JP2016091948A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板に溝を形成して可撓性を持たせた場合において、有機ＥＬ素子に曲げ応力が加わらないようにする。【解決手段】発光素子１０６は基板１００の第１面１０１に形成されており、互いに離れている。溝部１０４は基板１００の第２面１０２に形成されている。そして基板１００から垂直な方向から見た場合において、溝部１０４の底部は複数の発光素子１０６の間に位置している。溝部１０４は、基板１００に可撓性を与えるため、又は基板１００の可撓性を向上させるために設けられている。また、発光装置１０は、さらに接続部１１２を備えている。接続部１１２は、互いに隣り合う発光素子１０６を接続している。そして基板１００から垂直な方向から見た場合において、溝部１０４の底部は接続部１１２と重なっている。【選択図】図１

Description

本発明は、発光装置に関する。

近年は有機ＥＬを用いた発光装置の開発が進んでいる。この発光装置は、照明装置や表示装置として使用されており、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。

一方、近年は発光装置に可撓性を持たせることが検討されている。例えば特許文献１には、基板の一面にＥＬ素子を形成し、かつ基板の反対面に形状支持体を形成した発光装置において、形状支持体に複数の切欠きを形成することが記載されている。特許文献１において、ＥＬ素子は、基板のほぼ全面に形成されている。

また特許文献２には、有機ＥＬ素子を用いたフレキシブルディスプレイにおいて、画素となる有機ＥＬ素子の間にアクチュエータを形成することが記載されている。このアクチュエータがオンされると、フレキシブルディスプレイの柔軟性が低下する、と記載されている。

特開２００９−１７０１７３号公報 特開２０１４−１６６１６号公報

発光装置に可撓性を持たせる場合、基板に複数の溝を形成することが考えられる。このようにすると、溝を起点に基板が折れ曲がる。一方、基板に可撓性を持たせると、基板上に形成された発光素子に曲げ応力が加わり、この曲げ応力に起因して発光素子が壊れる可能性が出てくる。

本発明が解決しようとする課題としては、基板に溝を形成して可撓性を持たせた場合において、発光素子に曲げ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、基材と、
前記基材の第１面に形成され、互いに離れている複数の発光素子と、
前記基材の第２面に形成された溝部と、
を備え、
前記基材に垂直な方向から見た場合において、前記溝部の底部は前記複数の発光素子の間に位置している発光装置である。

実施形態に係る発光装置を、基板の第１面側から見た平面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 発光装置を基板の第２面側から見た平面図である。 発光装置の製造方法を説明するための断面図である。 発光装置の製造方法を説明するための断面図である。 発光装置の使用方法の一例を示す図である。 基板を湾曲させた状態における発光装置の断面を拡大した図である。 実施例１に係る発光装置の構成を示す断面図である。 図８の変形例を示す断面図である。 実施例２に係る発光装置の平面図である。 図１０から第２電極及び有機層を取り除いた図である。 図１０のＢ−Ｂ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。 図１３のＣ−Ｃ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を、基板１００の第１面１０１側から見た平面図である。発光装置１０は、例えば照明装置である。ただし発光装置１０は、ディスプレイであってもよい。図２は図１のＡ−Ａ断面図であり、図３は発光装置１０を基板１００の第２面１０２側から見た平面図である。なお、図１において、説明のため、絶縁層１４０及び封止膜１５０は省略されている。

実施形態に係る発光装置１０は、基板１００（基材の一例）、複数の発光素子１０６、及び溝部１０４を備えている。発光素子１０６は基板１００の第１面１０１に形成されており、互いに離れている。溝部１０４は基板１００の第２面１０２に形成されている。そして基板１００から垂直な方向から見た場合（視線を図２のｙ方向に平行にした場合）において、溝部１０４の底部は複数の発光素子１０６の間に位置している。例えば基板１００の第１面１０１に沿う方向、さらに詳細には、複数の発光素子１０６が並んでいる方向（図２におけるｘ方向）において、溝部１０４の底部は複数の発光素子１０６の間に位置している。溝部１０４は、基板１００に可撓性を与えるため、又は基板１００の可撓性を向上させるために設けられている。

また、発光装置１０は、さらに接続部１１２を備えている。接続部１１２は、互いに隣り合う発光素子１０６を接続している。そして基板１００から垂直な方向から見た場合において、溝部１０４の底部は接続部１１２と重なっている。

以下、図１〜図３を用いて、発光装置１０の構成について詳細に説明する。

基板１００は、例えば樹脂基板などの透光性を有する基板である。基板１００は、溝部１０４を形成していない状態において、可撓性を有していてもよい。可撓性を有している場合、基板１００の厚さは、例えば１０μｍ以上１０００μｍ以下である。基板１００は、例えば矩形などの多角形や円形である。基板１００を形成する樹脂材料は、例えばＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルホン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）、又はポリイミドである。また、水分が基板１００を透過することを抑制するために、基板１００の少なくとも一面（好ましくは両面）に、ＳｉＮ_ｘやＳｉＯＮなどの無機バリア膜が形成されているのが好ましい。この場合、溝部１０４にも無機バリア膜が形成されているのが好ましい。

基板１００の第１面１０１には、発光素子１０６が形成されている。発光素子１０６は、第１電極１１０、有機層１２０、及び第２電極１３０をこの順に積層させた構成を有している。発光装置１０が照明装置の場合、複数の発光素子１０６はライン状に延在している。一方、発光装置１０が表示装置の場合、複数の発光素子１０６はマトリクスを構成するように配置されているか、セグメントを構成したり、所定の形状を表示するように（例えばアイコンを表示するように）なっていてもよい。

第１電極１１０は、光透過性を有する透明電極である。透明電極の材料は、金属を含む材料、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＷＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｕｎｇｓｔｅｎ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ（Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）等の金属酸化物である。第１電極１１０の厚さは、例えば１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。第１電極１１０は、例えばスパッタリング法又は蒸着法を用いて形成される。なお、第１電極１１０は、カーボンナノチューブ、又はＰＥＤＯＴ／ＰＳＳなどの導電性有機材料であってもよい。本図において、基板１００の上には、複数の線状の第１電極１１０が互いに平行に形成されている。

有機層１２０は発光層を有している。有機層１２０は、例えば、正孔注入層、発光層、及び電子注入層をこの順に積層させた構成を有している。正孔注入層と発光層との間には正孔輸送層が形成されていてもよい。また、発光層と電子注入層との間には電子輸送層が形成されていてもよい。有機層１２０は蒸着法で形成されてもよい。また、有機層１２０のうち少なくとも一つの層、例えば第１電極１１０と接触する層は、インクジェット法、印刷法、又はスプレー法などの塗布法によって形成されてもよい。なお、この場合、有機層１２０の残りの層は、蒸着法によって形成されている。また、有機層１２０のすべての層が、塗布法を用いて形成されていてもよい。

第２電極１３０は、例えば、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｍｇ、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。この場合、第２電極１３０は遮光性を有している。第２電極１３０の厚さは、例えば１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。ただし、第２電極１３０は、第１電極１１０の材料として例示した材料を用いて形成されていてもよい。第２電極１３０は、例えばスパッタリング法又は蒸着法を用いて形成される。本図に示す例において、発光装置１０は複数の線状の第２電極１３０を有している。

本図に示す例において、第１電極１１０は島状に形成されている。そして接続部１１２は、これら島状の第１電極１１０を互いに接続するために、隣り合う第１電極１１０の間を埋めるように、第１面１０１上に設けられている。詳細には、接続部１１２は、同一の行に属する第１電極１１０を互いに接続している。言い換えると、第１電極１１０及び接続部１１２が交互に設けられることにより、一つの配線が形成されている。そしてこの配線の端部には、第１端子１１４が形成されている。第１端子１１４は接続部１１２と同様の材料を用いて形成されている。

接続部１１２及び第１端子１１４は、第１電極１１０よりも延性が高い材料、例えば金、銀、ホワイトメタル、アルミニウム、又は銅などの金属によって形成されている。このため、曲げ応力が加わったとき、第１電極１１０は接続部１１２よりも破断しやすくなっている。なお、接続部１１２の厚さは、例えば２０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。

一方、第２電極１３０は、配線１３２の一部として形成されている。詳細には、配線１３２は、第１電極１１０及び接続部１１２が形成する配線と交わる方向に延在している。そして、配線１３２は、同一の列に属する複数の第１電極１１０と重なっている。そして、配線１３２のうち第１電極１１０と重なっている部分が、第２電極１３０となっている。言い換えると、配線１３２と第１電極１１０（第１配線）が交わった部分のそれぞれに、発光素子１０６が設けられている。また、配線１３２の端部は、第２端子１３４となっている。

基板１００の第２面１０２には、溝部１０４が形成されている。溝部１０４は、配線１３２と同一方向に延在している。基板１００に垂直な方向から見た場合において、溝部１０４の両端は、いずれも基板１００の端面に達している。溝部１０４の断面形状は、例えば二等辺三角形であるが、台形であってもよい。

溝部１０４の底部は、基板１００に垂直な方向から見た場合において、第１電極１１０の間に位置している。ただし、溝部１０４の全体が第１電極１１０の間に位置していてもよい。また、第１電極１１０の間には接続部１１２が位置しているため、少なくとも溝部１０４の底部（溝部１０４の全体の場合もある）は、接続部１１２と重なっている。

溝部１０４の側面は基板１００の第２面１０２に対して傾斜している。このため、後述するように基板１００を第２面１０２が圧縮される方向に曲げたとき、基板１００は曲がりやすい。なお、第２面１０２に対する接続部１１２の側面の傾斜角度θは、例えば１１０°以上１５０°以下であるが、この範囲に限定されない。また、溝部１０４の深さは、基板１００の厚さの例えば３０％以上７０％以下である。

また、図２に示すように、基板１００の第１面１０１には、絶縁層１４０及び封止膜１５０が形成されている。絶縁層１４０は、例えばポリイミドなどの感光性の樹脂材料によって形成されており、少なくとも接続部１１２を覆っている。絶縁層１４０が形成されることにより、接続部１１２と第２電極１３０が短絡することを抑制できる。

封止膜１５０は、例えば酸化アルミニウム膜、酸化シリコン膜、又は酸窒化シリコン膜であり、例えばＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法又はＣＶＤ法を用いて形成されている。封止膜１５０が形成されることにより、発光素子１０６は、基板１００と封止膜１５０の間で封止される。

さらに、発光装置１０は制御部２００を有している。制御部２００は複数の第１端子１１４及び複数の第２端子１３４それぞれに接続している。そして、制御部２００は、電力を供給すべき第１端子１１４及び第２端子１３４を選択する（すなわち個別に信号を入力する）ことにより、所望の発光素子１０６を発光させる。ここで制御部２００は、短期間（例えば７ミリ秒以上２０ミリ秒以下）で、選択した複数の発光素子１０６を順次かつ繰り返し発光させてもよい。この場合、発光装置１０のユーザは、複数の発光素子１０６が同時に発光していると認識する。

図４及び図５は、発光装置１０の製造方法を説明するための断面図である。まず、基板１００を準備する。そして図４（ａ）に示すように、基板１００の第２面１０２に、スタンパー２０を押し付ける。これにより、基板１００の第２面１０２には溝部１０４が形成される。

次いで、必要に応じて基板１００の第１面１０１及び第２面１０２の少なくとも一方に、無機バリア膜を形成する。無機バリア膜は、例えばＣＶＤ法を用いて形成される。なお、無機バリア膜の形成は、発光素子１０６が形成された後に行われてもよい。

次いで、図４（ｂ）に示すように、基板１００の第１面１０１上に、第１電極１１０を、例えば蒸着法又はスパッタリング法を用いて形成する。次いで、第１電極１１０上にレジストパターン（図示せず）を形成し、このレジストパターンをマスクとして第１電極１１０をエッチングする。これにより、第１電極１１０は島状に形成される。その後、レジストパターンを除去する。なお、第１電極１１０を蒸着法又はスパッタリング法により形成する際、マスクを用いることにより、第１電極１１０を島状に形成してもよい。

次いで、図４（ｃ）に示すように、基板１００の第１面１０１上及び第１電極１１０上に、接続部１１２となる導電膜を、例えばスパッタリング法又は蒸着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（図示せず）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、接続部１１２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、図５（ａ）に示すように、絶縁層１４０を形成する。絶縁層１４０が感光性の絶縁材料で形成されている場合、絶縁層１４０は、露光及び現像処理によって、第１電極１１０上から除去される。

次いで、図５（ｂ）に示すように、第１電極１１０上に有機層１２０を形成する。有機層１２０のうち蒸着法によって形成される層は、例えばマスクを用いることにより、第１電極１１０上に形成される。また有機層１２０のうち塗布法によって形成される層は、塗布材料を第１電極１１０上に塗布することにより、形成される。

その後、第２電極１３０及び封止膜１５０をこの順に形成する。第２電極１３０は、レジストパターンを用いたエッチングにより、所定の形状に形成されてもよいし、成膜時にマスクを用いることにより、所定の形状に形成されてもよい。そして、第１端子１１４及び第２端子１３４を制御部２００に接続する。

図６は、発光装置１０の使用方法の一例を示す図である。発光装置１０は、第２面１０２が被照射物Ｍを取り囲む方向に湾曲される。ここで、発光装置１０は、第２面１０２が光放射面となっている。このため、基板１００は、第２面１０２に圧縮応力が加わる方向に湾曲される。そして、制御部２００は、複数の発光素子１０６のうち発光させるべき発光素子１０６に電力を供給する。ここで発光させる発光素子１０６を選択することにより、発光装置１０は、被照射物Ｍに様々な方向から光を照射することができる。また、発光する発光素子１０６を切り替えたり、発光装置１０の曲率を変化させることにより、光の照射方向も容易に切り替えることができる。

図７は、基板１００を湾曲させた状態における発光装置１０の断面を拡大した図である。第２面１０２に圧縮応力が加わる方向に基板１００を湾曲させた場合、基板１００は、溝部１０４の底部を起点に折り曲がる。上記したように、溝部１０４の底部は発光素子１０６と重なっていない。このため、発光素子１０６には応力が加わらず、発光素子１０６が破壊されることを抑制できる。

また、溝部１０４は接続部１１２と重なっているが、接続部１１２は第１電極１１０と比較して延性が高い材料によって形成されている。このため、接続部１１２は破断しにくい。ただし、基板１００が大きく湾曲したとき、接続部１１２が破断する場合もあるが、この場合においても発光素子１０６の例えば第１電極１１０は破断しない。このため、第１電極１１０と第２電極１３０がショートすることを抑制できる。また、発光素子１０６が破壊される前に接続部１１２が破断するため、接続部１１２が破断したのちに第１電極１１０と第２電極１３０がショートしても、これらの間に異常な大きさの電流が流れることを抑制できる。

以上、本実施形態によれば、基板１００の第２面１０２には溝部１０４が形成されている。溝部１０４は、発光素子１０６と重なっておらず、接続部１１２と重なっている。従って、第２面１０２に圧縮応力が加わる方向に基板１００を湾曲させた場合、発光素子１０６に応力が加わることを抑制できる。

（実施例１）
図８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、以下の点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。

まず、基板１００の第２面１０２には光学フィルム１０８が配置されている。光学フィルム１０８は、例えば光取出フィルムである。そして溝部１０４は光学フィルム１０８に形成されている。溝部１０４は、基板１００の第２面１０２に光学フィルム１０８を張り付けたのち、スタンパー２０を光学フィルム１０８に押し付けることにより、形成される。

なお、図９に示すように、溝部１０４の底部は基板１００に入り込んでいてもよい。

本実施例によっても、実施形態と同様に、第２面１０２に圧縮応力が加わる方向に基板１００を湾曲させた場合において、発光素子１０６に応力が加わることを抑制できる。また、第１電極１１０と第２電極１３０がショートする前に接続部１１２を破断させることができるため、第１電極１１０と第２電極１３０の間に異常な大きさの電流が流れることを抑制できる。

（実施例２）
図１０は、実施例２に係る発光装置１０の平面図であり、実施形態における図１に対応している。図１１は、図１０から第２電極１３０及び有機層１２０を取り除いた図である。図１２は、図１０のＢ−Ｂ断面図である。本実施例に係る発光装置１０は、以下の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。

まず、図１０及び図１１に示すように、接続部１１２は配線状（第１配線）に形成されており、また、この配線上の接続部１１２は、発光素子１０６が形成する一つの行に対して複数（具体的にはその行に属する発光素子１０６の数と同数）設けられている。いずれの接続部１１２も、端部に第１端子１１４を有している。

図１２に示すように、厚さ方向において、接続部１１２と第１電極１１０の間には絶縁層１１６が設けられている。絶縁層１１６は、例えばポリイミドなどの感光性の樹脂を用いて形成されている。絶縁層１１６には、コンタクト１１８が埋め込まれている。コンタクト１１８は導電性の材料（例えばＡｌなどの金属）によって形成されており、接続部１１２を第１電極１１０に接続している。なお、一本の接続部１１２に対してコンタクト１１８は一つのみ設けられている。言い換えると、一本の接続部１１２は、一つの第１電極１１０のみに接続している。また、複数の接続部１１２は、互いに異なる第１電極１１０に接続している。

本実施例に係る発光装置１０の製造方法は、基板１００に溝部１０４を形成した後、第１電極１１０を形成する前に、接続部１１２、絶縁層１１６、及びコンタクト１１８をこの順に形成する点を除いて、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。

本実施例によっても、実施形態と同様に、基板１００を湾曲させた場合において、発光素子１０６に応力が加わることを抑制できる。また、第１電極１１０と第２電極１３０の間に異常な大きさの電流が流れることを抑制できる。

また、接続部１１２は複数の発光素子１０６それぞれに設けられている。このため、制御部２００は、電力を入力すべき発光素子１０６に接続している接続部１１２を選択し、選択した接続部１１２と第２電極１３０の間に電力を供給することにより、選択した複数の発光素子１０６を同時に発光させることができる。

（実施例３）
図１３は、実施例３に係る発光装置１０の構成を示す平面図であり、実施例２における図１０に対応している。図１４は図１３のＣ−Ｃ断面図である。本実施例に係る発光装置１０は、第２電極１３０が複数の発光素子１０６のそれぞれに設けられている点を除いて、実施例２と同様の構成である。なお、図１３では、絶縁層１１７は省略されている。

詳細には、第１電極１１０、接続部１１２、及び有機層１２０の構成は、実施形態又は実施例１と同様である。一方、第２電極１３０は、複数の有機層１２０のそれぞれの上に、互いに独立して形成されている。そして、絶縁層１４０及び第２電極１３０の上には、絶縁層１１７が形成されている。絶縁層１１７は、例えばポリイミドなどの感光性の樹脂を用いて形成されている。

絶縁層１１７上には、複数の第２配線１３５が形成されている。詳細には、第２配線１３５は、発光素子１０６が形成する一つの列に対して複数（具体的にはその列に属する発光素子１０６の数と同数）設けられている。いずれの第２配線１３５も、端部に第２端子１３４を有している。そして、絶縁層１１７には、コンタクト１１８が埋め込まれている。コンタクト１１８は第２配線１３５を第２電極１３０に接続している。なお、一本の第２配線１３５に対してコンタクト１１８は一つのみ設けられている。言い換えると、一本の第２配線１３５は、一つの第２電極１３０のみに接続している。そして複数の第２配線１３５は、互いに異なる第２電極１３０に接続している。

本実施例に係る発光装置１０の製造方法は、第２電極１３０を島状に形成する点、及び、第２電極１３０を形成した後、絶縁層１１７、コンタクト１１８、及び第２配線１３５をこの順に形成する点を除いて、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。

本実施例によっても、実施形態と同様に、基板１００を湾曲させた場合において、発光素子１０６に応力が加わることを抑制できる。また、第１電極１１０と第２電極１３０の間に異常な大きさの電流が流れることを抑制できる。

また、第２配線１３５は複数の発光素子１０６それぞれに設けられている。このため、制御部２００は、電力を入力すべき発光素子１０６に接続している第２配線１３５を選択し、選択した第２配線１３５が有する第２端子１３４と第１端子１１４の間に電力を供給することにより、選択した複数の発光素子１０６を同時に発光させることができる。

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。

１０ 発光装置
１００ 基板
１０１ 第１面
１０２ 第２面
１０４ 溝部
１０６ 発光素子
１０８ 光学フィルム
１１０ 第１電極
１１２ 接続部
１１４ 第１端子
１２０ 有機層
１３０ 第２電極
１３２ 配線
１３４ 第２端子
１３５ 第２配線
２００ 制御部

Claims (6)

1. 基材と、
   前記基材の第１面に形成され、互いに離れている複数の発光素子と、
   前記基材の第２面に形成された溝部と、
   を備え、
   前記基材に垂直な方向から見た場合において、前記溝部の底部は前記複数の発光素子の間に位置している発光装置。
2. 請求項１に記載の発光装置において、
   前記溝部の側面は、前記基材の第２面に対して傾斜している発光装置。
3. 請求項１又は２に記載の発光装置において、
   前記基材は、前記第２面に配置された光学フィルムを有し、
   前記溝部は少なくとも前記光学フィルムに形成されている発光装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の発光装置において、
   前記基材は、前記溝部を起点に折り曲がる発光装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の発光装置において、
   前記発光素子は、第１電極と、前記第１電極と重なる第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、
   さらに、
   第１の方向に延在していて少なくとも一つの前記第１電極に接続している複数の第１配線と、
   前記第１の方向に交わる方向に延在していて少なくとも一つの前記第２電極に接続している少なくとも一つの第２配線と、
   前記複数の第１配線それぞれに設けられた第１端子と、
   前記第２電極に接続された第２端子と、
   を備え、
   前記発光素子は、前記第１配線と前記第２配線の交点のそれぞれに設けられている発光装置。
6. 請求項５に記載の発光装置において、
   前記複数の第１端子それぞれに個別に信号を入力する制御部を備える発光装置。

Images