WO2012096368A1 - 微細パターン転写用のモールドの製造方法及びそれを用いた回折格子の製造方法、並びに該回折格子を有する有機el素子の製造方法 - Google Patents

微細パターン転写用のモールドの製造方法及びそれを用いた回折格子の製造方法、並びに該回折格子を有する有機el素子の製造方法 Download PDF

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聡 増山
麻登香 福島
涼 西村
真林 福田
隆史 關
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Jx日鉱日石エネルギー株式会社
国立大学法人東京工業大学
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    • B81C2201/0147Film patterning
    • B81C2201/0149Forming nanoscale microstructures using auto-arranging or self-assembling material

Definitions

  • the present invention relates to a mold, a diffraction grating, and an organic EL element.
  • Lithography is known as a method for forming a fine pattern such as a semiconductor integrated circuit.
  • the resolution of the pattern formed by the lithography method depends on the wavelength of the light source and the numerical aperture of the optical system.
  • a light source having a shorter wavelength is desired.
  • short wavelength light sources are expensive, and their development is not easy, and development of optical materials that transmit such short wavelength light is also necessary.
  • manufacturing a large-area pattern by a conventional lithography method requires a large optical element, and is difficult both technically and economically. Therefore, a new method for forming a desired pattern having a large area has been studied.
  • a nanoimprint method is known as a method for forming a fine pattern without using a conventional lithography apparatus.
  • the nanoimprint method is a technology that can transfer a nanometer order pattern by sandwiching a resin between a mold (mold) and a substrate. Basically, i) application of a resin layer, ii) press by a mold, iii) It consists of four steps of pattern transfer and iv) mold release, and is excellent in that nano-size processing can be realized by such a simple process. Moreover, since the equipment to be used is simple, large-area processing is possible, and high throughput can be expected, practical application is expected not only in semiconductor devices but also in many fields such as storage media, optical members, and biochips. ing.
  • a mold for transferring a pattern having a line width of several tens of nanometers can basically expose and develop a resist pattern on a silicon substrate using a lithography apparatus. is necessary.
  • a metal current seed layer is formed on the resist pattern.
  • the pattern definition becomes 100 nm or less, the coverage of the current seed layer formed on the resist pattern by sputtering decreases, and at the top, side walls, and bottom of the resist pattern (the substrate exposed portion of the pattern recess, that is, the trench).
  • the thickness of the current seed layer obtained is different.
  • the formation of the current seed layer proceeds preferentially, which causes a problem that the trench opening is narrowed. For this reason, when holes or trenches and ridges are formed on the substrate using a resist layer, the current seed layer is unlikely to deposit metal at the bottom of the holes or trenches, resulting in overhangs on the resist layer ridge. There was a problem.
  • the laminate is electroformed using such a current seed layer, the electroformed film is joined above the hole or the trench due to overhang, and a void is left inside the trench.
  • the mold obtained by electroforming has a problem of low mechanical strength and causes defects such as deformation of the mold and pattern loss.
  • Patent Document 1 discloses a process of forming a resist layer having a concavo-convex pattern on a substrate having a conductive surface and exposing the conductive surface in a concave portion of the pattern of the resist layer in order to solve the above problem; A step of performing electroforming on the conductive surface exposed in the concave portion of the pattern of the resist layer to form an electroformed film having a thickness larger than the thickness of the resist layer; a substrate having a conductive surface and the resist layer A method for producing a mold for nanoimprinting, comprising In this method, the electroformed film can be grown unidirectionally upward from the conductive surface at the bottom of the resist pattern without using a current seed layer, so that there is no void in the nanoimprint mold. Has been. However, even if this method is used, the mold used in the nanoimprint method still has to rely on the lithography method.
  • JP 2010-017865 A PCT / JP2010 / 62110
  • the inventor of the present application applies a block copolymer solution containing a block copolymer and a solvent satisfying a predetermined condition on a base material, and dries it to cause microphase separation of the block copolymer.
  • Disclosed is a method of obtaining a mother mold (mold) in which a fine and irregular concavo-convex pattern is formed by forming a structure.
  • a matrix used for nanoimprinting or the like can be obtained using a phenomenon in which a block copolymer is self-assembled without using a lithography method.
  • a liquid mixture of a silicone polymer and a curing agent is dropped onto the obtained matrix and cured to obtain a transfer pattern
  • a glass substrate coated with a curable resin is pressed against the transfer pattern, and the curable resin is applied by ultraviolet rays.
  • a diffraction grating in which the transfer pattern is duplicated is produced.
  • the organic EL device obtained by laminating a transparent electrode, an organic layer and a metal electrode on this diffraction grating has a sufficiently high emission efficiency and a sufficiently high external extraction efficiency, but also has a wavelength dependency of emission. And directivity are sufficiently low, and power efficiency is sufficiently high.
  • Patent Document 2 The manufacturing method of the diffraction grating that can be achieved in the above-mentioned prior patent application (Patent Document 2) of the present inventor is further advanced to improve the manufacturing method suitable for mass production of products such as organic EL elements. It is desirable.
  • an object of the present invention is to use a method for manufacturing a mold for transferring a fine pattern, which is suitable for manufacturing an optical component such as a diffraction grating used for general-purpose products such as organic EL elements, and the obtained mold.
  • a method of manufacturing a diffraction grating and a method of manufacturing an organic EL element using such a diffraction grating is to provide a mold for transferring a fine pattern, a diffraction grating, and an organic EL element using these manufacturing methods.
  • a method for producing a mold for transferring a fine pattern the step of applying a block copolymer solution comprising at least a first and a second polymer (segment) to the surface of a substrate, A step of drying the coating film on the substrate, a first heating step of heating the dried coating film at a temperature higher than the glass transition temperature of the block copolymer, and etching of the coating film after the first heating step An etching process for removing the second polymer (segment) by treatment to form a concavo-convex structure on the substrate, and a second heating for heating the concavo-convex structure at a temperature higher than the glass transition temperature of the first polymer (segment).
  • a step of forming a seed layer on the concavo-convex structure after the second heating step, a step of laminating a metal layer on the seed layer by electroforming, the metal layer and the seed layer Method for producing a mold which comprises a step of peeling the base material having a serial uneven structure is provided.
  • a microphase separation structure of the block copolymer can be generated in the drying step or the first heating step, and the microphase separation structure is preferably a lamellar type.
  • the concavo-convex structure in the second heating step, is formed in a temperature range from the glass transition temperature of the first polymer to 70 ° C. higher than the glass transition temperature of the first polymer for 10 minutes to 100 hours. Can be heated.
  • the concavo-convex structure can be transformed into a chevron structure by the second heating step.
  • the number average molecular weight (Mn) of the block copolymer is preferably 500,000 or more, and the molecular weight distribution (Mw / Mn) of the block copolymer is 1.5 or less.
  • Mn number average molecular weight
  • Mw / Mn molecular weight distribution
  • the volume ratio of the first polymer to the second polymer in the block copolymer is 3: 7 to 7: 3, and the difference in solubility parameter between the first polymer and the second polymer is 0.1 to 10 (cal / cm 3 ) 1/2 is preferable in creating the microphase separation structure.
  • the first polymer constituting the block copolymer is polystyrene and the second polymer is polymethyl methacrylate.
  • the block copolymer solution may further contain polyalkylene oxide as another homopolymer.
  • the seed layer can be formed using an electroless plating method, a sputtering method, or a vapor deposition method. Furthermore, it may include a step of cleaning the mold obtained by peeling the substrate having the concavo-convex structure from the metal layer and the seed layer, and performing a mold release treatment on the mold surface.
  • the mold obtained by the method for producing a mold is pressed onto a transparent substrate coated with a curable resin to cure the curable resin, and the mold is removed.
  • a method of manufacturing a diffraction grating for forming a diffraction grating having a concavo-convex structure on a transparent substrate, and a mold obtained by the method of manufacturing the mold are pressed onto the transparent substrate coated with the curable resin to thereby apply the curable resin.
  • a method of manufacturing a diffraction grating that forms a diffraction grating having a concavo-convex structure made of a sol-gel material is provided.
  • an organic EL device is manufactured by sequentially laminating a transparent electrode, an organic layer, and a metal electrode on the concavo-convex structure of the diffraction grating manufactured by the diffraction grating manufacturing method.
  • An element manufacturing method is provided.
  • a mold for transferring a fine pattern manufactured by the manufacturing method of the first aspect is provided.
  • a diffraction grating manufactured by the manufacturing method of the second aspect.
  • the cross-sectional shape of the concavo-convex structure on the surface of this diffraction grating is a mountain shape, and the planar shape of the concavo-convex structure is subjected to a two-dimensional fast Fourier transform process on the concavo-convex analysis image obtained by analyzing using an atomic force microscope.
  • the Fourier transformed image shows an annular pattern substantially centered at the origin where the absolute value of the wave number is 0 ⁇ m ⁇ 1 , and the annular pattern is the absolute value of the wave number.
  • Is preferably present in a region in the range of 10 ⁇ m ⁇ 1 , particularly 1.25 to 5 ⁇ m ⁇ 1 .
  • the kurtosis of the cross-sectional shape of the concavo-convex structure of the diffraction grating is preferably ⁇ 1.2 or more, particularly preferably ⁇ 1.2 to 1.2.
  • the average pitch of the cross section of the concavo-convex structure of the diffraction grating is preferably 10 to 600 nm.
  • an organic EL element manufactured by the manufacturing method of the third aspect is provided.
  • the second heat treatment is performed on the block copolymer after the etching, so that the cross section of the concavo-convex structure of the block copolymer becomes a smooth mountain shape.
  • the film thickness can be covered without omission, and there is no pattern defect, and an electroformed mold having high mechanical strength can be produced.
  • the surface property of the metal layer of the obtained mold has unevenness distributed substantially uniformly, and it is suppressed that the resin remains on the mold side when the block copolymer and the substrate are peeled from the mold. As a result, mold contamination is reduced and mold releasability is increased. As a result, a mold having high mechanical strength can be obtained without causing pattern defects.
  • the mold can be easily cleaned. Moreover, even if the molecular weight of the block copolymer is increased, a mold having a desired uneven pattern can be reliably formed. Further, impurities such as a solvent remaining in a previous process such as etching can be removed by the second heating process after etching.
  • FIG. 6 is a graph showing a relationship between current efficiency and luminance L ′ of an organic EL element obtained in Example 2. It is a graph which shows the relationship between the power efficiency of the organic EL element obtained in Example 2, and the brightness
  • FIG. 9 It is a photograph which shows the analysis image which displayed on the display the analysis result by the scanning probe microscope of the uneven
  • FIG. 9 It is a photograph which shows the analysis image which displayed the analysis result by the scanning probe microscope of the uneven
  • the mold manufacturing method mainly includes a block copolymer solution preparation step, a block copolymer solution coating step, a drying step, a first heating step, an etching step, and a second heating step.
  • a process, a seed layer formation process, an electroforming process, and a peeling process are included.
  • each step of the mold manufacturing method and subsequent steps will be described with reference to the conceptual diagrams of FIGS. 1 and 2 as appropriate.
  • the block copolymer used in the present invention has at least a first polymer segment composed of a first homopolymer and a second polymer segment composed of a second homopolymer different from the first homopolymer.
  • the second homopolymer desirably has a solubility parameter that is 0.1 to 10 (cal / cm 3 ) 1/2 higher than the solubility parameter of the first homopolymer.
  • the difference between the solubility parameters of the first and second homopolymers is less than 0.1 (cal / cm 3 ) 1/2, it is difficult to form a regular microphase separation structure of the block copolymer, and the difference is 10 When it exceeds (cal / cm 3 ) 1/2 , it is difficult to prepare a uniform solution of the block copolymer.
  • Examples of the monomer that can be used as the first homopolymer and the second homopolymer as a raw material for the homopolymer include styrene, methylstyrene, propylstyrene, butylstyrene, hexylstyrene, octylstyrene, methoxystyrene, ethylene, Propylene, butene, hexene, acrylonitrile, acrylamide, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, butyl methacrylate, hexyl methacrylate, octyl methacrylate, methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, butyl acrylate, hexyl acrylate, octyl methacrylate, methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, buty
  • styrene methyl methacrylate, ethylene oxide, butadiene, isoprene, vinyl pyridine, and lactic acid from the viewpoint that phase-separation formation easily occurs and unevenness is easily formed by etching.
  • the combination of the first homopolymer and the second homopolymer includes styrene-based polymer (more preferably polystyrene), polyalkyl methacrylate (more preferably polymethyl methacrylate), polyethylene oxide, polybutadiene, polyisoprene, and polyvinylpyridine. And two combinations selected from the group consisting of polylactic acid.
  • styrenic polymer and poly More preferred are combinations of alkyl methacrylates, combinations of styrenic polymers and polyethylene oxide, combinations of styrenic polymers and polyisoprene, combinations of styrenic polymers and polybutadiene, combinations of styrenic polymers and polymethyl methacrylate, styrenic polymers and polyisoprene.
  • the combination of styrene polymer and polybutadiene is particularly preferred. More preferably, it is a combination of polystyrene (PS) and polymethyl methacrylate (PMMA).
  • the number average molecular weight (Mn) of the block copolymer is preferably 500,000 or more, more preferably 1,000,000 or more, and particularly preferably 1,000,000 to 5,000,000.
  • the average pitch of the unevenness formed by the microphase separation structure of the block copolymer becomes small, and the average pitch of the unevenness of the obtained diffraction grating becomes insufficient.
  • the average pitch is preferably 100 to 600 nm.
  • the number average molecular weight (Mn) is preferably 500,000 or more.
  • the molecular weight distribution (Mw / Mn) of the block copolymer is preferably 1.5 or less, more preferably 1.0 to 1.35. When such molecular weight distribution exceeds 1.5, it becomes difficult to form a regular microphase separation structure of the block copolymer.
  • the number average molecular weight (Mn) and the weight average molecular weight (Mw) of the block copolymer are values measured by gel permeation chromatography (GPC) and converted to the molecular weight of standard polystyrene.
  • the volume ratio of the first polymer segment to the second polymer segment (first polymer segment: second polymer segment) in the block copolymer is used to create a lamellar structure by self-assembly.
  • the ratio is preferably 3: 7 to 7: 3, more preferably 4: 6 to 6: 4.
  • the volume ratio is out of the above range, it becomes difficult to form a concavo-convex pattern resulting from the lamellar structure.
  • the block copolymer solution used in the present invention is prepared by dissolving the block copolymer in a solvent.
  • solvents include aliphatic hydrocarbons such as hexane, heptane, octane, decane, and cyclohexane; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, and mesitylene; ethers such as diethyl ether, tetrahydrofuran, and dioxane.
  • Ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, isophorone and cyclohexanone; ether alcohols such as butoxyethyl ether, hexyloxyethyl alcohol, methoxy-2-propanol and benzyloxyethanol; ethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, triglyme, propylene glycol monomethyl Glycol ethers such as ether and propylene glycol monomethyl ether acetate; ethyl acetate, ethyl lactate, ⁇ Esters such as butyrolactone; phenols such as phenol and chlorophenol; amides such as N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide and N-methylpyrrolidone; chloroform, methylene chloride, tetrachloroethane, monochlorobenzene, di Halogen-based solvents such as chlorobenzene; hetero-
  • the block copolymer solution may contain other homopolymer (a homopolymer other than the first homopolymer and the second homopolymer in the block copolymer contained in the solution: for example, block copolymer
  • a homopolymer other than the first homopolymer and the second homopolymer in the block copolymer contained in the solution for example, block copolymer
  • the combination of the first homopolymer and the second homopolymer in the combination is a combination of polystyrene and polymethyl methacrylate
  • it may be a homopolymer of a type other than polystyrene and polymethyl methacrylate.
  • It may further contain a surfactant, an ionic compound, an antifoaming agent, a leveling agent and the like.
  • the microphase separation structure of the block copolymer can be improved.
  • polyalkylene oxide can be used to deepen the depth of the unevenness formed by the microphase separation structure.
  • polyalkylene oxide polyethylene oxide and polypropylene oxide are more preferable, and polyethylene oxide is particularly preferable.
  • polyethylene oxide the following formula: HO— (CH 2 —CH 2 —O) n —H [Wherein, n represents an integer of 10 to 5000 (more preferably an integer of 50 to 1000, still more preferably an integer of 50 to 500). ] The thing represented by these is preferable.
  • n is less than the lower limit, the molecular weight is too low, lost by volatilization / evaporation, etc. by heat treatment at high temperature, the effect of containing another homopolymer becomes poor, and when the upper limit is exceeded, Since the molecular weight is too high and the molecular mobility is low, the speed of phase separation becomes slow, which adversely affects the formation of a microphase separation structure.
  • the number average molecular weight (Mn) of such other homopolymer is preferably 460 to 220,000, and more preferably 2200 to 46000. If the number average molecular weight is less than the lower limit, the molecular weight is too low and lost due to volatilization / evaporation, etc. by heat treatment at high temperature, the effect of containing other homopolymers becomes poor, and if the upper limit is exceeded, the molecular weight Is too high and the molecular mobility is low, the phase separation speed becomes slow, which adversely affects the formation of the microphase separation structure.
  • Such other homopolymers preferably have a molecular weight distribution (Mw / Mn) of 1.5 or less, more preferably 1.0 to 1.3. If the molecular weight distribution exceeds the above upper limit, it is difficult to maintain the uniformity of the microphase separation shape.
  • Mn number average molecular weight
  • Mw weight average molecular weight
  • the combination of the first homopolymer and the second homopolymer in the block copolymer is a combination of polystyrene and polymethyl methacrylate (polystyrene-polymethyl methacrylate).
  • the other homopolymer is preferably a polyalkylene oxide.
  • the content thereof is preferably 100 parts by mass or less, more preferably 5 parts by mass to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the block copolymer. preferable. If the content of such other homopolymer is less than the lower limit, the effect obtained by including the other homopolymer becomes poor.
  • the content is 10 mass parts or less with respect to 100 mass parts of said block copolymers. Furthermore, when using the said ionic compound, it is preferable that the content is 10 mass parts or less with respect to 100 mass parts of said block copolymers.
  • the total content of the block copolymer and the other homopolymer is 0.1% in the block copolymer solution. It is preferably ⁇ 15% by mass, more preferably 0.3 to 5% by mass.
  • the total content is less than the lower limit, it is not easy to uniformly apply the solution with a sufficient film thickness in order to obtain a required film thickness.
  • the upper limit is exceeded, the solution is uniformly dissolved in the solvent. Is relatively difficult to prepare.
  • the block copolymer solution prepared as described above is applied onto the substrate 10 to form the thin film 30.
  • resin substrates such as a polyimide, polyphenylene sulfide (PPS), polyphenylene oxide, polyether ketone, polyethylene naphthalate, polyethylene terephthalate, polyarylate, triacetyl cellulose, polycycloolefin;
  • inorganic substrates such as glass, octadecyldimethylchlorosilane (ODS) -treated glass, octadecyltrichlorosilane (OTS) -treated glass, organosilicate-treated glass, and silicon substrate; and metal substrates such as aluminum, iron, and copper.
  • the base material 10 may be subjected to a surface treatment such as an orientation treatment.
  • a surface treatment such as an orientation treatment.
  • the microphase separation structure such as a lamellar structure, a cylinder structure, or a spherical structure is perpendicular to the surface. It becomes easy to arrange. This is because the domain of each block constituting the block copolymer is easily aligned in the vertical direction by reducing the difference in interfacial energy between the block copolymer component and the substrate surface.
  • the method for applying the block copolymer solution is not particularly limited.
  • spin coating, spray coating, dip coating, dropping, gravure printing, screen printing, letterpress printing, die coating, A curtain coating method or an ink jet method can be employed.
  • the thickness of the thin film 30 of the block copolymer is preferably 10 to 3000 nm, more preferably 50 to 500 nm, as described later.
  • the thin film 30 made of the block copolymer solution is applied on the base material 10
  • the thin film 30 on the base material 10 is dried. Drying can be performed in an air atmosphere.
  • the drying temperature is not particularly limited as long as the solvent can be removed from the thin film 30, but is preferably 30 to 200 ° C, and more preferably 40 to 100 ° C.
  • corrugation may be seen on the surface of the thin film 30 when the said block copolymer begins to form a micro phase-separation structure by drying.
  • First heating step After the drying step, the thin film 30 is heated at a temperature equal to or higher than the glass transition temperature (Tg) of the block copolymer (first heating step or annealing step). By this heating step, self-assembly of the block copolymer proceeds, and the block copolymer is microphase-separated into the first polymer segment 32 and the second polymer segment 34 as shown in FIG. If the heating temperature is lower than the glass transition temperature of the block copolymer, the molecular mobility of the polymer will be low, and the self-assembly of the block copolymer will not proceed sufficiently, making it impossible to form a sufficient microphase separation structure. Alternatively, the heating time for sufficiently producing a microphase separation structure is lengthened.
  • the upper limit of the heating temperature is not particularly limited as long as the block copolymer is not thermally decomposed.
  • the first heating step can be performed in an air atmosphere using an oven or the like. Note that the drying and heating steps may be continuously performed by gradually increasing the heating temperature. By doing so, the drying step is included in the heating step.
  • the thin film 30 is etched. Since the first polymer segment 32 and the second polymer segment 34 have different molecular structures, they are easily etched. Therefore, one polymer segment constituting the block copolymer (first polymer segment 32) can be selectively removed by etching treatment according to the polymer segment, that is, the type of homopolymer. By removing the first polymer segment 32 from the microphase-separated structure by the etching process, a remarkable uneven structure appears in the coating film as conceptually shown in FIG.
  • etching treatment for example, an etching method using a reactive ion etching method, an ozone oxidation method, a hydrolysis method, a metal ion staining method, an ultraviolet etching method, or the like can be employed. Further, as the etching treatment, the covalent bond of the block copolymer is treated with at least one selected from the group consisting of an acid, a base and a reducing agent to cut the covalent bond, and then only one polymer segment A method of removing only one polymer segment while maintaining the microphase separation structure may be adopted by washing the coating film on which the microphase separation structure is formed with a solvent or the like that dissolves. In the embodiments described later, ultraviolet etching is used from the viewpoint of ease of operation.
  • ⁇ Second heating step> The concavo-convex structure 36 of the thin film 30 obtained by the etching process is subjected to a second heating or annealing treatment.
  • the heating temperature in the second heat treatment is desirably equal to or higher than the glass transition temperature of the first polymer segment 32 remaining after the etching, that is, equal to or higher than the glass transition temperature of the first homopolymer. It is desirable that the temperature is not lower than the transition temperature and not higher than 70 ° C. higher than the glass transition temperature of the first homopolymer. If the heating temperature is lower than the glass transition temperature of the first homopolymer, a desired uneven structure, that is, a smooth chevron structure cannot be obtained after electroforming, or a long time is required for heating.
  • the first polymer segment 32 is melted and its shape is greatly collapsed, which is not preferable. In this respect, it is desirable to heat in the range of about 70 ° C. from the glass transition temperature to the glass transition temperature.
  • the second heat treatment can be performed in an air atmosphere using an oven or the like.
  • the uneven structure 36 of the coating film obtained by the etching process was used as a master (mother mold), and the uneven structure was transferred to a metal mold by electroforming described later, but a desired transfer pattern was not obtained I understood that.
  • this problem becomes more pronounced as the molecular weight of the block copolymer increases.
  • the molecular weight of the block copolymer is deeply related to the microphase separation structure and thus the pitch of the diffraction grating obtained therefrom. Therefore, when a diffraction grating is used for an application such as an organic EL element, a pitch distribution is required so that diffraction occurs in a wavelength range including a relatively long wavelength band such as a visible range.
  • the concave-convex structure obtained by etching was heat-treated, so that a metal mold in which the concave-convex structure was sufficiently reflected in the subsequent electroforming process was successfully obtained.
  • the reason for this is considered by the inventors as follows.
  • the side surface of the groove defined by the concavo-convex structure is rough, and concavo-convex (including overhangs) toward the direction perpendicular to the thickness direction.
  • This is considered to be a complicated cross-sectional structure in which the occurrence of Such a complicated cross-sectional structure causes the following three problems. i) In a complicated cross-sectional structure, a portion where a seed layer for electroforming does not adhere is generated, and it is difficult to deposit a metal layer uniformly by electroforming.
  • the mold obtained has a low mechanical strength and causes defects such as mold deformation and pattern loss.
  • the plating thickness of each part differs depending on the shape of the object to be plated.
  • the plated metal is easily attracted to the convex part or protruding corner of the object, and the concave part or the concave part. It is hard to be attracted to. For this reason as well, it is difficult to obtain an electroformed film having a uniform film thickness in the cross-sectional structure of complicated irregularities after etching.
  • the first polymer segment 32 constituting the side surface of the groove is annealed by heating the concavo-convex structure after etching, and the cross-sectional shape defined by the first polymer segment 32 is shown in FIG.
  • the surface is formed of a relatively smooth inclined surface and is tapered upward from the base material (referred to as “mountain structure” in the present application).
  • mountain structure in the present application.
  • no overhangs appear and the metal layer deposited on the first polymer segment 32 is replicated in its reverse pattern and is therefore easily peeled off.
  • FIG. 14B shows a cross-sectional structure of a mold formed by Ni (nickel) electroforming from the concavo-convex structure obtained without performing the second heat treatment after the block copolymer etching treatment in Comparative Example 1 described later. It is a SEM photograph. It can be seen that the Ni portion reflected in white forms a groove having a complicated shape including an overhang structure, and the resin (shown in black) infiltrates therein.
  • the base material 10 having the chevron structure 38 obtained in the second heating step is used as a transfer master in the subsequent step.
  • the average pitch of the irregularities representing the chevron structure 38 is preferably in the range of 100 to 600 nm, and more preferably in the range of 200 to 600 nm. If the average pitch of the irregularities is less than the lower limit, the pitch is too small with respect to the wavelength of visible light, so that it is difficult to cause visible light diffraction in a diffraction grating obtained using such a matrix, and exceeds the upper limit. The diffraction angle of the diffraction grating obtained by using such a matrix becomes small, and the function as the diffraction grating cannot be fully exhibited.
  • corrugation means the average value of the pitch of an unevenness
  • the average value of the pitch of the unevenness is obtained by analyzing the unevenness of the surface using a scanning probe microscope (for example, product name “E-sweep” manufactured by SII NanoTechnology Co., Ltd.). Is measured, 100 or more intervals between adjacent adjacent convex portions or adjacent concave portions in the unevenness analysis image are measured, and a value calculated by calculating the average is adopted.
  • the average height of the irregularities representing the mountain structure 38 is preferably in the range of 5 to 200 nm, more preferably in the range of 20 to 200 nm, and still more preferably in the range of 50 to 150 nm. If the average height of the irregularities is less than the lower limit, the diffraction becomes insufficient because the height is insufficient with respect to the wavelength of visible light. If the upper limit is exceeded, the obtained diffraction grating is placed on the light extraction port side of the organic EL element. When used as an optical element, the electric field distribution inside the EL layer becomes non-uniform, and the element is likely to be destroyed by heat generated by the concentration of the electric field at a specific location, and the life is likely to be shortened.
  • the average height of the unevenness means an average value of the height of the unevenness when the height of the unevenness on the surface of the cured resin layer (the distance in the depth direction between the recess and the protrusion) is measured.
  • the average height of such irregularities is obtained by analyzing the irregularities on the surface using a scanning probe microscope (for example, product name “E-sweep” manufactured by SII Nano Technology Co., Ltd.). After measuring the image, 100 or more distances in the depth direction from the arbitrary concave and convex portions in the unevenness analysis image are measured, and a value calculated by calculating the average is adopted.
  • a seed layer 40 to be a conductive layer for subsequent electroforming is formed on the surface of the master chevron structure 38 obtained as described above.
  • the seed layer 40 can be formed by electroless plating, sputtering, or vapor deposition.
  • the thickness of the seed layer 40 is preferably 10 nm or more, more preferably 100 nm or more in order to make the current density uniform in the subsequent electroforming process and to make the thickness of the metal layer deposited by the subsequent electroforming process constant. is there.
  • seed layer materials include nickel, copper, gold, silver, platinum, titanium, cobalt, tin, zinc, chromium, gold / cobalt alloy, gold / nickel alloy, boron / nickel alloy, solder, copper / nickel / chromium An alloy, a tin-nickel alloy, a nickel-palladium alloy, a nickel-cobalt-phosphorus alloy, or an alloy thereof can be used.
  • the seed layer adheres to the relatively smooth structure of the mountain shape as shown in FIG. 1D with a uniform thickness compared to the complicated cross-sectional structure as shown in FIG. It is thought that it becomes easy to do.
  • the thickness of the metal layer 50 can be set to a total thickness of 10 to 3000 ⁇ m including the thickness of the seed layer 40, for example.
  • Any of the above metal species that can be used as the seed layer 40 can be used as the material of the metal layer 50 deposited by electroforming. From the viewpoint of wear resistance as a mold, peelability, etc., nickel is preferable. In this case, it is preferable to use nickel also for the seed layer 40.
  • the current density in electroforming can be set to, for example, 0.03 to 10 A / cm 2 from the viewpoint of shortening the electroforming time while suppressing the bridge to form a uniform metal layer.
  • the formed metal layer 50 has an appropriate hardness and thickness in view of the ease of processing such as pressing, peeling and cleaning of the subsequent resin layer.
  • the surface of the metal layer may be subjected to diamond-like carbon (DLC) treatment or Cr plating treatment.
  • the metal layer may be further heat treated to increase its surface hardness.
  • the metal layer 50 including the seed layer obtained as described above is peeled from the base material having the concavo-convex structure to obtain a mold that becomes a father.
  • the peeling method may be physically peeled off, and the first homopolymer and the remaining block copolymer are removed by dissolving them using an organic solvent such as toluene, tetrahydrofuran (THF) or chloroform. May be.
  • ⁇ Washing process> When the mold is peeled from the base material 10 having the mountain structure 38 as described above, as shown in FIG. 1G, a part of the polymer 60 such as the first polymer segment may remain in the mold. is there. In such a case, those remaining portions 60 can be removed by washing.
  • wet cleaning or dry cleaning can be used.
  • the wet cleaning can be removed by cleaning with an organic solvent such as toluene or tetrahydrofuran, a surfactant, or an alkaline solution.
  • ultrasonic cleaning may be performed. Further, it may be removed by electrolytic cleaning.
  • As the dry cleaning it can be removed by ashing using ultraviolet rays or plasma.
  • a combination of wet cleaning and dry cleaning may be used. After such washing, rinsing with pure water or purified water may be performed, followed by ozone irradiation after drying. Thus, a mold 70 having a desired concavo-convex structure is obtained.
  • the mold 70 may be subjected to a mold release treatment in order to improve the mold release from the resin.
  • a mold release treatment a prescription for lowering the surface energy is common, and there is no particular limitation.
  • a mold release agent such as a fluorine-based material or a silicone resin can be used as an uneven surface of the mold 70 as shown in FIG. Examples of the method include coating with 70a, treating with a fluorine-based silane coupling agent, and forming a diamond-like carbon film on the surface.
  • a mother is manufactured by transferring the concavo-convex structure (pattern) of the mold to a layer made of an organic material such as a resin or an inorganic material such as a sol-gel material.
  • the resin layer 80 will be described as an example of the layer to be transferred.
  • a transfer processing method as shown in FIG. 2B, for example, a curable resin is applied to the transparent support substrate 90, and then the resin layer 80 is cured while pressing the uneven structure of the mold 70 against the resin layer 80. .
  • the transparent support substrate 90 for example, a base material made of a transparent inorganic material such as glass; polyethylene terephthalate (PET), polyethylene terephthalate (PEN), polycarbonate (PC), cycloolefin polymer (COP), polymethyl methacrylate (PMMA)
  • a base material made of resin such as polystyrene (PS); a gas barrier layer made of an inorganic material such as SiN, SiO 2 , SiC, SiO x N y , TiO 2 , Al 2 O 3 on the surface of the base material made of these resins
  • the thickness of the transparent support substrate can be in the range of 1 to 500 ⁇ m.
  • the curable resin examples include epoxy resin, acrylic resin, urethane resin, melamine resin, urea resin, polyester resin, phenol resin, and cross-linked liquid crystal resin.
  • the thickness of the curable resin is preferably in the range of 0.5 to 500 ⁇ m. If the thickness is less than the lower limit, the height of the irregularities formed on the surface of the cured resin layer tends to be insufficient, and if the thickness exceeds the upper limit, the influence of the volume change of the resin that occurs during curing increases and the irregular shape is well formed. It may not be possible.
  • Examples of the method for applying the curable resin include spin coating, spray coating, dip coating, dropping, gravure printing, screen printing, letterpress printing, die coating, curtain coating, ink jet, and sputtering.
  • Various coating methods such as a method can be employed.
  • conditions for curing the curable resin vary depending on the type of resin used, but for example, the curing temperature is in the range of room temperature to 250 ° C., and the curing time is in the range of 0.5 minutes to 3 hours. Is preferred.
  • a method of curing by irradiating energy rays such as ultraviolet rays or electron beams may be used. In that case, the irradiation amount is preferably in the range of 20 mJ / cm 2 to 5 J / cm 2 .
  • the mold 70 is removed from the cured resin layer 80 after curing.
  • the method for removing the mold 70 is not limited to the mechanical peeling method, and any known method can be adopted.
  • a resin film structure 100 having a cured resin layer 90 in which irregularities are formed on a transparent support substrate 90 can be obtained.
  • the resin film structure 100 can be used as it is as a diffraction grating.
  • the resin film structure 100 is further used as a mold to produce a diffraction grating made of an organic material such as a resin or a structure made of an inorganic material such as a sol-gel material and used as the diffraction grating. You can also
  • the mold manufacturing method of the present invention can be used not only for manufacturing a diffraction grating provided on the light extraction port side of an organic EL element but also for manufacturing an optical component having a fine pattern used in various devices. .
  • it can be used for producing an optical element for imparting a light confinement effect to the inside of a solar cell by being installed on the photoelectric conversion surface side of the wire grid polarizer, antireflection film, or solar cell.
  • the resin film structure 100 having a desired pattern can be obtained.
  • the reverse pattern of the resin film structure 100 is used as a diffraction grating, the resin film structure obtained through the above-described mold transfer process.
  • a curable resin layer 82 is applied onto another transparent support base 92 as shown in FIG.
  • the film structure 100 is pressed against the curable resin layer 82 to cure the curable resin layer 82.
  • the resin film structure 100 is peeled from the cured curable resin layer 82, whereby a replica 110 which is another resin film structure as shown in FIG. 2E can be obtained.
  • the above-described transfer process may be performed using the replica 110 as a master to manufacture a reverse pattern replica of the replica 110, and the transfer process may be repeated again using the reverse pattern as a master to form a child replica. Also good.
  • the method for forming a substrate having a concavo-convex pattern using a sol-gel material mainly includes a solution preparation step for preparing a sol solution, a coating step for applying the prepared sol solution to the substrate, and a coating film of the sol solution applied to the substrate. Drying process, pressing process for pressing the mold on which the transfer pattern is formed, temporary baking process for temporarily baking the coating film on which the mold is pressed, peeling process for peeling the mold from the coating film, and main baking of the coating film It has a main firing step.
  • each process is demonstrated in order.
  • sol solution preparation process In order to form a coating film to which a pattern is transferred by the sol-gel method, a sol solution is first prepared. For example, when silica is synthesized on a substrate by a sol-gel method, a sol solution of a metal alkoxide (silica precursor) is prepared.
  • TMOS tetramethoxysilane
  • TEOS tetraethoxysilane
  • tetra-i-propoxysilane tetra-n-propoxysilane
  • tetra-i-butoxysilane tetra-n-butoxysilane
  • tetra-n-butoxysilane tetra-n-butoxysilane
  • tetra- Tetraalkoxide monomers such as sec-butoxysilane and tetra-t-butoxysilane, methyltrimethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, propyltrimethoxysilane, isopropyltrimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, ethyltrimethoxysilane Ethoxysilane, propyltriethoxysilane, isopropyltriethoxysi
  • metal acetylacetonate metal carboxylate, oxychloride, chloride, a mixture thereof and the like can be mentioned, but not limited thereto.
  • the metal species include, but are not limited to, Ti, Sn, Al, Zn, Zr, In, and a mixture thereof in addition to Si. What mixed suitably the precursor of the said metal oxide can also be used.
  • the mixing ratio thereof can be 1: 1, for example, in a molar ratio.
  • This sol solution produces amorphous silica by performing hydrolysis and polycondensation reactions.
  • an acid such as hydrochloric acid or an alkali such as ammonia is added.
  • the pH is preferably 4 or less or 10 or more.
  • the amount of water to be added can be 1.5 times or more in molar ratio with respect to the metal alkoxide species.
  • the solvent examples include alcohols such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol (IPA) and butanol, aliphatic hydrocarbons such as hexane, heptane, octane, decane and cyclohexane, and aromatic carbonization such as benzene, toluene, xylene and mesitylene.
  • alcohols such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol (IPA) and butanol
  • aliphatic hydrocarbons such as hexane, heptane, octane, decane and cyclohexane
  • aromatic carbonization such as benzene, toluene, xylene and mesitylene.
  • Ethers such as hydrogen, diethyl ether, tetrahydrofuran and dioxane, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, isophorone and cyclohexanone, ether alcohols such as butoxyethyl ether, hexyloxyethyl alcohol, methoxy-2-propanol and benzyloxyethanol; Glycols such as ethylene glycol and propylene glycol, ethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, propylene glycol Glycol ethers such as nomethyl ether acetate, esters such as ethyl acetate, ethyl lactate and ⁇ -butyrolactone, phenols such as phenol and chlorophenol, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl Amides such as pyrrolidone, halogen-based solvents such as chloroform, methylene
  • Additives include polyethylene glycol, polyethylene oxide, hydroxypropyl cellulose, polyvinyl alcohol for viscosity adjustment, alkanolamines such as triethanolamine which is a solution stabilizer, ⁇ -diketones such as acetylacetone, ⁇ -ketoesters, formamide, Dimethylformamide, dioxane and the like can be used.
  • ⁇ ⁇ Apply the sol solution prepared as described above on the substrate.
  • Substrates made of inorganic materials such as glass, quartz and silicon substrates, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene terephthalate (PEN), polycarbonate (PC), cycloolefin polymer (COP), polymethyl methacrylate (PMMA), polystyrene Resin substrates such as (PS), polyimide (PI), and polyarylate can be used.
  • the substrate may be transparent or opaque. If the concavo-convex pattern substrate obtained from this substrate is used for the production of an organic EL element described later, the substrate is preferably a substrate having heat resistance and light resistance against UV light and the like.
  • a substrate made of an inorganic material such as glass, quartz, or a silicon substrate is more preferable.
  • a surface treatment or an easy-adhesion layer may be provided on the substrate, or a gas barrier layer may be provided for the purpose of preventing the ingress of gases such as moisture and oxygen.
  • a coating method any coating method such as a bar coating method, a spin coating method, a spray coating method, a dip coating method, a die coating method, and an ink jet method can be used, but the sol solution is uniformly applied to a relatively large area substrate.
  • the bar coating method, the die coating method and the spin coating method are preferable because the coating can be completed quickly before the sol solution is gelled.
  • the substrate surface including surface treatment and an easily adhesive layer, if any
  • the substrate surface may be flat. Has no pattern.
  • the substrate is held in the air or under reduced pressure in order to evaporate the solvent in the coated film (hereinafter also referred to as “sol-gel material layer” as appropriate).
  • the resin film structure 100 (mold) is pressed against the coating film.
  • the resin film structure 100 may be pressed using a pressing roll. In the roll process, compared to the press type, the time for contact between the mold and the coating film is short, so that the pattern breakage due to the difference in the thermal expansion coefficient of the mold, the substrate and the stage on which the substrate is installed can be prevented.
  • the coating film may be temporarily fired.
  • Pre-baking promotes gelation of the coating film, solidifies the pattern, and makes it difficult to collapse during peeling.
  • pre-baking it is preferably heated in the atmosphere at a temperature of 40 to 150 ° C. Note that the preliminary firing is not necessarily performed.
  • the resin film structure 100 is peeled from the coating film (sol-gel material layer) after the pressing step or the pre-baking step.
  • the peel force may be smaller than that of a plate-shaped mold, and the mold can be easily peeled off from the coating film without remaining in the mold.
  • the coating film is baked.
  • the main baking is preferably performed at a temperature of 200 to 1200 ° C. for about 5 minutes to 6 hours.
  • the coating film was cured and a sol-gel structure (diffraction grating) having an uneven pattern film corresponding to the uneven pattern of the resin film structure 100, that is, a sol-gel material layer having an uneven pattern was directly formed on a flat substrate.
  • a sol-gel structure (diffraction grating) is obtained.
  • the silica that is the sol-gel material layer becomes amorphous or crystalline, or a mixed state of amorphous and crystalline depending on the firing temperature and firing time.
  • the resin film structure A film may be laminated on the surface of the body 100 or the replica 110 (or sol-gel structure) on which the concavo-convex pattern is formed by a vapor phase method such as vapor deposition or sputtering.
  • a vapor phase method such as vapor deposition or sputtering.
  • the thickness of such a film is preferably 5 to 500 nm. If the thickness is less than the lower limit, it is difficult to obtain a uniform film, and the effect of sufficiently reducing the adhesiveness is reduced. If the thickness exceeds the upper limit, the shape of the matrix tends to be distorted.
  • post curing may be appropriately performed by irradiating ultraviolet light again after the resin is cured.
  • the curable resins 80 and 82 are applied to the transparent support substrates 90 and 92, respectively.
  • the surface of the mold 70 as a matrix or the cured resin layer 80. It is good also as what uses what applied curable resin directly, and removed after hardening.
  • a concave / convex film of a cured resin obtained by pressing the mother die against the resin coating and curing the resin may be used as the mother die.
  • the transparent electrode 3 As a material of the transparent electrode 3, for example, indium oxide, zinc oxide, tin oxide, and indium tin oxide (ITO) that is a composite thereof, gold, platinum, silver, and copper are used. Among these, ITO is preferable from the viewpoints of transparency and conductivity.
  • the thickness of the transparent electrode 3 is preferably in the range of 20 to 500 nm. If the thickness is less than the lower limit, the conductivity tends to be insufficient, and if it exceeds the upper limit, the transparency may be insufficient and the emitted EL light may not be sufficiently extracted to the outside.
  • a known method such as a vapor deposition method or a sputtering method can be appropriately employed.
  • the vapor deposition method is preferable from the viewpoint of maintaining the shape of the unevenness formed on the surface of the cured resin layer, and the sputtering method is preferable from the viewpoint of improving adhesion.
  • a glass substrate may be attached to the opposite side of the resin film 100 from the resin layer 80.
  • an organic layer represented by reference numeral 4 shown in FIG. 4 is laminated on the transparent electrode 3 so as to maintain the uneven shape formed on the surface of the resin 80.
  • the organic layer 4 is not particularly limited as long as it can be used for the organic layer of the organic EL element, and a known organic layer can be appropriately used.
  • Such an organic layer 4 may be a laminate of various organic thin films.
  • a laminate comprising an anode buffer layer 11, a hole transport layer 12, and an electron transport layer 13 as shown in FIG. It may be a body.
  • examples of the material of the anode buffer layer 11 include copper phthalocyanine and PEDOT.
  • Examples of the material for the hole transport layer 12 include derivatives such as triphenylamine, triphenyldiamine derivative (TPD), benzidine, pyrazoline, styrylamine, hydrazone, triphenylmethane, and carbazole. Furthermore, examples of the material for the electron transport layer 13 include an aluminum quinolinol complex (Alq), a phenanthroline derivative, an oxadiazole derivative, a triazole derivative, a phenylquinoxaline derivative, and a silole derivative.
  • Such an organic layer 4 is, for example, a laminate of a hole injection layer made of a triphenylamine derivative or the like and a light emitting layer made of a fluorescent organic solid such as anthracene, or such a light emitting layer.
  • a laminate with an electron injection layer made of a perylene derivative or the like, or a laminate with these hole injection layer, light emitting layer, and electron injection layer may be used.
  • the organic layer 4 may be a laminate composed of a hole transport layer, a light emitting layer, and an electron transport layer as exemplified in Example 22 described later.
  • the material for the hole transport layer includes phthalocyanine derivatives, naphthalocyanine derivatives, porphyrin derivatives, N, N′-bis (3-methylphenyl)-(1,1′-biphenyl) -4,4′-diamine (TPD).
  • the materials that can be used for the light emitting layer include anthracene, naphthalene, pyrene, tetracene, coronene, perylene, phthaloperylene, naphthaloperylene, diphenyl.
  • a mixture of light-emitting materials selected from the above materials, and a material system that emits light from a spin multiplet for example, a phosphorescent material that emits phosphorescence, and a site composed of such materials.
  • the phosphorescent light emitting material preferably contains a heavy metal such as iridium, etc.
  • the light emitting material described above is used as a guest material in a host material having high carrier mobility.
  • Doping may be used to emit light using dipole-dipole interaction (Felster mechanism), electron exchange interaction (Dexter mechanism), and as materials for the electron transport layer, nitro-substituted fluorene derivatives, Heterocyclic tetracarboxylic acid anhydrides such as diphenylquinone derivatives, thiopyran dioxide derivatives, naphthalene perylene, carbo Imides, fluorenylidene methane derivatives, anthraquinodimethane and anthrone derivatives, oxadiazole derivatives, and organic metal complexes such as aluminum quinolinol complex (Alq3) can be cited.
  • Felster mechanism dipole-dipole interaction
  • Dexter mechanism electron exchange interaction
  • nitro-substituted fluorene derivatives Heterocyclic tetracarboxylic acid anhydrides such as diphenylquinone derivatives, thiopyran dioxide derivatives, naphthalene per
  • a thiadiazole derivative in which an oxygen atom of the oxadiazole ring is substituted with a sulfur atom, or a quinoxaline derivative having a quinoxaline ring known as an electron withdrawing group can also be used as an electron transport material.
  • a polymer material in which these materials are introduced into a polymer chain or these materials are used as a polymer main chain can also be used.
  • the hole transport layer or the electron transport layer may also serve as the light emitting layer.
  • the organic layer between a transparent electrode and the metal electrode mentioned later becomes two layers.
  • a metal fluoride such as lithium fluoride (LiF) or Li 2 O 3 , Ca is formed on the transparent electrode 3 or the organic layer 4.
  • a layer made of a highly active alkaline earth metal such as Ba or Cs or an organic insulating material may be provided.
  • the organic layer 4 is a laminate composed of the anode buffer layer 11, the hole transport layer 12, and the electron transport layer 13, from the viewpoint of maintaining the shape of the unevenness formed on the surface of the cured resin layer
  • the thicknesses of the anode buffer layer 11, the hole transport layer 12, and the electron transport layer 13 are preferably in the range of 1 to 50 nm, 5 to 200 nm, and 5 to 200 nm, respectively.
  • the thicknesses of the hole transport layer, the light emitting layer, and the electron transport layer are each in the range of 1 to 200 nm, 5 A range of ⁇ 100 nm and a range of 5 ⁇ 200 nm are preferred.
  • a known method such as a vapor deposition method, a sputtering method, or a die coating method can be appropriately employed. Among these methods, the vapor deposition method is preferable from the viewpoint of maintaining the shape of the unevenness formed on the surface of the resin 80.
  • the metal electrode represented by reference numeral 5 is formed on the organic layer 4 so that the shape of the unevenness formed on the surface of the resin 80 is maintained. And stack.
  • a material of the metal electrode 5 a substance having a small work function can be used as appropriate, and is not particularly limited, and examples thereof include aluminum, MgAg, MgIn, and AlLi.
  • the thickness of the metal electrode 5 is preferably in the range of 50 to 500 nm. If the thickness is less than the lower limit, the conductivity tends to decrease, and if the thickness exceeds the upper limit, it may be difficult to maintain the uneven shape.
  • the metal electrode 5 can be laminated by employing a known method such as vapor deposition or sputtering. Among these methods, the vapor deposition method is preferable from the viewpoint of maintaining the uneven structure formed on the surface of the resin 80. Thus, an organic EL element 200 having a structure as shown in FIG. 4 is obtained.
  • the transparent electrode 3, the organic layer 4, and the metal electrode 5 each maintain the mountain structure of the resin 80. In this way, it is easy to stack, and it is possible to sufficiently suppress the light generated in the organic layer 4 from being totally reflected at each interface and repeating multiple reflections inside the device. Further, the light totally reflected at the interface between the transparent support substrate and the air can be re-emitted by the diffraction effect. Furthermore, since the transparent electrode 3, the organic layer 4, and the metal electrode 5 are also likely to have a structure similar to the mountain structure formed on the surface of the resin layer 80, as a result, the electrode between the transparent electrode 3 and the metal electrode 5 is obtained.
  • the distance is partially shortened. Therefore, as compared with a case where the distance between the transparent electrode 3 and the metal electrode 5 is uniform, an increase in electric field strength can be expected when a voltage is applied, and the light emission efficiency of the organic EL element can also be improved.
  • the average height of the irregularities formed on the surface of the diffraction grating (cured curable resin surface) is in the range of 5 to 200 nm as described above. It is preferably in the range of 20 to 200 nm, more preferably in the range of 50 to 150 nm.
  • the average pitch of the unevenness formed on the surface of the diffraction grating (cured curable resin surface) is in the range of 100 to 600 nm as described above. It is preferable that the thickness is in the range of 200 to 600 nm.
  • the cross-sectional shape of the concavo-convex structure formed on the surface of the diffraction grating (cured curable resin surface) is:
  • An average value m and a median value M of the cross-sectional unevenness depth distribution obtained by the method described later are as follows: It is preferable to satisfy. When such median value (M) and average value (m) satisfy the above equation, it is considered that the generation of leakage current can be sufficiently suppressed when the diffraction grating is used for an organic EL element or the like. It is done.
  • the kurtosis of the cross-sectional shape of the concavo-convex structure formed on the surface of the diffraction grating (cured curable resin surface) is ⁇ 1.2 or more. Is preferable, and -1.2 to 1.2 is more preferable. If the kurtosis is less than the lower limit, leakage current is likely to occur when the diffraction grating is used for an organic EL element. If the upper limit is exceeded, unevenness on the surface of the diffraction grating (resin layer) is reduced, and diffraction occurs. It is considered that not only the effect cannot be obtained sufficiently, but also the electric field is likely to be concentrated on the protrusion, and a leak current is likely to be generated. The kurtosis and the measurement method will be described later.
  • each of the five types of block copolymers is abbreviated as polystyrene (hereinafter abbreviated as “PS” where appropriate) as the first polymer segment and polymethyl methacrylate (hereinafter abbreviated as “PMMA” as appropriate) as the second polymer segment. )
  • PS polystyrene
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • the volume ratio of the first and second polymer segments in the block copolymer (first polymer segment: second polymer segment) is such that the density of polystyrene is 1.05 g / cm 3 and the density of polymethyl methacrylate is It was calculated as 1.19 g / cm 3 .
  • the number average molecular weight (Mn) and the weight average molecular weight (Mw) of the polymer segment or polymer are gel permeation chromatography (manufactured by Tosoh Corporation, model number “GPC-8020”, TSK-GEL SuperH1000, SuperH2000, SuperH3000, and SuperH4000 in series. Measured by using a device connected to The glass transition point (Tg) of the polymer segment was determined by using a differential scanning calorimeter (manufactured by Perkin-Elmer, product name “DSC7”) at a temperature increase rate of 20 ° C./min in the temperature range of 0 to 200 ° C. Measurement was performed while raising the temperature.
  • the solubility parameters of polystyrene and polymethylmethacrylate are 9.0 and 9.3, respectively (see Chemical Handbook, Application, 2nd revised edition).
  • the obtained block copolymer solution was applied on a polyphenylene sulfide film (Torreina manufactured by Toray Industries, Inc.) as a substrate to a thickness of 200 to 250 nm by spin coating. The spin coating was performed at a rotational speed of 500 rpm for 10 seconds, and subsequently at 800 rpm for 30 seconds. The thin film applied by spin coating was left to dry at room temperature for 10 minutes.
  • the base material on which the thin film was formed was heated in an oven at 170 ° C. for 5 hours (first annealing treatment). Unevenness was observed on the surface of the thin film after heating, and it was found that the block copolymer constituting the thin film was micro-layer separated.
  • the cross section of this thin film was observed with a transmission electron microscope (TEM) (H-7100FA manufactured by Hitachi, Ltd.). As shown in the observation photograph in FIG. 5A, the PS portion is black and the PMMA portion is white due to RuO4 staining.
  • the thin film heated as described above is etched as follows to selectively decompose and remove PMMA on the substrate.
  • the thin film was irradiated with ultraviolet rays at an irradiation intensity of 30 J / cm 2 using a high-pressure mercury lamp.
  • the thin film was immersed in acetic acid, washed with ion exchange water, and then dried.
  • a concavo-convex pattern clearly deeper than the concavo-convex that appeared on the surface of the thin film was formed on the substrate by the heat treatment.
  • the substrate was subjected to a heat treatment (second annealing process) for 1 hour in an oven at 140 ° C.
  • a thin nickel layer of about 10 nm was formed as a current seed layer by sputtering on the surface of the thin film subjected to the chevron treatment.
  • the substrate with the thin film was placed in a nickel sulfamate bath, and electrocasting (maximum current density 0.05 A / cm 2 ) was performed at a temperature of 50 ° C. to deposit nickel until the thickness reached 250 ⁇ m.
  • the substrate with a thin film was mechanically peeled from the nickel electroformed body thus obtained.
  • the nickel electroformed body was immersed in Chemisol 2303 manufactured by Nippon CB Chemical Co., Ltd. and washed with stirring at 50 ° C. for 2 hours. Thereafter, the acrylic UV curable resin was applied to the nickel electroformed body, cured, and peeled off three times to remove the polymer component partially attached to the surface of the electroformed body.
  • the cross section of the nickel electroformed body from which the polymer component was removed was observed with a scanning electron microscope (FE-SEM: S4800 manufactured by Hitachi, Ltd.). The observation results are shown in FIG. 5B (magnification magnification 100,000 times). From FIG. 5B, it can be seen that the unevenness of the nickel electroformed body is smooth, and the cross section of the convex portion has a smooth chevron shape without overhang.
  • the nickel electroformed body was immersed in HD-2101TH manufactured by Daikin Chemicals Sales Co., Ltd. for about 1 minute, dried, and allowed to stand overnight.
  • the nickel electroformed body was immersed in HDTH manufactured by Daikin Chemicals Sales Co., Ltd. and subjected to ultrasonic treatment for about 1 minute.
  • a nickel mold subjected to the release treatment was obtained.
  • a fluorine-based UV curable resin is applied onto a PET substrate (Toyobo Co., Ltd., Cosmo Shine A-4100), and irradiated with ultraviolet rays at 600 mJ / cm 2 while pressing a nickel mold, the fluorine-based UV curable resin.
  • a PET substrate Toyobo Co., Ltd., Cosmo Shine A-4100
  • the fluorine-based UV curable resin was cured.
  • the nickel mold was peeled off from the cured resin. In this way, a diffraction grating composed of a PET substrate with a resin film onto which the surface shape of the nickel mold was transferred was obtained.
  • an analysis image of the uneven shape of the resin surface was obtained using an atomic force microscope (scanning probe microscope with an environmental control unit “Nonavi II station / E-sweep” manufactured by SII Nanotechnology).
  • the analysis conditions of the atomic force microscope are as follows.
  • Measurement mode Dynamic force mode Cantilever: SI-DF40 (material: Si, lever width: 40 ⁇ m, tip diameter: 10 nm)
  • Measurement atmosphere in the air Measurement temperature: 25 ° C.
  • FIG. 5E shows an unevenness analysis image on the resin surface of the obtained diffraction grating.
  • FIG. 5C shows an unevenness analysis image of an uneven pattern of a block copolymer from which PMMA has been selectively removed by etching
  • FIG. 5D shows an unevenness analysis image of an uneven pattern of a mold formed in electroforming.
  • the pattern shown in FIG. 5D is a pattern opposite to the pattern shown in FIG. 5C because it is transferred from the pattern shown in FIG. 5C.
  • FIGS. 5C, 5D and 5E all have the same pattern regularity and pitch. It can be seen that the concavo-convex pattern of the block copolymer from which PMMA has been selectively removed by etching treatment is well reflected by electroforming and subsequent transfer to resin.
  • corrugation analysis image of the cross section of the resin surface vicinity of the obtained diffraction grating is shown to FIG. 5F.
  • the average height of the unevenness, the average pitch of the unevenness, the Fourier transform image, the average value and the median value of the unevenness distribution, and the kurtosis of the unevenness are as follows. It asked for by the method.
  • ⁇ Average pitch of unevenness> An irregularity analysis image is obtained as described above by measuring an arbitrary measurement area of 3 ⁇ m square (vertical 3 ⁇ m, horizontal 3 ⁇ m) of the diffraction grating. In such an unevenness analysis image, 100 or more intervals between any adjacent convex portions or adjacent concave portions are measured, and the average is calculated as the average pitch of the unevenness. From the analysis image obtained in this example, the average pitch of the concavo-convex pattern was 480 nm.
  • ⁇ Fourier transform image> An irregularity analysis image is obtained as described above by measuring an arbitrary measurement area of 3 ⁇ m square (vertical 3 ⁇ m, horizontal 3 ⁇ m) of the diffraction grating.
  • the obtained unevenness analysis image was subjected to flat processing including primary inclination correction, and then subjected to two-dimensional fast Fourier transform processing to obtain a Fourier transform image.
  • the obtained Fourier transform image is shown in FIG. 5G.
  • the Fourier transform image shows a circular pattern whose center is the origin where the absolute value of the wave number is 0 ⁇ m ⁇ 1 , and the circular pattern has the wave number. It was confirmed that the absolute value was in a region within a range of 10 ⁇ m ⁇ 1 or less.
  • the circular pattern of the Fourier transform image is a pattern that is observed when bright spots are gathered in the Fourier transform image.
  • “Circular” as used herein means that the pattern of bright spots appears to be almost circular, and is a concept that includes a part of the outer shape that appears to be convex or concave. .
  • the pattern of bright spots may appear to be a return of a circle. This case is expressed as a “return of circle”.
  • the “circular return” includes those in which the shape of the outer circle or inner circle of the ring appears to be a substantially circular shape, and a part of the outer circle or inner circle of the ring is convex or It is a concept including what appears to be concave.
  • the term “present in” means that 30% or more (more preferably 50% or more, even more preferably 80% or more, particularly preferably 90% or more) of luminescent spots constituting the Fourier transform image have wavenumbers. It means that the absolute value is within a range of 10 ⁇ m ⁇ 1 or less (more preferably 1.25 to 10 ⁇ m ⁇ 1 , more preferably 1.25 to 5 ⁇ m ⁇ 1 ).
  • the two-dimensional fast Fourier transform processing of the unevenness analysis image can be easily performed by electronic image processing using a computer equipped with two-dimensional fast Fourier transform processing software.
  • An irregularity analysis image is obtained by measuring a measurement region of an arbitrary 3 ⁇ m square (vertical 3 ⁇ m, horizontal 3 ⁇ m) of the diffraction grating.
  • region are each calculated
  • 65536 points 256 vertical points ⁇ 256 horizontal points
  • the measurement point P having the highest height from the surface of the substrate is obtained.
  • a plane including the measurement point P and parallel to the surface of the substrate is defined as a reference plane (horizontal plane), and a depth value from the reference plane (a height value from the substrate at the measurement point P is determined at each measurement point.
  • the difference obtained by subtracting the height from the substrate is determined as the depth data.
  • Such unevenness depth data can be automatically calculated by the software in E-sweep, and the automatically calculated value can be obtained as the unevenness depth data. Available as Thus, after calculating
  • N represents the total number of measurement points (total number of pixels), i represents any of integers from 1 ⁇ N, x i is the i-th measurement point uneven depth Data is shown, m shows the average value of the uneven
  • the central value of the depth distribution of the irregularities (M) rearranges the data x i of uneven depth at all the measurement points to 1 ⁇ N th in ascending order, if it was expressed as x (i) ( In this case, the order of height is x (1) ⁇ x (2) ⁇ x (3) ⁇ ... ⁇ X (N) ), depending on whether N is an odd number or an even number.
  • N represents the total number of measurement points (total number of pixels), and M represents the median value of the depth distribution of unevenness.
  • M represents the median value of the depth distribution of unevenness.
  • N denotes the total number of measurement points (total number of pixels)
  • x i denotes the data of the i-th uneven depth measuring points
  • m represents the average value of the depth distribution of the irregularities .
  • N represents the total number of measurement points (total number of pixels)
  • x i denotes the data of the i-th uneven depth measuring points
  • m represents the average value of the depth distribution of the irregularities
  • represents a standard deviation value.
  • a transparent electrode ITO, thickness: 120 nm
  • a hole transport layer N, N′-diphenyl-N, N′-bis (3- Methylphenyl) -1,1′-diphenyl-4,4′-diamine, thickness: 40 nm
  • electron transport layer 8-hydroxyquinoline aluminum, thickness: 30 nm
  • lithium fluoride layer thickness: 1.5 nm
  • metal electrodes aluminum, thickness: 100 nm
  • Toluene was added to 120 mg of block copolymer 2 and 30 mg of polyethylene glycol 4,000 made by Tokyo Chemical Industry so that the total amount was 10 g, and dissolved, and then filtered through a membrane filter having a pore size of 0.5 ⁇ m. A block copolymer solution was obtained.
  • ODS octadecyldimethylchlorosilane
  • the obtained block copolymer solution was applied onto an ODS-treated glass substrate with a film thickness of 200 to 250 nm by spin coating to form a thin film.
  • the spin coating was performed at a rotation speed of 500 rpm for 10 seconds and then at 800 rpm for 30 seconds. After spin coating, the thin film was left to dry at room temperature for 10 minutes.
  • the substrate was heated in an oven at 160 ° C. for 3 hours (first annealing treatment). Concavities and convexities were formed on the thin film on the substrate surface after heating, and it was observed that the block copolymer was separated into micro layers.
  • the heated thin film was etched as follows. After irradiating with ultraviolet rays at an irradiation intensity of 30 J / cm 2 using a high-pressure mercury lamp, it was immersed in acetone, washed with ion-exchanged water, and then dried. By this etching process, PMMA on the substrate was selectively removed to obtain a thin film on which a fine concavo-convex pattern was formed.
  • the substrate was subjected to a heat treatment (second annealing treatment) for 3 hours in an oven at 125 ° C.
  • Example 2 After forming a thin nickel layer of about 10 nm on the thin film surface by sputtering, it was placed in a nickel sulfamate bath and electroformed under the same conditions as in Example 1 to deposit nickel, and the thickness was 250 ⁇ m.
  • the nickel electroformed body was mechanically peeled from the base material on which nickel was thus deposited.
  • the nickel electroformed body after peeling the substrate was immersed in Chemisole 2303 manufactured by Nippon CB Chemical Co., Ltd. and washed with stirring at 50 ° C. for 2 hours. Thereafter, it was immersed in a tetrahydrofuran solution and subjected to a washing treatment with ultrasonic waves for 30 minutes. Visually, the polymer component partially adhered to the surface of the electroformed body was removed.
  • the nickel electroformed body was immersed in HD-2101TH manufactured by Daikin Chemicals Sales Co., Ltd. for about 1 minute, dried, and allowed to stand overnight. The next day, it was immersed in HDTH manufactured by Daikin Chemicals Sales Co., Ltd. and subjected to ultrasonic treatment and washing for about 1 minute to obtain a release-molded nickel mold.
  • a fluorine-based UV curable resin is applied on a PET substrate (Toyobo Cosmo Shine A-4100), a nickel mold is pressed, and ultraviolet rays are irradiated at 600 mJ / cm 2 to fluorinate UV-curable resin. Then, the nickel mold was peeled off. Thus, a UV curable resin film to which the surface shape of the nickel mold was transferred was obtained.
  • the second UV curable resin film was peeled off to obtain a diffraction grating having a pattern formed on the glass substrate.
  • corrugated shape was analyzed similarly to Example 1 using the atomic force microscope, and the analysis image was obtained.
  • the analysis conditions of the atomic force microscope are the same as in Example 1.
  • FIG. 6D The obtained unevenness analysis image is shown in FIG. 6D.
  • FIG. 6A shows a concavo-convex analysis image of the concavo-convex pattern of the block copolymer from which PMMA has been selectively removed by the etching process
  • FIG. 6A shows the concavo-convex pattern processed by the second annealing process after the etching process.
  • FIG. 6B shows an unevenness analysis image
  • FIG. 6C shows an unevenness analysis image of an uneven pattern of a mold formed by electroforming.
  • the pattern shown in FIG. 6C is the reverse pattern of FIGS. 6A, 6B, and 6D, but all have the same pattern regularity and pitch, and the block co-polymer with PMMA selectively removed by the etching process. It can be seen that the planar shape of the combined uneven pattern is well reflected by the second heating, electroforming, and subsequent transfer to the resin.
  • corrugation analysis image of the cross section of the surface vicinity of the obtained diffraction grating is shown to FIG. 6E.
  • the average height of the unevenness of the diffraction grating, the average pitch of the unevenness, the average value (m) and the median value (M) of the distribution of the unevenness depth was determined in the same manner as in Example 1. The results are described below. Average height: 55nm Average pitch: 320 nm Average depth distribution (m): 44.93 nm Median depth distribution (M): 45.7 nm Kurtosis: -1.13
  • the Fourier-transform image obtained from the analysis image is shown to FIG. 6F.
  • the Fourier transform image shows a circular pattern whose center is the origin whose absolute value of the wave number is 0 ⁇ m ⁇ 1 , and the circular pattern has the wave number. It was confirmed that the absolute value was in a region within a range of 10 ⁇ m ⁇ 1 or less.
  • a transparent electrode (ITO, thickness: 120 nm), a hole transport layer (N, N′ ⁇ ) are formed on the glass substrate on which a pattern made of a fluorine-based UV curable resin as a diffraction grating obtained as described above is formed.
  • the luminous efficiency of the organic EL device obtained in this example was measured by the following method. A voltage is applied to the obtained organic EL element, and the applied voltage V and the current I flowing through the organic EL element are measured with an applied measuring instrument (manufactured by ADC Co., Ltd., R6244), and the total luminous flux L is measured with Spectra Corp. It measured with the manufactured total luminous flux measuring apparatus.
  • S is the light emitting area of the element.
  • luminance L 'of the current efficiency of the organic EL element obtained using the said formula is shown to FIG. 6G.
  • FIG. 6H the graph which shows the change with respect to the brightness
  • the squares indicate the results of this example, and the circles indicate the results of organic EL elements manufactured by laminating each layer in the same manner as described above on a glass substrate on which the concave / convex pattern of the diffraction grating is not formed.
  • the organic EL element of this example has a current efficiency of about 2.5 times at a luminance of 500 to 2000 cd / m 2 as compared with the organic EL element having no unevenness on the glass substrate. It can be seen that Further, from the result shown in FIG. 6H, the organic EL element of this example has a current efficiency of about three times at a luminance of 500 to 2000 cd / m 2 as compared with the organic EL element having no unevenness on the glass substrate. It can be seen that Therefore, the organic EL element of the present invention has a sufficient external extraction efficiency.
  • the directivity of light emission of the organic EL element obtained in this example was evaluated by the following method.
  • the emitted organic EL element was visually observed from all directions (direction of 360 degrees around the entire circumference).
  • no particularly bright place or particularly dark place is observed even when observed from any direction of 360 ° around the entire circumference, and uniform brightness is exhibited in all directions. It was. Thus, it was confirmed that the organic EL element of the present invention has sufficiently low directivity of light emission.
  • Toluene was added to 120 mg of block copolymer 2 and 30 mg of polyethylene glycol 4,000 made by Tokyo Chemical Industry so that the total amount was 10 g, and dissolved, and then filtered through a membrane filter having a pore size of 0.5 ⁇ m. A block copolymer solution was obtained.
  • MTMS methyltrimethoxysilane
  • BTMSE 1,2-bis (trimethoxysilyl) ethane
  • a silane / 1,2-bis (trimethoxysilyl) ethane solution was prepared. This solution was spin-coated on a 1.1 mm-thick washed glass substrate to obtain a coated glass substrate twisted with methyltrimethoxysilane / 1,2-bis (trimethoxysilyl) ethane. The spin coating was performed at a rotational speed of 500 rpm for 10 seconds, and subsequently at 800 rpm for 30 seconds. This glass substrate with a coating film was baked at 280 ° C. for 6 hours in a nitrogen atmosphere to obtain an organosilicate-treated glass substrate.
  • the obtained block copolymer solution was applied onto an organosilicate-treated glass substrate with a film thickness of 200 to 250 nm by spin coating to form a thin film.
  • the spin coating was performed at a rotational speed of 500 rpm for 10 seconds, and subsequently at 800 rpm for 30 seconds. After spin coating, the thin film was left to dry at room temperature for 10 minutes.
  • the substrate was heated in an oven at 160 ° C. for 6 hours (first annealing treatment). Concavities and convexities were formed on the thin film on the substrate surface after heating, and it was observed that the block copolymer was separated into micro layers.
  • the heated thin film was etched as follows. After irradiating with ultraviolet rays at an irradiation intensity of 30 J / cm 2 using a high-pressure mercury lamp, it was immersed in acetone, washed with ion-exchanged water, and then dried. By this etching process, PMMA on the substrate was selectively removed to obtain a thin film on which a fine concavo-convex pattern was formed.
  • the base material was subjected to heat treatment (second annealing treatment) in an oven at 125 ° C. for 1 hour.
  • Example 2 After forming a thin nickel layer of about 10 nm on the thin film surface by sputtering, it was placed in a nickel sulfamate bath and electroformed under the same conditions as in Example 1 to deposit nickel, and the thickness was 250 ⁇ m.
  • the substrate on which nickel was thus deposited was immersed in a tetrahydrofuran solution, and the nickel electroformed body was peeled off from the substrate.
  • the nickel electroformed body after the substrate peeling was immersed in a tetrahydrofuran solution and washed with ultrasonic waves for 30 minutes. By visual observation, the polymer component partially adhered to the surface of the electroformed body was removed.
  • the nickel electroformed body was immersed in HD-2101TH manufactured by Daikin Chemicals Sales Co., Ltd. for about 1 minute, dried, and allowed to stand overnight. The next day, it was immersed in HDTH manufactured by Daikin Chemicals Sales Co., Ltd. and subjected to ultrasonic treatment and washing for about 1 minute to obtain a release-molded nickel mold.
  • a fluorine-based UV curable resin is applied on a PET substrate (Toyobo Cosmo Shine A-4100), pressed against a nickel mold, and then irradiated with ultraviolet rays at 600 mJ / cm 2 to obtain a fluorine-based UV curable resin. After curing, the nickel mold was peeled off.
  • a UV curable resin film to which the surface shape of the nickel mold was transferred was obtained. Furthermore, after applying a fluorine-based UV curable resin on the glass subjected to silane coupling treatment and pressing the UV-curable resin film, the UV-based UV curable resin is cured by irradiation with ultraviolet rays at 600 mJ / cm 2 , Thereafter, the UV curable resin film was peeled off to obtain a diffraction grating composed of a glass substrate. About the uneven
  • FIG. 7C The obtained unevenness analysis image is shown in FIG. 7C.
  • FIG. 7A shows a concavo-convex analysis image of the concavo-convex pattern of the block copolymer from which PMMA has been selectively removed by the etching process
  • FIG. 7A shows the concavo-convex pattern processed by the second annealing process after the etching process.
  • the unevenness analysis images are shown in FIG. 7B, respectively.
  • the patterns known from FIGS. 7A, 7B and 7C all have the same pattern regularity and pitch, and the planar shape of the concavo-convex pattern of the block copolymer from which PMMA has been selectively removed by the etching process is as follows. It can be seen that the heat treatment and the transfer of the mold to the resin are well reflected.
  • corrugation analysis image of the cross section of the surface vicinity of the obtained diffraction grating is shown to FIG. 7D.
  • the average height of unevenness of the diffraction grating, the average pitch of the unevenness, the average value (m) and median value (M) of the distribution of the unevenness depth, and the kurtosis of the unevenness are carried out. Determined in the same manner as in Example 1. The results are described below. Average height: 61 nm Average pitch: 310 nm Average depth distribution (m): 48.69 nm Median depth distribution (M): 50.41 nm Kurtosis: -1.17
  • FIG. 7E a Fourier transform image obtained from the analysis image is shown in FIG. 7E.
  • the Fourier transform image shows a circular pattern whose center is the origin where the absolute value of the wave number is 0 ⁇ m ⁇ 1 , and the circular pattern has the wave number. It was confirmed that the absolute value was in a region within a range of 10 ⁇ m ⁇ 1 or less.
  • a transparent electrode ITO, thickness: 120 nm
  • a hole transport layer N, N′-diphenyl-N, N′-bis
  • electron transport layer 8-hydroxyquinoline aluminum, thickness: 30 nm
  • lithium fluoride layer thickness: 1. nm
  • metal electrodes aluminum, thickness: 100 nm
  • Toluene was added to 120 mg of the block copolymer 3 and 30 mg of polyethylene glycol 4,000 manufactured by Tokyo Chemical Industry so that the total amount was 10 g, dissolved, and then filtered through a membrane filter having a pore size of 0.5 ⁇ m. A block copolymer solution was obtained.
  • methyltrimethoxysilane MTMS
  • BTMSE 1,2-bis (trimethoxysilyl) ethane
  • This solution was spin-coated on a 1.1 mm thick washed glass substrate to obtain a glass substrate with a coating film of methyltrimethoxysilane / 1,2-bis (trimethoxysilyl) ethane.
  • the spin coating was performed at a rotational speed of 500 rpm for 10 seconds, and subsequently performed at 800 rpm for 30 seconds. Subsequently, this glass substrate with a coating film was baked at 300 ° C. for 6 hours in a nitrogen atmosphere to obtain an organosilicate-treated glass substrate.
  • the obtained block copolymer solution was applied on an organosilicate-treated glass substrate with a film thickness of 200 to 250 nm by spin coating.
  • the spin coating was performed at a rotational speed of 500 rpm for 10 seconds, and subsequently performed at 800 rpm for 30 seconds. After spin coating, the thin film was left to dry at room temperature for 10 minutes.
  • the substrate was heated in an oven at 160 ° C. for 6 hours (first annealing treatment). Concavities and convexities were formed on the thin film on the substrate surface after heating, and it was observed that the block copolymer was separated into micro layers.
  • the heated thin film was etched as follows. After irradiating with ultraviolet rays at an irradiation intensity of 30 J / cm 2 using a high-pressure mercury lamp, it was immersed in acetone, washed with ion-exchanged water, and then dried. By this etching process, PMMA on the substrate was selectively removed to obtain a thin film on which a fine uneven pattern was formed.
  • the base material was subjected to heat treatment (second annealing treatment) in an oven at 125 ° C. for 1 hour.
  • Example 2 After forming a thin nickel layer of about 10 nm on the thin film surface by sputtering, it was placed in a nickel sulfamate bath and electroformed under the same conditions as in Example 1 to deposit nickel, and the thickness was 250 ⁇ m.
  • the nickel electroformed body was mechanically peeled from the base material on which nickel was thus deposited.
  • the nickel electroformed body after peeling the base material was coated with an acrylic UV curable resin, cured, and peeled off three times, and further immersed in Chemisol 2303 manufactured by Nippon CB Chemical Co., Ltd. at 50 ° C. for 2 hours. By washing with stirring, the polymer component partially adhered to the surface of the electroformed body was visually removed.
  • the nickel electroformed body was immersed in HD-2101TH manufactured by Daikin Chemicals Sales Co., Ltd. for about 1 minute, dried, and allowed to stand overnight. The next day, it was immersed in HDTH manufactured by Daikin Chemicals Sales Co., Ltd. and subjected to ultrasonic treatment and washing for about 1 minute to obtain a release-molded nickel mold.
  • a silicone-based polymer [a mixed resin composition of 90% by mass of a silicone rubber (manufactured by Wacker Chemi, product name “Elastosil RT601”) and 10% by mass of a curing agent] is applied onto a nickel mold by a dropping method, and 50 ° C.
  • the silicone rubber After being cured by heating for 1 hour, the silicone rubber was removed from the nickel mold and the surface shape of the nickel mold was transferred.
  • a fluorinated UV curable resin is applied onto a glass that has been subjected to silane coupling treatment, and after pressing the silicone rubber, the UV curable resin is cured by irradiating with ultraviolet rays at 600 mJ / cm 2 , and then the silicone rubber.
  • the diffraction grating which consists of a glass substrate in which the uneven
  • the concavo-convex pattern of the diffraction grating was analyzed using the atomic force microscope used in Example 1 to obtain the analysis image.
  • the analysis conditions of the atomic force microscope are the same as in Example 1.
  • FIG. 8C The obtained unevenness analysis image is shown in FIG. 8C.
  • FIG. 8A shows a concavo-convex analysis image of the concavo-convex pattern of the block copolymer from which PMMA has been selectively removed by the etching process
  • FIG. 8A shows the concavo-convex pattern processed by the second annealing process after the etching process.
  • the unevenness analysis images are shown in FIG. 8B, respectively.
  • the patterns known from FIGS. 8A, 8B and 8C all have the same pattern regularity and pitch, and the planar shape of the concavo-convex pattern of the block copolymer from which PMMA has been selectively removed by etching treatment is as follows. It can be seen that the annealing treatment and the transfer of the mold to the resin are well reflected.
  • corrugation analysis image of the cross section of the surface vicinity of the obtained diffraction grating is shown to FIG. 8D.
  • the average height of unevenness of the diffraction grating, the average pitch of the unevenness, the average value (m) and median value (M) of the distribution of the unevenness depth, and the kurtosis of the unevenness are carried out. Determined in the same manner as in Example 1. The results are described below. Average height: 58nm Average pitch: 300 nm Average depth distribution (m): 51.96 nm Median depth distribution (M): 55.56 nm Kurtosis: -1.142
  • FIG. 8E shows a Fourier transform image obtained from the analysis image.
  • the Fourier transform image shows a circular pattern whose center is the origin where the absolute value of the wave number is 0 ⁇ m ⁇ 1 , and the circular pattern has the wave number. It was confirmed that the absolute value was in a region within a range of 10 ⁇ m ⁇ 1 or less.
  • a transparent electrode ITO, thickness: 120 nm
  • a hole transport layer N, N′-diphenyl-N, N′-bis (3- Methylphenyl) -1,1′-diphenyl-4,4′-diamine, thickness: 40 nm
  • electron transport layer 8-hydroxyquinoline aluminum, thickness: 30 nm
  • lithium fluoride layer thickness: 1.5 nm
  • the metal electrode aluminum, thickness: 100 nm was laminated
  • FIG. 8F shows the relationship between the current efficiency of the organic EL element and the luminance L ′
  • FIG. 8G shows the relationship between the power efficiency and the luminance of the organic EL element.
  • the squares indicate the results of this example
  • the circles indicate the results of the organic EL element manufactured by laminating each layer in the same manner as described above on a glass substrate on which the concave / convex pattern of the diffraction grating is not formed. Indicates. From the results shown in FIG.
  • the organic EL device of this example has a current efficiency more than twice as high as that in the luminance range of 500 to 2000 cd / m 2 compared to the organic EL device having no unevenness on the glass substrate. It can be seen that Further, from the result shown in FIG. 8G, the organic EL element of this example is about three times as high as the luminance of 500 to 2000 cd / m 2 in comparison with the organic EL element having no unevenness on the glass substrate. It can be seen that the current efficiency is shown. Therefore, the organic EL element of the present invention has a sufficient external extraction efficiency.
  • Toluene was added to 150 mg of the block copolymer 4 and 23 mg of polyethylene glycol 4,000 manufactured by Tokyo Chemical Industry so that the total amount was 10 g, and dissolved, and then filtered through a membrane filter having a pore size of 0.5 ⁇ m. A block copolymer solution was obtained.
  • OTS octadecyltrichlorosilane
  • the obtained block copolymer solution was applied to an OTS-treated glass substrate with a film thickness of 200 to 250 nm by spin coating.
  • the spin coating was performed at a rotational speed of 500 rpm for 10 seconds, and subsequently at 800 rpm for 30 seconds. After spin coating, the thin film was left to dry at room temperature for 10 minutes.
  • the substrate was heated in an oven at 150 ° C. for 8 hours (first annealing treatment). Concavities and convexities were formed on the thin film on the substrate surface after heating, and it was observed that the block copolymer was separated into micro layers.
  • the heated thin film was etched as follows. After irradiating with ultraviolet rays at an irradiation intensity of 30 J / cm 2 using a high-pressure mercury lamp, it was immersed in acetone, washed with ion-exchanged water, and then dried. By this etching process, PMMA on the substrate was selectively removed to obtain a thin film on which a fine uneven pattern was formed.
  • the base material was subjected to heat treatment (second annealing treatment) in an oven at 125 ° C. for 1 hour.
  • Example 2 After forming a thin nickel layer of about 30 nm on the surface of this thin film by vapor deposition, it was placed in a nickel sulfamate bath and electroformed under the same conditions as in Example 1 to deposit nickel to a thickness of 250 ⁇ m. .
  • the nickel electroformed body was mechanically peeled from the base material on which nickel was thus deposited.
  • the nickel electroformed body after peeling the base material was coated with an acrylic UV curable resin, cured, and peeled off three times, and further immersed in Chemisol 2303 manufactured by Nippon CB Chemical Co., Ltd. at 50 ° C. for 2 hours. By washing with stirring, the polymer component partially adhered to the surface of the electroformed body was visually removed.
  • the nickel electroformed body was immersed in HD-2101TH manufactured by Daikin Chemicals Sales Co., Ltd. for about 1 minute, dried, and allowed to stand overnight. The next day, it was immersed in HDTH manufactured by Daikin Chemicals Sales Co., Ltd. and subjected to ultrasonic treatment and washing for about 1 minute to obtain a release-molded nickel mold.
  • a fluorine-based UV curable resin is applied on a PET substrate (Toyobo Cosmo Shine A-4100), pressed against a nickel mold, and then irradiated with ultraviolet rays at 600 mJ / cm 2 to obtain a fluorine-based UV curable resin. After curing, the nickel mold was peeled off.
  • Example 1 a diffraction grating composed of a UV curable resin film to which the surface shape of the nickel mold was transferred was obtained.
  • corrugation was analyzed using the atomic force microscope used in Example 1, and the analysis image was obtained.
  • the analysis conditions of the atomic force microscope are the same as in Example 1.
  • FIG. 9A The obtained unevenness analysis image is shown in FIG. 9A.
  • FIG. 9B shows an obtained sectional concavity and convexity analysis image. From these analysis images, the average height of the unevenness, the average pitch of the unevenness, the average value (m) and median value (M) of the distribution of the unevenness depth, and the kurtosis of the unevenness were determined in the same manner as in Example 1. The results are described below. Average height: 40 nm Average pitch: 110 nm Average depth distribution (m): 59.84 nm Median depth distribution (M): 61.06 nm Kurtosis: 0.729
  • FIG. 9C shows a Fourier transform image obtained from the analysis image.
  • the Fourier transform image shows a circular pattern whose center is the origin where the absolute value of the wave number is 0 ⁇ m ⁇ 1 , and the circular pattern has the wave number. It was confirmed that the absolute value was in a region within a range of 10 ⁇ m ⁇ 1 or less.
  • a transparent electrode ITO, thickness: 120 nm
  • a hole transport layer N, N′-diphenyl-N, N′-bis (3- Methylphenyl) -1,1′-diphenyl-4,4′-diamine, thickness: 40 nm
  • electron transport layer 8-hydroxyquinoline aluminum, thickness: 30 nm
  • lithium fluoride layer thickness: 1.5 nm
  • the metal electrode aluminum, thickness: 100 nm was laminated
  • Toluene was added to 120 mg of block copolymer 2 and 30 mg of polyethylene glycol 4,000 made by Tokyo Chemical Industry so that the total amount was 10 g, and dissolved, and then filtered through a membrane filter having a pore size of 0.5 ⁇ m. A block copolymer solution was obtained.
  • MTMS methyltrimethoxysilane
  • BTMSE 1,2-bis (trimethoxysilyl) ethane
  • a silane / 1,2-bis (trimethoxysilyl) ethane solution was prepared. This solution was spin-coated on a 1.1 mm thick washed glass substrate to obtain a glass substrate with a coating film of methyltrimethoxysilane / 1,2-bis (trimethoxysilyl) ethane. The spin coating was performed at a rotational speed of 500 rpm for 10 seconds, and subsequently performed at 800 rpm for 30 seconds. Then, this glass substrate with a coating film was baked at 280 ° C. for 6 hours in a nitrogen atmosphere to obtain an organosilicate-treated glass substrate.
  • the obtained block copolymer solution was applied on an organosilicate-treated glass substrate with a film thickness of 200 to 250 nm by spin coating.
  • the spin coating was performed at a rotational speed of 500 rpm for 10 seconds, and subsequently performed at 800 rpm for 30 seconds. After spin coating, the thin film was left to dry at room temperature for 10 minutes.
  • the substrate was heated in an oven at 160 ° C. for 5 hours (first annealing treatment). Concavities and convexities were formed on the thin film on the substrate surface after heating, and it was observed that the block copolymer was separated into micro layers.
  • the heated thin film was etched as follows. After irradiating with ultraviolet rays at an irradiation intensity of 30 J / cm 2 using a high-pressure mercury lamp, it was immersed in acetone, washed with ion-exchanged water, and then dried. By this etching process, PMMA on the substrate was selectively removed to obtain a thin film on which a fine uneven pattern was formed.
  • the base material was heated in a 110 ° C. oven for 85 hours (second annealing treatment).
  • Example 2 After forming a thin nickel layer of about 10 nm on the thin film surface by sputtering, it was placed in a nickel sulfamate bath and electroformed under the same conditions as in Example 1 to deposit nickel, and the thickness was 250 ⁇ m.
  • the nickel electroformed body was mechanically peeled from the base material on which nickel was thus deposited.
  • the nickel electroformed body after peeling the substrate was immersed in Chemisole 2303 manufactured by Nippon CB Chemical Co., Ltd. and washed with stirring at 50 ° C. for 2 hours. Thereafter, the nickel electroformed body was immersed in a tetrahydrofuran solution and subjected to a cleaning treatment with ultrasonic waves for 30 minutes, whereby a polymer component partially attached to the surface of the electroformed body was visually removed.
  • the nickel electroformed body was immersed in HD-2101TH manufactured by Daikin Chemicals Sales Co., Ltd. for about 1 minute, dried, and allowed to stand overnight. The next day, it was immersed in HDTH manufactured by Daikin Chemicals Sales Co., Ltd. and subjected to ultrasonic treatment and washing for about 1 minute to obtain a release-molded nickel mold.
  • a fluorine-based UV curable resin is applied on a PET substrate (Toyobo Cosmo Shine A-4100), pressed against a nickel mold, and then irradiated with ultraviolet rays at 600 mJ / cm 2 to obtain a fluorine-based UV curable resin. After curing, the nickel mold was peeled off.
  • Example 1 a diffraction grating composed of a UV curable resin film to which the surface shape of the nickel mold was transferred was obtained.
  • corrugation was analyzed using the atomic force microscope used in Example 1, and the analysis image was obtained.
  • the analysis conditions of the atomic force microscope are the same as in Example 1.
  • FIG. 10C The obtained unevenness analysis image is shown in FIG. 10C.
  • FIG. 10A shows a concavo-convex analysis image of a concavo-convex pattern of a block copolymer from which PMMA has been selectively removed by etching
  • FIG. 10B shows a concavo-convex analysis image of a concavo-convex pattern of a mold formed by electroforming.
  • the pattern shown in FIG. 10B shows the reverse pattern transferred from the pattern shown in FIG. 10A, but from FIGS. 10A, 10B and 10C, the regularity and pitch of the pattern are common. It can be seen that the planar shape of the concavo-convex pattern of the block copolymer from which PMMA has been selectively removed by the etching treatment is well reflected by electroforming and transfer of the mold to the resin.
  • corrugation analysis image of the cross section of the surface vicinity of the obtained diffraction grating is shown to FIG. 10D.
  • the average height of unevenness of the diffraction grating, the average pitch of the unevenness, the average value (m) and median value (M) of the distribution of the unevenness depth, and the kurtosis of the unevenness are carried out. Determined in the same manner as in Example 1. The results are described below. Average height: 72nm Average pitch: 380 nm Average depth distribution (m): 61.43 nm Median depth distribution (M): 63.69 nm Kurtosis: -1.091
  • FIG. 10E A Fourier transform image obtained from the analysis image is shown in FIG. 10E.
  • the Fourier transform image shows a circular pattern whose center is the origin where the absolute value of the wave number is 0 ⁇ m ⁇ 1 , and the circular pattern has the wave number. It was confirmed that the absolute value was in a region within a range of 10 ⁇ m ⁇ 1 or less.
  • a transparent electrode ITO, thickness: 120 nm
  • a hole transport layer N, N′-diphenyl-N, N′-bis (3- Methylphenyl) -1,1′-diphenyl-4,4′-diamine, thickness: 40 nm
  • electron transport layer 8-hydroxyquinoline aluminum, thickness: 30 nm
  • lithium fluoride layer thickness: 1.5 nm
  • the metal electrode aluminum, thickness: 100 nm was laminated
  • Toluene was added to 120 mg of block copolymer 2 and 30 mg of polyethylene glycol 4,000 made by Tokyo Chemical Industry so that the total amount was 10 g, and dissolved, and then filtered through a membrane filter having a pore size of 0.5 ⁇ m. A block copolymer solution was obtained.
  • MTMS methyltrimethoxysilane
  • BTMSE 1,2-bis (trimethoxysilyl) ethane
  • a silane / 1,2-bis (trimethoxysilyl) ethane solution was prepared. This solution was spin-coated on a 1.1 mm thick washed glass substrate to obtain a glass substrate with a coating film of methyltrimethoxysilane / 1,2-bis (trimethoxysilyl) ethane. The spin coating was performed at a rotational speed of 500 rpm for 10 seconds, and subsequently performed at 800 rpm for 30 seconds. Then, the glass substrate with a coating film was baked at 280 ° C. for 6 hours in a nitrogen atmosphere to obtain an organosilicate-treated glass substrate.
  • the obtained block copolymer solution was applied on an organosilicate-treated glass substrate with a film thickness of 200 to 250 nm by spin coating.
  • the spin coating was performed at a rotational speed of 500 rpm for 10 seconds, and subsequently performed at 800 rpm for 30 seconds. After spin coating, the thin film was left to dry at room temperature for 10 minutes.
  • the substrate was heated in an oven at 160 ° C. for 5 hours (annealing treatment). Concavities and convexities were formed on the thin film on the substrate surface after heating, and it was observed that the block copolymer was separated into micro layers.
  • the heated thin film was etched as follows. After irradiating with ultraviolet rays at an irradiation intensity of 30 J / cm 2 using a high-pressure mercury lamp, it was immersed in acetone, washed with ion-exchanged water, and then dried. By this etching process, PMMA on the substrate was selectively removed to obtain a thin film on which a fine uneven pattern was formed.
  • the substrate was subjected to a heat treatment (second annealing treatment) in an oven at 170 ° C. for 20 minutes.
  • Example 2 After forming a thin nickel layer of about 10 nm on the thin film surface by sputtering, it was placed in a nickel sulfamate bath and electroformed under the same conditions as in Example 1 to deposit nickel, and the thickness was 250 ⁇ m.
  • the nickel electroformed body was mechanically peeled from the base material on which nickel was thus deposited.
  • the nickel electroformed body after peeling the substrate was immersed in Chemisole 2303 manufactured by Nippon CB Chemical Co., Ltd. and washed with stirring at 50 ° C. for 2 hours. Thereafter, the nickel electroformed body was immersed in a tetrahydrofuran solution and washed with ultrasonic waves for 30 minutes to remove a polymer component partially attached to the surface of the electroformed body visually.
  • the nickel electroformed body was immersed in HD-2101TH manufactured by Daikin Chemicals Sales Co., Ltd. for about 1 minute, dried, and allowed to stand overnight. The next day, it was immersed in HDTH manufactured by Daikin Chemicals Sales Co., Ltd. and subjected to ultrasonic treatment and washing for about 1 minute to obtain a release-molded nickel mold.
  • a fluorine-based UV curable resin is applied onto the nickel mold, and the glass subjected to the silane coupling treatment is pressed. Then, ultraviolet rays are irradiated at 600 mJ / cm 2 to cure the fluorine-based UV curable resin. The mold was peeled off.
  • a diffraction grating composed of a glass substrate on which a concavo-convex pattern of a fluorine resin on which the surface shape of the nickel mold was transferred was formed.
  • corrugation was analyzed using the atomic force microscope used in Example 1, and the analysis image was obtained.
  • the analysis conditions of the atomic force microscope are the same as in Example 1.
  • FIG. 11B shows the obtained unevenness analysis image.
  • FIG. 11A shows a concavo-convex analysis image of the concavo-convex pattern of the block copolymer from which PMMA has been selectively removed by etching.
  • 11A and 11B both the regularity and the pitch of the pattern are common, and the planar shape of the concave / convex pattern of the block copolymer from which PMMA has been selectively removed by the etching process is obtained by transferring the mold to the resin. It can be seen that this is also reflected well.
  • FIG. 11C shows an unevenness analysis image of a cross section near the surface of the obtained diffraction grating. From the analysis image of the surface of those diffraction gratings, the average height of unevenness of the diffraction grating, the average pitch of the unevenness, the average value (m) and median value (M) of the distribution of the unevenness depth, and the kurtosis of the unevenness are carried out. Determined in the same manner as in Example 1. The results are described below. Average height: 68nm Average pitch: 420 nm Average depth distribution (m): 49.88 nm Median depth distribution (M): 54.27 nm Kurtosis: -0.518
  • FIG. 11D a Fourier transform image obtained from the analysis image is shown in FIG. 11D.
  • the Fourier transform image shows a circular pattern whose center is the origin whose absolute value of the wave number is 0 ⁇ m ⁇ 1 , and the circular pattern has the wave number. It was confirmed that the absolute value was in a region within a range of 10 ⁇ m ⁇ 1 or less.
  • a transparent electrode ITO, thickness: 120 nm
  • a hole transport layer N, N′-diphenyl-N, N′-bis (3- Methylphenyl) -1,1′-diphenyl-4,4′-diamine, thickness: 40 nm
  • electron transport layer 8-hydroxyquinoline aluminum, thickness: 30 nm
  • lithium fluoride layer thickness: 1.5 nm
  • the metal electrode aluminum, thickness: 100 nm was laminated
  • Toluene was added to 120 mg of block copolymer 1 and 30 mg of polyethylene glycol 4,000 manufactured by Tokyo Chemical Industry so that the total amount was 10 g and dissolved, and then filtered through a membrane filter having a pore size of 0.5 ⁇ m.
  • a block copolymer solution was obtained.
  • the obtained block copolymer solution was applied on a polyphenylene sulfide film (Torelina manufactured by Toray Industries, Inc.) to a thickness of 200 to 250 nm by spin coating. The spin coating was performed at a rotational speed of 500 rpm for 10 seconds, and subsequently at 800 rpm for 30 seconds. After spin coating, the thin film was left to dry at room temperature for 10 minutes.
  • the substrate was heated in an oven at 170 ° C. for 3 hours (first annealing treatment). Concavities and convexities were formed on the thin film on the substrate surface after heating, and it was observed that the block copolymer was separated into micro layers.
  • the cross section of this thin film was observed with the transmission electron microscope used in Example 1. As shown in the observation photograph of FIG. 12A, the PS portion is black and the PMMA portion is white due to RuO4 staining.
  • the heated thin film was etched as follows. After irradiating ultraviolet rays with an irradiation intensity of 30 J / cm 2 using a high-pressure mercury lamp, it was immersed in acetic acid, washed with ion-exchanged water, and then dried. By this etching process, PMMA on the substrate was selectively removed to obtain a thin film on which a fine uneven pattern was formed.
  • the substrate was subjected to a heat treatment (second annealing treatment) in an oven at 140 ° C. for 1 hour.
  • Example 2 After forming a thin nickel layer of about 10 nm on the thin film surface by sputtering, it was placed in a nickel sulfamate bath and electroformed under the same conditions as in Example 1 to deposit nickel, and the thickness was 250 ⁇ m.
  • the nickel electroformed body was mechanically peeled from the base material on which nickel was thus deposited.
  • the nickel electroformed body after peeling the substrate was immersed in Chemisole 2303 manufactured by Nippon CB Chemical Co., Ltd. and washed with stirring at 50 ° C. for 2 hours. Thereafter, the nickel electroformed body was immersed in a tetrahydrofuran solvent and subjected to ultrasonic cleaning for 30 minutes.
  • the polymer component partially adhered to the surface of the electroformed body was removed by repeating the application of the acrylic UV curable resin to the nickel electroformed body, curing, and peeling off three times.
  • the result of having measured the cross section of the nickel electroformed body with SEM is shown in FIG. 12B. From FIG. 12B, it can be seen that the unevenness of the nickel electroformed body is smooth, and the cross-sectional shape of the convex portion is chevron.
  • the nickel electroformed body was immersed in HD-2101TH manufactured by Daikin Chemicals Sales Co., Ltd. for about 1 minute, dried, and allowed to stand overnight. The next day, it was immersed in HDTH manufactured by Daikin Chemicals Sales Co., Ltd. and subjected to ultrasonic treatment and washing for about 1 minute to obtain a release-molded nickel mold.
  • a fluorine-based UV curable resin is applied on a PET substrate (Toyobo Cosmo Shine A-4100), pressed against a nickel mold, and then irradiated with ultraviolet rays at 600 mJ / cm 2 to obtain a fluorine-based UV curable resin. After curing, the nickel mold was peeled off.
  • Example 1 a diffraction grating composed of a UV curable resin film to which the surface shape of the nickel mold was transferred was obtained.
  • corrugation was analyzed using the atomic force microscope used in Example 1, and the analysis image was obtained.
  • the analysis conditions of the atomic force microscope are the same as in Example 1.
  • FIG. 12E shows an unevenness analysis image of the resin surface of the obtained diffraction grating.
  • FIG. 12C shows an unevenness analysis image of an uneven pattern of a block copolymer from which PMMA has been selectively removed by etching
  • FIG. 12D shows an unevenness analysis image of an uneven pattern of a mold formed in electroforming. Respectively.
  • the pattern shown in FIG. 12D is transferred from the pattern shown in FIG. 12C and is the reverse of the pattern shown in FIG. 12C.
  • FIGS. 12C, 12D and 12E all have the same pattern regularity and pitch. It can be seen that the concavo-convex pattern of the block copolymer from which PMMA has been selectively removed by etching treatment is well reflected by electroforming and subsequent transfer to resin.
  • FIG. 12G a Fourier transform image obtained from the analysis image is shown in FIG. 12G.
  • the Fourier transform image shows a circular pattern whose center is the origin whose absolute value of the wave number is 0 ⁇ m ⁇ 1 , and the circular pattern has the wave number. It was confirmed that the absolute value was in a region within a range of 10 ⁇ m ⁇ 1 or less.
  • a transparent electrode ITO, thickness: 120 nm
  • a hole transport layer N, N′-diphenyl-N, N′-bis (3- Methylphenyl) -1,1′-diphenyl-4,4′-diamine, thickness: 40 nm
  • electron transport layer 8-hydroxyquinoline aluminum, thickness: 30 nm
  • lithium fluoride layer thickness: 1.5 nm
  • the metal electrode aluminum, thickness: 100 nm was laminated
  • Toluene was added to 120 mg of block copolymer 2 and 30 mg of polyethylene glycol 4,000 made by Tokyo Chemical Industry so that the total amount was 10 g, and dissolved, and then filtered through a membrane filter having a pore size of 0.5 ⁇ m. A block copolymer solution was obtained.
  • MTMS methyltrimethoxysilane
  • BTMSE 1,2-bis (trimethoxysilyl) ethane
  • a silane / 1,2-bis (trimethoxysilyl) ethane solution was prepared. This solution was spin-coated on a 1.1 mm thick washed glass substrate to obtain a glass substrate with a coating film of methyltrimethoxysilane / 1,2-bis (trimethoxysilyl) ethane. The spin coating was performed at a rotational speed of 500 rpm for 10 seconds, and subsequently performed at 800 rpm for 30 seconds. Then, the glass substrate with a coating film was baked at 320 ° C. for 6 hours in a nitrogen atmosphere to obtain an organosilicate-treated glass substrate.
  • the obtained block copolymer solution was applied to an organosilicate-treated glass substrate with a film thickness of 200 to 250 nm by spin coating.
  • the spin coating was performed at a rotational speed of 500 rpm for 10 seconds, and subsequently performed at 800 rpm for 30 seconds. After spin coating, the thin film was left to dry at room temperature for 10 minutes.
  • the substrate was heated in an oven at 160 ° C. for 24 hours (first annealing treatment). Concavities and convexities were formed on the thin film on the substrate surface after heating, and it was observed that the block copolymer was separated into micro layers.
  • the heated thin film was etched as follows. After irradiating with ultraviolet rays at an irradiation intensity of 30 J / cm 2 using a high-pressure mercury lamp, it was immersed in acetone, washed with ion-exchanged water, and then dried. By this etching process, PMMA on the substrate was selectively removed to obtain a thin film on which a fine concavo-convex pattern was formed.
  • the base material was subjected to heat treatment (second annealing treatment) in an oven at 125 ° C. for 1 hour.
  • Example 2 After forming a thin nickel layer of about 10 nm on the thin film surface by sputtering, it was placed in a nickel sulfamate bath and electroformed under the same conditions as in Example 1 to deposit nickel, and the thickness was 250 ⁇ m.
  • the nickel electroformed body was mechanically peeled from the base material on which nickel was thus deposited.
  • the nickel electroformed body after peeling the substrate was immersed in Chemisole 2303 manufactured by Nippon CB Chemical Co., Ltd. and washed with stirring at 50 ° C. for 2 hours. Thereafter, the acrylic UV curable resin was applied to the nickel electroformed body, cured, and peeled off three times to remove the polymer component partially attached to the surface of the electroformed body.
  • the nickel electroformed body was immersed in HD-2101TH manufactured by Daikin Chemicals Sales Co., Ltd. for about 1 minute, dried, and allowed to stand overnight. The next day, it was immersed in HDTH manufactured by Daikin Chemicals Sales Co., Ltd. and subjected to ultrasonic treatment and washing for about 1 minute to obtain a release-molded nickel mold.
  • a fluorine-based UV curable resin is applied on a PET substrate (Toyobo Cosmo Shine A-4100), pressed against a nickel mold, and then irradiated with ultraviolet rays at 600 mJ / cm 2 to obtain a fluorine-based UV curable resin. After curing, the nickel mold was peeled off.
  • Example 1 a diffraction grating composed of a UV curable resin film to which the surface shape of the nickel mold was transferred was obtained.
  • corrugation was analyzed using the atomic force microscope used in Example 1, and the analysis image was obtained.
  • the analysis conditions of the atomic force microscope are the same as in Example 1.
  • FIG. 13D The obtained unevenness analysis image is shown in FIG. 13D.
  • FIG. 13A shows a concavo-convex analysis image of the concavo-convex pattern of the block copolymer from which PMMA has been selectively removed by the etching process.
  • FIG. 13A shows the concavo-convex pattern processed by the second annealing process after the etching process.
  • FIG. 13B shows an unevenness analysis image
  • FIG. 13C shows an unevenness analysis image of the uneven pattern of the mold formed by electroforming. Since the pattern shown in FIG. 13C is a pattern transferred from the pattern shown in FIG. 13A, it is the reverse pattern of FIGS. 13A, 13B, and 13D.
  • planar shape of the concavo-convex pattern of the block copolymer from which PMMA has been selectively removed by the etching treatment is well reflected by the second annealing treatment, electroforming, and subsequent transfer to the resin.
  • corrugation analysis image of the cross section of the surface vicinity of the obtained diffraction grating is shown to FIG. 13E.
  • the average height of the unevenness of the diffraction grating, the average pitch of the unevenness, the average value (m) and median value (M) of the distribution of the unevenness depth was determined in the same manner as in Example 1. The results are described below. Average height: 110 nm Average pitch: 290 nm Average depth distribution (m): 91.22 nm Median depth distribution (M): 95.9 nm Kurtosis: -0.348
  • FIG. 13F a Fourier transform image obtained from the analysis image is shown in FIG. 13F.
  • the Fourier transform image shows a circular pattern whose center is the origin where the absolute value of the wave number is 0 ⁇ m ⁇ 1 , and the circular pattern has the wave number. It was confirmed that the absolute value was in a region within a range of 10 ⁇ m ⁇ 1 or less.
  • a transparent electrode ITO, thickness: 120 nm
  • a hole transport layer N, N′-diphenyl-N, N′-bis (3- Methylphenyl) -1,1′-diphenyl-4,4′-diamine, thickness: 40 nm
  • electron transport layer 8-hydroxyquinoline aluminum, thickness: 30 nm
  • lithium fluoride layer thickness: 1.5 nm
  • the metal electrode aluminum, thickness: 100 nm was laminated
  • a nickel electroformed body was obtained in the same manner as in Example 1 except that the heat treatment (second annealing treatment) for 1 hour in an oven at 140 ° C. was not performed.
  • the SEM measurement result of the cross section of the nickel electroformed body is shown in FIG. 14A.
  • the analytical image was obtained by measuring the surface unevenness
  • FIG. 14C The obtained analysis image is shown in FIG. 14C.
  • FIG. 14B shows a concavo-convex analysis image of the concavo-convex pattern of the block copolymer from which PMMA has been selectively removed by etching.
  • the nickel electroformed body obtained in this example is uneven and rough on the surface compared to that obtained in Example 1, and an overhang-like part is also observed. Moreover, it turns out that the polystyrene (it looks black) remains in the recessed part of the nickel surface. From FIG. 14C, the periodic uneven
  • a nickel electroformed body was obtained in the same manner as in Example 8 except that the heat treatment (second annealing treatment) for 1 hour in an oven at 140 ° C. was not performed.
  • the SEM measurement result of the cross section of the nickel electroformed body is shown in FIG. 15A.
  • corrugated shape of the nickel electrocast body was measured on the same conditions with the atomic force microscope used in Example 1, and the analysis image was obtained.
  • the obtained analysis image is shown in FIG. 15C.
  • FIG. 15B shows a concavo-convex analysis image of the concavo-convex pattern of the block copolymer from which PMMA has been selectively removed by etching.
  • the nickel electroformed body obtained in this example is uneven and rough on the surface compared to that obtained in Example 8, and an overhang-like part is also observed. It can be seen that polystyrene (which appears black) remains in the nickel recess. From FIG. 15C, the periodic uneven pattern as shown in FIG. 15B is not seen. Therefore, it is considered that the concavo-convex pattern of the block copolymer from which PMMA has been selectively removed by etching treatment has a cross-sectional structure that is not suitable for transfer by electroforming.
  • Toluene was added to 120 mg of block copolymer 1 and 30 mg of polyethylene glycol 4,000 manufactured by Tokyo Chemical Industry so that the total amount was 10 g and dissolved, and then filtered through a membrane filter having a pore size of 0.5 ⁇ m. A block copolymer solution was obtained.
  • ODS octadecyldimethylchlorosilane
  • the obtained block copolymer solution was applied on an ODS-treated glass substrate with a film thickness of 200 to 250 nm by spin coating.
  • the spin coating was performed at a rotational speed of 500 rpm for 10 seconds, and subsequently performed at 800 rpm for 30 seconds. After spin coating, the thin film was left to dry at room temperature for 10 minutes.
  • the substrate was heated in an oven at 160 ° C. for 3 hours (annealing treatment). Concavities and convexities were formed on the thin film on the substrate surface after heating, and it was observed that the block copolymer was separated into micro layers.
  • the heated thin film was etched as follows.
  • the sample was irradiated with ultraviolet rays at an irradiation intensity of 30 J / cm 2 using a high-pressure mercury lamp, immersed in acetone, washed with ion-exchanged water, and dried.
  • PMMA on the substrate was selectively removed to obtain a thin film on which a fine uneven pattern was formed.
  • Example 2 After forming a thin nickel layer of about 10 nm on the thin film surface by sputtering, it was placed in a nickel sulfamate bath and electroformed under the same conditions as in Example 1 to deposit nickel, and the thickness was 250 ⁇ m.
  • the nickel electroformed body was mechanically peeled from the base material on which nickel was thus deposited.
  • the nickel electroformed body after peeling the substrate was immersed in Chemisole 2303 manufactured by Nippon CB Chemical Co., Ltd. and washed with stirring at 50 ° C. for 2 hours. Thereafter, it was immersed in a tetrahydrofuran solution and subjected to a washing treatment with ultrasonic waves for 30 minutes.
  • the nickel electroformed body was immersed in HD-2101TH manufactured by Daikin Chemicals Sales Co., Ltd. for about 1 minute, dried, and allowed to stand overnight. The next day, it was immersed in HDTH manufactured by Daikin Chemicals Sales Co., Ltd. and subjected to ultrasonic treatment and washing for about 1 minute to obtain a release-molded nickel mold.
  • a fluorine-based UV curable resin is applied on a PET substrate (Toyobo Cosmo Shine A-4100), pressed against a nickel mold, and then irradiated with ultraviolet rays at 600 mJ / cm 2 to obtain a fluorine-based UV curable resin. After curing, the nickel mold was peeled off.
  • a diffraction grating composed of a UV curable resin film to which the surface shape of the nickel mold was transferred was obtained.
  • corrugation was analyzed using the atomic force microscope used in Example 1, and the analysis image was obtained.
  • no shape representing surface irregularities was found from the analysis image.
  • the uneven pattern of the block copolymer from which PMMA has been selectively removed by the etching treatment and the uneven pattern of the surface of the nickel electroformed body are the same in the atomic force microscope used in Example 1. Analysis images are obtained by measurement under conditions, and are shown in FIGS. 16A and 16B, respectively.
  • FIG. 16B shows that the periodic uneven pattern as shown in FIG. 16A does not appear at all. Therefore, it is considered that the concavo-convex pattern of the block copolymer from which PMMA has been selectively removed by etching treatment has a cross-sectional structure that is not suitable for transfer by electroforming.
  • Toluene was added to 120 mg of block copolymer 1 and 30 mg of polyethylene glycol 4,000 manufactured by Tokyo Chemical Industry so that the total amount was 10 g, dissolved, and then filtered through a membrane filter having a pore size of 0.5 ⁇ m.
  • a copolymer solution was obtained.
  • the obtained block copolymer solution was applied on a polyphenylene sulfide film (Torelina manufactured by Toray Industries, Inc.) to a thickness of 200 to 250 nm by spin coating. The spin coating was performed at a rotation speed of 500 rpm for 10 seconds and then at 800 rpm for 30 seconds. After spin coating, the thin film was left to dry at room temperature for 10 minutes.
  • the substrate was heated in an oven at 170 ° C. for 5 hours (first annealing treatment). Concavities and convexities were formed on the thin film on the substrate surface after heating, and it was observed that the block copolymer was separated into micro layers.
  • the heated thin film was etched as follows. After irradiating ultraviolet rays with an irradiation intensity of 30 J / cm 2 using a high-pressure mercury lamp, it was immersed in acetic acid, washed with ion-exchanged water, and then dried. By this etching process, PMMA on the substrate was selectively removed to obtain a thin film on which a fine uneven pattern was formed.
  • a thin nickel layer having a thickness of about 10 nm is formed on the surface of the thin film by sputtering without performing a second annealing process, and then placed in a nickel sulfamate bath and electroformed under the same conditions as in Example 1 to deposit nickel.
  • the thickness was 250 ⁇ m.
  • the nickel electroformed body was mechanically peeled from the base material on which nickel was thus deposited.
  • the nickel electroformed body after peeling the substrate was immersed in Chemisole 2303 manufactured by Nippon CB Chemical Co., Ltd. and washed with stirring at 50 ° C. for 2 hours. Thereafter, the nickel electroformed body was immersed in a tetrahydrofuran solvent and subjected to ultrasonic cleaning for 30 minutes.
  • the nickel electroformed body was immersed in HD-2101TH manufactured by Daikin Chemicals Sales Co., Ltd. for about 1 minute, dried, and allowed to stand overnight. The next day, it was immersed in HDTH manufactured by Daikin Chemicals Sales Co., Ltd. and subjected to ultrasonic treatment and washing for about 1 minute to obtain a release-molded nickel mold.
  • a fluorine-based UV curable resin is applied onto a PET substrate (Toyobo Cosmo Shine A-4100), and the fluorine-based UV curable resin is cured by irradiating ultraviolet rays at 600 mJ / cm 2 while pressing a nickel mold. I let you. Thereafter, the nickel mold was peeled from the cured resin.
  • a diffraction grating composed of a UV curable resin film to which the surface shape of the nickel mold was transferred was obtained.
  • corrugation was analyzed using the atomic force microscope used in Example 1.
  • FIG. no shape representing surface irregularities was found from the analysis image.
  • the uneven pattern of the block copolymer from which PMMA has been selectively removed by the etching treatment and the uneven pattern of the surface of the nickel electroformed body are the same in the atomic force microscope used in Example 1. Analysis images are obtained by measurement under the conditions, and are shown in FIGS. 17A and 17B, respectively.
  • FIG. 17B shows that the periodic uneven pattern as shown in FIG. 17A does not appear. Therefore, it is considered that the concavo-convex pattern of the block copolymer from which PMMA has been selectively removed by etching treatment has a cross-sectional structure that is not suitable for transfer by electroforming.
  • Toluene was added to 120 mg of the block copolymer 5 and 30 mg of polyethylene glycol 4,000 manufactured by Tokyo Chemical Industry so that the total amount was 10 g, dissolved, and then filtered through a membrane filter having a pore size of 0.5 ⁇ m. A copolymer solution was obtained.
  • OTS octadecyltrichlorosilane
  • the obtained block copolymer solution was applied on an OTS-treated glass substrate with a film thickness of 200 to 250 nm by spin coating.
  • the spin coating was performed at a rotational speed of 500 rpm for 10 seconds, and subsequently performed at 800 rpm for 30 seconds. After spin coating, the thin film was left to dry at room temperature for 10 minutes.
  • the substrate was heated in an oven at 190 ° C. for 8 hours (first annealing treatment). Concavities and convexities were formed on the thin film on the substrate surface after heating, and it was observed that the block copolymer was separated into micro layers.
  • the heated thin film was etched as follows. After irradiating with ultraviolet rays at an irradiation intensity of 30 J / cm 2 using a high-pressure mercury lamp, it was immersed in acetone, washed with ion-exchanged water, and then dried. By this etching process, PMMA on the substrate was selectively removed to obtain a thin film on which a fine uneven pattern was formed.
  • a thin nickel layer having a thickness of about 30 nm is formed on the surface of the thin film by vapor deposition without performing a second annealing process, and then placed in a nickel sulfamate bath and electroformed under the same conditions as in Example 1 to form nickel.
  • the nickel electroformed body was mechanically peeled from the base material on which nickel was thus deposited.
  • the nickel electroformed body after peeling the base material was coated with an acrylic UV curable resin, cured, and peeled off three times, and further immersed in Chemisol 2303 manufactured by Nippon CB Chemical Co., Ltd. at 50 ° C. for 2 hours. By washing with stirring, the polymer component partially adhered to the surface of the electroformed body was visually removed.
  • the nickel electroformed body was immersed in HD-2101TH manufactured by Daikin Chemicals Sales Co., Ltd. for about 1 minute, dried, and allowed to stand overnight. The next day, it was immersed in HDTH manufactured by Daikin Chemicals Sales Co., Ltd. and subjected to ultrasonic treatment and washing for about 1 minute to obtain a release-molded nickel mold.
  • a fluorine-based UV curable resin is applied on a PET substrate (Toyobo Cosmo Shine A-4100), pressed against a nickel mold, and then irradiated with ultraviolet rays at 600 mJ / cm 2 to obtain a fluorine-based UV curable resin. After curing, the nickel mold was peeled off. Thus, a diffraction grating composed of a UV curable resin film to which the surface shape of the nickel mold was transferred was obtained.
  • Example 1 About the uneven
  • FIG. This analysis image is shown in FIG.
  • the second annealing treatment was not performed, but it can be seen from FIG. 18 that a periodic concavo-convex pattern appears on the surface of the diffraction grating although it is unclear (not as clear as in Example 1). . This is considered due to the relatively low molecular weight of the block copolymer 5.
  • Toluene was added to 120 mg of block copolymer 2 and 30 mg of polyethylene glycol 4,000 made by Tokyo Chemical Industry so that the total amount was 10 g, and dissolved, and then filtered through a membrane filter having a pore size of 0.5 ⁇ m.
  • a block copolymer solution was obtained.
  • the obtained block copolymer solution was applied on a polyphenylene sulfide film (Torelina manufactured by Toray Industries, Inc.) with a film thickness of 200 to 250 nm by spin coating to form a thin film.
  • the spin coating was performed at a rotational speed of 500 rpm for 10 seconds, and subsequently performed at 800 rpm for 30 seconds. After spin coating, the thin film was left to dry at room temperature for 10 minutes.
  • the substrate was heated in an oven at 170 ° C. for 5 hours (first annealing treatment).
  • the heated thin film was etched as follows. After irradiating ultraviolet rays with an irradiation intensity of 30 J / cm 2 using a high-pressure mercury lamp, it was immersed in acetic acid, washed with ion-exchanged water, and then dried. By this etching process, PMMA on the substrate was selectively removed to obtain a thin film on which a fine uneven pattern was formed.
  • Example 2 After forming a thin nickel layer of about 30 nm on the surface of this thin film by vapor deposition, it was placed in a nickel sulfamate bath and electroformed under the same conditions as in Example 1 to deposit nickel to a thickness of 250 ⁇ m. .
  • the nickel electroformed body was mechanically peeled from the base material on which nickel was thus deposited.
  • the nickel electroformed body after peeling the base material was coated with an acrylic UV curable resin, cured, and peeled off three times, and further immersed in Chemisol 2303 manufactured by Nippon CB Chemical Co., Ltd. at 50 ° C. for 2 hours. By washing with stirring, the polymer component partially adhered to the surface was visually removed.
  • the nickel electroformed body was immersed in HD-2101TH manufactured by Daikin Chemicals Sales Co., Ltd. for about 1 minute, dried, and allowed to stand overnight. The next day, it was immersed in HDTH manufactured by Daikin Chemicals Sales Co., Ltd. and subjected to ultrasonic treatment and washing for about 1 minute to obtain a release-molded nickel mold.
  • a fluorine-based UV curable resin is applied onto a PET substrate (Toyobo Cosmoshine A-4100), a nickel electroformed body is pressed, and ultraviolet rays are irradiated at 600 mJ / cm 2 to obtain a fluorine-based UV curable resin.
  • the nickel mold was peeled off.
  • a diffraction grating composed of a UV curable resin film to which the surface shape of the nickel mold was transferred was obtained.
  • corrugated pattern of this diffraction grating although the uneven
  • the uneven pattern on the surface of the nickel electroformed body is measured under the same conditions with the atomic force microscope used in Example 1, and an analysis image is obtained, and is shown in FIG. FIG. 19 shows that no periodic uneven pattern appears.
  • Toluene was added to 120 mg of block copolymer 1 and 30 mg of polyethylene glycol 4,000 manufactured by Tokyo Chemical Industry so that the total amount was 10 g and dissolved, and then filtered through a membrane filter having a pore size of 0.5 ⁇ m.
  • a block copolymer solution was obtained.
  • the obtained block copolymer solution was applied on a polyphenylene sulfide film (Torelina manufactured by Toray Industries, Inc.) to a thickness of 200 to 250 nm by spin coating. The spin coating was performed at a rotational speed of 500 rpm for 10 seconds, and subsequently performed at 800 rpm for 30 seconds. After spin coating, the thin film was left to dry at room temperature for 10 minutes.
  • the substrate was heated in an oven at 160 ° C. for 6 hours (first annealing treatment).
  • the heated thin film was etched as follows. After irradiating ultraviolet rays with an irradiation intensity of 30 J / cm 2 using a high-pressure mercury lamp, it was immersed in acetic acid, washed with ion-exchanged water, and then dried. By this etching process, PMMA on the substrate was selectively removed to obtain a thin film on which a fine uneven pattern was formed.
  • Example 2 After forming a thin nickel layer of about 30 nm on the surface of this thin film by vapor deposition, it was placed in a nickel sulfamate bath and electroformed under the same conditions as in Example 1 to deposit nickel to a thickness of 250 ⁇ m. .
  • the nickel electroformed body was mechanically peeled from the base material on which nickel was thus deposited.
  • the nickel electroformed body after peeling the base material was coated with an acrylic UV curable resin, cured, and peeled off three times, and further immersed in Chemisol 2303 manufactured by Nippon CB Chemical Co., Ltd. at 50 ° C. for 2 hours. By washing with stirring, the polymer component partially adhered to the surface of the electroformed body was visually removed.
  • the nickel electroformed body was immersed in HD-2101TH manufactured by Daikin Chemicals Sales Co., Ltd. for about 1 minute, dried, and allowed to stand overnight. The next day, it was immersed in HDTH manufactured by Daikin Chemicals Sales Co., Ltd. and subjected to ultrasonic treatment and washing for about 1 minute to obtain a release-molded nickel mold.
  • a fluorine-based UV curable resin is applied on a PET substrate (Toyobo Cosmo Shine A-4100), pressed against a nickel mold, and then irradiated with ultraviolet rays at 600 mJ / cm 2 to obtain a fluorine-based UV curable resin. After curing, the nickel mold was peeled off.
  • a diffraction grating composed of a UV curable resin film to which the surface shape of the nickel mold was transferred was obtained.
  • corrugated pattern of this diffraction grating although the surface uneven
  • the uneven pattern on the surface of the nickel electroformed body is measured under the same conditions with the atomic force microscope used in Example 1, and an analysis image is obtained and shown in FIG. In FIG. 20, it can be seen that no periodic uneven pattern appears.
  • Toluene was added to 120 mg of block copolymer 2 and 30 mg of polyethylene glycol 4,000 manufactured by Tokyo Chemical Industry to make the total amount 10 g and dissolved. This solution was filtered through a membrane filter having a pore size of 0.5 ⁇ m to obtain a block copolymer solution.
  • MTMS methyltrimethoxysilane
  • BTMSE 1,2-bis (trimethoxysilyl) ethane
  • a 2-bis (trimethoxysilyl) ethane solution was prepared.
  • This solution was spin-coated on a cleaned glass substrate having a thickness of 1.1 mm to obtain a glass substrate with a coating film of methyl isobutyl ketone / 1,2-bis (trimethoxysilyl) ethane.
  • the spin coating was performed at a rotational speed of 500 rpm for 10 seconds, and subsequently performed at 800 rpm for 30 seconds.
  • the glass substrate with a coating film was baked at 280 ° C. for 6 hours in a nitrogen atmosphere to obtain an organosilicate-treated glass substrate.
  • the prepared block copolymer solution was applied onto an organosilicate-treated glass substrate by spin coating to form a thin film.
  • the spin coating was performed at a rotational speed of 500 rpm for 10 seconds, and subsequently performed at 800 rpm for 30 seconds. After spin coating, the thin film was left at room temperature for 10 minutes.
  • this glass substrate with a thin film was subjected to an annealing treatment for 5 hours in an oven at 160 ° C. (first annealing treatment).
  • first annealing treatment In order to selectively remove PMMA by etching from the obtained thin film, the glass substrate with the thin film was irradiated with ultraviolet rays at an irradiation intensity of 30 J / cm 2 using a high-pressure mercury lamp, and then immersed in acetone. Washed with exchange water and dried. Thus, the PMMA was removed to obtain a concavo-convex thin film consisting essentially of PS.
  • This glass substrate with a thin film was subjected to a heat treatment for 80 hours in an oven at 95 ° C. lower than the glass transition temperature of PS. After the heat treatment, a thin nickel layer having a thickness of about 10 nm is formed on the surface of the concavo-convex thin film, and then placed in a nickel sulfamate bath and electroformed under the same conditions as in Example 1 to obtain a nickel thickness of 250 ⁇ m. Precipitated.
  • the glass substrate with a thin film was mechanically peeled from the obtained nickel electroformed body. The nickel electroformed surface after peeling was washed by stirring at 50 ° C. for 2 hours in Chemisole 2303 manufactured by Nippon CB Chemical.
  • the nickel electroformed body was immersed in HD-2101TH manufactured by Daikin Chemicals Sales Co., Ltd. for about 1 minute, dried, and allowed to stand overnight. The next day, it was immersed in HDTH manufactured by Daikin Chemicals Sales Co., Ltd. and subjected to ultrasonic treatment for about 1 minute to obtain a release-molded nickel mold.
  • the UV-based UV curable resin is cured by irradiating with ultraviolet rays at 600 mJ / cm 2. I let you.
  • a resin-coated PET substrate on which the surface shape of the nickel mold was transferred was obtained.
  • the shape of the unevenness on the resin surface was analyzed using the atomic force microscope used in Example 1. However, no shape representing surface irregularities was found from the analysis image.
  • the concavo-convex pattern of the block copolymer from which PMMA has been selectively removed by the etching process and the concavo-convex pattern of the surface of the nickel electroformed body were subjected to the same conditions using the atomic force microscope used in Example 1. Analysis images are obtained by measurement and are shown in FIGS. 21A and 21B, respectively.
  • FIG. 21B shows that the periodic uneven pattern as shown in FIG. 21A does not appear at all. Therefore, it is considered that the concavo-convex pattern of the block copolymer from which PMMA has been selectively removed by etching treatment has a cross-sectional structure that is not suitable for transfer by electroforming.
  • the second annealing step is necessary to obtain a mold having a desired fine pattern regardless of the molecular weight of the block copolymer.
  • a pitch that causes diffraction in such a wavelength region is necessary.
  • microphase separation is required.
  • the molecular weight of the resulting block copolymer should desirably exceed 500,000.
  • the organic EL device of the present invention has excellent light extraction efficiency.
  • the organic EL elements of the present invention have a sufficiently low light emission directivity.
  • a diffraction grating having an average height of irregularities in the range of 40 to 110 nm and an average pitch of 110 to 480 nm is obtained. It was confirmed that good diffraction occurred when the average height and average pitch of the irregularities of the diffraction grating were at least within these ranges. Further, in the above example, a diffraction grating having a kurtosis of unevenness in the range of ⁇ 1.2 to 0.729 is obtained, and at least in this range, good diffracted light is generated, and the leakage current It turns out that does not occur.
  • a nickel mold (nickel substrate) subjected to release treatment using the BCP method in the same manner as in Example 1 was obtained.
  • a fluorine-based UV curable resin is applied on a PET substrate (Toyobo Co., Ltd., easy-adhesion PET film, Cosmo Shine A-4100), and while pressing a nickel mold, UV light is applied at 600 mJ / cm 2 .
  • the fluorine-based UV curable resin was cured by irradiation. After the resin was cured, the nickel mold was peeled off from the cured resin.
  • a diffraction grating mold composed of a PET substrate with a resin film onto which the surface shape of the nickel mold was transferred was obtained.
  • TEOS tetraethoxysilane
  • MTES methyltriethoxysilane
  • This doctor blade was designed to have a coating film thickness of 5 ⁇ m, but an imide tape with a thickness of 35 ⁇ m was attached to the doctor blade so that the coating film thickness was adjusted to 40 ⁇ m.
  • a diffraction grating mold made of a PET substrate with a resin film to which the surface shape of the nickel mold was transferred was used in the following manner. It pressed against the coating film on a glass plate with the press roll.
  • the surface on which the mold pattern was formed was pressed against the coating film on the glass substrate while rotating a pressing roll at 23 ° C. from one end of the glass substrate toward the other end.
  • the substrate was moved onto a hot plate, and the substrate was heated at 100 ° C. (preliminary firing). After heating was continued for 5 minutes, the substrate was removed from the hot plate, and the mold was manually peeled from the end from the substrate. Peeling was performed so that the mold angle (peeling angle) with respect to the substrate was about 30 °.
  • the substrate was heated at 300 ° C. for 60 minutes using an oven for main baking, and then the pattern transferred to the coating film was evaluated.
  • Example 1 For this diffraction grating, an analysis image was obtained using the atomic force microscope in which the uneven shape of the resin surface was used in Example 1. The analysis conditions of the atomic force microscope were the same as in Example 1.
  • ⁇ Average height of irregularities> A measurement region of 3 ⁇ m square (3 ⁇ m in length and 3 ⁇ m in width) was measured at an arbitrary position of the diffraction grating, and an unevenness analysis image was obtained as described above. In such an unevenness analysis image, 100 or more distances in the depth direction from arbitrary concave portions and convex portions are measured, and the average is calculated as the average height (depth) of the unevenness. From the analysis image obtained in this example, the average height of the concavo-convex pattern was 56 nm.
  • ⁇ Fourier transform image> In the same manner as in Example 1, an arbitrary 3 ⁇ m square (vertical 3 ⁇ m, horizontal 3 ⁇ m) measurement region of the diffraction grating was measured to obtain an unevenness analysis image.
  • the Fourier transform image shows a circular pattern whose center is the origin where the absolute value of the wave number is 0 ⁇ m ⁇ 1 , and the circular pattern falls within the range where the absolute value of the wave number is 10 ⁇ m ⁇ 1 or less. It was confirmed to exist in the area.
  • the wave number 2.38 ⁇ m ⁇ 1 was the strongest. That is, the average pitch was 420 nm.
  • the average pitch can be obtained as follows. For each point of the Fourier transform image, the distance (unit: ⁇ m ⁇ 1 ) and intensity from the origin of the Fourier transform image are obtained. Subsequently, for the points at the same distance, the average value of the intensities is obtained. As described above, the relationship between the distance from the origin of the obtained Fourier transform image and the average value of the intensity is plotted, and fitting is performed using a spline function, and the wave number at which the intensity reaches the peak is expressed as the average wave number ( ⁇ m ⁇ 1 ). did.
  • the average pitch another method, for example, measuring an arbitrary 3 ⁇ m square (vertical 3 ⁇ m, horizontal 3 ⁇ m) measurement region of a diffraction grating to obtain an unevenness analysis image, and arbitrary adjacent convex portions in the unevenness analysis image Or you may calculate from the method of measuring the space
  • the obtained transparent electrode was washed with a brush, organic substances and the like were removed with an alkaline detergent and an organic solvent, and then subjected to UV ozone treatment.
  • the substrate is made of a sol-gel material and has excellent mechanical strength. Therefore, even if the concavo-convex pattern surface is subjected to brush cleaning after forming the substrate and the transparent electrode as described above, scratches, adhesion of foreign matter, and transparency Protrusions or the like on the electrodes are less likely to occur, and device defects caused by them can be suppressed. Therefore, the obtained organic EL element is superior to the case of using a curable resin substrate in terms of the mechanical strength of the substrate having a concavo-convex pattern.
  • the substrate formed from the sol-gel material manufactured according to the method of this example has excellent chemical resistance, and has superior alkali resistance as compared with a substrate formed from a curable resin material.
  • an alkaline developer may be used during patterning of the transparent substrate, and the developer is also resistant to corrosion.
  • This is advantageous compared to a curable resin substrate that is generally weak in resistance to an alkaline solution.
  • a substrate formed from a sol-gel material is superior in UV resistance and weather resistance compared to a curable resin substrate. For this reason, it has tolerance also to the UV ozone cleaning process after transparent electrode formation.
  • the organic EL element manufactured by the method of this embodiment is used outdoors, deterioration due to sunlight can be suppressed as compared with the case where a curable resin substrate is used.
  • the luminous efficiency of the organic EL device obtained in this example was measured by the following method. A voltage is applied to the obtained organic EL element, and the applied voltage V and the current I flowing through the organic EL element are measured with an applied measuring instrument (manufactured by ADC Co., Ltd., R6244), and the total luminous flux L is measured with Spectra Corp. It measured with the manufactured total luminous flux measuring apparatus.
  • the organic EL element of this example showed about 1.4 times the current efficiency at a luminance of 1000 cd / m 2 as compared with the organic EL element having no unevenness on the glass substrate.
  • the organic EL element of this example showed about 1.6 times the power efficiency at a luminance of 1000 cd / m 2 as compared with the organic EL element having no unevenness on the glass substrate. Therefore, the organic EL element of the present invention has a sufficient external extraction efficiency.
  • the directivity of light emission of the organic EL element obtained in this example was evaluated by the following method.
  • the emitted organic EL element was visually observed from all directions (direction of 360 degrees around the entire circumference).
  • the organic EL device obtained in Example 3 even when observed from any direction of 360 ° around the entire circumference, particularly bright or particularly dark places are not observed, and uniform brightness is exhibited in all directions. It was. Thus, it was confirmed that the organic EL element of the present invention has sufficiently low directivity of light emission.
  • the temperature during film formation of the transparent electrode (ITO) of the organic EL element was set to 300 ° C.
  • the temperature during film formation of the transparent electrode may be lower than 300 ° C.
  • the transparent electrode is desired to have a low resistivity, and film formation at a high temperature is preferable in order to improve crystallinity.
  • the temperature during film formation is as low as about 100 ° C., the ITO film formed on the substrate is relatively amorphous, the specific resistance is inferior, and the adhesion between the substrate and the ITO thin film is poor.
  • the concavo-convex pattern formed with a normal UV curable resin or the like was difficult to withstand the high temperature film forming process, but can be applied to the high temperature film forming process by using a sol-gel material which is a kind of ceramic. Is also suitable for producing a substrate (diffraction grating) for an organic EL element.
  • the mold for nanoimprint excellent in mass productivity suitable for manufacture of the diffraction grating used for devices, such as an organic EL element can be manufactured easily and with high precision.
  • a diffraction grating obtained using this mold and an organic EL using the same have low light directivity and excellent light extraction efficiency.

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Abstract

 モールドの製造方法は、基材10に第1及び第2のポリマーからなるブロック共重合体溶液30を塗布し、塗膜を乾燥させた後、ブロック共重合体のガラス転移温度より高い温度で第1アニール処理し、エッチング処理により第2ポリマーを除去して基材上に凹凸構造36を形成し、凹凸構造36を第1のポリマーのガラス転移温度より高い温度で第2アニール処理し、次いで、凹凸構造上にシード層40を形成し、シード層40上に電鋳により金属層50を積層し、金属層50を基材から剥離することを含む。第2アニール処理により、基材上の凹凸構造70が金属層に良好に転写される。回折格子のような光学部品の製造に好適である微細パターン転写用のモールドが提供される。

Description

微細パターン転写用のモールドの製造方法及びそれを用いた回折格子の製造方法、並びに該回折格子を有する有機EL素子の製造方法
 ナノインプリント等に使用される微細パターン転写用のモールドの製造方法、それを用いた回折格子の製造方法、及び該回折格子を有する有機EL素子の製造方法並びに、それらを用いて得られる微細パターン転写用のモールド、回折格子及び有機EL素子に関する。
 半導体集積回路のような微細パターンを形成する方法としてリソグラフィ法が知られている。リソグラフィ法で形成されるパターンの解像度は、光源の波長や光学系の開口数に依存しており、近年の微細化デバイスの需要に応えるために、より短波長の光源が要望されている。しかしながら、短波長光源は高価であり、その開発は容易ではなく、そのような短波長光を透過する光学材料の開発も必要である。また、従来のリソグラフィ法で大面積のパターンを製造することは、大型の光学素子を必要とし、技術的にも経済的な面でも困難を伴う。それゆえ、大面積を有する所望のパターンを形成する新規な方法が検討されていた。
 従来のリソグラフィ装置を使わずに、微細パターンを形成する方法としてナノインプリント法が知られている。ナノインプリント法は、樹脂をモールド(型)と基板で挟み込むことでナノメートルオーダーのパターンを転写することができる技術であり、基本的に、i)樹脂層の塗布、ii)モールドによるプレス、iii)パターン転写及びiv)離型の四工程からなり、このような単純なプロセスでナノサイズの加工を実現できる点で優れている。しかも、使用する装置が簡易であり、大面積加工が可能であるとともに高スループットが期待できるため、半導体デバイスのみならず、記憶媒体、光学部材、バイオチップなど多くの分野で、実用化が期待されている。
 しかしながら、このようなナノインプリント法においても、数十nmの線幅を有するパターンを転写するためのモールドは、基本的にはリソグラフィ装置を用いてシリコン基板上にレジストのパターンを露光及び現像することが必要である。得られたレジストパターンを用いてモールドの電鋳を行うために、レジストパターン上に金属の電流シード層が形成される。しかしながら、パターン精細度が100nm以下になると、スパッタによってレジストパターン上に形成される電流シード層の被覆性が低下し、レジストパターンの上部、側壁および底部(パターン凹部の基板露出部、すなわちトレンチ)で、得られる電流シード層の膜厚が異なるものとなる。特にレジストパターン上部において、優先的に電流シード層の形成が進行し、トレンチ開口部が狭窄するという問題が発生する。このため,基板上にレジスト層を用いてホールまたはトレンチおよびリッジが形成されている場合、電流シード層はホールまたはトレンチの底部には金属が堆積しにくく、レジスト層リッジ上部においてオーバーハングを生じるという問題があった。このような電流シード層を用いて積層体を電鋳処理すると、オーバーハングによりホールまたはトレンチの上方にて電鋳膜が接合し、トレンチ内部に空隙が取り残される。この結果、電鋳により得られたモールドは、機械的強度が低く、モールドの変形およびパターン欠損などの欠陥を引き起こすという問題があった。
 特許文献1は、上記のような問題を解決するために、導電性表面を有する基板上に凹凸パターンを有するレジスト層を形成し、レジスト層のパターンの凹部において導電性表面を露出させる工程と;レジスト層のパターンの凹部に露出した導電性表面上に電鋳を行って、レジスト層の膜厚よりも大きい膜厚を有する電鋳膜を形成する工程と;導電性表面を有する基板およびレジスト層を除去する工程とを含むナノインプリント用モールドの製造方法を開示している。この方法は、電流シード層を用いずに、電鋳膜をレジストパターン底部の導電性表面から上方に向かって一方向的に成長させることができるので、ナノインプリント用モールドの内部に空隙が存在しないとされている。しかしながら、この方法を用いてもナノインプリント法で用いるモールドは相変わらずリソグラフィ法に頼らざるを得なかった。
特開2010-017865号公報 PCT/JP2010/62110
 ところで、本願発明者は、特許文献2において、所定の条件を満たすブロック共重合体及び溶媒を含有するブロック共重合体溶液を基材上に塗布し、乾燥させてブロック共重合体のミクロ相分離構造を形成することにより、微細で不規則な凹凸パターンが形成された母型(モールド)を得る方法を開示している。この方法は、リソグラフィ法を用いることなく、ブロック共重合体の自己組織化する現象を用いてナノインプリント等に使用される母型を得ることができる。得られた母型にシリコーン系ポリマーと硬化剤の混合液を滴下して硬化させて転写パターンを得た後、この転写パターンに硬化性樹脂を塗布したガラス基板を押しつけて紫外線により硬化性樹脂を硬化させることで、転写パターンが複製された回折格子が作製される。この回折格子上に透明電極、有機層及び金属電極を積層することで得られた有機EL素子は、発光効率が十分に高く、十分に高度な外部取り出し効率を有しつつも、発光の波長依存性及び指向性が十分に低く、しかも電力効率が十分に高いことが確認されている。
 上記のような本発明者の先行特許出願(特許文献2)において成し得た回折格子の製造方法をさらに一歩進めて、有機EL素子等のような製品の量産に適した製造方法に改良することが望ましい。
 そこで、本発明の目的は、有機EL素子などの汎用製品に使用される回折格子のような光学部品の製造に好適である微細パターン転写用のモールドの製造方法、及び得られたモールドを用いて回折格子を製造する方法並びにそのような回折格子を用いて有機EL素子の製造方法を提供することである。本発明のさらなる目的は、それらの製造方法を用いて微細パターン転写用のモールド、回折格子及び有機EL素子を提供することにある。
 本発明に従えば、微細パターン転写用のモールドの製造方法であって、基材の表面に、少なくとも第1及び第2のポリマー(セグメント)からなるブロック共重合体溶液を塗布する工程と、前記基材上の塗膜を乾燥させる工程と、乾燥した塗膜を、前記ブロック共重合体のガラス転移温度より高い温度で加熱する第1加熱工程と、前記第1加熱工程後に、塗膜のエッチング処理により第2ポリマー(セグメント)を除去して基材上に凹凸構造を形成するエッチング工程と、前記凹凸構造を、前記第1ポリマー(セグメント)のガラス転移温度より高い温度で加熱する第2加熱工程と、第2加熱工程後の前記凹凸構造上にシード層を形成する工程と、前記シード層上に電鋳により金属層を積層する工程と、前記金属層および前記シード層から前記凹凸構造を有する基材を剥離する工程とを含むことを特徴とするモールドの製造方法が提供される。
 本発明のモールドの製造方法において、前記乾燥工程または第1加熱工程でブロック共重合体のミクロ相分離構造が生じ得、前記ミクロ相分離構造がラメラ型であることが好ましい。
 本発明のモールドの製造方法において、前記第2加熱工程において、前記凹凸構造を、第1ポリマーのガラス転移温度から第1ポリマーのガラス転移温度より70℃高い温度範囲で、10分~100時間で加熱し得る。前記第2加熱工程により前記凹凸構造を山形構造に変形させることが可能となる。
 本発明のモールドの製造方法において、前記ブロック共重合体の数平均分子量(Mn)は、500000以上であることが好ましく、前記ブロック共重合体の分子量分布(Mw/Mn)が1.5以下であることが好ましい。また、前記ブロック共重合体における前記第1ポリマーと前記第2ポリマーとの体積比が3:7~7:3であり、第1ポリマーと第2ポリマーの溶解度パラメーターの差が、0.1~10(cal/cm1/2であることが前記ミクロ相分離構造を創出する上で好ましい。
 本発明のモールドの製造方法において、前記ブロック共重合体を構成する第1ポリマーがポリスチレンであり、第2ポリマーがポリメチルメタクリレートであることが好ましい。前記ブロック共重合体溶液中に、さらに他のホモポリマーとして、ポリアルキレンオキシドを含有し得る。
 本発明のモールドの製造方法において、無電解めっき法、スパッタ法または蒸着法を用いて前記シード層を形成し得る。さらに、前記金属層および前記シード層から前記凹凸構造を有する基材を剥離して得られた前記モールドを洗浄し、前記モールド表面の離型処理を行う工程を含んでもよい。
 本発明の第2の態様に従えば、前記モールドの製造方法で得られたモールドを、硬化性樹脂が塗布された透明基板上に押し付けて前記硬化性樹脂を硬化させ、モールドを取り外すことにより、透明基板上に凹凸構造を有する回折格子を形成する回折格子の製造方法と、前記モールドの製造方法で得られたモールドを、硬化性樹脂が塗布された透明基板上に押し付けて前記硬化性樹脂を硬化させ、モールドを取り外すことにより透明基板上に凹凸構造を有する構造体を作製し、該構造体をゾルゲル材料が塗布された基板上に押しつけてゾルゲル材料を硬化させ、該構造体を取り外すことによりゾルゲル材料からなる凹凸構造を有する回折格子を形成する回折格子の製造方法が提供される。
 本発明の第3の態様に従えば、前記回折格子の製造方法により製造された回折格子の凹凸構造上に、透明電極、有機層及び金属電極を順次積層して有機EL素子を製造する有機EL素子の製造方法が提供される。
 本発明の第4の態様に従えば、第1の態様の製造方法によって製造された微細パターン転写用のモールドが提供される。
 本発明の第5の態様に従えば、第2の態様の製造方法によって製造された回折格子が提供される。この回折格子の表面の凹凸構造の断面形状が山形であり、該凹凸構造の平面形状が、原子間力顕微鏡を用いて解析して得られる凹凸解析画像に2次元高速フーリエ変換処理を施してフーリエ変換像を得た場合において、前記フーリエ変換像が、波数の絶対値が0μm-1である原点を略中心とする円環状の模様を示しており、且つ、円環状の模様が波数の絶対値が10μm-1、特に1.25~5μm-1の範囲内となる領域に存在することが好ましい。前記回折格子の凹凸構造の断面形状の尖度が-1.2以上、特に、-1.2~1.2であることが好ましい。また、前記回折格子の凹凸構造の断面の平均ピッチが10~600nmであることが好ましい。
 本発明の第6の態様に従えば、第3の態様の製造方法によって製造された有機EL素子が提供される。
 本発明のモールドの製造方法によれば、エッチング後のブロック共重合体に第2加熱処理を行うことで、ブロック共重合体の凹凸構造の断面がなめらかな山形となるため、シード層を均一な膜厚で漏れなく被覆可能となり、パターン欠陥などがなく、機械強度の高い電鋳モールドが作製できる。また、得られたモールドの金属層の面性状は、凹凸が略一様に分布することとなり、ブロック共重合体及び基材をモールドから剥離する際に樹脂がモールド側へ残留することが抑制されて、モールドの汚れが少なくなり、またモールドの剥離性が高くなる。これによりパターン欠陥が生じることなく機械的強度の高いモールドが得られる。また、モールドの洗浄も容易となる。また、ブロック共重合体の分子量が高くなっても、確実に所望の凹凸パターンを有するモールドを形成することができる。また、エッチング後の第2加熱工程により、エッチング等の前工程で残留した溶媒などの不純物を除去できる。本発明の回折格子の製造方法を用いれば、可視領域の光を波長依存性なく且つ低い指向性で回折する回折格子を比較的容易に製造することができる。
本発明のモールドの製造方法の各工程を概念的に示す図である。 本発明のモールドの製造方法により得られたモールドを用いて回折格子を製造する各工程を概念的に示す図である。 本発明のモールドの製造方法の各工程を示すフローチャートである。 本発明の回折格子の製造方法により得られた回折格子を用いた有機ELの積層構造を示す概念図である。 実施例1で得られた第1アニール処理後の塗膜の断面を透過型電子顕微鏡で観察した写真である。 実施例1においてポリマー成分が除去されたニッケルモールドの断面を走査型電子顕微鏡により観察した写真である。 実施例1においてエッチング処理によりPMMAが選択的に除去されたブロック共重合体の凹凸表面の走査型プローブ顕微鏡による解析結果をディスプレイ上に表示した解析画像を示す写真である。 実施例1において電鋳で形成されたモールドの凹凸表面の走査型プローブ顕微鏡による解析結果をディスプレイ上に表示した解析画像を示す写真である。 実施例1で得られた回折格子の凹凸表面の走査型プローブ顕微鏡による解析結果をディスプレイ上に表示した解析画像を示す写真である。 実施例1で得られた回折格子の凹凸断面の走査型プローブ顕微鏡による解析結果をディスプレイ上に表示した解析画像を示す写真である。 実施例1で得られた回折格子の表面の原子間力顕微鏡による凹凸解析画像を2次元高速フーリエ変換処理した結果をディスプレイ上に表示したフーリエ変換像を示す写真である。 実施例2においてエッチング処理によりPMMAが選択的に除去されたブロック共重合体の凹凸表面の走査型プローブ顕微鏡による解析結果をディスプレイ上に表示した解析画像を示す写真である。 実施例2においてエッチング処理後の第2アニール工程により山形化処理されたブロック共重合体の凹凸表面の走査型プローブ顕微鏡による解析結果をディスプレイ上に表示した解析画像を示す写真である。 実施例2において電鋳で形成されたモールドの凹凸表面の走査型プローブ顕微鏡による解析結果をディスプレイ上に表示した解析画像を示す写真である。 実施例2で得られた回折格子の凹凸表面の走査型プローブ顕微鏡による解析結果をディスプレイ上に表示した解析画像を示す写真である。 実施例2で得られた回折格子の凹凸断面の走査型プローブ顕微鏡による解析結果をディスプレイ上に表示した解析画像を示す写真である。 実施例2で得られた回折格子の表面の原子間力顕微鏡による凹凸解析画像を2次元高速フーリエ変換処理した結果をディスプレイ上に表示したフーリエ変換像を示す写真である。 実施例2で得られた有機EL素子の電流効率と輝度L’との関係を示すグラフである。 実施例2で得られた有機EL素子の電力効率と輝度L’との関係を示すグラフである。 実施例3においてエッチング処理によりPMMAが選択的に除去されたブロック共重合体の凹凸表面の走査型プローブ顕微鏡による解析結果をディスプレイ上に表示した解析画像を示す写真である。 実施例3においてエッチング処理後の第2アニール工程により山形化処理されたブロック共重合体の凹凸表面の走査型プローブ顕微鏡による解析結果をディスプレイ上に表示した解析画像を示す写真である。 実施例3で得られた回折格子の凹凸表面の走査型プローブ顕微鏡による解析結果をディスプレイ上に表示した解析画像を示す写真である。 実施例3で得られた回折格子の凹凸断面の走査型プローブ顕微鏡による解析結果をディスプレイ上に表示した解析画像を示す写真である。 実施例3で得られた回折格子の表面の原子間力顕微鏡による凹凸解析画像を2次元高速フーリエ変換処理した結果をディスプレイ上に表示したフーリエ変換像を示す写真である。 実施例4においてエッチング処理によりPMMAが選択的に除去されたブロック共重合体の凹凸表面の走査型プローブ顕微鏡による解析結果をディスプレイ上に表示した解析画像を示す写真である。 実施例4においてエッチング処理後の第2アニール工程により山形化処理されたブロック共重合体の凹凸表面の走査型プローブ顕微鏡による解析結果をディスプレイ上に表示した解析画像を示す写真である。 実施例4で得られた回折格子の凹凸表面の走査型プローブ顕微鏡による解析結果をディスプレイ上に表示した解析画像を示す写真である。 実施例4で得られた回折格子の凹凸断面の走査型プローブ顕微鏡による解析結果をディスプレイ上に表示した解析画像を示す写真である。 実施例4で得られた回折格子の表面の原子間力顕微鏡による凹凸解析画像を2次元高速フーリエ変換処理した結果をディスプレイ上に表示したフーリエ変換像を示す写真である。 実施例4で得られた有機EL素子の電流効率と輝度L’との関係を示すグラフである。 実施例4で得られた有機EL素子の電力効率と輝度L’との関係を示すグラフである。 実施例5で得られた回折格子の凹凸表面の走査型プローブ顕微鏡による解析結果をディスプレイ上に表示した解析画像を示す写真である。 実施例5で得られた回折格子の凹凸断面の走査型プローブ顕微鏡による解析結果をディスプレイ上に表示した解析画像を示す写真である。 実施例5で得られた回折格子の表面の原子間力顕微鏡による凹凸解析画像を2次元高速フーリエ変換処理した結果をディスプレイ上に表示したフーリエ変換像を示す写真である。 実施例6においてエッチング処理によりPMMAが選択的に除去されたブロック共重合体の凹凸表面の走査型プローブ顕微鏡による解析結果をディスプレイ上に表示した解析画像を示す写真である。 実施例6において電鋳で形成されたモールドの凹凸表面の走査型プローブ顕微鏡による解析結果をディスプレイ上に表示した解析画像を示す写真である。 実施例6で得られた回折格子の凹凸表面の走査型プローブ顕微鏡による解析結果をディスプレイ上に表示した解析画像を示す写真である。 実施例6で得られた回折格子の凹凸断面の走査型プローブ顕微鏡による解析結果をディスプレイ上に表示した解析画像を示す写真である。 実施例6で得られた回折格子の表面の原子間力顕微鏡による凹凸解析画像を2次元高速フーリエ変換処理した結果をディスプレイ上に表示したフーリエ変換像を示す写真である。 実施例7においてエッチング処理によりPMMAが選択的に除去されたブロック共重合体の凹凸表面の走査型プローブ顕微鏡による解析結果をディスプレイ上に表示した解析画像を示す写真である。 実施例7で得られた回折格子の凹凸表面の走査型プローブ顕微鏡による解析結果をディスプレイ上に表示した解析画像を示す写真である。 実施例7で得られた回折格子の凹凸断面の走査型プローブ顕微鏡による解析結果をディスプレイ上に表示した解析画像を示す写真である。 実施例7で得られた回折格子の表面の原子間力顕微鏡による凹凸解析画像を2次元高速フーリエ変換処理した結果をディスプレイ上に表示したフーリエ変換像を示す写真である。 実施例8で得られた第1アニール処理後の塗膜の断面を透過型電子顕微鏡で観察した写真である。 実施例8においてポリマー成分が除去されたニッケルモールドの断面を走査型電子顕微鏡により観察した写真である。 実施例8においてエッチング処理によりPMMAが選択的に除去されたブロック共重合体の凹凸表面の走査型プローブ顕微鏡による解析結果をディスプレイ上に表示した解析画像を示す写真である。 実施例8において電鋳で形成されたモールドの凹凸表面の走査型プローブ顕微鏡による解析結果をディスプレイ上に表示した解析画像を示す写真である。 実施例8で得られた回折格子の凹凸表面の走査型プローブ顕微鏡による解析結果をディスプレイ上に表示した解析画像を示す写真である。 実施例8で得られた回折格子の凹凸断面の走査型プローブ顕微鏡による解析結果をディスプレイ上に表示した解析画像を示す写真である。 実施例8で得られた回折格子の表面の原子間力顕微鏡による凹凸解析画像を2次元高速フーリエ変換処理した結果をディスプレイ上に表示したフーリエ変換像を示す写真である。 実施例9においてエッチング処理によりPMMAが選択的に除去されたブロック共重合体の凹凸表面の走査型プローブ顕微鏡による解析結果をディスプレイ上に表示した解析画像を示す写真である。 実施例9においてエッチング処理後の第2アニール工程により山形化処理されたブロック共重合体の凹凸表面の走査型プローブ顕微鏡による解析結果をディスプレイ上に表示した解析画像を示す写真である。 実施例9において電鋳で形成されたモールドの凹凸表面の走査型プローブ顕微鏡による解析結果をディスプレイ上に表示した解析画像を示す写真である。 実施例9で得られた回折格子の凹凸表面の走査型プローブ顕微鏡による解析結果をディスプレイ上に表示した解析画像を示す写真である。 実施例9で得られた回折格子の凹凸断面の走査型プローブ顕微鏡による解析結果をディスプレイ上に表示した解析画像を示す写真である。 実施例9で得られた回折格子の表面の原子間力顕微鏡による凹凸解析画像を2次元高速フーリエ変換処理した結果をディスプレイ上に表示したフーリエ変換像を示す写真である。 比較例1で得られたニッケルモールドの断面を走査型電子顕微鏡により観察した写真である。 比較例1においてエッチング処理によりPMMAが選択的に除去されたブロック共重合体の凹凸表面の走査型プローブ顕微鏡による解析結果をディスプレイ上に表示した解析画像を示す写真である。 比較例1において電鋳で形成されたモールドの凹凸表面の走査型プローブ顕微鏡による解析結果をディスプレイ上に表示した解析画像を示す写真である。 比較例2で得られたニッケルモールドの断面を走査型電子顕微鏡により観察した写真である。 比較例2においてエッチング処理によりPMMAが選択的に除去されたブロック共重合体の凹凸表面の走査型プローブ顕微鏡による解析結果をディスプレイ上に表示した解析画像を示す写真である。 比較例2において電鋳で形成されたモールドの凹凸表面の走査型プローブ顕微鏡による解析結果をディスプレイ上に表示した解析画像を示す写真である。 比較例3においてエッチング処理によりPMMAが選択的に除去されたブロック共重合体の凹凸表面の走査型プローブ顕微鏡による解析結果をディスプレイ上に表示した解析画像を示す写真である。 比較例3において電鋳で形成されたモールドの凹凸表面の走査型プローブ顕微鏡による解析結果をディスプレイ上に表示した解析画像を示す写真である。 比較例4においてエッチング処理によりPMMAが選択的に除去されたブロック共重合体の凹凸表面の走査型プローブ顕微鏡による解析結果をディスプレイ上に表示した解析画像を示す写真である。 比較例4において電鋳で形成されたモールドの凹凸表面の走査型プローブ顕微鏡による解析結果をディスプレイ上に表示した解析画像を示す写真である。 比較例5において電鋳で形成されたモールドの凹凸表面の走査型プローブ顕微鏡による解析結果をディスプレイ上に表示した解析画像を示す写真である。 比較例6で得られた電鋳で形成されたモールドの凹凸表面の走査型プローブ顕微鏡による解析結果をディスプレイ上に表示した解析画像を示す写真である。 比較例7で得られた電鋳で形成されたモールドの凹凸表面の走査型プローブ顕微鏡による解析結果をディスプレイ上に表示した解析画像を示す写真である。 比較例8においてエッチング処理によりPMMAが選択的に除去されたブロック共重合体の凹凸表面の走査型プローブ顕微鏡による解析結果をディスプレイ上に表示した解析画像を示す写真である。 比較例8において電鋳で形成されたモールドの凹凸表面の走査型プローブ顕微鏡による解析結果をディスプレイ上に表示した解析画像を示す写真である。 実施例10の製造方法により得られた回折格子を用いた有機ELの積層構造を示す概念図である。
 以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
 最初に、有機EL素子等に用いられる回折格子を製造するために好適なモールドの製造方法について説明する。モールドの製造方法は、図3のフローチャートに示すように、主に、ブロック共重合体溶液の調製工程、ブロック共重合体溶液の塗布工程、乾燥工程、第1加熱工程、エッチング工程、第2加熱工程、シード層形成工程、電鋳工程及び剥離工程を含む。以下、モールドの製造方法の各工程及び後続の工程について、図1及び図2の概念図を適宜参照しながら説明する。
<ブロック共重合体溶液の調製工程>
 本発明に用いるブロック共重合体は、少なくとも、第1のホモポリマーからなる第1のポリマーセグメントと、第1のホモポリマーとは異なる第2のホモポリマーからなる第2のポリマーセグメントとを有する。第2のホモポリマーは、第1のホモポリマーの溶解度パラメーターよりも0.1~10(cal/cm1/2高い溶解度パラメーターを有することが望ましい。第1及び第2のホモポリマー溶解度パラメーターの差が0.1(cal/cm1/2未満では、ブロック共重合体の規則的なミクロ相分離構造を形成し難たく、前記差が10(cal/cm1/2を超える場合はブロック共重合体の均一な溶液を調製することが難しくなる。
 第1のホモポリマー及び第2のホモポリマーとして用いることができるホモポリマーの原料となるモノマーとしては、例えば、スチレン、メチルスチレン、プロピルスチレン、ブチルスチレン、ヘキシルスチレン、オクチルスチレン、メトキシスチレン、エチレン、プロピレン、ブテン、ヘキセン、アクリロニトリル、アクリルアミド、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、ブチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、オクチルメタクリレート、メチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、ブチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、オクチルアクリレート、メタクリル酸、アクリル酸、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ジメチルシロキサン、乳酸、ビニルピリジン、ヒドロキシスチレン、スチレンスルホネート、イソプレン、ブタジエン、εカプロラクトン、イソプロピルアクリルアミド、塩化ビニル、エチレンテレフタレート、テトラフルオロエチレン、ビニルアルコールが挙げられる。これらの中でも、相分離形成が生じやすいことと、エッチングで凹凸を形成しやすいという観点から、スチレン、メチルメタクリレート、エチレンオキシド、ブタジエン、イソプレン、ビニルピリジン、乳酸を用いることが好ましい。
 また、第1のホモポリマー及び第2のホモポリマーの組合せとしては、スチレン系ポリマー(より好ましくはポリスチレン)、ポリアルキルメタクリレート(より好ましくはポリメチルメタクリレート)、ポリエチレンオキシド、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリビニルピリジン、及びポリ乳酸からなる群から選択される2種の組合せを挙げることができる。これらの組合せの中でも、エッチング処理により一方のホモポリマーを優先的に除去することにより、ブロック共重合体に形成される凹凸の深さを更に深くすることができるという観点から、スチレン系ポリマー及びポリアルキルメタクリレートの組合せ、スチレン系ポリマー及びポリエチレンオキシドの組合せ、スチレン系ポリマー及びポリイソプレンの組合せ、スチレン系ポリマー及びポリブタジエンの組合せがより好ましく、スチレン系ポリマー及びポリメチルメタクリレートの組合せ、スチレン系ポリマー及びポリイソプレンの組合せ、スチレン系ポリマー及びポリブタジエンの組合せが特に好ましい。より好ましくは、ポリスチレン(PS)とポリメチルメタクリレート(PMMA)の組合せである。
 前記ブロック共重合体の数平均分子量(Mn)は、500000以上であることが好ましく、1000000以上であることがより一層好ましく、1000000~5000000であることが特に好ましい。数平均分子量が500000未満では、ブロック共重合体のミクロ相分離構造により形成される凹凸の平均ピッチが小さくなり、得られる回折格子の凹凸の平均ピッチが不十分となる。特に、有機ELに使用される回折格子の場合は、可視領域の波長範囲に渡って照明光を回折する必要があることから、平均ピッチとして100~600nmが望ましく、この点からブロック共重合体の数平均分子量(Mn)は、500000以上であることが好ましい。一方、本発明者の実験によると、後述するように、ブロック共重合体の数平均分子量(Mn)が500000以上になると、エッチング工程後に第2加熱工程を行わないと、電鋳によって所望の凹凸パターンが得られないことが分かっている。
 前記ブロック共重合体の分子量分布(Mw/Mn)は1.5以下であることが好ましく、1.0~1.35であることがより好ましい。このような分子量分布が1.5を超えると、ブロック共重合体の規則的なミクロ相分離構造を形成することが困難になる。
 なお、前記ブロック共重合体の数平均分子量(Mn)及び重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定し、標準ポリスチレンの分子量に換算した値である。
 前記ブロック共重合体における前記第1のポリマーセグメントと前記第2のポリマーセグメントとの体積比(第1のポリマーセグメント:第2のポリマーセグメント)は、自己組織化によりラメラ構造を創生させるために、3:7~7:3であることが望ましく、4:6~6:4であることがより好ましい。体積比が前記範囲外である場合には、ラメラ構造に起因する凹凸パターンを形成することが困難となる。
 本発明に用いるブロック共重合体溶液は、前記ブロック共重合体を溶媒中に溶解して調製する。そのような溶媒としては、例えば、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素類;ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン等の芳香族炭化水素類;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類;アセトン、メチルエチルケトン、イソホロン、シクロヘキサノン等のケトン類;ブトキシエチルエーテル、ヘキシルオキシエチルアルコール、メトキシ-2-プロパノール、ベンジルオキシエタノール等のエーテルアルコール類;エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリグライム、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のグリコールエーテル類;酢酸エチル、乳酸エチル、γ-ブチロラクトン等のエステル類;フェノール、クロロフェノール等のフェノール類;N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン等のアミド類;クロロホルム、塩化メチレン、テトラクロロエタン、モノクロロベンゼン、ジクロロベンゼン等のハロゲン系溶媒;2硫化炭素等の含ヘテロ元素化合物;これらの混合溶媒が挙げられる。前記ブロック共重合体溶液における前記ブロック共重合体の含有率は、ブロック共重合体溶液100質量%に対して、0.1~15質量%であることが好ましく、0.3~5質量%であることがより好ましい。
 また、前記ブロック共重合体溶液は、他のホモポリマー(その溶液中に含まれるブロック共重合体中の前記第1のホモポリマー及び前記第2のホモポリマー以外のホモポリマー:例えば、ブロック共重合体中の前記第1のホモポリマー及び前記第2のホモポリマーの組合せがポリスチレン及びポリメチルメタクリレートの組合せである場合には、ポリスチレンとポリメチルメタクリレート以外の種類のホモポリマーであればよい。)、界面活性剤、イオン性化合物、消泡剤、レベリング剤等を更に含有していてもよい。
 他のホモポリマーを含有することにより、ブロック共重合体のミクロ相分離構造を改良することできる。例えば、ミクロ相分離構造により形成される凹凸の深さをより深くするために、ポリアルキレンオキシドを用いることができる。このようなポリアルキレンオキシドとしては、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシドがより好ましく、ポリエチレンオキシドが特に好ましい。また、このようなポリエチレンオキシドとしては、下記式:
   HO-(CH-CH-O)-H
[式中、nは10~5000の整数(より好ましくは50~1000の整数、更に好ましくは50~500の整数)を示す。]
で表されるものが好ましい。
 このようなnの値が前記下限未満では、分子量が低すぎて、高温での熱処理で揮発・蒸発などにより失われ、他のホモポリマーを含有させる前記効果が乏しくなり、前記上限を超えると、分子量が高すぎて分子運動性が低いため、相分離の速度が遅くなりミクロ相分離構造の形成に悪影響を及ぼす。
 また、このような他のホモポリマーの数平均分子量(Mn)は460~220000であることが好ましく、2200~46000であることがより好ましい。このような数平均分子量が前記下限未満では、分子量が低すぎて、高温での熱処理で揮発・蒸発などにより失われ、他のホモポリマーを含有させる前記効果が乏しくなり、前記上限を超えると分子量が高すぎて分子運動性が低いため、相分離の速度が遅くなりミクロ相分離構造の形成に悪影響を及ぼす。
 このような他のホモポリマーの分子量分布(Mw/Mn)は1.5以下であることが好ましく、1.0~1.3であることがより好ましい。分子量分布が前記上限を超えるとミクロ相分離の形状の均一性が保持され難くなる。なお、このような数平均分子量(Mn)及び重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定し、標準ポリスチレンの分子量に換算した値である。
 また、本発明において他のホモポリマーを用いる場合、前記ブロック共重合体中の前記第1のホモポリマー及び前記第2のホモポリマーの組合せがポリスチレン及びポリメチルメタクリレートの組合せ(ポリスチレン-ポリメチルメタクリレート)であり、且つ前記他のホモポリマーがポリアルキレンオキシドであることが好ましい。このように、ポリスチレン-ポリメチルメタクリレートのブロック共重合体とポリアルキレンオキシドとを組み合わせて用いることにより、垂直方向の配向性が更に向上して、表面の凹凸の深さを更に深くすることが可能となるとともに、製造時の熱処理時間を短縮することも可能となる。
 前記他のホモポリマーを用いる場合には、その含有量は、前記ブロック共重合体100質量部に対して、100質量部以下であることが好ましく、5質量部~100質量部であることがより好ましい。このような他のホモポリマーの含有量が前記下限未満では他のホモポリマーを含有させることにより得られる効果が乏しくなる。
 また、前記界面活性剤を用いる場合には、その含有量は、前記ブロック共重合体100質量部に対して、10質量部以下であることが好ましい。さらに、前記イオン性化合物を用いる場合には、その含有量は、前記ブロック共重合体100質量部に対して、10質量部以下であることが好ましい。
 また、前記ブロック共重合体溶液中に前記他のホモポリマーを含有させる場合、前記ブロック共重合体と前記他のホモポリマーとの総量の含有率は、ブロック共重合体溶液中に、0.1~15質量%であることが好ましく、0.3~5質量%であることがより好ましい。このような総量の含有率が前記下限未満では必要な膜厚を得るために前記溶液を十分な膜厚で均一に塗布することが容易でなく、前記上限を超えると溶媒に均一に溶けた溶液を調製することが比較的困難となる。
<ブロック共重合体溶液の塗布工程>
 本発明のモールドの製造方法に従えば、図1(A)に示すように、上記のように調製したブロック共重合体溶液を基材10上に塗布して薄膜30を形成する。基材10としては特に制限はないが、例えば、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリフェニレンオキシド、ポリエーテルケトン、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリアリレート、トリアセチルセルロース、ポリシクロオレフィン等の樹脂基板;ガラス、オクタデシルジメチルクロロシラン(ODS)処理ガラス、オクタデシルトリクロロシラン(OTS)処理ガラス、オルガノシリケート処理ガラス、シリコン基板等の無機基板;アルミニウム、鉄、銅等の金属基板が挙げられる。また、基材10は、配向処理等の表面処理を施したものであってもよい。なお、このようにガラスなどの基板表面を、ODSやオルガノシリケートなどで処理することで、後述の加熱工程において、ラメラ構造、シリンダー構造、球状構造などのミクロ相分離構造が表面に対して垂直に配列しやすくなる。これはブロック共重合体成分と基材表面との間の界面エネルギー差を小さくすることで、ブロック共重合体を構成する各ブロックのドメインが垂直配向しやすくなるからである。
 前記ブロック共重合体溶液を塗布する方法としては、特に限定されず、例えば、スピンコート法、スプレーコート法、ディップコート法、滴下法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、凸版印刷法、ダイコート法、カーテンコート法、インクジェット法を採用することができる。
 前記ブロック共重合体の薄膜30の厚みとしては、後述する乾燥後の塗膜の厚みが、10~3000nmであることが好ましく、50~500nmであることがより好ましい。
<乾燥工程>
 ブロック共重合体溶液よりなる薄膜30を基材10上に塗布した後に、基材10上の薄膜30を乾燥させる。乾燥は、大気雰囲気中で行うことができる。乾燥温度は、薄膜30から溶媒を除去できる温度であれば特に制限はないが、例えば、30~200℃が好ましく、40~100℃がより好ましい。なお、乾燥により、前記ブロック共重合体がミクロ相分離構造を形成し始めることにより薄膜30の表面に凹凸が見られることがある。
<第1加熱工程>
 乾燥工程後に、薄膜30をブロック共重合体のガラス転移温度(Tg)以上の温度で加熱する(第1加熱工程またはアニール工程)。この加熱工程によってブロック共重合体の自己組織化が進行し、図1(B)に示すようにブロック共重合体が第1ポリマーセグメント32と第2ポリマーセグメント34の部分にミクロ相分離する。加熱温度が、ブロック共重合体のガラス転移温度未満であるとポリマーの分子運動性が低く、ブロック共重合体の自己組織化が十分に進行せず、ミクロ相分離構造を十分に形成できなくなるか、あるいはミクロ相分離構造を十分に生じさせるための加熱時間が長くなる。また、この加熱温度の上限は、前記ブロック共重合体が熱分解しない温度であればよく特に制限はない。第1加熱工程は、オーブンなどを用いて大気雰囲気下で行うことができる。なお、加熱温度を徐々に高めて乾燥及び加熱工程を連続的に行ってもよい。こうすることで乾燥工程は加熱工程に含まれることになる。
<エッチング工程>
 第1加熱工程後に、薄膜30のエッチング処理を行う。第1ポリマーセグメント32と第2ポリマーセグメント34は分子構造が相違するため、エッチングされ易さも異なる。それゆえ、それらのポリマーセグメント、すなわちホモポリマーの種類に応じたエッチング処理によりブロック共重合体を構成する一方のポリマーセグメント(第1ポリマーセグメント32)を選択的に除去することができる。エッチング処理により、ミクロ相分離構造から第1ポリマーセグメント32が除去されることにより、図1(C)に概念的に示すように塗膜に顕著な凹凸構造が現れる。前記エッチング処理としては、例えば、反応性イオンエッチング法、オゾン酸化法、加水分解法、金属イオン染色法、紫外線エッチング法等を用いたエッチング法を採用することができる。また、前記エッチング処理として、前記ブロック共重合体の共有結合を酸、塩基及び還元剤からなる群から選択される少なくとも1種で処理して前記共有結合を切断し、その後、一方のポリマーセグメントだけを溶解する溶媒等でミクロ相分離構造が形成された塗膜を洗浄することにより、ミクロ相分離構造を保ったまま、一方のポリマーセグメントのみを除去する方法を採用してもよい。後述する実施形態においては、操作の容易性などの観点から紫外線エッチングを用いた。
<第2加熱工程>
 上記エッチング工程により得られた薄膜30の凹凸構造36に第2の加熱またはアニール処理を施す。第2の加熱処理における加熱温度は、エッチング後に残留した第1ポリマーセグメント32のガラス転移温度以上、すなわち、第1ホモポリマーのガラス転移温度以上であることが望ましく、例えば、第1ホモポリマーのガラス転移温度以上で且つ第1ホモポリマーのガラス転移温度より70℃高い温度以下であることが望ましい。この加熱温度が、第1ホモポリマーのガラス転移温度未満であると、電鋳後に所望の凹凸構造、すなわち、なめらかな山形構造が得られないか、あるいは加熱に長時間を要することになる。第1ホモポリマーのガラス転移温度よりかなり高いと第1ポリマーセグメント32が溶融したり、形状が大きく崩れるので好ましくない。この点でガラス転移温度~ガラス転移温度より70℃程度の範囲で加熱するのが望ましい。第2の加熱処理も第1の加熱処理と同様に、オーブン等を用いて大気雰囲気下で行うことができる。
 本発明者の実験によると、エッチング工程により得られた塗膜の凹凸構造36をマスター(母型)として後述する電鋳により金属型に凹凸構造を転写したが、所望の転写パターンが得られないことが分かった。特に、この問題はブロック共重合体の分子量が大きいほど顕著であった。前述のように、ブロック共重合体の分子量はミクロ相分離構造、ひいてはそこから得られる回折格子のピッチに深く関係している。それゆえ、有機EL素子のような用途に回折格子を用いる場合、可視領域のように広範囲で且つ比較的長波長の波長帯を含む波長領域で回折が生じるようなピッチの分布が必要となる。これを実現するためには、比較的高い分子量のブロック共重合体を用いた場合であっても、電鋳によりそのような所望のピッチ分布を有する凹凸構造を確実に得る必要がある。本発明では、エッチングにより得られた凹凸構造を加熱処理することで、その後の電鋳工程でも凹凸構造が十分に反映された金属モールドを得ることに成功した。
 この理由として本発明者は以下のように考察している。エッチング後の凹凸構造36では、概念的に図1(C)に示したように、凹凸構造により画定される溝の側面が粗く、厚み方向と直交する方向に向かって凹凸(オーバーハングを含む)が発生している複雑な断面構造と考えられる。このような複雑な断面構造により以下のような三つの問題が生じる。
 i)複雑な断面構造には、電鋳のためのシード層が付着しない部分が生じ、電鋳によって金属層を均一に堆積させることが困難となる。この結果、得られるモールドは機械的強度が低くなるとともに、モールドの変形およびパターン欠損などの欠陥の発生原因となると考えられる。
 ii)電鋳(電気めっき)では、めっきされる物体の形状によって各部分のめっきの厚さが異なり、特に、めっき金属は物体の凸部や出っ張った角に引き寄せられやすく、凹部やへこんだ部分には引き寄せられにくい。このような理由からもエッチング後の複雑な凹凸の断面構造は、均一な膜厚の電鋳膜を得難い。
 iii)たとえ、上記のような複雑な断面構造が電鋳にモールドに転写することができたとしても、そのモールドを硬化性樹脂に押し付けて凹凸形状を転写しようとすると、硬化性樹脂はモールドの複雑な断面構造の隙間に侵入するために、モールドを硬化後の樹脂から剥離することができないか、あるいは、モールドの強度の弱い部分が破断し、パターン欠損が起こる。なお、従来はこの問題を防止するためにポリジメチルシロキサン(PDMS)で転写を繰り返していた。
 本発明では、エッチング後の凹凸構造を加熱することで、溝の側面を構成する第1ポリマーセグメント32がアニール処理されて、第1ポリマーセグメント32により画成される断面形状が図1(D)に概念的に示すように比較的滑らかな傾斜面からなり、基材から上方に向かって先細りの山形(本願では「山形構造」と称する)になしている。このような山形構造では、オーバーハングは現れず、第1ポリマーセグメント32に堆積された金属層は、その逆パターンに複製されるので、容易に剥離される。このような第2加熱工程の作用により、上記3つの問題点は解決することができることが明らかとなった。図5(B)は後述する実施例1においてブロック共重合体のエッチング処理後に加熱処理して得られた凹凸構造からNi電鋳により形成したモールドの断面構造を示す走査型電子顕微鏡(SEM)写真である。凹凸は滑らかで凸はなだらかな山形であり、オーバーハングは全く見られない。一方、図14(B)は後述する比較例1においてブロック共重合体のエッチング処理後に第2加熱処理せずに得られた凹凸構造からNi(ニッケル)電鋳により形成したモールドの断面構造を示すSEM写真である。白く映っているNi部分がオーバーハング構造を含む複雑な形状の溝を形成しており、その内部に樹脂(黒く映っている)が浸入している様子が分かる。
 こうしてこの第2加熱工程で得られた山形構造38を有する基材10は、後工程の転写用のマスターとして使用される。山形構造38を表す凹凸の平均ピッチとしては、100~600nmの範囲であることが好ましく、200~600nmの範囲であることがより好ましい。凹凸の平均ピッチが前記下限未満では、可視光の波長に対してピッチが小さくなりすぎるため、かかる母型を用いて得られる回折格子において必要な可視光の回折が生じにくく、前記上限を超えると、かかる母型を用いて得られる回折格子の回折角が小さくなり、回折格子としての機能を十分に発揮できなくなる。なお、凹凸の平均ピッチとは、硬化樹脂層の表面における凹凸のピッチ(隣り合う凸部同士又は隣り合う凹部同士の間隔)を測定した場合において、凹凸のピッチの平均値のことをいう。また、このような凹凸のピッチの平均値は、表面の凹凸の形状を走査型プローブ顕微鏡(例えば、エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製の製品名「E-sweep」等)を用いて凹凸解析画像を測定した後に、かかる凹凸解析画像中における、任意の隣り合う凸部同士又は隣り合う凹部同士の間隔を100点以上測定し、その平均を求めて算出される値を採用する。
 また、山形構造38を表す凹凸の平均高さは5~200nmの範囲であることが好ましく、20~200nmの範囲であることがより好ましく、50~150nmの範囲であることが更に好ましい。凹凸の平均高さが前記下限未満では、可視光の波長に対し高さが不足するため回折が不十分となり、前記上限を超えると、得られた回折格子を有機EL素子の光取り出し口側の光学素子として利用した場合に、EL層内部の電界分布が不均一となり特定の箇所に電界が集中することによる発熱によって素子が破壊されやすくなり、また寿命が短くなり易くなる。なお、凹凸の平均高さとは、硬化樹脂層の表面における凹凸の高さ(凹部及び凸部との深さ方向の距離)を測定した場合において、凹凸の高さの平均値のことをいう。また、このような凹凸の高さの平均値は、表面の凹凸の形状を走査型プローブ顕微鏡(例えば、エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製の製品名「E-sweep」等)を用いて凹凸解析画像を測定した後に、かかる凹凸解析画像中における、任意の凹部及び凸部との深さ方向の距離を100点以上測定し、その平均を求めて算出される値を採用する。
<シード層形成工程及び電鋳工程>
 上記のようにして得られたマスターの山形構造38の表面に、図1(E)に示すように、後続の電鋳処理のための導電層となるシード層40を形成する。シード層40は、無電解めっき、スパッタまたは蒸着により形成することができる。シード層40の厚みとして、後続の電鋳工程における電流密度を均一にして後続の電鋳工程により堆積される金属層の厚みを一定にするために、10nm以上が好ましく、より好ましくは100nm以上である。シード層の材料として、例えば、ニッケル、銅、金、銀、白金、チタン、コバルト、錫、亜鉛、クロム、金・コバルト合金、金・ニッケル合金、ホウ素・ニッケル合金、はんだ、銅・ニッケル・クロム合金、錫ニッケル合金、ニッケル・パラジウム合金、ニッケル・コバルト・リン合金、またはそれらの合金などを用いることができる。なお、シード層は、図1(C)に示したような複雑な断面構造に比べて、図1(D)に示したような山形の比較的滑らかな構造に漏れなくしかも均一な厚みで付着し易くなると考えられる。
 次に、シード層40上に電鋳(電界メッキ)により金属層を堆積させる。金属層50の厚みは、例えば、シード層40の厚みを含めて全体で10~3000μmの厚さにすることができる。電鋳により堆積させる金属層50の材料として、シード層40として用いることができる上記金属種のいずれかを用いることができる。モールドとしての耐摩耗性や、剥離性などの観点からは、ニッケルが好ましく、この場合、シード層40についてもニッケルを用いることが好ましい。電鋳における電流密度は、ブリッジを抑制して均一な金属層を形成するとともに、電鋳時間の短縮の観点から、例えば、0.03~10A/cmにし得る。
 なお、形成した金属層50は、後続の樹脂層の押し付け、剥離及び洗浄などの処理の容易性からすれば、適度な硬度及び厚みを有することが望ましい。電鋳により形成される金属層の硬度を向上させる目的で、金属層の表面にダイヤモンドライクカーボン(DLC)処理やCrめっき加工処理を実施してもよい。あるいは、金属層をさらに熱処理してその表面硬度を高くしても良い。
<剥離工程>
 上記のようにして得られたシード層を含む金属層50を、凹凸構造を有する基材から剥離してファザーとなるモールドを得る。剥離方法は物理的に剥がしても構わないし、第1ホモポリマー及び残留するブロック共重合体を、それらを溶解する有機溶媒、例えば、トルエン、テトラヒドロフラン(THF)、クロロホルムなどを用いて溶解して除去してもよい。
<洗浄工程>
 上記のようにモールドを山型構造38を有する基材10から剥離するときに、図1(G)に示すように、第1ポリマーセグメントのようなポリマーの一部60がモールドに残留する場合がある。このような場合には、それらの残留した部分60を洗浄にて除去することができる。洗浄方法としては、湿式洗浄や乾式洗浄を用いることができる。湿式洗浄としてはトルエン、テトラヒドロフラン等の有機溶剤、界面活性剤、アルカリ系溶液での洗浄などにより除去することができる。有機溶剤を用いる場合には、超音波洗浄を行ってもよい。また電解洗浄を行うことにより除去しても良い。乾式洗浄としては、紫外線やプラズマを使用したアッシングにより除去することができる。湿式洗浄と乾式洗浄を組み合わせて用いてもよい。このような洗浄後に、純水や精製水でリンスし、乾燥後にオゾン照射してもよい。こうして所望の凹凸構造を有するモールド70が得られる。
 次に、得られたモールド70を用いて、有機EL素子などに用いられる回折格子を製造する方法について図2(A)~図2(E)を参照して説明する。
<モールドの離型処理工程>
 モールド70を用いてその凹凸構造を樹脂に転写する際に、樹脂からの離型を向上させるためにモールド70に離型処理を行っても良い。離型処理としては、表面エネルギーを下げる処方が一般的であり、特に制限はないが、フッ素系の材料やシリコーン樹脂等の離型剤を図2(A)に示すようにモールド70の凹凸表面70aにコーティングしたり、フッ素系のシランカップリング剤で処理する方法、ダイヤモンドライクカーボンを表面に成膜することなどが挙げられる。
<モールドの樹脂層への転写工程>
 得られたモールド70を用いて、モールドの凹凸構造(パターン)を樹脂のような有機材料またはゾルゲル材料のような無機材料からなる層に転写することでマザーを製造する。以下の説明では、転写される層として樹脂層80を例に挙げて説明する。この転写処理の方法として、図2(B)に示すように、例えば、硬化性樹脂を透明支持基板90に塗布した後、モールド70の凹凸構造を樹脂層80に押し付けつつ樹脂層80を硬化させる。透明支持基板90として、例えば、ガラス等の透明無機材料からなる基材;ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンテレナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)、シクロオレフィンポリマー(COP)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリスチレン(PS)等の樹脂からなる基材;これらの樹脂からなる基材の表面にSiN、SiO、SiC、SiO、TiO、Al等の無機物からなるガスバリア層を形成してなる積層基材;これらの樹脂からなる基材及びこれらの無機物からなるガスバリア層を交互に積層してなる積層基材が挙げられる。また、透明支持基板の厚みは、1~500μmの範囲にし得る。
 硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、ウレア樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、架橋型液晶樹脂が挙げられる。硬化性樹脂の厚みは0.5~500μmの範囲であることが好ましい。厚みが前記下限未満では、硬化樹脂層の表面に形成される凹凸の高さが不十分となり易く、前記上限を超えると、硬化時に生じる樹脂の体積変化の影響が大きくなり凹凸形状が良好に形成できなくなる可能性がある。
 硬化性樹脂を塗布する方法としては、例えば、スピンコート法、スプレーコート法、ディップコート法、滴下法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、凸版印刷法、ダイコート法,カーテンコート法、インクジェット法、スパッタ法等の各種コート方法を採用することができる。さらに、硬化性樹脂を硬化させる条件としては、使用する樹脂の種類により異なるが、例えば、硬化温度が室温~250℃の範囲であり、硬化時間が0.5分~3時間の範囲であることが好ましい。また、紫外線や電子線のようなエネルギー線を照射することで硬化させる方法でもよく、その場合には、照射量は20mJ/cm~5J/cmの範囲であることが好ましい。
 次いで、硬化後の硬化樹脂層80からモールド70を取り外す。モールド70を取り外す方法としては、機械的な剥離法に限定されず、任意の知られた方法を採用することができる。こうして図2(C)に示すように、透明支持基板90上に凹凸が形成された硬化樹脂層90を有する樹脂フィルム構造体100を得ることができる。樹脂フィルム構造体100はそのまま回折格子として使用し得る。あるいは、後述するように、樹脂フィルム構造体100をさらにモールドとして用いて樹脂のような有機材料からなる回折格子またはゾルゲル材料のような無機材料からなる構造体を作製し、それを回折格子として用いることもできる。
 本発明のモールドの製造方法は、有機EL素子の光取り出し口側に設けられる回折格子を製造するためだけではなく、各種のデバイスに使用される微細パターンを有する光学部品の製造に用いることができる。例えば、ワイヤグリッド偏光子、反射防止フィルム、あるいは太陽電池の光電変換面側に設置することにより太陽電池内部への光閉じ込め効果を付与するための光学素子を製造するために使用することができる。
 こうして所望のパターンを有する樹脂フィルム構造体100を得ることができるが、樹脂フィルム構造体100の反転パターンを回折格子として使用する場合には、上記のモールドの転写工程を経て得られた樹脂フィルム構造体100をマザーとして用いて、樹脂フィルム構造体100を作成したときと同様に、図2(D)に示すように別の透明支持基材92上に硬化性樹脂層82を塗布して、樹脂フィルム構造体100を硬化性樹脂層82に押し付けて硬化性樹脂層82を硬化させる。次いで、樹脂フィルム構造体100を、硬化した硬化性樹脂層82から剥離することにより、図2(E)に示すような別の樹脂フィルム構造体であるレプリカ110を得ることができる。さらに、レプリカ110を母型として上記転写工程を実施してレプリカ110の反転パターンのレプリカを製造してもよく、反転パターンのレプリカを母型として上記転写工程を再度繰り返して子レプリカを形成してもよい。
 次に、得られた樹脂フィルム構造体100をさらに母型として用いてゾルゲル材料からなる凹凸を有する構造体(以下、適宜、「ゾルゲル構造体」という)を作製する方法を説明する。ゾルゲル材料を用いて凹凸パターンを有する基板の形成方法は、主に、ゾル溶液を調製する溶液調製工程、調製されたゾル溶液を基板に塗布する塗布工程、基板に塗布されたゾル溶液の塗膜を乾燥する乾燥工程、転写パターンが形成されたモールドを押し付ける押圧工程、モールドが押し付けられた塗膜を仮焼成する仮焼成工程、モールドを塗膜から剥離する剥離工程、及び塗膜を本焼成する本焼成工程を有する。以下、各工程について順に説明する。
[ゾル溶液調製工程]
 ゾルゲル法によりパターンが転写される塗膜を形成するため、最初にゾル溶液を調製する。例えば、基板上に、シリカをゾルゲル法で合成する場合は、金属アルコキシド(シリカ前駆体)のゾル溶液を調製する。シリカの前駆体として、テトラメトキシシラン(TMOS)、テトラエトキシシラン(TEOS)、テトラ-i-プロポキシシラン、テトラ-n-プロポキシシラン、テトラ-i-ブトキシシラン、テトラ-n-ブトキシシラン、テトラ-sec-ブトキシシラン、テトラ-t-ブトキシシラン等のテトラアルコキシドモノマーや、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、イソプロピルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、イソプロピルトリエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、エチルトリプロポキシシラン、プロピルトリプロポキシシラン、イソプロピルトリプロポキシシラン、フェニルトリプロポキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリイソプロポキシシラン、プロピルトリイソプロポキシシラン、イソプロピルトリイソプロポキシシラン、フェニルトリイソプロポキシシラン等のトリアルコキシドモノマーや、これらモノマーを少量重合したポリマー、前記材料の一部に官能基やポリマーを導入したことを特徴とする複合材料などの金属アルコキシドが挙げられる。さらに、金属アセチルアセトネート、金属カルボキシレート、オキシ塩化物、塩化物や、それらの混合物などが挙げられるが、これらに限定されない。また、金属種としては、Si以外にTi、Sn、Al、Zn、Zr、Inなどや、これらの混合物などが挙げられるが、これらに限定されない。上記酸化金属の前駆体を適宜混合したものを用いることもできる。
 TEOSとMTESの混合物を用いる場合には、それらの混合比は、例えばモル比で1:1にすることができる。このゾル溶液は、加水分解及び重縮合反応を行わせることによって非晶質シリカを生成する。合成条件として溶液のpHを調整するために、塩酸等の酸またはアンモニア等のアルカリを添加する。pHは4以下もしくは10以上が好ましい。また、加水分解を行うために水を加えてもよい。加える水の量は、金属アルコキシド種に対してモル比で1.5倍以上にすることができる。
 溶媒としては、例えばメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール(IPA)、ブタノール等のアルコール類、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素類、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン等の芳香族炭化水素類、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、イソホロン、シクロヘキサノン等のケトン類、ブトキシエチルエーテル、ヘキシルオキシエチルアルコール、メトキシ-2-プロパノール、ベンジルオキシエタノール等のエーテルアルコール類、エチレングリコール、プロピレングリコール等のグリコール類、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のグリコールエーテル類、酢酸エチル、乳酸エチル、γ-ブチロラクトン等のエステル類、フェノール、クロロフェノール等のフェノール類、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン等のアミド類、クロロホルム、塩化メチレン、テトラクロロエタン、モノクロロベンゼン、ジクロロベンゼン等のハロゲン系溶媒、2硫化炭素等の含ヘテロ元素化合物、水、およびこれらの混合溶媒が挙げられる。特に、エタノールおよびイソプロピルアルコールが好ましく、またそれらに水を混合したものも好ましい。
 添加物としては、粘度調整のためのポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルアルコールや、溶液安定剤であるトリエタノールアミンなどのアルカノールアミン、アセチルアセトンなどのβ―ジケトン、β―ケトエステル、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジオキサンなどを用いることが出来る。
 上記のように調製したゾル溶液を基板上に塗布する。基板として、ガラスや石英、シリコン基板等の無機材料からなる基板やポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンテレナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)、シクロオレフィンポリマー(COP)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリスチレン(PS)、ポリイミド(PI)、ポリアリレート等の樹脂基板を用い得る。基板は透明でも不透明でもよい。この基板から得られた凹凸パターン基板を後述する有機EL素子の製造に用いるのであれば、基板は耐熱性、UV光等に対する耐光性を備える基板が望ましい。この観点から、基板として、ガラスや石英、シリコン基板等の無機材料からなる基板がより好ましい。基板上には密着性を向上させるために、表面処理や易接着層を設けるなどをしてもよいし、水分や酸素等の気体の浸入を防ぐ目的で、ガスバリア層を設けるなどしてもよい。塗布方法として、バーコート法、スピンコート法、スプレーコート法、ディップコート法、ダイコート法、インクジェット法などの任意の塗布方法を使用することができるが、比較的大面積の基板にゾル溶液を均一に塗布可能であること、ゾル溶液がゲル化する前に素早く塗布を完了させることができることからすれば、バーコート法、ダイコート法及びスピンコート法が好ましい。なお、後の工程でゾルゲル材料層による所望の凹凸パターンが形成されるため基板表面(表面処理や易接着層がある場合にはそれらも含めて)は平坦でよく、この基板自体は所望の凹凸パターンを有さない。
 塗布工程後、塗布した塗膜(以下、適宜、「ゾルゲル材料層」とも言う)中の溶媒を蒸発させるために基板を大気中もしくは減圧下で保持する。次いで樹脂フィルム構造体100(モールド)を塗膜に押し付ける。この際、押圧ロールを用いて樹脂フィルム構造体100を押し付けてもよい。ロールプロセスでは、プレス式と比較して、モールドと塗膜とが接する時間が短いため、モールドや基板及び基板を設置するステージなどの熱膨張係数の差によるパターンくずれを防ぐことができること、ゲル溶液中の溶媒の突沸によってパターン中にガスの気泡が発生したり、ガス痕が残ることを防止することができること、基板(塗膜)と線接触するため、転写圧力及び剥離力を小さくでき、大面積化に対応し易いこと、押圧時に気泡をかみ込むことがないなどの利点を有する。また、樹脂フィルム構造体100を押し付けながら加熱してもよい。
 塗膜(ゾルゲル材料層)にモールドとしての樹脂フィルム構造体100を押し付けた後、塗膜を仮焼成してもよい。仮焼成することにより塗膜のゲル化を進め、パターンを固化し、剥離の際に崩れにくくする。仮焼成を行う場合は、大気中で40~150℃の温度で加熱することが好ましい。なお、仮焼成は必ずしも行う必要はない。
 押圧工程または仮焼成工程後の塗膜(ゾルゲル材料層)から樹脂フィルム構造体100を剥離する。押圧の際にロールを使用すると、プレート状モールドに比べて剥離力は小さくてよく、塗膜がモールドに残留することなく容易にモールドを塗膜から剥離することができる。
 基板の塗膜(ゾルゲル材料層)から樹脂フィルム構造体100が剥離された後、塗膜を本焼成する。本焼成により塗膜を構成するシリカ(アモルファスシリカ)中に含まれている水酸基などが脱離して塗膜がより強固となる。本焼成は、200~1200℃の温度で、5分~6時間程度行うのが良い。こうして塗膜は硬化して樹脂フィルム構造体100の凹凸パターンに対応する凹凸パターン膜を有するゾルゲル構造体(回折格子)、すなわち、平坦な基板上に凹凸パターンを有するゾルゲル材料層が直接形成されたゾルゲル構造体(回折格子)が得られる。この時、ゾルゲル材料層であるシリカは、焼成温度、焼成時間に応じて非晶質または結晶質、または非晶質と結晶質の混合状態となる。
 樹脂フィルム構造体100を用いてレプリカ110(またはゾルゲル構造体)を複製する際、または得られたレプリカ110(またはゾルゲル構造体)を用いてさらに別のレプリカを複製する際には、樹脂フィルム構造体100またはレプリカ110(またはゾルゲル構造体)の凹凸パターンが形成された面に蒸着法またはスパッタ法などの気相法により膜を積層してもよい。このように膜を積層することにより、その表面に樹脂を塗布する等して転写等を行う際に、その樹脂(例えばUV硬化樹脂)との密着性を低下させることができ、母型を剥がし易くなる。また、このような蒸着膜は、例えば、アルミニウム、金、銀、白金、ニッケル等の金属、酸化アルミニウム等の金属酸化物が挙げられる。また、このような膜の厚みとしては5~500nmであることが好ましい。このような厚みが前記下限未満では均一な膜が得られにくく十分な密着性の低下効果が薄れ、前記上限を超えると母型の形状がなまり易くなる。樹脂フィルム構造体100またはレプリカ110の硬化樹脂層がUV硬化樹脂からなる場合には、樹脂硬化後に、再度、紫外光を照射するなどして、適宜ポストキュアを行ってもよい。
 また、図2(B)及び(D)に示した工程では透明支持基板90,92に硬化性樹脂80,82をそれぞれ塗布したが、母型であるモールド70または硬化した樹脂層80の表面に直接、硬化性樹脂を塗布し、硬化後に取り外したものを母型としてもよい。あるいは、母型の表面に樹脂を塗布する代わりに、樹脂の塗膜に母型を押し付け、かかる樹脂を硬化させて得られる硬化樹脂の凹凸膜を母型としてもよい。
<有機EL素子の製造方法>
 次に、上記のようにして得られた樹脂フィルムまたはゾルゲル構造体である回折格子を用いて有機EL素子を製造する方法について説明する。ここでは、樹脂フィルム100からなる回折格子を用いて有機EL素子を製造する方法を例に挙げて図4を参照しながら説明する。
 先ず、図4に示すように、樹脂フィルム100の樹脂層80上に、符号3で表される透明電極を、樹脂80の表面に形成されている凹凸構造が維持されるようにして積層する。透明電極3の材料としては、例えば、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、及びそれらの複合体であるインジウム・スズ・オキサイド(ITO)、金、白金、銀、銅が用いられる。これらの中でも、透明性と導電性の観点から、ITOが好ましい。透明電極3の厚みは20~500nmの範囲であることが好ましい。厚みが前記下限未満では、導電性が不十分となり易く、前記上限を超えると、透明性が不十分となり発光したEL光を十分に外部に取り出せなくなる可能性がある。透明電極3を積層する方法としては、蒸着法、スパッタ法等の公知の方法を適宜採用することができる。これらの方法の中でも、硬化樹脂層の表面に形成されている凹凸の形状を維持するという観点から、蒸着法が好ましく、密着性を向上する点からはスパッタ法が好ましい。なお、透明電極3を樹脂層80上に設ける前に、樹脂フィルム100の樹脂層80と反対側にガラス基板を張り付けてもよい。
 次に、透明電極3上に、図4に示す符号4で表される有機層を、樹脂80の表面に形成されている凹凸の形状が維持されるようにして積層する。このような有機層4は、有機EL素子の有機層に用いることが可能なものであればよく、特に制限されず、公知の有機層を適宜利用することができる。また、このような有機層4は、種々の有機薄膜の積層体であってもよく、例えば、図4に示すような陽極バッファー層11、正孔輸送層12、及び電子輸送層13からなる積層体であってもよい。ここで、陽極バッファー層11の材料としては、例えば、銅フタロシアニン、PEDOT等が挙げられる。また、正孔輸送層12の材料としては、例えば、トリフェニルアミン、トリフェニルジアミン誘導体(TPD)、ベンジジン、ピラゾリン、スチリルアミン、ヒドラゾン、トリフェニルメタン、カルバゾール等の誘導体が挙げられる。さらに、電子輸送層13の材料としては、例えば、アルミニウムキノリノール錯体(Alq)、フェナンスロリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェニルキノキサリン誘導体、シロール誘導体が挙げられる。また、このような有機層4は、例えば、トリフェニルアミン誘導体等からなる正孔注入層と、アントラセン等の蛍光性の有機固体からなる発光層との積層体や、或いはこのような発光層とペリレン誘導体等からなる電子注入層との積層体や、或いはこれらの正孔注入層、発光層、及び電子注入層との積層体であってもよい。
 有機層4は、後述する実施例22で例示するように正孔輸送層、発光層及び電子輸送層からなる積層体であってもよい。この場合、正孔輸送層の材料としては、フタロシアニン誘導体、ナフタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、N,N’-ビス(3ーメチルフェニル)-(1,1’-ビフェニル)-4,4’-ジアミン(TPD)や4,4’-ビス[N-(ナフチル)-N-フェニル-アミノ]ビフェニル(α-NPD)等の芳香族ジアミン化合物、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、イミダゾロン、スチルベン誘導体、ピラゾリン誘導体、テトラヒドロイミダゾール、ポリアリールアルカン、ブタジエン、4,4’,4”-トリス(N-(3-メチルフェニル)N-フェニルアミノ)トリフェニルアミン(m-MTDATA)が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、発光層は、透明電極から注入された正孔と金属電極から注入された電子とを再結合させて発光させるために設けられており、発光層に使用できる材料としては、アントラセン、ナフタレン、ピレン、テトラセン、コロネン、ペリレン、フタロペリレン、ナフタロペリレン、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、クマリン、オキサジアゾール、ビスベンゾキサゾリン、ビススチリル、シクロペンタジエン、アルミニウムキノリノール錯体(Alq3)などの有機金属錯体、トリ-(p-ターフェニル-4-イル)アミン、1-アリール-2,5-ジ(2-チエニル)ピロール誘導体、ピラン、キナクリドン、ルブレン、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、ジスチリルアミン誘導体及び各種蛍光色素等を用いることができる。またこれらの化合物のうちから選択される発光材料を適宜混合して用いることも好ましい。また、スピン多重項からの発光を示す材料系、例えば燐光発光を生じる燐光発光材料、およびそれらからなる部位を分子内の一部に有する化合物も好適に用いることができるが挙げられる。なお、前記燐光発光材料はイリジウムなどの重金属を含むことが好ましい。上述した発光材料をキャリア移動度の高いホスト材料中にゲスト材料としてドーピングして、双極子-双極子相互作用(フェルスター機構)、電子交換相互作用(デクスター機構)を利用して発光させても良い。また、電子輸送層の材料としては、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、ナフタレンペリレンなどの複素環テトラカルボン酸無水物、カルボジイミド、フルオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン及びアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体、アルミニウムキノリノール錯体(Alq3)などの有機金属錯体などが挙げられる。さらに上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送材料として用いることができる。更にこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。なお、正孔輸送層もしくは電子輸送層が発光層の役割を兼ねていてもよい。この場合、透明電極と後述する金属電極の間の有機層は2層となる。
 いずれの有機層4への電荷注入又は正孔注入を容易にするという観点から、透明電極3上或いは有機層4上に、フッ化リチウム(LiF)、Li等の金属フッ化物、Ca、Ba、Cs等の活性の高いアルカリ土類金属、有機絶縁材料等からなる層を設けてもよい。また、透明電極からの正孔注入を容易にするという観点から、有機層と透明電極の間に正孔注入層として、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、または導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマーなどからなる層を設けても良い。
 また、有機層4が陽極バッファー層11、正孔輸送層12、及び電子輸送層13からなる積層体である場合、硬化樹脂層の表面に形成されている凹凸の形状を維持するという観点から、陽極バッファー層11、正孔輸送層12、及び電子輸送層13の厚みは、それぞれ1~50nmの範囲、5~200nmの範囲、及び5~200nmの範囲であることが好ましい。また、有機層4が正孔輸送層、発光層、及び電子輸送層からなる積層体である場合、正孔輸送層、発光層、及び電子輸送層の厚みは、それぞれ1~200nmの範囲、5~100nmの範囲、及び5~200nmの範囲であることが好ましい。いずれの有機層4を積層する方法としては、蒸着法、スパッタ法、ダイコート法等の公知の方法を適宜採用することができる。これらの方法の中でも、樹脂80の表面に形成されている凹凸の形状を維持するという観点から、蒸着法が好ましい。
 有機EL素子形成工程においては、次いで、図4に示すように、有機層4上に符号5で表される金属電極を、樹脂80の表面に形成されている凹凸の形状が維持されるようにして積層する。金属電極5の材料としては、仕事関数の小さな物質を適宜用いることができ、特に限定されないが、例えば、アルミニウム、MgAg、MgIn、AlLiが挙げられる。また、金属電極5の厚みは50~500nmの範囲であることが好ましい。厚みが前記下限未満では、導電性が低下し易く、前記上限を超えると、凹凸形状の維持が困難となる可能性がある。金属電極5は、蒸着法、スパッタ法等の公知の方法を採用して積層することができる。これらの方法の中でも、樹脂80の表面に形成されている凹凸構造を維持するという観点から、蒸着法が好ましい。こうして、図4に示すような構造の有機EL素子200が得られる。
 本発明の有機EL素子の製造方法においては、基材10上の樹脂80が山型構造を有しているので、透明電極3、有機層4及び金属電極5がそれぞれ樹脂80の山形構造が維持されるようにして積層され易く、有機層4で生じた光が各界面において全反射して素子の内部において多重反射を繰り返すことを十分に抑制できる。また、透明支持基板と空気との界面において全反射してしまった光を、回折効果により再出射させることもできる。さらに、透明電極3、有機層4及び金属電極5もまた樹脂層80の表面に形成されている山型構造と同様の構造になり易いので、その結果、透明電極3と金属電極5との電極間距離が部分的に短くなる。そのため、透明電極3と金属電極5との電極間距離が均一なものと比較して、電圧印加時において電界強度の増加を見込むことができ、有機EL素子の発光効率を向上させることもできる。
 本発明に従って製造された回折格子及びそれを含む有機EL素子において、回折格子の表面(硬化した硬化性樹脂表面)に形成されている凹凸の平均高さは、前述のように5~200nmの範囲であることが好ましく、20~200nmの範囲であることがより好ましく、50~150nmの範囲であることが更に好ましい。
 本発明に従って製造された回折格子及びそれを含む有機EL素子において、回折格子の表面(硬化した硬化性樹脂表面)に形成されている凹凸の平均ピッチは、前述のように100~600nmの範囲であることが好ましく、200~600nmの範囲であることがより好ましい。
 本発明に従って製造された回折格子及びそれを含む有機EL素子において、本発明者の知見によれば、回折格子の表面(硬化した硬化性樹脂表面)に形成されている凹凸構造の断面形状は、後述する方法で求めた断面凹凸深さ分布の平均値mと中央値Mが、下記式:
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
を満たすことが好ましい。このような中央値(M)及び平均値(m)が前記式を満たす場合には、回折格子を有機EL素子等に用いた場合にリーク電流の発生を十分に抑制することが可能となると考えられる。
 また、本発明に従って製造された回折格子及びそれを含む有機EL素子において、回折格子の表面(硬化した硬化性樹脂表面)に形成されている凹凸構造の断面形状の尖度が-1.2以上であることが好ましく、-1.2~1.2であることがより好ましい。このような尖度が前記下限未満では、回折格子を有機EL素子に利用した場合にリーク電流が発生し易くなり、前記上限を超えると、回折格子表面(樹脂層)の凹凸が少なくなり、回折効果を十分に得ることができなくなるばかりか、その突起の部分に電界が集中し易くなり、リーク電流が発生し易くなると考えられる。尖度及びその測定方法については後述する。
 以下、本発明を、実施例及び比較例により、具体的に説明するが、本発明はそれらの実施例に限定されるものではない。
 最初に、以下の実施例及び比較例で用いた5種類のブロック共重合体について説明する。5種類のブロック共重合体はいずれも、第1のポリマーセグメントとしてポリスチレン(以下、適宜「PS」と略する)を、第2のポリマーセグメントとしてポリメチルメタクリレート(以下、適宜「PMMA」と略する)を用いた。ブロック共重合体における第1及び第2のポリマーセグメントの体積比(第1のポリマーセグメント:第2のポリマーセグメント)は、ポリスチレンの密度が1.05g/cmであり、ポリメチルメタクリレートの密度が1.19g/cmであるものとして算出した。ポリマーセグメント又はポリマーの数平均分子量(Mn)及び重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(東ソー(株)製、型番「GPC-8020」、TSK-GEL SuperH1000、SuperH2000、SuperH3000及びSuperH4000を直列に接続したもの)を用いて測定した。ポリマーセグメントのガラス転移点(Tg)は、示差走査熱量計(Perkin-Elmer社製、製品名「DSC7」)を用いて、0~200℃の温度範囲について20℃/minの昇温速度にて昇温しつつ測定した。ポリスチレン及びポリメチルメタクリレートの溶解度パラメーターはそれぞれ9.0及び9.3である(化学便覧 応用編 改定2版参照)。
ブロック共重合体1(以下、適宜、BCP-1と略する)
PSとPMMAのブロック共重合体(Polymer Source社製)、
PSセグメントのMn=868,000、
PMMAセグメントのMn=857,000、
ブロック共重合体のMn=1,725,000
PSセグメントとPMMAセグメントの体積比(PS:PMMA)=53:47、
分子量分布(Mw/Mn)=1.30、
PSセグメントのTg=96℃、
PMMAセグメントのTg=110℃、
ブロック共重合体2(以下、適宜、BCP-2と略する)
PSとPMMAのブロック共重合体(Polymer Source社製)、
PSセグメントのMn=750,000、
PMMAセグメントのMn=720,000、
ブロック共重合体のMn=1,470,000、
PSセグメントとPMMAセグメントの体積比(PS:PMMA)=54:46、
分子量分布(Mw/Mn)=1.21、
PSセグメントのTg=107℃、
PMMAセグメントのTg=134℃、
ブロック共重合体3(以下、適宜、BCP-3と略する)
PSとPMMAのブロック共重合体(Polymer Source社製)、
PSセグメントのMn=500,000、
PMMAセグメントのMn=480,000、
ブロック共重合体のMn=980,000、
PSセグメントとPMMAセグメントの体積比(PS:PMMA)=54:46、
分子量分布(Mw/Mn)=1.18、
PSセグメントのTg=107℃、
PMMAセグメントのTg=134℃、
ブロック共重合体4(以下、適宜、BCP-4と略する)
PSとPMMAのブロック共重合体(Polymer Source社製)、
PSセグメントのMn=270,000、
PMMAセグメントのMn=289,000、
ブロック共重合体のMn=559,000、
PSセグメントとPMMAセグメントの体積比(PS:PMMA)=51:49、
分子量分布(Mw/Mn)=1.18、
PSセグメントのTg=110℃、
PMMAセグメントのTg=124℃、
ブロック共重合体5(以下、適宜、BCP-5と略する)
PSとPMMAのブロック共重合体(Polymer Source社製)、
PSセグメントのMn=133,000、
PMMAセグメントのMn=130,000、
ブロック共重合体のMn=263,000、
PSセグメントとPMMAセグメントの体積比(PS:PMMA)=54:46、
分子量分布(Mw/Mn)=1.15、
PSセグメントのTg=110℃、
PMMAセグメントのTg=124℃、
 150mgのブロック共重合体1、およびポリエチレンオキシドとして38mgの東京化成製ポリエチレングリコール4,000(Mw=3000、Mw/Mn=1.10)に、トルエンを、総量が10gになるように加えて溶解させた。この溶液を孔径0.5μmのメンブレンフィルターでろ過してブロック共重合体溶液を得た。得られたブロック共重合体溶液を、基材としてのポリフェニレンスルフィドフィルム(東レ(株)製トレリーナ)上に、スピンコートにより200~250nmの膜厚で塗布した。スピンコートは、回転速度500rpmで10秒間行った後、引き続いて800rpmで30秒間行った。スピンコートで塗布された薄膜を室温で10分間放置して乾燥した。
 次いで、薄膜が形成された基材を、170℃のオーブン中で5時間加熱した(第1アニール処理)。加熱後の薄膜の表面には、凹凸が観察されて、薄膜を構成するブロック共重合体がミクロ層分離していることが分かった。この薄膜の断面を透過型電子顕微鏡(TEM)(日立社製H-7100FA)により観察した。図5Aの観察写真に示すように、RuO4染色によりPS部分が黒く、PMMA部分が白く映っている。
 上記のように加熱された薄膜を、以下のようにしてエッチング処理して基材上のPMMAを選択的に分解除去する。薄膜に、高圧水銀灯を用いて30J/cmの照射強度で紫外線を照射した。次いで、薄膜を酢酸中に浸漬し、イオン交換水で洗浄した後、乾燥した。この結果、上記加熱処理により薄膜表面に現れた凹凸よりも明らかに深い凹凸パターンが基材上に形成された。
 次いで、エッチング処理により形成された凹凸パターンを山形構造に変形(山形化処理)するために、基材を140℃のオーブン中で1時間の加熱処理(第2アニール処理)を行った。
 上記山形化処理された薄膜の表面に、スパッタにより、電流シード層として10nm程度の薄いニッケル層を形成した。次いで、この薄膜付き基材をスルファミン酸ニッケル浴中に入れ、温度50℃で、電鋳(最大電流密度0.05A/cm)処理してニッケルを厚み250μmになるまで析出させた。こうして得られたニッケル電鋳体から薄膜付き基材を機械的に剥離した。次に、ニッケル電鋳体を日本シービーケミカル製ケミゾール2303中に浸漬し、50℃にて2時間攪拌しながら洗浄した。その後、ニッケル電鋳体に、アクリル系UV硬化樹脂を塗布して硬化し、剥離することを3回繰り返すことで、電鋳体の表面に一部付着していたポリマー成分を除去した。
 ポリマー成分が除去されたニッケル電鋳体の断面を走査型電子顕微鏡(FE-SEM:日立製作所社製S4800)により観察した。観察結果を図5Bに示す(拡大倍率10万倍)。図5Bからすれば、ニッケル電鋳体の凹凸は滑らかであり、凸部の断面は、オーバーハングのない滑らかな山形形状であることが分かる。
 次いで、ニッケル電鋳体をダイキン化成品販売社製HD-2101THに約1分浸し、乾燥した後、一晩静置した。翌日、ニッケル電鋳体を、ダイキン化成品販売社製HDTH中に浸漬して約1分間超音波処理洗浄を行った。こうして離型処理されたニッケルモールドを得た。
 次に、PET基板(東洋紡製、コスモシャインA-4100)上にフッ素系UV硬化性樹脂を塗布し、ニッケルモールドを押し付けながら、紫外線を600mJ/cmで照射することでフッ素系UV硬化性樹脂を硬化させた。樹脂が硬化後、ニッケルモールドを硬化した樹脂から剥離した。こうしてニッケルモールドの表面形状が転写された樹脂膜付きPET基板からなる回折格子を得た。
 この回折格子について、樹脂表面の凹凸形状を原子間力顕微鏡(SIIナノテクノロジー社製の環境制御ユニット付走査型プローブ顕微鏡「NanonaviIIステーション/E-sweep」)を用いて解析画像を得た。原子間力顕微鏡の解析条件以下の通りである。
 測定モード:ダイナミックフォースモード
 カンチレバー:SI-DF40(材質:Si、レバー幅:40μm、チップ先端の直径:10nm)
 測定雰囲気:大気中
 測定温度:25℃。
 得られた回折格子の樹脂表面の凹凸解析画像を図5Eに示す。なお、比較のため、エッチング処理によりPMMAが選択的に除去されたブロック共重合体の凹凸パターンの凹凸解析画像を図5Cに、電鋳に形成されたモールドの凹凸パターンの凹凸解析画像を図5Dにそれぞれ示す。図5Dに示すパターンは、図5Cに示すパターンから転写されたものであるので図5Cのパターンとは逆のパターンであるが、図5C、5D及び5Eはいずれも模様の規則性やピッチが共通しており、エッチング処理によりPMMAが選択的に除去されたブロック共重合体の凹凸パターンは、電鋳及び、その後の樹脂への転写によっても良好に反映されていることが分かる。
 また、得られた回折格子の樹脂表面近傍の断面の凹凸解析画像を図5Fに示す。図5E及びFに示した回折格子の凹凸解析画像から凹凸の平均高さ、凹凸の平均ピッチ、フーリエ変換像、凹凸深さの分布の平均値及び中央値、凹凸の尖度についてそれぞれ以下のような方法で求めた。
<凹凸の平均高さ>
 回折格子の任意の3μm角(縦3μm、横3μm)の測定領域を測定して、上記のようにして凹凸解析画像を求める。かかる凹凸解析画像中における、任意の凹部及び凸部との深さ方向の距離を100点以上測定し、その平均を算出して凹凸の平均高さ(深さ)とする。この例で得られた解析画像より凹凸パターンの平均高さは62nmであった。
<凹凸の平均ピッチ>
 回折格子の任意の3μm角(縦3μm、横3μm)の測定領域を測定して上記のようにして凹凸解析画像を求める。かかる凹凸解析画像中における、任意の隣り合う凸部同士又は隣り合う凹部同士の間隔を100点以上測定し、その平均を算出して凹凸の平均ピッチとする。この例で得られた解析画像より凹凸パターンの平均ピッチは480nmであった。
<フーリエ変換像>
 回折格子の任意の3μm角(縦3μm、横3μm)の測定領域を測定して上記のようにして凹凸解析画像を求める。得られた凹凸解析画像に対し、1次傾き補正を含むフラット処理を施した後に、2次元高速フーリエ変換処理を施すことによりフーリエ変換像を得た。得られたフーリエ変換像を図5Gに示す。図5Gに示す結果からも明らかなように、フーリエ変換像は波数の絶対値が0μm-1である原点を略中心とする円状の模様を示しており、且つ前記円状の模様が波数の絶対値が10μm-1以下の範囲内となる領域内に存在することが確認された。
 なお、フーリエ変換像の円状の模様は、フーリエ変換像において輝点が集合することにより観測される模様である。ここにいう「円状」とは、輝点が集合した模様がほぼ円形の形状に見えることを意味し、外形の一部が凸状又は凹状となっているように見えるものも含む概念である。輝点が集合した模様がほぼ円還状に見えることもあり、この場合を「円還状」として表現する。なお、「円還状」は、環の外側の円や内側の円の形状がほぼ円形の形状に見えるものも含み且つかかる環の外側の円や内側の円の外形の一部が凸状又は凹状となっているように見えるものも含む概念である。また、「円状又は円環状の模様が波数の絶対値が10μm-1以下(より好ましくは1.25~10μm-1、更に好ましくは1.25~5μm-1)の範囲内となる領域内に存在する」とは、フーリエ変換像を構成する輝点のうちの30%以上(より好ましくは50%以上、更により好ましくは80%以上、特に好ましくは90%以上)の輝点が波数の絶対値が10μm-1以下(より好ましくは1.25~10μm-1、更に好ましくは1.25~5μm-1)の範囲内となる領域内に存在することをいう。
 前記凹凸解析画像の2次元高速フーリエ変換処理は、2次元高速フーリエ変換処理ソフトウエアを備えたコンピュータを用いた電子的な画像処理によって容易に行うことができる。
<凹凸深さの分布の平均値及び中央値>
 回折格子の任意の3μm角(縦3μm、横3μm)の測定領域を測定して凹凸解析画像を求める。その際に測定領域内の16384点(縦128点×横128点)以上の測定点における凹凸高さのデータをナノメートルスケールでそれぞれ求める。この実施例で用いたE-sweepでは、3μm角の測定領域内において65536点(縦256点×横256点)の測定(256×256ピクセルの解像度での測定)を行った。このようにして測定される凹凸高さ(nm)に関して、先ず、全測定点のうち、基板の表面からの高さが最も高い測定点Pを求める。そして、かかる測定点Pを含み且つ基板の表面と平行な面を基準面(水平面)として、その基準面からの深さの値(測定点Pにおける基板からの高さの値から各測定点における基板からの高さを差し引いた差分)を凹凸深さのデータとして求める。なお、このような凹凸深さデータは、E-sweep中のソフトにより自動的に計算して求めることが可能であり、このような自動的に計算して求められた値を凹凸深さのデータとして利用できる。このようにして、各測定点における凹凸深さのデータを求めた後、凹凸の深さ分布の平均値(m)は、下記式(I):
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
[式(I)中、Nは測定点の総数(総ピクセル数)を示し、iは1~Nまでの整数のうちのいずれかを示し、xはi番目の測定点の凹凸深さのデータを示し、mは凹凸の深さ分布の平均値を示す。]
を計算することにより求めることができる。また、凹凸の深さ分布の中央値(M)は、1~N番目までの全測定点における凹凸深さのデータxを昇順に並べ替えて、これをx(i)と表した場合(この場合、高さの順はx(1)<x(2)<x(3)<・・・<x(N)である。)において、Nが奇数であるか或いは偶数であるかに応じて、下記式(II):
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
[式(II)中、Nは測定点の総数(総ピクセル数)を示し、Mは凹凸の深さ分布の中央値を示す。]
中のいずれかの式を計算することにより求めることができる。
 この例で得られた回折格子の凹凸の深さ分布の平均値(m)は、52.21nmであり、凹凸の深さ分布の中央値(M)は57.00nmであった。
<凹凸の尖度>
 上述の深さ分布の中央値(M)及び深さ分布の平均値(m)の測定方法と同様にして3μm角の測定領域内の16384点(縦128点×横128点)以上の測定点において凹凸深さのデータを求める。この例では、65536点(縦256点×横256点)での測定点を採用した。その後、各測定点の凹凸深さのデータに基づいて凹凸の深さ分布の平均値(m)と凹凸の深さ分布の標準偏差(σ)を計算する。なお、平均値(m)は、上述のように、上記式(I)を計算して求めることができる。一方、深さ分布の標準偏差(σ)は、下記式(III):
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
[式(III)中、Nは測定点の総数(総ピクセル数)を示し、xはi番目の測定点の凹凸深さのデータを示し、mは凹凸の深さ分布の平均値を示す。]
を計算して求めることができる。次いで、このようにして求められた平均値(m)及び標準偏差(σ)の値に基づいて、尖度(k)は、下記式(IV):
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
[式(IV)中、Nは測定点の総数(総ピクセル数)を示し、xはi番目の測定点の凹凸深さのデータを示し、mは凹凸の深さ分布の平均値を示し、σは標準偏差の値を示す。]
を計算することにより求めることができる。
 この例で得られた回折格子の凹凸の尖度は-0.546であった。
<有機EL素子の製造>
 上記のようにして得られた回折格子としてのUV硬化樹脂フィルム上に、透明電極(ITO、厚み:120nm)、正孔輸送層(N,N’-ジフェニル-N,N’-ビス(3-メチルフェニル)-1,1’-ジフェニル-4,4’-ジアミン、厚み:40nm)、電子輸送層(8-ヒドロキシキノリンアルミニウム、厚み:30nm)、フッ化リチウム層(厚み:1.5nm)、及び金属電極(アルミニウム、厚み:100nm)を、硬化樹脂層の表面に形成されている凹凸の形状が維持されるようにして、それぞれ蒸着法により積層して、図4に示すような構造を有する有機EL素子を得た。
 120mgのブロック共重合体2、および30mgの東京化成製ポリエチレングリコール4,000に、トルエンを、総量が10gになるように加えて、溶解させた後、孔径0.5μmのメンブレンフィルターでろ過してブロック共重合体溶液を得た。
 次に、500mlのヘプタンに、オクタデシルジメチルクロロシラン(ODS)を0.7g加え、攪拌して2.0mMのODS溶液を作製した。この溶液中に洗浄済みの1.1mm厚みのガラス基板を浸漬させ、24時間静置した。この処理基板をクロロホルムで10分間超音波洗浄した後、純水で10分間超音波洗浄し、乾燥させることで、ODS処理ガラス基板を得た。
 得られたブロック共重合体溶液を、ODS処理ガラス基板上に、スピンコートにより200~250nmの膜厚で塗布して薄膜とした。スピンコートは、回転速度500rpmで10秒間行った後、800rpmで30秒間行った。スピンコート後、薄膜を室温で10分間放置して乾燥した。
 次いで、基板を160℃のオーブン中で3時間加熱した(第1アニール処理)。加熱後の基材表面の薄膜には、凹凸が形成されており、ブロック共重合体がミクロ層分離していることが観察された。
 加熱した薄膜を以下のようにしてエッチング処理した。高圧水銀灯を用いて30J/cmの照射強度で紫外線を照射した後に、アセトン中に浸漬し、イオン交換水で洗浄した後、乾燥した。このエッチング処理により基板上のPMMAが選択的に除去されて微細凹凸パターンが形成された薄膜を得た。
 薄膜を山形化処理するために、基材を125℃のオーブン中で3時間の加熱処理(第2アニール処理)を行った。
 次いで、この薄膜表面にスパッタにより10nm程度の薄いニッケル層を形成した後、スルファミン酸ニッケル浴中に入れ、実施例1と同じ条件で電鋳処理してニッケルを析出させ、厚みを250μmとした。こうしてニッケルが堆積された基材から、ニッケル電鋳体を機械的に剥離した。基材剥離後のニッケル電鋳体を、日本シービーケミカル製ケミゾール2303中に浸漬し、50℃にて2時間攪拌しながら洗浄した。その後、テトラヒドロフラン溶液に浸漬し、超音波で30分間洗浄処理を行った。目視では電鋳体の表面に一部付着していたポリマー成分を除去した。
 次いで、ニッケル電鋳体をダイキン化成品販売社製HD-2101THに約1分浸し、乾燥した後、一晩静置した。翌日ダイキン化成品販売社製HDTH中に浸漬して約1分間超音波処理洗浄を行い、離型処理したニッケルモールドを得た。
 次に、PET基板(東洋紡製、コスモシャインA-4100)上にフッ素系UV硬化性樹脂を塗布し、ニッケルモールドを押し付けた後、紫外線を600mJ/cmで照射してフッ素系UV硬化性樹脂を硬化させ、その後、ニッケルモールドを剥離した。こうしてニッケルモールドの表面形状が転写されたUV硬化樹脂フィルムを得た。再度、PET基板(東洋紡製、コスモシャインA-4100)上にフッ素系UV硬化性樹脂を塗布し、UV硬化樹脂フィルムを押し付けた後、紫外線を600mJ/cmで照射してフッ素系UV硬化性樹脂を硬化させ、その後、UV硬化樹脂フィルムを剥離し、第二のUV硬化樹脂フィルムを得た。さらに、シランカップリング処理したガラス上にフッ素系UV硬化性樹脂を塗布し、上記第二のUV硬化樹脂フィルムを押し付けた後、紫外線を600mJ/cmで照射してフッ素系UV硬化性樹脂を硬化させ、その後、第二のUV硬化樹脂フィルムを剥離して、ガラス基板上にパターンが形成された回折格子を得た。この回折格子の凹凸パターンについて、表面凹凸の形状を実施例1と同様にして原子間力顕微鏡を用いて解析し、解析画像を得た。原子間力顕微鏡の解析条件は、実施例1と同様である。
 得られた凹凸解析画像を図6Dに示す。なお、比較のため、エッチング処理によりPMMAが選択的に除去されたブロック共重合体の凹凸パターンの凹凸解析画像を図6Aに、エッチング処理後の第2アニール工程により山形化処理された凹凸パターンの凹凸解析画像を図6Bに、電鋳に形成されたモールドの凹凸パターンの凹凸解析画像を図6Cにそれぞれ示す。図6Cに示すパターンは、図6A、6B及び6Dとは逆のパターンであるが、いずれも模様の規則性やピッチが共通しており、エッチング処理によりPMMAが選択的に除去されたブロック共重合体の凹凸パターンの平面形状は、第2加熱、電鋳及び、その後の樹脂への転写によっても良好に反映されていることが分かる。
 また、得られた回折格子の表面近傍の断面の凹凸解析画像を図6Eに示す。回折格子の表面の解析画像(図6D及び6E)から、回折格子の凹凸の平均高さ、凹凸の平均ピッチ、凹凸深さの分布の平均値(m)及び中央値(M)、凹凸の尖度についてそれぞれ実施例1と同様にして求めた。それらの結果について以下に記載する。
 平均高さ:55nm
 平均ピッチ:320nm
 深さの分布の平均値(m):44.93nm
 深さの分布の中央値(M):45.7nm
 尖度:-1.13
 また、解析画像から得られたフーリエ変換像を図6Fに示す。図6Fに示す結果からも明らかなように、フーリエ変換像は波数の絶対値が0μm-1である原点を略中心とする円状の模様を示しており、且つ前記円状の模様が波数の絶対値が10μm-1以下の範囲内となる領域内に存在することが確認された。
<有機EL素子の製造>
 上記のようにして得られた回折格子としてのフッ素系UV硬化性樹脂よりなるパターンが形成されたガラス基板上に、透明電極(ITO、厚み:120nm)、正孔輸送層(N,N’-ジフェニル-N,N’-ビス(3-メチルフェニル)-1,1’-ジフェニル-4,4’-ジアミン、厚み:40nm)、電子輸送層(8-ヒドロキシキノリンアルミニウム、厚み:30nm)、フッ化リチウム層(厚み:1.5nm)、及び金属電極(アルミニウム、厚み:100nm)を、硬化樹脂層の表面に形成されている凹凸の形状が維持されるようにして、それぞれ蒸着法により積層して有機EL素子を得た。
<有機EL素子の発光効率の評価>
 この実施例で得られた有機EL素子の発光効率を以下の方法で測定した。得られた有機EL素子に電圧を印加し、印加電圧V及び有機EL素子に流れる電流Iを印加測定器(株式会社エーディーシー社製、R6244)にて、また全光束量Lをスペクトラ・コープ社製の全光束測定装置にて測定した。このようにして得られた印加電圧V、電流I及び全光束量Lの測定値から輝度値L’を算出し、電流効率については、下記計算式(F1):
電流効率=(L’/I)×S・・・(F1)
電力効率については、下記計算式(F2):
電力効率=(L’/I/V)×S・・・(F2)
をそれぞれ用いて、有機EL素子の電流効率及び電力効率を算出した。上記式において、Sは素子の発光面積である。上記式を用いて得られた有機EL素子の電流効率の輝度L’対する変化を示すグラフを図6Gに示す。また、上記式を用いて算出された有機EL素子の電力効率の輝度L’対する変化を示すグラフを図6Hに示す。図6G及び図6Hにおいて、四角はこの実施例の結果を示し、丸は回折格子の凹凸パターンが形成されていないガラス基板上に上記と同様にして各層を積層して製造した有機EL素子の結果を示す。
なお、輝度L’の値は、有機EL素子の配光特性がランバート則にしたがうものと仮定し、下記計算式(F3):
L’=L/π/S・・・(F3)
で換算した。
 図6Gに示した結果より、この実施例の有機EL素子は、ガラス基板上に凹凸を有しない有機EL素子と比較して、輝度500~2000cd/mにおいて、約2.5倍の電流効率を示していることが分かる。また、図6Hに示した結果より、この実施例の有機EL素子は、ガラス基板上に凹凸を有しない有機EL素子と比較して、輝度500~2000cd/mにおいて、約3倍の電流効率を示していることが分かる。それゆえ、本発明の有機EL素子は、十分な外部取り出し効率を有している。
<有機EL素子の発光指向性の評価>
 この実施例で得られた有機EL素子の発光の指向性を以下の方法で評価した。発光させた有機EL素子を全ての方向(全周囲360°の方向)から目視により観察した。実施例2で得られた有機EL素子においては、全周囲360°のいずれの方向から観察しても、特に明るい場所、又は特に暗い場所は観察されず、全ての方向に均等な明るさを呈していた。このように、本発明の有機EL素子は、発光の指向性が十分に低いことが確認された。
 120mgのブロック共重合体2、および30mgの東京化成製ポリエチレングリコール4,000に、トルエンを、総量が10gになるように加えて、溶解させた後、孔径0.5μmのメンブレンフィルターでろ過してブロック共重合体溶液を得た。
 次に、4.75gのメチルイソブチルケトンに170mgのメチルトリメトキシシラン(MTMS)、および89mgの1,2-ビス(トリメトキシシリル)エタン(BTMSE)を添加し、攪拌することで、メチルトリメトキシシラン/1,2-ビス(トリメトキシシリル)エタン溶液を作製した。この溶液を1.1mm厚みの洗浄済みガラス基板にスピンコートし、メチルトリメトキシシラン/1,2-ビス(トリメトキシシリル)エタン撚りなる塗膜付きガラス基板を得た。スピンコートは回転速度500rpmで10秒間行った後、引き続いて800rpmで30秒間行った。この塗膜付きガラス基板を窒素雰囲気下280℃で6時間焼成し、オルガノシリケート処理ガラス基板を得た。
 得られたブロック共重合体溶液を、オルガノシリケート処理ガラス基板上に、スピンコートにより200~250nmの膜厚で塗布して薄膜を形成した。スピンコートは、回転速度500rpmで10秒間行った後、引き続いて800rpmで30秒間行った。スピンコート後、薄膜を室温で10分間放置して乾燥した。
 次いで、基材を160℃のオーブン中で6時間加熱した(第1アニール処理)。加熱後の基材表面の薄膜には、凹凸が形成されており、ブロック共重合体がミクロ層分離していることが観察された。
 加熱した薄膜を以下のようにしてエッチング処理した。高圧水銀灯を用いて30J/cmの照射強度で紫外線を照射した後に、アセトン中に浸漬し、イオン交換水で洗浄した後、乾燥した。このエッチング処理により基板上のPMMAが選択的に除去されて微細凹凸パターンが形成された薄膜を得た。
 薄膜を山形化処理するために、基材を125℃のオーブン中で1時間の加熱処理(第2アニール処理)を行った。
 次いで、この薄膜表面にスパッタにより10nm程度の薄いニッケル層を形成した後、スルファミン酸ニッケル浴中に入れ、実施例1と同じ条件で電鋳処理してニッケルを析出させ、厚みを250μmとした。こうしてニッケルが堆積された基材をテトラヒドロフラン溶液中に浸漬し、基材からニッケル電鋳体を剥離した。基材剥離後のニッケル電鋳体を、テトラヒドロフラン溶液中に浸漬し、超音波で30分間洗浄した。目視では、電鋳造体の表面に一部付着していたポリマー成分を除去した。
 次いで、ニッケル電鋳体をダイキン化成品販売社製HD-2101THに約1分浸し、乾燥した後、一晩静置した。翌日ダイキン化成品販売社製HDTH中に浸漬して約1分間超音波処理洗浄を行い、離型処理したニッケルモールドを得た。次にPET基板(東洋紡製、コスモシャインA-4100)上にフッ素系UV硬化性樹脂を塗布し、ニッケルモールドを押し付けた後、紫外線を600mJ/cmで照射してフッ素系UV硬化性樹脂を硬化させた後、ニッケルモールドを剥離した。こうしてニッケルモールドの表面形状が転写されたUV硬化樹脂フィルムを得た。さらに、シランカップリング処理したガラス上にフッ素系UV硬化性樹脂を塗布し、上記UV硬化樹脂フィルムを押し付けた後、紫外線を600mJ/cmで照射してフッ素系UV硬化性樹脂を硬化させ、その後、UV硬化樹脂フィルムを剥離して、ガラス基板からなる回折格子を得た。この回折格子の凹凸パターンについて、表面凹凸の形状を実施例1で使用した原子間力顕微鏡を用いて解析し、解析画像を得た。原子間力顕微鏡の解析条件は、実施例1と同様である。
 得られた凹凸解析画像を図7Cに示す。なお、比較のため、エッチング処理によりPMMAが選択的に除去されたブロック共重合体の凹凸パターンの凹凸解析画像を図7Aに、エッチング処理後の第2アニール工程により山形化処理された凹凸パターンの凹凸解析画像を図7Bにそれぞれ示す。図7A、7B及び7Cから分かるパターンは、いずれも模様の規則性やピッチが共通しており、エッチング処理によりPMMAが選択的に除去されたブロック共重合体の凹凸パターンの平面形状は、第2加熱処理及びモールドの樹脂への転写によっても良好に反映されていることが分かる。
 また、得られた回折格子の表面近傍の断面の凹凸解析画像を図7Dに示す。それらの回折格子の表面の解析画像から、回折格子の凹凸の平均高さ、凹凸の平均ピッチ、凹凸深さの分布の平均値(m)及び中央値(M)、凹凸の尖度についてそれぞれ実施例1と同様にして求めた。それらの結果について以下に記載する。
 平均高さ:61nm
 平均ピッチ:310nm
 深さの分布の平均値(m):48.69nm
 深さの分布の中央値(M):50.41nm
 尖度:-1.17
 また、解析画像から得られたフーリエ変換像を図7Eに示す。図7Eに示す結果からも明らかなように、フーリエ変換像は波数の絶対値が0μm-1である原点を略中心とする円状の模様を示しており、且つ前記円状の模様が波数の絶対値が10μm-1以下の範囲内となる領域内に存在することが確認された。
 上記のようにして得られた回折格子としての凹凸が形成されたガラス基板上に、透明電極(ITO、厚み:120nm)、正孔輸送層(N,N’-ジフェニル-N,N’-ビス(3-メチルフェニル)-1,1’-ジフェニル-4,4’-ジアミン、厚み:40nm)、電子輸送層(8-ヒドロキシキノリンアルミニウム、厚み:30nm)、フッ化リチウム層(厚み:1.5nm)、及び金属電極(アルミニウム、厚み:100nm)を、硬化樹脂層の表面に形成されている凹凸の形状が維持されるようにして、それぞれ蒸着法により積層して有機EL素子を得た。
 120mgのブロック共重合体3、および30mgの東京化成製ポリエチレングリコール4,000に、トルエンを、総量が10gになるように加えて、溶解させた後、孔径0.5μmのメンブレンフィルターでろ過してブロック共重合体溶液を得た。
 4.75gのメチルイソブチルケトンに170mgのメチルトリメトキシシラン(MTMS)、および89mgの1,2-ビス(トリメトキシシリル)エタン(BTMSE)を添加し、攪拌することで、メチルトリメトキシシラン/1,2-ビス(トリメトキシシリル)エタン溶液を作製した。この溶液を1.1mm厚みの洗浄済みガラス基板にスピンコートし、メチルトリメトキシシラン/1,2-ビス(トリメトキシシリル)エタンの塗膜付のガラス基板を得た。スピンコートは、回転速度500rpmで10秒間行った後、引き続き800rpmで30秒間行った。次いで、この塗膜付ガラス基板を窒素雰囲気下300℃で6時間焼成し、オルガノシリケート処理ガラス基板を得た。
 得られたブロック共重合体溶液をオルガノシリケート処理ガラス基板上に、スピンコートにより200~250nmの膜厚で塗布した。スピンコートは、回転速度500rpmで10秒間行った後、引き続き800rpmで30秒間行った。スピンコート後、薄膜を室温で10分間放置して乾燥した。
 次いで、基板を160℃のオーブン中で6時間加熱した(第1アニール処理)。加熱後の基材表面の薄膜には、凹凸が形成されており、ブロック共重合体がミクロ層分離していることが観察された。
 加熱した薄膜を以下のようにしてエッチング処理した。高圧水銀灯を用いて30J/cmの照射強度で紫外線を照射した後に、アセトン中に浸漬し、イオン交換水で洗浄した後、乾燥した。このエッチング処理により基材上のPMMAが選択的に除去されて微細凹凸パターンが形成された薄膜を得た。
 薄膜を山形化処理するために、基材を125℃のオーブン中で1時間の加熱処理(第2アニール処理)を行った。
 次いで、この薄膜表面にスパッタにより10nm程度の薄いニッケル層を形成した後、スルファミン酸ニッケル浴中に入れ、実施例1と同じ条件で電鋳処理してニッケルを析出させ、厚みを250μmとした。こうしてニッケルが堆積された基材から、ニッケル電鋳体を機械的に剥離した。基材剥離後のニッケル電鋳体に、アクリル系UV硬化樹脂を塗布して硬化し、剥離することを3回繰り返し、さらに、日本シービーケミカル製ケミゾール2303中に浸漬し、50℃にて2時間攪拌しながら洗浄することで、目視では電鋳体の表面に一部付着していたポリマー成分を除去した。
 次いで、ニッケル電鋳体をダイキン化成品販売社製HD-2101THに約1分浸し、乾燥した後、一晩静置した。翌日ダイキン化成品販売社製HDTH中に浸漬して約1分間超音波処理洗浄を行い、離型処理したニッケルモールドを得た。次に、シリコーン系ポリマー[シリコーンゴム(ワッカーケミ社製、製品名「Elastosil RT601」)90質量%と硬化剤10質量%との混合樹脂組成物]をニッケルモールド上に滴下法により塗布し、50℃にて1時間加熱して硬化させた後に、ニッケルモールドから取り外してニッケルモールドの表面形状が転写されたシリコーンゴムを得た。シランカップリング処理したガラス上にフッ素系UV硬化性樹脂を塗布し、このシリコーンゴムを押し付けた後、紫外線を600mJ/cmで照射してフッ素系UV硬化性樹脂を硬化させ、その後、シリコーンゴムを剥離して、フッ素系樹脂の凹凸パターンが形成されたガラス基板からなる回折格子を得た。
 この回折格子の凹凸パターンについて、表面凹凸の形状を実施例1で使用した原子間力顕微鏡を用いて解析し、解析画像を得た。原子間力顕微鏡の解析条件は、実施例1と同様である。
 得られた凹凸解析画像を図8Cに示す。なお、比較のため、エッチング処理によりPMMAが選択的に除去されたブロック共重合体の凹凸パターンの凹凸解析画像を図8Aに、エッチング処理後の第2アニール工程により山形化処理された凹凸パターンの凹凸解析画像を図8Bにそれぞれ示す。図8A、8B及び8Cから分かるパターンは、いずれも模様の規則性やピッチが共通しており、エッチング処理によりPMMAが選択的に除去されたブロック共重合体の凹凸パターンの平面形状は、第2アニール処理及びモールドの樹脂への転写によっても良好に反映されていることが分かる。
 また、得られた回折格子の表面近傍の断面の凹凸解析画像を図8Dに示す。それらの回折格子の表面の解析画像から、回折格子の凹凸の平均高さ、凹凸の平均ピッチ、凹凸深さの分布の平均値(m)及び中央値(M)、凹凸の尖度についてそれぞれ実施例1と同様にして求めた。それらの結果について以下に記載する。
 平均高さ:58nm
 平均ピッチ:300nm
 深さの分布の平均値(m):51.96nm
 深さの分布の中央値(M):55.56nm
 尖度:-1.142
 また、解析画像から得られたフーリエ変換像を図8Eに示す。図8Eに示す結果からも明らかなように、フーリエ変換像は波数の絶対値が0μm-1である原点を略中心とする円状の模様を示しており、且つ前記円状の模様が波数の絶対値が10μm-1以下の範囲内となる領域内に存在することが確認された。
 上記のようにして得られた回折格子としてのUV硬化樹脂フィルム上に、透明電極(ITO、厚み:120nm)、正孔輸送層(N,N’-ジフェニル-N,N’-ビス(3-メチルフェニル)-1,1’-ジフェニル-4,4’-ジアミン、厚み:40nm)、電子輸送層(8-ヒドロキシキノリンアルミニウム、厚み:30nm)、フッ化リチウム層(厚み:1.5nm)、及び金属電極(アルミニウム、厚み:100nm)を、硬化樹脂層の表面に形成されている凹凸の形状が維持されるようにして、それぞれ蒸着法により積層して有機EL素子を得た。
<有機EL素子の発光効率の評価>
 この実施例で得られた有機EL素子の発光効率を実施例2と同様な方法で測定した。有機EL素子の電流効率と輝度L’との関係を図8Fに、有機EL素子の電力効率と輝度との関係を図8Gにそれぞれ示す。図8F及び図8Gにおいて、四角はこの実施例の結果を示し、丸は回折格子の凹凸パターンが形成されていないガラス基板上に上記と同様にして各層を積層して製造した有機EL素子の結果を示す。図8Fに示した結果より、この実施例の有機EL素子は、ガラス基板上に凹凸を有しない有機EL素子と比較して、輝度500~2000cd/mの範囲において、2倍以上の電流効率を示していることが分かる。また、図8Gに示した結果より、この実施例の有機EL素子は、ガラス基板上に凹凸を有しない有機EL素子と比較して、輝度500~2000cd/mの範囲において、約3倍の電流効率を示していることが分かる。それゆえ、本発明の有機EL素子は、十分な外部取り出し効率を有している。
<有機EL素子の発光指向性の評価>
 この実施例で得られた有機EL素子の発光の指向性を、実施例2と同様に、発光させた有機EL素子を全ての方向(全周囲360°の方向)から目視により観察した。実施例4で得られた有機EL素子においては、全周囲360°のいずれの方向から観察しても、特に明るい場所、又は特に暗い場所は観察されず、全ての方向に均等な明るさを呈していた。このように、本発明の有機EL素子は、発光の指向性が十分に低いことが確認された。
 150mgのブロック共重合体4、および23mgの東京化成製ポリエチレングリコール4,000に、トルエンを、総量が10gになるように加えて、溶解させた後、孔径0.5μmのメンブレンフィルターでろ過してブロック共重合体溶液を得た。
 次に、500mlのヘプタンにオクタデシルトリクロロシラン(OTS)を0.7g加え、攪拌して2.0mMのOTS溶液を作製した。この溶液中に洗浄済みの1.1mm厚みのガラス基板を浸漬させ、24時間静置した。この処理基板をクロロホルムで10分間超音波洗浄した後、純水で10分間超音波洗浄し、乾燥させることで、OTS処理ガラス基板を得た。
 得られたブロック共重合体溶液を、OTS処理ガラス基板上に、スピンコートにより200~250nmの膜厚で塗布した。スピンコートは、回転速度500rpmで10秒間行った後、引き続いて800rpmで30秒間行った。スピンコートの後、薄膜を室温で10分間放置して乾燥した。
 次いで、基材を150℃のオーブン中で8時間加熱した(第1アニール処理)。加熱後の基材表面の薄膜には、凹凸が形成されており、ブロック共重合体がミクロ層分離していることが観察された。
 加熱した薄膜を以下のようにしてエッチング処理した。高圧水銀灯を用いて30J/cmの照射強度で紫外線を照射した後に、アセトン中に浸漬し、イオン交換水で洗浄した後、乾燥した。このエッチング処理により基材上のPMMAが選択的に除去されて微細凹凸パターンが形成された薄膜を得た。
 薄膜を山形化処理するために、基材を125℃のオーブン中で1時間の加熱処理(第2アニール処理)を行った。
 次いで、この薄膜表面に蒸着法により30nm程度の薄いニッケル層を形成した後、スルファミン酸ニッケル浴中に入れ、実施例1と同じ条件で電鋳処理してニッケルを析出させ、厚みを250μmとした。こうしてニッケルが堆積された基材から、ニッケル電鋳体を機械的に剥離した。基材剥離後のニッケル電鋳体に、アクリル系UV硬化樹脂を塗布して硬化し、剥離することを3回繰り返し、さらに、日本シービーケミカル製ケミゾール2303中に浸漬し、50℃にて2時間攪拌しながら洗浄することで、目視では電鋳体の表面に一部付着していたポリマー成分を除去した。
 次いで、ニッケル電鋳体をダイキン化成品販売社製HD-2101THに約1分浸し、乾燥した後、一晩静置した。翌日ダイキン化成品販売社製HDTH中に浸漬して約1分間超音波処理洗浄を行い、離型処理したニッケルモールドを得た。次にPET基板(東洋紡製、コスモシャインA-4100)上にフッ素系UV硬化性樹脂を塗布し、ニッケルモールドを押し付けた後、紫外線を600mJ/cmで照射してフッ素系UV硬化性樹脂を硬化させた後、ニッケルモールドを剥離した。こうして、ニッケルモールドの表面形状が転写されたUV硬化樹脂フィルムからなる回折格子を得た。この回折格子の凹凸パターンについて、表面凹凸の形状を実施例1で使用した原子間力顕微鏡を用いて解析し、解析画像を得た。原子間力顕微鏡の解析条件は、実施例1と同様である。
 得られた凹凸解析画像を図9Aに示す。また、得られた断面の凹凸解析画像を図9Bに示す。これらの解析画像から凹凸の平均高さ、凹凸の平均ピッチ、凹凸深さの分布の平均値(m)及び中央値(M)、凹凸の尖度についてそれぞれ実施例1と同様にして求めた。それらの結果について以下に記載する。
 平均高さ:40nm
 平均ピッチ:110nm
 深さの分布の平均値(m):59.84nm
 深さの分布の中央値(M):61.06nm
 尖度:0.729
 また、解析画像から得られたフーリエ変換像を図9Cに示す。図9Cに示す結果からも明らかなように、フーリエ変換像は波数の絶対値が0μm-1である原点を略中心とする円状の模様を示しており、且つ前記円状の模様が波数の絶対値が10μm-1以下の範囲内となる領域内に存在することが確認された。
 上記のようにして得られた回折格子としてのUV硬化樹脂フィルム上に、透明電極(ITO、厚み:120nm)、正孔輸送層(N,N’-ジフェニル-N,N’-ビス(3-メチルフェニル)-1,1’-ジフェニル-4,4’-ジアミン、厚み:40nm)、電子輸送層(8-ヒドロキシキノリンアルミニウム、厚み:30nm)、フッ化リチウム層(厚み:1.5nm)、及び金属電極(アルミニウム、厚み:100nm)を、硬化樹脂層の表面に形成されている凹凸の形状が維持されるようにして、それぞれ蒸着法により積層して有機EL素子を得た。
 120mgのブロック共重合体2、および30mgの東京化成製ポリエチレングリコール4,000に、トルエンを、総量が10gになるように加えて、溶解させた後、孔径0.5μmのメンブレンフィルターでろ過してブロック共重合体溶液を得た。
 次に、4.75gのメチルイソブチルケトンに170mgのメチルトリメトキシシラン(MTMS)、および89mgの1,2-ビス(トリメトキシシリル)エタン(BTMSE)を添加し、攪拌することで、メチルトリメトキシシラン/1,2-ビス(トリメトキシシリル)エタン溶液を作製した。この溶液を1.1mm厚みの洗浄済みガラス基板にスピンコートし、メチルトリメトキシシラン/1,2-ビス(トリメトキシシリル)エタンの塗膜付のガラス基板を得た。スピンコートは、回転速度500rpmで10秒間行った後、引き続き800rpmで30秒間行った。この後、この塗膜付ガラス基板を窒素雰囲気下280℃で6時間焼成し、オルガノシリケート処理ガラス基板を得た。
 得られたブロック共重合体溶液をオルガノシリケート処理ガラス基板上に、スピンコートにより200~250nmの膜厚で塗布した。スピンコートは、回転速度500rpmで10秒間行った後、引き続き800rpmで30秒間行った。スピンコートの後、薄膜を室温で10分間放置して乾燥した。
 次いで、基材を160℃のオーブン中で5時間加熱した(第1アニール処理)。加熱後の基材表面の薄膜には、凹凸が形成されており、ブロック共重合体がミクロ層分離していることが観察された。
 加熱した薄膜を以下のようにしてエッチング処理した。高圧水銀灯を用いて30J/cmの照射強度で紫外線を照射した後に、アセトン中に浸漬し、イオン交換水で洗浄した後、乾燥した。このエッチング処理により基材上のPMMAが選択的に除去されて微細凹凸パターンが形成された薄膜を得た。
 薄膜を山形化処理するために、基材を110℃のオーブン中で85時間の加熱処理(第2アニール処理)を行った。
 次いで、この薄膜表面にスパッタにより10nm程度の薄いニッケル層を形成した後、スルファミン酸ニッケル浴中に入れ、実施例1と同じ条件で電鋳処理してニッケルを析出させ、厚みを250μmとした。こうしてニッケルが堆積された基材から、ニッケル電鋳体を機械的に剥離した。基材剥離後のニッケル電鋳体を、日本シービーケミカル製ケミゾール2303中に浸漬し、50℃にて2時間攪拌しながら洗浄した。その後、ニッケル電鋳体をテトラヒドロフラン溶液に浸漬し、超音波で30分間洗浄処理を行うことで、目視では電鋳体の表面に一部付着していたポリマー成分を除去した。
 次いで、ニッケル電鋳体をダイキン化成品販売社製HD-2101THに約1分浸し、乾燥した後、一晩静置した。翌日ダイキン化成品販売社製HDTH中に浸漬して約1分間超音波処理洗浄を行い、離型処理したニッケルモールドを得た。次にPET基板(東洋紡製、コスモシャインA-4100)上にフッ素系UV硬化性樹脂を塗布し、ニッケルモールドを押し付けた後、紫外線を600mJ/cmで照射してフッ素系UV硬化性樹脂を硬化させた後、ニッケルモールドを剥離した。こうしてニッケルモールドの表面形状が転写されたUV硬化樹脂フィルムからなる回折格子を得た。この回折格子の凹凸パターンについて、表面凹凸の形状を実施例1で使用した原子間力顕微鏡を用いて解析し、解析画像を得た。原子間力顕微鏡の解析条件は、実施例1と同様である。
 得られた凹凸解析画像を図10Cに示す。なお、比較のため、エッチング処理によりPMMAが選択的に除去されたブロック共重合体の凹凸パターンの凹凸解析画像を図10Aに、電鋳により形成されたモールドの凹凸パターンの凹凸解析画像を図10Bにそれぞれ示す。図10Bに示されたパターンは、図10Aに示されたパターンから転写された逆のパターンを示しているが、図10A、10B及び10Cから、いずれも模様の規則性やピッチが共通しており、エッチング処理によりPMMAが選択的に除去されたブロック共重合体の凹凸パターンの平面形状は、電鋳及びモールドの樹脂への転写によっても良好に反映されていることが分かる。
 また、得られた回折格子の表面近傍の断面の凹凸解析画像を図10Dに示す。それらの回折格子の表面の解析画像から、回折格子の凹凸の平均高さ、凹凸の平均ピッチ、凹凸深さの分布の平均値(m)及び中央値(M)、凹凸の尖度についてそれぞれ実施例1と同様にして求めた。それらの結果について以下に記載する。
 平均高さ:72nm
 平均ピッチ:380nm
 深さの分布の平均値(m):61.43nm
 深さの分布の中央値(M):63.69nm
 尖度:-1.091
 また、解析画像から得られたフーリエ変換像を図10Eに示す。図10Eに示す結果からも明らかなように、フーリエ変換像は波数の絶対値が0μm-1である原点を略中心とする円状の模様を示しており、且つ前記円状の模様が波数の絶対値が10μm-1以下の範囲内となる領域内に存在することが確認された。
 上記のようにして得られた回折格子としてのUV硬化樹脂フィルム上に、透明電極(ITO、厚み:120nm)、正孔輸送層(N,N’-ジフェニル-N,N’-ビス(3-メチルフェニル)-1,1’-ジフェニル-4,4’-ジアミン、厚み:40nm)、電子輸送層(8-ヒドロキシキノリンアルミニウム、厚み:30nm)、フッ化リチウム層(厚み:1.5nm)、及び金属電極(アルミニウム、厚み:100nm)を、硬化樹脂層の表面に形成されている凹凸の形状が維持されるようにして、それぞれ蒸着法により積層して有機EL素子を得た。
 120mgのブロック共重合体2、および30mgの東京化成製ポリエチレングリコール4,000に、トルエンを、総量が10gになるように加えて、溶解させた後、孔径0.5μmのメンブレンフィルターでろ過してブロック共重合体溶液を得た。
 次に、4.75gのメチルイソブチルケトンに170mgのメチルトリメトキシシラン(MTMS)、および89mgの1,2-ビス(トリメトキシシリル)エタン(BTMSE)を添加し、攪拌することで、メチルトリメトキシシラン/1,2-ビス(トリメトキシシリル)エタン溶液を作製した。この溶液を1.1mm厚みの洗浄済みガラス基板にスピンコートし、メチルトリメトキシシラン/1,2-ビス(トリメトキシシリル)エタンの塗膜付のガラス基板を得た。スピンコートは、回転速度500rpmで10秒間行った後、引き続き800rpmで30秒間行った。この後、塗膜付ガラス基板を窒素雰囲気下280℃で6時間焼成し、オルガノシリケート処理ガラス基板を得た。
 得られたブロック共重合体溶液をオルガノシリケート処理ガラス基板上に、スピンコートにより200~250nmの膜厚で塗布した。スピンコートは、回転速度500rpmで10秒間行った後、引き続き800rpmで30秒間行った。スピンコート後、薄膜を室温で10分間放置して乾燥した。
 次いで、基板を160℃のオーブン中で5時間加熱した(アニール処理)。加熱後の基材表面の薄膜には、凹凸が形成されており、ブロック共重合体がミクロ層分離していることが観察された。
 加熱した薄膜を以下のようにしてエッチング処理した。高圧水銀灯を用いて30J/cmの照射強度で紫外線を照射した後に、アセトン中に浸漬し、イオン交換水で洗浄した後、乾燥した。このエッチング処理により基材上のPMMAが選択的に除去されて微細凹凸パターンが形成された薄膜を得た。
 薄膜を山形化処理するために、基材を170℃のオーブン中で20分の加熱処理(第2アニール処理)を行った。
 次いで、この薄膜表面にスパッタにより10nm程度の薄いニッケル層を形成した後、スルファミン酸ニッケル浴中に入れ、実施例1と同じ条件で電鋳処理してニッケルを析出させ、厚みを250μmとした。こうしてニッケルが堆積された基材から、ニッケル電鋳体を機械的に剥離した。基材剥離後のニッケル電鋳体を、日本シービーケミカル製ケミゾール2303中に浸漬し、50℃にて2時間攪拌しながら洗浄した。その後、ニッケル電鋳体をテトラヒドロフラン溶液に浸漬し、超音波で30分間洗浄処理することで、目視では電鋳体の表面に一部付着していたポリマー成分を除去した。
 次いで、ニッケル電鋳体をダイキン化成品販売社製HD-2101THに約1分浸し、乾燥した後、一晩静置した。翌日ダイキン化成品販売社製HDTH中に浸漬して約1分間超音波処理洗浄を行い、離型処理したニッケルモールドを得た。次にニッケルモールド上にフッ素系UV硬化性樹脂を塗布し、シランカップリング処理したガラスを押し付けた後、紫外線を600mJ/cmで照射してフッ素系UV硬化性樹脂を硬化させ、その後、ニッケルモールドを剥離した。こうしてニッケルモールドの表面形状が転写されたフッ素系樹脂の凹凸パターンが形成されたガラス基板からなる回折格子を得た。この回折格子の凹凸パターンについて、表面凹凸の形状を実施例1で使用した原子間力顕微鏡を用いて解析し、解析画像を得た。原子間力顕微鏡の解析条件は、実施例1と同様である。
 得られた凹凸解析画像を図11Bに示す。なお、比較のため、エッチング処理によりPMMAが選択的に除去されたブロック共重合体の凹凸パターンの凹凸解析画像を図11Aに示す。図11A及び11Bから、いずれも模様の規則性やピッチが共通しており、エッチング処理によりPMMAが選択的に除去されたブロック共重合体の凹凸パターンの平面形状は、モールドの樹脂への転写によっても良好に反映されていることが分かる。
 また、得られた回折格子の表面近傍の断面の凹凸解析画像を図11Cに示す。それらの回折格子の表面の解析画像から、回折格子の凹凸の平均高さ、凹凸の平均ピッチ、凹凸深さの分布の平均値(m)及び中央値(M)、凹凸の尖度についてそれぞれ実施例1と同様にして求めた。それらの結果について以下に記載する。
 平均高さ:68nm
 平均ピッチ:420nm
 深さの分布の平均値(m):49.88nm
 深さの分布の中央値(M):54.27nm
 尖度:-0.518
 また、解析画像から得られたフーリエ変換像を図11Dに示す。図11Dに示す結果からも明らかなように、フーリエ変換像は波数の絶対値が0μm-1である原点を略中心とする円状の模様を示しており、且つ前記円状の模様が波数の絶対値が10μm-1以下の範囲内となる領域内に存在することが確認された。
 上記のようにして得られた回折格子としてのUV硬化樹脂フィルム上に、透明電極(ITO、厚み:120nm)、正孔輸送層(N,N’-ジフェニル-N,N’-ビス(3-メチルフェニル)-1,1’-ジフェニル-4,4’-ジアミン、厚み:40nm)、電子輸送層(8-ヒドロキシキノリンアルミニウム、厚み:30nm)、フッ化リチウム層(厚み:1.5nm)、及び金属電極(アルミニウム、厚み:100nm)を、硬化樹脂層の表面に形成されている凹凸の形状が維持されるようにして、それぞれ蒸着法により積層して有機EL素子を得た。
 120mgのブロック共重合体1、および30mgの東京化成製ポリエチレングリコール4,000に、トルエンを、総量が10gになるように加えて、溶解させた後、孔径0.5μmのメンブレンフィルターでろ過してブロック共重合体溶液を得た。得られたブロック共重合体溶液を、ポリフェニレンスルフィドフィルム(東レ(株)製トレリーナ)上に、スピンコートにより200~250nmの膜厚で塗布した。スピンコートは、回転速度500rpmで10秒間行った後、引き続いて800rpmで30秒間行った。スピンコート後、薄膜を室温で10分間放置して乾燥した。
 次いで、基材を170℃のオーブン中で3時間加熱した(第1アニール処理)。加熱後の基材表面の薄膜には、凹凸が形成されており、ブロック共重合体がミクロ層分離していることが観察された。この薄膜の断面を実施例1で用いた透過型電子顕微鏡により観察した。図12Aの観察写真に示すように、RuO4染色によりPS部分が黒く、PMMA部分が白く映っている。
 加熱した薄膜を以下のようにしてエッチング処理した。高圧水銀灯を用いて30J/cmの照射強度で紫外線を照射した後に、酢酸中に浸漬し、イオン交換水で洗浄した後、乾燥した。このエッチング処理により基材上のPMMAが選択的に除去されて微細凹凸パターンが形成された薄膜を得た。
 薄膜を山形化処理するために、基材を140℃のオーブン中で1時間の加熱処理(第2アニール処理)を行った。
 次いで、この薄膜表面にスパッタにより10nm程度の薄いニッケル層を形成した後、スルファミン酸ニッケル浴中に入れ、実施例1と同じ条件で電鋳処理してニッケルを析出させ、厚みを250μmとした。こうしてニッケルが堆積された基材から、ニッケル電鋳体を機械的に剥離した。基材剥離後のニッケル電鋳体を、日本シービーケミカル製ケミゾール2303中に浸漬し、50℃にて2時間攪拌しながら洗浄した。その後、ニッケル電鋳体をテトラヒドロフラン溶媒中に浸漬して超音波洗浄を30分行った。更に、ニッケル電鋳体に、アクリル系UV硬化樹脂を塗布して硬化し、剥離することを3回繰り返すことで、電鋳体の表面に一部付着していたポリマー成分を除去した。ニッケル電鋳体の断面をSEMにて測定した結果を図12Bに示す。図12Bからすれば、ニッケル電鋳体の凹凸は滑らかであり、凸部の断面形状は山形であることが分かる。
 次いで、ニッケル電鋳体をダイキン化成品販売社製HD-2101THに約1分浸し、乾燥した後、一晩静置した。翌日ダイキン化成品販売社製HDTH中に浸漬して約1分間超音波処理洗浄を行い、離型処理したニッケルモールドを得た。次にPET基板(東洋紡製、コスモシャインA-4100)上にフッ素系UV硬化性樹脂を塗布し、ニッケルモールドを押し付けた後、紫外線を600mJ/cmで照射してフッ素系UV硬化性樹脂を硬化させた後、ニッケルモールドを剥離した。こうしてニッケルモールドの表面形状が転写されたUV硬化樹脂フィルムからなる回折格子を得た。この回折格子の凹凸パターンについて、表面凹凸の形状を実施例1で使用した原子間力顕微鏡を用いて解析し、解析画像を得た。原子間力顕微鏡の解析条件は、実施例1と同様である。
 得られた回折格子の樹脂表面の凹凸解析画像を図12Eに示す。なお、比較のため、エッチング処理によりPMMAが選択的に除去されたブロック共重合体の凹凸パターンの凹凸解析画像を図12Cに、電鋳に形成されたモールドの凹凸パターンの凹凸解析画像を図12Dにそれぞれ示す。図12Dに示すパターンは、図12Cに示すパターンから転写されたものであるので図12Cのパターンとは逆のパターンであるが、図12C、12D及び12Eはいずれも模様の規則性やピッチが共通しており、エッチング処理によりPMMAが選択的に除去されたブロック共重合体の凹凸パターンは、電鋳及び、その後の樹脂への転写によっても良好に反映されていることが分かる。
 また、得られた回折格子の樹脂表面近傍の断面の凹凸解析画像を図12Fに示す。図12E及び12Fに示した回折格子の凹凸解析画像から凹凸の平均高さ、凹凸の平均ピッチ、フーリエ変換像、凹凸深さの分布の平均値及び中央値、凹凸の尖度についてそれぞれ実施例1と同様にして求めた。それらの結果について以下に記載する。
 平均高さ:51nm
 平均ピッチ:290nm
 深さの分布の平均値(m):45.67nm
 深さの分布の中央値(M):46.69nm
 尖度:-0.054
 また、解析画像から得られたフーリエ変換像を図12Gに示す。図12Gに示す結果からも明らかなように、フーリエ変換像は波数の絶対値が0μm-1である原点を略中心とする円状の模様を示しており、且つ前記円状の模様が波数の絶対値が10μm-1以下の範囲内となる領域内に存在することが確認された。
 上記のようにして得られた回折格子としてのUV硬化樹脂フィルム上に、透明電極(ITO、厚み:120nm)、正孔輸送層(N,N’-ジフェニル-N,N’-ビス(3-メチルフェニル)-1,1’-ジフェニル-4,4’-ジアミン、厚み:40nm)、電子輸送層(8-ヒドロキシキノリンアルミニウム、厚み:30nm)、フッ化リチウム層(厚み:1.5nm)、及び金属電極(アルミニウム、厚み:100nm)を、硬化樹脂層の表面に形成されている凹凸の形状が維持されるようにして、それぞれ蒸着法により積層して有機EL素子を得た。
 120mgのブロック共重合体2、および30mgの東京化成製ポリエチレングリコール4,000に、トルエンを、総量が10gになるように加えて、溶解させた後、孔径0.5μmのメンブレンフィルターでろ過してブロック共重合体溶液を得た。
 次に、4.75gのメチルイソブチルケトンに170mgのメチルトリメトキシシラン(MTMS)、および89mgの1,2-ビス(トリメトキシシリル)エタン(BTMSE)を添加し、攪拌することで、メチルトリメトキシシラン/1,2-ビス(トリメトキシシリル)エタン溶液を作製した。この溶液を1.1mm厚みの洗浄済みガラス基板にスピンコートし、メチルトリメトキシシラン/1,2-ビス(トリメトキシシリル)エタンの塗膜付のガラス基板を得た。スピンコートは、回転速度500rpmで10秒間行った後、引き続き800rpmで30秒間行った。この後、塗膜付ガラス基板を窒素雰囲気下320℃で6時間焼成し、オルガノシリケート処理ガラス基板を得た。
 得られたブロック共重合体溶液を、オルガノシリケート処理ガラス基板上に、スピンコートにより200~250nmの膜厚で塗布した。スピンコートは、回転速度500rpmで10秒間行った後、引き続き800rpmで30秒間行った。スピンコート後、薄膜を室温で10分間放置して乾燥した。
 次いで、基材を160℃のオーブン中で24時間加熱した(第1アニール処理)。加熱後の基材表面の薄膜には、凹凸が形成されており、ブロック共重合体がミクロ層分離していることが観察された。
 加熱した薄膜を以下のようにしてエッチング処理した。高圧水銀灯を用いて30J/cmの照射強度で紫外線を照射した後に、アセトン中に浸漬し、イオン交換水で洗浄した後、乾燥した。このエッチング処理により基板上のPMMAが選択的に除去されて微細凹凸パターンが形成された薄膜を得た。
 薄膜を山形化処理するために、基材を125℃のオーブン中で1時間の加熱処理(第2アニール処理)を行った。
 次いで、この薄膜表面にスパッタにより10nm程度の薄いニッケル層を形成した後、スルファミン酸ニッケル浴中に入れ、実施例1と同じ条件で電鋳処理してニッケルを析出させ、厚みを250μmとした。こうしてニッケルが堆積された基材から、ニッケル電鋳体を機械的に剥離した。基材剥離後のニッケル電鋳体を、日本シービーケミカル製ケミゾール2303中に浸漬し、50℃にて2時間攪拌しながら洗浄した。その後、ニッケル電鋳体に、アクリル系UV硬化樹脂を塗布して硬化し、剥離することを3回繰り返すことで、電鋳体の表面に一部付着していたポリマー成分を除去した。
 次いで、ニッケル電鋳体をダイキン化成品販売社製HD-2101THに約1分浸し、乾燥した後、一晩静置した。翌日ダイキン化成品販売社製HDTH中に浸漬して約1分間超音波処理洗浄を行い、離型処理したニッケルモールドを得た。次にPET基板(東洋紡製、コスモシャインA-4100)上にフッ素系UV硬化性樹脂を塗布し、ニッケルモールドを押し付けた後、紫外線を600mJ/cmで照射してフッ素系UV硬化性樹脂を硬化させた後、ニッケルモールドを剥離した。こうしてニッケルモールドの表面形状が転写されたUV硬化樹脂フィルムからなる回折格子を得た。この回折格子の凹凸パターンについて、表面凹凸の形状を実施例1で使用した原子間力顕微鏡を用いて解析し、解析画像を得た。原子間力顕微鏡の解析条件は、実施例1と同様である。
 得られた凹凸解析画像を図13Dに示す。なお、比較のため、エッチング処理によりPMMAが選択的に除去されたブロック共重合体の凹凸パターンの凹凸解析画像を図13Aに、エッチング処理後の第2アニール工程により山形化処理された凹凸パターンの凹凸解析画像を図13Bに、電鋳に形成されたモールドの凹凸パターンの凹凸解析画像を図13Cにそれぞれ示す。図13Cに示すパターンは、図13Aに示すパターンから転写されたものであるため、図13A、13B及び13Dとは逆のパターンであるが、いずれも模様の規則性やピッチが共通しており、エッチング処理によりPMMAが選択的に除去されたブロック共重合体の凹凸パターンの平面形状は、第2アニール処理、電鋳及び、その後の樹脂への転写によっても良好に反映されていることが分かる。
 また、得られた回折格子の表面近傍の断面の凹凸解析画像を図13Eに示す。回折格子の表面の解析画像(図13D及び13E)から、回折格子の凹凸の平均高さ、凹凸の平均ピッチ、凹凸深さの分布の平均値(m)及び中央値(M)、凹凸の尖度についてそれぞれ実施例1と同様にして求めた。それらの結果について以下に記載する。
 平均高さ:110nm
 平均ピッチ:290nm
 深さの分布の平均値(m):91.22nm
 深さの分布の中央値(M):95.9nm
 尖度:-0.348
 また、解析画像から得られたフーリエ変換像を図13Fに示す。図13Fに示す結果からも明らかなように、フーリエ変換像は波数の絶対値が0μm-1である原点を略中心とする円状の模様を示しており、且つ前記円状の模様が波数の絶対値が10μm-1以下の範囲内となる領域内に存在することが確認された。
 上記のようにして得られた回折格子としてのUV硬化樹脂フィルム上に、透明電極(ITO、厚み:120nm)、正孔輸送層(N,N’-ジフェニル-N,N’-ビス(3-メチルフェニル)-1,1’-ジフェニル-4,4’-ジアミン、厚み:40nm)、電子輸送層(8-ヒドロキシキノリンアルミニウム、厚み:30nm)、フッ化リチウム層(厚み:1.5nm)、及び金属電極(アルミニウム、厚み:100nm)を、硬化樹脂層の表面に形成されている凹凸の形状が維持されるようにして、それぞれ蒸着法により積層して有機EL素子を得た。
比較例1
 140℃のオーブン中の1時間の加熱処理(第2アニール処理)を行わなかったことを除いて、実施例1と同様にしてニッケル電鋳体を得た。ニッケル電鋳体の断面のSEM測定結果を図14Aに示す。また、ニッケル電鋳体の表面凹凸の形状を実施例1で用いた原子間力顕微鏡で同様の条件で測定することで解析画像を得た。得られた解析画像を図14Cに示す。比較のため、エッチング処理によりPMMAが選択的に除去されたブロック共重合体の凹凸パターンの凹凸解析画像を図14Bに示す。
 図14Aから分かるように、この例で得られたニッケル電鋳体は、実施例1で得られたものに比べて、表面の凹凸が不均一で粗く、オーバーハングのような部分も見られる。また、ニッケル表面の凹部にポリスチレン(黒色にみえる)が残留していることが分かる。図14Cからは、図14Bに現れているような周期的な凹凸パターンが見られない。それゆえ、エッチング処理によりPMMAが選択的に除去されたブロック共重合体の凹凸パターンは、電鋳によっても転写に適さない断面構造(図1C参照)を有していたものと考えられる。
比較例2
 140℃のオーブン中の1時間の加熱処理(第2アニール処理)を行わなかったことを除いて、実施例8と同様にしてニッケル電鋳体を得た。ニッケル電鋳体の断面のSEM測定結果を図15Aに示す。また、ニッケル電鋳体の凹凸形状を実施例1で用いた原子間力顕微鏡で同様の条件で測定することで解析画像を得た。得られた解析画像を図15Cに示す。比較のため、エッチング処理によりPMMAが選択的に除去されたブロック共重合体の凹凸パターンの凹凸解析画像を図15Bに示す。
 図15Aから分かるように、この例で得られたニッケル電鋳体は、実施例8で得られたものに比べて、表面の凹凸が不均一で粗く、オーバーハングのような部分も見られる。ニッケルの凹部にポリスチレン(黒色にみえる)が残留していることが分かる。図15Cからは、図15Bに現れているような周期的な凹凸パターンが見られない。それゆえ、エッチング処理によりPMMAが選択的に除去されたブロック共重合体の凹凸パターンは、電鋳による転写に適さない断面構造を有していたものと考えられる。
比較例3
 120mgのブロック共重合体1、および30mgの東京化成製ポリエチレングリコール4,000に、トルエンを、総量が10gになるように加えて、溶解させた後、孔径0.5μmのメンブレンフィルターでろ過してブロック共重合体溶液を得た。
 次に、500mlのヘプタンにオクタデシルジメチルクロロシラン(ODS)を0.7g加え、攪拌して2.0mMのODS溶液を作製した。この溶液中に洗浄済みの1.1mm厚みのガラス基板を浸漬させ、24時間静置した。この処理基板をクロロホルムで10分間超音波洗浄した後、純水で10分間超音波洗浄し、乾燥させることで、ODS処理ガラス基板を得た。
 得られたブロック共重合体溶液をODS処理ガラス基板上に、スピンコートにより200~250nmの膜厚で塗布した。スピンコートは、回転速度500rpmで10秒間行った後、引き続き800rpmで30秒間行った。スピンコート後、薄膜を室温で10分間放置して乾燥した。
 次いで、基材を160℃のオーブン中で3時間加熱した(アニール処理)。加熱後の基材表面の薄膜には、凹凸が形成されており、ブロック共重合体がミクロ層分離していることが観察された。
 加熱した薄膜を以下のようにしてエッチング処理した。に高圧水銀灯を用いて30J/cmの照射強度で紫外線を照射した後に、アセトン中に浸漬し、イオン交換水で洗浄した後、乾燥した。このエッチング処理により基材上のPMMAが選択的に除去されて微細凹凸パターンが形成された薄膜を得た。
 次いで、この薄膜表面にスパッタにより10nm程度の薄いニッケル層を形成した後、スルファミン酸ニッケル浴中に入れ、実施例1と同じ条件で電鋳処理してニッケルを析出させ、厚みを250μmとした。こうしてニッケルが堆積された基材から、ニッケル電鋳体を機械的に剥離した。基材剥離後のニッケル電鋳体を、日本シービーケミカル製ケミゾール2303中に浸漬し、50℃にて2時間攪拌しながら洗浄した。その後、テトラヒドロフラン溶液に浸漬し、超音波で30分間洗浄処理を行った。
 次いで、ニッケル電鋳体をダイキン化成品販売社製HD-2101THに約1分浸し、乾燥した後、一晩静置した。翌日ダイキン化成品販売社製HDTH中に浸漬して約1分間超音波処理洗浄を行い、離型処理したニッケルモールドを得た。次にPET基板(東洋紡製、コスモシャインA-4100)上にフッ素系UV硬化性樹脂を塗布し、ニッケルモールドを押し付けた後、紫外線を600mJ/cmで照射してフッ素系UV硬化性樹脂を硬化させた後、ニッケルモールドを剥離した。こうしてニッケルモールドの表面形状が転写されたUV硬化樹脂フィルムからなる回折格子を得た。この回折格子の凹凸パターンについて、表面凹凸の形状を実施例1で使用した原子間力顕微鏡を用いて解析し、解析画像を得た。しかし、解析画像からは表面の凹凸を表す形状は見出されなかった。なお、参考のため、エッチング処理によりPMMAが選択的に除去されたブロック共重合体の凹凸パターンと、ニッケル電鋳体の表面の凹凸パターンについて、実施例1で用いた原子間力顕微鏡で同様の条件で測定することで解析画像を得、それぞれ、図16A及び16Bに示す。
 図16Bには、図16Aに現れているような周期的な凹凸パターンが全く現れていないことが分かる。それゆえ、エッチング処理によりPMMAが選択的に除去されたブロック共重合体の凹凸パターンは、電鋳による転写に適さない断面構造を有していたものと考えられる。
比較例4
 120mgのブロック共重合体1、および30mgの東京化成製ポリエチレングリコール4,000に、トルエンを総量が10gになるように加えて、溶解させた後に、孔径0.5μmのメンブレンフィルターでろ過してブロック共重合体溶液を得た。得られたブロック共重合体溶液を、ポリフェニレンスルフィドフィルム(東レ(株)製トレリーナ)上に、スピンコートにより200~250nmの膜厚で塗布した。スピンコートは、回転速度500rpmで10秒間行った後、800rpmで30秒間行った。スピンコート後、薄膜を室温で10分間放置して乾燥した。
 次いで、基材を170℃のオーブン中で5時間加熱した(第1アニール処理)。加熱後の基材表面の薄膜には、凹凸が形成されており、ブロック共重合体がミクロ層分離していることが観察された。
 加熱した薄膜を以下のようにしてエッチング処理した。高圧水銀灯を用いて30J/cmの照射強度で紫外線を照射した後に、酢酸中に浸漬し、イオン交換水で洗浄した後、乾燥した。このエッチング処理により基材上のPMMAが選択的に除去されて微細凹凸パターンが形成された薄膜を得た。
 次いで、第2アニール処理することなく、この薄膜表面にスパッタにより10nm程度の薄いニッケル層を形成した後、スルファミン酸ニッケル浴中に入れ、実施例1と同じ条件で電鋳処理してニッケルを析出させ、厚みを250μmとした。こうしてニッケルが堆積された基材から、ニッケル電鋳体を機械的に剥離した。基材剥離後のニッケル電鋳体を、日本シービーケミカル製ケミゾール2303中に浸漬し、50℃にて2時間攪拌しながら洗浄した。その後、ニッケル電鋳体をテトラヒドロフラン溶媒中に浸漬し超音波洗浄を30分行った。
 次いで、ニッケル電鋳体をダイキン化成品販売社製HD-2101THに約1分浸し、乾燥した後、一晩静置した。翌日ダイキン化成品販売社製HDTH中に浸漬して約1分間超音波処理洗浄を行い、離型処理したニッケルモールドを得た。次にPET基板(東洋紡製、コスモシャインA-4100)上にフッ素系UV硬化性樹脂を塗布し、ニッケルモールドを押し付けながら、紫外線を600mJ/cmで照射してフッ素系UV硬化性樹脂を硬化させた。この後、硬化した樹脂からニッケルモールドを剥離した。こうしてニッケルモールドの表面形状が転写されたUV硬化樹脂フィルムからなる回折格子を得た。この回折格子の凹凸パターンについて、表面凹凸の形状を実施例1で使用した原子間力顕微鏡を用いて解析した。しかし、解析画像からは表面の凹凸を表す形状は見出されなかった。なお、参考のため、エッチング処理によりPMMAが選択的に除去されたブロック共重合体の凹凸パターンと、ニッケル電鋳体の表面の凹凸パターンについて、実施例1で用いた原子間力顕微鏡で同様の条件で測定することで解析画像を得、それぞれ、図17A及び17Bに示す。
 図17Bには、図17Aに現れているような周期的な凹凸パターンが現れていないことが分かる。それゆえ、エッチング処理によりPMMAが選択的に除去されたブロック共重合体の凹凸パターンは、電鋳による転写に適さない断面構造を有していたものと考えられる。
比較例5
 120mgのブロック共重合体5、および30mgの東京化成製ポリエチレングリコール4,000にトルエンを、総量が10gになるように加えて、溶解させた後に、孔径0.5μmのメンブレンフィルターでろ過してブロック共重合体溶液を得た。
 次に、500mlのヘプタンにオクタデシルトリクロロシラン(OTS)を0.7g加え、攪拌して2.0mMのOTS溶液を作製した。この溶液中に洗浄済みの1.1mm厚みのガラス基板を浸漬させ、24時間静置した。この処理基板をクロロホルムで10分間超音波洗浄した後、純水で10分間超音波洗浄し、乾燥させることで、OTS処理ガラス基板を得た。
 得られたブロック共重合体溶液をOTS処理ガラス基板上に、スピンコートにより200~250nmの膜厚で塗布した。スピンコートは、回転速度500rpmで10秒間行った後、引き続き800rpmで30秒間行った。スピンコート後、薄膜を室温で10分間放置して乾燥した。
 次いで、基材を190℃のオーブン中で8時間加熱した(第1アニール処理)。加熱後の基材表面の薄膜には、凹凸が形成されており、ブロック共重合体がミクロ層分離していることが観察された。
 加熱した薄膜を以下のようにしてエッチング処理した。高圧水銀灯を用いて30J/cmの照射強度で紫外線を照射した後に、アセトン中に浸漬し、イオン交換水で洗浄した後、乾燥した。このエッチング処理により基材上のPMMAが選択的に除去されて微細凹凸パターンが形成された薄膜を得た。
 次いで、第2アニール処理を行うことなく、この薄膜表面に蒸着法により30nm程度の薄いニッケル層を形成した後、スルファミン酸ニッケル浴中に入れ、実施例1と同じ条件で電鋳処理してニッケルを析出させ、厚みを250μmとした。こうしてニッケルが堆積された基材から、ニッケル電鋳体を機械的に剥離した。基材剥離後のニッケル電鋳体に、アクリル系UV硬化樹脂を塗布して硬化し、剥離することを3回繰り返し、さらに、日本シービーケミカル製ケミゾール2303中に浸漬し、50℃にて2時間攪拌しながら洗浄することで、目視では電鋳体の表面に一部付着していたポリマー成分を除去した。
 次いで、ニッケル電鋳体をダイキン化成品販売社製HD-2101THに約1分浸し、乾燥した後、一晩静置した。翌日ダイキン化成品販売社製HDTH中に浸漬して約1分間超音波処理洗浄を行い、離型処理したニッケルモールドを得た。次にPET基板(東洋紡製、コスモシャインA-4100)上にフッ素系UV硬化性樹脂を塗布し、ニッケルモールドを押し付けた後、紫外線を600mJ/cmで照射してフッ素系UV硬化性樹脂を硬化させた後、ニッケルモールドを剥離した。こうしてニッケルモールドの表面形状が転写されたUV硬化樹脂フィルムからなる回折格子を得た。
 ニッケル電鋳体の表面の凹凸パターンについて、実施例1で用いた原子間力顕微鏡で同様の条件で測定することで解析画像を得た。この解析画像を図18に示す。この例では、第2アニール処理を行わなかったが、図18より、回折格子の表面には不明確ではあるものの(実施例1ほど明確ではない)周期的な凹凸パターンが現れていることが分かる。これは、ブロック共重合体5の分子量が比較的低いことに起因していると考えられる。
比較例6
 120mgのブロック共重合体2、および30mgの東京化成製ポリエチレングリコール4,000に、トルエンを、総量が10gになるように加えて、溶解させた後、孔径0.5μmのメンブレンフィルターでろ過してブロック共重合体溶液を得た。得られたブロック共重合体溶液を、ポリフェニレンスルフィドフィルム(東レ(株)製トレリーナ)上に、スピンコートにより200~250nmの膜厚で塗布して薄膜を形成した。スピンコートは、回転速度500rpmで10秒間行った後、引き続き800rpmで30秒間行った。スピンコート後、薄膜を室温で10分間放置して乾燥した。
 次いで、基材を170℃のオーブン中で5時間加熱した(第1アニール処理)。
 加熱した薄膜を以下のようにしてエッチング処理した。高圧水銀灯を用いて30J/cmの照射強度で紫外線を照射した後に、酢酸中に浸漬し、イオン交換水で洗浄した後、乾燥した。このエッチング処理により基材上のPMMAが選択的に除去されて微細凹凸パターンが形成された薄膜を得た。
 次いで、この薄膜表面に蒸着法により30nm程度の薄いニッケル層を形成した後、スルファミン酸ニッケル浴中に入れ、実施例1と同じ条件で電鋳処理してニッケルを析出させ、厚みを250μmとした。こうしてニッケルが堆積された基材から、ニッケル電鋳体を機械的に剥離した。基材剥離後のニッケル電鋳体に、アクリル系UV硬化樹脂を塗布して硬化し、剥離することを3回繰り返し、さらに、日本シービーケミカル製ケミゾール2303中に浸漬し、50℃にて2時間攪拌しながら洗浄することで、目視では表面に一部付着していたポリマー成分を除去した。
 次いで、ニッケル電鋳体をダイキン化成品販売社製HD-2101THに約1分浸し、乾燥した後、一晩静置した。翌日ダイキン化成品販売社製HDTH中に浸漬して約1分間超音波処理洗浄を行い、離型処理したニッケルモールドを得た。
 次にPET基板(東洋紡製、コスモシャインA-4100)上にフッ素系UV硬化性樹脂を塗布し、ニッケル電鋳体を押し付けた後、紫外線を600mJ/cmで照射してフッ素系UV硬化性樹脂を硬化させた後、ニッケルモールドを剥離した。こうして、ニッケルモールドの表面形状が転写されたUV硬化樹脂フィルムからなる回折格子を得た。この回折格子の凹凸パターンについて、表面の凹凸形状を実施例1で使用した原子間力顕微鏡で測定したが、表面の凹凸形状は観察されなかった。参考のため、ニッケル電鋳体の表面の凹凸パターンについて、実施例1で用いた原子間力顕微鏡で同様の条件で測定することで解析画像を得、図19に示す。図19には、周期的な凹凸パターンが全く現れていないことが分かる。
比較例7
 120mgのブロック共重合体1、および30mgの東京化成製ポリエチレングリコール4,000に、トルエンを、総量が10gになるように加えて、溶解させた後、孔径0.5μmのメンブレンフィルターでろ過してブロック共重合体溶液を得た。得られたブロック共重合体溶液を、ポリフェニレンスルフィドフィルム(東レ(株)製トレリーナ)上に、スピンコートにより200~250nmの膜厚で塗布した。スピンコートは、回転速度500rpmで10秒間行った後、引き続き800rpmで30秒間行った。スピンコート後、薄膜を室温で10分間放置し乾燥した。
 次いで、基材を160℃のオーブン中で6時間加熱した(第1アニール処理)。
 加熱した薄膜を以下のようにしてエッチング処理した。高圧水銀灯を用いて30J/cmの照射強度で紫外線を照射した後に、酢酸中に浸漬し、イオン交換水で洗浄した後、乾燥した。このエッチング処理により基材上のPMMAが選択的に除去されて微細凹凸パターンが形成された薄膜を得た。
 次いで、この薄膜表面に蒸着法により30nm程度の薄いニッケル層を形成した後、スルファミン酸ニッケル浴中に入れ、実施例1と同じ条件で電鋳処理してニッケルを析出させ、厚みを250μmとした。こうしてニッケルが堆積された基材から、ニッケル電鋳体を機械的に剥離した。基材剥離後のニッケル電鋳体に、アクリル系UV硬化樹脂を塗布して硬化し、剥離することを3回繰り返し、さらに、日本シービーケミカル製ケミゾール2303中に浸漬し、50℃にて2時間攪拌しながら洗浄することにより、目視では電鋳体の表面に一部付着していたポリマー成分を除去した。
 次いで、ニッケル電鋳体をダイキン化成品販売社製HD-2101THに約1分浸し、乾燥した後、一晩静置した。翌日ダイキン化成品販売社製HDTH中に浸漬して約1分間超音波処理洗浄を行い、離型処理したニッケルモールドを得た。次にPET基板(東洋紡製、コスモシャインA-4100)上にフッ素系UV硬化性樹脂を塗布し、ニッケルモールドを押し付けた後、紫外線を600mJ/cmで照射してフッ素系UV硬化性樹脂を硬化させた後、ニッケルモールドを剥離した。こうしてニッケルモールドの表面形状が転写されたUV硬化樹脂フィルムからなる回折格子を得た。この回折格子の凹凸パターンについて、表面凹凸の形状を実施例1で使用した原子間力顕微鏡で測定したが、表面の凹凸形状は観察されなかった。参考のため、ニッケル電鋳体の表面の凹凸パターンについて、実施例1で用いた原子間力顕微鏡で同様の条件で測定することで解析画像を得、図20に示す。図20には、周期的な凹凸パターンが全く現れていないことが分かる。
比較例8
 120mgのブロック共重合体2、および30mgの東京化成製ポリエチレングリコール4,000にトルエンを加えて総量を10gとし、溶解させた。この溶液を、孔径0.5μmのメンブレンフィルターでろ過してブロック共重合体溶液を得た。4.75gのメチルイソブチルケトンに170mgのメチルトリメトキシシラン(MTMS)、および89mgの1,2-ビス(トリメトキシシリル)エタン(BTMSE)を添加し、攪拌することで、メチルイソブチルケトン/1,2-ビス(トリメトキシシリル)エタン溶液を作製した。この溶液を1.1mm厚みの洗浄済みガラス基板にスピンコートして、メチルイソブチルケトン/1,2-ビス(トリメトキシシリル)エタンの塗膜付のガラス基板を得た。スピンコートは、回転速度500rpmで10秒間行った後、引き続き800rpmで30秒間行った。
 この塗膜付ガラス基板を窒素雰囲気下280℃で6時間焼成し、オルガノシリケート処理ガラス基板を得た。調製したブロック共重合体溶液をオルガノシリケート処理ガラス基板上にスピンコートで塗布して薄膜とした。スピンコートは、回転速度500rpmで10秒間行った後、引き続き800rpmで30秒間行った。スピンコート後、薄膜を室温で10分間放置した。
 次いで、この薄膜付きガラス基板を、160℃のオーブン中で5時間のアニール処理を施した(第1アニール処理)。得られた薄膜を、エッチングによりPMMAを選択的に除去するために、薄膜付きガラス基板を、高圧水銀灯を用いて紫外線を30J/cmの照射強度で照射した後に、アセトン中に浸漬し、イオン交換水で洗浄、乾燥した。こうしてPMMAが除去されて実質的にPSからなる凹凸薄膜を得た。
 この薄膜付きガラス基板を、PSのガラス転移温度より低い95℃のオーブン中で80時間の加熱処理を行った。加熱処理後、この凹凸薄膜の表面に、スパッタにより10nm程度の薄いニッケル層を形成した後、スルファミン酸ニッケル浴中に入れ、実施例1と同様の条件で電鋳処理してニッケルを厚み250μmまで析出させた。得られたニッケル電鋳体から薄膜付きガラス基板を機械的に剥離した。剥離後のニッケル電鋳表面については、日本シービーケミカル製ケミゾール2303中で50℃2時間攪拌して洗浄した。その後、アクリル系UV硬化樹脂で3回ほど転写を行った。ニッケル電鋳体をダイキン化成品販売社製HD-2101THに約1分浸し、乾燥した後、一晩静置した。翌日、ダイキン化成品販売社製HDTH中に浸漬して約1分間超音波処理洗浄を行い、離型処理したニッケルモールドを得た。
 次に、PET基板(東洋紡製、コスモシャインA-4100)上に塗布したフッ素系UV硬化性樹脂にニッケルモールドを押しつけながら、紫外線を600mJ/cmで照射してフッ素系UV硬化性樹脂を硬化させた。これによりニッケルモールドの表面形状が転写された樹脂付きPET基板を得た。このようにして得られた樹脂付きPET基板について、樹脂表面の凹凸の形状を、実施例1で使用した原子間力顕微鏡を用いて解析した。しかし、解析画像からは表面の凹凸を表す形状は見出されなかった。参考のため、エッチング処理によりPMMAが選択的に除去されたブロック共重合体の凹凸パターンと、ニッケル電鋳体の表面の凹凸パターンについて、実施例1で用いた原子間力顕微鏡で同様の条件で測定することで解析画像を得、それぞれ、図21A及び21Bに示す。
 図21Bには、図21Aに現れているような周期的な凹凸パターンが全く現れていないことが分かる。それゆえ、エッチング処理によりPMMAが選択的に除去されたブロック共重合体の凹凸パターンは、電鋳による転写に適さない断面構造を有していたものと考えられる。
 以上の実施例1~9及び比較例1~4及び6~8の結果より、エッチングされた薄膜を第2アニール処理せずに電鋳によりニッケル層を堆積しても、ニッケル層には、ミクロ相分離した薄膜の凹凸パターンは良好に転写していないことが分かる。比較例5では、ブロック共重合体の分子量が500,000以下と比較的少ないために、第2アニール処理なしでもニッケル電鋳体に凹凸パターンが転写されているが、比較例6及び7から分かるようにブロック共重合体の分子量が500,000を超えると、第2アニール処理なしではニッケル電鋳体に凹凸パターンを全く転写することができない。それゆえ、ブロック共重合体の分子量に拘わらず、所望の微細パターンを有するモールドを得るためには第2のアニール工程は必要であることが分かろう。特に、モールドによって製造しようとする回折格子のようなデバイスが広範な可視領域で使用される場合には、そのような波長領域で回折が生じるようなピッチが必要となり、そのためにはミクロ相分離を生じるブロック共重合体の分子量は500,000を超えることが望ましい。
 実施例2及び4の電流及び電力効率の結果から明らかなように、本発明の有機EL素子は光の取り出し効率が優れていることが分かる。また、それらの実施例の有機EL素子の発光の指向性の測定結果から明らかなように、本発明の有機EL素子は、発光の指向性が十分に低いことが分かる。
 上記実施例において、凹凸の平均高さが40~110nmの範囲であり、平均ピッチが110~480nmの回折格子が得られている。回折格子の凹凸の平均高さ及び平均ピッチが、少なくともこれらの範囲であれば、良好な回折が生じていることが確認された。また、上記実施例において、凹凸の尖度が-1.2から0.729の範囲の回折格子が得られており、少なくともこの範囲であれば、良好な回折光が発生しており、リーク電流が生じないことが分かった。上記実施例に得られた回折格子に形成されている凹凸構造の断面形状は、断面凹凸深さ分布の平均値mと中央値Mが下記経験式を満たしていることが分かった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000006
 この実施例では、実施例1と同様にしてBCP法を用いて離型処理されたニッケルモールド(ニッケル基板)を得た。次に、PET基板(東洋紡績(株)社製易接着PETフィルム、コスモシャインA-4100)上にフッ素系UV硬化性樹脂を塗布し、ニッケルモールドを押し付けながら、UV光を600mJ/cmで照射することでフッ素系UV硬化性樹脂を硬化させた。樹脂が硬化後、ニッケルモールドを硬化した樹脂から剥離した。こうしてニッケルモールドの表面形状が転写された樹脂膜付きPET基板からなる回折格子モールドを得た。
エタノール24.3g、水2.16g及び濃塩酸0.0094gを混合した液に、テトラエトキシシラン(TEOS)2.5gとメチルトリエトキシシラン(MTES)2.1gを滴下して加え、23℃、湿度45%で2時間攪拌してゾル溶液を得た。このゾル溶液を、15×15×0.11cmのソーダライム製ガラス板上にバーコートした。バーコーターとしてドクターブレード(YOSHIMITSU SEIKI社製)を用いた。このドクターブレードは塗膜の膜厚が5μmとなるような設計であったがドクターブレードに35μmの厚みのイミドテープを張り付けて塗膜の膜厚が40μmとなるように調整した。塗布後、60秒経過後、次に、実施例1と同様にして作製した、ニッケルモールドの表面形状が転写された樹脂膜付きPET基板からなる回折格子モールドを、以下に記載するような方法で押圧ロールによりガラス板上の塗膜に押し付けた。
 最初に、モールドのパターンが形成された面を、ガラス基板の一端から他端に向かって23℃の押圧ロールを回転させながらガラス基板上の塗膜に押し付けた。押圧終了直後に、基板をホットプレート上へ移動し、基板を100℃で加熱した(仮焼成)。加熱を5分間続けた後、ホットプレート上から基板を取り外し、基板からモールドを端から手作業で剥離した。基板に対するモールドの角度(剥離角度)が約30°になるように剥離した。
 次いで基板をオーブンを用いて300℃で60分加熱して本焼成を行った後、塗膜に転写されたパターンを評価した。
 この回折格子について、樹脂表面の凹凸形状を実施例1で用いた原子間力顕微鏡を用いて解析画像を得た。原子間力顕微鏡の解析条件は、実施例1と同様であった
 <凹凸の平均高さ>
 回折格子の任意の位置に3μm角(縦3μm、横3μm)の測定領域を測定して、上記のようにして凹凸解析画像を求めた。かかる凹凸解析画像中における、任意の凹部及び凸部との深さ方向の距離を100点以上測定し、その平均を算出して凹凸の平均高さ(深さ)とする。この例で得られた解析画像より凹凸パターンの平均高さは56nmであった。
 <フーリエ変換像>
 実施例1と同様にして回折格子の任意の3μm角(縦3μm、横3μm)の測定領域を測定して凹凸解析画像を求めた。フーリエ変換像は波数の絶対値が0μm-1である原点を略中心とする円状の模様を示しており、且つ前記円状の模様が波数の絶対値が10μm-1以下の範囲内となる領域内に存在することが確認された。 
 得られたフーリエ変換像を画像解析した結果、波数2.38μm-1が最も強かった。すなわち平均ピッチは420nmであった。平均ピッチは以下のようにして求めることができる。フーリエ変換像の各点について、フーリエ変換像の原点からの距離(単位:μm-1)と強度を求める。続いて、同じ距離にある点については強度の平均値を求める。以上のようにして、求められたフーリエ変換像の原点からの距離と強度の平均値の関係をプロットし、スプライン関数によりフィッティングをかけ、強度がピークとなる波数を平均波数(μm-1)とした。平均ピッチについては別の方法、たとえば、回折格子の任意の3μm角(縦3μm、横3μm)の測定領域を測定して凹凸解析画像を求め、かかる凹凸解析画像中における任意の隣り合う凸部同士又は隣り合う凹部同士の間隔を100点以上測定し、その平均を算出して凹凸の平均ピッチを求めるなどの方法から計算しても構わない。
<有機EL素子の製造>
 上記のようにして得られた回折格子としてのゾルゲル材料層よりなるパターンが形成されたガラス基板について、付着している異物などを除去するために、ブラシで洗浄したのち、次いで、アルカリ性洗浄剤および有機溶剤で有機物等を除去した。こうして洗浄した前記基板上に、ITOをスパッタ法で300℃にて厚み120nmに成膜し、フォトレジスト塗布して電極用マスクパターンで露光した後、現像液でエッチングして所定のパターンの透明電極を得た。得られた透明電極をブラシで洗浄し、アルカリ性洗浄剤および有機溶剤で有機物等を除去した後、UVオゾン処理した。このように処理された透明電極上に、正孔輸送層(4,4’,4’ ’トリス(9-カルバゾール)トリフェニルアミン、厚み:35nm)、発光層(トリス(2-フェニルピリジナト)イリジウム(III) 錯体をドープした4,4’,4’ ’トリス(9-カルバゾール)トリフェニルアミン、厚み15nm、トリス(2-フェニルピリジナト)イリジウム(III) 錯体をドープした1,3,5-トリス(N-フェニルベンズイミダゾール-2-イル)ベンゼン、厚み15nm)、電子輸送層(1,3,5-トリス(N-フェニルベンズイミダゾール-2-イル)ベンゼン、厚み:65nm)、フッ化リチウム層(厚み:1.5nm)を蒸着法で積層し、さらに金属電極(アルミニウム、厚み:50nm)を蒸着法により形成した。こうして、図22に示すように、基板40上に、塗膜(ゾルゲル材料層)42と、透明電極92と、有機層94(正孔輸送層95、発光層96及び電子輸送層97)と、金属電極98とをこの順で有する有機EL素子200を得た。
 このようなプロセスにおいて、基板はゾルゲル材料から形成されており、機械的強度に優れるため、上記のように基板及び透明電極形成後に凹凸パターン面にブラシ洗浄を行っても傷、異物の付着、透明電極上の突起などが発生しにくく、それらに起因する素子不良を抑制できる。それゆえ、得られた有機EL素子は、凹凸パターンを有する基板の機械的強度という点で硬化型樹脂基板を用いる場合に比べて優れる。また、この実施例の方法に従い製造したゾルゲル材料から形成された基板は、耐薬品性に優れ、また、硬化型樹脂材料から形成された基板と比較して耐アルカリ性に優位性がある。それゆえ、基板及び透明電極の洗浄工程に用いるアルカリ液や有機溶媒に対しても比較的耐食性があり、種々の洗浄液を使用することができる。また、透明基板のパターニング時にアルカリ性の現像液を用いることがあり、このような現像液に対しても耐食性がある。この点でアルカリ液に対して一般的に耐性の弱い硬化型樹脂基板に比べて有利となる。さらに、ゾルゲル材料から形成された基板は、硬化型樹脂基板に比べて、耐UV性、耐候性に優れる。このため、透明電極形成後のUVオゾン洗浄処理に対しても耐性を有する。また、この実施例の方法により製造された有機EL素子を屋外で使用した場合には、硬化型樹脂基板を用いる場合に比べて太陽光による劣化が抑制できる。
<有機EL素子の発光効率の評価>
 この実施例で得られた有機EL素子の発光効率を以下の方法で測定した。得られた有機EL素子に電圧を印加し、印加電圧V及び有機EL素子に流れる電流Iを印加測定器(株式会社エーディーシー社製、R6244)にて、また全光束量Lをスペクトラ・コープ社製の全光束測定装置にて測定した。このようにして得られた印加電圧V、電流I及び全光束量Lの測定値から輝度値L’を算出し、電流効率については、下記計算式(F1):
電流効率=(L’/I)×S・・・(F1)
電力効率については、下記計算式(F2):
電力効率=(L’/I/V)×S・・・(F2)
をそれぞれ用いて、有機EL素子の電流効率及び電力効率を算出した。上記式において、Sは素子の発光面積である。なお、輝度L’の値は、有機EL素子の配光特性がランバート則にしたがうものと仮定し、下記計算式(F3):
L’=L/π/S・・・(F3)
で換算した。
 この実施例の有機EL素子は、ガラス基板上に凹凸を有しない有機EL素子と比較して、輝度1000cd/mにおいて、約1.4倍の電流効率を示した。また、この実施例の有機EL素子は、ガラス基板上に凹凸を有しない有機EL素子と比較して、輝度1000cd/mにおいて、約1.6倍の電力効率を示した。それゆえ、本発明の有機EL素子は、十分な外部取り出し効率を有している。
<有機EL素子の発光指向性の評価>
 この実施例で得られた有機EL素子の発光の指向性を以下の方法で評価した。発光させた有機EL素子を全ての方向(全周囲360°の方向)から目視により観察した。実施例3で得られた有機EL素子においては、全周囲360°のいずれの方向から観察しても、特に明るい場所、又は特に暗い場所は観察されず、全ての方向に均等な明るさを呈していた。このように、本発明の有機EL素子は、発光の指向性が十分に低いことが確認された。
 上記のように、この実施例では有機EL素子の透明電極(ITO)の成膜時の温度を300℃とした。透明電極の成膜時の温度は300℃よりも低い温度でも構わないが、透明電極は低抵抗率であることが望まれており、結晶性を高めるため高温での成膜が好ましい。なお、成膜時の温度が100℃程度と低い場合には、基板上に成膜されたITO膜は比較的非晶質で、比抵抗も劣り、基板とITO薄膜の密着性も乏しくなる。通常のUV硬化樹脂等で形成した凹凸パターンは高温成膜工程に耐えることが難しかったが、セラミックの一種であるゾルゲル材料を用いることで高温成膜工程にも適用できるため、この実施例の方法は有機EL素子用の基板(回折格子)を作製する上でも好適である。
 本発明によれば、有機EL素子などのデバイスに使用される回折格子の製造に好適である量産性に優れたナノインプリント用モールドを容易に且つ高精度に製造することができる。このモールドを用いて得られた回折格子及びそれを用いた有機ELは、光指向性が低く、光取り出し効率に優れる。
 

Claims (22)

  1.  微細パターン転写用のモールドの製造方法であって、
     基材の表面に、少なくとも第1及び第2のポリマーからなるブロック共重合体溶液を塗布する工程と、
     前記基材上の塗膜を乾燥させる工程と、
     乾燥した塗膜を、前記ブロック共重合体のガラス転移温度より高い温度で加熱する第1加熱工程と、
     前記第1加熱工程後に、塗膜のエッチング処理により第2ポリマーを除去して基材上に凹凸構造を形成するエッチング工程と、
     前記凹凸構造を、前記第1ポリマーのガラス転移温度より高い温度で加熱する第2加熱工程と、
     第2加熱工程後の前記凹凸構造上にシード層を形成する工程と、
     前記シード層上に電鋳により金属層を積層する工程と、
     前記金属層および前記シード層から前記凹凸構造を有する基材を剥離する工程とを含むことを特徴とするモールドの製造方法。
  2.  前記乾燥工程または第1加熱工程でブロック共重合体のミクロ相分離構造が生じることを特徴とする請求項1に記載のモールドの製造方法。
  3.  前記ミクロ相分離構造がラメラ型であることを特徴とする請求項2に記載のモールドの製造方法。
  4.  前記第2加熱工程において、前記凹凸構造を、第1ポリマーのガラス転移温度から第1ポリマーのガラス転移温度より70℃高い温度範囲で、10分~100時間で加熱することを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載のモールドの製造方法。
  5.  前記第2加熱工程により前記凹凸構造を山形構造に変形させることを特徴とする請求項1~4のいずれか一項に記載のモールドの製造方法。
  6.  前記ブロック共重合体の数平均分子量(Mn)は、500000以上であることを特徴とする請求項1~5のいずれか一項に記載のモールドの製造方法。
  7.  前記ブロック共重合体の分子量分布(Mw/Mn)が1.5以下であることを特徴とする請求項1~6のいずれか一項に記載のモールドの製造方法。
  8.  前記ブロック共重合体における前記第1ポリマーと前記第2ポリマーとの体積比が3:7~7:3であり、第1ポリマーと第2ポリマーの溶解度パラメーターの差が、0.1~10(cal/cm1/2であることを特徴とする請求項1~7のいずれか一項に記載のモールドの製造方法。
  9.  前記ブロック共重合体を構成する第1ポリマーがポリスチレンであり、第2ポリマーがポリメチルメタクリレートであることを特徴とする請求項1~8のいずれか一項に記載のモールドの製造方法。
  10.  前記ブロック共重合体溶液中に、さらに他のホモポリマーとして、ポリアルキレンオキシドを含有することを特徴とする請求項1~9のいずれか一項に記載のモールドの製造方法。
  11.  無電解めっき、スパッタ法及び蒸着法のいずれか用いて前記シード層を形成することを特徴とする請求項1~10のいずれか一項に記載のモールドの製造方法。
  12.  さらに、前記金属層および前記シード層から前記凹凸構造を有する基材を剥離して得られた前記モールドを洗浄し、前記モールド表面の離型処理を行う工程を含むことを特徴とする請求項1~11のいずれか一項に記載のモールドの製造方法。
  13.  請求項1に記載のモールドの製造方法で得られたモールドを、硬化性樹脂が塗布された透明基板上に押し付けて前記硬化性樹脂を硬化させ、モールドを取り外すことにより透明基板上に凹凸構造を有する回折格子を形成する回折格子の製造方法。
  14.  請求項1に記載のモールドの製造方法で得られたモールドを、硬化性樹脂が塗布された透明基板上に押し付けて前記硬化性樹脂を硬化させ、モールドを取り外すことにより透明基板上に凹凸構造を有する構造体を作製し、該構造体をゾルゲル材料が塗布された基板上に押しつけてゾルゲル材料を硬化させ、該構造体を取り外すことによりゾルゲル材料からなる凹凸構造を有する回折格子を形成する回折格子の製造方法。
  15.  請求項13または14に記載の前記回折格子の製造方法により製造された回折格子の凹凸構造上に、透明電極、有機層及び金属電極を、順次積層して有機EL素子を製造する有機EL素子の製造方法。
  16.  請求項1に記載の製造方法によって製造された微細パターン転写用のモールド。
  17.  請求項13または14に記載の製造方法により製造され、表面に凹凸構造を有する回折格子。
  18.  前記凹凸構造の断面形状が山形であり、該凹凸構造の平面形状が、原子間力顕微鏡を用いて解析して得られる凹凸解析画像に2次元高速フーリエ変換処理を施してフーリエ変換像を得た場合において、前記フーリエ変換像が、波数の絶対値が0μm-1である原点を略中心とする円環状の模様を示しており、且つ、円環状の模様が波数の絶対値が10μm-1以下となる領域に存在することを特徴とする請求項17に記載の回折格子。
  19.  前記凹凸構造の断面形状の尖度が-1.2以上であることを特徴とする請求項17または18に記載の回折格子。
  20.  前記凹凸構造の断面形状の尖度が-1.2~1.2であることを特徴とする請求項19に記載の回折格子。
  21.  前記凹凸構造の断面の平均ピッチが10~600nmであることを特徴とする請求項17~20のいずれか一項に記載の回折格子。
  22.  請求項15に記載の製造方法により製造された有機EL素子。
     
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