透光性基板、其制造方法、有机ＬＥＤ元件及其制造方法技术

本发明专利技术提供提取效率最大提高到发射光的８０％的有机ＬＥＤ元件，本发明专利技术提供一种透光性基板，包含：透光性玻璃基板；在所述玻璃基板上形成的包含玻璃的散射层，所述散射层包含对于透射光的至少一个波长具有第一折射率的基材、和分散在所述基材中并且具有与所述基材不同的第二折射率的许多散射物质；和在所述散射层上形成的、具有高于所述第一折射率的第三折射率的透光性电极，所述散射物质在所述散射层内的分布向所述透光性电极减少。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及透光性基板、其制造方法、有机LED元件及其制造方法，特别涉及有机 LED (Organic Light Emitting Diode)等的光提取结构。
技术介绍
有机LED元件是将有机层夹在电极间，在电极间施加电压，注入空穴、电子使其在 有机层内再结合，并将发光分子从激发态到基态的过程中产生的光提取出来的元件，用于 显示器、背光源、照明用途。有机层的折射率在430nm处为约1. 8 约2. 1。另一方面，例如使用IT0(铟锡氧 化物Indium Tin Oxide)作为透光性电极层时的折射率随IT0成膜条件或组成(Sn-In比 率)的不同而不同，一般为约1.9 约2.1。由此可见，有机层与透光性电极层的折射率相 近，发射光在有机层与透光性电极间不发生全反射，而是到达透光性电极层与透光性基板 的界面。透光性基板通常使用玻璃或树脂基板，它们的折射率为约1. 5 约1. 6，低于有机 层或透光性电极层的折射率。从斯奈尔定律(Snell' s Law)考虑，试图以浅角度进入玻 璃基板的光因为全反射而向有机层方向反射，在反射性电极处再次反射，然后再次到达玻 璃基板的界面。此时，向玻璃基板入射的角度没有变化，因此在有机层、透光性电极层内反 复反射，无法从玻璃基板提取到外部。根据概算，可知发射光的约60%由于该模式(有机 层-透光性电极层传播模式)而无法提取。同样的情况在基板、大气的界面也发生，由此， 发射光的约20%在玻璃内部传播，光无法提取出来(基板传播模式)。因此，目前的情况是 能够提取到有机LED元件的外部的光量不足发射光的20%。在专利文献1中，提出了在基板的单面设置作为半透明物质层的光散射层的结构 (第0039 0040段)。该例中提出了通过用丙烯酸类胶粘剂使玻璃粒子固定到基板面上 并在基板面上聚集配置，而在基板与有机EL元件之间设置光散射部的结构。另外，在专利文献2中，为了改善提取效率，公开了如下内容“一种有机EL元件， 其中，通过树脂类胶粘剂、喷涂、蒸镀、溅射、浸渍、旋涂等在透光性基板上设置散射层，所述 散射层包含由分散有Si02粒子、树脂粒子、金属粉末、金属氧化物粒子的透光性材料构成的 附加层”(例如第0057段)。在专利文献3中，公开了一种发光器件，其中，与透光性电极相邻地设置通过在树 脂中分散平均粒径相差一个数量级以上的至少两种微粒而得到的扩散层，从而有效提取波 导光。另外，在专利文献4中，提出了通过防止使用发光器件而形成的显示器内部的全 反射来实现高亮度化的技术。专利文献4中，记载了“可以将高扩散体涂布在基板、透光性 电极、光学膜或其它成分等的发光器件的层上”(专利文献4第0027段)的内容，还记载了 “例如，可以在玻璃粉中配置粒子，并适当地进行涂布、整平、焙烧，从而形成玻璃基板或者 起到高扩散TIR抑制作用的玻璃基板上的层”(专利文献4第0027段)。另外，专利文献5中也有与专利文献4同样的记载(专利文献5第0026段)。在专利文献6中，提出了在基板上包含光透过性的树脂层和分散在树脂层内的许 多粒子的光散射层(第0013段)。在此，提出使用丙烯酸类树脂作为树脂层的材料。在专利文献7中，提出了在基板上由添加有溶剂的紫外线固化树脂构成的光散射 层(第0029段)。在专利文献8中，提出了通过用激光在玻璃基板或树脂基板等透光性基板内进行 刻印加工而形成光散射部的方案，还提出了在靠近光入射面或光射出面一侧设置许多光散 射部等方案(第0030段)。日本专利第2931211号公报 日本特开2005-63704号公报 日本特开2005-190931号公报 日本特表2004-513483号公报 日本特表2004-513484号公报 日本特开2007-141728号公报 日本特开2006-222028号公报 日本特开2005-038681号公报专利文献1专利文献2专利文献3专利文献4专利文献5专利文献6专利文献7专利文献8
技术实现思路
但是，在专利文献1中，半透明物质层是利用树脂粘合剂将石蜡等固定在基板上 (第0040段)。即，专利文献1的光散射部是树脂，容易吸收水分。因此，专利文献1的有 机EL装置存在不能耐受长期使用的问题。同样地，在专利文献6和7中，由于光散射层由 树脂构成，因此也存在同样的问题。另外，专利文献2中虽然公开了使透光性基板的折射率与散射层的折射率接近的 方案，但是，关于散射层的折射率与透光性电极层的折射率的关系没有任何涉及。另外，专 利文献2的说明书中，记载了散射层的表面可以存在凹凸。另外，专利文献4和5中，虽然也启示了使用高温劣化少且稳定的玻璃层，但是，对 于散射层表面的凹凸没有任何涉及。在此，如果表面存在凹凸，则容易在该上层上形成的第一电极表面形成凹凸，如果 通过蒸镀法等在该上层上形成具有发光功能的层等，则这些有机层对凸凹的覆盖性变差， 从而使有机层的膜厚产生波动，或者，结果使上述第一电极与形成在有机层上的第二电极 表面之间的电极间距离产生波动。已知其结果是在电极间距离小的区域，有机层中局部流 过大的电流，从而成为产生电极间短路而导致不亮的原因。另外，形成象高分辨率显示器这 样由微小像素构成的显示装置时，需要形成微细的像素图案，表面的凹凸不仅是像素的位 置或大小产生偏差的原因，而且存在由于该凹凸而使有机元件短路的问题。如前所述，在上述专利文献1至8中，均未涉及散射层的表面平坦度(算术平均粗 糙度)。另外，各专利文献均未提供用玻璃制作散射层的实施例。另外，由于有机EL元件是通过将薄膜层叠而形成的，因此还存在由于干涉导致颜 色的角度依赖性高，从而因观察的方向不同而使颜色不能准确再现的问题。从这样的观点出发，对于具有薄且平坦性高、而且折射率高的散射层的透光性基 板的要求增大。5另外，在专利文献8中，虽然公开了在靠近光入射面或光射出面的一侧设置许多 光散射部的方案，但是，对于其具体位置没有明确涉及。另外，如专利文献8的第0036段所 述，将激光脉冲会集到玻璃等透明材料的内部，由于其强光电场的非线性效果会产生损伤、 折射率变化、密度变化等，通过在玻璃材料的形成后施加局部应力，而形成光散射部。另外， 光散射部的分布密度的增大存在限度，并且也没有以在面内均勻地产生散射的方式形成光 散射部的构思。S卩，专利文献8的公开并非足以让本领域技术人员能够实施的公开，停留在记载 单纯的愿望的程度，实际上，在通过激光加工形成光散射部时，由于折射率平缓地变化，因 此，界面处的折射率差小。因此，为了形成具有所需折射率的散射层，必须以高密度进行激 光加工，存在激光加工时发生破损的问题等，不仅难以得到所需的分布，而且也不能得到充 分的制造成品率，目前的激光加工技术的状态对于得到所需的提取效率还相差很远。另外， 形成损伤时，玻璃自身的强度下降，在原本的器件形成时或者器件使用时，难以得到可以稳 定地保持强度的透光性基板。另外，如果要在玻璃基板表面附近形成损伤部或折射率变化 部，则该形成时所施加的应力的影响会波及到玻璃表面，从而在激光加工中使基板破裂或 者使强度显著劣化。因此，该方法中，只能在基板内部配置损伤部或折射率变化部，结果存 在只能应用于厚度厚的玻璃基板的问题。另外，使用厚度约3mm以下的玻璃基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种透光性基板，其特征在于，包含：透光性的玻璃基板，在所述玻璃基板上形成的包含玻璃的散射层，所述散射层包含对于透射光的至少一个波长具有第一折射率的基材、和分散在所述基材中并且具有与所述基材不同的第二折射率的许多散射物质，和在所述散射层上形成的、具有高于所述第一折射率的第三折射率的透光性电极，并且，所述散射物质在所述散射层内的分布在所述散射层的所述透光性电极侧表面附近朝向所述透光性电极减少。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2007-11-9 2007-292522一种透光性基板，其特征在于，包含透光性的玻璃基板，在所述玻璃基板上形成的包含玻璃的散射层，所述散射层包含对于透射光的至少一个波长具有第一折射率的基材、和分散在所述基材中并且具有与所述基材不同的第二折射率的许多散射物质，和在所述散射层上形成的、具有高于所述第一折射率的第三折射率的透光性电极，并且，所述散射物质在所述散射层内的分布在所述散射层的所述透光性电极侧表面附近朝向所述透光性电极减少。2.如权利要求1所述的透光性基板，其特征在于，离所述散射层的表面的距离为0.2 μ m)处的散射物质的密度P3相对于距离χ =2 μ m处的所述散射物质的密度P 4满足P 4 > P 3。3.如权利要求1或2所述的透光性基板，其特征在于， 所述散射层的所述散射物质的分布具有面内均勻性。4.如权利要求3所述的透光性基板，其特征在于， 所述第一折射率与所述第三折射率之差为0. 2以下。5.如权利要求1至4中任一项所述的透光性基板，其特征在于， 所述散射层的表面形成构成弯曲面的波状起伏。6.如权利要求5所述的透光性基板，其特征在于，所述散射层的所述表面的波状起伏的粗糙度Ra与所述表面的波状起伏的波长R λ a的 比 Ra/RXa 为 1. 0X 10」以上、3. 0X 1(Γ2 以下。7.如权利要求1至6中任一项所述的透光性基板，其特征在于， 所述散射层表面的表面粗糙度Ra为30nm以下。8.如权利要求1至7中任一项所述的透光性基板，其特征在于， 所述散射层中所述散射物质的含量为至少1体积％。9.如权利要求1至8中任一项所述的透光性基板，其特征在于， 所述散射物质是气泡。10.如权利要求1至9中任一项所述的透光性基板，其特征在于， 所述散射物质是构成所述基层的玻璃的析出结晶。11.如权利要求1至10中任一项所述的透光性基板，其特征在于， 每Imm2所述散射层中所述散射物质的数量为至少IX IO4个。12.如权利要求1至11中任一项所述的透光性基板，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：中村伸宏，小野元司，今北健二，小高秀文，石桥奈央，林和孝，
申请(专利权)人：旭硝子株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]