有机电致发光元件、基材和发光装置的制作方法

本公开涉及有机电致发光元件。

背景技术：

通常已知的有机电致发光元件(下文称作“有机EL元件”)包括基板和发光体，并且发光体包括层叠在基板表面上的阳极、空穴传输层、发光层、电子传输层和阴极。在此种有机EL元件中，当在阳极和阴极之间施加电压时，发光层将产生光，并且产生的光通过光透射性电极被引出至外部。

已经做出多种尝试来增大有机EL元件的光外耦合(out-coupling)效率。在有机EL元件中，因折射率差造成的全反射、材料的光吸收和其它因素可能妨碍发光层产生的光向外发出。因此，增大光外耦合效率可以增大有机EL元件的效率。例如，当设置了光反射性电极时，光反射性电极将发光层发出的光反射以使光能够向相反侧(朝向光透射性电极)传播，由此沿一个方向聚集光，从而容易地输出光。以此方式，可以增大光外耦合效率。

在其中通过基板发光的结构的情况中，减少光在基板处的全反射可有效增大光外耦合效率。WO 2014/057647 A1提出了设置凹凸结构来增大入射到基板上的光，由此引出更多光。重要的是在有机EL元件中进一步改善光外耦合效率。

技术实现要素：

本公开的目的在于提供一种具有高光外耦合效率的有机电致发光元件。

公开了一种有机电致发光元件。该有机电致发光元件包括：至少一个发光层，设置在所述至少一个发光层和所述有机电致发光元件的光出射表面之间的第一层，和设置在所述第一层和所述光出射表面之间并邻近所述第一层的第二层。在第一层和第二层之间的界面处设置有凹凸结构，所述凹凸结构包含各自具有两个以上台阶(step)的多个凸部。该有机电致发光元件包括保护层，所述保护层是设置在第二层和光出射表面之间的层，或者是第二层。满足下述关系式：n₀<n₁和n₂≤n₁，其中，n₀为大气的折射率、n₁为保护层的折射率，且n₂为第二层的折射率。

公开了一种基材(base material)。该基材包括第一层和邻近所述第一层的第二层。在第一层与第二层之间的界面处设置有凹凸结构，其包含各自具有两个以上台阶的多个凸部。该基材包括保护层，所述保护层是邻近第二层的层，或者是第二层。满足下述关系式：n₀<n₁和n₂≤n₁，其中，n₀为大气的折射率，n₁为保护层的折射率，且n₂为第二层的折射率。

公开了一种发光装置。该发光装置包括上述有机电致发光元件和配线(cable)。

本公开的有机电致发光元件的光外耦合效率优异。

本公开的基材可以提供光外耦合效率优异的有机电致发光元件。

本公开的发光装置的光外耦合效率优异。

附图说明

图1是示出了有机电致发光元件的一实例的截面示意图。

图2A～2E是用于示出凹凸结构的截面示意图。图2A是示出了不含凹凸结构的界面的图示；图2B是示出了具有单台阶状凸部的凹凸结构的图示；图2C是示出了具有二台阶状凸部的凹凸结构的图示；图2D是示出了具有三台阶状凸部的凹凸结构的图示；图2E是示出了具有四台阶状凸部的凹凸结构的图示。

图3是示出了发出的光的传播的示意图。

图4是示出了凹凸结构的阶(level)数与-1阶透射衍射光的效率之间的关系的曲线图。

图5A是示出了发光层与反射层之间的距离与光模式(mode)分布之间的关系的曲线图；图5B是示出了要引出的光的入射角与在发光层与反射层之间的距离之间的关系的曲线图。

图6A～6C是示出了凹凸结构的光外耦合效果的图示。图6A是示出了凹凸结构的参数的示意图，图6B是在具有单台阶状凸部的凹凸结构的情况中的透光率，图6C是在具有二台阶状凸部的凹凸结构的情况中的透光率。

图7是示出了有机电致发光元件的一实例的截面示意图。

图8是示出了有机电致发光元件的一实例的截面示意图。

图9是示出了有机电致发光元件的一实例的截面示意图。

图10是示出了有机电致发光元件的一实例的截面示意图。

图11是示出了有机电致发光元件的一实例的截面示意图。

图12是示出了有机电致发光元件的一实例的截面示意图。

图13是示出了规则凹凸结构的一实例的平面示意图。

图14是示出了规则凹凸结构的一实例的平面示意图。

图15是示出了不规则凹凸结构的一实例的平面示意图。

图16是示出了不规则凹凸结构的一实例的平面示意图。

图17是示出了基材的一实例的截面图。

图18A～18C是示出了用于制造基材的方法的一实例的截面图，其中图18A、图18B和图18C各自示出了该方法各步骤中的基材。

图19是示出了基材的一实例的截面图。

图20A～20D是示出了用于制造基材的方法的一实例的截面图。图20A、图20B、图20C和图20D示出了部分制得的基材。

图21是示出了发光装置的一实例的透视图。

具体实施方式

以下将公开有机电致发光元件(有机EL元件)。具体而言，公开了具有改善的光外耦合效率的有机电致发光元件。以下将参考附图描述有机EL元件。在附图中，示意性示出了层和结构。附图可能未按比例绘出。

以下公开的有机EL元件1包括至少一个发光层41，设置在发光层41和被定义为有机EL元件的经其光射出的表面的光出射表面之间的第一层，和设置在第一层和光出射表面之间并邻近第一层的第二层。在第一层和第二层之间的界面处设置有凹凸结构20，其包括各自具有两个以上台阶的多个凸部23。该有机EL元件1包括保护层10。保护层10是设置在第二层和光出射表面之间的层，或者是第二层。满足下述关系式：n₀<n₁和n₂≤n₁，其中，n₀为大气的折射率，n₁为保护层的折射率，且n₂为第二层的折射率。

首先，描述其中保护层10是设置在第二层和光出射表面之间的层的方面，也就是，其中保护层10是不同于第二层的层的方面。

图1是示出了有机EL元件1的截面示意图。有机EL元件1包括至少一个发光层41、第一层、第二层和保护层10。第一层被定义为高折射率层22。高折射率层22被设置在发光层41与光出射表面之间。第二层被定义为低折射率层21。低折射率层21被设置在高折射率层22与光出射表面之间。低折射率层21邻近高折射率层22。保护层10被设置在低折射率层21和光出射表面之间。包含各自具有两个以上台阶的多个凸部23的凹凸结构20被设置在高折射率层22与低折射率层21之间的界面处。在以下的描述中，高折射率层22对应于第一层，且可以被称为第一层22。另外，低折射率层21对应于第二层，且可以被称为第二层21。

关于有机EL元件1，满足下述关系式：n₀<n₁和n₂＜n₁，其中，n₀为大气的折射率，n₁为保护层10的折射率，且n₂为低折射率层(第二层)21的折射率。

有机EL元件1包括各自具有两个以上台阶状凸部的凸部23，并且其折射率具有以上描述的关系，因此，光的方向变得更容易改变。当光的方向改变时，光外耦合效率对于宽角度光(wide-angle light)而言增大，并且光的方向更容易导向前方。结果，发射至外部的光的量增大，这可改善光外耦合效率。

在图1中，发出的光由中空箭头表示。发光方向与中空箭头表示的方向相同。光出射表面是由中空箭头所指出的方向指向的有机EL元件的表面。由发光层41指向保护层10的方向对应于指向光出射表面的方向。

在图1所示的实例中，有机EL元件1包括光透射性电极30和光反射性电极50。光透射性电极30和光反射性电极50用作一对电极。光透射性电极30和光反射性电极50中的一个用作阳极，另一个用作阴极。例如，光透射性电极30可以是阳极，光反射性电极50可以是阴极。光透射性电极30可以由具有光透射性的电极材料制得。光透射性电极30可以由例如金属氧化物制得。金属氧化物的实例包括ITO。光反射性电极50可以由例如具有光反射性的电极材料制得。光反射性电极50可以由例如金属制得。金属的实例包括Ag和Al。光反射性电极50用作反射光的反射层R1。光反射性电极50可以被替换为具有光透射性的电极，并且反射层R1可以独立形成在电极上。

在图1的实例中，有机EL元件1包括电荷转移层42和电荷转移层43。电荷转移层42、发光层41和电荷转移层43一起被共同定义为有机层40。有机EL元件1包括设置在电极对之间的至少一个有机层40。有机层40用作发光单元。发光单元是指这样的层状结构，其在该层状结构被设置在阳极与阴极之间并在阳极与阴极之间施加电压时发出光。发光层41可以是单层，或者是包含两个以上层的层叠体。电荷转移层42和电荷转移层43各自具有至少转移空穴或电子的功能。与发光层41相比设置得离阳极更近的电荷转移层可以形成为空穴传输层。空穴注入层可以进一步被设置在空穴传输层与阳极之间。与发光层41相比设置得离阴极更近的电荷转移层可以形成为电子传输层。电子注入层可以进一步被设置在电子传输层与阴极之间。图1显示了包括一个发光单元的实例，但是可以设置两个以上发光单元。在彼此相邻的发光单元之间可以设置中间层。有机层40、光透射性电极30和光反射性电极50被共同定义为有机发光体。

光透射性电极30的厚度不受特别限制，但是可以例如在10nm～500nm的范围内。光反射性电极50的厚度不受特别限制，但是可以例如在10nm～500nm的范围内。电荷转移层43的厚度不受特别限制，但是可以例如在0nm～500nm的范围内。有机EL元件1不必须包括电荷转移层43。电荷转移层42的厚度不受特别限制，但是可以例如在0nm～500nm的范围内。有机EL元件1不必须包括电荷转移层42。有机层40的厚度不受特别限制，但是可以例如在20nm～2000nm的范围内。

在图1的实例中，保护层10用作基板S1。保护层10保护有机发光体。有机EL元件1中包含的多个层可以形成在作为支持基板的基板S1上。保护层10可以由玻璃或树脂制成。玻璃在抑制水浸入方面是优异的。树脂可以向有机EL元件1提供柔韧性。保护层10优选具有光透射性。保护层10的折射率大于大气。粘合层可以被设置在保护层10和低折射率层21之间以改善在保护层10和低折射率层21之间的界面处的粘合性。已经确认，粘合层并不影响光外耦合效率。

在基板S1上，按顺序设置了低折射率层21和高折射率层22。低折射率层21的折射率小于基板S1。高折射率层22的折射率大于基板S1。凹凸结构20被设置在低折射率层21和高折射率层22之间。凹凸结构20被形成在低折射率层21和高折射率层22之间的界面处。凹凸结构20可以具有改变光的方向的功能。凹凸结构20可以具有光散射功能。凹凸结构20可以增大进入基板S1的光的量，由此增大光外耦合效率。

当在光透射性电极30和光反射性电极50之间施加电压时，发光层41中产生光。发光层41中产生的光经保护层10射出至外部。保护层10用作基板S1。图1的实例具有底部发射结构。光可在发光层41中以放射状产生。发光层41中产生的直接向保护层10传播的一部分光线顺序穿过电荷转移层42、光透射性电极30、高折射率层22、低折射率层21和保护层10，并最终射出至外部。发光层41中产生的向光反射性电极50传播的一部分光线经过电荷转移层43并到达光反射性电极50，然后被反射离开光反射性电极50并向保护层10传播。反射的光经过发光层41，跟随直接传播至保护层10的光，然后射出至外部。

关于有机EL元件1，优选满足n₁<n₃和n₁<n₄的关系式，其中，n₃是高折射率层(第一层)22的折射率，n₄是发光层41的折射率。有机EL元件1的折射率具有上述关系；由此，光的方向变得非常容易改变，宽角度光的光外耦合效率增大，并且光的方向更容易被指向至前方。结果，射出至外部的光的量可以增大，由此进一步增大光外耦合效率。

在图1的实例中，基板S1的折射率等于保护层10的折射率，并由n₁表示。因此，大气的折射率n₀和基板S1的折射率n₁之间适用关系式n₀<n₁。相似地，适用关系式n₂<n₁、n₁<n₃和n₁<n₄。低折射率层21和高折射率层22之间适用关系式n₂<n₃。

通常，大气的折射率n₀为1。此处，通常，有机EL元件1的各层的折射率大于大气的折射率。因此，通常适用n₀<n₂、n₀<n₃和n₀<n₄。然而，如下所述，低折射率层21可以是中空的，并且在该情况中，可适用等式n₀＝n₂。

折射率的上述关系增加了进入基板S1的光的量，由此增大了光外耦合效率。特别地，低折射率层21的折射率的降低是非常有效的。经实验证实，当低折射率层21的折射率降低，例如从1.45降低至1.34时，外部量子效率可以增大22％。

电荷转移层42和光透射性电极30被设置在发光层41和高折射率层22之间，但是已经证实电荷转移层42和光透射性电极30的折射率对光外耦合效率几乎没有影响。高折射率层22的折射率n₃和发光层41的折射率n₄之间的关系可以是n₃<n₄或n₄<n₃。

低折射率层21的折射率n₂可以在例如1.0～1.5的范围内。低折射率层21的折射率n₂可以小于或等于1.4。低折射率层21的折射率n₂可以小于或等于1.3。高折射率层22的折射率n₃可以例如在1.5～2.5的范围内。保护层10的折射率n₁可以例如在1.3～2.0的范围内。发光层41的折射率n₄可以例如在1.5～2.5的范围内。上述折射率仅仅是实例。

各层的折射率之间的差不受特别限制，但是其可以例如进行如下设定。保护层10的折射率n₁与低折射率层21的折射率n₂之间的折射率差优选大于或等于0.05，更优选大于或等于0.1，进一步优选大于或等于0.15。保护层10的折射率n₁与高折射率层22的折射率n₃之间的折射率差优选大于或等于0.05，更优选大于或等于0.1，进一步优选大于或等于0.15。最大折射率差不受特别限制，但是折射率差过大可能使元件设计变复杂。因此，在任何情况中，折射率差优选小于或等于1.5，更优选小于或等于1.0。

使用例如半球形棱镜的光学测量可以确认：在有机EL元件1中，低折射率层21的折射率n₂小于保护层10的折射率n₁。例如，使用光学粘合剂将半球形棱镜粘附于保护层10的外侧，并使得激光束进入半球形棱镜。此时，当适用关系式n₂<n₁时，改变激光入射角度可能会造成全反射。当监测反射光强度时，在出现全反射时反射率为几乎100％。以此方式，可以确认所得有机EL元件1中的关系式为n₂<n₁。用于确认折射率的方法不限于上述方法，其仅仅为一个实例。

在图1的实例中，凹凸结构20包括凸部23。各个凸部23被定义为低折射率层21向高折射率层22突出的部分。各个凸部23具有台阶形状。各个凸部23具有至少两个台阶。低折射率层21可以具有凹部24。凹部24是低折射率层21向保护层10凹进的部分。凹部24可以包括多个凹部，或者可以是一个连续的凹部。从另一角度来看，凹部24可以被凹进以形成两个以上台阶。从又一角度来看，凹部24可以接收高折射率层22的凸部23a。在此情况中，凸部23a是高折射率层22向低折射率层21突出的部分。凸部23a突出以形成两个以上台阶。相似地，凸部23可以与高折射率层22中的凹部24a相适应。在此情况中，各个凹部24a是高折射率层22在向光透射性电极30的方向上凹进的部分。各个凹部24a可以被凹进以形成两个以上台阶。凹部24a可以被连续地形成为一个凹部。在此情况下，认为凹凸结构20包括多个凸部23a。如上所述，形成凹凸结构20的多个凸部可以是低折射率层21的凸部23或高折射率层22的凸部23a。为了简化说明，除非另外指出，形成凹凸结构20的多个凸部在下文为多个凸部23，但是凸部23的构造适用于凸部23a。

各个凸部23具有台阶形状。在图1的实例中，各个凸部23具有两个台阶。各个凹部24可以被认为是凹进以形成台阶。各个凸部23可以被认为是具有肩部。各个凸部23可以被认为是具有狭窄部分。将各个凸部23的台阶定义为台阶部分25。台阶部分25界定了凸部23的边缘。凸部23的第一台阶凸部为台阶部分25，凸部23的第二台阶凸部为凸部23的顶端。各个凹部24可以被认为是基底部分。在图1的实例中，第二台阶凸部为最上面的台阶。设置台阶部分25可以有效地改变光的方向，由此增大光外耦合效率。

在凹凸结构20中，各个凸部23在其厚度方向上具有三个区域，即位于各个凸部23顶端的高部分20H、位于凹部24底部的低部分20L和位于台阶部分25处的中部分20C。凹凸结构20在其厚度方向上具有三个位置。在低折射率层21和高折射率层22之间的界面处的于厚度方向上的位置数被定义为阶数。厚度方向是指其中层叠有机发光体的层的方向。图1的实例具有三阶。低部分20L是接近保护层10的部分。低部分20L可以具有平坦表面。高部分20H是接近光透射性电极30的部分。高部分20H可以具有平坦表面。中部分20C位于高部分20H和低部分20L之间。中部分20C可以具有平坦表面。当各个凸部23具有两个以上台阶时，阶数为3个以上。

图2A～2E是示出了该处设置了凹凸结构20的界面的图。图2A～2E仅示出了有机EL元件1的低折射率层21和高折射率层22的层叠体。如图2C～2E所示，有机EL元件1的各个凸部23具有至少两个台阶。凸部23可以具有3个以上台阶，或4个以上台阶。结合图2A～2E，将描述阶数。

如图2A所示，当不设置凹凸结构20时，阶数为1。厚度方向上仅有一个界面。如图2B所示，当凹凸结构20的凸部23各自具有一个台阶时，阶数为2。厚度方向上有两个界面。如图2C所示，当凹凸结构20的凸部23各自具有两个台阶时，阶数为3。厚度方向上有3个界面。如图2D所示，当凹凸结构20的凸部23各自具有3个台阶时，阶数为4。厚度方向上有4个界面。如图2E所示，当凹凸结构20的凸部23各自具有4个台阶时，阶数为5。厚度方向上有5个界面。如上所述，当设置了凹凸结构20时，阶数等于台阶数加一所得的数目。可以认为台阶部分25的数目加二所得的数目是阶数。其中阶数大于或等于6的情况还可以相似的方式理解。图2C所示的各自具有两个台阶的凸部23可被应用于图1的方面。图2D和图2E所示的凸部23可被应用于图1的方面。高部分20H、低部分20L和中部分20C如上所述，并示出于图2C～2E中。当台阶部分25包括两个以上台阶部分时，中部分20C从低折射率层21开始依次可以被称为第一中部分20C1、第二中部分20C2和第三中部分20C3。如在此情况中那样，可以设置多个中部分20C。

各个凸部23仅需要具有台阶形状，各个台阶的高度不受特别限制。各个台阶的高度是指厚度方向的长度。各个凸部23可以具有高度相同的台阶。这样可以有效地增大光外耦合效率。在各个凸部23具有两个台阶的情况中，台阶部分25可以在厚度方向上位于凹部24的底部和凸部23的顶端间的中部处。在各个凸部23具有三个台阶的情况中，台阶部分25可以位于凸部23的高度的1/3～2/3位置处。各个凸部23的台阶可以被设置为规则间隔。这也同样适用于由台阶部分25形成的中部分20C。

多个凸部23可以具有相同的形状。具有相同形状的凸部23可以容易地增大光外耦合效率。凹凸结构20可以具有下述结构，其中在各个凹部24的底部并不存在低折射率层21。在各个凹部24的底部，高折射率层22可以与保护层10接触。凹凸结构20可以具有下述结构，其中在各个凸部23的顶端并不存在高折射率层22。在各个凸部23的顶端，低折射率层21可以与光透射性电极30接触。

有机EL元件1优选包括反射层R1，其反射光且被设置在发光层41与出光侧相反的侧上。在图1的实例中，光反射性电极50用作反射层R1。反射层R1造成光反射，由此增大沿反射方向传播的光的量。优选满足关系式L₁≥λ/(3n₅)，其中n₅为位于反射层R1和发光层41(其是最接近反射层R1的发光层)之间的介质的折射率，λ是发光层41中产生的光的波长，且L₁是发光层41与反射层R1之间的距离。

当发光层41和反射层R1之间的距离满足上述关系时，可以减少等离激元，这样能够将更多的光引出至外部。由于光被反射离开反射层R1的表面时的能量吸收，等离激元造成发光层41中所产生的光在反射层R1的表面上的损失。等离激元可能特别出现在金属层的表面处。增大发光层41和反射层R1之间的距离以有效减少等离激元。发光层41的光的波长λ和位于发光层41与发射层R1之间的介质的折射率n₅可与等离激元抑制有关。介质是填充空间的物质。距离L₁大于或等于λ/(3×n₅)可有效抑制等离激元。距离L₁的单位可以是nm。在图1中，发光层41是位于反射层R1最近的发光层。然而，当设置两个以上发光层时，位于反射层R1最近的一个发光层是该情况中的发光层。为了简化说明，下文中将发光层41视为位于反射层R1最近的发光层。

距离L₁的上限没有特别规定，但是当距离L₁过大时，元件设计可能变复杂。在这方面，距离L₁优选满足关系式L₁<λ，更优选满足关系式L₁<λ/2。还优选的是关系式L₁<λ/n₅。可能适用关系式L₁<λ/3。具体而言，距离L₁可以例如在50nm～500nm的范围内。

波长λ表示发光层41中产生的光的波长。波长λ通过计算使用表示波长的横轴和表示相对强度的纵轴表达的光的谱图的加权平均数而获得。波长λ通常在可见光区域中。波长λ可以是400nm～700nm。波长λ可以例如是500nm～600nm。折射率n₅表示位于发光层41和反射层R1之间的介质的平均折射率。当电荷转移层43包括单层时，电荷转移层43的折射率为n₅。当电荷转移层43包括两个以上层时，这些层的折射率用层的厚度加权，并求平均值以获得折射率n₅。折射率n₅可以例如为1.5～2.5。

增大发光层41和反射层R1之间的距离L₁对于等离激元抑制而言是有利的，但是可能增大宽角度光的量。宽角度光是指以相对较大的入射角倾斜进入基板S1的光。入射角是光的方向与垂直于基板S1表面的方向线(法线)之间的角度。宽角度可以指大于或等于40度的入射角。宽角度光可能在基板S1(保护层10)处发生全反射。引出宽角度光将增大总光外耦合效率。有机EL元件1的各个凸部23均具有两个以上台阶，由此可以引出更多的宽角度光。因此，可以有效地引出由于等离激元抑制所致的宽角度光。

图3是示出了有机EL元件的光的传播的示意图。在图3中，层的顺序与图1相比是上下颠倒示出的，并且光向上发出。图3示出了模型，并且层的厚度未按比例绘出。箭头表示光的传播。

发光层41中产生的光包括许多分量，其不仅沿垂直于基板S1表面的方向传播，还沿与基板S1表面的垂直方向成斜角的方向传播。结合图3，将描述光沿与基板S1表面成斜角的方向的传播。倾斜传播光包括从发光源直接传播的光和从反射层R1反射的光。发光源被设置在发光层41中。

如图3所示，倾斜传播光从有机层40发出，经过光透射性电极30，然后进入高折射率层22。在此，由于调节发光层41、光透射性电极30和高折射率层22的折射率以减小其间的差，因而可以减小高折射率层22的菲涅耳反射。例如，高折射率层22和发光层41的折射率之差的绝对值优选小于或等于0.5，更优选小于或等于0.1。例如，光透射性电极30和发光层41的折射率之差的绝对值优选小于或等于0.5，更优选小于或等于0.1。例如，高折射率层22和光透射性电极30的折射率之差的绝对值优选小于或等于0.5，更优选小于或等于0.1。如上所述使折射率彼此匹配可减少菲涅耳反射。

进入高折射率层22的光到达凹凸结构20。在图3中，凹凸结构20被示为层，但是如图1所示，凹凸结构20可以在高折射率层22与低折射率层21之间的界面处形成。凹凸结构20包括多个凸部23，其能够改变光的方向。各自具有两个以上台阶的凸部23增强了将光的方向改变至较低角度(即接近基板S1法向)的效果。此种效果由-1阶透射衍射光的效率的增大造成。此种效果可以使光线相对于基板竖立(upright)传播。各自具有两个以上台阶的凸部23能够引出更多的宽角度光。在凸部23和凹部24之间设置的台阶可以有效地改变倾斜传播光的方向。当凸部23各自具有两个以上台阶时，倾斜传播光更容易入射在凸部23的侧边部分上。如上所述，包括各自具有两个以上台阶的凸部23的凹凸结构20的设置能够引出更多的光。凹凸结构20可以用作衍射晶格表面。

-1阶透射衍射光是其方向由于衍射而向外侧面改变的第一光。0阶透射衍射光是直线传播的分量。透射光经历0阶衍射、-1阶衍射、-2阶衍射、-3阶衍射等。在图3中，实线示出经过凹凸结构20的光的-1阶透射光，虚线示出0阶透射衍射光。

图4是示出了凹凸结构20的阶数与-1阶透射衍射光的效率η_-1^T之间的实例关系的曲线图。如上所述，阶数可以是凸部23的台阶数加1获得的值。随着阶数增大，-1阶透射衍射光的效率η_-1^T增大，并且光的方向可以向基板S1的法向改变。根据标量理论(复杂透射率分布近似)，-1阶透射衍射光的效率可以在任何偏振状态下由以下表达式给出。

[式1]

在上述表达式中，M为阶数，n_low是低折射率层的折射率，n_high为高折射率层的折射率。利用该表达式，获得图4的曲线图。

如图4的曲线图所示，当阶数为2(也就是，凹凸结构20包括各自具有1个台阶的凸部23)时，-1阶透射衍射光的效率η_-1^T小于50％，且-1阶透射衍射光的效率η_-1^T并不是很高。然而，当阶数大于或等于3时(也就是，在凸部23各自具有两个以上台阶时)，-1阶透射衍射光的效率η_-1^T大于60％。因此，设置各自具有两个以上台阶的凸部23将能够使光的方向接近前方。因此，可以增大光外耦合效率。阶数越大，-1阶透射衍射光的效率η_-1^T越高。注意，阶数越大，增大的程度越小。为了容易地形成各个凸部23的台阶，优选的是6阶以下(小于或等于5个台阶)，更优选的是5阶以下(小于或等于4个台阶)。各个凸部23可以具有3个以下台阶或可以具有两个台阶。在图4中，改变了低折射率层21的折射率n₂。如图4所示，低折射率层21的折射率n₂的改变几乎对因阶数的增大和减小所致的-1阶透射衍射光的效率η_-1^T的改变没有影响。

如图3所示，经过凹凸结构20的光进入低折射率层21并到达位于低折射率层21与保护层10之间的界面。此时，保护层10的折射率大于低反射折射率层21的折射率，因此，进入保护层10的光的方向可能被改变为较低角度，也就是接近基板S1法向。另外，界面处的入射角减小，由此减少了菲涅耳损耗。然后，光经过保护层10并输出至其中存在大气的外部。由于大气的折射率低于保护层10，光的方向可能改变至具有较大角度的方向。光的方向可能是倾斜的，以减小相对于基板的角度。当光以大至足以超过临界角的角度倾斜传播时，将发生全反射，导致光被限制在保护层10中。此处，如上所述，在光到达位于保护层10与大气之间的界面之前，其中光在有机EL元件1中传播的方向往往容易改变至其中光相对于基板竖立传播的方向。此种结构还可以减小菲涅耳损耗。因此，抑制了位于保护层10与大气之间的界面处的全反射，由此增大光外耦合效率。

鉴于以上结果，可以认为将低折射率层21的折射率调节为小于保护层10的折射率具有有助于光线方向的控制、伴随所述控制减少菲涅耳反射以及界面处的光引出的优势。相比之下，可能存在权衡(trade-off)关系，其中具有一个以下台阶的光外耦合结构增大了低折射率层21和高折射率层22之间的折射率反差(contrast)，这导致全反射容易出现，并减小宽角度分量的引出效率。

因此，如前文所述，当使用多阶结构(包含两个以上台阶的凹凸结构)时，宽角度的光外耦合效率增大以及通过增大-1阶衍射分量控制光线的方向的效果由于折射率减小而可缓和该权衡关系。

图5A和5B是示出了通过改变发光层41与反射层R1之间的距离L₁而引发的改变的曲线图。图5A是示出了距离L₁与光模式之间的关系的曲线图。图5B是示出了距离L₁与引出光的角度(基板S1的法线与引出光之间的角度)之间的关系的曲线图。在图5B中，光强度是相对化的，并且以等高线图样(contour-line pattern)示出。

如图5A所示，光被分为衰减模式(Evanescent mode)、吸收(Absorption)、基板模式(Substrate mode)和引出模式(Extraction mode)。在这些模式中，衰减模式是其中出现等离激元的区域。基板模式是其中光由于在基板表面处的全反射而被限制的区域。吸收是其中光由于材料的吸收而损失的区域。引出模式是其中光被引出至外部的区域。引出模式中光的量在距离L₁改变时由于光的干涉作用改变而可能增大或减小。因此，引出模式和基板模式之间的边界是波浪状。

图5A中的曲线图表明，当距离L₁较小时，大量的光分布在衰减模式中。可以理解的是，当距离L₁超过λ/(4n₅)时，衰减模式中光的量减小，且当距离L₁超过λ/(3n₅)时，衰减模式中光的量进一步减小。因此，为了抑制等离激元，距离L₁优选大于或等于λ/(3n₅)。由该曲线图可以理解，为了减少等离激元，距离L₁优选大于或等于λ/(2n₅)。

图5B中的曲线图表明，当距离L₁较小时，小角度光的量较大。小角度光可以容易地射出至外部。但是，随着距离L₁增大，大角度光的量增多。特别是，当L₁大于或等于λ/(3n₅)以抑制等离激元时，大角度分量增多。如上所述，距离L₁优选增大以抑制等离激元，但是，当距离L₁增大时，宽角度分量增多。因此，具有各自有两个以上台阶的凸部23的凹凸结构20能够使得宽角度分量更为有效地引出，由此是有利的。当然，当L₁小于λ/(3n₅)时，具有台阶形状的凹凸结构20的光外耦合效率是优异的。在图5A和5B中，表示折射率的n₅简化表示为n。

图6A～6C显示了示出光外耦合效率与凸部23的台阶数之间的关系的模拟结果的实例。图6A是凹凸结构20的模型(model)。图6B是示出了光通过具有各自有一个台阶的凸部23的凹凸结构20的透射率的曲线图。图6C是示出了光通过具有各自有两个台阶的凸部23的凹凸结构20的透射率的曲线图。在图6B和6C中，将光的透射率以等高线图样示出，所述等高线图样通过改变参数——光角度和低折射率层21的折射率n2——来获得。图6B和6C的曲线图中的透射率表示通过基板S1(保护层10)射出至外部的光相对于发光层41中产生的光的比例。当各个凸部23均具有两个以上台阶时，可将凹凸结构20称为多阶凹凸结构20。当各个凸部23均具有一个台阶时，可将凹凸结构20称为单阶凹凸结构20。

对图6A中示出的结构进行模拟。在图6A中，高折射率层22的凸部23a形成凹凸结构20。凸部23a被以固定周期(period)设置。如图6A所示，凸部23a的周期被表示为P1。各个凸部23a的总体高度被表示为H1，且台阶部分25的高度被表示为H2。高度从高折射率层22的凹部24a的底部开始沿垂直方向测得。各个凸部23a的宽度被表示为W1。台阶部分25的宽度被表示为W2。将D1定义为凸部的比例。比例D1被表示为W1/P1。凸部23a周期性排列。

图6B示出了光透射率的结果，其中总体高度H1为0.8μm，周期P1为5.4μm，比例D1为0.25。由于未设置台阶，所以未设定高度H2和宽度W2。图6C示出了光透射率的结果，其中总体高度H1为1.2μm，高度H2为0.6μm，周期P1为2.4μm，宽度W2为0.6μm，比例D1为0.8。图6B和6C之间的比较表明，具有台阶部分25的凹凸结构20能够透射大量宽角度分量。当低折射率层21的折射率n₂减小时，透射的宽角度分量的量更容易增大。也就是，台阶部分25与低折射率层21的折射率减小之间的协同效应能够引出宽角度分量。在图6B和6C中，宽角度分量的范围被示出为区域A1。在图6C中，区域A1中透射率的数值高于图6B。如上所述，低折射率层21和各自具有两个以上台阶的凸部23能够将更多的宽角度分量引出至外部，这改善了光外耦合效率。注意，光透射率的最大值在凸部23各自具有一个台阶的情况中可能更高，但是当可收集大量的宽角度分量时，光的量以指数形式增大，因此，各自具有两个以上台阶的凸部23可有利于改善光的总量。

结合图6A，将描述凹凸结构20的优选尺寸。各个凸部23a的宽度W1可以为0.1μm～100μm。凹部24a的宽度W3可以为0.1μm～100μm。周期P1可以为0.1μm～100μm。台阶部分25的宽度W2可以为0.1μm～30μm。台阶部分25的宽度W2可以为凸部23a的宽度W1的10％～40％。低折射率层21的凸部23具有相似的优选尺寸。

低折射率层21可以由树脂制得。低折射率层21可以包括低折射率颗粒。低折射率颗粒的实例包括中空颗粒。中空颗粒的实例包括中空二氧化硅微粒。

高射折率层22可以由树脂制得。高折射率层22可以包括高折射率颗粒。高折射率颗粒可以是有机颗粒或无机颗粒。例如，高折射率颗粒可以由二氧化钛制得。另外，高折射率层22可以由无机层形成。优选用于高折射率层22的材料的实例包括Ti、Zr、Zn、In、Ga、Sn、Si及其氧化物。另外，优选用于高折射率层22的材料的实例包括Si的氧化物或氮化物。优选用于高折射率层22的材料的实例包括有机-无机杂化材料，其中分散有上述金属、金属氧化物、无机物质、无机氧化物和无机氮化物中的任一种或多种。高折射率层22可以由膜材料制得。膜材料可以为树脂的模制产品。膜材料的实例包括PET、PBN、PTT、PEN和CO。当然，这些材料仅仅是实例，并且高折射率层22的材料不限于这些实例。

凹凸结构20可以由用于形成凸部和凹部的合适方法形成。例如，凹凸结构20可以通过压印形成。可举出纳米压印(nano imprinting)为一个实例。纳米压印可以有效地形成纳米尺寸的凸部和凹部。纳米压印可以容易地形成各自具有台阶部分25的凸部23。在纳米压印中，在模具上形成纳米尺寸的凸部和凹部，并且转移模具的凸部和凹部。由此进行印刷。使用模具的方法对于在树脂层上形成凸部和凹部而言是优选的。当然，凹凸结构20可以通过纳米压印以外的方法形成。例如，凹凸结构20可以通过机械加工、激光加工、多阶段掩模曝光和干法刻蚀等形成。

图7示出了有机EL元件1的一实例。图7的实施方案是图1的实施方案的变型，并且除了以下描述的点以外可以均与图1的实施方案相同。图1中也示出的各个部件均用相同的附图标记标识，并且将省略其描述。

在图7的实例中，凹凸结构20包括这样的结构，其具有在高折射率层(第一层)22的折射率和低折射率层(第二层)21的折射率之间的折射率。将折射率在高折射率层22的折射率和低折射率层21的折射率之间的结构定义为中间折射率结构26。中间折射率结构26减少了原本将存在于低折射率层21与高折射率层22之间的界面处的反射。这样可以增大输出至外部的光的量。

中间折射率结构26具有位于低折射率层21的折射率和高折射率层22的折射率之间的折射率。适用关系式n₂<n₆<n₃，其中n₆为中间折射率结构26的折射率。中间折射率结构26的折射率n₆可以高于保护层10的折射率n₁。在这种情况中，适用关系式n₁<n₆。中间折射率结构26的折射率n₆可以低于保护层10的折射率n₁。在这种情况中，适用关系式n₆<n₁。

中间折射率结构26可以是表现出在低折射率层21的折射率和高折射率层22的折射率之间的折射率的合适的结构。中间折射率结构26被设置在低折射率层21和高折射率层22之间的界面处。中间折射率结构26沿凹凸结构20的形状被设置。中间折射率结构26可以被设置在凸部23、台阶部分25和凹部24的表面上。中间折射率结构26可以通过引入层或者使低折射率层21或高折射率层22的结构变化而形成。

中间折射率结构26的实例包括薄膜。薄膜可以具有不损害凹凸结构20的效果的厚度。薄膜的厚度优选小于台阶部分25的高度。薄膜可以具有折射率n₆。中间折射率结构26的实例包括moss eye结构。moss eye结构可以包括多个小于凸部23的凸部。moss eye结构的各个凸部的尺寸优选小于台阶部分25的高度。moss eye结构可以被设置至低折射率层21中，或可以被设置至高折射率层22中。moss eye结构可以具有折射率n₆。中间折射率结构26的实例包括由低折射率层21或高折射率层22中包含的微粒形成的多个凸部。在这种情况下，包含微粒的层可以具有例如大于或等于100nm的表面粗糙度。表面粗糙度可以小于或等于1000nm。设置有微小凸部的结构可以具有折射率n₆。此种情况下的表面粗糙度可以是Rz。

此处，随着高折射率层22的折射率与低折射率层21的折射率之差增大，在这些层之间的界面处光的全反射的情况下的临界角往往变小。在光全反射的情况下，光向外部的引出变难。特别是，在其引出宽角度光的结构的情况中，使临界角较小将增大其中出现全反射的角度下的光的量。因此，在图7的实施方案中，在高折射率层22和低折射率层21之间的界面处设置中间折射率结构26。中间折射率结构26可以起到减小高折射率层22的折射率与低折射率层21的折射率之差的作用，这样可以减少原本将存在于低折射率层21和高折射率层22之间的界面处的全反射。由此，可以增大光外耦合效率。

图8是有机EL元件1的一实例。图8的实施方案是图1的实施方案的变型，并且除了以下描述的点以外可均与图1的实施方案相同。图1也示出的各个部件用相同的附图标记标识，并且将省略其描述。

在图8的实例中，在保护层10和低折射率层(第二层)21之间设置了折射率低于保护层10的结构。将设置在保护层10和低折射率层21的且折射率低于保护层10的结构定义为折射率调整结构60。折射率调整结构60可以减少菲涅耳反射。这样增大了输出至外部的光的量。

折射率调整结构60的折射率低于保护层10(基板S1)的折射率。适用关系式n₇<n₁，其中n₇为折射率调整结构60的折射率。折射率调整结构60的折射率n₇可以大于低折射率层21的折射率n₂。在这种情况下，适用关系式n₂<n₇。折射率调整结构60的折射率n₇可以低于低折射率层21的折射率n₂。在这种情况下，适用关系式n₇<n₂。

折射率调整结构60可以是表现出低于保护层10的折射率的合适结构。折射率调整结构60被设置在低折射率层21和保护层10之间。折射率调整结构60可以通过引入层或者使保护层10或低折射率层21的结构变化而形成。

折射率调整结构60的实例包括无机层和树脂层。无机层的材料的实例包括例如SiO₂和MgF。树脂层的实例包括由包含氟基(F基)的树脂制得的层。这些层可以调整折射率。这些层可以具有折射率n₇。折射率调整结构60的实例包括moss eye结构。moss eye结构可以包括多个微小凸部。moss eye结构的各个凸部的尺寸优选小于凸部23的高度。moss eye结构可以被设置至保护层10或低折射率层21中。moss eye结构可以具有折射率n₇。折射率调整结构60的实例包括保护层10的结构变化。例如，当保护层10是由钠钙玻璃制成的玻璃基板时，玻璃基板表面处的钠缺乏可以形成折射率调整结构60。在折射率为n₁的钠钙玻璃中，钠缺乏区域可以具有折射率n₇。

此处，随着高折射率层22的折射率与低折射率层21的折射率之差增大，菲涅耳反射往往增大。在菲涅耳反射增大的情况中，光向外部的引出变得困难。特别是，其引出宽角度光的结构往往导致较大的菲涅耳反射。因此，在图8的实施方案中，折射率调整结构60被设置在保护层10和低折射率层21之间的界面处。折射率调整结构60可以减少由于高折射率层22的折射率与低折射率层21的折射率之差所致的菲涅耳反射。因此，可以增大光外耦合效率。注意，有机EL元件1可以同时包括图7的实施方案中的中间折射率结构26和图8的实施方案中的折射率调整结构60。在这种情况下，可以进一步增大光外耦合效率。

图9示出了有机EL元件1的一实例。图9的实施方案是图1的实施方案的变型，并且除了以下描述的点以外可均与图1的实施方案相同。另外，图9的实施方案可以包括结合图7描述的中间折射率结构26和/或结合图8描述的折射率调整结构60。图1中也示出的各个部件用相同的附图标记标识，并且将省略其描述。

图9的实施方案包括位于保护层10和有机EL元件的光出射表面之间的光外耦合结构70。设置光外耦合结构70能够将更多量的光经保护层10引出至外部。

光外耦合结构70可以是设置在基板S1的表面上的合适结构。光外耦合结构70可以是层。光外耦合结构70的实例包括膜。膜可以是树脂的模制产品。光外耦合结构70可以通过附接膜而容易地形成。膜可以包括微透镜阵列。膜可以包括衍射光栅。另外，光外耦合结构70可以由具有凹凸结构的树脂层的层叠体形成。例如，凹凸结构具有多个凸部或凹部，由此增大光外耦合效率。凹凸结构可以采用与上述具有低折射率层21和高折射率层22的层状结构的凹凸结构20相似的结构。例如，光外耦合结构70中的高折射率层和低折射率层顺次排列在光输出的方向上。光外耦合结构70中包含的凸部可以与凸部23或凸部23a相同。凹凸结构例如通过压印形成。特别地，当采用包含各自具有两个以上台阶的多个凸部的凹凸结构作为光外耦合结构70的凹凸结构时，可以有效地增大光外耦合效率。具有与凹凸结构20相似的凹凸结构的光外耦合结构70更有效。

在上述有机EL元件1中，可增大指向至前方的光的量。因此，当可以控制光传播方向以增大在保护层10的表面上不发生全反射的情况下的角度的光的量时，光外耦合结构70不是必要的。当不设置光外耦合结构70时，简化有机EL元件的生产。在图1的实施方案中，可以在不设置光外耦合结构70的情况下形成具有高光外耦合效率的结构。另一方面，图9的实施方案在保护层10的表面处全反射较大时是有利的。

图10是有机EL元件1的一实例。图10的实施方案是图1的实施方案的变型，并且除了以下描述的点以外可均与图1的实施方案相同。图10的实施方案可以包括结合图7描述的中间折射率结构26和/或结合图8描述的折射率调整结构60。图10的实施方案可以进一步包括结合图9描述的光外耦合结构70。图1中也示出的各个部件用相同的附图标记标识，并且将省略其描述。

图10的实施方案包括设置在发光层41和高折射率层(第一层)22之间的且折射率高于保护层10的层。将设置在发光层41和高折射率层22之间的且折射率高于保护层10的层定义为另外的高折射率层80。另外的高折射率层80邻近高折射率层(第一层)22。另外的高折射率层80起到基板S2的作用。图1表示的上述实施方案各自需要在基板S1上形成低折射率层21和高折射率层22，然后在高折射率层22上形成有机发光体。在此情况下，层叠过程的方法和材料可能受限。另一方面，在图10的实施方案中，有机发光体可以形成在基板S2的一个表面上，并且高折射率层22和低折射率层21可以形成在基板S2的另一表面上。在这种情况下，容易在各个表面上采用优选的层叠过程和优选的材料。因此，图10的实施方案具有可以简化生产的优势。

在图10的实施方案中，另外的高折射率层80用作支持层叠体的基板S2。保护层10是保护低折射率层21和高折射率层22的层，其可以但不必是基板。保护层10可以作为例如保护膜形成。保护层10可以作为树脂层形成。保护层10可以作为无机层形成。保护层10可以由玻璃制成。保护层10的存在可以减少凹凸结构20暴露至外部，并且可以保护凹凸结构20。

另外的高折射率层80的折射率高于保护层10的折射率。适用关系式n₁<n₈，其中n₈为另外的高折射率层80的折射率。另外的高折射率层80的折射率n₈可以高于高折射率层22的折射率n₃。在此情况下，适用关系式n₃<n₈。另外的高折射率层80的折射率n₈可以低于高折射率层22的折射率n₃。在此情况下，适用关系式n₈<n₃。另外的高折射率层80的折射率n₈可以高于发光层41的折射率n₄。在此情况下，适用关系式n₄<n₈。另外的高折射率层80的折射率n₈可以低于发光层41的折射率n₄。在此情况下，适用关系式n₈<n₄。

另外的高折射率层80可以由表现出高于保护层10的折射率的合适材料制成。另外的高折射率层80的实例包括高折射率玻璃。高折射率玻璃的折射率例如为1.6～2.1。高折射率玻璃可以由掺杂有金属的玻璃制成。另外的高折射率层80的实例包括蓝宝石。蓝宝石的折射率为约1.77。另外，另外的高折射率层80可以由树脂膜形成。树脂膜的实例包括聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)的折射率可为约1.77。聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的折射率可为约1.65。

在图10中，另外的高折射率层80起到基板S2的作用，但是保护层10可以用作基板，并且另外的高折射率层80可以是不用作基板的层。

图11为有机EL元件1的一实例。图11的实施方案是图10的实施方案的变型，并且除了以下描述的点以外可均与图10的实施方案相同。另外，图11的实施方案可以包括结合图7描述的中间折射率结构26和/或结合图8描述的折射率调整结构60。此外，图11的实施方案可以进一步包括结合图9描述的光外耦合结构70。图10中也示出的各个部件用相同的附图标记标识，并且将省略其描述。

在图11的实施方案中，低折射率层21是空隙。空隙是空气层。在保护层10和高折射率层22之间设置空间。该空间用作低折射率层21。保护层10可以由例如具有凹部的玻璃制成。保护层10包括位于保护层10侧部的间隔物11以形成高折射率层22与保护层10之间的空间。当低折射率层21是空气层时，低折射率层21的折射率n₂接近大气的折射率n₀。折射率n₂和折射率n₀可以几乎彼此相等。折射率n₂可以等于折射率n₀。因此，可以容易地降低折射率。

注意，在有机EL元件1中，有机发光体一般可以是封闭的并与外部隔离。图11示出了其中通过封闭材料90封闭有机发光体的结构。明显的是，也在图1表示的上述各个实施方案中，有机发光体可以由封闭材料90封闭。封闭材料90可以例如由玻璃制成。

结合图12，将描述其中保护层10用作第二层的方面，即其中保护层10为第二层的方面。

图12是有机EL元件1的截面示意图。有机EL元件1包括至少一个发光层41、第一层和第二层。第二层用作保护层10。将第一层定义为高折射率层22。高折射率层22被设置在发光层41和光出射表面之间。第二层(保护层10)用作低折射率层21。低折射率层21被设置在高折射率层22和光出射表面之间。低折射率层21邻近高折射率层22。包含各自具有两个以上台阶的多个凸部23的凹凸结构20被设置在高折射率层22和低折射率层21之间的界面处。高折射率层22是指第一层，并且在下文中可以被称作第一层22。另外，低折射率层21是指第二层，并且在下文中可以被称作第二层21。

在有机EL元件1中，满足关系式n₀<n₁和n₂＝n₁，其中n₀为大气的折射率，n₁为保护层10(第二层)的折射率，n₂为低折射率层(第二层)21的折射率。

有机EL元件1包括各自具有两个以上台阶的凸部23，并且具有满足上述关系的折射率，由此，光的方向变得更容易改变。当光的方向改变时，宽角度光的光外耦合效率增大，并且光的方向更容易被指向至前方。结果，射出至外部的光的量可增大，这改善了光外耦合效率。光外耦合效率的详细机制与上文所述相同。

当如图12的实施方案中所示第二层为保护层10时，这些层将彼此一体化，因此，可以减少在第二层和保护层10是分开的层时所形成的层之间的界面。因此，可以进一步增大光外耦合效率。此外，可以减少在其中低折射率层(第二层)21由不同于保护层10的材料制成的情况中的光吸收。因此，可以进一步增大光外耦合效率。此外，可将第二层作为可以材料坚固的保护层10形成，可以增加高折射率层(第一层)22的材料的可用选项，并且还可以增大用于制造高折射率层(第一层)22的过程的可用选项。例如，高折射率层22可以通过高温过程形成。因此，能够容易地形成高品质的高折射率层22。

保护层10用作基板S1。保护层10——即低折射率层(第二层)21——可以作为例如低折射率基板形成。低折射率基板是具有低折射特性的基板材料。低折射率基板的实例包括低折射率玻璃基板，例如石英玻璃、含气泡玻璃；和低折射率树脂基板，例如包含氟树脂的树脂基板。低折射率层21(保护层10)的折射率n₂可以是在与上述范围相似的范围内。也就是，低折射率层21的折射率n₂可以是例如1.0～1.5，小于或等于1.4，或小于或等于1.3。

可以采用其中第二层与保护层10不同的上述方面中的优选一个方面作为其中第二层是保护层10的情况中的优选方面。

也就是，在有机EL元件1中，满足关系式n₁<n₃和n₁<n₄，其中n₃为高折射率层(第一层)22的折射率，n₄为发光层41的折射率。其原因与上述相似。这一方面提供了与上述方面相似的优势。

有机EL元件1优选包括设置在发光层41的与光出射表面相反的侧上的且反射光的反射层R1。在有机EL元件1中，优选满足关系式L₁≥λ/(3n₅)，其中n₅为位于反射层R1与最接近反射层R1的发光层41之间的介质的折射率，λ为发光层41中产生的光的波长，且L₁为发光层41和反射层R1之间的距离。其原因与上述相似。这一方面提供了与上述方面相似的优势。

凹凸结构20优选包括下述结构(即中间折射率结构26)，其具有在第一层(高折射率层22)的折射率与第二层(低折射率层21，即保护层10)的折射率之间的折射率(见图7)。其原因与上述相似。这一方面提供了与上述方面相似的优势。

在其中第二层为保护层10的情况中，其它优选方面、凹凸结构20的优选方面、凹凸结构的描述、部件的材料等与上述那些相同。例如，光外耦合结构70可以被设置在保护层10(见图9)和光出射表面之间。另外，另外的高折射率层80(基板S2)可以被设置在发光层41和高折射率层(第一层)22(见图10)之间。

结合图13和随后附图，将进一步描述凹凸结构20中的凸部23和凹部24的优选排列。图13～16示出了沿基板S1法向观察的凹凸结构20。凹凸结构20可以被认为是平面图。将凸部23和凹部24图案化并示意性图示出。其中排列有凸部23的部分以阴影表示，将其中排列有凹部24的部分显示为空白。如前文所述，凸部23可以变为凸部23a，凹部24可以变为凹部24a。

如图13～16所示，凸部23和凹部24优选通过分配至不一致划分的区域而排列。以这种方式，可将凹凸结构20成形为具有高光外耦合效率。凸部23和凹部24通过分配至各自具有宽度w的区域而排列。宽度w还被称为边沿宽度(border width)。

图13和14示出了凸部和凹凸的排列的优选实例，在这些实例中，多个凸部23规则排列。凸部23的此种规则排列可以增大预定波长和/或预定光方向的光外耦合效率，因此可以增大全部光外耦合效率。可将凸部23优选排列为具有周期性。凸部23可以以规则间隔排列。

图13的实例示出了以四角点阵排列的凸部23。四角点阵可以具有棋盘图样。凸部23和凹部24可以交替分配和排列。凸部23以格子(check)图样排列。在整个表面上，凸部23的百分比为50％。凸部23可以在行和列中以等距排列。

图14所示的实例示出了以六角点阵排列的凸部23。六角点阵可以具有蜂窝状结构。在各个凸部23周围，排列有凹部24。凸部23可以在三个方向上等距排列。在整个表面上，凸部23的比例可以是1/3。此处，凸部23和凹部24可以交换。当凸部23彼此连接形成一个凸部，凹部24可以被认为是前文所述的形成凹凸结构20的凸部23a。或者，可以使用六角点阵的排列，并且可以增大各个凸部23的六边形尺寸，从而将整个表面中凸部23的百分比增大至约50％。六角点阵的排列可以是微细填充的排列。

图15和图16示出了凸部和凹部的排列的优选实例，在这些实例中凸部不规则排列。凸部23的此种不规则排列可增大光外耦合效率，与波长和光方向无关；因此，可以增大整个光外耦合效率。另外，可以减小视角依赖性。

图15示出了以四角点阵不规则排列的凸部23。图16示出了以六角点阵不规则排列的凸部23。注意，图15和图16中控制了不规则度(randomness)。具体而言，控制进行的方式使得预定数目以上的凸部23不在同一方向上对齐。另外，控制进行的方式使得预定数目以上的凹部24不在同一方向上对齐。在图15中，超过2个凸部23将不连续排列，且超过2个凹部24将不连续排列。连续排列的凸部23的数目和连续排列的凹部24的数目各自小于或等于2。在图16中，超过3个凸部23将不连续排列，且超过3个凹部24将不连续排列。连续排列的凸部23的数目和连续排列的凹部24的数目各自小于或等于3。因此，排列并非完全不规则，但是对不规则度进行控制，由此进一步增大了光外耦合效率。当对不规则度进行控制时，凸部23和凹部24之间的边界可能增大。

当凸部23和凸部23彼此连接时，凸部23的尖端和凸部23的尖端可以(但不必)彼此相连。优选的是，其中凸部23的尖端彼此相连的部分和其中凸部23的尖端彼此不相连的部分是不规则排列的。以这种方式，不规则度增大，由此增大光外耦合效率。凸部23的尖端是指凸部23的最上端台阶。另外，当凸部23和凸部23彼此相连时，两个以上台阶部分25可以(但不必)彼此相连。优选的是，其中两个以上台阶部分25彼此相连的部分和其中两个以上台阶部分25彼此不相连的部分是不规则排列的。以这种方式，不规则度增大，由此增大光外耦合效率。凹部24的不规则度也可以以相似的方式控制。

图13～16示出了凸部23在点阵中的分配。如前文所述，凸部23各自具有两个以上台阶并包括一个以上台阶部分25。只要各个凸部23具有台阶部分25，凸部23就可以在平面图中具有任何形状。凸部23在平面图中的形状的实例包括四边形、六边形、多边形和圆形。各个凹部24在平面图中的形状的实例包括四边形、多边形和圆形。凸部23的最上端台阶和台阶部分25可以在平面图中具有相似的形状。

凸部23的宽度可以任意改变。凹部24的宽度可以任意改变。在凹凸结构中，凸部23的百分比和凹部24的百分比可以相应地改变。凸部23的百分比可以是30％～70％。凹部24的百分比可以是30％～70％。

将基材S10纳入有机EL元件1中。基材S10包括第一层和与第一层邻近的第二层。包括多个各自具有两个以上台阶的凸部23的凹凸结构20被设置在第一层和第二层之间的界面处。基材S10包括保护层10。保护层10是邻近第二层的层，或者是第二层。满足关系式n₀<n₁和n₂≤n₁，其中n₀为大气的折射率，n₁为保护层10的折射率，n₂为第二层的折射率。

图17是示出了基材S10的实例的截面图。这一方面代表了在保护层10是邻近第二层的层的情况下——即，在保护层10是与第二层不同的层的情况下——的基材S10。基材S10包括高折射率层(第一层)22、邻近高折射率层22的低折射率层(第二层)21和邻近低折射率层21的保护层10。包括多个各自具有两个以上台阶的凸部23的凹凸结构20被设置在高折射率层22和低折射率层21之间的界面处。适用关系式n₀<n₁和n₂<n₁，其中n₀为大气的折射率，n₁为保护层10的折射率，n₂为低折射率层21的折射率。基材S10可以提供光外耦合效率优异的有机EL元件1。

基材S10可以用于有机EL元件1。图17示出了应用至图1的有机EL元件1的基材S10，但是基材S10也可以被应用至结合其它附图描述的有机EL元件1(其中保护层10和第二层彼此不同)中。基材S10可以用于有机EL元件1以外的元件。基材S10可以用于光学装置。基材S10的优选结构可以是针对有机EL元件1描述的结构。上述结构中还示出的各个部件由相同的附图标记标识，将省略其描述。基材S10的详细结构将从上文描述理解。在基材S10上层叠了多个层，由此制得有机EL元件1。

图18A～18C示出了用于制造基材S10的方法的一实例。图17中所示的基材S10通过图18A～18C的过程制造。如图18A所示，首先制备保护层10以制造基材S10。保护层10例如为玻璃基板。可以对玻璃基板进行清洁。接下来，如图18B所示，在保护层10上形成低折射率层(第二层)21。注意，在该步骤中，低折射率层21并不一定设置有凸部和凹部。然后，如图18C所示，在低折射率层21的表面上通过压印法形成凸部和凹部。以这种方式，低折射率层21被设置有凹凸结构20。最后，在低折射率层21上形成高折射率层(第一层)22(见图17)。由此制得基材S10。

图19是示出了基材10的另一实例的截面图。该方面示出了在保护层10用作第二层的情况下——即，在保护层10为第二层的情况下——的基材S10。基材S10包括高折射率层(第一层)22和邻近高折射率层22的低折射率层(第二层)21。低折射率层21用作保护层10。包括多个各自具有两个以上台阶状凸部的凸部23的凹凸结构20被设置在高折射率层22和低折射率层21之间的界面处。满足关系式n₀<n₁和n₂＝n₁，其中n₀为大气的折射率，n₁为保护层10的折射率，n₂为低折射率层21的折射率。基材S10可以提供光外耦合效率优异的有机EL元件1。

基材S10可以用于有机EL元件1。图19示出了应用至图12的有机EL元件1的基材S10，但是基材S10可以应用至由图12的有机EL元件1改进的有机EL元件1。基材S10可以用于有机EL元件1以外的装置。基材S10可以用于光学装置。基材S10的优选结构可以是针对有机EL元件1描述的结构。上述结构中还示出的各个部件由相同的附图标记标识，将省略其描述。基材S10的详细结构将从上文描述理解。在基材S10上层叠了多个层，由此制得有机EL元件1。

图20A～20D示出了用于制造基材S10的方法的一实例。图19的基材S10通过图20A～20D的过程制造。如图20A所示，首先制备保护层10(低折射率层21，即第二层)以制造基材S10。保护层10例如为玻璃基板。具体而言，将低折射率玻璃基板示出为一实例。可以对玻璃基板进行清洁。接下来，如图20B所示，在保护层10上形成抗蚀剂层27。在此步骤中，抗蚀剂层27不必设置有凸部和凹部。抗蚀剂层27由例如树脂形成。然后，如图20C所示，在抗蚀剂层27的表面上通过压印法形成凸部和凹部。此时，基于前文考虑选择的抗蚀剂层27的蚀刻性质与保护层10的蚀刻性质之比形成凸部和凹部。例如，当所选的两者的蚀刻性质之比为1:1时，在蚀刻剂层27上形成目标凸部和凹部。以这种方式，使蚀刻剂层27设置有凹凸结构27a。然后，对蚀刻剂层27的表面进行蚀刻。蚀刻可以通过沿表面上的凸部和凹部逐渐从表面上磨去层来进行。可以采用湿式蚀刻和干式蚀刻之一。对保护层10在其中通过蚀刻除去抗蚀剂层27的区域中进行蚀刻。以这种方式，进行蚀刻层27和保护层10的蚀刻。此时，抗蚀剂层27的凸部和凹部改变保护层10的蚀刻量。因此，如图20D所示，在保护层10上设置凸部和凹部。以此方式，将抗蚀剂层27的凸部和凹部转移至保护层10上。残余的抗蚀剂层27可以通过清洁除去。最后，在保护层10(低折射率层21)上形成高折射率层(第一层)22(见图19)。高折射率层22可以通过在保护层10上施加高折射率层22的材料而形成。由此制得基材S10。如上所述，在保护层10上形成高折射率层22，这增加了材料和过程的可用选项，由此促进了其形成。

图21是示出了发光装置的一实例的透视图。公开了发光装置100。发光装置100包括有机EL元件1和配线101。发光装置100包括主体102和插头103。发光装置100的实例包括面板、照明装置、车载照明装置、显示器、标识(signage)和建筑材料中安装的照明装置。图21的实例是照明装置。有机EL元件1可应用至照明装置中。在该图中，多个(四个)有机EL元件1处于平面排列。发光装置100可以包括一个有机EL元件1。有机EL元件1被容纳在主体102中。电力经由插头103和配线101供应，从而使有机EL元件1能够发光，并从发光装置100中发出光。有机EL元件1的光的颜色可以是白色。在这种情况中，获得发白光的发光装置100。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.有机电致发光元件，其包括：

至少一个发光层；

设置在所述至少一个发光层和所述有机电致发光元件的光出射表面之间的第一层；和

设置在所述第一层和所述光出射表面之间并邻近所述第一层的第二层，

在所述第一层和所述第二层之间的界面处设置的凹凸结构，所述凹凸结构包含各自具有两个以上台阶的多个凸部，

其中，所述有机电致发光元件包括保护层，所述保护层是设置在所述第二层和所述光出射表面之间的层，

满足下述关系式：n₀<n₁和n₂≤n₁，其中，n₀为大气的折射率，n₁为所述保护层的折射率，且n₂为所述第二层的折射率。

2.如权利要求1所述的有机电致发光元件，其中

满足下述关系式：n₁<n₃和n₁<n₄，其中，n₃为所述第一层的折射率，且n₄为所述至少一个发光层的折射率。

3.如权利要求1或2所述的有机电致发光元件，其还包括：

反射层，所述反射层反射光且设置在所述至少一个发光层的与所述光出射表面相反的侧上，其中

满足关系式L₁≥λ/(3n₅)，其中n₅为位于所述反射层与作为所述至少一个发光层中的一个且最接近所述反射层的发光层之间的介质的折射率，λ是所述发光层中产生的光的波长，且L₁是所述反射层与所述发光层之间的距离。

4.如权利要求1～3中任一项所述的有机电致发光元件，其中

所述凹凸结构包括折射率处于所述第一层的折射率与所述第二层的折射率之间的结构。

5.如权利要求1～4中任一项所述的有机电致发光元件，其中

折射率n₁和折射率n₂满足关系式：n₂<n₁。

6.如权利要求5所述的有机电致发光元件，其还包括：

设置在所述保护层与所述第二层之间的且折射率低于所述保护层的折射率的结构。

7.如权利要求1～6中任一项所述的有机电致发光元件，其中

所述凸部是规则排列的。

8.如权利要求1～6中任一项所述的有机电致发光元件，其中

所述凸部是不规则排列的。

9.如权利要求1～8中任一项所述的有机电致发光元件，其还包括：

设置在所述发光层和所述第一层之间且邻近所述第一层的层，所述层用作基板并且其折射率高于所述保护层的折射率。

10.如权利要求1～9中任一项所述的有机电致发光元件，其还包括：

设置在所述保护层和所述光出射表面之间的光外耦合结构。

11.基材，其包括：

第一层；和

邻近所述第一层的第二层，

在所述第一层和所述第二层之间的界面处设置的凹凸结构，所述凹凸结构包含各自具有两个以上台阶的多个凸部，

其中，所述基材包括保护层，所述保护层是邻近所述第二层的层，

满足下述关系式：n₀<n₁和n₂≤n₁，其中，n₀为大气的折射率，n₁为所述保护层的折射率，且n₂为所述第二层的折射率。

12.如权利要求11所述的基材，其中

折射率n₁和折射率n₂满足关系式：n₂<n₁。

13.发光装置，其包括：

权利要求1～10中任一项所述的有机电致发光元件；和

配线。