JP2016100582A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】輝度のばらつきを十分に抑制することができる発光装置を提供する。【解決手段】第２電極は第１電極１１０の上に位置しており、有機層は第１電極１１０と第２電極の間に位置している。そして複数の薄膜トランジスタ２２０は、第１電極１１０の互いに異なる場所に接続している。具体的には、基板１００には第１端子１１２が形成されている薄膜トランジスタ２２０のドレインは第１端子１１２に接続しており、薄膜トランジスタ２２０のソースは第１電極１１０に接続している。そして、第１端子１１２には電圧が印加される。そして第１電極１１０には、第１端子１１２から薄膜トランジスタ２２０を介して電流が流れる。この電流量は薄膜トランジスタ２２０によって制御される。【選択図】図３

Description

本発明は、発光装置に関する。

近年は有機ＥＬ素子を利用し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。

有機ＥＬ素子を用いた表示装置の一つに、特許文献１に記載の装置がある。特許文献１には、以下の技術が記載されている。まず、複数の副画素を用いて一つの画素が形成されている。そして、副画素を画定する開口の中心と、この開口を含む領域に形成された有機層の中心とを結ぶことにより成膜ずれベクトルが定義されている。そして、輝度の面内ばらつきを抑制するために、副画素それぞれの成膜ずれベクトルの角度ずれが９０°以内になっている。

また特許文献２には、有機ＥＬ素子を用いて面光源を作製した場合において、輝度の面内ばらつきが生じることを抑制するために、透明電極に補助電極を形成することが記載されている。

特開２００９−２１３９６号公報 特開２００８−３４３６２号公報

面光源の一つに、撮像システムの感度校正用の光源がある。このような面光源には、輝度のばらつきが少ないことが求められる。しかし、上記した特許文献２に記載の技術では、面光源の輝度のばらつきを十分に抑制することは難しかった。また、一度、特許文献１の製法や特許文献２のような構造で光源を製造してしまうと、製造後に光源の輝度のばらつきを調整することは難しい。

本発明が解決しようとする課題としては、輝度のばらつきを十分に抑制することができる発光装置を提供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、基板と、
前記基板の第１面に形成された発光部と、
前記基板と前記発光部の間に位置し、前記発光部に接続する複数の薄膜トランジスタと、
を備え、
前記発光部は、
前記基板に形成された第１電極と、
前記第１電極の上に形成された第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、
前記複数の薄膜トランジスタは、前記第１電極の互いに異なる領域に接続している発光装置である。

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から制御部及び第２電極を取り除いた図である。 図２から絶縁層及び有機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で囲んだ部分を拡大した図である。 図５のＢ−Ｂ断面図である。 変形例１に係る発光装置の構成を示す平面図である。 変形例２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から制御部３００及び第２電極１３０を取り除いた図である。図３は図２から絶縁層１５０及び有機層１２０を取り除いた図である。

実施形態に係る発光装置１０は、基板１００、発光部１４０、及び複数の薄膜トランジスタ２２０を備えている。発光部１４０は基板１００の第１面１０２に形成されており、第１電極１１０、有機層１２０及び第２電極１３０を有している。第１電極１１０は基板１００上に形成されている。第２電極１３０は第１電極１１０の上に位置しており、有機層１２０は第１電極１１０と第２電極１３０の間に位置している。そして複数の薄膜トランジスタ２２０は、厚さ方向において基板１００と発光部１４０の間に位置しており、第１電極１１０の互いに異なる場所に接続している。

具体的には、基板１００には第１端子１１２が形成されている。薄膜トランジスタ２２０のドレインは第１端子１１２に接続しており、薄膜トランジスタ２２０のソースは第１電極１１０に接続している。そして、第１端子１１２には電圧が印加される。そして第１電極１１０には、第１端子１１２から薄膜トランジスタ２２０を介して電流が流れる。この電流量は薄膜トランジスタ２２０によって制御される。なお、図１〜図３に示す発光装置１０はボトムエミッション型の発光装置となっている。以下、詳細に説明する。

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。

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。

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。

なお、発光装置１０はトップエミッション型の発光装置であってもよい。この場合、第２電極１３０を透光性を有する材料として、第１電極１１０を光反射性を有する材料にすればよい。例えば、第２電極１３０を構成する材料と、第１電極１１０を構成する材料を入れ替えればよい。例えば、第１電極１１０を金属層とＩＴＯなどの透明導電層の積層構造にして、第２電極１３０をＩＴＯ又はＩＺＯなどの透明導電層で形成することができる。なお、第２電極１３０を半透明電極にすると、第１電極１１０と第２電極１３０の間でマイクロキャビティ効果が生じ、その結果、発光部１４０の輝度を大きくすることができる。

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は、上記したように薄膜トランジスタ２２０のドレイン又はソースに接続しているが、複数の薄膜トランジスタ２２０に共通の電極になっている。

第１端子１１２には、ボンディングワイヤ、ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）、又はリード端子などの導電部材（電子部品の一例）を介して電源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、ＦＰＣ、又はリード端子などの導電部材を介して電源回路の負極端子が接続される。

また、発光装置１０は、複数の制御端子１１４を有している。複数の制御端子１１４は、互いに異なる薄膜トランジスタ２２０のゲート電極に接続している。また、制御端子１１４は、ワイヤボンディング、又は異方性導電性樹脂及びフレキシブル配線基板を介して、制御部３００に接続している。そして制御部３００は、制御端子１１４を介して複数の薄膜トランジスタ２２０を個別に制御する。

図４は、図１のＡ−Ａ断面図である。図５は図４の点線αで囲んだ部分を拡大した図である。図６は、図５のＢ−Ｂ断面図である。

上記したように、発光装置１０は薄膜トランジスタ２２０を有している。図４，５に示す例において、基板１００の上には半導体層２２２、絶縁層２０２、及び絶縁層２００がこの順に形成されている。そして発光部１４０は、絶縁層２００上に形成されている。

詳細には、図６に示すように、基板１００上には複数の半導体層２２２が互いに離間して形成されている。半導体層２２２は、例えばポリシリコン層であってもよいし、ＳｉＮ層、ＧａＮ層、又はＩｎＧａＺｎＯ層などの化合物半導体層であってもよい。発光装置１０が基板１００を介して外部に光を放射する場合、半導体層２２２は発光部１４０が発光する光に対して透光性を有しているのが好ましい。複数の半導体層２２２のそれぞれには、薄膜トランジスタ２２０のソース、ドレイン、およびチャネル領域が形成されている。

また、少なくとも半導体層２２２のうちチャネル領域となる領域の上には、絶縁層２０２が形成されている。絶縁層２０２は薄膜トランジスタ２２０のゲート絶縁膜である。絶縁層２０２上には、ゲート電極２２４が形成されている。ゲート電極２２４は、図示しない配線を介して、図１〜３に示した制御端子１１４に接続している。なお、絶縁層２０２は半導体層２２２の全面及び基板１００上に形成されていてもよい。

半導体層２２２上、絶縁層２０２上、ゲート電極２２４上、及び基板１００上には、絶縁層２００が形成されている。本図に示す例において、絶縁層２００は、絶縁層２０４及び絶縁層２０６を積層した構造を有している。絶縁層２０４は層間絶縁膜であり、例えば酸化シリコンによって形成されている。絶縁層２０４上には、電源配線２１０が形成されている。電源配線２１０は、接続部材１１６を介して第１端子１１２に接続している。接続部材１１６は、例えば第１端子１１２と一体になっている。そして絶縁層２０４には、接続部材２１２（例えばコンタクトプラグ）が埋め込まれている。接続部材２１２は例えば電源配線２１０と一体になっており、電源配線２１０を薄膜トランジスタ２２０のドレインに接続している。

また、絶縁層２０４及び電源配線２１０上には、絶縁層２０６が形成されている。絶縁層２０６も、例えば酸化シリコンを用いて形成されている。絶縁層２０６上には第１電極１１０が形成されている。そして、薄膜トランジスタ２２０のソースは、絶縁層２０４に埋め込まれた接続部材２１４（例えばコンタクトプラグ）、及び絶縁層２０６に埋め込まれた接続部材１１８（例えばビアプラグ）を介して、第１電極１１０に接続している。図６に示す例において、接続部材１１８は第１電極１１０と一体に形成されているが、接続部材１１８は第１電極１１０とは別の材料によって形成されていてもよい。

なお、薄膜トランジスタ２２０と第１電極１１０の接続構造は、図６に示した例に限られない。また、図６に示す例において、薄膜トランジスタ２２０はトップゲート型になっている。ただし薄膜トランジスタ２２０は、ボトムゲート型であってもよい。

また、発光装置１０は、さらに封止部材を有していてもよい。封止部材は、例えばガラス又は樹脂を用いて形成されており、基板１００と同様の多角形や円形であり、中央に凹部を設けた形状を有している。そして封止部材の縁は接着材で基板１００に固定されている。これにより、封止部材と基板１００で囲まれた空間は封止される。そして発光部１４０は、この封止された空間の中に位置している。なお、封止部材はＡＬＤ法で形成された膜又はＣＶＤ法で形成された膜であってもよい。

また、発光装置１０は、さらに乾燥剤を有していてもよい。乾燥剤は、例えば封止部材によって封止された空間内、例えば封止部材のうち基板１００に対向する面に配置されている。

次に、発光装置１０の製造方法を説明する。まず、基板１００上に半導体層２２２、絶縁層２０２、及びゲート電極２２４を形成する。この工程において、半導体層２２２にイオン注入などを行うことにより、半導体層２２２にソース、ドレイン、およびチャネル領域を形成する。

次いで、基板１００上に絶縁層２０４を形成し、さらに絶縁層２０４に、接続部材２１２及び接続部材２１４を埋め込むための接続孔を形成する。次いで、絶縁層２０４上に電源配線２１０を形成する。この工程において、接続部材２１２及び接続部材２１４も形成される。

次いで、絶縁層２０４上に絶縁層２０６を形成する。次いで、絶縁層２０６に、接続部材１１８を埋め込むための接続孔を形成する。次いで、絶縁層２０６上に第１電極１１０を形成する。この工程において、接続部材１１８、第１端子１１２、制御端子１１４、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。その後、封止部材（図示せず）を用いて発光部１４０を封止する。

次に、発光装置１０の使用方法について説明する。発光装置１０は面光源として使用される。発光装置１０が発光するとき、第１端子１１２と第２端子１３２の間には電圧が印加されている。そして制御部３００は、複数の制御端子１１４を介して複数の薄膜トランジスタ２２０のゲート電極２２４に電圧を印加する。これにより、薄膜トランジスタ２２０がオンし、薄膜トランジスタ２２０を介して第１電極１１０と第２電極１３０の間に電流が流れる。その結果、有機層１２０が発光する。

ここで、発光装置１０の輝度の均一性を上げたいとき、ユーザは、発光装置１０の輝度の面内分布を測定する。この測定は、例えば発光装置１０の光射出面を撮像装置で撮像することにより、行われる。そして、制御部３００には、発光装置１０の輝度の面内分布を示す情報（以下、輝度分布情報と記載）が入力される。制御部３００は、この輝度分布情報に従って薄膜トランジスタ２２０を制御する。具体的には、制御部３００は、輝度が基準値超の領域に対応する薄膜トランジスタ２２０を選択し、この薄膜トランジスタ２２０のゲート電極２２４に印加する電圧を下げることにより、その薄膜トランジスタ２２０を流れる電流を絞る。または、薄膜トランジスタ２２０は、輝度が基準値未満の領域に対応する薄膜トランジスタ２２０を選択し、この薄膜トランジスタ２２０のゲート電極２２４に印加する電圧を上げることにより、その薄膜トランジスタ２２０を流れる電流を増やす。これにより、発光装置１０の輝度の面内均一性は向上する。

以上、本実施形態によれば、発光装置１０は、複数の薄膜トランジスタ２２０を有している。複数の薄膜トランジスタ２２０は、第１電極１１０の互いに異なる領域に接続している。そして第１電極１１０と第２電極１３０の間を流れる電流は、薄膜トランジスタ２２０によって制御されている。従って、複数の薄膜トランジスタ２２０を互いに独立して制御することにより、発光装置１０の輝度の面内均一性を向上させることができる。

（変形例１）
図７は、変形例１に係る発光装置１０の構成を示す図である。本変形例に係る発光装置１０は、ゲートドライバ回路２３０、電源ドライバ回路２４０、及び接続部材４００（例えばＦＰＣ）を有している点を除いて、実施形態に係る発光装置１０と同様の構成である。

ゲートドライバ回路２３０は、回路上、制御端子１１４と薄膜トランジスタ２２０のゲート電極２２４の間に位置しており、電源ドライバ回路２４０は、回路上、第１端子１１２と電源配線２１０の間に位置している。ゲートドライバ回路２３０及び電源ドライバ回路２４０は、いずれも薄膜トランジスタ２２０と同層に形成された薄膜トランジスタを用いて形成されている。

また、接続部材４００は、図１に示した制御部３００を発光装置１０の第１端子１１２、第２端子１３２、及び制御端子１１４に接続している。本図に示す例において、第１端子１１２、第２端子１３２、及び制御端子１１４は、発光装置１０の一つの辺に沿って配置されている。そして、ゲートドライバ回路２３０及び電源ドライバ回路２４０は、接続部材４００を介して制御部３００に接続している。

本変形例によっても、発光装置１０の輝度の面内均一性を向上させることができる。また、ゲートドライバ回路２３０及び電源ドライバ回路２４０を薄膜トランジスタ２２０と同一工程で形成することができるため、発光装置１０の製造コストを低くすることができる。

（変形例２）
図８は、変形例２に係る発光装置１０の構成を示す図である。本変形例に係る発光装置１０は、ゲートドライバ回路２３０の代わりにゲートドライバ４１０を有しており、電源ドライバ回路２４０の代わりに電源ドライバ４２０を有している点を除いて、変形例１に係る発光装置１０と同様の構成である。ゲートドライバ４１０及び電源ドライバ４２０はポリシリコンやアモルファスシリコンを用いた半導体パッケージであり、第１端子１１２及び第２端子１３２と同一層に形成された端子を介して、絶縁層２００内に設けられた配線に接続している。

本変形例によっても、発光装置１０の輝度の面内均一性を向上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
１０２ 第１面
１１０ 第１電極
１１８ 接続部材
１２０ 有機層
１３０ 第２電極
１４０ 発光部
２００ 絶縁層
２０６ 絶縁層
２１２ 接続部材
２１４ 接続部材
２２０ 薄膜トランジスタ
２２２ 半導体層
３００ 制御部

Claims (3)

1. 基板と、
   前記基板の第１面に形成された発光部と、
   前記基板と前記発光部の間に位置し、前記発光部に接続する複数の薄膜トランジスタと、
   を備え、
   前記発光部は、
   前記基板に形成された第１電極と、
   前記第１電極の上に形成された第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、
   前記複数の薄膜トランジスタは、前記第１電極の互いに異なる領域に接続している発光装置。
2. 請求項１に記載の発光装置において、
   前記基板の前記第１面に形成された半導体層と、
   前記半導体層の上に形成された絶縁層と、
   を備え、
   前記薄膜トランジスタは前記半導体層を用いて形成されており、
   前記発光部は前記絶縁層の上に形成されており、
   前記絶縁層に埋め込まれ、前記第１電極と前記薄膜トランジスタとを接続する接続部材を備える発光装置。
3. 請求項１又は２に記載の発光装置において、
   前記発光装置の輝度の面内分布を示す輝度分布情報を取得し、前記輝度分布情報を用いて前記複数の薄膜トランジスタを制御する制御部をさらに備える発光装置。

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