JP2023106621A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光素子を被覆膜で覆った場合において、この被覆膜の端部から被覆膜の内側に向けてクラックが進行しても、このクラックによる発光素子の劣下を抑制する。【解決手段】発光装置１０は、基板１００、絶縁層１６０、発光素子１０２、被覆膜１４０、及び構造物１５０を備えている。絶縁層１６０は基板１００の一面に形成されており、開口１６２を有している。発光素子１０２は開口１６２に形成されている。被覆膜１４０は基板１００の上記した一面に形成されており、発光素子１０２、絶縁層１６０、及び基板１００の上記した一面の一部を被覆している。基板１００の他の一部例えば端部の一部：以下、第１部分と記載は被覆膜１４０で被覆されていない。構造物１５０は、基板１００の第１部分と絶縁層１６０の間に位置している。被覆膜１４０は、絶縁層１６０も被覆している。【選択図】図２

Description

本発明は、発光装置に関する。

近年は、有機ＥＬ素子を光源として利用した発光装置の開発が進んでいる。有機ＥＬ素子は、発光層として有機層を用いているため、封止構造が必要である。一般的には、有機ＥＬ素子は、ガラスや金属などで形成された封止部材を用いて封止されている。そして、有機ＥＬ素子に接続する端子は、この封止部材の外部に配置されている。

一方、特許文献１には、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法を用いて封止膜を形成することにより、有機ＥＬ素子を封止することが記載されている。特許文献１には、隔壁などの逆テーパ形状を有する部分では応力が集中しやすいため、封止膜にクラックが入りやすい、と記載されている。

特開２０１３－０９７９１７号公報

有機ＥＬ素子などの発光素子を膜で被覆することによって封止する場合、膜の端部から膜の内側に向けてクラックが進行することがある。このクラックが発光素子を囲む絶縁層まで到達すると、封止特性が低下する可能性が出てくる。封止特性が低下すると、クラックから発光素子を劣化させるガス（例えば酸素）や水分が侵入し、絶縁層を介して発光素子に達してしまう。

本発明が解決しようとする課題としては、発光素子を被覆膜で覆った場合において、この被覆膜の端部から被覆膜の内側に向けてクラックが進行しても、このクラックによる発光素子の劣下を抑制することが一例として挙げられる。

本発明の一態様は、基板と、
前記基板に形成され、開口を有する絶縁層と、
前記開口に形成された発光素子と、
前記基板に形成され、前記発光素子、前記絶縁層、及び前記基板の一部を被覆する被覆膜と、
を備え、
前記基板のうち前記絶縁層で覆われていない領域の一部である第１部分は前記被覆膜で覆われておらず、
さらに、前記第１部分と前記絶縁層の間に位置する構造物を備え、
前記被覆膜は、前記構造物を被覆している発光装置である。

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装置の構成を示す断面図である。 図１に示した発光装置の平面図である。 図２のＢ－Ｂ断面図である。 基板に、被覆膜で覆われていない領域を形成する方法を説明するための断面図である。 実施例１に係る発光装置の構成を示す平面図である。 実施例１に係る発光装置の製造方法を説明するための平面図である。 実施例２に係る発光装置の構成を示す断面図である。 実施例３に係る発光装置の構成を示す平面図である。 実施例４に係る発光装置の構成を示す平面図である。 図９から第２電極及び隔壁を取り除いた図である。 図９のＣ－Ｃ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。

図１は、実施形態に係る発光装置１０の構成を示す断面図である。図２は図１に示した発光装置１０の平面図である。図１は図２のＡ－Ａ断面図である。図３は、図２のＢ－Ｂ断面図である。

実施形態に係る発光装置１０は、例えば照明装置やディスプレイであり、基板１００、絶縁層１６０、発光素子１０２、被覆膜１４０、及び構造物１５０を備えている。絶縁層１６０は基板１００の一面に形成されており、開口１６２を有している。発光素子１０２は開口１６２に形成されている。被覆膜１４０は基板１００の上記した一面に形成されており、発光素子１０２、絶縁層１６０、及び基板１００の上記した一面の一部を被覆している。基板１００の他の一部（例えば端部の一部：以下、第１部分と記載）は被覆膜１４０で被覆されていない。構造物１５０は、基板１００の第１部分と絶縁層１６０の間に位置している。被覆膜１４０は、絶縁層１６０も被覆している。発光素子１０２は、例えば有機ＥＬ素子である。以下、詳細に説明する。

基板１００は、たとえばガラス基板や樹脂基板などの透明基板である。基板１００は、可撓性を有していてもよい。この場合、基板１００の厚さは、例えば１０μｍ以上１０００μｍ以下である。この場合においても、基板１００は無機材料及び有機材料のいずれ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。なお、基板１００が樹脂基板である場合、基板１００のうち発光素子１０２が形成される面には、酸化シリコン膜などの無機材料膜が形成されている。これにより、基板１００を水分等が透過して発光素子１０２に到達することを抑制できる。

基板１００の上には、絶縁層１６０が形成されている。絶縁層１６０は、開口１６２を有している。開口１６２の中には発光素子１０２が形成されている。言い換えると、発光素子１０２が形成されるべき領域を区画している。絶縁層１６０は、ポリイミドや酸化珪素、窒化珪素などの材料で形成されている。

発光素子１０２は、第１電極１１０と第２電極１３０の間に有機層１２０を挟んだ構成を有している。第１電極１１０及び第２電極１３０のうち少なくとも一方は透光性の電極になっている。また、残りの電極は、例えばＡｌ、Ｍｇ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、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によって形成されている。透光性の電極の材料は、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）やＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）等の無機材料、またはポリチオフェン誘導体などの導電性高分子、又は銀もしくは炭素からなるナノワイヤを利用した網目状電極である。例えば、ボトムエミッション型の発光素子１０２であって、基板１００の上に第１電極１１０、有機層１２０、及び第２電極１３０をこの順に積層した構成を有している場合、第１電極１１０は透光性の電極になっており、第２電極１３０は、Ａｌなど光を反射する電極になっている。また、トップエミッション型の発光素子１０２であって、基板１００の上に第１電極１１０、有機層１２０、及び第２電極１３０をこの順に積層した構成を有している場合、第１電極１１０はＡｌなど光を反射する電極になっており、第２電極１３０は透光性の電極になっている。また、両方の電極（第１電極１１０、第２電極１３０）を透光性の電極として、透光型の発光装置としても良い（デュアルエミッション型）。

有機層１２０は、例えば、正孔輸送層、発光層、及び電子輸送層をこの順に積層させた構成を有している。正孔輸送層と第１電極１１０の間に正孔注入層が形成されていてもよい。また、電子輸送層と第２電極１３０の間に電子注入層が形成されていてもよい。有機層１２０の層は、塗布法によって形成されても蒸着法によって形成されてもよく、一部を塗布法、残りを蒸着法で形成しても良い。なお、有機層１２０は蒸着材料を用いて蒸着法で形成してもよく、また、有機層１２０は、塗布材料を用いて、インクジェット法、印刷法、スプレー法で形成されてもよい。

基板１００のうち発光素子１０２が形成されている面には、端子１１２，１３２が形成されている。端子１１２は第１電極１１０と電気的に接続しており、端子１３２は第２電極１３０と電気的に接続している。詳細には、第１電極１１０の一部の上には、有機層１２０が形成されておらず、かつ、絶縁層１６０の外側に位置している。そして、この部分が端子１１２となっている。また端子１３２は、第１電極１１０と同一の層を有している。本図に示す例では、端子１１２は配線１１６を介して第１電極１１０に接続しており、端子１３２は配線１３６を介して第２電極１３０に接続している。配線１１６，１３６は、いずれも第１電極１１０と同一の層を有している。

本図に示す例において、端子１１２は、第１電極１１０の上に第２層１１４を積層した構成を有している。また端子１３２は、第１電極１１０と同一の層の上に第２層１３４を積層した構成を有している。第２層１１４，１３４は、第１電極１１０を形成している材料よりも低抵抗な材料、例えば金属によって形成されている。第２層１１４，１３４は、例えばＭｏ、Ａｌ、及びＭｏをこの順に積層した構成を有している。なお、ＭｏやＡｌには、他の金属が添加されていても良い。なお、配線１１６，１３６の少なくとも一部の上にも、第２層１１４，１３４が形成されていても良い。ただし、端子１１２，１３２の上には、第２層１１４，１３４が形成されていなくても良い。

被覆膜１４０は、成膜法、例えばＡＬＤ法又はＣＶＤ法を用いて形成されている。ＡＬＤ法で形成されている場合、被覆膜１４０は、例えば酸化アルミニウムなどの酸化金属膜によって形成されており、その膜厚は、例えば１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ましくは、５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。ＣＶＤ法で形成されている場合、被覆膜１４０は、酸化シリコン膜などの無機絶縁膜によって形成されており、その膜厚は、例えば０．１μｍ以上１０μｍ以下である。被覆膜１４０が設けられることにより、発光素子１０２は水分等から保護される。被覆膜１４０は、スパッタリング法で形成されても良い。この場合、被覆膜１４０は、ＳｉＯ_２又はＳｉＮなど絶縁膜によって形成される。その場合、膜厚は１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。

上記した端子１１２，１３２は、基板１００の縁の近くに形成されている。そして、被覆膜１４０は、基板１００の縁のうち、端子１１２，１３２の近くに位置する部分には形成されていない。このため、端子１１２，１３２は、被覆膜１４０に覆われていない。そして、基板１００のうち被覆膜１４０に被覆されていない部分と、絶縁層１６０の間には、構造物１５０が形成されている。本図に示す例では、構造物１５０は、端子１１２と絶縁層１６０の間、及び端子１３２と絶縁層１６０の間のそれぞれに形成されている。

構造物１５０は樹脂や無機材料などの絶縁物によって形成されている。構造物１５０が感光性を有する材料で形成されている場合、構造物１５０は、この材料を基板１００の上に塗布して層を形成した後、この層を露光及び現像することにより、形成される。また構造物１５０が無機材料で形成されている場合、構造物１５０は、構造物１５０となる層をＣＶＤ法又はスパッタリング法で形成した後、この層を選択的に除去することにより、形成される。

構造物１５０は、第１の方向（図２におけるＹ方向）に延在している。そして第１の方向において、構造物１５０は、絶縁層１６０よりも長い。本図に示す例では、構造物１５０は、配線１１６又は配線１３６を横切るように形成されている。このため、構造物１５０の下面には、基板１００に接している部分と、配線１１６又は配線１３６に接している部分とがある。

そして図３に示すように、構造物１５０の下面が基板１００に接している部分の近傍では、被覆膜１４０は、基板１００のうち構造物１５０と端子１１２の間に位置する部分（第２部分）と、構造物１５０と絶縁層１６０の間に位置する部分（第３部分）とで、基板１００に接している。被覆膜１４０が無機材料で形成されている場合、基板１００と被覆膜１４０との接合は、無機材料同士の接合になるため、被覆膜１４０と絶縁層１６０の接合と比較して、強い。

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及び端子１１２，１３２を形成する。第１電極１１０及び端子１１２，１３２は、例えば蒸着法又はスパッタリング法を用いて形成される。次いで、第１電極１１０の周囲を覆うように絶縁層１６０を形成する（図２参照）。次いで、第１電極１１０上に有機層１２０を形成する。また、構造物１５０を形成する。

次いで、第２電極１３０を形成し、さらに被覆膜１４０を形成する。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、被覆膜１４０は、例えばＡＬＤ法又はＣＶＤ法を用いて形成される。

図４は、基板１００に、被覆膜１４０で覆われていない領域を形成する方法を説明するための断面図である。上記したように被覆膜１４０は、端子１１２，１３２を覆っていない。このようにするためには、例えば、被覆膜１４０を形成する前に、基板１００のうち端子１１２，１３２が形成されている領域を、リフトオフ層２００で覆う。リフトオフ層２００は、例えば有機材料で形成されている。リフトオフ層２００のガラス転移温度又は相転移温度（例えば融点）は、被覆膜１４０のガラス転移温度又は相転移温度（例えば融点）よりも低い。なお、リフトオフ層２００を構成する材料の線膨張係数は、被覆膜１４０を構成する材料の線膨張係数よりも大きいのが好ましい。

そして、被覆膜１４０を形成したのち、基板１００を加熱及び冷却する。この際、被覆膜１４０のうちリフトオフ層２００の上方に位置する部分にはクラックが発生する。そして、端子１１２，端子１３２の近傍を、リフトオフ層２００を溶解する溶液で洗浄すると、被覆膜１４０に生じたクラックを介してこの溶液がリフトオフ層２００に接触し、リフトオフ層２００が除去される。この際、リフトオフ層２００のうちリフトオフ層２００の上方に位置していた部分が除去される。

被覆膜１４０の端部には、クラックが発生することがある。このクラックは、例えば上記したリフトオフ層２００を除去する工程や、端子１１２，１３２に異方性導電膜、リード端子やボンディングワイヤなどの導通部材を接続するときに発生する。被覆膜１４０の端部にクラックが発生すると、このクラックは発光素子１０２に向けて進行する。これに対して本実施形態では、基板１００のうち被覆膜１４０が形成されていない領域と絶縁層１６０の間には、構造物１５０が形成されている。構造物１５０が第１の方向（図２のｙ方向）に延在することにより、第１の方向に交わる第２の方向（図２のｘ方向）に進行するクラックを第１の方向に変更する。このため、被覆膜１４０に発生したクラックが発光素子１０２まで進行することを抑制できる。これにより、発光素子を劣化させるガス（例えば酸素）や水分が発光素子に達することを抑制できる。

特に、絶縁層１６０の外側の側面（すなわち開口１６２とは逆側の側面）が、絶縁層１６０の下面が広がる方向に傾斜していた場合、被覆膜１４０のクラックが絶縁層１６０の縁に到達すると、絶縁層１６０を介して水分やガスなどが発光素子１０２まですぐに進行してしまう。このような場合でも、本実施形態では構造物１５０を設けているため、被覆膜１４０に発生したクラックに起因して発光素子１０２が劣化することを抑制できる。言い換えると、発光装置１０の封止性能を維持できる。

また、構造物１５０まで到達したクラックは、構造物１５０が延在する方向に進行することがある。この場合においても、本図に示す例では、第１の方向（図２におけるY方向）において、構造物１５０の長さは絶縁層１６０の幅よりも大きい。第２の方向（図２のｘ方向）に進路変更されたクラックが構造物１５０の長さ方向にわたって進行したとしても、構造物１５０の長さが絶縁層１６０の幅より大きいため、被覆膜１４０に発生したクラックが絶縁層１６０まで進行することをさらに抑制できる。

また、被覆膜１４０は、基板１００のうち構造物１５０と端子１１２の間に位置する部分（第２領域）と、構造物１５０と絶縁層１６０の間に位置する部分（第３領域）とで、基板１００に接している。このため、第２領域及び第３領域では、被覆膜１４０のクラックは進行しにくい。従って、被覆膜１４０に発生したクラックが絶縁層１６０まで達し、このクラックから侵入するガスや水分によって発光素子１０２が劣化することをさらに抑制できる。

（実施例１）
図５は、実施例１に係る発光装置１０の構成を示す平面図であり、実施形態における図２に対応している。本実施例に係る発光装置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、被覆膜１４０の縁は、全周にわたって基板１００の縁よりも基板１００の内側に位置している。そして構造物１５０は、絶縁層１６０の全周を囲んでいる。

図６は、本実施例に係る発光装置１０の製造方法を説明するための平面図である。本実施例において、複数の発光装置１０は、基板１００が互いに繋がった状態で同時に形成される。そして、被覆膜１４０が形成された後に、ダイシングブレード等を用いて、複数の発光装置１０を互いに切り離す。一例として、スクライブライン１２に被覆膜１４０が形成されていると、発光装置１０を互いに切り離す際に、被覆膜１４０に大きなクラックが生じる可能性がある。このため、被覆膜１４０は、全周にわたってスクライブライン１２から離れて形成されているのが好ましい。具体的には、被覆膜１４０を形成する前に、リフトオフ層２００を、スクライブライン１２及びその近くに塗布する。

ここで、構造物１５０が絶縁層１６０の全周を囲むように形成されている。このため、被覆膜１４０の縁のいずれかの部分にクラックが入った場合でも、このクラックによって発光素子１０２が劣化することを抑制できる。

（実施例２）
図７は、実施例２に係る発光装置１０の構成を示す断面図であり、実施形態における図３に対応している。本実施例に係る発光装置１０は、構造物１５０の断面形状を除いて、実施形態又は実施例１に係る発光装置１０と同様の構成である。

本実施例において、構造物１５０の幅方向（第２の方向）の断面において、構造物１５０の上面は、構造物１５０の下面よりも幅が広くなっている。具体的には、構造物１５０の断面は、上底が下底よりも長い台形となっている。このような構造は、構造物１５０を形成するときの条件（例えば構造物１５０が感光性の材料によって形成されている場合には露光条件）を制御することにより、実現できる。

本実施例によっても、被覆膜１４０の縁で発生したクラックが発光素子１０２まで到達することを抑制できる。また、構造物１５０の側面は、上に行くにつれて構造物１５０の幅が広くなる方向に傾斜しているため、第１方向（図２のｙ方向）から第２の方向（図２のｘ方向）へとクラックを進路変更しやすくなる。したがって、被覆膜１４０の縁で発生したクラックによる発光素子１０２の劣化を抑制できる。

（実施例３）
図８は、実施例３に係る発光装置１０の構成を示す平面図である。本実施例に係る発光装置１０は、以下の点を除いて、実施例１に係る発光装置１０と同様の構成である。なお、図８では、説明のため、第２電極１３０及び端子１３２の図示を省略している。

本実施例において、発光装置１０は複数の発光素子１０２を有している。隣り合う発光素子１０２の間には、絶縁層１６０が形成されている。そして、複数の発光素子１０２のそれぞれと電気的に接続する端子１１２が形成されている。複数の端子１１２は、互いに並んで、基板１００の縁に配置されている。いずれの端子１１２も、被覆膜１４０から露出している。そして構造物１５０は、複数の発光素子１０２が形成されている領域の全周を囲んでいる。構造物１５０の断面形状は、実施例２と同様の形状であっても良い。

なお、端子１３２も、端子１１２と同様に配置されている。

本実施例によっても、被覆膜１４０の縁で発生したクラックが発光素子１０２まで到達することを抑制できる。

（実施例４）
図９は、実施例４に係る発光装置１０の構成を示す平面図である。図１０は、図９から第２電極１３０及び隔壁１３５を取り除いた図である。図１０においては、説明のため、第２電極１３０を点線で示している。図１１は、図１０のＣ－Ｃ断面図である。図１０は、実施例３における図８に対応している。本実施例に係る発光装置１０は、以下の点を除いて、実施例３に係る発光装置１０と同様の構成である。

本実施例において、発光装置１０はディスプレイであり、マトリクス状に配置された複数の発光素子１０２を有している。そして、構造物１５０は、複数の発光素子１０２をまとめて囲んでいる。構造物１５０の断面形状は、実施例２と同様の形状であっても良い。

詳細には、複数の第１電極１１０が互いに平行に延在しており、かつ、複数の第２電極１３０が、互いに平行かつ第１電極１１０と交わる方向（例えば直交する方向）に延在している。そして、第１電極１１０と第２電極１３０の交点のそれぞれに、発光素子１０２が形成されている。具体的には、絶縁層１６０は、複数の第１電極１１０の上に跨って形成されている。絶縁層１６０のうち、第１電極１１０と第２電極１３０の交点に位置する部分には開口が形成されている。そして、この開口内に有機層１２０が設けられる。すなわち、発光素子１０２が絶縁層の開口に形成されることになる。

端子１１２は複数の第１電極１１０のそれぞれと電気的に接続されており、また、端子１３２は複数の第２電極１３０のそれぞれと電気的に接続されている。複数の端子１１２，１３２は、いずれも基板１００の縁に沿って配置されている。本図に示す例では、複数の端子１１２，１３２は、いずれも基板１００の同一の辺に沿って配置されている。ただし、端子１１２と端子１３２は、基板１００のうち互いに異なる辺に沿って配置されていてもよい。

また、絶縁層１６０の上には、隔壁１３５が形成されている。隔壁１３５は、複数の第２電極１３０の間に位置している。隔壁１３５の断面は、上底が下底よりも長い台形となっている。隔壁１３５の上面には、第２電極１３０と同様の材料からなる導電層が形成されている。隔壁１３５は、第２電極１３０を蒸着法又はスパッタリング法で形成する際に、隣り合う第２電極１３０を互いに分離するために設けられている。このため、隔壁１３５は、絶縁層１６０が形成された後、隔壁１３５が形成される前（好ましくは有機層１２０が形成される前）に形成される。

そして、本実施例では、構造物１５０は隔壁１３５と同一工程で形成されている。このため、構造物１５０は隔壁１３５と同一の材料によって形成されており、また、構造物１５０の断面も、上底が下底よりも長い台形となっている。構造物１５０及び隔壁１３５は、例えば感光性の材料によって形成されており、露光条件を制御することにより、上記した断面形状になっている。

本実施例によっても、被覆膜１４０の縁で発生したクラックが発光素子１０２まで到達することを抑制できる。また、構造物１５０を隔壁１３５と同一工程で形成しているため、発光装置１０の製造工程数を少なくすることができる。その結果、発光装置１０の製造コストを下げることができる。構造物１５０の断面形状が台形であることにより、クラックの進行方向を変更（第１の方向から第２の方向へ変更）しやすくなる。

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。

Claims (1)

1. 無機膜を有する基板と、
   前記基板に位置し、開口を有する絶縁層と、
   前記開口に位置する発光素子と、
   前記基板に位置し、前記発光素子、前記絶縁層、及び前記基板の一部を被覆する被覆膜と、
   前記発光素子と電気的に接続する複数の配線と、
   を備え、
   前記基板のうち前記絶縁層で覆われていない領域の一部である第１部分は前記被覆膜で覆われておらず、
   さらに、前記第１部分と前記絶縁層の間に位置する構造物を備え、
   前記被覆膜は、前記構造物及び前記複数の配線を被覆し、前記複数の配線の間において、前記無機膜に接しており、
   少なくとも前記基板の第１の辺に沿って位置し、前記配線と電気的に接続する端子をさらに備え、
   前記基板を前記発光素子が位置する面側から見たとき、
   前記複数の配線は、前記基板の辺のうち前記第１の辺とは異なる第２の辺と、前記発光素子と、の間において、前記基板の前記第２の辺から前記発光素子が位置する方向に並んでおり、
   前記基板の前記第２の辺から前記発光素子が位置する前記方向において、前記被覆膜の端部は、前記基板の前記第２の辺と前記発光素子との間における前記複数の配線のうち最も前記発光素子から遠い配線に対して前記第２の辺側に位置しており、かつ前記基板の前記第２の辺から離れて位置している発光装置。

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