發(fā)光元件及發(fā)光元件的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及發(fā)光元件及發(fā)光元件的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為期待作為下一代的顯示器或照明裝置的發(fā)光元件，存在有機電致發(fā)光(EL)元 件。有機EL元件(有機發(fā)光二極管）中，將由空穴注入層注入的空穴和由電子注入層注入的 電子分別傳輸至發(fā)光層，它們在發(fā)光部內(nèi)的有機分子上復(fù)合而激發(fā)有機分子，由此發(fā)出光。 因此，將有機EL元件作為顯示裝置或照明裝置使用時，需要有效地從元件表面提取來自發(fā) 光層的光，因此，在專利文獻1中已知將衍射光柵基板設(shè)置在有機EL元件的光提取面。
[0003] 然而，有機EL元件有時因水分或氧氣而導(dǎo)致亮度或發(fā)光效率等降低。為了抑制這 樣的劣化，將有機EL元件用密封構(gòu)件將發(fā)光部(有機層)密封后使用。將發(fā)光部密封的方法 有稱為"面密封"的方法以及稱為"框密封"的方法。面密封是指將發(fā)光部用膠粘劑(密封膠 粘劑)等覆蓋而密封的方法?？蛎芊馐侵溉鐚＠墨I2所記載，在配置于基板上的發(fā)光部上 配置有密封玻璃等密封構(gòu)件的結(jié)構(gòu)體中，將密封構(gòu)件的周緣部用膠粘劑密封的方法?？蛎?封由于能夠在密封空間中填充干燥劑等，因而能夠延長元件的壽命。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0005] 專利文獻
[0006] 專利文獻1:日本特開2006-236748號公報 [0007] 專利文獻2:日本特開2012-174410號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 發(fā)明所要解決的問題
[0009] 在具有衍射光柵基板的有機EL元件中實施框密封的情況下，已知水分或氧氣由露 出到密封空間外的微細凹凸層侵入，導(dǎo)致發(fā)光元件劣化。因此，專利文件2中，將微細凹凸層 收容于密封空間內(nèi)。但是該方法中，密封膠粘劑與基材側(cè)的膠粘面的形狀由微細凹凸層變 為平坦的基板表面，因而無法得到利用微細凹凸層的表面積效果或卡掛效果所得到的粘附 力提高的效果，無法保持充分的密封性能而導(dǎo)致發(fā)光元件劣化，且膠粘劑與基板的粘附性 不足，有時在密封后產(chǎn)生膠粘劑的剝離。本發(fā)明的目的在于提供一種發(fā)光元件及其制造方 法，所述發(fā)光元件具備作為衍射光柵起作用的凹凸結(jié)構(gòu)層，且發(fā)光部以充分的密封性能進 行框密封，從而降低了發(fā)光元件的壽命劣化。
[0010]用于解決問題的手段
[0011]根據(jù)本發(fā)明的第1方式，提供一種發(fā)光元件，其包含：
[0012] 基材、
[0013] 與前述基材相對地配置的密封構(gòu)件、
[0014] 凹凸結(jié)構(gòu)層、
[0015] 第1電極、
[0016] 有機層、
[0017] 第2電極、和 [0018]膠粘劑層，
[0019] 前述凹凸結(jié)構(gòu)層、前述第1電極、前述有機層和前述第2電極依次形成于前述基材 上，
[0020] 前述膠粘劑層位于前述基材與前述密封構(gòu)件之間，
[0021] 前述凹凸結(jié)構(gòu)層的外緣位于前述膠粘劑層的內(nèi)緣與前述膠粘劑層的外緣之間。
[0022] 前述發(fā)光元件中，前述第1電極和前述第2電極中的至少一者可以具有與前述凹凸 結(jié)構(gòu)層和膠粘劑層兩者重疊的部分，且該重疊的部分可以具有反映前述凹凸結(jié)構(gòu)層的凹凸 的凹凸表面，前述膠粘劑層的內(nèi)緣可以與反映前述凹凸結(jié)構(gòu)層的凹凸的前述凹凸表面或前 述凹凸結(jié)構(gòu)層膠粘。
[0023]前述發(fā)光元件中，前述有機層可以位于與前述膠粘劑層隔著規(guī)定間隔的位置。
[0024] 前述發(fā)光元件中，前述凹凸結(jié)構(gòu)層的外緣可以以相對于前述基材的表面形成80° 以下的角度的傾斜面的方式形成。
[0025] 前述發(fā)光元件中，可以在由前述基材、與前述基材相對地配置的前述密封構(gòu)件和 前述膠粘劑層密封的空間內(nèi)填充有填充劑。
[0026] 前述發(fā)光元件中，前述凹凸結(jié)構(gòu)層的外緣可以位于密封前述空間的膠粘劑層的外 緣與內(nèi)緣的大致中間。
[0027] 前述發(fā)光元件中，前述凹凸結(jié)構(gòu)層可以由溶膠凝膠材料形成。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明的第2方式，提供一種發(fā)光元件的制造方法，其包括以下工序：
[0029]在基材上形成凹凸結(jié)構(gòu)層，
[0030] 在前述凹凸結(jié)構(gòu)層上形成第1電極，
[0031] 在前述第1電極上形成有機層，
[0032] 在前述有機層上形成第2電極，和
[0033] 配置與前述基材相對的密封構(gòu)件以使得形成于前述基材上的前述凹凸結(jié)構(gòu)層、前 述第1電極、前述有機層、前述第2電極收容于該密封構(gòu)件與前述基材之間，并且在前述基材 與前述密封構(gòu)件之間形成膠粘劑層；
[0034] 其中，以前述凹凸結(jié)構(gòu)層的外緣位于前述膠粘劑層的內(nèi)緣與前述膠粘劑層的外緣 之間的方式形成前述膠粘劑層。
[0035] 前述發(fā)光元件的制造方法中，優(yōu)選將前述膠粘劑層形成于不與前述有機層接觸的 位置。
[0036] 前述發(fā)光元件的制造方法中，優(yōu)選以前述凹凸結(jié)構(gòu)層的外緣相對于前述基材的表 面形成80°以下的角度的方式形成前述凹凸結(jié)構(gòu)層。
[0037] 根據(jù)本發(fā)明的第3方式，提供一種發(fā)光元件，其具備：
[0038] 基材、
[0039] 與前述基材相對地配置的密封構(gòu)件、
[0040] 具有第1凹凸圖案的第1凹凸結(jié)構(gòu)層、
[0041] 具有第2凹凸圖案的第2凹凸結(jié)構(gòu)層、
[0042] 第1電極、
[0043] 有機層、
[0044] 第2電極、和
[0045] 膠粘劑層，
[0046] 在前述基材上形成有前述第1凹凸結(jié)構(gòu)層以及與前述第1凹凸結(jié)構(gòu)層隔著規(guī)定距 離的前述第2凹凸結(jié)構(gòu)層，
[0047] 在前述第1凹凸圖案上形成有前述第1電極、前述有機層和前述第2電極的層疊體，
[0048] 前述膠粘劑層以位于前述基材與前述密封構(gòu)件之間且包圍前述層疊體的方式形 成，
[0049] 前述第2凹凸結(jié)構(gòu)層以不貫穿前述膠粘劑層的方式配置。
[0050] 前述發(fā)光元件中，前述第2凹凸圖案可以與前述第1凹凸圖案不同。另外，前述第2 凹凸圖案可以為與前述第1凹凸圖案相同的圖案。
[0051] 前述發(fā)光元件中，前述第2凹凸結(jié)構(gòu)層的側(cè)面可以以相對于前述基材的表面形成 80°以下的角度的傾斜面的方式形成。前述第1凹凸結(jié)構(gòu)層的前述外緣可以以相對于前述基 材的表面形成80°以下的角度的傾斜面的方式形成。
[0052]發(fā)明效果
[0053]本發(fā)明的發(fā)光元件由于具備作為衍射光柵起作用的凹凸結(jié)構(gòu)層，因而光提取效率 高。此外，由于發(fā)光部以充分的密封性能進行框密封，能夠抑制由水分和氧氣所導(dǎo)致的有機 層(發(fā)光部)的劣化，因此本發(fā)明的發(fā)光元件具有長壽命。因此，本發(fā)明的發(fā)光元件作為顯示 器或照明等各種器件極為有效。
【附圖說明】
[0054] 圖1為實施方式的發(fā)光元件的示意圖，圖1(a)為俯視示意圖，圖1(b)為從圖1(a)的 I-I方向觀察的剖視示意圖。
[0055] 圖2為實施方式的發(fā)光元件的特定方式的剖視示意圖。
[0056] 圖3(a)~（g)為示意性地表示利用剝離（lift-off)法形成凹凸結(jié)構(gòu)層的工藝的 圖。
[0057]圖4(a)~(e)為示意性地表示利用UV固化法形成凹凸結(jié)構(gòu)層的工藝的圖。
[0058]圖5(a)~(c)為示意性地表示另一方式的利用UV固化法形成凹凸結(jié)構(gòu)層的工藝的 圖。
[0059]圖6為凹凸結(jié)構(gòu)層形成用的曝光掩模的設(shè)計圖，圖6(a)為實施例1和實施例3中使 用的曝光掩模的設(shè)計圖，圖6(b)為實施例2中使用的曝光掩模的設(shè)計圖，圖6(c)為比較例2 中使用的曝光掩模的設(shè)計圖。
[0060]圖7為實施例1中形成第1電極后的基板的俯視示意圖。
[0061 ]圖8為比較例1的發(fā)光元件的剖視示意圖。
[0062] 圖9為比較例2的發(fā)光元件的剖視示意圖。
[0063] 圖10為表示實施例和比較例中制作的光學(xué)元件的粘附性評價方法的示意圖。
[0064 ]圖11為表示實施例和比較例中制作的光學(xué)元件的粘附性和暗點(darksp〇t)數(shù)的 評價結(jié)果的表。
[0065]圖12(a)為實施方式的光學(xué)元件的凹凸結(jié)構(gòu)層的平面示意圖，圖12(b)為圖12(a) 的平面示意圖中的剖面線上的截面輪廓。
[0066] 圖13為第1變形方式的發(fā)光元件的剖視示意圖。
[0067] 圖14為第2變形方式的發(fā)光元件的剖視示意圖。
【具體實施方式】
[0068] 以下對于本發(fā)明的發(fā)光元件以及該發(fā)光元件的制造方法的實施方式參照附圖進 行說明。
[0069][發(fā)光元件]
[0070]本實施方式的發(fā)光元件100的俯視示意圖和剖視示意圖分別如圖1(a)和圖1(b)所 示。發(fā)光元件100包含:板狀的基材40、與基材40的一個表面相對且與基材40之間隔著空間 105配置的密封構(gòu)件101、凹凸結(jié)構(gòu)層142、第1電極92、有機層94、第2電極98以及膠粘劑層 103,在空間105內(nèi)，凹凸結(jié)構(gòu)層142、第1電極92、有機層94和第2電極98依次形成于基材40 上。如圖1(a)、（b)所示，將基材40的中心設(shè)為0,將面內(nèi)方向定為XY方向，將與其垂直的方 向、即發(fā)光元件100的高度方向定為Z方向。該實施方式中，膠粘劑層103為在中央具有開口 的四方框體，在其高度方向（Z方向）上，位于夾在基材40與密封構(gòu)件101之間的位置。根據(jù)該 結(jié)構(gòu)，由形成框體的膠粘劑層103的內(nèi)周面103si規(guī)定空間105,形成框體的膠粘劑層103的 外周面103so在發(fā)光元件100的高度方向上形成與外部空間的邊界。
[0071]該實施方式中，形成于基材40上的凹凸結(jié)構(gòu)層142的平面結(jié)構(gòu)為比基材40小一圈 的矩形，凹凸結(jié)構(gòu)層142的外緣142c收容于基材40的平面內(nèi)。膠粘劑層103如前所述為框體， 其外周面103so的與基材40或形成于基材40上的層接觸的部位稱為膠粘劑層103的外緣 l〇3b，其內(nèi)周面103si的與基材40或形成于基材40上的層接觸的部位稱為膠粘劑層103的內(nèi) 緣103a(參照圖1(b))。如后所述，凹凸結(jié)構(gòu)層142以在XY面內(nèi)凹凸結(jié)構(gòu)層142的外緣142c位 于膠粘劑層103的內(nèi)緣103a與膠粘劑層的外緣103b之間的方式配置。需要說明的是，圖1(a) 的俯視示意圖中，為了使凹凸結(jié)構(gòu)層142與膠粘劑層103的平面的位置關(guān)系明了，省略了密 封構(gòu)件101，而且凹凸結(jié)構(gòu)層142的外緣142c以點劃線表示。該配置中，由于凹凸結(jié)構(gòu)層142 收容于由膠粘劑層103的外周面103so、基材40和密封構(gòu)件封閉的空間105內(nèi)，未露出于膠粘 劑層103的外側(cè)(大氣），因此能夠防止水分或氧氣透過凹凸結(jié)構(gòu)層142而侵入密封空間105 內(nèi)。由此能夠抑制有機層94等的劣化，提尚發(fā)光兀件的壽命。另外，Jj父粘劑層的內(nèi)緣103a可 以與凹凸結(jié)構(gòu)層的凹凸表面膠粘，或者可以與反映凹凸結(jié)構(gòu)層的凹凸的第1電極、有機層或 第2電極的凹凸表面膠粘。通過使膠粘劑層的內(nèi)緣103a與凹凸表面膠粘，膠粘劑層103與基 材40以高粘附力粘附，在密封后也可以長期保持高粘附力而不會產(chǎn)生剝離，因此發(fā)光元件 的壽命提尚。
[0072]〈基材〉
[0073]作為基材40沒有特別限制，可以適當使用可用于發(fā)光元件的公知的透明基板。例 如可以利用包含玻璃等透明無機材料的基板;包含聚酯(聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二 甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等）、丙烯酸類樹脂(聚甲基丙烯酸甲酯等）、聚碳酸酯、 聚氯乙烯、苯乙烯類樹脂(ABS樹脂等）、纖維素類樹脂(三乙酰纖維素等）、聚酰亞胺類樹脂 (聚酰亞胺樹脂、聚酰亞胺酰胺樹脂等）、環(huán)烯烴聚合物等樹脂的基板;在包含這些樹脂的基 板的表面形成有包含311310 2、31(：、31(?^、1102^1203等無機物的氣體阻隔層和/或包含樹 脂材料的氣體阻隔層的層疊基板;將包含這些樹脂的基板和這些氣體阻隔層交替層疊而得 到的層疊基板等。如果從發(fā)光元件的用途來看，則基材40優(yōu)選具備耐熱性、對UV光等的耐候 性的基材。從這些觀點來看，更優(yōu)選玻璃或石英基板等包含無機材料的基材。特別是在由溶 膠凝膠材料等無機材料形成凹凸結(jié)構(gòu)層142的情況下，由無機材料形成基材40時，基材40與 凹凸結(jié)構(gòu)層之間的折射率差小，可以防止在發(fā)光元件100內(nèi)的無意的折射或反射，因而優(yōu) 選。在基材40上，為了提高粘附性，可以進行表面處理或設(shè)置易膠粘層等。另外，在基材的與 形成凹凸結(jié)構(gòu)層的面相反的面上，可以形成具有透鏡功能或光擴散等功能的凹凸結(jié)構(gòu)，也 可以粘貼具有同樣功能的I旲等。另外，基材40的厚度優(yōu)選為Iym~2000μηι的范圍。
[0074]〈凹凸結(jié)構(gòu)層〉
[0075]凹凸結(jié)構(gòu)層142為在表面形成有微細的凹凸圖案142ρ的層。微細的凹凸圖案142ρ可以為微透鏡陣列結(jié)構(gòu)或具有光擴散或衍射等功能的結(jié)構(gòu)等任意的圖案。圖12(a)表示本 實施方式的凹凸結(jié)構(gòu)層142的凹凸圖案142ρ的平面不意圖的例子，圖12(b)表不圖12(a)的 平面示意圖中的剖面線上的截面輪廓。凹凸結(jié)構(gòu)層142的截面形狀如圖12(b)所示，可以包 含比較平緩的傾斜面，由基材40向上方形成波形(本申請中適當稱為"波形結(jié)構(gòu)"）。即，凹凸 圖案142ρ的凸部可以具有由該基材40側(cè)的底部向頂部變窄的截面形狀。凹凸結(jié)構(gòu)層142的 凹凸圖案142ρ從平面上觀察如圖12(a)中平面示意圖的例子所示，可以具有以下特征:具有 多個凸部（白色部分)和多個凹部（黑色部分)蜿蜒（曲折)延伸的細長形狀，且其延伸方向、 蜿蜒方向（彎曲方向）和延伸長度不規(guī)則。這樣的凹凸圖案與條紋狀、波形條紋狀、鋸齒狀等 有規(guī)律地取向的圖案或點狀的圖案等明顯不同，這一點可以與規(guī)則性或包含大量直線的電 路圖案等區(qū)別。具有上述特征的凹凸結(jié)構(gòu)層142無論沿與基材40表面垂直的任意方向切斷， 都會重復(fù)出現(xiàn)凹凸截面。另外，凹凸圖案的多個凸部和凹部，在俯視圖上，其一部分或是全 部可以在途中分支(參照圖12(a))。需要說明的是，圖12(a)中，凸部的間距作為整體看起來 均勻。另外，凹凸圖案的凹部可以由凸部劃分，并沿著凸部延伸。
[0076]凹凸結(jié)構(gòu)層142除了形成如上所述的不規(guī)則的凹凸圖案之外，還可以形成點狀結(jié) 構(gòu)、棱柱結(jié)構(gòu)、包含線與間隙的條紋狀結(jié)構(gòu)，圓柱狀、圓錐狀、圓臺狀、三棱柱狀、三棱錐狀、 三棱臺狀、四棱柱狀、四棱錐狀、四棱臺狀、多棱柱狀、多棱錐狀、多棱臺狀等柱狀結(jié)構(gòu)或孔 結(jié)構(gòu)等任意的圖案。另外，可以為使用噴砂法形成的不規(guī)則的微細凹凸圖案。
[0077] 為了使凹凸結(jié)構(gòu)層142作為衍射光柵起作用，凹凸的平均間距優(yōu)選在IOOnm~ 1500nm的范圍內(nèi)。凹凸的平均間距小于前述下限時，相對于可見光的波長，間距過小，因而 具有不產(chǎn)生由凹凸造成的光衍射的傾向，另一方面，超過上限時，衍射角變小，具有失去作 為衍射光柵的功能的傾向。凹凸的平均間距更優(yōu)選為200nm~1200nm的范圍。凹凸的深度分 布的平均值優(yōu)選為20nm~200nm的范圍。凹凸的深度分布的平均值小于前述下限時，相對于 可見光的波長，深度過小，因而具有無法產(chǎn)生必要的衍射的傾向，另一方面，超過上限時，衍 射光強度產(chǎn)生不均，其結(jié)果是，例如具有發(fā)光元件100的有機層94內(nèi)部的電場分布變得不均 勻，因電場集中于特定的部位而導(dǎo)致容易產(chǎn)生漏電流，或者壽命變短的傾向。凹凸的深度分 布的平均值更優(yōu)選為30nm~150nm的范圍。凹凸的深度的標準偏差優(yōu)選為IOnm~IOOnm的范 圍。凹凸的深度的標準偏差小于前述下限時，相對于可見光的波長，深度過小，因而具有無 法產(chǎn)生必要的衍射的傾向，另一方面，超過上限時，衍射光強度產(chǎn)生不均，其結(jié)果是，例如具 有發(fā)光元件100的有機層94內(nèi)部的電場分布變得不均勻，因電場集中于特定的部位而導(dǎo)致 容易產(chǎn)生漏電流，或者壽命變短的傾向。
[0078] 本申請中，凹凸的平均間距是指測定形成有凹凸的表面的凹凸的間距（相鄰?fù)共?彼此間或相鄰凹部彼此間的間隔）時，凹凸的間距的平均值。這樣的凹凸的間距的平均值可 以如下計算:使用掃描型探針顯微鏡(例如，株式會社日立高科制造的制品名"E-sweep"等） 等，在下述條件下：
[0079]測定方式:懸臂間歇接觸方式 [0080] 懸臂的材質(zhì)：娃 [0081 ] 懸臂的臂寬:40μπι
[0082] 懸臂的探針前端的直徑：IOnm
[0083] 分析表面的凹凸并測定凹凸分析圖像后，測定100個點以上的該凹凸分析圖像中 的任意相鄰?fù)共勘舜碎g或相鄰凹部彼此間的間距，并求出其算術(shù)平均。
[0084] 另外，本申請中，可以如下計算凹凸的深度分布的平均值和凹凸深度的標準偏差。 表面的凹凸的形狀使用掃描型探針顯微鏡（例如，株式會社日立高科制造的制品名"Ε-sweep"等)測定凹凸分析圖像。在凹凸分析時，在前述的條件下測定任意的3μηι見方(縱向3μ m、橫向3μπι)或ΙΟμπι見方(縱向ΙΟμπι、橫向ΙΟμπι)的測定區(qū)域并求出凹凸分析圖像。此時，以納 米級分別求出測定區(qū)域內(nèi)的16384個點(縱向128個點X橫向128個點）以上的測定點的凹凸 高度的數(shù)據(jù)。需要說明的是，此種的測定點的數(shù)目根據(jù)所使用的測定裝置的種類或設(shè)定而 異，例如在使用上述的株式會社日立高科制造的制品名"E-sweep"作