JP2016100315A

JP2016100315A - 発光装置

Info

Publication number: JP2016100315A
Application number: JP2014239116A
Authority: JP
Inventors: 金内　一浩; Kazuhiro Kaneuchi; 一浩金内
Original assignee: Tohoku Pioneer Corp; Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Tohoku Pioneer Corp; Pioneer Corp
Priority date: 2014-11-26
Filing date: 2014-11-26
Publication date: 2016-05-30

Abstract

【課題】ボトムエミッション型の発光装置において、光学フィルムを設けるときのコストを低くする。【解決手段】発光装置１０は、基板１００、発光部１４０、封止膜１６０、及び被覆膜１７０を有している。発光部１４０は基板１００の第１面１０２に形成されており、有機層１２０を有している。封止膜１６０は基板１００の第１面１０２に形成されており、発光部１４０を封止している。被覆膜１７０は基板１００の第２面１０４に形成されており、光透過性を有している。そして封止膜１６０及び被覆膜１７０は、いずれも複数の層を積層した積層構造であり、かつ、これらの層の数及び層の積層順が互いに同一である。【選択図】図４

Description

本発明は、発光装置に関する。

近年は、発光素子として有機ＥＬ（Organic Electroluminescence）素子を有する発光装置の開発が進んでいる。有機ＥＬ素子は、有機層を、第１電極と、第２電極とで挟んだ構成を有している。有機層は水分や酸素に弱いため、有機ＥＬ素子は封止される必要がある。有機ＥＬ素子を封止する方法の一つに、封止膜を用いる方法がある。

なお、特許文献１には、トップエミッション型の有機ディスプレイにおいて、有機ＥＬ素子の上に、第１の薄膜層と第２の薄膜層とを積層した膜を形成することが記載されている。この膜は、封止膜として機能するとともに、光学フィルタとしても機能する。

また特許文献２には、封止層の中に色変換層を設けることが記載されている。

特表２０１１−５２３１６７号公報特開２００９−３７８０１号公報

ディスプレイや照明装置などの発光装置には、上記したトップエミッション型の発光装置の他に、透光性の基板を介して外部に光を放射するボトムエミッション型の発光装置がある。ボトムエミッション型の発光装置では、基板の第１面には発光部が形成されている。そして、基板の第２面（光放射面）には光学フィルムを設ける必要がある。一般的に光学フィルムは、基板の第２面に張り付けられている。このため、発光装置の製造コストが高くなっていた。

本発明が解決しようとする課題としては、ボトムエミッション型の発光装置において、光学フィルムを設けるときのコストを低く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、透光性の基板と、
前記基板の第１面に形成され、有機層を含む発光部と、
前記基板の前記第１面に形成され、前記発光部を封止する封止膜と、
前記基板の前記第２面に形成された光透過性の被覆膜と、
を備え、
前記封止膜及び前記被覆膜は、複数の層を積層した積層構造であり、かつ、厚さ方向における少なくとも一部において前記層の数及び前記層の積層順が互いに同一である発光装置である。

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から第２電極を取り除いた図である。図２から有機層及び絶縁層を取り除いた図である。図１のＡ−Ａ断面図である。図４の点線αで囲んだ領域を拡大した図である。図４の点線βで囲んだ領域を拡大した図である。図６の変形例を示す図である。封止膜及び被覆膜を形成するための成膜装置の構成を示す図である。成膜装置で処理されるタイミングにおける基板の構成を示す図である。

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から第２電極１３０を取り除いた図である。図３は、図２から有機層１２０及び絶縁層１５０を取り除いた図である。図４は、図１のＡ−Ａ断面図である。図５は図４の点線αで囲んだ領域を拡大した図であり、図６は図４の点線βで囲んだ領域を拡大した図である。発光装置１０は、例えば照明装置であるが、ディスプレイであってもよい。

実施形態に係る発光装置１０は、図４に示すように、基板１００、発光部１４０、封止膜１６０、及び被覆膜１７０を有している。発光部１４０は基板１００の第１面１０２に形成されており、有機層１２０を有している。封止膜１６０は基板１００の第１面１０２に形成されており、発光部１４０を封止している。被覆膜１７０は基板１００の第２面１０４に形成されており、光透過性を有している。そして封止膜１６０及び被覆膜１７０は、いずれも複数の層を積層した積層構造であり、かつ、厚さ方向における少なくとも一部において、これら層の数及び層の積層順が互いに同一である。以下、詳細に説明する。

まず、図１〜図４を用いて、発光装置１０の構成を説明する。

基板１００は、例えばガラス基板や樹脂基板などの透光性を有する基板である。基板１００は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である。基板１００が樹脂基板である場合、基板１００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）、又はポリイミドを用いて形成されている。また、基板１００が樹脂基板である場合、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。

基板１００の第１面１０２には、発光部１４０が形成されている。発光部１４０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。

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（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（ＩｎｄｉｕｍＺｉｎｃＯｘｉｄｅ）、ＩＷＺＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｕｎｇｓｔｅｎＺｉｎｃＯｘｉｄｅ）、ＺｎＯ（ＺｉｎｃＯｘｉｄｅ）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。

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。

第１電極１１０の縁は、絶縁層１５０によって覆われている。絶縁層１５０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、第１電極１１０のうち発光部１４０の発光領域となる部分を囲んでいる。絶縁層１５０を設けることにより、第１電極１１０の縁において第１電極１１０と第２電極１３０が短絡することを抑制できる。

また、発光装置１０は、第１端子１１２及び第２端子１３２を有している。第１端子１１２は第１電極１１０に接続しており、第２端子１３２は第２電極１３０に接続している。第１端子１１２及び第２端子１３２は、例えば、第１電極１１０と同一の材料で形成された層を有している。なお、第１端子１１２と第１電極１１０の間には引出配線が設けられていてもよい。また、第２端子１３２と第２電極１３０の間にも引出配線が設けられていてもよい。

第１端子１１２には、ボンディングワイヤ、又はリード端子などの導電部材（電子部品の一例）を介して制御回路の正極端子が接続され、第２端子１３２には、ボンディングワイヤ又はリード端子などの導電部材を介して制御回路の負極端子が接続される。ただし第１端子１１２及び第２端子１３２の少なくとも一方には、半導体パッケージなどの回路素子が直接接続されてもよい。また第１端子１１２及び第２端子１３２は、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）を介して制御回路に接続されていてもよい。この場合、第１端子１１２及び第２端子１３２は、例えば異方性導電性樹脂を介してＦＰＣと接続する。

なお、第１電極１１０の上には補助電極が形成されていてもよい。この補助電極は、第１電極１１０よりも抵抗が低い材料、例えば金属又は合金を用いて形成されている。補助電極は、例えばＭｏ合金層（例えばＭｏＮｂ層）、Ａｌ合金層（例えばＡｌＮｄ層）、及びＭｏ合金層（例えばＭｏＮｂ層）をこの順に構成を有している。この補助電極が形成されることにより、第１電極１１０の見かけ上の抵抗は低くなる。

そして、図１及び図４に示すように、基板１００の第１面１０２には封止膜１６０が形成されている。また、図４に示すように、基板１００の第２面１０４には被覆膜１７０が形成されている。封止膜１６０及び被覆膜１７０は、いずれも多層膜であり、気相成膜法、例えばＡＬＤ法(Ａｔｏｍｉｃｌａｙｅｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ;原子層堆積法)によって形成されている。

次に、図５及び図６を用いて、封止膜１６０及び被覆膜１７０の構成について詳細に説明する。被覆膜１７０は、封止膜１６０と同一の工程で形成されている。このため、被覆膜１７０の厚さ方向の構造（膜の数及び積層順）は、封止膜１６０の厚さ方向の構造と同一である。また被覆膜１７０を構成する各膜の厚さは、封止膜１６０を構成する膜のうち対応する膜の厚さとほぼ同じである。例えば本図に示す例において、封止膜１６０及び被覆膜１７０は、第１の材料からなる第１層１６２と、第２の材料からなる第２層１６４とを繰り返し積層した構成を有している。本図に示す例では、最も下の層は第１層１６２であり、最も上の層も第１層１６２である。被覆膜１７０を構成する層の数は奇数である。そして封止膜１６０及び被覆膜１７０の厚さは、例えば１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。

上記したように、封止膜１６０は発光部１４０を封止するために形成されている。一方、第１層１６２と第２層１６４の界面を構成する２つの材料（第１の材料及び第２の材料）の屈折率は互いに異なる。このため、被覆膜１７０は光学機能層（例えば光学フィルタ）として機能する。被覆膜１７０を構成する各層の厚さは、被覆膜１７０に求められる機能によって異なる。

例えば被覆膜１７０を、波長λの光を選択的にカットするための光学フィルタ（例えば長波長透過フィルタ：ＬＷＰＦ）として機能させる場合、第１層１６２を構成する第１の材料を、第２層１６４を構成する第２の材料よりも屈折率が高い材料にする。例えば、第１層１６２を酸化チタン（ＴｉＯ_２）膜で形成し、第２層１６４を酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）膜で形成する。そして、被覆膜１７０のうち最も上の層の光学膜厚及び最も下の層の光学膜厚をλ／８として、残りの層の光学膜厚をλ／４にすればよい。また、この第１層１６２と第２層１６４の積層の回数が少ないとき、ある波長を境に、波長が短くなるにつれて緩やかに光のカット量が増加していく（透過率が低下していく）。他方で、積層の回数を増やしていく（例えば１５回）と、光のカット量の増加率は急峻になる。すなわち、ある波長を境に、波長が短くなるにつれて光の透過率は急激に低下していく。なお、封止膜１６０も同様の構造になる。例えば、光学膜厚がλ／８である酸化チタン膜（最下層の第１層１６２及び最上層の第１層１６２）の実膜厚は２２．７ｎｍであり、光学膜厚がλ／４である酸化チタン膜（その他の第１層１６２）の実膜厚は４５．５ｎｍである。また光学膜厚がλ／４である酸化アルミニウム膜（第２層１６４）の実膜厚は６２．５ｎｍである。

また、被覆膜１７０を、波長λの光を選択的に透過させるための光学フィルタ（例えば短波長透過フィルタ：ＳＷＰＦ）として機能させる場合、第１層１６２を構成する第１の材料を、第２層１６４を構成する第２の材料よりも屈折率が低い材料にする。例えば、第１層１６２を酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）膜で形成し、第２層１６４を酸化チタン（ＴｉＯ_２）膜で形成する。そして、被覆膜１７０のうち最も上の層の光学膜厚及び最も下の層の光学膜厚をλ／８として、残りの層の光学膜厚をλ／４にすればよい。また、この第１層と第２層の積層の回数が少ないとき、ある波長を境に、波長が長くなるにつれて緩やかに光のカット量が増加していく（透過率が低下していく）。他方で、積層の回数を増やしていく（例えば１５回）と、光のカット量の増加率は急峻になる。すなわち、ある波長を境に、波長が長くなるにつれて光の透過率は急激に低下していく。なお、この場合においても、封止膜１６０も同様の構造になる。例えば、光学膜厚がλ／８である酸化アルミニウム膜（最下層の第１層１６２及び最上層の第１層１６２）の実膜厚は６２．５ｎｍであり、光学膜厚がλ／４である酸化アルミニウム膜（その他の第１層１６２）の実膜厚は１２５ｎｍである。また光学膜厚がλ／４である酸化チタン膜（第２層１６４）の実膜厚は９０．９ｎｍである。

図７は、図６の変形例を示している。図４の点線βは、基板１００の第２面１０４の端部を囲んでいる。図６に示した例において、被覆膜１７０は基板１００の端面には形成されていない。一方、図７に示す例において、被覆膜１７０は基板１００の端面の少なくとも下部に形成されている。なお、封止膜１６０及び被覆膜１７０の少なくとも一部は、基板１００の側面を介して互いに繋がっている場合もある。

図８は、封止膜１６０及び被覆膜１７０を形成するための成膜装置２００の構成を示す図である。図９は、成膜装置２００で処理されるタイミングにおける基板１００の構成を示している。図９に示すように、封止膜１６０及び被覆膜１７０を形成するとき、基板１００は複数の発光装置１０がつながった状態になっている。そしてこの状態で、成膜装置２００の内部に保持部２１０を用いて保持されている。成膜装置２００は縦型の成膜装置である。そして保持部２１０は、複数の基板１００を保持している。詳細には、保持部２１０は、基板１００の第２面１０４（又は第１面１０２）の縁の少なくとも一部を保持している。また、保持部２１０の側面には複数の貫通孔が形成されている。このため、基板１００の第１面１０２及び第２面１０４の双方に、封止膜１６０及び被覆膜１７０となる原子（または分子）が到達し、その結果、基板１００には、封止膜１６０及び被覆膜１７０の双方が形成される。

この工程において、基板１００の側面にも封止膜１６０と同じ膜が形成される。ただし、上記したように、封止膜１６０及び被覆膜１７０を成膜するタイミングにおいて、基板１００は複数の発光装置１０がつながった状態になっている。このため、一部の発光装置１０のみが、図７に示した構造を有している。また、その発光装置１０においても、基板１００の全周にわたって図７に示した構造を有しているのではなく、基板１００の一辺、又は互いに交わる２辺にのみ、図７に示した構成を有している。

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を準備する。このときの基板１００は、複数の発光装置１０がつながった大きさを有している。

次いで、基板１００上に第１電極１１０を形成する。この工程において、第１端子１１２及び第２端子１３２も形成される。次いで、絶縁層１５０、有機層１２０、及び第２電極１３０をこの順に形成する。なお、この工程において、基板１００の上には、発光装置１０となる領域のそれぞれに、第１電極１１０、第１端子１１２、第２端子１３２、絶縁層１５０、有機層１２０、及び第２電極１３０が形成される。

次いで、図８に示した成膜装置２００を用いて、例えばＡＬＤ法を用いて、第１層１６２及び第２層１６４を、この順に繰り返し形成する。その後、基板１００を複数の発光装置１０に分割する。次いで、必要に応じて、第１層１６２及び第２層１６４の積層膜のうち第１端子１１２上に位置する部分及び第２端子１３２上に位置する部分を除去する。

以上、本実施形態によれば、基板１００の第１面１０２に封止膜１６０を形成する工程において、基板１００の第２面１０４に被覆膜１７０が形成される。被覆膜１７０は光学機能層、例えば光学フィルタとして機能する。このため、基板１００の第２面１０４に光学フィルムを張り付ける必要はない。従って、発光装置１０の製造コストを低くすることができる。

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
１０２第１面
１０４第２面
１２０有機層
１４０発光部
１６０封止膜
１７０被覆膜

Claims

透光性の基板と、
前記基板の第１面に形成され、有機層を含む発光部と、
前記基板の前記第１面に形成され、前記発光部を封止する封止膜と、
前記基板の前記第２面に形成された光透過性の被覆膜と、
を備え、
前記封止膜及び前記被覆膜は、複数の層を積層した積層構造であり、かつ、厚さ方向における少なくとも一部において前記層の数及び前記層の積層順が互いに同一である発光装置。
請求項１に記載の発光装置において、
前記積層構造において、前記複数の層の界面を構成する２つの材料の屈折率は互いに異なる発光装置。
請求項２に記載の発光装置において、
前記積層構造は、酸化チタン膜と酸化アルミニウム膜を繰り返し積層した膜である発光装置。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の発光装置において、
前記被覆膜は光フィルタである発光装置。
請求項１〜４のいずれか一項に記載の発光装置において、
前記被覆膜は、前記基板の側面の少なくとも一部にも形成されている発光装置。