KR20130018252A - 발광 장치 - Google Patents

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KR20130018252A
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쇼지 미마
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스미또모 가가꾸 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 목적 중 하나는, 방열 특성이 높은 발광 장치를 제공하는 데 있다. 본 발명의 발광 장치는 지지 기판과, 제1 전극, 유기 EL층 및 제2 전극이 이 순으로 상기 지지 기판 위에 적층되어 구성되는 유기 EL 소자와, 상기 지지 기판 위에 있어서 상기 제1 전극으로부터 연장되어 외부의 전력 공급원과 전기적으로 접속되기 위한 제1 취출 전극과, 상기 지지 기판 위에 있어서 상기 제1 전극 및 상기 제1 취출 전극과는 이격하여 배치되고 외부의 전력 공급원과 전기적으로 접속되기 위한 제2 취출 전극과, 상기 지지 기판 위에 있어서 상기 제2 전극으로부터 연장되어 상기 제2 취출 전극에 접속되는 접속 전극과, 그리고 지지 기판 위에 있어서 상기 제2 전극으로부터 연장되어 상기 제1 전극 및 상기 제1 취출 전극과는 전기적으로 절연되어 있는 제1 방열부를 갖는다.

Description

발광 장치{LIGHT-EMITTING DEVICE}
본 발명은 발광 장치에 관한 것이다.
발광 장치에는 그의 광원을 달리하는 다양한 장치가 있다. 여러 발광 장치 중 하나로서 현재, 광원에 유기 전계 발광 소자(이하, 유기 EL 소자라고 기재하는 경우가 있음)를 사용한 발광 장치가 실용화되고 있다.
유기 EL 소자는 사용 시에 발열하기 때문에, 유기 EL 소자 자체의 온도가 상승한다. 발광 장치 사용 시에 있어서의 유기 EL 소자의 고온화는 유기 EL 소자 자체의 열화를 촉진한다. 이에 대해 발광 장치에 있어서 발광원인 유기 EL 소자의 온도 상승을 억제하기 위한 방열 대책이 다양하게 검토되고 있다. 이러한 발광 장치에 있어서의 방열 대책으로서, 종래, 예를 들어 유기 EL 소자 위에 열확산성이 높은 방열 부재를 설치하고 있다. 종래의 기술에서는, 방열 부재의 열확산성을 높이기 위해, 열확산성이 높은 금속에 의해 방열 부재를 형성함과 동시에, 그의 표면적을 크게 하기 위하여 방열 부재의 표면에 요철을 형성하고 있다(예를 들어 특허문헌 1 참조).
일본 특허 공개 제2002-343559호 공보
종래의 기술과 같은 방열 부재를 설치한 것만으로는 방열 특성이 반드시 충분하지 않았다. 그로 인해, 발광 장치의 방열 특성의 향상이 한층 더 요구되고 있다. 따라서, 본 발명의 목적은 방열 특성이 높은 발광 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명은 이하의 발광 장치를 제공한다.
[1] 지지 기판과,
제1 전극, 1층 이상의 유기 전계 발광층 및 제2 전극이 이 순으로 상기 지지 기판 위에 적층되어 구성되는 유기 전계 발광 소자와,
상기 지지 기판 위에 있어서 상기 제1 전극으로부터 연장되어, 외부의 전력 공급원과 전기적으로 접속되기 위한 제1 취출 전극과,
상기 지지 기판 위에 있어서 상기 제1 전극 및 상기 제1 취출 전극으로부터 이격하여 배치되고, 외부의 전력 공급원과 전기적으로 접속되기 위한 제2 취출 전극과,
상기 지지 기판 위에 있어서 상기 제2 전극으로부터 연장되어, 상기 제2 취출 전극에 접속되는 접속 전극과, 그리고
지지 기판 위에 있어서, 상기 제2 전극으로부터 연장되어, 상기 제1 전극 및 상기 제1 취출 전극과 전기적으로 절연되어 있는 제1 방열부
를 갖는 발광 장치.
[2] 제2 취출 전극 위에 있어서 상기 접속 전극으로부터 연장되는 제2 방열부를 더 구비하는, 상기 [1]에 기재된 발광 장치.
[3] 상기 지지 기판의 두께 방향의 한쪽에서 보아, 상기 제1 방열부의 일부 또는 전부가 상기 제1 취출 전극과 겹치도록 배치되고,
상기 지지 기판의 두께 방향의 한쪽에서 보아, 상기 제1 방열부와 상기 제1 취출 전극이 겹치는 부위에 있어서, 상기 제1 방열부와 상기 제1 취출 전극 사이에 전기 절연막이 설치되어 있는, 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 발광 장치.
[4] 열전도율과 막 두께의 곱이, 제1 전극보다도 제2 전극이 더 큰, 상기 [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 기재된 발광 장치.
[5] 상기 제1 취출 전극에 접하여 설치되어 있는 보조 방열부를 더 구비하고, 상기 보조 방열부의 열전도율과 막 두께의 곱이 상기 제1 취출 전극보다도 큰, 상기 [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 기재된 발광 장치.
[6] 제2 전극의 열전도율이 30W/(m·K) 이상인, 상기 [1] 내지 [5] 중 어느 하나에 기재된 발광 장치.
[7] 상기 제2 전극의 막 두께가 100nm 이상인, 상기 [1] 내지 [6] 중 어느 하나에 기재된 발광 장치.
본 발명에 따르면, 방열 특성이 높은 발광 장치를 제공할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 제1 실시 형태의 발광 장치(1)를 모식적으로 도시하는 평면도이다.
도 1b는, 도 1a의 절단면선 II-II에서 본, 본 발명의 제1 실시 형태의 발광 장치(1)의 단면도이다.
도 1c는, 도 1a의 절단면선 III-III에서 본, 본 발명의 제1 실시 형태의 발광 장치(1)의 단면도이다.
도 2a는, 본 발명의 제2 실시 형태의 발광 장치(1)를 모식적으로 도시하는 평면도이다.
도 2b는, 도 2a의 절단면선 II-II에서 본, 본 발명의 제2 실시 형태의 발광 장치(1)의 단면도이다.
도 2c는, 도 2a의 절단면선 III-III에서 본, 본 발명의 제2 실시 형태의 발광 장치(1)의 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 제3 실시 형태의 발광 장치(1)를 모식적으로 도시하는 평면도이다.
도 3b는, 도 3a의 절단면선 II-II에서 본, 본 발명의 제3 실시 형태의 발광 장치(1)의 단면도이다.
도 3c는, 도 3a의 절단면선 III-III에서 본, 본 발명의 제3 실시 형태의 발광 장치(1)의 단면도이다.
도 4a는 본 발명의 제4 실시 형태의 발광 장치(1)를 모식적으로 도시하는 평면도이다.
도 4b는, 도 4a의 절단면선 II-II에서 본, 본 발명의 제4 실시 형태의 발광 장치(1)의 단면도이다.
도 4c는, 도 4a의 절단면선 III-III에서 본, 본 발명의 제4 실시 형태의 발광 장치(1)의 단면도이다.
도 5a는 본 발명의 제5 실시 형태의 발광 장치(1)를 모식적으로 도시하는 평면도이다.
도 5b는, 도 5a의 절단면선 II-II에서 본, 본 발명의 제5 실시 형태의 발광 장치(1)의 단면도이다.
도 5c는, 도 5a의 절단면선 III-III에서 본, 본 발명의 제5 실시 형태의 발광 장치(1)의 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 설명하지만, 이하의 기재에 있어서, 유기 전계 발광층, 유기 전계 발광 소자에 사용되고 있는 전계 발광이라고 하는 용어를 EL로 약기하는 경우가 있다.
본 발명의 발광 장치는 지지 기판과, 제1 전극, 1층 이상의 유기 EL층 및 제2 전극이 이 순으로 상기 지지 기판 위에 적층되어 구성되는 유기 EL 소자와, 상기 지지 기판 위에 있어서 상기 제1 전극으로부터 연장되어 외부의 전력 공급원과 전기적으로 접속되기 위한 제1 취출 전극과, 상기 지지 기판 위에 있어서 상기 제1 전극 및 상기 제1 취출 전극과는 이격하여 배치되고 외부의 전력 공급원과 전기적으로 접속되기 위한 제2 취출 전극과, 상기 지지 기판 위에 있어서 상기 제2 전극으로부터 연장되어 상기 제2 취출 전극에 접속되는 접속 전극과, 그리고 지지 기판 위에 있어서 상기 제2 전극으로부터 연장되어 상기 제1 전극 및 상기 제1 취출 전극과는 전기적으로 절연되어 있는 제1 방열부를 갖는다.
(제1 실시 형태)
<발광 장치의 구성>
우선 발광 장치의 구성에 대하여 설명한다. 도 1a, 도 1b 및 도 1c는 본 발명의 제1 실시 형태의 발광 장치(1)를 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 1a는 발광 장치(1)의 평면도이며, 도 1b는 도 1a의 절단면선 II-II에서 본 발광 장치(1)의 단면도이며, 도 1c는 도 1a의 절단면선 III-III에서 본 발광 장치(1)의 단면도이다. 발광 장치는 1개의 유기 EL 소자만을 구비하고 있을 수도 있고, 또한 복수의 유기 EL 소자를 구비하고 있을 수도 있다. 본 실시 형태에서는 일례로서 1개의 유기 EL 소자를 구비하는 발광 장치의 구성에 대하여 설명한다.
발광 장치(1)는 지지 기판(2)과, 이 지지 기판(2) 위에 설치되는 유기 EL 소자(3)를 구비한다. 유기 EL 소자(3)는 제1 전극(4), 유기 EL층(5) 및 제2 전극(6)이 이 순으로 지지 기판(2) 위에 적층되어 구성된다. 본 명세서에서는, 지지 기판(2)의 두께 방향 Z의 한쪽에서 보아(이하 「평면에서 보아」라고 하는 경우가 있음) 유기 EL 소자(3)를 구성하는 모든 층이 겹치는 부위를 유기 EL 소자(3)라고 한다. 즉 본 명세서에서는 제1 전극(4), 유기 EL층(5) 및 제2 전극(6)의 모든 층이 적층된 부위이며, 지지 기판(2)의 두께 방향 Z의 한쪽에서 보아 발광이 발생하는 부위를 유기 EL 소자(3)라고 한다. 후술하는 바와 같이, 본 발명의 발광 장치에는 제1 전극(4) 및 제2 전극(6)으로부터 연장되는 부재가 설치되지만, 본 명세서에서는 유기 EL 소자(3)의 전극으로서 기능하는 부위만을 제1 전극(4) 및 제2 전극(6)이라고 기재한다. 그리고 본 명세서에서는, 제1 전극(4) 및 제2 전극(6)으로부터 연장되는 부재로서, 유기 EL 소자의 일부를 구성하지 않는 부재의 명칭을 제1 전극(4) 및 제2 전극과는 구별하여 표기한다.
제1 전극(4) 및 제2 전극(6) 중 한쪽의 전극은 광투과성을 나타내는 전극으로 구성된다. 본 발명은, 제1 전극(4)이 광투과성을 나타내는 전극으로 구성된 유기 EL 소자를 사용하는 경우에도, 제2 전극(6)이 광투과성을 나타내는 전극으로 구성된 유기 EL 소자를 사용하는 경우에도 적용할 수 있다. 본 실시 형태에서는 일례로서 제1 전극(4)이 광투과성을 나타내는 전극으로 구성된 유기 EL 소자에 대하여 설명한다. 즉 광이 제1 전극(4) 및 지지 기판(2)을 통하여 발광 장치로부터 외계로 출사하는 구성의, 소위 보텀 에미션형의 유기 EL 소자에 대하여 설명한다. 또한 보텀 에미션형의 유기 EL 소자를 지지 기판 상에 형성하는 경우에는, 지지 기판도 광투과성을 나타내는 부재로 구성할 필요가 있다.
유기 EL 소자(3)는 1층 이상의 유기 EL층(5)을 구비한다. 여기서 유기 EL층은 제1 전극(4)과 제2 전극(6)에 협지되는 모든 층을 의미한다. 유기 EL 소자(3)는 유기 EL층(5)으로서 적어도 1층 이상의 발광층을 구비한다. 또한 전극(4, 6) 사이에는 발광층에 한하지 않고, 필요에 따라 소정의 층이 설치된다. 예를 들어, 양극과 발광층 사이에는 유기 EL층으로서 정공 주입층, 정공 수송층 및 전자 블록층 등이 설치된다. 또한, 발광층과 음극 사이에는 유기 EL층으로서 정공 블록층, 전자 수송층 및 전자 주입층 등이 설치된다.
도 1b 및 도 1c에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 유기 EL층(5)은 제1 전극(4) 위뿐만 아니라 제1 전극(4)의 외연으로부터 연장되도록 설치되어 있다. 즉 유기 EL층(5)은 평면에서 보아 제1 전극(4)을 덮도록 하여 형성되어 있다. 이러한 형상의 유기 EL층(5)을 설치함으로써, 후술하는 바와 같이 제1 전극(4) 등의 도전성을 나타내는 부재가 다른 부재와 원하지 않게 도통하는 것을 방지할 수 있다.
발광 장치(1)는 제1 취출 전극(7)을 더 구비한다. 이 제1 취출 전극(7)은 외부의 전력 공급원과 전기적으로 접속되는 전극으로서 기능한다. 제1 취출 전극(7)은 지지 기판(2) 위에 있어서 제1 전극(4)으로부터 연장되어 설치된다. 즉 제1 취출 전극(7)은 제1 전극(4)과 일체적으로 형성되어 있다. 제1 취출 전극(7)은, 예를 들어 발광 장치(1)를 소정의 장치에 내장했을 때에, 커넥터나 본딩 와이어 등에 의해 외부의 전력 공급원과 전기적으로 접속된다. 그 결과, 전력 공급원으로부터의 전력은 제1 취출 전극(7)을 통하여 제1 전극(4)에 공급된다. 이하, 제1 전극(4)으로부터 제1 취출 전극(7)이 연장되는 방향을 제1 방향 X라고 하는 경우가 있다.
발광 장치(1)는 제2 취출 전극(8)을 더 구비한다. 이 제2 취출 전극(8)은 외부의 전력 공급원과 전기적으로 접속되는 전극으로서 기능한다. 제2 취출 전극(8)은 지지 기판(2) 위에 있어서 제1 전극(4) 및 제1 취출 전극(7)과는 이격하여 배치되고, 제1 전극(4) 및 제1 취출 전극(7)과는 전기적으로 절연되어 있다. 본 실시 형태에서는, 제2 취출 전극(8)은 제1 전극(4)에 대하여 제1 방향 X로 소정의 간격을 두고 배치되어 있다. 제2 취출 전극(8)은, 도 1a에 도시한 바와 같이 제1 방향 X로 연장되어 배치됨과 동시에, 제1 방향 X에 수직한 제2 방향 Y로도 연장되어 배치되어 있다. 또한 본 명세서에 있어서 제1 방향 X 및 제2 방향 Y는 서로 수직인 방향이며, 또한 각각이 지지 기판(2)의 두께 방향 Z에 수직인 방향을 의미한다.
발광 장치(1)는 제2 전극(6)과 제2 취출 전극(8)을 접속하는 접속 전극(9)을 더 구비한다. 접속 전극(9)은 상기 제2 전극(6)으로부터 연장되어, 상기 제2 취출 전극(8)에 접속된다. 본 실시 형태에 있어서의 접속 전극(9)은 제2 전극(6)의 제1 방향 X의 단부로부터 제2 취출 전극(8) 위까지 제1 방향 X로 연장되어 형성되어 있다. 즉 접속 전극(9)은 제2 전극(6)과 일체적으로 형성되어 있다. 이렇게 접속 전극(9)이 제2 전극(6)으로부터 제2 취출 전극(8)으로까지 연장됨으로써, 이 접속 전극(9)을 통하여 제2 전극(6)과 제2 취출 전극(8)이 전기적으로 접속된다. 또한 전술한 바와 같이 유기 EL층(5)은 제1 전극(4)을 덮도록 형성되어 있다. 그로 인해, 도 1b에 도시한 바와 같이 접속 전극(9)과 제1 전극(4) 사이에는 유기 EL층(5)이 개재하고 있다. 이렇게 유기 EL층(5)이 접속 전극(9)과 제1 전극(4) 사이에 개재함으로써, 접속 전극(9)이 제1 전극(4)과 물리적, 전기적으로 접속되는 것을 방지할 수 있다.
제2 취출 전극(8)은 제1 취출 전극(7)과 마찬가지로 외부의 전력 공급원과 전기적으로 접속된다. 그 결과, 제2 취출 전극(8) 및 접속 전극(9)을 통하여 외부의 전력 공급원으로부터 소정의 전력이 제2 전극(6)에 공급된다.
발광 장치(1)는 지지 기판(2) 위에 있어서 제2 전극(6)으로부터 연장되는 제1 방열부(10)를 더 갖는다. 본 실시 형태에서는, 도 1a 및 도 1c에 도시한 바와 같이, 제1 방열부(10)는 제2 전극(6)의 제2 방향 Y의 한쪽의 단부로부터 제2 방향 Y의 한쪽으로 연장되는 부재(10a)와, 제2 전극(6)의 제2 방향 Y의 다른 쪽의 단부로부터 제2 방향 Y의 다른 쪽으로 연장되는 부재(10b)로 구성된다. 제1 방열부(10)의 부재(10a) 및 부재(10b)는 제2 전극(6)과 일체적으로 형성되어 있다. 그리고, 도 1c에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에서는 상기 부재(10a 및 10b)는 지지 기판(2)에 접하여 설치되어 있다. 전술한 바와 같이 유기 EL층(5)은 제1 전극(4)을 덮도록 형성되어 있다. 그로 인해, 도 1c에 도시한 바와 같이, 제1 방열부(10)와 제1 전극(4) 사이에는 유기 EL층(5)이 개재하고 있다. 이렇게 유기 EL층(5)을 개재시킴으로써, 제2 전극(6)과 일체적으로 형성되어 있는 제1 방열부(10)가 상기 제1 전극(4)과 물리적, 전기적으로 접속되는 것을 방지할 수 있다. 또한 본 실시 형태에서는, 도 1a에 도시한 바와 같이 평면에서 보아 제1 방열부(10)는 상기 제1 취출 전극(7)과 겹치지 않는 위치에 형성되어 있다. 그 때문에 제1 방열부(10)는 상기 제1 전극(4) 및 상기 제1 취출 전극(7)과 전기적으로 절연되어 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 발광 장치(1)는 제2 전극(6)으로부터 연장되는 제1 방열부(10)를 갖는다. 발광 장치(1)를 사용할 때에는 유기 EL 소자(3)가 발열하지만, 소자(3)에 발생한 열은 제2 전극(6)으로부터 외계로 확산됨과 동시에, 제1 방열부(10)로도 확산된다. 그리고 제1 방열부(10)로 확산된 열은 또한 제1 방열부(10)로부터 외계로 확산된다. 또한 제1 방열부(10)로 확산된 열의 일부는 지지 기판(2)으로 확산되고, 지지 기판(2)으로부터 외계로 확산된다. 이렇게 제2 전극(6)으로부터 연장되는 제1 방열부(10)를 설치함으로써, 유기 EL 소자(3)에 발생한 열을 효율적으로 외계로 확산시킬 수 있다. 그 결과, 본 실시 형태의 발광 장치(1)에서는, 유기 EL 소자(3)의 온도 상승을 억제할 수 있다.
또한 제1 방열부(10)를 설치하기 위한 공간을 확보하기 위해, 발광 장치가 대형화되는 경우도 있을 수 있다. 그러나, 예를 들어 발광 장치의 설계상, 불가피하게 형성되는 빈 공간에 제1 방열부(10)를 설치함으로써, 제1 방열부(10)를 설치하는 것에 기인하는 발광 장치의 대형화를 억제할 수 있다. 통상, 유기 EL 소자는 지지 기판 위의 전체면에 설치되는 것은 아니다. 그 때문에 배선 등의 설계를 고안함으로써 제1 방열부(10)를 설치하는 것이 가능한 공간을 확보할 수 있다. 예를 들어 이러한 공간에 제1 방열부(10)를 형성함으로써 장치의 대형화를 억제할 수 있다.
제1 방열부(10)는 열전도 특성이 우수한 부재로 구성하는 것이 바람직하다. 본 실시 형태에서는, 제1 방열부(10)의 열전도 특성은 일체적으로 형성되는 제2 전극(6)과 동일해진다. 따라서, 제2 전극(6)을 열전도 특성이 우수한 부재로 구성하는 것이 바람직하다. 또한, 유기 EL 소자(3)에 발생한 열은 제2 전극(6)으로부터 제1 방열부(10)로 유도하여 외계로 확산시키므로, 열전도율과 막 두께의 곱이, 제1 전극보다도 제2 전극이 더 큰 것이 바람직하다. 즉, 제1 전극의 부재의 열전도율과 막 두께의 곱을 P1, 제2 전극의 부재의 열전도율과 막 두께의 곱을 P2로 했을 때, 곱의 비(P2/P1)가 1을 초과하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 곱의 비(P2/P1)가 1.4 이상이며, 더욱 바람직하게는 5 이상이며, 보다 바람직하게는 10 이상이며, 또한 보다 바람직하게는 18 이상이다. 상술한 바와 같이, 보텀 에미션형의 유기 EL 소자에서는 제1 전극(4)이 광투과성을 나타내는 전극에 의해 구성된다. 일반적으로, 열전도율과 막 두께의 곱은, 광투과성을 나타내는 제1 전극을 구성하는 도전성 재료보다도 광투과성이 불필요한 제2 전극을 구성하는 도전성 재료가 더 높다. 따라서, 보텀 에미션형의 유기 EL 소자에서는, 열전도율과 막 두께의 곱은 통상 제1 전극보다도 제2 전극이 더 커진다. 그 때문에 보텀 에미션형의 유기 EL 소자에서는 특수한 설계를 하지 않고, 열전도 특성이 우수한 부재에 의해 제1 방열부(10)를 구성할 수 있다.
또한 제2 전극은, 그의 열전도율이 30W/(m·K) 이상인 것이 바람직하다. 따라서 이 제2 전극과 일체로 형성되는 제1 방열부의 열전도율은 30W/(m·K) 이상인 것이 바람직하다. 이렇게 제2 전극 및 제1 방열부를 열전도율이 높은 부재로 구성함으로써, 발광 장치의 방열 특성을 향상시킬 수 있다. 30W/(m·K) 이상의 제2 전극 및 제1 방열부는, 예를 들어 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 철(Fe), 규소(Si), 탄소(C)를 포함하는 박막으로 구성할 수 있다.
또한 제2 전극(6)의 막 두께는 100nm 이상인 것이 바람직하다. 따라서, 이 제2 전극(6)과 일체로 형성되는 제1 방열부(10)의 막 두께도 100nm 이상인 것이 바람직하다. 이렇게 제2 전극(6) 및 제1 방열부(10)의 막 두께를 두껍게 함으로써 제2 전극(6) 및 제1 방열부(10)의 열전도성을 높일 수 있고, 제2 전극(6)으로부터 제1 방열부(10)에 열을 효율적으로 전도할 수 있다. 또한 방열 특성의 관점에서는 제2 전극(6) 및 제1 방열부(10)의 막 두께에는 그 상한이 특별히 설정되는 것은 아니다. 그러나 제2 전극(6) 및 제1 방열부(10)를 형성할 때에 필요로 하는 시간 등을 고려하면, 제2 전극(6) 및 제1 방열부(10)의 막 두께의 상한은 200㎛ 정도이다.
<발광 장치의 제작>
다음으로 발광 장치(1)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 우선, 지지 기판(2)을 준비한다. 유기 EL 소자(3)로서 보텀 에미션형의 유기 EL 소자를 지지 기판(2) 위에 탑재하는 경우, 이 지지 기판(2)에는 광투과성을 나타내는 기판이 사용된다. 지지 기판(2)에는, 예를 들어 유리판, 플라스틱판, 고분자 필름 및 실리콘판, 및 이들을 적층한 것 등이 사용된다.
다음으로 제1 전극(4), 제1 취출 전극(7) 및 제2 취출 전극(8)을 지지 기판(2) 위에 형성한다. 이들은, 예를 들어 도전성 박막을 지지 기판(2) 위에 형성하고, 또한 포토리소그래피법에 의해 도전성 박막을 소정의 형상으로 패터닝함으로써 형성할 수 있다.
제1 전극(4), 제1 취출 전극(7) 및 제2 취출 전극(8)은 동일한 부재에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 동일한 공정으로 제1 전극(4), 제1 취출 전극(7) 및 제2 취출 전극(8)을 형성할 수 있기 때문에, 장치 제작에서 필요로 하는 공정을 간략화할 수 있기 때문이다. 제1 전극(4), 제1 취출 전극(7) 및 제2 취출 전극(8)은, 예를 들어 후술하는 양극 또는 음극을 구성하는 부재에 의해 형성할 수 있다.
또한 제1 취출 전극(7) 및 제2 취출 전극(8)은, 지지 기판(2)과의 밀착성이 양호한 부재로 구성하는 것이 바람직하다. 일반적으로, 유기 EL 소자(3)의 열화를 억제하기 위해, 발광 장치에는 밀봉이 실시된다. 밀봉은, 예를 들어 우선 소정의 밀봉 기판을 준비하고, 다음에 밀봉 기판 위의 주연부에 접착제를 배치하고, 또한 이 밀봉 기판을 지지 기판에 접합함으로써 행해진다. 이렇게 밀봉 기판과 지지 기판을 접합했다고 해도, 제1 취출 전극(7) 및 제2 취출 전극(8)과 지지 기판(2)의 밀착성이 나쁜 경우, 이 제1 취출 전극(7) 및 제2 취출 전극(8)에 의해 밀봉 영역 내의 기밀성이 저하될 우려가 있다. 이에 반하여, 지지 기판(2)과의 밀착성이 양호한 부재에 의해 제1 취출 전극(7) 및 제2 취출 전극(8)을 구성함으로써, 밀봉했을 때에 밀봉 영역 내의 기밀성을 높일 수 있다. 예를 들어 지지 기판이 유리 기판으로 구성되는 경우를 검토하면, 이 유리 기판과의 밀착성이 높은 재료로서, 예를 들어 인듐주석 산화물(Indium Tin Oxide: 약칭 ITO), 크롬(Cr) 또는 몰리브덴(Mo)을 들 수 있다. 따라서, 지지 기판을 유리 기판으로 구성하는 경우, 상기 밀착성이 높은 재료 중 어느 하나에 의해 제1 취출 전극(7) 및 제2 취출 전극(8)을 형성하는 것이 바람직하다.
다음으로 유기 EL층(5)을 형성한다. 전술한 바와 같이 유기 EL층(5)은 제1 전극(4)을 덮도록 형성한다. 또한 평면에서 보아 제1 전극(4)으로부터 연장되는 부분(제1 취출 전극(7))은, 소정의 부재(제2 전극(6), 접속 전극(9), 제2 취출 전극(8) 및 제1 방열부(10))와의 사이의 전기 절연을 확보할 수 있도록 형성되어 있으면 된다. 따라서, 유기 EL층(5)이 2층 이상 설치되는 경우, 모든 유기 EL층을 평면에서 보아 제1 전극(4)을 덮도록 형성할 수도 있지만, 복수의 유기 EL층 중에서 예를 들어 전기 절연성이 높은 유기 EL층만을 평면에서 보아 제1 전극(4)을 덮도록 형성하고, 다른 유기 EL층을 제1 전극(4) 위에만 형성할 수도 있다.
이어서, 제2 전극(6), 접속 전극(9), 제1 방열부(10)를 형성한다. 이들은, 예를 들어 소정의 부위에 개구가 형성된 마스크를 지지 기판(2) 위에 배치하고, 이 마스크를 개재하여 소정의 재료를 퇴적시킴으로써 형성할 수 있다. 제2 전극(6), 접속 전극(9), 제1 방열부(10)는, 예를 들어 후술하는 양극 또는 음극을 구성하는 재료에 의해 형성할 수 있다.
(제2 실시 형태)
상술한 실시 형태 1에서는, 도 1a에 도시한 바와 같이 평면에서 보아 제1 방열부(10)와 제1 취출 전극(7)을 겹치지 않도록 배치하고 있다. 그 때문에 제1 실시 형태에서는, 특별히 절연 부재를 배치하지 않고 제1 방열부(10)와 제1 취출 전극(7)의 전기적인 절연을 확보할 수 있다. 그러나, 방열 특성의 관점에서는, 평면에서 보아 제1 취출 전극(7)을 제1 방열부(10)에 겹치는 위치에까지 확장하는 것이 바람직하다. 도 2a, 도 2b 및 도 2c는 제1 방열부(10), 즉 부재(10a 및 10b)에 겹치는 위치에까지 제1 취출 전극(7)을 확장한 형태의 발광 장치(1)를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 2a는 본 발명의 제2 실시 형태의 발광 장치(1)의 평면도이며, 도 2b는 도 2a의 절단면선 II-II에서 본 발광 장치(1)의 단면도이며, 도 2c는 도 2a의 절단면선 III-III에서 본 발광 장치(1)의 단면도이다.
또한, 도 2a, 도 2b 및 도 2c에 도시된 제2 실시 형태에서는, 도 1a, 도 1b 및 도 1c에 도시된 제1 실시 형태의 발광 장치의 구성 요소에 대하여, 일부의 구성 요소(예를 들어, 제1 취출 전극(7))의 형상이 상이하다. 그러나, 그의 구성 요소는 형상이 상이할 뿐이며, 본 발명의 발광 장치에 있어서의 역할은 동일하므로, 도 2a, 도 2b 및 도 2c에 있어서도, 도 1a, 도 1b 및 도 1c에 도시된 부호와 동일한 부호를 붙이고 있다. 또한, 도 2a, 도 2b 및 도 2c에 도시하는 제2 실시 형태의 발광 장치(1)에 있어서, 도 1a, 도 1b 및 도 1c에 도시된 전술한 제1 실시 형태의 발광 장치(1)와 대응하는 부분에 대해서는, 제1 실시 형태의 발광 장치와 동일한 부호를 부여함과 동시에, 중복되는 설명을 생략하는 경우가 있다. 이러한 점에 관해서는, 후술하는 제3 실시 형태에 있어서도, 제4 실시 형태에 있어서도, 제5 실시 형태에 있어서도 마찬가지이다.
도 2a, 도 2b 및 도 2c에 도시된 제2 실시 형태의 발광 장치(1)는, 도 1a, 도 1b 및 도 1c에 도시된 제1 실시 형태의 발광 장치(1)에 대하여 제1 취출 전극(7)의 구조가 상이하다. 그리고, 제2 실시 형태의 발광 장치는, 제1 취출 전극(7)의 형상의 차이에 기인하여 필요해지는 전기 절연막(11)을 더 갖는다.
제2 실시 형태에 있어서의 제1 취출 전극(7)은, 제1 전극(4)의 주연부 중, 제2 취출 전극(8)측의 단부를 제외한 잔여의 주연부로부터 연장되도록 형성되어 있다. 즉 제1 취출 전극(7)은, 제1 전극(4)의 제2 방향 Y의 한쪽의 단부 및 다른 쪽의 단부로부터도 제2 방향 Y로 연장되도록 형성되어 있다. 제1 취출 전극(7) 중에서, 제1 전극(4)로부터 제2 방향 Y로 연장되는 부분은 평면에서 보아 제1 방열부(10)(부재(10a 및 10b))와 겹친다. 환언하면, 평면에서 보아 제1 방열부(10)의 적어도 일부가 제1 취출 전극(7)과 겹친다. 그리고, 제2 실시 형태에서는, 평면에서 보아 제1 방열부(10)과 제1 취출 전극(7)이 겹치는 부위에 있어서, 도 2c에 도시한 바와 같이, 상기 제1 방열부(10)와 제1 취출 전극(7) 사이에 전기 절연막(11)이 설치되어 있다. 이렇게 전기 절연막(11)을 설치함으로써, 제1 방열부(10)와 제1 취출 전극(7)의 전기적인 절연을 확보할 수 있다.
제2 실시 형태에서는, 제2 전극(6)을 형성하는 공정 전에 전기 절연막(11)을 형성한다. 전기 절연막(11)은 유기 EL층(5)을 형성한 후에 형성할 수도 있고, 또한 유기 EL층(5)을 형성하기 전에 형성할 수도 있다. 그러나, 전기 절연막(11)은 유기 EL층(5)을 형성하기 전에 형성하는 것이 바람직하다. 전기 절연막(11)을 형성할 때에 유기 EL층(5)에 손상을 끼치는 것을 방지할 수 있기 때문이다. 예를 들어, 광경화성 수지를 사용하여 포토리소그래피법에 의해 전기 절연막(11)을 패턴 형성할 수 있다. 또한, 예를 들어 산화규소(SiO2), 질화규소(SiN), 산화티타늄(TiO2), 질화티타늄(TiN)을 진공 증착법, 스퍼터링법, 플라즈마 CVD법, 이온 플레이팅법 등을 사용하여, 전기 절연막(11)을 패턴 형성할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 제2 실시 형태에서는, 제1 방열부(10)에 일부가 겹치는 영역에까지 제1 취출 전극(7)을 확장시킴으로써, 제1 취출 전극(7)의 표면적을 증가시킨다. 그 결과, 유기 EL 소자(3)에 발생한 열의 일부를, 제1 전극(4)으로부터 제2 방향 Y로 연장되는 넓은 표면을 갖는 제2 취출 전극(7)으로 확산시킬 수 있다. 제2 취출 전극(7)의 제2 방향 Y의 한 쪽 및 다른 쪽으로 확산된 열은 제1 취출 전극(7)의 표면으로부터 외계로 확산된다. 또한 제1 취출 전극(7)으로 확산된 열의 일부는 지지 기판으로 확산되어 외계로 확산된다. 이와 같이, 제2 실시 형태에서는, 제1 방열부(10)에 겹치는 영역에까지 제1 취출 전극(7)을 확장시킴으로써, 유기 EL 소자(3)의 온도 상승을 효율적으로 억제할 수 있다.
(제3 실시 형태)
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 본 발명의 제3 실시 형태의 발광 장치(1)를 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 3a는 발광 장치(1)의 평면도이며, 도 3b는 도 3a의 절단면선 II-II에서 본 발광 장치(1)의 단면도이며, 도 3c는 도 3a의 절단면선 III-III에서 본 발광 장치(1)의 단면도이다. 제3 실시 형태의 발광 장치(1)는, 전술한 제1 및 제2의 각 실시 형태의 발광 장치 외에, 제2 방열부(12)를 더 구비한다. 도 3a, 도 3b 및 도 3c에서는, 도 2a, 도 2b 및 도 2c에 도시된 제2 실시 형태의 발광 장치(1)에 대하여 제2 방열부(12)를 설치한 경우를 나타내고 있다. 그러나, 제3 실시 형태에는, 도 1a, 도 1b 및 도 1c에 도시된 전술한 제1 실시 형태의 발광 장치(1)에 대하여 제2 방열부(12)를 설치하는 경우도 포함된다.
또한, 도 3a, 도 3b 및 도 3c에 도시된 제3 실시 형태의 발광 장치(1)에 있어서, 도 2a, 도 2b 및 도 2c에 도시된 전술한 제2 실시 형태의 발광 장치(1)와 대응하는 부분에 대해서는, 전술한 제2 실시 형태의 발광 장치와 동일한 부호를 부여함과 동시에, 중복되는 설명을 생략하는 경우가 있다.
제3 실시 형태의 발광 장치(1)는, 도 3a 및 도 3b에 도시한 바와 같이, 제2 취출 전극(8) 위에 상기 접속 전극(9)으로부터 연장되는 제2 방열부(12)를 더 구비한다. 제3 실시 형태에 있어서의 제2 방열부(12)는 도 2a, 도 2b 및 도 2c에 도시된 전술한 제2 실시 형태의 접속 전극(9)의 주연으로부터 연장되어, 제2 취출 전극(8) 위에 형성되어 있다.
발광 장치(1)를 사용할 때에는 유기 EL 소자(3)가 발열하지만, 소자(3)에 발생한 열은 제2 전극(6)으로부터 제1 방열부(10)로 확산될 뿐만 아니라, 제2 방열부(12)로도 확산된다. 그리고 제2 방열부(12)로 확산된 열은 또한 제2 방열부(12)로부터 외계로 확산된다. 이와 같이, 제3 실시 형태의 발광 장치(1)에서는, 열을 외계로 확산시키는 제2 방열부(12)를 더 설치함으로써, 유기 EL 소자(3)의 온도 상승을 더 억제할 수 있다.
(제4 실시 형태)
상술한 제1, 제2 및 제3의 각 실시 형태의 발광 장치에서는, 접속 전극(9)과 제2 취출 전극(8)은 별체의 부재이다. 그리고, 접속 전극(9)은 제2 전극(6)으로부터 제2 취출 전극(8)으로까지 연장되어, 제2 취출 전극(8)과 전기적으로 접속하고 있다. 이에 대해, 제4 실시 형태의 발광 장치에서는, 접속 전극(9)과 제2 취출 전극(8)은 일체적으로 형성되어 있다. 도 4a, 도 4b 및 도 4c는 제4 실시 형태의 발광 장치(1)를 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 4a는 발광 장치(1)의 평면도이며, 도 4b는 도 4a의 절단면선 II-II에서 본 발광 장치(1)의 단면도이며, 도 4c는 도 4a의 절단면선 III-III에서 본 발광 장치(1)의 단면도이다. 도 4a, 도 4b 및 도 4c에 도시된 제4 실시 형태의 발광 장치(1)에서는, 제2 전극(6)의 단부로부터 접속 전극(9)이 연장됨과 동시에, 이 접속 전극(9)의 주연부로부터 제2 취출 전극(8)이 연장되어 있다. 따라서, 제2 전극(6), 접속 전극(9) 및 제2 취출 전극(8)이 일체적으로 형성되어 있다.
전술한 제1 내지 제3 실시 형태에서는, 유기 EL층(3)을 형성하기 전에 제2 취출 전극(8)을 형성한다고 했지만, 제4 실시 형태에서는, 제2 취출 전극(8)은 제2 전극(6) 및 접속 전극(9)을 형성하는 공정과 동일한 공정으로 형성한다.
전술한 바와 같이, 보텀 에미션형의 유기 EL 소자에서는 통상 제2 전극(6)이 방열 특성이 더 높기 때문에, 이러한 제2 전극(6)과 동일한 부재로 제2 취출 전극(8)을 형성함으로써, 발광 장치의 방열 특성을 더 높일 수 있다.
(제5 실시 형태)
본 발명의 제5 실시 형태의 발광 장치는 상기 제1 취출 전극에 접하여 설치되어 있는 보조 방열부를 더 구비한다. 도 5a, 도 5b 및 도 5c에 보조 방열부를 구비하는 발광 장치의 일례인 제5 실시 형태의 발광 장치(1)를 도시한다. 도 5a는 발광 장치(1)의 평면도이며, 도 5b는 도 5a의 절단면선 II-II에서 본 발광 장치(1)의 단면도이며, 도 5c는 도 5a의 절단면선 III-III에서 본 발광 장치(1)의 단면도이다. 이 보조 방열부(21)는, 예를 들어 전술한 제1 내지 제4의 각 실시 형태의 발광 장치의 구성 요소에 더하여 더 설치된다. 보조 방열부(21)는 열전도율과 막 두께의 곱이 상기 제1 취출 전극(7)보다도 크다. 보조 방열부(21)는 제1 취출 전극(7)의 2개의 주면 중 어느 한쪽에 접하여 설치되어 있을 수 있고, 또한 2개의 주면의 양쪽에 접하여 설치되어 있을 수도 있다. 도 5a, 도 5b 및 도 5c에서는, 보조 방열부(21)가 제1 취출 전극(7)의 2개의 주면 중 어느 한쪽에 접하여 설치되어 있는 경우를 도시하고 있다. 즉, 도 5a, 도 5b 및 도 5c에서는, 보조 방열부(21)는 제1 취출 전극(7)의 기판(2)측과 반대측의 표면에 접하여 형성되어 있다. 전술한 바와 같이, 보텀 에미션형의 유기 EL 소자에서는, 제1 전극과 마찬가지로, 제1 취출 전극도 광투과성을 나타내는 전극에 의해 구성되지만, 제1 취출 전극(7)에 접하여 형성되는 보조 방열부(21)는 광의 출사면으로 되는 영역에 위치하고 있지 않으므로, 광투과성을 나타내는 재료에 의해 구성할 필요는 없다. 광투과성을 나타내는 전극은 통상, 방열 특성이 반드시 양호한 것은 아니므로, 광투과성의 전극으로부터의 방열은 크지 않다. 그러나, 제5 실시 형태와 같이, 광투과성의 전극인 제1 전극(4)에 열적으로 접속하는 보조 방열부(21)를 광투과성이 불필요한 영역에 방열 특성이 우수한 재료에 의해 형성함으로써, 발광 장치의 방열 특성을 더 높일 수 있다. 또한 열전도율과 막 두께의 곱이 상기 제1 취출 전극(7)보다도 큰 보조 방열부(21)는, 제1 취출 전극(7)의 보조 전극으로서도 기능한다. 따라서, 이러한 보조 방열부(21)를 형성함으로써, 발광 장치의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
(유기 EL 소자의 구성)
상기 제1 내지 제5 실시 형태의 발광 장치의 광원으로서 사용되는 유기 EL 소자의 층 구조, 각 층의 구성 및 각 층의 형성 방법에 대해, 이하에 더 상세하게 설명한다.
전술한 바와 같이 유기 EL 소자는 양극 및 음극으로 이루어지는 한 쌍의 전극(제1 및 제2 전극)과, 상기 전극간에 설치되는 1개 또는 복수의 유기 EL층을 포함하여 구성된다. 1개 또는 복수의 유기 EL층으로서 적어도 1층의 발광층을 갖는다. 또한 유기 EL 소자는 무기물과 유기물을 포함하는 층 및 무기층 등을 포함하고 있을 수도 있다. 유기층을 구성하는 유기물로서는, 저분자 화합물일 수도 있고 고분자 화합물일 수도 있으며, 또한 저분자 화합물과 고분자 화합물의 혼합물일 수도 있다. 유기층은 고분자 화합물을 포함하는 것이 바람직하고, 폴리스티렌 환산의 수 평균 분자량이 103 내지 108인 고분자 화합물을 포함하는 것이 바람직하다.
음극과 발광층 사이에 설치되는 유기 EL층으로서는, 예를 들어 전자 주입층, 전자 수송층, 정공 블록층 등을 들 수 있다. 음극과 발광층 사이에 전자 주입층과 전자 수송층의 양쪽의 층이 설치되는 경우, 음극에 가까운 층을 전자 주입층으로 하고, 발광층에 가까운 층을 전자 수송층으로 한다. 양극과 발광층 사이에 설치되는 유기 EL층으로서는, 예를 들어 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 블록층 등을 들 수 있다. 정공 주입층과 정공 수송층의 양쪽의 층이 설치되는 경우, 양극에 가까운 층을 정공 주입층으로 하고, 발광층에 가까운 층을 정공 수송층으로 한다.
본 발명의 발광 장치의 광원으로서 사용하는 유기 EL 소자의 취할 수 있는 층 구성의 일례를 이하에 나타낸다.
a) 양극/발광층/음극
b) 양극/정공 주입층/발광층/음극
c) 양극/정공 주입층/발광층/전자 주입층/음극
d) 양극/정공 주입층/발광층/전자 수송층/음극
e) 양극/정공 주입층/발광층/전자 수송층/전자 주입층/음극
f) 양극/정공 수송층/발광층/음극
g) 양극/정공 수송층/발광층/전자 주입층/음극
h) 양극/정공 수송층/발광층/전자 수송층/음극
i) 양극/정공 수송층/발광층/전자 수송층/전자 주입층/음극
j) 양극/정공 주입층/정공 수송층/발광층/음극
k) 양극/정공 주입층/정공 수송층/발광층/전자 주입층/음극
l) 양극/정공 주입층/정공 수송층/발광층/전자 수송층/음극
m) 양극/정공 주입층/정공 수송층/발광층/전자 수송층/전자 주입층/음극
n) 양극/발광층/전자 주입층/음극
o) 양극/발광층/전자 수송층/음극
p) 양극/발광층/전자 수송층/전자 주입층/음극
(여기서, 기호 「/」는 기호 「/」을 사이에 두고 각 층이 인접하여 적층되어 있는 것을 나타냄. 이하 동일.)
본 발명의 발광 장치의 광원으로서 사용하는 유기 EL 소자는 2층 이상의 발광층을 가질 수도 있다. 상기 a) 내지 p)의 층 구성 중 어느 하나에 있어서, 양극과 음극에 협지된 적층체를 「구조 단위 A」라고 하면, 2층의 발광층을 갖는 유기 EL 소자의 구성으로서 하기 q)에 나타내는 층 구성을 들 수 있다. 또한 2개의 (구조 단위 A)의 층 구성은 서로 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다.
q) 양극/(구조 단위 A)/전하 발생층/(구조 단위 A)/음극
또한 「(구조 단위 A)/전하 발생층」을 「구조 단위 B」로 하면, 3층 이상의 발광층을 갖는 유기 EL 소자의 구성으로서, 하기 r)에 나타내는 층 구성을 들 수 있다.
r) 양극/(구조 단위 B)x/(구조 단위 A)/음극
또한 기호 「x」는 2 이상의 정수를 나타내고, (구조 단위 B)x는 구조 단위 B가 x단 적층된 적층체를 나타낸다. 또한 복수의 (구조 단위 B)의 층 구성은 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다.
여기서, 전하 발생층이란 전계를 인가함으로써 정공과 전자를 발생시키는 층이다. 전하 발생층으로서는, 예를 들어 산화바나듐, 인듐주석 산화물(Indium Tin Oxide: 약칭 ITO), 산화몰리브덴 등을 포함하는 박막을 들 수 있다.
유기 EL 소자는, 양극 및 음극으로 구성되는 한 쌍의 전극 중 양극을 음극보다도 지지 기판 가까이에 배치하고, 지지 기판에 설치할 수도 있고, 또한 음극을 양극보다도 지지 기판 가까이에 배치하고, 지지 기판에 설치할 수도 있다. 예를 들어 상기 a) 내지 r)에 있어서, 우측부터 순서대로 각 층을 지지 기판 위에 적층하여 유기 EL 소자를 구성할 수도 있고, 또한 좌측부터 순서대로 각 층을 지지 기판 위에 적층하여 유기 EL 소자를 구성할 수도 있다. 적층하는 층의 순서, 층수 및 각 층의 두께에 대해서는, 발광 효율이나 소자 수명을 감안하여 적절히 설정할 수 있다.
다음으로 유기 EL 소자를 구성하는 각 층의 재료 및 형성 방법에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
<양극>
발광층으로부터 발해지는 광이 양극을 통하여 소자 외부로 출사되는 구성의 유기 EL 소자의 경우, 양극에는 광투과성을 나타내는 전극이 사용된다. 광투과성을 나타내는 전극으로서는, 예를 들어 금속 산화물, 금속 황화물 및 금속 등의 박막을 사용할 수 있고, 전기 전도도 및 광투과율이 높은 것이 적절하게 사용된다. 구체적으로는 산화인듐, 산화아연, 산화주석, ITO, 인듐아연 산화물(Indium Zinc Oxide: 약칭 IZO), 금, 백금, 은 및 구리 등을 포함하는 박막이 사용되고, 이들 중에서도 ITO, IZO 또는 산화주석을 포함하는 박막이 적절하게 사용된다.
양극의 제작 방법으로서는, 예를 들어 진공 증착법, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 도금법 등을 들 수 있다. 또한 양극으로서, 예를 들어 폴리아닐린 또는 그의 유도체, 폴리티오펜 또는 그의 유도체 등의 유기의 투명 도전막을 사용할 수도 있다.
양극의 막 두께는 요구되는 특성이나 성막 공정의 간이성 등을 고려하여 적절히 설정되는데, 예를 들어 10nm 내지 10㎛이다.
<음극>
음극의 재료로서는, 일함수가 작고, 발광층으로의 전자 주입이 용이하고, 전기 전도도가 높은 재료가 바람직하다. 또한 양극측으로부터 광을 취출하는 구성의 유기 EL 소자에서는, 발광층으로부터 발해지는 광을 음극에서 양극측으로 반사하기 때문에, 음극의 재료로서는 가시광에 대한 반사율이 높은 재료가 바람직하다. 음극에는, 예를 들어 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 전이 금속 및 주기율표의 13족 금속 등을 사용할 수 있다. 음극의 재료로서는, 예를 들어 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘, 베릴륨, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 바륨, 알루미늄, 스칸듐, 바나듐, 아연, 이트륨, 인듐, 세륨, 사마륨, 유로퓸, 테르븀, 이테르븀 등의 금속; 상기 금속 중의 2종 이상의 합금; 상기 금속 중의 1종 이상과 금, 은, 백금, 구리, 망간, 티타늄, 코발트, 니켈, 텅스텐, 주석 중 1종 이상의 합금; 또는 흑연 또는 흑연 층간 화합물 등이 사용된다. 합금의 예로서는, 예를 들어 마그네슘-은 합금, 마그네슘-인듐 합금, 마그네슘-알루미늄 합금, 인듐-은 합금, 리튬-알루미늄 합금, 리튬-마그네슘 합금, 리튬-인듐 합금, 칼슘-알루미늄 합금 등을 들 수 있다. 또한 음극으로서는, 예를 들어 도전성 금속 산화물 및 도전성 유기물 등을 포함하는 투명 도전성 전극을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 도전성 금속 산화물로서, 예를 들어 산화인듐, 산화아연, 산화주석, ITO 및 IZO를 들 수 있다. 또한, 도전성 유기물로서, 예를 들어 폴리아닐린 또는 그의 유도체, 폴리티오펜 또는 그의 유도체 등을 들 수 있다. 또한 음극은 2층 이상을 적층한 적층체로 구성될 수도 있다. 또한 전자 주입층이 음극으로서 사용되는 경우도 있다.
음극의 막 두께는 요구되는 특성이나 성막 공정의 간이성 등을 고려하여 적절히 설정되는데, 예를 들어 10nm 내지 10㎛이다.
음극의 제작 방법으로서는, 예를 들어 진공 증착법, 스퍼터링법, 또한 금속 박막을 열 압착하는 라미네이팅법 등을 들 수 있다.
<정공 주입층>
정공 주입층을 구성하는 정공 주입 재료로서는, 예를 들어 산화바나듐, 산화몰리브덴, 산화루테늄 및 산화알루미늄 등의 산화물; 페닐아민계 화합물; 스타버스트형 아민계 화합물; 프탈로시아닌계 화합물; 비정질 카본; 폴리아닐린; 및 폴리티오펜 유도체 등을 들 수 있다.
정공 주입층의 막 두께는 요구되는 특성 및 성막 공정의 간이성 등을 고려하여 적절히 설정되는데, 예를 들어 1nm 내지 1㎛이며, 바람직하게는 2nm 내지 500nm이며, 더욱 바람직하게는 5nm 내지 200nm이다.
<정공 수송층>
정공 수송층을 구성하는 정공 수송 재료로서는, 예를 들어 폴리비닐카르바졸 또는 그의 유도체, 폴리실란 또는 그의 유도체, 측쇄 또는 주쇄에 방향족 아민을 갖는 폴리실록산 유도체, 피라졸린 유도체, 아릴아민 유도체, 스틸벤 유도체, 트리페닐 디아민 유도체, 폴리아닐린 또는 그의 유도체, 폴리티오펜 또는 그의 유도체, 폴리아릴아민 또는 그의 유도체, 폴리피롤 또는 그의 유도체, 폴리(p-페닐렌비닐렌) 또는 그의 유도체, 또는 폴리(2,5-티에닐렌비닐렌) 또는 그의 유도체 등을 들 수 있다.
정공 수송층의 막 두께는 요구되는 특성 및 성막 공정의 간이성 등을 고려하여 설정되는데, 예를 들어 1nm 내지 1㎛이며, 바람직하게는 2nm 내지 500nm이며, 더욱 바람직하게는 5nm 내지 200nm이다.
<발광층>
발광층은 통상 주로 형광 및／또는 인광을 발광하는 유기물 또는 상기 유기물과 이것을 보조하는 도펀트로 형성된다. 도펀트는, 예를 들어 발광 효율의 향상이나, 발광 파장을 변화시키기 위하여 첨가된다. 또한 발광층을 구성하는 유기물은 저분자 화합물일 수도 있고, 고분자 화합물일 수도 있으며, 도포법에 의해 발광층을 형성하는 경우에는, 발광층은 고분자 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 발광층을 구성하는 고분자 화합물의 폴리스티렌 환산의 수 평균 분자량은 예를 들어 103 내지 108 정도이다. 발광층을 구성하는 발광 재료로서는, 예를 들어 이하의 색소계 재료, 금속 착체계 재료, 고분자계 재료, 도펀트 재료를 들 수 있다.
(색소계 재료)
색소계 재료로서는, 예를 들어 시클로펜타민 유도체, 테트라페닐부타디엔 유도체 화합물, 트리페닐아민 유도체, 옥사디아졸 유도체, 피라졸로퀴놀린 유도체, 디스티릴벤젠 유도체, 디스티릴아릴렌 유도체, 피롤 유도체, 티오펜 환 화합물, 피리딘 환 화합물, 페리논 유도체, 페릴렌 유도체, 올리고티오펜 유도체, 옥사디아졸 이량체, 피라졸린 이량체, 퀴나크리돈 유도체, 쿠마린 유도체 등을 들 수 있다.
(금속 착체계 재료)
금속 착체계 재료로서는, 예를 들어 Tb, Eu, Dy 등의 희토류 금속 또는 Al, Zn, Be, Ir, Pt 등을 중심 금속으로 갖고, 옥사디아졸, 티아디아졸, 페닐피리딘, 페닐벤조이미다졸, 퀴놀린 구조 등을 배위자로 갖는 금속 착체를 들 수 있다. 상기 금속 착체로서는, 예를 들어 이리듐 착체, 백금 착체 등의 삼중항 여기 상태로부터의 발광을 갖는 금속 착체; 알루미늄퀴놀리놀 착체; 벤조퀴놀리놀베릴륨 착체; 벤조옥사졸릴아연 착체; 벤조티아졸아연 착체; 아조메틸아연 착체; 포르피린아연 착체; 페난트롤린유로퓸 착체 등을 들 수 있다.
(고분자계 재료)
고분자계 재료로서는, 예를 들어 폴리파라페닐렌비닐렌 유도체, 폴리티오펜 유도체, 폴리파라페닐렌 유도체, 폴리실란 유도체, 폴리아세틸렌 유도체, 폴리플루오렌 유도체, 폴리비닐카르바졸 유도체, 상기 색소계 재료나 금속 착체계 발광 재료를 고분자화한 것 등을 들 수 있다.
발광층의 두께는 통상 약 2nm 내지 200nm이다.
<전자 수송층>
전자 수송층을 구성하는 전자 수송 재료로서는 공지의 것을 사용할 수 있어, 예를 들어 옥사디아졸 유도체, 안트라퀴노디메탄 또는 그의 유도체, 벤조퀴논 또는 그의 유도체, 나프토퀴논 또는 그의 유도체, 안트라퀴논 또는 그의 유도체, 테트라시아노안트라퀴노디메탄 또는 그의 유도체, 플루오레논 유도체, 디페닐디시아노에틸렌 또는 그의 유도체, 디페노퀴논 유도체, 또는 8-히드록시퀴놀린 또는 그의 유도체의 금속 착체, 폴리퀴놀린 또는 그의 유도체, 폴리퀴녹살린 또는 그의 유도체, 폴리플루오렌 또는 그의 유도체 등을 들 수 있다.
전자 수송층의 막 두께는 요구되는 특성이나 성막 공정의 간이성 등을 고려하여 적절히 설정되는데, 예를 들어 1nm 내지 1㎛이며, 바람직하게는 2nm 내지 500nm이며, 더욱 바람직하게는 5nm 내지 200nm이다.
<전자 주입층>
전자 주입층을 구성하는 재료로서는, 발광층의 종류에 따라 최적의 재료가 적절히 선택된다. 전자 주입층을 구성하는 재료로서는, 예를 들어 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 알칼리 금속 및 알칼리 토금속 중 1종류 이상을 포함하는 합금, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 산화물, 할로겐화물, 탄산염 또는 이들 물질의 혼합물 등을 들 수 있다. 알칼리 금속, 알칼리 금속의 산화물, 할로겐화물 및 탄산염의 예로서는, 예를 들어 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘, 산화리튬, 불화리튬, 산화나트륨, 불화나트륨, 산화칼륨, 불화칼륨, 산화루비듐, 불화루비듐, 산화세슘, 불화세슘, 탄산리튬 등을 들 수 있다. 또한, 알칼리 토금속, 알칼리 토금속의 산화물, 할로겐화물, 탄산염의 예로서는, 예를 들어 마그네슘, 칼슘, 바륨, 스트론튬, 산화마그네슘, 불화마그네슘, 산화칼슘, 불화칼슘, 산화바륨, 불화바륨, 산화스트론튬, 불화스트론튬, 탄산마그네슘 등을 들 수 있다. 전자 주입층은 2층 이상을 적층한 적층체로 구성될 수도 있고, 예를 들어 LiF/Ca 등을 들 수 있다.
전자 주입층의 막 두께로서는 1nm 내지 1㎛ 정도가 바람직하다.
상술한 각 유기 EL층은, 예를 들어 스핀 코팅법이나, 잉크젯 프린팅법, 캡 코팅법, 노즐 프린팅법, 철판 인쇄법 및 요판 인쇄법 등의 도포법, 진공 증착법, 라미네이팅법, 스프레이 코팅법, 슬릿 다이 코팅법 등에 의해 형성할 수 있다.
또한 도포법에서는, 각 유기 EL층으로 되는 유기 EL 재료를 포함하는 잉크를 도포 성막함으로써 유기 EL층을 형성한다. 유기 EL층을 형성할 때에 사용되는 잉크의 용매에는, 예를 들어 클로로포름, 염화메틸렌, 디클로로에탄 등의 염소계 용매; 테트라히드로푸란 등의 에테르계 용매; 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소계 용매; 아세톤, 메틸에틸케톤 등의 케톤계 용매; 아세트산에틸, 아세트산부틸, 에틸셀로솔브아세테이트 등의 에스테르계 용매; 및 물 등이 사용된다.
1: 발광 장치
2: 지지 기판
3: 유기 EL 소자
4: 제1 전극
5: 유기 EL층
6: 제2 전극
7: 제1 취출 전극
8: 제2 취출 전극
9: 접속 전극
10: 제1 방열부
11: 전기 절연막
12: 제2 방열부
21: 보조 방열부

Claims (7)

  1. 지지 기판과,
    제1 전극, 1층 이상의 유기 전계 발광층 및 제2 전극이 이 순으로 상기 지지 기판 위에 적층되어 구성되는 유기 전계 발광 소자와,
    상기 지지 기판 위에 있어서 상기 제1 전극으로부터 연장되어, 외부의 전력 공급원과 전기적으로 접속되기 위한 제1 취출 전극과,
    상기 지지 기판 위에 있어서 상기 제1 전극 및 상기 제1 취출 전극으로부터 이격하여 배치되고, 외부의 전력 공급원과 전기적으로 접속되기 위한 제2 취출 전극과,
    상기 지지 기판 위에 있어서 상기 제2 전극으로부터 연장되어, 상기 제2 취출 전극에 접속되는 접속 전극과,
    지지 기판 위에 있어서, 상기 제2 전극으로부터 연장되어, 상기 제1 전극 및 상기 제1 취출 전극과 전기적으로 절연되어 있는 제1 방열부
    를 갖는 발광 장치.
  2. 제1항에 있어서, 제2 취출 전극 위에 있어서 상기 접속 전극으로부터 연장되는 제2 방열부를 더 구비하는 발광 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 지지 기판의 두께 방향의 한쪽에서 보아, 상기 제1 방열부의 일부 또는 전부가 상기 제1 취출 전극과 겹치도록 배치되고,
    상기 지지 기판의 두께 방향의 한쪽에서 보아, 상기 제1 방열부와 상기 제1 취출 전극이 겹치는 부위에 있어서, 상기 제1 방열부와 상기 제1 취출 전극 사이에 전기 절연막이 설치되어 있는 발광 장치.
  4. 제1항에 있어서, 열전도율과 막 두께의 곱이, 제1 전극보다도 제2 전극이 더 큰 발광 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 취출 전극에 접하여 설치되어 있는 보조 방열부를 더 구비하고, 상기 보조 방열부의 열전도율과 막 두께의 곱이 상기 제1 취출 전극보다도 큰 발광 장치.
  6. 제1항에 있어서, 제2 전극의 열전도율이 30W/(m·K) 이상인 발광 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제2 전극의 막 두께가 100nm 이상인 발광 장치.
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