JP6190606B2 - 有機el装置及び有機el装置の製造方法 - Google Patents
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Description
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。
すなわち、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。
これに対して本発明者らは、有機EL装置の新たな用途として、光通信等の電子機器への応用を考えた。より詳細に説明すると、有機EL装置は、発光ダイオードに代わる電子機器として採用することができる。
即ち有機EL装置は、厚さが極めて薄いので、電子機器として基板に組み込み易い。また有機EL装置は、面状に発光するので、受信側の機器に対する位置合わせが容易である。
請求項1に記載の発明は、少なくとも第1電極層と、有機発光層と、第2電極層及び封止層を有し、一方の主面側が発光し、他方の主面側が接着面となっている有機EL装置において、前記接着面は、絶縁領域と導電領域とが平面的に分布した一つの層であり、少なくとも二つの導電領域が絶縁領域を挿んで配置されており、有機発光層と第2電極層とを連通して第1電極層に至る深さを有した溝であってその内部に無機封止層の一部が進入し、有機発光層と裏面電極層とを共に複数の領域に区画する発光領域区画溝を有し、少なくとも一つの前記発光領域区画溝内の無機封止層を貫通する孔又は溝状の封止層貫通部があり、前記接着面の導電領域の少なくとも一つが、直接的に又は他の部材を介して封止層貫通部の第1電極層と電気的に接続されていることを特徴とする有機EL装置である。
上記の発明の有機EL装置は、その裏面側に接着面を有している。また接着面は、絶縁領域と導電領域とが平面的に分布した一つの層であり、少なくとも二つの導電領域が絶縁領域を挿んで配置されている。そのため電子基板側にプラス側の電極面とマイナス側の電極面を作り、この電極面に、導電領域を押し当てて接着することにより、電子基板に有機EL装置を取り付けることができる。
もちろん、通常の発光素子として、壁等に取り付ける際にも、取り付け作業が軽減される。
そのため本発明の有機EL装置は、全体形状を小型化することができる。
本発明の有機EL装置の製造方法によると、有機EL装置を大量生産することが可能である。
なお図面は、理解を容易にするために、各層の厚さを誇張して描いている。実際には、各層の厚さは極めて薄い。
本実施形態の有機EL装置1は、図1のように透光性を有した基板2(基材)上に有機EL素子3(積層体)を積層し、その上に有機EL素子3を封止する無機封止層5が積層され、さらにその上に給電用金属層6と、接着層7が設けられたものである。
有機EL素子3は、図1のように少なくとも透明電極層(第1電極層)10と裏面電極層(第2電極層)11との間に実際に発光する機能層(有機発光層)12を備えたものである。
本実施形態の有機EL装置1は、基板2側から光を取り出すいわゆる「ボトムエミッション型」を採用しており、有機EL素子3は、基板2側から透明電極層(第1電極層)10、機能層(有機発光層)12、裏面電極層(第2電極層)11がこの順に積層されて形成されている。
本実施形態で採用する有機EL装置1は、前記した様に「ボトムエミッション型」であり、基板2の表面側の大部分が発光領域8(図1)となる。
基板2の大きさは、2mm四方から10mm四方程度の小さなものである。
無機封止層5の材質は、絶縁性及び封止性を有していれば特に限定されるものではないが、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ていることが好ましく、Si−O、Si−N、Si−H、N−H等の結合を含む窒化珪素や酸化珪素、及び両者の中間固溶体である酸窒化珪素であることが特に好ましい。また、多層構造の無機封止層を使用してもよい。
ただし本実施形態で採用する接着層7は、通常の異方性導電膜とは異なり、導電性の粒子の分布が一様ではなく、故意に濃淡がある。
より具体的には、図1(a)の様に、X断面で見て、接着層7の中央領域には導電性粒子が無い。逆に両脇の領域には、導電性の粒子が配合されている。説明の便宜上、図1を基準として、右側を右側導電性接着層7aと称し、左側を左側導電性接着層7bと称し、中央領域を絶縁性接着層7cと称する。
接着層7の内、右側導電性接着層7aは、右領域給電用金属層6aに重ねられている。また接着層7の内、左側導電性接着層7bは、左領域給電用金属層6bに重ねられている。
即ち本実施形態では、透明電極層10に一本の溝(透明電極層分離溝)20が設けられている。透明電極層分離溝20は、図面上では、Y方向(列方向)に連続するものである。透明電極層分離溝20の深さは、基板2にまで至る。透明電極層分離溝20の内部には透明電極層10は無く、代わって機能層12が進入している。
即ち透明電極層分離溝20は、透明電極層10を二つの領域に分離するものである。ただし、透明電極層分離溝20は透明電極層10を均等面積に分離するものではなく、大小に分けて分離している。
即ち透明電極層分離溝20は、透明電極層10を大面積の主透明電極領域21と、小面積の通電補助用電極領域22に分離されている。
機能層分離溝25の深さは、透明電極層10にまで至っている。機能層分離溝25の内部には機能層分離溝25は無く、代わって裏面電極層11の一部が進入している。機能層分離溝25に進入した裏面電極層11は、透明電極層10と裏面電極層11とを導通させる部位であり、電極層間連通部30として機能する。
発光領域区画溝31,32,33,35の内、2本の発光領域区画溝31,32は、Y方向(列方向)に連続するものであり、前記した透明電極層分離溝20及び機能層分離溝25と平行に設けられている。
2本の発光領域区画溝31,32は、基板2の両脇の辺の近傍に設けられている。
即ち一方の列方向発光領域区画溝31は、前記した機能層分離溝25よりも外側の位置にある。また他方の列方向発光領域区画溝32は、基板2の対向する辺の近傍にあり、主透明電極領域21に設けられている。
2本の発光領域区画溝33,35についても、基板2の両脇の辺の近傍に設けられている。
従って、発光領域区画溝31,32,33,35は、基板2を井戸枠形(井形)に区切っている。
透明電極層分離溝20等と交差する方向に延びる2本の発光領域区画溝33,35の中には、機能層12も裏面電極層11も無く、代わって無機封止層5が進入している。
この2本の発光領域区画溝33,35を説明の便宜上「通常発光領域区画溝33,35」と称する。
詳細に説明すると、特定発光領域区画溝31,32は、先に説明した通常発光領域区画溝33,35よりも溝幅が広い。
特定発光領域区画溝31,32についても通常発光領域区画溝33,35と同様にその内部に無機封止層5が進入している。しかしながら、特定発光領域区画溝31,32には、さらに特定発光領域区画溝31,32内の無機封止層5に別途の給電用連通溝(封止層貫通部)40,41が設けられている。即ち特定発光領域区画溝31,32は、溝が二重に設けられた構造となっている。
給電用連通溝40,41に進入した給電用金属層6は、透明電極層10と接しており、給電用連通部45,46として機能する。
より具体的には、一方の特定発光領域区画溝32に設けられた給電用連通部46は、大面積の主透明電極領域21と接している。
他方の特定発光領域区画溝31に設けられた給電用連通部45は、小面積の通電補助用電極領域22と接している。
本実施形態の有機EL装置1では、前記した様に、各層に溝を設けることによって、機能層12に対する給電や、各領域の絶縁を確保している。
即ち本実施形態の有機EL装置1では、裏面側に接着層7が露出しているが、接着層7は、左右の領域だけが導電性を有し、中央部分は絶縁体である。
即ち有機EL装置1の裏面には、右側導電性接着層7aと左側導電性接着層7bが露出しており、両者は絶縁されている。
さらに裏面電極層11の一部は、機能層分離溝25内の電極層間連通部30によって、透明電極層10の通電補助用電極領域22と接触している。ここで主透明電極領域21と、通電補助用電極領域22は、透明電極層分離溝20によって分離されているので、両者の間には直接的な通電経路はない。従って通電補助用電極領域22は、機能層分離溝25内の電極層間連通部30によって、裏面電極層11と同電位となる。
そのため電流は、左側導電性接着層7bから左領域給電用金属層6b・給電用連通部46・主透明電極領域21を経由して機能層12に流れる。また電流は、機能層12の基板2から遠い側の面から、裏面電極層11・電極層間連通部30・通電補助用電極領域22・右領域給電用金属層6aを経由して右側導電性接着層7aに至る。
また有機EL装置1を電子基板の導電部分に押し当てる際、右側導電性接着層7aと左側導電性接着層7bとをそれぞれ電子基板の別の端子部分と接合させることにより、有機EL装置1に正しく給電することができる
即ち本実施形態で採用する接着層7は、中央領域には導電性粒子が配合されていない。そのため中央領域の絶縁性接着層7cは、絶縁帯として機能し、両側の右側導電性接着層7aと左側導電性接着層7bとを絶縁している。そのため右側導電性接着層7aと左側導電性接着層7bとをそれぞれ電子基板の別の端子部分と接触させても、両者の絶縁性は確保され、短絡することはない。
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及び成膜時のマスク処理を使用してパターニングを行い、製造される。
成膜に使用する基板2は、最終製品たる有機EL装置1に比べてはるかに大きいものである。
透明電極層分離溝20は、いずれも連続した直線状であり、一定の間隔を設けて多数形成される。ただし、基板2の一方の辺2aとそれに隣接する透明電極層分離溝20aの距離Waと、基板2の他方の辺2bとそれに隣接する透明電極層分離溝20bの距離Wbとは異なっている。本実施形態では、図面左側の辺2aとそれに隣接する透明電極層分離溝20aの距離Waは、図面右側の辺2bとそれに隣接する透明電極層分離溝20bの距離Wbよりも長い。
形成される機能層12の平均厚さは、50nmから250nmであることが好ましく、120nmから200nmであることがより好ましい。
各機能層分離溝25は、いずれも前記した透明電極層分離溝20と平行であり、透明電極層分離溝20に対して、やや右側の辺2b側にずれている。
このとき、機能層12に設けられている機能層分離溝25内に裏面電極層11が積層され、機能層分離溝25内に裏面電極層11が満たされる。即ち機能層分離溝25に裏面電極層11の一部が進入する。そして機能層分離溝25の底部で透明電極層10と裏面電極層11が接触した状態で固着し、透明電極層10と裏面電極層11が電気的に接続される。
なお、形成される裏面電極層11の平均厚さは、100nmから300nmであることが好ましく、150nmから200nmであることがより好ましい。
発光領域区画溝31,32,33,35は、いずれも機能層12と裏面電極層11に共通する溝である。
発光領域区画溝31,32,33,35には、先に説明した様に、Y方向(列方向)に連続する特定発光領域区画溝31,32と、X方向に連続する通常発光領域区画溝33,35とがあるが、どちらを先に形成してもよい。
より具体的には、特定発光領域区画溝31,32の間隔が長い区間の中に、前記した透明電極層分離溝20と機能層分離溝25とが入る様に位置決めして特定発光領域区画溝31,32が形成される。特定発光領域区画溝31,32の間隔が短い区間の中には、透明電極層分離溝20も機能層分離溝25も存在しない。
ただし、通常発光領域区画溝33,35については、透明電極層分離溝20等との位置関係を特定する必要はない。
前記した様に通常発光領域区画溝33,35の幅は、特定発光領域区画溝31,32の幅よりも狭い。
本実施形態においては、発光領域区画溝31,32,33,35の形成は、レーザースクライブ装置を使用して行う。即ち機能層12と裏面電極層11をレーザースクライブして、複数の特定発光領域区画溝31,32と、通常発光領域区画溝33,35とを形成する。
無機封止層5は、基板2の略全域に積層されており、発光領域区画溝31,32,33,35内にも無機封止層5が積層され、発光領域区画溝31,32,33,35内に無機封止層5が進入して満たされる。
そのため特定発光領域区画溝31,32と、通常発光領域区画溝33,35とで囲まれた小さい正方形の領域が、これらの中に進入した無機封止層5によって区画される。
また、形成される無機封止層5の平均厚さは、5μmから100μmであることが好ましく、10μmから50μmであることがより好ましい。
給電用連通溝40,41は、レーザースクライブ装置を使用して行う。即ち特定発光領域区画溝31,32の中心線に沿ってレーザービームを照射しつつ、照射位置を特定発光領域区画溝31,32に沿って移動させる。その結果、特定発光領域区画溝31,32に入り込んだ無機封止層5に給電用連通溝40,41が形成される。
給電用連通溝40,41は、前記した様に特定発光領域区画溝31,32に入り込んだ無機封止層5に設けられる溝であるから、当該溝の側壁には、無機封止層5が残っている。給電用連通溝40,41の深さは、機能層12と裏面電極層11を除去して透明電極層10を露出させることができる深さである。
給電用金属層6は、無機封止層5を一定間隔でマスクして行う。即ち特定発光領域区画溝31,32の間隔が長い部位に、図示しないマスクを設置し、真空蒸着して給電用金属層6を成膜する。給電用金属層6は列方向に延びて、行方向に並ぶ複数の帯状に成膜される。
その結果、所定の間隔を離しつつ、特定発光領域区画溝31,32に重ねて給電用金属層6が成膜される。
そのため、特定発光領域区画溝31,32の内部に二重に設けられた給電用連通溝40,41内にも給電用金属層6が積層され、給電用連通溝40,41内に給電用金属層6が進入して満たされる。そして給電用連通溝40,41の底部で透明電極層10と給電用金属層6とが接触した状態で固着し、透明電極層10と給電用金属層6が電気的に接続される。
接着層7は、特有の接着液を塗布することによって設けられる。ここで接着液は、熱硬化性樹脂を主成分とするものであり、例えば図14の様なロール50によって基板2に塗布される。塗布液は、上部の供給タンク群51からロール50に供給され、さらにロール50から基板2に転写される。ここでロール50に供給される塗布液の配合は一様ではなく、金属等の導電性の粒子60が配合された塗布液52と、配合されていない塗布液53がある。
そしてロール50の特定部分に金属等の導電性の粒子が配合された塗布液52が供給され、他の部位に導電性の粒子が配合されていない塗布液53が供給される。
そして、給電用金属層6が存在する領域に重ねて導電性の粒子60が配合された塗布液52が塗布され、給電用金属層6がしない領域には、導電性の粒子60が配合されていない塗布液53が塗布される。
その結果、図1に示す様な有機EL装置1を多数得ることができる。
本実施形態によると、一枚の基板2から多数の有機EL装置1を切り出すことができるので、有機EL装置1を大量生産することができる。
同様に、給電用連通溝40,41に代わって、孔を採用することもできる。
2 基板(基材)
3 有機EL素子
5 無機封止層
6 給電用金属層
7 接着層
8 発光領域
10 透明電極層(第1電極層)
11 裏面電極層(第2電極層)
12 機能層(有機発光層)
20 透明電極層分離溝
25 機能層分離溝
30 電極層間連通部
31,32 特定発光領域区画溝
33,35 通常発光領域区画溝
40,41 給電用連通溝(封止層貫通部)
45,46 給電用連通部
60 導電性の粒子
Claims (6)
- 少なくとも第1電極層と、有機発光層と、第2電極層及び封止層を有し、一方の主面側が発光し、他方の主面側が接着面となっている有機EL装置において、
前記接着面は、絶縁領域と導電領域とが平面的に分布した一つの層であり、少なくとも二つの導電領域が絶縁領域を挿んで配置されており、
有機発光層と第2電極層とを連通して第1電極層に至る深さを有した溝であってその内部に無機封止層の一部が進入し、有機発光層と裏面電極層とを共に複数の領域に区画する発光領域区画溝を有し、
少なくとも一つの前記発光領域区画溝内の無機封止層を貫通する孔又は溝状の封止層貫通部があり、
前記接着面の導電領域の少なくとも一つが、直接的に又は他の部材を介して封止層貫通部の第1電極層と電気的に接続されていることを特徴とする有機EL装置。 - 前記接着面は、樹脂を主成分とする接着層であり、導電領域の樹脂に導電成分が混合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。
- 第1電極層は透光性を有する透明電極層であり、透光性を有する基板に第1電極層と、有機発光層と、第2電極層及び封止層が順次積層されており、さらに封止層の外側に複数の領域に区画された給電用金属層があり、前記接着面を構成する層が給電用金属層に積層されてい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。
- 発光面の反対側の95パーセント以上の領域が、絶縁領域又は導電領域のいずれかで覆われ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。
- 請求項1乃至4のいずれかに記載の有機EL装置を製造する製造方法において、
基板に第1電極層と、有機発光層と、第2電極層及び封止層を形成する基礎構造構築工程と、
前記封止層の外側の層に接着層を設ける接着層形成工程とを有する有機EL装置の製造方法を有し、
前記接着層形成工程は、導電部材が配合された導電塗布液と、導電部材が配合されていない絶縁塗布液とを使用し、基板の一部の領域に導電塗布液を塗布し、他の領域に絶縁塗布液を塗布する工程を含むことを特徴とする有機EL装置の製造方法。 - 前記接着層形成工程においては、前記導電塗布液と前記絶縁塗布液とを同時に塗布することを特徴とする請求項5に記載の有機EL装置の製造方法。
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