TW201301600A - 有機電致發光元件 - Google Patents

Abstract

本發明係關於提高有機電致發光元件之光萃取效率的技術。有機EL元件1包含：在一面設有奈米級尺寸之凹凸2’的金屬層2、及設於金屬層2之一面側且包含發光層31的複數之有機層3，且構成為有機層3各界面上之凹凸的高度較設在金屬層2之凹凸2’為小。依此構成，利用金屬層2之一個面上的凹凸2’，可將表面電漿子轉換為傳播光而減少光損失，並且藉由使各有機層3之各界面上的凹凸相較於金屬層2面上的凹凸2’為小，可抑制在元件內部發生短路。

Description

有機電致發光元件

本發明係關於提高有機電致發光元件之光萃取效率的技術。

電致發光(EL,Electroluminescence)元件係於透明基板上形成有以陽極與陰極所夾持發光層的元件，其在對於電極間施加電壓時，所注入於發光層中作為載子的電子與電洞再結合後產生出激子，而利用該激子進行發光。EL元件大致區分為：發光層之螢光物質使用有機物的有機EL元件、及發光層之螢光物質使用無機物的無機EL元件。尤其，有機EL元件能以低電壓進行高亮度的發光，且依螢光物質的種類，可產生各種發光顏色，又容易製造成平面狀的發光面板，因此可使用為各種顯示裝置或背光源。而且，近年來開發出因應高亮度要求的有機EL元件，並加以應用於照明器具，而廣受各界矚目。

圖4係顯示一般有機EL元件的剖面構成。有機EL元件101係在具透光性的基板105上設有具透光性的陽極層104，在該陽極層104上，設有由電洞注入層133、電洞輸送層132及發光層131所構成的有機層103，並在有機層103上設有具光反射性的陰極層102。而且，藉由對陽極層104與陰極層102之間施加電壓而於有機層103發出的光，係會透射過陽極層104與基板105而被萃取。此種有機EL元件101中，陰極層102一般使用具有高光反射性及導電性之鋁(Al)或銀(Ag)等的金屬材料。

然而，具有高導電性的金屬材料已知有下述現象：金屬中的自由電子會集體振盪，而形成作為準粒子來活動之所謂電漿子的狀態。也就是說，已知有下述現象：當既定波長的光對金屬材料 表面射入時，會激發出電子密度之疏密圖案的波，即表面電漿子，且該表面電漿子於金屬表面傳播而喪失活性(請參照例如有機EL討論會第10次例會預備稿集S9-2)。亦即，於圖4所示之有機EL元件101，發光層131所發出的光(以星形記號顯示)之中，射入至陰極層102之光的一部分會於陰極層102的表面傳播而喪失活性(以箭頭顯示)，並未萃取作為有效光，以致光萃取效率降低。

為了抑制因表面電漿子所造成的光損失，可考慮在基板上設置奈米級的凹凸，在其上疊置陽極層、包含發光層的有機層、及以金屬形成的陰極層，並於各界面形成凹凸狀的波形構造(請參照例如日本專利申請公開案之特開2009-9861號公報：專利文獻1)。依此構成，於金屬表面所產生的表面電漿子因凹凸狀的波形構造而轉換為傳播光，因此可抑制因表面電漿子所造成的光損失。

然而，上述專利文獻1所示之凹凸狀波形構造係於在整層的界面形成有凹凸，因此膜厚變得不均一，容易發生短路，而對於組裝有該有機EL元件的裝置而言，有使其可靠度降低之慮。

本發明係用來解決上述課題者，其目的在於提供如下之有機EL元件：該有機EL元件可抑制因金屬表面產生之表面電漿子所造成的光損失，而使得往元件外的光萃取效率提高，並且不易發生元件內的短路而可靠度高。

為解決上述課題，依本發明之有機電致發光元件包含：在一面設有奈米級尺寸之凹凸的金屬層、及設於該金屬層之該一面側且包含發光層的複數之有機層，其特徵係構成為：該有機層之各 界面上的凹凸之高度較設在該金屬層的凹凸為小。

上述有機電致發光元件中，該金屬層的凹凸較佳係形成為其高度是10~200nm，且其寬度大於該凹凸的高度。

上述有機電致發光元件中，該金屬層較佳係成為對該有機層施加電壓的第1電極層，並且隔著該有機層，而形成有與該第1電極層成對的第2電極層。

上述有機電致發光元件中，該金屬層較佳係成為供形成該有機層的基板。

上述有機電致發光元件中，該有機層較佳係隔著絕緣層、及對該有機層施加電壓的第1電極層而設在該金屬層的該一面側，且在該有機層之與該第1電極層側的相反側設有第2電極層。

上述有機電致發光元件中，較佳係該金屬層具有光反射性，而該第1電極層具有透光性。

上述有機電致發光元件中，較佳係將該有機層之各界面上的凹凸之高度形成為越接近該第2電極層越小。

上述有機電致發光元件中，該有機層或該第2電極層較佳係以塗佈型材料形成。

依本發明，利用金屬層之一個面上的凹凸，將表面電漿子轉換為傳播光而抑制光損失，並且使各有機層之各界面上的凹凸相較於金屬層上的凹凸為小，藉此可抑制在元件內部發生短路。

[實施發明之最佳形態]

以下參照圖1，說明依本發明之第1實施形態的有機電致發光元件(以下稱有機EL元件)。本實施形態之有機EL元件1包含：在一面設有奈米級尺寸之凹凸2’的金屬層2、及設於該金屬層2之一面側的複數之有機層31、32、33(將此等總稱為有機層3)。又，該等有機層3包含成為發光層的層(以下稱發光層31)。

有機EL元件1係構成為有機層3各界面上之凹凸31’、32’的高度相較於金屬層2所設有之凹凸2’為小。本實施形態中，金屬層2成為對有機層3施加電壓的第1電極層，並且隔著有機層3，而形成有與金屬層2(第1電極層)成對的第2電極層4。又，該等金屬層2、有機層3及第2電極層4形成於基板5上。有機層3包含發光層31、電洞輸送層32及電洞注入層33，且此等以上述順序設於金屬層2上。此構成中，金屬層2(第1電極層)作為對有機層3注入電子的陰極來發揮功能，第2電極層4作為對電洞注入層33注入電洞的陽極來發揮功能。

本實施形態中，先在基板5上形成凹凸6(詳如後述)，並以將構成金屬層2的金屬材料蒸鍍在形成有凹凸6的基板5上等方式，在基板5之表面形成膜厚大致均一的層。藉此，於金屬層2中，在與基板5之相接面的相反側之面，形成與基板5上所形成凹凸6大致相同形狀的凹凸2’。

作為基板5，可使用例如鈉玻璃或無鹼玻璃等之剛性的透明玻璃板，但並不限於此等，也可使用例如聚碳酸脂或聚對苯二甲酸乙二酯等之可撓性的透明塑膠板、Al．銅(Cu)．不銹鋼等所構成的金屬膜等之任意的材料。

就在基板5上形成凹凸6的方法而言，可舉出例如事先在基板5塗佈UV(紫外線)硬化樹脂或熱可塑性樹脂，再藉由UV奈米壓印或熱奈米壓印來設置奈米級尺寸之凹凸6的方法。又，也可使用例如在基板5塗佈二氧化矽或氟化鎂等之奈米粒子的方法。又，依該等方法，凹凸6與基板5二者構成為不同構件，但是若基板5係由例如樹脂材料之可進行表面加工的材料所形成者，即可在基板5本身形成凹凸6；於此情形，凹凸6與基板5二者構成為一體。又，只要是可形成所希望形狀之凹凸6的方法，即不限於上述方法。

至於凹凸6的高度或寬度，於要組裝有機EL元件1之裝置要求有特別之波長相依性或出射角相依性的情形，該高度或寬度較佳係設定成均一或有週期性。另一方面，於以較寬之波長及全部出射角來盡可能均等地提高光萃取效率的情形，凹凸6的高度或寬度較佳係隨機性地設定。又，凹凸6的高度較佳係小於一般之有機層3的膜厚10~200nm，更佳係在10~100nm以下，而凹凸6的寬度較佳係大於凹凸6的高度。

如此所設定之凹凸6的高度或寬度，係藉由將金屬層2大致均一地設在基板5上，而反映於金屬層2之與有機層3(發光層31)相接界面中的凹凸2’。亦即，金屬層2的凹凸2’係形成為高度是10~200nm，且寬度大於凹凸2’的高度。若凹凸2’的高度未滿10nm，無法期待減少因表面電漿子所造成光損失的效果；當凹凸2’的高度超過200nm時，係較有機層的膜厚為大，而容易發生元件內的短路。又，當凹凸2’的寬度較高度為短時，還是容易發生元件內的短路。因此，藉由將金屬層2的凹凸2’形成為高度是10~200nm，且寬度大於凹凸2’的高度，可減少光損失，並且抑制發生短路。

作為金屬層2(第1電極(陰極))的構成材料，可使用Al(鋁)、 Ag(銀)、或含有該等金屬的化合物，也可以是將Al與其他電極材料組合而構成為疊層構造等者。就此種電極材料的組合而言，可舉出鹼金屬與Al的疊層體、鹼金屬與銀的疊層體、鹼金屬之鹵化物與Al的疊層體、鹼金屬之氧化物與Al的疊層體、鹼土金屬或稀土金屬與Al的疊層體、及該等金屬種與其他金屬的合金等。具體而言，可舉出鈉(Na)、鈉鉀(Na-K)合金、鋰(Li)、鎂(Mg)等與Al的疊層體、Mg-Ag混合物、鎂銦(Mg-In)混合物、Al-Li合金、氟化鋰(LiF)/Al混合物/疊層體、及Al/Al₂O₃(氧化鋁)混合物等。又，除以上所列舉者以外，較佳係在陰極與發光層之間，插入用來促進從金屬層2(陰極)往發光層31之電子注入的層，亦即電子注入層(未圖示)。就電子注入層的構成材料而言，可舉出與上述金屬層2之構成材料共通者、氧化鈦、氧化鋅等之金屬氧化物、及含有上述材料且混合有促進電子注入之摻雜物的有機半導體材料等，但並不限於此等。

又，即使不在基板5上形成凹凸6，也可於基板5上形成金屬層2後，在金屬層2之表面形成奈米級尺寸的凹凸。例如，也可採用Ag，使其因熱而凝聚在金屬層2，或者將封膜抵緊於Al或Ag的金屬表面以轉印出凹凸構造。

本實施形態中，在基板5上設置金屬層2，並在該金屬層2(第1電極層(陰極))上依序疊置包含發光層31等的有機層3、及第2電極層4(陽極)。又，第2電極層4以具有透光性的導電性材料形成，而金屬層2(第1電極層)以具有光反射性的材料形成。於此構成，有機層3(發光層31)會直接透射過第2電極層4，或者被金屬層2反射後再透射過第2電極層4，而萃取至有機EL元件1外。

在此，有機層3及第2電極層4較佳係以塗佈型材料形成。如此一來，可藉由進行旋轉塗佈、噴塗、模具塗佈、凹版印刷等的塗佈，以成膜出有機層3及第2電極層4，而能有效率地形成複 數層。又，藉由塗佈，可將有機層3各界面上之凹凸31’、32’的高度形成為較金屬層2之凹凸2’的高度為小，且隨著接近第2電極層4而變小。亦即，已在金屬層2之形成凹凸2’的面上塗佈構成發光層31的有機材料時，有機材料會堆積在金屬層2之凹狀部分，因此在金屬層2之凹狀部分的發光層31之膜厚會較金屬層2之凸狀部分的發光層31之膜厚略厚。其結果，發光層31之凹凸31’表面的凹凸係相較於金屬層2之凹凸2’表面為小。同樣地，電洞輸送層32之凹凸32’的表面較發光層31之凹凸31’的表面為平滑，亦即越接近第2電極層4的層，其表面越平滑。如此一來，第2電極層4、與有機層3之相接於第2電極層4的層(本例中為電洞注入層33)二者的界面變得平坦，而能有效地抑制該界面上的短路。

就構成發光層31的有機EL材料而言，可舉出例如聚對位苯基乙烯(polyparaphenylenevinylene)衍生物、聚噻吩衍生物、聚對苯(polyparaphenylene)衍生物、聚矽烷衍生物、聚乙炔衍生物等、聚茀衍生物、聚乙烯咔唑衍生物、及將上述色素體、金屬錯合物類發光材料加以高分子化而得者等，或是蔥、萘、芘、稠四苯、六苯併苯、苝、酞苝、萘苝、二苯基丁二烯、四苯基丁二烯、香豆素、噁二唑、雙-苯並噁唑啉、雙苯乙烯(bisstyryl)、環戊二烯、喹啉金屬錯合物、參(8-羥喹啉)鋁錯合物、參(4-甲基-8-羥基喹啉)鋁錯合物、參(5-苯基-8-羥基喹啉)鋁錯合物、胺喹啉金屬錯合物、苯并喹啉金屬錯合物、三(對聯三苯-4-基)胺、吡喃、喹吖啶酮、紅螢烯、及此等之衍生物、或1-芳基-2,5-二(2-噻吩基)吡咯衍生物、二苯乙烯苯衍生物、苯乙烯伸芳基衍生物、苯乙烯胺衍生物、及一部分分子具有由該等發光性化合物所構成基團的化合物等。又，不僅是上述化合物所代表之來自螢光染料的化合物，也可適當使用所謂的燐光發光材料，例如Ir錯合物、Os錯合物、Pt錯合物及銪錯合物等之發光材料、或分子內具有其等的化合物或高分子。又，該等材料可依所需，而適當進行選擇來 使用。

作為電洞輸送層32的構成材料，可使用LUMO(最低空分子軌道)小的低分子~高分子材料。就此種材料而言，可舉出例如聚乙烯咔唑(PVCz)、聚吡啶、或聚苯胺等之側鍵或主鍵有芳香族胺的聚伸芳基衍生物等之含有芳香族胺的聚合物等，但並不限於此等。

就電洞注入層33的構成材料而言，可舉出含有噻吩、三苯甲烷、Hydrazoline、芳香胺、腙、二苯乙烯(stilbene)、三苯胺等的有機材料。具體而言，為聚乙烯咔唑(PVCz)、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)：聚苯乙烯磺酸鹽(PEDOT：PSS)、TPD(N,N’-雙(3-甲基苯基)-(1,1’-聯苯)-4,4’-二胺)等之芳香族胺衍生物等，且可單獨使用上述材料，也可組合使用兩種以上的材料。

就構成第2電極層4(陽極)的導電性物質而言，可舉出Ag、銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、錫氧化物、Au等金屬之微粒子、導電性高分子、導電性有機材料、含有摻雜物(施體或受體)的有機層、導電體與導電性有機材料(包含高分子)的混合物、及該等導電性材料與非導電性材料的混合物，但並不限於此等。又，就非導電性材料而言，可舉出丙烯酸樹脂、聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚醚碸、聚芳酯化合物、聚碳酸酯樹脂、聚胺酯、聚丙烯腈、聚乙烯縮醛、聚醯胺、聚醯亞胺、鄰苯二甲酸二丙烯酸酯樹脂、纖維素系樹脂、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚醋酸乙烯、其他熱可塑性樹脂、或構成該等樹脂之兩種以上單體的共聚物，但並不限於此等。又，為提高導電性，也可進行利用磺酸、路易士酸、質子酸、鹼金屬、鹼土金屬等摻雜物的摻雜，且摻雜物也不限於此等。

又，除了如上述的導電性材料外，也可使用將Ag或Cu等之金屬材料、或碳等之導電性材料形成為細線而得的柵格構造(網格 構造)者。就細線寬的尺寸而言，從導電性及透光性的觀點，較佳為1~100μm左右。又，細線寬間隔、細線寬高比可採用任意的大小。該等柵格構造可利用網版印刷等來形成含有上述材料的導電性膠，但並不限於此等。

依本實施形態，由於在金屬層2(第1電極層)之表面設有奈米級的凹凸2’，因此可使得於金屬表面產生的表面電漿子轉換為傳播光，來抑制因表面電漿子所造成的光損失，而使得往元件外的光萃取效率提高。又，由於有機層3各層之界面上的凹凸較金屬層2的凹凸2’為小，因此能抑制在元件內部發生短路。而且，使用塗佈材料對有機層3或第2電極層4施以塗佈處理，藉此可使各有機層3界面上的凹凸相較於金屬層2的凹凸2’為小。

如圖4所示之一般的有機EL元件101係藉由在基板105上形成具有透光性的陽極層104，並在其上形成有機層103等而製作。於此情形，在陽極層104上形成有機層103的步驟中，為抑制發生短路，必須使陽極層104上的表面粗度減低。一般而言，在陽極部分，為了劃定發光區域，並防止與陰極層102發生短路，會進行圖案化形成。關於該圖案化，有膜之成形後的斜坡部形成或蝕刻、以網版印刷等進行的印刷圖案化方法。通常，於斜坡部形成或蝕刻中，有光阻塗佈、浸漬於顯影液、光阻剝離液的步驟，使得以濕式方法形成的陽極容易受損害，而有陽極特性降低之虞。相對於此，以印刷進行圖案化中，例如採用網版印刷的情形，會因為印版網格而產生表面凹凸。又，使用凹版印刷或狹縫模具塗佈等的情形，會在塗佈開始與塗佈結束之間產生膜厚段差。於陽極層104之上部疊置有機層103而形成有機EL元件101的情形，該等表面粗度或膜厚段差成為造成短路的原因。

於上述任一種印刷中，均只要使印刷油墨的黏度降低，即可改善塗佈後的整平性。然而，若使黏度降低，將難以進行厚膜化。 一般而言，使用常用之高導電型PEDOT：PSS等的導電性高分子材料，作為以濕式方法形成的電極材料時，欲得到與膜厚100~200nm左右的ITO等之透明氧化物導電膜相同的導電性，需要500~1000nm左右的膜厚。因此，使用此種導電性高分子材料的情形，將無法輕易地使印刷油墨的黏度降低。又，於使用導電性高之材料的情形，由於較容易進行薄膜化，因此可使印刷油墨的黏度降低，但於此情形，存在有與底層之濕潤性的問題或滲漏等的問題，而不易穩定地形成陽極層104。

相對於此，本實施形態之有機EL元件1如圖1所示，係在基板5上從作為陰極及光反射層來發揮功能的金屬層2開始形成，而構成與例行之元件形成順序相反的疊層構造。亦即，於形成有機層3後，再形成作為陽極來發揮功能的第2電極層4。如此一來，有機層3不致於因第2電極層4的表面粗度而受損害等，能有效地抑制發生短路，而且使得組裝有該有機EL元件1之裝置的可靠度提高。

又，作為基板5，也可使用由可撓性材料所構成且以捲成滾筒狀之狀態來供給的帶狀片材。於此情形，在帶狀的基板5上形成金屬層2，並在其上利用狹縫式塗佈機等連續地形成有機層3，進而利用網版印刷等，以一定間隔分別形成第2電極層4，並於形成後，再次捲取回收成滾筒狀。如此一來，即可以所謂的整捲連續製造方式，製作出連續形成有複數之有機EL元件1的發光薄片滾筒(未圖示)。然後，以既定之間隔切斷該等發光薄片滾筒，即能在短時間內，大量地製造出複數之有機EL元件1。尤其近年來，如發光層31之複層化、或在其間配置電荷調整層等，有機層3多層化的傾向已然形成。若以整捲連續製造方式形成有機層3，能同時大量地製造出如上述般由多數層所構成的有機層，而使處理成本降低。

然而，已利用如上述之塗佈處理來疊置各有機層3時，形成於上層之有機層3(例如電洞輸送層32)會使得底層之有機層3(例如發光層31)溶解。又，由於有機層3的可潤濕性差等因素，在有些有機層3上，次層的塗佈溶液會無法均勻地擴散。因此，本實施形態中，例如膜厚較佳係事先考慮因形成次層所溶解的份量，而將前層的膜厚形成為大於目標膜厚。又，為改善可潤濕性，較佳係在塗佈溶液添加用來提高可潤濕性的溶劑(醇類等)。

接著參照圖2，說明依本發明之第2實施形態的有機電致發光元件(以下稱有機EL元件)。本實施形態之有機EL元件1具有金屬層2，作為供形成有機層3的基板。亦即，上述第1實施形態中之基板5的功能納入金屬層2。又，以與上述第1實施形態同樣的方法，在金屬層2的一面形成有凹凸2’，而其他的構成與上述第1實施形態相同。

依此構成，由於作為第1電極層(陰極)來發揮功能的金屬層2露出，因此用來連接供電用配線等之電極拉出部也可設在金屬層2的任一處。又，若金屬層2(基板)使用如金屬箔之可撓性金屬，即可較阻障膜廉價地進行同樣的密封，而大幅降低製造成本。又，於金屬層2(基板)使用可撓性金屬的情形，就在金屬層2之表面形成凹凸2’的方法而言，例如在捲取滾筒形成奈米級尺寸的凹凸構造，並使可撓性的金屬層2通過其間即可。如此一來，可在金屬層2的表面輕易地形成凹凸2’。

接下來參照圖3，說明依本發明之第3實施形態的有機電致發光元件(以下稱有機EL元件)。本實施形態之有機EL元件1中，隔著絕緣層8及第1電極層9而設在金屬層2的一面側，金屬層2設在基板5上，而且在有機層3之與第1電極層9側的相反側設有第2電極層4。又，金屬層2具有光反射性，第1電極層9具有透光性。亦即，於本實施形態中，金屬層2作為光反射層來發揮 功能，第1電極層9作為對有機層3施加電壓的陰極來發揮功能。又，與上述第1實施形態同樣地，在金屬層2之一面形成有凹凸2’，但是第1電極層9由於隔著絕緣層8而設置，因此第1電極層9之凹凸9’的高度相較於金屬層2之凹凸2’為小。其他的構成則與上述第1實施形態相同。

依此構成，由於第1電極層9之凹凸9’的高度相較於金屬層2之凹凸2’為小，因此能更確實地抑制發生短路。又，由於第1電極層9具有透光性，因此發光層31所發出的光中，往第1電極層9側所射出的光會透射過第1電極層9，而射入至金屬層2。此時，由於在金屬層2設有奈米級的凹凸2’，因此能將金屬表面產生的表面電漿子轉換為傳播光，而抑制因表面電漿子所造成的光損失，使得往元件外的光萃取效率提高。

[實施例]

接著針對上述實施形態的實施例，一面與比較例進行對比，一面加以具體地說明。

(實施例1)

實施例1係與依圖1所示之第1實施形態的有機EL元件1對應者。本實施例使用厚0.7mm之無鹼玻璃板(No.1737；康寧(Corning)製)作為基板5，在其上塗佈熱可塑性樹脂即聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。然後，使用形成有深50nm間距200nm之三角溝槽的模具，將其升溫至PMMA的玻璃轉移溫度即105℃以上來進行模具沖壓，並於冷卻後使得模具與基板5分開，藉此方式將模具的圖案轉印至樹脂，而在基板5上形成高50nm間距200nm之三角溝槽形狀的細微之凹凸6。

利用真空蒸鍍法，在形成有凹凸6的基板5上，以80nm的厚度將鋁成膜作為金屬層2，並以此為陰極。此時，當以原子力顯微 鏡(AFM)確認陰極表面時，確認出形成有高50nm間距200nm之三角溝槽形狀的細微之凹凸2’。

接著，將使得紅色高分子(美國染料資源公司(American Dye Source,Inc.)製「Light Emitting polymer ADS111RE」)在四氫呋喃(THF)溶劑中溶解成1wt%而得的溶液，以旋轉塗佈機加以在金屬層2(陰極)上塗佈成為膜厚約200nm，並以100℃進行10分鐘的煅燒，藉此得到發光層31。接著，將使得TFB(聚[(9,9-二辛基第基-2,7-二基)-co-(4,4’-(N-(4-二級丁苯))二苯基胺)]{Poly[(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-co-(4,4’-(N-(4-sec-butylphenyl))diphenyl amine)]}；American Dye Source,Inc.製「Hole Transport Polymer ADS259BE」)在THF溶劑中溶解成1wt%而得的溶液，以旋轉塗佈機加以在發光層31上塗佈成為膜厚約12nm來製作TFB被膜，並以200℃進行10分鐘的煅燒，藉此得到電洞輸送層32。於該電洞輸送層32上，將使得聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/聚苯乙烯磺酸鹽(PEDOT-PSS；史達克技術有限公司(H.C.Starck-V TECH Ltd.)製「Baytron P AI 4083」、PEDOT：PSS=1：6)與異丙醇以1：1混合而得的溶液，以旋轉塗佈機加以塗佈成PEDOT-PSS的膜厚為30nm，並以150℃進行10分鐘的煅燒，藉此得到電洞注入層33。進而，於電洞注入層33上，將在ITO奈米粒子(粒子徑約40nm；希愛化成公司(C.I.Kasei CO.,LTD.)製ITCW 15wt%-G30)混合有5wt%之甲基纖維素(信越化學公司製60SH)的溶液，採用網版印刷機加以圖案化形成為膜厚為300nm左右，並以120℃進行15分鐘的乾燥，藉此形成第2電極層4(陽極)，而製作出有機EL元件1。

(實施例2)

實施例2係與依圖2所示之第2實施形態的有機EL元件1對應者。本實施例使用鋁箔(厚度約30μm)作為金屬層2(基板)，採用與實施例1相同的模具，對平滑面側進行沖壓，藉以在鋁箔上 形成與實施例1同樣之三角溝槽形狀的細微之凹凸2’，並以與實施例1同樣之方法在該鋁箔上形成發光層31。除此之外，以與實施例1同樣的方式製作出有機EL元件1。

(實施例3)

實施例3係與依圖3所示之第3實施形態的有機EL元件1對應者。本實施例使用厚0.7mm之無鹼玻璃板(No.1737；Corning製)作為基板5，在其上塗佈熱可塑性樹脂即聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。然後，使用形成有深50nm間距200nm之三角溝槽的模具，將其升溫至PMMA的玻璃轉移溫度即105℃以上來進行模具沖壓，並於冷卻後使得模具與基板5分開，藉此方式將模具的圖案轉印至樹脂，而在基板5上形成高50nm間距200nm之三角溝槽形狀的細微之凹凸6。接著利用真空蒸鍍法，在形成有凹凸6的基板5上以80nm的厚度將鋁成膜，形成金屬層2作為反射層，並將PMMA塗佈100nm於其上，再使該PMMA硬化而形成絕緣層8。進而，以濺鍍法將IZO形成100nm於該絕緣層8上，並以此為第1電極層9(第1電極層)。最後，以與實施例1同樣的方式製作有機層3及第2電極層4，藉此製作出有機EL元件1。

(比較例1)

本比較例使用厚0.7mm之無鹼玻璃板(No.1737；Corning製)作為基板，不形成三角溝槽形狀之細微的凹凸6，即利用真空蒸鍍法，在基板上以80nm的厚度將鋁成膜作為陰極。除此之外，以與實施例1同樣的方式製作出有機EL元件。

(比較例2)

本比較例使用鋁箔(厚度約30μm)作為基板，不對其進行模具的沖壓，即在平滑的面形成發光層31。除此之外，以與實施例2同樣的方式製作出有機EL元件。

(比較例3)

本比較例使用厚0.7mm之無鹼玻璃板(No.1737；Corning製)作為基板，不形成三角溝槽形狀之細微的凹凸6，即利用真空蒸鍍法，在基板上以80nm的厚度將鋁成膜作為陰極。除此之外，以與實施例3同樣的方式製作出有機EL元件。

(評價)

於製作成各實施例及比較例的有機EL元件，使得電流以電流密度為10mA/cm²的方式流至電極間，並以積分球來測定大氣放射光。然後，依該等測定結果，計算出大氣放射光的外部量子效率。外部量子效率為放射出來之光子相對於注入發光層31內而再結合之電子數的比例，且大氣放射光的外部量子效率係從有機EL元件之施加電流與大氣放射光量計算出來。在此，計算出實施例1~3及比較例1~3的外部量子效率，並將實施例1與比較例1、實施例2與比較例2、實施例3與比較例3各自的比顯示於下述表1。

如表1所示，實施例1~3各者相較於比較例1~3，得以確認實施例1~3的外部量子效率比優良。至於施加2V電壓時的電流值，實施例1與比較例1、實施例2與比較例2、實施例3與比較例3分別為大致相等的電流值，而得以確認：實施例1~3儘管在金屬層2之表面形成有凹凸2’，但是可抑制發生短路。

也就是說，藉由在金屬層2的一個面設置奈米級尺寸之凹凸2’，並在其上疊置有機層3等，可將在金屬層2之表面產生的表面電漿子轉換為傳播光，而抑制因表面電漿子所造成的光損失。亦即，於電極層或光反射層使用金屬材料的情形，射入至該金屬材料之表面的光也不易因表面電漿子而受損失，係大多往另一側反射，而萃取至元件外，因此光萃取效率提高。又，藉由使各有機層3之各界面上的凹凸相較於金屬層2面上的凹凸2’為小，可抑制在元件內部發生短路。

[產業上利用性]

又，本發明只要構成為於一面設有奈米級尺寸之凹凸2’的金屬層2之一面側上，設有複數之有機層3，且有機層3各界面上之凹凸的高度較設在金屬層2之凹凸2’為小，即不限於上述構成。例如，也可於發光層31的光萃取方向上，形成有分散著用來提高光萃取效率之粒子的光萃取層。

本案的依據為日本專利申請案2011-065055號，其內容係參照上述專利申請案的說明書及圖式而納入本案發明。

1‧‧‧有機EL元件

2‧‧‧第1電極層(金屬層)(反射層)

2’‧‧‧凹凸

3‧‧‧有機層

31‧‧‧發光層(有機層)

31’‧‧‧凹凸

32‧‧‧電洞輸送層(有機層)

32’‧‧‧凹凸

33‧‧‧電洞注入層(有機層)

4‧‧‧第2電極層

5‧‧‧基板

6‧‧‧凹凸

8‧‧‧絕緣層

9‧‧‧第1電極層

9’‧‧‧凹凸

101‧‧‧有機EL元件

102‧‧‧陰極層

103‧‧‧有機層

131‧‧‧發光層

132‧‧‧電洞輸送層

133‧‧‧電洞注入層

104‧‧‧陽極層

105‧‧‧基板

圖1係依本發明第1實施形態之有機電致發光元件的側剖面圖。

圖2係依本發明第2實施形態之有機電致發光元件的側剖面圖。

圖3係依本發明第3實施形態之有機電致發光元件的側剖面圖。

圖4係習知之有機電致發光元件的側剖面圖。

1‧‧‧有機EL元件

2‧‧‧第1電極層(金屬層)(反射層)

2’‧‧‧凹凸

3‧‧‧有機層

31‧‧‧發光層(有機層)

31’‧‧‧凹凸

32‧‧‧電洞輸送層(有機層)

32’‧‧‧凹凸

33‧‧‧電洞注入層(有機層)

4‧‧‧第2電極層

5‧‧‧基板

6‧‧‧凹凸

Claims (8)

1. 一種有機電致發光元件，包含：在一面設有奈米級尺寸之凹凸的金屬層、及設於該金屬層之該一面側且包含發光層的複數之有機層；其特徵為：該有機層之各界面上的凹凸之高度較設在該金屬層的凹凸為小。
2. 如申請專利範圍第1項之有機電致發光元件，其中，該金屬層的凹凸係形成為：其高度是10~200nm，且其寬度大於該凹凸的高度。
3. 如申請專利範圍第1或2項之有機電致發光元件，其中，該金屬層成為對該有機層施加電壓的第1電極層，並且隔著該有機層，而形成有與該第1電極層成對的第2電極層。
4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之有機電致發光元件，其中，該金屬層成為供形成該有機層的基板。
5. 如申請專利範圍第1或2項之有機電致發光元件，其中，該有機層隔著絕緣層、及對該有機層施加電壓的第1電極層而設在該金屬層的該一面側，且在該有機層之與該第1電極層側的相反側設有第2電極層。
6. 如申請專利範圍第5項之有機電致發光元件，其中，該金屬層具有光反射性，而該第1電極層具有透光性。
7. 如申請專利範圍第3或5項之有機電致發光元件，其中，將該有機層之各界面上的凹凸之高度係形成為越接近該第2電極層越小。
8. 如申請專利範圍第3或5項之有機電致發光元件，其中，該有機層或該第2電極層係以塗佈型材料形成。