電極付基板の製造方法
【課題】高い光取出し効率を可能とする有機ＥＬ素子用の電極付基板の製造方法を提供する。
【解決手段】低屈折率層２と、機能層３と、光透過性を示す電極４とがこの順に積層されて構成される電極付基板１であり、電極の屈折率ｎ１、機能層の屈折率ｎ２及び低屈折率層の屈折率ｎ３が次式（１）を満たし、
平均粒径が１．０μｍ〜２００μｍの複数の微粒子が基台の表面上に敷設された鋳型を用いるインプリント法によって凹凸部を表面部に形成して、低屈折率層を形成する工程と、低屈折率層の凹凸部が形成された面に、機能層となる材料を含む塗布液を塗布して、これを固化することにより機能層を形成する工程と、機能層上に電極を形成する工程とを含む有機エレクトロルミネッセンス素子用の電極付基板の製造方法。
【解決手段】低屈折率層２と、機能層３と、光透過性を示す電極４とがこの順に積層されて構成される電極付基板１であり、電極の屈折率ｎ１、機能層の屈折率ｎ２及び低屈折率層の屈折率ｎ３が次式（１）を満たし、
平均粒径が１．０μｍ〜２００μｍの複数の微粒子が基台の表面上に敷設された鋳型を用いるインプリント法によって凹凸部を表面部に形成して、低屈折率層を形成する工程と、低屈折率層の凹凸部が形成された面に、機能層となる材料を含む塗布液を塗布して、これを固化することにより機能層を形成する工程と、機能層上に電極を形成する工程とを含む有機エレクトロルミネッセンス素子用の電極付基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子という場合がある。）用の電極付基板の製造方法、この電極付基板を備える有機ＥＬ素子、照明装置、及び表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光材料に有機物を用いた有機ＥＬ素子が発光素子の１つとして注目されている。この有機ＥＬ素子は、一対の電極と、電極間に設けられる発光層とを含んで構成される。有機ＥＬ素子に電圧を印加すると、陰極から電子が注入されるとともに、陽極から正孔が注入され、これら電子と正孔とが発光層で結合することによって発光する。
【０００３】
発光層から放射される光は電極を通して外に出射するため、一対の電極のうちの一方の電極には光透過性を示す透明電極が用いられる。この透明電極には例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）からなる薄膜が一般的に用いられている。有機ＥＬ素子は、例えばＩＴＯ薄膜が表面に形成された電極付基板上に形成されており、発光層から放射される光はＩＴＯ薄膜、基板を通って外に出射する。
【０００４】
基板と透明電極の屈折率を比較すると、一般的には透明電極の屈折率の方が高い。例えばガラス基板の屈折率は１．５程度であり、ＩＴＯ薄膜の屈折率は２．０程度である。透明電極と基板との間にこのような屈折率の関係があるために、発光層から放射される光に対して、透明電極と基板との界面で全反射が生じる。発光層から放出される光の大部分は、このような屈折率差に起因する反射などによって素子中に閉じ込められ、外に出射せずに有効に利用されていないのが現状である。
【０００５】
そこで光取出し効率の向上を目的として、反射などを抑制する構造が形成された有機ＥＬ素子用の基板が提案されている。例えば複数のマイクロレンズがその中に形成された基板を用いた有機ＥＬ素子が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−８６３５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の技術では、フォトリソグラフィによって、マイクロレンズとなる構造物を感光性樹脂の表面に形成していたが、所期の形状・配置で微細な構造のマイクロレンズを形成することは困難である。例えばそれぞれが略半球状の複数のマイクロレンズを高い充填率で作製することはきわめて難しく、高い取出し効率を可能とする光学設計通りのマイクロレンズを簡易に形成することができないという問題がある。
【０００８】
従って本発明の目的は、高い光取出し効率を可能とする構造を簡易に作製可能な有機ＥＬ素子用の電極付基板の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、低屈折率層と、機能層と、光透過性を示す電極とがこの順に積層されて構成される電極付基板であり、
前記電極の屈折率ｎ１、前記機能層の屈折率ｎ２及び前記低屈折率層の屈折率ｎ３が次式（１）を満たす有機エレクトロルミネッセンス素子用の電極付基板の製造方法であって、
【００１０】
【数１】
平均粒径が１．０μｍ〜２００μｍの複数の微粒子が基台の表面上に敷設された鋳型を用いるインプリント法によって凹凸部を前記低屈折率層の表面部に形成して、前記低屈折率層を形成する工程と、
前記低屈折率層の前記凹凸部が形成された面に、前記機能層となる材料を含む塗布液を塗布して、これを固化することにより前記機能層を形成する工程と、
前記機能層上に前記電極を形成する工程とを含むことを特徴とする、上記方法に関する。
【００１１】
また本発明は、前記複数の微粒子が、それぞれ略球状であり、かつ最密充填に近い配置で前記基台の表面上に敷設されている、有機エレクトロルミネッセンス素子用の電極付基板の製造方法に関する。
【００１２】
また本発明は、前記製造方法により作製された電極付基板を備えることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。
【００１３】
前記有機エレクトロルミネッセンス素子を備えることを特徴とする照明装置又は表示装置に関する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、高い光取出し効率を可能とする構造を備える有機ＥＬ素子用の電極付基板を簡易に作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】有機ＥＬ素子用の電極付基板１を備える有機ＥＬ素子８を概略的に示す図である。
【図２】鋳型を模式的に示す図である。図２（１）は鋳型の一部を拡大して示す断面図であり、図２（２）は格子状の枠が形成された鋳型の一部を示す平面図である。
【図３】電極付き基板の作製工程を示す図である。
【図４】実施例１及び比較例１におけるＰＬ発光強度の放射パターンを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に本発明の有機ＥＬ素子用の電極付基板の製造方法及びその構成の詳細について図１を参照しつつ説明する。図１は本発明の製造方法によって得られる実施の一形態の有機ＥＬ素子用の電極付基板１を備える有機ＥＬ素子８を概略的に示す図である。
【００１７】
有機ＥＬ素子８は、一対の電極と、該電極間に配置される発光層とを含んで構成される。本実施形態では電極付基板１に設けられる光透過性を示す電極（以下、第１電極４という）が、一対の電極のうちの一方の電極として機能する。また以下において一対の電極のうちの他方の電極を第２電極６という。
【００１８】
有機ＥＬ素子８は第１電極４と第２電極６との間に、少なくとも１層の発光層５を備えるが、複数の発光層を備えていてもよく、また求められる特性及び工程の簡易さなどを考慮して、第１電極４と第２電極６との間に、発光層とは異なる所定の層を備えていてもよい。図１に示す本実施形態の有機ＥＬ素子８は、発光層とは異なる所定の層として正孔注入層７を備え、電極付基板１、正孔注入層７、発光層５、第２電極６がこの順に積層されて構成される。
【００１９】
本実施形態の第１電極４は陽極として機能し、第２電極６は、陰極として機能する。この第２電極６は、光を反射する部材によって構成することが好ましい。また低屈折率層２及び機能層３は光透過性を示す部材によって構成される。すなわち電極付基板１は光透過性を示す。したがって発光層５から第１電極４に向けて放射される光は、第１電極４を含む電極付基板１を通って外に出射する。また発光層５から第２電極６に向けて放射される光は第２電極６で反射され、電極付基板１を通って外に出射する。すなわち本実施形態の有機ＥＬ素子８は、電極付基板１から光が出射するボトムエミッション型の素子である。なお変形例として第１電極を陰極とし、第２電極を陽極とするボトムエミッション型の有機ＥＬ素子を構成してもよく、また第２電極に透光性を示す電極を用いて第２電極側からも光を出射する両面発光型の有機ＥＬ素子を構成してもよい。
【００２０】
電極付基板１は、少なくとも低屈折率層２と、機能層３と、光透過性を示す第１電極４とが、この順に積層されて構成される。また第１電極４の屈折率をｎ１、機能層３の屈折率をｎ２、低屈折率層２の屈折率をｎ３とすると、各部材の屈折率は、それぞれ次式（１）を満たす。なお機能層３と第１電極４との間には例えば薄い絶縁層やバリア層などを設けてもよい。
【００２１】
【数２】
低屈折率層２と機能層３との界面は凹凸状に形成されており、この凹凸状の界面が複数のマイクロレンズとして機能する。本実施形態では低屈折率層２と機能層３との界面に高さが０．４μｍ〜１００μｍの複数のマイクロレンズが形成される。
【００２２】
式（１）に示すように機能層３と第１電極４との屈折率差が小さいので、機能層３と第１電極４との界面での全反射を抑制し、反射率を低減することができる。これによって発光層５から放射されて第１電極４に入射した光を、機能層３に効率的に伝播させることができる。また機能層３と低屈折率層２との界面を凹凸状に形成することにより、機能層３と低屈折率層２との界面での全反射を抑制することができる。これにより第１電極４から機能層３に入射した光を、屈折率が機能層３よりも低い低屈折率層２に効率的に伝播させることができる。さらに式（１）に示すように、電極付基板１は、外界（空気）に近い層ほど屈折率が小さくなるような層構成をしているので、空気と接する層（低屈折率層２）と、空気との屈折率差を小さくすることができる。そのため有機ＥＬ素子８から光が外に出射する面（出射面）での全反射を抑制し、反射率を低減することができる。これによって光取出し効率の高い有機ＥＬ素子８を実現することができる。
【００２３】
１．電極付基板の製造方法
本実施形態の電極付基板１の製造方法は、平均粒径が１．０μｍ〜２００μｍの複数の微粒子が基台の表面上に敷設されたものを鋳型として用いるインプリント法によって凹凸部を前記低屈折率層の表面部に形成して、前記低屈折率層を形成する工程と、前記低屈折率層の前記凹凸部が形成された面に、前記機能層となる材料を含む塗布液を塗布して、これを固化することにより前記機能層を形成する工程と、前記機能層上に前記電極を形成する工程とを含む。
【００２４】
＜低屈折率層を形成する工程＞
本工程では平均粒径が１．０μｍ〜２００μｍの複数の微粒子が基台の表面上に敷設されたものを鋳型として用いるインプリント法によって凹凸部を前記低屈折率層の表面部に形成して、前記低屈折率層を形成する。本発明において平均粒径とは、長さ平均径のことをいい、レーザー光回折・散乱式粒子径分布測定器により測定された体積基準粒径分布に基づいて算出された平均粒径（算術平均径）を意味する。レーザー光回折・散乱式粒子径分布測定器とは、微粒子にレーザー光を照射し、その回折光・散乱光の光強度分布を測定し、測定結果から粒径分布を解析する測定器である。この原理を用いた粒径分布測定装置は一般に市販されており、これらの装置を用いることにより平均粒径を測定することができる。
【００２５】
基台表面上に敷設される微粒子の平均粒径は、１．０μｍ〜２００μｍであるが、低屈折率層２と機能層３との界面での光の反射を効果的に防ぐためには、好ましくは１．６μｍ〜１６０μｍであり、さらに好ましくは２．０μｍ〜１００μｍである。また横軸に粒径をとり、縦軸に各径での粒子群の存在比率をとったグラフで粒子群の分布を表し、平均粒径をｄ、径がｄの粒子群の存在比率をＡとしたときに、存在比率がＡ／２となる粒子群の粒径と、ｄとの差の絶対値を「粒度分布」と定義すると、用いる粒子の粒度分布は０．６ｄ〜１１．４ｄが好ましく、より好ましくは０．８ｄ〜１．２ｄである。
【００２６】
基台に敷設される微粒子の材料は、特に限定されないが、インプリントの鋳型として用いる際に要求される強度、耐熱性、耐光性、基台への密着性などに優れたものが好ましく、例えばポリスチレン、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ：poly（methyl methacrylate））、ポリエチレン、及びポリエチレンテレフタレートなどの有機物質、並びにシリカ、酸化チタン、チタン酸バリウム、及びアルミナなどの無機物質を挙げることができる。またインプリントする低屈折率層の材料に光硬化性モノマーを用いる場合には、微粒子の材料は、光硬化性モノマーを光硬化する際に照射する紫外線に対して透明なものが好ましい。
【００２７】
微粒子の形状は、低屈折率層２と機能層３との界面の形状を規定することから、光学設計に応じて適宜設定される。例えば微粒子の形状としては、略球状、略楕円体状などが挙げられ、さらにはこれらに突起物を形成した形状、これらに穴が形成された形状などが挙げられる。低屈折率層２と機能層３との界面での光の反射を効果的に防ぐためには、微粒子の形状は略球状又は略楕円体状が好ましく、略球状がさらに好ましい。なお略球状、略楕円体状はそれぞれ球状、楕円体状を含む。
【００２８】
微粒子の表面は、平滑状でも、凹凸状でもよい。また微粒子は、加熱処理を施してもよく、表面を化学修飾又は物理修飾してもよい。例えば微粒子を分散媒に均一に分散させるために、シランカップリング剤などで微粒子の表面を処理してもよい。
【００２９】
微粒子を基台の表面上に敷設する手法としては塗布法が挙げられる。例えば前述した複数の微粒子を分散媒に分散した分散液を基台表面に塗布し、さらに分散媒を除去することにより微粒子を基台表面上に敷設することができる。
【００３０】
図２は鋳型を模式的に示す図である。図２（１）は鋳型の一部を拡大して示す断面図であり、図２（２）は格子状の枠が形成された鋳型の一部を示す平面図である。
【００３１】
光取出し効率向上の観点からは、複数の微粒子１２は、それぞれが略球状であり、かつ最密充填の配置で基台１４上に敷設されていることが好ましい。本明細書における最密充填とは、微粒子が２層以上に重なることなく、最密状態で基台上に敷設されることを意味する（図２（１）参照）。基台表面上に微粒子を敷設する手法としては、例えばColloids and surfaces,109(1996)363に記載される自己組織化を利用した手法等が挙げられる。なお、基台表面の一面に最密充填の配置で微粒子が敷設されていることが好ましいが、基台表面上の領域が複数の小領域に分割され、小領域毎に、最密充填の配置で微粒子が敷設されていてもよい。自己組織化の方法を用いる場合、広い面積において均一に最密充填に近い配置で微粒子を敷設するために、特定の枠体１３を基台表面上に設けてもよい。例えば基台表面を賽の目に区切る格子状の枠体１３を基台１４表面上に設け、枠体１３に囲まれた各領域内において最密充填に近い配置で自己組織化により微粒子を敷設してもよい。枠体１３の形状、材料、幅、高さは特に限定されないが、最密充填に近い配置で微粒子を敷設できる形状が好ましい。また枠体１３の材料としては、微粒子の敷設を塗布法等で行う場合に、塗布液に対する耐性があるものが好ましい。このような枠体１３は、例えばフォトリソグラフィによってフォトレジストを用いて所定のパターンで形成することができる。また枠体の材料は、鋳型として用いる際に、インプリント時の熱や光に対して変化し難い材料が好ましい。枠の幅は、微粒子が敷設される領域を広くするために、細い方が好ましい。枠体１３の高さは用いる微粒子の平均粒径の半分以下であることが鋳型として好ましい。
【００３２】
基台表面上に敷設された複数の微粒子は、インプリントの鋳型として用いるために、基台に固定する必要がある。微粒子を基台に固定するために、鋳型には、基台と微粒子とを接着する接着部材１５を設けてもよい。この接着部材１５は例えば微粒子１２と基台１４との隙間を埋めるように配置される。接着部材１５の材料は特に限定されないが、インプリントの鋳型１１として使用する際に要求される耐熱性、強度、耐光性などを有することが必要であり、例えばゾルゲル法によって形成されるシリカが挙げられる。また略半球状の複数の凸部を備える鋳型を実現するためには、各微粒子が基台１４に敷設された状態で、各微粒子１２の高さの半分（半径）以下の位置まで接着部材１５が形成されていることが好ましく、換言すると各微粒子１２の高さの半分（半径）以上の部分が、接着部材１５から突出している状態であることが好ましい。このような配置で接着部材１５を設ける方法としては、毛細管現象を利用する方法がある。例えば複数の微粒子１２を基台上に敷設した後に、液状の接着剤を注入すると、毛細管現象により微粒子と基板との隙間を埋めるように接着剤が流動する。これを固化することにより、各微粒子の高さの半分（半径）以下の位置まで接着部材１５を形成することができる。
【００３３】
なお例えばシランカップリング剤などの所定の処理を表面に施した微粒子を用いることで、複数の微粒子を基台上に敷設した後に、加熱処理などを行うことにより、微粒子を基台に固定することも可能である。
【００３４】
上記微粒子が敷設されたものを鋳型として用いるインプリント法により、低屈折率層２に鋳型の形状を転写することができる。インプリント法としては低屈折率層２に用いる部材に適した方法を適用することができ、例えば熱インプリント法、光インプリント法などを挙げることができる。熱インプリント法では例えば熱可塑性樹脂を加熱した状態で鋳型を押圧することにより、鋳型の形状を転写することができる。また光インプリント法では例えば光硬化性モノマーからなる部材に鋳型を押し当てた状態で、紫外線を照射することによって光硬化性モノマーを重合し、鋳型の形状を転写することができる。このようなインプリント法により、高さが０．４μｍ〜１００μｍの複数の凹部が低屈折率層２に形成される。特に、略球状の微粒子が敷設されたものを鋳型として用いることにより、高さが０．４μｍ〜１００μｍの複数の半球状の凹部が低屈折率層２に形成される。
【００３５】
低屈折率層２は、可視光領域の光の透過率が高く、また有機ＥＬ素子を形成する工程において変化しないものが好適に用いられる。またその製造方法から、上述したインプリント法により鋳型の表面形状を転写可能な材料である必要がある。例えばプラスチック板、あるいはプラスチックフィルムとシリコン板やガラス等を積層した積層板などが好適に用いられる。
【００３６】
低屈折率層２としては具体的には、低密度又は高密度のポリエチレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン共重合体、エチレン−ヘキセン共重合体、エチレン−オクテン共重合体、エチレン−ノルボルネン共重合体、エチレン−ドモン共重合体、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−メチルメタクリレート共重合体、アイオノマー樹脂などのポリオレフィン系樹脂；ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル系樹脂；ナイロン−６、ナイロン−６，６、メタキシレンジアミン−アジピン酸縮重合体；ポリメチルメタクリルイミドなどのアミド系樹脂；ポリメチルメタクリレートなどのアクリル系樹脂；ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、ポリアクリロニトリルなどのスチレン−アクリロニトリル系樹脂；トリ酢酸セルロース、ジ酢酸セルロースなどの疎水化セルロース系樹脂；ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレンなどのハロゲン含有樹脂；ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、セルロース誘導体などの水素結合性樹脂；ポリカーボネート樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂、ポリメチレンオキシド樹脂、ポリアリレート樹脂、液晶樹脂などのエンジニアリングプラスチック系樹脂などが挙げられる。
【００３７】
低屈折率層２には、有機ＥＬ素子の作製プロセスでの耐熱性が求められるので、上述の樹脂の中でもガラス転移点Ｔｇが、１５０℃以上の樹脂が好ましく、１８０℃以上の樹脂がより好ましく、２００℃以上の樹脂がさらに好ましい。
【００３８】
低屈折率層２は、酸素及び水蒸気などを通し難いバリア性の高い材料又は部材をさらに含んでいてもよい。その場合インプリント法で凹凸形状を成形する部分ではない部分に、バリア性の高い部材を設ける必要がある。例えば金属、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物及び金属酸窒化物などの無機物から成る無機層、前記無機層と有機層との積層体、又は無機−有機ハイブリッド材料からなる層などがバリア性の高い部材として好適に用いられる。無機層としては、薄膜層であって空気中で安定なものが好ましく、具体的にはシリカ、アルミナ、チタニア、酸化インジウム、酸化錫、酸化チタン、酸化亜鉛、インジウム錫酸化物、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸窒化ケイ素、及びそれらの組合せの薄膜層が挙げられる。これらの中でも無機層としては窒化アルミニウム、窒化ケイ素、又は酸窒化ケイ素からなる薄膜層が好ましく、酸窒化ケイ素の薄膜層がさらに好ましい。
【００３９】
低屈折率層を構成する部材は、式（１）を満たす限りにおいて、機能層３及び第１電極４の屈折率に応じて、例示したもののうちから適宜選択される。低屈折率層が複数の部材で構成される場合の低屈折率層の屈折率は、低屈折率層を１層の部材として扱ったときの当該部材の屈折率である。
【００４０】
低屈折率層の屈折率ｎ３は、低屈折率層を構成する部材によって決まり、例えばポリカーボネートの場合、１．５８であり、ポリエチレンテレフタレートの場合、１．４９であり、ポリエーテルサルホンの場合、１．６５であり、ポリエチレンナフタレートの場合、１．５０である。
【００４１】
＜機能層を形成する工程＞
本工程では、低屈折率層２の凹凸部が形成された面に、機能層３となる材料を含む塗布液を塗布し、さらに固化することにより機能層３を形成する。高さが０．４μｍ〜１００μｍの複数の凹部がその表面に形成された低屈折率層２に塗布液を塗布すると、低屈折率層２の凹部に塗布液が充填され、さらにこれを固化すると、高さが０．４μｍ〜１００μｍの複数の凸部が形成された機能層３を容易に得ることができる。またこのように塗布法を用いることで、第１電極４側の機能層３の表面を平坦に形成することができる。塗布液は、溶液でも分散液でもよい。また必要に応じて、有機溶剤、界面活性剤、密着増強剤、架橋剤、増感剤、感光剤をさらに塗布液に加えてもよい。具体的には、珪素系無機ポリマー、芳香族を含むモノマー熱可塑性樹脂に高屈折率ナノ粒子を分散した組成物、光硬化性モノマーに高屈折率ナノ粒子を分散した組成物、熱硬化性モノマーに高屈折率ナノ粒子を分散した組成物などを塗布液として挙げることができる。低屈折率層に塗布した塗布膜は、光照射、加熱、乾燥、加圧などの所定の処理を施すことによって固化することができ、例えばゾルゲル法によって機能層３を形成することができる。
【００４２】
機能層３には、可視光領域の光の透過率が高く、また有機ＥＬ素子を形成する工程において変化しないものが好適に用いられる。また機能層３は、酸素及び水蒸気などを通し難いバリア性の高い材料又は部材を含んでいてもよい。機能層３は、例えば無機ポリマー、及び無機−有機ハイブリッド材料などで構成される。無機−有機ハイブリッド材料には、分子レベルで無機と有機とがハイブリッドされた化合物、及び有機物に無機物が分散されている混合物なども含まれる。
【００４３】
無機物としては、金属、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物及び金属酸窒化物などを挙げることができ、空気中で安定なものが好ましく、具体的には、シリカ、アルミナ、チタニア、酸化インジウム、酸化錫、酸化チタン、酸化亜鉛、インジウムスズ酸化物、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸窒化ケイ素、及びそれらの混合物が挙げられる。無機物としては、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素が好ましく、酸窒化ケイ素がさらに好ましい。
【００４４】
機能層３を構成する部材は、式（１）を満たす限りにおいて、低屈折率層２及び第１電極４の屈折率に応じて、例示したもののうちから適宜選択される。機能層の屈折率は、式（１）の関係を満たし、かつ透明電極（第１電極４）との屈折率差が小さい方が全反射を抑えられるので、１．７５以上が好ましい。なお機能層が複数の部材で構成される場合の機能層３の屈折率は、機能層３を１層の部材として扱ったときの当該部材の屈折率である。
【００４５】
機能層３の屈折率ｎ２は、機能層３を構成する部材によって決まり、例えばシリコン系の無機ポリマーの場合、１．７５〜２．０であり、ポリマーにＴｉＯ２が分散された混合物の場合、１．８〜２．０である。
【００４６】
機能層３の第１電極４側の表面の凹凸は、この機能層３の表面に積層される第１電極４の平坦性に影響を与える。第１電極４の平坦性が低く、表面に突起物などが形成されていると、この突起物に起因して発光不良が発生することがある。例えば正孔注入層７や発光層５は薄いので、これらの層を突起物が貫通することによって、意図しない短絡が生じることがある。したがって第１電極４の中心線平均粗さＲａは、小さい方が好ましく、このような第１電極４を形成するためには、前記機能層３の前記第１電極４側の表面の中心線平均粗さＲａは小さい方が好ましく、具体的には１００ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは５０ｎｍ以下、さらに好ましくは１０ｎｍ以下、さらに好ましくは３ｎｍ以下である。
【００４７】
低屈折率層２に形成される各凹部の配置は、基台表面上の微粒子の配置に依存する。本実施形態では、最密充填に近い配置で略球状の微粒子を基台に敷設することができるので、低屈折率層２に形成される各凹部を最密充填に近い配置とすることができる。各略半球状の凹部をこのような配置で設けることにより、光の反射を抑制する効果が大きくなり、光取出し効率の向上を図ることができる。特に略半球状の凹部を設けることにより、低屈折率層２と機能層３との境界部分がマイクロレンズアレイとして機能するので、光の反射を抑制する効果が大きくなり、光取出し効率の向上を図ることができる。
【００４８】
＜機能層上に電極を形成する工程＞
本実施形態では機能層３上に第１電極４を形成する。本実施形態の第１電極４は、透光性及び導電性を示す薄膜によって実現され、例えば金属酸化物膜及び金属薄膜などによって構成される。具体的には、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、インジウムスズ酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：略称ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ：略称ＩＺＯ）、金、白金、銀、銅などの薄膜を第１電極４として用いることができ、ＩＴＯ、ＩＺＯ、酸化スズなどの薄膜が好ましい。また第１電極４として、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導体などの有機の透明導電膜を用いてもよい。第１電極４の厚みは、光透過性と導電性とを考慮して適宜設定することができ、一般的には１０ｎｍ〜１０μｍ程度であり、好ましくは２０ｎｍ〜１μｍ、さらに好ましくは５０ｎｍ〜５００ｎｍである。
【００４９】
第１電極の形成方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法等が挙げられる。
【００５０】
第１電極の屈折率ｎ１は、第１電極を構成する部材によって決まり、例えばＩＴＯの場合、２．０であり、ＩＺＯの場合、１．９〜２．０であり、ポリチオフェン若しくはその誘導体などの有機の透明導電膜の場合、約１．７である。第１電極を構成する部材は、式（１）を満たす限りにおいて、低屈折率層２及び機能層３の屈折率に応じて、例示したもののうちから適宜選択される。
【００５１】
以上の製造工程を経ることにより電極付基板１を作製することができる。前述したように、インプリント法を用いることで、高い光取出し効率を可能とする構造を備える有機ＥＬ素子用の電極付基板を簡易に作製することができる。
【００５２】
以上説明した本実施形態の電極付基板１における低屈折率層２、機能層３、第１電極４の組合せとしては、ガラス基板とプラスチックシートとの積層体からなる低屈折率層、無機ポリマー層からなる機能層、及びＩＴＯからなる第1電極が好ましく、樹脂層からなる低屈折率層、無機ポリマー層からなる機能層、及びＩＴＯからなる第１電極がさらに好ましい。
【００５３】
２．有機ＥＬ素子
本実施形態の有機ＥＬ素子８は、前述したように電極付基板１を備え、この電極付基板１上に正孔注入層７、発光層５、第２電極６を順次積層することにより作製することができる。
【００５４】
＜正孔注入層＞
正孔注入層を構成する正孔注入材料としては、フェニルアミン系、スターバースト型アミン系、フタロシアニン系、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化アルミニウム等の酸化物、アモルファスカーボン、ポリアニリン、ポリチオフェン誘導体などが挙げられる。
【００５５】
正孔注入層は、例えば正孔注入層となる材料を含む塗布液を第１電極４上に塗布して成膜することができる。塗布液を塗布する方法としては、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェットプリント法等を挙げることができる。
【００５６】
＜発光層＞
発光層は、蛍光及び／又は燐光を発光する有機物、若しくは該有機物と、ドーパントとを含んで構成される。ドーパントは、たとえば発光効率の向上や発光波長を変化させるなどの目的で付加される。発光層に用いられる有機物としては、低分子化合物又は高分子化合物のいずれでもよく、塗布法で発光層を形成する場合には塗布液への溶解性の観点から高分子化合物を含むことが好ましい。発光層を構成する発光材料としては、例えば以下のものを挙げることができる。
【００５７】
色素系の発光材料としては、例えば、シクロペンダミン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体化合物、トリフェニルアミン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピラゾロキノリン誘導体、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、ピロール誘導体、チオフェン環化合物、ピリジン環化合物、ペリノン誘導体、ペリレン誘導体、オリゴチオフェン誘導体、オキサジアゾールダイマー、ピラゾリンダイマーなどが挙げられる。
【００５８】
金属錯体系の発光材料としては、例えばＴｂ、Ｅｕ、Ｄｙなどの希土類金属、又はＡｌ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｉｒ、Ｐｔなどを中心金属に有し、オキサジアゾール、チアジアゾール、フェニルピリジン、フェニルベンゾイミダゾール、キノリン構造などを配位子に有する金属錯体を挙げることができ、例えばイリジウム錯体、白金錯体などの三重項励起状態からの発光を有する金属錯体、アルミニウムキノリノール錯体、ベンゾキノリノールベリリウム錯体、ベンゾオキサゾリル亜鉛錯体、ベンゾチアゾール亜鉛錯体、アゾメチル亜鉛錯体、ポルフィリン亜鉛錯体、フェナントロリンユーロピウム錯体などを挙げることができる。
【００５９】
高分子系の発光材料としては、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリシラン誘導体、ポリアセチレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、及びポリビニルカルバゾール誘導体など、並びに上記色素系の発光材料や金属錯体系の発光材料を高分子化したものなどが挙げられる。
【００６０】
上記発光材料のうち、青色に発光する材料としては、ジスチリルアリーレン誘導体、オキサジアゾール誘導体、及びそれらの重合体、ポリビニルカルバゾール誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などを挙げることができる。なかでも高分子材料のポリビニルカルバゾール誘導体、ポリパラフェニレン誘導体やポリフルオレン誘導体などが好ましい。
【００６１】
また、緑色に発光する材料としては、キナクリドン誘導体、クマリン誘導体、及びそれらの重合体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などを挙げることができる。なかでも高分子材料のポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などが好ましい。
【００６２】
また、赤色に発光する材料としては、クマリン誘導体、チオフェン環化合物、及びそれらの重合体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリフルオレン誘導体などを挙げることができる。なかでも高分子材料のポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリフルオレン誘導体などが好ましい。
【００６３】
また、白色に発光する材料としては、上記青色、緑色、赤色の材料を組み込んだポリマーでもよく、各色のブレンドでもよい。また各色の積層でもよい。
【００６４】
ドーパント材料としては、例えば、ペリレン誘導体、クマリン誘導体、ルブレン誘導体、キナクリドン誘導体、スクアリウム誘導体、ポルフィリン誘導体、スチリル系色素、テトラセン誘導体、ピラゾロン誘導体、デカシクレン、フェノキサゾンなどを挙げることができる。なお、このような発光層の厚さは、通常約２ｎｍ〜２０００ｎｍである。
【００６５】
有機物を含む発光層の成膜方法としては、発光材料を含む塗布液を正孔注入層７に塗布する方法、真空蒸着法、転写法などを挙げることができる。発光材料を含む塗布液の溶媒としては、発光材料を溶解する液体であればよく、例えばクロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン等の塩素系溶媒、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセルソルブアセテート等のエステル系溶媒を挙げることができる。
【００６６】
発光材料を含む塗布液を塗布する方法としては、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スリットコート法、キャピラリーコート法、スプレーコート法、ノズルコート法などのコート法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、反転印刷法、インクジェットプリント法などの塗布法を挙げることができる。パターン形成や多色の塗分けが容易であるという点で、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、反転印刷法、インクジェットプリント法などの塗布法が好ましい。また、昇華性の低分子化合物の場合には、真空蒸着法を用いることができる。さらには、レーザーによる転写や熱転写などの方法によって、所望するところのみに発光層を形成することもできる。
【００６７】
＜第２電極＞
第２電極６は、本実施形態では陰極として設けられる。このような第２電極の材料としては、仕事関数が小さく、発光層への電子注入が容易な材料が好ましく、また電気伝導度の高い材料が好ましい。具体的には、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属及びＩＩＩ−Ｂ族金属などの金属を用いることができ、さらに具体的にはリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、アルミニウム、スカンジウム、バナジウム、亜鉛、イットリウム、インジウム、セリウム、サマリウム、ユーロピウム、テルビウム、イッテルビウムなどの金属、又は上記金属のうち２つ以上の合金、又はそれらのうち１つ以上と、金、銀、白金、銅、マンガン、チタン、コバルト、ニッケル、タングステン、錫のうち１つ以上との合金、又はグラファイト若しくはグラファイト層間化合物などが用いられる。合金の例としては、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、インジウム−銀合金、リチウム−アルミニウム合金、リチウム−マグネシウム合金、リチウム−インジウム合金、カルシウム−アルミニウム合金などが挙げられる。第２電極からも光を取出す場合には、第２電極は透明である必要があり、このような透明な第２電極は、上記の材料から成る薄膜と導電性金属酸化物や導電性有機物などから成る薄膜とを積層した積層体で構成される。
【００６８】
以上説明したように、インプリント法を用いることにより、低屈折率層２と機能層３との間に、光の反射を抑制する構造を容易に作り込むことができ、光取出し効率の高い有機ＥＬ素子を容易に作製することができる。特に微粒子が基台の表面に最密充填の配置で敷設されたものを鋳型として用いることにより、低屈折率層２と機能層３との間に、最密充填の配置で凹凸状の界面を容易に作り込むことができる。
【００６９】
本実施形態の有機ＥＬ素子８は、第１電極４と第２電極６との間に正孔注入層７と発光層５とが配置されるとしたが、有機ＥＬ素子８の構成は図１に示す構成に限らない。以下に有機ＥＬ素子の第１電極と第２電極との間の素子構成の一例について説明する。なお第１電極は透明であれば陽極及び陰極のいずれでもよいので、以下の説明では第１電極及び第２電極の極性を特定せずに素子構成の一例を説明する。また例えば樹脂などでフィルム状の低屈折率層２を形成する場合、ガラスなどの基板上に低屈折率層２を設けてもよい。
【００７０】
前述したように陽極と陰極との間には、少なくとも一層の発光層が設けられていればよく、陽極と陰極との間には複数の発光層、及び／又は発光層とは異なる１又は複数の所定の層を設けてもよい。
【００７１】
陰極と発光層との間に設けられる層としては、電子注入層、電子輸送層、正孔ブロック層などが挙げられる。陰極と発光層との間に、電子注入層と電子輸送層との両方の層が設けられる場合、陰極に近い側に位置する層を電子注入層といい、発光層に近い側に位置する層を電子輸送層という。
【００７２】
電子注入層は、陰極からの電子注入効率を改善する機能を有する層である。電子輸送層は、陰極、又は電子注入層、若しくは陰極により近い電子輸送層からの電子注入を改善する機能を有する層である。正孔ブロック層は、正孔の輸送を堰き止める機能を有する層である。なお電子注入層又は電子輸送層が、正孔ブロック層を兼ねる場合がある。
【００７３】
陽極と発光層との間に設ける層としては、正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層等が挙げられる。陽極と発光層との間に、正孔注入層と正孔輸送層との両方が設けられる場合、陽極に近い側に位置する層を正孔注入層といい、発光層に近い側に位置する層を正孔輸送層という。
【００７４】
正孔注入層は、陽極からの正孔注入効率を改善する機能を有する層である。正孔輸送層は、陽極又は正孔注入層、若しくは陽極により近い正孔輸送層からの正孔注入を改善する機能を有する層である。電子ブロック層は、電子の輸送を堰き止める機能を有する層である。正孔注入層又は正孔輸送層が、電子ブロック層を兼ねることがある。
【００７５】
なお、電子注入層及び正孔注入層を総称して電荷注入層ということがあり、電子輸送層及び正孔輸送層を総称して電荷輸送層ということがある。
【００７６】
本実施形態の有機ＥＬ素子のとりうる層構成の一例を以下に示す。
ａ）陽極／発光層／陰極
ｂ）陽極／正孔注入層／発光層／陰極
ｃ）陽極／正孔注入層／発光層／電子注入層／陰極
ｄ）陽極／正孔注入層／発光層／電子輸送層／陰極
ｅ）陽極／正孔注入層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
ｆ）陽極／正孔輸送層／発光層／陰極
ｇ）陽極／正孔輸送層／発光層／電子注入層／陰極
ｈ）陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
ｉ）陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
ｊ）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／陰極
ｋ）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子注入層／陰極
ｌ）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
ｍ）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
ｎ）陽極／発光層／電子注入層／陰極
ｏ）陽極／発光層／電子輸送層／陰極
ｐ）陽極／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（ここで、記号「／」は、記号「／」を挟む各層が隣接して積層されていることを示す。以下同じ。）
本実施形態の有機ＥＬ素子は２層以上の発光層を有していてもよい。上記ａ）〜ｐ）の層構成のうちのいずれか１つにおいて、陽極と陰極とに挟持された積層体を「構造単位Ａ」とすると、２層の発光層を備える有機ＥＬ素子の構成として、以下のｑ）に示す層構成を挙げることができる。なお２つある（構造単位Ａ）の層構成は互いに同じでも、異なっていてもよい。
ｑ）陽極／（構造単位Ａ）／電荷発生層／（構造単位Ａ）／陰極
また「（構造単位Ａ）／電荷発生層」を「構造単位Ｂ」とすると、３層以上の発光層を備える有機ＥＬ素子の構成として、以下のｒ）に示す層構成を挙げることができる。
ｒ）陽極／（構造単位Ｂ）ｘ／（構造単位Ａ）／陰極
なお記号「ｘ」は、２以上の整数を表し、（構造単位Ｂ）ｘは、構造単位Ｂがｘ段積層された積層体を表す。また複数ある（構造単位Ｂ）の層構成は同じでも、異なっていてもよい。
【００７７】
ここで、電荷発生層とは電界を印加することにより、正孔と電子を発生する層である。電荷発生層としては、例えば酸化バナジウム、インジウムスズ酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：略称ＩＴＯ）、酸化モリブデンなどから成る薄膜を挙げることができる。
【００７８】
有機ＥＬ素子は、さらに電極との密着性向上や、電極からの電荷注入の改善のために、電極に隣接して膜厚が２ｎｍ以下の絶縁層を設けてもよく、また界面の密着性向上や混合の防止等のために、隣接する前記各層の界面に薄いバッファー層を挿入してもよい。
【００７９】
以下、各層の具体的な構成について説明する。なお発光層５及び正孔注入層７については前述したので重複する説明を省略する。また陽極及び／又は陰極には、それぞれ前述した第１電極又は第２電極を用いることができるので重複する説明を省略する。
【００８０】
＜正孔輸送層＞
正孔輸送層を構成する正孔輸送材料としては、ポリビニルカルバゾール若しくはその誘導体、ポリシラン若しくはその誘導体、側鎖若しくは主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、ピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導体、ポリアリールアミン若しくはその誘導体、ポリピロール若しくはその誘導体、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）若しくはその誘導体、又はポリ（２，５−チエニレンビニレン）若しくはその誘導体などが挙げられる。
【００８１】
これらの正孔輸送材料の中で、正孔輸送材料としては、ポリビニルカルバゾール若しくはその誘導体、ポリシラン若しくはその誘導体、側鎖若しくは主鎖に芳香族アミン化合物基を有するポリシロキサン誘導体、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導体、ポリアリールアミン若しくはその誘導体、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）若しくはその誘導体、又はポリ（２，５−チエニレンビニレン）若しくはその誘導体等の高分子の正孔輸送材料が好ましく、ポリビニルカルバゾール若しくはその誘導体、ポリシラン若しくはその誘導体、側鎖若しくは主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体などがさらに好ましい。低分子の正孔輸送材料の場合には、高分子バインダーに分散させて用いることが好ましい。
【００８２】
正孔輸送層の成膜の方法としては、低分子の正孔輸送材料では、高分子バインダーとの混合溶液からの成膜による方法を挙げることができ、高分子の正孔輸送材料では、溶液からの成膜による方法を挙げることができる。
【００８３】
溶液からの成膜に用いる溶媒としては、正孔輸送材料を溶解させるものであればよく、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン等の塩素系溶媒、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセルソルブアセテート等のエステル系溶媒を挙げることができる。
【００８４】
溶液からの成膜方法としては、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェットプリント法等の塗布法を挙げることができる。
【００８５】
混合する高分子バインダーとしては、電荷輸送を極度に阻害しないものが好ましく、また可視光に対する吸収が弱いものが好適に用いられる。該高分子バインダーとしては、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリシロキサンなどが挙げられる。
【００８６】
正孔輸送層の膜厚としては、用いる材料によって最適値が異なり、駆動電圧と発光効率が適度な値となるように選択され、少なくともピンホールが発生しないような厚さが必要であり、厚すぎると、素子の駆動電圧が高くなり好ましくない。従って、正孔輸送層の膜厚としては、例えば１ｎｍ〜１μｍであり、好ましくは２ｎｍ〜５００ｎｍであり、さらに好ましくは５ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００８７】
＜電子注入層＞
電子注入層を構成する電子注入材料としては、発光層の種類に応じて、アルカリ金属、アルカリ土類金属、又は前記金属を１種類以上含む合金、又は前記金属の酸化物、ハロゲン化物及び炭酸化物、又は前記物質の混合物などが挙げられる。アルカリ金属又はその酸化物、ハロゲン化物、炭酸化物としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、酸化リチウム、フッ化リチウム、酸化ナトリウム、フッ化ナトリウム、酸化カリウム、フッ化カリウム、酸化ルビジウム、フッ化ルビジウム、酸化セシウム、フッ化セシウム、炭酸リチウム等が挙げられる。また、アルカリ土類金属又はその酸化物、ハロゲン化物、炭酸化物の例としては、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ストロンチウム、酸化マグネシウム、フッ化マグネシウム、酸化カルシウム、フッ化カルシウム、酸化バリウム、フッ化バリウム、酸化ストロンチウム、フッ化ストロンチウム、炭酸マグネシウム等が挙げられる。電子注入層は、２層以上を積層した積層体であってもよい。積層体の具体例としては、ＬｉＦ／Ｃａなどが挙げられる。電子注入層は、蒸着法、スパッタリング法、印刷法等によって形成される。電子注入層の膜厚としては、１ｎｍ〜１μｍ程度が好ましい。
【００８８】
＜電子輸送層＞
電子輸送層を構成する電子輸送材料としては、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン若しくはその誘導体、ベンゾキノン若しくはその誘導体、ナフトキノン若しくはその誘導体、アントラキノン若しくはその誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタン若しくはその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレン若しくはその誘導体、ジフェノキノン誘導体、又は８−ヒドロキシキノリン若しくはその誘導体の金属錯体、ポリキノリン若しくはその誘導体、ポリキノキサリン若しくはその誘導体、ポリフルオレン若しくはその誘導体等を挙げることができる。
【００８９】
これらのうち、電子輸送材料としては、オキサジアゾール誘導体、ベンゾキノン若しくはその誘導体、アントラキノン若しくはその誘導体、又は８−ヒドロキシキノリン若しくはその誘導体の金属錯体、ポリキノリン若しくはその誘導体、ポリキノキサリン若しくはその誘導体、ポリフルオレン若しくはその誘導体が好ましく、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール、ベンゾキノン、アントラキノン、トリス（８−キノリノール）アルミニウム、ポリキノリンがさらに好ましい。
【００９０】
前述実施形態の有機ＥＬ素子８を用いることによって、有機ＥＬ素子を備える照明装置、又は有機ＥＬ素子を複数備える表示装置、又はスキャナの光源や表示装置のバックライトとして用いられる面状光源を実現することができる。
【００９１】
有機ＥＬ素子を備える表示装置としては、セグメント表示装置、ドットマトリックス表示装置などを挙げることができる。ドットマトリックス表示装置には、アクティブマトリックス表示装置及びパッシブマトリックス表示装置などがある。有機ＥＬ素子は、アクティブマトリックス表示装置、パッシブマトリックス表示装置において、各画素を構成する発光素子として用いられる。また有機ＥＬ素子は、セグメント表示装置において、各セグメントを構成する発光素子又はバックライトとして用いられ、液晶表示装置において、バックライトとして用いられる。
【実施例】
【００９２】
［実施例１］
＜基板の作製＞
図３を参照して電極付基板の作製方法について以下に説明する。
（ステップ１）球状のポリスチレン（polystyrene：略称ＰＳ）粒子の単層化
まずＳｉ基板にＯ２プラズマ処理を１分間施すことによってＳｉ基板の表面を親液化した。次に球状のＰＳ粒子がコロイド状に分散した懸濁液（Duck Scientific Corporationから入手）を用いて、自己組織化によって球状のＰＳ粒子（平均粒径２μｍ）の単層をＳｉ基板上に形成した。
本実施例では簡易な方法によって球状のＰＳ粒子をＳｉ基板上に堆積した。まず球状のＰＳ粒子を含むコロイド状懸濁液をＳｉ基板上に数滴滴下し、続いてＳｉ基板を水平から４０°傾けることによって所期の位置にコロイド状懸濁液を拡げた。コロイド状懸濁液を滴下する前の懸濁液における球状のＰＳ粒子の濃度を約２０重量％とした。これにより、重力効果により、球状のＰＳ粒子を含む懸濁液の均一薄膜がＳｉ基板の表面に形成される。さらに均一薄膜中の溶剤を蒸発させた。蒸発時に球状のＰＳ粒子側面に生じる毛管効果によって球状のＰＳ粒子が自己組織化するため、ヘキサゴナル状に稠密に集積されたコロイダル結晶の単層が形成された。
（ステップ２）球状のＰＳ粒子の固定
次に球状のＰＳ粒子をＳｉ基板に固定するために、球状のＰＳ粒子間の間隙をシリカで充填した。まず液状のゾルゲル用材料（Emulsitone Company（USA）から入手したシリカ膜）をスピンコートし、これをゲル化した。なおゾルゲル用材料は、球状のＰＳ粒子の間隙に充填される程度、且つこのゾルゲル用材料から球状のＰＳ粒子が露出する程度に塗布した。これにより鋳型を作製した。
（ステップ３）インプリント
低屈折率材料としてHI6150（Addison Clear Wave (USA)から入手，波長５８９ｎｍにおける屈折率n=1.575）の５０重量％メチルエチルケトン溶液をスピンコートによってガラス基板上に塗布した。回転数は5000rpmとし、30秒間回転させた。これを７０℃で５分間軽く加熱した。次に以下の（１）〜（３）の手順に従ってステップ２で作製した鋳型を用いてインプリントを行った。（１）温度を７０℃にし、４０バール（ｂａｒ）の圧力で鋳型を９０秒間押圧した。（２）温度、圧力をそれぞれ７０℃、４０バールに保ったまま、紫外線（ＵＶ）を２０秒照射した。（３）温度を５０℃にし離型した。
（ステップ４）付着物の除去
インプリントを施したガラス基板上には鋳型の球状のＰＳ粒子が付着していることがあるため、トルエン中において超音波洗浄を行い、付着した球状のＰＳ粒子を除去した。
（ステップ５）平坦化層の形成
インプリントが施された低屈折率のHI6150からなる層を平坦化するために、この層上にチタニアを含むA-series高屈折率材料（Brewer Science (USA)から入手，波長７００ｎｍでの屈折率n=1.９７、波長４００ｎｍでの屈折率n=2.17）を用いて平坦化層を形成した。なおこのA-series高屈折率材料は、硬化及び溶媒除去のためにベーキングを施す必要があった。本実施例ではA-series高屈折率材料を７回塗布し、塗布するごとにベーキングを行った。スピンコートは1500rpmで30秒行った。またベーキングはホットプレートを用いて、１２０℃で３０分、２００℃で１５分間、３５０℃で３０秒と加熱温度を段階的に上げて行った。
（ステップ６）ＩＴＯ薄膜の形成
A-series高屈折率材料からなる層上に、ULVAC社製のスパッタリング装置を用いてＩＴＯ薄膜（屈折率n=2）を形成した。成膜条件は、雰囲気圧を0.3 Pa、雰囲気温度を６０℃未満、堆積レートを4 nm/秒とした。これによって膜厚が１３０ｎｍ、シート抵抗が２５Ω／□のＩＴＯ薄膜を形成した。
＜基板の評価＞
緑色発光する高分子発光材料（サメイション製、製品名「Lumation ＧＰ１３００」）をトルエンに溶解して、高分子発光材料の濃度が１．２質量％の塗布液を調製し、この塗布液を上記で得られた基板のＩＴＯ薄膜上にスピンコートにより塗布し、発光層を形成した。得られた発光層の膜厚は１００ｎｍであった。波長が２５４ｎｍの紫外線を発光層側から照射し、発光層とは反対側の基板側から出射する緑色発光のＰＬ（Photoluminescence）発光強度を測定した。ＰＬ発光強度の放射パターンを図４に示す。図２では、（Ｘ，Ｙ）＝（０，０）を原点ｏとし、原点ｏからの距離でＰＬ発光強度を表している。また放射角度θは、図2において原点ｏと測定点とを結ぶ直線と、Ｘ＝０となる軸線（原点を通るＹ軸）との成す角度θで表される。例えば「θ＝０」の測定点は、基板表面に出射するＰＬ発光の光強度を表す。
【００９３】
［比較例１］
＜基板の作製＞
実施例１と同様にして、表面が平坦なガラス基板上に、ＩＴＯ薄膜を形成し、電極付基板を作製した。
＜基板の評価＞
上記で得られた基板のＩＴＯ薄膜上に、実施例１と同様にして緑色発光する発光層を塗布形成し、実施例１と同様にしてＰＬ発光強度を測定した。ＰＬ発光強度の放射パターンを図４に示す。
【００９４】
図４に示すように、比較例１のＰＬ放射パターンは、実施例１のＰＬ放射パターン内に納まるため、実施例１の基板を用いることにより、全放射角度においてＰＬ発光強度が強くなっていることがわかった。また基板全面から取り出されたＰＬ発光量を積分球で測定したところ、比較例１のＰＬ発光量を「１」とすると、実施例１のＰＬ発光量は２．６であることがわかった。このように、実施例１で得られた基板上に有機ＥＬ素子を作製することにより、光取り出し効率は向上する。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明によれば、高い光取出し効率を可能とする構造を備える有機ＥＬ素子用の電極付基板を簡易に作製することができる。
【符号の説明】
【００９６】
１ 電極付基板
２ 低屈折率層
３ 機能層
４ 第１電極
５ 発光層
６ 第２電極
７ 正孔注入層
８ 有機ＥＬ素子
１１ 鋳型
１２ 微粒子
１３ 枠体
１４ 基台
１５ 接着部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子という場合がある。）用の電極付基板の製造方法、この電極付基板を備える有機ＥＬ素子、照明装置、及び表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光材料に有機物を用いた有機ＥＬ素子が発光素子の１つとして注目されている。この有機ＥＬ素子は、一対の電極と、電極間に設けられる発光層とを含んで構成される。有機ＥＬ素子に電圧を印加すると、陰極から電子が注入されるとともに、陽極から正孔が注入され、これら電子と正孔とが発光層で結合することによって発光する。
【０００３】
発光層から放射される光は電極を通して外に出射するため、一対の電極のうちの一方の電極には光透過性を示す透明電極が用いられる。この透明電極には例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）からなる薄膜が一般的に用いられている。有機ＥＬ素子は、例えばＩＴＯ薄膜が表面に形成された電極付基板上に形成されており、発光層から放射される光はＩＴＯ薄膜、基板を通って外に出射する。
【０００４】
基板と透明電極の屈折率を比較すると、一般的には透明電極の屈折率の方が高い。例えばガラス基板の屈折率は１．５程度であり、ＩＴＯ薄膜の屈折率は２．０程度である。透明電極と基板との間にこのような屈折率の関係があるために、発光層から放射される光に対して、透明電極と基板との界面で全反射が生じる。発光層から放出される光の大部分は、このような屈折率差に起因する反射などによって素子中に閉じ込められ、外に出射せずに有効に利用されていないのが現状である。
【０００５】
そこで光取出し効率の向上を目的として、反射などを抑制する構造が形成された有機ＥＬ素子用の基板が提案されている。例えば複数のマイクロレンズがその中に形成された基板を用いた有機ＥＬ素子が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−８６３５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の技術では、フォトリソグラフィによって、マイクロレンズとなる構造物を感光性樹脂の表面に形成していたが、所期の形状・配置で微細な構造のマイクロレンズを形成することは困難である。例えばそれぞれが略半球状の複数のマイクロレンズを高い充填率で作製することはきわめて難しく、高い取出し効率を可能とする光学設計通りのマイクロレンズを簡易に形成することができないという問題がある。
【０００８】
従って本発明の目的は、高い光取出し効率を可能とする構造を簡易に作製可能な有機ＥＬ素子用の電極付基板の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、低屈折率層と、機能層と、光透過性を示す電極とがこの順に積層されて構成される電極付基板であり、
前記電極の屈折率ｎ１、前記機能層の屈折率ｎ２及び前記低屈折率層の屈折率ｎ３が次式（１）を満たす有機エレクトロルミネッセンス素子用の電極付基板の製造方法であって、
【００１０】
【数１】
平均粒径が１．０μｍ〜２００μｍの複数の微粒子が基台の表面上に敷設された鋳型を用いるインプリント法によって凹凸部を前記低屈折率層の表面部に形成して、前記低屈折率層を形成する工程と、
前記低屈折率層の前記凹凸部が形成された面に、前記機能層となる材料を含む塗布液を塗布して、これを固化することにより前記機能層を形成する工程と、
前記機能層上に前記電極を形成する工程とを含むことを特徴とする、上記方法に関する。
【００１１】
また本発明は、前記複数の微粒子が、それぞれ略球状であり、かつ最密充填に近い配置で前記基台の表面上に敷設されている、有機エレクトロルミネッセンス素子用の電極付基板の製造方法に関する。
【００１２】
また本発明は、前記製造方法により作製された電極付基板を備えることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。
【００１３】
前記有機エレクトロルミネッセンス素子を備えることを特徴とする照明装置又は表示装置に関する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、高い光取出し効率を可能とする構造を備える有機ＥＬ素子用の電極付基板を簡易に作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】有機ＥＬ素子用の電極付基板１を備える有機ＥＬ素子８を概略的に示す図である。
【図２】鋳型を模式的に示す図である。図２（１）は鋳型の一部を拡大して示す断面図であり、図２（２）は格子状の枠が形成された鋳型の一部を示す平面図である。
【図３】電極付き基板の作製工程を示す図である。
【図４】実施例１及び比較例１におけるＰＬ発光強度の放射パターンを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に本発明の有機ＥＬ素子用の電極付基板の製造方法及びその構成の詳細について図１を参照しつつ説明する。図１は本発明の製造方法によって得られる実施の一形態の有機ＥＬ素子用の電極付基板１を備える有機ＥＬ素子８を概略的に示す図である。
【００１７】
有機ＥＬ素子８は、一対の電極と、該電極間に配置される発光層とを含んで構成される。本実施形態では電極付基板１に設けられる光透過性を示す電極（以下、第１電極４という）が、一対の電極のうちの一方の電極として機能する。また以下において一対の電極のうちの他方の電極を第２電極６という。
【００１８】
有機ＥＬ素子８は第１電極４と第２電極６との間に、少なくとも１層の発光層５を備えるが、複数の発光層を備えていてもよく、また求められる特性及び工程の簡易さなどを考慮して、第１電極４と第２電極６との間に、発光層とは異なる所定の層を備えていてもよい。図１に示す本実施形態の有機ＥＬ素子８は、発光層とは異なる所定の層として正孔注入層７を備え、電極付基板１、正孔注入層７、発光層５、第２電極６がこの順に積層されて構成される。
【００１９】
本実施形態の第１電極４は陽極として機能し、第２電極６は、陰極として機能する。この第２電極６は、光を反射する部材によって構成することが好ましい。また低屈折率層２及び機能層３は光透過性を示す部材によって構成される。すなわち電極付基板１は光透過性を示す。したがって発光層５から第１電極４に向けて放射される光は、第１電極４を含む電極付基板１を通って外に出射する。また発光層５から第２電極６に向けて放射される光は第２電極６で反射され、電極付基板１を通って外に出射する。すなわち本実施形態の有機ＥＬ素子８は、電極付基板１から光が出射するボトムエミッション型の素子である。なお変形例として第１電極を陰極とし、第２電極を陽極とするボトムエミッション型の有機ＥＬ素子を構成してもよく、また第２電極に透光性を示す電極を用いて第２電極側からも光を出射する両面発光型の有機ＥＬ素子を構成してもよい。
【００２０】
電極付基板１は、少なくとも低屈折率層２と、機能層３と、光透過性を示す第１電極４とが、この順に積層されて構成される。また第１電極４の屈折率をｎ１、機能層３の屈折率をｎ２、低屈折率層２の屈折率をｎ３とすると、各部材の屈折率は、それぞれ次式（１）を満たす。なお機能層３と第１電極４との間には例えば薄い絶縁層やバリア層などを設けてもよい。
【００２１】
【数２】
低屈折率層２と機能層３との界面は凹凸状に形成されており、この凹凸状の界面が複数のマイクロレンズとして機能する。本実施形態では低屈折率層２と機能層３との界面に高さが０．４μｍ〜１００μｍの複数のマイクロレンズが形成される。
【００２２】
式（１）に示すように機能層３と第１電極４との屈折率差が小さいので、機能層３と第１電極４との界面での全反射を抑制し、反射率を低減することができる。これによって発光層５から放射されて第１電極４に入射した光を、機能層３に効率的に伝播させることができる。また機能層３と低屈折率層２との界面を凹凸状に形成することにより、機能層３と低屈折率層２との界面での全反射を抑制することができる。これにより第１電極４から機能層３に入射した光を、屈折率が機能層３よりも低い低屈折率層２に効率的に伝播させることができる。さらに式（１）に示すように、電極付基板１は、外界（空気）に近い層ほど屈折率が小さくなるような層構成をしているので、空気と接する層（低屈折率層２）と、空気との屈折率差を小さくすることができる。そのため有機ＥＬ素子８から光が外に出射する面（出射面）での全反射を抑制し、反射率を低減することができる。これによって光取出し効率の高い有機ＥＬ素子８を実現することができる。
【００２３】
１．電極付基板の製造方法
本実施形態の電極付基板１の製造方法は、平均粒径が１．０μｍ〜２００μｍの複数の微粒子が基台の表面上に敷設されたものを鋳型として用いるインプリント法によって凹凸部を前記低屈折率層の表面部に形成して、前記低屈折率層を形成する工程と、前記低屈折率層の前記凹凸部が形成された面に、前記機能層となる材料を含む塗布液を塗布して、これを固化することにより前記機能層を形成する工程と、前記機能層上に前記電極を形成する工程とを含む。
【００２４】
＜低屈折率層を形成する工程＞
本工程では平均粒径が１．０μｍ〜２００μｍの複数の微粒子が基台の表面上に敷設されたものを鋳型として用いるインプリント法によって凹凸部を前記低屈折率層の表面部に形成して、前記低屈折率層を形成する。本発明において平均粒径とは、長さ平均径のことをいい、レーザー光回折・散乱式粒子径分布測定器により測定された体積基準粒径分布に基づいて算出された平均粒径（算術平均径）を意味する。レーザー光回折・散乱式粒子径分布測定器とは、微粒子にレーザー光を照射し、その回折光・散乱光の光強度分布を測定し、測定結果から粒径分布を解析する測定器である。この原理を用いた粒径分布測定装置は一般に市販されており、これらの装置を用いることにより平均粒径を測定することができる。
【００２５】
基台表面上に敷設される微粒子の平均粒径は、１．０μｍ〜２００μｍであるが、低屈折率層２と機能層３との界面での光の反射を効果的に防ぐためには、好ましくは１．６μｍ〜１６０μｍであり、さらに好ましくは２．０μｍ〜１００μｍである。また横軸に粒径をとり、縦軸に各径での粒子群の存在比率をとったグラフで粒子群の分布を表し、平均粒径をｄ、径がｄの粒子群の存在比率をＡとしたときに、存在比率がＡ／２となる粒子群の粒径と、ｄとの差の絶対値を「粒度分布」と定義すると、用いる粒子の粒度分布は０．６ｄ〜１１．４ｄが好ましく、より好ましくは０．８ｄ〜１．２ｄである。
【００２６】
基台に敷設される微粒子の材料は、特に限定されないが、インプリントの鋳型として用いる際に要求される強度、耐熱性、耐光性、基台への密着性などに優れたものが好ましく、例えばポリスチレン、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ：poly（methyl methacrylate））、ポリエチレン、及びポリエチレンテレフタレートなどの有機物質、並びにシリカ、酸化チタン、チタン酸バリウム、及びアルミナなどの無機物質を挙げることができる。またインプリントする低屈折率層の材料に光硬化性モノマーを用いる場合には、微粒子の材料は、光硬化性モノマーを光硬化する際に照射する紫外線に対して透明なものが好ましい。
【００２７】
微粒子の形状は、低屈折率層２と機能層３との界面の形状を規定することから、光学設計に応じて適宜設定される。例えば微粒子の形状としては、略球状、略楕円体状などが挙げられ、さらにはこれらに突起物を形成した形状、これらに穴が形成された形状などが挙げられる。低屈折率層２と機能層３との界面での光の反射を効果的に防ぐためには、微粒子の形状は略球状又は略楕円体状が好ましく、略球状がさらに好ましい。なお略球状、略楕円体状はそれぞれ球状、楕円体状を含む。
【００２８】
微粒子の表面は、平滑状でも、凹凸状でもよい。また微粒子は、加熱処理を施してもよく、表面を化学修飾又は物理修飾してもよい。例えば微粒子を分散媒に均一に分散させるために、シランカップリング剤などで微粒子の表面を処理してもよい。
【００２９】
微粒子を基台の表面上に敷設する手法としては塗布法が挙げられる。例えば前述した複数の微粒子を分散媒に分散した分散液を基台表面に塗布し、さらに分散媒を除去することにより微粒子を基台表面上に敷設することができる。
【００３０】
図２は鋳型を模式的に示す図である。図２（１）は鋳型の一部を拡大して示す断面図であり、図２（２）は格子状の枠が形成された鋳型の一部を示す平面図である。
【００３１】
光取出し効率向上の観点からは、複数の微粒子１２は、それぞれが略球状であり、かつ最密充填の配置で基台１４上に敷設されていることが好ましい。本明細書における最密充填とは、微粒子が２層以上に重なることなく、最密状態で基台上に敷設されることを意味する（図２（１）参照）。基台表面上に微粒子を敷設する手法としては、例えばColloids and surfaces,109(1996)363に記載される自己組織化を利用した手法等が挙げられる。なお、基台表面の一面に最密充填の配置で微粒子が敷設されていることが好ましいが、基台表面上の領域が複数の小領域に分割され、小領域毎に、最密充填の配置で微粒子が敷設されていてもよい。自己組織化の方法を用いる場合、広い面積において均一に最密充填に近い配置で微粒子を敷設するために、特定の枠体１３を基台表面上に設けてもよい。例えば基台表面を賽の目に区切る格子状の枠体１３を基台１４表面上に設け、枠体１３に囲まれた各領域内において最密充填に近い配置で自己組織化により微粒子を敷設してもよい。枠体１３の形状、材料、幅、高さは特に限定されないが、最密充填に近い配置で微粒子を敷設できる形状が好ましい。また枠体１３の材料としては、微粒子の敷設を塗布法等で行う場合に、塗布液に対する耐性があるものが好ましい。このような枠体１３は、例えばフォトリソグラフィによってフォトレジストを用いて所定のパターンで形成することができる。また枠体の材料は、鋳型として用いる際に、インプリント時の熱や光に対して変化し難い材料が好ましい。枠の幅は、微粒子が敷設される領域を広くするために、細い方が好ましい。枠体１３の高さは用いる微粒子の平均粒径の半分以下であることが鋳型として好ましい。
【００３２】
基台表面上に敷設された複数の微粒子は、インプリントの鋳型として用いるために、基台に固定する必要がある。微粒子を基台に固定するために、鋳型には、基台と微粒子とを接着する接着部材１５を設けてもよい。この接着部材１５は例えば微粒子１２と基台１４との隙間を埋めるように配置される。接着部材１５の材料は特に限定されないが、インプリントの鋳型１１として使用する際に要求される耐熱性、強度、耐光性などを有することが必要であり、例えばゾルゲル法によって形成されるシリカが挙げられる。また略半球状の複数の凸部を備える鋳型を実現するためには、各微粒子が基台１４に敷設された状態で、各微粒子１２の高さの半分（半径）以下の位置まで接着部材１５が形成されていることが好ましく、換言すると各微粒子１２の高さの半分（半径）以上の部分が、接着部材１５から突出している状態であることが好ましい。このような配置で接着部材１５を設ける方法としては、毛細管現象を利用する方法がある。例えば複数の微粒子１２を基台上に敷設した後に、液状の接着剤を注入すると、毛細管現象により微粒子と基板との隙間を埋めるように接着剤が流動する。これを固化することにより、各微粒子の高さの半分（半径）以下の位置まで接着部材１５を形成することができる。
【００３３】
なお例えばシランカップリング剤などの所定の処理を表面に施した微粒子を用いることで、複数の微粒子を基台上に敷設した後に、加熱処理などを行うことにより、微粒子を基台に固定することも可能である。
【００３４】
上記微粒子が敷設されたものを鋳型として用いるインプリント法により、低屈折率層２に鋳型の形状を転写することができる。インプリント法としては低屈折率層２に用いる部材に適した方法を適用することができ、例えば熱インプリント法、光インプリント法などを挙げることができる。熱インプリント法では例えば熱可塑性樹脂を加熱した状態で鋳型を押圧することにより、鋳型の形状を転写することができる。また光インプリント法では例えば光硬化性モノマーからなる部材に鋳型を押し当てた状態で、紫外線を照射することによって光硬化性モノマーを重合し、鋳型の形状を転写することができる。このようなインプリント法により、高さが０．４μｍ〜１００μｍの複数の凹部が低屈折率層２に形成される。特に、略球状の微粒子が敷設されたものを鋳型として用いることにより、高さが０．４μｍ〜１００μｍの複数の半球状の凹部が低屈折率層２に形成される。
【００３５】
低屈折率層２は、可視光領域の光の透過率が高く、また有機ＥＬ素子を形成する工程において変化しないものが好適に用いられる。またその製造方法から、上述したインプリント法により鋳型の表面形状を転写可能な材料である必要がある。例えばプラスチック板、あるいはプラスチックフィルムとシリコン板やガラス等を積層した積層板などが好適に用いられる。
【００３６】
低屈折率層２としては具体的には、低密度又は高密度のポリエチレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン共重合体、エチレン−ヘキセン共重合体、エチレン−オクテン共重合体、エチレン−ノルボルネン共重合体、エチレン−ドモン共重合体、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−メチルメタクリレート共重合体、アイオノマー樹脂などのポリオレフィン系樹脂；ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル系樹脂；ナイロン−６、ナイロン−６，６、メタキシレンジアミン−アジピン酸縮重合体；ポリメチルメタクリルイミドなどのアミド系樹脂；ポリメチルメタクリレートなどのアクリル系樹脂；ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、ポリアクリロニトリルなどのスチレン−アクリロニトリル系樹脂；トリ酢酸セルロース、ジ酢酸セルロースなどの疎水化セルロース系樹脂；ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレンなどのハロゲン含有樹脂；ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、セルロース誘導体などの水素結合性樹脂；ポリカーボネート樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂、ポリメチレンオキシド樹脂、ポリアリレート樹脂、液晶樹脂などのエンジニアリングプラスチック系樹脂などが挙げられる。
【００３７】
低屈折率層２には、有機ＥＬ素子の作製プロセスでの耐熱性が求められるので、上述の樹脂の中でもガラス転移点Ｔｇが、１５０℃以上の樹脂が好ましく、１８０℃以上の樹脂がより好ましく、２００℃以上の樹脂がさらに好ましい。
【００３８】
低屈折率層２は、酸素及び水蒸気などを通し難いバリア性の高い材料又は部材をさらに含んでいてもよい。その場合インプリント法で凹凸形状を成形する部分ではない部分に、バリア性の高い部材を設ける必要がある。例えば金属、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物及び金属酸窒化物などの無機物から成る無機層、前記無機層と有機層との積層体、又は無機−有機ハイブリッド材料からなる層などがバリア性の高い部材として好適に用いられる。無機層としては、薄膜層であって空気中で安定なものが好ましく、具体的にはシリカ、アルミナ、チタニア、酸化インジウム、酸化錫、酸化チタン、酸化亜鉛、インジウム錫酸化物、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸窒化ケイ素、及びそれらの組合せの薄膜層が挙げられる。これらの中でも無機層としては窒化アルミニウム、窒化ケイ素、又は酸窒化ケイ素からなる薄膜層が好ましく、酸窒化ケイ素の薄膜層がさらに好ましい。
【００３９】
低屈折率層を構成する部材は、式（１）を満たす限りにおいて、機能層３及び第１電極４の屈折率に応じて、例示したもののうちから適宜選択される。低屈折率層が複数の部材で構成される場合の低屈折率層の屈折率は、低屈折率層を１層の部材として扱ったときの当該部材の屈折率である。
【００４０】
低屈折率層の屈折率ｎ３は、低屈折率層を構成する部材によって決まり、例えばポリカーボネートの場合、１．５８であり、ポリエチレンテレフタレートの場合、１．４９であり、ポリエーテルサルホンの場合、１．６５であり、ポリエチレンナフタレートの場合、１．５０である。
【００４１】
＜機能層を形成する工程＞
本工程では、低屈折率層２の凹凸部が形成された面に、機能層３となる材料を含む塗布液を塗布し、さらに固化することにより機能層３を形成する。高さが０．４μｍ〜１００μｍの複数の凹部がその表面に形成された低屈折率層２に塗布液を塗布すると、低屈折率層２の凹部に塗布液が充填され、さらにこれを固化すると、高さが０．４μｍ〜１００μｍの複数の凸部が形成された機能層３を容易に得ることができる。またこのように塗布法を用いることで、第１電極４側の機能層３の表面を平坦に形成することができる。塗布液は、溶液でも分散液でもよい。また必要に応じて、有機溶剤、界面活性剤、密着増強剤、架橋剤、増感剤、感光剤をさらに塗布液に加えてもよい。具体的には、珪素系無機ポリマー、芳香族を含むモノマー熱可塑性樹脂に高屈折率ナノ粒子を分散した組成物、光硬化性モノマーに高屈折率ナノ粒子を分散した組成物、熱硬化性モノマーに高屈折率ナノ粒子を分散した組成物などを塗布液として挙げることができる。低屈折率層に塗布した塗布膜は、光照射、加熱、乾燥、加圧などの所定の処理を施すことによって固化することができ、例えばゾルゲル法によって機能層３を形成することができる。
【００４２】
機能層３には、可視光領域の光の透過率が高く、また有機ＥＬ素子を形成する工程において変化しないものが好適に用いられる。また機能層３は、酸素及び水蒸気などを通し難いバリア性の高い材料又は部材を含んでいてもよい。機能層３は、例えば無機ポリマー、及び無機−有機ハイブリッド材料などで構成される。無機−有機ハイブリッド材料には、分子レベルで無機と有機とがハイブリッドされた化合物、及び有機物に無機物が分散されている混合物なども含まれる。
【００４３】
無機物としては、金属、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物及び金属酸窒化物などを挙げることができ、空気中で安定なものが好ましく、具体的には、シリカ、アルミナ、チタニア、酸化インジウム、酸化錫、酸化チタン、酸化亜鉛、インジウムスズ酸化物、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸窒化ケイ素、及びそれらの混合物が挙げられる。無機物としては、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素が好ましく、酸窒化ケイ素がさらに好ましい。
【００４４】
機能層３を構成する部材は、式（１）を満たす限りにおいて、低屈折率層２及び第１電極４の屈折率に応じて、例示したもののうちから適宜選択される。機能層の屈折率は、式（１）の関係を満たし、かつ透明電極（第１電極４）との屈折率差が小さい方が全反射を抑えられるので、１．７５以上が好ましい。なお機能層が複数の部材で構成される場合の機能層３の屈折率は、機能層３を１層の部材として扱ったときの当該部材の屈折率である。
【００４５】
機能層３の屈折率ｎ２は、機能層３を構成する部材によって決まり、例えばシリコン系の無機ポリマーの場合、１．７５〜２．０であり、ポリマーにＴｉＯ２が分散された混合物の場合、１．８〜２．０である。
【００４６】
機能層３の第１電極４側の表面の凹凸は、この機能層３の表面に積層される第１電極４の平坦性に影響を与える。第１電極４の平坦性が低く、表面に突起物などが形成されていると、この突起物に起因して発光不良が発生することがある。例えば正孔注入層７や発光層５は薄いので、これらの層を突起物が貫通することによって、意図しない短絡が生じることがある。したがって第１電極４の中心線平均粗さＲａは、小さい方が好ましく、このような第１電極４を形成するためには、前記機能層３の前記第１電極４側の表面の中心線平均粗さＲａは小さい方が好ましく、具体的には１００ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは５０ｎｍ以下、さらに好ましくは１０ｎｍ以下、さらに好ましくは３ｎｍ以下である。
【００４７】
低屈折率層２に形成される各凹部の配置は、基台表面上の微粒子の配置に依存する。本実施形態では、最密充填に近い配置で略球状の微粒子を基台に敷設することができるので、低屈折率層２に形成される各凹部を最密充填に近い配置とすることができる。各略半球状の凹部をこのような配置で設けることにより、光の反射を抑制する効果が大きくなり、光取出し効率の向上を図ることができる。特に略半球状の凹部を設けることにより、低屈折率層２と機能層３との境界部分がマイクロレンズアレイとして機能するので、光の反射を抑制する効果が大きくなり、光取出し効率の向上を図ることができる。
【００４８】
＜機能層上に電極を形成する工程＞
本実施形態では機能層３上に第１電極４を形成する。本実施形態の第１電極４は、透光性及び導電性を示す薄膜によって実現され、例えば金属酸化物膜及び金属薄膜などによって構成される。具体的には、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、インジウムスズ酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：略称ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ：略称ＩＺＯ）、金、白金、銀、銅などの薄膜を第１電極４として用いることができ、ＩＴＯ、ＩＺＯ、酸化スズなどの薄膜が好ましい。また第１電極４として、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導体などの有機の透明導電膜を用いてもよい。第１電極４の厚みは、光透過性と導電性とを考慮して適宜設定することができ、一般的には１０ｎｍ〜１０μｍ程度であり、好ましくは２０ｎｍ〜１μｍ、さらに好ましくは５０ｎｍ〜５００ｎｍである。
【００４９】
第１電極の形成方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法等が挙げられる。
【００５０】
第１電極の屈折率ｎ１は、第１電極を構成する部材によって決まり、例えばＩＴＯの場合、２．０であり、ＩＺＯの場合、１．９〜２．０であり、ポリチオフェン若しくはその誘導体などの有機の透明導電膜の場合、約１．７である。第１電極を構成する部材は、式（１）を満たす限りにおいて、低屈折率層２及び機能層３の屈折率に応じて、例示したもののうちから適宜選択される。
【００５１】
以上の製造工程を経ることにより電極付基板１を作製することができる。前述したように、インプリント法を用いることで、高い光取出し効率を可能とする構造を備える有機ＥＬ素子用の電極付基板を簡易に作製することができる。
【００５２】
以上説明した本実施形態の電極付基板１における低屈折率層２、機能層３、第１電極４の組合せとしては、ガラス基板とプラスチックシートとの積層体からなる低屈折率層、無機ポリマー層からなる機能層、及びＩＴＯからなる第1電極が好ましく、樹脂層からなる低屈折率層、無機ポリマー層からなる機能層、及びＩＴＯからなる第１電極がさらに好ましい。
【００５３】
２．有機ＥＬ素子
本実施形態の有機ＥＬ素子８は、前述したように電極付基板１を備え、この電極付基板１上に正孔注入層７、発光層５、第２電極６を順次積層することにより作製することができる。
【００５４】
＜正孔注入層＞
正孔注入層を構成する正孔注入材料としては、フェニルアミン系、スターバースト型アミン系、フタロシアニン系、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化アルミニウム等の酸化物、アモルファスカーボン、ポリアニリン、ポリチオフェン誘導体などが挙げられる。
【００５５】
正孔注入層は、例えば正孔注入層となる材料を含む塗布液を第１電極４上に塗布して成膜することができる。塗布液を塗布する方法としては、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェットプリント法等を挙げることができる。
【００５６】
＜発光層＞
発光層は、蛍光及び／又は燐光を発光する有機物、若しくは該有機物と、ドーパントとを含んで構成される。ドーパントは、たとえば発光効率の向上や発光波長を変化させるなどの目的で付加される。発光層に用いられる有機物としては、低分子化合物又は高分子化合物のいずれでもよく、塗布法で発光層を形成する場合には塗布液への溶解性の観点から高分子化合物を含むことが好ましい。発光層を構成する発光材料としては、例えば以下のものを挙げることができる。
【００５７】
色素系の発光材料としては、例えば、シクロペンダミン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体化合物、トリフェニルアミン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピラゾロキノリン誘導体、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、ピロール誘導体、チオフェン環化合物、ピリジン環化合物、ペリノン誘導体、ペリレン誘導体、オリゴチオフェン誘導体、オキサジアゾールダイマー、ピラゾリンダイマーなどが挙げられる。
【００５８】
金属錯体系の発光材料としては、例えばＴｂ、Ｅｕ、Ｄｙなどの希土類金属、又はＡｌ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｉｒ、Ｐｔなどを中心金属に有し、オキサジアゾール、チアジアゾール、フェニルピリジン、フェニルベンゾイミダゾール、キノリン構造などを配位子に有する金属錯体を挙げることができ、例えばイリジウム錯体、白金錯体などの三重項励起状態からの発光を有する金属錯体、アルミニウムキノリノール錯体、ベンゾキノリノールベリリウム錯体、ベンゾオキサゾリル亜鉛錯体、ベンゾチアゾール亜鉛錯体、アゾメチル亜鉛錯体、ポルフィリン亜鉛錯体、フェナントロリンユーロピウム錯体などを挙げることができる。
【００５９】
高分子系の発光材料としては、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリシラン誘導体、ポリアセチレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、及びポリビニルカルバゾール誘導体など、並びに上記色素系の発光材料や金属錯体系の発光材料を高分子化したものなどが挙げられる。
【００６０】
上記発光材料のうち、青色に発光する材料としては、ジスチリルアリーレン誘導体、オキサジアゾール誘導体、及びそれらの重合体、ポリビニルカルバゾール誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などを挙げることができる。なかでも高分子材料のポリビニルカルバゾール誘導体、ポリパラフェニレン誘導体やポリフルオレン誘導体などが好ましい。
【００６１】
また、緑色に発光する材料としては、キナクリドン誘導体、クマリン誘導体、及びそれらの重合体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などを挙げることができる。なかでも高分子材料のポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などが好ましい。
【００６２】
また、赤色に発光する材料としては、クマリン誘導体、チオフェン環化合物、及びそれらの重合体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリフルオレン誘導体などを挙げることができる。なかでも高分子材料のポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリフルオレン誘導体などが好ましい。
【００６３】
また、白色に発光する材料としては、上記青色、緑色、赤色の材料を組み込んだポリマーでもよく、各色のブレンドでもよい。また各色の積層でもよい。
【００６４】
ドーパント材料としては、例えば、ペリレン誘導体、クマリン誘導体、ルブレン誘導体、キナクリドン誘導体、スクアリウム誘導体、ポルフィリン誘導体、スチリル系色素、テトラセン誘導体、ピラゾロン誘導体、デカシクレン、フェノキサゾンなどを挙げることができる。なお、このような発光層の厚さは、通常約２ｎｍ〜２０００ｎｍである。
【００６５】
有機物を含む発光層の成膜方法としては、発光材料を含む塗布液を正孔注入層７に塗布する方法、真空蒸着法、転写法などを挙げることができる。発光材料を含む塗布液の溶媒としては、発光材料を溶解する液体であればよく、例えばクロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン等の塩素系溶媒、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセルソルブアセテート等のエステル系溶媒を挙げることができる。
【００６６】
発光材料を含む塗布液を塗布する方法としては、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スリットコート法、キャピラリーコート法、スプレーコート法、ノズルコート法などのコート法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、反転印刷法、インクジェットプリント法などの塗布法を挙げることができる。パターン形成や多色の塗分けが容易であるという点で、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、反転印刷法、インクジェットプリント法などの塗布法が好ましい。また、昇華性の低分子化合物の場合には、真空蒸着法を用いることができる。さらには、レーザーによる転写や熱転写などの方法によって、所望するところのみに発光層を形成することもできる。
【００６７】
＜第２電極＞
第２電極６は、本実施形態では陰極として設けられる。このような第２電極の材料としては、仕事関数が小さく、発光層への電子注入が容易な材料が好ましく、また電気伝導度の高い材料が好ましい。具体的には、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属及びＩＩＩ−Ｂ族金属などの金属を用いることができ、さらに具体的にはリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、アルミニウム、スカンジウム、バナジウム、亜鉛、イットリウム、インジウム、セリウム、サマリウム、ユーロピウム、テルビウム、イッテルビウムなどの金属、又は上記金属のうち２つ以上の合金、又はそれらのうち１つ以上と、金、銀、白金、銅、マンガン、チタン、コバルト、ニッケル、タングステン、錫のうち１つ以上との合金、又はグラファイト若しくはグラファイト層間化合物などが用いられる。合金の例としては、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、インジウム−銀合金、リチウム−アルミニウム合金、リチウム−マグネシウム合金、リチウム−インジウム合金、カルシウム−アルミニウム合金などが挙げられる。第２電極からも光を取出す場合には、第２電極は透明である必要があり、このような透明な第２電極は、上記の材料から成る薄膜と導電性金属酸化物や導電性有機物などから成る薄膜とを積層した積層体で構成される。
【００６８】
以上説明したように、インプリント法を用いることにより、低屈折率層２と機能層３との間に、光の反射を抑制する構造を容易に作り込むことができ、光取出し効率の高い有機ＥＬ素子を容易に作製することができる。特に微粒子が基台の表面に最密充填の配置で敷設されたものを鋳型として用いることにより、低屈折率層２と機能層３との間に、最密充填の配置で凹凸状の界面を容易に作り込むことができる。
【００６９】
本実施形態の有機ＥＬ素子８は、第１電極４と第２電極６との間に正孔注入層７と発光層５とが配置されるとしたが、有機ＥＬ素子８の構成は図１に示す構成に限らない。以下に有機ＥＬ素子の第１電極と第２電極との間の素子構成の一例について説明する。なお第１電極は透明であれば陽極及び陰極のいずれでもよいので、以下の説明では第１電極及び第２電極の極性を特定せずに素子構成の一例を説明する。また例えば樹脂などでフィルム状の低屈折率層２を形成する場合、ガラスなどの基板上に低屈折率層２を設けてもよい。
【００７０】
前述したように陽極と陰極との間には、少なくとも一層の発光層が設けられていればよく、陽極と陰極との間には複数の発光層、及び／又は発光層とは異なる１又は複数の所定の層を設けてもよい。
【００７１】
陰極と発光層との間に設けられる層としては、電子注入層、電子輸送層、正孔ブロック層などが挙げられる。陰極と発光層との間に、電子注入層と電子輸送層との両方の層が設けられる場合、陰極に近い側に位置する層を電子注入層といい、発光層に近い側に位置する層を電子輸送層という。
【００７２】
電子注入層は、陰極からの電子注入効率を改善する機能を有する層である。電子輸送層は、陰極、又は電子注入層、若しくは陰極により近い電子輸送層からの電子注入を改善する機能を有する層である。正孔ブロック層は、正孔の輸送を堰き止める機能を有する層である。なお電子注入層又は電子輸送層が、正孔ブロック層を兼ねる場合がある。
【００７３】
陽極と発光層との間に設ける層としては、正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層等が挙げられる。陽極と発光層との間に、正孔注入層と正孔輸送層との両方が設けられる場合、陽極に近い側に位置する層を正孔注入層といい、発光層に近い側に位置する層を正孔輸送層という。
【００７４】
正孔注入層は、陽極からの正孔注入効率を改善する機能を有する層である。正孔輸送層は、陽極又は正孔注入層、若しくは陽極により近い正孔輸送層からの正孔注入を改善する機能を有する層である。電子ブロック層は、電子の輸送を堰き止める機能を有する層である。正孔注入層又は正孔輸送層が、電子ブロック層を兼ねることがある。
【００７５】
なお、電子注入層及び正孔注入層を総称して電荷注入層ということがあり、電子輸送層及び正孔輸送層を総称して電荷輸送層ということがある。
【００７６】
本実施形態の有機ＥＬ素子のとりうる層構成の一例を以下に示す。
ａ）陽極／発光層／陰極
ｂ）陽極／正孔注入層／発光層／陰極
ｃ）陽極／正孔注入層／発光層／電子注入層／陰極
ｄ）陽極／正孔注入層／発光層／電子輸送層／陰極
ｅ）陽極／正孔注入層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
ｆ）陽極／正孔輸送層／発光層／陰極
ｇ）陽極／正孔輸送層／発光層／電子注入層／陰極
ｈ）陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
ｉ）陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
ｊ）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／陰極
ｋ）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子注入層／陰極
ｌ）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
ｍ）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
ｎ）陽極／発光層／電子注入層／陰極
ｏ）陽極／発光層／電子輸送層／陰極
ｐ）陽極／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（ここで、記号「／」は、記号「／」を挟む各層が隣接して積層されていることを示す。以下同じ。）
本実施形態の有機ＥＬ素子は２層以上の発光層を有していてもよい。上記ａ）〜ｐ）の層構成のうちのいずれか１つにおいて、陽極と陰極とに挟持された積層体を「構造単位Ａ」とすると、２層の発光層を備える有機ＥＬ素子の構成として、以下のｑ）に示す層構成を挙げることができる。なお２つある（構造単位Ａ）の層構成は互いに同じでも、異なっていてもよい。
ｑ）陽極／（構造単位Ａ）／電荷発生層／（構造単位Ａ）／陰極
また「（構造単位Ａ）／電荷発生層」を「構造単位Ｂ」とすると、３層以上の発光層を備える有機ＥＬ素子の構成として、以下のｒ）に示す層構成を挙げることができる。
ｒ）陽極／（構造単位Ｂ）ｘ／（構造単位Ａ）／陰極
なお記号「ｘ」は、２以上の整数を表し、（構造単位Ｂ）ｘは、構造単位Ｂがｘ段積層された積層体を表す。また複数ある（構造単位Ｂ）の層構成は同じでも、異なっていてもよい。
【００７７】
ここで、電荷発生層とは電界を印加することにより、正孔と電子を発生する層である。電荷発生層としては、例えば酸化バナジウム、インジウムスズ酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：略称ＩＴＯ）、酸化モリブデンなどから成る薄膜を挙げることができる。
【００７８】
有機ＥＬ素子は、さらに電極との密着性向上や、電極からの電荷注入の改善のために、電極に隣接して膜厚が２ｎｍ以下の絶縁層を設けてもよく、また界面の密着性向上や混合の防止等のために、隣接する前記各層の界面に薄いバッファー層を挿入してもよい。
【００７９】
以下、各層の具体的な構成について説明する。なお発光層５及び正孔注入層７については前述したので重複する説明を省略する。また陽極及び／又は陰極には、それぞれ前述した第１電極又は第２電極を用いることができるので重複する説明を省略する。
【００８０】
＜正孔輸送層＞
正孔輸送層を構成する正孔輸送材料としては、ポリビニルカルバゾール若しくはその誘導体、ポリシラン若しくはその誘導体、側鎖若しくは主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、ピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導体、ポリアリールアミン若しくはその誘導体、ポリピロール若しくはその誘導体、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）若しくはその誘導体、又はポリ（２，５−チエニレンビニレン）若しくはその誘導体などが挙げられる。
【００８１】
これらの正孔輸送材料の中で、正孔輸送材料としては、ポリビニルカルバゾール若しくはその誘導体、ポリシラン若しくはその誘導体、側鎖若しくは主鎖に芳香族アミン化合物基を有するポリシロキサン誘導体、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導体、ポリアリールアミン若しくはその誘導体、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）若しくはその誘導体、又はポリ（２，５−チエニレンビニレン）若しくはその誘導体等の高分子の正孔輸送材料が好ましく、ポリビニルカルバゾール若しくはその誘導体、ポリシラン若しくはその誘導体、側鎖若しくは主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体などがさらに好ましい。低分子の正孔輸送材料の場合には、高分子バインダーに分散させて用いることが好ましい。
【００８２】
正孔輸送層の成膜の方法としては、低分子の正孔輸送材料では、高分子バインダーとの混合溶液からの成膜による方法を挙げることができ、高分子の正孔輸送材料では、溶液からの成膜による方法を挙げることができる。
【００８３】
溶液からの成膜に用いる溶媒としては、正孔輸送材料を溶解させるものであればよく、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン等の塩素系溶媒、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセルソルブアセテート等のエステル系溶媒を挙げることができる。
【００８４】
溶液からの成膜方法としては、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェットプリント法等の塗布法を挙げることができる。
【００８５】
混合する高分子バインダーとしては、電荷輸送を極度に阻害しないものが好ましく、また可視光に対する吸収が弱いものが好適に用いられる。該高分子バインダーとしては、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリシロキサンなどが挙げられる。
【００８６】
正孔輸送層の膜厚としては、用いる材料によって最適値が異なり、駆動電圧と発光効率が適度な値となるように選択され、少なくともピンホールが発生しないような厚さが必要であり、厚すぎると、素子の駆動電圧が高くなり好ましくない。従って、正孔輸送層の膜厚としては、例えば１ｎｍ〜１μｍであり、好ましくは２ｎｍ〜５００ｎｍであり、さらに好ましくは５ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００８７】
＜電子注入層＞
電子注入層を構成する電子注入材料としては、発光層の種類に応じて、アルカリ金属、アルカリ土類金属、又は前記金属を１種類以上含む合金、又は前記金属の酸化物、ハロゲン化物及び炭酸化物、又は前記物質の混合物などが挙げられる。アルカリ金属又はその酸化物、ハロゲン化物、炭酸化物としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、酸化リチウム、フッ化リチウム、酸化ナトリウム、フッ化ナトリウム、酸化カリウム、フッ化カリウム、酸化ルビジウム、フッ化ルビジウム、酸化セシウム、フッ化セシウム、炭酸リチウム等が挙げられる。また、アルカリ土類金属又はその酸化物、ハロゲン化物、炭酸化物の例としては、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ストロンチウム、酸化マグネシウム、フッ化マグネシウム、酸化カルシウム、フッ化カルシウム、酸化バリウム、フッ化バリウム、酸化ストロンチウム、フッ化ストロンチウム、炭酸マグネシウム等が挙げられる。電子注入層は、２層以上を積層した積層体であってもよい。積層体の具体例としては、ＬｉＦ／Ｃａなどが挙げられる。電子注入層は、蒸着法、スパッタリング法、印刷法等によって形成される。電子注入層の膜厚としては、１ｎｍ〜１μｍ程度が好ましい。
【００８８】
＜電子輸送層＞
電子輸送層を構成する電子輸送材料としては、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン若しくはその誘導体、ベンゾキノン若しくはその誘導体、ナフトキノン若しくはその誘導体、アントラキノン若しくはその誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタン若しくはその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレン若しくはその誘導体、ジフェノキノン誘導体、又は８−ヒドロキシキノリン若しくはその誘導体の金属錯体、ポリキノリン若しくはその誘導体、ポリキノキサリン若しくはその誘導体、ポリフルオレン若しくはその誘導体等を挙げることができる。
【００８９】
これらのうち、電子輸送材料としては、オキサジアゾール誘導体、ベンゾキノン若しくはその誘導体、アントラキノン若しくはその誘導体、又は８−ヒドロキシキノリン若しくはその誘導体の金属錯体、ポリキノリン若しくはその誘導体、ポリキノキサリン若しくはその誘導体、ポリフルオレン若しくはその誘導体が好ましく、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール、ベンゾキノン、アントラキノン、トリス（８−キノリノール）アルミニウム、ポリキノリンがさらに好ましい。
【００９０】
前述実施形態の有機ＥＬ素子８を用いることによって、有機ＥＬ素子を備える照明装置、又は有機ＥＬ素子を複数備える表示装置、又はスキャナの光源や表示装置のバックライトとして用いられる面状光源を実現することができる。
【００９１】
有機ＥＬ素子を備える表示装置としては、セグメント表示装置、ドットマトリックス表示装置などを挙げることができる。ドットマトリックス表示装置には、アクティブマトリックス表示装置及びパッシブマトリックス表示装置などがある。有機ＥＬ素子は、アクティブマトリックス表示装置、パッシブマトリックス表示装置において、各画素を構成する発光素子として用いられる。また有機ＥＬ素子は、セグメント表示装置において、各セグメントを構成する発光素子又はバックライトとして用いられ、液晶表示装置において、バックライトとして用いられる。
【実施例】
【００９２】
［実施例１］
＜基板の作製＞
図３を参照して電極付基板の作製方法について以下に説明する。
（ステップ１）球状のポリスチレン（polystyrene：略称ＰＳ）粒子の単層化
まずＳｉ基板にＯ２プラズマ処理を１分間施すことによってＳｉ基板の表面を親液化した。次に球状のＰＳ粒子がコロイド状に分散した懸濁液（Duck Scientific Corporationから入手）を用いて、自己組織化によって球状のＰＳ粒子（平均粒径２μｍ）の単層をＳｉ基板上に形成した。
本実施例では簡易な方法によって球状のＰＳ粒子をＳｉ基板上に堆積した。まず球状のＰＳ粒子を含むコロイド状懸濁液をＳｉ基板上に数滴滴下し、続いてＳｉ基板を水平から４０°傾けることによって所期の位置にコロイド状懸濁液を拡げた。コロイド状懸濁液を滴下する前の懸濁液における球状のＰＳ粒子の濃度を約２０重量％とした。これにより、重力効果により、球状のＰＳ粒子を含む懸濁液の均一薄膜がＳｉ基板の表面に形成される。さらに均一薄膜中の溶剤を蒸発させた。蒸発時に球状のＰＳ粒子側面に生じる毛管効果によって球状のＰＳ粒子が自己組織化するため、ヘキサゴナル状に稠密に集積されたコロイダル結晶の単層が形成された。
（ステップ２）球状のＰＳ粒子の固定
次に球状のＰＳ粒子をＳｉ基板に固定するために、球状のＰＳ粒子間の間隙をシリカで充填した。まず液状のゾルゲル用材料（Emulsitone Company（USA）から入手したシリカ膜）をスピンコートし、これをゲル化した。なおゾルゲル用材料は、球状のＰＳ粒子の間隙に充填される程度、且つこのゾルゲル用材料から球状のＰＳ粒子が露出する程度に塗布した。これにより鋳型を作製した。
（ステップ３）インプリント
低屈折率材料としてHI6150（Addison Clear Wave (USA)から入手，波長５８９ｎｍにおける屈折率n=1.575）の５０重量％メチルエチルケトン溶液をスピンコートによってガラス基板上に塗布した。回転数は5000rpmとし、30秒間回転させた。これを７０℃で５分間軽く加熱した。次に以下の（１）〜（３）の手順に従ってステップ２で作製した鋳型を用いてインプリントを行った。（１）温度を７０℃にし、４０バール（ｂａｒ）の圧力で鋳型を９０秒間押圧した。（２）温度、圧力をそれぞれ７０℃、４０バールに保ったまま、紫外線（ＵＶ）を２０秒照射した。（３）温度を５０℃にし離型した。
（ステップ４）付着物の除去
インプリントを施したガラス基板上には鋳型の球状のＰＳ粒子が付着していることがあるため、トルエン中において超音波洗浄を行い、付着した球状のＰＳ粒子を除去した。
（ステップ５）平坦化層の形成
インプリントが施された低屈折率のHI6150からなる層を平坦化するために、この層上にチタニアを含むA-series高屈折率材料（Brewer Science (USA)から入手，波長７００ｎｍでの屈折率n=1.９７、波長４００ｎｍでの屈折率n=2.17）を用いて平坦化層を形成した。なおこのA-series高屈折率材料は、硬化及び溶媒除去のためにベーキングを施す必要があった。本実施例ではA-series高屈折率材料を７回塗布し、塗布するごとにベーキングを行った。スピンコートは1500rpmで30秒行った。またベーキングはホットプレートを用いて、１２０℃で３０分、２００℃で１５分間、３５０℃で３０秒と加熱温度を段階的に上げて行った。
（ステップ６）ＩＴＯ薄膜の形成
A-series高屈折率材料からなる層上に、ULVAC社製のスパッタリング装置を用いてＩＴＯ薄膜（屈折率n=2）を形成した。成膜条件は、雰囲気圧を0.3 Pa、雰囲気温度を６０℃未満、堆積レートを4 nm/秒とした。これによって膜厚が１３０ｎｍ、シート抵抗が２５Ω／□のＩＴＯ薄膜を形成した。
＜基板の評価＞
緑色発光する高分子発光材料（サメイション製、製品名「Lumation ＧＰ１３００」）をトルエンに溶解して、高分子発光材料の濃度が１．２質量％の塗布液を調製し、この塗布液を上記で得られた基板のＩＴＯ薄膜上にスピンコートにより塗布し、発光層を形成した。得られた発光層の膜厚は１００ｎｍであった。波長が２５４ｎｍの紫外線を発光層側から照射し、発光層とは反対側の基板側から出射する緑色発光のＰＬ（Photoluminescence）発光強度を測定した。ＰＬ発光強度の放射パターンを図４に示す。図２では、（Ｘ，Ｙ）＝（０，０）を原点ｏとし、原点ｏからの距離でＰＬ発光強度を表している。また放射角度θは、図2において原点ｏと測定点とを結ぶ直線と、Ｘ＝０となる軸線（原点を通るＹ軸）との成す角度θで表される。例えば「θ＝０」の測定点は、基板表面に出射するＰＬ発光の光強度を表す。
【００９３】
［比較例１］
＜基板の作製＞
実施例１と同様にして、表面が平坦なガラス基板上に、ＩＴＯ薄膜を形成し、電極付基板を作製した。
＜基板の評価＞
上記で得られた基板のＩＴＯ薄膜上に、実施例１と同様にして緑色発光する発光層を塗布形成し、実施例１と同様にしてＰＬ発光強度を測定した。ＰＬ発光強度の放射パターンを図４に示す。
【００９４】
図４に示すように、比較例１のＰＬ放射パターンは、実施例１のＰＬ放射パターン内に納まるため、実施例１の基板を用いることにより、全放射角度においてＰＬ発光強度が強くなっていることがわかった。また基板全面から取り出されたＰＬ発光量を積分球で測定したところ、比較例１のＰＬ発光量を「１」とすると、実施例１のＰＬ発光量は２．６であることがわかった。このように、実施例１で得られた基板上に有機ＥＬ素子を作製することにより、光取り出し効率は向上する。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明によれば、高い光取出し効率を可能とする構造を備える有機ＥＬ素子用の電極付基板を簡易に作製することができる。
【符号の説明】
【００９６】
１ 電極付基板
２ 低屈折率層
３ 機能層
４ 第１電極
５ 発光層
６ 第２電極
７ 正孔注入層
８ 有機ＥＬ素子
１１ 鋳型
１２ 微粒子
１３ 枠体
１４ 基台
１５ 接着部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低屈折率層と、機能層と、光透過性を示す電極とがこの順に積層されて構成される電極付基板であり、
前記電極の屈折率ｎ１、前記機能層の屈折率ｎ２及び前記低屈折率層の屈折率ｎ３が次式（１）を満たす有機エレクトロルミネッセンス素子用の電極付基板の製造方法であって、
【数１】
平均粒径が１．０μｍ〜２００μｍの複数の微粒子が基台の表面上に敷設された鋳型を用いるインプリント法によって凹凸部を表面部に形成して、前記低屈折率層を形成する工程と、
前記低屈折率層の前記凹凸部が形成された面に、前記機能層となる材料を含む塗布液を塗布して、これを固化することにより前記機能層を形成する工程と、
前記機能層上に前記電極を形成する工程とを含むことを特徴とする、上記方法。
【請求項２】
前記複数の微粒子が、それぞれ略球状であり、かつ最密充填に近い配置で前記基台の表面上に敷設されている、請求項１記載の方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の製造方法により作製された電極付基板を備えることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
請求項３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えることを特徴とする照明装置。
【請求項５】
請求項３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を複数備えることを特徴とする表示装置。
【請求項１】
低屈折率層と、機能層と、光透過性を示す電極とがこの順に積層されて構成される電極付基板であり、
前記電極の屈折率ｎ１、前記機能層の屈折率ｎ２及び前記低屈折率層の屈折率ｎ３が次式（１）を満たす有機エレクトロルミネッセンス素子用の電極付基板の製造方法であって、
【数１】
平均粒径が１．０μｍ〜２００μｍの複数の微粒子が基台の表面上に敷設された鋳型を用いるインプリント法によって凹凸部を表面部に形成して、前記低屈折率層を形成する工程と、
前記低屈折率層の前記凹凸部が形成された面に、前記機能層となる材料を含む塗布液を塗布して、これを固化することにより前記機能層を形成する工程と、
前記機能層上に前記電極を形成する工程とを含むことを特徴とする、上記方法。
【請求項２】
前記複数の微粒子が、それぞれ略球状であり、かつ最密充填に近い配置で前記基台の表面上に敷設されている、請求項１記載の方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の製造方法により作製された電極付基板を備えることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
請求項３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えることを特徴とする照明装置。
【請求項５】
請求項３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を複数備えることを特徴とする表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−４４２９６（Ｐ２０１１−４４２９６Ａ）
【公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９０８２７（Ｐ２００９−１９０８２７）
【出願日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【出願人】（５０８２０１４６６）エージェンシー フォー サイエンス， テクノロジー アンド リサーチ (13)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【出願人】（５０８２０１４６６）エージェンシー フォー サイエンス， テクノロジー アンド リサーチ (13)
【Ｆターム（参考）】
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