JP2012216514A - 発光装置、及び発光装置の作製方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】発光部の大面積化に適した発光装置を提供する。また、上部電極の抵抗に起因する電位降下が抑制された発光装置を提供する。また、信頼性の高い発光装置を提供する。
【解決手段】対向基板側に配線を形成し、これと基板上に形成したＥＬ素子の上部電極とを物理的に接触させるように封止することにより、当該上部電極の導電性を補助する補助配線とすることが出来る。このような補助配線を用いることにより、大面積の発光領域を有する発光装置であっても、上部電極の抵抗に起因する電位降下が抑制される。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機ＥＬ素子が適用された発光装置とその作製方法に関する。
有機ＥＬ素子の研究開発が盛んに行われている。有機ＥＬ素子の基本的な構成は、一対の電極の間に発光性の有機化合物を含む層を挟んだものである。この素子に電圧を印加することにより、発光性の有機化合物から発光を得ることができる。
有機ＥＬ素子は膜状に形成することが可能であるため大面積の素子を容易に形成することができ、照明等に応用できる面光源としての利用価値も高い。
例えば、特許文献１には、有機ＥＬ素子を用いた照明器具が開示されている。
また、有機ＥＬ素子には、基板側に光を取り出す下面発光型と、基板表面側に光を取り出す上面発光型、または基板側と基板表面側の両面から光を取り出す両面発光型とがある。
特開２００９−１３０１３２号公報
ところで、有機ＥＬ素子（以下、ＥＬ素子、又は発光素子とも呼ぶ）を照明装置に適用する場合、発光部の面積が広くなると、ＥＬ素子の上部電極、下部電極の抵抗に起因する電位降下が著しくなる傾向にある。当該電位降下が著しい場合、輝度の勾配が視認されてしまう問題がある。このような問題を回避するため、上部電極や下部電極に抵抗率の低い材料で形成された補助としての電極（補助電極、又は補助配線とも呼ぶ）を設ける必要がある。
特に、光取り出し側に透明電極として用いられる光透過性を有する材料は、比較的抵抗が高いため、補助電極を設ける必要性が高い。しかしながら、特に基板の表面側から発光を得る上面発光型（両面発光型も含む）の場合、ＥＬ素子を形成した後に補助電極のパターンを形成する必要があるため、ＥＬ素子にダメージが加わる場合がある。例えば、補助電極となる導電膜をスパッタリング法で形成する場合には、熱的、物理的なダメージが懸念される。また、当該導電膜をフォトリソグラフィ法などにより加工する際にも、光や熱によるダメージや、レジストの除去時に用いる有機溶媒などによるＥＬ素子の溶解などの問題が挙げられる。
本発明は、このような技術的背景のもとでなされたものである。したがって、その目的は、発光部の大面積化に適した発光装置を提供することを課題の一とする。また、上部電極の抵抗に起因する電位降下が抑制された発光装置を提供することを課題の一とする。また、信頼性の高い発光装置を提供することを課題の一とする。
本発明は、上記課題の少なくとも一を解決するものである。
本発明の一態様は、絶縁表面上に下部電極層と、少なくとも発光性の有機化合物を含む層と、上部電極層とが順に積層された発光素子を備える第１の基板と、補助配線を一表面に備える第２の基板と、を有し、第１の基板と第２の基板とは、上部電極層と補助配線とが電気的に接続するように対向して設けられた、発光装置である。
このように、対向基板（第２の基板）側に配線を形成し、これと基板（第１の基板）上に形成したＥＬ素子の上部電極とを物理的に接触させることにより、当該上部電極の導電性を補助する補助配線とすることが出来る。このような構成とすることにより、大面積の発光装置であっても、上部電極の抵抗に起因する電位降下が抑制され、信頼性の高い発光装置とすることが出来る。
また、本発明の他の一態様は、上述の発光装置において、上記補助配線は、Ｃｕを含む。
対向基板に設ける配線としてＣｕを含む材料を用いることにより、上部電極の導電性をより効果的に補助することが出来る。
また、本発明の他の一態様は、上述の発光装置において、上記第１の基板は、表面が絶縁処理された金属、又は合金からなる。
このようにＥＬ素子を設ける基板として、表面が絶縁処理された金属基板を用いることにより、発光装置を駆動する際に発生する熱を効果的に放出することができ、信頼性の高い発光装置とすることが出来る。
また、本発明の一態様の発光装置の作製方法は、基板（第１の基板）の一表面上に下部電極層と発光性の有機化合物を含む層と上部電極層とが順に積層された発光素子を形成する工程と、対向基板（第２の基板）上に補助配線を形成する工程と、第１の基板と第２の基板とを、上部電極層と補助配線とが電気的に接続するように貼り合わせる工程と、を有する。
このような作製方法により作製された発光装置は、上部電極の抵抗に起因する電位降下が抑制され、信頼性の高い発光装置とすることができる。また、上部電極の導電性を補助する補助配線を対向基板に設けることにより、ＥＬ素子への補助配線形成時のダメージを排除することができるため、信頼性の高い発光装置とすることができる。
また、本発明の他の一態様の発光装置の作製方法は、基板（第１の基板）の一表面上に下部電極層と発光性の有機化合物を含む層と上部電極層とが順に積層された発光素子を形成する工程と、下部電極層と上部電極層との間に電圧を印加して、発光素子内の不良箇所の位置を特定し、不良箇所にレーザ光を照射して、不良箇所を修復する工程と、対向基板（第２の基板）上に補助配線を形成する工程と、不良箇所が修復された発光素子を有する第１の基板と第２の基板とを、上部電極層と補助配線とが電気的に接続するように貼り合わせる工程と、を有する。
対向基板側に補助配線を設け、これとＥＬ素子の上部電極とを接するように基板と対向基板とを貼り合わせることにより、上部電極の抵抗に起因する電位降下が抑制され、信頼性の高い発光装置とすることができる。また、上部電極の導電性を補助する補助配線は対向基板に設けるため、ＥＬ素子への補助配線形成時のダメージを排除することができるため、信頼性の高い発光装置を作製することができる。
また、上記のように、発光素子（ＥＬ素子とも呼ぶ）が形成された基板（第１の基板）と、対向基板（第２の基板）とを貼り合わせる前に、ＥＬ素子の上部電極層と下部電極層との間に電圧を印加してＥＬ素子を発光させることにより、不良箇所を事前に特定することができる。さらに、ＥＬ素子を形成した直後に当該不良箇所に対してレーザ光の照射を行い、当該不良箇所を修復することにより、当該ＥＬ素子上に構造物を設ける場合であっても、当該構造物の影響を受けることなくＥＬ素子の発光不良箇所を容易に特定し、修復することができるため、信頼性の高い発光装置とすることができる。また、このような不良箇所の特定や修復工程を含む発光装置の作製方法は、発光部の面積が大きい場合においても容易に適用可能であるため、発光部の大面積化に適している。
また、本発明の他の一態様の発光装置の作製方法は、上記発光装置の作製方法において、第２の基板に、発光素子からの発光を拡散し、且つその可視光に対する焦点面が発光素子と交差しない構造物を設ける工程を有することを特徴とする。
さらに対向基板にＥＬ素子からの発光を拡散する構造物を設けることにより、上述のレーザ光の照射によって修復された発光しない領域は、当該構造物によって拡散される他の正常な領域からの発光によって目立たなくすることができる。
対向基板に設けるＥＬ素子からの発光を拡散する構造物は、対向基板側から見たときに当該構造物による可視光に対する焦点面とＥＬ素子（又はＥＬ素子内の修復箇所）とが交差しないようにすると、ＥＬ素子を発光させて対向基板側から見たときに当該修復箇所に結像することなく、より効果的に目立たなくできるため好ましい。特に、ＥＬ素子からの発光を拡散する構造物として、異なる形状の二種類のマイクロレンズアレイを重ねた構成を用いると、その焦点面をＥＬ素子よりも十分に離すことができ、当該修復箇所の発光しない領域をより目立たなくすることが可能となる。
また、本発明の一態様の発光装置の作製方法は、上記下部電極層と上部電極層との間に電圧を印加して、発光素子内の不良箇所の位置を特定する際に、可視光、又は赤外光を観測して不良箇所を特定することを特徴とする。
ＥＬ素子の発光不良は、局所的に発光強度（輝度ともいう）が高い、又は輝度が低い、若しくは発光しない領域が発生する現象を含む場合がある。従って、可視光領域の波長の光の強度を測定することにより、不良箇所を特定することができる。また、発光強度に差は見られないものの、他の正常な領域よりも流れる電流が高く発熱が大きいような潜在的な不良箇所については、赤外光を観測することにより、その発熱箇所、つまり潜在的な不良箇所を事前に検出することが可能となる。
また、本発明の一態様の発光装置の作製方法は、上記第１の基板と第２の基板とを貼り合わせるよりも前に、下部電極層と上部電極層との間に電圧を印加し、下部電極層と上部電極層との間に流れる電流と、想定される電流とを比較して不良の有無を検出する工程を有する。
ＥＬ素子の上下電極のショート、またはショートまでは至らないがＥＬ層が薄いなどの潜在的な不良は、上下電極間に電圧を印加した際に流れる電流の増大として現れる。したがって、上下電極間に流れる電流値と、想定される正常時の電流値とを比較することにより、ＥＬ素子内部にショート箇所、または潜在的な不良箇所が存在するか否かを事前に判断することが可能となる。
また、本発明の一態様の発光装置の作製方法は、表面が絶縁処理された金属、又は合金をからなる基板を上記第１の基板に用いることを特徴とする。
このようにＥＬ素子を設ける基板として、表面が絶縁処理された金属基板を用いることにより、発光装置を駆動する際に発生する熱を効果的に放出することができ、信頼性の高い発光装置とすることができる。
なお、本明細書において、ＥＬ層とは発光素子の一対の電極間に設けられ、少なくとも発光性の有機化合物を含む層（発光層とも呼ぶ）、又は発光層を含む積層体を示すものとする。
本発明によれば、発光部の大面積化に適した発光装置を提供できる。また、上部電極の抵抗に起因する電位降下が抑制された発光装置を提供できる。また、信頼性の高い発光装置を提供できる。
本発明の一態様の、発光装置を説明する図。 本発明の一態様の、発光装置を説明する図。 本発明の一態様の、発光装置を説明する図。 本発明の一態様の、発光装置の作製方法を説明する図。 本発明の一態様の、発光装置の作製方法を説明する図。 本発明の一態様の、発光素子の構成を説明する図。 本発明の一態様の、照明装置を説明する図。 本発明の一態様の、発光装置を説明する図。 本発明の一態様の、発光装置の作製方法を説明する図。 本発明の一態様の、発光装置の作製方法を説明する図。 本発明の一態様の、発光装置の作製方法を説明する図。 本発明の一態様の、発光装置における発光不良の修復工程を説明する図。
実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。
なお、本明細書で説明する各図において、各構成の大きさ、層の厚さ、または領域は、明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の発光装置の構成について、図１乃至図３を用いて説明する。
＜構成例＞
本実施の形態で例示する発光装置１００は、ＥＬ素子が設けられた基板とは反対側に光を射出する上面発光型の発光装置である。
図１（Ａ）は本実施の形態で例示する発光装置１００の上面概略図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）中に明示した切断線Ａ−Ａ’における断面の断面概略図である。なお、明瞭化のため図１（Ａ）には、後に説明する上部電極層１０７、レンズアレイ１２５及びレンズアレイ１２７等は明示していない。
まず、発光装置１００の概要について説明する。発光装置１００は、基板１０１と、対向基板１２１との間に、下部電極層１０３、ＥＬ層１０５及び上部電極層１０７が積層されたＥＬ発光素子（ＥＬ素子）を有する発光装置である。
また、発光装置１００は、基板１０１上に主配線１０２ａ及び１０２ｂと、平坦化膜１０９と、平坦化膜１０９上に下部電極層１０３、ＥＬ層１０５及び上部電極層１０７を有する。また、対向基板１２１は、レンズアレイ１２５及び１２７が設けられている。また、基板１０１と対向基板１２１とは、その外周をシール材１１３によって封止されており、シール材１１３より内側の領域に封止材１１１を有する。
また、対向基板１２１の基板１０１と対向する表面に補助配線１２３を有し、上部電極層１０７と接している。また、下部電極層１０３と重ならない領域には接続体１１５が設けられ、補助配線１２３と上部電極層１０７とは当該接続体１１５を介して電気的に接続されている。
次に発光装置１００の各構成について詳細に説明する。
基板１０１は絶縁表面を有し、発光装置１００の作製工程にかかる熱に耐えうる材料を用いることができる。また、基板１０１として、熱伝導性の高い材料、例えば金属又は合金からなる基板の表面が絶縁処理されたものを用いると、発光装置１００を駆動させたときに発生する熱を効果的に放出させることが出来るため好ましい。例えば、金属基板上にＣＶＤ法、スパッタリング法などにより絶縁膜を形成したものや、金属表面を陽極酸化法などにより絶縁処理したものを用いることができる。金属基板の表面を絶縁処理することにより、発光装置１００の外部の雰囲気によって金属基板が腐食することを抑制することができ、信頼性の高い発光装置とすることができる。
本実施の形態では基板１０１として、アルミニウムからなる金属基板の表面を、陽極酸化法により酸化させ、酸化アルミニウムを形成した（アルマイト処理ともいう）基板を用いる。
基板１０１上に形成される主配線１０２ａは、ＥＬ素子の上部電極層１０７と、平坦化膜１０９に設けられたコンタクトホールを介して電気的に接続される。また、基板１０１上に形成される主配線１０２ｂは、ＥＬ素子の下部電極層１０３と、平坦化膜１０９に設けられたコンタクトホールを介して電気的に接続される。また、主配線１０２ａ及び１０２ｂは、それぞれ対向基板１２１と重なる領域よりも外側に引き出されており、ＡＣ−ＤＣコンバータに接続することが出来る。ＡＣ−ＤＣコンバータによって、家庭用電源など外部電源からの交流電圧が、発光装置１００を駆動するための適切な電圧に調整された直流電圧に変換される。
主配線１０２ａ及び１０２ｂは、低抵抗な導電性を有していることが好ましい。例えばめっき法などにより形成された比較的膜厚の厚い導電膜を用いることができる。また、スクリーン印刷などの印刷法により主配線１０２ａ及び１０２ｂを形成すると、工程数を削減できると共に、低抵抗な配線を形成できるため好ましい。
平坦化膜１０９は、主配線１０２ａ及び１０２ｂ上に形成される。また、平坦化膜１０９は主配線１０２ａに達するコンタクトホール及び１０２ｂに達するコンタクトホールを有する。ここで、例えば基板１０１として、金属基板表面を絶縁化させたものを用いた場合に、当該絶縁表面にピンホールや凹凸部を有する場合がある。したがって、当該平坦化膜１０９を基板１０１上に設けることにより、これらピンホールや凹凸部を当該平坦化膜１０９で覆うことが出来るため有効である。また、主配線１０２ａ及び１０２ｂを印刷法などにより形成した場合であっても、その表面の凹凸形状を当該平坦化膜１０９で覆い、当該主配線１０２ａ及び１０２ｂ上の当該平坦化膜１０９の上面を平坦化することが出来るため、当該主配線１０２ａ及び１０２ｂ上にもＥＬ素子を形成することが可能となり、発光面積を大きくすることができる。
ＥＬ素子を構成する下部電極層１０３は、平坦化膜１０９に設けられたコンタクトホールを介して、主配線１０２ｂと電気的に接続する。また、下部電極層１０３を覆うようにＥＬ層１０５が形成されている。さらに、ＥＬ層１０５を覆うように上部電極層１０７が形成され、当該上部電極層１０７は、平坦化膜１０９に設けられたコンタクトホールを介して、主配線１０２ａと電気的に接続している。
本実施の形態で例示する発光装置１００が有するＥＬ素子は、基板表面側に光を射出する上面発光型のＥＬ素子である。したがって、上部電極層１０７には、ＥＬ層１０５の発光に対して透光性を有する材料を用いる。また、下部電極層１０３の表面には、当該発光を反射する材料を用いる。
したがって、発光装置１００は、対向基板１２１よりも外側に引き出された主配線１０２ａ及び１０２ｂに電圧を印加することにより、基板１０１の表面側から発光を得ることが出来る。
対向基板１２１は、ＥＬ素子の発光に対して透光性を有する材料を用いることができる。例えば、対向基板１２１に、２５μｍ乃至１００μｍの厚さを有する、極薄のガラス基板などを用いることができる。このようなガラス基板は極めて軽量で、且つ外部からの水などの不純物の浸入を排除することが出来るのに加えて曲げることが可能なため、発光装置１００を湾曲させて使用することができ、軽量で、信頼性が高く、且つフレキシブルな発光装置１００とすることが可能となる。
対向基板１２１の、基板１０１に対向する表面には、補助配線１２３が複数設けられる。補助配線１２３は、低抵抗な導電性を有していることが好ましい。特に補助配線１２３に用いる導電性材料として銅を用いると配線抵抗を低減できるため好ましい。また、補助配線１２３に用いる導電性材料としてアルミニウムを用いる場合、ＥＬ素子の上部電極層１０７の材質によっては、補助配線１２３と上部電極層１０７の界面で反応が起こり、接触抵抗が増大してしまう場合があるため、補助配線１２３の上部電極層１０７と接触する表面をチタンなどの高融点材料からなる薄膜で被覆しておくことが好ましい。
また、補助配線１２３はＥＬ素子の光射出側に設けられるため、できるだけ配線幅を細く形成することが好ましい。配線幅が小さいほど、光を取り出すことの出来る面積を大きくすることが出来る。配線幅は、配線の抵抗と発光面積とを考慮して、適宜設定すればよい。
なお、本実施の形態では、補助配線１２３を一方向に並列に配置する構成としたが、配置方法はこれに限られず、格子状に配置しても良い。また、それぞれの補助配線１２３は必ずしも発光素子を横断するような長い形状を有していなくともよく、適当な長さに区切られた形状やドット形状として、必要な位置に配置する構成としても良い。
基板１０１と、対向基板１２１とは、その外周部においてシール材１１３によって封止されている。シール材１１３は、水などの不純物が透過しない材料を用いることが好ましい。また、シール材１１３に乾燥剤を含有させていても良い。
また基板１０１と対向基板１２１の間に封止材１１１を有する。封止材１１１には、水などの不純物を極力含まない材料を用いることが好ましい。ここで、封止材１１１に用いる材料は、その屈折率が上部電極層１０７よりも高く、また対向基板１２１よりも低く調整されていることが好ましい。このように屈折率を調整することにより、ＥＬ層１０５からの発光の、上部電極層１０７と封止材１１１との界面、又は封止材１１１と対向基板１２１との界面における全反射が抑制され、発光の取り出し効率を向上させることが出来る。
ここで、上部電極層１０７において、下部電極層１０３に重ならない領域では、その表面の高さが低くなってしまうことにより、対向基板１２１に設けられた補助配線１２３と接触することが出来ない場合がある。その場合、接続体１１５を当該領域の上部電極層１０７上に接して設けることにより、当該接続体１１５を介して上部電極層１０７と補助配線１２３とを電気的に接続することができ、上部電極層１０７の導電性を補助することができる。
接続体１１５としては、上部電極層１０７と、補助配線１２３とを電気的に接続する材料を用いることができる。例えば、銀や銅などの導電性粒子を含む導電性ペーストをスクリーン印刷法などの印刷法によって形成した後、焼成を行って導電性の接続体１１５を形成すればよい。
また、接続体１１５は、基板１０１と対向基板１２１との封止工程における熱圧着により、圧力のかかる方向、すなわち、基板１０１と垂直な方向に異方性の導電性を示す材料を用いても良い。このような性質の接続体１１５を用いると、当該接続体１１５と接する補助配線１２３と上部電極層１０７とは、接続体１１５の基板１０１と垂直な方向の導電性により、電気的に接続することができる。
対向基板１２１に設けられたレンズアレイ１２５及び１２７によって、ＥＬ素子からの発光の全反射を抑制することができ、発光を効率的に取り出すことができる。本実施の形態では、対向基板１２１として極めて薄いガラス基板などの基板を用いるため、対向基板１２１の基板１０１と対向しない表面にレンズアレイ１２５を設ける構成としたが、対向基板１２１が比較的厚い場合には、その表面を加工して凹凸形状を設け、レンズアレイ１２５としてもよい。また、レンズアレイ１２５及び１２７として、半球レンズ、マイクロレンズアレイ、凹凸構造が施されたフィルムや光拡散フィルムなどを貼り付けて用いても良い。
また、レンズアレイ１２５及び１２７のようなＥＬ素子の発光を拡散する構造物を光射出側に設けることにより、不良が修復され、暗点として観測される領域は、当該レンズアレイ１２５及び１２７によって拡散される他の正常な領域からの発光によって目立たなくなる。
また、レンズアレイ１２５及び１２７のような、対向基板１２１に設けるＥＬ素子からの発光を拡散する構造物は、対向基板１２１側から見たときに当該構造物による可視光に対する焦点面とＥＬ素子（又はＥＬ素子内の修復箇所）とが交差しないようにすると、ＥＬ素子を発光させて対向基板１２１側から見たときに当該修復箇所に結像することなく、より効果的に修復箇所を目立たなくできるため好ましい。特に、ＥＬ素子からの発光を拡散する構造物として、異なる形状の二種類のレンズアレイを重ねた構成を用いると、その焦点面をＥＬ素子よりも十分に離すことができ、当該修復箇所の発光しない領域をより目立たなくすることが可能となる。
ここで、上記発光装置１００にコンバータを接続する構成の例を図８（Ａ）に示す。基板１０１上には発光装置１００と、コンバータ１２８と、接続電極１２９ａ及び１２９ｂとが設けられている。コンバータ１２８の入力側の端子は、家庭用電源などの電源に接続するための接続電極１２９ａ及び１２９ｂに電気的に接続されている。またコンバータ１２８の出力側の２つの端子のうち一方は配線１３１ａを介して発光装置１００の主配線１０２ａと電気的に接続されており、他方の端子は、配線１３１ｂを介して主配線１０２ｂと電気的に接続している。なお、配線１３１ａと主配線１０２ａ、及び配線１３１ｂと主配線１０２ｂとはコンタクトホールを介して電気的に接続されている。
コンバータ１２８としては、例えば家庭用電源などの電源から供給される交流電圧を、発光装置１００を駆動するための最適な直流電圧に変換するＡＣ−ＤＣコンバータを用いることができる。コンバータ１２８は発光装置１００の主配線１０２ａ及び１０２ｂと電気的に接続され、変換後の直流電圧を発光装置１００に供給することにより、発光装置１００を駆動させる。
また、図８（Ｂ）に示すように、基板１０１上に一対の発光装置１００を設け、これらのそれぞれの主配線を、外部に設けた配線（配線１３１ｃ、１３１ｄ、１３１ｅ）を用いて直列接続になるように接続し、ひとつのコンバータ１２８で駆動させる構成としても良い。発光装置１００を直列接続させることにより、装置全体の実効的な駆動電圧を高めることが出来るため、発光装置単体に比べてコンバータ１２８の電力変換効率を高めることができる。なお、ここでは２つの発光装置を直列接続させる構成としたが、３以上の複数の発光装置を直列に接続しても良いし、並列に接続させる構成としてもよい。また、直列接続と並列接続を組み合わせて接続しても良い。複数の発光装置を接続することにより、発光装置１つに対するコンバータ１２８の数を減らせるため好ましい。
以上のような構成の発光装置は、ＥＬ素子の上部電極の導電性を対向基板上に設けられた補助配線により補助されるため、上部電極の抵抗に起因する電位降下が抑制された、信頼性の高い発光装置とすることができる。また、当該補助配線は、対向基板上に容易に形成することができるため発光部の大面積化に適している。さらに、ＥＬ素子が設けられた基板と対向基板との貼り合わせの際に、対向基板に設けられた補助配線が、少なくとも封止領域よりも内側になるように貼り合わせを行えばよく、高い位置合わせ精度を必要としないため、基板の大面積化に適している。
続いて、上記とは異なる態様の発光装置について例示する。
多くの場合、家庭用の交流電圧から発光装置を駆動させるための直流電圧に変換するＡＣ−ＤＣコンバータは、その変換後の電圧値が低いほど、その変換効率が悪化する傾向がある。そこで、複数の発光装置を直列に接続して装置全体として実効的な駆動電圧を高めることにより、ＡＣ−ＤＣコンバータの変換効率を向上させることが可能となる。以下では、複数のＥＬ素子が直列に接続された２種類の発光装置の態様について説明する。
なお、ここでは発光装置１００と共通する箇所については説明を省略する。
＜変形例１＞
図２に示す発光装置１５０は、４つのＥＬ素子がそれぞれ直列に接続された発光装置である。図２（Ａ）に発光装置１５０の上面概略図を、また図２（Ｂ）に図２（Ａ）中の補助配線１２３に沿った切断線Ｂ−Ｂ’における断面概略図を示す。なお、明瞭化のため図２（Ａ）には基板、対向基板、主配線、副配線、下部電極層、及び補助配線のみを明示している。
主配線１０２ｃは、第１の下部電極層１０３ａと接続される。また、第１の下部電極層１０３ａ上に第１のＥＬ層１０５ａ及び第１の上部電極層１０７ａが形成され、第１のＥＬ素子を構成している。
また、第１の上部電極層１０７ａは、第１の副配線１５１ａと接するように形成され、これらは電気的に接続されている。
また、第１の副配線１５１ａは、第２の下部電極層１０３ｂと接して形成され、電気的に接続されている。さらに第２の下部電極層１０３ｂ上には第２のＥＬ層１０５ｂ及び第２の上部電極層１０７ｂが形成され、第２のＥＬ素子を構成している。
したがって、第１のＥＬ素子と第２のＥＬ素子とは第１の副配線１５１ａを介して直列に接続されている。同様にして、第２のＥＬ素子と、第３の下部電極層１０３ｃ、第３のＥＬ層１０５ｃ及び第３の上部電極層１０７ｃからなる第３のＥＬ素子とは、第２の副配線１５１ｂを介して直列に接続されている。また、第３のＥＬ素子と第４の下部電極層１０３ｄ、第４のＥＬ層１０５ｄ及び第４の上部電極層１０７ｄからなる第４のＥＬ素子とは、第３の副配線１５１ｃを介して直列に接続されている。このようにして、４つのＥＬ素子は全て直列に接続されている。
ここで、第４の上部電極層１０７ｄは、主配線１０２ｄに接触するように形成されており、これらが電気的に接続される。
主配線１０２ｃ及び主配線１０２ｄは、対向基板１２１よりも外側の領域に延長され引き出されており、ここでＡＣ−ＤＣコンバータと接続することができる。
また、対向基板１２１には、それぞれの上部電極層に接するように補助配線１２３が形成されているため、それぞれの上部電極層の導電性は当該補助配線１２３によって補助される。また必要に応じて、上部電極層上に導電性を有する接続体１１５が形成されていてもよい。
このような構成の発光装置１５０は、複数のＥＬ素子が直列に接続されているため、実効的な駆動電圧を高めることにより、当該発光装置１５０に接続されるＡＣ−ＤＣコンバータの変換効率の低下が抑制され、結果的に省電力な発光装置とすることができる。また、対向基板に設けられた補助配線によって、ＥＬ素子の上部電極の導電性が補助され、当該上部電極の抵抗に起因する電位降下が抑制された発光装置とすることが出来る。
＜変形例２＞
図３に示す発光装置１６０は、４つのＥＬ素子がそれぞれ直列に接続された発光装置である。図３（Ａ）に発光装置１６０の上面概略図を、また図３（Ｂ）に図３（Ａ）中の補助配線１２３に沿った切断線Ｃ−Ｃ’における断面概略図を示す。なお、明瞭化のため図３（Ａ）には基板、対向基板、主配線、下部電極層、及び補助配線のみを明示している。
主配線１０２ｅは、第１の下部電極層１０３ｅと接続される。また、第１の下部電極層１０３ｅ上に第１のＥＬ層１０５ｅ及び第１の上部電極層１０７ｅが形成され、第１のＥＬ素子を構成している。
また、第１の上部電極層１０７ｅは、第２の下部電極層１０３ｆと接して形成され、これらは電気的に接続されている。第２の下部電極層１０３ｆ上には第２のＥＬ層１０５ｆ及び第２の上部電極層１０７ｆが形成され、第２のＥＬ素子を構成している。
したがって、第１のＥＬ素子と第２のＥＬ素子とは直列に接続されている。同様にして、第２のＥＬ素子と、第３の下部電極層１０３ｇ、第３のＥＬ層１０５ｇ及び第３の上部電極層１０７ｇからなる第３のＥＬ素子とは直列に接続されている。また第３のＥＬ素子と、第４の下部電極層１０３ｈ、第４のＥＬ層１０５ｈ及び第４の上部電極層１０７ｈからなる第４のＥＬ素子とは、直列に接続されている。このようにして、４つのＥＬ素子は全て直列に接続されている。
ここで、第４の上部電極層１０７ｈは、主配線１０２ｆに接触するように形成されており、これらが電気的に接続される。
主配線１０２ｅ及び主配線１０２ｆは、対向基板１２１よりも外側の領域に延長され引き出されており、ここでＡＣ−ＤＣコンバータと接続することができる。
また、対向基板１２１には、それぞれの上部電極層に接するように補助配線１２３が形成されているため、それぞれの上部電極層の導電性は当該補助配線１２３によって補助される。また必要に応じて、上部電極層上に導電性を有する接続体１１５が形成されていてもよい。
このような構成の発光装置１６０は、複数のＥＬ素子が直列に接続されているため、実効的な駆動電圧を高めることにより、発光装置１６０に接続されるＡＣ−ＤＣコンバータの変換効率の低下が抑制され、結果的に省電力な発光装置とすることができる。また、対向基板に設けられた補助配線によって、ＥＬ素子の上部電極の導電性が補助され、当該上部電極の抵抗に起因する電位降下が抑制された発光装置とすることが出来る。
以上のような構成の発光装置に後に示す本発明の一態様の作製工程を適用できる。このような工程を経て作製された発光装置は、ＥＬ素子の発光不良が極めて抑制され、信頼性の高い発光装置とすることができる。また、不良箇所の特定や修復工程を含む上記作製工程は、発光部の面積が大きい場合であっても容易に適用可能であるため、発光部の大面積化に適している。さらに、発光を拡散するためのレンズアレイ等の凹凸形状の構造物を光射出側に設けることにより、不良の修復箇所を目立たなくする効果を奏する。
＜材料及び形成方法について＞
ここで、各構成に用いることのできる材料と、その形成方法について説明する。なお、材料については以下に限られず、同様の機能を有する材料であれば適宜用いることができる。
［基板］
光射出側に設けられる基板の材料としては、ガラス、石英、有機樹脂などの透光性を有する材料を用いることができる。また光射出とは反対側に設けられる基板の場合は、透光性を有していなくともよく、上記の材料に加え金属、半導体、セラミック、有色の有機樹脂などの材料を用いることができる。導電性の基板を用いる場合、その表面を酸化させる、若しくは表面に絶縁膜を形成することにより絶縁性を持たせることが好ましい。
金属や合金などの導電性の基板の表面を絶縁処理する方法としては、陽極酸化法や電着法などがある。例えば基板としてアルミニウム基板を用いた場合、陽極酸化法により表面に形成される酸化アルミニウムは絶縁性が高いため、酸化アルミニウムの層を薄く形成できるため好ましい。また、電着法ではポリアミドイミド樹脂やエポキシ樹脂などの有機樹脂を基板表面に形成することができる。このような有機樹脂は絶縁性が高く、可撓性を有しているため、基板を曲げて使用した場合であっても表面にクラックが発生しにくいため好ましい。また、耐熱性の高い材料を選択して用いると、発光装置を駆動させたときに発生する熱で基板表面が変形してしまうことを抑制できる。
基板として有機樹脂を用いる場合、有機樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル樹脂、ポリアクリルニトリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）樹脂、ポリアミド樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、またはポリ塩化ビニル樹脂などを用いることができる。また、ガラス繊維に有機樹脂を含浸した基板や、無機フィラーを有機樹脂に混ぜた基板を使用することもできる。
特に、上面発光型の発光装置の場合、ＥＬ素子が形成される光射出とは反対側の基板には金属や合金などの熱伝導性の高い基板を用いることが好ましい。ＥＬ素子を用いた大型の照明装置の場合、ＥＬ素子からの発熱が問題となる場合があるため、このような熱伝導性の高い基板を用いると放熱性が高まる。例えば、ステンレス基板のほかに、アルミニウム酸化物、ジュラルミンなどを用いると、軽量且つ放熱性を高めることができる。また、アルミニウムとアルミニウム酸化物との積層、ジュラルミンとアルミニウム酸化物との積層、ジュラルミンとマグネシウム酸化物との積層などを用いると、基板表面を絶縁性とすることができるため好ましい。
［発光素子］
光射出側の電極層に用いることができる透光性を有する材料としては、酸化インジウム、酸化インジウム酸化スズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム酸化亜鉛、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛、グラフェンなどを用いることができる。
また、上記電極層として、金、銀、白金、マグネシウム、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、又はチタン等の金属材料や、これらの合金を用いることができる。または、それら金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン）等を用いてもよい。なお、金属材料（又はその窒化物）を用いる場合、透光性を有する程度に薄くすればよい。
また、上記材料の積層膜を電極層として用いることができる。例えば、銀とマグネシウムの合金とＩＴＯとの積層膜などを用いると、導電性を高めることができるため好ましい。
光射出側の電極層の膜厚は、例えば５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、好ましくは８０ｎｍ以上１３０ｎｍ以下、さらに好ましくは１００ｎｍ以上１１０ｎｍ以下である。
ＥＬ層は、少なくとも発光性の有機化合物を含む層を有する。そのほか、電子輸送性の高い物質を含む層、正孔輸送性の高い物質を含む層、電子注入性の高い物質を含む層、正孔注入性の高い物質を含む層、バイポーラ性の物質（電子輸送性及び正孔輸送性が高い物質）を含む層等を適宜組み合わせた積層構造とすることができる。
なお、本発明の一態様では、上部電極層と下部電極層との間に、複数のＥＬ層が設けられた発光素子（タンデム型発光素子）を適用することができる。好ましくは、２〜４層（特に３層）構造とする。また、これらのＥＬ層の間に電子輸送性の高い材料や正孔輸送性の高い材料などを含む中間層を有していても良い。ＥＬ層の構成例は実施の形態３で詳細に説明する。
光射出とは反対側に設けられる電極層は、反射性を有する材料を用いて形成される。反射性を有する材料としては、アルミニウム、金、白金、銀、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、又はパラジウム等の金属材料を用いることができる。そのほか、アルミニウムとチタンの合金、アルミニウムとニッケルの合金、アルミニウムとネオジムの合金などのアルミニウムを含む合金（アルミニウム合金）や銀と銅の合金、銀とマグネシウムの合金などの銀を含む合金を用いることもできる。銀と銅の合金は、耐熱性が高いため好ましい。さらに、アルミニウム合金膜に接する金属膜、又は金属酸化物膜を積層することでアルミニウム合金膜の酸化を抑制することができる。該金属膜、金属酸化物膜の材料としては、チタン、酸化チタンなどが挙げられる。また、電極層の材料としてアルミニウムを用いることもできるが、その場合にはＩＴＯなどと直接接して設けると腐食する恐れがある。よって、電極層を積層構造とし、ＩＴＯなどと接しない層にアルミニウムを用いればよい。
なお、発光素子に用いられる導電膜は、蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法などの成膜方法により形成することができる。また、ＥＬ層は蒸着法などの成膜方法や、インクジェット法などにより形成できる。
［平坦化膜］
平坦化膜に用いられる材料としては、例えば、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、エポキシ等の有機樹脂や、無機絶縁材料を用いることができる。例えば感光性の有機樹脂をスピンコート法などにより塗布した後、選択的に露光、現像を行って形成することが好ましい。このほかの形成方法としては、スパッタ法、蒸着法、液滴吐出法（インクジェット法）、スクリーン印刷、オフセット印刷等などを用いればよい。
［主配線、補助配線］
主配線や補助配線をスクリーン印刷などの印刷法で形成する場合には、粒径が数ｎｍから数十μｍの導電性粒子を有機樹脂に溶解または分散させた導電性ペーストを選択的に印刷する。導電性粒子としては、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）およびチタン（Ｔｉ）等のいずれか一つ以上の金属粒子やハロゲン化銀の微粒子、または分散性ナノ粒子を用いることができる。また、導電性ペーストに含まれる有機樹脂は、金属粒子のバインダー、溶媒、分散剤および被覆材として機能する有機樹脂から選ばれた一つまたは複数を用いることができる。代表的には、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の有機樹脂が挙げられる。また、導電層の形成にあたり、導電性のペーストを印刷した後に焼成することが好ましい。
また、導電膜をスパッタリング法やＣＶＤ法などの成膜方法で成膜した後に、選択的にエッチングして形成する場合では、導電膜としては上記発光素子に用いられる導電性の材料を適宜用いることができる。また、主配線や補助配線をめっき法により形成してもよい。
［シール材］
シール材としては公知の材料を用いることができる。例えば、熱硬化型の材料、紫外線硬化型の材料を用いても良い。また二液混合型のエポキシ樹脂などを用いることができる。またシール材はその接着部位によって、無機材料同士、有機材料同士、又は無機材料と有機材料とを接着することができる材料を用いる。またシール材に用いる材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。
またシール材には乾燥剤が含まれていても良い。例えば、アルカリ土類金属の酸化物（酸化カルシウムや酸化バリウム等）のように、化学吸着によって水分を吸収する物質を用いることができる。その他の乾燥剤として、ゼオライトやシリカゲル等のように、物理吸着によって水分を吸着する物質を用いてもよい。
シール材は、スクリーン印刷などの印刷法、インクジェット法、またはディスペンス法などの塗布法によって形成することができる。
［封止材］
封止材としては、ＥＬ素子の発光に対する透光性を有する、無機材料、有機材料、又は無機材料と有機材料とを組み合わせた材料、又はこれらの積層を適宜用いることができる。また封止材は、上述のように発光に対する屈折率が調整されていることが好ましい。また封止材は上記シール材と同様、水分や酸素を透過しない材料であることが好ましい。また、封止材とシール材とに同じ材料を用いても良い。
また封止材の形成方法としては、スパッタリング法、ＣＶＤ法などの成膜方法や、シール材と同様の印刷法や塗布法によって形成することができる。
［接続体］
接続体には、銀や銅などの導電性粒子を含む導電性ペーストなどを用いることができる。当該導電性ペーストを焼成することにより、導電性を有する接続体とすることができる。
また、接続体には、熱硬化性の樹脂に導電性を有する金属粒子を混ぜ合わせたものを用いることもできる。金属粒子としては、例えばＮｉ粒子をＡｕで皮膜したものなど、２種類以上の金属が層状となった粒子を用いることが好ましい。金属粒子の直径は１００ｎｍ以上１００μｍ以下、好ましくは１μｍ以上５０μｍ以下とする。また接続体に用いる材料は、ペースト状であっても良いし、シート状であっても良い。
このような材料からなる接続体を電極間に挟み、熱をかけながら圧着することにより、上記金属粒子同士が圧力方向に接触することにより導電経路が形成される。一方で圧力方向に垂直な方向では、樹脂によって絶縁性が保たれる。このように結果として異方性の導電性を示す。
接続体の形成方法としては、上記シール材と同様、印刷法や塗布法によって形成することができる。また、接続体としてシート状の材料を用いる場合には、所望の位置に直接貼り付けて用いることができる。
本実施の形態は、本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが出来る。
（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１で例示した発光装置１００の作製方法について、図４、図５、及び図９乃至図１２を用いて説明する。
まず、基板１０１上に主配線１０２ａ、１０２ｂ及び、平坦化膜１０９を形成する。
基板１０１としては、実施の形態１で例示した材料を用いることができる。本実施の形態では、基板１０１として、表面酸化処理が施され表面が絶縁化されたアルミニウム基板を用いる。
主配線１０２ａ、１０２ｂは、実施の形態１で例示した方法を用いて基板１０１上に形成する。本実施の形態では、スクリーン印刷法を用いて銅を含む材料からなる主配線１０２ａ、１０２ｂを形成する。
平坦化膜１０９は、基板１０１の露出した表面、並びに主配線１０２ａ及び１０２ｂを覆って形成する。感光性の有機樹脂をスピンコート法により塗布した後、選択的に露光し、現像処理を施すことにより、主配線１０２ａ及び１０２ｂに重なる開口部を有する平坦化膜１０９を形成することができる。
なお、平坦化膜１０９は、基板１０１の露出した部分を覆って平坦化することができる。したがって、基板１０１の表面に凹凸形状を有する場合には、当該凹凸形状の影響を抑制することができるため好ましい。
なお、この段階における断面概略図が図４（Ａ）に相当する。
続いて、主配線１０２ｂと電気的に接続する、下部電極層１０３を形成する。
下部電極層１０３は、実施の形態１で例示した材料を用いて、スパッタリング法などの成膜方法により形成する。本実施の形態では、下部電極層１０３を構成する導電膜として、アルミニウム膜上にチタン膜と酸化チタン膜とを積層した膜を用いる。チタン膜よりも下層に低抵抗なアルミニウムを用いることにより、配線抵抗を下げることが出来る。また、その上層に形成したチタン膜によってアルミニウム膜が露出せず、腐食を抑えることが出来る。またＥＬ層１０５と接触する層に酸化チタン膜を用いることにより、下部電極層１０３がＥＬ層１０５とオーム接触することが出来る。
特にＥＬ層１０５の下部電極層１０３と接する最下層に、正孔注入性及び正孔輸送性を有する酸化モリブデンなどの遷移金属酸化物を含む膜を用いる場合、これと接する下部電極層１０３の最表層に酸化チタン膜を設けると、これらの接触抵抗は極めて低減されるため好ましい。一方、例えば酸化アルミニウムなどは絶縁性のため、当該接触抵抗を高めてしまう。
下部電極層１０３の端部はできるだけ緩やかなテーパ形状とすることが好ましい。また、必要であれば、端部を覆う有機絶縁膜を形成することにより、下部電極層１０３の上層に形成されるＥＬ層１０５及び上部電極層１０７が当該端部の段差を被覆しきれずに断線してしまうことを抑制してもよい。その場合、当該有機絶縁膜と、補助配線１２３とが重ならないような配置にすることが好ましい。
続いて、下部電極層１０３を覆うＥＬ層１０５を蒸着法により形成する。ＥＬ層１０５の成膜は、非成膜領域に成膜されないように遮蔽マスク（メタルマスクとも呼ぶ）を用いて成膜することが好ましい。
さらに、ＥＬ層１０５を覆い、且つ主配線１０２ａと電気的に接続する上部電極層１０７を形成する。本実施の形態では、上部電極層１０７を構成する導電膜として、ＩＴＯを用い、スパッタリング法により成膜する。
この段階における断面概略図が図４（Ｂ）に相当する。
ここで、対向基板１２１に補助配線１２３を設ける工程について説明する。
対向基板１２１は、実施の形態１で例示した材料からなる基板を用いることができる。本実施の形態では、厚さ５０μｍのガラス基板を用いる。
対向基板１２１の基板１０１と対向する表面上に、補助配線１２３を形成する。本実施の形態では、補助配線１２３を無電解めっき法によって形成する。まず、シード層となる薄い導電膜をスパッタリング法により成膜した後、公知のフォトリソグラフィ工程によってパターンを形成する。その後、無電解めっき法によりシード層を核として銅配線を形成する。
補助配線１２３として、低抵抗な銅配線を用いることにより、より効果的に上部電極層１０７の導電性を補助することができ、上部電極層１０７の抵抗に起因する電位降下を抑制することができる。
この段階における対向基板１２１の断面概略図が、図４（Ｃ）に相当する。
続いて、上記の基板１０１と対向基板１２１との貼り合わせを行う工程について説明する。
まず、基板１０１上に接続体１１５、封止材１１１及びシール材１１３を形成する。本実施の形態では、これらはスクリーン印刷法により形成する。また本実施の形態では、接続体１１５として後の圧着工程によって異方性の導電性を有する材料を用いる。
続いて、基板１０１と対向基板１２１とを貼り合わせた後、減圧下において熱をかけながら真空圧着を行う。この工程により、封止材１１１及びシール材１１３は熱硬化して基板１０１と対向基板１２１とが接着する。
またこのとき、補助配線１２３の先端部が、上部電極層１０７と物理的に接触し電気的に接続されるように、シール材１１３及び封止材１１１の厚さや、圧着工程における圧力などを適宜調整する。
さらに上記圧着工程により、接続体１１５は熱と圧力によって異方性の導電性が発生し、これと接する上部電極層１０７と補助配線１２３とが電気的に接続される。
この時点における断面概略図が、図５（Ａ）に相当する。
貼り合わせを行った後、対向基板１２１の基板１０１と対向しない面に、レンズアレイ１２５及び１２７を形成する。レンズアレイ１２５及び１２７は、レンズアレイが形成されたシートを貼り付けることにより形成することができる。当該シートは高屈折率な材料で構成されていることが好ましい。
この段階における断面概略図が、図５（Ｂ）に相当する。なお、図５（Ｂ）は、図１（Ｂ）と同じ図となる。
以上の工程により、発光装置１００を作製することができる。このような工程を経て作成された発光装置１００は、ＥＬ素子の上部電極層の導電性を補助する補助配線を、ＥＬ素子へのダメージを伴うことなく形成することにより、上部電極の抵抗に起因する電位降下が抑制され、且つ信頼性の高い発光装置１００とすることが出来る。また、本作製方法では、対向基板に設ける補助配線が、少なくとも封止領域の内側になるように貼り合わせを行えばよく、貼り合わせの際の高い位置合わせ精度を必要としないため、大面積の基板に適用可能である。
＜変形例＞
ところで、ＥＬ素子を形成する場合、絶縁表面を有する基板上に形成した下部電極上に、発光性の有機化合物を含む層と、上部電極とを順次積層する方法としては、例えば真空蒸着法がある。真空蒸着法を用いて島状の層を形成する方法としては、金属板に開口部を設けたメタルマスク（遮蔽マスク、シャドーマスクともいう）を用いる方法が知られている。基板に接して蒸着源との間にメタルマスクを設け、当該メタルマスクの開口部を介して基板に蒸着を行うと、開口部の形状に応じた形状のパターンを形成することができる。
しかしながら、真空蒸着を行う装置の内壁や、メタルマスク等に付着したゴミ（パーティクルと呼ばれる小さな異物を含む）が基板に付着すると、ＥＬ素子がショートすることなどに伴い発光しない暗点や、その周辺部に電流が集中することなどにより他の正常な領域よりも輝度の高い輝点などの発光不良が発生する場合がある。例えば発光部内に一点でもショート箇所があった場合は、当該発光部全体が発光しない、若しくは発光部全体の輝度の低下が生じてしまう恐れがある。特に発光部の面積が大きくなると、このような不具合が起こる確率は飛躍的に増大する。
また、ＥＬ素子が適用された発光装置においては、ＥＬ素子の上部電極よりも上部に構造物を設ける場合がある。例えば、上面発光型のＥＬ素子が適用された発光装置においては、ＥＬ素子の発光の全反射を抑制するために対向基板の表面に凹凸形状を設け、発光の取り出し効率の向上を図る。また、ＥＬ素子の上部電極上に接するように、当該上部電極の導電性を補助するための補助電極（補助配線とも呼ぶ）を設ける場合がある。
したがって、ＥＬ素子が適用された発光装置を駆動させた際にＥＬ素子の発光不良が確認されたとしても、ＥＬ素子の上部電極よりも上部に設けられた構造物によって、当該不良箇所の特定は極めて難しく、またその修復が困難であった。
そこで、以下では、ＥＬ素子の発光不良が抑制され、信頼性の高い発光装置の作製方法について説明する。
なお、上記で説明した内容と重複する部分については、説明を省略するか、簡略化して説明するものとする。
まず、基板１０１上に主配線１０２ａ、１０２ｂ及び、平坦化膜１０９を形成する。その後、主配線１０２ｂと電気的に接続する、下部電極層１０３を形成する。主配線１０２ａ、１０２ｂ、並びに平坦化膜１０９及び下部電極層１０３は、上述した方法と同様に形成することができる。
この段階における断面概略図が図９（Ａ）に相当する。また、図１１に、この段階における上面概略図を示す。
図９（Ａ）及び図１１において、下部電極層１０３上に異物１７１ａ及び１７１ｂが付着している様子を示している。ここで、図９（Ａ）は、図１１における異物１７１ａ及び１７１ｂを横断する切断線Ｄ−Ｄ’における断面概略図に相当する。異物１７１ａや異物１７１ｂが付着してしまう原因としては、例えば下部電極層１０３やＥＬ層１０５を成膜する成膜装置の内壁や、成膜時に用いる遮蔽マスク（メタルマスクとも呼ぶ）などに付着していた異物が、基板１０１に付着してしまうことなどが挙げられる。
以下では、下部電極層１０３上に付着した、このような異物１７１ａ及び１７１ｂによって、以降の工程で発光素子に不良領域が形成される場合について説明する。
続いて、上述の方法に倣い、下部電極層１０３を覆うＥＬ層１０５を蒸着法により形成する。さらに、ＥＬ層１０５を覆い、且つ主配線１０２ａと電気的に接続する上部電極層１０７を形成する。
この段階における断面概略図が図９（Ｂ）に相当する。
図９（Ｂ）において、領域１１７ａではＥＬ層１０５の膜厚が薄く形成されている。ＥＬ層１０５は後に説明するように複数の膜を連続的に積層して成膜することにより形成されるが、例えば成膜途中で異物１７１ａが移動または消失した場合には、このようにＥＬ層１０５が薄く形成される場合がある。
なお、このようなＥＬ層１０５が薄く形成された領域１１７ａでは、他の正常な領域に比べて膜厚方向の電気抵抗が低いため、ＥＬ素子の上下電極に電圧を印加した際に電流が集中し、多くの場合、他の正常な領域よりも輝度の高い輝点の不良として観測される。
また、領域１１７ｂにおいては、異物１７１ｂが膜中に残存している。このような領域では、異物１７１ｂが導電性を有しているか、または異物１７１ｂの周辺部で上部電極層１０７と下部電極層１０３が接触している場合には、上部電極層１０７と下部電極層１０３が電気的にショートしてしまうため、発光しない暗点の不良として観測される。一方、異物１７１ｂが絶縁性を有し、且つ異物１７１ｂの周辺部で上部電極層１０７と下部電極層１０３の接触がないような場合には、異物１７１ｂの周辺部でＥＬ素子が絶縁化してしまうため、上記ショートの場合と同様の暗点の不良として観測される。但し、ショートによる暗点の場合においては、そのショート箇所の膜厚方向の電気抵抗によっては、発光部全体が発光しない、若しくは発光部全体の輝度の低下が生じてしまう。
また、上述する以外の不良としては、例えば上部電極層１０７が形成されずにＥＬ素子が絶縁化してしまう不良や、ＥＬ層１０５及び上部電極層１０７の両方が形成されずにＥＬ素子が絶縁化してしまう不良などが挙げられる。また異物起因以外にも、ＥＬ層１０５や上部電極層１０７の形成時に用いるメタルマスクの開口端が下層に接触することによるキズなどにより、ＥＬ素子がショート又は絶縁化してしまう不良も挙げられる。
また、完全なショートに至らず、他の正常な領域と比較して発光強度が高い輝点として確認されない程度にＥＬ層１０５が比較的薄いような潜在的な不良も挙げられる。
上記のような不良箇所を特定するため、ＥＬ層１０５及び上部電極層１０７を形成した後の段階において主配線１０２ａと主配線１０２ｂとの間に電圧を印加し、ＥＬ素子を発光させる。ここで不良箇所があった場合には、輝点、又は暗点、若しくは発光部全体が発光しないなどの発光不良として観測される。
ここで、主配線１０２ａ及び１０２ｂは基板１０１の外周部に引き出されているため、外部電源などを用いてＥＬ素子に電圧を印加する際、容易に当該主配線１０２ａ及び１０２ｂに外部電源に入力する端子を接続することが出来る。また、主配線１０２ａ及び１０２ｂと当該端子とはＥＬ素子から十分に離れた領域で接続することが可能なため、当該端子がＥＬ素子に触れて素子を破壊してしまうなどの不具合を抑制することができる。
不良箇所の特定には、目視、若しくは光学顕微鏡による観察や、可視光または赤外光を観測可能な撮像装置などの観測方法を適用できる。目視で確認しづらい場合でも、電流が大きい領域では発熱が大きい場合があるため、当該発熱によって発生する赤外光の観測も有効である。特に上述のような潜在的な不良に対しては、他の正常な領域に比べて電流値が比較的高いため、赤外光の観測により検出しやすくなる。
また、ＥＬ素子を発光させる際に、ＥＬ素子に印加する電圧に対する電流値を測定しておくことが好ましい。このとき、測定した電流値が想定される電流値より高い場合には、発光部のいずれかの箇所にショート、又はＥＬ層１０５の薄い箇所を有している可能性が高いため、不良の有無の判断がしやすくなる。特に上述のような潜在的な不良を有している場合には、可視光による輝度の違いにより不良の有無を判断しづらいため、測定した電流値から不良の有無を判断することは特に有効である。
このようにして、不良箇所の特定を行った後に、当該不良箇所に対してレーザ光を照射し不良を修復する。具体的には、レーザ光を照射して不良が発生している領域の上部電極層１０７、又は上部電極層１０７及びＥＬ層１０５の２層、若しくは上部電極層１０７、ＥＬ層１０５及び下部電極層１０３の３層を除去して絶縁化させる。
図１０（Ａ）にレーザ光１７３を照射する工程における概略図を示す。レーザ光１７３は、上記観察方法により特定された不良箇所に対して選択的に照射される。
レーザ光１７３には、少なくとも上部電極層１０７、ＥＬ層１０５、及び下部電極層１０３のいずれかに用いる材料に吸収される波長領域の光を含むレーザを用いる。例えばＡｒレーザ、Ｋｒレーザ、エキシマレーザなどの気体レーザ、単結晶のＹＡＧ、ＹＶＯ４、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）、ＹＡｌＯ３、ＧｄＶＯ４、若しくは多結晶（セラミック）のＹＡＧ、Ｙ２Ｏ３、ＹＶＯ４、ＹＡｌＯ３、ＧｄＶＯ４に、ドーパントとしてＮｄ、Ｙｂ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｔａのうち１種または複数種添加されているものを媒質とするレーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ、ファイバーレーザ等の固体レーザのうち一種または複数種から発振されるものを用いることができる。また、上記固体レーザから発振される第２高調波や第３高調波、さらに高次の高調波を用いることもできる。なお、レーザ媒体が固体である固体レーザを用いると、メンテナンスフリーの状態を長く保てるという利点や、レーザ光の出力が比較的に安定している利点を有している。また、ナノ秒、ピコ秒、フェムト秒等の短時間のパルスレーザが本工程に適している。短時間のパルスレーザを用いると、多光子吸収現象を引き起こす高密度のエネルギーを発光素子の不良箇所に与えることができる。
レーザ光１７３を照射することにより、不良箇所の少なくとも上部電極層１０７を除去することができる。なお、使用するレーザ光１７３の波長やエネルギー密度によっては上部電極層１０７に加えてＥＬ層１０５、又はＥＬ層１０５及び下部電極層１０３も同時に除去される。
ここで、ＥＬ素子の不良箇所を特定し、レーザ光を照射する機構の一例について図１２を用いて説明する。本構成では、基板上に設けられたＥＬ素子に電圧を印加しながらそのＥＬ素子に流れる電流を測定すると共に、エミッション顕微鏡を用いてＥＬ素子からの発光を観測して不良箇所を特定し、当該不良箇所にレーザ光を照射して修復を行う。
なお、図１２には明瞭化のため、基板２０１上に設けられたＥＬ素子２０３及び主配線２０７を模式的に図示しているが、実際には二種類の主配線を有し、これらはＥＬ素子２０３の上部電極層、又は下部電極層にそれぞれ電気的に接続されている。また、ＥＬ素子２０３の一部の領域に不良箇所２０５を有する。
ＥＬ素子２０３が設けられた基板２０１は、ステージ２１５に備えられている。また基板２０１に設けられた主配線２０７は、ソースメータ２１３を介して外部電源２１１に電気的に接続されている。したがって、基板２０１上に形成されたＥＬ素子２０３を外部電源２１１によって発光させることができる。またその際にソースメータ２１３によってＥＬ素子２０３に流れる電流値を測定する。
エミッション顕微鏡２２５は、カメラ２１９、画像処理機構２２１、及び表示装置２２３を有する。エミッション顕微鏡２２５に搭載されたカメラ２１９によって、ＥＬ素子２０３からの発光における光子（Ｐｈｏｔｏｎ）数を観察し、画像処理機構２２１を介して表示装置２２３にその結果を出力することができる。
カメラ２１９の構成としては、超高感度カメラ（フォトンカウンティングカメラ）を具備した光学顕微鏡などを用いることができる。ここで検出された発光は、映像信号として画像処理機構２２１に取り込まれ、画像処理を施されて表示装置２２３に表示される。このとき、あらかじめ撮影しておいた基板２０１上のパターン像と検出された発光の画像とを重ね合わせることにより、発光箇所を特定することが出来る。例えば、表示装置２２３には、ＥＬ素子２０３が有する不良箇所２０５の発光の光子数の分布として色表示されるため、他の正常な領域と異なる色表示がなされたところが不良箇所２０５であるとして、その位置の特定が可能となる。
輝点や暗点などの可視光で検知可能な発光不良に関しては、可視光の領域の発光の光子数を検知することにより、不良箇所２０５を特定することが出来る。
また一般的に、電極間のショートによる電流のリークが生じたときには、可視光から赤外光に及ぶ広い連続スペクトルの発光が検出されることが知られている。本発明で用いる超高感度カメラ（フォトンカウンティングカメラ）は、Ｓｉを含む結晶がそのバンドギャップエネルギーに相当する波長よりも長波長の赤外光を透過する現象を利用して観測するため、ショートによる不良箇所を特定することが出来る。
エミッション顕微鏡２２５は、ステージ２１５を動かすための位置合わせ機構２１７と接続されており、ステージ２１５を動かしながら発光２０９を観測することにより不良箇所の位置を特定する。また、位置合わせ機構２１７は、特定された不良箇所２０５の位置データを元に不良箇所２０５がレーザ光を照射される位置に移動させる。
レーザ装置２３３は、不良箇所２０５に照射され、当該不良箇所２０５を絶縁化させるレーザ光１７３を発振することが出来る装置である。
続いて、上記構成を用いて不良箇所２０５の位置を特定した後、レーザ照射によって不良箇所２０５を修復する方法について説明する。
まず、外部電源２１１から主配線２０７を介してＥＬ素子２０３の上下電極間に電圧を印加して発光させる。またこの際、ソースメータ２１３でＥＬ素子２０３に流れる電流を測定する。
ＥＬ素子２０３からの発光２０９は、シャッター２３１ａが開くと集光レンズ２２７、ハーフミラー２２９、及びシャッター２３１ａを介してエミッション顕微鏡２２５内のカメラ２１９によって検出され、その検出結果は画像処理機構２２１を介して表示装置２２３に表示される。このとき、シャッター２３１ｂは閉じている。
発光２０９により不良箇所２０５の位置を特定すると、位置合わせ機構２１７によってステージ２１５を、不良箇所２０５がレーザ照射される位置になるように移動する。
続いて、シャッター２３１ａを閉じ、シャッター２３１ｂを開いて、レーザ装置２３３からレーザ光１７３を発振する。レーザ光１７３は、ハーフミラー２２９、集光レンズ２２７を介して基板２０１上の不良箇所２０５に照射される。
以上のようにして位置が特定された不良箇所２０５に対してレーザ光１７３を照射することにより、不良箇所２０５の修復を行うことができる。
また、レーザ光１７３の照射後にソースメータ２１３によってＥＬ素子２０３に流れる電流を再度測定する。照射前後の電流を比較することにより、修復が正常に行われていることを確認することが出来る。
なお、レーザ光１７３を照射して不良箇所２０５を絶縁化させる方法としては、下部電極層、または上部電極層を構成する材料をレーザ光１７３の照射により酸化物にすることで絶縁化させる、またはレーザ光１７３の照射により不良箇所２０５を物理的に引き離すことにより絶縁化させる方法などがある。本発明においては、レーザ光１７３の出力を調節することによりいずれの絶縁化も可能である。
また、レーザ光１７３を照射する場合、不良箇所２０５以外の正常な領域までも破壊されるなど、周辺部への影響が出来るだけ小さくなるようにレーザ光１７３の出力や照射時間を調整することが必要である。また、本発明に用いるレーザ光１７３のビーム径は、照射する不良箇所２０５の径よりも大きい方が好ましく、具体的には１．０〜３．０μｍであるのが望ましい。ビーム径よりも不良箇所２０５の径が大きい場合は、ステージ２１５を動かしながら複数回レーザ光１７３の照射を行う。
以上がＥＬ素子の不良箇所を特定し、レーザ光を照射する機構とその方法の一例の説明である。
このようにしてレーザ光１７３を照射した後の段階における断面概略図を図１０（Ｂ）に示す。
発光不良が修復された領域１１９ａ及び１１９ｂでは、上部電極層１０７、ＥＬ層１０５及び下部電極層１０３がレーザ光１７３の照射によって除去されている。したがって、領域１１９ａ及び１１９ｂにおいて、上部電極層１０７と下部電極層１０３とは電気的に分断され、絶縁化されている。したがって、当該領域１１９ａ及び１１９ｂは、ＥＬ素子の上下電極間に電圧を印加しても発光しない暗点として観測される。
ここで、レーザ光１７３の照射を終えた後に、再度主配線１０２ａ及び１０２ｂに電圧を印加してＥＬ素子を発光させ、不良箇所が残存していないことを確認することが好ましい。さらに、主配線１０２ａ及び１０２ｂに印加する電圧に対する電流を測定し、想定される電流値と比較することにより、発光部全体にわたって不良箇所が完全に修復できているかどうかを確認することが特に好ましい。
ここで、不良が残存している場合には、当該不良箇所を特定し、再度レーザ光１７３の照射により不良の修復を行う。
なお、不良箇所の特定、及びレーザ光１７３の照射は、水、酸素などの不純物が極力含まれない環境で行うことが好ましい。例えば減圧雰囲気下や、窒素や希ガスなどの不活性ガス雰囲気下で行う。
また、上部電極層１０７を形成した後、水や酸素などの不純物を透過しない絶縁物からなるバリア膜を形成した後、不良箇所の特定及びレーザ光１７３の照射を行っても良い。当該バリア膜には、ＥＬ素子の発光に対する透光性を有する材料を選択して用いる。
以上で不良箇所の特定とその修復工程が終了する。
続いて、上述の方法により補助配線１２３が設けられた対向基板１２１と、基板１０１とを貼り合わせる。
その後、対向基板１２１の基板１０１と対向しない面に、レンズアレイ１２５及び１２７を形成する。
この段階における断面概略図が図１０（Ｃ）に相当する。
レンズアレイ１２５及び１２７を光射出側に設けることにより、不良が修復され、暗点として観測される領域は、当該レンズアレイ１２５及び１２７によって拡散される他の正常な領域からの発光によって目立たなくなる効果を奏する。
レンズアレイ１２５及び１２７は、対向基板１２１側から見たときに可視光に対する焦点面とＥＬ素子（又はＥＬ素子内の修復箇所）とが交差しないように設けると、ＥＬ素子を発光させて対向基板１２１側から見たときに当該修復箇所に結像することなく、より効果的に修復箇所が目立たなくなるため好ましい。特に、異なる形状の二種類のレンズアレイを重ねた構成を用いると、その焦点面をＥＬ素子よりも十分に離すことができ、当該修復箇所の発光しない領域をより目立たなくすることが可能となる。
以上の工程により、発光装置１００を作製することができる。このような工程を経て作製された発光装置１００は、ＥＬ素子の発光不良が極めて抑制され、信頼性の高い発光装置とすることができる。また、不良箇所の特定や修復工程を含む上記作製工程は、発光部の面積が大きい場合であっても容易に適用可能であるため、発光部の大面積化に適している。さらに、発光を拡散するためのレンズアレイ等の凹凸形状の構造物を光射出側に設けることにより、不良の修復箇所を目立たなくする効果を奏する。
本実施の形態は、本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが出来る。
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の一態様に適用できるＥＬ層の一例について、図６を用いて説明する。
図６（Ａ）に示すＥＬ層１０５は、下部電極層１０３と上部電極層１０７の間に設けられている。下部電極層１０３及び上部電極層１０７は、上記実施の形態で例示した下部電極層及び上部電極層と同様の構成を適用することができる。
本実施の形態で例示するＥＬ層１０５を有する発光素子は、上記実施の形態で例示した発光装置に適用可能である。
ＥＬ層１０５は、少なくとも発光性の有機化合物を含む発光層が含まれていればよい。そのほか、電子輸送性の高い物質を含む層、正孔輸送性の高い物質を含む層、電子注入性の高い物質を含む層、正孔注入性の高い物質を含む層、バイポーラ性の物質（電子輸送性及び正孔輸送性が高い物質）を含む層等を適宜組み合わせた積層構造を構成することができる。本実施の形態において、ＥＬ層１０５は、下部電極層１０３側から、正孔注入層７０１、正孔輸送層７０２、発光性の有機化合物を含む層７０３、電子輸送層７０４、及び電子注入層７０５の順で積層されている。なお、これらを反転させた積層構造としてもよい。
図６（Ａ）に示す発光素子の作製方法について説明する。
正孔注入層７０１は、正孔注入性の高い物質を含む層である。正孔注入性の高い物質としては、例えば、モリブデン酸化物、チタン酸化物、バナジウム酸化物、レニウム酸化物、ルテニウム酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、タンタル酸化物、銀酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等の金属酸化物を用いることができる。また、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）、銅（ＩＩ）フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）等のフタロシアニン系の化合物を用いることができる。
また、低分子の有機化合物である芳香族アミン化合物等を用いることができる。
さらに、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）を用いることもできる。また、酸を添加した高分子化合物を用いることができる。
特に、正孔注入層７０１として、正孔輸送性の高い有機化合物にアクセプター性物質を含有させた複合材料を用いることが好ましい。正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させた複合材料を用いることにより、下部電極層１０３からの正孔注入性を良好にし、発光素子の駆動電圧を低減することができる。これらの複合材料は、正孔輸送性の高い物質とアクセプター物質とを共蒸着することにより形成することができる。該複合材料を用いて正孔注入層７０１を形成することにより、下部電極層１０３からＥＬ層１０５への正孔注入が容易となる。
複合材料に用いる有機化合物としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）など、種々の化合物を用いることができる。なお、複合材料に用いる有機化合物としては、正孔輸送性の高い有機化合物であることが好ましい。具体的には、１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質であることが好ましい。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。
複合材料に用いることのできる有機化合物としては、芳香族アミン化合物や、カルバゾール誘導体、そのほか正孔移動度の高い芳香族炭化水素化合物を用いることができる。
また、電子受容体としては、有機化合物や、遷移金属酸化物を挙げることができる。また、元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。
なお、高分子化合物と、上述した電子受容体を用いて複合材料を形成し、正孔注入層７０１に用いてもよい。
正孔輸送層７０２は、正孔輸送性の高い物質を含む層である。正孔輸送性の高い物質としては、例えば、芳香族アミン化合物を用いることができる。これは主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質である。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。なお、正孔輸送性の高い物質を含む層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
また、正孔輸送層７０２には、カルバゾール誘導体や、アントラセン誘導体や、そのほか正孔輸送性の高い高分子化合物を用いてもよい。
発光性の有機化合物を含む層７０３は、蛍光を発光する蛍光性化合物や燐光を発光する燐光性化合物を用いることができる。
なお、発光性の有機化合物を含む層７０３としては、発光性の有機化合物（ゲスト材料）を他の物質（ホスト材料）に分散させた構成としてもよい。ホスト材料としては、各種のものを用いることができ、発光性の物質よりも最低空軌道準位（ＬＵＭＯ準位）が高く、最高被占有軌道準位（ＨＯＭＯ準位）が低い物質を用いることが好ましい。
また、ホスト材料は複数種用いることができる。例えば、結晶化を抑制するために結晶化を抑制する物質をさらに添加してもよい。また、ゲスト材料へのエネルギー移動をより効率良く行うために、さらに異なる物質を添加してもよい。
ゲスト材料をホスト材料に分散させた構成とすることにより、発光性の有機化合物を含む層７０３の結晶化を抑制することができる。また、ゲスト材料の濃度が高いことによる濃度消光を抑制することができる。
また、発光性の有機化合物を含む層７０３として高分子化合物を用いることができる。
また、発光性の有機化合物を含む層を複数設け、それぞれの層の発光色を異なるものにすることで、発光素子全体として、所望の色の発光を得ることができる。例えば、発光性の有機化合物を含む層を２つ有する発光素子において、第１の発光性の有機化合物を含む層の発光色と第２の発光性の有機化合物を含む層の発光色を補色の関係になるようにすることで、発光素子全体として白色発光する発光素子を得ることも可能である。なお、補色とは、混合すると無彩色になる色同士の関係をいう。つまり、補色の関係にある色を発光する物質から得られた光を混合すると、白色発光を得ることができる。また、発光性の有機化合物を含む層を３つ以上有する発光素子の場合でも同様である。
電子輸送層７０４は、電子輸送性の高い物質を含む層である。電子輸送性の高い物質としては、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。また、電子輸送層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
電子注入層７０５は、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入層７０５には、リチウム、セシウム、カルシウム、フッ化リチウム、フッ化セシウム、フッ化カルシウム、リチウム酸化物等のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、又はそれらの化合物を用いることができる。また、フッ化エルビウムのような希土類金属化合物を用いることができる。また、上述した電子輸送層７０４を構成する物質を用いることもできる。
なお、上述した正孔注入層７０１、正孔輸送層７０２、発光性の有機化合物を含む層７０３、電子輸送層７０４、電子注入層７０５は、それぞれ、蒸着法（真空蒸着法を含む）、インクジェット法、または塗布法等の方法で形成することができる。
ＥＬ層は、図６（Ｂ）に示すように、下部電極層１０３と上部電極層１０７との間に複数積層されていてもよい。この場合、積層された第１のＥＬ層８００と第２のＥＬ層８０１との間には、電荷発生層８０３を設けることが好ましい。電荷発生層８０３は上述の複合材料で形成することができる。また、電荷発生層８０３は複合材料からなる層と他の材料からなる層との積層構造でもよい。この場合、他の材料からなる層としては、電子供与性物質と電子輸送性の高い物質とを含む層や、透明導電膜からなる層などを用いることができる。このような構成を有する発光素子は、エネルギーの移動や消光などの問題が起こり難く、材料の選択の幅が広がることで高い発光効率と長い寿命とを併せ持つ発光素子とすることが容易である。また、一方のＥＬ層で燐光発光、他方で蛍光発光を得ることも容易である。この構造は上述のＥＬ層の構造と組み合わせて用いることができる。
また、それぞれのＥＬ層の発光色を異なるものにすることで、発光素子全体として、所望の色の発光を得ることができる。例えば、２つのＥＬ層を有する発光素子において、第１のＥＬ層の発光色と第２のＥＬ層の発光色を補色の関係になるようにすることで、発光素子全体として白色発光する発光素子を得ることも可能である。なお、補色とは、混合すると無彩色になる色同士の関係をいう。つまり、補色の関係にある色を発光する物質から得られた光を混合すると、白色発光を得ることができる。また、３つ以上のＥＬ層を有する発光素子の場合でも同様である。
ＥＬ層１０５は、図６（Ｃ）に示すように、下部電極層１０３と上部電極層１０７との間に、正孔注入層７０１、正孔輸送層７０２、発光性の有機化合物を含む層７０３、電子輸送層７０４、電子注入バッファー層７０６、電子リレー層７０７、及び上部電極層１０７と接する複合材料層７０８を有していてもよい。
上部電極層１０７と接する複合材料層７０８を設けることで、特にスパッタリング法を用いて上部電極層１０７を形成する際に、ＥＬ層１０５が受けるダメージを低減することができるため、好ましい。複合材料層７０８は、前述の、正孔輸送性の高い有機化合物にアクセプター性物質を含有させた複合材料を用いることができる。
さらに、電子注入バッファー層７０６を設けることで、複合材料層７０８と電子輸送層７０４との間の注入障壁を緩和することができるため、複合材料層７０８で生じた電子を電子輸送層７０４に容易に注入することができる。
電子注入バッファー層７０６には、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む））等の電子注入性の高い物質を用いることが可能である。
また、電子注入バッファー層７０６が、電子輸送性の高い物質とドナー性物質を含んで形成される場合には、電子輸送性の高い物質に対して質量比で、０．００１以上０．１以下の比率でドナー性物質を添加することが好ましい。なお、ドナー性物質としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む））の他、テトラチアナフタセン（略称：ＴＴＮ）、ニッケロセン、デカメチルニッケロセン等の有機化合物を用いることもできる。なお、電子輸送性の高い物質としては、先に説明した電子輸送層７０４の材料と同様の材料を用いて形成することができる。
さらに、電子注入バッファー層７０６と複合材料層７０８との間に、電子リレー層７０７を形成することが好ましい。電子リレー層７０７は、必ずしも設ける必要は無いが、電子輸送性の高い電子リレー層７０７を設けることで、電子注入バッファー層７０６へ電子を速やかに送ることが可能となる。
複合材料層７０８と電子注入バッファー層７０６との間に電子リレー層７０７が挟まれた構造は、複合材料層７０８に含まれるアクセプター性物質と、電子注入バッファー層７０６に含まれるドナー性物質とが相互作用を受けにくく、互いの機能を阻害しにくい構造である。したがって、駆動電圧の上昇を防ぐことができる。
電子リレー層７０７は、電子輸送性の高い物質を含み、該電子輸送性の高い物質のＬＵＭＯ準位は、複合材料層７０８に含まれるアクセプター性物質のＬＵＭＯ準位と、電子輸送層７０４に含まれる電子輸送性の高い物質のＬＵＭＯ準位との間となるように形成する。また、電子リレー層７０７がドナー性物質を含む場合には、当該ドナー性物質のドナー準位も複合材料層７０８におけるアクセプター性物質のＬＵＭＯ準位と、電子輸送層７０４に含まれる電子輸送性の高い物質のＬＵＭＯ準位との間となるようにする。具体的なエネルギー準位の数値としては、電子リレー層７０７に含まれる電子輸送性の高い物質のＬＵＭＯ準位は−５．０ｅＶ以上、好ましくは−５．０ｅＶ以上−３．０ｅＶ以下とするとよい。
電子リレー層７０７に含まれる電子輸送性の高い物質としてはフタロシアニン系の材料又は金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体を用いることが好ましい。
電子リレー層７０７に含まれる金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体としては、金属−酸素の二重結合を有する金属錯体を用いることが好ましい。金属−酸素の二重結合はアクセプター性（電子を受容しやすい性質）を有するため、電子の移動（授受）がより容易になる。また、金属−酸素の二重結合を有する金属錯体は安定であると考えられる。したがって、金属−酸素の二重結合を有する金属錯体を用いることにより発光素子を低電圧でより安定に駆動することが可能になる。
金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体としてはフタロシアニン系材料が好ましい。特に、分子構造的に金属−酸素の二重結合が他の分子に対して作用しやすい材料は、アクセプター性が高いため好ましい。
なお、上述したフタロシアニン系材料としては、フェノキシ基を有するものが好ましい。具体的にはＰｈＯ−ＶＯＰｃのような、フェノキシ基を有するフタロシアニン誘導体が好ましい。フェノキシ基を有するフタロシアニン誘導体は、溶媒に可溶である。そのため、発光素子を形成する上で扱いやすいという利点を有する。また、溶媒に可溶であるため、成膜に用いる装置のメンテナンスが容易になるという利点を有する。
電子リレー層７０７はさらにドナー性物質を含んでいてもよい。ドナー性物質としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属及びこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウムなどの酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウムなどの炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、又は希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む））の他、テトラチアナフタセン（略称：ＴＴＮ）、ニッケロセン、デカメチルニッケロセンなどの有機化合物を用いることができる。電子リレー層７０７にこれらドナー性物質を含ませることによって、電子の移動が容易となり、発光素子をより低電圧で駆動することが可能になる。
電子リレー層７０７にドナー性物質を含ませる場合、電子輸送性の高い物質としては上記した材料の他、複合材料層７０８に含まれるアクセプター性物質のアクセプター準位より高いＬＵＭＯ準位を有する物質を用いることができる。具体的なエネルギー準位としては、−５．０ｅＶ以上、好ましくは−５．０ｅＶ以上−３．０ｅＶ以下の範囲にＬＵＭＯ準位を有する物質を用いることが好ましい。このような物質としては例えば、ペリレン誘導体や、含窒素縮合芳香族化合物などが挙げられる。なお、含窒素縮合芳香族化合物は、安定であるため、電子リレー層７０７を形成する為に用いる材料として、好ましい材料である。
なお、電子リレー層７０７にドナー性物質を含ませる場合、電子輸送性の高い物質とドナー性物質との共蒸着などの方法によって電子リレー層７０７を形成すればよい。
正孔注入層７０１、正孔輸送層７０２、発光性の有機化合物を含む層７０３、及び電子輸送層７０４は前述の材料を用いてそれぞれ形成すればよい。
以上により、本実施の形態のＥＬ層１０５を作製することができる。
本実施の形態は、本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが出来る。
（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明の一態様の発光装置を用いて完成させた照明装置の一例について、図７を用いて説明する。
本発明の一態様では、発光部が曲面を有する照明装置を実現することができる。
本発明の一態様の発光装置は、自動車の照明にも適用することができ、例えば、ダッシュボードや、天井等に照明を設置することもできる。
図７（Ａ）では、本発明の一態様の発光装置を適用した、室内の照明装置９０１、卓上照明器具９０３、及び面状照明装置９０４を示す。発光装置は大面積化も可能であるため、大面積の照明装置として用いることができる。また、厚みが薄いため、壁に取り付けて使用することができる。その他、ロール型の照明装置９０２として用いることもできる。
図７（Ｂ）に別の照明装置の例を示す。図７（Ｂ）に示す卓上照明装置は、照明部９５０１、支柱９５０３、支持台９５０５等を含む。照明部９５０１は、本発明の一態様の発光装置を含む。このように、本発明の一態様では、曲面を有する照明装置、又はフレキシブルに曲がる照明部を有する照明装置を実現することができる。このように、フレキシブルな発光装置を照明装置として用いることで、照明装置のデザインの自由度が向上するのみでなく、例えば、自動車の天井、ダッシュボード等の曲面を有する場所にも照明装置を設置することが可能となる。
本実施の形態は、本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
１００ 発光装置
１０１ 基板
１０２ 主配線
１０２ａ 主配線
１０２ｂ 主配線
１０２ｃ 主配線
１０２ｄ 主配線
１０２ｅ 主配線
１０２ｆ 主配線
１０３ 下部電極層
１０３ａ 下部電極層
１０３ｂ 下部電極層
１０３ｃ 下部電極層
１０３ｄ 下部電極層
１０３ｅ 下部電極層
１０３ｆ 下部電極層
１０３ｇ 下部電極層
１０３ｈ 下部電極層
１０５ ＥＬ層
１０５ａ ＥＬ層
１０５ｂ ＥＬ層
１０５ｃ ＥＬ層
１０５ｄ ＥＬ層
１０５ｅ ＥＬ層
１０５ｆ ＥＬ層
１０５ｇ ＥＬ層
１０５ｈ ＥＬ層
１０７ 上部電極層
１０７ａ 上部電極層
１０７ｂ 上部電極層
１０７ｃ 上部電極層
１０７ｄ 上部電極層
１０７ｅ 上部電極層
１０７ｆ 上部電極層
１０７ｇ 上部電極層
１０７ｈ 上部電極層
１０９ 平坦化膜
１１１ 封止材
１１３ シール材
１１５ 接続体
１１７ａ 領域
１１７ｂ 領域
１１９ａ 領域
１１９ｂ 領域
１２１ 対向基板
１２３ 補助配線
１２５ レンズアレイ
１２７ レンズアレイ
１２８ コンバータ
１２９ａ 接続電極
１２９ｂ 接続電極
１３１ａ 配線
１３１ｂ 配線
１３１ｃ 配線
１３１ｄ 配線
１３１ｅ 配線
１５０ 発光装置
１５１ａ 副配線
１５１ｂ 副配線
１５１ｃ 副配線
１６０ 発光装置
１７１ａ 異物
１７１ｂ 異物
１７３ レーザ光
２０１ 基板
２０３ ＥＬ素子
２０５ 不良箇所
２０７ 主配線
２０９ 発光
２１１ 外部電源
２１３ ソースメータ
２１５ ステージ
２１７ 位置合わせ機構
２１９ カメラ
２２１ 画像処理機構
２２３ 表示装置
２２５ エミッション顕微鏡
２２７ 集光レンズ
２２９ ハーフミラー
２３１ａ シャッター
２３１ｂ シャッター
２３３ レーザ装置
７０１ 正孔注入層
７０２ 正孔輸送層
７０３ 発光性の有機化合物を含む層
７０４ 電子輸送層
７０５ 電子注入層
７０６ 電子注入バッファー層
７０７ 電子リレー層
７０８ 複合材料層
８００ 第１のＥＬ層
８０１ 第２のＥＬ層
８０３ 電荷発生層
９０１ 照明装置
９０２ 照明装置
９０３ 卓上照明器具
９０４ 面状照明装置
９５０１ 照明部
９５０３ 支柱
９５０５ 支持台

Claims (9)

  1. 絶縁表面上に下部電極層と、少なくとも発光性の有機化合物を含む層と、上部電極層とが順に積層された発光素子を備える第１の基板と、
    補助配線を一表面に備える第２の基板と、を有し、
    前記第１の基板と前記第２の基板とは、前記上部電極層と前記補助配線とが電気的に接続するように対向して設けられた、発光装置。
  2. 前記補助配線はＣｕを含む、請求項１に記載の発光装置。
  3. 前記第１の基板は、表面が絶縁処理された金属、又は合金からなる、請求項１又は請求項２に記載の発光装置。
  4. 第１の基板の一表面上に下部電極層と発光性の有機化合物を含む層と上部電極層とが順に積層された発光素子を形成する工程と、
    第２の基板上に補助配線を形成する工程と、
    前記第１の基板と前記第２の基板とを、前記上部電極層と前記補助配線とが電気的に接続するように貼り合わせる工程と、を有する、発光装置の作製方法。
  5. 第１の基板の一表面上に下部電極層と発光性の有機化合物を含む層と上部電極層とが順に積層された発光素子を形成する工程と、
    前記下部電極層と前記上部電極層との間に電圧を印加して、前記発光素子内の不良箇所の位置を特定し、前記不良箇所にレーザ光を照射して、前記不良箇所を修復する工程と、
    第２の基板上に補助配線を形成する工程と、
    前記不良箇所が修復された前記発光素子を有する前記第１の基板と前記第２の基板とを、前記上部電極層と前記補助配線とが電気的に接続するように貼り合わせる工程と、を有する、発光装置の作製方法。
  6. 請求項５に記載の発光装置の作製方法において、
    前記第２の基板に、前記発光素子からの発光を拡散し、且つその可視光に対する焦点面が前記発光素子と交差しない構造物を設ける工程を有する、発光装置の作製方法。
  7. 請求項５又は請求項６のいずれか一に記載の発光装置の作製方法において、
    前記下部電極層と前記上部電極層との間に電圧を印加して、前記発光素子内の不良箇所の位置を特定する際に、
    可視光、又は赤外光を観測して不良箇所を特定する、発光素子の作製方法。
  8. 請求項５乃至請求項７のいずれか一に記載の発光装置の作製方法において、
    前記第１の基板と前記第２の基板とを貼り合わせるよりも前に、
    前記下部電極層と前記上部電極層との間に電圧を印加し、
    前記下部電極層と前記上部電極層との間に流れる電流と、想定される電流とを比較して不良の有無を検出する工程を有する、発光装置の作製方法。
  9. 請求項４乃至請求項８のいずれか一に記載の発光装置の作製方法において、
    表面が絶縁処理された金属、又は合金からなる基板を、前記第１の基板に用いる、発光装置の作製方法。
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