JP2011175797A

JP2011175797A - 発光装置

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Publication number: JP2011175797A
Application number: JP2010037834A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Yamae; 和幸山江; Taisuke Nishimori; 泰輔西森
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2010-02-23
Filing date: 2010-02-23
Publication date: 2011-09-08
Anticipated expiration: 2030-02-23
Also published as: JP5334888B2

Abstract

【課題】光取り出し面側からの外部接続が容易で、且つ、光取り出し効率の低下を抑制しつつ、より一層の長寿命化を図れる発光装置を提供する。
【解決手段】プラスチックフィルム１０の一表面側に有機ＥＬ素子１１、配線層１５，１７が形成された有機ＥＬ素子ユニット１と、第１のガラス基板を用いて形成された第１のカバー基板２と、第１のカバー基板２に気密的に接合された第２のカバー基板３とを備える。有機ＥＬ素子ユニット１と第１のカバー基板２との間にスペーサ部４があり、凹凸構造部１９の表面と第１のカバー基板２との間に空間６が存在する。第１のカバー基板２は、外部接続電極２５，２７を有し、第１のガラス基板の厚み方向において重なる外部接続電極２５，２７と配線層１５，１７とが、第１のガラス基板とスペーサ部４とプラスチックフィルム１０との積層体の厚み方向に貫設された貫通配線８５，８７を介して電気的に接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光装置に関するものである。

従来から、有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子と略称する）を利用した発光装置が各所で研究開発されている。

有機ＥＬ素子としては、例えば、透光性基板（透明基板）の一表面側に、陽極となる透明電極、ホール輸送層、発光層（有機発光層）、電子注入層、陰極となる電極の積層構造を備えたものが知られている。この種の有機ＥＬ素子では、陽極と陰極との間に電圧を印加することによって発光層で発光した光が、透明電極および透光性基板を通して取り出される。

有機ＥＬ素子は、自発光型の発光素子であること、比較的高効率の発光特性を示すこと、各種の色調で発光可能であること、などの特徴を有するものであり、表示装置（例えば、フラットパネルディスプレイなどの発光体など）や、光源（例えば、液晶表示機器のバックライトや照明光源など）としての適用が期待されており、一部では既に実用化されている。

しかしながら、これらの用途に有機ＥＬ素子を応用展開するために、より高効率・長寿命・高輝度の有機ＥＬ素子の開発が望まれている。

長寿命化を図り且つ光取り出し面側からの外部接続を容易とすることを目的とした発光装置の一例として、透光性を有する第１の基板と、第１の基板の一表面側に形成された有機ＥＬ素子（素子部）と、有機ＥＬ素子を挟むように第１の基板に対向配置され、有機ＥＬ素子の第１の電極および第２の電極それぞれに電気的に接続される外部接続用の第１の電極端子および第２の電極端子を有する第２の基板と、有機ＥＬ素子を囲むように第１の基板と第２の基板との間に形成された枠状の封止部と、第１の電極と第１の電極端子とを接続する第１の接続部と、第２の電極と第２の電極端子とを接続する第２の接続部とを備え、第１の接続部および第２の接続部を封止部の外側に配置した発光装置が提案されている（特許文献１）。ここで、封止部は、エポキシ樹脂などの封止樹脂により形成されており、第１の接続部および第２の接続部は、めっき層やクリーム半田により形成されている。

特開２００８−１８６６１８号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された発光装置では、第１の基板と第２の基板とを接合して有機ＥＬ素子を囲む封止部が、エポキシ樹脂などの封止樹脂により形成されているので、気密性が不十分であり、外部から侵入する水分やガス（例えば、酸素、クリーム半田から発生するガスなど）の影響で寿命が短くなってしまう。上記特許文献１には、第１の基板と第２の基板と封止部とで囲まれた空間を不活性ガス雰囲気とすることや、有機ＥＬ素子をポリイミドなどの保護膜で覆い、保護膜を被覆するように封止部を形成した構造も提案されているが、外部からの水分やガスが有機ＥＬ素子へ到達するのをより確実に防止することが可能な発光装置の開発が望まれている。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、光取り出し面側からの外部接続が容易で、且つ、光取り出し効率の低下を抑制しつつ、より一層の長寿命化を図れる発光装置を提供することにある。

請求項１の発明は、厚み方向に離間した一対の電極間に発光層を有する有機ＥＬ素子および前記有機ＥＬ素子の前記各電極それぞれに電気的に接続された配線層が透明なプラスチックフィルムの一表面側に形成された有機ＥＬ素子ユニットと、第１のガラス基板を用いて形成されて前記有機ＥＬ素子ユニットにおける前記プラスチックフィルムの他表面側に配置された第１のカバー基板と、第２のガラス基板を用いて形成されて前記有機ＥＬ素子ユニットの前記有機ＥＬ素子側に配置され前記有機ＥＬ素子ユニットを覆うように前記第１のカバー基板にフリットガラスにより気密的に接合された第２のカバー基板と、前記有機ＥＬ素子ユニットの周部と前記第１のカバー基板との間に介在する枠状のスペーサ部とを備え、有機ＥＬ素子ユニットが、前記プラスチックフィルムの他表面側に設けられ前記有機ＥＬ素子から放射された光の前記他表面での反射を抑制する凹凸構造部を備え、前記凹凸構造部の表面と前記第１のカバー基板との間に空間が存在し、前記第１のカバー基板は、前記有機ＥＬ素子ユニット側とは反対の一面側における前記有機ＥＬ素子ユニットの投影領域内に、前記各配線層それぞれに電気的に接続される複数の外部接続電極を有し、前記第１のカバー基板の厚み方向において重なる前記外部接続電極と前記配線層とが、前記第１のカバー基板と前記スペーサ部と前記プラスチックフィルムとの積層体の厚み方向に貫設された貫通配線を介して電気的に接続されてなることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記第１のカバー基板と前記第２のカバー基板との周部同士が当接しており、前記第１のカバー基板の外周縁と前記第２のカバー基板の外周縁とに跨って形成され前記両外周縁どうしの境界を全周に亘って封止した前記フリットガラスからなる封止部により前記第１のカバー基板と前記第２のカバー基板とが気密的に接合されてなることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記有機ＥＬ素子ユニットと前記第２のカバー基板との間に、不活性ガスに比べて熱伝導率が高い液体からなり前記有機ＥＬ素子を封止する媒体を介在させてなることを特徴とする。

請求項１の発明では、光取り出し面側からの外部接続が容易で、且つ、光取り出し効率の低下を抑制しつつ、より一層の長寿命化を図れるという効果がある。

実施形態１の発光装置の概略断面図である。実施形態２の発光装置の概略断面図である。

（実施形態１）
以下、本実施形態の発光装置について、図１を参照しながら説明する。

本実施形態の発光装置は、有機ＥＬ素子１１および有機ＥＬ素子１１の陽極１２、陰極１４それぞれに電気的に接続された配線層１５，１７が透明なプラスチックフィルム１０の一表面側に形成された有機ＥＬ素子ユニット１を備えている。なお、本実施形態では、陽極１２と陰極１４とが厚み方向に離間した一対の電極を構成している。

また、発光装置は、第１のガラス基板を用いて形成されて有機ＥＬ素子ユニット１におけるプラスチックフィルム１０の他表面側に配置された第１のカバー基板２と、第２のガラス基板を用いて形成されて有機ＥＬ素子ユニット１の有機ＥＬ素子１１側に配置され有機ＥＬ素子ユニット１を覆うように第１のカバー基板２に気密的に接合された第２のカバー基板３とを備えている。ここにおいて、第２のカバー基板３は、フリットガラスからなる封止部５により第１のカバー基板２に気密的に接合されている。より具体的には、第２のガラス基板３の周部と第１のガラス基板２の周部とが封止部５により全周に亘って接合されている。なお、本実施形態では、第１のカバー基板２と第２のカバー基板３と封止部５とで、有機ＥＬ素子ユニット１が収納された気密なパッケージを構成している。

また、発光装置は、有機ＥＬ素子ユニット１の周部と第１のカバー基板２との間に介在する枠状のスペーサ部４を備えている。また、発光装置は、有機ＥＬ素子ユニット１が、プラスチックフィルム１０の上記他表面側に設けられ有機ＥＬ素子１１から放射された光の上記他表面での反射を抑制する凹凸構造部１９を備え、凹凸構造部１９の表面と第１のカバー基板２との間に空間６が存在している。

第１のカバー基板２は、有機ＥＬ素子ユニット１側とは反対の一面側における有機ＥＬ素子ユニット１の投影領域内に、各配線層１５，１７それぞれに電気的に接続される複数の外部接続電極２５，２７を有している。そして、発光装置は、第１のカバー基板２の厚み方向において重なる外部接続電極２５，２７と配線層１５，１７とが、第１のカバー基板２とスペーサ部４とプラスチックフィルム１０との積層体の厚み方向に貫設された貫通配線８５，８７を介して電気的に接続されている。

以下、各構成要素について詳細に説明する。

有機ＥＬ素子１１は、陽極１２と陰極１４との間に介在する有機ＥＬ層１３が、陽極１２側から順に、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層を備えている。ここにおいて、有機ＥＬ素子１１は、陽極１２をプラスチックフィルム１０の上記一表面側に積層してあり、陽極１２におけるプラスチックフィルム１０側とは反対側で、陰極１４が陽極１２に対向している。なお、陽極１２と陰極１４との位置関係は逆でもよい。

本実施形態における有機ＥＬ素子ユニット１では、有機ＥＬ素子１１の陽極１２を透明電極により構成するとともに陰極１４を発光層からの光を反射する電極により構成してあり、プラスチックフィルム１０の上記他表面側から光を取り出すようになっている。

上述の有機ＥＬ層１３の積層構造は、上述の例に限らず、例えば、発光層の単層構造や、ホール輸送層と発光層と電子輸送層との積層構造や、ホール輸送層と発光層との積層構造や、発光層と電子輸送層との積層構造などでもよい。また、陽極とホール輸送層との間にホール注入層を介在させてもよい。また、発光層は、単層構造でも多層構造でもよく、例えば、所望の発光色が白色の場合には、発光層中に赤色、緑色、青色の３種類のドーパント色素をドーピングするようにしてもよいし、青色正孔輸送性発光層と緑色電子輸送性発光層と赤色電子輸送性発光層との積層構造を採用してもよいし、青色電子輸送性発光層と緑色電子輸送性発光層と赤色電子輸送性発光層との積層構造を採用してもよい。

陽極１２は、発光層中にホールを注入するための電極であり、仕事関数の大きい金属、合金、電気伝導性化合物、あるいはこれらの混合物からなる電極材料を用いることが好ましく、ＨＯＭＯ（Highest Occupied Molecular Orbital）準位との差が大きくなりすぎないように仕事関数が４ｅＶ以上６ｅＶ以下のものを用いるのが好ましい。陽極１２の電極材料としては、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ、酸化スズ、酸化亜鉛、ヨウ化銅など、ＰＥＤＯＴ、ポリアニリンなどの導電性高分子および任意のアクセプタなどでドープした導電性高分子、カーボンナノチューブなどの導電性光透過性材料を挙げることができる。ここにおいて、陽極１２は、プラスチックフィルム１０の上記一表面側に、スパッタ法、真空蒸着法、塗布法などによって薄膜として形成すればよい。

なお、陽極１２のシート抵抗は数百Ω／□以下とすることが好ましく、特に好ましくは１００Ω／□以下がよい。ここで、陽極１２の膜厚は、陽極１２の光透過率、シート抵抗などにより異なるが、５００ｎｍ以下、好ましくは１０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲で設定するのがよい。

また、陰極１４は、発光層中に電子を注入するための電極であり、仕事関数の小さい金属、合金、電気伝導性化合物およびこれらの混合物からなる電極材料を用いることが好ましく、ＬＵＭＯ(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)準位との差が大きくなりすぎないように仕事関数が１．９ｅＶ以上５ｅＶ以下のものを用いるのが好ましい。陰極１４の電極材料としては、例えば、アルミニウム、銀、マグネシウムなど、およびこれらと他の金属との合金、例えばマグネシウム−銀混合物、マグネシウム−インジウム混合物、アルミニウム−リチウム合金を例として挙げることができる。また、金属の導電材料、金属酸化物など、およびこれらと他の金属との混合物、例えば、酸化アルミニウムからなる極薄膜（ここでは、トンネル注入により電子を流すことが可能な１ｎｍ以下の薄膜）とアルミニウムからなる薄膜との積層膜なども使用可能である。また、陰極１４側から光を取り出す場合には、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯなどを採用すればよい。

発光層の材料としては、有機ＥＬ素子用の材料として知られる任意の材料が使用可能である。例えばアントラセン、ナフタレン、ピレン、テトラセン、コロネン、ペリレン、フタロペリレン、ナフタロペリレン、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、クマリン、オキサジアゾール、ビスベンゾキサゾリン、ビススチリル、シクロペンタジエン、キノリン金属錯体、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム錯体、トリス（４−メチル−８−キノリナート）アルミニウム錯体、トリス（５−フェニル−８−キノリナート）アルミニウム錯体、アミノキノリン金属錯体、ベンゾキノリン金属錯体、トリ−（ｐ−ターフェニル−４−イル）アミン、１−アリール−２，５−ジ（２−チエニル）ピロール誘導体、ピラン、キナクリドン、ルブレン、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、ジスチリルアミン誘導体および各種蛍光色素など、上述の材料系およびその誘導体を始めとするものが挙げられるが、これらに限定するものではない。また、これらの化合物のうちから選択される発光材料を適宜混合して用いることも好ましい。また、上記化合物に代表される蛍光発光を生じる化合物のみならず、スピン多重項からの発光を示す材料系、例えば燐光発光を生じる燐光発光材料、およびそれらからなる部位を分子内の一部に有する化合物も好適に用いることができる。また、これらの材料からなる発光層は、蒸着法、転写法などの乾式プロセスによって成膜しても良いし、スピンコート法、スプレーコート法、ダイコート法、グラビア印刷法など、湿式プロセスによって成膜するものであってもよい。

上述のホール注入層に用いられる材料は、ホール注入性の有機材料、金属酸化物、いわゆるアクセプタ系の有機材料あるいは無機材料、ｐ−ドープ層などを用いて形成することができる。ホール注入性の有機材料とは、ホール輸送性を有し、また仕事関数が５．０〜６．０ｅＶ程度であり、陽極１２との強固な密着性を示す材料などがその例であり、例えば、ＣｕＰｃ、スターバーストアミンなどがその例である。また、ホール注入性の金属酸化物とは、例えば、モリブデン、レニウム、タングステン、バナジウム、亜鉛、インジウム、スズ、ガリウム、チタン、アルミニウムのいずれかを含有する金属酸化物である。また、１種の金属のみの酸化物ではなく、例えばインジウムとスズ、インジウムと亜鉛、アルミニウムとガリウム、ガリウムと亜鉛、チタンとニオブなど、上記のいずれかの金属を含有する複数の金属の酸化物であっても良い。また、これらの材料からなるホール注入層は、蒸着法、転写法などの乾式プロセスによって成膜しても良いし、スピンコート法、スプレーコート法、ダイコート法、グラビア印刷法などの湿式プロセスによって成膜するものであってもよい。

また、ホール輸送層に用いる材料は、例えば、ホール輸送性を有する化合物の群から選定することができる。この種の化合物としては、例えば、４，４’−ビス［Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）、２−ＴＮＡＴＡ、４，４’，４”−トリス（Ｎ−（３−メチルフェニル）Ｎ−フェニルアミノ）トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾールビフェニル（ＣＢＰ）、スピロ−ＮＰＤ、スピロ−ＴＰＤ、スピロ−ＴＡＤ、ＴＮＢなどを代表例とする、アリールアミン系化合物、カルバゾール基を含むアミン化合物、フルオレン誘導体を含むアミン化合物などを挙げることができるが、一般に知られる任意のホール輸送材料を用いることが可能である。

また、電子輸送層に用いる材料は、電子輸送性を有する化合物の群から選定することができる。この種の化合物としては、Ａｌｑ_３等の電子輸送性材料として知られる金属錯体や、フェナントロリン誘導体、ピリジン誘導体、テトラジン誘導体、オキサジアゾール誘導体などのヘテロ環を有する化合物などが挙げられるが、この限りではなく、一般に知られる任意の電子輸送材料を用いることが可能である。

また、電子注入層の材料は、例えば、フッ化リチウムやフッ化マグネシウムなどの金属フッ化物、塩化ナトリウム、塩化マグネシウムなどに代表される金属塩化物などの金属ハロゲン化物や、アルミニウム、コバルト、ジルコニウム、チタン、バナジウム、ニオブ、クロム、タンタル、タングステン、マンガン、モリブデン、ルテニウム、鉄、ニッケル、銅、ガリウム、亜鉛、シリコンなどの各種金属の酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物など、例えば、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化鉄、窒化アルミニウム、窒化シリコン、炭化シリコン、酸窒化シリコン、窒化ホウ素などの絶縁物となるものや、ＳｉＯ_２やＳｉＯなどをはじめとする珪素化合物、炭素化合物などから任意に選択して用いることができる。これらの材料は、真空蒸着法やスパッタ法などにより形成することで薄膜状に形成することができる。

プラスチックフィルム１０のプラスチック材料としては、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）を採用しているが、ＰＥＴに限らず、例えば、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）などを採用してもよく、所望の用途や、屈折率、耐熱温度などに応じて適宜選択すればよい。なお、ＰＥＴは、非常に安価で安全性の高いプラスチック材料である。また、ＰＥＮは、ＰＥＴと比べて、屈折率が高く耐熱性も良好であるが、高価である。

上述のプラスチックフィルム１０は、無アルカリガラス基板やソーダライムガラス基板などの安価なガラス基板に比べて安価であり、且つ、当該ガラス基板よりも屈折率が大きく、有機ＥＬ素子１１の発光層および陽極１２との屈折率差を小さくすることができる。したがって、ガラス基板の一表面側に有機ＥＬ素子１１を形成して当該ガラス基板の他表面側から光を取り出す場合に比べて、有機ＥＬ素子ユニット１の光取り出し効率を向上できる。

また、有機ＥＬ素子１１をプラスチックフィルム１０ではなく、ガラス基板に形成することも考えられるが、ガラス基板に有機ＥＬ素子１１を形成する場合には、当該ガラス基板において有機ＥＬ素子１１を形成する表面の表面粗さが小さくなるように高精度に研磨された素子形成用のガラス基板を用意する必要があり、コストが高くなる。なお、プラスチックフィルム１０の上記一表面の表面粗さについては、ＪＩＳＢ０６０１−２００１（ＩＳＯ４２８７−１９９７）で規定されている算術平均粗さＲａを、数ｎｍ以下にすることが好ましい。ここにおいて、プラスチックフィルム１０は、特に高精度な研磨を行わなくても、上記一表面の算術平均粗さＲａが数ｎｍ以下のものを低コストで得ることができる。

プラスチックフィルム１０は、平面視形状が矩形状に形成されている。そして、有機ＥＬ素子ユニット１は、プラスチックフィルム１０の上記一表面側に、陽極１２に電気的に接続された配線層１５（以下、第１の配線層１５と称する）が形成されるとともに、陰極１４に電気的に接続された配線層１７（以下、第２の配線層１７と称する）が形成されている。なお、プラスチックフィルム１０の平面視形状は、矩形状としてあるが、これに限らず、例えば、円形状、三角形状、五角形状、六角形状などでもよい。また、第１の配線層１５および第２の配線層１７それぞれの数や形状は特に限定するものではなく、数は単数でも複数でもよい。

有機ＥＬ素子ユニット１は、第１の配線層１５の材料を陽極１２と同じ材料とし、第１の配線層１５を陽極１２と同時に形成してある。しかして、異種材料により別々に形成する場合に比べて、製造プロセスの簡略化、材料コストの低減などによる低コスト化を図れる。また、第２の配線層１７の材料を陰極１４と同じ材料としてあり、第２の配線層１７を陰極１４と同時に形成してある。しかして、異種材料により別々に形成する場合に比べて、製造プロセスの簡略化、材料コストの低減などによる低コスト化を図れる。また、各配線層１５，１７は、単層構造に限らず、多層構造でもよい。

第１のカバー基板２は、第１のガラス基板として、例えば、無アルカリガラス基板を用いているが、これに限らず、例えば、青ソーダガラス基板などを用いてもよい。

また、第１のカバー基板２は、上記一面側に、第１の配線層１５に対応付けられた外部接続電極２５（以下、第１の外部接続電極２５と称する）と、第２の配線層１７に対応付けられた外部接続電極２７（以下、第２の外部接続電極２７と称する）が同一材料により同一厚さで形成されている。

第１のカバー基板２は、平面視形状を矩形状としてあるが、矩形状に限らず、これに限らず、例えば、有機ＥＬ素子ユニット１の平面形状に応じて適宜変更してもよく、円形状、三角形状、五角形状、六角形状などでもよい。

第１のカバー基板２の平面サイズは、有機ＥＬ素子ユニット１の平面サイズよりも大きなサイズに設定してあり、各外部接続電極２５，２７が封止部５の投影領域の内側で有機ＥＬ素子ユニット１の投影領域内に位置するようにしてある。ここで、第１の外部接続電極２５は、第１の配線層１５の投影領域内に形成されているが、少なくとも一部が第１の配線層１５の投影領域内に形成されていればよい。また、第２の外部接続電極２７は、第２の配線層１７の投影領域内に形成されているが、少なくとも一部が第２の配線層１７の投影領域内に形成されていればよい。各外部接続電極２５，２７は、スパッタ法や蒸着法などのドライプロセスで成膜することが好ましい。なお、各外部接続電極２５，２７の平面視形状は、正方形状としてあるが、これらの平面視形状は特に限定するものではなく、例えば、円形状でもよい。

スペーサ部４は、プラスチックフィルム１０の外周部に沿った枠状に形成することが好ましく、本実施形態では、矩形枠状に形成してある。スペーサ部４は、例えば、接着用フィルム、熱硬化樹脂、紫外線硬化樹脂、接着剤（例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂など）などにより構成することにより、プラスチックフィルム１０と第１のカバー基板２とを接合する接合部とすることができる。スペーサ部４を別途に、プラスチックフィルムやガラス基板などにより形成して、プラスチックフィルム１０および第１のカバー基板２に接合してもよい。また、スペーサ部４は、第１のカバー基板２に一体に形成してもよい。

第２のカバー基板３は、第２のガラス基板として、例えば、無アルカリガラス基板を用いているが、これに限らず、例えば、青ソーダガラス基板などを用いてもよい。ただし、第２のカバー基板３としては、第１のカバー基板２と熱膨張係数が同じ材料により形成されたものが好ましい。

第２のカバー基板３は、平面視形状を矩形状としてあるが、矩形状に限らず、これに限らず、例えば、有機ＥＬ素子ユニット１や第１のカバー基板２の平面形状に応じて適宜変更してもよく、円形状、三角形状、五角形状、六角形状などでもよい。

また、第２のカバー基板３の平面サイズを第１のカバー基板２の平面サイズよりもやや小さく設定してあるが、第１のカバー基板２と同じ平面サイズとしてもよく、この場合には、発光装置のより一層の小型化を図れる。

封止部５は、フリットガラスを用いて形成してある。ここで、発光装置の製造時には、第１のカバー基板２上に封止部５の基礎となるフリットガラスの成形品を配置し、第２のカバー基板３と第１のカバー基板２とでフリットガラスの成形品を挟みこんでから、当該成形品をレーザ光などにより加熱して第１のカバー基板２および第２のカバー基板３それぞれと接合すればよい。この場合、フリットガラスがレーザ光により加熱されやすいように適宜の不純物をフリットガラスに添加しておいてもよい。なお、加熱は、レーザ光に限らず、例えば、赤外線により行ってもよい。

封止部５は、フリットガラスのみを用いて形成する場合に限らず、例えば、合金からなる枠部材と、当該枠部材における第１のカバー基板２および第２のカバー基板３それぞれとの対向面に形成されたフリットガラスとを用いて形成してもよい。ここにおいて、枠部材の材料である合金としては、熱膨張係数が第１のカバー基板２および第２のカバー基板３の熱膨張係数に近いコバール（Kovar）を用いることが好ましいが、コバールに限らず、例えば、４２合金などを用いてもよい。コバールは、鉄にニッケル、コバルトを配合した合金であり、常温付近での熱膨張係数が、金属の中で低いものの一つで、無アルカリガラス、青ソーダガラス、硼珪酸ガラスなどの熱膨張係数に近い値を有している。コバールの成分比の一例は、重量％で、ニッケル：２９重量％、コバルト：１７重量％、シリコン：０．２重量％、マンガン：０．３重量％、鉄：５３．５重量％である。コバールの成分比は、特に限定するものではなく、コバールの熱膨張係数が、第１のカバー基板２および第２のカバー基板３の熱膨張係数に揃うように適宜成分比のものを採用すればよい。また、この場合のフリットガラスとしては、熱膨張係数を合金の熱膨張係数に揃えることができる材料を採用することが好ましい。ここで、合金がコバールの場合には、フリットガラスの材料として、コバールガラスを用いることが好ましい。また、封止部５の基礎となる部材の形成にあたっては、例えば、コバールなどの合金からなる板材の厚み方向の両面に、フリットガラスを所定パターン（本実施形態では、矩形枠状のパターン）となるように塗布し、乾燥、焼成後、プレス抜き加工を行うことにより、封止部５の基礎となる部材を形成することができる。

上述の説明から分かるように、本実施形態では、第１のカバー基板２と第２のカバー基板３と封止部５との線膨張係数を揃えてある。ここにおいて、熱膨張係数を揃えるとは、完全に一致させることに限らず、略同一であることを意味し、熱膨張係数差ができるだけ小さくなるように材料を選択することを趣旨としている。

ところで、本実施形態の発光装置は、上述のように、有機ＥＬ素子ユニット１が凹凸構造部１９を備え、凹凸構造部１９と第１のカバー基板２との間に空間６が存在している。しかして、有機ＥＬ素子１１の発光層から放射され第１のカバー基板２まで到達した光の反射ロスを低減でき、光取り出し効率の向上を図れる。なお、空間６の雰囲気は、不活性ガスとすることが好ましい。

ここにおいて、有機ＥＬ素子１１の発光層およびプラスチックフィルム１０それぞれの屈折率は、光が取り出される外部雰囲気である空気や不活性ガスの屈折率に比べて大きい。したがって、上述の凹凸構造部１９が設けられずにプラスチックフィルム１０と第１のカバー基板２との間の空間６の雰囲気が空気や不活性ガスとなっている場合には、プラスチックフィルム１０からなる第１の媒質と空気もしくは不活性ガスからなる第２の媒質との界面で全反射が生じ、全反射角以上の角度で当該界面に入射する光は反射される。そして、第１の媒質と第２の媒質との界面で反射された光が有機ＥＬ層１３またはプラスチックフィルム１０内部において多重反射し、外部に取り出されずに減衰するので、光取出し効率が低下する。また、第１の媒質と第２の媒質との界面に全反射角未満の角度で入射した光についても、フレネル反射が発生するため、さらに光取り出し効率が低下する。

これに対して、本実施形態では、プラスチックフィルム１０の上記他表面側に凹凸構造部１９を設けてあるので、有機ＥＬ素子ユニット１の外部への光取り出し効率を向上させることができる。

凹凸構造部１９は、多数の突起１９ａがプラスチックフィルム１０の上記一表面に平行な２次元面内で周期的に配列された２次元周期構造を有している。図１に示した例では、突起１９ａを四角錐状の形状としてあるが、突起１９ａの形状は、四角錐状以外の錐状（例えば、三角錐状、六角錐状、円錐状など）でもよいし、半球状でもよいし、これら以外の形状でもよい。

ここで、当該２次元周期構造の周期Ｐは、発光層で発光する光の波長が３００〜８００ｎｍの範囲内にある場合、媒質内の波長をλ（真空中の波長を媒質の屈折率で除した値）とすれば、波長λの１／４〜１０倍の範囲で適宜設定することが望ましい。

周期Ｐを例えば５λ〜１０λの範囲で設定した場合には、幾何光学的な効果、つまり、入射角が全反射角未満となる表面の広面積化により、光取り出し効率が向上する。また、周期Ｐを例えばλ〜５λの範囲で設定した場合には、回折光による全反射角以上の光を取り出す作用により、光の取り出し効率が向上する。また、周期Ｐをλ／４〜λの範囲で設定した場合には、凹凸構造部１９付近の有効屈折率がプラスチックフィルム１０の上記一表面からの距離が大きくなるにつれて徐々に低下することとなり、プラスチックフィルム１０と空間７０との間に、凹凸構造部１９の媒質の屈折率と空間６の媒質の屈折率との中間の屈折率を有する薄膜層を介在させるのと同等となり、フレネル反射を低減させることが可能となる。要するに、周期Ｐをλ／４〜１０λの範囲で設定すれば、反射（全反射あるいはフレネル反射）を抑制することができ、有機ＥＬ素子ユニット１の光取り出し効率が向上する。ただし、幾何光学的な効果による光取り出し効率の向上を図る際の周期Ｐの上限としては、１０００λまで適用可能である。また、凹凸構造部１９は、必ずしも２次元周期構造などの周期構造を有している必要はなく、凹凸のサイズがランダムな凹凸構造や周期性のない凹凸構造でも光取り出し効率の向上を図れる。なお、異なるサイズの凹凸構造が混在する場合（例えば、周期Ｐが１λの凹凸構造と５λ以上の凹凸構造とが混在する場合）には、その中で凹凸構造部１９における占有率の最も大きい凹凸構造の光取り出し効果が支配的になる。

凹凸構造部１９は、プリズムシート（例えば、株式会社きもと製のライトアップ（登録商標）ＧＭ３のような光拡散フィルムなど）により構成してあるが、これに限るものではない。例えば、プラスチックフィルム１０の上記他表面に凹凸構造部１９をインプリント法（ナノインプリント法）により形成してもよい。なお、インプリント法は、熱インプリント法（熱ナノインプリント法）に限らず、光インプリント法（光ナノインプリント法）を採用してもよい。

凹凸構造部１９については、表面に傷が付くのを防止するためのハードコートを施すか、あるいは、硬度が十分に高いプリズムシートを用いるか、あるいは、硬化後の硬度が十分に高い透明材料を用いることが望ましい。ハードコートを施すためのハードコート剤としては、例えば、東洋インキ製のＴＹＺシリーズ（〔平成２１年１２月２２日検索〕、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.toyoink.co.jp/products/lioduras/index.html＞）などの高屈折率タイプ（屈折率が１．６３〜１．７４程度）のハードコート剤を採用することができる。なお、ＴＹＺシリーズは、エポキシ樹脂などにフィラーとしてジルコニアを混入させた紫外線硬化型のハードコート剤である。

本実施形態の発光装置は、凹凸構造部１９の表面と第１のカバー基板２との間に空間６が存在することが重要である。仮に、凹凸構造部１９の表面の全面が、当該凹凸構造部１９と第１のカバー基板２との界面であるとすると、第１のカバー基板２と外部の空気との屈折率界面が存在するため、当該屈折率界面で再び全反射が生じる。これに対して、本実施形態では、有機ＥＬ素子１１の光を一旦、空間６へ取り出すことができるので、空間６の不活性ガスと第１のカバー基板２との界面、第１のカバー基板２と外部の空気との界面で全反射ロスが生じなくなる。

また、上述の貫通配線８５，８７の材料としては、例えば、銅、金、ニッケル、導電性ペーストなどを採用すればよい。また、外部接続電極２５，２７の材料としては、例えば、金などを採用すればよい。なお、外部接続電極２５，２７は、単層構造に限らず、多層構造でもよい。

ここにおいて、本実施形態の発光装置では、例えば、プラスチックフィルム１０として、貫通配線８５，８７それぞれの一部を構成可能な複数のビア（導体部）があらかじめ形成されているものを用いるようにすればよい。この場合、発光装置の製造にあたっては、まず、プラスチックフィルム１０の上記一表面側に、陽極１２、有機ＥＬ層１３、陰極１４を順次形成することによって、有機ＥＬ素子１１を備えた有機ＥＬ素子ユニット１を形成するとともに、陽極１２および陰極１４それぞれをプラスチックフィルム１０の互いに異なるビアと電気的に接続する。その一方で、第１のカバー基板２の元である第１のガラス基板とスペーサ部４とで構成される構造体（スペーサ部４は、第１のガラス基板に一体形成されたものでも、第１のガラス基板に固着したものでもよい）において貫通配線８５，８７それぞれに対応する各部位に貫通孔を形成する。そして、第１のガラス基板とスペーサ部４とで構成される構造体の各貫通孔と有機ＥＬ素子ユニット１の各ビアとを位置合わせして有機ＥＬ素子ユニット１のプラスチックフィルム１０とスペーサ部４とを固着する。その後、めっき法により、各貫通孔それぞれにビアとともに貫通配線８５，８７を構成する金属部を埋め込むことによって、貫通配線８５，８７を形成し、更にその後、外部接続電極２５，２７を形成することにより、第１のカバー基板２を完成させる。そして、第１のカバー基板２と第２のカバー基板３とを封止部５を介して接合すればよい。

また、本実施形態の発光装置は、有機ＥＬ素子ユニット１と第２のカバー基板３と封止部６とで囲まれた空間に、不活性ガスに比べて熱伝導率の高い液体からなる封止用の媒体（例えば、シリコーンオイル、パラフィンオイルなど）７を封入してある。しかして、外部からの有機ＥＬ素子１１への水分やガスの到達をより確実に防止することができ、信頼性が向上する。なお、媒体７を封入するために、第２のカバー基板３には、媒体７の注入孔（図示せず）と、空気抜き孔（図示せず）とが形成されている。注入孔および空気抜き孔は、上記空間に媒体７を封入した後に接着剤などにより封止すればよい。

ここにおいて、本実施形態の発光装置では、プラスチックフィルム１１の周部および側縁を全周に亘って封止材料（例えば、シリコーン樹脂など）からなる被覆部（図示せず）により覆うようにすれば、プラスチックフィルム１１と第１のカバー基板２との間の空間６へ媒体７が漏れるのを防止することが可能となる。なお、有機ＥＬ素子ユニット１と第２のカバー基板３と封止部６とで囲まれた空間に、必ずしも媒体７を封入する必要はなく、当該空間を不活性ガス雰囲気や真空雰囲気としてもよい。この場合、上述の注入孔および空気抜き孔が不要となることは勿論である。

以上説明した本実施形態の発光装置では、第１のガラス基板を用いて形成されて有機ＥＬ素子ユニット１におけるプラスチックフィルム１０の上記他表面側に配置された第１のカバー基板２と、第２のガラス基板を用いて形成されて有機ＥＬ素子ユニット１の有機ＥＬ素子１１側に配置され有機ＥＬ素子ユニット１を覆うように第１のカバー基板２にフリットガラスにより気密的に接合された第２のカバー基板３とを備えているので、耐湿性を高めることができて、より一層の長寿命化を図れる。

また、本実施形態の発光装置は、有機ＥＬ素子ユニット１の周部と第１のカバー基板２との間に介在する枠状のスペーサ部４を備え、有機ＥＬ素子ユニット１が、プラスチックフィルム１０の上記他表面側に設けられ有機ＥＬ素子１１から放射された光の上記他表面での反射を抑制する凹凸構造部１９を備え、凹凸構造部１９の表面と第１のカバー基板２との間に空間６が存在しているので、有機ＥＬ素子１１の発光層から放射されパッケージ用基板５０まで到達した光の反射ロスを低減でき、光取り出し効率の向上を図れる。

また、本実施形態の発光装置は、第１のカバー基板２の上記一面側における有機ＥＬ素子ユニット１の投影領域内に、各配線層１５，１７それぞれに電気的に接続される複数の外部接続電極２５，２７を有し、第１のカバー基板２の厚み方向において重なる外部接続電極２５，２７と配線層１５，１７とが、第１のカバー基板２とスペーサ部４とプラスチックフィルム１０との積層体の厚み方向に貫設された貫通配線８５，８７を介して電気的に接続されているので、発光装置の光取り出し面側から、各外部接続電極２５，２７へ電線などを接続する（外部接続する）ことが可能となり、特許文献１に記載の発光装置に比べて、電線の接続が容易になる。また、有機ＥＬ素子ユニット１の投影領域内に各外部接続電極１５，２７があるので、投影領域の外側にある場合に比べて、発光装置の小型化を図れ、第２のカバー基板２の上記一面における非発光部の面積を低減できる。

しかして、本実施形態の発光装置では、光取り出し面側からの外部接続が容易で、且つ、光取り出し効率の低下を抑制しつつ、より一層の長寿命化を図れる。

また、本実施形態の発光装置では、有機ＥＬ素子ユニット１と第２のカバー基板３との間に、不活性ガスに比べて熱伝導率が高い液体からなり有機ＥＬ素子１１を封止する媒体７が介在しているので、有機ＥＬ素子１１で発生した熱を、媒体７を介して効率よく放熱させることが可能となるから、有機ＥＬ素子１１の温度上昇を抑制することができて長寿命化を図れ、しかも、有機ＥＬ素子１１へ流す電流を大きくできて高輝度化を図れる。また、本実施形態の発光装置では、第１のカバー基板２側に有機ＥＬ素子１１への給電用の貫通配線８５，８７が形成されており、第２のカバー基板３には、有機ＥＬ素子１１への給電路を形成してないので、有機ＥＬ素子１１への給電時に貫通配線８５，８７で発生するジュール熱が第２のカバー基板３へ直接影響せず、有機ＥＬ素子１１と第２のカバー基板３との温度差を大きくすることが可能となるから、有機ＥＬ素子１１で発生した熱をより効率良く放熱させることが可能となる。

ところで、本実施形態の発光装置では、有機ＥＬ素子１１から放射された光が第１のカバー基板２を透過する際にフレネル反射による損失（フレネルロス）が生じる。したがって、本実施形態の発光装置では、光が第１のカバー基板２を透過する際のフレネルロスを低減することが望ましい。フレネルロスを抑制する手段としては、例えば、第１のカバー基板２の上記一面と他面との少なくとも一方に、単層もしくは多層の誘電体膜からなるアンチリフレクションコート（anti-reflection coat：以下、ＡＲ膜と略称する）を設けることが考えられる。ここにおいて、ＡＲ膜を例えば屈折率ｎが１．３８のフッ化マグネシウム膜により構成する場合には、設計波長λ_０を５５０ｎｍとすれば、ＡＲ膜の厚さをλ_０／４ｎ＝５５０／（４×１．３８）＝９９．６ｎｍとすればよい。同様に、ＡＲ膜を例えば屈折率ｎが１．５８の酸化アルミニウム膜により構成する場合には、設計波長λ_０を５５０ｎｍとすれば、ＡＲ膜の厚さをλ_０／４ｎ＝５５０／（４×１．５８）＝８７．０ｎｍとすればよい。また、ＡＲ膜は、厚さが９９．６ｎｍのフッ化マグネシウム膜と厚さが８７．０ｎｍの酸化アルミニウム膜との積層膜（２層ＡＲ膜）としてもよい。なお、誘電体膜の材料は、フッ化マグネシウムや酸化アルミニウム以外の材料を採用してもよい。

本実施形態の発光装置では、第１のカバー基板２の上記一面と上記他面との少なくとも一方、好ましくは両方にＡＲ膜を設けることにより、フレネルロスを低減でき、光取り出し効率の向上を図れる。

また、フレネルロスを抑制する他の手段としては、第１のカバー基板２の上記一面と上記他面との少なくとも一方に、モスアイ（蛾の目）構造を設けることが考えられる。モスアイ構造は、先細り状の微細突起が２次元アレイ状に配列されて２次元周期構造を有しており、多数の微細突起と隣り合う微細突起間に入り込んだ媒質（例えば、空気、不活性ガス）とで反射防止部が構成されることとなる。ここにおいて、第１のカバー基板２をナノインプリント法により加工してモスアイ構造を形成した場合には、微細突起の屈折率が第１のカバー基板２の屈折率と同じとなる。この場合、反射防止部の有効屈折率は、当該反射防止部の厚さ方向において第２のカバー基板２の屈折率（＝１．５１）と媒質の屈折率（＝１）との間で連続的に変化し、フレネルロスの原因となる屈折率界面がなくなった状態が擬似的に得られる。したがって、モスアイ構造では、ＡＲ膜に比べて、波長や入射角に対する依存性を小さくでき、かつ、反射率も小さくすることができる。

モスアイ構造における微細突起の高さおよび微細突起の周期は、例えば、それぞれ２００ｎｍ、１００ｎｍに設定すればよいが、これらの数値は一例であり、特に限定するものではない。

上述のモスアイ構造は、例えば、ナノインプリント法により形成することができるが、ナノプリント法以外の方法（例えば、レーザ加工技術）で形成してもよい。また、モスアイ構造は、例えば、三菱レイヨン株式会社製のモスアイ型無反射フィルムにより構成してもよい。

（実施形態２）
本実施形態の発光装置の基本構成は実施形態１と略同じであり、図２に示すように、第１のカバー基板２と第２のカバー基板３との周部同士が当接しており、第１のカバー基板２の外周縁２ａと第２のカバー基板３の外周縁３ａとに跨って形成され両外周縁２ａ，３ａどうしの境界を全周に亘って封止したフリットガラスからなる封止部５により第１のカバー基板２と第２のカバー基板３とが気密的に接合されている点が相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態の発光装置では、第１のカバー基板２と第２のカバー基板３との周部同士が当接しているので、有機ＥＬ素子１の厚み方向における有機ＥＬ素子１１と第２のカバー基板３との距離の精度を高めることができ、製品ごとの放熱特性のばらつきを低減することが可能となる。また、本実施形態では、第１のカバー基板２の外周縁２ａと第２のカバー基板３の外周縁３ａとに跨って形成され両外周縁２ａ，３ａどうしの境界を全周に亘って封止したフリットガラスからなる封止部５により第１のカバー基板２と第２のカバー基板３とが気密的に接合されているので、実施形態１のように第１のカバー基板２と第２のカバー基板３との周部どうしを封止部５により接合する場合に比べて、平面視における封止部５の幅を狭くすることができ、パッケージの小型化が可能となる。

１有機ＥＬ素子ユニット
２第１のカバー基板
２ａ外周縁
３第２のカバー基板
３ａ外周縁
４スペーサ部
５封止部
６空間
７媒体
１０プラスチックフィルム
１１有機ＥＬ素子
１２陽極（電極）
１３有機ＥＬ層
１４陰極（電極）
１５配線層
１７配線層
１９凹凸構造部
２５外部接続電極
２７外部接続電極
８５貫通配線
８７貫通配線

Claims

厚み方向に離間した一対の電極間に発光層を有する有機ＥＬ素子および前記有機ＥＬ素子の前記各電極それぞれに電気的に接続された配線層が透明なプラスチックフィルムの一表面側に形成された有機ＥＬ素子ユニットと、第１のガラス基板を用いて形成されて前記有機ＥＬ素子ユニットにおける前記プラスチックフィルムの他表面側に配置された第１のカバー基板と、第２のガラス基板を用いて形成されて前記有機ＥＬ素子ユニットの前記有機ＥＬ素子側に配置され前記有機ＥＬ素子ユニットを覆うように前記第１のカバー基板にフリットガラスにより気密的に接合された第２のカバー基板と、前記有機ＥＬ素子ユニットの周部と前記第１のカバー基板との間に介在する枠状のスペーサ部とを備え、有機ＥＬ素子ユニットが、前記プラスチックフィルムの他表面側に設けられ前記有機ＥＬ素子から放射された光の前記他表面での反射を抑制する凹凸構造部を備え、前記凹凸構造部の表面と前記第１のカバー基板との間に空間が存在し、前記第１のカバー基板は、前記有機ＥＬ素子ユニット側とは反対の一面側における前記有機ＥＬ素子ユニットの投影領域内に、前記各配線層それぞれに電気的に接続される複数の外部接続電極を有し、前記第１のカバー基板の厚み方向において重なる前記外部接続電極と前記配線層とが、前記第１のカバー基板と前記スペーサ部と前記プラスチックフィルムとの積層体の厚み方向に貫設された貫通配線を介して電気的に接続されてなることを特徴とする発光装置。
前記第１のカバー基板と前記第２のカバー基板との周部同士が当接しており、前記第１のカバー基板の外周縁と前記第２のカバー基板の外周縁とに跨って形成され前記両外周縁どうしの境界を全周に亘って封止した前記フリットガラスからなる封止部により前記第１のカバー基板と前記第２のカバー基板とが気密的に接合されてなることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
前記有機ＥＬ素子ユニットと前記第２のカバー基板との間に、不活性ガスに比べて熱伝導率が高い液体からなり前記有機ＥＬ素子を封止する媒体を介在させてなることを特徴とする請求項１または請求項２記載の発光装置。