替換為第1光抽出層。
根據上述原理，為使平坦化層之表面(光入射面1a)精度進一步提高，就凹凸構造101a之填充率而言，填充率較佳為45%以上，更佳為55%以上。進而，自使凹凸構造101a之凸部101b之面積更大而進一步 發揮上述效果之觀點考慮，填充率較佳為65%以上。進而，為可使凹凸構造101a之材料之選擇性提高，填充率較佳為70%以上，更佳為75%以上，若為80%以上則最佳。再者，填充率係藉由單位面積中所包含之凹凸構造101a之凸部101b之底部面積/單位面積×100而求得之值。再者，於設置有第1光抽出層之情形時，可將上述說明之凸部101b替換為第1光抽出層。
進而，因具有第1折射率(n1)之凹凸構造層之凹凸構造為點狀，由此容易對該凹凸構造導入分佈(排列或形狀之擾亂)。對於凹凸構造之分佈會於下文敍述。因此，出射之光之散射性增強，色移降低，從而可獲得更接近於自然光之出射光。於發光光之波長充分大於凹凸構造之平均間距之情形時，推測其原因在於自半導體發光元件之發光光觀察之與有效介質近似折射率Nema之分佈對應之光散射性。另一方面，於發光光之波長為凹凸構造之平均間距之同程度以下之情形時，認為於一個個凹凸構造之微觀尺度上產生之光繞射之模式數增加，且光繞射模式中包含分散。即，其原因在於，於數十微米之宏觀尺度上，觀察到複數種光繞射模式之平均光。根據相同之理由，亦容易對具有第2折射率(n2)之光抽出層導入擾亂(形狀或排列)，因此，可表現出色移之抑制效果。其結果，亦可抑制半導體發光元件之使用者視認元件時之眩光。
<第2實施形態>
圖9及圖10係表示第2實施形態之第2凹凸構造之模式圖。圖9係表示凹凸構造層111之立體圖，圖10係表示圖9所示之凹凸構造層111之俯視圖。
如圖9所示，第2凹凸構造111a包含相對於凹凸構造層111之一主面側而朝向垂直方向下方凹陷之複數個凹部111b。複數個凹部111b相互獨立，且隔開特定間隔而配置。相互鄰接之凹部111b之間殘留有凹 凸構造層111之一主面，其形成凸部111c。凸部111c既可相互連續，亦可獨立。
該第2凹凸構造111a包含複數個各者獨立之凹部111b、及以包圍該複數個凹部111b之方式設置之凸部111c。第2凹凸構造111a中，複數個凹部111b(柱狀(錐狀)之孔)設置於凹凸構造層111之上表面，鄰接之凹部111b彼此藉由凸部111c分開。
即，於第1態樣之光抽出體1具有第2凹凸構造111a之情形時，凹部111b內部之第2光抽出層12b形成相互獨立之柱狀(錐狀)體。而且，該具有第2折射率(n2)之柱狀(錐狀)體，成為藉由具有第1折射率(n1)之介質包圍周圍之構造。於光抽出體1具有第2凹凸構造111a之情形時，凸部111c上之第1光抽出層12a形成連續之薄膜。而且，該具有第2折射率(n2)之連續之薄膜，成為設置於具有第1折射率(n1)之連續之凸部111c(凹凸構造之殘留之一主面)上之構造。
作為凹部111b之形狀，列舉例如圓錐、底面之圓變形之錐狀體、圓柱、三棱錐、三稜柱、四棱錐、四稜柱、底面之角形成弧度之多棱錐、底面之角形成弧度之多稜柱、多棱錐、多稜柱、或該等側面向上凸出或下凸出而彎曲之形狀、或環狀及雙層環狀等。
自與第1實施形態相同之效果而言，複數個凹部111b之平均間距較佳為滿足上述第1實施形態中說明之範圍。
於此，複數個凹部111b之平均間距係如下般定義。一凹部之中心與最接近於該凹部之凹部之中心之間的中心間距離為間距。如圖10所示，選擇位於距一凹部A1最近之一凹部B1，將凹部A1之中心與凹部B1之中心之距離PA1B1定義為間距P。然而，如該圖10所示，於複數個凹部111b不均勻地配置，根據所選擇之凹部而間距P不同之情形時，分別測定所選擇之各個凹部A1、A2…AN與鄰接於其之凹部B1、B2…BN之間之間距PA1B1，PA2B2~PANBN。而且，將該等之相加平均值定義 為複數個凹部111b之平均間距P。即，定義為(PA1B1+PA2B2+…+PANBN)/N=P。再者，求出上述相加平均值時所選擇之凹部之數目N較佳為10點以上。再者，作為第2凹凸構造111a之凹部111b之構造排列(圖案)，亦可使用下述之排列LP、排列α或分佈DF之任一者。
藉由凹凸構造111a為孔狀，可使半導體發光元件之長期可靠性提高。於將平坦化層設置於凹凸構造111a上之情形時，及使凹凸構造111a與透明導電層面經由接著層接著之情形時，平坦化層材料(接著層材料)相對於凹凸構造111a之潤濕性均較為重要。例如，於將平坦化層材料塗佈於凹凸構造111a上之情形時，凸部111c上之平坦化層材料係於平坦化層材料之薄膜內部包含凸部頂部緣部之銷固效應，從而凸部頂部緣部之接觸角變大。即，位於凸部111c上之平坦化層材料之接觸角、與位於凹部111b上之平坦化層材料之接觸角不同，位於凹凸構造111a之凸部111c上之平坦化層材料之能量穩定狀態、與位於凹部111b上之平坦化層材料之能量穩定狀態不同。因此，位於凸部111c上之平坦化層表面位置與位於凹部111b上之平坦化層表面位置有時不一致。該情形時，平坦化層表面(光入射面1a)之平坦性降低，因此使半導體發光元件之長期可靠性降低。藉由凹凸構造111a為孔狀，可使凸部111c頂部之面積減少。即，即便於產生由上述說明之銷固效應所引起之接觸角度之提高之情形時，由該接觸角引起之平坦化層材料之能量穩定體積亦會減小至奈米尺度。因此，存在於位於凸部111c上之平坦化層材料與位於凹部111b上之平坦化層材料之間之能量梯度變小，從而可使平坦化層之表面(光入射面1a)精度提高。根據上述原理，為使平坦化層之表面(光入射面1a)精度進一步提高，就凹凸構造111a之開口率而言，開口率較佳為45%以上，更佳為55%以上。進而，自使凹凸構造111a之凸部111c面積進一步減少而進一步發揮上述效果之觀點考慮，開口率較佳為65%以上。進而，為可使凹凸構造111a之材料 之選擇性提高，該開口率較佳為70%以上，更佳為75%以上，若為80%以上則最佳。
進而，若凹凸構造111a之凹部111b之開口部之直徑大於凹部111b之底部直徑，則可進一步發揮上述效果，故而較佳。藉由該凹部111b為具有傾斜之構造，可使位於銷固之凸部111c上之平坦化層材料之接觸角變小。即，藉由凹部111b之開口直徑大於凹部111b之底部直徑，可使位於凸部111c上之平坦化層材料之能量穩定體積減小至奈米尺度。因此，存在於位於凸部111c上之平坦化層材料與位於凹部111b上之平坦化層材料之間之能量梯度變小，可使平坦化層之表面(光入射面1a)精度提高。根據上述原理，為使平坦化層之表面(光入射面1a)精度進一步提高，凹部111b開口部之直徑較佳為凹部111b底部之直徑之2倍以上，更佳為5倍以上，最佳為10倍以上。再者，最佳為凹部111b之底部與凹部側面平滑地連接之情形，換言之為於凹部111b之底部不具有平坦面之情形。進而，藉由凸部111c之頂部與凹部111b之側面連續性地連接，可進一步發揮上述效果，故而較佳。再者，對於第1光抽出層亦為相同。
進而，由於具有第1折射率(n1)之凹凸構造層111之凹凸構造111a為孔狀，因此容易對該凹凸構造111a導入分佈(排列或形狀之擾亂)。對於凹凸構造111a之分佈會於下文敍述。因此，出射之光之散射性增強，色移降低，從而可獲得更接近於自然光之出射光。於發光光之波長充分大於凹凸構造111a之平均間距之情形時，推測其原因在於自半導體發光元件之發光光觀察之與有效介質近似折射率Nema之分佈對應之光散射性。另一方面，於發光光之波長為凹凸構造111a之平均間距之同程度以下之情形時，可認為於一個個凹凸構造之微觀尺度上產生之光繞射之模式數增加，且光繞射模式中包含分散。即，其原因在於，於數十微米之宏觀尺度上，觀察到複數種光繞射模式之平均光。 根據相同之理由，亦容易對具有第2折射率(n2)之光抽出層導入擾亂(形狀或排列)，因此，可表現色移之抑制效果。其結果，亦可抑制半導體發光元件之使用者視認元件時之眩光。
再者，上述之說明中，於上述式(5)及上述式(7)中，對第1折射率(n1)與第3折射率(n3)實質上不同之情形進行了說明，但第1折射率(n1)與第3折射率(n3)並非必需實質上不同，亦可為實質上同等或相等。以下，對第1折射率(n1)與第3折射率(n3)實質上同等或相等之情形進行說明。再者，以下之說明中，對與上述說明之第1形態及第2形態不同之部分進行說明。
<第3實施形態>
圖11係表示第3實施形態之第3凹凸構造之模式圖。再者，圖11中模式性地表示自上表面觀察凹凸構造層121之狀態。
如圖11所示，第3凹凸構造121a包含沿屬於凹凸構造層121之主面內之第1方向D1延伸之相互平行之複數個柵狀體(凸部)121b。各柵狀體121b以自凹凸構造層121之主面朝向垂直上方突出之方式設置，於與第1方向D1正交之第2方向D2具有特定之厚度(寬度)。又，於各柵狀體121b之間殘留有凹凸構造層121之一主面，其構成設置於各柵狀體121b間之凹部121c。
即，於第1態樣之光抽出體1具有第3凹凸構造121a之情形時，設置於凹部121c內之第2光抽出層12b，形成相互獨立且平行之柵狀體。該具有第2折射率(n2)之柵狀體，成為藉由第1折射率(n1)之介質包圍之構造。再者，於第3凹凸構造121a中，上述之凸部之平均高度(深度)H係柵狀體平均高度，凸部頂部平均位置Sh係柵狀體頂部平均位置，凸部上界面平均位置Scv係柵狀體上界面平均位置。設置於柵狀體121b上之第1光抽出層12a，形成相互獨立且平行之柵狀體121b。而且，該具有第2折射率(n2)之相互獨立且平行之柵狀體121b，成為設 置於具有第1折射率(n1)之柵狀體121b上之構造。
作為柵狀體121b之剖面形狀，列舉正方形、長方形、梯形、三角形、梯形之斜邊向內側或外側彎曲之形狀、或該等形狀中使前端形成弧度之形狀等。
作為柵狀體121b之平均間距，自漏出光之抽出效率提高之觀點考慮，較佳為50nm以上且5000nm以下。尤其，自藉由光繞射抽出漏出光而使光抽出效率提高之觀點考慮，柵狀體121b之平均間距較佳為100nm以上，更佳為150nm以上，最佳為200nm以上。另一方面，自抑制臨界角內之發光光之反射之觀點考慮，柵狀體121b之平均間距之上限值較佳為3000nm以下，更佳為1500nm以下。進而，自使光入射面1a之面精度提高，而使半導體發光元件之長期可靠性提高之觀點考慮，柵狀體121b之平均間距之上限值較佳為1000nm以下，更佳為800nm以下。
於此，複數個柵狀體121b之平均間距係如下般定義。一柵狀體之中心線與最接近於該柵狀體之柵狀體之中心線的中心線間距離為間距。如圖11示，選擇處於距一柵狀體A1最近之一柵狀體B1，將柵狀體A1之中心線與柵狀體B1之中心線之間的最短距離PA1B1定義為間距P。又，於根據所選擇之柵狀體而間距P不同之情形時，選擇任意之複數個柵狀體A1、A2…AN，並相對於與所選擇之各個柵狀體A1、A2…AN鄰接之柵狀體A1、B2…BN而分別測定間距P，將該等之相加平均值定義為複數個柵狀體之平均間距。即，定義為(PA1B1+PA2B2+…+PANBN)/N=P。再者，於求出上述相加平均值時，作為取樣而選擇之柵狀體之數目N較佳為10點以上。又，複數個柵狀體之排列(圖案)可使用下述之排列LP。
於將柵狀體之間距視為構成凹凸構造之要素之情形時，上述說明之凹凸構造之分佈即比率(標準偏差/相加平均值)滿足式(i)。
式(i)0.025≦(標準偏差/相加平均值)≦0.5
自進一步提高光抽出效率與抑制色移之雙方之效果之觀點考慮，於上述最大範圍(0.025~0.5)中，較佳為0.03以上且0.4以下。尤其，藉由為0.03以上，可較佳地有助於藉由賦予散射性而降低色移，藉由為0.4以下，可較佳地有助於藉由抑制臨界角內之發光光之反射而提高光抽出效率。根據相同之觀點，較佳為0.035以上，更佳為0.04以上。又，較佳為0.35以下，更佳為0.25以下，最佳為0.15以下。
進而，若凹凸構造121a之凸部121b之頂部寬度小於凸部121b之底部寬度，則除光抽出效率改善與色移降低之效果以外，認為還可使半導體發光元件之長期可靠性提高，故而較佳。藉由該凸部121b為具有傾斜之構造，可使位於銷固之凸部121b上之平坦化層材料之接觸角變小。即，藉由凸部121b之頂部寬度小於凸部121b之底部寬度，可使位於凸部121b上之平坦化層材料之能量穩定體積減小至奈米尺度。因此，存在於位於凸部121b上之平坦化層材料與位於凹部121c上之平坦化層材料之間之能量梯度變小，可使平坦化層之表面(光入射面1a)精度提高，從而可使透明導電層之表面精度提高，因此可抑制因電流集中等引起之半導體發光元件之劣化。根據上述原理，為使平坦化層之表面(光入射面1a)精度進一步提高，凸部121b之頂部寬度，較佳為凸部121b之底部寬度之2分之1以下，更佳為5分之1以下，最佳為10分之1以下。再者，最佳為凸部121b之頂部與凸部側面平滑地連接之情形，換言之於凸部121b之頂部不具有平坦面之情形。再者，於設置有第1光抽出層之情形時，可將上述說明之凸部121b替換為第1光抽出層。
又，若柵狀體之凸部底部寬度為平均間距P之0.1倍以上且0.8倍以下，則可兼顧光抽出效率之提高與色移之降低。尤其，藉由為0.1 倍以上，而可有效地藉由上述式(i)之凹凸構造之分佈而賦予光散射性，從而可降低色移。自相同之效果，柵狀體之凸部底部寬度較佳為平均間距P之0.25倍以上，更佳為0.35倍以上。另一方面，藉由為0.8倍以下，而可抑制臨界角內之發光光之反射，因此可使光抽出效率提高。根據相同之觀點，較佳為0.7倍以下，更佳為0.6倍以下。
又，若柵狀體之凸部高度為平均間距P之2倍以下，則認為可使半導體發光元件之長期可靠性提高，故而較佳。尤其，於為平均間距P以下之情形時，凹凸構造、光抽出層及平坦化層之折射率分佈自發光光觀察較為適當，因此可使光抽出效率進一步提高。自該觀點考慮，凹凸構造之高度更佳為平均間距P之0.8倍以下，最佳為0.6倍以下。
又，相對於高度H之(標準偏差)/(相加平均值)，於上述最大範圍(0.025~0.5)中，較佳為0.03以上且0.40以下。尤其，藉由為0.03以上，而可較佳地有助於藉由賦予光散射性而降低色移，藉由為0.40以下，而可較佳地有助於藉由抑制臨界角內之發光光之反射而提高光抽出效率。自相同之觀點考慮，較佳為0.04以上，更佳為0.05以上，最佳為0.12以上。又，較佳為0.35以下，更佳為0.3以下，最佳為0.25以下。
於半導體發光元件中，於在透明導電層表面存在不平整或起伏之情形時，會於該凸部位產生電流集中，從而促進半導體發光元件之劣化。自藉由平坦化層表面之面精度而抑制該電流集中之觀點考慮，就圖11所示之凹凸構造121a之填充率(單位面積中所包含之凸部底部之面積/單位面積×100)而言，填充率較佳為45%以上，更佳為55%以上。進而，自使凹凸構造121a之凸部(柵狀體)121b之面積充分大於凹凸構造121a之開口部(凹部121c)之面積而進一步發揮上述效果之觀點考慮，填充率較佳為65%以上。進而，為可使凹凸構造121a之材料之 選擇性進一步提高，該填充率較佳為70%以上，更佳為75%以上，最佳為80%以上。其原因在於如下。於將平坦化層設置於凹凸構造121a上之情形時，及使凹凸構造121a與透明導電層面經由接著層接著之情形時，平坦化層材料(接著層材料)相對於凹凸構造121a之潤濕性均較為重要。例如，於將平坦化層材料塗佈於凹凸構造121a上之情形時，凸部121b上之平坦化層材料係於平坦化層材料之薄膜內部包含凸部頂部緣部之銷固效應，從而凸部頂部緣部之接觸角變大。即，位於凸部121b上之平坦化層材料之接觸角、與位於凹部121c上之平坦化層材料之接觸角不同，位於凹凸構造121a之凸部121b上之平坦化層材料之能量穩定狀態、與位於凹部121c上之平坦化層材料之能量穩定狀態不同。因此，位於凸部121b上之平坦化層表面位置、與位於凹部121c上之平坦化層表面位置有時不一致。然而，藉由上述填充率滿足特定範圍，可減小由銷固效應所引起之接觸角之提高之影響。因此，存在於位於凸部121b上之平坦化層材料與位於凹部121c上之平坦化層材料之間之能量梯度小變，可使平坦化層之表面(光入射面1a)精度提高。再者，於柵狀體之凸部頂部寬度小於底部寬度之情形時，可進一步發揮上述效果。
<第4實施形態>
圖12係表示第4實施形態之凹凸構造之平面模式圖。再者，圖12中模式性地表示凹凸構造層131之上表面。
如圖12所示，第4凹凸構造131a包含沿屬於凹凸構造層131之表面內之第1方向D1排列之複數個柵狀體(凸部)131b，及沿與第1方向D1正交之第2方向D2排列之複數個柵狀體(凸部)131c。複數個柵狀體131b、131c係以自凹凸構造層131之表面朝向垂直上方突出之方式設置。複數個柵狀體131b、131c以相互大致正交之方式設置為格子狀。於由複數個柵狀體131b、131c包圍之區域，殘留有凹凸構造層131之 一主面，其構成設置於各柵狀體131b、131c間之凹部131d。
即，於第1態樣之光抽出體1具有第4凹凸構造131a之情形時，第2光抽出層12b藉由具有第1折射率(n1)之介質而區隔為格子狀，而形成相互獨立之區劃。其結果，成為於光抽出體1之表面內，藉由具有第1折射率(n1)之柵狀體131b、131c包圍之具有第2折射率(n2)之第2光抽出層12b，以鋸齒格子狀排列有複數個之構造。再者，於第4凹凸構造131a中，上述之凸部之平均高度(深度)H係柵狀體平均高度，凸部頂部平均位置Sh係柵狀體頂部平均位置，凸部上界面平均位置Scv係柵狀體上界面平均位置。於光抽出體1具有第4凹凸構造131a之情形時，第1光抽出層12a形成沿屬於凹凸構造層131之表面內之第1方向D1排列之複數個柵狀體、及沿與第1方向D1正交之第2方向D2排列之複數個柵狀體。而且，該等複數個第1光抽出層設置於具有第1折射率(n1)之柵狀體131b、131c之上部。
作為柵狀體131b、131c之剖面形狀，列舉正方形、長方形、梯形、三角形、梯形之斜邊向內側或外側彎曲之形狀、或於該等形狀中使前端形成弧度之形狀等。又，作為格子，亦可為三角格子、四角格子、多角格子。
作為格子之平均間距，自源自波導模式之漏出光之抽出效率提高之觀點考慮，較佳為50nm以上且5000nm以下。尤其，自藉由光繞射抽出漏出光而使光抽出效率提高之觀點考慮，該格子之平均間距較佳為100nm以上，更佳為150nm以上，最佳為200nm以上。另一方面，自抑制臨界角內之發光光之反射之觀點考慮，該平均間距之上限值較佳為3000nm以下，更佳為1500nm以下。進而，自使光入射面1a之面精度提高，而使半導體發光元件之長期可靠性提高之觀點考慮，該平均間距之上限值較佳為1000nm以下，更佳為800nm以下。
於此，格子之平均間距係如下般定義。由格子包圍之具有第2折 射率(n2)之區劃之中心與鄰接於該區劃之另一區劃之中心之間的中心間距離為間距。如圖12所示，選擇與一區劃A1鄰接(藉由具有第1折射率(n1)之格子之1邊隔開設置)之區劃B1，將區劃A1之中心與區劃B1之中心之間的最短距離PA1B1定義為間距P。如該圖12所示，於根據選擇之區劃而間距P不同之情形時，選擇任意之複數個區劃A1、A2…AN，並相對於與所選擇之各個區劃A1、A2…AN鄰接之B1、B2及BN分別測定間距P，將該等之相加平均值定義為格子之平均間距。即，定義為(PA1B1+PA2B2+…+PANBN)/N=P。再者，於求出上述之相加平均值時，作為取樣而選擇之區劃之數目較佳為20點以上。又，格子之排列(圖案)亦可使用下述之排列LP或分佈DF之任一者。
於將格子之間距視為構成凹凸構造之要素之情形時，上述說明之凹凸構造之分佈即比率(標準偏差/相加平均)，自進一步提高光抽出效率與抑制色移之雙方之效果之觀點考慮，於上述最大範圍(0.025~0.5)中，較佳為0.03以上且0.4以下。尤其，藉由為0.03以上，可較佳地有助於藉由賦予散射性而降低色移，且藉由為0.4以下，可較佳地有助於藉由抑制臨界角內之發光光之反射而提高光抽出效率。根據相同之觀點，較佳為0.035以上，更佳為0.04以上。又，較佳為0.35以下，更佳為0.25以下，最佳為0.15以下。
進而，若凹凸構造131a之凸部131b之頂部寬度小於凸部131b之底部寬度，則除光抽出效率改善與色移降低之效果以外，認為還可提高半導體發光元件之長期可靠性，故而較佳。藉由該凸部131b為具有傾斜之構造，而可使位於銷固之凸部131b上之平坦化層材料之接觸角變小。即，藉由凸部131b之頂部寬度小於凸部131b之底部寬度，可使位於凸部131b上之平坦化層材料之能量穩定體積減小至奈米尺度。因此，存在於位於凸部131b上之平坦化層材料與位於凹部131d上之平坦化層材料之間能量梯度變小，可使平坦化層之表面(光入射面1a)精度 提高，從而可提高透明導電層之表面精度，因此可抑制由電流集中等所引起之半導體發光元件之劣化。根據上述原理，為使平坦化層之表面(光入射面1a)精度進一步提高，凸部131b之頂部寬度，較佳為凸部131b之底部寬度之2分之1以下，更佳為5分之1以下，最佳為10分之1以下。再者，最佳為凸部131b之頂部與凸部131b之側面平滑地連接之情形，換言之為於凸部131b之頂部不具有平坦面之情形。再者，於設置有第1光抽出層之情形時，可將上述說明之凸部131b替換為第1光抽出層。
又，若格子之凸部底部寬度為平均間距P之0.1倍以上且0.8倍以下，則可兼顧光抽出效率之提高與色移之降低，故而較佳。尤其，藉由為0.1倍以上，可有效地藉由上述式(i)之凹凸構造之分佈而賦予光散射性，從而可降低色移。自相同之效果，柵狀體之凸部底部寬度較佳為平均間距P之0.25倍以上，更佳為0.35倍以上。另一方面，藉由為0.8倍以下，可抑制臨界角內之發光光之反射，因此可使光抽出效率提高。根據相同之觀點，較佳為0.7倍以下，更佳為0.6倍以下。
又，若格子之凸部高度為平均間距P之2倍以下，則認為可使半導體發光元件之長期可靠性提高，故而較佳。尤其，於為平均間距P以下之情形時，凹凸構造、光抽出層及平坦化層之折射率分佈自發光光觀察較為適當，因此可使光抽出效率進一步提高。自該觀點考慮，凹凸構造之高度較佳為平均間距P之0.8倍以下，更佳為0.6倍以下。
又，相對於高度H之(標準偏差)/(相加平均值)，於上述最大範圍(0.025~0.5)中較佳為0.03以上且0.40以下。尤其，藉由為0.03以上，可較佳地有助於藉由賦予光散射性而降低色移，且藉由為0.40以下，可較佳地有助於藉由抑制臨界角內之發光光之反射而提高光抽出效率。根據相同之觀點，較佳為0.04以上，更佳為0.05以上，最佳為0.12以上。又，較佳為0.35以下，更佳為0.3以下，最佳為0.25以下。
又，自使平坦化層表面之面精度提高，而使半導體發光元件之長期可靠性提高之觀點考慮，就凹凸構造131a之填充率而言，填充率較佳為45%以上，更佳為55%以上。進而，自使凹凸構造131a之凸部131c面積進一步增加而進一步發揮上述效果之觀點考慮，填充率較佳為65%以上。進而，為可使凹凸構造131a之材料之選擇性提高，填充率較佳為70%以上，更佳為75%以上，最佳為80%以上。
再者，上述之說明中，於上述式(5)及上述式(7)中，對第1折射率(n1)與第3折射率(n3)實質上不同之情形進行了說明，但第1折射率(n1)與第3折射率(n3)並非必需實質上不同，亦可為實質上同等或相等。以下，對第1折射率(n1)與第3折射率(n3)實質上同等或相等之情形進行說明。再者，以下之光抽出體140之說明中，對與上述說明之本實施形態之光抽出體1及光抽出體2不同之部分進行說明。
<第3態樣>
圖13係表示本發明之第3態樣之形態之光抽出體140之剖面模式圖。該光抽出體140中，凹凸構造層141之第1折射率(n1)與平坦化層143之第3折射率(n3)實質上同等或相等，因此導引至光抽出體140內部之發光光(漏出光及臨界角內之發光光)辨識不出凹凸構造層141與平坦化層143之界面。因此，若自半導體發光元件之發光光中導引至光抽出體140內部之光觀察，則僅係具有第2折射率(n2)之光抽出層142形成懸浮於光抽出體1內部之特定面內之狀態。換言之，於圖1所示之第1態樣之光抽出體1中，成為凹凸構造層11與平坦化層13無界面之狀態。
即，若自導引至光抽出體140內部之發光光(漏出光及臨界角內之發光光)觀察，則可於光抽出體140中形成具有第2折射率(n2)之介質，藉由具有與第2折射率(n2)不同之折射率之介質包圍之狀態，從而可藉由光繞射而抽出漏出光。再者，以下之說明中，對第1折射率(n1) 與第3折射率(n3)加以匯總而記作折射率(n0)。
又，光抽出層142之於光抽出體140表面之面內方向之排列中，即便於光抽出層142之間隔較大之情形時、或部分性地不存在光抽出層142之情形時，導引至光抽出體140內部之發光光(漏出光及臨界角內之發光光)，亦以包圍光抽出層142之周圍之介質僅有1種之方式作用。因此，可抑制臨界角內之發光光之反射。再者，於第1折射率(n1)與第3折射率(n3)實質上同等或相等之情形時，上述之第1態樣之凹凸構造11a之凸部上界面平均位置Scv或凹部內界面平均位置Scc失去定義之意思。該情形時之光抽出體1滿足下述要件。
光抽出體140至少包含光入射面140a(第1面)與光出射面140b(第2面)，光入射面140a設置於半導體發光元件之透明導電層面側。光抽出體140自厚度方向觀察時，於光入射面140a與光出射面140b之間包含具有第2折射率(n2)之光抽出層142。該光抽出層142藉由凹凸構造層141及平坦化層143而由具有與第2折射率(n2)不同之折射率(n0)之介質包圍周圍而設置。又，光抽出層142以於與光入射面141a及光出射面141b平行之面內(紙面前後方向及左右方向)具有擴展之方式設置。
進而，於光抽出體140之內部，與光入射面140a及光出射面140b平行之面內之第2折射率(n2)之擴展，至少存在有1層以上。即，於僅有第1光抽出層142a之情形時、僅有第2光抽出層142b之情形時、及第1光抽出層142a與第2光抽出層142b連續之情形時，光抽出體140內部之第2折射率(n2)之擴展成為1層，於第1光抽出層142a及第2光抽出層142b相互分開之情形時，光抽出體140內部之第2折射率(n2)之擴展成為兩層。
於第2折射率(n2)之擴展成為兩層之情形時，自光入射面140a入射之漏出光，藉由各層而以繞射光抽出。此時，各層之繞射模式不同，因此表現出光散射性。利用光散射性之光抽出效率之效果較大， 因此可認為光抽出效率較大地提高。進而，於控制凹凸構造之形狀或排列之擾亂之情形時，可增強與擾亂對應之光散射性之效果。因此，不具有繞射現象特有之向特定角度之前進特性，色移得以抑制，認為可形成更接近於自然光之發光光。因此，可抑制半導體發光元件之使用者視認元件時之眩光。
就來自半導體發光元件之發光光而言，第2折射率(n2)與折射率(n0)之差越大，感覺到具有第2折射率(n2)之光抽出層142與包含折射率(n0)之介質之異質性就越強烈。即，第2折射率(n2)與折射率(n0)之差越大，越能辨識出具有第2折射率(n2)之光抽出層142配置於光抽出體140之內部。因此，於具有第2折射率(n2)之光抽出層142與折射率(n0)之介質之界面上，可表現出光繞射，從而可有助於改善光抽出效率。作為滿足該折射率差之範圍，較佳為0.1≦｜n2-n0｜，更佳為0.15≦｜n2-n0｜，進而佳為0.25≦｜n2-n0｜，尤佳為0.3≦｜n2-n0｜。尤其，於上述｜n2-n0｜中，於n2-n0>0之情形時，可抑制光出射面上之反射，故而較佳。
以下之說明中，於光抽出體140之剖視中，於光抽出體140之於與光入射面140a平行之面內包含之光抽出層之折射率(n2)的集合具有2種之情形時，將光抽出體之接近於光入射面140a之側之光抽出層142之集合設為第1層144，將光抽出體140之接近於光出射面140b之側之光抽出層142之集合設為第2層145。另一方面，於光抽出體140之剖視中，於光抽出體140之於與光入射面140a平行之面內包含之第2折射率(n2)的集合僅有1種之情形時，將該層定義為第1層144。
再者，於光抽出體140之剖視中，光抽出體140之於與光入射面140a平行之面內包含之第2折射率(n2)之集合僅存在1種之情形，係指上述之距離Lcv為0之情形(僅設置有第2光抽出層12b之情形、僅設置有第1光抽出層12a之情形)，或具有有限距離Lcv之厚度之第1光抽出 層142a與第2光抽出層142b連續之情形。如下述般考慮該光抽出體140之接近於光入射面140a之第1層144與接近於光出射面140b之第2層145之差。
第1層144之厚度定義為平均厚度。平均厚度係定義為第1層144中所包含之光抽出層142之厚度之平均值。第1層144中所包含之各光抽出層142之厚度，係使用光抽出體140之厚度方向上之最大厚度。測定20點以上之各光抽出層142之最大厚度，將該等加以平均而得者為第1層144之厚度。若第1層144之厚度為5000nm以下，則可有效地藉由第1光抽出層142a(第1層144)而抽出漏出光，故而較佳。自使光抽出層142a之物理穩定性提高而使半導體發光元件之長期可靠性提高之觀點考慮，較佳為3000nm以下，更佳為1500nm以下，進而佳為1400nm以下。進而，自抑制臨界角度內之發光光之反射之觀點考慮，較佳為800nm以下。進而，自進一步發揮上述效果之觀點考慮，更佳為600nm以下，最佳為400nm以下。
尤其，於藉由第2光抽出層142b(第2層145)及第1光抽出層142a(第1層144)而抽出漏出光之情形時，作為第1層144之厚度，較佳為300nm以下，更佳為140nm以下。又，若第1層144中所包含之各第1光抽出層142a之厚度具有±25%以下之分佈，則可對利用第1層144之光抽出賦予較大之散射性。
另一方面，於僅藉由第1光抽出層142a(第1層144)而抽出漏出光之情形時，第1層144之厚度更佳為5000nm以下。自使光抽出層142a之物理穩定性提高而使半導體發光元件之長期可靠性提高之觀點考慮，較佳為3000nm以下，更佳為1500nm以下，進而佳為1400nm以下。藉由各第1光抽出層142a之±25%以下之厚度分佈而賦予光散射性之觀點考慮，下限值較佳為10nm以上，更佳為30nm以上，最佳為140nm以上。
第2層145之厚度定義為平均厚度。平均厚度係定義為第2層145中所包含之光抽出層142之厚度之平均值。第2層145中所包含之各光抽出層142之厚度，係使用光抽出體140之厚度方向上之最大厚度。測定20點以上之各光抽出層142之最大厚度，將該等加以平均而得者為第2層145之厚度。
自有效地藉由第2光抽出層142b(第2層145)抽出漏出光之觀點考慮，第2層145之厚度較佳為10nm以上且5000nm以下。尤其，自藉由第1光抽出層142a及第2光抽出層142b(第1層144及第2層145)抽出漏出光之觀點考慮，作為第2層145之厚度，較佳為50nm以上，更佳為140nm以上。又，自使光抽出層142b之物理穩定性提高而使半導體發光元件之長期可靠性提高之觀點考慮，較佳為3000nm以下，更佳為1500nm以下，進而佳為1400nm以下。若第2層145中所包含之各光抽出層142之厚度具有±25%以下之分佈，則可對利用第2層145之光抽出賦予較大之散射性。
如圖13所示，於光抽出體140之與光入射面140a及光出射面140b平行之面內，將第2層145之接近於光出射面140b之側之面設為S1，且將第2層145之接近於光入射面之側之面設為S2。該等面S1、S2較佳為自20點以上之平均值求出。再者，面S1於第2層145之內部，係作為光抽出體140之厚度方向上之光出射面140b與第2層145中所包含之第2光抽出層142b之間之最近距離之平均值而求出。又，面S2於第2層145之內部，係作為光抽出體之厚度方向上之光出射面140b與第2層145中所包含之第2光抽出層142b之間之最遠距離之平均值而求出。
又，於光抽出體140之與光入射面140a及光出射面140b平行之面內，將第1層144之接近於光出射面140b之側之面設為S3，且將第1層144之接近於光入射面140a之側之面設為S4。該等面S3、S4較佳為自20點以上之平均值而求出。再者，面S4於第1層144之內部，係作為光 抽出體之厚度方向上之光入射面140a與第1層144中所包含之第1光抽出層142a之間之最近距離之平均值而求出。面S3於第1層144之內部，係作為光抽出體之厚度方向上之光入射面140a與第1層144中所包含之第1光抽出層142a之間之最遠距離之平均值而求出。
相當於上述之距離Lor之自光抽出體140之光入射面140a至第2層145之最短距離之平均值，較佳為較上述面S2和面S3之間之距離與第1層144之平均厚度(面S3與面S4之間之距離)之和大，且為800nm以下。藉由該平均值較上述面S2和面S3之間之距離與第1層144之平均厚度之和大，而使得將光抽出體140配置於半導體發光元件之透明導電層面側時之操作性或製造使用光抽出體140之半導體發光元件時之穩定性提高。自進一步發揮該效果之觀點考慮，較佳為0nm以上，更佳為10nm以上，尤佳為20nm以上。另一方面，藉由為800nm以下，可將源自波導模式之漏出光有效地傳輸至光抽出層142。
再者，於僅設置有第1層144之情形時，相當於上述之Lor之距離係自光抽出體140之光入射面140a至第1層144之面S4之最短距離，若該距離為0nm以上且800nm以下，則可有效地藉由第1層144內部之第1光抽出層142a而抽出自半導體發光元件之發光層面(例如透明導電層)與光入射面140a之界面漏出之漏出光。自進一步發揮上述效果之觀點考慮，Lor更佳為10nm以上且600nm以下，最佳為30nm以上且500nm以下。
其次，對第3態樣之光抽出體140之上述第1凹凸構造101a、第2凹凸構造111a、第3凹凸構造121a、第4凹凸構造131a之排列進行說明。
以下，第3凹凸構造121a與第4凹凸構造131a之剖面構造相同，因此以第1凹凸構造101a為代表進行說明。
(第1凹凸構造)
首先，對與圖7所示之第1凹凸構造101a之關係進行說明。
第1層144呈現與圖7所示之複數個凸部101b之排列相同之排列。於光抽出體140之厚度方向上，第1層144中所包含之第1光抽出層142a如圖7所示般於複數個凸部101b之頂部上具有特定厚度，該等之平均厚度為第1層144之厚度。
第2層145因設置於圖7之凹部101c內部而具有連續性。於自光抽出體140之光入射面側觀察之情形時，圖8中，以圓形形狀表示之複數個凸部101b係第1層144中所包含之複數個第1光抽出層142a，複數個第1光抽出層142a間之連續之間隙係構成第2層145之第2光抽出層142b。即，於與光入射面140a及光出射面140b平行之面內，於光入射面140a與光出射面140b之間，第2層145成為具備具有折射率(n0)之相互獨立之複數個孔(柱狀(錐狀)之孔)的具有第2折射率(n2)之連續體(膜)。
另一方面，於光入射面140a與光出射面140b之間之與光入射面140a及光出射面140b平行之面內，第1層144成為構成具有第2折射率(n2)之相互獨立之複數個點(凸狀)，且藉由具有折射率(n0)之介質而包圍周圍之層。
又，於光抽出體140之厚度方向上，於構成第1層144之第1光抽出層142a之光出射面140b側，設置有包含於第2層145內部之具有折射率(n0)之介質。於包含於第1層144內部之具有折射率(n0)之介質之光出射面140b側，設置有構成第2層145之具有第2折射率(n2)之第2光抽出層142b。
於光抽出層142包含第1層144及第2層145之情形時，及光抽出層142僅由包含複數個獨立之光抽出層142之第1層144構成之情形時，就光抽出層142之排列間距而言，對於第1層144內部之構成第1層144之第1光抽出層142a，可使用上述之第1凹凸構造101a之凸部101b之定義。另一方面，於光抽出層142僅由包含連續之光抽出層142之第1層 144構成之情形時，對於第1層144內部之構成第1層144之折射率(n0)之媒體，可使用上述之第1凹凸構造101a之凸部101b之定義。
再者，下述之排列LP、排列α及分佈DF中，於光抽出層142包含第1層144及第2層145之情形時，及光抽出層142僅由包含複數個獨立之光抽出層142之第1層144構成之情形時，將凹凸構造層141之凹凸構造之排列，替換為第1層144內部之構成第1層144之第1光抽出層142a之排列。另一方面，於光抽出層僅由包含連續之光抽出層142之第1層144構成之情形時，將凹凸構造層141之凹凸構造之排列，替換為第1層144內部之構成第1層144之折射率(n0)之媒體之排列。
(第2凹凸構造)
其次，對與圖9所示之第2凹凸構造111a之對應進行說明。
構成第1層144之第1光抽出層142a，可使用與圖9所示之凸部111c相同之排列。因此，構成第1層144之第1光抽出層142a形成連續之薄膜。於光抽出體140之厚度方向上，第1層144中所包含之第1光抽出層142a，如圖9所示於凸部111c之頂部上具有特定厚度，該等之平均厚度成為第1層144之厚度。
另一方面，構成第2層145之第2光抽出層142b，因設置於圖9所示之凹部111b內部而相互獨立。自光抽出體140之光入射面140a側觀察之情形時，圖10中，以圓形形狀表現之複數個凹部111b係包含於第2層145中之第2光抽出層142b，該第2光抽出層142b間之連續之間隙係構成第1層144之第1光抽出層142a。
即，於光入射面140a與光出射面140b之間之與光入射面140a及光出射面140b平行之面內，第1層144成為具備具有折射率(n0)之相互獨立之複數個孔之具有第2折射率(n2)之連續體。另一方面，於光入射面140a與光出射面140b之間之與光入射面140a及光出射面140b平行之面內，第2層145成為具備具有第2折射率(n2)之相互獨立之複數個點 (凸狀)，且藉由具有折射率(n0)之介質包圍周圍之層。又，於光抽出體1之厚度方向上，於構成第1層144之第1光抽出層142a之光出射面140b側，配置有第2層145內部所包含之具有折射率(n0)之介質，於第1層144內部所包含之折射率(n0)之介質之光出射面140b側，設置有構成第2層145之具有第2折射率(n2)之第2光抽出層142b。
於光抽出層142包含第1層144及第2層145之情形時，可應用於第2層145內部之具有第2折射率(n2)之第2光抽出層142b而進行上述第2凹凸構造111a之凹部111b之定義。於光抽出層142僅由包含獨立之複數個光抽出層142之第1層144構成之情形時，可應用於第1層144內部之具有第2折射率(n2)之光抽出層142而進行上述第2凹凸構造111a之凹部111b之定義。於光抽出層142僅由包含連續之光抽出層142之第1層144構成之情形時，可應用於第1層144內部之具有折射率(n0)之媒體而進行上述第2凹凸構造111a之凹部111b之定義。作為第2層145之形狀，可使用第1凹凸構造111a之凸部11b之形狀。
再者，下述之排列LP、排列α及分佈DF中，於光抽出層142包含第1層144及第2層145之情形時，可將凹凸構造層141之凹凸構造(凸部或凹部)之排列，應用於第2層145內部之構成第2層145之光抽出層142。於光抽出層142僅由包含獨立之複數個光抽出層142之第1層144構成之情形時，可將凹凸構造層141之凹凸構造(凸部或凹部)之排列，應用於第1層144內部之構成第1層144之光抽出層142。於光抽出層142僅由包含連續之光抽出層142之第1層144構成之情形時，可將凹凸構造層141之凹凸構造(凸部或凹部)之排列，應用於第1層144內部之具有折射率(n0)之媒體。
<第4態樣>
圖14係表示第4態樣之光抽出體之剖面模式圖。如圖14所示，第4態樣之光抽出體211包含具有第1折射率(n1)之介質，於內部包含具 有與第1折射率(n1)實質上不同之第2折射率(n2)之複數個奈米粒子212。該光抽出體211具有相互大致平行之一對主面，一主面成為配置於半導體發光元件210側之光入射面(第1面)211a，另一主面成為出射自半導體發光元件210入射之光之光出射面(第2面)211b。於此之大致平行係指未必一定完全平行，於發揮本發明之效果之範圍內容許少許誤差。
該光抽出體211於光入射面211a與光出射面211b之間具有包含複數個奈米粒子212而構成之層。該複數個奈米粒子212藉由具有與第2折射率(n2)實質上不同之第1折射率(n1)之介質而充滿周圍。又，複數個奈米粒子212於包含複數個奈米粒子212而構成之層內，於相對於光入射面211a及光出射面211b而大致平行之面內具有特定之擴展，且相互隔開特定間隔而排列。於包含複數個奈米粒子212之層之內部，包含相對於光入射面211a及光出射面211b而大致平行、且橫穿複數個奈米粒子212之數目成為最大之中心面211c。
即，第4態樣之光抽出體211於具有第1折射率(n1)之介質內部包含具有第2折射率(n2)之複數個奈米粒子212，且具有第2折射率(n2)之奈米粒子212係以如下方式配置，即於與光入射面211a及光出射面211b大致平行之中心面211c內(紙面前後方向及左右方向)具有特定之擴展。進而，橫穿中心面211c之複數個奈米粒子212，於中心面211c內隔開特定間隔而配置。
其次，對奈米粒子212之分佈進行說明。於第4態樣之光抽出體211中，藉由橫穿光抽出體211內之假想面內之奈米粒子212之數目而定義中心面211c。具體而言，當於光抽出體211內設置相對於光入射面211a及光出射面211b而大致平行之複數個假想面時，將該複數個假想面中橫穿奈米粒子212之數目成為最大之假想面設定為中心面211c。
圖14所示之例中，於光抽出體211之光入射面211a與光出射面211b之間，自光入射面211a側朝向光出射面211b側而設置有5個假想面A~假想面E。該假想面A~假想面E中，橫穿光抽出體211之膜厚方向之中央部附近之假想面C之奈米粒子212之數目為12個而成為最大。由此，假想面C成為中心面211c。於相對於該中心面211c而為光入射面211a側之假想面B、假想面A中，隨著朝向光入射面211a而自中心面211c離開，橫穿假想面B、假想面A之奈米粒子212之數目以12個、9個、0個之方式依序單調減少。又，於相對於中心面211c而為光出射面211b側之假想面D、假想面E中，隨著朝向光出射面211b而自中心面211c離開，橫穿假想面D、E之奈米粒子之數目以12個、2個、0個之方式依序單調減少。
如此，第4態樣之光抽出體211中，複數個奈米粒子212以如下方式配置，即與光入射面211a及光出射面211b大致平行之假想面A~假想面E中，奈米粒子212橫穿之數目成為最大之假想面C成為中心面211c，隨著自該中心面211c離開，橫穿假想面A、B、D、E之奈米粒子212之數目減少。藉由該構成，具有與構成光抽出體211之介質實質上不同之折射率之複數個奈米粒子212，隨著自中心面211c離開而減少，因此與在光抽出體211內無規地配置奈米粒子212之情形相比，認為可有效地表現基於奈米粒子212之光學功能。藉此，利用中心面211c附近之複數個奈米粒子212之來自半導體發光元件210之發光光之抽出效率提高，並且即便削減奈米粒子212之數目，亦可充分地抽出發光光，因此可實現能容易地自半導體發光元件210抽出光之光抽出體。進而，因於中心面211c附近設置有複數個奈米粒子212，由此可抑制對奈米粒子212之光入射面211a造成之影響，從而可良好地確保光入射面211a之平坦性。因此，於將第4態樣之光抽出體211應用於底部發光型有機EL元件之情形時，可抑制有機EL元件之短路，從而推 測可使有機EL元件長期可靠性提高。另一方面，於應用於頂部發光型有機EL元件之情形時，光抽出體對有機EL元件之密接性提高，因此可使光抽出效率提高。再者，橫穿複數個面之複數個奈米粒子212之數目未必完全單調減少，於發揮本發明之效果之範圍包含適當分散之態樣。
又，於將光抽出體211配設於半導體發光元件210之發光層面側(例如透明導電層)時，係藉由以具有第1折射率(n1)之介質內部之發光光，橫穿特定之假想面(例如中心面211c內)之方式設置的複數個奈米粒子212而散射。尤其，由於複數個奈米粒子212包含於特定面內，因此以複數個奈米粒子212抽出自半導體發光元件210之發光層面側(例如透明導電層)與光抽出體211之界面漏出之漏出光時之均質性提高，並且可使光抽出體211內部之奈米粒子212之數目減少，光抽出體211之物理耐久性提高。
其次，對第4態樣之奈米粒子212之排列及形狀等進行詳細說明。
圖15係表示第4態樣之光抽出體之奈米粒子之剖面模式圖。再者，圖15中，係與圖14相同地表示相對於光抽出體211之光入射面211a及光出射面211b而正交之剖面。
‧端部平均位置(Spt)
圖15所示之端部平均位置(Spt)係與光抽出體211之光入射面211a及光出射面211b大致平行之面、且由複數個奈米粒子212之光入射面211a側之前端形成之平均面。該端部平均位置(Spt)係作為光抽出體211之膜厚方向M之複數個奈米粒子212之光入射面211a側之前端與光入射面211a之間之最短距離之平均值而求得。複數個奈米粒子212之光入射面211a側之前端與光入射面211a之間之最短距離，係藉由使用以掃描型電子顯微鏡或透過型電子顯微鏡觀察、或併用透過型電子顯 微鏡與能量分散型X射線分光法之方法而測定。作為用以求出端部平均位置(Spt)之平均點數，較佳為20點以上。
‧端部平均位置(Spb)
圖15所示之端部平均位置(Spb)係與光抽出體211之光入射面211a及光出射面211b大致平行之面內、且由複數個奈米粒子212之光出射面211b側之前端而形成之平均面。該端部平均位置(Spb)係作為光抽出體211之膜厚方向M上之複數個奈米粒子212之光出射面211b側之前端與光出射面211b之間之最短距離之平均值而求得。複數個奈米粒子212之光出射面211b側之前端與光出射面211b之間之最短距離，係藉由使用以掃描型電子顯微鏡或透過型電子顯微鏡觀察、或併用透過型電子顯微鏡與能量分散型X射線分光法之方法而測定。作為用以求出端部平均位置(Spb)之平均點數，較佳為20點以上。再者，端部平均位置(Spt)與端部平均位置(Spb)之間之最短距離，成為光抽出體211之膜厚方向M上之複數個奈米粒子212之平均尺寸(以下，稱作「平均厚度(Z)」)。
橫穿過中心面211c內之複數個奈米粒子212，於相對於光抽出體211之中心面211c之垂直方向(膜厚方向M)上之平均厚度(Z)，較佳為10nm以上且1000nm以下。藉由奈米粒子212之平均厚度(Z)為10nm以上，可充分發揮下述之奈米粒子212之厚度分佈效果，從而推測可藉由光散射性而較大地提高光抽出效率。另一方面，藉由奈米粒子212之平均厚度(Z)為1000nm以下，可使奈米粒子212之物理穩定性提高，又可降低光抽出體211之光入射面211a之粗糙度。其結果，即便於使複數個奈米粒子212之平均間距比較大之情形時，亦可藉由奈米粒子212而產生光散射或光繞射，從而光抽出效率進一步提高。又，奈米粒子212之大小適度地變小，因此可使奈米粒子212之物理穩定性提高。自進一步發揮該效果之觀點考慮，作為奈米粒子212之平均厚 度(Z)，更佳為30nm以上且800nm以下，最佳為50nm以上且500nm以下。
又，自確保光抽出效率之提高與長期可靠性之提高，且使色移降低之觀點考慮，奈米粒子212較佳為於光抽出體211之膜厚方向M上之奈米粒子212之厚度(高度)具有±25%以下之偏差。於此，偏差係對20個以上之奈米粒子212測定各個奈米粒子212之於光抽出體211之膜厚方向M上之厚度(高度)而算出之值。偏差越小，利用繞射之光抽出與利用散射之光抽出相比相對性地變高。另一方面，於存在偏差之情形時，散射性之程度變大，認為可使光抽出效率提高並且可降低色移。然而，於具有超過±25%之偏差之情形時，自光抽出體211之光入射面211a至各奈米粒子212之距離之偏差變大，表現為對自光入射面211a入射之傳播光之抽出性能降低之奈米粒子212，因此，推測光抽出效率之效率提高程度降低。即，藉由使奈米粒子之於膜厚方向M之厚度之偏差處於±25%以內，可使光抽出效率提高，且可獲得色移較少之接近於自然光之出射光。再者，對20個以上之奈米粒子212測定各個奈米粒子212之於光抽出體211之膜厚方向M上之厚度(高度)，所測定之各奈米粒子212之平均值相當於奈米粒子之於膜厚方向M之平均厚度(Z)。
‧距離(Lort)
圖15所示之距離(Lort)係光入射面211a與端部平均位置(Spt)之間之最短距離。該距離(Lort)係複數個奈米粒子212之光入射面211a側之端部平均位置(Spt)與光抽出體211之光入射面211a之間之平均距離。即，該距離(Lort)係指自光入射面211a入射之發光光於光抽出體211內之具有第1折射率(n1)之介質內傳輸，且藉由具有第2折射率(n2)之奈米粒子212散射之前之平均距離。
距離(Lort)較佳為滿足超過0nm且1000nm以下之範圍。藉由滿 足該範圍，於將光抽出體211之光入射面211a抵接於半導體發光元件210之發光層面側(例如透明導電層)時，可使光抽出體211之光入射面211a和半導體發光元件210之發光層面之界面與奈米粒子212之間之距離為適度範圍，因此自光入射面211a與發光層之界面漏出之源自波導模式之漏出光於第1折射率(n1)之介質內部傳輸，並有效地傳輸至具有第2折射率(n2)之奈米粒子212。即，藉由滿足上述範圍，傳輸之漏出光藉由具有第2折射率(n2)之奈米粒子212而利用光散射或光繞射抽出至外部，因此可使來自半導體發光元件210之發光光之光抽出效率提高。
距離(Lort)之上限值可根據自半導體發光元件210之發光層發出之光而適當設計。例如，若距離(Lort)之上限值相對於波長λ之發光光而為0.8λ以下之值，則可有效地以奈米粒子212進行源自波導模式之漏出光之抽出。尤其，距離(Lort)之上限值較佳為0.65λ以下，更佳為0.55λ以下。再者，於滿足下述之距離(Lort)之下限值之範圍內，距離(Lort)越小越好。
於來自發光器件之發光光包含複數個波長成分之情形時，光抽出體211可將抽出之光之最短波長或平均波長設計為上述λ。例如，於半導體發光元件10之發光波長具有RGB波長之情形時，光抽出體211既可將紅色(R)之波長(λR)、綠色(G)之波長(λG)及藍色(B)之波長(λB)之平均波長設定為上述λ，亦可將最短波長λB設定為上述λ。尤其，於平均距離(Lort)內傳輸之漏出光，朝向光抽出體211之膜厚方向M減少。例如，波長λ之光於光抽出體211之膜厚方向M(光出射面211b方向)減少，大致強度成為1/e之距離為λ/2左右。因此，於混在有λR、λG、λB之情形時，λB衰減最快。因此，較佳為將必需抽出至半導體發光元件210外部之波長中最短波長之發光光之波長設定為上述λ。
自上述觀點考慮，為抑制源自波導模式之漏出光於第1折射率 (n1)之介質傳輸時之衰減，距離(Lort)較佳為大致500nm以下，更佳為300nm以下，最佳為150nm以下。於上述範圍內，距離(Lort)越小，傳輸特性越提高。另一方面，距離(Lort)之下限值較佳為超過0nm。於小於0nm之情形時，奈米粒子212會自光抽出體211之光入射面211a漏出，即意味著具有第1折射率(n1)之介質未完全充滿具有第2折射率(n2)之奈米粒子212之周圍之狀態，從而於光入射面211a產生源自奈米粒子212之粗糙度。
於將光抽出體211之光入射面211a抵接於半導體發光元件210之發光層面側(例如透明導電層)之情形時，必需避免於光入射面211a與發光層面側(例如透明導電層)之界面上產生孔隙。例如，於在該界面捲入空氣而產生氣孔之情形時，因空氣之折射率大致為1，因此半導體發光元件210之發光層面(例如透明導電層)與空氣之界面上之折射率差變大，進一步促進波導模式，光抽出效率較大地降低。又，例如，於有機EL元件之情形時，發光層相對於外部空氣而較為脆弱，因此氣孔會使發光層之壽命較大地減少。又，於底部發光型有機EL元件之情形時，當於光入射面上成膜製造有機EL元件時，透明導電層之表面精度惡化而導致短路。根據以上觀點，距離(Lort)之最小值較佳為超過0nm。尤其，自藉由奈米粒子212之形狀而抑制於光入射面211a產生粗糙度之觀點考慮，距離(Lort)較佳為10nm以上，更佳為30nm以上。最佳為50nm以上。
‧距離(Lorb)
圖15所示之距離(Lorb)係光抽出體211之光出射面211b與端部平均位置(Spb)之間之最短距離。該距離(Lorb)係複數個奈米粒子212之光出射面211b側之端部平均位置(Spb)與光抽出體211之光出射面211b之間之平均距離。即，距離(Lort)、距離(Lorb)及複數個奈米粒子212之於光抽出體211之膜厚方向M上之平均厚度(Z)之和成為光抽出體211 之平均厚度。
如上述般，距離(Lort)及奈米粒子212之平均厚度(Z)為奈米尺度。因此，於距離(Lorb)非常小之情形時，光抽出體211整體之膜厚變得非常薄，光抽出體211之物理強度降低。自使光抽出體211之物理強度提高之觀點考慮，距離(Lorb)較佳為距離(Lort)以上。尤其，為使光抽出體之連續生產率提高，並且使將光抽出體應用於半導體發光元件時之便利性提高，較佳為相對於距離(Lort)而為2倍以上之大小。該情形時，可使排列於中心面211c內之奈米粒子212之配置控制性提高。自進一步發揮該等效果之觀點考慮，距離(Lorb)較佳為距離(Lort)之2.5倍以上，最佳為3.0倍以上。距離(Lorb)之上限值並未特別限制，但自減少具有第1折射率(n1)之介質之使用量以圖應對環境之觀點考慮，較佳為10μm以下，更佳為6μm以下。再者，於滿足上述下限值之範圍之範圍，距離(Lorb)越小越好。
其次，參照圖16，對俯視下之光抽出體211之構成進行詳細說明。圖16係表示圖15所示之光抽出體211之中心面211c內之剖面模式圖。即，圖16中表示沿圖15所示之中心面211c對光抽出體211進行切割，並自光入射面211a觀察光抽出體211時之俯視圖。如圖16所示，中心面211c橫穿複數個奈米粒子212，因此若自光入射面211a側觀察，則於中心面211c內，複數個奈米粒子212切斷配置於中心面內。
‧平均間距
如圖16所示，於中心面211c內，鄰接之奈米粒子212之中心間距離為間距(P)。於此，就中心而言，於在中心面211c之面內方向上奈米粒子212為點對稱之情形時係其中心，而於非對稱之情形時將重心定義為中心。於根據所選擇之奈米粒子212而間距(P)不同之情形時，任意地選擇複數個奈米粒子212，將該等之間距(P)之平均值設為平均間距。作為求出平均間距時之平均點數，較佳為20點以上。
平均間距較佳為50nm以上且1500nm以下。藉由平均間距為50nm以上，於光抽出體211之光入射面211a抵接於半導體發光元件210之發光層面側(例如透明導電層)時，藉由具有第2折射率(n2)之奈米粒子212以光繞射抽出自光入射面211a與發光層之間之界面漏出之漏出光時之抽出效率提高，並且可抑制臨界角內之光藉由奈米粒子反射並返回至半導體發光元件210之發光層面側。又，藉由平均間距為1500nm以下，可使賦予光散射性之密度提高，並且可提高與半導體發光元件210之發光波長對應之光散射或光繞射之強度，從而認為光抽出效率提高。進而，藉由平均間距為1500nm以下，可抑制奈米粒子212對光入射面211a造成之影響，因此可使光入射面211a之平坦性提高。自進一步發揮上述效果之觀點考慮，平均間距更佳為200nm以上且1000nm以下，最佳為250nm以上且800nm以下。再者，若為滿足上述平均間距之範圍，則奈米粒子212亦可為於中心面211c內方向上無規地分散之狀態。間距亦可具有±50%以下之分佈。該情形時，推測可使1個個奈米粒子之微觀尺度上之光繞射之模式數增加。因此，認為自光出射面211b出射之光成為複數種繞射模式之平均光，從而發揮散射性。即，藉由間距具有分佈，可於使光抽出效率及長期可靠性提高之狀態下，進而降低色移。自抑制色移之觀點考慮，間距之分佈較佳為±1%以上。自使繞射模式進一步增加而增強散射性之觀點考慮，間距之分佈更佳為±5%以上，最佳為±7%以上。另一方面，於奈米粒子212局部性地接近之情形時，該奈米粒子彼此之間隔充分小於半導體發光元件之發光光。該情形時，發光光辨識不出各個奈米粒子，而係作為平均折射率之分佈來同時辨識接近之奈米粒子。即，將接近之2個奈米粒子辨識為1個奈米粒子，因此於表觀上奈米粒子之直徑増大。於奈米粒子之直徑變大之情形時，有時發光光之一部分會藉由該奈米粒子而反射，並自光抽出體內部返回至光入射面211a側。此意味 著光抽出效率之降低。自抑制該現象之觀點考慮，間距更佳為±35%以下，最佳為±20%以下。再者，如下述般，於對間距之分佈賦予週期性之情形時，可表現與間距之分佈對應之光繞射現象。即，可對1個個奈米粒子之微觀光繞射賦予藉由奈米粒子群而產生之宏觀光繞射，因此可實現宛如具有複數個表現繞射現象之繞射點或繞射光柵之奈米粒子212之排列。該情形時，利用光抽出效果較大之光繞射，可同時表現光抽出與散射性，因此認為可進一步表示光抽出效率之提高與色移降低之效果。
‧平均直徑
如圖16所示，將藉由中心面211c而切斷之奈米粒子212之切斷面之直徑(D)之平均值設為奈米粒子212之平均直徑。任意地選擇複數個奈米粒子212，並算出該等之直徑(D)之平均值來作為該平均直徑。作為平均點數，較佳為20點以上。又，求出平均直徑時之中心面211c，係設定於端部平均位置(Spt)與端部平均位置(Spb)之間之中央的中央面(未圖示)。於此，中央面係如下般定義。將端部平均位置(Spt)與端部平均位置(Spb)之間之距離設為Z。中央面係自端部平均位置(Spt)向光出射面211b方向下降Z/2之面，即自端部平均位置(Spb)向光入射面211a方向上升Z/2之面。
平均直徑較佳為1nm以上且1000nm以下。藉由平均直徑為1nm以上，可使自半導體發光元件210之發光層面(例如透明導電層)與光入射面211a之界面漏出之漏出光之抽出效率提高。又，藉由平均直徑為1000nm以下，可抑制自半導體發光元件210之發光層面(例如透明導電層)與光入射面211a之界面入射之臨界角內之發光光，藉由奈米粒子反射而返回至該界面。自進一步發揮該效果之觀點考慮，平均直徑較佳為50nm以上且800nm以下，更佳為100nm以上且700nm以下，最佳為200nm以上且600nm以下。
奈米粒子212之直徑亦可具有±25%以下之分佈。藉由奈米粒子212之直徑具有分佈，認為可於1個個奈米粒子之微觀尺度上之光繞射之模式中包含分佈。即，即便於奈米粒子212規則地排列之情形時，藉由奈米粒子之直徑具有分佈，可使各個奈米粒子之光繞射模式為不同之狀態。即，自觀察到微觀光學現象之平均行為之光出射面211b出射之光發揮散射性，因此可降低色移。自降低色移之觀點考慮，奈米粒子212之直徑之分佈較佳為±1%以上，更佳為±5%以上。又，分佈較大意味著包含具有較大之直徑之奈米粒子212。該情形時，有可能發光光之一部分藉由具有較大之直徑之奈米粒子反射而使光抽出效率降低。自抑制該現象之觀點考慮，奈米粒子212之直徑之分佈更佳為±15%以下，尤佳為±10%以下。
第4態樣之光抽出體211中，複數個奈米粒子212較佳為於中心面211c內之平均間距為50nm以上且1500nm以下，於中心面211c之面內方向之平均直徑為1nm以上且1000nm以下，且平均間距大於平均直徑。藉由該構成，光抽出體211內部之複數個奈米粒子212之排列之規則性成為適度範圍，並且可使藉由奈米粒子212而產生光散射或光繞射之區域之密度變大，因此可以藉由複數個奈米粒子產生之光散射或光繞射而有效地將來自半導體發光元件210之發光光抽出。
其次，對奈米粒子212之形狀進行詳細說明。作為奈米粒子212之形狀，只要為滿足上述奈米粒子212之配置部位、大小、折射率者，則並未特別限制。作為奈米粒子212之形狀，列舉例如三稜柱、三棱錐、四稜柱、四棱錐、多稜柱、多棱錐、圓錐、圓柱、橢圓錐、橢圓柱、及該等之底面變形之形狀、該等之側面彎曲之形狀、或球體、圓盤狀、透鏡狀、扁平橢圓體狀(扁球狀)、偏長橢圓體狀(長球狀)等。該等中，尤佳為如圓錐、圓柱、橢圓錐、橢圓柱般底面之角較少之形狀。藉由設為該等形狀，推測可進一步提高光抽出率。使底 面為橢圓之情形時之長軸半徑與短軸半徑之比率(長軸半徑/短軸半徑)較佳為1以上。比率(長軸半徑/短軸半徑)為1之情形時為圓。下述之排列中，自使奈米粒子之密度提高而較大地表現光散射性之觀點考慮，於底面為橢圓之奈米粒子之情形時，比率(長軸半徑/短軸半徑)較佳為5以下。
若奈米粒子212之形狀包含分佈，則可使光抽出效率與長期可靠性提高，且可降低色移，故而較佳。於此，奈米粒子212之形狀分佈係指表現奈米粒子212之形狀之變數之分佈。奈米粒子212之形狀，係藉由奈米粒子212之高度(厚度)、側面之角度、側面之反曲點之數目、側面之長度、上表面或下表面之平坦面之面積(直徑)、上表面或下表面之曲率、上表面或下表面之反曲點之數目、上表面或下表面或側面之粗糙度(roughness)、縱橫比(高度/下表面之直徑、或高度/上表面之直徑)、或上表面或下表面與側面形成之曲率等而定義。將該等設為表現奈米粒子212之變數x。藉由針對變數x之標準偏差與相加平均值之比率(標準偏差/相加平均值)為0.025以上，1個個奈米粒子之微觀尺度上之繞射模式數增加，藉此認為對自光出射面出射之光賦予散射性。
(相加平均值)
相加平均值係於將某要素(變量)X之N個測定值設為x1、x2…、xn之情形時，以下式進行定義。
(標準偏差)
於將要素(變量)X之N個測定值設為x1、x2…、xn之情形時，使用上述定義之相加平均值以下式進行定義。
算出相加平均值時之取樣點數N定義為10以上。又，算出標準偏差時之取樣點數，設為與算出相加平均值時之取樣點數N相同。
又，標準偏差/相加平均值不為面內之值，而定義為局部性之值。即，並非係遍及面內進行N點計測而算出標準偏差/相加平均值，而係進行局部觀察並算出該觀察範圍內之標準偏差/相加平均值。於此，用於觀察之局部範圍，係定義為平均間距P之5倍~50倍左右之範圍。例如，若平均間距P為500nm，則可於2500nm~25000nm之觀察範圍中進行觀察。
如上述般，奈米粒子212之形狀可根據變數來表述，若針對該變數之標準偏差/相加平均值為0.025以上，則認為繞射模式之數量增加，可較強地賦予散射性。自使散射性更強而降低色移之觀點考慮，標準偏差/相加平均值較佳為0.03以上。另一方面，上限值係自漏出光之抽出效率或臨界角內之發光光之反射抑制之觀點考慮來決定，較佳為0.5以下。自漏出光之抽出效率、臨界角內之發光光之反射抑制、色移之降低及奈米粒子212之控制性之觀點考慮，標準偏差/相加平均值較佳為0.35以下，更佳為0.25以下，最佳為0.15以下。尤其，若要素x為高度(厚度)、上表面或下表面之直徑(面積)或縱橫比，則上述(標準偏差/相加平均值)之範圍中之散射性之效果較大，故而較佳。又，奈米粒子212之排列可藉由使間距為變數x來表現。該情形時，自 相同之效果考慮，亦較佳為滿足上述範圍。
於將奈米粒子212之間距視為構成凹凸構造之要素之情形時，上述說明之比率(標準偏差/相加平均值)，自進一步提高光抽出效率與抑制色移之雙方之效果之觀點考慮，於上述最大範圍(0.025~0.5)中，較佳為0.03以上且0.4以下。尤其，藉由為0.03以上，可較佳地有助於藉由賦予散射性而降低色移，且藉由為0.4以下，可較佳地有助於藉由抑制臨界角內之發光光之反射而提高光抽出效率。自相同之觀點考慮，較佳為0.035以上，更佳為0.04以上。又，較佳為0.35以下，更佳為0.25以下，最佳為0.15以下。
進而，若奈米粒子212之頂部(光入射面側之前端部)直徑與奈米粒子212之底部(光出射面側之前端部)直徑不同，則除光抽出效率改善與色移降低之效果以外，認為還可提高半導體發光元件10之長期可靠性，故而較佳。即，奈米粒子212之側面較佳為自光抽出體211之厚度方向具有梯度。藉由該奈米粒子212為具有傾斜之構造，根據下述之光抽出體211之製造方法，可使奈米粒子212之形狀穩定性或光入射面211a之平坦性提高。自進一步發揮該效果之觀點考慮，奈米粒子212之頂部(光入射面側之前端部)直徑、與奈米粒子212之底部(光出射面側之前端部)直徑相差2倍以上，更佳為5倍以上，最佳為10倍以上。再者，最佳為奈米粒子212之頂部(光入射面側之前端部)直徑或奈米粒子212之底部(光出射面側之前端部)直徑漸近於0之狀態，換言之於奈米粒子212之上表面或下表面不具有平坦面之情形。
又，針對高度(厚度)之(標準偏差)/(相加平均值)，於上述最大範圍(0.025~0.5)中，較佳為0.03以上且0.40以下。尤其，藉由為0.03以上，可較佳地有助於藉由賦予光散射性而降低色移，且藉由為0.40以下，可較佳地有助於藉由抑制臨界角內之發光光之反射而提高光抽出效率。自相同之觀點考慮，較佳為0.04以上，更佳為0.05以上，最佳 為0.12以上。又，較佳為0.35以下，更佳為0.3以下，最佳為0.25以下。
圖17A~圖17D係表示第4態樣之光抽出體之奈米粒子之形狀之一例之剖面模式圖。再者，圖17A~圖17D中，與圖14相同地表示相對於光抽出體211之光入射面211a及光出射面211b之垂直剖面。
如圖17A~圖17D所示，作為奈米粒子212之形狀，較佳為非點對稱且相對於與中心面211c平行之方向之線段X而為非線對稱、且相對於與中心面211c垂直之方向之線段Y而為大致線對稱。於此之大致線對稱係指並非意味著完全線對稱，而係於發揮本發明之效果之範圍內亦容許無對稱性之線對稱者。作為該奈米粒子212之形狀，亦可為具有光入射面211a側之前端向光入射面211a側突出、且光出射面211b側之前端相對於光出射面211b而大致平行之形狀者(參照圖17A)，亦可為具有光出射面211b側之前端向光出射面211b側突出、且光入射面211a側之前端相對於光入射面211a而大致平行之形狀者(參照圖17B)。又，作為奈米粒子212之形狀，亦可為具有光入射面211a側之前端向光入射面211a側突出、且光出射面211b側之前端向光入射面211a側凹陷之形狀者(參照圖17C)，亦可為具有光出射面211b側之前端向光出射面211b側突出、且光入射面211a側之前端向光出射面211b側凹陷之形狀者(參照圖17D)。藉由使用該奈米粒子212，中心面211c內之奈米粒子212之排列規則性提高，因此藉由奈米粒子212而產生之光繞射性提高，其結果，可使半導體發光元件210之光抽出效率提高。
其次，對第1折射率(n1)之介質與具有第2折射率(n2)之奈米粒子212之折射率之關係進行說明。折射率之差直接關係到自光觀察到之介質之異質性。即，折射率差越大，光越容易辨識介質間之異質性，而越容易表現光散射或繞射之光學現象。就來自半導體發光元件210 之發光光而言，第2折射率(n2)與第1折射率(n1)之差越大，感覺到具有第2折射率(n2)之奈米粒子212與具有第1折射率(n1)之介質之異質性越強烈。第2折射率(n2)與第1折射率(n1)之差越大，越能辨識具有第2折射率(n2)之奈米粒子212配置於光抽出體211之內部。因此，於具有第2折射率(n2)之奈米粒子212與具有第1折射率(n1)之介質之界面上產生光散射。
本實施形態中，第1折射率(n1)與第2折射率(n2)互不相同。本說明書中，「折射率互不相同之狀態」係指折射率差之絕對值為0.1以上之情形。即，折射率(nA)與折射率(nB)互不相同之狀態係定義為折射率差之絕對值(｜nA-nB｜)為0.1以上之情形。
第4態樣之光抽出體211中，藉由具有第1折射率(n1)之介質與具有第2折射率(n2)之奈米粒子212之界面上之光散射而抽出漏出光，自使自光出射面211b之光抽出效率提高，並且降低抽出之光之色移之觀點考慮，光抽出體211之第1折射率(n1)與第2折射率(n2)之折射率差(｜n1-n2｜)較佳為0.15以上。又，自使奈米粒子212與構成光抽出體211之介質之光學異質性變大，而提高光抽出體211內之來自半導體發光元件210之發光光之藉由奈米粒子212而產生之光散射性之觀點考慮，第1折射率(n1)與第2折射率(n2)之折射率差(｜n1-n2｜)更佳為0.2以上，進而佳為0.25以上，尤佳為0.3以上。
又，自提高半導體發光元件210之發光光向第1折射率(n1)之介質之入射性之觀點考慮，較佳為n1>n2，自奈米粒子212之穩定性及半導體發光元件210之長期可靠性之觀點考慮，較佳為n2>n1。於滿足n1>n2之範圍可實現較大之折射率差而使光散射性變大，因此例如，作為奈米粒子212，可採用中空氧化矽或中孔氧化矽、以惰性氣體為代表之氣體、及以離子液體為代表之液體等。另一方面，於滿足n2>n1之範圍可實現較大之折射率差而使光散射性變大，因此例如，作為 奈米粒子212而可採用金屬奈米粒子、金屬氧化物奈米粒子、有機無機混合奈米粒子等。尤其，於滿足n1>n2之關係之情形時，藉由對光抽出體211之光出射面211b上賦予凹凸構造，而可抑制抽出光於光出射面211b上之反射，故而較佳。至於該光出射面211b上之凹凸構造，會於下文敍述。
再者，本說明書中，「折射率實質上同等」係指折射率(nA)之介質(A)與折射率(nB)之介質(B)之折射率差之絕對值(｜nA-nB｜)小於0.1之情形，「折射率相等」係指折射率(nA)之介質(A)與折射率(nB)之介質(B)之折射率差之絕對值(｜nA-nB｜)為0之情形。於折射率實質上同等之情形時，具有折射率(nA)之介質(A)與具有折射率(nB)之介質(B)之界面上之光之反射被抑制於0.1%以下，光大體辨識不出折射率(nA)之介質與折射率(nB)之介質之界面。因此，將折射率差之絕對值(｜nA-nB｜)小於0.1之情形定義為折射率實質上同等。
其次，對具有第1折射率(n1)之介質進行說明。具有第1折射率(n1)之介質為光學上透明之介質，則可抑制於具有第1折射率(n1)之介質內部傳輸之光之吸收衰減，故而較佳。於此，光學上透明係指定義為消光係數(k)為0。藉由k=0，可使吸收係數為0。因此，可抑制自光抽出體211之光入射面211a導引至光抽出體211內之發光光於透過光抽出體211之光出射面211b之前，被光抽出體211內部吸收而衰減。於此，消光係數k為0之情形係指定義為滿足k≦0.01之範圍。藉由滿足該範圍，可獲得上述效果，故而較佳。尤其，自抑制多重反射之觀點考慮，較佳為k≦0.001。再者，k越小越好。
作為構成具有第1折射率(n1)之介質之材料，只要為滿足上述折射率之關係及消光係數k者，則並未特別限制。作為具有第1折射率(n1)之介質之材料，可採用例如光學上透明之樹脂、光學上透明之介電體等。
再者，第1折射率(n1)之介質，可包含折射率與第1折射率(n1)實質上相等之另一介質。即便於第1折射率(n1)之介質內部包含具有另一折射率(nK)之介質，因nK與n1實質上相等，故而亦以光學上僅存在n1之介質之方式作用。因此，包含任一種具有與第1折射率(n1)實質上相等之折射率之另一介質均可。藉由包含折射率與該第1折射率(n1)實質上相等之另一介質，可使光抽出體之物理強度或對於使用環境之強度提高。
繼而，對具有第2折射率(n2)之奈米粒子212進行說明。作為具有第2折射率(n2)之奈米粒子212，只要為滿足已說明之折射率關係、形狀及大小者，則並未特別限制。
又，作為具有第2折射率(n2)之奈米粒子212，亦可為多層奈米粒子。於此，多層奈米粒子係指於光抽出體之膜厚方向M積層之奈米粒子。例如考慮如下情形，即折射率(nA)之層、折射率(nB)之層、及折射率(nC)之層，自光抽出體211之光出射面211b向光入射面211a側積層而構成一個奈米粒子212。該情形時，只要最接近於光入射面211a之折射率(nC)滿足上述第2折射率(n2)，則其他折射率(nA)及折射率(nB)，亦可不滿足第2折射率(n2)與第1折射率(n1)之關係。即，具有第2折射率(n2)之奈米粒子212，只要為光抽出體211之光入射面211a側為第2折射率(n2)即可，亦可於光出射面211b側形成有與第2折射率(n2)互不相同之折射率之層。
對具有第2折射率(n2)之奈米粒子212之消光係數並未特別限制。具有第2折射率(n2)之奈米粒子212，於包含金屬氧化物等介電體之情形時，較佳為光學上透明。即，作為奈米粒子212，亦可選定金屬等具有吸收之物質。
其次，對光抽出體211之奈米粒子212之排列進行詳細說明。奈米粒子212之排列係相對於沿中心面211c切割光抽出體211時露出之光抽 出體211之光入射面211a側之面而進行定義。
奈米粒子212之於中心面211c內之排列，只要為滿足上述平均間距之範圍之範圍則並未特別限制。又，作為奈米粒子212之排列，藉由採用以下說明之排列LP及排列α之任一者，可於較強地表現散射性之狀態下提高光抽出效率。以下說明之排列LP及排列α，係滿足相對於上述說明之間距之標準偏差/相加平均值之範圍之例。尤其，於排列LP之情形時，根據其原理推測，於將本發明之光抽出體應用於有機EL元件之情形時，可使有機EL元件之光抽出效率提高，並且進而可調整色溫。
<凹凸構造之排列>
其次，對上述之第1態樣之光抽出體1之凹凸構造層11之凹凸構造11a之排列進行詳細說明。再者，只要未特別說明，第2態樣之光抽出體2、第3態樣之光抽出體140、第4態樣之光抽出體211，亦可採用與光抽出體1相同之構成。
又，於光抽出體1之凹凸構造層11之微細構造以上述柵狀或格子狀構成之情形時，將線之長軸方向定義為第1方向D1。排列於與第1方向D1正交之第2方向D2之複數個線列中，鄰接之線之中央線間之最短距離相當於間距Px。換言之，於下述之點形狀之說明中，使於第1方向D1以間距Py排列之點列之間距Py漸近於零且連接鄰接之點之狀態相當於柵狀構造。
又，至於第4態樣之光抽出體211中之奈米粒子212之排列，相對於沿中心面211c切割光抽出體211時露出之光抽出體211之光入射面211a側之面而進行定義，以下，將點與光抽出層替換為奈米粒子、將點直徑替換為奈米粒子短徑、將點高度替換為奈米粒子長徑來進行定義。
作為圖1所示之凹凸構造層11之凹凸構造11a，只要為可藉由上述 之形狀及排列而將於平坦化層13內部傳輸之漏出光利用光抽出層12及凹凸構造層11抽出者，則並未特別限制，因此可採用六方排列、準六方排列、四方排列、準四方排列等。又，使用以下說明之排列LP、排列α及分佈DF之任一者作為凹凸構造11a之排列，藉此於將於平坦化層13內部傳輸之漏出光抽出時，可更強地表現光散射性，因此光抽出效率提高。進而，可使藉由控制凹凸構造之形狀或排列之擾亂而表現之光散射性相對於利用繞射之光抽出而相對性地更強，因此色移降低，亦可形成更接近於自然光之半導體發光元件。再者，以下記載之排列LP、排列α及分佈DF所示之構成，亦可用於光抽出層12之排列。
<排列LP>
以下，將上述之第1凹凸構造101a之複數個凸部101b或第2凹凸構造111a之複數個凹部111b、進而第4態樣之光抽出體211之奈米粒子212均稱作「點230」進行說明。即，藉由將以下說明中所使用之「點230」替換為第1凹凸構造101a之凸部101b或第2凹凸構造111a之凹部111b、或第4奈米粒子212，而可反映為第1凹凸構造101a之排列或第2凹凸構造111a之排列、或第4奈米粒子212之排列。
圖18係表示第1態樣之凹凸構造之排列LP之模式圖，且表示自上表面觀察凹凸構造層之狀態。如圖18所示，點230係構成複數個點列230-1~230N，該複數個點列230-1~230N係複數個點230於光抽出體1之主面內之第1方向D1上，以不定間隔(Py)(間距(Py)1、(Py)2、(Py)3、…)排列而成。又，各點列於光抽出體1之主面內於與第1方向D1正交之第2方向D2上，以不定間隔(Px)(間距(Px)1、(Px)2、(Px)3、…)配置。
於此，對以互不相同之間距(Px)而不定間隔地配置之第2方向D2上之點列之配置例進行說明。圖19係表示第1態樣之凹凸構造之第2方向D2上之點列之配置例之模式圖。如圖19所示，第2方向D2上之點列 DL係每8列以特定間隔(間距(Px))配置，且，8列之點列DL重複配置。將以該8列之點列構成之單位稱作長週期Lz(其中，z為正整數)。再者，對於以互不相同之間距(Py)而不定間隔地配置之第1方向D1上之點，亦與以下說明相同地配置。
間距(Px)係鄰接之點列間之距離。於此，長週期Lz中之至少鄰接之4個以上且m個以下之點列間之間距(Px)n(3≦n≦2a或3≦n≦2a+1。其中，m、a為正整數，n=m-1)中，下述式之關係成立。
(Px)1<(Px)2<(Px)3<(Px)i<(Px)a>(Px)j>(Px)n
(在此，i為滿足3<i<a之整數，j為滿足a>j>n之整數)
再者，各點230之直徑(凸部之底部直徑或凹部之開口部直徑)小於間距(Px)n。自間距(Px)1至(Px)n之長度構成長週期Lz。圖19表示長週期Lz由8列之點列構成之情形，即表示m=8之情形。該情形時，成為n=7、a=3，因此於長週期L1中，於點列間之間距(Px)n中，下述式所示之關係成立。
(Px)1<(Px)2<(Px)3>(Px)4>(Px)5>(Px)6>(Px)7
又，長週期Lz中之間距(Px)係以滿足如下關係之方式設定，即以間距(Px)之最大值((Px)(max))與最小值((Px)(min))之差表示之最大相位偏移δ為((Px)(min))×0.01<δ<((Px)(min))×0.66，較佳為((Px)(min))×0.02<δ<((Px)(min))×0.5，更佳為((Px)(min))×0.1<δ<((Px)(min))×0.4。
例如，圖19所示之長週期L1中，各點列間之間距(Px)n係如下般表示。
(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
其中，δa至δf之值滿足(Px)(min)×0.01<(δa~δf)<(Px)(min)×0.5。
又，長週期Lz中之z之最大值設定為滿足4≦z≦1000，較佳為4≦z≦100，更佳為4≦z≦20。再者，第1方向D1及第2方向D2上之長週期Lz不必相互相同。
將具有上述之各點列間之間距(Px)n之關係之複數個點列定義為點列群，圖19所示之具有長週期L1之點列群、具有長週期L2之點列群符合此。較佳為點列群至少排列有1個以上。
間距(Py)之不定間隔之配置，於上述之以互不相同之間距(Px)而不定間隔地配置之第2方向D2上之點列之配置例中，係藉由將點列替換為點而進行定義，將具有各點間之間距(Py)n之關係之複數個點設為點群而相同地進行替換來定義。較佳為點群亦至少排列有1個以上。
又，較佳為，於間距(Py)為不定間隔之情形時，至少鄰接之4個以上且m個以下之點間之間距(Py)n(3≦n≦2a或3≦n≦2a+1。其中，m、a為正整數，n=m-1)滿足下述式(13)之關係，並且於第1方向D1上，以間距(Py)1~(Py)n構成之點群以長週期Lyz重複排列，於間距(Px)為不定間隔之情形時，至少鄰接之4個以上且m個以下之點列間之間距(Px)n(3≦n≦2a或3≦n≦2a+1。其中，m、a為正整數，n=m-1)滿足下述式(14)之關係，並且於第2方向D2上，以間距(Px)1~(Px)n構成之點列群以長週期Lxz重複排列。
式(13)(Py)1<(Py)2<(Py)3<(Py)i<(Py)a>(Py)j>(Py)n
(在此，i為滿足3<i<a之整數，j為滿足a>j>n之整數)
式(14)(Px)1<(Px)2<(Px)3<(Px)i<(Px)a>(Px)j>(Px)n
(在此，i為滿足3<i<a之整數，j為滿足a>j>n之整數)
間距(Px)及間距(Py)較佳為奈米級且分別為50nm以上且5000nm以下。若間距(Px)及(Py)處於該範圍內，則可將於平坦化層內部傳輸之漏出光藉由凹凸構造層11及光抽出層12而作為散射光及繞射光抽出，從而可使光抽出效率提高。再者，間距(Px)及間距(Py)更佳為100nm以上且1000nm以下，最佳為100nm以上且800nm以下。
再者，以互不相同之間距(Py)而不定間隔地配置之第1方向D1上之點之配置例，係藉由於上述說明之以互不相同之間距(Px)而不定間隔地配置之第2方向D2上之點列之配置例中，將點列替換為點而進行定義。各點230之直徑(凸部之底部直徑或凹部之開口部直徑)，小於間距(Px)及間距(Py)。
圖20及圖21係表示第1及第2態樣之凹凸構造之排列LP之模式圖。凹凸構造101a、111a之排列LP中，於第1方向D1及第2方向D2上亦可均以上述之不定間隔之間距(Px)及(Py)配置(參照圖20)，亦可僅於第1方向D1或第2方向D2之任一者以上述之不定間隔之間距配置，而於另一者以固定間隔之間距配置(參照圖21)。再者，圖21中，第1方向D1上之點以不定間隔配置，第2方向D2上之點列以固定間隔配置。
又，於第1方向D1上之點間距離、或第2方向D2上之點列間距離以固定間隔設置之情形時，不定間隔之間距相對於固定間隔之間距之比，較佳為處於特定範圍內。
又，較佳為，不定間隔之間距(Py)與各點之中心間之距離相等，不定間隔之間距(Px)與複數個點列間距離相等，且間距(Py)及間距 (Px)大於各點之直徑。
又，圖12所示之上述第4凹凸構造131a中，較佳為，不定間隔之間距(Py)與柵狀體131c之中心線間距離相等，不定間隔之間距(Px)與柵狀體131b之中心線間距離相等，且間距(Py)及間距(Px)大於各柵狀體131b、131c之線寬。
又，圖11所示之上述第3凹凸構造121a中，較佳為，不定間隔之間距(Px)與柵狀體121b之中心線間距離相等，且間距(Px)大於各柵狀體121b之線寬。
於此，對第1方向D1上之點以固定間隔(Py)c配置，且第2方向D2上之點列以不定間隔(Px)設置之例進行了說明。該情形時，不定間隔之間距(Px)相對於固定間隔之間距(Py)c之比，較佳為處於85%~100%之範圍內。若不定間隔之間距(Px)相對於固定間隔之間距(Py)c之比為85%以上，則鄰接之點間之重疊變小。又，若不定間隔之間距(Px)相對於固定間隔之間距(Py)c比為100%以下，則構成點之凸部或凹部之填充率提高。再者，不定間隔之間距(Px)相對於固定間隔之間距(Py)c之比，更佳為處於90%~95%之範圍內。
又，若1個長週期Lz由5個以上之點或點列構成(所屬之間距(Px)或間距(Py)為4以上之情形時)，光抽出體1之面內方向上之折射率之長週期變動遠離奈米級，而易於產生光散射。另一方面，為獲得藉由充分之光散射性而使光抽出效率提高之效果，長週期Lz較佳為由1001個以下之點或點列構成(所屬之間距(Px)或(Py)為1000以下)。
重複包含複數個點之長週期Lz而排列凹凸構造101a、111a，藉此針對每個長週期Lz而折射率變化，產生與構成長週期Lz之複數個點成為1個單位而重複之情形相同之效果。換言之，於為波長之同程度以下之間距之複數個點之情形時，可以平均折射率分佈說明光之行為(有效介質近似)，因此若計算空間之平均折射率分佈，則光以宛如長 週期Lz之複數個點作為1個單位而重複之方式作用。如此，以長週期Lz排列之複數個點發揮光散射效應。另一方面，於為波長之同程度以上之間距之複數個點之情形時，產生與間距對應之光繞射，但點於長週期Lz之範圍調變間距，因此每個點之光繞射之繞射角被擾亂，可認為發揮與長週期Lz對應之散射性。
又，藉由設置奈米級之凹凸，可利用與凹凸之間隔對應之繞射，而將於第1態樣之光抽出體1之平坦化層13內部傳輸之漏出光抽出。即，若局部性地觀察，則於平坦化層13之內部傳輸之漏出光，係藉由凹凸構造101a、111a及光抽出層12而作為繞射光抽出。若於更大範圍觀察，則認為藉由該等之繞射現象而抽出之光具有源自長週期Lz之光散射性，該長週期Lz具有平均折射率分佈。即，可使光抽出效率提高，並且可抑制繞射光特有之向特定角度之前進，因此色移降低，可獲得更接近於自然光之發光。
又，藉由使凹凸構造101a、111a為奈米級，且使間距(Py)與間距(Px)之雙方或任一者為不定間隔，而使凹凸構造101a、111a之奈米級之週期性被擾亂，因此使來自半導體發光元件之發光層面(例如透明導電層)之漏出光較強地表現出光散射性而抽出。藉由該光散射性，可提高光抽出效率。此外，藉由凹凸之奈米級之均勻性被擾亂，而可降低色移，可獲得更接近於自然光之發光特性，因此可抑制眩光。
又，於使間距(Py)及間距(Px)均為不定間隔之情形時，凹凸構造101a、111a之奈米級之週期性被擾亂，因此可藉由較強之光散射而抽出自第1態樣之光抽出體1之平坦化層13與半導體發光元件之發光層之界面漏出之源自波導模式之漏出光。藉此，可降低藉由繞射而抽出之發光光之色移，並且可抑制眩光。
另一方面，於間距(Py)或間距(Px)之任一者為不定間隔，且另一者為固定間隔之情形時，與間距(Py)及間距(Px)均為不定間隔之情形 相比，週期性之擾亂減少，散射效應降低。因此，接近於自然光之發光特性降低，另一方面，利用繞射之光抽出效率提高。
於使間距(Py)及間距(Px)之雙方為不定間隔，或使間距(Py)或間距(Px)之任一者為不定間隔，係可根據半導體發光元件之特性與用途等進行各種選擇，而選擇最佳構造。例如，於色移相對不會成為問題之普通照明用途之情形時，為進一步提高利用繞射之光抽出效率提高效果，只要採用使間距(Py)或間距(Px)之任一者為不定間隔之構造即可。反之，於色特性或角度依存性易於成為問題之顯示器用途之情形時，只要採用使間距(Py)及間距(Px)之雙方為不定間隔之構造。
圖22係表示第1態樣之光抽出體之凹凸構造層之模式圖。圖22表示對凹凸構造層11之微細構造為上述之格子狀之情形時之凹凸構造層自上表面觀察該凹凸構造層之狀態。如圖22所示，柵狀凸部220包含沿第1態樣之光抽出體1之主面內之第1方向D1延伸之柵狀凸部220-1~220-N、及沿與第1方向D1正交之第2方向D2延伸之柵狀凸部220-a~220-d。沿第1方向D1延伸之柵狀凸部220-1~220-N係以不定間隔(Px)(間距(Px)1、(Px)2、(Px)3、…)於第2方向D2排列。又，沿第2方向D2延伸之柵狀凸部220-a~220-d，係以不定間隔(Py)(間距(Py)1、(Py)2、(Py)3、…)於第1方向D1排列。
於此，以互不相同間距(Px)而不定間隔地配置之沿第2方向D2延伸之柵狀凸部(圖22中為220-a~220-d)之配置中，亦可採用上述圖22所示之間距(Py)、(Px)而可設為式(13)、式(14)所示之配置。
第1及第2實施形態之第1凹凸構造101a、111a中，各點之直徑，較佳為對應於間距(Py)及/或間距(Px)而增減。再者，本發明中，各點之直徑對應於間距(Py)及/或間距(Px)而增減，係指伴隨間距(Py)或間距(Px)之增加，各點之直徑增加或減少之任一情況。
以下，對點之直徑對應於間距而增減之例進行詳細說明。
第1態樣之光抽出體1中，較佳為，於間距(Py)為不定間隔之情形時，至少鄰接之4個以上且m個以下之構成間距之點之直徑Dyn(3≦n≦2a或3≦n≦2a+1，其中，m、a為正整數，n=m-1)滿足下述式(15)之關係，並且於第1方向D1上，以點直徑Dy1~Dyn構成之點群至少排列有1個以上，於間距(Px)為不定間隔之情形時，至少鄰接之4個以上且m個以下之構成間距之點直徑Dxn(3≦n≦2a或3≦n≦2a+1，其中，m、a為正整數，n=m-1)滿足下述式(16)之關係，並且於第2方向D2上，以點直徑Dx1~Dxn構成之點列群至少排列有1個以上。
式(15)Dy1<Dy2<Dy3<Dyi<Dya>Dyj>Dyn
(在此，i為滿足3<i<a之整數，j為滿足a>j>n之整數)
式(16)Dx1<Dx2<Dx3<Dxi<Dxa>Dxj>Dxn
(在此，i為滿足3<i<a之整數，j為滿足a>j>n之整數)
進而，第1態樣之光抽出體1中，較佳為，於間距(Py)為不定間隔之情形時，至少鄰接之4個以上且m個以下之構成間距之點直徑Dyn(3≦n≦2a或3≦n≦2a+1，其中，m、a為正整數，n=m-1)滿足上述式(15)之關係，並且於第1方向D1上，以點直徑Dy1~Dyn構成之點群以長週期單位Lyz重複排列，於間距(Px)為不定間隔之情形時，至少鄰接之4個以上且m個以下之構成間距之點直徑Dxn(3≦n≦2a或3≦n≦2a+1，其中，m、a為正整數，n=m-1)滿足上述式(16)之關係，並且於第2方向D2上，以點直徑Dx1~Dxn構成之點列群以長週期單位Lxz重複排列。
圖23係表示第1態樣之光抽出體之凹凸構造之第2方向D2上之點列之配置例之模式圖。圖23表示長週期單位Lxz以8列之點列構成之情形，即m=8之情形。該情形時，由於n=7，a=3，因此於長週期L1 中，於構成點列之各點之直徑Dxn中，上述式(16)之關係成立。
圖23中，若鄰接之點間隔擴大，則點直徑變小，而若點間隔變窄則點直徑變大。增減之點直徑之增減範圍若過大則會與鄰接之點接觸，故而欠佳，而若過小，則會使光抽出效率降低，故而欠佳。若相對於相同之長週期單位Lxz內之點之平均直徑而為±20%以內，則光抽出效率增加，因而較佳。
上述說明係若構成點之間距減少則點直徑增加之例，但相同地，若構成點之間距減少，則點直徑亦可對應於此而減少。即便於任一情形時，點直徑之增減之長週期，均較佳為與構成點之間距之增減之長週期一致。
根據上述構成，藉由點而產生之對發光光之週期性擾亂變大，半導體發光元件之光抽出效率增加。
又，於構成第1凹凸構造101a、111a之微細構造之點形狀(凹凸構造)中，各點之各者之高度較佳為相對於間距(Py)及/或間距(Px)而增減。
以下，對點高度對應於間距而增減之例進行詳細說明。
第1態樣之光抽出體1中，較佳為，於間距(Py)為不定間隔之情形時，至少鄰接之4個以上且m個以下之構成間距之點高度Hyn(3≦n≦2a或3≦n≦2a+1，其中，m、a為正整數，n=m-1)滿足下述式(17)之關係，並且於第1方向D1上，以點高度Hy1~Hyn構成之點群至少排列有1個以上，於間距(Px)為不定間隔之情形時，至少鄰接之4個以上且m個以下之構成上述間距之點高度Hxn(3≦n≦2a或3≦n≦2a+1，其中，m、a為正整數，n=m-1)滿足下述式(18)之關係，並且於第2方向D2上，以點高度Hx1~Hxn構成之點列群至少排列有1個以上。
式(17)Hy1<Hy2<Hy3<Hyi<Hya>Hyj>Hyn
(在此，i為滿足3<i<a之整數，j為滿足a>j>n之整數)
式(18)Hx1<Hx2<Hx3<Hxi<Hxa>Hxj>Hxn
(在此，i為滿足3<i<a之整數，j為滿足a>j>n之整數)
進而，第1態樣之光抽出體1中，較佳為，於間距(Py)為不定間隔之情形時，至少鄰接之4個以上且m個以下之構成間距之點高度Hyn(3≦n≦2a或3≦n≦2a+1，其中，m、a為正整數，n=m-1)滿足上述式(17)之關係，並且於第1方向D1上，以點高度Hy1~Hyn構成之點群以長週期單位Lyz重複排列，於間距(Px)為不定間隔之情形時，至少鄰接之4個以上且m個以下之構成間距之點高度Hxn(3≦n≦2a或3≦n≦2a+1，其中，m、a為正整數，n=m-1)滿足上述式(18)之關係，並且於第2方向D2上，以點高度Hx1~Hxn構成之點列群以長週期單位Lxz重複排列。
圖24係表示第1態樣之光抽出體之凹凸構造之第2方向D2上之點列之配置例之模式圖。圖24表示長週期單位Lxz以8列之點列構成之情形，即m=8之情形。該情形時，n=7，a=3，因此於長週期L1中，於構成點列之各點之高度Hxn中，上述式(18)之關係成立。
圖24中，若鄰接之點間隔P擴大，則點高度DH變小，而若點間隔P變窄則點高度DH變大。增減之點高度DH之增減範圍若過大，則該部分上之光抽出效率之不均變大，故而欠佳，而若過小，則藉由點高度DH之增減而產生之光抽出效率之提高效果降低，故而欠佳。若相對於相同之長週期單位Lxz內之點之平均高度而為±20%以內，則光抽出效率增加而又不會變得不均，故而較佳。
根據上述構成，藉由點而產生之對發光光之週期性擾亂變大，有機EL發光器件之光抽出效率增加。
<排列α>
以下，將上述之第1凹凸構造11a之複數個凸部11b或第2凹凸構造111a之複數個凹部111b、進而第4奈米粒子212均稱作「點230」進行說明。即，藉由將以下之說明中所使用之「點230」替換為第1凹凸構造101a之凸部101b或第2凹凸構造111a之凹部111b、或第4奈米粒子212，而可反映為第1凹凸構造101a之排列或第2凹凸構造111a或第4奈米粒子212之排列。
圖25係表示第1及第2實施形態之凹凸構造之複數個凸部或凹部之排列α之模式圖。圖25係凹凸構造101a(111a)之複數個凸部101b(或複數個凹部111b)之排列α之說明圖，且模式性地表示光抽出體1(2)之上表面。如圖25A所示，點230(凸部101b或凹部111b)構成複數個點列230-1~230-N，該複數個點列230-1~230-N係複數個點230於光抽出體1主面內之第1方向D1上，以不定間隔(Py)(間距(Py)1、(Py)2、(Py)3、…)排列而成。又，各點列於光抽出體1之主面(基材主面)內沿與第1方向D1正交之第2方向D2，以固定間隔之間距(Px)配置，且於鄰接之點列間，於第1方向D1上以產生移位量α(位置差)之方式配置。
圖25A中，鄰接之點列230-1及點列230-2間之第1方向D1上之移位量α1、與鄰接之點列230-2及點列230-3間之第1方向D1上之移位量α2設置為互不相同。根據該構成，第1方向D1-第2方向D2平面內之斜方向之複數個點間之間距(間距P3~P5等)成不規則(無規)，重複圖案之週期性降低，因此發揮光散射效應。藉此，於抽出自光抽出體1之平坦化層13與半導體發光元件之發光層面(例如透明導電層)之界面漏出之漏出光時，可使利用光散射之抽出較之利用繞射之抽出而相對性地更大，因此可抑制色移，從而可獲得更近於自然光且已抑制眩光之發光。
又，第1態樣之光抽出體1中，移位量α1及移位量α2之差分較佳為固定。根據該構成，藉由複數個點而產生之重複圖案之週期性進而 降低，可進一步發揮上述效果。
再者，上述第1凹凸構造101a或第2凹凸構造111a中，凸部101b與凹部111b亦可以混在之方式設置。
圖25A所示之例中，間距(Px)係指於第2方向D2上鄰接設置之點列(凸部101b或凹部111b)間之距離。相同地，間距(Py)係指於第1方向D1上鄰接設置之點230(凸部101b或凹部111b)間之距離。即，間距(Px)及間距(Py)係以凸部頂部中心點間之距離或凹部開口部中心點間之距離來定義。於此，中心係如下般定義。凸部頂部中心點於俯視下之凸部形狀為點對稱之情形時係其中心點，而於非對稱之情形時係以俯視下之凸部之重心位置來定義。凹部開口部中心點於俯視下之凹部形狀為點對稱之情形時係其中心點，而於非對稱之情形時係以俯視下之凹部之重心位置來定義。
圖25A所示之例中，移位量α係以構成於第2方向D2上鄰接排列之點列230-1~230-N之點間之第1方向D1上之位置差(距離差)來定義。
第1態樣之光抽出體1中，間距(Px)較佳為小於間距(Py)。光抽出體1中，點列230-1~230-N間之第1方向D1之移位量α，成為間距(Py)之相位(0~±π)之範圍。因此，於間距(Px)小於間距(Py)之情形時，鄰接排列之點230間之距離變小，因此第1及第2凹凸構造101a、111a之凸部101b、111b之填充率増大。
圖25B表示移位量α偏移為最大之狀態。該情形時，成為(Px)=(Py)×sin60°=0.866×(Py)之關係。圖25B所示之例中，點230彼此不重疊而為移位量α最大之狀態，於該2個點列230-1、230-2間成為六方最密填充，於點230之排列產生週期性。因此，於使點230彼此產生某程度之重疊而提高填充率之範圍，適當地相對於(Py)而決定(Px)，藉此使圖案之規則性降低而使光散射效應提高，藉此可抑制藉由繞射光而產生之眩光。
第1態樣之光抽出體1中，間距(Px)相對於間距(Py)之比較佳為85%~100%之範圍。若間距(Px)相對於間距(Py)之比為85%以上，則鄰接之點(凸部11b或凹部21b)間之重疊變小，故而較佳，若為100%以下，則點(凸部11b或凹部21b)之填充率提高，故而較佳。間距(Px)相對於間距(Py)之比，更佳為90%~95%之範圍。
<分佈DF>
其次，參照圖26及圖27對分佈DF進行說明。圖26係沿圖7中之單點劃線VII-VII之垂直剖面圖，圖27係沿圖9之單點劃線IX-IX之垂直剖面圖。圖26及圖27中，模式性地表示第1凹凸構造101a、第2凹凸構造111a之構成。
首先，對第1凹凸構造101a進行說明。如圖26所示，該剖面中，複數個凸部301、302、303、304相互隔開間隔而排列。各凸部301~304之間藉由凹部310(相當於圖1之凹部11c)而連續性地連接。以下，對圖26中所示之各種符號與用語之定義進行說明。
首先，圖26所示之符號scv表示凸部平均位置。凸部平均位置scv表示第1凹凸構造101a之凸部301~304之凸部頂部300a之面內平均位置。換言之，於此之說明中，將相對於凹凸構造層101之主面S之垂直方向上、相當於自凹凸構造層101之主面S至各凸部301~304之最遠位置即凸部頂部300a之距離之平均值的位置，定義為凸部平均位置scv。凸部平均位置scv，較佳為藉由30點以上之凸部頂部300a之平均值而求出。
圖26所示般，複數個凸部301~304之高度大體為相同之高度，但並不均勻，於一些地方混在有高度較低之凸部303。因此，凸部301~304之凸部平均位置scv成為較凸部301、302、304之凸部頂部300a低之位置。
另一方面，圖26所示之符號scc表示凹部平均位置。凹部平均位 置scc係指第1凹凸構造101a之凹部310之凹部頂部310a之面內平均位置。換言之，於此之說明中，將相對於凹凸構造層101之主面之垂直方向上、相當於自凹凸構造層101之主面S至凹部310之最近位置即凹部頂部310a之距離之平均值之位置，定義為凹部平均位置scc。
又，圖26所示之符號lcv表示藉由凸部平均位置scv而形成之平面上之線段。由此，線段lcv係相對於凹凸構造層101之主面S而平行。再者，於第3凹凸構造121a之情形時，將與各柵狀體(凸部)121b之延伸方向平行、配置於各柵狀體121b上且藉由凸部平均位置scv而形成之平面上之線段定義為lcv。
又，圖26中所示之符號h表示凸部平均高度。凸部平均高度h係指凸部平均位置scv與凹部平均位置scc之間之距離。由此，凸部平均高度h相當於凹凸構造111a之複數個凸部301~304之凸部高度hn之平均值。
又，圖26中所示之符號cv，表示凹部平均位置scc上之凸部301~304之底部寬度。
圖26中所示之符號tcv，表示線段lcv上之鄰接之凸部302與凸部304間之輪廓彼此之最短距離。即，圖26中，(1)首先，以凸部平均位置scv構成之平面內之線段lcv，橫穿複數個凸部301、302及304。於此，以圖26中之A及B表示一個凸部302與線段lcv之交點。(2)其次，以圖26中之C及D表示與該凸部302於線段lcv上鄰接之凸部304與線段lcv之交點。(3)於自一方向觀察線段lcv時，各交點A、B、C、D依序排列，將該等中交點B與交點C之距離定義為tcv。
圖26中所示之符號hn表示各凸部301~304之凸部高度。凸部高度hn係指凹部平均位置scc上之各凸部301~304之底部之中心300b與凸部頂部300a之間之距離。即，凸部高度hn相當於以凹部平均位置scc為基準之各凸部301~304之凸部頂部300a之高度。由此，凸部高 度hn之平均值相當於上述之凸部平均高度h。
圖26中所示之P係複數個凸部301~304中之相互鄰接之2個凸部之間隔。下文對間隔P進行詳述。
其次，對第2凹凸構造111a進行說明。如圖27所示，第1態樣之光抽出體1之剖面中，複數個凹部321~324相互獨立排列。於各凹部321~324之間存在凸部330，而使各凹部321~324相互分離。
以下，對圖27中所示之各種符號與用語之定義進行說明。圖27中之符號scv表示凸部330之凸部平均位置。凸部平均位置scv係指凹凸構造111a之凸部330之凸部頂部之面內平均位置。換言之，於此之說明中，將相對於凹凸構造層111之主面S之垂直方向上、相當於自凹凸構造層111之主面S至相當於各凸部330之最近位置之凸部頂部之距離之平均值之位置，定義為凸部平均位置scv。凸部平均位置scv，較佳為藉由30點以上之凸部頂部之平均值而求出。
其中，該例中，凹凸構造層111之主面S形成凸部330，因此主面S與形成有凸部平均位置scv之面實質上相同。
又，圖27中所示之符號scc表示複數個凹部321~324之凹部平均位置。凹部平均位置scc係指凹凸構造111a之凹部321~324之凹部頂部320a之面內平均位置。換言之，於此之說明中，將相對於凹凸構造層111之主面S之垂直方向上、相當於自凹凸構造層111之主面S至凹部321~324之最遠位置即凹部頂部320a之距離之平均值之位置，定義為凹部平均位置scc。凹部平均位置scc，較佳為藉由30點以上之凹部頂部320a之平均值而求出。
如圖27所示，複數個凹部321~324之深度大體相同，但並不均勻，於一些地方混在有深度較淺之凹部323。因此，凹部321~324之凹部平均位置scc，成為較凹部321、322、324之凹部頂部320a淺之位置。
圖27中所示之符號lcc，表示藉由凹部平均位置scc而形成之平面上之線段。由此，線段lcc係相對於主面S而平行。
圖27中所示之符號d表示凹部321~324之平均凹部深度。平均凹部深d係凸部平均位置scv與凹部平均位置scc之間之距離。即，相當於凹凸構造111a之複數個凹部321~324之凹部深度之平均值。
圖27中所示之符號cc，表示凸部平均位置scv上之複數個凹部321~324之開口部寬度。
圖27中所示之符號dn，表示複數個凹部321~324之凹部深度。凹部深度dn係指凸部平均位置scv之各凹部321~324之開口部之中心320b與凹部321~324之凹部頂部320a之間之距離。即，凹部深度dn係以凸部平均位置scv為基準之情形時之各凹部321~324之深度。由此，凹部深度dn之平均值相當於上述之平均凹部深d。
圖27中所示之符號tcc，表示線段lcc上之鄰接之凹部322與324之間之輪廓彼此之最短距離。即，圖27中，(1)首先，以凹部平均位置scc構成之平面內之線段lcc，橫穿複數個凹部321、322及324。於此，以圖27中之A及B表示一個凹部322與線段lcc之交點。(2)其次，以圖27中之C及D表示與該凹部322於線段lcc上鄰接之凹部324與線段lcc之交點。(3)自一方向觀察線段lcc時，各交點A、B、C、D依序排列，將該等交點B與交點C之距離定義為tcc。
圖27中所示之P係複數個凹部321~324中相互鄰接之2個凹部之間隔。下文對間隔P進行詳述。
對於上述說明之凸部平均位置scv及凹部平均位置scc，自凹凸構造11a、21a之凸部300及凹部320中選擇任意者作為取樣，並求出該等之平均值。本發明中，求出該等之平均值時選擇為取樣之凸部300及凹部320之數目較佳為30以上。
以下，使用上述之符號及用語之定義對分佈DF中之第1凹凸構造 101a進行詳細說明。再者，以下之說明中，對於圖11所示之第3凹凸構造121a及圖12所示之第4凹凸構造131a亦相同。首先，分佈DF中，間距P滿足下述條件。
50nm≦P≦5000nm
藉由間距P為50nm以上且5000nm以下，可藉由光繞射或/及光散射而有效地抽出自第1態樣之光抽出體1之平坦化層13與半導體發光元件之發光層面(例如透明導電層)之界面漏出之源自波導模式之發光光的漏出光。尤其，自進一步發揮上述效果之觀點考慮，間距P較佳為滿足50nm≦P≦800nm，更佳為滿足100nm≦P≦500nm。
又，第1實施形態之第1凹凸構造101a中，如圖26所示，複數個凸部301~304之凸部高度hn不均勻，如圖26中所示之凸部303般，其凸部高度hn較具有大致相同之凸部高度之凸部301、302、304低，換言之，凸部高度hn較凸部平均高度h低之凸部(以下，稱作極小凸部)以特定之概率存在。即，極小凸部之凸部高度hn，相對於與第1凹凸構造101a之凸部平均位置scv和凹部平均位置scc之間之距離相當的凸部平均高度h而滿足下述式(19)，且極小凸部存在之概率(以下，亦稱作存在概率)Z滿足下述式(20)。
式(19)0.9h≧hn
式(20)1/10000≦Z≦1/5
於此，對於概率Z，係針對第1凹凸構造101a，測定存在於某範圍內之複數個凸部300之凸部高度hn，並將凸部高度hn滿足式(19)之條件之凸部300判定為極小凸部。其次，可對凸部300之總數與極小凸部之總數進行計數，將凸部300之總數作為分母，且將極小凸部之總數作為分子而求出概率Z。
藉由存在凸部高度hn滿足式(19)之極小凸部，而認為可對利用光繞射之抽出賦予光散射性。作為極小凸部之凸部高度hn，自進一步發揮光散射性之觀點考慮，較佳為0.8h≧hn，更佳為滿足0.6h≧hn，最佳為滿足0.3h≧hn。
尤其，藉由滿足式(19)之極小凸部之存在概率Z滿足式(20)，可實現基於賦予散射性之光抽出效率提高。存在概率Z自賦予光散射性之觀點考慮，較佳為滿足1/3000≦Z≦1/10，更佳為滿足1/1000≦Z≦1/10，最佳為滿足1/500≦Z≦1/10。
又，上述之距離tcv相對於凸部301~304之間距P，較佳為滿足下述式(21)。
式(21)1.0P<tcv≦9.5P
如圖26所示，距離tcv表示線段lcv上之鄰接之凸部302與凸部304之間之輪廓彼此之最短距離，因此表示以不超過最大值9.5P之方式限制存在於兩者之間之極小凸部(圖26中之303)之數目及大小。
藉由距離tcv滿足式(21)，可對光抽出較大地賦予光散射性，並且可抑制源自波導模式之發光光之漏出光之反射，從而認為光抽出效率進一步提高。作為距離tcv，自進一步發揮該效果之觀點考慮，更佳為滿足1.0P<tcv≦4.5P，最佳為滿足1.0P<tcv≦1.5P。
又，較佳為，極小凸部之凸部高度hn滿足下述式(22)，存在概率Z滿足下述式(23)，且距離tcv滿足下述式(24)。該情形時，藉由極小凸部之凸部高度hn滿足式(22)而可以奈米尺度賦予較強之散射性，同時藉由存在概率Z滿足式(23)而使綜合性之散射性之程度提高，光抽出力變大。進而，藉由距離tcv滿足式(24)，可抑制源自波導模式之發光光之漏出光之反射，從而認為光抽出效率進一步提高。
式(22) 0.6h≧hn
式(23)1/3000≦Z≦1/10
式(24)1.0P<tcv≦4.5P
進而，該情形時，極小凸部之高度hn滿足下述式(25)，自以奈米尺度賦予光散射性之觀點考慮較佳。該情形時，滿足式(23)所示之存在概率及式(24)所示之距離tcv之範圍，因此推測可藉由於奈米尺度上增強之散射性，而進行利用綜合性之光散射性之光抽出。
式(25)0.1h≧hn
進而，凸部301~304之縱橫比hn/cv係凹凸構造101a之凸部301~304之底部寬度cv與凸部高度hn之比率hn/cv。自光繞射及光散射性、光抽出層之物理穩定性之觀點考慮，縱橫比hn/cv較佳為0.1以上且3.0以下之範圍。尤其自進一步發揮該效果之觀點考慮，縱橫比hn/cv較佳為0.5以上且2.5以下。再者，於第3凹凸構造121a及第4凹凸構造131a之情形時，縱橫比相同地被定義為hn/cv，cv被定義為柵狀體之底部寬度。
其次，對分佈DF中之第2凹凸構造111a進行詳細說明。首先，凹部111b(320)之間隔(間距)P滿足下述條件式。
50nm≦P≦5000nm
藉由間距P為50nm以上且5000nm以下，可藉由光繞射或/及光散射而有效地抽出自第1態樣之光抽出體1之平坦化層13與半導體發光元件之發光層面(例如透明導電層)之界面漏出之源自波導模式之發光光的漏出光。尤其，自進一步發揮上述效果之觀點考慮，間距P較佳為滿足50nm≦P≦800nm，更佳為滿足100nm≦P≦500nm。
又，第2凹凸構造111a中，如圖27所示，複數個凹部321~324之凹部深度dn不均勻，如圖27中所示之凹部323般，凹部深度dn較具有大致相同之深度之複數個凹部321、322、324淺，換言之，凹部深度dn較平均凹部深d淺之凹部(以下，稱作極小凹部)以特定之概率存在。即，以如下為特徵：極小凹部之凹部深度dn相對於與第2凹凸構造111a之凸部平均位置scv和凹部平均位置scc之距離相當之凹部平均深d而滿足下述式(26)，且極小凹部存在之概率(以下，亦稱作存在概率與)Z滿足下述式(20)。
式(20)1/10000≦Z≦1/5
式(26)0.9d≧dn
於此，對於概率Z，係針對第2凹凸構造111a，測定存在於某範圍內之複數個凹部320之凹部深度dn，並將凹部深度dn滿足式(26)之條件之凹部320判定為極小凹部。其次，可對凹部320之總數與極小凹部之總數進行計數，將凹部320之總數作為分母，且將極小凹部之總數作為分子而求出概率Z。
藉由存在凹部深度dn滿足式(26)之極小凹部，而可對利用光繞射之抽出賦予光散射性。於此，自進一步發揮光散射性之觀點考慮，凹部深度dn較佳為滿足0.8d≧dn，更佳為滿足0.6d≧dn，最佳為滿足0.3d≧dn。
尤其，藉由滿足式(26)之極小凹部存在之概率Z滿足式(20)，可實現基於賦予散射性之光抽出效率提高。於此，作為存在概率Z，自賦予光散射性之觀點考慮，較佳為滿足1/3000≦Z≦1/10，更佳為滿足1/1000≦Z≦1/10，最佳為滿足1/500≦Z≦1/10。
又，第2凹凸構造111a中，上述之距離tcc相對於凹部320之間隔 (間距)P，較佳為滿足下述式(27)。
式(27)1.0P<tcc≦9.5P
如圖27所示，距離tcc表示線段lcc上之鄰接之凹部322與凹部324之間之輪廓彼此之最短距離，因此表示以不超過最大值9.5P之方式限制存在於兩者之間之極小凹部(圖27中233)之數目或大小。
藉由距離tcc滿足式(27)，可對光抽出較大地賦予光散射性，並且可抑制源自波導模式之發光光之漏出光之反射，從而認為光抽出效率進一步提高。作為距離tcc，自進一步發揮該效果之觀點考慮，更佳為滿足1.0P<tcc≦4.5P，最佳為滿足1.0P<tcc≦1.5P。
又，較佳為，極小凹部之凹部深度dn滿足下述式(28)，存在概率Z滿足下述式(29)，且距離tcc滿足下述式(30)。該情形時，藉由極小凹部之凹部深度dn滿足式(28)而可以奈米尺度賦予較強之散射性，同時藉由存在概率Z滿足式(29)而使綜合性之散射性之程度提高，因此推測可藉由於奈米尺度上增強之散射性，而進行利用綜合性之光散射性之光抽出。
式(28)0.6d≧dn
式(29)1/3000≦Z≦1/10
式(30)1.0P<tcc≦4.5P
進而，該情形時，極小凹部之凹部深度dn滿足下述式(31)，自以奈米尺度賦予光散射性之觀點考慮較佳。即便於該情形時，亦滿足式(29)所示之存在概率Z及式(30)所示之距離tcc之範圍，因此推測可藉由於奈米尺度上增強之散射性，而進行利用綜合性之光散射性之光抽 出。
式(31)0.1d≧dn
進而，凹部320之縱橫比d/cc係凹凸構造111a之凹部320之開口部寬度cc與凹部深d之比率。自光繞射及光散射性、光抽出層之物理穩定性之觀點考慮，縱橫比d/cc較佳為0.1以上且3.0以下之範圍。尤其，自進一步發揮該效果之觀點考慮，縱橫比d/cc較佳為0.5以上且2.5以下。
其次，對奈米粒子212之形狀分佈進行詳細說明。即便於奈米粒子212中，亦可藉由採用以下說明之分佈DF，而於較強地表現出散射性之狀態下提高光抽出效率。
圖28表示第4態樣之奈米粒子之形狀分佈DF之剖面模式圖，且表示自光入射面211a側觀察沿中心面211c切割光抽出體211的狀態的狀態。如圖28所示，奈米粒子212於沿中心面211c切斷之剖面形狀中，包含具有第1直徑(D1)之複數個第1奈米粒子212a、及具有較第1直徑(D1)大之第2直徑(D2)之複數個第2奈米粒子212b。於此，直徑(D1、D2)係指各奈米粒子212a、212b之最大直徑。
圖28所示之例中，平均間距係針對第1奈米粒子212a及第2奈米粒子212b之全部，算出任意20點以上之鄰接之奈米粒子212a、212b之中心間距離，並決定為該等之平均值。將具有直徑(D)較平均間距小之第1直徑(D1)之奈米粒子定義為第1奈米粒子212a。又，將具有直徑較平均間距大之第2直徑(D2)之奈米粒子定義為第2奈米粒子212b。具有第2直徑(D2)之第2奈米粒子212b之直徑，係大於平均間距且為平均間距之9.5倍以下之大小。藉由滿足該等範圍，首先，於奈米粒子直徑產生分佈，因此從自光入射面211a入射至第1折射率(n1)之介質之光觀察之第2折射率(n2)之介質之於中心面方向之分佈變大。即，認為 發揮光散射性，其結果，推測較強地表現光散射性，可使光抽出效率提高，從而可抑制色移。再者，奈米粒子之直徑被定義為最大直徑。
再者，第2奈米粒子212b之直徑為平均間距之9.5倍以下，意味著對第2奈米粒子212b之最大尺寸設置有上限。藉由限制第2奈米粒子212b之大小，可抑制第1折射率(n1)之介質與具有第2折射率(n2)之奈米粒子212之界面上之光之反射。即，可抑制入射至第1折射率(n1)之介質之發光光於具有第2折射率(n2)之奈米粒子212反射而向光入射面211a方向返回。自進一步發揮該效果之觀點考慮，第2奈米粒子212b之直徑，較佳為平均間距之4.5倍以下，最佳為1.5倍以下。
又，具有第2直徑(D2)之第2奈米粒子212b，相對於具有第1直徑(D1)之第1奈米粒子212a而以1/10000以上且1/5以下之比率存在。藉由滿足該範圍，可使利用第2奈米粒子212b之光抽出體211表面之面內方向上之第2折射率(n2)之面內分佈變大，從而推測可實現利用光散射性之光抽出效率提高。即，以特定概率包含不同大小之奈米粒子212，因此奈米粒子212之於中心面211c之面內方向之分佈及體積分佈變大，光散射性之效果變大。而且，藉由增強之光散射性而可提高光抽出效率，並且可藉由光散射效應而降低色移，可獲得更接近於自然光之發光特性，從而可抑制眩光。進而，可將具有較第1直徑(D1)大之第2直徑(D2)之奈米粒子212之大小限制為特定尺寸以下，因此可抑制來自半導體發光元件210之發光光之於奈米粒子212與具有第1折射率(n1)之介質之界面上之反射，從而可使自第2面出射之發光光增加。
自進一步發揮上述效果之觀點考慮，具有第2直徑(D2)之第2奈米粒子212b相對於具有第1直徑(D1)之第1奈米粒子212a，較佳為滿足1/10以上且1/3000以下之比率，更佳為滿足1/10以上且1/1000以下之比率，最佳為滿足1/10以上且1/500以下之比率。
其次，對自使用有上述實施形態之光抽出體211之半導體發光元件210之抽出動作進行說明。來自半導體發光元件210之發光光自光抽出體211之光入射面211a入射。自半導體元件入射至光抽出體211內之發光光存在如下兩種光：主要自光抽出體之光入射面211a與半導體發光元件210之發光層面(例如透明導電層)之界面入射之發光光(臨界角內之發光光)；及自該界面於光抽出體之膜厚方向M(自光入射面211a朝向光出射面211b之方向)漏出之漏出光。為使半導體發光元件210之光抽出效率提高，必需使臨界角內之發光光比例增加，或將漏出光抽出至半導體發光元件210之外部，即，使漏出光自光抽出體211之光出射面211b出射。
對於入射至光抽出體211內部之發光光而言，第2折射率(n2)與第1折射率(n1)之差越大，感覺到具有第2折射率(n2)之奈米粒子212與具有第1折射率(n1)之介質之異質性越強。即，第2折射率(n2)與第1折射率(n1)之差越大，越能辨識出具有第2折射率(n2)之奈米粒子212配置於光抽出體211之內部。因此，於具有第2折射率(n2)之奈米粒子212與具有第1折射率(n1)之介質之界面上產生光散射。可藉由該光散射而抽出漏出光，並使漏出光自光出射面211b出射，並且可獲得已降低色移之更接近於自然光之發光(出射光)特性。
自光抽出體211之光入射面211a與半導體發光元件210之發光層面(例如透明導電層)之界面沿光抽出體211之膜厚方向M(自光入射面211a朝向光出射面211b之方向)漏出之漏出光，自該界面朝向光出射面211b方向呈距離之指數函數性地減少。因此，即便存在具有滿足上述折射率範圍之第2折射率(n2)之奈米粒子212，若漏出光不於第1折射率(n1)之介質內部傳輸至奈米粒子212所處之位置，則漏出光之抽出效率亦會降低。於此，為有效地藉由具有第2折射率(n2)之奈米粒子212抽出漏出光，橫穿中心面211c內之複數個奈米粒子212之光入射 面211a側之端部平均位置(Spt)與光入射面211a之間之距離(Lort)較佳為超過0nm且1000nm以下。如此，藉由橫穿中心面211c之奈米粒子212配置於距光入射面211a為奈米尺度之距離之區域，而可使自光入射面211a入射之漏出光之抽出效率提高，其結果，可使半導體發光元件210之光抽出效率較大地提高。
進而，橫穿中心面211c之複數個奈米粒子212於中心面211c內設置有奈米尺度之特定間隔而排列，藉此可應用與半導體發光元件210之發光波長對應之光散射或光繞射現象，漏出光之抽出能力提高。即，藉由將複數個奈米粒子212以特定間隔排列於中心面211c內，且中心面211c內之複數個奈米粒子212之光入射面211a側之平均位置與光入射面211a之間之距離(Lort)為奈米尺度之光抽出體211應用於半導體發光元件210，而可更有效地抽出自半導體發光元件210之發光層面(例如透明導電層)與光入射面211a之界面漏出之漏出光。
<散射性>
藉由應用上述排列LP、排列α及分佈DF，可對抽出之光賦予散射性。於發光光之波長充分大於凹凸構造或光抽出層之大小之情形時，凹凸構造或光抽出層藉由有效介質近似而平均化，作為具有有效介質近似折射率Nema之薄膜發揮功能。然而，認為藉由具有排列LP、排列α或分佈DF，可對有效介質近似折射率Nema賦予分佈。因此，可新賦予與有效介質近似折射率Nema之分佈及其對比度對應之光學現象，從而抽出之光發揮散射性。另一方面，於發光光之波長為凹凸構造或光抽出層之大小之同程度以下之情形時，發光光藉由光繞射而抽出。於此，藉由滿足排列LP、排列α或分佈DF，於一個個凹凸構造之微觀尺度上之光繞射之模式數增加，因此於自數十微米之宏觀尺度觀察之情形時，可觀察到複數種繞射模式之平均光，因此認為發揮散射性。
該機制之本質係凹凸構造或光抽出層之擾亂。於「凹凸構造(包含光抽出層，以下相同)包含擾亂」可考慮兩種情形。
第一情形：凹凸構造之要素之至少1個具有規則性或均質性，並且其他凹凸構造之要素之至少1個具有不規則性或不均質性。
第二情形係指：凹凸構造除包含凹凸構造之要素之至少1個具有規則性或均質性之主要部位以外，還包含凹凸構造之要素與主要部位不同之部位(以下設為特異部位)。
換言之，「凹凸構造包含擾亂」係指，於本來之凹凸構造具有發揮光學現象之凸部或凹部之構造或排列(以下稱作基本構造)，並且具有偏離該基本構造之凸部或凹部之構造或排列且發揮與基本構造不同之光學現象者(以下，稱作特異構造)。
例如，於凹凸構造之形狀有擾亂之情形時，可藉由上述機制而表現散射性，分佈DF包含於形狀之擾亂中。另一方面，於排列有擾亂之情形時，可藉由上述機制而發揮散射性，上述排列LP及排列α包含於排列之擾亂中。凹凸構造或光抽出層之凸部之形狀可藉由凸部高度(厚度)、凸部頂部寬度、凸部底部寬度、凸部側面之角度、凸部側面之反曲點之數目之變數記載。另一方面，排列可藉由以間距為變數進行記載。於此，於將變數設為x時，針對x之標準偏差與相加平均值之比率(標準偏差/相加平均值)為0.025以上，藉此可較強地賦予散射性。於此，標準偏差/相加平均值係相對於構成凹凸構造之要素之值。例如，於凹凸構造包含要素A、B、C之三者之情形時，以針對要素A之標準偏差/針對要素A之相加平均值之方式，定義為針對相同要素之標準偏差相對於相加平均值之比率。
(相加平均值)
相加平均值於將某要素(變量)X之N個測定值設為x1、x2…、xn之情形時，以下式定義。
(標準偏差)
於將要素(變量)X之N個測定值設為x1、x2…、xn之情形時，使用上述定義之相加平均值以下式定義。
算出相加平均值時之取樣點數N定義為10以上。又，算出標準偏差時之取樣點數，設為與算出相加平均值時之取樣點數N相同。
又，標準偏差/相加平均值不為面內之值，而定義為針對局部之凹凸構造或光抽出層之值。即，不為遍及面內進行N點之計測並算出標準偏差/相加平均值，而係進行局部觀察，算出該觀察範圍內之標準偏差/相加平均值。於此，用於觀察之局部範圍，係定義為凹凸構造之平均間距P之5倍~50倍左右之範圍。例如，若平均間距P為300nm，則於1500nm~15000nm之觀察範圍中進行觀察。因此，拍攝例如2500nm之視野像，使用該攝像而求出標準偏差與相加平均值，並算出標準偏差/相加平均值。
如上述般，凹凸構造或光抽出層可藉由變數記載，若針對該變數之標準偏差/相加平均值為0.025以上，則可較強地賦予散射性。自使散射性更強，降低色移之觀點考慮，標準偏差/相加平均值較佳為0.03以上。另一方面，上限值係自漏出光之抽出效率或臨界角內之發 光光之反射抑制之觀點考慮來決定，較佳為0.5以下。自漏出光之抽出效率、臨界角內之發光光之反射抑制、色移之降低及凹凸構造之控制性之觀點考慮，標準偏差/相加平均值較佳為0.35以下，更佳為0.25以下，最佳為0.15以下。
其次，參照圖29對光抽出體211之另一構成例進行說明。再者，圖29係利用第4態樣進行說明，但至於第1態樣、第2態樣及第3態樣亦相同。
圖29係表示第4態樣之光抽出體211之另一例之剖面模式圖。如圖29所示，該光抽出體211包括設置於光出射面211b上且具有第4折射率(n4)之基材213。該光抽出體211中，基材213之第4折射率(n4)與構成光抽出體211之第1折射率(n1)之差之絕對值(｜n4-n1｜)較佳為0.1以下。根據該構成，具有第1折射率(n1)之介質與具有第4折射率(n4)之基材213成為實質上同等之折射率，因此可抑制構成光抽出體之介質與基材213之界面上之反射，不損及光抽出效率提高，可藉由設置基材213而實現光抽出體之操作性或物理耐久性之提高。
又，該光抽出體211中，藉由設置基材213而使製造光抽出體211時之產量提高，且使光抽出體211之物理強度提高。進而，可提高光抽出體211之奈米粒子212之精度(排列、形狀等)。因此，將光抽出體211應用於半導體發光元件210時之容易性提高，自半導體發光元件210之光抽出效率亦提高。
又，作為基材213，較佳為具有氣體阻隔功能或水蒸汽阻隔功能中之至少一功能。藉由使用該基材，可使半導體發光元件210之長期穩定性提高。尤其，於如有機EL元件般發光層相對於外部空氣較為脆弱之半導體發光元件210之情形時有用。
作為具有第4折射率(n4)之基材213，可使用第4折射率(n4)與第1折射率(n1)實質上同等或相等者。藉由設置滿足該折射率關係之基材 213，自光入射面211a與半導體發光元件210之發光層面(例如透明導電層)之界面藉由具有第2折射率(n2)之奈米粒子212而抽出之發光光及該界面上之臨界角內之發光光，不受具有第1折射率(n1)之介質之光出射面211b與基材213之界面上之反射之影響，而可有效地自光抽出體211之基材213之光出射面213b側被抽出。
又，亦可於基材213之光出射面213b上設置凹凸構造(點或孔)。可對自基材213之光出射面213b出射之發光光，賦予與點或孔之平均間距對應之光學現象。例如，於平均間距較發光光之波長小之區域中，可使出射之光之比例增加，並且可使視認性提高。又，若平均間距為波長之數十倍以下，則可使用光繞射，因此可附加與繞射色對應之色調。又，若平均間距為波長之數十倍以上，則可發揮散射性，因此可使色移較大地降低。
又，若點之平均間距為50nm以上且250nm以下，點之底部直徑為平均間距之8成以上，以點之高度與底部直徑之比率(高度/直徑)表示之縱橫比為0.5至3.5，則可降低外部光相對於基材213之光出射面213b(使用半導體發光元件210時之使用者之視認面)之映入，從而視認性提高。
再者，於在基材213之光出射面213b上另行設置凹凸構造(點或孔)之情形時，新設置之凹凸構造之折射率與基材之第4折射率(n4)實質上同等，自可抑制基材213之表面與新設置之凹凸構造之界面上之發光光之反射及來自外部之光之反射之觀點考慮較佳。
又，亦可於基材213之表面上成膜單層或多層之反射防止層。該反射防止層於基材213之第4折射率(n4)與空氣之折射率、或與用於半導體發光元件210之密封材之折射率之差較大之情形時(例如為0.1以上之情形時)較為有效。藉由設置上述凹凸構造或反射防止層，即便於折射率差為0.5以上或0.7以上之非常大之範圍中，亦可使自光抽出 體211抽出之透過光強度增加，且可抑制外部光之反射。其結果，可抑制外部光相對於基材213表面之映入，因此可提高使用半導體發光元件210時之視認性。
如以上說明般，根據上述之光抽出體211，於具有第1折射率(n1)之介質內，分散有具有與第1折射率(n1)實質上不同之第2折射率(n2)之奈米粒子212，並且該奈米粒子212偏向光抽出體211之中心面211c附近而配置，不會於光抽出體211內無規地分散。藉此，於中心面211c附近，最大限度地表現基於奈米粒子212之光抽出功能，因此入射至光抽出體211內之來自半導體發光元件210之發光光，藉由配置於中心面211c附近之複數個奈米粒子212而散射，自半導體發光元件210之發光層面側與光抽出體211之界面漏出之漏出光之利用奈米粒子212之抽出的均質性提高。其結果，可實現能容易地改善自半導體發光元件210之光抽出效率之光抽出體211。進而，與在光抽出體211內部無規地配置奈米粒子212之情形相比，可減少奈米粒子212之數目，因此可提高光抽出體211之物理耐久性。
<材質>
其次，對第1態樣之光抽出體1之凹凸構造層11、光抽出層12及平坦化層13之材質進行說明。再者，製作該等層之材質，只要為上述第1折射率(n1)、第2折射率(n2)及第3折射率(n3)滿足上述式(5)~上述式(7)者，則並無特別限定。又，構成凹凸構造層11、光抽出層12及平坦化層13之材質之消光係數(k)較佳為0。藉由k=0，可使吸收係數為0。因此，可抑制自光抽出體1之光入射面1a導引至光抽出體1內之發光光於透過光出射面1b之前，於光抽出體1之內部被吸收而衰減。於此，消光係數k為0之情形，係定義為滿足k≦0.01之範圍。藉由滿足該範圍而可獲得上述效果，故而較佳。尤其，自抑制各層上之多重反射之觀點考慮，更佳為k≦0.001。再者，k越小越好。
又，作為構成滿足上述式(5)~上述式(7)及消光係數k之範圍之凹凸構造層11、光抽出層12、及平坦化層13之材質，列舉例如可濺鍍或蒸鍍之透明介電體、玻璃、石英、藍寶石、無機前驅物之硬化體(例如以金屬烷氧化物為代表之藉由溶膠-凝膠反應而產生水解、縮聚並硬化之材料之硬化體)、樹脂(熱硬化性樹脂之硬化體、光聚合性樹脂之硬化體、熱塑性樹脂)、有機無機混合分子之硬化體、透明介電體微粒子、透明介電體填料或該等之混合物等。至於使用何種材質，可考慮半導體發光元件之特性或使用環境、及光抽出體之製造方法等而適當選擇。尤其，若構成平坦化層13之材料包含吸水性低之材料，或於平坦化層13之露出之面上進而設置有吸水性低之層，則半導體發光元件之長期可靠性提高，故而較佳。
第1態樣之光抽出體1，亦可進而包含選自由氣體阻隔功能、水蒸汽阻隔功能、耐磨損功能、防污功能、疏水性功能、親水性功能、帶電防止功能、濾色器功能、色移功能、偏光修正功能、反射防止功能、光再指向功能、擴散功能、及光學旋轉功能所組成之群中之至少一者之功能層。藉由進而包含該等功能層，使用光抽出體製作之半導體發光元件之元件功能提高。例如，藉由進而包含氣體阻隔性或水蒸汽阻隔性，而可延長有機EL元件之發光部之壽命。又，藉由於基材之露出之面上進而包含耐磨損功能、防污功能、疏水性功能、親水性功能、帶電防止功能等，而可降低附著於元件上之污物量，並且可容易地擦除污物。又，藉由於基材之露出之面上附加反射防止功能而可提高視認性。用以表現該等功能之構成或材質並無特別限定，可根據半導體發光元件之特性或用途而適當選擇。
<光抽出體之製造方法>
作為第1態樣之光抽出體1之製造方法，只要為可獲得滿足上述式(5)~上述式(7)之折射率之光抽出體1者，則並無特別限定。
自控制凹凸構造之形狀來製造之觀點考慮，列舉例如使用對上述之透明介電體(玻璃、石英、藍寶石、熱塑性樹脂等)直接進行加工之加工方法之製造方法。
例如，作為光學上透明之玻璃表面之以奈米尺度之加工方法，列舉電子束描畫、光微影、奈米印刷微影、熱奈米印刷、以自組裝膜為掩膜之微影、以微粒子為掩膜之微影等。於熱奈米印刷之情形時，對表面至少具有凹凸構造之模具進行加熱，於該狀態下將凹凸構造按壓於基材，藉此可無需微影步驟便可對基材進行加工。
又，於在表面具有凹凸構造之模具之凹凸構造與基材之間夾持有抗蝕劑，且應用熱奈米印刷微影之情形時，於較抗蝕劑之玻璃轉移點Tg高之溫度按壓並於較Tg低之溫度剝離模具。於應用光奈米印刷微影之情形時，於在按壓狀態下照射光之後剝離模具。列舉如下方法：針對表面具有所獲得之凹凸構造之包含抗蝕劑層/基材之積層體，自抗蝕劑層面側將抗蝕劑層之殘餘膜除去(例如使用氧之乾式蝕刻)，繼而，以抗蝕劑層為掩膜對基材進行蝕刻。
另一方面，作為將光學上透明之凹凸構造層另行形成於光學上透明之基材上之方法，列舉轉印法(光奈米印刷法、熱奈米印刷法、室溫奈米印刷法等)。作為轉印法而列舉如下方法：將被轉印材料夾持於具有凹凸構造之模具與基材之間，並剝離模具，藉此於被轉印材料表面形成凹凸構造。此時，可將上述之無機前驅物(例如以金屬烷氧化物為代表之藉由溶膠-凝膠反應而產生水解、縮聚並硬化之材料)、樹脂(熱硬化性樹脂、光聚合性樹脂、熱塑性樹脂)、有機無機混合分子、或該等材料與透明介電體微粒子或透明介電體填料之混合粒等用作被轉印材料。
繼而，作為於凹凸構造層上配置光抽出層之方法，列舉例如將光抽出層之稀釋溶液塗敷於凹凸構造層之凹凸構造面上之方法、或藉 由濺鍍或蒸鍍而成膜之方法。作為塗佈方法，可採用凹版塗佈法、微凹版塗佈法、刮刀塗佈法、線棒塗佈法、氣刀塗佈法、浸漬塗佈法、逗號刀塗佈法、噴塗法、簾塗、噴射法、旋塗法、模塗法等。於將光抽出層稀釋進行塗佈之情形時，較佳為將多餘之溶劑除去。作為除去方法，列舉加熱處理、減壓(真空)處理或該等之組合之處理。
作為平坦化層13之成膜方法，列舉例如將構成平坦化層13之材料之稀釋溶液塗佈於配置填充材後之凹凸構造之殘留粗糙面上之方法、或藉由濺鍍或蒸鍍而成膜之方法。作為塗佈方法，可採用凹版塗佈法、微凹版塗佈法、刮刀塗佈法、線棒塗佈法、氣刀塗佈法、浸漬塗佈法、逗號刀塗佈法、噴塗法、簾塗、噴射法、旋塗法、模塗法等。於將平坦化層稀釋而進行塗佈之情形時，較佳為將多餘之溶劑除去。作為除去方法，列舉加熱處理、減壓(真空)處理或該等之組合之處理。
[製造方法1]
圖30~圖34係表示本實施形態之光抽出體之製造方法之各步驟之剖面模式圖。本實施形態之光抽出體之製造方法中，較佳為藉由上述製造方法中之依序包含至少下述(1)~(3)之步驟之製造方法而製造。尤其，於僅在凹凸構造層之凹部內部、或凹凸構造層之凹部內部及凸部上部配置光抽出層時有用。藉此，各構成要素之控制性提高，並且製造時之產量提高。
(1)凹凸構造層形成步驟(參照圖30A)
於具有第4折射率(n4)之基材513之一主面上藉由轉印法而形成具有第1折射率(n1)之凹凸構造層514之步驟
(2)光抽出層形成步驟(奈米粒子排列步驟)(參照圖30B)
於凹凸構造層514之凹凸構造上，塗佈包含稀釋之填充材料、或奈米粒子原料之溶液，並將多餘之溶劑除去而配置光抽出層512或奈 米粒子512之步驟
(3)平坦化層形成步驟(參照圖30C)
於光抽出層、或設置有奈米粒子之凹凸構造層514之凹凸構造上，塗佈稀釋之平坦化材料，將多餘之溶劑除去而以覆蓋凹凸構造層514及光抽出層或奈米粒子512上部之方式形成平坦化層515之步驟
再者，進行至步驟(2)光抽出層形成步驟為止之情形係上述光抽出體2，進行至(3)平坦化層形成步驟為止者係上述光抽出體1。進而，於步驟(2)之奈米粒子排列步驟中，僅於凹凸構造層514之凹部內部排列具有第2折射率(n2)之奈米粒子512。
(1)凹凸構造層形成步驟
作為凹凸構造之轉印方法，並無特別限定，可根據被轉印材料而適當選擇。例如，於被轉印材料為光硬化性樹脂之情形時，於表面具有凹凸構造之模具516之凹凸構造與具有第4折射率(n4)之基材513之間，夾持具有第1折射率(n1)之被轉印材料(圖31A、圖31B)，自基材側或模具516側之任一側照射光而使被轉印材料硬化之後，剝離模具516，藉此可形成凹凸構造(參照圖31C)。該轉印方法通常稱作光奈米印刷。
照射之光之種類並無特別限定，可根據被轉印材料之特性而適當選擇。作為照射之光之種類，列舉例如X射線、紫外光線、可見光線、紅外光線等。藉由使用該等中之紫外光線，利用光奈米印刷之具有第1折射率(n1)之凹凸構造之轉印精度提高。作為紫外光線，尤佳為250nm~450nm之波長域之紫外光線。作為能量線之線源，可使用例如各種放電燈、氙氣燈、低壓水銀燈、高壓水銀燈、金屬鹵化物發光元件、及雷射。作為雷射，可使用例如紫外光LED、Ar氣體雷射、準分子雷射、半導體雷射等。自轉印精度提高之觀點考慮，累計光量較佳為500mJ/cm2~5000mJ/cm2之範圍，更佳為800mJ/cm2~2500 mJ/cm2。再者，於照射光之情形時，亦可於以二氧化碳或五氟丙烷氣體為代表之壓縮性氣體環境下、或氮或氬氣體環境下或減壓(真空)下進行。
又，能量線之照射中，亦可使用複數個線源進行照射。藉此，易於滿足上述之累計光量之範圍，從而可使轉印精度提高。進而，於2個以上之線源中，藉由包含波長帶域不同之線源，而可使具有第1折射率(n1)之凹凸構造之轉印精度及穩定性提高。作為使用複數個線源之照射方法，列舉例如使用2台紫外線LED，使第1台之主波長為λx，且使第2台之主波長為λynm(λx≠λy，λx=365、385、395、405nm等，λy=365、385、395、405nm等)方法，或併用發光光譜陡峭之紫外線LED與包含廣帶域之波長成分之金屬鹵化物光源或高壓水銀燈光源之方法。
作為基材513之形狀，並無特別限定。例如，若為平板狀之基材513，則可藉由旋塗法、澆鑄法、噴射法等而於基材之一主面上使被轉印材料成膜並將模具貼合及按壓於被轉印材料。該情形時，作為模具516，可使用平板狀模具、或膜(盤)狀模具，自轉印精度之觀點考慮，較佳為膜(盤)狀模具。另一方面，於基材513為以玻璃膜或樹脂膜為代表之膜(盤)狀之情形時，可應用輥對輥製程，因此生產率提高。
例如，於被轉印材料為無機前驅物之情形時，於基材513與表面具有凹凸構造之模具516之凹凸構造之間夾持被轉印材料，藉由熱或光使被轉印材料硬化之後，剝離模具516，藉此可形成凹凸構造。尤其，藉由於剝離模具516之後進行加熱處理，而可促進被轉印材料之硬化，故而較佳。進而，於被轉印材料於無機前驅物中包含光聚合性官能基或光氧產生劑之情形時，藉由於基材513與表面具有凹凸構造之模具516之凹凸構造之間夾持被轉印材料，並自模具側或基材側照 射光，藉此可加快被轉印材料之硬化速度，從而可使轉印精度及產量性提高。於使用該無機前驅物之情形時，作為模具，較佳為使用樹脂模具。其原因在於，樹脂模具可將於無機前驅物之硬化反應中產生之成分吸收或使之透過樹脂模具而除去。例如，可較佳地使用包含光硬化性樹脂之硬化物之樹脂模具、或包含聚二甲基矽氧烷(PDMS，polydimethylsiloxane)之樹脂模具。作為光硬化性樹脂，較佳為包含胺基甲酸酯系樹脂。
再者，較佳為於(1)凹凸構造層形成步驟之前，實施於基材513之一主面上形成接著層13a之步驟或使基材之一主面親水化之步驟。對於接著層13a，於圖3所示之第2態樣之光抽出體2中進行了說明。藉由實施該等步驟而使上述被轉印材料向基材之密接性提高，藉此可使轉印精度提高。
作為接著層13a，只要對基材及被轉印材料之雙方具有密接性則可不限定，可採用數nm以上之薄膜至數nm以下之分子層。例如，可藉由暴露於末端官能基改性矽烷耦合劑材料蒸氣中之方法、或浸漬於末端官能基改性矽烷耦合劑溶液中或旋塗而形成單分子層膜之方法等，而形成接著層13a。尤其，於接著層13a之厚度為數nm以上之情形時，接著層13a之材質較佳為光學上透明。於接近於單分子層之數nm以下之情形時，藉由接著層13a而產生之光吸收或多重反射之效果非常小，因此該情形時之特性並無特別限定，較佳為光學上透明。
再者，亦可於(1)凹凸構造層形成步驟之後((2)光抽出層形成步驟之前)，實施使凹凸構造穩定化之步驟。於此，穩定化係指使殘留於凹凸構造中之未反應之部位減少，或將凹凸構造層中所含之水分除去。於前者之情形時，可根據被轉印材料之特性而適當選擇穩定化方法，例如，列舉加熱處理或能量線照射處理。作為加熱處理之溫度，可於40℃~300℃之範圍適當選擇。又，於能量線照射處理之情形 時，可使用上述說明之能量線。再者，於藉由能量線而實現穩定化之情形時，若於減壓下或惰性氣體環境下之氧較少之環境下進行，則穩定化之效果變大，故而較佳。
(2-1)光抽出層形成步驟
作為光抽出層之塗佈方法，並無特別限定，可使用凹版塗佈法、微凹版塗佈法、刮刀塗佈法、線棒塗佈法、氣刀塗佈法、浸漬塗佈法、逗號刀塗佈法、噴塗法、簾塗、噴射法、旋塗法、模塗法等。設定塗佈中之稀釋溶液之塗佈膜厚(hc)、光抽出層材料之稀釋溶液之體積濃度(C)、及於單位面積(Sc)之區域下所存在之凹凸構造之凹部體積(Vc)滿足Sc‧hc‧C<Vc之塗佈條件，且於塗佈後將多餘之溶劑除去，藉此可配置光抽出層。溶劑除去方法並無特別限定，可列舉加熱處理、減壓(真空)處理或該等之組合之處理。尤其，於僅在凹凸構造層之凹部內部配置光抽出層之情形時，若使凹凸構造層表面為疏水性，且將開口率設定為65%以上，則配置精度提高。於此，疏水性係定義為凹凸構造表面上之水之接觸角大於90度之狀態。進而，藉由使光抽出層之原料溶液之稀釋溶劑為水系(親水系)溶劑，而使僅於凹凸構造層之凹凸構造之凹部內部配置光抽出層之情形時之配置精度提高。
加熱處理之情形時之溫度及時間並無特別限定，可根據製作用作光抽出層之材料之稀釋溶液時所使用之溶劑之蒸氣壓或沸點等、及塗佈膜厚(hc)而適當設定。作為加熱處理之條件，若大致為溫度20℃~300℃、時間30秒~1小時之範圍，則光抽出層之配置精度提高，故而較佳。又，於設使用溶劑之沸點為Ts時，若包含溫度(T)滿足T<Ts之溶劑除去步驟(1)，則光抽出層之配置精度進一步提高，故而較佳，更佳為滿足T<Ts/2。進而，於溶劑除去步驟(1)之後，若包含滿足T≒Ts之溶劑除去步驟(2)，則可進一步發揮上述效果，故而較佳。 再者，T≒Ts大致為T=Ts±20%。
例如，若為使用平板狀基材之情形，則可經過如下步驟：藉由旋塗法或澆鑄法、噴射法等而於凹凸構造層之凹凸構造面上使光抽出層之稀釋溶液成膜，並將多餘之溶劑除去。尤其，於旋塗法之情形時，較佳為使用低蒸氣壓溶劑。另一方面，於基材為以玻璃膜或樹脂膜為代表之膜(盤)狀之情形時，可應用輥對輥製程，因此生產率提高。再者，亦可於(2)光抽出層形成步驟之前，實施對凹凸構造層之凹凸構造表面之處理。作為處理，列舉氧電漿處理或UV(ultraviolet，紫外線)-O3處理等。
再者，亦可於(2-1)光抽出層形成步驟之後((3)平坦化層形成步驟之前)實施穩定化步驟。於此，穩定化係指使殘留於凹凸構造層及光抽出層上之未反應之部位減少，或將凹凸構造層及光抽出層中所含之水分除去。於前者之情形時，可根據被轉印材料或光抽出層之特性而適當選擇，例如，列舉加熱處理或能量線照射處理。作為加熱處理之溫度，較佳為於40℃~300℃之範圍適當選擇，於能量線照射處理之情形時，可使用上述說明之能量線。再者，於藉由能量線實現穩定化之情形時，若於減壓下或惰性氣體環境下之氧較少之環境下進行，則穩定化之效果較大，故而較佳。
(2-2)奈米粒子排列步驟
作為奈米粒子原料之稀釋溶液之塗佈方法，並無特別限定，可使用凹版塗佈法、微凹版塗佈法、模塗法、刮刀塗佈法、線棒塗佈法、氣刀塗佈法、浸漬塗佈法、逗號刀塗佈法、噴塗法、簾塗、噴射法、旋塗法等。設定塗佈中之奈米粒子原料之稀釋溶液之塗佈膜厚(hc)、奈米粒子原料之稀釋溶液之體積濃度(C)、及於單位面積(Sc)之區域下存在之凹凸構造之凹部體積(Vc)滿足Sc‧hc‧C<Vc之塗佈條件，將奈米粒子原料之稀釋溶液512S塗佈於在(A)凹凸構造形成步驟 中製作之凹凸構造層514之凹凸構造面上(參照圖32A、圖32B)，其後將多餘之溶劑除去，藉此成為可將奈米粒子512配置於凹凸構造層514之凹部內部(參照圖32C)。
為僅於凹凸構造層514之凹部內部配置奈米粒子512，較佳為滿足下述要件。藉由滿足下述要件，容易將奈米粒子512配置於凹凸構造層514之凹部內部，因此製造上之容限擴大，且容易管理。進而，可使奈米粒子512之配置精度提高，因此使用第4態樣之光抽出體211之光抽出能力提高。
較佳為水滴相對於凹凸構造之接觸角為60度以上且未達180度，且凹凸構造之平均開口率為45%以上且未達100%。首先，藉由水滴之接觸角為60度以上，奈米粒子512相對於凹凸構造層514之凹凸構造之配置精度提高。自相同之效果，更佳為70度以上，最佳為80度以上。又，自使凹凸構造層514之凹凸構造之表面能量進一步降低，抑制奈米粒子512向凹凸構造層514之凸部頂部上之配置之觀點考慮，較佳為85度以上，更佳為90度以上，最佳為95度以上。再者，接觸角於滿足下述上限值之範圍中越大越好。凹凸構造層514之凹凸構造之表面能量越小，奈米粒子原料之稀釋溶液512S對於凹凸構造層514之凹凸構造之塗佈精度越降低。其原因在於，奈米粒子原料之稀釋溶液512S以使奈米粒子原料之稀釋溶液512S與凹凸構造層514之凹凸構造之接觸面積極小化之方式改變形狀。自下述之步驟(3)平坦化層形成步驟中之成膜性提高之觀點考慮，更佳為160度以下，最佳為140度以下。再者，若為120度以下，則奈米粒子原料之稀釋溶液512S之表面自由能量容限變大，因此更佳。
於凹凸構造層514之凹凸構造之表面能量較低之情形時，奈米粒子原料之稀釋溶液512S以使與凹凸構造層514之凹凸構造之接觸面積變小之方式作用，因此奈米粒子原料之稀釋溶液512S之塗佈精度降 低。作為奈米粒子原料之稀釋溶液512S與凹凸構造層514之凹凸構造之關係，若考慮自Cassie-Baxter(凱西-巴克斯特)模式轉移至Wenzel(文策爾)模式時之壓力、因自凹凸構造之內部施加至凹凸構造之凸部之電位引起之自Wenzel模式反向轉移至Cassie-Baxter模式、及奈米粒子原料之稀釋溶液512S之穩定化之大小與凹凸構造之大小關係，且考慮自奈米粒子原料之稀釋溶液512S之塗佈開始之物理現象最終必定成為Wenzel模式之條件，則即便於凹凸構造層514之凹凸構造表面之能量較低之情形時，藉由凹凸構造滿足特定之開口率而可使奈米粒子512向凹凸構造之配置精度較大地提高。自該等觀點考慮，凹凸構造層514之凹凸構造之平均開口率較佳為45%以上且未達100%。藉由為該範圍，可使奈米粒子512相對於凹凸構造之配置精度，即奈米粒子512向凹部內部之填充配置精度提高。於此，凹凸構造層514之凹凸構造之平均開口率更佳為50%以上，最佳為55%以上。自使奈米粒子原料之稀釋溶液512S之表面自由能量之容限變大之觀點考慮，較佳為65%以上，更佳為70%以上，最佳為75%以上。進而，為進一步擴大配置奈米粒子512時之溫度或振動之容限，較佳為80%以上。再者，開口率係定義為於藉由凹凸構造層514之凹凸構造之凸部之頂面而形成之面內，該面內之每單位面積中所包含之孔(凹部開口部面積)之比例。再者，接觸角設為如下者：作為『玻璃基板表面之潤濕性試驗方法』，採用JISR3257(1999)中制定之接觸角測定方法，且作為成為接觸角測定對象之基材，使用本實施形態之凹凸構造層514之凹凸構造面。
進而，於滿足上述說明之接觸角及開口率之範圍下，使奈米粒子原料之稀釋溶液512S中所使用之溶劑為水系(親水性)溶劑，藉此可使奈米粒子原料之稀釋溶液512S向凹凸構造層514之凹凸構造之塗佈性提高，並且可使奈米粒子512僅向凹凸構造層514之凹部內部之配置 精度提高。水系溶劑並無特別限定，列舉醇、***、酮類溶劑等。又，用於奈米粒子原料之稀釋溶液512S之溶劑，若選定使奈米粒子原料以3重量%之濃度溶解於溶劑中之情形時之慣性半徑為5nm以下之溶劑，則奈米粒子512向凹凸構造層514之凹部內部之配置精度提高，故而較佳。尤其，慣性半徑較佳為3nm以下，更佳為1.5nm以下，最佳為1nm以下。於此，慣性半徑係指對自藉由使用波長0.154nm之X射線之小角X射線散射進行之測定獲得之測定結果，應用Gunier(格尼拉)繪圖進行計算而得之半徑。
溶劑除去方法並無特別限定，列舉加熱處理、減壓(真空)處理或該等之組合之處理。
再者，作為奈米粒子原料，列舉以金屬烷氧化物為代表之誘發溶膠-凝膠反應之材料、或於一分子內具有有機鏈段與無機鏈段之有機無機混合分子、或金屬微粒子或金屬氧化物微粒子、且該等之混合物等。
尤其，若於奈米粒子原料之稀釋溶液512S中，包含會於稀釋塗佈後之溶劑揮發過程中樣態變化之奈米粒子原料，則推測使奈米粒子原料自身之面積變小之驅動力亦同時起作用，因此可更有效地向凹凸構造層514之凹部內部填充配置奈米粒子512，故而較佳。樣態之變化，列舉例如發熱反應或黏度變大之變化。例如，若包含以金屬烷氧化物為代表之溶膠-凝膠材料，則於溶劑揮發過程中，會與空氣中之水蒸氣反應而使溶膠-凝膠材料縮聚。藉此，溶膠-凝膠材料之能量不穩定化，因此遠離伴隨溶劑乾燥而降低之溶劑液面(溶劑與空氣之界面)之驅動力起作用，其結果，溶膠-凝膠材料良好地填充至凹凸構造層514之凹部內部，形成僅於凹凸構造層514之凹部內部填充排列有奈米粒子512之狀態。
尤其，藉由奈米粒子原料包含金屬元素Me經由氧而連接之金屬 烷鍵(-Me-O-Me-)，藉此作為奈米粒子原料之稀釋溶液512S之密度提高，並且反應性降低。因此，奈米粒子512對於凹凸構造層514之凹部內部之配置精度提高。進而，藉由奈米粒子原料中之Si元素濃度(CpSi)與Si以外之金屬元素M1之元素濃度(CpM1)之比率(CpM1/CpSi)為0.02以上，而可於特定之金屬元素濃度比之範圍內形成包含金屬烷鍵之溶液，因此容易調整密度，可使奈米粒子512向凹凸構造層514之凹部之填充配置精度提高，並且容易控制奈米粒子512之折射率。自相同之效果，較佳為0.05以上，最佳為0.1以上。進而，自使奈米粒子512之物理穩定性(硬度)提高之觀點考慮，更佳為0.3以上，尤佳為0.5以上。再者，可包含複數種Si以外之金屬元素M1。例如，於包含2種以上之金屬元素之情形時，使該等金屬元素之合計濃度為Si以外之金屬元素M1之元素濃度(CpM1)。
又，藉由Si以外之金屬元素M1選自由Ti、Zr、Zn、Sn、B、In及Al所組成之群，而使金屬烷鍵之穩定性提高，因此奈米粒子512對於凹凸構造層514之凹部內部之配置精度提高。尤其，自進一步發揮上述效果之觀點考慮，Si以外之金屬元素M1較佳為選自由Ti、Zr、Zn及B所組成之群，最佳為自Ti或Zr中選擇。
再者，上述金屬烷鍵(-Me-O-Me-)，定義為至少4個以上之金屬元素經由氧原子連接之狀態。即，金屬元素縮合為-O-Ma-O-Mb-O-Mc-O-Md-O-(其中，Ma、Mb、Mc、Md均可為相同元素，亦可不同)以上之狀態。例如，於含有包含Si-O-Ti-O-Si-O-之金屬烷鍵之情形時，於[-Ti-O-Si-O-]n之通式中，於n≧2之範圍設為本發明之金屬烷鍵。其中，並不限定於如-O-Ti-O-Si-般相互交替排列。因此，於-O-Ma-O-Mb-O-Mc-O-Md-O-之通式中，Ma、Mb、Mc及Md可互為不同者亦可為相同者。但是，自已說明之折射率之控制性之觀點考慮，較佳為包含至少1以上之Si。於將金屬烷鍵設為通式[-Me-O-]n(其中， Me為Si或Si以外之金屬元素M1)之情形時，若n為10以上，則奈米粒子512之配置精度及折射率之控制性進一步提高。自相同之效果，n較佳為15以上。
又，較佳為除上述金屬烷鍵之外，還包含矽氧烷鍵。於此，將矽氧烷鍵定義為[-Si-O-]n(其中，n≧10)。藉由n≧10，而表現矽氧烷鍵特有之調勻性，可使奈米粒子512向凹凸構造層514之凹部內部之填充配置精度提高。又，藉由包含矽氧烷鍵，可使金屬元素M1彼此之距離變遠，因此可使作為奈米粒子原料之稀釋溶液512S之環境(濕度)穩定性提高，藉此，奈米粒子512之配置精度提高。自進一步發揮該等效果之觀點考慮，較佳為n≧30，更佳為n≧50，最佳為n≧100。又，自進一步發揮於凹凸構造層514之凹部內部之調勻性之觀點，較佳為n≧200，更佳為n≧500。另一方面，自較高地確保奈米粒子512之折射率之觀點考慮，較佳為n≦100000，更佳為n≦10000，最佳為n≦8000。
進而，若包含Me-OR(其中，R記載為HOR時成為醇之化學構造)，則可於將奈米粒子原料之稀釋溶液512S塗佈於凹凸構造層514之凹凸構造時利用樣態之變化，並且可使奈米粒子512之密度提高。即，奈米粒子512向凹凸構造層514之凹部內部之配置精度提高，並且容易將奈米粒子512之折射率控制得較高。作為記載為Me-OR之情形時之R，列舉例如乙氧基、甲氧基、丙基、或異丙基等。
自奈米粒子512向凹凸構造層514之凹部內部之填充配置精度之觀點考慮，奈米粒子原料之於25℃之黏度較佳為30cP以上且10000cP以下。尤其，自容易將折射率控制得較高之觀點考慮，較佳為50cP以上，更佳為100cP以上，最佳為150cP以上。自凹凸構造層514向凹部內部之填充配置精度之觀點考慮，更佳為8000cP以下，最佳為5000cP以下。再者，黏度設為於溶劑含量為5%以下之情形時測定之 值。
再者，上述說明中，如-A-B-般表現化學組成。此係用以說明元素A與元素B之鍵結之表現，例如，即便於元素A具有3個以上之鍵結鍵之情形時，亦可使用相同之表現。即，藉由記載為-A-B-，至少可表現元素A與元素B化學鍵結，亦包含元素A與元素B以外之元素形成化學鍵。
又，於奈米粒子排列步驟中排列於凹凸構造層514之凹部內部之奈米粒子512之第2折射率(n2)於其後之步驟中有時會變化，但亦包含該折射率變化在內，稱作具有第2折射率(n2)之奈米粒子512。
於將多餘之溶劑除去時之加熱處理中，溫度及時間並無特別限定，可根據製作用作奈米粒子原料之材料之稀釋溶液時所使用之溶劑之蒸氣壓或沸點等、及塗佈膜厚(hc)而適當設定。作為加熱處理之條件，若大致為溫度20℃~300℃，且時間30秒~1小時之範圍，則奈米粒子原料之配置精度提高，因此較佳。又，於將使用溶劑之沸點設為Ts時，若包含溫度(T)滿足T<Ts之溶劑除去步驟(1)，則奈米粒子原料之配置精度進一步提高，故而較佳，更佳為滿足T<Ts/2。進而，若於溶劑除去步驟之後，包含滿足T≒Ts之溶劑除去步驟，則可進一步發揮上述效果。再者，T≒Ts大致為T=Ts±20%。
例如，若為使用平板狀基材作為基材513之情形，則可經過如下步驟：藉由旋塗法或澆鑄法、噴射法等而於凹凸構造面上使奈米粒子原料之稀釋溶液512S成膜，並將多餘之溶劑除去。尤其，於旋塗法之情形時較佳為使用低蒸氣壓溶劑。又，於旋塗法之情形時，若對奈米粒子原料之稀釋溶液512S進行澆鑄，且於該凹凸構造面被該稀釋溶液512S覆蓋之後，進行旋轉而薄膜化，則奈米粒子512之配置精度提高，故而較佳。另一方面，於基材為以玻璃膜或樹脂膜為代表之膜(盤)狀之情形時，可應用輥對輥製程，因此生產率提高。再者，亦可 於奈米粒子排列步驟之前，實施對凹凸構造表面之處理。作為處理，列舉氧電漿處理或UV-O3處理等。
再者，亦可於(2-2)奈米粒子排列步驟之後且(3)平坦化層形成步驟之前，實施使凹凸構造層514及奈米粒子512穩定化之步驟。於此，穩定化係指使殘留於凹凸構造層514及奈米粒子512之原料中之未反應之部位減少，或將凹凸構造層514及奈米粒子512之原料中所含之水分除去。於前者之情形時，根據第1折射率(n1)之介質原料或奈米粒子原料之特性而適當選擇，例如，列舉加熱處理或能量線照射處理。作為加熱處理之溫度，較佳為於40℃~300℃之範圍適當選擇，於能量線照射處理之情形時，可採用UV、IR、X射線等。於使用能量線之情形時，照射光之種類並無特別限定，可根據凹凸構造層及奈米粒子層之特性而適當選擇。作為照射光之種類，列舉例如UV、IR、X射線等。於UV之情形時，作為其光源，可使用UV-LED光源、金屬鹵化物光源、高壓水銀燈光源等。又，自穩定化、即未反應基之反應性之觀點考慮，累計光量較佳為500mJ/cm2~3000mJ/cm2之範圍，更佳為800mJ/cm2~2500mJ/cm2。再者，用於光照射之光源亦可將2個以上之光源併用複數個。藉由併用複數，可利用針對每個光源而不同之光譜之波長進行光照射。該情形時，未反應基之反應性提高，從而穩定性提高。又，於使用2個以上之光源之情形時，亦可選定相同之光源。該情形時，易於實現上述累計光量，穩定性提高。再者，於照射光之情形時，亦可於以二氧化碳或五氟丙烷氣體為代表之壓縮性氣體環境下、或氮或氬氣體環境下或減壓(真空)下進行。
(3)平坦化層形成步驟
於基材513表面形成凹凸構造層514，且於配置有光抽出層或奈米粒子512之凹凸構造層514之凹凸構造面上，塗佈平坦化層材料之稀釋溶液515S，並將多餘之溶劑除去，藉此可形成覆蓋凹凸構造層514 及光抽出層或奈米粒子512上部之平坦化層515(圖33A~圖33C)。作為塗佈方法，並無特別限定，可使用凹版塗佈法、微凹版塗佈法、刮刀塗佈法、線棒塗佈法、氣刀塗佈法、浸漬塗佈法、逗號刀塗佈法、噴塗法、簾塗、噴射法、旋塗法、棒式塗佈法等。溶劑除去方法並無特別限定，列舉加熱處理、減壓(真空)處理或該等之組合之處理。
加熱處理之情形時之溫度及時間，並無特別限定，可根據製作平坦化層材料之稀釋溶液時所使用之溶劑之蒸氣壓或沸點等、及塗佈膜厚而適當設定。作為加熱處理之條件，自提高平坦化層之配置精度之觀點考慮，較佳為大致為溫度20℃~300℃、時間30秒~1小時之範圍。
又，於將使用溶劑之沸點設為Ts時，若包含溫度(T)滿足T<Ts之溶劑除去步驟(1)，則平坦化層之配置精度進一步提高，故而較佳，更佳為滿足T<Ts/2。進而，若於溶劑除去步驟(1)之後，包含滿足T≒Ts之溶劑除去步驟(2)，則可進一步發揮上述效果，故而較佳。再者，T≒Ts大致為T=Ts±20%。例如，於將光抽出體應用於底部發光型有機EL元件之情形時，要求平坦化層面之面精度，因此較佳為適當地控制所使用之溶劑或加熱處理而使調勻性提高。此外，作為使平坦化層之露出之面平坦化之方法而列舉如下方法：於形成平坦化層之後，將表面具有鏡面之晶圓或卷盤貼合及按壓於平坦化層之露出之面上。
例如，若為使用平板狀基材之情形時，可經過如下步驟：藉由旋塗法、澆鑄法、噴射法等而於配置有光抽出層之凹凸構造層之殘留之表面粗糙面上使平坦化層之稀釋溶液成膜，並將多餘之溶劑除去。尤其，於旋塗法之情形時，較佳為使用低蒸氣壓溶劑。另一方面，於基材為以玻璃膜或樹脂膜為代表之膜(盤)狀之情形時，可應用輥對輥製程，因此生產率提高。
再者，亦可於(3)平坦化層形成步驟之前，對光抽出層或配置有奈米粒子512之凹凸構造層之粗糙面實施處理。作為該處理，列舉氧電漿處理或UV-O3處理等。
再者，亦可於(3)平坦化層形成步驟之後，經過將表面具有鏡面之晶圓或卷盤貼合及按壓於平坦化層515之露出之面上之步驟。藉由經過該步驟，可使平坦化層515之面精度提高，於第1態樣之光抽出體1之平坦化層(光入射面1a)上配置透明導電膜等時之配置精度、或半導體發光元件10之可靠性提高。作為平坦化之方法而列舉例如如下方法：如圖34A~圖34C所示，於形成平坦化層515之後，將表面具有鏡面之晶圓517(或卷盤，以下相同)貼合及按壓於平坦化層515之表面上，其後剝離該晶圓517。
再者，表面具有鏡面之卷盤，係可藉由將表面具有鏡面之晶圓(例如矽晶圓)之表面轉印形成為卷盤而製作。圖35使表示本實施形態之光抽出體之製造方法之一步驟之剖面模式圖。例如，如圖35A~圖35C所示，隔著轉印材料519(光硬化性樹脂等)夾持表面具有鏡面之晶圓517之該表面與卷盤518，繼而照射能量線來使該轉印材料硬化。最後，使晶圓517與卷盤518分離，藉此可製造表面具有鏡面(轉印材料519之表面)之卷盤518。或，以經鏡面研磨之圓筒表面精度，藉由使用光硬化性樹脂之轉印法而於卷盤518表面連續地製作鏡面。尤其，自連續地獲得具有平坦面之平坦化層515之觀點考慮，較佳為如下方法：平坦化層材料為光聚合性物質，且於將表面具有鏡面之晶圓517或卷盤518貼合及按壓於平坦化層515之表面上之狀態下進行光照射而使平坦化層515硬化，繼而，剝離鏡面體。
再者，亦可於平坦化層形成步驟之後實施使之穩定化之步驟。於此，穩定化係指使殘留於凹凸構造層、光抽出層或奈米粒子原料及平坦化層中之未反應之部位減少，或將凹凸構造層、光抽出層或奈米 粒子原料及平坦化層中所含之水分除去。於前者之情形時，可根據第1折射率(n1)之介質原料、奈米粒子原料之特性而適當選擇，例如，列舉加熱處理或能量線照射處理。作為加熱處理之溫度，較佳為於40℃~300℃之範圍適當選擇，於能量線照射處理之情形時，可採用UV、IR、X射線等。
於使用能量線之情形時，照射光之種類並無特別限定，可根據凹凸構造層、光抽出層或奈米粒子及平坦化層之特性而適當選擇。作為照射光之種類，列舉例如UV、IR、X射線等。於UV之情形時，作為其光源，可使用UV-LED光源、金屬鹵化物光源、高壓水銀燈光源等。又，自穩定化、即未反應基之反應性之觀點考慮，累計光量較佳為500mJ/cm2~3000mJ/cm2之範圍，更佳為800mJ/cm2~2500mJ/cm2。再者，用於光照射之光源亦可併用2個以上之光源之複數個。藉由併用複數個，可利用針對每個光源而不同之光譜之波長進行光照射。該情形時，未反應基之反應性提高，從而穩定性提高。又，於使用2個以上之光源之情形時，亦可選擇相同之光源。該情形時，易於實現上述累計光量，穩定性提高。再者，於照射光之情形時，亦可於以二氧化碳或五氟丙烷氣體為代表之壓縮性氣體環境下、或氮或氬氣體環境下或減壓(真空)下進行。
又，亦可於平坦化層形成後，進而將包含吸水性低之材料之薄膜成膜於平坦化層上。該新設置之層之折射率，較佳為與平坦化層之折射率(n3)實質上同等或相等。作為該材料，例如以金屬烷氧化物為代表之溶膠-凝膠材料，列舉旋塗玻璃、氫倍半矽氧烷等。
再者，作為上述之光抽出體之製造方法之模具，自生產率或轉印性提高之觀點考慮，較佳為採用以下說明之卷盤狀模具。
[製造方法2]
圖36係表示本實施形態之光抽出體之製造方法2之各步驟之剖面 模式圖。於本實施形態之光抽出體之其他製造方法中，較佳為藉由上述製造方法中之依序包含至少下述(1)~(4)之步驟之製造方法而製造。尤其，對僅於凹凸構造層之凸部上部配置光抽出層之情形有益。藉此，各構成要素之控制性提高，並且製造時之產量提高。
(1)卷盤狀模具形成步驟
將表面具有凹凸構造之圓筒狀母模之凹凸構造藉由光轉印法而連續地轉印至膜狀基材661表面，從而獲得表面具有凹凸構造662之卷盤狀模具520之步驟(參照圖36A)。
(2)光抽出層(奈米粒子)填充步驟
對卷盤狀模具520之凹凸構造面塗佈光抽出層(奈米粒子原料)之稀釋溶液，並將多餘之溶劑除去，且於卷盤狀模具520之凹部內部配置光抽出層(奈米粒子)512之步驟(參照圖36B)。
(3)光抽出層(奈米粒子)轉印步驟
將配置有光抽出層(奈米粒子)512之卷盤狀模具520之凹凸構造面，隔著具有第1折射率(n1)之凹凸構造層原料而貼合於具有第4折射率(n4)之基材513之表面上，照射能量線之後，剝離卷盤狀模具520，獲得包含<具有第4折射率(n4)之基材513>/<具有第1折射率(n1)之凹凸構造層514>/<設置於凹凸構造層之凸部頂部上之具有第2折射率之光抽出層(奈米粒子512)>之光抽出體之步驟(參照圖36C)。
(4)平坦化層形成步驟
將具有第1折射率(n1)之介質原料之溶液塗佈於凹凸構造層514及光抽出層(奈米粒子)512上，而以覆蓋光抽出層(奈米粒子)512及上述凹凸構造層514之方式形成具有第1折射率(n1)之平坦化層515之步驟(參照圖36D)
(1)卷盤狀模具形成步驟
作為卷盤狀模具520之轉印形成方法，並無特別限定，較佳為應 用可以輥對輥進行之光轉印法。作為光轉印法，列舉例如圖37所示之方法(連續製程)。圖37係表示本實施形態之光抽出體之製造方法之光轉印法之一例之模式圖。
(1-1)：於膜狀基材661上塗佈光硬化性樹脂組成物(以下，亦簡單地稱作樹脂)601之步驟(樹脂塗佈步驟)
(1-2)：使塗佈之樹脂601黏著於已實施脫模處理之圓筒狀母模(以下，簡單地稱作母模)602之步驟(將樹脂按壓於鑄模之步驟)
(1-3)：自膜狀基材661側進行光照射，使樹脂601進行光自由基聚合而獲得硬化物603之步驟(樹脂光硬化步驟)
(1-4)：將硬化物603自母模602剝離，獲得具有母模602之圖案形狀之反轉形狀之凹凸構造之步驟(將硬化物自鑄模剝離之步驟)
其結果，獲得於膜狀基材661上具有凹凸構造662之卷盤狀模具520。
再者，亦可將步驟(1-4)中獲得之卷盤狀模具520設為鑄模G1來製作卷盤狀模具G2，使用該卷盤狀模具G2進行(2)光抽出層(奈米粒子)填充步驟以下之步驟。該卷盤狀模具G2可藉由例如圖38所示之以下之步驟(1-5)~步驟(1-8)而製造。圖38是表示本實施形態之光抽出體之製造方法2之卷盤狀模具G2之製造步驟之模式圖。
(1-5)：於膜狀基材661a上塗佈樹脂601之步驟(塗佈樹脂之步驟)
(1-6)：使塗佈之樹脂601黏著於卷盤狀模具G1，以疊層輥700按壓之步驟(將樹脂按壓於鑄模之步驟)
(1-7)：自卷盤狀模具G1之基材側與卷盤狀模具G2之基材側之雙方、或任一側進行光照射，使樹脂601進行光自由基聚合而獲得硬化物603之步驟(使樹脂光硬化之步驟)。
(1-8)：將硬化物603自卷盤狀模具G1剝離，獲得具有與圖38所示之母模602之圖案形狀相同之形狀之凹凸構造之步驟(自硬化物剝離鑄 模之步驟、獲得卷盤狀模具G2之步驟)。
其結果獲得之卷盤狀模具G2如圖38所示，於膜狀基材661a上具有凹凸構造662a。
作為步驟(1-1)、(1-5)中之塗佈方法，可應用輥塗法、棒式塗佈法、模塗法、凹版塗佈法、微凹版塗佈法、噴射法、噴塗法、氣刀塗佈法、流塗法、簾塗法等。
於步驟(1)中製作之凹凸構造中，亦可包含塗佈改善構造。塗佈改善構造係以夾持用以製作所需之光抽出層(奈米粒子)排列之基本構造之方式配置，塗佈改善構造之間距較佳為較基本構造大。尤其，塗佈改善構造中之間距，較佳為自基本構造側向膜端部慢慢變大。
於步驟(1-3)、步驟(1-7)中，照射光之種類並無特別限定，可根據光硬化性樹脂組成物之特性而適當選擇。作為照射光之種類，列舉例如UV、IR、X射線等。於UV之情形時，作為其光源，可使用UV-LED光源、金屬鹵化物光源、高壓水銀燈光源等。又，自提高轉印精度之觀點考慮，累計光量較佳為500mJ/cm2~3000mJ/cm2之範圍，更佳為800mJ/cm2~2500mJ/cm2。再者，於照射光之情形時，亦可於以二氧化碳或五氟丙烷氣體為代表之壓縮性氣體環境下、或氮或氬氣體環境下或減壓(真空)下進行。又，用於光照射之光源亦可併用2個以上之光源之複數個。藉由併用複數個，可利用針對每個光源而不同之光譜之波長進行光照射。該情形時，光硬化性樹脂組成物之反應性(反應率)提高，轉印精度及穩定性提高。又，於使用2個以上光源之情形時，亦可選定相同之光源。該情形時，易於實現上述累計光量，穩定性提高。
可以自卷盤狀模具G1製造卷盤狀模具G2之要領，自卷盤狀模具G2製造卷盤狀模具G3，且自卷盤狀模具G3製造卷盤狀模具G4。即，亦可自卷盤狀模具GN製作卷盤狀模具(GN+1)，並將模具(GN+1)用 作上述說明之卷盤狀模具(G1)來進行(2)奈米粒子填充步驟以下之步驟。
再者，於卷盤狀模具(GN)之圖案包含光硬化性樹脂(GN)，且卷盤狀模具(GN+1)之圖案亦包含光硬化性樹脂(GN+1)之情形時，較佳為，光硬化性樹脂(GN、GN+1)均為含氟光硬化性樹脂。藉由為含氟光硬化性樹脂，可使氟成分向光硬化性樹脂(GN)之圖案部表面偏析。藉此，卷盤狀模具(GN)具有圖案部之脫模性，且亦可保證與基材之密接性，因此可良好地獲得卷盤狀模具(GN+1)。該卷盤狀模具(GN)或卷盤狀模具(GN+1)，較佳為表面部之氟元素濃度(Es)大於構成圖案之樹脂中之氟元素平均濃度(Eb)。
藉由構成卷盤狀模具(GN)及/或卷盤狀模具(GN+1)之樹脂層中之氟元素平均濃度(Eb)與構成卷盤狀模具(GN)及/或卷盤狀模具(N+1)之樹脂層之微細圖案表面部之氟元素濃度(Es)之比(Es/Eb)滿足1<Es/Eb≦30000，可進一步發揮上述效果，故而更佳。尤其，隨著成為3≦Es/Eb≦1500、10≦Es/Eb≦100之範圍，脫模性進一步提高，故而較佳。
再者，於上述之最大範圍(1<Es/Eb≦30000)中，若為20≦Es/Eb≦200之範圍，則構成卷盤狀模具(GN)及/或卷盤狀模具(GN+1)之樹脂層表面部之氟元素濃度(Es)，充分高於樹脂層中之平均氟濃度(Eb)，卷盤狀模具(GN)及/或卷盤狀模具(GN+1)表面之自由能量有效地減少，因此與第1折射率(n1)之介質或奈米粒子512之脫模性提高。又，藉由使構成卷盤狀模具(GN)及/或卷盤狀模具(GN+1)之樹脂層中之氟元素平均濃度(Eb)，相對於構成卷盤狀模具(GN)及/或卷盤狀模具(GN+1)之樹脂層表面部之氟元素濃度(Es)而相對性較低，樹脂自身之強度提高，並且於膜狀基材(支撐膜)附近，可確保較高之自由能量，因此與膜狀基材(支撐膜)之密接性提高。藉此，與膜狀基材(支撐膜)之 密接性優異，與第1折射率(n1)之介質及具有第2折射率(n2)之奈米粒子512之脫模性優異，而且，可獲得能重複將奈米尺寸之凹凸形狀自樹脂轉印至樹脂之卷盤狀模具(GN)及/或卷盤狀模具(GN+1)，故而尤佳。
又，若為26≦Es/Eb≦189之範圍，則可使構成卷盤狀模具(GN)及/或卷盤狀模具(GN+1)之樹脂層表面之自由能量更低，從而重複轉印性良好，故而較佳。進而，若為30≦Es/Eb≦160之範圍，則可使構成卷盤狀模具(GN)及/或卷盤狀模具(GN+1)之樹脂層表面之自由能量減少，並且可維持樹脂之強度，重複轉印性進一步提高，故而較佳，若為31≦Es/Eb≦155則更佳。若為46≦Es/Eb≦155，則可進一步發揮上述效果，故而較佳。
構成卷盤狀模具(GN)及/或卷盤狀模具(GN+1)之樹脂層之圖案面側區域，係指例如自構成卷盤狀模具(GN)及/或卷盤狀模具(GN+1)之樹脂層之圖案面側表面，朝向膜狀基材(支撐膜)側沿膜厚方向侵入大致1%~10%之部分，或沿膜厚方向侵入2nm~20nm之部分。再者，構成卷盤狀模具(GN)及/或卷盤狀模具(GN+1)之樹脂層之圖案面側區域之氟元素濃度(Es)可藉由XPS(X-ray photoelectron spectroscopy，X射線光電子光譜)法而定量。XPS法之X射線之侵入長度為數nm而較淺，因此適於定量Es值。作為另一分析方法，亦可使用採用透過型電子顯微鏡之能量分散型X射線分光法(TEM-EDX)算出Es/Eb。又，構成卷盤狀模具(GN)及/或卷盤狀模具(GN+1)之樹脂層構成樹脂中之平均氟濃度(Eb)，可根據加入量而計算，或以氣體層析圖質量分析計(GC/MS)測定。例如，將構成卷盤狀模具(GN)及/或卷盤狀模具(GN+1)之樹脂層物理上剝離併用於氣體層析圖質量，藉此可鑑定氟元素平均濃度。另一方面，即便將構成卷盤狀模具(GN)及/或卷盤狀模具(GN+1)之樹脂層物理上剝離而得之切片以燒瓶燃燒法 分解，繼而進行離子層析圖分析，亦可鑑定樹脂中之氟元素平均濃度(Eb)。
再者，自滿足上述說明之Es/Eb之範圍而發揮效果之觀點考慮，光硬化性樹脂組成物，較佳為至少包含光聚合性丙烯酸系單體、含氟(甲基)丙烯酸酯及光聚合起始材料。含氟(甲基)丙烯酸酯若為以下述化學式(1)表示之含氟(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯，則可於降低樹脂中之氟元素平均濃度(Eb)之狀態下，有效地提高表面部之氟元素濃度(Es)，可更有效地表現向基材之接著性與脫模性，故而更佳。作為該(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯，可使用例如大金工業公司製造之「OPTOOL DAC」。
(化學式(1)中，R1表示下述化學式(2)，R2表示下述化學式(3))
(化學式(2)中，n為1以上且6以下之整數)
(化學式(3)中，R為H或CH3)
(2)光抽出層(奈米粒子)填充步驟
作為光抽出層(奈米粒子原料)之塗佈方法，並無特別限定，可使用凹版塗佈法、微凹版塗佈法、模塗法、刮刀塗佈法、線棒塗佈法、氣刀塗佈法、浸漬塗佈法、逗號刀塗佈法、噴塗法、簾塗、噴射法、旋塗法等。圖39係表示本實施形態之光抽出體之製造方法2之光抽出層填充步驟之模式圖。設定塗佈中之稀釋溶液之塗佈膜厚(hc)、奈米粒子原料之稀釋溶液之體積濃度(C)、及於單位面積(Sc)之區域下存在之凹凸構造之凹部體積(Vc)滿足Sc‧hc‧C<Vc之塗佈條件，於具有膜狀基材661及凹凸構造662之卷盤狀模具520之凹凸構造(662)面上，塗佈光抽出層(奈米粒子原料)之稀釋溶液512S(圖39A、圖39B)，並於塗佈後將多餘之溶劑除去，藉此可配置光抽出層(奈米粒子)512(圖39C)。溶劑除去方法並無特別限定，列舉加熱處理、減壓(真空)處理或該等之組合之處理。
再者，為擴大將光抽出層(奈米粒子)512僅填充配置於凹凸構造層514(參照圖30)之凹部內部之時之精度及容限，自相同之效果可使用上述[製造方法1]之(2)光抽出層(奈米粒子)排列步驟中所說明之向凹凸構造層514之凹凸構造之接觸角、凹凸構造層514之凹凸構造662之開口率、奈米粒子原料及將奈米粒子原料稀釋而成之溶劑。再者，藉由於奈米粒子原料中包含丙烯酸基、甲基丙烯酸基、丙烯醯基、甲基丙烯醯基、丙烯醯氧基、甲基丙烯醯氧基、乙烯基、環氧基、或氧雜環丁烷基之任一者，進而包含光聚合起始材料，藉此可使下述之(3)光抽出層(奈米粒子)轉印步驟之光抽出層(奈米粒子)512之轉印精度提高。自進一步發揮上述效果之觀點考慮，較佳為含有丙烯酸基、甲基丙烯酸基、丙烯醯基、甲基丙烯醯基、丙烯醯氧基、甲基丙烯醯 氧基、乙烯基。
又，於光抽出層(奈米粒子)填充步驟中排列於凹凸構造之凹部內部之光抽出層(奈米粒子)512之第2折射率(n2)於其後之步驟有時變化，但亦包含該折射率變化而稱作具有第2折射率(n2)之光抽出層(奈米粒子)512。
加熱處理之情形時之溫度及時間並無特別限定，自相同之效果可採用上述[製造方法1]之(2)光抽出層(奈米粒子)排列步驟中所說明之條件。
再者，亦可與上述[製造方法1]之(2)光抽出層(奈米粒子)排列步驟中所說明者相同地，於(2)光抽出層(奈米粒子)填充步驟之後((3)光抽出層(奈米粒子)轉印步驟之前)實施使光抽出層(奈米粒子)512穩定化之步驟。
(3)光抽出層(奈米粒子)轉印步驟
圖40及圖41係表示本實施形態之光抽出體之製造方法2之光抽出層轉印步驟之模式圖。於基材513為膜狀基材之情形時，如圖40所示，於基材513之一主面上塗佈第1折射率(n1)之介質原料而設置凹凸構造層514。使用疊層輥700將配置有光抽出層(奈米粒子)512之卷盤狀模具520之奈米粒子面側、與構成凹凸構造層514之介質原料貼合，並且照射能量線，繼而剝離卷盤狀模具520，藉此可轉印排列光抽出層(奈米粒子)512。
作為塗佈方法並無特別限定，可使用凹版塗佈法、微凹版塗佈法、模塗法、刮刀塗佈法、線棒塗佈法、氣刀塗佈法、浸漬塗佈法、逗號刀塗佈法、噴塗法、簾塗、噴射法等。
於基材513為平板狀基材之情形時，如圖41所示，於基材513之一主面上塗佈具有第1折射率(n1)之介質原料而設置凹凸構造層514。使用疊層輥700，將配置有光抽出層(奈米粒子)512之卷盤狀模具520 之奈米粒子面側與構成凹凸構造層514之介質原料貼合(參照圖41A)，並且照射能量線(參照圖41B)，繼而，剝離卷盤狀模具520(參照圖41C)，藉此可轉印排列光抽出層(奈米粒子)512。
作為塗佈方法並無特別限定，可使用旋塗法或噴射法等。再者，即便以如下之方法亦可進行光抽出層(奈米粒子)512之轉印排列。即，於配置有光抽出層(奈米粒子)512之卷盤狀模具520之奈米粒子面側，塗佈具有第1折射率(n1)之介質原料。其次，使用疊層輥700將基材513之一主面與介質原料貼合，並且照射能量線。繼而，剝離卷盤狀模具520。
作為塗佈方法並無特別限定，可使用凹版塗佈法、微凹版塗佈法、模塗法、刮刀塗佈法、線棒塗佈法、氣刀塗佈法、逗號刀塗佈法、噴塗法、簾塗法、噴射法等。
於塗佈於基材513之一主面上之具有第1折射率(n1)之介質原料包含溶劑之情形時，亦可於貼合前將溶劑除去。該情形時，列舉加熱處理。溫度及時間並無特別限定，可根據溶劑之蒸氣壓或沸點等、及塗佈膜厚而適當設定。作為加熱處理之條件，若大致為溫度20℃~300℃、時間30秒~1小時之範圍，則具有第1折射率之構造化層之轉印形成精度提高，故而較佳。又，於將使用溶劑之沸點設為Ts時，若包含溫度(T)滿足T<Ts之溶劑除去步驟(1)，則塗佈精度提高，故而較佳，更佳為滿足T<Ts/2。進而，若於溶劑除去步驟(1)之後，包含滿足T≒Ts之溶劑除去步驟(2)，則可進一步發揮上述效果，故而較佳。再者，T≒Ts大致為T=Ts±20%。
照射之光之種類並無特別限定，可根據被轉印材料之特性而適當選擇。作為照射光之種類，可使用例如UV、IR、X射線等。於UV之情形時，作為其光源，可使用UV-LED光源、金屬鹵化物光源、高壓水銀燈光源等。又，自提高轉印精度之觀點考慮，累計光量較佳為 500mJ/cm2~3000mJ/cm2之範圍，更佳為800mJ/cm2~2500mJ/cm2。再者，於照射光之情形時，亦可於以二氧化碳或五氟丙烷氣體為代表之壓縮性氣體環境下、或氮或氬氣體環境下或減壓(真空)下進行。又，用於光照射之光源亦可併用2個以上之光源之複數個。藉由併用複數，可利用針對每個光源而不同之光譜之波長進行光照射。該情形時，光硬化性樹脂組成物之反應性(反應率)提高，轉印精度及穩定性提高。又，於使用2個以上之光源之情形時，亦可選定相同之光源。該情形時，易於實現上述之累計光量，穩定性提高。
較佳為，於上述步驟(3)光抽出層(奈米粒子)轉印步驟之前，對基材513實施預處理。作為預處理，列舉接著層之形成或親水化。
作為接著層，若對基材513及第1折射率(n1)之介質之雙方具有密接性則並無限定，可採用數nm以上之薄膜至數nm以下之分子層。例如，藉由暴露於末端官能基改性之矽烷耦合劑材料蒸氣中之方法、或藉由浸漬於末端官能基改性矽烷耦合劑溶液中或進行旋塗而形成單分子層膜之方法等，可形成接著層。尤其，於接著層厚為數nm以上之情形時，接著層之材質較佳為光學上透明。於接近於單分子層之數nm以下之情形時，由接著層所引起之光吸收或多重反射之效果非常小，因此該情形時之特性並無特別限定，較佳為光學上透明。
(4)平坦化層形成步驟
藉由於上述步驟(3)光抽出層(奈米粒子)轉印步驟之後，經過以覆蓋光抽出層(奈米粒子)原料及凹凸構造層514之方式形成具有第1折射率(n1)之平坦化層515之平坦化層形成步驟，藉此可製造本發明之光抽出體。
再者，亦可於平坦化層形成步驟之前，對配置有光抽出層(奈米粒子)512之凹凸構造層514之粗糙面實施處理。作為該處理，列舉氧電漿處理或UV-O3處理等。
圖42係表示本實施形態之光抽出體之製造方法2之平坦化層形成步驟之模式圖。平坦化層形成步驟係如下步驟：於配置有光抽出層(奈米粒子)512之凹凸構造層514之凹凸構造面上，塗佈平坦化層材料之稀釋溶液515S(圖42A、圖42B)，並將多餘之溶劑除去，藉此形成覆蓋凹凸構造層514及光抽出層(奈米粒子)512上部之平坦化層515(圖42A、圖42B、圖42C)。作為塗佈方法，並無特別限定，可使用凹版塗佈法、微凹版塗佈法、模塗法、刮刀塗佈法、線棒塗佈法、氣刀塗佈法、浸漬塗佈法、逗號刀塗佈法、噴塗法、簾塗、噴射法、旋塗法等。溶劑除去方法並無特別限定，可列舉加熱處理、減壓(真空)處理或該等之組合之處理。
加熱處理之情形時之溫度及時間並無特別限定，可根據製作平坦化層材料之稀釋溶液515S時所使用之溶劑之蒸氣壓或沸點等、及塗佈膜厚而適當設定。作為加熱處理之條件，自提高平坦化層515之配置精度之觀點考慮，較佳為，大致為溫度20℃~300℃、時間30秒~1小時之範圍。
又，於將使用溶劑之沸點設為Ts時，若包含溫度(T)滿足T<Ts之溶劑除去步驟(1)，則平坦化層515之配置精度進一步提高，故而較佳，更佳為滿足T<Ts/2。進而，若於溶劑除去步驟(1)之後，包含滿足T≒Ts之溶劑除去步驟(2)，則可進一步發揮上述效果，故而較佳。再者，T≒Ts大致為T=Ts±20%。例如，於將光抽出體1應用於底部發光型有機EL元件之情形時，要求平坦化層面之面精度，因此較佳為適當地控制所使用之溶劑或加熱處理，使調勻性提高。此外，作為使平坦化層515之露出之面平坦化之方法，列舉於形成平坦化層之後，將表面具有鏡面之晶圓或卷盤貼合及按壓於平坦化層515之露出之面上之方法。
再者，亦可於(3)平坦化層形成步驟之後，經過將表面具有鏡面 之晶圓或卷盤貼合及按壓於平坦化層之露出之面上之步驟。藉由經過該步驟，可使平坦化層之面精度提高，於光抽出體之平坦化層515上配置透明導電膜等時之配置精度、或半導體發光元件10之可靠性提高。圖43係表示本實施形態之光抽出體之製造方法2之形成平坦化層之後之步驟之模式圖。作為平坦化之方法，列舉例如如下方法：如圖43A圖43C所示，於形成平坦化層515之後，將表面具有鏡面之晶圓517(或卷盤)貼合及按壓於平坦化層515之表面上(參照圖43A、圖43B)，其後，剝離晶圓517(或卷盤)(參照圖43C)。再者，表面具有鏡面之卷盤係可藉由將表面具有鏡面之晶圓(例如矽晶圓)之表面轉印形成於卷盤而製作。例如，如圖35所示，隔著轉印材料519(光硬化性樹脂等)夾持表面具有鏡面之晶圓517之該表面與卷盤518，繼而照射能量線使轉印材料519硬化。最後，使晶圓517與卷盤518分離，藉此可製造表面具有鏡面(轉印材料519之表面)之卷盤518。或可以經鏡面研磨之圓筒表面精度，藉由使用光硬化性樹脂之轉印法而於卷盤518之表面連續地製作鏡面。
尤其，自連續地獲得具有平坦面之平坦化層515之觀點考慮，較佳為如下方法：平坦化層材料為光聚合性物質，於將表面具有鏡面之晶圓517或卷盤518貼合及按壓於平坦化層515之露出面之上之狀態下進行光照射而使平坦化層515硬化，繼而剝離上述鏡面體。
再者，亦可於平坦化層形成步驟之後實施穩定化步驟。於此，穩定化係指使殘留於凹凸構造層514、光抽出層(奈米粒子原料)512及平坦化層515中之未反應之部位減少，或將凹凸構造層514、光抽出層(奈米粒子原料)512及平坦化層515中所含之水分除去。於前者之情形時，可根據被轉印材料、奈米粒子原料或平坦化層515之特性而適當選擇，可列舉例如加熱處理或能量線照射處理。作為加熱處理之溫度，較佳為於40℃~300℃之範圍適當選擇，於使用能量線照射處理 之情形時，可採用UV、IR、X射線等。於使用能量線之情形時，照射之光之種類並無特別限定，可根據凹凸構造層514、光抽出層(奈米粒子層)及平坦化層515之特性而適當選擇。照射之光之種類，可列舉例如UV、IR、X射線等。於UV之情形時，作為其光源，可使用UV-LED光源、金屬鹵化物光源、高壓水銀燈光源等。又，自穩定化、即未反應基之反應性之觀點考慮，累計光量較佳為500mJ/cm2~3000mJ/cm2之範圍，更佳為800mJ/cm2~2500mJ/cm2。再者，用於光照射之光源亦可併用2個以上之光源之複數。藉由併用複數，可利用針對每個光源而不同之光譜之波長進行光照射。該情形時，未反應基之反應性提高，從而穩定性提高。又，於使用2個以上之光源之情形時，可選定相同之光源。該情形時，易於實現上述累計光量，穩定性提高。再者，於照射光之情形時，亦可於以二氧化碳或五氟丙烷氣體為代表之壓縮性氣體環境下、或氮或氬氣體環境下或減壓(真空)下進行。
又，於形成平坦化層之後，亦可進而將包含吸水性低之材料之薄膜成膜於平坦化層515上。該新設置之層之折射率，較佳為與平坦化層515之折射率(n3)實質上同等或相等。作為該材料，可列舉例如以金屬烷氧化物為代表之溶膠-凝膠材料、旋塗玻璃、氫倍半矽氧烷等。
<半導體發光元件>
上述實施形態之半導體發光元件，可較佳地用作LED或有機EL等半導體發光元件。
其次，對使用有上述積層體之有機EL元件進行說明。作為有機EL元件之光抽出方式，存在頂部發光方式(以下，稱作「頂部發光型有機EL元件」)與底部發光方式(以下，稱作「底部發光型有機EL元件」)。頂部發光型有機EL元件係可藉由將上述第1態樣之光抽出體1之平坦化層13貼合於有機EL元件之發光層面(例如，以ITO為代表之 透明導電層)上，而獲得光抽出得以提高之有機EL元件。又，可藉由將第2態樣之光抽出體2之光抽出層面側，隔著接著層13a而貼合於有機EL元件之發光層面(例如，以ITO為代表之透明導電層)上，而獲得光抽出得以提高之有機EL元件。再者，使用第2態樣之光抽出體2之情形時之接著層13a，為進一步提高有機EL元件之可靠性而較佳為密封材。於此，作為有機EL元件之發光層面，可列舉以ITO為代表之透明導電膜面。若滿足上述之平均距離Lor之範圍，則可發揮效果，因此平坦化層13之平坦性越高越好，並無特別限定。又，因係貼合使用，故而較佳為有機EL元件之發光層面(例如，以ITO為代表之透明導電層)與平坦化層13之密接性較高。例如，藉由構成平坦化層13之材料至少包含黏合劑樹脂、反應性稀釋材料及起始材料，而可藉由熱進行壓接(貼合、接著)。於壓接後，施加光或熱而使起始材料活化，使反應性稀釋材料反應，藉此可牢固地接著。
於底部發光方式之情形時，於第1態樣之光抽出體1之平坦化層13上至少依序設置有透明導電層與發光層，藉此可製造光抽出效率得以改善之有機EL元件。該情形時，為抑制有機EL元件之短路而使有機EL元件之可靠性提高，必需使透明導電層之相對於有機EL元件之積層方向之膜厚度分佈變小。因此，第1態樣之光抽出體1之平坦化層13之表面越平滑越好。例如，若使用藉由原子力顯微鏡而求出之Ra(5μm×5μm)，則Ra越接近於0nm越好，較佳為大致為Ra≦10nm以下，更佳為Ra≦5nm以下，最佳為Ra≦2.5nm以下。即，於對底部發光型有機EL元件應用上述第1態樣之光抽出體1之情形時，較佳為經過如下步驟等：為控制平坦化層13表面之平坦度，而於平坦化層13形成步驟中之溶劑乾燥時進行調勻控制，或於平坦化層13形成步驟之後，將表面具有鏡面之晶圓或卷盤貼合及按壓於平坦化層13之表面上。
作為第1態樣之光抽出體1之基材之種類，並無特別限定，較佳 為光學上透明之可撓性基材或光學上透明之無機基材，進而更佳為以玻璃為代表之具有水蒸汽阻隔性或氣體阻隔性之基材。將第1態樣之光抽出體1用於製造上述之頂部發光型有機EL元件之情形時，作為基材，若為可撓性基材，則積層體之貼合性提高。進而，基於使用可撓性基材，積層體之連續生產率提高。可撓性基材之材質並無特別限定，但於在耐熱環境中使用之情形時，列舉玻璃(玻璃膜)或透明聚醯亞胺等，於此以外之情形時，列舉光學上透明之樹脂膜、例如PET、TAC、PEN、COP等。再者，為使有機EL元件之長期可靠性提高，可使用玻璃板或玻璃膜、或玻璃膜與樹脂膜之積層體作為基材。
另一方面，於應用於底部發光型有機EL元件之情形時，若為光學上透明之無機基材或耐熱性基材，則容易向積層體之平坦化層面上配置透明導電膜。其材質並無特別限定，列舉例如玻璃、石英、水晶、藍寶石、透明聚醯亞胺等。尤其，自連續生產率與長期可靠性之觀點考慮，亦可使用玻璃板或玻璃膜、或玻璃膜與樹脂膜之積層體作為基材。
再者，上述光學上透明係定義為消光係數(折射率之虛數部)為0之情形。於將雙折射率設為N時可表現為N=n-ik。於此，i為虛數，且係指i2=-1。此時，將n稱作折射率(之實數部)，將k稱作消光係數(折射率之虛數部)。即，將k=0之介質定義為光學上透明之介質。再者，k係表示介質對光之吸收之指標，且與吸收係數α滿足α=4πk/λ之關係。λ為波長。即，若為k=0，則吸收係數為0，成為不產生光之吸收之介質。於此，k=0之情形係定義為k為0.01以下之情形。藉由滿足該範圍，光學上透明性提高，故而較佳。
實施例
以下，對為明確本發明之效果而進行之實施例進行說明。再者，本發明並不受以下實施例任何限制。
<光抽出體A：點狀凹凸構造> (圓筒狀模具之製作)
作為圓筒狀模具之基材，使用直徑80mm、長度50mm之圓筒型石英玻璃輥。於該石英玻璃輥表面使抗蝕劑層成膜，並於該抗蝕劑層之表面，藉由使用半導體脈衝雷射之直接描畫微影法而形成凹凸構造。製作有複數種凹凸構造，以下，以具有長週期構造之凹凸構造(排列LP)為代表進行記載。
首先，於石英玻璃輥之表面，藉由濺鍍法而成膜抗蝕劑層。其次，一面使成膜有抗蝕劑層之石英玻璃輥以線速度s=1.0m/sec旋轉，一面於以下之條件下曝光。
曝光用半導體雷射波長：405nm
曝光雷射功率：3.6mW
X軸方向間距(Px)：433nm
相對於X軸方向間距(Px)之變動幅度δ2：108nm
變動幅度δ2之X軸方向之長週期(Px)L：5000nm
Y軸方向間距(Py)：500nm
相對於Y軸方向間距(Py)之變動幅度δ1：125nm
變動幅度δ1之Y軸方向之長週期(Py)L：5000nm
Y軸方向間距(Py)係如下般決定。以主軸馬達之Z相信號為基準，測定1圈所需之時間T，自線速度s計算出周長L，獲得下述式(A)。
式(A)L=T×s
將目標間距設為(Py)，以L/(Py)成為整數之方式補足目標間距(Py)之0.1%以下之值而進行調整，藉由下述式(B)而獲得實效間距(Py)'。
式(B)L/(Py)'=m(m為整數)
目標間距(Py)與實效間距(Py)'嚴格而言為(Py)≠(Py)'，但由於L/(Py)≒107，因此成為｜(Py)-(Py)'｜/(Py)'≒10-7，可作為實質上相等者來處理。相同地，長週期(Py)L係亦以L/(Py)L成為整數之方式藉由下述式(C)而獲得實效長週期(Py)L'。
式(C)L/(Py)L'=n(n為整數)
該情形時，嚴格而言亦為(Py)L≠(Py)L'，但由於L/(Py)L≒105，因此成為｜(Py)L-(Py)L'｜/(Py)L'≒10-5，可作為實質上相等者來處理。
其次，自實效間距(Py)'根據下述式(D)、下述式(E)，計算出基準脈衝頻率fy0、調變頻率fyL。
式(D)fy0=s/(Py)'
式(E)fyL=s/(Py)L'
最後，根據上述式(D)、上述式(E)，以下述式(F)之方式決定自主軸馬達之Z相信號起之經過時間t中之脈衝頻率fy。
式(F)fy=fy0+δ1×sin(t×(fyL/fy0)×2π)
X軸方向之軸進給速度係如下般決定。以主軸馬達之Z相信號為基準，測定1圈所需之時間T，自X軸方向間距(Px)，以下述式(G)之方式決定軸方向之基準進給速度Vx0。
式(G)Vx0=(Px)/T
自X軸方向之長週期(Px)L，以下述式(H)決定時刻t下之軸進給速度Vx，並進行掃描。
式(H)Vx=Vx0+Vδ2‧sin((Px)/(Px)L×t×2π)
於此，Vδ2係x軸方向之長週期(Px)L中之速度變動幅度，藉由長週期(Px)L中之間距變動幅度δ2、(Px)L、Vx0而以下述式(I)表示。
式(I)Vδ2=δ2×Vx0/(Px)L
於藉由上述操作而曝光之後，使抗蝕劑層顯影，並以顯影之抗蝕劑層為掩膜，藉由乾式蝕刻而對石英玻璃進行蝕刻。其次，自表面被賦予有凹凸構造之石英玻璃輥，僅將殘渣之抗蝕劑層剝離而製作出圓筒狀模具(轉印用模具)。
(卷盤狀模具G1之製作)
對所獲得之圓筒狀模具，塗佈DURASURF HD-1101Z(大金化學工業公司製造)，以60℃加熱1小時之後，於室溫靜置24小時而固定化。其後，以DURASURF HD-ZV(大金化學工業公司製造)清洗清洗3次後，實施脫模處理。
其次，將氟系添加材料(大金工業公司製造OPTOOL DAC HP)、三羥甲基丙烷(EO改性)三丙烯酸酯(東亞合成公司製造M350)、1-羥基環己基苯基酮(BASF公司製造Irgacure(註冊商標)184)及2-苄基-2-二甲胺基-1-(4-嗎啉基苯基)-丁酮-1(BASF公司製造Irgacure(註冊商標)369)以按重量份計為15：100：5.5：2.0之比例混合而製備光硬化性樹脂。其次，藉由微凹版塗佈(簾井精機公司製造)，將該光硬化性樹脂以成為塗佈膜厚6μm之方式塗佈於PET膜(A4100，東洋紡公司製造：寬度300mm，厚度100μm)之易接著面上。
其次，相對於圓筒狀模具，以軋輥(0.1MPa)按壓塗佈有光硬化 性樹脂之PET膜，以於大氣下為溫度25℃、濕度60%，且燈中心下之累計曝光量成為1000mJ/cm2之方式，使用UV曝光裝置(Fusion UV Systems‧japan公司製造，H燈泡)照射紫外線而連續地實施光硬化，從而獲得於表面反轉轉印有凹凸構造之卷盤狀模具G1。該卷盤狀模具G1為長度200m、寬度300mm。
以下述掃描型電子顯微鏡觀察卷盤狀模具G1時，以具有如下之長週期構造之週期構造形成有剖面形狀為450nm、且h800nm之凸部。
X軸方向間距(Px)：433nm
相對於X軸方向間距(Px)之變動幅度δ2：108nm
變動幅度δ2之X軸方向之長週期(Px)L：5000nm
Y軸方向間距(Py)：500nm
相對於Y軸方向間距(Py)之變動幅度δ1：125nm
變動幅度δ1之Y軸方向之長週期(Py)L：5000nm
(掃描型電子顯微鏡)
裝置：HITACHI s-5500
加速電壓：10kV
MODE(模式)：Normal(普通)
(卷盤狀模具G2之製作)
其次，於PET膜(A4100，東洋紡公司製造：寬度300mm，厚度100μm)之易接著面上，藉由微凹版塗佈(簾井精機公司製造)以成為塗佈膜厚2μm之方式塗佈上述光硬化性樹脂。
其次，將塗佈有光硬化性樹脂之PET膜以軋輥(0.1MPa)按壓於上述卷盤狀模具G1，以於大氣下為溫度25℃、濕度60%，且燈中心下之累計曝光量成為1000mJ/cm2之方式，使用UV曝光裝置(Fusion UV Systems‧japan公司製造，H燈泡)照射紫外線而連續地實施光硬化， 從而獲得於表面反轉轉印有凹凸構造之卷盤狀模具G2。該卷盤狀模具G2係長度200mm，寬度300mm。
以下述掃描型電子顯微鏡觀察卷盤狀模具G2時，以具有如下長週期構造之週期構造形成有剖面形狀為450nm、凹部深度h為800nm之凹部。
X軸方向間距(Px)：433nm
相對於X軸方向間距(Px)之變動幅度δ2：108nm
變動幅度δ2之X軸方向之長週期(Px)L：5000nm
Y軸方向間距(Py)：500nm
相對於Y軸方向間距(Py)之變動幅度δ1：125nm
變動幅度δ1之Y軸方向之長週期(Py)L：5000nm
(掃描型電子顯微鏡)
裝置：HITACHI s-5500
加速電壓：10kV
MODE：Normal
再者，對所獲得之卷盤狀模具G1及卷盤狀模具G2之凹凸構造面，進行下述之XPS測定而求出表層氟元素濃度Es，藉由除以構成凹凸構造層之樹脂中之氟元素平均濃度Eb而計算出Es/Eb時，值雖然會根據構造而變動，但大致在40~80之間。
(氟元素濃度測定)
將卷盤狀模具切割為約2mm四方之小片，覆蓋1mm×2mm之槽型掩膜，以下述條件用於XPS測定。
XPS測定條件
使用機器：Thermo Fisher ESCALAB250
激發源：mono.AlKα 15kV×10mA
分析尺寸：約1mm(形狀為橢圓)
取入區域
Survey scan(全譜掃描)：0~1，100eV
Narrow scan(窄區掃描)：F 1s、C 1s、O 1s、N 1s
Pass energy(過能)
Survey scan：100eV
Narrow scan：20eV
<實施例1~實施例5> (凹凸構造層之製作)
將上述卷盤狀模具G1切割為50cm之長度。其次，於寬度300mm、長度600mm之玻璃膜(折射率1.52)上，藉由棒式塗佈法塗佈以丙二醇單甲醚稀釋後之下述材料(1)。再者，於玻璃膜之主面上，使用以丙烯醯氧基末端之矽烷耦合劑材料(3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷)進行了預處理者。塗佈膜厚係以溶劑揮發後之固形份膜厚成為800nm之方式設定。塗佈後，於室溫下靜置2分鐘，將切割之卷盤狀模具G1之凹凸構造形成面側，於0.01Mpa之壓力下貼合於玻璃膜之塗佈有下述材料(1)之面上。繼而，自卷盤狀模具G1側照射累計光量1000mJ/cm2之UV光，以105℃加熱2分鐘之後，剝離卷盤狀模具G1。剝離後，將所獲得之包含凹凸構造層/基材之積層體以200℃於真空下加熱30分鐘。
材料(1)係如下材料：向將3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷(信越矽酮公司製造，KBM-5103)：三環癸烷二甲基二丙烯酸酯：氟系添加材料(大金工業公司製造OPTOOL DAC HP)以20g：80g：5g之比例混合，並於80℃之環境下部分性地進行縮聚而得之材料100重量份，添加2重量份之1-羥基環己基苯基酮(BASF公司製造Irgacure(註冊商標)184)。
(光抽出層之形成)
將上述材料(1)、下述材料(2)、下述材料(3)之任一者以丙二醇單甲醚稀釋，並以棒式塗佈法塗佈於包含凹凸構造層/基材之積層體之凹凸構造層之凹凸構造上。於此，單位面積下之凹凸構造之體積設定為較每單位面積之固形份量大。塗佈後，於25℃、濕度50%之環境下靜置3分鐘，進而以80℃加熱60秒。其後，於真空下，於200℃之環境中加熱處理30分鐘。藉由該操作而獲得之光抽出體係包含基材、具有第1折射率之凹凸構造層及具有第2折射率之光抽出層之圖3所示之第2態樣之光抽出體2。
材料(2)係藉由如下而獲得之材料：將四正丁氧基鋯：四乙氧基矽烷以90g：10g之比例混合，於25℃、濕度50%之環境下攪拌。繼而，滴下以乙醇稀釋為3.25%之水而促進水解。其後，於80℃之環境中促進縮聚，最後進行抽真空，藉此將多餘之醇除去。
材料(3)係如下材料：於材料(2)中，將四正丁氧基鋯：四乙氧基矽烷設為52g：48g。
(平坦化層之形成)
以UV-O3對4英吋之矽晶圓表面處理15分鐘。其次，對Durasurf 1101Z進行旋塗製膜，並於25℃、濕度50%之環境中靜置12小時。其後，使用Durasurf HD-ZV溶液，進行3次旋塗清洗。
於形成有光抽出層之凹凸構造層/基材之積層體之光抽出層上，以棒式塗佈法塗佈以丙二醇單甲醚及甲基異丁基酮稀釋後之上述材料(1)~上述材料(3)之任一者。塗佈後，於室溫(25℃)靜置1分鐘，其後以80℃加熱30秒。
其次，於使用上述材料(1)作為平坦化層之情形時，於塗佈有上述材料(1)之面上，配置經表面處理之矽晶圓之處理面，以0.01Mpa之壓力按壓，並且自基材面側以成為累計光量1000mJ/cm2之方式照射UV光。照射UV之後，將矽晶圓除去，從而獲得第1態樣之光抽出體 1。
另一方面，於使用上述材料(2)或下述材料(4)之任一者作為平坦化層之情形時，於塗佈有上述材料(2)或下述材料(4)之面上，配置經表面處理之矽晶圓之處理面，以0.01Mpa之壓力按壓3分鐘。按壓後，釋放壓力，於25℃、濕度50%之環境下，靜置1小時。其後，將矽晶圓除去，於真空下，於200℃之環境中，加熱處理30分鐘而製作光抽出體1。就該平坦化層之表面精度而言，於藉由原子力顯微鏡測定5μm×5μm之範圍時，對於任一試料，作為Ra而均為5nm以下。將實施例1~實施例5中製作之光抽出體之構成示於下述表1
材料(4)係藉由如下而獲得之材料：向將四丁氧基鈦：二乙氧基二苯基矽烷：四乙氧基矽烷：末端OH改性矽酮(信越矽酮公司製造X21-5841)：苯基改性矽酮(東麗道康寧公司製造SH710)以65g：22.4g：4.2g：4.2g：4.2g之比例混合而得之材料中，一面攪拌2260ul一面滴下以乙醇稀釋為3.25%之水，並於80℃之環境下促進縮聚。
<實施例6~實施例7> (光抽出層之填充膜狀模具之製作)
對上述獲得之卷盤狀模具G2(L200m、W300mm)開卷，將以丙二醇單甲醚稀釋後之上述材料(2)作為塗佈液，藉由微凹版而塗佈於凹凸構造面上。塗佈膜厚係以單位面積下之凹凸構造之體積大於每單位面積之固形份量之方式設定。塗佈後，搬送卷盤狀模具G2，並且於濕度50%、溫度80℃之環境下乾燥2分鐘後，卷取回收。
(光抽出層之轉印)
將填充有上述光抽出層之卷盤狀模具G2切割為50cm之長度。其次，於寬度300mm、長度600mm之玻璃膜(折射率1.52)上，藉由棒式塗佈法塗佈以丙二醇單甲醚稀釋後之下述材料(5)。再者，於玻璃膜之主面上，使用以丙烯醯氧基末端之矽烷耦合劑材料(3-丙烯醯氧基 丙基三甲氧基矽烷)進行了預處理者。塗佈膜厚係設定為溶劑揮發後之固形份膜厚成為800nm。塗佈後，於室溫下靜置2分鐘，將切割之填充有光抽出層之卷盤狀模具G2之凹凸構造形成面側，於0.01Mpa之壓力下貼合於玻璃膜之塗佈有下述材料(5)之面上。繼而，自填充有光抽出層之卷盤狀模具G2側照射累計光量1000mJ/cm2之UV光，以105℃加熱2分鐘之後，剝離卷盤狀模具G2。剝離後，對所獲得之包含光抽出層/凹凸構造層/基材之光抽出體，以200℃於真空下加熱30分鐘。
材料(5)係藉由如下而獲得之材料：向將3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷(信越矽酮公司製造，KBM-5103)：三環癸烷二甲基二丙烯酸酯以20g：80g之比例混合，並於80℃之環境下部分性地進行縮聚而得之材料100重量份，添加2重量份之1-羥基環己基苯基酮(BASF公司製造Irgacure(註冊商標)184)。
再者，藉由該操作而獲得之積層體係包含基材、具有第1折射率之凹凸構造層及具有第2折射率之光抽出層之第2態樣之光抽出體2。
平坦化層之形成，係與實施例1~實施例5之於具有第1折射率之凹凸構造層之凹部內部配置具有第2折射率之光抽出層之光抽出體相同地進行。將實施例6~實施例7中製作之光抽出體之構成示於下述表1中
<比較例1>
未設置凹凸構造層、光抽出層及平坦化層而僅使用基材作為光抽出體。其構成示於下述表2。
<比較例2>
除使凹凸構造層、光抽出層及平坦化層均包含材料(1)以外，與實施例1相同地製作光抽出體。將其構成示於下述表2。
<比較例3>
除使凹凸構造層、光抽出層及平坦化層均包含材料(5)以外，與實施例6相同地製作光抽出體。將其構成示於下述表2。
<比較例4>
除未設置光抽出層，且使平坦化層之Lor為200nm以外，與實施例1相同地製作光抽出體。將其構成示於下述表2。再者，該情形時之Lor係指凹凸構造層之凸部頂部平均位置與平坦化層之露出之面之距離。
<比較例5>
除使間距Px及間距Py為10倍，且不形成長週期以外，與比較例4相同地製作光抽出體。將其構成示於下述表2。
<半導體發光元件(有機EL元件)之製作>
使用實施例1~實施例7及比較例1~比較例5之光抽出體而於下述條件下製作有機EL元件，並對製作之有機EL元件進行評估。
(底部發光型有機EL元件)
於光抽出體(圖1所示之第1態樣之光抽出體1)之平坦化層面上，依序積層陽極、電洞輸送層、電子輸送層、陰極而製作底部發光型有機EL元件。以下表示各層之材料、膜厚及成膜方法。
(1)陽極：ITO 130nm濺鍍
(2)電洞輸送層：N,N'-二苯基-N,N'-雙(1-萘基)-(1,1'-聯苯)-(4,4'-二胺)(NPB)60nm真空蒸鍍
(3)電子輸送層：三(8-羥基喹啉)鋁(Alq3)40nm真空蒸鍍
(4)陰極：Al 100nm真空蒸鍍
(頂部發光型有機EL元件)
於平板狀玻璃上成膜緩衝層，繼而，依序積層陰極、電子輸送層、電洞輸送層、陽極，其後，將光抽出體(圖3所示之第2態樣之光抽出體2)之光抽出層面作為接著層13a以矽酮系密封劑抵接於陽極， 製作頂部發光型有機EL元件。以下表示各層之材料、膜厚、及成膜方法。
(1)緩衝層：SiO2 100nm真空蒸鍍
(2)陰極：Ag 40nm真空蒸鍍
(3)電子輸送層：三(8-羥基喹啉)鋁(Alq3)40nm真空蒸鍍
(4)電洞輸送層：N,N'-二苯基-N,N'-雙(1-萘基)-(1,1'-聯苯)-(4,4'-二胺)(NPB)60nm真空蒸鍍
(5)陽極：ITO 150nm濺鍍
再者，表1~4中，折射率之列表示折射率之關係式。
如自表1及表2明白般，與使用比較例2之光抽出體之有機EL元件相比，使用實施例1~實施例7之光抽出體之有機EL元件之發光強度增加。可認為其原因在於，藉由滿足特定構造及折射率之關係，而抽出於平坦化層內部傳輸之源自波導模式之發光光。又，使用凹凸構造長週期變動之實施例5及實施例7之光抽出體之有機EL元件，相對於使用實施例1~實施例4及實施例6之光抽出體之有機EL元件，發光強度更強，進一步抑制眩光。可認為其原因在於，藉由構造長週期變動，而對光抽出較強地賦予散射性。自該結果明白，藉由具有長週期變動之凹凸構造，而使來自有機EL元件之光之抽出效率提高。
又，使用比較例4、比較例5之光抽出體之有機EL元件，相對於僅使用基材(比較例1)之有機EL元件及使用具有包含折射率實質上相等之相同材料之凹凸構造層、光抽出層及平坦化層之光抽出體(比較例2及比較例3)之有機EL元件，發光強度較大地增加。其結果，推測可藉由凹凸構造層而將於平坦化層內部傳輸之漏出光利用繞射現象抽出。然而，使用比較例4、比較例5之光抽出體之有機EL元件係色移較多，視認時眩目。可認為該結果之原因在於，由於不具有光抽出層，又因凹凸構造層之構造排列規則，因此無法抑制基於凹凸構造層與平坦化層之界面之繞射光特有之向特定角度之前進特性。
<光抽出體B：柵狀凹凸構造> (圓筒狀模具之製作)
作為圓筒狀模具之基材，使用直徑80mm、長度50mm之圓筒型石英玻璃輥。於該石英玻璃輥表面成膜抗蝕劑層，並於該抗蝕劑層之表面，藉由使用半導體脈衝雷射之直接描畫微影法而形成凹凸構造。製作複數種凹凸構造，以下，以具有長週期構造之凹凸構造(排列LP)為代表進行記載。
首先，於石英玻璃輥之表面藉由濺鍍法而成膜抗蝕劑層。其次，一面使成膜有抗蝕劑層之石英玻璃輥以線速度s=1.0m/sec旋轉，一面於以下條件下曝光。
曝光用半導體雷射波長：405nm
曝光雷射功率：3.6mW
Y軸方向間距(Py)：500nm
相對於Y軸方向間距(Py)之變動幅度δ：±10%
變動幅度δ1之Y軸方向之長週期(Py)L：5000nm
即，對圓筒狀石英輥表面沿圓周方向進行線狀曝光。於此，1條線與鄰接其之線之距離相當於間距(Py)。間距Py之中心為500nm，具有450nm~550nm之間之變動。該變動係相對於中心間距(Py)而為±10%，且係乘以正弦波進行調變而得者。即，將具有450nm~550nm之振幅、且波長為5000nm之正弦波之振幅設為間距Py。
於藉由上述操作而曝光之後，對抗蝕劑層進行顯影。抗蝕劑層之顯影係使用0.03wt%之甘胺酸水溶液，於處理時間240秒之條件下實施。其次，將已顯影之抗蝕劑層作為掩膜，藉由乾式蝕刻而對石英玻璃進行蝕刻。其次，自表面被賦予有凹凸構造之石英玻璃輥僅將殘渣之抗蝕劑層剝離，從而製作圓筒狀模具(轉印用模具)。
(卷盤狀模具G1之製作)
對所獲得之圓筒狀模具，塗佈DURASURF HD-1101Z(大金化學工業公司製造)，以60℃加熱1小時之後，於室溫靜置24小時而固定化。其後，以DURASURF HD-ZV(大金化學工業公司製造)清洗3次而實施脫模處理。
其次，將氟系添加材料(大金工業公司製造OPTOOL DAC HP)，三羥甲基丙烷(EO改性)三丙烯酸酯(東亞合成公司製造M350)，1-羥基環己基苯基酮(BASF公司製造Irgacure(註冊商標)184)及2-苄基-2-二甲 胺基-1-(4-嗎啉基苯基)-丁酮-1(BASF公司製造Irgacure(註冊商標)369)以按重量份計為15：100：5.5：2.0之比例混合而製備光硬化性樹脂。其次，將該光硬化性樹脂藉由微凹版塗佈(簾井精機公司製造)，以成為塗佈膜厚6μm之方式塗佈於PET膜(A4100，東洋紡公司製造：寬度300mm，厚度100μm)之易接著面上。
其次，以軋輥(0.1MPa)將塗佈有光硬化性樹脂之PET膜相對於圓筒狀模具進行按壓，以於大氣下溫度25℃、濕度60%，且燈中心下之累計曝光量成為1000mJ/cm2之方式，使用UV曝光裝置(Fusion UV Systems‧japan公司製造，H燈泡)照射紫外線而連續地實施光硬化，從而獲得於表面反轉轉印有凹凸構造之卷盤狀模具G1。該卷盤狀模具G1係長度200m、寬度300mm。
以下述掃描型電子顯微鏡觀察卷盤狀模具G1時，以具有連續之長週期構造之週期構造形成有剖面形狀為450nm、且h800nm之凸部。
Y軸方向間距(Py)：500nm
相對於Y軸方向間距(Py)之變動幅度δ：±10%
變動幅度δ1之Y軸方向之長週期(Py)L：5000nm
(掃描型電子顯微鏡)
裝置：HITACHI s-5500
加速電壓：10kV
MODE：Normal
(卷盤狀模具G2之製作)
其次，於PET膜(A4100，東洋紡公司製造：寬度300mm，厚度100μm)之易接著面上，藉由微凹版塗佈(簾井精機公司製造)以成為塗佈膜厚2μm之方式塗佈上述光硬化性樹脂。
其次，將塗佈有光硬化性樹脂之PET膜以軋輥(0.1MPa)按壓於上 述卷盤狀模具G1，以於大氣下溫度25℃、濕度60%，且燈中心下之累計曝光量成為1000mJ/cm2之方式，使用UV曝光裝置(Fusion UV Systems‧japan公司製造，H燈泡)照射紫外線而連續地實施光硬化，從而獲得於表面反轉轉印有凹凸構造之卷盤狀模具G2。該卷盤狀模具G2係長度200mm、寬度300mm。
以下述掃描型電子顯微鏡觀察卷盤狀模具G2時，以具有連續之長週期構造之週期構造形成有剖面形狀為450nm、且凹部深度h為800nm之凹部。
Y軸方向間距(Py)：500nm
相對於Y軸方向間距(Py)之變動幅度δ1：±10%
變動幅度δ1之Y軸方向之長週期(Py)L：5000nm
(掃描型電子顯微鏡)
裝置：HITACHI s-5500
加速電壓：10kV
MODE：Normal
再者，於對所獲得之卷盤狀模具G1及卷盤狀模具G2之凹凸構造面進行下述之XPS測定而求出表層氟元素濃度Es，並除以構成凹凸構造層之樹脂中之氟元素平均濃度Eb而計算出Es/Eb時，值雖然會根據構造而變動，但大致在40~80之間。
(氟元素濃度測定)
將卷盤狀模具切割為約2mm四方之小片，並覆蓋1mm×2mm之槽型掩膜而於下述條件下用於XPS測定。
XPS測定條件
使用機器：Thermo FisherESCALAB250
激發源：mono.AlKα 15kV×10mA
分析尺寸：約1mm(形狀為橢圓)
取入區域
Survey scan：0~1、100eV
Narrow scan：F 1s、C 1s、O1s、N 1s
Pass energy
Survey scan：100eV
Narrow scan：20eV
<實施例8~實施例9> (凹凸構造層之製作)
將上述卷盤狀模具G1切割為50cm之長度。其次，於寬度300mm、長度600mm之玻璃膜(折射率1.52)上，藉由棒式塗佈法而塗佈以丙二醇單甲醚稀釋後之材料(1)。再者，於玻璃膜之主面上，使用以丙烯醯氧基末端之矽烷耦合劑材料(3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷)進行了預處理者。塗佈膜厚設定為溶劑揮發後之固形份膜厚成為800nm。塗佈後，於室溫下靜置2分鐘，將切割之卷盤狀模具G1之凹凸構造形成面側，於0.01Mpa之壓力下貼合於玻璃膜之塗佈有下述材料(1)之面。繼而，自卷盤狀模具G1側照射累計光量1000mJ/cm2之UV光，以105℃加熱2分鐘之後，剝離卷盤狀模具G1。剝離後，將所獲得之包含凹凸構造層/基材之積層體以200℃於真空下加熱30分鐘。
(光抽出層之形成)
將材料(2)以丙二醇單甲醚稀釋並藉由棒式塗佈法塗佈於包含凹凸構造層/基材之積層體之凹凸構造層之凹凸構造上。於此，單位面積下之凹凸構造之體積設定為較每單位面積之固形份量大。塗佈後，於25℃、濕度50%之環境下靜置3分鐘，進而以80℃加熱60秒。其後，於真空下，於200℃之環境中加熱處理30分鐘。藉由該操作而獲得之積層體係包含基材、具有第1折射率之凹凸構造層及具有第2折射率之光抽出層之第2態樣之光抽出體2。
(平坦化層之形成)
以UV-O3對4英吋之矽晶圓表面處理15分鐘。其次，對Durasurf 1101Z進行旋塗製膜，於25度、濕度50%之環境中靜置12小時。其後，使用Durasurf HD-ZV溶液，進行3次旋塗清洗。
將以丙二醇單甲醚及甲基異丁基酮稀釋後之上述材料(1)~上述材料(3)之任一者，以棒式塗佈法塗佈於形成有光抽出層之凹凸構造層/基材之積層體之積層層上。塗佈後，於室溫(25℃)靜置1分鐘，其後以80℃加熱30秒。
其次，於使用上述材料(1)作為平坦化層之情形時，於塗佈有上述材料(1)之面上，配置經表面處理之矽晶圓之處理面，以0.01Mpa之壓力按壓，並且自基材面側以成為累計光量1000mJ/cm2之方式照射UV光。照射UV之後，將矽晶圓除去，從而獲得第1態樣之光抽出體1。
另一方面，於使用上述材料(2)作為平坦化層之情形時，於塗佈有上述材料(2)之面上，配置經表面處理之矽晶圓之處理面，以0.01Mpa之壓力按壓3分鐘。按壓後，釋放壓力，於25℃、濕度50%之環境下，靜置1小時。其後，將矽晶圓除去，於真空下，於200℃之環境中加熱處理30分鐘而製作第1態樣之光抽出體1。就該平坦化層之表面精度而言，於藉由原子力顯微鏡測定5μm×5μm之範圍時，對於任一試料，Ra均為5nm以下。將實施例8~實施例9中製作之半導體發光元件用光抽出積層體之構成示於下述表3。
<比較例6>
除使凹凸構造層、光抽出層及平坦化層均包含材料(1)以外，與實施例8相同地製作半導體發光元件用光抽出積層體。將其構成示於下述表3。
<比較例7>
除凹凸構造層之凹凸構造之對於間距之分佈不同以外，與實施例8相同地製作。
<比較例8>
除未設置光抽出層，且使平坦化層之Lor為200nm以外，與實施例8相同地製作半導體發光元件用光抽出積層體。將其構成示於下述表3。再者，該情形時之Lor係指凹凸構造層之凸部頂部平均位置與平坦化層之露出之面之距離。
<比較例9>
除使間距Px及間距Py為10倍，且不賦予長週期以外，與比較例8相同地製作半導體發光元件用光抽出積層體。將其構成示於下述表3。
<半導體發光元件(有機EL元件)之製作>
使用實施例8、實施例9、及比較例6~比較例9之半導體發光元件用光抽出積層體，以下述條件製作有機EL元件，並對製作之有機EL元件進行評估。
(底部發光型有機EL元件)
於光抽出體(圖1所示之第1態樣之光抽出體1)之平坦化層面上，依序積層陽極、電洞輸送層、電子輸送層、陰極而製作底部發光型有機EL元件。以下表示各層之材料、膜厚及成膜方法。
(1)陽極：ITO 130nm濺鍍
(2)電洞輸送層：N,N'-二苯基-N,N'-雙(1-萘基)-(1,1'-聯苯)-(4,4'-二胺)(NPB)60nm真空蒸鍍
(3)電子輸送層：三(8-羥基喹啉)鋁(Alq3)40nm真空蒸鍍
(4)陰極：Al 100nm真空蒸鍍
如表3所示，與使用比較例6之光抽出體之有機EL元件相比，使用實施例8及實施例9之光抽出體之有機EL元件之發光強度增加。可認為其原因在於：藉由滿足特定之構造及折射率之關係，而可抽出於平坦化層內部傳輸之源自波導模式之發光光。又，與比較例7相比，實施例8及實施例9之有機EL元件之色移降低。可推測其原因在於，相對於間距之分佈(標準偏差/擾亂)較大，因此擾亂波導模式之繞射模式數增加，對觀察之發光光賦予散射性。
又，使用比較例8、比較例9之光抽出體之有機EL元件，相對於僅使用基材(比較例1)之有機EL元件及使用具有包含折射率等實質上相同之材料之凹凸構造層、光抽出層及平坦化層之光抽出體(比較例6)之有機EL元件，發光強度較大地增加。可認為該結果之原因在於，可藉由凹凸構造層而將於平坦化層內部傳輸之源自波導模式之漏出光利用繞射現象抽出。然而，使用比較例8、比較例9之積層體之有機EL元件係色移較多，視認時眩目。可認為該結果之原因在於，由於不具有光抽出層，又因凹凸構造層之構造排列規則，故而無法抑制基於凹凸構造層與平坦化層之界面之繞射光特有之向特定角度之前進特性。
<光抽出體C：奈米粒子分散構造>
與光抽出體A相同地製作卷盤狀模具G1及卷盤狀模具G2。
<實施例10~實施例14> (凹凸構造層之製作)
將上述卷盤狀模具G1切割為50cm之長度。其次，將以丙二醇單甲醚稀釋後之材料(1)，藉由棒式塗佈法而塗佈於寬度300mm、長度600mm之玻璃膜(折射率1.52)上。再者，於玻璃膜之主面上，係使用以丙烯醯氧基末端之矽烷耦合劑材料(3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷)進行了預處理者。塗佈膜厚設定為溶劑揮發後之固形份膜厚成為 800nm。塗佈後，於室溫下靜置2分鐘，使用疊層輥將切割之卷盤狀模具G1之凹凸構造形成面側，以0.01Mpa之壓力下貼合於玻璃膜之塗佈有上述材料(1)之面。繼而，自卷盤狀模具G1側照射累計光量1200mJ/cm2之UV光，以105℃加熱2分鐘之後，剝離卷盤狀模具G1。剝離後，將所獲得之包含凹凸構造層/基材之光抽出體以200℃於真空下加熱30分鐘。
(奈米粒子之形成)
將材料(2)以丙二醇單甲醚及甲基乙基酮之混合溶劑稀釋，並藉由棒式塗佈法而塗佈於包含凹凸構造層/基材之光抽出體之凹凸構造層之凹凸構造上。於此，單位面積下之凹凸構造之體積設定為較每單位面積之固形份量大。塗佈後，於25℃、濕度50%之環境下靜置3分鐘，進而以80℃加熱60秒。其後，於真空下，於200℃之環境中加熱處理30分鐘。藉由該操作而獲得之光抽出體，係包含基材、具有第1折射率之凹凸構造層及具有第2折射率之奈米粒子之光抽出體。
(奈米粒子之填充排列膜狀模具之製作)
將上述獲得之卷盤狀模具G2(L200m、W300mm)開卷，將以丙二醇單甲醚稀釋後之材料(2)作為塗佈液，藉由微凹版而塗佈於凹凸構造面上。塗佈膜厚設定為單位面積下之凹凸構造之體積較每單位面積之固形份量大。塗佈後，搬送卷盤狀模具G2，並且於濕度50%、溫度80℃之環境下乾燥2分鐘後捲取回收。
(奈米粒子轉印)
將填充有上述奈米粒子之卷盤狀模具G2切割為50cm之長度。其次，將以丙二醇單甲醚及甲基乙基酮之混合溶劑稀釋後之材料(5)，藉由棒式塗佈法而塗佈於寬度300mm、長度600mm之玻璃膜(折射率1.52)上。再者，於玻璃膜之主面上，係使用以丙烯醯氧基末端之矽烷耦合劑材料(3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷)進行了預處理者。塗 佈膜厚設定為溶劑揮發後之固形份膜厚成為500nm。塗佈後，於室溫下靜置2分鐘，使用疊層輥將切割之填充有奈米粒子之卷盤狀模具G2之凹凸構造形成面側，於0.01Mpa之壓力下貼合於玻璃膜之塗佈有下述材料(5)之面上。繼而，自填充有奈米粒子之卷盤狀模具G2側照射累計光量1300mJ/cm2之UV光，以120℃加熱30秒之後，剝離卷盤狀模具G2。剝離後，將所獲得之光抽出體以200℃於真空下加熱30分鐘。
(平坦化層形成)
以UV-O3對4英吋之矽晶圓表面處理15分鐘，使表面親水化並且清潔。其次，對Durasurf 1101Z進行旋塗製膜，於25度、濕度50%之環境中靜置12小時。其後，使用Durasurf HD-ZV溶液，進行3次旋塗清洗。
於奈米粒子/<第1折射率(n1)之介質>/基材之光抽出體之奈米粒子上，以棒式塗佈法塗佈以丙二醇單甲醚及甲基異丁基酮稀釋後之上述材料(1)或材料(3)。塗佈後，於室溫(25℃)靜置1分鐘，其後以80℃加熱30秒。
其次，於塗佈有上述材料(1)之面上，配置經表面處理之矽晶圓之處理面，以0.01Mpa之壓力按壓，並且自基材面側以累計光量成為1300mJ/cm2之方式照射UV光。照射UV之後，將矽晶圓除去而獲得光抽出體。
將所製作之光抽出體之詳細內容記載於表4。具有第1折射率之介質及具有第2折射率之奈米粒子之折射率，係藉由使用相對於另行製作於石英上之無凹凸構造之平坦膜之分光式橢圓偏光儀之測定而求出。Lorb係自藉由掃描型電子顯微鏡而獲得之光抽出體之剖面觀察像而求出。奈米粒子之高度及Lort係藉由併用透過型電子顯微鏡及能量分散型X射線分光法，進行Ti之匹配而求出。表4記載之實施例10至實 施例14中，奈米粒子於光抽出體之膜厚M方向上以自中心面起減少之方式配置之情況，可自併用透過型電子顯微鏡及能量分散型X射線分光法之Ti之匹配來確認。將作為代表例之實施例13之光抽出體之奈米粒子之分散性確認結果示於圖44。圖44係實施例13之光抽出體之透過型電子顯微鏡照片。圖44中，表示併用透過型電子顯微鏡及能量分散型X射線分光法而進行Ti之匹配之結果。再者，圖44中，於上方存在光入射面(第1面)，且於下方存在光出射面(第2面)。再者，圖44中，因以非常高之倍率觀察，故而圖44中不包含光入射面及光出射面。
自圖44所示之觀察像，設定奈米粒子數成為最大之中心面。繼而，測定向圖44之上方(+方向)及下方(-方向)距中心面20nm處之與中心面平行之假想面上之奈米粒子數。將測定結果示於下述表4。下述表4之左側之列表示中心面之位置。0nm之單元表示中心面。一方右側之列表示奈米粒子之個數。再者，直至第1面及第2面附近為止，均記載有藉由相同之方法而觀察之結果。圖45中表示將下述表5之內容加以匯總之結果。如自圖45明白般，隨著離開中心面，奈米粒子數不增加反而減少。此意味著於所獲得之光抽出體中，於中心面內存在奈米粒子之擴展，但向光抽出體之膜厚方向之擴展受到限制。使用該方法調查奈米粒子數向光抽出體之膜厚M方向之分佈。
實施例11、實施例12及實施例14之奈米粒子之排列，具有長週期PxL及長週期PyL。又，該等奈米粒子係藉由利用導引之轉印法而製作。於此，確認出藉由利用具有長週期之導引，而使奈米粒子之高度對應於長週期而變化。具體而言，確認出藉由長週期而製作之開口率越高之部分，奈米粒子之高度越高，而開口率越低之部分，奈米粒子之高度越低。即，實施例11、實施例12及實施例14之奈米粒子係於間距包含分佈來作為排列，並且於奈米粒子之高度亦包含分佈。
<比較例10>
對上述實施例中使用之材料(1)分散平均粒徑25nm之TiO2微粒子。具體而言係如下般進行。
首先，向丙二醇單甲醚與乙醇之混合溶媒中添加10重量%之TiO2微粒子，並強力攪拌。繼而，加熱至60℃並進行1.5小時超音波處理。其後，於強力攪拌下自然放冷。
相對於恢復至室溫之TiO2分散液，於強力攪拌下慢慢滴下上述材料(1)。使用棒式塗佈機將製作之溶液塗佈於上述使用之基材。塗佈 後，於26度濕度49%之環境環境下靜置2.5分鐘，繼而，使用疊層輥以0.01Mpa貼合於PET膜。其後，以累計光量成為1200mJ/cm2之方式照射UV光後，剝離PET膜。
對所獲得之光抽出體，使用掃描型電子顯微鏡、透過型電子顯微鏡及能量分散型X射線分光法進行分析。自光抽出體之剖面觀察確認出TiO2微粒子分散於光抽出體內。又，確認出一次粒徑25nm之TiO2微粒子，形成二次粒徑約100nm之TiO2凝聚體。很難自TiO2凝聚體分解一個個TiO2粒子並測定，判斷TiO2粒子之相對於膜厚方向之分散性具有凝聚體。將與實施例相同，但使分辨率為100nm來測定奈米粒子數而得之結果示於圖46。圖46與圖45相同，係表示奈米粒子自中心面起之分佈之圖。如自圖46明白般，所獲得之光抽出體中之奈米粒子，隨著遠離中心面而重複增加與減少。此意味著奈米粒子於光抽出體之厚度M方向亦具有較大之分佈且擴展。
<半導體發光元件(有機EL元件)之製作>
使用實施例10~實施例14及比較例10之光抽出體而以下述條件製作有機EL元件，對製作之有機EL元件進行評估。
於光抽出體之光入射面上，依序積層陽極、電洞輸送層、電子輸送層、陰極而製作底部發光型有機EL元件，並對製作之有機EL元件進行評估。以下表示各層之材料、膜厚及成膜方法。
(1)陽極：ITO 130nm濺鍍
(2)電洞輸送層：N,N'-二苯基-N,N'-雙(1-萘基)-(1,1'-聯苯)-(4,4'-二胺)(NPB)60nm真空蒸鍍
(3)電子輸送層：三(8-羥基喹啉)鋁(Alq3)40nm真空蒸鍍
(4)陰極：Al 100nm真空蒸鍍
與使用實施例10~實施例14之光抽出體之情形相比，於使用比較例10之光抽出體之情形時，成為有機EL元件之出射光強度較低之 結果。推測其原因在於，於比較例10之情形時，遍及光抽出體整體而分散有奈米粒子，因此第1面之粗糙度差，該粗糙度會對發光特性造成影響。實際上，對於實施例10~14之第1面之粗糙度，藉由原子力顯微鏡測定5μm×5μm範圍而確認出任一取樣均為Ra≦5nm。另一方面，於比較例10之取樣中，Ra為約50nm。又，於比較例10之取樣中，亦確認出因長時間之發光而產生暗點。可認為因上述之第1面之粗糙度而於ITO表面產生尖峰，該尖峰部之短路導致出現上述情況。於實施例內部，較之實施例14而於實施例12之情形時、較之實施例12而於實施例11之情形時、較之實施例13而於實施例10之情形時，有機EL元件之出射光強度更強。可認為其原因在於，藉由第1面與奈米粒子之平均距離即Lort較薄，而使自ITO界面漏出之漏出光之傳輸性提高。進而，若比較實施例10及實施例13與實施例11、實施例12及實施例14，則成為如下結果，即於實施例11、實施例12及實施例14之情形時，有機EL元件之出射光中散射成分較多。推測其原因在於，於實施例11、實施例12及實施例14之情形時，奈米粒子之面內排列係兼具奈米尺度之排列與微觀尺度之排列之排列，因此奈米粒子間彼此之繞射光大量散射。
<實施例15>
除使X軸方向間距(Px)為606nm，設Y軸方向間距(Py)：700nm，且設為排列α之以外，與實施例12相同地製作光抽出體。使用光抽出體以下述條件製作有機EL元件，並對製作之有機EL元件進行評估。以下表示各層之材料、膜厚及成膜方法。
(1)陽極：ITO 150nm濺鍍
(2)PEDOT 50nm旋塗
(3)NPB 40nm真空蒸鍍
(4)發光層(R)5nm真空蒸鍍
(5)發光層(B)15nm真空蒸鍍
(6)Alq3 25nm真空蒸鍍
(7)陰極：Al 100nm真空蒸鍍
針對每個發光角度而測定所獲得之有機EL元件之於每個發光角度之色差(Δu'v')。
將所獲得之結果示於圖47。於實施例15之有機EL元件中，較之自比較例1獲得之發光元件，得知色差(Δu'v')較少，尤其，相對於發光角度之依存性較少。此表示即便自任一方向觀察元件，發光色均無差異，色移較大地降低。
再者，本發明並不限定於上述實施形態，可進行各種變更而實施。上述實施形態中，至於隨附圖式中所圖示之大小或形狀等，並不限定於此，可於發揮本發明之效果之範圍內適當變更。又，上述之本發明之態樣及凹凸構造之實施形態等可適當組合而實施。此外，本發明可於不脫離本發明之目的之範圍適當變更而實施。
[產業上之可利用性]
本發明具有可改善自半導體發光元件之光抽出效率，而且可降低光之眩光與色移之效果，尤其，可較佳地用於有機EL元件或LED。又，可提高一種使亮度提高，且能降低因光之繞射所引起之色移之半導體發光元件。由此，本發明之半導體發光元件用光抽出體及半導體發光元件可抑制色移並且具有較高之發光效率，因此可實現電力之有效活用，對節省能量貢獻較大。
本案係基於2012年4月13日申請之日本專利特願2012-092266、2012年6月27日申請之日本專利特願2012-144616、2012年10月12日申請之日本專利特願2012-227296、2012年10月12日申請之日本專利特願2012-227297及2012年10月12日申請之日本專利特願2012-227298。該等內容全部包含於此。
1‧‧‧光抽出體
1a‧‧‧光入射面
1b‧‧‧光出射面
11‧‧‧凹凸構造層
11a‧‧‧凹凸構造
11b‧‧‧凸部
11c‧‧‧凹部
12‧‧‧光抽出層
12a‧‧‧第1光抽出層
12b‧‧‧第2光抽出層
13‧‧‧平坦化層
A‧‧‧箭頭
H‧‧‧凸部平均高度
Lcc‧‧‧凸部頂部平均位置Sh與第2光抽出層之凹部內界面平均位置Scc之間之距離
Lcv‧‧‧凸部頂部平均位置Sh與第1光抽出層之凸部上界面平均位置Scv之間之距離
Lor‧‧‧平均距離
n1‧‧‧第1折射率
n2‧‧‧第2折射率
n3‧‧‧第3折射率
Scc‧‧‧凹部內界面平均位置
Scv‧‧‧凸部上界面平均位置
Sd‧‧‧凹部底部平均位置
Sh‧‧‧凸部頂部平均位置

Claims (44)

  1. 一種半導體發光元件用光抽出體，其特徵在於包含：凹凸構造層，其於表面設置有凹凸構造，且具有第1折射率(n1)；及光抽出層，其設置於上述凹凸構造上，且具有第2折射率(n2)；且上述第1折射率(n1)與上述第2折射率(n2)實質上不同，上述光抽出層包含設置於上述凹凸構造之凸部上之第1光抽出層，上述第1光抽出層係凸部頂部平均位置Sh與上述第1光抽出層之凸部上界面平均位置Scv之間之距離Lcv滿足下述式(1)，上述凹凸構造係凸部平均高度H滿足下述式(2)，並且平均間距P滿足下述式(3)，且上述距離Lcv、及上述凸部平均高度H滿足下述式(4)，且上述凹凸構造層於屬於面內之第1方向上，具有由複數個上述凸部以間距(Py)排列而成的複數個凸部列，上述複數個凸部列於與上述第1方向正交之第2方向上以間距(Px)排列，上述間距(Px)及上述間距(Py)分別為50nm以上5000nm以下，上述間距(Py)及上述間距(Px)中之任一者為固定間隔且另一者為不定間隔，或均為不定間隔，式(1)10nm≦Lcv≦5000nm 式(2)10nm≦H≦5000nm 式(3) 50nm≦P≦5000nm 式(4)50nm≦Lcv+H≦6000nm。
  2. 如請求項1之半導體發光元件用光抽出體，其包含以覆蓋上述凹凸構造層及上述光抽出層之方式設置且具有第3折射率(n3)之平坦化層，且上述第1折射率(n1)、上述第2折射率(n2)及上述第3折射率(n3)滿足下述式(5)~(7)中之任一者，且上述平坦化層係上述第1光抽出層之上述凸部上界面平均位置Scv與上述平坦化層之表面之間之平均距離Lor滿足下述式(8)：式(5)n2>n3≧n1且(n2-n3)≧0.1 式(6)n3>n2>n1且(n3-n2)≧0.1 式(7)n3≧n1>n2且(n1-n2)≧0.1 式(8)0nm≦Lor≦800nm。
  3. 一種半導體發光元件用光抽出體，其特徵在於包含：凹凸構造層，其於表面設置有凹凸構造，且具有第1折射率(n1)；及光抽出層，其設置於上述凹凸構造上，且具有第2折射率(n2)；且上述第1折射率(n1)與上述第2折射率(n2)實質上不同，上述光抽出層包含設置於上述凹凸構造之凹部內之第2光抽出層， 上述第2光抽出層係凸部頂部平均位置Sh與上述第2光抽出層之凹部內界面平均位置Scc之間之距離Lcc、及凸部平均高度H滿足下述式(9)，上述凹凸構造係上述凸部平均高度H滿足下述式(2)，並且平均間距P滿足下述式(3)，且上述凹凸構造層於屬於面內之第1方向上，具有由複數個上述凸部以間距(Py)排列而成的複數個凸部列，上述複數個凸部列係於與上述第1方向正交之第2方向上以間距(Px)排列，上述間距(Px)及上述間距(Py)分別為50nm以上5000nm以下，上述間距(Py)及上述間距(Px)中之任一者為固定間隔且另一者為不定間隔，或均為不定間隔，式(2)10nm≦H≦5000nm 式(3)50nm≦P≦5000nm 式(9)0.0H<Lcc<1.0H。
  4. 如請求項3之半導體發光元件用光抽出體，其包含以覆蓋上述凹凸構造層及上述光抽出層之方式設置且具有第3折射率(n3)之平坦化層，且上述第1折射率(n1)、上述第2折射率(n2)及上述第3折射率(n3)滿足下述式(5)~(7)中之任一者，上述平坦化層係上述第2光抽出層之上述凹部內界面平均位置Scc與上述平坦化層之表面之間之平均距離Lor、及上述距離Lcc滿足下述式(10)：式(5)n2>n3≧n1且(n2-n3)≧0.1 式(6)n3>n2>n1且(n3-n2)≧0.1 式(7)n3≧n1>n2且(n1-n2)≧0.1 式(10)Lcc≦Lor≦800nm。
  5. 一種半導體發光元件用光抽出體，其特徵在於包含：凹凸構造層，其於表面設置有凹凸構造，且具有第1折射率(n1)；及光抽出層，其設置於上述凹凸構造上，且具有第2折射率(n2)；且上述第1折射率(n1)與上述第2折射率(n2)實質上不同，上述光抽出層包含設置於上述凹凸構造之凸部上之第1光抽出層、及設置於上述凹凸構造之凹部內之第2光抽出層，上述第2光抽出層係凸部頂部平均位置Sh與上述第2光抽出層之凹部內界面平均位置Scc之間之距離Lcc、及凸部平均高度H滿足下述式(9)，並且上述第1光抽出層係上述凸部頂部平均位置Sh與設置於上述凹凸構造之凸部上之第1光抽出層之凸部上界面平均位置Scv之間之距離Lcv、及上述凸部平均高度H滿足下述式(11)，上述凹凸構造係上述凸部平均高度H滿足下述式(2)，並且平均間距P滿足下述式(3)，且上述凹凸構造層於屬於面內之第1方向上，具有由複數個上述凸部以間距(Py)排列而成的複數個凸部列，上述複數個凸部列係於與上述第1方向正交之第2方向上以間距(Px)排列，上述間距(Px)及上述間距(Py)分別為50nm以上5000nm以下，上述間距(Py)及上述間距(Px)中之任一者為固定間隔且另一者 為不定間隔，或均為不定間隔：式(2)10nm≦H≦5000nm 式(3)50nm≦P≦5000nm 式(9)0.0H<Lcc<1.0H 式(11)0.0H<Lcv≦1.5H。
  6. 如請求項5之半導體發光元件用光抽出體，其包含以覆蓋上述凹凸構造層及上述光抽出層之方式設置且具有第3折射率(n3)之平坦化層，且上述第1折射率(n1)、上述第2折射率(n2)及上述第3折射率(n3)滿足下述式(5)~(7)中之任一者，上述平坦化層係上述第2光抽出層之上述凹部內界面平均位置Scc與上述平坦化層之表面之間之平均距離Lor、上述距離Lcc及上述距離Lcv滿足下述式(12)：式(5)n2>n3≧n1且(n2-n3)≧0.1 式(6)n3>n2>n1且(n3-n2)≧0.1 式(7)n3≧n1>n2且(n1-n2)≧0.1 式(12)(Lcc+Lcv)≦Lor≦800nm。
  7. 一種半導體發光元件用光抽出體，其特徵在於：其係包含具有 第1折射率(n1)之介質，且包含具有第2折射率(n2)之複數個奈米粒子而成者，上述第1折射率(n1)與上述第2折射率(n2)之差之絕對值(｜n1-n2｜)為0.1以上，且上述半導體發光元件用光抽出體具有相互大致平行之第1面及第2面，上述複數個奈米粒子係以如下方式配置，即，於以橫穿與上述第1面及上述第2面大致平行之面的上述奈米粒子之數目成為最大之假想面為中心面的情形時，橫穿與上述中心面大致平行之假想面的上述奈米粒子之數目隨著自上述中心面離開而減少。
  8. 如請求項7之半導體發光元件用光抽出體，其中上述複數個奈米粒子係於上述中心面內之平均間距為50nm以上1500nm以下，於上述中心面之面內方向之平均直徑為1nm以上1000nm以下，且上述平均間距大於上述平均直徑。
  9. 如請求項8之半導體發光元件用光抽出體，其中橫穿上述中心面內之上述複數個奈米粒子的在相對於上述中心面之垂直方向上之平均厚度為10nm以上1000nm以下。
  10. 如請求項9之半導體發光元件用光抽出體，其中橫穿上述中心面之上述複數個奈米粒子的上述第1面側之端部平均位置(Spt)與上述第1面之間之距離(Lort)為超過0nm且1000nm以下。
  11. 如請求項10之半導體發光元件用光抽出體，其中上述第2折射率(n2)與上述第1折射率(n1)之差之絕對值(｜n1-n2｜)為0.2以上。
  12. 如請求項11之半導體發光元件用光抽出體，其中橫穿上述中心面之上述複數個奈米粒子的上述第2面側之端部平均位置(Spb)與上述第2面之間之距離(Lorb)為上述距離(Lort)以上。
  13. 如請求項1至6或12中任一項之半導體發光元件用光抽出體，其中不定間隔之上述間距(Py)等於上述凸部或上述凹部或上述奈米粒子之各者之中心間之距離，不定間隔之上述間距(Px)等於上述複數個凸部列或凹部列或上述奈米粒子列間之距離，且上述間距(Py)及上述間距(Px)大於上述凸部之直徑或上述凹部之開口直徑或上述奈米粒子之直徑，於上述間距(Py)為不定間隔之情形時，至少鄰接之4個以上m個以下之上述凸部或上述凹部或上述奈米粒子間之上述間距(Py)n(3≦n≦2a或3≦n≦2a+1，其中，m、a為正整數，n=m-1)滿足下述式(13)之關係，並且於上述第1方向上，以上述間距(Py)1~(Py)n構成之凸部群或凹部群或奈米粒子群排列有至少1個以上，於上述間距(Px)為不定間隔之情形時，至少鄰接之4個以上m個以下之上述凸部列或凹部列或奈米粒子列間之上述間距(Px)n(3≦n≦2a或3≦n≦2a+1，其中，m、a為正整數，n=m-1)滿足下述式(14)之關係，並且於上述第2方向上，以上述間距(Px)1~(Px)n構成之上述凸部列群或上述凹部列群或上述奈米粒子列群排列有至少1個以上：式(13)(Py)1<(Py)2<(Py)3<(Py)i<(Py)a>(Py)j>(Py)n(在此，i為滿足3<i<a之整數，j為滿足a>j>n之整數)式(14)(Px)1<(Px)2<(Px)3<(Px)i<(Px)a>(Px)j>(Px)n(在此，i為滿足3<i<a之整數，j為滿足a>j>n之整數)。
  14. 如請求項1至6或12中任一項之半導體發光元件用光抽出體，其中不定間隔之上述間距(Py)等於上述凸部或上述凹部或上述奈米 粒子之各者之中心間之距離，不定間隔之上述間距(Px)等於上述複數個凸部列或凹部列或上述奈米粒子列間之距離，且上述間距(Py)及上述間距(Px)大於上述凸部之直徑或上述凹部之開口直徑或上述奈米粒子之直徑，於上述間距(Py)為不定間隔之情形時，至少鄰接之4個以上m個以下之上述凸部或凹部間或奈米粒子間之上述間距(Py)n(3≦n≦2a或3≦n≦2a+1，其中，m、a為正整數，n=m-1)滿足下述式(13)之關係，並且於上述第1方向上，以上述間距(Py)1~(Py)n構成之凸部群或凹部群或奈米粒子群以長週期Lyz重複排列，於上述間距(Px)為不定間隔之情形時，至少鄰接之4個以上m個以下之上述凸部列或凹部列或上述奈米粒子列間之上述間距(Px)n(3≦n≦2a或3≦n≦2a+1，其中，m、a為正整數，n=m-1)滿足下述式(14)之關係，並且於上述第2方向上，以上述間距(Px)1~(Px)n構成之凸部列群或凹部列群或奈米粒子列群以長週期Lxz重複排列：式(13)(Py)1<(Py)2<(Py)3<(Py)i<(Py)a>(Py)j>(Py)n(在此，i為滿足3<i<a之整數，j為滿足a>j>n之整數)式(14)(Px)1<(Px)2<(Px)3<(Px)i<(Px)a>(Px)j>(Px)n(在此，i為滿足3<i<a之整數，j為滿足a>j>n之整數)。
  15. 如請求項13之半導體發光元件用光抽出體，其中上述凸部之直徑或上述凹部之開口直徑或上述奈米粒子之直徑係對應於間距(Py)及/或間距(Px)而增減，於上述間距(Py)為不定間隔之情形時，至少鄰接之4個以上m個以下之構成上述間距之上述凸部或上述凹部或上述奈米粒子 之上述直徑或上述開口直徑(Dyn)(3≦n≦2a或3≦n≦2a+1，其中，m、a為正整數，n=m-1)滿足下述式(15)之關係，並且於上述第1方向上，以上述直徑或上述開口直徑(Dy)1~(Dy)n構成之凸部群或凹部群或奈米粒子群排列有至少1個以上，於上述間距(Px)為不定間隔之情形時，至少鄰接之4個以上m個以下之構成上述間距之上述凸部或上述凹部或上述奈米粒子之上述直徑或上述開口直徑(Dxn)(3≦n≦2a或3≦n≦2a+1，其中，m、a為正整數，n=m-1)滿足下述式(16)之關係，並且於上述第2方向上，以上述直徑或上述開口直徑Dx1~Dxn構成之凸部列群或凹部列群或奈米粒子列群排列有至少1個以上：式(15)Dy1<Dy2<Dy3<Dyi<Dya>Dyj>Dyn(在此，i為滿足3<i<a之整數，j為滿足a>j>n之整數)式(16)Dx1<Dx2<Dx3<Dxi<Dxa>Dxj>Dxn(在此，i為滿足3<i<a之整數，j為滿足a>j>n之整數)。
  16. 如請求項14之半導體發光元件用光抽出體，其中上述凸部之直徑或上述凹部之開口直徑或上述奈米粒子之直徑係對應於間距(Py)及/或間距(Px)而增減，於上述間距(Py)為不定間隔之情形時，至少鄰接之4個以上m個以下之構成上述間距之上述凸部或上述凹部或上述奈米粒子之上述直徑或上述開口直徑(Dyn)(3≦n≦2a或3≦n≦2a+1，其中，m、a為正整數，n=m-1)滿足下述式(15)之關係，並且於上述第1方向上，以上述直徑或上述開口直徑(Dy)1~(Dy)n構成之凸部群或凹部群或奈米粒子群以長週期單位Lyz重複排列，且於上述間距(Px)為不定間隔之情形時，至少鄰接之4個以上m 個以下之構成上述間距之上述凸部或上述凹部或上述奈米粒子之上述直徑或上述開口直徑(Dxn)(3≦n≦2a或3≦n≦2a+1，其中，m、a為正整數，n=m-1)滿足下述式(16)之關係，並且於上述第2方向上，以上述直徑或上述開口直徑Dx1~Dxn構成之凸部列群或凹部列群或奈米粒子列群以長週期單位Lxz排列：式(15)Dy1<Dy2<Dy3<Dyi<Dya>Dyj>Dyn(在此，i為滿足3<i<a之整數，j為滿足a>j>n之整數)式(16)Dx1<Dx2<Dx3<Dxi<Dxa>Dxj>Dxn(在此，i為滿足3<i<a之整數，j為滿足a>j>n之整數)。
  17. 如請求項13之半導體發光元件用光抽出體，其中上述凸部或上述凹部之各者之高度係對應於間距(Py)及/或間距(Px)而增減，於上述間距(Py)為不定間隔之情形時，至少鄰接之4個以上m個以下之構成上述間距之上述凸部或上述凹部之高度Hyn(3≦n≦2a或3≦n≦2a+1，其中，m、a為正整數，n=m-1)滿足下述式(17)之關係，並且於上述第1方向上，以上述高度Hy1~Hyn構成之凸部群或凹部群排列有至少1個以上，於上述間距(Px)為不定間隔之情形時，至少鄰接之4個以上m個以下之構成上述間距之上述凸部或上述凹部之高度Hxn(3≦n≦2a或3≦n≦2a+1，其中，m、a為正整數，n=m-1)滿足下述式(18)之關係，並且於上述第2方向上，以上述高度Hx1~Hxn構成之凸部列群或凹部列群排列有至少1個以上：式(17)Hy1<Hy2<Hy3<Hyi<Hya>Hyj>Hyn(在此，i為滿足3<i<a之整數，j為滿足a>j>n之整數) 式(18)Hx1<Hx2<Hx3<Hxi<Hxa>Hxj>Hxn(在此，i為滿足3<i<a之整數，j為滿足a>j>n之整數)。
  18. 如請求項15之半導體發光元件用光抽出體，其中上述凸部或上述凹部之高度係對應於間距(Py)及/或間距(Px)而增減，於上述間距(Py)為不定間隔之情形時，至少鄰接之4個以上m個以下之構成上述間距之上述凸部或上述凹部之高度Hyn(3≦n≦2a或3≦n≦2a+1，其中，m、a為正整數，n=m-1)滿足下述式(17)之關係，並且於上述第1方向上，以上述高度Hy1~Hyn構成之凸部群或凹部群以長週期單位Lyz重複排列，於上述間距(Px)為不定間隔之情形時，至少鄰接之4個以上m個以下之構成上述間距之上述凸部或上述凹部之高度Hxn(3≦n≦2a或3≦n≦2a+1，其中，m、a為正整數，n=m-1)滿足下述式(18)之關係，並且於上述第2方向上，以上述高度Hx1~Hxn構成之凸部列群或凹部列群以長週期單位Lxz重複排列：式(17)Hy1<Hy2<Hy3<Hyi<Hya>Hyj>Hyn(在此，i為滿足3<i<a之整數，j為滿足a>j>n之整數)式(18)Hx1<Hx2<Hx3<Hxi<Hxa>Hxj>Hxn(在此，i為滿足3<i<a之整數，j為滿足a>j>n之整數)。
  19. 如請求項1至6或12中任一項之半導體發光元件用光抽出體，其中相互鄰接之第1凸部列及第2凸部列、第1凹部列及第2凹部列或第1奈米粒子列及第2凸部列之間的上述第1方向上之移位量α1係與相互鄰接之上述第2凸部列及第3凸部列、上述第2凹部列及第3凹部列或上述第2奈米粒子列及第3奈米粒子列之間的上述第 1方向上之移位量α2互不相同。
  20. 如請求項1至6或12中任一項之半導體發光元件用光抽出體，其中上述移位量α1及上述移位量α2之差分不固定。
  21. 如請求項1至6或12中任一項之半導體發光元件用光抽出體，其具有設置於鄰接之凸部或凹部間之極小凸部或極小凹部。
  22. 如請求項1至6或12中任一項之半導體發光元件用光抽出體，其中上述凹凸構造之上述複數個凸部或凹部包含具有第1高度之複數個第1凸部或凹部、及具有低於上述第1高度之第2高度之複數個第2凸部或凹部，上述第2凸部或凹部具有相對於上述凹凸構造之凸部平均高度h而滿足下述式(19)之凸部高度hn，並且於上述凹凸構造中以滿足下述式(20)之概率Z存在：式(19)0.9h≧hn 式(20)1/10000≦Z≦1/5。
  23. 如請求項22之半導體發光元件用光抽出體，其中於上述複數個凸部或凹部之凸部平均位置scv內之線段lcv上隔著上述第2凸部或凹部而鄰接之上述第1凸部或凹部間之距離tcv、與上述鄰接之凸部或凹部間之間隔P滿足下述式(21)：式(21)1.0P<tcv≦9.5P。
  24. 如請求項12之半導體發光元件用光抽出體，其中上述複數個奈米粒子包含具有上述中心面之面內方向之第1直徑之複數個第1奈米粒子、及具有大於上述第1直徑之第2直徑之複數個第2奈米粒子，上述第1直徑係小於上述平均間距、上述間距(Px)或上述間距 (Py)，上述第2直徑係大於上述平均間距、上述間距(Px)或上述間距(Py)，且為其等之9.5倍之大小以下，並且具有上述第2直徑之第2奈米粒子係相對於具有上述第1直徑之第2奈米粒子而以1/10000以上1/5以下之比率存在。
  25. 如請求項1至6或12中任一項之半導體發光元件用光抽出體，其具有設置於上述光抽出體之與形成有上述凹凸構造層或上述奈米粒子列之主面相對之主面上且包含單層或多層抗反射層、或以奈米尺度之間隔而排列之複數個凸部或凹部的抗反射層。
  26. 如請求項1至6或12中任一項之半導體發光元件用光抽出體，其包含設置於上述光抽出體之與形成有上述凹凸構造層或上述奈米粒子列之主面相對之主面上且具有第4折射率(n4)之基材，上述第4折射率(n4)與上述第1折射率(n1)實質上等同或相等。
  27. 如請求項26之半導體發光元件用光抽出體，其中上述基材具有氣體阻隔功能或水蒸汽阻隔功能中之至少任一種功能。
  28. 如請求項26之半導體發光元件用光抽出體，其包含設置於上述基材之表面上之點或孔，且上述點或上述孔之平均間距為100nm以上5000nm以下。
  29. 如請求項26之半導體發光元件用光抽出體，其進而包含選自由氣體阻隔功能、水蒸汽阻隔功能、耐磨損功能、防污功能、疏水性功能、親水性功能、抗靜電功能、濾色器功能、色移功能、偏光修正功能、抗反射功能、光再指向功能、擴散功能、及光學旋轉功能所組成之群中之至少一者的功能層。
  30. 一種發光元件，其特徵在於包含：如請求項1至6或12中任一項之半導體發光元件用光抽出體；及發光部，其設置於上述半導體發光元件之形成有凹凸構造層或奈米粒子列之主面側。
  31. 一種頂部發光型有機EL元件，其特徵在於包含：如請求項1、3、5中任一項之半導體發光元件用光抽出體；及發光層，其經由接著層而設置於上述光抽出層上；且上述發光層面與上述接著層之界面、及上述接著層與上述光抽出層之界面之距離為10nm以上800nm以下。
  32. 一種頂部發光型有機EL元件，其特徵在於包含：如請求項2、4、6中任一項之半導體發光元件用光抽出體；及發光層面，其設置於上述平坦化層之表面上。
  33. 一種底部發光型有機EL元件，其特徵在於包含：如請求項2、4、6中任一項之半導體發光元件用光抽出體；透明導電層，其設置於上述平坦化層上；及發光部，其設置於上述透明導電層上。
  34. 一種半導體發光元件用光抽出體之製造方法，其特徵在於其係製造如請求項1至6或12中任一項之半導體發光元件用光抽出體的方法，且包含：凹凸構造層形成步驟，係於具有第4折射率(n4)之基材之表面上藉由轉印法而設置具有第1折射率(n1)之凹凸構造層；光抽出層形成步驟，係將具有第2折射率(n2)之光抽出層原料之稀釋液塗佈於上述凹凸構造層上，並將多餘之溶劑除去，而於上述凹凸構造層上設置具有第2折射率(n2)之光抽出層；及平坦化層形成步驟，係以覆蓋上述光抽出層及上述凹凸構造層之方式形成具有第3折射率(n3)之平坦化層。
  35. 如請求項34之半導體發光元件用光抽出體之製造方法，其中於上述凹凸構造層形成步驟之前，包含於上述基材之表面上設置接著層之接著層形成步驟、或使上述基材之表面上親水化之親水化處理步驟。
  36. 一種半導體發光元件用光抽出體之製造方法，其特徵在於其係製造如請求項1至6或12中任一項之半導體發光元件用光抽出體的方法，且包含：凹凸構造層形成步驟，係於具有上述第3折射率(n3)之上述基材之表面上，藉由轉印法而設置包含具有上述第1折射率(n1)之上述介質之凹凸構造層；奈米粒子排列步驟，係於在上述凹凸構造形成步驟中所設置之上述凹凸構造層上塗佈含有奈米粒子原料之溶液，使具有上述第2折射率(n2)之上述奈米粒子僅排列於上述凹凸構造層之凹部內部；及平坦化層形成步驟，係於上述凹凸構造層及排列於上述凹凸構造層之上述凹部內部之上述奈米粒子上塗佈具有上述第1折射率(n1)之介質原料之溶液，以覆蓋上述奈米粒子及上述凹凸構造層之方式設置具有上述第1折射率(n1)之平坦化層。
  37. 如請求項36之半導體發光元件用光抽出體之製造方法，其中上述凹凸構造層係至少凹凸構造表面為疏水性。
  38. 如請求項37之半導體發光元件用光抽出體之製造方法，其中含有上述奈米粒子原料之溶液包含水系溶劑。
  39. 如請求項38之半導體發光元件用光抽出體之製造方法，其中上述奈米粒子原料包含金屬烷氧化物。
  40. 如請求項39之半導體發光元件用光抽出體之製造方法，其中於上述凹凸構造層形成步驟之前，包含於上述基材之表面上設置接著層之接著層形成步驟、或使上述基材之表面上親水化之親水化處理步驟。
  41. 如請求項36之半導體發光元件用光抽出體之製造方法，其中於上述平坦化層形成步驟中，將上述介質原料之溶液塗佈於上述 凹凸構造層上及上述奈米粒子上之後，將鏡面貼合及按壓於上述介質原料上，其後自上述介質原料剝離上述鏡面而設置上述平坦化層。
  42. 如請求項41之半導體發光元件用光抽出體之製造方法，其中於在將上述鏡面貼合及按壓於上述介質原料上之狀態下照射能量線之後，自上述介質原料剝離上述鏡面而設置上述平坦化層。
  43. 一種半導體發光元件用光抽出體之製造方法，其特徵在於其係製造如請求項26之半導體發光元件用光抽出體的方法，且包含：模具形成步驟，係藉由光轉印法而轉印圓筒狀模具表面所具有之凹凸構造，對膜狀基材之主面上賦予凹凸構造而獲得膜狀模具；光抽出層填充步驟，係於上述膜狀模具之凹凸構造面上，塗佈具有第2折射率(n2)之光抽出層之稀釋溶液，並將多餘之溶劑除去，於上述凹凸構造之凹部內部形成光抽出層；光抽出層轉印步驟，係將填充配置有上述光抽出層之膜狀模具之凹凸構造面，隔著具有第1折射率(n1)之凹凸構造層原料而貼合於具有第4折射率(n4)之基材之表面上，照射能量線之後將膜狀模具剝離，從而獲得包含具有第4折射率(n4)之基材/具有第1折射率(n1)之凹凸構造層/設置於凹凸構造層之凸部頂部上且具有第2折射率之光抽出層的半導體發光元件用光抽出體；及平坦化層形成步驟，係於上述光抽出層轉印步驟之後，以覆蓋光抽出層及凹凸構造層之方式形成具有第3折射率(n3)之平坦化層。
  44. 一種半導體發光元件用光抽出體之製造方法，其特徵在於其係製造如請求項26之半導體發光元件用光抽出體的方法，且包 含：第1模具形成步驟，係藉由光轉印法而轉印圓筒狀模具表面所具有之凹凸構造，對膜狀基材之主面上賦予凹凸構造而獲得第1膜狀模具；第2模具形成步驟，係藉由光轉印法而轉印上述第1膜狀模具之凹凸構造，對膜狀基材之主面上賦予與上述圓筒狀模具之凹凸構造實質上等同之凹凸構造，從而獲得第2膜狀模具；光抽出層填充步驟，係於上述第2膜狀模具之凹凸構造面上，塗佈具有第2折射率(n2)之光抽出層之稀釋溶液，並將多餘之溶劑除去，於上述凹凸構造之凹部內部形成光抽出層；光抽出層轉印步驟，係將填充配置有上述光抽出層之上述第2膜狀模具之凹凸構造面，隔著具有第1折射率(n1)之凹凸構造層原料而貼合於具有第4折射率(n4)之基材之表面上，照射能量線之後將上述第2膜狀模具剝離，從而獲得包含具有上述第4折射率(n4)之基材/具有上述第1折射率(n1)之凹凸構造層/設置於上述凹凸構造層之凸部頂部上且具有上述第2折射率(n2)之光抽出層的半導體發光元件用光抽出體；及平坦化層形成步驟，係於上述光抽出層轉印步驟之後，以覆蓋光抽出層及凹凸構造層之方式形成具有第3折射率(n3)之平坦化層。
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