有機(jī)電致發(fā)光元件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的有機(jī)EL元件（1）具備在一個面上設(shè)有納米級尺寸的凹凸（2’）的金屬層（2）和設(shè)于金屬層（2）的一面?zhèn)鹊陌l(fā)光層（31）的多個有機(jī)層（3），并且其按照有機(jī)層（3）的各界面處的凹凸的高度小于設(shè)于金屬層（2）的凹凸（2’）的方式構(gòu)成。根據(jù)該構(gòu)成，通過利用金屬層（2）的一個面的凹凸（2’）將表面等離激元變成傳播光，能夠減少光的損失，并且通過使各有機(jī)層（3）的各界面處的凹凸小于金屬層（2）面上的凹凸（2’），能夠抑制元件內(nèi)部的短路。
【專利說明】有機(jī)電致發(fā)光元件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及有機(jī)電致發(fā)光元件的取光效率的提高。
【背景技術(shù)】
[0002]電致發(fā)光(EL)元件為在透明基板上形成有被陽極及陰極挾持的發(fā)光層的元件，當(dāng)在電極間施加電壓時，通過由作為載流子注入到發(fā)光層中的電子及空穴的再結(jié)合所產(chǎn)生的激子而發(fā)光。EL元件大致分為在發(fā)光層的熒光物質(zhì)中使用了有機(jī)物的有機(jī)EL元件和使用了無機(jī)物的無機(jī)EL元件。特別是，有機(jī)EL元件可在低電壓下進(jìn)行高亮度的發(fā)光，根據(jù)熒光物質(zhì)的種類可獲得各種的發(fā)光色，并且由于易于作為平面狀的發(fā)光面板進(jìn)行制造，因此作為各種顯示裝置或背光燈使用。此外，近年來實(shí)現(xiàn)了對應(yīng)于高亮度者，其在照明器具中的應(yīng)用備受關(guān)注。
[0003]圖4表示通常的有機(jī)EL元件的截面構(gòu)成。有機(jī)EL元件101在具有透光性的基板105上設(shè)有具有透光性的陽極層104，在該陽極層104上設(shè)有由空穴注入層133、空穴輸送層132和發(fā)光層131構(gòu)成的有機(jī)層103。另外，在有機(jī)層103上設(shè)有具有反光性的陰極層102。而且，通過在陽極層104與陰極層102之間施加電壓，在有機(jī)層103中發(fā)光的光透過陽極層104及基板105被取出。在這種有機(jī)EL元件101中，陰極層102中通常使用具有高反光性及導(dǎo)電性的鋁(Al)或銀(Ag)等金屬材料。
[0004]不過，已知具有高導(dǎo)電性的金屬材料變成金屬中的自由電子集體地振動、作為模擬的粒子動作的被稱作等離激元的狀態(tài)。即，已知當(dāng)對金屬材料的表面入射規(guī)定波長的光時，激發(fā)了電子密度疏密的圖案的波、即表面等離激元，該表面等離激元在金屬表面?zhèn)鞑?、發(fā)生失活(例如參照有機(jī)E L討論會第10回例會予稿集S 9 - 2)。即，在圖4所示的有機(jī)EL元件101中，在發(fā)光層131中發(fā)光的光(用星號表示)中有下述情況:入射到陰極層102中的光的一部分在陰極層102的表面?zhèn)鞑?、發(fā)生失活(用箭頭表示)，無法作為有效光被取出，取光效率降低。
[0005]為了抑制因表面等離激元所導(dǎo)致的光的損失，考慮到在基板上設(shè)置納米級的凹凸、在其上層疊包含陽極層及發(fā)光層的有機(jī)層及由金屬形成的陰極層，在各界面上形成凹凸?fàn)畹牟y結(jié)構(gòu)(例如參照日本專利申請公開的特開2009-9861號公報(bào):專利文獻(xiàn)I)。通過該構(gòu)成，在金屬表面上發(fā)生的表面等離激元由于凹凸?fàn)畹牟y結(jié)構(gòu)而變成傳播光，因此能夠抑制因表面等離激元所導(dǎo)致的光的損失。
[0006]但是，在上述專利文獻(xiàn)I所示的凹凸?fàn)畹牟y結(jié)構(gòu)中，由于在所有層的界面上形成有凹凸，因此膜厚變得不均勻、易于發(fā)生短路，有降低組裝有該有機(jī)EL元件的設(shè)備的可靠性的顧慮。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于解決上述課題，提供可抑制在金屬表面上發(fā)生的表面等離激元所導(dǎo)致的光的損失、提高向元件外的取光效率，并且元件內(nèi)的短路難以發(fā)生、可靠性高的有機(jī)EL元件。
[0008]為了解決上述課題，本發(fā)明的有機(jī)電致發(fā)光元件的特征在于，具備在一個面上設(shè)有納米級尺寸的凹凸的金屬層和設(shè)置在所述金屬層的所述一面?zhèn)鹊陌l(fā)光層的多個有機(jī)層，并且其按照所述有機(jī)層的各界面處的凹凸的高度小于設(shè)于所述金屬層上的凹凸的方式構(gòu)成。
[0009]上述有機(jī)電致發(fā)光元件中，優(yōu)選所述金屬層上的凹凸按照其高度為10?200nm、其寬度為該凹凸的高度以上的方式形成。
[0010]上述有機(jī)電致發(fā)光元件中，優(yōu)選所述金屬層由向所述有機(jī)層施加電壓的第I電極層構(gòu)成，并隔著所述有機(jī)層形成與所述第I電極層成對的第2電極層。
[0011]上述有機(jī)電致發(fā)光元件中，優(yōu)選所述金屬層成為用于形成所述有機(jī)層的基板。
[0012]上述有機(jī)電致發(fā)光元件中，優(yōu)選所述有機(jī)層隔著絕緣層和向所述有機(jī)層施加電壓的第I電極層設(shè)置在所述金屬層的所述一面?zhèn)龋⑶以谒鲇袡C(jī)層的與所述第I電極層側(cè)相反的一側(cè)設(shè)置第2電極層。
[0013]上述有機(jī)電致發(fā)光元件中，優(yōu)選所述金屬層具有反光性、所述第I電極層具有透光性。
[0014]上述有機(jī)電致發(fā)光元件中，其優(yōu)選按照所述有機(jī)層的各界面處的凹凸的高度隨著接近所述第2電極層而減小的方式形成。
[0015]上述有機(jī)電致發(fā)光元件中，優(yōu)選所述有機(jī)層或所述第2電極層由涂布型材料形成。
[0016]根據(jù)本發(fā)明，通過利用金屬層的一個面的凹凸將表面等離激元變?yōu)閭鞑ス?，能夠抑制光的損失，并且通過使各有機(jī)層的各界面處的凹凸小于金屬層上的凹凸，能夠抑制元件內(nèi)部的短路。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明第I實(shí)施方式的有機(jī)電致發(fā)光元件的側(cè)截面圖。
[0018]圖2為本發(fā)明第2實(shí)施方式的有機(jī)電致發(fā)光元件的側(cè)截面圖。
[0019]圖3為本發(fā)明第3實(shí)施方式的有機(jī)電致發(fā)光元件的側(cè)截面圖。
[0020]圖4為以往的有機(jī)電致發(fā)光元件的側(cè)截面圖。
[0021]圖1 中:
[0022]1:有機(jī)EL元件
[0023]2:金屬層
[0024]2，:凹凸
[0025]3:有機(jī)層
[0026]31:發(fā)光層
【具體實(shí)施方式】
[0027]對于本發(fā)明第I實(shí)施方式的有機(jī)電致發(fā)光元件(以下記為有機(jī)EL元件)，參照圖1進(jìn)行說明。本實(shí)施方式的有機(jī)EL元件I具備在一個面上設(shè)有納米級尺寸的凹凸2’的金屬層2、和設(shè)于該金屬層2的一面?zhèn)鹊亩鄠€有機(jī)層31、32、33 (將它們總稱作有機(jī)層3)。這些有機(jī)層3包含成為發(fā)光層的層(以下記為發(fā)光層31)。
[0028]有機(jī)EL元件I按照有機(jī)層3的各界面處的凹凸31’、32’的高度小于設(shè)于金屬層2上的凹凸2’的方式構(gòu)成。本實(shí)施方式中，金屬層2由向有機(jī)層3施加電壓的第I電極層構(gòu)成，隔著有機(jī)層3形成有與金屬層2 (第I電極層)成對的第2電極層4。另外，這些金屬層2、有機(jī)層3及第2電極層4形成于基板5上。有機(jī)層3具備發(fā)光層31、空穴輸送層32及空穴注入層33，它們按上述的順序設(shè)置于金屬層2上。在該構(gòu)成中，金屬層2 (第I電極層)作為向有機(jī)層3注入電子的陰極發(fā)揮功能，第2電極層4作為向空穴注入層33注入空穴的陽極發(fā)揮功能。
[0029]本實(shí)施方式中，首先在基板5上形成凹凸6 (詳細(xì)情況在后敘述)，在形成有凹凸6的基板5上，通過對構(gòu)成金屬層2的金屬材料進(jìn)行蒸鍍等，在基板5的表面上形成膜厚大致均勻的層。由此，在金屬層2中，在與基板5相接的面處于相反側(cè)的面中，形成與形成于基板5上的凹凸6大致相同形狀的凹凸2’。
[0030]作為基板5，例如使用鈉玻璃或無堿玻璃等剛性的透明玻璃板，但并不限定于這些。例如，可以使用聚碳酸酯或聚對苯二甲酸乙二醇酯等撓性的透明塑料板，由Al/銅(Cu)/不銹鋼等形成的金屬膜等任意物質(zhì)。
[0031]作為在基板5上形成凹凸6的方法，例如可舉出在基板5上預(yù)先涂布UV固化樹脂或熱塑性樹脂，然后通過UV納米壓印或熱納米壓印設(shè)置納米級尺寸的凹凸6的方法。另外，例如還可使用在基板5上涂布二氧化硅或氟化鎂等納米粒子的方法。其中，根據(jù)這些方法，凹凸6與基板5作為獨(dú)立的構(gòu)件構(gòu)成，基板5例如只要是由樹脂材料等可進(jìn)行表面加工的材料形成的，則可以在基板5自身上形成凹凸6，此時，凹凸6與基板5—體地構(gòu)成。另外，只要是可形成期望形狀的凹凸6的方法，則并不限定于上述方法。
[0032]凹凸6的高度或?qū)挾仍诮M裝有機(jī)EL元件I的設(shè)備中，當(dāng)要求特異性波長依賴性或出射角度依賴性時，優(yōu)選均勻或周期性地進(jìn)行設(shè)定。另一方面，當(dāng)通過寬波長及總出射角度盡可能均等地提高取光效率時，優(yōu)選隨機(jī)地設(shè)定凹凸6的高度或?qū)挾取Ａ硗?，凹?的高度優(yōu)選比通常的有機(jī)層3的膜厚10?200nm小、特別優(yōu)選為10?IOOnm以下。凹凸6的寬度優(yōu)選為凹凸6的高度以上。
[0033]如此設(shè)定的凹凸6的高度或?qū)挾韧ㄟ^將金屬層2大致均勻地設(shè)置在基板5上，被與金屬層2的有機(jī)層3 (發(fā)光層31)相接的界面上的凹凸2’映射。即，金屬層2上的凹凸2成為按照高度為10?200nm、寬度達(dá)到凹凸2’的高度以上的方式形成。凹凸2的高度小于IOnm時，無法期待減少因表面等離激元所導(dǎo)致的光的損失的效果，并且當(dāng)凹凸2的高度超過200nm時，變得比有機(jī)層的膜厚還高，易于發(fā)生元件內(nèi)的短路。另外，凹凸2的寬度比高度短時，仍然易于發(fā)生元件內(nèi)的短路。因此，金屬層2上的凹凸2通過按照高度為10?200nm、寬度達(dá)到凹凸2’的高度以上的方式形成，能夠減少光的損失且抑制短路。
[0034]作為構(gòu)成金屬層2 (第I電極(陰極))的材料，可以使用Al、Ag或含有這些金屬的化合物。另外，還可將Al與其他的電極材料組合構(gòu)成為層疊結(jié)構(gòu)等。作為這種電極材料的組合，可舉出堿金屬與Al的層疊體、堿金屬與銀的層疊體、堿金屬的鹵化物與Al的層疊體、堿金屬的氧化物與Al的層疊體、堿土類金屬或稀土類金屬與Al的層疊體、這些金屬種與其他金屬的合金等。具體地說，可舉出鈉(Na)、Na-鉀(K)合金、鋰(Li)、鎂(Mg)等與Al的層疊體、Mg-Ag混合物、Mg-銦混合物、Al-Li合金、LiF / Al混合物/層疊體、Al / Al2O3混合物等。另外，對于上述列舉的組合以外，還優(yōu)選在陰極與發(fā)光層之間插入促進(jìn)從金屬層2(陰極)向發(fā)光層31的電子注入的層、即電子注入層(未圖示)。作為構(gòu)成電子注入層的材料，可舉出與構(gòu)成上述金屬層2的材料通用的材料、氧化鈦、氧化鋅等金屬氧化物、含有上述材料且混合有促進(jìn)電子注入的摻雜劑的有機(jī)半導(dǎo)體材料等，但并不限定于這些。
[0035]另外，即使不在基板5上形成凹凸6，在基板5上形成金屬層2后，也可在金屬層2的表面上形成納米級尺寸的凹凸。例如，可以在金屬層2上使用Ag使其在熱的作用下凝聚，或?qū)⒛＞甙磯涸贏l或Ag等金屬表面上來轉(zhuǎn)印凹凸結(jié)構(gòu)。
[0036]本實(shí)施方式中，在基板5上設(shè)置金屬層2，并依次在該金屬層2(第I電極層(陰極))上層疊含有發(fā)光層31等的有機(jī)層3和第2電極層4 (陽極)。另外，第2電極層4由具有透光性的導(dǎo)電性材料形成，并且金屬層2 (第I電極層)由具有反光性的材料形成。在該構(gòu)成中，有機(jī)層3 (發(fā)光層31)被直接或者被金屬層2反射，透過第2電極層4被取出至有機(jī)EL元件I外。
[0037]這里，有機(jī)層3及第2電極層4優(yōu)選由涂布型材料形成。如此，可通過旋涂、噴涂、模涂、凹版印刷等涂布將有機(jī)層3及第2電極層4成膜，從而可高效地形成多個層。另外，通過涂布，也可按照有機(jī)層3的各界面處的凹凸31’、32’的高度比金屬層2上的凹凸2’的高度小、并隨著接近第2電極層4而減小的方式形成。即，當(dāng)將構(gòu)成發(fā)光層31的有機(jī)材料涂布在金屬層2的變?yōu)榘纪?’的面上時，有機(jī)材料積存在金屬層2的變?yōu)榘紶畹牟糠种?，因此發(fā)光層31的膜厚比金屬層2的變?yōu)橥範(fàn)畹牟糠蛛m然不多但有些許增厚，其結(jié)果，發(fā)光層31的凹凸31’的表面與金屬層2上的凹凸2’的表面相比，凹凸也減小。同樣，空穴輸送層32的凹凸32’的表面與發(fā)光層31的凹凸31’的表面相比變得更平滑，且越是接近第2電極層4的層，其表面變得越平滑。如此，第2電極層4和有機(jī)層3中與第2電極層4相接的層(本例中為空穴注入層33)的界面變得平坦，能夠有效地抑制該界面的短路。
[0038]作為構(gòu)成發(fā)光層31的有機(jī)EL材料，例如可舉出聚對苯乙炔衍生物、聚噻吩衍生物、聚對苯撐衍生物、聚硅烷衍生物、聚乙炔衍生物等、聚芴衍生物、聚乙烯咔唑衍生物、上述色素體、將金屬絡(luò)合物系發(fā)光材料高分子化的材料等，蒽、萘、芘、并四苯、暈苯、茈、酞茈(phthaloperylene)、萘花、二苯基丁二烯、四苯基丁二烯、香豆素、B,惡二唑、二苯并嚼唑啉、聯(lián)苯乙烯、環(huán)戊二烯、喹啉金屬絡(luò)合物、三(8-羥基喹啉酸)鋁絡(luò)合物、三(4-甲基-8-喹啉酸)鋁絡(luò)合物、三(5-苯基-8-喹啉酸)鋁絡(luò)合物、氨基喹啉金屬絡(luò)合物、苯并喹啉金屬絡(luò)合物、三_(對叔苯基-4-基)胺、吡喃、喹吖啶酮、紅熒烯及它們的衍生物，或者1-芳基_2，5- 二(2-噻吩基)吡咯衍生物、二苯乙烯基苯衍生物、苯乙烯亞芳基衍生物、苯乙烯胺衍生物及在分子的一部分具有由這些發(fā)光性化合物構(gòu)成的基團(tuán)的化合物等。另外，并不僅為上述化合物所代表的熒光色素來源的化合物，也可優(yōu)選使用所謂的磷光發(fā)光材料，例如Ir絡(luò)合物、Os絡(luò)合物、Pt絡(luò)合物、銪絡(luò)合物等發(fā)光材料或分子內(nèi)具有這些物質(zhì)的化合物或高分子。這些材料還可根據(jù)需要適當(dāng)選擇進(jìn)行使用。
[0039]作為構(gòu)成空穴輸送層32的材料，可以使用LUMO小的低分子?高分子材料。作為這種材料，例如可舉出聚乙烯咔唑(PVCz)或聚吡啶、聚苯胺等側(cè)鏈或主鏈具有芳香族胺的聚亞芳基(polyarylene)衍生物等芳香族胺的聚合物等,但并不限定于這些。
[0040]作為構(gòu)成空穴注入層33的材料，可舉出含有噻吩、三苯基甲烷、腙啉(hydrazolin，日文原文為“ t K 7 '/ V > ”)、芳基胺、腙、芪、三苯基胺等的有機(jī)材料。具體地說，可單獨(dú)使用聚乙烯咔唑(PVCz)、聚乙烯二羥噻吩:聚苯乙烯磺酸鹽(PEDOT:PSS)、TPD等芳香族胺衍生物等的上述材料，另外還可組合使用兩種以上的材料。
[0041]作為構(gòu)成第2電極層4 (陽極)的導(dǎo)電性物質(zhì)，可舉出Ag、銦-錫氧化物(ΙΤ0)、銦-鋅氧化物(ΙΖ0)、錫氧化物、Au等金屬的微粒、導(dǎo)電性高分子、導(dǎo)電性有機(jī)材料、含摻雜齊U(施體或受主)的有機(jī)層、導(dǎo)電體與導(dǎo)電性有機(jī)材料(含高分子)的混合物、這些導(dǎo)電性材料與非導(dǎo)電性材料的混合物，但并不限定于這些。另外，作為非導(dǎo)電性材料，可舉出丙烯酸樹脂、聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚醚砜、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯樹脂、聚氨酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇縮醛、聚酰胺、聚酰亞胺、鄰苯二甲酸雙丙烯酸酯樹脂、纖維素系樹脂、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、其他的熱塑性樹脂或構(gòu)成這些樹脂的單體的2種以上的共聚物，但并不限定于這些。另外，為了提高導(dǎo)電性，還可進(jìn)行使用了磺酸、路易斯酸、質(zhì)子酸、堿金屬、堿土類金屬等摻雜劑的摻雜。其中，對于摻雜劑而言，也并不限定于這些。
[0042]另外，除了上述導(dǎo)電性材料外，還可使用對Ag或Cu等金屬材料或碳等導(dǎo)電性材料進(jìn)行了細(xì)線形成的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)(網(wǎng)狀結(jié)構(gòu))的材料。作為細(xì)線寬度的尺寸，從導(dǎo)電性及透光性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選為I?IOOym左右。其中，對于細(xì)線寬度間隔、細(xì)線長寬比也可使用任意者。這些網(wǎng)格結(jié)構(gòu)可通過對包括上述的導(dǎo)電性糊劑進(jìn)行絲網(wǎng)印刷等來形成，但并不限定于這些。
[0043]通過本實(shí)施方式，由于在金屬層2 (第I電極層)的表面上設(shè)置了納米級尺寸的凹凸2’，因此能夠?qū)⒃诮饘俦砻嫔习l(fā)生的表面等離激元變?yōu)閭鞑ス?、抑制因表面等離激元所導(dǎo)致的光的損失，并且提高向元件外的取光效率。另外，由于有機(jī)層3的各層界面處的凹凸小于金屬層2上的凹凸2’，因此能夠抑制元件內(nèi)部的短路。此外，通過使用涂布材料對有機(jī)層3或第2電極層4實(shí)施涂布工藝，能夠減小各有機(jī)層3界面處的凹凸至比金屬層2上的凹凸2’小。
[0044]如圖4所示的通常的有機(jī)EL元件101通過在基板105上形成具有透光性的陽極層104、在其上形成有機(jī)層103等來制作。此時，在陽極層104上形成有機(jī)層103的工序中，為了抑制短路，需要降低陽極層104上的表面粗糙度。一般來說，陽極部分為了規(guī)定發(fā)光面積及為了防止與陰極層102的短路，進(jìn)行圖案形成。該圖案形成有以下的方法:膜形成后的堤岸形成或利用蝕刻、絲網(wǎng)印刷等的印刷圖案形成的方法。通常，在堤岸形成或蝕刻中具有抗蝕劑涂布、在顯影液、抗蝕劑剝離液中的浸潰的工序，通過濕式工藝形成的陽極易于受到損害，有作為陽極的特性降低的顧慮。與此相對，在利用印刷進(jìn)行的圖案形成中，例如使用絲網(wǎng)印刷時，有發(fā)生因凹版篩所引起的表面凹凸的情況。另外，在使用了凹版印刷或狹縫式模涂等時，有時在涂布開始和涂布結(jié)束時會產(chǎn)生膜厚高度差。這些表面粗糙度或膜厚高度差在陽極層104的上部層疊有機(jī)層103形成有機(jī)EL元件101時，成為發(fā)生短路的原因。
[0045]在上述任何的印刷中，只要降低印刷油墨的粘度，則可改善涂布后的流平性。但是，當(dāng)降低粘度時，厚膜化變得困難。一般來說，作為通過濕式工藝形成的電極材料，使用常用的高導(dǎo)電型PEDOT:PSS等導(dǎo)電性高分子材料時，當(dāng)欲獲得與膜厚100?200nm左右的ITO等透明氧化物導(dǎo)電膜同等的導(dǎo)電性時，需要500?IOOOnm左右的膜厚。因此，使用這種導(dǎo)電性高分子材料時，有時無法簡單地降低印刷油墨的粘度。另外，為導(dǎo)電性高的材料時，由于薄膜化比較容易，因此可以降低印刷油墨的粘度，但此時存在與基底的潤濕性問題或者滲出等問題，難以穩(wěn)定地形成陽極層104。
[0046]與此相對,本實(shí)施方式的有機(jī)EL元件I如圖1所示,在基板5上形成作為陰極及光反射層發(fā)揮功能的金屬層2，從而成為與通常的元件形成順序相反的層疊結(jié)構(gòu)。S卩，在形成有機(jī)層3之后，形成作為陽極發(fā)揮功能的第2電極層4。這樣，通過第2電極層4的表面粗糙度，有機(jī)層3沒有受到損害等的顧慮，可以有效地抑制短路。另外，可以提高組裝有該有機(jī)EL元件I的設(shè)備的可靠性。
[0047]另外，作為基板5還可以使用由撓性的材料構(gòu)成、以卷成輥狀的狀態(tài)進(jìn)行供給的帶狀片材。此時，在帶狀基板5上形成金屬層2、在其上利用狹縫涂布機(jī)等連續(xù)地形成有機(jī)層3，進(jìn)而分別利用絲網(wǎng)印刷等以規(guī)定間隔形成第2電極層4，形成后再次卷繞成輥狀進(jìn)行回收。如此，通過所謂的輥對輥方式，可以制作連續(xù)地形成有多個有機(jī)EL元件I的發(fā)光片材卷(未圖示)。而且，以規(guī)定間隔裁剪該發(fā)光片材卷時，能夠在短時間內(nèi)制造大量的多個有機(jī)EL元件I。特別是，近年來，有發(fā)光層31的多層化、在它們之間配置電荷調(diào)整層等將有機(jī)層3多層化的傾向，利用輥對輥方式進(jìn)行的有機(jī)層3的形成可以同時制造多個由上述的多個層而成的有機(jī)層，可以降低工藝成本。
[0048]然而，利用上述涂布工藝層疊各有機(jī)層3時，有形成于上層的有機(jī)層3 (例如空穴輸送層32)將基底的有機(jī)層3 (例如發(fā)光層31)溶解的情況。另外，由于有機(jī)層3的潤濕性差等，有下一層的涂布溶液不會均勻地在某個有機(jī)層3上擴(kuò)展的情況。因此，本實(shí)施方式中，例如對于膜厚而言，優(yōu)選預(yù)先考慮進(jìn)因下一層的形成而溶解的比例，將前一層膜厚形成為目標(biāo)膜厚以上。另外，為了改善潤濕性，優(yōu)選在涂布溶液中添加提高潤濕性的溶劑(醇
O
[0049]接著，參照圖2說明本發(fā)明第2實(shí)施方式的有機(jī)電致發(fā)光元件(以下記為有機(jī)EL元件)。本實(shí)施方式的有機(jī)EL元件I作為用于形成有機(jī)層3的基板具有金屬層2。S卩，將上述第I實(shí)施方式的基板5的功能并入金屬層2中。另外，利用與上述第I實(shí)施方式相同的手法，在金屬層2的一個面上形成凹凸2’。其他的構(gòu)成與上述第I實(shí)施方式相同。
[0050]通過該構(gòu)成，由于作為第I電極層(陰極)發(fā)揮功能的金屬層2露出，因此還可將用于連接供電用配線等的電極取出部設(shè)置在金屬層2的任意位置。另外，當(dāng)金屬層2 (基板)使用金屬箔等撓性金屬時，能夠以比阻擋膜廉價的方式進(jìn)行同等的密封，可以大幅度消減制造成本。其中，當(dāng)金屬層2 (基板)使用撓性金屬時，作為在金屬層2的表面上形成凹凸2’的方法，例如可以在卷取輥上形成納米級尺寸的凹凸結(jié)構(gòu)、使撓性金屬層2通過。這樣，可以在金屬層2的表面上容易地形成凹凸2’。
[0051]接著，參照圖3說明本發(fā)明第3實(shí)施方式的有機(jī)電致發(fā)光元件(以下記為有機(jī)EL元件)。本實(shí)施方式的有機(jī)EL元件I隔著絕緣層8和第I電極層9設(shè)置在金屬層2的一面?zhèn)申蚪饘賹?設(shè)于基板5上。有機(jī)層3的與第I電極層9側(cè)相反的一側(cè)設(shè)有第2電極層4。另外，金屬層2具有反光性、第I電極層9具有透光性。即，本實(shí)施方式中，金屬層2作為光反射層發(fā)揮功能，第I電極層9作為對有機(jī)層3施加電壓的陰極發(fā)揮功能。另外，與上述第I實(shí)施方式同樣，在金屬層2的一面上形成凹凸2’，但第I電極層9由于隔著絕緣層8而設(shè)置，因此第I電極層9的凹凸9’的高度比金屬層2上的凹凸2’小。其他的構(gòu)成與上述第I實(shí)施方式同樣。
[0052]通過該構(gòu)成，由于第I電極層9的凹凸9’的高度比金屬層2上的凹凸2’更小，因此能夠更為確實(shí)地抑制短路。另外，由于第I電極層9具有透光性，因此在發(fā)光層31發(fā)光的光中，向第I電極層9側(cè)出射的光透過第I電極層9入射到金屬層2中。此時，由于在金屬層2上設(shè)有納米級的凹凸2’，因此能夠?qū)⒔饘俦砻嫔袭a(chǎn)生的表面等離激元變成傳播光而抑制因表面等離激元所導(dǎo)致的光的損失，提高向元件外的取光效率。
[0053]實(shí)施例
[0054]接著，對于上述實(shí)施方式的實(shí)施例，一邊與比較例進(jìn)行對比，一邊具體地進(jìn)行說明。
[0055](實(shí)施例1)
[0056]實(shí)施例1與圖1所示的第I實(shí)施方式的有機(jī)EL元件I相對應(yīng)。作為基板5，使用厚度為0.7mm的無堿玻璃板(N0.1737 ；Corning制)，在其上涂布作為熱塑性樹脂的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。之后，使用形成有深度為50nm、間距為200nm的三角溝的模具，升溫至PMMA的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度即105°C以上，壓接模具，冷卻后將模具與基板5分離，由此將模具的圖案轉(zhuǎn)印至樹脂上，從而在基板5上形成高度為50nm、間距為200nm的三角溝形狀的微細(xì)的凹凸6。
[0057]利用真空蒸鍍法在形成有凹凸6的基板5上以SOnm的厚度對鋁進(jìn)行成膜作為金屬層2，作為陰極。此時，通過原子間力顯微鏡(AFM)確認(rèn)陰極表面，結(jié)果確認(rèn)形成了高度為50nm、間距為200nm的三角溝形狀的微細(xì)的凹凸2’。
[0058]接著，將紅色高分子(AmericanDye Source 公司制“Light Emitting polymerADSl I IRE")溶解在四氫呋喃(THF)溶劑中，使其達(dá)到lwt%%，通過旋涂機(jī)將獲得的溶液涂布在金屬層2(陰極)上，使膜厚達(dá)到約200nm，在100°C下燒成10分鐘，由此獲得發(fā)光層31。接著，將TFB (聚[(9，9- 二辛基芴-2，7- 二基)-共-(4，4’ - (N- (4-仲丁基苯基))二苯基胺)；American Dye Source 公司制 “Hole Transport Polymer ADS259BE”)溶解在 THF 溶劑中，使其達(dá)到lwt%%，通過旋涂機(jī)將獲得的溶液涂布在發(fā)光層31上，使膜厚達(dá)到約12mm，制作TFB覆膜，在200°C下對其燒成10分鐘，由此獲得空穴輸送層32。在該空穴輸送層32上通過旋涂機(jī)涂布以1:1混合有聚乙烯二羥噻吩/聚苯乙烯磺酸(PED0T-PSS ；Starck-VTECH 公司制“Baytron P AI4083”、PED0T:PSS = 1:6)和異丙醇的溶液，使 PED0T-PSS 的膜厚達(dá)到30nm，在150°C下對其燒成10分鐘，由此獲得空穴輸送層33。進(jìn)而，使用絲網(wǎng)印刷機(jī)在空穴注入層33上對ITO納米粒子(粒徑為約40nm ；C.1.化成公司制ITCW15 w t%_G30)中混合有甲基纖維素(信越化學(xué)公司制60SH)5wt%的溶液進(jìn)行圖案形成，使膜厚達(dá)到300nm左右，在120°C下干燥15分鐘，由此形成第2電極層4 (陽極)，制作有機(jī)EL元件I。
[0059](實(shí)施例2)
[0060]實(shí)施例2對應(yīng)于圖2所示的第2實(shí)施方式的有機(jī)EL元件I。作為金屬層2(基板)使用鋁箔(約30 μ m厚)，通過在平滑面?zhèn)葔航优c實(shí)施例1相同的模具，在鋁箔上形成與實(shí)施例I相同的三角溝形狀的微細(xì)的凹凸2’，利用與實(shí)施例1相同的方法在該鋁箔上形成發(fā)光層31。除此之外，與實(shí)施例1同樣地制作有機(jī)EL元件I。
[0061](實(shí)施例3)
[0062]實(shí)施例3對應(yīng)于圖3所示的第3實(shí)施方式的有機(jī)EL元件I。作為基板5，使用厚度為0.7mm的無堿玻璃板(N0.1737 ；Corning制)，在其上涂布作為熱塑性樹脂的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。之后，使用形成有深度為50nm、間距為200nm的三角溝的模具，升溫至PMMA的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度即105°C以上，壓接模具，冷卻后將模具與基板5分離，由此將模具的圖案轉(zhuǎn)印至樹脂上，從而在基板5上形成高度為50nm、間距為200nm的三角溝形狀的微細(xì)的凹凸6。接著，利用真空蒸鍍法，在形成有凹凸6的基板5上以SOnm的厚度對鋁進(jìn)行成膜，形成金屬層2作為反射層，在其上涂布PMMAlOOnm，使其固化，形成絕緣層8。進(jìn)而，在其上利用濺射法形成IZOlOOnm，將其作為第I電極層9 (第I電極層)。有機(jī)層3及第2電極層4與實(shí)施例1同樣地制作，由此制作有機(jī)EL元件I。
[0063](比較例I)
[0064]作為基板使用厚度為0.7mm的無堿玻璃板(N0.1737 ；Corning制),不形成三角溝形狀的微細(xì)的凹凸6，而是利用真空蒸鍍法在基板上以SOnm的厚度對鋁進(jìn)行成膜，形成陰極。除此之外，與實(shí)施例1同樣地制作有機(jī)EL元件。
[0065](比較例2)
[0066]作為基板使用鋁箔(約30 μ m厚)，不對其進(jìn)行模具的壓接、而在平滑的面上形成發(fā)光層31。除此之外，與實(shí)施例2同樣地制作有機(jī)EL元件。
[0067](比較例3)
[0068]作為基板使用厚度為0.7mm的無堿玻璃板(N0.1737 ；Corning制),不形成三角溝形狀的微細(xì)的凹凸6，而是利用真空蒸鍍法在基板上以SOnm的厚度對鋁進(jìn)行成膜，形成陰極。除此之外，與實(shí)施例3同樣地制作有機(jī)EL元件。
[0069](評價)
[0070]在作為各實(shí)施例及比較例制作的有機(jī)EL元件中，向電極間通入電流、使電流密度達(dá)到IOmA / cm2，利用積分球測量大氣放射光。然后，根據(jù)這些測量結(jié)果，計(jì)算大氣放射光的外量子效率。外量子效率是相對于注入到發(fā)光層31內(nèi)的經(jīng)再結(jié)合的電子數(shù)、經(jīng)放射的光子的比例，大氣放射光的外量子效率由有機(jī)EL元件的施加電流和大氣放射光量計(jì)算。計(jì)算實(shí)施例1?3及比較例I?3的外量子效率，將實(shí)施例1與比較例1、實(shí)施例2與比較例2、實(shí)施例3與比較例3的各自的比示于下述表I。
[0071]表I
[0072]
【權(quán)利要求】
1.一種有機(jī)電致發(fā)光元件，其特征在于，具備在一個面上設(shè)有納米級尺寸的凹凸的金屬層、和設(shè)于所述金屬層的所述一面?zhèn)鹊陌l(fā)光層的多個有機(jī)層，并且其按照所述有機(jī)層的各界面處的凹凸的高度小于設(shè)于所述金屬層上的凹凸的方式構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)電致發(fā)光元件，其特征在于，所述金屬層上的凹凸按照其高度為10?200nm、其寬度為該凹凸的高度以上的方式形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的有機(jī)電致發(fā)光元件，其特征在于，所述金屬層由對所述有機(jī)層施加電壓的第I電極層構(gòu)成，并隔著所述有機(jī)層形成有與所述第I電極層成對的第2電極層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1?3任一項(xiàng)所述的有機(jī)電致發(fā)光元件，其特征在于，所述金屬層成為用于形成所述有機(jī)層的基板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的有機(jī)電致發(fā)光元件，其特征在于，所述有機(jī)層隔著絕緣層和對所述有機(jī)層施加電壓的第I電極層設(shè)置在所述金屬層的所述一面?zhèn)?，并且在所述有機(jī)層的與所述第I電極層側(cè)相反的一側(cè)設(shè)有第2電極層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的有機(jī)電致發(fā)光元件，其特征在于，所述金屬層具有反光性、所述第I電極層具有透光性。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或5所述的有機(jī)電致發(fā)光元件，其特征在于，其按照所述有機(jī)層的各界面處的凹凸的高度隨著接近所述第2的電極層而減小的方式形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求3或5所述的有機(jī)電致發(fā)光元件，其特征在于，所述有機(jī)層或所述第2電極層由涂布型材料形成。
【文檔編號】H05B33/26GK103444262SQ201180069416
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月23日
【發(fā)明者】山名正人, 加藤大貴, 中村將啟, 小柳貴裕 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社