電界発光素子及びその製造方法
【課題】電界発光素子及びその製造方法を提供する。
【解決手段】基板、第１電極、第２電極、及び前記第１電極と前記第２電極との間に介在され、少なくとも発光層を備える有機層を備え、前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一方の表面に複数の金属ナノパターンを備える。
【解決手段】基板、第１電極、第２電極、及び前記第１電極と前記第２電極との間に介在され、少なくとも発光層を備える有機層を備え、前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一方の表面に複数の金属ナノパターンを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界発光素子及びその製造方法に係り、より具体的には、第１電極及び第２電極の少なくとも一方の一の面に複数の金属ナノパターンを備え、または、第１電極及び第２電極の少なくとも一方がストライプ状のナノパターンを有することにより、発光層（Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｙｅｒ：ＥＭＬ）を備え有機層が、前記有機層を形成する物質に関係なく偏光を具現することができる電界発光素子及びその電界発光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電界発光素子、特に、有機電界発光（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ：ＥＬ）素子は、蛍光または燐光有機層に電流を流せば、電子と正孔とが有機層で結合しつつ光が発生する現象を利用した自発光型素子である。この有機ＥＬ素子は、軽量で製造工程が容易であり、さらに、優れた高画質及び広視野角などの特性を有している。また、高い色純度および動画を表現でき、低消費電力および低電圧で駆動するので携帯用の電子機器、ディスプレイ、バックライトユニットなどに適した電気的特性を有しており、その用途は多様である。
【０００３】
近年、有機ＥＬ素子の中でも、偏光を具現できる偏光有機ＥＬ素子についての研究が活発に進んでいる。
【０００４】
特許文献１には、有機ＥＬ素子の発光層をなす物質として一つ以上の電荷輸送単位として末端キャッピングされたポリフルオレン系の物質及びそれを含んだ素子が開示されている。特許文献１は、偏光形成手段として、液晶性のＥＬ物質のダイレクトラビングを提示している。
【０００５】
一方、特許文献２にはポリイミドと、正孔輸送物質、電子輸送物質及び発光物質からなる群から選択された少なくとも一つのとの混合物からなる膜を熱処理して、ドーピングされたポリイミドからなる層及びそれを含んだ素子を開示している。特許文献２は、偏光形成手段として、ポリイミド系の物質のラビング後、液晶性ＥＬ物質の配向を提示している。
【０００６】
また、特許文献３及び特許文献４には、摩擦輸送配向物質でコーティングされて配向性を有する層及びそれを備えた素子が開示されている。特許文献３及び特許文献４は、偏光形成手段として、摩擦輸送によって配向性を与えた後、その上にＥＬ物質をコーティングすることを提示している。
【０００７】
前記のような従来の偏光ＥＬ素子は、有機層を形成する物質によって偏光形成手段が制限されてしまうという問題点がある。したがって、ＥＬ素子が有する有機層を形成する物質の多様性を考慮すると、有機層を形成する物質に関係なく偏光を実現できるＥＬ素子の開発が切望されている。
【特許文献１】米国特許第６７７７５３１Ｂ２号明細書
【特許文献２】米国特許第６６４９２８３Ｂ２号明細書
【特許文献３】米国特許第６５７９５６４Ｂ２号明細書
【特許文献４】米国特許第６４８９０４４Ｂ１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、前記問題点を解決するためになされたものであって、金属ナノパターンを備えた第１電極及び／または第２電極（本明細書中に記載されている「Ａ及び／またはＢ」とは、「ＡおよびＢのいずれか、または双方」を意味する）、または、金属ナノパターンの形状を有する第１電極及び／または第２電極により、第１電極と第２電極との間に介在される物質に関係なく偏光を具現できるＥＬ素子及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記本発明の目的を達成するために、本発明に係る電界発光素子（ＥＬ素子）は、基板、第１電極、第２電極、及び前記第１電極と前記第２電極との間に介在され、少なくとも発光層を備える有機層を備え、前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一方の一の面に複数の金属ナノパターンを備えることを特徴とする。
【００１０】
前記本発明の目的を達成するために、本発明に係るＥＬ素子は、は、基板、第１電極、第２電極、及び前記第１電極と前記第２電極との間に介在され、少なくとも発光層を備える有機層を備え、前記第１電極及び第２電極の少なくとも一つが金属ナノパターンの形状を有することを特徴とする。
【００１１】
前記本発明の課題を達成するために、本発明に係るＥＬ素子の製造方法は、基板を準備する工程と、前記基板上に複数の金属ナノパターンを備えた第１電極を形成する工程と、前記第１電極上に少なくとも発光層を備える有機層を形成する工程と、前記有機層上に第２電極を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
前記本発明の目的を達成するために、本発明に係るＥＬ素子の製造方法は、基板を準備する工程と、前記基板上に第１電極を形成する工程と、前記第１電極上に少なくとも発光層を備える有機層を形成する工程と、前記有機層上に複数の金属ナノパターンを有する第２電極を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１３】
前記本発明の目的を達成するために、本発明に係るＥＬ素子の製造方法は、基板を準備する工程と、前記基板上に金属ナノパターンの形状を有する第１電極を形成する工程と、前記第１電極上に少なくとも発光層を備える有機層を形成する工程と、前記有機層上に第２電極を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１４】
前記本発明の目的を達成するために、本発明に係るＥＬ素子の製造方法は、基板を準備する工程と、前記基板上に第１電極を形成する工程と、前記第１電極上に少なくとも発光層を備える有機層を形成する工程と、前記有機層上に金属ナノパターンの形状を有する第２電極を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るＥＬ素子は、第１電極及び第２電極の少なくとも一つが複数の金属ナノパターンを備えるか、または、第１電極及び第２電極の少なくとも一つが金属ナノパターンの形状を有している。この結果、有機層を形成する物質に関係なく偏光を具現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明に係る電界発光素子及びその電界発光素子の製造方法をさらに詳細に説明する。
【００１７】
本発明に係るＥＬ素子は、基板、第１電極、第２電極、及び前記第１電極と前記第２電極との間に介在され、少なくとも発光層を備える有機層とを備え、前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一方の一の面に複数の金属ナノパターンを備える。
【００１８】
本発明に係るＥＬ素子は、第１電極及び第２電極の少なくとも一方の一の面に複数の金属ナノパターンを備え、反射偏光または透過偏光原理によって偏光を具現することができる。
【００１９】
本明細書において、“金属ナノパターン”という用語は、金属から形成され、形状の寸法、例えば、幅、高さのうち一つ以上がナノサイズを有するパターンを表す用語として用いられる。
【００２０】
前記金属ナノパターンは、偏光を具現できる形状を有する。例えば、本発明の金属ナノパターンは、互いに平行したストライプ状を有し、その断面は、長方形または正方形であるが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００２１】
前記金属ナノパターンは、偏光を具現できる幅を有する。前記金属ナノパターンの幅は、２ｎｍ〜１０００ｎｍであり、好ましくは、１０ｎｍ〜７００ｎｍであり、より好ましくは、２０ｎｍ〜４００ｎｍでる。このように、前記金属ナノパターンの幅を制限する理由は、前記金属ナノパターンの幅が２ｎｍ未満である場合、製造工程が複雑になるため製造時間が増加し、製造コストが非常に高くなるという問題が発生するためであり、また、前記金属ナノパターンの幅が１０００ｎｍを超える場合、満足すべき偏光効果を得ることができないためである。
【００２２】
それぞれの前記金属ナノパターンの間隔（一の金属ナノパターンと隣接する他の金属ナノパターンとの間隔）は、５ｎｍ〜１００μｍであり、好ましくは、１０ｎｍ〜１０μｍであり、より好ましくは、２０ｎｍ〜１μｍでる。このように前記金属ナノパターンの間隔を制限する理由は、前記金属ナノパターン間の間隔が５ｎｍ未満である場合、製造工程が複雑になるため製造時間が増加し、製造コストが非常に高くなり、さらに、透光度が低下するという問題が発生するためであり、また、前記金属ナノパターンの間隔が１００μｍを超える場合、満足すべき偏光効果が得ることができないためである。
【００２３】
前記金属ナノパターンは、光を反射できる物質、例えば、金属から形成されることがでいる。具体的には、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｌｉ、Ｃａ、及びこれらの金属の合金からなる群から選択された物質から形成されることができる。なお、前記金属ナノパターンを形成する物質としては、特に、Ａｕが好ましい。
【００２４】
前記第１電極及び第２電極は、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｌｉ、Ｃａ、Ｂａ、Ｃｓ、Ｎａ、Ｃｕ、Ｃｏ、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、及びこれらの合金からなる群から選択された少なくとも一つからなることができる。また、前記第１電極及び第２電極は、伝導性の高分子からなることができる。前記第１電極及び第２電極を形成する伝導性の高分子は、例えば、ポリアニリン、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）、ポリピロール等であるが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００２５】
前記第１電極または第２電極が正極として使用される場合には、仕事関数が高い物質からなることができる。すなわち、Ａｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｃｏ、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、これらの合金、ポリアニリン、ＰＥＤＯＴ、またはポリピロール等から形成することができる。具体的には、前記電極が透明電極である場合、伝導性に優れたＩＴＯ、ＩＺＯ、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、Ｉｎ２Ｏ３、ポリアニリン、ＰＥＤＯＴ、またはポリピロールなどを利用して形成でき、前記電極が反射電極である場合、Ａｇ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、またはこれらの合金から反射層を形成した後、その上にＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ポリアニリン、ＰＥＤＯＴ、またはポリピロール等で透明電極層を形成できる等、多様な変形例が可能である。
【００２６】
前記第１電極または第２電極が負極として使用される場合には、有機層が備える発光層に容易に電子を供給できるように仕事関数が小さい物質からなることができる。例えば、Ｌｉ、Ｃａ、Ｂａ、Ｃｓ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、及びＡｇからなる群から選択された一つ以上からなることができる。具体的には、前記第２電極が透明電極である場合、負極電極として使用されるため、Ｌｉ、Ｃａ、Ｂａ、Ｃｓ、Ｎａ、Ａｇ、Ｍｇ、またはＡｌ等からなる薄膜上に、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ポリアニリン、ＰＥＤＯＴ、またはポリピロール等で補助電極層やバス電極ラインを形成することができ、前記第２電極が反射電極である場合、Ｌｉ、Ｃａ、Ｂａ、Ｃｓ、またはＮａから形成される層と、Ａｕ、Ａｌ、Ｐｄ、Ｐｔ、またはＭｇ等から形成される層とを備える２層構造であってもよい等、多様な変形例が可能である。
【００２７】
前記複数の金属ナノパターンは、前記金属ナノパターンを備えた第１電極または前記金属ナノパターンを備えた第２電極と一体的に形成（以下、「一体型」という。図１及び図４参照）またはそれぞれ別々に形成することができる（以下、「個別型」という。図２、図３、図５及び図６参照）。これは、前記金属ナノパターンを形成する工程によって異なる。
【００２８】
前記複数の金属ナノパターンを形成する物質は、前記金属ナノパターンを備えた第１電極、または、前記ナノパターンを備えた第２電極を形成する物質と同じであっても良いし、異なっていても良い。これは、前記複数の金属ナノパターンを形成する工程によって異なる。
【００２９】
前記複数の金属ナノパターンは、前記金属ナノパターンを備えた第１電極または前記金属ナノパターンを備えた第２電極から突出（図１、図２、図３及び図４参照）して形成することができる。また、前記複数の金属ナノパターンは、前記金属ナノパターンを備えた第１電極、または前記金属ナノパターンを備えた第２電極に埋没（図５及び図６参照）されて形成されることができる。
【００３０】
前記複数の金属ナノパターンは、反射偏光または透過偏光を具現できるように、本発明に係るＥＬ素子のうち、多様な位置に備えられることができる。例えば、前記複数の金属ナノパターンは、前記第１電極と前記有機層との間に介在されることもできるし、前記第２電極の前記有機層側の面と逆の側の面に備えられることもできる。一方、前記複数の金属ナノパターンは、前記第１電極と前記基板との間に介在されるか、または前記第２電極と前記有機層との間に介在される。
【００３１】
一方、本発明に係るＥＬ素子は、基板、第１電極、第２電極、及び前記第１電極と前記第２電極との間に介在され、少なくとも発光層を備える有機層とを備えるが、前記第１電極及び第２電極の少なくとも一つは金属ナノパターンの形状を有する。
【００３２】
前記本発明に係るＥＬ素子は、第１電極及び第２電極の少なくとも一つが金属ナノパターンの形状を有し、この結果、反射偏光または透過偏光原理によって偏光を具現できる。
【００３３】
前記金属ナノパターンは、偏光を具現できる形状を有する。例えば、本発明の金属ナノパターンは、互いに平行したストライプ状を有し、その断面は、長方形または正方形であるが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００３４】
前記金属ナノパターンは、偏光を具現できる幅を有する。前記金属ナノパターンの幅は、５ｎｍ〜１０００ｎｍであり、好ましくは、１０ｎｍ〜７００ｎｍであり、より好ましくは、５０ｎｍ〜４００ｎｍでる。このように、前記金属ナノパターンの幅を制限する理由は、前記金属ナノパターンの幅が５ｎｍ未満である場合、製造工程が複雑になるため製造時間が増加し、製造コストが非常に高くなるという問題が発生するためであり、また、前記金属ナノパターンの幅が１０００ｎｍを超える場合、満足すべき偏光効果を得ることができないためである。
【００３５】
前記金属ナノパターン間の間隔は、５ｎｍ〜１００μｍであり、好ましくは、１０ｎｍ〜１０μｍであり、より好ましくは、２０ｎｍ〜１μｍである。このように前記金属ナノパターンの間隔を制限する理由は、前記金属ナノパターン間の間隔が５ｎｍ未満である場合、製造工程が複雑になるため製造時間が増加し、製造コストが非常に高くなり、さらに、透光度が低下するという問題が発生するためであり、また、前記金属ナノパターンの間隔が１００μｍを超える場合、満足すべき偏光効果が得ることができないためである。
【００３６】
前記第１電極及び第２電極の少なくとも一つは、金属ナノパターンの形状であるが、前記金属ナノパターンの形状を有する第１電極及び／または第２電極は、偏光を可能とすることはもとより、電極としての役割も同時に行えなければならない。したがって、前記金属ナノパターンの形状を有する第１電極及び／または第２電極は、例えば、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｌｉ、Ｃａ、Ｂａ、Ｃｓ、Ｎａ、Ｃｕ、Ｃｏ、またはこれらの合金等ならなることができる。一方、金属ナノパターンの形状を有さない第１電極及び第２電極についての詳細な説明は、既に説明したとおりである。
【００３７】
前記本発明に係るＥＬ素子の有機層は、少なくとも発光層を備える。前記有機層は、発光層の他にも、正孔注入層（Ｈｏｌｅ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ：ＨＩＬ）、正孔輸送層（Ｈｏｌｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｌａｙｅｒ：ＨＴＬ）、電子阻止層（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｌｏｃｋｉｎｇ Ｌａｙｅｒ：ＥＢＬ）、正孔遮蔽層（Ｈｏｌｅ Ｂｌｏｃｋｉｎｇ Ｌａｙｅｒ：ＨＢＬ）、電子輸送層（Ｅｌｃｔｒｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｌａｙｅｒ）、及び電子注入層（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ：ＥＩＬ）からなる群から選択された少なくとも一つの層を選択的にさらに備えることができる。例えば、本発明に係るＥＬ素子の一実施形態としては、基板、第１電極、正孔輸送層、発光層、電子注入層及び第２電極を備える。
【００３８】
前記本発明に係るＥＬ素子の有機層を形成する物質には特別な制限はない。これは、本発明に係るＥＬ素子が、前記のように第１電極及び／または第２電極の一の面に偏光を具現できる金属ナノパターンを備えているか、または第１電極及び第２電極の少なくとも一つが金属ナノパターンの形状を有し、有機層に任意の物質を使用しても偏光を具現できるためである。
【００３９】
前記本発明に係るＥＬ素子の製造方法の一実施形態は、基板を準備する工程と、前記基板上に複数の金属ナノパターンを備えた第１電極を形成する工程と、前記第１電極上に少なくとも発光層を備える有機層を形成する工程と、前記有機層上に第２電極を形成する工程と、を含む。
【００４０】
前記本発明に係るＥＬ素子の製造方法の他の一実施形態は、基板を準備する工程と、前記基板上に第１電極を形成する工程と、前記第１電極上に少なくとも発光層を備える有機層を形成する工程と、前記有機層の上部に複数の金属ナノパターンを有する第２電極を形成する工程と、を含む。
【００４１】
前記本発明に係るＥＬ素子製造方法のさらに他の実施形態は、基板を準備する工程と、前記基板の上部に金属ナノパターンの形状を有する第１電極を形成する工程と、前記第１電極の上部に少なくとも発光層を備える有機層を形成する工程と、前記有機層上に第２電極を形成する工程と、を含む。
【００４２】
前記本発明に係るＥＬ素子の製造方法のさらに他の実施形態は、基板を準備する工程と、前記基板上に第１電極を形成する工程と、前記第１電極上に少なくとも発光層を備える有機層を形成する工程と、前記有機層上に金属ナノパターンの形状を有する第２電極を形成する工程と、を含む。
【００４３】
前記第１電極及び／または第２電極の表面に金属ナノパターンを形成する方法、及び金属ナノパターンの形状を有する第１電極及び／または第２電極を形成する方法は、非常に多様であり、ナノパターンを形成する公知のあらゆる方法を使用できる。例えば、エッチング工程、マイクロコンタクトプリンティング工程（ｍｉｃｒｏ ｃｏｎｔａｃｔ ｐｒｉｎｔｉｎｇ：ｍＣＰ）、ナノトランスファープリンティング工程（ｎａｎｏ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｐｒｉｎｔｉｎｇ：ｎＴＰ）、ナノインプリントリソグラフィ工程、コールドウェルディング工程、マイクロトランスファーモールディング工程、毛細管内マイクロモールディング工程、溶媒利用マイクロモールディング工程、ナノモールディング工程及びソフトコンタクトラミネーション工程等の多様な方法を使用できるが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００４４】
以下、図１から１０を参照して、本発明の第１実施形態〜第１０実施形態に係るＥＬ素子及びその製造方法をさらに詳細に説明する。図１から図１０に示すＥＬ素子のうち、金属ナノパターンをなす物質、金属ナノパターンの幅、それぞれの金属ナノパターン間隔、第１電極を形成する物質、第２電極を形成する物質等は、前記のものを参照する。
【００４５】
[第１実施形態]
図１に示すように本実施の形態に係るＥＬ素子は、基板１１上の第１電極１２の一の面、具体的には、第１電極１２と有機層１５との間に複数の金属ナノパターン１３を備えている。
【００４６】
基板１１は、一般的にＥＬ素子で使用される基板を使用することができるが、透明性、表面平滑性、取扱容易性、及び防水性などを考慮して、ガラス基板または透明プラスチック基板などを使用することが好ましい。
【００４７】
基板１１上には、金属ナノパターン１３を備えた第１電極１２が備えられている。金属ナノパターン１３と前記第１電極１２とは一体型であり、金属ナノパターン１３を形成する物質と第１電極１２を形成する物質とは同じである。また、金属ナノパターン１３は、第１電極１２から突出して形成されている。
【００４８】
金属ナノパターン１３を備えた第１電極１２上には有機層１５が備えられている。有機層１５は、少なくとも発光層を備え、選択的に正孔注入層、正孔輸送層、電子阻止層、正孔遮蔽層、電子輸送層、及び電子注入層からなる群から選択された少なくとも一つの層をさらに備ええることができる。各層を形成する物質としては、公知の任意の物質をいずれも使用でき、各層の形成方法は、公知の多様な蒸着法またはコーティング法など、いずれの方法も使用することができる。
【００４９】
有機層１５のうち、発光層を形成する物質の例としては、オキサジアゾールダイマー染料（Ｂｉｓ−ＤＡＰＯＸＰ）、スピロ化合物（Ｓｐｉｒｏ−ＤＰＶＢｉ、Ｓｐｉｒｏ−６Ｐ）、トリアリールアミン化合物、ビス（スチリル）アミン（ＤＰＶＢｉ、ＤＳＡ）、Ｆｌｒｐｉｃ、ＣｚＴＴ、アントラセン、ＴＰＢ、ＰＰＣＰ、ＤＳＴ、ＴＰＡ、ＯＸＤ−４、ＢＢＯＴ、ＡＺＭ−Ｚｎ等の青色用発光物質、またはクマリン６、Ｃ５４５Ｔ、キナクリドン、Ｉｒ（ｐｐｙ）３等の緑色用発光物質、またはＤＣＭ１、ＤＣＭ２、Ｅｕ（テノイルトリフルオロアセトン）３（Ｅｕ（ＴＴＡ）３）、ブチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル）−４Ｈ−ピラン）（ＤＣＪＴＢ）等の赤色用発光物質を使用することができる。また、高分子発光物質としては、フェニレン系、フェニレンビニレン系、チオフェン系、フルオレン系、またはスピロフルオレン系などの高分子と、窒素を含む芳香族化合物などを含むことができるが、必ずしもこれに限定されるものではない。有機層１５上には第２電極１７が備えられている。第２電極１７を形成する物質は、前記の通りである。
【００５０】
金属ナノパターン１３は、第１電極１２の形成後、前記のような多様なナノパターンの形成方法を利用できる。金属ナノパターン１３の形成方法は、例えば、マイクロコンタクトプリンティング工程及びエッチング工程の組み合わせを利用することができる。これについての詳細な説明は後述する。
【００５１】
[第２実施形態]
図２に示すように本実施の形態に係るＥＬ素子は、図１に示すＥＬ素子のように、基板２１上に第１電極２２を備え、第１電極２２の表面、具体的には、第１電極２２と有機層２５との間に複数の金属ナノパターン２３を備えるが、複数の金属ナノパターン２３が第１電極２２と個別型である。
【００５２】
金属ナノパターン２３を形成する物質は、第１電極２２を形成する物質と異なる。例えば、金属ナノパターン２３は、Ａｕから形成され、第１電極２２は、透明電極としてＩＴＯから形成することができる。前記金属ナノパターン２３は、第１電極２２から突出して形成されている。有機層２５及び第２電極２７についての説明は、図１についての詳細な説明を参照する。
【００５３】
金属ナノパターン２３は、第１電極２２の形成後、前記のような多様なナノパターンの形成方法を利用して形成することができる。金属ナノパターン２３の形成方法は、例えば、マイクロコンタクトプリンティング工程及びエッチング工程を利用することができる。
【００５４】
前記マイクロコンタクトプリンティング工程は、金属ナノパターン２３を形成する物質の薄膜上にナノパターンを有する自己組立層（以下、“ＳＡＭ層”（ｓｅｌｆ−ａｓｓｅｍｂｌｙ ｍｏｎｏｌａｙｅｒ）という）の形成に使用することができる。まず、ウェーハ等から形成されたマスタを準備する。前記マスタは、ナノパターンを備えたシリコン系の高分子スタンプ製作のためのものであって、所定のナノパターンを備えている。この後、前記シリコン系の高分子スタンプの製作のために、シリコン系の高分子形成用の溶液を準備する。前記シリコン系の高分子形成用の溶液は、多様な化学メーカから容易に入手可能であるが、例えば、シリコン系の高分子としてポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）を得ようとする場合、シリコン系の高分子形成用の溶液製造には、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｃ．社製のＳｙｌｇａｒｄ１８４シリーズを使用することができる。準備されたシリコン系の高分子形成用の溶液をマスタに注いだ後、シリコン系の高分子形成用の溶液を適正温度（例えば、ＰＤＭＳを得ようとする場合、６０℃〜８０℃）で硬化させ、ナノパターンを有するシリコン系の高分子から形成されるスタンプを製作する。前記シリコン系の高分子スタンプをＳＡＭ層の形成用の溶液と一般的な方法で接触させた後、それを金属の薄膜と接触させて、前記薄膜上にナノパターンを有するＳＡＭ層を形成する。
【００５５】
このように、金属ナノパターンをなす物質の薄膜にＳＡＭ層を形成した後、エッチング工程を利用して、ＳＡＭ層が形成されていない領域をエッチングした後、ＳＡＭ層を除去することにより金属ナノパターン２３を形成することができる。
【００５６】
[第３実施形態]
図３に示すように本実施の形態に係るＥＬ素子は、基板３１、第１電極３２。有機層３５、及び第２電極３７を順に備えるが、金属ナノパターン３３は、第２電極３７の有機層３５と対向する側の表面と反対側の表面に備えられている。
【００５７】
第２電極３７は透明電極であり、複数の金属ナノパターン３３は第２電極３７と個別型であり、複数の金属ナノパターン３３を形成する物質は第２電極３７を形成する物質と異なる。複数の金属ナノパターン３３は、第２電極３７から突出して形成されている。基板３１、有機層３５に関する説明は、図１についての説明を参照する。金属ナノパターン３３の形成方法としては、前記のような多様なナノパターンの形成方法を利用することができる。金属ナノパターン３３の形成方法は、金属ナノパターン３３を第２電極３７上に形成するという点を除いては、上述した図２についての説明のうち、金属ナノパターン２３の形成方法を参照する。
【００５８】
[第４実施形態]
図４に示すように本実施の形態に係るＥＬ素子は、基板４１、第１電極４２、有機層４５、及び金属ナノパターン４３を備えた第２電極４７を備えるが、金属ナノパターン４３は、第２電極３７の有機層３５と対向する側の表面と反対側の表面に備えられている。 第２電極４７と金属ナノパターン４３とは一体型であり、金属ナノパターン４３を形成する物質と第２電極４７を形成する物質とは同じである。一方、金属ナノパターン４３は、第２電極４７から突出して形成されている。基板４１及び有機層４５についての説明は、図１についての説明を参照する。
【００５９】
金属ナノパターン４３を備えた第２電極４７は、前記のような多様なナノパターンの形成方法を利用して形成することができる。金属ナノパターン４３を備えた第２電極４７の形成方法は、例えば、ナノモールディングされた軟質基板４９上に金属を全面蒸着した後、それをソフトコンタクトラミネーションする工程を利用することができる。
【００６０】
まず、金属ナノパターン４３を備えた第２電極４７を形成できる軟質基板４９を形成する。軟質基板４９は、ナノパターンを備えたシリコン系の高分子スタンプ、例えば、ＰＤＭＳスタンプであることができる。前記スタンプを製造するための工程の詳細な説明は、上述した図２についての説明のうちの関連部分を参照する。
【００６１】
この後、ナノパターンを備えた軟質基板４９に沿って、金属ナノパターン４３を形成する物質、すなわち、第２電極４７を形成する物質を全面に蒸着させる。蒸着工程には、特別の制限がなく、スパッタリング法、ｅ−ビーム蒸着法、熱蒸着法のような多様な蒸着法を使用することができる。これにより、このように形成された金属ナノパターン４３を備えた第２電極４７が備えられた軟質基板４９を有機層４５上に配置する。この時、金属ナノパターン４３と有機層４５との間にエアーギャップが形成され、軟質基板４９は、選択的に分離できる。軟質基板４９を分離しない場合、図４に示すように、金属ナノパターン４３を備えた第２電極４７上に軟質基板４９が備えられたＥＬ素子を得ることができる。
【００６２】
[第５実施形態]
図５に示すように本実施の形態に係るＥＬ素子は、基板５１、第１電極５２、有機層５５及び金属ナノパターン５３を備えた第１電極５２を備えるが、前記金属ナノパターン６３は、前記第２電極６７と有機層６５との間に介在されている。
【００６３】
金属ナノパターン５３は、第１電極５２と個別型であり、金属ナノパターン５３を形成する物質は、第１電極５２を形成する物質と異なる。一方、金属ナノパターン５３は、第１電極５２に埋没して形成されている。基板５１及び有機層５５についての説明は、図１についての説明を参照する。金属ナノパターン５３の形成方法としては、前記のような多様なナノパターンの形成方法を利用することができる。金属ナノパターン５３の形成方法は、金属ナノパターン５３を基板上に形成するという点を除いては、図２についての説明のうち、金属ナノパターン２３の形成方法を参照する。
【００６４】
[第６実施形態]
図６に示すように本実施の形態に係るＥＬ素子は、基板６１、第１電極６２、有機層６５及び金属ナノパターン６３を備えた第２電極６７を備えるが、前記金属ナノパターン６３は、前記第２電極６７と有機層６５との間に介在されている。
【００６５】
金属ナノパターン６３は、第２電極６７と個別型であり、第２電極６７を形成する物質は、第２電極６７を形成する物質と異なる。金属ナノパターン６３は、第２電極６７に埋没して形成されている。基板６１及び有機層６５についての説明は、図１についての説明を参照する。
【００６６】
金属ナノパターン６３は、有機層６５の形成後、前記のような多様なナノパターンの形成方法を利用して形成できる。金属ナノパターン６３の形成方法は、例えば、コールドウェルディング工程及びソフトコンタクトラミネーションを利用することができる。
【００６７】
まず、有機層６５上に金属ナノパターン６３を形成する物質を利用して、全面的に薄膜（以下、“Ａ”という）を形成する。次いで、ナノパターンを備えたシリコン系の高分子スタンプ、例えば、ＰＤＭＳスタンプまたはナノパターンを備えたガラス材のスタンプを準備する。前記シリコン系の高分子スタンプを製造するための工程の詳細な説明は、前記図２についての説明を参照する。前記シリコン系の高分子スタンプまたはガラス材のスタンプのナノパターンに沿って、金属ナノパターン６３をなす物質を全面蒸着させ、金属ナノパターン６３をなす物質が蒸着されたシリコン系の高分子スタンプまたはガラス材のスタンプ（以下、“Ｂ”という）を準備する。
【００６８】
この後、前記“Ａ”と“Ｂ”との金属ナノパターン６３を形成する物質が蒸着された領域を接触させた後、スタンプを除去すれば、コールドウェルディング工程の原理によって、“Ａ”のうち、“Ｂ”と接触した領域が除去されつつ、金属ナノパターン６３が有機層６５上に形成される。この後、第２電極６７を形成する物質を金属ナノパターン６３上に形成する。
【００６９】
[第７実施形態]
図７に示すように本実施の形態に係るＥＬ素子は、基板７１、金属ナノパターンの形状を有する第１電極７２、有機層７５、及び第２電極７７を備える。金属ナノパターンの形状を有する第１電極７７の形成方法は、前記図６の金属ナノパターン６３の形成方法を参照する。図６の金属ナノパターン６３は、有機層６５上に形成され、金属ナノパターン６３の形成後、第２電極６７をさらに形成するが、前記第１電極７７は、電極及び金属ナノパターンの役割を同時に行うという点が異なる。
【００７０】
[第８実施形態]
図８に示すように本実施の形態に係るＥＬ素子は、基板８１、第１電極８２、有機層８５及び金属ナノパターンの形状を有する第２電極８７を備える。前記金属ナノパターンの形状を有する第２電極８７の形成方法は、前記図６の金属ナノパターン６３の形成方法を参照する。図６の金属ナノパターン６３は、有機層６５の上に形成され、金属ナノパターン６３の形成後、第２電極６７をさらに形成するが、前記第２電極８７は、電極及び金属ナノパターンの役割を同時に行うという点が異なる。
【００７１】
一方、図８に示すＥＬ素子の変形例として、第２電極８７上に軟質基板が追加的にさらに形成されることができる。この時には、図６のＥＬ素子の形成に使用されたコールドウェルディング工程を変形して適用できる。具体的には、平らな基板、例えば、シリコンウェーハ上に平らな軟質基板を形成した後、前記軟質基板上に前記“Ａ”（図６についての説明を参照する）を形成した後、これに対して図６のＥＬ素子の形成に使用されたコールドウェルディング工程を適用することにより、前記軟質基板上に金属ナノパターンの形状を有する第２電極８７を形成する。前記金属ナノパターンの形状を有する第２電極８７が形成された軟質基板を、有機層８５上にソフトコンタクトラミネーションすることにより、金属ナノパターンの形状を有する第２電極８７を形成することができる。前記軟質基板を分離しない場合、金属ナノパターンの形状を有する第２電極８７上に軟質基板が備えられたＥＬ素子を得ることができる。これについてのさらに詳細な説明は、下記実施例４を参照する。
【００７２】
[第９実施形態]
図９に示すように本実施の形態に係るＥＬ素子は、基板９１、第１電極９２、有機層９５及び金属ナノパターンの形状を有する第２電極９７を備えている。
【００７３】
前記金属ナノパターンの形状を有する第２電極９７は、有機層９５の形成後、前記のような多様なナノパターンの形成方法を利用して形成することができる。第２電極９７の形成方法は、例えば、平らな軟質基板９９上に第２電極９７を形成した後、第２電極９７を有機層９５と接触させるソフトコンタクトラミネーションする工程を利用することができる。
【００７４】
まず、軟質基板９９として、平らなベースフィルム、例えば、シリコン系の高分子からなるベースフィルムを準備する。前記シリコン系の高分子は、例えば、ＰＤＭＳなどである。軟質基板９９の表面面に第２電極９７を形成する物質で薄膜を形成した後、一般的なフォトレジスト工程を利用して前記薄膜をパターニングし、ナノパターンの形状を有する第２電極９７を軟質基板９９上に形成する。この後、前記ナノパターンの形状を有する第２電極９７を表面に備えたベースフィルムを有機層９５上に配置する。この時、軟質基板９９の軟性によって、金属ナノパターンの形状を有する第２電極９７が軟質基板９９の方向によって埋没させる可能性があり、図９に示すように、軟質基板９９と有機層９５とが接触する部分で、軟質基板９９が第２電極９７の高さほど突出した形態を有する。また、軟質基板９９と第２電極９７とが接触する部分には、極微細なエアーギャップ（便宜上、図示せず）が形成されていてもよい。軟質基板９９は、選択的に分離でき、軟質基板９９を分離しない場合、図９に示すように、第２電極９７上に軟質基板９９が備えられる。
【００７５】
[第１０実施形態]
図１０に示すように本実施の形態に係るＥＬ素子は、基板１０１、第１電極１０２、有機層１０５、及び金属ナノパターンの形状を有する第２電極１０７を備えている。
【００７６】
第２電極１０７は、前記のような多様なナノパターンの形成方法を利用して形成することができる。第２電極１０７の形成方法は、例えば、ナノモールディングされた軟質基板１０９上に金属を部分的に蒸着した後、それをソフトコンタクトラミネーションする工程を利用することができる。
【００７７】
まず、第２電極１０７を形成できる軟質基板１０９を形成する。軟質基板１０９は、ナノパターンを備えたシリコン系の高分子スタンプ、例えば、ＰＤＭＳスタンプなどである。前記スタンプを製造するための工程の詳細な説明は、前記図２についての説明のうち、関連部分を参照する。
【００７８】
この後、ナノパターンを備えた軟質基板１０９に沿って、前記第２電極１０７をなす物質を部分的に蒸着させる。蒸着工程には特別の制限がなく、スパッタリング法、ｅ−ビーム蒸着法、熱蒸着法のような多様な蒸着法を使用することができる。次に、このように形成された第２電極１０７が備えられた軟質基板１０９を有機層１０５上に配置する。この時、第２電極１０７と有機層１０５との間に、図１０に示すようなエアーギャップ１０７’が形成される。軟質基板１０９は選択的に分離できる。軟質基板１０９を分離していない場合、図１０に示すように、第２電極１０７上に軟質基板１０９が備えられる。
【００７９】
前記第１電極及び第２電極は、それぞれ正極及び負極としての役割を行い、その逆の場合も可能である。本発明に係るＥＬ素子は、多様な形態のＥＬ表示装置に備えられ、特に、能動マトリクスＥＬ表示装置に備えられる場合、第１電極は、薄膜トランジスタのドレイン電極またはソース電極と電気的に連結されることができる。
【００８０】
本発明に係るＥＬ素子は、多様な用途に使用される。例えば、液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）のバックライトユニット等に適用することができる等、その応用分野が非常に広い。
【００８１】
以上、本発明に係るＥＬ素子及びその製造方法を、図１から図１０により説明したが、本発明に係るＥＬ素子及びその製造方法は、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、図面に具体的に説明していないが、両面発光型のＥＬ素子を考慮して、第１電極及び第２電極のいずれもが金属ナノパターンを備える等、多様な変形例が可能である。
【００８２】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
【実施例】
【００８３】
実施例１
基板及び第１電極として三星コーニング社製の１５Ω／ｃｍ２（１２００Å）ＩＴＯ及びガラス基板を５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．７ｍｍのサイズに切って、イソプロピルアルコール及び純水中でそれぞれ５分間超音波洗浄した後、ＵＶ、オゾン洗浄を３０分間行って使用した。
【００８４】
前記ＩＴＯ電極上にＡｕ薄膜を２０ｎｍの厚さに形成した。前記Ａｕ薄膜をマイクロコンタクトプリンティング工程及びエッチング工程を利用してパターニングすることにより、ストライプ状を有する複数のＡｕナノパターンをＩＴＯ電極上に形成した。この時、前記Ａｕナノパターンの幅は２００ｎｍであり、Ａｕナノパターンの間隔は３００ｎｍであった。Ａｕナノパターンの形成のためのマイクロコンタクトプリンティング工程及びエッチング工程をさらに具体的に説明すれば、次の通りである。
【００８５】
まず、Ｓｙｌｇａｒｄ１８４Ａ及びＳｙｌｇａｒｄ１８４Ｂ（Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｉｎｃ．社製）を撹拌用の容器を用いて１０：１の重量比で混合してＰＤＭＳ形成用の溶液を得た。そして、このＰＤＭＳ形成用の溶液をあらかじめ準備したウェーハで作ったマスタ上に注いだ。前記マスタは、ストライプ状のナノパターンを備えたものである。マスタ上に注いだＰＤＭＳ形成用の溶液中、発生した気泡を、真空ポンプを利用して除去した後、オーブンに入れて６０℃〜８０℃でＰＤＭＳ形成用の溶液を硬化させた後、マスタを除去してＰＤＭＳスタンプを得た。前記ＰＤＭＳスタンプに備えられたナノパターンは、以後、形成しようとするＡｕナノパターンと同じ幅及びパターン間の間隔を有していた。
【００８６】
次に、エタノールにアルカンチオール粉末を３ｍＭの溶液に混合して、ＳＡＭ形成用の溶液を製造した後、前記ＰＤＭＳスタンプを前記溶液に浸漬させた。このようにして得たＳＡＭ形成用の溶液が塗布されたＰＤＭＳスタンプを、前記Ａｕ薄膜と接触させて、Ａｕ薄膜上に形成しようとするＡｕナノパターンと同じパターンを有するＳＡＭ層を形成した。
【００８７】
この後、ＳＡＭ層を備えていないＡｕを、エッチャントとしてフェリフェロシアナイドバス（１ｍＭ：Ｋ４Ｆｅ（ＣＮ）６、１０ｍＭ：Ｋ３Ｆｅ（ＣＮ）６、０．１Ｍ：Ｎａ２Ｓ２Ｏ３、１．０Ｍ：ＫＯＨ）を利用して、エッチングした後、ＳＡＭ層を除去して、本発明に係る幅及びパターン間の間隔を有するＡｕナノパターンを得た。
【００８８】
前記Ａｕナノパターンを有するＩＴＯ電極の上部にポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−コ−ビス−Ｎ，Ｎ’−（４−ブチルフェニル）−ビス−Ｎ，Ｎ’−フェニル−１，４−フェニレンジアミン：ＰＦＢ、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社製の正孔輸送物質）をスピンコーティングして、１０ｎｍの厚さの正孔輸送層を形成した。前記正孔輸送層の上部に青色発光物質であるスピロフルオレン系の発光高分子で７０ｎｍの厚さの発光層を形成した後、前記発光層の上部にＢａＦ２を蒸着して、４ｎｍの厚さの電子注入層を形成した。前記電子注入層の上部に第２電極としてＣａ（２．７ｎｍ）、Ａｌ（２５０ｎｍ）を形成して、図２に示すような構造のＥＬ素子を完成した。これをサンプル１という。
【００８９】
実施例２
基板及び第１電極として三星コーニング社の１５Ω／ｃｍ２（１２００Å）ＩＴＯ及びガラス基板を５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．７ｍｍのサイズに切って、イソプロピルアルコール及び純水中でそれぞれ５分間超音波洗浄した後、ＵＶ、オゾン洗浄を３０分間行って使用した。
【００９０】
前記ＩＴＯ電極上に赤色発光物質であるポリ［２−メトキシ−５−（２−エチルヘキシルオキシ）−１，４−フェニレンビニレン］（ＭＥＨ−ＰＰＶ）で７０ｎｍの厚さの発光層を形成する。以後、金属ナノパターンの形状を有する第２電極（負極）を次の通りに製造した後、ソフトコンタクトラミネーション工程に利用して形成した。
【００９１】
まず、Ｓｙｌｇａｒｄ１８４Ａ及びＳｙｌｇａｒｄ１８４Ｂ（Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｉｎｃ．製）を攪拌用の容器で１０：１の重量比で混合してＰＤＭＳ形成用の溶液を得た。そして、このＰＤＭＳ形成用の溶液をあらかじめ準備したウェーハで作ったマスタ上に注いだ。前記マスタは、ストライプ状のナノパターンを備えたものである。マスタ上に注いだＰＤＭＳ形成用の溶液中、発生した気泡を、真空ポンプを利用して除去した後、オーブンに入れて６０℃〜８０℃でＰＤＭＳ形成用の溶液を硬化させた後、マスタを除去してＰＤＭＳスタンプを得た。この後、前記ＰＤＭＳスタンプにＡｕを全面蒸着させ、ＰＤＭＳスタンプのナノパターンに沿って２０ｎｍの厚さのＡｕ薄膜を形成した。前記Ａｕ薄膜は、幅３００ｎｍ及び間隔３００ｎｍのＡｕナノパターンを備えた。
【００９２】
この後、前記Ａｕナノパターンを備えたＡｕ薄膜が発光層と接触するように配置し、Ａｕナノパターンを備えたＡｕ電極を形成して、図４に示すようなＥＬ素子を完成した。これをサンプル２という。
【００９３】
実施例３
基板及び第１電極として三星コーニング社の１５Ω／ｃｍ２（１２００Å）ＩＴＯ及びガラス基板を５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．７ｍｍのサイズに切って、イソプロピルアルコール及び純水中でそれぞれ５分間超音波洗浄した後、ＵＶ、オゾン洗浄を３０分間行って使用した。
【００９４】
前記ＩＴＯ電極上に赤色発光物質であるＭＥＨ−ＰＰＶで７０ｎｍの厚さの発光層を形成した後、金属ナノパターンを備えた第２電極（負極）を、次のようなコールドウェルディング工程及びソフトコンタクトラミネーション工程を利用して形成した。
【００９５】
まず、前記発光層上にＡｕを全面蒸着した。この後、Ｓｙｌｇａｒｄ１８４Ａ及びＳｙｌｇａｒｄ１８４Ｂ（Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｉｎｃ．社製）を撹拌用の容器で１０：１の重量比で混合してＰＤＭＳ形成用の溶液を準備する一方、ストライプ状のナノパターンマスタを準備した。前記ナノパターンマスタは、シリコンウェーハ上に備えられたものであって、前記ナノパターンの幅は５０ｎｍであり、前記ナノパターンの間隔は５０ｎｍであった。前記ＰＤＭＳ形成用の溶液を前記ナノパターンマスタ上に注いだ。この後、前記ＰＤＭＳ形成用の溶液中、発生した気泡を、真空ポンプを利用して除去した後、オーブンに入れて６０℃〜８０℃でＰＤＭＳ形成用の溶液を硬化させた後、マスタを分離してナノパターンを有するＰＤＭＳスタンプを得た。この後、ナノパターン（前記ナノパターンの幅は５０ｎｍであり、ナノパターンの間隔は５０ｎｍである）を有するＰＤＭＳスタンプには、Ｔｉを２ｎｍに蒸着した後、Ａｕを全面蒸着させた。これを前記発光層上に全面蒸着されたＡｕ薄膜と接触させた後、前記ＰＤＭＳスタンプを分離して、ストライプナノパターンの形状を有するＡｕ電極を有機層上に形成（コールドウェルディング工程の原理が適用されたものである）した。前記ナノパターンの幅は５０ｎｍであり、パターン間の間隔は５０ｎｍであった。このようにして図８のＥＬ素子を完成した。これをサンプル３という。
【００９６】
実施例４
基板及び第１電極として三星コーニング社の１５Ω／ｃｍ２（１２００Å）ＩＴＯ及びガラス基板を５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．７ｍｍのサイズに切って、イソプロピルアルコール及び純水中でそれぞれ５分間超音波洗浄した後、ＵＶ、オゾン洗浄を３０分間行ってして使用した。
【００９７】
前記ＩＴＯ電極上に赤色発光物質であるＭＥＨ−ＰＰＶで７０ｎｍの厚さの発光層を形成した後、金属ナノパターンを備えた第２電極（負極）を、次のようなコールドウェルディング工程及びソフトコンタクトラミネーション工程を利用して形成した。
【００９８】
まず、Ｓｙｌｇａｒｄ１８４Ａ及びＳｙｌｇａｒｄ１８４Ｂ（Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｉｎｃ．社製）を撹拌用の容器で１０：１の重量比で混合して、ＰＤＭＳ形成用の溶液を準備した。一方、パターンがない平らなシリコンウェーハ及びストライプ状のナノパターンマスタをそれぞれ準備した。前記ナノパターンマスタ中、前記ナノパターンの幅は５０ｎｍであり、前記ナノパターンの間隔は５０ｎｍであった。前記ＰＤＭＳ形成用の溶液を前記パターンがない平らなシリコンウェーハ及びナノパターンマスタ上にそれぞれ注いだ。この後、前記ＰＤＭＳ形成用の溶液中、発生した気泡を、真空ポンプを利用して除去した後、オーブンに入れて６０℃〜８０℃でＰＤＭＳ形成用の溶液を硬化させた。これにより、パターンのなく平らなＰＤＭＳスタンプ及びナノパターンを有するＰＤＭＳスタンプ（マスタを分離して得る）をそれぞれ得た。その後、前記平らなＰＤＭＳスタンプにはＡｕを全面蒸着させ、ナノパターン（すなわち、幅は５０ｎｍであり、ナノパターン間の間隔は５０ｎｍである）を有するＰＤＭＳスタンプにはＴｉを２ｎｍに蒸着した後、Ａｕを全面蒸着させた。これらの金属が蒸着された二つのＰＤＭＳを接合させて、コールドウェルディングの原理によって平らなＰＤＭＳスタンプ上に、ストライプ型のナノパターンの形状を有するＡｕ電極を形成した。前記Ａｕ電極の幅は５０ｎｍであり、パターン間の間隔は５０ｎｍであった。
【００９９】
この後、前記ナノパターンを有するＡｕ電極が形成された平らなＰＤＭＳスタンプを、Ａｕ電極が発光層と接触するように配置し、図８に示すＥＬ素子の変形例として、ナノパターンを有するＡｕ電極を備えたＥＬ素子を完成した。これをサンプル４という。
【０１００】
評価例
前記サンプル１及びサンプル２に対してＥＬ強度を測定することにより、偏光性能を評価して、これを図１１及び図１２にそれぞれ示した。偏光性能は、偏光フィルムを備えた発光スペクトル装置を利用して評価した。
【０１０１】
図１１によれば、全体的にＡｕナノパターンと平行した光の強度が、Ａｕナノパターンと垂直の光の強度より大きいことが分かる。特に、約６７０ｎｍでサンプル１のＡｕナノパターン及び光の強度は、平行方向で垂直方向より２．５倍強い光を発した。
【０１０２】
図１２によれば、全体的にＡｕナノパターンと平行した光の強度が、Ａｕナノパターンと垂直の光の強度より大きいことが分かる。特に、約６７０ｎｍでサンプル２のＡｕナノパターン及び光の強度は、平行方向で垂直方向より６倍強い光を発した。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明は、電界発光素子に関連した技術分野に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明に係るＥＬ素子の一実施形態の構造を概略的に示す図面である。
【図２】本発明に係るＥＬ素子の一実施形態の構造を概略的に示す図面である。
【図３】本発明に係るＥＬ素子の一実施形態の構造を概略的に示す図面である。
【図４】本発明に係るＥＬ素子の一実施形態の構造を概略的に示す図面である。
【図５】本発明に係るＥＬ素子の一実施形態の構造を概略的に示す図面である。
【図６】本発明に係るＥＬ素子の一実施形態の構造を概略的に示す図面である。
【図７】本発明に係るＥＬ素子の一実施形態の構造を概略的に示す図面である。
【図８】本発明に係るＥＬ素子の一実施形態の構造を概略的に示す図面である。
【図９】本発明に係るＥＬ素子の一実施形態の構造を概略的に示す図面である。
【図１０】本発明に係るＥＬ素子の一実施形態の構造を概略的に示す図面である。
【図１１】本発明に係るＥＬ素子の偏光性能を評価したグラフである。
【図１２】本発明に係るＥＬ素子の偏光性能を評価したグラフである。
【符号の説明】
【０１０５】
１１、２１、３１，４１、５１、６１、７１、８１、９１、１０１ 基板、
１２、２２、３２、４２、５２、６２、７２、８２、９２、１０２ 第１電極、
１３、２３、３３、４３、５３、６３ 金属ナノパターン、
１５、２５、３５、４５、５５、６５、７５、８５、９５、１０５ 有機層、
１７、２７、３７、４７、５７、６７、７７、８７、９７、１０７ 第２電極、
１０７’ エアーギャップ、
４９、９９、１０９ 軟質基板。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界発光素子及びその製造方法に係り、より具体的には、第１電極及び第２電極の少なくとも一方の一の面に複数の金属ナノパターンを備え、または、第１電極及び第２電極の少なくとも一方がストライプ状のナノパターンを有することにより、発光層（Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｙｅｒ：ＥＭＬ）を備え有機層が、前記有機層を形成する物質に関係なく偏光を具現することができる電界発光素子及びその電界発光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電界発光素子、特に、有機電界発光（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ：ＥＬ）素子は、蛍光または燐光有機層に電流を流せば、電子と正孔とが有機層で結合しつつ光が発生する現象を利用した自発光型素子である。この有機ＥＬ素子は、軽量で製造工程が容易であり、さらに、優れた高画質及び広視野角などの特性を有している。また、高い色純度および動画を表現でき、低消費電力および低電圧で駆動するので携帯用の電子機器、ディスプレイ、バックライトユニットなどに適した電気的特性を有しており、その用途は多様である。
【０００３】
近年、有機ＥＬ素子の中でも、偏光を具現できる偏光有機ＥＬ素子についての研究が活発に進んでいる。
【０００４】
特許文献１には、有機ＥＬ素子の発光層をなす物質として一つ以上の電荷輸送単位として末端キャッピングされたポリフルオレン系の物質及びそれを含んだ素子が開示されている。特許文献１は、偏光形成手段として、液晶性のＥＬ物質のダイレクトラビングを提示している。
【０００５】
一方、特許文献２にはポリイミドと、正孔輸送物質、電子輸送物質及び発光物質からなる群から選択された少なくとも一つのとの混合物からなる膜を熱処理して、ドーピングされたポリイミドからなる層及びそれを含んだ素子を開示している。特許文献２は、偏光形成手段として、ポリイミド系の物質のラビング後、液晶性ＥＬ物質の配向を提示している。
【０００６】
また、特許文献３及び特許文献４には、摩擦輸送配向物質でコーティングされて配向性を有する層及びそれを備えた素子が開示されている。特許文献３及び特許文献４は、偏光形成手段として、摩擦輸送によって配向性を与えた後、その上にＥＬ物質をコーティングすることを提示している。
【０００７】
前記のような従来の偏光ＥＬ素子は、有機層を形成する物質によって偏光形成手段が制限されてしまうという問題点がある。したがって、ＥＬ素子が有する有機層を形成する物質の多様性を考慮すると、有機層を形成する物質に関係なく偏光を実現できるＥＬ素子の開発が切望されている。
【特許文献１】米国特許第６７７７５３１Ｂ２号明細書
【特許文献２】米国特許第６６４９２８３Ｂ２号明細書
【特許文献３】米国特許第６５７９５６４Ｂ２号明細書
【特許文献４】米国特許第６４８９０４４Ｂ１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、前記問題点を解決するためになされたものであって、金属ナノパターンを備えた第１電極及び／または第２電極（本明細書中に記載されている「Ａ及び／またはＢ」とは、「ＡおよびＢのいずれか、または双方」を意味する）、または、金属ナノパターンの形状を有する第１電極及び／または第２電極により、第１電極と第２電極との間に介在される物質に関係なく偏光を具現できるＥＬ素子及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記本発明の目的を達成するために、本発明に係る電界発光素子（ＥＬ素子）は、基板、第１電極、第２電極、及び前記第１電極と前記第２電極との間に介在され、少なくとも発光層を備える有機層を備え、前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一方の一の面に複数の金属ナノパターンを備えることを特徴とする。
【００１０】
前記本発明の目的を達成するために、本発明に係るＥＬ素子は、は、基板、第１電極、第２電極、及び前記第１電極と前記第２電極との間に介在され、少なくとも発光層を備える有機層を備え、前記第１電極及び第２電極の少なくとも一つが金属ナノパターンの形状を有することを特徴とする。
【００１１】
前記本発明の課題を達成するために、本発明に係るＥＬ素子の製造方法は、基板を準備する工程と、前記基板上に複数の金属ナノパターンを備えた第１電極を形成する工程と、前記第１電極上に少なくとも発光層を備える有機層を形成する工程と、前記有機層上に第２電極を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
前記本発明の目的を達成するために、本発明に係るＥＬ素子の製造方法は、基板を準備する工程と、前記基板上に第１電極を形成する工程と、前記第１電極上に少なくとも発光層を備える有機層を形成する工程と、前記有機層上に複数の金属ナノパターンを有する第２電極を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１３】
前記本発明の目的を達成するために、本発明に係るＥＬ素子の製造方法は、基板を準備する工程と、前記基板上に金属ナノパターンの形状を有する第１電極を形成する工程と、前記第１電極上に少なくとも発光層を備える有機層を形成する工程と、前記有機層上に第２電極を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１４】
前記本発明の目的を達成するために、本発明に係るＥＬ素子の製造方法は、基板を準備する工程と、前記基板上に第１電極を形成する工程と、前記第１電極上に少なくとも発光層を備える有機層を形成する工程と、前記有機層上に金属ナノパターンの形状を有する第２電極を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るＥＬ素子は、第１電極及び第２電極の少なくとも一つが複数の金属ナノパターンを備えるか、または、第１電極及び第２電極の少なくとも一つが金属ナノパターンの形状を有している。この結果、有機層を形成する物質に関係なく偏光を具現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明に係る電界発光素子及びその電界発光素子の製造方法をさらに詳細に説明する。
【００１７】
本発明に係るＥＬ素子は、基板、第１電極、第２電極、及び前記第１電極と前記第２電極との間に介在され、少なくとも発光層を備える有機層とを備え、前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一方の一の面に複数の金属ナノパターンを備える。
【００１８】
本発明に係るＥＬ素子は、第１電極及び第２電極の少なくとも一方の一の面に複数の金属ナノパターンを備え、反射偏光または透過偏光原理によって偏光を具現することができる。
【００１９】
本明細書において、“金属ナノパターン”という用語は、金属から形成され、形状の寸法、例えば、幅、高さのうち一つ以上がナノサイズを有するパターンを表す用語として用いられる。
【００２０】
前記金属ナノパターンは、偏光を具現できる形状を有する。例えば、本発明の金属ナノパターンは、互いに平行したストライプ状を有し、その断面は、長方形または正方形であるが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００２１】
前記金属ナノパターンは、偏光を具現できる幅を有する。前記金属ナノパターンの幅は、２ｎｍ〜１０００ｎｍであり、好ましくは、１０ｎｍ〜７００ｎｍであり、より好ましくは、２０ｎｍ〜４００ｎｍでる。このように、前記金属ナノパターンの幅を制限する理由は、前記金属ナノパターンの幅が２ｎｍ未満である場合、製造工程が複雑になるため製造時間が増加し、製造コストが非常に高くなるという問題が発生するためであり、また、前記金属ナノパターンの幅が１０００ｎｍを超える場合、満足すべき偏光効果を得ることができないためである。
【００２２】
それぞれの前記金属ナノパターンの間隔（一の金属ナノパターンと隣接する他の金属ナノパターンとの間隔）は、５ｎｍ〜１００μｍであり、好ましくは、１０ｎｍ〜１０μｍであり、より好ましくは、２０ｎｍ〜１μｍでる。このように前記金属ナノパターンの間隔を制限する理由は、前記金属ナノパターン間の間隔が５ｎｍ未満である場合、製造工程が複雑になるため製造時間が増加し、製造コストが非常に高くなり、さらに、透光度が低下するという問題が発生するためであり、また、前記金属ナノパターンの間隔が１００μｍを超える場合、満足すべき偏光効果が得ることができないためである。
【００２３】
前記金属ナノパターンは、光を反射できる物質、例えば、金属から形成されることがでいる。具体的には、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｌｉ、Ｃａ、及びこれらの金属の合金からなる群から選択された物質から形成されることができる。なお、前記金属ナノパターンを形成する物質としては、特に、Ａｕが好ましい。
【００２４】
前記第１電極及び第２電極は、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｌｉ、Ｃａ、Ｂａ、Ｃｓ、Ｎａ、Ｃｕ、Ｃｏ、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、及びこれらの合金からなる群から選択された少なくとも一つからなることができる。また、前記第１電極及び第２電極は、伝導性の高分子からなることができる。前記第１電極及び第２電極を形成する伝導性の高分子は、例えば、ポリアニリン、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）、ポリピロール等であるが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００２５】
前記第１電極または第２電極が正極として使用される場合には、仕事関数が高い物質からなることができる。すなわち、Ａｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｃｏ、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、これらの合金、ポリアニリン、ＰＥＤＯＴ、またはポリピロール等から形成することができる。具体的には、前記電極が透明電極である場合、伝導性に優れたＩＴＯ、ＩＺＯ、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、Ｉｎ２Ｏ３、ポリアニリン、ＰＥＤＯＴ、またはポリピロールなどを利用して形成でき、前記電極が反射電極である場合、Ａｇ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、またはこれらの合金から反射層を形成した後、その上にＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ポリアニリン、ＰＥＤＯＴ、またはポリピロール等で透明電極層を形成できる等、多様な変形例が可能である。
【００２６】
前記第１電極または第２電極が負極として使用される場合には、有機層が備える発光層に容易に電子を供給できるように仕事関数が小さい物質からなることができる。例えば、Ｌｉ、Ｃａ、Ｂａ、Ｃｓ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、及びＡｇからなる群から選択された一つ以上からなることができる。具体的には、前記第２電極が透明電極である場合、負極電極として使用されるため、Ｌｉ、Ｃａ、Ｂａ、Ｃｓ、Ｎａ、Ａｇ、Ｍｇ、またはＡｌ等からなる薄膜上に、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ポリアニリン、ＰＥＤＯＴ、またはポリピロール等で補助電極層やバス電極ラインを形成することができ、前記第２電極が反射電極である場合、Ｌｉ、Ｃａ、Ｂａ、Ｃｓ、またはＮａから形成される層と、Ａｕ、Ａｌ、Ｐｄ、Ｐｔ、またはＭｇ等から形成される層とを備える２層構造であってもよい等、多様な変形例が可能である。
【００２７】
前記複数の金属ナノパターンは、前記金属ナノパターンを備えた第１電極または前記金属ナノパターンを備えた第２電極と一体的に形成（以下、「一体型」という。図１及び図４参照）またはそれぞれ別々に形成することができる（以下、「個別型」という。図２、図３、図５及び図６参照）。これは、前記金属ナノパターンを形成する工程によって異なる。
【００２８】
前記複数の金属ナノパターンを形成する物質は、前記金属ナノパターンを備えた第１電極、または、前記ナノパターンを備えた第２電極を形成する物質と同じであっても良いし、異なっていても良い。これは、前記複数の金属ナノパターンを形成する工程によって異なる。
【００２９】
前記複数の金属ナノパターンは、前記金属ナノパターンを備えた第１電極または前記金属ナノパターンを備えた第２電極から突出（図１、図２、図３及び図４参照）して形成することができる。また、前記複数の金属ナノパターンは、前記金属ナノパターンを備えた第１電極、または前記金属ナノパターンを備えた第２電極に埋没（図５及び図６参照）されて形成されることができる。
【００３０】
前記複数の金属ナノパターンは、反射偏光または透過偏光を具現できるように、本発明に係るＥＬ素子のうち、多様な位置に備えられることができる。例えば、前記複数の金属ナノパターンは、前記第１電極と前記有機層との間に介在されることもできるし、前記第２電極の前記有機層側の面と逆の側の面に備えられることもできる。一方、前記複数の金属ナノパターンは、前記第１電極と前記基板との間に介在されるか、または前記第２電極と前記有機層との間に介在される。
【００３１】
一方、本発明に係るＥＬ素子は、基板、第１電極、第２電極、及び前記第１電極と前記第２電極との間に介在され、少なくとも発光層を備える有機層とを備えるが、前記第１電極及び第２電極の少なくとも一つは金属ナノパターンの形状を有する。
【００３２】
前記本発明に係るＥＬ素子は、第１電極及び第２電極の少なくとも一つが金属ナノパターンの形状を有し、この結果、反射偏光または透過偏光原理によって偏光を具現できる。
【００３３】
前記金属ナノパターンは、偏光を具現できる形状を有する。例えば、本発明の金属ナノパターンは、互いに平行したストライプ状を有し、その断面は、長方形または正方形であるが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００３４】
前記金属ナノパターンは、偏光を具現できる幅を有する。前記金属ナノパターンの幅は、５ｎｍ〜１０００ｎｍであり、好ましくは、１０ｎｍ〜７００ｎｍであり、より好ましくは、５０ｎｍ〜４００ｎｍでる。このように、前記金属ナノパターンの幅を制限する理由は、前記金属ナノパターンの幅が５ｎｍ未満である場合、製造工程が複雑になるため製造時間が増加し、製造コストが非常に高くなるという問題が発生するためであり、また、前記金属ナノパターンの幅が１０００ｎｍを超える場合、満足すべき偏光効果を得ることができないためである。
【００３５】
前記金属ナノパターン間の間隔は、５ｎｍ〜１００μｍであり、好ましくは、１０ｎｍ〜１０μｍであり、より好ましくは、２０ｎｍ〜１μｍである。このように前記金属ナノパターンの間隔を制限する理由は、前記金属ナノパターン間の間隔が５ｎｍ未満である場合、製造工程が複雑になるため製造時間が増加し、製造コストが非常に高くなり、さらに、透光度が低下するという問題が発生するためであり、また、前記金属ナノパターンの間隔が１００μｍを超える場合、満足すべき偏光効果が得ることができないためである。
【００３６】
前記第１電極及び第２電極の少なくとも一つは、金属ナノパターンの形状であるが、前記金属ナノパターンの形状を有する第１電極及び／または第２電極は、偏光を可能とすることはもとより、電極としての役割も同時に行えなければならない。したがって、前記金属ナノパターンの形状を有する第１電極及び／または第２電極は、例えば、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｌｉ、Ｃａ、Ｂａ、Ｃｓ、Ｎａ、Ｃｕ、Ｃｏ、またはこれらの合金等ならなることができる。一方、金属ナノパターンの形状を有さない第１電極及び第２電極についての詳細な説明は、既に説明したとおりである。
【００３７】
前記本発明に係るＥＬ素子の有機層は、少なくとも発光層を備える。前記有機層は、発光層の他にも、正孔注入層（Ｈｏｌｅ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ：ＨＩＬ）、正孔輸送層（Ｈｏｌｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｌａｙｅｒ：ＨＴＬ）、電子阻止層（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｌｏｃｋｉｎｇ Ｌａｙｅｒ：ＥＢＬ）、正孔遮蔽層（Ｈｏｌｅ Ｂｌｏｃｋｉｎｇ Ｌａｙｅｒ：ＨＢＬ）、電子輸送層（Ｅｌｃｔｒｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｌａｙｅｒ）、及び電子注入層（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ：ＥＩＬ）からなる群から選択された少なくとも一つの層を選択的にさらに備えることができる。例えば、本発明に係るＥＬ素子の一実施形態としては、基板、第１電極、正孔輸送層、発光層、電子注入層及び第２電極を備える。
【００３８】
前記本発明に係るＥＬ素子の有機層を形成する物質には特別な制限はない。これは、本発明に係るＥＬ素子が、前記のように第１電極及び／または第２電極の一の面に偏光を具現できる金属ナノパターンを備えているか、または第１電極及び第２電極の少なくとも一つが金属ナノパターンの形状を有し、有機層に任意の物質を使用しても偏光を具現できるためである。
【００３９】
前記本発明に係るＥＬ素子の製造方法の一実施形態は、基板を準備する工程と、前記基板上に複数の金属ナノパターンを備えた第１電極を形成する工程と、前記第１電極上に少なくとも発光層を備える有機層を形成する工程と、前記有機層上に第２電極を形成する工程と、を含む。
【００４０】
前記本発明に係るＥＬ素子の製造方法の他の一実施形態は、基板を準備する工程と、前記基板上に第１電極を形成する工程と、前記第１電極上に少なくとも発光層を備える有機層を形成する工程と、前記有機層の上部に複数の金属ナノパターンを有する第２電極を形成する工程と、を含む。
【００４１】
前記本発明に係るＥＬ素子製造方法のさらに他の実施形態は、基板を準備する工程と、前記基板の上部に金属ナノパターンの形状を有する第１電極を形成する工程と、前記第１電極の上部に少なくとも発光層を備える有機層を形成する工程と、前記有機層上に第２電極を形成する工程と、を含む。
【００４２】
前記本発明に係るＥＬ素子の製造方法のさらに他の実施形態は、基板を準備する工程と、前記基板上に第１電極を形成する工程と、前記第１電極上に少なくとも発光層を備える有機層を形成する工程と、前記有機層上に金属ナノパターンの形状を有する第２電極を形成する工程と、を含む。
【００４３】
前記第１電極及び／または第２電極の表面に金属ナノパターンを形成する方法、及び金属ナノパターンの形状を有する第１電極及び／または第２電極を形成する方法は、非常に多様であり、ナノパターンを形成する公知のあらゆる方法を使用できる。例えば、エッチング工程、マイクロコンタクトプリンティング工程（ｍｉｃｒｏ ｃｏｎｔａｃｔ ｐｒｉｎｔｉｎｇ：ｍＣＰ）、ナノトランスファープリンティング工程（ｎａｎｏ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｐｒｉｎｔｉｎｇ：ｎＴＰ）、ナノインプリントリソグラフィ工程、コールドウェルディング工程、マイクロトランスファーモールディング工程、毛細管内マイクロモールディング工程、溶媒利用マイクロモールディング工程、ナノモールディング工程及びソフトコンタクトラミネーション工程等の多様な方法を使用できるが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００４４】
以下、図１から１０を参照して、本発明の第１実施形態〜第１０実施形態に係るＥＬ素子及びその製造方法をさらに詳細に説明する。図１から図１０に示すＥＬ素子のうち、金属ナノパターンをなす物質、金属ナノパターンの幅、それぞれの金属ナノパターン間隔、第１電極を形成する物質、第２電極を形成する物質等は、前記のものを参照する。
【００４５】
[第１実施形態]
図１に示すように本実施の形態に係るＥＬ素子は、基板１１上の第１電極１２の一の面、具体的には、第１電極１２と有機層１５との間に複数の金属ナノパターン１３を備えている。
【００４６】
基板１１は、一般的にＥＬ素子で使用される基板を使用することができるが、透明性、表面平滑性、取扱容易性、及び防水性などを考慮して、ガラス基板または透明プラスチック基板などを使用することが好ましい。
【００４７】
基板１１上には、金属ナノパターン１３を備えた第１電極１２が備えられている。金属ナノパターン１３と前記第１電極１２とは一体型であり、金属ナノパターン１３を形成する物質と第１電極１２を形成する物質とは同じである。また、金属ナノパターン１３は、第１電極１２から突出して形成されている。
【００４８】
金属ナノパターン１３を備えた第１電極１２上には有機層１５が備えられている。有機層１５は、少なくとも発光層を備え、選択的に正孔注入層、正孔輸送層、電子阻止層、正孔遮蔽層、電子輸送層、及び電子注入層からなる群から選択された少なくとも一つの層をさらに備ええることができる。各層を形成する物質としては、公知の任意の物質をいずれも使用でき、各層の形成方法は、公知の多様な蒸着法またはコーティング法など、いずれの方法も使用することができる。
【００４９】
有機層１５のうち、発光層を形成する物質の例としては、オキサジアゾールダイマー染料（Ｂｉｓ−ＤＡＰＯＸＰ）、スピロ化合物（Ｓｐｉｒｏ−ＤＰＶＢｉ、Ｓｐｉｒｏ−６Ｐ）、トリアリールアミン化合物、ビス（スチリル）アミン（ＤＰＶＢｉ、ＤＳＡ）、Ｆｌｒｐｉｃ、ＣｚＴＴ、アントラセン、ＴＰＢ、ＰＰＣＰ、ＤＳＴ、ＴＰＡ、ＯＸＤ−４、ＢＢＯＴ、ＡＺＭ−Ｚｎ等の青色用発光物質、またはクマリン６、Ｃ５４５Ｔ、キナクリドン、Ｉｒ（ｐｐｙ）３等の緑色用発光物質、またはＤＣＭ１、ＤＣＭ２、Ｅｕ（テノイルトリフルオロアセトン）３（Ｅｕ（ＴＴＡ）３）、ブチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル）−４Ｈ−ピラン）（ＤＣＪＴＢ）等の赤色用発光物質を使用することができる。また、高分子発光物質としては、フェニレン系、フェニレンビニレン系、チオフェン系、フルオレン系、またはスピロフルオレン系などの高分子と、窒素を含む芳香族化合物などを含むことができるが、必ずしもこれに限定されるものではない。有機層１５上には第２電極１７が備えられている。第２電極１７を形成する物質は、前記の通りである。
【００５０】
金属ナノパターン１３は、第１電極１２の形成後、前記のような多様なナノパターンの形成方法を利用できる。金属ナノパターン１３の形成方法は、例えば、マイクロコンタクトプリンティング工程及びエッチング工程の組み合わせを利用することができる。これについての詳細な説明は後述する。
【００５１】
[第２実施形態]
図２に示すように本実施の形態に係るＥＬ素子は、図１に示すＥＬ素子のように、基板２１上に第１電極２２を備え、第１電極２２の表面、具体的には、第１電極２２と有機層２５との間に複数の金属ナノパターン２３を備えるが、複数の金属ナノパターン２３が第１電極２２と個別型である。
【００５２】
金属ナノパターン２３を形成する物質は、第１電極２２を形成する物質と異なる。例えば、金属ナノパターン２３は、Ａｕから形成され、第１電極２２は、透明電極としてＩＴＯから形成することができる。前記金属ナノパターン２３は、第１電極２２から突出して形成されている。有機層２５及び第２電極２７についての説明は、図１についての詳細な説明を参照する。
【００５３】
金属ナノパターン２３は、第１電極２２の形成後、前記のような多様なナノパターンの形成方法を利用して形成することができる。金属ナノパターン２３の形成方法は、例えば、マイクロコンタクトプリンティング工程及びエッチング工程を利用することができる。
【００５４】
前記マイクロコンタクトプリンティング工程は、金属ナノパターン２３を形成する物質の薄膜上にナノパターンを有する自己組立層（以下、“ＳＡＭ層”（ｓｅｌｆ−ａｓｓｅｍｂｌｙ ｍｏｎｏｌａｙｅｒ）という）の形成に使用することができる。まず、ウェーハ等から形成されたマスタを準備する。前記マスタは、ナノパターンを備えたシリコン系の高分子スタンプ製作のためのものであって、所定のナノパターンを備えている。この後、前記シリコン系の高分子スタンプの製作のために、シリコン系の高分子形成用の溶液を準備する。前記シリコン系の高分子形成用の溶液は、多様な化学メーカから容易に入手可能であるが、例えば、シリコン系の高分子としてポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）を得ようとする場合、シリコン系の高分子形成用の溶液製造には、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｃ．社製のＳｙｌｇａｒｄ１８４シリーズを使用することができる。準備されたシリコン系の高分子形成用の溶液をマスタに注いだ後、シリコン系の高分子形成用の溶液を適正温度（例えば、ＰＤＭＳを得ようとする場合、６０℃〜８０℃）で硬化させ、ナノパターンを有するシリコン系の高分子から形成されるスタンプを製作する。前記シリコン系の高分子スタンプをＳＡＭ層の形成用の溶液と一般的な方法で接触させた後、それを金属の薄膜と接触させて、前記薄膜上にナノパターンを有するＳＡＭ層を形成する。
【００５５】
このように、金属ナノパターンをなす物質の薄膜にＳＡＭ層を形成した後、エッチング工程を利用して、ＳＡＭ層が形成されていない領域をエッチングした後、ＳＡＭ層を除去することにより金属ナノパターン２３を形成することができる。
【００５６】
[第３実施形態]
図３に示すように本実施の形態に係るＥＬ素子は、基板３１、第１電極３２。有機層３５、及び第２電極３７を順に備えるが、金属ナノパターン３３は、第２電極３７の有機層３５と対向する側の表面と反対側の表面に備えられている。
【００５７】
第２電極３７は透明電極であり、複数の金属ナノパターン３３は第２電極３７と個別型であり、複数の金属ナノパターン３３を形成する物質は第２電極３７を形成する物質と異なる。複数の金属ナノパターン３３は、第２電極３７から突出して形成されている。基板３１、有機層３５に関する説明は、図１についての説明を参照する。金属ナノパターン３３の形成方法としては、前記のような多様なナノパターンの形成方法を利用することができる。金属ナノパターン３３の形成方法は、金属ナノパターン３３を第２電極３７上に形成するという点を除いては、上述した図２についての説明のうち、金属ナノパターン２３の形成方法を参照する。
【００５８】
[第４実施形態]
図４に示すように本実施の形態に係るＥＬ素子は、基板４１、第１電極４２、有機層４５、及び金属ナノパターン４３を備えた第２電極４７を備えるが、金属ナノパターン４３は、第２電極３７の有機層３５と対向する側の表面と反対側の表面に備えられている。 第２電極４７と金属ナノパターン４３とは一体型であり、金属ナノパターン４３を形成する物質と第２電極４７を形成する物質とは同じである。一方、金属ナノパターン４３は、第２電極４７から突出して形成されている。基板４１及び有機層４５についての説明は、図１についての説明を参照する。
【００５９】
金属ナノパターン４３を備えた第２電極４７は、前記のような多様なナノパターンの形成方法を利用して形成することができる。金属ナノパターン４３を備えた第２電極４７の形成方法は、例えば、ナノモールディングされた軟質基板４９上に金属を全面蒸着した後、それをソフトコンタクトラミネーションする工程を利用することができる。
【００６０】
まず、金属ナノパターン４３を備えた第２電極４７を形成できる軟質基板４９を形成する。軟質基板４９は、ナノパターンを備えたシリコン系の高分子スタンプ、例えば、ＰＤＭＳスタンプであることができる。前記スタンプを製造するための工程の詳細な説明は、上述した図２についての説明のうちの関連部分を参照する。
【００６１】
この後、ナノパターンを備えた軟質基板４９に沿って、金属ナノパターン４３を形成する物質、すなわち、第２電極４７を形成する物質を全面に蒸着させる。蒸着工程には、特別の制限がなく、スパッタリング法、ｅ−ビーム蒸着法、熱蒸着法のような多様な蒸着法を使用することができる。これにより、このように形成された金属ナノパターン４３を備えた第２電極４７が備えられた軟質基板４９を有機層４５上に配置する。この時、金属ナノパターン４３と有機層４５との間にエアーギャップが形成され、軟質基板４９は、選択的に分離できる。軟質基板４９を分離しない場合、図４に示すように、金属ナノパターン４３を備えた第２電極４７上に軟質基板４９が備えられたＥＬ素子を得ることができる。
【００６２】
[第５実施形態]
図５に示すように本実施の形態に係るＥＬ素子は、基板５１、第１電極５２、有機層５５及び金属ナノパターン５３を備えた第１電極５２を備えるが、前記金属ナノパターン６３は、前記第２電極６７と有機層６５との間に介在されている。
【００６３】
金属ナノパターン５３は、第１電極５２と個別型であり、金属ナノパターン５３を形成する物質は、第１電極５２を形成する物質と異なる。一方、金属ナノパターン５３は、第１電極５２に埋没して形成されている。基板５１及び有機層５５についての説明は、図１についての説明を参照する。金属ナノパターン５３の形成方法としては、前記のような多様なナノパターンの形成方法を利用することができる。金属ナノパターン５３の形成方法は、金属ナノパターン５３を基板上に形成するという点を除いては、図２についての説明のうち、金属ナノパターン２３の形成方法を参照する。
【００６４】
[第６実施形態]
図６に示すように本実施の形態に係るＥＬ素子は、基板６１、第１電極６２、有機層６５及び金属ナノパターン６３を備えた第２電極６７を備えるが、前記金属ナノパターン６３は、前記第２電極６７と有機層６５との間に介在されている。
【００６５】
金属ナノパターン６３は、第２電極６７と個別型であり、第２電極６７を形成する物質は、第２電極６７を形成する物質と異なる。金属ナノパターン６３は、第２電極６７に埋没して形成されている。基板６１及び有機層６５についての説明は、図１についての説明を参照する。
【００６６】
金属ナノパターン６３は、有機層６５の形成後、前記のような多様なナノパターンの形成方法を利用して形成できる。金属ナノパターン６３の形成方法は、例えば、コールドウェルディング工程及びソフトコンタクトラミネーションを利用することができる。
【００６７】
まず、有機層６５上に金属ナノパターン６３を形成する物質を利用して、全面的に薄膜（以下、“Ａ”という）を形成する。次いで、ナノパターンを備えたシリコン系の高分子スタンプ、例えば、ＰＤＭＳスタンプまたはナノパターンを備えたガラス材のスタンプを準備する。前記シリコン系の高分子スタンプを製造するための工程の詳細な説明は、前記図２についての説明を参照する。前記シリコン系の高分子スタンプまたはガラス材のスタンプのナノパターンに沿って、金属ナノパターン６３をなす物質を全面蒸着させ、金属ナノパターン６３をなす物質が蒸着されたシリコン系の高分子スタンプまたはガラス材のスタンプ（以下、“Ｂ”という）を準備する。
【００６８】
この後、前記“Ａ”と“Ｂ”との金属ナノパターン６３を形成する物質が蒸着された領域を接触させた後、スタンプを除去すれば、コールドウェルディング工程の原理によって、“Ａ”のうち、“Ｂ”と接触した領域が除去されつつ、金属ナノパターン６３が有機層６５上に形成される。この後、第２電極６７を形成する物質を金属ナノパターン６３上に形成する。
【００６９】
[第７実施形態]
図７に示すように本実施の形態に係るＥＬ素子は、基板７１、金属ナノパターンの形状を有する第１電極７２、有機層７５、及び第２電極７７を備える。金属ナノパターンの形状を有する第１電極７７の形成方法は、前記図６の金属ナノパターン６３の形成方法を参照する。図６の金属ナノパターン６３は、有機層６５上に形成され、金属ナノパターン６３の形成後、第２電極６７をさらに形成するが、前記第１電極７７は、電極及び金属ナノパターンの役割を同時に行うという点が異なる。
【００７０】
[第８実施形態]
図８に示すように本実施の形態に係るＥＬ素子は、基板８１、第１電極８２、有機層８５及び金属ナノパターンの形状を有する第２電極８７を備える。前記金属ナノパターンの形状を有する第２電極８７の形成方法は、前記図６の金属ナノパターン６３の形成方法を参照する。図６の金属ナノパターン６３は、有機層６５の上に形成され、金属ナノパターン６３の形成後、第２電極６７をさらに形成するが、前記第２電極８７は、電極及び金属ナノパターンの役割を同時に行うという点が異なる。
【００７１】
一方、図８に示すＥＬ素子の変形例として、第２電極８７上に軟質基板が追加的にさらに形成されることができる。この時には、図６のＥＬ素子の形成に使用されたコールドウェルディング工程を変形して適用できる。具体的には、平らな基板、例えば、シリコンウェーハ上に平らな軟質基板を形成した後、前記軟質基板上に前記“Ａ”（図６についての説明を参照する）を形成した後、これに対して図６のＥＬ素子の形成に使用されたコールドウェルディング工程を適用することにより、前記軟質基板上に金属ナノパターンの形状を有する第２電極８７を形成する。前記金属ナノパターンの形状を有する第２電極８７が形成された軟質基板を、有機層８５上にソフトコンタクトラミネーションすることにより、金属ナノパターンの形状を有する第２電極８７を形成することができる。前記軟質基板を分離しない場合、金属ナノパターンの形状を有する第２電極８７上に軟質基板が備えられたＥＬ素子を得ることができる。これについてのさらに詳細な説明は、下記実施例４を参照する。
【００７２】
[第９実施形態]
図９に示すように本実施の形態に係るＥＬ素子は、基板９１、第１電極９２、有機層９５及び金属ナノパターンの形状を有する第２電極９７を備えている。
【００７３】
前記金属ナノパターンの形状を有する第２電極９７は、有機層９５の形成後、前記のような多様なナノパターンの形成方法を利用して形成することができる。第２電極９７の形成方法は、例えば、平らな軟質基板９９上に第２電極９７を形成した後、第２電極９７を有機層９５と接触させるソフトコンタクトラミネーションする工程を利用することができる。
【００７４】
まず、軟質基板９９として、平らなベースフィルム、例えば、シリコン系の高分子からなるベースフィルムを準備する。前記シリコン系の高分子は、例えば、ＰＤＭＳなどである。軟質基板９９の表面面に第２電極９７を形成する物質で薄膜を形成した後、一般的なフォトレジスト工程を利用して前記薄膜をパターニングし、ナノパターンの形状を有する第２電極９７を軟質基板９９上に形成する。この後、前記ナノパターンの形状を有する第２電極９７を表面に備えたベースフィルムを有機層９５上に配置する。この時、軟質基板９９の軟性によって、金属ナノパターンの形状を有する第２電極９７が軟質基板９９の方向によって埋没させる可能性があり、図９に示すように、軟質基板９９と有機層９５とが接触する部分で、軟質基板９９が第２電極９７の高さほど突出した形態を有する。また、軟質基板９９と第２電極９７とが接触する部分には、極微細なエアーギャップ（便宜上、図示せず）が形成されていてもよい。軟質基板９９は、選択的に分離でき、軟質基板９９を分離しない場合、図９に示すように、第２電極９７上に軟質基板９９が備えられる。
【００７５】
[第１０実施形態]
図１０に示すように本実施の形態に係るＥＬ素子は、基板１０１、第１電極１０２、有機層１０５、及び金属ナノパターンの形状を有する第２電極１０７を備えている。
【００７６】
第２電極１０７は、前記のような多様なナノパターンの形成方法を利用して形成することができる。第２電極１０７の形成方法は、例えば、ナノモールディングされた軟質基板１０９上に金属を部分的に蒸着した後、それをソフトコンタクトラミネーションする工程を利用することができる。
【００７７】
まず、第２電極１０７を形成できる軟質基板１０９を形成する。軟質基板１０９は、ナノパターンを備えたシリコン系の高分子スタンプ、例えば、ＰＤＭＳスタンプなどである。前記スタンプを製造するための工程の詳細な説明は、前記図２についての説明のうち、関連部分を参照する。
【００７８】
この後、ナノパターンを備えた軟質基板１０９に沿って、前記第２電極１０７をなす物質を部分的に蒸着させる。蒸着工程には特別の制限がなく、スパッタリング法、ｅ−ビーム蒸着法、熱蒸着法のような多様な蒸着法を使用することができる。次に、このように形成された第２電極１０７が備えられた軟質基板１０９を有機層１０５上に配置する。この時、第２電極１０７と有機層１０５との間に、図１０に示すようなエアーギャップ１０７’が形成される。軟質基板１０９は選択的に分離できる。軟質基板１０９を分離していない場合、図１０に示すように、第２電極１０７上に軟質基板１０９が備えられる。
【００７９】
前記第１電極及び第２電極は、それぞれ正極及び負極としての役割を行い、その逆の場合も可能である。本発明に係るＥＬ素子は、多様な形態のＥＬ表示装置に備えられ、特に、能動マトリクスＥＬ表示装置に備えられる場合、第１電極は、薄膜トランジスタのドレイン電極またはソース電極と電気的に連結されることができる。
【００８０】
本発明に係るＥＬ素子は、多様な用途に使用される。例えば、液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）のバックライトユニット等に適用することができる等、その応用分野が非常に広い。
【００８１】
以上、本発明に係るＥＬ素子及びその製造方法を、図１から図１０により説明したが、本発明に係るＥＬ素子及びその製造方法は、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、図面に具体的に説明していないが、両面発光型のＥＬ素子を考慮して、第１電極及び第２電極のいずれもが金属ナノパターンを備える等、多様な変形例が可能である。
【００８２】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
【実施例】
【００８３】
実施例１
基板及び第１電極として三星コーニング社製の１５Ω／ｃｍ２（１２００Å）ＩＴＯ及びガラス基板を５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．７ｍｍのサイズに切って、イソプロピルアルコール及び純水中でそれぞれ５分間超音波洗浄した後、ＵＶ、オゾン洗浄を３０分間行って使用した。
【００８４】
前記ＩＴＯ電極上にＡｕ薄膜を２０ｎｍの厚さに形成した。前記Ａｕ薄膜をマイクロコンタクトプリンティング工程及びエッチング工程を利用してパターニングすることにより、ストライプ状を有する複数のＡｕナノパターンをＩＴＯ電極上に形成した。この時、前記Ａｕナノパターンの幅は２００ｎｍであり、Ａｕナノパターンの間隔は３００ｎｍであった。Ａｕナノパターンの形成のためのマイクロコンタクトプリンティング工程及びエッチング工程をさらに具体的に説明すれば、次の通りである。
【００８５】
まず、Ｓｙｌｇａｒｄ１８４Ａ及びＳｙｌｇａｒｄ１８４Ｂ（Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｉｎｃ．社製）を撹拌用の容器を用いて１０：１の重量比で混合してＰＤＭＳ形成用の溶液を得た。そして、このＰＤＭＳ形成用の溶液をあらかじめ準備したウェーハで作ったマスタ上に注いだ。前記マスタは、ストライプ状のナノパターンを備えたものである。マスタ上に注いだＰＤＭＳ形成用の溶液中、発生した気泡を、真空ポンプを利用して除去した後、オーブンに入れて６０℃〜８０℃でＰＤＭＳ形成用の溶液を硬化させた後、マスタを除去してＰＤＭＳスタンプを得た。前記ＰＤＭＳスタンプに備えられたナノパターンは、以後、形成しようとするＡｕナノパターンと同じ幅及びパターン間の間隔を有していた。
【００８６】
次に、エタノールにアルカンチオール粉末を３ｍＭの溶液に混合して、ＳＡＭ形成用の溶液を製造した後、前記ＰＤＭＳスタンプを前記溶液に浸漬させた。このようにして得たＳＡＭ形成用の溶液が塗布されたＰＤＭＳスタンプを、前記Ａｕ薄膜と接触させて、Ａｕ薄膜上に形成しようとするＡｕナノパターンと同じパターンを有するＳＡＭ層を形成した。
【００８７】
この後、ＳＡＭ層を備えていないＡｕを、エッチャントとしてフェリフェロシアナイドバス（１ｍＭ：Ｋ４Ｆｅ（ＣＮ）６、１０ｍＭ：Ｋ３Ｆｅ（ＣＮ）６、０．１Ｍ：Ｎａ２Ｓ２Ｏ３、１．０Ｍ：ＫＯＨ）を利用して、エッチングした後、ＳＡＭ層を除去して、本発明に係る幅及びパターン間の間隔を有するＡｕナノパターンを得た。
【００８８】
前記Ａｕナノパターンを有するＩＴＯ電極の上部にポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−コ−ビス−Ｎ，Ｎ’−（４−ブチルフェニル）−ビス−Ｎ，Ｎ’−フェニル−１，４−フェニレンジアミン：ＰＦＢ、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社製の正孔輸送物質）をスピンコーティングして、１０ｎｍの厚さの正孔輸送層を形成した。前記正孔輸送層の上部に青色発光物質であるスピロフルオレン系の発光高分子で７０ｎｍの厚さの発光層を形成した後、前記発光層の上部にＢａＦ２を蒸着して、４ｎｍの厚さの電子注入層を形成した。前記電子注入層の上部に第２電極としてＣａ（２．７ｎｍ）、Ａｌ（２５０ｎｍ）を形成して、図２に示すような構造のＥＬ素子を完成した。これをサンプル１という。
【００８９】
実施例２
基板及び第１電極として三星コーニング社の１５Ω／ｃｍ２（１２００Å）ＩＴＯ及びガラス基板を５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．７ｍｍのサイズに切って、イソプロピルアルコール及び純水中でそれぞれ５分間超音波洗浄した後、ＵＶ、オゾン洗浄を３０分間行って使用した。
【００９０】
前記ＩＴＯ電極上に赤色発光物質であるポリ［２−メトキシ−５−（２−エチルヘキシルオキシ）−１，４−フェニレンビニレン］（ＭＥＨ−ＰＰＶ）で７０ｎｍの厚さの発光層を形成する。以後、金属ナノパターンの形状を有する第２電極（負極）を次の通りに製造した後、ソフトコンタクトラミネーション工程に利用して形成した。
【００９１】
まず、Ｓｙｌｇａｒｄ１８４Ａ及びＳｙｌｇａｒｄ１８４Ｂ（Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｉｎｃ．製）を攪拌用の容器で１０：１の重量比で混合してＰＤＭＳ形成用の溶液を得た。そして、このＰＤＭＳ形成用の溶液をあらかじめ準備したウェーハで作ったマスタ上に注いだ。前記マスタは、ストライプ状のナノパターンを備えたものである。マスタ上に注いだＰＤＭＳ形成用の溶液中、発生した気泡を、真空ポンプを利用して除去した後、オーブンに入れて６０℃〜８０℃でＰＤＭＳ形成用の溶液を硬化させた後、マスタを除去してＰＤＭＳスタンプを得た。この後、前記ＰＤＭＳスタンプにＡｕを全面蒸着させ、ＰＤＭＳスタンプのナノパターンに沿って２０ｎｍの厚さのＡｕ薄膜を形成した。前記Ａｕ薄膜は、幅３００ｎｍ及び間隔３００ｎｍのＡｕナノパターンを備えた。
【００９２】
この後、前記Ａｕナノパターンを備えたＡｕ薄膜が発光層と接触するように配置し、Ａｕナノパターンを備えたＡｕ電極を形成して、図４に示すようなＥＬ素子を完成した。これをサンプル２という。
【００９３】
実施例３
基板及び第１電極として三星コーニング社の１５Ω／ｃｍ２（１２００Å）ＩＴＯ及びガラス基板を５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．７ｍｍのサイズに切って、イソプロピルアルコール及び純水中でそれぞれ５分間超音波洗浄した後、ＵＶ、オゾン洗浄を３０分間行って使用した。
【００９４】
前記ＩＴＯ電極上に赤色発光物質であるＭＥＨ−ＰＰＶで７０ｎｍの厚さの発光層を形成した後、金属ナノパターンを備えた第２電極（負極）を、次のようなコールドウェルディング工程及びソフトコンタクトラミネーション工程を利用して形成した。
【００９５】
まず、前記発光層上にＡｕを全面蒸着した。この後、Ｓｙｌｇａｒｄ１８４Ａ及びＳｙｌｇａｒｄ１８４Ｂ（Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｉｎｃ．社製）を撹拌用の容器で１０：１の重量比で混合してＰＤＭＳ形成用の溶液を準備する一方、ストライプ状のナノパターンマスタを準備した。前記ナノパターンマスタは、シリコンウェーハ上に備えられたものであって、前記ナノパターンの幅は５０ｎｍであり、前記ナノパターンの間隔は５０ｎｍであった。前記ＰＤＭＳ形成用の溶液を前記ナノパターンマスタ上に注いだ。この後、前記ＰＤＭＳ形成用の溶液中、発生した気泡を、真空ポンプを利用して除去した後、オーブンに入れて６０℃〜８０℃でＰＤＭＳ形成用の溶液を硬化させた後、マスタを分離してナノパターンを有するＰＤＭＳスタンプを得た。この後、ナノパターン（前記ナノパターンの幅は５０ｎｍであり、ナノパターンの間隔は５０ｎｍである）を有するＰＤＭＳスタンプには、Ｔｉを２ｎｍに蒸着した後、Ａｕを全面蒸着させた。これを前記発光層上に全面蒸着されたＡｕ薄膜と接触させた後、前記ＰＤＭＳスタンプを分離して、ストライプナノパターンの形状を有するＡｕ電極を有機層上に形成（コールドウェルディング工程の原理が適用されたものである）した。前記ナノパターンの幅は５０ｎｍであり、パターン間の間隔は５０ｎｍであった。このようにして図８のＥＬ素子を完成した。これをサンプル３という。
【００９６】
実施例４
基板及び第１電極として三星コーニング社の１５Ω／ｃｍ２（１２００Å）ＩＴＯ及びガラス基板を５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．７ｍｍのサイズに切って、イソプロピルアルコール及び純水中でそれぞれ５分間超音波洗浄した後、ＵＶ、オゾン洗浄を３０分間行ってして使用した。
【００９７】
前記ＩＴＯ電極上に赤色発光物質であるＭＥＨ−ＰＰＶで７０ｎｍの厚さの発光層を形成した後、金属ナノパターンを備えた第２電極（負極）を、次のようなコールドウェルディング工程及びソフトコンタクトラミネーション工程を利用して形成した。
【００９８】
まず、Ｓｙｌｇａｒｄ１８４Ａ及びＳｙｌｇａｒｄ１８４Ｂ（Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｉｎｃ．社製）を撹拌用の容器で１０：１の重量比で混合して、ＰＤＭＳ形成用の溶液を準備した。一方、パターンがない平らなシリコンウェーハ及びストライプ状のナノパターンマスタをそれぞれ準備した。前記ナノパターンマスタ中、前記ナノパターンの幅は５０ｎｍであり、前記ナノパターンの間隔は５０ｎｍであった。前記ＰＤＭＳ形成用の溶液を前記パターンがない平らなシリコンウェーハ及びナノパターンマスタ上にそれぞれ注いだ。この後、前記ＰＤＭＳ形成用の溶液中、発生した気泡を、真空ポンプを利用して除去した後、オーブンに入れて６０℃〜８０℃でＰＤＭＳ形成用の溶液を硬化させた。これにより、パターンのなく平らなＰＤＭＳスタンプ及びナノパターンを有するＰＤＭＳスタンプ（マスタを分離して得る）をそれぞれ得た。その後、前記平らなＰＤＭＳスタンプにはＡｕを全面蒸着させ、ナノパターン（すなわち、幅は５０ｎｍであり、ナノパターン間の間隔は５０ｎｍである）を有するＰＤＭＳスタンプにはＴｉを２ｎｍに蒸着した後、Ａｕを全面蒸着させた。これらの金属が蒸着された二つのＰＤＭＳを接合させて、コールドウェルディングの原理によって平らなＰＤＭＳスタンプ上に、ストライプ型のナノパターンの形状を有するＡｕ電極を形成した。前記Ａｕ電極の幅は５０ｎｍであり、パターン間の間隔は５０ｎｍであった。
【００９９】
この後、前記ナノパターンを有するＡｕ電極が形成された平らなＰＤＭＳスタンプを、Ａｕ電極が発光層と接触するように配置し、図８に示すＥＬ素子の変形例として、ナノパターンを有するＡｕ電極を備えたＥＬ素子を完成した。これをサンプル４という。
【０１００】
評価例
前記サンプル１及びサンプル２に対してＥＬ強度を測定することにより、偏光性能を評価して、これを図１１及び図１２にそれぞれ示した。偏光性能は、偏光フィルムを備えた発光スペクトル装置を利用して評価した。
【０１０１】
図１１によれば、全体的にＡｕナノパターンと平行した光の強度が、Ａｕナノパターンと垂直の光の強度より大きいことが分かる。特に、約６７０ｎｍでサンプル１のＡｕナノパターン及び光の強度は、平行方向で垂直方向より２．５倍強い光を発した。
【０１０２】
図１２によれば、全体的にＡｕナノパターンと平行した光の強度が、Ａｕナノパターンと垂直の光の強度より大きいことが分かる。特に、約６７０ｎｍでサンプル２のＡｕナノパターン及び光の強度は、平行方向で垂直方向より６倍強い光を発した。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明は、電界発光素子に関連した技術分野に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明に係るＥＬ素子の一実施形態の構造を概略的に示す図面である。
【図２】本発明に係るＥＬ素子の一実施形態の構造を概略的に示す図面である。
【図３】本発明に係るＥＬ素子の一実施形態の構造を概略的に示す図面である。
【図４】本発明に係るＥＬ素子の一実施形態の構造を概略的に示す図面である。
【図５】本発明に係るＥＬ素子の一実施形態の構造を概略的に示す図面である。
【図６】本発明に係るＥＬ素子の一実施形態の構造を概略的に示す図面である。
【図７】本発明に係るＥＬ素子の一実施形態の構造を概略的に示す図面である。
【図８】本発明に係るＥＬ素子の一実施形態の構造を概略的に示す図面である。
【図９】本発明に係るＥＬ素子の一実施形態の構造を概略的に示す図面である。
【図１０】本発明に係るＥＬ素子の一実施形態の構造を概略的に示す図面である。
【図１１】本発明に係るＥＬ素子の偏光性能を評価したグラフである。
【図１２】本発明に係るＥＬ素子の偏光性能を評価したグラフである。
【符号の説明】
【０１０５】
１１、２１、３１，４１、５１、６１、７１、８１、９１、１０１ 基板、
１２、２２、３２、４２、５２、６２、７２、８２、９２、１０２ 第１電極、
１３、２３、３３、４３、５３、６３ 金属ナノパターン、
１５、２５、３５、４５、５５、６５、７５、８５、９５、１０５ 有機層、
１７、２７、３７、４７、５７、６７、７７、８７、９７、１０７ 第２電極、
１０７’ エアーギャップ、
４９、９９、１０９ 軟質基板。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板、第１電極、第２電極、及び前記第１電極と前記第２電極との間に介在され、少なくとも発光層を備える有機層を備え、前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一方の表面に複数の金属ナノパターンを備えることを特徴とする電界発光素子。
【請求項２】
前記金属ナノパターンは、互いに平行したストライプ状を有し、前記金属ナノパターンの断面は、長方形または正方形であることを特徴とする請求項１に記載の電界発光素子。
【請求項３】
前記金属ナノパターンの幅は、２ｎｍ〜１０００ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の電界発光素子。
【請求項４】
一の前記金属ナノパターンと隣接する他の前記金属ナノパターンとの間隔は、５ｎｍ〜１００μｍであることを特徴とする請求項１に記載の電界発光素子。
【請求項５】
前記金属ナノパターンをなす物質は、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｌｉ、Ｃａ、または、これらの金属の合金からなる群から選択された少なくとも一つであることを特徴とする請求項１に記載の電界発光素子。
【請求項６】
前記第１電極及び第２電極は、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｌｉ、Ｃａ、Ｂａ、Ｃｓ、Ｎａ、Ｃｕ、Ｃｏ、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、及びこれらの合金からなる群から選択された少なくとも一つ、または、ポリアニリン、ＰＥＤＯＴ、及びポリピロールからなる群から選択された少なくとも一つの伝導性の高分子からなることを特徴とする請求項１に記載の電界発光素子。
【請求項７】
前記複数の金属ナノパターンは、前記金属ナノパターンを備えた第１電極または前記金属ナノパターンを備えた第２電極と一体的に形成されることを特徴とする請求項１に記載の電界発光素子。
【請求項８】
前記複数の金属ナノパターンは、前記金属ナノパターンを備えた第１電極または前記金属ナノパターンを備えた第２電極とは別々に形成されることを特徴とする請求項１に記載の電界発光素子。
【請求項９】
前記複数の金属ナノパターンを形成する物質は、前記金属ナノパターンを備えた第１電極または前記金属ナノパターンを備えた第２電極を形成する物質と同じであることを特徴とする請求項１に記載の電界発光素子。
【請求項１０】
前記複数の金属ナノパターンを形成する物質は、前記金属ナノパターンを備えた第１電極または前記金属ナノパターンを備えた第２電極を形成する物質と異なることを特徴とする請求項１に記載の電界発光素子。
【請求項１１】
前記複数の金属ナノパターンは、前記金属ナノパターンを備えた第１電極または前記金属ナノパターンを備えた第２電極から突出して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電界発光素子。
【請求項１２】
前記複数の金属ナノパターンは、前記金属ナノパターンを備えた第１電極または前記金属ナノパターンを備えた第２電極に埋没されて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電界発光素子。
【請求項１３】
前記複数の金属ナノパターンは、前記第１電極と前記有機層との間に介在されることを特徴とする請求項１に記載の電界発光素子。
【請求項１４】
前記複数の金属ナノパターンは、前記第２電極の前記有機層と対向する面と反対側の面に備えられることを特徴とする請求項１に記載の電界発光素子。
【請求項１５】
前記複数の金属ナノパターンは、前記第１電極と前記基板との間に介在されることを特徴とする請求項１に記載の電界発光素子。
【請求項１６】
前記複数の金属ナノパターンは、前記第２電極と前記有機層との間に介在されることを特徴とする請求項１に記載の電界発光素子。
【請求項１７】
基板、第１電極、第２電極、及び前記第１電極と前記第２電極との間に介在され、少なくとも発光層を備える有機層を備え、前記第１電極及び第２電極のうち少なくとも一つが金属ナノパターンの形状を有することを特徴とする電界発光素子。
【請求項１８】
前記金属ナノパターンは、互いに平行したストライプ状を有し、前記金属ナノパターンの断面は、長方形または正方形であることを特徴とする請求項１７に記載の電界発光素子。
【請求項１９】
前記金属ナノパターンの幅は、２ｎｍ〜１０００ｎｍであることを特徴とする請求項１７に記載の電界発光素子。
【請求項２０】
一の前記金属ナノパターンと隣接する他の前記金属ナノパターンとの間隔は、５ｎｍ〜１００μｍであることを特徴とする請求項１７に記載の電界発光素子。
【請求項２１】
前記第１電極及び第２電極は、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｌｉ、Ｃａ、Ｂａ、Ｃｓ、Ｎａ、Ｃｕ、Ｃｏ、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、及びこれらの合金からなる群から選択された少なくとも一つ、または、ポリアニリン、ＰＥＤＯＴ、及びポリピロールからなる群から選択された少なくとも一つから形成されることを特徴とする請求項１７に記載の電界発光素子。
【請求項１】
基板、第１電極、第２電極、及び前記第１電極と前記第２電極との間に介在され、少なくとも発光層を備える有機層を備え、前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一方の表面に複数の金属ナノパターンを備えることを特徴とする電界発光素子。
【請求項２】
前記金属ナノパターンは、互いに平行したストライプ状を有し、前記金属ナノパターンの断面は、長方形または正方形であることを特徴とする請求項１に記載の電界発光素子。
【請求項３】
前記金属ナノパターンの幅は、２ｎｍ〜１０００ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の電界発光素子。
【請求項４】
一の前記金属ナノパターンと隣接する他の前記金属ナノパターンとの間隔は、５ｎｍ〜１００μｍであることを特徴とする請求項１に記載の電界発光素子。
【請求項５】
前記金属ナノパターンをなす物質は、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｌｉ、Ｃａ、または、これらの金属の合金からなる群から選択された少なくとも一つであることを特徴とする請求項１に記載の電界発光素子。
【請求項６】
前記第１電極及び第２電極は、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｌｉ、Ｃａ、Ｂａ、Ｃｓ、Ｎａ、Ｃｕ、Ｃｏ、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、及びこれらの合金からなる群から選択された少なくとも一つ、または、ポリアニリン、ＰＥＤＯＴ、及びポリピロールからなる群から選択された少なくとも一つの伝導性の高分子からなることを特徴とする請求項１に記載の電界発光素子。
【請求項７】
前記複数の金属ナノパターンは、前記金属ナノパターンを備えた第１電極または前記金属ナノパターンを備えた第２電極と一体的に形成されることを特徴とする請求項１に記載の電界発光素子。
【請求項８】
前記複数の金属ナノパターンは、前記金属ナノパターンを備えた第１電極または前記金属ナノパターンを備えた第２電極とは別々に形成されることを特徴とする請求項１に記載の電界発光素子。
【請求項９】
前記複数の金属ナノパターンを形成する物質は、前記金属ナノパターンを備えた第１電極または前記金属ナノパターンを備えた第２電極を形成する物質と同じであることを特徴とする請求項１に記載の電界発光素子。
【請求項１０】
前記複数の金属ナノパターンを形成する物質は、前記金属ナノパターンを備えた第１電極または前記金属ナノパターンを備えた第２電極を形成する物質と異なることを特徴とする請求項１に記載の電界発光素子。
【請求項１１】
前記複数の金属ナノパターンは、前記金属ナノパターンを備えた第１電極または前記金属ナノパターンを備えた第２電極から突出して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電界発光素子。
【請求項１２】
前記複数の金属ナノパターンは、前記金属ナノパターンを備えた第１電極または前記金属ナノパターンを備えた第２電極に埋没されて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電界発光素子。
【請求項１３】
前記複数の金属ナノパターンは、前記第１電極と前記有機層との間に介在されることを特徴とする請求項１に記載の電界発光素子。
【請求項１４】
前記複数の金属ナノパターンは、前記第２電極の前記有機層と対向する面と反対側の面に備えられることを特徴とする請求項１に記載の電界発光素子。
【請求項１５】
前記複数の金属ナノパターンは、前記第１電極と前記基板との間に介在されることを特徴とする請求項１に記載の電界発光素子。
【請求項１６】
前記複数の金属ナノパターンは、前記第２電極と前記有機層との間に介在されることを特徴とする請求項１に記載の電界発光素子。
【請求項１７】
基板、第１電極、第２電極、及び前記第１電極と前記第２電極との間に介在され、少なくとも発光層を備える有機層を備え、前記第１電極及び第２電極のうち少なくとも一つが金属ナノパターンの形状を有することを特徴とする電界発光素子。
【請求項１８】
前記金属ナノパターンは、互いに平行したストライプ状を有し、前記金属ナノパターンの断面は、長方形または正方形であることを特徴とする請求項１７に記載の電界発光素子。
【請求項１９】
前記金属ナノパターンの幅は、２ｎｍ〜１０００ｎｍであることを特徴とする請求項１７に記載の電界発光素子。
【請求項２０】
一の前記金属ナノパターンと隣接する他の前記金属ナノパターンとの間隔は、５ｎｍ〜１００μｍであることを特徴とする請求項１７に記載の電界発光素子。
【請求項２１】
前記第１電極及び第２電極は、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｌｉ、Ｃａ、Ｂａ、Ｃｓ、Ｎａ、Ｃｕ、Ｃｏ、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、及びこれらの合金からなる群から選択された少なくとも一つ、または、ポリアニリン、ＰＥＤＯＴ、及びポリピロールからなる群から選択された少なくとも一つから形成されることを特徴とする請求項１７に記載の電界発光素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００６−１９０６７１（Ｐ２００６−１９０６７１Ａ）
【公開日】平成１８年７月２０日（２００６．７．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３７３５３７（Ｐ２００５−３７３５３７）
【出願日】平成１７年１２月２６日（２００５．１２．２６）
【出願人】（５９０００２８１７）三星エスディアイ株式会社 (2,784)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月２０日（２００６．７．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月２６日（２００５．１２．２６）
【出願人】（５９０００２８１７）三星エスディアイ株式会社 (2,784)
【Ｆターム（参考）】
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