JP2016076301A - Light emitting element base material and manufacturing method of the same - Google Patents

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彰人 籠谷
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light emitting element base material capable of efficiently extracting light output from a laminated light emitting element part.SOLUTION: A light emitting element base material includes a light transmitting base material 102 and a high refractive index layer 120 arranged on the light transmitting base material. In the light emitting element base material, ends of the high refractive index layer are projected, and a light emitting element part is arranged at a portion other than the projected ends in the high refractive index layer on the opposite side of the light transmitting base material.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、発光素子基材および製造方法に関し、より詳細には、積層した発光素子部からの光を効率的に取り出す構造の発光素子基材および製造方法に関する。   The present invention relates to a light-emitting element substrate and a manufacturing method, and more particularly to a light-emitting element substrate and a manufacturing method having a structure in which light from stacked light-emitting element portions is efficiently extracted.

従来、有機エレクロトルミネッセンス(Organic Electro-Luminescence:OEL,有機EL)素子(有機発光ダイオード(Organic light-emitting diode:OLED)とも呼ばれる)が発光素子として知られている。一般的な有機EL素子は、ガラス基板等の透光性基材と、基材上に積層された発光層(本明細書にておいて、発光素子部ともいう。)とを備える。一般的な有機EL素子は、発光層により発光され基材を透過して空気中へ放射される光の取り出し効率(本明細書にておいて、光取出効率ともいう。)はわずか20%に過ぎない。そこで、パネル状の有機EL素子を用いた照明装置やディスプレイ装置等では、パネルの量産性等を勘案し、透光性基材に光拡散用の外付けフィルムを貼付している。パネルの素子構造に依存するが外付けフィルムを素子に貼付した場合でも光取出し効率は25%程度であり、光のロスが大きい。この理由としては有機層(発光層)と基材との間の存在する界面にける光の全反射が要因として上げられる。特に、ガラス基板やプラスチック製基板等の基材と該基材と隣接する媒体との屈折率差に起因する、当該界面における全反射の影響が大きい。したがって、さらに光取出効率を向上させるためには、素子内部の構造を工夫する必要ある。   Conventionally, an organic electro-luminescence (OEL) element (also referred to as an organic light-emitting diode (OLED)) is known as a light-emitting element. A general organic EL element includes a light-transmitting base material such as a glass substrate, and a light-emitting layer (also referred to as a light-emitting element portion in this specification) laminated on the base material. A general organic EL device has a light extraction efficiency (also referred to as a light extraction efficiency in this specification) of only 20%, which is emitted from the light emitting layer, passes through the substrate, and is emitted into the air. Not too much. In view of this, in lighting devices, display devices, and the like using panel-shaped organic EL elements, an external film for light diffusion is attached to a translucent substrate in consideration of the mass productivity of the panel. Although it depends on the element structure of the panel, even when an external film is attached to the element, the light extraction efficiency is about 25%, and the light loss is large. The reason for this is the total reflection of light at the existing interface between the organic layer (light emitting layer) and the substrate. In particular, the influence of total reflection at the interface due to a difference in refractive index between a base material such as a glass substrate or a plastic substrate and a medium adjacent to the base material is large. Therefore, in order to further improve the light extraction efficiency, it is necessary to devise a structure inside the element.

たとえば、発光層と透光性基板との間に、光散乱体としての微粒子を含有した光散乱層を形成して光散乱部とすることが知られている(例えば、特許文献1参照)。   For example, it is known that a light scattering layer containing fine particles as a light scatterer is formed between a light emitting layer and a translucent substrate to form a light scattering portion (see, for example, Patent Document 1).

特開2009−4274号公報(第0035段落)JP2009-4274 (paragraph 0035)

しかしながら、微粒子を含有した光散乱部で光取出効率を向上させるためには、光を散乱させるために、光散乱性の微粒子の添加量を多くする必要がある。これにより、光の取り出し量は増加するがその分、光散乱性の微粒子を添加したことによる光の吸収作用も増加する。よって、光の取り出しと吸収が同時に発生するため、光取り出しの効果は十分とは言えないという欠点があった。   However, in order to improve the light extraction efficiency in the light scattering portion containing fine particles, it is necessary to increase the amount of light scattering fine particles added in order to scatter light. As a result, the amount of light extracted increases, but the light absorption effect due to the addition of light-scattering fine particles is increased accordingly. Therefore, since light extraction and absorption occur at the same time, the light extraction effect is not sufficient.

また、微粒子を含有した光散乱層を形成した光散乱部の表面は、光散乱層の表面に露出する粒子で凹凸が生じる。したがって、光散乱層の表面に緩衝層を形成し、平滑性を高め、光の全反射を低下させることが提案されている(例えば引用文献1参照)。   Moreover, the surface of the light-scattering part in which the light-scattering layer containing microparticles | fine-particles was uneven | corrugated with the particle | grains exposed to the surface of a light-scattering layer. Therefore, it has been proposed to form a buffer layer on the surface of the light scattering layer to improve smoothness and reduce the total reflection of light (see, for example, cited document 1).

しかしながら、光散乱層の表面に緩衝層を形成する場合、緩衝層の表面および発光面が互いに完全な平滑面であればこれらを積層する際に問題は生じないが、実際の製造において双方の面を完全な平滑面にすることは難しく、1箇所でも小さな凸部がある場合、そこを基点として発光層がダメージを受けるという問題がある。   However, when a buffer layer is formed on the surface of the light scattering layer, if the surface of the buffer layer and the light emitting surface are completely smooth surfaces, there will be no problem in laminating them. It is difficult to make the surface completely smooth, and there is a problem that if there is even a small convex portion at one place, the light emitting layer is damaged from that point.

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、積層した発光素子部からの光を効率的に取り出すことができる発光素子基材を提供することにある。また、発光面にある異物等の凹凸があっても発光層がダメージを受け難い構造の発光素子基材を提供することにある。   This invention is made | formed in view of such a problem, The place made into the objective is to provide the light emitting element base material which can take out the light from the laminated | stacked light emitting element part efficiently. It is another object of the present invention to provide a light-emitting element substrate having a structure in which the light-emitting layer is hardly damaged even when there are irregularities such as foreign matters on the light-emitting surface.

このような目的を達成するために、本発明の一態様は発光素子基材である。発光素子基材は、透光性基材と、透光性基材上に配置された高屈折率層とを具備する。高屈折率層は、端部が隆起しており、透光性基材の逆側の隆起した端部以外の部分に発光素子部を配置するためのものである。   In order to achieve such an object, one embodiment of the present invention is a light-emitting element substrate. A light emitting element base material comprises a translucent base material and a high refractive index layer disposed on the translucent base material. The high refractive index layer has a raised end portion, and is for arranging the light emitting element portion in a portion other than the raised end portion on the opposite side of the translucent substrate.

一実施形態では、高屈折率層は屈折率が1.7以上である。高屈折率層が光拡散粒子を含んでもよい。   In one embodiment, the high refractive index layer has a refractive index of 1.7 or greater. The high refractive index layer may include light diffusing particles.

一実施形態では、高屈折率層は、高屈折率層は、屈折率が1.7未満とし、隆起した端部以外の部分を2軸に傾斜のついたプリズム形状としてもよい。   In one embodiment, the high refractive index layer may have a refractive index of less than 1.7, and may have a prism shape in which a portion other than the raised end is inclined with respect to two axes.

一実施形態では、高屈折率層の表面に、光拡散粒子を含まない屈折率が1.7以上である第2の高屈折率層を積層してもよい。   In one embodiment, a second high refractive index layer having a refractive index of 1.7 or more that does not include light diffusing particles may be laminated on the surface of the high refractive index layer.

本発明の別の態様は発光素子基材の製造方法である。発光素子基材の製造方法は、透光性基材上にマスキングフィルムを貼合する工程と、マスキングフィルムの一部を剥離する工程と、透光性基材のマスキングフィルムの一部を剥離した部分およびマスキングフィルムの一部を剥離した部分の周囲を含む部分に、高屈折率の樹脂を塗工する工程と、マスキングフィルムの残りの部分を剥離する工程と、透光性基材のマスキングフィルムの一部を剥離した部分の高屈折率の樹脂を硬化する工程とを含む。   Another embodiment of the present invention is a method for producing a light-emitting element substrate. The manufacturing method of the light-emitting element substrate includes a step of pasting a masking film on a light-transmitting substrate, a step of peeling a part of the masking film, and a portion of the masking film of the light-transmitting substrate. A step of applying a high refractive index resin to a part including the periphery of the part and a part of the masking film which has been peeled off, a process of peeling off the remaining part of the masking film, and a masking film of the translucent substrate And a step of curing a resin having a high refractive index at a part where a part of the resin is peeled off.

以上説明したように、本発明によれば、積層した発光素子部からの光を効率的に取り出すことができ、発光面にある異物等の凹凸があっても発光層がダメージを受け難い構造の発光素子基材を提供することが可能となる。   As described above, according to the present invention, light from the stacked light emitting element portions can be efficiently extracted, and the light emitting layer is not easily damaged even if there are irregularities such as foreign matters on the light emitting surface. A light emitting element substrate can be provided.

本発明の一実施形態にかかる発光素子基材を示す図であり、(a)は平面図、(b)は断面図である。It is a figure which shows the light emitting element base material concerning one Embodiment of this invention, (a) is a top view, (b) is sectional drawing. 本発明の一実施形態にかかる発光素子基材を示す図であり、(a)は平面図、(b)は断面図である。It is a figure which shows the light emitting element base material concerning one Embodiment of this invention, (a) is a top view, (b) is sectional drawing. 本発明の一実施形態にかかる発光素子基材を示す図であり、(a)は平面図、(b)は断面図である。It is a figure which shows the light emitting element base material concerning one Embodiment of this invention, (a) is a top view, (b) is sectional drawing. 本発明の一実施形態にかかる発光素子基材を示す図であり、(a)は平面図、(b)は断面図であり、(c)は高屈折部を斜視図である。It is a figure which shows the light emitting element base material concerning one Embodiment of this invention, (a) is a top view, (b) is sectional drawing, (c) is a perspective view of a high refractive part. 本発明の一実施形態にかかる発光素子基材を示す図であり、(a)は平面図、(b)は断面図であり、(c)は高屈折部を斜視図である。It is a figure which shows the light emitting element base material concerning one Embodiment of this invention, (a) is a top view, (b) is sectional drawing, (c) is a perspective view of a high refractive part. 本発明の一実施形態にかかる発光素子基材の製造方法を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method of the light emitting element base material concerning one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態にかかる発光素子基材における光の透過/反射の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of permeation | transmission / reflection of the light in the light emitting element base material concerning one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態にかかる発光素子基材における光の透過/反射の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of permeation | transmission / reflection of the light in the light emitting element base material concerning one Embodiment of this invention.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。以下の説明中の具体的な組成や数値は例示であり、本発明はこの組成例や数値例に限定されるものではない。本発明は、一般性を失うことなく他の組成や数値で実施することができることは言うまでもない。また、図面中の同一または類似の符号は同一または類似の要素を示す。したがって、繰り返しの説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Specific compositions and numerical values in the following description are examples, and the present invention is not limited to these composition examples and numerical examples. It goes without saying that the present invention can be implemented with other compositions and numerical values without losing generality. The same or similar reference numerals in the drawings indicate the same or similar elements. Therefore, repeated description is omitted.

以下では、本発明に係る発光素子基材に、有機薄膜で構成される発光素子部や、発光素子部に電子やホールを供給する電極等を配置して構成された有機EL素子を例示する。ここで説明する有機EL素子において、発光素子部の発光面からの光は、発光素子基材(透光性基材)を透過して外部へ放射される。   Below, the light emitting element base material which concerns on this invention WHEREIN: The organic EL element comprised by arrange | positioning the light emitting element part comprised with an organic thin film, the electrode which supplies an electron and a hole to a light emitting element part, etc. is illustrated. In the organic EL element described here, light from the light emitting surface of the light emitting element portion is transmitted to the outside through the light emitting element base (translucent base).

上述したように、発光素子部で発光した光が透光性基材から外部へ放射される際、透光性基材と空気との屈折率差により、界面で全反射を起こし、外部に光が出られず、光のロスが発生する。光がロスしないように、光の散乱要素を有機EL素子の構造内に設けることで、全反射を低減させ、光のロスを低減する方法がある。しかし光の散乱要素を多く入れると光の全反射の低減による光取出し効率の向上と同時に、光の散乱要素における光の吸収や、光の散乱要素での光の反射要素が増え、光取出しと光吸収、光ロスが同時に発生するため、効率よく光を取り出すことが出来ない。   As described above, when light emitted from the light emitting element is emitted from the translucent substrate to the outside, total reflection occurs at the interface due to the difference in refractive index between the translucent substrate and air, and light is emitted to the outside. Is not produced, and light loss occurs. There is a method of reducing light loss by providing a light scattering element in the structure of the organic EL element so that light is not lost, thereby reducing total reflection. However, when many light scattering elements are added, the light extraction efficiency is improved by reducing the total reflection of light, and at the same time, the light absorption in the light scattering element and the light reflection elements in the light scattering element are increased. Since light absorption and light loss occur simultaneously, light cannot be extracted efficiently.

媒体の境界面で全反射する光は、境界面間で全反射を繰り返して徐々に媒体の端部へ移動していく。よって、発光面のどのエリアで発生した光も全反射を繰り返すことで媒体の端部へ集まる。したがって、光が全反射を繰り返す媒体の端部に散乱要素を設けることで、効率的に光を散乱させることができ、都合が良い。   The light totally reflected at the boundary surface of the medium repeats total reflection between the boundary surfaces and gradually moves to the edge of the medium. Therefore, light generated in any area of the light emitting surface is collected at the edge of the medium by repeating total reflection. Therefore, providing the scattering element at the end of the medium where the light repeats total reflection allows the light to be efficiently scattered, which is convenient.

したがって、本発明では発光素子部と透光性基材の間の媒体の端部を隆起させ、全反射を繰り返して隆起した端部に集まる光の反射方向を急激に変化させることで透光性基材を透過させ、より多くの光を取り出すことを可能とする。   Therefore, in the present invention, the end of the medium between the light emitting element part and the translucent substrate is raised, and the reflection direction of the light gathered at the raised end by repeating total reflection is changed abruptly. The substrate can be transmitted and more light can be extracted.

(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態にかかる発光素子基材を用いた有機EL素子100を示す図であり、(a)は平面図、(b)は断面図である。図1に示す有機EL素子100は、透光性基材102と透光性基材上に形成された高屈折率層120とを有する発光素子基材を含む。有機EL素子100は、発光素子基材(102、120)と、3つの透明電極部106と、発光素子部104と、絶縁層110と、電極部108とを有する。
(First embodiment)
1A and 1B are diagrams showing an organic EL element 100 using a light emitting element substrate according to a first embodiment of the present invention, where FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is a cross-sectional view. An organic EL element 100 shown in FIG. 1 includes a light emitting element substrate having a translucent substrate 102 and a high refractive index layer 120 formed on the translucent substrate. The organic EL element 100 includes a light emitting element substrate (102, 120), three transparent electrode portions 106, a light emitting element portion 104, an insulating layer 110, and an electrode portion 108.

3つの透明電極部106の内の2つは、透光性基材102上の高屈折率層120を挟む位置に形成され、残りの1つは他の2つと接することなく高屈折率層120を覆うように形成されている。   Two of the three transparent electrode portions 106 are formed at positions sandwiching the high refractive index layer 120 on the translucent substrate 102, and the remaining one is not in contact with the other two and has a high refractive index layer 120. It is formed so as to cover.

発光素子部104は、発光面が透光性基材102面に対向するように、高屈折率層120上に透明電極部106を介して配置されている。   The light emitting element portion 104 is disposed on the high refractive index layer 120 via the transparent electrode portion 106 such that the light emitting surface faces the surface of the translucent substrate 102.

電極部108は、発光素子部104の発光面の反対側の面と、透光性基材102上の高屈折率層120を挟む位置に形成され2つの透明電極部106とに接するように形成されている。電極部108と高屈折率層120を覆うように形成された透明電極部106との間に、絶縁層110が形成され、電気的絶縁状態を維持している。電極部108は、発光素子部104に電子を供給する陰極であり、高屈折率層120を覆うように形成された透明電極部106は、発光素子部104にホールを供給する陽極である。これにより、発光素子部104は、発光素子基材(102、120)側の面から発光する。   The electrode part 108 is formed at a position opposite to the light emitting surface of the light emitting element part 104 and the high refractive index layer 120 on the translucent substrate 102 so as to be in contact with the two transparent electrode parts 106. Has been. An insulating layer 110 is formed between the electrode portion 108 and the transparent electrode portion 106 formed so as to cover the high refractive index layer 120, and maintains an electrically insulating state. The electrode portion 108 is a cathode that supplies electrons to the light emitting element portion 104, and the transparent electrode portion 106 formed so as to cover the high refractive index layer 120 is an anode that supplies holes to the light emitting element portion 104. Thereby, the light emitting element part 104 light-emits from the surface at the side of a light emitting element base material (102,120).

高屈折率層120は、屈折率が1.7以上の媒体であり、端部(高屈折率層の周囲、縁または外周)を隆起させた構造である。したがって、透光性基材102との界面で全反射した光は、高屈折率層120中において全反射を繰り返して端部へ集まり、高屈折率層120の端部において反射方向を変化させられる。これにより、透光性基材を透過し外部へ放射する光が増大する(より多くの光を取り出すことが可能になる。)。高屈折率層の隆起した端部が発光素子部の上部に対するスペーサとして働くため、発光素子部が上部から受ける圧力を低減できることができ、発光面にある異物等の凹凸があっても発光層がダメージを受け難くなる。   The high refractive index layer 120 is a medium having a refractive index of 1.7 or more, and has a structure in which an end portion (a periphery, an edge, or an outer periphery of the high refractive index layer) is raised. Therefore, the light totally reflected at the interface with the translucent substrate 102 is repeatedly totally reflected in the high refractive index layer 120 and gathers at the end, and the reflection direction can be changed at the end of the high refractive index layer 120. . Thereby, the light which permeate | transmits a translucent base material and radiates | emits outside increases (it becomes possible to take out more light). Since the raised end of the high refractive index layer acts as a spacer for the upper portion of the light emitting element portion, the pressure applied to the light emitting element portion from the upper portion can be reduced, and the light emitting layer can be formed even if there are irregularities such as foreign matter on the light emitting surface. It becomes hard to receive damage.

高屈折率層120における発光素子部104が配置される部分の厚みは、100μmより小さいことが望ましい。厚みが100μm以上の場合には、材料に含まれる水分量が多過ぎ(ELとして許容できる水分量は、厚みに換算すると100μmである)、さらに光の透過性が弱くなるためである。   The thickness of the portion where the light emitting element portion 104 is disposed in the high refractive index layer 120 is desirably smaller than 100 μm. This is because when the thickness is 100 μm or more, the amount of water contained in the material is too large (the amount of water that can be accepted as EL is 100 μm in terms of thickness), and the light transmittance becomes weaker.

また、高屈折率層120における隆起させた端部の幅と厚みは、発光素子部104が配置される部分の厚みより大きく、0.5μm以上3mm以下であることが好ましい。端部の幅と厚みが大きくなると、光の吸収が増えてしまうため、光のロスにつながり、逆に小さすぎると光の散乱効果が小さくなり、効率的な光の取り出しができなくなるためである。   Further, the width and thickness of the raised end portion in the high refractive index layer 120 are preferably larger than the thickness of the portion where the light emitting element portion 104 is disposed, and are 0.5 μm or more and 3 mm or less. If the width and thickness of the end portion increase, light absorption increases, leading to light loss. Conversely, if the end portion is too small, the light scattering effect decreases and efficient light extraction cannot be performed. .

なお、高屈折率層120の隆起している端部の形状は光が散乱しやすい形状であれば良く、凸上の滑らかな曲線面である場合(図1(b))や、小さな突起が複数ある場合(不図示)や、複数の凸レンズを配列した場合や、大きな球面状の突起の場合でもレンズ効果にて光を取り出すことができるため、形状を特定するものではない。   In addition, the shape of the protruding end of the high refractive index layer 120 may be a shape in which light is easily scattered, and may be a convex and smooth curved surface (FIG. 1B), or a small protrusion may be formed. Even when there are a plurality of lenses (not shown), when a plurality of convex lenses are arranged, or even when a large spherical projection is used, the light can be extracted by the lens effect, and the shape is not specified.

ほとんどの光は、高屈折率層120の端部の隆起している部分における乱反射により透光性基材102を透過し外部へ取り出すことが可能になるが、一部の光は取り出しきれずにロスとなる。   Most of the light can be extracted to the outside through the translucent substrate 102 by irregular reflection at the raised portion of the end portion of the high refractive index layer 120, but some light cannot be extracted. It becomes a loss.

図7は、図1に示した発光素子基材(102,120)を用いた有機EL素子100における光の振る舞いを光線で示した図である。透光性基材102と空気の界面にて全反射した光は、全反射を繰り返しながら、高屈折率層120の隆起した端部へと集まる。高屈折率層120の隆起した端部に入射した光は界面で反射されて、光の向きが急激に変化し、透光性基材102を透過して外部へ放射される(取り出される)。   FIG. 7 is a view showing the behavior of light in the organic EL element 100 using the light emitting element base (102, 120) shown in FIG. The light totally reflected at the interface between the translucent substrate 102 and the air gathers at the raised end of the high refractive index layer 120 while repeating total reflection. The light incident on the raised end of the high refractive index layer 120 is reflected at the interface, and the direction of the light changes abruptly, and is transmitted through the light-transmitting substrate 102 to be emitted (taken out).

本実施形態では、高屈折率層120に替えて、光の吸収が起こらない程度の僅かな散乱要素を含む高屈折率層124を用いることで、光の取り出し量を増加させることが可能とする。   In this embodiment, the amount of light extraction can be increased by using the high refractive index layer 124 including a few scattering elements that do not absorb light, instead of the high refractive index layer 120. .

図2に示す有機EL素子200において、発光素子基材は、透光性基材102と高屈折率層124とを含んで構成され、高屈折率層124は、散乱要素として光散乱粒子122を含む。光散乱性微粒子は、これに限るものではないが、例えば、TiO2,SiO2,Al2O3,ZrO2,CaCO3,BaSO4,Mg3Si4O10(OH)2等あり、粒径も数十nmから数百μm等の種々の光散乱性微粒子を選択的に用いることができる。   In the organic EL element 200 shown in FIG. 2, the light emitting element substrate includes a light transmissive substrate 102 and a high refractive index layer 124, and the high refractive index layer 124 includes light scattering particles 122 as scattering elements. Including. The light-scattering fine particles are not limited to this, for example, TiO2, SiO2, Al2O3, ZrO2, CaCO3, BaSO4, Mg3Si4O10 (OH) 2, etc., and various particle diameters of several tens nm to several hundreds μm, etc. Light scattering fine particles can be selectively used.

高屈折率層124に光散乱粒子122を含ませ場合、高屈折率層124の厚みは0.005〜100μmの範囲が好ましい。高屈折率層124の厚みが0.005μmより小さいと、高屈折率層124に入れる散乱性微粒子の粒径を厚みより小さくする必要があり、微粒子の粒径が小さすぎ、光の散乱性が弱まり、散乱要素として機能しなくなるためである。また、図1を参照して上述したように、高屈折率層124の厚みが100μm以上の場合には、材料に含まれる水分量が多過ぎ、さらに光の透過性が弱くなるためである。   When the light scattering particles 122 are included in the high refractive index layer 124, the thickness of the high refractive index layer 124 is preferably in the range of 0.005 to 100 μm. When the thickness of the high refractive index layer 124 is smaller than 0.005 μm, it is necessary to make the particle size of the scattering fine particles put into the high refractive index layer 124 smaller than the thickness, the particle size of the fine particles is too small, and the light scattering property is weakened. This is because it does not function as a scattering element. In addition, as described above with reference to FIG. 1, when the thickness of the high refractive index layer 124 is 100 μm or more, the amount of moisture contained in the material is excessive, and the light transmittance is further reduced.

また、高屈折率層120(図1)と同様に、高屈折率層124の端部に隆起した部分が設けられており、端部における散乱のよりより多くの光を取り出すことができるため、光散乱性微粒子122の添加量はそれほど必要とはならない。添加量は40w%以下であることが好ましい。40w%より大きくなると、光散乱性微粒子122による光の吸収や必要以上の光の反射の原因となる。なお、粒径がナノオーダーであり光の散乱要素としての機能性が非常に弱いZrO2やTiO2等の微粒子は、高屈折率層124の高屈折率化のための屈折率制御要素として用い、光散乱性微粒子と区別してもよい。   Further, similarly to the high refractive index layer 120 (FIG. 1), a raised portion is provided at the end of the high refractive index layer 124, and more light of scattering at the end can be extracted. The addition amount of the light scattering fine particles 122 is not so necessary. The amount added is preferably 40 w% or less. If it exceeds 40 w%, light will be absorbed by the light-scattering fine particles 122 and light will be reflected more than necessary. Note that fine particles such as ZrO 2 and TiO 2 having a particle size of nano-order and very weak functionality as a light scattering element are used as a refractive index control element for increasing the refractive index of the high refractive index layer 124, and light It may be distinguished from scattering fine particles.

高屈折率層124における隆起した端部の幅と厚みは、高屈折率層120(図1)と同様に、発光素子部104が配置される部分の厚みより大きく、0.5μm以上3mm以下であることが好ましい。高屈折率層124における隆起した端部の形状は、高屈折率層120の隆起している端部の形状と同様に、光が散乱しやすい形状であれば良い。   As with the high refractive index layer 120 (FIG. 1), the width and thickness of the raised end portion in the high refractive index layer 124 are larger than the thickness of the portion where the light emitting element portion 104 is disposed and are 0.5 μm or more and 3 mm or less. It is preferable. The shape of the raised end portion of the high refractive index layer 124 may be a shape in which light is easily scattered, similar to the shape of the raised end portion of the high refractive index layer 120.

高屈折率層124の表面は、光散乱粒子122による凹凸が生じる。したがって、光散乱性粒子を内包していない高屈折率層120をさらに積層することで表面の平坦性を向上させることが可能となる。   The surface of the high refractive index layer 124 is uneven due to the light scattering particles 122. Therefore, it is possible to improve the surface flatness by further laminating the high refractive index layer 120 that does not contain the light scattering particles.

図3に示す有機EL素子300において、発光素子基材は、透光性基材102と高屈折率層124と高屈折率層120とを含んで構成され、高屈折率層124の表面に光散乱性粒子を内包していない高屈折率層120を積層している。高屈折率層120を積層の表面平坦性の目安としてはRaが100nm以下であることが好ましい。それ以上になると発光素子部104におけるリーク(リーク発光)が生じ易くなり、有機EL素子の信頼性が著しく低下する。   In the organic EL element 300 shown in FIG. 3, the light emitting element substrate includes a light transmissive substrate 102, a high refractive index layer 124, and a high refractive index layer 120, and light is applied to the surface of the high refractive index layer 124. A high refractive index layer 120 that does not contain scattering particles is laminated. As a measure of the surface flatness of the high refractive index layer 120, Ra is preferably 100 nm or less. If it exceeds that, leakage (leak light emission) is likely to occur in the light emitting element portion 104, and the reliability of the organic EL element is significantly lowered.

本実施形態では、高屈折率層120に替えて、光の吸収が起こらない程度の僅かな散乱要素を含む高屈折率層124を用いることで、光の取り出し量を増加させることが可能とする。   In this embodiment, the amount of light extraction can be increased by using the high refractive index layer 124 including a few scattering elements that do not absorb light, instead of the high refractive index layer 120. .

図8は、図2に示した発光素子基材(102,122)を用いた有機EL素子200における光の振る舞いを光線で示した図である。発光素子部104から高屈折率層122へ入射した光のうち光散乱粒子124がなければ透光性基材102と空気の界面に全反射する角度で入射する光は、光散乱粒子124で散乱し、透光性基材102を透過して外部へ放射される(取り出される)。他方、発光素子部104から高屈折率層122へ入射した光のうち光散乱粒子124に当たらずあるいは光散乱粒子124に当たって散乱し、透光性基材102と空気の界面にて全反射した光は、全反射を繰り返しながら、高屈折率層122の隆起した端部へと集まる。高屈折率層122の隆起した端部に入射した光は界面で反射されて、光の向きが急激に変化し、透光性基材102を透過して外部へ放射される(取り出される)。図3に示した発光素子基材(102,122、120)を用いた有機EL素子300における光の振る舞いも、同様である。   FIG. 8 is a diagram showing the behavior of light in the organic EL element 200 using the light emitting element substrate (102, 122) shown in FIG. If light scattering particles 124 do not exist from the light incident on the high refractive index layer 122 from the light emitting element portion 104, the light incident at an angle that totally reflects on the interface between the translucent substrate 102 and air is scattered by the light scattering particles 124. Then, the light passes through the translucent substrate 102 and is emitted (taken out) to the outside. On the other hand, of the light incident on the high refractive index layer 122 from the light emitting element portion 104, the light that does not hit the light scattering particles 124 or hits the light scattering particles 124 and scatters, and is totally reflected at the interface between the translucent substrate 102 and the air. Collect at the raised end of the high refractive index layer 122 while repeating total reflection. The light incident on the raised end of the high refractive index layer 122 is reflected at the interface, and the direction of the light changes abruptly, and is transmitted through the translucent substrate 102 to be emitted (extracted). The behavior of light in the organic EL element 300 using the light emitting element substrate (102, 122, 120) shown in FIG. 3 is also the same.

(第2の実施形態)
図4は、本発明の第2の実施形態にかかる発光素子基材を用いた有機EL素子400を示す図であり、(a)は平面図、(b)は断面図である。本実施形態では、高屈折率層120(図1)に替えて、2軸に傾斜のついたプリズム形状の高屈折率層126を用いることで、光散乱性微粒子を含む高屈折率層124(図2)と同様の性能を得ることを可能とする。プリズム形状の高屈折率層126の屈折率はn<1.7の範囲であることが好ましい。屈折率が1.7を超えると、光の散乱性が低下し、光の取り出し量が低減するからである。
(Second Embodiment)
4A and 4B are views showing an organic EL element 400 using a light emitting element substrate according to a second embodiment of the present invention, in which FIG. 4A is a plan view and FIG. 4B is a cross-sectional view. In this embodiment, instead of the high refractive index layer 120 (FIG. 1), a prism-shaped high refractive index layer 126 inclined in two axes is used, so that the high refractive index layer 124 containing light-scattering fine particles ( It is possible to obtain the same performance as in FIG. The refractive index of the prism-shaped high refractive index layer 126 is preferably in the range of n <1.7. This is because if the refractive index exceeds 1.7, the light scattering property is lowered and the amount of light extracted is reduced.

図4(b)には、発光素子基材(102,126)を用いた有機EL素子400における光の振る舞いを光線も示している。発光素子部104からプリズム形状の高屈折率層126へ入射した光のうちプリズム形状がなければ透光性基材102と空気の界面に全反射する角度で入射する光は、プリズム形状の部分で散乱し、透光性基材102を透過して外部へ放射される(取り出される)。他方、発光素子部104からプリズム形状部分で散乱せずまたは散乱し、透光性基材102と空気の界面にて全反射した光は、全反射を繰り返しながら、高屈折率層126の隆起した端部へと集まる。プリズム形状の高屈折率層126の隆起した端部に入射した光は界面で反射されて、光の向きが急激に変化し、透光性基材102を透過して外部へ放射される(取り出される)。   In FIG. 4B, the light behavior of the organic EL element 400 using the light emitting element base (102, 126) is also shown. Of the light incident on the prism-shaped high refractive index layer 126 from the light emitting element portion 104, if there is no prism shape, the light incident at the angle of total reflection at the interface between the translucent substrate 102 and air is the prism-shaped portion. Scattered, transmitted through the light-transmitting substrate 102, and emitted (taken out) to the outside. On the other hand, the light that does not scatter or scatters from the light emitting element portion 104 at the prism-shaped portion and is totally reflected at the interface between the light-transmitting substrate 102 and the air is raised in the high refractive index layer 126 while repeating total reflection. Gather to the edge. The light incident on the raised end of the prism-shaped high refractive index layer 126 is reflected by the interface, the direction of the light changes abruptly, passes through the translucent substrate 102, and is emitted to the outside (taken out). )

図3を参照して上述したように、プリズム形状の高屈折率層126の表面の平坦性を向上させるために、プリズム形状の高屈折率層126の表面に光散乱性粒子を内包していない高屈折率層を積層してもよい。図5に示す有機EL素子500では、プリズム形状の高屈折率層126の表面に光散乱性粒子を内包していない高屈折率層120を積層している。上述のとおり、高屈折率層120を積層の表面平坦性の目安としてはRaが100nm以下であることが好ましい。有機EL素子500における光の振る舞いは、有機EL素子400における光の振る舞いと同様である。   As described above with reference to FIG. 3, light scattering particles are not included in the surface of the prism-shaped high refractive index layer 126 in order to improve the flatness of the surface of the prism-shaped high refractive index layer 126. A high refractive index layer may be laminated. In the organic EL element 500 shown in FIG. 5, a high refractive index layer 120 that does not contain light scattering particles is laminated on the surface of a prism-shaped high refractive index layer 126. As described above, Ra is preferably 100 nm or less as a measure of the surface flatness of the high refractive index layer 120 laminated. The behavior of light in the organic EL element 500 is the same as the behavior of light in the organic EL element 400.

(第3の実施の形態)
図6を参照して、本発明の実施形態にかかる発光素子基材の製造方法を説明する。透光性基材102、高屈折率層102、光散乱粒子を含む高屈折率層124、プリズム形状の高屈折率層126、透明電極部106等はロールtoロールにて製造することが可能であるため、発光素子部104を構成する有機材料の製膜についても同様にロールtoロールで作製することが可能となるため、従来のガラス基板へ機能素子部を作製し、光散乱性のフィルムをプラスチック基材上に成型し、その後粘着材等を介してガラス基板上へ光散乱性のフィルムを密着させるといった製造工程と比較し工程を簡単化し、製造のリードタイムを上げ、コストダウンに有利となる可能性がある。
(Third embodiment)
With reference to FIG. 6, the manufacturing method of the light emitting element base material concerning embodiment of this invention is demonstrated. The translucent substrate 102, the high refractive index layer 102, the high refractive index layer 124 containing light scattering particles, the prism-shaped high refractive index layer 126, the transparent electrode portion 106, and the like can be manufactured by roll-to-roll. Therefore, since it is possible to produce the organic material forming the light-emitting element part 104 in a roll-to-roll manner, a functional element part is produced on a conventional glass substrate, and a light scattering film is formed. Compared with the manufacturing process of molding on a plastic substrate, and then attaching a light-scattering film to the glass substrate through an adhesive, etc., the process is simplified, and the manufacturing lead time is increased, which is advantageous for cost reduction. There is a possibility.

図6を参照すると、はじめに、透光性基材である厚さ100μmのPET(Polybutylene terephthalate)フィルム102の上に、厚さ30μmのマスキングフィルム602を貼合し、ハーフカット刃604でマスキングフィルムのみをカットした後(図6(a))、マスキングフィルムを剥離し(図6(b))、光散乱性微粒子122を内包した樹脂をグラビアコーティングする(図6(c))。樹脂はultraviolet(UV:紫外線)反応型の樹脂とし、光散乱性微粒子122はSiO2のφ2.0μmを使用するものとする。光散乱性微粒子の添加量は20重量%である。次いで不要な部分のマスキングフィルムを剥離し、UVを照射して樹脂を硬化させる(図6(d))。図6(a)〜(d)の工程を経ることで、図2を参照して説明した高屈折率層124を有する発光素子基材を製造することができる。また、図6(c)において、光散乱性微粒子122を内包しない樹脂をグラビアコーティングすることで、図1を参照して説明した高屈折率層120を有する発光素子基材を製造することができる。   Referring to FIG. 6, first, a 30 μm-thick masking film 602 is bonded onto a 100 μm-thick PET (Polybutylene terephthalate) film 102, which is a translucent base material, and only the masking film is formed with a half-cut blade 604. After cutting (FIG. 6A), the masking film is peeled off (FIG. 6B), and the resin containing the light scattering fine particles 122 is gravure-coated (FIG. 6C). The resin is an ultraviolet (UV) reaction type resin, and the light scattering fine particles 122 are made of SiO 2 φ2.0 μm. The amount of light scattering fine particles added is 20% by weight. Next, unnecessary portions of the masking film are peeled off, and the resin is cured by irradiating UV (FIG. 6D). Through the steps of FIGS. 6A to 6D, a light emitting element substrate having the high refractive index layer 124 described with reference to FIG. 2 can be manufactured. In addition, in FIG. 6C, a light emitting element substrate having the high refractive index layer 120 described with reference to FIG. 1 can be manufactured by gravure coating a resin that does not include the light scattering fine particles 122. .

この製造方法はハーフカットしたマスキングフィルムの端部にも樹脂が塗工されるため、マスキングフィルムを剥がした場合、必然的に端部を隆起させることができる。マスキングフィルムの厚みを調整することによって、この隆起する部分の大きさを調整することができる。   In this manufacturing method, since the resin is also applied to the end portion of the half-cut masking film, the end portion can inevitably be raised when the masking film is peeled off. By adjusting the thickness of the masking film, the size of the raised portion can be adjusted.

さらに、光散乱性微粒子122を含む高屈折率層124上に、樹脂を積層する場合でも図6(a)〜(d)の工程と同様の図6(e)〜(h)の工程を行うことでアライメントをし、積層することが可能となる。図6(g)の工程で、光散乱性粒子を内包していない樹脂をグラビアコーティングすることで、図3に示した透光性基材102と透光性基材上に順次積層された高屈折率層124および高屈折率層120とを有する発光素子基材を製造することができる。   Further, even when a resin is laminated on the high refractive index layer 124 containing the light scattering fine particles 122, the steps of FIGS. 6 (e) to (h) similar to the steps of FIGS. 6 (a) to (d) are performed. It becomes possible to align and laminate. In the step of FIG. 6 (g), the resin that does not include the light-scattering particles is gravure-coated so that the light-transmitting substrate 102 and the light-transmitting substrate shown in FIG. A light emitting element substrate having the refractive index layer 124 and the high refractive index layer 120 can be manufactured.

なお、樹脂にUV照射する前に(例えば、図6(c)または(d)の工程において)、金型によってエンボス加工することで、図4(c),5(c)に示したプリズム形状の高屈折率層126を形成することができる。同様に、隆起している端部の形状を金型によってエンボス加工することで、光が散乱しやすい形状を形成することができる。   Note that the prism shape shown in FIGS. 4C and 5C can be obtained by embossing with a mold before the resin is irradiated with UV (for example, in the step of FIG. 6C or 6D). The high refractive index layer 126 can be formed. Similarly, a shape in which light is easily scattered can be formed by embossing the shape of the protruding end with a mold.

本実施形態では、光散乱粒子122を含む高屈折率層124(散乱層)の暑さは5μm、その上に積層した光散乱性粒子を内包していない高屈折率層120の厚さは10μmで樹脂を塗工した。   In the present embodiment, the heat of the high refractive index layer 124 (scattering layer) including the light scattering particles 122 is 5 μm, and the thickness of the high refractive index layer 120 not including the light scattering particles laminated thereon is 10 μm. The resin was applied.

透明電極部106にはITOを使用し150nmスパッタにて製膜した。透湿性対策のためにPETフィルムの高屈折率層120を作成した面と逆側の面を、透明粘着フィルムを用いてガラス面に貼り合せた。透光性基材の構成は、例示であり、本願発明は、これに限定されるものではない。高屈折率層の屈折率は1.7とした。   ITO was used for the transparent electrode portion 106 to form a film by sputtering at 150 nm. In order to prevent moisture permeability, the surface opposite to the surface on which the high refractive index layer 120 of the PET film was formed was bonded to the glass surface using a transparent adhesive film. The configuration of the translucent substrate is an example, and the present invention is not limited to this. The refractive index of the high refractive index layer was 1.7.

発光素子部104は、ITO透明電極部106上にα-npdを70nm、Alq3を60nm、Alを100nm製膜した。単純にガラス上に作製したリファレンスと比較し、約1.7倍の効率向上を確認した。   In the light emitting element portion 104, α-npd was deposited to 70 nm, Alq 3 to 60 nm, and Al to 100 nm on the ITO transparent electrode portion 106. Compared to a reference made simply on glass, an efficiency improvement of about 1.7 times was confirmed.

以上説明したように、本発明によれば、積層した発光素子部からの光を効率的に取り出すことができる発光素子基材を提供することが可能となる。また、高屈折率層の隆起した端部がスペーサとして働くことで発光素子部が上部から受ける圧力を低減できるため、発光面にある異物等の凹凸があっても発光層がダメージを受け難い構造の発光素子基材を提供することが可能となる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a light emitting element substrate that can efficiently extract light from the stacked light emitting element portions. In addition, since the raised end of the high refractive index layer acts as a spacer, the pressure applied to the light emitting element part from the top can be reduced, so that the light emitting layer is not easily damaged even if there are irregularities such as foreign matter on the light emitting surface. It becomes possible to provide the light emitting element substrate.

100、200、300、400、500 有機EL素子
102 透光性基材
104 発光素子部
106 透明電極部
108 電極部(陰極)
110 絶縁層
120 高屈折率層
122 光散乱粒子
124 光散乱粒子を含む高屈折率層
126 プリズム形状の高屈折率層
602 マスキングフィルム
604 ハーフカット刃
100, 200, 300, 400, 500 Organic EL element 102 Translucent base material 104 Light emitting element part 106 Transparent electrode part 108 Electrode part (cathode)
110 Insulating Layer 120 High Refractive Index Layer 122 Light Scattering Particle 124 High Refractive Index Layer Containing Light Scattering Particle 126 Prism-shaped High Refractive Index Layer 602 Masking Film 604 Half Cut Blade

Claims (7)

発光素子基材であって、
透光性基材と、
前記透光性基材上に配置された高屈折率層と
を具備し、
前記高屈折率層は、端部が隆起しており、前記透光性基材の逆側の前記隆起した端部以外の部分に発光素子部を配置するためのものである、発光素子基材。
A light-emitting element substrate,
A translucent substrate;
Comprising a high refractive index layer disposed on the translucent substrate,
The high refractive index layer has a raised end portion, and is a light emitting element base material for disposing a light emitting element portion in a portion other than the raised end portion on the opposite side of the translucent base material. .
前記高屈折率層は屈折率が1.7以上である、請求項1に記載の発光素子基材。   The light-emitting element substrate according to claim 1, wherein the high refractive index layer has a refractive index of 1.7 or more. 前記高屈折率層が光拡散粒子を含む、請求項1または2発光素子基材。   The light-emitting element substrate according to claim 1, wherein the high refractive index layer contains light diffusing particles. 前記高屈折率層は、前記隆起した端部以外の部分が2軸に傾斜のついたプリズム形状である、請求項1に記載の発光素子基材。   2. The light-emitting element substrate according to claim 1, wherein the high refractive index layer has a prism shape in which a portion other than the raised end is inclined in two axes. 前記高屈折率層は、屈折率が1.7未満である、請求項4に記載の発光素子基材。   The light-emitting element substrate according to claim 4, wherein the high refractive index layer has a refractive index of less than 1.7. 前記高屈折率層の表面に、光拡散粒子を含まない屈折率が1.7以上である第2の高屈折率層が積層されている、請求項3、4または5に記載の発光素子基材。   The light emitting element group according to claim 3, 4 or 5, wherein a second high refractive index layer having a refractive index of 1.7 or more not including light diffusing particles is laminated on the surface of the high refractive index layer. Wood. 発光素子基材の製造方法であって、
透光性基材上にマスキングフィルムを貼合する工程と、
前記マスキングフィルムの一部を剥離する工程と、
前記透光性基材の前記マスキングフィルムの一部を剥離した部分および前記マスキングフィルムの一部を剥離した部分の周囲を含む部分に、高屈折率の樹脂を塗工する工程と、
前記マスキングフィルムの残りの部分を剥離する工程と、
前記透光性基材の前記マスキングフィルムの一部を剥離した部分の前記高屈折率の樹脂を硬化する工程と
を含む、発光素子基材の製造方法。
A method for manufacturing a light-emitting element substrate,
A step of pasting a masking film on a translucent substrate;
Peeling a part of the masking film;
A step of applying a resin having a high refractive index to a portion including a portion of the translucent base material from which the masking film is partially peeled and a portion of the masking film which is peeled off;
Peeling off the remaining portion of the masking film;
Curing the high-refractive index resin at a portion where a part of the masking film of the translucent substrate is peeled off.
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