JP2015046263A - 発光装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】発光装置が一定の方向に曲げられた状態を維持したまま使用される場合において、隔壁に応力が加わらないようにする。
【解決手段】発光装置10は、基板100、複数の隔壁170、及び有機EL素子101を備えている。基板100は可撓性を有しており、第1の方向(図1におけるX方向)に湾曲している。複数の隔壁170は、基板100の第1面側に形成されており、いずれも第1の方向に対して45°以上の角度で交わる方向に延在している。本図に示す例では、複数の隔壁170は、第1の方向に対して直交する方向(図1におけるY方向)に延在している。そして有機EL素子101は、基板100の第1面側に形成されており、複数の隔壁170の間に設けられている。
【選択図】図1

Description

本発明は、発光装置に関する。
発光装置の光源の一つとして、有機EL(Electroluminescence)素子が用いられるようになっている。有機EL素子は、基板上に、第1電極、有機層、及び第2電極をこの順に積層させた構造を有している。そして、隣り合う有機EL素子の間で第2電極を分離するために、これら有機EL素子の間に隔壁を設ける場合がある。
また、有機EL素子を可撓性の基板に形成した場合、発光装置に可撓性を持たせることができる。一方、特許文献1には、隔壁を有する有機ELパネルに可撓性を持たせた場合、隔壁が応力を受けて破損することが記載されている。これに対して特許文献1では、隔壁を隔壁の延在方向に複数に分割し、かつこれら隔壁を千鳥状に配置することが記載されている。
特開2010−86704号公報
有機EL素子を有する発光装置に可撓性を持たせた場合、発光装置が一定の方向に曲げられた状態を維持したまま使用されることがある。本発明者は、このような使用態様において、隔壁に応力が加わらないようにする構造を検討した。
本発明が解決しようとする課題としては、発光装置が一定の方向に曲げられた状態を維持したまま使用される場合において、隔壁に応力が加わら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の方向に湾曲している基板と、
前記基板の第1面側に形成され、前記第1の方向に対して45°以上の角度で交わる方向に延在している複数の隔壁と、
前記基板の前記第1面側に形成されており、前記複数の隔壁の間に位置する有機EL素子と、
を備える発光装置である。
実施形態に係る発光装置の構成を示す平面図である。 図1のA−A断面図である。 図2の変形例を示す図である。 実施例1に係る発光装置の平面図である。 図4のB−B断面図である。 図4のC−C断面図である。 図4のD−D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は、実施形態に係る発光装置10の構成を示す平面図である。図2は、図1のA−A断面図である。実施形態に係る発光装置10は、基板100、複数の隔壁170、及び有機EL素子101を備えている。図2に示すように、基板100は可撓性を有しており、第1の方向(図1におけるX方向)に湾曲している。複数の隔壁170は、基板100の第1面側に形成されており、いずれも第1の方向に対して45°以上90°以下の角度で交わる方向に延在している。本図に示す例では、複数の隔壁170は、第1の方向に対して直交する方向(図1におけるY方向)に延在している。そして有機EL素子101は、基板100の第1面側に形成されており、複数の隔壁170の間に設けられている。
基板100は、例えば薄いガラス基板であるが、樹脂基板であっても良い。そして隔壁170は、例えば、レジスト材料やポリイミドなどの感光性の絶縁材料によって形成されていても良いし、SiOなどの絶縁材料によって形成されていても良い。
基板100は、第1の方向に湾曲している。このため、図2に示すように、第1の方向における基板100の両端を含む平面Sに対して、隔壁170は、その隔壁170よりも基板100の中心側に位置する隔壁170よりも高さ方向(図中Z方向)において傾いている。その結果、平面Sに対して、第1の方向における基板100の端部に最も近い隔壁170(例えば図中両端の隔壁170)は、第1の方向における基板100の中心に最も近い隔壁170よりも傾いている。
また、本図に示す例において、基板100は矩形である。そして基板100は、第1辺、例えば長辺に沿う方向に湾曲している。そして、隔壁170は、基板100の第1辺に直交する方向、例えば短辺に平行な方向に延在している。
なお、図2に示す例において、発光装置10は、基板100の第1面側が凸になる方向に湾曲している。ただし、図3に示すように、発光装置10は、基板100の第1面側が凹になる方向に湾曲していても良い。
以上、本実施形態によれば、隔壁170は、基板100が湾曲している方向に対して45°以上の角度で交わる方向に延在している。このため、隔壁170と基板100の間において、隔壁170に加わる曲げ応力は小さくなる。特に隔壁170の延在方向が基板100の湾曲方向に直交している場合、隔壁170に加わる曲げ応力は特に小さくなる。
(実施例1)
図4は、実施例1に係る発光装置10の平面図である。図5は、図4のB−B断面図であり、図6は図4のC−C断面図であり、図7は図4のD−D断面図である。なお、図4において、引出配線は、分かりやすくするために大きく示されている。
発光装置10は、例えばディスプレイである。発光装置10は、基板100、第1電極110、絶縁層120、複数の第1開口122、複数の第2開口124、複数の引出配線130、有機層140、第2電極150、複数の引出配線160、及び複数の隔壁170を有している。有機EL素子101は、有機層140を第1電極110及び第2電極150で挟んだ構成を有している。基板100は、例えば膜厚が0.03mm以上0.3mm以下のガラス基板である。このため、発光装置10は可撓性を有している。
第1電極110は、基板100の第1面側に形成され、第1方向(図4におけるX方向)にライン状に延在している。第1電極110は、例えばITO(Indium Thin Oxide)やIZO(インジウム亜鉛酸化物)などの無機材料、またはポリチオフェン誘導体などの導電性高分子によって形成された透明電極である。第1電極110は、光が透過する程度に薄い金属薄膜であっても良い。そして第1電極110の端部は、引出配線130に接続している。
引出配線130は、第1電極110と駆動ICなどの電気部品を含む外部とを接続する配線である。引出配線130は、例えば、酸化導電材料であるITO、IZO、Al、Cr、又はAgなどの金属材料又は合金で構成される金属配線であるが、金属以外の導電性材料によって形成された配線であっても良い。また、引出配線130は複数の層が積まれた積層構造を備えていても良い。例えば引出配線130は、NiとMoの合金層、MoとNbの合金層、Al層、及びNiとMoの合金層をこの順に積層した構成を有していても良い。また引出配線130は、NiとNbの合金層、AlとNdの合金層、及びMoとNbの合金層をこの順に積層した構成を有していても良い。
図4に示す例では、引出配線130は引出配線132の上に形成されている。引出配線132は、第1電極110と同種の材料によって形成されており、かつ第1電極110と一体になっている。言い換えると、第1電極110の端部が有機EL素子101の外部に引き出されて引出配線132となっている。
絶縁層120は、図4〜図6に示すように、複数の第1電極110上及びその間の領域に形成されている。絶縁層120は、ポリイミド系樹脂などの感光性の樹脂であり、露光及び現像されることによって、所望のパターンに形成されている。絶縁層120としては、例えば、ポジ型の感光性樹脂が用いられる。なお、絶縁層120はポリイミド系樹脂以外の樹脂、例えばエポキシ系樹脂やアクリル系樹脂であっても良い。
絶縁層120には、複数の第1開口122及び複数の第2開口124が形成されている。第1開口122は、平面視で第1電極110と第2電極150の交点に位置している。複数の第1開口122は、所定の間隔を空けて設けられている。そして、複数の第1開口122は、第1電極110が延在する方向に並んでいる。また、複数の第1開口122は、第2電極150の延在方向にも並んでいる。このため、複数の第1開口122はマトリクスを構成するように配置されていることになる。
第2開口124は、平面視で複数の第2電極150のそれぞれの一端に位置している。また第2開口124は、第1開口122が構成するマトリクスの一辺に沿って配置されている。そしてこの一辺に沿う方向(例えば図4におけるX方向)で見た場合、第2開口124は、第1電極110に沿う方向において、所定の間隔で配置されている。第2開口124からは、引出配線160又は引出配線160の一部分が露出している。
なお、第1開口122を有する絶縁層120と、第2開口124を有する絶縁層120は同一の材料で形成してもよいし、異なる材料で形成してもよい。また、第1開口122を有する絶縁層120に対して基板100の外周部側に、第2開口124を有する絶縁層120を形成してもよい。また、第1開口122を有する絶縁層120と第2開口124を有する絶縁層120は連続する層であってもよく、分離した層(分断している)であってよい。
第1開口122と重なる領域には、有機層140が形成されている。有機層140は、例えば、正孔輸送層、発光層、及び電子輸送層を積層したものである。正孔輸送層は第1電極110に接しており、電子輸送層は第2電極150に接している。このようにして、有機層140は第1電極110と第2電極150の間で挟持されている。
なお、第1電極110と正孔輸送層との間には正孔注入層が形成されても良いし、第2電極150と電子輸送層との間には電子注入層が形成されてもよい。また、上記した各層の全てが必要ということではない。例えば電子輸送層内でホールと電子の再結合が生じている場合、電子輸送層が発光層の機能を兼ねているため、発光層は不要となる。また、これら第1電極110、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、及び第2電極150のうち、少なくとも1つは、インクジェット法などの塗布法を用いて形成されていても良い。また、有機層140と第2電極150との間には、LiFなどの無機材料で構成される電子注入層を設けても構わない。
なお、図5及び図7に示す例では、有機層140を構成する各層は、いずれも第1開口122の外側まではみ出している場合を示している。そして図7に示すように、有機層140を構成する各層は、隔壁170が延在する方向において、隣り合う第1開口122の間にも連続して形成されていてもよいし、連続して形成していなくてもよい。ただし、図6に示すように、有機層140は、第2開口124には形成されていない。
第2電極150は、図4〜図6に示すように、有機層140より上に形成され、第1方向と交わる第2方向(図4におけるY方向)に延在している。第2電極150は、有機層140に電気的に接続している。例えば第2電極150は、有機層140上に形成されていても良いし、有機層140の上に形成された導電層の上に形成されていても良い。第2電極150は、例えばAgやAlなどの金属材料で形成された金属層、又はIZOなどの酸化導電材料で形成された層である。発光装置10は、互いに平行な複数の第2電極150を有している。一つの第2電極150は、複数の第1開口122上を通過する方向に形成されている。また、第2電極150は引出配線160に接続している。図示の例では、第2電極150の端部が第2開口124上に位置することにより、第2開口124において第2電極150と引出配線160は接続している。
図4の例では、引出配線160の下には引出配線162が形成されている。図4に示す例では、引出配線162の幅は、引出配線160の幅に対して大きいが、小さくてもよい。引出配線160,162は、基板100の第1面側のうち第1電極110及び引出配線130、132が形成されていない領域に形成されている。引出配線160は、例えば引出配線130と同時に形成されてもよいし、引出配線130とは別工程で形成されてもよい。同様に、引出配線162は、例えば引出配線132と同時に形成してもよいし、引出配線132とは別工程で形成されてもよい。
引出配線162は、第1電極110を構成する材料と同種の又は異なる材料で形成されている。ここで同種の材料の例としては、第1電極110が酸化導電材料であるITOで形成されている場合、第1電極110を構成するITOと同一又は異なる組成のITO、又はIZOなどの酸化導電材が挙げられる。また異なる材料の例として、Al等の金属材料などが挙げられる。
引出配線160の一端側(発光部側)の一部分は、第2開口124にて露出している。そして第2開口124において、第2電極150は引出配線160に接続している。また、引出配線160の他端側(基板の外周部側)の一部分は、絶縁層120の外側に引き出されている。すなわち、引出配線160の他端側は、絶縁層120から露出している。
隣り合う第2電極150の間には、隔壁170が形成されている。隔壁170は、第2電極150と平行すなわち第2の方向に延在している。隔壁170の下地は、例えば絶縁層120である。隔壁170は、例えばポリイミド系樹脂などの感光性の樹脂であり、露光及び現像されることによって、所望のパターンに形成されている。隔壁170は、例えばネガ型の感光性樹脂を用いて形成される。なお、隔壁170はポリイミド系樹脂以外の樹脂、例えばエポキシ系樹脂やアクリル系樹脂、二酸化珪素等の無機材料で構成されていても良い。
隔壁170は、断面が台形の上下を逆にした形状(逆台形)になっている。すなわち隔壁170の上面の幅は、隔壁170の下面の幅よりも大きい。このため、隔壁170を第2電極150より前に形成しておくと、蒸着法やスパッタリング法を用いて、基板の第1面側に第2電極150を一面に形成することで、複数の第2電極150を一括で形成することができる。一面に形成した第2電極150は、隔壁170により分断されるため、複数の第2電極150が有機層140の上に設けられることになる。第2電極150が分断される位置は、例えば、隔壁170の下地である絶縁層120上、又は隔壁170の側面などが挙げられる。そして隔壁170の延在方向を変えることにより、第2電極150をストライプ形状、ドット形状、アイコン状、曲線などの自由な形状にパターニングできる。なお、隔壁170の上には、第2電極150と同様の材料からなる導電層152が形成されている。
また、有機層140を塗布材料で構成する場合、複数の第1開口122に塗布材料を塗布することで有機層140は形成される。塗布材料を複数の第1開口122に塗布した際、隔壁170は、隔壁170の両側にある第1開口122に塗布された塗布材料が互いに繋がって、隔壁170の一方の側にある第1開口122から他方の側にある第1開口122にかけて、有機層140が連続することを防止する機能を有していても構わない。この場合、隔壁170は、有機層140より前に形成されている。
第2電極150より上には、封止膜210が形成されている。発光装置10は、有機EL素子101及び隔壁170を封止している。封止膜210は、酸化物から構成された層、例えば酸化アルミニウム膜を少なくとも有している。封止膜210は単層構造であっても良いし、複数の金属酸化膜を積層させた構造であっても良い。封止膜210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。本図に示す例では、第2電極150の上に封止膜210が形成されているが、第2電極150と封止膜210の間に他の膜が存在していても良い。封止膜210の膜厚は、例えば10nm以上1000nm以下である。ALD法により成膜された膜は段差被覆性が高い。ここで、段差被覆性とは、段差がある部分における膜厚の均一性のことをいう。段差被覆性が高いとは、段差がある部分においても膜厚の均一性が高いことであり、段差被覆性が低いとは、段差がある部分において膜厚の均一性が低いことである。なお、封止膜210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210は、図4に示すように、絶縁層120、引出配線160、及び引出配線130を覆っている。そして封止膜210のうち引出配線130の上に位置する部分、及び引出配線160の上に位置する部分には、開口212が形成されている。開口212は、引出配線130及び引出配線160が外部に電気的に接続するために設けられている。
次に、発光装置10の製造方法について説明する。まず、基板100を支持基板上に配置した物を準備する。この支持基板は、例えばガラスによって形成されている。
次いで、基板100上に第1電極110となる導電層を形成し、この導電層をエッチング(例えばドライエッチング又はウェットエッチング)などを利用し、選択的に除去する。これにより、基板100上には、第1電極110、引出配線132,162が形成される。
次いで、基板100上、第1電極110上、及び引出配線132,162上に、引出配線130,160となる導電層を形成し、この導電層をエッチング(例えばドライエッチング又はウェットエッチング)などを利用し、選択的に除去する。これにより、引出配線130,160が形成される。
次いで、基板100上、第1電極110上、及び引出配線130,160上に絶縁層を形成し、この絶縁層をエッチング(例えばドライエッチング又はウェットエッチング)などを利用し、選択的に除去する。これにより、絶縁層120、第1開口122、及び第2開口124が形成される。例えば絶縁層120がポリイミドで形成されている場合、絶縁層120には加熱処理が行われる。これにより、絶縁層120のイミド化が進む。
次いで、絶縁層120上に隔壁170となる絶縁膜を形成し、この絶縁膜をエッチング(例えばドライエッチング又はウェットエッチング)など利用し、選択的に除去する。これにより、隔壁170が形成される。隔壁170が感光性の絶縁膜で形成される場合、露光及び現像時の条件を調節することにより、隔壁170の断面形状を逆台形にすることができる。
隔壁170がネガ型レジストである場合、このネガ型レジストは、露光光源から照射光が照射された部分が硬化する。そして、このネガ型レジストのうち未硬化部分を現像液で溶解除去することにより、隔壁170が形成される。
次いで、第1開口122内に有機層140となる各層を順に形成する。これらの層のうち少なくとも正孔注入層は、例えばスプレー塗布、ディスペンサー塗布、インクジェット、又は印刷などの塗布法を用いて形成される。この場合、第1開口122内に塗布材料が入り込み、この塗布材料が乾燥することにより、上記した各層が形成される。塗布法で用いられる塗布材料としては、高分子材料、高分子材料中に低分子材料を含んだものなどが適している。塗布材料としては、例えば、ポリアルキルチオフェン誘導体、ポリアニリン誘導体、トリフェニルアミン、無機化合物のゾルゲル膜、ルイス酸を含む有機化合物膜、導電性高分子などを利用することができる。なお、有機層140のうち残りの層(例えば電子輸送層)は、蒸着法により形成される。ただしこれらの層も、上記した塗布法のいずれかを用いて形成されても良い。
次いで、有機層140上に第2電極150を、例えば蒸着法やスパッタリング法を用いて形成する。このとき、隔壁170の上面には導電層152が形成される。
なお、有機層140以外の層、例えば第1電極110、絶縁層120、引出配線130、引出配線160、第2電極150、及び隔壁170の少なくとも一つも、上記した塗布法のいずれかを用いて形成されても良い。
次いで、封止膜210を、ALD法を用いて形成し、さらに封止膜210に開口212を形成する。
その後、基板100を支持基板から取り外す。その後、基板100を、隔壁170が延在する方向と45°以上の角度で交わる方向(例えば直交する方向)に湾曲させる。このようにして、発光装置10が形成される。
以上、本実施例によっても、隔壁170は、基板100が湾曲している方向に対して45°以上の角度で交わる方向に延在している。このため、隔壁170と基板100の間において、隔壁170に加わる曲げ応力は小さくなる。
また、封止部材ではなく封止膜210を用いて有機EL素子101を封止しているため、発光装置10の可撓性を維持することができる。
特に本実施例では、封止膜210としてALD法によって製造された膜(例えば酸化アルミニウム膜)を使用しており、基板100としてガラス基板を使用している。封止膜210は隔壁170も覆っているため、基板100を曲げたときに封止膜210と基板100の間で発生する応力は隔壁170に加わりやすい。このため、基板100が湾曲する方向に沿う方向に隔壁170を延在させると、隔壁170は特に破損しやすい。更に、封止膜210のうち隔壁170の上部に位置する部分を損傷してしまう恐れがある。これに対して本実施例では、隔壁170は、基板100が湾曲する方向に対して45°以上90°以下の角度で交わる方向に延在しているため、上記した条件においても、隔壁170や封止膜210が破損することを抑制できる。
すなわち、発光装置10が一定の方向に曲げられた状態を維持したまま使用される場合において、隔壁170のような構造物により、基板100及び封止膜210の少なくとも一方が破損する可能性があったため、長寿命の発光装置10の実現が困難であった。これに対して本実施例による工夫によって、長寿命の発光装置10を提供できる。
(実施例2)
図8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、第1の方向における隔壁170の配置間隔を除いて、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。
詳細には、基板100が湾曲している方向(第1の方向)において、隔壁170の間隔は、基板100の中心側に近づくにつれて狭くなっている。その結果、第1の方向における基板100の端部に最も近い隔壁170と、この隔壁170の隣に位置する隔壁170との間隔は、第1の方向における基板100の中心に最も近い隔壁170と、この隔壁170の隣に位置する隔壁170の間隔よりも広い。
なお、ある隔壁170の間隔と、その隣の隔壁170の間隔の差は、常に同一であっても良いし、異なっていても良い。また、いずれかの隔壁170の間隔と、その隣の隔壁170の間隔は同一であっても良い。
本実施例によっても、隔壁170と基板100の間において、隔壁170に加わる曲げ応力は小さくなる。また、隔壁170の間隔は、基板100の中心側に近づくにつれて狭くなっている。言い換えると、有機EL素子101の幅は、基板100の中心側に近づくにつれて狭くなっている。このため、発光装置10が湾曲していても、ユーザUから見た場合における、基板100の中心側に位置する有機EL素子101の幅と、基板100の端側に位置する有機EL素子101の幅との差は、小さくなる。
(実施例3)
図9は、実施例3に係る発光装置10の構成を示す平面図である。本実施例において、発光装置10は照明装置である。そして、一つの隔壁170の間には、一つの有機EL素子101が延在している。言い換えると、発光装置10はストライプ状の有機EL素子101を複数有している。そして、隣り合う有機EL素子101の間には、隔壁170が延在している。なお、本図においては、封止膜210の図示を省略している。また、引出配線は、分かりやすくするために大きく示されている。
本図に示す例では、絶縁層120は設けられていない。ただし絶縁層120は、隔壁170の下にのみ設けられていても良い。
また、互いに異なる色(例えば赤、緑、及び青)を発光する有機EL素子101を繰り返し基板100の上に形成すると、これらの有機EL素子101の発光強度比を制御することにより、発光装置10に演色性を持たせることができる。
本実施例における発光装置10の製造方法は、実施例1と同様である。そして、本実施例によっても、隔壁170と基板100の間において、隔壁170に加わる曲げ応力は小さくなる。
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。
100 基板
101 有機EL素子
110 第1電極
140 有機層
150 第2電極
170 隔壁
210 封止膜

Claims (6)

  1. 第1の方向に湾曲している基板と、
    前記基板の第1面側に形成され、前記第1の方向に対して45°以上の角度で交わる方向に延在している複数の隔壁と、
    前記基板の前記第1面側に形成されており、前記複数の隔壁の間に位置する有機EL素子と、
    を備える発光装置。
  2. 請求項1に記載の発光装置において、
    前記有機EL素子は、
    第1電極と、
    前記第1電極を介して前記第1面とは逆側に位置する第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、
    を備え、
    前記隔壁の上面には、前記第2電極と同様の材料からなる導電層が形成されている発光装置。
  3. 請求項2に記載の発光装置において、
    前記基板は、ガラス基板である発光装置。
  4. 請求項3に記載の発光装置において、
    前記有機EL素子及び前記隔壁を封止する封止膜を備える発光装置。
  5. 請求項4に記載の発光装置において、
    前記第1の方向における前記基板の両端を含む平面に対して、前記第1の方向における前記基板の端部に最も近い前記隔壁は、前記第1の方向における前記基板の中心に最も近い前記隔壁よりも、高さ方向において傾いている発光装置。
  6. 請求項5に記載の発光装置において、
    前記第1の方向における前記基板の端部に最も近い前記隔壁と、当該隔壁の隣に位置する前記隔壁との間隔は、前記第1の方向における前記基板の中心に最も近い前記隔壁と、当該隔壁の隣に位置する前記隔壁の間隔よりも広い発光装置。
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