JP6163483B2 - 有機el装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
また、有機EL素子は、一方又は双方が透光性を有する2つの電極を対向させ、この電極の間に有機化合物からなる発光層を積層したものである。有機EL装置は、電気的に励起された電子と正孔との再結合のエネルギーによって発光する。
有機EL装置は、自発光デバイスであり、発光層の材料を適宜選択することにより、種々の波長の光を発光することができる。また、白熱灯や蛍光灯に比べて厚さが極めて薄く、且つ面状に発光するので、設置場所の制約が少ない。
このダークスポットについて詳説すると、有機EL素子の封止が不十分な場合、水等が封止構造内に進入し、有機EL素子が水等に曝された状態となる。この状態で使用(点灯)すると、有機EL素子を構成する電極の一部が酸化され、電極の表面に絶縁性の酸化被膜が形成される。この酸化被膜が形成されると、形成箇所は部分的に絶縁化される。そのため、点灯時に当該箇所が発光せず、非発光点(ダークスポット)が形成される。
すなわち、有機EL装置のダークスポットの形成を防止するためには、有機EL素子への水等の進入を確実に防止することが必要となる。
このダークスポットは、成長し拡大化すると、有機EL装置の耐久性や品質に悪影響を及ぼす。そして、このダークスポットの成長は、一般的に点灯時に有機EL素子内で発生する熱によって加速度的に促進されることが知られている。
すなわち、形成したダークスポットの成長を抑制するためには、点灯時の熱を有機EL素子内部に留めず、外部に効率良く逃がすことが必要である。
特許文献1の有機EL装置は、基材上に順次、第1電極(電極)と有機化合物層(発光層)と第2電極(電極)とを積層した構造を有する有機EL素子を有したものである。また、特許文献1の有機EL装置は、当該第2電極の上に、無機防湿層と、金属製の導電性封止部材を設けている。そして、特許文献1の有機EL装置は、当該無機防湿層と導電性封止部材との間に絶縁性接着材層を介在させている。さらに、特許文献1の有機EL装置は、導電性封止部材として、封止性能(バリア性)及び伝熱性能(伝熱性)に優れている導電性封止材料を用いている。
この特許文献1の有機EL装置は、この導電性封止材料の封止性能及び伝熱性能を活用して、有機EL素子への水等の進入を防止するとともに、点灯時における発光する面(発光面)内の熱の滞留を防止している。
しかしながら、特許文献1の有機EL装置は、導電性封止材料を有機EL素子が実際に発光する領域(以下、発光領域ともいう)のみに載置している。そのため、結果的に点灯時に発生する熱の大部分は、当該発光領域内に留まっている。
また、特許文献1の有機EL装置は、発光領域内の有機EL素子の電極に電圧を印加させるために、封止構造の外部に第1電極及び第2電極を延伸させ、取出電極を形成している。これらの取出電極は、第1電極及び第2電極がともに基材上で直接接触されており、経時的な封止性や伝熱性に支障があり、信頼性に欠けるという問題があった。
このように、特許文献1の有機EL装置は、封止性能と伝熱性能を効果的に両立させる構造として不十分であり、未だ改善の余地が残っている。
このことによって、発光領域内の発光素子で発生した熱を、均熱できる面積を大きくするとともに封止面積を増やし、より確実に水等の進入を防止することを試みた。
この構造について実験を繰り返し模索した結果、発明者らは、給電領域において有機発光層の一部を除くことで封止性や伝熱性が各段に向上するということを見出した。
本様相によれば、少なくとも発光素子上に、無機封止層と、接着材層と、伝熱封止層が積層されている。すなわち、発光素子上を無機封止層と接着材層と伝熱封止層が覆うことによって、部材厚方向の発光素子への水等の進入を防いでいる。また、発光素子の部材厚方向の投影面上に伝熱性を有する伝熱封止層が位置することによって、使用時に発光素子から生じる熱の大部分を伝熱封止層で放熱及び均熱することに成功している。
さらに、本発明の様相によれば、発光領域の外側であって発光領域の外縁の一部又は全部に沿って配される通電領域を有し、通電領域において、発光領域から延伸した第1電極層と、第1電極層よりも熱伝導率の大きい導電層と、前記無機封止層と、前記接着材層と、前記伝熱封止層がこの順に互いに接触するように積層された伝熱封止積層構造が形成されている。すなわち、使用時に発光素子から発生する熱を、通電領域に属する第1電極層を経由して発光領域の外側の通電領域に逃がし、さらに通電領域内で導電層を介して伝熱封止層に伝えることによって、伝熱封止層全体で放熱及び均熱することに成功している。そのため、均熱面積及び放熱面積を大きく確保することができる。
そして、本発明の様相によれば、この伝熱封止積層構造は、線状又は面状であって、透明基板の各辺のいずれか又は全部の近傍に位置し、対応する各辺に沿って延伸している。そのため、通電領域において第1電極層から伝熱封止層に逃がすための最低限の伝熱面積を確保でき、効率的に熱を逃がすことに成功している。
このように本発明の様相によれば、使用時に発光素子内で発生する熱を発光素子の上方だけでなく発光素子のまわりの部位によっても熱を逃がす経路をして使用することができる。そのため、使用時に有機EL素子内で発生する熱を効率的に均熱化し、放熱することができる。それ故に、発光領域内の輝度むらを抑制することができる。
また、本様相の有機EL装置は、伝熱封止積層構造の封止機能によって、発光素子への水分の進入を防止することで、水等による経時的なダークスポットの発生や成長が抑えることもできる。さらに、本様相の有機EL装置は、伝熱封止積層構造の均熱機能によって、熱によるダークスポットの成長を抑制できるとともに輝度むらの発生も抑制できる、それ故に、本様相によれば、従来の有機EL装置に比べて信頼性及び外観に優れた有機EL装置となる。
この様相によれば、有機EL素子への水分の進入を防止するとともに使用時に有機EL素子内で発生する熱を効率的に均熱化することが可能である。
また、下記に記載する物性は、特に断りの無い限り、標準状態での物性を表す。
有機EL素子10は、図6のように透光性を有した透明基板2(透明絶縁基板)側から順に第1電極層3(透明酸化物電極層)と、機能層5(有機発光層)と、第2電極層6(金属電極層)が積層されたものである。
具体的には、有機EL装置1は、図3,図5のように、その面内において、使用時に実際に発光する発光領域30と、通電領域52とに分けられる。
さらに通電領域52は、使用時(駆動時)の給電に寄与する給電領域31,32と、電通を補助する補助電極領域33,35に分かれている。
通電領域52は、図5のように発光領域30の外側に位置しており、発光領域30の外縁の一部又は全部に沿って配されている。換言すると、通電領域52は、発光領域30の外側を囲むように配されている。本実施形態では、通電領域52は、発光領域30の外縁全体に沿って配されている。
発光領域30の有機EL素子10は、第1電極層3と、機能層5と、第2電極層6が重畳して形成されている。有機EL装置1を使用時(駆動時)には、発光領域30内の第1電極層3と第2電極層6の間で電圧が印加されて、機能層5が面状に広がりをもって発光する。
以下の説明においては、発光領域30に位置する有機EL素子10を発光素子25と称する。
また、給電領域31,32は、それぞれ透明基板2の対向する2辺(本実施形態では対向する短辺)近傍に位置している。言い換えると、給電領域31,32は、それぞれ長さ方向lの両端部近傍に位置している。
そして、給電領域31,32は、透明基板2の短辺から長手方向l中央側に向かって延びている。
図4に示される給電領域31,32の幅L1(長さ方向lの延伸長さ)は、ともに透明基板2の幅(長さ方向lの全体長さ)の1/4以下の幅となっている。
具体的には、給電領域31,32は、外部から電流が供給される陽極側給電領域16,18と、外部へ電流が流れる陰極側給電領域17に分割されている。
そして、陰極側給電領域17は、有機EL装置1の幅方向wの中央に位置しており、陽極側給電領域16,18は、陰極側給電領域17の幅方向wの両外側に位置している。
すなわち、給電領域31,32は、幅方向wにおいて、それぞれ陽極側給電領域16、陰極側給電領域17、陽極側給電領域18の順に交互に配されている。
陰極側給電領域17,17に位置する第2電極層6は、発光領域30の第2電極層6と電気的に接続されており(本実施形態では、発光領域30の第2電極層6と連続しており)、当該発光領域30の第2電極層6に給電可能な陰極給電部21,21(第2電極連通部)として機能する。
陽極側給電領域18,18に位置する第2電極層6,6は、陽極側給電領域16の第2電極層6と同様、発光領域30の第1電極層3と電気的に接続されており、当該第1電極層3に給電可能な陽極給電部22,22(第1電極連通部)として機能する。
すなわち、給電領域31,32では、幅方向wに陽極給電部20,陰極給電部21,陽極給電部22の順に並列している。
以下の説明においては、陽極側給電領域16の第2電極層6を陽極給電部20(第1電極連通部)とも称し、陰極側給電領域17の第2電極層6を陰極給電部21(第2電極連通部)とも称し、陽極側給電領域18の第2電極層6を陽極給電部22(第1電極連通部)とも称する。
本実施形態では、補助電極領域33,35は、透明基板2の長辺に沿って形成されており、短手方向w端部近傍に位置している。
補助電極領域33,35は、透明基板2の長辺から中央に向かって延びている。図4に示される補助電極領域33,35の幅W1(長手方向lの長さ)は、ともに透明基板2の幅の1/4以下の領域となっている。
なお、以下の説明においては、補助電極領域33の第2電極層6を補助電極層41とも称し、補助電極領域35の第2電極層6を補助電極層42とも称する。
具体的には、有機EL装置1は、図9のように部分的に第1電極層3を除去した取出電極分離溝26と、部分的に第2電極層6と機能層5の双方を除去した領域分離溝23,24と、部分的に機能層5を除去した電極接続溝27,28及び取出電極固定溝29と、を有しており、これらの溝によって複数の区画に分離されている。
また、取出電極分離溝26内には、図7のように機能層5の一部が進入しており、機能層5は取出電極分離溝26の底部で透明基板2と直接接触している。すなわち、発光領域30の第1電極層3と陰極側給電領域17,17の第1電極層3,3(孤立部48,48)をそれぞれ機能層5によって電気的に切り離している。
すなわち、領域分離溝23,24は、図5のように発光領域30の縁のほぼ全体に沿って形成されている。また、領域分離溝23,24は、発光領域30と給電領域31,32とのそれぞれの境界部位、発光領域30と補助電極領域33,35とのそれぞれの境界部位、給電領域31,32と補助電極領域33,35とのそれぞれの境界部位に跨がって形成されている。
具体的には、電極接続溝27,28は、領域分離溝23,24を内側に挟むように形成されている。
電極接続溝27は、図5のように給電領域31,32の陽極側給電領域16,16及び補助電極領域33に跨がって、長手方向lに縦断するように形成されている。同様に、電極接続溝28は、給電領域31,32の陽極側給電領域18,18及び補助電極領域35に跨がって、長手方向lに縦断するように形成されている。
また、補助電極領域35に位置する電極接続溝28内には、図6のように補助電極層42の一部が進入しており、電極接続溝28の底部で第1電極層3と接触し、電極接続部39を形成している。
また、補助電極領域33に位置する電極接続溝27内には、図6のように補助電極層41の一部が進入しており、電極接続溝27の底部で第1電極層3と接触し、電極接続部38を形成している。
電極接続溝27,28の溝幅は、30μm以上80μm以下であり、40μm以上70μm以下であることが好ましく、45μm以上60μm以下であることが特に好ましい。
取出電極固定溝29内には、陰極給電部21の一部が進入しており、取出電極固定溝29の底部で孤立部48と接触して電極固定部40を形成している。すなわち、取出電極固定溝29を形成した直後には、取出電極固定溝29の底部は孤立部48の一部が露出した状態となっており、取出電極固定溝29の底部に露出する孤立部48は陰極給電部21と接触している。
さらに、陰極側給電領域17に取出電極分離溝26及び取出電極固定溝29が配されている。一方、発光領域30には、溝が形成されていない。
また、無機封止層7は、長さ方向lにおいて、少なくとも発光領域30の発光素子25全面を覆っており、さらにその両外側に位置する給電領域31,32の有機EL素子10の一部まで至っている。
すなわち、有機EL装置1は、図2のように有機EL素子10上に無機封止層7が被覆した被覆領域45と、被覆領域45の長手方向l外側であって陽極給電部20,22及び陰極給電部21の一部が露出した露出領域46,47を有している。また、露出領域46と露出領域47は、長手方向lにおいて被覆領域45を挟んで対向する位置にある。また、無機封止層7は、領域分離溝23の内部で第1電極層3と直接接続されている。
そして、有機EL装置1は、図2に示される露出領域46,47において、外部電源と電気的に接続することで、露出領域46,47内の陽極給電部20,22及び陰極給電部21を介して被覆領域45内に位置する発光領域30の発光素子25に給電することが可能となっている。
有機EL装置1は、上記したように透明基板2上に有機EL素子10が積層し、その上に、無機封止層7、接着材層8、伝熱封止層15の順に積層したものである。
透明基板2の材質については特に限定されるものではなく、例えば、フレキシブルなフィルム基板やプラスチック基板などから適宜選択され用いられる。特にガラス基板や透明なフィルム基板は透明性や加工性の良さの点から好適である。
透明基板2は、面状に広がりを有しており、具体的には、多角形状となっている。本実施形態では、四角形状となっている。
本実施形態では、機能層5は、図15に示すように、第2電極層6側から順に、電子注入層54、電子輸送層55、発光層56、正孔輸送層57、正孔注入層58がこの順番に積層された構造を有している。
電子注入層54、電子輸送層55、発光層56、正孔輸送層57、正孔注入層58は、いずれも公知の材料を採用している。
第2電極層6の電気伝導率及び熱伝導率は、第1電極層3よりも大きい。言い換えると、第2電極層6は、第1電極層3よりも電気伝導性及び熱伝導性が高い。
具体的には、無機封止層7は、図6のように有機EL素子10側から乾式法によって形成される第1無機封止層50と、湿式法によって形成される第2無機封止層51がこの順に積層されて形成されている。
第1無機封止層50は、化学気相蒸着によって形成される層であり、さらに詳細にはシランガスやアンモニアガス等を原料としてプラズマCVD法で成膜される層である。
第1無機封止層50は、後述するように有機EL装置1の製造工程において、水分含量が少ない雰囲気下で、有機EL素子10の形成工程に連続して成膜できるため、空気や水蒸気に晒さずに成膜でき、使用直後の初期ダークスポットの発生を低減することができる。
なお、ここでいうポリシラザン誘導体は、珪素−窒素結合を持つポリマーであり、Si−N、Si−H、N−H等からなるSiO2、Si3N4、および両者の中間固溶体SiOxNy等のセラミック前駆体ポリマーである。また、このポリシラザン誘導体は、Siと結合する水素部分が一部アルキル基等で置換された誘導体も含む。
ポリシラザン誘導体の中でも特に側鎖が全て水素であるペルヒドロポリシラザンや、珪素と結合する水素部分が一部メチル基に置換された誘導体が好ましい。
この溶解する有機溶媒としては、脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素等の炭化水素溶媒、ハロゲン化炭化水素溶媒、脂肪族エーテル、脂環式エーテル等のエーテル類が使用できる。
無機封止層7の一部を担う第1無機封止層50の厚みは、1μmから5μmであることが好ましく、1μmから2μmであることがより好ましい。
また、無機封止層7の一部を担う第2無機封止層51の厚みは、好ましくは1μmから5μmであることが好ましく、1μmから3μmであることがより好ましい。
金属箔11の表面は、絶縁性樹脂膜12、13によってあらかじめラミネート加工されている。
金属箔11の平均厚みは6μmから200μmであり、40μmから100μmであることが好ましい。
金属箔11の材質は、均熱性又は放熱性と、水蒸気バリア性を有していれば特に限定されるものではなく、例えば、銅やアルミニウムなどが採用でき、その中でもアルミニウムで形成されていることが好ましい。また、アルミニウムは、耐腐食性があり、伝熱性が高いので伝熱機能が高く、かつ、水分の透過性が低いので封止機能も高い。そのため、本実施形態では金属箔11としてアルミニウムを採用している。
絶縁性樹脂膜12,13の平均厚みは、5μmから100μmであり、10μmから50μmであることが好ましい。
そのため、発光領域30全体の熱を均等にすることができ、発光素子25の輝度ムラを防止することができる。また、電極接続溝27,28の外側に延在しているため、外部と、発光素子25との距離を遠くすることができ、発光素子25内への水等の進入を効果的に防止することができる。
この伝熱封止積層構造60は、透明基板2の4辺の近傍に位置しており、透明基板2の4辺と対応する位置にある。そして、伝熱封止積層構造60の延伸長さは、この対応する各辺の長さの半分以上の長さまで延伸している。伝熱封止積層構造60の延伸長さは、この対応する各辺の長さの2/3以上9/10以下の長さまで延伸していることが好ましく、3/4以上9/10以下の長さまで延伸していることが特に好ましい。
本実施形態で使用する電気回路は、図10のような回路を用いている。
ここで、上記した定義について再度説明すると、発光領域30に位置する有機EL素子10(第1電極層3と機能層5と第2電極層6の重畳部分)を発光素子25とも称している。また、陽極側給電領域16の第2電極層6を陽極給電部20、陽極側給電領域18の第2電極層6を陽極給電部22、陰極側給電領域17の第2電極層6を陰極給電部21とも称している。さらに補助電極領域33,35の第2電極層6を補助電極層41,42とも称している。
これらの領域の第1電極層3に伝わった電流は、第1電極層3内で全体に拡散して、発光領域30の発光素子25の第1電極層3まで至る。発光素子25内で第1電極層3から機能層5を介して第2電極層6に至る。
このとき、発光素子25内の機能層5が発光し、発光領域30全体が発光する。
発光領域30の第2電極層6に伝わった電流は、第2電極層6内を拡散し、発光領域30の第2電極層6から陰極側給電領域17の第2電極層6(陰極給電部21)に伝わり、陰極側給電領域17の陰極給電部21から外部に至る。
このように、有機EL装置1では、外部から供給される電流が陽極側給電領域16,18から入り、補助電極領域33,35、発光領域30を介して、陰極側給電領域17に流れる構成とされており、発光素子25内で機能層5に電圧が印加され発光する。
また、領域分離溝23,24の内側には、絶縁性の無機封止層7が充填されているため、発光領域30側から補助電極領域33,35側に電流が流れることはない。同様の理由から、陰極側給電領域17側から陽極側給電領域16,18側に電流が流れることもない。
発光素子25内で発生した熱の大半は、発光素子25内の第2電極層6に伝わる。また、第2電極層6に伝わった熱は、無機封止層7及び接着材層8を介して伝熱封止層15に至る。そして、伝熱封止層15内部で、均熱され、外部に放熱される。
発光素子25内で発生した熱の一部は、発光領域30の第1電極層3に伝わり、第1電極層3を介して、補助電極領域33,35に伝わる。補助電極領域33,35に伝わった熱は、電極接続溝27,28内で、電極接続部36〜39を経由して補助電極層41,42、陽極給電部20,22及び陰極給電部21に伝わる。補助電極層41,42、陽極給電部20,22及び陰極給電部21に伝わった熱は、無機封止層7及び接着材層8を介して伝熱封止層15に至る。そして、伝熱封止層15内部で、均熱され、外部に放熱される。
このように、熱の発生源たる発光領域30からの直接的な伝熱封止層15への熱伝導だけではなく、伝熱封止積層構造60によっても伝熱封止層15に熱伝導させることができる。すなわち、伝熱封止層15が設置された部位全体で均熱化できるため、局所的に高温となることを防止することができるとともに、発光する面(発光面)全体の温度を下げることができる。また、放熱面積が大きいため、従来に比べて放熱効率がよい。
有機EL装置1は、図示しない真空蒸着装置及びCVD装置によって成膜し、図示しないパターニング装置、本実施形態では、レーザースクライブ装置を使用してパターニングを行い、製造される。
このとき、形成される第1電極層3の平均厚さは、50nmから800nmであることが好ましく、100nmから400nmであることがより好ましい。
このとき、取出電極分離溝26は、平面視して「コ」の字状に形成されており、基板の短辺と取出電極分離溝26によって島状の取出領域59が形成されている。すなわち、取出領域59に位置する第1電極層(孤立部48)と、その他の第1電極層は、取出電極分離溝26によって物理的に分離されている。
また、この基板上には取出電極分離溝26を除いて第1電極層3が存在している。そのため、レーザースクライブによって取出電極分離溝26を形成することが可能であり、前記第1電極層3を成膜する際に、成膜を行わない被成膜面を隠すマスクプロセスを省略できる。
このとき、取出電極分離溝26内に機能層5が積層され、取出電極分離溝26内に機能層5が満たされるとともに、この基板全面に機能層5が積層される。
このとき、電極接続溝27,28の大部分は、基板の各辺に平行になるように配されており、電極接続溝27,28の残りの部分は、短辺に対して直交する方向に延びている。すなわち、電極接続溝27,28は基板の長手方向全体に亘って形成されており、機能層5を少なくとも3つの領域に分離している。具体的には、電極接続溝27,28は、有機EL装置1が完成したときにおいて、補助電極領域33,35の中央を通り、補助電極領域33,35を均等に2分割するように設けられている。取出電極固定溝29は、陰極側給電領域17を長手方向に均等に2分割するように設けられている。具体的には、取出領域59内を長手方向に均等に2分割するように設けられている。
この基板上には、電極接続溝27,28及び取出電極固定溝29を除いて機能層5が存在している。そのため、レーザースクライブによって電極接続溝27,28及び取出電極固定溝29を形成することが可能であり、前記機能層5を成膜する際に、成膜を行わない被成膜面を隠すマスクプロセスを省略できる。
このとき、電極接続溝27,28及び取出電極固定溝29内に第2電極層6が積層され、電極接続溝27,28及び取出電極固定溝29内に第2電極層6が満たされるとともに、この基板全面に第2電極層6が積層され電極接続部37,38が形成される。すなわち、電極接続溝27,28及び取出電極固定溝29の底部で第1電極層3と第2電極層6が接触した状態で固着し、第1電極層3と第2電極層6が電気的に接続される。
そのため、第1電極層3と第2電極層6の間に機能層5が介在する場合に比べて、剥離強度を向上させることができる。
このとき、領域分離溝23,24は、電極接続溝27,28と平行に形成されており、第2電極層6が積層された領域の長手方向全体に亘って形成されている。領域分離溝23,24は、有機EL装置1が形成された際に給電領域31,32と発光領域30との境界部位に形成されている。すなわち、領域分離溝23,24は、幅方向において、機能層5及び第2電極層6を3つの領域に分割している。
具体的には、領域分離溝23,24は、第2電極層6を、発光素子25の一部を形成する第2電極層6と、補助電極層41,42とに分割している。また、領域分離溝23,24は、基板の長手方向両端では、第2電極層6を、中央の陰極給電部21と、両端の2つの陽極給電部20,22とに分割している。
また、この基板上には領域分離溝23,24を除いて第2電極層6が存在している。そのため、レーザースクライブによって領域分離溝23,24を形成することが可能であり、前記第2電極層6を成膜する際に、成膜を行わない被成膜面を隠すマスクプロセスを省略できる。
このとき、第1無機封止層50は、少なくとも発光領域30内の第2電極層6を覆っており、さらに領域分離溝23,24も覆っている。すなわち、領域分離溝23,24内に第1無機封止層50が積層され、領域分離溝23,24内に第1無機封止層50が満たされる。そのため、封止機能を十分に確保することができる。
さらに、本実施形態の第1無機封止層50は、電極接続溝27,28の部材厚方向の投影面上を含んでおり、幅方向においては、基板の長辺まで至っている。そして本実施形態の第1無機封止層50は、有機EL装置1の完成時において、露出領域46,47を除く透明基板2の全面を覆っている。そのため、伝熱性及び封止性をさらに向上させることができる。
このとき、第1無機封止層50上の全面を第2無機封止層51が覆っている。
このとき、接着材が塗布され接着材層8が形成された伝熱封止層15を、無機封止層7上に載置した後、真空ラミネーターで接着している。
また、接着材が塗布される領域は、電極接続溝27,28の部材厚方向の投影面上を含み、さらに幅方向においては透明基板2の端部まで至っている。言い換えると、露出領域46,47を除く透明基板2の全面を接着材層8が覆っている。
接着材の塗布量は、固化後に形成される接着材層8の厚みが500nm以上50μm以下となっており、1μm以上30μm以下であることが好ましく、10μm以上20μm以下であることが特に好ましい。
有機EL装置1は、後述する発光面34の輝度の面内分布の値(面内輝度分布)が、90パーセント以上98パーセント以内に収まっており、94パーセント以上96パーセント以内に収まっていることが好ましい。
有機EL装置1は、後述する発光面34の均熱性評価の面内分布の値(発光面34の面内の熱分布)が、90パーセント以上98パーセント以内に収まっており、95パーセント以上97パーセント以内に収まっていることが好ましい。
有機EL装置1は、後述する成長率の値が、1以上2以内に収まっており、1以上1.8以内に収まっていることが好ましい。
また、有機EL装置1によれば、伝熱封止層15によって発光領域30に位置する発光素子25内で発生した熱が効果的に均熱化されるため、温度分布にバラツキが生じず、均等でかつ高温とならない。
それ故に、発光領域30に位置する発光素子25の輝度分布が良好となり、たとえ2175W/m2以上といった大きな電力印加時の使用であっても、熱の発生を抑制され、かつ、水等の進入が効果的に防止されるので、外観に優れ、かつ、耐久性の高い有機EL装置となる。
有機EL装置を形成するための透明基板としては、縦80mm×横80mmの透明絶縁基板を用い、片面である一方の面の全面に第1電極層3としてITO(インジウム・錫酸化物、膜厚150nm)が積層されている無アルカリガラス(厚さ0.7mm)を用いた。
この基板に第1電極層3側からYAGレーザーの基本波(1064nm)のレーザー光を照射して溝幅40μmで取出電極分離溝26を形成した。
次に、この基板を界面括性剤によりブラシを用いて洗浄し、純水にて超音波洗浄した後、基板をオーブン中で乾燥した。この基板を真空蒸着装置に移動させ、真空中で以下のように材料を成膜した。
このように機能層5を形成した。
この基板にレーザースクライブ装置を用いて、電極接続溝27,28を形成した。具体的には、基板の他方の面側からYAGレーザーの第2高調波(532nm)のレーザー光を照射して溝幅60μmで電極接続溝27,28を形成した。また同時に溝幅60μmで取出電極固定溝29も形成した。
この基板にレーザースクライブ装置を用いて、領域分離溝23,24を形成した。具体的には、基板の他方の面側からYAGレーザーの第2高調波(532nm)のレーザー光を照射して溝幅40μmで領域分離溝23,24を形成した。
実施例1において、第2無機封止層51の形成を実施せず、また、伝熱封止層15を、2枚のポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂膜(厚み16μm)で挟んだ圧延アルミニウム箔(厚み50μm)としたこと以外は同様にして有機EL装置を作製した。こうして2次封止を行い、伝熱封止積層構造を有した有機EL装置を作製し実施例2とした。
実施例1において、接着材としてアクリル系接着剤を使用し、伝熱封止層15の代わりに、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂シート(厚み50μm)を貼り付けて有機EL装置を作製した。言い換えると、無機封止層7上に接着材が塗布された絶縁性樹脂膜12を貼り付けただけの有機EL装置を作製した。こうして2次封止を行い、伝熱封止積層構造を有さない有機EL装置を作製し比較例1とした。
実施例1において、第2無機封止層51の形成を実施せず、また、伝熱封止層15の代わりに、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂膜(厚み12μm)とポリテトラフルオロエチレン(PTFE)樹脂膜(厚み40μm)とに挟まれた蒸着シリカアルミナ(SiAlON)層(厚み9μm)からなるシートを用い、ポリエチレンテレフタレート樹脂膜を接着材層8に隣接させたこと以外は同様にして有機EL装置を作製した。こうして2次封止を行い、伝熱封止積層構造を有さない有機EL装置を作製し比較例2とした。
なお、ダークスポットの個数及びサイズの評価方法、加速試験の方法、均熱性の評価方法、並びに、発光領域(発光面)の輝度分布の評価方法、は以下の通りである。
作製した有機EL装置を、下記(加速試験の方法)により1、15、100、200、300、500時間加速試験した後のダークスポットの個数及びサイズをNikon顕微鏡Eclipse L300にて測定した。
作製した有機EL装置を、恒温恒湿槽にて60℃、相対湿度85%に維持しつつ、YOKOGAWA製ソースメジャーユニットGS610にて250mA(1000cd/m2相当)の電流を流した。
作製した有機EL装置に、YOKOGAWA製ソースメジャーユニットGS610にて250mA(1000cd/m2相当)の電流を流し、10分点灯後の発光面について、NECAvio製サーモカメラTH9100PMVにて熱画像を得ることで、図16に示すa〜eの5点につき温度を測定した。
また、その5点の内の最高温度:MAX、及び最低温度:MINの値を用いて、以下に示す数式(1)により面内分布(%)を計算した。
作製した有機EL装置に、YOKOGAWA製ソースメジャーユニットGS610にて250mA(1000cd/m2相当)の電流を流して10分点灯後の発光面について、コニカミノルタ製色彩輝度計CS−200にて、図16に示すa〜eの5点につき輝度を測定し、また、上記(均熱性評価方法)の面内分布(%)と同様の方法により、輝度の面内分布(%)を計算した。
表1に実施例1,2及び比較例1,2で作製した有機EL装置の封止構造をまとめる。
また、表3のように比較例1,2に比べて面内分布が大きく、均熱性が良いため、表4のように輝度分布が小さいという結果につながった。
2 透明基板(透明絶縁基板)
3 第1電極層(透明酸化物電極層)
5 機能層(有機発光層)
6 第2電極層(金属電極層)
7 無機封止層
8 接着材層
10 有機EL素子
11 金属箔
12,13 絶縁性樹脂膜
15 伝熱封止層
20,22 陽極給電部(導電層,第1電極連通部)
21 陰極給電部(導電層,第2電極連通部)
25 発光素子
30 発光領域
31 給電領域(第1給電領域)
32 給電領域(第2給電領域)
33,35 補助電極領域
34 発光面
40 電極固定部
41,42 補助電極層(導電層)
48 孤立部
50 第1無機封止層
51 第2無機封止層
52 通電領域
60 伝熱封止積層構造
Claims (7)
- 多角形状の透明基板の一方の主面上に、第1電極層と、有機発光層と、第2電極層が積層された有機EL素子を有した有機EL装置であって、
前記透明基板を平面視したときに、駆動時に発光する発光領域を備えた有機EL装置において、
少なくとも発光領域の有機EL素子に、無機封止層と、接着材層と、伝熱封止層が積層されており、
さらに、前記透明基板を平面視したときに、発光領域の外側であって発光領域の外縁の一部又は全部に沿って配される通電領域を有し、
通電領域において、発光領域から延伸した第1電極層と、第1電極層よりも熱伝導率の大きい導電層と、前記無機封止層と、前記接着材層と、前記伝熱封止層がこの順に互いに接触するように積層された伝熱封止積層構造が形成されており、
当該伝熱封止積層構造は、線状又は面状であって、透明基板の各辺のいずれか又は全部の近傍に位置し、対応する各辺に沿って延伸しており、
前記伝熱封止積層構造は、断面視したときに、前記有機EL素子の積層方向において、第1電極層と、前記導電層と、前記無機封止層と、前記接着材層と、前記伝熱封止層が重なった部分であることを特徴とする有機EL装置。 - 前記通電領域は、前記有機発光層を複数の領域に分離する電極接続溝を有し、
前記導電層は、前記第2電極層の一部で構成されており、
前記伝熱封止積層構造は、前記導電層が前記電極接続層に進入して前記発光領域から延伸した第1電極層と接することで形成されていることを特徴とする請求項1に記載の有機EL装置。 - 前記伝熱封止積層構造の延伸長さは、少なくとも前記対応する各辺の長さの半分以上の長さであることを特徴とする請求項1又は2に記載の有機EL装置。
- 前記通電領域は、外部電源と電気的に接続可能な給電領域を有し、
前記給電領域は、少なくとも透明基板の一辺側にあって、発光領域の第1電極層と電気的に接続された第1電極連通部と、発光領域の第2電極層と電気的に接続された第2電極連通部が位置していることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の有機EL装置。 - 前記通電領域は、外部電源と電気的に接続可能な給電領域と、第1電極層内の電気伝導を補助する補助電極領域から形成されており、
前記給電領域は、透明基板の一辺側に、第1電極層と電気的に接続された第1電極連通部と、第2電極層と電気的に接続された第2電極連通部を有し、
前記補助電極領域は、前記透明基板の一辺に対して直交する方向に延伸し、かつ、前記発光領域及び当該給電領域に隣接するものであり、
発光領域から延びて補助電極領域に位置する第1電極層が、積層体の積層方向で導電層と直接接触することによって伝熱封止積層構造が形成されるものであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の有機EL装置。 - 前記無機封止層は、酸素、炭素、窒素の中から選ばれた1種類以上の元素と、ケイ素元素とからなるシリコン合金により形成される無機合金層を有しており、
前記無機封止層は、湿式法によって形成されてなる第1無機封止層と、乾式法によって形成されてなる第2無機封止層から形成されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の有機EL装置。 - 請求項1乃至6のいずれかに記載の有機EL装置の製造方法であって、
透明基板上に有機EL素子を形成する有機EL素子形成工程と、
無機封止層を形成する無機封止層形成工程と、
接着材層によって無機封止層に伝熱封止層を接着する伝熱封止層接着工程を含んでおり、
前記有機EL素子形成工程は、第1電極層より上方の積層体を部分的に除去する第1除去工程と、
当該除去部位上に第2電極層を積層する第2電極積層工程を含んでいることを特徴とする有機EL装置の製造方法。
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