発光素子基板とその製造方法、面発光素子、照明器具およびバックライト
【課題】量産性や製造の容易性などの上記問題を解決した上で、ＯＬＥＤを用いた面発光素子の光の取り出し効率を改善するとともに、歩留まりを向上させ、信頼性及び信頼性が高い面発光素子用の基板とその製造方法、この基板を用いた面発光素子、およびこの面発光素子を用いた照明器具やバックライトを提供する。
【解決手段】透明電極と、有機薄膜層と、陰極とが順次積層された面発光素子の基板として用いられる発光素子基板において、透明な支持基板と、支持基板と透明電極との間に配置され、支持基板の屈折率以上の屈折率を有する１または２以上の層からなる高屈折率層とを設け、高屈折率層が、透明電極側から入射した光を散乱させる光散乱部と、透明電極と接する平坦面とを有するようにし、高屈折率層のヘイズ値を５％以下とするか、高屈折率層内に存在する気泡の直径を高屈折率層の厚みの１／１０以下とする。
【解決手段】透明電極と、有機薄膜層と、陰極とが順次積層された面発光素子の基板として用いられる発光素子基板において、透明な支持基板と、支持基板と透明電極との間に配置され、支持基板の屈折率以上の屈折率を有する１または２以上の層からなる高屈折率層とを設け、高屈折率層が、透明電極側から入射した光を散乱させる光散乱部と、透明電極と接する平坦面とを有するようにし、高屈折率層のヘイズ値を５％以下とするか、高屈折率層内に存在する気泡の直径を高屈折率層の厚みの１／１０以下とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子基板とその製造方法、面発光素子、照明器具およびバックライトに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、平板型ディスプレイの開発が盛んに行われているが、このような平板型ディスプレイに用いられる発光素子である面発光素子の代表的なものとして、有機エレクトロルミネッセンス素子（ＯＬＥＤ）が挙げられる。ＯＬＥＤは、固体蛍光性物質の電界発光を利用した発光素子であるが、屈折率の異なる材料の積層構造を有しているため、界面での反射の影響により、外部への光の放射効率（光の取り出し効率）が低いという問題点を抱えている。
【０００３】
簡便な計算で光の取り出し効率を算出した場合、各層に閉じ込められて外部に取り出せない光と外部に放射される光の割合は、透明電極や有機薄膜層に閉じ込められて取り出せない導波光として約４５％で、基板内に閉じ込められて取り出せない基板導波光として約３５％であることから、発光した光のうちわずか２０％程度の光しか外部へ取り出すことができないことがわかる。同様の結果が、例えば、非特許文献１にも記載されている。
【０００４】
そこで、ＯＬＥＤの基板に光の出射角度を変換する手段等を設けることで、上述した問題点の解決を図る例が数多く提案されている。具体的には、基板上に回折格子構造を作製して特定波長の光に対して反射を防止し、取り出し効率を高めようとするものや、基板表面にレンズ構造を導入して同様の効果を期待するものなどがあげられる。これらの手法は、取り出し効率の向上には一定の効果が見られるものの、複雑な微細構造を積極的に作る必要があるため、製造工程上、現実的な適用が困難である。
【０００５】
これに対して、例えば、特許文献１では、透明導電膜と同程度の屈折率を有する特殊なガラス基材を用いることで薄膜導波光を消失させ、取り出し効率を向上させることが提案されている。基板の有機薄膜層とは反対側の光の出射側にレンズなどの構造物を設けた場合、薄膜導波光は依然層内にとどまっており、取り出すことができないが、特許文献１のような方式を用いることで薄膜導波光をも取り出すことができる点で、メリットがある。ただし、特許文献１で用いられているような特殊な高屈折率基板を工業的に量産するためには、非常に高いコストがかかり、実用化が困難である。
【０００６】
また、薄膜導波光を低減させるための別の方法としては、基板と透明導電膜（ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）など）との間に回折格子や散乱構造により屈折角を変更できるような構造物を形成・挿入する方法が考えられる。このような場合には、基板上の構造物に追従するように直接透明電極膜を製膜することは困難なため、透明電極と同等の屈折率を有する材料を用いて基材表面を平坦化する必要性が生じる。
【０００７】
例えば、特許文献２では、無機ＥＬ素子の基板として、ランダムな凹凸を有する基板上にＳｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ（ＳＯＧ）材料を用いて基板表面を滑らかにして無機ＥＬを作製することが提案されている。また、特許文献３では、表面粗さＲａ＝０．０１〜０．６μｍの基板上に、Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＣＶＤ）法を用いて高屈折率のＳｉＮを０．４〜２μｍ製膜したものを基板材料として、有機ＥＬ素子を作製し、薄膜導波光を低減させ、光取りだし効率を向上させることが提案されている。
【０００８】
さらに、薄膜導波光の低減方法の別の方法として、例えば、特許文献４では、ＩＴＯと基板との間に、空気などの散乱性の成分を含む高屈折率ガラス層を形成することが提案されている。
【０００９】
また、特許文献５には、表面に透明導電膜が形成され、該透明導電膜の上に有機ＥＬ素子が形成される有機ＥＬ素子用ガラス基板であって、透明導電膜が形成される側の表面に、有機ＥＬ素子からの光を散乱するための凹凸面が形成されたガラス板と、ガラス板より高い屈折率を有し、ガラス板の凹凸面の上に設けられるガラス焼成膜とを備え、ガラス焼成膜が、ガラス板の凹凸面の凹凸を平坦化することによって、透明導電膜が形成される表面をガラス焼成膜が与える方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−２３８５０７号公報
【特許文献２】特開平１０−２４１８５６号公報
【特許文献３】特開２００３−２９７５７２号公報
【特許文献４】国際公開第２００９／０１７０３５号
【特許文献５】特開２０１０−１９８７９７号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ ６ ４９１頁（１９９４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献２に記載の方法を用いた場合、凹凸を平坦化する平坦化材料としてＳＯＧ材料を用いることになるが、本発明者らが実際に検討した結果、ＳＯＧ材料を用いた場合には、無欠陥で１−２μｍ以上の膜厚を得ることが非常に困難であることが判明した。すなわち、上記特許文献２の方法を用いて、薄膜導波光の低減可能な程度に凹凸の形成を形成すると、平坦化ができない一方で、本方法で平坦化ができる凹凸の形状では薄膜導波光の低減への効果はほとんど得られないことが判明した。本来、凹凸を平坦化するための平坦化膜は、その上部の電極材料と同等程度の屈折率を有している必要があるが、特許文献２には、平坦化材料の屈折率についての記載が無く、詳細な効果は不明である。
【００１３】
また、特許文献３に記載の方法を用いた場合、平坦化のための高屈折率材料は、ＣＶＤ法を用いて製膜されるＳｉＮであり、大面積化や大量生産を考えた場合にプロセス上のデメリットが大きい。
【００１４】
さらに、特許文献４に記載の方法では、高屈折率ガラス層の中に意図的に気泡やフィラーなどの散乱成分を存在させて高屈折率ガラス層そのものを散乱層として機能させているが、透明電極と接する部分に気泡やフィラーが存在すると、高屈折率ガラス層（基板）の表面が平坦にならず、均質な透明導電膜の形成が困難であるため、寿命や信頼性の確保ができない。特許文献４には、意図的に高屈折ガラス層の表面に気泡を存在させないようにする方法が記載されているが、この方法を実現しようとする場合には、製造上の困難が予想される。
【００１５】
また、特許文献５に記載の方法について、本発明者が検討したところによると、本方法におけるガラスペーストの焼成温度では、ガラス焼成膜の表面の平滑性が依然として低く、加えて、ガラス焼成膜の作製の際に発生して膜中に内在すると予想される気泡に関しては一切言及されていない。そのため、特許文献５のガラス焼成膜上に均質な透明導電膜を形成することは困難であり、ＯＬＥＤの寿命や信頼性の確保は難しい。
【００１６】
このように、透明導電膜（透明電極）が形成される表面（透明導電膜と基板との界面）が平坦でないと、製造されるＯＬＥＤの歩留まりが低下したり、ＯＬＥＤの寿命や信頼性が低くなったりしてしまう。
【００１７】
以上のように、現状では、量産性や製造の容易性と、光の取り出し効率の向上と、歩留まりや寿命及び信頼性の向上のすべてを実現できる方法は未だ提案されていない。
【００１８】
そこで、本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、量産性や製造の容易性などの上記問題を解決した上で、ＯＬＥＤを用いた面発光素子の光の取り出し効率を改善するとともに、歩留まりを向上させ、寿命及び信頼性が高い面発光素子用の基板とその製造方法、この基板を用いた面発光素子、およびこの面発光素子を用いた照明器具やバックライトを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、ガラス基板等の支持基板表面に、取り出し効率を高めるための光散乱機能を有するガラス層を形成し、このガラス層の透明電極との界面を平坦化する平坦化材料として、支持基板の屈折率以上の屈折率を有する低融点ガラスフリットを含むガラスペースト組成物を用いることにより、スネルの法則によると各層間の境界面で全反射してしまって素子内から取り出すことができない光を素子の外部（空気中）に取り出すことができることを見出した。また、本発明者は、さらなる検討を重ねた結果、素子の歩留まりを向上させ、寿命及び信頼性を向上させるためには、透明電極と隣接し、上記ガラスペースト組成物により形成されたガラス層内に内在している気泡やバインダーを積極的に取り除くことが必要であり、これは、上記ガラスペースト組成物を真空または加圧下で焼成することで実現できることを見出し、これらの知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【００２０】
すなわち、本発明のある観点によれば、透明電極と、有機薄膜層と、陰極とが順次積層された面発光素子の基板として用いられる発光素子基板であって、透明な支持基板と、前記支持基板と前記透明電極との間に配置され、前記支持基板の屈折率以上の屈折率を有する１または２以上の層からなる高屈折率層と、を備え、前記高屈折率層は、前記透明電極側から入射した光を散乱させる光散乱部と、前記透明電極と接する平坦面とを有し、前記高屈折率層を構成する層のうち前記透明電極と隣接する層のヘイズ値は、５％以下である、発光素子基板が提供される。
【００２１】
また、本発明の別の観点によれば、透明電極と、有機薄膜層と、陰極とが順次積層された発光素子の基板として用いられる発光素子基板であって、透明な支持基板と、前記支持基板と前記透明電極との間に配置され、前記支持基板の屈折率以上の屈折率を有する高屈折率層と、を備え、前記高屈折率層は、前記透明電極側から入射した光を散乱させる光散乱部と、前記透明電極と接する平坦面とを有し、前記高屈折率層内に存在する気泡の直径は、前記高屈折率層を構成する層のうち前記透明電極と隣接する層の厚みの１／１０以下であり、前記気泡が前記透明電極と隣接する層内に占める割合は、前記透明電極と隣接する層の水平断面の全面積に対する前記気泡の水平断面の面積の割合で０．５％以下、かつ、前記透明電極と隣接する層の垂直断面の全面積に対する前記気泡の垂直断面の面積の割合で０．５％以下である、発光素子基板が提供される。この発光素子基板において、高屈折率層を構成する層のうち前記透明電極と隣接する層のヘイズ値が、５％以下であることが好ましい。
【００２２】
前記各発光素子基板において、前記支持基板と前記高屈折率層との界面が、凹凸面であってもよい。
【００２３】
この場合に、前記高屈折率層の膜厚が、前記凹凸面の平均表面粗さＲａの３０倍以上であることが好ましい。
【００２４】
また、前記高屈折率層の膜厚が、前記凹凸面の最大表面粗さＲｚの１．３倍以上であることが好ましい。
【００２５】
また、前記高屈折率層の膜厚が、３μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。
【００２６】
また、前記凹凸面の平均表面粗さＲａが、０．７μｍ以上５μｍ以下であることが好ましい。
【００２７】
また、前記凹凸面の凹凸の形状が、ピラミッド形状またはレンズ形状であってもよい。
【００２８】
また、前記高屈折率層が、１層のみからなっていてもよい。
【００２９】
あるいは、前記高屈折率層が、前記支持基板と隣接し、前記光散乱部を有する光散乱層と、前記透明電極と隣接し、前記平坦面を有する平坦化層と、を少なくとも含む２以上の層からなっていてもよい。このとき、前記光散乱層が、ガラス材料と、前記ガラス材料と異なる屈折率を有する散乱物質とを含有していてもよい。
【００３０】
また、前記支持基板と前記高屈折率層との界面に凹凸面を有さず、前記高屈折率層が、前記支持基板と隣接し、前記光散乱部を有する光散乱層と、前記透明電極と隣接し、前記平坦面を有する平坦化層と、を少なくとも含む２以上の層からなり、前記光散乱層が、ガラス材料と、前記ガラス材料と異なる屈折率を有する散乱物質とを含有していてもよい。
【００３１】
また、本発明のさらに別の観点によれば、前述した発光素子基板の製造方法であって、透明な支持基板の表面に、前記支持基板以上の屈折率を有するガラスフリットと、溶剤と、樹脂とを含有するガラスペースト組成物を塗布する塗布工程と、前記ガラスペースト組成物を乾燥し、前記溶剤を揮発させる乾燥工程と、前記溶剤が揮発した後の前記ガラスペースト組成物を真空または加圧下で焼成する焼成工程と、を含む、発光素子基板の製造方法が提供される。
【００３２】
ここで、前記焼成工程において、前記ガラスペースト組成物を０．３Ｐａ以下の真空下で焼成してもよい。
【００３３】
あるいは、前記焼成工程において、前記ガラスペースト組成物を１１０ｋＰａ以上の加圧下で焼成してもよい。
【００３４】
また、前記発光素子基板の製造方法において、前記ガラスフリットのガラス転移温度が、４５０℃以下であることが好ましい。
【００３５】
また、前記乾燥工程および前記焼成工程は、５００℃以下の温度で実施されることが好ましい。
【００３６】
また、前記塗布工程の前に、前記支持基板の表面に凹凸面を形成する表面粗化工程をさらに含んでいてもよい。このとき、前記表面粗化工程において、サンドブラスト法、ウェットエッチング法またはプレス法により、前記凹凸面を形成してもよい。
【００３７】
また、前記ガラスペースト組成物が、前記ガラスフリットと異なる屈折率を有する散乱物質をさらに含有していてもよい。
【００３８】
また、本発明のさらに別の観点によれば、前述した発光素子基板と、前記発光素子基板上に積層された透明電極と、前記透明電極上に積層された有機薄膜層と、前記有機薄膜層上に積層された陰極と、を備える、面発光素子が提供される。
【００３９】
また、本発明のさらに別の観点によれば、前記面発光素子を備える、照明器具が提供される。
【００４０】
また、本発明のさらに別の観点によれば、前記面発光素子を備える、表示装置用のバックライトが提供される。
【発明の効果】
【００４１】
本発明によれば、支持基板表面に形成された高屈折率層の透明電極との界面を平坦化する平坦化材料として支持基板の屈折率以上の屈折率を有する低融点ガラスフリットを含むガラスペースト組成物を用い、かつ、上記ガラスペースト組成物を真空または加圧下で焼成することにより、量産性や製造の容易性などの上記問題を解決した上で、ＯＬＥＤを用いた面発光素子の光の取り出し効率を改善するとともに、歩留まりを向上させ、寿命及び信頼性が高い面発光素子用の基板とその製造方法、この基板を用いた面発光素子を提供することが可能となる。また、この面発光素子を用いることで、寿命及び信頼性が高く、高性能な照明器具やバックライトを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】一般的なＯＬＥＤの断面構成を示す説明図である。
【図２】一般的なＯＬＥＤの各層に閉じ込められて取り出せない光と外部に放射される光の割合を示す説明図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る面発光素子の断面構成を示す説明図である。
【図４】臨界角以上の光が全て取り出せると仮定して、立体角換算でどの程度の光を取り出すことができるかを単一界面で計算した結果を示すグラフである。
【図５】本発明の第１の実施形態の変形例に係る面発光素子の断面構成を示す説明図である。
【図６】同実施形態に係る面発光素子の製造方法の一例を示す説明図である。
【図７】同実施形態に係る高屈折率層の形成方法の一例を示す説明図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る面発光素子の断面構成を示す説明図である。
【図９】同実施形態に係る面発光素子の製造方法の一例を示す説明図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る面発光素子の断面構成を示す説明図である。
【図１１】同実施形態に係る面発光素子の製造方法の一例を示す説明図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態に係る面発光素子の断面構成を示す説明図である。
【図１３】同実施形態に係る面発光素子の製造方法の一例を示す説明図である。
【図１４】実施例で試作した高屈折率層に使用したガラスフリットの屈折率と透明電極に使用したＩＴＯの屈折率とを比較した例を示すグラフである。
【図１５】本発明の実施例と比較例の光抽出強度の測定結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００４４】
［ＯＬＥＤの課題］
本発明の好適な実施の形態について説明する前に、その前提として、一般的なＯＬＥＤが有する課題について説明する。
【００４５】
（一般的なＯＬＥＤの構成）
まず、図１を参照しながら、一般的なＯＬＥＤの構成について説明する。図１は、一般的なＯＬＥＤの断面構成を示す説明図である。
【００４６】
図１に示すように、ＯＬＥＤ １０は、ガラス等で構成される基板１１上に、スパッタリング法や抵抗加熱蒸着法等により形成されたＩＴＯ等の透明な導電性膜からなる陽極（透明電極）１２と、陽極１２上に同じく抵抗加熱蒸着法等により形成されたＮ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン（以下、ＮＰＤと略称する。）等からなる正孔輸送層１３と、正孔輸送層１３上に抵抗加熱蒸着法等により形成された８−Ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎｅ Ａｌμｍｉｎμｍ（以下、Ａｌｑ３と略称する。）等からなる発光層１４と、発光層１４上に抵抗加熱蒸着法等により形成されたアルミニウムなどの金属膜からなる陰極１５とを備えている。上記構成を有するＯＬＥＤ １０の陽極１２をプラス極として、また陰極１５をマイナス極として、直流電圧又は直流電流を印加すると、陽極１２から正孔輸送層１３を介して発光層１４に正孔が注入され、陰極１５から発光層１４に電子が注入される。発光層１４では正孔と電子の再結合が生じ、これに伴って生成される励起子が励起状態から基底状態へ移行する際に発光現象が生じる。
【００４７】
このようなＯＬＥＤ １０において、通常、発光層１４中の蛍光体から放射される光は、蛍光体を中心とした全方位に出射され、正孔輸送層１３、陽極１２、基板１１を経由して空気中へ放射される。或いは、一旦、光取り出し方向（基板１１方向）とは逆方向へ向かい、陰極１５で反射され、発光層１４、正孔輸送層１３、陽極１２、基板１１を経由して、空気中へ放射される。しかし、光が各媒質の境界面を通過する際、入射側の媒質の屈折率が出射側の屈折率より大きい場合には、屈折波の出射角が９０°となる角度、つまり臨界角よりも大きな角度で入射する光は、境界面を透過することができず、全反射され、光は空気中へ取り出されない。
【００４８】
異なる媒質間の境界面における、光の屈折角と媒質の屈折率との関係は、一般に、スネルの法則に従う。スネルの法則によれば、屈折率ｎ１の媒質１から屈折率ｎ２の媒質２へ光が進行する場合、入射角θ１と屈折角θ２の間に、ｎ１ｓｉｎθ１＝ｎ２ｓｉｎθ２という関係式が成り立つ。この関係式において、ｎ１＞ｎ２が成り立つ場合、θ２＝９０°となる入射角θ１＝Ａｒｃｓｉｎ（ｎ２／ｎ１）は、臨界角と呼ばれており、入射角がこの臨界角よりも大きな場合には、光は媒質１と媒質２との間の境界面において全反射されることとなる。従って、等方的に光が放射されるＯＬＥＤにおいて、この臨界角よりも大きな角度で放射される光は、境界面における全反射を繰り返し、素子内部に閉じ込められ、空気中へ放射されなくなる。
【００４９】
ここで、図２を参照しながら、図１に示したような一般的なＯＬＥＤの光取り出し割合について説明する。図２は、スネルの法則を用いて簡便な計算をした場合、一般的なＯＬＥＤの各層に閉じ込められて取り出せない光と外部に放射される光の割合を示す説明図である。なお、図２に示した例では、ＯＬＥＤを構成する正孔輸送層、発光層の屈折率は概ね同じとみなしてｎ＝１．７（図２には、まとめて有機薄膜層として示した。）とし、透明電極としてはＩＴＯを用いた場合でｎ＝２．０とし、基板としてはガラス基板を用いた場合でｎ＝１．５とした。図２に示すように、透明電極や有機薄膜層に閉じ込められて取り出せない導波光（薄膜導波光）の割合は約４５％で、基板内に閉じ込められて取り出せない基板導波光の割合は約３５％で、発光した光のうちわずか２０％程度の光しか外部へ取り出すことができないことがわかる。
【００５０】
このように、ＯＬＥＤは光の取り出し効率が低いことから、光の取り出し効率の改善を図る例が数多く提案されている。しかし、これらの例では、上述したように、光の取り出し効率についてはある程度の改善効果が見られるものの、量産性や製造の容易性といった点で問題があった。
【００５１】
また、ＯＬＥＤなどの面発光素子を作成する場合、基板の透明電極と隣接する面には、高い平滑性が求められる。多くの面発光素子が、薄膜（数十ｎｍ〜数μｍ）で構成されており、基板の表面に凹凸があると電流リークが発生して素子の安定駆動ができないためである。従って、基板の透明電極と隣接する面（透明導電膜と基板との界面）や透明電極そのものが平坦でないと、製造されるＯＬＥＤの歩留まりが低下したり、ＯＬＥＤの寿命や信頼性が低くなったりしてしまう。しかし、上述した光の取り出し効率の改善を図る例では、上記のような基板の透明電極と隣接する面の平滑性については十分に考慮されていない。
【００５２】
このように、量産性や製造の容易性と、光の取り出し効率の向上と、歩留まりや寿命及び信頼性の向上のすべてを実現できるＯＬＥＤに関する技術は、未だ存在しないのが実状である。
【００５３】
［本発明の概要］
そこで、本発明者は、上記課題を解決できる手段を鋭意検討した結果、以下の２つの知見を得て、これらの知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【００５４】
１つ目の知見は、量産性や製造の容易性を担保しつつ、光の取り出し効率を向上させるための手段である。これは、ガラス基板等の支持基板表面に、取り出し効率を高めるための光散乱機能を有するガラス層を形成し、このガラス層の透明電極との界面を平坦化する平坦化材料として、支持基板の屈折率以上の屈折率を有する低融点ガラスフリットを含むガラスペースト組成物を用いる、というものである。これにより、スネルの法則によると各層間の境界面で全反射してしまって素子内から取り出すことができない光を素子の外部（空気中）に取り出すことができる。
【００５５】
２つ目の知見は、素子の歩留まりを向上させるとともに、素子の寿命及び信頼性を高めるための手段である。これは、透明電極と隣接し、上記ガラスペースト組成物により形成されたガラス層内に内在している気泡やバインダーを積極的に取り除くことが必要であり、上記気泡やバインダーを効果的に取り除くためには、上記ガラスペースト組成物を真空または加圧下で焼成させればよい、というものである。これにより、ガラス層のうちの透明電極との界面部分に大きな気泡が存在することを抑制できるので、基板の透明電極と隣接する面の平滑性を従来よりも格段に高めることができる。
【００５６】
以下、上記２つの知見によりなされた本発明について、４つの好適な実施形態を例に挙げて詳細に説明する。なお、本発明のＯＬＥＤは、以下の４つの実施形態に限定されるわけではなく、上述した２つの知見により得られた手段を含むものであれば、他の構造を有するものであってもよいことは当然である。
【００５７】
［第１実施形態］
〔面発光素子１００の構成〕
初めに、図３を参照しながら、本発明の第１の実施形態に係る面発光素子の構成について説明する。図３は、本発明の第１の実施形態に係る面発光素子１００の断面構成を示す説明図である。
【００５８】
図３に示すように、本発明の第１の実施形態に係る面発光素子１００は、支持基板１１０と、高屈折率層１２０と、透明電極（透明導電膜）１３０と、有機薄膜層１４０と、陰極１５０とを主に備える。なお、本実施形態に係る発光素子基板は、支持基板１１０と、高屈折率層１２０とからなる。
【００５９】
面発光素子１００は、支持基板１１０の表面に凹凸面１１１が形成されており、この凹凸面１１１が高屈折率層１２０により表面（透明電極１３０と接触する面）が平坦化された構造を有している。また、面発光素子１００においては、高屈折率層１２０は、透明電極１３０側から入射した光を散乱させる光散乱部１２１と、透明電極１３０と接する平坦面１２３と、を有する１層のみからなる。以下、面発光素子１００の各構成要素について詳細に説明する。
【００６０】
（支持基板１１０）
支持基板１１０は、例えば、ソーダライムガラス、無アルカリガラス、高歪点ガラス（ＰＤ２００など）等のガラスや、透明なプラスチックなどの透明な材料で形成される基板であり、その一方の表面に、凹凸面１１１を有している。支持基板１１０を形成するための透明なプラスチックとしては、絶縁性の有機物が挙げられるが、例えば、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリアクリレート（ＰＡＲ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアリレート、ポリイミド、ポリカーボネート（ＰＣ）、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）等を使用することができる。凹凸面１１１は、有機薄膜層１４０で発生した光が透明電極１３０を通過して支持基板１１０に入射する際の入射光の屈折角に乱れを生じさせるようなランダムな凹凸を有する面である。なお、本発明では、凹凸面１１１上に後述する平坦化材料で高屈折率層１２０を形成するが、平坦化材料はガラスフリットからなるペースト材料であり、焼成によるガラスフリットの溶融が必要である。この焼成工程は、５００℃程度の温度で行われるため、支持基板１１０は、融点の低いプラスチック材料よりも、融点の高いガラス材料で形成されていることが好ましい。
【００６１】
この凹凸面１１１の凹凸の度合いは特に限定はされないが、ＪＩＳ Ｂ ０６０１−２００１で規定されている平均表面粗さＲａで０．７μｍ以上５μｍ以下であることが好ましい。Ｒａが０．７μｍより小さい場合には、光取り出しの効果が十分ではない場合がある。また、Ｒａが５μｍを超えると、取り出し効率が低下する傾向にある。この理由としては、以下のように考えられる。本実施形態のように、光の散乱を利用して取り出し効率を高めようとする場合には、光は、面発光素子１００内で光散乱部１２１（凹凸面１１１の存在する支持基板１１０と高屈折率層１２０との界面近傍の領域）を通るたびに、何度も反射を繰り返して、結果的に、面発光素子１００の外部へ光を取り出すことができる。このような機構を考えた場合、Ｒａが大きいと平坦化する為には必然的に高屈折率層１２０は厚くなる。高屈折率を有する高屈折率層１２０の厚みが厚すぎる場合、高屈折率層１２０内での光の吸収による損失が無視できなくなるためである。この点、本発明で使用される高屈折率層１２０の材料となるガラスフリットは、金属酸化物からなり、可視光領域の消衰係数ｋは非常に小さいため、少ない回数の反射や散乱による光の減衰は無視できるほど小さい。
【００６２】
一般的には、基板の表面粗さが大きくなるとディスプレイなどの表示素子に用いた場合には、大きな光散乱のために一つ一つの画素（ピクセル）の外まで光が散乱してにじみが生じるため好ましくないが、光の取り出し効率を高めるためには、ある程度の凹凸（粗さ）が必要になる。基板が大きな凹凸を有する場合、ディスプレイ用途に使用する際には工夫が必要である。したがって、基板表面の凹凸（Ｒａの設定値）をディスプレイ用途用と照明やバックライト用途用などの用途ごとに最適化することで、それぞれの仕様を満足させ、正面に光を取り出すことが可能となる。本実施形態に係る支持基板１１０は、照明用途を仮定し、比較的な大きなＲａを有する凹凸面１１１を形成する。
【００６３】
なお、本実施形態における平均表面粗さＲａや、後述する最大粗さＲｚは、接触式の表面粗さ測定機や、非接触式の光学粗さ測定機などを用いて容易に測定することが可能である。
【００６４】
ここで、支持基板１１０の表面に上記のような凹凸面１１１を設けると、この凹凸面１１１に入射される光は散乱することになるので、支持基板１１０と垂直に進行する光のうち、方向を変えずに支持基板１１０を透過する光の割合は減少する。このような状態を基板の濁度（ヘイズ値：Ｈａｚｅ）として表現することがある。Ｈａｚｅとは、基板（本実施形態では、支持基板１１０）と垂直に入射した光の透過光に対して、垂直でない透過光成分の割合を数値化（百分率）したものである。窓ガラスのように、外部の視認性を高める必要がある部分にはＨａｚｅの高い部材は使用できないが、本実施形態の発光素子基板の構造のように、光の取り出し効率を高めるためには、このように散乱する成分（垂直でない透過光成分）が多い方が好ましい。以上のような観点から、支持基板１１０のＨａｚｅとしては、３０％以上であることが好ましく、より好ましくは５０％以上、さらに好ましくは７０％以上である。Ｈａｚｅは、市販の積分球付透過率測定計やＨａｚｅメーターにより容易に測定することができる。
【００６５】
（高屈折率層１２０）
高屈折率層１２０は、上述した支持基板１１０と透明電極１３０との間に配置され、支持基板１１０の屈折率以上の屈折率を有する層であり、透明電極１３０側から入射した光を散乱させる光散乱部１２１と、透明電極１３０と接する平坦面１２３とを有する。
【００６６】
ここで、上述したように、ＯＬＥＤなどの面発光素子を作成する場合、発光素子基板には高い平滑性が求められる。そこで、本実施形態においては、支持基板１１０上に形成した凹凸面１１１を平坦化するために、ガラスフリットを含むガラスペースト組成物を使用し、支持基板１１０の表面に形成された凹凸面１１１上に、透明電極１３０と隣接する側に平坦面１２３を有する高屈折率層１２０を設けることとした。基板表面の凹凸を平坦化するための材料は、上述したように、例えば、ＳＯＧ材料やＣＶＤ膜など、種々提案されているが、大きな粗さを有する凹凸を平坦化できるような膜厚を形成することができなかったり、製膜に非常に高価で高度な設備が必要で時間がかかったりするなど、実用上多くの問題を抱えている。本発明者らの検討によれば、ＳＯＧ材料を用いた場合には、製膜できる最大膜厚は高々１〜２μｍ程度、ＣＶＤ法を用いて製膜したＳｉＮの膜でも実用的に製膜できる膜厚は数μｍである。光の散乱や集光など、基板への入射光の屈折角を調整するための構造（凹凸）は、その入射光の波長よりも大きな構造物（入射光の波長よりも大きな粗さを有する凹凸面）である必要があり、ＳＯＧ材料やＣＶＤ法を用いた場合には、凹凸面の平坦化を達成することは不可能である。
【００６７】
これに対して、本実施形態のガラスフリットを用いる方法では、ガラスフリットを、テルピネオールやブチルカルビトールアセテートなどの高沸点溶剤と、エチルセルロースやアクリル樹脂などの増粘性のバインダー樹脂と混合することにより作成されるガラスペーストを支持基板１１０上に塗布し、乾燥及び焼成するだけで、容易に凹凸面１１１の平坦化が可能であり、かつ、十分な膜厚の高屈折率層１２０を形成することが可能である。この高屈折率層１２０を形成するためのガラスペースト組成物は、ガラスフリットと、溶剤と、樹脂とを含むペースト状の組成物であるが、以下、本実施形態に係るガラスペースト組成物の各成分について説明する。
【００６８】
＜ガラスフリット＞
まず、本実施形態で用いられるガラスフリットは、支持基板１１０の歪みやひずみがおきない温度で透明なガラス層（高屈折率層１２０）を形成することができるような熱特性を有している必要がある。支持基板１１０として用いられる一般的なガラス基板（例えば、ソーダライムガラス）は、５００℃以上の温度をかけると、歪みやひずみが発生して、支持基板１１０にそりが発生するため好ましくない。５００℃以下で高屈折率層１２０を形成するためには、ガラスフリットのガラス転移温度（Ｔｇ）は４５０℃以下である必要があり、好ましくは４００℃以下である。
【００６９】
また、ガラスフリットの線膨張係数が支持基板１１０を形成する材料の線膨張係数と異なると、高屈折率層１２０を形成した際に、支持基板１１０内に応力が残留し、クラックなどの原因となる。そのため、本実施形態におけるガラスフリットの線膨張係数は、支持基板１１０を形成する材料（例えば、ソーダライムガラスや無アルカリガラス等）と同程度であることが好ましい。例えば、ソーダライムガラスの場合、その線膨張係数は８５×１０−７／℃程度なので、（８５±１０）×１０−７／℃程度の線膨張係数のガラスフリットが好ましい。なお、本発明者らの検討によれば、ガラスフリットと支持基板１１０の形成材料との線膨張係数の差が±１０×１０−７よりも大きいと、ガラスフリットにより形成された膜厚の薄い高屈折率層１２０に、ひび割れ等の破壊が生じる場合があることが実験的にわかっている。
【００７０】
高屈折率層１２０を形成する材料、すなわち、ガラスフリットの屈折率は、支持基板１１０の屈折率以上の屈折率を有する必要がある。また、ガラスフリットの屈折率は、透明電極１３０（例えば、ＩＴＯなどで形成される。）と同等程度であることが好ましい。一般的なＯＬＥＤ等の面発光素子の基板の屈折率は１．５程度であり、透明電極（透明導電膜）の屈折率は２程度である。仮に、高屈折率層１２０の屈折率が、支持基板１１０と同程度では、透明電極１３０との界面での反射は、凹凸面１１１及び高屈折率層１２０が無い場合と同様になり、光の取り出し効率の向上を望むことはできない。具体的には、本実施形態に係る面発光素子１００では、高屈折率層１２０の屈折率は、１．７〜２．５程度であることが好ましい。あるいは、高屈折率層１２０を形成するためのガラスフリットの屈折率ｎｄ１（ｄは、ナトリウムのＤ線である５８９ｎｍを表す。）と、透明電極１３０（例えばＩＴＯ）の屈折率ｎｄ２との関係が、ｎｄ１／ｎｄ２≧０．９であることが好ましい。以下にその理由を説明する。
【００７１】
既に説明した通り、異なる屈折率ｎ１及びｎ２を有する媒質間の界面では、スネルの法則による臨界角θが存在し、この臨界角θは、θ＝Ａｒｃｓｉｎ（ｎ２／ｎ１）であらわされる。例えば、一般的なガラス（例えば、ｎｄ＝１．５）とＩＴＯ（例えば、ｎｄ＝２．０）の臨界角は前述の式から４８．６°となり、この臨界角以下の角度の入射光は、ＩＴＯや有機薄膜層を導波して失活する、すなわち、この入射光を取り出すことができない。ここで、図４は、臨界角以上の光が全て取り出せると仮定して、立体角換算でどの程度の光を取り出すことができるかを単一界面で計算した結果を示すグラフである。図４の縦軸に示す取り出し割合は、入射角θの立体角（ステラジアン：ｓｒ）＝２π（１−ｃｏｓθ）を半球（全ての光が取り出せた場合の全立体角に相当）の立体角２πで除した値（１−ｃｏｓθ）を百分率表示したものである。
【００７２】
図４に示す計算結果でも明らかな通り、ｎｄ１／ｎｄ２≧０．９の場合に、界面の全反射が十分に小さくなり、透明導電膜と基板との界面での全反射が少なくなることが分かる。また、全反射の影響をほぼゼロにするためにはｎｄ１／ｎｄ２≧１であることが好ましい。より具体的には、例えば、屈折率ｎｄ２＝２．０のＩＴＯで形成した透明電極１３０を用いる場合には、本実施形態の高屈折率層１２０の屈折率のｎｄ１は１．８以上、より好ましくは２以上である。
【００７３】
以上のような低いガラス転移温度や高い屈折率を有するガラスフリットの成分としては、例えば、ネットワークフォーマとして、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ｇｅ２Ｏ、ＴｅＯ２から選ばれる１種または２種以上の成分を含有し、高屈折率成分として、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＷＯ３、Ｂｉ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＺｎＯ、ＢａＯ、ＰｂＯ、Ｓｂ２Ｏ３から選ばれる１種または２種以上の成分を含有する高屈折率ガラスを使用することができる。また、本実施形態におけるガラスフリットの成分として、上記の成分の他に、ガラスの特性を調整する意味で、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、フッ化物などを屈折率に対して要求される物性を損なわない範囲で使用してもよい。具体的なガラスフリットの成分系としては、例えば、Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯ−Ｌａ２Ｏ３系、Ｐ２Ｏ５−Ｂ２Ｏ３−Ｒ’２Ｏ−Ｒ”Ｏ−ＴｉＯ２−Ｎｂ２Ｏ５−ＷＯ３−Ｂｉ２Ｏ３系、ＴｅＯ２−ＺｎＯ系、Ｂ２Ｏ３−Ｂｉ２Ｏ３系、ＳｉＯ２−Ｂｉ２Ｏ３系、ＳｉＯ２−ＺｎＯ系、Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯ系、Ｐ２Ｏ５−ＺｎＯ系、などが挙げられる。ここで、Ｒ’はアルカリ金属元素、Ｒ”はアルカリ土類金属元素を示す。なお、以上に挙げた成分系は単なる例示であり、上述したガラス転移温度や屈折率等の条件を満たすような成分系であれば、上記の例に限定されるものではない。以上のようなガラスフリット材料は、屈折率が高く低融点（４５０℃以下）のものであれば特に限定されないが、環境への問題から無鉛ガラスが好ましい。また、高屈折率成分として、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＷＯ３、Ｂｉ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＺｎＯ、ＢａＯ、ＰｂＯ、Ｓｂ２Ｏ３のうち、ソーダライムガラスのような耐熱性の比較的低い支持基板１１０上にも低融点で高屈折率層１２０を形成できる例としては、Ｂｉ２Ｏ３を含むものが好適に使用できる。Ｂｉ２Ｏ３を含む好ましいガラス組成としては、例えば、Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＺｎＯ系、Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２系、Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯ２系、Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−Ｒ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３系（Ｒはアルカリ金属）等が挙げられる。
【００７４】
＜溶剤＞
本実施形態のガラスペースト組成物に用いる溶剤としては、有機溶剤であれば特に限定されない。ただし、製造工程を考慮すると、乾燥速度が早すぎる場合には、製造中に有機溶剤が乾燥してしまい、固形分の析出などが起こるため好ましくない。このような観点から、本実施形態のガラスペースト組成物に用いる有機溶剤としては、沸点が１５０℃以上、より好ましくは１８０℃以上の溶剤が好ましく、このような溶剤として、例えば、テルペン系の溶剤（テルピネオールなど）やカルビトール系溶剤（ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート）等を使用することができる。
【００７５】
＜樹脂＞
本実施形態のガラスペースト組成物に用いる樹脂としては、ペーストを塗工するために適正な粘度を発現させるものであれば特に限定はされないが、ガラスフリットのガラス転移温度よりも低い温度で消失される樹脂が好ましい。ガラスフリットが流動性を発現する温度よりも低い温度で樹脂を焼成除去しておかないと、ガラスが焼成されている温度で樹脂がガス化し、ガラス内部の気泡の原因となるためである。このような樹脂として好適に用いることができる具体例を挙げると、セルロース系の樹脂として、エチルセルロースやニトロセルロース、アクリル系の樹脂として、アクリル樹脂とメタクリル樹脂などが挙げられる。
【００７６】
＜その他の添加剤＞
本実施形態のガラスペースト組成物には、必要に応じて、ガラスフリット及び樹脂の分散性の向上やレオロジーの調整等を目的とした添加剤を添加してもよい。このような添加剤としては、例えば、スリットコーティング等の工程に適正な粘度の調整や、ガラスフリットの分散性の向上を目的として添加されるポリマー、レオロジー調整の目的で添加される増粘剤、分散性の良いガラスペースト組成物の調製を目的として添加される分散剤等が挙げられる。ポリマーとしては、例えば、アクリル系ポリマーが挙げられる。また、増粘剤としては、例えば、エチルセルロース等のセルロース系樹脂、ポリエチレングリコール等のポリオキシアルキレン樹脂などが挙げられる。また、分散剤としては、多価カルボン酸やそのアンモニウム塩等の分散剤を挙げることができる。多価カルボン酸は、例えば、低級〜高級脂肪族系の多価カルボン酸等が挙げられ、これらは、テトラブチルアンモニウム塩等のアンモニウム塩を形成していても良い。具体的には、例えば、楠本化成社製のＨＩＰＬＡＡＤシリーズやビックケミー社製のＤｉｓｐｅｒｂｙｋシリーズ等が挙げられる。なお、上記のような添加剤の含有量は、例えば、ガラスペースト組成物１００質量部に対して３質量部以下であることが好ましい。
【００７７】
＜膜厚＞
高屈折率層１２０の膜厚は、支持基板１１０の凹凸面１１１を平坦化するのに十分な厚みであれば特に限定されないが、本発明者らの検討によれば、概ね、支持基板１１０の平均粗さＲａの３０倍以上４０倍以下の厚みがあることが好ましい。高屈折率層１２０の膜厚の絶対的な範囲としては、３μｍ以上１００μｍ以下程度であることが好ましい。これは、後述するように、サンドブラストやウェットエッチングにより形成した凹凸面１１１の最大高さＲｚが、Ｒａの概ね１０倍〜２０倍であるためである。
【００７８】
また、上記と同様の意味から、高屈折率層１２０の厚みは、支持基板１１０の凹凸面１１１の最大粗さＲｚ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１−２００１に記載）の１．３倍以上であることが好ましい。Ｒｚの１．３倍未満では、前述した駆動安定性に対して十分な信頼性となるような高屈折率層１２０が得られないためである。
【００７９】
上述した繰り返しになるが、上記のような厚みの平坦化膜を容易に形成することは、ＳＯＧ材料（ゾルゲル材料）や真空プロセス（ＣＶＤなど）では到底成しえない。一方で、厚膜の平坦化膜をポリマーなどの有機材料で得る方法が考えられるが、これらの方法では、ＩＴＯなどの透明導電膜（透明電極）を形成するための十分な耐熱性（３００℃以上）を確保することが困難であり、さらに、上述したように、高屈折率層１２０には高屈折率（好ましくは２以上）が要求されるが、有機材料でこのような屈折率を実現できる材料は存在し得ない。すなわち、本実施形態におけるガラスフリットを含有するガラスペースト組成物を用いなければ、上記のような厚みの高屈折率層１２０を容易に形成することはできない。
【００８０】
高屈折率層１２０の膜厚については、焼成後の膜厚を測定することで確認が可能であるが、支持基板１１０は、凹凸面１１１（凹凸構造）を有しているため、測定位置によって異なる膜厚となる。そこで、本実施形態における高屈折率層１２０の膜厚としては、凹凸面１１１の最深部から高屈折率層１２０の最上部までの高さを膜厚とするが、凹凸面１１１がランダムな凹凸形状である場合には、断面形状の分析をしても最深部を決定することが難しい場合もあるので、このような場合は、任意に選んだ１０点以上の部位について膜厚を測定し、そのうちの最大の厚みの部分を膜厚として考えても問題はない。
【００８１】
＜構造の確認方法等＞
なお、凹凸面１１１を平坦化する場合、凹凸中（凹凸面１１１の谷に相当する部分）に上述したガラスフリットが隙間なく充填されている必要がある。このような支持基板１１０や高屈折率層１２０の構造は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）などを用いて断面形状を観察することで容易に確認することが可能である。
【００８２】
＜高屈折率層１２０と透明電極１３０との界面の平滑性＞
以上のような構成を有する高屈折率層１２０を作製する際に、上述したガラスペースト組成物を真空または加圧下で焼成することにより、焼成後に高屈折率層１２０内で気泡が発生することを顕著に抑制することができる。より具体的には、上記真空または加圧下の焼成により、高屈折率層１２０中に存在する気泡の数を減らし、かつ、この気泡の大きさを小さくすることが可能となる。このように、高屈折率層１２０内の気泡の発生を抑制することにより、高屈折率層１２０の透明電極１３０と隣接する面、すなわち、高屈折率層１２０と透明電極１３０との界面の平滑性を格段に向上させることができる。そして、高屈折率層１２０と透明電極１３０との界面の平滑性が向上することにより、面発光素子１００の製造の歩留まりが向上し、かつ、電流リークが抑制されることから、面発光素子１００の寿命及び信頼性も向上する。なお、本実施形態における高屈折率層１２０と透明電極１３０との界面に求められる平滑性としては、高屈折率層１２０の透明電極１３０と隣接する面のＲａで、３０ｎｍ以下であり、好ましくは、１ｎｍ以下である。
【００８３】
ここで、本実施形態では、高屈折率層１２０内の気泡発生の抑制度合の指標のひとつとして、上述したヘイズ値（Ｈａｚｅ）を使用する。すなわち、本実施形態に係る面発光素子１００用の発光素子基板における透明電極１３０と隣接する高屈折率層１２０のヘイズ値は、５％以下である。高屈折率層１２０のヘイズ値が５％を超えると、高屈折率層１２０内の気泡の数が多くなり、また、気泡のサイズが大きくなるため、高屈折率層１２０と透明電極１３０との界面の十分な平滑性が確保できない。
【００８４】
なお、本実施形態における高屈折率層１２０のヘイズ値は、市販の積分球付透過率測定計やＨａｚｅメーターにより測定することができるが、高屈折率層１２０のヘイズ値としては、面発光素子１００の発光素子基板全体の値ではなく、高屈折率層１２０単独のヘイズ値を使用する。
【００８５】
また、本実施形態では、高屈折率層１２０内の気泡発生の抑制度合の指標として、気泡の直径及び気泡が高屈折率層１２０内に占める割合を用いたより直接的な指標を用いてもよい。この場合、高屈折率層１２０内に存在する気泡の直径は、透明電極１３０と隣接する高屈折率層１２０の厚みの１／１０以下であり、好ましくは、１／１００以下である。また、気泡の直径の絶対的な値としては、５μｍ以下であることが好ましく、０．５μｍ以下であることがより好ましい。
【００８６】
ここで、高屈折率層１２０内に存在する気泡の直径とは、気泡を円と仮定した場合の円相当直径であり、かつ、光学顕微鏡を用いて高屈折率層１２０を観察したときの視野内に含まれる全気泡の直径の平均値である。高屈折率層１２０の厚みについては、上述した通りである。
【００８７】
また、上記気泡が透明電極１３０と隣接する高屈折率層１２０内に占める割合は、高屈折率層１２０の水平断面の全面積に対する気泡の水平断面の面積の割合で０．５％以下、かつ、高屈折率層１２０の垂直断面の全面積に対する気泡の垂直断面の面積の割合で０．５％以下である。好ましくは、気泡が高屈折率層１２０内に占める割合は、高屈折率層１２０の水平断面の全面積に対する気泡の水平断面の面積の割合で０．１％以下、かつ、高屈折率層１２０の垂直断面の全面積に対する気泡の垂直断面の面積の割合で０．１％以下である。
【００８８】
ここで、気泡の水平（垂直）断面の面積とは、気泡を球と仮定した場合の水平（垂直断面）の面積をいう。
【００８９】
上述した高屈折率層１２０内に存在する気泡の直径と高屈折率層１２０内に占める割合が、上記範囲を超えると、高屈折率層１２０内の気泡が、高屈折率層１２０の表面から透明電極１３０側に突出する確率が高くなり、高屈折率層１２０と透明電極１３０との界面の十分な平滑性が確保できない。
【００９０】
一方、高屈折率層１２０内に存在する気泡の直径と高屈折率層１２０内に占める割合が、ともに上記範囲内であると、高屈折率層１２０と透明電極１３０との界面の平滑性を更に向上させることができるため好ましい。
【００９１】
＜凹凸面１１１の凹凸の形状＞
本実施形態における凹凸面１１１の凹凸の形状は、上述したランダムな形状であってもよいし、例えば、レンズ形状またはピラミッド形状のような均一な構造単位を有する規則的な形状であってもよい。なお、図５は、本実施形態の変形例に係る面発光素子１００’の断面構成を示す説明図である。
【００９２】
図５に示すように、面発光素子１００’は、面発光素子１００とは異なり、支持基板１１０表面に形成する凹凸面１１１が、ランダムな形状ではなく、レンズ形状やピラミッド形状などの均一な構造単位を有している。これは、本発明に係る面発光素子をディスプレイ用途に適用する場合は、凹凸面は屈折角に乱れを生じさせるような不規則な構造ではなく、図５の凹凸面１１１に示すようなレンズ構造やピラミッド構造であることが好ましい。上述した面発光素子１００では、凹凸面１１１がランダムな構造を有するため、各発光層で生じた光が混ざり合って、色のにじみが発生する場合がある。これに対して、本変形例に係る面発光素子１００’のように、凹凸面１１１が均一な構造単位を有する形状であることで、有機薄膜層１４０で発生した光を集光させることができるため、面発光素子１００のように、色のにじみがなく、効率的に光の取り出し効率を高めることが可能となる。このようなレンズ構造やピラミッド構造の具体的な形状や大きさについては特に制限はなく、発生する光の波長範囲に対して十分大きく、集光効果を発現できるサイズであって、画素サイズよりも小さな構造単位を有していればよい。一般的なディスプレイの画素サイズ（ピクセルサイズ）は、１００〜６００μｍ程度であり、ＲＧＢの各サイズがその１／３であることから、概ね３０〜２００μｍである。従って、本変形例における凹凸面１１１の具体的な形状としては、数μｍから数十μｍの大きさ（凹凸の高さ）の構造単位を有するレンズ形状（略半球形状）やピラミッド形状（略四角錐形状）等が挙げられる。
【００９３】
ここで、図５には、凹凸面１１１の形状がレンズ構造の場合の例を示しているが、ピラミッド構造であっても、各構造単位の形状が異なるだけで、その他の条件に関しては、レンズ構造の場合と同様である。
【００９４】
また、高屈折率層１２０の膜厚は、支持基板１１０の凹凸面１１１を平坦化するのに十分な厚みであれば特に限定されないが、本発明者らの検討によれば、概ね、支持基板１１０の凹凸面１１１の最大高さの１．３倍以上であることが好ましい。すなわち、凹凸面１１１がレンズ構造を有しており、そのレンズの構造単位が直径１０μｍの半球形状であれば、支持基板１１０の凹凸面１１１の最大高さは５μｍとなるので、高屈折率層１２０の好適な厚みは６．５μｍ以上となり、レンズの構造単位が直径８０μｍの半球形状であれば、高屈折率層１２０の好適な厚みは５２μｍ以上となる。
【００９５】
なお、面発光素子１００’のその他の構成については、上述した面発光素子１００と同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００９６】
（透明電極１３０）
透明電極１３０は、面発光素子１００の陽極として機能する層であり、導電性を有するとともに、光を面発光素子１００の外部に取り出すために透明な材料が使用される。具体的には、透明電極１３０を形成する材料としては、透明な酸化物半導体、特に、仕事関数の高いＩＴＯ、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３等が好適に使用される。
【００９７】
（有機薄膜層１４０）
有機薄膜層１４０は、少なくとも、正孔輸送層と発光層とを含む。また、有機薄膜層１４０はさらに、正孔注入層を含んでいてもよい。有機薄膜層１４０が、正孔輸送層及び正孔注入層のいずれをも含む場合には、正孔注入層が正孔輸送層よりも透明電極１３０に近い側に配置される。また、発光層は、正孔輸送層よりも透明電極１３０から遠い側に配置される。
【００９８】
正孔輸送層を形成する正孔輸送材料としては、例えば、α−ＮＰＤ（ＮＰＢ）、ＴＰＤ、ＴＡＣＰ、トリフェニル四量体などの公知の材料を使用することができる。また、正孔注入層を形成する正孔注入材料としては、例えば、ポリアニリン、ポリピロール、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳなどの公知の材料を使用することができる。
【００９９】
有機発光層としては、赤色発光層、緑色発光層及び青色発光層のうち、１種または２種以上を含むことができる。
【０１００】
赤色発光層を形成する材料としては、例えば、テトラフェニルナフタセン（ルブレン：Ｒｕｂｒｅｎｅ）、トリス（１−フェニルイソキノリン）イリジウム（ＩＩＩ）（Ｉｒ（ｐｉｑ）３）、ビス（２−ベンゾ［ｂ］チオフェン−２−イル−ピリジン）（アセチルアセトネート）イリジウム（ＩＩＩ）（Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ））、トリス（ジベンゾイルメタン）フェナントロリンユウロピウム（ＩＩＩ）（Ｅｕ（ｄｂｍ）３（ｐｈｅｎ））、トリス［４，４’−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−（２，２’）−ビピリジン］ルテニウム（ＩＩＩ）錯体（Ｒｕ（ｄｔｂ−ｂｐｙ）３＊２（ＰＦ６））、ＤＣＭ１、ＤＣＭ２、Ｅｕ（テノイルトリフルオロアセトン）３（Ｅｕ（ＴＴＡ）３，ブチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル）−４Ｈ−ピラン）（ＤＣＪＴＢ）などを使用することができ、その他にも、ポリフルオレン系高分子、ポリビニル系高分子などの高分子発光物質を使用することができる。
【０１０１】
また、緑色発光層を形成する材料としては、例えば、Ａｌｑ３、３−（２−ベンゾチアゾリル）−７−（ジエチルアミノ）クマリン（Ｃｏｕｍａｒｉｎ６）、２，３，６，７−テトラヒドロ−１，１，７，７，−テトラメチル−１Ｈ，５Ｈ，１１Ｈ−１０−（２−ベンゾチアゾリル）キノリジン−［９，９ａ，１ｇｈ］クマリン（Ｃ５４５Ｔ）、Ｎ，Ｎ’−ジメチル−キナクリドン（ＤＭＱＡ）、トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（ＩＩＩ）（Ｉｒ（ｐｐｙ）３）などを使用することができ、その他にも、ポリフルオレン系高分子、ポリビニル系高分子などの高分子発光物質を使用することもできる。
【０１０２】
また、青色発光層を形成する材料としては、例えば、オキサジアゾールダイマー染料（Ｂｉｓ−ＤＡＰＯＸＰ）、スピロ化合物（Ｓｐｉｒｏ−ＤＰＶＢｉ、Ｓｐｉｒｏ−６Ｐ）、トリアリールアミン化合物、ビス（スチリル）アミン（ＤＰＶＢｉ、ＤＳＡ）、４，４’−ビス（９−エチル−３−カルバゾビニレン）−１，１’−ビフェニル（ＢＣｚＶＢｉ）、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ−ｔｅｒｔ−ブチルペリレン（ＴＰＢｅ）、９Ｈ−カルバゾール−３，３’−（１，４−フェニレン−ジ−２，１−エテン−ジイル）ビス［９−エチル−（９Ｃ）］（ＢＣｚＶＢ）、４，４−ビス［４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）スチリル］ビフェニル（ＤＰＡＶＢｉ）、４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）−４’−［（ジ−ｐ−トリルアミノ）スチリル］スチルベン（ＤＰＡＶＢ）、４，４’−ビス［４−（ジフェニルアミノ）スチリル］ビフェニル（ＢＤＡＶＢｉ）、ビス（３，５−ジフルオロ−２−（２−ピリジル）フェニル−（２−カルボキシピリジル）イリジウムＩＩＩ（ＦＩｒＰｉｃ）などを使用することができ、その他にも、ポリフルオレン系高分子、ポリビニル系高分子などの高分子発光物質を使用することができる。
【０１０３】
さらに、有機薄膜層１４０は、発光層よりも陰極１５０に近い側から順に、電子輸送層や電子注入層を含んでいてもよい。電子輸送層を形成する電子輸送材料としては、オキサゾール誘導体（ＰＢＤ、ＯＸＯ−７）、トリアゾール誘導体、ボロン誘導体、シロール誘導体、Ａｌｑ３などの公知の材料を使用することができる。また、電子注入材料としては、例えば、ＬｉＦ、Ｌｉ２Ｏ、ＣａＯ、ＣｓＯ、ＣｓＦ２などの公知の材料を使用することができる。
【０１０４】
（陰極１５０）
陰極１５０を形成する材料としては、金属、特に、仕事関数の小さな金属である、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｌｉ、Ｃａ及びこれらの化合物などを使用することができる。
【０１０５】
〔面発光素子１００の製造方法〕
以上、本実施形態に係る面発光素子１００の構成について詳細に説明したが、続いて、図６及び図７を参照しながら、上述した構成を有する本実施形態に係る面発光素子１００の製造方法について詳細に説明する。図６は、本実施形態に係る面発光素子１００の製造方法の一例を示す説明図である。また、図７は、本実施形態に係る高屈折率層１２０の形成方法の一例を示す説明図である。
【０１０６】
ここで、面発光素子１００の基板となる本実施形態に係る発光素子基板の製造方法は、表面粗化工程と、塗布工程と、乾燥工程と、焼成工程と、を含む。表面粗化工程は、支持基板１１０の表面に凹凸面１１１を形成する工程である。塗布工程は、凹凸面１１１が形成された支持基板１１０の表面に、支持基板１１０以上の屈折率を有するガラスフリットと、溶剤と、樹脂とを含有するガラスペースト組成物を塗布する工程である。乾燥工程は、支持基板１１０に塗布されたガラスペースト組成物を乾燥し、溶剤を揮発させる工程である。焼成工程は、溶剤が揮発した後のガラスペースト組成物を真空または加圧下で焼成し、樹脂を消失除去するとともにガラスフリットを溶融させ、支持基板１１０上に高屈折率層１２０を形成する工程である。以下、これらの工程を含む面発光素子１００の製造方法について述べる。
【０１０７】
（表面粗化工程）
図６に示すように、ソーダライムガラス、無アルカリガラス等の支持基板１１０の表面に（図６（ａ）を参照）、サンドブラスト法、ウェットエッチング法（フロスト法）またはプレス法等の方法により、有機薄膜層１４０で発生した光が透明電極１３０を通過して支持基板１１０に入射する際の入射光の屈折角に乱れを生じさせるようなランダムな凹凸面１１１を形成する（図６（ｂ）を参照）。このときに形成する凹凸面１１１の凹凸の度合いは、上述したように、特に限定されないが、平均表面粗さＲａで０．７μｍ以上５μｍ以下であることが好ましい。
【０１０８】
また、上述した図５に示すような均一な構造単位を有する凹凸面１１１を形成する場合には、支持基板１１０の表面の凹凸面１１１の形状が、レンズ構造やピラミッド構造などのような均一な構造単位を有する凹凸となるように形成する。このようなレンズ構造やピラミッド構造は、例えば、モールドの熱転写法、フォトリソグラフィ/ウェットエッチング法、レーザー加工、砥石による研磨などを用いて形成することができる。
【０１０９】
（ガラスペースト組成物の調製）
次に、上述したようなガラスフリットと、溶剤と、樹脂とを含むガラスペースト組成物を調製する。このガラスペースト組成物の調製方法としては、ガラスフリット、（バインダー）樹脂、及びその他の成分を溶剤中に溶解混合した後、ロールミル等で混練し、ガラスフリットが分散したペーストを作製すればよい。ガラスフリットと溶剤と樹脂との配合比は、例えば、ガラスフリットを７０〜８０質量％、溶剤を１０〜２０質量％、樹脂を１〜２質量％程度とすればよい。なお、上述したように、支持基板１１０の融点を考慮し、後述する乾燥工程及び焼成工程を５００℃以下の温度で実施することが好ましいが、そのためには、ガラスフリットのガラス転移温度は４５０℃以下であることが好ましい。
【０１１０】
（塗布工程）
次に、図７に示すように、調製したガラスペースト組成物を、支持基板１１０の凹凸面１１１の表面にコーティング（塗布）する（図７（ａ）を参照）。ガラスペースト組成物の塗布方法としては特に限定はされず、例えば、バーコート法、ドクターブレード、スリットコート、ダイコートによる塗布等の公知の方法を用いることができる。
【０１１１】
（乾燥工程）
次いで、凹凸面１１１にガラスペースト組成物が塗布された支持基板１１０を熱風乾燥機等に移して溶媒を除去する（図７（ｂ）を参照）。このときの乾燥温度は、上述したように、支持基板１１０が溶融しないように、５００℃以下の温度であることが好ましい。より好ましくは、１００℃以上１５０℃以下である。
【０１１２】
（焼成工程）
上記乾燥工程の後、溶媒が除去された支持基板１１０を焼成炉に移し、ガラスフリットのガラス転移温度Ｔｇ以上、軟化温度Ｔｓ以下の温度で焼成することによりバインダー樹脂を焼失除去するとともに、ガラスフリットを溶融させる（図７（ｃ）を参照）。さらに、焼成炉にて、ガラスフリットの軟化温度Ｔｓ以上（５００℃以下であることが好ましい。）の温度で焼成することにより、高屈折率層１２０を支持基板１１０表面に形成する（図７（ｄ）及び図６（ｃ）を参照）。
【０１１３】
＜真空焼成及び加圧焼成の原理＞
ここで、本実施形態においては、上記焼成工程は真空または加圧下で行われる。これにより、上述したように、焼成後に高屈折率層１２０内で気泡が発生することを顕著に抑制することができる。そして、高屈折率層１２０内の気泡の発生を抑制することにより、高屈折率層１２０と透明電極１３０との界面の平滑性が顕著に高まるため、面発光素子１００の製造の歩留まりを向上させ、かつ、面発光素子１００の寿命及び信頼性を向上させることができる。
【０１１４】
ここで、真空焼成及び加圧焼成により気泡の発生が抑制できる原理について説明する。そもそも、高屈折率層１２０内の気泡が存在するのは、以下のような理由である。すなわち、大気中から空気がガラスペースト組成物中に混入し、ガラスフリットの周囲に空気が存在するようになる。そして、この空気が焼成後にも残存することで、高屈折率層１２０内に気泡が発生する。このように、ガラスペースト組成物を焼成して高屈折率層１２０が製膜された後に、この層の内部に生成した気泡を除去することは極めて困難である。そこで、本発明者が検討した結果、焼成工程でガラスフリットが溶融する時点で、ガラスフリットの周囲に空気が存在しないようにすればよく、そのためには、焼成工程を真空下または加圧下で行えばよい、ということが見出された。ガラスフリットが溶融する時点で、ガラスフリットの周囲に空気が存在しないようにするためには、ガラスフリットが溶融する前に、真空または加圧状態にすることが重要である。
【０１１５】
＜真空焼成＞
真空焼成の場合には、焼成時におけるガラスフリットの周囲は真空雰囲気となっているので、当然にガラスフリットの周囲に空気はほとんど存在しない。従って、この状態でガラスペースト組成物を焼成しても、焼成後の高屈折率層１２０内には気泡はほとんど発生しない。気泡の発生を効果的に抑制するためには、焼成工程において、ガラスペースト組成物を０．３Ｐａ以下の真空下で焼成することが好ましい。
【０１１６】
＜加圧焼成＞
加圧焼成の場合には、焼成時においてはガラスペースト組成物が圧縮され、ガラスフリットが凝集した状態となるため、ガラスフリットの周囲に空気はほとんど存在しない。従って、この状態でガラスペースト組成物を焼成しても、焼成後の高屈折率層１２０内には気泡はほとんど発生しない。気泡の発生を効果的に抑制するためには、焼成工程において、ガラスペースト組成物を１１０ｋＰａ以上の加圧下で焼成することが好ましい。
【０１１７】
以上のように、高屈折率層１２０は、上述したガラスフリットを含有するペースト組成物をコーティング（塗工）した後に、乾燥及び焼成することにより得られるが、必要であればこの操作を複数回繰り返して、所望の厚みを得ることもできる。特に、必要な高屈折率層１２０の厚みが４０〜５０μｍを超える場合には、複数回の塗工・焼成を繰り返す方が好ましい。前述のとおり、光の取り出し効率を向上させるためには、支持基板１１０の凹凸の最大高さを大きくする必要があることから、このような大きな凹凸を平坦化するために、高屈折率層１２０の厚みも大きくすることが必要である。そこで、このような大きな凹凸を形成するに際しては、ガラスペースト組成物を複数回塗工・焼成することで、支持基板１１０の表面のうねりや凹凸をより平滑にすることができる。
【０１１８】
（透明電極１３０、有機薄膜層１４０、陰極１５０の形成）
次に、高屈折率層１２０により表面が平坦化された支持基板１１０上に、スピンコート、スパッタリング等の方法を用いてＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３等を製膜して、透明電極１３０を形成する。さらに、透明電極１３０上に正孔輸送材料や発光材料等を蒸着することにより正孔輸送層及び発光層を含む有機薄膜層１４０を形成した後に、有機薄膜層１４０上に、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ等の金属を蒸着して陰極１５０を形成し、有機薄膜層１４０を備える面発光素子１００を製造することができる（図６（ｄ）を参照）。なお、有機薄膜層１４０や陰極１５０の形成方法としては、真空蒸着、キャスト法（スピンキャスト法、ディッピング法等）、インクジェット法、印刷法（活版印刷、グラビア印刷、オフセット印刷、スクリーン印刷等）などの公知の方法を用いることができる。
【０１１９】
〔面発光素子１００の用途〕
本実施形態の面発光素子１００に用いる発光素子基板は、波長オーダー以上の凹凸（表面粗さ）を有しており、これにより素子内に入射した光を散乱させ、全ての波長の光を効率良く取り出すことが可能である。従って、面発光素子１００を白色の面発光素子などとして好適に用いることができ、高効率が要求される照明器具や表示装置用のバックライトなどに適用できる。
【０１２０】
［第２実施形態］
〔面発光素子２００の構成〕
次に、図８を参照しながら、本発明の第２の実施形態に係る面発光素子の構成について説明する。図８は、本発明の第２の実施形態に係る面発光素子２００の断面構成を示す説明図である。
【０１２１】
図８に示すように、本発明の第２の実施形態に係る面発光素子２００は、支持基板２１０と、高屈折率層２２０と、透明電極（透明導電膜）２３０と、有機薄膜層２４０と、陰極２５０とを主に備える。なお、本実施形態に係る発光素子基板は、支持基板２１０と、高屈折率層２２０とからなる。
【０１２２】
面発光素子２００では、支持基板２１０の表面に凹凸面２１１が形成されており、この凹凸面２１１が高屈折率層２２０により表面（透明電極２３０と接触する面）が平坦化された構造を有している。また、面発光素子２００の高屈折率層２２０は、支持基板２１０と隣接して透明電極２３０側から入射した光を散乱させる光散乱部を有する光散乱層２２１と、透明電極２３０と隣接する平坦面２２３ａを有する平坦化層２２３の２層からなる。このように、本実施形態に係る高屈折率層２２０は、透明電極２３０側から入射した光を散乱させる機能を重視した光散乱層２２１と、高屈折率層２２０と透明電極２３０との界面に高い平滑性を持たせて歩留まりを向上させる機能を重視した平坦化層２２３、という２つの層に高屈折率層２２０が有する機能を分離させ、それぞれの機能をより高度に実現可能なものとしている。
【０１２３】
ここで、本実施形態に係る支持基板２１０、透明電極２３０、有機薄膜層２４０、陰極２５０及び凹凸面２１１の凹凸の形状については、上述した第１の実施形態に係る支持基板１１０、透明電極１３０、有機薄膜層１４０、陰極１５０及び凹凸面１１１の凹凸の形状と同様であるので、これらの詳細な説明を省略する。以下、高屈折率層２２０の構成について詳細に説明する。
【０１２４】
（高屈折率層２２０）
上述したように、高屈折率層２２０は、光散乱層２２１と平坦化層２２３の２層構造を有している。なお、本実施形態に係る高屈折率層２２０は、光散乱層２２１及び平坦化層２２３の機能を阻害しない限り、光散乱層２２１と平坦化層２２３との間に中間層（図示せず。）を含んでいてもよい。
【０１２５】
＜光散乱層２２１＞
光散乱層２２１は、支持基板２１０の凹凸面２１１上に形成され、この凹凸面２１１の凹凸形状により、透明電極２３０側から入射した光を散乱させる機能を有する。この散乱機能は、第１実施形態の高屈折率層１２０における散乱機能と同様である。この光散乱層２２１は、上述したガラスペースト組成物を用いて形成することができるが、この場合のガラスフリットの屈折率は、支持基板２１０の屈折率以上であればよく、具体的には、１．６以上２．０以下であることが好ましい。
【０１２６】
また、光散乱層２２１は、気泡等を積極的に除去する必要はない。これは、光散乱層２２１と透明電極２３０との間には、高屈折率層２２０と透明電極２３０との界面の平滑性を高めるための平坦化層２２３が設けられるためである。従って、光散乱層２２１を形成する際のガラスペースト組成物の焼成は、特に、真空または加圧下で行う必要はない。
【０１２７】
＜平坦化層２２３＞
平坦化層２２３は、透明電極２３０との界面に平坦面２２３ａを有し、面発光素子２００の製造の歩留まりを向上させるとともに、面発光素子２００の寿命及び信頼性を向上させる機能を有する。従って、平坦化層２２３は、層内の気泡を積極的に除去する必要があり、このために、平坦化層２２３を形成する際のガラスペースト組成物の焼成は、真空または加圧下で行う必要がある。
【０１２８】
また、平坦化層２２３を形成するためのガラスペースト組成物中のガラスフリットの屈折率は、支持基板２１０の屈折率以上であることが必要である。仮に、光散乱層２２１及び平坦化層２２３の屈折率が、支持基板２１０と同程度では、透明電極２３０との界面での反射は、凹凸面２１１及び高屈折率層２２０が無い場合と同様になり、光の取り出し効率の向上を望むことはできない。さらに、平坦化層２２３を形成するためのガラスフリットの屈折率は、透明電極２３０の屈折率と同等程度以上であることが好ましい。具体的には、本実施形態に係る面発光素子２００では、平坦化層２２３の屈折率は、１．７〜２．５程度であることが好ましい。あるいは、平坦化層２２３を形成するためのガラスフリットの屈折率ｎｄ１（ｄは、ナトリウムのＤ線である５８９ｎｍを表す。）と、透明電極２３０（例えばＩＴＯ）の屈折率ｎｄ２との関係が、ｎｄ１／ｎｄ２≧０．９であることが好ましい。理由は、上記で図４を用いて説明した通りである。
【０１２９】
＜平坦化層２２３と透明電極２３０との界面の平滑性＞
以上のような構成を有する平坦化層２２３を作製する際に、上述したガラスペースト組成物を真空または加圧下で焼成することにより、焼成後に平坦化層２２３内で気泡が発生することを顕著に抑制することができる。より具体的には、上記真空または加圧下の焼成により、平坦化層２２３中に存在する気泡の数を減らし、かつ、この気泡の大きさを小さくすることが可能となる。このように、平坦化層２２３内の気泡の発生を抑制することにより、平坦化層２２３の透明電極２３０と隣接する面、すなわち、平坦化層２２３と透明電極２３０との界面の平滑性を格段に向上させることができる。そして、平坦化層２２３と透明電極２３０との界面の平滑性が向上することにより、面発光素子２００の製造の歩留まりが向上し、かつ、電流リークが抑制されることから、面発光素子２００の寿命及び信頼性も向上する。なお、本実施形態における平坦化層２２３と透明電極２３０との界面に求められる平滑性としては、平坦化層２２３の透明電極２３０と隣接する面のＲａで、３０ｎｍ以下であり、好ましくは、１ｎｍ以下ある。
【０１３０】
ここで、本実施形態では、平坦化層２２３の気泡発生の抑制度合の指標のひとつとして、第１実施形態と同様に、ヘイズ値（Ｈａｚｅ）を使用する。すなわち、本実施形態に係る面発光素子２００用の発光素子基板における透明電極２３０と隣接する平坦化層２２３のヘイズ値は、５％以下である。平坦化層２２３のヘイズ値が５％を超えると、平坦化層２２３内の気泡の数が多くなり、また、気泡のサイズが大きくなるため、平坦化層２２３と透明電極２３０との界面の十分な平滑性が確保できない。
【０１３１】
なお、本実施形態における平坦化層２２３のヘイズ値は、市販の積分球付透過率測定計やＨａｚｅメーターにより測定することができるが、平坦化層２２３のヘイズ値としては、面発光素子２００の発光素子基板全体の値ではなく、平坦化層２２３単独のヘイズ値を使用する。
【０１３２】
また、本実施形態では、平坦化層２２３内の気泡発生の抑制度合の指標として、気泡の直径及び気泡が平坦化層２２３内に占める割合を用いたより直接的な指標を用いてもよい。この場合、平坦化層２２３内に存在する気泡の直径は、透明電極２３０と隣接する平坦化層２２３の厚みの１／１０以下であり、好ましくは、１／１００以下である。また、気泡の直径の絶対的な値としては、５μｍ以下であることが好ましく、０．５μｍ以下であることがより好ましい。
【０１３３】
ここで、平坦化層２２３内に存在する気泡の直径とは、気泡を円と仮定した場合の円相当直径であり、かつ、光学顕微鏡を用いて平坦化層２２３を観察したときの視野内に含まれる全気泡の直径の平均値である。
【０１３４】
また、上記気泡が透明電極２３０と隣接する平坦化層２２３内に占める割合は、平坦化層２２３の水平断面の全面積に対する気泡の水平断面の面積の割合で０．５％以下、かつ、平坦化層２２３の垂直断面の全面積に対する気泡の垂直断面の面積の割合で０．５％以下である。好ましくは、気泡が平坦化層２２３内に占める割合は、平坦化層２２３の水平断面の全面積に対する気泡の水平断面の面積の割合で０．１％以下、かつ、平坦化層２２３の垂直断面の全面積に対する気泡の垂直断面の面積の割合で０．１％以下である。
【０１３５】
ここで、気泡の水平（垂直）断面の面積とは、気泡を球と仮定した場合の水平（垂直断面）の面積をいう。
【０１３６】
上述した平坦化層２２３内に存在する気泡の直径と平坦化層２２３内に占める割合が、上記範囲を超えると、平坦化層２２３内の気泡が、平坦化層２２３の表面から透明電極２３０側に突出する確率が高くなり、平坦化層２２３と透明電極２３０との界面の十分な平滑性が確保できない。
【０１３７】
一方、平坦化層２２３内に存在する気泡の直径と平坦化層２２３内に占める割合が、ともに上記範囲内であると、平坦化層２２３と透明電極２３０との界面の平滑性を更に向上させることができるため好ましい。
【０１３８】
なお、高屈折率層２２０に関するその他の構成については、上述した第１の実施形態に係る高屈折率層１２０と同様であるので、詳細な説明を省略する。
【０１３９】
〔面発光素子２００の製造方法〕
以上、本実施形態に係る面発光素子２００の構成について詳細に説明したが、続いて、図９を参照しながら、上述した構成を有する本実施形態に係る面発光素子２００の製造方法について詳細に説明する。図９は、本実施形態に係る面発光素子２００の製造方法の一例を示す説明図である。
【０１４０】
ここで、面発光素子２００の基板となる本実施形態に係る発光素子基板の製造方法は、表面粗化工程と、塗布工程と、乾燥工程と、焼成工程と、を含む。表面粗化工程は、支持基板２１０の表面に凹凸面２１１を形成する工程である。塗布工程は、凹凸面２１１が形成された支持基板２１０の表面に、支持基板２１０以上の屈折率を有するガラスフリットと、溶剤と、樹脂とを含有するガラスペースト組成物を塗布する工程である。乾燥工程は、支持基板２１０に塗布されたガラスペースト組成物を乾燥し、溶剤を揮発させる工程である。焼成工程は、溶剤が揮発した後のガラスペースト組成物を真空または加圧下で焼成し、樹脂を消失除去するとともにガラスフリットを溶融させ、支持基板２１０上に高屈折率層２２０を形成する工程である。以下、これらの工程を含む面発光素子２００の製造方法について述べる。
【０１４１】
（表面粗化工程）
図９に示すように、ソーダライムガラス、無アルカリガラス、高歪点ガラス（ＰＤ２００）等の支持基板２１０の表面に（図９（ａ）を参照）、サンドブラスト法、ウェットエッチング法（フロスト法）またはプレス法等の方法により、有機薄膜層２４０で発生した光が透明電極２３０を通過して支持基板２１０に入射する際の入射光の屈折角に乱れを生じさせるようなランダムな凹凸面２１１を形成する（図９（ｂ）を参照）。より詳細には、第１の実施形態と同様の方法により表面粗化工程を実施できる。
【０１４２】
（ガラスペースト組成物の調製）
次に、上述したようなガラスフリットと、溶剤と、樹脂とを含むガラスペースト組成物を調製する。このガラスペースト組成物の調製方法は、上述した第１の実施形態と同様である。
【０１４３】
ここで、本実施形態では、高屈折率層２２０が、光散乱層２２１と平滑化層２２３の２層構造を有していることから、ガラスペースト組成物についても、光散乱層２２１形成用のものと、平滑化層２２３形成用のものを調製する。この際、ガラスペースト組成物としては、光散乱層２２１用のものと平坦化層２２３用のものとで同じものを使用してもよいし、異なるものを使用してもよい。また、少なくとも平坦化層２２３用のガラスペースト組成物に含有させるガラスフリットとしては、屈折率が透明電極２３０と同等以上のものを使用することが好ましい。
【０１４４】
（塗布工程、乾燥工程、焼成工程）
次に、光散乱層２２１用に調製したガラスペースト組成物を、支持基板２１０の凹凸面２１１の表面にコーティング（塗布）する。ガラスペースト組成物の塗布方法としては特に限定はされず、例えば、バーコート法、ドクターブレード、スリットコート、ダイコートによる塗布等の公知の方法を用いることができる。
【０１４５】
次いで、凹凸面２１１にガラスペースト組成物が塗布された支持基板２１０を熱風乾燥機等に移して溶媒を除去する。このときの乾燥温度は、上述したように、支持基板２１０が溶融しないように、５００℃以下の温度であることが好ましい。より好ましくは、１００℃以上１５０℃以下である。
【０１４６】
上記乾燥工程の後、溶媒が除去された支持基板２１０を焼成炉に移し、ガラスフリットのガラス転移温度Ｔｇ以上、軟化温度Ｔｓ以下の温度で焼成することによりバインダー樹脂を焼失除去するとともに、ガラスフリットを溶融させる。さらに、焼成炉にて、ガラスフリットの軟化温度Ｔｓ以上（５００℃以下であることが好ましい。）の温度で焼成することにより、光散乱層２２１を支持基板２１０表面に形成する（図９（ｃ）を参照）。
【０１４７】
さらに、上記光散乱層２２１の形成と同様の塗布工程、乾燥工程および焼成工程を繰り返して、光散乱層２２１の表面に平坦化層２２３を形成する（図９（ｄ）を参照）。この平坦化層２２３を形成する際の焼成工程は、第１の実施形態に係る高屈折率層１２０を形成する際の焼成工程と同様の方法を用いて、真空または加圧下で行われる。これにより、焼成後に平坦化層２２３内で気泡が発生することを顕著に抑制することができる。そして、平坦化層２２３内の気泡の発生を抑制することにより、平坦化層２２３と透明電極２３０との界面の平滑性が顕著に高まるため、面発光素子２００の製造の歩留まりを向上させ、かつ、面発光素子２００の寿命及び信頼性を向上させることができる。
【０１４８】
（透明電極２３０、有機薄膜層２４０、陰極２５０の形成）
次に、高屈折率層２２０（特に、平坦化層２２３）により表面が平坦化された支持基板２１０上に、スピンコート、スパッタリング等の方法を用いてＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３等を製膜して、透明電極２３０を形成する。さらに、透明電極２３０上に正孔輸送材料や発光材料等を蒸着することにより正孔輸送層及び発光層を含む有機薄膜層２４０を形成した後に、有機薄膜層２４０上に、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ等の金属を蒸着して陰極２５０を形成し、有機薄膜層２４０を備える面発光素子２００を製造することができる（図９（ｅ）を参照）。なお、有機薄膜層２４０や陰極２５０の形成方法としては、第１の実施形態と同様の方法を用いることができる。
【０１４９】
［第３実施形態］
〔面発光素子３００の構成〕
次に、図１０を参照しながら、本発明の第３の実施形態に係る面発光素子の構成について説明する。図１０は、本発明の第３の実施形態に係る面発光素子３００の断面構成を示す説明図である。
【０１５０】
図１０に示すように、本発明の第３の実施形態に係る面発光素子３００は、支持基板３１０と、高屈折率層３２０と、透明電極（透明導電膜）３３０と、有機薄膜層３４０と、陰極３５０とを主に備える。なお、本実施形態に係る発光素子基板は、支持基板３１０と、高屈折率層３２０とからなる。
【０１５１】
面発光素子３００では、支持基板３１０の表面に凹凸面３１１が形成されており、この凹凸面３１１が高屈折率層３２０により表面（透明電極３３０と接触する面）が平坦化された構造を有している。また、面発光素子３００の高屈折率層３２０は、支持基板３１０と隣接して透明電極３３０側から入射した光を散乱させる光散乱部を有する光散乱層３２１と、透明電極３３０と隣接する平坦面３２３ａを有する平坦化層３２３の２層からなる。このように、本実施形態に係る高屈折率層３２０は、透明電極３３０側から入射した光を散乱させる機能を重視した光散乱層３２１と、高屈折率層３２０と透明電極３３０との界面に高い平滑性を持たせて歩留まりを向上させる機能を重視した平坦化層３２３、という２つの層に高屈折率層３２０が有する機能を分離させ、それぞれの機能をより高度に実現可能なものとしている。
【０１５２】
さらに、本実施形態に係る面発光素子３００では、光散乱層３２１に入射した光をより効果的に散乱させ、さらに光の取り出し効率を向上させるために、光散乱層３２１が、ガラス材料（ガラスフリット）の他に、このガラス材料と異なる屈折率を有する散乱物質３２５を含有する。
【０１５３】
ここで、本実施形態に係る支持基板３１０、透明電極３３０、有機薄膜層３４０、陰極３５０及び凹凸面３１１の凹凸の形状については、上述した第１の実施形態に係る支持基板１１０、透明電極１３０、有機薄膜層１４０、陰極１５０及び凹凸面１１１の凹凸の形状と同様であるので、これらの詳細な説明を省略する。以下、高屈折率層３２０の構成について詳細に説明する。
【０１５４】
（高屈折率層３２０）
上述したように、高屈折率層３２０は、光散乱層３２１と平坦化層３２３の２層構造を有し、かつ、光散乱層３２１中に、ガラス材料の他に、このガラス材料と異なる屈折率を有する散乱物質３２５がさらに含有されている。すなわち、本実施形態に係る高屈折率層３２０は、第２実施形態に係る高屈折率層２２０と、散乱物質３２５をさらに含有する点でのみ異なるものである。なお、本実施形態に係る高屈折率層３２０は、光散乱層３２１及び平坦化層３２３の機能を阻害しない限り、光散乱層３２１と平坦化層３２３との間に中間層（図示せず。）を含んでいてもよい。
【０１５５】
＜光散乱層３２１＞
光散乱層３２１は、支持基板３１０の凹凸面３１１上に形成され、この凹凸面３１１の凹凸形状により、透明電極３３０側から入射した光を散乱させる機能を有する。この散乱機能は、第１実施形態の高屈折率層１２０における散乱機能と同様である。この光散乱層３２１は、上述したガラスペースト組成物を用いて形成することができるが、この場合のガラスフリットの屈折率は、支持基板３１０の屈折率以上であればよく、具体的には、１．６以上２．０以下であることが好ましい。
【０１５６】
また、光散乱層３２１は、気泡等を積極的に除去する必要はない。これは、光散乱層３２１と透明電極３３０との間には、高屈折率層３２０と透明電極３３０との界面の平滑性を高めるための平坦化層３２３が設けられるためである。従って、光散乱層３２１を形成する際のガラスペースト組成物の焼成は、特に、真空または加圧下で行う必要はない。
【０１５７】
さらに、光散乱層３２１は、散乱物質３２５を含有する。この散乱物質３２５としては、光散乱層３２１の形成に用いられるガラスフリットと異なる屈折率を有する物質であれば特に限定はされないが、例えば、ＴｉＯ２，ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ，ＺｎＳ，ＰｂＴｉＯ２，ＺｎＴｅ，Ｐｂ３Ｏ３，ＰｂＣｒＯ４，ＺｎＣｒＯ４，Ｃｒ２Ｏ３，ＺｒＯ2，ＷＯ3，ＳｒＴｉＯ３，Ｙ２Ｏ３，Ｅｕ２Ｏ３，Ｌａ２Ｏ３，ＺｒＳｉＯ４等の無機化合物を使用することができる。これらの散乱物質３２５は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
【０１５８】
また、上記散乱物質３２５は、光散乱層３２１を形成するためのガラスペースト組成物中に、０．１体積％以上７４体積％以下含まれることが好ましい。より好ましくは１体積％以上３０体積％以下である。散乱物質３２５の含有量が０．１体積％未満であると、光の散乱を高める効果が十分でなく、散乱物質３２５の含有量が７４体積％(最密充填の状態)を超えると、焼成後に高屈折薄膜の形状を保持することが難しくなるため好ましくない。
【０１５９】
＜平坦化層３２３＞
平坦化層３２３は、透明電極３３０との界面に平坦面３２３ａを有し、面発光素子３００の製造の歩留まりを向上させるとともに、面発光素子３００の寿命及び信頼性を向上させる機能を有する。従って、平坦化層３２３は、層内の気泡を積極的に除去する必要があり、このために、平坦化層３２３を形成する際のガラスペースト組成物の焼成は、真空または加圧下で行う必要がある。
【０１６０】
なお、平坦化層３２３のその他の構成は、上述した第２実施形態に係る平坦化層２２３と同様である。また、高屈折率層３２０に関するその他の構成については、上述した第１の実施形態に係る高屈折率層１２０と同様であるので、詳細な説明を省略する。
【０１６１】
〔面発光素子３００の製造方法〕
以上、本実施形態に係る面発光素子３００の構成について詳細に説明したが、続いて、図１１を参照しながら、上述した構成を有する本実施形態に係る面発光素子３００の製造方法について詳細に説明する。図１１は、本実施形態に係る面発光素子３００の製造方法の一例を示す説明図である。
【０１６２】
ここで、面発光素子３００の基板となる本実施形態に係る発光素子基板の製造方法は、表面粗化工程と、塗布工程と、乾燥工程と、焼成工程と、を含む。表面粗化工程は、支持基板３１０の表面に凹凸面３１１を形成する工程である。塗布工程は、凹凸面３１１が形成された支持基板３１０の表面に、支持基板３１０以上の屈折率を有するガラスフリットと、溶剤と、樹脂とを含有するガラスペースト組成物を塗布する工程である。乾燥工程は、支持基板３１０に塗布されたガラスペースト組成物を乾燥し、溶剤を揮発させる工程である。焼成工程は、溶剤が揮発した後のガラスペースト組成物を真空または加圧下で焼成し、樹脂を消失除去するとともにガラスフリットを溶融させ、支持基板３１０上に高屈折率層３２０を形成する工程である。以下、これらの工程を含む面発光素子３００の製造方法について述べる。
【０１６３】
（表面粗化工程）
図１１に示すように、ソーダライムガラス、無アルカリガラス等の支持基板３１０の表面に（図１１（ａ）を参照）、サンドブラスト法、ウェットエッチング法（フロスト法）またはプレス法等の方法により、有機薄膜層３４０で発生した光が透明電極３３０を通過して支持基板３１０に入射する際の入射光の屈折角に乱れを生じさせるようなランダムな凹凸面３１１を形成する（図１１（ｂ）を参照）。より詳細には、第１の実施形態と同様の方法により表面粗化工程を実施できる。
【０１６４】
（ガラスペースト組成物の調製）
次に、上述したようなガラスフリットと、溶剤と、樹脂とを含むガラスペースト組成物を調製する。このガラスペースト組成物の調製方法は、基本的には、上述した第２の実施形態と同様である。
【０１６５】
ただし、高屈折率層３２０が、光散乱層３２１と平滑化層３２３の２層構造を有していることから、ガラスペースト組成物についても、光散乱層３２１形成用のものと、平滑化層３２３形成用のものを調製するのであるが、この際、光散乱層３２１形成用のガラスペースト組成物には、上述した散乱物質３２５を含有させる必要がある。このときに使用できる散乱物質３２５の種類と含有量は上述した通りである。従って、本実施形態では、第２実施形態と異なり、光散乱層３２１用のガラスペースト組成物と平坦化層３２３用のガラスペースト組成物とは同じものを使用することはできない。また、少なくとも平坦化層３２３用のガラスペースト組成物に含有させるガラスフリットとしては、屈折率が透明電極３３０と同等以上のものを使用することが好ましい。
【０１６６】
（塗布工程、乾燥工程、焼成工程）
次に、光散乱層３２１用に調製した散乱物質３２５を含有するガラスペースト組成物を、支持基板３１０の凹凸面３１１の表面にコーティング（塗布）する。ガラスペースト組成物の塗布方法としては特に限定はされず、例えば、バーコート法、ドクターブレード、スリットコート、ダイコートによる塗布等の公知の方法を用いることができる。
【０１６７】
次いで、凹凸面３１１にガラスペースト組成物が塗布された支持基板３１０を熱風乾燥機等に移して溶媒を除去する。このときの乾燥温度は、上述したように、支持基板３１０が溶融しないように、５００℃以下の温度であることが好ましい。より好ましくは、１００℃以上１５０℃以下である。
【０１６８】
上記乾燥工程の後、溶媒が除去された支持基板３１０を焼成炉に移し、ガラスフリットのガラス転移温度Ｔｇ以上、軟化温度Ｔｓ以下の温度で焼成することによりバインダー樹脂を焼失除去するとともに、ガラスフリットを溶融させる。さらに、焼成炉にて、ガラスフリットの軟化温度Ｔｓ以上（５００℃以下であることが好ましい。）の温度で焼成することにより、光散乱層３２１を支持基板３１０表面に形成する（図１１（ｃ）を参照）。
【０１６９】
さらに、上記光散乱層３２１の形成と同様の塗布工程、乾燥工程および焼成工程を繰り返して、光散乱層３２１の表面に平坦化層３２３を形成する（図１１（ｄ）を参照）。この平坦化層３２３を形成する際の焼成工程は、第１の実施形態に係る高屈折率層１２０を形成する際の焼成工程と同様の方法を用いて、真空または加圧下で行われる。これにより、焼成後に平坦化層３２３内で気泡が発生することを顕著に抑制することができる。そして、平坦化層３２３内の気泡の発生を抑制することにより、平坦化層３２３と透明電極３３０との界面の平滑性が顕著に高まるため、面発光素子３００の製造の歩留まりを向上させ、かつ、面発光素子３００の寿命及び信頼性を向上させることができる。
【０１７０】
（透明電極３３０、有機薄膜層３４０、陰極３５０の形成）
次に、高屈折率層３２０（特に、平坦化層３２３）により表面が平坦化された支持基板３１０上に、スピンコート、スパッタリング等の方法を用いてＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３等を製膜して、透明電極３３０を形成する。さらに、透明電極３３０上に正孔輸送材料や発光材料等を蒸着することにより正孔輸送層及び発光層を含む有機薄膜層３４０を形成した後に、有機薄膜層３４０上に、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ等の金属を蒸着して陰極３５０を形成し、有機薄膜層３４０を備える面発光素子３００を製造することができる（図１１（ｅ）を参照）。なお、有機薄膜層３４０や陰極３５０の形成方法としては、第１の実施形態と同様の方法を用いることができる。
【０１７１】
［第４実施形態］
〔面発光素子４００の構成〕
次に、図１２を参照しながら、本発明の第４の実施形態に係る面発光素子の構成について説明する。図１２は、本発明の第４の実施形態に係る面発光素子４００の断面構成を示す説明図である。
【０１７２】
図１２に示すように、本発明の第４の実施形態に係る面発光素子４００は、支持基板４１０と、高屈折率層４２０と、透明電極（透明導電膜）４３０と、有機薄膜層４４０と、陰極４５０とを主に備える。なお、本実施形態に係る発光素子基板は、支持基板４１０と、高屈折率層４２０とからなる。
【０１７３】
面発光素子４００では、支持基板４１０の表面には凹凸面は形成されておらず、比較的平坦な面上に高屈折率層４２０が形成されている。また、面発光素子４００の高屈折率層４２０は、支持基板４１０と隣接して透明電極４３０側から入射した光を散乱させる光散乱部を有する光散乱層４２１と、透明電極４３０と隣接する平坦面４２３ａを有する平坦化層４２３の２層からなる。このように、本実施形態に係る高屈折率層４２０は、透明電極４３０側から入射した光を散乱させる機能を重視した光散乱層４２１と、高屈折率層４２０と透明電極４３０との界面に高い平滑性を持たせて歩留まりを向上させる機能を重視した平坦化層４２３、という２つの層に高屈折率層４２０が有する機能を分離させ、それぞれの機能をより高度に実現可能なものとしている。
【０１７４】
本実施形態に係る面発光素子４００では、光散乱層４２１に入射した光を散乱させる機能を持たせるために、光散乱層４２１が、ガラス材料（ガラスフリット）の他に、このガラス材料と異なる屈折率を有する散乱物質４２５を含有する。
【０１７５】
ここで、本実施形態に係る透明電極４３０、有機薄膜層４４０及び陰極４５０については、上述した第１の実施形態に係る透明電極１３０、有機薄膜層１４０及び陰極１５０と同様であるので、これらの詳細な説明を省略する。以下、支持基板４１０及び高屈折率層４２０の構成について詳細に説明する。
【０１７６】
（支持基板４１０）
支持基板４１０は、上述した第１〜第３の実施形態の場合と異なり、凹凸面を有しない。そのため、高屈折率層４２０における光散乱機能は、支持基板の凹凸面により実現するのではなく、光散乱層４２１中に、当該層を形成するためのガラスフリットと異なる屈折率を有する散乱物質４２５を含有させることにより実現している。なお、凹凸面を有しない点を除けば、支持基板４１０の構成は、第１の実施形態に係る支持基板１１０と同様である。
【０１７７】
（高屈折率層４２０）
上述したように、高屈折率層４２０は、光散乱層４２１と平坦化層４２３の２層構造を有し、かつ、光散乱層４２１中に、ガラス材料の他に、このガラス材料と異なる屈折率を有する散乱物質４２５がさらに含有されている。すなわち、本実施形態に係る高屈折率層４２０は、当該層が形成される支持基板の表面形状が異なるものの、第３の実施形態に係る高屈折率層３２０と全く同様の構成を有している。なお、本実施形態に係る高屈折率層４２０は、光散乱層４２１及び平坦化層４２３の機能を阻害しない限り、光散乱層４２１と平坦化層４２３との間に中間層（図示せず。）を含んでいてもよい。
【０１７８】
＜光散乱層４２１＞
光散乱層４２１は、支持基板４１０の表面上に形成され、かつ、散乱物質４２５を含有する。この散乱物質４２５が光散乱層４２１中に分散して配置されていることにより、透明電極４３０側から入射した光を散乱させる機能を有する。この光散乱層４２１は、上述したガラスペースト組成物を用いて形成することができるが、この場合のガラスフリットの屈折率は、支持基板４１０の屈折率以上であればよく、具体的には、１．４以上２．０以下であることが好ましい。
【０１７９】
また、光散乱層４２１は、気泡等を積極的に除去する必要はない。これは、光散乱層４２１と透明電極４３０との間には、高屈折率層４２０と透明電極４３０との界面の平滑性を高めるための平坦化層４２３が設けられるためである。従って、光散乱層４２１を形成する際のガラスペースト組成物の焼成は、特に、真空または加圧下で行う必要はない。
【０１８０】
さらに、光散乱層４２１は、散乱物質４２５を含有する。この散乱物質４２５の種類及び含有量は、第３の実施形態の場合と同様である。
【０１８１】
＜平坦化層４２３＞
平坦化層４２３は、透明電極４３０との界面に平坦面４２３ａを有し、面発光素子４００の製造の歩留まりを向上させるとともに、面発光素子４００の寿命及び信頼性を向上させる機能を有する。従って、平坦化層４２３は、層内の気泡を積極的に除去する必要があり、このために、平坦化層４２３を形成する際のガラスペースト組成物の焼成は、真空または加圧下で行う必要がある。
【０１８２】
なお、平坦化層４２３のその他の構成は、上述した第２実施形態に係る平坦化層２２３と同様である。また、高屈折率層４２０に関するその他の構成については、上述した第１の実施形態に係る高屈折率層１２０と同様であるので、詳細な説明を省略する。
【０１８３】
〔面発光素子４００の製造方法〕
以上、本実施形態に係る面発光素子４００の構成について詳細に説明したが、続いて、図１３を参照しながら、上述した構成を有する本実施形態に係る面発光素子４００の製造方法について詳細に説明する。図１３は、本実施形態に係る面発光素子４００の製造方法の一例を示す説明図である。
【０１８４】
ここで、面発光素子４００の基板となる本実施形態に係る発光素子基板の製造方法は、塗布工程と、乾燥工程と、焼成工程と、を含む。上述した第１〜第３の実施形態の場合と異なり、表面粗化工程は含まれない。塗布工程は、比較的平坦な支持基板４１０の表面に、支持基板４１０以上の屈折率を有するガラスフリットと、溶剤と、樹脂とを含有するガラスペースト組成物を塗布する工程である。乾燥工程は、支持基板４１０に塗布されたガラスペースト組成物を乾燥し、溶剤を揮発させる工程である。焼成工程は、溶剤が揮発した後のガラスペースト組成物を真空または加圧下で焼成し、樹脂を消失除去するとともにガラスフリットを溶融させ、支持基板４１０上に高屈折率層４２０を形成する工程である。以下、これらの工程を含む面発光素子４００の製造方法について述べる。
【０１８５】
（ガラスペースト組成物の調製）
まず、上述したようなガラスフリットと、溶剤と、樹脂とを含むガラスペースト組成物を調製する。このガラスペースト組成物の調製方法は、上述した第３の実施形態と全く同様である。
【０１８６】
（塗布工程、乾燥工程、焼成工程）
次に、光散乱層４２１用に調製した散乱物質４２５を含有するガラスペースト組成物を、支持基板４１０（図１３（ａ）を参照）の表面にコーティング（塗布）する。ガラスペースト組成物の塗布方法としては特に限定はされず、例えば、バーコート法、ドクターブレード、スリットコート、ダイコートによる塗布等の公知の方法を用いることができる。
【０１８７】
次いで、表面にガラスペースト組成物が塗布された支持基板４１０を熱風乾燥機等に移して溶媒を除去する。このときの乾燥温度は、上述したように、支持基板４１０が溶融しないように、５００℃以下の温度であることが好ましい。より好ましくは、１００℃以上１５０℃以下である。
【０１８８】
上記乾燥工程の後、溶媒が除去された支持基板４１０を焼成炉に移し、ガラスフリットのガラス転移温度Ｔｇ以上、軟化温度Ｔｓ以下の温度で焼成することによりバインダー樹脂を焼失除去するとともに、ガラスフリットを溶融させる。さらに、焼成炉にて、ガラスフリットの軟化温度Ｔｓ以上（５００℃以下であることが好ましい。）の温度で焼成することにより、光散乱層４２１を支持基板４１０表面に形成する（図１３（ｂ）を参照）。
【０１８９】
さらに、上記光散乱層４２１の形成と同様の塗布工程、乾燥工程および焼成工程を繰り返して、光散乱層４２１の表面に平坦化層４２３を形成する（図１３（ｃ）を参照）。この平坦化層４２３を形成する際の焼成工程は、第１の実施形態に係る高屈折率層１２０を形成する際の焼成工程と同様の方法を用いて、真空または加圧下で行われる。これにより、焼成後に平坦化層４２３内で気泡が発生することを顕著に抑制することができる。そして、平坦化層４２３内の気泡の発生を抑制することにより、平坦化層４２３と透明電極４３０との界面の平滑性が顕著に高まるため、面発光素子４００の製造の歩留まりを向上させ、かつ、面発光素子４００の寿命及び信頼性を向上させることができる。
【０１９０】
（透明電極４３０、有機薄膜層４４０、陰極４５０の形成）
次に、高屈折率層４２０（特に、平坦化層４２３）により表面が平坦化された支持基板４１０上に、スピンコート、スパッタリング等の方法を用いてＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３等を製膜して、透明電極４３０を形成する。さらに、透明電極４３０上に正孔輸送材料や発光材料等を蒸着することにより正孔輸送層及び発光層を含む有機薄膜層４４０を形成した後に、有機薄膜層４４０上に、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ等の金属を蒸着して陰極４５０を形成し、有機薄膜層４４０を備える面発光素子４００を製造することができる（図１３（ｄ）を参照）。なお、有機薄膜層４４０や陰極４５０の形成方法としては、第１の実施形態と同様の方法を用いることができる。
【０１９１】
［まとめ］
以上のように、本発明の第１〜第４の実施形態に係る面発光素子１００、２００、３００、４００によれば、スネルの法則で全反射してしまい素子内から取り出すことができない光を取り出すことができるので、ＯＬＥＤなどの面発光素子の光取り出し効率を大幅に改善することが可能となる。
【０１９２】
特に、上述した各実施形態では、支持基板と高屈折率層との界面に屈折率に乱れが生じるような凹凸構造を設けるか、または、高屈折率層中に散乱物質４２５を含有させることで、光を散乱させ光を前面へ取り出せる構造を有し、かつ、透明電極と同等以上の屈折率を有する材料で透明電極との界面に平坦面を形成することで、約１．５〜２．０倍の光の取り出し効率の向上と高い歩留まりが得られることがわかった。なお、上記特許文献４に記載された手法では、高屈折率ガラスの中に意図的に気泡やフィラーなどの散乱成分を存在させて高屈折率層そのものを散乱層として機能させているが、透明電極と接する部分に気泡やフィラーが存在すると均質な透明電極の形成が困難で、寿命や信頼性の確保ができない。特許文献４には、意図的に表面に気泡を存在させない方法が記載されているが、製造上の困難が予想される。また、気泡により光学的な光のコントロールが出来なくなってしまう問題もある。この問題は、微細な画素を複数有するディスプレイなどの用途において応用できないことを示唆している。
【０１９３】
一方、本発明の各実施形態では、気泡等を極限まで排除することで、気泡等によって懸念される歩留まりの低下や、寿命及び信頼性の低下などの問題を解消している。素子の歩留まり、寿命及び信頼性を低下させる要因である気泡等を積極的に排除する手法として、真空または加圧下で焼成する工程を採用している。
【０１９４】
また、高屈折率層により平坦化された透明電極との界面を、より一層平坦化するためには、ＯＬＥＤを作製する工程として一般的になっており、ガラス研磨工程は透明電極を成膜する前に行うことが好ましい。なお、研磨工程を導入した場合、研磨される高屈折率層の内部に気泡等があると、この気泡等が存在する部分が研磨された結果、凹んだ形状の欠陥が生じ、輝点、暗点、リーク等の信頼性に関連する問題が多発することが容易に理解できる。
【実施例】
【０１９５】
次に、実施例を用いて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例のみに限定されるわけではない。
【０１９６】
（発光素子基板の作製）
まず、ＯＬＥＤ等の基板として用いられる発光素子基板を作製した。具体的には、支持基板として、厚み０．７ｍｍ、５０×５０ｍｍのソーダライムガラスを用い、このソーダライムガラスに＃８００のアルミナ粉を０．５ＫＰａの条件で噴射することにより、表面に凹凸が形成された凹凸付支持基板（以下、「凹凸基板」と称する。）を得た。凹凸基板の表面をＫｅｙｅｎｃｅ社製レーザー顕微鏡ＶＫ９５１０で観察したところ、Ｒａ＝０．７ｕｍの凹凸が形成されていた。東洋精機製ヘイズメーター「ＨａｚｅガードＩＩ」で測定したところ、この凹凸基板の透過率は８２％、ヘイズ値は９１％であり光散乱部として機能する凹凸面が形成されていることが分かった。
【０１９７】
これとは別に、ガラス転移温度Ｔｇ＝４００℃のＢｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯ系ガラスフリット（粒度分布 Ｄ５０＝１．６μｍ）１５０ｇ、エチルセルロースＳＴＤ４５（ダウケミカル社製）３ｇ、テルピネオール３２．９ｇ、ブチルカルビトールアセテート１４．１ｇを溶解混合した後、３本ロールミルで混練してガラスペースト組成物を作製した。
【０１９８】
得られたガラスペースト組成物を上記で作製した凹凸付基板および凹凸無し基板（サンドブラスト加工をしていないソーダライムガラス基板）にそれぞれドクターブレードを用いてコーティングし、１２０℃の熱風乾燥機で溶媒を除去後、焼成炉に移し、３５０℃で３０分間焼成してバインダー樹脂を除去した後に、５００℃で３０分間焼成して、透明なガラス層である高屈折率層を、各基板の表面に形成した。
【０１９９】
凹凸無し基板上に形成した高屈折率層の膜厚をアルバック社製触針式膜厚計（ＤＥＫＴＡＫ）にて測定したところ３０μｍであった。無色透明で表面の平滑なガラス層（高屈折率層）が形成されていることが分かった。この高屈折率層が形成された基板のＲａは３０ｎｍ以下であった。
【０２００】
また、凹凸無し基板上に高屈折率層を形成する際に大気中で焼成（大気焼成）した基板の全光線透過率は７２．２％、ヘイズ値は４０．２％であった（表２（１）Ａｉｒ参照）。
【０２０１】
一方、凹凸無し基板上に高屈折率層を形成する際に真空中で焼成（真空焼成）した基板の全光線透過率は８２．３％、ヘイズ値は２．６６％であった（表２（２）Ｖａｃ．参照）。
【０２０２】
また、真空焼成した基板は、最表面を更に平坦化するため、研磨工程を追加したものも作製した。
【０２０３】
次に、ＲＦマグネトロンスパッタリング装置を用いてソーダライムガラス、上記で作成した３種類のガラス基板にＩＴＯを１２０ｎｍ製膜した。
【０２０４】
ここで、上記で試作した高屈折率層に使用したガラスフリットの屈折率と透明電極に使用したＩＴＯの屈折率とを比較した例を図１４に示す。図１４を見ても理解できるように、ガラスフリットの屈折率とＩＴＯの屈折率とを比較すると、ガラスフリットの屈折率の方が大きくなっていることが示されている。この結果から、透明電極よりも基板側（高屈折率層）の屈折率が高いことで、全反射による光取り出し効率の低下を回避することが可能となることが示唆された。
【０２０５】
（ガラスペースト組成物の焼成条件の検討）
次に、ガラスペースト組成物の最適な焼成条件に関する検討を行った。支持基板としては上述した凹凸無し基板を用い、ガラスペースト組成物としては上述したものを用い、支持基板上に高屈折率層が形成された発光素子基板のサンプルを作製した。本実施例において、大気焼成（以下、「Ａｉｒ」と記載する場合もある。）とは、大気圧下において、ガラスペースト組成物を焼成する工程を示す。また、真空焼成（以下、「Ｖａｃ．」と記載する場合もある。）とは、ガラスペースト組成物を焼成中に所定のタイミングで０．３Ｐａ以下に焼成炉内を減圧した状態を維持する工程を示す。さらに、加圧焼成（以下、「Ｐｒｅｓｓ」と記載する場合もある。）とは、ガラスペースト組成物を焼成中に所定のタイミングで１１０ｋＰａ以上に焼成炉内を加圧した状態を維持する工程を示す。
【０２０６】
本検討では、焼成工程をＳｔｅｐ Ａ（バインダー樹脂を消失させるステップ）とＳｔｅｐ Ｂ（ガラスフリットを焼成するステップ）の２つのステップに分け、各ステップを表１に示すプロセス条件にて実施した。表１には各ステップに温度条件を示してあるが、（１）大気焼成（Ａｉｒ）では両ステップとも大気中で行い、（２）真空焼成（Ｖａｃ．）及び（３）加圧焼成（Ｐｒｅｓｓ）では、Ｓｔｅｐ Ａを大気中で行い、Ｓｔｅｐ Ｂをそれぞれ真空条件及び加圧条件とした。以上のようにして焼成を行って支持基板上に形成された高屈折率層について、透過率とヘイズ値を測定した。この結果を表２に示す。
【０２０７】
表２から明らかなように、バインダー樹脂の焼成後に真空または加圧下で焼成する工程を追加することでヘイズ値が劇的に低下することが示された。これは、高屈折率層の内部に存在している気泡が縮小、（さらには減少）したことによるものであると考えられる。また、ヘイズ値の減少に伴い透過率が１０％程度向上することが確認された。なお、表２のＲｅｆ．（Ｇｌａｓｓ）は、参照用として示した支持基板として用いたガラス基板についてのデータである。また、光学顕微鏡を用い、焼成した高屈折率層内（観察視野０．０５ｍｍ２）を観察すると、気泡が占める割合は、大気焼成したサンプルでは６．２〜６．８％、真空焼成したサンプルでは０．１〜０．３％であった。この結果から、真空焼成では、気泡の割合が大気焼成の場合の２〜５％程度に減少していることが示された。
【０２０８】
【表１】
【０２０９】
【表２】
【０２１０】
（支持基板の凹凸面による散乱効果）
次に、支持基板表面に形成された凹凸面による散乱効果について検討した結果を以下に示す。上述のようにして得られたガラスペースト組成物を、先に作製した凹凸付基板および凹凸無し基板に、それぞれ、ドクターブレードを用いてコーティングし、１２０℃の熱風乾燥機で溶媒を除去した後、各基板を焼成炉に移し、３５０℃で２０分焼成してバインダー樹脂を除去し、さらに、５００℃で３０分焼成して、透明なガラス層である高屈折率層を、各基板の表面に形成した。
【０２１１】
さらに、凹凸無し基板上に形成したガラス層の膜厚をアルバック社製触針式膜厚計（ＤＥＫＴＡＫ）にて測定したところ２５μｍであった。光学顕微鏡で観察したところガラスペースト組成物を使用して作製した膜には多少の気泡が存在するものの、光を効果的に散乱させる程の量は存在せず、無色透明で表面の平滑なガラス層が形成されていることが分かった。このガラス層が形成された凹凸無し基板のＲａは３０ｎｍ以下であった。
【０２１２】
また、凹凸無し基板上にガラス層を形成した基板の全光線透過率は７９％、Ｈａｚｅ値は１０％であった。さらに、プリズムカップラーＭＯＤＥＬ２０００（Ｍｅｔｒｉｃｏｎ社製）でガラス層の屈折率を測定したところ、屈折率ｎｄ＝１．９９であった。
【０２１３】
一方、凹凸付基板上にガラス層を形成した基板の全光線透過率は７１％、Ｈａｚｅ値は９０％であり、Ｒａは３０ｎｍ以下であった。このようにして基板内部に凹凸面に由来する散乱層が存在するが、表面は平滑である発光素子基板が作製できた。
【０２１４】
次に、ＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いて、ソーダライムガラス、上記で作成した２種類のガラス基板のそれぞれに、ＩＴＯを１２０ｎｍ製膜した。凹凸付基板上にガラス層を形成した基板を用いたものを基板（Ａ）、凹凸無し基板上にガラス層を形成した基板を用いたものを基板（Ｂ）、ソーダライムガラスを用いたものを基板（Ｃ）とする。
【０２１５】
次に、青色発光材料として、ＢＡＳＦ社製ＬΜＭＯＧＥＮＦ６５０を抵抗加熱蒸着機を使用して基板（Ａ）〜（Ｃ）に２００ｎｍ蒸着した。得られた３種類の蛍光膜付基板を、蛍光分光光度計（日立ハイテクノロジーズ社製Ｆ７０００）を用いて蛍光強度を測定した。積分球で集められた全方位の発光量を吸収された励起光量で規格化（光取り出し強度）すると、表３に示す結果が得られた。また、図１５に蛍光分光光度計で測定した結果を示す。
【０２１６】
【表３】
【０２１７】
この表３及び図１５に示す例は、ＥＬ素子を実際に作製したものではないが、表３及び図１５から明らかなように、本発明を適用した基板を用いた場合に、光の取り出し効率が大幅に改善されることが分かった。
【０２１８】
同様にして、緑色蛍光体、赤色蛍光体、白色蛍光体を用いて、光の取り出し効率を見積もった結果を表４に示す。使用した基板は、表４に示したとおりである。表４から明らかなように、本発明を適用した発光素子基板を用いた場合には、どの波長の光に対しても効果的に取り出し効率を向上させることが可能となることが分かった。
【０２１９】
【表４】
【０２２０】
（Ｒａ、Ｈａｚｅと取り出し効率との関係）
次に、凹凸付基板のＲａを変化させて同様の基板を作製し、光の取り出し効率を測定した結果を表５に示す。凹凸付基板のＲａ，Ｈａｚｅ値、及び凹凸の形成方法は、表５に示したとおりである。表５から明らかなように、Ｒａが０．０１μｍや０．１μｍなど、凹凸の程度が小さい場合には、Ｈａｚｅ値も小さく、光の取り出し効率向上の効果が少ないかほとんど無かった。一方、例えば、０．７μｍ以上の大きなＲａを有する凹凸基板を用いた場合には、Ｈａｚｅ値も大きく、十分な光の取り出し効率の向上が確認された。
【０２２１】
【表５】
【０２２２】
（好適な膜厚に関する検討）
次に、凹凸付基板上に形成する高屈折率のガラス層の膜厚について検討した結果を表６に示す。種々のＲａを有する凹凸付基板上に種々の厚みの高屈折率ガラス層を形成した結果、表面が十分に平滑な発光素子基板を得るためには、Ｒａに応じて必要なガラス層の厚みが異なることがわかった。例えば、Ｒａ＝０．７μｍでは２０μｍ以上が必要であった。完全に平坦化された表面を得るためには、概ね、Ｒａの３０〜４０倍の膜厚が必要であることがわかる。これは、Ｒａの数値の１０〜２０倍のＲｚ（最大高さ）が存在するためである。
【０２２３】
【表６】
【０２２４】
（凹凸面がレンズ構造の場合の実施例）
ソーダライムガラス基板上にモールドの熱転写法を用いて、直径３０μｍの半球状のマイクロレンズアレイを形成した。次に、上述したガラスペースト組成物を焼成後の膜厚が２５μｍになるように塗工・乾燥して、内部にマイクロレンズ構造を持つ高屈折率層を有する基板を得た。さらに、この基板にＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いてＩＴＯを１２０ｎｍ製膜した（基板（Ａ）とする）。これとは別に、ソーダライムガラス基板上にガラスペースト組成物を２５μｍの膜厚で形成した後に、ＩＴＯを１２０ｎｍスパッタした基板（Ｂ）、および、ソーダライムガラスにＩＴＯを１２０ｎｍスパッタした基板（Ｃ）を作製した。（Ａ）〜（Ｃ）のそれぞれの基板に青色発光材料として、ＢＡＳＦ社製ＬΜＭＯＧＥＮＦ６５０を抵抗加熱蒸着機を使用して２００ｎｍ蒸着した。得られた３種類の蛍光膜付基板を蛍光分光光度計（日立ハイテクノロジーズ社製Ｆ７０００）を用いて蛍光強度を測定した。積分球で集められた全方位の発光量を吸収された励起光量で規格化すると、表７の結果が得られた。ランダムな凹凸面のみならず、マイクロレンズを基板内部に内包する場合においても、光の取り出し効率の改善が確認できた。
【０２２５】
【表７】
【０２２６】
（有機薄膜素子（ＯＬＥＤ）の実施例：第１実施形態の例）
上述した本発明の第１実施形態の構造を有するＯＬＥＤについて評価するために、以下の基板Ｔ１−１〜Ｔ１−６を作製した。基板Ｔ１−１は、比較用の基板として作製したもので、ガラス基板に直接透明電極としてインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）を成膜したサンプルである。基板Ｔ１−２は、凹凸構造の無いガラス基板に対して透明電極ＩＴＯの屈折率に近い屈折率を有するガラスペースト組成物（ｎｄ＝１．９８、組成：後日記載）をバーコート法を用いて塗布した後に大気焼成（Ａｉｒ）して高屈折率層を成膜したサンプルである。基板Ｔ１−３は、凹凸構造の無いガラス基板に対して透明電極ＩＴＯの屈折率に近い屈折率を有するガラスペースト組成物（ｎｄ＝１．９８、組成：Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＺｎＯ系ガラスフリット（Ｔｇ＝４００℃）、エチルセルロースＳＴＤ４５（ダウケミカル社製）、テルピネオール、ブチルカルビトールアセテートを溶解混合）をバーコート法を用いて塗布した後に真空焼成（Ｖａｃ．）して高屈折率層を成膜したサンプルである。基板Ｔ１−４は、サンドブラスト法を用いて表面にランダムな凹凸構造を形成したガラス基板に対して前記ガラスペースト組成物をバーコート法を用いて塗布した後に大気焼成（Ａｉｒ）して高屈折率層を成膜したサンプルである。基板Ｔ１−５は、サンドブラスト法を用いて表面にランダムな凹凸構造を形成したガラス基板に対して前記ガラスペースト組成物をバーコート法を用いて塗布した後に真空焼成（Ｖａｃ．）して高屈折率層を成膜したサンプルである。また、基板Ｔ１−６は、基板Ｔ１−５と同様にして真空焼成をした後、基板の最表面を研磨（Ｌａｐ）加工し、さらに基板の平滑性を向上させたサンプルである。Ｌａｐ加工は、真空焼成した基板において効果を発揮する。高屈折率層内に気泡が存在すると高屈折率層の表面をＬａｐ加工することで表面に内在していた気泡による凹み形状などの欠陥が現れる。したがって、Ｌａｐ加工により、基板表面を更に平滑化するためには、真空焼成し、高屈折率層に内在する気泡を無くすことが必要となる。
【０２２７】
なお、上記特許文献４に記載の手法では、高屈折率層の中に意図的に気泡やフィラーなどの散乱成分を存在させて高屈折率層そのものを散乱層として機能させているが、透明電極と接する部分に気泡やフィラーが存在すると均質な透明電極の形成が困難で、寿命や信頼性の確保ができないことが本検討からも伺える。
【０２２８】
上記のようにして作製した基板Ｔ１−１〜Ｔ１−６は、ガラスペースト組成物を塗布した後、湿度が５０％にコントロールされた場所で６０分間レベリングし、１２０℃の温風乾燥機にて、３０分間乾燥させた。さらに、各基板にＩＴＯを成膜した後、ブラシ洗浄、超音波洗浄、脱脂等の洗浄工程後、ＵＶ／Ｏ３クリーニング処理した。続いて、正孔注入層としてＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、正孔輸送層として、インターレイヤー層（ＩＬ）、発光層（ＥＭＬ）として、ポリフルオレン系の材料をそれぞれスピンコート成膜した。その後、陰極としてアルミニウム（Ａｌ）を７０ｎｍ真空蒸着した。最後に、酸化カルシウム系のデシカントを貼り付けた封止板を紫外線硬化樹脂を用いてＯＬＥＤ基板へ貼り合わせ、紫外線照射し樹脂を硬化させ、ＯＬＥＤサンプルを作製した。これらのＯＬＥＤサンプルに対し、ＫＥＩＴＨＫＥＹ社ソースメーター２４００、Ｐｈｏｔｏ Ｒｅｓｅｒｃｈ社Ｓｐｅｃｔｒａ ＳｃａｎＰＲ６００輝度計を組み合わせて、電流−電圧−輝度特性を測定した。電流−電圧特性は、いずれの素子でも同等の特性が得られた。輝度−電流密度の結果から、本発明の第１の実施形態の発光素子基板（基板Ｔ１−５、Ｔ１−６）を用いた場合、他の基板を用いた場合と比べ、１．８〜２．０倍程度の輝度が得られたことが実証できた。表８に、基板Ｔ１−１〜Ｔ１−６を用いて作製したＯＬＥＤサンプルの取り出し効率と歩留まりを示す。なお、取り出し効率は、高屈折率層を形成していない基板Ｔ１−１における取り出し効率を１とした相対評価で示した。
【０２２９】
【表８】
【０２３０】
表８に示すように、大気焼成を行った場合よりも真空焼成を行った場合の方が歩留まりが向上しており、また、焼成後に研磨した場合は、劇的に歩留まり向上の効果があることが実証された。しかし、本検討で試作した特許文献４の素子に相当すると考えられるサンプル（基板Ｔ１−２を用いた場合）の光の取り出し効果の向上は見出せなかった。光の取り出し効果が得られなかった原因として、気泡サイズ、気泡数、そして気泡の位置制御をコントロールすることが困難であり、光を散乱させ基板前面へ光を取り出すに至っていないと考察する。
【０２３１】
（有機ＥＬ素子（ＯＬＥＤ）の実施例：第２実施形態の例）
上述した本発明の第２実施形態の構造を有するＯＬＥＤについて評価するために、以下の基板Ｔ２−１〜Ｔ２−３を作製した。基板Ｔ２−１は、比較用の基板として作製したもので、ガラス基板に直接透明電極としてインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）を成膜したサンプルである。基板Ｔ２−２は、サンドブラスト法を用いて表面にランダムな凹凸構造を形成したガラス基板に対して、透明電極ＩＴＯの屈折率に近い屈折率を有するガラスペースト組成物（ｎｄ＝１．９８、組成：Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＺｎＯ系ガラスフリット（Ｔｇ＝４００℃）、エチルセルロースＳＴＤ４５（ダウケミカル社製）、テルピネオール、ブチルカルビトールアセテートを溶解混合）をバーコート法を用いて塗布した後に大気焼成（Ａｉｒ）し、さらにその上に、前記ガラスペースト組成物を再塗布した後に真空焼成（Ｖａｃ．）して２層構造の高屈折率層を成膜したサンプルである。基板Ｔ２−３は、サンドブラスト法を用いて表面にランダムな凹凸構造を形成したガラス基板に対して、前記ガラスペースト組成物をバーコート法を用いて塗布した後に真空焼成（Ｖａｃ．）し、さらにその上に、前記ガラスペースト組成物を再塗布した後に真空焼成（Ｖａｃ．）して２層構造の高屈折率層を成膜したサンプルである。
【０２３２】
上記のようにして作製した基板Ｔ２−１〜Ｔ２−３は、ガラスペースト組成物を塗布した後、湿度が５０％にコントロールされた場所で６０分間レベリングし、１２０℃の温風乾燥機にて、３０分間乾燥させた。さらに、各基板にＩＴＯを成膜した後、ブラシ洗浄、超音波洗浄、脱脂等の洗浄工程後、ＵＶ／Ｏ３クリーニング処理した。続いて、正孔注入層としてＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、正孔輸送層として、インターレイヤー層（ＩＬ）、発光層（ＥＭＬ）として、ポリフルオレン系の材料をそれぞれスピンコート成膜した。その後、陰極としてアルミニウム（Ａｌ）を７０ｎｍ真空蒸着した。最後に、酸化カルシウム系のデシカントを貼り付けた封止板を紫外線硬化樹脂を用いてＯＬＥＤ基板へ貼り合わせ、紫外線照射し樹脂を硬化させ、ＯＬＥＤサンプルを作製した。これらのＯＬＥＤサンプルに対し、ＫＥＩＴＨＫＥＹ社ソースメーター２４００、Ｐｈｏｔｏ Ｒｅｓｅｒｃｈ社Ｓｐｅｃｔｒａ ＳｃａｎＰＲ６００輝度計を組み合わせて、電流−電圧−輝度特性を測定した。電流−電圧特性は、いずれの素子でも同等の特性が得られた。輝度−電流密度の結果から、本発明の第２の実施形態の発光素子基板（基板Ｔ２−２、Ｔ２−３）を用いた場合、他の基板を用いた場合と比べ、１．９〜２．０倍程度の輝度が得られたことが実証できた。表９に、基板Ｔ２−１〜Ｔ２−３を用いて作製したＯＬＥＤサンプルの取り出し効率と歩留まりを示す。なお、取り出し効率は、高屈折率層を形成していない基板Ｔ２−１における取り出し効率を１とした相対評価で示した。
【０２３３】
【表９】
【０２３４】
表９に示すように、基板Ｔ２−２、Ｔ２−３いずれを用いた場合も、取り出し効率及び歩留まりが向上した。
【０２３５】
（有機ＥＬ素子（ＯＬＥＤ）の実施例：第３実施形態の例）
上述した本発明の第３実施形態の構造を有するＯＬＥＤについて評価するために、以下の基板Ｔ３−１〜Ｔ３−４を作製した。基板Ｔ３−１は、比較用の基板として作製したもので、ガラス基板に直接透明電極としてインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）を成膜したサンプルである。基板Ｔ３−２は、サンドブラスト法を用いて表面にランダムな凹凸構造を形成したガラス基板に対して、透明電極ＩＴＯの屈折率に近い屈折率を有するガラスペースト組成物（ｎｄ＝１．９８、組成：Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＺｎＯ系ガラスフリット（Ｔｇ＝４００℃）、エチルセルロースＳＴＤ４５（ダウケミカル社製）、テルピネオール、ブチルカルビトールアセテートを溶解混合）に散乱物質（ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３の組み合わせ）をバーコート法を用いて塗布した後に大気焼成（Ａｉｒ）して１層構造の高屈折率層を成膜したサンプルである。基板Ｔ３−３は、サンドブラスト法を用いて表面にランダムな凹凸構造を形成したガラス基板に対して、透明電極ＩＴＯの屈折率に近い屈折率を有するガラスペースト組成物（ｎｄ＝１．９８、組成：Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＺｎＯ系ガラスフリット（Ｔｇ＝４００℃）、エチルセルロースＳＴＤ４５（ダウケミカル社製）、テルピネオール、ブチルカルビトールアセテートを溶解混合）に散乱物質（ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３の組み合わせ）をバーコート法を用いて塗布した後に大気焼成（Ａｉｒ）し、さらにその上に、透明電極ＩＴＯの屈折率に近い屈折率を有するガラスペースト組成物（ｎｄ＝１．９８、組成：Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＺｎＯ系ガラスフリット（Ｔｇ＝４００℃）、エチルセルロースＳＴＤ４５（ダウケミカル社製）、テルピネオール、ブチルカルビトールアセテートを溶解混合）を再塗布した後に真空焼成（Ｖａｃ．）して２層構造の高屈折率層を成膜したサンプルである。基板Ｔ３−４は、サンドブラスト法を用いて表面にランダムな凹凸構造を形成したガラス基板に対して、透明電極ＩＴＯの屈折率に近い屈折率を有するガラスペースト組成物（ｎｄ＝１．９８、組成：Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＺｎＯ系ガラスフリット（Ｔｇ＝４００℃）、エチルセルロースＳＴＤ４５（ダウケミカル社製）、テルピネオール、ブチルカルビトールアセテートを溶解混合）に散乱物質（ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３の組み合わせ）をバーコート法を用いて塗布した後に真空焼成（Ｖａｃ．）し、さらにその上に、透明電極ＩＴＯの屈折率に近い屈折率を有するガラスペースト組成物（ｎｄ＝１．９８、組成：Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＺｎＯ系ガラスフリット（Ｔｇ＝４００℃）、エチルセルロースＳＴＤ４５（ダウケミカル社製）、テルピネオール、ブチルカルビトールアセテートを溶解混合）を再塗布した後に真空焼成（Ｖａｃ．）して２層構造の高屈折率層を成膜したサンプルである。
【０２３６】
上記のようにして作製した基板Ｔ３−１〜Ｔ３−４は、ガラスペースト組成物を塗布した後、湿度が５０％にコントロールされた場所で６０分間レベリングし、１２０℃の温風乾燥機にて、３０分間乾燥させた。さらに、各基板にＩＴＯを成膜した後、ブラシ洗浄、超音波洗浄、脱脂等の洗浄工程後、ＵＶ／Ｏ３クリーニング処理した。続いて、正孔注入層としてＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、正孔輸送層として、インターレイヤー層（ＩＬ）、発光層（ＥＭＬ）として、ポリフルオレン系の材料をそれぞれスピンコート成膜した。その後、陰極としてアルミニウム（Ａｌ）を７０ｎｍ真空蒸着した。最後に、酸化カルシウム系のデシカントを貼り付けた封止板を紫外線硬化樹脂を用いてＯＬＥＤ基板へ貼り合わせ、紫外線照射し樹脂を硬化させ、ＯＬＥＤサンプルを作製した。これらのＯＬＥＤサンプルに対し、ＫＥＩＴＨＫＥＹ社ソースメーター２４００、Ｐｈｏｔｏ Ｒｅｓｅｒｃｈ社Ｓｐｅｃｔｒａ ＳｃａｎＰＲ６００輝度計を組み合わせて、電流−電圧−輝度特性を測定した。電流−電圧特性は、いずれの素子でも同等の特性が得られた。輝度−電流密度の結果から、本発明の第３の実施形態の発光素子基板（基板Ｔ３−３、Ｔ３−４）を用いた場合、他の基板を用いた場合と比べ、１．９〜２．０倍程度の輝度が得られたことが実証できた。表１０に、基板Ｔ３−１〜Ｔ３−４を用いて作製したＯＬＥＤサンプルの取り出し効率と歩留まりを示す。なお、取り出し効率は、高屈折率層を形成していない基板Ｔ３−１における取り出し効率を１とした相対評価で示した。
【０２３７】
【表１０】
【０２３８】
表１０に示すように、基板Ｔ３−３、Ｔ３−４いずれを用いた場合も、取り出し効率及び歩留まりが向上した。一方、基板Ｔ３−２を用いた場合には、高屈折率層と透明電極ＩＴＯとの界面が平坦化しきれずに透明電極ＩＴＯに欠陥部が多く発生した結果、漏れ電流が確認された。この漏れ電流は、ＯＬＥＤ素子を局所的に劣化させたり、ＯＬＥＤ素子の信頼性を著しく低下させていた。
【０２３９】
（有機ＥＬ素子（ＯＬＥＤ）の実施例：第４実施形態の例）
上述した本発明の第４実施形態の構造を有するＯＬＥＤについて評価するために、以下の基板Ｔ４−１〜Ｔ４−４を作製した。基板Ｔ４−１は、比較用の基板として作製したもので、ガラス基板に直接透明電極としてインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ））を成膜したサンプルである。基板Ｔ４−２は、凹凸構造の無いガラス基板に対して、透明電極ＩＴＯの屈折率に近い屈折率を有するガラスペースト組成物（ｎｄ＝１．９８、組成：Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＺｎＯ系ガラスフリット（Ｔｇ＝４００℃）、エチルセルロースＳＴＤ４５（ダウケミカル社製）、テルピネオール、ブチルカルビトールアセテートを溶解混合）に散乱物質（ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３の組み合わせ）をバーコート法を用いて塗布した後に大気焼成（Ａｉｒ）して１層構造の高屈折率層を成膜したサンプルである。基板Ｔ４−３は、凹凸構造の無いガラス基板に対して、透明電極ＩＴＯの屈折率に近い屈折率を有するガラスペースト組成物（ｎｄ＝１．９８、組成：Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＺｎＯ系ガラスフリット（Ｔｇ＝４００℃）、エチルセルロースＳＴＤ４５（ダウケミカル社製）、テルピネオール、ブチルカルビトールアセテートを溶解混合）に散乱物質（ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３の組み合わせ）をバーコート法を用いて塗布した後に大気焼成（Ａｉｒ）し、さらにその上に、透明電極ＩＴＯの屈折率に近い屈折率を有するガラスペースト組成物（ｎｄ＝１．９８、組成：Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＺｎＯ系ガラスフリット（Ｔｇ＝４００℃）、エチルセルロースＳＴＤ４５（ダウケミカル社製）、テルピネオール、ブチルカルビトールアセテートを溶解混合）を再塗布した後に真空焼成（Ｖａｃ．）して２層構造の高屈折率層を成膜したサンプルである。基板Ｔ４−４は、凹凸構造の無いガラス基板に対して、透明電極ＩＴＯの屈折率に近い屈折率を有するガラスペースト組成物（ｎｄ＝１．９８、組成：Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＺｎＯ系ガラスフリット（Ｔｇ＝４００℃）、エチルセルロースＳＴＤ４５（ダウケミカル社製）、テルピネオール、ブチルカルビトールアセテートを溶解混合）に散乱物質（ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３の組み合わせ）をバーコート法を用いて塗布した後に真空焼成（Ｖａｃ．）し、さらにその上に、透明電極ＩＴＯの屈折率に近い屈折率を有するガラスペースト組成物（ｎｄ＝１．９８、組成：Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＺｎＯ系ガラスフリット（Ｔｇ＝４００℃）、エチルセルロースＳＴＤ４５（ダウケミカル社製）、テルピネオール、ブチルカルビトールアセテートを溶解混合）を再塗布した後に真空焼成（Ｖａｃ．）して２層構造の高屈折率層を成膜したサンプルである。
【０２４０】
上記のようにして作製した基板Ｔ４−１〜Ｔ４−４は、ガラスペースト組成物を塗布した後、湿度が５０％にコントロールされた場所で６０分間レベリングし、１２０℃の温風乾燥機にて、３０分間乾燥させた。さらに、各基板にＩＴＯを成膜した後、ブラシ洗浄、超音波洗浄、脱脂等の洗浄工程後、ＵＶ／Ｏ３クリーニング処理した。続いて、正孔注入層としてＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、正孔輸送層として、インターレイヤー層（ＩＬ）、発光層（ＥＭＬ）として、ポリフルオレン系の材料をそれぞれスピンコート成膜した。その後、陰極としてアルミニウム（Ａｌ）を７０ｎｍ真空蒸着した。最後に、酸化カルシウム系のデシカントを貼り付けた封止板を紫外線硬化樹脂を用いてＯＬＥＤ基板へ貼り合わせ、紫外線照射し樹脂を硬化させ、ＯＬＥＤサンプルを作製した。これらのＯＬＥＤサンプルに対し、ＫＥＩＴＨＫＥＹ社ソースメーター２４００、Ｐｈｏｔｏ Ｒｅｓｅｒｃｈ社Ｓｐｅｃｔｒａ ＳｃａｎＰＲ６００輝度計を組み合わせて、電流−電圧−輝度特性を測定した。電流−電圧特性は、いずれの素子でも同等の特性が得られた。輝度−電流密度の結果から、本発明の第４の実施形態の発光素子基板（基板Ｔ４−３、Ｔ４−４）を用いた場合、他の基板を用いた場合と比べ、１．９〜２．０倍程度の輝度が得られたことが実証できた。表１１に、基板Ｔ４−１〜Ｔ４−４を用いて作製したＯＬＥＤサンプルの取り出し効率と歩留まりを示す。なお、取り出し効率は、高屈折率層を形成していない基板Ｔ４−１における取り出し効率を１とした相対評価で示した。
【０２４１】
【表１１】
【０２４２】
表１１に示すように、基板Ｔ４−３、Ｔ４−４いずれを用いた場合も、取り出し効率及び歩留まりが向上した。一方、基板Ｔ４−２を用いた場合は、上記特許文献４に記載の手法を再現したものと同等であるが、高屈折率層と透明電極ＩＴＯとの界面が平坦化しきれずに透明電極ＩＴＯに欠陥部が多く発生した結果、漏れ電流が確認された。この漏れ電流は、ＯＬＥＤ素子を局所的に劣化させたり、ＯＬＥＤ素子の信頼性を著しく低下させていた。
【０２４３】
（照明器具の実施例：白色照明の例）
凹凸構造を有するガラス基板に、透明電極ＩＴＯの屈折率に近い屈折率を有するガラスペースト組成物（ｎｄ＝１．９８、組成：Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＺｎＯ系ガラスフリット（Ｔｇ＝４００℃）、エチルセルロースＳＴＤ４５（ダウケミカル社製）、テルピネオール、ブチルカルビトールアセテートを溶解混合）をバーコート法を用いて塗布した後に真空焼成（Ｖａｃ．）して高屈折率層を成膜した基板（Ａ）、凹凸構造の無いガラス基板に、前記ガラスペースト組成物をバーコート法を用いて塗布した後に真空焼成（Ｖａｃ．）して高屈折率層を成膜した基板（Ｂ）、凹凸構造の無いガラス基板（Ｃ）の３種類の基板を用意した。次いで、これら３種類の基板（Ａ）〜（Ｃ）にＩＴＯを成膜し、ブラシ洗浄、超音波洗浄、脱脂等の洗浄工程後、ＵＶ／Ｏ３クリーニング処理した。続いて、正孔注入層としてＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、正孔輸送層として、インターレイヤー層（ＩＬ）、発光層（ＥＭＬ）として、ポリフルオレン系の材料をそれぞれスピンコート成膜した。発光層としては、赤色、緑色、青色の発光材料をそれぞれ１：１：８の比率で混合したものを用いた。その後、陰極としてアルミニウム（Ａｌ）を７０ｎｍ真空蒸着した。最後に、酸化カルシウム系のデシカントを貼り付けた封止板を紫外線硬化樹脂を用いて、ＯＬＥＤ基板へ貼り合わせ、紫外線照射し樹脂を硬化させ、実施例（Ａ）、比較例（Ｂ）、比較例（Ｃ）の各サンプルを作製した。これらのサンプルに対し、ＫＥＩＴＨＫＥＹ社ソースメーター２４００、積分球および照度計を組み合わせて、電流−電圧−全光束特性を測定した。いずれの素子サンプルにおいても、ＣＩＥ色度（０．３１，０．３３）の白色発光が得られた。測定結果を表１２に示す。
【０２４４】
【表１２】
【０２４５】
表１２に示すように、実施例（Ａ）の全光束は、比較例（Ｂ）及び（Ｃ）の全光束よりもはるかに大きなものとなった。また、実施例（Ａ）では、素子の実際の面積２ｍｍ角よりも大きなエリアで発光が観察され、光の散乱の効果が確認出来た。また、比較例（Ｂ）、（Ｃ）の素子では、基板の端面からの導波光が確認され、正面に取り出せていないことがわかった。一方、実施例（Ａ）の素子では、導波光は確認されなかったことから、光の取り出し効率が大幅に向上していることが明らかである。
【０２４６】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【０２４７】
１００、２００、３００、４００ 面発光素子
１１０、２１０、３１０、４１０ 支持基板
１１１、２１１、３１１ 凹凸面
１２０、２２０、３２０、４２０ 高屈折率層
２２１、３２１、４２１ 光散乱層
２２３、３２３、４２３ 平坦化層
１２３、２２３ａ、３２３ａ、４２３ａ 平坦面
３２５、４２５ 散乱物質
１３０、２３０、３３０、４３０ 透明電極
１４０、２４０、３４０、４４０ 有機薄膜層
１５０、２５０、３５０、４５０ 陰極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子基板とその製造方法、面発光素子、照明器具およびバックライトに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、平板型ディスプレイの開発が盛んに行われているが、このような平板型ディスプレイに用いられる発光素子である面発光素子の代表的なものとして、有機エレクトロルミネッセンス素子（ＯＬＥＤ）が挙げられる。ＯＬＥＤは、固体蛍光性物質の電界発光を利用した発光素子であるが、屈折率の異なる材料の積層構造を有しているため、界面での反射の影響により、外部への光の放射効率（光の取り出し効率）が低いという問題点を抱えている。
【０００３】
簡便な計算で光の取り出し効率を算出した場合、各層に閉じ込められて外部に取り出せない光と外部に放射される光の割合は、透明電極や有機薄膜層に閉じ込められて取り出せない導波光として約４５％で、基板内に閉じ込められて取り出せない基板導波光として約３５％であることから、発光した光のうちわずか２０％程度の光しか外部へ取り出すことができないことがわかる。同様の結果が、例えば、非特許文献１にも記載されている。
【０００４】
そこで、ＯＬＥＤの基板に光の出射角度を変換する手段等を設けることで、上述した問題点の解決を図る例が数多く提案されている。具体的には、基板上に回折格子構造を作製して特定波長の光に対して反射を防止し、取り出し効率を高めようとするものや、基板表面にレンズ構造を導入して同様の効果を期待するものなどがあげられる。これらの手法は、取り出し効率の向上には一定の効果が見られるものの、複雑な微細構造を積極的に作る必要があるため、製造工程上、現実的な適用が困難である。
【０００５】
これに対して、例えば、特許文献１では、透明導電膜と同程度の屈折率を有する特殊なガラス基材を用いることで薄膜導波光を消失させ、取り出し効率を向上させることが提案されている。基板の有機薄膜層とは反対側の光の出射側にレンズなどの構造物を設けた場合、薄膜導波光は依然層内にとどまっており、取り出すことができないが、特許文献１のような方式を用いることで薄膜導波光をも取り出すことができる点で、メリットがある。ただし、特許文献１で用いられているような特殊な高屈折率基板を工業的に量産するためには、非常に高いコストがかかり、実用化が困難である。
【０００６】
また、薄膜導波光を低減させるための別の方法としては、基板と透明導電膜（ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）など）との間に回折格子や散乱構造により屈折角を変更できるような構造物を形成・挿入する方法が考えられる。このような場合には、基板上の構造物に追従するように直接透明電極膜を製膜することは困難なため、透明電極と同等の屈折率を有する材料を用いて基材表面を平坦化する必要性が生じる。
【０００７】
例えば、特許文献２では、無機ＥＬ素子の基板として、ランダムな凹凸を有する基板上にＳｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ（ＳＯＧ）材料を用いて基板表面を滑らかにして無機ＥＬを作製することが提案されている。また、特許文献３では、表面粗さＲａ＝０．０１〜０．６μｍの基板上に、Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＣＶＤ）法を用いて高屈折率のＳｉＮを０．４〜２μｍ製膜したものを基板材料として、有機ＥＬ素子を作製し、薄膜導波光を低減させ、光取りだし効率を向上させることが提案されている。
【０００８】
さらに、薄膜導波光の低減方法の別の方法として、例えば、特許文献４では、ＩＴＯと基板との間に、空気などの散乱性の成分を含む高屈折率ガラス層を形成することが提案されている。
【０００９】
また、特許文献５には、表面に透明導電膜が形成され、該透明導電膜の上に有機ＥＬ素子が形成される有機ＥＬ素子用ガラス基板であって、透明導電膜が形成される側の表面に、有機ＥＬ素子からの光を散乱するための凹凸面が形成されたガラス板と、ガラス板より高い屈折率を有し、ガラス板の凹凸面の上に設けられるガラス焼成膜とを備え、ガラス焼成膜が、ガラス板の凹凸面の凹凸を平坦化することによって、透明導電膜が形成される表面をガラス焼成膜が与える方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−２３８５０７号公報
【特許文献２】特開平１０−２４１８５６号公報
【特許文献３】特開２００３−２９７５７２号公報
【特許文献４】国際公開第２００９／０１７０３５号
【特許文献５】特開２０１０−１９８７９７号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ ６ ４９１頁（１９９４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献２に記載の方法を用いた場合、凹凸を平坦化する平坦化材料としてＳＯＧ材料を用いることになるが、本発明者らが実際に検討した結果、ＳＯＧ材料を用いた場合には、無欠陥で１−２μｍ以上の膜厚を得ることが非常に困難であることが判明した。すなわち、上記特許文献２の方法を用いて、薄膜導波光の低減可能な程度に凹凸の形成を形成すると、平坦化ができない一方で、本方法で平坦化ができる凹凸の形状では薄膜導波光の低減への効果はほとんど得られないことが判明した。本来、凹凸を平坦化するための平坦化膜は、その上部の電極材料と同等程度の屈折率を有している必要があるが、特許文献２には、平坦化材料の屈折率についての記載が無く、詳細な効果は不明である。
【００１３】
また、特許文献３に記載の方法を用いた場合、平坦化のための高屈折率材料は、ＣＶＤ法を用いて製膜されるＳｉＮであり、大面積化や大量生産を考えた場合にプロセス上のデメリットが大きい。
【００１４】
さらに、特許文献４に記載の方法では、高屈折率ガラス層の中に意図的に気泡やフィラーなどの散乱成分を存在させて高屈折率ガラス層そのものを散乱層として機能させているが、透明電極と接する部分に気泡やフィラーが存在すると、高屈折率ガラス層（基板）の表面が平坦にならず、均質な透明導電膜の形成が困難であるため、寿命や信頼性の確保ができない。特許文献４には、意図的に高屈折ガラス層の表面に気泡を存在させないようにする方法が記載されているが、この方法を実現しようとする場合には、製造上の困難が予想される。
【００１５】
また、特許文献５に記載の方法について、本発明者が検討したところによると、本方法におけるガラスペーストの焼成温度では、ガラス焼成膜の表面の平滑性が依然として低く、加えて、ガラス焼成膜の作製の際に発生して膜中に内在すると予想される気泡に関しては一切言及されていない。そのため、特許文献５のガラス焼成膜上に均質な透明導電膜を形成することは困難であり、ＯＬＥＤの寿命や信頼性の確保は難しい。
【００１６】
このように、透明導電膜（透明電極）が形成される表面（透明導電膜と基板との界面）が平坦でないと、製造されるＯＬＥＤの歩留まりが低下したり、ＯＬＥＤの寿命や信頼性が低くなったりしてしまう。
【００１７】
以上のように、現状では、量産性や製造の容易性と、光の取り出し効率の向上と、歩留まりや寿命及び信頼性の向上のすべてを実現できる方法は未だ提案されていない。
【００１８】
そこで、本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、量産性や製造の容易性などの上記問題を解決した上で、ＯＬＥＤを用いた面発光素子の光の取り出し効率を改善するとともに、歩留まりを向上させ、寿命及び信頼性が高い面発光素子用の基板とその製造方法、この基板を用いた面発光素子、およびこの面発光素子を用いた照明器具やバックライトを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、ガラス基板等の支持基板表面に、取り出し効率を高めるための光散乱機能を有するガラス層を形成し、このガラス層の透明電極との界面を平坦化する平坦化材料として、支持基板の屈折率以上の屈折率を有する低融点ガラスフリットを含むガラスペースト組成物を用いることにより、スネルの法則によると各層間の境界面で全反射してしまって素子内から取り出すことができない光を素子の外部（空気中）に取り出すことができることを見出した。また、本発明者は、さらなる検討を重ねた結果、素子の歩留まりを向上させ、寿命及び信頼性を向上させるためには、透明電極と隣接し、上記ガラスペースト組成物により形成されたガラス層内に内在している気泡やバインダーを積極的に取り除くことが必要であり、これは、上記ガラスペースト組成物を真空または加圧下で焼成することで実現できることを見出し、これらの知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【００２０】
すなわち、本発明のある観点によれば、透明電極と、有機薄膜層と、陰極とが順次積層された面発光素子の基板として用いられる発光素子基板であって、透明な支持基板と、前記支持基板と前記透明電極との間に配置され、前記支持基板の屈折率以上の屈折率を有する１または２以上の層からなる高屈折率層と、を備え、前記高屈折率層は、前記透明電極側から入射した光を散乱させる光散乱部と、前記透明電極と接する平坦面とを有し、前記高屈折率層を構成する層のうち前記透明電極と隣接する層のヘイズ値は、５％以下である、発光素子基板が提供される。
【００２１】
また、本発明の別の観点によれば、透明電極と、有機薄膜層と、陰極とが順次積層された発光素子の基板として用いられる発光素子基板であって、透明な支持基板と、前記支持基板と前記透明電極との間に配置され、前記支持基板の屈折率以上の屈折率を有する高屈折率層と、を備え、前記高屈折率層は、前記透明電極側から入射した光を散乱させる光散乱部と、前記透明電極と接する平坦面とを有し、前記高屈折率層内に存在する気泡の直径は、前記高屈折率層を構成する層のうち前記透明電極と隣接する層の厚みの１／１０以下であり、前記気泡が前記透明電極と隣接する層内に占める割合は、前記透明電極と隣接する層の水平断面の全面積に対する前記気泡の水平断面の面積の割合で０．５％以下、かつ、前記透明電極と隣接する層の垂直断面の全面積に対する前記気泡の垂直断面の面積の割合で０．５％以下である、発光素子基板が提供される。この発光素子基板において、高屈折率層を構成する層のうち前記透明電極と隣接する層のヘイズ値が、５％以下であることが好ましい。
【００２２】
前記各発光素子基板において、前記支持基板と前記高屈折率層との界面が、凹凸面であってもよい。
【００２３】
この場合に、前記高屈折率層の膜厚が、前記凹凸面の平均表面粗さＲａの３０倍以上であることが好ましい。
【００２４】
また、前記高屈折率層の膜厚が、前記凹凸面の最大表面粗さＲｚの１．３倍以上であることが好ましい。
【００２５】
また、前記高屈折率層の膜厚が、３μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。
【００２６】
また、前記凹凸面の平均表面粗さＲａが、０．７μｍ以上５μｍ以下であることが好ましい。
【００２７】
また、前記凹凸面の凹凸の形状が、ピラミッド形状またはレンズ形状であってもよい。
【００２８】
また、前記高屈折率層が、１層のみからなっていてもよい。
【００２９】
あるいは、前記高屈折率層が、前記支持基板と隣接し、前記光散乱部を有する光散乱層と、前記透明電極と隣接し、前記平坦面を有する平坦化層と、を少なくとも含む２以上の層からなっていてもよい。このとき、前記光散乱層が、ガラス材料と、前記ガラス材料と異なる屈折率を有する散乱物質とを含有していてもよい。
【００３０】
また、前記支持基板と前記高屈折率層との界面に凹凸面を有さず、前記高屈折率層が、前記支持基板と隣接し、前記光散乱部を有する光散乱層と、前記透明電極と隣接し、前記平坦面を有する平坦化層と、を少なくとも含む２以上の層からなり、前記光散乱層が、ガラス材料と、前記ガラス材料と異なる屈折率を有する散乱物質とを含有していてもよい。
【００３１】
また、本発明のさらに別の観点によれば、前述した発光素子基板の製造方法であって、透明な支持基板の表面に、前記支持基板以上の屈折率を有するガラスフリットと、溶剤と、樹脂とを含有するガラスペースト組成物を塗布する塗布工程と、前記ガラスペースト組成物を乾燥し、前記溶剤を揮発させる乾燥工程と、前記溶剤が揮発した後の前記ガラスペースト組成物を真空または加圧下で焼成する焼成工程と、を含む、発光素子基板の製造方法が提供される。
【００３２】
ここで、前記焼成工程において、前記ガラスペースト組成物を０．３Ｐａ以下の真空下で焼成してもよい。
【００３３】
あるいは、前記焼成工程において、前記ガラスペースト組成物を１１０ｋＰａ以上の加圧下で焼成してもよい。
【００３４】
また、前記発光素子基板の製造方法において、前記ガラスフリットのガラス転移温度が、４５０℃以下であることが好ましい。
【００３５】
また、前記乾燥工程および前記焼成工程は、５００℃以下の温度で実施されることが好ましい。
【００３６】
また、前記塗布工程の前に、前記支持基板の表面に凹凸面を形成する表面粗化工程をさらに含んでいてもよい。このとき、前記表面粗化工程において、サンドブラスト法、ウェットエッチング法またはプレス法により、前記凹凸面を形成してもよい。
【００３７】
また、前記ガラスペースト組成物が、前記ガラスフリットと異なる屈折率を有する散乱物質をさらに含有していてもよい。
【００３８】
また、本発明のさらに別の観点によれば、前述した発光素子基板と、前記発光素子基板上に積層された透明電極と、前記透明電極上に積層された有機薄膜層と、前記有機薄膜層上に積層された陰極と、を備える、面発光素子が提供される。
【００３９】
また、本発明のさらに別の観点によれば、前記面発光素子を備える、照明器具が提供される。
【００４０】
また、本発明のさらに別の観点によれば、前記面発光素子を備える、表示装置用のバックライトが提供される。
【発明の効果】
【００４１】
本発明によれば、支持基板表面に形成された高屈折率層の透明電極との界面を平坦化する平坦化材料として支持基板の屈折率以上の屈折率を有する低融点ガラスフリットを含むガラスペースト組成物を用い、かつ、上記ガラスペースト組成物を真空または加圧下で焼成することにより、量産性や製造の容易性などの上記問題を解決した上で、ＯＬＥＤを用いた面発光素子の光の取り出し効率を改善するとともに、歩留まりを向上させ、寿命及び信頼性が高い面発光素子用の基板とその製造方法、この基板を用いた面発光素子を提供することが可能となる。また、この面発光素子を用いることで、寿命及び信頼性が高く、高性能な照明器具やバックライトを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】一般的なＯＬＥＤの断面構成を示す説明図である。
【図２】一般的なＯＬＥＤの各層に閉じ込められて取り出せない光と外部に放射される光の割合を示す説明図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る面発光素子の断面構成を示す説明図である。
【図４】臨界角以上の光が全て取り出せると仮定して、立体角換算でどの程度の光を取り出すことができるかを単一界面で計算した結果を示すグラフである。
【図５】本発明の第１の実施形態の変形例に係る面発光素子の断面構成を示す説明図である。
【図６】同実施形態に係る面発光素子の製造方法の一例を示す説明図である。
【図７】同実施形態に係る高屈折率層の形成方法の一例を示す説明図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る面発光素子の断面構成を示す説明図である。
【図９】同実施形態に係る面発光素子の製造方法の一例を示す説明図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る面発光素子の断面構成を示す説明図である。
【図１１】同実施形態に係る面発光素子の製造方法の一例を示す説明図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態に係る面発光素子の断面構成を示す説明図である。
【図１３】同実施形態に係る面発光素子の製造方法の一例を示す説明図である。
【図１４】実施例で試作した高屈折率層に使用したガラスフリットの屈折率と透明電極に使用したＩＴＯの屈折率とを比較した例を示すグラフである。
【図１５】本発明の実施例と比較例の光抽出強度の測定結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００４４】
［ＯＬＥＤの課題］
本発明の好適な実施の形態について説明する前に、その前提として、一般的なＯＬＥＤが有する課題について説明する。
【００４５】
（一般的なＯＬＥＤの構成）
まず、図１を参照しながら、一般的なＯＬＥＤの構成について説明する。図１は、一般的なＯＬＥＤの断面構成を示す説明図である。
【００４６】
図１に示すように、ＯＬＥＤ １０は、ガラス等で構成される基板１１上に、スパッタリング法や抵抗加熱蒸着法等により形成されたＩＴＯ等の透明な導電性膜からなる陽極（透明電極）１２と、陽極１２上に同じく抵抗加熱蒸着法等により形成されたＮ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン（以下、ＮＰＤと略称する。）等からなる正孔輸送層１３と、正孔輸送層１３上に抵抗加熱蒸着法等により形成された８−Ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎｅ Ａｌμｍｉｎμｍ（以下、Ａｌｑ３と略称する。）等からなる発光層１４と、発光層１４上に抵抗加熱蒸着法等により形成されたアルミニウムなどの金属膜からなる陰極１５とを備えている。上記構成を有するＯＬＥＤ １０の陽極１２をプラス極として、また陰極１５をマイナス極として、直流電圧又は直流電流を印加すると、陽極１２から正孔輸送層１３を介して発光層１４に正孔が注入され、陰極１５から発光層１４に電子が注入される。発光層１４では正孔と電子の再結合が生じ、これに伴って生成される励起子が励起状態から基底状態へ移行する際に発光現象が生じる。
【００４７】
このようなＯＬＥＤ １０において、通常、発光層１４中の蛍光体から放射される光は、蛍光体を中心とした全方位に出射され、正孔輸送層１３、陽極１２、基板１１を経由して空気中へ放射される。或いは、一旦、光取り出し方向（基板１１方向）とは逆方向へ向かい、陰極１５で反射され、発光層１４、正孔輸送層１３、陽極１２、基板１１を経由して、空気中へ放射される。しかし、光が各媒質の境界面を通過する際、入射側の媒質の屈折率が出射側の屈折率より大きい場合には、屈折波の出射角が９０°となる角度、つまり臨界角よりも大きな角度で入射する光は、境界面を透過することができず、全反射され、光は空気中へ取り出されない。
【００４８】
異なる媒質間の境界面における、光の屈折角と媒質の屈折率との関係は、一般に、スネルの法則に従う。スネルの法則によれば、屈折率ｎ１の媒質１から屈折率ｎ２の媒質２へ光が進行する場合、入射角θ１と屈折角θ２の間に、ｎ１ｓｉｎθ１＝ｎ２ｓｉｎθ２という関係式が成り立つ。この関係式において、ｎ１＞ｎ２が成り立つ場合、θ２＝９０°となる入射角θ１＝Ａｒｃｓｉｎ（ｎ２／ｎ１）は、臨界角と呼ばれており、入射角がこの臨界角よりも大きな場合には、光は媒質１と媒質２との間の境界面において全反射されることとなる。従って、等方的に光が放射されるＯＬＥＤにおいて、この臨界角よりも大きな角度で放射される光は、境界面における全反射を繰り返し、素子内部に閉じ込められ、空気中へ放射されなくなる。
【００４９】
ここで、図２を参照しながら、図１に示したような一般的なＯＬＥＤの光取り出し割合について説明する。図２は、スネルの法則を用いて簡便な計算をした場合、一般的なＯＬＥＤの各層に閉じ込められて取り出せない光と外部に放射される光の割合を示す説明図である。なお、図２に示した例では、ＯＬＥＤを構成する正孔輸送層、発光層の屈折率は概ね同じとみなしてｎ＝１．７（図２には、まとめて有機薄膜層として示した。）とし、透明電極としてはＩＴＯを用いた場合でｎ＝２．０とし、基板としてはガラス基板を用いた場合でｎ＝１．５とした。図２に示すように、透明電極や有機薄膜層に閉じ込められて取り出せない導波光（薄膜導波光）の割合は約４５％で、基板内に閉じ込められて取り出せない基板導波光の割合は約３５％で、発光した光のうちわずか２０％程度の光しか外部へ取り出すことができないことがわかる。
【００５０】
このように、ＯＬＥＤは光の取り出し効率が低いことから、光の取り出し効率の改善を図る例が数多く提案されている。しかし、これらの例では、上述したように、光の取り出し効率についてはある程度の改善効果が見られるものの、量産性や製造の容易性といった点で問題があった。
【００５１】
また、ＯＬＥＤなどの面発光素子を作成する場合、基板の透明電極と隣接する面には、高い平滑性が求められる。多くの面発光素子が、薄膜（数十ｎｍ〜数μｍ）で構成されており、基板の表面に凹凸があると電流リークが発生して素子の安定駆動ができないためである。従って、基板の透明電極と隣接する面（透明導電膜と基板との界面）や透明電極そのものが平坦でないと、製造されるＯＬＥＤの歩留まりが低下したり、ＯＬＥＤの寿命や信頼性が低くなったりしてしまう。しかし、上述した光の取り出し効率の改善を図る例では、上記のような基板の透明電極と隣接する面の平滑性については十分に考慮されていない。
【００５２】
このように、量産性や製造の容易性と、光の取り出し効率の向上と、歩留まりや寿命及び信頼性の向上のすべてを実現できるＯＬＥＤに関する技術は、未だ存在しないのが実状である。
【００５３】
［本発明の概要］
そこで、本発明者は、上記課題を解決できる手段を鋭意検討した結果、以下の２つの知見を得て、これらの知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【００５４】
１つ目の知見は、量産性や製造の容易性を担保しつつ、光の取り出し効率を向上させるための手段である。これは、ガラス基板等の支持基板表面に、取り出し効率を高めるための光散乱機能を有するガラス層を形成し、このガラス層の透明電極との界面を平坦化する平坦化材料として、支持基板の屈折率以上の屈折率を有する低融点ガラスフリットを含むガラスペースト組成物を用いる、というものである。これにより、スネルの法則によると各層間の境界面で全反射してしまって素子内から取り出すことができない光を素子の外部（空気中）に取り出すことができる。
【００５５】
２つ目の知見は、素子の歩留まりを向上させるとともに、素子の寿命及び信頼性を高めるための手段である。これは、透明電極と隣接し、上記ガラスペースト組成物により形成されたガラス層内に内在している気泡やバインダーを積極的に取り除くことが必要であり、上記気泡やバインダーを効果的に取り除くためには、上記ガラスペースト組成物を真空または加圧下で焼成させればよい、というものである。これにより、ガラス層のうちの透明電極との界面部分に大きな気泡が存在することを抑制できるので、基板の透明電極と隣接する面の平滑性を従来よりも格段に高めることができる。
【００５６】
以下、上記２つの知見によりなされた本発明について、４つの好適な実施形態を例に挙げて詳細に説明する。なお、本発明のＯＬＥＤは、以下の４つの実施形態に限定されるわけではなく、上述した２つの知見により得られた手段を含むものであれば、他の構造を有するものであってもよいことは当然である。
【００５７】
［第１実施形態］
〔面発光素子１００の構成〕
初めに、図３を参照しながら、本発明の第１の実施形態に係る面発光素子の構成について説明する。図３は、本発明の第１の実施形態に係る面発光素子１００の断面構成を示す説明図である。
【００５８】
図３に示すように、本発明の第１の実施形態に係る面発光素子１００は、支持基板１１０と、高屈折率層１２０と、透明電極（透明導電膜）１３０と、有機薄膜層１４０と、陰極１５０とを主に備える。なお、本実施形態に係る発光素子基板は、支持基板１１０と、高屈折率層１２０とからなる。
【００５９】
面発光素子１００は、支持基板１１０の表面に凹凸面１１１が形成されており、この凹凸面１１１が高屈折率層１２０により表面（透明電極１３０と接触する面）が平坦化された構造を有している。また、面発光素子１００においては、高屈折率層１２０は、透明電極１３０側から入射した光を散乱させる光散乱部１２１と、透明電極１３０と接する平坦面１２３と、を有する１層のみからなる。以下、面発光素子１００の各構成要素について詳細に説明する。
【００６０】
（支持基板１１０）
支持基板１１０は、例えば、ソーダライムガラス、無アルカリガラス、高歪点ガラス（ＰＤ２００など）等のガラスや、透明なプラスチックなどの透明な材料で形成される基板であり、その一方の表面に、凹凸面１１１を有している。支持基板１１０を形成するための透明なプラスチックとしては、絶縁性の有機物が挙げられるが、例えば、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリアクリレート（ＰＡＲ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアリレート、ポリイミド、ポリカーボネート（ＰＣ）、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）等を使用することができる。凹凸面１１１は、有機薄膜層１４０で発生した光が透明電極１３０を通過して支持基板１１０に入射する際の入射光の屈折角に乱れを生じさせるようなランダムな凹凸を有する面である。なお、本発明では、凹凸面１１１上に後述する平坦化材料で高屈折率層１２０を形成するが、平坦化材料はガラスフリットからなるペースト材料であり、焼成によるガラスフリットの溶融が必要である。この焼成工程は、５００℃程度の温度で行われるため、支持基板１１０は、融点の低いプラスチック材料よりも、融点の高いガラス材料で形成されていることが好ましい。
【００６１】
この凹凸面１１１の凹凸の度合いは特に限定はされないが、ＪＩＳ Ｂ ０６０１−２００１で規定されている平均表面粗さＲａで０．７μｍ以上５μｍ以下であることが好ましい。Ｒａが０．７μｍより小さい場合には、光取り出しの効果が十分ではない場合がある。また、Ｒａが５μｍを超えると、取り出し効率が低下する傾向にある。この理由としては、以下のように考えられる。本実施形態のように、光の散乱を利用して取り出し効率を高めようとする場合には、光は、面発光素子１００内で光散乱部１２１（凹凸面１１１の存在する支持基板１１０と高屈折率層１２０との界面近傍の領域）を通るたびに、何度も反射を繰り返して、結果的に、面発光素子１００の外部へ光を取り出すことができる。このような機構を考えた場合、Ｒａが大きいと平坦化する為には必然的に高屈折率層１２０は厚くなる。高屈折率を有する高屈折率層１２０の厚みが厚すぎる場合、高屈折率層１２０内での光の吸収による損失が無視できなくなるためである。この点、本発明で使用される高屈折率層１２０の材料となるガラスフリットは、金属酸化物からなり、可視光領域の消衰係数ｋは非常に小さいため、少ない回数の反射や散乱による光の減衰は無視できるほど小さい。
【００６２】
一般的には、基板の表面粗さが大きくなるとディスプレイなどの表示素子に用いた場合には、大きな光散乱のために一つ一つの画素（ピクセル）の外まで光が散乱してにじみが生じるため好ましくないが、光の取り出し効率を高めるためには、ある程度の凹凸（粗さ）が必要になる。基板が大きな凹凸を有する場合、ディスプレイ用途に使用する際には工夫が必要である。したがって、基板表面の凹凸（Ｒａの設定値）をディスプレイ用途用と照明やバックライト用途用などの用途ごとに最適化することで、それぞれの仕様を満足させ、正面に光を取り出すことが可能となる。本実施形態に係る支持基板１１０は、照明用途を仮定し、比較的な大きなＲａを有する凹凸面１１１を形成する。
【００６３】
なお、本実施形態における平均表面粗さＲａや、後述する最大粗さＲｚは、接触式の表面粗さ測定機や、非接触式の光学粗さ測定機などを用いて容易に測定することが可能である。
【００６４】
ここで、支持基板１１０の表面に上記のような凹凸面１１１を設けると、この凹凸面１１１に入射される光は散乱することになるので、支持基板１１０と垂直に進行する光のうち、方向を変えずに支持基板１１０を透過する光の割合は減少する。このような状態を基板の濁度（ヘイズ値：Ｈａｚｅ）として表現することがある。Ｈａｚｅとは、基板（本実施形態では、支持基板１１０）と垂直に入射した光の透過光に対して、垂直でない透過光成分の割合を数値化（百分率）したものである。窓ガラスのように、外部の視認性を高める必要がある部分にはＨａｚｅの高い部材は使用できないが、本実施形態の発光素子基板の構造のように、光の取り出し効率を高めるためには、このように散乱する成分（垂直でない透過光成分）が多い方が好ましい。以上のような観点から、支持基板１１０のＨａｚｅとしては、３０％以上であることが好ましく、より好ましくは５０％以上、さらに好ましくは７０％以上である。Ｈａｚｅは、市販の積分球付透過率測定計やＨａｚｅメーターにより容易に測定することができる。
【００６５】
（高屈折率層１２０）
高屈折率層１２０は、上述した支持基板１１０と透明電極１３０との間に配置され、支持基板１１０の屈折率以上の屈折率を有する層であり、透明電極１３０側から入射した光を散乱させる光散乱部１２１と、透明電極１３０と接する平坦面１２３とを有する。
【００６６】
ここで、上述したように、ＯＬＥＤなどの面発光素子を作成する場合、発光素子基板には高い平滑性が求められる。そこで、本実施形態においては、支持基板１１０上に形成した凹凸面１１１を平坦化するために、ガラスフリットを含むガラスペースト組成物を使用し、支持基板１１０の表面に形成された凹凸面１１１上に、透明電極１３０と隣接する側に平坦面１２３を有する高屈折率層１２０を設けることとした。基板表面の凹凸を平坦化するための材料は、上述したように、例えば、ＳＯＧ材料やＣＶＤ膜など、種々提案されているが、大きな粗さを有する凹凸を平坦化できるような膜厚を形成することができなかったり、製膜に非常に高価で高度な設備が必要で時間がかかったりするなど、実用上多くの問題を抱えている。本発明者らの検討によれば、ＳＯＧ材料を用いた場合には、製膜できる最大膜厚は高々１〜２μｍ程度、ＣＶＤ法を用いて製膜したＳｉＮの膜でも実用的に製膜できる膜厚は数μｍである。光の散乱や集光など、基板への入射光の屈折角を調整するための構造（凹凸）は、その入射光の波長よりも大きな構造物（入射光の波長よりも大きな粗さを有する凹凸面）である必要があり、ＳＯＧ材料やＣＶＤ法を用いた場合には、凹凸面の平坦化を達成することは不可能である。
【００６７】
これに対して、本実施形態のガラスフリットを用いる方法では、ガラスフリットを、テルピネオールやブチルカルビトールアセテートなどの高沸点溶剤と、エチルセルロースやアクリル樹脂などの増粘性のバインダー樹脂と混合することにより作成されるガラスペーストを支持基板１１０上に塗布し、乾燥及び焼成するだけで、容易に凹凸面１１１の平坦化が可能であり、かつ、十分な膜厚の高屈折率層１２０を形成することが可能である。この高屈折率層１２０を形成するためのガラスペースト組成物は、ガラスフリットと、溶剤と、樹脂とを含むペースト状の組成物であるが、以下、本実施形態に係るガラスペースト組成物の各成分について説明する。
【００６８】
＜ガラスフリット＞
まず、本実施形態で用いられるガラスフリットは、支持基板１１０の歪みやひずみがおきない温度で透明なガラス層（高屈折率層１２０）を形成することができるような熱特性を有している必要がある。支持基板１１０として用いられる一般的なガラス基板（例えば、ソーダライムガラス）は、５００℃以上の温度をかけると、歪みやひずみが発生して、支持基板１１０にそりが発生するため好ましくない。５００℃以下で高屈折率層１２０を形成するためには、ガラスフリットのガラス転移温度（Ｔｇ）は４５０℃以下である必要があり、好ましくは４００℃以下である。
【００６９】
また、ガラスフリットの線膨張係数が支持基板１１０を形成する材料の線膨張係数と異なると、高屈折率層１２０を形成した際に、支持基板１１０内に応力が残留し、クラックなどの原因となる。そのため、本実施形態におけるガラスフリットの線膨張係数は、支持基板１１０を形成する材料（例えば、ソーダライムガラスや無アルカリガラス等）と同程度であることが好ましい。例えば、ソーダライムガラスの場合、その線膨張係数は８５×１０−７／℃程度なので、（８５±１０）×１０−７／℃程度の線膨張係数のガラスフリットが好ましい。なお、本発明者らの検討によれば、ガラスフリットと支持基板１１０の形成材料との線膨張係数の差が±１０×１０−７よりも大きいと、ガラスフリットにより形成された膜厚の薄い高屈折率層１２０に、ひび割れ等の破壊が生じる場合があることが実験的にわかっている。
【００７０】
高屈折率層１２０を形成する材料、すなわち、ガラスフリットの屈折率は、支持基板１１０の屈折率以上の屈折率を有する必要がある。また、ガラスフリットの屈折率は、透明電極１３０（例えば、ＩＴＯなどで形成される。）と同等程度であることが好ましい。一般的なＯＬＥＤ等の面発光素子の基板の屈折率は１．５程度であり、透明電極（透明導電膜）の屈折率は２程度である。仮に、高屈折率層１２０の屈折率が、支持基板１１０と同程度では、透明電極１３０との界面での反射は、凹凸面１１１及び高屈折率層１２０が無い場合と同様になり、光の取り出し効率の向上を望むことはできない。具体的には、本実施形態に係る面発光素子１００では、高屈折率層１２０の屈折率は、１．７〜２．５程度であることが好ましい。あるいは、高屈折率層１２０を形成するためのガラスフリットの屈折率ｎｄ１（ｄは、ナトリウムのＤ線である５８９ｎｍを表す。）と、透明電極１３０（例えばＩＴＯ）の屈折率ｎｄ２との関係が、ｎｄ１／ｎｄ２≧０．９であることが好ましい。以下にその理由を説明する。
【００７１】
既に説明した通り、異なる屈折率ｎ１及びｎ２を有する媒質間の界面では、スネルの法則による臨界角θが存在し、この臨界角θは、θ＝Ａｒｃｓｉｎ（ｎ２／ｎ１）であらわされる。例えば、一般的なガラス（例えば、ｎｄ＝１．５）とＩＴＯ（例えば、ｎｄ＝２．０）の臨界角は前述の式から４８．６°となり、この臨界角以下の角度の入射光は、ＩＴＯや有機薄膜層を導波して失活する、すなわち、この入射光を取り出すことができない。ここで、図４は、臨界角以上の光が全て取り出せると仮定して、立体角換算でどの程度の光を取り出すことができるかを単一界面で計算した結果を示すグラフである。図４の縦軸に示す取り出し割合は、入射角θの立体角（ステラジアン：ｓｒ）＝２π（１−ｃｏｓθ）を半球（全ての光が取り出せた場合の全立体角に相当）の立体角２πで除した値（１−ｃｏｓθ）を百分率表示したものである。
【００７２】
図４に示す計算結果でも明らかな通り、ｎｄ１／ｎｄ２≧０．９の場合に、界面の全反射が十分に小さくなり、透明導電膜と基板との界面での全反射が少なくなることが分かる。また、全反射の影響をほぼゼロにするためにはｎｄ１／ｎｄ２≧１であることが好ましい。より具体的には、例えば、屈折率ｎｄ２＝２．０のＩＴＯで形成した透明電極１３０を用いる場合には、本実施形態の高屈折率層１２０の屈折率のｎｄ１は１．８以上、より好ましくは２以上である。
【００７３】
以上のような低いガラス転移温度や高い屈折率を有するガラスフリットの成分としては、例えば、ネットワークフォーマとして、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ｇｅ２Ｏ、ＴｅＯ２から選ばれる１種または２種以上の成分を含有し、高屈折率成分として、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＷＯ３、Ｂｉ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＺｎＯ、ＢａＯ、ＰｂＯ、Ｓｂ２Ｏ３から選ばれる１種または２種以上の成分を含有する高屈折率ガラスを使用することができる。また、本実施形態におけるガラスフリットの成分として、上記の成分の他に、ガラスの特性を調整する意味で、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、フッ化物などを屈折率に対して要求される物性を損なわない範囲で使用してもよい。具体的なガラスフリットの成分系としては、例えば、Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯ−Ｌａ２Ｏ３系、Ｐ２Ｏ５−Ｂ２Ｏ３−Ｒ’２Ｏ−Ｒ”Ｏ−ＴｉＯ２−Ｎｂ２Ｏ５−ＷＯ３−Ｂｉ２Ｏ３系、ＴｅＯ２−ＺｎＯ系、Ｂ２Ｏ３−Ｂｉ２Ｏ３系、ＳｉＯ２−Ｂｉ２Ｏ３系、ＳｉＯ２−ＺｎＯ系、Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯ系、Ｐ２Ｏ５−ＺｎＯ系、などが挙げられる。ここで、Ｒ’はアルカリ金属元素、Ｒ”はアルカリ土類金属元素を示す。なお、以上に挙げた成分系は単なる例示であり、上述したガラス転移温度や屈折率等の条件を満たすような成分系であれば、上記の例に限定されるものではない。以上のようなガラスフリット材料は、屈折率が高く低融点（４５０℃以下）のものであれば特に限定されないが、環境への問題から無鉛ガラスが好ましい。また、高屈折率成分として、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＷＯ３、Ｂｉ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＺｎＯ、ＢａＯ、ＰｂＯ、Ｓｂ２Ｏ３のうち、ソーダライムガラスのような耐熱性の比較的低い支持基板１１０上にも低融点で高屈折率層１２０を形成できる例としては、Ｂｉ２Ｏ３を含むものが好適に使用できる。Ｂｉ２Ｏ３を含む好ましいガラス組成としては、例えば、Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＺｎＯ系、Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２系、Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯ２系、Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−Ｒ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３系（Ｒはアルカリ金属）等が挙げられる。
【００７４】
＜溶剤＞
本実施形態のガラスペースト組成物に用いる溶剤としては、有機溶剤であれば特に限定されない。ただし、製造工程を考慮すると、乾燥速度が早すぎる場合には、製造中に有機溶剤が乾燥してしまい、固形分の析出などが起こるため好ましくない。このような観点から、本実施形態のガラスペースト組成物に用いる有機溶剤としては、沸点が１５０℃以上、より好ましくは１８０℃以上の溶剤が好ましく、このような溶剤として、例えば、テルペン系の溶剤（テルピネオールなど）やカルビトール系溶剤（ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート）等を使用することができる。
【００７５】
＜樹脂＞
本実施形態のガラスペースト組成物に用いる樹脂としては、ペーストを塗工するために適正な粘度を発現させるものであれば特に限定はされないが、ガラスフリットのガラス転移温度よりも低い温度で消失される樹脂が好ましい。ガラスフリットが流動性を発現する温度よりも低い温度で樹脂を焼成除去しておかないと、ガラスが焼成されている温度で樹脂がガス化し、ガラス内部の気泡の原因となるためである。このような樹脂として好適に用いることができる具体例を挙げると、セルロース系の樹脂として、エチルセルロースやニトロセルロース、アクリル系の樹脂として、アクリル樹脂とメタクリル樹脂などが挙げられる。
【００７６】
＜その他の添加剤＞
本実施形態のガラスペースト組成物には、必要に応じて、ガラスフリット及び樹脂の分散性の向上やレオロジーの調整等を目的とした添加剤を添加してもよい。このような添加剤としては、例えば、スリットコーティング等の工程に適正な粘度の調整や、ガラスフリットの分散性の向上を目的として添加されるポリマー、レオロジー調整の目的で添加される増粘剤、分散性の良いガラスペースト組成物の調製を目的として添加される分散剤等が挙げられる。ポリマーとしては、例えば、アクリル系ポリマーが挙げられる。また、増粘剤としては、例えば、エチルセルロース等のセルロース系樹脂、ポリエチレングリコール等のポリオキシアルキレン樹脂などが挙げられる。また、分散剤としては、多価カルボン酸やそのアンモニウム塩等の分散剤を挙げることができる。多価カルボン酸は、例えば、低級〜高級脂肪族系の多価カルボン酸等が挙げられ、これらは、テトラブチルアンモニウム塩等のアンモニウム塩を形成していても良い。具体的には、例えば、楠本化成社製のＨＩＰＬＡＡＤシリーズやビックケミー社製のＤｉｓｐｅｒｂｙｋシリーズ等が挙げられる。なお、上記のような添加剤の含有量は、例えば、ガラスペースト組成物１００質量部に対して３質量部以下であることが好ましい。
【００７７】
＜膜厚＞
高屈折率層１２０の膜厚は、支持基板１１０の凹凸面１１１を平坦化するのに十分な厚みであれば特に限定されないが、本発明者らの検討によれば、概ね、支持基板１１０の平均粗さＲａの３０倍以上４０倍以下の厚みがあることが好ましい。高屈折率層１２０の膜厚の絶対的な範囲としては、３μｍ以上１００μｍ以下程度であることが好ましい。これは、後述するように、サンドブラストやウェットエッチングにより形成した凹凸面１１１の最大高さＲｚが、Ｒａの概ね１０倍〜２０倍であるためである。
【００７８】
また、上記と同様の意味から、高屈折率層１２０の厚みは、支持基板１１０の凹凸面１１１の最大粗さＲｚ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１−２００１に記載）の１．３倍以上であることが好ましい。Ｒｚの１．３倍未満では、前述した駆動安定性に対して十分な信頼性となるような高屈折率層１２０が得られないためである。
【００７９】
上述した繰り返しになるが、上記のような厚みの平坦化膜を容易に形成することは、ＳＯＧ材料（ゾルゲル材料）や真空プロセス（ＣＶＤなど）では到底成しえない。一方で、厚膜の平坦化膜をポリマーなどの有機材料で得る方法が考えられるが、これらの方法では、ＩＴＯなどの透明導電膜（透明電極）を形成するための十分な耐熱性（３００℃以上）を確保することが困難であり、さらに、上述したように、高屈折率層１２０には高屈折率（好ましくは２以上）が要求されるが、有機材料でこのような屈折率を実現できる材料は存在し得ない。すなわち、本実施形態におけるガラスフリットを含有するガラスペースト組成物を用いなければ、上記のような厚みの高屈折率層１２０を容易に形成することはできない。
【００８０】
高屈折率層１２０の膜厚については、焼成後の膜厚を測定することで確認が可能であるが、支持基板１１０は、凹凸面１１１（凹凸構造）を有しているため、測定位置によって異なる膜厚となる。そこで、本実施形態における高屈折率層１２０の膜厚としては、凹凸面１１１の最深部から高屈折率層１２０の最上部までの高さを膜厚とするが、凹凸面１１１がランダムな凹凸形状である場合には、断面形状の分析をしても最深部を決定することが難しい場合もあるので、このような場合は、任意に選んだ１０点以上の部位について膜厚を測定し、そのうちの最大の厚みの部分を膜厚として考えても問題はない。
【００８１】
＜構造の確認方法等＞
なお、凹凸面１１１を平坦化する場合、凹凸中（凹凸面１１１の谷に相当する部分）に上述したガラスフリットが隙間なく充填されている必要がある。このような支持基板１１０や高屈折率層１２０の構造は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）などを用いて断面形状を観察することで容易に確認することが可能である。
【００８２】
＜高屈折率層１２０と透明電極１３０との界面の平滑性＞
以上のような構成を有する高屈折率層１２０を作製する際に、上述したガラスペースト組成物を真空または加圧下で焼成することにより、焼成後に高屈折率層１２０内で気泡が発生することを顕著に抑制することができる。より具体的には、上記真空または加圧下の焼成により、高屈折率層１２０中に存在する気泡の数を減らし、かつ、この気泡の大きさを小さくすることが可能となる。このように、高屈折率層１２０内の気泡の発生を抑制することにより、高屈折率層１２０の透明電極１３０と隣接する面、すなわち、高屈折率層１２０と透明電極１３０との界面の平滑性を格段に向上させることができる。そして、高屈折率層１２０と透明電極１３０との界面の平滑性が向上することにより、面発光素子１００の製造の歩留まりが向上し、かつ、電流リークが抑制されることから、面発光素子１００の寿命及び信頼性も向上する。なお、本実施形態における高屈折率層１２０と透明電極１３０との界面に求められる平滑性としては、高屈折率層１２０の透明電極１３０と隣接する面のＲａで、３０ｎｍ以下であり、好ましくは、１ｎｍ以下である。
【００８３】
ここで、本実施形態では、高屈折率層１２０内の気泡発生の抑制度合の指標のひとつとして、上述したヘイズ値（Ｈａｚｅ）を使用する。すなわち、本実施形態に係る面発光素子１００用の発光素子基板における透明電極１３０と隣接する高屈折率層１２０のヘイズ値は、５％以下である。高屈折率層１２０のヘイズ値が５％を超えると、高屈折率層１２０内の気泡の数が多くなり、また、気泡のサイズが大きくなるため、高屈折率層１２０と透明電極１３０との界面の十分な平滑性が確保できない。
【００８４】
なお、本実施形態における高屈折率層１２０のヘイズ値は、市販の積分球付透過率測定計やＨａｚｅメーターにより測定することができるが、高屈折率層１２０のヘイズ値としては、面発光素子１００の発光素子基板全体の値ではなく、高屈折率層１２０単独のヘイズ値を使用する。
【００８５】
また、本実施形態では、高屈折率層１２０内の気泡発生の抑制度合の指標として、気泡の直径及び気泡が高屈折率層１２０内に占める割合を用いたより直接的な指標を用いてもよい。この場合、高屈折率層１２０内に存在する気泡の直径は、透明電極１３０と隣接する高屈折率層１２０の厚みの１／１０以下であり、好ましくは、１／１００以下である。また、気泡の直径の絶対的な値としては、５μｍ以下であることが好ましく、０．５μｍ以下であることがより好ましい。
【００８６】
ここで、高屈折率層１２０内に存在する気泡の直径とは、気泡を円と仮定した場合の円相当直径であり、かつ、光学顕微鏡を用いて高屈折率層１２０を観察したときの視野内に含まれる全気泡の直径の平均値である。高屈折率層１２０の厚みについては、上述した通りである。
【００８７】
また、上記気泡が透明電極１３０と隣接する高屈折率層１２０内に占める割合は、高屈折率層１２０の水平断面の全面積に対する気泡の水平断面の面積の割合で０．５％以下、かつ、高屈折率層１２０の垂直断面の全面積に対する気泡の垂直断面の面積の割合で０．５％以下である。好ましくは、気泡が高屈折率層１２０内に占める割合は、高屈折率層１２０の水平断面の全面積に対する気泡の水平断面の面積の割合で０．１％以下、かつ、高屈折率層１２０の垂直断面の全面積に対する気泡の垂直断面の面積の割合で０．１％以下である。
【００８８】
ここで、気泡の水平（垂直）断面の面積とは、気泡を球と仮定した場合の水平（垂直断面）の面積をいう。
【００８９】
上述した高屈折率層１２０内に存在する気泡の直径と高屈折率層１２０内に占める割合が、上記範囲を超えると、高屈折率層１２０内の気泡が、高屈折率層１２０の表面から透明電極１３０側に突出する確率が高くなり、高屈折率層１２０と透明電極１３０との界面の十分な平滑性が確保できない。
【００９０】
一方、高屈折率層１２０内に存在する気泡の直径と高屈折率層１２０内に占める割合が、ともに上記範囲内であると、高屈折率層１２０と透明電極１３０との界面の平滑性を更に向上させることができるため好ましい。
【００９１】
＜凹凸面１１１の凹凸の形状＞
本実施形態における凹凸面１１１の凹凸の形状は、上述したランダムな形状であってもよいし、例えば、レンズ形状またはピラミッド形状のような均一な構造単位を有する規則的な形状であってもよい。なお、図５は、本実施形態の変形例に係る面発光素子１００’の断面構成を示す説明図である。
【００９２】
図５に示すように、面発光素子１００’は、面発光素子１００とは異なり、支持基板１１０表面に形成する凹凸面１１１が、ランダムな形状ではなく、レンズ形状やピラミッド形状などの均一な構造単位を有している。これは、本発明に係る面発光素子をディスプレイ用途に適用する場合は、凹凸面は屈折角に乱れを生じさせるような不規則な構造ではなく、図５の凹凸面１１１に示すようなレンズ構造やピラミッド構造であることが好ましい。上述した面発光素子１００では、凹凸面１１１がランダムな構造を有するため、各発光層で生じた光が混ざり合って、色のにじみが発生する場合がある。これに対して、本変形例に係る面発光素子１００’のように、凹凸面１１１が均一な構造単位を有する形状であることで、有機薄膜層１４０で発生した光を集光させることができるため、面発光素子１００のように、色のにじみがなく、効率的に光の取り出し効率を高めることが可能となる。このようなレンズ構造やピラミッド構造の具体的な形状や大きさについては特に制限はなく、発生する光の波長範囲に対して十分大きく、集光効果を発現できるサイズであって、画素サイズよりも小さな構造単位を有していればよい。一般的なディスプレイの画素サイズ（ピクセルサイズ）は、１００〜６００μｍ程度であり、ＲＧＢの各サイズがその１／３であることから、概ね３０〜２００μｍである。従って、本変形例における凹凸面１１１の具体的な形状としては、数μｍから数十μｍの大きさ（凹凸の高さ）の構造単位を有するレンズ形状（略半球形状）やピラミッド形状（略四角錐形状）等が挙げられる。
【００９３】
ここで、図５には、凹凸面１１１の形状がレンズ構造の場合の例を示しているが、ピラミッド構造であっても、各構造単位の形状が異なるだけで、その他の条件に関しては、レンズ構造の場合と同様である。
【００９４】
また、高屈折率層１２０の膜厚は、支持基板１１０の凹凸面１１１を平坦化するのに十分な厚みであれば特に限定されないが、本発明者らの検討によれば、概ね、支持基板１１０の凹凸面１１１の最大高さの１．３倍以上であることが好ましい。すなわち、凹凸面１１１がレンズ構造を有しており、そのレンズの構造単位が直径１０μｍの半球形状であれば、支持基板１１０の凹凸面１１１の最大高さは５μｍとなるので、高屈折率層１２０の好適な厚みは６．５μｍ以上となり、レンズの構造単位が直径８０μｍの半球形状であれば、高屈折率層１２０の好適な厚みは５２μｍ以上となる。
【００９５】
なお、面発光素子１００’のその他の構成については、上述した面発光素子１００と同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００９６】
（透明電極１３０）
透明電極１３０は、面発光素子１００の陽極として機能する層であり、導電性を有するとともに、光を面発光素子１００の外部に取り出すために透明な材料が使用される。具体的には、透明電極１３０を形成する材料としては、透明な酸化物半導体、特に、仕事関数の高いＩＴＯ、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３等が好適に使用される。
【００９７】
（有機薄膜層１４０）
有機薄膜層１４０は、少なくとも、正孔輸送層と発光層とを含む。また、有機薄膜層１４０はさらに、正孔注入層を含んでいてもよい。有機薄膜層１４０が、正孔輸送層及び正孔注入層のいずれをも含む場合には、正孔注入層が正孔輸送層よりも透明電極１３０に近い側に配置される。また、発光層は、正孔輸送層よりも透明電極１３０から遠い側に配置される。
【００９８】
正孔輸送層を形成する正孔輸送材料としては、例えば、α−ＮＰＤ（ＮＰＢ）、ＴＰＤ、ＴＡＣＰ、トリフェニル四量体などの公知の材料を使用することができる。また、正孔注入層を形成する正孔注入材料としては、例えば、ポリアニリン、ポリピロール、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳなどの公知の材料を使用することができる。
【００９９】
有機発光層としては、赤色発光層、緑色発光層及び青色発光層のうち、１種または２種以上を含むことができる。
【０１００】
赤色発光層を形成する材料としては、例えば、テトラフェニルナフタセン（ルブレン：Ｒｕｂｒｅｎｅ）、トリス（１−フェニルイソキノリン）イリジウム（ＩＩＩ）（Ｉｒ（ｐｉｑ）３）、ビス（２−ベンゾ［ｂ］チオフェン−２−イル−ピリジン）（アセチルアセトネート）イリジウム（ＩＩＩ）（Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ））、トリス（ジベンゾイルメタン）フェナントロリンユウロピウム（ＩＩＩ）（Ｅｕ（ｄｂｍ）３（ｐｈｅｎ））、トリス［４，４’−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−（２，２’）−ビピリジン］ルテニウム（ＩＩＩ）錯体（Ｒｕ（ｄｔｂ−ｂｐｙ）３＊２（ＰＦ６））、ＤＣＭ１、ＤＣＭ２、Ｅｕ（テノイルトリフルオロアセトン）３（Ｅｕ（ＴＴＡ）３，ブチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル）−４Ｈ−ピラン）（ＤＣＪＴＢ）などを使用することができ、その他にも、ポリフルオレン系高分子、ポリビニル系高分子などの高分子発光物質を使用することができる。
【０１０１】
また、緑色発光層を形成する材料としては、例えば、Ａｌｑ３、３−（２−ベンゾチアゾリル）−７−（ジエチルアミノ）クマリン（Ｃｏｕｍａｒｉｎ６）、２，３，６，７−テトラヒドロ−１，１，７，７，−テトラメチル−１Ｈ，５Ｈ，１１Ｈ−１０−（２−ベンゾチアゾリル）キノリジン−［９，９ａ，１ｇｈ］クマリン（Ｃ５４５Ｔ）、Ｎ，Ｎ’−ジメチル−キナクリドン（ＤＭＱＡ）、トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（ＩＩＩ）（Ｉｒ（ｐｐｙ）３）などを使用することができ、その他にも、ポリフルオレン系高分子、ポリビニル系高分子などの高分子発光物質を使用することもできる。
【０１０２】
また、青色発光層を形成する材料としては、例えば、オキサジアゾールダイマー染料（Ｂｉｓ−ＤＡＰＯＸＰ）、スピロ化合物（Ｓｐｉｒｏ−ＤＰＶＢｉ、Ｓｐｉｒｏ−６Ｐ）、トリアリールアミン化合物、ビス（スチリル）アミン（ＤＰＶＢｉ、ＤＳＡ）、４，４’−ビス（９−エチル−３−カルバゾビニレン）−１，１’−ビフェニル（ＢＣｚＶＢｉ）、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ−ｔｅｒｔ−ブチルペリレン（ＴＰＢｅ）、９Ｈ−カルバゾール−３，３’−（１，４−フェニレン−ジ−２，１−エテン−ジイル）ビス［９−エチル−（９Ｃ）］（ＢＣｚＶＢ）、４，４−ビス［４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）スチリル］ビフェニル（ＤＰＡＶＢｉ）、４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）−４’−［（ジ−ｐ−トリルアミノ）スチリル］スチルベン（ＤＰＡＶＢ）、４，４’−ビス［４−（ジフェニルアミノ）スチリル］ビフェニル（ＢＤＡＶＢｉ）、ビス（３，５−ジフルオロ−２−（２−ピリジル）フェニル−（２−カルボキシピリジル）イリジウムＩＩＩ（ＦＩｒＰｉｃ）などを使用することができ、その他にも、ポリフルオレン系高分子、ポリビニル系高分子などの高分子発光物質を使用することができる。
【０１０３】
さらに、有機薄膜層１４０は、発光層よりも陰極１５０に近い側から順に、電子輸送層や電子注入層を含んでいてもよい。電子輸送層を形成する電子輸送材料としては、オキサゾール誘導体（ＰＢＤ、ＯＸＯ−７）、トリアゾール誘導体、ボロン誘導体、シロール誘導体、Ａｌｑ３などの公知の材料を使用することができる。また、電子注入材料としては、例えば、ＬｉＦ、Ｌｉ２Ｏ、ＣａＯ、ＣｓＯ、ＣｓＦ２などの公知の材料を使用することができる。
【０１０４】
（陰極１５０）
陰極１５０を形成する材料としては、金属、特に、仕事関数の小さな金属である、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｌｉ、Ｃａ及びこれらの化合物などを使用することができる。
【０１０５】
〔面発光素子１００の製造方法〕
以上、本実施形態に係る面発光素子１００の構成について詳細に説明したが、続いて、図６及び図７を参照しながら、上述した構成を有する本実施形態に係る面発光素子１００の製造方法について詳細に説明する。図６は、本実施形態に係る面発光素子１００の製造方法の一例を示す説明図である。また、図７は、本実施形態に係る高屈折率層１２０の形成方法の一例を示す説明図である。
【０１０６】
ここで、面発光素子１００の基板となる本実施形態に係る発光素子基板の製造方法は、表面粗化工程と、塗布工程と、乾燥工程と、焼成工程と、を含む。表面粗化工程は、支持基板１１０の表面に凹凸面１１１を形成する工程である。塗布工程は、凹凸面１１１が形成された支持基板１１０の表面に、支持基板１１０以上の屈折率を有するガラスフリットと、溶剤と、樹脂とを含有するガラスペースト組成物を塗布する工程である。乾燥工程は、支持基板１１０に塗布されたガラスペースト組成物を乾燥し、溶剤を揮発させる工程である。焼成工程は、溶剤が揮発した後のガラスペースト組成物を真空または加圧下で焼成し、樹脂を消失除去するとともにガラスフリットを溶融させ、支持基板１１０上に高屈折率層１２０を形成する工程である。以下、これらの工程を含む面発光素子１００の製造方法について述べる。
【０１０７】
（表面粗化工程）
図６に示すように、ソーダライムガラス、無アルカリガラス等の支持基板１１０の表面に（図６（ａ）を参照）、サンドブラスト法、ウェットエッチング法（フロスト法）またはプレス法等の方法により、有機薄膜層１４０で発生した光が透明電極１３０を通過して支持基板１１０に入射する際の入射光の屈折角に乱れを生じさせるようなランダムな凹凸面１１１を形成する（図６（ｂ）を参照）。このときに形成する凹凸面１１１の凹凸の度合いは、上述したように、特に限定されないが、平均表面粗さＲａで０．７μｍ以上５μｍ以下であることが好ましい。
【０１０８】
また、上述した図５に示すような均一な構造単位を有する凹凸面１１１を形成する場合には、支持基板１１０の表面の凹凸面１１１の形状が、レンズ構造やピラミッド構造などのような均一な構造単位を有する凹凸となるように形成する。このようなレンズ構造やピラミッド構造は、例えば、モールドの熱転写法、フォトリソグラフィ/ウェットエッチング法、レーザー加工、砥石による研磨などを用いて形成することができる。
【０１０９】
（ガラスペースト組成物の調製）
次に、上述したようなガラスフリットと、溶剤と、樹脂とを含むガラスペースト組成物を調製する。このガラスペースト組成物の調製方法としては、ガラスフリット、（バインダー）樹脂、及びその他の成分を溶剤中に溶解混合した後、ロールミル等で混練し、ガラスフリットが分散したペーストを作製すればよい。ガラスフリットと溶剤と樹脂との配合比は、例えば、ガラスフリットを７０〜８０質量％、溶剤を１０〜２０質量％、樹脂を１〜２質量％程度とすればよい。なお、上述したように、支持基板１１０の融点を考慮し、後述する乾燥工程及び焼成工程を５００℃以下の温度で実施することが好ましいが、そのためには、ガラスフリットのガラス転移温度は４５０℃以下であることが好ましい。
【０１１０】
（塗布工程）
次に、図７に示すように、調製したガラスペースト組成物を、支持基板１１０の凹凸面１１１の表面にコーティング（塗布）する（図７（ａ）を参照）。ガラスペースト組成物の塗布方法としては特に限定はされず、例えば、バーコート法、ドクターブレード、スリットコート、ダイコートによる塗布等の公知の方法を用いることができる。
【０１１１】
（乾燥工程）
次いで、凹凸面１１１にガラスペースト組成物が塗布された支持基板１１０を熱風乾燥機等に移して溶媒を除去する（図７（ｂ）を参照）。このときの乾燥温度は、上述したように、支持基板１１０が溶融しないように、５００℃以下の温度であることが好ましい。より好ましくは、１００℃以上１５０℃以下である。
【０１１２】
（焼成工程）
上記乾燥工程の後、溶媒が除去された支持基板１１０を焼成炉に移し、ガラスフリットのガラス転移温度Ｔｇ以上、軟化温度Ｔｓ以下の温度で焼成することによりバインダー樹脂を焼失除去するとともに、ガラスフリットを溶融させる（図７（ｃ）を参照）。さらに、焼成炉にて、ガラスフリットの軟化温度Ｔｓ以上（５００℃以下であることが好ましい。）の温度で焼成することにより、高屈折率層１２０を支持基板１１０表面に形成する（図７（ｄ）及び図６（ｃ）を参照）。
【０１１３】
＜真空焼成及び加圧焼成の原理＞
ここで、本実施形態においては、上記焼成工程は真空または加圧下で行われる。これにより、上述したように、焼成後に高屈折率層１２０内で気泡が発生することを顕著に抑制することができる。そして、高屈折率層１２０内の気泡の発生を抑制することにより、高屈折率層１２０と透明電極１３０との界面の平滑性が顕著に高まるため、面発光素子１００の製造の歩留まりを向上させ、かつ、面発光素子１００の寿命及び信頼性を向上させることができる。
【０１１４】
ここで、真空焼成及び加圧焼成により気泡の発生が抑制できる原理について説明する。そもそも、高屈折率層１２０内の気泡が存在するのは、以下のような理由である。すなわち、大気中から空気がガラスペースト組成物中に混入し、ガラスフリットの周囲に空気が存在するようになる。そして、この空気が焼成後にも残存することで、高屈折率層１２０内に気泡が発生する。このように、ガラスペースト組成物を焼成して高屈折率層１２０が製膜された後に、この層の内部に生成した気泡を除去することは極めて困難である。そこで、本発明者が検討した結果、焼成工程でガラスフリットが溶融する時点で、ガラスフリットの周囲に空気が存在しないようにすればよく、そのためには、焼成工程を真空下または加圧下で行えばよい、ということが見出された。ガラスフリットが溶融する時点で、ガラスフリットの周囲に空気が存在しないようにするためには、ガラスフリットが溶融する前に、真空または加圧状態にすることが重要である。
【０１１５】
＜真空焼成＞
真空焼成の場合には、焼成時におけるガラスフリットの周囲は真空雰囲気となっているので、当然にガラスフリットの周囲に空気はほとんど存在しない。従って、この状態でガラスペースト組成物を焼成しても、焼成後の高屈折率層１２０内には気泡はほとんど発生しない。気泡の発生を効果的に抑制するためには、焼成工程において、ガラスペースト組成物を０．３Ｐａ以下の真空下で焼成することが好ましい。
【０１１６】
＜加圧焼成＞
加圧焼成の場合には、焼成時においてはガラスペースト組成物が圧縮され、ガラスフリットが凝集した状態となるため、ガラスフリットの周囲に空気はほとんど存在しない。従って、この状態でガラスペースト組成物を焼成しても、焼成後の高屈折率層１２０内には気泡はほとんど発生しない。気泡の発生を効果的に抑制するためには、焼成工程において、ガラスペースト組成物を１１０ｋＰａ以上の加圧下で焼成することが好ましい。
【０１１７】
以上のように、高屈折率層１２０は、上述したガラスフリットを含有するペースト組成物をコーティング（塗工）した後に、乾燥及び焼成することにより得られるが、必要であればこの操作を複数回繰り返して、所望の厚みを得ることもできる。特に、必要な高屈折率層１２０の厚みが４０〜５０μｍを超える場合には、複数回の塗工・焼成を繰り返す方が好ましい。前述のとおり、光の取り出し効率を向上させるためには、支持基板１１０の凹凸の最大高さを大きくする必要があることから、このような大きな凹凸を平坦化するために、高屈折率層１２０の厚みも大きくすることが必要である。そこで、このような大きな凹凸を形成するに際しては、ガラスペースト組成物を複数回塗工・焼成することで、支持基板１１０の表面のうねりや凹凸をより平滑にすることができる。
【０１１８】
（透明電極１３０、有機薄膜層１４０、陰極１５０の形成）
次に、高屈折率層１２０により表面が平坦化された支持基板１１０上に、スピンコート、スパッタリング等の方法を用いてＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３等を製膜して、透明電極１３０を形成する。さらに、透明電極１３０上に正孔輸送材料や発光材料等を蒸着することにより正孔輸送層及び発光層を含む有機薄膜層１４０を形成した後に、有機薄膜層１４０上に、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ等の金属を蒸着して陰極１５０を形成し、有機薄膜層１４０を備える面発光素子１００を製造することができる（図６（ｄ）を参照）。なお、有機薄膜層１４０や陰極１５０の形成方法としては、真空蒸着、キャスト法（スピンキャスト法、ディッピング法等）、インクジェット法、印刷法（活版印刷、グラビア印刷、オフセット印刷、スクリーン印刷等）などの公知の方法を用いることができる。
【０１１９】
〔面発光素子１００の用途〕
本実施形態の面発光素子１００に用いる発光素子基板は、波長オーダー以上の凹凸（表面粗さ）を有しており、これにより素子内に入射した光を散乱させ、全ての波長の光を効率良く取り出すことが可能である。従って、面発光素子１００を白色の面発光素子などとして好適に用いることができ、高効率が要求される照明器具や表示装置用のバックライトなどに適用できる。
【０１２０】
［第２実施形態］
〔面発光素子２００の構成〕
次に、図８を参照しながら、本発明の第２の実施形態に係る面発光素子の構成について説明する。図８は、本発明の第２の実施形態に係る面発光素子２００の断面構成を示す説明図である。
【０１２１】
図８に示すように、本発明の第２の実施形態に係る面発光素子２００は、支持基板２１０と、高屈折率層２２０と、透明電極（透明導電膜）２３０と、有機薄膜層２４０と、陰極２５０とを主に備える。なお、本実施形態に係る発光素子基板は、支持基板２１０と、高屈折率層２２０とからなる。
【０１２２】
面発光素子２００では、支持基板２１０の表面に凹凸面２１１が形成されており、この凹凸面２１１が高屈折率層２２０により表面（透明電極２３０と接触する面）が平坦化された構造を有している。また、面発光素子２００の高屈折率層２２０は、支持基板２１０と隣接して透明電極２３０側から入射した光を散乱させる光散乱部を有する光散乱層２２１と、透明電極２３０と隣接する平坦面２２３ａを有する平坦化層２２３の２層からなる。このように、本実施形態に係る高屈折率層２２０は、透明電極２３０側から入射した光を散乱させる機能を重視した光散乱層２２１と、高屈折率層２２０と透明電極２３０との界面に高い平滑性を持たせて歩留まりを向上させる機能を重視した平坦化層２２３、という２つの層に高屈折率層２２０が有する機能を分離させ、それぞれの機能をより高度に実現可能なものとしている。
【０１２３】
ここで、本実施形態に係る支持基板２１０、透明電極２３０、有機薄膜層２４０、陰極２５０及び凹凸面２１１の凹凸の形状については、上述した第１の実施形態に係る支持基板１１０、透明電極１３０、有機薄膜層１４０、陰極１５０及び凹凸面１１１の凹凸の形状と同様であるので、これらの詳細な説明を省略する。以下、高屈折率層２２０の構成について詳細に説明する。
【０１２４】
（高屈折率層２２０）
上述したように、高屈折率層２２０は、光散乱層２２１と平坦化層２２３の２層構造を有している。なお、本実施形態に係る高屈折率層２２０は、光散乱層２２１及び平坦化層２２３の機能を阻害しない限り、光散乱層２２１と平坦化層２２３との間に中間層（図示せず。）を含んでいてもよい。
【０１２５】
＜光散乱層２２１＞
光散乱層２２１は、支持基板２１０の凹凸面２１１上に形成され、この凹凸面２１１の凹凸形状により、透明電極２３０側から入射した光を散乱させる機能を有する。この散乱機能は、第１実施形態の高屈折率層１２０における散乱機能と同様である。この光散乱層２２１は、上述したガラスペースト組成物を用いて形成することができるが、この場合のガラスフリットの屈折率は、支持基板２１０の屈折率以上であればよく、具体的には、１．６以上２．０以下であることが好ましい。
【０１２６】
また、光散乱層２２１は、気泡等を積極的に除去する必要はない。これは、光散乱層２２１と透明電極２３０との間には、高屈折率層２２０と透明電極２３０との界面の平滑性を高めるための平坦化層２２３が設けられるためである。従って、光散乱層２２１を形成する際のガラスペースト組成物の焼成は、特に、真空または加圧下で行う必要はない。
【０１２７】
＜平坦化層２２３＞
平坦化層２２３は、透明電極２３０との界面に平坦面２２３ａを有し、面発光素子２００の製造の歩留まりを向上させるとともに、面発光素子２００の寿命及び信頼性を向上させる機能を有する。従って、平坦化層２２３は、層内の気泡を積極的に除去する必要があり、このために、平坦化層２２３を形成する際のガラスペースト組成物の焼成は、真空または加圧下で行う必要がある。
【０１２８】
また、平坦化層２２３を形成するためのガラスペースト組成物中のガラスフリットの屈折率は、支持基板２１０の屈折率以上であることが必要である。仮に、光散乱層２２１及び平坦化層２２３の屈折率が、支持基板２１０と同程度では、透明電極２３０との界面での反射は、凹凸面２１１及び高屈折率層２２０が無い場合と同様になり、光の取り出し効率の向上を望むことはできない。さらに、平坦化層２２３を形成するためのガラスフリットの屈折率は、透明電極２３０の屈折率と同等程度以上であることが好ましい。具体的には、本実施形態に係る面発光素子２００では、平坦化層２２３の屈折率は、１．７〜２．５程度であることが好ましい。あるいは、平坦化層２２３を形成するためのガラスフリットの屈折率ｎｄ１（ｄは、ナトリウムのＤ線である５８９ｎｍを表す。）と、透明電極２３０（例えばＩＴＯ）の屈折率ｎｄ２との関係が、ｎｄ１／ｎｄ２≧０．９であることが好ましい。理由は、上記で図４を用いて説明した通りである。
【０１２９】
＜平坦化層２２３と透明電極２３０との界面の平滑性＞
以上のような構成を有する平坦化層２２３を作製する際に、上述したガラスペースト組成物を真空または加圧下で焼成することにより、焼成後に平坦化層２２３内で気泡が発生することを顕著に抑制することができる。より具体的には、上記真空または加圧下の焼成により、平坦化層２２３中に存在する気泡の数を減らし、かつ、この気泡の大きさを小さくすることが可能となる。このように、平坦化層２２３内の気泡の発生を抑制することにより、平坦化層２２３の透明電極２３０と隣接する面、すなわち、平坦化層２２３と透明電極２３０との界面の平滑性を格段に向上させることができる。そして、平坦化層２２３と透明電極２３０との界面の平滑性が向上することにより、面発光素子２００の製造の歩留まりが向上し、かつ、電流リークが抑制されることから、面発光素子２００の寿命及び信頼性も向上する。なお、本実施形態における平坦化層２２３と透明電極２３０との界面に求められる平滑性としては、平坦化層２２３の透明電極２３０と隣接する面のＲａで、３０ｎｍ以下であり、好ましくは、１ｎｍ以下ある。
【０１３０】
ここで、本実施形態では、平坦化層２２３の気泡発生の抑制度合の指標のひとつとして、第１実施形態と同様に、ヘイズ値（Ｈａｚｅ）を使用する。すなわち、本実施形態に係る面発光素子２００用の発光素子基板における透明電極２３０と隣接する平坦化層２２３のヘイズ値は、５％以下である。平坦化層２２３のヘイズ値が５％を超えると、平坦化層２２３内の気泡の数が多くなり、また、気泡のサイズが大きくなるため、平坦化層２２３と透明電極２３０との界面の十分な平滑性が確保できない。
【０１３１】
なお、本実施形態における平坦化層２２３のヘイズ値は、市販の積分球付透過率測定計やＨａｚｅメーターにより測定することができるが、平坦化層２２３のヘイズ値としては、面発光素子２００の発光素子基板全体の値ではなく、平坦化層２２３単独のヘイズ値を使用する。
【０１３２】
また、本実施形態では、平坦化層２２３内の気泡発生の抑制度合の指標として、気泡の直径及び気泡が平坦化層２２３内に占める割合を用いたより直接的な指標を用いてもよい。この場合、平坦化層２２３内に存在する気泡の直径は、透明電極２３０と隣接する平坦化層２２３の厚みの１／１０以下であり、好ましくは、１／１００以下である。また、気泡の直径の絶対的な値としては、５μｍ以下であることが好ましく、０．５μｍ以下であることがより好ましい。
【０１３３】
ここで、平坦化層２２３内に存在する気泡の直径とは、気泡を円と仮定した場合の円相当直径であり、かつ、光学顕微鏡を用いて平坦化層２２３を観察したときの視野内に含まれる全気泡の直径の平均値である。
【０１３４】
また、上記気泡が透明電極２３０と隣接する平坦化層２２３内に占める割合は、平坦化層２２３の水平断面の全面積に対する気泡の水平断面の面積の割合で０．５％以下、かつ、平坦化層２２３の垂直断面の全面積に対する気泡の垂直断面の面積の割合で０．５％以下である。好ましくは、気泡が平坦化層２２３内に占める割合は、平坦化層２２３の水平断面の全面積に対する気泡の水平断面の面積の割合で０．１％以下、かつ、平坦化層２２３の垂直断面の全面積に対する気泡の垂直断面の面積の割合で０．１％以下である。
【０１３５】
ここで、気泡の水平（垂直）断面の面積とは、気泡を球と仮定した場合の水平（垂直断面）の面積をいう。
【０１３６】
上述した平坦化層２２３内に存在する気泡の直径と平坦化層２２３内に占める割合が、上記範囲を超えると、平坦化層２２３内の気泡が、平坦化層２２３の表面から透明電極２３０側に突出する確率が高くなり、平坦化層２２３と透明電極２３０との界面の十分な平滑性が確保できない。
【０１３７】
一方、平坦化層２２３内に存在する気泡の直径と平坦化層２２３内に占める割合が、ともに上記範囲内であると、平坦化層２２３と透明電極２３０との界面の平滑性を更に向上させることができるため好ましい。
【０１３８】
なお、高屈折率層２２０に関するその他の構成については、上述した第１の実施形態に係る高屈折率層１２０と同様であるので、詳細な説明を省略する。
【０１３９】
〔面発光素子２００の製造方法〕
以上、本実施形態に係る面発光素子２００の構成について詳細に説明したが、続いて、図９を参照しながら、上述した構成を有する本実施形態に係る面発光素子２００の製造方法について詳細に説明する。図９は、本実施形態に係る面発光素子２００の製造方法の一例を示す説明図である。
【０１４０】
ここで、面発光素子２００の基板となる本実施形態に係る発光素子基板の製造方法は、表面粗化工程と、塗布工程と、乾燥工程と、焼成工程と、を含む。表面粗化工程は、支持基板２１０の表面に凹凸面２１１を形成する工程である。塗布工程は、凹凸面２１１が形成された支持基板２１０の表面に、支持基板２１０以上の屈折率を有するガラスフリットと、溶剤と、樹脂とを含有するガラスペースト組成物を塗布する工程である。乾燥工程は、支持基板２１０に塗布されたガラスペースト組成物を乾燥し、溶剤を揮発させる工程である。焼成工程は、溶剤が揮発した後のガラスペースト組成物を真空または加圧下で焼成し、樹脂を消失除去するとともにガラスフリットを溶融させ、支持基板２１０上に高屈折率層２２０を形成する工程である。以下、これらの工程を含む面発光素子２００の製造方法について述べる。
【０１４１】
（表面粗化工程）
図９に示すように、ソーダライムガラス、無アルカリガラス、高歪点ガラス（ＰＤ２００）等の支持基板２１０の表面に（図９（ａ）を参照）、サンドブラスト法、ウェットエッチング法（フロスト法）またはプレス法等の方法により、有機薄膜層２４０で発生した光が透明電極２３０を通過して支持基板２１０に入射する際の入射光の屈折角に乱れを生じさせるようなランダムな凹凸面２１１を形成する（図９（ｂ）を参照）。より詳細には、第１の実施形態と同様の方法により表面粗化工程を実施できる。
【０１４２】
（ガラスペースト組成物の調製）
次に、上述したようなガラスフリットと、溶剤と、樹脂とを含むガラスペースト組成物を調製する。このガラスペースト組成物の調製方法は、上述した第１の実施形態と同様である。
【０１４３】
ここで、本実施形態では、高屈折率層２２０が、光散乱層２２１と平滑化層２２３の２層構造を有していることから、ガラスペースト組成物についても、光散乱層２２１形成用のものと、平滑化層２２３形成用のものを調製する。この際、ガラスペースト組成物としては、光散乱層２２１用のものと平坦化層２２３用のものとで同じものを使用してもよいし、異なるものを使用してもよい。また、少なくとも平坦化層２２３用のガラスペースト組成物に含有させるガラスフリットとしては、屈折率が透明電極２３０と同等以上のものを使用することが好ましい。
【０１４４】
（塗布工程、乾燥工程、焼成工程）
次に、光散乱層２２１用に調製したガラスペースト組成物を、支持基板２１０の凹凸面２１１の表面にコーティング（塗布）する。ガラスペースト組成物の塗布方法としては特に限定はされず、例えば、バーコート法、ドクターブレード、スリットコート、ダイコートによる塗布等の公知の方法を用いることができる。
【０１４５】
次いで、凹凸面２１１にガラスペースト組成物が塗布された支持基板２１０を熱風乾燥機等に移して溶媒を除去する。このときの乾燥温度は、上述したように、支持基板２１０が溶融しないように、５００℃以下の温度であることが好ましい。より好ましくは、１００℃以上１５０℃以下である。
【０１４６】
上記乾燥工程の後、溶媒が除去された支持基板２１０を焼成炉に移し、ガラスフリットのガラス転移温度Ｔｇ以上、軟化温度Ｔｓ以下の温度で焼成することによりバインダー樹脂を焼失除去するとともに、ガラスフリットを溶融させる。さらに、焼成炉にて、ガラスフリットの軟化温度Ｔｓ以上（５００℃以下であることが好ましい。）の温度で焼成することにより、光散乱層２２１を支持基板２１０表面に形成する（図９（ｃ）を参照）。
【０１４７】
さらに、上記光散乱層２２１の形成と同様の塗布工程、乾燥工程および焼成工程を繰り返して、光散乱層２２１の表面に平坦化層２２３を形成する（図９（ｄ）を参照）。この平坦化層２２３を形成する際の焼成工程は、第１の実施形態に係る高屈折率層１２０を形成する際の焼成工程と同様の方法を用いて、真空または加圧下で行われる。これにより、焼成後に平坦化層２２３内で気泡が発生することを顕著に抑制することができる。そして、平坦化層２２３内の気泡の発生を抑制することにより、平坦化層２２３と透明電極２３０との界面の平滑性が顕著に高まるため、面発光素子２００の製造の歩留まりを向上させ、かつ、面発光素子２００の寿命及び信頼性を向上させることができる。
【０１４８】
（透明電極２３０、有機薄膜層２４０、陰極２５０の形成）
次に、高屈折率層２２０（特に、平坦化層２２３）により表面が平坦化された支持基板２１０上に、スピンコート、スパッタリング等の方法を用いてＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３等を製膜して、透明電極２３０を形成する。さらに、透明電極２３０上に正孔輸送材料や発光材料等を蒸着することにより正孔輸送層及び発光層を含む有機薄膜層２４０を形成した後に、有機薄膜層２４０上に、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ等の金属を蒸着して陰極２５０を形成し、有機薄膜層２４０を備える面発光素子２００を製造することができる（図９（ｅ）を参照）。なお、有機薄膜層２４０や陰極２５０の形成方法としては、第１の実施形態と同様の方法を用いることができる。
【０１４９】
［第３実施形態］
〔面発光素子３００の構成〕
次に、図１０を参照しながら、本発明の第３の実施形態に係る面発光素子の構成について説明する。図１０は、本発明の第３の実施形態に係る面発光素子３００の断面構成を示す説明図である。
【０１５０】
図１０に示すように、本発明の第３の実施形態に係る面発光素子３００は、支持基板３１０と、高屈折率層３２０と、透明電極（透明導電膜）３３０と、有機薄膜層３４０と、陰極３５０とを主に備える。なお、本実施形態に係る発光素子基板は、支持基板３１０と、高屈折率層３２０とからなる。
【０１５１】
面発光素子３００では、支持基板３１０の表面に凹凸面３１１が形成されており、この凹凸面３１１が高屈折率層３２０により表面（透明電極３３０と接触する面）が平坦化された構造を有している。また、面発光素子３００の高屈折率層３２０は、支持基板３１０と隣接して透明電極３３０側から入射した光を散乱させる光散乱部を有する光散乱層３２１と、透明電極３３０と隣接する平坦面３２３ａを有する平坦化層３２３の２層からなる。このように、本実施形態に係る高屈折率層３２０は、透明電極３３０側から入射した光を散乱させる機能を重視した光散乱層３２１と、高屈折率層３２０と透明電極３３０との界面に高い平滑性を持たせて歩留まりを向上させる機能を重視した平坦化層３２３、という２つの層に高屈折率層３２０が有する機能を分離させ、それぞれの機能をより高度に実現可能なものとしている。
【０１５２】
さらに、本実施形態に係る面発光素子３００では、光散乱層３２１に入射した光をより効果的に散乱させ、さらに光の取り出し効率を向上させるために、光散乱層３２１が、ガラス材料（ガラスフリット）の他に、このガラス材料と異なる屈折率を有する散乱物質３２５を含有する。
【０１５３】
ここで、本実施形態に係る支持基板３１０、透明電極３３０、有機薄膜層３４０、陰極３５０及び凹凸面３１１の凹凸の形状については、上述した第１の実施形態に係る支持基板１１０、透明電極１３０、有機薄膜層１４０、陰極１５０及び凹凸面１１１の凹凸の形状と同様であるので、これらの詳細な説明を省略する。以下、高屈折率層３２０の構成について詳細に説明する。
【０１５４】
（高屈折率層３２０）
上述したように、高屈折率層３２０は、光散乱層３２１と平坦化層３２３の２層構造を有し、かつ、光散乱層３２１中に、ガラス材料の他に、このガラス材料と異なる屈折率を有する散乱物質３２５がさらに含有されている。すなわち、本実施形態に係る高屈折率層３２０は、第２実施形態に係る高屈折率層２２０と、散乱物質３２５をさらに含有する点でのみ異なるものである。なお、本実施形態に係る高屈折率層３２０は、光散乱層３２１及び平坦化層３２３の機能を阻害しない限り、光散乱層３２１と平坦化層３２３との間に中間層（図示せず。）を含んでいてもよい。
【０１５５】
＜光散乱層３２１＞
光散乱層３２１は、支持基板３１０の凹凸面３１１上に形成され、この凹凸面３１１の凹凸形状により、透明電極３３０側から入射した光を散乱させる機能を有する。この散乱機能は、第１実施形態の高屈折率層１２０における散乱機能と同様である。この光散乱層３２１は、上述したガラスペースト組成物を用いて形成することができるが、この場合のガラスフリットの屈折率は、支持基板３１０の屈折率以上であればよく、具体的には、１．６以上２．０以下であることが好ましい。
【０１５６】
また、光散乱層３２１は、気泡等を積極的に除去する必要はない。これは、光散乱層３２１と透明電極３３０との間には、高屈折率層３２０と透明電極３３０との界面の平滑性を高めるための平坦化層３２３が設けられるためである。従って、光散乱層３２１を形成する際のガラスペースト組成物の焼成は、特に、真空または加圧下で行う必要はない。
【０１５７】
さらに、光散乱層３２１は、散乱物質３２５を含有する。この散乱物質３２５としては、光散乱層３２１の形成に用いられるガラスフリットと異なる屈折率を有する物質であれば特に限定はされないが、例えば、ＴｉＯ２，ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ，ＺｎＳ，ＰｂＴｉＯ２，ＺｎＴｅ，Ｐｂ３Ｏ３，ＰｂＣｒＯ４，ＺｎＣｒＯ４，Ｃｒ２Ｏ３，ＺｒＯ2，ＷＯ3，ＳｒＴｉＯ３，Ｙ２Ｏ３，Ｅｕ２Ｏ３，Ｌａ２Ｏ３，ＺｒＳｉＯ４等の無機化合物を使用することができる。これらの散乱物質３２５は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
【０１５８】
また、上記散乱物質３２５は、光散乱層３２１を形成するためのガラスペースト組成物中に、０．１体積％以上７４体積％以下含まれることが好ましい。より好ましくは１体積％以上３０体積％以下である。散乱物質３２５の含有量が０．１体積％未満であると、光の散乱を高める効果が十分でなく、散乱物質３２５の含有量が７４体積％(最密充填の状態)を超えると、焼成後に高屈折薄膜の形状を保持することが難しくなるため好ましくない。
【０１５９】
＜平坦化層３２３＞
平坦化層３２３は、透明電極３３０との界面に平坦面３２３ａを有し、面発光素子３００の製造の歩留まりを向上させるとともに、面発光素子３００の寿命及び信頼性を向上させる機能を有する。従って、平坦化層３２３は、層内の気泡を積極的に除去する必要があり、このために、平坦化層３２３を形成する際のガラスペースト組成物の焼成は、真空または加圧下で行う必要がある。
【０１６０】
なお、平坦化層３２３のその他の構成は、上述した第２実施形態に係る平坦化層２２３と同様である。また、高屈折率層３２０に関するその他の構成については、上述した第１の実施形態に係る高屈折率層１２０と同様であるので、詳細な説明を省略する。
【０１６１】
〔面発光素子３００の製造方法〕
以上、本実施形態に係る面発光素子３００の構成について詳細に説明したが、続いて、図１１を参照しながら、上述した構成を有する本実施形態に係る面発光素子３００の製造方法について詳細に説明する。図１１は、本実施形態に係る面発光素子３００の製造方法の一例を示す説明図である。
【０１６２】
ここで、面発光素子３００の基板となる本実施形態に係る発光素子基板の製造方法は、表面粗化工程と、塗布工程と、乾燥工程と、焼成工程と、を含む。表面粗化工程は、支持基板３１０の表面に凹凸面３１１を形成する工程である。塗布工程は、凹凸面３１１が形成された支持基板３１０の表面に、支持基板３１０以上の屈折率を有するガラスフリットと、溶剤と、樹脂とを含有するガラスペースト組成物を塗布する工程である。乾燥工程は、支持基板３１０に塗布されたガラスペースト組成物を乾燥し、溶剤を揮発させる工程である。焼成工程は、溶剤が揮発した後のガラスペースト組成物を真空または加圧下で焼成し、樹脂を消失除去するとともにガラスフリットを溶融させ、支持基板３１０上に高屈折率層３２０を形成する工程である。以下、これらの工程を含む面発光素子３００の製造方法について述べる。
【０１６３】
（表面粗化工程）
図１１に示すように、ソーダライムガラス、無アルカリガラス等の支持基板３１０の表面に（図１１（ａ）を参照）、サンドブラスト法、ウェットエッチング法（フロスト法）またはプレス法等の方法により、有機薄膜層３４０で発生した光が透明電極３３０を通過して支持基板３１０に入射する際の入射光の屈折角に乱れを生じさせるようなランダムな凹凸面３１１を形成する（図１１（ｂ）を参照）。より詳細には、第１の実施形態と同様の方法により表面粗化工程を実施できる。
【０１６４】
（ガラスペースト組成物の調製）
次に、上述したようなガラスフリットと、溶剤と、樹脂とを含むガラスペースト組成物を調製する。このガラスペースト組成物の調製方法は、基本的には、上述した第２の実施形態と同様である。
【０１６５】
ただし、高屈折率層３２０が、光散乱層３２１と平滑化層３２３の２層構造を有していることから、ガラスペースト組成物についても、光散乱層３２１形成用のものと、平滑化層３２３形成用のものを調製するのであるが、この際、光散乱層３２１形成用のガラスペースト組成物には、上述した散乱物質３２５を含有させる必要がある。このときに使用できる散乱物質３２５の種類と含有量は上述した通りである。従って、本実施形態では、第２実施形態と異なり、光散乱層３２１用のガラスペースト組成物と平坦化層３２３用のガラスペースト組成物とは同じものを使用することはできない。また、少なくとも平坦化層３２３用のガラスペースト組成物に含有させるガラスフリットとしては、屈折率が透明電極３３０と同等以上のものを使用することが好ましい。
【０１６６】
（塗布工程、乾燥工程、焼成工程）
次に、光散乱層３２１用に調製した散乱物質３２５を含有するガラスペースト組成物を、支持基板３１０の凹凸面３１１の表面にコーティング（塗布）する。ガラスペースト組成物の塗布方法としては特に限定はされず、例えば、バーコート法、ドクターブレード、スリットコート、ダイコートによる塗布等の公知の方法を用いることができる。
【０１６７】
次いで、凹凸面３１１にガラスペースト組成物が塗布された支持基板３１０を熱風乾燥機等に移して溶媒を除去する。このときの乾燥温度は、上述したように、支持基板３１０が溶融しないように、５００℃以下の温度であることが好ましい。より好ましくは、１００℃以上１５０℃以下である。
【０１６８】
上記乾燥工程の後、溶媒が除去された支持基板３１０を焼成炉に移し、ガラスフリットのガラス転移温度Ｔｇ以上、軟化温度Ｔｓ以下の温度で焼成することによりバインダー樹脂を焼失除去するとともに、ガラスフリットを溶融させる。さらに、焼成炉にて、ガラスフリットの軟化温度Ｔｓ以上（５００℃以下であることが好ましい。）の温度で焼成することにより、光散乱層３２１を支持基板３１０表面に形成する（図１１（ｃ）を参照）。
【０１６９】
さらに、上記光散乱層３２１の形成と同様の塗布工程、乾燥工程および焼成工程を繰り返して、光散乱層３２１の表面に平坦化層３２３を形成する（図１１（ｄ）を参照）。この平坦化層３２３を形成する際の焼成工程は、第１の実施形態に係る高屈折率層１２０を形成する際の焼成工程と同様の方法を用いて、真空または加圧下で行われる。これにより、焼成後に平坦化層３２３内で気泡が発生することを顕著に抑制することができる。そして、平坦化層３２３内の気泡の発生を抑制することにより、平坦化層３２３と透明電極３３０との界面の平滑性が顕著に高まるため、面発光素子３００の製造の歩留まりを向上させ、かつ、面発光素子３００の寿命及び信頼性を向上させることができる。
【０１７０】
（透明電極３３０、有機薄膜層３４０、陰極３５０の形成）
次に、高屈折率層３２０（特に、平坦化層３２３）により表面が平坦化された支持基板３１０上に、スピンコート、スパッタリング等の方法を用いてＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３等を製膜して、透明電極３３０を形成する。さらに、透明電極３３０上に正孔輸送材料や発光材料等を蒸着することにより正孔輸送層及び発光層を含む有機薄膜層３４０を形成した後に、有機薄膜層３４０上に、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ等の金属を蒸着して陰極３５０を形成し、有機薄膜層３４０を備える面発光素子３００を製造することができる（図１１（ｅ）を参照）。なお、有機薄膜層３４０や陰極３５０の形成方法としては、第１の実施形態と同様の方法を用いることができる。
【０１７１】
［第４実施形態］
〔面発光素子４００の構成〕
次に、図１２を参照しながら、本発明の第４の実施形態に係る面発光素子の構成について説明する。図１２は、本発明の第４の実施形態に係る面発光素子４００の断面構成を示す説明図である。
【０１７２】
図１２に示すように、本発明の第４の実施形態に係る面発光素子４００は、支持基板４１０と、高屈折率層４２０と、透明電極（透明導電膜）４３０と、有機薄膜層４４０と、陰極４５０とを主に備える。なお、本実施形態に係る発光素子基板は、支持基板４１０と、高屈折率層４２０とからなる。
【０１７３】
面発光素子４００では、支持基板４１０の表面には凹凸面は形成されておらず、比較的平坦な面上に高屈折率層４２０が形成されている。また、面発光素子４００の高屈折率層４２０は、支持基板４１０と隣接して透明電極４３０側から入射した光を散乱させる光散乱部を有する光散乱層４２１と、透明電極４３０と隣接する平坦面４２３ａを有する平坦化層４２３の２層からなる。このように、本実施形態に係る高屈折率層４２０は、透明電極４３０側から入射した光を散乱させる機能を重視した光散乱層４２１と、高屈折率層４２０と透明電極４３０との界面に高い平滑性を持たせて歩留まりを向上させる機能を重視した平坦化層４２３、という２つの層に高屈折率層４２０が有する機能を分離させ、それぞれの機能をより高度に実現可能なものとしている。
【０１７４】
本実施形態に係る面発光素子４００では、光散乱層４２１に入射した光を散乱させる機能を持たせるために、光散乱層４２１が、ガラス材料（ガラスフリット）の他に、このガラス材料と異なる屈折率を有する散乱物質４２５を含有する。
【０１７５】
ここで、本実施形態に係る透明電極４３０、有機薄膜層４４０及び陰極４５０については、上述した第１の実施形態に係る透明電極１３０、有機薄膜層１４０及び陰極１５０と同様であるので、これらの詳細な説明を省略する。以下、支持基板４１０及び高屈折率層４２０の構成について詳細に説明する。
【０１７６】
（支持基板４１０）
支持基板４１０は、上述した第１〜第３の実施形態の場合と異なり、凹凸面を有しない。そのため、高屈折率層４２０における光散乱機能は、支持基板の凹凸面により実現するのではなく、光散乱層４２１中に、当該層を形成するためのガラスフリットと異なる屈折率を有する散乱物質４２５を含有させることにより実現している。なお、凹凸面を有しない点を除けば、支持基板４１０の構成は、第１の実施形態に係る支持基板１１０と同様である。
【０１７７】
（高屈折率層４２０）
上述したように、高屈折率層４２０は、光散乱層４２１と平坦化層４２３の２層構造を有し、かつ、光散乱層４２１中に、ガラス材料の他に、このガラス材料と異なる屈折率を有する散乱物質４２５がさらに含有されている。すなわち、本実施形態に係る高屈折率層４２０は、当該層が形成される支持基板の表面形状が異なるものの、第３の実施形態に係る高屈折率層３２０と全く同様の構成を有している。なお、本実施形態に係る高屈折率層４２０は、光散乱層４２１及び平坦化層４２３の機能を阻害しない限り、光散乱層４２１と平坦化層４２３との間に中間層（図示せず。）を含んでいてもよい。
【０１７８】
＜光散乱層４２１＞
光散乱層４２１は、支持基板４１０の表面上に形成され、かつ、散乱物質４２５を含有する。この散乱物質４２５が光散乱層４２１中に分散して配置されていることにより、透明電極４３０側から入射した光を散乱させる機能を有する。この光散乱層４２１は、上述したガラスペースト組成物を用いて形成することができるが、この場合のガラスフリットの屈折率は、支持基板４１０の屈折率以上であればよく、具体的には、１．４以上２．０以下であることが好ましい。
【０１７９】
また、光散乱層４２１は、気泡等を積極的に除去する必要はない。これは、光散乱層４２１と透明電極４３０との間には、高屈折率層４２０と透明電極４３０との界面の平滑性を高めるための平坦化層４２３が設けられるためである。従って、光散乱層４２１を形成する際のガラスペースト組成物の焼成は、特に、真空または加圧下で行う必要はない。
【０１８０】
さらに、光散乱層４２１は、散乱物質４２５を含有する。この散乱物質４２５の種類及び含有量は、第３の実施形態の場合と同様である。
【０１８１】
＜平坦化層４２３＞
平坦化層４２３は、透明電極４３０との界面に平坦面４２３ａを有し、面発光素子４００の製造の歩留まりを向上させるとともに、面発光素子４００の寿命及び信頼性を向上させる機能を有する。従って、平坦化層４２３は、層内の気泡を積極的に除去する必要があり、このために、平坦化層４２３を形成する際のガラスペースト組成物の焼成は、真空または加圧下で行う必要がある。
【０１８２】
なお、平坦化層４２３のその他の構成は、上述した第２実施形態に係る平坦化層２２３と同様である。また、高屈折率層４２０に関するその他の構成については、上述した第１の実施形態に係る高屈折率層１２０と同様であるので、詳細な説明を省略する。
【０１８３】
〔面発光素子４００の製造方法〕
以上、本実施形態に係る面発光素子４００の構成について詳細に説明したが、続いて、図１３を参照しながら、上述した構成を有する本実施形態に係る面発光素子４００の製造方法について詳細に説明する。図１３は、本実施形態に係る面発光素子４００の製造方法の一例を示す説明図である。
【０１８４】
ここで、面発光素子４００の基板となる本実施形態に係る発光素子基板の製造方法は、塗布工程と、乾燥工程と、焼成工程と、を含む。上述した第１〜第３の実施形態の場合と異なり、表面粗化工程は含まれない。塗布工程は、比較的平坦な支持基板４１０の表面に、支持基板４１０以上の屈折率を有するガラスフリットと、溶剤と、樹脂とを含有するガラスペースト組成物を塗布する工程である。乾燥工程は、支持基板４１０に塗布されたガラスペースト組成物を乾燥し、溶剤を揮発させる工程である。焼成工程は、溶剤が揮発した後のガラスペースト組成物を真空または加圧下で焼成し、樹脂を消失除去するとともにガラスフリットを溶融させ、支持基板４１０上に高屈折率層４２０を形成する工程である。以下、これらの工程を含む面発光素子４００の製造方法について述べる。
【０１８５】
（ガラスペースト組成物の調製）
まず、上述したようなガラスフリットと、溶剤と、樹脂とを含むガラスペースト組成物を調製する。このガラスペースト組成物の調製方法は、上述した第３の実施形態と全く同様である。
【０１８６】
（塗布工程、乾燥工程、焼成工程）
次に、光散乱層４２１用に調製した散乱物質４２５を含有するガラスペースト組成物を、支持基板４１０（図１３（ａ）を参照）の表面にコーティング（塗布）する。ガラスペースト組成物の塗布方法としては特に限定はされず、例えば、バーコート法、ドクターブレード、スリットコート、ダイコートによる塗布等の公知の方法を用いることができる。
【０１８７】
次いで、表面にガラスペースト組成物が塗布された支持基板４１０を熱風乾燥機等に移して溶媒を除去する。このときの乾燥温度は、上述したように、支持基板４１０が溶融しないように、５００℃以下の温度であることが好ましい。より好ましくは、１００℃以上１５０℃以下である。
【０１８８】
上記乾燥工程の後、溶媒が除去された支持基板４１０を焼成炉に移し、ガラスフリットのガラス転移温度Ｔｇ以上、軟化温度Ｔｓ以下の温度で焼成することによりバインダー樹脂を焼失除去するとともに、ガラスフリットを溶融させる。さらに、焼成炉にて、ガラスフリットの軟化温度Ｔｓ以上（５００℃以下であることが好ましい。）の温度で焼成することにより、光散乱層４２１を支持基板４１０表面に形成する（図１３（ｂ）を参照）。
【０１８９】
さらに、上記光散乱層４２１の形成と同様の塗布工程、乾燥工程および焼成工程を繰り返して、光散乱層４２１の表面に平坦化層４２３を形成する（図１３（ｃ）を参照）。この平坦化層４２３を形成する際の焼成工程は、第１の実施形態に係る高屈折率層１２０を形成する際の焼成工程と同様の方法を用いて、真空または加圧下で行われる。これにより、焼成後に平坦化層４２３内で気泡が発生することを顕著に抑制することができる。そして、平坦化層４２３内の気泡の発生を抑制することにより、平坦化層４２３と透明電極４３０との界面の平滑性が顕著に高まるため、面発光素子４００の製造の歩留まりを向上させ、かつ、面発光素子４００の寿命及び信頼性を向上させることができる。
【０１９０】
（透明電極４３０、有機薄膜層４４０、陰極４５０の形成）
次に、高屈折率層４２０（特に、平坦化層４２３）により表面が平坦化された支持基板４１０上に、スピンコート、スパッタリング等の方法を用いてＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３等を製膜して、透明電極４３０を形成する。さらに、透明電極４３０上に正孔輸送材料や発光材料等を蒸着することにより正孔輸送層及び発光層を含む有機薄膜層４４０を形成した後に、有機薄膜層４４０上に、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ等の金属を蒸着して陰極４５０を形成し、有機薄膜層４４０を備える面発光素子４００を製造することができる（図１３（ｄ）を参照）。なお、有機薄膜層４４０や陰極４５０の形成方法としては、第１の実施形態と同様の方法を用いることができる。
【０１９１】
［まとめ］
以上のように、本発明の第１〜第４の実施形態に係る面発光素子１００、２００、３００、４００によれば、スネルの法則で全反射してしまい素子内から取り出すことができない光を取り出すことができるので、ＯＬＥＤなどの面発光素子の光取り出し効率を大幅に改善することが可能となる。
【０１９２】
特に、上述した各実施形態では、支持基板と高屈折率層との界面に屈折率に乱れが生じるような凹凸構造を設けるか、または、高屈折率層中に散乱物質４２５を含有させることで、光を散乱させ光を前面へ取り出せる構造を有し、かつ、透明電極と同等以上の屈折率を有する材料で透明電極との界面に平坦面を形成することで、約１．５〜２．０倍の光の取り出し効率の向上と高い歩留まりが得られることがわかった。なお、上記特許文献４に記載された手法では、高屈折率ガラスの中に意図的に気泡やフィラーなどの散乱成分を存在させて高屈折率層そのものを散乱層として機能させているが、透明電極と接する部分に気泡やフィラーが存在すると均質な透明電極の形成が困難で、寿命や信頼性の確保ができない。特許文献４には、意図的に表面に気泡を存在させない方法が記載されているが、製造上の困難が予想される。また、気泡により光学的な光のコントロールが出来なくなってしまう問題もある。この問題は、微細な画素を複数有するディスプレイなどの用途において応用できないことを示唆している。
【０１９３】
一方、本発明の各実施形態では、気泡等を極限まで排除することで、気泡等によって懸念される歩留まりの低下や、寿命及び信頼性の低下などの問題を解消している。素子の歩留まり、寿命及び信頼性を低下させる要因である気泡等を積極的に排除する手法として、真空または加圧下で焼成する工程を採用している。
【０１９４】
また、高屈折率層により平坦化された透明電極との界面を、より一層平坦化するためには、ＯＬＥＤを作製する工程として一般的になっており、ガラス研磨工程は透明電極を成膜する前に行うことが好ましい。なお、研磨工程を導入した場合、研磨される高屈折率層の内部に気泡等があると、この気泡等が存在する部分が研磨された結果、凹んだ形状の欠陥が生じ、輝点、暗点、リーク等の信頼性に関連する問題が多発することが容易に理解できる。
【実施例】
【０１９５】
次に、実施例を用いて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例のみに限定されるわけではない。
【０１９６】
（発光素子基板の作製）
まず、ＯＬＥＤ等の基板として用いられる発光素子基板を作製した。具体的には、支持基板として、厚み０．７ｍｍ、５０×５０ｍｍのソーダライムガラスを用い、このソーダライムガラスに＃８００のアルミナ粉を０．５ＫＰａの条件で噴射することにより、表面に凹凸が形成された凹凸付支持基板（以下、「凹凸基板」と称する。）を得た。凹凸基板の表面をＫｅｙｅｎｃｅ社製レーザー顕微鏡ＶＫ９５１０で観察したところ、Ｒａ＝０．７ｕｍの凹凸が形成されていた。東洋精機製ヘイズメーター「ＨａｚｅガードＩＩ」で測定したところ、この凹凸基板の透過率は８２％、ヘイズ値は９１％であり光散乱部として機能する凹凸面が形成されていることが分かった。
【０１９７】
これとは別に、ガラス転移温度Ｔｇ＝４００℃のＢｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯ系ガラスフリット（粒度分布 Ｄ５０＝１．６μｍ）１５０ｇ、エチルセルロースＳＴＤ４５（ダウケミカル社製）３ｇ、テルピネオール３２．９ｇ、ブチルカルビトールアセテート１４．１ｇを溶解混合した後、３本ロールミルで混練してガラスペースト組成物を作製した。
【０１９８】
得られたガラスペースト組成物を上記で作製した凹凸付基板および凹凸無し基板（サンドブラスト加工をしていないソーダライムガラス基板）にそれぞれドクターブレードを用いてコーティングし、１２０℃の熱風乾燥機で溶媒を除去後、焼成炉に移し、３５０℃で３０分間焼成してバインダー樹脂を除去した後に、５００℃で３０分間焼成して、透明なガラス層である高屈折率層を、各基板の表面に形成した。
【０１９９】
凹凸無し基板上に形成した高屈折率層の膜厚をアルバック社製触針式膜厚計（ＤＥＫＴＡＫ）にて測定したところ３０μｍであった。無色透明で表面の平滑なガラス層（高屈折率層）が形成されていることが分かった。この高屈折率層が形成された基板のＲａは３０ｎｍ以下であった。
【０２００】
また、凹凸無し基板上に高屈折率層を形成する際に大気中で焼成（大気焼成）した基板の全光線透過率は７２．２％、ヘイズ値は４０．２％であった（表２（１）Ａｉｒ参照）。
【０２０１】
一方、凹凸無し基板上に高屈折率層を形成する際に真空中で焼成（真空焼成）した基板の全光線透過率は８２．３％、ヘイズ値は２．６６％であった（表２（２）Ｖａｃ．参照）。
【０２０２】
また、真空焼成した基板は、最表面を更に平坦化するため、研磨工程を追加したものも作製した。
【０２０３】
次に、ＲＦマグネトロンスパッタリング装置を用いてソーダライムガラス、上記で作成した３種類のガラス基板にＩＴＯを１２０ｎｍ製膜した。
【０２０４】
ここで、上記で試作した高屈折率層に使用したガラスフリットの屈折率と透明電極に使用したＩＴＯの屈折率とを比較した例を図１４に示す。図１４を見ても理解できるように、ガラスフリットの屈折率とＩＴＯの屈折率とを比較すると、ガラスフリットの屈折率の方が大きくなっていることが示されている。この結果から、透明電極よりも基板側（高屈折率層）の屈折率が高いことで、全反射による光取り出し効率の低下を回避することが可能となることが示唆された。
【０２０５】
（ガラスペースト組成物の焼成条件の検討）
次に、ガラスペースト組成物の最適な焼成条件に関する検討を行った。支持基板としては上述した凹凸無し基板を用い、ガラスペースト組成物としては上述したものを用い、支持基板上に高屈折率層が形成された発光素子基板のサンプルを作製した。本実施例において、大気焼成（以下、「Ａｉｒ」と記載する場合もある。）とは、大気圧下において、ガラスペースト組成物を焼成する工程を示す。また、真空焼成（以下、「Ｖａｃ．」と記載する場合もある。）とは、ガラスペースト組成物を焼成中に所定のタイミングで０．３Ｐａ以下に焼成炉内を減圧した状態を維持する工程を示す。さらに、加圧焼成（以下、「Ｐｒｅｓｓ」と記載する場合もある。）とは、ガラスペースト組成物を焼成中に所定のタイミングで１１０ｋＰａ以上に焼成炉内を加圧した状態を維持する工程を示す。
【０２０６】
本検討では、焼成工程をＳｔｅｐ Ａ（バインダー樹脂を消失させるステップ）とＳｔｅｐ Ｂ（ガラスフリットを焼成するステップ）の２つのステップに分け、各ステップを表１に示すプロセス条件にて実施した。表１には各ステップに温度条件を示してあるが、（１）大気焼成（Ａｉｒ）では両ステップとも大気中で行い、（２）真空焼成（Ｖａｃ．）及び（３）加圧焼成（Ｐｒｅｓｓ）では、Ｓｔｅｐ Ａを大気中で行い、Ｓｔｅｐ Ｂをそれぞれ真空条件及び加圧条件とした。以上のようにして焼成を行って支持基板上に形成された高屈折率層について、透過率とヘイズ値を測定した。この結果を表２に示す。
【０２０７】
表２から明らかなように、バインダー樹脂の焼成後に真空または加圧下で焼成する工程を追加することでヘイズ値が劇的に低下することが示された。これは、高屈折率層の内部に存在している気泡が縮小、（さらには減少）したことによるものであると考えられる。また、ヘイズ値の減少に伴い透過率が１０％程度向上することが確認された。なお、表２のＲｅｆ．（Ｇｌａｓｓ）は、参照用として示した支持基板として用いたガラス基板についてのデータである。また、光学顕微鏡を用い、焼成した高屈折率層内（観察視野０．０５ｍｍ２）を観察すると、気泡が占める割合は、大気焼成したサンプルでは６．２〜６．８％、真空焼成したサンプルでは０．１〜０．３％であった。この結果から、真空焼成では、気泡の割合が大気焼成の場合の２〜５％程度に減少していることが示された。
【０２０８】
【表１】
【０２０９】
【表２】
【０２１０】
（支持基板の凹凸面による散乱効果）
次に、支持基板表面に形成された凹凸面による散乱効果について検討した結果を以下に示す。上述のようにして得られたガラスペースト組成物を、先に作製した凹凸付基板および凹凸無し基板に、それぞれ、ドクターブレードを用いてコーティングし、１２０℃の熱風乾燥機で溶媒を除去した後、各基板を焼成炉に移し、３５０℃で２０分焼成してバインダー樹脂を除去し、さらに、５００℃で３０分焼成して、透明なガラス層である高屈折率層を、各基板の表面に形成した。
【０２１１】
さらに、凹凸無し基板上に形成したガラス層の膜厚をアルバック社製触針式膜厚計（ＤＥＫＴＡＫ）にて測定したところ２５μｍであった。光学顕微鏡で観察したところガラスペースト組成物を使用して作製した膜には多少の気泡が存在するものの、光を効果的に散乱させる程の量は存在せず、無色透明で表面の平滑なガラス層が形成されていることが分かった。このガラス層が形成された凹凸無し基板のＲａは３０ｎｍ以下であった。
【０２１２】
また、凹凸無し基板上にガラス層を形成した基板の全光線透過率は７９％、Ｈａｚｅ値は１０％であった。さらに、プリズムカップラーＭＯＤＥＬ２０００（Ｍｅｔｒｉｃｏｎ社製）でガラス層の屈折率を測定したところ、屈折率ｎｄ＝１．９９であった。
【０２１３】
一方、凹凸付基板上にガラス層を形成した基板の全光線透過率は７１％、Ｈａｚｅ値は９０％であり、Ｒａは３０ｎｍ以下であった。このようにして基板内部に凹凸面に由来する散乱層が存在するが、表面は平滑である発光素子基板が作製できた。
【０２１４】
次に、ＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いて、ソーダライムガラス、上記で作成した２種類のガラス基板のそれぞれに、ＩＴＯを１２０ｎｍ製膜した。凹凸付基板上にガラス層を形成した基板を用いたものを基板（Ａ）、凹凸無し基板上にガラス層を形成した基板を用いたものを基板（Ｂ）、ソーダライムガラスを用いたものを基板（Ｃ）とする。
【０２１５】
次に、青色発光材料として、ＢＡＳＦ社製ＬΜＭＯＧＥＮＦ６５０を抵抗加熱蒸着機を使用して基板（Ａ）〜（Ｃ）に２００ｎｍ蒸着した。得られた３種類の蛍光膜付基板を、蛍光分光光度計（日立ハイテクノロジーズ社製Ｆ７０００）を用いて蛍光強度を測定した。積分球で集められた全方位の発光量を吸収された励起光量で規格化（光取り出し強度）すると、表３に示す結果が得られた。また、図１５に蛍光分光光度計で測定した結果を示す。
【０２１６】
【表３】
【０２１７】
この表３及び図１５に示す例は、ＥＬ素子を実際に作製したものではないが、表３及び図１５から明らかなように、本発明を適用した基板を用いた場合に、光の取り出し効率が大幅に改善されることが分かった。
【０２１８】
同様にして、緑色蛍光体、赤色蛍光体、白色蛍光体を用いて、光の取り出し効率を見積もった結果を表４に示す。使用した基板は、表４に示したとおりである。表４から明らかなように、本発明を適用した発光素子基板を用いた場合には、どの波長の光に対しても効果的に取り出し効率を向上させることが可能となることが分かった。
【０２１９】
【表４】
【０２２０】
（Ｒａ、Ｈａｚｅと取り出し効率との関係）
次に、凹凸付基板のＲａを変化させて同様の基板を作製し、光の取り出し効率を測定した結果を表５に示す。凹凸付基板のＲａ，Ｈａｚｅ値、及び凹凸の形成方法は、表５に示したとおりである。表５から明らかなように、Ｒａが０．０１μｍや０．１μｍなど、凹凸の程度が小さい場合には、Ｈａｚｅ値も小さく、光の取り出し効率向上の効果が少ないかほとんど無かった。一方、例えば、０．７μｍ以上の大きなＲａを有する凹凸基板を用いた場合には、Ｈａｚｅ値も大きく、十分な光の取り出し効率の向上が確認された。
【０２２１】
【表５】
【０２２２】
（好適な膜厚に関する検討）
次に、凹凸付基板上に形成する高屈折率のガラス層の膜厚について検討した結果を表６に示す。種々のＲａを有する凹凸付基板上に種々の厚みの高屈折率ガラス層を形成した結果、表面が十分に平滑な発光素子基板を得るためには、Ｒａに応じて必要なガラス層の厚みが異なることがわかった。例えば、Ｒａ＝０．７μｍでは２０μｍ以上が必要であった。完全に平坦化された表面を得るためには、概ね、Ｒａの３０〜４０倍の膜厚が必要であることがわかる。これは、Ｒａの数値の１０〜２０倍のＲｚ（最大高さ）が存在するためである。
【０２２３】
【表６】
【０２２４】
（凹凸面がレンズ構造の場合の実施例）
ソーダライムガラス基板上にモールドの熱転写法を用いて、直径３０μｍの半球状のマイクロレンズアレイを形成した。次に、上述したガラスペースト組成物を焼成後の膜厚が２５μｍになるように塗工・乾燥して、内部にマイクロレンズ構造を持つ高屈折率層を有する基板を得た。さらに、この基板にＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いてＩＴＯを１２０ｎｍ製膜した（基板（Ａ）とする）。これとは別に、ソーダライムガラス基板上にガラスペースト組成物を２５μｍの膜厚で形成した後に、ＩＴＯを１２０ｎｍスパッタした基板（Ｂ）、および、ソーダライムガラスにＩＴＯを１２０ｎｍスパッタした基板（Ｃ）を作製した。（Ａ）〜（Ｃ）のそれぞれの基板に青色発光材料として、ＢＡＳＦ社製ＬΜＭＯＧＥＮＦ６５０を抵抗加熱蒸着機を使用して２００ｎｍ蒸着した。得られた３種類の蛍光膜付基板を蛍光分光光度計（日立ハイテクノロジーズ社製Ｆ７０００）を用いて蛍光強度を測定した。積分球で集められた全方位の発光量を吸収された励起光量で規格化すると、表７の結果が得られた。ランダムな凹凸面のみならず、マイクロレンズを基板内部に内包する場合においても、光の取り出し効率の改善が確認できた。
【０２２５】
【表７】
【０２２６】
（有機薄膜素子（ＯＬＥＤ）の実施例：第１実施形態の例）
上述した本発明の第１実施形態の構造を有するＯＬＥＤについて評価するために、以下の基板Ｔ１−１〜Ｔ１−６を作製した。基板Ｔ１−１は、比較用の基板として作製したもので、ガラス基板に直接透明電極としてインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）を成膜したサンプルである。基板Ｔ１−２は、凹凸構造の無いガラス基板に対して透明電極ＩＴＯの屈折率に近い屈折率を有するガラスペースト組成物（ｎｄ＝１．９８、組成：後日記載）をバーコート法を用いて塗布した後に大気焼成（Ａｉｒ）して高屈折率層を成膜したサンプルである。基板Ｔ１−３は、凹凸構造の無いガラス基板に対して透明電極ＩＴＯの屈折率に近い屈折率を有するガラスペースト組成物（ｎｄ＝１．９８、組成：Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＺｎＯ系ガラスフリット（Ｔｇ＝４００℃）、エチルセルロースＳＴＤ４５（ダウケミカル社製）、テルピネオール、ブチルカルビトールアセテートを溶解混合）をバーコート法を用いて塗布した後に真空焼成（Ｖａｃ．）して高屈折率層を成膜したサンプルである。基板Ｔ１−４は、サンドブラスト法を用いて表面にランダムな凹凸構造を形成したガラス基板に対して前記ガラスペースト組成物をバーコート法を用いて塗布した後に大気焼成（Ａｉｒ）して高屈折率層を成膜したサンプルである。基板Ｔ１−５は、サンドブラスト法を用いて表面にランダムな凹凸構造を形成したガラス基板に対して前記ガラスペースト組成物をバーコート法を用いて塗布した後に真空焼成（Ｖａｃ．）して高屈折率層を成膜したサンプルである。また、基板Ｔ１−６は、基板Ｔ１−５と同様にして真空焼成をした後、基板の最表面を研磨（Ｌａｐ）加工し、さらに基板の平滑性を向上させたサンプルである。Ｌａｐ加工は、真空焼成した基板において効果を発揮する。高屈折率層内に気泡が存在すると高屈折率層の表面をＬａｐ加工することで表面に内在していた気泡による凹み形状などの欠陥が現れる。したがって、Ｌａｐ加工により、基板表面を更に平滑化するためには、真空焼成し、高屈折率層に内在する気泡を無くすことが必要となる。
【０２２７】
なお、上記特許文献４に記載の手法では、高屈折率層の中に意図的に気泡やフィラーなどの散乱成分を存在させて高屈折率層そのものを散乱層として機能させているが、透明電極と接する部分に気泡やフィラーが存在すると均質な透明電極の形成が困難で、寿命や信頼性の確保ができないことが本検討からも伺える。
【０２２８】
上記のようにして作製した基板Ｔ１−１〜Ｔ１−６は、ガラスペースト組成物を塗布した後、湿度が５０％にコントロールされた場所で６０分間レベリングし、１２０℃の温風乾燥機にて、３０分間乾燥させた。さらに、各基板にＩＴＯを成膜した後、ブラシ洗浄、超音波洗浄、脱脂等の洗浄工程後、ＵＶ／Ｏ３クリーニング処理した。続いて、正孔注入層としてＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、正孔輸送層として、インターレイヤー層（ＩＬ）、発光層（ＥＭＬ）として、ポリフルオレン系の材料をそれぞれスピンコート成膜した。その後、陰極としてアルミニウム（Ａｌ）を７０ｎｍ真空蒸着した。最後に、酸化カルシウム系のデシカントを貼り付けた封止板を紫外線硬化樹脂を用いてＯＬＥＤ基板へ貼り合わせ、紫外線照射し樹脂を硬化させ、ＯＬＥＤサンプルを作製した。これらのＯＬＥＤサンプルに対し、ＫＥＩＴＨＫＥＹ社ソースメーター２４００、Ｐｈｏｔｏ Ｒｅｓｅｒｃｈ社Ｓｐｅｃｔｒａ ＳｃａｎＰＲ６００輝度計を組み合わせて、電流−電圧−輝度特性を測定した。電流−電圧特性は、いずれの素子でも同等の特性が得られた。輝度−電流密度の結果から、本発明の第１の実施形態の発光素子基板（基板Ｔ１−５、Ｔ１−６）を用いた場合、他の基板を用いた場合と比べ、１．８〜２．０倍程度の輝度が得られたことが実証できた。表８に、基板Ｔ１−１〜Ｔ１−６を用いて作製したＯＬＥＤサンプルの取り出し効率と歩留まりを示す。なお、取り出し効率は、高屈折率層を形成していない基板Ｔ１−１における取り出し効率を１とした相対評価で示した。
【０２２９】
【表８】
【０２３０】
表８に示すように、大気焼成を行った場合よりも真空焼成を行った場合の方が歩留まりが向上しており、また、焼成後に研磨した場合は、劇的に歩留まり向上の効果があることが実証された。しかし、本検討で試作した特許文献４の素子に相当すると考えられるサンプル（基板Ｔ１−２を用いた場合）の光の取り出し効果の向上は見出せなかった。光の取り出し効果が得られなかった原因として、気泡サイズ、気泡数、そして気泡の位置制御をコントロールすることが困難であり、光を散乱させ基板前面へ光を取り出すに至っていないと考察する。
【０２３１】
（有機ＥＬ素子（ＯＬＥＤ）の実施例：第２実施形態の例）
上述した本発明の第２実施形態の構造を有するＯＬＥＤについて評価するために、以下の基板Ｔ２−１〜Ｔ２−３を作製した。基板Ｔ２−１は、比較用の基板として作製したもので、ガラス基板に直接透明電極としてインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）を成膜したサンプルである。基板Ｔ２−２は、サンドブラスト法を用いて表面にランダムな凹凸構造を形成したガラス基板に対して、透明電極ＩＴＯの屈折率に近い屈折率を有するガラスペースト組成物（ｎｄ＝１．９８、組成：Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＺｎＯ系ガラスフリット（Ｔｇ＝４００℃）、エチルセルロースＳＴＤ４５（ダウケミカル社製）、テルピネオール、ブチルカルビトールアセテートを溶解混合）をバーコート法を用いて塗布した後に大気焼成（Ａｉｒ）し、さらにその上に、前記ガラスペースト組成物を再塗布した後に真空焼成（Ｖａｃ．）して２層構造の高屈折率層を成膜したサンプルである。基板Ｔ２−３は、サンドブラスト法を用いて表面にランダムな凹凸構造を形成したガラス基板に対して、前記ガラスペースト組成物をバーコート法を用いて塗布した後に真空焼成（Ｖａｃ．）し、さらにその上に、前記ガラスペースト組成物を再塗布した後に真空焼成（Ｖａｃ．）して２層構造の高屈折率層を成膜したサンプルである。
【０２３２】
上記のようにして作製した基板Ｔ２−１〜Ｔ２−３は、ガラスペースト組成物を塗布した後、湿度が５０％にコントロールされた場所で６０分間レベリングし、１２０℃の温風乾燥機にて、３０分間乾燥させた。さらに、各基板にＩＴＯを成膜した後、ブラシ洗浄、超音波洗浄、脱脂等の洗浄工程後、ＵＶ／Ｏ３クリーニング処理した。続いて、正孔注入層としてＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、正孔輸送層として、インターレイヤー層（ＩＬ）、発光層（ＥＭＬ）として、ポリフルオレン系の材料をそれぞれスピンコート成膜した。その後、陰極としてアルミニウム（Ａｌ）を７０ｎｍ真空蒸着した。最後に、酸化カルシウム系のデシカントを貼り付けた封止板を紫外線硬化樹脂を用いてＯＬＥＤ基板へ貼り合わせ、紫外線照射し樹脂を硬化させ、ＯＬＥＤサンプルを作製した。これらのＯＬＥＤサンプルに対し、ＫＥＩＴＨＫＥＹ社ソースメーター２４００、Ｐｈｏｔｏ Ｒｅｓｅｒｃｈ社Ｓｐｅｃｔｒａ ＳｃａｎＰＲ６００輝度計を組み合わせて、電流−電圧−輝度特性を測定した。電流−電圧特性は、いずれの素子でも同等の特性が得られた。輝度−電流密度の結果から、本発明の第２の実施形態の発光素子基板（基板Ｔ２−２、Ｔ２−３）を用いた場合、他の基板を用いた場合と比べ、１．９〜２．０倍程度の輝度が得られたことが実証できた。表９に、基板Ｔ２−１〜Ｔ２−３を用いて作製したＯＬＥＤサンプルの取り出し効率と歩留まりを示す。なお、取り出し効率は、高屈折率層を形成していない基板Ｔ２−１における取り出し効率を１とした相対評価で示した。
【０２３３】
【表９】
【０２３４】
表９に示すように、基板Ｔ２−２、Ｔ２−３いずれを用いた場合も、取り出し効率及び歩留まりが向上した。
【０２３５】
（有機ＥＬ素子（ＯＬＥＤ）の実施例：第３実施形態の例）
上述した本発明の第３実施形態の構造を有するＯＬＥＤについて評価するために、以下の基板Ｔ３−１〜Ｔ３−４を作製した。基板Ｔ３−１は、比較用の基板として作製したもので、ガラス基板に直接透明電極としてインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）を成膜したサンプルである。基板Ｔ３−２は、サンドブラスト法を用いて表面にランダムな凹凸構造を形成したガラス基板に対して、透明電極ＩＴＯの屈折率に近い屈折率を有するガラスペースト組成物（ｎｄ＝１．９８、組成：Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＺｎＯ系ガラスフリット（Ｔｇ＝４００℃）、エチルセルロースＳＴＤ４５（ダウケミカル社製）、テルピネオール、ブチルカルビトールアセテートを溶解混合）に散乱物質（ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３の組み合わせ）をバーコート法を用いて塗布した後に大気焼成（Ａｉｒ）して１層構造の高屈折率層を成膜したサンプルである。基板Ｔ３−３は、サンドブラスト法を用いて表面にランダムな凹凸構造を形成したガラス基板に対して、透明電極ＩＴＯの屈折率に近い屈折率を有するガラスペースト組成物（ｎｄ＝１．９８、組成：Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＺｎＯ系ガラスフリット（Ｔｇ＝４００℃）、エチルセルロースＳＴＤ４５（ダウケミカル社製）、テルピネオール、ブチルカルビトールアセテートを溶解混合）に散乱物質（ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３の組み合わせ）をバーコート法を用いて塗布した後に大気焼成（Ａｉｒ）し、さらにその上に、透明電極ＩＴＯの屈折率に近い屈折率を有するガラスペースト組成物（ｎｄ＝１．９８、組成：Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＺｎＯ系ガラスフリット（Ｔｇ＝４００℃）、エチルセルロースＳＴＤ４５（ダウケミカル社製）、テルピネオール、ブチルカルビトールアセテートを溶解混合）を再塗布した後に真空焼成（Ｖａｃ．）して２層構造の高屈折率層を成膜したサンプルである。基板Ｔ３−４は、サンドブラスト法を用いて表面にランダムな凹凸構造を形成したガラス基板に対して、透明電極ＩＴＯの屈折率に近い屈折率を有するガラスペースト組成物（ｎｄ＝１．９８、組成：Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＺｎＯ系ガラスフリット（Ｔｇ＝４００℃）、エチルセルロースＳＴＤ４５（ダウケミカル社製）、テルピネオール、ブチルカルビトールアセテートを溶解混合）に散乱物質（ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３の組み合わせ）をバーコート法を用いて塗布した後に真空焼成（Ｖａｃ．）し、さらにその上に、透明電極ＩＴＯの屈折率に近い屈折率を有するガラスペースト組成物（ｎｄ＝１．９８、組成：Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＺｎＯ系ガラスフリット（Ｔｇ＝４００℃）、エチルセルロースＳＴＤ４５（ダウケミカル社製）、テルピネオール、ブチルカルビトールアセテートを溶解混合）を再塗布した後に真空焼成（Ｖａｃ．）して２層構造の高屈折率層を成膜したサンプルである。
【０２３６】
上記のようにして作製した基板Ｔ３−１〜Ｔ３−４は、ガラスペースト組成物を塗布した後、湿度が５０％にコントロールされた場所で６０分間レベリングし、１２０℃の温風乾燥機にて、３０分間乾燥させた。さらに、各基板にＩＴＯを成膜した後、ブラシ洗浄、超音波洗浄、脱脂等の洗浄工程後、ＵＶ／Ｏ３クリーニング処理した。続いて、正孔注入層としてＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、正孔輸送層として、インターレイヤー層（ＩＬ）、発光層（ＥＭＬ）として、ポリフルオレン系の材料をそれぞれスピンコート成膜した。その後、陰極としてアルミニウム（Ａｌ）を７０ｎｍ真空蒸着した。最後に、酸化カルシウム系のデシカントを貼り付けた封止板を紫外線硬化樹脂を用いてＯＬＥＤ基板へ貼り合わせ、紫外線照射し樹脂を硬化させ、ＯＬＥＤサンプルを作製した。これらのＯＬＥＤサンプルに対し、ＫＥＩＴＨＫＥＹ社ソースメーター２４００、Ｐｈｏｔｏ Ｒｅｓｅｒｃｈ社Ｓｐｅｃｔｒａ ＳｃａｎＰＲ６００輝度計を組み合わせて、電流−電圧−輝度特性を測定した。電流−電圧特性は、いずれの素子でも同等の特性が得られた。輝度−電流密度の結果から、本発明の第３の実施形態の発光素子基板（基板Ｔ３−３、Ｔ３−４）を用いた場合、他の基板を用いた場合と比べ、１．９〜２．０倍程度の輝度が得られたことが実証できた。表１０に、基板Ｔ３−１〜Ｔ３−４を用いて作製したＯＬＥＤサンプルの取り出し効率と歩留まりを示す。なお、取り出し効率は、高屈折率層を形成していない基板Ｔ３−１における取り出し効率を１とした相対評価で示した。
【０２３７】
【表１０】
【０２３８】
表１０に示すように、基板Ｔ３−３、Ｔ３−４いずれを用いた場合も、取り出し効率及び歩留まりが向上した。一方、基板Ｔ３−２を用いた場合には、高屈折率層と透明電極ＩＴＯとの界面が平坦化しきれずに透明電極ＩＴＯに欠陥部が多く発生した結果、漏れ電流が確認された。この漏れ電流は、ＯＬＥＤ素子を局所的に劣化させたり、ＯＬＥＤ素子の信頼性を著しく低下させていた。
【０２３９】
（有機ＥＬ素子（ＯＬＥＤ）の実施例：第４実施形態の例）
上述した本発明の第４実施形態の構造を有するＯＬＥＤについて評価するために、以下の基板Ｔ４−１〜Ｔ４−４を作製した。基板Ｔ４−１は、比較用の基板として作製したもので、ガラス基板に直接透明電極としてインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ））を成膜したサンプルである。基板Ｔ４−２は、凹凸構造の無いガラス基板に対して、透明電極ＩＴＯの屈折率に近い屈折率を有するガラスペースト組成物（ｎｄ＝１．９８、組成：Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＺｎＯ系ガラスフリット（Ｔｇ＝４００℃）、エチルセルロースＳＴＤ４５（ダウケミカル社製）、テルピネオール、ブチルカルビトールアセテートを溶解混合）に散乱物質（ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３の組み合わせ）をバーコート法を用いて塗布した後に大気焼成（Ａｉｒ）して１層構造の高屈折率層を成膜したサンプルである。基板Ｔ４−３は、凹凸構造の無いガラス基板に対して、透明電極ＩＴＯの屈折率に近い屈折率を有するガラスペースト組成物（ｎｄ＝１．９８、組成：Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＺｎＯ系ガラスフリット（Ｔｇ＝４００℃）、エチルセルロースＳＴＤ４５（ダウケミカル社製）、テルピネオール、ブチルカルビトールアセテートを溶解混合）に散乱物質（ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３の組み合わせ）をバーコート法を用いて塗布した後に大気焼成（Ａｉｒ）し、さらにその上に、透明電極ＩＴＯの屈折率に近い屈折率を有するガラスペースト組成物（ｎｄ＝１．９８、組成：Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＺｎＯ系ガラスフリット（Ｔｇ＝４００℃）、エチルセルロースＳＴＤ４５（ダウケミカル社製）、テルピネオール、ブチルカルビトールアセテートを溶解混合）を再塗布した後に真空焼成（Ｖａｃ．）して２層構造の高屈折率層を成膜したサンプルである。基板Ｔ４−４は、凹凸構造の無いガラス基板に対して、透明電極ＩＴＯの屈折率に近い屈折率を有するガラスペースト組成物（ｎｄ＝１．９８、組成：Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＺｎＯ系ガラスフリット（Ｔｇ＝４００℃）、エチルセルロースＳＴＤ４５（ダウケミカル社製）、テルピネオール、ブチルカルビトールアセテートを溶解混合）に散乱物質（ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３の組み合わせ）をバーコート法を用いて塗布した後に真空焼成（Ｖａｃ．）し、さらにその上に、透明電極ＩＴＯの屈折率に近い屈折率を有するガラスペースト組成物（ｎｄ＝１．９８、組成：Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＺｎＯ系ガラスフリット（Ｔｇ＝４００℃）、エチルセルロースＳＴＤ４５（ダウケミカル社製）、テルピネオール、ブチルカルビトールアセテートを溶解混合）を再塗布した後に真空焼成（Ｖａｃ．）して２層構造の高屈折率層を成膜したサンプルである。
【０２４０】
上記のようにして作製した基板Ｔ４−１〜Ｔ４−４は、ガラスペースト組成物を塗布した後、湿度が５０％にコントロールされた場所で６０分間レベリングし、１２０℃の温風乾燥機にて、３０分間乾燥させた。さらに、各基板にＩＴＯを成膜した後、ブラシ洗浄、超音波洗浄、脱脂等の洗浄工程後、ＵＶ／Ｏ３クリーニング処理した。続いて、正孔注入層としてＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、正孔輸送層として、インターレイヤー層（ＩＬ）、発光層（ＥＭＬ）として、ポリフルオレン系の材料をそれぞれスピンコート成膜した。その後、陰極としてアルミニウム（Ａｌ）を７０ｎｍ真空蒸着した。最後に、酸化カルシウム系のデシカントを貼り付けた封止板を紫外線硬化樹脂を用いてＯＬＥＤ基板へ貼り合わせ、紫外線照射し樹脂を硬化させ、ＯＬＥＤサンプルを作製した。これらのＯＬＥＤサンプルに対し、ＫＥＩＴＨＫＥＹ社ソースメーター２４００、Ｐｈｏｔｏ Ｒｅｓｅｒｃｈ社Ｓｐｅｃｔｒａ ＳｃａｎＰＲ６００輝度計を組み合わせて、電流−電圧−輝度特性を測定した。電流−電圧特性は、いずれの素子でも同等の特性が得られた。輝度−電流密度の結果から、本発明の第４の実施形態の発光素子基板（基板Ｔ４−３、Ｔ４−４）を用いた場合、他の基板を用いた場合と比べ、１．９〜２．０倍程度の輝度が得られたことが実証できた。表１１に、基板Ｔ４−１〜Ｔ４−４を用いて作製したＯＬＥＤサンプルの取り出し効率と歩留まりを示す。なお、取り出し効率は、高屈折率層を形成していない基板Ｔ４−１における取り出し効率を１とした相対評価で示した。
【０２４１】
【表１１】
【０２４２】
表１１に示すように、基板Ｔ４−３、Ｔ４−４いずれを用いた場合も、取り出し効率及び歩留まりが向上した。一方、基板Ｔ４−２を用いた場合は、上記特許文献４に記載の手法を再現したものと同等であるが、高屈折率層と透明電極ＩＴＯとの界面が平坦化しきれずに透明電極ＩＴＯに欠陥部が多く発生した結果、漏れ電流が確認された。この漏れ電流は、ＯＬＥＤ素子を局所的に劣化させたり、ＯＬＥＤ素子の信頼性を著しく低下させていた。
【０２４３】
（照明器具の実施例：白色照明の例）
凹凸構造を有するガラス基板に、透明電極ＩＴＯの屈折率に近い屈折率を有するガラスペースト組成物（ｎｄ＝１．９８、組成：Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＺｎＯ系ガラスフリット（Ｔｇ＝４００℃）、エチルセルロースＳＴＤ４５（ダウケミカル社製）、テルピネオール、ブチルカルビトールアセテートを溶解混合）をバーコート法を用いて塗布した後に真空焼成（Ｖａｃ．）して高屈折率層を成膜した基板（Ａ）、凹凸構造の無いガラス基板に、前記ガラスペースト組成物をバーコート法を用いて塗布した後に真空焼成（Ｖａｃ．）して高屈折率層を成膜した基板（Ｂ）、凹凸構造の無いガラス基板（Ｃ）の３種類の基板を用意した。次いで、これら３種類の基板（Ａ）〜（Ｃ）にＩＴＯを成膜し、ブラシ洗浄、超音波洗浄、脱脂等の洗浄工程後、ＵＶ／Ｏ３クリーニング処理した。続いて、正孔注入層としてＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、正孔輸送層として、インターレイヤー層（ＩＬ）、発光層（ＥＭＬ）として、ポリフルオレン系の材料をそれぞれスピンコート成膜した。発光層としては、赤色、緑色、青色の発光材料をそれぞれ１：１：８の比率で混合したものを用いた。その後、陰極としてアルミニウム（Ａｌ）を７０ｎｍ真空蒸着した。最後に、酸化カルシウム系のデシカントを貼り付けた封止板を紫外線硬化樹脂を用いて、ＯＬＥＤ基板へ貼り合わせ、紫外線照射し樹脂を硬化させ、実施例（Ａ）、比較例（Ｂ）、比較例（Ｃ）の各サンプルを作製した。これらのサンプルに対し、ＫＥＩＴＨＫＥＹ社ソースメーター２４００、積分球および照度計を組み合わせて、電流−電圧−全光束特性を測定した。いずれの素子サンプルにおいても、ＣＩＥ色度（０．３１，０．３３）の白色発光が得られた。測定結果を表１２に示す。
【０２４４】
【表１２】
【０２４５】
表１２に示すように、実施例（Ａ）の全光束は、比較例（Ｂ）及び（Ｃ）の全光束よりもはるかに大きなものとなった。また、実施例（Ａ）では、素子の実際の面積２ｍｍ角よりも大きなエリアで発光が観察され、光の散乱の効果が確認出来た。また、比較例（Ｂ）、（Ｃ）の素子では、基板の端面からの導波光が確認され、正面に取り出せていないことがわかった。一方、実施例（Ａ）の素子では、導波光は確認されなかったことから、光の取り出し効率が大幅に向上していることが明らかである。
【０２４６】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【０２４７】
１００、２００、３００、４００ 面発光素子
１１０、２１０、３１０、４１０ 支持基板
１１１、２１１、３１１ 凹凸面
１２０、２２０、３２０、４２０ 高屈折率層
２２１、３２１、４２１ 光散乱層
２２３、３２３、４２３ 平坦化層
１２３、２２３ａ、３２３ａ、４２３ａ 平坦面
３２５、４２５ 散乱物質
１３０、２３０、３３０、４３０ 透明電極
１４０、２４０、３４０、４４０ 有機薄膜層
１５０、２５０、３５０、４５０ 陰極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明電極と、有機薄膜層と、陰極とが順次積層された面発光素子の基板として用いられる発光素子基板であって、
透明な支持基板と、
前記支持基板と前記透明電極との間に配置され、前記支持基板の屈折率以上の屈折率を有する１または２以上の層からなる高屈折率層と、
を備え、
前記高屈折率層は、前記透明電極側から入射した光を散乱させる光散乱部と、前記透明電極と接する平坦面とを有し、
前記高屈折率層を構成する層のうち前記透明電極と隣接する層のヘイズ値は、５％以下であることを特徴とする、発光素子基板。
【請求項２】
透明電極と、有機薄膜層と、陰極とが順次積層された発光素子の基板として用いられる発光素子基板であって、
透明な支持基板と、
前記支持基板と前記透明電極との間に配置され、前記支持基板の屈折率以上の屈折率を有する高屈折率層と、
を備え、
前記高屈折率層は、前記透明電極側から入射した光を散乱させる光散乱部と、前記透明電極と接する平坦面とを有し、
前記高屈折率層内に存在する気泡の直径は、前記高屈折率層を構成する層のうち前記透明電極と隣接する層の厚みの１／１０以下であり、
前記気泡が前記透明電極と隣接する層内に占める割合は、前記透明電極と隣接する層の水平断面の全面積に対する前記気泡の水平断面の面積の割合で０．５％以下、かつ、前記透明電極と隣接する層の垂直断面の全面積に対する前記気泡の垂直断面の面積の割合で０．５％以下であることを特徴とする、発光素子基板。
【請求項３】
前記高屈折率層を構成する層のうち前記透明電極と隣接する層のヘイズ値が、５％以下であることを特徴とする、請求項２に記載の発光素子基板。
【請求項４】
前記支持基板と前記高屈折率層との界面が、凹凸面であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光素子基板。
【請求項５】
前記高屈折率層の膜厚が、前記凹凸面の平均表面粗さＲａの３０倍以上であることを特徴とする、請求項４に記載の発光素子基板。
【請求項６】
前記高屈折率層の膜厚が、前記凹凸面の最大表面粗さＲｚの１．３倍以上であることを特徴とする、請求項４または５に記載の発光素子基板。
【請求項７】
前記高屈折率層の膜厚が、３μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする、請求項４〜６のいずれか１項に記載の発光素子基板。
【請求項８】
前記凹凸面の平均表面粗さＲａが、０．７μｍ以上５μｍ以下であることを特徴とする、請求項４〜７のいずれか１項に記載の発光素子基板。
【請求項９】
前記凹凸面の凹凸の形状が、ピラミッド形状またはレンズ形状であることを特徴とする、請求項４〜８のいずれか１項に記載の発光素子基板。
【請求項１０】
前記高屈折率層が、１層のみからなることを特徴とする、請求項４〜９のいずれか１項に記載の発光素子基板。
【請求項１１】
前記高屈折率層が、
前記支持基板と隣接し、前記光散乱部を有する光散乱層と、
前記透明電極と隣接し、前記平坦面を有する平坦化層と、
を少なくとも含む２以上の層からなることを特徴とする、請求項４〜９のいずれか１項に記載の発光素子基板。
【請求項１２】
前記光散乱層が、ガラス材料と、前記ガラス材料と異なる屈折率を有する散乱物質とを含有することを特徴とする、請求項１１に記載の発光素子基板。
【請求項１３】
前記高屈折率層が、前記支持基板と隣接し、前記光散乱部を有する光散乱層と、
前記透明電極と隣接し、前記平坦面を有する平坦化層と、
を少なくとも含む２以上の層からなり、
前記光散乱層が、ガラス材料と、前記ガラス材料と異なる屈折率を有する散乱物質とを含有し、
前記支持基板と前記高屈折率層との界面に凹凸面を有しないことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光素子基板。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の発光素子基板の製造方法であって、
透明な支持基板の表面に、前記支持基板以上の屈折率を有するガラスフリットと、溶剤と、樹脂とを含有するガラスペースト組成物を塗布する塗布工程と、
前記ガラスペースト組成物を乾燥し、前記溶剤を揮発させる乾燥工程と、
前記溶剤が揮発した後の前記ガラスペースト組成物を真空または加圧下で焼成する焼成工程と、
を含むことを特徴とする、発光素子基板の製造方法。
【請求項１５】
前記焼成工程において、前記ガラスペースト組成物を０．３Ｐａ以下の真空下で焼成することを特徴とする、請求項１４に記載の発光素子基板の製造方法。
【請求項１６】
前記焼成工程において、前記ガラスペースト組成物を１１０ｋＰａ以上の加圧下で焼成することを特徴とする、請求項１４に記載の発光素子基板の製造方法。
【請求項１７】
前記ガラスフリットのガラス転移温度が、４５０℃以下であることを特徴とする、請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の発光素子基板の製造方法。
【請求項１８】
前記乾燥工程および前記焼成工程は、５００℃以下の温度で実施されることを特徴とする、請求項１７に記載の発光素子基板の製造方法。
【請求項１９】
前記塗布工程の前に、前記支持基板の表面に凹凸面を形成する表面粗化工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１４〜１８のいずれか１項に記載の発光素子基板の製造方法。
【請求項２０】
前記表面粗化工程において、サンドブラスト法、ウェットエッチング法またはプレス法により、前記凹凸面を形成することを特徴とする、請求項１９に記載の発光素子基板の製造方法。
【請求項２１】
前記ガラスペースト組成物が、前記ガラスフリットと異なる屈折率を有する散乱物質をさらに含有することを特徴とする、請求項１４〜２０のいずれか１項に記載の発光素子基板の製造方法。
【請求項２２】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の発光素子基板と、
前記発光素子基板上に積層された透明電極と、
前記透明電極上に積層された有機薄膜層と、
前記有機薄膜層上に積層された陰極と、
を備える、面発光素子。
【請求項２３】
請求項２２に記載の面発光素子を備える、照明器具。
【請求項２４】
請求項２２に記載の面発光素子を備える、バックライト。
【請求項１】
透明電極と、有機薄膜層と、陰極とが順次積層された面発光素子の基板として用いられる発光素子基板であって、
透明な支持基板と、
前記支持基板と前記透明電極との間に配置され、前記支持基板の屈折率以上の屈折率を有する１または２以上の層からなる高屈折率層と、
を備え、
前記高屈折率層は、前記透明電極側から入射した光を散乱させる光散乱部と、前記透明電極と接する平坦面とを有し、
前記高屈折率層を構成する層のうち前記透明電極と隣接する層のヘイズ値は、５％以下であることを特徴とする、発光素子基板。
【請求項２】
透明電極と、有機薄膜層と、陰極とが順次積層された発光素子の基板として用いられる発光素子基板であって、
透明な支持基板と、
前記支持基板と前記透明電極との間に配置され、前記支持基板の屈折率以上の屈折率を有する高屈折率層と、
を備え、
前記高屈折率層は、前記透明電極側から入射した光を散乱させる光散乱部と、前記透明電極と接する平坦面とを有し、
前記高屈折率層内に存在する気泡の直径は、前記高屈折率層を構成する層のうち前記透明電極と隣接する層の厚みの１／１０以下であり、
前記気泡が前記透明電極と隣接する層内に占める割合は、前記透明電極と隣接する層の水平断面の全面積に対する前記気泡の水平断面の面積の割合で０．５％以下、かつ、前記透明電極と隣接する層の垂直断面の全面積に対する前記気泡の垂直断面の面積の割合で０．５％以下であることを特徴とする、発光素子基板。
【請求項３】
前記高屈折率層を構成する層のうち前記透明電極と隣接する層のヘイズ値が、５％以下であることを特徴とする、請求項２に記載の発光素子基板。
【請求項４】
前記支持基板と前記高屈折率層との界面が、凹凸面であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光素子基板。
【請求項５】
前記高屈折率層の膜厚が、前記凹凸面の平均表面粗さＲａの３０倍以上であることを特徴とする、請求項４に記載の発光素子基板。
【請求項６】
前記高屈折率層の膜厚が、前記凹凸面の最大表面粗さＲｚの１．３倍以上であることを特徴とする、請求項４または５に記載の発光素子基板。
【請求項７】
前記高屈折率層の膜厚が、３μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする、請求項４〜６のいずれか１項に記載の発光素子基板。
【請求項８】
前記凹凸面の平均表面粗さＲａが、０．７μｍ以上５μｍ以下であることを特徴とする、請求項４〜７のいずれか１項に記載の発光素子基板。
【請求項９】
前記凹凸面の凹凸の形状が、ピラミッド形状またはレンズ形状であることを特徴とする、請求項４〜８のいずれか１項に記載の発光素子基板。
【請求項１０】
前記高屈折率層が、１層のみからなることを特徴とする、請求項４〜９のいずれか１項に記載の発光素子基板。
【請求項１１】
前記高屈折率層が、
前記支持基板と隣接し、前記光散乱部を有する光散乱層と、
前記透明電極と隣接し、前記平坦面を有する平坦化層と、
を少なくとも含む２以上の層からなることを特徴とする、請求項４〜９のいずれか１項に記載の発光素子基板。
【請求項１２】
前記光散乱層が、ガラス材料と、前記ガラス材料と異なる屈折率を有する散乱物質とを含有することを特徴とする、請求項１１に記載の発光素子基板。
【請求項１３】
前記高屈折率層が、前記支持基板と隣接し、前記光散乱部を有する光散乱層と、
前記透明電極と隣接し、前記平坦面を有する平坦化層と、
を少なくとも含む２以上の層からなり、
前記光散乱層が、ガラス材料と、前記ガラス材料と異なる屈折率を有する散乱物質とを含有し、
前記支持基板と前記高屈折率層との界面に凹凸面を有しないことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光素子基板。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の発光素子基板の製造方法であって、
透明な支持基板の表面に、前記支持基板以上の屈折率を有するガラスフリットと、溶剤と、樹脂とを含有するガラスペースト組成物を塗布する塗布工程と、
前記ガラスペースト組成物を乾燥し、前記溶剤を揮発させる乾燥工程と、
前記溶剤が揮発した後の前記ガラスペースト組成物を真空または加圧下で焼成する焼成工程と、
を含むことを特徴とする、発光素子基板の製造方法。
【請求項１５】
前記焼成工程において、前記ガラスペースト組成物を０．３Ｐａ以下の真空下で焼成することを特徴とする、請求項１４に記載の発光素子基板の製造方法。
【請求項１６】
前記焼成工程において、前記ガラスペースト組成物を１１０ｋＰａ以上の加圧下で焼成することを特徴とする、請求項１４に記載の発光素子基板の製造方法。
【請求項１７】
前記ガラスフリットのガラス転移温度が、４５０℃以下であることを特徴とする、請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の発光素子基板の製造方法。
【請求項１８】
前記乾燥工程および前記焼成工程は、５００℃以下の温度で実施されることを特徴とする、請求項１７に記載の発光素子基板の製造方法。
【請求項１９】
前記塗布工程の前に、前記支持基板の表面に凹凸面を形成する表面粗化工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１４〜１８のいずれか１項に記載の発光素子基板の製造方法。
【請求項２０】
前記表面粗化工程において、サンドブラスト法、ウェットエッチング法またはプレス法により、前記凹凸面を形成することを特徴とする、請求項１９に記載の発光素子基板の製造方法。
【請求項２１】
前記ガラスペースト組成物が、前記ガラスフリットと異なる屈折率を有する散乱物質をさらに含有することを特徴とする、請求項１４〜２０のいずれか１項に記載の発光素子基板の製造方法。
【請求項２２】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の発光素子基板と、
前記発光素子基板上に積層された透明電極と、
前記透明電極上に積層された有機薄膜層と、
前記有機薄膜層上に積層された陰極と、
を備える、面発光素子。
【請求項２３】
請求項２２に記載の面発光素子を備える、照明器具。
【請求項２４】
請求項２２に記載の面発光素子を備える、バックライト。
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【公開番号】特開２０１３−１１４８０２（Ｐ２０１３−１１４８０２Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５７７２８（Ｐ２０１１−２５７７２８）
【出願日】平成２３年１１月２５日（２０１１．１１．２５）
【出願人】（５９８０４５０５８）株式会社サムスン横浜研究所 (294)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２５日（２０１１．１１．２５）
【出願人】（５９８０４５０５８）株式会社サムスン横浜研究所 (294)
【Ｆターム（参考）】
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