JP2020053414A

JP2020053414A - 発光装置

Info

Publication number: JP2020053414A
Application number: JP2020001373A
Authority: JP
Inventors: 佑生寺尾; Yuki Terao
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2020-01-08
Filing date: 2020-01-08
Publication date: 2020-04-02
Also published as: JP2021170561A; JP7198882B2

Abstract

【課題】有機ＥＬ素子の一部を非発光部として鏡として機能させつつ、有機ＥＬ素子に輝度の分布が生じないようにする。【解決手段】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。中間層１６０は第１電極１１０と有機層１２０の間に位置しており、仕事関数が第１電極１１０よりも小さい材料によって形成されている。中間層１６０は、可視光を反射する。また、発光装置１０は、第１領域１４２を有している。第１領域１４２は、中間層１６０と重なっていない領域であり、かつ有機層１２０を挟んで第１電極１１０及び第２電極１３０が互いに重なっている領域である。【選択図】図５

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、透明電極である第１電極と第２電極の間に有機層を配置した構成を有している。第１電極が透明電極である場合、第２電極には、金属が用いられる場合が多い。第１電極、第２電極、及び有機層を広い範囲に形成すると、有機ＥＬ素子は面発光型の素子になる。

一方、人が鏡を使うためには、鏡の周囲に光源を配置する必要がある。例えば特許文献１には、基板の中央部に第１電極を形成しないことにより、有機ＥＬ素子の中央部を非発光部として、この非発光部に位置する第２電極を鏡として使用することが記載されている。

また特許文献２には、基板の中央部に第１電極及び有機層を形成しないことにより、有機ＥＬ素子の中央部を非発光部として、この非発光部に位置する第２電極を鏡として使用することが記載されている。

特開２０００−４１８０７号公報特開２００３−２１７８６８号公報

特許文献１，２の構造では、透明電極材料からなる第１電極を、基板の中央部に形成していない。しかし、透明電極材料は金属と比較して抵抗が高いため、特許文献１，２の構造では、第１電極の寄生抵抗が高くなってしまう。このため、有機ＥＬ素子のうち第１電極に接続する端子から離れている領域の輝度は、他と比較して低くなってしまう。

本発明が解決しようとする課題としては、有機ＥＬ素子の一部を非発光部として鏡として機能させつつ、第１電極への導電性を向上させ、その結果、有機ＥＬ素子に輝度の分布が生じないようにすることが一例として挙げられる。

第１の発明は、光透過性を有する第１電極と、
仕事関数が前記第１電極よりも小さい第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、
前記第１電極と前記有機層の間に位置し、前記第１電極と電気的に接続される中間層と、
を備え、
前記中間層及び前記第２電極の少なくとも一方は光反射性を有し、
前記中間層と重なっていない領域であり、かつ前記有機層を挟んで前記第１電極及び前記第２電極が互いに重なっている第１領域を有している発光装置である。

第２の発明は、光透過性を有する第１電極と、
仕事関数が前記第１電極よりも小さい第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、
前記第１電極と前記有機層の間に位置し、仕事関数が前記第１電極よりも小さい中間層と、
を備え、
前記第１電極及び前記第２電極は、前記中間層と重なっていない領域であり、かつ互いに重なっている第１領域を有しており、
前記第１領域は前記中間層よりも小さい発光装置である。

実施形態に係る発光装置の平面図である。図１から第２電極を取り除いた図である。図２から有機層を取り除いた図である。図３から中間層を取り除いた図である。図１のＡ−Ａ断面図である。図１のＢ−Ｂ断面図である。第１電極と第２電極の間に電圧を印加したときの発光装置を、基板の第２面側から見た図である。

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を取り除いた図であり、図４は、図３から中間層１６０を取り除いた図である。図５は図１のＡ−Ａ断面図であり、図６は図１のＢ−Ｂ断面図である。

実施形態に係る発光装置１０は、第１電極１１０、有機層１２０、第２電極１３０、及び中間層１６０を有している。第１電極１１０は可視光を透過する性質（光透過性）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２電極１３０は、仕事関数が第１電極１１０よりも小さい材料によって形成されている。中間層１６０は第１電極１１０と有機層１２０の間に位置しており、第１電極１１０と電気的に接続している。中間層１６０は、例えば、仕事関数が第１電極１１０よりも小さい材料によって形成されている。中間層１６０及び第２電極１３０の少なくとも一方は、光反射性を有する。ここで光反射性を有するとは、例えば、可視光を反射することを意味する。また、発光装置１０は、第１領域１４２を有している。第１領域１４２は、中間層１６０と重なっていない領域であり、かつ有機層１２０を挟んで第１電極１１０及び第２電極１３０が互いに重なっている領域である。以下、詳細に説明する。

発光装置１０が後述の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。ただし、発光装置１０が後述のトップエミッション型である場合、基板１００は透光性を有さない材料で形成されていてもよい。基板１００の形状は、例えば矩形などの多角形や円形など、発光装置１０の形状によって適宜選択される。ここで、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_ｘやＳｉＯＮなどの無機バリア膜が形成されている。基板１００が可撓性を有する場合において、曲げた状態で発光装置１０を固定するための固定用の基材をさらに有していてもよい。

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、発光を生じさせるための構造、例えば有機ＥＬ素子を有している。この有機ＥＬ素子は、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は例えば陽極であり、第２電極１３０は例えば陰極である。

第１電極１１０は、光透過性を有する透明電極である。透明電極を構成する透明導電材料は、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。

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は遮光性を有しており、かつ、有機層１２０からの光を反射する。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２電極１３０を構成する材料の仕事関数は、第１電極１１０を構成する材料の仕事関数よりも小さい。

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。また、有機層１２０はいわゆるタンデム構造などの複数の発光層を有するマルチフォトン構造であってもよい。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。

中間層１６０は、第１電極１１０と有機層１２０の間に位置している。詳細には、中間層１６０は、第１電極１１０に接しており、また、第１電極１１０よりも仕事関数が小さい材料により形成されている。この材料としては、例えばＡｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｎｄ、Ｃｕ、Ｂｉ、Ｐｄ、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が挙げられる。中間層１６０は、第２電極１３０と同じ材料を用いて形成されてもよい。この場合、中間層１６０を第２電極１３０と同一の装置を用いて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。中間層１６０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、中間層１６０の厚さは、例えば１ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。

また、中間層１６０の縁にバリなどの凸部が形成される可能性もあるが、中間層１６０の縁は有機層１２０によって覆われているため、中間層１６０が第２電極１３０に短絡することは抑制される。

また、基板１００の上には、中間層１６０と第１電極１１０とが重なっている領域は一つある。そして、中間層１６０は、第１電極１１０の一部を覆っていない。図２及び図３に示す例において、第１電極１１０は、第１端子１１２となる部分を除くと、ほぼ矩形である。中間層１６０は、第１電極１１０のうち互いに対向する２辺に沿う領域を覆っていない。この領域（第１領域１４２）において、第１電極１１０は有機層１２０に直接接する。後述するように、発光部１４０のうち第１領域１４２は発光する。一方、中間層１６０と重なっている領域（第２領域１４４）は発光しないため、中間層１６０が例えば５０ｎｍ以下の厚みの場合は中間層１６０が光を透過し第２電極１３０で反射することで、中間層１６０の厚みがそれ以上の場合は中間層１６０自体が光反射性を有するので鏡として使用できる。図１〜図６に示す例において、２つの第１領域１４２は第２領域１４４を挟んでいる。ただし、第１領域１４２は第２領域１４４の平面レイアウトは、図２及び図３に示す例に限定されない。

なお、第１領域１４２の面積は、第２領域１４４の面積よりも小さい。また、基板１００の一辺に平行かつ発光部１４０の中心を通る断面において、第１領域１４２の幅ｗ_１（図５参照）は、第２領域１４４の幅ｗ_２（図５参照）すなわち中間層１６０の幅よりも小さい。幅ｗ_１は、例えば幅ｗ_２より短い。なお、図１に示す例において、この断面は、図５又は図６に示す断面とほぼ同様である。

第１電極１１０の縁は、絶縁層によって覆われていてもよい。この場合、絶縁層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。絶縁層は、絶縁層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を形成した後、有機層１２０を形成する前に行われる。

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。図１〜図４に示す例において、第１端子１１２及び第２端子１３２は、基板１００の同一の辺に沿って配置されている。ただし第１端子１１２及び第２端子１３２の位置は、これに限定されない。また、第１端子１１２は第１電極１１０と同一の材料で形成された層を有しており、第２端子１３２は、第２電極１３０と同一の材料で形成された層を有している。言い換えると、第１端子１１２は第１電極１１０と一体になっており、第２端子１３２は第２電極１３０と一体になっている。

発光部１４０は、封止部（図示せず）によって封止されている。封止部は、例えばガラス、アルミニウムなどの金属、又は樹脂を用いて形成されており、中央に凹部を設けた形状を有している。そして封止部の縁は接着材で基板１００又はその上に形成された膜に固定されている。これにより、封止部と基板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。

封止部は、封止膜であってもよい。封止膜は、例えばＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法を用いて形成されている。この場合、封止膜の段差被覆性は高くなる。またこの場合、封止膜は、複数の層を積層した多層構造を有していてもよい。この場合、第１の材料（例えば酸化アルミニウム）からなる第１封止層と、第２の材料（例えば酸化チタン）からなる第２封止層とを繰り返し積層した構造を有していてもよい。最下層は第１封止層及び第２封止層のいずれであってもよい。また、最上層も第１封止層及び第２封止層のいずれであってもよい。また、封止膜は第１の材料と第２の材料の混在する単層であってもよい。ただし、封止膜は、他の成膜法、例えばＣＶＤ法やスパッタリング法を用いて形成されていてもよい。この場合、封止膜は、ＳｉＯ_２又はＳｉＮなど絶縁膜によって形成されており、その膜厚は、例えば１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。

なお、図１〜図６に示す例において、発光装置１０の第１領域１４２は、ボトムエミッション型の有機ＥＬ素子である。ただし、第１領域１４２はトップエミッション型の有機ＥＬ素子であってもよい。この場合、発光装置１０からの発光は、基板１００を透過しないで行われる。第１領域１４２がトップエミッション型の有機ＥＬ素子の場合、第１電極１１０と第２電極１３０の積層順はボトムエミッション型と逆になる。すなわち、基板１００の上には、第２電極１３０、有機層１２０、中間層１６０、及び第１電極１１０の順に積層される。ただし、有機ＥＬ素子の構成は上記した２例に限定されない。

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も形成される。次いで、中間層１６０、有機層１２０、及び第２電極１３０をこの順に形成する。次いで、封止部を用いて発光部１４０を封止する。

その後、第１端子１１２及び第２端子１３２に、導電部材（例えばボンディングワイヤ、リード部材、又はＦＰＣ（Flexible Printed Circuit））を接続する。

図７は、第１電極１１０と第２電極１３０の間に電圧を印加したときの発光装置１０を、基板１００の第２面１０４側（すなわち発光部１４０とは逆側の面）から見た図である。発光部１４０の第１領域１４２において、第１電極１１０と有機層１２０の間には中間層１６０が形成されていない。このため、第１領域１４２の有機層１２０は発光する。

一方、第２領域１４４において、第１電極１１０と有機層１２０の間には中間層１６０が位置している。中間層１６０は、第１電極１１０よりも仕事関数が小さい。このため、中間層１６０と有機層１２０の間のキャリア（正孔）の注入障壁は大きくなり、その結果、中間層１６０から有機層１２０にはキャリアがほとんど注入されない。このため、第２領域１４４に位置する有機層１２０は、ほとんど発光しない。また、中間層１６０は可視光を反射する。従って、第２領域１４４は鏡として機能する。

以上のことから、発光装置１０は、鏡である第２領域１４４の両脇に、発光素子である第１領域１４２を配置した構成を有している。また、第１電極１１０には開口が形成されず、かつ、第１電極１１０の上には中間層１６０が形成されている。従って、第１電極１１０の寄生抵抗は小さくなり、その結果、第１領域１４２の輝度に分布が生じることを抑制できる。

また、中間層１６０の形状のパターンを変えることにより、第１領域１４２及び第２領域１４４の形状を変えることができる。このため、第１領域１４２及び第２領域１４４の形状を容易に変えることができる。

また、第２領域１４４は発光しないため、第１領域１４２で発生した熱を放熱する放熱部としても機能する。このため、第１領域１４２や発光部１４０、発光装置１０の温度が上がることを抑制できる。

なお、上記したように、第２電極１３０は光を反射する材料を用いて形成されている。このため、発光部１４０の外側にも第２電極１３０を形成すると、第２電極１３０のうち発光部１４０の外側に位置する部分を鏡として使用することもできる。

また、中間層１６０は、光を反射する導電材料からなる第１層と、絶縁材料からなる第２層とを積層した構成であってもよい。この場合、中間層１６０を構成する導電材料の仕事関数を限定する必要はない。第２層は、光を透過してもよいし、透過しなくてもよい。また第２層は、第１層の表面を処理（例えば酸化処理、還元処理）することにより形成されてもよい。また、第１層が半導体材料に不純物を導入することにより形成されている場合、第２層は、第１層の表層に逆導電型の不純物を導入することにより、形成されてもよい。

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
１２０有機層
１３０第２電極
１４０発光部
１４２第１領域
１４４第２領域
１６０中間層

Claims

光透過性を有する第１電極と、
仕事関数が前記第１電極よりも小さい第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、
前記第１電極と前記有機層の間に位置し、前記第１電極と電気的に接続される中間層と、
を備え、
前記中間層及び前記第２電極の少なくとも一方は光反射性を有し、
前記中間層と重なっていない領域であり、かつ前記有機層を挟んで前記第１電極及び前記第２電極が互いに重なっている第１領域を有している発光装置。