JP6294071B2

JP6294071B2 - 発光装置

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Publication number: JP6294071B2
Application number: JP2013271836A
Authority: JP
Inventors: 大田　悟; 悟大田
Original assignee: Pioneer OLED Lighting Devices Corp
Current assignee: Pioneer OLED Lighting Devices Corp
Priority date: 2013-12-27
Filing date: 2013-12-27
Publication date: 2018-03-14
Anticipated expiration: 2033-12-27
Also published as: JP2015125975A

Description

本発明は、発光装置に関する。

有機ＥＬ素子を光源として利用した発光装置の開発が進んでいる。有機ＥＬ素子は、有機層を第１電極と第２電極とで挟んだ構成を有している。そして、有機層を水分等から保護するために、有機素子は封止部材で封止されている。

一方、有機ＥＬ素子を有する発光装置では、有機層と第１電極が接する領域を定めるために、絶縁性の構造物（バンク）が形成されている。特許文献１において、バンクの断面形状は平行四辺形となっており、また、その向きは、いずれのバンクにおいても同じになっている。このため、最も外側に位置する２つのバンクの一方において、発光素子とは逆側に位置する側面（外壁）は鋭角に傾いており、かつ発光素子に面している側面（内壁）は鈍角に傾いている。一方、最も外側に位置する２つのバンクの他方において、外壁は鈍角に傾いており、かつ内壁は鋭角に傾いている。

特開平１１−８７０６３号公報

有機層の少なくとも一部の層を、塗布法で形成することがある。この場合、塗布された有機材料が、上記した構造物の外側に広がることがある。この場合、基板のうち封止部材の縁が固定される領域にまで有機材料が広がると、封止部材の縁が基板に固定されにくくなる。

一方、構造物の内側の領域には、塗布材料が十分に濡れ広がることが求められる。

本発明が解決しようとする課題としては、有機ＥＬ素子を有する発光装置において、有機材料が構造物の外側まで濡れ広がることを抑制しつつ、有機材料が構造物の内側の領域に十分に濡れ広がるようにすることが一例として挙げられる。

請求項１に記載の発明は、基板と、
前記基板上に形成され、有機ＥＬ素子を有する発光部と、
前記発光部を囲む構造物と、
を備え、
前記有機ＥＬ素子は、第１電極、前記第１電極よりも前記基板から離れている第２電極、及び第１電極と第２電極の間に位置する有機層を有し、
前記構造物は、第１領域、及び第１領域に対向する第２領域の双方において、外側の側面の前記構造物の底面又は上面に対する角度は、内側の側面の前記構造物の底面又は上面に対する角度より大きい発光装置である。

実施形態に係る発光装置の平面図である。図１から封止部材を取り除いた図である。図２から第２電極を取り除いた図である。図３から有機層及び絶縁層を取り除いた図である。図３のＡ−Ａ断面図である。図３のＢ−Ｂ断面図である。図３のＣ−Ｃ断面図である。図３のＤ−Ｄ断面図である。絶縁層の形成するときの露光方法を説明するための平面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

図１、図２、図３、及び図４は、発光装置１００の平面図である。図２は、図１から封止部材１８０を取り除いた図であり、図３は、図２から第２電極１４０を取り除いた図であり、図４は、図３から有機層１３０及び絶縁層１７０を取り除いた図である。図５は、図３のＡ−Ａ断面図であり、図６は図３のＢ−Ｂ断面図であり、図７は図３のＣ−Ｃ断面図であり、図８は図３のＤ−Ｄ断面図である。

本実施形態に係る発光装置１００は、基板１１０、発光部１０４、及び絶縁層１７０（構造物）を備えている。発光部１０４は、有機ＥＬ素子１０２を有している。有機ＥＬ素子１０２は、第１電極１２０、有機層１３０、及び第２電極１４０を有している。第２電極１４０は、第１電極１２０よりも基板１１０から離れている。有機層１３０は、第１電極１２０と第２電極１４０の間に位置している。絶縁層１７０は、発光部１０４を囲んでいる。そして絶縁層１７０は、第１領域（例えば図５に示す第１端子対向領域１７４）、及び第１領域に対向する第２領域（例えば図６に示す第１端子対向領域１７４）の双方において、外側の側面の絶縁層１７０の底面（又は上面）に対する角度θ_１は、内側の側面の絶縁層１７０の底面（又は上面）に対する角度θ_２よりも大きい。例えば、角度θ_１は９０°超であり、９０°未満である。以下、絶縁層１７０の側面の角度を絶縁層１７０の底面を基準に定義した場合を例に挙げて、詳細に説明する。

発光装置１００は、例えば矩形などの多角形であり、複数の有機ＥＬ素子１０２、第１端子１５０、及び第２端子１６０を有している。第１端子１５０及び第２端子１６０は、有機ＥＬ素子１０２に電力を供給するために設けられている。このため、第１端子１５０及び第２端子１６０には、発光装置１００に電力を供給するための接続部材（例えばボンディングワイヤやリード部材）が接続される。図１〜図４に示す例では、第１端子１５０は、第１の方向（図中左右方向）に延在しており、第２端子１６０は第１の方向に交わる第２の方向（例えば図中上下方向）に延在している。

有機ＥＬ素子１０２は、基板１１０に、第１電極１２０、有機層１３０、及び第２電極１４０を積層した構成を有している。本図に示す例では、基板１１０の上に、第１電極１２０、有機層１３０、及び第２電極１４０がこの順に積層されている。ただし、第１電極１２０と第２電極１４０は逆になっていてもよい。

基板１１０は、たとえばガラス基板や樹脂基板などの透明基板である。基板１１０は、可撓性を有していてもよい。この場合、基板１１０の厚さは、例えば１０μｍ以上１００００μｍ以下である。この場合においても、基板１１０は無機材料及び有機材料のいずれで形成されていてもよい。基板１１０は、例えば矩形などの多角形である。

有機層１３０は、発光層を有している。有機層１３０は、例えば、正孔輸送層、発光層、及び電子輸送層をこの順に積層させた構成を有している。第１電極１２０と正孔輸送層の間には正孔注入層が形成されていてもよい。また、電子輸送層と第２電極１４０の間には電子注入層が形成されていてもよい。有機層１３０の少なくとも一つの層は、塗布法によって形成されている。なお、有機層１３０の残りの層は、蒸着法によって形成されている。なお、有機層１３０の全ての層は塗布材料を用いて、インクジェット法、印刷法、スプレー法で形成しても構わない。

第１電極１２０は、例えば有機ＥＬ素子１０２の陽極として機能し、第２電極１４０は、例えば有機ＥＬ素子１０２の陰極として機能する。第１電極１２０及び第２電極１４０は、いずれもスパッタリング法を用いて形成されている。第１電極１２０及び第２電極１４０の一方（本図に示す例では第１電極１２０）は、光透過性を有する透明電極である。有機ＥＬ素子１０２が発光した光は、第１電極１２０及び第２電極１４０のうち透明電極となっている電極（本図に示す例では第１電極１２０）を介して外部に出射する。透明電極の材料は、例えば、ＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）やＩＺＯ（ＩｎｄｉｕｍＺｉｎｃＯｘｉｄｅ）等の無機材料、またはポリチオフェン誘導体などの導電性高分子を含んでいる。

また、第１電極１２０及び第２電極１４０の他方（本図に示す例では第２電極１４０）は、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｓｎ、Ｚｎ、及びＩｎからなる第１群の中から選択される金属、又はこの第１群から選択される金属の合金からなる金属層を含んでいる。

より具体的には、第１電極１２０は、図４に示すように、第１端子１５０に接続している。そして第１電極１２０は、基板１１０のうち、発光部１０４となる領域から第１端子１５０まで連続して形成されている。本図に示す例では、基板１１０は矩形であり、第１端子１５０は基板１１０のうち互いに対向する２辺に沿って設けられている。すなわち、第１端子１５０は配線となっている。そして、第１電極１２０は、この２辺の間に形成されている。

第１電極１２０には複数の開口１２２が設けられている。開口１２２は複数の有機ＥＬ素子１０２の間を延在しており、第１電極１２０を、複数の有機ＥＬ素子１０２のそれぞれに分割している。そして、いずれの有機ＥＬ素子１０２が有する第１電極１２０も、第１端子１５０に接続している。このため、開口１２２が形成されていても、複数の有機ＥＬ素子１０２の第１電極１２０は互いにつながっており、共通の電極として機能する。なお、第１電極１２０のうち第１端子１５０の近くに位置している部分には、開口１２２がなくてもよい。

また、図２に示すように、複数の有機ＥＬ素子１０２の第２電極１４０は互いに繋がっている。言い換えると、第２電極１４０は、複数の有機ＥＬ素子１０２に共通の電極として形成されている。詳細には、第２電極１４０は、有機層１３０及び絶縁層１７０の上に形成されており、また、第２端子１６０に接続している。本図に示す例では、第２端子１６０は、基板１１０のうち第１端子１５０が形成されていない残りの２辺に沿って形成されている。

図１〜図４に示す例において、２つの第１端子１５０が第２の方向に互いに離れて配置されており、かつ、２つの第２端子１６０が第１の方向に互いに離れて配置されている。そして、絶縁層１７０及び発光部１０４は、２つの第１端子１５０の間、かつ２つの第２端子１６０の間に位置している。このようにすると、第１電極１２０には２つの第１端子１５０から電圧が供給され、かつ第２電極１４０には２つの第２端子１６０から電流又は電圧が供給されるため、発光部１０４の内部で電流又は電圧に分布が生じることを抑制できる。これにより、発光部１０４に輝度の分布が生じることを抑制できる。

第１端子１５０は、第１電極１２０と同一の層（第１層１５２）の上に第２層１５４を積層した構成を有している。そして第１層１５２は第１電極１２０と一体になっている。このため、第１端子１５０と第１電極１２０の間の距離を短くして、これらの間の抵抗値を小さくすることができる。また、発光装置１００の縁に存在する非発光領域を狭くすることができる。

第２層１５４は、第１電極１２０よりも抵抗値が低い材料（例えばＡｌなどの金属、またはＭｏ／Ａｌ／Ｍｏなどの金属の積層膜）によって形成されている。そして、第１端子１５０に電圧を供給する接続部材は、第２層１５４に接続している。なお、第２層１５４は、第１電極１２０よりも透光性が低い。

また、第２端子１６０は、第１層１６２の上に第２層１６４を積層した構成を有している。第１層１６２は第１電極１２０と同様の材料により形成されている。ただし、第１層１６２は第１電極１２０から分離している。第２層１６４は、第２層１５４と同様の材料により形成されている。

また、図１及び図４に示すように、複数の有機ＥＬ素子１０２は封止部材１８０によって封止されている。封止部材１８０は、基板１１０と同様の多角形の金属箔又は金属板（例えばＡｌ箔又はＡｌ板）の縁部の全周を押し下げた形状を有している。そして、縁部は接着材又は粘着材等で基板１１０に固定されている。このようにして、封止部材１８０の縁部の全周には、封止領域１８２が形成される。封止領域１８２は、基板１１０と同じ角数の多角形の各辺に沿った形状を有しており、発光部１０４を囲んでいる。ただし、封止部材１８０はガラスで形成されていてもよい。

第１端子１５０の一部及び第２端子１６０の一部は、封止部材１８０の外に位置している。そして、第１端子１５０のうち封止部材１８０の外側に位置する部分、及び第２端子１６０のうち封止部材１８０の外側に位置する部分には、それぞれ導電部材が接続される。この導電部材は、例えばリードフレームやボンディングワイヤであり、第１端子１５０（又は第２端子１６０)を回路基板等に接続する。

第１電極１２０には、補助電極１２４が接している。本図に示す例では、補助電極１２４は、第１電極１２０のうち基板１１０とは逆側の面に設けられている。補助電極１２４は、複数の有機ＥＬ素子１０２のそれぞれに設けられており、開口１２２の近くに位置している。補助電極１２４は、第１電極１２０よりも抵抗値の低い材料（例えばＡｌなどの金属）によって形成されている。補助電極１２４が形成されることにより、第１電極１２０の面内で電圧降下が生じることを抑制できる。これにより、発光装置１００の輝度に分布が生じることを抑制できる。なお、補助電極１２４は設けられていなくてもよい。また、補助電極１２４は、透明導電材料、例えば第１電極１２０と同様の材料によって形成されていてもよい。

なお、本図に示す例において、補助電極１２４は２つの第１端子１５０の間を延在しているが、２つの第１端子１５０の第２層１５４のいずれにも直接接続していない。ただし、補助電極１２４は、いずれかの第２層１５４に直接接続していてもよい。

図３に示すように、第１電極１２０のうち第２層１５４で覆われていない領域の上には、絶縁層１７０が形成されている。絶縁層１７０は、例えばポリイミドなどの感光性の樹脂によって形成されている。絶縁層１７０には、複数の開口１７２が設けられている。開口１７２は、開口１２２及び補助電極１２４と平行に延在している。ただし、開口１７２は補助電極１２４及び第１電極１２０の開口１２２に重なっていない。このため、補助電極１２４は絶縁層１７０に覆われており、また、開口１２２のうち発光部１０４の内部に位置する部分も、絶縁層１７０によって覆われている。また、少なくとも開口１７２の内部には、上記した有機層１３０が形成されている。そして、第１電極１２０及び第２電極１４０の間に電圧又は電流が印加されることにより、開口１７２内に位置する有機層１３０は発光する。言い換えると、開口１７２のそれぞれの中に有機ＥＬ素子１０２が形成されている。

絶縁層１７０は、第１端子１５０に対向する部分（第１領域及び第２領域：第１端子対向領域１７４）、及び第２端子１６０に対向する部分（第３領域：第２端子対向領域１７６）を有している。２つの第１端子対向領域１７４は、基板１１０の互いに対向する２辺に沿っており、２つ第２端子対向領域１７６は、基板１１０の残りの２辺に沿っている。また、互いに対向する２つの第１端子対向領域１７４の間には、内壁１７８（内部構造物）が形成されている。

後述するように、第１端子対向領域１７４の断面形状及び第２端子対向領域１７６の断面形状は、互いに異なる。内壁１７８の断面形状は、第１端子対向領域１７４の断面形状と異なる。

図５は、図３のＡ−Ａ断面図であり、図６は、図３のＢ−Ｂ断面図である。上記したように、第１端子１５０は、第１電極１２０の端部（第１層１５２）の上に第２層１５４を積層した構成を有している。また、有機層１３０は封止部材１８０によって封止されている。封止部材１８０の内側には、乾燥剤が配置されていてもよい。封止部材１８０の縁部は、絶縁性の接着層１８４を介して、基板１１０、又は基板１１０の上に形成された層に固定されている。これにより、封止領域１８２が形成されている。

そして、図５に示す第１端子対向領域１７４の断面形状（一方の第１端子対向領域１７４の断面形状）、及び図６に示す第１端子対向領域１７４の断面形状（他方の第１端子対向領域１７４の断面形状）は、互いに同じ形状となっている。詳細には、２つの第１端子対向領域１７４において、外側の側面が底面に対して成す角度θ_１は９０°超である。このようにすると、有機層１３０を形成するための塗布材料が第１端子対向領域１７４を超えて絶縁層１７０の外側にぬれ広がることを抑制できる。また、第１端子対向領域１７４において、内側の側面が底面に対して成す角度θ_２は９０°未満である。このようにすると、絶縁層１７０の内側において、有機層１３０を形成するための材料は十分に濡れ広がる。

図７は、図３のＣ−Ｃ断面図であり、図８は、図３のＤ−Ｄ断面図である。上記したように、第２端子１６０は、第１層１６２の上に第２層１６４を積層した構成を有している。この断面においても、封止部材１８０の縁部は、絶縁性の接着層１８４を介して、第２端子１６０の一部に固定されている。これにより、封止領域１８２が形成されている。

そして、図７に示す第２端子対向領域１７６の断面形状（一方の第２端子対向領域１７６の断面形状）、及び図８に示す第２端子対向領域１７６の断面形状（他方の第２端子対向領域１７６の断面形状）は、互いに同じ形状となっている。詳細には、２つの第２端子対向領域１７６において、外側の側面が底面に対して成す角度θ_３、及び内側の側面が底面に対してなす角度θ_４は、いずれも９０°未満である。このようにすると、第２電極１４０を蒸着法、スパッタリング法で成膜する際に、第２端子対向領域１７６の側面で第２電極１４０が断線することを抑制できる。また、角度θ_４は９０°未満であるため、絶縁層１７０の内側において、有機層１３０を形成するための材料は十分に濡れ広がる。

また、内壁１７８において、２つの側面が底面に成す角度θ_５，θ_６は、いずれも９０°未満である。このため、第２電極１４０を蒸着法、スパッタリング法で形成する際に、内壁１７８の側面で第２電極１４０が断線することを抑制できる。

なお、角度θ_１は、９０°超１８０°未満である。また、角度θ_２〜θ_６は、１°以上９０°未満である。

次に、本実施形態に係る発光装置１００の製造方法を説明する。まず、基板１１０の上に第１電極１２０となる導電膜を、例えば蒸着法、スパッタリング法を用いて形成する。次いで、この導電膜上にレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして導電膜をエッチングする。これにより、第１電極１２０（第１端子１５０の第１層１５２を含む）、及び第２端子１６０の第１層１６２が形成される。その後、レジストパターンを除去する。

次いで、基板１１０上に、補助電極１２４となる導電膜を形成する。次いで、この導電膜上にレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして導電膜をエッチングする。これにより、補助電極１２４、第１端子１５０の第２層１５４、及び第２端子１６０の第２層１６４が形成される。その後、レジストパターンを除去する。

次いで、第１電極１２０の上に絶縁層１７０となる絶縁性の感光材料を、例えば塗布法により形成する。次いで、この感光材料を露光及び現像する。これにより、絶縁層１７０及び開口１７２が形成される。次いで、開口１７２内に有機層１３０を形成し、さらに、有機層１３０上及び絶縁層１７０上に、第２電極１４０を、スパッタリング法を用いて形成する。その後、基板１１０に封止部材１８０を取り付ける。

図９は、絶縁層１７０を形成するときの露光方法を説明するための平面図である。本図に示すように、絶縁層１７０となる露光材料は、一方の第１端子対向領域１７４側から基板１１０に対して光が斜めに入射するように露光され、その後、残りの第１端子対向領域１７４側から斜めに露光される。これにより、絶縁層１７０の第１端子対向領域１７４、第２端子対向領域１７６、及び内壁１７８は、上記した形状になる。

以上、本実施形態によれば、２つの第１端子対向領域１７４において、外側の側面が底面に対して成す角度θ_１は９０°超である。このようにすると、有機層１３０を形成するための塗布材料が第１端子対向領域１７４を超えて絶縁層１７０の外側にぬれ広がることを抑制できる。また、第１端子対向領域１７４において、内側の側面が底面に対して成す角度θ_２は９０°未満である。このようにすると、絶縁層１７０の内側において、有機層１３０を形成するための材料は十分に濡れ広がる。

また、２つの第２端子対向領域１７６において、外側の側面が底面に対して成す角度θ_３、及び内側の側面が底面に対してなす角度θ_４は、いずれも９０°未満である。このようにすると、第２電極１４０を蒸着法やスパッタリング法で形成する際に、第２端子対向領域１７６の側面で第２電極１４０が断線することを抑制できる。

また、内壁１７８において、２つの側面が底面に成す角度θ_５，θ_６は、いずれも９０°未満である。このため、第２電極１４０を蒸着法やスパッタリング法で形成する際に、内壁１７８の側面で第２電極１４０が断線することを抑制できる。

また、有機層１３０を構成する材料（例えば正孔輸送層を構成する材料）を塗布法で形成した場合において、この有機層が絶縁層１７０の第１端子対向領域１７４を超えてぬれ広がると、第１端子対向領域１７４の上面において、有機層は第２電極１４０に接触し、また、絶縁層１７０の外側で有機層が第１端子１５０や補助電極１２４に接触する可能性が出てくる。ここでこの有機層が導電性を有している場合（例えば正孔輸送層）、この有機層を介して第１電極１２０と第１端子１５０が短絡する恐れが出てくる。本実施形態では、有機層１３０を形成するための塗布材料が第１端子対向領域１７４を超えて絶縁層１７０の外側にぬれ広がることを抑制できるため、このような短絡が生じることを抑制できる。

また、有機層１３０を構成する材料が絶縁層１７０の第１端子対向領域１７４を超えてぬれ広がると、この有機層を介して複数の補助電極１２４が短絡する可能性が出てくる。複数の補助電極１２４が短絡すると、これら複数の補助電極１２４の抵抗値は、他の補助電極１２４の抵抗値と比較して低くなる。このようになると、発光部１０４のうち互いに短絡した補助電極１２４の近傍に位置する部分は、他の領域と比較して明るくなってしまう。すなわち発光部１０４内に輝度の分布が生じてしまう。本実施形態では、このような理由で輝度の分布が生じることを抑制できる。

また、第１電極１２０には開口１２２が設けられている。これにより、複数の有機ＥＬ素子１０２のそれぞれに、予め定められた電流を分配することができる。ここで有機層を介して複数の補助電極１２４が短絡すると、複数の有機ＥＬ素子１０２への電流の分配割合が変化してしまう。本実施形態によれば、有機層が絶縁層１７０を超えることを抑制できるため、複数の有機ＥＬ素子１０２への電流の分配割合が変化することを抑制できる。

以上、図面を参照して実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

１００発光装置
１０２有機ＥＬ素子
１０４発光部
１１０基板
１２０第１電極
１３０有機層
１４０第２電極
１５０第１端子
１６０第２端子
１７０絶縁層
１７２開口
１７４第１端子対向領域（第１領域、第２領域）
１７６第２端子対向領域（第３領域）
１７８内壁（内部構造物）

Claims

基板と、
前記基板上に形成され、有機ＥＬ素子を有する発光部と、
前記発光部を囲む構造物と、
を備え、
前記有機ＥＬ素子は、第１電極、第２電極、及び第１電極と第２電極の間に位置する有機層を有し、
前記構造物は、端子に対向する領域である第１領域、及び前記第１領域との間に前記発光部が位置していて端子に対向する領域である第２領域の双方において、外側の側面の前記構造物の底面又は上面に対する角度は、内側の側面の前記構造物の底面又は上面に対する角度より大きい発光装置。
請求項１に記載の発光装置において、
前記外側の側面の前記構造物の底面に対する角度は９０°超であり、
前記内側の側面の前記構造物の底面に対する角度は９０°未満である発光装置。
請求項２に記載の発光装置において、
前記基板のうち前記第１領域及び前記第２領域に面する領域には、前記第１電極に接続する第１端子が設けられており、
前記基板のうち前記構造物の第３領域に面する領域には、前記第２電極に接続する第２端子が設けられており、
前記第２電極は、前記第３領域の上面を経由して前記構造物の外側まで延在しており、かつ前記第２端子に接続しており、
前記第３領域において、外側の側面の前記構造物の底面に対する角度は、９０°未満である発光装置。
請求項３に記載の発光装置において、
前記構造物は、前記構造物のうち互いに対向する２つの領域それぞれの内側の側面を結ぶ内部構造物を備え、
前記第２電極は、前記構造物の内側の領域に、前記内部構造物の上面を経由して形成されており、
前記内部構造物における、側面と底面が成す角度は、９０°未満である発光装置。
請求項４に記載の発光装置において、
前記内部構造物は、第１方向に延在し、
前記第１方向に直交する断面において、複数の前記有機ＥＬ素子の前記第２電極は、互いに繋がっている発光装置。