JP2023108047A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】塗布材料で有機層の少なくとも一層を形成する場合において、この層の平面形状を高い精度で制御する。【解決手段】基板１１０に第１電極１２０及び絶縁層１７０を形成した後、基板１１０を、シロキサン結合を有する有機物を含む雰囲気にさらす。これにより、基板１１０及び第１電極１２０の上には、有機物１９０が付着する。その後、有機層１３０を形成する。有機層１３０を構成する少なくとも一つの層（例えば正孔注入層または電子注入層）は、塗布法を用いて形成される。ここで、有機物１９０はシロキサン結合を有しているため、有機層１３０を形成するための塗布材料に対して濡れにくい。このため、有機層１３０となる塗布材料は絶縁層１７０で囲まれた領域から広がりにくい。【選択図】図２

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、基板上に第１電極、有機層、及び第２電極をこの順に積層させた構成を有している。有機層は、複数の層を積層させた構成を有している。そして第１電極と第２電極の間に電流を流すことにより、有機層が発光する。

特許文献１、２には、有機ＥＬ素子の有機層を、フォトリソグラフィー法を用いてパターニングすることにより、所定の形状にすることが記載されている。特に特許文献２には、絶縁層に開口を設け、この開口内を発光部分にすることが記載されている。特許文献２において、絶縁層は、オルガノポリシロキサンを含んでもよいと記載されている。

特開２００２－１７０６７３号公報 特開２０１０－４５０５０号公報

近年は、有機ＥＬ素子の有機層の少なくとも一層を、塗布材料を用いて形成することが検討されている。一方、塗布材料で有機層の少なくとも一層を形成する場合、塗布材料は濡れ広がるため、この層の平面形状を高い精度で制御することは難しい。

本発明が解決しようとする課題としては、塗布材料で有機層の少なくとも一層を形成する場合において、この層の平面形状を高い精度で制御することが一例として挙げられる。

第１の発明は、基板と、
前記基板上に形成され、塗布膜を囲む構造物と、
シロキサン結合を有する有機材料と、
を備え、
前記シロキサン結合を有する有機材料が、前記基板を形成する無機材料又は当該基板上にある無機材料に接しており、
前記無機材料は、前記構造物を囲む領域にある発光装置である。

第２の発明は、基板上に、塗布膜の形成領域を囲む構造物を形成する工程と、
前記塗布膜の形成領域を囲む、前記基板を形成する無機材料又は当該基板の上にある無機材料に、シロキサン結合を有する有機材料を付着させる工程と、
を備える発光装置の製造方法である。

実施形態に係る発光装置の製造方法を示す断面図である。 実施形態に係る発光装置の製造方法を示す断面図である。 実施例１に係る発光装置の製造方法を示す断面図である。 実施例１に係る発光装置の製造方法を示す断面図である。 実施例２に係る発光装置の平面図である。 図５から封止部材を取り除いた図である。 図６から第２電極を取り除いた図である。 図７から有機層及び絶縁層を取り除いた図である。 封止部材の縁部と有機物が位置している領域との相対位置を説明するための図である。

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及び図２は、実施形態に係る発光装置１００の製造方法を示す断面図である。発光装置１００は、基板１１０を用いて形成される。基板１１０は、例えばガラスなどの無機材料によって形成されたガラス基板、ガラスで形成された部材の一面に酸化ケイ素の膜が形成された基板、ポリイミド系樹脂で形成された部材の一面に窒化珪素又は窒化酸化ケイ素等の無機材料からなる膜（バリア膜）が形成された基板、アルミニウム等の金属材料で形成された基板などが挙げられ、無機材料で形成された膜又は部材を有するものである。なお、以下の説明において、「基板１１０の表面」は、基板１１０そのものの表面を差す。このため、「基板１１０の表面」には、基板１１０上に形成された膜の表面は含まれない。

まず、図１（ａ）に示すように、基板１１０の上に、無機材料からなる導電膜、例えば透明導電膜を形成する。透明導電膜の材料は、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）やＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）である。次いで、導電膜上にレジストで形成したレジスト膜を所定の形状に形成し、このレジスト膜をマスクとして導電膜を、有機溶媒を用いたウェットエッチング、又はドライエッチングする。これにより、所定の形状を有する第１電極１２０、第１端子１５０、及び第２端子１６０が形成される。本図に示す例において、第１端子１５０は第１電極１２０と一体に形成される。

次いで、基板１１０及び第１電極１２０上に、絶縁膜を形成し、この絶縁膜を選択的に除去する。これにより、第１電極１２０上には絶縁層１７０（構造物の一例）が形成される。絶縁層１７０は、例えばポリイミドなどの感光性の樹脂を用いて形成されており、第１電極１２０のうち有機層１３０（後述）が形成される領域を囲んでいる。また、絶縁層１７０の一部は、第１電極１２０と第２端子１６０の間に位置している。この状態において、基板１１０のうち絶縁層１７０を囲む領域の表面には、第１電極１２０、第１端子１５０、又は基板１１０そのものが位置している。これらは、いずれも無機材料である。

次いで、図１（ｂ）に示すように、基板１１０を、シロキサン結合を有する有機物を含む雰囲気にさらす。この有機物としては、例えば、シリコーン系の有機物、具体的には、例えばトリメチルシランなどである。また、雰囲気の温度は、例えば１００℃以上３００℃以下であり、雰囲気における有機物の濃度は、例えば１ｐｐｍ以上１０００ｐｐｍ以下である。また、基板１１０を雰囲気に晒す時間は、例えば１分以上６０分以下である。これにより、絶縁層１７０を囲む領域に位置する、基板１１０、第１端子１５０、絶縁層１７０、第１電極１２０、及び第２端子１６０には、有機物１９０（有機材料）が付着する。言い換えると、絶縁層１７０を囲む無機材料（例えば第１電極１２０すなわち基板１１０とは異なる材料）の表面には、有機物１９０が位置している。そしてその無機材料は、厚さ方向において有機物１９０よりも基板１１０側に位置しており、シロキサン結合を有する有機材料が、基板１１０を形成する無機材料又は基板１１０上にある無機材料に接している。。

なお、有機物１９０が位置している無機材料は、絶縁層１７０の全周を囲んでいる。言い換えると、有機物１９０は絶縁層１７０の全周を取り囲んでいる。有機物１９０は、層になっていてもよいし、層になっていなくてもよい。これに限らず、この無機材料は、絶縁層１７０又は有機層１３０の周囲に形成して複数の無機材料を点在させる、或いは絶縁層１７０又は有機層１３０の全周を囲んで形成して環状の無機材料を配置しても構わない。
有機物１９０が層になっていない場合、有機物１９０の分子は、所定の密度で上記した無機材料の上に付着している。有機物１９０が層になっている場合、有機物１９０の厚さは有機層１３０を構成するいずれの層の厚さよりも薄く、例えば１ｎｍ以下である。第１電極１２０のうち絶縁層１７０の外側、言い換えると基板１１０の端部側に位置する領域に、有機物１９０は付着する。なお、有機物１９０の存在及び有機物１９０におけるシロキサン結合の有無は、例えばＥＤＸやＴｏＦ－ＳＩＭＳを用いて検出することができる。

次いで、図２（ａ）に示すように、有機層１３０を形成する。有機層１３０は、発光層を含む複数の層を積層させた構成を有している。有機層１３０は、少なくとも、正孔注入層、発光層、電子注入層を有している。そして、有機層１３０を構成する少なくとも一つの層（例えば正孔注入層または電子注入層）は、塗布材料を用いて形成される。これにより、有機層１３０を構成する少なくとも１つの層は塗布膜で形成される。有機層１３０のすべての層を塗布法で形成することで、有機層１３０が塗布膜となってもよい。塗布材料を用いた、塗布膜の形成方法（塗布法）の具体例は、例えばインクジェット法やディスペンサー法である。塗布材料は、有機層１３０を形成する有機材料と有機溶媒で構成される。ここで、絶縁層１７０及び絶縁層１７０を囲む無機材料（例えば第１電極１２０や基板１１０）の表面には、有機物１９０が付着している。有機物１９０はシロキサン結合を有しているため、有機層１３０を形成するための塗布材料に対して濡れにくい。このため、有機層１３０となる塗布材料は絶縁層１７０で囲まれた領域から広がりにくい。

次いで、図２（ｂ）に示すように、有機層１３０上に第２電極１４０を形成する。第２電極１４０の一部は、絶縁層１７０を超えて第２端子１６０に接続している。第２電極１４０は、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、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群から選択される少なくとも一つの金属を含む合金からなる金属層を含んでいる。第２電極１４０は、例えばスパッタリング法、蒸着法または塗布法を用いて形成される。

その後、基板１１０に、有機層１３０を封止する封止部材を設ける。

なお、図２には有機物１９０が層として図示されているが、有機物１９０は、有機層１３０と第１電極１２０の間の電気的な接続に影響を与えない程度に、薄く形成されている。第１電極１２０が第１端子１５０と分離して形成されており、第１電極１２０が第１端子１５０と電気的に接続している場合には、有機物１９０は電気的な接続に影響を与えない程度に薄い。また、第２電極１４０が第２端子１６０に電気的に接続している場合には、有機物１９０は電気的な接続に影響を与えない程度に薄い。

以上、有機層１３０のうち少なくとも一つは、塗布法を用いて形成される。この際、塗布材料が絶縁層１７０で囲まれた領域の外側、例えば第１端子１５０、第２端子１６０又は後述する封止部材１８０の縁部１８２と重なる領域にまで広がる可能性がある。これに対して本実施形態によれば、縁層１７０及び絶縁層１７０を囲む無機材料（例えば第１電極１２０や基板１１０）の表面には、有機物１９０が付着している。このため、有機層１３０となる塗布材料は絶縁層１７０で囲まれた領域から広がりにくい。従って、有機層１３０の外周部の形状を高い精度で制御することができる。

（実施例１）
図３及び図４は、実施例１に係る発光装置１００の製造方法を示す断面図である。まず、図３（ａ）に示すように、基板１１０上に第１電極１２０、第１端子１５０、第２端子１６０、及び絶縁層１７０を形成する。これらの形成方法は実施形態に示した通りである。

次いで、有機層１３０の第１層１３１（例えば正孔注入層又は電子注入層）を、塗布法を用いて形成する。第１層１３１を塗布する装置には、有機層１３０の残りの層を塗布する装置と比較して塗布領域を高精度に制御することができる装置を用いることができる。

次いで、図３（ｂ）に示すように、基板１１０を、シロキサン結合を有する有機物を含む雰囲気にさらす。この工程の条件の詳細は、実施形態と同様である。これにより、基板１１０、第１端子１５０、絶縁層１７０、第１電極１２０のうち絶縁層１７０を囲む領域、及び第２端子１６０には、有機物１９０が付着する。第１層１３１の上には、有機物１９０は付着しても構わない。この場合には、絶縁層１７０で囲まれた領域にある第１層１３１の表面にも有機物１９０が存在することになる。

次いで、図４（ａ）に示すように、有機層１３０の残りの層を形成する。残りの層の少なくとも一つ（全部であってもよい）は、塗布法を用いて形成される。ここで用いられる装置には、第１層１３１を塗布する装置と比較して低精度な装置を用いることができる。有機層１３０の第１層１３１及び残りの層の各々に対応する塗布装置について、第１層１３１を形成するための塗布装置のみ高精度な装置とし、残りの層を形成する塗布装置は低精度な装置とすることで、製造装置全体のコストを低減できる。なお、上記したように、第１層１３１の上にも有機物１９０が付着している場合がある。この場合、第１層１３１は有機材料で形成されているため、有機物１９０が付着していても、第１層１３１に塗布される塗布材料により塗布膜を形成できる。つまり、第１層１３１は濡れ性を有する。従って、有機層１３０の残りの層を塗布法で形成した場合、この塗布材料は、第１層１３１上に濡れ広がり、第１層１３１の外側へは無機材料に接する有機物１９０があることで濡れ広がりにくい。また、有機物１９０は薄いため、有機層１３０の機能に影響を与えにくい。

その後、図４（ｂ）に示すように、第２電極１４０を形成する。さらに、封止部材１８０を設ける。封止部材１８０は、第１電極１２０、有機層１３０、及び第２電極１４０の積層構造すなわち発光部を封止する。ただし、第１端子１５０及び第２端子１６０は、封止部材１８０の外部に位置している。本図に示す例において、封止部材１８０は気密封止構造を有しており、縁部１８２（すなわち基板１１０側と接する部分）は有機層１３０よりも外側に位置している。そして、少なくとも縁部１８２よりも内側の領域には有機物１９０が位置しているため、縁部１８２と重なる領域には有機層１３０のうち塗布材料で形成される層が位置していない。従って、封止部材１８０による封止性能は高くなる。

なお、図４には有機物１９０が層として図示されているが、有機物１９０は、有機層１３０の機能に影響を与えない程度に薄い。第１電極１２０が第１端子１５０と分離して形成されており、第１電極１２０が第１端子１５０と電気的に接続している場合には、有機物１９０は電気的な接続に影響を与えない程度に薄い。また、第２電極１６０が第２端子１６０に電気的に接続している場合には、有機物１９０は電気的な接続に影響を与えない程度に薄い。

本実施例によれば、第１層１３１を形成した後、基板１１０を、シロキサン結合を有する有機物を含む雰囲気に晒している。これにより、基板１１０、第１端子１５０、絶縁層１７０、第１電極１２０のうち絶縁層１７０を囲む領域、及び第２端子１６０には、有機物１９０が付着する。従って、有機層１３０の残りの層の少なくとも一つを塗布法で形成しても、塗布材料が絶縁層１７０の外側に広がることを抑制できる。一方、上記したように、絶縁層１７０の外側にある縁部１８２と重なる領域に塗布材料が広がることを抑止できるので、良好な封止性能を得ることができる。また、有機層１３０の残りの層の少なくとも一つを形成するのに用いる装置には、高い精度は要求されない。これにより、他の装置より低い精度の装置を導入することが可能になるので、発光装置１００の製造コストを低くすることができる。

また、本実施例では、基板１１０を、シロキサン結合を有する有機物を含む雰囲気に晒す前に、第１層１３１を形成している。有機材料で形成された第１層１３１に有機物１９０が付着していても第１層１３１に対して塗布材料の濡れ性は良好であると考えられる。従って、第１層１３１上に有機層を形成する場合、この有機層と第１層１３１の密着性は良好であると考えられる。

（実施例２）
図５は、実施例２に係る発光装置１００の平面図である。図６は、図５から封止部材１８０を取り除いた図であり、図７は、図６から第２電極１４０を取り除いた図であり、図８は、図７から有機層１３０及び絶縁層１７０を取り除いた図である。また図９は、封止部材１８０の縁部１８２と有機物１９０が位置している領域との相対位置を説明するための図である。

発光装置１００は、例えば矩形などの多角形であり、有機ＥＬ素子１０２、第１端子１５０、及び第２端子１６０を有している。第１端子１５０及び第２端子１６０は、有機ＥＬ素子１０２に電力を供給するために設けられている。図５～図８に示す例では、第１端子１５０は、第１の方向（図中Ｘ方向）に延在しており、第２端子１６０は第２の方向（図中Ｙ方向）に延在している。

有機ＥＬ素子１０２は、基板１１０に、第１電極１２０、有機層１３０、及び第２電極１４０をこの順に積層した構成を有している。本図に示す例では、有機ＥＬ素子１０２の光は基板１１０を介して外部に放射される（ボトムエミッション型）。

基板１１０は、例えばガラス基板や樹脂基板などの透明基板である。基板１１０は、可撓性を有していてもよい。この場合、基板１１０の厚さは、例えば１０μｍ以上１００００μｍ以下である。この場合においても、基板１１０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１１０は、例えば矩形などの多角形である。

第１電極１２０は、例えば有機ＥＬ素子１０２の陽極として機能し、光透過性を有する透明電極である。有機ＥＬ素子１０２が発光した光は、第１電極１２０及び基板１１０を介して外部に出射する。透明電極の材料は、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を含んでいる。第１電極１２０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ている。

図７に示すように、第１電極１２０の上には、絶縁層１７０が形成されている。絶縁層１７０は、例えばポリイミドなどの感光性の樹脂によって形成されている。絶縁層１７０には、第１開口１７２が設けられている。そして、第１電極１２０のうち第１開口１７２の中に位置する領域の上に、有機層１３０が形成されている。このため、第１開口１７２は、有機ＥＬ素子１０２の縁を画定していることになる。

有機層１３０は、発光層を有している。有機層１３０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。第１電極１２０と正孔輸送層の間には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１４０の間には電子注入層が形成されていてもよい。有機層１３０の少なくとも２つの層は、インクジェット法などの塗布法によって形成されている。有機層１３０の残りの層は、塗布材料を用いてインクジェット法で形成しても構わない。

第２電極１４０は、Ａｌ、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群から選択される少なくとも一つの金属を含む合金層を含んでいる。第２電極１４０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ている。そして、第１電極１２０、有機層１３０、及び第２電極１４０が重なっている領域から発光するため、この領域が発光部１０４となる。

なお、第２電極１４０を透明電極にして、第１電極１２０を金属電極にしてもよい。この場合、有機ＥＬ素子１０２の光は、第２電極１４０を介して基板１１０とは逆側の面から放射される（トップエミッション型）。

第１端子１５０は第１電極１２０に接続しており、第２端子１６０は第２電極１４０に接続している。図５～図８に示す例において、２つの第１端子１５０が第２の方向に互いに離れて配置されており、かつ、２つの第２端子１６０が第１の方向に互いに離れて配置されている。

第１端子１５０は、第１電極１２０と同一の層の上に第２層１５４を積層した構成を有している。第２層１５４は、第１電極１２０よりも抵抗値が低い材料（例えばＡｇなどの金属）によって形成されている。そして、第１端子１５０に電圧を供給する接続部材は、第２層１５４に接続している。

また、第２端子１６０は、第１層の上に第２層１６４を積層した構成を有している。第１層は第１電極１２０と同様の材料により形成されている。ただし、第１層は第１電極１２０から分離している。第２層１６４は、第２層１５４と同様の材料により形成されている。

また、第１電極１２０の上には複数の補助電極１２４が形成されている。補助電極１２４は、有機ＥＬ素子１０２内に位置しており、第１電極１２０よりも抵抗値の低い材料（例えばＡｇなどの金属）によって形成されている。補助電極１２４が形成されることにより、第１電極１２０の面内で電圧降下が生じることを抑制できる。これにより、発光装置１００の輝度に分布が生じることを抑制できる。本図に示す例において、補助電極１２４は２つの第１端子１５０の間を延在しているが、２つの第１端子１５０の第２層１５４のいずれにも直接接続していない。ただし、補助電極１２４は、２つの第２層１５４の少なくとも一方に直接接続していてもよい。

また、図５及び図８に示すように、複数の有機ＥＬ素子１０２は封止部材１８０によって封止されている。封止部材１８０は、基板１１０と同様の多角形の金属箔又は金属板（例えばＡｌ箔又はＡｌ板）の縁部１８２は、全周にわたって基板１１０側に下がった形状を有している。縁部１８２は段部として形成されていても構わない。そして、縁部１８２は接着材等で基板１１０に固定されている。なお、封止部材１８０はガラスで形成されていてもよい。

第１端子１５０の一部及び第２端子１６０の一部は、封止部材１８０の外に位置している。そして、第１端子１５０のうち封止部材１８０の外側に位置する部分、及び第２端子１６０のうち封止部材１８０の外側に位置する部分には、それぞれ導電部材が接続される。この導電部材は、例えばリードフレームやボンディングワイヤであり、第１端子１５０（又は第２端子１６０)を回路基板等に接続する。

次に、本実施例に係る発光装置１００の製造方法を説明する。まず、基板１１０の上に第１電極１２０となる導電膜を、例えば蒸着法、スパッタリング法を用いて形成する。次いで、この導電膜上にレジスト膜を所定の形状に形成し、このレジスト膜をマスクとして導電膜をエッチングする。これにより、第１電極１２０（第１端子１５０の第１層を含む）、及び第２端子１６０の第１層が形成される。その後、レジストパターンを除去する。

次いで、基板１１０上に、補助電極１２４及び第２層１５４，１６４を形成する。

次いで、次いで、基板１１０に形成された第１電極１２０の上に絶縁層１７０となる絶縁性の感光材料を、例えば塗布法により形成する。この絶縁層１７０は、有機層１３０が形成される領域を囲むように、形成される。次いで、この感光材料を露光及び現像する。これにより、絶縁層１７０及び第１開口１７２が形成される。次いで、第１開口１７２内に有機層１３０を形成する。有機層１３０を形成するときに、実施形態又は実施例１に示した方法が適用される。

その後、有機層１３０上及び絶縁層１７０上に、第２電極１４０を、スパッタリング法を用いて形成する。その後、基板１１０に封止部材１８０を取り付ける。

そして、図９に示すように、有機物１９０は、少なくとも縁部１８２で囲まれた領域に形成されている。本図に示す例では、有機物１９０は、第１電極１２０のうち発光部１０４となる領域及び絶縁層１７０の外側に位置する領域、並びに、絶縁層１７０の上にも形成されている。このため、有機層１３０のうち塗布材料で形成されている層が、絶縁層１７０の外側に濡れ広がりにくくなっている。なお、図９では、図を見やすくするため、有機物１９０が形成されている領域と縁部１８２の間に隙間を設けているが、この隙間は存在していなくてもよい。

本実施例によっても、有機層１３０の残りの層の少なくとも一つを塗布法で形成しても、塗布材料が絶縁層１７０の外側に広がること、及び、封止部材１８０の縁部１８２と重なる領域にまで塗布材料が広が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。

１００ 発光装置
１１０ 基板
１１６ 第２電極
１２０ 第１電極
１３０ 有機層
１３１ 第１層
１４０ 第２電極
１７０ 絶縁層（構造物）
１９０ 有機物

Claims (1)

1. 基板と、
   前記基板上に形成され、塗布膜を囲む構造物と、
   シロキサン結合を有する有機材料と、
   を備え、
   前記シロキサン結合を有する有機材料が、前記基板を形成する無機材料又は当該基板上にある無機材料に接しており、
   前記無機材料は、前記構造物を囲む領域にある発光装置。

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