JP5852434B2 - 発光ユニット及びその作製方法 - Google Patents
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Description
本実施の形態では、本発明の一態様の発光ユニットについて図1乃至図4(A)、図7、図15及び図16を用いて説明する。図1(B)は、図1(A)におけるA−A’間の断面図である。また、図2(A)は、図1(A)におけるB−B’間の断面図である。また、図2(B)は、図1(A)におけるC−C’間の断面図である。また、図3(B)は、図3(A)におけるD−D’間の断面図である。また、図15(A)は、図3(A)におけるE−E’間の断面図である。また、図15(B)は、図3(A)におけるF−F’間の断面図である。
まず、本実施の形態で示す発光ユニットの構成について説明する。
図1(A)(B)及び図2(A)(B)に示す発光ユニットは、基板100上に、配線133a、配線133b、平坦化層134、隔壁107、第1の発光素子11、第2の発光素子12、第3の発光素子13、分離層139(脚部139a及び台部139b)、封止膜138a、及び封止膜138bを有する。
ここで、第1の電極の一方の端部の形状を工夫することにより、第1の電極と第2の電極がEL層を介する構成であっても第1の電極と第2の電極との物理的、電気的接触を良好にすることができる。
図3(A)(B)及び図15(A)(B)に示す発光ユニットは、基板100上に、配線133a、配線133b、平坦化層134、隔壁107、第1の発光素子11、第2の発光素子12、第3の発光素子13、分離層139、封止膜138a、及び封止膜138bを有する。
具体的には、図4(A)に示す発光ユニットは、基板100上に、平坦化層134、隔壁107、第1の発光素子11、第2の発光素子12、分離層139(脚部139a及び台部139b)、封止膜138a、及び封止膜138bを有する。
以下にそれぞれの層に用いることができる材料の一例を記す。
基板100は、光を取り出す側の基板である。その材料として、ガラス、石英、有機樹脂などの透光性を有する材料を用いることができる。
封止膜・下地膜は、バリア性を有する材料を用いて形成することができる。かつ、封止膜・下地膜のうち、光を取り出す側に設けられる膜は、透光性を有する材料を用いて形成する。
分離層は無機絶縁材料、有機絶縁材料を用いて形成することができる。例えば、ネガ型の感光性を有する樹脂材料を用いることができる。
第1の電極に用いることができる透光性を有する材料としては、酸化インジウム、インジウムスズ酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛、グラフェンなどを用いることができる。
配線の材料としては、銅(Cu)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、ネオジム(Nd)、スカンジウム(Sc)、ニッケル(Ni)、から選ばれた材料又はこれらを主成分とする合金材料を用いて、単層で又は積層して形成する。また、配線の材料としてアルミニウムを用いることもできるが、その場合にはITOなどと直接接して設けると腐食する恐れがある。よって、配線を積層構造とし、ITOなどと接しない層にアルミニウムを用いれば良い。本実施の形態の配線は、チタン膜上に銅膜を積層する構成とした。銅は抵抗が低いため、好適に用いることができる。配線の膜厚は、2μm以上35μm以下とすることが好ましい。
平坦化層134は、無機絶縁材料又は有機絶縁材料を用いて形成することができる。なお、アクリル樹脂、ポリイミド、ベンゾシクロブテン系樹脂、ポリアミド、エポキシ樹脂等の、耐熱性を有する有機絶縁材料を用いると、平坦化絶縁膜として好適である。また上記有機絶縁材料の他に、低誘電率材料(low−k材料)、シロキサン系樹脂、PSG(リンガラス)、BPSG(リンボロンガラス)等を用いることができる。なお、これらの材料で形成される絶縁膜を複数積層させることで、平坦化層134を形成しても良い。
隔壁の材料としては、例えば、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、エポキシ等の有機樹脂、又は無機絶縁材料を用いることができる。
本実施の形態では、本発明の一態様の発光ユニットについて図4(B)(C)、図17乃至図20を用いて説明する。
まず、本実施の形態で示す発光ユニットの構成について説明する。
図4(B)に示す発光ユニットは、基板100上に、平坦化層134、補助配線132a、補助配線132b、第1の発光素子21、第2の発光素子22、隔壁107、分離層139(脚部139a及び台部139b)、封止膜138a、及び封止膜138bを有する。
図4(C)に示す発光ユニットは、基板100上に、平坦化層134、補助配線132a、補助配線132b、第1の発光素子21、第2の発光素子22、隔壁107、分離層139(脚部139a及び台部139b)、封止膜138a、及び封止膜138bを有する。
図17乃至図20を用いて、補助配線を有する発光ユニットの一態様を説明する。図18(B)は、図18(A)におけるJ−J’間の断面図である。また、図19(A)は、図18(A)におけるK−K’間の断面図である。図19(B)は、図18(A)におけるL−L’間の断面図である。
以下にそれぞれの層に用いることができる材料の一例を記す。
補助配線の材料は、銅(Cu)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、ネオジム(Nd)、スカンジウム(Sc)、ニッケル(Ni)、から選ばれた材料又はこれらを主成分とする合金材料を用いて、単層で又は積層して形成する。また、補助配線の材料としてアルミニウムを用いることもできるが、その場合には上記した腐食の問題が生じないように積層構造とし、ITOなどと接しない層にアルミニウムを用いれば良い。補助配線の膜厚は、0.1μm以上3μm以下とすることができ、好ましくは、0.1μm以上0.5μm以下である。
本実施の形態では、本発明の一態様の発光ユニットについて図5及び図14を用いて説明する。
まず、本実施の形態で示す発光ユニットの構成について説明する。
図5(A)に示す発光ユニットは、基板100上に、平坦化層134、第1の発光素子31、第2の発光素子32、隔壁107、分離層139(脚部139a及び台部139b)、封止膜138a、及び封止膜138bを有する。
図5(B)に示す発光ユニットは、基板100上に、平坦化層134、第1の発光素子31、第2の発光素子32、隔壁107、分離層139(脚部139a及び台部139b)、封止膜138a、及び封止膜138bを有する。
図5(C)に示す発光ユニットは、基板100上に、平坦化層134、補助配線132a、補助配線132b、分離層139(脚部139a及び台部139b)、封止膜138a、封止膜138b、第1の発光素子41及び第2の発光素子42を有する。
副配線の材料は、銅(Cu)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、ネオジム(Nd)、スカンジウム(Sc)、ニッケル(Ni)、から選ばれた材料又はこれらを主成分とする合金材料を用いて、単層で又は積層して形成する。また、副配線の材料としてアルミニウムを用いることもできるが、その場合には上記した腐食の問題が生じないように積層構造とし、ITOなどと接しない層にアルミニウムを用いれば良い。副配線は、発光性の有機化合物が発する光に対して透光性を有する。副配線の膜厚は、3nm以上30nm以下とし、好ましくは5nm以上15nm以下とする。
本実施の形態では、先の実施の形態に示した本発明の一態様の発光ユニットの作製方法について、図6及び図13を用いて説明する。なお明瞭化のため、図6には図1で示した直列接続された複数の発光素子のうち、隣接する2つの発光素子を抜き出して示し、説明を行う。
まず、基板100上に配線を構成する導電膜を形成する。当該導電膜は、スパッタリング法等の成膜方法を用いることができる。その後、公知の半導体加工技術を用いて不要な部分を除去し、配線133a及び配線133b(図1参照)を形成する。
構成例2(図3(A)(B)参照)は分離層139の形状が構成例1と異なる。分離層139はネガ型の感光性を有する有機膜を形成し、露光、現像処理を行うことにより形成することができる。ここで、有機膜の下部に向かって露光強度が低下するよう露光強度を調整することにより、分離層139の下部への光の回りこみの影響が促進され、分離層139をいわゆる逆テーパ形状とすることが出来る。
構成例3(図4(A)参照)は、構成例1で第1の電極103aの一方の端部を覆う隔壁107の形状が、隣接する第1の電極103bの他方の端部をも覆う点で異なる。したがって、隔壁107を形成する際に、このようなパターンになるように形成すれば良い。
構成例4、5(図4(B)(C)参照)は、補助配線132a及び補助配線132bを有する点で構成例1とは大きく異なる。補助配線132a及び補助配線132bは、第1の電極を形成する前に、導電膜を形成し、半導体加工技術を用いて不要部分を除去することにより形成できる。当該導電膜としては上記実施の形態で例示した材料を用い、スパッタリング法等の成膜法により形成する。また、構成例4と構成例5は、第1の電極の形状が異なる。したがって、第1の電極を加工する際に異なるパターンを用いることにより作り分けることが出来る。
構成例6、7(図5(A)(B)参照)は、副配線131a及び副配線131bを有する点で構成例1とは大きく異なる。副配線131a及び副配線131bは第1の電極となる第1の導電膜を成膜する際に、連続して第2の導電膜を成膜する。その後、第1の電極を加工して不用部分を除去する際に、連続して副配線131a及び副配線131bの加工も行えば良い。ここで、第1の電極の下部に副配線を設ける場合は、第1の電極となる導電膜の成膜の前に副配線となる導電膜を形成すれば良い。また、構成例6と構成例7は、上記構成例1と構成例3と同様に隔壁107の形状が異なるため、同様の方法で作り分けることが可能である。
本実施の形態では、本発明の一態様の発光ユニットについて図8(A)を用いて説明する。
図8(A)に示す発光ユニットは、基板100の大気と接する側の面に凹凸の構造118を有する以外は、実施の形態1に示した構成例1と同様の構成である。変形例1に適用できる構成例は、構成例1に限られず、先の実施の形態に示した構成を適宜適用することができる。
凹凸の構造118は、ストライプ状であっても効果を奏するが、マトリクス状であることが好ましい。凹凸のパターンは、特に限定されず、例えば、円錐、角錐(三角錐、四角錐等)、傘状などの頂点を有する形状や、半球状とすることができる。
本実施の形態では、本発明の一態様の発光ユニットについて図8(B)(C)を用いて説明する。
図8(B)に示す発光ユニットは、基板100上に凹凸の構造体122を有する。さらに、凹凸の構造体122上に樹脂層124を有する。これら以外は、実施の形態1に示した構成例1と同様の構成である。変形例2に適用できる構成例は、構成例1に限られず、先の実施の形態に示した構成を適宜適用することができる。
樹脂層124の材料としては、高屈折率の液体や樹脂等が挙げられる。樹脂層124は透光性を有する。高屈折率の樹脂としては、臭素が含まれる樹脂、硫黄が含まれる樹脂などが挙げられ、例えば、含硫黄ポリイミド樹脂、エピスルフィド樹脂、チオウレタン樹脂、又は臭素化芳香族樹脂などを用いることができる。また、PET(ポリエチレンテレフタラート)、TAC(トリアセチルセルロース)なども用いることができる。高屈折率の液体としては、硫黄及びヨウ化メチレンを含む接触液(屈折液)などを用いることができる。成膜方法としては、材料にあった種々の方法を適用すれば良い。例えば、前述の樹脂を、スピンコート法を用いて成膜し、熱又は光によって硬化させることで形成することができる。接着強度や加工のしやすさなどを考慮し適宜選択することができる。
平坦化層134の材料としては、上述の樹脂層124の材料として挙げた高屈折率の樹脂を用いることができる。
保護膜としては、例えば、窒化ケイ素膜、窒化酸化ケイ素膜、窒化アルミニウム膜等を用いることができる。
凹凸の構造体122は、基板100の表面に、半球レンズ、マイクロレンズアレイや、凹凸の構造が施された樹脂、凹凸の構造が施されたフィルム、光拡散フィルム等を、公知の接着剤等を用いて接着することで形成することができる。また、凹凸の構造と同様の方法で、基板に直接凹凸の構造体を形成することができる。
本実施の形態では、上記実施の形態で例示した発光ユニットを適用した発光装置の一態様について、図9及び図10を用いて説明する。
空間175には、充填材として不活性気体(窒素、アルゴンなど)が充填されている(図10(A))。また、シール材171で充填する構成を適用することもできる(図10(B))。また、図10(A)の発光装置では、シール材171、シール材172とは異なる充填材を用いて、空間175を充填することもできる。充填材として、シール材として用いる材料の中でも粘性の低い材料を用いることで、空間175を充填することが容易となる。
シール材としては公知の材料を用いることができる。例えば、熱硬化型の材料、紫外線硬化型の材料を用いても良い。シール材171には、ガラス同士を接着することができる材料、シール材172には、有機樹脂同士を接着することができる材料を用いる。これらの材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、乾燥剤入りのシール材を用いることもできる。
本実施の形態では、本発明の一態様に適用できるEL層の一例について、図11を用いて説明する。
本実施の形態では、本発明の一態様の発光ユニットを用いて完成させた照明装置の一例について、図12を用いて説明する。
10a〜c 発光ユニット
11 第1の発光素子
12 第2の発光素子
13 第3の発光素子
21 第1の発光素子
22 第2の発光素子
31 第1の発光素子
32 第2の発光素子
41 第1の発光素子
42 第2の発光素子
51 第1の発光素子
52 第2の発光素子
100 基板
100a 第1の基板
100b 第2の基板
102 EL層
102a EL層
102b EL層
102c EL層
103 第1の電極
103a 第1の電極
103b 第1の電極
103c 第1の電極
107 隔壁
108 第2の電極
108a 第2の電極
108b 第2の電極
108c 第2の電極
118 凹凸の構造
122 凹凸の構造体
124 樹脂層
131a 副配線
131b 副配線
132 補助配線
132a 補助配線
132b 補助配線
133a 配線
133b 配線
134 平坦化層
138a 封止膜
138b 封止膜
139 分離層
139a 脚部
139b 台部
141 ボイド
149a 絶縁膜
149b 絶縁膜
150 コンバータ
160 取り出し電極
171 シール材
172 シール材
173a 第1のガラス層
173b 第2のガラス層
175 空間
701 正孔注入層
702 正孔輸送層
703 発光性の有機化合物を含む層
704 電子輸送層
705 電子注入層
706 電子注入バッファー層
707 電子リレー層
708 複合材料層
800 第1のEL層
801 第2のEL層
803 電荷発生層
901 照明装置
902 照明装置
903 卓上照明器具
904 面状照明装置
1000 発光装置
1100 発光素子
9501 照明部
9503 支柱
9505 支持台
Claims (2)
- 絶縁性を有する表面上に、第1の発光素子及び第2の発光素子を有し、
前記第1の発光素子は、前記第2の発光素子と直列接続しており、
前記第1の発光素子は、島状の第1の電極と、前記第1の電極上において前記第1の電極と重なる第2の電極と、前記第1の電極及び前記第2の電極の間の発光性を有する有機化合物を含む第1の層と、を有し、
前記第1の電極の端部は、絶縁性を有する第1の隔壁に覆われ、
前記第2の発光素子は、島状の第3の電極と、前記第3の電極上において前記第3の電極と重なる第4の電極と、前記第3の電極及び前記第4の電極の間の発光性を有する有機化合物を含む第2の層と、を有し、
前記第3の電極上に接して、絶縁性を有する第2の隔壁及び絶縁性を有する分離層を有し、
前記第1の電極及び前記第3の電極は、同層に設けられており、
前記第1の隔壁及び前記第2の隔壁は、同層に設けられており、
前記第2の電極及び前記第4の電極は、同層に設けられており、
前記分離層は、脚部及び前記脚部上の台部を有し、
前記台部は前記脚部と比較して前記第3の電極に対する投影面積が広くなるようにせり出して設けられ、
前記分離層は、前記第2の電極と前記第4の電極との間に位置し、
前記第2の隔壁は、前記分離層と前記第4の電極との間に位置し、
前記第2の隔壁の一方の端部は前記第2の層と接し、前記第2の隔壁の他方の端部は前記脚部と接し、
前記第2の電極は、前記台部の前記せり出した部分と前記第3の電極とが重なる第1の部分において、前記第3の電極と接し、
前記第2の電極は、前記第1の隔壁を介して前記第1の電極の端部と交差することを特徴とする発光ユニット。 - 絶縁性を有する表面上に、下部電極となる島状の第1の電極及び第3の電極を形成するステップと、
前記第1の電極の端部を覆う第1の隔壁、及び前記第3の電極上に接する第2の隔壁を形成するステップと、
前記第3の電極上に第1の感光性樹脂を成膜し、前記第1の感光性樹脂上に前記第1の感光性樹脂と異なる感度を有する第2の感光性樹脂を成膜するステップと、
前記第1の感光性樹脂及び前記第2の感光性樹脂を選択的に露光し、現像して、前記第3の電極及び前記第2の隔壁に接する脚部を前記第1の感光性樹脂から形成し、前記脚部から前記第3の電極上にせり出した台部を前記第2の感光性樹脂から形成して、前記脚部と前記台部を有する分離層を形成するステップと、
前記第3の電極が前記台部と重なる領域において、前記台部に対する回り込みを抑制して、前記第1の電極上の発光性を有する有機化合物を含む第1の層と、前記第3の電極上の発光性を有する有機化合物を含む第2の層と、を成膜するステップと、
前記第3の電極が前記台部と重なる領域において、前記台部に対する回り込みを促進して、前記第1の層上であって上部電極となる前記第2の電極と、前記第2の層上であって上部電極となる第4の電極とを成膜するステップと、を有し、
前記第2の電極の前記分離層側の端部は、前記第1の層の端部を覆い、且つ前記第3の電極上面と接し、
前記第4の電極の前記分離層側の端部は、前記第2の層の端部を覆い、且つ前記第2の隔壁上面と接することを特徴とする発光ユニットの作製方法。
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