JP6746635B2

JP6746635B2 - 発光装置

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Publication number: JP6746635B2
Application number: JP2018124940A
Authority: JP
Inventors: 健見岡田; 吉田　綾子; 綾子吉田
Original assignee: Pioneer Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2018-06-29
Filing date: 2018-06-29
Publication date: 2020-08-26
Anticipated expiration: 2034-03-24
Also published as: JP2018156958A

Description

本発明は、発光装置に関する。

近年は、有機ＥＬ素子の開発が進んでいる。有機ＥＬ素子を形成するための基板として樹脂フィルムを用いることが検討されている。例えば特許文献１には、樹脂フィルム基板の両面に、ポリマー膜である樹脂膜及び無機膜を交互に積層させ、その後、樹脂フィルム基板に発光素子を形成することが記載されている。特許文献１において、樹脂フィルム基板はポリエチレンテレフタラートなどによって形成されており、樹脂膜は紫外線硬化型モノマーなどによって形成されており、無機膜はＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、及びＩＴＯなどによって形成されている。

また特許文献２には、ガラス基板や樹脂フィルムなどの支持体の上にワニスを塗布し、このワニスを乾燥及び硬化させ、その後支持体を取り除くことにより、ポリイミド成形体を形成することが記載されている。

特開２００４−１２９６号公報特開２００７−１６９３０４号公報

本発明者は、支持基板上に樹脂基板を形成し、さらにその樹脂基板に発光部を形成した後に、支持基板を取り除くことを検討した。このような構造において、樹脂基板は多層構造にするのが好ましいが、この多層構造に起因して、樹脂基板を支持基板から剥離した後に、樹脂基板に熱応力が発生することがある。樹脂基板に熱応力が発生した場合、発光装置に反りが生じてしまう。

本発明が解決しようとする課題としては、支持基板上に樹脂基板及び発光部を形成し、その後に支持基板を樹脂基板から取り除いた場合においても、発光装置に反りが生じない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、第１樹脂層、第１無機層、第２樹脂層、第２無機層、及び、第３樹脂層が、その順に積層される積層体と、
前記第３樹脂層の上に位置する発光部と、を備え、
前記発光部は、前記第３樹脂層に接する第１電極と、第２電極と、前記第１電極と前記第２電極の間に位置する有機層と、を含むことを特徴とする発光装置である。

また、本発明は、支持基板上に基板を形成する工程と、
前記基板に発光部を形成する工程と、
前記基板に前記発光部を封止する封止部を形成する工程と、
を備え、
前記基板を形成する工程は、
前記支持基板上に第１樹脂材料を用いて第１樹脂層を形成する工程と、
前記第１樹脂層上に第１無機層を形成する工程と、
前記第１無機層上に前記第１樹脂材料を用いて第２樹脂層を形成する工程と、
を有する発光装置の製造方法である。

上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。

実施形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。図１に示した発光装置の製造方法を示す断面図である。図１に示した発光装置の製造方法を示す断面図である。実施例１に係る発光装置の構成を示す断面図である。実施例２に係る発光装置の構成を示す断面図である。実施例３に係る発光装置の構成を示す断面図である。実施例４に係る発光装置の製造方法を説明するための断面図である。

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は、実施形態に係る発光装置１０の構成を示す断面図である。実施形態に係る発光装置１０は、可撓性の基板１００、発光部２００、及び封止部材３００（封止部）を有している。発光部２００は基板１００の第１面（図１に示す例では上側の面）に形成されている。封止部材３００は発光部２００を封止している。そして基板１００は、第１樹脂層１１０、第１無機層１２０、及び第２樹脂層１３０を有している。第１樹脂層１１０は第１樹脂材料から形成されている。第２樹脂層１３０は、第１樹脂材料によって形成されており、第１樹脂層１１０よりも基板１００の第１面側に位置している。第１無機層１２０は、第１樹脂層１１０と第２樹脂層１３０の間に位置している。基板１００の厚さは、例えば２０μｍ以上３００μｍ以下である。以下、詳細に説明する。

第１樹脂層１１０及び第２樹脂層１３０は、例えば、第１樹脂材料を支持基板４００（図２，３を用いて後述）に塗布することにより、形成されている。第１樹脂材料は、イミド結合を有している樹脂、例えばポリイミド樹脂であるのが好ましい。第１樹脂層１１０は、第２樹脂層１３０よりも薄いのが好ましい。第１樹脂層１１０の膜厚は、例えば５μｍ以上１００μｍ以下であり、第２樹脂層１３０の膜厚は、例えば１０μｍ以上２００μｍ以下である。なお、第２樹脂層１３０は第１樹脂層１１０とは異なる樹脂材料によって形成されていても良い。

なお、基板１００のうち第１面とは逆側の面（第２面：図１においては下側の面）は、第１樹脂層１１０によって形成されている。この第２面の表面粗さＲａは、第１樹脂層１１０のうち第２面とは逆側の面（本図に示す例では第１無機層１２０に接している面）の表面粗さＲａよりも小さい。これは、詳細を後述するように、支持基板４００を用いて第１樹脂層１１０を形成しているためである。

第１無機層１２０は、例えば酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、又は酸窒化シリコン膜であり、基板１００の厚さ方向に水分や酸素が透過することを抑制する膜（防湿膜及び／又はバリア膜）としても機能する。第１無機層１２０の膜厚は、例えば２０ｎｍ以上２μｍ以下である。また、基板１００の厚さに対する第１無機層１２０の膜厚の割合は、例えば０．０１％以上１０％以下である。第１無機層１２０は、例えばスパッタリング法、ＣＶＤ法、又はＡＬＤ法などの気相成長法を用いて形成されている。第１無機層１２０は、第１樹脂材料よりもヤング率が高い材料によって形成されている。このため、第１無機層１２０のヤング率は、第１樹脂層１１０のヤング率及び第２樹脂層１３０のヤング率よりも大きい。

また、本図に示す例では、基板１００は第３樹脂層１４０を有している。第３樹脂層１４０は、第２樹脂層１３０よりも基板１００の第１面側に形成されており、基板１００の第１面を平坦化するために設けられている。第３樹脂層１４０は、例えば光硬化性のアクリル系樹脂によって形成されている。第３樹脂層１４０を構成する材料（第２樹脂材料）の線膨張係数は、第１樹脂材料の線膨張係数とは異なる。第３樹脂層１４０を構成する材料（第２樹脂材料）の線膨張係数は、第１樹脂材料の線膨張係数よりも大きい場合もあるし、小さい場合もある。

また、本図に示す例では、基板１００は、第２樹脂層１３０と第３樹脂層１４０の間に第２無機層１２２を有している。第２無機層１２２は、第１無機層１２０と同様の構成を有している。この場合、第２樹脂層１３０の第１面側及び第２面側に無機層が存在するため、基板１００に反りが発生することを抑止できる。なお、第２無機層１２２は省略されても良い。

なお、発光装置１０がボトムエミッション型の発光装置である場合、基板１００を構成する各層は、発光部２００が発光する光に対して透光性を有している。

そして、基板１００の第１面には、発光部２００が形成されている。発光部２００は有機ＥＬ素子などの発光素子を有している。発光素子が有機ＥＬ素子である場合、この発光素子は、第１電極と第２電極の間に有機層を挟んだ構成を有している。

第１電極及び第２電極のうち少なくとも一方は透光性の電極になっている。また、残りの電極は、例えばＡｌやＡｇなどの金属によって形成されている。透光性の電極の材料は、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、又は銀もしくは炭素からなるナノワイヤを利用した網目状電極である。発光素子がボトムエミッション型である場合、基板１００側の電極は透光性の電極になっており、基板１００とは逆側の電極は、Ａｌ及びＡｇなど光を反射する電極になっている。また、発光素子がトップエミッション型である場合、基板１００とは逆側の電極は透光性の電極になっており、基板１００側の電極は、Ａｌ及びＡｇなど光を反射する電極になっている。なお、発光素子は、両方の電極（第１電極、第２電極）を透光性の電極として、透光型の発光装置としても良い（デュアルエミッション型）。

有機層は、正孔輸送層、発光層、及び電子輸送層をこの順に積層した構成を有している。第１電極が陽極の場合は、正孔輸送層が第１電極の上に形成される。また、第１電極が陰極の場合は、電子輸送層が第１電極の上に形成される。なお、正孔輸送層と発光層の間に正孔注入層が設けられていても良いし、電子輸送層と発光層の間に電子注入層が設けられていても良い。有機層の各層は、塗布法によって形成されても蒸着法によって形成されてもよく、一部を塗布法、残りを蒸着法で形成しても良い。なお、有機層は蒸着材料を用いて蒸着法で形成してもよく、また、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よい。

なお、発光装置１０が照明装置である場合、発光部２００は、発光素子を一つのみ有していても良いし、複数の発光素子を有していても良い。後者の場合、発光部２００は、互いに異なる色（例えば赤色、緑色、及び青色）を発光する複数種類の発光素子を有していても良い。この場合、複数種類の発光素子の端子は、互いに独立して設けられている。また、発光部２００が表示装置の場合、発光部２００には複数の発光素子がマトリクス状に配置されている。

発光部２００は、封止部材３００によって封止されている。本図に示す例において、発光部２００は金属箔又は金属板（例えばＡｌ箔又はＡｌ板）であり、接着層３１０を用いて基板１００の第１面に固定されている。

図２及び図３は、図１に示した発光装置１０の製造方法を示す断面図である。まず、図２の各図に示すように、支持基板４００を用いて基板１００を形成する。支持基板４００は、例えばガラス基板であり、表面粗さＲａは小さい。この場合、ガラス基板である支持基板４００の表面粗さＲａは、第１樹脂層１１０の第２表面側における表面粗さＲａより小さくても構わない。

具体的には、図２（ａ）に示すように、支持基板４００上に第１樹脂材料を塗布することにより、第１樹脂層１１０を形成する。第１樹脂層１１０は、例えばダイコーダを用いて形成されるが、スピンコーティング法やスクリーン印刷法を用いて形成されても良い。上記したように、支持基板４００の表面粗さＲａは小さいため、第１樹脂層１１０の第２面（支持基板４００側の面）の表面粗さＲａも小さくなる。

次いで、図２（ｂ）に示すように、第１樹脂層１１０上に、気相成長法を用いて第１無機層１２０を形成する。次いで、第１無機層１２０上に第２樹脂層１３０を形成する。第２樹脂層１３０の形成方法は、第１樹脂層１１０の形成方法と同様である。さらに、第２樹脂層１３０の上に、第２無機層１２２を形成する。第２無機層１２２の形成方法は第１無機層１２０の形成方法と同様である。さらに、この第２無機層１２２上に第３樹脂層１４０を形成する。第３樹脂層１４０の形成方法も、第１樹脂層１１０の形成方法と同様である。このようにして、基板１００が形成される。なお、第２無機層１２２が省略される場合、第２樹脂層１３０の上に第３樹脂層１４０が形成される。

このように、第１無機層１２０、第２樹脂層１３０、第２無機層１２２、及び第３樹脂層１４０を重ねることで、第１無機層１２０が有する欠陥（ボイドともいう）を第２樹脂層１３０が埋める。ただし、この欠陥を埋めた第２樹脂層１３０の一部を介して水分、酸素等が浸入する場合がある。これに対して本図に示す例では、第２樹脂層１３０の上に第２無機層１２２を形成しているので、このような水分や酸素等の浸入を防ぐことができる。また、第２無機層１２２の上に第３樹脂層１４０を形成することで、後述する下部電極をより平坦に形成できる。この場合、リーク等の発生を抑止することができる。

次いで、図３に示すように、基板１００を支持基板４００の上に位置させた状態で、基板１００の上に発光部２００の第１電極、有機層、及び第２電極を、この順に形成する。次いで、接着層３１０を用いて、基板１００に封止部材３００を固定する。その後、基板１００、発光部２００、及び封止部材３００を支持基板４００から取り外す。

上記した発光装置１０の形成工程において、基板１００は加熱される。このため、基板１００には熱応力が発生する。この熱応力は前述した第１樹脂層１１０、第２樹脂層１３０、第３樹脂層１４０の他に、第１無機層１２０、第２無機層１２２に起因する。たとえば、第１樹脂層１１０、第２樹脂層１３０に生じる熱変形の大きさは、第１無機層１２０、第２無機層１２２に生じる熱変形の大きさより大きい。

なお、複数の発光装置１０を一つの支持基板４００を用いて形成し、その後、複数の発光装置１０を互いに分離しても良い。この分離工程は、基板１００、発光部２００、及び封止部材３００を支持基板４００から取り外す前に行われても良いし、取り外した後に行われても良い。後者の場合、支持基板４００を再利用しても良い。

以上、本実施形態によれば、基板１００は、第１樹脂層１１０と第２樹脂層１３０の間に第１無機層１２０を有している。第１無機層１２０を構成する材料のヤング率は第１樹脂層１１０及び第２樹脂層１３０を構成する材料のヤング率よりも高い。このため、基板１００を支持基板４００から取り外しても、基板１００が熱応力によって反ることを抑制できる。また、第１樹脂層１１０と第２樹脂層１３０は同一の樹脂材料（第１樹脂材料）によって形成されているため、これらが互いに異なる樹脂材料で形成されている場合と比較して、基板１００が反ることを抑制できる。さらに、第２無機層１２２が形成されると、基板１００の両面にヤング率の高い無機層が配置されることとなり、さらに基板のそりを抑制することができる。

特に本実施形態では、基板１００は第３樹脂層１４０を有している。第３樹脂層１４０は第１樹脂層１１０及び第２樹脂層１３０と異なる材料によって形成されているため、基板１００には特に熱応力が発生しやすい。これに対して、上記したように基板１００は第１無機層１２０を有しているため、基板１００が熱応力によって反ることを抑制できる。

また、支持基板４００と第１無機層１２０の間には第１樹脂層１１０が設けられている。このため、支持基板４００と第１無機層１２０とが接している場合と比較して、支持基板４００から基板１００を剥がしやすい。

（実施例１）
図４は、実施例１に係る発光装置１０の構成を示す断面図である。本実施例に係る発光装置１０は、基板１００の構成を除いて実施形態に係る発光装置１０と同様の構成である。

本実施例において基板１００は、第３樹脂層１４０の上に第３無機層１２４を有している。このため本実施例では、基板１００の第１面は第３無機層１２４によって構成されている。第３無機層１２４は、第１無機層１２０と同様の材料によって形成されており、第１無機層１２０と同様の方法を用いて形成されている。

本実施例によっても、基板１００は第１無機層１２０を有しているため、基板１００が熱応力によって反ることを抑制できる。また、第３無機層１２４を有しているため、基板１００が熱応力によって反ることをさらに抑制でき、かつ、基板１００の厚さ方向に水分などが透過することをさらに抑制できる。

（実施例２）
図５は、実施例２に係る発光装置１０の構成を示す断面図である。本実施例に係る発光装置１０は、封止部材３００の代わりに封止膜３０２（封止部）を有している点を除いて、実施形態又は実施例１に係る発光装置１０と同様の構成である。図５は、実施例１と同様の場合を示している。

封止膜３０２は、例えば酸化アルミニウム膜であり、例えばＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法を用いて形成されている。なお、封止膜３０２の材料には、例えば酸化チタン、酸化シリコン、酸窒化シリコン、あるいはそれらの積層体を用いることもできる。封止膜３０２の膜厚は、例えば１０ｎｍ以上２μｍ以下である。封止膜３０２は、発光部２００、及び基板１００のうち少なくとも発光部２００の周囲に位置する部分を被覆している。なお、封止膜３０２は、ＡＬＤ法以外の成膜法、例えばＣＶＤ法を用いて形成されても良い。封止膜３０２は、発光部２００が形成された後、基板１００から支持基板４００が取り外される前に形成される。封止膜３０２が形成された基板１００は、封止膜３０２が形成されていない基板１００に対して、ヤング率が大きい。

本実施例によっても、基板１００は第１無機層１２０、封止膜３０２を有しているため、基板１００が熱応力によって反ることを抑制できる。

（実施例３）
図６は、実施例３に係る発光装置１０の構成を示す断面図である。本実施例に係る発光装置１０は、第１樹脂層１１０に複数の粒子１１２が導入されている点を除いて、実施形態又は実施例１，２のいずれかと同様の構成である。本図は、実施例１と同様の場合を示している。

粒子１１２は、光を散乱して基板１００からの光取り出し効率を高めるために、第１樹脂層１１０に導入されている。粒子１１２は、例えば酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム、酸化アルミニウム、又は酸化ケイ素などの無機酸化物によって形成されており、その平均粒径は例えば２０ｎｍ以上２μｍ以下である。粒子１１２を構成する材料の屈折率は高いほうが望ましい。第１樹脂層１１０における粒子１１２の含有量を調節することで、第１樹脂層１１０におけるＨａｚｅ値を９０％程度にすることができる。粒子１１２は、第１樹脂層１１０及び第２樹脂層１３０となる塗布材料に、予め混ぜられている。

なお、第１樹脂層１１０と第１無機層１２０の間に、平坦化用の樹脂層を設けても良い。この樹脂層は、例えば第３樹脂層１４０と同様の材料を用いて形成される。

本実施例によっても、基板１００は第１無機層１２０を有しているため、基板１００が熱応力によって反ることを抑制できる。また、第１樹脂層１１０には複数の粒子１１２が導入されているため、第１樹脂層１１０に光取出フィルムを貼り付けなくても、発光装置１０の光取出効率を高めることができる。また、第１樹脂層１１０が複数の粒子１１２を備えるため、ヤング率が比較的大きくなる。このため、基板１００のヤング率は、複数の粒子１１２を備えない場合と比較して大きい。

また、一部の粒子１１２は支持基板４００と接するため、第１樹脂層１１０と支持基板４００の密着力が弱まる。従って、基板１００を支持基板４００から取り外しやすくなる。また、粒子１１２を導入することによって第１樹脂層１１０の熱膨張係数は小さくなる。従って、基板１００に反りは発生しにくくなる。

（実施例４）
図７は、実施例４に係る発光装置１０の製造方法を説明するための断面図であり、実施形態における図３に対応している。本実施例に係る発光装置１０の製造方法は、支持基板４００のうち基板１００を形成する面に微細な凹凸が形成されている点を除いて、実施形態又は実施例１〜３のいずれかに係る発光装置１０の製造方法と同様の構成である。そして、基板１００の第１樹脂層１１０の第２面（光取り出し面）には微細な凹凸が形成される。この凹凸の高低差は、例えば５０ｎｍ以上５μｍ以下であり、また隣り合う凸部の間隔は、例えば１００ｎｍ以上２００μｍ以下である。

本実施例によっても、基板１００は第１無機層１２０を有しているため、基板１００が熱応力によって反ることを抑制できる。また、基板１００の第１樹脂層１１０の第２面（光取り出し面）には微細な凹凸が形成されているため、第１樹脂層１１０に光取出フィルムを貼り付けなくても、発光装置１０の光取出効率を高めることができる。

以上、図面を参照して実施形態及び実施例について述べたが、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。

Claims

第１樹脂層、第１無機層、第２樹脂層、第２無機層、及び、第３樹脂層が、その順に積層される積層体と、
前記第３樹脂層の上に位置する発光部と、
前記発光部を封止する封止部と、
を備え、
前記発光部は、前記第３樹脂層に接する第１電極と、第２電極と、前記第１電極と前記第２電極の間に位置する有機層と、を含み、
前記第１樹脂層及び前記第２樹脂層は、同一の樹脂材料によって形成されており、
前記第１無機層を構成する材料のヤング率は、前記第１樹脂層及び前記第２樹脂層を構成する前記樹脂材料のヤング率より高く、
前記封止部は、前記発光部と、前記積層体のうち少なくとも前記発光部の周囲に位置する部分と、を被覆し、
前記封止部は、酸化シリコン及び酸窒化シリコンを含む積層体であることを特徴とする発光装置。
請求項１に記載の発光装置において、
前記第３樹脂層は、前記第１樹脂層を構成する材料および前記第２樹脂層を構成する材料とは異なる材料を含むことを特徴とする発光装置。
請求項１又は２に記載の発光装置において、
前記第２無機層は、前記第１無機層と同じ材料を有することを特徴とする発光装置。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の発光装置において、
前記第１樹脂層は、ポリイミド樹脂であり、
前記第１無機層及び前記第２無機層は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、及び酸窒化シリコン膜のうち少なくともいずれかであることを特徴とする発光装置。
請求項１〜４のいずれか一項に記載の発光装置において、
前記第１樹脂層、前記第１無機層、及び、前記第２樹脂層を基板としたとき、前記基板の厚さに対する前記第１無機層の膜厚の割合は、０．０１％以上１０％以下であることを特徴とする発光装置。
請求項１〜５のいずれか一項に記載の発光装置において、
前記発光装置は表示装置である、発光装置。
請求項１〜６のいずれか一項に記載の発光装置において、
前記第１樹脂層は粒子を含むことを特徴とする発光装置。
請求項１〜７のいずれか一項に記載の発光装置において、
前記第１樹脂層の前記第１無機層とは反対側の面は凹凸を有することを特徴とする発光装置。