JP2014167930A - Luminaire using organic electroluminescent element - Google Patents

Luminaire using organic electroluminescent element Download PDF

Info

Publication number
JP2014167930A
JP2014167930A JP2014096913A JP2014096913A JP2014167930A JP 2014167930 A JP2014167930 A JP 2014167930A JP 2014096913 A JP2014096913 A JP 2014096913A JP 2014096913 A JP2014096913 A JP 2014096913A JP 2014167930 A JP2014167930 A JP 2014167930A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
metal electrode
organic
light
electrode layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2014096913A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tsutomu Nakanishi
西 務 中
Akira Fujimoto
本 明 藤
Ryota Kitagawa
川 良 太 北
Eishi Tsutsumi
栄 史 堤
Kouji Asakawa
川 鋼 児 浅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2014096913A priority Critical patent/JP2014167930A/en
Publication of JP2014167930A publication Critical patent/JP2014167930A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-efficiency organic EL lighting device.SOLUTION: Provided is an organic electroluminescent lighting device comprising a transparent substrate and a light-emitting unit held between a first electrode provided at a position close to the transparent substrate and a second electrode provided at a position far from the transparent substrate, with an organic layer provided on the surface on the second electrode side of the first electrode. The first electrode is provided with a metal electrode layer 101, and has a plurality of openings 103 through which the metal electrode layer penetrates. A metal portion 102 of the metal electrode layer between two given points is continuous without a break; the diameter of the openings is in the range 10 nm to 780 nm inclusive; the film thickness of the metal electrode layer is in the range 10 nm to 200 nm inclusive; the openings are arranged at random in the metal electrode layer; and, when the distribution of array periods of the openings is represented by a radial distribution curve, the half-value width of the curve is in the range 5 to 300 nm.

Description

本発明は高効率な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)を用いた照明装置に関するものである。   The present invention relates to an illumination device using a highly efficient organic electroluminescence element (hereinafter referred to as an organic EL element).

有機EL素子は、有機薄膜中に電子、正孔を注入することによって発光する発光デバイスである。有機EL素子は、自発光であるためコントラストが高く、発光部の膜厚が非常に薄いという特徴を有している。このため、薄型平面表示装置あるいは薄型平面照明装置として用いることが検討されている。これらは、携帯電話や薄型テレビや家庭用照明器具などへの応用が可能なものである。   An organic EL element is a light emitting device that emits light by injecting electrons and holes into an organic thin film. The organic EL element is characterized by high contrast because it emits light and has a very thin light emitting portion. For this reason, use as a thin flat display device or a thin flat illumination device has been studied. These can be applied to mobile phones, flat-screen TVs, home lighting fixtures, and the like.

有機EL素子の陽極側の電極としては透明電極が用いられ、通常、酸化インジウムにドーパントとしてスズを添加した酸化インジウムスズ(以下ITOという)膜が使用されている。この電極は、電極として導電性を有し、かつ発光層から放射される光に対する光透過性を併せ持つ必要がある。   A transparent electrode is used as the anode-side electrode of the organic EL element, and usually an indium tin oxide (hereinafter referred to as ITO) film in which tin is added to indium oxide as a dopant is used. This electrode needs to have conductivity as an electrode and also have optical transparency to light emitted from the light emitting layer.

有機EL素子を用いた表示装置(以下、有機ELディスプレイという)においては、画素領域を大きくするためTFT(Thin Film Transistor)アレイを発光面とは反対側である基板側に形成したトップエミッション型素子構造が好適である。
トップエミッション型素子構造において、発光面側上部電極は光を透過する必要がある。
通常の表示装置においては、光透過性電極として一般にITOが用いられる。しかし、トップエミッション型有機EL素子においては、製造工程上、有機発光層を形成させた後、発光面側上部電極を形成させる必要がある。このため、スパッタ製膜や、高温プロセスが必要となるITOなどを用いることが困難である。
In a display device using an organic EL element (hereinafter referred to as an organic EL display), a top emission type element in which a TFT (Thin Film Transistor) array is formed on a substrate side opposite to a light emitting surface in order to enlarge a pixel region. A structure is preferred.
In the top emission type element structure, the light emitting surface side upper electrode needs to transmit light.
In a normal display device, ITO is generally used as a light transmissive electrode. However, in the top emission type organic EL element, it is necessary to form the light emitting surface side upper electrode after forming the organic light emitting layer in the manufacturing process. For this reason, it is difficult to use sputtered film formation or ITO that requires a high temperature process.

また、有機EL素子を用いた照明装置(以下、有機EL照明装置という)においては、薄型でより大面積を有するものが求められている。ここで光透過性電極として一般的に用いられているITO膜を使用すると、全面を均一に発光させることが困難である。これは、ITO膜の抵抗率が通常の金属電極と比較して100倍以上大きいために、大面積化されると面内での抵抗が大きくなるためである。   In addition, a lighting device using an organic EL element (hereinafter referred to as an organic EL lighting device) is required to be thin and have a larger area. Here, when an ITO film generally used as a light transmitting electrode is used, it is difficult to uniformly emit light over the entire surface. This is because the resistivity of the ITO film is 100 times greater than that of a normal metal electrode, so that the in-plane resistance increases when the area is increased.

さらには、ITO膜の原料であるインジウムは希少金属であり、その将来的な枯渇が問題となっている。このため、将来的には材料の調達が困難になるという懸念点もある。
このようなITO膜に関する問題点を解決するために、金属薄膜を光透過性電極に用いることが検討されている。
Furthermore, indium as a raw material for the ITO film is a rare metal, and its future depletion is a problem. For this reason, there is a concern that it will be difficult to procure materials in the future.
In order to solve the problems related to the ITO film, it has been studied to use a metal thin film as a light transmissive electrode.

有機ELディスプレイに関しては、有機発光層へのプロセスダメージの少ない真空蒸着法などによって、数nm〜数十nmの極薄膜の半透明金属電極を用いることが一般的に行われている。しかしながら、半透明金属電極を用いた場合、光の透過率が大きく減少し、有機ELディスプレイの輝度を著しく低下させるという問題がある。そのため、高輝度発光を得るためには、素子駆動電圧を大きくする必要があり、熱の発生等によりデバイス寿命が著しく低下してしまう。また、ディスプレイが大面積になると、極薄の半透明金属電極を均一に形成させることが困難となるため、上部電極形成工程におけるプロセスマージンが小さくなり、量産化において歩留まりが低下するという問題もある。   For organic EL displays, it is a common practice to use ultra-thin translucent metal electrodes of several nanometers to several tens of nanometers, such as by vacuum vapor deposition with little process damage to the organic light emitting layer. However, when a translucent metal electrode is used, there is a problem that the light transmittance is greatly reduced and the luminance of the organic EL display is remarkably lowered. Therefore, in order to obtain high luminance light emission, it is necessary to increase the element driving voltage, and the device life is significantly reduced due to heat generation. In addition, when the display has a large area, it is difficult to uniformly form an ultrathin translucent metal electrode, so that the process margin in the upper electrode formation process is reduced, and the yield is reduced in mass production. .

また有機EL照明装置に関しては、発光面を大面積化させた場合には半透明金属電極を均一に形成させることが困難であり、また導電性を十分に高いレベルで維持するために膜厚を厚くすると光透過性が低下してしまう。   In addition, regarding the organic EL lighting device, it is difficult to form a semi-transparent metal electrode uniformly when the light emitting surface is enlarged, and the film thickness is set to maintain the conductivity at a sufficiently high level. If the thickness is increased, the light transmittance is lowered.

このように、光透過性電極として従来用いられていたITO膜と金属薄膜とは、光透過性と導電性とを高いレベルで両立させることが困難であった。   As described above, it is difficult for the ITO film and the metal thin film that have been conventionally used as the light transmissive electrode to achieve both the light transmissive property and the conductive property at a high level.

このようなジレンマを解決するためにITO膜の抵抗を下げようとする試みもされている。たとえば特許文献1には、透明基板上に厚さ15μm以下、線幅25μm以下、開口部50μm〜2.5mmの構造を有する金属メッシュ電極を作製し、開口部位に透明樹脂膜を充填し、それらの上面全体にITO膜を製膜する技術が開示されている。ただし、このような手法においても金属メッシュ電極部はITO膜の補助的な役割を担うのみであり、上記問題の本質的な解決に至っているとはいえない。
特開2005−332705号公報 特開2005−279807号公報 米国特許第6,565,763号明細書 理化学辞典第5版、岩波書店発行 C. Harrison, et. al., Physical Review E, 66, 011706 (2002)
In order to solve such a dilemma, attempts have been made to lower the resistance of the ITO film. For example, in Patent Document 1, a metal mesh electrode having a structure having a thickness of 15 μm or less, a line width of 25 μm or less, and an opening of 50 μm to 2.5 mm is prepared on a transparent substrate, and a transparent resin film is filled in the opening part. A technique for forming an ITO film on the entire upper surface of the substrate is disclosed. However, even in such a method, the metal mesh electrode part only plays an auxiliary role of the ITO film, and it cannot be said that the above problem has been essentially solved.
JP 2005-332705 A JP-A-2005-279807 US Pat. No. 6,565,763 RIKEN Dictionary 5th edition, published by Iwanami Shoten C. Harrison, et. al. , Physical Review E, 66, 011706 (2002)

本発明は、光透過性電極における光透過性と導電性とを高いレベルで両立し、高効率である有機EL照明装置を提供しようとするものである。   The present invention intends to provide an organic EL lighting device that achieves both high light transmittance and high conductivity in a light transmissive electrode and is highly efficient.

また、本発明の一実施形態による有機エレクトロルミネッセンス照明装置は、「透明基板と、前記透明基板に近い位置に設けられた第1の電極と前記透明基板から遠い位置に設けられた第2の電極とで挟持された発光部を具備してなり、前記第1の電極の、第2電極側表面に有機層を具備してなる有機エレクトロルミネッセンス照明装置であって、
前記第の電極が、金属電極層を具備してなり、
前記金属電極層が貫通する複数の開口部を有しており、
前記金属電極層の金属部位の任意の2点間は切れ目無く連続しており、
前記開口部径が10nm以上780nm以下の範囲であり、
前記金属電極層の膜厚が10nm以上200nm以下の範囲にあり、
前記開口部が金属電極層にランダムに配置されており、
前記開口部の配列周期の分布を動径分布曲線で表した場合、その半値幅が5〜300nmの範囲にある」ことを特徴とするものである。
Moreover, the organic electroluminescence lighting device according to the embodiment of the present invention includes a “transparent substrate, a first electrode provided at a position close to the transparent substrate, and a second electrode provided at a position far from the transparent substrate. And an organic electroluminescence lighting device comprising an organic layer on the second electrode side surface of the first electrode,
The first electrode comprises a metal electrode layer;
The metal electrode layer has a plurality of openings therethrough;
Between any two points of the metal part of the metal electrode layer is continuous,
The opening diameter is in the range of 10 nm to 780 nm;
The thickness of the metal electrode layer is in the range of 10 nm to 200 nm,
The openings are randomly arranged in the metal electrode layer;
When the distribution of the arrangement period of the openings is represented by a radial distribution curve, the half-value width is in the range of 5 to 300 nm ”.

本発明の一実施形態による有機エレクトロルミネッセンス照明装置は、「透明基板と、前記透明基板に近い位置に設けられた第1の電極と前記透明基板から遠い位置に設けられた第2の電極とで挟持された発光部を具備してなり、前記第1の電極の、第2電極側表面に有機層を具備してなる有機エレクトロルミネッセンス照明装置であって、
前記第の電極が、金属電極層を具備してなり、
前記金属電極層が貫通する複数の開口部を有しており、
前記金属電極層の金属部位の任意の2点間は切れ目無く連続しており、
前記金属電極層における、前記開口部に阻害されない連続した金属部位の直線距離が、利用する可視光域波長380nm〜780nmの波長の1/3以下である部位が、全面積の90%以上であり、
平均開口部径が10nm以上、前記光の波長の3分の1以下の範囲にあり、
前記開口部の中心間ピッチが平均開口部径以上、前記光の波長の1/2以下の範囲にあり、
前記金属電極層の膜厚が10nm以上200nm以下の範囲にあり、
前記開口部が金属電極層にランダムに配置されている」ことを特徴とするものである。
An organic electroluminescence lighting device according to an embodiment of the present invention includes a “transparent substrate, a first electrode provided at a position close to the transparent substrate, and a second electrode provided at a position far from the transparent substrate. An organic electroluminescence lighting device comprising a light emitting part sandwiched between and having an organic layer on the second electrode side surface of the first electrode,
The first electrode comprises a metal electrode layer;
The metal electrode layer has a plurality of openings therethrough;
Between any two points of the metal part of the metal electrode layer is continuous,
In the metal electrode layer, the portion where the linear distance of the continuous metal portion that is not obstructed by the opening is 1/3 or less of the wavelength of the visible light region wavelength 380 nm to 780 nm to be used is 90% or more of the total area. ,
The average opening diameter is in the range of 10 nm or more and 1/3 or less of the wavelength of the light,
The center-to-center pitch of the openings is in the range of not less than the average opening diameter and not more than 1/2 of the wavelength of the light,
The thickness of the metal electrode layer is in the range of 10 nm to 200 nm,
The openings are randomly arranged in the metal electrode layer ”.

本発明の態様によれば、高効率な有機ELディスプレイおよび有機EL照明装置が提供される。これらの照明装置は輝度が高く、寿命が長いうえ、輝度ムラがないという優れた特性を有している。これらの照明装置は、薄型テレビ、携帯電話など映像表示装置や、室内証明等に好適に用いることができる。   According to the aspects of the present invention, a highly efficient organic EL display and organic EL lighting device are provided. These lighting devices have excellent characteristics such as high luminance, long life, and no luminance unevenness. These lighting devices can be suitably used for video display devices such as flat-screen TVs and mobile phones, indoor certification, and the like.

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明すると以下の通りである。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

光透過性金属電極
まず、本発明において用いられる光透過性金属電極に関して説明すると以下の通りである。
Light-transmissive metal electrode First, the light-transmissive metal electrode used in the present invention will be described as follows.

物質、特に金属へ光が照射した際の応答について、原理から説明する。自由電子の電子による分極を古典力学的に記述したドルーデの理論において、自由電子の平均散乱時間が光の振動の周期より十分に小さいと仮定すると、誘電関数ε(ω)は以下のように記述される。
ε(ω) = ε(ω) − ωp / ω (1)
このときωp=ne/m*×εは、伝導電子のプラズマ周波数であり、nはキャリア密度、eは電荷、m*は実効質量、εは真空の誘電率である。(1)式の第1項は金属のダイポールの寄与であり、ここでは1に近い。第2項は伝導電子からの寄与である。
The response when light is irradiated onto a substance, particularly a metal, will be described from the principle. In Drude's theory that describes free-electron polarization by electrons, assuming that the average free-electron scattering time is sufficiently smaller than the light oscillation period, the dielectric function ε (ω) can be described as follows: Is done.
ε (ω) = ε b (ω) −ωp 2 / ω 2 (1)
In this case, ωp 2 = ne 2 / m * × ε 0 is the plasma frequency of the conduction electrons, n is the carrier density, e is the charge, m * is the effective mass, and ε 0 is the dielectric constant of the vacuum. The first term of equation (1) is the contribution of a metal dipole, which is close to 1 here. The second term is a contribution from conduction electrons.

つまり、プラズマ周波数はキャリア密度nの関数となる。ここで、ω>ωのとき、誘電関数ε(ω)は負の値となり、物質に照射された光はプラズマ反射される。一方、ω>ωのとき、誘電関数ε(ω)は正の値となり、光を透過する。したがって、プラズマ周波数は物質の光に応答する際の反射と透過の閾値として考えることができる。
典型的な金属ではプラズマ周波数は紫外領域に存在するため、可視光は反射される。たとえば、Agにおいてはキャリア密度n=6.9×1022[cm−3]であり、プラズマ周波数に対応する波長は約130nmの紫外域にある。
That is, the plasma frequency is a function of the carrier density n. Here, when ω 0 > ω, the dielectric function ε (ω) has a negative value, and the light irradiated to the substance is reflected by plasma. On the other hand, when ω> ω 0 , the dielectric function ε (ω) has a positive value and transmits light. Accordingly, the plasma frequency can be considered as a reflection and transmission threshold when responding to the light of a substance.
In a typical metal, the plasma frequency is in the ultraviolet region, so visible light is reflected. For example, in Ag, the carrier density is n = 6.9 × 10 22 [cm −3 ], and the wavelength corresponding to the plasma frequency is in the ultraviolet region of about 130 nm.

一方、通常、有機EL素子に用いられているITOについて考えると、そのプラズマ周波数に対応する波長は赤外域にある。キャリア密度は電気伝導率に比例、抵抗率に逆比例するため、抵抗率を下げるためにドーパントを添加することはプラズマ周波数の増加につながる。したがって、ドーパントの添加量を増加させていくと、ある値から可視光の長波長側でプラズマ反射が生じ、透過率が減少してしまう。   On the other hand, when considering ITO generally used for organic EL elements, the wavelength corresponding to the plasma frequency is in the infrared region. Since the carrier density is proportional to the electrical conductivity and inversely proportional to the resistivity, adding a dopant to lower the resistivity leads to an increase in plasma frequency. Therefore, if the amount of dopant added is increased, plasma reflection occurs from a certain value on the long wavelength side of visible light, and the transmittance decreases.

以上のように、可視光領域において透過率を確保するためにはプラズマ周波数に対応する波長が赤外領域になくてはならず、この原理によってキャリア密度の上限が規定されてしまう。このような理由によって、一般に使用されているITOではそのキャリア密度は約n=1×1021[cm−3]であり、金属の数十分の一である。この値から算出される抵抗率の下限は約100μΩ・cmとなり、これ以上抵抗率を下げることは原理上困難である。このように、ITOに代表される酸化物半導体系の光透過型電極においては、原理的な面から抵抗率に下限が存在してしまう。 As described above, in order to ensure the transmittance in the visible light region, the wavelength corresponding to the plasma frequency must be in the infrared region, and the upper limit of the carrier density is defined by this principle. For these reasons, the carrier density of ITO that is generally used is about n = 1 × 10 21 [cm −3 ], which is one tenth of the metal. The lower limit of the resistivity calculated from this value is about 100 μΩ · cm, and it is theoretically difficult to lower the resistivity any more. As described above, in the oxide semiconductor-based light transmission electrode represented by ITO, there is a lower limit in resistivity from the principle point of view.

本発明において用いられる光透過性を有する金属電極の一実施態様は図1に示すとおりのものである。図1(A)は金属電極層101の斜視図であり、図1(B)は金属電極層101の立面図である。この光透過性を有する金属電極は本発明において、微細な開口部103を有する金属電極層を具備してなる。そして金属電極層は金属部102とその金属部を貫通する微細な開口部103を有する。金属電極層は電極として作用すると同時に、可視領域にある波長の光を透過することができるものである。   One embodiment of the light-transmitting metal electrode used in the present invention is as shown in FIG. 1A is a perspective view of the metal electrode layer 101, and FIG. 1B is an elevation view of the metal electrode layer 101. In the present invention, the light-transmitting metal electrode includes a metal electrode layer having a fine opening 103. The metal electrode layer has a metal portion 102 and a fine opening 103 that penetrates the metal portion. The metal electrode layer functions as an electrode and can transmit light having a wavelength in the visible region.

そして、本願発明において用いられる光透過性を有する金属電極は、金属部102に設けられた開口部の面積の総和から期待される以上の光透過性を有すること、言い換えれば、金属部103が本来有する反射の性質を低減させ、光を透過させることに大きな特徴を有するものである。   The light-transmitting metal electrode used in the present invention has a light transmittance that is higher than expected from the total area of the openings provided in the metal portion 102, in other words, the metal portion 103 is inherently It has a great feature in reducing the reflection property and transmitting light.

前記光透過性を有する金属電極層が、開口部径が10nm以上780nm以下であり、開口部の配置分布を動径分布曲線で表したとき、その半値幅が5〜300nmの範囲にあることによって、金属でありながら光透過性を有するには大別して次の二つの原理がある。   The metal electrode layer having optical transparency has an opening diameter of 10 nm or more and 780 nm or less, and when the arrangement distribution of the opening is represented by a radial distribution curve, the half width is in the range of 5 to 300 nm. In order to have optical transparency while being a metal, there are roughly the following two principles.

第一の原理は、電極に光が照射された際に光の電場により誘起される自由電子の運動が阻害され、光透過性となることである。第二の原理は、金属電極に設けられた開口部の開口径が光の波長より小さいため、レイリー散乱や回折の影響が低減され、光の直進性が維持されることにある。
なお、ここで「光の波長」とは、当該光透過性を有する金属電極が用いられるときに、その電極に入射する光の波長をいう。したがって、この波長は広範な範囲で変化し得るが、一般的に可視領域、具体的には380〜780nmの範囲から選択される。
The first principle is that when an electrode is irradiated with light, the movement of free electrons induced by the electric field of the light is hindered and the light becomes transparent. The second principle is that since the opening diameter of the opening provided in the metal electrode is smaller than the wavelength of light, the influence of Rayleigh scattering and diffraction is reduced, and the straightness of light is maintained.
Here, the “wavelength of light” refers to the wavelength of light incident on the electrode when the metal electrode having light transmittance is used. Therefore, this wavelength can vary over a wide range, but is generally selected from the visible region, specifically from 380 to 780 nm.

まず、第一の原理について述べる。前記に記載したドルーデの理論において、対象となる物質は照射される光の波長に対して十分に大きく、均一な構造であることが仮定されている。物質にプラズマ周波数よりも低い周波数の光が照射された際、物質内の自由電子の運動について述べると、光のもつ電場により物質内の電子の分極が生じる。この分極は光の電場を打ち消す方向に誘起される。この誘起された電子の分極により、光の電場が遮蔽されることで、光は物質を透過することができず、いわゆるプラズマ反射が生じる。ここで、もし電子の分極を誘起される物質が、光の波長よりも小さいとすると、電子の運動は幾何学的な構造により制限され、光の電場を遮蔽することができなくなるものと考えられる。   First, the first principle will be described. In the Drude theory described above, it is assumed that the target substance is sufficiently large with respect to the wavelength of the irradiated light and has a uniform structure. When the movement of free electrons in a substance is described when the substance is irradiated with light having a frequency lower than the plasma frequency, the electric field of the light causes polarization of electrons in the substance. This polarization is induced in a direction that cancels the electric field of light. By this induced polarization of electrons, the electric field of light is shielded, so that light cannot pass through the substance, and so-called plasma reflection occurs. Here, if the substance that induces the polarization of electrons is smaller than the wavelength of light, the movement of electrons is limited by the geometric structure, and it is considered that the electric field of light cannot be shielded. .

以上のように、光に対する物質の応答を、微細構造による自由電子運動の阻害という観点から考えることで、図1に示されるような等方的に光の電場を透過する構造を提案した。本発明者らはこのような構造体に関する鋭意研究を行うことにより、電極膜中に開口部を設け、開口部径が10nm以上780nm以下であり、開口部の配置分布を動径分布曲線で表したとき、その半値幅が5〜300nmの範囲にあることによって、電極全体として、全方向の偏光を透過することを見出した。その一方で、金属部の任意の2点間は切れ目無く連続しており、言い換えれば面全体として金属部位は連続しているので、電極としての機能は維持され、また抵抗率も開口部の体積比率に従って減少するのみであるため、導電性は比較的高いまま維持される。   As described above, by considering the response of a substance to light from the viewpoint of inhibition of free electron motion by a fine structure, a structure that isotropically transmits an electric field of light as shown in FIG. 1 has been proposed. The present inventors have conducted intensive research on such a structure to provide an opening in the electrode film, the opening diameter is not less than 10 nm and not more than 780 nm, and the distribution of the openings is represented by a radial distribution curve. Then, it was found that when the half width is in the range of 5 to 300 nm, the entire electrode transmits polarized light in all directions. On the other hand, between any two points of the metal part is continuous, in other words, since the metal part is continuous as a whole surface, the function as an electrode is maintained, and the resistivity is also the volume of the opening. Conductivity remains relatively high because it only decreases according to the ratio.

上記したような構造を、金属薄膜全体にわたって完全に均一に作製することは、従来非常に困難であった。しかし、発明者らは開口部径が10nm以上780nm以下であり、開口部の配置分布を動径分布曲線で表したとき、その半値幅が5〜300nmの範囲にあれば、本発明の目的である光に対する透過性を損なわないことを見出した。   Conventionally, it has been very difficult to produce the above-described structure completely uniformly over the entire metal thin film. However, the inventors have an opening diameter of 10 nm or more and 780 nm or less, and when the arrangement distribution of openings is represented by a radial distribution curve, the half value width is in the range of 5 to 300 nm. It has been found that the transparency to certain light is not impaired.

金属電極層薄膜中に前記構造が形成されていることを解析するには、以下のような方法が挙げられる。該当する金属薄膜表面の電子顕微鏡画像、または原子間力顕微鏡画像に対してフーリエ変換を実施し、横軸に相関波長、縦軸に相関関数をプロットする。縦軸の相関関数は、連続した構造の周期性を示す、すなわち、画像中に含まれる構造のうちある波長を繰り返し単位とする構造がどれほど存在するかを示す。   In order to analyze that the structure is formed in the metal electrode layer thin film, the following method is exemplified. Fourier transform is performed on the electron microscope image or atomic force microscope image of the corresponding metal thin film surface, and the correlation wavelength is plotted on the horizontal axis and the correlation function is plotted on the vertical axis. The correlation function on the vertical axis indicates the periodicity of a continuous structure, that is, how many structures having a certain wavelength as a repeating unit among the structures included in the image.

次に第二の原理である、光の散乱の影響の低減、回折効果の回避による光の直進性の維持について述べる。   Next, the second principle, that is, the reduction of the influence of light scattering and the maintenance of straightness of light by avoiding the diffraction effect will be described.

本発明の透明金属電極は光の散乱による影響を低減して光の直進性の効率向上を意図したものであり、その表面構造を定義するには、光が反応する大きさをパラメータとして取り扱う必要がある。この目的には、開口部径を述べるにあたっては、開口部の構造体の回転半径が最適であり、開口部の形状を構造物の回転半径で規定することによって、光の直進性の効率を最も適切に表現できることに想到したものである。すなわち、本発明の表面構造体の開口部の半径を回転半径で定義し、開口部径はその二倍となる。そして、種々の異なる形状も、回転半径が等しければ、本発明の作用が等しくなる。回転半径の定義は、例えば非特許文献1に記載がある。   The transparent metal electrode of the present invention is intended to reduce the influence of light scattering and to improve the efficiency of light straightness. To define the surface structure, it is necessary to treat the magnitude of light reaction as a parameter. There is. For this purpose, when describing the aperture diameter, the radius of rotation of the structure of the aperture is optimal, and by defining the shape of the aperture by the radius of rotation of the structure, the efficiency of light straightness is maximized. The idea is that it can be expressed appropriately. That is, the radius of the opening of the surface structure of the present invention is defined by the rotation radius, and the opening diameter is twice that. Various different shapes can be equally operated as long as the radii of rotation are equal. The definition of the turning radius is described in Non-Patent Document 1, for example.

本発明において、開口部の回転半径は次のように定義される。すなわち、開口部のある面に対して、端部から等間隔に円周状の線を描いていく。具体的には、原子間力顕微鏡で得られた凹凸像より、端部から等間隔に円周状に線引きしていく。この部分を画像処理し、さらに重心を割り出す。重心から凹部までの距離を換算し、モーメントをとり計算したものが回転半径であり、Rと定義する。これらの構造物の回転半径は、電子顕微鏡画像や原子間力顕微鏡画像のフーリエ変換によっても得ることができる。   In the present invention, the radius of rotation of the opening is defined as follows. That is, a circumferential line is drawn at equal intervals from the end with respect to the surface having the opening. Specifically, from the concavo-convex image obtained with an atomic force microscope, the line is drawn circumferentially at equal intervals from the end. This portion is image-processed, and the center of gravity is further determined. The rotation radius is calculated by converting the distance from the center of gravity to the recess and taking the moment, and is defined as R. The rotation radius of these structures can also be obtained by Fourier transform of an electron microscope image or an atomic force microscope image.

光の散乱を生じる表面構造において、表面構造体の大きさが大きい物ほど光に対して影響が大きく、その効果は大きさの2乗に比例する。そのため、開口部の平均回転半径〈R〉は、該当する入射光の波長の1/6以下であることが好ましく、つまりは開口部径が入射光波長の1/3以下であることが好ましい。開口部の形状は特に限定されるものではない。たとえば、円筒形状、円錐形状、三角錐形状、四角錐形状、およびその他の任意の筒形状または錘形状であり、もしくはこれらが混在していてもかまわない。また、本発明に用いられる光透過性金属電極には種々の大きさ開口部が混在していても本発明の効果は失われない。むしろ開口部の大きさにばらつきがあるほうが、連続した金属部位の直線距離が長くなる傾向にあるので好ましい。このように開口部の大きさが一定ではない場合、開口部径は平均値で表示することができる。   In the surface structure that causes light scattering, the larger the size of the surface structure, the greater the influence on the light, and the effect is proportional to the square of the size. Therefore, the average rotation radius <R> of the opening is preferably 1/6 or less of the wavelength of the corresponding incident light, that is, the opening diameter is preferably 1/3 or less of the incident light wavelength. The shape of the opening is not particularly limited. For example, a cylindrical shape, a conical shape, a triangular pyramid shape, a quadrangular pyramid shape, and any other cylindrical shape or weight shape, or a mixture thereof may be used. In addition, the effect of the present invention is not lost even if the light transmissive metal electrode used in the present invention includes openings of various sizes. Rather, it is preferable that the sizes of the openings vary, since the linear distance between successive metal parts tends to be longer. In this way, when the size of the opening is not constant, the diameter of the opening can be displayed as an average value.

次に回折について述べる。本発明に用いられる光透過性金属電極において、有機EL層側から金属電極方向へ入射して、金属電極を透過する光を考える場合、スカラー理論により回折の生じる条件は以下のように表される。
nmsinθm − ni×sinθi = m×λ/d (2)
ここで、θmは金属電極からの出射角、θiは有機EL層側からの入射角、λは入射する光の波長、dは回折格子の間隔であり、mは回折次数であり、整数(m=0、±1、±2、・・・)であり、ni、nmはそれぞれ有機EL層、金属電極外側の媒体、例えば透明基板などの屈折率である。したがって、回折が生じない条件は、最低回折次数であるm=−1のとき、式(2)が解をもたない条件となる。これを解くと λ/ni < 1 となり、入射光の波長を透明基板の屈折率で除した値が回折を生じないための閾値となる。
一般に使用される有機EL層の屈折率は2を超えることはない。したがって、本発明における開口部間のピッチが一般に入射波長の1/2以下であれば、回折の影響を回避することができるため好ましい。
Next, diffraction will be described. In the light transmissive metal electrode used in the present invention, when light entering the metal electrode direction from the organic EL layer side and passing through the metal electrode is considered, the conditions under which diffraction occurs according to the scalar theory are expressed as follows. .
nmsin θm−ni × sin θi = m × λ / d (2)
Here, θm is an emission angle from the metal electrode, θi is an incident angle from the organic EL layer side, λ is a wavelength of incident light, d is an interval of the diffraction grating, m is a diffraction order, and an integer (m = 0, ± 1, ± 2,..., And ni and nm are the refractive indices of the organic EL layer and the medium outside the metal electrode, such as a transparent substrate, respectively. Therefore, the condition in which diffraction does not occur is a condition in which Equation (2) has no solution when m = −1 which is the lowest diffraction order. Solving this, λ / ni <1, and the value obtained by dividing the wavelength of the incident light by the refractive index of the transparent substrate is the threshold for preventing diffraction.
The refractive index of a generally used organic EL layer does not exceed 2. Therefore, if the pitch between the openings in the present invention is generally ½ or less of the incident wavelength, it is preferable because the influence of diffraction can be avoided.

また、上記の開口部の相対位置は面内で相互に隣接した複数のミクロドメインから形成されており、ミクロドメインのそれぞれに配置された開口部は周期的に配列されており、かつそれぞれのミクロドメインは、それぞれの開口部の配列方向がランダムになるように配置されている、または全くランダムに配置されていることが好ましい。その理由は第一の原理から述べれば、たとえ長距離周期性を有する六方対称な構造をとれば周期構造をとる3軸方向に連続した金属の連続部位が存在してしまい、自由電子の運動を等方的に阻害することができないためである。ミクロドメイン構造、もしくはランダム構造として開口部が配置することによって、自由電子の運動を有効に阻害することができる。   The relative positions of the openings are formed from a plurality of microdomains adjacent to each other in the plane, and the openings arranged in each of the microdomains are periodically arranged, and each of the microdomains is arranged. It is preferable that the domains are arranged so that the arrangement directions of the respective openings are random, or are arranged at random. The reason for this is that, from the first principle, if a hexagonal symmetrical structure with long-range periodicity is taken, there will be a continuous metal continuous part in the three-axis direction that takes the periodic structure, and the movement of free electrons This is because it cannot be isotropically inhibited. By arranging the opening as a microdomain structure or a random structure, the movement of free electrons can be effectively inhibited.

開口部の相対位置を解析するにあたっては次のような方法がある。たとえば、開口部を有する金属薄膜の電子顕微鏡、もしくは原子間力顕微鏡の画像を、2次元フーリエ変換し、いわゆる逆格子空間像を得る。開口部の相対位置に周期性があれば、その逆格子空間像に明確なスポットが現れる。一方、開口部の相対位置が等方的であるならば、逆格子空間像はリング状となる。   There are the following methods for analyzing the relative position of the opening. For example, an electron microscope image or an atomic force microscope image of a metal thin film having an opening is two-dimensionally Fourier transformed to obtain a so-called reciprocal space image. If the relative position of the opening has periodicity, a clear spot appears in the reciprocal space image. On the other hand, if the relative position of the opening is isotropic, the reciprocal space image is a ring.

次に、上記の光透過性金属電極の作製方法について述べる。既存のEB描画装置や露光装置を用いて開口部を作製する場合、規則配列をもった長周期的な構造は作製しやすいが、ランダムに開口部が配置された構造の作成は困難である。これに対して、本実施形態では、開口部形成用のテンプレートとして用いるブロックポリマーの相分離形状は、開口部の相対位置がランダムで等方的であり、本発明に用いられる光透過性金属電極を製造するのに適している。   Next, a method for producing the above light transmissive metal electrode will be described. When an opening is produced using an existing EB drawing apparatus or exposure apparatus, a long-period structure having a regular arrangement is easy to produce, but it is difficult to create a structure in which openings are randomly arranged. On the other hand, in this embodiment, the phase separation shape of the block polymer used as the template for forming the opening is isotropic with the relative position of the opening being random, and the light-transmitting metal electrode used in the present invention Suitable for manufacturing.

これ以降の考察は、実際に微細な開口部を有する金属電極を作製し、試作品の測定を行った結果、得られたものである。前記電極は、開口部に阻害されない連続した金属部位の直線距離が該光の波長の1/3以下であることが好ましい。しかし、微細加工技術の観点からは、平均開口部径は10nm以上であることが好ましく、これ以下では透過特性に優れた光透過性を有する金属電極を均一かつ正確に作製することが難しくなる傾向にある。   The following discussion was obtained as a result of actually manufacturing a metal electrode having a fine opening and measuring a prototype. In the electrode, it is preferable that a linear distance between continuous metal parts not obstructed by the opening is 1/3 or less of the wavelength of the light. However, from the viewpoint of microfabrication technology, the average opening diameter is preferably 10 nm or more, and below this, it tends to be difficult to uniformly and accurately produce a metal electrode having excellent light transmission properties. It is in.

これらの開口部を有する光透過性を有する金属電極は、ブロックコポリマー薄膜を形成用のテンプレートとして用いて、アルミニウムを蒸着、ブロックポリマーのテンプレートをリフトオフすることで作製した。本方法では、これまで光や電子線リソグラフィーでできなかった大面積かつ100nm以下の開口部パターンを作成することができる。もちろん、将来、光リソグラフィーや電子線リソグラフィーの進歩により、同様の構造が作製されても、光透過性を有する金属電極としての機能は同じである。   The light-transmitting metal electrode having these openings was produced by depositing aluminum and lifting off the block polymer template using a block copolymer thin film as a template for formation. In this method, it is possible to create an opening pattern having a large area and 100 nm or less, which has not been possible with light or electron beam lithography. Of course, even if a similar structure is produced in the future by progress of photolithography or electron beam lithography, the function as a metal electrode having light transmittance is the same.

本実施形態では、主に芳香環ポリマーとアクリルポリマーの組み合わせのジブロックコポリマーを使用した。しかし、後述のようにジブロックポリマーを構成するブロックの一方が選択的に除去できるのであれば、これらの組み合わせには限らない。   In this embodiment, a diblock copolymer mainly composed of a combination of an aromatic ring polymer and an acrylic polymer is used. However, the combination is not limited to these as long as one of the blocks constituting the diblock polymer can be selectively removed as described later.

本実施形態で芳香環ポリマーとアクリルポリマーの組み合わせのジブロックコポリマーを使用した理由は、この2種のポリマーの間に大きなドライエッチング耐性の違いがあるからである。本原理については、特許文献3に開示されている。芳香環ポリマーとして、ポリスチレン、ポリビニルナフタレン、ポリヒドロキシスチレン、これらの誘導体が挙げられる。アクリルポリマーの例として、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリヘキシルメタクリレートなどのアルキルメタクリレート、ポリフェニルメタクリレート、ポリシクロヘキシルメタクリレートなどが挙げられ、これらの誘導体が含まれる。また、これらのメタクリレートの代わりにアクリレートを用いても同様の性質を示す。これらの中では、ポリスチレンとポリメチルメタクリレートのジブロックコポリマーがドライエッチング耐性などの点から優れている。   The reason why a diblock copolymer of a combination of an aromatic ring polymer and an acrylic polymer is used in this embodiment is that there is a large difference in dry etching resistance between the two types of polymers. This principle is disclosed in Patent Document 3. Examples of the aromatic ring polymer include polystyrene, polyvinyl naphthalene, polyhydroxystyrene, and derivatives thereof. Examples of the acrylic polymer include alkyl methacrylates such as polymethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, and polyhexyl methacrylate, polyphenyl methacrylate, polycyclohexyl methacrylate, and the like, and derivatives thereof are included. Moreover, the same property is shown even if acrylate is used instead of these methacrylates. Among these, a diblock copolymer of polystyrene and polymethyl methacrylate is excellent from the viewpoint of dry etching resistance.

本発明の作製方法の一つでテンプレートとして使用するには、ブロックポリマーは十分に自己組織化で形成されるナノスケールのドット状ドメインがなくてはならない。このため、ブロックコポリマーの相分離形状はドット状構造である組成が本発明の目的には最適である。   To be used as a template in one of the fabrication methods of the present invention, the block polymer must have nanoscale dot-like domains that are sufficiently self-assembled. Therefore, a composition having a dot-like structure as the phase separation shape of the block copolymer is optimal for the purpose of the present invention.

自己組織化ブロックポリマーは必ずしも、自然に相分離して並ぶわけではない。近距離のパターンは同方向に配向してグレイン(grains)を形成する。ブロックコポリマーのガラス転移点温度以上で熱アニールをかけることで、グレインの大きさは時間と共に大きくなり、この速度は時間の1/4乗に比例して成長することが、過去の研究結果より分っている(非特許文献2)。このことは、配向したグレインがミクロン程度まで成長するのは数時間のアニールで十分である。   Self-assembled block polymers are not necessarily phase-separated naturally. Short-distance patterns are oriented in the same direction to form grains. It has been found from past research that the grain size increases with time by thermal annealing above the glass transition temperature of the block copolymer, and that this rate grows in proportion to the 1/4 power of time. (Non-Patent Document 2). This means that annealing for several hours is sufficient for the oriented grains to grow to the order of microns.

発明者らは50〜70nmの周期のドット状構造を持つブロックコポリマーの相分離形状得る方法を見出した。この相分離されたドット状のパターンは、この後に記述される方法で基板に転写される。転写された構造に金属電極を蒸着し、パターン転写部位を除去することで、有機EL素子に用いることができる光透過性を有する金属電極として用いることができる。   The inventors have found a method for obtaining a phase-separated shape of a block copolymer having a dot-like structure with a period of 50 to 70 nm. This phase-separated dot pattern is transferred to the substrate by a method described later. By vapor-depositing a metal electrode on the transferred structure and removing the pattern transfer site, it can be used as a light-transmissive metal electrode that can be used for an organic EL element.

また、本発明の光透過性を有する金属電極の作製方法は、複数のミクロドメインの配列が互いに独立である構造を持つシリカ微粒子の単粒子層をエッチングマスクに用いた作製方法を採用することができる。   In addition, the method for producing a light-transmissive metal electrode of the present invention may employ a production method using a single particle layer of silica fine particles having a structure in which the arrangement of a plurality of microdomains is independent from each other as an etching mask. it can.

まず、基板を準備し、この上に必要に応じて有機ポリマー層(レジスト層)を50〜150nm厚で塗布をする。有機ポリマー層は、基板をエッチングする際に、マスクパターンのアスペクト比を向上させるために用いることが好ましい。   First, a substrate is prepared, and an organic polymer layer (resist layer) is applied thereon with a thickness of 50 to 150 nm as necessary. The organic polymer layer is preferably used for improving the aspect ratio of the mask pattern when the substrate is etched.

次に、前期有機ポリマー層は、この上に必要に応じて有機ポリマー層を20〜50nm厚で塗布をする。この有機ポリマー層は、シリカ微粒子の分散液を塗布した際に形成する多層膜中から、単粒子膜のみを捕捉するトラップ層の役割を担う。   Next, the organic polymer layer is coated on the organic polymer layer with a thickness of 20 to 50 nm as necessary. This organic polymer layer serves as a trap layer for capturing only the single particle film from the multilayer film formed when the silica fine particle dispersion is applied.

特定の粒度分布を有するシリカ微粒子を含有する分散液を前記基板上に回転塗布をする。シリカ微粒子は自己組織的に最密な多層膜を形成しようとする。しかし、このときに完全に最密構造をとることができず、一部に「隙間」が生じる。これが最終的なミクロドメインの境界、すなわち粒界を構成する。ついで、この基板を加熱処理することにより、前記有機ポリマー層にシリカ微粒子表面層の最下層のみがし沈み込む。そこで、室温まで冷却すると最下層のシリカ微粒子のみが有機ポリマー層により基板に捕捉される。そのため、基板を超音波等で洗浄すると、シリカ微粒子は最下層のみを残して除去され、エッチング前の基材を得る。   A dispersion liquid containing silica fine particles having a specific particle size distribution is spin-coated on the substrate. Silica fine particles attempt to form a self-organized close-packed multilayer film. However, at this time, the close-packed structure cannot be taken completely, and a “gap” is generated in part. This constitutes the final microdomain boundary, that is, the grain boundary. Then, by heating the substrate, only the lowermost layer of the silica fine particle surface layer is sunk and sinks into the organic polymer layer. Therefore, when cooled to room temperature, only the lowermost silica particles are captured by the substrate by the organic polymer layer. Therefore, when the substrate is washed with ultrasonic waves or the like, the silica fine particles are removed leaving only the lowermost layer, and a base material before etching is obtained.

基板はCFを用いたエッチングに付される。このエッチングによりシリカ微粒子はエッチングにより粒径が小さくなり、粒子間の隙間が広がる。このCFによるエッチングはシリカ微粒子を小粒径化させて、開口部を形成させるための所望のサイズにすることが目的である。このために、有機ポリマー層はエッチングされにくい条件でエッチングを行うことが好ましい。シリカ微粒子が所望の粒子径になったあと、O―RIEに付されて、基板上にドット状パターンが形成される。このパターン上に金属電極層が堆積される。
金属を堆積させる方法としては、例えば蒸着などを用いることができる。堆積後に、例えば超音波洗浄などによりポリマーが除去されると、光透過性を有する金属電極の構造が出来上がる。
Substrate is subjected to etching using CF 4. By this etching, the silica fine particles are reduced in size by etching, and the gaps between the particles are widened. The purpose of this etching with CF 4 is to reduce the particle size of silica particles to a desired size for forming an opening. For this reason, it is preferable to etch the organic polymer layer under conditions that are difficult to etch. After the silica fine particles have a desired particle diameter, they are subjected to O 2 -RIE to form a dot pattern on the substrate. A metal electrode layer is deposited on this pattern.
As a method for depositing the metal, for example, vapor deposition can be used. After the deposition, for example, when the polymer is removed by ultrasonic cleaning or the like, a metal electrode structure having optical transparency is completed.

また、シリカ微粒子を配列させて単粒子膜を形成させ、小粒径化させるまでの工程を行った後、そのシリカ微粒子の単分子膜を有機ポリマー層(レジスト層)に転写してからエッチングを行ってパターンを形成させることもできる。
さらには、前記したいずれかの方法で金属を堆積させる前までの工程によりパターンの原盤を作製し、それをスタンパーとしてナノインプリンティングによりパターンを転写し、転写されたパターンに金属を堆積させることにより光透過性を有する金属電極を作製することもできる。このような方法によれば、比較的煩雑なエッチング処理の工程を省略することができるため、効率のよい電極の製造が可能となる。
In addition, after performing the process of arranging the silica fine particles to form a single particle film and reducing the particle size, the monomolecular film of the silica fine particles is transferred to the organic polymer layer (resist layer) and then etched. The pattern can also be formed by performing.
Furthermore, a pattern master is produced by the process before depositing metal by any of the methods described above, and the pattern is transferred by nanoimprinting using it as a stamper, and the metal is deposited on the transferred pattern. A metal electrode having optical transparency can also be produced. According to such a method, since a relatively complicated etching process can be omitted, an efficient electrode can be manufactured.

本発明において電極を構成する金属は、光の透過率の観点からは、光透過性を有する金属電極に入射する光の周波数よりもプラズマ周波数の高い材料からなることが好ましい。
また、有機EL素子として高い効率を達成するためにできるだけ抵抗率の低いものが好ましい。上記の観点からアルミニウム、金、銀、銅、インジウム、マグネシウム、リチウム、スカンジウム、カルシウム、ニッケル、コバルト、および白金からなる群から選択される金属を用いることが好ましい。
In the present invention, the metal constituting the electrode is preferably made of a material having a plasma frequency higher than the frequency of light incident on the light-transmitting metal electrode from the viewpoint of light transmittance.
Moreover, in order to achieve high efficiency as an organic EL element, an element having as low a resistivity as possible is preferable. From the above viewpoint, it is preferable to use a metal selected from the group consisting of aluminum, gold, silver, copper, indium, magnesium, lithium, scandium, calcium, nickel, cobalt, and platinum.

有機ELディスプレイ
本発明の一実施形態にかかるアクティブマトリクス型駆動方式のトップエミッション型有機ELディスプレイの構造は図2に例示されるものである。図2は本発明の実施形態の理解を助けるための典型的な例を示したものであって、本発明の実施形態にかかる有機ELディスプレイは図示される構造に限定されないことはいうまでもない。
Organic EL Display The structure of a top emission type organic EL display of an active matrix driving system according to an embodiment of the present invention is illustrated in FIG. FIG. 2 shows a typical example for helping understanding of the embodiment of the present invention, and it goes without saying that the organic EL display according to the embodiment of the present invention is not limited to the illustrated structure. .

図2に例示する有機ELディスプレイは基板201とは反対側を発光面とするトップエミッション型ディスプレイである。そのため、基板201は透明である必要がなく、画素部支持体として機能すれば特に限定されず、ガラス基板、Si基板、プラスチック基板などを用いることができる。なかでもディスプレイサイズを大型化できるガラス基板を用いることが特に好ましい。   The organic EL display illustrated in FIG. 2 is a top emission type display having a light emitting surface on the side opposite to the substrate 201. Therefore, the substrate 201 does not need to be transparent and is not particularly limited as long as it functions as a pixel portion support, and a glass substrate, a Si substrate, a plastic substrate, or the like can be used. In particular, it is particularly preferable to use a glass substrate capable of increasing the display size.

基板201外周部には、映像信号駆動回路、走査信号駆動回路等の画素駆動用回路202が配置されている。基板201上には、画素駆動用回路部202と接続された複数の画素203がマトリクス状に配列されている。前記画素203は、例えば一対の電源端子間で直列に接続された子制御回路、出力スイッチ、画素スイッチ、および第1の電極と第2の電極で少なくとも1層以上の有機層を挟持してなる発光部を有する。前記素子制御回路は、その制御端子が画素スイッチを介して映像信号線に接続されており、映像信号線駆動回路から映像信号線および画素スイッチを介して供給される映像信号に対応した大きさの電流を、出力スイッチを介して発光部へ出力する。また、画素スイッチは、その制御端子が走査信号線に接続されており、走査信号線駆動回路から走査信号線を介して供給される走査信号によりON/OFFが制御される。さらに、出力スイッチは、その制御端子が走査信号線に接続されており、走査信号線駆動回路から走査信号線を介して供給される走査信号によりON/OFFが制御される。なお上述のディスプレイ構造は、本発明を理解するために典型的な例を示したものであって、本発明がこれに限定されないことはいうまでもなく、これら画素駆動用回路、および画素には他の構造を採用することも可能である。   A pixel driving circuit 202 such as a video signal driving circuit and a scanning signal driving circuit is disposed on the outer periphery of the substrate 201. On the substrate 201, a plurality of pixels 203 connected to the pixel driving circuit unit 202 are arranged in a matrix. The pixel 203 includes, for example, a child control circuit connected in series between a pair of power supply terminals, an output switch, a pixel switch, and at least one organic layer sandwiched between the first electrode and the second electrode. It has a light emitting part. The element control circuit has a control terminal connected to a video signal line via a pixel switch, and has a size corresponding to a video signal supplied from the video signal line driving circuit via the video signal line and the pixel switch. The current is output to the light emitting unit via the output switch. The pixel switch has a control terminal connected to the scanning signal line, and ON / OFF is controlled by a scanning signal supplied from the scanning signal line driving circuit via the scanning signal line. Further, the control terminal of the output switch is connected to the scanning signal line, and ON / OFF is controlled by the scanning signal supplied from the scanning signal line driving circuit via the scanning signal line. Note that the above-described display structure is a typical example for understanding the present invention, and it goes without saying that the present invention is not limited thereto. Other structures can be employed.

続いて前記画素203について、図3を用いて説明する。図2は各画素3の典型的な断面図を示したものであって、本発明の構造がこれに限定されないことはいうまでもない。
前記基板201上には、例えばSiN、SiO等が積層された下地層204を設けることができる。下地層204上には、例えばチャネル領域、ソース領域、ドレイン領域が形成されたポリシリコンからなる半導体層205と、例えばTEOS(Tetraethoxysilane)などを用いて形成されるゲート絶縁膜206と、例えばMoWなどからなるゲート電極207とがこの順序で形成され、トップゲート型の薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)を構成している。これらTFTは画素スイッチ、出力スイッチ、素子制御回路等に利用される。ゲート絶縁膜206上には、ゲート電極207と同一の工程で形成された走査信号線がさらに形成されている。
Next, the pixel 203 will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows a typical cross-sectional view of each pixel 3, and it goes without saying that the structure of the present invention is not limited to this.
On the substrate 201, for example, a base layer 204 in which SiN x , SiO x, or the like is laminated can be provided. On the base layer 204, for example, a semiconductor layer 205 made of polysilicon in which a channel region, a source region, and a drain region are formed, a gate insulating film 206 formed using, for example, TEOS (Tetraoxysilane), and MoW, for example. The gate electrode 207 is formed in this order, and constitutes a top gate type thin film transistor (TFT). These TFTs are used for pixel switches, output switches, element control circuits, and the like. A scanning signal line formed in the same process as the gate electrode 207 is further formed on the gate insulating film 206.

例えばプラズマCVD法などにより成膜された、SiOなどからなる層間絶縁膜208は、ゲート電極を含むゲート絶縁膜206上に形成されている。例えば、Mo/Al/Moの三層構造を有する、ソース電極209、またはドレイン電極210は、層間絶縁膜208上に形成されている。これらの電極は、その層間絶縁膜208に設けられたコンタクトホールを通してTFTのソース領域、ドレイン領域にそれぞれ接続されている。また、ソース電極209、およびドレイン電極210と同一の工程で形成可能な映像信号線は層間絶縁膜208上に形成されている。ソース電極209、およびドレイン電極210を含む層間絶縁膜208上には、例えばSiNなどからなるパッシベーション膜211が形成されている。 For example, an interlayer insulating film 208 made of SiO x or the like formed by a plasma CVD method or the like is formed on the gate insulating film 206 including the gate electrode. For example, the source electrode 209 or the drain electrode 210 having a three-layer structure of Mo / Al / Mo is formed on the interlayer insulating film 208. These electrodes are connected to the source region and the drain region of the TFT through contact holes provided in the interlayer insulating film 208, respectively. A video signal line that can be formed in the same process as the source electrode 209 and the drain electrode 210 is formed on the interlayer insulating film 208. A passivation film 211 made of, for example, SiN x is formed on the interlayer insulating film 208 including the source electrode 209 and the drain electrode 210.

パッシベーション膜211上には、第1の電極212が形成され、パッシベーション膜211に形成されたスルーホールによって、ドレイン電極210と電気的に接続されている。第1の電極212は陽極であり、正孔を有機層中に注入する役割を担うため、4.0eV以上の仕事関数を有する材質であることが好ましい。例えば、酸化インジウム錫合金(ITO)、酸化錫、酸化亜鉛、金、銀、白金、銅等の金属、またはこれらの酸化物、ならびにこれらの混合物等を用いて陽極を形成することができる。中でも5.0eV程度の大きな仕事関数を有するITOを用いることが特に好ましい。陽極は有機層214への正孔注入のため、有機層との界面のみに形成されていればよく、厚さは特に限定されない。
通常、5nm〜300nm程度の膜厚で用いることができる。第1の電極は、基板側に形成した光取り出し層や、反射層などに光を導くため透明性を有するITOを単層構造で用いてもよいし、低抵抗な電気的導通性と光反射性を兼ね備えたITO/Ag/ITOなどの多層構造としてもよい。
A first electrode 212 is formed on the passivation film 211 and is electrically connected to the drain electrode 210 through a through hole formed in the passivation film 211. The first electrode 212 is an anode and preferably has a work function of 4.0 eV or more because it plays a role of injecting holes into the organic layer. For example, the anode can be formed using a metal such as indium tin oxide alloy (ITO), tin oxide, zinc oxide, gold, silver, platinum, copper, or an oxide thereof, or a mixture thereof. Among them, it is particularly preferable to use ITO having a large work function of about 5.0 eV. The anode may be formed only at the interface with the organic layer for hole injection into the organic layer 214, and the thickness is not particularly limited.
Usually, it can be used with a film thickness of about 5 nm to 300 nm. The first electrode may be a single layer structure made of ITO having transparency in order to guide light to the light extraction layer formed on the substrate side, the reflection layer, etc., or low resistance electrical conductivity and light reflection. It is good also as multilayer structure, such as ITO / Ag / ITO which has the property.

さらに画素隔壁層213が、第1の電極212を含むパッシベーション膜211上に設けられており、各画素間の隔壁を形成している。画素隔壁層213には、例えば感光性のアクリル樹脂等を用いることができ、通常の露光方法によってパターニングすることができる。   Further, a pixel partition layer 213 is provided over the passivation film 211 including the first electrode 212 to form a partition between the pixels. For the pixel partition layer 213, for example, a photosensitive acrylic resin or the like can be used, and patterning can be performed by a normal exposure method.

画素隔壁層213を含む第1の電極212上には、活性層を含む一層以上の有機薄膜が積層された有機層214が形成される。ここで活性層とは、正孔と電子とが結合する領域をさす。有機層214は、各画素によってR、G、Bに対応した発光材料により形成させることができる。例えば正孔と電子との結合効率を向上させるため、活性層の他に、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、または正孔ブロック層等の種々の有機薄膜が挿入されていてもよい。活性層、正孔輸送層、および電子輸送層の材質は特に限定されず、低分子系であっても高分子系であってもよく、有機EL素子において通常用いられる活性層材料、正孔輸送材料、あるいは電子輸送材料等であれば任意の材料を用いることができる。   On the first electrode 212 including the pixel partition layer 213, an organic layer 214 in which one or more organic thin films including an active layer are stacked is formed. Here, the active layer refers to a region where holes and electrons are combined. The organic layer 214 can be formed of a light emitting material corresponding to R, G, and B for each pixel. For example, in order to improve the coupling efficiency between holes and electrons, various organic thin films such as a hole transport layer, an electron transport layer, an electron injection layer, or a hole block layer may be inserted in addition to the active layer. Good. The material of the active layer, the hole transport layer, and the electron transport layer is not particularly limited, and may be a low molecular weight type or a high molecular weight type. Any material can be used as long as it is a material or an electron transport material.

例えば、活性層材料としては、トリス(8−キノリノール)アルミニウム錯体(Alq)やビスジフェニルビニルビフェニル(BDPVBi)、1,3−ビス(p−t−ブチルフェニル−1,3,4−オキサジアゾールイル)フェニル(OXD−7)、N,N’−ビス(2,5−ジ−t−ブチルフェニル)ペリレンテトラカルボン酸ジイミド(BPPC)、および1,4ビス(p−トリル−p−メチルスチリルフェニルアミノ)ナフタレンなどが挙げられる。また、正孔輸送材料として、例えば、ビス(ジ(p−トリル)アミノフェニル)−1,1−シクロヘキサン、テトラジフェニルジアミン(TPD)、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(1−ナフチル)−1,1’−ビフェニル)−4,4’−ジアミン(α−NPD)等のトリフェニルジアミン類や、スターバースト型分子等が挙げられる。さらに、電子輸送材料として、例えば、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(Bu−PBD)、OXD−7等のオキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、およびキノリノール系の金属錯体が挙げられる。有機層の厚さは、特に限定されることはないが、通常用いられるように、0.01μmから1μmの範囲であることが好ましい。 For example, as the active layer material, tris (8-quinolinol) aluminum complex (Alq 3 ), bisdiphenylvinylbiphenyl (BDPVBi), 1,3-bis (pt-butylphenyl-1,3,4-oxadi) Azolyl) phenyl (OXD-7), N, N′-bis (2,5-di-t-butylphenyl) perylenetetracarboxylic acid diimide (BPPC), and 1,4 bis (p-tolyl-p-methyl) And styrylphenylamino) naphthalene. Moreover, as a hole transport material, for example, bis (di (p-tolyl) aminophenyl) -1,1-cyclohexane, tetradiphenyldiamine (TPD), N, N′-diphenyl-N, N′-bis (1 -Naphtyl) -1,1′-biphenyl) -4,4′-diamine (α-NPD) and the like, and starburst type molecules. Furthermore, as an electron transport material, for example, oxadi such as 2- (4-biphenylyl) -5- (4-t-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazole (Bu-PBD), OXD-7, etc. Examples thereof include azole derivatives, triazole derivatives, and quinolinol-based metal complexes. The thickness of the organic layer is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.01 μm to 1 μm, as is usually used.

画素隔壁層213を含む有機層214上には、第2の電極215が形成されている。第2の電極215は画素隔壁層213、パッシベーション膜211に形成されたコンタクトホールにより、映像信号線と同一の層上に形成された配線に電気的に接続されている。第2の電極215は陰極であり、電子を注入する役割を担うため、仕事関数が小さい材質であることが好ましい。本発明における特徴は、この第2の電極215として、図1に示す構造の光透過性電極を用いることである。この光透過性金属電極を第2の電極215に用いることで、高効率な有機ELディスプレイが得られる。この光透過性金属電極は、電極として作用すると同時に、可視領域にある波長の光を透過することが可能であり、金属部に設けられた微小開口部103の面積の総和から期待される以上の光透過性を有する。そのため、通常用いられるような半透明金属電極よりも高い透過率を達成することができ、高輝度かつ高効率な有機ELディスプレイが得られる。このディスプレイは高効率であるために、寿命も長いものとなる。   A second electrode 215 is formed on the organic layer 214 including the pixel partition layer 213. The second electrode 215 is electrically connected to a wiring formed on the same layer as the video signal line through a contact hole formed in the pixel partition layer 213 and the passivation film 211. The second electrode 215 is a cathode, and plays a role of injecting electrons. Therefore, the second electrode 215 is preferably a material having a low work function. A feature of the present invention is that a light transmissive electrode having a structure shown in FIG. 1 is used as the second electrode 215. By using this light transmissive metal electrode for the second electrode 215, a highly efficient organic EL display can be obtained. This light-transmitting metal electrode can act as an electrode and simultaneously transmit light having a wavelength in the visible region, which is more than expected from the sum of the areas of the minute openings 103 provided in the metal portion. It has optical transparency. Therefore, it is possible to achieve a higher transmittance than that of a semitransparent metal electrode that is normally used, and an organic EL display with high luminance and high efficiency can be obtained. This display is highly efficient and therefore has a long life.

また、第2の電極215は、一層である必要はなく、異なった金属より構成される金属電極膜101が複数層積層した多層構造であってもよい。例えば、有機層214に効率よく電子を注入するため仕事関数の低い金属を有機層214との界面に形成させた後、それとは別の金属を積層した二層構造とし、これに上記のような微小開口部103を形成させてもよい。また、微小開口部103からは、電子注入が出来ないため、有機層214と第2の電極215の界面に、電子拡散層を挿入してもよいし、有機層214上に透明な数nm程度の極薄膜金属を形成した後、その上部に微小開口部103を形成させた金属電極膜101を積層した多層構造を持つ第2の電極215を用いてもよい。また、R、G、B各画素ごとに、微小開口部103の平均開口径を変化させてもよい。   The second electrode 215 does not have to be a single layer, and may have a multilayer structure in which a plurality of metal electrode films 101 made of different metals are stacked. For example, in order to efficiently inject electrons into the organic layer 214, a metal having a low work function is formed at the interface with the organic layer 214, and then a two-layer structure in which another metal is laminated, which is as described above. A minute opening 103 may be formed. Further, since electrons cannot be injected from the minute opening 103, an electron diffusion layer may be inserted at the interface between the organic layer 214 and the second electrode 215, or about several nm transparent on the organic layer 214. Alternatively, the second electrode 215 having a multilayer structure in which the metal electrode film 101 having the fine opening 103 formed thereon is stacked may be used after the ultrathin metal is formed. Moreover, you may change the average opening diameter of the micro opening part 103 for every R, G, B pixel.

また微小開口部103が空隙ではない場合、その材質は、透明性を有していれば特に限定されず、誘電体のような物質により孔が埋め込まれていても本発明の効果が失われることはない。また、空隙である場合には任意の気体が充填されていてもよい。以上のように、第1の電極212、有機層214、および第2の電極215によって発光部218が形成されている。   In addition, when the minute opening 103 is not a void, the material is not particularly limited as long as it has transparency, and the effect of the present invention is lost even if the hole is embedded by a substance such as a dielectric. There is no. Moreover, in the case of a space | gap, arbitrary gas may be filled. As described above, the light-emitting portion 218 is formed by the first electrode 212, the organic layer 214, and the second electrode 215.

さらに発光部218と対向した封止基板219と、対向面周縁に沿って設けられたシール層(図示せず)をさらに備えており、それにより発光部218と封止基板219との間に密閉された空間を形成する。この空間は、例えばArガスなどの希ガス類や、Nガスのような不活性ガスで満たされ、水分などによる発光部218の劣化を防止するために用いられる。発光部218と封止基板219との間に、コントラスト向上のためカラーフィルターや、光散乱層等の光取り出しを向上させる手段が設けられていてもよい。 Further, a sealing substrate 219 facing the light emitting portion 218 and a sealing layer (not shown) provided along the peripheral edge of the facing surface are further provided, whereby the sealing between the light emitting portion 218 and the sealing substrate 219 is performed. Forming a space. This space is filled with, for example, a rare gas such as Ar gas or an inert gas such as N 2 gas, and is used to prevent deterioration of the light emitting unit 218 due to moisture or the like. Means for improving light extraction such as a color filter or a light scattering layer may be provided between the light emitting unit 218 and the sealing substrate 219 for improving contrast.

以上のように、従来知られている有機ELディスプレイの電極を本発明により特定された光透過性金属電極に置き換えることで、優れた特性を有する有機ELディスプレイとすることができる。ここで、本発明の光透過性金属電極は、陽極または陰極のいずれにも用いることができる。しかしながら、装置の構造により、光を放出する側の電極を光透過性金属電極とすることが好ましい。   As mentioned above, it can be set as the organic EL display which has the outstanding characteristic by replacing the electrode of the conventionally known organic EL display with the light transmissive metal electrode specified by this invention. Here, the light-transmissive metal electrode of the present invention can be used for either the anode or the cathode. However, it is preferable that the light-emitting electrode is a light-transmitting metal electrode, depending on the structure of the device.

有機EL照明装置
次に、本発明の一実施形態にかかる有機EL照明装置の構造は、図4に例示されるものである。図4は本発明の実施形態の理解を助けるための典型的な例を示したものであって、本発明の実施形態にかかる有機ELディスプレイは図示される構造に限定されないことはいうまでもない。
Organic EL Lighting Device Next, the structure of the organic EL lighting device according to one embodiment of the present invention is illustrated in FIG. FIG. 4 shows a typical example for helping understanding of the embodiment of the present invention, and it goes without saying that the organic EL display according to the embodiment of the present invention is not limited to the illustrated structure. .

図4に例示する有機EL照明装置は、透明基板401上に、陽極402と陰極404とに挟まれた発光層403を具備してなる。この照明装置は発光層から放射される光を透明基板側に放射するものであり、基板は光透過性が高いものがより好ましく、透過度は80%以上であることが好ましく、90%以上であることがより好ましい。具体的にはガラスまたはプラスチックなどが用いられる。また、電極間には発光層403の他に、正孔注入層(正孔輸送層)または、電子注入層(電子輸送層)を形成させることもできる。即ち、本発明の実施態様において、有機EL照明装置の代表的な層構造としては、以下のものが挙げられる。
1)光透過性金属電極(陽極)/発光層/電極(陰極)
2)光透過性金属電極(陽極)/発光層/電子注入層/電極(陰極)
3)光透過性金属電極(陽極)/正孔注入層/発光層/電子注入層/電極(陰極)
4)光透過性金属電極(陽極)/正孔注入層/発光層/電極(陰極)
The organic EL lighting device illustrated in FIG. 4 includes a light emitting layer 403 sandwiched between an anode 402 and a cathode 404 on a transparent substrate 401. This illuminating device emits light emitted from the light emitting layer to the transparent substrate side, and the substrate preferably has a high light transmittance, and the transmittance is preferably 80% or more, preferably 90% or more. More preferably. Specifically, glass or plastic is used. In addition to the light-emitting layer 403, a hole injection layer (hole transport layer) or an electron injection layer (electron transport layer) can be formed between the electrodes. That is, in the embodiment of the present invention, typical layer structures of the organic EL lighting device include the following.
1) Light transmissive metal electrode (anode) / light emitting layer / electrode (cathode)
2) Light transmissive metal electrode (anode) / light emitting layer / electron injection layer / electrode (cathode)
3) Light transmissive metal electrode (anode) / hole injection layer / light emitting layer / electron injection layer / electrode (cathode)
4) Light transmissive metal electrode (anode) / hole injection layer / light emitting layer / electrode (cathode)

ここで、本発明においては陽極電極に、前記の光透過性金属電極を用いる。光透過性金属電極402上には、真空蒸着法もしくは塗布法によって正孔注入層、さらに必要に応じて電子注入層を形成する。電子注入層及び正孔注入層は、それぞれ電荷の注入性、電荷の輸送性、電荷に対する障壁性の何れかを有する層である。これらの層は、有機材料及び無機材料の何れを用いて構成してもよく、厚さは10〜300nm程度とすることが好ましい。   Here, in the present invention, the light-transmitting metal electrode is used as the anode electrode. On the light-transmissive metal electrode 402, a hole injection layer and, if necessary, an electron injection layer are formed by vacuum deposition or coating. The electron injecting layer and the hole injecting layer are layers having any of charge injecting property, charge transporting property, and charge blocking property, respectively. These layers may be formed using any of organic materials and inorganic materials, and the thickness is preferably about 10 to 300 nm.

陰極404は、光透過性がある必要はなく、むしろ光反射性であることが好ましい。このため、例えばアルミニウム、マグネシウム、インジウム、銀、あるいはそれらの合金等の仕事関数が小さな金属から形成されることが一般的である。この陰極404の厚さは10〜500nm程度とすることが好ましい。   The cathode 404 need not be light transmissive, but is preferably light reflective. For this reason, it is common that the work function is made of a small metal such as aluminum, magnesium, indium, silver, or an alloy thereof. The thickness of the cathode 404 is preferably about 10 to 500 nm.

発光層では、電子と正孔とが再結合して光が発生するものである。この層は、照明装置に求められる発光波長などに応じて、従来知られている任意のものを用いることができる。具体的には、以下のような構成により、白色の有機EL照明装置を作製することができる。   In the light emitting layer, light is generated by recombination of electrons and holes. As this layer, any conventionally known layer can be used according to the emission wavelength required for the lighting device. Specifically, a white organic EL lighting device can be produced with the following configuration.

光透過性金属電極上へPSS(ポリスチレンスルホン酸):PEDOT(ポリエチレンジオキシチオフェン)の水溶液をスピンコートにより塗布して、50nm程度の厚さの正孔注入層を形成させる。その上にα−NPD(4,4−ビス[N−(1−ナフチル)−n−フェニル−アミノ]ビフェニル)を蒸着法に堆積させて、50nm程度の厚さの正孔輸送層を形成させる。次に、その上に青色発光材料であるFIrpic(イリジウム(III)ビス(4,6−ジ−フルオロフェニル)−ピリジナト−N,C)ピコリネート)がCBP(4,4‘−N,N’−ジカルバゾール−ビフェニル)に10%ドープされた層を共蒸着法により10nm程度の厚さで形成させる。次にその上に赤色発光材料であるBtp2Ir(acac)(ビス(2−(2‘−ベンゾ[4,5−a]チエニル)ピリジナト−N,C)イリジウム(アセチルアセトナト))がCBPに10%ドープされた層を共蒸着法により10nm程度の厚さで形成させる。次にその上に黄色発光材料であるBt2Ir(acac)がCBPに10%ドープされた層を共蒸着法により10nm程度の厚さで形成する。これらの青、赤、および黄色の発光層を設けることにより白色光を発生させることができる。そして、その上にBCP(2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン)を蒸着法により50nm程度の厚さで堆積させて電子輸送層を形成させる。最後にLiF/Alを蒸着法により150nm程度の厚さで堆積させて陰極を形成させる。 An aqueous solution of PSS (polystyrene sulfonic acid): PEDOT (polyethylene dioxythiophene) is applied onto the light-transmitting metal electrode by spin coating to form a hole injection layer having a thickness of about 50 nm. On top of this, α-NPD (4,4-bis [N- (1-naphthyl) -n-phenyl-amino] biphenyl) is deposited by vapor deposition to form a hole transport layer having a thickness of about 50 nm. . Next, FIrpic (iridium (III) bis (4,6-di-fluorophenyl) -pyridinato-N, C 2 ) picolinate), which is a blue light emitting material, is added to CBP (4,4′-N, N ′). -Dicarbazole-biphenyl) is formed to a thickness of about 10 nm by co-evaporation. Next, Btp2Ir (acac) (bis (2- (2′-benzo [4,5-a] thienyl) pyridinato-N, C 3 ) iridium (acetylacetonato)), which is a red light emitting material, is added to CBP. A 10% doped layer is formed with a thickness of about 10 nm by co-evaporation. Next, a layer in which 10% of CBP is doped with Bt2Ir (acac), which is a yellow light emitting material, is formed to a thickness of about 10 nm by co-evaporation. By providing these blue, red, and yellow light-emitting layers, white light can be generated. Then, BCP (2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline) is deposited thereon with a thickness of about 50 nm by vapor deposition to form an electron transport layer. Finally, LiF / Al is deposited to a thickness of about 150 nm by vapor deposition to form a cathode.

上記の白色有機EL照明装置は発光層を蒸着法により形成するものであるが、塗布法によっても形成させることができる。発光層を塗布法により形成する方法について説明すると以下の通りである。   In the above white organic EL lighting device, the light emitting layer is formed by a vapor deposition method, but can also be formed by a coating method. A method for forming the light emitting layer by a coating method will be described as follows.

光透過性金属電極上にPSS:PEDOTの水溶液をスピンコートにより塗布して、50nm程度の厚さの正孔注入層を形成させる。その上にPVK(ポリビニルカルバゾール)にFIrpic、Btp2Ir(acac)、Bt2Ir(acac)を分散させた溶液をスピンコートにより塗布して、100nm程度の厚さの発光層を形成させる。青、赤、および黄色の発光材料をPVKに分散させることにより白色発光が得られる。そして、その上にBCPを蒸着法により50nm程度の厚さで堆積させて電子輸送層を形成させる。そして、その上にAlq3(8−ヒドロキシキノリンアルミニウム)を蒸着法により20nm程度の厚さで堆積させて電子注入層を形成させる。最後にMg:Agを共蒸着法により150nm程度の厚さで堆積させて陰極を形成させる。   An aqueous solution of PSS: PEDOT is applied onto the light-transmitting metal electrode by spin coating to form a hole injection layer having a thickness of about 50 nm. A solution in which FIrpic, Btp2Ir (acac), and Bt2Ir (acac) are dispersed in PVK (polyvinylcarbazole) is applied by spin coating to form a light emitting layer having a thickness of about 100 nm. White light emission can be obtained by dispersing blue, red, and yellow light emitting materials in PVK. Then, BCP is deposited thereon with a thickness of about 50 nm by vapor deposition to form an electron transport layer. Then, Alq3 (8-hydroxyquinoline aluminum) is deposited thereon with a thickness of about 20 nm by an evaporation method to form an electron injection layer. Finally, Mg: Ag is deposited to a thickness of about 150 nm by a co-evaporation method to form a cathode.

光透過性金属電極の形成方法
本発明において必要とされるような、一般的なリソグラフィーの限界解像度を超えるパターンを有する光透過性金属電極の作製には、上述したようなブロックコポリマーの相分離構造や、単粒子層をエッチングマスクやリフトオフマスクに用いたリソグラフィーを採用することが好ましい。リフトオフにより、有機EL照明装置において光透過性金属電極を形成させる方法を、図5を参照しながら説明すると以下の通りである。
Method of forming light transmissive metal electrode As described in the present invention, a block copolymer phase separation structure as described above is used for the preparation of a light transmissive metal electrode having a pattern exceeding the limit resolution of general lithography. In addition, it is preferable to employ lithography using a single particle layer as an etching mask or lift-off mask. A method for forming a light-transmissive metal electrode in an organic EL lighting device by lift-off will be described with reference to FIG.

まず、透明基板401上に有機ポリマー層501を50〜150nm形成する(図5(a))。次に、有機ポリマー膜の上に無機物質層502を5〜30nm形成する(図5(a))。この無機物質層は下層の有機ポリマー層501を酸素プラズマエッチングする際のエッチングマスクとして機能する。有機ポリマー層501は酸素プラズマエッチングによって容易に削られるが、無機物質層の材料として適当な無機層物質を選べば酸素プラズマエッチングに高いエッチング耐性を得ることができる。そのため、アスペクト比の大きいマスクを形成することが可能となり、その後のリフトオフが容易になる。次に、ブロックコポリマーの薄膜503を無機層の上に形成する。ジブロックコポリマーを形成したのち、ホットプレート上もしくはオーブン中で熱アニールを行い、ドット状ミクロドメイン504を形成させる(図5(a))。   First, the organic polymer layer 501 is formed to 50 to 150 nm on the transparent substrate 401 (FIG. 5A). Next, the inorganic material layer 502 is formed to 5 to 30 nm on the organic polymer film (FIG. 5A). This inorganic material layer functions as an etching mask when the lower organic polymer layer 501 is subjected to oxygen plasma etching. Although the organic polymer layer 501 is easily scraped by oxygen plasma etching, high etching resistance to oxygen plasma etching can be obtained by selecting an appropriate inorganic layer material as the material of the inorganic material layer. Therefore, a mask having a large aspect ratio can be formed, and subsequent lift-off is facilitated. Next, a thin film 503 of block copolymer is formed on the inorganic layer. After forming the diblock copolymer, thermal annealing is performed on a hot plate or in an oven to form dot-like microdomains 504 (FIG. 5A).

ブロックコポリマーが相分離したのち、1つのポリマー組成が、残りのポリマー組成よりエッチングにより容易に除去できれば、残った方の配向したナノスケールのポリマードメインをエッチングマスクとして用いることができる。芳香族とアクリルの組み合わせのジブロックポリマーは、2種のブロックのエッチングコントラストが大きいため、本用途には望ましい。例えば、ポリスチレンとポリメチルメタクリレートはRIEでエッチング速度が大きく違うため、相分離したポリスチレンドメインを選択的に残すことができ、エッチングマスクとして使うことができる。   Once the block copolymer has been phase separated, the remaining oriented nanoscale polymer domain can be used as an etching mask if one polymer composition can be more easily removed by etching than the remaining polymer composition. A diblock polymer of a combination of aromatic and acrylic is desirable for this application because of the high etch contrast of the two blocks. For example, polystyrene and polymethylmethacrylate have different etching rates by RIE, so that phase-separated polystyrene domains can be selectively left and used as an etching mask.

ブロックコポリマーの一方の相が選択的に除去されてドット状のパターンが形成した後、ドット状パターンをマスクにして無機物質層502をエッチングする(図5(b))。
無機物質層はCFまたはCHF、もしくは両方の混合ガスによりRIEする。その後、パターン化した無機物質層502をマスクにして有機ポリマー層を酸素RIEによりエッチングする。無機物質層は酸素プラズマによってエッチングされず、無機物質層502とその下の有機ポリマー層501のエッチングコントラストを非常に大きくできるため、高いアスペクト比のドット状パターンを得ることができる(図5(c))。
After one phase of the block copolymer is selectively removed to form a dot-like pattern, the inorganic material layer 502 is etched using the dot-like pattern as a mask (FIG. 5B).
The inorganic material layer is RIE using CF 4 or CHF 3 , or a mixed gas of both. Thereafter, the organic polymer layer is etched by oxygen RIE using the patterned inorganic material layer 502 as a mask. The inorganic material layer is not etched by oxygen plasma, and the etching contrast between the inorganic material layer 502 and the organic polymer layer 501 under the inorganic material layer 502 can be greatly increased, so that a dot pattern with a high aspect ratio can be obtained (FIG. 5C )).

有機ポリマー層にドット状パターンが転写された後、金属電極層505を蒸着法により堆積する(図5(d))。図5(e)に示すように、金属電極層堆積後にポリマー層501を除去すると、本発明による一実施形態の光透過性を有する金属電極の構造が完成する。無機物質層は下層の有機ポリマー層をエッチング、例えば酸素プラズマエッチングする際のエッチングマスクとして機能する。このような特性を示す材料として蒸着したシリコン、チッ化シリコン、酸化シリコンなどが、無機物質層の材料として挙げられる。また、回転塗布したシロキセンポリマー、ポリシラン、スピンオングラスなども、酸素プラズマエッチングを用いる際には有効な材料である。   After the dot pattern is transferred to the organic polymer layer, a metal electrode layer 505 is deposited by vapor deposition (FIG. 5D). As shown in FIG. 5E, when the polymer layer 501 is removed after the metal electrode layer is deposited, the light transmissive metal electrode structure according to an embodiment of the present invention is completed. The inorganic material layer functions as an etching mask when etching the lower organic polymer layer, for example, oxygen plasma etching. Examples of the material for the inorganic material layer include silicon, silicon nitride, and silicon oxide which are deposited as materials exhibiting such characteristics. Also, spin-coated siloxane polymer, polysilane, spin-on-glass, and the like are effective materials when oxygen plasma etching is used.

ここでは、有機EL照明装置において光透過性金属電極を形成させる方法を説明したが、有機ELディスプレイにおいても、従来の電極に変えて、前記したのと同様に方法により光透過性金属電極を形成させることができる。   Here, the method of forming the light transmissive metal electrode in the organic EL lighting device has been described. However, in the organic EL display, the light transmissive metal electrode is formed by the same method as described above instead of the conventional electrode. Can be made.

また、前記したいずれかの方法で金属を堆積させる前までの工程によりパターンの原盤を作製し、それをスタンパーとしてナノインプリンティングによりパターンを転写し、転写されたパターンに金属を堆積させることにより光透過性を有する金属電極を作製することもできる。このような方法によれば、比較的煩雑なエッチング処理の工程を省略することができるため、効率のよい電極の製造が可能となる。   In addition, a pattern master is manufactured by the process before depositing metal by any of the above-described methods, and the pattern is transferred by nanoimprinting using it as a stamper, and light is deposited by depositing metal on the transferred pattern. A permeable metal electrode can also be produced. According to such a method, since a relatively complicated etching process can be omitted, an efficient electrode can be manufactured.

本発明を具体的な実施例を用いて説明すると以下の通りである。本発明がこれらの例に限定されないことはいうまでもない。   The present invention will be described below using specific examples. It goes without saying that the present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
ガラス基板上に下地層として、SiO、SiNをプラズマCVD法によって、それぞれ膜厚100nm、50nmの厚さで堆積させた。続いて、半導体層としてアモルファスシリコンをプラズマCVD法で50nmの厚さで堆積させた。脱水素アニールを行った後、エキシマレーザーを照射することによってアモルファスシリコンを結晶化させ、TFTを形成させる領域をポリシリコンに改質させた。さらにフォトリソグラフィーを用いてエッチング加工し、ポリシリコンのパターニングを行った。ゲート絶縁膜としてSiOを堆積させた。さらにMoWを堆積させ、パターニングを行ってゲート電極を形成させた。
ドーピングを行った後、層間絶縁膜としてSiOをプラズマCVD法により堆積させた。ソース領域、ドレイン領域へのコンタクトホールをフォトリソグラフィーによって形成させた後、Mo/Al/Moの三層構造からなるソース電極、ドレイン電極を形成させてTFTを形成させた。さらにプラズマCVD法によってSiNを堆積させ、パッシベーション膜を形成させた。パッシベーション膜に感光性アクリル樹脂をコーティングした後、フォトリソグラフィーを用いてパッシベーション膜をエッチング加工し、ドレイン電極とのスルーホールを形成させた。その後、スパッタ法を用いて、ITOを10nmの厚さで堆積させ、Agを100nmの厚さで堆積させ、さらにITOを10nmの厚さで堆積させた後、パターニングして第1の電極(陽極)を形成させた。さらに、感光性アクリル樹脂をコーティングした後、フォトリソグラフィーによりパターニングを行い、画素隔壁層を形成させた。ITO表面を酸素プラズマによって表面処理した。
Example 1
On the glass substrate, SiO 2 and SiN were deposited to a thickness of 100 nm and 50 nm, respectively, by plasma CVD as an underlayer. Subsequently, amorphous silicon was deposited as a semiconductor layer to a thickness of 50 nm by plasma CVD. After performing dehydrogenation annealing, the amorphous silicon was crystallized by irradiating an excimer laser, and the region where the TFT was formed was modified to polysilicon. Further, etching was performed using photolithography to pattern polysilicon. SiO 2 was deposited as a gate insulating film. Further, MoW was deposited and patterned to form a gate electrode.
After doping, SiO 2 was deposited by plasma CVD as an interlayer insulating film. Contact holes to the source region and the drain region were formed by photolithography, and then a source electrode and a drain electrode having a three-layer structure of Mo / Al / Mo were formed to form a TFT. Further, SiN was deposited by the plasma CVD method to form a passivation film. After the passivation film was coated with a photosensitive acrylic resin, the passivation film was etched using photolithography to form a through hole with the drain electrode. Thereafter, using a sputtering method, ITO is deposited to a thickness of 10 nm, Ag is deposited to a thickness of 100 nm, ITO is further deposited to a thickness of 10 nm, and then patterned to form a first electrode (anode). ) Was formed. Further, after coating with a photosensitive acrylic resin, patterning was performed by photolithography to form a pixel partition layer. The ITO surface was surface treated with oxygen plasma.

続いて、R、G、およびB各色について、α−NPDを真空蒸着法にて50nmの厚さで堆積させ正孔輸送層を形成させた。DCMをドーパント、Alq3をホスト材料に用いて、真空蒸着法によって80nmの厚さで堆積させ、Rに対応する活性層および電子輸送層を形成させた。Alq3を真空蒸着法によって80nmの厚さで堆積させ、Gに対応する活性層および電子輸送層を形成させた。クマリン6をドーパント、Alq3をホスト材料に用いて、真空蒸着法によって80nmの厚さで堆積させ、Bに対応する活性層および電子注入層を形成させた。さらにLiFを5nmの厚さで堆積させて電子注入層を形成させた後、MgAg合金を蒸着速度比10:1で真空蒸着法により共蒸着させて、30nmの厚さのMgAg合金層を得た。続いて、MgAg合金層上に、SiOを真空蒸着法で40nmの厚さに堆積させた後、パーフルオロポリエーテルを真空蒸着法で3nmの厚さで堆積させてSiO膜の表面処理を実施した後、さらにTPDを9nmの厚さで真空蒸着により堆積させた。このときTPDはパーフルオロポリエーテルによって疎水性に表面処理されたSiO膜に蒸着されるため島状に成長し、平均ドット径60nm、平均ピッチ75nmのランダムな配列を有するドットパターンが形成された(図6)。その後、TPDをエッチングマスクに用いて、CFガスを用いたドライエッチングによって、SiO膜の島状成長したTPDで被覆されていない領域を5nmエッチング加工した。さらに基板を100℃でアニール処理すると、SiO膜のうちエッチングされた領域は親水性表面であるため、TPDはより濡れ性の良い親水性表面へと移動し、平均開口径60nm、平均ピッチ75nmのホールパターンが形成された。 Subsequently, for each color of R, G, and B, α-NPD was deposited with a thickness of 50 nm by a vacuum evaporation method to form a hole transport layer. Using DCM as a dopant and Alq3 as a host material, an 80 nm thick film was deposited by vacuum evaporation to form an active layer and an electron transport layer corresponding to R. Alq3 was deposited to a thickness of 80 nm by a vacuum evaporation method, and an active layer and an electron transport layer corresponding to G were formed. A coumarin 6 was used as a dopant and Alq3 was used as a host material, and an active layer and an electron injection layer corresponding to B were formed by vacuum deposition with a thickness of 80 nm. Further, LiF was deposited to a thickness of 5 nm to form an electron injection layer, and then an MgAg alloy was co-deposited by a vacuum deposition method at a deposition rate ratio of 10: 1 to obtain an MgAg alloy layer having a thickness of 30 nm. . Subsequently, SiO was deposited on the MgAg alloy layer to a thickness of 40 nm by a vacuum vapor deposition method, and then perfluoropolyether was deposited to a thickness of 3 nm by a vacuum vapor deposition method to carry out a surface treatment of the SiO film. Later, TPD was further deposited by vacuum evaporation with a thickness of 9 nm. At this time, TPD was deposited on an SiO film that was hydrophobically treated with perfluoropolyether, so that it grew into islands, and a dot pattern having a random arrangement with an average dot diameter of 60 nm and an average pitch of 75 nm was formed ( FIG. 6). After that, by using TPD as an etching mask, a region of the SiO film not covered with TPD grown in an island shape was etched by 5 nm by dry etching using CF 4 gas. Further, when the substrate is annealed at 100 ° C., the etched region of the SiO film is a hydrophilic surface, so that the TPD moves to a hydrophilic surface with better wettability and has an average opening diameter of 60 nm and an average pitch of 75 nm. A hole pattern was formed.

次にホールパターンで形成されたTPDをエッチングマスクに用いて、CFガスによるドライエッチングによってSiO膜を30nmドライエッチングして、TPDマスクに被覆されていない領域のSiO膜を貫通させ、MgAg表面を露出させた。このとき、TPDマスクは約10nmの厚さで残存していた。最後にArガスを用いたスパッタエッチングによって、MgAg膜をエッチング加工して、表面から25nmの深さまでを除去した。表面をSEMで観察した結果、MgAg膜に平均開口径60nm、平均ピッチ75nmの微小開口部が形成されていた。さらに、断面をSEMで観察した結果、30nmのMgAg膜のうち、LiFとの界面のMgAgは5nmの厚さの薄膜状に残存しており、膜厚25nmの微小開口部を有するMgAg膜がその上部に形成されていた。該当波長については、550nmの波長として対応する金属の連続領域が約180nm以下となる面積が、全面積の約97%を占めていた。Arスパッタ前に残存していたTPDは、Arスパッタ後にはすべて除去されており、SiOは約10nmの厚さで残存していた。最後に封止基板によってシール層を挟んで封止し、実施例1のトップエミッション型有機ELディスプレイが得られた。 Next, using the TPD formed in the hole pattern as an etching mask, the SiO film is dry-etched by 30 nm by dry etching with CF 4 gas to penetrate the SiO film in the region not covered with the TPD mask, and the MgAg surface is formed. Exposed. At this time, the TPD mask remained with a thickness of about 10 nm. Finally, the MgAg film was etched by sputter etching using Ar gas to remove a depth of 25 nm from the surface. As a result of observing the surface with SEM, fine openings having an average opening diameter of 60 nm and an average pitch of 75 nm were formed in the MgAg film. Furthermore, as a result of observing the cross section by SEM, MgAg at the interface with LiF in the 30 nm MgAg film remains as a thin film with a thickness of 5 nm, and the MgAg film having a minute opening with a thickness of 25 nm It was formed at the top. For the corresponding wavelength, the area where the corresponding metal continuous region was about 180 nm or less as the wavelength of 550 nm occupied about 97% of the total area. All the TPD remaining before Ar sputtering was removed after Ar sputtering, and SiO remained with a thickness of about 10 nm. Finally, the sealing layer was sandwiched between the sealing substrates, and the top emission type organic EL display of Example 1 was obtained.

(実施例2)
実施例1と同様の方法によって有機層まで形成させた。その後、MgAg合金を蒸着速度比10:1で真空蒸着法により共蒸着させて、5nmの膜厚のMgAg膜を形成させた。次にポジ型レジスト(THMR−ip3250(商品名)、東京応化工業株式会社製)をコーティングしてベーク処理を行い、膜厚80nmのレジスト膜を形成した。さらに有機スピンオングラス(SOG)組成物(OCD−T7 5500−T(商品名)、東京応化工業株式会社製)をコーティングしてベーク処理を行い、膜厚20nmのSOG膜を得た。さらに、ポリスチレン(PS)(Mw78000):ポリメチルメタクリレート(PMMA)(Mw:170000)のブロックポリマーに、PMMA(Mw1500)を重量比6:4で混合したポリマー溶液をコーティングして、アニール処理を行い、ブロックポリマーを相分離させた。
(Example 2)
The organic layer was formed by the same method as in Example 1. Thereafter, the MgAg alloy was co-evaporated at a deposition rate ratio of 10: 1 by a vacuum deposition method to form an MgAg film having a thickness of 5 nm. Next, a positive resist (THMR-ip3250 (trade name), manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was coated and baked to form a resist film having a thickness of 80 nm. Furthermore, an organic spin-on-glass (SOG) composition (OCD-T7 5500-T (trade name), manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was coated and baked to obtain an SOG film having a thickness of 20 nm. Further, a polymer solution prepared by mixing a block polymer of polystyrene (PS) (Mw 78000): polymethyl methacrylate (PMMA) (Mw: 170000) with PMMA (Mw 1500) at a weight ratio of 6: 4 is coated and annealed. The block polymer was phase separated.

その後、酸素ガスを用いたドライエッチングによってPMMA相のみを除去した。さらに残存したPS相をエッチングマスクに用いて、CFガスを用いたドライエッチングによってSOG膜をエッチングし、PS相パターンをSOG膜に転写した。さらに転写されたSOGパターンをエッチングマスクに用いて、酸素ガスを用いたドライエッチングによってレジスト層をエッチングし、MgAg表面を露出させた。MgAg表面上には、ランダム配列を持つ高さ90nmのレジスト/SOGのピラーが形成された。その後、MgAg合金を蒸着速度比10:1で真空蒸着法により共蒸着させて、膜厚20nmのMgAg膜を形成させた。ピラーのレジストを酸素プラズマによって除去してピラーと逆パターンを有する微小開口部を有する第2の電極を形成させた。このときの、第2の電極に形成された微小開口部のパターンは、平均開口部径は約100nmであり、全面積に占める開口率は約32%であった(図7)。該当波長については、550nmの波長として対応する金属の連続領域が約180nm以下となる面積が、全面積の約96%を占めていた。最後に封止基板によってシール層を挟んで封止し、実施例2のトップエミッション型有機ELディスプレイが得られた。 Thereafter, only the PMMA phase was removed by dry etching using oxygen gas. Further, using the remaining PS phase as an etching mask, the SOG film was etched by dry etching using CF 4 gas, and the PS phase pattern was transferred to the SOG film. Further, using the transferred SOG pattern as an etching mask, the resist layer was etched by dry etching using oxygen gas to expose the MgAg surface. On the MgAg surface, a 90 nm high resist / SOG pillar having a random arrangement was formed. Thereafter, the MgAg alloy was co-deposited at a deposition rate ratio of 10: 1 by a vacuum deposition method to form a 20 nm-thick MgAg film. The pillar resist was removed by oxygen plasma to form a second electrode having a minute opening having a pattern opposite to that of the pillar. At this time, the pattern of the minute openings formed in the second electrode had an average opening diameter of about 100 nm and an opening ratio in the entire area of about 32% (FIG. 7). For the corresponding wavelength, the area where the corresponding metal continuous region was about 180 nm or less as the wavelength of 550 nm accounted for about 96% of the total area. Finally, the sealing layer was sandwiched between the sealing substrates, and the top emission type organic EL display of Example 2 was obtained.

(実施例3)
実施例1と同様の方法によって有機層まで形成した。その後、MgAg合金を蒸着速度比10:1で真空蒸着法により共蒸着させて、30nmの膜厚のMgAg膜を形成させた。次にポジ型レジスト(THMR−ip3250(商品名)、東京応化工業株式会社製)をコーティングしてベーク処理を行い、膜厚80nmのレジスト膜を形成した。さらに有機SOG組成物(OCD−T7 5500−T(商品名)、東京応化工業株式会社製)をコーティングしてベーク処理を行い、膜厚20nmのSOG膜を得た。さらに、PS(Mw78000):PMMA(Mw:170000)のブロックポリマーに、PMMA(Mw1500)を重量比6:4で混合したポリマー溶液をコーティングして、アニール処理を行い、ブロックポリマーを相分離させた。その後、酸素ガスを用いたドライエッチングによってPMMA相のみを除去した。さらに残存したPS相をエッチングマスクに用いて、CFガスを用いたドライエッチングによってSOGをエッチングし、PS相パターンをSOGに転写した。さらに転写されたSOGパターンをエッチングマスクに用いて、酸素ガスを用いたドライエッチングによってレジスト層をエッチングし、MgAg表面を露出させた。MgAg表面上には、ランダム配列を持つ高さ90nmのレジスト/SOGのピラーが形成された。さらに、SOG(OCD−T7 12000−T(商品名)、東京応化工業株式会社製)をコーティングし、ピラーの埋め込みを行った。埋め込んだSOG膜をCFガスを用いてエッチバックし、レジストピラーを露出させ、エッチングをストップした。レジストのピラーを酸素ガスを用いたエッチングによって除去し、レジストのピラーが存在した部分のMgAg表面を露出させた。さらに、Arガスを用いたスパッタエッチングによってMgAg膜をエッチングして、表面から30nmの深さまで除去し、微小開口部を有する第2の電極を形成させた。このとき、第2の電極に形成された微小開口部のパターンは、平均開口部径は約100nmであり、全面積に占める開口率は約32%であった。該当波長については、550nmの波長として対応する金属の連続領域が約180nm以下となる面積が、全面積の約96%を占めていた。最後に封止基板によってシール層を挟んで封止し、実施例3のトップエミッション型有機ELディスプレイが得られた。
(Example 3)
The organic layer was formed by the same method as in Example 1. Thereafter, the MgAg alloy was co-evaporated at a deposition rate ratio of 10: 1 by a vacuum deposition method to form an MgAg film having a thickness of 30 nm. Next, a positive resist (THMR-ip3250 (trade name), manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was coated and baked to form a resist film having a thickness of 80 nm. Further, an organic SOG composition (OCD-T7 5500-T (trade name), manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was coated and baked to obtain an SOG film having a thickness of 20 nm. Furthermore, a block polymer of PS (Mw 78000): PMMA (Mw: 170000) was coated with a polymer solution in which PMMA (Mw 1500) was mixed at a weight ratio of 6: 4, and annealing treatment was performed to separate the block polymer into phases. . Thereafter, only the PMMA phase was removed by dry etching using oxygen gas. Further, using the remaining PS phase as an etching mask, SOG was etched by dry etching using CF 4 gas, and the PS phase pattern was transferred to SOG. Further, using the transferred SOG pattern as an etching mask, the resist layer was etched by dry etching using oxygen gas to expose the MgAg surface. On the MgAg surface, a 90 nm high resist / SOG pillar having a random arrangement was formed. Furthermore, SOG (OCD-T7 12000-T (trade name), manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was coated, and pillars were embedded. The buried SOG film was etched back using CF 4 gas to expose the resist pillar, and the etching was stopped. The resist pillars were removed by etching using oxygen gas to expose the portion of the MgAg surface where the resist pillars were present. Further, the MgAg film was etched by sputter etching using Ar gas to remove it to a depth of 30 nm from the surface, and a second electrode having a minute opening was formed. At this time, the pattern of the minute openings formed in the second electrode had an average opening diameter of about 100 nm and an opening ratio in the entire area of about 32%. For the corresponding wavelength, the area where the corresponding metal continuous region was about 180 nm or less as the wavelength of 550 nm accounted for about 96% of the total area. Finally, the sealing layer was sandwiched between the sealing substrates, and the top emission type organic EL display of Example 3 was obtained.

(実施例4)
実施例1と同様の方法によって有機層まで形成した。その後、MgAg合金を蒸着速度比10:1で真空蒸着法により共蒸着させて30nmの膜厚のMgAg膜を形成させた。
さらにMgAg膜上に感光性アクリル樹脂を100nmコーティングした。この基板とは別に、石英基板を用意し、ポジ型レジスト(THMR−ip3250(商品名)、東京応化工業株式会社製)をコーティングしてベーク処理を行い、膜厚120nmのレジスト膜を形成させた。さらに有機SOG組成物(OCD−T7 5500−T(商品名)、東京応化工業株式会社製)をコーティングしてベーク処理を行い、膜厚30nmのSOG膜を得た。さらに、PS(Mw78000):PMMA(Mw:170000)のブロックポリマーに、PMMA(Mw1500)を重量比6:4で混合したポリマー溶液をコーティングしてアニール処理を行い、ブロックポリマーを相分離させた。その後、酸素ガスを用いたドライエッチングによってPMMA相のみを除去した。さらに残存したPS相をエッチングマスクに用いて、CFガスを用いたドライエッチングによってSOGをエッチングし、PS相パターンをSOGに転写した。さらに転写されたSOGパターンをエッチングマスクに用いて、酸素ガスを用いたドライエッチングによってレジスト層をエッチングし、石英基板表面を露出させた。石英基板上には、ランダム配列を持つ高さ130nmのレジスト/SOGのピラーが形成された。
Example 4
The organic layer was formed by the same method as in Example 1. Thereafter, the MgAg alloy was co-evaporated at a deposition rate ratio of 10: 1 by a vacuum deposition method to form an MgAg film having a thickness of 30 nm.
Further, a photosensitive acrylic resin was coated to 100 nm on the MgAg film. Separately from this substrate, a quartz substrate was prepared, and a positive resist (THMR-ip3250 (trade name), manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was coated and baked to form a resist film having a thickness of 120 nm. . Further, an organic SOG composition (OCD-T7 5500-T (trade name), manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was coated and baked to obtain an SOG film having a thickness of 30 nm. Further, a block polymer of PS (Mw 78000): PMMA (Mw: 170000) was coated with a polymer solution in which PMMA (Mw 1500) was mixed at a weight ratio of 6: 4 and annealed to separate the block polymer. Thereafter, only the PMMA phase was removed by dry etching using oxygen gas. Further, using the remaining PS phase as an etching mask, SOG was etched by dry etching using CF 4 gas, and the PS phase pattern was transferred to SOG. Further, using the transferred SOG pattern as an etching mask, the resist layer was etched by dry etching using oxygen gas to expose the quartz substrate surface. On the quartz substrate, a 130 nm high resist / SOG pillar with a random arrangement was formed.

得られたレジスト/SOGのピラーをエッチングマスクに用いて、CF/CHF混合ガスを用いたドライエッチングによって石英基板表面を深さ50nmにエッチング加工した。最後に酸素プラズマによってレジストを除去した。石英基板上には、平均ドット径は約100nmであり、ドットの占有率は32%であるドットパターンが形成された。このドットパターンを形成させた石英基板をスタンパーに用いて、有機ELディスプレイ基板を感光性アクリル樹脂に0.5MPaでの押印圧力でナノインプリントを行い、UV照射して光硬化させた。アクリル樹脂には、スタンパーとは逆パターンを有するホールパターンが形成されていた。酸素ガスを用いたドライエッチングによって、ホール部の底だしを行った。さらに、Arガスを用いたスパッタエッチングによってMgAg膜をエッチング加工して、表面から深さ25nmまでを除去し、微小開口部を有する第2の電極を形成させた。このときの、第2の電極に形成された微小開口部のパターンは、平均開口部径は約100nmであり、全面積に占める開口率は約32%であった。該当波長については、550nmの波長として対応する金属の連続領域が約180nm以下となる面積が、全面積の約96%を占めていた。最後に封止基板によってシール層を挟んで封止し、実施例4のトップエミッション型有機ELディスプレイが得られた。 The obtained resist / SOG pillar was used as an etching mask, and the quartz substrate surface was etched to a depth of 50 nm by dry etching using a CF 4 / CHF 3 mixed gas. Finally, the resist was removed by oxygen plasma. On the quartz substrate, a dot pattern having an average dot diameter of about 100 nm and a dot occupation ratio of 32% was formed. The quartz substrate on which this dot pattern was formed was used as a stamper, and the organic EL display substrate was nanoimprinted on a photosensitive acrylic resin with a stamping pressure of 0.5 MPa and photocured by UV irradiation. A hole pattern having a reverse pattern to the stamper was formed in the acrylic resin. The bottom of the hole was removed by dry etching using oxygen gas. Further, the MgAg film was etched by sputter etching using Ar gas to remove a depth of 25 nm from the surface, and a second electrode having a minute opening was formed. At this time, the pattern of the minute openings formed in the second electrode had an average opening diameter of about 100 nm and an opening ratio in the entire area of about 32%. For the corresponding wavelength, the area where the corresponding metal continuous region was about 180 nm or less as the wavelength of 550 nm accounted for about 96% of the total area. Finally, the sealing layer was sandwiched between the sealing substrates, and the top emission type organic EL display of Example 4 was obtained.

(比較例1)
実施例1と同様の方法によって有機層まで形成した。その後、MgAg合金を蒸着速度比10:1で真空蒸着法により共蒸着させて15nmの膜厚のMgAg膜を形成させた。
(Comparative Example 1)
The organic layer was formed by the same method as in Example 1. Thereafter, the MgAg alloy was co-evaporated at a deposition rate ratio of 10: 1 by a vacuum deposition method to form an MgAg film having a thickness of 15 nm.

実施例と比較例のR、G、およびB各画素に8Vの直流電圧を印加し、EL発光させた。比較例1に対する各実施例の全光束比は表1に示すとおりであった。その結果、本発明の実施例では輝度が大きく向上しており、高効率な有機ELディスプレイが得られることが確認された。   A direct current voltage of 8V was applied to each of the R, G, and B pixels of the example and the comparative example to emit EL. Table 1 shows the total luminous flux ratio of each example with respect to Comparative Example 1. As a result, in the Example of this invention, it was confirmed that the brightness | luminance is improving greatly and a highly efficient organic electroluminescent display is obtained.

(実施例5)
レジスト(THMR−iP3250、(商品名)東京応化工業株式会社製)を乳酸エチルで1:3に希釈した溶液をガラス基板に2000rpm、30秒でスピンコートにより塗布した。次いで、ホットプレート上において110℃で90秒間加熱して溶媒を蒸発させ、窒素雰囲気下で250℃、1時間アニールし、レジストを熱硬化させた。硬化後の膜厚は80nmであった。
(Example 5)
A solution obtained by diluting a resist (THMR-iP3250, (trade name) manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) 1: 3 with ethyl lactate was applied to a glass substrate by spin coating at 2000 rpm for 30 seconds. Next, the solvent was evaporated by heating at 110 ° C. for 90 seconds on a hot plate, and annealing was performed at 250 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere to thermally cure the resist. The film thickness after curing was 80 nm.

次に、有機SOG組成物(OCD−T7 T−5500(商品名)、東京応化工業株式会社製)を乳酸エチルで1:5に希釈した溶液を、前記レジスト上に、3000rpm、30秒でスピンコートにより塗布した。さらに、ホットプレート上において110℃で90秒間加熱し溶媒を蒸発させ、窒素雰囲気下で250℃、1時間アニールした。アニール後のSOGの膜厚は20nmであった。   Next, a solution obtained by diluting an organic SOG composition (OCD-T7 T-5500 (trade name), manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) 1: 5 with ethyl lactate is spun onto the resist at 3000 rpm for 30 seconds. It was applied by coating. Further, the solution was heated on a hot plate at 110 ° C. for 90 seconds to evaporate the solvent, and annealed at 250 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere. The SOG film thickness after annealing was 20 nm.

次に、ポリスチレン(PS)−ポリメチルメタクリレート(PMMA)のジブロックコポリマーの3重量%プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)溶液をSOG上へ2000rpm、30秒でスピンコートした。その後、ホットプレート上において110℃で90秒間加熱して溶媒を蒸発させた。使用したジブロックコポリマーの分子量は、PS部が78000g/mol、PMMA部が170000g/molであった。ブロックコポリマー層の膜厚は50nmであった。次いで、窒素雰囲気中下で210℃、4時間のアニールを行い、ブロックコポリマー層のPSとPMMAの相分離を行った。アニール後、PSドット状の相分離形状が得られ、ドットサイズは50〜70nmであった。   Next, a 3 wt% propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) solution of a diblock copolymer of polystyrene (PS) -polymethyl methacrylate (PMMA) was spin-coated on SOG at 2000 rpm for 30 seconds. Thereafter, the solvent was evaporated by heating on a hot plate at 110 ° C. for 90 seconds. The molecular weight of the diblock copolymer used was 78000 g / mol for the PS part and 170000 g / mol for the PMMA part. The film thickness of the block copolymer layer was 50 nm. Next, annealing was performed at 210 ° C. for 4 hours in a nitrogen atmosphere, and phase separation of PS and PMMA of the block copolymer layer was performed. After annealing, a PS dot-like phase separation shape was obtained, and the dot size was 50 to 70 nm.

次に、ブロックコポリマー層をO:30sccm、100mTorr、RFパワー100Wの条件で8秒間エッチング加工に付した。酸素エッチング後、PSドットパターンが形成された。次に、PSドットパターンをマスクに用いてSOG層に対してCF:30sccm、10mTorr、RFパワー100Wの条件でRIEを60秒間行った。エッチング後、PSパターンがSOG層に転写された。次いで、SOG層をマスクに用いてレジストに対してO:30sccm、10mTorr、RFパワー100Wの条件でRIEを90秒間行った。エッチング後、アスペクト比の高いレジストの柱状のパターンが得られた。 Next, the block copolymer layer was etched for 8 seconds under the conditions of O 2 : 30 sccm, 100 mTorr, and RF power of 100 W. After oxygen etching, a PS dot pattern was formed. Next, RIE was performed for 60 seconds under the conditions of CF 4 : 30 sccm, 10 mTorr, and RF power 100 W on the SOG layer using the PS dot pattern as a mask. After etching, the PS pattern was transferred to the SOG layer. Next, RIE was performed for 90 seconds under the conditions of O 2 : 30 sccm, 10 mTorr, and RF power of 100 W using the SOG layer as a mask. After the etching, a resist columnar pattern having a high aspect ratio was obtained.

その後、柱状のパターンに蒸着法でアルミニウムを30nmの厚さで堆積させた。その後、リフトオフを行い柱状のレジストパターンを除去し、所望の開口部を有する光透過性金属電極が得られた。作製した光透過性金属電極は、平均開口部径が50〜70nmであり、全面積に占める開口率は約32%であった。膜の抵抗率は30μΩ・cmであった。   Thereafter, aluminum was deposited in a thickness of 30 nm on the columnar pattern by vapor deposition. Thereafter, lift-off was performed to remove the columnar resist pattern, and a light-transmitting metal electrode having a desired opening was obtained. The produced light transmissive metal electrode had an average opening diameter of 50 to 70 nm, and the opening ratio in the entire area was about 32%. The resistivity of the film was 30 μΩ · cm.

光透過性金属電極上へPSS:PEDOTの水溶液をスピンコートにより塗布して、厚さ40nmの正孔注入層を形成させた。その上にα−NPDを蒸着法により約20nmの厚さで堆積させて、正孔輸送層を形成させた。次に、その上に青色発光材料であるFIrpicがCBPに10%ドープされた青色発光層を共蒸着法により10nmの厚さで形成させた。次に、その上に赤色発光材料であるBtp2Ir(acac)がCBPに10%ドープされた赤色発光層を共蒸着法により10nmの厚さで形成させた。次に、その上に黄色発光材料であるBt2Ir(acac)がCBPに10%ドープされた黄色発光層を共蒸着法により10nmの厚さで形成させた。そして、その上にBCPを蒸着法により40nmの厚さで堆積させて電子輸送層を形成させた。最後にLiF(1nm)/Al(150nm)を蒸着法により堆積させて陰極を形成させ、白色有機EL照明装置を完成させた。このようにして得られた有機EL照明装置の断面概念図は図8に示すとおりである。   An aqueous solution of PSS: PEDOT was applied onto the light-transmitting metal electrode by spin coating to form a hole injection layer having a thickness of 40 nm. On top of that, α-NPD was deposited to a thickness of about 20 nm by a vapor deposition method to form a hole transport layer. Next, a blue light-emitting layer in which FIrpic, which is a blue light-emitting material, was doped 10% in CBP was formed to a thickness of 10 nm by co-evaporation. Next, a red light emitting layer in which Btp2Ir (acac), which is a red light emitting material, was doped 10% in CBP was formed to a thickness of 10 nm by co-evaporation. Next, a yellow light emitting layer in which 10% of CBP was doped with Bt2Ir (acac), which is a yellow light emitting material, was formed to a thickness of 10 nm by co-evaporation. And BCP was deposited on it with the thickness of 40 nm by the vapor deposition method, and the electron carrying layer was formed. Finally, LiF (1 nm) / Al (150 nm) was deposited by an evaporation method to form a cathode, thereby completing a white organic EL lighting device. A conceptual cross-sectional view of the organic EL lighting device thus obtained is as shown in FIG.

得られた有機EL照明装置について輝度のムラの評価を行ったところ、中心部と端との輝度の差は10%以内であった。陽極の光透過性金属電極の抵抗率がITOの1/3以下になったことから均一発光できるようになった。   When the luminance unevenness of the obtained organic EL lighting device was evaluated, the difference in luminance between the center portion and the edge was within 10%. Since the resistivity of the light-transmitting metal electrode of the anode was 1/3 or less of that of ITO, uniform light emission was enabled.

(実施例6)
実施例5と同様にしてガラス基板へレジスト層、次いでSOG層、次いでブロックポリマー層を形成させた。
(Example 6)
In the same manner as in Example 5, a resist layer, an SOG layer, and then a block polymer layer were formed on a glass substrate.

次に、ブロックコポリマー層をO:30sccm、100mTorr、RFパワー100Wの条件で10秒間エッチング加工に付した。酸素エッチング後、PSドットパターンが形成された。次に、PSドットパターンをマスクに用いてSOG層に対してCF:30sccm、10mTorr、RFパワー100Wの条件でRIEを60秒間行った。
エッチング後、PSパターンがSOG層に転写された。次いで、SOG層をマスクに用いてレジストに対してO:30sccm、10mTorr、RFパワー100Wの条件でRIEを90秒間行った。エッチング後、アスペクト比の高いレジストの柱状のパターンが得られた。
Next, the block copolymer layer was etched for 10 seconds under the conditions of O 2 : 30 sccm, 100 mTorr, and RF power of 100 W. After oxygen etching, a PS dot pattern was formed. Next, RIE was performed for 60 seconds under the conditions of CF 4 : 30 sccm, 10 mTorr, and RF power 100 W on the SOG layer using the PS dot pattern as a mask.
After etching, the PS pattern was transferred to the SOG layer. Next, RIE was performed for 90 seconds under the conditions of O 2 : 30 sccm, 10 mTorr, and RF power of 100 W using the SOG layer as a mask. After the etching, a resist columnar pattern having a high aspect ratio was obtained.

その後、柱状のパターンに蒸着法でアルミニウムを30nmの厚さで堆積させた。その後、リフトオフを行って柱状のレジストパターンを除去し、所望の開口部を有する光透過性金属電極を形成させた。作製された前記光透過性金属電極は、平均開口部径が30〜50nmであり、全面積に占める開口率は約15%であった。また、膜の抵抗率は10μΩ・cmであった。   Thereafter, aluminum was deposited in a thickness of 30 nm on the columnar pattern by vapor deposition. Thereafter, lift-off was performed to remove the columnar resist pattern, and a light-transmitting metal electrode having a desired opening was formed. The produced light-transmitting metal electrode had an average opening diameter of 30 to 50 nm and an opening ratio in the entire area of about 15%. The resistivity of the film was 10 μΩ · cm.

実施例5と同様にして正孔注入層、正孔輸送層、青色発光層、赤色発光層、黄色発光層、電子輸送層、および陰極形成させ白色有機EL照明装置を完成させた。   In the same manner as in Example 5, a hole injection layer, a hole transport layer, a blue light emitting layer, a red light emitting layer, a yellow light emitting layer, an electron transport layer, and a cathode were formed to complete a white organic EL lighting device.

得られた有機EL照明装置について輝度のムラの評価を行ったところ、中心部と端との輝度の差は5%以内であった。陽極の光透過性金属電極の抵抗率がITOの1/10程度になったことからより均一発光できるようになった。   When the obtained organic EL lighting device was evaluated for luminance unevenness, the difference in luminance between the center portion and the edge was within 5%. Since the resistivity of the light-transmitting metal electrode of the anode is about 1/10 that of ITO, the light can be emitted more uniformly.

(実施例7)
実施例5と同様にしてガラス基板にレジスト層、次いでSOG層、次いでブロックポリマー層を形成させた。
(Example 7)
In the same manner as in Example 5, a resist layer, an SOG layer, and then a block polymer layer were formed on a glass substrate.

次に、ブロックコポリマー層をO:30sccm、100mTorr、RFパワー100Wの条件で8秒間エッチング加工に付した。酸素エッチン後、PSドットパターンが形成された。次に、PSドットパターンをマスクに用いてSOG層に対してCF:30sccm、10mTorr、RFパワー100Wの条件でRIEを60秒間行った。エッチング後、PSパターンがSOG層に転写された。次いで、SOG層をマスクに用いてレジストに対してO:30sccm、10mTorr、RFパワー100Wの条件でRIEを90秒間行った。エッチング後、アスペクト比の高いレジストの柱状のパターンが得られた。 Next, the block copolymer layer was etched for 8 seconds under the conditions of O 2 : 30 sccm, 100 mTorr, and RF power of 100 W. After the oxygen etch, a PS dot pattern was formed. Next, RIE was performed for 60 seconds under the conditions of CF 4 : 30 sccm, 10 mTorr, and RF power 100 W on the SOG layer using the PS dot pattern as a mask. After etching, the PS pattern was transferred to the SOG layer. Next, RIE was performed for 90 seconds under the conditions of O 2 : 30 sccm, 10 mTorr, and RF power of 100 W using the SOG layer as a mask. After the etching, a resist columnar pattern having a high aspect ratio was obtained.

その後、柱状のパターンに蒸着法で銅を30nmの厚さで堆積させた。その後、リフトオフを行って柱状のレジストパターンを除去し、所望の開口部を有する光透過性金属電極を形成させた。作製された前記光透過性金属電極は、平均開口部径が50〜70nmであり、全面積に占める開口率は約35%であった。膜の抵抗率は20μΩ・cmであった。   Thereafter, copper was deposited in a thickness of 30 nm on the columnar pattern by vapor deposition. Thereafter, lift-off was performed to remove the columnar resist pattern, and a light-transmitting metal electrode having a desired opening was formed. The produced light-transmitting metal electrode had an average opening diameter of 50 to 70 nm, and the opening ratio in the entire area was about 35%. The resistivity of the film was 20 μΩ · cm.

実施例5と同様にして正孔注入層、正孔輸送層、青色発光層、赤色発光層、黄色発光層、電子輸送層、および陰極を形成させ、白色有機EL照明装置を完成させた。   In the same manner as in Example 5, a hole injection layer, a hole transport layer, a blue light emitting layer, a red light emitting layer, a yellow light emitting layer, an electron transport layer, and a cathode were formed to complete a white organic EL lighting device.

得られた有機EL照明装置について輝度のムラの評価を行ったところ、中心部と端との輝度の差は10%以内であった。陽極の光透過性金属電極の抵抗率がITOの1/5程度になったことから均一発光できるようになった。   When the luminance unevenness of the obtained organic EL lighting device was evaluated, the difference in luminance between the center portion and the edge was within 10%. Since the resistivity of the light transmissive metal electrode of the anode is about 1/5 that of ITO, uniform light emission can be achieved.

(実施例8)
実施例5と同様にしてガラス基板にレジスト層、次いでSOG層、次いでブロックポリマー層を形成させた。
(Example 8)
In the same manner as in Example 5, a resist layer, an SOG layer, and then a block polymer layer were formed on a glass substrate.

次に、ブロックコポリマー層をO:30sccm、100mTorr、RFパワー100Wの条件で8秒間エッチング加工に付した。酸素エッチング後、PSドットパターンが形成された。次に、PSドットパターンをマスクに用いてSOG層に対してCF:30sccm、10mTorr、RFパワー100Wの条件でRIEを60秒間行った。エッチング後、PSパターンがSOG層に転写された。次いで、SOG層をマスクに用いてレジストに対してO:30sccm、10mTorr、RFパワー100Wの条件でRIEを90秒間行った。エッチング後、アスペクト比の高いレジストの柱状のパターンが得られた。 Next, the block copolymer layer was etched for 8 seconds under the conditions of O 2 : 30 sccm, 100 mTorr, and RF power of 100 W. After oxygen etching, a PS dot pattern was formed. Next, RIE was performed for 60 seconds under the conditions of CF 4 : 30 sccm, 10 mTorr, and RF power 100 W on the SOG layer using the PS dot pattern as a mask. After etching, the PS pattern was transferred to the SOG layer. Next, RIE was performed for 90 seconds under the conditions of O 2 : 30 sccm, 10 mTorr, and RF power of 100 W using the SOG layer as a mask. After the etching, a resist columnar pattern having a high aspect ratio was obtained.

その後柱状のパターンに蒸着法で金を30nmの厚さで堆積させた。その後、リフトオフを行って柱状のレジストパターンを除去し、所望の開口部を有する光透過性金属電極を形成させた。作製された前記光透過性金属電極は、平均開口部径が50〜70nmであり、全面積に占める開口率は約35%であった。膜の抵抗率は35μΩ・cmであった。   Thereafter, gold was deposited in a thickness of 30 nm on the columnar pattern by vapor deposition. Thereafter, lift-off was performed to remove the columnar resist pattern, and a light-transmitting metal electrode having a desired opening was formed. The produced light-transmitting metal electrode had an average opening diameter of 50 to 70 nm, and the opening ratio in the entire area was about 35%. The resistivity of the film was 35 μΩ · cm.

実施例5と同様にして正孔注入層、正孔輸送層、青色発光層、赤色発光層、黄色発光層、電子輸送層、および陰極を形成させて白色有機EL照明装置を完成させた。   In the same manner as in Example 5, a hole injection layer, a hole transport layer, a blue light emitting layer, a red light emitting layer, a yellow light emitting layer, an electron transport layer, and a cathode were formed to complete a white organic EL lighting device.

得られた有機EL照明装置について輝度のムラの評価を行ったところ、中心部と端との輝度の差は10%以内であった。陽極の光透過性金属電極の抵抗率がITOの1/3程度になったことから均一発光できるようになった。   When the luminance unevenness of the obtained organic EL lighting device was evaluated, the difference in luminance between the center portion and the edge was within 10%. Since the resistivity of the light transmissive metal electrode of the anode is about 1/3 of that of ITO, uniform light emission can be achieved.

(実施例9)
実施例5と同様にしてガラス基板上に光透過性金属電極を形成させた。
Example 9
In the same manner as in Example 5, a light transmissive metal electrode was formed on a glass substrate.

光透過性金属電極上にPSS:PEDOTの水溶液をスピンコートにより塗布して、40nmの厚さの正孔注入層を形成させた。そして、その上に発光層であるPVKにFIrpic、Btp2Ir(acac)、Bt2Ir(acac)を10:0.25:0.25の比率で分散させた溶液をスピンコートにより塗布して、約80nmの厚さの発光層を形成させた。そして、その上にBCPを蒸着法により堆積させて、約20nmの厚さの電子輸送層を形成させた。そして、その上にAlq3を蒸着法により20nmの厚さで堆積させて、電子注入層を形成させた。最後にMg:Ag(5%)を共蒸着法により約150nmの厚さで堆積させて陰極を形成させて、白色有機EL照明装置を完成させた。このようにして得られた有機EL照明装置の断面概念図は図9に示すとおりである。   An aqueous solution of PSS: PEDOT was applied onto the light-transmitting metal electrode by spin coating to form a 40 nm thick hole injection layer. Then, a solution in which FIrpic, Btp2Ir (acac), and Bt2Ir (acac) are dispersed at a ratio of 10: 0.25: 0.25 on PVK which is a light emitting layer is applied by spin coating, and about 80 nm in thickness is applied. A light emitting layer having a thickness was formed. Then, BCP was deposited thereon by an evaporation method to form an electron transport layer having a thickness of about 20 nm. Then, Alq3 was deposited thereon with a thickness of 20 nm by a vapor deposition method to form an electron injection layer. Finally, Mg: Ag (5%) was deposited by a co-evaporation method to a thickness of about 150 nm to form a cathode, thereby completing a white organic EL lighting device. A cross-sectional conceptual diagram of the organic EL lighting device thus obtained is as shown in FIG.

得られた有機EL照明装置について輝度のムラの評価を行ったところ、中心部と端との輝度の差は10%以内であった。   When the luminance unevenness of the obtained organic EL lighting device was evaluated, the difference in luminance between the center portion and the edge was within 10%.

(実施例10)
本実施例は、エッチング法により有機EL照明装置を製造する方法について示すものである。
透明基板401(ガラス基板)に蒸着法によりアルミニウム層1001を30nmの厚さで堆積させた(図10(a))。その上へレジスト(THMR−iP3250(商品名)、東京応化工業株式会社)を乳酸エチルで1:3に希釈した溶液を2000rpm、30秒でスピンコートを行ったのち、ホットプレート上において110℃で90秒間加熱して溶媒を蒸発させ、窒素雰囲気下で250℃、1時間アニールし、レジストを熱硬化させて有機ポリマー層501を形成させた。有機ポリマー層の膜厚は80nmであった(図10(a))。
次に、有機SOG組成物(OCD−T7 T−5500(商品名)、東京応化工業株式会社)を乳酸エチルで1:5に希釈した溶液を、前記レンジスト上に、3000rpm、30秒でスピンコートしたのち、ホットプレート上において110℃で90秒間加熱し溶媒を蒸発させ、窒素雰囲気下で250℃、1時間アニールした。アニール後のSOG、すなわち無機物質層502の膜厚は20nmであった(図10(a))。
(Example 10)
This example shows a method for manufacturing an organic EL lighting device by an etching method.
An aluminum layer 1001 having a thickness of 30 nm was deposited on the transparent substrate 401 (glass substrate) by a vapor deposition method (FIG. 10A). A resist (THMR-iP3250 (trade name), Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) diluted 1: 3 with ethyl lactate was spin-coated at 2000 rpm for 30 seconds, and then heated on a hot plate at 110 ° C. The solvent was evaporated by heating for 90 seconds, annealed at 250 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere, and the resist was thermally cured to form an organic polymer layer 501. The film thickness of the organic polymer layer was 80 nm (FIG. 10 (a)).
Next, a solution obtained by diluting an organic SOG composition (OCD-T7 T-5500 (trade name), Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) 1: 5 with ethyl lactate is spin-coated on the rangen at 3000 rpm for 30 seconds. After that, it was heated on a hot plate at 110 ° C. for 90 seconds to evaporate the solvent, and annealed at 250 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere. The SOG after annealing, that is, the film thickness of the inorganic material layer 502 was 20 nm (FIG. 10A).

次に、ポリスチレン(PS)−ポリメチルメタクリレート(PMMA)のジブロックコポリマーの3重量%プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)溶液をSOG上へ2000rpm、30秒でスピンコートして、ブロックコポリマー層503を形成させた。その後、ホットプレート上において110℃で90秒間加熱して溶媒を蒸発させた。使用したジブロックコポリマーの分子量は、PS部が78000g/mol、PMMA部が170000g/molであった。ブロックコポリマー層の膜厚は50nmであった。次いで、窒素雰囲気中下で210℃,4時間のアニールを行い、ブロックコポリマー層のPSとPMMAの相分離を行った。アニール後、PSドット状の相分離形状504が得られ、ドットサイズは50〜70nmであった(図10(a))。   Next, a 3% by weight propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) solution of polystyrene (PS) -polymethyl methacrylate (PMMA) diblock copolymer was spin-coated on SOG at 2000 rpm for 30 seconds to form a block copolymer layer 503. Formed. Thereafter, the solvent was evaporated by heating on a hot plate at 110 ° C. for 90 seconds. The molecular weight of the diblock copolymer used was 78000 g / mol for the PS part and 170000 g / mol for the PMMA part. The film thickness of the block copolymer layer was 50 nm. Next, annealing was performed at 210 ° C. for 4 hours in a nitrogen atmosphere, and phase separation of PS and PMMA of the block copolymer layer was performed. After annealing, a PS dot-like phase separation shape 504 was obtained, and the dot size was 50 to 70 nm (FIG. 10A).

次に、ブロックコポリマー層をO:30sccm、100mTorr、RFパワー100Wの条件で8秒間エッチング加工に付した。酸素エッチング後。PSドットパターンが形成された。次に、PSドットパターンをマスクに用いてSOG層に対してCF4:30sccm、10mTorr、RFパワー100Wの条件でRIEを60秒間行った。エッチング後、PSパターンがSOG層に転写された(図10(b))。次いで、SOG層をマスクに用いてレジストに対してO:30sccm、10mTorr、RFパワー100Wの条件でRIEを90秒間行った。エッチング後、アスペクト比の高いレジストの柱状のパターンが得られた(図10(c))。
次に、有機SOG組成物(T−12000(商品名)、東京応化工業株式会社製)をレジスト柱状パターンへ3000rpm、30秒でスピンコートにより塗布した。塗布後はレジスト柱状パターンを完全に埋め込んで平坦化された(図10(d))。さらに、ホットプレート上において110℃で90秒間加熱し溶媒を蒸発させた。
Next, the block copolymer layer was etched for 8 seconds under the conditions of O 2 : 30 sccm, 100 mTorr, and RF power of 100 W. After oxygen etching. A PS dot pattern was formed. Next, RIE was performed for 60 seconds under the conditions of CF4: 30 sccm, 10 mTorr, and RF power 100 W on the SOG layer using the PS dot pattern as a mask. After etching, the PS pattern was transferred to the SOG layer (FIG. 10 (b)). Next, RIE was performed for 90 seconds under the conditions of O 2 : 30 sccm, 10 mTorr, and RF power of 100 W using the SOG layer as a mask. After the etching, a resist columnar pattern having a high aspect ratio was obtained (FIG. 10C).
Next, an organic SOG composition (T-12000 (trade name), manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was applied to the resist columnar pattern by spin coating at 3000 rpm for 30 seconds. After application, the resist columnar pattern was completely embedded and flattened (FIG. 10D). Further, the solvent was evaporated by heating at 110 ° C. for 90 seconds on a hot plate.

次に、SOG膜をCF:30sccm、10mTorr、RFパワー100Wの条件でRIEを8分行った。SOG膜エッチング後はレジスト柱状パターンの頂上部が露出した。その後、O:30sccm、10mTorr、RFパワー100Wの条件で60秒間エッチングを行い、レジストを除去した。レジスト除去後、SOGのホールパターンが形成された(図10(e))。 Next, the SOG film was subjected to RIE for 8 minutes under the conditions of CF 4 : 30 sccm, 10 mTorr, and RF power of 100 W. After etching the SOG film, the top of the resist columnar pattern was exposed. Thereafter, etching was performed for 60 seconds under conditions of O 2 : 30 sccm, 10 mTorr, and RF power of 100 W, and the resist was removed. After removing the resist, an SOG hole pattern was formed (FIG. 10E).

次に、SOGマスクを用いてアルミニウムに対してエッチングを行った。Cl:15sccm、Ar:15sccm、RFパワー100Wの条件でRIEを60秒間行った。
エッチング後、平均開口部径が50〜70nm、全面積に占める開口率は約32%のアルミニウムのパターンが形成された。残っているSOGマスクをCF:30sccm、10mTorr、RFパワー100WでRIEを30秒間行い除去した(図10(f))。
Next, the aluminum was etched using an SOG mask. Cl 2: 15sccm, Ar: 15sccm , was carried out 60 seconds RIE under the conditions of RF power 100W.
After etching, an aluminum pattern having an average opening diameter of 50 to 70 nm and an opening ratio of about 32% in the entire area was formed. The remaining SOG mask was removed by performing RIE for 30 seconds with CF 4 : 30 sccm, 10 mTorr, and RF power of 100 W (FIG. 10F).

実施例5と同様にして正孔注入層、正孔輸送層、青色発光層、赤色発光層、黄色発光層、電子輸送層、および陰極形成させ白色有機EL照明装置を完成させた。得られた有機EL照明装置は、実施例5と同様の、図8に示されるような構造を有するものであった。   In the same manner as in Example 5, a hole injection layer, a hole transport layer, a blue light emitting layer, a red light emitting layer, a yellow light emitting layer, an electron transport layer, and a cathode were formed to complete a white organic EL lighting device. The obtained organic EL lighting device had a structure as shown in FIG.

(実施例11)
本実施例は、単粒子層をテンプレートに用いて本発明の有機EL照明装置を製造する方法について示すものである。
(Example 11)
This example shows a method for producing an organic EL lighting device of the present invention using a single particle layer as a template.

熱硬化性レジスト(THMR IP3250(商品名)、東京応化工業株式会社製)を乳酸エチルで1:3に希釈した溶液を、ガラス基板上に1500rpm、30秒で回転塗布を行ったのち、ホットプレート上において110℃で90秒間加熱したのち、無酸化オーブンにて窒素雰囲気下250℃でさらに1時間加熱し、熱硬化反応させた。膜厚はおよそ120nmであった。   A solution obtained by diluting a thermosetting resist (THMR IP3250 (trade name), manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) 1: 3 with ethyl lactate is spin-coated on a glass substrate at 1500 rpm for 30 seconds, and then hot plate After heating at 110 ° C. for 90 seconds above, it was further heated at 250 ° C. for 1 hour in a non-oxidizing oven in a nitrogen atmosphere to cause thermosetting reaction. The film thickness was approximately 120 nm.

次に、熱硬化性レジスト(THMR IP3250(商品名)、東京応化工業株式会社製)を乳酸エチルで1:5に希釈した溶液を、前記レジストを塗布した基板上に、3000rpm、30秒で回転塗布を行ったのち、ホットプレート上において110℃で90秒間加熱した。さらに、このレジスト層に対し、反応性リアクティブエッチング装置を用いて、O:30sccm、100mTorr、RFパワー100Wで、5秒間エッチングを行った。この処理により、最上面のレジスト層が親水化され、以後の分散液塗布時のぬれ性が良くなる。 Next, a solution obtained by diluting a thermosetting resist (THMR IP3250 (trade name), manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) 1: 5 with ethyl lactate is rotated on a substrate coated with the resist at 3000 rpm for 30 seconds. After coating, the film was heated on a hot plate at 110 ° C. for 90 seconds. Further, this resist layer was etched for 5 seconds using a reactive reactive etching apparatus at O 2 : 30 sccm, 100 mTorr, and RF power 100 W. By this treatment, the uppermost resist layer is hydrophilized, and the wettability during the subsequent dispersion application is improved.

次に、シリカ微粒子分散液(PL−13(商品名)、扶桑化学工業株式会社製)を、1μmメッシュのフィルターによるフィルタリングを行って、実際に塗布するシリカ微粒子分散液を得た。この溶液を前記の基板上に1000rpm、60秒で回転塗布を行った。
基板を乾燥した後、ホットプレート上で220度、30分間のアニール処理を施した。この処理により、シリカ微粒子の最下層粒子のみが前記親水化処理したレジスト層が沈み込む。その後、室温冷却することでレジスト層が再度硬化し、微粒子最下層のみが基板表面に補足される。
Next, the silica fine particle dispersion (PL-13 (trade name), manufactured by Fuso Chemical Industry Co., Ltd.) was filtered with a 1 μm mesh filter to obtain a silica fine particle dispersion to be actually applied. This solution was spin-coated on the substrate at 1000 rpm for 60 seconds.
After drying the substrate, annealing was performed on a hot plate at 220 degrees for 30 minutes. By this treatment, the resist layer in which only the lowermost particles of the silica fine particles are hydrophilized sinks. Thereafter, the resist layer is cured again by cooling at room temperature, and only the bottom layer of the fine particles is captured on the substrate surface.

ついで、この基板表面を純水で洗浄しながら、基板表面全体をベンコット等により擦ることにより、最下層以外のシリカ微粒子を除去する。   Next, silica fine particles other than the lowermost layer are removed by rubbing the entire surface of the substrate with Bencott or the like while washing the surface of the substrate with pure water.

次に、シリカ微粒子単粒子膜に対して、CF:30sccm、10mTorr、RFパワー100Wの条件で、225秒間エッチングを行った。このプロセスでシリカ微粒子がエッチングされ半径が小さくなることで、隣接していた粒子間に隙間が生じていく。なお、この条件では下地のレジスト層はほぼエッチングされることはない。所定の粒径サイズまでエッチングを行った後、残ったシリカ微粒子をマスクに用いて、下地の熱硬化性レジストをO:30sccm、10mTorr、RFパワー100WでO−RIEを105秒間行った。以上の結果、初期に小粒径化されたシリカ微粒子があった部位に、アスペクト比の高い柱状のパターンが得られた。 Next, the silica fine particle single particle film was etched for 225 seconds under the conditions of CF 4 : 30 sccm, 10 mTorr, and RF power of 100 W. In this process, the silica fine particles are etched and the radius is reduced, so that gaps are formed between adjacent particles. Under this condition, the underlying resist layer is hardly etched. After etching to a predetermined particle size, the remaining silica fine particles were used as a mask, and the underlying thermosetting resist was subjected to O 2 -RIE for 105 seconds with O 2 : 30 sccm, 10 mTorr, and RF power of 100 W. As a result, a columnar pattern with a high aspect ratio was obtained at the site where there were silica particles with a small particle size in the initial stage.

できあがった柱状のパターンに抵抗加熱蒸着法でアルミニウムを膜厚30nm蒸着した。その後、このプロセスでエッチング部位は基板が完全に露出した。ついで、この形成した柱状のパターンに対し、O:30sccm、100mTorr、RFパワー100Wの条件でO−RIEを5分間行った。これよりシリカ微粒子の下地であるレジスト層のみがエッチングされる。このような処理を施すことにより、マスクパターン部位の除去が容易になる。次いで水に浸漬し超音波洗浄を行い、柱状のパターン部位を除去するというリフトオフ処理をした結果、所望の開口部を有する光透過性を有する金属電極が得られた。 Aluminum was deposited in a thickness of 30 nm on the completed columnar pattern by resistance heating vapor deposition. Thereafter, in this process, the substrate was completely exposed at the etching site. Then, with respect to columnar pattern this form, O 2: Been 30 sccm, 100 mTorr, the O 2 -RIE 5 minutes at a RF power 100W. Thus, only the resist layer which is the base of the silica fine particles is etched. By performing such processing, it becomes easy to remove the mask pattern portion. Subsequently, a lift-off process of removing the columnar pattern portion by immersing in water and performing ultrasonic cleaning was performed. As a result, a light-transmissive metal electrode having a desired opening was obtained.

作製した前記光透過性を有する金属電極は、平均開口部径が約100nmであり、全面積に占める開口率は約30%であり、抵抗率は約17μΩ・cmであった。   The produced light-transmitting metal electrode had an average opening diameter of about 100 nm, an opening ratio in the entire area of about 30%, and a resistivity of about 17 μΩ · cm.

実施例5と同様にして正孔注入層、正孔輸送層、青色発光層、赤色発光層、黄色発光層、電子輸送層、および陰極形成させ白色有機EL照明装置を完成させた。得られた有機EL照明装置は、実施例5と同様の、図8に示されるような構造を有するものであった。   In the same manner as in Example 5, a hole injection layer, a hole transport layer, a blue light emitting layer, a red light emitting layer, a yellow light emitting layer, an electron transport layer, and a cathode were formed to complete a white organic EL lighting device. The obtained organic EL lighting device had a structure as shown in FIG.

得られた有機EL照明装置について輝度のムラの評価を行ったところ、中心部と端との輝度の差は10%以内であった。   When the luminance unevenness of the obtained organic EL lighting device was evaluated, the difference in luminance between the center portion and the edge was within 10%.

(実施例12)
本実施例では、ナノインプリントを用いた大量生産方法について記述する。シリカ微粒子の柱状パターンを鋳型としてナノインプリントのNi基材のスタンパスタンパーを作製する。
(Example 12)
In this embodiment, a mass production method using nanoimprint will be described. A nanoimprinted Ni-based stamper tamper is prepared using a columnar pattern of silica fine particles as a template.

まず熱硬化性レジスト(THMR IP3250(商品名)、東京応化工業株式会社製)を乳酸エチルで1:3に希釈した溶液を、6インチシリコンウェハ11上に、1500rpm、30秒で回転塗布を行ったのち、ホットプレート上において110℃で90秒間加熱した。さらにのち、無酸化オーブンにて窒素雰囲気下250℃でさらに1時間加熱し、熱硬化反応させてレジスト層を形成させた。この膜の膜厚はおよそ120nmであった。   First, a solution obtained by diluting a thermosetting resist (THMR IP3250 (trade name), manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) 1: 3 with ethyl lactate is spin-coated on a 6-inch silicon wafer 11 at 1500 rpm for 30 seconds. After that, it was heated at 110 ° C. for 90 seconds on a hot plate. Further, the resist layer was formed by heating in a non-oxidizing oven at 250 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere and thermosetting reaction. The film thickness was approximately 120 nm.

熱硬化性レジスト(THMR IP3250(商品名)、東京応化工業株式会社製)を乳酸エチルで1:5に希釈した溶液を、前記レジストを塗布した基板上に、3000rpm、30秒で回転塗布を行ったのち、ホットプレート上において110℃で90秒間加熱した。さらに、このレジスト層に対し、反応性リアクティブエッチング装置を用いて、O:30sccm、100mTorr、RFパワー100Wの条件で、5秒間エッチングを行った。この処理により、最上面に親水化されたレジスト層が形成され、以後の微粒子分散液塗布時のぬれ性が良くなる。 A solution obtained by diluting a thermosetting resist (THMR IP3250 (trade name), manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) 1: 5 with ethyl lactate is spin-coated at 3000 rpm for 30 seconds on the substrate coated with the resist. After that, it was heated at 110 ° C. for 90 seconds on a hot plate. Further, this resist layer was etched for 5 seconds using a reactive reactive etching apparatus under the conditions of O 2 : 30 sccm, 100 mTorr, and RF power of 100 W. By this treatment, a hydrophilized resist layer is formed on the uppermost surface, and the wettability during subsequent application of the fine particle dispersion is improved.

次に、シリカ微粒子分散液(PL−13(商品名)、扶桑化学工業株式会社製)を、1μmメッシュのフィルターによるフィルタリングを行って、実際に塗布するシリカ微粒子分散液を得た。この溶液を前記の基板上に1000rpm、60秒で回転塗布を行った。
基板を乾燥した後、ホットプレート上で220℃度、30分間のアニール処理を施した。
この処理により、シリカ微粒子の最下層粒子のみが前記親水化処理されレジスト層に沈み込む。その後、室温冷却することでレジスト層が再度硬化し、微粒子最下層のみが基板表面に補足される。
Next, the silica fine particle dispersion (PL-13 (trade name), manufactured by Fuso Chemical Industry Co., Ltd.) was filtered with a 1 μm mesh filter to obtain a silica fine particle dispersion to be actually applied. This solution was spin-coated on the substrate at 1000 rpm for 60 seconds.
After drying the substrate, annealing was performed on a hot plate at 220 ° C. for 30 minutes.
By this treatment, only the lowermost particles of the silica fine particles are hydrophilized and sink into the resist layer. Thereafter, the resist layer is cured again by cooling at room temperature, and only the bottom layer of the fine particles is captured on the substrate surface.

ついで、この基板表面を純水で洗浄しながら、基板表面を全体ベンコット等により擦ることにより、最下層以外のシリカ微粒子を除去する。この処理によって、レジスト層の上に微粒子の単分子膜が形成される。   Next, while washing the substrate surface with pure water, the entire surface of the substrate is rubbed with a bencot or the like to remove silica fine particles other than the lowermost layer. By this treatment, a fine monomolecular film is formed on the resist layer.

次に、シリカ微粒子単粒子膜に対して、CF:30sccm、10mTorr、RFパワー100Wの条件で、225秒間エッチングを行った。このプロセスでシリカ微粒子がエッチングされ半径が小さくなることで、隣接していた粒子間に隙間が生じていく。なお、この条件では下地のレジスト層はほぼエッチングされることはない。所定の粒径サイズまでエッチングを行った後、残ったシリカ微粒子をマスクに用いて、下地の熱硬化性レジストをO:30sccm、10mTorr、RFパワー100Wの条件でO−RIEを105秒間行った。このプロセスでエッチング部位は基板が完全に露出した。以上の結果、初期に小粒径化されたシリカ微粒子があった部位に、アスペクト比の高い柱状のパターンが得られた。 Next, the silica fine particle single particle film was etched for 225 seconds under the conditions of CF 4 : 30 sccm, 10 mTorr, and RF power of 100 W. In this process, the silica fine particles are etched and the radius is reduced, so that gaps are formed between adjacent particles. Under this condition, the underlying resist layer is hardly etched. After etching to a predetermined particle size, the remaining silica fine particles are used as a mask, and the underlying thermosetting resist is subjected to O 2 -RIE for 105 seconds under conditions of O 2 : 30 sccm, 10 mTorr, and RF power of 100 W. It was. In this process, the substrate was completely exposed at the etching site. As a result, a columnar pattern with a high aspect ratio was obtained at the site where there were silica particles with a small particle size in the initial stage.

シリコンウエハー上に得られた微小化されたシリカ微粒子とレジストとからなる柱状パターン上に、スパッタリングプロセスによってニッケルの導電性膜を形成させる。チャンバーの真空が8×10−3Paにしたのち、アルゴンで1Paに調整し、純ニッケルをターゲットに用いてDCパワーが400Wで、40秒間スパッタリングを行った。導電性膜の厚みは30nmであった。 A nickel conductive film is formed by a sputtering process on a columnar pattern made of finely divided silica fine particles and a resist obtained on a silicon wafer. After the chamber vacuum was set to 8 × 10 −3 Pa, the pressure was adjusted to 1 Pa with argon, and sputtering was performed for 40 seconds at a DC power of 400 W using pure nickel as a target. The thickness of the conductive film was 30 nm.

さらに、ニッケル(III)サルファメートメッキ溶液(昭和化学工業株式会社製:NS−160(商品名))を用いて90分間メッキを行い、メッキ導電膜を持つ原版を得た。メッキ条件は以下の通りである。
ニッケルサルファメート:: 600g/L;
ホウ酸: 40g/L;
界面活性剤(ラウリル硫酸ナトリウム): 0.15g/L;
液温: 55℃;
pH: pH: 4.0;
電流密度: 20A/dm
Furthermore, plating was performed for 90 minutes using a nickel (III) sulfamate plating solution (manufactured by Showa Chemical Industry Co., Ltd .: NS-160 (trade name)) to obtain an original plate having a plated conductive film. The plating conditions are as follows.
Nickel sulfamate :: 600 g / L;
Boric acid: 40 g / L;
Surfactant (sodium lauryl sulfate): 0.15 g / L;
Liquid temperature: 55 ° C;
pH: pH: 4.0;
Current density: 20 A / dm 2

この結果、メッキ膜の厚みは0.3mmであった。その後、メッキ膜は導電膜を持つスタンパーが、メッキ膜の柱状の微小化されたシリカおよび柱状レジストが付いたウエハーから剥がされ、独立したメッキ膜として得られた。   As a result, the thickness of the plating film was 0.3 mm. After that, the stamper having a conductive film was peeled off from the wafer with the columnar fine silica and columnar resist of the plating film to obtain an independent plating film.

メッキ膜に付着したレジストやシリカの残渣は一般的にはCFエッチングおよび酸素プラズマアッシング除去によりすることができる。メッキ膜ニッケルの表面は、酸素プラズマアッシングと、CF/O RIEの処理を行なうことで、残渣を除去した後、パンチングプロセスでスタンパーの余分な部分を取り除き、インプリント用スタンパーを得た。柱状パターンを鋳型としているため、得られたスタンパーは無数の開口が空いたホールパターンの形状となる。以上のようにして、シリカ微粒子の配列パターンを転写したニッケルスタンパーインプリント用スタンパーを、ナノインプリントのマスターとして使用する。
次に、ガラス基板上に、熱硬化性レジスト(THMR IP3250(商品名)、東京応化工業株式会社製)を乳酸エチルで1:3に希釈した溶液を、2500rpm、30秒で回転塗布を行ったのち、ホットプレート上において110℃で90秒間加熱することによりレジスト層を形成させた。レジスト膜の膜厚は120nmであった。その後、サンプルはナノインプリント装置のステージ上に設置され、120℃、圧力0.5MPaでインプリント用スタンパーを用いて1分間プレスをし、ニッケルのホールパターンをインプリントした。この処理により、石英基板上にレジストの柱状パターンが形成された。次にパターン転写されたこのレジスト層に酸素ガスによるRIEを行うことによりインプリント時に残ったレジスト残渣が除去され、柱状パターン部位以外は基板が完全に露出した。
その後、石英アモルファスクオーツ表面に形成されたレジストの柱状パターンに抵抗加熱蒸着法でアルミニウムを膜厚30nm蒸着してアルミニウム膜を形成させた。ついで、O:30sccm、100mTorr、RFパワー100Wの条件でO−RIEを5分間行った。その後、水に浸漬し超音波洗浄を行い、柱状のパターン部位を除去するというリフトオフ処理をした結果、所望の開口部を有する光透過性を有する金属電極が得られた。得られた透過型金属電極は、可視域におけるピーク透過率は約52%、抵抗率は約19Ω・cmであった。
Resist and silica residues adhering to the plating film can generally be removed by CF 4 etching and oxygen plasma ashing removal. The surface of the plating film nickel was subjected to oxygen plasma ashing and CF 4 / O 2 RIE treatment to remove residues, and then an excess portion of the stamper was removed by a punching process to obtain an imprint stamper. Since the columnar pattern is used as a mold, the obtained stamper has the shape of a hole pattern in which numerous openings are opened. The nickel stamper imprint stamper to which the arrangement pattern of the silica fine particles is transferred as described above is used as a nanoimprint master.
Next, a solution obtained by diluting a thermosetting resist (THMR IP3250 (trade name), manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) 1: 3 with ethyl lactate was spin-coated on a glass substrate at 2500 rpm for 30 seconds. After that, a resist layer was formed by heating at 110 ° C. for 90 seconds on a hot plate. The thickness of the resist film was 120 nm. Thereafter, the sample was placed on the stage of the nanoimprint apparatus, and pressed for 1 minute using an imprint stamper at 120 ° C. and a pressure of 0.5 MPa to imprint a nickel hole pattern. By this treatment, a resist columnar pattern was formed on the quartz substrate. Next, RIE using oxygen gas was performed on the resist layer to which the pattern was transferred to remove the resist residue remaining at the time of imprinting, and the substrate was completely exposed except for the columnar pattern portion.
Thereafter, aluminum was deposited on the resist columnar pattern formed on the surface of the quartz amorphous quartz by a resistance heating vapor deposition method to form an aluminum film with a thickness of 30 nm. Then, O 2: Been 30 sccm, 100 mTorr, the O 2 -RIE 5 minutes at a RF power 100W. Thereafter, a lift-off process of immersing in water and performing ultrasonic cleaning to remove the columnar pattern portion resulted in a light-transmissive metal electrode having a desired opening. The obtained transmissive metal electrode had a peak transmittance in the visible range of about 52% and a resistivity of about 19 Ω · cm.

実施例5と同様にして正孔注入層、正孔輸送層、青色発光層、赤色発光層、黄色発光層、電子輸送層、および陰極形成させ白色有機EL照明装置を完成させた。得られた有機EL照明装置は、実施例5と同様の、図8に示されるような構造を有するものであった。
得られた有機EL照明装置について輝度のムラの評価を行ったところ、中心部と端との輝度の差は10%以内であった。
In the same manner as in Example 5, a hole injection layer, a hole transport layer, a blue light emitting layer, a red light emitting layer, a yellow light emitting layer, an electron transport layer, and a cathode were formed to complete a white organic EL lighting device. The obtained organic EL lighting device had a structure as shown in FIG.
When the luminance unevenness of the obtained organic EL lighting device was evaluated, the difference in luminance between the center portion and the edge was within 10%.

なお、本実施例実験において製造された用いたニッケル基材のスタンパーは、インプリント実施実験後にも形状に損傷はなく、同様のパターン製造実験を繰り返し行うことが可能であった。   The nickel-base stamper used in the experiment of this example was not damaged in shape even after the imprinting experiment, and the same pattern manufacturing experiment could be repeated.

開口部を有する光透過性を有する金属電極のパターンの一例を示す図。The figure which shows an example of the pattern of the metal electrode which has a light transmittance which has an opening part. 本発明の有機ELディスプレイの概略図。Schematic of the organic EL display of the present invention. 本発明の有機ELディスプレイの画素断面図。The pixel sectional view of the organic EL display of the present invention. 本発明の一実施態様である有機EL照明装置の断面図。Sectional drawing of the organic electroluminescent illuminating device which is one embodiment of this invention. 本発明における光透過性金属電極の形成方法の概念図。The conceptual diagram of the formation method of the transparent metal electrode in this invention. 実施例1のSiO膜上に形成したTPDマスクのAFM像。3 is an AFM image of a TPD mask formed on the SiO film of Example 1. FIG. 実施例2の第2の電極表面構造を表すSEM像。3 is an SEM image showing a second electrode surface structure of Example 2. FIG. 実施例5の有機EL照明装置の断面図。Sectional drawing of the organic electroluminescent illuminating device of Example 5. FIG. 実施例9の有機EL照明装置の断面図。Sectional drawing of the organic electroluminescent illuminating device of Example 9. FIG. 実施例10における有機EL照明装置の形成方法の概念図。The conceptual diagram of the formation method of the organic electroluminescent illuminating device in Example 10. FIG.

101 金属電極層
102 金属部
103 開口部
201 基板
202 画素駆動用回路部
203 画素
204 下地層
205 半導体層
206 ゲート絶縁膜
207 ゲート電極
208 層間絶縁膜
209 ソース電極
210 ドレイン電極
211 パッシベーション膜
212 第1の電極
213 画素隔壁層
214…有機層
215 第2の電極
218 発光部
219 封止基板
401 透明基板
402 陽極
403 発光層
404 陰極
501 有機ポリマー層
502 無機物質層
503 ブロックコポリマー薄膜
504 ドット状ミクロドメイン
505 金属電極層
1001 アルミニウム層
101 Metal electrode layer 102 Metal part 103 Opening 201 Substrate 202 Pixel driving circuit part 203 Pixel 204 Underlayer 205 Semiconductor layer 206 Gate insulating film 207 Gate electrode 208 Interlayer insulating film 209 Source electrode 210 Drain electrode 211 Passivation film 212 First Electrode 213 Pixel partition layer 214... Organic layer 215 second electrode 218 light emitting part 219 sealing substrate 401 transparent substrate 402 anode 403 light emitting layer 404 cathode 501 organic polymer layer 502 inorganic substance layer 503 block copolymer thin film 504 dot-like microdomain 505 metal Electrode layer 1001 Aluminum layer

Claims (9)

透明基板と、前記透明基板に近い位置に設けられた第1の電極と前記透明基板から遠い位置に設けられた第2の電極とで挟持された発光部を具備してなり、前記第1の電極の、第2電極側表面に有機層を具備してなる有機エレクトロルミネッセンス照明装置であって、
前記第1の電極が、金属電極層を具備してなり、
前記金属電極層が貫通する複数の開口部を有しており、
前記金属電極層の金属部位の任意の2点間は切れ目無く連続しており、
前記開口部径が10nm以上780nm以下の範囲であり、
前記金属電極層の膜厚が10nm以上200nm以下の範囲にあり、
前記開口部が金属電極層にランダムに配置されており、
前記開口部の配列周期の分布を動径分布曲線で表した場合、その半値幅が5〜300nmの範囲にある
ことを特徴とする、有機エレクトロルミネッセンス照明装置。
A light emitting section sandwiched between a transparent substrate, a first electrode provided at a position close to the transparent substrate, and a second electrode provided at a position far from the transparent substrate; An organic electroluminescence lighting device comprising an organic layer on a second electrode side surface of an electrode,
The first electrode comprises a metal electrode layer;
The metal electrode layer has a plurality of openings therethrough;
Between any two points of the metal part of the metal electrode layer is continuous,
The opening diameter is in the range of 10 nm to 780 nm;
The thickness of the metal electrode layer is in the range of 10 nm to 200 nm,
The openings are randomly arranged in the metal electrode layer;
When the distribution of the arrangement period of the openings is represented by a radial distribution curve, the half width is in the range of 5 to 300 nm.
透明基板と、前記透明基板に近い位置に設けられた第1の電極と前記透明基板から遠い位置に設けられた第2の電極とで挟持された発光部を具備してなり、前記第1の電極の、第2電極側表面に有機層を具備してなる有機エレクトロルミネッセンス照明装置であって、
前記第1の電極が、金属電極層を具備してなり、
前記金属電極層が貫通する複数の開口部を有しており、
前記金属電極層の金属部位の任意の2点間は切れ目無く連続しており、
前記金属電極層における、前記開口部に阻害されない連続した金属部位の直線距離が、利用する可視光域波長380nm〜780nmの波長の1/3以下である部位が、全面積の90%以上であり、
平均開口部径が10nm以上、前記光の波長の3分の1以下の範囲にあり、
前記開口部の中心間ピッチが平均開口部径以上、前記光の波長の1/2以下の範囲にあり、
前記金属電極層の膜厚が10nm以上200nm以下の範囲にあり、
前記開口部が金属電極層にランダムに配置されている
ことを特徴とする、有機エレクトロルミネッセンス照明装置。
A light emitting section sandwiched between a transparent substrate, a first electrode provided at a position close to the transparent substrate, and a second electrode provided at a position far from the transparent substrate; An organic electroluminescence lighting device comprising an organic layer on a second electrode side surface of an electrode,
The first electrode comprises a metal electrode layer;
The metal electrode layer has a plurality of openings therethrough;
Between any two points of the metal part of the metal electrode layer is continuous,
In the metal electrode layer, the portion where the linear distance of the continuous metal portion that is not obstructed by the opening is 1/3 or less of the wavelength of the visible light region wavelength 380 nm to 780 nm to be used is 90% or more of the total area. ,
The average opening diameter is in the range of 10 nm or more and 1/3 or less of the wavelength of the light,
The center-to-center pitch of the openings is in the range of not less than the average opening diameter and not more than 1/2 of the wavelength of the light,
The thickness of the metal electrode layer is in the range of 10 nm to 200 nm,
The organic electroluminescence lighting device, wherein the openings are randomly arranged in the metal electrode layer.
前記金属電極層が、入射する光の周波数よりもプラズマ周波数の高い材料からなる、請求項1または請求項2に記載の有機エレクトロルミネッセンス照明装置。   The organic electroluminescence lighting device according to claim 1, wherein the metal electrode layer is made of a material having a plasma frequency higher than a frequency of incident light. 前記金属電極層は、相互に隣接した複数のミクロドメインから形成されており、
前記ミクロドメインのそれぞれに配置された前記開口部は周期的に配列されており、かつそれぞれのミクロドメインは、それぞれの開口部の配列方向がランダムになるように配置されている、請求項1〜3のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス照明装置。
The metal electrode layer is formed of a plurality of micro domains adjacent to each other,
The openings arranged in each of the microdomains are periodically arranged, and the microdomains are arranged so that the arrangement direction of the openings is random. 4. The organic electroluminescence lighting device according to any one of 3 above.
前記金属電極層が、アルミニウム、金、銀、銅、インジウム、マグネシウム、リチウム、スカンジウム、カルシウム、ニッケル、コバルト、および白金からなる群から選択される少なくとも1種類からなる、請求項1〜4のいずれ1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス照明装置。   The metal electrode layer is made of at least one selected from the group consisting of aluminum, gold, silver, copper, indium, magnesium, lithium, scandium, calcium, nickel, cobalt, and platinum. 2. The organic electroluminescence lighting device according to item 1. 前記金属電極層の光透過率のピーク値が前記金属電極層中の開口部の平均面積比率以上である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス照明装置。   The organic electroluminescent lighting device according to any one of claims 1 to 5, wherein a peak value of light transmittance of the metal electrode layer is equal to or greater than an average area ratio of openings in the metal electrode layer. 前記金属電極層を陽極として具備してなる、請求項1〜6のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス照明装置。   The organic electroluminescent lighting device according to any one of claims 1 to 6, comprising the metal electrode layer as an anode. 前記金属電極層の透過率が80%以上である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス照明装置。   The organic electroluminescence lighting device according to claim 1, wherein the transmittance of the metal electrode layer is 80% or more. 前記有機層が、ポリエチレンジオキシチオフェンを含む、請求項1〜8のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス照明装置。   The organic electroluminescent lighting device according to claim 1, wherein the organic layer contains polyethylene dioxythiophene.
JP2014096913A 2014-05-08 2014-05-08 Luminaire using organic electroluminescent element Pending JP2014167930A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014096913A JP2014167930A (en) 2014-05-08 2014-05-08 Luminaire using organic electroluminescent element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014096913A JP2014167930A (en) 2014-05-08 2014-05-08 Luminaire using organic electroluminescent element

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008073144A Division JP5543692B2 (en) 2008-03-21 2008-03-21 Display device and lighting device using organic electroluminescence element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2014167930A true JP2014167930A (en) 2014-09-11

Family

ID=51617510

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014096913A Pending JP2014167930A (en) 2014-05-08 2014-05-08 Luminaire using organic electroluminescent element

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2014167930A (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5543692B2 (en) * 2008-03-21 2014-07-09 株式会社東芝 Display device and lighting device using organic electroluminescence element

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5543692B2 (en) * 2008-03-21 2014-07-09 株式会社東芝 Display device and lighting device using organic electroluminescence element

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5543692B2 (en) Display device and lighting device using organic electroluminescence element
JP5755662B2 (en) Manufacturing method of mold for transferring fine pattern, manufacturing method of diffraction grating using the same, and manufacturing method of organic EL element having the diffraction grating
AU2012338004B2 (en) Organic EL element
TWI292491B (en) Method for manufacturing microlens and method for manufacturing organic electroluminescence element
US8158971B2 (en) Highly efficient organic light-emitting device using substrate or electrode having nanosized half-spherical convex and method for preparing the same
JP5695799B2 (en) Method for producing mold for transferring fine pattern, method for producing substrate having concavo-convex structure using the same, and method for producing organic EL device having substrate having concavo-convex structure
JP2007234254A (en) Organic electroluminescent element and its manufacturing method
WO2012098587A1 (en) Organic el element
JP5763517B2 (en) Organic EL device
JP2007053089A (en) Upper part emission device, and illumination device
JP2007114266A (en) Optical element, method of manufacturing optical element, and organic electroluminescence element
JP5763506B2 (en) Organic EL device
JP2014167930A (en) Luminaire using organic electroluminescent element
TW200917883A (en) Light emitting device and fabricating method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140609

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150227

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A132

Effective date: 20150303

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20150717