WO2012086651A1 - 発光素子用微細構造体、当該微細構造体を用いた発光素子及び照明装置 - Google Patents

発光素子用微細構造体、当該微細構造体を用いた発光素子及び照明装置 Download PDF

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WO2012086651A1
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light
radius
convex portion
microstructure
emitting element
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餌取　英樹
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株式会社 きもと
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Definitions

  • the present invention relates to a fine structure used for a light emitting element such as an EL (electroluminescence) element, a light emitting element using the fine structure, and a lighting device using the light emitting element.
  • a light emitting element such as an EL (electroluminescence) element
  • An EL element comprising an anode (transparent electrode), a light emitting portion, and a cathode (back electrode) in order has been known.
  • the EL element applies a direct current voltage between the anode and the cathode to inject electrons and holes into the light emitting part, generates excitons by recombination thereof, and generates light when the excitons are deactivated.
  • the light emitting part is caused to emit light by utilizing the emission. Since the EL element has advantages such as light weight, thinness, and low power consumption, it is used as a flat illumination device, a digital signage device, a backlight device for a liquid crystal display, and the like.
  • the EL element has the above-described advantages, since the refractive index of the member constituting the EL element is higher than that of air, the emitted light is emitted from the EL element at the interface between the EL element and the air layer. Total reflection is likely to occur, the extraction efficiency of the emitted light is less than 20% of the light emitted from the light emitting section, and the problem is that most of the light cannot be extracted and is lost.
  • Patent Document 1 specifically describes a stripe-like unevenness with a triangular cross section and a stripe-like unevenness with a semicircular cross section as the uneven pattern, and the front direction compared to the case where the uneven pattern is not formed. It is described that the brightness of the is improved.
  • Patent Document 1 does not increase the extraction efficiency for light in a direction parallel to the stripe.
  • the uneven pattern has a stripe shape
  • the diffusion of light has anisotropy, and light unevenness reflecting the uneven pattern may occur.
  • the convex portion having a triangular or semicircular cross section adopted in Patent Document 1 is not an optimal shape in terms of light extraction efficiency, and an uneven shape pursuing further light extraction efficiency is required. Yes.
  • the inventor of the present invention includes a plurality of convex portions or concave portions having a specific shape as a fine structure used in a light emitting element such as an EL element, so that the light extraction efficiency is higher than that of a conventional light emitting element.
  • the present invention has been found out that it can be improved.
  • the fine structure means a film-like or plate-like member having a fine concavo-convex structure on the surface.
  • the case where the film-like or plate-like member is curved in the state in which it is used is also included.
  • a convex pattern composed of a convex shape protruding from a flat surface of the member as a reference
  • a concave pattern composed of a concave shape recessed from the flat surface
  • the present invention includes both. The following description is common to Aspect 1 and Aspect 2 unless otherwise specified.
  • the microstructure for a light-emitting element according to the first aspect of the present invention includes a plurality of fine convex portions having a convex bottom surface, and the convex portion is on a vertical line at the center of the bottom surface.
  • the height of the top of the convex portion is 0.67 to 1.15 times the radius of the bottom surface, and the height of the convex portion at a position 3/4 of the radius of the bottom surface from the center of the bottom surface is The height of the convex portion is 0.21 to 0.65 times the radius of the bottom surface, and the height of the convex portion at a position 9/10 of the radius of the bottom surface from the center of the bottom surface is 0.04 to 0 of the radius of the bottom surface. .38 times.
  • condition 1 The height parameter of the vertex of the convex portion and the height parameter of the convex portion at the positions of 3/4 and 9/10 of the radius of the bottom surface from the center of the bottom surface of the convex portion are collectively referred to as “ It may be referred to as “condition 1”.
  • the height of the convex portion at a position 1/4 of the radius of the bottom surface from the center of the bottom surface is 0.65 of the radius of the bottom surface.
  • the height of the convex portion at a position half the radius of the bottom surface from the center of the bottom surface is 0.58 to 0.91 times the radius of the bottom surface. It is what.
  • the height parameter of the convex portion at a position of 1 ⁇ 4 and 1 ⁇ 2 of the bottom surface radius from the center of the bottom surface of the convex portion may be collectively referred to as “condition 2” hereinafter.
  • the microstructure for a light-emitting element includes a plurality of fine recesses having a circular opening surface, and the recess has a bottom on a vertical line at the center of the opening surface. And is defined by a bus line connecting the bottom and the circumference of the opening surface, and the bus line of the recess is monotonically deepened from the circumference of the opening surface to the bottom.
  • the depth of the bottom of the recess is 0.65 to 1.43 times the radius of the opening surface, and the depth of the recess at a position 3/4 of the radius of the opening surface from the center of the opening surface.
  • the depth of the recess at a position 9/10 of the radius of the opening surface from the center of the opening surface is the radius of the mouth surface. It is characterized by 0.03 to 0.39 times.
  • the depth parameter of the bottom of the concave portion and the depth parameter of the concave portion at the positions 3/4 and 9/10 of the radius of the opening surface from the center of the opening surface of the concave portion are collectively referred to as “conditions”. 3 ”.
  • the depth of the concave portion at a position 1/4 of the radius of the opening surface from the center of the opening surface is 0 of the radius of the opening surface. .64 to 1.35 times, and the depth of the concave portion at a position half the radius of the opening surface from the center of the opening surface is 0.58 to 1.11 times the radius of the opening surface. It is characterized by being.
  • the depth parameter of the concave portion at a position of 1 ⁇ 4 and 1 ⁇ 2 of the radius of the opening surface from the center of the opening surface of the concave portion may hereinafter be collectively referred to as “condition 4”.
  • the fine structure for a light emitting device of the present invention is preferably characterized in that the filling rate of the bottom surface of the convex portion or the opening surface of the concave portion occupying the surface of the fine structure is 70% or more.
  • the microstructure for a light-emitting element according to aspect 1 of the present invention is preferably formed by the tangent line of the bus bar of the convex part and the bottom surface of the convex part at a position where the bottom surface of the convex part and the bus bar of the convex part are in contact with each other.
  • the angle is 85 ° or less.
  • the angle formed by the tangent to the recess and the opening of the recess at a position where the opening of the recess and the bus of the recess are in contact is preferably 85. It is characterized by being less than °.
  • the microstructure for a light emitting device of the present invention is preferably characterized in that a member having a flat surface is disposed on the convex portion or the concave portion.
  • the light-emitting element of the present invention comprises a transparent anode, a light-emitting portion, and a cathode in this order, and is arranged on the opposite side of the transparent anode from the side on which the light-emitting portion is formed.
  • the microstructure for a light-emitting element according to the present invention is characterized by being arranged so that a concavo-convex pattern (a vertex of a convex portion or an opening surface of a concave portion) is on a light emitting surface side.
  • the light-emitting element can also be used as a light source of a lighting device.
  • the microstructure used in the light-emitting element includes a plurality of convex portions or concave portions having a specific shape, and thus has higher light extraction efficiency than conventional light-emitting elements. Can do.
  • the convex portion the light extraction efficiency is particularly excellent.
  • it can be set as the fine structure excellent in durability.
  • the perspective view explaining the convex part which comprises the microstructure of aspect 1 of this invention (A) is a figure explaining the shape of the bus-line of a convex part, (b) is a figure explaining the shape of the bus-line of a recessed part (A), (b) is a figure which shows the structure of the light emitting element used for the simulation of this invention, respectively.
  • fine structure for a light-emitting element of the present invention
  • ⁇ Uneven pattern> There are two modes of the uneven pattern of the microstructure of the present invention.
  • One is a concavo-convex pattern (aspect 1) in which a plurality of convex portions projecting from the flat surface of the microstructure are formed as a reference, and the other is a plurality of concave portions recessed from the flat surface.
  • It is the uneven
  • the features of the concave-convex pattern will be described for each aspect.
  • the fine structure for a light-emitting element according to aspect 1 includes a plurality of fine convex portions having a circular bottom surface, and the convex portion has a vertex on a perpendicular line at the center of the bottom surface, and the vertex to the bottom surface.
  • the convex line is formed by a monotonically decreasing height from the apex to the circumference of the bottom surface, and the height of the apex of the convex part. Is 0.67 to 1.15 times the radius of the bottom surface, and the height of the convex portion at a position 3 ⁇ 4 of the radius of the bottom surface from the center of the bottom surface is 0. 0 of the radius of the bottom surface.
  • the height of the convex portion at a position 9/10 of the radius of the bottom surface from the center of the bottom surface is 0.04 to 0.38 times the radius of the bottom surface. .
  • the microstructure for a light-emitting element of Embodiment 1 has the special surface shape described above, the light extraction efficiency can be improved more than that of a conventional light-emitting element by using the microstructure for a light-emitting element. Can do.
  • the plurality of convex portions a constituting the fine structure of aspect 1 have a circular bottom surface p, and has a vertex q on a perpendicular to the center o of the bottom surface p, and the vertex q Is defined by a generatrix drawn down on the circumference of the bottom surface p.
  • the generatrix of the convex portion a has a monotonically decreasing height from the apex q to the circumference of the bottom surface p.
  • the shape of the convex portion constituting the fine structure of aspect 1 As for the shape of the convex portion constituting the fine structure of aspect 1, an optical simulation in which the radius, height, generatrix shape and the like of the convex portion are variously changed is performed, and a range in which a suitable light extraction efficiency is obtained is extracted. It was obtained.
  • the radius r of the convex portion was set to 1, and a rotating body having various heights and having a different bus bar shape was used as the virtual convex portion.
  • the bus bar shape has four points p1 (position of a radius 1 ⁇ 4), p2 (position of a radius 1 ⁇ 2), and p3 (3/4 of a radius) that are different from the center o of the bottom surface of the rotating body. ) And p4 (position of 9/10 radius) (respectively h0, h1, h2, h3, h4) are connected by a cubic spline curve.
  • the virtual convex portion is assumed to have a shape in which the radius r of the convex portion is 1.00 and h0 to h4 are changed from 0.00 to 2.00.
  • the light extraction efficiency was calculated by changing the step widths of h0 to h4 by 0.50.
  • the step width was further changed to 0.20 and 0.10, and finally the light extraction efficiency was calculated as 0.01 step.
  • the light emitting element has a structure in which the light emitting layer 33 is sandwiched between a glass 31, a transparent electrode 32, and an aluminum electrode (specular reflection layer) 34 as shown in FIG.
  • the light emitting element 30 in which the fine structure 35 in which the virtual convex portion is arranged on a lattice point having a period of the convex portion diameter on the surface (light extraction surface) is assumed.
  • the light emitting layer 33 is assumed to be a collection of point light sources that emit light of the same intensity in all directions.
  • the path of light traveling in all directions from the point light source was calculated using a ray tracing method, and the ratio of the light emitted from one convex portion of the assumed light emitting element was calculated as the light extraction efficiency E.
  • the refractive indexes of the light emitting layer 33, the transparent electrode 32, the glass 31, and the fine structure 35 are typical values of the light emitting layer 1.70, the transparent electrode 2.00, the glass 1. 51, with a microstructure 1.58.
  • the light extraction efficiency E0 in the case of assuming a structure having a smooth light extraction surface instead of the fine structure 35 is calculated in the same manner, and the light extraction efficiency E of the light extraction surface having the convex portion is light when the light extraction efficiency E is smooth.
  • a range that is 2.26 times or more the extraction efficiency E0 is defined as a convex shape range.
  • the convex shape is a hemisphere
  • the light extraction efficiency is improved by 2.25 times compared to a flat shape.
  • the shape in which the light extraction efficiency is further improved is the shape of this embodiment. Similar results were obtained when the above-described refractive index was changed within the range of the general material of each element.
  • the height of the apex of the convex portion is 0.67 to 1.15 times the radius of the bottom surface, the light extraction efficiency is improved by 2.26 times or more compared with the smooth case. .
  • a more preferable apex height is 0.70 to 1.00 times the bottom radius, and an even more preferable apex height is 0.80 to 1.00 times.
  • the height of the convex portion at a position 3 ⁇ 4 of the bottom surface radius from the center of the bottom surface is 0.21 to 0.65 times, preferably 0.25 to 0.63 times the radius of the bottom surface. Times, more preferably 0.37 to 0.53 times.
  • the height of the convex portion at a position 9/10 of the radius of the bottom surface from the center of the bottom surface is 0.04 to 0.38 times, preferably 0.05 to 0.35 times, more preferably the bottom surface radius. Is 0.08 to 0.20 times.
  • the convex portion is different from a hemispherical shape, and the radius of curvature of each portion of each bus of the convex portion is not constant like a semicircle.
  • the simulation was performed on a convex portion that is a rotating body obtained by rotating one bus bar around an axis perpendicular to the center of the bottom surface. However, if the convex portion satisfies the above conditions, the convex portion is not necessarily a rotating body. There is no need.
  • the height of the convex portion at a position 1/4 of the radius of the bottom surface from the center of the bottom surface is 0.65 to 1.08 times the radius of the bottom surface, preferably 0.67. It is ⁇ 1.04 times, more preferably 0.77 to 0.93 times.
  • the height of the convex portion at a position half the radius of the bottom surface from the center of the bottom surface is 0.58 to 0.91 times, preferably 0.63 to 0.88 times the radius of the bottom surface. Preferably it is 0.66 to 0.83 times.
  • the angle formed by the tangent line of the convex portion bus and the bottom surface of the convex portion at the position where the bottom surface of the convex portion and the generatrix of the convex portion are in contact is preferably 85 ° or less, and more preferably 80 ° or less. In the case where the convex portion has a hemispherical shape, the angle is 90 °.
  • FIG. 4 shows an angle ⁇ between the tangent s of the generatrix r of the convex portion a and the bottom surface p of the convex portion a at the position i where the bottom surface p of the convex portion a and the generatrix r of the convex portion a are in contact.
  • the filling rate of the bottom surface of the convex portion occupying the surface of the fine structure according to aspect 1 is preferably 70% or more from the viewpoint of improving the light extraction efficiency. Further, it is preferably 80% or more, more preferably 85% or more, and further preferably 90% or more.
  • the convex part in the said fine structure may differ in a magnitude
  • the convex portions are preferably arranged at random from the viewpoint of suitably preventing moire that may be generated by using other members having a regular structure in a stacked manner.
  • regular arrangement is preferable from the viewpoint of ease of arrangement of convex portions and improvement of the filling rate with a circle having the same radius. Examples of the regular arrangement include a lattice shape and a honeycomb shape.
  • the diameter of the bottom surface of the convex portion of the fine structure of Embodiment 1 is preferably 1 to 100 ⁇ m, and more preferably 3 to 50 ⁇ m.
  • the upper limit is 100 ⁇ m or less, the graininess of the protrusions due to the arrangement pattern of the protrusions can be eliminated, and a uniform surface can be obtained.
  • the lower limit is 1 ⁇ m or more, the light extraction efficiency is reduced. Can be prevented.
  • the thickness of the base portion supporting the convex portion of the fine structure according to aspect 1 is preferably 300 ⁇ m or less, and more preferably 100 ⁇ m or less. By being 300 ⁇ m or less, it is possible to prevent the occurrence of cracks and curls. Moreover, it is preferable that the minimum of the thickness of a base part is 1 micrometer or more. By setting the thickness of the base portion to 1 ⁇ m or more, it is possible to prevent the occurrence of uneven interference.
  • the “thickness of the base portion that supports the convex portion of the fine structure” herein refers to the thickness t from the surface on which the bottom surface of the convex portion a is disposed to the opposite surface, as shown in FIG.
  • the microstructure for a light-emitting element according to aspect 2 includes a plurality of fine recesses having a circular opening surface, and the recess has a bottom on a vertical line at the center of the opening surface,
  • the bus is defined by a bus that connects the circumference of the opening surface, and the bus of the recess is monotonously deep from the circumference of the opening to the bottom, and the bottom of the recess
  • the depth of the recess is 0.65 to 1.43 times the radius of the opening surface, and the depth of the recess at a position 3/4 of the radius of the opening surface from the center of the opening surface is The depth of the recess at a position 9/10 of the radius of the opening surface from the center of the opening surface is 0.03 to 0 times the radius of the opening surface. .39 times.
  • the microstructure for a light-emitting element of aspect 2 has the special surface shape described above, the light extraction efficiency can be improved as compared with a conventional light-emitting element by using the microstructure for a light-emitting element. Can do.
  • the plurality of recesses b constituting the microstructure of the aspect 2 have a circular opening surface l, and has a bottom m on a perpendicular line to the center o of the opening surface l, It is demarcated by a bus line connecting m and the circumference of the opening surface l.
  • the depth of the generatrix of the recess b is monotonously increased from the circumference of the opening surface l to the bottom m.
  • the shape of the concave portion constituting the fine structure according to aspect 2 is a range in which optical simulation is performed in which the radius of the opening surface of the concave portion, the depth of the bottom, the bus bar shape, and the like are changed in various ways, and a suitable light extraction efficiency is obtained. It is obtained by extracting.
  • the radius of the opening surface of the recess was set to 1, and a rotating body having various depths and having a different bus shape was used as the virtual recess.
  • the generatrix shape has four points p5 (position of 1 ⁇ 4 of the radius), p6 (position of 1 ⁇ 2 of the radius), and p7 (3/4 of the radius) that are different from the center o of the opening surface.
  • Position) and depth at p8 (position 9/10 of the radius) (referred to as d0, d1, d2, d3, and d4, respectively) in a shape connected by a cubic spline curve.
  • the virtual recess was assumed to have a shape in which the radius of the opening of the recess was 1.00 and d0 to d4 were changed from 0.00 to 2.00.
  • the light extraction efficiency was calculated by changing the step width of each of d0 to d4 by 0.50.
  • the step width was further changed to 0.20 and 0.10, and finally the light extraction efficiency was calculated with 0.01 increments.
  • the light emitting element 30 is a light emitting element (FIG. 3 (b)) having the same structure as that when the convex portion is simulated, and is virtually placed on the glass surface (light extraction surface) 31.
  • a fine structure 36 in which concave portions are arranged on lattice points having a period of the concave portion diameter is arranged, and similarly to the convex portion, a simulation using a ray tracing method is performed, and light extraction when the light extraction surface is smooth is performed.
  • the range in which the light extraction efficiency of the light extraction surface with the concave portion is 2.25 times or more of the efficiency is defined as the concave shape range.
  • the concave shape is a hemisphere
  • the light extraction efficiency is improved by 2.24 times compared to a flat shape.
  • the range in which the light extraction efficiency is improved as compared with the case of a hemisphere is the shape of this embodiment.
  • the depth of the bottom of the recess was 0.65 to 1.43 times the radius of the opening surface, the light extraction efficiency was improved by 2.25 times or more when flat.
  • the depth of the bottom of the recess is preferably 0.75 to 1.38 times, more preferably 0.81 to 1.25 times.
  • the depth of the concave portion at a position 3 ⁇ 4 of the radius of the opening surface from the center of the opening surface is 0.16 to 0.79 times the radius of the opening surface, preferably 0.24 to 0.00. 58 times, more preferably 0.34 to 0.53 times.
  • the depth of the concave portion at a position 9/10 of the radius of the opening surface from the center of the opening surface is 0.03 to 0.39 times, preferably 0.04 to 0.28 times the radius of the opening surface. Preferably it is 0.07 to 0.23 times.
  • the shape of the cavity defined by the opening surface of the recess and the bus bar of the recess is different from the hemispherical shape, and the radius of curvature of each part of each bus bar is not constant like a semicircle.
  • the simulation was performed on a concave portion that is a rotating body obtained by rotating one bus bar around an axis perpendicular to the center of the bottom surface. However, if the concave portion satisfies the above conditions, the concave portion is not necessarily a rotating body. Absent.
  • the depth of the recess at a position 1/4 of the radius of the opening surface from the center of the opening surface is 0.64 to 1.35 times the radius of the opening surface, preferably 0.74. 1.25 times, more preferably 0.78 to 1.17 times.
  • the depth of the concave portion at a position 1/2 of the radius of the opening surface from the center of the opening surface is 0.58 to 1.11 times, preferably 0.65 to 0.97 times the radius of the opening surface. More preferably, it is 0.67 to 0.95 times.
  • the angle formed by the tangent to the concave line at the position where the opening surface of the concave part and the bus line of the concave part contact each other is preferably 85 ° or less, and more preferably 80 ° or less.
  • the said angle in the case where the cavity part of a recessed part is hemispherical shape is 90 degrees.
  • FIG. 7 shows an angle ⁇ formed between the tangent s of the bus bar n of the recess b and the opening surface 1 of the recess b at the position u where the opening surface l of the recess b contacts the bus n of the recess b.
  • the filling rate of the opening surface of the concave portion occupying the surface of the fine structure of aspect 2 is 70% or more from the viewpoint of improving the light extraction efficiency. Further, it is preferably 80% or more, more preferably 85% or more, and further preferably 90% or more.
  • the recessed part in the said fine structure may differ in a magnitude
  • the concave portions are preferably arranged at random from the viewpoint of suitably preventing moiré that may occur when other members having a regular structure are stacked and used.
  • regular arrangement is preferable from the viewpoint of ease of arrangement of the recesses and improvement of the filling rate with a circle having the same radius. Examples of the regular arrangement include a lattice shape and a honeycomb shape.
  • the diameter of the opening surface of the concave portion of the fine structure according to Aspect 2 is preferably 1 to 100 ⁇ m, and more preferably 3 to 50 ⁇ m.
  • the upper limit is 100 ⁇ m or less, the graininess of the recesses due to the arrangement pattern of the recesses can be eliminated and the surface can be made uniform.
  • the lower limit is 1 ⁇ m or more, the light extraction efficiency is reduced. Can be prevented.
  • the thickness of the base portion that supports the concave portion of the fine structure according to aspect 2 is preferably 300 ⁇ m or less, and more preferably 100 ⁇ m or less. When the upper limit is 300 ⁇ m or less, generation of cracks and curls can be prevented. Moreover, it is preferable that the minimum of the thickness of a base part is 0.2 micrometer or more. By setting the thickness of the base portion to 0.2 ⁇ m or more, it is possible to obtain durability that can sufficiently withstand use.
  • the “thickness of the base portion that supports the concave portion of the fine structure” as used herein refers to the thickness t from the surface where the bottom of the concave portion b is formed to the opposite surface as shown in FIG.
  • the fine structure of the present invention is made of a transparent polymer resin.
  • polymer resins include ionizing radiation curable resins, thermosetting resins, and thermoplastic resins.
  • ionizing radiation curable resin a photopolymerizable prepolymer that can be crosslinked and cured by irradiation with ionizing radiation (ultraviolet ray or electron beam) can be used.
  • An acrylic prepolymer having at least one acryloyl group and having a three-dimensional network structure by crosslinking and curing is particularly preferably used.
  • the acrylic prepolymer urethane acrylate, polyester acrylate, epoxy acrylate, melamine acrylate, polyfluoroalkyl acrylate, silicone acrylate and the like can be used.
  • these acrylic prepolymers can be used alone, but it is preferable to add a photopolymerizable monomer in order to improve the cross-linking curability and the hardness of the lens layer.
  • photopolymerizable monomers examples include monofunctional acrylic monomers such as 2-ethylhexyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, and butoxyethyl acrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, neopentyl glycol diacrylate, and diethylene glycol.
  • bifunctional acrylic monomer such as diacrylate, polyethylene glycol diacrylate, hydroxypivalate ester neopentyl glycol diacrylate, etc.
  • polyfunctional acrylic monomer such as dipentaerythritol hexaacrylate, trimethylpropane triacrylate, pentaerythritol triacrylate or the like Two or more are used.
  • additives such as a photopolymerization initiator and a photopolymerization accelerator when curing by ultraviolet irradiation.
  • photopolymerization initiator examples include acetophenone, benzophenone, Michler's ketone, benzoin, benzylmethyl ketal, benzoylbenzoate, ⁇ -acyloxime ester, thioxanthone and the like.
  • the photopolymerization accelerator can reduce the polymerization obstacle due to air during curing and increase the curing speed.
  • p-dimethylaminobenzoic acid isoamyl ester p-dimethylaminobenzoic acid ethyl ester, etc.can be mentioned.
  • Thermosetting resins include silicone resins, phenolic resins, urea resins, melamine resins, furan resins, unsaturated polyester resins, epoxy resins, diallyl phthalate resins, guanamine resins, ketone resins, Examples include amino alkyd resins, urethane resins, acrylic resins, and polycarbonate resins. These can be used alone, but it is desirable to add a curing agent in order to further improve the crosslinkability and the hardness of the crosslinked cured coating film.
  • a compound such as polyisocyanate, amino resin, epoxy resin, carboxylic acid or the like can be appropriately used in accordance with a suitable resin.
  • thermoplastic resins ABS resin, norbornene resin, silicone resin, nylon resin, polyacetal resin, polycarbonate resin, modified polyphenylene ether resin, polybutylene terephthalate, polyethylene terephthalate, sulfone resin, imide resin, fluorine resin Resin, styrene resin, acrylic resin, vinyl chloride resin, vinyl acetate resin, vinyl chloride-vinyl acetate copolymer resin, polyester resin, urethane resin, nylon resin, rubber resin, polyvinyl ether, polyvinyl Examples include alcohol, polyvinyl butyral, polyvinyl pyrrolidone, and polyethylene glycol.
  • thermosetting resins or thermoplastic resins it is preferable to use an acrylic resin thermosetting resin or thermoplastic resin from the viewpoint of obtaining coating strength of the fine structure and good transparency. Moreover, these thermosetting resins or thermoplastic resins can also be used as thermosetting resins or composite resins in which a plurality of types of thermoplastic resins are combined.
  • the polymer resin resins other than the above-mentioned resins can be used in combination, but the content ratio of the above-described polymer resin and the other resins is from the viewpoint of accurately producing the microstructure of the present invention.
  • the ionizing radiation curable resin is preferably contained in an amount of about 30 to 90% by weight in the total polymer resin component.
  • the fine structure may be fine particles, a lubricant, a fluorescent brightening agent, an antistatic agent, a flame retardant, an antibacterial agent, and an antifungal agent as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • Various additives such as an ultraviolet absorber, a light stabilizer, an antioxidant, a plasticizer, a leveling agent, a flow regulator, an antifoaming agent, a dispersing agent, a release agent, and a crosslinking agent can also be included.
  • the refractive index of the fine structure is preferably 1.40 to 1.70, more preferably 1.50 to 1.65.
  • microstructure of the present invention can be variously modified such as addition or replacement of members based on the structure shown in FIGS.
  • a modification example will be described.
  • a member having a flat surface is disposed on the surface of the microstructure of the present invention having the uneven pattern.
  • the flat member is arranged on the surface on the apex side of the convex portion, so that the convex portion is protected and the light extraction efficiency is reduced due to the shape change of the convex portion due to scratches or the like. Further, it is possible to prevent the convex portion from being lost, or to easily remove foreign matters attached to the surface.
  • FIG. 9 shows a microstructure 1 according to the present invention in which a member 10 having a flat surface is arranged on the surface on the apex side of the convex portion a.
  • FIG. 10 shows the microstructure 1 of the present invention in which a member 10 having a flat surface is disposed on the opening surface of the recess b.
  • Examples of the member having a flat surface include the same materials as those described later as the support.
  • the thickness of the flat member is preferably 25 to 500 ⁇ m.
  • the flat member may be bonded with a conventionally known adhesive in order to improve the adhesion with the fine structure.
  • a hard coat layer may be provided on the surface of the flat member opposite to the surface disposed on the fine structure from the viewpoint of preventing scratches and improving durability.
  • the hard coat layer is made of an ionizing radiation curable resin, a thermosetting resin, a thermoplastic resin, or the like.
  • ionizing radiation curable resins are preferably used because they easily exhibit hard coat properties.
  • These resins can be composed of the same resin as an ionizing radiation curable resin, a thermosetting resin, a thermoplastic resin, or the like that can be used as the fine structure described above.
  • the thickness of the hard coat layer is preferably 0.1 to 30 ⁇ m, more preferably 0.5 to 15 ⁇ m, and further preferably 2 to 10 ⁇ m.
  • the hard coat property can be made sufficient.
  • curling and insufficient curing can be prevented by setting the thickness of the hard coat layer to 30 ⁇ m or less.
  • the hard coat layer has a pencil scratch value (pencil hardness) adjusted to H or higher, more preferably 2H or higher, and further preferably 3H or higher.
  • pencil hardness adjusted to H or higher, more preferably 2H or higher, and further preferably 3H or higher.
  • the pencil scratch value is a value measured by a method based on JIS K5400: 1990.
  • the scratch property and hardness of the hard coat layer can be adjusted by the type of resin constituting the hard coat layer and the curing conditions.
  • the hard coat layer is prepared by mixing a resin such as the above-mentioned ionizing radiation curable resin on a flat member and adjusting the coating liquid for the hard coat layer by mixing additives and diluting solvents used as necessary.
  • Coating methods such as bar coater, die coater, blade coater, spin coater, roll coater, gravure coater, flow coater, spray, screen printing, etc., and if necessary, after drying, ionizing radiation by ionizing radiation irradiation It can be formed by curing a curable resin.
  • microstructure of the present invention may be formed on a support.
  • a highly transparent material such as a glass plate or a plastic film
  • a glass plate it is possible to use a glass plate made of oxide glass such as silicate glass, phosphate glass, borate glass, etc., especially silicate glass, alkali silicate glass, soda lime glass, A silicate glass such as potash lime glass, lead glass, barium glass, borosilicate glass or the like is preferably used as a plate glass.
  • the plastic film for example, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polycarbonate, polyethylene, polypropylene, polystyrene, triacetyl cellulose, acrylic, polyvinyl chloride, norbornene compound, etc.
  • Polyethylene terephthalate film is preferably used because of its excellent mechanical strength and dimensional stability. It is preferable to use a support that has been subjected to an easy adhesion treatment such as a plasma treatment, a corona discharge treatment, a far-ultraviolet irradiation treatment, or an undercoat easy adhesion layer.
  • an easy adhesion treatment such as a plasma treatment, a corona discharge treatment, a far-ultraviolet irradiation treatment, or an undercoat easy adhesion layer.
  • the thickness of the support is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the material to be applied, but is generally 25 to 500 ⁇ m, preferably 50 to 300 ⁇ m.
  • the above-described support may be provided with an easy-adhesion layer on the film surface, or may be subjected to corona discharge treatment, plasma treatment, far-infrared treatment, etc., in order to improve adhesion to the fine structure.
  • the microstructure of the present invention can be formed by a transfer shaping technique such as 2P method, 2T method, embossing method or the like. Therefore, a mold for forming a desired uneven pattern is first prepared.
  • the mold can be formed directly on a heat-resistant material such as metal, or can be made by electroforming. In either case, the plane is first filled with a circle having a constant radius or a plurality of types of circles having different radii, and the position of the bottom surface of the convex portion or the opening surface of the concave portion is determined.
  • the method described in republication WO2009 / 116429 is employable, for example.
  • a numerical value satisfying condition 1 or condition 3 is set as the height of the convex portion or the depth of the concave portion and the shape of the bus bar with the circle as the bottom surface.
  • the calculation can be performed by a computer, thereby determining the shape of the convex portion.
  • the designed concave portion is formed, for example, in a mold material by a fine processing technique such as photolithography, fine cutting, and etching.
  • a desired convex shape can be produced by making the shape of the generatrix whose drill tip shape is determined.
  • type which has a shape complementary to a convex part by this is obtained. If it is the microstructure of aspect 2, the type
  • the polymer resin or the like constituting the fine structure as described above is filled in the mold prepared as described above, and after the shape pattern is transferred and shaped, the polymer resin or the like is cured, By peeling from the mold, a microstructure having a microstructure formed of a plurality of convex portions or concave portions is obtained.
  • a support when a support is used, a polymer resin or the like is filled in the mold, the support is overlaid thereon, the polymer resin or the like is cured, and the support is removed from the mold. A fine structure in which a fine structure composed of a plurality of convex portions is shaped is obtained.
  • thermosetting resin or a thermoplastic resin is used.
  • the transfer shaping techniques described above it is preferable to employ the 2P method from the viewpoint that the microstructure can be produced in a relatively short time and heating and cooling are not required, so that deformation of the constituent members due to heat can be suppressed to a minimum.
  • the 2T method it is preferable to employ the viewpoint of a high degree of freedom in the material selectivity of the members constituting the fine structure and the ability to reduce process costs.
  • the polymer resin when the polymer resin is an ionizing radiation curable resin, it can be cured by irradiating with ionizing radiation. Further, when the polymer resin is a thermosetting resin, it can be cured by applying heat. Further, when the polymer resin is a thermoplastic resin, it can be cured by cooling.
  • the ionizing radiation include ultraviolet rays emitted from ultra high pressure mercury lamps, high pressure mercury lamps, low pressure mercury lamps, carbon arcs, metal halide lamps, etc., and ultraviolet rays having a wavelength region of 200 to 400 nm, scanning type and curtain type. An electron beam emitted from an electron beam accelerator having a wavelength region of 100 nm or less can be used.
  • the microstructure for a light-emitting element of the present invention has a concavo-convex pattern determined by simulating a convex shape or a concave shape with which optimal light emission efficiency can be obtained, the light extraction efficiency can be improved by using it for a light-emitting element. It can be excellent.
  • the light emitting device of the present invention is obtained by forming a light emitting portion on a light transmissive member. More specifically, the reflecting member that reflects the light from the light emitting unit is sequentially provided with a light emitting unit, a light transmissive member, and a light extraction member. Specific examples of the light emitting device having such a structure include an EL element and an LED element. Hereinafter, an embodiment applied to an EL element will be described.
  • the EL element of the present invention comprises a transparent anode, a light emitting portion, and a cathode in this order, and the transparent anode is provided on the side opposite to the side on which the light emitting portion is formed.
  • the microstructure for a light emitting element is arranged such that the apex of the convex portion (or the opening surface of the concave portion) is on the light emitting surface side.
  • a direct current voltage is applied between these transparent anode and cathode to inject electrons and holes into the light-emitting part, and excitons are generated by recombination of them, and light is emitted when the excitons are deactivated.
  • the light emitting part is made to emit light by using.
  • the EL element may be further provided with a hole transport layer, a hole injection layer, an electron transport layer, an electron injection layer, a glass substrate, etc., which are well known and provided as necessary. Therefore, the description is omitted here.
  • FIG. 11 shows an EL element of the present invention.
  • FIG. 11A shows the case where the fine structure of aspect 1 is used
  • FIG. 11B shows the case where the fine structure of aspect 2 is used.
  • the EL element 2 of the present invention is an EL element comprising a transparent anode 12, a light emitting portion 13, and a cathode 14 in this order. What is the side of the transparent anode 12 on which the light emitting portion 13 is formed? On the opposite side, the EL element microstructure 1 is arranged such that the apex of the convex portion or the opening surface of the concave portion is on the light emitting surface side. As shown in FIG. 11, the EL element 2 may be provided with a glass substrate 11 on a transparent anode 12.
  • the transparent anode 12 is an electrode located on the light emitting side of both sides of the light emitting unit, and the cathode is an electrode located on the opposite side of the transparent anode on both sides of the light emitting unit.
  • the transparent anode 12 can be, for example, a layer in which an ITO film, an IZO film, or the like is formed by a dry process such as a vapor deposition method or a sputtering method.
  • the film forming material is not limited to these, and other materials can be used as long as they are transparent and have electrical conductivity.
  • the thickness of the transparent anode is desirably 1 ⁇ m or less. By setting the thickness to 1 ⁇ m or less, it is possible to prevent local spikes and to prevent the total light transmittance from being lowered. When the height of the protrusion reaches 100 nm, for example, the local spike may cause a problem in the subsequent film forming process.
  • the light emitting portion 13 is a layer in which a low molecular or high molecular EL material is formed.
  • the low molecular EL material include naphthalene derivatives, anthracene derivatives, perylene derivatives, polymethine-based, xanthene-based, coumarin-based, cyanine-based pigments, 8-hydroquinoline and its metal complexes, aromatic amines, And tetraphenylcyclopentadiene derivatives.
  • polymer EL material examples include ⁇ -conjugated polymer materials such as PPV (polyparaphenylene vinylene), PAT (polythiophene), PF (polyfluorene), and PPP (polyparaphenylene).
  • PPV polyparaphenylene vinylene
  • PAT polythiophene
  • PF polyfluorene
  • PPP polyparaphenylene
  • it can be formed as a white light emitting layer, or it can be formed as a light emitting layer of blue, red, yellow, green, etc., and these layers may be laminated.
  • a metal such as Al (aluminum), In (indium), Mg (magnesium), Ti (titanium), Ag (silver), Ca (calcium), Sr (strontium) having a small work function, or these Metal oxides, fluorides and alloys thereof, laminates, and the like are used.
  • the refractive index of the above elements constituting the EL element is not particularly limited.
  • the layer constituting the fine structure is 1.40 to 1.70
  • the glass is 1.45 to 1.80
  • the transparent electrode is 1.90 to 2.20
  • the light emitting part is 1.50 to 1.90.
  • the EL element of the present invention comprises a transparent anode, a light emitting portion, and a cathode in this order, and is on the opposite side of the transparent anode from the side on which the light emitting portion is formed.
  • the microstructure for a light-emitting element of the present invention is arranged so that the concave / convex pattern (the apex of the convex portion or the opening of the concave portion) is on the light emitting surface side, so that it is compared with a conventional EL element.
  • the light extraction efficiency can be improved.
  • an illumination device using the EL element of the present invention as a light source can be provided.
  • the EL element of the present invention as a light source of an illuminating device, it is possible to illuminate with better light extraction efficiency than in the past.
  • the microstructure of this invention is light emitting elements other than EL element, for example, LED is fluorescent substance containing resin and transparent resin.
  • the LED element with the covered structure can be similarly applied by arranging it on the surface of the resin, and the light extraction efficiency can be improved.
  • Example 1 To mold a, 50 parts of acrylic monomer (methyl methacrylate: Wako Pure Chemical Industries) as UV curable resin and 45 parts of polyfunctional acrylic monomer (NK ester A-TMPT-3EO: Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.), photopolymerization A mixed solution consisting of 5 parts of an initiator (Irgacure 184: Ciba Japan) was dropped, and a 100 ⁇ m thick polyester film (Cosmo Shine A4300: Toyobo Co., Ltd.) was adhered thereto.
  • acrylic monomer methyl methacrylate: Wako Pure Chemical Industries
  • NK ester A-TMPT-3EO Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.
  • Example 1 In this state, 1500 mJ / cm 2 of ultraviolet light is irradiated from the polyester film side with a metal halide lamp, the ultraviolet curable resin is cured, and then the polyester film and the resin are peeled off from the mold so that the shape of the mold is faithful.
  • the transferred microstructure of Example 1 was produced.
  • a base portion (corresponding to a thickness t in FIG. 5) of about 10 ⁇ m was formed between the unevenness of the polyester film mold.
  • Table 1 shows the results of measuring the structure of the fine structure of Example 1 using a laser microscope (Keyence Corporation: VK-9500).
  • Examples 2 to 6, Comparative Examples 1 to 3 Fine structures of Examples 2 to 6 and Comparative Examples 1 to 3 were produced in the same manner as Example 1 except that the molds b to i were used instead of the mold a used in Example 1.
  • Table 1 shows the structures of the microstructures of Examples 2 to 6 and Comparative Examples 1 to 3.
  • the convex part of the microstructure of the comparative example 1 is hemispherical.
  • the height of the vertex of the convex portion indicates the ratio of the height of the vertex of the convex portion to the radius of the bottom surface of the convex portion. Also, “the height of the convex portion at the position of 3/4”, “the height of the convex portion at the position of 9/10”, “the height of the convex portion at the position of 1/4”, “the position of the half” "The height of the convex portion” means the bottom surface of the convex portion at a position of 3/4, 9/10, 1/4, 1/2 of the radius of the bottom surface of the convex portion from the center of the bottom surface of the convex portion. The ratio of the height of the convex portion to the radius is shown.
  • the “filling rate of convex portions” indicates the filling rate of the bottom surface of the convex portions occupying the surface of the fine structure.
  • the “angle of the convex portion end portion” means an angle ( ⁇ in FIG. 4) between the tangent line of the convex portion bus line and the convex portion bottom surface at the position where the bottom surface of the convex portion and the convex portion bus line are in contact. Show.
  • Example 7 On the convex surface of the fine structure of Example 1, the polyester film side of a hard coat film (KB film N05S: Kimoto Co.) consisting of a hard coat layer and a polyester film is bonded via an adhesive, and the fine example of Example 7 is bonded. A structure was obtained.
  • a hard coat film KB film N05S: Kimoto Co.
  • a substrate having a specific concavo-convex shape formed by a fine drilling technique was produced.
  • the concave / convex shape of the substrate is formed by closely adhering a concave portion with an opening radius of about 25 ⁇ m and a depth of about 20 ⁇ m at a predetermined filling rate (separately listed).
  • a recess which is a rotating body was produced.
  • molds j to r vertical ⁇ horizontal size 10 mm ⁇ 10 mm capable of reversing the specific concavo-convex shape by shape forming and transferring the shape were prepared.
  • Example 8 To mold j, 50 parts of acrylic monomer (methyl methacrylate: Wako Pure Chemical Industries) as UV curable resin and 45 parts of polyfunctional acrylic monomer (NK ester A-TMPT-3EO: Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.), photopolymerization A mixed solution consisting of 5 parts of an initiator (Irgacure 184: Ciba Japan) was dropped, and a 100 ⁇ m thick polyester film (Cosmo Shine A4300: Toyobo Co., Ltd.) was adhered thereto.
  • acrylic monomer methyl methacrylate: Wako Pure Chemical Industries
  • polyfunctional acrylic monomer NK ester A-TMPT-3EO: Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.
  • Example 8 In this state, 1500 mJ / cm 2 of ultraviolet light is irradiated from the polyester film side with a metal halide lamp, the ultraviolet curable resin is cured, and then the polyester film and the resin are peeled off from the mold so that the shape of the mold is faithful.
  • the transferred microstructure of Example 8 was produced. In this fine structure, a base portion (corresponding to a thickness t in FIG. 8) of about 10 ⁇ m was formed from the bottom of the recess transferred by the mold to the polyester film surface. Table 2 shows the results of measuring the structure of the microstructure of Example 8 using a laser microscope (Keyence Corporation: VK-9500).
  • Example 9 is the same as Example 8 except that the dies k to r produced by changing the concavo-convex shape by the same method as in Example 8 are used in place of the mold j used in Example 8. To 13 and Comparative Examples 1 to 3 were produced. Table 2 shows the results of measuring the structures of the microstructures of Examples 9 to 13 and Comparative Examples 4 to 6 using a laser microscope (Keyence Corporation: VK-9500). In addition, the hollow part of the recessed part of the microstructure of the comparative example 4 is hemispherical.
  • the depth of the bottom of the recess indicates the ratio of the depth of the bottom of the recess to the radius of the opening surface of the recess.
  • the depth of the concave portion at the position of 3/4 means a recess with respect to the radius of the opening surface of the recess at a position of 3/4, 9/10, 1/4, 1/2 of the radius of the opening surface of the recess from the center of the opening surface of the recess. Indicates the percentage of depth.
  • the “filling rate of the recesses” indicates the filling rate of the opening surface of the recesses occupying the surface of the fine structure.
  • the “angle of the concave cavity end” indicates an angle ( ⁇ in FIG. 7) formed by the concave tangent and the concave opening at a position where the concave opening and the concave generating line are in contact with each other.
  • Example 14 On the opening surface of the concave portion of the microstructure of Example 8, the polyester film side of a hard coat film (KB film N05S: Kimoto Co.) consisting of a hard coat layer and a polyester film is bonded via an adhesive. 14 microstructures were obtained.
  • a hard coat film KB film N05S: Kimoto Co.
  • the fine structures of Examples 1 to 6 include special protrusions defined in the present invention. Compared to the microstructure of Comparative Example 1, the light extraction efficiency was excellent.
  • the organic EL light-emitting devices using the microstructures of Examples 1 to 3 and 5 to 6 are superior in light extraction efficiency because the microstructures satisfy not only Condition 1 but also Condition 2. became.
  • Example 6 although the rate of change in efficiency relative to Comparative Example 1 is small, it includes a special convex portion defined in the present invention, and therefore, it is defined by the present invention consisting of the same filling rate not shown in the Example. Compared with a shape other than a special convex portion, the light extraction efficiency is excellent.
  • the filling rate of the bottom surface of the convex portion occupying the surface of the microstructure is 85% or more, and the microstructures are in the condition.
  • the height of the vertex of the convex portion which is a preferred range of 1 and Condition 2, is 0.70 to 1.07 times the radius of the bottom surface of the convex portion, and the radius of the bottom surface of the convex portion is from the center of the bottom surface of the convex portion.
  • the heights of the convex portions at the positions of 3/4, 9/10, 1/4 and 1/2 are 0.25 to 0.63 times, 0.05 to 0.35 times, 0, respectively, the radius of the bottom surface. Since it was .67 to 1.04 times and 0.63 to 0.88 times, the light extraction efficiency was excellent.
  • the fine structure in addition to the filling rate of the bottom surface of the convex portion occupying the fine structure surface being 85% or more, the fine structure satisfies the conditions 1 and
  • the height of the vertex of the convex portion which is a more preferable range of Condition 2, is 0.80 to 1.00 times the radius of the bottom surface of the convex portion, and the radius of the bottom surface from the center of the bottom surface of the convex portion, respectively.
  • the height of the convex portions at the positions of 3/4, 9/10, 1/4, and 1/2 is 0.37 to 0.53 times, 0.08 to 0.20 times, 0.0. Since it was 77 to 0.93 times and 0.66 to 0.83 times, the light extraction efficiency was excellent.
  • the organic EL light-emitting device using the microstructure of Comparative Example 1 has a hemispherical shape unlike the one defined by the present invention in the shape of the projections occupying the surface of the microstructure.
  • the light extraction efficiency was inferior to that of an organic EL light-emitting device using the above fine structure.
  • the organic EL light emitting device using the fine structure of the comparative example 1 has approximately the same power efficiency as that of the example 6, but this is due to the difference in the filling rate of the convex portions, which is the same. It can be seen that the light extraction efficiency is inferior when compared with those of Examples 1 to 4, which have a filling rate.
  • the fine structures of Examples 8 to 13 include special recesses defined in the present invention. Compared with the fine structure of Example 4, the light extraction efficiency was excellent.
  • the organic EL light-emitting devices using the microstructures of Examples 8 to 10 and 12 to 13 are superior in light extraction efficiency because the microstructures satisfy not only Condition 3 but also Condition 4. became.
  • Example 13 although the efficiency change rate with respect to Comparative Example 4 is small, it includes a special recess defined in the present invention. Therefore, the special rate defined in the present invention is composed of the same filling rate not shown in the Example. Compared with a shape having a shape other than a concave portion, the light extraction efficiency is excellent.
  • the filling ratio of the opening surface of the concave portion occupying the surface of the microstructure is 85% or more.
  • the depth of the bottom of the recess which is a preferred range of 3 and Condition 4, is 0.75 to 1.38 times the radius of the opening surface of the recess, and the radius of the opening surface from the center of the opening surface of the recess.
  • the depths of the recesses at the positions of 3/4, 9/10, 1/4, and 1/2 are 0.24 to 0.58 times, 0.04 to 0.28 times, and 0, respectively, of the radius of the opening surface. Since it was .74 to 1.25 times and 0.65 to 0.97 times, the light extraction efficiency was excellent.
  • the filling ratio of the opening surface of the concave portion occupying the fine structure surface is 85% or more.
  • the depth of the bottom of the recess which is a more preferable range of Condition 4, is 0.81 to 1.25 times the radius of the opening surface of the recess, and each of the radius of the opening surface from the center of the opening surface of the recess.
  • the depths of the recesses at the positions of 3/4, 9/10, 1/4 and 1/2 are 0.34 to 0.53 times, 0.07 to 0.23 times, and 0.0. Since it was 78 to 1.17 times and 0.67 to 0.95 times, the light extraction efficiency was excellent.
  • the organic EL light-emitting device using the microstructure of Comparative Example 4 was composed of a hemispherical cavity, unlike the one defined by the present invention in the shape of the recesses occupied on the surface of the microstructure. Compared to the organic EL light emitting devices using the fine structures of Examples 8 to 13, the light extraction efficiency was inferior.
  • the organic EL light emitting device using the fine structure of Comparative Example 4 had substantially the same power efficiency as that of Example 13, but this was due to the difference in the filling rate of the recesses, and the same filling. It can be seen that the light extraction efficiency is inferior when compared with those of Examples 8 to 11.
  • Examples 8 to 13 The light extraction efficiency was inferior to that of an organic EL light-emitting device using the above fine structure.
  • the surface was rubbed with a nail, but it was confirmed that the fine structures were not destroyed and the surface was hardly damaged.
  • Example 7 and Example 14 In the same manner as described above, the fine structures of Example 7 and Example 14 were respectively pasted on the light emission surface of an organic EL light emitting device manufactured by OSRAM, and the organic EL light emitting device was obtained. Got. Next, the organic EL light emitting device was made to emit light by applying a voltage / current of 3.5 V and 120 mA, thereby measuring the total luminous flux and obtaining the power efficiency.
  • the change rate (efficiency change rate (%)) of the power efficiency of the fine structure of Example 7 with respect to the power efficiency of the fine structure of Comparative Example 1 was 2.62%. Moreover, when the change rate (efficiency change rate (%)) of the fine structure of Example 14 to the power efficiency of the fine structure of Comparative Example 4 was determined, it was 1.51%.
  • the organic EL light emitting device using the fine structure of Example 7 includes a special convex portion defined in the present invention, and thus has excellent light extraction efficiency. Further, the organic EL light-emitting device using the fine structure of Example 14 includes a special concave portion specified by the present invention, and thus has excellent light extraction efficiency.
  • Haydon-14 (Shinto Kagaku Co., Ltd.) was used for the outermost surface on the side where the convex portions of the fine structures of Example 7 and Example 14 were formed in accordance with the pencil scratch test based on JIS K5400: 1990. When the pencil hardness was measured, it was 2H, and it was confirmed that the scratch resistance was excellent. Further, dust and fingerprints attached to the outermost surface on the side where the convex portions of the fine structures of Example 7 and Example 14 are formed can be easily removed without damaging the surface by wiping the outermost surface with a waste cloth. could be removed.

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Abstract

　光の取り出し効率に優れるＥＬ素子用微細構造体を提供する。このＥＬ素子用微細構造体は、円形の底面ｐを有する微細な凸部ａを複数含み、凸部ａは、底面ｐの中心の垂線上に頂点ｑを持ち、頂点ｑから底面ｐの円周上に下ろした母線により画定される。凸部ａの母線は、頂点ｑから底面ｐの円周上に至るまで高さが単調に減少するものであって、凸部ａの頂点ｑの高さは、底面ｐの半径の０．６７～１．１５倍であり、底面ｐの中心から底面ｐの半径の３／４の位置における凸部ａの高さは、底面ｐの半径の０．２１～０．６５倍であり、底面ｐの中心から底面ｐの半径の９／１０の位置における凸部ａの高さは、底面ｐの半径の０．０４～０．３８倍である。

Description

発光素子用微細構造体、当該微細構造体を用いた発光素子及び照明装置
　本発明は、ＥＬ（エレクトロ・ルミネッセンス）素子等の発光素子に用いられる微細構造体、当該微細構造体を用いた発光素子、及び当該発光素子を用いた照明装置に関する。
　陽極（透明電極）と、発光部と、陰極（背面電極）とを順に備えてなるＥＬ素子が、従来から知られている。ＥＬ素子は、陽極と陰極との間に直流電圧を印加して発光部に電子および正孔を注入し、それらの再結合によって励起子を生成し、この励起子が失活する際の光の放出を利用することで発光部を発光させるものである。当該ＥＬ素子は、軽量、薄型、低消費電力などの利点を有しているため、平面型照明装置や、電子看板装置、液晶ディスプレイのバックライト装置等として用いられている。
　当該ＥＬ素子は、上述した利点を有しているが、ＥＬ素子を構成する部材の屈折率は空気より高いため、発光した光がＥＬ素子から出射するに際してＥＬ素子と空気層との界面での全反射が起こり易く、発光した光の取り出し効率は発光部で発光した光の２０％に満たず、大部分の光を取り出すことができず損失しているという問題が生じている。
　かかるＥＬ素子の光の取り出し効率を向上させるため、ＥＬ素子の最表面に透光性基板を介して微細な凹凸パターンを形成する手法が従来から提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５－３１０７６９号公報
　特許文献１には、凹凸パターンとして、具体的には、断面が三角形のストライプ状の凹凸及び断面が半円状のストライプ状の凹凸が記載され、凹凸パターンを形成しない場合と比較して正面方向の輝度が改善されたことが記載されている。
　特許文献１に記載された手法では、ストライプと平行な向きの光に対しては、取り出し効率が高まらない。また凹凸パターンがストライプ形状であることから光の拡散が異方性を帯び、凹凸パターンを反映した光のムラを生じる可能性がある。また特許文献１で採用されている断面が三角形或いは半円形の凸部は、光の取り出し効率という点で最適な形状とは言えず、更なる光の取り出し効率を追求した凹凸形状が求められている。
　かかる課題に対し本発明者は、ＥＬ素子等の発光素子に用いる微細構造体として特定の形状からなる凸部又は凹部を複数含んだものとすることにより、従来の発光素子よりも光の取り出し効率を向上させることができることを見出し、本発明に至ったものである。なお本明細書において、微細構造体とは、表面に微細な凹凸構造を持つフィルム状或いは板状の部材を意味する。但し、それが使われた状態において、フィルム状或いは板状の部材が湾曲した状態である場合も含んでいる。また凹凸パターンとしては、部材の平坦な面を基準として、それから突出する凸部形状からなる凸部パターン(態様１)と、平坦な面から凹んだ凹部形状からなる凹部パターン(態様２)とがあるが、本発明はその両者を含む。以下の説明は、特に断らない場合は、態様１と態様２に共通する。
　即ち、本発明の態様１による発光素子用微細構造体は、凸部円形の底面を有する微細な凸部を複数含んでなるものであって、前記凸部は、前記底面の中心の垂線上に頂点を持ち、頂点から底面の円周上に下ろした母線により画定されるものであり、前記凸部の母線は、頂点から底面の円周上に至るまで高さを単調に減少してなり、前記凸部の頂点の高さは、前記底面の半径の０．６７～１．１５倍であり、前記底面の中心から前記底面の半径の３／４の位置における前記凸部の高さは、前記底面の半径の０．２１～０．６５倍であり、前記底面の中心から前記底面の半径の９／１０の位置における前記凸部の高さは、前記底面の半径の０．０４～０．３８倍であることを特徴とするものである。なお、かかる凸部の頂点の高さパラメータや、凸部の底面の中心から前記底面の半径の３／４及び９／１０の位置における前記凸部の高さパラメータを、以下、総称して「条件１」という場合もある。
　また、本発明の態様１の発光素子用微細構造体は、好ましくは前記底面の中心から前記底面の半径の１／４の位置における前記凸部の高さは、前記底面の半径の０．６５～１．０８倍であり、前記底面の中心から前記底面の半径の１／２の位置における前記凸部の高さは、前記底面の半径の０．５８～０．９１倍であることを特徴とするものである。なお、かかる凸部の底面の中心から前記底面の半径の１／４及び１／２の位置における前記凸部の高さパラメータを、以下、総称して「条件２」という場合もある。
　さらに、本発明の態様２による発光素子用微細構造体は、円形の開口面を有する微細な凹部を複数含んでなるものであって、前記凹部は、前記開口面の中心の垂線上に底を持ち、前記底と前記開口面の円周上を結んだ母線により画定されるものであり、前記凹部の母線は、開口面の円周上から底に至るまで深さを単調に深くしてなり、前記凹部の底の深さは、前記開口面の半径の０．６５～１．４３倍であり、前記開口面の中心から前記開口面の半径の３／４の位置における前記凹部の深さは、前記開口面の半径の０．１６～０．７９倍であり、前記開口面の中心から前記開口面の半径の９／１０の位置における前記凹部の深さは、前記口面の半径の０．０３～０．３９倍であることを特徴とするものである。なお、かかる凹部の底の深さパラメータや、凹部の開口面の中心から前記開口面の半径の３／４及び９／１０の位置における前記凹部の深さパラメータを、以下、総称して「条件３」という場合もある。
　また、本発明の態様２の発光素子用微細構造体は、好ましくは前記開口面の中心から前記開口面の半径の１／４の位置における前記凹部の深さは、前記開口面の半径の０．６４～１．３５倍であり、前記開口面の中心から前記開口面の半径の１／２の位置における前記凹部の深さは、前記開口面の半径の０．５８～１．１１倍であることを特徴とするものである。なお、かかる凹部の開口面の中心から前記開口面の半径の１／４及び１／２の位置における前記凹部の深さパラメータを、以下、総称して「条件４」という場合もある。
　また、本発明の発光素子用微細構造体は、好ましくは微細構造体表面に占める凸部の底面又は凹部の開口面の充填率が７０％以上であることを特徴とするものである。
　また、本発明の態様１の発光素子用微細構造体は、好ましくは前記凸部の底面と前記凸部の母線とが接する位置における、前記凸部の母線の接線と前記凸部の底面のなす角度が、８５°以下であることを特徴とするものである。同様に、態様２の発光素子用微細構造体は、好ましくは前記凹部の開口面と前記凹部の母線とが接する位置における、前記凹部の母線の接線と前記凹部の開口面のなす角度が、８５°以下であることを特徴とするものである。
　また、本発明の発光素子用微細構造体は、好ましくは前記凸部又は凹部の上に、表面が平坦な部材が配置されてなることを特徴とするものである。
　また、本発明の発光素子は、透明な陽極と、発光部と、陰極とを順に備えてなるものであって、前記透明な陽極の、発光部が形成された側とは反対側に、本発明の発光素子用微細構造体を、凹凸パターン(凸部の頂点または凹部の開口面)が光出射面側となるように配置してなることを特徴とするものである。好ましくは、当該発光素子は、照明装置の光源として用いることもできる。
　上記発明によれば、発光素子に用いる微細構造体として特定の形状からなる凸部又は凹部を複数含んだものとすることにより、従来の発光素子よりも光の取り出し効率に優れたものとすることができる。凸部の場合には、特に光の取り出し効率が優れている。また凹部の場合には、耐久性に優れた微細構造体とすることができる。
本発明の態様１の微細構造体を構成する凸部を説明する斜視図 （ａ）は凸部の母線の形状を説明する図、（ｂ）は凹部の母線の形状を説明する図 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明のシミュレーションに用いた発光素子の構造を示す図 本発明の態様１の微細構造体の凸部の底面と凸部の母線とが接する位置における、凸部の母線の接線と凸部の底面のなす角度を示す説明図 本発明の態様１の微細構造体の一つの実施形態を示す概略断面図 本発明の態様２の微細構造体を構成する凹部を説明する斜視図 本発明の態様２の微細構造体の凹部の開口面と凹部の母線とが接する位置における、凹部の母線の接線と凹部の開口面のなす角度を示す説明図 本発明の態様２の微細構造体の一つの実施形態を示す概略断面図 本発明の態様１の微細構造体の他の実施形態を示す概略断面図 本発明の態様２の微細構造体の他の実施形態を示す概略断面図 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の発光素子の一実施形態を示す概略断面図
　まず、本発明の発光素子用微細構造体（以下、「微細構造体」という場合もある）の実施の形態ついて説明する。
＜凹凸パターン＞
　本発明の微細構造体の凹凸パターンには、２つの態様がある。一つは、微細構造体の平坦な面を基準として、その面から突出する凸部が複数形成されている凹凸パターン（態様１）、他の一つは、平坦な面から凹んだ凹部が複数形成されている凹凸パターン（態様２）である。以下、態様毎に凹凸パターンの特徴を説明する。
＜＜態様１＞＞
　態様１の発光素子用微細構造体は、円形の底面を有する微細な凸部を複数含んでなるものであって、前記凸部は、前記底面の中心の垂線上に頂点を持ち、頂点から底面の円周上に下ろした母線により画定されるものであり、前記凸部の母線は、頂点から底面の円周上に至るまで高さを単調に減少してなり、前記凸部の頂点の高さは、前記底面の半径の０．６７～１．１５倍であり、前記底面の中心から前記底面の半径の３／４の位置における前記凸部の高さは、前記底面の半径の０．２１～０．６５倍であり、前記底面の中心から前記底面の半径の９／１０の位置における前記凸部の高さは、前記底面の半径の０．０４～０．３８倍となっている。
　態様１の発光素子用微細構造体は、上述した特殊な表面形状を有しているため、当該微細構造体を発光素子に用いることで、従来の発光素子よりも光の取り出し効率を向上させることができる。
　態様１の微細構造体を構成する複数の凸部ａは、図１に示すとおり、円形の底面ｐを有するものであって、当該底面ｐの中心ｏの垂線上に頂点ｑを持ち、頂点ｑから底面ｐの円周上に下ろした母線により画定されるものである。当該凸部ａの母線は、頂点ｑから底面ｐの円周上に至るまで高さを単調に減少してなる。
　態様１の微細構造体を構成する凸部の形状は、凸部の半径、高さ、母線形状等を多種多様に変化させた光学シミュレーションを行ない、好適な光の取り出し効率となる範囲を抽出することで得たものである。
　具体的には、図２（ａ）に示すように、凸部の半径ｒを１とし、種々の高さを持ち、母線形状の異なる回転体を仮想凸部として用いた。なお、母線形状は、回転体底面の中心ｏとそこからの距離が異なる４点ｐ１（半径の１／４の位置）、ｐ２（半径の１／２の位置）、ｐ３（半径の３／４の位置）、ｐ４（半径の９／１０の位置）における高さ（それぞれｈ０、ｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４とする）を３次スプライン曲線で結んだ形状とした。
　仮想凸部には、凸部の半径ｒを１．００として、ｈ０～ｈ４を０．００～２．００まで変化させた形状を想定した。はじめの段階では、ｈ０～ｈ４のそれぞれのきざみ幅を０．５０ずつ変化させて、光取り出し効率を算出した。この段階で、取り出し効率の高かったｈ０～ｈ４に関して、さらにきざみ幅を０．２０、０．１０と小さく変化させ、最終的に０．０１きざみとして、光取り出し効率を算出した。
　取り出し効率を計算するために、発光素子として、図３（ａ）に示すような、ガラス３１及び透明電極３２とアルミ電極（鏡面反射層）３４で発光層３３を挟んだ構造を持ち、このガラス面（光取り出し面）に上記仮想凸部を凸部直径の周期を持つ格子点上に配置した微細構造体３５を設けた発光素子３０を想定した。発光層３３は、全方向に同一強度の光を発する点光源の集まりであるものと想定した。
　シミュレーションは、点光源から全方向に進む光の進路を、光線追跡法を用いて計算し、上記想定した発光素子における一つの凸部から出射する光の割合を光取出し効率Ｅとして算定した。光線追跡法の計算において、発光層３３、透明電極３２、ガラス３１及び微細構造体３５の屈折率は、それぞれ、典型的な値として、発光層１．７０、透明電極２．００、ガラス１．５１、微細構造体１．５８と仮定した。微細構造体３５の代わりに光取り出し面が平滑である構造体を想定した場合の光取り出し効率Ｅ０を同様に算定し、凸部のある光取り出し面の光取り出し効率Ｅが、平滑な場合の光取り出し効率Ｅ０の２．２６倍以上となる範囲を凸部形状の範囲とした。凸部形状が半球の場合は、平坦な場合に対し光取り出し効率が２．２５倍向上する。それより光取り出し効率が向上する形状を本実施形態の形状とした。なお上述した屈折率を各要素の一般的な材料の範囲で変化させた場合にも同様の結果が得られた。
　以上のシミュレーションの結果、凸部の頂点の高さを、底面の半径の０．６７～１．１５倍としたときに、平滑な場合の２．２６倍以上の光取り出し効率の向上があった。より好ましい頂点の高さは、底面半径の０．７０～１．０７倍、さらに好ましい頂点の高さは０．８０～１．００倍である。また、凸部に関し、底面の中心から底面の半径の３／４の位置における凸部の高さは、底面の半径の０．２１～０．６５倍とし、好ましくは０．２５～０．６３倍、より好ましくは０．３７～０．５３倍とする。また、底面の中心から底面の半径の９／１０の位置における凸部の高さは、底面の半径の０．０４～０．３８倍とし、好ましくは０．０５～０．３５倍、より好ましくは０．０８～０．２０倍とする。
　当該凸部は、半球形状とは異なるものであり、当該凸部の各母線の各部の曲率半径は、半円のように一定とはなっていない。
　なおシミュレーションは、一つの母線を、底面の中心に垂直な軸を中心として回転させた回転体である凸部について行ったが、凸部は上記条件を満たすものであれば、必ずしも回転体である必要はない。
　当該凸部形状に関してより好ましくは、底面の中心から底面の半径の１／４の位置における凸部の高さは、底面の半径の０．６５～１．０８倍であり、好ましくは０．６７～１．０４倍、より好ましくは０．７７～０．９３倍である。また、底面の中心から底面の半径の１／２の位置における凸部の高さは、底面の半径の０．５８～０．９１倍であり、好ましくは０．６３～０．８８倍、より好ましくは０．６６～０．８３倍である。
　凸部の底面と凸部の母線とが接する位置における、凸部の母線の接線と凸部の底面のなす角度は、８５°以下であること、さらには８０°以下であることが好ましい。なお、凸部が半球形状の場合における当該角度は、９０°となる。図４に、凸部ａの底面ｐと凸部ａの母線ｒとが接する位置ｉにおける、凸部ａの母線ｒの接線ｓと凸部ａの底面ｐのなす角度αを示す。
　態様１の微細構造体表面に占める凸部の底面の充填率は、光取り出し効率向上の観点から７０％以上であることが好ましい。さらに８０％以上であることが好ましく、８５％以上がより好ましく、９０％以上がさらに好ましい。なお、当該微細構造体中における凸部は、本発明で特定する形状の数値範囲を満たすものであれば、大きさや高さの異なるものであってもよい。
　また、凸部は、規則構造を持った他の部材を積層使用することにより発生しうるモアレを好適に防止する観点からは、ランダムに配列することが好ましい。一方、凸部の配列生成のし易さや同一半径の円での充填率向上の観点からは、規則的に配列することが好ましい。なお、規則的な配列としては、格子状、ハニカム状等が挙げられる。
　態様１の微細構造体の凸部の底面の直径は、１～１００μｍが好ましく、３～５０μｍであることがより好ましい。上限として１００μｍ以下であることにより、凸部の配列パターンに起因した凸部の粒状感を無くし、均一な表面とすることができ、下限として１μｍ以上であることにより、光の取り出し効率が低下するのを防止することができる。
　態様１の微細構造体の凸部を支える基底部の厚みは、３００μｍ以下が好ましく、１００μｍ以下とすることがより好ましい。３００μｍ以下であることにより、クラックやカールが発生するのを防止することができる。また基底部の厚みの下限は、１μｍ以上であることが好ましい。基底部の厚みを１μｍ以上とすることにより、干渉ムラが生じるのを防止することができる。なお、ここでいう「微細構造体の凸部を支える基底部の厚み」とは、図５に示すように、凸部ａの底面が配置された面からその反対面までの厚みｔを指す。
＜＜態様２＞＞
　次に、態様２の発光素子用微細構造体ついて説明する。態様２の発光素子用微細構造体は、円形の開口面を有する微細な凹部を複数含んでなるものであって、前記凹部は、前記開口面の中心の垂線上に底を持ち、前記底と前記開口面の円周上を結んだ母線により画定されるものであり、前記凹部の母線は、開口面の円周上から底に至るまで深さを単調に深くしてなり、前記凹部の底の深さは、前記開口面の半径の０．６５～１．４３倍であり、前記開口面の中心から前記開口面の半径の３／４の位置における前記凹部の深さは、前記開口面の半径の０．１６～０．７９倍であり、前記開口面の中心から前記開口面の半径の９／１０の位置における前記凹部の深さは、前記開口面の半径の０．０３～０．３９倍となっている。
　態様２の発光素子用微細構造体は、上述した特殊な表面形状を有しているため、当該微細構造体を発光素子に用いることで、従来の発光素子よりも光の取り出し効率を向上させることができる。
　態様２の微細構造体を構成する複数の凹部ｂは、図６に示すとおり、円形の開口面ｌを有するものであって、当該開口面ｌの中心ｏの垂線上に底ｍを持ち、底ｍと開口面ｌの円周上を結んだ母線により画定されるものである。当該凹部ｂの母線は、開口面ｌの円周上から底ｍに至るまで深さを単調に深くしてなる。
　態様２の微細構造体を構成する凹部の形状は、凹部の開口面の半径、底の深さ、母線形状等を多種多様に変化させた光学シミュレーションを行ない、好適な光の取り出し効率となる範囲を抽出することで得たものである。
　具体的には、図２（ｂ）に示すように、凹部の開口面の半径を１とし、種々の深さを持ち、母線形状の異なる回転体を仮想凹部として用いた。なお、母線形状は、開口面の中心ｏとそこからの距離が異なる４点ｐ５（半径の１／４の位置）、ｐ６（半径の１／２の位置）、ｐ７（半径の３／４の位置）、ｐ８（半径の９／１０の位置）における深さ（それぞれｄ０、ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４とする）を３次スプライン曲線で結んだ形状とした。
　仮想凹部には、凹部の開口面の半径を１．００として、ｄ０～ｄ４を０．００～２．００まで変化させた形状を想定した。はじめの段階では、ｄ０～ｄ４のそれぞれのきざみ幅を０．５０ずつ変化させて、光取り出し効率を算出した。この段階で、取り出し効率の高かったｄ０～ｄ４に関して、さらにきざみ幅を０．２０、０．１０と小さく変化させ、最終的に０．０１きざみとして、光取り出し効率を算出した。
　取り出し効率を計算するために、発光素子３０として、凸部をシミュレーションしたときと同様の構造の発光素子（図３（ｂ））を想定し、そのガラス面（光取り出し面）３１の上に仮想凹部を凹部直径の周期を持つ格子点上に配置した微細構造体３６を配置し、凸部の場合と同様に、光線追跡法を用いたシミュレーションを行い、光取り出し面が平滑な場合の光取り出し効率に対し、凹部のある光取り出し面の光取り出し効率が２．２５倍以上となる範囲を凹部形状の範囲とした。凹部形状が半球の場合は、平坦な場合に対し光取り出し効率が２．２４倍向上する。半球の場合より光取り出し効率が向上する範囲を本実施形態の形状とした。
　以上のシミュレーションの結果、凹部の底の深さは、開口面の半径の０．６５～１．４３倍のときに、平坦な場合の２．２５倍以上の光取り出し効率の向上があった。凹部の底の深さは、好ましくは０．７５～１．３８倍、より好ましくは０．８１～１．２５倍である。また、当該凹部に関し、開口面の中心から開口面の半径の３／４の位置における凹部の深さは、開口面の半径の０．１６～０．７９倍、好ましくは０．２４～０．５８倍、より好ましくは０．３４～０．５３倍である。また、開口面の中心から開口面の半径の９／１０の位置における凹部の深さは、開口面の半径の０．０３～０．３９倍、好ましくは０．０４～０．２８倍、より好ましくは０．０７～０．２３倍である。
　当該凹部の開口面と凹部の母線とから画定される空洞部の形状は、半球形状とは異なるものであり、各母線の各部の曲率半径は半円のように一定とはなっていない。
　なおシミュレーションは、一つの母線を、底面の中心に垂直な軸を中心として回転させた回転体である凹部について行ったが、凹部は上記条件を満たすものであれば、必ずしも回転体である必要はない。
　凹部形状に関してより好ましくは、開口面の中心から開口面の半径の１／４の位置における凹部の深さは、開口面の半径の０．６４～１．３５倍であり、好ましくは０．７４～１．２５倍、より好ましくは０．７８～１．１７倍である。また、開口面の中心から開口面の半径の１／２の位置における凹部の深さは、開口面の半径の０．５８～１．１１倍であり、好ましくは０．６５～０．９７倍、より好ましくは０．６７～０．９５倍である。
　凹部の開口面と凹部の母線とが接する位置における、凹部の母線の接線と凹部の開口面のなす角度は、８５°以下であること、さらには８０°以下であることが好ましい。なお、凹部の空洞部が半球形状の場合における当該角度は、９０°となる。図７に、凹部ｂの開口面ｌと凹部ｂの母線ｎとが接する位置ｕにおける、凹部ｂの母線ｎの接線ｓと凹部ｂの開口面ｌのなす角度βを示す。
　態様２の微細構造体の表面に占める凹部の開口面の充填率は、光取り出し効率向上の観点から７０％以上であることが好ましい。さらに８０％以上であることが好ましく、８５％以上がより好ましく、９０％以上がさらに好ましい。なお、当該微細構造体中における凹部は、本発明で特定する形状の数値範囲を満たすものであれば、大きさや底の深さの異なるものであってもよい。
　また、当該凹部は、規則構造を持った他の部材を積層使用することにより発生しうるモアレを好適に防止する観点からは、ランダムに配列することが好ましい。一方、凹部の配列生成のし易さや同一半径の円での充填率向上の観点からは、規則的に配列することが好ましい。なお、規則的な配列としては、格子状、ハニカム状等が挙げられる。
　態様２の微細構造体の凹部の開口面の直径は、１～１００μｍが好ましく、３～５０μｍであることがより好ましい。上限として１００μｍ以下であることにより、凹部の配列パターンに起因した凹部の粒状感を無くし、均一な表面とすることができ、下限として１μｍ以上であることにより、光の取り出し効率が低下するのを防止することができる。
　態様２の微細構造体の凹部を支える基底部の厚みは、３００μｍ以下が好ましく、１００μｍ以下であることがより好ましい。上限として３００μｍ以下であることにより、クラックやカールが発生するのを防止することができる。また基底部の厚みの下限は、０．２μｍ以上であることが好ましい。基底部の厚みを０．２μｍ以上とすることにより、使用に十分耐える耐久性を得ることができる。なお、ここでいう「微細構造体の凹部を支える基底部の厚み」とは、図８に示すように凹部ｂの底が形成された面から反対面までの厚みｔを指す。
＜微細構造体の材料＞
　次に上記態様１、２に共通する微細構造体の材料について説明する。本発明の微細構造体は、透明な高分子樹脂により構成されてなる。このような高分子樹脂としては、電離放射線硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等が挙げられる。
　電離放射線硬化性樹脂としては、電離放射線（紫外線または電子線）の照射によって架橋硬化することができる光重合性プレポリマーを用いることができ、この光重合性プレポリマーとしては、１分子中に２個以上のアクリロイル基を有し、架橋硬化することにより３次元網目構造となるアクリル系プレポリマーが特に好ましく使用される。このアクリル系プレポリマーとしては、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレート、メラミンアクリレート、ポリフルオロアルキルアクリレート、シリコーンアクリレート等が使用できる。さらにこれらのアクリル系プレポリマーは単独でも使用可能であるが、架橋硬化性を向上させレンズ層の硬度をより向上させるために、光重合性モノマーを加えることが好ましい。
　光重合性モノマーとしては、２－エチルヘキシルアクリレート、２－ヒドロキシエチルアクリレート、２－ヒドロキシプロピルアクリレート、ブトキシエチルアクリレート等の単官能アクリルモノマー、１，６－ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ヒドロキシピバリン酸エステルネオペンチルグリコールジアクリレート等の２官能アクリルモノマー、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、トリメチルプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート等の多官能アクリルモノマー等の１種若しくは２種以上が使用される。
　上述した光重合性プレポリマー及び光重合性モノマーの他、紫外線照射によって硬化させる場合には、光重合開始剤や光重合促進剤等の添加剤を用いることが好ましい。
　光重合開始剤としては、アセトフェノン、ベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンゾイン、ベンジルメチルケタール、ベンゾイルベンゾエート、α－アシルオキシムエステル、チオキサンソン類等が挙げられる。
　また、光重合促進剤は、硬化時の空気による重合障害を軽減させ硬化速度を速めることができるものであり、例えば、ｐ－ジメチルアミノ安息香酸イソアミルエステル、ｐ－ジメチルアミノ安息香酸エチルエステル等が挙げられる。
　熱硬化性樹脂としては、シリコーン系樹脂、フェノール系樹脂、尿素系樹脂、メラミン系樹脂、フラン系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、ジアリルフタレート系樹脂、グアナミン系樹脂、ケトン系樹脂、アミノアルキッド系樹脂、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂等が挙げられる。これらは単独でも使用可能であるが、架橋性、架橋硬化塗膜の硬度をより向上させるためには、硬化剤を加えることが望ましい。
　硬化剤としては、ポリイソシアネート、アミノ樹脂、エポキシ樹脂、カルボン酸などの化合物を、適合する樹脂に合わせて適宜使用することができる。
　熱可塑性樹脂としては、ＡＢＳ樹脂、ノルボルネン樹脂、シリコーン系樹脂、ナイロン系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、スルフォン系樹脂、イミド系樹脂、フッ素系樹脂、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、塩化ビニル－酢酸ビニル共重合体系樹脂、ポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂、ナイロン系樹脂、ゴム系樹脂、ポリビニルエーテル、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール等が挙げられる。
　なお、これら熱硬化性樹脂或いは熱可塑性樹脂のうち、微細構造体の塗膜強度や、良好な透明性が得られる観点から、アクリル系樹脂の熱硬化性樹脂或いは熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。また、これら熱硬化性樹脂或いは熱可塑性樹脂は、それぞれ熱硬化性樹脂どうし或いは熱可塑性樹脂どうしを複数種組み合わせた複合樹脂として用いることもできる。
　高分子樹脂としては、上述した樹脂以外の樹脂を併用することもできるが、上述した高分子樹脂とそれ以外の樹脂との含有割合としては、本発明の微細構造体を精度良く製造する観点から、後述するようにＰｈｏｔｏ－Ｐｏｌｙｍｅｒ法（２Ｐ法）により微細構造体を製造する場合には、電離放射線硬化性樹脂が全高分子樹脂成分中３０～９０重量％程度含まれることが好ましい。一方、Ｔｈｅｒｍａｌ－Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ法（２Ｔ法）やエンボス加工法により微細構造体を製造する場合では、熱硬化性樹脂或いは熱可塑性樹脂が全高分子樹脂成分中３０～９０重量％程度含まれることが好ましい。
　なお、微細構造体には、上述した高分子樹脂の他、本発明の効果を阻害しない範囲であれば、微粒子、滑剤、蛍光増白剤、帯電防止剤、難燃剤、抗菌剤、防カビ剤、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤、可塑剤、レベリング剤、流動調整剤、消泡剤、分散剤、離型剤、架橋剤等の種々の添加剤を含ませることもできる。
　微細構造体の屈折率は、１．４０～１．７０が好ましく、１．５０～１．６５がより好ましい。
＜変更例＞
　本発明の微細構造体は、図５及び図８に示す構造を基本として、部材の追加や置換等の種々の変更が可能である。以下、変更例を説明する。
　本発明の微細構造体の凹凸パターンを有する面には、表面が平坦な部材が配置されてなることが好ましい。態様１の微細構造体において、凸部の頂点側の面に平坦な部材が配置されることにより、凸部が保護され傷付きなどによる凸部の形状変化に起因した光の取り出し効率の低下や、凸部の欠落が発生するのを防止したり、表面に付着した異物を容易に除去することが可能となる。図９に、凸部ａの頂点側の面に表面が平坦な部材１０が配置されてなる本発明の微細構造体１を示す。
　また態様２の微細構造体において、凹部の開口面上に表面が平坦な部材が配置されることにより、異物などによる凹部の詰まりに起因した光の取り出し効率の低下や凹部の開口面に欠陥が発生するのを防止したり、表面に付着した異物を容易に除去することが可能となる。図１０に、凹部ｂの開口面に表面が平坦な部材１０が配置されてなる本発明の微細構造体１を示す。
　表面が平坦な部材としては、後述の支持体として挙げたものと同様のものが挙げられる。かかる表面が平坦な部材の厚みは、２５～５００μｍであることが好ましい。
　また、当該平坦な部材は、微細構造体との接着性を向上させるため、従来公知の接着剤により接着したものであっても良い。
　また、当該平坦な部材の、微細構造体へ配置する面とは反対面には、傷付き防止性や耐久性向上の観点から、ハードコート層を設けても良い。
　当該ハードコート層は、電離放射線硬化型樹脂や熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等の樹脂により構成される。これらの中でも電離放射線硬化型樹脂は、ハードコート性を発揮させ易いことから好ましく用いられる。これらの樹脂は、上述した微細構造体として用いることができる電離放射線硬化型樹脂や熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等の樹脂と同様のものにより構成することができる。
　ハードコート層の厚みは、好ましくは０．１μｍ～３０μｍ、より好ましくは０．５～１５μｍ、さらに好ましくは２μｍ～１０μｍとする。ハードコート層の厚みを０．１μｍ以上にすることにより、ハードコート性を十分なものにすることができる。また、ハードコート層の厚みを３０μｍ以下とすることにより、カールの発生や硬化不足となるのを防止することができる。
　ハードコート層は、鉛筆引っかき値（鉛筆硬度）が、Ｈ以上、より好ましくは、２Ｈ以上、さらに好ましくは３Ｈ以上に調整されていることが望ましい。鉛筆引っかき値が所定値以上に調整されていることにより、ハードコート層の表面が傷つくことを効果的に防止することができる。なお、鉛筆引っかき値は、ＪＩＳ　Ｋ５４００：１９９０に準拠した方法で測定した値である。ハードコート層の擦傷性や硬度は、ハードコート層を構成する樹脂の種類や硬化の条件などにより調整することができる。
　ハードコート層は、平坦な部材上に、上述した電離放射線硬化型樹脂等の樹脂や、必要に応じ用いた添加剤および希釈溶媒などを混合してハードコート層用塗布液を調整し、従来公知のコーティング方法、例えば、バーコーター、ダイコーター、ブレードコーター、スピンコーター、ロールコーター、グラビアコーター、フローコーター、スプレー、スクリーン印刷などによって塗布し、必要に応じて乾燥後、電離放射線の照射により電離放射線硬化型樹脂を硬化させることにより形成することができる。
　また、本発明の微細構造体は、支持体上に形成されたものであっても良い。
　支持体としては、ガラス板やプラスチックフィルム等の透明性の高いものを用いることができる。ガラス板としては、例えばケイ酸塩ガラス、リン酸塩ガラス、ホウ酸塩ガラス等の酸化ガラスを板ガラス化したものを使用することができ、特にケイ酸ガラス、ケイ酸アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、カリ石灰ガラス、鉛ガラス、バリウムガラス、ホウケイ酸ガラス等のケイ酸塩ガラスを板ガラス化したものが好ましい。プラスチックフィルムとしては、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、トリアセチルセルロース、アクリル、ポリ塩化ビニル、ノルボルネン化合物等が使用でき、延伸加工、特に二軸延伸されたポリエチレンテレフタレートフィルムが機械的強度、寸法安定性に優れているために好適に使用される。このような支持体はプラズマ処理、コロナ放電処理、遠紫外線照射処理、下引き易接着層の形成等の易接着処理が施されたものを用いることが好ましい。
　支持体の厚みとしては特に限定されず、適用される材料に対して適宜選択することができるが、一般に２５～５００μｍであり、好ましくは５０～３００μｍである。
　なお、上述した支持体には、微細構造体との接着性を向上させるために、フィルム表面に易接着層を設けたり、コロナ放電処理、プラズマ処理、遠赤外線処理などを行なっても良い。
＜製造方法＞
　以下、本発明の微細構造体の製造方法を説明する。
　本発明の微細構造体は２Ｐ法、２Ｔ法やエンボス加工法等のような転写賦形技術により形成することができる。そのため、まず所望の凹凸パターンを形成するための型を用意する。型は、金属等の耐熱性のある材料に直接形状を作ることも可能であるし、電鋳によって作ることもできる。いずれの場合にも、まず半径が一定の円或いは半径が異なる複数種の円で平面を充填し、凸部の底面或いは凹部の開口面の位置を決める。なお円を所望の充填率で配置する手法については、例えば、再公表ＷＯ２００９／１１６４２９に記載された方法を採用することができる。次に各円の半径を用いて、円を底面とする凸部の高さ或いは凹部の深さ及び母線の形状として条件１又は条件３を満たす数値を設定する。ここまでは計算機によって行うことができ、これにより凸部の形状が確定する。次いでフォトリソグラフィー、微細切削加工、エッチング等の微細加工技術により、設計された凹部を例えば型材料に形成する。フォトリソグラフィーにおいて形状を制御するには、例えば再公表ＷＯ２００７／０４０１３８や再公表ＷＯ２００７／１１６６７１に記載された技術を用いることができる。また微細切削加工についてはドリル先端形状を決定した母線の形状にすることで所望の凸部形状を作製することができる。
　態様１の微細構造体であれば、これにより凸部と相補的な形状を有する型が得られる。態様２の微細構造体であれば、この型をもとにそれと相補的な形状を有する型を作製する。
　次に、上述したような微細構造体を構成する高分子樹脂等を、上記のように作製した型内に充填し、形状パターンを転写賦形させた後、当該高分子樹脂等を硬化させ、型から剥離することで、複数の凸部又は凹部からなる微細構造が賦形された微細構造体が得られる。一方、支持体を用いる場合には、型内に高分子樹脂等を充填し、その上に支持体を重ね合わせた後、当該高分子樹脂等を硬化させ、型から剥離することで、支持体上に複数の凸部からなる微細構造が賦形された微細構造体が得られる。なお、２Ｐ法により微細構造体を形成する場合には、電離放射線硬化性樹脂を用い、２Ｔ法やエンボス加工法により微細構造体を形成する場合には、熱硬化性樹脂或いは熱可塑性樹脂を用いる。
　上述した転写賦形技術のうち微細構造体を比較的短時間で作製でき、加熱冷却が不要であるため構成部材の熱による変形を少なく抑えられる観点からは、２Ｐ法を採用することが好ましい。一方、微細構造体を構成する部材の材料選択性の自由度が高く、プロセスコストを削減可能な観点からは、２Ｔ法を採用することが好ましい。
　なお、高分子樹脂を硬化させる方法としては、高分子樹脂が電離放射線硬化性樹脂の場合には電離放射線を照射することで硬化させることができる。また、高分子樹脂が熱硬化性樹脂の場合には、熱を加えることで硬化させることができる。また、高分子樹脂が熱可塑性樹脂の場合には、冷却することで硬化させることができる。ここで、電離放射線としては、例えば超高圧水銀灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯、カーボンアーク、メタルハライドランプなどから発せられる１００～４００ｎｍ、好ましくは２００～４００ｎｍの波長領域の紫外線や、走査型・カーテン型の電子線加速器から発せられる１００ｎｍ以下の波長領域の電子線を利用することができる。
　本発明の発光素子用微細構造体は、最適な発光効率が得られる凸形状或いは凹形状をシミュレーションすることによって決められた凹凸パターンを備えているので、発光素子に用いることで光の取り出し効率に優れたものとすることができる。
　次いで、本発明の発光素子について説明する。本発明の発光素子は、光透過性部材に発光部を形成したものである。より具体的には、発光部の光を反射する反射部材に、発光部と、光透過性部材と、光取り出し部材とを順に備える。このような構造の発光装置として、具体的にはＥＬ素子、ＬＥＤ素子等が挙げられる。以下、ＥＬ素子に適用した実施形態を説明する。
　本発明のＥＬ素子は、透明な陽極と、発光部と、陰極とを順に備えてなるものであって、前記透明な陽極の、発光部が形成された側とは反対側に、本発明の発光素子用微細構造体を、前記凸部の頂点（または凹部の開口面）が光出射面側となるように配置してなるものである。これら透明な陽極と陰極との間に直流電圧を印加して発光部に電子および正孔を注入し、それらの再結合によって励起子を生成し、この励起子の失活する際の光の放出を利用して発光部を発光させるようにしている。ＥＬ素子には更に、正孔輸送層、正孔注入層、電子輸送層、電子注入層、ガラス基板などが設けられることもあるが、それらは周知のものであり、また必要に応じて適宜設ければよいので、ここでは説明を省略する。
　図１１に、本発明のＥＬ素子を示す。図１１（ａ）は、態様１の微細構造体を用いた場合、図１１（ｂ）は、態様２の微細構造体を用いた場合である。本発明のＥＬ素子２は、透明な陽極１２と、発光部１３と、陰極１４とを順に備えてなるＥＬ素子であって、前記透明な陽極１２の、発光部１３が形成された側とは反対側に、ＥＬ素子用微細構造体１を、前記凸部の頂点または凹部の開口面が光出射面側となるように配置してなるものである。なお、図１１に示すように、ＥＬ素子２には透明な陽極１２上にガラス基板１１を設けてもよい。
　透明な陽極１２は、発光部の両側のうちの光出射側に位置している電極であり、陰極は、発光部の両側のうちの透明な陽極とは反対側に位置している電極である。
　透明な陽極１２は、例えば、ＩＴＯ膜、ＩＺＯ膜などを蒸着法やスパッタ法などのドライプロセスで成膜した層とすることができる。ただし、成膜材料はこれらに限定されず、透明であって電気伝導性を有する材料であればその他の材料も使用可能である。
　透明な陽極の厚みは、１μｍ以下とすることが望ましい。１μｍ以下とすることにより、局所的にスパイクが入るのを防止することができ、また全光線透過率が低下するのを併て防止することができる。当該局所的なスパイクは、その突起の高さが例えば１００ｎｍに達すると、その後の成膜工程に問題を生じるおそれがある。
　発光部１３は、低分子系或いは高分子系のＥＬ材料を成膜した層である。低分子系ＥＬ材料としては、例えば、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、ペリレン誘導体、ポリメチン系、キサンテン系、クマリン系、シアニン系等の色素類、８－ヒドロキノリン及びその誘導体の金属錯体、芳香族アミン、テトラフェニルシクロペンタジエン誘導体等が挙げられる。高分子系のＥＬ材料としては、例えば、PPV（ポリパラフェニレンビニレン）、PAT（ポリチオフェン）、PF（ポリフルオレン）、PPP（ポリパラフェニレン）等のπ共役系高分子材料が挙げられる。ＥＬ材料によって、白色発光層として形成することができ、或いは、青色、赤色、黄色、緑色などの発光層として形成することもでき、これらの層を積層したものであってもよい。
　陰極としては、例えば仕事関数の小さいＡｌ（アルミニウム）、Ｉｎ（インジウム）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｔｉ（チタン）、Ａｇ（銀）、Ｃａ（カルシウム）、Ｓｒ（ストロンチウム）等の金属、あるいは、これらの金属の酸化物やフッ化物およびその合金、積層体等が用いられる。
　ＥＬ素子を構成する上記要素の屈折率は、特に限定されるものではないが、一例として、微細構造体を構成する層が１．４０～１．７０、ガラスが１．４５～１．８０、透明電極が１．９０～２．２０、発光部が１．５０～１．９０である。
　以上のように、本発明のＥＬ素子は、透明な陽極と、発光部と、陰極とを順に備えてなるものであって、前記透明な陽極の、発光部が形成された側とは反対側に、本発明の発光素子用微細構造体を、凹凸パターン（凸部の頂点或いは凹部の開口部）が光出射面側となるように配置してなるものであるため、従来のＥＬ素子と比較して光の取り出し効率に優れるものとすることができる。
　また、本発明のＥＬ素子を光源として用いた照明装置とすることもできる。本発明のＥＬ素子を照明装置の光源として用いることで、従来に比べ光の取り出し効率に優れた照明することができる。
　以上、本発明の発光素子用微細構造体をＥＬ素子に適用した実施形態を説明したが、本発明の微細構造体はＥＬ素子以外の発光素子、例えば、ＬＥＤを蛍光体含有樹脂や透明樹脂で覆った構造のＬＥＤ素子についても、樹脂の表面に配置することにより同様に適用でき、光の取り出し効率を向上させることができる。
　以下、実施例により本発明を更に説明する。なお、「部」、「％」は特に示さない限り基準とする。
１．微細構造体の作製
＜凹型金型の作製＞
　微細穴開け加工技術により形成された特定の凹凸形状を賦形転写することができる金型ａ～ｉ（縦×横のサイズが１０ｍｍ×１０ｍｍ）を用意した。この金型の凹凸形状は、開口の半径が２５μｍ、深さが２０μｍ程度の凹部を所定の充填率（別掲）で密着し作製したものであり、金型によって凹部の母線の形状を異ならせて、母線の回転体である凹部を作製した。
［実施例１］
　金型ａへ、紫外線硬化型樹脂としてアクリルモノマー（メタクリル酸メチル：和光純薬社）５０部及び多官能性アクリルモノマー（ＮＫエステルA-TMPT-3EO：新中村化学工業社）４５部、光重合開始剤（イルガキュア184：チバ・ジャパン社）５部からなる混合液を滴下し、この上に厚み１００μｍのポリエステルフィルム（コスモシャインA4300：東洋紡績社）を密着させた。この状態のままポリエステルフィルム側からメタルハライドランプにより１５００ｍＪ／ｃｍ2の紫外線を照射し、紫外線硬化型樹脂を硬化させたのちポリエステルフィルム及び樹脂を金型から剥離することで、金型の形状を忠実に転写させた実施例１の微細構造体を作製した。この微細構造体は、ポリエステルフィルムの金型の凹凸との間に約１０μｍの基底部（図５の厚みｔに相当）が形成されていた。実施例１の微細構造体の構造を、レーザ顕微鏡（キーエンス社：ＶＫ－９５００）を用いて測定した結果を表１に示す。
［実施例２～６、比較例１～３］
　実施例１で用いた金型ａに替えて、金型ｂ～ｉを用いた以外は実施例１と同様にして、実施例２～６及び比較例１～３の微細構造体を作製した。実施例２～６及び比較例１～３の微細構造体の構造について表１に示す。なお、比較例１の微細構造体の凸部は、半球形となっている。　
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　なお、表１中における、「凸部の頂点の高さ」とは、凸部の底面の半径に対する凸部の頂点の高さの割合を示す。また、「３／４の位置の凸部の高さ」、「９／１０の位置の凸部の高さ」、「１／４の位置の凸部の高さ」、「１／２の位置の凸部の高さ」とは、凸部の底面の中心から当該凸部の底面の半径のそれぞれ３／４、９／１０、１／４、１／２の位置における、当該凸部の底面の半径に対する凸部の高さの割合を示す。また、「凸部の充填率」とは、微細構造体表面に占める凸部の底面の充填率を示す。また、「凸部端部の角度」とは、凸部の底面と凸部の母線とが接する位置における、凸部の母線の接線と前記凸部の底面のなす角度（図４のα）を示す。
［実施例７］
　実施例１の微細構造体の凸面上に、ハードコート層とポリエステルフィルムからなるハードコートフィルム（ＫＢフィルムN05S：きもと社）のポリエステルフィルム側を接着剤を介して貼合し、実施例７の微細構造体を得た。
＜凸型金型の作製＞
　凹型金型の作製と同様にして、微細穴開け加工技術により形成された特定の凹凸形状を有する基板を作製した。基板の凹凸形状は、開口の半径が２５μｍ、深さが２０μｍ程度の凹部を所定の充填率（別掲）で密着し作製したものであり、基板によって凹部の母線の形状を異ならせて、母線の回転体である凹部を作製した。次いで電鋳加工して該特定の凹凸形状を反転させ、かかる形状を賦形転写することができる金型ｊ～ｒ（縦×横のサイズが１０ｍｍ×１０ｍｍ）を用意した。
［実施例８］
　金型ｊへ、紫外線硬化型樹脂としてアクリルモノマー（メタクリル酸メチル：和光純薬社）５０部及び多官能性アクリルモノマー（ＮＫエステルA-TMPT-3EO：新中村化学工業社）４５部、光重合開始剤（イルガキュア184：チバ・ジャパン社）５部からなる混合液を滴下し、この上に厚み１００μｍのポリエステルフィルム（コスモシャインA4300：東洋紡績社）を密着させた。この状態のままポリエステルフィルム側からメタルハライドランプにより１５００ｍＪ／ｃｍ2の紫外線を照射し、紫外線硬化型樹脂を硬化させたのちポリエステルフィルム及び樹脂を金型から剥離することで、金型の形状を忠実に転写させた実施例８の微細構造体を作製した。この微細構造体は、金型により転写された凹部の底からポリエステルフィルム面まで約１０μｍの基底部（図８の厚みｔに相当）が形成されていた。実施例８の微細構造体の構造を、レーザ顕微鏡（キーエンス社：ＶＫ－９５００）を用いて測定した結果を表２に示す。
［実施例９～１３、比較例４～６］
　実施例８で用いた金型ｊに替えて、実施例８と同様の手法により凹凸形状を変化させて作製した金型ｋ～ｒを用いた以外は実施例８と同様にして、実施例９～１３及び比較例１～３の微細構造体を作製した。実施例９～１３及び比較例４～６の微細構造体の構造を、レーザ顕微鏡（キーエンス社：ＶＫ－９５００）を用いて測定した結果を表２に示す。なお、比較例４の微細構造体の凹部の空洞部は、半球形となっている。　
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　なお、表２中における、「凹部の底の深さ」とは、凹部の開口面の半径に対する凹部の底の深さの割合を示す。また、「３／４の位置の凹部の深さ」、「９／１０の位置の凹部の深さ」、「１／４の位置の凹部の深さ」、「１／２の位置の凹部の深さ」とは、凹部の開口面の中心から当該凹部の開口面の半径のそれぞれ３／４、９／１０、１／４、１／２の位置における、当該凹部の開口面の半径に対する凹部の深さの割合を示す。また、「凹部の充填率」とは、微細構造体表面に占める凹部の開口面の充填率を示す。また、「凹部空洞部端部の角度」とは、凹部の開口面と凹部の母線とが接する位置における、凹部の母の接線と凹部の開口面のなす角度（図７のβ）を示す。
［実施例１４］
　実施例８の微細構造体の凹部の開口面上に、ハードコート層とポリエステルフィルムからなるハードコートフィルム（ＫＢフィルムN05S：きもと社）のポリエステルフィルム側を接着剤を介して貼合し、実施例１４の微細構造体を得た。
２．評価
　実施例１～６(態様１)、８～１３（態様２）及び比較例１～６の微細構造体を、ＯＳＲＡＭ社製の有機ＥＬ発光装置の光出射面上に貼り付け、有機ＥＬ発光装置を得た。次いで、かかる有機ＥＬ発光装置について、３．５Ｖ、１２０ｍＡの電圧・電流を印加して発光させることで、全光束を測定し、電力効率を求めた。態様１の微細構造体を評価するため、比較例１の微細構造体の電力効率に対する、実施例１～６及び比較例２～３の微細構造体の電力効率の変化割合（効率変化率（％））を求めた。結果を表３に示す。また態様２の微細構造体を評価するため、比較例４の微細構造体の電力効率に対する、実施例８～１３及び比較例４～６の微細構造体の電力効率の変化割合（効率変化率（％））を求めた。結果を表４に示す。　
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　態様１の微細構造体を用いた有機ＥＬ発光装置については、表１及び表３に示すように、実施例１～６の微細構造体が本発明で規定する特殊な凸部を含むものであるため、比較例１の微細構造体に比べて光の取り出し効率に優れるものとなった。
　特に、実施例１～３及び５～６の微細構造体を用いた有機ＥＬ発光装置は、当該微細構造体が条件１だけでなく条件２をも満たすことから、光の取り出し効率により優れるものとなった。なお、実施例６に関しては、比較例１に対する効率変化率は小さいが、本発明で規定する特殊な凸部を含むものであるため、実施例では示していない同じ充填率からなる、本発明で規定する特殊な凸部以外の形状からなるものと比較すれば、光の取り出し効率に優れるものとなる。
　さらに、実施例１～２の微細構造体を用いた有機ＥＬ発光装置は、微細構造体表面に占める凸部の底面の充填率が８５％以上であることに加えて、当該微細構造体が条件１及び条件２の好適な範囲である、凸部の頂点の高さが凸部の底面の半径の０．７０～１．０７倍であり、当該凸部の底面の中心から当該底面の半径のそれぞれ３／４、９／１０、１／４及び１／２の位置における当該凸部の高さが当該底面の半径の０．２５～０．６３倍、０．０５～０．３５倍、０．６７～１．０４倍及び０．６３～０．８８倍であることから、光の取り出し効率により優れるものとなった。
　さらに、実施例１の微細構造体を用いた有機ＥＬ発光装置は、微細構造体表面に占める凸部の底面の充填率が８５％以上であることに加えて、当該微細構造体が条件１及び条件２のさらに好適な範囲である、凸部の頂点の高さが凸部の底面の半径の０．８０～１．００倍であり、当該凸部の底面の中心から当該底面の半径のそれぞれ３／４、９／１０、１／４及び１／２の位置における当該凸部の高さが当該底面の半径の０．３７～０．５３倍、０．０８～０．２０倍、０．７７～０．９３倍及び０．６６～０．８３倍であることから、光の取り出し効率により優れるものとなった。
　一方、比較例１の微細構造体を用いた有機ＥＬ発光装置は、微細構造体表面に占める凸部の形状が本発明で規定するものとは異なり、半球形であったため、実施例１～６の微細構造体を用いた有機ＥＬ発光装置に比べて光の取り出し効率に劣るものとなった。なお、比較例１の微細構造体を用いた有機ＥＬ発光装置は、実施例６のものと略同程度の電力効率であったが、これは凸部の充填率の差によるものであり、同じ充填率である実施例１～４のものと比較すれば、光の取り出し効率に劣ることが分かる。
　また、比較例２及び３の微細構造体を用いた有機ＥＬ発光装置に関しても、微細構造体表面に占める凸部の形状が本発明で規定するものとは異なるものであったため、実施例１～６の微細構造体を用いた有機ＥＬ発光装置に比べて光の取り出し効率に劣るものとなった。　
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　態様２の微細構造体を用いた有機ＥＬ発光装置については、表２及び４に示すように、実施例８～１３の微細構造体は、本発明で規定する特殊な凹部を含むものであるため、比較例４の微細構造体に比べて光の取り出し効率に優れるものとなった。
　特に、実施例８～１０及び１２～１３の微細構造体を用いた有機ＥＬ発光装置は、当該微細構造体が条件３だけでなく条件４をも満たすことから、光の取り出し効率により優れるものとなった。なお、実施例１３に関しては、比較例４に対する効率変化率は小さいが、本発明で規定する特殊な凹部を含むものであるため、実施例では示していない同じ充填率からなる、本発明で規定する特殊な凹部以外の形状からなるものと比較すれば、光の取り出し効率に優れるものとなる。
　さらに、実施例８～９の微細構造体を用いた有機ＥＬ発光装置は、微細構造体表面に占める凹部の開口面の充填率が８５％以上であることに加えて、当該微細構造体が条件３及び条件４の好適な範囲である、凹部の底の深さが凹部の開口面の半径の０．７５～１．３８倍であり、当該凹部の開口面の中心から当該開口面の半径のそれぞれ３／４、９／１０、１／４及び１／２の位置における当該凹部の深さが当該開口面の半径の０．２４～０．５８倍、０．０４～０．２８倍、０．７４～１．２５倍及び０．６５～０．９７倍であることから、光の取り出し効率により優れるものとなった。
　さらに、実施例８の微細構造体を用いた有機ＥＬ発光装置は、微細構造体表面に占める凹部の開口面の充填率が８５％以上であることに加えて、当該微細構造体が条件３及び条件４のさらに好適な範囲である、凹部の底の深さが凹部の開口面の半径の０．８１～１．２５倍であり、当該凹部の開口面の中心から当該開口面の半径のそれぞれ３／４、９／１０、１／４及び１／２の位置における当該凹部の深さが当該開口面の半径の０．３４～０．５３倍、０．０７～０．２３倍、０．７８～１．１７倍及び０．６７～０．９５倍であることから、光の取り出し効率により優れるものとなった。
　一方、比較例４の微細構造体を用いた有機ＥＬ発光装置は、微細構造体表面に占める凹部の形状が本発明で規定するものとは異なり、半球形の空洞部からなるものであったため、実施例８～１３の微細構造体を用いた有機ＥＬ発光装置に比べて光の取り出し効率に劣るものとなった。なお、比較例４の微細構造体を用いた有機ＥＬ発光装置は、実施例１３のものと略同程度の電力効率であったが、これは凹部の充填率の差によるものであり、同じ充填率である実施例８～１１のものと比較すれば、光の取り出し効率に劣ることが分かる。
　また、比較例５及び６の微細構造体を用いた有機ＥＬ発光装置に関しても、微細構造体表面に占める凹部の形状が本発明で規定するものとは異なるものであったため、実施例８～１３の微細構造体を用いた有機ＥＬ発光装置に比べて光の取り出し効率に劣るものとなった。
　実施例８～１３の微細構造体について、その表面を爪で擦ってみたが、微細構造体が破壊されることがなく、表面が傷付き難いものであることが確認された。
３．実施例７及び実施例１４の評価
　上述と同様に、実施例７及び実施例１４の微細構造体を、それぞれ、ＯＳＲＡＭ社製の有機ＥＬ発光装置の光出射面上に貼り付け、有機ＥＬ発光装置を得た。次いで、かかる有機ＥＬ発光装置について、３．５Ｖ、１２０ｍＡの電圧・電流を印加して発光させることで、全光束を測定し、電力効率を求めた。比較例１の微細構造体の電力効率に対する、実施例７の微細構造体の電力効率の変化割合（効率変化率（％））を求めたところ、２．６２％であった。また比較例４の微細構造体の電力効率に対する、実施例１４の微細構造体の電力効率の変化割合（効率変化率（％））を求めたところ、１．５１％であった。
　上記の測定結果に示すように、実施例７の微細構造体を用いた有機ＥＬ発光装置は、本発明で規定する特殊な凸部を含むものであるため、光の取り出し効率に優れるものであった。また実施例１４の微細構造体を用いた有機ＥＬ発光装置は、本発明で特定する特殊な凹部を含むものであるため、光の取り出し効率に優れるものとなった。
　また、実施例７及び実施例１４の微細構造体の凸部が形成された側の最表面を、ＪＩＳ　Ｋ５４００：１９９０に基づいた鉛筆引っかき試験に準じ、ヘイドン－１４（新東科学社）を使用して鉛筆硬度を測定したところ２Ｈであり、傷付き防止性に優れることが確認された。また、実施例７及び実施例１４の微細構造体の凸部が形成された側の最表面に付着していたホコリや指紋は、当該最表面をウェスで拭くことにより、表面を傷付けることなく簡単に取り除くことができた。
１・・・・本発明の微細構造体
２・・・・本発明のＥＬ素子
１０・・・平坦な部材
１１・・・ガラス基板
１２・・・透明な陽極
１３・・・発光部
１４・・・陰極

Claims (12)

  1. 　円形の底面を有する微細な凸部を複数含んでなる発光素子用微細構造体であって、
    　前記凸部は、前記底面の中心の垂線上に頂点を持ち、頂点から底面の円周上に下ろした母線により画定されるものであり、
    　前記凸部の母線は、頂点から底面の円周上に至るまで高さを単調に減少してなり、
    　前記凸部の頂点の高さは、前記底面の半径の０．６７～１．１５倍であり、
    　前記底面の中心から前記底面の半径の３／４の位置における前記凸部の高さは、前記底面の半径の０．２１～０．６５倍であり、
    　前記底面の中心から前記底面の半径の９／１０の位置における前記凸部の高さは、前記底面の半径の０．０４～０．３８倍であることを特徴とする発光素子用微細構造体。
  2. 　請求項１に記載の発光素子用微細構造体であって、
    　前記底面の中心から前記底面の半径の１／４の位置における前記凸部の高さは、前記底面の半径の０．６５～１．０８倍であり、
    　前記底面の中心から前記底面の半径の１／２の位置における前記凸部の高さは、前記底面の半径の０．５８～０．９１倍であることを特徴とする発光素子用微細構造体。
  3. 　円形の開口面を有する微細な凹部を複数含んでなる発光素子用微細構造体であって、前記凹部は、前記開口面の中心の垂線上に底を持ち、前記底と前記開口面の円周上を結んだ母線により画定されるものであり、
    　前記凹部の母線は、開口面の円周上から底に至るまで深さを単調に深くしてなり、
    　前記凹部の底の深さは、前記開口面の半径の０．６５～１．４３倍であり、
    　前記開口面の中心から前記開口面の半径の３／４の位置における前記凹部の深さは、前記開口面の半径の０．１６～０．７９倍であり、
    　前記開口面の中心から前記開口面の半径の９／１０の位置における前記凹部の深さは、前記開口面の半径の０．０３～０．３９倍であることを特徴とする発光素子用微細構造体。
  4. 　請求項３に記載の発光素子用微細構造体であって、
    　前記開口面の中心から前記開口面の半径の１／４の位置における前記凹部の深さは、前記開口面の半径の０．６４～１．３５倍であり、
    　前記開口面の中心から前記開口面の半径の１／２の位置における前記凹部の深さは、前記開口面の半径の０．５８～１．１１倍であることを特徴とする発光素子用微細構造体。
  5. 　請求項１ないし４の何れか一項に記載の発光素子用微細構造体であって、
    　微細構造体表面に占める凸部の底面又は凹部の開口面の充填率が７０％以上であることを特徴とする発光素子用微細構造体。
  6. 　請求項１ないし４の何れか一項に記載の発光素子用微細構造体であって、
    　微細構造体表面に占める凸部の底面又は凹部の開口面の充填率が８０％以上であることを特徴とする発光素子用微細構造体。
  7. 　請求項１ないし６の何れか一項に記載の発光素子用微細構造体であって、
    　前記凸部の底面と前記凸部の母線とが接する位置における、前記凸部の母線の接線と前記凸部の底面のなす角度、又は前記凹部の開口面と前記凹部の母線とが接する位置における、前記凹部の母線の接線と前記凹部の開口面のなす角度が、８５°以下であることを特徴とする発光素子用微細構造体。
  8. 　請求項１ないし７の何れか一項に記載の発光素子用微細構造体であって、
    　前記凸部又は凹部が形成された表面の上に、表面が平坦な部材が配置されてなることを特徴とする発光素子用微細構造体。
  9. 　反射部材と、発光部と、光透過性部材と、光取り出し部材とを順に備えた発光装置であって、
    　前記光取り出し部材として、請求項１ないし８の何れか一項に記載の発光素子用微細構造体を用いたことを特徴とする発光素子。
  10. 　透明な陽極と、発光部と、陰極とを順に備えてなるＥＬ素子であって、
    　前記透明な陽極の、発光部が形成された側とは反対側に、請求項１ないし８の何れか一項に記載の発光素子用微細構造体を、前記凸部の頂点または前記凹部の開口面が光出射面側となるように配置してなることを特徴とするＥＬ素子。
  11. 　請求項９記載の発光素子を光源として用いることを特徴とする照明装置。
  12. 　請求項１０に記載のＥＬ素子を光源として用いることを特徴とする照明装置。
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