CN106134287A - 光学基板、用于制造光学基板的模具、及含光学基板的发光元件 - Google Patents
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Abstract
本发明的一实施形态的光学基板(1)具备:支持基板(2)、及积层于支持基板(2)上且于表面形成有凹凸形状的凹凸构造层(3)。凹凸构造层(3)所含的凸部的延伸方向于俯视上呈不规则分布。凹凸构造层(3)的每单位面积的区域所含的凸部的俯视上的轮廓线(X)包含直线区间多于曲线区间。
Description
技术领域
本发明是关于一种于表面形成有凹凸形状的光学基板、用于制造该光学基板的模具、及包含该光学基板的发光元件。
背景技术
先前,已知有用作显示器等影像显示装置或面光源的有机电致发光元件(有机EL元件)。有机EL元件中,自阳极通过电洞注入层进入的电洞、及自阴极通过电子注入层进入的电子分别被运送至发光层。并且,运送至发光层的电洞与电子于发光层内的有机分子上再结合而激发有机分子。藉此,会释出光。为了将有机EL元件用作显示装置或照明装置,必须减少漏电流并且自元件表面高效率地提取来自发光层的光。
下述专利文献1中揭示有由包含基层及有机电致发光层的积层体构成的有机电致发光元件,其具有如下构成:藉由使经加热的基层发生热收缩,而于基层的表面形成凹凸形状并且于有机电致发光层形成对应于基层的表面的凹凸形状。且记载有藉由形成于各层的凹凸形状,而提高光提取效率。
[先前技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本特开2009-021089号公报
发明内容
[发明所欲解决的问题]
然而,根据凹凸形状的图案,有时容易产生漏电流,无法获得充分的发光效率(电流效率)。于本技术领域中,期望获得提高发光效率的光学基板、用于制造该光学基板的模具、及包含该光学基板的发光元件。
[解决问题的技术手段]
本发明的一态样的光学基板是具备支持基板、及积层于支持基板上且于表面形成有凹凸形状的凹凸构造层的光学基板,凹凸构造层所含的凸部的延伸方向于俯视上呈不规则分布,凹凸构造层的每单位面积的区域所含的凸部的俯视上的轮廓线包含直线区间多于曲线区间。
于一实施形态中,亦可相对于凸部的延伸方向于俯视上大致正交的方向的凸部的宽度为固定。
于一实施形态中,亦可于藉由以凸部的宽度的平均值的π(圆周率)倍的长度划分凸部的俯视上的轮廓线而形成多个区间的情形时,曲线区间为相对于区间的两端点间的轮廓线的长度的该两端点间的直线距离的比为0.75以下的区间,直线区间为所述多个区间中并非曲线区间的区间。
于一实施形态中,亦可于藉由以凸部的宽度的平均值的π(圆周率)倍的长度划分凸部的俯视上的轮廓线而形成多个区间的情形时,曲线区间为连接区间的一端及该区间的中点的线段与连接该区间的另一端及该区间的中点的线段所成的两个角度中成为180°以下的角度为120°以下的区间,直线区间为所述多个区间中并非曲线区间的区间,所述多个区间中曲线区间的比率为70%以上。
本发明的其他态样的光学基板是具备支持基板、积层于支持基板上且于表面形成有凹凸形状的凹凸构造层的光学基板,凹凸形状所含的凸部的延伸方向于俯视上呈不规则分布,相对于凸部的延伸方向于俯视上大致正交的方向的凸部的宽度为固定。
于一实施形态中,亦可于对利用扫描式探针显微镜分析形成在凹凸构造层表面的凹凸形状而获得的凹凸分析图像实施二维高速傅立叶变换处理而获得傅立叶变换像的情形时,傅立叶变换像显示出以波数的绝对值为0μm-1的原点为大致中心的圆状或圆环状花样,且圆状或圆环状花样存在于波数的绝对值成为10μm-1以下的范围内的区域内。
于一实施形态中,亦可凹凸构造层的凹凸的平均间距为100~1500nm,凹凸构造层的凹凸深度的标准偏差为10~100nm。
于一实施形态中,亦可进而具备于支持基板的与形成有凹凸构造层的面相反的面形成的光学功能层。
于一实施形态中,亦可进而具备于凹凸构造层上形成的被覆层。
本发明的其他态样的模具为用于制造所述光学基板的模具,所述模具具备凹凸部,所述凹凸部形成有与形成在光学基板的凹凸构造层的凹凸形状对应的凹凸图案。
本发明的其他态样的发光元件是包含所述光学基板的发光元件,所述发光元件是于凹凸构造层上依序积层第一电极、发光的有机层、及第二电极而形成。
[发明的效果]
根据本发明的各种态样及实施形态,可提供一种能降低漏电流的产生而提高发光效率的光学基板、用于制造该光学基板的模具、及包含该光学基板的发光元件。
附图说明
图1是模式性表示一实施形态的光学基板的剖视图。
图2是表示本实施形态的光学基板的测定区域的俯视分析图像的一例的图。
图3是用以对在俯视分析图像中判定凸部的分支的方法的一例进行说明的图。
图4是表示比较例的光学基板的测定区域的俯视分析图像的一例的图。
图5(a)是用以说明曲线区间的第一定义方法的图,(b)是用以说明曲线区间的第二定义方法的图。
图6是用以说明光学基板的制造步骤的图。
图7是金属模具的概略立体图。
图8是模式性表示将本实施形态的光学基板用作衍射光栅基板的有机EL元件的剖视图。
图9是模式性表示有机EL元件的变化例的剖视图。
图10是表示实施例1的光学基板的凹凸构造层的表面的(a)俯视分析图像、及(b)FFT像的图。
图11是表示实施例2的光学基板的凹凸构造层的表面的(a)俯视分析图像、及(b)FFT像的图。
图12是表示实施例3的光学基板的凹凸构造层的表面的(a)俯视分析图像、及(b)FFT像的图。
图13是表示实施例4的光学基板的凹凸构造层的表面的(a)俯视分析图像、及(b)FFT像的图。
图14是表示比较例1的光学基板的凹凸构造层的表面的(a)俯视分析图像、及(b)FFT像的图。
图15是表示比较例2的光学基板的凹凸构造层的表面的(a)俯视分析图像、及(b)FFT像的图。
图16是表示与实施例1~4及比较例1、2的光学基板相关的各种测定值的表。
具体实施方式
以下一面参照图式一面说明实施形态。于可能的情形时,对相同部分标注相同符号,省略重复的说明。
[光学基板]
图1(a)是模式性表示一实施形态的光学基板1的剖视图。如图1(a)所示,本实施形态的光学基板1具备:支持基板2、及积层于支持基板2上且于表面形成有凹凸形状的凹凸构造层3。
作为支持基板2,例如可使用:由玻璃或石英、硅基板等无机材料构成的基板;聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、环烯烃聚合物(COP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、聚酰亚胺(PI)、聚芳酯(polyarylate)等树脂基板;以及为了提高阻气性而将无机材料与树脂材料复合而成的基板等。又,作为支持基板2,例如亦可使用砷化镓、蓝宝石、硅、氮化硅、碳化硅、及氧化锌等。支持基板2可为透明亦可为不透明。
于支持基板2上,亦可为了提高密接性而进行表面处理或设置易接着层。又,于支持基板2上,亦可以防止水分或氧等气体的渗入为目的而设置阻气层。又,支持基板2可于与形成凹凸构造层的面相反侧的面形成具有聚光及光扩散等各种光学功能的透镜构造、或具有聚光及光扩散等各种光学功能的其他光学功能层。
作为凹凸构造层3,例如可使用二氧化硅、Ti系材料或ITO(铟-锡-氧化物)系材料、ZnO、ZrO2、Al2O3等溶胶凝胶材料。例如于利用溶胶凝胶法于支持基板2上形成由二氧化硅构成的凹凸构造层3的情形时,制备金属烷氧化物(二氧化硅前驱物)的溶胶凝胶材料作为基底材料。作为二氧化硅的前驱物,可使用四甲氧基硅烷(TMOS)、四乙氧基硅烷(TEOS)、四-异丙氧基硅烷、四-正丙氧基硅烷、四-异丁氧基硅烷、四-正丁氧基硅烷、四-第二丁氧基硅烷、四-第三丁氧基硅烷等四烷氧基硅烷所代表的四烷氧化物单体,或甲基三甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、异丙基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、异丙基三乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、甲基三丙氧基硅烷、乙基三丙氧基硅烷、丙基三丙氧基硅烷、异丙基三丙氧基硅烷、苯基三丙氧基硅烷、甲基三异丙氧基硅烷、乙基三异丙氧基硅烷、丙基三异丙氧基硅烷、异丙基三异丙氧基硅烷、苯基三异丙氧基硅烷、甲苯基三乙氧基硅烷等三烷氧基硅烷所代表的三烷氧化物单体,或二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二甲基二丙氧基硅烷、二甲基二异丙氧基硅烷、二甲基二-正丁氧基硅烷、二甲基二-异丁氧基硅烷、二甲基二-第二丁氧基硅烷、二甲基二-第三丁氧基硅烷、二乙基二甲氧基硅烷、二乙基二乙氧基硅烷、二乙基二丙氧基硅烷、二乙基二异丙氧基硅烷、二乙基二-正丁氧基硅烷、二乙基二-异丁氧基硅烷、二乙基二-第二丁氧基硅烷、二乙基二-第三丁氧基硅烷、二丙基二甲氧基硅烷、二丙基二乙氧基硅烷、二丙基二丙氧基硅烷、二丙基二异丙氧基硅烷、二丙基二-正丁氧基硅烷、二丙基二-异丁氧基硅烷、二丙基二-第二丁氧基硅烷、二丙基二-第三丁氧基硅烷、二异丙基二甲氧基硅烷、二异丙基二乙氧基硅烷、二异丙基二丙氧基硅烷、二异丙基二异丙氧基硅烷、二异丙基二-正丁氧基硅烷、二异丙基二-异丁氧基硅烷、二异丙基二-第二丁氧基硅烷、二异丙基二-第三丁氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、二苯基二丙氧基硅烷、二苯基二异丙氧基硅烷、二苯基二-正丁氧基硅烷、二苯基二-异丁氧基硅烷、二苯基二-第二丁氧基硅烷、二苯基二-第三丁氧基硅烷等二烷氧基硅烷所代表的二烷氧化物单体。进而,亦可使用烷基的碳数为C4~C18的烷基三烷氧基硅烷或二烷基二烷氧基硅烷。亦可使用:乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷等具有乙烯基的单体,2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷等具有环氧基的单体,对苯乙烯基三甲氧基硅烷等具有苯乙烯基的单体,3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷等具有甲基丙烯酰基的单体,3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷等具有丙烯酰基的单体,N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-三乙氧基硅烷基-N-(1,3-二甲基-亚丁基)丙基胺、N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷等具有氨基的单体,3-脲基丙基三乙氧基硅烷等具有脲基的单体,3-巯基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷等具有巯基的单体,双(三乙氧基硅烷基丙基)四硫化物等具有硫基(sulfide group)的单体,3-异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷等具有异氰酸酯基的单体,使该等单体少量聚合而成的聚合物,以及特征在于对所述材料的一部分导入官能基或聚合物的复合材料等金属烷氧化物。又,该等化合物的烷基或苯基的一部分、或者全部可经氟取代。进而,可列举:金属乙酰丙酮酸盐、金属羧酸酯、氧氯化物、氯化物、或该等的混合物等,但并不限定于该等。作为金属种类,除Si以外可列举:Ti、Sn、Al、Zn、Zr、In等、或该等的混合物等,但并不限定于该等。亦可使用适当混合所述氧化金属的前驱物而成者。进而,作为二氧化硅的前驱物,可使用分子中含有与二氧化硅具有亲和性、反应性的水解基及具有拨水性的有机官能基的硅烷偶合剂。例如可列举:正辛基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷等硅烷单体,乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷等乙烯基硅烷,3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷等甲基丙烯酰基硅烷,2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷等环氧硅烷,3-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三乙氧基硅烷等巯基硅烷,3-辛酰硫基-1-丙基三乙氧基硅烷等含硫硅烷,3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(N-苯基)氨基丙基三甲氧基硅烷等氨基硅烷,以及使该等单体聚合而成的聚合物等。又,可藉由对该等材料中添加界面活性剂而进行中孔化。
于使用TEOS与MTES的混合物作为溶胶凝胶材料的溶液的情形时,该等的混合比例如以莫耳比计可设为1:1。于使用该溶胶凝胶材料的情形时,可藉由进行水解及聚缩合反应而生成非晶质二氧化硅。为了调整溶液的pH值作为合成条件,可添加盐酸等酸或氨等碱。又,亦可添加藉由照射紫外线等光而产生酸或碱的材料。pH值可为4以下或10以上。又,为了进行水解,亦可添加水。所添加的水量可相对于金属烷氧化物种类以莫耳比计设为1.5倍以上。
作为溶胶凝胶材料溶液的溶剂,例如可列举:甲醇、乙醇、异丙醇(IPA)、丁醇等醇类,己烷、庚烷、辛烷、癸烷、环己烷等脂肪族烃类,苯、甲苯、二甲苯、均三甲苯等芳香族烃类,二乙醚、四氢呋喃、二恶烷等醚类,丙酮、甲基乙基酮、异佛尔酮、环己酮等酮类,丁氧基乙醚、己氧基乙醇、甲氧基-2-丙醇、苄氧基乙醇等醚醇类,乙二醇、丙二醇等二醇类,乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、丙二醇单甲醚乙酸酯等二醇醚类,乙酸乙酯、乳酸乙酯、γ-丁内酯等酯类,苯酚、氯酚等酚类,N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯啶酮等酰胺类,氯仿、二氯甲烷、四氯乙烷、单氯苯、二氯苯等卤素系溶剂,二硫化碳等含杂原子化合物,水及该等的混合溶剂。又,可使用乙醇及异丙醇,又,亦可将乙醇及异丙醇与水加以混合而使用。
作为溶胶凝胶材料溶液的添加物,可使用用以调整黏度的聚乙二醇、聚环氧乙烷、羟基丙基纤维素、聚乙烯醇、或作为溶液稳定剂的三乙醇胺等烷醇胺、乙酰丙酮等β二酮、β酮酯、甲酰胺、二甲基甲酰胺、二恶烷等。
作为凹凸构造层3的材料,可使用聚硅氮烷。「聚硅氮烷」系具有硅-氮键的聚合物,且为由Si-N、Si-H、N-H等构成的SiO2、Si3N4及两者的中间固溶体SiOxNy等陶瓷前驱物无机聚合物。例如可使用日本特开平8-112879号公报记载的具有由下述通式(1)所表示的单元构成的主骨架,于相对低温下陶瓷化而改性为二氧化硅的化合物。
通式(1):-Si(R1)(R2)-N(R3)-
所述通式(1)中,R1、R2、R3分别表示氢原子、烷基、烯基、环烷基、芳基、烷基硅烷基、烷基氨基或烷氧基。
作为凹凸构造层3的材料,亦可使用全氢聚硅氮烷(亦称为PHPS)或有机聚硅氮烷,亦可使用:使聚硅氮烷与硅烷氧化物反应而获得的硅烷氧化物加成聚硅氮烷(例如,日本特开平5-238827号公报)、使聚硅氮烷与去水甘油反应而获得的去水甘油加成聚硅氮烷(例如,日本特开平6-122852号公报)、使聚硅氮烷与醇反应而获得的醇加成聚硅氮烷(例如,日本特开平6-240208号公报)、使聚硅氮烷与金属羧酸盐反应而获得的金属羧酸盐加成聚硅氮烷(例如,日本特开平6-299118号公报)、使聚硅氮烷与含金属的乙酰丙酮酸盐错合物反应而获得的乙酰丙酮酸盐错合物加成聚硅氮烷(例如,日本特开平6-306329号公报)、添加金属微粒子而获得的添加金属微粒子的聚硅氮烷(例如,日本特开平7-196986号公报)等。作为制备含有聚硅氮烷的液体的有机溶剂,可使用脂肪族烃、脂环式烃、芳香族烃等烃溶剂、卤化烃溶剂、脂肪族醚、脂环式醚等醚类。有机聚硅氮烷可为与其Si键结的氢部分的一部分经烷基等取代的衍生物。为了促进对氧化硅化合物的改质,亦可添加胺或金属的触媒。
又,作为凹凸构造层3,亦可使用树脂。作为硬化性树脂,例如可列举:光硬化型、热硬化型、湿气硬化型、及化学硬化型(二液混合)等树脂。具体而言,可列举:环氧系、丙烯酸系、甲基丙烯酸系、乙烯醚系、氧杂环丁烷系、氨基甲酸乙酯系、三聚氰胺系、脲系、聚酯系、聚烯烃系、酚系、交联型液晶系、氟系、硅酮系、聚酰胺系等的单体、低聚物、聚合物等各种树脂。
又,可于凹凸构造层3的表面进行疏水化处理。作为疏水化处理的方法,可使用已知的方法。例如,若凹凸构造层3的表面为二氧化硅表面,则可以二甲基二氯硅烷、三甲基烷氧基硅烷等进行疏水化处理,亦可以六甲基二硅氮烷等三甲基硅烷基化剂与硅酮油进行疏水化处理,还可使用利用超临界二氧化碳的金属氧化物粉末的表面处理方法。藉由使凹凸构造层3的表面为疏水性,于将光学基板1用于有机EL元件等器件(device)的制造的情形时,于该器件的制造步骤中,可容易自光学基板1除去水分,可防止有机EL元件中产生暗点之类的缺陷、或防止器件的劣化。又,亦可以防止水分或氧等气体的渗入为目的,而于凹凸构造层3的表面设置阻气层。
凹凸构造层3的材料可为于无机材料或硬化性树脂材料中含有紫外线吸收材料者。紫外线吸收材料具有藉由吸收紫外线将光能转换为如热的无害形态而抑制膜的劣化的作用。作为紫外线吸收材料,可使用先前以来公知者,例如,可列举:苯并三唑系吸收剂、三嗪(triazine)系吸收剂、水杨酸衍生物系吸收剂、二苯甲酮系吸收剂等。
凹凸构造层3是藉由如下方式形成:将如上所述制备的溶胶凝胶材料的溶液或树脂涂布于支持基板2上,进而转印凹凸图案转印用的模具的凹凸图案。对于凹凸图案转印用的模具及于凹凸构造层3上转印凹凸图案的制造步骤,后面会进行叙述。
其次,对形成于凹凸构造层3的表面的凹凸形状进行说明。为了分析该凹凸形状,可利用原子力显微镜(AFM)等扫描式探针显微镜(SPM)而获得。于本实施形态中,藉由使用扫描式探针显微镜(例如,日立高新技术科学股份有限公司制造的制品名「E-sweep」等),而于下述分析条件下分析凹凸构造层3的凹凸形状,获得凹凸分析图像及俯视分析图像。于本说明书中,以下定义的凹凸深度分布的平均值、及凹凸深度的标准偏差、凹凸的平均深度、凹凸的平均间距、凸部的宽度的平均值、直线区间与曲线区间的比率与形成有凹凸的表面的材料无关,可利用如下述的测定方法而求出。
<分析条件>
测定方式:悬臂断续接触方式
悬臂的材质:硅
悬臂的杆宽:40μm
悬臂的尖梢前端的直径:10nm
使用扫描式探针显微镜(例如,日立高新技术科学股份有限公司制造的制品名「E-sweep」等),对形成在光学基板1的凹凸构造层3表面的凹凸形状测定凹凸分析图像。于凹凸分析时,以所述条件测定任意3μm见方(纵3μm、横3μm)或10μm见方(纵10μm、横10μm)的测定区域,求出凹凸分析图像。以奈米尺度分别求出此时测定区域内的16384点(纵128点×横128点)以上的测定点的凹凸深度的数据。再者,此种测定点的数量亦根据所使用的测定装置的种类或设定而有所不同。例如,于使用所述日立高新技术科学股份有限公司制造的制品名「E-sweep」作为测定装置的情形时,可于3μm见方或10μm见方的测定区域内进行65536点(纵256点×横256点)的测定(以256×256像素的分辨率测定)。此处,对于凹凸分析图像,为了提高测定精度,亦可实施包含1次倾斜修正的平坦处理。又,为了于以下叙述的与凹凸形状相关的各种分析中保证充分的测定精度,测定区域可设为将该测定区域所含的凸部的宽度的平均值的15倍以上的长度设为1边的长度的正方形状的区域。
凹凸深度的测定具体而言可藉由以下的方式进行。首先,确定全测定点中距支持基板2的表面的高度最高的测定点P。并且,将包含该测定点P且与支持基板2的表面平行的面决定为基准面(水平面),算出距该基准面的深度的值作为凹凸深度的数据。距基准面的深度的值例如可为自测定点P的距支持基板2的高度的值减去各测定点的距支持基板2的高度所得的差量。此种凹凸深度的数据根据测定装置(例如,日立高新技术科学股份有限公司制造的制品名「E-sweep」等),可藉由测定装置中的软件等自动计算而求出。
以如此方式求出各测定点的凹凸深度的数据之后,采用可藉由求出其算术平均及标准偏差而算出的值分别作为凹凸深度分布的平均值及凹凸深度的标准偏差。
凹凸的平均深度于测定形成有凹凸的凹凸构造层3的表面的凸部与凹部的深度的差(相互邻接的凸部的顶部与凹部的底部的深度方向的距离)的情形时,是指深度的差的平均值。此种凹凸的平均深度可藉由于所述凹凸分析图像中,测定任意邻接的凸部的顶部与凹部的底部的深度方向的距离100点以上,求出其算术平均而算出。
凹凸的平均间距于测定形成有凹凸的凹凸构造层3的表面的凹凸的间距(相邻凸部的顶部彼此或相邻凹部的底部彼此的间隔)的情形时,是指凹凸的间距的平均值。此种凹凸的间距的平均值可藉由测定所述凹凸分析图像中的任意相邻凸部的顶部彼此或相邻凹部的底部彼此的间隔100点以上,求出其算术平均而算出。
凹凸的平均间距例如可设为100~1500nm的范围内,进而可设为200~1200nm的范围内。凹凸深度分布的平均值可设为20~200nm的范围内,进而可设为30~150nm的范围内。凹凸深度的标准偏差可设为10~100nm的范围内。
于本实施形态中,将凹凸深度为凹凸深度分布的平均值以上的区域定义为凸部,将凹凸深度未达凹凸深度分布的平均值的区域定义为凹部。例如,藉由以用白色显示凸部,用黑色显示凹部的方式对凹凸分析图像进行处理,获得如图2所示的俯视分析图像(黑白图像)。图2是表示本实施形态的光学基板1的测定区域的俯视分析图像的一例的图。
又,凸部的宽度是指俯视分析图像的凸部(白色显示部)的宽度。此种凸部的宽度的平均值可藉由自俯视分析图像的凸部中选择任意100个以上的部位,对各个部位测定相对于凸部的延伸方向于俯视上大致正交的方向的自凸部的交界至相反侧的交界的长度,求出其算术平均而算出。
再者,算出凸部的宽度的平均值时,如上所述,使用自俯视分析图像的凸部随机抽出的位置的值,可不使用凸部分支的位置的值。于凸部中,某区域是否为分支的区域,例如可藉由该区域是否延伸一定长度以上而判定。更具体而言,可藉由该区域的延伸长度相对于该区域的宽度的比是否为一定值(例如1.5)以上而判定。
使用图3,说明对在向某方向延伸的凸部的中途位置,向与该凸部的延伸轴线大致正交的方向突出的区域判定该区域是否分支的方法的一例。此处,凸部的延伸轴线于将是否分支的判定对象区域自凸部除外的情形时,是指沿着根据凸部的外缘形状决定的凸部的延伸方向的假想轴线。更具体而言,凸部的延伸轴线是以通过与凸部的延伸方向正交的凸部的宽度的大致中心点的方式引出的线。图3(a)及图3(b)均为仅将俯视分析图像的凸部的一部分抽出进行说明的概要图,区域S表示凸部。图3(a)及图3(b)中,将于凸部的中途位置突出的区域A1、A2决定为是否分支的判定对象区域。于该情形时,将区域A1、A2自凸部除外的情形时,将通过与凸部的延伸方向正交的凸部的宽度的大致中心点的线规定为延伸轴线L1、L2。此种延伸轴线可藉由计算机的图像处理而规定,亦可由实施分析作业的作业者规定,亦可藉由计算机的图像处理及作业者的手工作业两者规定。于图3(a)中,区域A1是于沿延伸轴线L1延伸的凸部的中途位置,向与延伸轴线L1正交的方向突出。于图3(b)中,区域A2是于沿延伸轴线L2延伸的凸部的中途位置,向与延伸轴线L2正交的方向突出。再者,关于相对于与延伸轴线L1、L2正交的方向倾斜突出的区域,亦只要使用与以下叙述的关于区域A1、A2的思考方法同样的思考方法,判定是否为分支即可。
根据所述判定方法,区域A1的延伸长度d2相对于区域A1的宽度d1的比大约为0.5(未达1.5),因此判定区域A1为非分支的区域。于该情形时,通过区域A1且与延伸轴线L1正交的方向的长度d3为用以算出凸部的宽度的平均值的测定值之一。另一方面,区域A2的延伸长度d5相对于区域A2的宽度d4的比大约为2(1.5以上),因此判定区域A2为分支的区域。于该情形时,通过区域A2且与延伸轴线L2正交的方向的长度d6并非用以算出凸部的宽度的平均值的测定值之一。
如图2所示,本实施形态的光学基板1中,凹凸构造层3的表面形成的凹凸形状所含的凸部(白色部分)的延伸方向于俯视上呈不规则分布。即,凸部并非规则准确排列的条纹状或规则准确配置的点形状等,成为于不规则方向延伸的形状。又,测定区域即凹凸构造层3的特定区域中,每单位面积的区域所含的凸部的俯视上的轮廓线包含直线区间多于曲线区间。
图4是表示比较例的光学基板的测定区域的俯视分析图像的一例的图。于本实施形态中,所谓「包含直线区间多于曲线区间」是指直觉上未形成如图4所示的比较例的光学基板般于凸部的轮廓线上的全区间中弯曲的区间占大部分的凹凸图案。凸部的俯视上的轮廓线是否包含直线区间多于曲线区间,可藉由使用例如以下所示的两种曲线区间的定义方法中任一者而判定。
(曲线区间的第一定义方法)
于曲线区间的第一定义方法中,曲线区间于藉由以凸部的宽度的平均值的π(圆周率)倍的长度划分凸部的俯视上的轮廓线而形成多个区间的情形时,定义为区间的两端点间的直线距离相对于两端点间的轮廓线的长度的比为0.75以下的区间。又,直线区间定义为所述多个区间中曲线区间以外的区间即所述比大于0.75的区间。以下,参照图5(a),对使用所述第一定义方法判定凸部的俯视上的轮廓线是否包含直线区间多于曲线区间的顺序的一例进行说明。图5(a)是表示凹凸构造层3的俯视分析图像的一部分的图,为方便起见,涂布白色表示凹部。区域S1表示凸部,区域S2表示凹部。
顺序1-1.自测定区域内的多个凸部选择一个凸部。将该凸部的轮廓线X上的任意位置决定为起点。图5(a)中,作为一例,将点A设定为起点。自该起点,于凸部的轮廓线X上,以特定的间隔设置基准点。此处,特定的间隔为凸部的宽度的平均值的π(圆周率)/2倍的长度。于图5(a)中,作为一例,依序设定点B、点C及点D。
顺序1-2.将作为基准点的点A~D设定于凸部的轮廓线X上后,可设定判定对象的区间。此处,将起点及终点为基准点,且包含成为中间点的基准点的区间设定为判定对象。于图5(a)的例中,于选择点A作为区间的起点的情形时,自点A数起设定为第二个的点C成为区间的终点。距点A的间隔此处设定为凸部的宽度的平均值的π/2倍的长度,因此点C是沿轮廓线X以凸部的宽度的平均值的π倍的长度自点A偏离的点。同样,于选择点B作为区间的起点的情形时,自点B数起设定为第二个的点D成为区间的终点。再者,此处,以设定好的顺序设定成为对象的区间,点A为最初设定的点。即,最初,将点A及点C的区间(区间AC)设为处理对象的区间。然后,测定如图5(a)所示的连接点A及点C的凸部的轮廓线X的长度La与点A及点C之间的直线距离Lb。
顺序1-3.使用顺序1-2中测定的长度La及直线距离Lb,计算直线距离Lb相对于长度La的比(Lb/La)。于该比成为0.75以下的情形时,判定成为凸部的轮廓线X的区间AC的中点的点B为存在于曲线区间的点。另一方面,于所述比大于0.75的情形时,判定点B为存在于直线区间的点。再者,图5(a)所示的例中,所述比(Lb/La)为0.75以下,因此判定点B为存在于曲线区间的点。
顺序1-4.对于分别选择顺序1-1中设定的各点作为起点的情形,执行顺序1-2及顺序1-3。
顺序1-5.对测定区域内的所有凸部执行顺序1-1~顺序1-4。
顺序1-6.于对测定区域内的所有凸部设定的所有点中判定为存在于直线区间的点的点的比率为整体的50%以上的情形时,判定为凸部的俯视上的轮廓线包含直线区间多于曲线区间。另一方面,于对测定区域内的所有凸部设定的所有点中判定为存在于直线区间的点的点的比率未达整体的50%的情形时,判定为凸部的俯视上的轮廓线包含曲线区间多于直线区间。
所述顺序1-1~顺序1-6的处理可藉由测定装置所具备的测定功能进行,亦可藉由执行与所述测定装置不同的分析用软件等而进行,亦可以手动进行。
再者,所述顺序1-1中,于凸部的轮廓线上设定点的处理只要于以下情形时结束即可,即绕凸部1周或自测定区域超出,因此无法继续设定点。又,对于最初设定的点与最后设定的点的外侧的区间,由于无法算出所述比(Lb/La),故只要设为所述判定的对象外即可。又,对于轮廓线的长度未满凸部的宽度的平均值的π倍的凸部,只要设为所述判定的对象外即可。
(曲线区间的第二定义方法)
于曲线区间的第二定义方法中,曲线区间于藉由以凸部的宽度的平均值的π(圆周率)倍的长度划分凸部的俯视上的轮廓线而形成多个区间的情形时,定义为连接区间的一端(点A)及该区间的中点(点B)的线段(线段AB)与连接该区间的另一端(点C)及该区间的中点(点B)的线段(线段CB)所成的两个角度中较小(成为180°以下)的角度为120°以下的区间。又,直线区间定义为所述多个区间中曲线区间以外的区间,即所述角度大于120°的区间。以下,参照图5(b),对使用所述第二定义方法判定凸部的俯视上的轮廓线是否包含直线区间多于曲线区间的顺序的一例进行说明。图5(b)表示与图5(a)相同的凹凸构造层3的俯视分析图像的一部分的图。
顺序2-1.自测定区域内的多个凸部选择一个凸部。将该凸部的轮廓线X上的任意位置决定为起点。于图5(b)中,作为一例,将点A设定为起点。自该起点,于凸部的轮廓线X上以特定的间隔设置基准点。此处,特定的间隔为凸部的宽度的平均值的π(圆周率)/2倍的长度。于图5(b)中,作为一例,依序设定点B、点C及点D。
顺序2-2.将作为基准点的点A~D设定于凸部的轮廓线X上后,可设定判定对象的区间。此处,将起点及终点为基准点,且包含成为中间点的基准点的区间设定为判定对象。于图5(b)的例中,于选择点A作为区间的起点的情形时,自点A数起设定为第二个的点C成为区间的终点。距离点A的间隔此处设定为凸部的宽度的平均值的π/2倍的长度,因此点C为沿轮廓线X以凸部的宽度的平均值的π倍的长度自点A偏离的点。同样,于选择点B作为区间的起点的情形时,自点B数起设定为第二个的点D成为区间的终点。再者,此处,以设定好的顺序设定成为对象的区间,点A为最初设定的点。即,最初,将点A及点C的区间设为处理对象的区间。然后,测定线段AB与线段CB所成的两个角度中较小(为180°以下)的角度θ。
顺序2-3.于角度θ为120°以下的情形时,判定点B为存在于曲线区间的点。另一方面,于角度θ大于120°的情形时,判定点B为存在于直线区间的点。再者,于图5(b)所示的例中,角度θ为120°以下,因此判定点B为存在于曲线区间的点。
顺序2-4.对于分别选择顺序2-1中设定的各点作为起点的情形,执行顺序2-2及顺序2-3。
顺序2-5.对测定区域内的所有凸部执行顺序2-1~顺序2-4。
顺序2-6.于对测定区域内的所有凸部设定的所有点中判定为存在于直线区间的点的点的比率为整体的70%以上的情形时,判定凸部的俯视上的轮廓线包含直线区间多于曲线区间。另一方面,于对测定区域内的所有凸部设定的所有点中判定为存在于直线区间的点的点的比率未达整体的70%的情形时,判定凸部的俯视上的轮廓线包含曲线区间多于直线区间。
所述顺序2-1~2-6的处理可藉由测定装置所具备的测定功能进行,亦可藉由执行与所述测定装置不同的分析用软件等而进行,亦可以手动进行。
再者,所述顺序2-1中,于凸部的轮廓线上设定点的处理只要于以下情形时结束即可,即绕凸部1周或自测定区域超出,因此无法继续设定点。又,对于最初设定的点与最后设定的点的外侧的区间,由于无法算出所述角度θ,因此只要设为所述判定的对象外即可。又,对于轮廓线的长度未满凸部的宽度的平均值的π倍的凸部,只要设为所述判定的对象外即可。
如以上所述,藉由使用曲线区间的第一及第二定义方法的任一者,可对测定区域判定凸部的俯视上的轮廓线X是否包含直线区间多于曲线区间。再者,对某光学基板1的凹凸构造层3进行的「每单位面积的区域所含的凸部的俯视上的轮廓线是否包含直线区间多于曲线区间」的判定可藉由根据自光学基板1的凹凸构造层3的表面上的区域随机抽出所测定的一个测定区域进行判定而进行,亦可藉由对有关相同的光学基板1的多个不同测定区域的判定结果综合性判定而进行。于该情形时,例如可采用有关多个不同测定区域的判定结果中较多的判定结果作为「每单位面积的区域所含的凸部的俯视上的轮廓线是否包含直线区间多于曲线区间」的判定结果。藉由以满足所述形状的条件的方式于凹凸构造层3的表面形成凹凸形状,可降低漏电流的产生,可提高发光效率。
于光学基板1中,相对于凹凸构造层3的凸部的延伸方向于俯视上大致正交的方向的凸部的宽度为固定。凸部的宽度是否为固定可根据藉由所述测定获得的100点以上的凸部的宽度而判定。具体而言,根据100点以上的凸部的宽度算出凸部的宽度的平均值及凸部的宽度的标准偏差。并且,将藉由将凸部的宽度的标准偏差除以凸部的宽度的平均值而算出的值(凸部的宽度的标准偏差/凸部的宽度的平均值)定义为凸部的宽度的变异系数。凸部的宽度越固定(宽度的变动越少),则该变异系数成为越小的值。藉此,可藉由变异系数是否为特定值以下,而判定凸部的宽度是否为固定。例如,于变异系数为0.25以下的情形时,可将凸部的宽度定义为固定。藉由以满足所述形状的条件的方式于凹凸构造层3的表面形成凹凸形状,可降低漏电流的产生,而可提高发光效率。
再者,于以下的说明中,将第一定义方法中直线区间的比率显示为50%以上(或第二定义方法中直线区间的比率显示为70%以上)的条件称为「直线条件」,将凸部的宽度的变异系数显示为0.25以下的条件称为「宽度条件」。
关于光学基板1,对利用扫描式探针显微镜分析形成在凹凸构造层3表面的凹凸形状而获得的凹凸分析图像实施二维高速傅立叶变换处理而获得傅立叶变换像的情形时,傅立叶变换像显示以波数的绝对值为0μm-1的原点为大致中心的圆状或圆环状花样,且圆状或圆环状花样存在于波数的绝对值成为10μm-1以下(可设为0.667~10μm-1的范围内,进而可设为0.833~5μm-1的范围内)的范围内的区域内亦可。藉由以满足所述条件(以下称为「FFT条件」)的方式于凹凸构造层3的表面形成凹凸形状,可充分减少发光的波长相依性及指向性(向固定的方向发出强光的性质)。
「傅立叶变换像的圆状或圆环状花样」是于傅立叶变换像中藉由亮点集合而观测到的花样。因此,此处所谓「圆状」意指亮点集合而成的花样几乎看成圆形的形状,且为亦包含外形的一部分看成凸状或凹状者的概念。又,「圆环状」意指亮点集合而成的花样几乎看成圆环状,且为如下概念:亦包含环的外侧的圆或内侧的圆的形状几乎看成圆形的形状者且亦包含该环的外侧的圆或内侧的圆的外形的一部分看成凸状或凹状者。又,「圆状或圆环状花样可存在于波数的绝对值成为10μm-1以下(可设为0.667~10μm-1的范围内,进而可设为0.833~5μm-1的范围内)的范围内的区域内」是指构成傅立叶变换像的亮点中30%以上的亮点存在于波数的绝对值成为10μm-1以下(可设为0.667~10μm-1的范围内,进而可设为0.833~5μm-1的范围内)的范围内的区域内。
再者,关于凹凸构造的图案与傅立叶变换像的关系,可知如下情况。于凹凸构造本身于间距上无分布或指向性的情形时,傅立叶变换像亦以无规图案(无花样)显现,但于凹凸构造于XY方向上整体为等向性但于间距上存在分布的情形时,显现圆或圆环状傅立叶变换像。又,于凹凸构造具有单一间距的情形时,有傅立叶变换像所显现的圆环变得清晰(sharp)的倾向。
所述傅立叶变换像是藉由如下方式获得:利用扫描式探针显微镜(例如,日立高新技术科学股份有限公司制造的制品名「E-sweep」等)分析形成在凹凸构造层3表面的凹凸形状,获得凹凸分析图像之后,对该凹凸分析图像实施二维高速傅立叶变换处理。所述凹凸分析图像的二维高速傅立叶变换处理可藉由使用具备二维高速傅立叶变换处理软件的计算机的电子图像处理而容易进行。
[光学基板的制造方法]
其次,对所述光学基板1的制造方法进行说明。光学基板1例如可藉由如下方式而制造。首先,于在支持基板2上涂布成为凹凸构造层3的材料的溶胶凝胶材料而形成的基底材料层4按压形成有凹凸图案的膜状模具5,并且使基底材料层4硬化。继而,自硬化后的基底材料层4(凹凸构造层3)将膜状模具5取下。以下,使用图6,对膜状模具5及所述步骤进行详细说明。
如图6所示,膜状模具5具备:基板部5a、及形成于基板部5a上的凹凸部5b。基板部5a及凹凸部5b均具有可挠性。凹凸部5b的表面藉由自下述金属模具8转印凹凸图案而预先形成有凹凸图案。基板部5a为膜或片状,例如由硅酮树脂、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、环烯烃聚合物(COP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、聚酰亚胺(PI)、或聚芳酯等有机材料形成。又,凹凸部5b可由与基板部5a相同的材料一体地形成,亦可使用不同材料。作为形成凹凸部5b的材料,可使用光硬化性树脂、热硬化性树脂、热塑性树脂等。又,于基板部5a上,可为了提高密接性而进行表面处理或设置易接着层,亦可以防止水分或氧等气体的渗入为目的而设置阻气层。
膜状模具5的尺寸、尤其长度可根据量产的光学基板1的尺寸、或一次制造制程中连续性制造的光学基板1的数量(批数)而适当设定。例如,可制成长度10m以上的长条模具,将卷取于辊的膜状模具5一面自辊连续性卷出一面连续性转印于多个基板。膜状模具5的宽度可为50~3000mm,厚度可为1~500μm。于基板部5a与凹凸部5b之间,为了提高密接性,可实施表面处理或易接着处理。又,视需要,可于凹凸部5b的凹凸图案面上实施脱模处理。
如图6所示,藉由在按压辊6与搬送至其正下方的支持基板2之间送入膜状模具5,膜状模具5的凹凸部5b的凹凸图案转印于支持基板2上的基底材料层4。此处,于基底材料层4上按压膜状模具5后,亦可预煅烧基底材料层4。藉由预煅烧,推进基底材料层4的凝胶化,使凹凸图案固化,而于剥离时不易走样。于进行预煅烧的情形时,可于大气中以40~150℃的温度进行加热。再者,预煅烧并非必需。
膜状模具5的按压或基底材料层4的预煅烧之后,自基底材料层4剥离膜状模具5。膜状模具5的剥离时,可采用公知的剥离方法。例如可一面加热一面剥离膜状模具5。藉此,可释出自基底材料层4产生的气体,防止基底材料层4内产生气泡。于使用辊制程的情形时,与压制式中使用的板状模具相比,剥离力可较小,基底材料层4不会残留于膜状模具5,可容易将膜状模具5自基底材料层4剥离。尤其,一面加热一面对基底材料层4按压,因此反应容易进行,刚按压后,膜状模具5容易自基底材料层4剥离。进而,为了提高膜状模具5的剥离性,可使用剥离辊7。于本实施形态中,如图6所示,将剥离辊7设置于按压辊6的下游侧,利用剥离辊7一面对基底材料层4赋予势能,一面旋转支持膜状模具5。藉此,可仅以按压辊6与剥离辊7之间的距离(固定时间)维持膜状模具5附着于基底材料层4的状态。并且,以于剥离辊7的下游侧将膜状模具5提起至剥离辊7的上方的方式变更膜状模具5的路线。藉此,膜状模具5自形成有凹凸的基底材料层4剥离。再者,于膜状模具5附着于基底材料层4的期间,可进行所述基底材料层4的预煅烧或加热。再者,于使用剥离辊7的情形时,例如可藉由一面加热至40~150℃一面剥离,而使模具50的剥离更加容易。
自基底材料层4剥离膜状模具5之后,可使基底材料层4硬化。藉此,形成图1所示的具有凹凸图案的凹凸构造层3。于本实施形态中,可藉由正式煅烧而使由溶胶凝胶材料构成的基底材料层4硬化。藉由正式煅烧,使构成基底材料层4的二氧化硅(非晶二氧化硅)中所含的羟基等脱离,而使基底材料层4变得更牢固。正式煅烧可以200~1200℃的温度进行5分钟~6小时左右。以此方式使基底材料层4硬化,形成具有与膜状模具5的凹凸图案对应的凹凸图案的凹凸构造层3。此时,于凹凸构造层3由二氧化硅构成的情形时,根据煅烧温度、煅烧时间,成为非晶质状态、晶质状态、或非晶质与晶质的混合状态。
又,亦可将藉由照射紫外线等光而产生酸或碱的材料添加于基底材料层4。又,于将膜状模具5的凹凸部5b的凹凸图案转印于支持基板2上的基底材料层4时,亦可对基底材料层4照射UV或准分子UV等能量线而进行光硬化,藉此制造光学基板1。又,亦可以防止水分或氧等气体的渗入为目的而于凹凸构造层3的表面设置阻气层。
[膜状模具的制造方法]
其次,对膜状模具5的制造方法进行说明。为了制作膜状模具5,最初,制作用以形成模具的凹凸图案的母模图案。母模的凹凸图案例如可使用如下方法形成:本申请人等记载于WO2012/096368号的利用嵌段共聚物的加热下的自体组织化(微相分离)的方法(以下,适当称为「BCP(Block Copolymer)热退火法」),或本申请人等揭示于WO2011/007878A1的利用嵌段共聚物的溶剂氛围下的自体组织化的方法(以下,适当称为「BCP溶剂退火法」)。母模的凹凸图案可利用光微影法代替BCP热退火法、及BCP溶剂退火法而形成。此外,亦可藉由例如切削加工法、电子束直接绘图法、粒子线束加工法及操作探针加工法等微细加工法、以及使用微粒子的自体组织化的微细加工法而制作母模的凹凸图案。于利用BCP热退火法形成图案的情形时,形成图案的材料可使用任意材料。例如,可为由选自由如聚苯乙烯之类的苯乙烯系聚合物、如聚甲基丙烯酸甲酯之类的聚甲基丙烯酸烷基酯、聚环氧乙烷、聚丁二烯、聚异戊二烯、聚乙烯吡啶、及聚乳酸所组成的群中的2种的组合所构成的嵌段共聚物。
BCP溶剂退火法是于WO2012/096368号记载的BCP热退火法中,代替进行第一加热步骤、蚀刻步骤及第二加热步骤,将涂布于基板上并干燥而成的嵌段共聚物的薄膜于有机溶剂蒸气的氛围下进行溶剂退火(溶剂相分离)处理,而将嵌段共聚物的相分离构造形成于薄膜内的方法。可藉由该溶剂退火处理进行嵌段共聚物的自体组织化,使嵌段共聚物发生微相分离而形成凹凸构造。
溶剂退火处理例如可藉由使如干燥器的可密闭的容器内部形成有机溶剂的蒸气氛围,将作为对象物的嵌段共聚物的薄膜暴露该氛围下而实施。有机溶剂蒸气于促进嵌段共聚物的相分离方面可为高浓度。又,有机溶剂蒸气可为饱和蒸气压。于该情形时,浓度管理亦相对容易。例如,于有机溶剂为氯仿的情形时,已知饱和蒸气量于室温(0℃~45℃)下为0.4g/l~2.5g/l。溶剂退火处理的处理时间可为6小时~168小时,亦可为12小时~48小时、或12小时~36小时。
用于溶剂退火处理的有机溶剂可为沸点为20℃~120℃的有机溶剂。例如,可使用氯仿、二氯甲烷、甲苯、四氢呋喃(THF)、丙酮、二硫化碳、该等的混合溶剂等。其中,可使用氯仿、二氯甲烷、丙酮、丙酮/二硫化碳的混合溶剂。溶剂退火的氛围温度可于0℃~45℃的范围内进行。若溶剂退火的氛围温度高于45℃,则形成于薄膜的凹凸构造变钝易于走样。若为低于0℃的环境,则有机溶剂不易蒸发,难以引起嵌段共聚物的相分离。
亦可对藉由所述溶剂退火处理获得的薄膜的凹凸构造实施加热处理。由于藉由所述溶剂退火处理已形成凹凸构造,故而该加热处理使形成的凹凸构造变得光滑,但并非必需。因某些原因,而有于所述溶剂退火处理后的凹凸构造的表面的一部分产生突起的情形,或对调整凹凸构造的周期或高度的目的有效的情形。加热温度例如可设为构成嵌段共聚物的聚合物片段的玻璃转移温度以上,例如可设为其等的均聚物的玻璃转移温度以上且高于玻璃转移温度70℃的温度以下。加热处理可使用烘箱等,于大气氛围下进行。可于进行溶剂退火处理之后,藉由利用UV或准分子UV等能量线照射的蚀刻或RIE(反应性离子蚀刻)之类的干式蚀刻法而进行蚀刻。又,可进而进行加热处理。
可于利用BCP热退火法或BCP溶剂退火法等形成凹凸图案的母模之后,利用电铸法等形成进而转印有凹凸图案的金属模具。最初,可利用无电解镀敷、溅镀、及蒸镀等将用于电铸处理的成为导电层的籽晶层形成于具有图案的母模上。为了使后续电铸步骤的电流密度均匀,固定藉由后续电铸步骤堆积的金属层的厚度,籽晶层的厚度可为10nm以上。作為籽晶層的材料,例如可使用鎳、銅、金、銀、鉑、鈦、鈷、錫、鋅、鉻、金-鈷合金、金-鎳合金、硼-鎳合金、焊料、銅-鎳-鉻合金、錫鎳合金、鎳-鈀合金、鎳-鈷-磷合金、及該等的合金等。其次,藉由电铸(电场镀敷)于籽晶层上堆积金属层。金属层的厚度例如可设为包含籽晶层的厚度在内以整体计为10~3000μm的厚度。作为藉由电铸而堆积的金属层的材料,可使用可用作籽晶层的所述金属种类的任一种。就向后续膜状模具5的凹凸部5b的按压、剥离及洗净等处理的容易性而言,所形成的金属层期望具有适度的硬度及厚度。
将以如上方式获得的包含籽晶层的金属层自具有凹凸构造的母模剥离而获得金属基板。金属层的剥离可物理性进行,亦可将形成图案的材料使用溶解该等的有机溶剂例如甲苯、四氢呋喃(THF)、氯仿等进行溶解而除去。于将金属基板自母模剥离时,可藉由洗净而将残留的材料成分除去。作为洗净方法,可使用利用界面活性剂等的湿式洗净、或者利用紫外线或电浆等的干式洗净。又,例如可使用黏着剂或接着剂,将残留的材料成分附着除去等。如此,获得自母模转印有图案的金属基板。
该金属基板亦可使凹凸图案为外侧形成辊状。藉此,如图7所示,获得沿外周缘形成有凹凸部8a的圆筒状的金属模具8。此处,形成于凹凸部8a的凹凸图案如上所述,是藉由利用BCP热退火法或BCP溶剂退火法等进行的嵌段共聚物的微相分离而形成的凹凸图案,且是对应于光学基板1的凹凸构造层3所形成的凹凸形状的凹凸图案。再者,于图7中,省略凹凸部8a所形成的凹凸图案的详细图标。
继而,对藉由转印金属模具8的凹凸图案而制作膜状模具5的方法进行说明。于将硬化性树脂涂布于基板部5a并于基板部5a上形成树脂层(成为凹凸部5b的部分)后,将金属模具8的凹凸部8a按压于树脂层并使树脂层硬化。此处,作为硬化性树脂,例如可使用环氧系、丙烯酸系、甲基丙烯酸系、乙烯醚系、氧杂环丁烷系、氨基甲酸乙酯系、三聚氰胺系、脲系、聚酯系、酚系、交联型液晶系、氟系、硅酮系等各种树脂。作为将硬化性树脂涂布于基板部5a的方法,例如可采用旋转涂布法、喷涂法、浸渍涂布法、滴加法、凹版印刷法、网版印刷法、凸版印刷法、模嘴涂布法、帘幕式涂布法、喷墨法、溅镀法等各种涂布方法。进而,作为使硬化性树脂硬化的条件,根据所使用的树脂的种类而有所不同,例如,硬化温度可为室温~250℃的范围内,硬化时间可为0.5分钟~3小时的范围内。又,亦可为藉由照射如紫外线或电子束之类的能量线而硬化的方法,于该情形时,照射量可为20mJ/cm2~5J/cm2的范围内。
继而,自硬化后的树脂层取下金属模具8。作为取下金属模具8的方法,并不限定于机械性剥离法,可采用公知的方法。以如此方式,获得于基板部5a上具有形成有凹凸的凹凸部5b的膜状模具5。该膜状模具5亦可用作膜形态的光学基板。
如图1(b)所示,于光学基板1中,可于凹凸构造层3上形成被覆层9。藉此,制造以凹凸构造层3的凹凸深度的标准偏差的25~150%的范围内的膜厚形成被覆层9的光学基板20。根据光学基板20,于凹凸构造层3的表面具有异物或缺陷的情形时,可利用被覆层9被覆该等。使用如此般形成有被覆层9的光学基板20作为有机EL元件用的基板的情形时,可具有良好的光提取效率,并且可有效抑制有机EL元件的漏电流。因此,形成有被覆层9的光学基板20作为用于有机EL元件等各种器件的构件是有效的。
作为被覆层9的材料(被覆材料),可使用用于凹凸构造层3的材料或与基底材料层4同样的溶胶凝胶材料或聚硅氮烷、硬化性树脂等。
作为被覆材料,可使用TiO2、ZnO、ZnS、ZrO、BaTiO3、SrTiO2等无机材料。其中,根据成膜性或折射率的关系,可使用TiO2。被覆层9可利用任意方法形成,可使用涂布溶胶凝胶材料的溶液使其凝胶化的方法、涂布无机微粒子分散液并使其干燥的方法、液相堆积法(LPD:Liquid Phase Deposition)等。于使用TiO2的分散液的情形时,可使用利用旋转涂布等涂布使用钛的烷氧化物或有机化合物的溶胶凝胶溶液,对其干燥加热而使其凝胶化的溶胶凝胶法。
又,亦可使用硅烷偶合剂作为被覆材料。藉此,于使用具有凹凸构造层3的光学基板20制造有机EL元件的情形时,可提高被覆层9与形成于其上的电极等层之间的密接性,可提高有机EL元件的制造步骤中的洗净步骤或高温处理步骤中的耐性。用于被覆层9的硅烷偶合剂的种类并无特别限制。作为此种硅烷偶合剂,例如可使用RSiX3所示的有机化合物。R为包含选自乙烯基、缩水甘油氧基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基、氨基及巯基中的至少1种的有机官能基,X为卤素元素或烷氧基。作为涂布硅烷偶合剂的方法,例如可采用旋转涂布法、喷涂法、浸渍涂布法、滴加法、凹版印刷法、网版印刷法、凸版印刷法、模嘴涂布法、帘幕式涂布法、喷墨法、溅镀法等各种涂布方法。其后,根据各材料,于适当的条件下使其干燥,藉此可获得硬化的膜。例如,可于100~150℃加热干燥15~90分钟。
又,可于被覆层9的表面实施疏水化处理。疏水化处理的方法只要使用已知的方法即可,例如,若被覆层9的表面为二氧化硅表面,则可利用二甲基二氯硅烷、三甲基烷氧基硅烷等进行疏水化处理,亦可使用利用六甲基二硅氮烷等三甲基硅烷基化剂与硅酮油进行疏水化处理的方法,亦可使用利用超临界二氧化碳的金属氧化物粉末的表面处理方法。藉由使被覆层9的表面为疏水性,而于将光学基板20用于有机EL元件等器件的制造的情形时,可于制造步骤中容易自光学基板20除去水分。藉此,可防止有机EL元件中产生暗点之类的缺陷、或防止器件的劣化。
基底材料及/或被覆材料可为于无机材料或硬化性树脂材料中含有紫外线吸收材料者。紫外线吸收材料具有藉由吸收紫外线将光能转换为如热的无害形态而抑制膜的劣化的作用。作为紫外线吸收剂,可使用先前以来公知者,例如可使用苯并三唑系吸收剂、三嗪系吸收剂、水杨酸衍生物系吸收剂、二苯甲酮系吸收剂等。
[有机EL元件]
图8(a)是模式性表示使用光学基板1作为衍射光栅基板的有机EL元件(发光元件)的一例(有机EL元件100)的剖视图。图8(b)是模式性表示使用光学基板20作为衍射光栅基板的有机EL元件(发光元件)的一例(有机EL元件200)的剖视图。
作为积层有机层11的方法,可适当采用蒸镀法、溅镀法、旋转涂布法、模嘴涂布法等公知的方法。如图8(a)所示,有机EL元件100是以形成于凹凸构造层3的表面的凹凸形状于各层中得以维持的方式依序积层支持基板2、凹凸构造层3、第一电极10、有机层11、第二电极12而形成。
另一方面,如图8(b)所示,于利用先前公知的涂布法于凹凸构造层3上形成被覆层9的情形时,由于凹凸构造层3的表面的凹部容易积存用以形成被覆层9的液体,故而被覆层9的形状成为较凹凸构造层3的凹凸形状平缓的凹凸形状。并且,形成于被覆层9上的第一电极10、有机层11、第二电极12是以形成于被覆层9的表面的凹凸形状于各层中得以维持的方式而形成。
然而,于所述的任一情形时,有机层11的表面可以较形成于凹凸构造层3或被覆层9的表面的凹凸图案平缓的形状形成。又,其表面亦可为平坦。同样,积层于有机层11上的第二电极12的表面可以较形成于有机层11的凹凸图案平缓的形状形成,亦可为平坦。例如,于有机层11利用先前公知的涂布法形成的情形时,有机层11的形状成为较第一电极10的凹凸形状进而平缓的凹凸形状。
第一电极10使来自形成于其上的有机层11的光透射至光学基板1侧,故而具有透射性。因此,亦称为透明电极。作為電極材料,例如使用氧化銦、氧化鋅、氧化錫、及作為該等的複合體的銦-錫-氧化物(ITO)、金、鉑、銀、銅。该等之中,就透明性与导电性的观点而言,可使用ITO。有机层11只要可用于有机EL元件的有机层,则无特别限制,可适当利用公知的有机层。作为第二电极12的材料,可适当使用功函数小的物质,并无特别限定,例如可列举:铝、MgAg、MgIn、AlLi。
图9表示有机EL元件100的变化形态(有机EL元件300)。该有机EL元件300使用于支持基板2的外侧面(与形成有凹凸构造层3的面相反侧的面)设置有光学功能层13的光学基板30作为衍射光栅。藉由设置此种光学功能层13,可抑制通过支持基板2内的光于支持基板2(包含光学功能层13)与空气的界面进行全反射,可提高光提取效率。作为光学功能层13,例如可采用半球透镜、波浪形(corrugate)构造透镜(日本特开2011-243308中记载的微透镜)。光学功能层13只要为可用于有机EL元件300的光的提取者,则无特别限制,可使用具有可控制光的折射、或聚光、扩散(散射)、衍射、反射等将光取出至元件外侧的构造的任意光学构件。作为光学功能层13,例如可使用如半球透镜之类的凸透镜、凹透镜、棱镜透镜、圆柱状透镜、双凸(lenticular)型透镜、可利用与制造所述光学基板1同样的方法形成的由波浪形构造的凹凸层构成的微透镜等各种透镜构件。又,作为光学功能层13,可使用将扩散材料混练至透明体而成的扩散片、扩散板,亦可使用于表面具有凹凸构造的扩散片、扩散板、衍射光栅、具有抗反射功能的构件等。该等之中,就可更有效率地提取光而言,可使用透镜构件。又,作为此种透镜构件,可使用多个透镜构件,于该情形时,可排列微细的透镜构件,形成所谓微透镜(陣列)。光学功能层13亦可使用市售品。
又,作为此种用以将光提取至外部的光学功能层13,可根据有机EL元件的用途或尺寸、构成等使用各种尺寸及形状者,就抑制空气与外侧提取构造的界面的反射的观点而言,可使用半球透镜及可利用与下述制造衍射光栅基板的方法同样的方法形成的由波浪形构造的凹凸层构成的微透镜。进而,于不重视有机EL元件的厚度(较厚亦可)的情形时,可使用半球透镜作为光学功能层13。又,于重视厚度(较佳为较薄)的情形时,可使用所述由波浪形构造的凹凸层构成的微透镜或菲涅耳透镜(Fresnel lens)作为光学功能层13。再者,光学功能层13主要以作为控制光的折射的透镜的角色而使用,但并不限于此,亦可用作目的在于赋予光的聚光或扩散(散射)、衍射、抗反射等各种光学特性的层。
此种光学功能层13的材质并无特别限制,可使用由任意材质构成的光学构件。光学功能层13例如可使用玻璃等透明无机材料、由聚对苯二甲酸乙二酯等聚酯系树脂、纤维素系树脂、乙酸酯系树脂、聚醚砜系树脂、聚碳酸酯系树脂、聚酰胺系树脂、聚酰亚胺系树脂、聚烯烃系树脂、丙烯酸系树脂等之类的透明聚合物等构成的透明树脂材料等。又,为了抑制有机EL元件与光学功能层13之间的反射,光学功能层13亦可以于有机EL元件与光学功能层13之间不混入空气的方式,经由黏着剂层及/或接着剂层而积层于支持基板2上。
进而,就提高其表面的耐摩擦性或耐损伤性的观点而言,光学功能层13于光学构件的表面上(于使用如上所述的由凹凸层构成的微透镜作为光学功能层13的情形时,为形成有凹凸形状的表面上)可积层保护层。作为此种保护层,可使用透明膜或透明无机蒸镀层。作为此种透明膜,并无特别限制,可使用任意透明膜,例如可列举:由聚对苯二甲酸乙二酯等聚酯系树脂、纤维素系树脂、乙酸酯系树脂、聚醚砜系树脂、聚碳酸酯系树脂、聚酰胺系树脂、聚酰亚胺系树脂、聚烯烃系树脂、丙烯酸系树脂等之类的透明聚合物构成的膜。又,此种透明膜可于一面形成黏着剂层或接着剂层,贴合于光学构件的表面上而使用(再者,于使用如上所述的由凹凸层构成的微透镜作为光学功能层13的情形时,可以于凸部间形成空间的方式贴合透明膜)。作为此种黏着剂或接着剂,例如可使用丙烯酸系黏着剂、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、天然橡胶系黏着剂、聚异丁烯、丁基橡胶、苯乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物等合成橡胶系黏着剂、聚氨基甲酸乙酯系黏着剂、聚酯系黏着剂。
又,于积层无机蒸镀层作为所述保护层的情形时,可适当利用可藉由蒸镀法而形成透明的无机层的公知的金属材料,例如可列举Sn、In、Te、Ti、Fe、Co、Zn、Ge、Pb、Cd、Bi、Se、Ga、Rb等金属的氧化物、氮化物、硫化物等。又,作为此种金属材料,就可充分防止因氧化引起的劣化的观点而言,可较佳地使用TiO2,又,就可廉价获得高亮度的观点而言,可较佳使用ZnS。又,作为形成此种无机蒸镀层的方法,并无特别限制,可使用任意的物理蒸镀装置而适当制造。
以上,对将光学基板1、20用作衍射光栅基板的有机EL元件100、200,及将光学基板30用作衍射光栅基板的底部发光(bottom emission)型有机EL元件200进行说明。然而,光学基板1、20、30的用途并不限定于底部发光型有机EL元件的衍射光栅基板。光学基板1、20、30例如亦可应用于顶部发光(top emission)型有机EL元件、LED、LEC、ECL、太阳电池、微透镜陣列、棱镜陣列、光波导等光学元件、透镜等光学零件、抗反射膜、视角改善膜、半导体芯片、图案媒体(patterned media)、数据储存、电子纸、LSI等的制造、防雾用基板、拨水基板、亲水基板、防污基板、抗菌基板、滑动基板(slip substrate)、电传路径的低电阻基板、造纸、食品制造、免疫分析芯片、及细胞培养片等生物领域等的用途中所使用的基板。又,光学基板1、20、30例如亦可应用于各种电子器件、尤其半导体集成电路、平面屏幕(flatscreen)、微电子机械系统(MEMS)、传感器元件、光盘、高密度内存盘片等磁性记录媒体、衍射光栅或凸纹全息图(relief hologram)等光学零件、奈米器件、光学器件、用于平板显示器制作的光学膜或偏光元件、液晶显示器的薄膜晶体管、有机晶体管、彩色滤光片、保护层(over-coating layer)、柱材、液晶配向用的肋材、微透镜陣列、免疫分析芯片、DNA分离芯片、微反应器、奈米生物器件、光波导、光学过滤器、光子液晶(参照日本特开2013-46003)等。
又,于凹凸构造层3的凸部的宽度为固定的情形时,自金属模具8向膜状模具5转印凹凸图案及自膜状模具5向凹凸构造层3转印凹凸图案时,可期待降低形状走样,稳定地进行凹凸图案的转印。又,于将形成于金属模具8的凹凸部8a的凹凸图案转印于膜状模具5时,可期待可降低涂附于膜状模具5的基板部5a上的树脂对金属模具8的凹凸部8a的堵塞,抑制金属模具8的劣化。又,于将形成于膜状模具5的凹凸部5b的凹凸图案转印于光学基板1时,可期待可降低涂附于支持基板2上的基底材料层4对膜状模具5的凹凸部5b的堵塞,抑制膜状模具5的劣化。
[使用实施例及比较例的光学基板的有机EL元件的特性的评价]
其次,关于分别使用本实施形态的实施例的光学基板及比较例的光学基板作为衍射光栅基板的有机EL元件,对测定、评价电流效率及漏电流的结果进行说明。
使用上述说明的制造方法,于分别不同的制作条件下制作六个样品,使用AFM获得任意测定区域的俯视分析图像及FFT像(参照图9~图14)。并且,分别测定凸部的宽度的平均值(nm)、凸部的宽度的标准偏差(nm)、凸部的宽度的变异系数、直线区间的比率(%)、及凹凸深度的标准偏差(nm)。
(实施例1)
关于该样品,制作衍射光栅基板(具有凹凸构造层的光学基板),继而使用该衍射光栅基板而制造有机EL元件。
<膜模具的制作>
首先,为了制作衍射光栅基板,使用BCP溶剂退火法制作具有凹凸表面的膜模具M-1。准备如下所述的由聚苯乙烯(以下适当简称为「PS」)及聚甲基丙烯酸甲酯(以下适当简称为「PMMA」)构成的由Polymer Source公司制造的嵌段共聚物。
PS片段的Mn=750,000、
PMMA片段的Mn=720,000、
嵌段共聚物的Mn=1,470,000、
PS片段与PMMA片段的体积比(PS:PMMA)=54:46、
分子量分布(Mw/Mn)=1.21、PS片段的Tg=107℃、
PMMA片段的Tg=134℃
嵌段共聚物的PS片段及PMMA片段的体积比(PS片段:PMMA片段)是将聚苯乙烯的密度设为1.05g/cm3、聚甲基丙烯酸甲酯的密度设为1.19g/cm3而算出。聚合物片段或聚合物的数量平均分子量(Mn)及重量平均分子量(Mw)是使用凝胶渗透层析法(东曹(股)制造,型号「GPC-8020」,串联连接TSK-GEL SuperH1000、SuperH2000、SuperH3000及SuperH4000而成者)而测定。聚合物片段的玻璃转移点(Tg)是使用示差扫描热量计(Perkin-Elmer公司制造,制品名「DSC7」),对0~200℃的温度范围以20℃/min的升温速度进行升温而测定。聚苯乙烯及聚甲基丙烯酸甲酯的溶解度参数分别为9.0及9.3(参照化学便览应用篇修定2版)。
于该嵌段共聚物210mg与作为聚环氧乙烷的52.5mg的由Aldrich制造的聚乙二醇2050(平均Mn=2050)中,以总量成为15g的方式添加甲苯使其溶解,制备嵌段共聚物溶液。
利用孔径0.5μm的薄膜过滤器过滤该嵌段共聚物溶液,获得嵌段共聚物溶液。将Shin-Etsu Silicones公司制造的KBM-5103 1g、离子交换水1g、乙酸0.1ml、异丙醇19g的混合溶液旋转涂布于玻璃基板上(以旋转速度500rpm进行10秒钟后,继续以800rpm进行45秒钟)。于130℃进行15分钟处理,获得硅烷偶合处理玻璃。将所获得的嵌段共聚物溶液藉由旋转涂布以100~120nm的膜厚涂布于作为基材的硅烷偶合处理玻璃上。旋转涂布是以旋转速度200rpm进行10秒钟后,继续以300rpm进行30秒钟。
继而,将形成有薄膜的基材于预先充满氯仿的蒸气的干燥器中于室温静置24小时,藉此实施溶剂退火处理。干燥器(容量5L)内设置有填充氯仿100g的螺旋瓶,干燥器内的氛围由饱和蒸气压的氯仿充满。于溶剂退火处理后的薄膜的表面观察到凹凸,可知构成薄膜的嵌段共聚物发生微层分离。利用透射型电子显微镜(TEM)(日立公司制造的H-7100FA)观察该薄膜的剖面,结果PS部分的圆形的剖面于与基板表面平行的方向相互隔离并且于垂直于基板表面的方向(高度方向)排列成二段,若一并考察原子力显微镜的分析图像,则可知PS部分自PMMA部分相分离为水平圆柱构造。形成PS部分成为核心(岛),其周围被PMMA部分(海)包围的状态。
藉由溅镀于藉由所述溶剂退火处理而波形化的薄膜的表面形成20nm左右的薄镍层作为电流籽晶层。继而,将该附薄膜的基材放入氨基磺酸镍浴中,于温度50℃进行电铸(最大电流密度0.05A/cm2)处理,使镍析出直至厚度达到250μm。自以如此方式获得的镍电铸体将附薄膜的基材机械性剥离。继而,将镍电铸体浸渍放置于四氢呋喃溶剂中2小时,其后,涂布丙烯酸系UV硬化树脂使其硬化,并将其剥离,重复该过程3次,藉此除去电铸体的表面一部分附着的聚合物成分。其后,将镍电铸体浸渍于日本CB化学制造的Chemisol 2303中,一面于50℃搅拌2小时一面洗净。其后,对镍电铸体实施UV臭氧处理10分钟。
继而,将镍电铸体浸渍于大金化成品销售公司制造的HD-2101TH中约1分钟,干燥之后,静置一晩。第二天,将镍电铸体浸渍于大金化成品销售公司制造的HDTH中进行约1分钟超音波处理洗净。如此,获得经脱模处理的镍模具。
继而,于PET基板(东洋纺制造,COSMOSHINE A-4100)上涂布氟系UV硬化性树脂,一面按压镍模具一面以600mJ/cm2照射紫外线,藉此使氟系UV硬化性树脂硬化。树脂硬化后,自硬化后的树脂剥离镍模具。如此,获得由转印有镍模具的表面形状的附树脂膜的PET基板构成的膜模具M-1。
<凹凸构造层的形成>
作为材料,于混合有乙醇24.3g、水2.15g及浓盐酸0.0098g的液体中滴加添加四乙氧基硅烷(TEOS)3.74g及甲基三乙氧基硅烷(MTES)0.89g,于23℃、湿度45%搅拌2小时,获得SiO2的溶胶凝胶材料溶液。将该溶胶凝胶材料溶液棒式涂布于10×10×0.07cm的无碱玻璃基板(日本电气硝子公司制造,OA10GF)上,形成涂膜。使用刮刀(YOSHIMITSU SEIKI公司制造)作为棒式涂布机。该刮刀是以涂膜的膜厚成为5μm的方式设计,但于刮刀贴附厚度35μm的酰亚胺胶带,将涂膜的膜厚调整为40μm。涂布溶胶凝胶材料溶液60秒之后,对于涂膜(基底材料层),使用加热为80℃的按压辊,将以所述方式制作的膜模具M-1一面按压于玻璃板上的涂膜,一面旋转移动。涂膜的按压结束后,剥离膜模具M-1,继而使用烘箱,于300℃加热60分钟进行正式煅烧。如此,转印有膜模具M-1的凹凸图案的凹凸构造层形成于玻璃基板上。再者,按压辊是于内部具备加热器,外周经4mm厚的耐热硅酮被覆的辊,使用辊径φ为50mm、轴方向长度为350mm者。
关于该凹凸构造层的凹凸图案,对表面的凹凸形状使用原子力显微镜(日立高新技术科学股份有限公司制造的附环境控制单元的扫描式探针显微镜「NanonaviIIstation/E-sweep」),获得分析图像。原子力显微镜的分析条件如下所述。
测定模式:动态力模式
悬臂:SI-DF40(材质:Si、杆宽:40μm、尖梢前端的直径:10nm)
测定氛围:大气中
测定温度:25℃
<凹凸的平均深度>
于凹凸构造层的任意位置测定3μm见方(纵3μm、横3μm)的测定区域,以所述方式求出凹凸分析图像。测定该凹凸分析图像中任意相互邻接的凹部的底部及凸部的顶部于深度方向上的距离100点以上,算出其平均,设为凹凸的平均深度。该例中获得的分析图像中,凹凸构造层的凹凸的平均深度为54nm。
<凹凸分析图像的傅立叶变换像>
测定凹凸构造层的任意3μm见方(纵3μm、横3μm)的测定区域,以所述方式求出凹凸分析图像。对所获得的凹凸分析图像实施包含1次倾斜修正的平坦处理之后,实施二维高速傅立叶变换处理,藉此获得傅立叶变换像。如图10(b)所示,确认以此种方式获得的傅立叶变换像显示以波数的绝对值为0μm-1的原点为大致中心的圆状花样,且所述圆状花样存在于波数的绝对值成为10μm-1以下的范围内的区域内。
<凹凸的平均间距>
测定凹凸构造层的任意3μm见方(纵3μm、横3μm)的测定区域,以所述方式求出凹凸分析图像。测定该凹凸分析图像中任意相互相邻的凸部的顶部彼此或相邻的凹部的底部彼此的间隔100点以上,算出其平均,设为凹凸的平均间距。该例中获得的分析图像中,凹凸构造层的凹凸的平均间距为338nm。
<凹凸深度分布的平均值>
测定凹凸构造层的任意3μm见方(纵3μm、横3μm)的测定区域,求出凹凸分析图像。以奈米尺度分别求出此时测定区域内的16384点(纵128点×横128点)以上的测定点的凹凸深度的数据。该实施例中使用的E-sweep是于3μm见方的测定区域内进行65536点(纵256点×横256点)的测定(以256×256像素的分辨率测定)。关于以此种方式测定的凹凸深度(nm),首先,求出全测定点中距基板的表面的高度最高的测定点P。并且,将包含该测定点P且与基板的表面平行的面设为基准面(水平面),求出距该基准面的深度的值(自测定点P的距基板的高度的值减去各测定点的距基板的高度所得的差量)作为凹凸深度的数据。再者,此种凹凸深度的数据可利用E-sweep中的软件自动计算而求出,可利用此种自动计算而求出的值作为凹凸深度的数据。以如此方式求出各测定点的凹凸深度的数据之后,凹凸深度分布的平均值(m)可藉由使用下述式(I)进行计算而求出。
[数1]
[式(I)中,N表示测定点的总数,xi表示第i测定点的凹凸深度的数据。]
以该样品获得的凹凸构造层的凹凸深度分布的平均值(m)为43.2nm。
<凹凸深度的标准偏差>
以与所述深度分布的平均值(m)的测定方法同样的方式对凹凸构造层的3μm见方的测定区域内的16384点(纵128点×横128点)以上的测定点求出凹凸深度的数据。于该例中,采用65536点(纵256点×横256点)的测定点。其后,根据各测定点的凹凸深度的数据,计算凹凸深度分布的平均值(m)与凹凸深度的标准偏差(σ)。再者,平均值(m)如上所述,可计算所述式(I)而求出。另一方面,凹凸深度的标准偏差(σ)可藉由使用下述式(II)进行计算而求出。
[数2]
[式(II)中,N表示测定点的总数(总像素数),xi表示第i测定点的凹凸深度的数据,m表示凹凸深度分布的平均值。]
以该样品获得的凹凸构造层的凹凸深度的标准偏差(σ)为20.2nm。<凸部的宽度的平均值、凸部的宽度的标准偏差、凸部的宽度的变异系数>
将凹凸深度为凹凸深度分布的平均值以上的区域设为凸部,将凹凸深度未达凹凸深度分布的平均值的区域设为凹部,以用白色显示凸部,用黑色显示凹部的方式对凹凸分析图像进行处理,藉此获得图10(a)所示的俯视分析图像(黑白图像)。自该俯视分析图像的凸部中选择任意100个以上的部位,对各个部位测定相对于凸部的延伸方向于俯视上大致正交的方向的自凸部的交界至相反侧的交界的长度。再者,如上所述,凸部分支的位置的值自测定值除外。藉由求出如此测定的长度的算术平均,而算出凸部的宽度的平均值。该例中获得的凸部的宽度的平均值为162.5nm。又,凸部的宽度的标准偏差为24.4nm。进而,藉由将凸部的宽度的标准偏差除以凸部的宽度的平均值,而算出凸部的宽度的变异系数(凸部的宽度的标准偏差/凸部的宽度的平均值)。确认该样品的凸部的宽度的变异系数为0.15,满足宽度条件。
<第一定义方法中的直线区间的比率>
对于图10(a)所示的俯视分析图像,藉由所述顺序(顺序1-1~顺序1-6)算出曲线区间的第一定义方法中的直线区间的比率。该样品的第一定义方法中的直线区间的比率为84.0%,确认第一定义方法中满足直线条件。
<第二定义方法中的直线区间的比率>
对于图10(a)所示的俯视分析图像,藉由所述顺序(顺序2-1~顺序2-6)算出曲线区间的第二定义方法中的直线区间的比率。该样品的第二定义方法中的直线区间的比率为92.5%,确认第二定义方法中满足直线条件。
如上所述,该样品满足宽度条件及直线条件,故而可认为是本实施形态的实施例(实施例1)。
<有机EL元件的制作>
其次,于具备所述获得的凹凸图案层的衍射光栅基板上,藉由溅镀法,以厚度120nm成膜ITO,继而,利用蒸镀法分别积层电洞传输层(4,4',4″三(9-咔唑)三苯基胺,厚度:35nm)、发光层(掺杂有三(2-苯基吡啶)合铱(III)错合物的4,4',4″三(9-咔唑)三苯基胺,厚度15nm;掺杂有三(2-苯基吡啶)合铱(III)错合物的1,3,5-三(N-苯基苯并咪唑-2-基)苯,厚度15nm)、电子传输层(1,3,5-三(N-苯基苯并咪唑-2-基)苯,厚度:65nm)作为有机层。进而,蒸镀氟化锂层(厚度:1.5nm)、金属电极(铝,厚度:50nm)。如此,如图8所示,获得于支持基板2上分别形成有凹凸构造层3、被覆层9、第一电极10、有机层11、及作为第二电极12的金属电极的有机EL元件。
再者,图16的表中分别表示关于实施例1中获得的有机EL元件的凹凸构造层的各测定值(凸部的宽度的平均值、凸部的宽度的标准偏差、凸部的宽度的变异系数、测定区域的1边的长度、第一定义方法中的直线区间的比率、第二定义方法中的直线区间的比率、及凹凸深度的标准偏差)。
(实施例2)
<膜模具的制作>
首先,为了制作衍射光栅基板,使用BCP溶剂退火法制作具有凹凸表面的膜模具M-2。为了制作膜模具M-2,准备如下所述的由聚苯乙烯及聚甲基丙烯酸甲酯构成的由PolymerSource公司制造的嵌段共聚物。并且,于该嵌段共聚物225mg与作为聚环氧乙烷的56.3mg的由Aldrich制造的聚乙二醇2050中,以总量成为15g的方式添加甲苯使其溶解,制备嵌段共聚物溶液。并且,将该嵌段共聚物溶液以100~120nm的膜厚涂布于基材上。关于所述以外的操作,藉由与实施例1中制作的膜模具M-1同样的方法及条件制作膜模具M-2。
PS片段的Mn=590,000、
PMMA片段的Mn=570,000、
嵌段共聚物的Mn=1,160,000、
PS片段与PMMA片段的体积比(PS:PMMA)=54:46、
分子量分布(Mw/Mn)=1.25、PS片段的Tg=107℃、
PMMA片段的Tg=134℃
<凹凸构造层的形成>
除使用膜模具M-2代替膜模具M-1以外,以与实施例1同样的方式形成凹凸构造层。
<测定结果>
以与实施例1同样的方式,获得凹凸分析图像、凹凸分析图像的傅立叶变换像(参照图11(b))、及俯视分析图像(参照图11(a))。该凹凸分析图像中,凹凸的平均深度为95nm。又,如图11(b)所示,确认凹凸分析图像的傅立叶变换像显示以波数的绝对值为0μm-1的原点为大致中心的圆状花样,且所述圆状花样存在于波数的绝对值成为10μm-1以下的范围内的区域内。又,根据凹凸分析图像及图11(a)所示的俯视分析图像,确认凹凸的平均间距为305nm、凹凸深度分布的平均值(m)为57.3nm、凹凸深度的标准偏差为31.7nm、凸部的宽度的平均值为148.8nm、凸部的宽度的标准偏差为15.8nm、凸部的宽度的变异系数为0.11、第一定义方法中的直线区间的比率为88.4%、第二定义方法中的直线区间的比率为92.2%。即,该样品满足宽度条件并且第一及第二定义方法中任一者均满足直线条件,故而可认为是本实施形态的实施例(实施例2)。
<有机EL元件的制作>
使用具备所述获得的凹凸构造层的衍射光栅基板,以与实施例1同样的方式制作有机EL元件。再者,图16的表中分别表示关于实施例2中获得的有机EL元件的凹凸构造层的各测定值(凸部的宽度的平均值、凸部的宽度的标准偏差、凸部的宽度的变异系数、测定区域的1边的长度、第一定义方法中的直线区间的比率、第二定义方法中的直线区间的比率、及凹凸深度的标准偏差)。
(实施例3)
<膜模具的制作>
首先,为了制作衍射光栅基板,使用BCP溶剂退火法制作具有凹凸表面的膜模具M-3。为了制作膜模具M-3,准备如下所述的由聚苯乙烯及聚甲基丙烯酸甲酯构成的由PolymerSource公司制造的嵌段共聚物。并且,于该嵌段共聚物225mg与作为聚环氧乙烷的56.3mg的由Aldrich制造的聚乙二醇2050中,以总量成为15g的方式添加甲苯使其溶解,制备嵌段共聚物溶液。并且,将该嵌段共聚物溶液以140~160nm的膜厚涂布于基材上。关于所述以外的操作,藉由与实施例1中制作的膜模具M-1同样的方法及条件制作膜模具M-3。
PS片段的Mn=680,000、
PMMA片段的Mn=580,000、
嵌段共聚物的Mn=1,260,000、
PS片段与PMMA片段的体积比(PS:PMMA)=57:43、
分子量分布(Mw/Mn)=1.28、PS片段的Tg=107℃、
PMMA片段的Tg=134℃
<凹凸构造层的形成>
除使用膜模具M-3代替膜模具M-1以外,以与实施例1同样的方式形成凹凸构造层。
<测定结果>
以与实施例1同样的方式,获得凹凸分析图像、凹凸分析图像的傅立叶变换像(参照图12(b))、及俯视分析图像(参照图12(a))。其中,测定10μm见方(纵10μm、横10μm)的测定区域,求出凹凸分析图像。该凹凸分析图像中,凹凸的平均深度为91nm。又,如图11(b)所示,确认凹凸分析图像的傅立叶变换像显示以波数的绝对值为0μm-1的原点为大致中心的圆状花样,且所述圆状花样存在于波数的绝对值成为10μm-1以下的范围内的区域内。又,根据凹凸分析图像及图12(a)所示的俯视分析图像,确认凹凸的平均间距为562nm、凹凸深度分布的平均值(m)为62.5nm、凹凸深度的标准偏差为29.7nm、凸部的宽度的平均值为251.2nm、凸部的宽度的标准偏差为48.8nm、凸部的宽度的变异系数为0.19、第一定义方法中的直线区间的比率为76.2%、第二定义方法中的直线区间的比率为81.2%。即,该样品满足宽度条件并且于第一及第二定义方法的任一者中均满足直线条件,故而可认为是本实施形态的实施例(实施例3)。
<有机EL元件的制作>
使用具备所述获得的凹凸构造层的衍射光栅基板,以与实施例1同样的方式制作有机EL元件。再者,图16的表中分别表示关于实施例3中获得的有机EL元件的凹凸构造层的各测定值(凸部的宽度的平均值、凸部的宽度的标准偏差、凸部的宽度的变异系数、测定区域的1边的长度、第一定义方法中的直线区间的比率、第二定义方法中的直线区间的比率、及凹凸深度的标准偏差)。
(实施例4)
<膜模具的制作>
首先,为了制作衍射光栅基板,使用BCP溶剂退火法制作具有凹凸表面的膜模具M-4。为了制作膜模具M-4,准备如下所述的由聚苯乙烯及聚甲基丙烯酸甲酯构成的由PolymerSource公司制造的嵌段共聚物。并且,于该嵌段共聚物240mg与作为聚环氧乙烷的60.0mg的由Aldrich制造的聚乙二醇2050中,以总量成为15g的方式添加甲苯使其溶解,制备嵌段共聚物溶液。并且,将该嵌段共聚物溶液以170~190nm的膜厚涂布于基材上。关于所述以外的操作,藉由与实施例1中制作的膜模具M-1同样的方法及条件制作膜模具M-4。
PS片段的Mn=900,000、
PMMA片段的Mn=800,000、
嵌段共聚物的Mn=1,700,000、
PS片段与PMMA片段的体积比(PS:PMMA)=55:45、
分子量分布(Mw/Mn)=1.26、PS片段的Tg=107℃、
PMMA片段的Tg=134℃
<凹凸构造层的形成>
除使用膜模具M-4代替膜模具M-3以外,以与实施例3同样的方式形成凹凸构造层。
<测定结果>
以与实施例3同样的方式,获得凹凸分析图像、凹凸分析图像的傅立叶变换像(参照图13(b))、及俯视分析图像(参照图13(a))。该凹凸分析图像中,凹凸的平均深度为138nm。又,如图13(b)所示,确认凹凸分析图像的傅立叶变换像显示以波数的绝对值为0μm-1的原点为大致中心的圆状花样,且所述圆状花样存在于波数的绝对值成为10μm-1以下的范围内的区域内。又,根据凹凸分析图像及图13(a)所示的俯视分析图像,确认凹凸的平均间距为767nm、凹凸深度分布的平均值(m)为78.9nm、凹凸深度的标准偏差为46.7nm、凸部的宽度的平均值为370.9nm、凸部的宽度的标准偏差为54.5nm、凸部的宽度的变异系数为0.15、第一定义方法中的直线区间的比率为78.5%、第二定义方法中的直线区间的比率为79.7%。即,该样品满足宽度条件并且于第一及第二定义方法的任一者中均满足直线条件,故而可认为是本实施形态的实施例(实施例4)。
<有机EL元件的制作>
使用具备所述获得的凹凸构造层的衍射光栅基板,以与实施例1同样的方式制作有机EL元件。再者,图16的表中分别表示关于实施例4中获得的有机EL元件的凹凸构造层的各测定值(凸部的宽度的平均值、凸部的宽度的标准偏差、凸部的宽度的变异系数、测定区域的1边的长度、第一定义方法中的直线区间的比率、第二定义方法中的直线区间的比率、及凹凸深度的标准偏差)。
(比较例1)
<膜模具的制作>
首先,利用旋转涂布法于基材(材质:玻璃)上涂布硅酮系聚合物[硅酮橡胶(瓦克化学公司制造,制品名「Elastosil RT601」)90质量%与硬化剂10质量%的混合树脂组合物],于100℃加热1小时,使其硬化,形成硅酮系聚合物膜。
继而,藉由蒸镀法,于温度为100℃、压力为1×10-3Pa的条件下,于硅酮系聚合物膜上形成铝蒸镀膜(厚度:10nm),其后,将铝蒸镀膜用30分钟冷却至室温(25℃)之后,使压力恢复至大气压(1.013×105Pa)。于形成于硅酮系聚合物膜上的铝蒸镀膜的表面形成凹凸。继而,利用滴加法于铝蒸镀膜上涂布硅酮系聚合物[硅酮橡胶(瓦克化学公司制造,制品名「Elastosil RT601」)90质量%与硬化剂10质量%的混合树脂组合物],于100℃加热1小时,使其硬化之后,自铝蒸镀膜取下,获得母模(M-5A)。
并且,利用蒸镀法,于温度为100℃、压力为1×10-3Pa的条件下,于表面形成有凹凸的母模(M-5A)上形成铝蒸镀膜(厚度:10nm),其后,将铝蒸镀膜用30分钟冷却至室温(25℃)之后,使压力恢复至大气压(1.013×105Pa)。于形成于母模(M-5A)上的铝蒸镀膜的表面形成凹凸。继而,利用滴加法于铝蒸镀膜上涂布硅酮系聚合物[硅酮橡胶(瓦克化学公司制造,制品名「Elastosil RT601」)90质量%与硬化剂10质量%的混合树脂组合物],于100℃加热1小时,使其硬化之后,自铝蒸镀膜取下,获得母模(M-5B)。进而,利用蒸镀法,于温度为100℃、压力为1×10-3Pa的条件下,于表面形成有凹凸的母模(M-5B)上形成铝蒸镀膜(厚度:10nm),其后,将铝蒸镀膜用30分钟冷却至室温(25℃)之后,使压力恢复至大气压(1.013×105Pa)。于形成于母模(M-5B)上的铝蒸镀膜的表面形成凹凸。继而,利用滴加法于铝蒸镀膜上涂布硅酮系聚合物[硅酮橡胶(瓦克化学公司制造,制品名「Elastosil RT601」)90质量%与硬化剂10质量%的混合树脂组合物],于100℃加热1小时,使其硬化之后,自铝蒸镀膜取出,获得母模(M-5C)。
其次,准备玻璃基板(Matsunami公司制造,制品名「Micro slide glass」)及硬化性树脂(Norland Optical Adhesive公司制造,制品名「NOA81」),于玻璃基板上涂布硬化性树脂,其后,按压母模(M-5C)并且对硬化性树脂照射紫外线1小时,使其硬化。其后,自硬化后的硬化树脂层取下母模(M-5C),获得将形成有凹凸的硬化树脂层形成于玻璃基板上的母模(M-5D)。对该母模(M-5D)进行与实施例1同样的操作,藉此获得Ni电铸体(M-5E),继而获得膜模具(M-5F)。
<凹凸构造层的形成>
除使用膜模具M-5F代替膜模具M-1以外,以与实施例1同样的方式形成凹凸构造层。
<测定结果>
以与实施例1同样的方式,获得凹凸分析图像、凹凸分析图像的傅立叶变换像(参照图14(b))、及俯视分析图像(参照图14(a))。该凹凸分析图像中,凹凸的平均深度为59nm。又,如图14(b)所示,确认凹凸分析图像的傅立叶变换像显示以波数的绝对值为0μm-1的原点为大致中心的圆状花样,且所述圆状花样存在于波数的绝对值成为10μm-1以下的范围内的区域内。又,根据凹凸分析图像及图14(a)所示的俯视分析图像,确认凹凸的平均间距为372nm、凹凸深度分布的平均值(m)为46.5nm、凹凸深度的标准偏差为19.8nm、凸部的宽度的平均值为146.3nm、凸部的宽度的标准偏差为51.4nm、凸部的宽度的变异系数为0.35、第一定义方法中的直线区间的比率为47.4%、第二定义方法中的直线区间的比率为56.8%。即,该样品不满足宽度条件,于第一及第二定义方法的任一者中均不满足直线条件,故而可认为是本实施形态的比较例(比较例1)。
<有机EL元件的制作>
使用具备所述获得的凹凸构造层的衍射光栅基板,以与实施例1同样的方式制作有机EL元件。再者,图16的表中分别表示关于比较例1中获得的有机EL元件的凹凸构造层的各测定值(凸部的宽度的平均值、凸部的宽度的标准偏差、凸部的宽度的变异系数、测定区域的1边的长度、第一定义方法中的直线区间的比率、第二定义方法中的直线区间的比率、及凹凸深度的标准偏差)。
(比较例2)
<膜模具的制作>
首先,为了制作衍射光栅基板,利用使用硅酮橡胶的方法制作具有凹凸表面的膜模具。除将形成于硅酮系聚合物膜上的铝蒸镀膜的厚度设为30nm而非10nm以外,藉由与比较例1中制作的膜模具M-5F同样的方法及条件制作膜模具M-6。
<凹凸构造层的形成>
除使用膜模具M-6代替膜模具M-3以外,以与实施例3同样的方式形成凹凸构造层。
<测定结果>
以与实施例3同样的方式,获得凹凸分析图像、凹凸分析图像的傅立叶变换像(参照图15(b))、及俯视分析图像(参照图15(a))。该凹凸分析图像中,凹凸的平均深度为142nm。又,如图15(b)所示,确认凹凸分析图像的傅立叶变换像显示以波数的绝对值为0μm-1的原点为大致中心的圆状花样,且所述圆状花样存在于波数的绝对值成为10μm-1以下的范围内的区域内。又,根据凹凸分析图像及图15(a)所示的俯视分析图像,确认凹凸的平均间距为784nm、凹凸深度分布的平均值(m)为81.6nm、凹凸深度的标准偏差为45.7nm、凸部的宽度的平均值为396.7nm、凸部的宽度的标准偏差为127.0nm、凸部的宽度的变异系数为0.32、第一定义方法中的直线区间的比率为48.3%、第二定义方法中的直线区间的比率为59.6%。即,该样品不满足宽度条件,于第一及第二定义方法的任一者中均不满足直线条件,故而可认为是本实施形态的比较例(比较例2)。
<有机EL元件的制作>
使用具备所述获得的凹凸构造层的衍射光栅基板,以与实施例1同样的方式制作有机EL元件。再者,图16的表中分别表示关于比较例2中获得的有机EL元件的凹凸构造层的各测定值(凸部的宽度的平均值、凸部的宽度的标准偏差、凸部的宽度的变异系数、测定区域的1边的长度、第一定义方法中的直线区间的比率、第二定义方法中的直线区间的比率、及凹凸深度的标准偏差)。
(电流效率的评价方法)
求出实施例1~4及比较例1、2的有机EL元件的亮度1000cd/m2下的电流效率,关于各有机EL元件的电流效率,分别算出相对于使用不具备凹凸构造的平坦的原玻璃(rawglass)基板作为光学基板时的有机EL元件的电流效率的倍率。将结果示于图16。倍率越高,表示电流效率越良好。图16的表中,将倍率为1.1~1.3倍者表记为「C」、将1.3~1.5倍者表记为「B」、将大于1.5倍者表记为「A」。再者,电流效率是利用以下的方法而测定。对有机EL元件施加电压,利用施加测定器(ADC股份有限公司制造,R6244)测定施加电压V及流通于有机EL元件中的电流I,并利用Spectra Coop公司制造的全光束测定装置测定全光束量L。根据如此获得的施加电压V、电流I及全光束量L的测定值算出亮度值L',关于电流效率,使用下述计算式(F1):
电流效率=(L'/I)×S···(F1)
算出有机EL元件的电流效率。于所述式中,S为元件的发光面积。再者,亮度值L'假定为有机EL元件的配光特性依据Lambert法则者,利用下述计算式(F2)进行换算。
L'=L/π/S···(F2)
(漏电流的评价方法)
对实施例1~4及比较例1、2的有机EL元件施加元件不会发光的程度的低电压(1.0V),利用施加测定器(KEITHLEY公司制造,2612A SYSTEM Source Meter)测定流通于有机EL元件中的电流。藉由将测定的电流值除以有机EL元件的发光面积而计算电流密度。图16的表中,将该施加1.0V时的电流密度未达5.0×10-6A/cm2者表记为「A」,将5.0×10-6A/cm2以上者表记为「B」。
(比较例的电流效率及漏电流)
如图16所示,使用比较例1的光学基板的有机EL元件的电流效率的评价为「C」。又,使用比较例1的光学基板的有机EL元件的漏电流的评价为「B」。
又,如图16所示,使用比较例2的光学基板的有机EL元件的电流效率的评价为「B」。又,使用比较例2的光学基板的有机EL元件的漏电流的评价为「B」。
(实施例的电流效率及漏电流)
又,如图16所示,使用实施例1的光学基板的有机EL元件的电流效率的评价为「B」。又,使用实施例1的光学基板的有机EL元件的漏电流的评价为「A」。
又,如图16所示,使用实施例2的光学基板的有机EL元件的电流效率的评价为「A」。又,使用实施例2的光学基板的有机EL元件的漏电流的评价为「A」。
又,如图16所示,使用实施例3的光学基板的有机EL元件的电流效率的评价为「A」。又,使用实施例3的光学基板的有机EL元件的漏电流的评价为「A」。
又,如图16所示,使用实施例4的光学基板的有机EL元件的电流效率的评价为「A」。又,使用实施例4的光学基板的有机EL元件的漏电流的评价为「A」。
(实施例1与比较例1的比较)
若将使用实施例1的光学基板的有机EL元件与使用比较例1的光学基板的有机EL元件进行比较,则确认实施例1的有机EL元件显示高于比较例1的有机EL元件的电流效率。即,确认藉由满足直线条件及宽度条件,可获得更高的电流效率。再者,关于漏电流,实施例1的有机EL元件少于比较例1的有机EL元件,亦获得良好的结果。
(实施例1与实施例2的比较)
实施例1的光学基板与实施例2的光学基板均满足直线条件及宽度条件。实施例1的光学基板及实施例2的光学基板的主要不同点在于,实施例2的光学基板的凹凸深度的标准偏差为实施例1的光学基板的凹凸深度的标准偏差的约1.5倍。若将使用实施例1的光学基板的有机EL元件与使用实施例2的光学基板的有机EL元件进行比较,则确认使用凹凸深度的标准偏差较大的实施例2的光学基板的有机EL元件显示更高的电流效率。
凹凸深度的标准偏差是反映该凹凸构造的深度的值,且是凹凸的阶差越大则取得越大值的参数。凹凸深度的标准偏差较大的光学基板的凹凸的阶差变大,作为衍射光栅的效果提高,故而认为实施例2获得高于实施例1的电流效率。
(实施例3与比较例1的比较)
实施例3的光学基板是较实施例1、2的光学基板,将凸部的宽度的平均值扩大了100nm左右者。使用实施例3的光学基板的有机EL元件满足直线条件及宽度条件,根据电流效率及漏电流的两者的观点,获得较使用比较例1的光学基板的有机EL元件良好的结果。如此,确认即便于扩大了凸部的宽度的尺度的情形时,亦可藉由满足直线条件及宽度条件获得更高的电流效率。
(实施例4与比较例2的比较)
实施例4的光学基板及比较例2的光学基板是较实施例3的光学基板,将凸部的宽度的平均值进而增大了120~145nm左右者。若将使用实施例4的光学基板的有机EL元件与使用比较例2的光学基板的有机EL元件进行比较,则实施例4的有机EL元件显示高于比较例2的有机EL元件的电流效率。如此,确认即便于进而扩大了凸部的宽度的尺度的情形时,亦可藉由满足直线条件及宽度条件获得更高的电流效率。再者,关于漏电流,实施例4的有机EL元件少于比较例2的有机EL元件,亦获得良好的结果。
【符号说明】:
1、20、30 光学基板
2 支持基板
3 凹凸构造层
4 基底材料层
5 膜状模具
5a 基板部
5b 凹凸部
6 按压辊
7 剥离辊
8 金属模具
8a 凹凸部
9 被覆层
10 第一电极
11 有机层
12 第二电极
13 光学功能层
100、200、300 有机EL元件
La 轮廓线的长度
Lb 直线距离
X 轮廓线。
Claims (11)
1.一种光学基板,其具备:
支持基板、及
积层于所述支持基板上且于表面形成有凹凸形状的凹凸构造层,
所述凹凸构造层所含的凸部的延伸方向于俯视上呈不规则分布,
所述凹凸构造层的每单位面积的区域所含的所述凸部的俯视上的轮廓线包含直线区间多于曲线区间。
2.根据权利要求1所述的光学基板,其中
相对于所述凸部的延伸方向于俯视上大致正交的方向的所述凸部的宽度为固定。
3.根据权利要求1或2所述的光学基板,其中
于藉由以所述凸部的宽度的平均值的π(圆周率)倍的长度划分所述凸部的俯视上的轮廓线而形成多个区间的情形时,所述曲线区间为相对于区间的两端点间的所述轮廓线的长度的该两端点间的直线距离的比为0.75以下的区间,
所述直线区间为所述多个区间中并非所述曲线区间的区间。
4.根据权利要求1或2所述的光学基板,其中
于藉由以所述凸部的宽度的平均值的π(圆周率)倍的长度划分所述凸部的俯视上的轮廓线而形成多个区间的情形时,所述曲线区间为连接区间的一端及该区间的中点的线段与连接该区间的另一端及该区间的中点的线段所成的两个角度中成为180°以下的角度为120°以下的区间,
所述直线区间为所述多个区间中并非所述曲线区间的区间,
所述多个区间中所述曲线区间的比率为70%以上。
5.一种光学基板,其具备:
支持基板、及
积层于所述支持基板上且于表面形成有凹凸形状的凹凸构造层,
所述凹凸构造层所含的凸部的延伸方向于俯视上呈不规则分布,
相对于所述凸部的延伸方向于俯视上大致正交的方向的所述凸部的宽度为固定。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的光学基板,其中
于对利用扫描式探针显微镜分析形成在所述凹凸构造层的表面的凹凸形状而获得的凹凸分析图像实施二维高速傅立叶变换处理而获得傅立叶变换像的情形时,所述傅立叶变换像显示以波数的绝对值为0μm-1的原点为大致中心的圆状或圆环状花样,且所述圆状或圆环状花样存在于波数的绝对值成为10μm-1以下的范围内的区域内。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的光学基板,其中
所述凹凸构造层的凹凸的平均间距为100~1500nm,
所述凹凸构造层的凹凸深度的标准偏差为10~100nm。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的光学基板,其进而具备于所述支持基板的与形成有所述凹凸构造层的面相反的面形成的光学功能层。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的光学基板,其进而具备于所述凹凸构造层上形成的被覆层。
10.一种模具,其用于制造权利要求1至9中任一项所述的光学基板,
所述模具具备凹凸部,所述凹凸部形成有与形成在所述光学基板的所述凹凸构造层的凹凸形状对应的凹凸图案。
11.一种发光元件,其包含权利要求1至9中任一项所述的光学基板,
所述发光元件是于所述凹凸构造层上依序积层第一电极、发光的有机层、及第二电极而形成。
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