发光元件及发光元件的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及发光元件及发光元件的制造方法。
【背景技术】
[0002] 作为期待作为下一代的显示器或照明装置的发光元件，存在有机电致发光(EL)元 件。有机EL元件(有机发光二极管）中，将由空穴注入层注入的空穴和由电子注入层注入的 电子分别传输至发光层，它们在发光部内的有机分子上复合而激发有机分子，由此发出光。 因此，将有机EL元件作为显示装置或照明装置使用时，需要有效地从元件表面提取来自发 光层的光，因此，在专利文献1中已知将衍射光栅基板设置在有机EL元件的光提取面。
[0003] 然而，有机EL元件有时因水分或氧气而导致亮度或发光效率等降低。为了抑制这 样的劣化，将有机EL元件用密封构件将发光部(有机层)密封后使用。将发光部密封的方法 有称为"面密封"的方法以及称为"框密封"的方法。面密封是指将发光部用胶粘剂(密封胶 粘剂)等覆盖而密封的方法。框密封是指如专利文献2所记载，在配置于基板上的发光部上 配置有密封玻璃等密封构件的结构体中，将密封构件的周缘部用胶粘剂密封的方法。框密 封由于能够在密封空间中填充干燥剂等，因而能够延长元件的寿命。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1:日本特开2006-236748号公报 [0007] 专利文献2:日本特开2012-174410号公报
【发明内容】
[0008] 发明所要解决的问题
[0009] 在具有衍射光栅基板的有机EL元件中实施框密封的情况下，已知水分或氧气由露 出到密封空间外的微细凹凸层侵入，导致发光元件劣化。因此，专利文件2中，将微细凹凸层 收容于密封空间内。但是该方法中，密封胶粘剂与基材侧的胶粘面的形状由微细凹凸层变 为平坦的基板表面，因而无法得到利用微细凹凸层的表面积效果或卡挂效果所得到的粘附 力提高的效果，无法保持充分的密封性能而导致发光元件劣化，且胶粘剂与基板的粘附性 不足，有时在密封后产生胶粘剂的剥离。本发明的目的在于提供一种发光元件及其制造方 法，所述发光元件具备作为衍射光栅起作用的凹凸结构层，且发光部以充分的密封性能进 行框密封，从而降低了发光元件的寿命劣化。
[0010]用于解决问题的手段
[0011]根据本发明的第1方式，提供一种发光元件，其包含：
[0012] 基材、
[0013] 与前述基材相对地配置的密封构件、
[0014] 凹凸结构层、
[0015] 第1电极、
[0016] 有机层、
[0017] 第2电极、和 [0018]胶粘剂层，
[0019] 前述凹凸结构层、前述第1电极、前述有机层和前述第2电极依次形成于前述基材 上，
[0020] 前述胶粘剂层位于前述基材与前述密封构件之间，
[0021] 前述凹凸结构层的外缘位于前述胶粘剂层的内缘与前述胶粘剂层的外缘之间。
[0022] 前述发光元件中，前述第1电极和前述第2电极中的至少一者可以具有与前述凹凸 结构层和胶粘剂层两者重叠的部分，且该重叠的部分可以具有反映前述凹凸结构层的凹凸 的凹凸表面，前述胶粘剂层的内缘可以与反映前述凹凸结构层的凹凸的前述凹凸表面或前 述凹凸结构层胶粘。
[0023]前述发光元件中，前述有机层可以位于与前述胶粘剂层隔着规定间隔的位置。
[0024] 前述发光元件中，前述凹凸结构层的外缘可以以相对于前述基材的表面形成80° 以下的角度的倾斜面的方式形成。
[0025] 前述发光元件中，可以在由前述基材、与前述基材相对地配置的前述密封构件和 前述胶粘剂层密封的空间内填充有填充剂。
[0026] 前述发光元件中，前述凹凸结构层的外缘可以位于密封前述空间的胶粘剂层的外 缘与内缘的大致中间。
[0027] 前述发光元件中，前述凹凸结构层可以由溶胶凝胶材料形成。
[0028] 根据本发明的第2方式，提供一种发光元件的制造方法，其包括以下工序：
[0029]在基材上形成凹凸结构层，
[0030] 在前述凹凸结构层上形成第1电极，
[0031] 在前述第1电极上形成有机层，
[0032] 在前述有机层上形成第2电极，和
[0033] 配置与前述基材相对的密封构件以使得形成于前述基材上的前述凹凸结构层、前 述第1电极、前述有机层、前述第2电极收容于该密封构件与前述基材之间，并且在前述基材 与前述密封构件之间形成胶粘剂层；
[0034] 其中，以前述凹凸结构层的外缘位于前述胶粘剂层的内缘与前述胶粘剂层的外缘 之间的方式形成前述胶粘剂层。
[0035] 前述发光元件的制造方法中，优选将前述胶粘剂层形成于不与前述有机层接触的 位置。
[0036] 前述发光元件的制造方法中，优选以前述凹凸结构层的外缘相对于前述基材的表 面形成80°以下的角度的方式形成前述凹凸结构层。
[0037] 根据本发明的第3方式，提供一种发光元件，其具备：
[0038] 基材、
[0039] 与前述基材相对地配置的密封构件、
[0040] 具有第1凹凸图案的第1凹凸结构层、
[0041] 具有第2凹凸图案的第2凹凸结构层、
[0042] 第1电极、
[0043] 有机层、
[0044] 第2电极、和
[0045] 胶粘剂层，
[0046] 在前述基材上形成有前述第1凹凸结构层以及与前述第1凹凸结构层隔着规定距 离的前述第2凹凸结构层，
[0047] 在前述第1凹凸图案上形成有前述第1电极、前述有机层和前述第2电极的层叠体，
[0048] 前述胶粘剂层以位于前述基材与前述密封构件之间且包围前述层叠体的方式形 成，
[0049] 前述第2凹凸结构层以不贯穿前述胶粘剂层的方式配置。
[0050] 前述发光元件中，前述第2凹凸图案可以与前述第1凹凸图案不同。另外，前述第2 凹凸图案可以为与前述第1凹凸图案相同的图案。
[0051] 前述发光元件中，前述第2凹凸结构层的侧面可以以相对于前述基材的表面形成 80°以下的角度的倾斜面的方式形成。前述第1凹凸结构层的前述外缘可以以相对于前述基 材的表面形成80°以下的角度的倾斜面的方式形成。
[0052]发明效果
[0053]本发明的发光元件由于具备作为衍射光栅起作用的凹凸结构层，因而光提取效率 高。此外，由于发光部以充分的密封性能进行框密封，能够抑制由水分和氧气所导致的有机 层(发光部)的劣化，因此本发明的发光元件具有长寿命。因此，本发明的发光元件作为显示 器或照明等各种器件极为有效。
【附图说明】
[0054] 图1为实施方式的发光元件的示意图，图1(a)为俯视示意图，图1(b)为从图1(a)的 I-I方向观察的剖视示意图。
[0055] 图2为实施方式的发光元件的特定方式的剖视示意图。
[0056] 图3(a)~（g)为示意性地表示利用剥离（lift-off)法形成凹凸结构层的工艺的 图。
[0057]图4(a)~(e)为示意性地表示利用UV固化法形成凹凸结构层的工艺的图。
[0058]图5(a)~(c)为示意性地表示另一方式的利用UV固化法形成凹凸结构层的工艺的 图。
[0059]图6为凹凸结构层形成用的曝光掩模的设计图，图6(a)为实施例1和实施例3中使 用的曝光掩模的设计图，图6(b)为实施例2中使用的曝光掩模的设计图，图6(c)为比较例2 中使用的曝光掩模的设计图。
[0060]图7为实施例1中形成第1电极后的基板的俯视示意图。
[0061 ]图8为比较例1的发光元件的剖视示意图。
[0062] 图9为比较例2的发光元件的剖视示意图。
[0063] 图10为表示实施例和比较例中制作的光学元件的粘附性评价方法的示意图。
[0064 ]图11为表示实施例和比较例中制作的光学元件的粘附性和暗点(darksp〇t)数的 评价结果的表。
[0065]图12(a)为实施方式的光学元件的凹凸结构层的平面示意图，图12(b)为图12(a) 的平面示意图中的剖面线上的截面轮廓。
[0066] 图13为第1变形方式的发光元件的剖视示意图。
[0067] 图14为第2变形方式的发光元件的剖视示意图。
【具体实施方式】
[0068] 以下对于本发明的发光元件以及该发光元件的制造方法的实施方式参照附图进 行说明。
[0069][发光元件]
[0070]本实施方式的发光元件100的俯视示意图和剖视示意图分别如图1(a)和图1(b)所 示。发光元件100包含:板状的基材40、与基材40的一个表面相对且与基材40之间隔着空间 105配置的密封构件101、凹凸结构层142、第1电极92、有机层94、第2电极98以及胶粘剂层 103,在空间105内，凹凸结构层142、第1电极92、有机层94和第2电极98依次形成于基材40 上。如图1(a)、（b)所示，将基材40的中心设为0,将面内方向定为XY方向，将与其垂直的方 向、即发光元件100的高度方向定为Z方向。该实施方式中，胶粘剂层103为在中央具有开口 的四方框体，在其高度方向（Z方向）上，位于夹在基材40与密封构件101之间的位置。根据该 结构，由形成框体的胶粘剂层103的内周面103si规定空间105,形成框体的胶粘剂层103的 外周面103so在发光元件100的高度方向上形成与外部空间的边界。
[0071]该实施方式中，形成于基材40上的凹凸结构层142的平面结构为比基材40小一圈 的矩形，凹凸结构层142的外缘142c收容于基材40的平面内。胶粘剂层103如前所述为框体， 其外周面103so的与基材40或形成于基材40上的层接触的部位称为胶粘剂层103的外缘 l〇3b，其内周面103si的与基材40或形成于基材40上的层接触的部位称为胶粘剂层103的内 缘103a(参照图1(b))。如后所述，凹凸结构层142以在XY面内凹凸结构层142的外缘142c位 于胶粘剂层103的内缘103a与胶粘剂层的外缘103b之间的方式配置。需要说明的是，图1(a) 的俯视示意图中，为了使凹凸结构层142与胶粘剂层103的平面的位置关系明了，省略了密 封构件101，而且凹凸结构层142的外缘142c以点划线表示。该配置中，由于凹凸结构层142 收容于由胶粘剂层103的外周面103so、基材40和密封构件封闭的空间105内，未露出于胶粘 剂层103的外侧(大气），因此能够防止水分或氧气透过凹凸结构层142而侵入密封空间105 内。由此能够抑制有机层94等的劣化，提尚发光兀件的寿命。另外，Jj父粘剂层的内缘103a可 以与凹凸结构层的凹凸表面胶粘，或者可以与反映凹凸结构层的凹凸的第1电极、有机层或 第2电极的凹凸表面胶粘。通过使胶粘剂层的内缘103a与凹凸表面胶粘，胶粘剂层103与基 材40以高粘附力粘附，在密封后也可以长期保持高粘附力而不会产生剥离，因此发光元件 的寿命提尚。
[0072]〈基材〉
[0073]作为基材40没有特别限制，可以适当使用可用于发光元件的公知的透明基板。例 如可以利用包含玻璃等透明无机材料的基板;包含聚酯(聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二 甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等）、丙烯酸类树脂(聚甲基丙烯酸甲酯等）、聚碳酸酯、 聚氯乙烯、苯乙烯类树脂(ABS树脂等）、纤维素类树脂(三乙酰纤维素等）、聚酰亚胺类树脂 (聚酰亚胺树脂、聚酰亚胺酰胺树脂等）、环烯烃聚合物等树脂的基板;在包含这些树脂的基 板的表面形成有包含311310 2、31(：、31(?^、1102^1203等无机物的气体阻隔层和/或包含树 脂材料的气体阻隔层的层叠基板;将包含这些树脂的基板和这些气体阻隔层交替层叠而得 到的层叠基板等。如果从发光元件的用途来看，则基材40优选具备耐热性、对UV光等的耐候 性的基材。从这些观点来看，更优选玻璃或石英基板等包含无机材料的基材。特别是在由溶 胶凝胶材料等无机材料形成凹凸结构层142的情况下，由无机材料形成基材40时，基材40与 凹凸结构层之间的折射率差小，可以防止在发光元件100内的无意的折射或反射，因而优 选。在基材40上，为了提高粘附性，可以进行表面处理或设置易胶粘层等。另外，在基材的与 形成凹凸结构层的面相反的面上，可以形成具有透镜功能或光扩散等功能的凹凸结构，也 可以粘贴具有同样功能的I旲等。另外，基材40的厚度优选为Iym~2000μηι的范围。
[0074]〈凹凸结构层〉
[0075]凹凸结构层142为在表面形成有微细的凹凸图案142ρ的层。微细的凹凸图案142ρ可以为微透镜阵列结构或具有光扩散或衍射等功能的结构等任意的图案。图12(a)表示本 实施方式的凹凸结构层142的凹凸图案142ρ的平面不意图的例子，图12(b)表不图12(a)的 平面示意图中的剖面线上的截面轮廓。凹凸结构层142的截面形状如图12(b)所示，可以包 含比较平缓的倾斜面，由基材40向上方形成波形(本申请中适当称为"波形结构"）。即，凹凸 图案142ρ的凸部可以具有由该基材40侧的底部向顶部变窄的截面形状。凹凸结构层142的 凹凸图案142ρ从平面上观察如图12(a)中平面示意图的例子所示，可以具有以下特征:具有 多个凸部（白色部分)和多个凹部（黑色部分)蜿蜒（曲折)延伸的细长形状，且其延伸方向、 蜿蜒方向（弯曲方向）和延伸长度不规则。这样的凹凸图案与条纹状、波形条纹状、锯齿状等 有规律地取向的图案或点状的图案等明显不同，这一点可以与规则性或包含大量直线的电 路图案等区别。具有上述特征的凹凸结构层142无论沿与基材40表面垂直的任意方向切断， 都会重复出现凹凸截面。另外，凹凸图案的多个凸部和凹部，在俯视图上，其一部分或是全 部可以在途中分支(参照图12(a))。需要说明的是，图12(a)中，凸部的间距作为整体看起来 均匀。另外，凹凸图案的凹部可以由凸部划分，并沿着凸部延伸。
[0076]凹凸结构层142除了形成如上所述的不规则的凹凸图案之外，还可以形成点状结 构、棱柱结构、包含线与间隙的条纹状结构，圆柱状、圆锥状、圆台状、三棱柱状、三棱锥状、 三棱台状、四棱柱状、四棱锥状、四棱台状、多棱柱状、多棱锥状、多棱台状等柱状结构或孔 结构等任意的图案。另外，可以为使用喷砂法形成的不规则的微细凹凸图案。
[0077] 为了使凹凸结构层142作为衍射光栅起作用，凹凸的平均间距优选在IOOnm~ 1500nm的范围内。凹凸的平均间距小于前述下限时，相对于可见光的波长，间距过小，因而 具有不产生由凹凸造成的光衍射的倾向，另一方面，超过上限时，衍射角变小，具有失去作 为衍射光栅的功能的倾向。凹凸的平均间距更优选为200nm~1200nm的范围。凹凸的深度分 布的平均值优选为20nm~200nm的范围。凹凸的深度分布的平均值小于前述下限时，相对于 可见光的波长，深度过小，因而具有无法产生必要的衍射的倾向，另一方面，超过上限时，衍 射光强度产生不均，其结果是，例如具有发光元件100的有机层94内部的电场分布变得不均 匀，因电场集中于特定的部位而导致容易产生漏电流，或者寿命变短的倾向。凹凸的深度分 布的平均值更优选为30nm~150nm的范围。凹凸的深度的标准偏差优选为IOnm~IOOnm的范 围。凹凸的深度的标准偏差小于前述下限时，相对于可见光的波长，深度过小，因而具有无 法产生必要的衍射的倾向，另一方面，超过上限时，衍射光强度产生不均，其结果是，例如具 有发光元件100的有机层94内部的电场分布变得不均匀，因电场集中于特定的部位而导致 容易产生漏电流，或者寿命变短的倾向。
[0078] 本申请中，凹凸的平均间距是指测定形成有凹凸的表面的凹凸的间距（相邻凸部 彼此间或相邻凹部彼此间的间隔）时，凹凸的间距的平均值。这样的凹凸的间距的平均值可 以如下计算:使用扫描型探针显微镜(例如，株式会社日立高科制造的制品名"E-sweep"等） 等，在下述条件下：
[0079]测定方式:悬臂间歇接触方式 [0080] 悬臂的材质：娃 [0081 ] 悬臂的臂宽:40μπι
[0082] 悬臂的探针前端的直径：IOnm
[0083] 分析表面的凹凸并测定凹凸分析图像后，测定100个点以上的该凹凸分析图像中 的任意相邻凸部彼此间或相邻凹部彼此间的间距，并求出其算术平均。
[0084] 另外，本申请中，可以如下计算凹凸的深度分布的平均值和凹凸深度的标准偏差。 表面的凹凸的形状使用扫描型探针显微镜（例如，株式会社日立高科制造的制品名"Ε-sweep"等)测定凹凸分析图像。在凹凸分析时，在前述的条件下测定任意的3μηι见方(纵向3μ m、横向3μπι)或ΙΟμπι见方(纵向ΙΟμπι、横向ΙΟμπι)的测定区域并求出凹凸分析图像。此时，以纳 米级分别求出测定区域内的16384个点(纵向128个点X横向128个点）以上的测定点的凹凸 高度的数据。需要说明的是，此种的测定点的数目根据所使用的测定装置的种类或设定而 异，例如在使用上述的株式会社日立高科制造的制品名"E-sweep"作