CN108029174A - 模具、有机发光二极管的制造方法及有机发光二极管 - Google Patents

模具、有机发光二极管的制造方法及有机发光二极管 Download PDF

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Abstract

本发明的模具在主面具有平坦面及多个凸部,所述多个凸部的平均间距为50nm~5μm,所述多个凸部的平均纵横比为0.01~1,所述多个凸部中80%以上具有特定的弯曲面,所述特定的弯曲面在将所述特定的弯曲面的任意的点设为第1点,将自所述第1点仅偏离所述平均间距的1/10的点设为第2点时,与所述第2点相接的第2切平面相对于与所述第1点相接的第1切平面的倾斜角为60°以内。

Description

模具、有机发光二极管的制造方法及有机发光二极管
技术领域
本发明涉及一种模具、有机发光二极管的制造方法及有机发光二极管。本申请案基于2015年9月10日在日本申请的日本专利特愿2015-178324号而主张优先权,并将它的内容引用在此。
背景技术
有机发光二极管是利用有机电致发光的发光元件。有机发光二极管一般来说具有在包含含有有机发光材料的发光层的有机半导体层的两表面分别设置着阳极、阴极的构成。有机半导体层除了发光层以外,视需要具有电子注入层、电子传输层、电洞传输层、电洞注入层等。有机发光二极管具有视角依存性较少、消耗电力较少、能够形成极薄的有机发光二极管等的优点。
另一方面,有机发光二极管的光取出效率未必充分。光取出效率是从光的取出面(例如底部发光型的情况下为基体面)放出至大气中的光能相对于在发光层产生的光能的比例。
作为使光取出效率降低的主要原因之一,存在表面等离子的影响。在有机发光二极管中,发光层与作为金属的阴极之间的距离较近。因此,在发光层产生的近场光的一部分在阴极的表面转换为表面等离子而消失,有机发光二极管的光取出效率降低。光取出效率是影响具备有机发光二极管的显示器、照明等的亮度的指标,正在研究用来改善的各种方法。
为了提高光取出效率,在专利文献1中,揭示了将凸部或凹部的二维晶格构造设置在金属层(阴极)的表面的构造。金属层表面的二维晶格构造将表面等离子的能量转换为光,并将所转换的光向元件外部取出。在专利文献1中,可反映设置在基体的二维晶格构造而获得金属层表面的二维晶格构造。具体来说,通过在设置着二维晶格构造的基体上积层第1电极、包含发光层的有机半导体层、第2电极,而在第2电极的发光层侧的面反映与基体同等的二维晶格构造。
一般来说,有机半导体层及第1、第2电极是通过使用溅镀或蒸镀法的真空成膜法而形成。相对于此,在专利文献2中,揭示了通过旋转涂布法、喷墨法、狭缝式涂布法等涂布法而形成有机薄膜太阳电池中的有机半导体层。有机薄膜太阳电池具有与有机发光二极管相同的构成,有机发光二极管的有机半导体层也能够通过涂布法而形成。
[背景技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]国际公开第2012/60404号
[专利文献2]国际公开第2014/208713号
发明内容
[发明要解决的问题]
然而,例如,像专利文献1中记载的方法一样的在基体加工二维晶格构造的方法,存在基体的加工成本变高的问题。另外,存在如下问题:在加工基体而制作二维晶格构造的情况下,形成在基体上的有机半导体层无法利用专利文献2中记载的涂布法来形成。涂布法由于在涂布时使用液相的材料,所以容易填埋凹凸形状(二维晶格构造)。因此,与真空成膜法比较,基体表面的凹凸形状的反映性在金属层表面变低。如果形状的反映性较低,那么难以在第2电极设置用来取出表面等离子所需要的所期望的形状。
另一方面,利用涂布形成有机半导体层等具有伴随制造设备的简单化的制造成本的降低、由缩短抽真空等的时间所致的产出量的提高等优点。因此,具有想要使用涂布法来形成有机半导体层的强烈的要求。
因此,本发明者等人采用依序进行涂布步骤、制作凹凸形状的压模步骤、真空成膜步骤来制作有机发光二极管的方法。在该方法中,首先,在涂布步骤中,通过涂布法而形成有机半导体层的至少一部分。接着,将与所期望的凹凸为相反形状的模具压抵在涂布步骤中所获得的涂布层的最外表面,而在涂布层的最外层形成所期望的凹凸。最后,通过真空成膜法而形成未在涂布步骤中形成的剩余的层。该方法由于无需加工基体,所以具有基体的加工成本降低的优点,由于可减少通过真空成膜而制作的层数,所以具有制造的产出量提高的优点,由于在形成凹凸形状之后使用真空成膜法,所以具有可使所期望的凹凸形状反映在第2电极的优点。
然而,发明者等人进一步研究的结果发现如下问题:将涂布步骤、压模步骤及真空成膜步骤加以组合而制作的有机发光二极管与设想的发光强度相比无法获得充分的发光强度。
本发明是鉴于所述情况而完成的。本发明的课题在于提供一种用来即便在使用将涂布步骤、压模步骤及真空成膜步骤加以组合的方法的情况下也可制作显示充分的发光特性的有机发光二极管的模具。
[解决问题的技术手段]
本发明者等人为了解决所述问题而进行了锐意研究。
其结果发现,通过使模具的形状为特定的形状,即便在将涂布步骤、压模步骤及真空成膜步骤加以组合而制作有机发光二极管的情况下,有机发光二极管也能够显示充分的发光特性。
本发明包含以下的发明。
(1)本发明的一态样的模具是在主面具有平坦面及多个凸部,所述多个凸部的平均间距为50nm~5μm,所述多个凸部的平均纵横比为0.01~1,所述多个凸部中80%以上具有特定的弯曲面,所述特定的弯曲面在将所述特定的弯曲面的任意的点设为第1点,且将从所述第1点仅偏离所述平均间距的1/10的点设为第2点时,与所述第2点相接的第2切平面相对于与所述第1点相接的第1切平面的倾斜角为60°以内。
(2)在所述(1)记载的模具中,也可为所述主面中的所述平坦面所占的面积率为5~50%。
(3)在所述(1)或(2)中任一项记载的模具中,也可为所述平坦面与具有所述特定的弯曲面的凸部以满足所述特定的弯曲面的条件的方式连结。
(4)在所述(1)~(3)中任一项记载的模具中,也可为构成所述多个凸部的所述特定的弯曲面具有至少1个以上的反曲部,所述反曲部中从最接近所述平坦面的第1反曲部至所述平坦面为止的最接近距离为所述多个凸部的平均间距的1/10以上。
(5)在所述(1)~(4)中任一项记载的模具中,也可为所述多个凸部形成蜂巢晶格,在从相对于所述平坦面垂直的方向的俯视下,所述多个凸部的顶部位于构成所述蜂巢晶格的六边形的顶点的构成。
(6)在所述(5)记载的模具中,也可为位于所述六边形的顶点的凸部在与位于所述六边形的邻接的顶点的凸部之间具有棱线部,所述棱线部的至少一部分存在于比将所述棱线部连接的凸部靠所述平坦面侧。
(7)在所述(6)记载的模具中,也可为所述棱线部的最接近所述平坦面的部分距所述平坦面的高度,相对于将所述棱线部连接的凸部距所述平坦面的高度为50%~90%。
(8)本发明的一态样的有机发光二极管的制造方法通过涂布步骤与其后的真空成膜步骤,而于在基体上具有透明的第1电极的带电极的基体的形成着所述第1电极的面形成包含发光层的有机半导体层及第2电极,且在所述涂布步骤与所述真空成膜步骤之间,具有将如所述(1)~(7)中任一项记载的模具压抵在所述涂布步骤中所形成的涂布层的最外表面,而将所述模具的主面的形状的反转形状形成在所述涂布层的最外表面的压模步骤。
(9)本发明的一态样的有机发光二极管依序具有基体、透明的第1电极、包含发光层的有机半导体层、及第2电极,所述第2电极的所述有机半导体层侧的面具有平坦面、及从所述平坦面朝向所述基体突出的多个凸部,所述多个凸部的平均间距为50nm~5μm,所述多个凸部的平均纵横比为0.01~1,所述多个凸部中80%以上具有特定的弯曲面,所述特定的弯曲面在将所述特定的弯曲面的任意的点设为第1点,且将从所述第1点朝向所述凸部的中心点仅偏离所述平均间距的1/10的点设为第2点时,与所述第2点相接的第2切平面相对于与所述第1点相接的第1切平面的倾斜角为60°以内。
(10)在所述(9)记载的有机发光二极管中,也可为所述第2电极的所述有机半导体层侧的面中的所述平坦面所占的面积率为5~50%。
[发明的效果]
本发明的一态样的模具即便在将涂布步骤、压模步骤及真空成膜步骤组合而制作有机发光二极管的情况下,有机发光二极管也能够显示充分的发光特性。
本发明的一态样的有机发光二极管具有所期望的发光特性,并且可高效率地取出所产生的表面等离子。
本发明的一态样的有机发光二极管的制造方法能够以低成本制作能够高效率地取出表面等离子的有机发光二极管。
附图说明
图1是本发明的一态样的模具的立体示意图。
图2是将本发明的一态样的模具在通过形成在模具的凸部的中心点与平坦面的中心点的面切断的剖视示意图。
图3是本发明的一态样的模具的俯视示意图。
图4是将本发明的一态样的模具在通过形成在模具的凸部的中心点的面切断的图,且是将一个凸部放大的剖视图。
图5是将本发明的一态样的模具压抵在通过涂布而形成的积层体表面时的剖视示意图。
图6是将不具有特定的弯曲面的模具压抵在通过涂布而形成的积层体表面时的剖视示意图。
图7是将本发明的另一态样的模具压抵在通过涂布而形成的积层体表面时的剖视示意图。
图8是以真空成膜法在图7所示的转印物上形成层的情况下的剖视示意图。
图9是沿着本发明的一态样的模具的邻接的凸部而切断的剖视示意图。
图10是本发明的另一态样的模具的立体示意图。
图11是本发明的另一态样的模具的立体示意图。
图12是本发明的一态样的有机发光二极管元件的剖视示意图。
图13是从相对于平坦面垂直的方向俯视本实施形态的模具的主要部分的图。
图14是示意性地表示模具的制造方法的图。
图15是示意性地表示模具的制造过程中的滴加步骤及单粒子膜形成步骤的图。
具体实施方式
以下,使用附图对各构成进行说明。以下的说明所使用的附图存在为了易于理解特征而方便起见将成为特征的部分放大而表示的情况,各构成要素的尺寸比率等未必与实际情况相同。在以下的说明中例示的材料、尺寸等为一例,本发明并非限定于那样的材料、尺寸,能够在不变更其主旨的范围内适当变更而实施。
「模具」
图1是示意性地表示本发明的一态样的模具的立体图。在本发明的一态样的模具10,在主面10A设置着多个平坦面1a~1n、及多个凸部2a~2n。多个平坦面1a~1n配设在由多个凸部2a~2n中最邻接的凸部而包围的区域内。在图1中,如果将最邻接的凸部的中心点连接那么描绘出俯视六边形,在它的中央的区域配设着平坦面。多个凸部2a~2n是在一部分连结。
图2是在将本发明的一态样的模具的凸部的中心点与平坦面的中心点连接的面切断的剖视图。如图2所示的截面是以AFM(Atomic Force Microscopy,原子力显微镜)影像或用电子显微镜观察切断样品所得的显微镜图像的形式获得。
利用AFM影像的截面是从对凸部2a~2n的平均间距P的30~40倍的正方形的区域进行摄影所得的AFM影像,取出通过凸部2n的中心点2An与平坦面1n的中心点1An的切断面的截面信息而获得。
截面是将模具10以FIB(Focused Ion Beam,聚焦离子束)等切开通过凸部2n的中心点2An的截面而获得。截面的显微镜图像是以光学显微镜观察该截面而获得。在存在模具的截面形状因切断而变形的可能性的情况下,优选为以可承受切断的材料覆盖凸部表面或以树脂等包埋凸部而切断。
在以AFM影像测定的截面与以显微镜图像观察的截面的任一者均可获得的情况下,优先以AFM影像测定的截面。其原因在于,以AFM影像测定的截面容易获得特定的切断面的测定面,且容易确认截面形状。在凸部2a~2n规则地排列的情况下,优选为将用来获得截面的切断方向设为沿着凸部2a~2n的排列方向的方向。
凸部2a~2n的中心点2Aa~2An是基于AFM的测定结果来设定。具体来说,与基准面平行地针对各凸部2a~2n以每个隔20nm地画多个等高线,且求出各等高线的重心点(由x座标与y座标决定的点)。将这些各重心点的平均位置(由各x座标的平均值与y座标的平均值决定的位值)设为各凸部2a~2n的中心点2Aa~2An。基准面是从具有以AFM测定的斜率的图像信息进行斜率修正后的测定面。
平坦面1a~1n的中心点1Aa~1An是基于AFM的测定结果来设定。具体来说,在多个平坦面1a~1n的各者设置俯视内切的内切圆。将该内切圆的中心设为平坦面1a~1n的中心点1Aa~1An。
凸部2a~2n是相对于平坦面1a~1n突出的部分。所谓平坦面1a~1n是指相对于通过将最邻接的凸部连接的区域的重心点且与AFM的基准面平行的面而斜率为±5゜以内的区域。
凸部2a~2n是二维地配置在模具10的一面。所谓「二维地配置」是指多个凸部配置在同一平面上的状态。多个凸部二维地配置的二维构造既可为周期性也可为非周期性。
模具10能够于在有机发光二极管的包含金属的电极制作凹凸形状时优选地使用。凹凸形状有助于取出在电极表面产生的表面等离子。在使用模具10制作的有机发光二极管发出较窄频带的光的情况下,多个凸部的二维性的配置优选为周期性。
作为周期性的二维构造的优选的具体例,可列举将邻接的凸部连接的直线的配向方向为2个方向且其交叉角度为90°者(正方晶格)、及将邻接的凸部连接的直线的配向方向为3个方向且其交叉角度为120°者(六方晶格、蜂巢晶格)等。
所谓「交叉角度为120°的位置关系」,具体来说是指满足以下的条件的关系。首先,从1个中心点2Aa向邻接的中心点2Ab的方向画长度与平均间距P相等的长度的线段L1。接着,从中心点2Aa相对于线段L1而向120°的方向,画与平均间距P相等的长度的线段L2。如果与中心点2Aa邻接的中心点从与中心点2Aa为相反侧的各线段L1的终点分别处于平均间距P的15%以内的范围,那么交叉角度处于120°的位置关系。所谓交叉角度为90度的位置关系是通过将所述的「120°」的记载替换为「90°」而定义。
如果凸部2a~2n以满足所述关系的方式周期性地配置,那么凸部2a~2n的配置的周期与表面等离子的周期共振,特定的频带的光的取出效率提高。另外,在凸部2a~2n排列为蜂巢晶格状的情况下,模具10强度增加,反复利用时的耐久性尤其提高。蜂巢晶格状也能够换句话说为从相对于平坦面1a~1n垂直的方向观察的俯视下,多个凸部2a~2n的顶部位于六边形的顶点的关系。
相对于此,在使用模具10制作的有机发光二极管发出较宽频带的光或互不相同的多个频带的光的情况下,优选为多个凸部2a~2n的二维性的配置为非周期性。所谓「非周期的配置」是指凸部2a~2n的中心间的间隔及配置方向不固定的状态。
此处,平均间距P为邻接的凸部间的距离,具体来说,能够以如下的方式求出。此处,所谓邻接的凸部是指在图1中不隔着平坦面而邻接的凸部的情况。
首先,在模具10的主面10A中的无规地选择的区域,针对一边为平均间距P的30~40倍的正方形的区域获得AFM影像。例如,在设计上的间距为300nm左右的情况下,获得9μm×9μm~12μm×12μm的区域的影像。而且,测量所获得的区域内的各凸部的邻接间距离,将所测量的邻接间距离求平均值,由此求出区域内的平均间距P1。对在无规地选择的合计25处以上的相同面积的区域同样地进行此种处理,求出各区域中的平均间距P1~P25。这样获得的25处以上的区域中的平均间距P1~P25的平均值为平均间距P。此时,各区域彼此优选为相隔至少1mm进行选择,更优选为相隔5mm~1cm进行选择。
凸部2a~2n的平均间距P为50nm~5μm,优选为50nm~500nm。如果凸部2a~2n的平均间距为该范围内,那么在使用模具10制作的有机发光二极管中,可高效率地从金属电极取出表面等离子。
凸部2a~2n是将周期性的构造在每一区域以Ca~Cn形成。作为宏观的整体,各区域Ca~Cn也可成为非周期性的构造。图3所示的各区域Ca~Cn是以各凸部的中心点相对于平坦面的中心点的交叉角度为120°的位置关系排列的区域。在图3中,为方便起见,将各凸部2a~2n的中心点的位置以设其中心点为中心的圆u表示。
各区域Ca~Cn的最频面积Q(各区域面积的最频值)优选为以下的范围。
在平均间距P未达500nm时,10μm×10μm的AFM影像测定范围内的最频面积Q优选为0.026μm2~6.5μm2
在平均间距P为500nm以上且未达1μm时,10μm×10μm的AFM影像测定范围内的最频面积Q优选为0.65μm2~26μm2
在平均间距P为1μm以上时,50μm×50μm的AFM影像测定范围内的最频面积Q优选为2.6μm2~650μm2
如果最频面积Q为优选的范围内,那么周期性的构造宏观来说成为晶格方位无规的多晶体,所以于在金属表面将表面等离子转换为传播光而辐射时,能够抑制在平面方向辐射光的放出角度成为无规而使从元件取出的发光光具有各向异性。
各区域Ca~Cn如图3所示,面积、形状及晶格方位为无规。
面积的无规性的程度具体来说优选为满足以下的条件。
首先,描画一个区域的交界线所外切的最大面积的椭圆,以下述式(1)表示该椭圆。
X2/a2+Y2/b2=1···(1)
在平均间距P未达500nm时,10μm×10μm的AFM影像测定范围内的πab的标准偏差优选为0.08μm2以上。
在平均间距P为500nm以上且未达1μm时,10μm×10μm的AFM影像测定范围内的πab的标准偏差优选为1.95μm2以上。
在平均间距P为1μm以上时,50μm×50μm的AFM影像测定范围内的πab的标准偏差优选为8.58μm2以上。
如果πab的标准偏差为优选的范围内,那么使从金属表面向特定角度辐射的表面等离子的向元件外部的在平面方向的放出角度平均化的效果优异,从而能够抑制发光光具有各向异性。
各区域Ca~Cn的形状的无规性的程度具体来说,式(1)中的a与b的比、a/b的标准偏差优选为0.1以上。各区域Ca~Cn的晶格方位的无规性具体来说,优选为满足以下的条件。
首先,画出将任意的区域(I)中的任意的邻接的2个凸部的中心点连接的直线K0。其次,选择邻接在该区域(I)的1个区域(II),画出将该区域(II)中的任意的凸部与邻接在该凸部的3个凸部的中心点连接的3条直线K1~K3。在直线K1~K3相对于以直线K0为基准每次旋转60°的6条直线均具有相差3度以上的角度的情况下,定义为区域(I)与区域(II)的晶格方位不同。
在邻接在区域(I)的区域中,晶格方位与区域(I)的晶格方位不同的区域优选为存在2个以上,优选为存在3个以上,进而优选为存在5个以上。
此时,凸部是晶格方位在各区域Ca~Cn内一致,但宏观来说为不一致的多晶构造体。宏观的晶格方位的无规性可利用FFT(Fast Fourier Transform,高速傅立叶转换)基波的最大值与最小值的比进行评估。FFT基波的最大值与最小值的比是获取AFM像,求出其2维傅立叶转换像,绘制从原点离开基波的波数的圆周,选出该圆周上的振幅最大的点与振幅最小的点,以其振幅的比的形式求出。
可认为FFT基波的最大值与最小值的比较大的情况下,凸部的晶格方位一致,且在将凸部视为2维结晶的情况下单晶性较高的构造。相反,可认为FFT基波的最大值与最小值的比较小的情况下,凸部的晶格方位不一致,且在将凸部视为2维结晶的情况下为多晶构造。
多个凸部2a~2n的平均纵横比为0.01~1,优选为0.05~0.5。所谓平均纵横比是指凸部2a~2n的平均高度H相对于凸部2a~2n的平均宽度D。如果模具10的平均纵横比为0.01以下,那么在使用模具10制作的有机发光二极管中,无法充分获得将表面等离子作为辐射光取出的效果。相对于此,如果平均纵横比为1以上,那么难以以下述的特定的弯曲面构成凸部。另外,在制造有机发光二极管时难以进行使用模具10的形状的转印。
凸部2a~2n的平均纵横比是通过AFM而测定。
首先,针对模具10的主面10A的无规地选择的25μm2(5μm×5μm)的1处区域获得AFM像。接着,在所获得的AFM像的对角线方向画线,测定与该线相交的多个凸部2a~2n的各者的高度与宽度。凸部的高度是指从平坦面1a~1n至凸部的顶部为止的距离,凸部的宽度是指俯视时将凸部的中心点作为中心的内切圆的直径。然后,求出该区域中的凸部的高度与宽度的平均值。对在无规地选择的合计25处区域进行同样的处理。然后,将所获得的25处的每个区域的凸部的高度与宽度的平均值进而平均所得的值为平均高度与平均宽度。然后,将平均高度除以平均宽度所得的值为平均纵横比。
凸部2a~2n的80%以上由特定的弯曲面而构成。多个凸部中具有特定的弯曲面的凸部的比例更优选为90%以上,进而优选为95%以上。特定的弯曲面是以如下的方式定义。
图4是将模具在通过凸部的中心点的任意的截面切断,并将其中的一凸部放大的剖视示意图。首先,从构成凸部2n的弯曲面2B选择任意的1点作为第1点p1。将相对于该第1点p1的切平面设为第1切平面t1。另外,将从第1点p1朝向凸部2n的中心点2An仅偏离平均间距的1/10的点设为第2点p2。此处,所谓仅偏离平均间距的1/10,是指从第1点p1朝向中心点2An与平坦面1平行地移动的距离L。将相对于该第2点p2的切平面设为第2切平面t2。此时,将第2切平面t2相对于第1切平面t1的倾斜角设为θ。
即便在凸部2n的弯曲面2B的任一部分,在满足第2切平面t2相对于第1切平面t1的倾斜角θ为60°以内的关系的情况下,均可认为凸部2n为特定的弯曲面。倾斜角θ优选为45°以内,进而优选为30°以内。
图5是将本发明的一态样的模具压抵在通过涂布而形成的积层体表面时的剖视示意图。积层体20包括第1层21、第2层22、及第3层23。如果将模具10压抵在积层体20的第3层23,那么模具10的凸部2a~2n最初压抵在积层体20。因此,对构成积层体20的各层从凸部2a~2n的顶部朝向外周部施加力F1。通过该力F1而也对模具10的多个凸部2a~2n之间的空间供给构成各层的材料。其结果,构成积层体20的各层变形,成为与模具10对应的形状。
施加至积层体20的各层的力F1不会应力集中而从被压抵的凸部2a~2n的顶部朝向外周部扩散。其原因在于,模具10的凸部2a~2n包括特定的弯曲面,呈平缓的形状。如果力F1不应力集中,那么第1层21、第2层22、第3层23的各者在面内方向均匀地扩散。因此,能够避免各者的厚度变得极薄。
另外,一般来说,也对作为容易产生空隙的部分的模具10的多个凸部2a~2n与平坦面的交界部3沿着特定的弯曲面2B充分供给各层的材料。也就是说,也能够防止在交界部3产生空隙。
相对于此,图6是将不具有特定的弯曲面的模具压抵在通过涂布而形成的积层体表面时的剖视示意图。图6所示的模具15的凸部152n具有形状急剧变化的角部155。该角部155是隔着角部155的2点的切平面不满足特定的弯曲面的关系性。因此,施加至构成积层体20的各层的力F2不沿着凸部152n的形状均匀地分散,而在角部155附近应力集中。其结果,第1层21、第2层22、第3层23的各者无法在面内方向均匀地扩散。因此,存在各层在角部155附近被切断,或层厚变得极薄的情况。
另外,无法对凸部152n与平坦面的交界部153供给充分量的材料,从而容易产生空隙。
构成积层体20的层与构成有机发光二极管的任一层对应。如果构成有机发光二极管的各层的一部分被切断,那么产生在被切断的部分有机发光二极管不发光,或不显示充分的发光特性的问题。也就是说,通过使用本实施形态的模具10,能够避免有机发光二极管不发光,或不显示充分的发光特性的问题。
返回至图5,为了避免在模具10与积层体20之间产生空隙,优选为交界部3也平缓。也就是说,在凸部2a~2n与平坦面的连接部分的任一者中,均优选为满足从任意1点偏离平均间距的1/10的点中的切平面相对于任意1点中的切平面的倾斜角为60°以内的关系。
图7是将本发明的另一态样的模具压抵在通过涂布而形成的积层体表面时的剖视示意图。图7所示的模具30具有多个凸部与平坦面31,且多个凸部与平坦面31的交界部33通过特定的弯曲面而连结。也就是说,在平坦面31与凸部32n的连接部分中,也满足从任意1点偏离平均间距的1/10的点中的切平面相对于任意1点中的切平面的倾斜角为60°以内的关系。也就是说,交界部33变得平缓。
如果将图7所示的模具30压抵在积层体20,那么从凸部32n的顶部朝向外周部施加的力F1与施加至交界部33附近的力F3的任一者均不应力集中。因此,构成各层的材料沿着模具30的主面顺利地扩散。其结果,能够避免在模具10与积层体20之间产生空隙,并且能够使积层体20的各层的厚度在面内方向均匀。
在模具30中,使平坦面31与多个凸部的交界部33平缓,能够通过同时满足构成凸部的特定的弯曲部具有至少1个以上的反曲部pin、及将反曲部pin中最靠平坦面31侧的第1反曲部p1in与平坦面31连接的曲面向下凸而实现。反曲部pin为凸部的截面中的反曲点的集合体,为从向上凸的曲面变更为向下凸的曲面的部分,或从向下凸的曲面变更为向上凸的曲面的部分。如果俯视反曲部pin,那么形成为沿着凸部32n的线状。
从第1反曲部p1in至平坦面31为止的最接近距离优选为多个凸部的平均间距P的1/10以上,更优选为1/5以上。所谓最接近距离是指俯视凸部32n时的第1反曲部p11n与平坦面31间的宽度中宽度最窄的部分的距离。如果从第1反曲部p1in至平坦面31为止的最接近距离为多个凸部的平均间距P的1/10以上,那么能够使交界部33的倾斜更平缓。
另外,如果使模具30的交界部33平缓,那么在使用模具30制作的被转印物上以真空成膜法形成层时,以真空成膜法形成的层反映被转印物的形状的反映性提高。
图8是在图7所示的转印物上以真空成膜法形成层的情况下的剖视示意图。图7所示的模具30中,平坦面31与凸部32n的交界部33平缓。因此,使用模具30而形成在积层体20的最表面的弯曲面20A的交界部23A也平缓。形状急剧变化的部分一般来说多为真空成膜时的成膜粒子的分散大幅变化。相对于此,如果包含交界部23A的弯曲面20A的形状平缓,那么成膜粒子的分散不大幅变化,能够形成均匀的层。图8所示的转印物是积层体20的主面(最表面)20A较为平缓。因此,所真空成膜的层26的外表面26B能够充分地反映主面20A的形状。此处,所谓「充分地反映」是指不需要完全反映压模步骤中所形成的形状。如果构成所真空成膜的层26的外表面26B的凸部的平均间距与构成主面20A的凸部的平均间距相比为±10%以内,且构成所真空成膜的层26的外表面26B的凸部的平均高度与构成主面20A的凸部的平均高度相比为±10%以内,那么可谓所真空成膜的层26的外表面26B充分地反映主面20A的形状。此处言及的平均间距的测定能够应用所述平均间距P的测定方法。另外,平均高度的测定能够应用所述平均高度H的测定方法。
在所真空成膜的层26为电极的情况下,无须成为外表面26B充分地反映主面20A的形状的形状。在该情况下,也由于主面20A平缓,所以层26的膜厚不会变薄或被切断。
作为确认弯曲面22B或外表面26B的形状的方法,可列举利用扫描式电子显微镜(SEM)或穿透式电子显微镜(TEM)的截面观察,或在将被覆观察面的层去除之后通过三维电子显微镜或AFM而观察的方法。
返回至图1,主面10A中的平坦面1a~1n所占的面积率优选为5~50%,更优选为5%~30%。如果主面10A中的平坦面1a~1n的面积率为5%以上,那么在使用该模具制作的有机发光二极管中,能够使用来取出表面等离子的凹凸的纵横比变小。另一方面,如果主面10A中的平坦面1a~1n的面积率为50%以下,那么在使用该模具制作的有机发光二极管中,能够抑制表面等离子被平坦面捕获。
图9是将本发明的一态样的模具通过连接邻接的凸部的中心间的面而切断的剖视示意图。更具体来说,是在将图1中的邻接的凸部的中心点连接的平面切断的剖视图。图9中的虚线为凸部2a~2n的近似曲线。近似曲线能够通过将凸部2a~2n的中心点2Aa~2An设为顶点以正态分布近似而获得。凸部2a~2n与棱线部4的交界为近似曲线。邻接的凸部通过棱线部4而连结。比近似曲线靠中心点2Aa~2An侧为凸部2a~2n,它的相反侧为棱线部4。
优选为,棱线部4与凸部2a~2n的连接部、及棱线部4与平坦面1a~1n的连接部以满足特定的弯曲面的条件的方式连结。通过将这些连接部以满足特定的弯曲面的条件的方式连结,能够使将模具10压抵在积层体时所产生的力更均匀地分散。也就是说,能够抑制构成模具10压抵的积层体的层被切断。
另外,如图9所示,优选为,棱线部4的至少一部分存在于比将棱线部4连接的凸部2n靠平坦面1n侧。也就是说,优选为,棱线部4的最接近平坦面1n的部分的距平坦面1n的高度h低于将棱线部4连接的凸部2n的距平坦面1n的高度H。
图13是从相对于平坦面垂直的方向俯视本实施形态的模具的主要部分的图。如果棱线部4的高度h低于凸部2n的高度H,那么在将模具压抵在被转印物时,经由该部分而将介置在模具与被转印物之间的空气去除(图13的箭头)。也就是说,能够避免空气混入至被转印物,从而进行均匀的转印。
另外,如图13所示,于在从相对于平坦面1n垂直的方向的俯视下,多个凸部2a~2n的顶部位于构成蜂巢晶格(六方晶格)的六边形的顶点的情况下,将模具压抵在被转印物时的树脂等的扩散变得均等,能够对被转印物均等地施加压力。如果能够均匀地施加压力,那么例如即便在被转印物为薄层的情况下也可避免层被切断,或层厚变得极薄。
另外,图9所示的棱线部4的最接近平坦面1n的部分的距平坦面1n的高度h,相对于将棱线部4连接的凸部2n的距平坦面1n的高度H而优选为50%~90%,更优选为60~85%。如果棱线部4的高度h过低那么模具的强度降低,如果棱线部4的高度h过高那么空气的逃逸路径变少。
至此为止,以图1的模具10为例对本发明的一实施形态进行了说明,但模具的形状并不限定于该构成。
图10是本发明的另一态样的模具的立体示意图。图10所示的模具40是凸部42a~42n彼此相互隔开配置,且包含1个平坦面41的方面与所述模具10等不同。
此外,例如,也可为如图11的构成。图11是本发明的另一态样的模具的立体示意图。如图11所示,模具50具有多个凸部52a~52n、及多个平坦面51a~51n。图1所示的模具10与图11所示的模具50是凸部与平坦面的位置关系反转。也就是说,在模具50中,多个凸部52a~52n配设在由多个平坦面51a~51n中最邻接的平坦面包围的区域内。在图11中,如果将最邻接的平坦面的中心点连接那么描画俯视六边形,在它的中央的区域配设着凸部。即便在像模具50一样多个凸部52a~52n与平坦面51a~51n的位置关系反转的情况下,各凸部52a~52n也由特定的弯曲面而形成,所以在压抵模具50的压模步骤中能够抑制构成积层体的层被切断。
本发明的一态样的模具具有凸部,该凸部具有特定的弯曲面。因此,使用模具10制作的有机发光二极管不具有层厚较薄的部分或未形成层的部分,能够有效率地取出表面等离子。
「模具的制造方法」
模具能够使用电子束微影、机械式切削加工、激光微影、激光热微影、干涉曝光、缩小曝光、铝的阳极氧化法及利用粒子掩模的方法等来形成。其中,优选为使用利用粒子掩模的方法来制作模具。利用粒子掩模的方法是指在模具的母材的平坦面上形成粒子单层膜作为蚀刻掩模之后,进行蚀刻处理的方法。在利用粒子掩模的方法中,粒子正下方的母材未被蚀刻而成为凸部。
以下,对利用粒子掩模的方法的具体例进行说明。图14是示意性地表示模具的制造方法的图。
首先,在基体61上形成包含多个粒子M的单粒子膜蚀刻掩模62(图14(a))。在基体61上形成单粒子膜蚀刻掩模62的方法,例如能够使用利用所谓LB法(Langmuir-Blodgett法)的方案的方法。具体来说,形成单粒子膜蚀刻掩模62的方法具有:滴加步骤,将在溶剂中分散有粒子而成的分散液滴加至水槽内的液面;单粒子膜形成步骤,通过使溶剂挥发而形成包含粒子的单粒子膜F;及移行步骤,将单粒子膜F移取至基板上。以下对各步骤具体地进行说明。
(滴加步骤及单粒子膜形成步骤)
首先,在包含氯仿、甲醇、乙醇、甲基乙基酮等挥发性较高的溶剂中的1种以上的疏水性的有机溶剂中,添加表面为疏水性的粒子而制备分散液。另外,如图15所示准备水槽(槽)V,加入水W来作为用来使粒子在其液面上展开的液体(以下,有时也称为下层水)。
然后,将分散液滴加至下层水的液面(滴加步骤)。于是,作为分散介质的溶剂挥发,并且粒子在下层水的液面上以单层展开,而形成二维地最密填充的单粒子膜F(单粒子膜形成步骤)。
这样,在作为粒子而选择疏水性者的情况下,作为溶剂也必须选择疏水性者。另一方面,在该情况下,下层水必须为亲水性,通常,如上所述使用水。通过这样组合而如下所述推进粒子的自组装,形成二维地最密填充的单粒子膜F。但是,作为粒子及溶剂也可选择亲水性者,在该情况下,作为下层水,选择疏水性的液体。
(移行步骤)
如图15所示,将通过单粒子膜形成步骤而形成在液面上的单粒子膜F接着保持单层状态移取至作为蚀刻对象物的基体61上(移行步骤)。基体61既可为平面状,也可在一部分或全部包含曲面、倾斜、阶差等非平面形状。
单粒子膜F即便基体61不为平面也可一面维持二维的最密填充状态一面被覆基体表面。将单粒子膜F移取至基体61上的具体性的方法并不特别限制。例如,作为第1方法,也可使疏水性的基体61一面保持相对于单粒子膜F而大致平行的状态,一面从上方下降而接触在单粒子膜F,通过均为疏水性的单粒子膜F与基体61的亲和力而使单粒子膜F移行而移取至基体61。另外,作为第2方法,也可在形成单粒子膜F的前预先在水槽的下层水内在大致水平方向配置基体61,在液面上形成单粒子膜F之后使液面逐渐下降,由此将单粒子膜F移取至基体61上。根据这些方法,不使用特别的装置即可将单粒子膜F移取至基体61上。即便为更大面积的单粒子膜F,也可容易地维持它的二次的最密填充状态而移取至基体1上,就该方面来说优选为采用所谓LB槽法。
通过该移行步骤,而在基体61的一面即平坦面61a以大致单一层排列多个粒子M。也就是说,粒子M的单粒子膜F形成在平坦面61a上。
(蚀刻步骤)
这样形成的单粒子膜F是作为单粒子蚀刻掩模62而发挥功能。对将单粒子蚀刻掩模62设置在单面的基体61进行气相蚀刻而进行表面加工(蚀刻步骤)。
具体来说,如果开始气相蚀刻,那么首先如图14(b)所示,蚀刻气体穿过构成蚀刻掩模62的粒子M的间隙而到达至基体61的表面,在该部分形成槽。然后,在与各粒子M对应的位置分别出现圆柱63。在圆柱63之间形成槽部61m。槽部61m形成在通过最密填充而配置在正三角形上的3个粒子M的中央。因此,槽部61m以圆柱63为中心而位于正六边形的顶点。
构成单粒子膜蚀刻掩模62的粒子M并无特别限定,例如能够使用金粒子、胶体氧化硅粒子等。另外,蚀刻气体可使用一般所使用的气体。例如,能够使用Ar、SF6、F2、CF4、C4F8、C5F8、C2F6、C3F6、C4F6、CHF3、CH2F2、CH3F、C3F8、Cl2、CCl4、SiCl4、BCl2、BCl3、BC2、Br2、Br3、HBr、CBrF3、HCl、CH4、NH3、O2、H2、N2、CO、CO2等。
这些粒子M及蚀刻气体可配合所蚀刻的基体61而变更。例如,在作为构成单粒子膜蚀刻掩模62的粒子M而选择金粒子,且作为基体61而选择玻璃基板并将这些组合的情况下,如果蚀刻气体使用CF4、CHF3等与玻璃具有反应性的气体,那么金粒子的蚀刻速度相对性地变慢,玻璃基板被选择性地蚀刻。
如图1、图10及图11所示的各种形状的模具通过使干式蚀刻条件变化,能够获得所期望的形状。另外,为了使凸部的表面形状更平缓,也可一并使用湿式蚀刻。
作为干式蚀刻的各条件,可列举构成粒子掩模的粒子的材质、原板的材质、蚀刻气体的种类、偏压功率、电源功率、气体的流量及压力、蚀刻时间等。平坦面能够通过提高初始的蚀刻气体的流量并逐渐降低流量而获得。另外,在像图1所示的模具10一样残留棱线部的情况下,能够通过提高使用在粒子掩模的粒子的硬度而获得。
凸部的平均间距等能够通过变更所使用的粒子的粒径而自由地变更。另外,在利用粒子单层膜形成非周期构造的情况下,能够通过使用粒径不同的多个粒子而制作。
(奇数次转印步骤)
接着,将图14(b)所示的基体61进行奇数次转印。通过奇数次转印而获得图14(c)所示的转印体71。具体来说,首先,将所制作的基体61利用树脂转印。在所获得的树脂转印品的表面,通过电铸等而被覆Ni等金属镀敷。通过被覆金属镀敷而提高转印体71的硬度,从而能够进行下述的形状调整等。
基体61的圆柱63的顶部由于被粒子M被覆所以为平坦面。因此,在转印体71中在与基体61的圆柱63对应的位置形成平坦面71n。另外,在转印体71中在与基体61的槽部61m对应的位置形成凸部72n。因此,凸部72以平坦面71n为中央而位于正六边形的顶点。也就是说,获得与图1对应的形状。
(形状调整步骤)
然而,有未在转印体71的表面形成特定的弯曲面的情况。例如,有在凸部72n的顶部形成角部72a的情况。角部72a是不满足特定的弯曲面的部分。因此,将角部72a去除而使凸部72n的外表面为特定的弯曲面。进一步的蚀刻既可利用湿式蚀刻进行,也可利用干式蚀刻进行。以下,对干式蚀刻的情况具体地进行说明。
为了将角部72a去除,如图14(d)所示,对转印体71照射通过等离子蚀刻装置而产生的等离子P来进行物理蚀刻。
物理蚀刻与蚀刻步骤中所使用的反应性蚀刻不同。反应性蚀刻是通过等离子化的化学种与转印体71反应而推进蚀刻。相对于此,物理蚀刻是通过等离子化的化学种与转印体71冲突的物理力而蚀刻。因此,物理蚀刻是在等离子化的化学种冲突的机率较高的部分与机率较低的部分蚀刻速度存在不均,与反应性蚀刻相比具有蚀刻的各向异性。物理蚀刻是与灰化处理类似的处理。
在等离子蚀刻装置中,在上部电极与下部电极之间利用等离子化的化学种。具体来说,将低电位的下部电极与转印体71电连接而使转印体71带电。在上部电极与下部电极之间等离子化的化学种被低电位的转印体71吸引而朝向转印体71以高速冲突。
此时,具有如下性质,即,如果在带电的转印体71存在像角部72a一样的尖锐的部分,那么电荷集中在该部分。因此,等离子化的化学种大多被尖锐的部分吸引。也就是说,尖锐的部分比其它部分与等离子化的化学种冲突的机率提高。如果与等离子化的化学种的冲突机率提高,那么该部分比其它部分更快地被蚀刻。也就是说,凸部72的角部72a慢慢被削除,而形成具有特定的弯曲面的凸部2n(图14(e))。
作为用在物理蚀刻的蚀刻气体,例如,能够使用氩等稀有气体、氧等。这些气体缺乏反应性而推进物理蚀刻。
另外,作为用在物理蚀刻的蚀刻气体,也可使用具有反应性的蚀刻气体。例如,能够使用CF4、CHF3等具有反应性的气体。在该情况下,以比离子种的化学反应性而利用物理冲突的蚀刻变得更显著的方式调整蚀刻条件。例如,以上部电极与下部电极间的电位差变大的方式调整蚀刻条件。如果上部电极与下部电极间的电位差变大,那么等离子化的化学种的冲突速度提高,物理蚀刻的效果比反应性蚀刻的效果变得更显著。
优选为,物理蚀刻使用氩或氧在低压高偏压下进行。具体性的条件根据装置而不同,所以无法一概决定,例如,在使用感应耦合型等离子(ICP)进行干式蚀刻的情况下,优选为以0.5~1.0Pa的压力施加0.5~1.5W/cm2的偏压。即便在使用其它干式蚀刻气体的情况下,也不会较大地脱离所述范围,但优选为缩短处理时间。其原因在于,存在蚀刻的速度较快,而角部62a以设想以上被蚀刻的情况。
至此为止,仅言及了角部72a,例如,也存在也在邻接的凸部72n间的棱线部(参照图1、图9)形成尖锐的部分的情况。即便在该情况下,通过物理蚀刻也可而与角部72a同时地将棱线部的尖锐的部分去除。
(复制步骤)
利用所述的方法制作的模具既可直接作为模具使用,也可将以所制作的模具作为原版而制作的复制品作为实际使用的模具而使用。复制能够通过将所制作的模具转印偶数次而制作。具体来说,首先,将所制作的模具利用树脂转印。在所获得的奇数次转印体的表面,通过电铸等而被覆Ni等的金属镀敷。通过被覆金属镀敷而提高奇数次转印体的硬度,能够进行进一步的转印。然后,将奇数次转印体进而转印而制作偶数次转印体。偶数次转印体成为与所制作的模具相同的形状。最后,在偶数次转印体的表面,通过电铸等而镀敷Ni等金属,由此完成模具的复制。
另外,图7所示的多个凸部32n与平坦面31的交界部33也通过特定的弯曲面而连结的模具30可利用来下的方法制作。
例如,作为第一个方法,具有在所述的蚀刻步骤与奇数次转印步骤之间实施物理蚀刻的方法。通过在蚀刻步骤与奇数次转印步骤之间实施物理蚀刻,而圆柱63的顶部变得平缓,转印体71n的凹部的形状变得平缓。
另外,作为其它方法,具有在复制步骤中的转印过程中实施物理蚀刻的方法。通过进行物理蚀刻,能够使在转印的后成为凸部的部分的形状平缓。
「有机发光二极管」
图12是本发明的一态样的有机发光二极管元件100的剖视示意图。有机发光二极管元件100依序具备基体110、第1电极120、包含发光层133的有机半导体层130、及第2电极140。
图12所示的有机半导体层130除了发光层133以外,还在第1电极120与发光层133之间具有电洞注入层131、电洞传输层132,且在发光层133与第2电极140之间具备电子传输层134、电子注入层135。电洞注入层131、电洞传输层132、电子传输层134、电子注入层135的各者并非必须具备,也可不具备。本发明的有机发光二极管元件100在不损及本发明的效果的范围内,也可进而具备其它层。
有机发光二极管的第1电极120与第2电极140对有机半导体层130施加电压。当对第1电极120与第2电极140之间施加电压时,对发光层133注入电子与电洞,这些耦合而产生光。所产生的光直接透过第1电极120而取出至元件外部,或者在第2电极140反射一次后取出至元件外部。
第2电极140具有在发光层133侧的表面140A二维地配置有多个凸部142a~142n的二维构造。二维构造与所述的模具相同,既可为周期性,也可为非周期性。
多个凸部142a~142n的平均间距为50nm~5μm,优选为50nm~500nm。平均间距可利用与模具中的平均间距相同的方法求出。如果凸部142a~142n的平均间距为该范围内,那么能够将在作为金属电极的第2电极的表面140A以表面等离子的形式被捕获的能量有效率地辐射,从而作为光取出。
多个凸部142a~142n的平均纵横比为0.01~1,优选为0.05~0.5。平均纵横比能够利用与模具中的平均纵横比相同的方法求出。如果第2电极140的发光层侧的表面中的凸部142a~142n的平均纵横比为该范围内,那么能够将在作为金属电极的第2电极的表面140A以表面等离子的方式被捕获的能量有效率地辐射,从而作为光取出。
表面等离子的捕获在如以下的过程中产生。在在发光层133从发光分子发光时,在发光点的极其附近产生近场光。由于发光层133与第2电极140的距离非常近,所以近场光在第2电极140的表面转换为传播型的表面等离子的能量。
金属表面的传播型表面等离子是通过入射的电磁波(近场光等)而产生的从由电子的疏密波伴随表面电磁场者。在存在于平坦的金属表面的表面等离子的情况下,表面等离子的分散曲线与光(空间传播光)的分散直线不交叉。因此,无法将表面等离子的能量作为光取出。相对于此,如果在金属表面具有二维周期构造,那么通过二维周期构造而绕射的表面等离子的分散曲线与空间传播光的分散曲线交叉。其结果,能够将表面等离子的能量作为辐射光取出至元件的外部。
这样,如果设置着二维周期构造,那么取出以表面等离子的形式失去的光的能量。所取出的能量作为空间传播光从第2电极140的表面辐射。此时,从第2电极140辐射的光的指向性较高,它的大部分朝向取出面。因此,从取出面出射高强度的光,从而取出效率提高。
多个凸部142a~142n中80%以上具备特定的弯曲面。特定的弯曲面与模具中的特定的弯曲面相同地定义。
在第2电极的表面140A,在多个凸部142a~142n之间形成有平坦面141。平坦面141所占的面积率优选为5~50%,更优选为5%~30%。如果第2电极的表面140A中的平坦面141的面积率为5%以上,那么能够减小用来取出表面等离子的凹凸的纵横比。另一方面,如果第2电极的表面140A中的平坦面141的面积率为50%以下,那么能够将被第2电极的表面140A捕获的表面等离子有效率地转换为光。
第2电极140优选为如具有复介电常数的实部的绝对值较大的负的值的材料,且优选为选择对表面等离子的取出有利的等离子频率较高的金属材料。作为该材料,例如可列举金、银、铜、铝、镁等单体,或金与银的合金、银与铜的合金。如果考虑有机发光二极管的光取出,那么优选为在可见光区域全体具有共振频率的金属材料,特别优秀为使用银或铝。第2电极140也可为2层以上的积层构造。
第2电极140的厚度并不特别限定。例如为20~2000nm,优选为50~500nm。如果较20nm薄,那么反射率变低而正面亮度降低,如果较500nm厚,那么成膜时的热或由放射线所致的损伤、由膜应力所致的机械性损伤蓄积在有机发光层133等包括有机物的层。
有机半导体层130包含有机材料。在图12中,在有机半导体层130的发光层133与电子传输层134的界面、及电子传输层134与电子注入层135的界面形成有凹凸形状。该凹凸形状成为模具10的主面10A的相反形状。该凹凸形状未必需要形成在有机半导体层130的发光层133与电子传输层134的界面、及电子传输层134与电子注入层135的界面。将在下文在制造有机发光二极管的方法中叙述详细情况,凹凸形状只要形成在构成有机半导体层的任一层的第2电极140侧的面即可。与形成着凹凸形状的层相比,第2电极140侧的层具有全部反映凹凸形状的形状。
发光层133包括有机发光材料。作为有机发光材料,例如可列举三[1-苯基异喹啉-C2,N]铱(III)(Ir(piq)3)、1,4-双[4-(N,N-二苯氨基苯乙烯基苯)](DPAVB)、双[2-(2-苯并恶唑基)苯酚]锌(II)(ZnPBO)等色素化合物。另外,也可使用将萤光性色素化合物或磷光发光性材料掺杂至其它物质(主体材料)而成的物质。在该情况下,作为主体材料,可列举电洞传输材料、电子传输材料等。
作为构成电洞注入层131、电洞传输层132、电子传输层134及电子注入层135的材质,分别通常使用有机材料。
例如,作为构成电洞注入层131的材质(电洞注入材料),例如可列举4,4',4”-三[2-萘基苯基氨基]三苯基胺(2-TNATA)等化合物等。
作为构成电洞传输层132的材质(电洞传输材料),例如可列举N,N'-二苯基-N,N'-双(1-萘基)-(1,1'-联苯)-4,4'-二胺(NPD)、酞菁铜(CuPc)、N,N'-二苯-N,N'-双(间-甲基苯基)氨基联苯(TPD)等芳香族胺化合物等。
作为构成电子传输层134的材质(电子传输材料)及构成电子注入层135的材质(电子注入材料),例如可列举2,5-双(1-萘基)-1,3,4-二唑(BND)、2-(4-第三丁基苯基)-5-(4-联苯)-1,3,4-二唑(PBD)等二唑系化合物、三(8-喹啉根基)铝(Alq)等金属错合物系化合物等。
包含发光层133的有机半导体层的整体的厚度通常为30~500nm。
第1电极120使用透过可见光的透明导电体。
构成第1电极120的透明导电体并不特别限定,作为透明导电材料可使用公知的材料。例如,可列举氧化铟锡(Indium Tin Oxide(ITO))、氧化铟锌(Indium Zinc Oxide(IZO))、氧化锌(Zinc Oxide(ZnO))、氧化锌锡(Zinc Tin Oxide(ZTO))等。第1电极120的厚度通常为50~500nm。
基体110使用透过可见光的透明体。作为构成基体110的材质,既可为无机材料也可为有机材料,也可为它们的组合。作为无机材料,例如可列举石英玻璃、无碱玻璃、白板玻璃等各种玻璃、云母等透明无机矿物等。作为有机材料,可列举环烯系膜、聚酯系膜等树脂膜、在该树脂膜中混入有纤维素奈米纤维等微细纤维而成的纤维强化塑胶素材等。
虽也根据用途,但一般来说基体110使用可见光透过率较高者。使用如下者,即,透过率在可见光的范围(波长380nm~800nm)未在光谱赋予偏倚而为透过率70%以上,优选为80%以上,更优选为90%以上。
构成有机发光二极管100的各层的厚度能够通过光谱式椭圆仪、接触式阶差计、AFM等而测定。
「有机发光二极管的制造方法」
本发明的一态样的有机发光二极管的制造方法是于在基体上具有透明的第1电极的带电极的基体的形成着第1电极的面,通过涂布步骤与其后的真空成膜步骤而形成包含发光层的有机半导体层与第2电极的有机发光二极管的制造方法。在涂布步骤与真空成膜步骤之间,具有将所述模具压抵在涂布步骤所形成的涂布层的最外表面,而在涂布层的最外表面形成模具的主面的形状的反转形状的压模步骤。
<带电极的基体的准备步骤>
带电极的基体是在透明的基体上形成透明的第1电极。基体及第1电极可使用所述者。
在基体上形成第1电极的方法能够使用公知的方法。例如,能够将ITO等透明电极用材料通过溅镀而形成在基体上。另外,也可购入市售的带电极的基体。
<涂布步骤>
在涂布步骤中,通过涂布而形成构成有机半导体层的层中的一部分层、或所有层。一般来说,在涂布步骤中必须以不侵入至前步骤为止已经成膜的各层的方式选择涂布液的溶剂,所以通过涂布而成膜的层的数量越增加越难以选择适当的溶剂。因此,在涂布步骤中,优选为形成至构成有机半导体层的层中的发光层为止。
涂布法可使用公知的方法,例如能够使用旋转涂布、棒式涂布、狭缝式涂布、模嘴涂布、喷涂、喷墨法等。涂布法无须使积层时的环境为真空,不需要大规模的设备。另外,由于不需要抽真空等时间,所以能够使制造有机发光二极管的产出量提高。
<压模步骤>
压模步骤是通过所谓压印法而形成凹凸形状的方法。如果将模具压抵在涂布步骤中所形成的涂布层,那么构成涂布层的涂布液沿着模具的形状而追随。涂布液由于具有能够维持形状的程度的粘度,所以在将模具卸除的后也维持它的形状。
另外,即便在涂布液干燥、蒸发之后,在形成成膜层的材料存在玻璃转移点的情况下,也能够通过在将成膜层加热至玻璃转移点以上的状态下压抵模具而赋予形状。
在压模步骤中,将本发明的一态样的模具压抵在在涂布步骤所形成的涂布层的最外层。所谓最外层是指涂布步骤中所形成的最后的层,且是在涂布步骤结束的阶段距基体最远的层。例如,在利用涂布形成至图12的发光层133为止的情况下,将模具压抵在发光层133的第2电极140侧的面而转印模具的反转形状。
如上所述,本发明的一态样的模具具有多个凸部及平坦面,这些多个凸部具有特定的弯曲面。因此,在将模具压抵在发光层133时,施加至发光层133的力沿着特定的弯曲面而分散。其结果,能够避免发光层133的层厚变得极薄的情况或发光层133被切断的情况等。
<真空成膜步骤>
在真空成膜步骤中,通过真空成膜法而形成构成有机半导体层的层中未在涂布步骤形成的层及第2电极。
作为真空成膜法,可使用真空蒸镀法、溅镀法、CVD(chemical vapor deposition,化学气相成长法)等。为了减少对有机层的损伤,优选为使用真空蒸镀法作为真空成膜法。
真空成膜法与涂布法比较反映基底的形状的反映性较高。因此,在压模步骤中形成在涂布层的最外层的凸部与平坦面的形状也反映在积层在涂布层的最外层上部的层。
在通过压抵模具而形成在涂布层的最外层的凹部中,优选为凹部与平坦面利用特定的弯曲面而连结。也就是说,优选为凹部与平坦面的交界平缓。能够更加抑制通过真空成膜而形成的层的层厚不均匀。
通过在涂布层的最外层形成所述的凹部与平坦面,而在第2电极的发光层侧的面如图12所示形成与涂布层的最外层反转的形状。该形状为反映压模步骤中压抵的模具的形状的形状。
在本发明的一态样的有机发光二极管的制造方法中,由于具有使用具有特定形状的模具的压模步骤,所以能够在第2电极的发光层侧简单地形成所期望的凹凸。利用该方法制造的有机发光二极管能够取出表面等离子,从而能够获得较高的发光特性。
[符号的说明]
10、30、40、50 模具
10A 主面
1a~1n、41、51a~51n 平坦面
2a~2n、32n、42a~42n、52a~52n 凸部
2Aa~2An 中心点
1Aa~1An 中心点
2B 弯曲面
20 积层体
21 第1层
22 第2层
23 第3层
26 层
26B 外表面
3、33 交界部
4 棱线部
100 有机发光二极管
110 基体
120 第1电极
130 有机半导体层
131 电洞注入层
132 电洞传输层
133 发光层
134 电子传输层
135 电子注入层
140 第2电极
142a~142n 凸部

Claims (10)

1.一种模具,在主面具有平坦面及多个凸部,
所述多个凸部的平均间距为50nm~5μm,所述多个凸部的平均纵横比为0.01~1,
所述多个凸部中80%以上具有特定的弯曲面,
所述特定的弯曲面在将所述特定的弯曲面的任意的点设为第1点,且将自所述第1点仅偏离所述平均间距的1/10的点设为第2点时,
与所述第2点相接的第2切平面相对于与所述第1点相接的第1切平面的倾斜角为60°以内。
2.根据权利要求1所述的模具,其中所述主面中的所述平坦面所占的面积率为5~50%。
3.根据权利要求1或2所述的模具,其中所述平坦面与具有所述特定的弯曲面的凸部以满足所述特定的弯曲面的条件的方式连结。
4.根据权利要求3所述的模具,其中构成所述多个凸部的所述特定的弯曲面具有至少1个以上的反曲部,
所述反曲部中自最接近所述平坦面的第1反曲部至所述平坦面为止的最接近距离为所述多个凸部的平均间距的1/10以上。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的模具,其中所述多个凸部形成蜂巢晶格,
在自相对于所述平坦面而垂直的方向的俯视下,所述多个凸部的顶部位于构成所述蜂巢晶格的六边形的顶点。
6.根据权利要求5所述的模具,其中位于所述六边形的顶点的凸部在与位于所述六边形的邻接的顶点的凸部之间具有棱线部,
所述棱线部的至少一部分存在于比将所述棱线部连接的凸部靠所述平坦面侧。
7.根据权利要求6所述的模具,其中所述棱线部的最接近所述平坦面的部分距所述平坦面的高度,相对于将所述棱线部连接的凸部距所述平坦面的高度为50%~90%。
8.一种有机发光二极管的制造方法,其特征在于,通过涂布步骤与其后的真空成膜步骤而于在基体上具有透明的第1电极的带电极的基体的形成着所述第1电极的面,形成包含发光层的有机半导体层及第2电极,且
在所述涂布步骤与所述真空成膜步骤之间具有压模步骤,该压模步骤将根据权利要求1至7中任一项所述的模具压抵在所述涂布步骤中所形成的涂布层的最外表面,而将所述模具的主面的形状的反转形状形成在所述涂布层的最外表面。
9.一种有机发光二极管,其特征在于依序具有基体、透明的第1电极、包含发光层的有机半导体层、及第2电极,
所述第2电极的所述有机半导体层侧的面具有平坦面、及自所述平坦面朝向所述基体突出的多个凸部,
所述多个凸部的平均间距为50nm~5μm,所述多个凸部的平均纵横比为0.01~1,
所述多个凸部中80%以上具有特定的弯曲面,
所述特定的弯曲面在将所述特定的弯曲面的任意的点设为第1点,且将自所述第1点朝向所述凸部的中心点仅偏离所述平均间距的1/10的点设为第2点时,
与所述第2点相接的第2切平面相对于与所述第1点相接的第1切平面的倾斜角为60°以内。
10.根据权利要求9所述的有机发光二极管,其中所述第2电极的所述有机半导体层侧的面中的所述平坦面所占的面积率为5~50%。
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