KR20120092019A - 발광 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 소비 전력이 낮은 톱 이미션 구조의 발광 장치를 제공한다.
유기 EL 소자를 형성하는 기판 위에 볼록(凸) 형상의 구조체를 형성한 후에 상부 전극층을 형성한다. 이로써, 상부 전극층은 볼록 형상을 추종한 형상을 갖는 구조가 된다. 또한, 유기 EL층을 봉지하는 기판 위에 도전층을 형성한다. 그리고, 상부 전극층이 형성된 면과 도전층이 형성된 면이 대향한 상태로 양쪽을 봉지함으로써, 볼록 형상의 구조체와 중첩되는 전극층의 적어도 일부분이 도전층과 접촉하여, 상부 전극층의 저항률이 크게 저감된다. 이로써, 발광 소자의 소비 전력을 저감할 수 있다.
유기 EL 소자를 형성하는 기판 위에 볼록(凸) 형상의 구조체를 형성한 후에 상부 전극층을 형성한다. 이로써, 상부 전극층은 볼록 형상을 추종한 형상을 갖는 구조가 된다. 또한, 유기 EL층을 봉지하는 기판 위에 도전층을 형성한다. 그리고, 상부 전극층이 형성된 면과 도전층이 형성된 면이 대향한 상태로 양쪽을 봉지함으로써, 볼록 형상의 구조체와 중첩되는 전극층의 적어도 일부분이 도전층과 접촉하여, 상부 전극층의 저항률이 크게 저감된다. 이로써, 발광 소자의 소비 전력을 저감할 수 있다.
Description
본 발명은, 유기 EL 소자를 포함하는 발광 장치에 관한 것이다.
지금까지 오랫동안 사용되어 온 백열등이나 형광등 등의 발광 장치 대신에, 근년에 들어, 전류를 흘림으로써 발광하는 기능성 유기 박막층(이하, 유기 EL층이라고 약기함)을 전극간에 끼운 소자(이하, 유기 EL 소자라고 약기함)를 사용한 발광 장치의 연구가 활발히 진행되고 있다. 유기 EL 소자를 사용한 발광 장치는, 종래의 발광 장치와 비교하여 박형화하거나 경량화하기 쉽다는 장점이 있다. 또한, 이들의 장점을 살려 만곡을 갖는 면에 접착하는 응용도 검토되고 있다.
유기 EL 소자를 사용한 발광 장치로서는, 예를 들어 특허문헌 1과 같은 조명 기구가 개시되어 있다.
특허문헌 1에 있어서의 유기 EL 소자의 구조는, 투광성을 갖는 기판 위에 투명 전극, 유기 발광층, 금속 반사 전극을 순차적으로 형성한 후에 봉지(封止)층을 사용하여 유기 발광층을 기밀(氣密)적으로 봉지한 구조이고, 유기 발광층이 형성된 구조물 측(특허문헌 1의 투광성을 갖는 기판 측)으로 광을 사출하는, 소위 보텀 이미션 구조로 되어 있다.
보텀 이미션 구조는 투명 전극의 저항률을 저감하기 위하여, 투광성을 갖는 기판과 투명 전극 사이에 보조 배선으로서 저항률이 낮은 금속막을 형성하는 것이 일반적이다. 투광성을 갖는 기판으로서는 일반적으로는 유리 기판이 이용되고 있고, 유리 기판은 내열성이 높기 때문에 비교적으로 쉽게 보조 배선을 형성할 수 있다. 제작 방법으로서, 예를 들어 투광성을 갖는 기판 위에 도전성 페이스트를 인쇄하고 적절히 소성 처리를 행함으로써, 인쇄 전극을 형성하는 방법 등을 들 수 있다.
이와 같이, 보텀 이미션 구조는 보조 배선을 형성하기 쉽다는 장점을 갖는다.
또한, 유기 EL 소자의 구조는, 상기 보텀 이미션 구조 이외에, 유기 발광층이 형성되지 않은 구조물 측(특허문헌 1의 봉지층 측)으로 광을 사출하는 톱 이미션 구조가 존재한다.
톱 이미션 구조에서는 유기 EL층을 형성한 후에 투명 전극을 형성하기 때문에, 투명 전극에 접촉하여 보조 배선을 형성하는 경우, 가열 온도에 제한이 있는 것뿐만 아니라, 에칭 처리 등에 의하여 패턴 형성을 행하는 것도 어렵다. 따라서, 보조 배선을 형성하여 투명 전극의 저항률을 저감하는 것은 매우 어렵고, 또한, 대면적의 투명 전극을 형성한 경우, 면 내에서 저항값의 편차가 발생한다. 따라서, 소비 전력이 높거나, 불균일한 발광이 발생하는 문제가 생기기 쉽다.
본 발명은, 이러한 기술적 배경에 의거하여 발명된 것이다. 따라서, 본 발명은, 소비 전력이 낮은 톱 이미션 구조의 발광 장치를 제공하는 것을 과제의 하나로 한다.
또한, 면 내에서의 불균일한 발광이 억제되는 톱 이미션 구조의 발광 장치를 제공하는 것을 과제의 하나로 한다.
또한, 양호한 방열성을 갖는 톱 이미션 구조의 발광 장치를 제공하는 것을 과제의 하나로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 형태에서는 제 1 전극층, 유기 EL 소자 및 제 2 전극층을 형성하는 기판(이하, 제 1 기판이라고 약기함) 위에 구조체가 형성된다(이하, 제 1 기판으로부터 제 2 전극층까지의 적층 구조를 총칭하여 「베이스 기판」이라고 약기함). 이로써, 구조체와 중첩되는 제 2 전극층의 적어도 일부분이, 구조체와 중첩되지 않는 제 2 전극층 부분보다 부풀어오른 구조가 된다.
또한, 유기 EL층의 봉지에 사용하는 기판(이하, 제 2 기판이라고 약기함) 위에는 도전층이 형성된다(이하, 도전층을 형성한 제 2 기판을 「봉지 기판」이라고 총칭하여 약기함). 그리고 베이스 기판의 제 2 전극층 측과 봉지 기판의 도전층 측을 대향하여 봉지함으로써, 베이스 기판 측의 구조체와 중첩되는 제 2 전극층 부분과 봉지 기판에 형성된 도전층이 접촉하여, 제 2 전극층의 저항률이 크게 저감된다. 따라서, 톱 이미션 구조의 발광 장치의 소비 전력을 저감함과 함께, 불균일한 발광을 억제할 수 있다.
또한, 제 1 기판으로서 열전도율이 높은 기판을 사용함으로써, 유기 EL층으로부터의 발열은 제 1 기판을 통하여 효율 좋게 외부로 방출된다. 따라서, 톱 이미션 구조의 발광 장치의 방열성을 높일 수 있다.
즉, 본 발명의 일 형태는, 제 1 기판 위의 제 1 전극층과, 제 1 전극층 위의 유기 EL층과, 유기 EL층 위의 제 2 전극층과, 제 2 전극층이 부분적으로 용기되도록 제 1 전극층과 유기 EL층 사이에 형성된 볼록(凸) 형상의 구조체를 구비하는 베이스 기판과, 제 2 기판 위에 도전층을 구비하는 봉지 기판이 접착된 구조이고, 도전층은 제 2 전극층보다 저항률이 낮고, 구조체와 중첩되는 제 2 전극층은 적어도 일부분이 도전층과 접촉하여 전기적으로 접속되고, 베이스 기판의 제 2 전극층이 형성된 면과, 봉지 기판의 도전층이 형성된 면이 대향 상태로 접착되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 장치이다.
발광 장치를 상기 본 발명의 일 형태의 구조로 함으로써, 제 2 전극층과 도전층이 접촉하여 제 2 전극층의 저항률을 저감할 수 있기 때문에, 소비 전력이 낮고 불균일한 발광이 억제된 톱 이미션 구조의 발광 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태는, 제 1 기판 위의 제 1 전극층과, 제 1 전극층 위의 유기 EL층과, 유기 EL층 위의 제 2 전극층과, 제 2 전극층이 부분적으로 융기되도록 제 1 기판과 제 1 전극층 사이에 형성된 볼록 형상의 구조체를 구비하는 베이스 기판과, 제 2 기판 위에 도전층을 구비하는 봉지 기판이 접착된 구조이고, 도전층은 제 2 전극층보다 저항률이 낮고, 구조체와 중첩되는 제 2 전극층은 적어도 일부분이 도전층과 접촉하여 전기적으로 접속되고, 베이스 기판의 제 2 전극층이 형성된 면과, 봉지 기판의 도전층이 형성된 면이 대향 상태로 접착되는 것을 특징으로 하는 발광 장치이다.
발광 장치를 상기 본 발명의 일 형태의 구조로 함으로써, 제 2 전극층과 도전층이 접촉하여 제 2 전극층의 저항률을 저감할 수 있다. 또한, 구조체가 형성된 개소도 발광 부분으로서 기능하기 때문에, 소비 전력이 낮고 불균일한 발광이 억제되는 톱 이미션 구조의 발광 장치를 제공할 수 있다.
또한, 상술한 본 발명의 일 형태에 있어서, 도전층이 금, 은, 구리, 주석, 알루미늄, 니켈, 코발트, 또는 이들의 합금을 포함한 미세 금속선, 카본 나노 튜브, 미세 금속 입자 또는 미세 금속 입자의 결합체를 갖고, 도전층이 60% 이상의 가시광 투과율을 가짐으로써, 유기 EL층으로부터의 발광은, 도전층에 의한 반사 및 흡수의 영향을 작게 하여 효율 좋게 외부로 사출되기 때문에, 소비 전력이 낮은 톱 이미션 구조의 발광 장치를 제공할 수 있다.
또한, 상술한 본 발명의 일 형태에 있어서, 도전층이 금, 백금, 은, 구리, 알루미늄, 티타늄, 니켈, 코발트, 크롬, 텅스텐, 몰리브덴 또는 이들을 주성분으로 하는 합금 재료의 어느 하나 이상의 단층막 또는 적층막이고, 도전층이 60% 이상의 가시광 투과율을 가짐으로써, 유기 EL층으로부터의 발광은, 도전층에 의한 반사 및 흡수의 영향을 작게 하여 효율 좋게 외부로 사출되기 때문에, 소비 전력이 낮은 톱 이미션 구조의 발광 장치를 제공할 수 있다.
또한, 상술한 본 발명의 일 형태에 있어서, 도전층의 저항률을 3×10-4Ω?m 이하로 함으로써, 도전층의 일부분과 제 2 전극층 일부분이 접촉하여 제 2 전극층의 저항률을 크게 저감할 수 있기 때문에, 소비 전력이 낮은 톱 이미션 구조의 발광 장치를 제공할 수 있다.
또한, 상술한 본 발명의 일 형태에 있어서, 제 2 전극층과 도전층의 접촉 부분을 선 형상으로 형성함으로써, 제 2 전극층의 저항률을 저감할 수 있는 것에 더하여, 면 내의 저항값의 편차를 억제할 수 있기 때문에, 불균일한 발광이 억제된 톱 이미션 구조의 발광 장치를 제공할 수 있다.
또한, 상술한 본 발명의 일 형태에 있어서, 제 1 기판으로서 열전도율이 10W?m-1?K-1 이상의 재료로 형성되는 기판을 사용한 구조로 함으로써, 유기 EL층의 발광에 의하여 생긴 열을 제 1 기판을 통하여 외부에 효율 좋게 방열할 수 있기 때문에, 방열성이 양호한 톱 이미션 구조의 발광 장치를 제공할 수 있다.
또한, 상술한 본 발명의 일 형태에 있어서, 제 1 기판의 구조체가 형성된 면과 상이한 면에 요철이 형성된 구조로 함으로써, 유기 EL층의 발광에 의하여 생긴 열을 더 효율 좋게 외부에 방열할 수 있기 때문에, 방열성이 양호한 톱 이미션 구조의 발광 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 명세서 등에 있어서, 「A 위에 B가 형성된다」라고 명시적으로 기재하는 경우는, A 위에 B가 직접 접촉하여 형성되는 것에 한정되지 않는다. 직접 접촉되지 않는 경우, 즉 A와 B 사이에 다른 대상물이 개재되는 경우도 포함하는 것으로 한다. 여기서, A, B는, 대상물(예를 들어 장치, 소자, 회로, 배선, 전극, 단자, 막, 또는 층 등)인 것으로 한다.
따라서, 예를 들어, 층A 위에 층B가 형성된다고 명시적으로 기재되는 경우는, 층A 위에 직접 접촉하여 층B가 형성되는 경우와, 층A 위에 직접 접촉하여 다른 층(예를 들어 층C나 층D 등)이 형성되고 그 위에 직접 접촉하여 층B가 형성되는 경우도 포함하는 것으로 한다. 또한, 다른 층(예를 들어, 층C나 층D 등)은 단층이라도 좋고, 복수의 층이라도 좋다.
또한, 본 명세서 등에 있어서, 「제 1」 또는 「제 2」 등의 수사(數詞)가 붙은 용어는, 요소를 구별하기 위하여 편의적으로 사용하는 것이며, 수적으로 한정하는 것이 아니고, 또한 배치 및 단계의 순서를 한정하는 것도 아니다.
본 발명의 일 형태에 따르면, 소비 전력이 낮고 불균일한 발광이 억제된 톱 이미션 구조의 발광 장치를 제공할 수 있다.
또한, 양호한 방열성을 갖는 톱 이미션 구조의 발광 장치를 제공할 수 있다.
도 1(A) 및 도 1(B)는 실시형태 1에 기재되는 발광 장치의 구성을 설명하는 도면.
도 2(A) 내지 도 2(D)는 실시형태 1에 기재되는 발광 장치의 제작 방법을 설명하는 도면.
도 3(A) 내지 도 3(D)는 실시형태 1에 기재되는 발광 장치의 제작 방법을 설명하는 도면.
도 4(A) 내지 도 4(C)는 실시형태 1에 기재되는 발광 장치의 제작 방법을 설명하는 도면.
도 5(A) 및 도 5(B)는 실시형태 2에 기재되는 발광 장치의 구성을 설명하는 도면.
도 6(A) 내지 도 6(C)는 실시형태 2에 기재되는 발광 장치의 제작 방법을 설명하는 도면.
도 7(A) 및 도 7(B)는 실시형태 3에 기재되는 발광 장치의 구성을 설명하는 도면.
도 8(A) 내지 도 8(D)는 실시형태 3에 기재되는 발광 장치의 제작 방법을 설명하는 도면.
도 9(A) 및 도 9(B)는 실시형태 3에 기재되는 발광 장치의 제작 방법을 설명하는 도면.
도 10(A) 내지 도 10(C)는 실시형태 3에 기재되는 발광 장치에 제작 방법을 설명하는 도면.
도 11(A) 및 도 11(B)는 실시형태 3에 기재되는 발광 장치의 특징을 설명하는 도면.
도 12는 본 발명에 따른 발광 장치를 사용한 조명 장치 및 전자 기기의 형태를 설명하는 도면.
도 2(A) 내지 도 2(D)는 실시형태 1에 기재되는 발광 장치의 제작 방법을 설명하는 도면.
도 3(A) 내지 도 3(D)는 실시형태 1에 기재되는 발광 장치의 제작 방법을 설명하는 도면.
도 4(A) 내지 도 4(C)는 실시형태 1에 기재되는 발광 장치의 제작 방법을 설명하는 도면.
도 5(A) 및 도 5(B)는 실시형태 2에 기재되는 발광 장치의 구성을 설명하는 도면.
도 6(A) 내지 도 6(C)는 실시형태 2에 기재되는 발광 장치의 제작 방법을 설명하는 도면.
도 7(A) 및 도 7(B)는 실시형태 3에 기재되는 발광 장치의 구성을 설명하는 도면.
도 8(A) 내지 도 8(D)는 실시형태 3에 기재되는 발광 장치의 제작 방법을 설명하는 도면.
도 9(A) 및 도 9(B)는 실시형태 3에 기재되는 발광 장치의 제작 방법을 설명하는 도면.
도 10(A) 내지 도 10(C)는 실시형태 3에 기재되는 발광 장치에 제작 방법을 설명하는 도면.
도 11(A) 및 도 11(B)는 실시형태 3에 기재되는 발광 장치의 특징을 설명하는 도면.
도 12는 본 발명에 따른 발광 장치를 사용한 조명 장치 및 전자 기기의 형태를 설명하는 도면.
실시형태에 대하여, 도면을 사용하여 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명은 이하에 기재하는 설명에 한정되지 않고 본 발명의 취지 및 그 범위에서 벗어남이 없이 그 형태 및 자세한 사항을 다양하게 변경할 수 있는 것은 당업자라면 용이하게 이해할 수 있다. 따라서, 본 발명은 이하에 나타낸 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다. 또한, 이하에 설명하는 발명의 구성에 있어서, 동일 부분 또는 같은 기능을 갖는 부분에는 동일한 부호를 다른 도면 간에서 공통적으로 사용하고, 그 반복 설명은 생략한다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는, 개시하는 발명의 일 형태에 따른 발광 장치의 구성 및 제작 방법에 대하여, 도 1(A) 내지 도 4(C)를 사용하여 설명한다.
<본 실시형태에 있어서의 발광 장치의 구성>
도 1(A) 및 도 1(B)는 본 실시형태의 방법을 사용하여 제작된 발광 장치의 구성의 일례를 도시한 도면이며, 도 1(A)는 발광 장치(150)의 상면도이고, 도 1(B)는 도 1(A)의 일점 쇄선부 A-A', 일점 쇄선부 B-B', 일점 쇄선부 C-C'의 단면도이다. 또한, 명료화를 위하여, 도 1(A)에는 제 2 기판(112) 및 도전층(114)은 명시되지 않는다.
도 1(A) 및 도 1(B)에 도시한 발광 장치(150)는, 제 1 기판(102)과, 제 1 기판(102) 위에 형성된 제 1 전극층(104)과, 제 1 전극층(104) 위에 형성된 구조체(106) 및 절연물(107)과, 제 1 전극층(104) 및 구조체(106) 위에 형성된 유기 EL층(108)과, 유기 EL층(108) 위에 형성된 제 2 전극층(109)을 갖는 베이스 기판(110), 및 제 2 기판(112)과, 제 2 기판(112) 위에 형성된 도전층(114)을 갖는 봉지 기판(120)을 구비하고, 베이스 기판(110)과 봉지 기판(120)은 봉지재(130)에 의하여 접착된다.
구조체(106)의 두께는 절연물(107)의 두께보다 두껍게 형성된다. 이로써, 베이스 기판(110)을 형성한 후에 있어서, 구조체(106)와 중첩하는 제 2 전극층(109)의 영역이 베이스 기판(110) 중 가장 높은 부분이 되기 때문에, 봉지 기판(120)을 접착할 때에, 도전층(114)은 구조체(106)와 중첩하는 제 2 전극층(109)의 영역과 선택적으로 접촉한다.
제 2 전극층(109)과 도전층(114)은 일부분에 있어서 접촉하여 전기적으로 접속된다. 또한, 제 1 전극층(104) 및 제 2 전극층(109)의 일부분은 봉지재(130)보다 외측에 리드되고, 제 1 전극층(104) 및 제 2 전극층(109)에 외부 전원(도시하지 않는다)을 접속하여, 유기 EL층(108)에 전자 및 정공을 공급함으로써 유기 EL층(108)을 발광시킬 수 있다.
제 1 전극층(104) 및 제 2 전극층(109)의 어느 한쪽은 양극으로서 기능하고, 다른 쪽은 음극으로서 기능한다. 양극으로부터 주입되는 정공 및 음극으로부터 주입되는 전자가 유기 EL층(108) 내에서 재결합하여 발광한다. 본 실시형태에서는, 제 1 전극층(104)이 음극으로서 기능하고, 제 2 전극층(109)이 양극으로서 기능한다.
유기 EL층(108)은 적어도 전자와 정공이 재결합함으로써 발광하는 발광층을 갖는다. 또한, 유기 EL층(108)의 발광 성능을 향상시키기 위하여, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층 및 전자 주입층이 형성된다. 정공 수송층은, 양극과 발광층 사이에 형성된다. 또한, 정공 주입층은 양극과 발광층 사이, 또는 양극과 정공 수송층 사이에 형성된다. 또한, 전자 수송층은, 음극과 발광층 사이에 형성되고, 전자 주입층은 음극과 발광층 사이, 또는 음극과 전자 수송층 사이에 형성된다. 또한, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층은, 반드시 모두를 형성할 필요는 없고, 적절히 요구하는 성능 등에 따라 선택하여 형성하면 좋다.
또한, 도 1(B)에서는 제 1 전극층(104)과 제 2 전극층(109) 사이에, 유기 EL층(108)이 단층으로 형성된 구조이지만, 복수의 유기 EL층을 적층한 구조(소위, 탠덤(tandem) 구조)를 적용할 수도 있다. 특히, 2층 내지 4층(특히 3층) 구조로 함으로써, 소비 전력에 대한 발광 효율의 밸런스가 뛰어난 발광 장치를 제작할 수 있다.
절연물(107)(격벽, 장벽 절연체 등이라고도 불림)은, 제 1 기판(102) 위에 형성된 요철 형상 부분(예를 들어, 도 1(B)의 점선으로 둘러싸인 X 부분(둥근 부분), 제 1 전극층(104)의 단부 등)에 의하여 유기 EL층(108)의 막이 끊기는 것을 억제할 효과가 있다. 절연물(107) 단부의 각도를 완만하게 함으로써, 유기 EL층(108)의 막 끊김을 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 절연물(107)은, 제 1 전극층(104)과 제 2 전극층(109)이 접촉하는 것으로 인한 단락 발생을 억제할 효과도 있다.
또한, 본 실시형태에서는 절연물(107)을 형성하지만, 상술한 유기 EL층(108)의 막 끊김이나, 제 1 전극층(104)과 제 2 전극층(109)이 접촉하는 것으로 인한 단락이 발생하지 않는 구조이면, 반드시 필요로 하는 것이 아니다.
<본 실시형태에 있어서의 발광 장치의 제작 방법>
발광 장치(150)의 제작 방법에 대하여, 도 2(A) 내지 도 3(D)를 사용하여 이하에 설명한다.
우선, 제 1 기판(102) 위에 제 1 전극층(104)을 형성한다(도 2(A) 참조).
제 1 기판(102)으로서는, 예를 들어 스텐인리스 강(鋼) 기판, 알루미늄 기판, 알루미늄 청동 기판, 티타늄 기판, 구리 기판, 철 기판, 탄소 강 기판, 크롬 강 기판, 니켈 강 기판, 크롬니켈 강 기판, 실리콘 강 기판, 텅스텐 강 기판, 망간 강 기판 등의 금속 기판이나, 질화알루미늄 기판, 알루미나 기판 등의 세라믹 기판 등의 열전도율이 높은 기판을 사용할 수 있고, 열전도율이 10W?m-1?K-1 이상의 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 열전도율이 50W?m-1?K-1 이상의 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
이와 같은 열전도율이 높은 기판을 제 1 기판(102)으로서 사용함으로써, 발광 장치(150)를 동작시켰을 때에 유기 EL층(108)으로부터 생기는 열을, 제 1 기판(102)을 통하여 외부에 효율 좋게 방열할 수 있다. 이로써, 유기 EL층(108)의 열화(예를 들어, 유기 EL층(108) 중에 포함되는 유기 재료가 열에 의하여 결정화됨 등)를 억제할 수 있기 때문에, 발광 장치(150)를 장수명화할 수 있다.
제 1 기판(102)으로서는, 예를 들어 청판 유리, 백판 유리, 납 유리, 강화 유리, 유리 세라믹 등의 각종 유리 기판이나, 알루미노 실리케이트 유리, 알루미노 보로실리케이트 유리, 바륨 보로실리케이트 유리 등의 무알칼리 유리 기판이나, 석영 기판 등을 사용할 수도 있다.
이와 같은 투광성을 갖는 기판을 제 1 기판(102)으로서 사용함으로써, 양쪽 면으로부터 발광할 수 있는 발광 장치(150)를 제작할 수 있기 때문에, 높은 의장성(意匠性) 및 부가가치를 갖는 발광 장치를 제작할 수 있다.
또한, 제 1 기판(102)으로서, 에틸렌비닐 아세테이트(EVA), 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지(PET), 폴리에텔 설폰 수지(PES), 폴리에틸렌나프탈레이트 수지(PEN), 폴리비닐 알코올 수지(PVA), 폴리카보네이트 수지(PC), 폴리에틸렌 수지(PE), ABS 수지 등의 각종 플라스틱 기판을 사용할 수도 있다.
이와 같은 플라스틱 기판을 제 1 기판(102)으로서 사용함으로써, 발광 장치(150)를 박형화 및 경량화할 수 있기 때문에, 발광 장치의 부가가치를 높일 수 있다.
또한, 제 1 기판(102) 및 제 2 기판(112)에 상술한 플라스틱 기판을 사용함으로써, 가요성을 갖는 발광 장치(150)를 형성할 수 있기 때문에, 발광 장치의 부가가치를 높일 수 있다.
또한, 제 1 기판(102)으로서 상술한 각종 플라스틱 기판을 사용하는 경우는, 표면에 산화실리콘, 질화실리콘, 산질화실리콘, 질화산화실리콘, 산화알루미늄 등의 수증기 투과성이 낮은 막을 단층 또는 적층으로 형성하면 좋다. 이로써, 각종 플라스틱 기판에는 높은 수증기 배리어성이 부여되기 때문에, 유기 EL층(108)의 열화를 억제할 수 있다.
제 1 전극층(104)으로서는, 예를 들어 알루미늄, 금, 백금, 은, 니켈, 텅스텐, 크롬, 몰리브덴, 코발트, 구리, 마그네슘, 티타늄, 또는 팔라듐 등의 금속 재료의 단층이나 적층, 이들의 재료를 포함하는 합금 등을 사용할 수 있다.
제 1 전극층(104)은, 후속 공정에서 형성하는 유기 EL층(108)의 발광을 반사하는 기능을 담당하기 때문에, 400nm 이상 700nm 이하의 파장 영역의 광에 대하여 70% 이상의 반사율을 갖는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 90% 이상의 반사율을 갖는 것이 바람직하다.
제 1 전극층(104)의 형성 방법으로서는 특별히 한정되지 않고, 스퍼터링법, 저항 가열 증착법, 전자 빔 증착법, 이온 플레이팅법 등을 재료에 맞추어 사용할 수 있다. 또한, 기판 단부 주변 등, 일부의 제 1 전극층(104)을 제거하는 경우, 드라이 에칭법이나 웨트 에칭법 등의 기지의 방법을 사용하여 제거하면 좋다.
또한, 제 1 기판(102) 위에 제 1 전극층(104)을 형성하기 전에, 제 1 기판(102) 위에 평탄화층을 형성하여도 좋다. 평탄화층으로서는, 예를 들어, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 에폭시 수지 등의 유기 수지를, 스핀 코팅법, 인쇄법 또는 잉크젯법 등에 의하여 제 1 기판(102) 위에 형성한 후에, 적절히 경화 처리함으로써 형성하면 좋다. 제 1 기판(102) 표면에 요철(구체적으로는 최대 높이(Ry)가 5μm 이상의 단차)이 형성되는 경우, 후속 공정에서 유기 EL층(108)을 형성할 때에 표면 요철로 인한 막 두께의 편차가 생길 수 있기 때문에, 표면 요철이 있는 기판에 대하여 막을 평탄화하는 것은 특히 유효하다.
제 1 기판(102)으로서 각종 금속 기판 등의 높은 도전성을 갖는 기판을 사용하는 경우, 제 1 기판(102) 위에 평탄화층을 형성함으로써, 후속 공정에서 형성하는 제 1 전극층(104)과 제 2 전극층(109)이, 제 1 기판(102)을 통하여 도통하는 것을 방지하는 효과가 있기 때문에, 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 제 1 기판(102) 위에 제 1 전극층(104)을 형성하기 전에 하지막을 형성하여도 좋다. 하지막을 형성함으로써, 유기 EL층(108)의 열화를 억제할 수 있어 발광 장치(150)의 신뢰성을 높일 수 있다. 하지막으로서는, 예를 들어 산화실리콘, 질화실리콘, 산질화실리콘, 질화산화실리콘, 산화알루미늄 등의 수증기 투과성이 낮은 막을 단층 또는 적층으로 형성하면 좋다.
다음에, 제 1 기판(102) 및 제 1 전극층(104) 위의 일부에, 절연물(107)을 형성한다(도 2(B) 참조).
절연물(107)로서는, 예를 들어 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 에폭시 수지 등의 유기 수지를 사용할 수 있다. 또한, 절연물(107)과 제 1 기판(102)이 접촉하는 각도 및 절연물(107)과 제 1 전극층(104)이 접촉하는 각도는 60° 이하, 보다 바람직하게는 40° 이하로 하는 것이 바람직하다. 절연물(107) 위에는, 후속 공정에서 유기 EL층(108)을 형성하기 때문에, 상술한 바와 같이 각도를 낮게 함으로써 유기 EL층(108)을 형성할 때의 단절을 억제할 수 있다.
도 2(A)의 제 1 전극층(104) 단부 중, 후속 공정에서 유기 EL층(108) 및 제 2 전극층(109)을 형성하는 부분(도 2(C)의 X으로 둥글게 나타낸 점선 부분)은, 유기 EL층(108)이 얇아져 제 2 전극층(109)과의 사이에서 쉽게 단락이 발생하기 때문에, 단부를 덮는 상태로 절연물(107)을 형성하는 것이 바람직하다.
절연물(107)의 형성 방법으로서는, 스핀 코팅법, 인쇄법 또는 잉크젯법 등에 의하여 상기 재료를 형성한 후에, 가열이나 에칭 처리 등을 재료에 맞추어 적절히 행하면 좋다. 또한, 제 1 기판(102)으로서 각종 플라스틱 기판을 사용한 경우는, 제 1 기판(102)에 변형이 생기지 않는 조건 범위(즉, 기판의 변형점보다 낮은 온도)에서 경화 처리를 행할 필요가 있다.
다음에, 제 1 전극층(104) 위에 구조체(106)를 형성한다(도 2(C) 참조).
구조체(106)로서는, 예를 들어 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 에폭시 수지 등의 유기 수지를 사용할 수 있다. 또한, 구조체(106)와 제 1 전극층(104)이 접촉하는 각도는 60°이하, 보다 바람직하게는 40°이하로 하는 것이 바람직하다. 구조체(106) 위에는, 후속 공정에서 유기 EL층(108)을 형성하기 때문에, 구조체(106)와 제 1 전극층(104)이 접촉하는 각도를 상술한 바와 같이 낮은 각도로 함으로써, 유기 EL층(108)을 형성할 때의 단절을 억제할 수 있다.
또한, 구조체(106)는 절연물(107)보다 두껍게 형성할 필요가 있다. 구체적으로는, 5μm 이상의 두께인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10μm 이상의 두께인 것이 바람직하다.
구조체(106)의 형성 방법으로서는, 인쇄법 또는 잉크젯법 등에 의하여 제 1 기판(102) 위에 상기 재료를 형성한 후에, 가열 등의 경화 처리를 재료에 맞추어 적절히 행하면 좋다. 또한, 제 1 기판(102)으로서 각종 플라스틱 기판을 사용한 경우는, 제 1 기판(102)에 변형이 생기지 않는 조건 범위(즉, 기판의 변형점보다 낮은 온도)에서 경화 처리를 행할 필요가 있다.
구조체(106)를 도 4(A)에 도시한 바와 같이 선 형상으로 형성함으로써, 후속 공정에서 베이스 기판(110)과 봉지 기판(120)을 접착할 때에 제 2 전극층(109)과 도전층(114)이 선 형상으로 접촉한다. 이로써, 제 2 전극층(109)의 면내 저항값의 편차를 저감할 수 있기 때문에, 유기 EL층(108)을 발광시킬 때에 있어서 불균일한 발광을 저감할 수 있다. 또한, 구조체(106)는 도 4(B)에 도시한 바와 같은 격자 형상이나, 도 4(C)에 도시한 바와 같은 섬 형상으로 형성하여도 좋다. 구조체의 형성 레이아웃에 대하여는, 기판 면내에서의 치우침(예를 들어, 제 1 기판(102) 우측에만 구조체(106)를 집중시킴 등)을 적게 하는 것이 중요하다. 이로써, 면내 저항값의 편차를 효과적으로 저감할 수 있어, 불균일한 발광을 억제하는 효과가 높아진다.
다음에, 제 1 전극층(104), 구조체(106) 및 절연물(107) 위에 유기 EL층(108)을 형성한다(도 2(D) 참조).
유기 EL층(108)으로서 형성되는 발광층, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 주입층 및 전자 수송층에는, 기지의 유기 재료를 사용하면 좋고, 발광 장치의 사용 목적에 따라 사용 재료를 적절히 선택하면 좋다. 예를 들어, 발광 장치를 백열등이나 형광등 등의 실내 조명 용도로서 사용하는 경우는, 주광색, 주백색 등의 백색계의 발광을 나타내도록, 유기 EL층(108)을 적색(R), 녹색(G), 청색(B)을 발광하는 3층 구조로 하여, 각층을 형성할 때에 미조정함으로써 발광색을 조정하면 좋다. 또한, 보색 관계에 있는 2색을 발광하는 층을 적층하여, 각층을 형성할 때에 미조정함으로써 발광색을 조정하여도 좋다. 물론, 유기 EL층(108)의 구조는 이것에 한정되는 것이 아니다.
유기 EL층(108)의 형성 방법으로서는, 예를 들어 저항 가열 증착법, 전자 빔 증착법 등의 진공 증착법을 사용하면 좋다. 또한, 유기 EL층(108)은, 대기 중의 물이나 산소에 의하여 현저히 열화되기 때문에, 후속 공정에서 형성하는 봉지재(130)보다 내측(봉지재(130)보다 기판 중앙 측)에 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같이 결정된 장소에 유기 EL층(108)을 형성하는 방법으로서는, 예를 들어 메탈 마스크 등을 사용하면 좋다.
다음에, 제 1 기판(102), 절연물(107) 및 유기 EL층(108) 위에 제 2 전극층(109)을 형성한다(도 3(A) 참조).
제 2 전극층(109)으로서는, 예를 들어 인듐주석 산화물, 실리콘을 포함하는 인듐주석 산화물, 아연 또는 텅스텐을 포함하는 산화인듐 등의 도전성 금속 산화막을 사용하는 것이 바람직하다. 이들 재료는 가시광 영역에 있어서 높은 투과율을 갖고, 유기 EL층(108)으로부터의 발광을 높은 비율로 투과한다.
제 2 전극층(109)의 형성 방법으로서는, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 진공 증착법, 클러스터 빔 증착법, 레이저 증착법 등을 사용하면 좋다. 다만, 유기 EL층(108)에 대미지를 주지 않는 온도 범위에서 형성할 필요가 있다. 스퍼터링법에 의하여 제 2 전극층(109)을 형성하는 경우는, 대향 타깃식 스퍼터링법(미러 트론 스퍼터링(Mirror Tron Sputtering)법이라고도 함) 등에 의하여, 유기 EL층(108)이 받는 대미지를 저감하는 것이 바람직하다.
또한, 제 2 전극층(109)을 형성한 후에, 제 2 전극층(109)을 덮는 보호막을 형성하여도 좋다. 보호막을 형성함으로써, 유기 EL층(108)의 열화를 억제할 수 있어 발광 장치(150)의 신뢰성을 높일 수 있다. 보호막으로서는, 예를 들어 산화실리콘, 질화실리콘, 산질화실리콘, 질화산화실리콘, 산화알루미늄 등의 수증기 투과성이 낮은 막을 단층 또는 적층으로 형성하면 좋다.
상술한 공정을 거쳐, 제 1 기판(102) 위에 제 1 전극층(104), 구조체(106), 절연물(107), 유기 EL층(108), 제 2 전극층(109)을 갖는 베이스 기판(110)이 형성된다.
또한, 제 1 기판(102)은, 구조체(106)이 형성되는 면과 상이한 면에 요철을 형성하거나, 또는 요철이 형성된 제 1 기판(102)을 사용함으로써 요철부가 히트싱크로서 역할을 하기 때문에, 보다 효율적으로 유기 EL층(108)으로부터 발생하는 열을 외부에 방열할 수 있다. 또한, 요철을 형성하는 방법은 기지의 기술을 사용하면 좋고, 특별히 한정은 없다. 예를 들어, 날붙이를 사용하는 가공, 워트제트 가공, 마이크로블라스트 가공, 레이저 가공 등을 사용할 수 있다.
다음에, 제 2 기판(112) 위에 도전층(114)을 형성하여 봉지 기판(120)을 형성한다(도 3(B) 참조).
제 2 기판(112)으로서는 예를 들어 청판 유리, 백판 유리, 납 유리, 강화 유리, 유리 세라믹 등의 각종 유리 기판이나, 알루미노 실리케이트 유리, 알루미노 보로실리케이트 유리, 바륨 보로실리케이트 유리 등의 무알칼리 유리 기판이나, 석영 기판 등을 사용할 수도 있다. 본원에서는, 유기 EL층(108)으로부터의 발광은 제 2 기판(112) 측에 사출되기 때문에, 제 2 기판(112)은 400nm 이상 700nm 이하의 파장 영역의 광에 대하여 70% 이상의 투과율을, 보다 바람직하게는 85% 이상의 투과율을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 에틸렌비닐 아세테이트(EVA), 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지(PET), 폴리에텔 설폰 수지(PES), 폴리에틸렌나프탈레이트 수지(PEN), 폴리비닐 알코올 수지(PVA), 폴리카보네이트 수지(PC), 폴리에틸렌 수지(PE), ABS 수지 등의 각종 플라스틱 기판을 사용할 수도 있다.
이와 같은 플라스틱 기판을 제 2 기판(112)으로서 사용함으로써, 발광 장치(150)를 박형화 및 경량화할 수 있기 때문에, 발광 장치의 부가가치를 높일 수 있다.
또한, 제 2 기판(112)으로서 상술한 각종 플라스틱 기판을 사용하는 경우는, 표면에 산화실리콘, 질화실리콘, 질화산화실리콘, 산질화실리콘, 산화알루미늄 등의 수증기 투과성이 낮은 막을 단층 또는 적층으로 형성하면 좋다. 이로써, 각종 플라스틱 기판에는 높은 수증기 배리어성이 부여되기 때문에, 유기 EL층(108)의 열화가 억제되어, 발광 장치(150)의 신뢰성을 높일 수 있다.
도전층(114)으로서는, 예를 들어 금, 은, 구리, 주석, 알루미늄, 니켈, 코발트, 또는 이들의 합금을 포함한 미세 금속선을 함유하는 용매나 수지 재료 등을 사용하여, 스핀 코팅법, 인쇄법, 디스펜스법, 잉크젯법 등에 의하여 제 2 기판(112) 위에 도포, 소성(용매의 종류에 따라, 소성 공정은 반드시 필요하지 않음)함으로써 형성하면 좋다.
미세 금속선으로서는, 예를 들어 나노 와이어(nanowire)라고 불리는 직경이 나노미터 사이즈(구체적으로는 100nm 이하)의 금속선을 사용할 수 있다. 미세 금속선을 함유하는 재료를 사용하고 상술한 방법에 의하여 형성하면, 미세 금속선이 평면적으로 넓게 형성되고, 또 미세 금속선의 일부가 중첩함으로써, 면 전체에 대하여 높은 도전성이 확보되는 도전층(114)을 얻을 수 있다. 또한, 미세 금속선 자체의 사이즈는 상술한 바와 같이 매우 작기 때문에, 형성되는 도전층(114)은 높은 가시광 투과율을 갖는다.
또한, 유기 EL층(108)으로부터의 발광은 제 2 전극층(109) 측에 사출되기 때문에, 도전층(114)에는 높은 가시광 투광성이 요구된다. 구체적으로는, 400nm 이상 700nm 이하의 파장 영역의 광에 대하여 60% 이상, 보다 바람직하게는 80% 이상의 투과율을 갖는 것이 바람직하다. 이와 같이 높은 투과율을 갖는 도전층(114)을 형성하기 때문에, 용매나 수지 재료 중의 미세 금속선의 함유율은 40vol% 이하, 바람직하게는 20vol% 이하가 바람직하다.
이와 같이, 높은 가시광 투과율을 갖는 도전층(114)을 사용함으로써, 유기 EL층(108)으로부터의 발광은, 도전층(114)에서의 반사 및 흡수에 의한 로스(loss)가 적기 때문에, 효율 좋게 외부에 사출된다.
또한, 도전층(114)은, 상술한 재료 이외로서 금, 백금, 은, 구리, 알루미늄, 티타늄, 니켈, 코발트, 크롬, 텅스텐, 몰리브덴, 또는 이들을 주성분으로 하는 합금 재료(예를 들어, 상술한 금속 재료에 벨릴륨, 로듐, 네오디뮴, 인듐, 지르코늄, 망간, 철 또는 실리콘 등이 혼합된 합금 등)의 어느 하나 이상이 단층 또는 적층으로 형성된 금속 박막을 사용하여도 좋다. 금속 박막을 도전층(114)으로서 사용하는 경우, 도전층(114)은 400nm 이상 700nm 이하의 파장 영역의 광에 대하여 60% 이상, 보다 바람직하게는 80% 이상의 투과율을 갖도록 얇은 막 두께로 하는 것이 바람직하다.
또한, 도전층(114)은, 후속 공정에서 제 2 전극층(109)의 일부와 접촉하여 제 2 전극층(109)의 저항을 저감하는 역할을 하기 때문에, 낮은 저항률이 요구된다. 구체적으로는, 3×10-4Ω?m 이하, 보다 바람직하게는 1×10-4Ω?m 이하, 더 바람직하게는 5×10-5Ω?m 이하의 저항률인 것이 바람직하다.
이와 같이, 저항률이 낮은 도전층(114)을 제 2 기판(112) 측에 형성함으로써, 유기 EL층(108)에 대한 에칭 처리나 가열 처리에 의한 영향을 고려하지 않고, 도전층(114)을 형성할 수 있다. 따라서, 도전층(114)을 제 1 기판(102) 측에 형성(즉, 제 2 전극층(109)에 접촉하여 형성)하는 경우와 비교하여, 저항률이 더 낮고 양호한 도전층(114)을 형성할 수 있는 뿐만 아니라, 처리 시간의 단축이나 수율의 향상 등의 효과도 예상할 수 있다.
또한, 도 1(B)에서는, 도전층(114)은 봉지재(130)보다 내측에만 형성되지만, 봉지재(130)의 외측까지 도달하여도 좋다.
이상의 공정을 거쳐, 제 2 기판(112) 위에 도전층(114)을 갖는 봉지 기판(120)이 형성된다.
다음에, 베이스 기판(110) 위의, 유기 EL층(108)이 형성된 영역보다 기판 단부 측에, 유기 EL층(108)을 둘러싸는 상태로 봉지재(130)를 형성한다(도 3(C) 참조). 또한, 본 실시형태에서는, 베이스 기판(110)에 봉지재(130)를 형성하였지만, 봉지 기판(120)에 봉지재(130)를 형성하거나, 또는 베이스 기판(110)과 봉지 기판(120) 양쪽 모두에 형성하여도 좋다. 또한, 본 실시형태에서, 유기 EL층(108)을 둘러싸는 봉지재(130)는 하나이지만, 복수 형성하여도 좋다. 복수 형성함으로써, 외부로부터 수분이나 산소가 침입하는 것을 효과적으로 억제할 수 있기 때문에, 장수명의 발광 소자를 제작할 수 있다.
봉지재(130)로서는, 예를 들어 자외선 경화형 접착제 등의 광경화형 접착제, 반응 경화형 접착제, 열 경화형 접착제, 또는 혐기형 접착제 등 각종 경화형 접착제를 사용하면 좋다. 발광 장치(150)에 사용되는 각종 재료에 대한 영향이나 생산성을 고려하면, 고온상태에서의 경화 처리가 불필요하고, 짧은 시간으로 접착제가 경화하는 광 경화형 접착제를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 봉지재(130)는 스페이서 재료를 포함하여도 좋다.
봉지재(130)는, 예를 들어 플렉소 인쇄 장치, 오프셋 인쇄 장치, 그라비어 인쇄 장치, 스크린 인쇄 장치, 잉크젯 장치, 디스펜서 장치 등의 각종 인쇄 장치를 사용한 인쇄법에 의하여 형성하면 좋다.
다음에, 베이스 기판(110)의 제 2 전극층(109)이 형성된 면과 봉지 기판(120)의 도전층(114)이 형성된 면을 대향 상태로 접착한 후, 봉지재(130)에 사용된 재료에 따른 최적의 경화 처리를 행하여 유기 EL층(108)을 봉지한다(도 3(D) 참조).
또한, 상기 봉지 처리는 감압 상태 또는 질소 등의 불활성 가스 분위기 중에서 행하는 것이 바람직하다. 이로써, 베이스 기판(110), 봉지 기판(120) 및 봉지재(130)로 둘러싸인 공간은 감압 상태 또는 불활성 가스로 채워진 상태가 되기 때문에, 유기 EL층(108)의 열화를 억제 할 수 있다.
상술한 공정을 거쳐, 개시하는 별명의 일 형태에 따른 톱 이미션 구조의 발광 장치(150)를 형성할 수 있다.
<본 실시 형태에 있어서의 발광 장치의 효과>
상술한 공정을 거쳐 형성된 톱 이미션 구조의 발광 장치(150)는, 도 3(D)의 Y 부분(점선으로 둥글게 나타내는 부분)에 있어서, 제 2 전극층(109)과 도전층(114)이 접촉된다. 따라서, 외부 전원(도시하지 않는다)을 제 1 전극층(104) 및 제 2 전극층(109)에 접속하여 전류를 흘린 경우, Y 부분을 통하여 도전층(114)으로도 전류가 흐르고, 도전층(114)은 보조 배선으로서 기능한다. 따라서, 발광 장치(150)의 소비 전력을 저감할 수 있다.
또한, Y부분은 도 4(A) 내지 도 4(C)에 도시한 바와 같이 제 1 기판(102) 위에 형성되는 구조체(106)의 레이아웃을 변경함으로써, 형상을 자유롭게 변경할 수 있다. 따라서, 예를 들어 도 4(B)에 도시한 바와 같이 구조체(106)를 배치함으로써, 제 2 전극층(109)과 도전층(114)은 격자 형태로 접촉되어 기판 면내에서의 저항값의 편차를 저감할 수 있다. 따라서, 발광 장치(150)의 불균일한 발광을 억제할 수 있다.
또한, 유기 EL층(108)이 발광할 때에 발생한 열은, 제 1 전극층(104) 및 구조체(106)를 통하여 제 1 기판(102)에 전도되기 때문에, 제 1 기판(102)으로서 열 전도율이 높은 기판을 사용함으로써 발광할 때에 발생한 열을 효율 좋게 외부로 방출할 수 있다. 따라서, 열로 인한 유기 EL층(108)의 열화가 억제되고, 발광 장치(150)를 장수명화할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시 형태에서는, 실시형태 1에서 제작된 발광 장치의 구조에 있어서 구조체(106)를 다른 장소에 형성하는 구성에 대하여 도 5(A) 내지 도 6(C)를 사용하여 설명한다. 또한, 이하에서 설명하는 발명의 구성에 있어서, 실시형태 1과 동일한 부분 또는 같은 기능을 갖는 부분에는 동일한 부호를 상이한 도면간에서 공통하여 사용하고, 그 반복 설명은 생략한다.
<본 실시형태에 있어서의 발광 장치의 구성>
도 5(A) 및 도 5(B)는 본 실시형태의 방법을 사용하여 제작된 발광 장치의 구성의 일례를 도시한 도면이며, 도 5(A)는 발광 장치(550)의 상면 개략도이며, 도 5(B)는 도 5(A)의 일점 쇄선부 A-A', 일점 쇄선부 B-B', 일점 쇄선부 C-C'의 단면 개략도이다. 또한, 명료화를 위하여, 도 5(A)에는 제 2 기판(112) 및 도전층(114)은 명시하지 않는다.
도 5(A) 및 도 5(B)에 도시한 발광 장치(550)는, 제 1 기판(102)과, 제 1 기판(102) 위에 형성된 구조체(106)와, 제 1 기판(102) 위 및 구조체(106) 위에 형성된 제 1 전극층(104)과, 제 1 전극층(104) 위에 형성된 유기 EL층(108)과, 유기 EL층(108) 위에 형성된 제 2 전극층(109)을 갖는 베이스 기판(110) 및, 제 2 기판(112)과, 제 2 기판(112) 위에 형성된 도전층(114)을 갖는 봉지 기판(120)을 구비하고, 베이스 기판(110)과 봉지 기판(120)은 봉지재(130)로 접착된다.
<본 실시형태에 있어서의 발광 장치의 제작 방법>
발광 장치(550)의 제작 방법에 대하여 도 6(A) 내지 도 6(C)를 사용하여 이하에서 설명한다.
우선, 제 1 기판(102) 위에 구조체(106)를 형성한다(도 6(A) 참조).
제 1 기판(102) 및 구조체(106)의 재질, 형성 방법 및 특징에 대하여는 실시형태 1과 같기 때문에, 여기서는 설명을 생략한다.
다음에, 제 1 기판(102) 위 및 구조체(106) 위에 제 1 전극층(104)을 형성한다(도 6(B) 참조).
제 1 전극층(104)의 재질, 형성 방법 및 특징에 대하여는 실시형태 1과 같기 때문에, 여기서는 설명을 생략한다.
이후의 공정은, 실시형태 1에 기재된 내용과 같이, 제 1 기판(102) 위 및 제 1 전극층(104) 위에 절연물(107)을 형성하고, 제 1 전극층(104) 위 및 절연물(107) 위에 유기 EL층(108)을 형성하고, 제 1 기판(102), 절연물(107) 및 유기 EL층(108) 위에 제 2 전극층(109)을 형성하여 베이스 기판(110)을 형성하고, 제 2 기판(112) 위에 도전층(114)을 형성하여 봉지 기판(120) 형성하고, 베이스 기판(110)과 봉지 기판(120)을 봉지재(130)로 봉지함으로써, 개시하는 발명의 일 형태에 따른 톱 이미션 구조의 발광 장치(550)을 형성할 수 있다(도 6(C) 참조).
또한, 각 구성 요소의 자세한 설명은 실시형태 1과 같기 때문에 여기서는 설명을 생략한다.
<본 실시형태에 있어서의 발광 장치의 효과>
상술한 공정을 거쳐 형성된 톱 이미션 구조의 발광 장치(550)는, 실시형태 1에서 설명한 발광 장치(150)와 같이, 소비 전력의 저감, 불균일한 발광의 억제, 열로 인한 유기 EL층(108)의 열화 억제 등의 효과가 있다. 또한, 구조체(106)가 제 1 전극층(104) 아래에 형성된 구조이기 때문에, 발광 장치(150)와 비교하여 유기 EL층(108)의 발광 면적이 넓게 되는 이점을 갖는다. 따라서, 발광 장치(550)는 발광 장치(150)와 비교하여 소비 전력을 더 저감할 수 있다. 더하여, 가령 구조체(106)에 유기 EL층(108)을 열화시키는 불순물(예를 들어 수분 등)이 포함되어도, 구조체(106)는 제 1 전극층(104)에 덮이고 그 위에 유기 EL층(108)이 형성되기 때문에, 불순물이 유기 EL층(108)에 침입하는 것을 제 1 전극층(104)에 의하여 방지할 수 있다. 따라서, 긴 시간 동안 휘도 열화가 적고 신뢰성이 높은 발광 장치로 할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는, 실시형태 1에서 제작한 발광 장치의 구조에 있어서, 구조체(106)의 형상이 상이한 구성에 대하여 도 7(A) 내지 도 9(B)를 사용하여 설명한다. 또한, 이하에서 설명하는 발명의 구성에 있어서 실시형태 1과 동일한 부분 또는 같은 기능을 갖는 부분에는 동일한 부호를 상이한 도면간에서 공통하여 사용하고, 그 반복 설명은 생략한다.
<본 실시형태에 있어서의 발광 장치의 구성>
도 7(A) 및 도 7(B)는 본 실시형태의 방법을 사용하여 제작된 발광 장치의 구성의 일례를 도시한 도면이고, 도 7(A)는 발광 장치(750)의 상면 개략도이며, 도 7(B)는 도 7(A)의 일점 쇄선부 A-A', 일점 쇄선부 B-B', 일점 쇄선부 C-C'의 단면 개략도이다. 또한, 명료화를 위하여, 도 7(A)에는 EL층(108) 및 제 2 전극층(109)은 명시하지 않는다.
도 7(A) 및 도 7(B)에 도시한 발광 장치(750)는, 제 1 기판(102)과, 제 1 전극층(104)과, 절연물(107)과, 구조체(106)와, 유기 EL층(108)과, 제 2 전극층(109)을 갖는 베이스 기판(110) 및, 제 2 기판(112)과 도전층(114)을 갖는 봉지 기판(120)을 구비한다.
구조체(106)는 절연성을 갖는 재료로 구성되고 절연물(107) 위의 일부분에 형성된다. 본 실시형태에 있어서의 구조체(106)는 그 상부가 내미는 형상을 갖고 있다. 바꿔 말하면, 구조체(106)는 상면인 유기 EL층(108)과의 접촉면보다, 저면인 절연물(107)과의 접촉면이 면적이 좁게 되어 있고, 상면 측으로부터 봤을 때에 저면이 상면으로 숨기는 형태로 형성된다.
이와 같은 형상의 구조체(106)를 형성함으로써, 나중에 설명하는 방법으로 유기 EL층(108)을 형성한 경우, 유기 EL층(108)은 구조체(106)에 의하여 막이 분단된 상태가 된다.
도 7(B)에 도시한 B-B'부에 있어서의 유기 EL층(108)은 구조체(106)에 의하여 전기적으로 분단된다. 또한, 제 2 전극층(109)은, 구조체(106)의 측벽부에 얇게 형성되기 때문에, 전기적으로 접속된다.
<본 실시형태에 있어서의 발광 장치의 제작 방법>
발광 장치(750)의 제작 방법에 대하여 도 8(A) 내지 도 9(B)를 사용하여 설명한다.
우선, 제 1 기판(102) 위에 제 1 전극층(104)을 형성한 후에, 제 1 기판(102) 및 제 1 전극층(104) 위의 일부분에 절연물(107)을 형성한다(도 8(A) 참조).
제 1 기판(102), 제 1 전극층(104) 및 절연물(107)의 재질, 형성 방법 및 특징 등에 대하여는 실시형태 1과 같기 때문에 여기서는 설명을 생략한다.
다음에, 제 1 기판(102), 제 1 전극층(104) 및 절연물(107) 위에 절연 재료(140)를 형성한 후에, 절연 재료(140) 위의 일부분에 레지스트 마스크(142)를 형성한다(도 8(B) 참조).
절연 재료(140)로서는, 예를 들어 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 에폭시 수지 등의 유기 수지를 사용할 수 있다. 또한, 도포된 후에 열 처리를 행함으로써 무기막을 형성하는 소위 도포 실리콘 산화막(Spin On Glass, 이하에서는 「SOG」라고도 함)이나, 열 처리를 행함으로써 실록산 결합을 형성하는 실록산 폴리머 등의 재료를 사용하여도 좋다.
절연 재료(140)의 형성 방법으로서는 스핀 코팅법, 인쇄법 또는 잉크젯법 등에 의하여 제 1 기판(102), 제 1 전극층(104) 및 절연물(107) 위에 상기 재료를 형성한 후에, 가열 등의 경화 처리를 재료에 따라 적절히 행하면 좋다. 또한, 제 1 기판(102)으로서 각종 플라스틱 기판을 사용한 경우는, 제 1 기판(102)이 변형되지 않는 조건 범위에서 경화 처리를 행할 필요가 있다.
레지스트 마스크(142)에 사용하는 재료에 특별히 한정은 없고, 후속 공정에서 행하는 에칭 처리에 사용하는 용제의 종류에 따라, 시판의 레지스트제 등을 적절히 사용하면 좋다.
레지스트 마스크(142)의 형성 방법으로서, 포토 마스크를 사용하는 포토리소그래피법이나 액적 토출법 등을 사용할 수 있다. 액적 토출법을 사용하는 경우, 포토 마스크를 형성하지 않고 레지스트 마스크를 직접 형성할 수 있기 때문에, 공정 횟수를 삭감할 수 있다. 또한, 액적 토출법이란, 유동체인 구성물 형성 재료를 포함하는 조성물을, 액적으로서 토출(분출)하고, 원하는 패턴 형상으로 형성하는 방법을 말한다. 구성물의 피형성 영역에, 구성물 형성 재료를 포함하는 액적을 토출하여, 소성, 건조 등을 행함으로써 고정화하여 원하는 패턴의 구성물을 형성한다.
다음에, 절연 재료(140)에 대하여 에칭 처리하여 구조체(106)를 형성한 후에, 레지스트 마스크(142)를 제거한다(도 8(C) 참조).
도 8(C)에 도시한 바와 같이 절연 재료(140)를 역 테이퍼형으로 에칭하기 위하여는, 예를 들어 네거티브형의 감광성을 갖는 유기 수지를 절연 재료(140)로서 사용하여, 박 두께 방향으로 제 1 기판(102)에 가까울수록 광 강도가 약하게 되도록 노광한 후에 현상을 행함으로써 상기 형상으로 할 수 있다.
그 외 방법으로서는, 예를 들어 도 10(A) 내지 도 10(C)에 도시한 바와 같이, 제 1 기판(102), 제 1 전극층(104) 및 절연물(107) 위에 희생층(144)을 형성한 후에 일부분을 제거하고, 구조체(106)를 형성하기 위한 개구부(146)을 형성하고(도 10(A) 참조), 개구부(146)에 구조체(106)를 형성하고(도 10(B) 참조), 희생층(144)을 제거함으로써 구조체(160)를 노출시키면 좋다(도 10(C) 참조). 희생층(144)으로서는, 예를 들어 알루미늄을 사용하고, 구조체(106)를 형성한 후에 초산, 질산 및 인산의 혼합액에 의하여 알루미늄을 용해하면 좋다. 구조체(106)의 형성 재료로서 상술한 혼합액에 대한 에칭 내성이 높은 재료(예를 들어 폴리이미드 등)를 사용함으로써, 도 10(C)에 도시한 바와 같은 역 테이퍼 형상의 구조체(106)를 형성할 수 있다.
다음에, 제 1 전극층(104), 구조체(106) 및 절연물(107) 위에 유기 EL층(108)을 형성한다(도 8(D) 참조). 유기 EL층(108)의 재료나 형성 방법에 대하여는 실시형태 1과 같기 때문에, 여기서는 설명을 생략한다.
유기 EL층(108)은, 실시형태 1에서 기재한 바와 같이, 진공 증착법을 사용하여 형성하면 좋다. 진공 증착법은 측면에 부착하기 어렵고(측면에 돌아서 들어가기 어렵다), 유기 EL층(108)은 구조체(106) 상면 및 제 1 전극층(104) 표면에는 형성되기 쉽지만, 구조체(106) 측면에는 형성되기 어렵기 때문에, 도 8(D)에 도시한 바와 같이 형성할 때에 구조체(106)의 단부에서 유기 EL층(108)에 막 끊음이 생긴다. 특히, 본 실시형태와 같이 구조체(106) 측면을 역 테이퍼형으로 함으로써, 막 끊음이 생기기 더 쉽게 된다.
다음에, 제 1 기판(102), 절연물(107) 및 유기 EL층(108) 위에 제 2 전극층(109)을 형성한다(도 9(A) 참조). 제 2 전극층(109)의 재료나 형성 방법에 대하여는 실시형태 1과 같기 때문에, 여기서는 설명을 생략한다.
제 2 전극층(109)의 형성 방법으로서 사용되는 스퍼터링법이나 이온 플레이팅법 등의 물리적 증착법은 테이퍼 부분에도 성막하기 쉽기(즉, 측면에 돌아서 들어가기 쉽다) 때문에, 도 9(A)에 도시한 바와 같이 구조체(106) 측면에도 제 2 전극층(109)이 형성된다. 이로써, 제 2 전극층(109)이 형성하는 면 전체가 전기적으로 접속된다.
상술한 공정을 거쳐, 제 1 기판(102) 위에 제 1 전극층(104), 구조체(106), 절연물(107), 유기 EL층(108), 제 2 전극층(109)을 갖는 베이스 기판(110)이 형성된다.
이후 공정은 실시형태 1에 기재된 내용과 같이, 제 2 기판(112) 위에 도전층(114)을 형성하여 봉지 기판(120)을 형성하고, 베이스 기판(110)과 봉지 기판(120)을 봉지재(130)로 봉지함으로써, 개시하는 본 발명의 일 형태에 따른 톱 이미션 구조의 발광 장치(750)을 형성할 수 있다(도 9(B) 참조).
<본 실시형태에 있어서의 발광 장치의 효과>
상술한 공정을 거처 형성된 톱 이미션 구조의 발광 장치(750)는 제 2 전극층(109)과 도전층(114)의 접촉부에 형성된 유기 EL층(108)이, 제 1 전극층(104)과 제 2 전극층(109) 사이에 끼워진 유기 EL층(108)(즉, 발광 부분)과 분리되어 있기 때문에, 예를 들어 도 11(A)에 도시한 바와 같이 베이스 기판(110)과 봉지 기판(120)을 봉지할 때에 발광 부분에 미세한 파티클(particle) 등의 이물이 부착되어, 상기 과소(過所)를 기점으로 비발광 영역의 확대(소위 슈링크(shrink) 현상)이 생긴 경우에 있어서도 비발광 영역의 확대는 구조체(106) 부분에서 정지한다. 또한, 도 11(B)에 도시한 바와 같이 제 2 전극층(109)과 도전층(114)의 접촉부에 파티클 등의 이물이 부착된 경우는, 봉지 기판(120)이 이물을 밀어서 제 2 전극층(109)이나 유기 EL층(108)에 대미지를 주지만, 이 부분의 유기 EL층(108)은 발광 부분과 분리되어 있기 때문에, 이물을 기점으로 한 비발광 영역의 확대를 억제할 수 있다. 따라서, 발광 장치(750)은 발광 장치(150)와 비교하여 장수명화할 수 있고 신뢰성을 높일 수 있다.
(실시형태 4)
본 명세서에 개시되는 발광 장치는 조명 기기나 전자 기기에 적용할 수 있다. 일례로서, 본 명세서에 개시되는 발광 장치를 천정이나 벽에 장착하여 사용함으로써, 도 12에 도시한 바와 같이 조명 기기(1200) 및 조명 기기(1202)로서 사용할 수 있다. 또한, 본 명세서에 개시되는 발광 장치를 벽 등에 복수 장착하고, 표시 및 비표시를 선택함으로써 디지털 사이니지(signage) 등의 표시 장치(1204)로서 사용할 수 있다.
또한, 표시 장치(1204)로서 사용하는 경우, 적색, 청색, 녹색 각각의 발광을 나타내는 발광 장치가 인접하여 정렬된 것을 1 유닛으로서, 복수의 상기 유닛이 인접하여 정렬됨으로써 풀 칼라 표시 장치로서 사용할 수도 있다.
상술한 조명 기기(1200) 및 조명 기기(1202)나, 표시 장치(1204)로서 본 명세서에 개시되는 발광 장치를 사용함으로써, 저소비 전력화 및 장수명화할 수 있고, 또 불균일한 발광이 적고 깨끗한 조사 상태 및 표시 화상을 제공할 수 있다.
102: 제 1 기판 104: 제 1 전극층
106: 구조체 107: 절연물
108: 유기 EL층 109: 제 2 전극층
110: 베이스 기판 112: 제 2 기판
114: 도전층 120: 봉지 기판
130: 봉지재 150: 발광 장치
106: 구조체 107: 절연물
108: 유기 EL층 109: 제 2 전극층
110: 베이스 기판 112: 제 2 기판
114: 도전층 120: 봉지 기판
130: 봉지재 150: 발광 장치
Claims (22)
- 제 1 기판과;
상기 제 1 기판 위의 제 1 전극층과;
상기 제 1 전극층 위의 유기 재료를 포함한 발광층과;
상기 발광층 위의 제 2 전극층과;
상기 제 2 전극층의 일부분이 융기되도록 상기 제 1 전극층과 상기 발광층 사이에 제공된 구조체와;
상기 제 2 전극층 위의 도전층과;
상기 도전층 위의 제 2 기판을 포함하고,
상기 제 2 전극층의 상기 일부분이 상기 도전층의 일부분과 접촉되는, 발광 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 도전층이 상기 제 2 전극층보다 낮은 저항률을 갖는, 발광 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 도전층은 금속선을 포함하고,
상기 금속선은 금, 은, 구리, 주석, 알루미늄, 니켈, 코발트, 및 이들의 금속의 합금으로 이루어진 그룹에서 선택된 물질을 적어도 포함하고,
상기 도전층은 60% 이상의 가시광 투과율을 갖고,
상기 금속선의 직경은 100nm 이하인, 발광 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 도전층은 카본 나노 튜브를 포함하고,
상기 도전층은 60% 이상의 가시광 투과율을 갖는, 발광 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 도전층은 금속 입자를 포함하고,
상기 도전층은 60% 이상의 가시광 투과율을 갖는, 발광 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 도전층은 금, 백금, 은, 구리, 알루미늄, 티타늄, 니켈, 코발트, 크롬, 텅스텐, 몰리브덴, 및 이들의 합금으로 이루어진 그룹에서 선택된 재료를 적어도 포함한 단층막 또는 적층막이고,
상기 도전층은 60% 이상의 가시광 투과율을 갖는, 발광 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 도전층의 저항률은 3×10-4Ω?m 이하인, 발광 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 전극층과 상기 도전층의 접촉 부분을 선 형상으로 형성되는, 발광 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 기판은 10W?m-1?K-1 이상의 열전도율을 갖는, 발광 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 기판의 상기 구조체가 형성된 면과 상이한 면에 요철이 형성되는, 발광 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 구조체는 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 및 에폭시 수지로 이루어진 그룹에서 선택된 수지를 포함하는, 발광 장치.
- 제 1 기판과;
상기 제 1 기판 위의 제 1 전극층과;
상기 제 1 전극층 위의 유기 재료를 포함한 발광층과;
상기 발광층 위의 제 2 전극층과;
상기 제 1 전극층의 일부분, 상기 발광층의 일부분, 및 상기 제 2 전극의 일부분이 융기되도록, 상기 제 1 기판과 상기 제 1 전극층 사이에 제공되는 구조체와;
상기 제 2 전극층 위의 도전층과;
상기 도전층 위의 제 2 기판을 포함하고,
상기 제 2 전극층의 상기 일부분이 상기 도전층의 일부분과 접촉되는, 발광 장치.
- 제 12 항에 있어서,
상기 도전층이 상기 제 2 전극층보다 낮은 저항률을 갖는, 발광 장치.
- 제 12 항에 있어서,
상기 도전층은 금속선을 포함하고,
상기 금속선은 금, 은, 구리, 주석, 알루미늄, 니켈, 코발트, 및 이들의 금속의 합금으로 이루어진 그룹에서 선택된 재료를 적어도 포함하고,
상기 도전층은 60% 이상의 가시광 투과율을 갖고,
상기 금속선의 직경은 100nm 이하인, 발광 장치.
- 제 12 항에 있어서,
상기 도전층은 카본 나노 튜브를 포함하고,
상기 도전층은 60% 이상의 가시광 투과율을 갖는, 발광 장치.
- 제 12 항에 있어서,
상기 도전층은 금속 입자를 포함하고,
상기 도전층은 60% 이상의 가시광 투과율을 갖는, 발광 장치.
- 제 12 항에 있어서,
상기 도전층은 금, 백금, 은, 구리, 알루미늄, 티타늄, 니켈, 코발트, 크롬, 텅스텐, 몰리브덴, 및 이들의 합금으로 이루어진 그룹에서 선택된 재료를 적어도 포함한 단층막 또는 적층막이고,
상기 도전층은 60% 이상의 가시광 투과율을 갖는, 발광 장치.
- 제 12 항에 있어서,
상기 도전층의 저항률은 3×10-4Ω?m 이하인, 발광 장치.
- 제 12 항에 있어서,
상기 제 2 전극층과 상기 도전층의 접촉 부분을 선 형상으로 형성되는, 발광 장치.
- 제 12 항에 있어서,
상기 제 1 기판은 10W?m-1?K-1 이상의 열전도율을 갖는, 발광 장치.
- 제 12 항에 있어서,
상기 구조체는 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 및 에폭시 수지로 이루어진 그룹에서 선택된 수지를 포함하는, 발광 장치.
- 제 1 기판과;
상기 제 1 기판 위의 제 1 전극층과;
상기 제 1 전극층 위의 유기 재료를 포함한 발광층과;
상기 발광층 위의 제 2 전극층과;
상기 제 2 전극층 위의 금속선과;
상기 금속선 위의 제 2 기판을 포함하고,
상기 금속선은 금, 은, 구리, 주석, 알루미늄, 니켈, 코발트, 및 이들의 금속의 합금으로 이루어진 그룹에서 선택된 재료를 적어도 포함하고,
상기 금속선의 직경은 100nm 이하이고,
상기 제 2 전극층은 상기 금속선에 전기적으로 접속되어 있는, 발광 장치.
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