专利名称：面状发光装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及面状发光装置。
背景技术：
以往以来,在各地研究开发了利用有机电致发光(electro-luminesce nce)元件(以下简称为有机EL元件)的面状发光装置。作为有机EL元件，已知有如下的元件，例如在透光性基板(透明基板)的一表面侧具备作为阳极的透明电极、空穴输送层、发光层(有机发光层)、电子注入层、作为阴极的电极的层叠构造。在这种有机EL元件中，通过对阳极与阴极之间施加电压而在发光层发光的光透过透明电极及透光性基板而被取出。 有机EL元件具有如下特征是自发光型的发光元件，呈现比较高效率的发光特性，能够以各种色调进行发光等。因此，有机EL元件被期待作为显示装置(例如平板显示器等的发光体等)或光源(例如液晶显示设备的背灯或照明光源等)的应用，一部分已经被实用化。但是，近年来，为了将有机EL元件应用扩展到这些用途中，希望更高效率、长寿命、高亮度的有机EL元件的开发。支配有机EL元件的效率的原因主要是电-光变换效率、驱动电压、光取出效率这3个。关于电-光变换效率，已报道了将磷光发光材料用作发光层的材料，从而外部量子效率超过20%的技术。该外部量子效率为20%的值如果换算为内部量子效率，则可以认为是大致100%，在电-光变换效率的观点上，可以说在实验上确认了达到所谓的极限值的例子。此外，在驱动电压的观点上，得到了在增加相当于发光层的能隙的电压的10 20%左右的电压下呈现比较高亮度的发光的有机EL元件。因而，很难期待通过这两个原因(电-光变换效率，驱动电压)的改善带来的有机EL元件的效率提高。另一方面，有机EL兀件的光取出效率一般认为是20 30%左右(该值根据发光样式、阳极与阴极之间的层构造而稍稍变化)。光取出效率由于构成产生光的部位及其周边部的材料具有高折射率、吸光性等特性，所以通过折射率不同的材料彼此的界面处的全反射、由材料带来的光的吸收等，不能将光向观测发光的一侧的外界有效地传输，所以考虑成为上述那样的较低的值。即，光取出效率为20 30%是指，无法作为所谓的发光而有效利用的光占全发光量的70 80%，因光取出效率的提高带来的有机EL元件的效率的提高的期待值非常大。伴随着上述背景，在有机EL元件的领域中，在各处进行了用来使有机EL元件的光取出效率提高的研究开发，特别是，进行了许多增加从发光层到达透光性基板的光的尝试。这里，在有机EL元件中，由于发光层的折射率是I. 7左右，作为一般透明电极的ITO的折射率是I. 8 2. 0左右，一般作为透光性基板的玻璃基板(钠钙玻璃基板、无碱玻璃基板等)的折射率是I. 5左右，所以即便透明电极的折射率是I. 7，在透明电极与透光性基板的界面发生的全反射损失也达到全反射光的约50%。另外，该约50%的值是通过点光源近似得到的值，是考虑发光是来自有机分子的3维放射光的累计而求出的值。因而，在有机EL元件中，通过减小发光层-透光性基板间的全反射损失，能够大幅地改善光取出效率。这里，用来减小发光层-透光性基板间的全反射损失的最简单有效的途径是降低存在于发光层-透光性基板间的界面处的折射率差。在这样的途径中，可以考虑降低发光层的折射率的尝试、和提高透光性基板的折射率的尝试。关于前者的尝试，材料的制约较大，根据情况而成为发光效率或寿命较大地劣化的原因，所以目前比较困难。另一方面，关于后者的尝试，例如已知作为形成有机EL元件的透光性基板而使用折射率为1.85的高折射率玻璃基板，从而光取出效率提高(例如参照文献1(美国专利第7053547号说明书))。此夕卜，还已知有作为透光性基板而使用设有气体隔离层且折射率比一般的玻璃基板高的塑料基板(参照文献2(美国专利第5693956号说明书)及文献3(日本公开特许公报2004-322489号))，上述气体隔离层具有不使氧、水分等的气体透过的气体隔离性。在上述文献2、3所公 开的技术中，能够在实现防水性的提高的同时，使光取出效率提高。上述文献2所公开的发光装置将形成在塑料基板的一表面侧的隔离层上的阳极、发光层和阴极的层叠构造隔着由电介体层构成的介质，被由环氧树脂构成的保护部覆盖，光从塑料基板的另一表面射出。此外，作为提高了起因于水蒸气等气体的元件劣化防止效果的有机EL元件，提出了将在塑料基材上依次层叠了透明阳极层、发光媒体层、阴极层的层叠体用玻璃基板和耐湿性薄膜密闭的结构(参照文献4 (日本公开特许公报第2002-373777))。在上述文献4所公开的有机EL元件中，使塑料基材的水分含有率在重量分率下为0. 2%以下。此外，在上述文献4中，记载了通过在塑料基材的一表面侧(与透明阳极层接触的面侧)或上述一表面侧及另一表面侧上形成气体隔离层，能够进一步提高元件劣化防止效果的技术。在如上述专利文献I公开那样使用高折射率玻璃基板的有机EL元件中，高折射率玻璃基板较昂贵，目前在产业上的可利用性较低。此外，高折射率玻璃一般含有重金属等的各种各样的杂质，所以变脆而耐气候性不够的情况较多。此外，在如上述专利文献2、3那样作为透光性基板而使用设有隔离层的塑料基板的有机EL元件中，与使用高折射率玻璃基板的情况相比能够实现低成本化。但是，在上述专利文献2、3所公开的有机EL元件中，在作为光取出面的塑料基板的上述另一表面上容易划伤。此外，有机材料与玻璃相比耐气候性较低，惧怕紫外线，所以例如在室外使用的情况下等，担心塑料基板及发光层的长期可靠性下降。此外，设有隔离层的塑料基板与没有设置隔离层的一般的塑料基板相比比较昂贵，有成本方面的缺点。此外，在上述专利文献4所公开的有机EL元件中，由于存在于发光媒体层-大气(采光侧的大气)间的界面(折射率界面)的数量增加，所以全反射损失及菲涅耳损失增加，光取出效率下降。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而做出的，其目的是提供一种能够提高光取出效率、并且能够提高耐气候性及防水性的面状发光装置。有关本发明的面状发光装置的第I技术方案，具备有机EL元件，具有一面及与上述一面相反侧的另一面，从上述一面放射光；保护基板，对于从上述有机EL元件放射的光具有透光性，以与上述有机EL元件的上述一面对置的方式配置，具有与上述有机EL元件的上述一面对置的一表面；保护部，以与上述有机EL元件的上述另一面对置的方式配置，与上述保护基板一起形成将上述有机EL元件收纳以防水的腔体；以及光取出构造部，介于上述有机EL元件的上述一面与上述保护基板之间，抑制从上述有机EL元件的上述一面和上述保护基板的上述一表面的至少一个的上述有机EL元件放射的光的反射。有关本发明的面状发光装置的第2技术方案，在上述第I技术方案中，上述有机EL兀件具备放射光的发光层、和对于从上述发光层放射的光具有透光性的形成基板；上述发光层形成在上述形成基板的一表面上；上述有机EL元件的上述一面是与上述形成基板的上述一表面相反侧的另一表面；上述形成基板具有比上述保护基板高的折射率。有关本发明的面状发光装置的第3技术方案，在上述第2技术方案中，上述保护基板具有比上述形成基板高的耐气候性及防水性。
有关本发明的面状发光装置的第4技术方案，在上述第3技术方案中，上述形成基板是塑料基板；上述保护基板是玻璃基板。有关本发明的面状发光装置的第5技术方案，在上述第2技术方案中，上述光取出构造部是形成在上述有机EL元件的上述一面上的凹凸构造部；上述保护基板以在上述凹凸构造部与上述保护基板之间存在空间的方式配置，具有比上述空间的介质高的折射率。有关本发明的面状发光装置的第6技术方案，在上述第5技术方案中，上述凹凸构造部具有上述形成基板以上的折射率。有关本发明的面状发光装置的第7技术方案，在上述第5或第6技术方案中，上述凹凸构造部具有存在周期性的凹凸构造；上述凹凸构造的周期是从上述有机EL元件放射的光的波长的1/4以上10倍以下。有关本发明的面状发光装置的第8技术方案，在上述第5 第7技术方案的任一项中，上述凹凸构造部以与上述保护基板的上述一表面面接触的方式形成。有关本发明的面状发光装置的第9技术方案，在上述第5 第8技术方案的任一项中，在上述保护基板的上述一表面上形成有上述凹凸构造部所收存的凹部；上述空间是上述凹部的内面与上述凹凸构造部的表面之间的空间。有关本发明的面状发光装置的第10技术方案，在上述第I技术方案中，具备透光部，该透光部对于从上述有机EL元件放射的光具有透光性，并且具有上述保护基板以下的折射率；上述光取出构造部是设在上述有机EL元件的上述一面上的凹凸构造部；上述透光部介于上述凹凸构造部与上述保护基板之间。有关本发明的面状发光装置的第11技术方案，在上述第I技术方案中，上述光取出构造部具备以与上述有机EL元件的上述一面接触的方式配置的母材、和分散到上述母材中的光扩散体；上述母材具有在上述有机EL元件中与上述母材接触的部位以上的折射率；上述光扩散体具有与上述母材不同的折射率。有关本发明的面状发光装置的第12技术方案，在上述第11技术方案中，上述光扩散体是微粒子。有关本发明的面状发光装置的第13技术方案，在上述第I技术方案中，上述光取出构造部具备以与上述有机EL元件的上述一面接触的母材、和形成在上述母材中的空孔；上述母材具有在上述有机EL元件中与上述母材接触的部位以上、且与上述空孔的介质不同的折射率。有关本发明的面状发光装置的第14技术方案，在上述第2技术方案中，具备透明部，该透明部对于从上述有机EL元件放射的光具有透光性，并且具有上述形成基板以上的折射率；上述光取出构造部是设在上述保护基板的上述一表面上的凹凸构造部；上述透明部介于上述形成基板与上述凹凸构造部之间。有关本发明的面状发光装置的第15技术方案，在上述第14技术方案中，上述凹凸构造部具有上述保护基板以下的折射率。
有关本发明的面状发光装置的第16技术方案，在上述第14或15技术方案中，上述凹凸构造部具有存在周期性的凹凸构造；上述凹凸构造的周期是从上述有机EL元件放射的光的波长的1/4以上10倍以下。有关本发明的面状发光装置的第17技术方案，在上述第I技术方案中，具备散热部件，该散热部件介于上述有机EL元件的上述另一面与上述保护部之间，将由上述有机EL元件产生的热向上述保护部传递；上述有机EL元件以不与上述保护基板基础的方式固定在上述保护部上。有关本发明的面状发光装置的第18技术方案，在上述第I 第17技术方案的任一项中，在上述保护基板的上述一表面和上述保护基板的与上述一表面相反侧的面的至少一方设有防反射涂层。有关本发明的面状发光装置的第19技术方案，在上述第I 第17技术方案的任一项中，在上述保护基板的上述一表面和上述保护基板的与上述一表面相反侧的面的至少一个形成有蛾眼构造。有关本发明的面状发光装置的第20技术方案，在上述第I 第19技术方案的任一项中，具备多个上述有机EL元件；上述多个上述有机EL元件在与上述保护基板的上述一表面平行的面内排列。有关本发明的面状发光装置的第21技术方案，在上述第I 第20技术方案的任一项中，上述保护部具有与上述有机EL元件的上述另一面对置的内面；在上述保护部的上述内面上，设有将从上述有机EL元件放射的光反射的光反射部。有关本发明的面状发光装置的第22技术方案，在上述第I 第20技术方案的任一项中，上述保护部对于从上述有机EL元件放射的光具有透光性；上述保护部具有与上述有机EL元件的上述另一面对置的内面、和与上述内面相反侧的外面；在上述保护部的外面上，设有将从上述有机EL元件放射的光反射的光反射部。有关本发明的面状发光装置的第23技术方案，在上述第I 第22技术方案的任一项中，具有热传导率比上述保护部高的传热部；上述保护部具有与上述有机EL元件的上述另一面对置的内面、或与上述内面相反侧的外面；上述传热部设在上述保护部的外面上。
图I表示实施方式I的面状发光装置，图I (a)是概略剖视图，图I (b)是概略俯视图，图I (C)是主要部概略俯视图。图2是上述实施方式I的面状发光装置的主要部说明图。
图3是上述实施方式I的面状发光装置的光取出构造部的形成方法的说明图。图4是上述光取出构造部的说明图。图5是上述光取出构造部的说明图。图6是上述光取出构造部的说明图。图7是上述实施方式I的面状发光装置的主要部说明图。图8是上述实施方式I的面状发光装置的主要部说明图。图9是上述实施方式I的面状发光装置的动作说明图。图10是上述实施方式I的面状发光装置的主要部说明图。 图11是上述实施方式I的面状发光装置的主要部说明图。图12是蛾眼构造的概略剖视图。图13是可视光域的光的反射率的说明图。图14是实施方式2的面状发光装置的概略剖视图。图15是实施方式3的面状发光装置的概略剖视图。图16是实施方式4的面状发光装置的概略剖视图。图17是上述实施方式4的面状发光装置的有机EL元件的说明图。图18是上述实施方式4的面状发光装置的制造方法的说明图。图19是实施方式5的面状发光装置的概略剖视图。图20是上述实施方式5的面状发光装置的制造方法的说明图。图21是实施方式6的面状发光装置的概略剖视图。图22是上述实施方式6的面状发光装置的主要部概略俯视图。图23是上述实施方式6的面状发光装置的另一结构例的主要部概略俯视图。图24是上述实施方式6的面状发光装置的另一结构例的制造方法的说明图。图25是实施方式7的面状发光装置的概略剖视图。图26是上述实施方式7的面状发光装置的有机EL元件的说明图。图27是上述实施方式7的面状发光装置的主要部说明图。图28关于实施方式8的面状发光装置，图28 Ca)是概略剖视图，图28 (b)是主要部概略俯视图。图29关于实施方式9的面状发光装置，图29 Ca)是主要部的平面布局图，图29(b)是图29 Ca)的A-A’概略剖视图。图30是实施方式10的面状发光装置的概略剖视图。图31是实施方式11的面状发光装置的概略剖视图。图32是实施方式12的面状发光装置的概略剖视图。图33是实施方式13的面状发光装置的概略剖视图。图34是实施方式14的面状发光装置的概略剖视图。图35是实施方式15的面状发光装置的概略剖视图。
具体实施例方式(实施方式I)以下基于图I (a) 图I (C)说明本实施方式的面状发光装置。
本实施方式的面状发光装置具备有机EL兀件10,在第I透光性基板11的一表面侧形成有包括发光层的有机EL层13,将光从厚度方向的一面侧取出；第2透光性基板21,配置在有机EL元件10的上述一面侧，折射率比第I透光性基板11低，并且防水性及耐气候性比第I透光性基板11高；保护部30，将有机EL元件10的厚度方向的另一面侧覆盖，与第2透光性基板21 —起阻止水分到达有机EL元件10 ；以及光取出构造部50，设在有机EL元件10的上述一面与第2透光性基板21之间，抑制从发光层放射的光在上述一面上的反射。有机EL元件10的介于阳极12与阴极14之间的有机EL层13从阳极12侧起依次具备空穴输送层、发光层、电子输送层、电子注入层。这里，有机EL元件10将阳极12层叠在第I透光性基板11的上述一表面侧，在阳极12的与第I透光性基板11侧相反侧，阴极14对置于阳极12。在本实施方式的有机EL元件10中，将阳极12通过透明电极构成，并且将阴极14通过将来自发光层的光反射的电极构成，将第I透光性基板11的另一表面作为上述一面。 上述的有机EL层13的层叠构造并不限于上述例子，例如也可以是发光层的单层构造，或空穴输送层、发光层与电子输送层的层叠构造，或空穴输送层与发光层的层叠构造，或发光层与电子输送层的层叠构造等。此外，也可以在阳极12与空穴输送层之间夹着空穴注入层。此外，发光层既可以是单层构造也可以是多层构造，例如，在希望的发光色是白色的情况下，既可以在发光层中掺杂红色、绿色、蓝色的3种掺杂剂色素，也可以采用蓝色空穴输送性发光层、绿色电子输送性发光层与红色电子输送性发光层的层叠构造，也可以采用蓝色电子输送性发光层、绿色电子输送性发光层与红色电子输送性发光层的层叠构造。此外，也可以采用如果将具有用阳极12和阴极14夹着而施加电压则发光的功能的有机EL层13作为I个发光单元、将多个发光单元经由具有光透过性及导电性的中间层层叠而电气地串联连接的多单元构造(即，在I个阳极12与I个阴极14之间具备在厚度方向上重叠的多个发光单元的构造)。此外，在使光从有机EL元件10的厚度方向的另一面侧射出的情况下，只要在第I透光性基板11的上述另一表面上设置由Al膜等构成的反射膜、将阴极14用透明电极构成、在阴极14的表面侧设置光取出构造部50即可。此外，第I透光性基板11的俯视形状为矩形状，但并不限定于矩形状，例如也可以是圆形状、三角形状、五边形状、六边形状等。阳极12是用来向发光层中注入空穴的电极，优选的是使用由功函数较大的金属、合金、导电性化合物、或者它们的混合物构成的电极材料，优选的是使用功函数为4eV以上6eV 以下的材料，以使得阳极 12 的能级与 HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital)能级的差不会变得过大。作为阳极12的电极材料，可以举出例如ITO、氧化锡、氧化锌、IZO、碘化铜等、在PED0T、聚苯胺等的导电性高分子及任意的受体等中掺杂的导电性高分子、碳纳米管等的导电性光透过性材料。这里，阳极12在第I透光性基板11的上述一表面侧通过溅镀法、真空蒸镀法、涂敷法等形成为薄膜即可。另外，阳极12的薄层电阻优选的是几百Q / □以下，特别优选的是100Q / □以下。这里，阳极12的膜厚根据阳极12的光透过率、薄层电阻等而不同，但可以在500nm以下、优选的是IOnm 200nm的范围中设定。
此外，阴极14是用来向发光层中注入电子的电极，优选的是使用由功函数较小的金属、合金、导电性化合物及它们的混合物构成的电极材料，优选的是使用功函数为I. 9eV以上5eV以下的材料，以使阴极14的能级与LUMO (Lowest Unoccupied MolecularOrbital)能级的差不变得过大。作为阴极14的电极材料，作为例子可以举出例如铝、银、镁等、及它们与其他金属的合金、例如镁-银混合物，镁-铟混合物、铝-锂合金。此外，也可以使用由金属的导电材料、金属氧化物等、及它们与其他金属的混合物、例如由氧化铝构成的极薄膜(这里，是通过隧道注入而能够使电子流过的Inm以下的薄膜)和由铝构成的薄膜的层叠膜等。此外，在从阴极14侧将光取出的情况下，例如只要采用IT0、IZ0等就可以。作为发光层的材料，可以使用作为有机电致发光元件用的材料而已知的任意的材料。可以举出例如蒽、萘、芘、丁省、晕苯、二萘嵌苯、酞并茈、萘并茈、二苯基丁二烯、四苯基丁二烯、香豆素、恶二唑、双苯并噁唑啉、双苯乙烯基、环戊二烯、喹啉金属络合物、三(8-羟基喹啉)铝络合物、三(4-甲基-8-喹啉酸)铝络合物、三(5-苯基-8-喹啉酸)铝络合物、 氨基喹啉金属络合物、苯并喹啉金属络合物、三一(p-联三苯一 4-基)胺、I-芳基-2、5-二(2-噻蒽基)吡咯衍生物、吡喃、喹吖酮、红荧烯、均二苯乙烯衍生物、联苯乙烯衍生物、二苯乙烯基胺衍生物及各种荧光色素等、以上述材料类及其衍生物为代表的物质，但并不限定于这些。此外，还优选的是将从这些化合物中选择的发光材料适当混合而使用。此外，不仅是以上述化合物为代表的产生荧光发光的化合物，还可以适当地使用呈现来自自旋多重谱线的发光的材料类、例如产生磷光发光的磷光发光材料、以及在分子内的一部分中具有由它们构成的部位的化合物。此外，由这些材料构成的发光层既可以通过蒸镀法、转印法等的干式工艺成膜，也可以通过旋涂法、喷涂法、模压涂层法、凹版印刷法等湿式工艺成膜。在上述空穴注入层中使用的材料可以使用空穴注入性的有机材料、金属氧化物、所谓的受体类的有机材料或无机材料、P-掺杂层等形成。空穴注入性的有机材料的例子是具有空穴输送性、此外功函数是5. 0 6. OeV左右、呈现与阳极12的牢固的密接性的材料等，例如，CuPc、星暴式胺等是其例子。此外，空穴注入性的金属氧化物例如是含有钥、铼、钨、钒、锌、铟、锡、镓、钛、铝的某种的金属氧化物。此外，也可以不是仅I种金属的氧化物，例如是铟与锡、铟与锌、铝与镓、镓与锌、钛与铌等、含有上述某种金属的多个金属的氧化物。此外，由这些材料构成的空穴注入层既可以通过蒸镀法、转印法等的干式工艺成膜，也可以通过旋涂法、喷涂法、模压涂层法、凹版印刷法等湿式工艺成膜。此外，在空穴输送层中使用的材料例如可以从具有空穴输送性的化合物的组中选择。作为这种化合物，可以举出以例如4，4’_双[N-(萘基)-N_苯基-氨基]联苯(a-NPD)、N，N，-双(3-甲基苯基)_ (I，I，-联苯)_4，4，- 二胺(TPD)、2-TNATA、4，4，，4，，-三(N- (3-甲基苯基)N-苯基)三苯基胺(MTDATA)、4，4，-N，N，-二咔唑联苯(CBP)、螺-NPD、螺-TH)、螺-TAD、TNB等为代表例的芳基胺类化合物、含有咔唑基的胺化合物、含有芴衍生物的胺化合物等，但可以使用一般周知的任意的空穴输送材料。此外，在电子输送层中使用的材料可以从具有电子输送性的化合物的组中选择。作为这种化合物，可以举出Alq3等作为电子输送性材料周知的金属络合物、菲咯啉衍生物、吡啶衍生物、四嗪衍生物、氧二氮杂茂衍生物等的具有杂环的化合物等，但并不限于此，可以使用一般周知的任意的电子输送材料。此外，电子注入层的材料可以从例如氟化锂或氟化镁等的金属氟化物、以氯化钠、氯化镁等为代表的金属氯化物等的金属卤化物、铝、钴、锆、钛、钒、铌、铬、钽、钨、锰、钥、钌、铁、镍、铜、镓、锌、硅等的各种金属的氧化物、氮化物、碳化物、氮氧化物等、例如氧化铝、氧化镁、氧化铁、氮化铝、氮化硅、碳化硅、氮氧化硅、氮化硼等的作为绝缘物的物质、或以SiO2及SiO等为代表的硅化合物、碳化合物等中任意地选择。这些材料可以通过用真空蒸镀法或溅镀法等形成而形成为薄膜状。作为第I透光性基板11，使用比无碱玻璃基板或钠钙玻璃基板等的便宜的玻璃基板便宜、并且折射率比该玻璃基板大的塑 料基板的一种的聚对苯二酸乙二醇酯(PET)基板。作为塑料基板的塑料材料，不限于PET，例如也可以采用聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚砜(PES)、聚碳酸酯(PC)等，根据希望的用途、折射率、耐热温度等适当选择即可。下述表I表示代表性的塑料材料的物性值等。另外，PET是非常便宜且安全性较高的塑料材料。此夕卜，PEN与PET相比，折射率较高、耐热性也较好，但比较昂贵。[表I ]
在作为第I透光性基板11而使用玻璃基板的情况下，有时透光性基板11的上述一表面的凹凸成为有机EL元件10的泄漏电流等的发生原因(有时成为有机EL元件10的劣化原因)。因此，在作为第I透光性基板11而使用玻璃基板的情况下，需要准备为了使上述一表面的表面粗糙度变小而高精度地研磨的元件形成用的玻璃基板，成本变高。另外，第I透光性基板11的上述一表面的表面粗糙度，优选的是使由JIS B 0601-2001(IS04287-1997)规定的算术平均粗糙度Ra为几nm以下。相对于此，在本实施方式中，由于作为第I透光性基板11而使用塑料基板，所以即使不进行特别高精度的研磨，也能够以低成本得到上述一表面的算术平均粗糙度Ra为几nm以下的基板。作为第2透光性基板21，使用作为比高折射率玻璃基板便宜的玻璃基板的无碱玻璃基板，但并不限于此，例如也可以使用钠钙玻璃基板。此外，关于在第2透光性基板21中使用的玻璃基板，由于不是用来形成有机EL元件10的，所以可以使用算术平均粗糙度Ra为几IOOnm以上的玻璃基板，与使用元件形成用的玻璃基板来形成有机EL元件的面状发光装置相比能够实现低成本化。本实施方式的有机EL元件10将第I透光性基板11的周部遍及整周与第2透光性基板21接合。这里，将有机EL元件10与第2透光性基板21接合的接合部29例如只要由粘接用薄膜、热固化树脂、紫外线固化树脂、粘接剂(例如，环氧树脂、丙烯树脂、硅树脂等)等构成就可以。另外，有机EL元件10的第I透光性基板11的上述另一表面中的、在俯视中阳极12、有机EL层13、阴极14这3个重复的区域为发光面。保护部30使用玻璃基板(例如，钠钙玻璃基板，无碱玻璃基板等的便宜的玻璃基板)形成。这里，保护部30在与第2透光性基板21的对置面上形成有收存有机EL元件10的收存凹处31，将上述对置面上的收存凹处31的周部遍及整周与第2透光性基板21接合。于是，有机EL元件10被收存到由第2透光性基板21和保护部30包围的气密空间内。但是，在第2透光性基板21的一表面侧，设有分别与有机EL元件10的阳极12、阴极14电连接的供电用的外部连接电极22、24，保护部30的上述周部的一部分接合在各外部连接电极22、24上。将阳极12、阴极14分别与外部连接电极22、24经由由导电性膏(例如银膏等)构成的连接部62、64电气地连接。连接部62、64并不限于导电性膏，例如也可以由接合线、或金属膜等构成。将保护部30与第2透光性基板21接合的接合部39只要例如由低熔点玻璃、粘接用薄膜、热固化树脂、紫外线固化树脂、粘接剂(例如环氧树脂、丙烯树脂、娃树脂等)等构成就可以。外部连接电极22、24例如只要由Au膜、Al膜或ITO膜等构成就可以，但材料及层构造并没有特别限定，只要考虑与基底的密接性及电连接的部位的接触电阻等适当设定就可以，并不限于单层构造，也可以是多层构造。此外，保护部30在收存凹处31的内底面上粘贴着吸附水分的吸水件40。另外，作为吸水件40，只要使用例如氧化钙类的干燥剂(掺入了氧化钙的吸收剂)等就可以。此外，保护部30也可以由将有机EL元件10封固的环氧树脂或硅树脂等构成。本实施方式的面状发光装置的上述光取出构造部50由设在有机EL元件10的上述一面侧的凹凸构造部51构成，在该凹凸构造部51与第2透光性基板21之间存在空间70。于是，在本实施方式的面状发光装置中，能够减少从发光层放射并到达第2透光性基板 21的光的反射损失，能够实现光取出效率的提高。此外，在本实施方式的面状发光装置中，在第2透光性基板21的有机EL元件10侧具有收存凹凸构造部51的凹部21a，该凹部21a的内面与凹凸构造部51的表面之间构成上述空间70。于是，在本实施方式的面状发光装置中，仅通过在第2透光性基板21上设置凹部21a，就能够在凹凸构造部51与第2透光性基板21之间形成空间70，并且能够保护凹凸构造部51。有机EL元件10的发光层及第I透光性基板11各自的折射率比作为将光取出的外部气体环境的空气的折射率大。因而，在没有设置上述光取出构造部50而第I透光性基板11与第2透光性基板21之间的空间成为空气气体环境的情况下，在由第I透光性基板11构成的第I介质与由空气构成的第2介质的界面上发生全反射，以全反射角以上的角度入射到该界面上的光被反射。并且，被第I介质与第2介质的界面反射的光在有机EL层13或第I透光性基板11内部中被多次反射，不被取出到外部而衰减，所以光取出效率下降。此夕卜，关于以不到全反射角的角度入射到第I介质与第2介质的界面上的光，也由于发生菲涅耳反射而光取出效率进一步下降。相对于此，在本实施方式中，由于在有机EL元件10的上述一面侧(第I透光性基板11的上述另一表面侧)设有上述光取出构造部50，所以能够使向有机EL元件10的外部的光取出效率提高。构成光取出构造部50的凹凸构造部51具有2维周期构造。这里，该2维周期构造的周期P (参照图I (a))在由发光层发光的光的波长处于300 800nm的范围内的情况下，如果使介质内的波长为\ (将真空中的波长用介质的折射率除的值)，则优选的是在波长X的1/4 10倍的范围中适当地设定。在将周期P在例如5入 10入的范围中设定的情况下，通过几何光学的效果、即入射角为不到全反射角的表面的大面积化，光取出效率提高。此外，在将周期P在例如、 5A的范围中设定的情况下，通过由衍射光带来的将全反射角以上的光取出的作用，光的取出效率提高。此外，在将周期P在X/4 X的范围中设定的情况下，凹凸构造部51附近的有效折射率随着距第I透光性基板11的上述一表面的距离变大而逐渐下降，与在第I透光性基板11与空间70之间夹着具有凹凸构造部51的介质的·折射率与空间70的介质的折射率的中间的折射率的薄膜层是等同的，能够使菲涅耳反射降低。总之，只要将周期P在入/4 1(U的范围中设定，就能够抑制反射(全反射或菲涅耳反射)，有机EL元件10的光取出效率提高。但是，作为实现由几何光学的效果带来的光取出效率的提高时的周期P的上限，能够采用到1000 A。此外，凹凸构造部51并不一定需要具有2维周期构造等的周期构造，如果是凹凸的尺寸为随机的凹凸构造或没有周期性的凹凸构造，也能够实现光取出效率的提高。另外，在不同尺寸的凹凸构造混合存在的情况下(例如，周期P为IX的凹凸构造和5入以上的凹凸构造混合存在的情况下)，其中凹凸构造部51中的占有率最大的凹凸构造的光取出效果为支配性的。光取出构造部50的凹凸构造部51由棱镜片(例如，株式会社务6 i制的^ ^卜7y ^ (注册商标)GM3那样的光扩散薄膜等)构成，但并不限定于此。例如，也可以在第I透光性基板11的上述另一表面上通过刻印法(纳米刻印法)形成凹凸构造部51，也可以将第I透光性基板11通过注射成形形成、使用适当的模具在第I透光性基板11上直接形成凹凸构造部51。在上述棱镜片中使用的材料通常是折射率为I. 4 I. 6左右的树脂(S卩，折射率接近于玻璃基板的折射率的一般的树脂)的情况较多，不是折射率比一般的树脂高的高折射率的树脂。因此，如本实施方式那样，作为第I透光性基板11而使用折射率比玻璃基板高的塑料基板，在凹凸构造部51的折射率比第I透光性基板11的折射率低的情况下，如在图2 (b)中用箭头表示的光线的轨迹那样，在第I透光性基板11与凹凸构造部51的界面(折射率界面)上发生全反射，发生光取出损失。所以，在本实施方式的面状发光装置中，通过作为第I透光性基板11而使用折射率比玻璃基板高的塑料基板、并且使凹凸构造部51的折射率为第I透光性基板11的折射率以上(使得凹凸构造部51的折射率不低于第I透光性基板11的折射率)，如图2 (a)中用箭头表示的光线的轨迹那样，能够防止第I透光性基板11与凹凸构造部51的界面处的全反射，能够实现光取出效率的提高。在下述表2中，对于使第I透光性基板11的折射率与凹凸构造部51的折射率的组合不同的4个例子，表示了根据将来自发光层的光的光线轨迹通过光线跟踪法模拟的结果求出的光取出效率。[表2]
权利要求
1.一种面状发光装置，其特征在于，具备 有机EL元件，具有一面及与上述一面相反侧的另一面，从上述一面放射光； 保护基板，对于从上述有机EL元件放射的光具有透光性，以与上述有机EL元件的上述一面对置的方式配置，具有与上述有机EL元件的上述一面对置的一表面； 保护部，以与上述有机EL元件的上述另一面对置的方式配置，与上述保护基板一起形成将上述有机EL元件收纳以防水的腔体；以及 光取出构造部，介于上述有机EL元件的上述一面与上述保护基板之间，抑制从上述有机EL元件的上述一面和上述保护基板的上述一表面的至少一个的上述有机EL元件放射的光的反射。
2.如权利要求I所述的面状发光装置，其特征在于， 上述有机EL兀件具备放射光的发光层、和对于从上述发光层放射的光具有透光性的形成基板； 上述发光层形成在上述形成基板的一表面上； 上述有机EL元件的上述一面是与上述形成基板的上述一表面相反侧的另一表面； 上述形成基板具有比上述保护基板高的折射率。
3.如权利要求2所述的面状发光装置，其特征在于， 上述保护基板具有比上述形成基板高的耐气候性及防水性。
4.如权利要求3所述的面状发光装置，其特征在于， 上述形成基板是塑料基板； 上述保护基板是玻璃基板。
5.如权利要求2所述的面状发光装置，其特征在于， 上述光取出构造部是形成在上述有机EL元件的上述一面上的凹凸构造部； 上述保护基板以在上述凹凸构造部与上述保护基板之间存在空间的方式配置，具有比上述空间的介质高的折射率。
6.如权利要求5所述的面状发光装置，其特征在于， 上述凹凸构造部具有上述形成基板以上的折射率。
7.如权利要求5或6所述的面状发光装置，其特征在于， 上述凹凸构造部具有存在周期性的凹凸构造； 上述凹凸构造的周期是从上述有机EL元件放射的光的波长的1/4以上10倍以下。
8.如权利要求5 7中任一项所述的面状发光装置，其特征在于， 上述凹凸构造部以与上述保护基板的上述一表面面接触的方式形成。
9.如权利要求5 8中任一项所述的面状发光装置，其特征在于， 在上述保护基板的上述一表面上形成有上述凹凸构造部所收存的凹部； 上述空间是上述凹部的内面与上述凹凸构造部的表面之间的空间。
10.如权利要求I所述的面状发光装置，其特征在于， 具备透光部，该透光部对于从上述有机EL元件放射的光具有透光性，并且具有上述保护基板以下的折射率； 上述光取出构造部是设在上述有机EL元件的上述一面上的凹凸构造部； 上述透光部介于上述凹凸构造部与上述保护基板之间。
11.如权利要求I所述的面状发光装置，其特征在于， 上述光取出构造部具备以与上述有机EL元件的上述一面接触的方式配置的母材、和分散到上述母材中的光扩散体； 上述母材具有在上述有机EL元件中与上述母材接触的部位以上的折射率； 上述光扩散体具有与上述母材不同的折射率。
12.如权利要求11所述的面状发光装置，其特征在于， 上述光扩散体是微粒子。
13.如权利要求I所述的面状发光装置，其特征在于， 上述光取出构造部具备以与上述有机EL元件的上述一面接触的母材、和形成在上述母材中的空孔； 上述母材具有在上述有机EL元件中与上述母材接触的部位以上、且与上述空孔的介质不同的折射率。
14.如权利要求2所述的面状发光装置，其特征在于， 具备透明部，该透明部对于从上述有机EL元件放射的光具有透光性，并且具有上述形成基板以上的折射率； 上述光取出构造部是设在上述保护基板的上述一表面上的凹凸构造部； 上述透明部介于上述形成基板与上述凹凸构造部之间。
15.如权利要求14所述的面状发光装置，其特征在于， 上述凹凸构造部具有上述保护基板以下的折射率。
16.如权利要求14或15所述的面状发光装置，其特征在于， 上述凹凸构造部具有存在周期性的凹凸构造； 上述凹凸构造的周期是从上述有机EL元件放射的光的波长的1/4以上10倍以下。
17.如权利要求I所述的面状发光装置，其特征在于， 具备散热部件，该散热部件介于上述有机EL元件的上述另一面与上述保护部之间，将由上述有机EL元件产生的热向上述保护部传递； 上述有机EL元件以不与上述保护基板接触的方式固定在上述保护部上。
18.如权利要求I 17中任一项所述的面状发光装置，其特征在于， 在上述保护基板的上述一表面和上述保护基板的与上述一表面相反侧的面的至少一方设有防反射涂层。
19.如权利要求I 17中任一项所述的面状发光装置，其特征在于， 在上述保护基板的上述一表面和上述保护基板的与上述一表面相反侧的面的至少一个形成有蛾眼构造。
20.如权利要求I 19中任一项所述的面状发光装置，其特征在于， 具备多个上述有机EL元件； 上述多个上述有机EL元件在与上述保护基板的上述一表面平行的面内排列。
21.如权利要求I 20中任一项所述的面状发光装置，其特征在于， 上述保护部具有与上述有机EL元件的上述另一面对置的内面； 在上述保护部的上述内面上，设有将从上述有机EL元件放射的光反射的光反射部。
22.如权利要求I 20中任一项所述的面状发光装置，其特征在于，上述保护部对于从上述有机EL元件放射的光具有透光性； 上述保护部具有与上述有机EL元件的上述另一面对置的内面、和与上述内面相反侧的外面； 在上述保护部的外面上，设有将从上述有机EL元件放射的光反射的光反射部。
23.如权利要求I 22中任一项所述的面状发光装置，其特征在于， 具有热传导率比上述保护部高的传热部； 上述保护部具有与上述有机EL元件的上述另一面对置的内面、或与上述内面相反侧的外面； 上述传热部设在上述保护部的外面上。
全文摘要
面状发光装置具备有机EL元件，具有一面及与上述一面相反侧的另一面，从上述一面放射光；保护基板，对于从上述有机EL元件放射的光具有透光性，以与上述有机EL元件的上述一面对置的方式配置，具有与上述有机EL元件的上述一面对置的一表面；保护部，以与上述有机EL元件的上述另一面对置的方式配置，与上述保护基板一起形成将上述有机EL元件收纳以防水的腔体；光取出构造部，介于上述有机EL元件的上述一面与上述保护基板之间，抑制从上述有机EL元件的上述一面和上述保护基板的上述一表面的至少一个的上述有机EL元件放射的光的反射。
文档编号H01L51/50GK102714894SQ201180006217
公开日2012年10月3日 申请日期2011年1月19日 优先权日2010年1月19日
发明者井出伸弘, 山江和幸, 木村均, 林真太郎, 辻博也 申请人:松下电器产业株式会社