專利名稱：基板和有機(jī)el發(fā)光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于有機(jī)電致發(fā)光(有機(jī)EL)發(fā)光裝置等的基板。
背景技術(shù)：
有機(jī)電致發(fā)光(有機(jī)EL)發(fā)光裝置，具有視場角依賴性小、消耗電力小、能夠形成極薄的裝置等優(yōu)異的特性，是由于平板顯示器的需要的高漲而新近引人注目的發(fā)光裝置。 作為面向該有機(jī)EL發(fā)光裝置的實(shí)用化的問題之一，提出了其發(fā)光壽命短。為了解決該問題，目前為止，有機(jī)EL發(fā)光裝置中具備的有機(jī)EL元件的發(fā)光層材料等的改良已集中精力進(jìn)行。另一方面，為了改善發(fā)光壽命，嘗試了改善該有機(jī)EL元件的外部能量效率。該外部能量效率已知用元件的內(nèi)部能量效率與光取出效率的乘積表示。即，為了改善有機(jī)EL元件的外部能量效率，除了改善內(nèi)部能量效率以外，還有也改善光取出效率的方法。所謂光取出效率，是指相對于從有機(jī)EL元件的發(fā)光層射出的光量，從有機(jī)EL發(fā)光裝置的正面向大氣中放出的光量的比例。從發(fā)光層射出的光，要向大氣中放出，必須通過幾個(gè)折射率不同的介質(zhì)的界面，按照斯內(nèi)爾折射定律，在各界面以其臨界角以上的角度入射的光在界面被全反射，在層中波導(dǎo)而消失，或者從層側(cè)面放出，相應(yīng)地從有機(jī)EL發(fā)光裝置正面放出的光量減少。現(xiàn)有的有機(jī)EL元件的發(fā)光層的光取出效率約為18%，在發(fā)光層中產(chǎn)生的光的82%左右被封閉在發(fā)光裝置中而消失，或者從發(fā)光裝置側(cè)面放出。因此，改善光取出效率是重要的課題，進(jìn)行了各種嘗試。例如，提出了使用將一個(gè)表面用研磨劑摩擦等而粗面化的玻璃基板作為透明基板而使發(fā)光散射的基板(專利文獻(xiàn)1 日本特開昭61-156691號公報(bào))；將發(fā)光層用一對透明電極層夾持并在該透明電極層的與發(fā)光層的界面附近設(shè)置了散射區(qū)域的基板(專利文獻(xiàn)2 日本特開平09-U9375號公報(bào))。

發(fā)明內(nèi)容
但是，專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2中公開的嘗試均有可能成為使有機(jī)EL元件各層的膜厚紊亂、產(chǎn)生絕緣破壞和發(fā)光的不均一性的原因，具有所謂容易使有機(jī)EL發(fā)光裝置的品質(zhì)降低的難點(diǎn)。此外，其光取出效率也不能說充分。本發(fā)明的目的在于，提供能夠?qū)崿F(xiàn)高的光取出效率的基板，通過使用該基板而提供高發(fā)光效率的有機(jī)EL發(fā)光裝置。本發(fā)明提供以下的<1>。<1>基板，是具有透明基板和集光結(jié)構(gòu)體層的基板，該集光結(jié)構(gòu)體含有多個(gè)錐形或半球形的結(jié)構(gòu)體，該多個(gè)錐形或半球形的結(jié)構(gòu)體的底面在同一平面上。此外，就本發(fā)明而言，作為上述<1>涉及的具體實(shí)施方案，提供以下的<2> <9>。<2>關(guān)于<1>的基板，其中該結(jié)構(gòu)體為圓錐、四角錐或三角錐的形狀的結(jié)構(gòu)體。<3>關(guān)于<2>的基板，其中由該結(jié)構(gòu)體的底面的最長徑A和該結(jié)構(gòu)體的高度B求出的縱橫比(B/A)為0. 2 3. 0。<4>關(guān)于<2>或<3>的基板，其中該結(jié)構(gòu)體的底面面積的總和相對于該透明基板的面積，為10面積％ 100面積％。<5>關(guān)于<2>或<3>的基板，其中該結(jié)構(gòu)體的底面面積的總和相對于該透明基板的面積，為40面積％ 90面積％。<6>關(guān)于<1>的基板，其中該結(jié)構(gòu)體為半球形的結(jié)構(gòu)體。<7>關(guān)于<6>的基板，其中該結(jié)構(gòu)體的底面面積的總和相對于該透明基板的面積， 為40面積％以上。<8>關(guān)于<1> <7>的任一項(xiàng)的基板，其中該結(jié)構(gòu)體由波長550nm的光線透射率為 80%以上的透明樹脂形成。<9>關(guān)于<1> <7>的任一項(xiàng)的基板，其中該結(jié)構(gòu)體由含有氧化鈦和透明樹脂的樹脂組合物形成。此外，本發(fā)明還提供有機(jī)EL發(fā)光裝置，其具有上述<1> <9>的任一項(xiàng)的基板、和有機(jī)EL元件。根據(jù)本發(fā)明，能夠得到可以改善有機(jī)EL元件的外部能量效率的、能夠?qū)崿F(xiàn)高光取出效率的基板。關(guān)于該基板，由于能夠提供高發(fā)光效率的有機(jī)EL發(fā)光裝置，因此在產(chǎn)業(yè)上極其有用。


圖1是示意地表示錐形的結(jié)構(gòu)體的形狀的圖。圖2是表示四角錐形結(jié)構(gòu)體成為集光結(jié)構(gòu)體面積比100面積％時(shí)的結(jié)構(gòu)體的排列的上面示意圖(2-a)和表示圓錐形結(jié)構(gòu)體最密填充時(shí)的結(jié)構(gòu)體的排列的上面示意圖 (2-b)。圖3是示意地表示具備本發(fā)明的基板的元件構(gòu)成和不具備本發(fā)明的基板的元件構(gòu)成的截面示意圖。圖4是表示具備本發(fā)明的基板的元件構(gòu)成的一例的截面示意圖。圖5是示意地表示半球形的結(jié)構(gòu)體的形狀的圖。圖6是表示集光結(jié)構(gòu)體面積比為最大時(shí)的半球形結(jié)構(gòu)體的排列的上面示意圖。圖7是示意地表示具備本發(fā)明的基板的元件構(gòu)成和不具備本發(fā)明的基板的元件構(gòu)成的截面示意圖。圖8是表示具備本發(fā)明的基板的元件構(gòu)成的一例的截面示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的基板是具有透明基板和集光結(jié)構(gòu)體層的基板，該集光結(jié)構(gòu)體層含有多個(gè)錐形或半球形的結(jié)構(gòu)體，該結(jié)構(gòu)體的底面在同一平面。以下對本發(fā)明詳細(xì)地說明。此外，根據(jù)需要參照附圖，同一要素使用同一符號，省略重復(fù)的說明。此外，附圖中記載的尺寸等，為了容易觀看而為任意尺寸?！赐该骰濉底鳛楸景l(fā)明中使用的透明基板，優(yōu)選波長550nm的光線透射率為80%以上的透明基板。該透明基板可由玻璃、透明樹脂或?qū)⑺鼈兘M合而成的材料形成。作為有機(jī)EL發(fā)光裝置用的基板，如果要求適度的柔韌性，作為該透明樹脂，優(yōu)選彎曲性優(yōu)異的透明樹脂，具體而言，優(yōu)選由環(huán)狀聚烯烴、聚芳酯(PAR)、聚酰胺酰亞胺(PAI)、聚酰亞胺(PI)、聚醚酰亞胺 (PEI)、聚醚砜(PES)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯 (PC)、聚砜(PSF)、聚甲基戊烯(PMP)等透明樹脂形成的透明基板。本發(fā)明中使用的透明基板的厚度，以滿足上述的光線透射率的方式加以確定。在該透明基板由優(yōu)選的透明樹脂形成的情況下，其厚度優(yōu)選10 μ m 500 μ m，更優(yōu)選50 μ m 150 μ m0由這樣的透明樹脂形成的透明基板，例如可通過采用擠出成型、溶劑澆鑄法等公知的制膜方法將該透明樹脂制膜而得到。本發(fā)明中使用的透明基板，優(yōu)選折射率為1. 1以上，更優(yōu)選為1. 4以上。該折射率通常小于2.0。<集光結(jié)構(gòu)體>上述集光結(jié)構(gòu)體層含有多個(gè)錐形或半球形的結(jié)構(gòu)體(有時(shí)稱為集光結(jié)構(gòu)體。)。作為形成該結(jié)構(gòu)體的材料，優(yōu)選折射率1. 7以上的材料。該折射率更優(yōu)選為1. 8以上，特別優(yōu)選為2. 0以上。作為該折射率的上限，優(yōu)選為2. 2。這樣的材料優(yōu)選將適當(dāng)?shù)臉渲米髡辰Y(jié)劑(以下稱為“粘結(jié)樹脂”)、使高折射率無機(jī)材料分散在該粘結(jié)樹脂中而成的材料。作為這里所說的高折射無機(jī)材料，能夠使用例如氧化鋅、硫化鋅、鉛白、碲化鋅、鋅黃、鈦酸鉛、鉛丹、鉻綠、氧化鉻、氧化鋯、氧化鎘、硫化鎘、氧化鐵、三氧化二鐵、氧化鈦、鈦酸鋇、硫化鋇、鈦酸鍶、硫化鍶、硫化汞、鍺、氯化鉈、溴化鉈、硒化砷等高折射率無機(jī)材料的粒子(以下稱為 “高折射率無機(jī)粒子”)。這些中，優(yōu)選氧化鈦[金紅石型氧化鈦(折射率2. 7)、銳鈦型氧化鈦(折射率2. 5)]或氧化鋯(折射率2. 4)形成的高折射率無機(jī)粒子。此外，在提高該集光結(jié)構(gòu)體的透明性方面，該高折射率無機(jī)粒子的平均粒徑優(yōu)選為200nm以下，進(jìn)一步優(yōu)選為IOOnm以下，特別優(yōu)選為50nm以下。如果該高折射率無機(jī)粒子的平均粒徑超過200歷，該集光結(jié)構(gòu)體的透明性傾向于容易降低。在上述例示的高折射率無機(jī)粒子中，平均粒徑50nm 以下的氧化鈦能夠形成透明性更優(yōu)異的集光結(jié)構(gòu)體，折射率高，因此特別優(yōu)選。應(yīng)予說明， 這里所說的平均粒徑，是指使用動(dòng)態(tài)光散射法測定該高折射率無機(jī)粒子的均一分散溶液時(shí)的體積平均粒徑。作為上述粘結(jié)樹脂，特別優(yōu)選為具有透明性的樹脂(透明樹脂)。作為這樣的透明樹脂，可以列舉有機(jī)硅系樹脂、環(huán)氧系樹脂、聚氨酯系樹脂、丙烯酸系樹脂、氰基丙烯酸酯系樹脂、環(huán)氧系丙烯酸酯樹脂、聚酯系丙烯酸酯樹脂、聚氨酯系丙烯酸酯樹脂、多元醇系丙烯酸酯樹脂、聚硫醇多烯樹脂等固化性樹脂、聚酰亞胺系樹脂、聚苯乙烯系樹脂、聚碳酸酯系樹脂等熱塑性樹脂。再有，作為該粘結(jié)樹脂，只由該粘結(jié)樹脂形成該集光結(jié)構(gòu)體時(shí)，優(yōu)選該集光結(jié)構(gòu)體的可見光(波長550nm)的光線透射率為80%以上。作為上述粘結(jié)樹脂優(yōu)選的樹脂，從容易形成多個(gè)該集光結(jié)構(gòu)體而制造集光結(jié)構(gòu)體層的方面出發(fā)，優(yōu)選能夠通過光照射、電子束照射、加熱、干燥、加壓等操作而固化的樹脂。 換言之，優(yōu)選將固化性樹脂用作粘結(jié)樹脂，作為該固化性樹脂，優(yōu)選熱固化性樹脂、光固化性樹脂或水分固化性樹脂。在該粘結(jié)樹脂中，根據(jù)需要，也可加入表面活性劑、密合增強(qiáng)劑、交聯(lián)劑、增感劑、感光劑。在形成集光結(jié)構(gòu)體時(shí)，優(yōu)選使用包含上述粘結(jié)樹脂和上述高折射率無機(jī)粒子的樹脂組合物。該樹脂組合物中，在容易形成該集光結(jié)構(gòu)體方面，也可含有適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)溶劑、增粘劑。該樹脂組合物中含有的高折射率無機(jī)粒子和粘結(jié)樹脂的體積比，用高折射率無機(jī)粒子/粘結(jié)樹脂表示，優(yōu)選20/80 60/40的范圍。如果高折射率無機(jī)粒子的體積分率小于 20體積％，難以提高集光結(jié)構(gòu)體的折射率，如果超過60體積％，高折射率無機(jī)粒子在集光結(jié)構(gòu)體中的分散性降低，結(jié)果透明性傾向于容易降低。再有，在使該高折射率無機(jī)粒子相對于該粘結(jié)樹脂的分散性改善的方面，在制備上述樹脂組合物時(shí)，可以使用高壓分散法、噴射磨法、珠磨法等手法。再有，這里所說的體積比，在使用固化性樹脂作為上述粘結(jié)樹脂時(shí)，用該固化性樹脂的固化后的體積算出。上述集光結(jié)構(gòu)體的形狀為錐形，或者為半球形。作為該錐形，更優(yōu)選為圓錐、四角錐或三角錐，特別優(yōu)選為四角錐或三角錐。集光結(jié)構(gòu)體配置在同一平面上，將處于該同一平面上的集光結(jié)構(gòu)體的面稱為“集光結(jié)構(gòu)體的底面”。圓錐的集光結(jié)構(gòu)體的底面為圓形，四角錐的集光結(jié)構(gòu)體的底面為四角形，三角錐的集光結(jié)構(gòu)體的底面為三角形。上述集光結(jié)構(gòu)體層含有的多個(gè)集光結(jié)構(gòu)體可以將圓錐的集光結(jié)構(gòu)體、四角錐的集光結(jié)構(gòu)體、三角錐的集光結(jié)構(gòu)體組合，優(yōu)選為只含有圓錐的集光結(jié)構(gòu)體、只含有三角錐的集光結(jié)構(gòu)體或只含有四角錐的集光結(jié)構(gòu)體的集光結(jié)構(gòu)體層。圖1為示意地表示錐形的集光結(jié)構(gòu)體的形狀的圖，圖1 (Ι-a)示意地表示圓錐的集光結(jié)構(gòu)體的形狀，圖1 (1-b)示意地表示四角錐的集光結(jié)構(gòu)體的形狀，圖1 (I-C)示意地表示三角錐的集光結(jié)構(gòu)體的形狀。錐形的集光結(jié)構(gòu)體，優(yōu)選由其底面的最長徑A和其高度B求出的縱橫比(B/A)為 0. 2 3. 0，更優(yōu)選為0. 3 2. 0。如果縱橫比為該范圍，在采用后述的形成方法容易形成集光結(jié)構(gòu)體方面、光取出效率變得更良好方面優(yōu)異。在此再次參照圖1對該縱橫比進(jìn)行說明。 如圖l(l-a)所示，在圓錐的集光結(jié)構(gòu)體中，在其底面的圓中，引通過中心點(diǎn)的多條線時(shí)，在該多條線中最長的線為最長徑A。如圖1 (1-b)中所示，四角錐的集光結(jié)構(gòu)體中，在其底面的四角形中，2條對角線中長的為最長徑A。此外，如圖l(l-c)中所示，在三角錐的集光結(jié)構(gòu)體中，在其底面的三角形中，構(gòu)成該三角形的邊中最長的邊為最長徑A。而且，從集光結(jié)構(gòu)體的底面到集光結(jié)構(gòu)體的最高部位的距離為集光結(jié)構(gòu)體的高度B。上述縱橫比(B/A)是該高度B除以該最長徑A所得的值。再有，作為錐形的集光結(jié)構(gòu)體，優(yōu)選該最長徑A為2 μ m 130 μ m, 1EiXi^ 6 μ m 24 μ m。半球形的集光結(jié)構(gòu)體是凸透鏡形狀的微透鏡，優(yōu)選由其底面的最長徑A和其高度 B求出的縱橫比(B/A)為0. 2 1. 5，更優(yōu)選為0. 2 0. 8?？v橫比為該范圍的半球形的集光結(jié)構(gòu)體，在光取出效率高的方面有利。在此參照圖5，對該縱橫比進(jìn)行說明。如圖5中所示，在半球形的集光結(jié)構(gòu)體中，在其底面的圓中，引通過中心點(diǎn)的多條線時(shí)，該多條線中最長的線為最長徑A。而且，從集光結(jié)構(gòu)體的底面到集光結(jié)構(gòu)體的最高部位的距離為集光結(jié)構(gòu)體的高度B。上述縱橫比(B/A)是該高度B除以該最長徑A所得的值。再有，作為半球形的集光結(jié)構(gòu)體，優(yōu)選該最長徑A為2 μ m 130 μ m，更優(yōu)選6 μ m M μ m。<集光結(jié)構(gòu)體層>本發(fā)明中的集光結(jié)構(gòu)體層含有多個(gè)集光結(jié)構(gòu)體。該多個(gè)集光結(jié)構(gòu)體的底面在同一平面上。該集光結(jié)構(gòu)體層，優(yōu)選含有將該多個(gè)集光結(jié)構(gòu)體之間添埋的填充樹脂。作為該填充樹脂，優(yōu)選具有比該集光結(jié)構(gòu)體低的折射率的透明樹脂。作為該透明樹脂，可例示與作為上述粘結(jié)樹脂而例示的透明樹脂相同的透明樹脂。此外，該填充樹脂中，根據(jù)需要可含有表面活性劑、密合增強(qiáng)劑、交聯(lián)劑、增感劑、感光劑。再有，形成集光結(jié)構(gòu)體的粘結(jié)樹脂與填充樹脂，可使用彼此相同的樹脂，也可使用彼此不同的樹脂。為了得到含有多個(gè)集光結(jié)構(gòu)體的集光結(jié)構(gòu)體層，例如如下所述進(jìn)行即可。首先，在上述透明基板上涂布能夠形成該集光結(jié)構(gòu)體的材料。該涂布中，可采用例如刮板式涂布機(jī)、模壓涂布機(jī)、毛細(xì)管涂布機(jī)、輥式涂布機(jī)、刮刀涂布機(jī)、刮棒涂布機(jī)、噴射涂布機(jī)等涂布方法。這些中，涂布方法優(yōu)選為刮板式涂布機(jī)、模壓涂布機(jī)或毛細(xì)管涂布機(jī)。其次，使在該透明基板上涂布的該材料成為在能夠加工其形狀的程度上保持柔軟性的狀態(tài)。因此，在該材料中含有的粘結(jié)樹脂為熱塑性樹脂的情況下，在該熱塑性樹脂具有可塑性的程度上進(jìn)行加熱等而成為可塑狀態(tài)即可，在該材料中含有的粘結(jié)樹脂為固化性樹脂的情況下，保持適度固化的狀態(tài)、所謂半固化的狀態(tài)即可。接下來，準(zhǔn)備設(shè)置有多個(gè)能夠形成所需形狀的集光結(jié)構(gòu)體的凹部的壓模，將該壓模壓靠于位于上述透明基板上的可塑狀態(tài)或半固化狀態(tài)的材料，從而能夠?qū)⒃趬耗Ｖ性O(shè)置的凹部的形狀加以轉(zhuǎn)印，將多個(gè)集光結(jié)構(gòu)體形成于該透明基板上。這樣形成的集光結(jié)構(gòu)體，根據(jù)需要進(jìn)行冷卻，或者使半固化狀態(tài)的固化性樹脂進(jìn)一步固化，從而能夠?qū)⑿螤罟潭?。例如，作為上述粘結(jié)樹脂，使用了丙烯酸系樹脂等紫外線固化性樹脂的情況下，將含有該丙烯酸系樹脂等的樹脂組合物涂布到上述透明基板上后，對涂布后的樹脂組合物微弱地進(jìn)行UV照射而使之半固化，將設(shè)置了能夠形成所需的集光結(jié)構(gòu)體的凹部的壓模壓靠于半固化后的樹脂組合物，從而在該透明基板上形成集光結(jié)構(gòu)體，進(jìn)而進(jìn)行UV照射，使半固化狀態(tài)的丙烯酸系樹脂固化，得到將形狀固定的集光結(jié)構(gòu)體。為了將這樣得到的集光結(jié)構(gòu)體之間添埋，優(yōu)選形成前述的填充樹脂的層。具體而言，將包含未固化的固化性透明樹脂的液體組合物涂布于集光結(jié)構(gòu)體25上后，根據(jù)需要進(jìn)行干燥處理等后，通過光照射、電子束照射、加熱、加壓等操作而使之固化。這樣得到圖 3(3-a)的基板1、圖7(7-a)的基板1。以下所述的方法是得到含有多個(gè)集光結(jié)構(gòu)體的集光結(jié)構(gòu)體層的另一方法。首先， 在上述透明基板上涂布填充樹脂的材料。該涂布中可采用例如刮板式涂布機(jī)、模壓涂布機(jī)、 毛細(xì)管涂布機(jī)、輥式涂布機(jī)、刮刀涂布機(jī)、刮棒涂布機(jī)、噴射涂布機(jī)等涂布方法。這些中，涂布方法優(yōu)選為刮板式涂布機(jī)、模壓涂布機(jī)或毛細(xì)管涂布機(jī)。其次，使在該透明基板上涂布的該材料成為在能夠賦予特定形狀的程度上保持柔軟性的狀態(tài)。因此，在該材料為熱塑性樹脂的情況下，在該熱塑性樹脂具有可塑性的程度上進(jìn)行加熱等而成為可塑狀態(tài)即可，在該材料為固化性樹脂的情況下，保持適度固化的狀態(tài)、所謂半固化的狀態(tài)即可。接下來，準(zhǔn)備設(shè)置有多個(gè)所需的集光結(jié)構(gòu)體的形狀的壓模，將該壓模壓靠于位于上述透明基板上的可塑狀態(tài)或半固化狀態(tài)的材料，從而能夠形成集光結(jié)構(gòu)體的形狀的凹部。這樣形成的凹部，根據(jù)需要進(jìn)行冷卻，或者使半固化性的固化性樹脂進(jìn)一步固化，從而能夠?qū)⑿螤罟潭?。接下來?將能夠形成集光結(jié)構(gòu)體的材料裝入這樣形成的凹部而形成集光結(jié)構(gòu)體。作為該方法中使用的形成集光結(jié)構(gòu)體的材料，優(yōu)選前述的固化性樹脂。例如，作為上述粘結(jié)樹脂，在使用了丙烯酸系樹脂等紫外線固化性樹脂的情況下，將含有該丙烯酸系樹脂等的樹脂組合物涂布于具有集光結(jié)構(gòu)體的形狀的凹部的面后，對涂布后的樹脂組合物進(jìn)行UV照射，使丙烯酸系樹脂固化，從而得到將形狀固定的集光結(jié)構(gòu)體。這樣得到圖4的基板1、圖8的基板1。作為另外的方法，也可列舉以下的方法。首先，使上述透明基板成為在能夠賦予特定形狀的程度上保持柔軟性的狀態(tài)。因此，在該材料為熱塑性樹脂的情況下，在該熱塑性樹脂具有可塑性的程度上進(jìn)行加熱等而使之成為可塑狀態(tài)即可。其次，準(zhǔn)備設(shè)置了多個(gè)所需的集光結(jié)構(gòu)體的形狀的壓模，使該壓模壓靠于可塑狀態(tài)的上述透明基板，從而能夠形成集光結(jié)構(gòu)體的形狀的凹部。這樣形成的凹部，根據(jù)需要進(jìn)行冷卻，從而能夠?qū)⑿螤罟潭?。接著?將能夠形成集光結(jié)構(gòu)體的材料裝入這樣形成的凹部而形成集光結(jié)構(gòu)體。上述集光結(jié)構(gòu)體層含有的集光結(jié)構(gòu)體的個(gè)數(shù)，可根據(jù)該集光結(jié)構(gòu)體的形狀和尺寸(特別是底面的最長徑A)、透明基板的面積和作為目標(biāo)的光取出效率來確定。為了使本發(fā)明的基板的光取出效率更高，就上述集光結(jié)構(gòu)體的底面面積的總和、即將集光結(jié)構(gòu)體層含有的集光結(jié)構(gòu)體的底面的面積合計(jì)的總和而言，相對于該透明基板的面積，優(yōu)選為10面積％ 100面積％，特別優(yōu)選為40面積％ 90面積％。以下將這樣的集光結(jié)構(gòu)體底面面積的總和(Sa)相對于透明基板的面積(St)的面積比(&i/St)稱為“集光結(jié)構(gòu)體面積比”。 滿足這樣的集光結(jié)構(gòu)體面積比的基板，由于光取出效率更優(yōu)異，因此優(yōu)選。圖2的(2-a)是表示多個(gè)集光結(jié)構(gòu)體均為四角錐的形狀的集光結(jié)構(gòu)體層的構(gòu)成的一例的上面示意圖，其集光結(jié)構(gòu)體面積比基本上為100面積％。此外，圖2的Q-b)是表示多個(gè)集光結(jié)構(gòu)體均為圓錐的形狀的集光結(jié)構(gòu)體層的構(gòu)成的一例的上面示意圖。在集光結(jié)構(gòu)體為圓錐的情況下，不能使集光結(jié)構(gòu)體面積比為100面積％，集光結(jié)構(gòu)體面積比最大(最密填充)為72面積％左右。圖6為表示多個(gè)集光結(jié)構(gòu)體為半球形、集光結(jié)構(gòu)體面積比最大的情形的上面示意圖。在圖6的情況下，該集光結(jié)構(gòu)體面積比為72面積％左右。<有機(jī)EL發(fā)光裝置>本發(fā)明的基板特別適合用于以有機(jī)EL元件為發(fā)光源的發(fā)光裝置。圖3的(3-a) 和圖7的(7-a)是表示將本發(fā)明的基板與有機(jī)EL元件組合的元件構(gòu)成100的概要的截面示意圖。本發(fā)明的基板1如前所述，由透明基板10和集光結(jié)構(gòu)體層30形成。而且，元件構(gòu)成100，在基板1的沒有設(shè)置集光結(jié)構(gòu)體層30的面設(shè)置了有機(jī)EL元件50。有機(jī)EL元件50由包含發(fā)光層的有機(jī)層和夾持該有機(jī)層而設(shè)置的一對電極層形成。此外，根據(jù)需要有時(shí)也設(shè)置有電荷注入層、空穴傳輸層、電子傳輸層等。在此，關(guān)于構(gòu)成有機(jī)EL元件50的層，簡單地進(jìn)行說明。有機(jī)EL元件50中的一對電極，至少一方為透明電極。作為該透明電極的材料，在透明電極為陽極的情況下，優(yōu)選功函數(shù)大的材料，可使用導(dǎo)電性的金屬氧化物膜、半透明的金屬薄膜等。具體而言，可以列舉使用含有氧化銦、氧化鋅或氧化錫、或者它們的復(fù)合體即銦 錫·氧化物(ITO)或銦 鋅·氧化物等的導(dǎo)電性材料作成的薄膜。該透明電極的膜厚通常為50nm 400nm。另一方面，在透明電極為陰極的情況下，作為該透明電極的材料，優(yōu)選功函數(shù)小的材料。例如鋰、鈉、鉀、銣、銫、鈹、鎂、鈣、鍶、鋇、鋁、鈧、釩、鋅、釔、銦、鈰、釤、銪、鋱、鐿等金屬、這些中2種以上的合金、它們中的1種以上與金、銀、鉬、銅、錳、鈦、鈷、鎳、鎢和錫中的1 種以上的合金、石墨或石墨層間化合物等。作為合金的實(shí)例，可以列舉鎂-銀合金、鎂-銦合金、鎂-鋁合金、銦-銀合金、鋰-鋁合金、鋰-鎂合金、鋰-銦合金、鈣-鋁合金等。
另一方的電極、即透明性為非必要的一方的電極，通常具有含有堿金屬的鹵化物 (例如氟化鋰等)的層(鹵化堿金屬層)。此外，有時(shí)也在該鹵化堿金屬層上進(jìn)一步層合由金屬(鋁)形成的層而使用。這種情形的另一方的電極的膜厚也通常為50nm 400nm。本發(fā)明的基板中，也可將上述的透明電極用作透明基板。上述有機(jī)EL元件中的發(fā)光層含有有機(jī)EL發(fā)光材料。這樣的發(fā)光材料可使用例如時(shí)任靜士等著，《有機(jī)EL顯示器(有機(jī)EL r λi )》，(株)0HM公司，平成16年8月 20日發(fā)行的第6章(101 116頁)中記載的材料等公知的材料。圖3的(3-b)和圖7的(7-b)，是表示使用了不具備上述的集光結(jié)構(gòu)體層的基板的元件構(gòu)成200的截面示意圖。在不具備集光結(jié)構(gòu)體層的透明基板10設(shè)置有有機(jī)EL元件 50。圖3(3-b)、圖7(7-b)中所示的元件構(gòu)成200，由于沒有設(shè)置集光結(jié)構(gòu)體層，因此如上述的背景技術(shù)中所述，光取出效率低，在發(fā)光層產(chǎn)生的光的多數(shù)被封閉在元件中而消失，或者從元件構(gòu)成的側(cè)面放出?！垂馊〕霰堵省灯浯?，對表示使用了本發(fā)明的基板的有機(jī)EL發(fā)光裝置中的光取出效率的光取出倍率的評價(jià)方法進(jìn)行說明。具備本發(fā)明的基板1的元件構(gòu)成100(圖3(3-a)、圖4、圖 7(7-a)、圖8)以及不具備集光結(jié)構(gòu)體的元件構(gòu)成200(圖3(3-b)、圖7(7-b))的光強(qiáng)度，采用以下所示的計(jì)算方法加以計(jì)算，能夠求出該光取出倍率。[用于求出光取出倍率的計(jì)算方法]通過使用光線追蹤法，能夠模擬本發(fā)明的基板中的光的傳播。這里所說的光線追蹤法，是通過在幾何光學(xué)上追蹤光的行進(jìn)·反射·折射而對光的行為進(jìn)行計(jì)算的手法。在光線追蹤法中，計(jì)算折射率不同的介質(zhì)界面處的反射·折射是必要的，通常，反射和折射角通過使用了斯內(nèi)爾(Snell)定律的計(jì)算，反射 折射的光強(qiáng)度通過使用了菲涅耳(Fresnel) 定律的計(jì)算，進(jìn)行模擬。該模擬中，在不同折射率的介質(zhì)相鄰的界面中，以用菲涅耳定律得到的強(qiáng)度比，反射 折射光可分支，還可以使用蒙特-卡羅(Monte Carlo)法，以用菲涅耳定律得到的強(qiáng)度比所給予的概率來進(jìn)行反射光和折射光的選擇。在特定方向上傳播的光的強(qiáng)度，可以用在該方向上傳播的每一條光線的強(qiáng)度與光線的條數(shù)的乘積求出。應(yīng)予說明，本發(fā)明中的光取出倍率，用以圖3(3-b)、圖7(7-b)中所示的元件構(gòu)成200的發(fā)光強(qiáng)度為1時(shí)的、具有本發(fā)明的集光結(jié)構(gòu)體層的元件構(gòu)成100的發(fā)光強(qiáng)度來表示。在用上述的光取出倍率表示的情況下，具備本發(fā)明的基板1的元件構(gòu)成100，也能夠產(chǎn)生以上述元件構(gòu)成200為基準(zhǔn)的光取出倍率為2. 0倍以上的優(yōu)異的光取出效率，在具備三角錐的集光結(jié)構(gòu)體的情況下，也能夠使該光取出倍率為2. 3倍以上。因此，具備本發(fā)明的基板的有機(jī)EL發(fā)光裝置，能夠高效率地將發(fā)光層中產(chǎn)生的光取出，因此能夠以小電流加以使用，能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)光壽命優(yōu)異的有機(jī)EL發(fā)光裝置。實(shí)施例〈模擬的說明〉在本實(shí)施例中，使用Lambda Research公司的TracePro (ver. 4. 1. 7)，作為折射率不同的界面處的光的分支方法，使用采用蒙特-卡羅法的選擇進(jìn)行模擬，求出光取出倍率。模擬時(shí)使用的元件構(gòu)成模型與圖4、圖8相同，按發(fā)光層、透明電極層、集光結(jié)構(gòu)體層、透明基板的順序?qū)雍?，在集光結(jié)構(gòu)體與透明基板之間的空間中充滿了折射率與透明基板相同的物質(zhì)。使發(fā)光層的厚度為ΙΟΟμπι，透明電極層的厚度也為ΙΟΟμπι。集光結(jié)構(gòu)體層的厚度由縱橫比決定，使集光結(jié)構(gòu)體層與透明基板的厚度的總和為1.8mm。光從發(fā)光層發(fā)出，通過元件構(gòu)成模型的各層，從透明基板射出，該模型中的出射面以外的外壁(也包含透明基板的側(cè)面)全部為將光完全反射的鏡面。計(jì)算從該出射面放出的光強(qiáng)度(光量)。假定底面半徑^Omm、高16mm的圓柱狀的檢測器，在該檢測器的中心配置元件構(gòu)成模型以使光向該檢測器的側(cè)面入射。關(guān)于該檢測器，將圓柱的上下的底面設(shè)定為反射邊界，將側(cè)面設(shè)定為觀測面。將光從在發(fā)光層中央部與元件底面平行設(shè)定的面放射，在一次的模擬中設(shè)想10000條的光線數(shù)，實(shí)施20次計(jì)算，將其平均輸出作為發(fā)光強(qiáng)度。此外，在一條光線反射了 1000次的情況下，該光線視為消失，其計(jì)算中斷。實(shí)施例1 3假設(shè)將發(fā)光層(折射率1.7)/透明電極(折射率2.0)/集光結(jié)構(gòu)體/透明基板 (折射率1. 依次層合的元件構(gòu)成模型[該元件構(gòu)成模型中，發(fā)光層/透明電極相當(dāng)于有機(jī)EL元件。]，該元件構(gòu)成模型中，通過模擬求出從發(fā)光層向透明基板外射出的光線數(shù)(出射光線數(shù)1)。此外，無集光結(jié)構(gòu)體的比較元件構(gòu)成模型，即發(fā)光層(折射率1.7)/透明電極(折射率2. 0)/透明基板(折射率1. 也同樣地求出成為基準(zhǔn)的出射光線數(shù)(出射光線數(shù)2)。 然后，用出射光線數(shù)1除以出射光線數(shù)2，求出光取出倍率。其中，元件構(gòu)成模型中的集光結(jié)構(gòu)體為由折射率2. 0的材料形成的圓錐狀的物體，該圓錐狀集光結(jié)構(gòu)體的底面的最長徑 A為Μμπι。此外，關(guān)于集光結(jié)構(gòu)體面積比，假設(shè)集光結(jié)構(gòu)體的底面已被最密填充，為72面積％。集光結(jié)構(gòu)體的縱橫比分別為0.5(實(shí)施例1)、1.0(實(shí)施例2)、2.0(實(shí)施例3)。元件構(gòu)成模型的底面均為邊長120 μ m的正方形。實(shí)施例4 6采用與實(shí)施例1 3相同的手法求出光取出倍率。不過，元件構(gòu)成模型中的集光結(jié)構(gòu)體為四角錐狀，該四角錐狀集光結(jié)構(gòu)體的底面的最長徑A為M μ m。此外，集光結(jié)構(gòu)體面積比為100面積％。集光結(jié)構(gòu)體的縱橫比分別為0. 5 (實(shí)施例4)、1. 0 (實(shí)施例5)、2. 0 (實(shí)施例6)。元件構(gòu)成模型的底面均為邊長120 μ m的正方形。實(shí)施例7 9采用與實(shí)施例1 3相同的手法求出光取出倍率。不過，元件構(gòu)成模型中的集光結(jié)構(gòu)體為三角錐狀，該三角錐狀集光結(jié)構(gòu)體的底面的最長徑A為M μ m。此外，集光結(jié)構(gòu)體面積比為100面積％。集光結(jié)構(gòu)體的縱橫比分別為0. 5 (實(shí)施例7)、1. 0 (實(shí)施例8)、2. 0 (實(shí)施例9)。元件構(gòu)成模型的底面均為邊長120 μ m的正方形。實(shí)施例10 12采用與實(shí)施例1 3相同的手法求出光取出倍率。不過，元件構(gòu)成模型中的集光結(jié)構(gòu)體為三角錐狀，該集光結(jié)構(gòu)體由折射率1. 8的材料形成。該三角錐狀集光結(jié)構(gòu)體的底面的最長徑A為Μμπι。此外，集光結(jié)構(gòu)體面積比為100面積％。集光結(jié)構(gòu)體的縱橫比分別為0.5(實(shí)施例10)、1.0(實(shí)施例11)、2.0(實(shí)施例12)。元件構(gòu)成模型的底面均為邊長 120 μ m的正方形。實(shí)施例I3 I6采用與實(shí)施例1 3相同的手法求出光取出倍率。不過，元件構(gòu)成模型中的集光結(jié)構(gòu)體為三角錐狀，該集光結(jié)構(gòu)體由折射率1. 8的材料形成。該三角錐狀集光結(jié)構(gòu)體的底面的最長徑A為Μμπι，縱橫比為0.5。此外，集光結(jié)構(gòu)體面積比分別為80面積％ (實(shí)施例13)、60面積％ (實(shí)施例14)、40面積％ (實(shí)施例15)、20面積％ (實(shí)施例16)。元件構(gòu)成模型的底面分別為邊長136 μ m(實(shí)施例13)、156 μ m(實(shí)施例14)、190 μ m(實(shí)施例15)、 270 μ m(實(shí)施例16)的正方形。實(shí)施例17、18采用與實(shí)施例1 3相同的手法求出光取出倍率。不過，元件構(gòu)成模型中的集光結(jié)構(gòu)體為三角錐狀，該集光結(jié)構(gòu)體由折射率1. 8的材料形成。集光結(jié)構(gòu)體面積比為100面積％，縱橫比為0.5。使該三角錐狀集光結(jié)構(gòu)體的底面的最長徑A分別為12μπι(實(shí)施例 17)、6μπι(實(shí)施例18)。元件構(gòu)成模型的底面分別為邊長60 μ m(實(shí)施例17)、30μπι(實(shí)施例18)的正方形。表 權(quán)利要求
1.一種基板，是具有透明基板和集光結(jié)構(gòu)體層的基板，該集光結(jié)構(gòu)體層含有多個(gè)錐形或半球形的結(jié)構(gòu)體，該多個(gè)錐形或半球形的結(jié)構(gòu)體的底面在同一平面上。
2.如權(quán)利要求1所述的基板，其中，該結(jié)構(gòu)體是圓錐、四角錐或三角錐的形狀的結(jié)構(gòu)體。
3.如權(quán)利要求2所述的基板，其中，由該結(jié)構(gòu)體的底面的最長徑A和該結(jié)構(gòu)體的高度B 求出的縱橫比即B/A為0. 2 3. 0。
4.如權(quán)利要求2或3所述的基板，其中，該結(jié)構(gòu)體的底面面積的總和，相對于該透明基板的面積為10面積％ 100面積％。
5.如權(quán)利要求2或3所述的基板，其中，該結(jié)構(gòu)體的底面面積的總和，相對于該透明基板的面積為40面積％ 90面積％。
6.如權(quán)利要求1所述的基板，其中，該結(jié)構(gòu)體為半球形的結(jié)構(gòu)體。
7.如權(quán)利要求6所述的基板，其中，該結(jié)構(gòu)體的底面面積的總和，相對于該透明基板的面積為40面積％以上。
8.如權(quán)利要求1 7任一項(xiàng)所述的基板，其中，該結(jié)構(gòu)體由波長550nm的光線透射率為 80%以上的透明樹脂形成。
9.如權(quán)利要求1 7任一項(xiàng)所述的基板，其中，該結(jié)構(gòu)體由含有氧化鈦和透明樹脂的樹脂組合物形成。
10.一種有機(jī)EL發(fā)光裝置，其具有權(quán)利要求1 9任一項(xiàng)所述的基板和有機(jī)EL元件。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于，提供能夠?qū)崿F(xiàn)高的光取出效率的基板，通過使用該基板而提供高發(fā)光效率的有機(jī)EL發(fā)光裝置。本發(fā)明涉及基板(1)，其為具有透明基板(10)和集光結(jié)構(gòu)體層(30)的基板(1)，該集光結(jié)構(gòu)體層(30)含有多個(gè)錐形或半球形的結(jié)構(gòu)體(25)，該多個(gè)錐形或半球形的結(jié)構(gòu)體(25)的底面在同一平面上。該結(jié)構(gòu)體(25)優(yōu)選為圓錐、四角錐或三角錐的形狀的結(jié)構(gòu)體。
文檔編號H01L51/50GK102326447SQ20108000856
公開日2012年1月18日 申請日期2010年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月24日
發(fā)明者渡邊一史, 黑田俊也 申請人:住友化學(xué)株式會(huì)社