JP2017117653A - 発光装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】樹脂膜及び金属シートを用いて有機EL素子の発光部を封止する場合において、樹脂膜のうち封止構造の端面に位置している部分から封止構造の内部に侵入する水分や酸素の量を少なくする。【解決手段】第1配線部114は第1電極110に形成されており、発光部140に電気的に接続している。第1絶縁層155は第1配線部114の少なくとも一部の上に形成されている。樹脂膜190は第1配線部114の少なくとも一部及び発光部140を被覆している。金属シート180は樹脂膜190の上に位置しており、第1配線部114の少なくとも一部及び発光部140を覆っている。そして、樹脂膜190のうち第1絶縁層155と重なる領域の少なくとも一部(第1領域192)は、樹脂膜190のうち発光部140と第1絶縁層155の間の領域の上に位置する領域(第2領域194)より薄い。【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に、有機EL素子がある。有機EL素子は、陽極となる第1電極と陰極となる第2電極の間に有機層を配置した構成を有している。有機層は水や酸素に弱いため、封止される必要がある。例えば特許文献1には、有機EL素子を熱可塑性の樹脂層で覆い、さらにその上に金属箔を設けることが記載されている。
また特許文献2には、表示部を外気から遮断する封止部として、凹部を有する封止部を用いることが記載されている。特許文献2において、表示部は凹部内に配置されている。封止部の縁は接着剤を用いて表示部の基板に固定されている。そして、この基板と接着剤の間には平坦化層が形成されている。平坦化層は、SiNやSiO等の絶縁材料を用いて形成されている。特許文献2において、平坦化層を形成する目的は、気密性を確保するためである。特許文献2における平坦化層の形成方法は、成膜およびパターニングである。
特開2014−154507号公報 特開2005−251630号公報
特許文献1に記載の構造において、有機EL素子の発光部は、樹脂膜、及び金属箔などの金属シートや金属膜を用いて封止されている。本発明者が検討した結果、樹脂は金属と比較して水分や酸素を透過しやすいため、樹脂膜のうち封止構造の端面に位置している部分から封止構造の内部に水分や酸素が侵入する可能性があり当該樹脂膜の端面からの厚みを抑えることで封止構造の性能が向上することが判明した。
本発明が解決しようとする課題としては、樹脂膜及び金属シートを用いて有機EL素子の発光部を封止する場合において、樹脂膜のうち封止構造の端面に位置している部分から封止構造の内部に侵入する水分や酸素の量を少な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、基板と、
前記基板に形成された発光部と、
前記基板に形成され、前記発光部に電気的に接続している配線部と、
前記配線部の少なくとも一部の上に形成される第1絶縁層と、
前記配線部の少なくとも一部及び前記発光部を覆う樹脂膜と、
前記樹脂膜の上に位置し、前記配線部の少なくとも一部及び前記発光部を覆う金属シートと、
を備え、
前記樹脂膜のうち前記第1絶縁層と重なる領域の少なくとも一部である第1領域は、前記樹脂膜のうち前記発光部と前記第1絶縁層の間に位置する第2領域より薄い発光装置である。
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から封止部材及び接続部材を取り除いた図である。 図2から第2電極を取り除いた図である。 図3から第2絶縁層及び有機層を取り除いた図である。 図4から第1配線部及び導電部を取り除いた図である。 図1のA−A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。 変形例1に係る発光装置の構成及び製造方法を示す断面図である。 変形例2に係る発光装置の構成及び製造方法を示す断面図である。
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。
(実施形態)
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から封止部材220及び接続部材200,202を取り除いた図である。図3は、図2から第2電極130を取り除いた図である。図4は、図3から第2絶縁層150及び有機層120を取り除いた図である。図5は、図4から第1配線部114及び導電部160,170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、第1配線部114、第1絶縁層155、樹脂膜190、及び金属シート180を備えている。発光部140は基板100に形成されている。第1配線部114は第1電極110に形成されており、発光部140に電気的に接続している。第1絶縁層155は第1配線部114の少なくとも一部の上に形成されている。樹脂膜190は第1配線部114の少なくとも一部及び発光部140を被覆している。金属シート180は樹脂膜190の上に位置しており、第1配線部114の少なくとも一部及び発光部140を覆っている。そして、樹脂膜190のうち第1絶縁層155と重なる領域の少なくとも一部(以下、第1領域192と記載)は、樹脂膜190のうち発光部140と第1絶縁層155の間の領域の上に位置する領域(以下、第2領域194と記載)より薄い。以下、発光装置10について詳細に説明する。
図1〜図5に示す例において、発光装置10は照明装置である。ただし、発光装置10はディスプレイであってもよい。発光装置10はボトムエミッション型の発光装置であってもよいし、トップエミッション型の発光装置であってもよい。発光装置10は、基板100を用いて形成されている。
発光装置10がボトムエミッション型である場合、基板100は、例えばガラスや透光性の樹脂などの透光性の材料で形成されている。一方、発光装置10がトップエミッション型である場合、基板100は上述した透光性の材料で形成されていてもよいし、透光性を有さない材料で形成されていてもよい。基板100は、例えば矩形などの多角形である。また、基板100は可撓性を有していてもよい。基板100が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。特に基板100をガラス材料で可撓性を持たせる場合、基板100の厚さは、例えば200μm以下である。基板100を樹脂材料で可撓性を持たせる場合は、基板100の材料として、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)、又はポリイミドを含ませて形成されている。また、基板100が樹脂材料を含む場合、水分が基板100を透過することを抑制するために、基板100の少なくとも発光面(好ましくは両面)に、SiNやSiONなどの無機バリア膜が形成されている。
基板100には発光部140が形成されている。発光部140は有機EL素子であり、第1電極110、有機層120、及び第2電極130を有している。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。
第1電極110及び第2電極130の少なくとも一方は、光透過性を有する透明電極である。例えば発光装置10がボトムエミッション型の発光装置である場合、少なくとも第1電極110は透明電極である。一方、発光装置10がトップエミッション型の発光装置である場合、少なくとも第2電極130は透明電極である。なお、第1電極110及び第2電極130の双方が透明電極であってもよい。
透明電極を構成する透明導電材料は、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(例えば真空蒸着法)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し、薄い金属電極であってもよい。
第1電極110及び第2電極130のうち透光性を有していない電極は、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。この電極は、例えばスパッタリング法又は蒸着法(例えば真空蒸着法)を用いて形成される。
なお、発光装置10がトップエミッション型の発光装置である場合、第1電極110は、金属層と透明導電層をこの順に積層した構造であってもよい。
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(例えば真空蒸着法)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1電極110の上には、導電部116が形成されている。導電部116は、第1電極110よりもシート抵抗が低い材料、例えば金属や合金を用いて形成されており、第1電極110の補助電極として機能する。導電部116は、一つの金属膜を用いて形成されていてもよいし、複数の金属膜を積層した積層膜を用いて形成されていてもよい。導電部116は、例えば、Mo合金、Al合金、及びMo合金をこの順に積層した積層膜であってもよい。なお、後述する導電部160及び導電部170も、導電部116と同様の断面構造を有している。導電部116は、例えばマスクを用いた蒸着法(例えば真空蒸着法)又はスパッタリング法を用いて形成されている。本図に示す例において、第1電極110の上には複数の導電部116が形成されている。複数の導電部116は互いに平行である。
図1〜図5に示す例において、発光装置10はストライプ状の複数の発光部140を有している。第1電極110及び第2電極130は、これら複数の発光部140の共通の電極になっていが、第1電極110および第2電極130がそれぞれ発光部140ごとに分断されて形成されてもよい。また、上記した導電部116は、複数の発光部140のそれぞれに設けられている。第1電極110と発光部140の間には、有機層120の他に、第2絶縁層150が形成されている。
第2絶縁層150は、第1電極110のうち発光部140以外の領域を覆っている。言い換えると、第2絶縁層150には長方形状の開口152が複数形成されている。これら開口152は、有機層120を第1電極110に接触させるために設けられており、また、互いに平行に延在している。第2絶縁層150のうち開口152の間に位置する部分は、導電部116と重なっている。言い換えると、導電部116は第2絶縁層150によって覆われている。
第2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いる。そして、第2絶縁層150は、第2絶縁層150となる樹脂材料を塗布した後、この樹脂材料を露光及び現像することにより、形成される。この工程は、例えば第1電極110及び導電部116を形成した後、有機層120を形成する前に行われる。また、有機層120の一部を塗布法で形成する場合、第2絶縁膜150に撥液性を持たせると、有機層120を塗布する際に塗布材料が第2絶縁膜150によって撥液される。このため、第2絶縁膜150の縁あるいは第2絶縁膜150と有機層120の境界において有機層120の塗布材料が盛り上がりにくくなり、その結果、有機層120の厚さがばらつくことを抑制できる。
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に電気的に接続しており、第2端子132は第2電極130に電気的に接続している。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。
第1端子112と第1電極110の間には第1配線部114が設けられている。第1配線部114は第1端子112と発光部140(具体的には第1電極110)を電気的に接続する部材である。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。この引出配線を第2配線部134とする。単に配線部と表記した場合、この配線部は、第1配線部114または第2配線部134のいずれでもよい。本実施形態において、第1端子112、第2端子132、及び第1配線部114は第1電極110と同一の材料で形成された層を有している。第1端子112及び第1配線部114のうち第1電極110と同一の材料で形成された層は、第1電極110と一体になっている。一方、第2端子132のうち第1電極110と同一の材料で形成された層は、第1電極110から分離している。
図1〜図5に示す例では基板100は矩形である。そして、第1端子112は、基板100の4辺のうち互いに対向する2辺のそれぞれに沿って設けられており、第2端子132は、基板100の残りの2辺のそれぞれに沿って設けられている。
そして、第1端子112及び第1配線部114は導電部160を有しており、第2端子132は導電部170を有している。導電部160,170は、いずれも基板100の互いに異なる辺に沿って延在している。そして、導電部160,170は、導電部116と同一の材料を含む層によって形成されている。
第1端子112には接続部材200が接続されており、第2端子132には接続部材202が接続されている。接続部材200,202は、例えばリート配線又はタブ配線である。接続部材200のうち第1端子112に接続している部分は、第1端子112と同一の方向(第1の方向)に延在しており、また、導電性接着層を介して第1端子112に固定かつ電気的に接続している。接続部材202のうち第2端子132に接続している部分は、第2端子132と同一の方向(第1の方向に交わる方向、例えば第1の方向に直交する方向)に延在しており、また、導電性接着層を介して第2端子132に固定かつ電気的に接続している。導電性接着層は、少なくとも表面が導電性を有する粒子(以下、導電粒子)を複数含んでいる。接続部材200は導電性接着層内の導電粒子を介して第1端子112に電気的に接続しており、接続部材202も導電性接着層内の導電粒子を介して第2端子132に電気的に接続している。
発光装置10は封止部材220を備えている。封止部材220は、金属シート180及び樹脂膜190を有している。
金属シート180は、アルミニウムなどの金属を用いて形成されており、シート形状、例えば金属箔や金属膜となっている。金属シートを用いることにより、発光部140を封止することに加えて発光装置10の放熱性能をも向上させることができる。金属シート180の厚さは、例えば0.01μm以上0.5mm以下、特に好ましくは0.05mm以上2mm以下である。金属シート180の縁は、金属シート180の他の部分と比べて下に押し下げられた形状を有している。このようにして、金属シート180の中央側には空間が形成されている。そしてこの空間の内部に、発光部140及び乾燥剤186が配置されている。
金属シート180のうち基板100に対向する面のほぼ全面には、樹脂膜190が設けられている。樹脂膜190は金属シート180を基板100側に固定するために設けられており、例えば粘着性の樹脂材料又は接着剤によって形成されている。樹脂膜190を構成する材料としては、例えば特許文献1に封止層として記載されている材料を用いることができる。なお、第1端子112、第2端子132、及び接続部材200,202は封止部材220の外に位置している。
図1に示すように、金属シート180の縁には凹部182が形成されている。凹部182は、金属シート180のうち樹脂膜190に向けて突出した部分であり、基板100の厚さ方向において樹脂膜190に入り込んでいる。凹部182の深さは、例えば0.1μm以上20μm以下である。図1に示す例では、凹部182は発光部140を囲んでおり、また、凹部182には切れ目がない。第1端子112の延在方向に直交する方向(図3における上下方向)において、凹部182は、第1配線部114の少なくとも一部と重なっている。また、第2端子132の延在方向に直交する方向(図3における左右方向)において、凹部182は第2端子132の一部と重なっている。
基板100と樹脂膜190の間には、第1絶縁層155が形成されている。図3に示すように、第1絶縁層155は、第1配線部114のうち凹部182と重なる領域の上に形成されている。第1端子112が延在している方向(図3における左右方向)において、第1絶縁層155は第1配線部114の全体を覆っている。一方、第1端子112の延在方向に直交する方向(図3における上下方向)において、第1絶縁層155は第1配線部114の一部のみを覆っていてもよい。
また、第1絶縁層155は、第2端子132のうち凹部182と重なる領域にも形成されている。第2端子132が延在している方向(図3における上下方向)において、第1絶縁層155は第2端子132の全体を覆っている。一方、第2端子132の延在方向に直交する方向(図3における左右方向)において、第1絶縁層155は第1端子112の一部のみを覆っている。
なお、図3に示す例において、第1絶縁層155は2つの第1配線部114及び2つの第2端子132のそれぞれに分かれている。ただし、これら4つの第1絶縁層155は互いに繋がっていてもよい。この場合、第1絶縁層155は発光部140を切れ目なく囲んでいる。
第1絶縁層155は、第2絶縁層150と同一の工程で形成されている。このため、第1絶縁層155は第2絶縁層150と同一の材料を用いて形成されており、また、第1絶縁層155の厚さは第2絶縁層150の厚さの80%以上105%以下である。ただし、第1絶縁層155は第2絶縁層150と別の工程で形成されていてもよい。この場合、第1絶縁層155は第2絶縁層150とは異なる材料を用いて形成されており、また、第1絶縁層155は第2絶縁層150と異なる厚さを有していることもある。
図6は、図1のA−A断面図である。なお、本図では、説明のため接続部材200及び導電性樹脂層を省略している。本図に示すように、凹部182は金属シート180のうち樹脂膜190及び第1絶縁層155に向けて突出した部分である。凹部182の幅wは、例えば0.1mm以上2mm以下である。また、樹脂膜190のうち凹部182と重なる部分(以下、第1領域192と記載)は、樹脂膜190の他の部分と比較して薄い。例えば、第1領域192は、樹脂膜190のうち発光部140と第1絶縁層155の間に位置する部分(以下、第2領域194と記載)と比較して薄い。また、第1領域192は、樹脂膜190のうち発光部140と重なる部分(以下、第3領域196と記載)よりも薄い。第1領域192の厚さは、例えば第3領域196の厚さの0.25%以上50%以下である。上記したように、凹部182は発光部140を囲んでおり、また凹部182には切れ目がない。このため、第1領域192も発光部140を囲んでおり、また第1領域192にも切れ目がない。
また、後述するように、凹部182及び第1領域192は、押下部材300を押下することによって形成されている。このため、接続部材200の端面の少なくとも一部において、樹脂膜190は金属シート180の端部の外側に位置している。いいかえると、樹脂膜190の一部は金属シート180の外側に押し出されている。
上記したように、凹部182は第1絶縁層155と重なっている。このため、第1領域192のうち第1配線部114と重なる部分及び第2端子132と重なる部分のそれぞれは、第1絶縁層155と重なっている。
また、有機層120は、第2絶縁層150のうち導電部116を覆っている部分の上にも形成されている。そして、隣り合う発光部140の有機層120は互いに繋がっている。このようにすると、複数の発光部140が有する有機層120を互いに繋げて一つの有機層にすることができる。この場合、有機層120を形成するときに、有機層120を複数の発光部140のそれぞれに分離する必要はなくなる。
次に、図7を用いて、発光装置10の製造方法について説明する。まず、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、第1配線部114、及び第2端子132のうち第1電極110と同一の層も形成される。次いで、導電部116及び導電部160,170を互いに同一の工程で形成する。次いで、第2絶縁層150及び第1絶縁層155を互いに同一の工程で形成する。次いで、有機層120及び第2電極130をこの順に形成する。
次いで、封止部材220を準備する。この段階で、金属シート180のうち基板100に対向する面には、乾燥剤186及び樹脂膜190が固定されている。次いで、樹脂膜190を用いて封止部材220を基板100に固定する。樹脂膜190が熱可塑性の樹脂で形成されているため、この工程において、加熱プレス処理が行われる。
この加熱プレス工程において、図7に示すように、枠状の押下部材300を金属シート180の縁に押し付ける。これにより、金属シート180には凹部182が形成され、また、樹脂膜190の第1領域192は薄くなる。
その後、第1端子112に接続部材200を接続し、第2端子132に接続部材202を接続する。
以上、本実施形態において、発光部140は封止部材220によって封止されている。封止部材220は金属シート180及び樹脂膜190を重ねた構成を有している。封止部材220の端面において樹脂膜190は露出しているため、樹脂膜190を介して発光部140に水分が到達する可能性が出てくる。また、酸素に対しても同様の現象が起こり、発光部140に対して大きな損傷を与え、これが原因となりダークスポットなどの発光異常部を発生させる。これに対して本実施形態では、樹脂膜190は第1領域192で薄くなっている。侵入した水分や酸素にとっての経路(パス)の断面上の面積及び体積が小さくなることによって移動が制限される。従って、樹脂膜190を介して発光部140に水分や酸素が到達する可能性は低くなる。また、樹脂膜190の第1領域192は第1絶縁層155と重なっているため、第1領域192と重なる部分で第1配線部114(又は第2端子132)が金属シート180と短絡することを抑制できる。
(変形例1)
図8は、変形例1に係る発光装置10の構成及び製造方法を示す断面図であり、実施形態の図7に対応している。本変形例に係る発光装置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、押下部材300は金属シート180の縁と重なっている。このため、金属シート180の凹部182は金属シート180の縁まで延びている。
本変形例によっても、実施形態と同様に、樹脂膜190は第1領域192で薄くなっている。従って、樹脂膜190を介して発光部140に水分や酸素が到達する可能性は低くなる。また、第1領域192は第1絶縁層155と重なっているため、第1領域192と重なる部分で第1配線部114及び第2端子132が金属シート180と短絡することを抑制できる。
(変形例2)
図9は、変形例2に係る発光装置10の構成及び製造方法を示す断面図であり、実施形態の図7に対応している。本変形例に係る発光装置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、押下部材300は、金属シート180に押し当てられる面に少なくとも一つの凸部302を有している。このため、金属シート180の凹部182の底面には、さらに凹部184が形成されている。これにより、第1領域192のうち凹部184と重なる部分は、第1領域192の他の部分と比較して薄くなる。
本変形例によっても、実施形態と同様に、樹脂膜190は第1領域192で薄くなっている。また、第1領域192の一部は他の部分よりもさらに薄くなっている。従って、樹脂膜190を介して発光部140に水分や酸素が到達する可能性は、さらに低くなる。また、第1領域192は第1絶縁層155と重なっているため、第1領域192と重なる部分で第1配線部114及び第2端子132が金属シート180と短絡することを抑制できる。
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
110 第1電極
114 第1配線部
120 有機層
130 第2電極
132 第2端子
134 第2配線部
140 発光部
150 第2絶縁層
155 第1絶縁層
180 金属シート
182 凹部
184 凹部
190 樹脂膜
192 第1領域
194 第2領域
196 第3領域
220 封止部材
300 押下部材
302 凸部

Claims (7)

  1. 基板と、
    前記基板に形成された発光部と、
    前記基板に形成され、前記発光部に電気的に接続している配線部と、
    前記配線部の少なくとも一部の上に形成される第1絶縁層と、
    前記配線部の少なくとも一部及び前記発光部を覆う樹脂膜と、
    前記樹脂膜の上に位置し、前記配線部の少なくとも一部及び前記発光部を覆う金属シートと、
    を備え、
    前記樹脂膜のうち前記第1絶縁層と重なる領域の少なくとも一部である第1領域は、前記樹脂膜のうち前記発光部と前記第1絶縁層の間に位置する第2領域より薄い発光装置。
  2. 請求項1に記載の発光装置において、
    前記第1領域は、前記樹脂膜のうち前記発光部の上に位置する第3領域よりも薄い発光装置。
  3. 請求項1又は2に記載の発光装置において、
    前記発光部を画定し、前記第1絶縁層と同一の材料からなる第2絶縁層を備える発光装置。
  4. 請求項3に記載の発光装置において、
    前記第1絶縁層の厚さは、前記第2絶縁層の厚さの80%以上105%以下である発光装置。
  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、
    前記金属シートのうち前記第1領域と重なる領域の少なくとも一部は前記樹脂膜に向けて突出している発光装置。
  6. 請求項1〜5のいずれか一項に記載の発光装置において、
    前記第1領域の一部は、前記第1領域の他の部分より薄い発光装置。
  7. 請求項1〜6のいずれか一項に記載の発光装置において、
    前記発光部は有機層を有する発光装置。
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