JP2023065667A

JP2023065667A - 発光素子

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Publication number: JP2023065667A
Application number: JP2023035361A
Authority: JP
Inventors: 健見岡田; Tatemi Okada
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2019-10-16
Filing date: 2023-03-08
Publication date: 2023-05-12
Also published as: JP2021166201A; JP2020009786A

Abstract

【課題】発光素子が有するガラス基板の割れを抑制する。【解決手段】発光素子は、可撓性の板状部１００を備えている。板状部１００は、ガラス基板１１０と、ガラス基板１１０の一方の面側に形成された有機機能層と、を含んでいる。有機機能層は、発光層を含んでいる。板状部１００を規定の湾曲方向に湾曲させて、板状部１００の一方の面１０２を凹曲面、他方の面１０１を凸曲面とした際に、ガラス基板１１０の両面のうち凹曲面側に位置する面を第１面１１１と称する。ガラス基板１１０の厚さをＴとする。板状部１００を規定の湾曲方向に湾曲させて、板状部１００の一方の面１０２を凹曲面、他方の面１０１を凸曲面とした際に、ガラス基板１１０において第１面１１１からの距離がＬ（Ｌ＞Ｔ／２）以下の部分（圧縮応力発生部１１２）に圧縮応力が加わる。【選択図】図１

Description

本発明は、発光素子に関する。

発光素子の１つとして、有機発光層を有する発光素子、すなわち有機ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子がある。有機ＥＬ素子には、フレキシブルなタイプのもの、すなわち可撓性を持ち、屈曲（湾曲）が可能なタイプのものがある（特許文献１～５）。このようなフレキシブルな有機ＥＬ素子には、基材がガラス基板を含むタイプのものがある（特許文献１、２）。ガラス基板は、樹脂層と比べて、水分や酸素の透過を抑制することができる。

なお、特許文献３には、無機防湿層を有機ＥＬ素子の厚み方向の略中央部に配置することにより無機防湿層内に生じる応力を低減することが記載されている。同様に、特許文献４には、酸化ケイ素や酸窒化ケイ素からなるガスバリア層を、有機ＥＬ素子を反らせたときに中立面となる位置近傍に配置することにより、ガスバリア層における応力の発生を低減する旨の記載がある。同様に、特許文献５には、シリコン窒化酸化膜などからなる無機絶縁膜を有機ＥＬ素子に曲げ応力を加えたときの中立軸の近傍に配置することが記載されている。

特開２００３－３３７５４９号公報特開２００７－１０８３４号公報特開２００３－１６８５５６号公報特開２００５－２５１６７１号公報国際公開第２００５／０２７５８２号

ガラス基板は、その性質上、屈曲時に割れやすい。このため、ガラス基板の割れを抑制することが望まれている。

本発明が解決しようとする課題としては、発光素子が有するガラス基板の割れを抑制することが一例として挙げられる。

第１の発明は、ガラス基板と、
発光層を含み、前記ガラス基板の一方の面側に形成された有機機能層と、
を含む可撓性の板状部を備え、
前記板状部を規定の湾曲方向に湾曲させて、前記板状部の一方の面を凹曲面、他方の面を凸曲面とした際に、前記ガラス基板の両面のうち前記凹曲面側に位置する面を第１面と称し、
前記ガラス基板の厚さをＴとすると、
前記板状部を前記湾曲させた際に、前記ガラス基板において前記第１面からの距離がＬ（Ｌ＞Ｔ／２）以下の部分に圧縮応力が加わる発光素子である。

第２の発明は、ガラス基板と、
発光層を含み、前記ガラス基板の一方の面側に形成された有機機能層と、
を含む可撓性の板状部を備え、
前記ガラス基板の全体が、前記板状部の厚さ方向の中心よりも前記板状部の一方の面側に位置している発光素子である。

上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。

実施形態に係る発光素子の模式的な側断面図である。実施例１に係る発光素子の模式的な側断面図である。実施例１に係る発光素子の模式的な側断面図である。実施例１に係る発光素子の模式的な側断面図である。有機機能層の層構造の第１例を示す側断面図である。有機機能層の層構造の第２例を示す側断面図である。板状部を湾曲させた際に板状部内に生じる応力を説明するための図である。実施例３に係る発光素子の模式的な側断面図である。実施例４に係る発光素子の模式的な側断面図である。実施例５に係る発光素子の模式的な側断面図である。実施例６に係る発光素子の模式的な分解斜視図である。図１２（ａ）は実施例６に係る発光素子の模式的な断面図（非湾曲時）、図１２（ｂ）は実施例６に係る発光素子の模式的な断面図（湾曲時）、図１２（ｃ）は実施例６に係る発光素子の模式的な側断面図である。

以下、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、同様の構成要素には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

図１は実施形態に係る発光素子の側断面図である。この発光素子は、可撓性の板状部１００を備えている。板状部１００は、ガラス基板１１０と、ガラス基板１１０の一方の面側に形成された有機機能層と、を含んでいる。有機機能層は、発光層を含んでいる。有機機能層の構成については実施例において後述する。板状部１００を規定の湾曲方向に湾曲させて、板状部１００の一方の面１０２を凹曲面、他方の面１０１を凸曲面とした際に、ガラス基板１１０の両面のうち凹曲面側に位置する面を第１面１１１と称する。また、ガラス基板１１０の厚さをＴとする。板状部１００を規定の湾曲方向に湾曲させて、板状部１００の一方の面１０２を凹曲面、他方の面１０１を凸曲面とした際に、ガラス基板１１０において第１面１１１からの距離がＬ（Ｌ＞Ｔ／２）以下の部分（図１の圧縮応力発生部１１２）に圧縮応力が加わる。

なお、以下においては、説明を簡単にするため、発光素子の各構成要素の位置関係（上下関係等）が各図に示す関係であるものとして説明を行う。ただし、この説明における位置関係は、発光素子の使用時並びに製造時の位置関係とは無関係である。

また、以下の説明においては、板状部１００を規定の湾曲方向に湾曲させて、板状部１００の一方の面１０２を凹曲面、他方の面１０１を凸曲面とすることを、単に、板状部１００を湾曲させる、という。

ガラス基板１１０は、透光性のガラスからなる。ガラス基板１１０の厚さは、可撓性を有する程度の厚さに形成されている。ガラス基板１１０の厚さは、例えば、１０μｍ以上２００μｍ以下程度であることが好ましい。

ガラス基板１１０は、ある程度以下の厚さに形成すると、ある程度の可撓性を持たせることができる。しかしながら、ガラス基板１１０は、十分に薄く形成されていても、限度を超える大きな曲率で（小さな曲率半径で）屈曲させると小さな傷を起点として割れてしまう。

本発明者が、ガラス基板１１０の破壊（割れ）について調べた結果、引っ張り応力によるクラックの進展が支配的であり、ガラス基板１１０は圧縮応力では破壊されにくいことが分かった。従って、板状部１００の曲げ（湾曲）の方向を規定し、且つ、板状部１００を湾曲させた状態でガラス基板１１０の厚み方向においてガラス基板１１０の厚さＴの半分よりも大きい領域に圧縮応力が発生するように、板状部１００の厚み方向におけるガラス基板１１０の配置を設定することにより、ガラス基板１１０の破壊（割れ）を抑制できる。

板状部１００を湾曲させると、板状部１００における凸曲面側（他方の面１０１側）の部分には引っ張り応力が、凹曲面側（一方の面１０２側）の部分には圧縮応力が、それぞれ生じる。図１に示す中心面Ｃ１は、板状部１００を湾曲させた状態で、引っ張り応力と圧縮応力とが均衡する面である。

上記のように、板状部１００を湾曲させた状態で、ガラス基板１１０の両面のうち板状部１００の凹曲面側となる面を、第１面１１１と称する。板状部１００を湾曲させた状態では、ガラス基板１１０において第１面１１１からの距離がＬ以下の部分である圧縮応力発生部１１２に圧縮応力が加わる。Ｌは、ガラス基板の厚さＴの半分よりも大きい。すなわちＬ＞Ｔ／２である。

換言すれば、ガラス基板１１０の厚み方向において、ガラス基板１１０の厚さＴの半分よりも大きい領域が、中心面Ｃ１よりも他方の面１０１側に位置している。よって、板状部１００を湾曲させた状態で、ガラス基板１１０の厚み方向において、ガラス基板１１０の厚さＴの半分よりも大きい領域に、圧縮応力が発生する。

また、本実施形態に係る発光素子においては、ガラス基板１１０の厚さ方向の中心Ｃ２（ガラス基板１１０の厚さ方向におけるガラス基板１１０の中心Ｃ２）は、板状部１００の厚さ方向の中心（板状部１００の厚さ方向における板状部１００の中心：図示略）よりも板状部１００の一方の面１０２側に位置している。なお、板状部１００の厚さ方向の中心は、上記の中心面Ｃ１に一致する場合と、一致しない場合とがある。

本実施形態に係る発光素子は、少なくとも、ガラス基板１１０よりも他方の面１０１側には、ガラス基板（ガラス基板１１０以外のガラス基板）を有していない。発光素子が有するガラス基板は、ガラス基板１１０のみであることが好ましい。

以上、本実施形態によれば、発光素子は、ガラス基板１１０と、発光層を含みガラス基板１１０の一方の面側に形成された有機機能層と、を含む可撓性の板状部１００を備える。板状部１００を規定の湾曲方向に湾曲させて、板状部１００の一方の面１０２を凹曲面、他方の面１０１を凸曲面とした際に、ガラス基板１１０の両面のうち凹曲面側に位置する面を第１面１１１と称する。また、ガラス基板１１０の厚さをＴとする。板状部１００を湾曲させた際に、ガラス基板１１０において第１面１１１からの距離がＬ（Ｌ＞Ｔ／２）以下の部分に圧縮応力が加わる。つまり、ガラス基板１１０において第１面１１１からの距離がＬ以下の部分である圧縮応力発生部１１２に圧縮応力が加わるように、発光素子の厚み方向におけるガラス基板１１０の配置が設定されている。これにより、ガラス基板１１０の破壊（割れ）を抑制することができるので、発光素子の板状部１００の可撓性および信頼性を向上することができる。

ここで、上記のように、特許文献３～５には、無機防湿層等を発光素子の厚み方向における略中央部に配置することなどにより、無機防湿層等の内部に生じる応力を低減することが記載されている。このため、発光素子をどちらの方向に湾曲させた場合でも、同等の応力が無機防湿層等の内部に発生する。無機防湿膜は通常１μｍ以下の極めて薄い膜であるため、特許文献３～５のような構成により、無機防湿膜内に発生する応力を極めて小さくすることが可能である。しかしながら、ガラス基板１１０は、薄くても例えば１０μｍ以上の厚さがあり、中心面Ｃ１とガラス基板１１０の厚さ方向の中心Ｃ２とを一致させた場合、板状部１００をどちらの方向に湾曲させた場合にも、ガラス基板１１０の内部に引張り応力が発生する。ガラス基板１１０にはマイクロクラックや端面のチッピング等が発生することが多く、ガラス基板１１０は無機防湿膜よりも引張り応力に弱いために、ガラス基板１１０を特許文献３～５における無機防湿層等と同様の位置に配置した構成では実用上十分な曲率半径と破壊耐性を得ることが困難である。
これに対して、本実施形態では、発光素子の湾曲の方向を一方向に規定し、且つ、板状部１００を湾曲させた際にガラス基板１１０において第１面１１１からの距離がＬ（Ｌ＞Ｔ／２）以下の部分に圧縮応力が加わるように、発光素子の厚み方向におけるガラス基板１１０の配置が設定されている。これにより、ガラス基板１１０内に発生する引っ張り応力を大幅に低減することができる。或いは、ガラス基板１１０内には圧縮応力のみが発生する状態にすることができる。その結果、板状部１００をより小さい曲率半径で湾曲させることが可能となるとともに、ガラス基板１１０の破壊耐性を向上することができる。

同様に、ガラス基板１１０の厚さ方向の中心Ｃ２が、板状部１００の厚さ方向の中心よりも板状部１００の一方の面１０２側に位置していることにより、ガラス基板１１０において第１面１１１からの距離がＬ以下の部分である圧縮応力発生部１１２に圧縮応力が加わる構成を容易に実現し、ガラス基板１１０の破壊（割れ）を抑制することができる。

（実施例１）
本実施例に係る発光素子は、以下に説明する点で、上記の実施形態に係る発光素子と相違し、その他の点では、上記の実施形態に係る発光素子と同様に構成されている。

図２～図４の各図は、本実施例に係る発光素子の模式的な側断面図である。このうち図２は板状部１００の概略的な構成を示している。図３は図２よりも詳細な層構造を示している。図４は板状部１００が固定部材３００に固定された状態を示している。

本実施例では、発光素子がボトムエミッションタイプであり、且つ、他方の面１０１（凸曲面）側から光を放射する例を説明する。

図２に示すように、本実施例の場合、ガラス基板１１０の全体が、板状部１００の厚さ方向の中心Ｃ３よりも、板状部１００の一方の面１０２側に位置している。

すなわち、本実施例に係る発光素子は、ガラス基板１１０と、発光層を含みガラス基板１１０の一方の面側に形成された有機機能層１４０（後述）と、を含む可撓性の板状部１００を備え、ガラス基板１１０の全体が、板状部１００の厚さ方向の中心Ｃ３よりも板状部１００の一方の面１０２側に位置している。

これにより、図２のように板状部１００を湾曲させた状態で、ガラス基板１１０の全体に圧縮応力が発生することを期待できる。

なお、ガラス基板１１０の全体が、上記の中心面Ｃ１（図１参照）よりも、板状部１００の一方の面１０２側に位置していることが好ましい。このようにすることによって、図２のように板状部１００を湾曲させた状態で、ガラス基板１１０の全体に圧縮応力が発生するようにできる。

図３に示すように、発光素子は、ガラス基板１１０と、第１電極１３０と、有機機能層１４０と、第２電極１５０と、を備えている。有機機能層１４０は、第１電極１３０と第２電極１５０との間に配置されている。第１電極１３０は、有機機能層１４０とガラス基板１１０との間に配置されている。

第１電極１３０は、例えばＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）やＩＺＯ（ＩｎｄｉｕｍＺｉｎｃＯｘｉｄｅ）などの金属酸化物導電体からなる透明電極である。ただし、第１電極１３０は、光が透過する程度に薄い金属薄膜であっても良い。

第２電極１５０は、例えば、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌなどの金属層からなる反射電極である。第２電極１５０は、有機機能層１４０から第２電極１５０側に向かう光を反射する。ただし、第２電極１５０をＩＴＯやＩＺＯなどの金属酸化物導電体からなる透明電極とし、第２電極１５０よりも下層に光反射層（図示略）を設けても良い。あるいは第２電極１５０を構成する金属層の膜厚を薄くして第２電極１５０に透光性を持たせ、非発光時は透明な発光素子としても良い。

第１電極１３０と第２電極１５０とのうちの何れか一方が陽極で、何れか他方が陰極である。陰極を構成する材料と陽極を構成する材料とは、仕事関数が互いに異なっている。

例えば、ガラス基板１１０の一方の面（図４における下面）と第１電極１３０の一方の面（図１における上面）とが相互に接している。また、第１電極１３０の他方の面（図１における下面）と有機機能層１４０の一方の面（図１における上面）とが相互に接している。また、有機機能層１４０の他方の面（図１における下面）と第２電極１５０の一方の面（図１における上面）とが相互に接している。ただし、ガラス基板１１０と第１電極１３０との間には他の層が存在していても良い。同様に、第１電極１３０と有機機能層１４０との間には他の層が存在していても良い。同様に、有機機能層１４０と第２電極１５０との間には他の層が存在していても良い。

板状部１００は、ガラス基板１１０よりも板状部１００の他方の面１０１側に配置された樹脂層２１０を更に備えている。樹脂層２１０の層厚はガラス基板１１０の厚さＴよりも厚い。

樹脂層２１０は、例えば、透光性の樹脂である。樹脂層２１０は、例えば、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリイミド、ポリアミドのうちの何れか１つからなる。
なお、樹脂層２１０は、有機無機ハイブリッド構造体であっても良い。有機無機ハイブリッド構造体としては、ガラスファイバークロスに樹脂を含浸させることにより構成されたものが挙げられる。この場合も、樹脂層２１０（樹脂含有層と称することもできる）は、透光性である。

樹脂層２１０は、例えば、ガラス基板１１０の第１面１１１とは反対側の面に接している。ただし、ガラス基板１１０と樹脂層２１０との間には他の層が存在していても良い。

板状部１００は、樹脂層２１０におけるガラス基板１１０側とは反対側に設けられた光取り出しフィルム２２０を更に備えている。光取り出しフィルム２２０は、例えば、マイクロレンズアレイシート又は散乱シートからなる。光取り出しフィルム２２０は、例えば、樹脂層２１０におけるガラス基板１１０側とは反対側の面に接している。ただし、樹脂層２１０と光取り出しフィルム２２０との間には他の層が存在していても良い。

有機機能層１４０はガラス基板１１０よりも板状部１００の他方の面１０１側に配置されている。

板状部１００は、更に、封止層１６０を有している。封止層１６０は、第２電極１５０の下面を覆っている。封止層１６０は、例えば、無機固体（ＳｉＯＮ膜、Ａｌ_２Ｏ_３膜など）からなる層を膜封止することにより形成されている。封止層１６０は、例えば、ＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）又はＡＬＤ（ＡｔｏｍｉｃＬａｙｅｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により形成することができる。なお、無機固体層の下に、更に、有機材料からなる保護膜を形成しても良い。更に、固体封止（例えば、アルミ箔を熱硬化形エポキシ接着剤により貼り付けるなど）を行っても良い。

図４に示すように、本実施例に係る発光素子は、更に、曲面（例えば凹曲面３０１）を有する固定部材３００を更に備えている。板状部１００は、固定部材３００の凹曲に沿って固定部材３００に固定され、板状部１００の一方の面１０２が凹曲面、他方の面１０１が凸曲面となるように湾曲している。

本実施例の場合、固定部材３００は、透光性のものである。固定部材３００は、例えば、透明なアクリル板からなる。

なお、固定部材３００における凹曲面３０１とは反対側の面（図４における上面）は、例えば、凸曲面となっている。ただし、固定部材３００における凹曲面３０１とは反対側の面は、平坦面であっても良いし、その他の形状の面であっても良い。

第１電極１３０と第２電極１５０との間に電圧が印加されることにより、有機機能層１４０の発光層が発光する。有機機能層１４０、第１電極１３０、ガラス基板１１０、樹脂層２１０および光取り出しフィルム２２０、及び固定部材３００は、いずれも、有機機能層１４０の発光層が発光した光の少なくとも一部を透過する。発光層が発光した光の一部は、固定部材３００の上面から、発光素子の外部に放射される。

次に、有機機能層１４０の層構造の例について説明する。

図５は有機機能層１４０の層構造の第１例を示す側断面図である。この有機機能層１４０は、正孔注入層１４１、正孔輸送層１４２、発光層１４３、電子輸送層１４４、及び電子注入層１４５をこの順に積層した構造を有している。すなわち有機機能層１４０は、有機エレクトロルミネッセンス発光層である。なお、正孔注入層１４１及び正孔輸送層１４２の代わりに、これら２つの層の機能を有する一つの層を設けてもよい。同様に、電子輸送層１４４及び電子注入層１４５の代わりに、これら２つの層の機能を有する一つの層を設けてもよい。

この例において、発光層１４３は、例えば赤色の光を発光する層、青色の光を発光する層又は緑色の光を発光する層である。この場合、平面視において、赤色の光を発光する発光層１４３を有する領域、緑色の光を発光する発光層１４３を有する領域、及び青色の光を発光する発光層１４３を有する領域が繰り返し設けられていても良い。この場合、各領域を同時に発光させると、発光素子は白色等の単一の発光色で発光する。

なお、発光層１４３は、複数の色を発光するための材料を混ぜることにより、白色等の単一の発光色で発光するように構成されていても良い。

図６は有機機能層１４０の層構造の第２例を示す側断面図である。この有機機能層１４０の発光層１４３は、発光層１４３ａ、１４３ｂ、１４３ｃをこの順に積層した構成を有している。発光層１４３ａ、１４３ｂ、１４３ｃは、互いに異なる色の光（例えば赤、緑、及び青）を発光する。そして発光層１４３ａ、１４３ｂ、１４３ｃが同時に発光することにより、発光素子は白色等の単一の発光色で発光する。

次に、本実施形態に係る発光素子を製造する方法の一例を説明する。

先ず、ガラス基板１１０の下面（第１面１１１）に、スパッタ法などによりＩＴＯやＩＺＯなどの金属酸化物導電体からなる透光性の導電膜を成膜し、エッチングによりこれをパターニングして第１電極１３０を形成する。

次に、第１電極１３０の下面に有機材料を成膜することにより有機機能層１４０を形成する。

次に、有機機能層１４０の下面に、マスクを用いた蒸着法などによりＡｇ、Ａｕ、Ａｌ等の金属材料を所望のパターンに堆積させて、第２電極１５０を形成する。

次に、第２電極１５０の下面に封止層１６０を形成する。

なお、必要に応じてバスラインや隔壁部をそれぞれ適切なタイミングで形成しても良い。バスラインは、第１電極１３０よりも低抵抗な材料により構成され、第１電極１３０に接触するように設けられる。隔壁部は、有機機能層１４０を平面視において複数の領域に仕切るものであり絶縁膜により構成される。

本実施例によれば、上記の実施形態と同様の効果が得られる他、以下の効果が得られる。

ガラス基板１１０の全体が板状部１００の厚さ方向の中心Ｃ３よりも板状部１００の一方の面１０２側に位置しているので、板状部１００を湾曲させた状態で、ガラス基板１１０の全体に圧縮応力が発生することを期待できる。よって、ガラス基板１１０の破壊を更に抑制することができる。

板状部１００は、ガラス基板１１０よりも板状部１００の他方の面１０１側に配置された樹脂層２１０を更に備え、樹脂層２１０の層厚はガラス基板１１０の厚さＴよりも厚い。よって、ガラス基板１１０の全体が板状部１００の厚さ方向の中心Ｃ３よりも一方の面１０２側に位置する構成を容易に実現することができる。

発光素子は、曲面（例えば凹曲面３０１）を有する固定部材３００を更に備え、板状部１００は、固定部材３００の曲面に沿って固定部材３００に固定され、板状部１００の一方の面１０２が凹曲面となり、他方の面１０１が凸曲面となるように湾曲している。これにより、板状部１００の湾曲の向きを一定に維持することができる。なお、板状部１００の湾曲の向きは、ガラス基板１１０の破壊が抑制される向きとなっている。

また、固定部材３００の曲面は凹曲面３０１であるので、板状部１００がフラットに復元しようとする弾性力によって、板状部１００が固定部材３００の凹曲面３０１に対して押し付けられる。よって、板状部１００を固定部材３００に対して強固に固定しなくても、板状部１００が固定部材３００に貼り付いた状態を維持しやすい。また、ユーザ側に露出する光取り出しフィルム２２０側の面（発光面）が固定部材３００によって覆われているため、発光素子を外部からの衝撃に強い構造とすることができる。

なお、上記の実施例１では、板状部１００の他方の面１０１側にのみ固定部材３００を配置する例を説明したが、凹曲面を有する第１の固定部材の凹曲面と、凸曲面を有する第２の固定部材の凸曲面とによって、板状部１００を挟み込んで固定するようにしても良い。この場合、板状部１００の両面を第１の固定部材と第２の固定部材とによってそれぞれ保護することができる。

（実施例２）
本実施例に係る発光素子の板状部１００の構成は、上記の実施例１と同様である。本実施例では、板状部１００の具体的な構造について、ガラス基板１１０内の応力の分布のモデルについて説明する。

図７は板状部１００を湾曲させた際に板状部１００内に生じる応力を説明するための図である。図７において、領域Ｒ１では板状部１００内の応力の分布を示し、領域Ｒ２では板状部１００内の各層の厚さ方向に直交する方向の幅（幅ｂ）を示し、領域Ｒ３では板状部１００内の各層のヤング率（縦弾性係数）Ｅを示している。各領域Ｒ１～Ｒ３において、縦軸は厚さ方向位置ｙである。領域Ｒ１の横軸は応力の大きさ、領域Ｒ２の横軸は幅ｂ、領域Ｒ３の横軸はヤング率Ｅである。

ここで、図２に示す中心面Ｃ１は、板状部１００を湾曲させた状態で、引っ張り応力と圧縮応力とが均衡する面である。

幅ｂおよびヤング率Ｅが発光素子の厚み方向における位置ｙの関数であり、発光素子がｙ＝０からｙ＝ｈの位置まであるとき（つまり、発光素子の厚さがｈのとき）、発光素子の厚み方向における中心面Ｃ１の位置λは以下の式１で計算することができる。

有機機能層１４０および封止層１６０の幅ｂは、ガラス基板１１０の幅ｂよりも若干小さい程度であるがほぼ無視でき、実際の発光素子ではほぼ一定とすることができる。

板状部１００を一定の曲率で曲げた状態で、板状部１００内に発生する応力σは、以下の式２で計算することができる。式２において、ρは板状部１００の曲率半径である。

上記の式２に示すように、応力σは、中心面Ｃ１からの距離とヤング率に比例し、曲率半径ρに反比例する。

ここで、図７の領域Ｒ１に示すように、板状部１００において中心面Ｃ１よりも凸面側には引張り応力ＴＬが発生し、凹面側には圧縮応力ＣＳが発生する。

発光素子が３層で構成される場合の中心面Ｃ１の位置λは、以下の式３で計算することができる。

ここで、板状部１００における各層の厚さは、一例として、以下の通りとする。
第１電極１３０、有機機能層１４０、第２電極１５０および封止層１６０を含む部分の厚さｔ_１＝５μｍ
ガラス基板１１０の厚さｔ_２＝５０μｍ
樹脂層２１０の厚さｔ_３＝２００μｍ
光取り出しフィルム２２０の厚さｔ_４＝１００μｍ

また、板状部１００における各層のヤング率は、一例として、以下の通りとする。
第１電極１３０、有機機能層１４０、第２電極１５０および封止層１６０を含む部分のヤング率Ｅ_１＝３ＧＰａ
ガラス基板１１０のヤング率Ｅ_２＝７０ＧＰａ
樹脂層２１０のヤング率Ｅ_３＝６ＧＰａ
光取り出しフィルム２２０のヤング率Ｅ_４＝３ＧＰａ

なお、樹脂層２１０はＰＥＮからなる基板である。第１電極１３０はＩＴＯからなる。封止層１６０は、ＳｉＯＮのＣＶＤ膜と、紫外線硬化樹脂からなる保護膜と、を含む。

これらの条件の場合、上記式（３）より、中心面Ｃ１の位置λ＝７６μｍとなる。また、ガラス基板１１０の厚さ方向の中心Ｃ２（図１参照）の位置は４６μｍであり、中心Ｃ２は、中心面Ｃ１の位置λから他方の面１０１（凹曲面）側にずれた位置に配置されている。また、ガラス基板１１０の上面も、中心面Ｃ１の位置λから２１μｍだけ他方の面１０１（凹曲面）側にずれた位置に配置されている。つまり、板状部１００を湾曲させた状態で、ガラス基板１１０の全体が圧縮応力を受ける。

ここで、本発明者の検討から分かったように、ガラス基板１１０の破壊（割れ）は引っ張り応力によるクラックの進展が支配的であり、ガラス基板１１０は圧縮応力では破壊されにくい。

本実施例の発光素子の板状部１００を図２とは逆の方向（封止層１６０側が凸曲面となる方向）に湾曲させた場合、φ８０ｍｍ（曲率半径を４０ｍｍ）とした段階でガラス基板１１０にクラックが発生した。一方、本実施例の発光素子の板状部１００を図２の方向すなわち規定の湾曲方向に湾曲させた場合は、φ１０ｍｍ（曲率半径を５ｍｍ）としても、ガラス基板１１０におけるクラックの発生が確認できなかった。

このように、板状部１００の曲げ方向を一方向に限定し、且つ、ガラス基板１１０を中心面Ｃ１から他方の面１０１（凹曲面）側にずらして配置することにより、ガラス基板１１０における半分以上の部分が圧縮応力を受けるようにすることができる。その結果、板状部１００を高い曲率で曲げた場合でも、ガラス基板１１０の破壊を抑制することが可能となる。

本実施例によっても、上記の実施例１と同様の効果が得られる。

なお、本実施例および上記の実施例１のように発光面側を凸に曲げる場合には、中心面Ｃ１をガラス基板１１０よりも発光面側に近づける必要がある。そのために比較的ヤング率の高い樹脂層２１０をガラス基板１１０よりも発光面側に配置した構造とし、さらにある程度厚さのある光取り出しフィルム２２０を設けている。また、封止層１６０としては、厚さが小さい膜封止を用いている。

また、本実施例では、ガラス基板１１０の全体が中心面Ｃ１から凹曲面側にずれた位置に配置されており、ガラス基板１１０の全体が圧縮応力を受ける例を説明した。ただし、ガラス基板１１０の厚さ方向の中心Ｃ２（図１参照）が中心面Ｃ１より凹面側にずれていれば、ある程度の効果が期待できる。例えばガラス基板１１０（ｔ１＝５０μｍ、Ｅ１＝７０ＧＰａ）に樹脂層２１０（ｔ２＝１００μｍ、Ｅ２＝６ＧＰａ）が積層されている例では、中心面はλ＝３６μｍとなりガラス基板１１０の内部に位置する。この条件では、板状部１００を図２とは逆方向に湾曲させた場合と比べて、図２の方向に湾曲させた場合は、１／３の曲率までガラス基板１１０が破壊することなく板状部１００を湾曲可能であった。これは、どちらの方向に板状部１００を湾曲させた場合もガラス基板１１０における凸曲面側には引張り応力がかかるものの、式２に示すとおり、中心面Ｃ１からの距離が近いほど応力が小さくなるため、図２とは逆方向に湾曲させた場合と比べて、図２の方向に湾曲させた場合の方が、同じ曲率での引張り応力が小さくなったためと考えられる。

（実施例３）
図８は実施例３に係る発光素子の模式的な側断面図である。上記の実施例１および２（図３）では、発光素子がボトムエミッションタイプであり、且つ、他方の面１０１（凸曲面）側から光を放射する例を説明した。これに対し、本実施例では、発光素子がボトムエミッションタイプであり、且つ、一方の面１０２（凹曲面）側から光を放射する例を説明する。

上記の実施例１および２では、樹脂層２１０を基準として一方の面１０２側に、ガラス基板１１０、第１電極１３０、有機機能層１４０、第２電極１５０および封止層１６０がこの順に配置されている。これに対して、本実施例では、樹脂層２１０を基準として一方の面１０２側に、封止層１６０、第２電極１５０、有機機能層１４０、第１電極１３０、ガラス基板１１０および光取り出しフィルム２２０がこの順に配置されている。また、樹脂層２１０の上面が他方の面１０１であり、光取り出しフィルム２２０の下面が一方の面１０２である。

ただし、板状部１００を湾曲させた際に、ガラス基板１１０において第１面１１１からの距離がＬ（Ｌ＞Ｔ／２）以下の部分に圧縮応力が加わる点は、上記の実施例１、２と同様である。また、中心面Ｃ１に対するガラス基板１１０の配置や、板状部１００の厚さ方向の中心Ｃ３に対するガラス基板１１０の配置についても、上記の実施例１および２と同様である。また、発光素子は、上記の固定部材３００を備えていても良い。

なお、本実施例の場合、樹脂層２１０は、透光性である必要は無い。

第１電極１３０と第２電極１５０との間に電圧が印加されることにより有機機能層１４０の発光層が発光する。発光層からの光は、第１電極１３０、ガラス基板１１０および光取り出しフィルム２２０をこの順に透過して、光取り出しフィルム２２０の下面から、発光素子の外部に放射される。

本実施例によっても、上記の実施例１および２と同様の効果が得られる。

なお、本実施例の場合、光取り出しフィルム２２０はなるべく薄く形成することが好ましい。或いは、光取り出しフィルム２２０を省略することも好ましい。また、封止層１６０としては、膜封止よりも厚さが大きい固体封止を用いることも好ましい。

（実施例４）
図９は実施例４に係る発光素子の模式的な側断面図である。上記の実施例１および２（図３）では、発光素子がボトムエミッションタイプである例を説明した。これに対し、本実施例では、発光素子がトップエミッションタイプである例を説明する。また、本実施例では、他方の面１０１（凸曲面）側から光を放射する例を説明する。

上記の実施例１および２では、樹脂層２１０を基準として一方の面１０２側に、ガラス基板１１０、第１電極１３０、有機機能層１４０、第２電極１５０および封止層１６０がこの順に配置されている。これに対して、本実施例では、樹脂層２１０を基準として一方の面１０２側に、封止層１６０、第１電極１３０、有機機能層１４０、第２電極１５０およびガラス基板１１０がこの順に配置されている。また、樹脂層２１０の上面が他方の面１０１であり、ガラス基板１１０の下面が一方の面１０２である。

なお、封止層１６０は、透光性である。

第１電極１３０と第２電極１５０との間に電圧が印加されることにより有機機能層１４０の発光層が発光する。発光層からの光は、第１電極１３０、封止層１６０、樹脂層２１０および光取り出しフィルム２２０をこの順に透過して、光取り出しフィルム２２０の上面から、発光素子の外部に放射される。

（実施例５）
図１０は実施例５に係る発光素子の模式的な側断面図である。上記の実施例１および２（図３）では、発光素子がボトムエミッションタイプである例を説明した。これに対し、本実施例では、発光素子がトップエミッションタイプである例を説明する。また、本実施例では、他方の面１０１（凹曲面）側から光を放射する例を説明する。

上記の実施例１および２では、樹脂層２１０を基準として一方の面１０２側に、ガラス基板１１０、第１電極１３０、有機機能層１４０、第２電極１５０および封止層１６０がこの順に配置されている。これに対して、本実施例では、樹脂層２１０を基準として一方の面１０２側に、ガラス基板１１０、第２電極１５０、有機機能層１４０、第１電極１３０、封止層１６０および光取り出しフィルム２２０がこの順に配置されている。また、樹脂層２１０の上面が他方の面１０１であり、光取り出しフィルム２２０の下面が一方の面１０２である。

なお、本実施例の場合、樹脂層２１０は、透光性である必要は無い。一方、封止層１６０は、透光性である。

第１電極１３０と第２電極１５０との間に電圧が印加されることにより有機機能層１４０の発光層が発光する。発光層からの光は、第１電極１３０、封止層１６０および光取り出しフィルム２２０をこの順に透過して、光取り出しフィルム２２０の下面から、発光素子の外部に放射される。

なお、本実施例の場合、光取り出しフィルム２２０はなるべく薄く形成することが好ましい。或いは、光取り出しフィルム２２０を省略することも好ましい。また、封止層１６０としては、厚さが小さい膜封止を用いることが好ましい。

（実施例６）
図１１は実施例６に係る発光素子の模式的な分解斜視図である。図１２（ａ）は実施例６に係る発光素子の模式的な断面図（非湾曲時）、図１２（ｂ）は実施例６に係る発光素子の模式的な断面図（湾曲時）、図１２（ｃ）は実施例６に係る発光素子の模式的な側断面図である。本実施例に係る発光素子は、以下に説明する点で、上記の実施例１に係る発光素子と相違し、その他の点で、上記の実施例１に係る発光素子と同様に構成されている。

本実施例に係る発光素子の板状部１００は、上記の実施例１～５の何れかの板状部１００と同様に構成されている。

本実施例に係る発光素子は、上記の固定部材３００（図４）の代わりに、固定部材４００を備えている。固定部材４００は、塑性変形可能なものであり、板状部１００の他方の面１０１側に固定されている（図１２（ａ））。そして、固定部材４００とともに板状部１００を湾曲させて、板状部１００の他方の面１０１を凸曲面とし、他方の面１０１を凹曲面とすることにより、固定部材４００によって板状部１００が湾曲状態に保持される（図１２（ｂ）、図１２（ｃ））。

つまり、固定部材４００を塑性変形させることによって、固定部材４００は塑性変形後の形状に保持される。また、可撓性の板状部１００は、固定部材４００によって拘束されているため、固定部材４００によって板状部１００が湾曲状体に保持される。

このように、本実施例では、板状部１００とともに固定部材４００を湾曲させることにより、固定部材４００が曲面を有する形状へと塑性変形している。

より具体的には、例えば、板状部１００は矩形状である。一方、固定部材４００は、板状部１００の矩形枠状に形成されている。

固定部材４００は、板状部１００の各辺に沿って伸びる４つの直線状の板状部４０１～４０４を有している。このうち板状部４０１と板状部４０３とが互いに平行に対向し、板状部４０２と板状部４０４とが互いに平行に対向している。また、板状部４０１および４０３に対して、板状部４０２および４０３が直交している。固定部材４００の中央部には、矩形状の開口部４００ａが形成されている。

例えば、図１２（ｂ）および（ｃ）に示すように、板状部４０１および４０３を弧状に湾曲させるとともに板状部１００を湾曲させることによって、板状部４０１および４０３が塑性変形し、板状部１００が湾曲状態に保持されている。

すなわち、固定部材４００は、板状部１００の第１の辺に沿って伸びる第１部分（板状部４０１）と、板状部１００の第１の辺に対向する第２の辺に沿って伸びる第２部分（板状部４０２）と、を有する。そして、第１部分と第２部分とがそれぞれ弧状に湾曲している。

板状部１００の他方の面１０１側から光を放射するタイプの場合（板状部１００が上記の実施例１、２又は４の場合）には、固定部材４００の開口部４００ａを介して好適に光を放射することができる。

また、板状部１００が上記の実施例１～５の何れの構成の場合でも、固定部材４００の開口部４００ａを介して好適に放熱を行うことができる。

固定部材４００は、例えば、金属により構成することができる。板状部１００を固定部材４００に固定する方法は限定されないが、例えば、接着剤を用いて固定することができる。

本実施例によれば、上記の実施例１と同様の効果（固定部材３００により得られる効果を除く）が得られる他、以下の効果が得られる。

板状部１００とともに固定部材４００を湾曲させることにより、固定部材４００が曲面を有する形状へ塑性変形している。よって、固定部材４００によって、板状部１００の一方の面１０２が凹曲面、他方の面１０１が凸曲面となる湾曲状態に保持される。つまり、固定部材４００によって板状部１００の湾曲の向きを一定に維持することができる。なお、板状部１００の湾曲の向きは、ガラス基板１１０の破壊が抑制される向きとなっている。

また、本実施例の場合、固定部材４００と板状部１００とを合わせた発光素子の全体を湾曲させるため、実施例１と比べて、上記の中心面Ｃ１が固定部材４００側（図１２（ｂ）、（ｃ）における上側）に移動するのと同様の効果が得られる。その結果、板状部１００を湾曲させた状態で、ガラス基板１１０内に発生する圧縮応力を増大させることができる。換言すれば、実施例１において樹脂層２１０の層厚を大きくするのと同様の効果が得られる。

ここで、発光素子の凸面側に配置される材料のヤング率が高いほど、中心面Ｃ１を発光素子の凸面側に移動させる効果がある。上記の式１に示すように、固定部材４００の厚み（幅ｂ）が小さくても、固定部材４００のヤング率が高ければ十分に効果が得られる。

また、板状部１００は矩形状であり、固定部材４００は、板状部１００の第１の辺に沿って伸びる第１部分（板状部４０１）と、板状部１００の第１の辺に対向する第２の辺に沿って伸びる第２部分（板状部４０２）と、を有する。そして、第１部分と第２部分とがそれぞれ弧状に湾曲している。したがって、固定部材４００によって、板状部１００の一方の面１０２が凹曲面、他方の面１０１が凸曲面となる湾曲状態に保持される。

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。

例えば、上記においては、板状部１００に外力を加えて板状部１００を湾曲させることによってガラス基板１１０に圧縮応力を発生させる例を説明したが、ガラス基板１１０に化学処理を施すことによって、ガラス基板１１０内に圧縮応力を発生させるようにしても良い。

Claims

可撓性の板状部と、
前記可撓性の板状部を固定する固定部材と、を備え、
前記可撓性の板状部は、
ガラス基板と、
発光層を含み、前記ガラス基板の一方の面側に形成された有機機能層と、
前記ガラス基板の膜厚よりも厚い樹脂層と、を含み、
前記固定部材は、前記ガラス基板に対して前記樹脂層が形成されている面側が凸曲面となるように前記可撓性の板状部を固定し、
前記ガラス基板の厚さ方向の中心は、前記可撓性の板状部の厚さ方向の中心よりも凹曲面側に位置する発光素子。