JP2014082024A - Organic light emitting element and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: an organic light emitting element high in life and reliability, by solving such problems as mass productivity and easiness in manufacturing, by improving light extraction efficiency of a surface light emitting element in which an OLED is used, and by improving yield; and a method for manufacturing the organic light emitting element.SOLUTION: An organic light emitting element includes a first transparent electrode, an organic thin film layer and a second transparent electrode which are sequentially laminated on a light emitting element substrate, and a reflective mirror layer on the outermost surface on a side opposite to a light extraction surface. The light emitting element substrate is provided with a transparent support substrate and a high refractive index layer arranged between the support substrate and the transparent electrode and having one or two or more layers having a refractive index higher than that of the support substrate, and the high refractive index layer scatters light incident from the transparent electrode side.

Description

本発明は、有機発光素子とその製造方法に関する。   The present invention relates to an organic light emitting device and a method for manufacturing the same.

近年、平板型ディスプレイの開発が盛んに行われているが、このような平板型ディスプレイに用いられる発光素子である面発光素子の代表的なものとして、有機エレクトロルミネッセンス素子(OLED)が挙げられる。OLEDは、固体蛍光性物質の電界発光を利用した発光素子であるが、屈折率の異なる材料の積層構造を有しているため、界面での反射の影響により、外部への光の放射効率(光の取り出し効率)が低いという問題点を抱えている。   In recent years, flat panel displays have been actively developed. As a typical example of a surface light emitting element that is a light emitting element used in such a flat panel display, an organic electroluminescence element (OLED) can be given. An OLED is a light-emitting element that uses electroluminescence of a solid fluorescent substance, but has a laminated structure of materials having different refractive indexes, and therefore, due to the influence of reflection at the interface, the radiation efficiency of light to the outside ( There is a problem that the light extraction efficiency is low.

簡便な計算で光の取り出し効率を算出した場合、各層に閉じ込められて外部に取り出せない光と外部に放射される光の割合は、透明電極や有機薄膜層に閉じ込められて取り出せない導波光として約45%で、基板内に閉じ込められて取り出せない基板導波光として約35%であることから、発光した光のうちわずか20%程度の光しか外部へ取り出すことができないことがわかる。同様の結果が、例えば、非特許文献1にも記載されている。   When the light extraction efficiency is calculated by simple calculation, the ratio of the light that is confined in each layer and cannot be extracted to the outside and the ratio of the light that is radiated to the outside is approximately as guided light that is confined in the transparent electrode or organic thin film layer and cannot be extracted. 45%, which is about 35% of the waveguide light that is confined in the substrate and cannot be extracted, it can be seen that only about 20% of the emitted light can be extracted to the outside. Similar results are described in Non-Patent Document 1, for example.

そこで、OLEDの基板に光の出射角度を変換する手段等を設けることで、上述した問題点の解決を図る例が数多く提案されている。具体的には、基板上に回折格子構造を作製して特定波長の光に対して反射を防止し、取り出し効率を高めようとするものや、基板表面にレンズ構造を導入して同様の効果を期待するものなどがあげられる。これらの手法は、取り出し効率の向上には一定の効果が見られるものの、複雑な微細構造を積極的に作る必要があるため、製造工程上、現実的な適用が困難である。   Thus, many examples have been proposed to solve the above-described problems by providing means for converting the light emission angle on the substrate of the OLED. Specifically, a diffraction grating structure is produced on a substrate to prevent reflection with respect to light of a specific wavelength, and a similar effect can be obtained by introducing a lens structure on the substrate surface to improve the extraction efficiency. What you expect. Although these techniques have a certain effect in improving the extraction efficiency, it is necessary to actively create a complicated fine structure, and thus it is difficult to apply them practically in the manufacturing process.

これに対して、例えば、特許文献1では、透明導電膜と同程度の屈折率を有する特殊なガラス基材を用いることで薄膜導波光を消失させ、取り出し効率を向上させることが提案されている。基板の有機薄膜層とは反対側の光の出射側にレンズなどの構造物を設けた場合、薄膜導波光は依然層内にとどまっており、取り出すことができないが、特許文献1のような方式を用いることで薄膜導波光をも取り出すことができる点で、メリットがある。ただし、特許文献1で用いられているような特殊な高屈折率基板を工業的に量産するためには、非常に高いコストがかかり、実用化が困難である。   On the other hand, for example, Patent Document 1 proposes to use a special glass base material having a refractive index comparable to that of the transparent conductive film to eliminate the thin-film guided light and improve the extraction efficiency. . When a structure such as a lens is provided on the light emission side opposite to the organic thin film layer of the substrate, the thin film guided light remains in the layer and cannot be extracted. There is an advantage in that it is possible to take out the thin-film guided light. However, in order to industrially mass-produce special high refractive index substrates as used in Patent Document 1, it is very expensive and difficult to put into practical use.

また、薄膜導波光を低減させるための別の方法としては、基板と透明導電膜(ITO(Indium Tin Oxide)など)との間に回折格子や散乱構造により屈折角を変更できるような構造物を形成・挿入する方法が考えられる。このような場合には、基板上の構造物に追従するように直接透明電極膜を製膜することは困難なため、透明電極と同等の屈折率を有する材料を用いて基材表面を平坦化する必要性が生じる。   As another method for reducing the thin-film guided light, a structure in which the refraction angle can be changed between the substrate and the transparent conductive film (ITO (Indium Tin Oxide), etc.) by a diffraction grating or a scattering structure is used. A method of forming and inserting is conceivable. In such a case, it is difficult to directly form a transparent electrode film so as to follow the structure on the substrate, so the surface of the base material is flattened using a material having a refractive index equivalent to that of the transparent electrode. Need to do.

例えば、特許文献2では、無機EL素子の基板として、ランダムな凹凸を有する基板上にSpin On Glass(SOG)材料を用いて基板表面を滑らかにして無機ELを作製することが提案されている。また、特許文献3では、表面粗さRa=0.01〜0.6μmの基板上に、Chemical Vapor Deposition(CVD)法を用いて高屈折率のSiNを0.4〜2μm製膜したものを基板材料として、有機EL素子を作製し、薄膜導波光を低減させ、光取りだし効率を向上させることが提案されている。   For example, Patent Document 2 proposes that an inorganic EL element is manufactured by using a spin-on-glass (SOG) material on a substrate having random unevenness as a substrate for an inorganic EL element, using a Spin On Glass (SOG) material. In Patent Document 3, a substrate having a surface roughness Ra = 0.01 to 0.6 μm is formed by depositing SiN having a high refractive index of 0.4 to 2 μm using a chemical vapor deposition (CVD) method. It has been proposed to produce an organic EL element as a substrate material, reduce thin-film guided light, and improve light extraction efficiency.

さらに、薄膜導波光の低減方法の別の方法として、例えば、特許文献4では、ITOと基板との間に、空気などの散乱性の成分を含む高屈折率ガラス層を形成することが提案されている。   Furthermore, as another method for reducing thin film guided light, for example, Patent Document 4 proposes forming a high refractive index glass layer containing a scattering component such as air between ITO and a substrate. ing.

しかし、前記特許文献2〜4に開示された発明は導波損失を改善させるための技術であり、プラズモン損失の対策に関するものでは無い。   However, the inventions disclosed in Patent Documents 2 to 4 are techniques for improving waveguide loss and are not related to measures against plasmon loss.

前記特許文献2〜4に開示された発明に対して、特許文献5には、有機層の厚さが250nmよりも厚く、好ましくは400〜500nmよりも厚い構造にすることで、反射電極と発光層の距離を離すことで、プラズモン損失を低減させようとしている。   In contrast to the inventions disclosed in Patent Documents 2 to 4, Patent Document 5 discloses that the thickness of the organic layer is greater than 250 nm, preferably greater than 400 to 500 nm. We are trying to reduce plasmon loss by separating the layers.

また、特許文献6乃至特許文献8では、透明電極で挟まれた素子と反射ミラーを組み合わせた構造で、反射光が直接全反射しない構造によって、プラズモン損失を低減させようとしている。 Further, in Patent Documents 6 to 8, an attempt is made to reduce plasmon loss by a structure in which an element sandwiched between transparent electrodes and a reflecting mirror are combined so that the reflected light is not totally reflected directly.

特開2009−238507号公報JP 2009-238507 A 特開平10−241856号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-241856 特開2003−297572号公報JP 2003-297572 A 国際公開第2009/017035号International Publication No. 2009/017035 特開2008−543074号公報JP 2008-543074 A 特開2011−233288号公報JP 2011-233288 A 特開2011−233289号公報JP 2011-233289 A 特開2011−243625号公報JP 2011-243625 A 特開2003−249353号公報JP 2003-249353 A

Advanced Material 6 491頁(1994)Advanced Material 6 page 491 (1994)

しかしながら、特許文献5に開示された反射電極までの距離を有機膜で広げる方法は、有機発光層や素子自体が、厚膜化する為、発光させるために必要な印加電圧が上昇してしまい実現的ではない。特許文献5に開示された発明では、 反射電極までの距離を広げるために素子として機能する有機材料を利用しているが、この方法では有機材料のキャリア移動度が高くかつ抵抗値が低くないと電圧上昇などにより素子効率が低下する。   However, the method of extending the distance to the reflective electrode disclosed in Patent Document 5 with an organic film is realized because the organic light emitting layer and the element itself are thickened, and the applied voltage required for light emission increases. Not right. In the invention disclosed in Patent Document 5, an organic material that functions as an element is used to increase the distance to the reflective electrode. However, in this method, the carrier mobility of the organic material is high and the resistance value is not low. The element efficiency decreases due to voltage increase or the like.

また、特許文献6乃至特許文献8には、透明電極を有機材料上に成膜する際の特別な対策は開示されていない。例えば、透過率の高いITO等の様な酸化金属やPEDOT等の高分子導電膜を成膜することは、有機薄膜層にダメージを与えるため現実的ではない。また、前記特許文献6及び7では、有機層上の透明電極を成膜する手法が不明確である。例えば、スパッタリング法等の一般的な手法では、有機層にダメージを与えてしまうため、素子特性を著しく劣化させてしまう。   Further, Patent Documents 6 to 8 do not disclose any special measures when forming a transparent electrode on an organic material. For example, it is not realistic to form a metal oxide film such as ITO with high transmittance or a polymer conductive film such as PEDOT because the organic thin film layer is damaged. In Patent Documents 6 and 7, it is unclear how to form a transparent electrode on the organic layer. For example, in a general method such as sputtering, the organic layer is damaged, so that the device characteristics are remarkably deteriorated.

さらに、特許文献9に記載の方法では、直流スパッタリング法によるダメージ低下の為の保護層として、高分子材料であるPEDOT:PSSやPANIをスピン・コートしているが、この方法では、上述した通り有機薄膜層にダメージを与えるため、現実的ではない。また、透明電極や有機材料に微粒子を分散させることは、素子を作製するうえで著しく歩留まりが悪くなるという問題がある。   Furthermore, in the method described in Patent Document 9, a polymer material PEDOT: PSS or PANI is spin-coated as a protective layer for reducing damage by the direct current sputtering method, but in this method, as described above, Since it damages the organic thin film layer, it is not realistic. Further, the dispersion of fine particles in a transparent electrode or an organic material has a problem that the yield is remarkably deteriorated in producing an element.

そこで、本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、量産性や製造の容易性などの上記問題を解決した上で、OLEDを用いた面発光素子の光の取り出し効率を改善するとともに、歩留まりを向上させ、寿命及び信頼性が高い有機発光素子及びその製造方法を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described present situation, and solves the above-described problems such as mass productivity and ease of manufacture, and improves the light extraction efficiency of a surface light emitting device using an OLED. An object of the present invention is to provide an organic light emitting device with improved yield and high lifetime and reliability and a method for manufacturing the same.

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、ガラス基板等の支持基板表面に、取り出し効率を高めるための光散乱機能を有するガラス層を形成し、このガラス層上に形成される第1透明電極との界面を平坦化する平坦化材料として、支持基板の屈折率以上の屈折率を有する低融点ガラスフリットを含むガラスペースト組成物を用いて発光素子基板を形成し、前記第1透明電極と対電極をなすように有機発光層を介して第2透明電極を形成し、光取り出し面と反対側の最表面に反射ミラー層を形成することにより、プラズモン損失を大幅に低減または抑制することができ、光取り出し損失を低減できることを見出した。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor formed a glass layer having a light scattering function for increasing the extraction efficiency on the surface of a support substrate such as a glass substrate, and on this glass layer. A light emitting element substrate is formed using a glass paste composition containing a low melting point glass frit having a refractive index equal to or higher than the refractive index of the support substrate as a planarizing material for planarizing the interface with the first transparent electrode to be formed, The second transparent electrode is formed through the organic light emitting layer so as to form a counter electrode with the first transparent electrode, and the reflection mirror layer is formed on the outermost surface opposite to the light extraction surface, thereby greatly reducing the plasmon loss. It has been found that it can be reduced or suppressed and light extraction loss can be reduced.

また、本発明者は、透明電極をイオンビームスパッタリング法や電子ビームプラズマ蒸着法等の高融点材料を昇華成膜可能な成膜方法を利用することによって、前記有機発光層へ与えるダメージを低減できることを見出し、前記有機発光層上へ直接前記第2透明電極を形成することに成功した。   In addition, the present inventor can reduce damage to the organic light emitting layer by using a film forming method capable of sublimating a high melting point material such as an ion beam sputtering method or an electron beam plasma deposition method for the transparent electrode. And succeeded in forming the second transparent electrode directly on the organic light emitting layer.

また、本発明者は、さらなる検討を重ねた結果、前記有機発光層と前記第2透明電極の間に保護層を形成することによって、前記昇華成膜可能な成膜方法を利用する場合における有機発光層へのダメージを完全に抑制できることを見出し、これらの知見に基づいて本発明を完成するに至った。   In addition, as a result of further studies, the inventor of the present invention uses an organic film forming method capable of forming a sublimation film by forming a protective layer between the organic light emitting layer and the second transparent electrode. It has been found that damage to the light emitting layer can be completely suppressed, and the present invention has been completed based on these findings.

すなわち、本発明のある観点によれば、第1透明電極と、有機薄膜層と、第2透明電極とが発光素子基板上に順次積層され、光取り出し面と反対側の最表面に反射ミラー層を有する有機発光素子であって、前記発光素子基板は、透明な支持基板と、前記支持基板と前記透明電極との間に配置され、前記支持基板の屈折率以上の屈折率を有する1または2以上の層とを有する高屈折率層と、を備え、前記高屈折率層は、前記透明電極側から入射した光を散乱させることを特徴とする、有機発光素子が提供される。   That is, according to an aspect of the present invention, the first transparent electrode, the organic thin film layer, and the second transparent electrode are sequentially stacked on the light emitting element substrate, and the reflection mirror layer is formed on the outermost surface opposite to the light extraction surface. The light-emitting element substrate is disposed between a transparent support substrate and the support substrate and the transparent electrode, and has a refractive index equal to or higher than the refractive index of the support substrate. And an organic light emitting device characterized in that the high refractive index layer scatters light incident from the transparent electrode side.

また、本発明の別の観点によれば、第1透明電極と、有機薄膜層と、第2透明電極とが発光素子基板上に順次積層され、光取り出し面と反対側の最表面に反射ミラー層とを有する有機発光素子であって、前記発光素子基板は、透明な支持基板と、前記支持基板と前記透明電極との間に配置され、前記支持基板の屈折率以上の屈折率を有する高屈折率層と、を備え、前記高屈折率層は、前記透明電極側から入射した光を散乱させる光散乱部と、前記透明電極と接する平坦面とを有し、前記高屈折率層内に存在する気泡の直径は、前記高屈折率層を構成する層のうち前記透明電極と隣接する層の厚みの1/10以下であり、前記気泡が前記透明電極と隣接する層内に占める割合は、前記透明電極と隣接する層の水平断面の全面積に対する前記気泡の水平断面の面積の割合で0.5%以下、かつ、前記透明電極と隣接する層の垂直断面の全面積に対する前記気泡の垂直断面の面積の割合で0.5%以下である、発光素子基板が提供される。   According to another aspect of the present invention, the first transparent electrode, the organic thin film layer, and the second transparent electrode are sequentially stacked on the light emitting element substrate, and the reflection mirror is disposed on the outermost surface opposite to the light extraction surface. An organic light emitting device having a layer, wherein the light emitting device substrate is disposed between a transparent support substrate and the support substrate and the transparent electrode, and has a refractive index equal to or higher than a refractive index of the support substrate. A refractive index layer, and the high refractive index layer has a light scattering portion for scattering light incident from the transparent electrode side, and a flat surface in contact with the transparent electrode, and the high refractive index layer The diameter of the bubble present is 1/10 or less of the thickness of the layer adjacent to the transparent electrode among the layers constituting the high refractive index layer, and the proportion of the bubbles in the layer adjacent to the transparent electrode is The bubbles for the entire area of the horizontal cross section of the layer adjacent to the transparent electrode The ratio of the area of the horizontal cross section is 0.5% or less, and the ratio of the area of the vertical cross section of the bubbles to the total area of the vertical cross section of the layer adjacent to the transparent electrode is 0.5% or less. Is provided.

前記各発光素子基板において、前記支持基板と前記高屈折率層との界面が、凹凸面であってもよい。   In each of the light emitting element substrates, the interface between the support substrate and the high refractive index layer may be an uneven surface.

この場合に、前記高屈折率層の膜厚が、前記凹凸面の平均表面粗さRaの30倍以上であることが好ましい。   In this case, it is preferable that the film thickness of the high refractive index layer is 30 times or more the average surface roughness Ra of the uneven surface.

また、前記高屈折率層の膜厚が、前記凹凸面の最大表面粗さRzの1.3倍以上であることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the film thickness of the said high refractive index layer is 1.3 times or more of the maximum surface roughness Rz of the said uneven surface.

また、前記高屈折率層の膜厚が、3μm以上100μm以下であることが好ましい。   The film thickness of the high refractive index layer is preferably 3 μm or more and 100 μm or less.

また、前記凹凸面の平均表面粗さRaが、0.7μm以上5μm以下であることが好ましい。   Moreover, it is preferable that average surface roughness Ra of the said uneven | corrugated surface is 0.7 micrometer or more and 5 micrometers or less.

また、前記凹凸面の凹凸の形状が、ピラミッド形状またはレンズ形状であってもよい。   Further, the uneven shape of the uneven surface may be a pyramid shape or a lens shape.

また、前記高屈折率層が、1層のみからなっていてもよい。   The high refractive index layer may consist of only one layer.

あるいは、前記高屈折率層が、前記支持基板と隣接し、前記光散乱部を有する光散乱層と、前記透明電極と隣接し、前記平坦面を有する平坦化層と、を少なくとも含む2以上の層からなっていてもよい。このとき、前記光散乱層が、ガラス材料と、前記ガラス材料と異なる屈折率を有する散乱物質とを含有していてもよい。   Alternatively, the high refractive index layer is adjacent to the support substrate and includes at least a light scattering layer having the light scattering portion, and a planarization layer adjacent to the transparent electrode and having the flat surface. It may consist of layers. At this time, the light scattering layer may contain a glass material and a scattering material having a refractive index different from that of the glass material.

また、前記支持基板と前記高屈折率層との界面に凹凸面を有さず、前記高屈折率層が、前記支持基板と隣接し、前記光散乱部を有する光散乱層と、前記透明電極と隣接し、前記平坦面を有する平坦化層と、を少なくとも含む2以上の層からなり、前記光散乱層が、ガラス材料と、前記ガラス材料と異なる屈折率を有する散乱物質とを含有していてもよい。   In addition, the light scattering layer that does not have an uneven surface at the interface between the support substrate and the high refractive index layer, the high refractive index layer is adjacent to the support substrate and has the light scattering portion, and the transparent electrode. The light scattering layer contains a glass material and a scattering material having a refractive index different from that of the glass material. May be.

また、前記第1透明電極及び前記第2透明電極は、それぞれ、ITO(Indium Tin Oxide)、酸化錫、酸化亜鉛、IZO(Indium Zinc Oxide)、AZO(Aluminum−doped Zinc Oxide)、またはGZO(Gallium−doped Zinc Oxide)の少なくともいずれか1種から構成されていることが好ましい。   The first transparent electrode and the second transparent electrode may be made of ITO (Indium Tin Oxide), tin oxide, zinc oxide, IZO (Indium Zinc Oxide), AZO (Aluminum-doped Zinc Oxide), or GZO (Gallium), respectively. -Doped Zinc Oxide) is preferable.

また、第二の透明電極の厚みは、屈折率、吸収係数、透過率や抵抗率等の物性値によっても最適な膜厚が異なるが、一般的なITO又はIZOを用いた場合、透明電極としての光学特性及び電気特性的を確保するために、30nm以上が好ましく、より好ましくは、100nm以上が好ましい。   The thickness of the second transparent electrode differs depending on the physical properties such as refractive index, absorption coefficient, transmittance and resistivity, but when using general ITO or IZO, the transparent electrode In order to ensure the optical characteristics and electrical characteristics, the thickness is preferably 30 nm or more, more preferably 100 nm or more.

また、前記有機発光層と前記第2透明電極の間には、保護層が形成されることが好ましい。   A protective layer is preferably formed between the organic light emitting layer and the second transparent electrode.

また、前記保護層は、正孔及び電子又は両方を注入又は輸送できる材料であり例えば、三酸化クロム(CrO)、三酸化モリブデン(MoO)、三酸化タングステン(WO)、五酸化バナジウム(V)、五酸化ニオブ(Nb)、五酸化タンタル(Ta)、酸化マグネシウム(MgO)の少なくともいずれか1種から構成されていることが好ましい。 The protective layer is a material capable of injecting or transporting holes and electrons, or both. For example, chromium trioxide (CrO 3 ), molybdenum trioxide (MoO 3 ), tungsten trioxide (WO 3 ), vanadium pentoxide. It is preferably composed of at least one of (V 2 O 5 ), niobium pentoxide (Nb 2 O 5 ), tantalum pentoxide (Ta 2 O 5 ), and magnesium oxide (MgO).

また、前記第2透明電極と前記反射ミラー層の間に、光透過性充填層が形成されていても良い。   In addition, a light-transmitting filling layer may be formed between the second transparent electrode and the reflection mirror layer.

また、前記光透過性充填層の厚みは、特に上限下限値に取り決めは無いが、20nm以上であることが好ましい。   Further, the thickness of the light-transmitting filling layer is not particularly limited to the upper and lower limit values, but is preferably 20 nm or more.

また、前記反射ミラー層は、金属材料で構成されていても良い。   The reflection mirror layer may be made of a metal material.

また、前記反射ミラー層は、誘電体多層膜で構成されていても良い。   The reflection mirror layer may be composed of a dielectric multilayer film.

また、本発明のさらに別の観点によれば、前述した有機発光素子の製造方法であって、透明な支持基板表面に光散乱機能を有するガラス層を形成し、前記支持基板の屈折率以上の屈折率を有する低融点ガラスフリットを含むガラスペースト組成物を用いて前記ガラス層の最表面を平坦化し、前記ガラス層の最表面に第1透明電極を形成し、前記第1透明電極上に有機発光層を形成し、前記有機発光層を介して前記第1透明電極と対電極をなすように第2透明電極を形成し、光取り出し面と反対側の最表面に反射ミラー層を形成すること、を含む、有機発光素子の製造方法が提供される。   According to still another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing an organic light emitting device as described above, wherein a glass layer having a light scattering function is formed on a transparent support substrate surface, and the refractive index of the support substrate is greater than or equal to the refractive index. A glass paste composition containing a low melting point glass frit having a refractive index is used to planarize the outermost surface of the glass layer, form a first transparent electrode on the outermost surface of the glass layer, and organically form the first transparent electrode. A light emitting layer is formed, a second transparent electrode is formed so as to form a counter electrode with the first transparent electrode via the organic light emitting layer, and a reflection mirror layer is formed on the outermost surface opposite to the light extraction surface. The manufacturing method of the organic light emitting element containing these is provided.

ここで、前記有機発光層を形成すること及び前記第2透明電極を形成することとの間に、保護層を形成する工程が更に含まれていても良い。   Here, a step of forming a protective layer may be further included between forming the organic light emitting layer and forming the second transparent electrode.

また、前記ガラス層の最表面を平坦化すること及び前記ガラス層の最表面に第1透明電極を形成することとの間に、前記第1透明電極よりも屈折率の高い材料を含む薄膜を形成することが更に含まれていても良い。   Further, a thin film containing a material having a refractive index higher than that of the first transparent electrode is formed between flattening the outermost surface of the glass layer and forming the first transparent electrode on the outermost surface of the glass layer. Further forming may be included.

また、前記第2透明電極を形成した後、前記第2透明電極と前記反射ミラー層との間に光透過性充填層を形成することが更に含まれていても良い。   Further, after forming the second transparent electrode, it may further include forming a light transmissive filling layer between the second transparent electrode and the reflection mirror layer.

また、本発明のさらに別の観点によれば、前記有機発光素子を備える、照明器具が提供される。   Moreover, according to another viewpoint of this invention, a lighting fixture provided with the said organic light emitting element is provided.

また、本発明のさらに別の観点によれば、前記有機発光素子を備える、表示装置用のバックライトが提供される。   Moreover, according to another viewpoint of this invention, the backlight for display apparatuses provided with the said organic light emitting element is provided.

また、本発明のさらに別の観点によれば、前記有機発光素子を備える、ディスプレイが提供される。   Moreover, according to another viewpoint of this invention, a display provided with the said organic light emitting element is provided.

本発明によれば、発光部分と反射層とを保護層によって離隔しているため素子特性を低下させることがない。また、反射層までの距離を広げる手法として、不活性ガス、真空、有機材料または、無機材料で充填することができるので、光学波長以上の距離を簡便に確保することができる。   According to the present invention, since the light emitting portion and the reflective layer are separated by the protective layer, the device characteristics are not deteriorated. In addition, as a method of increasing the distance to the reflective layer, it can be filled with an inert gas, a vacuum, an organic material, or an inorganic material, so that a distance longer than the optical wavelength can be easily ensured.

また、本発明によれば、保護層を介在させることによって有機発光層へのダメージを低減でき、イオンビームスパッタリング法や電子ビームプラズマ蒸着法、静電スプレー法等を用いて透明電極を成膜しても前記有機発光層にダメージを与えないので、素子特性を劣化させることはない。   Further, according to the present invention, damage to the organic light emitting layer can be reduced by interposing a protective layer, and a transparent electrode is formed by using an ion beam sputtering method, an electron beam plasma deposition method, an electrostatic spray method, or the like. However, since the organic light emitting layer is not damaged, the device characteristics are not deteriorated.

また、本発明によれば、前記発光素子基板そのものが光取り出し構造を有するので、歩止まりが低下することは無い。   In addition, according to the present invention, since the light emitting element substrate itself has a light extraction structure, the yield does not decrease.

(a)は従来のボトムエミッション型OLEDの断面構成を示す説明図であり、(b)は従来のトップエミッション型OLEDの断面構成を示す説明図である。(A) is explanatory drawing which shows the cross-sectional structure of the conventional bottom emission type OLED, (b) is explanatory drawing which shows the cross-sectional structure of the conventional top emission type OLED. 従来のOLEDの各層に閉じ込められて取り出せない光と外部に放射される光の割合を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the ratio of the light which is confined in each layer of the conventional OLED, and cannot be taken out, and the light radiated | emitted outside. (a)は従来のOLEDの積層構造によるエネルギー損失を示す説明図であり、(b)は本発明のOLEDの積層構造によるエネルギー損失を示す説明図である。(A) is explanatory drawing which shows the energy loss by the laminated structure of the conventional OLED, (b) is explanatory drawing which shows the energy loss by the laminated structure of OLED of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る面発光素子の断面構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the cross-sectional structure of the surface emitting element which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 臨界角以上の光が全て取り出せると仮定して、立体角換算でどの程度の光を取り出すことができるかを単一界面で計算した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having calculated at a single interface how much light can be taken out in solid angle conversion, assuming that all the light beyond a critical angle can be taken out. 同実施形態に係る面発光素子の発光素子基板の製造方法の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the manufacturing method of the light emitting element substrate of the surface light emitting element which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る高屈折率層の形成方法の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the formation method of the high refractive index layer which concerns on the embodiment. 本発明の第1の実施形態の変形例に係る面発光素子の断面構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the cross-sectional structure of the surface emitting element which concerns on the modification of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る面発光素子の断面構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the cross-sectional structure of the surface emitting element which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. (a)は本発明の第3の実施形態に係る面発光素子の断面構成を示す説明図であり、(b)は第3の実施形態の変形例に係る面発光素子の断面構成図を示す説明図である。(A) is explanatory drawing which shows the cross-sectional structure of the surface emitting element which concerns on the 3rd Embodiment of this invention, (b) shows the cross-sectional block diagram of the surface emitting element which concerns on the modification of 3rd Embodiment. It is explanatory drawing. 本発明の第4の実施形態に係る面発光素子の断面構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the cross-sectional structure of the surface emitting element which concerns on the 4th Embodiment of this invention.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。   Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.

[OLEDの課題]
本発明の好適な実施の形態について説明する前に、その前提として、一般的なOLEDが有する課題について説明する。
[OLED issues]
Before describing a preferred embodiment of the present invention, as a premise thereof, a problem of a general OLED will be described.

(OLEDの一般的な構成)
まず、図1(a)、(b)を参照しながら、OLEDの一般的な構成について説明する。図1(a)はボトムエミッション型OLEDの一般的な断面構成を示す説明図であり、(b)はトップエミッション型OLEDの一般的な断面構成を示す説明図である。
(General configuration of OLED)
First, a general configuration of an OLED will be described with reference to FIGS. 1 (a) and 1 (b). FIG. 1A is an explanatory diagram illustrating a general cross-sectional configuration of a bottom emission type OLED, and FIG. 1B is an explanatory diagram illustrating a general cross sectional configuration of a top emission type OLED.

図1(a)に示すように、ボトムエミッション型OLED 10は、ガラス等で構成される基板11上に、スパッタリング法や抵抗加熱蒸着法等により形成されたITO等の透明な導電性膜からなる第1電極12と、前記第1電極12上に同じく抵抗加熱蒸着法等により形成されたN,N’−ジ(1−ナフチル)−N,N’−ジフェニルベンジジン(以下、NPDと略称する。)等からなる正孔輸送層13と、正孔輸送層13上に抵抗加熱蒸着法等により形成された8−Hydroxyquinoline Alμminμm(以下、Alq3と略称する。)等からなる発光層14と、発光層14上に形成されたトリス(8−キノリノラート)アルミニウム、トリス(4-メチル-8-キノリノラート)アルミニウム、ビス(2-メチル−8−キノリノラート)−4−フェニルフェノラート−アルミニウム、ビス[2-[2-ヒドロキシフェニル]ベンゾオキサゾラート]亜鉛などの金属錯体等からなる電子輸送層15と、電子輸送層15上に抵抗加熱蒸着法等により形成されたアルミニウムなどの反射金属膜からなる第2電極16とを備えている。上記構成を有するボトムエミッション型OLED 10の第1電極12をプラス極として、また第2電極16をマイナス極として、直流電圧又は直流電流を印加すると、第1電極12から正孔輸送層13を介して発光層14に正孔が注入され、第2電極16から電子輸送層15を介して発光層14に電子が注入される。発光層14では正孔と電子の再結合が生じ、これに伴って生成される励起子が励起状態から基底状態へ移行する際に発光現象が生じる。   As shown in FIG. 1A, the bottom emission type OLED 10 is made of a transparent conductive film such as ITO formed on a substrate 11 made of glass or the like by sputtering or resistance heating vapor deposition. The first electrode 12 and N, N′-di (1-naphthyl) -N, N′-diphenylbenzidine (hereinafter abbreviated as NPD) similarly formed on the first electrode 12 by resistance heating vapor deposition or the like. ), A light emitting layer 14 made of 8-hydroxyquinoline Al μmin μm (hereinafter abbreviated as Alq3) formed on the hole transport layer 13 by resistance heating vapor deposition or the like, and a light emitting layer. 14, tris (8-quinolinolato) aluminum, tris (4-methyl-8-quinolinolato) aluminum, bis (2-methyl-8-quinoli) Lat) -4-phenylphenolate-aluminum, electron transport layer 15 made of a metal complex such as bis [2- [2-hydroxyphenyl] benzoxazolate] zinc, and resistance heating vapor deposition method on electron transport layer 15 And a second electrode 16 made of a reflective metal film made of aluminum or the like. When a DC voltage or a DC current is applied with the first electrode 12 of the bottom emission type OLED 10 having the above configuration as a positive electrode and the second electrode 16 as a negative electrode, the first electrode 12 passes through the hole transport layer 13. Then, holes are injected into the light emitting layer 14, and electrons are injected from the second electrode 16 into the light emitting layer 14 through the electron transport layer 15. In the light-emitting layer 14, recombination of holes and electrons occurs, and a light emission phenomenon occurs when excitons generated thereby shift from the excited state to the ground state.

図1(b)はトップエミッション型OLED 20の構造を示す断面図である。トップエミッション型OLED 20の場合、第1電極12がアルミニウムなどの反射性の高い金属層で構成され、第2電極16がITO等の透明な導電性膜からなる点で、前記ボトムエミッション型OLED 10の構造と相違する。このように、トップエミッション型OLEDの場合、第1電極12は反射性金属、第2電極16は薄膜金属或いは透明な導電性物質で構成されることが一般的である。また、ボトムエミッション型OLEDの場合、第1電極12は薄膜金属或いは透明な導電性物質で構成され、第2電極16は反射性金属で構成される。   FIG. 1B is a cross-sectional view showing the structure of the top emission type OLED 20. In the case of the top emission type OLED 20, the bottom emission type OLED 10 in that the first electrode 12 is made of a highly reflective metal layer such as aluminum and the second electrode 16 is made of a transparent conductive film such as ITO. The structure is different. As described above, in the case of a top emission type OLED, the first electrode 12 is generally composed of a reflective metal and the second electrode 16 is composed of a thin film metal or a transparent conductive material. In the case of a bottom emission type OLED, the first electrode 12 is made of a thin film metal or a transparent conductive material, and the second electrode 16 is made of a reflective metal.

前記の透明な導電性物質として、ITO(Indium Tin Oxide)、酸化錫、酸化亜鉛、IZO(Indium Zinc Oxide)、AZO(Aluminum−doped Zinc Oxide)、またはGZO(Gallium−doped Zinc Oxide)を例示することができる。前記無機導電膜以外に、前記の透明電極を構成する導電性物質として、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリチオフェン誘導体等の有機導電膜を用いることができ、或いは、前記無機導電膜及び前記有機導電膜を多層化した複合膜を用いることができる。   Examples of the transparent conductive material include ITO (Indium Tin Oxide), tin oxide, zinc oxide, IZO (Indium Zinc Oxide), AZO (Aluminum-doped Zinc Oxide), and GZO (Gallium-doped Zinc Oxide). be able to. In addition to the inorganic conductive film, an organic conductive film such as a polyparaphenylene vinylene derivative, a polyfluorene derivative, a polythiophene derivative, or the like can be used as the conductive substance constituting the transparent electrode, or the inorganic conductive film and the A composite film in which an organic conductive film is multilayered can be used.

しかし、前記透明な無機導電膜をスパッタリング法等を用いて成膜する場合、プラズマ粒子や荷電粒子等の二次電子の衝突による有機発光層へのダメージによって著しい発光の低下が確認される。   However, when the transparent inorganic conductive film is formed using a sputtering method or the like, a significant decrease in light emission is confirmed due to damage to the organic light emitting layer due to collision of secondary electrons such as plasma particles and charged particles.

このようなOLED 10において、通常、発光層14中の蛍光体から放射される光は、蛍光体を中心とした全方位に出射され、正孔輸送層13、陽極12、基板11を経由して空気中へ放射される。或いは、一旦、光取り出し方向(基板11方向)とは逆方向へ向かい、陰極16で反射され、電子輸送層15、発光層14、正孔輸送層13、陽極12、基板11を経由して、空気中へ放射される。しかし、光が各媒質の境界面を通過する際、入射側の媒質の屈折率が出射側の屈折率より大きい場合には、屈折波の出射角が90°となる角度、つまり臨界角よりも大きな角度で入射する光は、境界面を透過することができず、全反射され、光は空気中へ取り出されない。   In such an OLED 10, light emitted from the phosphor in the light emitting layer 14 is normally emitted in all directions centering on the phosphor, and passes through the hole transport layer 13, the anode 12, and the substrate 11. Radiated into the air. Alternatively, once in the direction opposite to the light extraction direction (the direction of the substrate 11), reflected by the cathode 16, and via the electron transport layer 15, the light emitting layer 14, the hole transport layer 13, the anode 12, and the substrate 11, Radiated into the air. However, when the light passes through the boundary surface of each medium, if the refractive index of the medium on the incident side is larger than the refractive index on the outgoing side, the angle at which the outgoing angle of the refracted wave becomes 90 °, that is, more than the critical angle. Light incident at a large angle cannot pass through the interface, is totally reflected, and light is not extracted into the air.

異なる媒質間の境界面における、光の屈折角と媒質の屈折率との関係は、一般に、スネルの法則に従う。スネルの法則によれば、屈折率n1の媒質1から屈折率n2の媒質2へ光が進行する場合、入射角θ1と屈折角θ2の間に、n1sinθ1=n2sinθ2という関係式が成り立つ。この関係式において、n1>n2が成り立つ場合、θ2=90°となる入射角θ1=Arcsin(n2/n1)は、臨界角と呼ばれており、入射角がこの臨界角よりも大きな場合には、光は媒質1と媒質2との間の境界面において全反射されることとなる。従って、等方的に光が放射されるOLEDにおいて、この臨界角よりも大きな角度で放射される光は、境界面における全反射を繰り返し、素子内部に閉じ込められ、空気中へ放射されなくなる。   The relationship between the light refraction angle and the medium refractive index at the interface between different media generally follows Snell's law. According to Snell's law, when light travels from the medium 1 having the refractive index n1 to the medium 2 having the refractive index n2, the relational expression n1sinθ1 = n2sinθ2 holds between the incident angle θ1 and the refractive angle θ2. In this relational expression, when n1> n2 holds, the incident angle θ1 = Arcsin (n2 / n1) at which θ2 = 90 ° is called a critical angle, and when the incident angle is larger than the critical angle, The light is totally reflected at the interface between the medium 1 and the medium 2. Therefore, in an OLED that emits light isotropically, light emitted at an angle larger than this critical angle repeats total reflection at the interface, is confined inside the device, and is not emitted into the air.

ここで、図2を参照しながら、図1(a)に示したようなボトムエミッション型OLEDの光取り出し割合について説明する。図2は、スネルの法則を用いて簡便な計算をした場合、一般的なOLEDの各層に閉じ込められて取り出せない光と外部に放射される光の割合を示す説明図である。なお、図2に示した例では、OLEDを構成する正孔輸送層、発光層の屈折率は概ね同じとみなしてn=1.7(図2には、まとめて有機薄膜層として示した。)とし、透明電極としてはITOを用いた場合でn=2.0とし、基板としてはガラス基板を用いた場合でn=1.5とした。   Here, the light extraction ratio of the bottom emission type OLED as shown in FIG. 1A will be described with reference to FIG. FIG. 2 is an explanatory diagram showing the ratio of light that is confined in each layer of a general OLED and cannot be extracted and light emitted to the outside in a simple calculation using Snell's law. In the example shown in FIG. 2, it is assumed that the hole transport layer and the light emitting layer constituting the OLED have substantially the same refractive index, and n = 1.7 (in FIG. 2, they are collectively shown as an organic thin film layer. ), N = 2.0 when ITO was used as the transparent electrode, and n = 1.5 when a glass substrate was used as the substrate.

図2に示すように、導波損失、すなわち、透明電極と基板の間で全反射した光と、有機発光層と金属電極との間で反射した光が互いに干渉して弱め合う光や、各界面の屈折率差(スネルの法則)によって横伝搬し正面から取り出せない光の損失は、合計で約30%であり、反射性金属の表面で発生するプラズモン損失は約50%である。このように、発光した光のうちわずか20%程度の光しか外部へ取り出すことができないことがわかる。   As shown in FIG. 2, the waveguide loss, that is, the light totally reflected between the transparent electrode and the substrate and the light reflected between the organic light emitting layer and the metal electrode interfere with each other and weaken each other, The loss of light that propagates laterally due to the difference in refractive index of the interface (Snell's law) and cannot be extracted from the front is about 30% in total, and the plasmon loss generated on the surface of the reflective metal is about 50%. Thus, it can be seen that only about 20% of the emitted light can be extracted outside.

このように、OLEDは光の取り出し効率が低いことから、光の取り出し効率の改善を図る例が数多く提案されている。しかし、これらの例では、上述したように、光の取り出し効率についてはある程度の改善効果が見られるものの、量産性や製造の容易性といった点で問題があった。   As described above, since the light extraction efficiency of the OLED is low, many examples for improving the light extraction efficiency have been proposed. However, in these examples, as described above, the light extraction efficiency is improved to some extent, but there is a problem in terms of mass productivity and ease of manufacture.

また、OLEDなどの面発光素子を作成する場合、基板の透明電極と隣接する面には、高い平滑性が求められる。多くのOLEDが、薄膜(数十nm〜数μm)で構成されており、基板の表面に凹凸があると電流リークが発生して素子の安定駆動ができないためである。従って、基板の透明電極と隣接する面(透明導電膜と基板との界面)や透明電極そのものが平坦でないと、製造されるOLEDの歩留まりが低下したり、OLEDの寿命や信頼性が低くなったりしてしまう。   Moreover, when producing surface emitting elements, such as OLED, high smoothness is calculated | required by the surface adjacent to the transparent electrode of a board | substrate. This is because many OLEDs are composed of thin films (several tens of nanometers to several micrometers), and if there are irregularities on the surface of the substrate, current leakage occurs and the element cannot be driven stably. Accordingly, if the surface of the substrate adjacent to the transparent electrode (interface between the transparent conductive film and the substrate) or the transparent electrode itself is not flat, the yield of the manufactured OLED may be reduced, or the lifetime and reliability of the OLED may be reduced. Resulting in.

ところで、前記プラズモン損失は金属表面で発生する。これは、金属内の自由電子の集団励起に起因する。有機発光層内の励起状態による非放射遷移は、電子及びホールの再結合領域から金属表面までの距離を離すことによって低減できる。   By the way, the plasmon loss occurs on the metal surface. This is due to collective excitation of free electrons in the metal. Non-radiative transitions due to excited states in the organic light emitting layer can be reduced by increasing the distance from the recombination region of electrons and holes to the metal surface.

図3(a)は従来のOLEDの積層構造によるエネルギー損失を示す説明図であり、“Extarnal mode”の部分が、従来のOLEDの積層構造による光取り出し率を示す。この図を見ても明らかなように、従来のOLEDの積層構造の場合、プラズモンの光強度分布は反射性金属電極表面で最大となり、前記反射性金属電極から遠ざかるにつれて単調に減少する。したがって、プラズモン損失を低減する為には、反射性金属電極の代わりに透明電極を用いるか、発光点を前記反射性金属電極か遠ざけることによって実現できる。しかし、前者の透明電極では、観測方向から反対側からの発光の為、光の利用効率が低下し、一般的な透明電極は酸化金属系の材料で構成されている為、有機発光層へ直接成膜すると素子特性が著しく低下することが一般的によく知られている。後者の場合、有機発光層の従来からある何らかの層(例えは、電子輸送層)を厚くすることが考えられるが、駆動電圧が上昇し好ましくない。
[本発明の概要]
そこで、本発明者は、上記課題を解決できる手段を鋭意検討した結果、以下の知見を得て、これらの知見に基づいて本発明を完成するに至った。
FIG. 3A is an explanatory diagram showing energy loss due to the conventional OLED stack structure, and the “External mode” portion indicates the light extraction rate due to the conventional OLED stack structure. As is apparent from this figure, in the case of a conventional OLED laminated structure, the light intensity distribution of plasmons is maximized on the surface of the reflective metal electrode and monotonously decreases as the distance from the reflective metal electrode increases. Therefore, in order to reduce the plasmon loss, a transparent electrode can be used instead of the reflective metal electrode, or the light emitting point can be separated from the reflective metal electrode. However, the former transparent electrode emits light from the opposite side from the observation direction, so that the light use efficiency is reduced. Since a general transparent electrode is made of a metal oxide material, it directly goes to the organic light emitting layer. It is generally well known that device characteristics are remarkably deteriorated when a film is formed. In the latter case, it is conceivable to increase the thickness of some conventional organic light emitting layer (for example, the electron transport layer), but this is not preferable because the drive voltage increases.
[Outline of the present invention]
Therefore, as a result of intensive studies on means that can solve the above-mentioned problems, the present inventors have obtained the following knowledge and have completed the present invention based on these knowledge.

すなわち、本発明によれば、金属電極を保護層と透明電極に変更し、有機発光層とは反対側に反射ミラー層または、光透過性充填層と反射ミラー層を挿入することで、プラズマ損失を低減できる。また、光散乱基板との組み合わせにより、スネルの法則によって正面から取り出せない光損失も基板正面から取り出すことが可能となり、大幅な光散りだし効率の改善が実現できる。   That is, according to the present invention, the metal electrode is changed to the protective layer and the transparent electrode, and the plasma loss is achieved by inserting the reflective mirror layer or the light-transmitting filling layer and the reflective mirror layer on the side opposite to the organic light emitting layer. Can be reduced. Also, by combining with a light scattering substrate, light loss that cannot be extracted from the front due to Snell's law can be extracted from the front of the substrate, and a significant improvement in light scattering efficiency can be realized.

以下、上記知見によりなされた本発明について、4つの好適な実施形態を例に挙げて詳細に説明する。なお、本発明のOLEDは、以下の4つの実施形態に限定されるわけではなく、上述した知見により得られた手段を含むものであれば、他の構造を有するものであってもよいことは当然である。   Hereinafter, the present invention made based on the above knowledge will be described in detail with reference to four preferred embodiments. It should be noted that the OLED of the present invention is not limited to the following four embodiments, and may have other structures as long as it includes means obtained by the above-described knowledge. Of course.

[第1実施形態]
〔OLED100の構成〕
初めに、図4を参照しながら、本発明の第1の実施形態に係るOLEDの構成について説明する。図4は、本発明の第1の実施形態に係るOLED100の断面構成を示す説明図である。
[First Embodiment]
[Configuration of OLED 100]
First, the configuration of the OLED according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram showing a cross-sectional configuration of the OLED 100 according to the first embodiment of the present invention.

図4に示すように、本発明の第1の実施形態に係るOLED100はボトムエミッション型であって、支持基板110と、高屈折率層120と、正極としての第1透明電極130と、正孔輸送層140と、有機発光層150と、電子輸送層160と、陰極としての第2透明電極170と、反射ミラー層180とを主に備える。   As shown in FIG. 4, the OLED 100 according to the first embodiment of the present invention is a bottom emission type, and includes a support substrate 110, a high refractive index layer 120, a first transparent electrode 130 as a positive electrode, and holes. It mainly includes a transport layer 140, an organic light emitting layer 150, an electron transport layer 160, a second transparent electrode 170 as a cathode, and a reflection mirror layer 180.

前記OLED100は、支持基板110の表面に凹凸面111が形成されており、この凹凸面111が高屈折率層120により表面(第1透明電極130と接触する面)が平坦化された構造を有している。また、前記OLED100においては、高屈折率層120は、第1透明電極130側から入射した光を散乱させる光散乱部121(図4の点線で囲まれる領域内のうち、凹凸面111の存在する支持基板110と高屈折率層120との界面近傍の領域)と、第1透明電極130と接する平坦面123と、を有する1層のみからなる。以下、前記OLED100の各構成要素について詳細に説明する。   The OLED 100 has an uneven surface 111 formed on the surface of the support substrate 110, and the uneven surface 111 has a structure in which the surface (the surface in contact with the first transparent electrode 130) is flattened by the high refractive index layer 120. doing. Further, in the OLED 100, the high refractive index layer 120 includes the light scattering portion 121 that scatters the light incident from the first transparent electrode 130 side (the uneven surface 111 exists in the region surrounded by the dotted line in FIG. 4). And a flat surface 123 in contact with the first transparent electrode 130, and a single layer having a flat surface 123 in contact with the first transparent electrode 130. Hereinafter, each component of the OLED 100 will be described in detail.

(支持基板110)
支持基板110は、例えば、ソーダライムガラス、無アルカリガラス、高歪点ガラス(PD200など)等のガラスや、透明なプラスチックなどの透明な材料で形成される基板であり、その一方の表面に、凹凸面111を有している。支持基板110を形成するための透明なプラスチックとしては、絶縁性の有機物が挙げられるが、例えば、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリアクリレート(PAR)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリアリレート、ポリイミド、ポリカーボネート(PC)、セルローストリアセテート(TAC)、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)等を使用することができる。凹凸面111は、有機発光層150で発生した光が第1透明電極130を通過して支持基板110に入射する際の入射光の屈折角に乱れを生じさせるようなランダムな凹凸を有する面である。なお、本発明では、凹凸面111上に後述する平坦化材料で高屈折率層120を形成するが、平坦化材料はガラスフリットからなるペースト材料であり、焼成によるガラスフリットの溶融が必要である。この焼成工程は、500℃程度の温度で行われるため、支持基板110は、融点の低いプラスチック材料よりも、融点の高いガラス材料で形成されていることが好ましい。
(Supporting substrate 110)
The support substrate 110 is, for example, a substrate formed of a transparent material such as soda lime glass, non-alkali glass, high strain point glass (such as PD200), or transparent plastic, and on one surface thereof, An uneven surface 111 is provided. Examples of the transparent plastic for forming the support substrate 110 include insulative organic materials such as polyethersulfone (PES), polyacrylate (PAR), polyetherimide (PEI), polyethylene naphthalate (PEN). ), Polyethylene terephthalate (PET), polyphenylene sulfide (PPS), polyarylate, polyimide, polycarbonate (PC), cellulose triacetate (TAC), cellulose acetate propionate (CAP), and the like. The concavo-convex surface 111 is a surface having a random concavo-convex that causes disturbance in the refraction angle of incident light when the light generated in the organic light emitting layer 150 passes through the first transparent electrode 130 and enters the support substrate 110. is there. In the present invention, the high refractive index layer 120 is formed on the uneven surface 111 with a flattening material described later. However, the flattening material is a paste material made of glass frit, and it is necessary to melt the glass frit by firing. . Since this baking process is performed at a temperature of about 500 ° C., the support substrate 110 is preferably formed of a glass material having a higher melting point than a plastic material having a lower melting point.

この凹凸面111の凹凸の度合いは特に限定はされないが、JIS B 0601−2001で規定されている平均表面粗さRaで0.7μm以上5μm以下であることが好ましい。Raが0.7μmより小さい場合には、光取り出しの効果が十分ではない場合がある。また、Raが5μmを超えると、取り出し効率が低下する傾向にある。この理由としては、以下のように考えられる。本実施形態のように、光の散乱を利用して取り出し効率を高めようとする場合には、光は、前記OLED100内で光散乱部121(図4の点線枠で囲まれる領域のうち、凹凸面111の存在する支持基板110と高屈折率層120との界面近傍の領域)を通るたびに、何度も反射を繰り返して、結果的に、前記OLED100の外部へ光を取り出すことができる。このような機構を考えた場合、Raが大きいと平坦化する為には必然的に高屈折率層120は厚くなる。高屈折率を有する高屈折率層120の厚みが厚すぎる場合、高屈折率層120内での光の吸収による損失が無視できなくなるためである。この点、本発明で使用される高屈折率層120の材料となるガラスフリットは、金属酸化物からなり、可視光領域の消衰係数kは非常に小さいため、少ない回数の反射や散乱による光の減衰は無視できるほど小さい。   The degree of unevenness of the uneven surface 111 is not particularly limited, but is preferably 0.7 μm or more and 5 μm or less in terms of the average surface roughness Ra specified in JIS B 0601-2001. When Ra is smaller than 0.7 μm, the light extraction effect may not be sufficient. Moreover, when Ra exceeds 5 μm, the extraction efficiency tends to decrease. The reason is considered as follows. When the light extraction is used to increase the extraction efficiency as in this embodiment, the light is uneven in the OLED 100 in the light scattering portion 121 (the region surrounded by the dotted frame in FIG. 4). Each time it passes through a region near the interface between the support substrate 110 and the high refractive index layer 120 where the surface 111 exists, reflection is repeated many times, and as a result, light can be extracted outside the OLED 100. In consideration of such a mechanism, if Ra is large, the high refractive index layer 120 is inevitably thick in order to flatten. This is because if the thickness of the high refractive index layer 120 having a high refractive index is too thick, loss due to light absorption in the high refractive index layer 120 cannot be ignored. In this respect, the glass frit used as the material of the high refractive index layer 120 used in the present invention is made of a metal oxide and has an extremely small extinction coefficient k in the visible light region. The attenuation of is negligibly small.

一般的には、基板の表面粗さが大きくなるとディスプレイなどの表示素子に用いた場合には、大きな光散乱のために一つ一つの画素(ピクセル)の外まで光が散乱してにじみが生じるため好ましくないが、光の取り出し効率を高めるためには、ある程度の凹凸(粗さ)が必要になる。基板が大きな凹凸を有する場合、ディスプレイ用途に使用する際には工夫が必要である。したがって、基板表面の凹凸(Raの設定値)をディスプレイ用途用と照明やバックライト用途用などの用途ごとに最適化することで、それぞれの仕様を満足させ、正面に光を取り出すことが可能となる。本実施形態に係る支持基板110は、照明用途を仮定し、比較的な大きなRaを有する凹凸面111を形成する。   In general, when the surface roughness of a substrate is increased, when used in a display element such as a display, the light is scattered to the outside of each pixel (pixel) due to large light scattering, and blurring occurs. Therefore, although not preferred, a certain degree of unevenness (roughness) is required to increase the light extraction efficiency. When a board | substrate has a large unevenness | corrugation, a device is needed when using it for a display use. Therefore, by optimizing the unevenness of the substrate surface (setting value of Ra) for each application such as display use and illumination or backlight use, it is possible to satisfy each specification and extract light from the front. Become. The support substrate 110 according to the present embodiment assumes a lighting application, and forms the uneven surface 111 having a relatively large Ra.

なお、本実施形態における平均表面粗さRaや、後述する最大粗さRzは、接触式の表面粗さ測定機や、非接触式の光学粗さ測定機などを用いて容易に測定することが可能である。   The average surface roughness Ra and the maximum roughness Rz described later in this embodiment can be easily measured using a contact-type surface roughness measuring instrument, a non-contact type optical roughness measuring instrument, or the like. Is possible.

ここで、支持基板110の表面に上記のような凹凸面111を設けると、この凹凸面111に入射される光は散乱することになるので、支持基板110と垂直に進行する光のうち、方向を変えずに支持基板110を透過する光の割合は減少する。このような状態を基板の濁度(ヘイズ値:Haze)として表現することがある。Hazeとは、基板(本実施形態では、支持基板110)と垂直に入射した光の透過光に対して、垂直でない透過光成分の割合を数値化(百分率)したものである。窓ガラスのように、外部の視認性を高める必要がある部分にはHazeの高い部材は使用できないが、本実施形態の発光素子基板の構造のように、光の取り出し効率を高めるためには、このように散乱する成分(垂直でない透過光成分)が多い方が好ましい。以上のような観点から、支持基板110のHazeとしては、30%以上であることが好ましく、より好ましくは50%以上、さらに好ましくは70%以上である。Hazeは、市販の積分球付透過率測定計やHazeメーターにより容易に測定することができる。   Here, when the uneven surface 111 as described above is provided on the surface of the support substrate 110, light incident on the uneven surface 111 is scattered, so the direction of the light traveling perpendicular to the support substrate 110 is the direction. The ratio of the light transmitted through the support substrate 110 without changing is reduced. Such a state may be expressed as the turbidity (haze value: Haze) of the substrate. Haze is a numerical value (percentage) of the ratio of the transmitted light component that is not perpendicular to the transmitted light that is incident perpendicular to the substrate (the support substrate 110 in this embodiment). A member having a high haze cannot be used for a portion that needs to improve external visibility, such as a window glass, but in order to increase the light extraction efficiency like the structure of the light emitting element substrate of the present embodiment, Thus, it is preferable that there are many components to scatter (non-vertical transmitted light components). From the above viewpoint, the haze of the support substrate 110 is preferably 30% or more, more preferably 50% or more, and further preferably 70% or more. Haze can be easily measured by a commercially available transmissometer with an integrating sphere or a haze meter.

(高屈折率層120)
高屈折率層120は、上述した支持基板110と第1透明電極130との間に配置され、支持基板110の屈折率以上の屈折率を有する層であり、第1透明電極130側から入射した光を散乱させる光散乱部121と、第1透明電極130と接する平坦面123とを有する。
(High refractive index layer 120)
The high refractive index layer 120 is disposed between the support substrate 110 and the first transparent electrode 130 described above, and is a layer having a refractive index equal to or higher than the refractive index of the support substrate 110 and is incident from the first transparent electrode 130 side. It has the light-scattering part 121 which scatters light, and the flat surface 123 which contact | connects the 1st transparent electrode 130. FIG.

ここで、上述したように、OLEDなどの面発光素子を作成する場合、発光素子基板には高い平滑性が求められる。そこで、本実施形態においては、支持基板110上に形成した凹凸面111を平坦化するために、ガラスフリットを含むガラスペースト組成物を使用し、支持基板110の表面に形成された凹凸面111上に、第1透明電極130と隣接する側に平坦面123を有する高屈折率層120を設けることとした。基板表面の凹凸を平坦化するための材料は、上述したように、例えば、SOG材料やCVD膜など、種々提案されているが、大きな粗さを有する凹凸を平坦化できるような膜厚を形成することができなかったり、製膜に非常に高価で高度な設備が必要で時間がかかったりするなど、実用上多くの問題を抱えている。本発明者らの検討によれば、SOG材料を用いた場合には、製膜できる最大膜厚は高々1〜2μm程度、CVD法を用いて製膜したSiNの膜でも実用的に製膜できる膜厚は数μmである。光の散乱や集光など、基板への入射光の屈折角を調整するための構造(凹凸)は、その入射光の波長よりも大きな構造物(入射光の波長よりも大きな粗さを有する凹凸面)である必要があり、SOG材料やCVD法を用いた場合には、凹凸面の平坦化を達成することは不可能である。   Here, as described above, when a surface light emitting element such as an OLED is formed, high smoothness is required for the light emitting element substrate. Therefore, in this embodiment, in order to flatten the uneven surface 111 formed on the support substrate 110, a glass paste composition containing glass frit is used, and the uneven surface 111 formed on the surface of the support substrate 110 is used. In addition, the high refractive index layer 120 having the flat surface 123 on the side adjacent to the first transparent electrode 130 is provided. As described above, various materials for flattening the unevenness of the substrate surface have been proposed, such as SOG material and CVD film. However, a film thickness that can flatten the unevenness having a large roughness is formed. There are many problems in practical use, such as being unable to perform the process, requiring a very expensive and sophisticated equipment for film formation, and taking time. According to the study by the present inventors, when an SOG material is used, the maximum film thickness that can be formed is at most about 1 to 2 μm, and even a SiN film formed using the CVD method can be practically formed. The film thickness is several μm. The structure (unevenness) for adjusting the refraction angle of the incident light to the substrate, such as light scattering and condensing, is a structure larger than the wavelength of the incident light (unevenness having a roughness larger than the wavelength of the incident light) If the SOG material or the CVD method is used, it is impossible to achieve flattening of the uneven surface.

これに対して、本実施形態のガラスフリットを用いる方法では、ガラスフリットを、テルピネオールやブチルカルビトールアセテートなどの高沸点溶剤と、エチルセルロースやアクリル樹脂などの増粘性のバインダー樹脂と混合することにより作成されるガラスペーストを支持基板110上に塗布し、乾燥及び焼成するだけで、容易に凹凸面111の平坦化が可能であり、かつ、十分な膜厚の高屈折率層120を形成することが可能である。この高屈折率層120を形成するためのガラスペースト組成物は、ガラスフリットと、溶剤と、樹脂とを含むペースト状の組成物であるが、以下、本実施形態に係るガラスペースト組成物の各成分について説明する。   On the other hand, in the method using the glass frit of this embodiment, the glass frit is prepared by mixing a high boiling point solvent such as terpineol or butyl carbitol acetate with a thickening binder resin such as ethyl cellulose or acrylic resin. The uneven surface 111 can be easily flattened and the high refractive index layer 120 having a sufficient thickness can be formed simply by applying the glass paste to the support substrate 110, drying and baking. Is possible. The glass paste composition for forming the high refractive index layer 120 is a paste-like composition containing a glass frit, a solvent, and a resin. Hereinafter, each of the glass paste compositions according to the present embodiment will be described. The components will be described.

<ガラスフリット>
まず、本実施形態で用いられるガラスフリットは、支持基板110の歪みやひずみがおきない温度で透明なガラス層(高屈折率層120)を形成することができるような熱特性を有している必要がある。支持基板110として用いられる一般的なガラス基板(例えば、ソーダライムガラス)は、500℃以上の温度をかけると、歪みやひずみが発生して、支持基板110にそりが発生するため好ましくない。500℃以下で高屈折率層120を形成するためには、ガラスフリットのガラス転移温度(Tg)は450℃以下である必要があり、好ましくは400℃以下である。
<Glass frit>
First, the glass frit used in the present embodiment has a thermal characteristic such that a transparent glass layer (high refractive index layer 120) can be formed at a temperature at which the support substrate 110 is not distorted or distorted. There is a need. A general glass substrate (for example, soda lime glass) used as the support substrate 110 is not preferable because a strain or distortion is generated when a temperature of 500 ° C. or higher is applied, and the support substrate 110 is warped. In order to form the high refractive index layer 120 at 500 ° C. or lower, the glass transition temperature (Tg) of the glass frit needs to be 450 ° C. or lower, preferably 400 ° C. or lower.

また、ガラスフリットの線膨張係数が支持基板110を形成する材料の線膨張係数と異なると、高屈折率層120を形成した際に、支持基板110内に応力が残留し、クラックなどの原因となる。そのため、本実施形態におけるガラスフリットの線膨張係数は、支持基板110を形成する材料(例えば、ソーダライムガラスや無アルカリガラス等)と同程度であることが好ましい。例えば、ソーダライムガラスの場合、その線膨張係数は85×10−7/℃程度なので、(85±10)×10−7/℃程度の線膨張係数のガラスフリットが好ましい。なお、本発明者らの検討によれば、ガラスフリットと支持基板110の形成材料との線膨張係数の差が±10×10−7よりも大きいと、ガラスフリットにより形成された膜厚の薄い高屈折率層120に、ひび割れ等の破壊が生じる場合があることが実験的にわかっている。   Further, if the linear expansion coefficient of the glass frit is different from the linear expansion coefficient of the material forming the support substrate 110, when the high refractive index layer 120 is formed, stress remains in the support substrate 110, causing cracks and the like. Become. Therefore, it is preferable that the linear expansion coefficient of the glass frit in the present embodiment is approximately the same as that of the material (for example, soda lime glass or non-alkali glass) that forms the support substrate 110. For example, in the case of soda lime glass, since the linear expansion coefficient is about 85 × 10 −7 / ° C., a glass frit having a linear expansion coefficient of about (85 ± 10) × 10 −7 / ° C. is preferable. According to the study by the present inventors, if the difference in linear expansion coefficient between the glass frit and the forming material of the support substrate 110 is larger than ± 10 × 10 −7, the film thickness formed by the glass frit is thin. It has been experimentally found that the high refractive index layer 120 may be broken such as cracks.

高屈折率層120を形成する材料、すなわち、ガラスフリットの屈折率は、支持基板110の屈折率以上の屈折率を有する必要がある。また、ガラスフリットの屈折率は、第1透明電極130(例えば、ITOなどで形成される。)と同等程度であることが好ましい。一般的なOLED等の面発光素子の基板の屈折率は1.5程度であり、透明導電膜(透明電極)の屈折率は2程度である。仮に、高屈折率層120の屈折率が、支持基板110と同程度では、第1透明電極130との界面での反射は、凹凸面111及び高屈折率層120が無い場合と同様になり、光の取り出し効率の向上を望むことはできない。具体的には、本実施形態に係るOLED100では、高屈折率層120の屈折率は、1.7〜2.5程度であることが好ましい。あるいは、高屈折率層120を形成するためのガラスフリットの屈折率nd1(dは、ナトリウムのD線である589nmを表す。)と、第1透明電極130(例えばITO)の屈折率nd2との関係が、nd1/nd2≧0.9であることが好ましい。以下にその理由を説明する。   The material forming the high refractive index layer 120, that is, the refractive index of the glass frit needs to have a refractive index higher than that of the support substrate 110. The refractive index of the glass frit is preferably about the same as that of the first transparent electrode 130 (for example, formed of ITO). The refractive index of a substrate of a surface light emitting element such as a general OLED is about 1.5, and the refractive index of a transparent conductive film (transparent electrode) is about 2. If the refractive index of the high refractive index layer 120 is approximately the same as that of the support substrate 110, the reflection at the interface with the first transparent electrode 130 is the same as when the irregular surface 111 and the high refractive index layer 120 are not provided. It cannot be desired to improve the light extraction efficiency. Specifically, in the OLED 100 according to the present embodiment, the refractive index of the high refractive index layer 120 is preferably about 1.7 to 2.5. Alternatively, the refractive index nd1 of glass frit for forming the high refractive index layer 120 (d represents 589 nm which is a D line of sodium) and the refractive index nd2 of the first transparent electrode 130 (for example, ITO). The relationship is preferably nd1 / nd2 ≧ 0.9. The reason will be described below.

既に説明した通り、異なる屈折率n1及びn2を有する媒質間の界面では、スネルの法則による臨界角θが存在し、この臨界角θは、θ=Arcsin(n2/n1)であらわされる。例えば、一般的なガラス(例えば、nd=1.5)とITO(例えば、nd=2.0)の臨界角は前述の式から48.6°となり、この臨界角以下の角度の入射光は、ITOや有機薄膜層を導波して失活する、すなわち、この入射光を取り出すことができない。ここで、図5は、臨界角以上の光が全て取り出せると仮定して、立体角換算でどの程度の光を取り出すことができるかを単一界面で計算した結果を示すグラフである。図5の縦軸に示す取り出し割合は、入射角θの立体角(ステラジアン:sr)=2π(1−cosθ)を半球(全ての光が取り出せた場合の全立体角に相当)の立体角2πで除した値(1−cosθ)を百分率表示したものである。   As already described, there is a critical angle θ according to Snell's law at the interface between media having different refractive indexes n1 and n2, and this critical angle θ is expressed by θ = Arcsin (n2 / n1). For example, the critical angle of general glass (for example, nd = 1.5) and ITO (for example, nd = 2.0) is 48.6 ° from the above formula, and incident light with an angle less than this critical angle is It is deactivated by being guided through ITO or an organic thin film layer, that is, this incident light cannot be extracted. Here, FIG. 5 is a graph showing the result of calculation at a single interface as to how much light can be extracted in terms of solid angle, assuming that all light above the critical angle can be extracted. The extraction ratio shown on the vertical axis of FIG. 5 is a solid angle 2π of a solid angle (steradian: sr) = 2π (1-cos θ) of an incident angle θ (corresponding to all solid angles when all light can be extracted). The value (1-cos θ) divided by is expressed as a percentage.

図5に示す計算結果でも明らかな通り、nd1/nd2≧0.9の場合に、界面の全反射が十分に小さくなり、透明導電膜と基板との界面での全反射が少なくなることが分かる。また、全反射の影響をほぼゼロにするためにはnd1/nd2≧1であることが好ましい。より具体的には、例えば、屈折率nd2=2.0のITOで形成した第1透明電極130を用いる場合には、本実施形態の高屈折率層120の屈折率のnd1は1.8以上、より好ましくは2以上である。   As is apparent from the calculation result shown in FIG. 5, it is understood that the total reflection at the interface is sufficiently small and the total reflection at the interface between the transparent conductive film and the substrate is reduced when nd1 / nd2 ≧ 0.9. . In order to make the influence of total reflection almost zero, it is preferable that nd1 / nd2 ≧ 1. More specifically, for example, when the first transparent electrode 130 formed of ITO having a refractive index nd2 = 2.0 is used, the refractive index nd1 of the high refractive index layer 120 of the present embodiment is 1.8 or more. More preferably, it is 2 or more.

以上のような低いガラス転移温度や高い屈折率を有するガラスフリットの成分としては、例えば、ネットワークフォーマとして、P2O5、SiO2、B2O3、Ge2O、TeO2から選ばれる1種または2種以上の成分を含有し、高屈折率成分として、TiO2、Nb2O5、WO3、Bi2O3、La2O3、Gd2O3、Y2O3、ZrO2、ZnO、BaO、PbO、Sb2O3から選ばれる1種または2種以上の成分を含有する高屈折率ガラスを使用することができる。また、本実施形態におけるガラスフリットの成分として、上記の成分の他に、ガラスの特性を調整する意味で、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、フッ化物などを屈折率に対して要求される物性を損なわない範囲で使用してもよい。具体的なガラスフリットの成分系としては、例えば、B2O3−ZnO−La2O3系、P2O5−B2O3−R’2O−R”O−TiO2−Nb2O5−WO3−Bi2O3系、TeO2−ZnO系、B2O3−Bi2O3系、SiO2−Bi2O3系、SiO2−ZnO系、B2O3−ZnO系、P2O5−ZnO系、などが挙げられる。ここで、R’はアルカリ金属元素、R”はアルカリ土類金属元素を示す。なお、以上に挙げた成分系は単なる例示であり、上述したガラス転移温度や屈折率等の条件を満たすような成分系であれば、上記の例に限定されるものではない。以上のようなガラスフリット材料は、屈折率が高く低融点(450℃以下)のものであれば特に限定されないが、環境への問題から無鉛ガラスが好ましい。また、高屈折率成分として、TiO2、Nb2O5、WO3、Bi2O3、La2O3、Gd2O3、Y2O3、ZrO2、ZnO、BaO、PbO、Sb2O3のうち、ソーダライムガラスのような耐熱性の比較的低い支持基板110上にも低融点で高屈折率層120を形成できる例としては、Bi2O3を含むものが好適に使用できる。Bi2O3を含む好ましいガラス組成としては、例えば、Bi2O3−B2O3−SiO2−ZnO系、Bi2O3−B2O3−SiO2系、Bi2O3−B2O3−ZnO2系、Bi2O3−B2O3−R2O−Al2O3系(Rはアルカリ金属)等が挙げられる。   Examples of the glass frit component having a low glass transition temperature and a high refractive index as described above include, for example, one or more components selected from P2O5, SiO2, B2O3, Ge2O, and TeO2 as a network former. As a high refractive index component, a high refractive index glass containing one or more components selected from TiO2, Nb2O5, WO3, Bi2O3, La2O3, Gd2O3, Y2O3, ZrO2, ZnO, BaO, PbO and Sb2O3 is used. can do. Further, as the glass frit component in this embodiment, in addition to the above components, alkali metal oxides, alkaline earth metal oxides, fluorides, etc. are required for the refractive index in order to adjust the characteristics of the glass. You may use in the range which does not impair the physical property made. Specific examples of the glass frit component system include, for example, B2O3-ZnO-La2O3 system, P2O5-B2O3-R'2O-R "O-TiO2-Nb2O5-WO3-Bi2O3 system, TeO2-ZnO system, and B2O3-Bi2O3 system. , SiO 2 —Bi 2 O 3 system, SiO 2 —ZnO system, B 2 O 3 —ZnO system, P 2 O 5 —ZnO system, etc. Here, R ′ represents an alkali metal element, and R ″ represents an alkaline earth metal element. In addition, the component system mentioned above is only an example, and it is not limited to said example if it is a component system which satisfy | fills conditions, such as the glass transition temperature mentioned above and refractive index. The glass frit material as described above is not particularly limited as long as it has a high refractive index and a low melting point (450 ° C. or lower), but lead-free glass is preferable in view of environmental problems. Further, among high refractive index components, among TiO2, Nb2O5, WO3, Bi2O3, La2O3, Gd2O3, Y2O3, ZrO2, ZnO, BaO, PbO, Sb2O3, on a support substrate 110 having relatively low heat resistance such as soda lime glass. In addition, as an example in which the high refractive index layer 120 can be formed with a low melting point, a material containing Bi2O3 can be preferably used. Preferred glass compositions containing Bi2O3 include, for example, Bi2O3-B2O3-SiO2-ZnO series, Bi2O3-B2O3-SiO2 series, Bi2O3-B2O3-ZnO2 series, Bi2O3-B2O3-R2O-Al2O3 series (R is an alkali metal), etc. Can be mentioned.

<溶剤>
本実施形態のガラスペースト組成物に用いる溶剤としては、有機溶剤であれば特に限定されない。ただし、製造工程を考慮すると、乾燥速度が早すぎる場合には、製造中に有機溶剤が乾燥してしまい、固形分の析出などが起こるため好ましくない。このような観点から、本実施形態のガラスペースト組成物に用いる有機溶剤としては、沸点が150℃以上、より好ましくは180℃以上の溶剤が好ましく、このような溶剤として、例えば、テルペン系の溶剤(テルピネオールなど)やカルビトール系溶剤(ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート)等を使用することができる。
<Solvent>
The solvent used in the glass paste composition of the present embodiment is not particularly limited as long as it is an organic solvent. However, considering the production process, if the drying rate is too fast, the organic solvent is dried during production, and solids are precipitated, which is not preferable. From such a point of view, the organic solvent used in the glass paste composition of the present embodiment is preferably a solvent having a boiling point of 150 ° C. or higher, more preferably 180 ° C. or higher. As such a solvent, for example, a terpene solvent (Terpineol etc.), carbitol solvents (butyl carbitol, butyl carbitol acetate) and the like can be used.

<樹脂>
本実施形態のガラスペースト組成物に用いる樹脂としては、ペーストを塗工するために適正な粘度を発現させるものであれば特に限定はされないが、ガラスフリットのガラス転移温度よりも低い温度で消失される樹脂が好ましい。ガラスフリットが流動性を発現する温度よりも低い温度で樹脂を焼成除去しておかないと、ガラスが焼成されている温度で樹脂がガス化し、ガラス内部の気泡の原因となるためである。このような樹脂として好適に用いることができる具体例を挙げると、セルロース系の樹脂として、エチルセルロースやニトロセルロース、アクリル系の樹脂として、アクリル樹脂とメタクリル樹脂などが挙げられる。
<Resin>
The resin used in the glass paste composition of the present embodiment is not particularly limited as long as it develops an appropriate viscosity for coating the paste, but it disappears at a temperature lower than the glass transition temperature of the glass frit. Preferred is a resin. This is because if the resin is not baked and removed at a temperature lower than the temperature at which the glass frit exhibits fluidity, the resin gasifies at the temperature at which the glass is baked, causing bubbles inside the glass. Specific examples that can be suitably used as such a resin include ethyl cellulose and nitrocellulose as cellulosic resins, and acrylic resin and methacrylic resin as acrylic resins.

<その他の添加剤>
本実施形態のガラスペースト組成物には、必要に応じて、ガラスフリット及び樹脂の分散性の向上やレオロジーの調整等を目的とした添加剤を添加してもよい。このような添加剤としては、例えば、スリットコーティング等の工程に適正な粘度の調整や、ガラスフリットの分散性の向上を目的として添加されるポリマー、レオロジー調整の目的で添加される増粘剤、分散性の良いガラスペースト組成物の調製を目的として添加される分散剤等が挙げられる。ポリマーとしては、例えば、アクリル系ポリマーが挙げられる。また、増粘剤としては、例えば、エチルセルロース等のセルロース系樹脂、ポリエチレングリコール等のポリオキシアルキレン樹脂などが挙げられる。また、分散剤としては、多価カルボン酸やそのアンモニウム塩等の分散剤を挙げることができる。多価カルボン酸は、例えば、低級〜高級脂肪族系の多価カルボン酸等が挙げられ、これらは、テトラブチルアンモニウム塩等のアンモニウム塩を形成していても良い。具体的には、例えば、楠本化成社製のHIPLAADシリーズやビックケミー社製のDisperbykシリーズ等が挙げられる。なお、上記のような添加剤の含有量は、例えば、ガラスペースト組成物100質量部に対して3質量部以下であることが好ましい。
<Other additives>
If necessary, the glass paste composition of the present embodiment may contain additives for the purpose of improving the dispersibility of the glass frit and the resin and adjusting the rheology. As such an additive, for example, adjustment of viscosity suitable for processes such as slit coating, polymers added for the purpose of improving dispersibility of glass frit, thickeners added for the purpose of rheology adjustment, Examples thereof include a dispersant added for the purpose of preparing a glass paste composition having good dispersibility. Examples of the polymer include acrylic polymers. Examples of the thickener include cellulose resins such as ethyl cellulose, polyoxyalkylene resins such as polyethylene glycol, and the like. Examples of the dispersant include dispersants such as polyvalent carboxylic acids and ammonium salts thereof. Examples of the polyvalent carboxylic acid include lower to higher aliphatic polyvalent carboxylic acids, and these may form an ammonium salt such as a tetrabutylammonium salt. Specifically, for example, the HIPLAAD series manufactured by Enomoto Kasei Co., Ltd., the Disperbyk series manufactured by Big Chemie, and the like can be mentioned. In addition, it is preferable that content of the above additives is 3 mass parts or less with respect to 100 mass parts of glass paste compositions, for example.

<膜厚>
高屈折率層120の膜厚は、支持基板110の凹凸面111を平坦化するのに十分な厚みであれば特に限定されないが、本発明者らの検討によれば、概ね、支持基板110の平均粗さRaの30倍以上40倍以下の厚みがあることが好ましい。高屈折率層120の膜厚の絶対的な範囲としては、3μm以上100μm以下程度であることが好ましい。これは、後述するように、サンドブラストやウェットエッチングにより形成した凹凸面111の最大高さRzが、Raの概ね10倍〜20倍であるためである。
<Film thickness>
The thickness of the high refractive index layer 120 is not particularly limited as long as it is sufficient to flatten the uneven surface 111 of the support substrate 110. It is preferable that the thickness is 30 times or more and 40 times or less of the average roughness Ra. The absolute range of the film thickness of the high refractive index layer 120 is preferably about 3 μm or more and 100 μm or less. This is because the maximum height Rz of the uneven surface 111 formed by sandblasting or wet etching is approximately 10 to 20 times Ra as will be described later.

また、上記と同様の意味から、高屈折率層120の厚みは、支持基板110の凹凸面111の最大粗さRz(JIS B 0601−2001に記載)の1.3倍以上であることが好ましい。Rzの1.3倍未満では、前述した駆動安定性に対して十分な信頼性となるような高屈折率層120が得られないためである。   From the same meaning as described above, the thickness of the high refractive index layer 120 is preferably 1.3 times or more the maximum roughness Rz (described in JIS B 0601-2001) of the uneven surface 111 of the support substrate 110. . This is because if it is less than 1.3 times Rz, the high refractive index layer 120 that provides sufficient reliability with respect to the driving stability described above cannot be obtained.

上述した繰り返しになるが、上記のような厚みの平坦化膜を容易に形成することは、SOG材料(ゾルゲル材料)や真空プロセス(CVDなど)では到底成しえない。一方で、厚膜の平坦化膜をポリマーなどの有機材料で得る方法が考えられるが、これらの方法では、ITOなどの透明導電膜(透明電極)を形成するための十分な耐熱性(300℃以上)を確保することが困難であり、さらに、上述したように、高屈折率層120には高屈折率(好ましくは2以上)が要求されるが、有機材料でこのような屈折率を実現できる材料は存在し得ない。すなわち、本実施形態におけるガラスフリットを含有するガラスペースト組成物を用いなければ、上記のような厚みの高屈折率層120を容易に形成することはできない。   As described above, it is impossible to easily form a flattened film having the above thickness with an SOG material (sol-gel material) or a vacuum process (CVD or the like). On the other hand, methods of obtaining a thick planarized film with an organic material such as a polymer are conceivable. However, these methods have sufficient heat resistance (300 ° C.) for forming a transparent conductive film (transparent electrode) such as ITO. In addition, as described above, the high refractive index layer 120 is required to have a high refractive index (preferably 2 or more), but such a refractive index is realized with an organic material. There can be no material that can. That is, unless the glass paste composition containing glass frit in the present embodiment is used, the high refractive index layer 120 having the above thickness cannot be easily formed.

高屈折率層120の膜厚については、焼成後の膜厚を測定することで確認が可能であるが、支持基板110は、凹凸面111(凹凸構造)を有しているため、測定位置によって異なる膜厚となる。そこで、本実施形態における高屈折率層120の膜厚としては、凹凸面111の最深部から高屈折率層120の最上部までの高さを膜厚とするが、凹凸面111がランダムな凹凸形状である場合には、断面形状の分析をしても最深部を決定することが難しい場合もあるので、このような場合は、任意に選んだ10点以上の部位について膜厚を測定し、そのうちの最大の厚みの部分を膜厚として考えても問題はない。   The film thickness of the high refractive index layer 120 can be confirmed by measuring the film thickness after firing. However, since the support substrate 110 has an uneven surface 111 (uneven structure), depending on the measurement position. Different film thicknesses. Therefore, the film thickness of the high refractive index layer 120 in this embodiment is the thickness from the deepest part of the uneven surface 111 to the uppermost part of the high refractive index layer 120, but the uneven surface 111 is randomly uneven. If it is a shape, it may be difficult to determine the deepest part even by analyzing the cross-sectional shape. In such a case, the film thickness is measured for 10 or more arbitrarily selected sites, There is no problem even if the maximum thickness portion is considered as the film thickness.

<構造の確認方法等>
なお、凹凸面111を平坦化する場合、凹凸中(凹凸面111の谷に相当する部分)に上述したガラスフリットが隙間なく充填されている必要がある。このような支持基板110や高屈折率層120の構造は、走査型電子顕微鏡(SEM)などを用いて断面形状を観察することで容易に確認することが可能である。
<Structure confirmation method, etc.>
Note that, when the uneven surface 111 is flattened, the above-described glass frit needs to be filled in the unevenness (the portion corresponding to the valley of the uneven surface 111) without any gap. Such structures of the support substrate 110 and the high refractive index layer 120 can be easily confirmed by observing the cross-sectional shape using a scanning electron microscope (SEM) or the like.

<高屈折率層120と第1透明電極130との界面の平滑性>
以上のような構成を有する高屈折率層120を作製する際に、上述したガラスペースト組成物を真空または加圧下で焼成することにより、焼成後に高屈折率層120内で気泡が発生することを顕著に抑制することができる。より具体的には、上記真空または加圧下の焼成により、高屈折率層120中に存在する気泡の数を減らし、かつ、この気泡の大きさを小さくすることが可能となる。このように、高屈折率層120内の気泡の発生を抑制することにより、高屈折率層120の第1透明電極130と隣接する面、すなわち、高屈折率層120と第1透明電極130との界面の平滑性を格段に向上させることができる。そして、高屈折率層120と第1透明電極130との界面の平滑性が向上することにより、OLED100の製造の歩留まりが向上し、かつ、電流リークが抑制されることから、OLED100の寿命及び信頼性も向上する。なお、本実施形態における高屈折率層120と第1透明電極130との界面に求められる平滑性としては、高屈折率層120の第1透明電極130と隣接する面のRaで、30nm以下であり、好ましくは、1nm以下である。
<Smoothness of the interface between the high refractive index layer 120 and the first transparent electrode 130>
When producing the high refractive index layer 120 having the above-described configuration, by firing the glass paste composition described above under vacuum or pressure, bubbles are generated in the high refractive index layer 120 after firing. It can be remarkably suppressed. More specifically, the number of bubbles existing in the high refractive index layer 120 can be reduced and the size of the bubbles can be reduced by baking under the above-described vacuum or pressure. Thus, by suppressing the generation of bubbles in the high refractive index layer 120, the surface of the high refractive index layer 120 adjacent to the first transparent electrode 130, that is, the high refractive index layer 120 and the first transparent electrode 130, The smoothness of the interface can be significantly improved. Further, since the smoothness of the interface between the high refractive index layer 120 and the first transparent electrode 130 is improved, the manufacturing yield of the OLED 100 is improved and the current leakage is suppressed, so that the lifetime and reliability of the OLED 100 are improved. Also improves. The smoothness required for the interface between the high refractive index layer 120 and the first transparent electrode 130 in the present embodiment is Ra of the surface adjacent to the first transparent electrode 130 of the high refractive index layer 120, which is 30 nm or less. Yes, preferably 1 nm or less.

ここで、本実施形態では、高屈折率層120内の気泡発生の抑制度合の指標のひとつとして、上述したヘイズ値(Haze)を使用する。すなわち、本実施形態に係るOLED100用の発光素子基板における第1透明電極130と隣接する高屈折率層120のヘイズ値は、5%以下である。高屈折率層120のヘイズ値が5%を超えると、高屈折率層120内の気泡の数が多くなり、また、気泡のサイズが大きくなるため、高屈折率層120と第1透明電極130との界面の十分な平滑性が確保できない。   Here, in the present embodiment, the above-described haze value (Haze) is used as one index of the degree of suppression of bubble generation in the high refractive index layer 120. That is, the haze value of the high refractive index layer 120 adjacent to the first transparent electrode 130 in the light emitting element substrate for the OLED 100 according to the present embodiment is 5% or less. When the haze value of the high refractive index layer 120 exceeds 5%, the number of bubbles in the high refractive index layer 120 increases, and the size of the bubbles increases. Therefore, the high refractive index layer 120 and the first transparent electrode 130 are increased. Sufficient smoothness at the interface cannot be ensured.

なお、本実施形態における高屈折率層120のヘイズ値は、市販の積分球付透過率測定計やHazeメーターにより測定することができるが、高屈折率層120のヘイズ値としては、OLED100の発光素子基板全体の値ではなく、高屈折率層120単独のヘイズ値を使用する。   In addition, although the haze value of the high refractive index layer 120 in this embodiment can be measured with a commercially available transmittance meter with an integrating sphere or a haze meter, the haze value of the high refractive index layer 120 is the light emission of the OLED 100. The haze value of the high refractive index layer 120 alone is used instead of the value of the entire element substrate.

また、本実施形態では、高屈折率層120内の気泡発生の抑制度合の指標として、気泡の直径及び気泡が高屈折率層120内に占める割合を用いたより直接的な指標を用いてもよい。この場合、高屈折率層120内に存在する気泡の直径は、第1透明電極130と隣接する高屈折率層120の厚みの1/10以下であり、好ましくは、1/100以下である。また、気泡の直径の絶対的な値としては、5μm以下であることが好ましく、0.5μm以下であることがより好ましい。   In the present embodiment, a more direct index using the diameter of the bubbles and the ratio of the bubbles in the high refractive index layer 120 may be used as an index of the degree of suppression of bubble generation in the high refractive index layer 120. . In this case, the diameter of the bubbles present in the high refractive index layer 120 is 1/10 or less, preferably 1/100 or less, of the thickness of the high refractive index layer 120 adjacent to the first transparent electrode 130. Further, the absolute value of the bubble diameter is preferably 5 μm or less, and more preferably 0.5 μm or less.

ここで、高屈折率層120内に存在する気泡の直径とは、気泡を円と仮定した場合の円相当直径であり、かつ、光学顕微鏡を用いて高屈折率層120を観察したときの視野内に含まれる全気泡の直径の平均値である。高屈折率層120の厚みについては、上述した通りである。   Here, the diameter of the bubbles present in the high refractive index layer 120 is the equivalent circle diameter when the bubbles are assumed to be circles, and the field of view when the high refractive index layer 120 is observed using an optical microscope. It is an average value of the diameters of all the bubbles contained in the inside. The thickness of the high refractive index layer 120 is as described above.

また、上記気泡が第1透明電極130と隣接する高屈折率層120内に占める割合は、高屈折率層120の水平断面の全面積に対する気泡の水平断面の面積の割合で0.5%以下、かつ、高屈折率層120の垂直断面の全面積に対する気泡の垂直断面の面積の割合で0.5%以下である。好ましくは、気泡が高屈折率層120内に占める割合は、高屈折率層120の水平断面の全面積に対する気泡の水平断面の面積の割合で0.1%以下、かつ、高屈折率層120の垂直断面の全面積に対する気泡の垂直断面の面積の割合で0.1%以下である。   The ratio of the bubbles in the high refractive index layer 120 adjacent to the first transparent electrode 130 is 0.5% or less in terms of the ratio of the area of the horizontal cross section of the bubbles to the total area of the horizontal cross section of the high refractive index layer 120. The ratio of the area of the vertical cross section of the bubble to the total area of the vertical cross section of the high refractive index layer 120 is 0.5% or less. Preferably, the ratio of the bubbles in the high refractive index layer 120 is 0.1% or less as a ratio of the area of the horizontal cross section of the bubbles to the total area of the horizontal cross section of the high refractive index layer 120, and the high refractive index layer 120. The ratio of the area of the vertical cross section of the bubble to the total area of the vertical cross section is 0.1% or less.

ここで、気泡の水平(垂直)断面の面積とは、気泡を球と仮定した場合の水平(垂直断面)の面積をいう。   Here, the area of the horizontal (vertical) cross section of the bubble refers to the area of the horizontal (vertical cross section) when the bubble is assumed to be a sphere.

上述した高屈折率層120内に存在する気泡の直径と高屈折率層120内に占める割合が、上記範囲を超えると、高屈折率層120内の気泡が、高屈折率層120の表面から第1透明電極130側に突出する確率が高くなり、高屈折率層120と第1透明電極130との界面の十分な平滑性が確保できない。   When the diameter of the bubbles existing in the high refractive index layer 120 and the ratio of the bubbles in the high refractive index layer 120 exceed the above range, the bubbles in the high refractive index layer 120 are separated from the surface of the high refractive index layer 120. The probability of projecting toward the first transparent electrode 130 is increased, and sufficient smoothness at the interface between the high refractive index layer 120 and the first transparent electrode 130 cannot be ensured.

一方、高屈折率層120内に存在する気泡の直径と高屈折率層120内に占める割合が、ともに上記範囲内であると、高屈折率層120と第1透明電極130との界面の平滑性を更に向上させることができるため好ましい。   On the other hand, when the diameter of the bubbles present in the high refractive index layer 120 and the ratio of the bubbles in the high refractive index layer 120 are both within the above range, the interface between the high refractive index layer 120 and the first transparent electrode 130 is smooth. It is preferable because the properties can be further improved.

<凹凸面111の凹凸の形状>
本実施形態における凹凸面111の凹凸の形状は、上述したランダムな形状であってもよいし、例えば、レンズ形状またはピラミッド形状のような均一な構造単位を有する規則的な形状であってもよい。なお、図8は、本実施形態の変形例に係るOLED100’の断面構成を示す説明図である。
<Uneven shape of uneven surface 111>
The uneven shape of the uneven surface 111 in the present embodiment may be the random shape described above, or may be a regular shape having a uniform structural unit such as a lens shape or a pyramid shape. . In addition, FIG. 8 is explanatory drawing which shows the cross-sectional structure of OLED100 'which concerns on the modification of this embodiment.

図8に示すように、OLED100’は、OLED100とは異なり、支持基板110表面に形成する凹凸面111が、ランダムな形状ではなく、レンズ形状やピラミッド形状などの均一な構造単位を有している。これは、本発明に係るOLEDをディスプレイ用途に適用する場合は、凹凸面は屈折角に乱れを生じさせるような不規則な構造ではなく、図8の凹凸面111に示すようなレンズ構造やピラミッド構造であることが好ましい。上述したOLED100では、凹凸面111がランダムな構造を有するため、各発光層で生じた光が混ざり合って、色のにじみが発生する場合がある。これに対して、本変形例に係るOLED100’のように、凹凸面111が均一な構造単位を有する形状であることで、有機発光層150で発生した光を集光させることができるため、OLED100のように、色のにじみがなく、効率的に光の取り出し効率を高めることが可能となる。このようなレンズ構造やピラミッド構造の具体的な形状や大きさについては特に制限はなく、発生する光の波長範囲に対して十分大きく、集光効果を発現できるサイズであって、画素サイズよりも小さな構造単位を有していればよい。一般的なディスプレイの画素サイズ(ピクセルサイズ)は、100〜600μm程度であり、RGBの各サイズがその1/3であることから、概ね30〜200μmである。従って、本変形例における凹凸面111の具体的な形状としては、数μmから数十μmの大きさ(凹凸の高さ)の構造単位を有するレンズ形状(略半球形状)やピラミッド形状(略四角錐形状)等が挙げられる。   As shown in FIG. 8, unlike the OLED 100, the OLED 100 ′ has an uneven surface 111 formed on the surface of the support substrate 110 having a uniform structural unit such as a lens shape or a pyramid shape instead of a random shape. . This is because when the OLED according to the present invention is applied to a display application, the irregular surface is not an irregular structure that causes the refraction angle to be disturbed, but a lens structure or pyramid as shown by the irregular surface 111 in FIG. A structure is preferred. In the OLED 100 described above, since the uneven surface 111 has a random structure, light generated in each light emitting layer may be mixed and color bleeding may occur. On the other hand, since the uneven surface 111 has a uniform structural unit as in the OLED 100 ′ according to the present modification, the light generated in the organic light emitting layer 150 can be condensed. As described above, there is no color blur and the light extraction efficiency can be increased efficiently. There are no particular restrictions on the specific shape or size of such a lens structure or pyramid structure, which is sufficiently large for the wavelength range of the generated light and capable of exhibiting a light condensing effect, which is larger than the pixel size. What is necessary is just to have a small structural unit. The pixel size (pixel size) of a general display is about 100 to 600 μm, and each size of RGB is 1/3 of the size, so it is about 30 to 200 μm. Therefore, as a specific shape of the uneven surface 111 in this modification, a lens shape (substantially hemispherical shape) or a pyramid shape (substantially four) having a structural unit with a size (uneven height) of several μm to several tens μm. Pyramid shape).

ここで、図8には、凹凸面111の形状がレンズ構造の場合の例を示しているが、ピラミッド構造であっても、各構造単位の形状が異なるだけで、その他の条件に関しては、レンズ構造の場合と同様である。   Here, FIG. 8 shows an example in which the shape of the concavo-convex surface 111 is a lens structure, but even in the case of a pyramid structure, only the shape of each structural unit is different. This is the same as the structure.

また、高屈折率層120の膜厚は、支持基板110の凹凸面111を平坦化するのに十分な厚みであれば特に限定されないが、本発明者らの検討によれば、概ね、支持基板110の凹凸面111の最大高さの1.3倍以上であることが好ましい。すなわち、凹凸面111がレンズ構造を有しており、そのレンズの構造単位が直径10μmの半球形状であれば、支持基板110の凹凸面111の最大高さは5μmとなるので、高屈折率層120の好適な厚みは6.5μm以上となり、レンズの構造単位が直径80μmの半球形状であれば、高屈折率層120の好適な厚みは52μm以上となる。   Further, the film thickness of the high refractive index layer 120 is not particularly limited as long as it is sufficient to flatten the uneven surface 111 of the support substrate 110. It is preferable that the height is not less than 1.3 times the maximum height of the 110 uneven surface 111. That is, if the uneven surface 111 has a lens structure and the structural unit of the lens is a hemispherical shape with a diameter of 10 μm, the maximum height of the uneven surface 111 of the support substrate 110 is 5 μm. The preferable thickness of 120 is 6.5 μm or more. If the lens structural unit is a hemispherical shape having a diameter of 80 μm, the preferable thickness of the high refractive index layer 120 is 52 μm or more.

なお、OLED100’のその他の構成については、上述したOLED100と同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。   Since the other configuration of the OLED 100 ′ is the same as that of the OLED 100 described above, detailed description thereof is omitted here.

(第1透明電極130、第2透明電極170)
第1透明電極130は、OLED100の陽極として機能する層であり、導電性を有するとともに、光をOLED100の外部に取り出すために透明な材料が使用される。第2透明電極170は、陰極として機能する層であって、ミラー層180からの反射光を透過して光をOLED100の外部に取り出すために透明な材料が使用される。具体的には、透明電極130及び170をそれぞれ形成する材料としては、透明な酸化物半導体、特に、ITO、IZO(Indium Zinc Oxide)、ZnO、In2O3等が好適に使用される。
(First transparent electrode 130, second transparent electrode 170)
The first transparent electrode 130 is a layer that functions as an anode of the OLED 100, and has a conductivity, and a transparent material is used to extract light out of the OLED 100. The second transparent electrode 170 is a layer that functions as a cathode, and a transparent material is used to transmit the reflected light from the mirror layer 180 and extract the light to the outside of the OLED 100. Specifically, a transparent oxide semiconductor, particularly ITO, IZO (Indium Zinc Oxide), ZnO, In2O3, or the like is preferably used as a material for forming the transparent electrodes 130 and 170, respectively.

(有機発光層150)
有機発光層150は、少なくとも発光層を含む。また、有機発光層150は、正孔注入層及び電子注入層を含んでいてもよい。また、有機発光層150が、正孔輸送層140及び正孔注入層のいずれをも含む場合には、正孔注入層が正孔輸送層140よりも第1透明電極130に近い側に配置される。また、有機発光層150は、正孔輸送層140よりも第1透明電極130から遠い側に配置される。
(Organic light emitting layer 150)
The organic light emitting layer 150 includes at least a light emitting layer. The organic light emitting layer 150 may include a hole injection layer and an electron injection layer. When the organic light emitting layer 150 includes both the hole transport layer 140 and the hole injection layer, the hole injection layer is disposed closer to the first transparent electrode 130 than the hole transport layer 140. The The organic light emitting layer 150 is disposed on the side farther from the first transparent electrode 130 than the hole transport layer 140.

正孔輸送層140を形成する正孔輸送材料としては、例えば、α−NPD(NPB)、TPD、TACP、トリフェニル四量体などの公知の材料を使用することができる。また、正孔注入層を形成する正孔注入材料としては、例えば、ポリアニリン、ポリピロール、銅フタロシアニン(CuPc)、PEDOT:PSSなどの公知の材料を使用することができる。   As a hole transport material forming the hole transport layer 140, for example, known materials such as α-NPD (NPB), TPD, TACP, and triphenyl tetramer can be used. Moreover, as a hole injection material which forms a hole injection layer, well-known materials, such as polyaniline, a polypyrrole, copper phthalocyanine (CuPc), PEDOT: PSS, can be used, for example.

有機発光層150としては、赤色発光層、緑色発光層及び青色発光層のうち、1種または2種以上を含むことができる。   The organic light emitting layer 150 may include one or more of red, green and blue light emitting layers.

赤色発光層を形成する材料としては、例えば、テトラフェニルナフタセン(ルブレン:Rubrene)、トリス(1−フェニルイソキノリン)イリジウム(III)(Ir(piq)3)、ビス(2−ベンゾ[b]チオフェン−2−イル−ピリジン)(アセチルアセトネート)イリジウム(III)(Ir(btp)2(acac))、トリス(ジベンゾイルメタン)フェナントロリンユウロピウム(III)(Eu(dbm)3(phen))、トリス[4,4’−ジ−tert−ブチル−(2,2’)−ビピリジン]ルテニウム(III)錯体(Ru(dtb−bpy)3*2(PF6))、DCM1、DCM2、Eu(テノイルトリフルオロアセトン)3(Eu(TTA)3,ブチル−6−(1,1,7,7−テトラメチルジュロリジル−9−エニル)−4H−ピラン)(DCJTB)などを使用することができ、その他にも、ポリフルオレン系高分子、ポリビニル系高分子などの高分子発光物質を使用することができる。   Examples of the material for forming the red light emitting layer include tetraphenylnaphthacene (rubrene), tris (1-phenylisoquinoline) iridium (III) (Ir (piq) 3), and bis (2-benzo [b] thiophene. 2-yl-pyridine) (acetylacetonate) iridium (III) (Ir (btp) 2 (acac)), tris (dibenzoylmethane) phenanthroline europium (III) (Eu (dbm) 3 (phen)), tris [4,4′-di-tert-butyl- (2,2 ′)-bipyridine] ruthenium (III) complex (Ru (dtb-bpy) 3 * 2 (PF6)), DCM1, DCM2, Eu (thenoyltrifluoro) Acetone) 3 (Eu (TTA) 3, butyl-6- (1,1,7,7-tetramethyldurori) Le-9-enyl) -4H- pyran) (DCJTB) can be used like, Besides, polyfluorene-based polymer, a polymeric light emitting material, such as polyvinyl-based polymer can be used.

また、緑色発光層を形成する材料としては、例えば、Alq3、3−(2−ベンゾチアゾリル)−7−(ジエチルアミノ)クマリン(Coumarin6)、2,3,6,7−テトラヒドロ−1,1,7,7,−テトラメチル−1H,5H,11H−10−(2−ベンゾチアゾリル)キノリジン−[9,9a,1gh]クマリン(C545T)、N,N’−ジメチル−キナクリドン(DMQA)、トリス(2−フェニルピリジン)イリジウム(III)(Ir(ppy)3)などを使用することができ、その他にも、ポリフルオレン系高分子、ポリビニル系高分子などの高分子発光物質を使用することもできる。   Examples of the material for forming the green light-emitting layer include Alq3, 3- (2-benzothiazolyl) -7- (diethylamino) coumarin (Coumarin6), 2,3,6,7-tetrahydro-1,1,7, 7, -Tetramethyl-1H, 5H, 11H-10- (2-benzothiazolyl) quinolidine- [9,9a, 1gh] coumarin (C545T), N, N′-dimethyl-quinacridone (DMQA), tris (2-phenyl) Pyridine) iridium (III) (Ir (ppy) 3) can be used, and in addition, polymer light-emitting substances such as polyfluorene-based polymers and polyvinyl-based polymers can also be used.

また、青色発光層を形成する材料としては、例えば、オキサジアゾールダイマー染料(Bis−DAPOXP)、スピロ化合物(Spiro−DPVBi、Spiro−6P)、トリアリールアミン化合物、ビス(スチリル)アミン(DPVBi、DSA)、4,4’−ビス(9−エチル−3−カルバゾビニレン)−1,1’−ビフェニル(BCzVBi)、ペリレン、2,5,8,11−テトラ−tert−ブチルペリレン(TPBe)、9H−カルバゾール−3,3’−(1,4−フェニレン−ジ−2,1−エテン−ジイル)ビス[9−エチル−(9C)](BCzVB)、4,4−ビス[4−(ジ−p−トリルアミノ)スチリル]ビフェニル(DPAVBi)、4−(ジ−p−トリルアミノ)−4’−[(ジ−p−トリルアミノ)スチリル]スチルベン(DPAVB)、4,4’−ビス[4−(ジフェニルアミノ)スチリル]ビフェニル(BDAVBi)、ビス(3,5−ジフルオロ−2−(2−ピリジル)フェニル−(2−カルボキシピリジル)イリジウムIII(FIrPic)などを使用することができ、その他にも、ポリフルオレン系高分子、ポリビニル系高分子などの高分子発光物質を使用することができる。   Examples of the material for forming the blue light emitting layer include oxadiazole dimer dye (Bis-DAPOXP), spiro compounds (Spiro-DPVBi, Spiro-6P), triarylamine compounds, bis (styryl) amine (DPVBi, DSA), 4,4′-bis (9-ethyl-3-carbazovinylene) -1,1′-biphenyl (BCzVBi), perylene, 2,5,8,11-tetra-tert-butylperylene (TPBe), 9H -Carbazole-3,3 '-(1,4-phenylene-di-2,1-ethene-diyl) bis [9-ethyl- (9C)] (BCzVB), 4,4-bis [4- (di- p-tolylamino) styryl] biphenyl (DPAVBi), 4- (di-p-tolylamino) -4 ′-[(di-p-tolylamino) styri Ru] stilbene (DPAVB), 4,4′-bis [4- (diphenylamino) styryl] biphenyl (BDAVBi), bis (3,5-difluoro-2- (2-pyridyl) phenyl- (2-carboxypyridyl) Iridium III (FIrPic) or the like can be used, and in addition, a polymer light-emitting substance such as a polyfluorene polymer or a polyvinyl polymer can be used.

前述したように、有機発光層150は、発光層よりも第2透明電極170に近い側から順に、電子輸送層160や電子注入層を含んでいてもよい。電子輸送層160を形成する電子輸送材料としては、オキサゾール誘導体(PBD、OXO−7)、トリアゾール誘導体、ボロン誘導体、シロール誘導体、Alq3などの公知の材料を使用することができる。また、電子注入材料としては、例えば、LiF、Li2O、CaO、CsO、CsF2などの公知の材料を使用することができる。   As described above, the organic light emitting layer 150 may include the electron transport layer 160 and the electron injection layer in order from the side closer to the second transparent electrode 170 than the light emitting layer. As an electron transport material for forming the electron transport layer 160, known materials such as an oxazole derivative (PBD, OXO-7), a triazole derivative, a boron derivative, a silole derivative, and Alq3 can be used. Moreover, as an electron injection material, well-known materials, such as LiF, Li2O, CaO, CsO, CsF2, can be used, for example.

(ミラー層180)
ミラー層180を形成する材料としては、Ag、Pt、Pd、Au、Ni、Ir、Crのいずれかの単元素薄膜金属、Ag、Mg、Al、Pt、Pd、Au、Ni、Nd、Ir、Cr、Li、Caの酸化化合物、合金など、空気中において光沢等の性質が安定している化合物を使用することができる。
(Mirror layer 180)
As a material for forming the mirror layer 180, a single element thin film metal of Ag, Pt, Pd, Au, Ni, Ir, Cr, Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Compounds having stable properties such as gloss in the air, such as Cr, Li, and Ca oxide compounds and alloys, can be used.

〔OLED100の製造方法〕
以上、本実施形態に係るOLED100の構成について詳細に説明したが、続いて、図6及び図7を参照しながら、上述した構成を有する本実施形態に係るOLED100の製造方法について詳細に説明する。図6は、本実施形態に係るOLED100の発光素子基板の製造方法の一例を示す説明図である。また、図7は、本実施形態に係る高屈折率層120の形成方法の一例を示す説明図である。
[Manufacturing method of OLED 100]
The configuration of the OLED 100 according to the present embodiment has been described in detail above. Subsequently, the manufacturing method of the OLED 100 according to the present embodiment having the above-described configuration will be described in detail with reference to FIGS. 6 and 7. FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of a method for manufacturing a light emitting element substrate of the OLED 100 according to the present embodiment. FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of a method for forming the high refractive index layer 120 according to the present embodiment.

ここで、OLED100の基板となる本実施形態に係る発光素子基板の製造方法は、表面粗化工程と、塗布工程と、乾燥工程と、焼成工程と、を含む。表面粗化工程は、支持基板110の表面に凹凸面111を形成する工程である。塗布工程は、凹凸面111が形成された支持基板110の表面に、支持基板110以上の屈折率を有するガラスフリットと、溶剤と、樹脂とを含有するガラスペースト組成物を塗布する工程である。乾燥工程は、支持基板110に塗布されたガラスペースト組成物を乾燥し、溶剤を揮発させる工程である。焼成工程は、溶剤が揮発した後のガラスペースト組成物を真空または加圧下で焼成し、樹脂を消失除去するとともにガラスフリットを溶融させ、支持基板110上に高屈折率層120を形成する工程である。以下、これらの工程を含むOLED100の製造方法について述べる。   Here, the manufacturing method of the light emitting element substrate according to the present embodiment, which is the substrate of the OLED 100, includes a surface roughening step, a coating step, a drying step, and a firing step. The surface roughening step is a step of forming the uneven surface 111 on the surface of the support substrate 110. The coating step is a step of coating a glass paste composition containing a glass frit having a refractive index equal to or higher than that of the support substrate 110, a solvent, and a resin on the surface of the support substrate 110 on which the uneven surface 111 is formed. A drying process is a process of drying the glass paste composition apply | coated to the support substrate 110, and volatilizing a solvent. The baking step is a step of baking the glass paste composition after the solvent has been volatilized under vacuum or pressure to eliminate the resin and remove the resin and melt the glass frit to form the high refractive index layer 120 on the support substrate 110. is there. Hereinafter, a method for manufacturing the OLED 100 including these steps will be described.

(表面粗化工程)
図6に示すように、ソーダライムガラス、無アルカリガラス等の支持基板110の表面に(図6(a)を参照)、サンドブラスト法、ウェットエッチング法(フロスト法)またはプレス法等の方法により、有機発光層150で発生した光が第1透明電極130を通過して支持基板110に入射する際の入射光の屈折角に乱れを生じさせるようなランダムな凹凸面111を形成する(図6(b)を参照)。このときに形成する凹凸面111の凹凸の度合いは、上述したように、特に限定されないが、平均表面粗さRaで0.7μm以上5μm以下であることが好ましい。
(Surface roughening process)
As shown in FIG. 6, on the surface of the support substrate 110 such as soda lime glass or non-alkali glass (see FIG. 6A), by a method such as a sand blast method, a wet etching method (frost method) or a press method, Random uneven surfaces 111 are formed that cause disturbance in the refraction angle of incident light when light generated in the organic light emitting layer 150 passes through the first transparent electrode 130 and enters the support substrate 110 (FIG. 6 ( see b)). The degree of unevenness of the uneven surface 111 formed at this time is not particularly limited as described above, but is preferably 0.7 μm or more and 5 μm or less in terms of average surface roughness Ra.

また、上述した図6に示すような均一な構造単位を有する凹凸面111を形成する場合には、支持基板110の表面の凹凸面111の形状が、レンズ構造やピラミッド構造などのような均一な構造単位を有する凹凸となるように形成する。このようなレンズ構造やピラミッド構造は、例えば、モールドの熱転写法、フォトリソグラフィ/ウェットエッチング法、レーザー加工、砥石による研磨などを用いて形成することができる。   Further, when the uneven surface 111 having a uniform structural unit as shown in FIG. 6 is formed, the uneven surface 111 on the surface of the support substrate 110 has a uniform shape such as a lens structure or a pyramid structure. It is formed so as to be uneven with a structural unit. Such a lens structure or pyramid structure can be formed using, for example, a mold thermal transfer method, a photolithography / wet etching method, laser processing, polishing with a grindstone, or the like.

(ガラスペースト組成物の調製)
次に、上述したようなガラスフリットと、溶剤と、樹脂とを含むガラスペースト組成物を調製する。このガラスペースト組成物の調製方法としては、ガラスフリット、(バインダー)樹脂、及びその他の成分を溶剤中に溶解混合した後、ロールミル等で混練し、ガラスフリットが分散したペーストを作製すればよい。ガラスフリットと溶剤と樹脂との配合比は、例えば、ガラスフリットを70〜80質量%、溶剤を10〜20質量%、樹脂を1〜2質量%程度とすればよい。なお、上述したように、支持基板110の融点を考慮し、後述する乾燥工程及び焼成工程を500℃以下の温度で実施することが好ましいが、そのためには、ガラスフリットのガラス転移温度は450℃以下であることが好ましい。
(Preparation of glass paste composition)
Next, a glass paste composition containing the glass frit as described above, a solvent, and a resin is prepared. As a method for preparing this glass paste composition, glass frit, (binder) resin, and other components may be dissolved and mixed in a solvent and then kneaded with a roll mill or the like to produce a paste in which the glass frit is dispersed. The mixing ratio of the glass frit, the solvent and the resin may be, for example, about 70 to 80% by mass of the glass frit, 10 to 20% by mass of the solvent, and about 1 to 2% by mass of the resin. Note that, as described above, in consideration of the melting point of the support substrate 110, it is preferable to carry out a drying step and a baking step described later at a temperature of 500 ° C. or lower. For that purpose, the glass transition temperature of the glass frit is 450 ° C. The following is preferable.

(塗布工程)
次に、図6に示すように、調製したガラスペースト組成物を、支持基板110の凹凸面111の表面にコーティング(塗布)する(図6(a)を参照)。ガラスペースト組成物の塗布方法としては特に限定はされず、例えば、バーコート法、ドクターブレード、スリットコート、ダイコートによる塗布等の公知の方法を用いることができる。
(Coating process)
Next, as shown in FIG. 6, the prepared glass paste composition is coated (applied) on the surface of the uneven surface 111 of the support substrate 110 (see FIG. 6A). The method for applying the glass paste composition is not particularly limited, and for example, a known method such as bar coating, doctor blade, slit coating, or die coating can be used.

(乾燥工程)
次いで、凹凸面111にガラスペースト組成物が塗布された支持基板110を熱風乾燥機等に移して溶媒を除去する(図6(b)を参照)。このときの乾燥温度は、上述したように、支持基板110が溶融しないように、500℃以下の温度であることが好ましい。より好ましくは、100℃以上150℃以下である。
(Drying process)
Next, the support substrate 110 with the glass paste composition applied to the uneven surface 111 is transferred to a hot air dryer or the like to remove the solvent (see FIG. 6B). As described above, the drying temperature at this time is preferably 500 ° C. or lower so that the support substrate 110 does not melt. More preferably, it is 100 degreeC or more and 150 degrees C or less.

(焼成工程)
上記乾燥工程の後、溶媒が除去された支持基板110を焼成炉に移し、ガラスフリットのガラス転移温度Tg以上、軟化温度Ts以下の温度で焼成することによりバインダー樹脂を焼失除去するとともに、ガラスフリットを溶融させる(図6(c)を参照)。さらに、焼成炉にて、ガラスフリットの軟化温度Ts以上(500℃以下であることが好ましい。)の温度で焼成することにより、高屈折率層120を支持基板110表面に形成する(図6(c)及び図7(d)を参照)。
(Baking process)
After the drying step, the support substrate 110 from which the solvent has been removed is transferred to a baking furnace, and the binder resin is removed by burning at a temperature not lower than the glass transition temperature Tg and not higher than the softening temperature Ts of the glass frit. Is melted (see FIG. 6C). Furthermore, the high refractive index layer 120 is formed on the surface of the support substrate 110 by baking at a temperature not lower than the softening temperature Ts of the glass frit (preferably not higher than 500 ° C.) in a baking furnace (FIG. 6 ( c) and FIG. 7 (d)).

<真空焼成及び加圧焼成の原理>
ここで、本実施形態においては、上記焼成工程は真空または加圧下で行われる。これにより、上述したように、焼成後に高屈折率層120内で気泡が発生することを顕著に抑制することができる。そして、高屈折率層120内の気泡の発生を抑制することにより、高屈折率層120と透明電極130との界面の平滑性が顕著に高まるため、OLED100の製造の歩留まりを向上させ、かつ、OLED100の寿命及び信頼性を向上させることができる。
<Principle of vacuum firing and pressure firing>
Here, in this embodiment, the said baking process is performed under a vacuum or pressurization. Thereby, as described above, it is possible to significantly suppress the generation of bubbles in the high refractive index layer 120 after firing. And, by suppressing the generation of bubbles in the high refractive index layer 120, the smoothness of the interface between the high refractive index layer 120 and the transparent electrode 130 is significantly increased, so that the production yield of the OLED 100 is improved, and The lifetime and reliability of the OLED 100 can be improved.

ここで、真空焼成及び加圧焼成により気泡の発生が抑制できる原理について説明する。そもそも、高屈折率層120内の気泡が存在するのは、以下のような理由である。すなわち、大気中から空気がガラスペースト組成物中に混入し、ガラスフリットの周囲に空気が存在するようになる。そして、この空気が焼成後にも残存することで、高屈折率層120内に気泡が発生する。このように、ガラスペースト組成物を焼成して高屈折率層120が製膜された後に、この層の内部に生成した気泡を除去することは極めて困難である。そこで、本発明者が検討した結果、焼成工程でガラスフリットが溶融する時点で、ガラスフリットの周囲に空気が存在しないようにすればよく、そのためには、焼成工程を真空下または加圧下で行えばよい、ということが見出された。ガラスフリットが溶融する時点で、ガラスフリットの周囲に空気が存在しないようにするためには、ガラスフリットが溶融する前に、真空または加圧状態にすることが重要である。   Here, the principle which can suppress generation | occurrence | production of a bubble by vacuum baking and pressure baking is demonstrated. In the first place, the bubbles in the high refractive index layer 120 exist for the following reason. That is, air is mixed into the glass paste composition from the atmosphere, and air is present around the glass frit. The air remains even after firing, whereby bubbles are generated in the high refractive index layer 120. Thus, after baking the glass paste composition to form the high refractive index layer 120, it is extremely difficult to remove the bubbles generated in the layer. Therefore, as a result of the study by the present inventors, it is sufficient that air does not exist around the glass frit at the time when the glass frit is melted in the firing process. For this purpose, the firing process is performed under vacuum or under pressure. It was found that it should be. In order to prevent air from being present around the glass frit when the glass frit is melted, it is important that the glass frit is in a vacuum or a pressurized state before the glass frit is melted.

<真空焼成>
真空焼成の場合には、焼成時におけるガラスフリットの周囲は真空雰囲気となっているので、当然にガラスフリットの周囲に空気はほとんど存在しない。従って、この状態でガラスペースト組成物を焼成しても、焼成後の高屈折率層120内には気泡はほとんど発生しない。気泡の発生を効果的に抑制するためには、焼成工程において、ガラスペースト組成物を0.3Pa以下の真空下で焼成することが好ましい。
<Vacuum firing>
In the case of vacuum firing, since the surroundings of the glass frit at the time of firing are in a vacuum atmosphere, naturally there is almost no air around the glass frit. Therefore, even if the glass paste composition is fired in this state, almost no bubbles are generated in the fired high refractive index layer 120. In order to effectively suppress the generation of bubbles, it is preferable that the glass paste composition is fired under a vacuum of 0.3 Pa or less in the firing step.

<加圧焼成>
加圧焼成の場合には、焼成時においてはガラスペースト組成物が圧縮され、ガラスフリットが凝集した状態となるため、ガラスフリットの周囲に空気はほとんど存在しない。従って、この状態でガラスペースト組成物を焼成しても、焼成後の高屈折率層120内には気泡はほとんど発生しない。気泡の発生を効果的に抑制するためには、焼成工程において、ガラスペースト組成物を110kPa以上の加圧下で焼成することが好ましい。
<Pressure firing>
In the case of pressure firing, since the glass paste composition is compressed and the glass frit is aggregated during firing, there is almost no air around the glass frit. Therefore, even if the glass paste composition is fired in this state, almost no bubbles are generated in the fired high refractive index layer 120. In order to effectively suppress the generation of bubbles, it is preferable that the glass paste composition is fired under a pressure of 110 kPa or more in the firing step.

以上のように、高屈折率層120は、上述したガラスフリットを含有するペースト組成物をコーティング(塗工)した後に、乾燥及び焼成することにより得られるが、必要であればこの操作を複数回繰り返して、所望の厚みを得ることもできる。特に、必要な高屈折率層120の厚みが40〜50μmを超える場合には、複数回の塗工・焼成を繰り返す方が好ましい。前述のとおり、光の取り出し効率を向上させるためには、支持基板110の凹凸の最大高さを大きくする必要があることから、このような大きな凹凸を平坦化するために、高屈折率層120の厚みも大きくすることが必要である。そこで、このような大きな凹凸を形成するに際しては、ガラスペースト組成物を複数回塗工・焼成することで、支持基板110の表面のうねりや凹凸をより平滑にすることができる。   As described above, the high refractive index layer 120 is obtained by coating (coating) the paste composition containing the glass frit described above, followed by drying and baking. If necessary, this operation is repeated a plurality of times. Repeatedly, a desired thickness can be obtained. In particular, when the necessary thickness of the high refractive index layer 120 exceeds 40 to 50 μm, it is preferable to repeat the coating and baking a plurality of times. As described above, in order to improve the light extraction efficiency, it is necessary to increase the maximum height of the unevenness of the support substrate 110. Therefore, in order to flatten such a large unevenness, the high refractive index layer 120 is used. It is necessary to increase the thickness. Therefore, when such large irregularities are formed, the undulations and irregularities on the surface of the support substrate 110 can be made smoother by applying and baking the glass paste composition a plurality of times.

(透明電極130、有機薄膜層140、陰極150の形成)
次に、高屈折率層120により表面が平坦化された支持基板110上に、スピンコート、スパッタリング等の方法を用いてITO、IZO、ZnO、In2O3等を製膜して、透明電極130を形成する。さらに、第1透明電極130上に正孔輸送材料や発光材料等を蒸着することにより正孔輸送層140及び発光層150を形成した後に、電子輸送層160及び第2透明電極170を形成し、前記第2透明電極170上に、Ag、Mg、Al等の金属を蒸着してミラー層180を形成し、OLED100を製造することができる(図4を参照)。なお、正孔輸送層140、発光層150、電子輸送層160やミラー層180の形成方法としては、真空蒸着、キャスト法(スピンキャスト法、ディッピング法等)、インクジェット法、印刷法(活版印刷、グラビア印刷、オフセット印刷、スクリーン印刷等)などの公知の方法を用いることができる。
(Formation of transparent electrode 130, organic thin film layer 140, and cathode 150)
Next, a transparent electrode 130 is formed by depositing ITO, IZO, ZnO, In 2 O 3 or the like on the support substrate 110 whose surface is planarized by the high refractive index layer 120 by using a method such as spin coating or sputtering. To do. Furthermore, after forming the hole transport layer 140 and the light emitting layer 150 by vapor-depositing a hole transport material or a light emitting material on the first transparent electrode 130, the electron transport layer 160 and the second transparent electrode 170 are formed, An OLED 100 can be manufactured by depositing a metal such as Ag, Mg, or Al on the second transparent electrode 170 to form a mirror layer 180 (see FIG. 4). In addition, as a formation method of the positive hole transport layer 140, the light emitting layer 150, the electron carrying layer 160, or the mirror layer 180, vacuum deposition, a cast method (spin cast method, dipping method, etc.), an inkjet method, a printing method (letterpress printing, Known methods such as gravure printing, offset printing, and screen printing may be used.

〔OLED100の用途〕
本実施形態のOLED100に用いる発光素子基板は、波長オーダー以上の凹凸(表面粗さ)を有しており、これにより素子内に入射した光を散乱させ、全ての波長の光を効率良く取り出すことが可能である。従って、OLED100を白色のOLEDなどとして好適に用いることができ、高効率が要求される照明器具や表示装置用のバックライトなどに適用できる。
[Uses of OLED100]
The light-emitting element substrate used in the OLED 100 of this embodiment has irregularities (surface roughness) that are equal to or greater than the wavelength order, thereby scattering light incident into the element and efficiently extracting light of all wavelengths. Is possible. Therefore, the OLED 100 can be suitably used as a white OLED or the like, and can be applied to a lighting apparatus or a backlight for a display device that requires high efficiency.

図3(b)に、本実施形態のOLED100を一例とする本発明に係るOLEDの積層構造によるエネルギー損失を示す。本発明に係るOLEDの積層構造によれば、表面プラズモン損失(“Surface Plasmon mode”)のみがエネルギー損失に寄与する。言い換えると、従来のOLEDの積層構造において失われていた基板による光エネルギーの損失分(「基板導波光損失」“substrate mode”)及び有機層による光エネルギーの損失分(「有機層導波光損失」“Wavelength mode”)は、本発明によれば光として取り出すことができる。   FIG. 3B shows energy loss due to the stacked structure of the OLED according to the present invention, using the OLED 100 of the present embodiment as an example. According to the laminated structure of the OLED according to the present invention, only the surface plasmon loss (“Surface Plasmon mode”) contributes to the energy loss. In other words, the loss of light energy due to the substrate (“substrate waveguide light loss” “substrate mode”) and the loss of light energy due to the organic layer (“organic layer waveguide light loss”) that has been lost in the conventional stacked structure of OLEDs. "Wavelength mode") can be extracted as light according to the present invention.

[第2実施形態]
〔OLED200の構成〕
次に、図9を参照しながら、本発明の第2の実施形態に係るOLEDの構成について説明する。図9は、本発明の第2の実施形態に係るOLED200の断面構成を示す説明図である。
[Second Embodiment]
[Configuration of OLED 200]
Next, the configuration of the OLED according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is an explanatory diagram showing a cross-sectional configuration of an OLED 200 according to the second embodiment of the present invention.

図9に示すように、本発明の第2の実施形態に係るOLED200はトップエミッション型であって、反射ミラー層280と、支持基板210と、高屈折率層220と、正極としての第1透明電極230と、正孔輸送層240と、有機発光層250と、電子輸送層260と、陰極としての第2透明電極270とを主に備える。   As shown in FIG. 9, the OLED 200 according to the second embodiment of the present invention is a top emission type, and includes a reflective mirror layer 280, a support substrate 210, a high refractive index layer 220, and a first transparent as a positive electrode. It mainly includes an electrode 230, a hole transport layer 240, an organic light emitting layer 250, an electron transport layer 260, and a second transparent electrode 270 as a cathode.

OLED200では、支持基板210の表面に凹凸面211が形成されており、この凹凸面211が高屈折率層220により表面(第1透明電極230と接触する面)が平坦化された構造を有している。また、OLED200の高屈折率層220は、支持基板210と隣接して第1透明電極230側から入射した光を散乱させる光散乱部を有する光散乱層221を含む。尚、本実施形態における光散乱部とは、図9の点線内に形成される領域であって、凹凸面211の存在する支持基板210と高屈折率層220との界面近傍の領域であり、光散乱層221とは、図9の点線で囲まれる前記光散乱部を含む所定の厚さの層である。   The OLED 200 has a structure in which a concavo-convex surface 211 is formed on the surface of the support substrate 210 and the concavo-convex surface 211 is flattened by the high refractive index layer 220 (surface that contacts the first transparent electrode 230). ing. The high refractive index layer 220 of the OLED 200 includes a light scattering layer 221 having a light scattering portion that scatters light incident from the first transparent electrode 230 side adjacent to the support substrate 210. The light scattering portion in the present embodiment is a region formed within the dotted line in FIG. 9 and a region in the vicinity of the interface between the support substrate 210 and the high refractive index layer 220 where the uneven surface 211 exists. The light scattering layer 221 is a layer having a predetermined thickness including the light scattering portion surrounded by a dotted line in FIG.

ここで、本実施形態に係る支持基板210、高屈折率層220、第1透明電極230、正孔輸送層240、有機発光層250、電子輸送層260、第2透明電極270及びミラー層280及び凹凸面211の凹凸の形状については、上述した第1の実施形態に係る支持基板110、高屈折率層120、第1透明電極130、正孔輸送層140、有機発光層150、電子輸送層160、第2透明電極170、ミラー層180及び凹凸面111の凹凸の形状と同様であるので、これらの詳細な説明を省略する。   Here, the support substrate 210, the high refractive index layer 220, the first transparent electrode 230, the hole transport layer 240, the organic light emitting layer 250, the electron transport layer 260, the second transparent electrode 270, the mirror layer 280, and the like according to the present embodiment. Regarding the uneven shape of the uneven surface 211, the support substrate 110, the high refractive index layer 120, the first transparent electrode 130, the hole transport layer 140, the organic light emitting layer 150, and the electron transport layer 160 according to the first embodiment described above. The second transparent electrode 170, the mirror layer 180, and the concave and convex surfaces 111 are similar to the concave and convex shapes, and detailed description thereof will be omitted.

第1及び第2実施形態によると、第1と第2の透明電極との間に有機発光層が存在する。前述した通り、一般的には、非金属透明電極をスパッタリング法など用いて成膜する場合、プラズマ粒子や二次電子(荷電粒子)の衝突による有機発光層へのダメージによって著しい発光の低下が確認される。しかし、イオンビームスパッタリング法や電子ビームプラズマ蒸着法などの高融点材料を昇華成膜できる方式では、有機発光層へのダメージを低減することを見出した。また、本発明よれば、正極及び負極として金属酸化物からなる透明電極を用いることで、プラズモン損失を大幅に低減または、抑制することができる。よって、本発明によると、ボトムエミッション式、トップエミッション方式に関わらず、導波損失及びプラズモン損失共に削減することが可能であり、その結果、光の利用効率が向上する。   According to the first and second embodiments, an organic light emitting layer exists between the first and second transparent electrodes. As described above, in general, when a non-metallic transparent electrode is formed by sputtering or the like, a significant decrease in light emission is confirmed due to damage to the organic light emitting layer due to collision of plasma particles and secondary electrons (charged particles). Is done. However, it has been found that damage to the organic light-emitting layer can be reduced by a method capable of sublimation deposition of a high melting point material such as ion beam sputtering or electron beam plasma deposition. Further, according to the present invention, plasmon loss can be greatly reduced or suppressed by using transparent electrodes made of metal oxide as the positive electrode and the negative electrode. Therefore, according to the present invention, it is possible to reduce both the waveguide loss and the plasmon loss regardless of the bottom emission type or the top emission type, and as a result, the light utilization efficiency is improved.

[第3実施形態]
〔OLED300の構成〕
次に、図10(a)を参照しながら、本発明の第3の実施形態に係るOLEDの構成について説明する。図10(a)は、本発明の第3の実施形態に係るOLED300の断面構成を示す説明図である。
[Third Embodiment]
[Configuration of OLED 300]
Next, the configuration of the OLED according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 10A is an explanatory diagram showing a cross-sectional configuration of an OLED 300 according to the third embodiment of the present invention.

図10(a)に示すように、本発明の第3の実施形態に係るOLED300はボトムエミッション型であって、支持基板310と、高屈折率層320と、正極としての第1透明電極330と、正孔輸送340と、有機発光層350と、電子輸送層360と、保護層361と、陰極としての第2透明電極370と、反射ミラー層380とを主に備える。なお、本実施形態に係る発光素子基板は、支持基板310と、高屈折率層320とからなる。また、前記高屈折率層320は、支持基板310と隣接して第1透明電極330側から入射した光を散乱させる光散乱部を有する光散乱層321を含む。   As shown in FIG. 10A, the OLED 300 according to the third embodiment of the present invention is a bottom emission type, and includes a support substrate 310, a high refractive index layer 320, and a first transparent electrode 330 as a positive electrode. , Hole transport 340, organic light emitting layer 350, electron transport layer 360, protective layer 361, second transparent electrode 370 as a cathode, and reflection mirror layer 380. Note that the light emitting element substrate according to the present embodiment includes a support substrate 310 and a high refractive index layer 320. The high refractive index layer 320 includes a light scattering layer 321 having a light scattering portion that scatters light incident from the first transparent electrode 330 side adjacent to the support substrate 310.

ここで、本実施形態に係る支持基板310、高屈折率層320、第1透明電極330、正孔輸送層340、有機発光層350、電子輸送層360、第2透明電極370及びミラー層380及び凹凸面311の凹凸の形状については、上述した第1の実施形態に係る支持基板110、高屈折率層120、第1透明電極130、正孔輸送層140、有機発光層150、電子輸送層160、第2透明電極170、ミラー層180及び凹凸面111の凹凸の形状と同様であるので、これらの詳細な説明を省略する。尚、本実施形態における光散乱部は、図10(a)の点線内に形成される領域であって、凹凸面311の存在する支持基板310と高屈折率層320との界面近傍の領域であり、光散乱層321は、図10(a)の点線で囲まれる前記光散乱部を含む所定の厚さの層である。   Here, the support substrate 310, the high refractive index layer 320, the first transparent electrode 330, the hole transport layer 340, the organic light emitting layer 350, the electron transport layer 360, the second transparent electrode 370, the mirror layer 380, and the like according to the present embodiment. Regarding the uneven shape of the uneven surface 311, the support substrate 110, the high refractive index layer 120, the first transparent electrode 130, the hole transport layer 140, the organic light emitting layer 150, and the electron transport layer 160 according to the first embodiment described above. The second transparent electrode 170, the mirror layer 180, and the concave and convex surfaces 111 are similar to the concave and convex shapes, and detailed description thereof will be omitted. In the present embodiment, the light scattering portion is a region formed within the dotted line in FIG. 10A, and is a region near the interface between the support substrate 310 and the high refractive index layer 320 where the uneven surface 311 exists. The light scattering layer 321 is a layer having a predetermined thickness including the light scattering portion surrounded by a dotted line in FIG.

本発明の第3の実施形態に係るOLED300は、保護層361を有する点で第1の実施形態に係るOLED100から異なる。前記保護層361は、三酸化クロム(CrO)、三酸化モリブデン(MoO)、三酸化タングステン(WO)、五酸化バナジウム(V)、五酸化ニオブ(Nb)、五酸化タンタル(Ta)、酸化マグネシウム(MgO)の少なくともいずれか1種から構成されていることが好ましい。但し、前記酸化物以外の無機化合物及び有機化合物を用いて前記保護層361を構成することができ、また、前記前記酸化物等の無機化合物及び有機化合物を用いて複数層を形成し、前記複数層を用いて前記保護層361を構成しても良い。 The OLED 300 according to the third embodiment of the present invention differs from the OLED 100 according to the first embodiment in that it includes a protective layer 361. The protective layer 361 includes chromium trioxide (CrO 3 ), molybdenum trioxide (MoO 3 ), tungsten trioxide (WO 3 ), vanadium pentoxide (V 2 O 5 ), niobium pentoxide (Nb 2 O 5 ), It is preferably composed of at least one of tantalum pentoxide (Ta 2 O 5 ) and magnesium oxide (MgO). However, the protective layer 361 can be formed using an inorganic compound and an organic compound other than the oxide, and a plurality of layers can be formed using an inorganic compound such as the oxide and an organic compound. The protective layer 361 may be formed using a layer.

尚、本発明の第3の実施形態に係るOLEDの変形例を図10(b)に示す。図10(b)に示す実施形態は、第3実施形態に係るOLEDの第2透明電極370及びミラー層380間に光透過性充填層390が設けられたものである。   In addition, the modification of OLED which concerns on the 3rd Embodiment of this invention is shown in FIG.10 (b). In the embodiment shown in FIG. 10B, a light-transmissive filling layer 390 is provided between the second transparent electrode 370 and the mirror layer 380 of the OLED according to the third embodiment.

前述したように、本発明に係るOLEDの積層構造によれば、図3(a)及び(b)の基板導波光損失及び有機層導波光損失は、本発明によれば光として取り出すことができる。   As described above, according to the stacked structure of the OLED according to the present invention, the substrate waveguide light loss and the organic layer waveguide light loss in FIGS. 3A and 3B can be extracted as light according to the present invention. .

図3(a)に示される従来のOLED積層構造の例では、発光層の厚さが50nm前後にて、約20%の光取り出し率が得られる。残りの30%は基板内と薄膜内で動波し50%は表面プラズモン共鳴等により失活してしまう。   In the example of the conventional OLED laminated structure shown in FIG. 3A, a light extraction rate of about 20% is obtained when the thickness of the light emitting layer is around 50 nm. The remaining 30% moves in the substrate and in the thin film, and 50% is deactivated by surface plasmon resonance or the like.

一方、本発明において、反射ミラー層側の透明電極の厚さは、該透明電極自体の屈折率、吸収係数、透過率や抵抗率等の物性値によっても最適な膜厚が異なるが、一般的なITO又はIZOを用いた場合、電極としての機能及び透明性を確保するために、30nm以上が好ましく、より好ましくは、100nm以上が好ましい。   On the other hand, in the present invention, the thickness of the transparent electrode on the reflection mirror layer side varies depending on physical properties such as the refractive index, absorption coefficient, transmittance, and resistivity of the transparent electrode itself, but the general thickness varies. When ITO or IZO is used, it is preferably 30 nm or more, more preferably 100 nm or more in order to ensure the function and transparency as an electrode.

図3(b)に示されるように、「発光領域から反射ミラーまでの厚さの総和」が約100nm以上になると、表面プラズモン損失が約30%になり、本発明によれば、発光した光のうち、約70%が外部へ取り出すことができる 。そこで、反射ミラー層側の透明電極と前記反射ミラー層との間に、更に光透過性充填層を形成することで更なる取り出し効率の向上を見込める。図10(b)に示されるOLEDの場合、前記光透過性充填層は、第2透明電極370及びミラー層380間に形成されている。前記光透過性充填層の上限と下限は特に限定されない。   As shown in FIG. 3 (b), when the “total thickness from the light emitting region to the reflecting mirror” is about 100 nm or more, the surface plasmon loss is about 30%. Of these, about 70% can be taken out. Therefore, further improvement in extraction efficiency can be expected by forming a light-transmitting filling layer between the transparent electrode on the reflection mirror layer side and the reflection mirror layer. In the case of the OLED shown in FIG. 10B, the light-transmitting filling layer is formed between the second transparent electrode 370 and the mirror layer 380. The upper limit and the lower limit of the light transmissive filling layer are not particularly limited.

尚、前記光透過性充填層として、光透過性基板、不活性ガス、真空、有機材料及び無機材料のいずれかまたは、複合物質、好ましくは、SiOx、SiNx、MoOx、TiOx、TiOx、WOxなどの光透過性の物質、より好ましくは屈折率(1.5〜2.0以上)の高い光透過性の物質を用いることができる。   The light-transmitting filling layer is a light-transmitting substrate, inert gas, vacuum, organic material, inorganic material, or composite material, preferably SiOx, SiNx, MoOx, TiOx, TiOx, WOx, etc. A light-transmitting substance, more preferably a light-transmitting substance having a high refractive index (1.5 to 2.0 or more) can be used.

[第4実施形態]
〔OLED400の構成〕
次に、図11を参照しながら、本発明の第4の実施形態に係るOLEDの構成について説明する。図11は、本発明の第4の実施形態に係るOLED400の断面構成を示す説明図である。
[Fourth Embodiment]
[Configuration of OLED 400]
Next, the configuration of the OLED according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 11 is an explanatory diagram showing a cross-sectional configuration of an OLED 400 according to the fourth embodiment of the present invention.

図11に示すように、本発明の第4の実施形態に係るOLED400はトップエミッション型であって、反射ミラー層480と、支持基板410と、高屈折率層420と、正極としての第1透明電極430と、正孔輸送440と、有機発光層450と、電子輸送層460と、保護層461と、陰極としての第2透明電極470とを主に備える。なお、本実施形態に係る発光素子基板は、支持基板410と、高屈折率層420とからなる。また、前記高屈折率層420は、支持基板410と隣接して第1透明電極430側から入射した光を散乱させる光散乱部を有する光散乱層421を含む。   As shown in FIG. 11, the OLED 400 according to the fourth embodiment of the present invention is a top emission type, and includes a reflective mirror layer 480, a support substrate 410, a high refractive index layer 420, and a first transparent as a positive electrode. It mainly includes an electrode 430, a hole transport 440, an organic light emitting layer 450, an electron transport layer 460, a protective layer 461, and a second transparent electrode 470 as a cathode. The light emitting element substrate according to this embodiment includes a support substrate 410 and a high refractive index layer 420. Further, the high refractive index layer 420 includes a light scattering layer 421 having a light scattering portion that scatters light incident from the first transparent electrode 430 side adjacent to the support substrate 410.

ここで、本実施形態に係る支持基板410、高屈折率層420、第1透明電極430、正孔輸送層440、有機発光層450、電子輸送層460、第2透明電極370及びミラー層480及び凹凸面411の凹凸の形状については、上述した第2の実施形態に係る支持基板210、高屈折率層220、第1透明電極230、正孔輸送層240、有機発光層250、電子輸送層260、第2透明電極270、ミラー層280及び凹凸面211の凹凸の形状と同様であるので、これらの詳細な説明を省略する。尚、本実施形態における光散乱部は、図11の点線内に形成される領域であって、凹凸面411の存在する支持基板410と高屈折率層420との界面近傍の領域であり、光散乱層421は、図11の点線で囲まれる前記光散乱部を含む所定の厚さの層である。   Here, the support substrate 410, the high refractive index layer 420, the first transparent electrode 430, the hole transport layer 440, the organic light emitting layer 450, the electron transport layer 460, the second transparent electrode 370, the mirror layer 480 according to the present embodiment, Regarding the uneven shape of the uneven surface 411, the support substrate 210, the high refractive index layer 220, the first transparent electrode 230, the hole transport layer 240, the organic light emitting layer 250, and the electron transport layer 260 according to the second embodiment described above. The second transparent electrode 270, the mirror layer 280, and the concave and convex surfaces 211 are the same as the concave and convex shapes, and thus detailed description thereof is omitted. The light scattering portion in the present embodiment is a region formed within the dotted line in FIG. 11, and is a region in the vicinity of the interface between the support substrate 410 and the high refractive index layer 420 where the uneven surface 411 exists. The scattering layer 421 is a layer having a predetermined thickness including the light scattering portion surrounded by a dotted line in FIG.

本発明の第4の実施形態に係るOLED400は、保護層461を有する点で第1の実施形態に係るOLED100から異なる。前記保護層461は、第3の実施形態に係るOLED300を構成する保護膜361と同様に構成できるので、その詳細な説明を省略する。   The OLED 400 according to the fourth embodiment of the present invention differs from the OLED 100 according to the first embodiment in that it includes a protective layer 461. Since the protective layer 461 can be configured in the same manner as the protective film 361 that configures the OLED 300 according to the third embodiment, a detailed description thereof will be omitted.

第3の実施形態に係るOLED300及び第4の実施形態に係るOLED400は保護層を備えているので、第1の実施形態に係るOLED100及び第2の実施形態に係るOLED200よりもダメージを更に抑制できる。   Since the OLED 300 according to the third embodiment and the OLED 400 according to the fourth embodiment include the protective layer, damage can be further suppressed as compared with the OLED 100 according to the first embodiment and the OLED 200 according to the second embodiment. .

以上、本発明によれば、第1と第2の透明電極として非金属材料を用いることで、プラズモン損失を大幅に低減または、抑制することができ、また、光散乱の基板を用いることで薄膜モードと基板モードの光取り出し損失を合わせて低減できる。よって、本発明によると、ボトムエミッション方式、トップエミッション方式に関わらず、導波損失及びプラズモン損失共に削減することが可能であり、その結果、光の利用効率が向上する。   As described above, according to the present invention, plasmon loss can be greatly reduced or suppressed by using a non-metallic material as the first and second transparent electrodes, and a thin film can be obtained by using a light scattering substrate. The light extraction loss in the mode and the substrate mode can be reduced together. Therefore, according to the present invention, it is possible to reduce both the waveguide loss and the plasmon loss regardless of the bottom emission method and the top emission method, and as a result, the light utilization efficiency is improved.

次に、実施例を用いて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例のみに限定されるわけではない。   Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

(発光素子基板の作製)
まず、OLED等の基板として用いられる発光素子基板を作製した。具体的には、支持基板として、厚み0.7mm、50×50mmのソーダライムガラスを用い、このソーダライムガラスに#800のアルミナ粉を0.5KPaの条件で噴射することにより、表面に凹凸が形成された凹凸付支持基板(以下、「凹凸基板」と称する。)を得た。凹凸基板の表面をKeyence社製レーザー顕微鏡VK9510で観察したところ、Ra=0.7umの凹凸が形成されていた。東洋精機製ヘイズメーター「HazeガードII」で測定したところ、この凹凸基板の透過率は82%、ヘイズ値は91%であり光散乱部として機能する凹凸面が形成されていることが分かった。
(Production of light-emitting element substrate)
First, a light emitting element substrate used as a substrate such as an OLED was manufactured. Specifically, a soda lime glass having a thickness of 0.7 mm and 50 × 50 mm is used as a support substrate, and the surface of the soda lime glass is sprayed with # 800 alumina powder under the condition of 0.5 KPa. A formed support substrate with unevenness (hereinafter referred to as “concave substrate”) was obtained. When the surface of the concavo-convex substrate was observed with a laser microscope VK9510 manufactured by Keyence, concavo-convex portions of Ra = 0.7 um were formed. When measured with a Toyo Seiki haze meter “Haze Guard II”, it was found that the uneven substrate had a transmittance of 82% and a haze value of 91%, and an uneven surface functioning as a light scattering portion was formed.

これとは別に、ガラス転移温度Tg=400℃のBi2O3−B2O3−ZnO系ガラスフリット(粒度分布 D50=1.6μm)150g、エチルセルロースSTD45(ダウケミカル社製)3g、テルピネオール32.9g、ブチルカルビトールアセテート14.1gを溶解混合した後、3本ロールミルで混練してガラスペースト組成物を作製した。   Separately, 150 g of Bi2O3-B2O3-ZnO glass frit (particle size distribution D50 = 1.6 μm) having a glass transition temperature Tg = 400 ° C., 3 g of ethyl cellulose STD45 (manufactured by Dow Chemical Co.), 32.9 g of terpineol, butyl carbitol 14.1 g of acetate was dissolved and mixed, and then kneaded with a three roll mill to prepare a glass paste composition.

得られたガラスペースト組成物を上記で作製した凹凸付基板および凹凸無し基板(サンドブラスト加工をしていないソーダライムガラス基板)にそれぞれドクターブレードを用いてコーティングし、120℃の熱風乾燥機で溶媒を除去後、焼成炉に移し、350℃で30分間焼成してバインダー樹脂を除去した後に、500℃で30分間焼成して、透明なガラス層である高屈折率層を、各基板の表面に形成した。   The obtained glass paste composition was coated on the concavo-convex substrate and the concavo-convex substrate prepared above (soda lime glass substrate not subjected to sandblasting) using a doctor blade, and the solvent was removed with a hot air dryer at 120 ° C. After removal, transfer to a firing furnace, remove the binder resin by firing at 350 ° C. for 30 minutes, and then fire at 30 ° C. for 30 minutes to form a high refractive index layer, which is a transparent glass layer, on the surface of each substrate did.

凹凸無し基板上に形成した高屈折率層の膜厚をアルバック社製触針式膜厚計(DEKTAK)にて測定したところ30μmであった。無色透明で表面の平滑なガラス層(高屈折率層)が形成されていることが分かった。この高屈折率層が形成された基板のRaは30nm以下であった。   It was 30 micrometers when the film thickness of the high refractive index layer formed on the board | substrate without an unevenness | corrugation was measured with the stylus-type film thickness meter (DEKTAK) by ULVAC. It was found that a glass layer (high refractive index layer) that was colorless and transparent and had a smooth surface was formed. Ra of the substrate on which this high refractive index layer was formed was 30 nm or less.

また、凹凸無し基板上に高屈折率層を形成する際に大気中で焼成(大気焼成)した基板の全光線透過率は72.2%、ヘイズ値は40.2%であった(表1(1)Air参照)。   Further, the total light transmittance of the substrate fired in the atmosphere (air firing) when forming the high refractive index layer on the substrate without unevenness was 72.2%, and the haze value was 40.2% (Table 1). (1) Refer to Air).

一方、凹凸無し基板上に高屈折率層を形成する際に真空中で焼成(真空焼成)した基板の全光線透過率は82.3%、ヘイズ値は2.66%であった(表1(2)Vac.参照)。表1に、前記各基板の透過率およびヘイズ値を示す。   On the other hand, the total light transmittance of the substrate fired in vacuum (vacuum firing) when forming the high refractive index layer on the substrate without unevenness was 82.3%, and the haze value was 2.66% (Table 1). (2) See Vac.). Table 1 shows the transmittance and haze value of each substrate.

また、真空焼成した基板は、最表面を更に平坦化するため、研磨工程を追加したものも作製した。   Moreover, in order to further flatten the outermost surface of the vacuum-baked substrate, a substrate added with a polishing step was also produced.

次に、RFマグネトロンスパッタリング装置を用いてソーダライムガラス、上記で作成した3種類のガラス基板にITOを120nm製膜した。   Next, 120 nm of ITO was formed on soda lime glass and the three types of glass substrates prepared above using an RF magnetron sputtering apparatus.

[実施例]
前記した方法により作製された発光素子基板を用いて、前記した第1実施形態〜第4実施形態に係るOLEDを以下のように作製した。
[Example]
Using the light emitting element substrate manufactured by the method described above, the OLEDs according to the first to fourth embodiments described above were manufactured as follows.

(実施例1)
実施例1として、図4に示される構造を有する第1実施形態のOLEDを下記のように作製した。
Example 1
As Example 1, the OLED of the first embodiment having the structure shown in FIG. 4 was produced as follows.

まず、前記したように作製された光散乱基板上に、正極としてITO膜を120nmスパッタリングにより成膜した後、ブラシ洗浄、超音波洗浄、脱脂等の洗浄工程を行い、更に、紫外光/オゾン洗浄(以下、「UV/O洗浄」という。)処理した。続いて、電子注入層としてモノ(8- キノリノラト)リチウム錯体(以下「Liq 」という)層、発光層としてトリス(8-キシリノール)アルミニウム(以下、「Alq」という。)層、正孔輸送層としてナフチル置換ジアミン誘導体(以下、「α−NPD」という。)層を順次に真空蒸着した。その後、陰極としてITOを100nm、反射ミラーとしてアルミニウム(Al)層を50nm、スパッタリングによりそれぞれ成膜した。最後に、紫外線硬化樹脂を用いて、酸化カルシウム系のデシカントを貼り付けた封止板を前記光散乱基板を含む積層構造体表面及び側面全体に貼り合わせ、紫外線照射し樹脂を硬化することによって、実施例1のOLEDを得た。 First, an ITO film as a positive electrode is formed on the light scattering substrate prepared as described above by sputtering at 120 nm, followed by cleaning steps such as brush cleaning, ultrasonic cleaning, degreasing, and ultraviolet / ozone cleaning. (Hereinafter referred to as “UV / O 3 cleaning”). Subsequently, a mono (8-quinolinolato) lithium complex (hereinafter referred to as “Liq”) layer as an electron injection layer, a tris (8-xylinol) aluminum (hereinafter referred to as “Alq 3 ”) layer as a light emitting layer, and a hole transport layer. A naphthyl-substituted diamine derivative (hereinafter referred to as “α-NPD”) layer was sequentially vacuum deposited. Thereafter, ITO was formed to 100 nm as a cathode and an aluminum (Al) layer was formed to 50 nm as a reflection mirror by sputtering. Finally, by using an ultraviolet curable resin, a sealing plate to which a calcium oxide-based desiccant is attached is attached to the entire laminated structure surface and side surfaces including the light scattering substrate, and the resin is cured by irradiating with ultraviolet rays. The OLED of Example 1 was obtained.

(実施例2)
実施例2として、図9に示される構造を有する第2実施形態のOLEDを下記のように作製した。
(Example 2)
As Example 2, the OLED of the second embodiment having the structure shown in FIG. 9 was produced as follows.

まず、前記したように作製された光散乱基板上に、正極としてITO膜をスパッタリングして120nm成膜した後、更に前記の光散乱基板の裏面、すなわち、前記正極が形成されていない光散乱基板の面側に反射ミラーとしてAl層をスパッタリングして50nm成膜した。その後、ブラシ洗浄、超音波洗浄、脱脂等の洗浄工程後、UV/O洗浄した。続いて、電子注入層としてLiq層、発光層としてAlq層、正孔輸送層としてα−NPD層を順次に真空蒸着した。その後、陰極としてITOを100nmスパッタリング成膜した。最後に、紫外線硬化樹脂を用いて、酸化カルシウム系のデシカントを貼り付けた封止板を前記光散乱基板を含む積層構造体表面及び側面全体に貼り合わせ、紫外線照射し樹脂を硬化することによって、実施例2のOLEDを得た。 First, on the light scattering substrate manufactured as described above, an ITO film is sputtered as a positive electrode to form a film having a thickness of 120 nm, and then the back surface of the light scattering substrate, that is, the light scattering substrate on which the positive electrode is not formed. A 50 nm film was formed by sputtering an Al layer as a reflection mirror on the surface side of the film. Thereafter, UV / O 3 cleaning was performed after cleaning steps such as brush cleaning, ultrasonic cleaning, and degreasing. Subsequently, a Liq layer as an electron injection layer, an Alq 3 layer as a light emitting layer, and an α-NPD layer as a hole transport layer were sequentially vacuum deposited. Thereafter, ITO was deposited by sputtering with a thickness of 100 nm as a cathode. Finally, by using an ultraviolet curable resin, a sealing plate to which a calcium oxide-based desiccant is attached is attached to the entire laminated structure surface and side surfaces including the light scattering substrate, and the resin is cured by irradiating with ultraviolet rays. An OLED of Example 2 was obtained.

(実施例3)
実施例3として、図10(a)に示される構造を有する第3実施形態のOLEDを下記のように作製した。
(Example 3)
As Example 3, the OLED of the third embodiment having the structure shown in FIG. 10A was produced as follows.

まず、前記したように作製された光散乱基板上に、正極としてITO膜をスパッタリングして120nm成膜した後、ブラシ洗浄、超音波洗浄、脱脂等の洗浄工程を行い、更に、UV/O洗浄処理した。続いて、電子注入層としてLiq層、発光層としてAlq層、正孔輸送層としてα−NPD層、保護層としてMoO層を順次に真空蒸着した。その後、陰極としてITOを100nm、反射ミラーとしてAl層を50nm、スパッタリングによりそれぞれ成膜した。最後に、紫外線硬化樹脂を用いて、酸化カルシウム系のデシカントを貼り付けた封止板を前記光散乱基板を含む積層構造体表面及び側面全体に貼り合わせ、紫外線照射し樹脂を硬化することによって、実施例3のOLEDを得た。 First, an ITO film as a positive electrode is sputtered on the light scattering substrate prepared as described above to form a film having a thickness of 120 nm, and then cleaning steps such as brush cleaning, ultrasonic cleaning, and degreasing are performed. Further, UV / O 3 Washed. Subsequently, a Liq layer as an electron injection layer, an Alq 3 layer as a light emitting layer, an α-NPD layer as a hole transport layer, and a MoO 3 layer as a protective layer were sequentially vacuum deposited. Thereafter, ITO was formed to 100 nm as a cathode, and an Al layer was formed to 50 nm as a reflection mirror by sputtering. Finally, by using an ultraviolet curable resin, a sealing plate to which a calcium oxide-based desiccant is attached is attached to the entire laminated structure surface and side surfaces including the light scattering substrate, and the resin is cured by irradiating with ultraviolet rays. An OLED of Example 3 was obtained.

(実施例4)
実施例4として、図11に示される構造を有する第4実施形態のOLEDを下記のように作製した。
(Example 4)
As Example 4, the OLED of the fourth embodiment having the structure shown in FIG. 11 was produced as follows.

まず、前記したように作製された光散乱基板上に、正極としてITOをスパッタリングして120nm成膜した後、更に前記の光散乱基板の裏面、すなわち、前記正極が形成されていない光散乱基板の面側に反射ミラーとしてAl層をスパッタリングして50nm成膜した。その後、ブラシ洗浄、超音波洗浄、脱脂等の洗浄工程後、UV/O洗浄した。続いて、電子注入層としてLiq層、発光層としてAlq層、正孔輸送層としてα−NPD層、保護層としてMoO層を順次に真空蒸着した。その後、陰極としてITOを100nm、スパッタリングにより成膜した。最後に、紫外線硬化樹脂を用いて、酸化カルシウム系のデシカントを貼り付けた封止板を前記光散乱基板を含む積層構造体表面及び側面全体に貼り合わせ、紫外線照射し樹脂を硬化することによって、実施例4のOLEDを得た。 First, on the light scattering substrate produced as described above, ITO is sputtered as a positive electrode to form a film having a thickness of 120 nm, and then the back surface of the light scattering substrate, that is, the light scattering substrate on which the positive electrode is not formed. An Al layer was sputtered as a reflection mirror on the surface side to form a film with a thickness of 50 nm. Thereafter, UV / O 3 cleaning was performed after cleaning steps such as brush cleaning, ultrasonic cleaning, and degreasing. Subsequently, a Liq layer as an electron injection layer, an Alq 3 layer as a light emitting layer, an α-NPD layer as a hole transport layer, and a MoO 3 layer as a protective layer were sequentially vacuum deposited. Then, ITO was formed into a film by sputtering as a cathode at 100 nm. Finally, by using an ultraviolet curable resin, a sealing plate to which a calcium oxide-based desiccant is attached is attached to the entire laminated structure surface and side surfaces including the light scattering substrate, and the resin is cured by irradiating with ultraviolet rays. An OLED of Example 4 was obtained.

[比較例]
前記した実施例1乃至4が有する光の取り出し効率の程度を確認するべく、下記の比較例を作製した。
[Comparative example]
In order to confirm the degree of light extraction efficiency of Examples 1 to 4 described above, the following comparative examples were prepared.

(比較例1)
以下のようにして、比較例1として、図1(a)に示されるボトムエミッション型のOLEDを作製した。尚、光散乱基板として実施形態1〜4において用いられたものを利用した。
(Comparative Example 1)
A bottom emission type OLED shown in FIG. 1A was produced as Comparative Example 1 as follows. In addition, what was used in Embodiment 1-4 was utilized as a light-scattering board | substrate.

まず、前記したように作製された光散乱基板上に、正極としてITO膜を120nmスパッタリングにより成膜した後、ブラシ洗浄、超音波洗浄、脱脂等の洗浄工程を行い、更に、UV/O洗浄処理した。続いて、電子注入層としてLiq層、発光層としてAlq層、正孔輸送層としてα−NPD層、保護層としてMoO層を順次に真空蒸着した。その後、陰極としてAl層を70nm、真空蒸着により成膜した。最後に、紫外線硬化樹脂を用いて、酸化カルシウム系のデシカントを貼り付けた封止板を前記光散乱基板を含む積層構造体表面及び側面全体に貼り合わせ、紫外線照射し樹脂を硬化することによって、比較例1のボトムエミッション型OLEDを得た。 First, an ITO film as a positive electrode is formed on the light scattering substrate produced as described above by sputtering with a thickness of 120 nm, followed by cleaning steps such as brush cleaning, ultrasonic cleaning, and degreasing, and further UV / O 3 cleaning. Processed. Subsequently, a Liq layer as an electron injection layer, an Alq 3 layer as a light emitting layer, an α-NPD layer as a hole transport layer, and a MoO 3 layer as a protective layer were sequentially vacuum deposited. Thereafter, an Al layer was formed as a cathode by vacuum deposition at 70 nm. Finally, by using an ultraviolet curable resin, a sealing plate to which a calcium oxide-based desiccant is attached is attached to the entire laminated structure surface and side surfaces including the light scattering substrate, and the resin is cured by irradiating with ultraviolet rays. A bottom emission type OLED of Comparative Example 1 was obtained.

(比較例2)
以下のようにして、比較例2として、図1(b)に示されるトップエミッション型のOLEDを作製した。
(Comparative Example 2)
A top emission type OLED shown in FIG. 1B was produced as Comparative Example 2 as follows.

まず、洗浄したガラス基板上に、反射ミラーとしてAl層をスパッタリングして50nm成膜し、前記Al層上に正極としてITO膜をスパッタリングして120nm成膜した。その後、ブラシ洗浄、超音波洗浄、脱脂等の洗浄工程後、UV/O洗浄した。続いて、電子注入層としてLiq層、発光層としてAlq層、正孔輸送層としてα−NPD層を順次に真空蒸着した。その後、陰極としてITOを100nmスパッタリング成膜した。最後に、紫外線硬化樹脂を用いて、酸化カルシウム系のデシカントを貼り付けた封止板を前記光散乱基板を含む積層構造体表面及び側面全体に貼り合わせ、紫外線照射し樹脂を硬化することによって、比較例2のトップエミッション型OLEDを得た。 First, on the cleaned glass substrate, an Al layer was sputtered as a reflecting mirror to form a film with a thickness of 50 nm, and an ITO film was sputtered onto the Al layer as a positive electrode to form a film with a thickness of 120 nm. Thereafter, UV / O 3 cleaning was performed after cleaning steps such as brush cleaning, ultrasonic cleaning, and degreasing. Subsequently, a Liq layer as an electron injection layer, an Alq 3 layer as a light emitting layer, and an α-NPD layer as a hole transport layer were sequentially vacuum deposited. Thereafter, ITO was deposited by sputtering with a thickness of 100 nm as a cathode. Finally, by using an ultraviolet curable resin, a sealing plate to which a calcium oxide-based desiccant is attached is attached to the entire laminated structure surface and side surfaces including the light scattering substrate, and the resin is cured by irradiating with ultraviolet rays. A top emission type OLED of Comparative Example 2 was obtained.

(光の取り出し効率の測定)
本発明に係る実施例1〜4と、従来技術に係る比較例1及び2について、KEITHKEY社ソースメーター2400、Photo Reserch社Spectra ScanPR600輝度計を組み合わせて、電流−電圧−輝度特性を測定した。なお、取り出し効率は、比較例1における取り出し効率を1とした相対評価で示した。その結果を表2及び3に示す。
(Measurement of light extraction efficiency)
For Examples 1 to 4 according to the present invention and Comparative Examples 1 and 2 according to the prior art, current-voltage-luminance characteristics were measured by combining a source meter 2400 from KETHKEY Co. and a Spectra Scan PR600 luminance meter from Photo Research. The take-out efficiency was shown by relative evaluation with the take-out efficiency in Comparative Example 1 being 1. The results are shown in Tables 2 and 3.

表1に示されるように、本発明に係るボトムエミッション型OLEDは、比較例のボトムエミッション型OLEDに対して約1.4倍〜1.6倍の輝度を有する。また、本発明に係るトップエミッション型OLEDは、比較例のトップエミッション型OLEDに対して約1.3〜1.6倍の輝度を有する。   As shown in Table 1, the bottom emission type OLED according to the present invention has a luminance of about 1.4 to 1.6 times that of the bottom emission type OLED of the comparative example. Moreover, the top emission type OLED according to the present invention has a luminance of about 1.3 to 1.6 times that of the top emission type OLED of the comparative example.

このように、本発明に係るOLEDは、支持基板と有機発光層の間に形成される第1透明電極と、前記第1透明電極との対極として前記有機発光層の上側に形成される第2透明電極は、いずれもアルミニウム等の反射性の高い金属或いは合金でされていない。また、本発明に係るOLEDは、反射ミラー層と前記有機発光層との間に前記第1透明電極或いは前記第2透明電極が介在する構造を有する。表1によれば、前記構造により、本発明に係るOLEDは、光の取り出し効率が大幅に向上されていることが明らかである。   As described above, the OLED according to the present invention includes a first transparent electrode formed between the support substrate and the organic light emitting layer, and a second electrode formed on the organic light emitting layer as a counter electrode of the first transparent electrode. None of the transparent electrodes is made of a highly reflective metal or alloy such as aluminum. The OLED according to the present invention has a structure in which the first transparent electrode or the second transparent electrode is interposed between a reflective mirror layer and the organic light emitting layer. According to Table 1, it is apparent that the light extraction efficiency of the OLED according to the present invention is greatly improved by the structure.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.

100、200、300、400 面発光素子
110、210、310、410 支持基板
111、211、311 凹凸面
120、220、320、420 高屈折率層
221、321、421 光散乱層
130、230、330、430 第1透明電極
140、240、340、440 有機薄膜層
170、270、370、470 第2透明電極
180、280、380、480 反射ミラー層
390 光透過性充填層
100, 200, 300, 400 Surface light emitting device 110, 210, 310, 410 Support substrate 111, 211, 311 Uneven surface 120, 220, 320, 420 High refractive index layer 221, 321, 421 Light scattering layer 130, 230, 330 430 First transparent electrode 140, 240, 340, 440 Organic thin film layer 170, 270, 370, 470 Second transparent electrode 180, 280, 380, 480 Reflective mirror layer 390 Light transmissive filling layer

Claims (15)

第1透明電極と、有機薄膜層と、第2透明電極とが発光素子基板上に順次積層され、光取り出し面と反対側の最表面に反射ミラー層とを有する有機発光素子であって、
前記発光素子基板は、
透明な支持基板と、
前記支持基板と前記透明電極との間に配置され、前記支持基板の屈折率以上の屈折率を有する1または2以上の層を有する高屈折率層と、
を備え、前記高屈折率層は、前記透明電極側から入射した光を散乱させる光散乱部と、前記透明電極と接する平坦面とを有することを特徴とする、有機発光素子。
An organic light-emitting device in which a first transparent electrode, an organic thin film layer, and a second transparent electrode are sequentially stacked on a light-emitting device substrate, and has a reflective mirror layer on the outermost surface opposite to the light extraction surface,
The light emitting element substrate is
A transparent support substrate;
A high refractive index layer having one or more layers disposed between the support substrate and the transparent electrode and having a refractive index greater than or equal to the refractive index of the support substrate;
And the high refractive index layer has a light scattering portion for scattering light incident from the transparent electrode side and a flat surface in contact with the transparent electrode.
前記高屈折率層内に存在する気泡の直径は、前記高屈折率層を構成する層のうち前記透明電極と隣接する層の厚みの1/10以下であり、
前記気泡が前記透明電極と隣接する層内に占める割合は、前記透明電極と隣接する層の水平断面の全面積に対する前記気泡の水平断面の面積の割合で0.5%以下、かつ、前記透明電極と隣接する層の垂直断面の全面積に対する前記気泡の垂直断面の面積の割合で0.5%以下であることを特徴とする、請求項1に記載の有機発光素子。
The diameter of the bubbles present in the high refractive index layer is 1/10 or less of the thickness of the layer adjacent to the transparent electrode among the layers constituting the high refractive index layer,
The ratio of the bubbles in the layer adjacent to the transparent electrode is 0.5% or less as a ratio of the area of the horizontal cross section of the bubbles to the total area of the horizontal cross section of the layer adjacent to the transparent electrode, and the transparent 2. The organic light emitting device according to claim 1, wherein the ratio of the area of the vertical cross section of the bubble to the total area of the vertical cross section of the layer adjacent to the electrode is 0.5% or less.
前記有機薄膜層と前記第2透明電極との間に、保護層を備えることを特徴とする、請求項1又は2に記載の有機発光素子。   The organic light emitting device according to claim 1, further comprising a protective layer between the organic thin film layer and the second transparent electrode. 前記第1透明電極及び前記第2透明電極のそれぞれが、金属酸化物から構成されることを特徴とする、請求項1〜3のうちいずれか1項に記載の有機発光素子。   4. The organic light-emitting element according to claim 1, wherein each of the first transparent electrode and the second transparent electrode is made of a metal oxide. 前記第1透明電極及び前記第2透明電極のそれぞれが、30nm以上の層厚を有することを特徴とする、請求項1〜4のうちいずれか1項に記載の有機発光素子。   5. The organic light-emitting device according to claim 1, wherein each of the first transparent electrode and the second transparent electrode has a layer thickness of 30 nm or more. 前記第2透明電極と前記反射ミラー層の間に、光透過性充填層が形成されていることを特徴とする、請求項1〜5のうちいずれかに記載の有機発光素子。   The organic light-emitting device according to claim 1, wherein a light-transmitting filling layer is formed between the second transparent electrode and the reflection mirror layer. 前記反射ミラー層が金属材料を含むことを特徴とする、請求項1〜5のうちいずれか1に記載の有機発光素子。   The organic light-emitting element according to claim 1, wherein the reflection mirror layer includes a metal material. 前記反射ミラー層が誘電体多層膜を有することを特徴とする、請求項1〜5のうちいずれか1項に記載の有機発光素子。   The organic light-emitting element according to claim 1, wherein the reflection mirror layer has a dielectric multilayer film. 請求項1〜8のうちいずれか1項に記載の有機発光素子を備えることを特徴とする、バックライト。   A backlight comprising the organic light-emitting device according to claim 1. 請求項1〜8のうちいずれか1項に記載の有機発光素子を備えることを特徴とする、照明器具。   A lighting fixture comprising the organic light-emitting device according to claim 1. 請求項1〜8のうちいずれか1項に記載の有機発光素子を備えることを特徴とする、ディスプレイ。   A display comprising the organic light-emitting device according to claim 1. 請求項1〜8のいずれか1項に記載の有機発光素子であって、
透明な支持基板表面に光散乱機能を有するガラス層を形成し、
前記支持基板の屈折率以上の屈折率を有する低融点ガラスフリットを含むガラスペースト組成物を用いて前記ガラス層の最表面を平坦化し、
前記ガラス層の最表面に第1透明電極を形成し、
前記第1透明電極上に有機発光層を形成し、前記有機発光層を介して前記第1透明電極と対電極をなすように第2透明電極を形成し、
光取り出し面と反対側の最表面に反射ミラー層を形成することを含む、
有機発光素子の製造方法。
It is an organic light emitting element of any one of Claims 1-8,
Form a glass layer having a light scattering function on the transparent support substrate surface,
Flattening the outermost surface of the glass layer using a glass paste composition containing a low melting glass frit having a refractive index equal to or higher than the refractive index of the support substrate;
Forming a first transparent electrode on the outermost surface of the glass layer;
Forming an organic light emitting layer on the first transparent electrode, and forming a second transparent electrode so as to form a counter electrode with the first transparent electrode via the organic light emitting layer;
Forming a reflecting mirror layer on the outermost surface opposite to the light extraction surface;
Manufacturing method of organic light emitting element.
前記有機発光層を形成すること及び前記第2透明電極を形成することとの間に、保護層を形成することが更に含まれることを特徴とする、請求項12に記載の有機発光素子の製造方法。   The method of manufacturing an organic light emitting device according to claim 12, further comprising forming a protective layer between forming the organic light emitting layer and forming the second transparent electrode. Method. 前記ガラス層の最表面を平坦化すること及び前記ガラス層の最表面に第1透明電極を形成することとの間に、前記第1透明電極よりも屈折率の高い材料を含む薄膜を形成することが更に含まれることを特徴とする、請求項12又は請求項13に記載の有機発光素子の製造方法。   A thin film containing a material having a refractive index higher than that of the first transparent electrode is formed between flattening the outermost surface of the glass layer and forming the first transparent electrode on the outermost surface of the glass layer. The method of manufacturing an organic light emitting device according to claim 12, further comprising: 前記第2透明電極を形成した後、前記第2透明電極と前記反射ミラー層との間に光透過性充填層を形成することが更に含まれることを特徴とする、請求項12〜14のうちいずれか1項に記載の有機発光素子の製造方法。   15. The method according to claim 12, further comprising forming a light-transmitting filling layer between the second transparent electrode and the reflection mirror layer after forming the second transparent electrode. The manufacturing method of the organic light emitting element of any one.
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