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JP5763517B2 - Organic EL device - Google Patents

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JP5763517B2
JP5763517B2 JP2011276059A JP2011276059A JP5763517B2 JP 5763517 B2 JP5763517 B2 JP 5763517B2 JP 2011276059 A JP2011276059 A JP 2011276059A JP 2011276059 A JP2011276059 A JP 2011276059A JP 5763517 B2 JP5763517 B2 JP 5763517B2
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layer
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organic
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light emitting
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祐輔 佐藤
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旬紋 鄭
涼 西村
涼 西村
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  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Description

本発明は、有機EL素子に関する。   The present invention relates to an organic EL element.

有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)は自発光素子として、ディスプレイ等の映像表示装置や面光源として用いられている。そして、このような有機EL素子は、一般的には、ガラス基板、透明プラスチックフィルム等の透明支持基板上に陽極である透明電極と、有機層と、陰極である金属電極を順に積層して作製されるものである。このように、透明電極と金属電極との間で印加された電圧により、陰極から供給された電子と陽極から供給されたホールとが有機層で再結合し、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EL発光する。EL発光した光は透明電極を透過し、透明支持基板の側から外部に取り出される。   Organic electroluminescence elements (organic EL elements) are used as self-luminous elements as video display devices such as displays and as surface light sources. Such an organic EL element is generally produced by sequentially laminating a transparent electrode as an anode, an organic layer, and a metal electrode as a cathode on a transparent support substrate such as a glass substrate or a transparent plastic film. It is what is done. In this way, the electrons applied from the cathode and the holes supplied from the anode are recombined in the organic layer due to the voltage applied between the transparent electrode and the metal electrode, and excitons generated accordingly. EL emits light when it shifts from the excited state to the ground state. The light emitted from the EL is transmitted through the transparent electrode and taken out from the transparent support substrate side.

しかしながら、このような有機EL素子においては、有機層で生じた光を外部に十分に取り出すことができないという問題があった。すなわち、有機層で生じた光のうちその多くは、素子の内部において多重反射を繰り返すうちに熱になって消えてしまうか、或いは、素子内部を導波して素子端部から出射してしまうため、十分な外部取り出し効率を達成することができないという問題があった。そのため、近年では、有機EL素子の分野において、凹凸形状の形成された回折格子を利用して外部への光の取り出し効率を向上させること等が提案されてきた。   However, such an organic EL element has a problem that light generated in the organic layer cannot be sufficiently extracted outside. That is, most of the light generated in the organic layer disappears due to heat while repeating multiple reflections inside the element, or is guided from inside the element and emitted from the end of the element. Therefore, there has been a problem that sufficient external extraction efficiency cannot be achieved. Therefore, in recent years, in the field of organic EL elements, it has been proposed to improve the efficiency of extracting light to the outside by using a diffraction grating having a concavo-convex shape.

このような凹凸形状の形成された回折格子を利用する有機EL素子としては、例えば、国際公開第2011/007878号(特許文献1)においては、透明支持基板(A)、前記透明支持基板上に積層された硬化樹脂層(B)、前記硬化樹脂層(B)上に順次積層された透明電極(C)、有機層(D)、及び、金属電極(E)を備える有機EL素子であって、前記硬化樹脂層(B)が表面に凹凸が形成されており、前記凹凸の形状が、原子間力顕微鏡を用いて解析して得られる凹凸解析画像に2次元高速フーリエ変換処理を施してフーリエ変換像を得た場合に、前記フーリエ変換像が、波数の絶対値が0μm−1である原点を略中心とする円状又は円環状の模様を示しており、且つ、前記円状又は円環状の模様が、波数の絶対値が10μm−1以下の範囲内となる領域内に存在する形状である、有機EL素子が開示されている。このような特許文献1に記載の有機EL素子は、光の取出し効率が十分に高いものであるが、より高度な水準で光取出し効率を向上させることが可能な有機EL素子の出現が望まれている。 As an organic EL element using a diffraction grating having such a concavo-convex shape, for example, in International Publication No. 2011/007878 (Patent Document 1), a transparent support substrate (A) is formed on the transparent support substrate. An organic EL element comprising a laminated cured resin layer (B), a transparent electrode (C), an organic layer (D), and a metal electrode (E) sequentially laminated on the cured resin layer (B). The cured resin layer (B) has irregularities formed on the surface, and the irregularity image obtained by analyzing the irregularity shape using an atomic force microscope is subjected to a two-dimensional fast Fourier transform process. When a transformed image is obtained, the Fourier transformed image shows a circular or annular pattern whose center is the origin whose absolute value of the wave number is 0 μm −1 , and the circular or annular shape absolute value of 10μm pattern, of the wave number of the A shape existing in the region to be a range of 1 or less, the organic EL element is disclosed. Although such an organic EL element described in Patent Document 1 has sufficiently high light extraction efficiency, the appearance of an organic EL element capable of improving the light extraction efficiency at a higher level is desired. ing.

一方、有機EL素子の分野においては、有機層で生じた光を透明電極(例えばITO膜)から取り出したとしても、そのうちの一部の光が透明電極の外側に存在する透明支持基板(例えばガラスからなる基板等)内において反射を繰り返し、透明支持基板内に閉じ込められてしまうことも知られている。そして、そのような透明支持基板内に閉じ込められた光を取り出す方法としては、従来よりレンズ等を利用して透明支持基板と空気との間の界面における光の全反射を防止して光を取り出す手法等が提案されている。このように、レンズ等を利用した場合に従来の有機EL素子においても光取出し効率は向上するものの、より高度な水準で光取出し効率を向上させることが可能な有機EL素子の出現が望まれている。なお、上述の特許文献1においては、光の取り出しのためにレンズを使用することや、素子の発光に燐光発光を利用することについては特に記載がない。   On the other hand, in the field of organic EL elements, even if light generated in the organic layer is extracted from the transparent electrode (for example, ITO film), a transparent supporting substrate (for example, glass) in which part of the light exists outside the transparent electrode. It is also known that reflection is repeated in a substrate or the like made of and confined in a transparent support substrate. As a method for extracting light confined in such a transparent support substrate, conventionally, a lens or the like is used to prevent light from being totally reflected at the interface between the transparent support substrate and air and extract the light. Techniques have been proposed. As described above, when a lens or the like is used, the light extraction efficiency is improved even in the conventional organic EL element, but an organic EL element capable of improving the light extraction efficiency at a higher level is desired. Yes. In the above-mentioned Patent Document 1, there is no particular description about using a lens for extracting light or using phosphorescent light emission for light emission of an element.

国際公開2011/007878号International Publication 2011/007878

本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、有機EL素子の光の取出し効率をより高度な水準で向上させることができ、十分に高度な発光効率を達成することが可能な有機EL素子を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and can improve the light extraction efficiency of the organic EL element at a higher level and achieve a sufficiently high luminous efficiency. An object is to provide a possible organic EL element.

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、透明支持基板、前記透明支持基板の一方の面側に配置され且つ表面に第一の凹凸が形成されている凹凸層からなる回折格子、前記回折格子の表面に形成されている第一の凹凸の形状が維持されるようにして、前記回折格子上に順次積層された透明電極、少なくとも発光層を備える有機層、及び、金属電極、並びに、前記透明支持基板のもう一方の面側に配置された光学部材、を備える有機EL素子において、前記素子を後述の条件(A)〜(C)を満たすものとすることにより、有機EL素子の光の取出し効率をより高度な水準で向上させることができ、十分に高度な発光効率を達成することが可能となることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have found that a transparent support substrate, an uneven layer disposed on one surface side of the transparent support substrate and having a first unevenness formed on the surface thereof, A diffraction electrode, a transparent electrode sequentially laminated on the diffraction grating so as to maintain the shape of the first unevenness formed on the surface of the diffraction grating, an organic layer including at least a light emitting layer, and In an organic EL element comprising a metal electrode and an optical member arranged on the other surface side of the transparent support substrate, the element satisfies the conditions (A) to (C) described below, It has been found that the light extraction efficiency of the organic EL element can be improved at a higher level, and a sufficiently high luminous efficiency can be achieved, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明の有機EL素子は、透明支持基板、
前記透明支持基板の一方の面側に配置され且つ表面に第一の凹凸が形成されている凹凸層からなる回折格子、
前記回折格子の表面に形成されている第一の凹凸の形状が維持されるようにして、前記回折格子上に順次積層された透明電極、少なくとも発光層を備える有機層、及び、金属電極、並びに、
前記透明支持基板のもう一方の面側に配置された光学部材、
を備える有機EL素子であって、
下記条件(A)〜(C):
[条件(A)] 前記第一の凹凸の形状を原子間力顕微鏡を用いて解析して得られる凹凸解析画像に2次元高速フーリエ変換処理を施してフーリエ変換像を得た場合において、前記フーリエ変換像が、波数の絶対値が0μm−1である原点を略中心とする円状又は円環状の模様を示しており、且つ、前記円状又は円環状の模様が波数の絶対値が10μm−1以下の範囲内となる領域内に存在すること、
[条件(B)] 前記第一の凹凸と、前記金属電極の有機層に対向する面の表面に形成された第二の凹凸とがいずれも、凹凸の形状を原子間力顕微鏡を用いて解析して得られる凹凸解析画像に基づいて求められる凹凸の深さ分布の標準偏差が15〜50nmとなるものであること、
[条件(C)] 前記第一の凹凸の深さ分布の標準偏差に対する前記第二の凹凸の深さ分布の標準偏差の変化率が+15%〜−15%であること、
を満たしていること
前記透明電極、及び、前記有機層中の厚みが10nm以上である各層の前記金属電極と対向する面の表面に形成された凹凸がいずれも、凹凸の深さ分布の標準偏差が15〜50nmとなるものであり、且つ、前記第一の凹凸の深さ分布の標準偏差に対する凹凸の深さ分布の標準偏差の変化率が+15%〜−15%となるものであること、
前記有機層を構成する材料が、ガラス転移温度が70℃〜300℃の有機材料であること、
前記有機層が正孔輸送層と電子輸送層とを更に備えており且つ前記発光層が燐光材料とホスト材料とを含有する層であること、及び
前記発光層が第一発光層と第二発光層の二層構造を有し且つ前記第一発光層と前記第二発光層のホスト材料の種類がそれぞれ異なること、
を特徴とするものである。
That is, the organic EL element of the present invention includes a transparent support substrate,
A diffraction grating composed of a concavo-convex layer disposed on one surface side of the transparent support substrate and having a first concavo-convex formed on the surface thereof,
A transparent electrode, an organic layer having at least a light emitting layer, a metal electrode, and a metal electrode, which are sequentially stacked on the diffraction grating so that the shape of the first unevenness formed on the surface of the diffraction grating is maintained. ,
An optical member disposed on the other surface side of the transparent support substrate;
An organic EL device comprising:
The following conditions (A) to (C):
[Condition (A)] When the unevenness analysis image obtained by analyzing the shape of the first unevenness using an atomic force microscope is subjected to a two-dimensional fast Fourier transform process to obtain a Fourier transform image, the Fourier transform image is obtained. The converted image shows a circular or annular pattern whose center is the origin where the absolute value of the wave number is 0 μm −1 , and the absolute value of the wave number is 10 μm Be in an area that is within 1 or less,
[Condition (B)] Each of the first unevenness and the second unevenness formed on the surface of the surface facing the organic layer of the metal electrode is analyzed using an atomic force microscope. The standard deviation of the depth distribution of the unevenness obtained based on the unevenness analysis image obtained as described above is 15 to 50 nm,
[Condition (C)] The rate of change of the standard deviation of the depth distribution of the second unevenness with respect to the standard deviation of the depth distribution of the first unevenness is + 15% to −15%.
That it meets,
The unevenness formed on the surface of the transparent electrode and the surface of the organic layer facing the metal electrode of each layer having a thickness of 10 nm or more has a standard deviation of the unevenness depth distribution of 15 to 50 nm. And the rate of change of the standard deviation of the unevenness depth distribution with respect to the standard deviation of the depth distribution of the first unevenness is + 15% to −15%,
The material constituting the organic layer is an organic material having a glass transition temperature of 70 ° C. to 300 ° C.,
The organic layer further comprises a hole transport layer and an electron transport layer, and the light emitting layer is a layer containing a phosphorescent material and a host material; and
The light emitting layer has a two-layer structure of a first light emitting layer and a second light emitting layer, and the types of host materials of the first light emitting layer and the second light emitting layer are different from each other;
It is characterized by.

また、上記本発明の有機EL素子においては、前記透明電極、及び、前記有機層中の厚みが10nm以上である各層(前記有機層中の厚みが10nm以上であるという条件を満たす各層)の前記金属電極と対向する面の表面に形成された凹凸がいずれも、凹凸の深さ分布の標準偏差が15〜50nmとなるものであり、且つ、前記第一の凹凸の深さ分布の標準偏差に対する凹凸の深さ分布の標準偏差の変化率が+15%〜−15%となるものであることが好ましい。なお、ここにいう「有機層中の厚みが10nm以上である各層」という条件は、厚みが10nm未満の層は層の厚みが薄いため、基本的に、第一の凹凸の形状が維持されるように条件を適宜選択しながら蒸着法、スパッタ法等の公知の方法で積層する場合に、その積層する対象物(被積層物)の表面に形成された凹凸形状の特性を十分に維持したまま積層することが可能であり、積層時に凹凸形状の特性が変化する割合が十分に低いため、有機層の各層のうちの厚みが10nm以上の層において、上記条件を満たす場合には、基本的に、有機層中の全ての層において上記条件を満たすものとみなすことができることから規定した条件である。   In the organic EL device of the present invention, the transparent electrode and each layer having a thickness in the organic layer of 10 nm or more (each layer satisfying a condition in which the thickness in the organic layer is 10 nm or more). All of the irregularities formed on the surface of the surface facing the metal electrode have a standard deviation of the irregularity depth distribution of 15 to 50 nm, and the standard deviation of the depth distribution of the first irregularities. It is preferable that the change rate of the standard deviation of the uneven depth distribution is + 15% to −15%. In addition, the condition of “each layer in which the thickness in the organic layer is 10 nm or more” here is basically that the shape of the first unevenness is maintained because the layer having a thickness of less than 10 nm is thin. In the case of laminating by a known method such as vapor deposition or sputtering while appropriately selecting the conditions as described above, the characteristics of the uneven shape formed on the surface of the object to be laminated (laminated object) are maintained sufficiently. When the above conditions are satisfied in a layer having a thickness of 10 nm or more among the organic layers, the ratio of the change in the shape of the concavo-convex shape during the lamination is sufficiently low. The conditions are defined from the fact that all the layers in the organic layer can be regarded as satisfying the above condition.

また、上記本発明の有機EL素子においては、前記透明電極、及び、前記有機層の各層(厚みが10nm未満の層も含む全ての層)の前記金属電極と対向する面の表面に形成された凹凸がいずれも、凹凸の深さ分布の標準偏差が15〜50nmとなるものであり、且つ、前記第一の凹凸の深さ分布の標準偏差に対する凹凸の深さ分布の標準偏差の変化率が+15%〜−15%となるものであることがより好ましい。   In the organic EL device of the present invention, the transparent electrode and each layer of the organic layer (all layers including a layer having a thickness of less than 10 nm) are formed on the surface of the surface facing the metal electrode. In any of the unevennesses, the standard deviation of the unevenness depth distribution is 15 to 50 nm, and the change rate of the standard deviation of the unevenness depth distribution with respect to the standard deviation of the unevenness depth distribution of the first unevenness is It is more preferable to be + 15% to −15%.

上記本発明の有機EL素子においては、前記有機層を構成する材料が、ガラス転移温度が70℃〜300℃の有機材料であることが好ましい。このような温度範囲のガラス転移温度を有する有機材料により有機層を構成することで、より効率よく上記条件(A)〜(C)を満たす有機EL素子を得ることが可能となる傾向にある。なお、ここにいう「有機層を構成する材料」とは、前記発光層がホスト材料とドーパント材料(例えば燐光材料や蛍光材料等)とを含む層である場合には、ドーパント材料を除く発光層を形成する材料(ホスト材料)と有機層の他の層を形成する材料とからなる材料をいう。   In the organic EL element of the present invention, the material constituting the organic layer is preferably an organic material having a glass transition temperature of 70 ° C to 300 ° C. By configuring the organic layer with an organic material having a glass transition temperature in such a temperature range, it tends to be possible to obtain an organic EL element that satisfies the above conditions (A) to (C) more efficiently. The “material constituting the organic layer” as used herein refers to a light emitting layer excluding the dopant material when the light emitting layer is a layer containing a host material and a dopant material (for example, a phosphorescent material or a fluorescent material). The material which consists of the material (host material) which forms and the material which forms the other layer of an organic layer.

また、上記本発明の有機EL素子においては、発光層の構成は特に制限されず、前述のように、ホスト材料とドーパント材料(例えば燐光材料や蛍光材料等)とを含む構成としてもよい。このような発光層としては、ホスト材料と燐光材料とを含む層であることが好ましい。そして、上記本発明の有機EL素子においては、前記有機層が正孔輸送層と電子輸送層とを更に備えており且つ前記発光層が燐光材料とホスト材料とを含有する層であることがより好ましい。この場合には、ホールが発光層と電子輸送層との間(例えば正孔阻止層を備える場合には発光層と正孔阻止層との界面)に溜まるか、あるいは、電子が発光層と正孔輸送層との間(例えば電子阻止層を備える場合には発光層と電子阻止層との界面)に溜まると、それらの界面で電子とホールの再結合が起こってしまい、三重項励起状態が消滅し易くなる傾向にあるが、これを最小化(ミニマム化)する観点から、前記発光層が第一発光層と第二発光層の二層構造を有しており且つ前記第一発光層と前記第二発光層のホスト材料の種類がそれぞれ異なることが更に好ましい。また、上述のように、前記有機層が正孔輸送層と電子輸送層とを更に備えており且つ前記発光層が燐光材料とホスト材料とを含有する層である場合には、正孔輸送層と発光層の界面が実質的になくなり、エネルギー障壁および界面でのキャリア移動度の低下による発光効率の低下を十分に抑制できるという観点から、前記正孔輸送層を構成する材料と前記発光層のホスト材料とが同一の材料からなることが更に好ましい。また、正孔輸送層と電子輸送層とを備えている場合であって、前記発光層が第一発光層と第二発光層の二層構造を有しており且つ前記第一発光層と前記第二発光層のホスト材料の種類がそれぞれ異なる場合においては、前記正孔輸送層を構成する材料と前記第一発光層のホスト材料とが同一の材料からなり、かつ前記電子輸送層を構成する材料と前記第二発光層のホスト材料とが同一の材料からなることが好ましい。   In the organic EL device of the present invention, the configuration of the light emitting layer is not particularly limited, and may include a host material and a dopant material (for example, a phosphorescent material or a fluorescent material) as described above. Such a light emitting layer is preferably a layer containing a host material and a phosphorescent material. In the organic EL device of the present invention, the organic layer further includes a hole transport layer and an electron transport layer, and the light emitting layer is a layer containing a phosphorescent material and a host material. preferable. In this case, holes accumulate between the light emitting layer and the electron transport layer (for example, in the case of providing a hole blocking layer, the holes are accumulated), or electrons are positively connected to the light emitting layer. If it accumulates between the hole transport layer (for example, when an electron blocking layer is provided, the interface between the light emitting layer and the electron blocking layer), recombination of electrons and holes occurs at those interfaces, and the triplet excited state is From the viewpoint of minimizing (minimizing) the light emitting layer, the light emitting layer has a two-layer structure of a first light emitting layer and a second light emitting layer, and the first light emitting layer More preferably, the type of the host material of the second light emitting layer is different. As described above, when the organic layer further includes a hole transport layer and an electron transport layer, and the light emitting layer is a layer containing a phosphorescent material and a host material, the hole transport layer From the viewpoint that the interface between the light-emitting layer and the light-emitting layer is substantially eliminated, and a decrease in light emission efficiency due to a decrease in energy barrier and carrier mobility at the interface can be sufficiently suppressed. More preferably, the host material is made of the same material. The light-emitting layer includes a hole transport layer and an electron transport layer, the light-emitting layer has a two-layer structure of a first light-emitting layer and a second light-emitting layer, and the first light-emitting layer and the When the types of host materials of the second light emitting layer are different from each other, the material constituting the hole transport layer and the host material of the first light emitting layer are made of the same material, and constitute the electron transport layer. It is preferable that the material and the host material of the second light emitting layer are made of the same material.

また、上記本発明の有機EL素子においては、前記発光層を構成する前記ホスト材料が、ガラス転移温度が100℃〜300℃の有機材料であることが好ましい。   Moreover, in the organic EL element of the said invention, it is preferable that the said host material which comprises the said light emitting layer is an organic material whose glass transition temperature is 100 to 300 degreeC.

さらに、上記本発明の有機EL素子においては、前記回折格子の表面に形成されている凹凸の平均高さが20〜200nmの範囲であることが好ましい。   Furthermore, in the organic EL element of the present invention, the average height of the irregularities formed on the surface of the diffraction grating is preferably in the range of 20 to 200 nm.

また、上記本発明の有機EL素子においては、前記回折格子の表面に形成されている凹凸の平均ピッチが100〜700nmの範囲であることが好ましい。   Moreover, in the organic EL element of the present invention, it is preferable that the average pitch of the unevenness formed on the surface of the diffraction grating is in the range of 100 to 700 nm.

また、上記本発明の有機EL素子においては、前記回折格子の凹凸層が硬化樹脂層であっても無機層であってもよく、特に制限されないが、耐熱性や機械的強度等の特性がより高いものとなるという観点から、前記凹凸層は無機層であることが好ましい。   Further, in the organic EL element of the present invention, the uneven layer of the diffraction grating may be a cured resin layer or an inorganic layer, and is not particularly limited, but has more characteristics such as heat resistance and mechanical strength. From the viewpoint of becoming high, the uneven layer is preferably an inorganic layer.

さらに、上記本発明の有機EL素子においては、前記光学部材がレンズ部材からなることが好ましい。   Furthermore, in the organic EL element of the present invention, the optical member is preferably a lens member.

なお、本発明の有機EL素子によって、有機EL素子の光の取出し効率をより高度な水準で向上させることができ、十分に高度な発光効率を達成することが可能となる理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、先ず、本発明においては、前記透明支持基板の一方の面側に、上記条件(A)を満たす回折格子が配置されている。このような条件(A)を満たす凹凸形状の回折格子を利用することで、有機層で生じた光が有機層の界面等において反射されて素子の内部において多重反射を繰り返すことを抑制できるとともに、透明支持基板と空気との界面において反射された光も、回折効果により再出射させることができ、光の取り出し効率を向上できる。また、本発明においては、前記第一の凹凸と前記第二の凹凸とがいずれも凹凸の深さ分布の標準偏差が15〜50nmとなっている(条件(B))。このような凹凸の深さ分布の標準偏差を達成することにより、凹凸の平坦化による回折効率低下を防ぎつつ、素子全体にわたって電界強度分布を一定に保つことが可能となるため、これにより十分な回折効果を得ながら局所的な電界集中やリーク電流の発生が抑制される。さらに、本発明においては、前記第一の凹凸の深さ分布の標準偏差に対する前記第二の凹凸の深さ分布の標準偏差の変化率が+15%〜−15%となっている(条件(C))。このように、前記第一の凹凸と前記第二の凹凸との間で標準偏差の変化率が+15%〜−15%となっている場合には、前記第一の凹凸と前記第二の凹凸との間において凹凸の形状の追従性が十分に高くなっている。そして、このように前記第一の凹凸と前記第二の凹凸との間で凹凸の形状の追従性が高い場合には、前記第一の凹凸と前記第二の凹凸との表面間の距離の均一性が高いため、これらの層間の距離が極端に長くなるような部位や極端に短くなるような部位の発生が十分に防止(層間の距離が不均一となることが防止)される。そのため、上記条件(C)を満たすことにより、層間の距離が不均一な部分での局所的な電界集中やリーク電流の発生が十分に抑制されるものと本発明者らは推察する。このように、本発明においては、第一の凹凸を有する回折格子を上記条件(A)を満たすようなものとしつつ、第一の凹凸と前記金属電極の表面に形成された前記第二の凹凸とが上記条件(B)〜(C)を満たすものとすることにより、十分に高度な回折効果を得ながら、局所的な電界集中やリーク電流の発生をも十分に抑制することができるため、光の取出し効率を十分に安定して向上することができ、これにより発光効率を十分に向上することができるものと本発明者らは推察する。また、本発明の有機EL素子においては、局所的な電界集中を十分に抑制することができるため、本発明において好適な燐光系の素子を形成した場合(発光層がホスト材料と燐光材料とを含有する場合)においても、電界集中により燐光材料の三重項励起状態が消滅する、いわゆるロールオフ現象が発生することも十分に抑制でき、これにより燐光発光の発光効率の低下も十分に抑制できる。このように、本発明の有機EL素子においては、局所的な電界集中が十分に抑制されることに起因して、発光効率を十分に向上することができる。また、本発明においては、前記透明支持基板のもう一方の面側(透明支持基板上の回折格子を配置した面とは反対側の面側:光取り出し面側)に光学部材が配置されている。このように光を素子の外部に取出すために、光学部材を配置することにより、回折格子の外側にある透明支持基板内において反射を繰り返し、該基板内に閉じ込められてしまう光を、効率よく外部に取り出すことが可能となり、回折格子を利用することと相まって、非常に高度な水準で有機層で発生した光を外部に取り出すことが可能となる。このように、本発明においては、上記条件(A)〜(C)を満たす回折格子を利用するとともに、光取出し面側に更に光を外部に取出すための光学部材を利用するため、発光効率をより十分に向上することができるものと本発明者らは推察する。   The reason why the organic EL element of the present invention can improve the light extraction efficiency of the organic EL element at a higher level and can achieve a sufficiently high luminous efficiency is not necessarily clear. However, the present inventors infer as follows. That is, first, in the present invention, a diffraction grating satisfying the above condition (A) is arranged on one surface side of the transparent support substrate. By using an uneven diffraction grating satisfying such a condition (A), it is possible to suppress the light generated in the organic layer from being reflected at the interface of the organic layer and repeating multiple reflections inside the element, The light reflected at the interface between the transparent support substrate and air can be re-emitted by the diffraction effect, and the light extraction efficiency can be improved. In the present invention, the first unevenness and the second unevenness both have a standard deviation of the unevenness depth distribution of 15 to 50 nm (condition (B)). By achieving such a standard deviation of the unevenness depth distribution, it is possible to keep the electric field strength distribution constant over the entire element while preventing a decrease in diffraction efficiency due to unevenness flattening. Generation of local electric field concentration and leakage current is suppressed while obtaining a diffraction effect. Furthermore, in the present invention, the rate of change of the standard deviation of the second unevenness depth distribution with respect to the standard deviation of the first unevenness depth distribution is + 15% to −15% (condition (C )). Thus, when the rate of change of the standard deviation between the first unevenness and the second unevenness is + 15% to −15%, the first unevenness and the second unevenness The followability of the uneven shape is sufficiently high. And when the followability of the shape of the unevenness is high between the first unevenness and the second unevenness, the distance between the surfaces of the first unevenness and the second unevenness is Since the uniformity is high, the occurrence of a part where the distance between the layers is extremely long or a part where the distance is extremely short is sufficiently prevented (prevention of non-uniform distance between the layers). Therefore, the present inventors speculate that satisfying the condition (C) sufficiently suppresses local electric field concentration and occurrence of leakage current in a portion where the distance between layers is not uniform. As described above, in the present invention, the first unevenness and the second unevenness formed on the surface of the metal electrode while the diffraction grating having the first unevenness satisfies the condition (A). And satisfying the above conditions (B) to (C), it is possible to sufficiently suppress the occurrence of local electric field concentration and leakage current while obtaining a sufficiently high diffraction effect. The present inventors infer that the light extraction efficiency can be sufficiently stably improved, and thereby the light emission efficiency can be sufficiently improved. Further, in the organic EL device of the present invention, local electric field concentration can be sufficiently suppressed. Therefore, when a phosphorescent device suitable for the present invention is formed (the light emitting layer includes a host material and a phosphorescent material). Even in the case of inclusion, it is possible to sufficiently suppress the occurrence of a so-called roll-off phenomenon in which the triplet excited state of the phosphorescent material disappears due to electric field concentration, thereby sufficiently suppressing the decrease in the luminous efficiency of phosphorescence. Thus, in the organic EL element of the present invention, the light emission efficiency can be sufficiently improved due to the sufficiently suppressed local electric field concentration. In the present invention, an optical member is disposed on the other surface side of the transparent support substrate (the surface opposite to the surface on which the diffraction grating is disposed on the transparent support substrate: the light extraction surface side). . In order to take out the light outside the element in this manner, by arranging the optical member, the light that repeats reflection in the transparent support substrate outside the diffraction grating and is confined in the substrate can be efficiently externalized. In combination with the use of a diffraction grating, light generated in the organic layer can be extracted to the outside at a very high level. As described above, in the present invention, since the diffraction grating satisfying the above conditions (A) to (C) is used and the optical member for further extracting light to the outside is used on the light extraction surface side, the luminous efficiency is improved. The present inventors speculate that it can be more sufficiently improved.

本発明によれば、有機EL素子の光の取出し効率をより高度な水準で向上させることができ、十分に高度な発光効率を達成することが可能な有機EL素子を提供することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to provide an organic EL element that can improve the light extraction efficiency of the organic EL element at a higher level and can achieve a sufficiently high luminous efficiency. .

本発明の有機EL素子の好適な一実施形態を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically suitable one Embodiment of the organic EL element of this invention. 有機層中の任意の2層に基づいて凹部間の厚み及凸部間の厚みを概念的に示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows notionally the thickness between recessed parts and the thickness between convex parts based on arbitrary 2 layers in an organic layer. 山形構造の凹凸を有する第1ポリマーセグメントからなる層が形成され基材(転写用のマスター)の一実施形態を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which forms typically the layer which consists of a 1st polymer segment which has the unevenness | corrugation of a mountain-shaped structure, and shows one Embodiment of a base material (master for transcription | transfer). 山形構造の凹凸を有する第1ポリマーセグメントからなる層が形成され基材(転写用のマスター)の表面の凹凸上にシード層が積層されている状態を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the state by which the layer which consists of the 1st polymer segment which has the unevenness | corrugation of a chevron structure was formed, and the seed layer was laminated | stacked on the unevenness | corrugation of the surface of a base material (transfer master). シード層上に金属層が形成された状態を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the state by which the metal layer was formed on the seed layer. 転写用のマスターの表面上に積層されていた金属層及びシード層からなる金属部(母型)を転写用のマスターから剥離した状態を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the state which peeled from the master for transfer the metal part (matrix) which consists of the metal layer and seed layer which were laminated | stacked on the surface of the master for transfer. 透明支持基板上に回折格子形成材料を塗布した状態を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the state which apply | coated the diffraction grating formation material on the transparent support substrate. 回折格子形成用の母型を押し付けつつ回折格子形成材料を硬化させた状態を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the state which hardened the diffraction grating formation material, pressing the matrix for diffraction grating formation. 回折格子形成用の母型を取り外して回折格子形成材料の硬化層の表面に凹凸が形成された状態を模式的に示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a state in which the matrix for forming a diffraction grating is removed and irregularities are formed on the surface of a hardened layer of the diffraction grating forming material. 本発明の有機EL素子の好適な他の実施形態を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically other suitable embodiment of the organic EL element of this invention. 本発明の有機EL素子の好適な他の実施形態を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically other suitable embodiment of the organic EL element of this invention. 参考例1で得られた回折格子の表面の原子間力顕微鏡による凹凸解析画像を2次元高速フーリエ変換処理の結果をディスプレイ上に表示したフーリエ変換像を示す写真である。It is a photograph which shows the Fourier-transform image which displayed on the display the result of the two-dimensional fast Fourier-transform process for the unevenness | corrugation analysis image by the atomic force microscope of the surface of the diffraction grating obtained in Reference Example 1. FIG. 参考例1で得られた有機EL素子の断面の電子顕微鏡写真である。2 is an electron micrograph of a cross section of an organic EL element obtained in Reference Example 1. 参考例1で得られた有機EL素子の断面の電子顕微鏡写真である。2 is an electron micrograph of a cross section of an organic EL element obtained in Reference Example 1. 比較例1で得られた有機EL素子の断面の電子顕微鏡写真である。4 is an electron micrograph of a cross section of an organic EL element obtained in Comparative Example 1.

以下、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する。なお、以下の説明及び図面中、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description and drawings, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and duplicate descriptions are omitted.

本発明の有機EL素子は、透明支持基板、
前記透明支持基板の一方の面側に配置され且つ表面に第一の凹凸が形成されている凹凸層からなる回折格子、
前記回折格子の表面に形成されている第一の凹凸の形状が維持されるようにして、前記回折格子上に順次積層された透明電極、少なくとも発光層を備える有機層、及び、金属電極、並びに、
前記透明支持基板のもう一方の面側に配置された光学部材、
を備える有機EL素子であって、
下記条件(A)〜(C):
[条件(A)] 前記第一の凹凸の形状を原子間力顕微鏡を用いて解析して得られる凹凸解析画像に2次元高速フーリエ変換処理を施してフーリエ変換像を得た場合において、前記フーリエ変換像が、波数の絶対値が0μm−1である原点を略中心とする円状又は円環状の模様を示しており、且つ、前記円状又は円環状の模様が波数の絶対値が10μm−1以下の範囲内となる領域内に存在すること、
[条件(B)] 前記第一の凹凸と、前記金属電極の有機層に対向する面の表面に形成された第二の凹凸とがいずれも、凹凸の形状を原子間力顕微鏡を用いて解析して得られる凹凸解析画像に基づいて求められる凹凸の深さ分布の標準偏差が15〜50nmとなるものであること、
[条件(C)] 前記第一の凹凸の深さ分布の標準偏差に対する前記第二の凹凸の深さ分布の標準偏差の変化率が+15%〜−15%であること、
を満たしていることを特徴とするものである。
The organic EL device of the present invention comprises a transparent support substrate,
A diffraction grating composed of a concavo-convex layer disposed on one surface side of the transparent support substrate and having a first concavo-convex formed on the surface thereof,
A transparent electrode, an organic layer having at least a light emitting layer, a metal electrode, and a metal electrode, which are sequentially stacked on the diffraction grating so that the shape of the first unevenness formed on the surface of the diffraction grating is maintained. ,
An optical member disposed on the other surface side of the transparent support substrate;
An organic EL device comprising:
The following conditions (A) to (C):
[Condition (A)] When the unevenness analysis image obtained by analyzing the shape of the first unevenness using an atomic force microscope is subjected to a two-dimensional fast Fourier transform process to obtain a Fourier transform image, the Fourier transform image is obtained. The converted image shows a circular or annular pattern whose center is the origin where the absolute value of the wave number is 0 μm −1 , and the absolute value of the wave number is 10 μm Be in an area that is within 1 or less,
[Condition (B)] Each of the first unevenness and the second unevenness formed on the surface of the surface facing the organic layer of the metal electrode is analyzed using an atomic force microscope. The standard deviation of the depth distribution of the unevenness obtained based on the unevenness analysis image obtained as described above is 15 to 50 nm,
[Condition (C)] The rate of change of the standard deviation of the depth distribution of the second unevenness with respect to the standard deviation of the depth distribution of the first unevenness is + 15% to −15%.
It is characterized by satisfying.

図1は、本発明の有機EL素子の好適な一実施形態を模式的に示す断面図である。図1に示す実施形態の有機EL素子は、透明支持基板10、及び透明支持基板10の一方の面側に配置され且つ表面に凹凸が形成された凹凸層からなる回折格子11、回折格子11の表面に形成されている凹凸の形状が維持されるようにして回折格子11上に順次積層された透明電極12、有機層13及び金属電極14、並びに、透明支持基板10のもう一方の面側に配置された光学部材15を備えている。また、図1に示す実施形態の有機EL素子は、有機層13が、正孔輸送層131と、発光層132と、電子輸送層133とを備える積層構成のものである。   FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a preferred embodiment of the organic EL device of the present invention. The organic EL element according to the embodiment shown in FIG. 1 includes a transparent support substrate 10, a diffraction grating 11 that is arranged on one surface side of the transparent support substrate 10, and has a concavo-convex layer with concavo-convex formed on the surface. On the other surface side of the transparent electrode 12, the organic layer 13, the metal electrode 14, and the transparent support substrate 10 that are sequentially laminated on the diffraction grating 11 so that the shape of the irregularities formed on the surface is maintained. The arranged optical member 15 is provided. In the organic EL element of the embodiment shown in FIG. 1, the organic layer 13 has a stacked structure including a hole transport layer 131, a light emitting layer 132, and an electron transport layer 133.

<透明支持基板10>
透明支持基板10としては特に制限されず、有機EL素子に用いることが可能な公知の透明基板を適宜利用することができ、例えば、ガラス等の透明無機材料からなる基板;ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンテレナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)、シクロオレフィンポリマー(COP)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリスチレン(PS)等の樹脂からなる基板;これらの樹脂からなる基板の表面にSiN、SiO、SiC、SiO、TiO、Al等の無機物からなるガスバリア層を形成してなる積層基板;これらの樹脂からなる基板及びこれらの無機物からなるガスバリア層を交互に積層してなる積層基板が挙げられる。また、透明支持基板10の厚みは、1〜2000μmの範囲であることが好ましい。
<Transparent support substrate 10>
It does not restrict | limit especially as the transparent support substrate 10, The well-known transparent substrate which can be used for an organic EL element can be utilized suitably, For example, a board | substrate consisting of transparent inorganic materials, such as glass; Polyethylene terephthalate (PET), A substrate made of a resin such as polyethylene telenaphthalate (PEN), polycarbonate (PC), cycloolefin polymer (COP), polymethyl methacrylate (PMMA), polystyrene (PS); SiN, SiO 2 on the surface of the substrate made of these resins , SiC, SiO x N y , TiO 2 , TiO 2 , Al 2 O 3 etc. laminated substrate formed by forming a gas barrier layer; these resin substrates and these inorganic gas barrier layers are alternately laminated And a laminated substrate. The thickness of the transparent support substrate 10 is preferably in the range of 1 to 2000 μm.

<回折格子11>
回折格子11は、表面に第一の凹凸の形成された凹凸層からなるものである。このような回折格子11(凹凸層)を形成するための材料としては、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、ウレア樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、架橋型液晶樹脂等の樹脂材料や、透明無機層形成材料(例えばゾルゲル法により凹凸層を形成して透明な無機層を形成する場合には、金属アルコキシド等の金属材料を含むゾル溶液が挙げられる。)等が挙げられる。このように、回折格子11(凹凸層)は前記樹脂材料を硬化せしめてなる硬化樹脂層であっても、透明無機層形成材料を利用して形成される無機層であってもよいが、より高度な耐熱性や機械的強度等の特性を有する層が得られるという観点からは、無機層であることが好ましい。また、回折格子11の厚みは0.01〜500μmの範囲であることが好ましい。回折格子11の厚みが前記下限未満では、回折格子11の表面に形成される凹凸の高さが不十分となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、硬化時に生じる体積変化の影響が大きくなり凹凸形状が良好に形成できなくなる傾向にある。
<Diffraction grating 11>
The diffraction grating 11 is composed of a concavo-convex layer having a first concavo-convex formed on the surface thereof. Examples of the material for forming such a diffraction grating 11 (concave / convex layer) include resin materials such as epoxy resin, acrylic resin, urethane resin, melamine resin, urea resin, polyester resin, phenol resin, and cross-linkable liquid crystal resin. And a transparent inorganic layer forming material (for example, in the case of forming an uneven layer by a sol-gel method to form a transparent inorganic layer, a sol solution containing a metal material such as a metal alkoxide is included). Thus, the diffraction grating 11 (uneven layer) may be a cured resin layer obtained by curing the resin material or an inorganic layer formed using a transparent inorganic layer forming material. From the viewpoint of obtaining a layer having characteristics such as high heat resistance and mechanical strength, an inorganic layer is preferable. The thickness of the diffraction grating 11 is preferably in the range of 0.01 to 500 μm. If the thickness of the diffraction grating 11 is less than the lower limit, the height of the unevenness formed on the surface of the diffraction grating 11 tends to be insufficient. On the other hand, if the thickness exceeds the upper limit, the volume change caused during curing is greatly affected. Therefore, the uneven shape tends to be unable to be formed satisfactorily.

また、回折格子11においては、前記条件(A)を満たす第一の凹凸が形成されている。すなわち、回折格子11は、その表面に形成されている第一の凹凸の形状を原子間力顕微鏡を用いて解析して得られる凹凸解析画像に2次元高速フーリエ変換処理を施してフーリエ変換像を得た場合において、前記フーリエ変換像が、波数の絶対値が0μm−1である原点を略中心とする円状若しくは円環状の模様を示しており且つ前記第一の凹凸の形状の前記フーリエ変換像の前記円状若しくは円環状の模様が、波数の絶対値が10μm−1以下の範囲内となる領域内に存在する必要がある。前記フーリエ変換像が上記の条件(A)を満たすことにより、回折格子11が、波長依存性及び指向性が十分に少なく且つ十分な回折効果を有するものとなる。 Moreover, in the diffraction grating 11, the 1st unevenness | corrugation which satisfy | fills the said conditions (A) is formed. In other words, the diffraction grating 11 performs a two-dimensional fast Fourier transform process on a concavo-convex analysis image obtained by analyzing the shape of the first concavo-convex formed on the surface using an atomic force microscope, and generates a Fourier transform image. In the obtained case, the Fourier transform image shows a circular or annular pattern substantially centered on the origin whose absolute value of the wave number is 0 μm −1 and the Fourier transform of the first uneven shape. The circular or annular pattern of the image needs to be present in a region where the absolute value of the wave number is in the range of 10 μm −1 or less. When the Fourier transform image satisfies the above condition (A), the diffraction grating 11 has a sufficiently small wavelength dependency and directivity and a sufficient diffraction effect.

また、このようなフーリエ変換像の模様としては、波長依存性及び指向性の点で更に高度な効果が得られるという観点から、円環状であることがより好ましい。また、同様に波長依存性及び指向性の点で更に高度な効果が得られるという観点から、前記フーリエ変換像の円状若しくは円環状の模様は、波数の絶対値が1.25〜10μm−1(更に好ましくは1.25〜5μm−1)の範囲内となる領域内に存在することがより好ましい。 Further, the pattern of such a Fourier transform image is more preferably an annular shape from the viewpoint that a higher effect can be obtained in terms of wavelength dependency and directivity. Similarly, from the viewpoint of obtaining a further advanced effect in terms of wavelength dependency and directivity, the circular or annular pattern of the Fourier transform image has an absolute value of wave number of 1.25 to 10 μm −1. More preferably, it exists in the area | region which becomes in the range of (more preferably 1.25-5 micrometers- 1 ).

なお、本発明にいう「フーリエ変換像の円状や円環状の模様」は、フーリエ変換像において輝点が集合することにより観測される模様である。そのため、本発明にいう「円状」とは、輝点が集合した模様がほぼ円形の形状に見えることを意味し、外形の一部が凸状又は凹状となっているように見えるものも含む概念であり、また、「円環状」とは、輝点が集合した模様がほぼ円還状に見えることを意味し、環の外側の円や内側の円の形状がほぼ円形の形状に見えるものも含み且つかかる環の外側の円や内側の円の外形の一部が凸状又は凹状となっているように見えるものも含む概念である。   The “circular or annular pattern of the Fourier transform image” referred to in the present invention is a pattern observed when bright spots are gathered in the Fourier transform image. Therefore, the “circular shape” in the present invention means that a pattern in which bright spots are gathered appears to be a substantially circular shape, and includes those in which a part of the outer shape appears to be convex or concave. It is a concept, and “annular” means that the pattern of bright spots appears to be almost circular, and the outer circle and inner circle appear to be almost circular. And a part of the outer circle of the ring or a part of the outer shape of the inner circle that appears to be convex or concave.

また、本発明にいう「円状又は円環状の模様が波数の絶対値が10μm−1以下(好ましくは1.25〜10μm−1、更に好ましくは1.25〜5μm−1)の範囲内となる領域内に存在する」とは、フーリエ変換像を構成する輝点のうちの30%以上(より好ましくは50%以上、更により好ましくは80%以上、特に好ましくは90%以上)の輝点が波数の絶対値が10μm−1以下(好ましくは1.25〜10μm−1、更に好ましくは1.25〜5μm−1)の範囲内となる領域内に存在することをいう。 Moreover, the range of in the present invention the absolute value of "a circular or annular pattern wavenumber 10 [mu] m -1 or less (preferably 1.25~10Myuemu -1, more preferably 1.25~5μm -1) "Is present in the region" means that 30% or more (more preferably 50% or more, still more preferably 80% or more, particularly preferably 90% or more) of the luminescent spots constituting the Fourier transform image. there absolute value of wavenumber 10 [mu] m -1 or less (preferably 1.25~10μm -1, more preferably 1.25~5μm -1) means that existing in the region to be a range of.

前記フーリエ変換像は、前記凹凸層の表面に形成されている凹凸の形状を原子間力顕微鏡を用いて解析して凹凸解析画像を得た後に、前記凹凸解析画像に2次元高速フーリエ変換処理を施すことにより得られる。また、前記凹凸解析画像は、原子間力顕微鏡を用いて下記解析条件:
測定方式:カンチレバー断続的接触方式
カンチレバーの材質:シリコン
カンチレバーのレバー幅:40μm
カンチレバーのチップ先端の直径:10nm
により解析して得ることができる。
The Fourier transform image is obtained by analyzing the shape of the unevenness formed on the surface of the uneven layer using an atomic force microscope to obtain an unevenness analysis image, and then performing a two-dimensional fast Fourier transform process on the unevenness analysis image. It is obtained by applying. The unevenness analysis image is analyzed using an atomic force microscope under the following analysis conditions:
Measuring method: Cantilever intermittent contact method Cantilever material: Silicon cantilever lever width: 40μm
Cantilever tip tip diameter: 10 nm
Can be obtained by analysis.

このような原子間力顕微鏡としては、適宜市販されているものを使用することができ、例えば、SIIナノテクノロジー社製の環境制御ユニット付走査型プローブ顕微鏡「NanonaviIIステーション/E−sweep」を使用することができる。また、前記原子間力顕微鏡の測定方式としては、カンチレバー断続的接触方式を採用することが好ましいが、SIIナノテクノロジー社製の環境制御ユニット付走査型プローブ顕微鏡の用いる場合には、ダイナミックフォースモード(DMFモード)を使用することができる。さらに、カンチレバーとしては、材質がシリコンであり、レバー幅が40μmであり且つチップ先端の直径が10nmのものを使用することが好ましく、例えば、SI−DF40を使用することができる。また、前記原子間力顕微鏡を用いて解析する場合には、大気中において温度を25℃として前記凹凸層の表面に形成されている凹凸の形状を観察することが好ましい。   As such an atomic force microscope, a commercially available one can be used as appropriate, and, for example, a scanning probe microscope “Nonavi II station / E-sweep” with an environmental control unit manufactured by SII Nanotechnology is used. be able to. In addition, as a measurement method of the atomic force microscope, it is preferable to employ a cantilever intermittent contact method, but when using a scanning probe microscope with an environmental control unit manufactured by SII Nanotechnology, a dynamic force mode ( DMF mode) can be used. Further, it is preferable to use a cantilever having a material of silicon, a lever width of 40 μm, and a tip tip diameter of 10 nm. For example, SI-DF40 can be used. Moreover, when analyzing using the said atomic force microscope, it is preferable to observe the shape of the unevenness | corrugation currently formed in the surface of the said uneven | corrugated layer by making temperature into 25 degreeC in air | atmosphere.

前記凹凸解析画像の2次元高速フーリエ変換処理は、2次元高速フーリエ変換処理ソフトウエアを備えたコンピュータを用いた電子的な画像処理によって容易に行うことができる。このような2次元高速フーリエ変換処理においては、前記凹凸解析画像に1次傾き補正を含むフラット処理を施すことが好ましい。なお、このような2次元高速フーリエ変換処理を施す前記凹凸解析画像には、表示範囲が3μm角(縦3μm、横3μm)の凹凸解析画像を用いることができる。   The two-dimensional fast Fourier transform processing of the unevenness analysis image can be easily performed by electronic image processing using a computer equipped with two-dimensional fast Fourier transform processing software. In such a two-dimensional fast Fourier transform process, it is preferable to perform a flat process including a first-order inclination correction on the unevenness analysis image. In addition, as the unevenness analysis image subjected to such a two-dimensional fast Fourier transform process, an unevenness analysis image having a display range of 3 μm square (vertical 3 μm, horizontal 3 μm) can be used.

また、回折格子11においては、表面に形成された第一の凹凸の深さ分布の標準偏差(σ)が15〜50nmとなる必要がある。このような第一の凹凸の深さ分布の標準偏差(σ)が前記下限未満では十分な回折効果が得られなくなり、光取出し効率を十分に向上させることが困難となる。他方、第一の凹凸の深さ分布の標準偏差(σ)が前記上限を超えると、陽極−陰極間距離が短い部位が多数存在するようになるため、得られる素子において、局所的な電界集中やリーク電流等が発生して十分な発光効率を得ることができなくなる。なお、局所的な電界集中が発生した場合には、特定の箇所に電界が集中することにより発熱して素子の破壊が生じて寿命が短くなる傾向にある。また、第一の凹凸の深さ分布の標準偏差(σ)としては、上記上限値及び下限値と同様の観点で、より高度な効果が得られることから、17〜40nmであることが好ましく、18〜30nmであることがより好ましい。   Further, in the diffraction grating 11, the standard deviation (σ) of the depth distribution of the first unevenness formed on the surface needs to be 15 to 50 nm. When the standard deviation (σ) of the depth distribution of the first unevenness is less than the lower limit, a sufficient diffraction effect cannot be obtained, and it becomes difficult to sufficiently improve the light extraction efficiency. On the other hand, when the standard deviation (σ) of the depth distribution of the first unevenness exceeds the upper limit, there are many portions where the distance between the anode and the cathode is short. As a result, a sufficient leakage efficiency cannot be obtained. Note that when local electric field concentration occurs, the electric field concentrates at a specific location, and heat is generated to cause destruction of the element, which tends to shorten the lifetime. In addition, the standard deviation (σ) of the depth distribution of the first unevenness is preferably 17 to 40 nm because a higher effect can be obtained from the same viewpoint as the upper limit value and the lower limit value. More preferably, it is 18-30 nm.

なお、本発明において、凹凸形状の凹凸の深さ分布の標準偏差は、下記式(I):   In the present invention, the standard deviation of the depth distribution of the uneven shape of the uneven shape is represented by the following formula (I):

[式(I)中、Nは測定点の総数(総ピクセル数)を示し、xはi番目の測定点の凹凸深さのデータを示し、iは1〜Nまでの整数のうちのいずれかを示し、mは凹凸の深さ分布の平均値を示す。]
を計算することにより求めることができる。また、このような式(I)中の凹凸の深さ分布の平均値(m)は、以下のような方法により測定する。すなわち、このような凹凸の深さ分布の平均値(m)の測定方法においては、先ず、凹凸の形状を、走査型プローブ顕微鏡(例えば、エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製の製品名「E−sweep」等)を用いて凹凸解析画像を測定する。このようにして、凹凸を解析する際には、前述の解析条件で任意の3μm角(縦3μm、横3μm)の測定領域を測定して凹凸解析画像を求める。その際に測定領域内の16384点(縦128点×横128点)以上の測定点における凹凸高さのデータをナノメートルスケールでそれぞれ求める。なお、このような測定点の総数(N)は、用いる測定装置の種類や設定によっても異なるものではあるが、例えば、測定装置として上述のエスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製の製品名「E−sweep」を用いた場合には、3μm角の測定領域内において前記測定点の総数(N)を65536点(縦256点×横256点)とすることができ、測定点が65536点の測定(256×256ピクセルの解像度での測定)を行うことができる。そして、このようにして各測定点において測定される凹凸高さ(単位:nm)に関して、先ず、全測定点のうち、透明支持基板10の表面からの高さが最も高い測定点を求める。そして、かかる測定点を含み且つ透明支持基板10の表面と平行な面を基準面(水平面)として、その基準面からの深さの値(回折格子11の場合、前記測定点における透明支持基板10からの高さの値から各測定点における透明支持基板10からの高さを差し引いた差分)を凹凸深さのデータとして求める。なお、このような凹凸深さデータは、測定装置(例えばエスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製の製品名「E−sweep」)によっては測定装置中のソフト等により自動的に計算して求めることが可能でき、このような自動的に計算して求められた値を凹凸深さのデータとして利用できる。このようにして、各測定点における凹凸深さのデータを求めた後、凹凸の深さ分布の平均値(m)は、下記式(II):
[In formula (I), N represents the total number of measurement points (total number of pixels), x i represents the data of the depth of unevenness of the i-th measurement point, and i is any of integers from 1 to N M represents the average value of the depth distribution of the unevenness. ]
Can be obtained by calculating. Further, the average value (m) of the depth distribution of the unevenness in the formula (I) is measured by the following method. That is, in such a method for measuring the average value (m) of the uneven depth distribution, first, the uneven shape is measured using a scanning probe microscope (for example, product name “E-N” manufactured by SII Nano Technology Co., Ltd.). ”sweep” or the like) to measure the unevenness analysis image. In this way, when analyzing unevenness, an unevenness analysis image is obtained by measuring an arbitrary measurement area of 3 μm square (3 μm in length and 3 μm in width) under the above-described analysis conditions. In that case, the data of the unevenness | corrugation height in the measurement point more than 16384 points (vertical 128 points x horizontal 128 points) in a measurement area | region are each calculated | required by a nanometer scale. The total number (N) of such measurement points varies depending on the type and setting of the measurement device used. For example, the product name “E-” manufactured by SII NanoTechnology Co., Ltd. is used as the measurement device. When “sweep” is used, the total number (N) of the measurement points in the measurement area of 3 μm square can be 65536 points (256 vertical points × 256 horizontal points), and the measurement points are 65536 measurement points ( Measurement at a resolution of 256 × 256 pixels). And regarding the uneven | corrugated height (unit: nm) measured in each measurement point in this way, first, the measurement point with the highest height from the surface of the transparent support substrate 10 is calculated | required among all the measurement points. Then, a plane including the measurement point and parallel to the surface of the transparent support substrate 10 is defined as a reference plane (horizontal plane), and a depth value from the reference plane (in the case of the diffraction grating 11, the transparent support substrate 10 at the measurement point). The difference obtained by subtracting the height from the transparent support substrate 10 at each measurement point from the height value from is obtained as the data of the unevenness depth. It should be noted that such unevenness depth data may be automatically calculated and obtained by software or the like in the measuring device depending on the measuring device (for example, product name “E-sweep” manufactured by SII Nano Technology Co., Ltd.). The value obtained by such automatic calculation can be used as the depth data. Thus, after calculating | requiring the data of the uneven | corrugated depth in each measurement point, the average value (m) of the uneven | corrugated depth distribution is following formula (II):

[式(II)中、Nは測定点の総数(総ピクセル数)を示し、iは1〜Nまでの整数のうちのいずれかを示し、xはi番目の測定点の凹凸深さのデータを示し、mは凹凸の深さ分布の平均値を示す。]
を計算することにより求めることができる。
Wherein (II), N represents the total number of measurement points (total number of pixels), i represents any of integers from 1 to N, x i is the i-th measurement point uneven depth Data is shown, m shows the average value of the uneven | corrugated depth distribution. ]
Can be obtained by calculating.

また、このような回折格子11においては、第一の凹凸の深さ分布の平均値(m)が30〜70nmであることが好ましく、40〜60nmであることがより好ましい。このような深さ分布の平均値(m)が前記下限未満では、凹凸深さが浅いために十分な回折効果が得られず、発光効率を十分に向上させることが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、凹凸のアスペクト比が大きくなるため、有機EL素子に用いた場合に、電極にクラックが発生し易くなるばかりか、使用時にリーク電流が発生し易くなり、発光効率が低下する場合や全く発光しない場合が生じ、有機EL素子の寿命が短くなってしまう傾向にある。   Moreover, in such a diffraction grating 11, it is preferable that the average value (m) of the depth distribution of 1st unevenness | corrugation is 30-70 nm, and it is more preferable that it is 40-60 nm. If the average value (m) of such a depth distribution is less than the lower limit, a sufficient diffractive effect cannot be obtained because the unevenness depth is shallow, and it tends to be difficult to sufficiently improve the luminous efficiency. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the aspect ratio of the concavities and convexities increases, so that when used in an organic EL element, not only does the electrode easily crack, but also leakage current is likely to occur during use, and the luminous efficiency is improved. In some cases, the light emission is reduced or no light is emitted at all, and the lifetime of the organic EL element tends to be shortened.

さらに、回折格子11は、その表面に形成されている第一の凹凸の深さ分布の平均値及び中央値が、下記不等式(1):
0.95×Y≦M≦1.05×Y (1)
[式(1)中、Yは式:Y=1.07m−2.25(式中、mは凹凸の深さ分布の平均値を示す。)を計算して求められる値を示し、Mは凹凸の深さ分布の中央値を示す。]
で表される条件を満たすことが好ましい。このような中央値(M)及び平均値(m)が前記条件を満たす場合には、有機EL素子に用いた場合に、リーク電流の発生を十分に抑制することが可能となる。なお、不等式(1)中の凹凸の深さ分布の中央値(M)は、平均値(m)を測定する際の各測定点における凹凸深さのデータに基づいて、1〜N番目までの全測定点における凹凸深さのデータxを昇順に並べ替えて、これをx(i)と表した場合(この場合、高さの順はx(1)<x(2)<x(3)<・・・<x(N)である。)において、Nが奇数であるか或いは偶数であるかに応じて、下記式(III):
Further, the diffraction grating 11 has an average value and a median value of the depth distribution of the first unevenness formed on the surface thereof, the following inequality (1):
0.95 × Y ≦ M ≦ 1.05 × Y (1)
[In the formula (1), Y represents a value obtained by calculating the formula: Y = 1.07 m-2.25 (where m represents an average value of the depth distribution of unevenness), and M represents The median value of the uneven depth distribution is shown. ]
It is preferable that the condition represented by When such median value (M) and average value (m) satisfy the above conditions, it is possible to sufficiently suppress the occurrence of leakage current when used in an organic EL element. The median value (M) of the uneven depth distribution in inequality (1) is based on the uneven depth data at each measurement point when measuring the average value (m). When the concavo-convex depth data x i at all measurement points is rearranged in ascending order and expressed as x (i) (in this case, the height order is x (1) <x (2) <x (3 ) <... <x (N))) , depending on whether N is an odd number or an even number, the following formula (III):

[式(III)中、Nは測定点の総数(総ピクセル数)を示し、Mは凹凸の深さ分布の中央値を示す。]
中のいずれかの式を計算することにより求めることができる。
[In Formula (III), N represents the total number of measurement points (total number of pixels), and M represents the median value of the depth distribution of the unevenness. ]
It can be obtained by calculating any of the formulas.

また、回折格子11においては、回折格子11の表面に形成されている凹凸の尖度が−1.2以上であることが好ましく、−1.2〜1.2であることがより好ましく、−1.2〜1であることが更に好ましく、−1.1〜0.0であることが特に好ましい。このような尖度が前記下限未満では、有機EL素子に利用した場合にリーク電流の発生を十分に抑制することが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、回折格子11の断面形状にほとんど凹凸がなくなって、まばらに突起若しくは窪みがある状態になるため、凹凸構造の特長である光取出し効率を十分に向上することができない(回折効果を十分に得ることができない)ばかりか、その突起の部分に電界が集中し易くなり、リーク電流が発生してしまう傾向にある。   Further, in the diffraction grating 11, the kurtosis of the irregularities formed on the surface of the diffraction grating 11 is preferably −1.2 or more, more preferably −1.2 to 1.2, 1.2 to 1 is more preferable, and −1.1 to 0.0 is particularly preferable. If the kurtosis is less than the lower limit, it tends to be difficult to sufficiently suppress the occurrence of leakage current when used in an organic EL element. Since the shape is almost uneven and there are sparse protrusions or depressions, the light extraction efficiency, which is a feature of the uneven structure, cannot be sufficiently improved (a sufficient diffraction effect cannot be obtained). The electric field tends to concentrate on the protrusions, and a leak current tends to occur.

このような尖度の測定方法としては、以下のような方法を採用する。すなわち、先ず、深さ分布の平均値(m)の測定方法と同様にして3μm角の測定領域内の16384点(縦128点×横128点)以上(測定装置として例えばエスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製の製品名「E−sweep」を用いた場合には65536点)の測定点において凹凸深さのデータを求める。その後、各測定点の凹凸深さのデータに基づいて、上記式(I)及び(II)に基づいて、凹凸の深さ分布の平均値(m)と凹凸の深さ分布の標準偏差(σ)を計算する。次いで、このようにして求められた平均値(m)及び標準偏差(σ)の値に基づいて、尖度(k)は、下記式(IV):   As a method for measuring such kurtosis, the following method is adopted. That is, first, in the same manner as the measurement method of the average value (m) of the depth distribution, more than 16384 points (128 vertical points × 128 horizontal points) in the measurement area of 3 μm square (for example, SII Nanotechnology Corporation as a measuring device) When the product name “E-sweep” manufactured by the company is used, data on the unevenness depth is obtained at 65536 measurement points. Then, based on the data of the unevenness depth at each measurement point, based on the above formulas (I) and (II), the average value (m) of the unevenness depth distribution and the standard deviation of the unevenness depth distribution (σ ). Next, based on the average value (m) and the standard deviation (σ) values thus obtained, the kurtosis (k) is expressed by the following formula (IV):

[式(IV)中、Nは測定点の総数(総ピクセル数)を示し、xはi番目の測定点の凹凸深さのデータを示し、mは凹凸の深さ分布の平均値を示し、σは標準偏差を示す。]
を計算することにより求めることができる。
Wherein (IV), N represents the total number of measurement points (total number of pixels), x i denotes the data of the i-th uneven depth measuring points, m represents the average value of the depth distribution of the irregularities , Σ indicates a standard deviation. ]
Can be obtained by calculating.

また、回折格子11においては、第一の凹凸の平均高さが20〜200nmであることが好ましく、30〜100nmであることがより好ましく、40〜80nmであることが更に好ましい。このような第一の凹凸の平均高さが前記下限未満では、可視光の波長に対して高さが低すぎるため必要な回折が生じなくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、得られた回折格子を有機EL素子の光取出し口側の光学素子として利用した場合に、EL層内部の電界分布が不均一となり特定の箇所に電界が集中することによる発熱によって素子の破壊や寿命が短くなる傾向にあるばかりか、ナノインプリントによる凹凸の複製が困難となる傾向にある。なお、ここにいう「第一の凹凸の平均高さ」とは、回折格子11の表面における凹凸の高さ(凹部及び凸部との深さ方向の距離)を以下のように測定した場合において、その凹凸の高さの平均値のことをいう。このような凹凸の高さの平均値は、表面の凹凸の形状を走査型プローブ顕微鏡(例えば、エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製の製品名「E−sweep」等)を用いて、前述の解析条件で任意の測定領域(好ましくは任意の3μm角の測定領域)において凹凸解析画像を測定した後に、かかる凹凸解析画像中における、任意の凹部及び凸部との深さ方向の距離を100点以上測定し、その平均を求めて算出される値を採用する。   Moreover, in the diffraction grating 11, it is preferable that the average height of 1st unevenness | corrugation is 20-200 nm, It is more preferable that it is 30-100 nm, It is still more preferable that it is 40-80 nm. If the average height of the first irregularities is less than the lower limit, the height is too low with respect to the wavelength of visible light, so that necessary diffraction tends not to occur. When the diffraction grating is used as an optical element on the light extraction port side of an organic EL element, the electric field distribution inside the EL layer becomes non-uniform and the electric field concentrates on a specific location, so that the element is destroyed and its life is shortened. In addition, there is a tendency that it is difficult to reproduce irregularities by nanoimprint. The “average height of the first unevenness” as used herein refers to the case where the height of the unevenness on the surface of the diffraction grating 11 (the distance in the depth direction between the concave portion and the convex portion) is measured as follows. The average value of the height of the irregularities. The average value of the height of such irregularities is obtained by analyzing the shape of the irregularities on the surface using the scanning probe microscope (for example, product name “E-sweep” manufactured by SII Nano Technology Co., Ltd.). After measuring an unevenness analysis image in an arbitrary measurement region (preferably an arbitrary measurement region of 3 μm square) under the conditions, the distance in the depth direction from the arbitrary concave portion and the convex portion in the unevenness analysis image is 100 points or more. Measure and adopt the value calculated by calculating the average.

さらに、回折格子11においては、第一の凹凸の平均ピッチが10〜700nmの範囲であることが好ましく、100〜700nmの範囲であることがより好ましい。第一の凹凸の平均ピッチが前記下限未満では、可視光の波長に対しピッチが小さくなりすぎるため必要な回折が生じなくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、回折角が小さくなって回折格子としての機能が失われる傾向にある。なお、第一の凹凸の平均ピッチとは、回折格子11の表面における第一の凹凸のピッチ(隣り合う凸部同士又は隣り合う凹部同士の間隔)を測定した場合において、第一の凹凸のピッチの平均値のことをいう。また、このような第一の凹凸のピッチの平均値は、前述の解析条件で走査型プローブ顕微鏡(例えば、エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製の製品名「E−sweep」等)を用いて表面の凹凸を解析して凹凸解析画像を測定した後、かかる凹凸解析画像中における、任意の隣り合う凸部同士又は隣り合う凹部同士の間隔を100点以上測定し、その平均を求めることにより算出できる値を採用する。   Furthermore, in the diffraction grating 11, it is preferable that the average pitch of 1st unevenness | corrugation is the range of 10-700 nm, and it is more preferable that it is the range of 100-700 nm. If the average pitch of the first irregularities is less than the lower limit, the pitch tends to be too small with respect to the wavelength of visible light, so that necessary diffraction does not tend to occur. The function as a lattice tends to be lost. The average pitch of the first unevenness is the pitch of the first unevenness when the pitch of the first unevenness on the surface of the diffraction grating 11 (the interval between adjacent convex portions or adjacent concave portions) is measured. It means the average value of. In addition, the average value of the pitch of the first unevenness is measured using the scanning probe microscope (for example, product name “E-sweep” manufactured by SII Nano Technology Co., Ltd.) under the above-described analysis conditions. After measuring the unevenness and measuring the unevenness analysis image, it can be calculated by measuring the interval between any adjacent convex portions or adjacent concave portions in the unevenness analysis image at 100 points or more and calculating the average. Adopt value.

なお、このような回折格子11の製造方法については後述する。また、上述のような凹凸の深さ分布の標準偏差(σ)、凹凸の深さ分布の平均値(m)、上記不等式(1)、凹凸の平均高さ及び凹凸のピッチの条件を満たす第一の凹凸は、後述する回折格子11の製造方法(母型を利用した製造方法)を利用することで容易に形成することが可能である。   A method for manufacturing such a diffraction grating 11 will be described later. In addition, the standard deviation (σ) of the uneven depth distribution, the average value (m) of the uneven depth distribution, the inequality (1), the average height of the unevenness, and the pitch of the unevenness are satisfied. One unevenness can be easily formed by using a method for manufacturing the diffraction grating 11 (a manufacturing method using a mother die) described later.

<透明電極12>
透明電極12は、前記第一の凹凸の形状が維持されるようにして前記回折格子上に積層されたものであり、その表面(両面)には前記第一の凹凸の形状に由来した凹凸が形成されている。このような透明電極12においては、金属電極と対向する面(回折格子と対向する面とは反対側の面)の表面に形成された凹凸(以下、場合により「第三の凹凸」という)の深さ分布の標準偏差(σ)が15〜50nmであることが好ましく、17〜40nmであることが好ましく、18〜30nmであることが更に好ましい。このような第三の凹凸の深さ分布の標準偏差(σ)が前記下限未満では十分な回折効果が得られなくなり、光取出し効率を十分に向上させることが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると陽極−陰極間距離が短い部位が多数存在するようになるため、得られる素子において、局所的な電界集中やリーク電流等が発生して十分な発光効率を得ることができなくなる傾向にある。
<Transparent electrode 12>
The transparent electrode 12 is laminated on the diffraction grating so that the shape of the first unevenness is maintained, and the surface (both sides) has unevenness derived from the shape of the first unevenness. Is formed. In such a transparent electrode 12, unevenness (hereinafter referred to as “third unevenness” in some cases) formed on the surface of the surface facing the metal electrode (the surface opposite to the surface facing the diffraction grating). The standard deviation (σ) of the depth distribution is preferably 15 to 50 nm, preferably 17 to 40 nm, and more preferably 18 to 30 nm. When the standard deviation (σ) of the depth distribution of the third unevenness is less than the lower limit, a sufficient diffraction effect cannot be obtained, and it tends to be difficult to sufficiently improve the light extraction efficiency, If the upper limit is exceeded, there will be many sites with a short anode-cathode distance, and in the resulting device, local electric field concentration, leakage current, etc. will occur, making it impossible to obtain sufficient luminous efficiency. There is a tendency.

また、透明電極12においては、前記第一の凹凸の深さ分布の標準偏差に対する第三の凹凸の深さ分布の標準偏差の変化率が+15%〜−15%(より好ましくは+10%〜−10%、更に、好ましくは+8%〜−8%)となるものであることが好ましい。このような変化率が前記上限を超えると、局所的な電界集中が生じ、リーク電流や素子劣化が生じやすくなる傾向にあり、他方、前記下限未満では、局所的な電界集中が生じ、リーク電流や素子劣化が生じやすくなるとともに、凹凸による回折効果が低下し、光の取り出し効率が低下してしまう傾向にある。このような変化率は、下記式:
[変化率]={([第三の凹凸の深さ分布の標準偏差]−[第一の凹凸の深さ分布の標準偏差])/[第一の凹凸の深さ分布の標準偏差]}×100
を計算して求めることができる。
Further, in the transparent electrode 12, the change rate of the standard deviation of the third unevenness depth distribution with respect to the standard deviation of the first unevenness depth distribution is + 15% to −15% (more preferably + 10% to −−). 10%, more preferably + 8% to -8%). If the rate of change exceeds the upper limit, local electric field concentration tends to occur, and leakage current and device deterioration tend to occur. In addition, the element tends to deteriorate and the diffraction effect due to the unevenness tends to decrease, and the light extraction efficiency tends to decrease. The rate of change is given by the following formula:
[Change rate] = {([Standard deviation of depth distribution of third unevenness] − [Standard deviation of depth distribution of first unevenness]) / [Standard deviation of depth distribution of first unevenness]} × 100
Can be calculated.

なお、透明電極12において第三の凹凸の平均高さ及び平均ピッチの好適な範囲は、第一の凹凸の平均高さ及び平均ピッチの好適な範囲と同様の観点で同一の範囲であることが好ましい。また、第三の凹凸としては、凹凸の尖度が第一の凹凸と同様の条件を満たすことが好ましく、また、不等式(1)を満たすものであることが好ましい。なお、このような透明電極12における第三の凹凸の特性は、透明電極12を形成した後に、透明電極12の表面上の凹凸を、回折格子11の凹凸の特性(凹凸の深さ分布の標準偏差(σ)等の特性)の測定方法と同様の方法を採用して測定することにより求めることができる。   In addition, the suitable range of the average height and average pitch of the third unevenness in the transparent electrode 12 may be the same range from the same viewpoint as the preferred range of the average height and average pitch of the first unevenness. preferable. As the third unevenness, the kurtosis of the unevenness preferably satisfies the same conditions as the first unevenness, and preferably satisfies the inequality (1). Note that the third unevenness characteristic of the transparent electrode 12 is such that after the transparent electrode 12 is formed, the unevenness on the surface of the transparent electrode 12 is changed to the unevenness characteristic of the diffraction grating 11 (standard of unevenness depth distribution). It can be determined by adopting the same method as the measuring method of the characteristic (deviation (σ) etc.).

また、透明電極12の材料としては特に制限されず、有機EL素子の透明電極として利用できるものを適宜利用することができ、例えば、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、及びそれらの複合体であるインジウム・スズ・オキサイド(ITO)、金、白金、銀、銅等を利用することができる。このような透明電極12の材料の中でも、透明性と導電性の兼ね合いの観点からは、ITOが好ましい。また、透明電極12の厚みは20〜500nmの範囲であることが好ましい。厚みが前記下限未満では、導電性が不十分となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、透明性が不十分となり発光したEL光を十分に外部に取り出せなくなる傾向にある。   The material for the transparent electrode 12 is not particularly limited, and any material that can be used as a transparent electrode for an organic EL element can be used as appropriate. Examples thereof include indium oxide, zinc oxide, tin oxide, and composites thereof. Indium tin oxide (ITO), gold, platinum, silver, copper and the like can be used. Among such materials for the transparent electrode 12, ITO is preferable from the viewpoint of balance between transparency and conductivity. The thickness of the transparent electrode 12 is preferably in the range of 20 to 500 nm. If the thickness is less than the lower limit, the conductivity tends to be insufficient. On the other hand, if the thickness exceeds the upper limit, the transparency is insufficient and the emitted EL light tends not to be taken out sufficiently.

<有機層13>
有機層13は、前記第一の凹凸の形状が維持されるようにして積層された層であり、その表面(両面)には前記第一の凹凸の形状に由来した凹凸が形成されている。また、有機層13は少なくとも発光層を備えるものである。本実施形態においては、有機層13を、正孔輸送層131と、発光層132と、電子輸送層133とを備える構成のものとしている。このような有機層13はその両面に前記第一の凹凸の形状に由来した凹凸(前記第一の凹凸の形状が維持されるようにして形成された凹凸)を有する。そのため、正孔輸送層131、発光層132、電子輸送層133の各層はそれぞれ、その両面に前記第一の凹凸の形状に由来した凹凸(前記第一の凹凸の形状が維持されるようにして形成された凹凸)を有する。なお、本発明において「有機層」を構成する層はいずれも、有機材料(有機化合物、有機金属錯体等)を50質量%以上(より好ましくは80質量%〜100質量%)含有してなる層である。
<Organic layer 13>
The organic layer 13 is a layer laminated so that the shape of the first unevenness is maintained, and unevenness derived from the shape of the first unevenness is formed on the surface (both surfaces). The organic layer 13 includes at least a light emitting layer. In the present embodiment, the organic layer 13 is configured to include a hole transport layer 131, a light emitting layer 132, and an electron transport layer 133. Such an organic layer 13 has concavities and convexities (unevenness formed so as to maintain the shape of the first concavity and convexity) on both surfaces thereof. Therefore, each layer of the hole transport layer 131, the light emitting layer 132, and the electron transport layer 133 has an unevenness derived from the shape of the first unevenness on both surfaces (the shape of the first unevenness is maintained. Formed irregularities). In the present invention, any layer constituting the “organic layer” is a layer containing 50% by mass or more (more preferably 80% by mass to 100% by mass) of an organic material (organic compound, organometallic complex, etc.). It is.

有機層13においては、有機層中の厚みが10nm以上である各層の前記金属電極と対向する面の表面に形成された凹凸がいずれも(より好ましくは、前記有機層の各層の前記金属電極と対向する面の表面に形成された凹凸がいずれも)、凹凸の深さ分布の標準偏差が15〜50nmとなるものであることが好ましく、17〜40nmであることが好ましく、18〜30nmであることが更に好ましい。すなわち、正孔輸送層131、発光層132、電子輸送層133の各層においてはそれぞれ、金属電極と対向する面(回折格子と対向する面とは反対側の面)の表面に形成された凹凸(以下、場合により、正孔輸送層131の金属電極14と対向する面の表面に形成された凹凸を「第四の凹凸」といい、発光層132の金属電極14と対向する面の表面に形成された凹凸を「第五の凹凸」といい、電子輸送層133の金属電極14と対向する面の表面に形成された凹凸を「第六の凹凸」という。)の深さ分布の標準偏差(σ)が15〜50nmであることがより好ましく、17〜40nmであることが更に好ましく、18〜30nmであることが特に好ましい。このような第四〜第六の凹凸の深さ分布の標準偏差(σ)が前記下限未満では十分な回折効果が得られなくなり、光取出し効率を十分に向上させることが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると陽極−陰極間距離が短い部位が多数存在するようになるため、得られる素子において、局所的な電界集中やリーク電流等が発生して十分な発光効率を得ることができなくなる傾向にある。   In the organic layer 13, any irregularities formed on the surface of the surface facing the metal electrode of each layer having a thickness of 10 nm or more in the organic layer (more preferably, the metal electrode of each layer of the organic layer It is preferable that the standard deviation of the depth distribution of the unevenness is 15 to 50 nm, preferably 17 to 40 nm, and preferably 18 to 30 nm. More preferably. That is, in each of the hole transport layer 131, the light emitting layer 132, and the electron transport layer 133, irregularities formed on the surface of the surface facing the metal electrode (surface opposite to the surface facing the diffraction grating) ( Hereinafter, in some cases, the unevenness formed on the surface of the hole transport layer 131 facing the metal electrode 14 is referred to as “fourth unevenness” and formed on the surface of the light emitting layer 132 facing the metal electrode 14. The unevenness formed is referred to as “fifth unevenness”, and the unevenness formed on the surface of the surface of the electron transport layer 133 facing the metal electrode 14 is referred to as “sixth unevenness”). σ) is more preferably 15 to 50 nm, further preferably 17 to 40 nm, and particularly preferably 18 to 30 nm. If the standard deviation (σ) of the depth distribution of the fourth to sixth irregularities is less than the lower limit, a sufficient diffraction effect cannot be obtained, and it tends to be difficult to sufficiently improve the light extraction efficiency. On the other hand, when the above upper limit is exceeded, there are many sites with a short anode-cathode distance, and in the resulting device, local electric field concentration, leakage current, etc. are generated and sufficient luminous efficiency is obtained. Tend to become impossible.

また、有機層13においては、前記有機層中の厚みが10nm以上である各層の前記金属電極と対向する面の表面に形成された凹凸はいずれも(より好ましくは、前記有機層の各層の前記金属電極と対向する面の表面に形成された凹凸はいずれも)、前記第一の凹凸の深さ分布の標準偏差に対する凹凸の深さ分布の標準偏差の変化率が+15%〜−15%(より好ましくは+10%〜−10%、更に、好ましくは+8%〜−8%)となるものであることが好ましい。すなわち、正孔輸送層131、発光層132、電子輸送層133の各層の金属電極と対向する面の表面に形成された第四〜第六の凹凸はそれぞれ、前記第一の凹凸の深さ分布の標準偏差に対する凹凸の深さ分布の標準偏差の変化率が+15%〜−15%(更に好ましくは+10%〜−10%、特に好ましくは+8%〜−8%)となるものであることがより好ましい。このような変化率が前記上限を超えると、局所的な電界集中が生じ、リーク電流や素子劣化が生じやすくなる傾向にあり、他方、前記下限未満では、局所的な電界集中が生じ、リーク電流や素子劣化が生じやすくなるとともに、凹凸による回折効果が低下し、光の取り出し効率が低下してしまう傾向にある。なお、このような変化率は、下記式:
[変化率]={([凹凸(第四〜第六の凹凸のうちのいずれか)の深さ分布の標準偏差]−[第一の凹凸の深さ分布の標準偏差])/[第一の凹凸の深さ分布の標準偏差]}×100
を計算して求めることができる。また、第四〜第六の凹凸の平均高さ及び平均ピッチの好適な範囲は、第一の凹凸の平均高さ及び平均ピッチの好適な範囲と同様の観点で同一の範囲であることが好ましい。更に、第四〜第六の凹凸としては、凹凸の深さ分布の平均値(m)や凹凸の尖度(k)が第一の凹凸と同様の条件を満たすことが好ましく、また、不等式(1)を満たすものであることが好ましい。
Further, in the organic layer 13, any unevenness formed on the surface of the surface facing the metal electrode of each layer having a thickness of 10 nm or more in the organic layer (more preferably, each of the layers of the organic layer described above). Any unevenness formed on the surface of the surface facing the metal electrode), and the change rate of the standard deviation of the unevenness depth distribution with respect to the standard deviation of the depth distribution of the first unevenness is + 15% to −15% ( More preferably + 10% to −10%, and still more preferably + 8% to −8%). That is, the fourth to sixth irregularities formed on the surface of each layer of the hole transport layer 131, the light emitting layer 132, and the electron transport layer 133 facing the metal electrode are respectively the depth distribution of the first irregularities. The change rate of the standard deviation of the depth distribution of the unevenness with respect to the standard deviation of + 15% to −15% (more preferably + 10% to −10%, particularly preferably + 8% to −8%) More preferred. If the rate of change exceeds the upper limit, local electric field concentration tends to occur, and leakage current and device deterioration tend to occur. In addition, the element tends to deteriorate and the diffraction effect due to the unevenness tends to decrease, and the light extraction efficiency tends to decrease. In addition, such a change rate has the following formula:
[Change rate] = {([Standard deviation of depth distribution of unevenness (any of fourth to sixth unevenness)] − [Standard deviation of depth distribution of first unevenness]) / [First Standard deviation of depth distribution of concavity and convexity]} × 100
Can be calculated. Moreover, it is preferable that the suitable range of the average height and average pitch of the fourth to sixth irregularities is the same range from the same viewpoint as the preferred range of the average height and average pitch of the first irregularities. . Further, as the fourth to sixth irregularities, it is preferable that the average value (m) of the irregularity depth distribution and the kurtosis (k) of the irregularities satisfy the same condition as the first irregularities, and the inequality ( It is preferable to satisfy 1).

なお、このような有機層中の各層における凹凸の特性は、各層を形成した後に、各層の凹凸を、回折格子11の凹凸の特性(凹凸の深さ分布の標準偏差(σ)等の特性)の測定方法と同様の方法を採用して測定することにより求めることができる。   Note that the unevenness characteristics of each layer in the organic layer are such that after each layer is formed, the unevenness of each layer is changed to the unevenness characteristics of the diffraction grating 11 (characteristics such as the standard deviation (σ) of the unevenness depth distribution). It can obtain | require by employ | adopting and measuring the method similar to this measuring method.

また、本発明においては、前記有機層を構成する材料が、ガラス転移温度が70℃〜300℃の有機材料であることが好ましい。ここで「有機層を構成する材料」とは、前記発光層がホスト材料とドーパント材料(例えば燐光材料や蛍光材料等)とを含む層である場合には、ドーパント材料を除く発光層を形成する材料(ホスト材料)と有機層の他の層を形成する材料とからなる材料をいい、有機層中のドーパント材料以外の材料をいう。すなわち、本実施形態においては、正孔輸送層131、発光層132、電子輸送層133の各層を構成する有機材料(前記発光層がホスト材料とドーパント材料とを含む層である場合、正孔輸送層131を構成する材料、発光層132を構成するドーパント材料以外の材料(ホスト材料)、電子輸送層133を構成する材料)がいずれも、ガラス転移温度(Tg)が70℃〜300℃の有機材料であることが好ましい。なお、ここにいう材料の「ガラス転移温度」としてはDSC(Differential Scanning Calorimeter 示差熱量計)により測定される値を採用することができる。また、このようなドーパント材料以外の有機層の各層の材料のガラス転移温度が前記下限未満では、蒸着法により各層を積層した際に、第四〜第六の凹凸をそれぞれ上述のような数値範囲の標準偏差(σ)及び標準偏差の変化率を有するものとすることが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、蒸着法などの物理堆積方法により各層を積層する場合に、その材料を蒸着するための温度における熱により、正孔輸送材料や発光材料などを乗せたボートが劣化したり、ボートにかかる負荷が高くなってボートの寿命が短くなる傾向にある。すなわち、このように、前記有機層を構成する材料(有機層中のドーパント材料以外の材料)に、70℃〜300℃のガラス転移温度(Tg)を有する有機材料を利用することで、第四〜第六の凹凸をそれぞれ、より容易に、上述のような数値範囲の標準偏差及び標準偏差の変化率を有する凹凸とすることが可能となる。そして、第四〜第六の凹凸をそれぞれ、上述のような数値範囲の標準偏差及び標準偏差の変化率を有する凹凸とすることにより、局所的な電界集中をより効率よく抑制することができ、強電界領域で発光効率が低下する現象(ロールオフ(roll−off)現象)の発生や、ショートの発生を十分に抑制することが可能となる。また、局所的な電界集中をより効率よく抑制することに由来して、素子寿命の低下を抑制することも併せて達成することが可能となる。なお、発光層132に関して、ドーパント材料はその材料の種類によっては分子量が小さくガラス転移温度(Tg)の測定が困難な場合もあることや、発光層132の凹凸構造が主にドーパント材料を分散させるための材料である「ホスト材料」の特性に由来して変化すること、等から、少なくともホスト材料が前記範囲のガラス転移温度(Tg)を有する有機材料であればよく、前記ドーパント材料のTgが測定可能な場合には、前記ドーパント材料のTgも前記温度範囲内にあることがより好ましい。   Moreover, in this invention, it is preferable that the material which comprises the said organic layer is an organic material whose glass transition temperature is 70 to 300 degreeC. Here, the “material constituting the organic layer” means that when the light emitting layer is a layer containing a host material and a dopant material (for example, a phosphorescent material or a fluorescent material), the light emitting layer excluding the dopant material is formed. A material composed of a material (host material) and a material forming another layer of the organic layer, and a material other than the dopant material in the organic layer. That is, in the present embodiment, organic materials constituting each of the hole transport layer 131, the light emitting layer 132, and the electron transport layer 133 (in the case where the light emitting layer is a layer containing a host material and a dopant material, hole transport is performed). The material constituting the layer 131, the material (host material) other than the dopant material constituting the light emitting layer 132, and the material constituting the electron transport layer 133) are all organic having a glass transition temperature (Tg) of 70 ° C. to 300 ° C. A material is preferred. In addition, the value measured by DSC (Differential Scanning Calorimeter) can be employ | adopted as "glass transition temperature" of the material here. In addition, when the glass transition temperature of each layer of the organic layer other than the dopant material is less than the lower limit, the fourth to sixth irregularities are respectively in the numerical ranges as described above when the layers are stacked by the vapor deposition method. The standard deviation (σ) and the rate of change of the standard deviation tend to be difficult.On the other hand, when the upper limit is exceeded, when each layer is laminated by a physical deposition method such as a vapor deposition method, There is a tendency that a boat on which a hole transport material or a light emitting material is placed is deteriorated due to heat at a temperature for vapor deposition of the material, or that a load on the boat is increased and the life of the boat is shortened. That is, as described above, by using an organic material having a glass transition temperature (Tg) of 70 ° C. to 300 ° C. as a material constituting the organic layer (a material other than the dopant material in the organic layer), the fourth Each of the sixth to sixth irregularities can be more easily formed into irregularities having the standard deviation and the standard deviation rate in the numerical range as described above. And by making the fourth to sixth irregularities into irregularities having the standard deviation and the standard deviation of the numerical ranges as described above, local electric field concentration can be more efficiently suppressed, It is possible to sufficiently suppress the occurrence of a phenomenon (roll-off phenomenon) in which the light emission efficiency is reduced in a strong electric field region and the occurrence of a short circuit. In addition, it is also possible to achieve a reduction in device lifetime due to more effective suppression of local electric field concentration. Note that with respect to the light-emitting layer 132, the dopant material may have a small molecular weight depending on the type of the material, and measurement of the glass transition temperature (Tg) may be difficult, or the uneven structure of the light-emitting layer 132 mainly disperses the dopant material. The host material may be an organic material having at least the glass transition temperature (Tg) in the above range, and the Tg of the dopant material may be changed. If it is measurable, the Tg of the dopant material is more preferably within the temperature range.

なお、有機層を構成させるための材料(発光層がドーパント材料を含む場合には、有機層中のドーパント材料以外の材料:例えば、正孔輸送層131を構成する材料、発光層132を構成するドーパント材料以外の材料(ホスト材料)、電子輸送層133を構成する材料)をいずれも、ガラス転移温度(Tg)が70℃〜300℃の有機材料とすることにより、上述のような範囲の標準偏差(σ)及び標準偏差の変化率を有する凹凸をより効率よく形成することが可能となり、これによりロールオフ現象の発生やショートの発生を十分に抑制することが可能となる理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、先ず、有機層中の各層を蒸着法やスパッタ法等の公知の物理堆積方法で積層する場合、基板上に飛来した物質は基板表面を拡散することが知られている。このような物理堆積方法にガラス転移温度(Tg)が70℃よりも低い材料を利用した場合、被積層物上に材料が到着した後、その材料が固化して固定化されるまでの時間が、比較的長くなってしまう。このように、ガラス転移温度(Tg)が70℃よりも低い材料を利用した場合にはエネルギーの消失に時間がかかり、被積層物上に材料が到着した後に長時間流動性を有する状態が維持される。そのため、ガラス転移温度(Tg)が70℃よりも低い材料を利用した場合には、材料が被積層物上の到着位置から、より長い距離拡散される。そして、このように長距離を移動可能な状態で被積層物に付着した材料は、表面張力の影響を受け凹部に移動して堆積し易く、これにより容易に凹凸形状が平滑化(レベリング)されてしまう。そのため、ガラス転移温度(Tg)が70℃よりも低い材料を利用した場合には、第一の凹凸の形状を十分に維持しながら有機層を積層することが困難となる。また、凹凸形状が平滑化(レベリング)されると、その層において凹凸がなまり、凹部の深さが浅くなって、凹部の部分の膜厚が厚くなることから、膜厚が不均一なものとなり、得られる有機EL素子においては、有機層内で電界強度に分布が生じる。そのため、凹凸形状が平滑化(レベリング)されると、局所的な電界集中が起きて(燐光系での)強電界領域で発光効率が落ちるロールオフ現象が素子内部で起こり、取り出し効率が低下するとともにショートも起こり易くなる。また、有機層に複数の構成材料を利用する有機EL素子においては、各層の境界面において電流の流れやすさが不安定になることが長寿命化を妨げる原因となるが、凹凸がなまり、凹部の深さが浅くなって膜厚が不均一なものとなると、電界集中やショートが生じて電流の流れやすさが不安定になるため、素子の寿命も短くなってしまう傾向にある。また、有機層において、凹凸形状が平滑化されて凹凸形状が鈍り(凹凸形状の深さが浅くなり)、第一の凹凸形状への追随性が低くなると、回折効果も低減されてしまい、十分な光取り出し効率が得られなくなる。   Note that a material for forming the organic layer (in the case where the light-emitting layer includes a dopant material, a material other than the dopant material in the organic layer: for example, a material that forms the hole transport layer 131 and a light-emitting layer 132 is formed. By setting the material other than the dopant material (host material) and the material constituting the electron transport layer 133 to an organic material having a glass transition temperature (Tg) of 70 ° C. to 300 ° C., the standard in the above range. The reason why it becomes possible to more efficiently form the unevenness having the change rate of the deviation (σ) and the standard deviation, thereby sufficiently suppressing the occurrence of the roll-off phenomenon and the occurrence of the short-circuit is not necessarily clear. Although not present, the present inventors infer as follows. That is, first, when each layer in the organic layer is laminated by a known physical deposition method such as a vapor deposition method or a sputtering method, it is known that a substance flying on the substrate diffuses on the substrate surface. When a material having a glass transition temperature (Tg) lower than 70 ° C. is used in such a physical deposition method, the time until the material is solidified and fixed after the material arrives on the layered product. It will be relatively long. In this way, when a material having a glass transition temperature (Tg) lower than 70 ° C. is used, it takes time to lose energy, and a state in which fluidity is maintained for a long time after the material arrives on the laminate is maintained. Is done. Therefore, when a material having a glass transition temperature (Tg) lower than 70 ° C. is used, the material is diffused for a longer distance from the arrival position on the stack. The material adhering to the laminate in such a state that it can move over a long distance easily moves and accumulates in the recesses under the influence of the surface tension, and the uneven shape is thereby easily smoothed (leveled). End up. Therefore, when a material having a glass transition temperature (Tg) lower than 70 ° C. is used, it is difficult to stack the organic layer while sufficiently maintaining the shape of the first unevenness. In addition, when the uneven shape is smoothed (leveled), the unevenness is reduced in the layer, the depth of the concave portion becomes shallow, and the thickness of the concave portion becomes thick, so the film thickness becomes uneven. In the obtained organic EL element, the electric field strength is distributed in the organic layer. Therefore, when the uneven shape is smoothed (leveled), a local electric field concentration occurs, and a roll-off phenomenon in which the light emission efficiency decreases in a strong electric field region (in a phosphorescent system) occurs inside the device, and the extraction efficiency decreases. At the same time, a short circuit is likely to occur. In addition, in an organic EL element using a plurality of constituent materials for the organic layer, unstable current flow at the boundary surface of each layer causes a long life. If the thickness of the layer becomes shallow and the film thickness becomes non-uniform, electric field concentration or short-circuiting occurs and the current flow becomes unstable, so that the device life tends to be shortened. In addition, in the organic layer, when the uneven shape is smoothed and the uneven shape becomes dull (the depth of the uneven shape becomes shallow), and the followability to the first uneven shape is reduced, the diffraction effect is also reduced, Light extraction efficiency cannot be obtained.

これに対して、有機層を構成する材料(ドーパント材料以外の材料)としてガラス転移温度(Tg)が70℃以上となる有機材料を用いることで、蒸着法等の物理堆積方法を利用して層を積層させる際に、被積層物上に材料を到着させた後、より短時間で材料を固定化でき、これにより第一の凹凸の形状をより十分に維持した状態(追従性が十分に高い状態)で有機層中の各層を積層することが可能となる。すなわち、少なくともドーパント材料以外の有機層を構成する材料にガラス転移温度(Tg)が70℃〜300℃の有機材料を利用することにより、有機層に形成される凹凸(第四〜第六の凹凸)を、より容易に、上述のような範囲の標準偏差(σ)及び標準偏差の変化率を有する凹凸とすることが可能となる。このように、有機層を構成する材料(発光層132がドーパント材料を含有する場合にはドーパント材料以外の材料)に、ガラス転移温度(Tg)が70℃〜300℃の有機材料を利用することにより、有機層に形成される凹凸(第四〜第六の凹凸)を、15〜50nmの範囲の標準偏差を有し、且つ、第一の凹凸の標準偏差に対して+15%〜−15%の変化率の標準偏差を有するものとすることができ、第一の凹凸に対して追従性の高い凹凸を形成することが可能となる。なお、有機層の材料に関して、前述の「ドーパント材料以外」という表現は、ドーパント材料としてガラス転移温度(Tg)が前記温度範囲内にないものを利用するということを意図した表現ではなく、前記ドーパント材料はその材料の種類によっては分子量が小さくガラス転移温度(Tg)の測定が困難なものもあること、発光層132自体の凹凸構造が主に、その主成分である「ホスト材料(ドーパント材料を分散させるための媒体)」の特性に由来して変化すること、等から、発光層の材料においてドーパント材料とホスト材料とを含む場合に少なくともホスト材料が前記範囲のガラス転移温度(Tg)を有する有機材料であればよいことを意味している。そのため、前記ドーパント材料もTgが測定可能な場合には、前記ドーパント材料も、ガラス転移温度(Tg)が前記温度範囲内(70℃〜300℃)の材料であることが好ましい。そして、少なくともドーパント材料以外の有機層の材料にガラス転移温度(Tg)が70℃〜300℃の有機材料を利用した場合、凹凸深さが局所的に浅くなることもなく、第一の凹凸の凹凸構造を十分に維持した有機層を形成することが可能となり、十分な回折効果が得ることができるため、光取り出し効率を十分に向上させることができる。また、第一の凹凸に対して追従性の高い凹凸を形成することにより、電界集中を十分に抑制でき、これによりロールオフ現象の発生やショートの発生も十分に抑制できる。そのため、有機層の材料として、ガラス転移温度(Tg)が70℃〜300℃の材料を利用することにより、十分に高度な発光効率を達成することが可能となるとともに、電界集中に起因した素子の劣化を防止でき、素子の長寿命化も図ることが可能となると本発明者らは推察する。   On the other hand, by using an organic material having a glass transition temperature (Tg) of 70 ° C. or higher as a material (material other than the dopant material) constituting the organic layer, a layer using a physical deposition method such as an evaporation method is used. When the material is laminated, the material can be fixed in a shorter time after the material arrives on the object to be laminated, thereby maintaining the shape of the first unevenness more sufficiently (followability is sufficiently high) In the state), each layer in the organic layer can be laminated. That is, by using an organic material having a glass transition temperature (Tg) of 70 ° C. to 300 ° C. as a material constituting the organic layer other than at least the dopant material, irregularities (fourth to sixth irregularities) formed in the organic layer ) Can be more easily formed into irregularities having the standard deviation (σ) in the above-described range and the rate of change of the standard deviation. As described above, an organic material having a glass transition temperature (Tg) of 70 ° C. to 300 ° C. is used as a material constituting the organic layer (a material other than the dopant material when the light emitting layer 132 contains the dopant material). Thus, the unevenness (fourth to sixth unevenness) formed in the organic layer has a standard deviation in the range of 15 to 50 nm and is + 15% to −15% with respect to the standard deviation of the first unevenness Therefore, it is possible to form a concavo-convex having high followability with respect to the first concavo-convex. In addition, regarding the material of the organic layer, the expression “other than the dopant material” described above is not an expression intended to use a dopant material whose glass transition temperature (Tg) is not within the above temperature range. Depending on the type of material, some materials have a small molecular weight and it is difficult to measure the glass transition temperature (Tg). The light-emitting layer 132 itself has a concavo-convex structure mainly composed of “host material (dopant material). When the dopant material and the host material are included in the material of the light emitting layer, at least the host material has a glass transition temperature (Tg) in the above range. This means that any organic material can be used. Therefore, when the Tg of the dopant material can be measured, the dopant material is preferably a material having a glass transition temperature (Tg) within the temperature range (70 ° C. to 300 ° C.). And when the organic material whose glass transition temperature (Tg) is 70 to 300 degreeC is utilized for the material of organic layers other than dopant material at least, the unevenness | corrugation depth does not become locally shallow, but 1st unevenness | corrugation Since it becomes possible to form an organic layer that sufficiently maintains the concavo-convex structure and a sufficient diffraction effect can be obtained, the light extraction efficiency can be sufficiently improved. Further, by forming unevenness having high followability with respect to the first unevenness, electric field concentration can be sufficiently suppressed, and thereby occurrence of roll-off phenomenon and occurrence of short circuit can be sufficiently suppressed. Therefore, by using a material having a glass transition temperature (Tg) of 70 ° C. to 300 ° C. as the material of the organic layer, it is possible to achieve a sufficiently high luminous efficiency and an element caused by electric field concentration. The present inventors infer that the deterioration of the element can be prevented and the life of the element can be extended.

また、前記有機層を構成する材料(前記正孔輸送層131、発光層132、電子輸送層133の各層を構成する材料であって且つ発光層132がドーパント材料を含有する場合にはドーパント材料以外の材料)のガラス転移温度(Tg)の好適な温度範囲(70℃〜300℃)の下限値は、より第一の凹凸の形状に対して追従性の高い層を形成できるという観点から、90℃であることがより好ましく、110℃であることが特に好ましい。また、前記有機層の各層を構成する材料(発光層132がドーパント材料を含有する場合には有機層の各層を構成するドーパント材料以外の材料)のガラス転移温度(Tg)の好適な温度範囲(70℃〜300℃)の上限値としては、蒸着時の温度条件をより穏やかなものとすることができ、素子製造時の電力消費を抑えられることや、材料分解(有機物の化学結合の決裂)の懸念が少なくなるといった観点から、200℃であることがより好ましく、160℃であることが特に好ましい。   In addition, a material constituting the organic layer (a material constituting each of the hole transport layer 131, the light emitting layer 132, and the electron transport layer 133 and when the light emitting layer 132 contains a dopant material, other than the dopant material) The lower limit value of the suitable temperature range (70 ° C. to 300 ° C.) of the glass transition temperature (Tg) of the material (No. 90) is 90 from the viewpoint that a layer having higher followability to the shape of the first unevenness can be formed. More preferably, it is 110 degreeC, and it is especially preferable that it is 110 degreeC. Moreover, the suitable temperature range (Tg) of the glass transition temperature (Tg) of the material which comprises each layer of the said organic layer (When light emitting layer 132 contains dopant material, material other than the dopant material which comprises each layer of an organic layer.) As an upper limit of 70 ° C. to 300 ° C., the temperature condition during vapor deposition can be made more gentle, power consumption during device manufacture can be suppressed, and material decomposition (breakdown of chemical bonds of organic matter) From the viewpoint of reducing the concern, it is more preferably 200 ° C., and particularly preferably 160 ° C.

また、正孔輸送層131を構成する材料としては、例えば、フタロシアニン誘導体、ナフタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、N,N’−ビス(3ーメチルフェニル)−(1,1’−ビフェニル)−4,4’−ジアミン(TPD)や4,4’−ビス[N−(ナフチル)−N−フェニル−アミノ]ビフェニル(α−NPD)等の芳香族ジアミン化合物、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、イミダゾロン、スチルベン誘導体、ピラゾリン誘導体、テトラヒドロイミダゾール、ポリアリールアルカン、ブタジエン、4,4’,4”−トリス(N−(3−メチルフェニル)N−フェニルアミノ)トリフェニルアミン(m−MTDATA)が挙げられるが、中でも、前述のガラス転移温度(Tg)の好適な温度範囲を満たす有機材料が好ましく、α−NPD(Tg:95℃)、TCTA(Tg:149℃)、2−TANTA(Tg:110℃)、m−MTDATA(Tg:75℃)、スピロTPD(Tg:115℃)、TAPB(Tg:113℃)、トリナフチルベンゼン誘導体等の材料を好適に用いることができる。   Examples of the material constituting the hole transport layer 131 include phthalocyanine derivatives, naphthalocyanine derivatives, porphyrin derivatives, N, N′-bis (3-methylphenyl)-(1,1′-biphenyl) -4,4 ′. -Aromatic diamine compounds such as diamine (TPD) and 4,4′-bis [N- (naphthyl) -N-phenyl-amino] biphenyl (α-NPD), oxazole, oxadiazole, triazole, imidazole, imidazolone, Examples include stilbene derivatives, pyrazoline derivatives, tetrahydroimidazole, polyarylalkanes, butadiene, 4,4 ′, 4 ″ -tris (N- (3-methylphenyl) N-phenylamino) triphenylamine (m-MTDATA). In particular, a suitable temperature range of the glass transition temperature (Tg) described above An organic material to be filled is preferable. Α-NPD (Tg: 95 ° C.), TCTA (Tg: 149 ° C.), 2-TANTA (Tg: 110 ° C.), m-MTDATA (Tg: 75 ° C.), SpiroTPD (Tg: 115) ° C), TAPB (Tg: 113 ° C), a trinaphthylbenzene derivative, and the like can be suitably used.

また、このような正孔輸送層131を構成する材料としては、後述の発光層132のホスト材料と同様の材料を用いることが好ましい。このように、正孔輸送層131の材料と発光層132のホスト材料とが同一の材料である場合には、正孔輸送層と発光層の界面が実質的になくなり、エネルギー障壁および界面でのキャリア移動度の低下による効率の低下が抑制できる。   Further, as a material constituting such a hole transport layer 131, it is preferable to use a material similar to a host material of the light emitting layer 132 described later. Thus, when the material of the hole transport layer 131 and the host material of the light emitting layer 132 are the same material, the interface between the hole transport layer and the light emitting layer is substantially eliminated, and the energy barrier and interface A decrease in efficiency due to a decrease in carrier mobility can be suppressed.

また、このよう正孔輸送層131の厚みとしては5〜200nmであることが好ましく、10〜100nmであることがより好ましい。このような厚みが前記下限未満では均一な膜が得られがたく、素子内での正孔移動度に面内分布が生じ、局所的な電流集中が生じ、寿命の低下の原因となる。他方、前記上限を超えると素子抵抗が上がり、電力効率が下がる傾向にあり、また製造時間も長くなる。   Further, the thickness of the hole transport layer 131 is preferably 5 to 200 nm, and more preferably 10 to 100 nm. If the thickness is less than the lower limit, it is difficult to obtain a uniform film, in-plane distribution occurs in the hole mobility in the device, local current concentration occurs, and the life is shortened. On the other hand, when the upper limit is exceeded, the element resistance increases, the power efficiency tends to decrease, and the manufacturing time becomes longer.

さらに、発光層132は、透明電極11から注入された正孔と金属電極15から注入された電子とを再結合させて発光させるために設けられている。このような発光層を形成するために使用する材料としては、アントラセン、ナフタレン、ピレン、テトラセン、コロネン、ペリレン、フタロペリレン、ナフタロペリレン、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、クマリン、オキサジアゾール、ビスベンゾキサゾリン、ビススチリル、シクロペンタジエン、アルミニウムキノリノール錯体(Alq)等の有機金属錯体、トリ−(p−ターフェニル−4−イル)アミン、1−アリール−2,5−ジ(2−チエニル)ピロール誘導体、ピラン、キナクリドン、ルブレン、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、ジスチリルアミン誘導体及び各種蛍光色素等を用いることができる。また、発光層132に使用する材料としては、上述のような化合物のうちから選択される発光材料を適宜混合して用いてもよい。また、発光層を、いわゆるホスト材料と、ホスト材料中に導入されたドーパント材料(上述したような発光材料(燐光材料や蛍光色素等))とからなる構成のものとしてもよい。このように、上述したような発光材料を、キャリア移動度の高いホスト材料中にドーパント材料(ゲスト材料)としてドーピングすることにより、双極子−双極子相互作用(フェルスター機構)、電子交換相互作用(デクスター機構)を利用して発光させることも可能となる。 Furthermore, the light emitting layer 132 is provided to recombine the holes injected from the transparent electrode 11 and the electrons injected from the metal electrode 15 to emit light. Materials used to form such a light emitting layer include anthracene, naphthalene, pyrene, tetracene, coronene, perylene, phthaloperylene, naphthaloperylene, diphenylbutadiene, tetraphenylbutadiene, coumarin, oxadiazole, bisbenzoxazoline, Organometallic complexes such as bisstyryl, cyclopentadiene, aluminum quinolinol complex (Alq 3 ), tri- (p-terphenyl-4-yl) amine, 1-aryl-2,5-di (2-thienyl) pyrrole derivative, pyran Quinacridone, rubrene, distyrylbenzene derivatives, distyrylarylene derivatives, distyrylamine derivatives, various fluorescent dyes, and the like can be used. In addition, as a material used for the light emitting layer 132, a light emitting material selected from the above-described compounds may be appropriately mixed and used. The light-emitting layer may have a structure including a so-called host material and a dopant material (a light-emitting material (such as a phosphorescent material or a fluorescent dye) described above) introduced into the host material. In this way, by doping a light-emitting material as described above as a dopant material (guest material) in a host material having high carrier mobility, a dipole-dipole interaction (Forster mechanism), an electron exchange interaction It is also possible to emit light using (Dexter mechanism).

また、このようなドーパント材料としては、発光効率の大幅な向上を図ることが可能となることから、燐光材料を用いることが好ましい。すなわち、ドーパント材料として燐光材料を用いた場合には、内部での重原子効果により一重項励起子が全て項間交差されることや三重項励起子の発光遷移確率が十分に高いことに起因して、電気励起によって生成された一重項励起子や三重項励起子の全てを発光に利用することが可能であるため、発光効率が大幅に向上する傾向にある。なお、ここにいう「燐光材料」とは、スピン多重項からの発光を示す材料(燐光発光を生じる燐光発光材料)であればよく、例えば、中心金属に重金属を持つ有機金属錯体等の公知の燐光発光材料を適宜利用することができる。また、このような燐光発光材料としてはイリジウムなどの重金属を含むものが好ましく、例えば、Ir(ppy)等を好適に用いることができる。このようなドーパント材料(燐光材料等)としては、ガラス転移温度(Tg)の測定が可能である場合、ドーパント材料のガラス転移温度(Tg)の好適な温度範囲は、有機層を構成するドーパント材料以外の材料のガラス転移温度(Tg)の好適な温度範囲と、同様の観点で同一の範囲であることが好ましい。 In addition, as such a dopant material, it is preferable to use a phosphorescent material because it is possible to significantly improve the light emission efficiency. In other words, when a phosphorescent material is used as a dopant material, all singlet excitons are crossed by inter-units due to internal heavy atom effects and the emission transition probability of triplet excitons is sufficiently high. Thus, since all singlet excitons and triplet excitons generated by electrical excitation can be used for light emission, the light emission efficiency tends to be greatly improved. The “phosphorescent material” herein may be any material that emits light from a spin multiplet (a phosphorescent material that generates phosphorescence), and is known in the art, for example, an organometallic complex having a heavy metal as a central metal. A phosphorescent material can be used as appropriate. Moreover, as such a phosphorescence-emitting material, what contains heavy metals, such as iridium, is preferable, for example, Ir (ppy) 3 etc. can be used suitably. As such a dopant material (phosphorescent material or the like), when the glass transition temperature (Tg) can be measured, a suitable temperature range of the glass transition temperature (Tg) of the dopant material is a dopant material constituting the organic layer. It is preferable that it is the same range from the same viewpoint as the suitable temperature range of glass transition temperature (Tg) of materials other than this.

また、発光層132に含有され得る前記ドーパント材料(ゲスト材料)を分散させるための発光層132の構成材料(ホスト材料)としては、第一の凹凸の形状に対する追従性が十分に高い有機層を得るという観点から、前述のガラス転移温度(Tg)の好適な温度範囲を満たす材料が好ましく、例えば、TCTA(Tg:149℃)、TPBi(Tg:124℃)、2−TANTA(Tg:110℃)、m−MTDATA(Tg:75℃)、スピロTPD(Tg:115℃)、TAPB(Tg:113℃)トリナフチルベンゼン誘導体、等のホスト材料を好適に用いることができる。   Moreover, as a constituent material (host material) of the light emitting layer 132 for dispersing the dopant material (guest material) that can be contained in the light emitting layer 132, an organic layer having a sufficiently high conformity to the shape of the first unevenness is used. From the viewpoint of obtaining, a material satisfying a suitable temperature range of the above-mentioned glass transition temperature (Tg) is preferable. For example, TCTA (Tg: 149 ° C.), TPBi (Tg: 124 ° C.), 2-TANTA (Tg: 110 ° C.) ), M-MTDATA (Tg: 75 ° C.), spiroTPD (Tg: 115 ° C.), TAPB (Tg: 113 ° C.), a trinaphthylbenzene derivative, and the like can be preferably used.

さらに、発光層132がホスト材料とドーパント材料(ゲスト材料)とを含有する場合、発光層132中のドーパント材料の含有量としては1〜20質量%であることが好ましく、3〜15質量%であることがより好ましい。このようなドーパント材料の含有量が前記下限未満ではホスト材料からゲスト材料へ効率よくエネルギーが伝達されず、ホスト材料でエネルギーが失活する割合が高くなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、濃度消光および三重項三重項消滅により効率が落ちるばかりか、更には、ドーパント材料(ゲスト材料)のTgが70℃よりも低いような場合には凹凸構造が平滑化(レべリング)され易くなり、より凹凸構造の追従性の高い発光層を形成することが困難となる傾向にある。   Furthermore, when the light emitting layer 132 contains a host material and a dopant material (guest material), the content of the dopant material in the light emitting layer 132 is preferably 1 to 20% by mass, and 3 to 15% by mass. More preferably. If the content of such a dopant material is less than the lower limit, energy is not efficiently transferred from the host material to the guest material, and the ratio of energy deactivation in the host material tends to increase, whereas, if the upper limit is exceeded, Further, not only is the efficiency lowered due to concentration quenching and triplet triplet annihilation, and furthermore, when the Tg of the dopant material (guest material) is lower than 70 ° C., the uneven structure is easily smoothed (leveled). Therefore, it tends to be difficult to form a light emitting layer having a higher followability of the concavo-convex structure.

また、このような発光層を構成するための前記ドーパント材料以外の材料(ホスト材料等)としては、ガラス転移温度が100℃〜300℃(更に好ましくは90℃〜200℃)の有機材料であることがより好ましい。このような発光層を構成する有機材料のガラス転移温度が前記範囲内にある場合には、より効率よく、発光層を第一の凹凸に対して追従性が十分に高い層とすることが可能となる。また、前記ドーパント材料のガラス転移温度も同様の観点から前記ホスト材料と同様の条件を満たすことが好ましい。   Moreover, as materials (host material etc.) other than the said dopant material for comprising such a light emitting layer, they are organic materials whose glass transition temperature is 100 degreeC-300 degreeC (more preferably 90 degreeC-200 degreeC). It is more preferable. When the glass transition temperature of the organic material constituting such a light emitting layer is within the above range, it is possible to make the light emitting layer a layer having sufficiently high followability with respect to the first unevenness. It becomes. Further, the glass transition temperature of the dopant material preferably satisfies the same conditions as the host material from the same viewpoint.

また、発光層132の厚みとしては1〜80nmであることが好ましく、10〜50nmであることがより好ましい。このような厚みが前記下限未満では均一な膜が得られ難く、素子内でのキャリア移動度に面内分布が生じ、局所的な電流集中が生じ、寿命の低下の原因となる。他方、前記上限を超えると素子抵抗が上がり、電力効率が下がる傾向にあり、また製造時間も長くなる。   Further, the thickness of the light emitting layer 132 is preferably 1 to 80 nm, and more preferably 10 to 50 nm. If the thickness is less than the lower limit, it is difficult to obtain a uniform film, carrier distribution in the element is in-plane distribution, local current concentration occurs, and the life is shortened. On the other hand, when the upper limit is exceeded, the element resistance increases, the power efficiency tends to decrease, and the manufacturing time becomes longer.

また、電子輸送層133を構成する材料としては、電子輸送層133を形成することが可能な材料を適宜利用することができ、例えば、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、ナフタレンペリレン等の複素環テトラカルボン酸無水物、カルボジイミド、フルオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン及びアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体、アルミニウムキノリノール錯体(Alq)などの有機金属錯体等が挙げられる。さらに、前記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送材料として用いることができる。更にこれらの材料を高分子鎖に導入した、又はこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。このような電子輸送層133を構成する材料の中でも、第一の凹凸の形状に対する追従性が十分に高い有機層を得るという観点からは、前述のガラス転移温度(Tg)の好適な温度範囲を満たす有機材料が好ましく、Alq(Tg:175℃)、TPBi(Tg:124℃)、BAlq(Tg:99℃)、等の材料を好適に用いることができる。 Moreover, as a material which comprises the electron carrying layer 133, the material which can form the electron carrying layer 133 can be utilized suitably, for example, a nitro substituted fluorene derivative, a diphenylquinone derivative, a thiopyran dioxide derivative, Examples include heterocyclic tetracarboxylic anhydrides such as naphthaleneperylene, carbodiimides, fluorenylidenemethane derivatives, anthraquinodimethane and anthrone derivatives, oxadiazole derivatives, and organometallic complexes such as aluminum quinolinol complexes (Alq 3 ). Furthermore, in the oxadiazole derivative, a thiadiazole derivative in which the oxygen atom of the oxadiazole ring is substituted with a sulfur atom, and a quinoxaline derivative having a quinoxaline ring known as an electron withdrawing group can also be used as an electron transport material. Furthermore, a polymer material in which these materials are introduced into a polymer chain or these materials are used as a polymer main chain can also be used. Among the materials constituting such an electron transport layer 133, from the viewpoint of obtaining an organic layer having a sufficiently high followability to the shape of the first unevenness, a suitable temperature range of the glass transition temperature (Tg) described above is set. An organic material to be filled is preferable, and materials such as Alq 3 (Tg: 175 ° C.), TPBi (Tg: 124 ° C.), and BAlq (Tg: 99 ° C.) can be suitably used.

さらに、電子輸送層133の厚みとしては5〜200nmであることが好ましく、10〜100nmであることがより好ましい。このような厚みが前記下限未満では均一な膜が得られ難く、素子内での電子移動度に面内分布が生じ、局所的な電流集中が生じ、寿命の低下の原因となる。他方、前記上限を超えると素子抵抗が上がり、電力効率が下がる傾向にあり、また製造時間も長くなる。   Furthermore, the thickness of the electron transport layer 133 is preferably 5 to 200 nm, and more preferably 10 to 100 nm. If the thickness is less than the lower limit, it is difficult to obtain a uniform film, and in-plane distribution occurs in the electron mobility in the device, local current concentration occurs, and the lifetime is shortened. On the other hand, when the upper limit is exceeded, the element resistance increases, the power efficiency tends to decrease, and the manufacturing time becomes longer.

また、有機層13においては、各層の積層順が進むほど凹凸の追従性が低下する傾向にあること及び層の厚みが50nm以上となるような比較的厚い層においては積層時により平滑化(レベリング)され易いこと等から、有機層のうちの積層順で二層目以上の層(本実施形態においては発光層132及び電子輸送層133)や、厚みが50nm以上となる層は、その層を構成するための材料(ドーパント材料以外の材料)のガラス転移温度が90℃〜300℃(より好ましくは100〜200℃)であることが好ましい(なお、ドーパント材料(燐光材料等)においてTgの測定が可能な場合にはドーパント材料も同様の条件を満たすものが好ましい。)。このようなガラス転移温度が前記下限未満では、より高度な凹凸形状の追従性を達成することが困難となる傾向にある。   Further, in the organic layer 13, the followability of the unevenness tends to decrease as the stacking order of each layer progresses, and in a relatively thick layer having a layer thickness of 50 nm or more, smoothing (leveling) is performed at the time of stacking. ), The second layer or more layers (in the present embodiment, the light-emitting layer 132 and the electron transport layer 133) or the layer having a thickness of 50 nm or more in the stacking order of the organic layers. It is preferable that the glass transition temperature of the material for constituting (material other than the dopant material) is 90 ° C. to 300 ° C. (more preferably 100 to 200 ° C.) (in addition, measurement of Tg in the dopant material (phosphorescent material etc.)) If possible, the dopant material preferably satisfies the same conditions.) If such a glass transition temperature is less than the lower limit, it tends to be difficult to achieve a higher degree of conformability of the uneven shape.

さらに、有機層13としては、それぞれの層の厚みの均一性が高いことが好ましく、各層の任意の2点以上の凹部間の厚み(凹部の最下点間の距離)の平均値と、各層の任意の2点以上の凸部間の厚み(各層の金属電極と対向する面に形成された凸部の頂点間の距離)の平均値とを、有機EL素子の超薄切片(測定試料として70nm厚の試験片を製造して利用)の断面を透過型電子機微鏡像により測定した際に、凸部間の厚みの平均値に対する凹部間の厚みの平均値に対する比率([凹部間の厚みの平均値]/[凸部間の厚みの平均値])が0.8〜1.5(より好ましくは0.9〜1.4)の範囲内にあることがより好ましい。このような比率が前記範囲外にある場合には膜厚の均一性が低く、電界集中を十分に抑制することが困難となる傾向にある。なお、このような凹部間の厚み及び凸部間の厚みについて図2を参照しながら説明する。図2は有機層中の任意の層13Aと層13Bを模式的示す概念図である。そして、層13Bは層13A上に積層して得られた層である。このような層13Bにおいて「凹部間の厚み」は、基板側に存在する層13Aの金属電極と対向する面に形成された任意の凹部の最下点P1とその凹部の形状を維持するようにして形成されている層13B上の凹部の最下点P2との間の距離Xである。また、層13Bにおいて「凸部間の厚み」は、層13Aの金属電極と対向する面に形成された任意の凸部の頂点P3とその凸部の形状を維持するようにして形成されている層13B上の凸部の頂点P4との間の距離Yである。   Furthermore, as the organic layer 13, it is preferable that the uniformity of the thickness of each layer is high, and the average value of the thickness between two or more concave portions of each layer (distance between the lowest points of the concave portions) and each layer The average value of the thickness between any two or more convex portions (the distance between the vertices of the convex portions formed on the surface facing the metal electrode of each layer) is used as an ultra-thin slice of an organic EL element (as a measurement sample) The ratio of the thickness between the recesses to the average value of the thickness between the recesses ([the thickness between the recesses] The average value] / [average thickness of protrusions] is more preferably in the range of 0.8 to 1.5 (more preferably 0.9 to 1.4). When such a ratio is outside the above range, the uniformity of the film thickness is low, and it tends to be difficult to sufficiently suppress electric field concentration. The thickness between the concave portions and the thickness between the convex portions will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a conceptual diagram schematically showing arbitrary layers 13A and 13B in the organic layer. The layer 13B is a layer obtained by stacking on the layer 13A. In such a layer 13B, the “thickness between the recesses” is such that the lowest point P1 of any recess formed on the surface of the layer 13A on the substrate side facing the metal electrode and the shape of the recess are maintained. The distance X is the distance from the lowest point P2 of the recess on the layer 13B formed. In the layer 13B, the “thickness between the protrusions” is formed so as to maintain the vertex P3 of the arbitrary protrusions formed on the surface of the layer 13A facing the metal electrode and the shape of the protrusions. This is the distance Y between the vertex P4 of the convex portion on the layer 13B.

また、有機層13としては、有機層全体の任意の2点以上の凹部間の厚み(凹部の最下点間の距離)の平均値と、有機層全体の任意の2点以上の凸部間の厚み(各層の金属電極と対向する面に形成された凸部の頂点間の距離)の平均値とを、有機EL素子の超薄切片の透過型電子機微鏡像より測定した際に、凸部間の厚みの平均値に対する凹部間の厚みの平均値に対する比率([凹部間の厚みの平均値]/[凸部間の厚みの平均値])が0.8〜1.5の範囲内にあることがより好ましい。このような比率が前記範囲外にある場合には有機層全体の膜厚の均一性が必ずしも十分なものとは言えず、電界集中を十分に抑制することが困難となる傾向にある。   In addition, as the organic layer 13, the average value of the thickness between any two or more concave portions of the whole organic layer (distance between the lowest points of the concave portions) and between any two or more convex portions of the whole organic layer When the average value of the thickness (distance between the apexes of the convex portions formed on the surface facing the metal electrode of each layer) is measured from a transmission electron microscopic image of an ultra-thin slice of the organic EL element, the convex portions The ratio of the average thickness between the recesses to the average thickness between the recesses ([average thickness between recesses] / [average thickness between the recesses]) is in the range of 0.8 to 1.5. More preferably. When such a ratio is out of the above range, it cannot be said that the film thickness uniformity of the entire organic layer is sufficient, and it tends to be difficult to sufficiently suppress electric field concentration.

<金属電極14>
金属電極14は、前記第一の凹凸の形状が維持されるようにして前記回折格子上に積層されたものであり、少なくとも金属電極14の有機層側の表面(第一の凹凸と対向する面)には前記第一の凹凸の形状に由来した凹凸が形成されている。
<Metal electrode 14>
The metal electrode 14 is laminated on the diffraction grating so that the shape of the first unevenness is maintained, and at least the surface of the metal electrode 14 on the organic layer side (the surface facing the first unevenness). ) Is formed with unevenness derived from the shape of the first unevenness.

このような金属電極14においては、有機層に対向する面の表面に形成された凹凸(第二の凹凸)が、凹凸の深さ分布の標準偏差(σ)が15〜50nmとなるものである。また、このような第二の凹凸の深さ分布の標準偏差(σ)としては、17〜40nmであることがより好ましく、18〜30nmであることが更に好ましい。このような第二の凹凸の深さ分布の標準偏差(σ)が前記下限未満では十分な回折効果が得られなくなり、光取出し効率を十分に向上させることが困難となる。他方、前記上限を超えると陽極−陰極間距離が短い部位が多数存在するようになるため、得られる素子において、局所的な電界集中やリーク電流等が発生して十分な発光効率を得ることができなくなる。   In such a metal electrode 14, the unevenness (second unevenness) formed on the surface of the surface facing the organic layer has a standard deviation (σ) of the unevenness depth distribution of 15 to 50 nm. . In addition, the standard deviation (σ) of the depth distribution of the second unevenness is more preferably 17 to 40 nm, and further preferably 18 to 30 nm. If the standard deviation (σ) of the depth distribution of the second unevenness is less than the lower limit, a sufficient diffraction effect cannot be obtained, and it becomes difficult to sufficiently improve the light extraction efficiency. On the other hand, if the above upper limit is exceeded, there will be many sites with a short anode-cathode distance, and in the resulting device, local electric field concentration, leakage current, etc. may occur and sufficient luminous efficiency can be obtained. become unable.

また、前記第一の凹凸の深さ分布の標準偏差に対する第二の凹凸の深さ分布の標準偏差の変化率は+15%〜−15%である(条件(C))。このような変化率が15%を超えると、局所的な電界集中が生じ、リーク電流や素子劣化が生じ安くなり、他方、−15%未満では、局所的な電界集中が生じ、リーク電流や素子劣化が生じやすくなるとともに、凹凸による回折効果が低下し、光の取り出し効率が低下してしまう。このような第二の凹凸の深さ分布の標準偏差の変化率としては、同様の観点から+10%〜−10%であることがより好ましく、+8%〜−8%であることが更に好ましい。なお、このような変化率は、下記式:
[変化率]={([第二の凹凸の深さ分布の標準偏差]−[第一の凹凸の深さ分布の標準偏差])/[第一の凹凸の深さ分布の標準偏差]}×100
を計算して求めることができる。
The rate of change of the standard deviation of the second unevenness depth distribution with respect to the standard deviation of the first unevenness depth distribution is + 15% to −15% (condition (C)). When the rate of change exceeds 15%, local electric field concentration occurs, and leakage current and device deterioration occur and become cheaper. On the other hand, when the change rate is less than −15%, local electric field concentration occurs, and leakage current and device elements are reduced. Deterioration is likely to occur, and the diffraction effect due to the unevenness is reduced, so that the light extraction efficiency is reduced. The rate of change of the standard deviation of the second unevenness depth distribution is more preferably + 10% to −10%, and further preferably + 8% to −8% from the same viewpoint. In addition, such a change rate has the following formula:
[Change rate] = {([Standard deviation of depth distribution of second unevenness] − [Standard deviation of depth distribution of first unevenness]) / [Standard deviation of depth distribution of first unevenness]} × 100
Can be calculated.

なお、金属電極14において第二の凹凸の深さ分布の平均値、平均高さ及び平均ピッチの好適な範囲は、第一の凹凸の平均高さ及び平均ピッチの好適な範囲と同様の観点で同一の範囲であることが好ましい。また、第二の凹凸としては、凹凸の尖度が第一の凹凸と同様の条件を満たすことが好ましく、また、不等式(1)を満たすものであることが好ましい。また、このような金属電極14の有機層に対向する面の表面に形成された凹凸(第二の凹凸)の特性(例えば、凹凸の深さ分布等)は、有機EL素子から金属電極14のみを物理的に剥離して、その剥離した金属電極の有機層に対向する面(剥離面)の表面に形成されている凹凸を、回折格子11の凹凸の特性(凹凸の深さ分布の標準偏差(σ)等の特性)の測定方法と同様の方法を採用して測定することにより求めることができる。なお、有機EL素子から金属電極14のみを剥離する方法としては、得られた有機EL素子の金属電極の外表面に粘着テープ(例えば住友スリーエム社製の商品名「Scotchメンディング粘着テープ」等)を貼り付けた後、大気雰囲気、室温(25℃)条件下において、その粘着テープを利用して金属電極のみを有機層から剥離する方法を採用することが好ましい。また、このように有機EL素子から粘着テープを用いて金属電極のみを剥離する方法は、例えば、Formation and growth of black spots in organic light−emitting diodes, Journal of Applied Physics, vol.80, 6002−6007(1996)等の文献にも記載されているように公知の方法であり、金属電極のみを剥離するための条件は金属電極の材料等に応じて適宜変更してもよい。このように、本発明において、金属電極14の有機層に対向する面の表面に形成された凹凸の特性は、有機EL素子の金属電極の外表面に粘着テープを貼り付けた後、その粘着テープを利用して金属電極のみを有機層から剥離し、その粘着テープ上の金属電極表面の凹凸に対して、原子間力顕微鏡による解析を行って凹凸解析画像(SPM像)を得ることにより測定することもできる。また、上記金属電極表面と可撓性のあるフィルムを接着剤で貼り付け、金属電極のみを有機層から剥離してもよい。   In addition, in the metal electrode 14, the suitable range of the average value of the depth distribution of the 2nd unevenness | corrugation, average height, and average pitch is the viewpoint similar to the suitable range of the 1st unevenness | corrugation average height and average pitch. The same range is preferable. Further, as the second unevenness, it is preferable that the kurtosis of the unevenness satisfies the same condition as the first unevenness, and it is preferable that the inequality (1) is satisfied. The unevenness (second unevenness) characteristic (for example, the depth distribution of the unevenness) formed on the surface of the surface of the metal electrode 14 facing the organic layer is only the metal electrode 14 from the organic EL element. The unevenness formed on the surface (peeling surface) opposite the organic layer of the peeled metal electrode is physically separated from the unevenness characteristic of the diffraction grating 11 (standard deviation of the depth distribution of the unevenness). It can be determined by adopting the same method as the measuring method of (characteristic such as (σ)). In addition, as a method of peeling only the metal electrode 14 from the organic EL element, an adhesive tape (for example, “Scotch Mending Adhesive Tape” manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.) is used on the outer surface of the metal electrode of the obtained organic EL element. After affixing, it is preferable to employ a method in which only the metal electrode is peeled off from the organic layer using the adhesive tape under the atmosphere and room temperature (25 ° C.) conditions. Moreover, the method of peeling only a metal electrode from an organic EL element using an adhesive tape is described in, for example, Formation and growth of black spots in organic light-emitting diodes, Journal of Applied Physics, Vol. 80, 6002 to 6007 (1996) and the like, which is a known method, and the conditions for peeling only the metal electrode may be appropriately changed according to the material of the metal electrode. Thus, in this invention, the characteristic of the unevenness | corrugation formed in the surface of the surface which opposes the organic layer of the metal electrode 14 sticks an adhesive tape on the outer surface of the metal electrode of an organic EL element, Then, the adhesive tape Measures by peeling only the metal electrode from the organic layer by using, and analyzing the unevenness of the surface of the metal electrode on the adhesive tape with an atomic force microscope to obtain an unevenness analysis image (SPM image) You can also. Alternatively, the metal electrode surface and a flexible film may be attached with an adhesive, and only the metal electrode may be peeled from the organic layer.

また、金属電極14の材料としては、有機EL素子の金属電極を形成するための材料であればよく、特に制限されないが、仕事関数の小さな物質を好適に用いることができる。このような金属電極14の材料としては、例えば、アルミニウム、MgAg、MgIn、AlLiが挙げられる。このように、金属電極14の材料は金属あるいは金属化合物からなるため、先ず、蒸着法やスパッタ法などの公知の物理堆積方法で積層する場合、有機材料と比較して、被積層物上に材料が到着するとエネルギーがより短時間で失われて、その到着位置又はそのごく近傍において材料が固化して固定されるため、蒸着法やスパッタ法などの公知の方法で膜厚が均一となるように積層することにより、被積層物に形成されている表面の凹凸に十分に追従性の高い凹凸を形成することが可能である。このように、金属電極14は基本的に電極が接する層に形成された凹凸に対して十分に追従性の高い凹凸を形成することができるため、金属電極14の凹凸が前記条件(B)及び(C)を満たす場合には、その接する層の凹凸も条件(B)及び(C)に記載されているような条件を満たす凹凸である蓋然性が高く、各層において膜厚の均一性が十分に高い有機EL素子が得られていることが分かる。   The material for the metal electrode 14 is not particularly limited as long as it is a material for forming the metal electrode of the organic EL element, but a substance having a small work function can be preferably used. Examples of the material of the metal electrode 14 include aluminum, MgAg, MgIn, and AlLi. As described above, since the material of the metal electrode 14 is made of a metal or a metal compound, first, in the case of stacking by a known physical deposition method such as a vapor deposition method or a sputtering method, the material is formed on the layer to be stacked as compared with the organic material. Energy is lost in a shorter time, and the material is solidified and fixed at or near the arrival position so that the film thickness becomes uniform by a known method such as vapor deposition or sputtering. By laminating, it is possible to form unevenness with sufficiently high followability to the unevenness of the surface formed on the stack. Thus, since the metal electrode 14 can form irregularities with sufficiently high followability with respect to the irregularities formed in the layer in contact with the electrode, the irregularities of the metal electrode 14 are In the case where (C) is satisfied, the unevenness of the layer in contact therewith is highly likely to be an unevenness that satisfies the conditions described in the conditions (B) and (C), and the uniformity of the film thickness is sufficient in each layer. It can be seen that a high organic EL element is obtained.

また、金属電極14の厚みとしては、5〜200nmであることが好ましく、10〜100nmであることが好ましい。このような厚みが前記下限未満では、均一膜が得られがたく、局所的な電界集中を生じさせたり、光吸収率が上がりその結果として取出し効率が低下したり、導電性が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、電極形成時の輻射熱により有機層が損傷を受けるなどの問題が生じ、また製造時間も長くなる。   Moreover, as thickness of the metal electrode 14, it is preferable that it is 5-200 nm, and it is preferable that it is 10-100 nm. If the thickness is less than the lower limit, it is difficult to obtain a uniform film, and local electric field concentration occurs, the light absorption rate increases, and as a result, the extraction efficiency tends to decrease or the conductivity tends to decrease. On the other hand, if the upper limit is exceeded, problems such as damage to the organic layer due to radiant heat during electrode formation occur, and the manufacturing time also increases.

このように、本発明の有機EL素子においては、回折格子11が上記条件(A)を満たすとともに、前記第一の凹凸と前記第二の凹凸とがいずれも、凹凸の形状を原子間力顕微鏡を用いて解析して得られる凹凸解析画像に基づいて求められる凹凸の深さ分布の標準偏差が15〜50nmとなるという条件(B)を満たし、且つ、前記第一の凹凸の深さ分布の標準偏差に対する前記第二の凹凸の深さ分布の標準偏差の変化率が+15%〜−15%であるという条件(C)を満たす。このような条件(A)を満たすことにより、回折格子により十分な回折効果が得られる。また、このような条件(B)及び(C)を満たすことにより、素子中の各層の膜厚が均一なものとなり、第一の凹凸に由来する十分に高度な回折効果を得ながら、局所的な電界集中やリーク電流の発生をも十分に抑制することができるため、光の取出し効率を十分に安定して向上することができる。また、本発明の有機EL素子においては、局所的な電界集中を十分に抑制することができるため、素子を燐光系の素子とした場合においても、電界集中により燐光材料の三重項励起状態が消滅する、いわゆるロールオフ現象が発生することも十分に抑制でき、これにより燐光発光の発光効率の低下も十分に抑制できる。   Thus, in the organic EL element of the present invention, the diffraction grating 11 satisfies the above condition (A), and the first unevenness and the second unevenness both have an uneven shape. Satisfying the condition (B) that the standard deviation of the unevenness distribution of the unevenness obtained based on the unevenness analysis image obtained by analyzing using the above is 15 to 50 nm, and the depth distribution of the first unevenness The condition (C) that the rate of change of the standard deviation of the depth distribution of the second unevenness with respect to the standard deviation is + 15% to −15% is satisfied. By satisfying such a condition (A), a sufficient diffraction effect can be obtained by the diffraction grating. Further, by satisfying such conditions (B) and (C), the film thickness of each layer in the element becomes uniform, and a sufficiently high diffraction effect derived from the first unevenness is obtained while locally. Therefore, it is possible to sufficiently suppress the occurrence of electric field concentration and leakage current, so that the light extraction efficiency can be sufficiently stably improved. In the organic EL device of the present invention, local electric field concentration can be sufficiently suppressed. Therefore, even when the device is a phosphorescent device, the triplet excited state of the phosphorescent material disappears due to electric field concentration. Thus, the occurrence of a so-called roll-off phenomenon can be sufficiently suppressed, and thereby a decrease in the phosphorescence efficiency can also be sufficiently suppressed.

<光学部材15>
光学部材15は、透明支持基板内において反射を繰り返してしまうような光を外部に効率よく取り出すべく利用されるものである。このような光学部材15としては、有機EL素子の光の取り出しのために利用することが可能なものであればよく、特に制限されず、素子の外側へ光を取出すことが可能な構造を有する公知の光学部材を適宜利用することができる。このような光学部材15としては、例えば、レンズ部材(凸レンズ(半球レンズ等)、凹レンズ、プリズムレンズ、円柱状レンズ、後述する回折格子11(凹凸層)を製造する方法と同様の方法を採用して形成することが可能な凹凸層からなるマイクロレンズ等)、透明体に拡散材が練りこまれた拡散シート、拡散板等を使用してもよい。さらに、このような光学部材15としては、より効率よく光を取り出すことが可能となることから、レンズ部材を利用することが好ましい。また、このような光学部材15としては、複数のレンズ部材を利用してもよく、この場合には微細なレンズ部材を配列させて、いわゆるマイクロレンズを形成してもよい。なお、このような光を外部に取出すための光学部材15としては市販品を適宜利用してもよい。
<Optical member 15>
The optical member 15 is used to efficiently extract light that repeatedly reflects in the transparent support substrate to the outside. Such an optical member 15 is not particularly limited as long as it can be used for extracting light from the organic EL element, and has a structure capable of extracting light to the outside of the element. A known optical member can be used as appropriate. As such an optical member 15, for example, a method similar to a method of manufacturing a lens member (convex lens (hemispherical lens or the like), concave lens, prism lens, cylindrical lens, diffraction grating 11 (uneven layer) described later) is adopted. A microlens made of a concavo-convex layer that can be formed by the above method), a diffusion sheet in which a diffusing material is kneaded into a transparent body, a diffusing plate, or the like may be used. Further, as such an optical member 15, it is preferable to use a lens member because light can be extracted more efficiently. Further, as such an optical member 15, a plurality of lens members may be used. In this case, so-called micro lenses may be formed by arranging fine lens members. A commercially available product may be used as appropriate as the optical member 15 for extracting such light to the outside.

また、光学部材15として、回折格子11(凹凸層)を製造する方法と同様の方法を採用して形成することが可能な凹凸層からなるマイクロレンズを利用する場合、その凹凸の形状が、原子間力顕微鏡により解析して得られる凹凸解析画像に2次元高速フーリエ変換処理を施してフーリエ変換像を得た場合に、前記フーリエ変換像が、波数の絶対値が0μm−1である原点を略中心とする円状又は円環状の模様を示す形状であることが好ましい。このような凹凸層からなるマイクロレンズにおいては、凹凸形状があらゆる断面方向から見た場合に等方的なものとなり、一方の面(基板と接している面)側から光を入射させて、前記形状が形成されている面から光を出射させた場合に、出射光の角度依存性(輝度の角度依存性)及び色度の変化を十分に低減することが可能となる。 Further, when a microlens composed of a concavo-convex layer that can be formed by adopting the same method as the method of manufacturing the diffraction grating 11 (concavo-convex layer) is used as the optical member 15, the shape of the concavo-convex is atomic. When the unevenness analysis image obtained by analyzing with an atomic force microscope is subjected to a two-dimensional fast Fourier transform process to obtain a Fourier transform image, the Fourier transform image has an approximate origin at which the absolute value of the wave number is 0 μm −1. A shape showing a circular or annular pattern as a center is preferable. In the microlens composed of such a concavo-convex layer, the concavo-convex shape is isotropic when viewed from all cross-sectional directions, light is incident from one side (surface in contact with the substrate) side, When light is emitted from the surface on which the shape is formed, the angle dependency (luminance angle dependency) and chromaticity change of the emitted light can be sufficiently reduced.

また、光学部材15として前述のような凹凸層からなるマイクロレンズを利用する場合、前記凹凸のフーリエ変換像が、波数の絶対値が1μm−1以下の範囲内となる領域内に存在するものであることが好ましい。このようなフーリエ変換像が上記の条件を示す場合には、出射光の角度依存性及び色度の変化をより高度な水準で十分に低減することが可能となる。また、このようなフーリエ変換像の円状又は円環状の模様としては、可視域(380nm〜780nm)にある発光スペクトルを効率よく屈折もしくは回折させるという観点から、波数の絶対値が0.05〜1μm−1の範囲内となる領域内に存在することが好ましく、波数の絶対値が0.1〜0.5μm−1の範囲内となる領域内に存在することがより好ましい。このような波数の絶対値の範囲内の領域に前記円状又は円環状の模様が存在しない場合、すなわち、前記円状及び円環状の模様を構成するフーリエ変換像の輝点のうち前記範囲内に存在する輝点の数が30%未満である場合には、光を取り出すためのレンズとして有効な屈折が得られない傾向にある。また、このようなフーリエ変換像の模様としては、可視域(380nm〜780nm)にある波長の光に対して十分な効果を得るという観点から、円環状であることがより好ましい。 Further, when the microlens composed of the concavo-convex layer as described above is used as the optical member 15, the Fourier transform image of the concavo-convex exists in a region where the absolute value of the wave number is in the range of 1 μm −1 or less. Preferably there is. When such a Fourier transform image shows the above-mentioned conditions, it becomes possible to sufficiently reduce the angle dependency and chromaticity change of the emitted light at a higher level. Moreover, as such a circular or annular pattern of the Fourier transform image, the absolute value of the wave number is 0.05 to from the viewpoint of efficiently refracting or diffracting the emission spectrum in the visible region (380 nm to 780 nm). preferably present in a region to be a range of 1 [mu] m -1, and more preferably the absolute value of the wave is present in the region to be a range of 0.1 to 0.5 [mu] m -1. When the circular or annular pattern does not exist in the region within the range of the absolute value of the wave number, that is, within the range among the bright spots of the Fourier transform image constituting the circular and annular pattern. When the number of bright spots existing in the lens is less than 30%, there is a tendency that effective refraction as a lens for extracting light cannot be obtained. Moreover, as a pattern of such a Fourier-transform image, it is more preferable that it is a cyclic | annular form from a viewpoint of obtaining sufficient effect with respect to the light of the wavelength which exists in a visible region (380 nm-780 nm).

また、光学部材15として前述のような凹凸層からなるマイクロレンズを利用する場合、マイクロレンズの凹凸の平均ピッチが2〜10μmの範囲であることが好ましく、2.5〜5μmの範囲であることがより好ましい。このような凹凸の平均ピッチが前記下限未満では、光学部材の光を外部に取出すための屈折効果よりも回折格子としての回折効果の方が強くなり、光の取出し効果が低下するばかりか、出射光の角度依存性が高くなり、測定位置によっては十分な発光が得られなくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、回折効果が得られにくくなり、通常の半球レンズと同様の特性となる傾向にある。更に、このようなマイクロレンズの凹凸の平均高さは400〜1000nmの範囲であることが好ましく、600〜1000nmの範囲であることがより好ましく、700〜900nmの範囲であることが更に好ましい。このような凹凸の平均高さ(深さ)が前記下限未満では、十分な屈折もしくは回折効果が得られなくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、機械的強度が低下し、製造時や使用時にクラックが生じ易くなる傾向にある。なお、このような凹凸層からなるマイクロレンズは、後述する回折格子11の製造方法を採用して、母型を形成する際の条件等を適宜変更して、凹凸形状の特性(サイズ等)を適宜調整することにより形成することができる。   Moreover, when using the microlens which consists of the above uneven | corrugated layers as the optical member 15, it is preferable that the average pitch of the unevenness | corrugation of a microlens is the range of 2-10 micrometers, and is the range of 2.5-5 micrometers. Is more preferable. If the average pitch of such irregularities is less than the lower limit, the diffraction effect as a diffraction grating becomes stronger than the refraction effect for taking out the light of the optical member to the outside, and not only the light extraction effect is lowered, but also the output effect is reduced. Depending on the measurement position, the angle dependency of the incident light tends to be high, and there is a tendency that sufficient emission cannot be obtained. There is a tendency. Furthermore, the average height of the unevenness of such a microlens is preferably in the range of 400 to 1000 nm, more preferably in the range of 600 to 1000 nm, and still more preferably in the range of 700 to 900 nm. If the average height (depth) of such irregularities is less than the lower limit, sufficient refraction or diffraction effects tend not to be obtained. On the other hand, when the upper limit is exceeded, the mechanical strength decreases, Cracks tend to occur during use. In addition, the microlens composed of such a concavo-convex layer adopts a method for manufacturing the diffraction grating 11 described later, and appropriately changes conditions and the like when forming the matrix so that the characteristics (size, etc.) of the concavo-convex shape are obtained. It can be formed by adjusting appropriately.

また、このような光を外部に取出すための光学部材15としては、有機EL素子の用途やサイズ、構成等に応じて、種々のサイズ及び形状のものを適宜利用できるが、空気と外側取出し構造の界面での反射を抑制する観点から、半球レンズ及び後述する回折格子11(凹凸層)を製造する方法と同様の方法を採用して形成することが可能な凹凸層からなるマイクロレンズを用いることが好ましく、さらに、有機EL素子の厚みが重要視されない(厚くても構わない場合には、半球レンズを用いることが好ましく、厚みが重要視される(薄いほうが好まれる)場合には、前記凹凸層からなるマイクロレンズを用いることが好ましい。このように、回折格子11(凹凸層)を製造する方法と同様の方法を採用して得られる凹凸層からなるマイクロレンズを用いた場合、凹凸形状があらゆる断面方向から見た場合に等方的なものとなり、一方の面(基板と接している面)側から光を入射させて、前記形状が形成されている面から光を出射させた場合に、出射光の角度依存性(輝度の角度依存性)及び色度の変化を十分に低減することが可能となる。   Further, as the optical member 15 for taking out such light to the outside, various sizes and shapes can be used as appropriate according to the use, size, configuration, etc. of the organic EL element. From the viewpoint of suppressing reflection at the interface, a microlens made of a concavo-convex layer that can be formed by employing a method similar to the method of manufacturing a hemispherical lens and a diffraction grating 11 (concave / convex layer) to be described later is used. Further, the thickness of the organic EL element is not regarded as important (when the thickness may be large, it is preferable to use a hemispherical lens, and when the thickness is regarded as important (thin is preferred), the unevenness is It is preferable to use a microlens composed of a layer, and thus a microlens composed of a concavo-convex layer obtained by adopting a method similar to the method of manufacturing the diffraction grating 11 (concavo-convex layer). In the case where the shape is used, the uneven shape becomes isotropic when viewed from all cross-sectional directions, and the shape is formed by making light incident from one side (surface in contact with the substrate) side. When light is emitted from the surface, it is possible to sufficiently reduce the angle dependency (luminance angle dependency) and chromaticity change of the emitted light.

また、このような光学部材15として好適な半球レンズとしては、半球レンズの底面の面積が有機EL素子の発光面積の1倍〜10倍の半球レンズが好ましい。すなわち、半球レンズを用いる場合には、有機EL素子の発光エリアである1ピクセルの面積の1倍〜10倍の底面面積を有する半球レンズを利用して、有機EL素子の発光エリアである1ピクセルを完全に半球レンズの底面で覆うことが好ましい。このような半球レンズの底面の面積が前記下限未満では有機EL素子で発光した光が半球レンズの球面部に対し、斜め方向から入射する成分が増える傾向にあり、他方、前記上限を超えると有機EL素子が大きくなりすぎ、また半球レンズが高価になる傾向にある。   Moreover, as a hemispherical lens suitable as such an optical member 15, a hemispherical lens in which the area of the bottom surface of the hemispherical lens is 1 to 10 times the light emitting area of the organic EL element is preferable. That is, when a hemispherical lens is used, one pixel that is the light emitting area of the organic EL element is used by using a hemispherical lens having a bottom surface area that is 1 to 10 times the area of one pixel that is the light emitting area of the organic EL element. Is preferably completely covered with the bottom surface of the hemispherical lens. When the area of the bottom surface of such a hemispherical lens is less than the lower limit, the light emitted from the organic EL element tends to increase in an incident angle from the oblique direction with respect to the spherical portion of the hemispherical lens. EL elements tend to be too large and hemispherical lenses tend to be expensive.

また、このような光学部材15の材質としては特に制限されず、公知の材質からなる光学部材を適宜利用するができ、例えば、ガラスなどの透明無機材料、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、セルロース系樹脂、アセテート系樹脂、ポリエーテルサルホン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂等のような透明なポリマー等からなる透明樹脂材料など、を適宜利用するができる。また、このような光学部材15は、有機EL素子と光学部材15との間での反射を抑制するべく、有機EL素子と光学部材15との間に空気をはさまないように、粘着剤層及び/又は接着剤層を介して前記透明支持基板10上に積層されていることが好ましい。   In addition, the material of the optical member 15 is not particularly limited, and an optical member made of a known material can be used as appropriate. For example, a transparent inorganic material such as glass, a polyester resin such as polyethylene terephthalate, or a cellulose-based material. Transparent resin materials made of transparent polymers such as resins, acetate resins, polyethersulfone resins, polycarbonate resins, polyamide resins, polyimide resins, polyolefin resins, acrylic resins, etc. are used as appropriate. I can do it. In addition, such an optical member 15 has an adhesive layer so that air is not caught between the organic EL element and the optical member 15 in order to suppress reflection between the organic EL element and the optical member 15. And it is preferable to be laminated | stacked on the said transparent support substrate 10 through the adhesive bond layer.

さらに、このような光学部材15は、その表面の耐摩擦性や耐傷性が向上するという観点から、光学部材の表面上(光学部材15として前述のような凹凸層からなるマイクロレンズを利用する場合、凹凸形状が形成されている表面上)に保護層が積層されていてもよい。このような保護層としては、透明フィルムや透明な無機蒸着層を適宜利用することができる。このような透明フィルムとしては特に制限されず、公知の透明フィルムを適宜利用することができ、例えば、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、セルロース系樹脂、アセテート系樹脂、ポリエーテルサルホン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂等のような透明なポリマーからなるフィルムが挙げられる。また、このような透明フィルムは一方の面に粘着剤層又は接着剤層を形成して、光学部材の表面上に貼りあわせて使用してもよい(なお、光学部材15として前述のような凹凸層からなるマイクロレンズを利用する場合、凸部間に空間が形成されるようにして透明フィルムを貼り合わせてもよい。)。このような粘着剤又は接着剤としては、例えば、アクリル系粘着剤、エチレン−酢酸ビニル共重合体、天然ゴム系粘着剤、ポリイソブチレン、ブチルゴム、スチレン−ブチレン−スチレン共重合体、スチレン−インプレン−スチレンブロック共重合体等の合成ゴム系粘着剤、ポリウレタン系粘着剤、ポリエステル系粘着剤を適宜利用してもよい。   Further, such an optical member 15 is provided on the surface of the optical member (in the case of using a microlens made of an uneven layer as described above as the optical member 15 from the viewpoint of improving the friction resistance and scratch resistance of the surface. A protective layer may be laminated on the surface on which the concavo-convex shape is formed. As such a protective layer, a transparent film or a transparent inorganic vapor deposition layer can be used as appropriate. Such a transparent film is not particularly limited, and a known transparent film can be appropriately used. For example, polyester resins such as polyethylene terephthalate, cellulose resins, acetate resins, polyethersulfone resins, polycarbonates Examples thereof include films made of transparent polymers such as resin, polyamide resin, polyimide resin, polyolefin resin, and acrylic resin. Further, such a transparent film may be used by forming a pressure-sensitive adhesive layer or an adhesive layer on one surface and sticking it on the surface of the optical member (the optical member 15 has the above-described irregularities). When using a microlens composed of layers, a transparent film may be bonded so that a space is formed between the convex portions. Examples of such pressure-sensitive adhesives or adhesives include acrylic pressure-sensitive adhesives, ethylene-vinyl acetate copolymers, natural rubber-based pressure-sensitive adhesives, polyisobutylene, butyl rubber, styrene-butylene-styrene copolymers, and styrene-imprene- Synthetic rubber adhesives such as styrene block copolymers, polyurethane adhesives, and polyester adhesives may be used as appropriate.

また、前記保護層として無機蒸着層を積層する場合には、蒸着法により透明な無機層を形成することが可能な公知の金属材料を適宜利用することができ、例えば、Sn、In、Te、Ti、Fe、Co、Zn、Ge、Pb、Cd、Bi、Se、Ga、Rb等の金属の酸化物、窒化物、硫化物等が挙げられる。また、このような金属材料としては、酸化による劣化を十分に防止できるという観点からは、TiOを好適に用いることができ、また、安価で高輝度が得られるという観点からはZnSを好適に用いることができる。また、このような無機蒸着層を形成する方法としては特に制限されず、公知の物理蒸着装置を用いて適宜製造すればよい。 Moreover, when laminating an inorganic vapor deposition layer as the protective layer, a known metal material capable of forming a transparent inorganic layer by vapor deposition can be used as appropriate, for example, Sn, In, Te, Examples thereof include oxides, nitrides, and sulfides of metals such as Ti, Fe, Co, Zn, Ge, Pb, Cd, Bi, Se, Ga, and Rb. As such a metal material, TiO 2 can be preferably used from the viewpoint that deterioration due to oxidation can be sufficiently prevented, and ZnS is preferably used from the viewpoint that low luminance and high luminance can be obtained. Can be used. Moreover, it does not restrict | limit especially as a method of forming such an inorganic vapor deposition layer, What is necessary is just to manufacture suitably using a well-known physical vapor deposition apparatus.

また、本発明の有機EL素子においては、前記透明電極、及び、前記有機層(図1に示す実施形態においては前記正孔輸送層、前記発光層及び前記電子輸送層)中の厚みが10nm以上である各層における前記金属電極と対向する面の表面に形成された凹凸がいずれも(より好ましくは、前記透明電極、及び、前記有機層の各層の前記金属電極と対向する面の表面に形成された凹凸がいずれも)、凹凸の深さ分布の標準偏差が15〜50nm(より好ましくは17〜40nm、更に好ましくは18〜30nm)となるものであり、且つ、前記第一の凹凸の深さ分布の標準偏差に対する凹凸の深さ分布の標準偏差の変化率が+15%〜−15%(より好ましくは+10%〜−10%、更に好ましくは+10%〜−10%)となるものであることが好ましい。このように、前記透明電極、及び、前記有機層の各層のうちの厚みが10nm以上の全ての層(より好ましくは、前記透明電極、及び、前記有機層(前記正孔輸送層、前記発光層及び前記電子輸送層)の各層)の凹凸がいずれも、凹凸の深さ分布の標準偏差が15〜50nmとなるものであり、且つ、前記第一の凹凸の深さ分布の標準偏差に対する凹凸の深さ分布の標準偏差の変化率が+15%〜−15%となることにより、各層間の膜厚の均一性がより高度なものとなり、より高度な水準で電界集中やリーク電流の発生を抑制することができる。   In the organic EL device of the present invention, the thickness in the transparent electrode and the organic layer (in the embodiment shown in FIG. 1, the hole transport layer, the light emitting layer, and the electron transport layer) is 10 nm or more. All of the irregularities formed on the surface of the surface facing the metal electrode in each layer (more preferably, the surface of the surface of the organic layer facing the metal electrode is formed on the surface of the organic layer. The standard deviation of the depth distribution of the unevenness is 15 to 50 nm (more preferably 17 to 40 nm, still more preferably 18 to 30 nm), and the depth of the first unevenness. The rate of change of the standard deviation of the uneven depth distribution with respect to the standard deviation of the distribution is + 15% to −15% (more preferably + 10% to −10%, still more preferably + 10% to −10%). Preferred. As described above, all the layers of the transparent electrode and the organic layer having a thickness of 10 nm or more (more preferably, the transparent electrode and the organic layer (the hole transport layer, the light emitting layer) And the unevenness of each layer) of the electron transport layer) is such that the standard deviation of the unevenness depth distribution is 15 to 50 nm, and the unevenness with respect to the standard deviation of the depth distribution of the first unevenness When the rate of change of the standard deviation of the depth distribution is + 15% to -15%, the uniformity of the film thickness between each layer becomes higher, and the occurrence of electric field concentration and leakage current is suppressed at a higher level. can do.

次に、このような図1に示す実施形態の有機EL素子を製造するための方法として好適に利用可能な方法について説明する。このような有機EL素子を製造するための方法としては、透明支持基板の一方の面側に回折格子を形成する工程(回折格子形成工程)と、前記回折格子の表面上に、前記透明電極、前記有機層及び前記金属電極を、前記回折格子(凹凸層)の表面に形成されている第一の凹凸の形状が維持されるようにして、それぞれ積層して有機EL素子を得る工程(有機EL素子形成工程)と、透明支持基板の回折格子を配置する面とは反対側の面に光学部材を配置する工程(光学部材配置工程)とを含む方法を採用することができる。以下、このような回折格子形成工程、有機EL素子形成工程、光学部材配置工程を分けて説明する。   Next, a method that can be suitably used as a method for manufacturing the organic EL element of the embodiment shown in FIG. 1 will be described. As a method for manufacturing such an organic EL element, a step of forming a diffraction grating on one surface side of a transparent support substrate (diffraction grating forming step), the transparent electrode on the surface of the diffraction grating, A step of obtaining an organic EL element by laminating the organic layer and the metal electrode so as to maintain the shape of the first unevenness formed on the surface of the diffraction grating (unevenness layer) (organic EL) A method including an element forming step) and a step of placing an optical member on the surface opposite to the surface on which the diffraction grating of the transparent support substrate is placed (optical member placement step) can be employed. Hereinafter, the diffraction grating forming process, the organic EL element forming process, and the optical member arranging process will be described separately.

(回折格子形成工程)
このような回折格子11を製造するための方法としては特に制限されず、上述のような条件を満たすような回折格子を製造することが可能な公知の方法(例えば、国際公開2011/007878号(WO2011/007878A1)に記載の方法等)を適宜利用することができる。
(Diffraction grating forming process)
The method for manufacturing such a diffraction grating 11 is not particularly limited, and is a known method (for example, International Publication No. 2011/007878 ( The method described in WO2011 / 007878A1) and the like can be used as appropriate.

また、このような回折格子11を製造するための方法としては、より効率よく第一の凹凸を形成できることから、透明支持基板上に、回折格子11(凹凸層)を形成するための材料(回折格子形成材料)を塗布し、回折格子形成用の母型を押し付けつつ前記回折格子形成材料を硬化させた後、前記母型を取り外すことにより、前記透明支持基板上に凹凸が形成された層を積層する工程を含む方法を利用することが好ましい。なお、このような方法によれば、上述の第一の凹凸の特性を満たす凹凸が形成された回折格子を効率よく製造することが可能となる。以下、このような回折格子11を製造するための方法を説明する。   Moreover, as a method for manufacturing such a diffraction grating 11, since the 1st unevenness | corrugation can be formed more efficiently, the material (diffraction for forming the diffraction grating 11 (irregularity layer) on a transparent support substrate is used. (Grating forming material) is applied, the diffraction grating forming material is cured while pressing the forming die for forming the diffraction grating, and then the mother die is removed to form a layer with irregularities formed on the transparent support substrate. It is preferable to use a method including a step of laminating. In addition, according to such a method, it becomes possible to manufacture efficiently the diffraction grating in which the unevenness | corrugation which satisfy | fills the characteristic of the above-mentioned 1st unevenness | corrugation was formed. Hereinafter, a method for manufacturing such a diffraction grating 11 will be described.

このような回折格子11を製造するための方法は、回折格子形成用の母型(モールド)を用いる方法である。このような回折格子形成用の母型(モールド)としては、それを未硬化の回折格子形成材料からなる層に押し付けながら硬化することにより、その母型に形成されている凹凸の形状を転写(反転)させて、上述の回折格子11において説明した第一の凹凸が形成された回折格子(凹凸層)を形成できるものであればよい。従って、このような回折格子形成用の母型(モールド)は、表面に凹凸形状を有するものが利用され、その凹凸形状の特性(平均高さや平均ピッチ等)は上述の回折格子11の表面に形成されている凹凸と同様の特性を有するものであることが好ましい。   A method for manufacturing such a diffraction grating 11 is a method using a matrix (mold) for forming a diffraction grating. As such a matrix for forming a diffraction grating (mold), it is cured by pressing it against a layer made of an uncured diffraction grating forming material, thereby transferring the shape of the irregularities formed on the matrix ( The diffraction grating (unevenness layer) on which the first unevenness described in the diffraction grating 11 described above is formed can be used. Therefore, such a matrix (mold) for forming a diffraction grating has a surface with a concavo-convex shape, and the characteristics of the concavo-convex shape (average height, average pitch, etc.) are on the surface of the diffraction grating 11 described above. It is preferable that it has the same characteristic as the unevenness | corrugation currently formed.

また、このような回折格子形成用の母型(モールド)の製造方法としては特に制限されないが、例えば、基材の表面に、第1及び第2のポリマー(セグメント)からなるブロック共重合体と溶媒とを含有するブロック共重合体溶液を塗布する工程(I)と、前記基材上の塗膜を乾燥させる工程(II)と、乾燥した塗膜を前記ブロック共重合体のガラス転移温度以上の温度で加熱する工程(III)と、前記工程(III)を施した後に、塗膜のエッチング処理により第2ポリマー(セグメント)を除去して基材上に凹凸構造を形成する工程(IV)と、前記凹凸構造を前記第1ポリマー(セグメント)のガラス転移温度以上の温度で加熱する工程(V)と、前記工程(V)を施した後の前記凹凸構造上にシード層を形成する工程(VI)と、前記シード層上に電鋳により金属層を積層する工程(VII)と、前記金属層および前記シード層から前記凹凸構造を有する基材を剥離する工程(VIII)とを含む方法を好適に利用することができる。以下、工程(I)〜(VIII)を場合により図面を参照しながら分けて説明する。   In addition, the method for producing such a matrix for forming a diffraction grating (mold) is not particularly limited. For example, a block copolymer composed of first and second polymers (segments) is formed on the surface of a base material. A step (I) of applying a block copolymer solution containing a solvent, a step (II) of drying the coating film on the substrate, and the dried coating film having a glass transition temperature equal to or higher than the glass transition temperature of the block copolymer. Step (III) of heating at a temperature of (5) and Step (IV) of forming a concavo-convex structure on the substrate by removing the second polymer (segment) by etching the coating film after performing the step (III) And (V) heating the concavo-convex structure at a temperature equal to or higher than the glass transition temperature of the first polymer (segment), and forming a seed layer on the concavo-convex structure after the step (V) is applied. (VI) and a power supply on the seed layer. By a step of laminating a metal layer (VII), the method can be suitably used and a step (VIII) of peeling the substrate having the uneven structure of the metal layer and the seed layer. Hereinafter, steps (I) to (VIII) will be described separately with reference to the drawings.

〈工程(I)〉
工程(I)は、基材の表面に、第1及び第2のポリマー(セグメント)からなるブロック共重合体と溶媒とを含有するブロック共重合体溶液を塗布する工程である。
<Process (I)>
Step (I) is a step of applying a block copolymer solution containing a block copolymer composed of first and second polymers (segments) and a solvent to the surface of the substrate.

このようなブロック共重合体としては、第1のホモポリマーからなる第1のポリマーセグメントと、第1のホモポリマーとは異なる第2のホモポリマーからなる第2のポリマーセグメントとを有する共重合体が用いられる。このような第2のホモポリマーとしては、第1のホモポリマーの溶解度パラメーターよりも0.1〜10(cal/cm1/2高い溶解度パラメーターを有するものが好ましい。このような第1及び第2のホモポリマー溶解度パラメーターの差が0.1(cal/cm1/2未満では、ブロック共重合体の規則的なミクロ相分離構造を形成することが困難となり、他方、前記差が10(cal/cm1/2を超えると、ブロック共重合体の均一な溶液を調製することが難しくなる。 As such a block copolymer, a copolymer having a first polymer segment composed of a first homopolymer and a second polymer segment composed of a second homopolymer different from the first homopolymer. Is used. Such a second homopolymer preferably has a solubility parameter that is 0.1 to 10 (cal / cm 3 ) 1/2 higher than the solubility parameter of the first homopolymer. When the difference between the solubility parameters of the first and second homopolymers is less than 0.1 (cal / cm 3 ) 1/2 , it becomes difficult to form a regular microphase separation structure of the block copolymer. On the other hand, when the difference exceeds 10 (cal / cm 3 ) 1/2 , it is difficult to prepare a uniform solution of the block copolymer.

このような第1のホモポリマー及び第2のホモポリマーとして用いることができるホモポリマーの原料となるモノマーとしては、例えば、スチレン、メチルスチレン、プロピルスチレン、ブチルスチレン、ヘキシルスチレン、オクチルスチレン、メトキシスチレン、エチレン、プロピレン、ブテン、ヘキセン、アクリロニトリル、アクリルアミド、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、ブチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、オクチルメタクリレート、メチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、ブチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、オクチルアクリレート、メタクリル酸、アクリル酸、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ジメチルシロキサン、乳酸、ビニルピリジン、ヒドロキシスチレン、スチレンスルホネート、イソプレン、ブタジエン、εカプロラクトン、イソプロピルアクリルアミド、塩化ビニル、エチレンテレフタレート、テトラフルオロエチレン、ビニルアルコールが挙げられる。これらの中でも、相分離形成が生じやすいことと、エッチングで凹凸を形成しやすいという観点から、スチレン、メチルメタクリレート、エチレンオキシド、ブタジエン、イソプレン、ビニルピリジン、乳酸を用いることが好ましい。   Examples of the monomer that can be used as the raw material for the first homopolymer and the second homopolymer include styrene, methylstyrene, propylstyrene, butylstyrene, hexylstyrene, octylstyrene, and methoxystyrene. , Ethylene, propylene, butene, hexene, acrylonitrile, acrylamide, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, butyl methacrylate, hexyl methacrylate, octyl methacrylate, methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, butyl acrylate, hexyl acrylate, octyl acrylate, methacryl Acid, acrylic acid, hydroxyethyl methacrylate, hydroxyethyl acrylate, Ren'okishido, propylene oxide, dimethyl siloxane, lactic acid, vinyl pyridine, hydroxystyrene, styrene sulfonate, isoprene, butadiene, epsilon-caprolactone, isopropylacrylamide, vinyl chloride, ethylene terephthalate, tetrafluoroethylene, vinyl alcohol. Among these, it is preferable to use styrene, methyl methacrylate, ethylene oxide, butadiene, isoprene, vinyl pyridine, and lactic acid from the viewpoint that phase-separation formation easily occurs and unevenness is easily formed by etching.

また、第1のホモポリマー及び第2のホモポリマーの組合せとしては、スチレン系ポリマー(より好ましくはポリスチレン)、ポリアルキルメタクリレート(より好ましくはポリメチルメタクリレート)、ポリエチレンオキシド、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリビニルピリジン、及びポリ乳酸からなる群から選択される2種の組合せを挙げることができる。これらの組合せの中でも、エッチング処理により一方のホモポリマーを優先的に除去することにより、ブロック共重合体に形成される凹凸の深さを更に深くすることができるという観点から、スチレン系ポリマー及びポリアルキルメタクリレートの組合せ、スチレン系ポリマー及びポリエチレンオキシドの組合せ、スチレン系ポリマー及びポリイソプレンの組合せ、スチレン系ポリマー及びポリブタジエンの組合せがより好ましく、スチレン系ポリマー及びポリメチルメタクリレートの組合せ、スチレン系ポリマー及びポリイソプレンの組合せ、スチレン系ポリマー及びポリブタジエンの組合せが特に好ましい。より好ましくは、ポリスチレン(PS)とポリメチルメタクリレート(PMMA)の組合せである。   The combination of the first homopolymer and the second homopolymer includes styrene-based polymer (more preferably polystyrene), polyalkyl methacrylate (more preferably polymethyl methacrylate), polyethylene oxide, polybutadiene, polyisoprene, and polyvinylpyridine. And two combinations selected from the group consisting of polylactic acid. Among these combinations, from the viewpoint that the depth of the irregularities formed on the block copolymer can be further increased by preferentially removing one of the homopolymers by etching treatment, styrenic polymer and poly More preferred are combinations of alkyl methacrylates, combinations of styrenic polymers and polyethylene oxide, combinations of styrenic polymers and polyisoprene, combinations of styrenic polymers and polybutadiene, combinations of styrenic polymers and polymethyl methacrylate, styrenic polymers and polyisoprene. The combination of styrene polymer and polybutadiene is particularly preferred. More preferably, it is a combination of polystyrene (PS) and polymethyl methacrylate (PMMA).

前記ブロック共重合体の数平均分子量(Mn)は、500000以上であることが好ましく、1000000以上であることがより好ましく、1000000〜5000000であることが特に好ましい。数平均分子量が500000未満では、ブロック共重合体のミクロ相分離構造により形成される凹凸の平均ピッチが小さくなり、得られる回折格子の凹凸の平均ピッチが不十分となる。特に、可視領域の波長範囲に渡って照明光を回折する必要がある場合には、平均ピッチとして10〜700nmが望ましく、この点からブロック共重合体の数平均分子量(Mn)は、500000以上であることが好ましい。一方、ブロック共重合体の数平均分子量(Mn)が500000以上のものを用いた場合には、エッチング工程後に第2加熱工程を行わないと電鋳によって所望の凹凸パターンを得ることが困難となる傾向にある。   The number average molecular weight (Mn) of the block copolymer is preferably 500,000 or more, more preferably 1,000,000 or more, and particularly preferably 1,000,000 to 5,000,000. When the number average molecular weight is less than 500,000, the average pitch of the unevenness formed by the microphase separation structure of the block copolymer becomes small, and the average pitch of the unevenness of the obtained diffraction grating becomes insufficient. In particular, when it is necessary to diffract the illumination light over the visible wavelength range, the average pitch is preferably 10 to 700 nm. From this point, the number average molecular weight (Mn) of the block copolymer is 500,000 or more. Preferably there is. On the other hand, when the block copolymer having a number average molecular weight (Mn) of 500,000 or more is used, it is difficult to obtain a desired uneven pattern by electroforming unless the second heating step is performed after the etching step. There is a tendency.

前記ブロック共重合体の分子量分布(Mw/Mn)は1.5以下であることが好ましく、1.0〜1.35であることがより好ましい。このような分子量分布が1.5を超えると、ブロック共重合体の規則的なミクロ相分離構造を形成することが困難になる。なお、前記ブロック共重合体の数平均分子量(Mn)及び重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定し、標準ポリスチレンの分子量に換算した値である。   The molecular weight distribution (Mw / Mn) of the block copolymer is preferably 1.5 or less, and more preferably 1.0 to 1.35. When such molecular weight distribution exceeds 1.5, it becomes difficult to form a regular microphase separation structure of the block copolymer. The number average molecular weight (Mn) and the weight average molecular weight (Mw) of the block copolymer are values measured by gel permeation chromatography (GPC) and converted to the molecular weight of standard polystyrene.

前記ブロック共重合体における前記第1のポリマーセグメントと前記第2のポリマーセグメントとの体積比(第1のポリマーセグメント:第2のポリマーセグメント)は、自己組織化によりラメラ構造を創生させるために、3:7〜7:3であることが好ましく、4:6〜6:4であることがより好ましい。このような体積比が前記範囲外である場合には、ラメラ構造に起因する凹凸パターンを形成することが困難となる傾向にある。   The volume ratio of the first polymer segment to the second polymer segment (first polymer segment: second polymer segment) in the block copolymer is used to create a lamellar structure by self-assembly. It is preferably 3: 7 to 7: 3, and more preferably 4: 6 to 6: 4. When such a volume ratio is outside the above range, it tends to be difficult to form an uneven pattern due to the lamellar structure.

また、工程(I)に用いるブロック共重合体溶液は、前記ブロック共重合体を溶媒中に溶解することにより調製することができる。このような溶媒としては、例えば、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素類;ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン等の芳香族炭化水素類;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類;アセトン、メチルエチルケトン、イソホロン、シクロヘキサノン等のケトン類;ブトキシエチルエーテル、ヘキシルオキシエチルアルコール、メトキシ−2−プロパノール、ベンジルオキシエタノール等のエーテルアルコール類;エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリグライム、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のグリコールエーテル類;酢酸エチル、乳酸エチル、γ−ブチロラクトン等のエステル類;フェノール、クロロフェノール等のフェノール類;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等のアミド類;クロロホルム、塩化メチレン、テトラクロロエタン、モノクロロベンゼン、ジクロロベンゼン等のハロゲン系溶媒;2硫化炭素等の含ヘテロ元素化合物;これらの混合溶媒が挙げられる。前記ブロック共重合体溶液における前記ブロック共重合体の含有率は、ブロック共重合体溶液100質量%に対して、0.1〜15質量%であることが好ましく、0.3〜5質量%であることがより好ましい。   Moreover, the block copolymer solution used for process (I) can be prepared by melt | dissolving the said block copolymer in a solvent. Examples of such a solvent include aliphatic hydrocarbons such as hexane, heptane, octane, decane, and cyclohexane; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, and mesitylene; ethers such as diethyl ether, tetrahydrofuran, and dioxane. Ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, isophorone and cyclohexanone; ether alcohols such as butoxyethyl ether, hexyloxyethyl alcohol, methoxy-2-propanol and benzyloxyethanol; ethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, triglyme, propylene glycol monomethyl Glycol ethers such as ether and propylene glycol monomethyl ether acetate; ethyl acetate, ethyl lactate, γ Esters such as butyrolactone; phenols such as phenol and chlorophenol; amides such as N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide and N-methylpyrrolidone; chloroform, methylene chloride, tetrachloroethane, monochlorobenzene, di Halogen-based solvents such as chlorobenzene; hetero-containing compound such as carbon disulfide; and mixed solvents thereof. The content of the block copolymer in the block copolymer solution is preferably 0.1 to 15% by mass, and 0.3 to 5% by mass with respect to 100% by mass of the block copolymer solution. More preferably.

また、前記ブロック共重合体溶液は、他のホモポリマー(その溶液中に含まれるブロック共重合体中の前記第1のホモポリマー及び前記第2のホモポリマー以外のホモポリマー:例えば、ブロック共重合体中の前記第1のホモポリマー及び前記第2のホモポリマーの組合せがポリスチレン及びポリメチルメタクリレートの組合せである場合には、ポリスチレンとポリメチルメタクリレート以外の種類のホモポリマーであればよい。)、界面活性剤、イオン性化合物、消泡剤、レベリング剤等を更に含有していてもよい。   In addition, the block copolymer solution may contain other homopolymer (a homopolymer other than the first homopolymer and the second homopolymer in the block copolymer contained in the solution: for example, block copolymer When the combination of the first homopolymer and the second homopolymer in the combination is a combination of polystyrene and polymethyl methacrylate, it may be a homopolymer of a type other than polystyrene and polymethyl methacrylate). It may further contain a surfactant, an ionic compound, an antifoaming agent, a leveling agent and the like.

前記ブロック共重合体溶液が他のホモポリマーを含有することにより、ブロック共重合体により形成されるミクロ相分離構造の形状(例えば凹凸の深さ等)を変化させることも可能となる。例えば、ミクロ相分離構造により形成される凹凸の深さをより深くするために、ポリアルキレンオキシドを用いることができる。このようなポリアルキレンオキシドとしては、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシドがより好ましく、ポリエチレンオキシドが特に好ましい。また、このようなポリエチレンオキシドとしては、下記式:
HO−(CH−CH−O)n−H
[式中、nは10〜5000の整数(より好ましくは50〜1000の整数、更に好ましくは50〜500の整数)を示す。]
で表されるものが好ましい。
When the block copolymer solution contains another homopolymer, the shape (for example, the depth of the unevenness) of the microphase separation structure formed by the block copolymer can be changed. For example, polyalkylene oxide can be used to deepen the depth of the unevenness formed by the microphase separation structure. As such polyalkylene oxide, polyethylene oxide and polypropylene oxide are more preferable, and polyethylene oxide is particularly preferable. Moreover, as such polyethylene oxide, the following formula:
HO- (CH 2 -CH 2 -O) n-H
[Wherein, n represents an integer of 10 to 5000 (more preferably an integer of 50 to 1000, still more preferably an integer of 50 to 500). ]
The thing represented by these is preferable.

このようなnの値が前記下限未満では、分子量が低すぎて、高温での熱処理で揮発・蒸発などにより失われ、他のホモポリマーを含有させる前記効果が乏しくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、分子量が高すぎて分子運動性が低いため、相分離の速度が遅くなりミクロ相分離構造の効率的な形成ができなくなる傾向にある。   If the value of n is less than the lower limit, the molecular weight is too low and is lost due to volatilization / evaporation, etc. by heat treatment at high temperature, and the effect of containing other homopolymers tends to be poor. When the upper limit is exceeded, the molecular weight is too high and the molecular mobility is low, so that the phase separation rate is slow and the microphase separation structure cannot be formed efficiently.

また、このような他のホモポリマーの数平均分子量(Mn)は460〜220000であることが好ましく、2200〜46000であることがより好ましい。このような数平均分子量が前記下限未満では、分子量が低すぎて、高温での熱処理で揮発・蒸発などにより失われ、他のホモポリマーを含有させる前記効果が乏しくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると分子量が高すぎて分子運動性が低くなるため、相分離の速度が遅くなりミクロ相分離構造の効率的な形成ができなくなる傾向にある。   Moreover, the number average molecular weight (Mn) of such other homopolymers is preferably 460 to 220,000, and more preferably 2200 to 46000. If the number average molecular weight is less than the lower limit, the molecular weight is too low and lost due to volatilization / evaporation, etc. by heat treatment at high temperature, and the effect of containing other homopolymer tends to be poor, When the upper limit is exceeded, the molecular weight is too high and the molecular mobility becomes low, so that the phase separation rate is slowed and the micro phase separation structure cannot be efficiently formed.

このような他のホモポリマーの分子量分布(Mw/Mn)は1.5以下であることが好ましく、1.0〜1.3であることがより好ましい。分子量分布が前記上限を超えるとミクロ相分離の形状の均一性が保持され難くなる傾向にある。なお、このような数平均分子量(Mn)及び重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定し、標準ポリスチレンの分子量に換算した値である。   The molecular weight distribution (Mw / Mn) of such another homopolymer is preferably 1.5 or less, and more preferably 1.0 to 1.3. If the molecular weight distribution exceeds the above upper limit, the uniformity of the microphase separation shape tends to be difficult to be maintained. In addition, such number average molecular weight (Mn) and weight average molecular weight (Mw) are values measured by gel permeation chromatography (GPC) and converted to the molecular weight of standard polystyrene.

また、このような他のホモポリマーを用いる場合、前記ブロック共重合体中の前記第1のホモポリマー及び前記第2のホモポリマーの組合せがポリスチレン及びポリメチルメタクリレートの組合せ(ポリスチレン−ポリメチルメタクリレート)であり、且つ前記他のホモポリマーがポリアルキレンオキシドであることが好ましい。このように、ポリスチレン−ポリメチルメタクリレートのブロック共重合体とポリアルキレンオキシドとを組み合わせて用いることにより、垂直方向の配向性が更に向上して、表面の凹凸の深さを更に深くすることが可能となるとともに、製造時の熱処理時間を短縮することも可能となる。   When such other homopolymer is used, the combination of the first homopolymer and the second homopolymer in the block copolymer is a combination of polystyrene and polymethyl methacrylate (polystyrene-polymethyl methacrylate). And the other homopolymer is preferably a polyalkylene oxide. In this way, by using a combination of a polystyrene-polymethylmethacrylate block copolymer and polyalkylene oxide, the vertical orientation can be further improved, and the depth of surface irregularities can be further increased. In addition, the heat treatment time during production can be shortened.

前記ブロック共重合体溶液に前記他のホモポリマーを用いる場合には、その含有量は、前記ブロック共重合体100質量部に対して、100質量部以下であることが好ましく、5質量部〜100質量部であることがより好ましい。このような他のホモポリマーの含有量が前記下限未満では他のホモポリマーを含有させることにより得られる効果が乏しくなる傾向にある。   When the other homopolymer is used in the block copolymer solution, the content thereof is preferably 100 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the block copolymer, and 5 to 100 parts by mass. More preferably, it is part by mass. If the content of such other homopolymers is less than the lower limit, the effect obtained by incorporating other homopolymers tends to be poor.

また、前記界面活性剤を用いる場合には、その含有量は、前記ブロック共重合体100質量部に対して、10質量部以下であることが好ましい。さらに、前記イオン性化合物を用いる場合には、その含有量は、前記ブロック共重合体100質量部に対して、10質量部以下であることが好ましい。   Moreover, when using the said surfactant, it is preferable that the content is 10 mass parts or less with respect to 100 mass parts of said block copolymers. Furthermore, when using the said ionic compound, it is preferable that the content is 10 mass parts or less with respect to 100 mass parts of said block copolymers.

また、前記ブロック共重合体溶液中に前記他のホモポリマーを含有させる場合、前記ブロック共重合体と前記他のホモポリマーとの総量の含有率は、ブロック共重合体溶液中に、0.1〜15質量%であることが好ましく、0.3〜5質量%であることがより好ましい。このような総量の含有率が前記下限未満では必要な膜厚を得るために前記溶液を十分な膜厚で均一に塗布することが容易でなく、前記上限を超えると溶媒に均一に溶けた溶液を調製することが比較的困難となる。   Further, when the other homopolymer is contained in the block copolymer solution, the total content of the block copolymer and the other homopolymer is 0.1% in the block copolymer solution. It is preferable that it is -15 mass%, and it is more preferable that it is 0.3-5 mass%. When the total content is less than the lower limit, it is not easy to uniformly apply the solution with a sufficient film thickness in order to obtain a required film thickness. When the upper limit is exceeded, the solution is uniformly dissolved in the solvent. Is relatively difficult to prepare.

また、工程(I)において用いる基材としては特に制限はないが、例えば、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリフェニレンオキシド、ポリエーテルケトン、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリアリレート、トリアセチルセルロース、ポリシクロオレフィン等の樹脂基板;ガラス、オクタデシルジメチルクロロシラン(ODS)処理ガラス、オクタデシルトリクロロシラン(OTS)処理ガラス、オルガノシリケート処理ガラス、シリコン基板等の無機基板;アルミニウム、鉄、銅等の金属基板が挙げられる。また、このような基材は、配向処理等の表面処理を施したものであってもよい。なお、このようにガラスなどの基板表面を、ODSやオルガノシリケートなどで処理することで、後述の加熱工程において、ラメラ構造、シリンダー構造、球状構造などのミクロ相分離構造が表面に対して垂直に配列しやすくなる。これはブロック共重合体成分と基材表面との間の界面エネルギー差を小さくすることで、ブロック共重合体を構成する各ブロックのドメインが垂直配向しやすくなるからである。   The substrate used in step (I) is not particularly limited. For example, polyimide, polyphenylene sulfide (PPS), polyphenylene oxide, polyether ketone, polyethylene naphthalate, polyethylene terephthalate, polyarylate, triacetyl cellulose, poly Resin substrates such as cycloolefin; glass, octadecyldimethylchlorosilane (ODS) -treated glass, octadecyltrichlorosilane (OTS) -treated glass, organosilicate-treated glass, silicon substrate, and other inorganic substrates; metal substrates such as aluminum, iron, and copper It is done. Moreover, such a base material may be subjected to a surface treatment such as an orientation treatment. In addition, by treating the substrate surface such as glass with ODS or organosilicate in this way, in the heating process described later, the microphase separation structure such as a lamellar structure, a cylinder structure, or a spherical structure is perpendicular to the surface. It becomes easy to arrange. This is because the domain of each block constituting the block copolymer is easily aligned in the vertical direction by reducing the difference in interfacial energy between the block copolymer component and the substrate surface.

さらに、前記基材上に前記ブロック共重合体溶液を塗布する方法としては、特に限定されず、例えば、スピンコート法、スプレーコート法、ディップコート法、滴下法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、凸版印刷法、ダイコート法、カーテンコート法、インクジェット法を採用することができる。   Furthermore, the method for applying the block copolymer solution on the substrate is not particularly limited, and for example, spin coating, spray coating, dip coating, dropping, gravure printing, screen printing, A relief printing method, a die coating method, a curtain coating method, and an ink jet method can be employed.

また、基材上に形成される前記ブロック共重合体の塗膜の厚みとしては、乾燥後の塗膜の厚みが、10〜3000nmであることが好ましく、50〜500nmであることがより好ましい。   Moreover, as thickness of the coating film of the said block copolymer formed on a base material, it is preferable that the thickness of the coating film after drying is 10-3000 nm, and it is more preferable that it is 50-500 nm.

〈工程(II)〉
工程(II)は、前記基材上の塗膜を乾燥させる工程である。このような塗膜の乾燥工程は特に制限されないが、大気雰囲気中で行ってもよい。また、このような工程における乾燥温度として、前記塗膜から溶媒を除去できる温度であればよく、特に制限されるものではないが、30〜200℃であることが好ましく、40〜100℃であることがより好ましい。なお、このような乾燥により、前記ブロック共重合体がミクロ相分離構造を形成し始めて、塗膜(薄膜)の表面に凹凸が形成される場合もある。
<Process (II)>
Step (II) is a step of drying the coating film on the substrate. Although the drying process of such a coating film is not particularly limited, it may be performed in an air atmosphere. Moreover, as a drying temperature in such a process, what is necessary is just a temperature which can remove a solvent from the said coating film, Although it does not restrict | limit in particular, It is preferable that it is 30-200 degreeC, and is 40-100 degreeC. It is more preferable. In addition, by such drying, the said block copolymer may begin to form a micro phase separation structure, and an unevenness | corrugation may be formed in the surface of a coating film (thin film).

〈工程(III)〉
工程(III)は、工程(II)により乾燥した塗膜を前記ブロック共重合体のガラス転移温度(Tg)以上の温度で加熱する工程(第1加熱工程)である。
<Process (III)>
Step (III) is a step (first heating step) in which the coating film dried in step (II) is heated at a temperature equal to or higher than the glass transition temperature (Tg) of the block copolymer.

このように塗膜を、その塗膜中のブロック共重合体のガラス転移温度(Tg)以上の温度で加熱することにより、塗膜中のブロック共重合体の自己組織化を進行させて、ブロック共重合体を、第1ポリマーセグメントと第2ポリマーセグメントの部分にミクロ相分離させることが可能となり、これにより効率よくミクロ相分離構造を形成させることが可能となる。   In this way, by heating the coating film at a temperature equal to or higher than the glass transition temperature (Tg) of the block copolymer in the coating film, the self-organization of the block copolymer in the coating film proceeds, and the block The copolymer can be microphase-separated into portions of the first polymer segment and the second polymer segment, whereby a microphase-separated structure can be efficiently formed.

このような第1加熱工程(III)においては、加熱温度を、ガラス転移温度(Tg)以上の温度とする。このような加熱温度が、ブロック共重合体のガラス転移温度(Tg)未満では、ポリマーの分子運動性が低く、ブロック共重合体の自己組織化が十分に進行せず、ミクロ相分離構造を十分に形成できなくなるか、あるいはミクロ相分離構造を十分に生じさせるための加熱時間が長くなる傾向にある。また、このような加熱温度の上限は、前記ブロック共重合体が熱分解しない温度であればよく特に制限されるものではない。このような第1加熱工程を実施する方法は特に制限されず、例えば、大気雰囲気下、オーブンなどを適宜用いる方法を採用してもよい。なお、このような加熱温度を徐々に高めて乾燥及び加熱工程(工程(II)及び(III))を連続的に行ってもよい。なお、このように加熱温度を徐々に高めて乾燥及び加熱工程を連続的に実施する場合には、乾燥工程(工程(II))は加熱工程(工程(III))に含まれる工程となる。   In the first heating step (III), the heating temperature is set to a temperature equal to or higher than the glass transition temperature (Tg). When such a heating temperature is lower than the glass transition temperature (Tg) of the block copolymer, the molecular mobility of the polymer is low, the self-assembly of the block copolymer does not proceed sufficiently, and the microphase separation structure is sufficient. Or the heating time for sufficiently producing a microphase separation structure tends to be long. Further, the upper limit of the heating temperature is not particularly limited as long as it is a temperature at which the block copolymer is not thermally decomposed. A method for performing such a first heating step is not particularly limited, and for example, a method of appropriately using an oven or the like in an air atmosphere may be employed. Note that the heating and heating steps (steps (II) and (III)) may be performed continuously by gradually increasing the heating temperature. In addition, when drying temperature and a heating process are continuously implemented by gradually increasing the heating temperature in this way, the drying process (process (II)) is a process included in the heating process (process (III)).

〈工程(IV)〉
工程(IV)は、前記工程(III)を施した後に、塗膜のエッチング処理により第2ポリマー(セグメント)を除去して基材上に凹凸構造を形成する工程(エッチング工程)である。
<Process (IV)>
Step (IV) is a step (etching step) in which after the step (III) is applied, the second polymer (segment) is removed by etching the coating film to form an uneven structure on the substrate.

このようなエッチング工程(IV)は、第1ポリマーセグメントと第2ポリマーセグメントとの分子構造が相違することから、これらのエッチングの速度(エッチングされ易さ)が異なるため、第1ポリマーセグメントと第2ポリマーセグメントのホモポリマーの種類に応じて一方のポリマーセグメント(第2ポリマーセグメント)を選択的に除去することが可能であることを利用して、ブロック共重合体を構成する一方のポリマーセグメント(第2ポリマーセグメント)をエッチングにより選択的に除去する工程である。このようなエッチング工程により、塗膜から第2ポリマーセグメントを除去することにより、ブロック共重合体のミクロ相分離構造(工程(III)により形成された構造)に由来した顕著な凹凸構造を効率よく途膜に形成することが可能である。   In such an etching step (IV), since the molecular structures of the first polymer segment and the second polymer segment are different, the etching rates (ease of being etched) are different. One polymer segment constituting the block copolymer (the second polymer segment) can be selectively removed according to the type of homopolymer of the two polymer segments. This is a step of selectively removing the second polymer segment) by etching. By removing the second polymer segment from the coating film by such an etching process, a remarkable uneven structure derived from the microphase separation structure of the block copolymer (structure formed by the process (III)) is efficiently obtained. It can be formed in the film.

このように、一方のポリマーセグメントを選択的に除去するためのエッチング処理としては、例えば、反応性イオンエッチング法、オゾン酸化法、加水分解法、金属イオン染色法、紫外線エッチング法等を用いたエッチング法を適宜採用することができる。また、前記エッチング処理として、前記ブロック共重合体の共有結合を酸、塩基及び還元剤からなる群から選択される少なくとも1種で処理して前記共有結合を切断し、その後、一方のポリマーセグメントだけを溶解する溶媒等でミクロ相分離構造が形成された塗膜を洗浄することにより、ミクロ相分離構造を保ったまま、一方のポリマーセグメントのみを除去する方法を採用してもよい。   Thus, as an etching process for selectively removing one polymer segment, for example, a reactive ion etching method, an ozone oxidation method, a hydrolysis method, a metal ion staining method, an ultraviolet etching method or the like is used. The law can be adopted as appropriate. Further, as the etching treatment, the covalent bond of the block copolymer is treated with at least one selected from the group consisting of an acid, a base and a reducing agent to cut the covalent bond, and then only one polymer segment A method of removing only one polymer segment while maintaining the microphase separation structure may be adopted by washing the coating film on which the microphase separation structure is formed with a solvent or the like that dissolves.

〈工程(V)〉
工程(V)は、工程(IV)により形成された凹凸構造を、前記第1ポリマー(セグメント)のガラス転移温度(Tg)以上の温度で加熱する工程(第2加熱工程)である。このような第2加熱工程(v)は、いわゆるアニール処理として施されるものであり、このような加熱により凹凸構造を形成する凹部の最下部と凸部の頂点とを結ぶ線がより滑らかなものとなり、凹凸形状の尖度がより小さなものとなる。
<Process (V)>
Step (V) is a step (second heating step) in which the concavo-convex structure formed in step (IV) is heated at a temperature equal to or higher than the glass transition temperature (Tg) of the first polymer (segment). Such a second heating step (v) is performed as a so-called annealing treatment, and the line connecting the lowermost part of the concave part and the apex of the convex part forming the concave-convex structure by such heating is smoother. As a result, the kurtosis of the concavo-convex shape becomes smaller.

このような第2加熱工程(V)における加熱温度は、エッチング後に残留した第1ポリマーセグメントのガラス転移温度以上(第1ホモポリマーのガラス転移温度以上)であることが好ましく、第1ホモポリマーのガラス転移温度以上であり且つ第1ホモポリマーのガラス転移温度より70℃高い温度(Tg+70℃)以下であることがより好ましい。このような加熱温度が、第1ホモポリマーのガラス転移温度未満では、後述の電鋳工程後において所望の凹凸構造が得られなくなったり、あるいは所望の凹凸構造を形成するために加熱に長時間を要する傾向にある。他方、このような加熱温度が前記上限を超えると、第1ポリマーセグメントの全体が溶融や分解されたりして、凹凸形状が大きく崩れてしまう傾向にある。このような第2加熱工程を実際に実施するための方法としては、例えば、第1加熱工程と同様に、例えば、大気雰囲気下、オーブン等を適宜用いて行ってもよい。また、このような第2加熱工程における加熱時間としては10分〜100時間であることが好ましい。   The heating temperature in the second heating step (V) is preferably not less than the glass transition temperature of the first polymer segment remaining after etching (above the glass transition temperature of the first homopolymer). More preferably, it is not lower than the glass transition temperature and not higher than the temperature (Tg + 70 ° C.) that is 70 ° C. higher than the glass transition temperature of the first homopolymer. If such a heating temperature is lower than the glass transition temperature of the first homopolymer, a desired concavo-convex structure cannot be obtained after the electroforming process described later, or a long time is required for heating to form the desired concavo-convex structure. It tends to cost. On the other hand, when the heating temperature exceeds the upper limit, the entire first polymer segment is melted or decomposed, and the uneven shape tends to be largely collapsed. As a method for actually carrying out such a second heating step, for example, similarly to the first heating step, for example, an atmosphere or the like may be appropriately used in an air atmosphere. Moreover, it is preferable that it is 10 minutes-100 hours as a heating time in such a 2nd heating process.

なお、エッチング工程(IV)を施した後の凹凸構造は、その凹凸構造により画定される溝の側面が粗く、厚み方向と直交する方向に向かって凹凸(オーバーハングを含む)が発生しているような複雑な断面構造を有するものとなり得る。このような凸部の側面に存在する凹凸はブロック共重合体の分子量が大きいほど発生し易い傾向にある。一方で、ブロック共重合体の分子量はミクロ相分離構造、ひいてはそこから得られる回折格子のピッチに深く関係している。そこで、第一の凹凸の好適なピッチの分布をより効率よく達成するために、比較的高い分子量のブロック共重合体を用いた場合であっても電鋳によりそのような所望のピッチ分布等の特性を有する凹凸構造をより確実に得るために、上述のような第2加熱工程を施すことが好ましいと言える。このような第二加熱工程(V)において、エッチング工程(IV)を施した後に凹凸構造を加熱することで、凹凸形状の側面を構成する第1ポリマーセグメントがアニール処理され、第1ポリマーセグメントにより画成される断面形状を比較的滑らかな傾斜面とすること(凹部の最下部と凸部の頂点とを結ぶ線をより滑らかなものとすること)が可能となり、基材から上方に向かって先細りの山形(本願では「山形構造」と称する)の形状となる。このように、側面の凹凸が加熱によりアニールされて、オーバーハング部分が加熱によりなめらかな斜面となるため、第二加熱工程(V)に得られる山形構造の凹凸においては、第1ポリマーセグメントに金属層を堆積させた後に、金属層をより容易に剥離することが可能となり、金属層に効率よく凹凸形状を転写することが可能となる。   Note that the concavo-convex structure after the etching step (IV) has a rough side surface of the groove defined by the concavo-convex structure, and concavo-convex (including overhang) occurs in a direction perpendicular to the thickness direction. It can have such a complicated cross-sectional structure. Such irregularities present on the side surfaces of the convex portions tend to be more likely to occur as the molecular weight of the block copolymer increases. On the other hand, the molecular weight of the block copolymer is deeply related to the microphase separation structure and thus the pitch of the diffraction grating obtained therefrom. Therefore, in order to more efficiently achieve a suitable pitch distribution of the first unevenness, even when a relatively high molecular weight block copolymer is used, such a desired pitch distribution can be obtained by electroforming. In order to obtain a concavo-convex structure having characteristics more reliably, it can be said that it is preferable to perform the second heating step as described above. In such second heating step (V), the first polymer segment constituting the side surface of the concavo-convex shape is annealed by heating the concavo-convex structure after performing the etching step (IV), and the first polymer segment It is possible to make the defined cross-sectional shape a relatively smooth inclined surface (make the line connecting the lowest part of the concave part and the apex of the convex part smoother), and upward from the base material The shape is a tapered mountain shape (referred to herein as a “mountain structure”). In this way, the unevenness on the side surface is annealed by heating, and the overhang portion becomes a smooth slope by heating. Therefore, in the unevenness of the mountain structure obtained in the second heating step (V), the first polymer segment is made of metal. After the layer is deposited, the metal layer can be more easily peeled off, and the uneven shape can be efficiently transferred to the metal layer.

ここで、エッチング工程(IV)を施した後の凹凸構造により画定される溝の側面が粗く、厚み方向と直交する方向に向かって凹凸(オーバーハングを含む)が発生している場合には、電鋳ためのシード層が付着しない部分が生じ易く、電鋳によって金属層を均一に堆積させることが困難となる傾向にある。そのため、側面が粗い凹凸構造を有する第一ポリマーセグメントの層をそのまま用いた場合には、得られるモールドの機械的強度が低くなるとともに、モールドの変形およびパターン欠損などの欠陥が発生してしまう傾向にある。また、電鋳(電気めっき)では、めっきされる物体の形状によって各部分のめっきの厚さが異なり、めっき金属が物体の凸部や出っ張った角に引き寄せられやすく、凹部やへこんだ部分には引き寄せられ難いことから、側面が粗い複雑な凹凸の断面構造は、均一な膜厚の電鋳膜を得ることが困難な傾向にある。更に、そのような複雑な断面構造を電鋳により得られるモールドに転写することができたとしても、そのモールドを回折格子形成材料に押し付けて凹凸形状を転写しようとすると、回折格子形成材料はモールドの複雑な断面構造の隙間に侵入するために、モールドを硬化後の樹脂から剥離することができないか、あるいは、モールドの強度の弱い部分が破断し、パターン欠損が起こる場合も生じ得る。このような点も併せ鑑みれば、電鋳によりそのような所望のピッチ分布等の特性を有する凹凸構造をより確実に得るという観点から、上述のような第2の加熱工程を施すことが好ましい。   Here, when the side surface of the groove defined by the concavo-convex structure after the etching step (IV) is rough and concavo-convex (including overhang) occurs in the direction orthogonal to the thickness direction, A portion where the seed layer for electroforming does not adhere tends to occur, and it tends to be difficult to deposit the metal layer uniformly by electroforming. Therefore, when the layer of the first polymer segment having a rough concavo-convex structure is used as it is, the mechanical strength of the obtained mold is lowered, and defects such as mold deformation and pattern defects tend to occur. It is in. Also, in electroforming (electroplating), the plating thickness of each part differs depending on the shape of the object to be plated, and the plating metal is easily drawn to the convex part or protruding corner of the object, Since it is difficult to draw, a complicated uneven cross-sectional structure with a rough side surface tends to have difficulty in obtaining an electroformed film having a uniform film thickness. Furthermore, even if such a complicated cross-sectional structure can be transferred to a mold obtained by electroforming, if the mold is pressed against the diffraction grating forming material to transfer the uneven shape, the diffraction grating forming material is In some cases, the mold cannot be peeled off from the cured resin, or the weak part of the mold is broken, resulting in a pattern defect. In view of these points as well, it is preferable to perform the second heating step as described above from the viewpoint of more reliably obtaining an uneven structure having such characteristics as desired pitch distribution by electroforming.

このようにして第2加熱工程(V)を施すことにより得られた凹凸(山形構造の凹凸)を有する基材は、後工程における金属への転写用のマスターとして好適に使用できる。そのため、山形構造の凹凸としては、凹凸の形状を原子間力顕微鏡を用いて解析して得られる凹凸解析画像に2次元高速フーリエ変換処理を施してフーリエ変換像を得た場合において、前記フーリエ変換像が、波数の絶対値が0μm−1である原点を略中心とする円状又は円環状の模様を示しており、且つ、前記円状又は円環状の模様が波数の絶対値が10μm−1以下の範囲内となる領域内に存在するものであること、及び、その凹凸の深さ分布の標準偏差が15〜50nmとなるものであること、といった条件を満たすものであることが好ましい。また、このような山形構造の凹凸の平均ピッチとしては、10〜700nmの範囲であることが好ましく、100〜700nmの範囲であることがより好ましい。凹凸の平均ピッチが前記下限未満では、可視光の波長に対してピッチが小さくなりすぎるため、かかる母型を用いて得られる回折格子において必要な可視光の回折が生じにくい傾向にあり、他方、前記上限を超えると、かかる母型を用いて得られる回折格子の回折角が小さくなり、回折格子としての機能を十分に発揮できなくなる傾向にある。なお、凹凸の平均ピッチとは、山形構造の凹凸の表面における凹凸のピッチ(隣り合う凸部同士又は隣り合う凹部同士の間隔)を測定した場合における、凹凸のピッチの平均値のことをいう。また、このような凹凸のピッチの平均値は、表面の凹凸の形状を走査型プローブ顕微鏡(例えば、エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製の製品名「E−sweep」等)を用いて凹凸解析画像を測定した後に、かかる凹凸解析画像中における、任意の隣り合う凸部同士又は隣り合う凹部同士の間隔を100点以上測定し、その平均を求めて算出される値を採用する。 Thus, the base material which has the unevenness | corrugation (irregularity of a mountain-shaped structure) obtained by giving a 2nd heating process (V) can be used suitably as a master for the transfer to the metal in a post process. Therefore, as the irregularities of the chevron structure, when the irregularity analysis image obtained by analyzing the irregularity shape using an atomic force microscope is subjected to two-dimensional fast Fourier transform processing to obtain a Fourier transform image, the Fourier transform The image shows a circular or annular pattern whose center is the origin where the absolute value of the wave number is 0 μm −1 , and the absolute value of the wave number is 10 μm −1. It is preferable to satisfy the conditions that it exists in a region within the following range, and that the standard deviation of the depth distribution of the unevenness is 15 to 50 nm. Moreover, as an average pitch of the unevenness | corrugation of such a mountain-shaped structure, it is preferable that it is the range of 10-700 nm, and it is more preferable that it is the range of 100-700 nm. If the average pitch of the irregularities is less than the lower limit, the pitch is too small with respect to the wavelength of visible light, so that the diffraction grating obtained using such a matrix tends not to generate the necessary visible light diffraction, When the upper limit is exceeded, the diffraction angle of the diffraction grating obtained using such a matrix becomes small, and the function as the diffraction grating tends to be insufficient. In addition, the average pitch of unevenness means the average value of the unevenness pitch when the unevenness pitch (interval between adjacent protrusions or adjacent recesses) on the surface of the unevenness of the mountain structure is measured. In addition, the average value of the pitch of the unevenness is obtained by analyzing the unevenness of the surface using a scanning probe microscope (for example, product name “E-sweep” manufactured by SII Nano Technology Co., Ltd.). Is measured, 100 or more intervals between adjacent adjacent convex portions or adjacent concave portions in the unevenness analysis image are measured, and a value calculated by calculating the average is adopted.

また、基材上に形成された前記凹凸の平均高さは20〜200nmの範囲であることが好ましく、30〜100nmの範囲であることがより好ましく、40〜80nmの範囲であることが更に好ましい。凹凸の平均高さが前記下限未満では、可視光の波長に対し高さが不足するため回折が不十分となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、得られた回折格子を有機EL素子の光取出し口側の光学素子として利用した場合に、EL層内部の電界分布が不均一となり特定の箇所に電界が集中することによる発熱によって素子が破壊されやすくなり、また寿命が短くなり易くなる傾向にある。なお、ここにいう凹凸の平均高さとは、その凹凸形状が形成された表面における凹凸の高さ(凹部及び凸部との深さ方向の距離)を測定した場合において、凹凸の高さの平均値のことをいう。また、このような凹凸の高さの平均値は、表面の凹凸の形状を走査型プローブ顕微鏡(例えば、エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製の製品名「E−sweep」等)を用いて凹凸解析画像を測定した後に、かかる凹凸解析画像中における、任意の凹部及び凸部との深さ方向の距離を100点以上測定し、その平均を求めて算出される値を採用する。   Moreover, the average height of the unevenness formed on the substrate is preferably in the range of 20 to 200 nm, more preferably in the range of 30 to 100 nm, and still more preferably in the range of 40 to 80 nm. . If the average height of the irregularities is less than the lower limit, the height is insufficient with respect to the wavelength of visible light, so that diffraction tends to be insufficient. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the obtained diffraction grating is used as an organic EL element. When used as an optical element on the light extraction opening side, the electric field distribution inside the EL layer becomes non-uniform and the element is easily destroyed due to heat generation due to the concentration of the electric field at a specific location, and the life is likely to be shortened. There is a tendency. In addition, the average height of unevenness | corrugation here means the average of the height of unevenness | corrugation in the case of measuring the height of unevenness | corrugation in the surface in which the uneven | corrugated shape was formed (distance of a recessed part and a convex direction of a depth direction). The value. In addition, the average value of the height of such irregularities is obtained by analyzing the irregularities on the surface using a scanning probe microscope (for example, product name “E-sweep” manufactured by SII Nano Technology Co., Ltd.). After measuring the image, 100 or more distances in the depth direction from the arbitrary concave and convex portions in the unevenness analysis image are measured, and a value calculated by calculating the average is adopted.

なお、このような凹凸(山形構造の凹凸)を有する基材の凹凸の特性(平均高さや平均ピッチ、平均値(m)等)は、ブロック共重合体の種類や加熱処理時の加熱温度等を調整すること等により、容易に所望の特性に調整することが可能である。   Note that the unevenness characteristics (average height, average pitch, average value (m), etc.) of the base material having such unevenness (irregularities of the chevron structure) are the type of block copolymer, the heating temperature during the heat treatment, etc. It is possible to easily adjust to a desired characteristic by adjusting.

〈工程(VI)〜工程(VIII)〉
工程(VI)は、前記工程(V)を施した後の前記凹凸構造上にシード層を形成する工程であり、工程(VII)は、前記シード層上に電鋳(電界めっき)により金属層を積層する工程であり、工程(VIII)は、前記金属層および前記シード層から前記凹凸構造を有する基材を剥離する工程である。このような各工程を以下、図3〜図6を参照しながら説明する。
<Step (VI) to Step (VIII)>
Step (VI) is a step of forming a seed layer on the concavo-convex structure after the step (V) is applied, and step (VII) is a metal layer formed by electroforming (electroplating) on the seed layer. The step (VIII) is a step of peeling the base material having the concavo-convex structure from the metal layer and the seed layer. Each of these steps will be described below with reference to FIGS.

図3は、基材20上に山形構造の凹凸を有する第1ポリマーセグメントからなる層21が形成されている転写用のマスター30を模式的に示す断面図であり、図4は、転写用のマスター30中の第1ポリマーセグメントからなる層21の表面の凹凸上にシード層22が形成されている状態を模式的に示す断面図であり、図5はシード層22の表面上に電鋳(電界めっき)により金属層23が形成された状態を示し、図6は、転写用のマスター30から、金属層23及びシード層22を剥離した状態を模式的に示す断面図である。   FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a transfer master 30 in which a layer 21 made of a first polymer segment having chevron-shaped irregularities is formed on a substrate 20, and FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a state in which the seed layer 22 is formed on the irregularities on the surface of the layer 21 made of the first polymer segment in the master 30, and FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a state in which the metal layer 23 and the seed layer 22 are peeled from the transfer master 30.

工程(VI)においては、前記工程(V)を施した後に得られる凹凸構造を有する基材(転写用のマスター30)の該凹凸構造上にシード層22を形成する(図3及び図4参照)。   In the step (VI), the seed layer 22 is formed on the concavo-convex structure of the base material (transfer master 30) having the concavo-convex structure obtained after the step (V) (see FIGS. 3 and 4). ).

このようなシード層22は、後続の電鋳処理のための導電層となる層である。このようなシード層22を形成する方法は特に制限されず、基材20の表面に形成された凹凸形状の層21上に、前記凹凸の形状を維持しながら、いわゆる導電層を形成することが可能な公知の方法を適宜利用することができ、例えば、無電界めっき、スパッタまたは蒸着等の方法により形成することができる。   Such a seed layer 22 is a layer that becomes a conductive layer for a subsequent electroforming process. The method for forming the seed layer 22 is not particularly limited, and a so-called conductive layer can be formed on the concavo-convex layer 21 formed on the surface of the substrate 20 while maintaining the concavo-convex shape. Possible known methods can be used as appropriate, and for example, they can be formed by a method such as electroless plating, sputtering or vapor deposition.

また、このようなシード層22の厚みとしては、後続の電鋳工程における電流密度を均一にして後続の電鋳工程により堆積される金属層の厚みを一定にすることが可能となるような厚みであればよく特に制限されないが、より高い効果が得られることから、10nm以上であることが好ましく、100nm以上であることがより好ましい。また、このようなシード層の材料としては特に制限されないが、例えば、ニッケル、銅、金、銀、白金、チタン、コバルト、錫、亜鉛、クロム、金・コバルト合金、金・ニッケル合金、ホウ素・ニッケル合金、はんだ、銅・ニッケル・クロム合金、錫ニッケル合金、ニッケル・パラジウム合金、ニッケル・コバルト・リン合金、またはそれらの合金などを用いることができる。   Further, the thickness of the seed layer 22 is such that the current density in the subsequent electroforming process can be made uniform and the thickness of the metal layer deposited by the subsequent electroforming process can be made constant. However, it is preferably 10 nm or more, and more preferably 100 nm or more, since higher effects can be obtained. The seed layer material is not particularly limited. For example, nickel, copper, gold, silver, platinum, titanium, cobalt, tin, zinc, chromium, gold-cobalt alloy, gold-nickel alloy, boron- Nickel alloy, solder, copper / nickel / chromium alloy, tin / nickel alloy, nickel / palladium alloy, nickel / cobalt / phosphorus alloy, or alloys thereof can be used.

このように転写用のマスター30の第1ポリマーセグメントからなる層21の表面(凹凸形状の表面)上にシード層22を形成した後においては、シード層上に電鋳(電界めっき)により金属層を積層する(工程(VII):図5参照)。   Thus, after forming the seed layer 22 on the surface (uneven surface) of the layer 21 composed of the first polymer segment of the transfer master 30, a metal layer is formed on the seed layer by electroforming (electroplating). (Step (VII): see FIG. 5).

このような金属層23の厚みは特に制限されず、例えば、シード層22の厚みを含めて全体で10〜3000μmの厚さとしてもよい。電鋳により堆積させる金属層23の材料としては、シード層22として用いることができる上記金属種のいずれかを用いることができる。このような金属層23の材料としては、得られるモールドの耐摩耗性や剥離性などの観点から、ニッケルが好ましく、この場合、シード層22にもニッケルを用いることが好ましい。   The thickness of the metal layer 23 is not particularly limited. For example, the thickness including the thickness of the seed layer 22 may be 10 to 3000 μm as a whole. As the material of the metal layer 23 deposited by electroforming, any of the above metal species that can be used as the seed layer 22 can be used. As a material for such a metal layer 23, nickel is preferable from the viewpoint of wear resistance and releasability of the mold to be obtained. In this case, it is preferable to use nickel for the seed layer 22.

また、金属層23を形成する際の電鋳の条件としては特に制限されず、公知の電界めっきの方法において採用される条件を適宜採用してもよい。また、このような電鋳の際の電流密度としては、ブリッジを抑制して均一な金属層を形成するとともに電鋳時間を短縮するという観点から、例えば、0.03〜10A/cmとしてもよい。 Moreover, it does not restrict | limit especially as electrocasting conditions at the time of forming the metal layer 23, You may employ | adopt suitably the conditions employ | adopted in the well-known electroplating method. In addition, the current density at the time of such electroforming is, for example, 0.03 to 10 A / cm 2 from the viewpoint of suppressing the bridge and forming a uniform metal layer and shortening the electroforming time. Good.

なお、金属層23は、金属層23及びシード層22からなるモールドを利用する際に樹脂層に対する押し付け、剥離及び洗浄などの処理を行うことから、それらの処理の容易性の観点から、適度な硬度及び厚みを有することが好ましい。このような観点から、電鋳により形成される金属層23の硬度を向上させる目的で、金属のモールドの表面にダイヤモンドライクカーボン(DLC)処理やCrめっき加工処理を実施してもよく、あるいは、金属層23をさらに熱処理してその表面硬度を高くしてもよい。   In addition, since the metal layer 23 performs processing such as pressing, peeling, and washing with respect to the resin layer when using the mold including the metal layer 23 and the seed layer 22, it is appropriate from the viewpoint of ease of the processing. It preferably has hardness and thickness. From this point of view, the surface of the metal mold may be subjected to diamond-like carbon (DLC) treatment or Cr plating treatment for the purpose of improving the hardness of the metal layer 23 formed by electroforming, or The metal layer 23 may be further heat treated to increase its surface hardness.

このように、金属層23を形成した後においては、図6に示すように、金属層23及びシード層22からなる金属部31を、凹凸構造を有する基材(転写用のマスター30)から剥離する(工程(VIII))。   Thus, after forming the metal layer 23, as shown in FIG. 6, the metal part 31 composed of the metal layer 23 and the seed layer 22 is peeled from the base material (transfer master 30) having an uneven structure. (Step (VIII)).

このようにして得られたシード層22及び金属層23からなる金属部31を、凹凸構造を有する基材から剥離することにより、回折格子形成用の母型(モールド)を得ることができる。すなわち、このようにして、シード層22及び金属層23からなる回折格子形成用の母型(モールド)31を得ることができる。   The metal part 31 composed of the seed layer 22 and the metal layer 23 thus obtained is peeled off from the base material having the concavo-convex structure, whereby a matrix (mold) for forming a diffraction grating can be obtained. That is, in this way, a master 31 (mold) 31 for forming a diffraction grating composed of the seed layer 22 and the metal layer 23 can be obtained.

このような回折格子形成用の母型(モールド)31を剥離する方法は特に制限されず、公知の方法を適宜利用することができ、物理的に剥がす方法を利用してもよく、あるいは、第1ホモポリマー及び残留するブロック共重合体を、それらを溶解する有機溶媒、例えば、トルエン、テトラヒドロフラン(THF)、クロロホルムなどを用いて溶解して除去することにより、モールド(金属部)31を剥がす方法を利用してもよい。また、このようにして得られるモールド31は、転写用のマスター30の凹凸の特性が転写(反転)されたものとなる。   The method for peeling off such a diffraction grating forming matrix (mold) 31 is not particularly limited, and a known method can be used as appropriate, and a method of physically peeling off can be used. 1. Method of peeling mold (metal part) 31 by dissolving and removing the homopolymer and the remaining block copolymer using an organic solvent that dissolves them, for example, toluene, tetrahydrofuran (THF), chloroform, etc. May be used. In addition, the mold 31 obtained in this way is obtained by transferring (reversing) the unevenness characteristics of the transfer master 30.

また、回折格子形成用の母型(モールド)31を転写用のマスター30(山型構造の凹凸を有する層21が積層された基材10)から剥離するときに、剥離処理の方法によっては、第1ポリマーセグメントのようなポリマーの一部がモールドの表面に付着した状態で残留する場合がある。このような場合、モールドの表面に付着して残留したポリマーは洗浄にて除去することが好ましい。このような洗浄の方法としては、湿式洗浄や乾式洗浄を用いることができる。また、このような湿式洗浄の方法としては、トルエン、テトラヒドロフラン等の有機溶剤、界面活性剤、アルカリ系溶液での洗浄などにより除去する方法を挙げることができる。なお、有機溶剤を用いる場合には、超音波洗浄を行ってもよい。また、モールドの表面に付着して残留したポリマーは電解洗浄を行うことにより除去してもよい。また、前記乾式洗浄の方法としては、紫外線やプラズマを使用したアッシングにより除去する方法が挙げられる。また、このような湿式洗浄と乾式洗浄とを組み合わせて利用してモールドの表面に付着して残留したポリマーを洗浄除去してもよい。また、このような洗浄後に、純水や精製水でリンスし、乾燥後にオゾン照射してもよい。更に、モールドの表面に付着して残留したポリマーを、前記モールドに樹脂膜(例えばUV硬化樹脂)を塗布して硬化した後、その硬化膜を剥離して取り除く工程を繰り返し実施することにより、除去してもよい。   In addition, when the master 31 (mold) 31 for forming the diffraction grating is peeled from the master 30 for transfer (the substrate 10 on which the layer 21 having projections and depressions in the mountain structure is laminated), depending on the method of the peeling treatment, A part of the polymer such as the first polymer segment may remain attached to the surface of the mold. In such a case, it is preferable to remove the polymer adhered and remaining on the surface of the mold by washing. As such a cleaning method, wet cleaning or dry cleaning can be used. Examples of the wet cleaning method include a method of removing by washing with an organic solvent such as toluene and tetrahydrofuran, a surfactant, and an alkaline solution. Note that when an organic solvent is used, ultrasonic cleaning may be performed. Further, the polymer remaining after adhering to the mold surface may be removed by electrolytic cleaning. Examples of the dry cleaning method include a method of removing by ashing using ultraviolet rays or plasma. Further, the polymer remaining attached to the surface of the mold may be removed by washing using a combination of such wet washing and dry washing. Further, after such washing, rinsing with pure water or purified water may be performed, and ozone drying may be performed after drying. Further, the polymer remaining on the mold surface is removed by applying a resin film (for example, UV curable resin) to the mold and curing it, and then repeatedly removing and removing the cured film. May be.

以上、工程(I)〜(VIII)を含む回折格子形成用の母型(モールド)の製造方法について説明したが、このような凹凸の形成された回折格子形成用の母型(モールド)の製造方法は特に制限されず、公知の方法を適宜利用することができ、例えば、工程(I)〜(IV)を実施(好ましくは工程(V)を併せて実施)して得られたブロック共重合体のミクロ相分離構造に由来した凹凸構造を有する樹脂層をそのままモールドとして利用してもよく、或いは、工程(I)〜(IV)を実施(好ましくは工程(V)を併せて実施)して得られたブロック共重合体のミクロ相分離構造に由来した凹凸構造を有する樹脂層を利用して、その樹脂層の凹凸構造の表面上に転写材料(前述のシード層及び金属層以外の材料)を付着させて硬化させた後、取り外すことにより、表面に凹凸が形成された凹凸転写部材を得て、これを回折格子形成用の母型(モールド)として利用してもよく、更には、工程(I)〜(VIII)を実施して得られたモールドを利用して回折格子を形成し、その得られた回折格子を新たな回折格子形成用の母型(モールド)として利用してもよい。このような転写材料としては、特に限定されず、例えば、シリコーン系ポリマー(シリコーンゴム)、ウレタンゴム、ノルボルネン樹脂、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、アクリル樹脂、液晶ポリマー、エポキシ樹脂等の樹脂組成物であってもよい。また、このような転写材料を付着させる方法としては、特に限定されず、例えば、真空蒸着法;スピンコート法、スプレーコート法、ディップコート法、滴下法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、凸版印刷法、ダイコート法、カーテンコート法、インクジェット法、スパッター法等の各種コート方法を採用することができる。また、転写材料を硬化させる条件としては、使用する転写材料の種類により異なるが、例えば、硬化温度が室温〜250℃の範囲であり、硬化時間が0.5分〜3時間の範囲であることが好ましい。また、紫外線や電子線のようなエネルギー線を照射することで硬化させる方法でもよく、その場合には、照射量は20mJ/cm〜10J/cmの範囲であることが好ましい。また、転写材料を利用する工程を繰り返して、凹凸の反転や転写を繰り返すことにより最終的なモールド(母型)を製造してもよい。このような転写材料を用いて凹凸の反転及び転写を繰り返すことによって、凹凸の反転及び転写をする前の凹凸構造(マスターの凹凸構造)の凸部の側面に凹凸(オーバーハングを含む)が発生しているような場合であっても、その工程ごとに断面形状を滑らかなものとすること(凹部の最下部と凸部の頂点とを結ぶ線をより滑らかなものとすること)が可能となる。そのため、このような転写材料を用いて凹凸の反転及び転写を繰り返すことによって、凹凸の反転及び転写をする前の凹凸構造(マスターの凹凸構造)の凸部の側面に凹凸(オーバーハングを含む)が発生しているような場合であっても、凹凸の形状を所望の形状(例えば、上述のような山形形状)とすることも可能である。 In the above, the method for manufacturing a matrix (mold) for forming a diffraction grating including steps (I) to (VIII) has been described. The method is not particularly limited, and a known method can be appropriately used. For example, the block co-polymer obtained by carrying out steps (I) to (IV) (preferably also carrying out step (V)). The resin layer having a concavo-convex structure derived from the combined microphase separation structure may be used as a mold as it is, or the steps (I) to (IV) are carried out (preferably the step (V) is also carried out). Using the resin layer having a concavo-convex structure derived from the microphase separation structure of the block copolymer obtained above, a transfer material (material other than the seed layer and the metal layer described above) is formed on the surface of the concavo-convex structure of the resin layer. ) Is attached and cured, then removed Further, an uneven transfer member having unevenness formed on the surface may be obtained, and this may be used as a mother mold (mold) for forming a diffraction grating. Further, the steps (I) to (VIII) are performed. A diffraction grating may be formed using the obtained mold, and the obtained diffraction grating may be used as a new mold (mold) for forming a diffraction grating. Such a transfer material is not particularly limited. For example, silicone polymer (silicone rubber), urethane rubber, norbornene resin, polycarbonate, polyethylene terephthalate, polystyrene, polymethyl methacrylate, acrylic resin, liquid crystal polymer, epoxy resin, etc. The resin composition may be used. Further, the method for attaching such a transfer material is not particularly limited, and for example, vacuum deposition method; spin coating method, spray coating method, dip coating method, dropping method, gravure printing method, screen printing method, letterpress printing Various coating methods such as a method, a die coating method, a curtain coating method, an ink jet method, and a sputtering method can be employed. The conditions for curing the transfer material vary depending on the type of transfer material to be used. For example, the curing temperature is in the range of room temperature to 250 ° C., and the curing time is in the range of 0.5 minutes to 3 hours. Is preferred. It is also possible by a method of curing by irradiation of energy rays such as ultraviolet rays or electron beams, in that case, it is preferable dose is in the range of 20mJ / cm 2 ~10J / cm 2 . In addition, a final mold (matrix) may be manufactured by repeating the process of using the transfer material and repeating the inversion and transfer of the unevenness. By repeating the inversion and transfer of irregularities using such a transfer material, irregularities (including overhangs) are generated on the side surfaces of the irregularities before the inversion and transfer of the irregularities (master's irregular structure). Even in such a case, it is possible to make the cross-sectional shape smooth for each process (to make the line connecting the bottom of the concave portion and the top of the convex portion smoother). Become. Therefore, by repeating reversal and transfer of the unevenness using such a transfer material, unevenness (including overhangs) is formed on the side surface of the protrusion of the uneven structure (master uneven structure) before reversing and transferring the unevenness. Even when such a phenomenon occurs, the shape of the unevenness can be set to a desired shape (for example, the above-described mountain shape).

また、このような凹凸の形成された回折格子形成用の母型(モールド)の製造するための他の方法としては、例えば、70℃以上の温度条件下において、熱により体積が変化するポリマーからなるポリマー膜の表面に蒸着膜を形成した後、前記ポリマー膜及び前記蒸着膜を冷却することにより、前記蒸着膜の表面に皺による凹凸を形成する工程(i)と、前記蒸着膜上に母型材料を付着させ硬化させた後に、硬化後の母型材料を前記蒸着膜から取り外して母型を得る工程(ii)を含む方法を利用してもよい。以下、このような工程(i)と工程(ii)とを分けて説明する。   In addition, as another method for manufacturing such a diffractive grating-forming matrix (mold) with irregularities formed, for example, from a polymer whose volume is changed by heat under a temperature condition of 70 ° C. or higher. Forming a vapor deposition film on the surface of the polymer film, and then cooling the polymer film and the vapor deposition film to form irregularities due to wrinkles on the surface of the vapor deposition film; and After the mold material is attached and cured, a method including the step (ii) of obtaining the matrix by removing the cured matrix material from the deposited film may be used. Hereinafter, the process (i) and the process (ii) will be described separately.

〈工程(i)〉
工程(i)は、70℃以上の温度条件下において、熱により体積が変化するポリマーからなるポリマー膜の表面に蒸着膜を形成した後、前記ポリマー膜及び前記蒸着膜を冷却することにより、前記蒸着膜の表面に皺による凹凸を形成する工程である。このような工程においては、先ず、ポリマー膜形成用基板上に熱により体積が変化するポリマーからなるポリマー膜を準備する。このような熱により体積が変化するポリマーとしては、加熱又は冷却により体積が変化するもの(例えば、熱膨張係数が50ppm/K以上のもの)を適宜使用することができるが、ポリマーの熱膨張係数と蒸着膜の熱膨張係数との差が大きく、高い柔軟性を有しており、蒸着膜の表面に皺による凹凸を形成しやすいという観点から、シリコーン系ポリマーがより好ましく、ポリジメチルシロキサンを含有するシリコーン系ポリマーであることが特に好ましい。また、このようなポリマー膜を形成する方法としては、特に制限されないが、例えば、スピンコート法、ディップコート法、滴下法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、凸版印刷法、ダイコート法,カーテンコート法、インクジェット法、スプレーコート法、スパッター法、真空蒸着法等を採用して基板上に前記ポリマーを塗布する方法を採用することができる。
<Process (i)>
In the step (i), after forming a vapor deposition film on the surface of a polymer film made of a polymer whose volume is changed by heat under a temperature condition of 70 ° C. or higher, the polymer film and the vapor deposition film are cooled, thereby This is a step of forming irregularities by wrinkles on the surface of the deposited film. In such a process, first, a polymer film made of a polymer whose volume is changed by heat is prepared on a polymer film forming substrate. As such a polymer whose volume is changed by heat, a polymer whose volume is changed by heating or cooling (for example, a coefficient of thermal expansion of 50 ppm / K or more) can be appropriately used. From the viewpoint that the difference between the thermal expansion coefficient of the deposited film and the thermal expansion coefficient of the deposited film is large and has high flexibility, and it is easy to form irregularities due to wrinkles on the surface of the deposited film, a silicone-based polymer is more preferable and contains polydimethylsiloxane. Particularly preferred is a silicone polymer. In addition, the method for forming such a polymer film is not particularly limited. For example, a spin coating method, a dip coating method, a dropping method, a gravure printing method, a screen printing method, a relief printing method, a die coating method, and a curtain coating method. In addition, a method of applying the polymer on the substrate by employing an inkjet method, a spray coating method, a sputtering method, a vacuum deposition method, or the like can be employed.

また、ポリマー膜形成用基板としては特に制限されず、ポリマーの膜を形成する際に用いることが可能な公知の基板(ガラス基板等)を適宜用いることができる。また、このようにして形成するポリマー膜の厚みとしては、10〜5000μmの範囲であることが好ましく、10〜2000μmの範囲であることがより好ましい。なお、このようなポリマー膜は基板に積層したまま用いてもよく、あるいは、基板から取り外して用いてもよい。   The polymer film-forming substrate is not particularly limited, and a known substrate (such as a glass substrate) that can be used for forming a polymer film can be appropriately used. In addition, the thickness of the polymer film thus formed is preferably in the range of 10 to 5000 μm, and more preferably in the range of 10 to 2000 μm. Such a polymer film may be used as it is laminated on the substrate, or may be used after being detached from the substrate.

また、工程(i)においては、前記ポリマー膜を準備した後に、70℃以上の温度条件下において、ポリマー膜の表面に蒸着膜を形成する。蒸着膜を形成する際の温度は70℃以上であることが必要であり、90℃以上とすることがより好ましい。前記温度が70℃未満では、蒸着膜の表面に皺による凹凸を十分に形成することができない。蒸着膜を形成する方法としては、蒸着法、スパッタ法等の公知の方法を適宜採用することができる。これらの方法の中でも、ポリマー膜の表面に形成されている凹凸の形状を維持するという観点から、蒸着法を採用することが好ましい。また、蒸着膜の材質は特に限定されないが、例えば、アルミニウム、金、銀、白金、ニッケル等の金属、酸化アルミニウム等の金属酸化物が挙げられる。   In step (i), after preparing the polymer film, a vapor deposition film is formed on the surface of the polymer film under a temperature condition of 70 ° C. or higher. The temperature at which the deposited film is formed needs to be 70 ° C. or higher, and more preferably 90 ° C. or higher. If the said temperature is less than 70 degreeC, the unevenness | corrugation by wrinkles cannot fully be formed in the surface of a vapor deposition film. As a method for forming the vapor deposition film, a known method such as a vapor deposition method or a sputtering method can be appropriately employed. Among these methods, it is preferable to employ a vapor deposition method from the viewpoint of maintaining the shape of the unevenness formed on the surface of the polymer film. The material of the deposited film is not particularly limited, and examples thereof include metals such as aluminum, gold, silver, platinum, and nickel, and metal oxides such as aluminum oxide.

さらに、工程(i)においては、前述のようにしてポリマー膜の表面に蒸着膜を形成した後に、ポリマー膜及び蒸着膜を冷却することにより、蒸着膜の表面に皺による凹凸を形成する。このように、ポリマー膜上に蒸着膜を形成した後に冷却すると、ポリマー膜及び蒸着膜の体積はそれぞれ変化するが、ポリマー膜を形成する材料の熱膨張係数と蒸着膜を形成する材料の熱膨張係数との間に差があるため、各層の体積の変化率がそれぞれ異なるものとなり、蒸着膜の表面に皺による凹凸(いわゆるバックリングパターン、又は、いわゆるチューリングパターン)が形成される。また、冷却後のポリマー膜及び蒸着膜の温度は40℃以下であることが好ましい。冷却後のポリマー膜及び蒸着膜の温度が前記上限を超える場合には、蒸着膜の表面に皺による凹凸を形成しにくくなる傾向にある。さらに、ポリマー膜及び蒸着膜を冷却する際の降温速度は1〜80℃/分の範囲内とすることが好ましい。前記降温速度が前記下限未満では、凹凸が緩和されてしまう傾向にあり、他方、前記上限を超えると、ポリマー膜又は蒸着膜の表面にクラック等の傷が発生しやすくなる傾向にある。   Furthermore, in the step (i), after forming the vapor deposition film on the surface of the polymer film as described above, the polymer film and the vapor deposition film are cooled to form irregularities due to wrinkles on the surface of the vapor deposition film. As described above, when the deposited film is cooled after being formed on the polymer film, the volume of the polymer film and the deposited film changes, but the thermal expansion coefficient of the material forming the polymer film and the thermal expansion of the material forming the deposited film are different. Since there is a difference between the coefficients, the rate of change in volume of each layer is different, and irregularities (so-called buckling pattern or so-called Turing pattern) due to wrinkles are formed on the surface of the deposited film. Further, the temperature of the polymer film and the deposited film after cooling is preferably 40 ° C. or lower. When the temperature of the polymer film and the deposited film after cooling exceeds the upper limit, it tends to be difficult to form irregularities due to wrinkles on the surface of the deposited film. Furthermore, it is preferable that the cooling rate when cooling the polymer film and the deposited film is in the range of 1 to 80 ° C./min. When the temperature lowering rate is less than the lower limit, the unevenness tends to be relaxed, and when it exceeds the upper limit, scratches such as cracks tend to occur on the surface of the polymer film or the deposited film.

〈工程(ii)〉
工程(ii)は、前記蒸着膜上に母型材料を付着させ硬化させた後に、硬化後の母型材料を前記蒸着膜から取り外して回折格子形成用の母型を得る工程である。このような工程においては、先ず、蒸着膜の表面上(凹凸形状を有する面)に、母型材料を付着させる。
<Process (ii)>
Step (ii) is a step of obtaining a matrix for forming a diffraction grating by attaching a matrix material on the deposited film and curing it, and then removing the cured matrix material from the deposited film. In such a process, first, a matrix material is attached on the surface of the deposited film (a surface having an uneven shape).

このような母型材料としては、得られる母型が凹凸形状の型として使用するための強度や硬度等を維持することが可能なものであればよく、特に限定されず、例えば、ニッケル、ケイ素、炭化ケイ素、タンタル、グラッシーカーボン、石英、シリカ等の無機物;シリコーン系ポリマー(シリコーンゴム)、ウレタンゴム、ノルボルネン樹脂、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、アクリル、液晶ポリマー等の樹脂組成物が挙げられる。これらの母型材料の中でも、成形性、微細形状の追従性、型離れという観点から、シリコーン系ポリマー、ニッケル、ケイ素、炭化ケイ素、タンタル、グラッシーカーボン、石英、シリカがより好ましく、シリコーン系ポリマーが更により好ましく、ポリジメチルシロキサンを含有するシリコーン系ポリマーであることが特に好ましい。   Such a matrix material is not particularly limited as long as the obtained matrix can maintain strength and hardness for use as an uneven mold, and is not particularly limited, for example, nickel, silicon , Silicon carbide, tantalum, glassy carbon, quartz, silica and other inorganic materials; silicone polymer (silicone rubber), urethane rubber, norbornene resin, polycarbonate, polyethylene terephthalate, polystyrene, polymethyl methacrylate, acrylic, liquid crystal polymer, etc. Things. Among these matrix materials, silicone polymers, nickel, silicon, silicon carbide, tantalum, glassy carbon, quartz, and silica are more preferable, and silicone polymers are preferable from the viewpoints of moldability, followability of fine shapes, and mold release. Even more preferred is a silicone polymer containing polydimethylsiloxane.

また、このように母型材料を蒸着膜の凹凸形状が形成されている面上に付着させる方法としては、特に限定されず、例えば、電気めっき;真空蒸着法;スピンコート法、スプレーコート法、ディップコート法、滴下法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、凸版印刷法、ダイコート法,カーテンコート法、インクジェット法、スパッター法等の各種コート方法を採用することができる。   In addition, the method for adhering the matrix material onto the surface on which the uneven shape of the vapor deposition film is formed is not particularly limited. For example, electroplating; vacuum vapor deposition method; spin coating method, spray coating method, Various coating methods such as a dip coating method, a dropping method, a gravure printing method, a screen printing method, a relief printing method, a die coating method, a curtain coating method, an ink jet method, and a sputtering method can be employed.

また、工程(ii)においては、前述のようにして蒸着膜の表面上に母型材料を付着させた後に、その母型材料を硬化させる。母型材料を硬化させる条件としては、使用する母型材料の種類により異なるものであり、一概に言えるものではないが、例えば、樹脂材料を利用した場合には、その材料の種類に応じて、硬化温度を室温〜250℃の範囲とし、硬化時間が0.5分〜3時間の範囲とすることが好ましい。また、母型材料の種類に応じて、紫外線や電子線のようなエネルギー線を照射することにより母型材料を硬化させる方法を採用してもよく、その場合には、照射量は20mJ/cm〜10J/cmの範囲であることが好ましい。 In step (ii), the matrix material is adhered on the surface of the deposited film as described above, and then the matrix material is cured. The conditions for curing the matrix material are different depending on the type of the matrix material to be used, and cannot be generally stated.For example, when a resin material is used, depending on the type of the material, The curing temperature is preferably in the range of room temperature to 250 ° C., and the curing time is preferably in the range of 0.5 minutes to 3 hours. Further, depending on the type of the matrix material, a method of curing the matrix material by irradiating energy rays such as ultraviolet rays and electron beams may be employed. In that case, the irradiation amount is 20 mJ / cm. A range of 2 to 10 J / cm 2 is preferable.

また、工程(ii)においては、前述のようにして蒸着膜の表面上に母型材料を硬化させた後に、母型材料を硬化して得られる層を蒸着膜から取り外すことにより、回折格子形成用の母型を得る。このように母型を蒸着膜から取り外す方法としては、特に限定されず、適宜公知の方法を採用することができる。   In step (ii), after the matrix material is cured on the surface of the vapor deposition film as described above, a layer obtained by curing the matrix material is removed from the vapor deposition film, thereby forming a diffraction grating. Get a matrix for Thus, it does not specifically limit as a method of removing a matrix from a vapor deposition film, A well-known method is employable suitably.

また、熱により体積が変化するポリマーを母型材料として利用して母型を製造した場合には、その母型をポリマー膜として用いて工程(i)及び工程(ii)を繰り返してもよい。このようにして工程(i)及び工程(ii)を繰り返し実施することで、母型の表面に形成されている皺を深くすることができ、母型の表面に形成されている凹凸の平均高さをより大きくすることができる。   Further, when a matrix is manufactured using a polymer whose volume is changed by heat as a matrix material, the process (i) and the process (ii) may be repeated using the matrix as a polymer film. By repeatedly carrying out the steps (i) and (ii) in this way, the wrinkles formed on the surface of the mother die can be deepened, and the average height of the irregularities formed on the surface of the mother die The thickness can be increased.

また、このようにして工程(i)及び工程(ii)を実施して得られた母型の表面に樹脂(母型材料に用いた材料)を塗布して硬化させた後、これを取り外したものを母型としてもよく、更に、得られた母型の表面に樹脂を塗布する代わりに、樹脂の塗膜に前記母型を押し付け、かかる樹脂を硬化させて得られる硬化樹脂の凹凸膜を母型としてもよい。このように、凹凸を反転させた樹脂膜も母型として利用できる。   In addition, after the resin (the material used for the matrix material) was applied and cured on the surface of the matrix obtained by performing the steps (i) and (ii) in this manner, it was removed. In addition to applying a resin to the surface of the obtained mother mold, a concavo-convex film of a cured resin obtained by pressing the mother mold against a resin coating and curing the resin may be used. It may be a mother mold. In this way, a resin film with the irregularities reversed can also be used as a matrix.

さらに、工程(i)及び工程(ii)を実施して得られた母型から1以上の中間的な母型を介して、凹凸の反転や転写を繰り返すことにより最終的な母型を製造してもよい。このような中間的な母型としては、適宜凹凸構造を反転又は転写させたものを利用できる。また、このように、凹凸の反転や転写を繰り返して母型を製造した場合には、母型の凹凸構造を転写する際に、樹脂膜等の剥離が困難な柔軟性のない基板(例えばガラス)を用いた場合にも凹凸構造の転写を容易にするために、一旦柔軟性のある材料(例えばプラスチックフィルムやシリコーンゴム)への転写を介することも可能となり、用いた母型と凹凸構造を合わせる(偶奇を合わせる)ことが容易になる傾向にある。また、これらの中間的な母型に熱により体積が変化するポリマーを塗布し、硬化させて得られたポリマー膜を母型とし、更に、前記工程(i)及び前記工程(ii)を繰り返してもよい。また、中間的な母型がUV硬化樹脂からなる場合には、その製造時に紫外光を照射して中間的な母型を得た後、再度、紫外光を照射してポストキュアを行ってもよい。このようにして、UV硬化樹脂からなる母型に再度、紫外光を照射してポストキュアを行うことにより、母型の架橋度が向上し、機械的強度や耐薬品性が向上する傾向にある。   Further, the final mother die is manufactured by repeating the inversion and transfer of the unevenness through one or more intermediate mother dies from the mother dies obtained by performing the steps (i) and (ii). May be. As such an intermediate matrix, an appropriately inverted or transferred structure can be used. In addition, when the mother mold is manufactured by repeating the inversion and transfer of the irregularities in this way, when transferring the irregular structure of the mother mold, a non-flexible substrate (for example, a glass substrate) that is difficult to peel off the resin film or the like. In order to facilitate the transfer of the concavo-convex structure even when using), it is also possible to temporarily transfer it to a flexible material (for example, plastic film or silicone rubber). It tends to be easy to match (match even-odd). Further, a polymer film obtained by applying a polymer whose volume is changed by heat to these intermediate master molds and curing is used as a master mold, and the process (i) and the process (ii) are repeated. Also good. In addition, when the intermediate matrix is made of a UV curable resin, after the intermediate matrix is obtained by irradiating with ultraviolet light at the time of production, post-cure may be performed by irradiating the ultraviolet light again. Good. In this way, by carrying out post-cure by irradiating UV light to the mother mold made of UV curable resin again, the degree of cross-linking of the mother mold tends to improve, and mechanical strength and chemical resistance tend to improve. .

また、工程(i)及び工程(ii)を実施して得られた母型(中間的な母型を含む)に対して、公知の方法を利用してメッキ処理を施して母型を金属金型化してもよい。このようにしてメッキ化して金属金型化することにより、機械的強度に優れ、繰り返し使用が可能な母型を得られる傾向にある。このようにしてメッキ化した母型をナノインプリント等のモールドとして使用することで、硬化樹脂基板に繰り返し転写して所定の凹凸パターンを有する樹脂基板を量産することが可能となる。このようなメッキ化に利用できる材料としては、ニッケル、銅、鉄、ニッケルコバルト合金、ニッケル鉄合金等が挙げられる。なお、このようなメッキ層の厚みは、機械的な強度や金型作製に要する時間等の観点から、50μm〜1mmであることが好ましい。また、このようにして得られた母型を大気圧下において80〜200℃程度の温度条件で1〜48時間程度加熱したものを、回折格子の製造に用いる母型として用いてもよい。   In addition, the mother mold (including an intermediate mother mold) obtained by performing the steps (i) and (ii) is plated using a known method to convert the mother mold into metal gold It may be typed. By plating in this way to form a metal mold, there is a tendency to obtain a matrix that has excellent mechanical strength and can be used repeatedly. By using the matrix thus plated as a mold such as nanoimprint, it is possible to mass-produce a resin substrate having a predetermined concavo-convex pattern by repeatedly transferring it to a cured resin substrate. Examples of materials that can be used for such plating include nickel, copper, iron, nickel cobalt alloy, nickel iron alloy, and the like. In addition, it is preferable that the thickness of such a plating layer is 50 micrometers-1 mm from viewpoints, such as mechanical strength and time required for metal mold | die preparation. In addition, what is obtained by heating the mother die thus obtained under a temperature condition of about 80 to 200 ° C. under atmospheric pressure for about 1 to 48 hours may be used as a mother die used for manufacturing a diffraction grating.

以上のような回折格子形成用の母型(モールド)の製造方法を適宜利用して最終的に得られる回折格子形成用の母型(モールド)の凹凸形状としては、前述の第一の凹凸と同様の特性を有することが好ましい。このような凹凸の形状は、用いるポリマーの種類や加熱工程における加熱条件等を適宜変更することや転写工程を繰り返すこと等により、容易に調整することが可能である。   As the concave / convex shape of the diffraction grating forming master (mold) finally obtained by appropriately using the above method for manufacturing a diffraction grating forming master (mold), the first concave and convex portions described above are used. It is preferable to have similar characteristics. Such uneven shape can be easily adjusted by appropriately changing the type of polymer to be used, the heating conditions in the heating step, or repeating the transfer step.

次に、得られた回折格子形成用の母型(モールド)31を利用して回折格子を製造する工程について説明する。すなわち、透明支持基板上に、回折格子(凹凸層)11を形成するための材料(回折格子形成材料)を塗布し、母型31を押し付けつつ前記回折格子形成材料を硬化させた後、母型31を取り外すことにより、前記透明支持基板上に凹凸が形成された回折格子11を積層する工程(回折格子を製造する工程)について説明する。   Next, the process of manufacturing a diffraction grating using the obtained master (mold) 31 for forming a diffraction grating will be described. That is, a material (diffraction grating forming material) for forming the diffraction grating (uneven layer) 11 is applied on the transparent support substrate, the matrix 31 is pressed while the matrix 31 is pressed, and the matrix is cured. A process of laminating the diffraction grating 11 with the irregularities formed on the transparent support substrate by removing 31 (process for manufacturing the diffraction grating) will be described.

図7〜9は、回折格子の製造方法の好適な一実施形態を説明するための模式図である。そして、図7は、透明支持基板10上に回折格子形成材料11’を塗布した状態を模式的に示す断面図であり、図8は、母型31を押し付けつつ回折格子形成材料を硬化させた状態を模式的に示す断面図であり、図9は、母型31を取り外して回折格子11の表面に凹凸が形成された状態を模式的に示す断面図である。   7 to 9 are schematic views for explaining a preferred embodiment of a method for manufacturing a diffraction grating. FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a state in which the diffraction grating forming material 11 ′ is applied on the transparent support substrate 10, and FIG. 8 is a diagram in which the diffraction grating forming material is cured while pressing the matrix 31. FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a state in which the mother die 31 is removed and irregularities are formed on the surface of the diffraction grating 11.

このような回折格子11を製造する工程においては、先ず、透明支持基板10上に回折格子形成材料11’を塗布する(図7参照)。その後、回折格子形成材料11’の途膜に、回折格子形成用の母型(モールド)31を押し付けつつ回折格子形成材料を硬化させる(図8参照)。   In the process of manufacturing such a diffraction grating 11, first, a diffraction grating forming material 11 ′ is applied on the transparent support substrate 10 (see FIG. 7). Thereafter, the diffraction grating forming material is cured while pressing a diffraction grating forming mother mold (mold) 31 against the film of the diffraction grating forming material 11 ′ (see FIG. 8).

このような透明支持基板10は、前述の透明支持基板10と同様のものである。また、このような回折格子形成材料11’としては、前述の回折格子11(凹凸層)を形成するための材料として説明したもの(樹脂材料や、透明無機層形成材料)と同様のものを用いることができる。   Such a transparent support substrate 10 is the same as the transparent support substrate 10 described above. Further, as such a diffraction grating forming material 11 ′, the same materials (resin materials and transparent inorganic layer forming materials) described as materials for forming the above-mentioned diffraction grating 11 (uneven layer) are used. be able to.

このような回折格子形成材料11’として透明無機層形成材料を用いる場合(凹凸層を無機層とする場合)においては、より効率よくゾルゲル法によりパターンが転写された凹凸層を形成するために、金属材料を含むゾル溶液を用いることが好ましい。このような金属材料を含むゾル溶液としては特に制限されるものではないが、例えば、凹凸層をシリカからなる無機層とする場合としては、シリカ前駆体(金属アルコキシド)を含有するゾル溶液が挙げられる。また、このようなシリカ前駆体としては、テトラメトキシシラン(TMOS)、テトラエトキシシラン(TEOS)、テトラ−i−プロポキシシラン、テトラ−n−プロポキシシラン、テトラ−i−ブトキシシラン、テトラ−n−ブトキシシラン、テトラ−sec−ブトキシシラン、テトラ−t−ブトキシシラン等のテトラアルコキシドモノマーや、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、イソプロピルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、イソプロピルトリエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、エチルトリプロポキシシラン、プロピルトリプロポキシシラン、イソプロピルトリプロポキシシラン、フェニルトリプロポキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリイソプロポキシシラン、プロピルトリイソプロポキシシラン、イソプロピルトリイソプロポキシシラン、フェニルトリイソプロポキシシラン等のトリアルコキシドモノマーや、これらモノマーを少量重合したポリマー、前記材料の一部に官能基やポリマーを導入した複合材料等の金属アルコキシドが挙げられる。なお、前記ゾル溶液としては、ゾルゲル法により無機層を形成することが可能なゾル溶液であればよく、金属材料の種類は特に制限されず、金属アルコキシド以外に、金属アセチルアセトネート、金属カルボキシレート、オキシ塩化物、塩化物や、それらの混合物などが挙げられる。また、このような金属材料中の金属種としても特に限定されるものではなく、ケイ素(Si)以外の金属種であっても、ゾルゲル法で無機層を形成することが可能な金属種であれば適宜利用することができ、例えば、Ti、Sn、Al、Zn、Zr、In等を適宜利用してもよい。また、前記金属材料としては1種を単独で用いてもよく、あるいは2種以上を組み合わせて混合物として利用してもよい。また、このようなゾル溶液としては、無機層(前記金属単体や前記金属の酸化物からなる層)の前駆体を適宜混合したものを用いることもできる。また、ゾル溶液に、TEOSとMTESの混合物を用いる場合には、それらの配合比は特に制限されず、1:1としてもよい。   In the case where a transparent inorganic layer forming material is used as such a diffraction grating forming material 11 ′ (when the concavo-convex layer is an inorganic layer), in order to more efficiently form the concavo-convex layer to which the pattern is transferred by the sol-gel method, It is preferable to use a sol solution containing a metal material. Although it does not restrict | limit especially as a sol solution containing such a metal material, For example, when making an uneven | corrugated layer into an inorganic layer which consists of silica, the sol solution containing a silica precursor (metal alkoxide) is mentioned. It is done. Examples of such silica precursors include tetramethoxysilane (TMOS), tetraethoxysilane (TEOS), tetra-i-propoxysilane, tetra-n-propoxysilane, tetra-i-butoxysilane, and tetra-n-. Tetraalkoxide monomers such as butoxysilane, tetra-sec-butoxysilane, tetra-t-butoxysilane, methyltrimethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, propyltrimethoxysilane, isopropyltrimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, methyltrimethoxysilane Ethoxysilane, ethyltriethoxysilane, propyltriethoxysilane, isopropyltriethoxysilane, phenyltriethoxysilane, methyltripropoxysilane, ethyltripropoxysilane, propyltripro Trialkoxide monomers such as xysilane, isopropyl tripropoxy silane, phenyl tripropoxy silane, methyl triisopropoxy silane, ethyl triisopropoxy silane, propyl triisopropoxy silane, isopropyl triisopropoxy silane, phenyl triisopropoxy silane, and these monomers And a metal alkoxide such as a composite material in which a functional group or a polymer is introduced into a part of the material. The sol solution may be a sol solution capable of forming an inorganic layer by a sol-gel method, and the type of metal material is not particularly limited, and besides metal alkoxide, metal acetylacetonate, metal carboxylate , Oxychlorides, chlorides, and mixtures thereof. Further, the metal species in such a metal material is not particularly limited, and any metal species other than silicon (Si) can be used to form an inorganic layer by a sol-gel method. For example, Ti, Sn, Al, Zn, Zr, In, or the like may be used as appropriate. Further, as the metal material, one kind may be used alone, or two or more kinds may be used in combination as a mixture. Moreover, as such a sol solution, what mixed suitably the precursor of the inorganic layer (The layer which consists of the said metal single-piece | unit or the said metal oxide) can also be used. Moreover, when using the mixture of TEOS and MTES for a sol solution, those compounding ratios in particular are not restrict | limited, It is good also as 1: 1.

さらに、このようなゾル溶液の溶媒としては、例えばメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール(IPA)、ブタノール等のアルコール類、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素類、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン等の芳香族炭化水素類、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、イソホロン、シクロヘキサノン等のケトン類、ブトキシエチルエーテル、ヘキシルオキシエチルアルコール、メトキシ−2−プロパノール、ベンジルオキシエタノール等のエーテルアルコール類、エチレングリコール、プロピレングリコール等のグリコール類、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のグリコールエーテル類、酢酸エチル、乳酸エチル、γ−ブチロラクトン等のエステル類、フェノール、クロロフェノール等のフェノール類、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等のアミド類、クロロホルム、塩化メチレン、テトラクロロエタン、モノクロロベンゼン、ジクロロベンゼン等のハロゲン系溶媒、2硫化炭素等の含ヘテロ元素化合物、水、およびこれらの混合溶媒が挙げられる。特に、エタノールおよびイソプロピルアルコールが好ましく、また、それらに水を混合したものも好ましい。   Furthermore, as a solvent of such a sol solution, for example, alcohols such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol (IPA), butanol, aliphatic hydrocarbons such as hexane, heptane, octane, decane, cyclohexane, benzene, toluene, Aromatic hydrocarbons such as xylene and mesitylene, ethers such as diethyl ether, tetrahydrofuran and dioxane, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, isophorone and cyclohexanone, butoxyethyl ether, hexyloxyethyl alcohol, methoxy-2-propanol and benzyl Ether alcohols such as oxyethanol, glycols such as ethylene glycol and propylene glycol, ethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether Glycol ethers such as propylene glycol monomethyl ether acetate, esters such as ethyl acetate, ethyl lactate and γ-butyrolactone, phenols such as phenol and chlorophenol, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, Examples thereof include amides such as N-methylpyrrolidone, halogen-based solvents such as chloroform, methylene chloride, tetrachloroethane, monochlorobenzene and dichlorobenzene, hetero-containing compounds such as carbon disulfide, water, and mixed solvents thereof. In particular, ethanol and isopropyl alcohol are preferable, and those in which water is mixed are also preferable.

また、このようなゾル溶液中に添加することが可能な添加物としては、粘度調整のためのポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルアルコールや、溶液安定剤であるトリエタノールアミンなどのアルカノールアミン、アセチルアセトン等のβ―ジケトン、β―ケトエステル、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジオキサンなどが挙げられる。   Examples of additives that can be added to the sol solution include polyethylene glycol, polyethylene oxide, hydroxypropyl cellulose, polyvinyl alcohol for viscosity adjustment, and alkanols such as triethanolamine, which is a solution stabilizer. Examples include β-diketones such as amine and acetylacetone, β-ketoesters, formamide, dimethylformamide, and dioxane.

また、回折格子形成材料の塗工厚みは、回折格子11の厚みが0.01〜500μmとなる範囲であることが好ましい。回折格子形成材料の塗工厚みが前記下限未満では、凹凸層の表面に形成される凹凸の高さが不十分となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、凹凸層の硬化時に生じる材料の体積変化の影響が大きくなり、凹凸形状が良好に形成できなくなる傾向にある。   Further, the coating thickness of the diffraction grating forming material is preferably in the range where the thickness of the diffraction grating 11 is 0.01 to 500 μm. When the coating thickness of the diffraction grating forming material is less than the lower limit, the height of the unevenness formed on the surface of the uneven layer tends to be insufficient. On the other hand, when the upper limit is exceeded, the material generated when the uneven layer is cured. As a result, the influence of the volume change becomes large, and the uneven shape tends not to be formed well.

また、透明支持基板10上に回折格子形成材料11’(前記ゾル溶液を含む。)を塗布する方法としては、例えば、スピンコート法、スプレーコート法、ディップコート法、滴下法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、凸版印刷法、ダイコート法,カーテンコート法、インクジェット法、スパッター法等の各種コート方法を採用することができる。   Examples of the method for applying the diffraction grating forming material 11 ′ (including the sol solution) on the transparent support substrate 10 include spin coating, spray coating, dip coating, dropping, gravure printing, Various coating methods such as a screen printing method, a relief printing method, a die coating method, a curtain coating method, an ink jet method, and a sputtering method can be employed.

さらに、回折格子形成材料11’が樹脂材料の場合において、回折格子形成材料を硬化させる条件としては、使用する樹脂材料の種類により異なるが、例えば、硬化温度が室温〜250℃の範囲であり、硬化時間が0.5分〜3時間の範囲であることが好ましい。また、回折格子形成材料が紫外線や電子線のようなエネルギー線を照射することで硬化する材料の場合には、エネルギー線を照射させる方法を採用してもよく、その場合には、照射量は20mJ/cm〜5J/cmの範囲であることが好ましい。 Furthermore, in the case where the diffraction grating forming material 11 ′ is a resin material, the condition for curing the diffraction grating forming material varies depending on the type of the resin material used. For example, the curing temperature is in the range of room temperature to 250 ° C. The curing time is preferably in the range of 0.5 minutes to 3 hours. In addition, when the diffraction grating forming material is a material that is cured by irradiating energy rays such as ultraviolet rays or electron beams, a method of irradiating energy rays may be employed. it is preferably in the range of 20mJ / cm 2 ~5J / cm 2 .

また、前記ゾル溶液を用いて回折格子形成材料を硬化させる場合(無機層を形成する場合)には、金属種や利用する金属材料の種類に応じて、いわゆるゾルゲル法に利用することが可能な公知の条件を適宜採用して、ゾル溶液から硬化層(無機層)を形成すればよい。例えば、シリカ前駆体を含むゾル溶液を用いてシリカからなる無機層(凹凸層)を形成する場合には、加水分解及び重縮合反応を行わせることによって非晶質シリカを合成して無機層を形成することができる。このような加水分解及び重縮合反応は、非晶質シリカを合成することが可能な条件であればよく、特に制限されないが、前記ゾル溶液のpHを調製するために塩酸等の酸や、アンモニア等のアルカリを添加することが好ましく、そのpHを4以下若しくは10以上とすることがより好ましい。また、前記加水分解を行うために、水を別途添加してもよい。なお、このように加水分解を行うために、水を別途添加する場合に、その水の添加量は、金属アルコキシド種に対してモル比で1.5倍以上にすることが好ましい。また、回折格子形成材料11’として透明無機層形成材料を用いる場合(凹凸層を無機層とする場合)においては、ゾル溶液の塗膜に回折格子形成用の母型(モールド)31を押し付ける際に、加熱した押圧ロールを利用することが好ましい。このようにして、塗膜に加熱しながらモールドを押し付けることにより、モールドを押し付けつつ硬化させることが可能となり、より効率よく凹凸層を形成できる傾向にある。また、このようにして、透明無機層形成材料を硬化して無機層を形成させた後においては、機械的強度を高めるという観点から、更に、200〜1200℃の温度で5分〜6時間加熱することが好ましい。   Further, when the diffraction grating forming material is cured using the sol solution (when an inorganic layer is formed), it can be used in a so-called sol-gel method depending on the metal species and the type of metal material to be used. The hardened layer (inorganic layer) may be formed from the sol solution by appropriately adopting known conditions. For example, when forming an inorganic layer (concave / convex layer) made of silica using a sol solution containing a silica precursor, the inorganic layer is formed by synthesizing amorphous silica by hydrolysis and polycondensation reactions. Can be formed. Such hydrolysis and polycondensation reaction is not particularly limited as long as it is a condition capable of synthesizing amorphous silica, but an acid such as hydrochloric acid or ammonia is used to adjust the pH of the sol solution. It is preferable to add an alkali such as, and more preferably, the pH is 4 or less or 10 or more. In order to perform the hydrolysis, water may be added separately. In addition, in order to perform hydrolysis in this way, when adding water separately, it is preferable that the addition amount of the water shall be 1.5 times or more by molar ratio with respect to metal alkoxide seed | species. When a transparent inorganic layer forming material is used as the diffraction grating forming material 11 ′ (when the uneven layer is an inorganic layer), the diffraction grating forming matrix 31 is pressed against the coating film of the sol solution. In addition, it is preferable to use a heated pressing roll. In this way, by pressing the mold while heating the coating film, the mold can be cured while being pressed, and the uneven layer tends to be formed more efficiently. In addition, after the transparent inorganic layer forming material is cured to form an inorganic layer in this way, it is further heated at a temperature of 200 to 1200 ° C. for 5 minutes to 6 hours from the viewpoint of increasing mechanical strength. It is preferable to do.

なお、回折格子11が透明無機層形成材料により形成された場合においては、樹脂材料を利用した場合と比較して、回折格子11の耐熱性が向上する傾向にある。そのため、回折格子11が透明無機層形成材料により形成された場合においては、いわゆる加熱スパッタにより低抵抗の透明電極(例えばITO)を効率よく製膜でき、より電力効率の高い有機EL素子が得られるばかりか、高温条件下において、その有機EL素子を使用した場合においても、回折格子11が変色等することなく、高温による劣化をより十分に抑制できる。また、回折格子11が透明無機層形成材料により形成された場合においては、素子化前に、その回折格子11の凹凸パターン面にブラシ洗浄を行うことも可能である。凹凸層を形成するための材料として透明無機層形成材料を利用した場合には、樹脂材料を利用した場合と比較して、凹凸層の表面の機械的強度がより高いものとなるため、ブラシ洗浄工程により層の表面に傷が発生することをより十分に抑制できるため(基本的に傷が発生しないため)、効率よく凹凸層の表面を洗浄でき、表面上の異物等をより効率よく除去することができるため、表面上の異物等に起因する不良発生を十分に抑制できる(不良発生率を低減できる)。更に、回折格子11が透明無機層形成材料により形成された場合においては、樹脂材料を利用した場合と比較して、耐薬品性により優れた層を形成でき、層の耐アルカリ性をより高度な水準なものに向上させることも可能である。そのため、その表面の洗浄工程において各種洗浄溶媒を用いることが可能である。すなわち、素子化前の洗浄工程において洗浄液を選ばず、アルカリや各種有機溶剤を適宜利用することも可能となる。また、上述のように、回折格子11が透明無機層形成材料により形成された場合においては、樹脂材料を利用した場合と比較して、耐薬品性により優れた層を形成できることから、ITOパターニングのレジスト、現像液によるダメージもより低減させることできる傾向にある。また、回折格子11が透明無機層形成材料により形成された場合においては、樹脂材料を利用した場合と比較して、回折格子11の耐UV性をより高い水準のものとすることができる。そのため、回折格子11が透明無機層形成材料により形成された場合においては、UVオゾン洗浄により有機系汚染物を効率よく洗浄除去することが可能となり、有機系汚染物由来の不良率を低下させることが可能となるばかりか、屋外で使用した場合においても太陽光による劣化を十分に抑制でき、耐候性をより高度なものとすることができる傾向にある。   In the case where the diffraction grating 11 is formed of a transparent inorganic layer forming material, the heat resistance of the diffraction grating 11 tends to be improved as compared with the case where a resin material is used. Therefore, when the diffraction grating 11 is formed of a transparent inorganic layer forming material, a low-resistance transparent electrode (for example, ITO) can be efficiently formed by so-called heat sputtering, and an organic EL element with higher power efficiency can be obtained. In addition, even when the organic EL element is used under high temperature conditions, deterioration due to high temperature can be more sufficiently suppressed without causing the diffraction grating 11 to be discolored. Further, when the diffraction grating 11 is formed of a transparent inorganic layer forming material, it is possible to perform brush cleaning on the concavo-convex pattern surface of the diffraction grating 11 before elementization. When the transparent inorganic layer forming material is used as a material for forming the uneven layer, the mechanical strength of the surface of the uneven layer is higher than when using a resin material, so brush cleaning Since it is possible to sufficiently suppress the generation of scratches on the surface of the layer by the process (because basically no scratches are generated), the surface of the concavo-convex layer can be efficiently cleaned, and foreign matters on the surface can be more efficiently removed. Therefore, the occurrence of defects due to foreign matters on the surface can be sufficiently suppressed (the rate of occurrence of defects can be reduced). Furthermore, when the diffraction grating 11 is formed of a transparent inorganic layer forming material, it is possible to form a layer that is more excellent in chemical resistance than in the case of using a resin material, and the layer has a higher level of alkali resistance. It can also be improved. Therefore, various cleaning solvents can be used in the surface cleaning process. That is, it is possible to appropriately use an alkali or various organic solvents without selecting a cleaning liquid in the cleaning step before device fabrication. In addition, as described above, when the diffraction grating 11 is formed of a transparent inorganic layer forming material, a layer superior in chemical resistance can be formed compared to the case of using a resin material. There is a tendency that damage caused by the resist and the developer can be further reduced. In addition, when the diffraction grating 11 is formed of a transparent inorganic layer forming material, the UV resistance of the diffraction grating 11 can be made higher than that when a resin material is used. Therefore, when the diffraction grating 11 is formed of a transparent inorganic layer forming material, it is possible to efficiently clean and remove organic contaminants by UV ozone cleaning, and to reduce the defect rate derived from organic contaminants. In addition, it is possible to sufficiently suppress deterioration due to sunlight even when used outdoors, and to have a higher level of weather resistance.

また、このような回折格子の製造工程においては、次いで、硬化後の回折格子11から母型31を取り外す(図9参照)。このように硬化後の回折格子11から母型31を取り外す方法としては、特に限定されず、公知の方法を適宜採用することができる。このようにして、透明支持基板10上に凹凸が形成された回折格子11を積層することができる。   In such a manufacturing process of the diffraction grating, the mother die 31 is then removed from the cured diffraction grating 11 (see FIG. 9). As described above, the method for removing the matrix 31 from the cured diffraction grating 11 is not particularly limited, and a known method can be appropriately employed. In this way, the diffraction grating 11 having irregularities formed on the transparent support substrate 10 can be laminated.

なお、このような工程を実施して、母型(モールド31)を用いてその凹凸構造を回折格子形成材料に転写する場合において、回折格子形成材料からの離型性を向上させるために、母型31に予め離型処理を行ってもよい。このような離型処理としては、表面エネルギーを下げる処方が一般的であり、特に制限はないが、フッ素系の材料やシリコーン樹脂等の離型剤(例えばダイキン化成品販売株式会社製の商品名「HD−2101TH」)をモールド31の凹凸表面にコーティングしたり、フッ素系のシランカップリング剤で処理する方法、ダイヤモンドライクカーボンを表面に成膜する方法などが挙げられる。   In order to improve the releasability from the diffraction grating forming material when such a process is carried out and the concavo-convex structure is transferred to the diffraction grating forming material using the mother mold (mold 31), A mold release process may be performed on the mold 31 in advance. As such a mold release treatment, a prescription for lowering the surface energy is generally used, and there is no particular limitation. However, a release agent such as a fluorine-based material or a silicone resin (for example, a product name manufactured by Daikin Chemicals Sales Co., Ltd.) Examples thereof include a method of coating “HD-2101TH”) on the uneven surface of the mold 31, a treatment with a fluorine-based silane coupling agent, and a method of forming a diamond-like carbon film on the surface.

このようにして所望のパターンを有する回折格子11を備える透明支持基材10を得ることができるが、このようにして得られた回折格子11を備える透明支持基材10を、回折格子形成用の母型(モールド)として利用して、回折格子11を製造する工程を再度実施してもよい。すなわち、回折格子11を備える透明支持基材10を母型として反転パターンのレプリカを製造してもよく、この場合には、そのレプリカを回折格子11として利用すればよい。また、このような反転、転写する工程は繰り返し実施してもよく、例えば、反転パターンのレプリカを母型として上記転写工程を再度繰り返して子レプリカを形成してもよい。このように凹凸の反転及び転写を繰り返して、最終的に第一の凹凸の形成された回折格子11を形成してもよい。なお、このようにレプリカを順次複製する場合には、母型として用いる凹凸層の凹凸パターンが形成されている面に蒸着法またはスパッタ法などの気相法により膜を積層してもよい。このように膜を積層することにより、その表面に樹脂を塗布する等して転写等を行う際に、その樹脂(例えばUV硬化樹脂)との密着性を低下させることができ、母型を剥がし易くなる。また、このような蒸着膜は、例えば、アルミニウム、金、銀、白金、ニッケル等の金属、酸化アルミニウム等の金属酸化物が挙げられる。また、このような膜の厚みとしては5〜500nmであることが好ましい。このような厚みが前記下限未満では均一な膜が得られにくく十分な密着性の低下効果が薄れ、前記上限を超えると母型の形状がなまり易くなる。レプリカの凹凸層がUV硬化樹脂からなる場合には、樹脂硬化後に、再度、紫外光を照射するなどして、適宜ポストキュアを行ってもよい。   Thus, the transparent support base material 10 including the diffraction grating 11 having a desired pattern can be obtained. The transparent support base material 10 including the diffraction grating 11 thus obtained is used for forming the diffraction grating. The process of manufacturing the diffraction grating 11 may be performed again by using it as a mother mold. That is, an inverted pattern replica may be manufactured using the transparent support substrate 10 including the diffraction grating 11 as a matrix, and in this case, the replica may be used as the diffraction grating 11. Further, such reversal and transfer processes may be repeated. For example, the above-described transfer process may be repeated again with a replica of a reversal pattern as a matrix to form a child replica. As described above, the inversion and transfer of the unevenness may be repeated to finally form the diffraction grating 11 having the first unevenness. When replicas are sequentially replicated in this way, a film may be laminated on the surface of the concavo-convex layer used as a matrix by a vapor phase method such as vapor deposition or sputtering. By laminating films in this way, when performing transfer or the like by applying a resin to the surface, adhesion with the resin (for example, UV curable resin) can be reduced, and the matrix is peeled off. It becomes easy. Examples of such a deposited film include metals such as aluminum, gold, silver, platinum, and nickel, and metal oxides such as aluminum oxide. The thickness of such a film is preferably 5 to 500 nm. If the thickness is less than the lower limit, it is difficult to obtain a uniform film, and the effect of sufficiently reducing the adhesiveness is reduced. If the thickness exceeds the upper limit, the shape of the matrix tends to be distorted. When the concave / convex layer of the replica is made of a UV curable resin, post-cure may be appropriately performed by irradiating ultraviolet light again after the resin is cured.

(有機EL素子形成工程)
次いで、有機EL素子形成工程について説明する。有機EL素子形成工程は、回折格子形成工程により得られた回折格子11の表面上に、透明電極12、有機層13及び金属電極14を、回折格子11の表面に形成されている第一の凹凸の形状が維持されるようにして、それぞれ積層して有機EL素子を得る工程である。
(Organic EL element formation process)
Next, the organic EL element forming process will be described. In the organic EL element forming step, the transparent electrode 12, the organic layer 13 and the metal electrode 14 are formed on the surface of the diffraction grating 11 on the surface of the diffraction grating 11 obtained by the diffraction grating forming step. In this process, the organic EL elements are obtained by laminating each of the organic EL elements so as to maintain the shape.

このように、透明電極12を前記第一の凹凸の形状が維持されるようにして前記回折格子上に積層するための方法としては、例えば、上述のような透明電極の材料を利用して、蒸着法、スパッタ法等の公知の方法により透明電極12を積層する方法を好適に採用することができる。このように、蒸着法、スパッタ法等の公知の方法を採用し、上述のような透明電極の材料を利用して条件を適宜変更しながら透明電極を積層することにより、前記第一の凹凸の形状を十分に維持した透明電極12を形成することができる。すなわち、透明電極12の材料が金属や金属酸化物からなるものであるため、蒸着法、スパッタ法等の公知の方法を採用しつつ蒸着時の条件やスパッタ条件等を適宜変更することで、上述のような範囲の標準偏差(σ)、標準偏差の変化率を有する凹凸を容易に形成でき、第一の凹凸の特性に由来する凹凸(例えば、尖度、平均高さ、平均ピッチ、不等式(1)の条件に関して第一の凹凸の同様に前記条件を満たすもの)を容易に形成することができる。また、透明電極12を積層する方法としては、より効率よく、上述のような範囲の標準偏差(σ)及び標準偏差の変化率を有する凹凸を形成することが可能であることから、スパッタ法を採用することが好ましい。   Thus, as a method for laminating the transparent electrode 12 on the diffraction grating so that the shape of the first unevenness is maintained, for example, using the transparent electrode material as described above, A method of laminating the transparent electrode 12 by a known method such as a vapor deposition method or a sputtering method can be suitably employed. In this way, by adopting a known method such as a vapor deposition method or a sputtering method, and laminating the transparent electrode while appropriately changing the conditions using the transparent electrode material as described above, The transparent electrode 12 having a sufficiently maintained shape can be formed. That is, since the material of the transparent electrode 12 is made of a metal or a metal oxide, the above-mentioned conditions can be changed by appropriately changing the deposition conditions and sputtering conditions while employing a known method such as a deposition method and a sputtering method. Can be easily formed with irregularities having a standard deviation (σ) in the range, standard deviation rate, and irregularities derived from the characteristics of the first irregularities (for example, kurtosis, average height, average pitch, inequality ( Regarding the condition of 1), the first unevenness satisfying the above condition can be easily formed. In addition, as a method of laminating the transparent electrode 12, it is possible to more efficiently form the irregularities having the standard deviation (σ) and the standard deviation rate in the above-described range. It is preferable to adopt.

また、このような有機層13を、回折格子11の表面に形成されている第一の凹凸の形状が維持されるようにして積層する方法としては、例えば、上述のような有機層の各層を構成する材料を順次利用して、前記透明電極12上に、蒸着法、スパッタ法等の公知の方法により有機層13の各層を順次積層する方法を好適に採用することができる。また、これらの方法の中でも、回折格子11の表面に形成されている第一の凹凸の形状をより十分に維持することができ、上述のような範囲の標準偏差(σ)、標準偏差の変化率を有する第四〜六の凹凸をより効率よく形成できるばかりか、第一の凹凸の特性に由来する凹凸の特性(例えば、尖度、平均高さ、平均ピッチ、不等式(1)の条件に関して第一の凹凸の同様に前記条件を満たすもの)を有する第四〜六の凹凸をより確実に形成することが可能であることから、真空蒸着法を採用することがより好ましく、その真空蒸着法に用いる前記正孔輸送層、前記発光層及び前記電子輸送層の各層を構成する前記ドーパント材料以外の材料(ただし、ドーパント材料(燐光材料等)がガラス転移温度の測定が可能なものである場合には、そのドーパント材料も含む。)がいずれも、ガラス転移温度が70℃〜300℃の有機材料であることが更に好ましい。このようなガラス転移温度の有機材料を用いることで、蒸着時に材料が到着した部位(被覆される物上の部位)及びその近傍に、その材料を容易に固定化できるため、前記第一の凹凸の形状を十分に維持した凹凸形状を有する有機層の各層をより確実に形成することができ、これにより、上述のような範囲の標準偏差(σ)、標準偏差の変化率を有する凹凸をより効率よく形成できる。なお、ドーパント材料が分散した発光層を得る方法としては、公知の方法を適宜採用することができ、例えば、ホスト材料とドーパント材料とを利用した共蒸着法を採用してもよい。   In addition, as a method of laminating such an organic layer 13 so that the shape of the first unevenness formed on the surface of the diffraction grating 11 is maintained, for example, each layer of the organic layer as described above is used. A method of sequentially laminating each layer of the organic layer 13 on the transparent electrode 12 by a known method such as a vapor deposition method or a sputtering method can be suitably employed by sequentially using the constituent materials. Further, among these methods, the shape of the first unevenness formed on the surface of the diffraction grating 11 can be more sufficiently maintained, and the standard deviation (σ) and the change of the standard deviation in the above-described range can be maintained. In addition to being able to more efficiently form the fourth to sixth irregularities having a ratio, the characteristics of the irregularities derived from the characteristics of the first irregularities (for example, regarding the conditions of kurtosis, average height, average pitch, inequality (1)) It is more preferable to employ the vacuum deposition method because the fourth to sixth irregularities having the same condition as the first irregularities can be more reliably formed. When the material other than the dopant material (however, the dopant material (phosphorescent material, etc.) constituting each of the hole transport layer, the light emitting layer, and the electron transport layer used in the above is capable of measuring the glass transition temperature. The Panto material including.) Both are, more preferably has a glass transition temperature of organic material 70 ° C. to 300 ° C.. By using an organic material having such a glass transition temperature, the material can be easily fixed at and near the site where the material arrives at the time of deposition (the site on the object to be coated). Each layer of the organic layer having a concavo-convex shape that sufficiently maintains the shape of the above can be more reliably formed, and thereby the concavo-convex having a standard deviation (σ) in the above range and a change rate of the standard deviation can be further improved. It can be formed efficiently. In addition, as a method of obtaining the light emitting layer in which the dopant material is dispersed, a known method can be appropriately employed. For example, a co-evaporation method using a host material and a dopant material may be employed.

また、金属電極14を回折格子11の表面に形成されている第一の凹凸の形状が維持されるようにして積層する方法としては、前述の金属電極14の材料を利用して、前記有機層13上に、蒸着法、スパッタ法等の公知の方法により金属電極14を積層する方法を好適に採用することができる。これらの方法の中でも、回折格子11の表面に形成されている第一の凹凸の形状をより十分に維持することができ、上述のような範囲の標準偏差(σ)、標準偏差の変化率を有する第二の凹凸をより効率よく形成できるばかりか、第一の凹凸の特性に由来する凹凸の特性(例えば、尖度、平均高さ、平均ピッチ、不等式(1)の条件に関して第一の凹凸の同様に前記条件を満たすもの)を有する第二の凹凸を形成することも可能であることから、真空蒸着法を採用することが好ましい。   In addition, as a method of laminating the metal electrode 14 so that the shape of the first unevenness formed on the surface of the diffraction grating 11 is maintained, the organic layer is formed using the material of the metal electrode 14 described above. A method of laminating the metal electrode 14 on the substrate 13 by a known method such as vapor deposition or sputtering can be suitably employed. Among these methods, the shape of the first unevenness formed on the surface of the diffraction grating 11 can be more sufficiently maintained, and the standard deviation (σ) and the rate of change of the standard deviation in the above range can be set. The second unevenness can be more efficiently formed, and the unevenness derived from the characteristics of the first unevenness (for example, the first unevenness with respect to the conditions of kurtosis, average height, average pitch, inequality (1) Since it is also possible to form the second unevenness having the above-mentioned conditions that satisfy the above-mentioned conditions, it is preferable to employ a vacuum deposition method.

(光学部材配置工程)
次いで、光学部材配置工程について説明する。このような光学部材配置工程は、透明支持基板の回折格子を配置する面とは反対側の面(素子の形成後に光の取り出し面となる面)に光学部材を配置する工程である。このような工程においては、光学部材15を粘着剤層及び/又は接着剤層を介して透明支持基板10上に積層してもよい。このように粘着剤層及び/又は接着剤層を介して光学部材15を積層配置する場合には、例えば、透明支持基板10の回折格子を配置する面とは反対側の面に接着剤を用いて光学部材15を積層する方法、透明支持基板10上の回折格子を配置する面とは反対側の面に粘着剤を用いて光学部材15を積層する方法等を利用して、透明樹脂基板10に光学部材15を積層、配置すればよい。
(Optical member placement process)
Next, the optical member arranging step will be described. Such an optical member disposing step is a step of disposing the optical member on the surface opposite to the surface on which the diffraction grating of the transparent support substrate is disposed (the surface that becomes the light extraction surface after the element is formed). In such a process, the optical member 15 may be laminated on the transparent support substrate 10 via an adhesive layer and / or an adhesive layer. Thus, when the optical member 15 is laminated and disposed via the pressure-sensitive adhesive layer and / or the adhesive layer, for example, an adhesive is used on the surface of the transparent support substrate 10 opposite to the surface on which the diffraction grating is disposed. The transparent resin substrate 10 using a method of laminating the optical member 15 and a method of laminating the optical member 15 using an adhesive on the surface opposite to the surface on which the diffraction grating is disposed on the transparent support substrate 10. The optical member 15 may be laminated and arranged on the substrate.

また、前記粘着剤層及び/又は接着剤層の材料としては、透明支持基板10上に光学部材15を接着することが可能な公知の材料(粘着剤及び接着剤)を適宜利用することができ、例えば、アクリル系粘着剤、エチレン−酢酸ビニル共重合体、天然ゴム系粘着剤、ポリイソブチレン、ブチルゴム、スチレン−ブチレン−スチレン共重合体、スチレン−インプレン−スチレンブロック共重合体等の合成ゴム系粘着剤、ポリウレタン系粘着剤、ポリエステル系粘着剤を適宜利用してもよく、市販品(ノーランド社製UV硬化型光学用接着剤NOA60、NOA61、NOA71,NOA72、NOA81、東亜合成製UV−3400)を用いてもよい。このような粘着剤及び接着剤を塗布する方法は特に制限されず、公知の方法を適宜採用することができる。なお、このような粘着剤及び接着剤は透明支持基板10及び光学部材15のどちらに塗布してもよい。また、このような光学部材配置工程は、回折格子11の形成前に実施してもよく、あるいは、回折格子11の形成後に実施してもよく、それらの工程を実施する順序は特に制限されるものではない。   Moreover, as a material for the pressure-sensitive adhesive layer and / or the adhesive layer, a known material (pressure-sensitive adhesive and adhesive) capable of bonding the optical member 15 onto the transparent support substrate 10 can be appropriately used. Synthetic rubber systems such as acrylic adhesives, ethylene-vinyl acetate copolymers, natural rubber adhesives, polyisobutylene, butyl rubber, styrene-butylene-styrene copolymers, styrene-imprene-styrene block copolymers, etc. A pressure-sensitive adhesive, polyurethane-based pressure-sensitive adhesive, or polyester-based pressure-sensitive adhesive may be used as appropriate. May be used. The method for applying such a pressure-sensitive adhesive and adhesive is not particularly limited, and a known method can be appropriately employed. Such a pressure-sensitive adhesive and adhesive may be applied to either the transparent support substrate 10 or the optical member 15. Moreover, such an optical member arrangement | positioning process may be implemented before formation of the diffraction grating 11, or may be implemented after formation of the diffraction grating 11, and the order which implements these processes is restrict | limited especially. It is not a thing.

なお、光学部材15として凹凸層からなるマイクロレンズを用いる場合、凹凸層からなるマイクロレンズを製造するための方法としては、平面状の支持材料の一方の面上に回折格子形成材料と同様の材料を塗布し、母型を押し付けつつ前記材料を硬化させた後、前記母型を取り外す工程を含む方法(前述の回折格子形成工程と基本的に同様の方法:なお、所望の形状のマイクロレンズを得るために、前述の回折格子形成工程と製造時の条件を適宜変更することができ、例えば、適宜材料を変更しながら母型の転写、反転を繰り返して所望の特性を有するマイクロレンズ用の母型を製造し、これを利用して、所望の形状のマイクロレンズを製造する方法を採用してもよい。)を利用することができる。このような方法を採用する場合、前記支持材料としては、透明支持基板10を好適に用いることも可能である。このように、前記支持材料として透明支持基板10を用いた場合には、支持材料からマイクロレンズを剥離せずに、そのまま利用することも可能となり、あえて粘着剤層及び/又は接着剤層等を介して凹凸層からなるマイクロレンズ(光学部材15)を積層配置する工程を施す必要がないため、有機EL素子の製造工程を簡略化することが可能である。また、前記支持材料として透明支持基板10以外のものを利用する場合においては、支持材料として樹脂フィルム(TAC、PET、COP、PC等のフィルム)を用いることができる。このような樹脂フィルムに積層した状態のマイクロレンズの積層体を得た場合には、その状態のまま、マイクロレンズの積層体を透明支持基板10上に積層してもよく、更には、前記支持材料からマイクロレンズを剥離してマイクロレンズのみを透明支持基板10上に積層してもよい。このように、別途、フィルム形態でマイクロレンズ(凹凸層)を製造する場合には、その形態のままで透明樹脂基板10の表面に貼合することが可能であり、形成した凹凸層からなるマイクロレンズに傷や欠陥を発見した場合にその部分を取り除くことができるばかりか、素子側に不良を発見した場合に、その不良品を除くことができるため、歩留まりを向上させることも可能となる。また、前記支持材料の厚みとしては特に制限されないが、1〜500μmの範囲であることが好ましい。   In addition, when using the microlens which consists of an uneven | corrugated layer as the optical member 15, as a method for manufacturing the microlens which consists of an uneven | corrugated layer, it is the same material as a diffraction grating formation material on one surface of a planar support material. And a method including a step of removing the mother die after curing the material while pressing the mother die (a method basically similar to the diffraction grating forming step described above: a microlens having a desired shape) In order to obtain the above, it is possible to appropriately change the above-described diffraction grating forming process and manufacturing conditions. For example, a mother for a microlens having desired characteristics can be obtained by repeatedly transferring and inverting the master mold while appropriately changing the material. A method of manufacturing a mold and using this to manufacture a microlens having a desired shape may be used. When such a method is employed, a transparent support substrate 10 can be suitably used as the support material. As described above, when the transparent support substrate 10 is used as the support material, the microlens can be used as it is without peeling off the support material, and an adhesive layer and / or an adhesive layer or the like can be used. Therefore, it is not necessary to perform a step of laminating and arranging microlenses (optical member 15) made of a concavo-convex layer, so that the manufacturing process of the organic EL element can be simplified. In the case where a material other than the transparent support substrate 10 is used as the support material, a resin film (a film of TAC, PET, COP, PC, etc.) can be used as the support material. When a laminated body of microlenses in a state of being laminated on such a resin film is obtained, the laminated body of microlenses may be laminated on the transparent support substrate 10 as it is. The microlens may be peeled from the material and only the microlens may be laminated on the transparent support substrate 10. Thus, when manufacturing a microlens (unevenness | corrugation layer) with a film form separately, it is possible to bond on the surface of the transparent resin substrate 10 with the form, and the micro which consists of the formed unevenness | corrugation layer. When scratches or defects are found in the lens, the portion can be removed, and when a defect is found on the element side, the defective product can be removed, so that the yield can be improved. The thickness of the support material is not particularly limited, but is preferably in the range of 1 to 500 μm.

以上、図1に示す実施形態の有機EL素子に基づいて、本発明の有機EL素子の好適な実施形態について説明したが、本発明の有機EL素子は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、図1に示す実施形態の有機EL素子においては、有機層の構成が、正孔輸送層/発光層/電子輸送層の順に積層された構成となっているが、本発明の有機EL素子は、透明支持基板、回折格子、透明電極、少なくとも発光層を備える有機層、金属電極及び光学部材を備えているものであればよく、有機層の構成は特に制限されるものではない。   As mentioned above, although preferred embodiment of the organic EL element of this invention was described based on the organic EL element of embodiment shown in FIG. 1, the organic EL element of this invention is not limited to the said embodiment. For example, in the organic EL element of the embodiment shown in FIG. 1, the organic layer has a structure in which the hole transport layer / the light emitting layer / the electron transport layer are stacked in this order. As long as it includes a transparent support substrate, a diffraction grating, a transparent electrode, an organic layer including at least a light emitting layer, a metal electrode, and an optical member, the configuration of the organic layer is not particularly limited.

すなわち、本発明において、透明電極上に積層する有機層は、発光層を備えていればよく、他の構成は特に制限されず、有機EL素子の有機層に用いることが可能な公知の有機層を適宜利用することができる。このような有機層は、少なくとも1層の発光層を備えていればよく、発光層と発光層以外の種々の有機薄膜層の積層体としてもよい。このような発光層以外の有機薄膜層としては、有機EL素子に用いることが可能なものであればよく、特に制限されず、例えば、正孔輸送層、電子輸送層、陽極バッファー層、正孔阻止層、電子阻止層、陰極バッファー層(有機材料の含有量が50質量%以上である場合の陰極バッファー層:金属系の材料により形成された無機層である場合を除く)等が挙げられる。また、正孔輸送層もしくは電子輸送層が発光層の役割を兼ねていてもよく、この場合には、透明電極と金属電極の間の有機層を2層構成(正孔輸送層/電子輸送層の構成:なお、一方の層が発光層として機能する。)としてもよい。   That is, in the present invention, the organic layer laminated on the transparent electrode only needs to include a light emitting layer, and other configurations are not particularly limited, and are known organic layers that can be used for the organic layer of the organic EL element. Can be used as appropriate. Such an organic layer only needs to include at least one light emitting layer, and may be a laminate of a light emitting layer and various organic thin film layers other than the light emitting layer. The organic thin film layer other than the light emitting layer is not particularly limited as long as it can be used for an organic EL element, and examples thereof include a hole transport layer, an electron transport layer, an anode buffer layer, and a hole. Examples thereof include a blocking layer, an electron blocking layer, and a cathode buffer layer (a cathode buffer layer when the content of the organic material is 50% by mass or more: except for an inorganic layer formed of a metal-based material). In addition, the hole transport layer or the electron transport layer may also serve as the light emitting layer. In this case, the organic layer between the transparent electrode and the metal electrode has a two-layer structure (hole transport layer / electron transport layer). The one layer may function as a light emitting layer.

より具体的には、図1に示す実施形態においては有機層13が下記構成(A):
(A)正孔輸送層131/発光層132/電子輸送層133(以下、記号「/」は積層されていることを示す。)
で示される積層構成を有するものであったが、本発明においては、有機層が、他の層として陽極バッファー層、正孔阻止層、電子阻止層などの公知の有機材料からなる層を適宜積層した積層構成の層であってもよく、更には、有機層中の発光層を、ホスト材料の種類がそれぞれ異なる第一の発光層及び第二の発光層の2層からなるものとしてもよい。
More specifically, in the embodiment shown in FIG. 1, the organic layer 13 has the following configuration (A):
(A) Hole transport layer 131 / light emitting layer 132 / electron transport layer 133 (hereinafter, the symbol “/” indicates that they are stacked).
In the present invention, the organic layer is appropriately laminated with a layer made of a known organic material such as an anode buffer layer, a hole blocking layer, and an electron blocking layer as the other layer in the present invention. In addition, the light emitting layer in the organic layer may be composed of two layers, ie, a first light emitting layer and a second light emitting layer, each having a different type of host material.

このように、有機層が発光層以外の他の層(発光層以外の有機材料よりなる層)を含有する場合、かかる他の層(正孔輸送層、電子輸送層、陽極バッファー層、正孔阻止層、電子阻止層、陰極バッファー層(有機材料により形成される場合の陰極バッファー層)等)の金属電極と対向する面の表面に形成された凹凸は、それらの層の厚みが10nm以上である場合には、図1に示す実施形態において説明した正孔輸送層、発光層、電子輸送層の表面に形成されている凹凸と同様の特性を有することが好ましい。なお、このような有機層が10nm未満の場合には、層の厚みが薄く、基本的に、蒸着法、スパッタ法等により積層することで、その積層する対象物(被積層物)の表面に形成された凹凸形状の特性を十分に維持して積層することが可能であり、積層時に凹凸形状の特性の変化する割合が低いものとなる傾向にあるため、本発明においては、有機層中の各層の厚みが10nm以上である場合に、図1に示す実施形態において説明した正孔輸送層、発光層、電子輸送層の表面に形成されている凹凸と同様の特性を有することを好適な条件としている。また、本発明においては、有機層中の全ての層(それらの層の厚みにかかわらず、全ての層)の金属電極と対向する面の表面に形成された凹凸が図1に示す実施形態において説明した正孔輸送層、発光層、電子輸送層の表面に形成されている凹凸と同様の特性を有することがより好ましい。すなわち、有機層中の厚みが10nm以上である各層(より好ましくは、厚みにかかわらず、有機層中の全ての層)の金属電極と対向する面の表面に形成された凹凸はいずれも、凹凸の深さ分布の標準偏差(σ)が15〜50nmであることが好ましく、また、前記第一の凹凸の深さ分布の標準偏差に対する凹凸の深さ分布の標準偏差の変化率が+15%〜−15%となるものであることが好ましい。なお、このような他の層の凹凸の深さ分布の標準偏差(σ)及び前記標準偏差の変化率の好適な範囲は、前述の正孔輸送層、発光層及び電子輸送層の凹凸の深さ分布の標準偏差(σ)及び前記標準偏差の変化率の好適な範囲と同様の範囲である。また、このような他の層において、前述の範囲の標準偏差(σ)及び標準偏差の変化率を達成するという観点から、その層を構成する材料が、ガラス転移温度(Tg)が70℃〜300℃の有機材料であることが好ましい。このような他の層を形成するための材料のガラス転移温度(Tg)が70℃〜300℃であることにより、より効率よく第一の凹凸に対する追従性の高い凹凸を有する層を形成することができ、これにより、より効率よく各層に前述の範囲内の標準偏差(σ)及び標準偏差の変化率を有する凹凸を形成することが可能となる。なお、このような他の層の材料のガラス転移温度(Tg)の好適な範囲は、前述の正孔輸送層の材料と同様の範囲である。また、有機層中の全ての層の金属電極と対向する面の表面に形成された凹凸はいずれも、第一の凹凸の特性(例えば凹凸高さ等)と同様の特性を有することが好ましい。   Thus, when an organic layer contains layers other than a light emitting layer (layer consisting of organic materials other than a light emitting layer), such other layers (hole transport layer, electron transport layer, anode buffer layer, hole) Concavities and convexities formed on the surface of the surface facing the metal electrode of the blocking layer, electron blocking layer, cathode buffer layer (cathode buffer layer when formed of an organic material, etc.) are 10 nm or more in thickness. In some cases, it is preferable to have the same characteristics as the unevenness formed on the surfaces of the hole transport layer, the light emitting layer, and the electron transport layer described in the embodiment shown in FIG. In addition, when such an organic layer is less than 10 nm, the thickness of the layer is thin. Basically, by laminating by a vapor deposition method, a sputtering method or the like, the surface of the object to be laminated (stacked object) is formed. In the present invention, since the ratio of change in the uneven shape characteristics tends to be low at the time of stacking, it is possible to laminate while maintaining the formed uneven shape characteristics sufficiently. When the thickness of each layer is 10 nm or more, it is preferable to have the same characteristics as the unevenness formed on the surfaces of the hole transport layer, the light emitting layer, and the electron transport layer described in the embodiment shown in FIG. It is said. Further, in the embodiment shown in FIG. 1, the unevenness formed on the surface of the surface facing the metal electrode of all layers in the organic layer (all layers regardless of the thickness of those layers) in the organic layer. It is more preferable to have the same characteristics as the unevenness formed on the surfaces of the hole transport layer, the light emitting layer, and the electron transport layer described. That is, any unevenness formed on the surface of the surface facing the metal electrode of each layer (more preferably, all layers in the organic layer regardless of the thickness) whose thickness in the organic layer is 10 nm or more The standard deviation (σ) of the depth distribution is preferably 15 to 50 nm, and the change rate of the standard deviation of the unevenness depth distribution with respect to the standard deviation of the depth distribution of the first unevenness is + 15% to It is preferably -15%. Note that the preferred range of the standard deviation (σ) of the unevenness distribution of the other layers and the rate of change of the standard deviation is the depth of the unevenness of the hole transport layer, the light emitting layer, and the electron transport layer. This is the same range as the preferred range of the standard deviation (σ) of the height distribution and the rate of change of the standard deviation. Further, in such other layers, from the viewpoint of achieving the standard deviation (σ) and the standard deviation change rate in the above-mentioned range, the material constituting the layer has a glass transition temperature (Tg) of 70 ° C. to An organic material at 300 ° C. is preferred. By forming the glass transition temperature (Tg) of the material for forming such another layer in the range of 70 ° C. to 300 ° C., it is possible to more efficiently form a layer having unevenness with high followability to the first unevenness. Accordingly, it is possible to more efficiently form the unevenness having the standard deviation (σ) and the standard deviation change rate within the above-mentioned range in each layer. In addition, the suitable range of the glass transition temperature (Tg) of the material of such another layer is the same range as the material of the above-mentioned hole transport layer. Moreover, it is preferable that all the unevenness | corrugations formed in the surface of the surface facing the metal electrode of all the layers in an organic layer have the characteristic similar to the characteristic (for example, uneven | corrugated height etc.) of a 1st unevenness | corrugation.

また、本発明の有機EL素子の構成は、上述のように、特に制限されるものではないが、前記有機層が正孔輸送層と電子輸送層とを更に備えており且つ前記発光層が燐光材料とホスト材料とを含有する層であることが好ましい。このように、本発明の有機EL素子としては、例えば、上記図1に示すような実施形態の有機EL素子であって、発光層が燐光材料とホスト材料とを含有する層であるものが好ましい。   The configuration of the organic EL device of the present invention is not particularly limited as described above, but the organic layer further includes a hole transport layer and an electron transport layer, and the light emitting layer is phosphorescent. A layer containing a material and a host material is preferred. Thus, as the organic EL element of the present invention, for example, the organic EL element of the embodiment as shown in FIG. 1 above, in which the light emitting layer is a layer containing a phosphorescent material and a host material is preferable. .

また、本発明の有機EL素子の好適な他の実施形態の具体的な一例としては、例えば、図10に示すような、有機層13が下記構成(B):
(B)正孔輸送層131/発光層132/正孔阻止層134/電子輸送層133
で表される積層構成を有し、且つ、有機層13と金属電極14との間に、金属系の材料からなる陰極バッファー層(電子注入層:無機層)16を更に備える構成の有機EL素子が挙げられる。
Moreover, as a specific example of other suitable embodiment of the organic EL element of this invention, the organic layer 13 as shown in FIG. 10, for example is the following structure (B):
(B) Hole transport layer 131 / light emitting layer 132 / hole blocking layer 134 / electron transport layer 133
An organic EL element having a layered structure represented by the following, and further comprising a cathode buffer layer (electron injection layer: inorganic layer) 16 made of a metal-based material between the organic layer 13 and the metal electrode 14. Is mentioned.

このような正孔輸送層131、発光層132、電子輸送層133の材料としては前述の図1に示す実施形態において説明したものを適宜利用できる。   As materials for the hole transport layer 131, the light emitting layer 132, and the electron transport layer 133, those described in the embodiment shown in FIG.

また、このような正孔阻止層134の構成材料としては、公知の材料を適宜利用することができ、例えば、BCP(Tg:83℃)等を用いることができる。なお、正孔阻止層とは、通常の有機EL素子で使われている電子輸送層と構成的には同じものであるが、その機能が電子輸送機能よりも発光層から陰極側に漏れ出すホールの移動を阻止する機能が有力であるために正孔阻止層と名付けられているものであり、一種の電子輸送層と解釈することもできる。このような正孔阻止層134を利用することにより、より効率よく発光させることが可能となる。なお、前述のように、有機層を構成する材料が70℃〜300℃の有機材料であることが好ましいことから、正孔阻止層134の構成材料もガラス転移温度(Tg)が70℃〜300℃の有機材料であることが好ましい。   As a constituent material of the hole blocking layer 134, a known material can be used as appropriate, and for example, BCP (Tg: 83 ° C.) or the like can be used. The hole blocking layer is structurally the same as the electron transport layer used in a normal organic EL element, but its function leaks from the light emitting layer to the cathode side rather than the electron transport function. It is named as a hole blocking layer because it has a powerful function of blocking the movement of the metal, and can be interpreted as a kind of electron transport layer. By using such a hole blocking layer 134, light can be emitted more efficiently. As described above, since the material constituting the organic layer is preferably an organic material at 70 ° C. to 300 ° C., the constituent material of the hole blocking layer 134 also has a glass transition temperature (Tg) of 70 ° C. to 300 ° C. It is preferable that it is an organic material of ° C.

また、正孔阻止層134の厚みとしては、1〜50nmであることが好ましい。また、このような正孔阻止層134を製造する場合においても、正孔阻止層134を第一の凹凸の形状が維持されるようにして積層することが好ましい。このような観点から、正孔阻止層134を製造する方法としては蒸着法、スパッタ法を採用することが好ましい。   The thickness of the hole blocking layer 134 is preferably 1 to 50 nm. Also in the case of manufacturing such a hole blocking layer 134, it is preferable to stack the hole blocking layer 134 so that the shape of the first unevenness is maintained. From such a viewpoint, it is preferable to employ a vapor deposition method or a sputtering method as a method of manufacturing the hole blocking layer 134.

金属系の材料からなる陰極バッファー層(電子注入層:無機層)16の材料としては、フッ化リチウム(LiF)、Li等の金属フッ化物、Ca、Ba、Cs等の活性の高いアルカリ土類金属等を用いることができる。なお、無機層とは、無機材料(金属および有機金属錯体以外の金属化合物(金属の酸化物、水酸化物、ハロゲン化物、硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩等))の含有量が50質量%以上となる層をいう。このような金属系の材料からなる陰極バッファー層16の厚みは0.1〜10nmの範囲であることが好ましい。また、このような陰極バッファー層16を製造する場合においても、これらの各層を第一の凹凸の形状が維持されるようにして、それぞれ積層することが好ましく、かかる積層方法として、蒸着法、スパッタ法を採用することが好ましい。なお、金属系の材料からなる陰極バッファー層16はその構成材料が金属又は金属化合物からなる層であり且つ基本的に薄い層であるため、蒸着法、スパッタ法等により積層することで、その積層する対象物(被積層物)の表面に形成された凹凸形状の特性を十分に維持して積層することが可能である。また、金属系の材料からなる陰極バッファー層16においても、金属電極と対向する面の表面に形成された凹凸が、凹凸の深さ分布の標準偏差(σ)が15〜50nmであることが好ましく、また、前記第一の凹凸の深さ分布の標準偏差に対する凹凸の深さ分布の標準偏差の変化率が+15%〜−15%となるものであることが好ましい。 As a material of the cathode buffer layer (electron injection layer: inorganic layer) 16 made of a metal-based material, metal fluorides such as lithium fluoride (LiF) and Li 2 O 3 , high activity such as Ca, Ba, and Cs are used. Alkaline earth metals can be used. In addition, the content of inorganic materials (metal compounds other than metals and organometallic complexes (metal oxides, hydroxides, halides, nitrates, sulfates, carbonates, etc.)) is 50% by mass or more. The layer which becomes. The thickness of the cathode buffer layer 16 made of such a metal-based material is preferably in the range of 0.1 to 10 nm. Also in the case of manufacturing such a cathode buffer layer 16, it is preferable to stack each of these layers so that the shape of the first unevenness is maintained. It is preferable to adopt the method. The cathode buffer layer 16 made of a metal-based material is a layer made of a metal or a metal compound and is basically a thin layer. Therefore, the cathode buffer layer 16 can be laminated by vapor deposition, sputtering, or the like. It is possible to perform the lamination while sufficiently maintaining the characteristics of the uneven shape formed on the surface of the object to be laminated (laminated object). Further, also in the cathode buffer layer 16 made of a metal-based material, the unevenness formed on the surface of the surface facing the metal electrode preferably has a standard deviation (σ) of the unevenness depth distribution of 15 to 50 nm. Moreover, it is preferable that the change rate of the standard deviation of the unevenness depth distribution with respect to the standard deviation of the first unevenness depth distribution is + 15% to −15%.

更に、本発明の有機EL素子の好適な他の実施形態としては、前記有機層が正孔輸送層と電子輸送層とを更に備えており且つ前記発光層が燐光材料とホスト材料とを含有する層である構成の有機EL素子として、例えば、図11に示すような、有機層が下記構成(C):
(C)正孔輸送層131/第一発光層132(a)/第二発光層132(b)/電子輸送層133
で表される積層構成を有し、且つ、金属系の材料からなる陰極バッファー層16を備える有機EL素子も挙げられる。
Furthermore, as another preferred embodiment of the organic EL device of the present invention, the organic layer further includes a hole transport layer and an electron transport layer, and the light emitting layer contains a phosphorescent material and a host material. As an organic EL element having a layer structure, for example, as shown in FIG. 11, the organic layer has the following structure (C):
(C) Hole transport layer 131 / first light emitting layer 132 (a) / second light emitting layer 132 (b) / electron transport layer 133
And an organic EL element having a cathode buffer layer 16 made of a metal-based material.

このような第一発光層132(a)及び第二発光層132(b)としては、発光層132(a)及び(b)において、それぞれホスト材料の種類が異なっていればよい。このような第一発光層132(a)及び第二発光層132(b)に利用され得るホスト材料としては、前述の発光層の材料として説明したものを適宜利用することができる。なお、このような2層の発光層の表面形状(凹凸)はそれぞれ前述の発光層132と同様の特性を有するものである。   As such a 1st light emitting layer 132 (a) and a 2nd light emitting layer 132 (b), the kind of host material should just differ in the light emitting layers 132 (a) and (b), respectively. As the host material that can be used for the first light-emitting layer 132 (a) and the second light-emitting layer 132 (b), the materials described as the material of the light-emitting layer can be appropriately used. Note that the surface shape (unevenness) of the two light emitting layers has the same characteristics as the light emitting layer 132 described above.

また、図11に示すような積層構成の有機EL素子においては、正孔輸送層131を構成する材料と、第一発光層132(a)のホスト材料とにおいて同一の種類の有機材料を利用し(例えば、双方の材料をTCTAとする場合などが挙げられる。)、且つ、第二発光層132(b)のホスト材料と電子輸送層133を構成する材料とにおいて同一の種類の有機材料を利用すること(例えば、双方の材料をTPBiとする場合などが挙げられる。)が好ましい。このように、発光層を2層構成としつつ、正孔輸送層131を構成する材料と第一発光層132(a)のホスト材料とに用いる材料に同一の種類の有機材料を利用し且つ第二発光層132(b)のホスト材料と電子輸送層133を構成する材料とに用いる材料に同一の種類の有機材料を利用することにより、正孔輸送層131と発光層132(a)、および電子輸送層133と発光層132(b)の界面が実質的になくなり、エネルギー障壁および界面でのキャリア移動度の低下による効率の低下が抑制できる。なお、燐光発光を利用する有機EL素子においては、ホールが発光層と電子輸送層との間(例えば正孔阻止層を備える場合には発光層と正孔阻止層との界面)に貯まるか、あるいは、電子が発光層と正孔輸送層との間(例えば電子阻止層を備える場合には発光層と電子阻止層との界面)に貯まってしまうと、そこで電子とホールの再結合が起こってしまい、三重項励起状態が消滅し易く、ロールオフ現象が生じ易くなる。このようなロールオフ現象を抑制して三重項励起状態の消滅を防ぐためには、キャリアの再結合領域を広くとるとともに、発光層の界面等における電子とホールの再結合を最小化(ミニマム化)することが有効である。このような観点からも、正孔輸送層131を構成する材料と第一発光層132(a)のホスト材料とに用いる材料に同一の種類の有機材料を利用し且つ第二発光層132(b)のホスト材料と電子輸送層133を構成する材料とに用いる材料に同一の種類の有機材料を利用することが好ましい。   Further, in the organic EL element having the laminated structure as shown in FIG. 11, the same kind of organic material is used for the material constituting the hole transport layer 131 and the host material of the first light emitting layer 132 (a). (For example, the case where both materials are TCTA may be mentioned.) The same type of organic material is used for the host material of the second light emitting layer 132 (b) and the material constituting the electron transport layer 133. (For example, the case where both materials are TPBi) is preferable. As described above, the same kind of organic material is used as the material used for the material constituting the hole transport layer 131 and the host material of the first light emitting layer 132 (a) while the light emitting layer has a two-layer structure. By using the same type of organic material for the host material of the two light emitting layers 132 (b) and the material constituting the electron transporting layer 133, the hole transporting layer 131, the light emitting layer 132 (a), and The interface between the electron transport layer 133 and the light emitting layer 132 (b) is substantially eliminated, and a decrease in efficiency due to a decrease in energy barrier and carrier mobility at the interface can be suppressed. In the organic EL element using phosphorescence emission, holes are stored between the light emitting layer and the electron transport layer (for example, in the case where a hole blocking layer is provided, the interface between the light emitting layer and the hole blocking layer). Alternatively, if electrons accumulate between the light emitting layer and the hole transport layer (for example, the interface between the light emitting layer and the electron blocking layer when an electron blocking layer is provided), recombination of electrons and holes occurs there. Therefore, the triplet excited state is likely to disappear, and the roll-off phenomenon is likely to occur. In order to suppress such a roll-off phenomenon and prevent the disappearance of the triplet excited state, the recombination region of carriers is made wide and the recombination of electrons and holes at the interface of the light emitting layer is minimized (minimization). It is effective to do. From this point of view, the same type of organic material is used for the material used for the hole transport layer 131 and the host material of the first light emitting layer 132 (a), and the second light emitting layer 132 (b It is preferable to use the same type of organic material as the material used for the host material and the material constituting the electron transport layer 133.

また、本発明の有機EL素子の他の実施形態として、例えば、有機層13が下記構成(D)〜(K):
(D)正孔輸送層/電子阻止層/発光層/電子輸送層
(E)正孔輸送層/電子阻止層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層
(F)陽極バッファー層(正孔注入層)/正孔輸送層/電子阻止層/発光層/電子輸送層
(G)陽極バッファー層(正孔注入層)/正孔輸送層/電子阻止層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層
(H)正孔輸送層/電子阻止層/発光層/電子輸送層/有機材料からなる陰極バッファー層
(I)正孔輸送層/電子阻止層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/有機材料からなる陰極バッファー層
(J)陽極バッファー層(正孔注入層)/正孔輸送層/電子阻止層/発光層/電子輸送層/有機材料からなる陰極バッファー層
(K)陽極バッファー層(正孔注入層)/正孔輸送層/電子阻止層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/有機材料からなる陰極バッファー層
で表される積層構成を有する有機EL素子等も挙げることができる。
Further, as another embodiment of the organic EL element of the present invention, for example, the organic layer 13 has the following configurations (D) to (K):
(D) Hole transport layer / electron blocking layer / light emitting layer / electron transport layer (E) hole transport layer / electron blocking layer / light emitting layer / hole blocking layer / electron transport layer (F) anode buffer layer (holes) Injection layer) / hole transport layer / electron blocking layer / light emitting layer / electron transport layer (G) anode buffer layer (hole injection layer) / hole transport layer / electron blocking layer / light emitting layer / hole blocking layer / electron Transport layer (H) Hole transport layer / electron blocking layer / light emitting layer / electron transport layer / cathode buffer layer made of organic material (I) hole transport layer / electron blocking layer / light emitting layer / hole blocking layer / electron transport Layer / cathode buffer layer made of organic material (J) anode buffer layer (hole injection layer) / hole transport layer / electron blocking layer / light emitting layer / electron transport layer / cathode buffer layer made of organic material (K) anode buffer Layer (hole injection layer) / hole transport layer / electron blocking layer / light emitting layer / hole blocking layer / electron transport layer / present Organic EL element or the like having a layered structure represented by the cathode buffer layer made of a material can also be mentioned.

このような電子阻止層の構成材料としては、公知の材料を適宜利用することができ、例えば、電子阻止層に用いる材料としては、TCTAや、Irppz等を挙げることができる。なお、電子阻止層とは、通常の有機EL素子で使われている正孔輸送層と構成的には同じものであるが、その機能が正孔輸送機能よりも発光層から陽極側に漏れ出す電子の移動を阻止する機能が有力であるために電子阻止層と名付けられているものであり、一種のホール輸送層と解釈することもできる。なお、発光層に燐光材料を用いる場合に、このような電子阻止層を利用することにより、より効率よく燐光発光させることが可能となる。また、このような電子阻止層の厚みとしては、1〜50nmであることが好ましい。このような電子阻止層を製造する際には第一の凹凸の形状が維持されるようにして積層することが好ましく、その積層方法としては蒸着法、スパッタ法を採用することが好ましい。   As a constituent material of such an electron blocking layer, a known material can be appropriately used. For example, examples of a material used for the electron blocking layer include TCTA and Irppz. The electron blocking layer is structurally the same as the hole transport layer used in ordinary organic EL elements, but its function leaks from the light emitting layer to the anode side rather than the hole transport function. It is named as an electron blocking layer because it has a powerful function of blocking the movement of electrons, and can also be interpreted as a kind of hole transport layer. In the case where a phosphorescent material is used for the light emitting layer, phosphorescence emission can be performed more efficiently by using such an electron blocking layer. The thickness of such an electron blocking layer is preferably 1 to 50 nm. When manufacturing such an electron blocking layer, it is preferable to laminate so as to maintain the shape of the first unevenness, and it is preferable to employ a vapor deposition method or a sputtering method as the lamination method.

また、このような陽極バッファー層(正孔注入層)の材料としては公知の材料を適宜利用することができ、例えば、銅フタロシアニン、PEDOT等の有機材料が挙げられる。また、このような陽極バッファー層の厚みとしては1〜100nmとすることが好ましい。更に、このような陽極バッファー層を製造する際には第一の凹凸の形状が維持されるようにして積層することが好ましく、その積層方法としては蒸着法、スパッタ法を採用することが好ましい。   Moreover, as a material of such an anode buffer layer (hole injection layer), a known material can be appropriately used, and examples thereof include organic materials such as copper phthalocyanine and PEDOT. The thickness of such an anode buffer layer is preferably 1 to 100 nm. Furthermore, when manufacturing such an anode buffer layer, it is preferable to laminate | stack so that the shape of the 1st unevenness | corrugation may be maintained, and it is preferable to employ | adopt a vapor deposition method and a sputtering method as the lamination | stacking method.

更に、陰極バッファー層は、Bphen、BCP、TBBPhenなどの有機材料をアルカリ金属化合物やアルカリ金属、アルカリ土類金属化合物やアルカリ土類金属をドープした有機化合物などと共蒸着して、有機層としてもよい。なお、この際に使用される有機材料はTgが70℃〜300℃の範囲にあることが好ましい。また、このような陰極バッファー層の厚みとしては、1〜50nmであることが好ましい。このように有機層の一つとして陰極バッファー層を製造する際には第一の凹凸の形状が維持されるようにして積層することが好ましく、その積層方法としては蒸着法、スパッタ法を採用することが好ましい。   Furthermore, the cathode buffer layer is formed by co-evaporating an organic material such as Bphen, BCP, TBBPhen with an alkali metal compound, an alkali metal, an alkaline earth metal compound, an organic compound doped with an alkaline earth metal, etc. Good. In addition, it is preferable that Tg is in the range of 70 degreeC-300 degreeC for the organic material used in this case. Further, the thickness of such a cathode buffer layer is preferably 1 to 50 nm. Thus, when manufacturing the cathode buffer layer as one of the organic layers, it is preferable that the first unevenness is maintained and the layers are preferably stacked. As the stacking method, vapor deposition or sputtering is adopted. It is preferable.

以下、参考例、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on a reference example, an Example, and a comparative example, this invention is not limited to a following example.

先ず、各参考例、各実施例及び各比較例で得られた有機EL素子の各層に形成された凹凸形状の特性の測定方法を説明する。   First, the measurement method of the uneven | corrugated shaped characteristic formed in each layer of the organic EL element obtained by each reference example, each Example, and each comparative example is demonstrated.

〈凹凸形状の特性の測定方法〉
凹凸形状の測定方法に際しては、先ず、回折格子に形成されている第一の凹凸、透明電極の金属電極と対向する面(回折格子と対抗する面とは反対側の面)に形成されている凹凸、有機層の各層の金属電極と対向する面(回折格子と対抗する面とは反対側の面)に形成されている凹凸、金属電極の有機層と対向する面に形成されている凹凸の凹凸形状について、それぞれ、任意の3μm角(縦3μm、横3μm)の測定領域に対して、原子間力顕微鏡(SIIナノテクノロジー社製の環境制御ユニット付走査型プローブ顕微鏡「NanonaviIIステーション/E−sweep」)を用いて下記の解析条件:
測定モード:ダイナミックフォースモード
カンチレバー:SI−DF40(材質:Si、レバー幅:40μm、チップ先端の直径:10nm)
測定雰囲気:大気中
測定温度:25℃
による解析を行って、各凹凸形状に関する凹凸解析画像(SPM像)を得た。なお、金属電極の有機層と対向する面に形成されている凹凸の凹凸形状は、得られた有機EL素子の金属電極の外表面に粘着テープ(住友スリーエム社製の商品名「Scotchメンディング粘着テープ」等)を貼り付けた後、大気雰囲気分、室温(25℃)条件下において、その粘着テープを利用して金属電極のみを有機層から剥離し、その粘着テープ上の金属電極表面をSPM像で評価した。
<Measurement method of uneven shape characteristics>
In the measurement method of the concavo-convex shape, first, the first concavo-convex formed on the diffraction grating and the surface facing the metal electrode of the transparent electrode (surface opposite to the surface facing the diffraction grating) are formed. Unevenness, unevenness formed on the surface of each layer of the organic layer facing the metal electrode (surface opposite to the surface facing the diffraction grating), unevenness formed on the surface of the metal electrode facing the organic layer Regarding the uneven shape, an atomic force microscope (scanning probe microscope with an environmental control unit manufactured by SII Nanotechnology, Inc., “Nonavi II station / E-sweep”) is used for an arbitrary measurement area of 3 μm square (vertical 3 μm, horizontal 3 μm). ]) Using the following analysis conditions:
Measurement mode: Dynamic force mode Cantilever: SI-DF40 (material: Si, lever width: 40 μm, tip diameter: 10 nm)
Measurement atmosphere: Measurement temperature in air: 25 ° C
The unevenness analysis image (SPM image) regarding each uneven shape was obtained. In addition, the uneven | corrugated uneven | corrugated shape formed in the surface facing the organic layer of a metal electrode is an adhesive tape (the product name "Scotch Mending Adhesive made by Sumitomo 3M Co., Ltd.") on the outer surface of the metal electrode of the obtained organic EL element. After attaching the “tape” etc., only the metal electrode is peeled off from the organic layer using the adhesive tape under the atmospheric conditions and room temperature (25 ° C.) conditions, and the surface of the metal electrode on the adhesive tape is SPM. Evaluated with a statue.

次に、各凹凸形状のSPM像を利用して、測定領域内の65536点(縦256点×横256点)の測定点に関して、全測定点のうち、透明支持基板10の表面からの高さが最も高い測定点を求め、かかる測定点を含み且つ透明支持基板10の表面と平行な面を基準面(水平面)として、その基準面からの深さの値(前記測定点における透明支持基板10からの高さの値から各測定点における透明支持基板10からの高さを差し引いた差分)を凹凸深さのデータとして、測定装置(例えばエスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製の製品名「E−sweep」)中のソフトにより自動的に計算して求めた。そして、このような凹凸深さのデータに基づいて、上記式(I)及び(II)を計算して、各凹凸の深さ分布の平均値(m)及び各凹凸の深さ分布の標準偏差(σ)を求めた。また、このような凹凸深さのデータに基づいて、凹凸の深さ分布の中央値(M)、尖度(k)も求めた。なお、凹凸の深さ分布の中央値(M)及び尖度(k)の測定方法は、前述の回折格子11の凹凸の深さ分布の中央値(M)及び尖度(k)の測定方法と同様の方法を採用することにより求めた。   Next, with respect to 65536 points (256 vertical points × 256 horizontal points) in the measurement region using the SPM images of each uneven shape, the height from the surface of the transparent support substrate 10 among all the measurement points. Is determined as a reference plane (horizontal plane) including the measurement point and parallel to the surface of the transparent support substrate 10, and the depth value from the reference plane (the transparent support substrate 10 at the measurement point). The difference between the height value from the subtracted height from the transparent support substrate 10 at each measurement point and the unevenness depth data is used as a measurement device (for example, product name “E-” manufactured by SII Nano Technology Co., Ltd.). automatically calculated by the software in “sweep”). And based on such unevenness depth data, the above formulas (I) and (II) are calculated, and the average value (m) of each unevenness depth distribution and the standard deviation of each unevenness depth distribution are calculated. (Σ) was determined. Moreover, based on the data of such unevenness, the median value (M) and kurtosis (k) of the unevenness distribution were also obtained. In addition, the measuring method of the median value (M) and kurtosis (k) of uneven | corrugated depth distribution is the measuring method of the median value (M) and kurtosis (k) of uneven | corrugated depth distribution of the above-mentioned diffraction grating 11. It was calculated | required by employ | adopting the same method.

また、得られた回折格子の凹凸形状(第一の凹凸の形状)のSPM像を利用して、SPM像に1次傾き補正を含むフラット処理を施した後に、2次元高速フーリエ変換処理を施すことによりフーリエ変換像を得た。そして、このような凹凸解析画像及びフーリエ変換像に基づいて、回折格子の凹凸の平均高さ、凹凸の平均ピッチ、フーリエ変換像の模様を測定した。なお、回折格子の凹凸の平均高さ及び凹凸の平均ピッチは、100点の凹凸の高さ及び距離の平均値とした。   Further, using the obtained SPM image of the concavo-convex shape (first concavo-convex shape) of the diffraction grating, the SPM image is subjected to flat processing including first-order inclination correction and then subjected to two-dimensional fast Fourier transform processing. A Fourier transform image was obtained. And based on such an unevenness | corrugation analysis image and a Fourier-transform image, the average height of the unevenness | corrugation of a diffraction grating, the average pitch of an unevenness | corrugation, and the pattern of the Fourier-transform image were measured. In addition, the average height of the unevenness | corrugation of a diffraction grating and the average pitch of an unevenness | corrugation were made into the average value of the height and distance of 100 unevenness | corrugations.

(参考例1)
以下のようにして、透明支持基板/回折格子/透明電極/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極バッファー層/金属電極の順で積層された構成(図10に示す実施形態の有機EL素子から光学部材15を取り外した構成)を有する有機EL素子を製造した。
(Reference Example 1)
A structure in which a transparent support substrate / diffraction grating / transparent electrode / hole transport layer / light emitting layer / hole blocking layer / electron transport layer / cathode buffer layer / metal electrode are stacked in this order (see FIG. 10). An organic EL element having a configuration in which the optical member 15 is removed from the organic EL element of the illustrated embodiment was manufactured.

〈回折格子形成用の母型(モールド)の調製工程〉
先ず、母型(モールド)の調製工程に利用したブロック共重合体(A)について説明する。
<Preparation process of mold for forming diffraction grating>
First, the block copolymer (A) used in the step of preparing the mother mold (mold) will be described.

[ブロック共重合体(A)]
PSとPMMAのブロック共重合体(Polymer Source社製)、
PSセグメントのMn=868,000、
PMMAセグメントのMn=857,000、
ブロック共重合体のMn=1,725,000
PSセグメントとPMMAセグメントの体積比(PS:PMMA)=53:47、
分子量分布(Mw/Mn)=1.30、
PSセグメントのTg=96℃、
PMMAセグメントのTg=110℃。
[Block copolymer (A)]
Block copolymer of PS and PMMA (manufactured by Polymer Source),
Mn of PS segment = 868,000,
PMMA segment Mn = 857,000,
Block copolymer Mn = 1,725,000
Volume ratio of PS segment to PMMA segment (PS: PMMA) = 53: 47,
Molecular weight distribution (Mw / Mn) = 1.30,
PS segment Tg = 96 ° C.
Tg of the PMMA segment = 110 ° C.

このようなブロック共重合体(A)としては、第1のポリマーセグメントとしてポリスチレン(以下、適宜「PS」と略する)を、第2のポリマーセグメントとしてポリメチルメタクリレート(以下、適宜「PMMA」と略する)を有するPolymer Source社製のブロック共重合体を利用した。なお、ブロック共重合体(A)における第1及び第2のポリマーセグメントの体積比(第1のポリマーセグメント:第2のポリマーセグメント)は、ポリスチレンの密度が1.05g/cmであり、ポリメチルメタクリレートの密度が1.19g/cmであるものとして算出した。ポリマーセグメント又はポリマーの数平均分子量(Mn)及び重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(東ソー(株)製、型番「GPC−8020」、TSK−GEL SuperH1000、SuperH2000、SuperH3000及びSuperH4000を直列に接続したもの)を用いて測定した。ポリマーセグメントのガラス転移点(Tg)は、示差走査熱量計(Perkin−Elmer社製、製品名「DSC7」)を用いて、0〜200℃の温度範囲について20℃/minの昇温速度にて昇温しつつ測定した。ポリスチレン及びポリメチルメタクリレートの溶解度パラメーターはそれぞれ9.0及び9.3である(化学便覧 応用編 改定2版参照)。 As such a block copolymer (A), polystyrene (hereinafter abbreviated as “PS” where appropriate) is used as the first polymer segment, and polymethyl methacrylate (hereinafter “PMMA” as appropriate) is used as the second polymer segment. A block copolymer manufactured by Polymer Source having abbreviated) was used. The volume ratio (first polymer segment: second polymer segment) of the first and second polymer segments in the block copolymer (A) is such that the density of polystyrene is 1.05 g / cm 3 , It was calculated assuming that the density of methyl methacrylate was 1.19 g / cm 3 . The number average molecular weight (Mn) and weight average molecular weight (Mw) of the polymer segment or polymer are gel permeation chromatography (manufactured by Tosoh Corporation, model number “GPC-8020”, TSK-GEL SuperH1000, SuperH2000, SuperH3000, and SuperH4000 in series. Measured by using a device connected to The glass transition point (Tg) of the polymer segment is determined by using a differential scanning calorimeter (manufactured by Perkin-Elmer, product name “DSC7”) at a temperature increase rate of 20 ° C./min for a temperature range of 0 to 200 ° C. Measurement was performed while raising the temperature. The solubility parameters of polystyrene and polymethylmethacrylate are 9.0 and 9.3, respectively (see Chemical Handbook, Application, 2nd revised edition).

次に、参考例1で採用した回折格子形成用の母型(モールド)の調製工程について説明する。すなわち、先ず、150mgのブロック共重合体(A)、及び、ポリエチレンオキシドとして38mgの東京化成製ポリエチレングリコール4,000(Mw=3000、Mw/Mn=1.10)に、トルエンを、総量が10gになるように加えて溶解させた後、孔径0.5μmのメンブレンフィルターでろ過して、ブロック共重合体溶液を得た。次に、このようにして得られたブロック共重合体溶液を、基材としてのポリフェニレンスルフィドフィルム(東レ(株)製の商品名「トレリーナ」)上に、スピンコートにより200〜250nmの膜厚で塗布した。このようなスピンコートは、回転速度500rpmで10秒間行った後、引き続いて800rpmで30秒間行った。その後、スピンコートで塗布された薄膜を室温で10分間放置して乾燥した。   Next, the preparation process of the master die (mold) for forming the diffraction grating employed in Reference Example 1 will be described. That is, first, 150 mg of the block copolymer (A) and 38 mg of polyethylene glycol 4,000 (Mw = 3000, Mw / Mn = 1.10) made by Tokyo Chemical Industry as polyethylene oxide were added with toluene in a total amount of 10 g. Then, the mixture was dissolved and filtered through a membrane filter having a pore size of 0.5 μm to obtain a block copolymer solution. Next, the block copolymer solution thus obtained was spin-coated on a polyphenylene sulfide film (trade name “Torellina” manufactured by Toray Industries, Inc.) as a base material with a film thickness of 200 to 250 nm. Applied. Such spin coating was performed at a rotational speed of 500 rpm for 10 seconds, and subsequently at 800 rpm for 30 seconds. Thereafter, the thin film coated by spin coating was left to dry at room temperature for 10 minutes.

次いで、薄膜が形成された基材を、170℃のオーブン中で5時間加熱した(第1加熱工程)。このような加熱後の薄膜の表面には凹凸が観察されて、薄膜を構成するブロック共重合体がミクロ層分離していることが分かった。なお、薄膜の断面を透過型電子顕微鏡(TEM)(日立社製H−7100FA)により観察したところ、その断面の映像からもミクロ層分離していることが確認された。   Next, the substrate on which the thin film was formed was heated in an oven at 170 ° C. for 5 hours (first heating step). Unevenness was observed on the surface of the thin film after heating, and it was found that the block copolymer constituting the thin film was micro-layer separated. In addition, when the cross section of the thin film was observed with the transmission electron microscope (TEM) (H-7100FA by Hitachi, Ltd.), it was confirmed from the image of the cross section that the micro layer was separated.

次に、第一加熱工程後の薄膜を、以下のようにしてエッチング処理して基材上のブロック共重合体の層からPMMAを選択的に分解除去した。このような分解除去工程においては、先ず、前記薄膜に、高圧水銀灯を用いて30J/cmの照射強度で紫外線を照射した。次いで、前記薄膜を酢酸中に浸漬してPMMAを選択的に分解除去し、イオン交換水で洗浄した後、乾燥した。なお、このような分解除去工程により、上記第一加熱処理により薄膜表面に現れた凹凸よりも、明らかに深い凹凸パターンが基材上に形成されていることが透過型電子顕微鏡(TEM)による測定で確認された。 Next, the thin film after the first heating step was etched as follows to selectively decompose and remove PMMA from the block copolymer layer on the substrate. In such a decomposition and removal step, first, the thin film was irradiated with ultraviolet rays at an irradiation intensity of 30 J / cm 2 using a high-pressure mercury lamp. Subsequently, the thin film was immersed in acetic acid to selectively decompose and remove PMMA, washed with ion-exchanged water, and then dried. In addition, it is measured by a transmission electron microscope (TEM) that an uneven pattern which is clearly deeper than the unevenness appearing on the surface of the thin film by the first heat treatment is formed on the substrate by such a decomposition and removal process. It was confirmed by.

次いで、エッチング処理により形成された凹凸パターンが形成された基材に対して、140℃のオーブン中で1時間の加熱処理(第2加熱工程)を施した。このような第2加熱工程により、凸部の側面がよりなめらかなものとなり、いわゆる山形構造に変形したことが透過型電子顕微鏡(TEM)による測定で確認された。   Next, a heat treatment (second heating step) for 1 hour was performed in an oven at 140 ° C. on the base material on which the uneven pattern formed by the etching treatment was formed. It was confirmed by measurement with a transmission electron microscope (TEM) that the side surface of the convex portion became smoother by such a second heating step and was deformed into a so-called chevron structure.

次に、第2加熱工程後の凹凸パターンが形成された薄膜の表面に、スパッタにより、電流シード層として10nmの薄いニッケル層を形成した。次いで、このようなニッケル層が形成された薄膜付きの基材を、スルファミン酸ニッケル浴中に入れ、温度50℃で、電鋳(最大電流密度0.05A/cm)処理してニッケルを厚み250μmになるまで析出させて、前記ニッケル層(シード層)上に電気めっき層(金属層)を形成せしめた。このようにして形成されたニッケル電鋳体(シード層としてのニケッル層上に電気めっき層としてのニッケル層が積層したもの)を、前記凹凸パターンが形成された薄膜付きの基材から、機械的に剥離した。次いで、このようにして基材から剥離したニッケル電鋳体を日本シービーケミカル製ケミゾール2303中に浸漬し、50℃にて2時間攪拌しながら洗浄した。その後、ニッケル電鋳体に、アクリル系UV硬化樹脂を塗布して硬化し、剥離することを3回繰り返すことで、電鋳体の表面に付着していたポリマー成分を除去し、表面に凹凸が形成されたニッケル電鋳体からなる回折格子形成用のモールド(M−1)を得た。このようにして得られた回折格子形成用のモールド(M−1)の断面を走査型電子顕微鏡(FE−SEM:日立製作所社製S4800)により観察したところ、ニッケル電鋳体の凹凸は滑らかであり、凸部は滑らかな山形形状であることが分かった。 Next, a thin nickel layer of 10 nm was formed as a current seed layer by sputtering on the surface of the thin film on which the uneven pattern after the second heating step was formed. Next, the base material with a thin film on which such a nickel layer is formed is placed in a nickel sulfamate bath, and electroformed (maximum current density 0.05 A / cm 2 ) at a temperature of 50 ° C. to thicken the nickel. Deposited to 250 μm, an electroplating layer (metal layer) was formed on the nickel layer (seed layer). The nickel electroformed body thus formed (a nickel layer as an electroplating layer laminated on a nickel layer as a seed layer) is mechanically removed from a substrate with a thin film on which the concavo-convex pattern is formed. Peeled off. Next, the nickel electroformed body peeled from the base material in this manner was immersed in Chemisole 2303 manufactured by Nippon CB Chemical Co., Ltd. and washed with stirring at 50 ° C. for 2 hours. Then, the acrylic UV curable resin is applied to the nickel electroformed body, cured, and peeled three times to remove the polymer component adhering to the surface of the electroformed body, and the surface is uneven. A mold (M-1) for forming a diffraction grating made of the formed nickel electroformed body was obtained. When the cross section of the diffraction grating forming mold (M-1) thus obtained was observed with a scanning electron microscope (FE-SEM: S4800, manufactured by Hitachi, Ltd.), the unevenness of the nickel electroformed body was smooth. It was found that the convex part had a smooth chevron shape.

次いで、このような回折格子形成用のモールド(M−1)をダイキン化成品販売社製HD−2101THに約1分浸し、乾燥した後、一晩静置した。そして、翌日、回折格子形成用のモールド(M−1)を、ダイキン化成品販売社製HDTH中に浸漬して約1分間超音波処理洗浄を行った。このようにして回折格子形成用の第一のモールド(M−1)の表面に離型処理を施した。   Next, such a mold (M-1) for forming a diffraction grating was immersed in HD-2101TH manufactured by Daikin Chemicals Sales Co., Ltd. for about 1 minute, dried, and then allowed to stand overnight. On the next day, the diffraction grating forming mold (M-1) was immersed in HDTH manufactured by Daikin Chemicals Sales Co., Ltd., and subjected to ultrasonic treatment for about 1 minute. In this manner, the surface of the first mold (M-1) for forming the diffraction grating was subjected to a mold release treatment.

次に、回折格子形成用の第一のモールド(M−1)を用いて、回折格子形成用の第二のモールド(M−2)を製造した。すなわち、PET基板(東洋紡製、コスモシャインA−4100)上にフッ素系UV硬化性樹脂(旭硝子株式会社製の商品名「NIF」)を塗布し、ニッケル製の第一のモールド(M−1)を押し付けた後、紫外線を600mJ/cmで照射してフッ素系UV硬化性樹脂を硬化させ、その後、第一のモールド(M−1)を剥離した。こうして第一のモールド(M−1)の表面形状が転写されたUV硬化樹脂フィルムからなる回折格子形成用の第二のモールド(M−2)を得た。表面形状が転写されたUV硬化樹脂の厚みは1μmであった。 Next, a second mold (M-2) for forming a diffraction grating was manufactured using the first mold (M-1) for forming a diffraction grating. That is, a fluorine-based UV curable resin (trade name “NIF” manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) is applied on a PET substrate (Toyobo Cosmoshine A-4100), and the first mold (M-1) made of nickel After pressing, ultraviolet rays were irradiated at 600 mJ / cm 2 to cure the fluorine-based UV curable resin, and then the first mold (M-1) was peeled off. Thus, a second mold (M-2) for forming a diffraction grating composed of a UV curable resin film to which the surface shape of the first mold (M-1) was transferred was obtained. The thickness of the UV curable resin to which the surface shape was transferred was 1 μm.

〈回折格子形成工程〉
前述の「第二のモールド(M−2)」を利用して、ガラス基板(透明支持基板10)上に硬化樹脂からなる回折格子11を製造した。このような回折格子11の製造の際には、先ず、透明支持基板10として厚さ0.7mmのガラス基板(ソーダライム製)を準備し、そのガラス板の一方の面にフッ素系UV硬化性樹脂(旭硝子株式会社製の商品名「NIF」」)を塗布した。次に、前記フッ素系UV硬化性樹脂の塗膜の表面に第二のモールド(M−2)を押し付けながら、紫外線を600mJ/cmの条件で照射することにより、フッ素系UV硬化性樹脂を硬化させた。このようにしてフッ素系UV硬化性樹脂が硬化した後、PET基板をガラス基板から剥離した。こうしてガラス基板上に第二のモールド(M−2)の表面形状が転写された第一の凹凸形状を有する硬化樹脂からなる回折格子(凹凸層)を積層した。第一の凹凸形状を有する硬化樹脂層(凹凸層)の厚みは1μmであった。
<Diffraction grating formation process>
Using the above-mentioned “second mold (M-2)”, a diffraction grating 11 made of a cured resin was manufactured on a glass substrate (transparent support substrate 10). When manufacturing such a diffraction grating 11, first, a 0.7 mm-thick glass substrate (made of soda lime) is prepared as the transparent support substrate 10, and fluorine-based UV curability is provided on one surface of the glass plate. Resin (trade name “NIF” manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) was applied. Next, while pressing the second mold (M-2) against the surface of the coating film of the fluorine-based UV curable resin, ultraviolet rays are irradiated under the condition of 600 mJ / cm 2 to obtain the fluorine-based UV curable resin. Cured. After the fluorine-based UV curable resin was cured in this way, the PET substrate was peeled from the glass substrate. In this way, a diffraction grating (concave / convex layer) made of a cured resin having a first concavo-convex shape onto which the surface shape of the second mold (M-2) was transferred was laminated on the glass substrate. The thickness of the cured resin layer (uneven layer) having the first uneven shape was 1 μm.

このようにして得られた回折格子のフーリエ変換像を図12に示す。図12に示すフーリエ変換像からも明らかなように、フーリエ変換像は波数の絶対値が0μm−1である原点を略中心とする円状の模様を示しており、且つ前記円状の模様が波数の絶対値が10μm−1以下の範囲内となる領域内にフーリエ変換像を構成する全輝点のうちの90%以上の輝点が存在するものであることが確認された。 A Fourier transform image of the diffraction grating thus obtained is shown in FIG. As is clear from the Fourier transform image shown in FIG. 12, the Fourier transform image shows a circular pattern whose center is the origin where the absolute value of the wave number is 0 μm −1 , and the circular pattern is It was confirmed that 90% or more of the bright spots constituting the Fourier transform image exist in a region where the absolute value of the wave number is in the range of 10 μm −1 or less.

また、回折格子の表面の凹凸解析画像から求められる、凹凸深さの分布の平均値(m)、凹凸深さの分布の標準偏差(σ)、回折格子の凹凸の平均高さ、凹凸の平均ピッチ、凹凸深さの分布の中央値(M)、及び、凹凸の尖度(k)を以下に記載する。なお、測定方法は前述の通りである。
凹凸深さの分布の平均値(m):50.3nm
凹凸深さの分布の標準偏差(σ):19.3nm
回折格子の凹凸の平均高さ:71.5nm
凹凸の平均ピッチ:375nm
凹凸深さの分布の中央値(M):49.6
凹凸の尖度(k):−0.15。
Moreover, the average value of the unevenness distribution (m), the standard deviation of the unevenness depth distribution (σ), the average height of the unevenness of the diffraction grating, and the average of the unevenness obtained from the unevenness analysis image of the surface of the diffraction grating The median value (M) of the distribution of pitch, unevenness depth, and kurtosis (k) of unevenness are described below. The measuring method is as described above.
Average value of uneven depth distribution (m): 50.3 nm
Standard deviation (σ) of uneven depth distribution: 19.3 nm
Average height of irregularities of diffraction grating: 71.5 nm
Average pitch of irregularities: 375 nm
Median value of uneven depth distribution (M): 49.6
Irregularity kurtosis (k): -0.15.

〈有機EL素子形成工程1〉
次に、前述のようにして得られた回折格子が積層されたガラス基板を用い、前記ガラス基板上の回折格子の表面上に、透明電極[ITO、厚み:120nm]、正孔輸送層[α−NPD(N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−1,1’−ジフェニル−4,4’−ジアミン、Tg:95℃)、厚み:65nm]、発光層[TCTA(4,4’,4’’−トリス(カルバゾール−9−イル)−トリフェニルアミン、Tg:149℃)にIr(ppy)錯体(トリス(2−フェニルピリジナート)イリジウム(III))を7.0質量%含有した層、厚み:30nm]、正孔阻止層(ホールブロック層)[BCP(2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナンスロリン、Tg:83℃)、厚み:5nm]、電子輸送層[Alq(8−ヒドロキシキノリンアルミニウム、Tg:175℃)、厚み:60nm]、金属系材料からなる陰極バッファー層[フッ化リチウム(LiF)、厚み:1.5nm、無機層]及び金属電極[アルミニウム、厚み:50nm]を、回折格子の表面に形成されている第一の凹凸の形状が維持されるようにして、それぞれ積層して、ガラス基板/回折格子/透明電極/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極バッファー層(無機層)/金属電極の順に発光ピクセルのサイズおよび面積がそれぞれ縦3mm×横3mm、9mmとなるように積層された有機EL素子用の積層体を得た。なお、各層の積層工程は以下の通りである。すなわち、先ず、透明電極はスパッタ法にて積層した。また、透明電極は成膜後、酸素プラズマに曝し、仕事関数を上げた(ラジカル処理)。また、正孔輸送層は真空蒸着法により積層した。さらに、発光層は、TCTAとIr(ppy)とを用いて、層中のIr(ppy)の導入量が7質量%となるように調整しながら、共蒸着法にて積層した。また、正孔阻止層(ホールブロック層)、電子輸送層、陰極バッファー層(フッ化リチウム層)及び金属電極は、それぞれ真空蒸着法により積層した。また、これ以降のすべての参考例、実施例、比較例においても発光ピクセルのサイズおよび面積は縦3mm×横3mm、9mmである。このように各層を積層する際に、透明電極、正孔輸送層、発光層、電子輸送層の各層を形成後に、それらの層の回折格子と対向する面とは反対側の面の凹凸形状の特性をそれぞれ測定し、各層の凹凸深さの標準偏差(σ)及び回折格子の表面上に形成された第一の凹凸の標準偏差に対する各層の凹凸深さの標準偏差の変化率をそれぞれ求めた。また、金属電極の回折格子と対向する面の凹凸の特性は、上述のように素子の形成後、粘着テープにより金属電極を有機層から剥離し、その粘着テープ上の金属電極の表面のSPM像を利用して評価した。なお、各層の凹凸深さの標準偏差の変化率は、下記式:
[変化率]={([各層の凹凸の深さ分布の標準偏差]−[第一の凹凸の深さ分布の標準偏差])/[第一の凹凸の深さ分布の標準偏差]}×100
を計算して求めた。得られた値を表1に示す。
<Organic EL element formation process 1>
Next, using the glass substrate on which the diffraction grating obtained as described above is laminated, on the surface of the diffraction grating on the glass substrate, a transparent electrode [ITO, thickness: 120 nm], a hole transport layer [α -NPD (N, N′-diphenyl-N, N′-bis (3-methylphenyl) -1,1′-diphenyl-4,4′-diamine, Tg: 95 ° C.), thickness: 65 nm], light emitting layer [TCTA (4,4 ′, 4 ″ -tris (carbazol-9-yl) -triphenylamine, Tg: 149 ° C.) to Ir (ppy) 3 complex (tris (2-phenylpyridinate) iridium (III )) 7.0% by mass, thickness: 30 nm], hole blocking layer (hole blocking layer) [BCP (2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline, Tg) : 83 ° C.), thickness: 5 nm], electrons Transport layer [Alq 3 (8-hydroxyquinoline aluminum, Tg: 175 ° C.), thickness: 60 nm], cathode buffer layer [lithium fluoride (LiF), thickness: 1.5 nm, inorganic layer] made of metal-based material and metal The electrodes [aluminum, thickness: 50 nm] are laminated in such a manner that the shape of the first unevenness formed on the surface of the diffraction grating is maintained, and each glass substrate / diffraction grating / transparent electrode / hole transport is laminated. Organic layers laminated in order of layer / light emitting layer / hole blocking layer / electron transport layer / cathode buffer layer (inorganic layer) / metal electrode so that the size and area of the light emitting pixel are 3 mm long × 3 mm wide and 9 mm 2 respectively. A laminate for an EL element was obtained. In addition, the lamination process of each layer is as follows. That is, first, the transparent electrode was laminated by a sputtering method. The transparent electrode was exposed to oxygen plasma after film formation to increase the work function (radical treatment). Moreover, the hole transport layer was laminated | stacked by the vacuum evaporation method. Furthermore, the light emitting layer was laminated | stacked by the co-evaporation method using TCTA and Ir (ppy) 3 , adjusting so that the introduction amount of Ir (ppy) 3 in a layer might be 7 mass%. Further, the hole blocking layer (hole blocking layer), the electron transporting layer, the cathode buffer layer (lithium fluoride layer), and the metal electrode were laminated by a vacuum deposition method. In all the reference examples, examples, and comparative examples thereafter, the size and area of the light emitting pixel are 3 mm long × 3 mm wide and 9 mm 2 . When laminating each layer in this way, after forming each layer of the transparent electrode, the hole transport layer, the light emitting layer, and the electron transport layer, the concavo-convex shape of the surface opposite to the surface facing the diffraction grating of those layers is formed. Each characteristic was measured, and the standard deviation (σ) of the unevenness depth of each layer and the change rate of the standard deviation of the unevenness depth of each layer with respect to the standard deviation of the first unevenness formed on the surface of the diffraction grating were obtained. . In addition, the characteristic of the unevenness of the surface of the metal electrode facing the diffraction grating is that the SPM image of the surface of the metal electrode on the adhesive tape is obtained by peeling the metal electrode from the organic layer with the adhesive tape after forming the element as described above. We evaluated using. In addition, the change rate of the standard deviation of the unevenness depth of each layer is represented by the following formula:
[Change rate] = {([Standard deviation of depth distribution of unevenness of each layer] − [Standard deviation of depth distribution of first unevenness]) / [Standard deviation of depth distribution of first unevenness]} × 100
Was calculated. The obtained values are shown in Table 1.

表1に示す結果からも明らかなように、参考例1で得られた有機EL素子においては、透明電極、正孔輸送層、発光層、電子輸送層の各層の回折格子と対向する面とは反対側の面の凹凸形状、金属電極の回折格子と対向する面の凹凸形状がいずれも、凹凸深さの標準偏差(σ)が15〜50nmの範囲内にあり、且つ、第一の凹凸の標準偏差に対する各層の凹凸深さの標準偏差の変化率がいずれも、+15%〜−15%の範囲内にあり、これらの各層の膜厚が非常に均一性の高いものであることが確認された。このような結果から、参考例1で得られた有機EL素子は、前述の条件(A)〜(C)を満たすものであることが分かった。   As is clear from the results shown in Table 1, in the organic EL device obtained in Reference Example 1, the surface facing the diffraction grating of each layer of the transparent electrode, the hole transport layer, the light emitting layer, and the electron transport layer is The concave and convex shape of the opposite surface and the concave and convex shape of the surface facing the diffraction grating of the metal electrode both have a standard deviation (σ) of the concave and convex depth in the range of 15 to 50 nm, and The rate of change of the standard deviation of the unevenness depth of each layer with respect to the standard deviation is within the range of + 15% to -15%, and it is confirmed that the film thickness of each of these layers is very uniform. It was. From these results, it was found that the organic EL element obtained in Reference Example 1 satisfies the above-described conditions (A) to (C).

また、参考例1で得られた有機EL素子の断面の透過型電子機微鏡(TEM)の像を図13〜14に示す。図13及び14に示す結果から、参考例1で得られた有機EL素子においては、各層の凹凸がいずれも回折格子の表面に形成された第一の凹凸に対して十分に追従性が高く、電極間の膜厚の均一性が非常に高いものであることが確認された。なお、このような断面の透過型電子機微鏡(TEM)による測定には、測定試料として70nm厚の試験片(超薄切片)を製造して利用した。   Moreover, the image of the transmission electron microscope (TEM) of the cross section of the organic EL element obtained in Reference Example 1 is shown in FIGS. From the results shown in FIGS. 13 and 14, in the organic EL element obtained in Reference Example 1, the unevenness of each layer is sufficiently high following the first unevenness formed on the surface of the diffraction grating, It was confirmed that the film thickness uniformity between the electrodes was very high. In addition, for the measurement with a transmission electron micromirror (TEM) having such a cross section, a test piece (ultra thin section) having a thickness of 70 nm was manufactured and used as a measurement sample.

また、このような断面測定の際に、有機層中の各層(正孔輸送層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層)及び有機層全体の凹部間の厚み及び凸部間の厚み(図13中の白い矢印で示している部分が有機層全体の凹部間の厚みであり、図14中の白い矢印で示している部分が有機層全体の凸部間の厚みである。)をそれぞれ任意の2点測定し、各層の凸部間の厚みの平均値に対する各層の凹部間の厚みの平均値の比([凹部間の厚みの平均値]/[凸部間の厚みの平均値])を測定した。得られた結果を表2に示す。   In addition, when measuring such a cross section, the thickness between the concave portions and the thickness between the convex portions (hole transport layer, light emitting layer, hole blocking layer, electron transport layer) and the entire organic layer in the organic layer ( The portion indicated by the white arrow in FIG. 13 is the thickness between the concave portions of the entire organic layer, and the portion indicated by the white arrow in FIG. 14 is the thickness between the convex portions of the entire organic layer. Two arbitrary points were measured, and the ratio of the average thickness between the concave portions of each layer to the average thickness between the convex portions of each layer ([average value of thickness between concave portions] / [average value of thickness between convex portions] ) Was measured. The obtained results are shown in Table 2.

表2に示す結果からも明らかなように、参考例1で得られた有機EL素子においては有機層の各層及び全体の膜厚が非常に均一性の高いものであることが確認された。   As is clear from the results shown in Table 2, it was confirmed that in the organic EL element obtained in Reference Example 1, each layer of the organic layer and the entire film thickness were very uniform.

(比較例1)
参考例1で採用する回折格子形成工程と同様の方法を採用してガラス基板上に回折格子(凹凸層)を製造した。次いで、発光層のホスト材料をTCTA(Tg:149℃)からCBP(4,4’−N,N’−ジカルバゾール−ビフェニル、Tg:65℃)に変更した以外は、参考例1と同様にして、ガラス基板/回折格子/透明電極(ITO)/正孔輸送層(α−NPD)/発光層(CBP:Ir(ppy)7.0質量%)/正孔阻止層(BCP)/電子輸送層(Alq)/陰極バッファー層(LiF:無機層)/金属電極(Al)の順に積層された有機EL素子用の積層体を得た。
(Comparative Example 1)
A diffraction grating (uneven layer) was produced on a glass substrate by employing the same method as the diffraction grating forming step employed in Reference Example 1. Next, the same procedure as in Reference Example 1 was performed except that the host material of the light emitting layer was changed from TCTA (Tg: 149 ° C.) to CBP (4,4′-N, N′-dicarbazole-biphenyl, Tg: 65 ° C.). Glass substrate / diffraction grating / transparent electrode (ITO) / hole transport layer (α-NPD) / light emitting layer (CBP: Ir (ppy) 3 7.0 mass%) / hole blocking layer (BCP) / electron A laminate for an organic EL device was obtained in which the transport layer (Alq 3 ) / cathode buffer layer (LiF: inorganic layer) / metal electrode (Al) were laminated in this order.

このようにして比較例1で得られた回折格子のフーリエ変換像は、参考例1と同様に、波数の絶対値が0μm−1である原点を略中心とする円状の模様を示しており、且つ前記円状の模様が波数の絶対値が10μm−1以下の範囲内となる領域内にフーリエ変換像を構成する全輝点のうちの90%以上の輝点が存在するものであることが確認された。また、比較例1で得られた回折格子は、製造方法が参考例1で採用している方法と同一の方法であり、凹凸深さの分布の平均値(m)、凹凸深さの分布の標準偏差(σ)、回折格子の凹凸の平均高さ、凹凸の平均ピッチ、凹凸深さの分布の中央値(M)、及び、凹凸の尖度(k)等の特性も参考例1と同様の特性を有していた。 In this way, the Fourier transform image of the diffraction grating obtained in Comparative Example 1 shows a circular pattern having an approximate center at the origin where the absolute value of the wave number is 0 μm −1 , as in Reference Example 1. In addition, the circular pattern has 90% or more of bright spots in all the bright spots constituting the Fourier transform image in the region where the absolute value of the wave number is in the range of 10 μm −1 or less. Was confirmed. Further, the diffraction grating obtained in Comparative Example 1 is the same method as the method employed in Reference Example 1 by the manufacturing method, and the average value (m) of the uneven depth distribution and the uneven depth distribution. The characteristics such as the standard deviation (σ), the average height of the unevenness of the diffraction grating, the average pitch of the unevenness, the median value of the distribution of the unevenness depth (M), and the kurtosis (k) of the unevenness are the same as in Reference Example 1. It had the characteristics of

また、比較例1において、各層を積層する際に、透明電極、正孔輸送層、発光層、電子輸送層の各層を形成後に、それらの層の回折格子と対向する面とは反対側の面の凹凸形状の特性をそれぞれ測定し、各層の凹凸深さの標準偏差(σ)及び回折格子の表面上に形成された第一の凹凸の標準偏差に対する各層の凹凸深さの標準偏差の変化率をそれぞれ求めた。また、参考例1と同様にして、金属電極の回折格子と対向する面の凹凸深さの標準偏差(σ)及び回折格子の表面上に形成された第一の凹凸の標準偏差に対する各層の凹凸深さの標準偏差の変化率も求めた。得られた値を表3に示す。   In Comparative Example 1, when laminating each layer, after forming each layer of the transparent electrode, the hole transport layer, the light emitting layer, and the electron transport layer, the surface opposite to the surface facing the diffraction grating of those layers Measure the characteristics of the concavo-convex shape of each layer, and the standard deviation (σ) of the concavo-convex depth of each layer and the change rate of the standard deviation of the concavo-convex depth of each layer relative to the standard deviation of the first concavo-convex formed on the surface of the diffraction grating I asked for each. Further, in the same manner as in Reference Example 1, the unevenness of each layer with respect to the standard deviation (σ) of the unevenness depth of the surface facing the diffraction grating of the metal electrode and the standard deviation of the first unevenness formed on the surface of the diffraction grating The rate of change of the standard deviation of depth was also obtained. The obtained values are shown in Table 3.

表3に示す結果からも明らかなように、比較例1で得られた有機EL素子においては、発光層の凹凸深さの標準偏差(σ)が15〜50nmの範囲外となっているとともに、第一の凹凸の標準偏差に対する発光層の凹凸深さの標準偏差の変化率が−24.0%となっており、発光層において、第一の凹凸に対する追従性が低下していることが確認された。また、発光層の積層後に積層した電子輸送層、金属電極においても、それらの層の標準偏差(σ)の値や第一の凹凸の標準偏差に対するそれらの層の凹凸深さの標準偏差の変化率の値から、発光層において凹凸構造が変化したことに起因して、第一の凹凸に対する追従性が低下していることが分かった。このような結果から、比較例1においては、発光層(CBP)において、凹部に材料が多く堆積して凹凸形状が平滑化されて鈍り、凹部の深さが浅くなっていることが確認された。   As is clear from the results shown in Table 3, in the organic EL device obtained in Comparative Example 1, the standard deviation (σ) of the unevenness depth of the light emitting layer is outside the range of 15 to 50 nm. The change rate of the standard deviation of the unevenness depth of the light emitting layer with respect to the standard deviation of the first unevenness is −24.0%, and it is confirmed that the followability to the first unevenness is lowered in the light emitting layer. It was done. Also, in the electron transport layer and metal electrode laminated after the light emitting layer is laminated, the standard deviation (σ) value of those layers and the standard deviation of the irregularity depth of those layers with respect to the standard deviation of the first irregularity From the value of the rate, it was found that the followability to the first unevenness was lowered due to the change in the uneven structure in the light emitting layer. From these results, in Comparative Example 1, it was confirmed that in the light emitting layer (CBP), a large amount of material was deposited in the recesses, the uneven shape was smoothed and blunted, and the depth of the recesses was shallow. .

また、参考例1と同様にして、比較例1で得られた有機EL素子の断面測定を行った。比較例1で得られた有機EL素子の断面の透過型電子機微鏡(TEM)の像を図15に示す。図15に示す結果からも明らかなように、比較例1で得られた有機EL素子においては、有機層において、回折格子の表面に形成された第一の凹凸に対する追従性が低下し、参考例1で得られた有機EL素子と比較して、電極間の膜厚の均一性が低いものとなっていることが分かった。すなわち、図13〜14と図15との対比から、参考例1で得られた有機EL素子と、比較例1で得られた有機EL素子の各層の膜厚の均一性を比較した場合に、参考例1で得られた有機EL素子がより高度な均一性を有することが分かった。また、図13〜14と図15との対比から、比較例1で得られた有機EL素子においては凹部間の厚みが厚くなっており、有機層において凹凸の平滑化が生じて、凹部が浅くなっていること(凹凸が鈍っていること)も分かった。   Moreover, the cross-sectional measurement of the organic EL element obtained in Comparative Example 1 was performed in the same manner as in Reference Example 1. FIG. 15 shows an image of a transmission electron microscope (TEM) of the cross section of the organic EL element obtained in Comparative Example 1. As is clear from the results shown in FIG. 15, in the organic EL element obtained in Comparative Example 1, in the organic layer, the followability with respect to the first unevenness formed on the surface of the diffraction grating is lowered. Compared with the organic EL element obtained in 1, it was found that the film thickness uniformity between the electrodes was low. That is, when comparing the uniformity of the film thickness of each layer of the organic EL element obtained in Reference Example 1 and the organic EL element obtained in Comparative Example 1 from a comparison between FIGS. It was found that the organic EL device obtained in Reference Example 1 has a higher degree of uniformity. 13 to 14 and FIG. 15, in the organic EL element obtained in Comparative Example 1, the thickness between the recesses is thick, the unevenness is smoothed in the organic layer, and the recess is shallow. It was also found that (unevenness is dull).

また、このような断面測定の際に、有機層中の各層(正孔輸送層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層)及び有機層全体の凹部間の厚みと凸部間の厚み(図15中の白い矢印で示している部分の厚み)とを、それぞれ任意の2点測定し、各層の凸部間の厚みの平均値に対する各層の凹部間の厚みの平均値の比([凹部間の厚みの平均値]/[凸部間の厚みの平均値])を測定した。得られた結果を表4に示す。   In addition, during the cross-sectional measurement, each layer in the organic layer (hole transport layer, light emitting layer, hole blocking layer, electron transport layer) and the thickness between the concave portions and the thickness between the convex portions of the entire organic layer ( The thickness of the portion indicated by the white arrow in FIG. 15 is measured at any two points, and the ratio of the average value of the thickness between the concave portions of each layer to the average value of the thickness between the convex portions of each layer ([recessed portion Mean value of thickness between] / [mean value of thickness between convex parts]). Table 4 shows the obtained results.

表2及び表4に示す結果からも明らかなように、参考例1で得られた有機EL素子と比較して、比較例1で得られた有機EL素子は有機層の各層及び有機層全体の膜厚の均一性が十分なものではないことが分かった。このような結果において、特に、発光層において凹凸の厚みの平均値の比が1.62倍となっていることを考慮すると、Tgが70℃よりも低い材料(CBP、Tg:65℃)を層の構成材料として利用した場合に、凹凸の追従性が低下してしまうことが分かる。   As is clear from the results shown in Table 2 and Table 4, compared with the organic EL element obtained in Reference Example 1, the organic EL element obtained in Comparative Example 1 is composed of each layer of the organic layer and the entire organic layer. It was found that the uniformity of the film thickness was not sufficient. In such a result, considering that the ratio of the average thickness of the unevenness in the light emitting layer is 1.62 times, a material having a Tg lower than 70 ° C. (CBP, Tg: 65 ° C.) is used. It can be seen that when used as a constituent material of the layer, the followability of the unevenness is lowered.

(比較例2)
回折格子を形成せず、有機EL素子形成工程において回折格子が積層されたガラス基板を用いる代わりにガラス基板をそのまま用いた以外は、参考例1と同様にして、ガラス基板/透明電極(ITO)/正孔輸送層(α−NPD)/発光層(TCTA:Ir(ppy)7.0質量%)/正孔阻止層(BCP)/電子輸送層(Alq)/陰極バッファー層(LiF)/金属電極(Al)の順に積層された有機EL素子用の積層体を得た。
(Comparative Example 2)
A glass substrate / transparent electrode (ITO) was formed in the same manner as in Reference Example 1 except that a glass substrate was used as it was instead of using a glass substrate on which diffraction gratings were laminated in the organic EL element forming step without forming a diffraction grating. / Hole transport layer (α-NPD) / Light emitting layer (TCTA: Ir (ppy) 3 7.0% by mass) / Hole blocking layer (BCP) / Electron transport layer (Alq 3 ) / Cathode buffer layer (LiF) / The laminated body for organic EL elements laminated | stacked in order of the metal electrode (Al) was obtained.

(比較例3)
回折格子を形成せず、有機EL素子形成工程において回折格子が積層されたガラス基板を用いる代わりにガラス基板をそのまま用いた以外は、比較例1と同様にして、ガラス基板/透明電極(ITO)/正孔輸送層(α−NPD)/発光層(CBP:Ir(ppy)7.0質量%)/正孔阻止層(BCP)/電子輸送層(Alq)/陰極バッファー層(LiF)/金属電極(Al)の順に積層された有機EL素子用の積層体を得た。
(Comparative Example 3)
A glass substrate / transparent electrode (ITO) was formed in the same manner as in Comparative Example 1 except that a glass substrate was used as it was instead of using a glass substrate on which diffraction gratings were laminated in the organic EL element forming step without forming a diffraction grating. / Hole transport layer (α-NPD) / Light emitting layer (CBP: Ir (ppy) 3 7.0 mass%) / Hole blocking layer (BCP) / Electron transport layer (Alq 3 ) / Cathode buffer layer (LiF) / The laminated body for organic EL elements laminated | stacked in order of the metal electrode (Al) was obtained.

[参考例1と比較例1〜3で得られた有機EL素子の発光効率の測定]
参考例1と比較例1〜3で得られた有機EL素子の発光効率を以下の方法で測定した。すなわち、有機EL素子に電圧を印加し、印加電圧(V:単位V)及び有機EL素子に流れる電流(I:単位A)を印加測定器(アドバンテスト社製、型番:R6244)にて、また全光束(L:単位lm)を全光束測定装置(スペクトラ・コープ社製、Solid LambdaCCD UV−NIR)にて測定した。このようにして得られた印加電圧(V)、電流(I)及び全光束(L)の測定値に基づいて、正面輝度(L’)1000cd/m時の電流効率(CE、単位:cd/A)については、下記計算式(F2)を用いて算出し、正面輝度(L’)1000cd/m時の電力効率(PE、単位:Lm/W)については下記計算式(F3)を用いて算出した。なお、正面輝度(L’:単位cd/m)は素子発光の角度分布がランバーシアンであると仮定し、式(F1)により、発光素子面積(S:単位m)の値と全光束(L:単位lm)の値とから換算して求めた。
(発光輝度L’)=L/π/S・・・(F1)
(電流効率)=(L’/I)・・・(F2)
(電力効率)=(L/I/V)・・・(F3)。
[Measurement of Luminous Efficiency of Organic EL Elements Obtained in Reference Example 1 and Comparative Examples 1-3]
The luminous efficiency of the organic EL elements obtained in Reference Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 was measured by the following method. That is, a voltage is applied to the organic EL element, and the applied voltage (V: unit V) and the current flowing through the organic EL element (I: unit A) are measured with an applied measuring instrument (manufactured by Advantest Corporation, model number: R6244). The luminous flux (L: unit: lm) was measured with a total luminous flux measuring apparatus (Spectra Corp., Solid Lambda CCD UV-NIR). Based on the measured values of the applied voltage (V), current (I), and total luminous flux (L) thus obtained, the current efficiency (CE, unit: cd) when the front luminance (L ′) is 1000 cd / m 2. / A) is calculated using the following formula (F2), and the following formula (F3) is calculated for the power efficiency (PE, unit: Lm / W) at the time of front luminance (L ′) 1000 cd / m 2. Used to calculate. Note that the front luminance (L ′: unit cd / m 2 ) assumes that the angular distribution of element emission is Lambertian, and the value of the light emitting element area (S: unit m 2 ) and the total luminous flux according to the formula (F1). It calculated | required and converted from the value of (L: unit lm).
(Luminance Luminance L ′) = L / π / S (F1)
(Current efficiency) = (L ′ / I) (F2)
(Power efficiency) = (L / I / V) (F3).

このような発光効率の測定結果のうち、先ず、参考例1と比較例2で得られた有機EL素子の電流効率(CE)及び電力効率(PE)を表5に示す。なお、参考例1と比較例2で得られた有機EL素子は、回折格子の有無の点及び各層の凹凸構造の有無の点で構成が異なるものの、その他の層の積層構成及び各層を構成する材料がそれぞれ同一のものである。また、比較例2で得られた有機EL素子(素ガラスを使用)の電流効率(CE)及び電力効率(PE)に対して、参考例1で得られた有機EL素子(ガラス基板/回折格子を使用)の電流効率(CE)及び電力効率(PE)が向上した割合(倍率)を計算した結果も併せて表5に示す。   Table 5 shows the current efficiency (CE) and power efficiency (PE) of the organic EL elements obtained in Reference Example 1 and Comparative Example 2 among the measurement results of luminous efficiency. The organic EL elements obtained in Reference Example 1 and Comparative Example 2 have different configurations in terms of the presence / absence of a diffraction grating and the presence / absence of a concavo-convex structure of each layer. The materials are the same. Moreover, with respect to the current efficiency (CE) and power efficiency (PE) of the organic EL element (using raw glass) obtained in Comparative Example 2, the organic EL element (glass substrate / diffraction grating) obtained in Reference Example 1 was used. Table 5 also shows the results of calculating the ratio (magnification) of improvement in current efficiency (CE) and power efficiency (PE).

表5に示す結果からも明らかなように、参考例1で得られた有機EL素子と比較例2で得られた有機EL素子とを対比すると、回折格子を利用することで、発光効率が向上することが確認された。   As is clear from the results shown in Table 5, when the organic EL element obtained in Reference Example 1 is compared with the organic EL element obtained in Comparative Example 2, the luminous efficiency is improved by using a diffraction grating. Confirmed to do.

次に、比較例1と比較例3で得られた有機EL素子の電流効率(CE)及び電力効率(PE)を表6に示す。なお、比較例1と比較例3で得られた有機EL素子は、回折格子の有無の点及び各層の凹凸構造の有無の点で構成が異なるものの、その他の層の積層構成及び各層を構成する材料がそれぞれ同一である。また、比較例3で得られた有機EL素子(素ガラスを使用)の電流効率(CE)及び電力効率(PE)に対して、比較例1で得られた有機EL素子(ガラス基板/回折格子を使用)の電流効率(CE)及び電力効率(PE)が向上した割合(倍率)を計算した結果も併せて表6に示す。   Next, Table 6 shows the current efficiency (CE) and power efficiency (PE) of the organic EL elements obtained in Comparative Example 1 and Comparative Example 3. The organic EL elements obtained in Comparative Example 1 and Comparative Example 3 have different configurations in terms of the presence / absence of a diffraction grating and the presence / absence of a concavo-convex structure of each layer, but constitute a laminated configuration of other layers and each layer. The materials are the same. Moreover, with respect to the current efficiency (CE) and power efficiency (PE) of the organic EL element (using raw glass) obtained in Comparative Example 3, the organic EL element (glass substrate / diffraction grating) obtained in Comparative Example 1 was used. Table 6 also shows the results of calculating the ratio (magnification) of improvement in current efficiency (CE) and power efficiency (PE).

表6に示す結果からも明らかなように、比較例1で得られた有機EL素子と比較例3で得られた有機EL素子とを対比すると、回折格子を利用することで、発光効率が向上することが確認された。   As is clear from the results shown in Table 6, when the organic EL element obtained in Comparative Example 1 is compared with the organic EL element obtained in Comparative Example 3, the luminous efficiency is improved by using a diffraction grating. Confirmed to do.

また、表5及び表6に示す結果から、基板として素ガラスのみを使用した有機EL素子に対して回折格子を使用することにより向上した電流効率(CE)及び電力効率(PE)の倍率の値を、参考例1と比較例1とで比較すると、参考例1で得られた有機EL素子においては回折格子を利用することで回折格子を利用しなかった場合(比較例2)と比較して電流効率(CE)が1.20倍向上しているのに対して、比較例1で得られた有機EL素子においては回折格子を利用することにより向上した電流効率(CE)の倍率が1.05倍となっており、参考例1で得られた有機EL素子においては電流効率がより十分に高い水準で向上していることが確認された。また、参考例1で得られた有機EL素子においては回折格子を利用することで回折格子を利用しなかった場合(比較例2)と比較して電力効率(PE)が1.42倍向上しているのに対して、比較例1で得られた有機EL素子においては回折格子を利用することにより向上した電力効率(PE)の倍率が1.25倍となっており、参考例1で得られた有機EL素子においては電力効率がより十分に高い水準で向上していることが確認された。このように、参考例1で得られた有機EL素子においては電流効率(CE)及び電力効率(PE)がより高い水準で十分に向上しており、発光効率をより十分に向上できることが確認された。   In addition, from the results shown in Tables 5 and 6, the magnification values of current efficiency (CE) and power efficiency (PE) improved by using a diffraction grating with respect to an organic EL element using only raw glass as a substrate. Compared with Reference Example 1 and Comparative Example 1, the organic EL element obtained in Reference Example 1 uses a diffraction grating and thus does not use a diffraction grating (Comparative Example 2). While the current efficiency (CE) is improved by 1.20 times, in the organic EL element obtained in Comparative Example 1, the magnification of the current efficiency (CE) improved by using the diffraction grating is 1. It was confirmed that the current efficiency of the organic EL element obtained in Reference Example 1 was improved to a sufficiently high level. Moreover, in the organic EL element obtained in Reference Example 1, the power efficiency (PE) is improved by 1.42 times by using the diffraction grating, compared with the case where the diffraction grating is not used (Comparative Example 2). On the other hand, in the organic EL device obtained in Comparative Example 1, the power efficiency (PE) magnification improved by using the diffraction grating is 1.25 times, which is obtained in Reference Example 1. It was confirmed that the power efficiency of the obtained organic EL element was improved at a sufficiently high level. Thus, in the organic EL element obtained in Reference Example 1, it was confirmed that the current efficiency (CE) and power efficiency (PE) were sufficiently improved at a higher level, and the light emission efficiency could be further improved. It was.

このような参考例1で得られた有機EL素子と比較例1で得られた有機EL素子との対比結果から、参考例1で得られた有機EL素子においては、金属電極に形成されている第二の凹凸が、凹凸深さの標準偏差(σ)が15〜50nmの範囲内にあり、且つ、第一の凹凸の標準偏差に対する凹凸深さの標準偏差の変化率が+15%〜−15%の範囲内にあるものであり、比較例1と比べて、金属電極に形成されている第二の凹凸が第一の凹凸の形状に対する追従性がより高いものであることから、回折格子と金属電極との間の層全体の膜厚の均一性がより高いものとなり、電流効率(CE)及び電力効率(PE)がより十分に向上して、発光効率をより高い水準で向上できたことが分かった。また、参考例1においては、前述のように、透明電極、正孔輸送層、発光層、電子輸送層の各層に形成されている凹凸(回折格子と対向する面とは反対側の面の表面に形成されている凹凸)、及び、金属電極の回折格子と対向する面に形成されている凹凸がいずれも、凹凸深さの標準偏差(σ)が15〜50nmの範囲内にあり、且つ、第一の凹凸の標準偏差に対する凹凸深さの標準偏差の変化率が+15%〜−15%の範囲内にあるものとなっており、各層がそれぞれ第一の凹凸の形状に対する追従性が十分に高いものであり、各層の膜厚の均一性が十分に高いものとなっていた。   From the comparison result between the organic EL element obtained in Reference Example 1 and the organic EL element obtained in Comparative Example 1, the organic EL element obtained in Reference Example 1 is formed on a metal electrode. The second unevenness has the unevenness depth standard deviation (σ) in the range of 15 to 50 nm, and the change rate of the unevenness depth standard deviation with respect to the first unevenness standard deviation is + 15% to −15. %, And the second unevenness formed on the metal electrode has higher followability with respect to the shape of the first unevenness than that of Comparative Example 1. Uniformity of the entire layer between the metal electrodes is higher, current efficiency (CE) and power efficiency (PE) are more fully improved, and luminous efficiency can be improved to a higher level. I understood. In Reference Example 1, as described above, the surface of the surface opposite to the surface facing the diffraction grating formed on the transparent electrode, the hole transport layer, the light emitting layer, and the electron transport layer. And the unevenness formed on the surface facing the diffraction grating of the metal electrode both have a standard deviation (σ) of the unevenness depth in the range of 15 to 50 nm, and The rate of change of the standard deviation of the concave / convex depth with respect to the standard deviation of the first concave / convex is within the range of + 15% to −15%, and each layer has sufficient followability to the shape of the first concave / convex. It was high, and the uniformity of the film thickness of each layer was sufficiently high.

また、参考例1と比較例1の対比結果から、第一の凹凸に対する追従性の高い第二の凹凸が形成された金属電極を備える有機EL素子(上記条件(A)〜(C)を満たす有機EL素子)により、より高度な水準で発光効率を向上させることが可能であることが分かった。すなわち、参考例1と比較例1とでは発光層のホスト材料の種類が異なるのみであり、他の構成は基本的に同一であることを考慮すれば、条件(A)を満たす回折格子を利用したとしても、素子が条件(B)及び(C)を満たさない場合には、発光効率の向上の効果が必ずしも十分なものとはならず、上記条件(A)〜(C)を全て満たす有機EL素子により、より高度な水準で発光効率の向上の効果を安定して得ることが可能となることが分かった。なお、参考例1と比較例1とで得られた有機EL素子の結果から、上記条件(A)〜(C)を全て満たす素子の透明支持基板の光取出し面側に、更に半球レンズ等の光を外部に取出すための光学部材を備えた構成の有機EL素子(本発明の有機EL素子)は、非常に高度な光の取り出し効率が達成できるものであることが分かる。   Moreover, from the comparison result of the reference example 1 and the comparative example 1, an organic EL element provided with the metal electrode in which the 2nd unevenness | corrugation with high followable | trackability with respect to the 1st unevenness | corrugation was formed (the said conditions (A)-(C) are satisfy | filled. It was found that the organic EL element) can improve the luminous efficiency at a higher level. That is, the diffraction grating satisfying the condition (A) is used in consideration of the fact that the reference example 1 and the comparative example 1 are different only in the type of the host material of the light emitting layer, and other configurations are basically the same. Even if the element does not satisfy the conditions (B) and (C), the effect of improving the light emission efficiency is not necessarily sufficient, and the organic that satisfies all the above conditions (A) to (C). It has been found that the EL element can stably obtain the effect of improving the light emission efficiency at a higher level. In addition, from the result of the organic EL element obtained in Reference Example 1 and Comparative Example 1, a hemispherical lens or the like is further formed on the light extraction surface side of the transparent support substrate of the element that satisfies all the above conditions (A) to (C). It can be seen that an organic EL element having an optical member for extracting light to the outside (organic EL element of the present invention) can achieve very high light extraction efficiency.

(実施例1)
参考例1で採用する回折格子形成工程と同様の方法を採用してガラス基板上に回折格子(凹凸層)を製造した。次いで、有機EL素子形成工程1を施す代わりに後述の有機EL素子形成工程2を施すとともに、ガラス基板のもう一方の面(回折格子を形成した面とは反対側の面)上に光学部材として半球レンズを配置した以外は、参考例1と同様にして、図11に示すような構成(光学部材15(半球レンズ)/透明支持基板10/回折格子11/透明電極12/正孔輸送層131/第一発光層132(a)/第二発光層132(b)/電子輸送層133/陰極バッファー層16/金属電極14の順で積層された構成)を有する有機EL素子を製造した。なお、図11中においては光学部材としてが複数配置されている実施形態の素子が記載されているが、本実施例の素子の構成は、光学部材15として発光ピクセルの面積よりも底面の面積が大きな半球レンズを1つ配置する構成とした。
Example 1
A diffraction grating (uneven layer) was produced on a glass substrate by employing the same method as the diffraction grating forming step employed in Reference Example 1. Next, instead of performing the organic EL element forming step 1, an organic EL element forming step 2 described later is performed, and an optical member is formed on the other surface of the glass substrate (the surface opposite to the surface on which the diffraction grating is formed). Except for the arrangement of the hemispherical lens, the structure shown in FIG. 11 (optical member 15 (hemispherical lens) / transparent support substrate 10 / diffraction grating 11 / transparent electrode 12 / hole transport layer 131) is the same as in Reference Example 1. An organic EL device having a structure in which / first light emitting layer 132 (a) / second light emitting layer 132 (b) / electron transport layer 133 / cathode buffer layer 16 / metal electrode 14 are stacked in this order was manufactured. In FIG. 11, the element of the embodiment in which a plurality of optical members are arranged is described. However, the configuration of the element of this example is such that the area of the bottom surface of the optical member 15 is smaller than the area of the light emitting pixels. One large hemispherical lens is arranged.

また、ガラス基板のもう一方の面(回折格子を形成した面とは反対側の面)に光学部材15として半球レンズを配置する方法としては、直径5mmの半球レンズ(Edmund社製)を未硬化の紫外線硬化性エポキシ樹脂(Norland社製の商品名「NOA81」)を接着剤としてガラス基板の表面上に積層する方法を採用した。このような半球レンズは、発光ピクセルの中心部に半球レンズの底面の中心部が重なるようにして配置した。   Further, as a method of arranging a hemispherical lens as the optical member 15 on the other surface of the glass substrate (the surface opposite to the surface on which the diffraction grating is formed), a hemispherical lens having a diameter of 5 mm (manufactured by Edmund) is uncured. The UV curable epoxy resin (trade name “NOA81” manufactured by Norland) was used as an adhesive and laminated on the surface of the glass substrate. Such a hemispherical lens is arranged so that the central portion of the bottom surface of the hemispherical lens overlaps the central portion of the light emitting pixel.

また、実施例1で得られた回折格子のフーリエ変換像は、参考例1と同様に、波数の絶対値が0μm−1である原点を略中心とする円状の模様を示しており、且つ前記円状の模様が波数の絶対値が10μm−1以下の範囲内となる領域内にフーリエ変換像を構成する全輝点のうちの90%以上の輝点が存在するものであることが確認された。また、実施例1で得られた回折格子は、製造方法が参考例1で採用している方法と同一の方法であり、凹凸深さの分布の平均値(m)、凹凸深さの分布の標準偏差(σ)、回折格子の凹凸の平均高さ、凹凸の平均ピッチ、凹凸深さの分布の中央値(M)、及び、凹凸の尖度(k)等の特性も参考例1と同様の特性を有していた。 In addition, the Fourier transform image of the diffraction grating obtained in Example 1 shows a circular pattern with the origin at which the absolute value of the wave number is 0 μm −1 in the same manner as in Reference Example 1, and It is confirmed that 90% or more of the bright spots constituting the Fourier transform image are present in the circular pattern in the region where the absolute value of the wave number is in the range of 10 μm −1 or less. It was done. In addition, the diffraction grating obtained in Example 1 is the same method as the method employed in Reference Example 1 by the manufacturing method, and the average value (m) of the uneven depth distribution and the uneven depth distribution. The characteristics such as the standard deviation (σ), the average height of the unevenness of the diffraction grating, the average pitch of the unevenness, the median value of the distribution of the unevenness depth (M), and the kurtosis (k) of the unevenness are the same as in Reference Example 1. It had the characteristics of

〈有機EL素子形成工程2〉
前記回折格子が積層されたガラス基板を用い、前記ガラス基板上の回折格子の表面上に、透明電極[ITO、厚み:120nm]、正孔輸送層[TCTA(Tg:149℃)、厚み:35nm]、第一発光層[TCTA(Tg:149℃)にIr(ppy)を7.0質量%含有した層、厚み:15nm]、第二発光層[TPBi(1,3,5−トリス(N−フェニルベンズイミダゾリル)ベンゼン、Tg:124℃)にIr(ppy)を7.0質量%含有した層、厚み:15nm]、電子輸送層[TPBi(Tg:124℃)、厚み:50nm]、金属系材料からなる陰極バッファー層[フッ化リチウム(LiF)、厚み:1.5nm]及び金属電極[アルミニウム、厚み:50nm]を、回折格子の表面に形成されている第一の凹凸の形状が維持されるようにして、それぞれ積層して、ガラス基板/回折格子/透明電極/正孔輸送層/第一発光層/第二発光層/電子輸送層/陰極バッファー層(無機層)/金属電極の順に積層された有機EL素子用の積層体(素子中、有機層は正孔輸送層/第一発光層/第二発光層/電子輸送層の積層構成)を得た。なお、各層の積層工程は以下の通りである。すなわち、先ず、透明電極はスパッタ法にて積層した。また、透明電極は成膜後、酸素プラズマに曝し、仕事関数を上げた(ラジカル処理)。また、正孔輸送層は真空蒸着法により積層した。さらに、第一発光層は、TCTAとIr(ppy)とを用いて、層中のIr(ppy)の導入量が7質量%となるように調整しながら、共蒸着法にて積層した。また、第二発光層は、TPBiとIr(ppy)とを用いて、層中のIr(ppy)の導入量が7質量%となるように調整しながら、共蒸着法にて積層した。また、電子輸送層、陰極バッファー層(フッ化リチウム層)及び金属電極は、それぞれ真空蒸着法により積層した。このように各層を積層する際に、透明電極、正孔輸送層、第一発光層、第二発光層、電子輸送層の各層を形成後に、それらの層の回折格子と対向する面とは反対側の面の凹凸形状の特性をそれぞれ測定し、各層の凹凸深さの標準偏差(σ)及び回折格子の表面上に形成された第一の凹凸の標準偏差に対する各層の凹凸深さの標準偏差の変化率をそれぞれ求めた。また、参考例1と同様にして、金属電極の回折格子と対向する面の凹凸深さの標準偏差(σ)及び回折格子の表面上に形成された第一の凹凸の標準偏差に対する凹凸深さの標準偏差の変化率も求めた。なお、各層の凹凸深さの標準偏差の変化率は、下記式:
[変化率]={([各層の凹凸の深さ分布の標準偏差]−[第一の凹凸の深さ分布の標準偏差])/[第一の凹凸の深さ分布の標準偏差]}×100
を計算して求めた。得られた値を表7に示す。
<Organic EL element formation process 2>
Using a glass substrate on which the diffraction grating is laminated, a transparent electrode [ITO, thickness: 120 nm], a hole transport layer [TCTA (Tg: 149 ° C.), thickness: 35 nm on the surface of the diffraction grating on the glass substrate. ], First light emitting layer [TCTA (Tg: 149 ° C.) containing 7.0 mass% Ir (ppy) 3 , thickness: 15 nm], second light emitting layer [TPBi (1,3,5-tris ( N-phenylbenzimidazolyl) benzene, Tg: 124 ° C.) containing 7.0% by mass of Ir (ppy) 3 , thickness: 15 nm], electron transport layer [TPBi (Tg: 124 ° C.), thickness: 50 nm] The first uneven shape formed on the surface of the diffraction grating is a cathode buffer layer [lithium fluoride (LiF), thickness: 1.5 nm] and metal electrode [aluminum, thickness: 50 nm] made of a metal-based material. The glass substrate / diffraction grating / transparent electrode / hole transport layer / first light emitting layer / second light emitting layer / electron transport layer / cathode buffer layer (inorganic layer) / A laminated body for an organic EL device in which metal electrodes were laminated in this order (in the device, the organic layer was a laminated structure of a hole transport layer / first light emitting layer / second light emitting layer / electron transport layer) was obtained. In addition, the lamination process of each layer is as follows. That is, first, the transparent electrode was laminated by a sputtering method. The transparent electrode was exposed to oxygen plasma after film formation to increase the work function (radical treatment). Moreover, the hole transport layer was laminated | stacked by the vacuum evaporation method. Furthermore, the first light emitting layer was laminated by a co-evaporation method using TCTA and Ir (ppy) 3 while adjusting the amount of Ir (ppy) 3 introduced in the layer to 7% by mass. . The second light emitting layer was laminated by co-evaporation using TPBi and Ir (ppy) 3 while adjusting the amount of Ir (ppy) 3 introduced into the layer to be 7% by mass. . Moreover, the electron carrying layer, the cathode buffer layer (lithium fluoride layer), and the metal electrode were each laminated | stacked by the vacuum evaporation method. When laminating each layer in this way, after forming each layer of the transparent electrode, the hole transport layer, the first light emitting layer, the second light emitting layer, and the electron transport layer, the surface of each layer opposite to the diffraction grating is opposite. Measure the characteristics of the concavo-convex shape of the side surface, the standard deviation of the concavo-convex depth of each layer (σ) and the standard deviation of the concavo-convex depth of each layer relative to the standard deviation of the first concavo-convex formed on the surface of the diffraction grating The change rate of each was calculated | required. Further, in the same manner as in Reference Example 1, the unevenness depth relative to the standard deviation (σ) of the unevenness depth of the surface facing the diffraction grating of the metal electrode and the standard deviation of the first unevenness formed on the surface of the diffraction grating. The rate of change of the standard deviation was also obtained. In addition, the change rate of the standard deviation of the unevenness depth of each layer is represented by the following formula:
[Change rate] = {([Standard deviation of depth distribution of unevenness of each layer] − [Standard deviation of depth distribution of first unevenness]) / [Standard deviation of depth distribution of first unevenness]} × 100
Was calculated. The values obtained are shown in Table 7.

表7に示す結果からも明らかなように、実施例1で得られた有機EL素子においては、透明電極、正孔輸送層、第一発光層、第二発光層、電子輸送層の各層に形成されている凹凸(回折格子と対向する面とは反対側の面の表面に形成されている凹凸)、及び、金属電極の回折格子と対向する面に形成されている凹凸がいずれも、凹凸深さの標準偏差(σ)が15〜50nmの範囲内にあり、且つ、第一の凹凸の標準偏差に対する各層の凹凸深さの標準偏差の変化率がいずれも、+15%〜−15%の範囲内にあり、各層の膜厚が非常に均一性の高いものであることが確認された。このような結果から、実施例1で得られた有機EL素子は、前述の条件(A)〜(C)を満たすものであることが分かった。   As is clear from the results shown in Table 7, in the organic EL device obtained in Example 1, it was formed on each layer of the transparent electrode, the hole transport layer, the first light emitting layer, the second light emitting layer, and the electron transport layer. The unevenness formed on the surface opposite to the surface facing the diffraction grating and the unevenness formed on the surface facing the diffraction grating of the metal electrode are both uneven. The standard deviation (σ) of the thickness is in the range of 15 to 50 nm, and the change rate of the standard deviation of the unevenness depth of each layer with respect to the standard deviation of the first unevenness is in the range of + 15% to −15%. It was confirmed that the film thickness of each layer was very uniform. From these results, it was found that the organic EL element obtained in Example 1 satisfies the above-mentioned conditions (A) to (C).

(参考例2)
半球レンズを配置する工程を施さなかった以外は、実施例1と同様にして、透明支持基板10/回折格子11/透明電極12/正孔輸送層131/第一発光層132(a)/第二発光層132(b)/電子輸送層133/陰極バッファー層16/金属電極14の順で積層された構成を有する有機EL素子を製造した。なお、参考例2で得られた有機EL素子は実施例1と同様に前述の条件(A)〜(C)を満たすものであった。
(Reference Example 2)
The transparent support substrate 10 / diffraction grating 11 / transparent electrode 12 / hole transporting layer 131 / first light emitting layer 132 (a) / second, except that the step of arranging the hemispherical lens was not performed. An organic EL device having a structure in which the two light emitting layers 132 (b) / electron transport layer 133 / cathode buffer layer 16 / metal electrode 14 were laminated in this order was manufactured. In addition, the organic EL element obtained in Reference Example 2 satisfied the above-described conditions (A) to (C) as in Example 1.

(比較例4)
回折格子を形成せず、有機EL素子形成工程2において回折格子が積層されたガラス基板を用いる代わりにガラス基板をそのまま用いた以外は、実施例1と同様にして、光学部材(半球レンズ)/ガラス基板/透明電極(ITO)/正孔輸送層(TCTA)/第一発光層(TCTA:Ir(ppy)7.0質量%)/第二発光層(TPBi:Ir(ppy)7.0質量%)/電子輸送層(TPBi)/陰極バッファー層(LiF)/金属電極(Al)の順に積層された有機EL素子を得た。
(Comparative Example 4)
In the same manner as in Example 1, except that the diffraction grating was not formed and the glass substrate was used as it was instead of the glass substrate on which the diffraction grating was laminated in the organic EL element forming step 2, the optical member (hemispherical lens) / 6. Glass substrate / transparent electrode (ITO) / hole transport layer (TCTA) / first light emitting layer (TCTA: Ir (ppy) 3 7.0% by mass) / second light emitting layer (TPBi: Ir (ppy) 3 0 mass%) / electron transport layer (TPBi) / cathode buffer layer (LiF) / metal electrode (Al) were laminated in this order to obtain an organic EL device.

(比較例5)
半球レンズを配置しなかった以外は、比較例4と同様にして、ガラス基板/透明電極(ITO)/正孔輸送層(TCTA)/第一発光層(TCTA:Ir(ppy)7.0質量%)/第二発光層(TPBi:Ir(ppy)7.0質量%)/電子輸送層(TPBi)/陰極バッファー層(LiF)/金属電極(Al)の順に積層された有機EL素子を得た。
(Comparative Example 5)
Glass substrate / transparent electrode (ITO) / hole transport layer (TCTA) / first light emitting layer (TCTA: Ir (ppy) 3 7.0, except that no hemispherical lens was arranged Mass%) / second light emitting layer (TPBi: Ir (ppy) 3 7.0% by mass) / electron transport layer (TPBi) / cathode buffer layer (LiF) / metal electrode (Al) in this order. Got.

[実施例1、参考例2及び比較例4〜5で得られた有機EL素子の発光効率の測定]
実施例1、参考例2及び比較例4〜5で得られた有機EL素子の発光効率を、前述の参考例1及び比較例1〜3で得られた有機EL素子の発光効率の測定の際に採用した方法と同様にして測定し、実施例1、参考例2及び比較例4〜5で得られた有機EL素子の電流効率(CE)及び電力効率(PE)を求めた。得られた結果を表8に示す。また、参考例2及び比較例4〜5で得られた有機EL素子の電流効率(CE)及び電力効率(PE)に対して、実施例1で得られた有機EL素子の電流効率(CE)及び電力効率(PE)が向上した割合(倍率)を計算した結果も併せて表8に示す。
[Measurement of Luminous Efficiency of Organic EL Elements Obtained in Example 1, Reference Example 2 and Comparative Examples 4 to 5]
When measuring the luminous efficiencies of the organic EL elements obtained in Example 1, Reference Example 2 and Comparative Examples 4 to 5, the organic EL elements obtained in Reference Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 were measured. The current efficiency (CE) and power efficiency (PE) of the organic EL devices obtained in Example 1, Reference Example 2 and Comparative Examples 4 to 5 were determined in the same manner as in Example 1. Table 8 shows the obtained results. Moreover, with respect to the current efficiency (CE) and power efficiency (PE) of the organic EL elements obtained in Reference Example 2 and Comparative Examples 4 to 5, the current efficiency (CE) of the organic EL elements obtained in Example 1 was obtained. Table 8 also shows the results of calculating the ratio (magnification) in which the power efficiency (PE) was improved.

表8に示す結果からも明らかなように、実施例1及び参考例2で得られた有機EL素子と比較例5で得られた有機EL素子とを対比すると、前述の条件(A)を満たす回折格子を利用する有機EL素子(実施例1、参考例2)においては、回折格子を利用していない有機EL素子(比較例5)に対して、発光効率が十分に向上していることが確認された。また、条件(A)〜(C)を満たす実施例1で得られた有機EL素子と、回折格子を利用せずに半球レンズのみを利用する比較例4で得られた有機EL素子とを比較することで、条件(A)〜(C)を満たすことにより、より高度な発光効率を達成できることが確認された。更に、実施例1と参考例2で得られた有機EL素子においてはそれぞれ半球レンズの有無のみが相違する点を考慮すれば、前述の条件(A)〜(C)を満たすとともにガラス基板の光取出し面側に半球レンズを備えることで、電流効率(CE)及び電力効率(PE)の向上する割合がより高度なものとなることが分かった。このように、表8に示す結果から、前述の条件(A)〜(C)を満たすとともにガラス基板の光取出し面側に半球レンズのような光学部材を備えることで、有機EL素子の発光効率がより高度な水準で向上することが確認された。   As is clear from the results shown in Table 8, when the organic EL elements obtained in Example 1 and Reference Example 2 are compared with the organic EL elements obtained in Comparative Example 5, the above-mentioned condition (A) is satisfied. In the organic EL element using the diffraction grating (Example 1, Reference Example 2), the light emission efficiency is sufficiently improved as compared with the organic EL element not using the diffraction grating (Comparative Example 5). confirmed. Moreover, the organic EL element obtained in Example 1 that satisfies the conditions (A) to (C) is compared with the organic EL element obtained in Comparative Example 4 that uses only a hemispherical lens without using a diffraction grating. Thus, it was confirmed that higher luminous efficiency can be achieved by satisfying the conditions (A) to (C). Further, considering the difference between the organic EL elements obtained in Example 1 and Reference Example 2 only in the presence or absence of a hemispherical lens, the above conditions (A) to (C) are satisfied and the light of the glass substrate is satisfied. It has been found that by providing a hemispherical lens on the extraction surface side, the rate of improvement in current efficiency (CE) and power efficiency (PE) becomes higher. Thus, from the results shown in Table 8, the luminous efficiency of the organic EL element is satisfied by satisfying the above conditions (A) to (C) and including an optical member such as a hemispherical lens on the light extraction surface side of the glass substrate. Was confirmed to improve at a higher level.

(実施例2)
参考例1で採用する回折格子形成工程と同様の方法を採用してガラス基板上に回折格子(凹凸層)を製造した。次いで、有機EL素子形成工程1を施す代わりに後述の有機EL素子形成工程3を施すとともに、ガラス基板のもう一方の面(回折格子を形成した面とは反対側の面)上に光学部材として半球レンズを配置した以外は、参考例1と同様にして、光学部材(半球レンズ)/透明支持基板(ガラス基板)/回折格子/透明電極(ITO)/正孔輸送層(TCTA)/発光層(TCTA:Ir(ppy)7.0質量%)/電子輸送層(TpBi)/陰極バッファー層(LiF)/金属電極(Al)の順で積層された構成を有する有機EL素子を製造した。
(Example 2)
A diffraction grating (uneven layer) was produced on a glass substrate by employing the same method as the diffraction grating forming step employed in Reference Example 1. Next, instead of performing the organic EL element forming step 1, an organic EL element forming step 3 described later is performed, and an optical member is formed on the other surface of the glass substrate (the surface opposite to the surface on which the diffraction grating is formed). Optical member (hemispherical lens) / transparent support substrate (glass substrate) / diffraction grating / transparent electrode (ITO) / hole transport layer (TCTA) / light emitting layer in the same manner as in Reference Example 1 except that a hemispherical lens was disposed. An organic EL device having a structure in which (TCTA: Ir (ppy) 3 7.0% by mass) / electron transport layer (TpBi) / cathode buffer layer (LiF) / metal electrode (Al) was laminated in this order was produced.

なお、ガラス基板のもう一方の面(回折格子を形成した面とは反対側の面)に光学部材15として半球レンズを配置する方法としては、直径5mmの半球レンズ(Edmund社製)を未硬化の紫外線硬化性エポキシ樹脂(Norland社製の商品名「NOA81」)を接着剤としてガラス基板の表面上に積層する方法を採用した。このような半球レンズは、発光ピクセル(縦3mm×横3mm、9mm)の中心部に半球レンズの底面の中心部が重なるようにして配置した。 As a method of arranging a hemispherical lens as the optical member 15 on the other surface of the glass substrate (the surface opposite to the surface on which the diffraction grating is formed), a hemispherical lens having a diameter of 5 mm (manufactured by Edmund) is uncured. The UV curable epoxy resin (trade name “NOA81” manufactured by Norland) was used as an adhesive and laminated on the surface of the glass substrate. Such a hemispherical lens was arranged so that the central portion of the bottom surface of the hemispherical lens overlapped with the central portion of the light emitting pixel (vertical 3 mm × horizontal 3 mm, 9 mm 2 ).

また、実施例2で得られた回折格子のフーリエ変換像は、参考例1と同様に、フーリエ変換像は波数の絶対値が0μm−1である原点を略中心とする円状の模様を示しており、且つ前記円状の模様が波数の絶対値が10μm−1以下の範囲内となる領域内にフーリエ変換像を構成する全輝点のうちの90%以上の輝点が存在するものであることが確認された。また、実施例2で得られた回折格子は、製造方法が参考例1で採用している方法と同一の方法であり、凹凸深さの分布の平均値(m)、凹凸深さの分布の標準偏差(σ)、回折格子の凹凸の平均高さ、凹凸の平均ピッチ、凹凸深さの分布の中央値(M)、及び、凹凸の尖度(k)等の特性も参考例1と同様の特性を有していた。 In addition, the Fourier transform image of the diffraction grating obtained in Example 2 shows a circular pattern whose center is the origin where the absolute value of the wave number is 0 μm −1 , as in Reference Example 1. And 90% or more of the bright spots constituting the Fourier transform image are present in a region where the circular pattern has an absolute value of the wave number of 10 μm −1 or less. It was confirmed that there was. Moreover, the diffraction grating obtained in Example 2 is the same method as the method employed in Reference Example 1 by the manufacturing method, and the average value (m) of the uneven depth distribution and the uneven depth distribution. The characteristics such as the standard deviation (σ), the average height of the unevenness of the diffraction grating, the average pitch of the unevenness, the median value of the distribution of the unevenness depth (M), and the kurtosis (k) of the unevenness are the same as in Reference Example 1. It had the characteristics of

〈有機EL素子形成工程3〉
前記回折格子が積層されたガラス基板を用い、前記ガラス基板上の回折格子の表面上に、透明電極[ITO、厚み:120nm]、正孔輸送層[TCTA(Tg:149℃)、厚み:35nm]、発光層[TCTA(Tg:149℃)にIr(ppy)を7.0質量%含有した層、厚み:15nm]、電子輸送層[TPBi(Tg:124℃)、厚み:65nm]、金属系材料からなる陰極バッファー層[フッ化リチウム(LiF)、厚み:1.5nm]及び金属電極[アルミニウム、厚み:50nm]を、回折格子の表面に形成されている第一の凹凸の形状が維持されるようにして、それぞれ積層して、ガラス基板/回折格子/透明電極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極バッファー層(無機層)/金属電極の順に積層された有機EL素子用の積層体(素子中、有機層は正孔輸送層/発光層/電子輸送層の積層構成)を得た。なお、各層の積層工程は以下の通りである。すなわち、先ず、透明電極はスパッタ法にて積層した。また、透明電極は成膜後、酸素プラズマに曝し、仕事関数を上げた(ラジカル処理)。また、正孔輸送層は真空蒸着法により積層した。さらに、発光層は、TCTAとIr(ppy)とを用いて、層中のIr(ppy)の導入量が7質量%となるように調整しながら、共蒸着法にて積層した。また、電子輸送層、陰極バッファー層(フッ化リチウム層)及び金属電極は、それぞれ真空蒸着法により積層した。このように各層を積層する際に、透明電極、正孔輸送層、発光層、電子輸送層の各層を形成後に、それらの層の回折格子と対向する面とは反対側の面の凹凸形状の特性をそれぞれ測定し、各層の凹凸深さの標準偏差(σ)及び回折格子の表面上に形成された第一の凹凸の標準偏差に対する各層の凹凸深さの標準偏差の変化率をそれぞれ求めた。また、金属電極の回折格子と対向する面の凹凸深さの標準偏差(σ)及び回折格子の表面上に形成された第一の凹凸の標準偏差に対する凹凸深さの標準偏差の変化率も求めた。なお、各層の凹凸深さの標準偏差の変化率は、下記式:
[変化率]={([各層の凹凸の深さ分布の標準偏差]−[第一の凹凸の深さ分布の標準偏差])/[第一の凹凸の深さ分布の標準偏差]}×100
を計算して求めた。得られた値を表9に示す。
<Organic EL element formation process 3>
Using a glass substrate on which the diffraction grating is laminated, a transparent electrode [ITO, thickness: 120 nm], a hole transport layer [TCTA (Tg: 149 ° C.), thickness: 35 nm on the surface of the diffraction grating on the glass substrate. ], A light emitting layer [TCTA (Tg: 149 ° C.) containing 7.0% by mass of Ir (ppy) 3 , thickness: 15 nm], electron transport layer [TPBi (Tg: 124 ° C.), thickness: 65 nm], A cathode buffer layer [lithium fluoride (LiF), thickness: 1.5 nm] and a metal electrode [aluminum, thickness: 50 nm] made of a metal-based material are formed on the surface of the diffraction grating. As maintained, organic layers were laminated in the order of glass substrate / diffraction grating / transparent electrode / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / cathode buffer layer (inorganic layer) / metal electrode. Laminate for L element (in the element, the organic layer laminated structure of hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer) was obtained. In addition, the lamination process of each layer is as follows. That is, first, the transparent electrode was laminated by a sputtering method. The transparent electrode was exposed to oxygen plasma after film formation to increase the work function (radical treatment). Moreover, the hole transport layer was laminated | stacked by the vacuum evaporation method. Furthermore, the light emitting layer was laminated | stacked by the co-evaporation method using TCTA and Ir (ppy) 3 , adjusting so that the introduction amount of Ir (ppy) 3 in a layer might be 7 mass%. Moreover, the electron carrying layer, the cathode buffer layer (lithium fluoride layer), and the metal electrode were each laminated | stacked by the vacuum evaporation method. When laminating each layer in this way, after forming each layer of the transparent electrode, the hole transport layer, the light emitting layer, and the electron transport layer, the concavo-convex shape of the surface opposite to the surface facing the diffraction grating of those layers is formed. Each characteristic was measured, and the standard deviation (σ) of the unevenness depth of each layer and the change rate of the standard deviation of the unevenness depth of each layer with respect to the standard deviation of the first unevenness formed on the surface of the diffraction grating were obtained. . Also find the standard deviation (σ) of the unevenness depth of the surface facing the diffraction grating of the metal electrode and the rate of change of the standard deviation of the unevenness depth with respect to the standard deviation of the first unevenness formed on the surface of the diffraction grating. It was. In addition, the change rate of the standard deviation of the unevenness depth of each layer is represented by the following formula:
[Change rate] = {([Standard deviation of depth distribution of unevenness of each layer] − [Standard deviation of depth distribution of first unevenness]) / [Standard deviation of depth distribution of first unevenness]} × 100
Was calculated. Table 9 shows the obtained values.

表9に示す結果からも明らかなように、実施例2で得られた有機EL素子においては、透明電極、正孔輸送層、発光層、電子輸送層の各層に形成されている凹凸(回折格子と対向する面とは反対側の面の表面に形成されている凹凸)、及び、金属電極の回折格子と対向する面に形成されている凹凸がいずれも、凹凸深さの標準偏差(σ)が15〜50nmの範囲内にあり、且つ、第一の凹凸の標準偏差に対する各層の凹凸深さの標準偏差の変化率がいずれも、+15%〜−15%の範囲内にあり、各層の膜厚が非常に均一性の高いものであることが確認された。このような結果から、実施例2で得られた有機EL素子は、前述の条件(A)〜(C)を満たすものであることが分かった。   As is clear from the results shown in Table 9, in the organic EL device obtained in Example 2, the unevenness (diffraction grating) formed in each layer of the transparent electrode, the hole transport layer, the light emitting layer, and the electron transport layer. The unevenness formed on the surface opposite to the surface opposite to the surface and the unevenness formed on the surface facing the diffraction grating of the metal electrode are both standard deviations of the unevenness depth (σ) Is within the range of 15 to 50 nm, and the change rate of the standard deviation of the unevenness depth of each layer with respect to the standard deviation of the first unevenness is within the range of + 15% to −15%, and the film of each layer It was confirmed that the thickness was very uniform. From these results, it was found that the organic EL device obtained in Example 2 satisfies the above-described conditions (A) to (C).

(参考例3)
半球レンズを配置する工程を施さなかった以外は、実施例2と同様にして、透明支持基板(ガラス基板)/回折格子/透明電極(ITO)/正孔輸送層(TCTA)/発光層(TCTA:Ir(ppy)7.0質量%)/電子輸送層(TpBi)/陰極バッファー層(LiF)/金属電極(Al)の順で積層された構成を有する有機EL素子を製造した。なお、参考例3で得られた有機EL素子は実施例2と同様に前述の条件(A)〜(C)を満たすものであった。
(Reference Example 3)
Transparent support substrate (glass substrate) / diffraction grating / transparent electrode (ITO) / hole transport layer (TCTA) / light emitting layer (TCTA) in the same manner as in Example 2 except that the step of arranging the hemispherical lens was not performed. : Ir (ppy) 3 7.0% by mass) / electron transport layer (TpBi) / cathode buffer layer (LiF) / organic electrode (Al) was laminated in this order to produce an organic EL device. In addition, the organic EL element obtained in Reference Example 3 satisfied the above-described conditions (A) to (C) as in Example 2.

(比較例6)
回折格子を形成せず、有機EL素子形成工程3において回折格子が積層されたガラス基板を用いる代わりにガラス基板をそのまま用いた以外は、実施例2と同様にして、光学部材(半球レンズ)/ガラス基板/透明電極(ITO)/正孔輸送層(TCTA)/発光層(TCTA:Ir(ppy)7.0質量%)/電子輸送層(TPBi)/陰極バッファー層(LiF)/金属電極(Al)の順に積層された有機EL素子を得た。
(Comparative Example 6)
In the same manner as in Example 2, except that the diffraction grating was not formed and the glass substrate was used as it was instead of the glass substrate on which the diffraction grating was laminated in the organic EL element forming step 3, the optical member (hemispherical lens) / Glass substrate / transparent electrode (ITO) / hole transport layer (TCTA) / light emitting layer (TCTA: Ir (ppy) 3 7.0% by mass) / electron transport layer (TPBi) / cathode buffer layer (LiF) / metal electrode An organic EL element laminated in the order of (Al) was obtained.

(比較例7)
半球レンズを配置しなかった以外は、比較例6と同様にして、ガラス基板/透明電極(ITO)/正孔輸送層(TCTA)/発光層(TCTA:Ir(ppy)7.0質量%)/電子輸送層(TPBi)/陰極バッファー層(LiF)/金属電極(Al)の順に積層された有機EL素子を得た。
(Comparative Example 7)
Glass substrate / transparent electrode (ITO) / hole transport layer (TCTA) / light emitting layer (TCTA: Ir (ppy) 3 7.0% by mass, except that no hemispherical lens was arranged ) / Electron transport layer (TPBi) / cathode buffer layer (LiF) / metal electrode (Al) were laminated in this order.

[実施例2、参考例3及び比較例6〜7で得られた有機EL素子の発光効率の測定]
実施例2、参考例3及び比較例6〜7で得られた有機EL素子の発光効率を、前述の参考例1及び比較例1〜3で得られた有機EL素子の発光効率の測定の際に採用した方法と同様にして測定し、実施例2、参考例3及び比較例6〜7で得られた有機EL素子の電流効率(CE)及び電力効率(PE)を求めた。得られた結果を表8に示す。また、参考例3及び比較例6〜7で得られた有機EL素子の電流効率(CE)及び電力効率(PE)に対する、実施例2で得られた有機EL素子の電流効率(CE)及び電力効率(PE)が向上した割合(倍率)を計算した結果も併せて表10に示す。
[Measurement of Luminous Efficiency of Organic EL Elements Obtained in Example 2, Reference Example 3 and Comparative Examples 6-7]
When measuring the luminous efficiencies of the organic EL devices obtained in Example 2, Reference Example 3 and Comparative Examples 6 to 7, the organic EL devices obtained in Reference Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 were measured. The current efficiency (CE) and the power efficiency (PE) of the organic EL elements obtained in Example 2, Reference Example 3 and Comparative Examples 6 to 7 were determined in the same manner as in the above. Table 8 shows the obtained results. Moreover, the current efficiency (CE) and power of the organic EL element obtained in Example 2 with respect to the current efficiency (CE) and power efficiency (PE) of the organic EL element obtained in Reference Example 3 and Comparative Examples 6-7. Table 10 also shows the results of calculating the ratio (magnification) at which the efficiency (PE) was improved.

表10に示す結果からも明らかなように、実施例2及び参考例3で得られた有機EL素子と比較例7で得られた有機EL素子とを対比すると、前述の条件(A)を満たす回折格子を利用する有機EL素子(実施例2、参考例3)においては、回折格子を利用していない有機EL素子(比較例7)に対して、発光効率が十分に向上していることが確認された。また、条件(A)〜(C)を満たす実施例2で得られた有機EL素子と、回折格子を利用せずに半球レンズのみを利用する比較例6で得られた有機EL素子とを比較することで、条件(A)〜(C)を満たすことにより、より高度な発光効率を達成できることが確認された。なお、参考例3と比較例7で得られた有機EL素子との比較からも、条件(A)〜(C)を満たすことで、より高度な発光効率を達成できることが明らかである。更に、実施例2と参考例3で得られた有機EL素子においてはそれぞれ半球レンズの有無のみが相違する点を考慮すれば、前述の条件(A)〜(C)を満たすとともにガラス基板の光取出し面側に半球レンズを備えることで、電流効率(CE)及び電力効率(PE)の向上する割合がより高度なものとなることが分かった。このように、表10に示す結果から、前述の条件(A)〜(C)を満たすとともにガラス基板の光取出し面側に半球レンズ等の光学部材を備えることで、有機EL素子の発光効率がより高度な水準で向上することが確認された。   As is clear from the results shown in Table 10, when the organic EL elements obtained in Example 2 and Reference Example 3 are compared with the organic EL elements obtained in Comparative Example 7, the above condition (A) is satisfied. In the organic EL element using the diffraction grating (Example 2, Reference Example 3), the light emission efficiency is sufficiently improved as compared with the organic EL element not using the diffraction grating (Comparative Example 7). confirmed. Moreover, the organic EL element obtained in Example 2 that satisfies the conditions (A) to (C) is compared with the organic EL element obtained in Comparative Example 6 that uses only a hemispherical lens without using a diffraction grating. Thus, it was confirmed that higher luminous efficiency can be achieved by satisfying the conditions (A) to (C). In addition, also from the comparison with the organic EL element obtained by the reference example 3 and the comparative example 7, it is clear that higher luminous efficiency can be achieved by satisfy | filling conditions (A)-(C). Furthermore, in consideration of the difference between the organic EL elements obtained in Example 2 and Reference Example 3 only in the presence or absence of a hemispherical lens, the above conditions (A) to (C) are satisfied and the light of the glass substrate is satisfied. It has been found that by providing a hemispherical lens on the extraction surface side, the rate of improvement in current efficiency (CE) and power efficiency (PE) becomes higher. As described above, from the results shown in Table 10, the luminous efficiency of the organic EL element is obtained by satisfying the above-mentioned conditions (A) to (C) and providing an optical member such as a hemispherical lens on the light extraction surface side of the glass substrate. It was confirmed that it improved at a higher level.

以上のような結果から、先ず、条件(A)を満たす回折格子を利用することで、十分な回折効果が得られることが確認された。また、燐光材料以外の有機層の各層を形成する有機材料のガラス転移温度がいずれも70℃以上である参考例1〜3及び実施例1〜2で得られた有機EL素子においては、有機層中の各層の金属電極と対向する面の表面に形成された凹凸がいずれも、凹凸深さの標準偏差(σ)が15〜50nmの範囲内にあり、且つ、第一の凹凸の標準偏差に対する凹凸深さの標準偏差の変化率が+15%〜−15%の範囲内にあり、各層の膜厚が非常に均一性の高いものとなっていることが分かった(なお、参考例1において、正孔阻止層(厚み:5nm)については特に凹凸形状の特性を評価していないものの、参考例1における正孔阻止層は厚みが十分に薄い層であること、正孔阻止層上に積層された電子輸送層の凹凸の標準偏差及び前記標準偏差の変化率が前述の範囲内にあること、等から、正孔阻止層の金属電極と対向する面の表面に形成された凹凸も、凹凸深さの標準偏差(σ)が15〜50nmの範囲内にあり、且つ、第一の凹凸の標準偏差に対する凹凸深さの標準偏差の変化率が+15%〜−15%の範囲内にあることは明らかであり、かかる条件を満たすことが分かる。)。そして、そのような第一の凹凸に対する追従性の高い有機層上に金属材料からなる電極バッファー層及び金属電極を蒸着法により形成していることから、参考例1〜3及び実施例1〜2で得られた有機EL素子においては、金属電極の有機層と対抗する面の表面に形成された凹凸(第二の凹凸)が、凹凸深さの標準偏差(σ)が15〜50nmの範囲内にあり、且つ、第一の凹凸の標準偏差に対する凹凸深さの標準偏差の変化率が+15%〜−15%の範囲にあるものとなっていることが分かった。また、上述のような結果から、ガラス基板の光取出し面側に光を外部に取出すために光学部材を備えるとともに、上記条件(A)〜(C)を満たす本発明の有機EL素子においては、光学部材と回折格子とにより、より高度な光取出し効果が安定して得られることが確認された。   From the above results, it was confirmed that a sufficient diffraction effect can be obtained by using a diffraction grating satisfying the condition (A). Moreover, in the organic EL elements obtained in Reference Examples 1 to 3 and Examples 1 and 2 in which the glass transition temperature of the organic material forming each layer of the organic layer other than the phosphorescent material is 70 ° C. or higher, the organic layer Each of the irregularities formed on the surface of the surface facing the metal electrode in each layer has a standard deviation (σ) of the irregularity depth in the range of 15 to 50 nm, and the standard deviation of the first irregularity It was found that the change rate of the standard deviation of the unevenness depth is in the range of + 15% to −15%, and the film thickness of each layer is very uniform (in Reference Example 1, Although the hole blocking layer (thickness: 5 nm) is not particularly evaluated for the irregular shape characteristics, the hole blocking layer in Reference Example 1 is sufficiently thin and laminated on the hole blocking layer. The standard deviation of the unevenness of the electron transport layer and the standard deviation The unevenness formed on the surface of the surface of the hole blocking layer facing the metal electrode also has a standard deviation (σ) of the unevenness depth in the range of 15 to 50 nm. In addition, it is clear that the change rate of the standard deviation of the concavo-convex depth with respect to the standard deviation of the first concavo-convex is in the range of + 15% to -15%, and it is understood that this condition is satisfied. And since the electrode buffer layer and metal electrode which consist of metal materials are formed by the vapor deposition method on such an organic layer with high followable | trackability with respect to such 1st unevenness | corrugation, Reference Examples 1-3 and Examples 1-2. In the organic EL device obtained in the above, the unevenness (second unevenness) formed on the surface of the surface facing the organic layer of the metal electrode has a standard deviation (σ) of the unevenness depth in the range of 15 to 50 nm. In addition, it was found that the change rate of the standard deviation of the unevenness depth with respect to the standard deviation of the first unevenness is in the range of + 15% to −15%. In addition, from the above results, in the organic EL element of the present invention satisfying the above conditions (A) to (C), including an optical member for extracting light to the outside on the light extraction surface side of the glass substrate, It was confirmed that a more advanced light extraction effect can be stably obtained by the optical member and the diffraction grating.

(参考例4)
先ず、エタノール24.3g、水2.16g及び濃塩酸0.0094gを混合した液に、テトラエトキシシラン(TEOS)2.5gとメチルトリエトキシシラン(MTES)2.1gを滴下して加え、23℃、湿度45%で2時間攪拌してゾル溶液を得た。次いで、厚さ0.7mmのガラス基板(ソーダライム製)上にゾル溶液をバーコーターで塗布してガラス基板上のゾル溶液の塗膜を製造した。そして、その塗膜の製造の60秒後に、前記ガラス基板上の塗膜に対して、以下に記載するような方法を採用して、加熱した押圧ロールを利用して実施例1で製造された第二のモールド(M−2)を押し付け、ガラス基板上に回折格子(凹凸層)を形成した。
(Reference Example 4)
First, 2.5 g of tetraethoxysilane (TEOS) and 2.1 g of methyltriethoxysilane (MTES) were added dropwise to a mixture of 24.3 g of ethanol, 2.16 g of water and 0.0094 g of concentrated hydrochloric acid. A sol solution was obtained by stirring for 2 hours at a temperature of 45 ° C. and a humidity of 45%. Next, a sol solution was applied onto a 0.7 mm thick glass substrate (made of soda lime) with a bar coater to produce a coating film of the sol solution on the glass substrate. And 60 seconds after the production of the coating film, the coating film on the glass substrate was manufactured in Example 1 using a heated pressing roll by adopting the method as described below. The second mold (M-2) was pressed to form a diffraction grating (uneven layer) on the glass substrate.

すなわち、先ず、押圧ロールとしては、内部にヒータを備え、外周が4mm厚の耐熱シリコーンが被覆されたロールであって、ロール径(直径)が50mm且つ軸方向長さが350mmのものを用いた。そして、第二のモールド(M−2)の凹凸パターンが形成された面を、ガラス基板の一端から他端に向かって80℃に加熱した押圧ロールを回転させながらガラス基板上の塗膜に押し付けた。このようにして第二のモールド(M−2)の押圧終了後、第二のモールド(M−2)を前記一端から他端に向かって剥離角度が約30°になるように手で剥離した。そして、第二のモールドを剥離した後、第二のモールドの凹凸に由来する凹凸が形成された硬化塗膜つきのガラス基板を、オーブンを用いて300℃で60分間加熱し、無機層からなる回折格子(凹凸層)が積層したガラス基板を得た。なお、無機層の厚みは0.3μmであった。   That is, first, as the pressing roll, a roll provided with a heater inside and coated with heat-resistant silicone having an outer periphery of 4 mm thick, having a roll diameter (diameter) of 50 mm and an axial length of 350 mm was used. . Then, the surface on which the concave / convex pattern of the second mold (M-2) is formed is pressed against the coating film on the glass substrate while rotating a pressing roll heated to 80 ° C. from one end of the glass substrate toward the other end. It was. In this way, after the pressing of the second mold (M-2) was finished, the second mold (M-2) was peeled off by hand so that the peeling angle was about 30 ° from the one end to the other end. . Then, after peeling off the second mold, the glass substrate with a cured coating film on which the unevenness derived from the unevenness of the second mold is formed is heated at 300 ° C. for 60 minutes using an oven, and is formed of an inorganic layer. A glass substrate on which a lattice (uneven layer) was laminated was obtained. The inorganic layer had a thickness of 0.3 μm.

このようにして得られた回折格子(無機層)のフーリエ変換像は、実施例1と同様に、波数の絶対値が0μm−1である原点を略中心とする円状の模様を示しており、且つ前記円状の模様が波数の絶対値が10μm−1以下の範囲内となる領域内にフーリエ変換像を構成する全輝点のうちの90%以上の輝点が存在するものであることが確認された。 The Fourier transform image of the diffraction grating (inorganic layer) obtained in this way shows a circular pattern having an approximate center at the origin where the absolute value of the wave number is 0 μm −1 , as in Example 1. In addition, the circular pattern has 90% or more of bright spots in all the bright spots constituting the Fourier transform image in the region where the absolute value of the wave number is in the range of 10 μm −1 or less. Was confirmed.

また、実施例4で得られた回折格子は、実施例1と同じモールドを利用していたことから、凹凸深さの分布の平均値(m)、凹凸深さの分布の標準偏差(σ)、回折格子の凹凸の平均高さ、凹凸の平均ピッチ、凹凸深さの分布の中央値(M)、及び、凹凸の尖度(k)等の特性が実施例1と同様の特性を有していた。   In addition, since the diffraction grating obtained in Example 4 used the same mold as in Example 1, the average value of the uneven depth distribution (m) and the standard deviation of the uneven depth distribution (σ) The average height of the unevenness of the diffraction grating, the average pitch of the unevenness, the median value (M) of the unevenness depth distribution, the kurtosis (k) of the unevenness, and the like have the same characteristics as in Example 1. It was.

次に、上述のようにして形成した前記ガラス基板上の回折格子の表面上に、透明電極[ITO、厚み:120nm]、正孔輸送層[TCTA(Tg:149℃)、厚み:35nm]、第一発光層[TCTA(Tg:149℃)にIr(ppy)を7.0質量%含有した層、厚み:15nm]、第二発光層[TPBi(1,3,5−トリス(N−フェニルベンズイミダゾリル)ベンゼン、Tg:124℃)にIr(ppy)を7.0質量%含有した層、厚み:15nm]、電子輸送層[TPBi(Tg:124℃)、厚み:50nm]、金属系材料からなる陰極バッファー層[フッ化リチウム(LiF)、厚み:1.5nm]及び金属電極[アルミニウム、厚み:50nm]を、回折格子の表面に形成されている第一の凹凸の形状が維持されるようにして、それぞれ積層して、ガラス基板/回折格子/透明電極/正孔輸送層/第一発光層/第二発光層/電子輸送層/金属系材料からなる陰極バッファー層/金属電極の順に積層された有機EL素子用の積層体(素子中、有機層は正孔輸送層/第一発光層/第二発光層/電子輸送層の積層構成)を得た。なお、各層の積層工程は以下の通りである。すなわち、先ず、透明電極はスパッタ法にて積層した。また、透明電極は成膜後、酸素プラズマに曝し、仕事関数を上げた(ラジカル処理)。また、正孔輸送層は真空蒸着法により積層した。さらに、第一発光層は、TCTAとIr(ppy)とを用いて、層中のIr(ppy)の導入量が7質量%となるように調整しながら、共蒸着法にて積層した。また、第二発光層は、TPBiとIr(ppy)とを用いて、層中のIr(ppy)の導入量が7質量%となるように調整しながら、共蒸着法にて積層した。また、電子輸送層、陰極バッファー層(フッ化リチウム層)及び金属電極は、それぞれ真空蒸着法により積層した。金属電極形成後に、金属電極の回折格子と対向する面の凹凸深さの標準偏差(σ)及び回折格子の表面上に形成された第一の凹凸の標準偏差に対する凹凸深さの標準偏差の変化率も求めた。得られた値を表11に示す。 Next, on the surface of the diffraction grating on the glass substrate formed as described above, a transparent electrode [ITO, thickness: 120 nm], a hole transport layer [TCTA (Tg: 149 ° C.), thickness: 35 nm], First light emitting layer [TCTA (Tg: 149 ° C.) containing 7.0% by mass of Ir (ppy) 3 , thickness: 15 nm], second light emitting layer [TPBi (1,3,5-tris (N− Phenylbenzimidazolyl) benzene, Tg: 124 ° C.) containing 7.0% by mass of Ir (ppy) 3 , thickness: 15 nm], electron transport layer [TPBi (Tg: 124 ° C.), thickness: 50 nm], metal Cathode buffer layer [lithium fluoride (LiF), thickness: 1.5 nm] and metal electrode [aluminum, thickness: 50 nm] made of a base material are maintained in the shape of the first unevenness formed on the surface of the diffraction grating The In this way, the glass substrate / diffraction grating / transparent electrode / hole transport layer / first light emitting layer / second light emitting layer / electron transport layer / cathode buffer layer made of metal material / metal electrode A laminated body for an organic EL device that was sequentially laminated (in the device, the organic layer was a laminated structure of a hole transport layer / first light emitting layer / second light emitting layer / electron transport layer) was obtained. In addition, the lamination process of each layer is as follows. That is, first, the transparent electrode was laminated by a sputtering method. The transparent electrode was exposed to oxygen plasma after film formation to increase the work function (radical treatment). Moreover, the hole transport layer was laminated | stacked by the vacuum evaporation method. Furthermore, the first light emitting layer was laminated by a co-evaporation method using TCTA and Ir (ppy) 3 while adjusting the amount of Ir (ppy) 3 introduced in the layer to 7% by mass. . The second light emitting layer was laminated by co-evaporation using TPBi and Ir (ppy) 3 while adjusting the amount of Ir (ppy) 3 introduced into the layer to be 7% by mass. . Moreover, the electron carrying layer, the cathode buffer layer (lithium fluoride layer), and the metal electrode were each laminated | stacked by the vacuum evaporation method. After metal electrode formation, changes in the standard deviation of the concavo-convex depth with respect to the standard deviation (σ) of the concavo-convex depth of the surface facing the diffraction grating of the metal electrode and the standard deviation of the first concavo-convex formed on the surface of the diffraction grating The rate was also determined. The obtained values are shown in Table 11.

表11に示す結果からも明らかなように、参考例4で得られた有機EL素子においては金属電極の回折格子と対向する面に形成されている凹凸が、凹凸深さの標準偏差(σ)が15〜50nmの範囲内にあり、且つ、第一の凹凸の標準偏差に対する金属電極の回折格子と対向する面の凹凸深さの標準偏差の変化率は、+15%〜−15%の範囲内にあり、各層の膜厚が非常に均一性の高いものであることが確認された。このような結果から、参考例4で得られた有機EL素子は、前述の条件(A)〜(C)を満たすものであることが分かった。   As is apparent from the results shown in Table 11, in the organic EL element obtained in Reference Example 4, the unevenness formed on the surface of the metal electrode facing the diffraction grating is the standard deviation (σ) of the unevenness depth. Is within the range of 15 to 50 nm, and the rate of change of the standard deviation of the unevenness depth of the surface facing the diffraction grating of the metal electrode with respect to the standard deviation of the first unevenness is within the range of + 15% to −15% It was confirmed that the thickness of each layer was very uniform. From these results, it was found that the organic EL element obtained in Reference Example 4 satisfies the above-described conditions (A) to (C).

また、参考例4と比較例5で得られた有機EL素子の発光効率を、前述の有機EL素子の発光効率の測定の際に採用した方法と同様にして測定し、参考例4と比較例5で得られた有機EL素子の電流効率(CE)及び電力効率(PE)を求めた。得られた結果を表12に示す。   Further, the luminous efficiencies of the organic EL elements obtained in Reference Example 4 and Comparative Example 5 were measured in the same manner as the method employed in the measurement of the luminous efficiency of the organic EL elements described above. Reference Example 4 and Comparative Example The current efficiency (CE) and power efficiency (PE) of the organic EL device obtained in 5 were determined. The results obtained are shown in Table 12.

表12に示す結果からも明らかなように、参考例3で得られた有機EL素子と比較例5で得られた有機EL素子とを対比すると、前述の条件(A)〜(C)を満たすことで発光効率が十分に向上することが確認された。また、表12に示す結果からも明らかなように、参考例3で得られた有機EL素子においては、電流効率(CE)及び電力効率(PE)の向上する割合が十分に高いことが分かった。なお、上述の各実施例及び各比較例の結果(表8や表10に示す結果等)からも明らかなように、上記条件(A)〜(C)を全て満たす素子の透明支持基板の光取出し面側に更に半球レンズのような光学部材を備えた構成の有機EL素子(本発明の有機EL素子)は、非常に高度な光の取り出し効率が達成できることが確認されている。そのため、前述の条件(A)〜(C)を満たす参考例4で得られた有機EL素子においても、ガラス基板の光取出し面側に更に半球レンズのような光学部材を配置することで、より高度な発光効率を達成することが可能であることが分かる。   As is clear from the results shown in Table 12, when the organic EL device obtained in Reference Example 3 and the organic EL device obtained in Comparative Example 5 are compared, the above conditions (A) to (C) are satisfied. As a result, it was confirmed that the luminous efficiency was sufficiently improved. Further, as is clear from the results shown in Table 12, in the organic EL device obtained in Reference Example 3, it was found that the rate of improvement in current efficiency (CE) and power efficiency (PE) was sufficiently high. . As is clear from the results of the above-described examples and comparative examples (results shown in Table 8 and Table 10), the light of the transparent support substrate of the element that satisfies all the above conditions (A) to (C) It has been confirmed that an organic EL element having an optical member such as a hemispherical lens on the extraction surface side (organic EL element of the present invention) can achieve very high light extraction efficiency. Therefore, also in the organic EL element obtained in Reference Example 4 that satisfies the above-described conditions (A) to (C), by further disposing an optical member such as a hemispherical lens on the light extraction surface side of the glass substrate, It can be seen that a high luminous efficiency can be achieved.

以上説明したように、本発明によれば、有機EL素子の光の取出し効率をより高度な水準で向上させることができ、十分に高度な発光効率を達成することが可能な有機EL素子を提供することが可能となる。   As described above, according to the present invention, there is provided an organic EL element that can improve the light extraction efficiency of the organic EL element at a higher level and can achieve a sufficiently high luminous efficiency. It becomes possible to do.

したがって、本発明の有機EL素子は、照明装置等に用いるための有機EL素子等として特に有用である。   Therefore, the organic EL element of the present invention is particularly useful as an organic EL element for use in a lighting device or the like.

10…透明支持基板、11…回折格子、11’…回折格子形成材料、12…透明電極、13…有機層、13A及びB…有機層中の任意の層、131…正孔輸送層、132…発光層、132(a)…第一発光層、132(b)…第二発光層、133…電子輸送層、134…正孔阻止層、14…金属電極、15…光学部材、16…陰極バッファー層(電子注入層)、20…基材、21…第1ポリマーセグメントからなる凹凸層、22…シード層、23…金属層(電気めっき層)、30…転写用のマスター部材、31…回折格子形成用の母型(モールド)、P1〜2…凹部の最下点、P3〜4…凸部の頂点、X…凹部間の厚み、Y…凸部間の厚み。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Transparent support substrate, 11 ... Diffraction grating, 11 '... Diffraction grating forming material, 12 ... Transparent electrode, 13 ... Organic layer, 13A and B ... Arbitrary layer in an organic layer, 131 ... Hole transport layer, 132 ... Light emitting layer, 132 (a) ... first light emitting layer, 132 (b) ... second light emitting layer, 133 ... electron transport layer, 134 ... hole blocking layer, 14 ... metal electrode, 15 ... optical member, 16 ... cathode buffer Layer (electron injection layer), 20 ... base material, 21 ... uneven layer made of first polymer segment, 22 ... seed layer, 23 ... metal layer (electroplating layer), 30 ... master member for transfer, 31 ... diffraction grating Forming mold (mold), P1-2: lowest point of recess, P3-4: apex of projection, X: thickness between recesses, Y: thickness between projections.

Claims (8)

透明支持基板、
前記透明支持基板の一方の面側に配置され且つ表面に第一の凹凸が形成されている凹凸層からなる回折格子、
前記回折格子の表面に形成されている第一の凹凸の形状が維持されるようにして、前記回折格子上に順次積層された透明電極、少なくとも発光層を備える有機層、及び、金属電極、並びに、
前記透明支持基板のもう一方の面側に配置された光学部材、
を備える有機EL素子であって、
下記条件(A)〜(C):
[条件(A)] 前記第一の凹凸の形状を原子間力顕微鏡を用いて解析して得られる凹凸解析画像に2次元高速フーリエ変換処理を施してフーリエ変換像を得た場合において、前記フーリエ変換像が、波数の絶対値が0μm−1である原点を略中心とする円状又は円環状の模様を示しており、且つ、前記円状又は円環状の模様が波数の絶対値が10μm−1以下の範囲内となる領域内に存在すること、
[条件(B)] 前記第一の凹凸と、前記金属電極の有機層に対向する面の表面に形成された第二の凹凸とがいずれも、凹凸の形状を原子間力顕微鏡を用いて解析して得られる凹凸解析画像に基づいて求められる凹凸の深さ分布の標準偏差が15〜50nmとなるものであること、
[条件(C)] 前記第一の凹凸の深さ分布の標準偏差に対する前記第二の凹凸の深さ分布の標準偏差の変化率が+15%〜−15%であること、
を満たしていること
前記透明電極、及び、前記有機層中の厚みが10nm以上である各層の前記金属電極と対向する面の表面に形成された凹凸がいずれも、凹凸の深さ分布の標準偏差が15〜50nmとなるものであり、且つ、前記第一の凹凸の深さ分布の標準偏差に対する凹凸の深さ分布の標準偏差の変化率が+15%〜−15%となるものであること、
前記有機層を構成する材料が、ガラス転移温度が70℃〜300℃の有機材料であること、
前記有機層が正孔輸送層と電子輸送層とを更に備えており且つ前記発光層が燐光材料とホスト材料とを含有する層であること、及び
前記発光層が第一発光層と第二発光層の二層構造を有し且つ前記第一発光層と前記第二発光層のホスト材料の種類がそれぞれ異なること、
を特徴とする有機EL素子。
Transparent support substrate,
A diffraction grating composed of a concavo-convex layer disposed on one surface side of the transparent support substrate and having a first concavo-convex formed on the surface thereof,
A transparent electrode, an organic layer having at least a light emitting layer, a metal electrode, and a metal electrode, which are sequentially stacked on the diffraction grating so that the shape of the first unevenness formed on the surface of the diffraction grating is maintained. ,
An optical member disposed on the other surface side of the transparent support substrate;
An organic EL device comprising:
The following conditions (A) to (C):
[Condition (A)] When the unevenness analysis image obtained by analyzing the shape of the first unevenness using an atomic force microscope is subjected to a two-dimensional fast Fourier transform process to obtain a Fourier transform image, the Fourier transform image is obtained. The converted image shows a circular or annular pattern whose center is the origin where the absolute value of the wave number is 0 μm −1 , and the absolute value of the wave number is 10 μm Be in an area that is within 1 or less,
[Condition (B)] Each of the first unevenness and the second unevenness formed on the surface of the surface facing the organic layer of the metal electrode is analyzed using an atomic force microscope. The standard deviation of the depth distribution of the unevenness obtained based on the unevenness analysis image obtained as described above is 15 to 50 nm,
[Condition (C)] The rate of change of the standard deviation of the depth distribution of the second unevenness with respect to the standard deviation of the depth distribution of the first unevenness is + 15% to −15%.
That it meets,
The unevenness formed on the surface of the transparent electrode and the surface of the organic layer facing the metal electrode of each layer having a thickness of 10 nm or more has a standard deviation of the unevenness depth distribution of 15 to 50 nm. And the rate of change of the standard deviation of the unevenness depth distribution with respect to the standard deviation of the depth distribution of the first unevenness is + 15% to −15%,
The material constituting the organic layer is an organic material having a glass transition temperature of 70 ° C. to 300 ° C.,
The organic layer further comprises a hole transport layer and an electron transport layer, and the light emitting layer is a layer containing a phosphorescent material and a host material; and
The light emitting layer has a two-layer structure of a first light emitting layer and a second light emitting layer, and the types of host materials of the first light emitting layer and the second light emitting layer are different from each other;
An organic EL element characterized by the above.
前記透明電極、及び、前記有機層の各層の前記金属電極と対向する面の表面に形成された凹凸がいずれも、凹凸の深さ分布の標準偏差が15〜50nmとなるものであり、且つ、前記第一の凹凸の深さ分布の標準偏差に対する凹凸の深さ分布の標準偏差の変化率が+15%〜−15%となるものであることを特徴とする請求項1に記載の有機EL素子。 The unevenness formed on the surface of the transparent electrode and the surface of each layer of the organic layer facing the metal electrode is such that the standard deviation of the unevenness depth distribution is 15 to 50 nm, and 2. The organic EL device according to claim 1, wherein the change rate of the standard deviation of the unevenness depth distribution with respect to the standard deviation of the first unevenness depth distribution is + 15% to −15%. . 前記正孔輸送層を構成する材料と前記第一発光層のホスト材料とが同一の材料からなり、かつ前記電子輸送層を構成する材料と前記第二発光層のホスト材料とが同一の材料からなることを特徴とする請求項1又は2に記載の有機EL素子。 The material constituting the hole transport layer and the host material of the first light emitting layer are made of the same material, and the material constituting the electron transport layer and the host material of the second light emitting layer are made of the same material The organic EL element according to claim 1, wherein: 前記発光層中のホスト材料が、ガラス転移温度が100℃〜300℃の有機材料であることを特徴とする請求項1〜3のうちのいずれか一項に記載の有機EL素子。 4. The organic EL element according to claim 1 , wherein the host material in the light emitting layer is an organic material having a glass transition temperature of 100 ° C. to 300 ° C. 5. 前記第一の凹凸の平均高さが20〜200nmの範囲であることを特徴とする請求項1〜4のうちのいずれか一項に記載の有機EL素子。 5. The organic EL element according to claim 1 , wherein an average height of the first unevenness is in a range of 20 to 200 nm. 前記第一の凹凸の平均ピッチが100〜700nmの範囲であることを特徴とする請求項1〜5のうちのいずれか一項に記載の有機EL素子。 6. The organic EL element according to claim 1 , wherein an average pitch of the first unevenness is in a range of 100 to 700 nm. 前記回折格子の凹凸層が無機層であることを特徴とする請求項1〜6のうちのいずれか一項に記載の有機EL素子。 The organic EL element according to claim 1 , wherein the concavo-convex layer of the diffraction grating is an inorganic layer. 前記光学部材がレンズ部材からなることを特徴とする請求項1〜7のうちのいずれか一項に記載の有機EL素子。 The organic EL element according to claim 1 , wherein the optical member is a lens member.
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