KR20130079552A - 광전 변환 장치 및 광전 변환 장치의 제조 방법 - Google Patents
광전 변환 장치 및 광전 변환 장치의 제조 방법 Download PDFInfo
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Abstract
제 1 기판 (11), 제 1 전극 (12), 유기층 (15), 제 2 전극 (16), 및 제 2 기판 (17) 이, 이 순서로 배치되는 광전 변환 장치 (1) 로서, 제 1 전극 (12) 과 유기층 (15) 사이에 보조 전극 (13) 이 배치되고, 광전 변환 장치 (1) 를 제 1 기판 (11) 의 두께 방향 단면에서 본 경우에, 보조 전극 (13) 의 두께 치수는 유기층 (15) 의 두께 치수보다 큰 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 광전 변환 장치 및 광전 변환 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
기판 상에 형성된 1 쌍의 전극 사이에 유기 화합물층을 갖는 광전 변환 소자를 구비한 광전 변환 장치가 제안되어 있다. 광전 변환 소자로서 유기 일렉트로 루미네선스 소자 (이하, 유기 EL 소자라고 한다) 나 유기 박막 태양 전지 소자 등을 들 수 있다. 유기 EL 소자는 전기를 광으로 변환하고, 유기 박막 태양 전지 소자는 광을 전기로 변환하는 소자이다.
이와 같은 광전 변환 소자에 있어서는, 물이나 공기가 소자 수명 등의 성능에 크게 영향을 미치기 때문에, 광전 변환 소자를 물이나 공기로부터 보호하기 위한 봉지 구조가 중요하여, 다양한 봉지 구조가 검토되고 있다.
종래의 봉지 구조로는, 예를 들어, 유리 기판 상에 제작된 유기 EL 소자를 봉지하기 위해서, 봉지 기판을 유리 기판에 첩합 (貼合) 하고, 유기 EL 소자를 밀봉하는 구조를 들 수 있다. 기판끼리를 첩합하여 유기 EL 소자를 밀봉함으로써, 유기 EL 소자와 외기의 접촉을 피할 수 있어 유기 EL 소자의 열화가 방지된다. 그리고, 이와 같은 봉지 구조에서는, 기압의 변화나 기판의 휨 등의 요인에 의해 유리 기판과 봉지 기판이 접촉하고, 유리 기판 상에 제작된 유기 EL 소자가 양 기판 사이에 끼워져 전기적으로 단락되는 경우가 있다. 이와 같은 단락을 방지하기 위해서, 봉지 기판 및 유리 기판의 적어도 일방에 오목부를 형성하고 (카운터 싱킹을 형성한다고도 한다), 당해 오목부에 유기 EL 소자를 수용하여, 봉지 기판과 유기 EL 소자가 접촉하지 않도록 하고 있다.
예를 들어, 특허문헌 1 에는, 오목부가 형성된 봉지 캔에 의해 유기 EL 소자가 봉지된 유기 EL 발광 장치가 기재되어 있다. 이 유기 EL 발광 장치는 조명 장치로서도 사용된다. 이 유기 EL 발광 장치에서는, 투명 유리 기판 상에 투명 전극이 형성되고, 이 투명 전극 상에 소정 패턴의 보조 전극이 형성되고, 당해 보조 전극은 적층 구조의 절연층에 의해 피복되어 있다. 또한, 이 투명 전극 상에 유기 EL 층이 형성되고, 절연층과 유기 EL 층을 피복하여 대향 전극이 형성되어 있다. 그리고, 봉지 캔과 투명 유리 기판이 접착재를 개재하여 투명 유리 기판의 외주연 (外周緣) 에서 접합되고, 유기 EL 소자가 당해 오목부에 수용되어, 봉지 캔과 대향 전극이 접촉하지 않도록 되어 있다.
또한, 특허문헌 2 에는, 제 1 보호막 및 제 2 보호막으로 이루어지는 보호부에 의해 외부의 수분 또는 산소에 의한 열화로부터 발광 영역을 보호하는 전계 발광 패널이 기재되어 있다. 이 전계 발광 패널은 조명의 광원에도 사용된다. 이 전계 발광 패널은 기판 상에, 제 1 전극과, 제 1 전극 상에 형성되는 보조 전극과, 제 1 전극 및 보조 전극 상에 형성되고 발광 영역을 획정하는 발광층과, 발광층 상에 형성된 제 2 전극을 포함한다. 보호부는 제 1 보호막과 제 2 보호막으로 형성되어 있다.
단, 특허문헌 2 에 기재된 전계 발광 패널에서는, 보호부가 막으로 이루어지기 때문에 외부로부터의 충격에 약하다. 그 때문에, 실제로 이 전계 발광 패널을 조명 장치로서 사용하는 경우에는, 오목부가 형성된 봉지 기판과 기판을 기판의 외주연에서 접합하고, 발광 영역을 당해 오목부에 수용하여, 봉지 기판과 제 2 전극이 접촉하지 않도록 하는 봉지 구조가 채용된다.
이와 같이, 종래의 봉지 구조에서는, 오목부가 형성된 봉지 기판이나 봉지 캔을 사용하기 때문에, 봉지 기판이나 봉지 캔과 접합 상대의 기판을 접합하는 지점은 당해 접합 상대의 기판의 외주연 근방이 되고, 이 지점에서 봉지 기판 등이 지지된다. 그 때문에, 봉지 기판이나 봉지 캔을 지지하기 위한 지지 부재를 별도로 배치할 필요가 없기 때문에, 지지 부재를 배치한 것에 의한 비발광부가 형성되지 않는다. 또한, 광전 변환 장치의 제조시에, 봉지 기판 등과 유기 EL 소자 등이 접촉하는 것을 방지할 수 있다.
특히, 특허문헌 1 의 유기 EL 발광 장치나 특허문헌 2 의 전계 발광 패널과 같이, 유기 EL 소자를 조명 장치의 광원에 사용하는 것을 상정하고 있는 경우에는, 가능한 한 기판 상의 대략 전체면에 전극이나 발광층을 형성하여 발광부 면적을 크게 한다. 그리고, 투명 전극 또는 제 1 전극 상에는, 유기 EL 소자의 발광 불균일을 줄이기 위해서 보조 전극을 형성한다. 이 보조 전극이 형성된 부분은 비발광부가 되기 때문에, 비발광부를 더욱 늘리지 않기 위해서라도, 지지 부재를 별도로 배치하는 봉지 구조는 채용되지 않는다. 따라서, 오목부가 형성된 봉지 기판 등을 사용한 봉지 구조가 주류가 되어 있다.
또한, 광전 변환 소자가 유기 박막 태양 전지 소자인 경우에도, 수광부의 면적을 크게 할 필요가 있기 때문에, 마찬가지로 오목부가 형성된 봉지 기판 등을 채용하는 봉지 구조가 주류가 되어 있다.
그러나, 광전 변환 소자를 수용할 수 있는 오목부를 형성하기 위해서는, 봉지 기판이나 특허문헌 1 에 기재된 봉지 캔의 두께 치수를 크게 해야 한다. 그 때문에, 당해 오목부를 형성한 봉지 기판이나 봉지 캔을 사용하는 봉지 구조에서는, 광전 변환 장치를 박형화할 수 없다는 문제가 있다.
또한, 당해 오목부를 형성하기 위한 가공 비용이 비싸다는 문제도 있다.
본 발명의 목적은 두께 치수를 작게 할 수 있고, 또한 저렴하게 제조할 수 있는 광전 변환 장치, 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 광전 변환 장치는,
제 1 기판, 제 1 전극, 유기층, 제 2 전극, 및 제 2 기판이, 이 순서로 배치되는 광전 변환 장치로서,
상기 제 1 전극과 상기 유기층 사이에 보조 전극이 배치되고,
상기 광전 변환 장치를 상기 제 1 기판의 두께 방향 단면에서 본 경우에, 상기 보조 전극의 두께 치수는 상기 유기층의 두께 치수보다 큰 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 광전 변환 장치를 제 1 기판의 두께 방향 단면에서 본 경우에, 제 1 전극과 유기층 사이에 배치된 보조 전극의 두께 치수가 유기층의 두께 치수보다 크다. 그 때문에, 예를 들어, 제 1 기판을 아래, 제 2 기판을 위로 하여 당해 단면에서 본 경우, 보조 전극은 제 2 기판측으로 융기하고, 보조 전극이 형성된 부분의 유기층 및 제 2 전극은, 당해 보조 전극의 형상에 대응하여 제 2 기판측으로 융기한다. 그리고, 이 융기하는 부분에 의해 제 2 기판을 지지할 수 있다. 즉, 제 1 전극과 유기층 사이에 당해 보조 전극을 배치함으로써, 당해 보조 전극은 보조 전극으로서의 기능뿐만 아니라, 제 1 기판과 제 2 기판의 간격을 유지하기 위한 스페이서로서의 기능도 한다.
따라서, 본 발명의 광전 변환 장치에서는, 제 1 기판 및 제 2 기판에 종래 기술의 카운터 싱킹과 같은 광전 변환 소자를 수용하기 위한 오목부가 불필요하다. 그러므로, 본 발명의 광전 변환 장치는 종래의 봉지 구조와 비교하여 두께 치수를 작게 할 수 있고, 또한 저렴하게 제조할 수 있다.
이와 같이, 두께 치수를 작게 할 수 있기 때문에, 본 발명의 광전 변환 장치는 광전 변환 소자에 유기 EL 소자를 사용한 플렉시블 조명 용도에도 적합하다.
본 발명의 광전 변환 장치에 있어서,
상기 제 2 전극 및 상기 제 2 기판이 접촉하고 있는 것이 바람직하다.
이 발명에 의하면, 보조 전극 및 제 2 기판 사이에는, 유기층 및 제 2 전극이, 이 순서로 배치되고, 제 2 전극 및 제 2 기판이 접촉하고 있다. 그 때문에, 제 2 기판이 유기층 및 제 2 전극을 개재하여 보조 전극에 의해 지지되고, 제 1 기판과 제 2 기판의 간격이 유지된다. 또한, 제 1 기판 및 제 2 기판이 첩합될 때에도, 제 2 기판은 당해 제 2 전극에 의해 지지되기 때문에, 제 1 기판과 제 2 기판의 간격을 유지하면서 첩합 작업을 실시하기 쉽다.
본 발명의 광전 변환 장치에 있어서,
상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판 사이에는, 상기 유기층을 봉지하는 봉지 부재가 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판의 외주연을 따라 배치되고,
상기 보조 전극의 두께 치수 및 상기 봉지 부재의 두께 치수는 하기 식 (1) 을 만족하는 것이 바람직하다.
0.2X < Y < 5X···(1)
단, 상기 식 (1) 에 있어서, 상기 보조 전극의 두께 치수를 Y [㎛], 상기 봉지 부재의 두께 치수를 X [㎛] 라고 한다.
이 발명에 의하면, 보조 전극의 두께 치수 Y 와 봉지 부재의 두께 치수 X 가 상기 식 (1) 의 관계를 만족함으로써, 제 1 기판이나 제 2 기판의 뒤틀림이나 휨 등이 발생하여도, 제 1 기판과 제 2 기판의 간격을 확실하게 유지할 수 있다.
본 발명의 광전 변환 장치에 있어서,
상기 보조 전극의 두께 치수가 0.5 ㎛ 이상 30 ㎛ 이하인 것이 바람직하다.
이 발명에 의하면, 보조 전극의 두께 치수 Y 가 0.5 ㎛ 이상 30 ㎛ 이하이기 때문에, 상기와 마찬가지로, 제 1 기판이나 제 2 기판의 뒤틀림이나 휨 등이 발생하여도, 제 1 기판과 제 2 기판의 간격을 확실하게 유지할 수 있다.
본 발명의 광전 변환 장치에 있어서,
상기 봉지 부재는 절연성 재료로 이루어지는 것이 바람직하다.
이 발명에 의하면, 봉지 부재가 절연성 재료로 이루어지므로, 제 1 전극과 제 2 전극의 단락을 방지할 수 있다.
본 발명의 광전 변환 장치에 있어서,
상기 보조 전극이 배치되지 않은 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 사이의 영역은, 상기 유기층이 배치되는 발광부가 되고,
상기 발광부에서는 상기 제 2 전극이 상기 제 2 기판과 이간되어 있는 것이 바람직하다.
이 발명에 의하면, 보조 전극이 배치되지 않은 제 1 전극과 제 2 전극 사이에는 유기층만이 배치되기 때문에, 그 부분이 발광부가 된다. 그리고, 발광부에서는 제 2 전극이 제 2 기판과 이간되어 있기 때문에, 보조 전극에 의한 스페이서 기능이 확실하게 이루어지고, 발광부에 있어서 제 2 기판과 제 2 전극의 접촉을 방지할 수 있다. 그러므로, 제 2 전극이나 유기층의 손상을 방지할 수 있다.
본 발명의 광전 변환 장치에 있어서,
상기 발광부의 상기 제 2 전극 및 상기 제 2 기판 사이에는 방열 부재가 배치되어 있는 것이 바람직하다.
이 발명에 의하면, 방열 부재를 통하여 광전 변환 소자에서 발생한 불필요한 열을 제 2 기판측으로 효율적으로 전달시킬 수 있다.
본 발명의 광전 변환 장치에 있어서,
상기 광전 변환 장치를 상기 제 1 기판의 면을 향해 본 경우, 상기 보조 전극은 상기 발광부를 둘러싸는 프레임상으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.
이 발명에 의하면, 보조 전극이 발광부를 둘러싸는 프레임상으로 형성되어 있기 때문에, 발광부의 제 2 전극 및 제 2 기판 사이에 방열 부재가 배치되면, 방열 부재가 제 1 기판과 제 2 기판의 접합부에 배치되어 제 1 기판과 제 2 기판의 접합이 방해되거나, 광전 변환 장치 외부로 튀어나오는 것을 방지할 수 있다.
또한, 방열 부재가 유동성을 갖는 경우에는, 방열 부재가 당해 프레임 내에 배치되어, 당해 프레임 밖으로의 유출을 방지할 수 있다. 즉, 두께 치수가 유기층의 그것보다 큰 보조 전극이 프레임상으로 형성된 것으로, 보조 전극은 유동성의 방열 부재에 대해 제방 기능을 한다.
그 때문에, 방열 부재가 제 1 기판과 제 2 기판의 접합부로 유출되어 접합을 방해하거나, 광전 변환 장치 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 광전 변환 장치에 있어서,
상기 광전 변환 장치를 상기 제 1 기판의 면을 향해 본 경우, 상기 보조 전극은 상기 발광부를 둘러싸고, 일부가 개방된 패턴상으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.
이 발명에 의하면, 보조 전극의 패턴은 발광부를 둘러쌈과 함께, 그 일부가 개방되어 있다. 그 때문에, 광전 변환 장치를 플렉시블 용도에 이용하여 반복 절곡 등을 실시하고 있는 동안에 제 2 전극이 보조 전극의 패턴을 따라 단선된 경우에도, 제 2 전극에는 보조 전극의 일부 개방된 패턴에 대응하여 개방된 부분이 남는다. 즉, 제 2 전극에는 단선 부분에 의해 닫힌 영역이 형성되지 않고, 전기적으로 접속된 부분이 남는다. 그러므로, 이 발명에 의하면, 제 2 전극이 단선되어도, 이 개방되어 있는 부분을 통하여 도통이 가능하므로, 제 2 전극에 비도통부가 형성되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 광전 변환 소자가 유기 EL 소자인 경우에는, 비발광 부분의 발생을 방지할 수 있다.
한편으로, 보조 전극의 패턴이 프레임상으로 형성되고, 개방된 부분이 형성되어 있지 않으면, 상기와 동일한 반복 절곡에 의해 제 2 전극이 보조 전극의 프레임상의 패턴에 따라 단선될 우려가 있다. 제 2 전극이 프레임상으로 단선되게 되면, 제 2 전극에는 단선 부분에 의해 닫힌 영역이 형성되고, 개방된 부분이 남지 않는다. 즉, 제 2 전극에는, 전기적으로 접속되어 있지 않은 부분이 형성되게 된다. 따라서, 제 2 전극의 프레임상으로 단선된 부분의 당해 프레임 내에 통전하지 않게 된다. 예를 들어, 광전 변환 소자가 유기 EL 소자인 경우에는, 이 제 2 전극의 당해 프레임 내와 대응하는 위치의 유기층이 발광하지 않게 된다.
본 발명의 광전 변환 장치에 있어서,
상기 보조 전극과 상기 제 1 전극은 도통하고, 상기 보조 전극과 상기 유기층은 절연되어 있는 것이 바람직하다.
이 발명에 의하면, 보조 전극과 제 1 전극은 전기적으로 도통하고, 보조 전극과 유기층은 전기적으로 절연되어 있다. 그 때문에, 광전 변환 장치가 유기 EL 소자인 경우에, 보조 전극의 프레임 부분 주변이 선상으로 발광하는 것을 막고, 발광부를 면상으로 발광시킬 수 있다. 또한, 보조 전극과 제 2 전극의 단락을 방지할 수 있다.
본 발명의 광전 변환 장치에 있어서,
상기 보조 전극과 상기 유기층 사이에 절연부가 형성되어 있는 것이 바람직하다.
이 발명에 의하면, 보조 전극과 유기층 사이에 형성된 절연부에 의해 보조 전극과 유기층 사이가 전기적으로 절연되어 있다. 그 때문에, 광전 변환 장치가 유기 EL 소자인 경우에, 상기와 마찬가지로 보조 전극의 프레임 부분 주변이 선상으로 발광하는 것을 막고, 발광부를 면상으로 발광시킬 수 있다. 또한, 보조 전극과 제 2 전극의 단락을 방지할 수 있다.
본 발명의 광전 변환 장치에 있어서,
상기 절연부는 폴리이미드를 함유하는 것이 바람직하다.
이 발명에 의하면, 절연부가 폴리이미드를 함유하기 때문에, 절연부의 강도나 내열성이 향상된다. 그 결과, 절연부는 잘 손상되거나 열화하지 않게 되므로, 보조 전극과 유기층의 도통을 방지하는 효과가 향상된다.
본 발명의 광전 변환 장치에 있어서,
상기 보조 전극은 은, 금, 텅스텐, 및 네오디뮴 중 적어도 하나와 수지를 함유하는 것이 바람직하다.
이 발명에 의하면, 보조 전극이 은, 금, 텅스텐, 및 네오디뮴 중 적어도 하나와 수지를 함유하기 때문에, 보조 전극을 형성하기 위한 재료를 페이스트상으로 할 수 있다. 그 때문에, 보조 전극의 두께 치수를 유기층의 두께 치수보다 크게 형성하기 쉽게 할 수 있다.
본 발명의 광전 변환 장치에 있어서,
상기 제 1 기판은 투광성 기판이고,
상기 제 1 전극은 투명 전극인 것이 바람직하다.
이 발명에 의하면, 제 1 기판이 투광성 기판이고, 제 1 전극이 투명 전극이기 때문에, 제 1 기판측으로부터 효율적으로 광을 취출하거나 수광할 수 있다.
본 발명의 광전 변환 장치에 있어서,
상기 제 2 기판은 금속인 것이 바람직하다.
이 발명에 의하면, 제 2 기판이 금속이기 때문에, 제 2 전극에 대한 도통을 확보할 수 있다. 예를 들어, 제 2 전극의 일부가 단선되어도, 제 2 기판을 통해서 도통시킬 수 있다.
또한, 제 2 전극을 투명 전극으로 하면, 당해 제 2 기판을 반사판으로서 이용할 수 있다.
본 발명의 광전 변환 장치의 제조 방법은,
제 1 기판, 제 1 전극, 유기층, 제 2 전극, 및 제 2 기판이, 이 순서로 배치되는 광전 변환 장치의 제조 방법으로서,
상기 제 1 기판의 일방의 면에 상기 제 1 전극을 형성하는 공정과,
상기 제 1 전극 상에 보조 전극을 형성하는 공정과,
상기 제 1 전극 및 상기 보조 전극 상에 상기 유기층을 형성하는 공정과,
상기 유기층 상에 상기 제 2 전극을 형성하는 공정과,
상기 제 2 전극을 형성한 후, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 첩합하여 접합하는 공정을 실시하고,
상기 광전 변환 장치를 상기 제 1 기판의 두께 방향 단면에서 본 경우에, 상기 보조 전극의 두께 치수를 상기 유기층의 두께 치수보다 크게 형성하는 것을 특징으로 한다.
이 발명에 의하면, 보조 전극의 두께 치수를 유기층의 두께 치수보다 크게 형성하므로, 상기와 같이, 보조 전극은 보조 전극으로서의 기능뿐만 아니라, 제 1 기판과 제 2 기판의 간격을 유지하기 위한 스페이서로서의 기능도 한다. 그 때문에, 제 1 기판과 제 2 기판을 접합할 때에도, 제 1 기판과 제 2 기판의 간격을 유지한 채로 접합을 실시할 수 있다.
또한, 제 1 기판 및 제 2 기판에 카운터 싱킹과 같은 오목부를 형성할 필요도 없기 때문에, 광전 변환 장치의 두께 치수를 작게 할 수 있고, 저렴하게 제조할 수 있다.
본 발명의 광전 변환 장치의 제조 방법에 있어서,
상기 보조 전극을 형성하는 공정에서, 상기 제 1 기판의 면을 향해 본 경우에, 상기 보조 전극을 프레임상으로 형성하고,
상기 제 2 전극을 형성하는 공정 후이고 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 첩합하여 접합하는 공정 전에, 상기 보조 전극의 당해 프레임 내에 유동성의 방열 부재를 주입하는 공정을 실시하는 것이 바람직하다.
이 발명에 의하면, 보조 전극을 프레임상으로 형성하기 때문에, 그 프레임 내에 유동성의 방열 부재를 주입할 때에, 당해 방열 부재가 프레임으로부터 흘러 넘치는 것을 방지할 수 있다. 즉, 두께 치수가 유기층의 그것보다 큰 보조 전극이 프레임상으로 형성된 것으로, 당해 방열 부재에 대해 제방의 기능을 한다.
그 때문에, 방열 부재의 주입 작업이 용이해진다. 또한, 방열 부재가 제 1 기판과 제 2 기판의 접합부로 유출되거나, 광전 변환 장치 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 광전 변환 장치의 제조 방법에 있어서,
상기 보조 전극을 형성하는 공정 후이고 상기 유기층을 형성하는 공정 전에, 상기 보조 전극 상에 절연부를 형성하는 공정을 실시하고,
상기 유기층과 상기 보조 전극 사이에 상기 절연부를 개재시키는 것이 바람직하다.
이 발명에 의하면, 유기층과 보조 전극 사이에 절연부가 개재하기 때문에, 유기층과 보조 전극이 전기적으로 절연된 상태로 할 수 있다. 그 때문에, 광전 변환 장치가 유기 EL 소자인 경우에, 보조 전극의 프레임 부분 주변이 선상으로 발광하는 것을 막고, 발광부를 면상으로 발광시킬 수 있다.
또한, 이 발명에 의해 제조되는 광전 변환 장치는, 보조 전극의 두께 치수를 유기층의 두께 치수보다 크게 형성하기 때문에, 보조 전극을 형성하기 위한 재료에 은 페이스트 등의 금속, 및 수지를 함유하는 페이스트상의 재료를 이용하여 두께 치수를 크게 형성하기 쉽게 하는 경우가 있다. 그리고, 페이스트상의 재료를 사용한 보조 전극의 형성에 이어서, 절연부를 형성하지 않고 유기층을 증착법이나 스퍼터링법 등과 같이 감압하에서 형성하고자 하면, 페이스트상의 재료로부터 가스가 방출되어, 유기층에 불순물이 혼입될 우려가 있다.
그러나, 이 발명에 의하면, 보조 전극 상에 절연부가 형성되므로, 보조 전극의 표면을 절연부로 덮을 수 있다. 그 때문에, 유기층의 형성시에 보조 전극으로부터의 가스 방출을 방지하고, 유기층으로의 불순물 혼입을 방지할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 광전 변환 장치의 기판 두께 방향을 따른 단면도이다.
도 2a 는 상기 실시형태에 관련된 광전 변환 장치의 제조 공정을 나타내는 제 1 도면으로서, 사시도이다.
도 2b 는 상기 실시형태에 관련된 광전 변환 장치의 제조 공정을 나타내는 제 1 도면으로서, 단면도이다.
도 3a 는 상기 실시형태에 관련된 광전 변환 장치의 제조 공정을 나타내는 제 2 도면으로서, 사시도이다.
도 3b 는 상기 실시형태에 관련된 광전 변환 장치의 제조 공정을 나타내는 제 2 도면으로서, 단면도이다.
도 4a 는 상기 실시형태에 관련된 광전 변환 장치의 제조 공정을 나타내는 제 3 도면으로서, 사시도이다.
도 4b 는 상기 실시형태에 관련된 광전 변환 장치의 제조 공정을 나타내는 제 3 도면으로서, 단면도이다.
도 5a 는 상기 실시형태에 관련된 광전 변환 장치의 제조 공정을 나타내는 제４ 도면으로서, 사시도이다.
도 5b 는 상기 실시형태에 관련된 광전 변환 장치의 제조 공정을 나타내는 제４ 도면으로서, 단면도이다.
도 6 은 상기 실시형태에 관련된 광전 변환 장치의 제조 공정을 나타내는 제５ 도면으로서, 단면도이다.
도 7 은 상기 실시형태에 관련된 광전 변환 장치의 제조 공정을 나타내는 제 6 도면으로서, 단면도이다.
도 8 은 상기 실시형태에 관련된 광전 변환 장치의 제조 공정을 나타내는 제 7 도면으로서, 단면도이다.
도 9 는 상기 실시형태에 관련된 광전 변환 장치의 제조 공정을 나타내는 제 8 도면으로서, 단면도이다.
도 10 은 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 광전 변환 장치의 기판 두께 방향을 따른 단면도이다.
도 11 은 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 광전 변환 장치의 보조 전극 패턴을 나타내는 사시도이다.
도 12 는 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 상기 보조 전극 패턴에 대해 절연부를 형성한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 13 은 본 발명의 보조 전극 패턴의 제 1 변형예를 나타내는 사시도이다.
도 14 는 본 발명의 보조 전극 패턴의 제 2 변형예를 나타내는 사시도이다.
도 2a 는 상기 실시형태에 관련된 광전 변환 장치의 제조 공정을 나타내는 제 1 도면으로서, 사시도이다.
도 2b 는 상기 실시형태에 관련된 광전 변환 장치의 제조 공정을 나타내는 제 1 도면으로서, 단면도이다.
도 3a 는 상기 실시형태에 관련된 광전 변환 장치의 제조 공정을 나타내는 제 2 도면으로서, 사시도이다.
도 3b 는 상기 실시형태에 관련된 광전 변환 장치의 제조 공정을 나타내는 제 2 도면으로서, 단면도이다.
도 4a 는 상기 실시형태에 관련된 광전 변환 장치의 제조 공정을 나타내는 제 3 도면으로서, 사시도이다.
도 4b 는 상기 실시형태에 관련된 광전 변환 장치의 제조 공정을 나타내는 제 3 도면으로서, 단면도이다.
도 5a 는 상기 실시형태에 관련된 광전 변환 장치의 제조 공정을 나타내는 제４ 도면으로서, 사시도이다.
도 5b 는 상기 실시형태에 관련된 광전 변환 장치의 제조 공정을 나타내는 제４ 도면으로서, 단면도이다.
도 6 은 상기 실시형태에 관련된 광전 변환 장치의 제조 공정을 나타내는 제５ 도면으로서, 단면도이다.
도 7 은 상기 실시형태에 관련된 광전 변환 장치의 제조 공정을 나타내는 제 6 도면으로서, 단면도이다.
도 8 은 상기 실시형태에 관련된 광전 변환 장치의 제조 공정을 나타내는 제 7 도면으로서, 단면도이다.
도 9 는 상기 실시형태에 관련된 광전 변환 장치의 제조 공정을 나타내는 제 8 도면으로서, 단면도이다.
도 10 은 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 광전 변환 장치의 기판 두께 방향을 따른 단면도이다.
도 11 은 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 광전 변환 장치의 보조 전극 패턴을 나타내는 사시도이다.
도 12 는 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 상기 보조 전극 패턴에 대해 절연부를 형성한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 13 은 본 발명의 보조 전극 패턴의 제 1 변형예를 나타내는 사시도이다.
도 14 는 본 발명의 보조 전극 패턴의 제 2 변형예를 나타내는 사시도이다.
[제 1 실시형태]
이하, 본 발명의 제 1 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다.
(광전 변환 장치의 전체 구성)
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 광전 변환 장치 (1) 의 기판 두께 방향을 따른 단면도이다. 도 2a ∼ 도 9 는 광전 변환 장치 (1) 의 제조 공정을 설명하는 사시도 혹은 단면도이다.
광전 변환 장치 (1) 에서는, 제 1 기판 (11), 제 1 전극 (12), 유기층 (15), 제 2 전극 (16), 및 제 2 기판 (17) 이, 이 순서로 배치된다. 제 1 전극 (12), 유기층 (15), 및 제 2 전극 (16) 으로 광전 변환 소자가 구성되고, 제 1 실시형태에서는, 광전 변환 소자가 유기 EL 소자인 경우에 대해 설명한다. 또한, 제 1 전극 (12) 과 유기층 (15) 사이에는 보조 전극 (13) 이 배치되고, 보조 전극 (13) 과 유기층 (15) 사이에는 절연부 (14) 가 형성되어 있다. 또한, 제 1 기판 (11) 및 제 2 기판 (17) 사이에는, 유기층 (15) 을 봉지하는 봉지 부재 (18) 가 제 1 기판 (11) 및 제 2 기판 (17) 의 외주연을 따라 배치되어 있다. 그리고, 제 2 전극 (16) 과 제 2 기판 (17) 사이에는 방열 부재 (19) 가 구비되어 있다.
또한, 제 1 실시형태의 설명에 있어서, 상하 좌우의 방향을 나타내는 경우에는, 도 1 의 단면도와 같이, 제 1 기판 (11) 을 아래로, 제 2 기판 (17) 을 위로 한 경우에 기초하고 있는 것으로 한다.
또한, 도 2b 의 단면도는, 도 2a 의 II-II 선을 따라 제 1 기판 (11) 을 절단하고, 화살표 방향으로 본 경우의 단면도이다. 마찬가지로 도 1, 도 3b, 도 4b, 도 5b, 도 6 ∼ 도 9 의 단면도에 대해서도, 도 2b 와 동일한 제 1 기판 (11) 의 위치에서 절단하여, 화살표 방향으로 본 단면도를 나타내는 것으로 한다.
(제 1 기판)
제 1 기판 (11) 은 제 1 전극 (12) 등을 지지하기 위한 평활한 판상의 부재이다.
제 1 실시형태에서는, 제 1 기판 (11) 을 투광성 기판으로 하고, 제 1 기판 (11) 측을 유기 EL 소자의 광의 취출 방향으로 한다. 그 때문에, 제 1 기판 (11) 의 가시 영역 (400 ㎚ 이상 700 ㎚ 이하) 의 광의 투과율은 50 ％ 이상인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 유리판, 폴리머판 등을 들 수 있다. 유리판으로는, 특히 소다 석회 유리, 바륨·스트론튬 함유 유리, 납 유리, 알루미노규산 유리, 붕규산 유리, 바륨붕규산 유리, 석영 등을 들 수 있다. 또한 폴리머판으로는, 폴리카보네이트계 수지, 아크릴계 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지, 폴리에테르설파이드계 수지, 폴리설폰계 수지 등을 원료로서 이용하여 이루어지는 것을 들 수 있다. 광전 변환 장치 (1) 가 플렉시블성을 필요로 하는 용도에 사용되는 경우에는, 제 1 기판 (11) 의 재료로는 가요성이 있는 재료가 바람직하고, 예를 들어, 폴리머판이 바람직하다.
또한, 제 1 기판 (11) 의 치수로는, 복수의 광전 변환 장치 (1) 를 인접 배치시켜 조명의 광원으로 하는 경우에는, 예를 들어, 세로의 길이 치수가 대략 80 ㎜ 부터 100 ㎜ 까지, 가로의 길이 치수가 대략 80 ㎜ 부터 100 ㎜ 까지, 두께 치수가 0.1 ㎜ 이상부터 5 ㎜ 까지인 판재를 사용할 수 있다. 또한, 대형의 기판 재료로부터 복수 장의 제 1 기판 (11) 을 잘라내어 사용해도 된다.
제 1 기판 (11) 의 좌우 단부는, 각각 제 1 전극 (12) 으로부터의 전기적 취출을 실시하기 위한 취출 전극 (12A) 이 상부에 배치되는 접속부 (11A), 및 제 2 전극 (16) 으로부터의 전기적 취출을 실시하기 위한 취출 전극 (12B) 가 상부에 배치되는 접속부 (11B) 이다.
(제 1 전극)
제 1 전극 (12) 은 유기 EL 소자에 있어서의 양극으로서, 정공을 유기층 (15) 에 주입하는 역할을 담당하는 것이고, 4.5 eV 이상의 일 함수를 갖는 것이 효과적이다.
제 1 전극 (12) 은 제 1 기판 (11) 상에 형성된다. 이 때, 제 1 기판 (11) 의 접속부 (11A) 에는, 양극으로서의 제 1 전극 (12) 으로부터 전기적 취출을 실시하기 위한 취출 전극 (12A) 이 제 1 전극 (12) 에 연속하여 형성된다. 또한, 제 1 기판 (11) 의 접속부 (11B) 에는, 음극으로서의 제 2 전극 (16) 으로부터 전기적 취출을 실시하기 위한 취출 전극 (12B) 이 홈부 (11C) 를 개재하여 형성되어 있다. 취출 전극 (12B) 은 제 1 전극 (12) 과 전기적으로 접속되어 있지 않다.
제 1 전극 (12) 에 사용하는 재료의 구체예로는, 산화인듐주석 합금 (ITO), 산화주석 (NESA), 산화인듐아연 산화물, 금, 은, 백금, 구리 등을 들 수 있다.
광전 변환 장치 (1) 에서는, 유기층 (15) 으로부터의 발광을 제 1 전극 (12) 측으로부터 취출하기 때문에, 제 1 전극 (12) 의 가시 영역의 광의 투과율을 10 ％ 보다 크게 하는 것이 바람직하다. 또한, 제 1 전극 (12) 의 시트 저항은, 수백 Ω／□ (Ω／sq. 오옴·퍼·스퀘어) 이하가 바람직하다. 제 1 전극 (12) 의 두께 치수는, 사용하는 재료에 따라 다르기도 하지만, 통상적으로 10 ㎚ 이상 1 ㎛ 이하, 바람직하게는 10 ㎚ 이상 200 ㎚ 이하의 범위에서 선택된다.
(보조 전극)
보조 전극 (13) 은 제 1 전극 (12) 에 사용하는 투명 전극 재료의 전기 저항에 의한 전압 저하를 막고, 제 1 전극 (12) 에 전압을 공급하고, 제 1 기판 (11) 상의 위치에 따른 제 1 전극 (12) 에 공급되는 전압의 편차를 줄인다. 보조 전극 (13) 과 제 1 전극 (12) 사이에서는, 양자가 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 보조 전극 (13) 과 유기층 (15) 사이에서는, 후에 상세히 서술하는 절연부 (14) 에 의해, 양자가 전기적으로 절연되어 있다.
보조 전극 (13) 은 도 1 이나 도 3a, 도 3b 와 같이, 제 1 전극 (12) 의 위이고, 복수의 라인이 이간되어 형성되어 있다. 그리고, 보조 전극 (13) 은 개구 (13C) 를 4 개 갖는 프레임상으로 형성되고, 제 1 전극 (12) 은 개구 (13C) 를 통하여 노출된다.
또한, 취출 전극 (12A) 상에는, 제 1 전극 (12) 으로부터 전기적 취출을 실시하기 위한 취출 보조 전극 (13A) 이 형성되어 있다. 마찬가지로 하여, 취출 전극 (12B) 상에는, 제 2 전극 (16) 으로부터 전기적 취출을 실시하기 위한 취출 보조 전극 (13B) 이 형성되어 있다. 취출 보조 전극 (13A) 은 보조 전극 (13) 에 연속하여 형성되고, 취출 보조 전극 (13B) 은 홈부 (11C) 를 개재하여 보조 전극 (13) 과는 연속하지 않고 형성되어 있다. 취출 보조 전극 (13B) 은 보조 전극 (13) 이나 제 1 전극 (12) 과 전기적으로 접속하고 있지 않다.
보조 전극 (13) 의 형상은 도 3a 에 나타내는 바와 같은 프레임의 수나 크기에 제한되지 않고, 보조 전극 (13) 의 어느 프레임도, 제 2 전극 (16) 의 면에 대해서 닫혀 있으면 된다. 즉, 보조 전극 (13) 은 제방과 같이 형성되어 있으면 된다.
보조 전극 (13) 의 두께 치수는 도 1 의 단면도에서 본 경우, 유기층 (15) 의 두께 치수보다 크다.
그리고, 보조 전극 (13) 의 두께 치수를 Y [㎛] 라고 하고, 후에 상세히 서술하는 봉지 부재 (18) 의 두께 치수를 X [㎛] 라고 했을 때에, 상기 식 (1) 을 만족하는 것이 바람직하다. 나아가서는, 보조 전극 (13) 의 두께 치수는 1 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다.
보조 전극 (13) 의 폭 치수나 보조 전극 (13) 끼리의 간격은, 소자 구성이나 제 1 전극 (12) 의 도전율, 보조 전극 (13) 의 프레임의 형상이나 수에 따라 적절히 설정된다. 그러나, 보조 전극 (13) 이 형성된 부분은, 제 1 기판 (11) 의 면을 향해 본 경우, 발광하지 않는 부분 (비발광부 (15B)) 이므로, 발광 면적을 크게 하는 관점에서 하면, 보조 전극 (13) 의 폭 치수는 작은 것이 바람직하고, 보조 전극 (13) 의 라인 간격은 큰 것이 바람직하다.
보조 전극 (13) 의 저항률은 10-4 Ω㎝ 이하가 바람직하다.
이와 같이, 보조 전극 (13) 은 제 1 전극 (12) 과 유기층 (15) 사이에 형성되고, 그 두께 치수는 유기층 (15) 의 두께 치수보다 크다. 그 때문에, 도 1 의 단면도에 보여지는 바와 같이, 보조 전극 (13) 의 부분은 제 2 기판 (17) 측으로 융기하고 있고, 유기층 (15) 및 제 2 전극 (16) 도 보조 전극 (13) 의 형상에 대응하는 형상을 갖고, 제 2 전극 (16) 은 보조 전극 (13) 의 부분에서 제 2 기판 (17) 과 접하고 있다. 따라서, 보조 전극 (13) 은 제 2 전극 (16) 및 유기층 (15) 을 개재하여 제 2 기판 (17) 을 지지하고, 제 1 기판 (11) 및 제 2 기판 (17) 의 간격을 유지하기 위한 스페이서로서도 기능하고 있다.
그리고, 제 1 전극 (12) 과 제 2 전극 (16) 사이에 보조 전극 (13) 이 배치되지 않고 유기층 (15) 이 배치되는 영역이 제 1 전극 (12) 과 제 2 전극 (16) 사이에 전압이 인가되었을 때에 유기층 (15) 에 전류가 흐름으로써 발광한다. 요컨대, 당해 보조 전극 (13) 이 배치되지 않고 유기층 (15) 이 배치되는 영역이 발광부 (15A) 가 된다. 제 1 전극 (12) 과 제 2 전극 (16) 사이에 보조 전극 (13) 및 유기층 (15) 이 배치되는 영역은, 제 1 전극 (12) 과 제 2 전극 (16) 사이에 전압이 인가되었을 때에도 후술하는 절연부 (14) 에 의해 전류가 흐르지 않아, 발광하지 않는다. 요컨대, 당해 보조 전극 (13) 및 유기층 (15) 이 배치되는 영역은 비발광부 (15B) 가 된다.
보조 전극 (13) 에는, 공지된 전극 재료가 이용되고, 금속이나 합금을 사용할 수 있다. 금속으로는, 예를 들어, 은 (Ag), Al (알루미늄), Au (금), 텅스텐 (W), 네오디뮴 (Nd) 중, 적어도 1 종을 포함하는 것이 바람직하다.
그리고, 보조 전극 (13) 의 두께 치수가, 유기층 (15) 의 두께 치수보다 커지도록, 보조 전극 (13) 에는 금속이나 합금 및 수지 재료를 함유하는 페이스트 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 수지 재료는 바인더의 역할을 하는 것이고, 아크릴 수지나 PET 등을 사용할 수 있다. 그 외, 페이스트상으로 하기 위해서 점도 조정을 위한 유기 용제 등을 함유해도 된다. 페이스트 재료로는 은 페이스트가 바람직하다.
(절연부)
절연부 (14) 는 보조 전극 (13) 과 유기층 (15) 이 전기적으로 절연되도록, 양자 사이에 형성되어 있다. 이 때, 보조 전극 (13) 과 제 1 전극 (12) 의 전기적 접속은 확보되어 있다. 또한, 절연부 (14) 는 보조 전극 (13) 과 제 2 전극 (16) 의 단락을 방지한다. 보조 전극 (13) 과 제 2 전극 (16) 사이에는 유기층 (15) 이 배치되지만, 유기층 (15) 의 막두께는 1 ㎛ 이하로 형성되는 것이 일반적이고, 이 경우에, 절연부 (14) 는, 후술하는 제 2 기판 (17) 측으로부터의 외력이 광전 변환 장치 (1) 에 가해짐으로써 유기층 (15) 이 파손되어 보조 전극 (13) 과 제 2 전극 (16) 이 단락되는 것을 방지한다.
절연부 (14) 는 보조 전극 (13) 상에, 보조 전극 (13) 을 덮도록 형성된다. 그리고, 도 5a 와 같이, 제 1 전극 (12) 이 개구 (13C) 를 통하여 노출되어 있다. 절연부 (14) 는 도 1 이나 도 5b 와 같이 보조 전극 (13) 의 제 1 전극 (12) 과 접하지 않는 부분 (상면 및 측면) 에 형성되어, 유기층 (15) 과 보조 전극 (13) 이 접하지 않도록 되어 있다. 이와 같이, 제 1 전극 (12) 은 개구 (13C) 를 통하여 노출되기 때문에, 이 노출되는 제 1 전극 (12) 상에 유기층 (15) 및 제 2 전극 (16) 이 형성되게 된다. 즉, 이 노출되는 부분이 전술한 발광부 (15A) 를 이루는 위치에 상당한다.
또한, 절연부 (14) 는 취출 보조 전극 (13A) 의 상면 전체를 덮지 않도록, 취출 보조 전극 (13A) 의 일부를 노출시켜 형성되어 있다. 요컨대, 취출 보조 전극 (13A) 은 전기적 취출이 가능할 정도로 노출되어 있으면 된다.
나아가, 절연부 (14) 는 보조 전극 (13) 측과 취출 보조 전극 (13B) 측에서 홈부 (11C) 를 개재하여, 연속하지 않게 형성되어 있다. 그리고, 절연부 (14) 는 취출 보조 전극 (13B) 의 상면 전체를 덮지 않도록, 취출 보조 전극 (13B) 의 일부를 노출시켜 형성되어 있다. 요컨대, 취출 보조 전극 (13B) 도 전기적 취출이 가능할 정도로 노출되어 있으면 된다.
또한, 보조 전극 (13) 이 제 1 전극 (12) 보다 저저항인 경우에, 개구 (13C) 보다 보조 전극 (13) 의 위치에 전류가 집중되는 경우가 있다. 절연부 (14) 는 당해 보조 전극 (13) 의 위치에서 고휘도로 발광하여, 휘도 불균일이 되는 것을 방지한다.
또한, 보조 전극 (13) 이 금속이나 합금, 및 수지 재료를 함유하는 페이스트 재료를 사용한 경우에는, 보조 전극 (13) 으로부터 용매, 수지 재료로부터의 방출 가스, 수분, 대기 성분 등이 방출되는 경우가 있다. 절연부 (14) 는 이들 가스가 유기층 (15) 에 대해 데미지를 주는 것을 방지한다.
절연부 (14) 의 두께 치수는 1 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 이와 같은 두께 치수로 함으로써, 보조 전극 (13) 과 유기층 (15) 의 전기적 접속이 방지되고, 보조 전극 (13) 으로부터 유기층 (15) 으로 정공이 직접 주입되는 것이 방지된다.
절연부 (14) 는 전기 절연성의 재료 (전기 절연성 재료) 로 구성되면 되고, 전기 절연성 재료로는, 감광성 폴리이미드 등의 감광성 수지, 아크릴계 수지 등의 광경화형 수지, 열경화형 수지, 및 산화규소 (SiO2) 나 산화알루미늄 (Al2O3) 등의 무기 재료를 들 수 있다. 감광성 수지는 포지티브형 감광성 수지여도 되고 네거티브형 감광성 수지여도 된다.
또한, 절연부 (14) 는 보조 전극 (13) 과는 상이한 부재를 이용하여 형성해도 되고, 보조 전극 (13) 의 표면에 대해 처리를 실시하여 보조 전극 (13) 을 구성하는 도전성 재료를 절연성 재료 (금속 산화막 등) 로 변질시켜 형성해도 된다.
(유기층)
유기층 (15) 은 광전 변환 장치 (1) 가 유기 EL 소자이기 때문에, 발광 기능을 갖는 층으로서 구성된다. 유기층 (15) 이란, 유기 화합물로 구성되는 층을 적어도 1 층 포함한 것을 말한다. 또한, 당해 유기층 (15) 은 무기 화합물을 함유하고 있어도 된다.
유기층 (15) 은 절연부 (14) 로 덮인 보조 전극 (13) 및 개구 (13C) 를 통하여 노출되는 제 1 전극 (12) 상에 형성되어 있다.
또한, 유기층 (15) 은 도 6 과 같이, 취출 보조 전극 (13A) 및 취출 보조 전극 (13B) 의 상면 전체를 덮지 않도록, 절연부 (14) 의 좌우 단부보다 내측, 혹은 동일한 위치까지 형성되어 있다. 그 결과, 취출 보조 전극 (13A) 및 취출 보조 전극 (13B) 의 상면은 전기적 취출이 가능할 정도로, 노출되어 있다.
또한, 유기층 (15) 은 홈부 (11C) 를 개재하여, 제 1 전극 (12) 측으로부터 취출 전극 (12B) 측까지 연속하여 형성되어 있다.
광전 변환 장치 (1) 에 있어서의 유기 EL 소자를 구성하는 유기층 (15) 은 적어도 하나의 발광층을 갖는다. 그 때문에, 유기층 (15) 은 예를 들어, 1 층의 발광층으로 구성되어 있어도 되고, 예를 들어, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 주입층, 및 전자 수송층이 발광층을 개재하여 적층 구성되어 있어도 된다.
발광층에는, 종래의 유기 EL 소자에 있어서 사용되는 공지된 발광 재료가 이용되고, 적색, 녹색, 청색, 황색 등의 단색광을 나타내는 구성의 것이나, 그들의 조합에 의한 발광색, 예를 들어, 백색 발광을 나타내는 구성의 것이 사용된다. 또한, 발광층을 형성하는 데에 있어서는, 호스트에 도펀트로서 발광 재료를 도핑하는 도핑법이 알려져 있다. 도핑법으로 형성한 발광층에서는, 호스트에 주입된 전하로부터 효율적으로 여기자를 생성할 수 있다. 그리고, 생성된 여기자의 여기자 에너지를 도펀트에 이동시켜, 도펀트로부터 고효율의 발광을 얻을 수 있다.
발광층은 형광 발광성이어도 되고 인광 발광성이어도 된다.
또한, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 주입층, 및 전자 수송층 등을 구성하는 재료로는, 종래의 유기 EL 소자에 있어서 사용되는 공지된 것 중에서 임의의 것을 선택하여 사용할 수 있다.
(제 2 전극)
제 2 전극 (16) 은 유기 EL 소자에 있어서의 음극으로서, 전자를 유기층 (15) 에 주입하는 역할을 담당하는 것이고, 일 함수가 작은 재료가 바람직하다.
제 2 전극 (16) 은 유기층 (15) 상에 형성되어 있다.
또한, 접속부 (11A) 측의 제 2 전극 (16) 은 도 7 과 같이, 취출 보조 전극 (13A) 과 접촉하여 전기적으로 접속하지 않도록, 절연부 (14) 의 좌단부보다 내측, 나아가서는, 유기층 (15) 의 좌단부보다 내측, 혹은 동일한 위치까지 형성되어 있다.
한편, 접속부 (11B) 측의 제 2 전극 (16) 은 도 7 과 같이, 절연부 (14) 의 우단부보다 더욱 외측에까지 연장되어 형성되고, 취출 보조 전극 (13B) 과 접촉하여 전기적으로 접속되어 있다. 단, 취출 보조 전극 (13B) 의 상면은 전기적 취출이 가능할 정도로 노출되어 있다.
나아가, 제 2 전극 (16) 은 홈부 (11C) 를 개재하여, 제 1 전극 (12) 측으로부터 취출 전극 (12B) 측까지 연속하여 형성되어 있다.
제 2 전극 (16) 에 사용하는 재료의 구체예로는 특별히 한정되지 않지만, 구체적으로는 인듐, 알루미늄, 마그네슘, 은, 마그네슘-인듐 합금, 마그네슘-알루미늄 합금, 알루미늄-리튬 합금, 알루미늄-스칸듐-리튬 합금, 마그네슘-은 합금 등을 사용할 수 있다.
또한, 제 2 전극 (16) 측으로부터, 유기층 (15) 으로부터의 발광을 취출하는 양태를 채용할 수도 있다. 유기층 (15) 으로부터의 발광을 제 2 전극 (16) 측으로부터 취출하는 경우, 제 2 전극 (16) 에는 투명 전극 재료를 이용하여, 제 2 전극 (16) 의 가시 영역의 광의 투과율을 10 ％ 보다 크게 하는 것이 바람직하다. 또한, 이와 같은 경우에는, 제 1 전극 (12) 에는 금속이나 합금 등이 사용된다.
제 2 전극 (16) 의 시트 저항은 수백 Ω／□ 이하가 바람직하다.
제 2 전극 (16) 의 두께 치수는, 사용하는 재료에 따라 다르기도 하지만, 통상적으로 10 ㎚ 이상 1 ㎛ 이하, 바람직하게는 50 ㎚ 이상 200 ㎚ 이하의 범위에서 선택된다.
(제 2 기판)
제 2 기판 (17) 은 후에 상세히 서술하는 봉지 부재 (18) 에 의해 제 1 기판 (11) 과 접합되는 부재로서, 평활한 판상의 부재이다. 광전 변환 장치 (1) 에 있어서의 유기 EL 소자는, 제 1 기판 (11) 과 제 2 기판 (17) 이 봉지 부재 (18) 에 의해 접합되어 봉지된다.
제 2 기판 (17) 은 제 1 전극 (12) 상에 프레임상으로 형성된 보조 전극 (13) 에 의해 지지되고 있다. 상기한 바와 같이, 보조 전극 (13) 의 두께 치수는 유기층 (15) 의 두께 치수보다 크게 형성되고, 도 1 과 같이, 보조 전극 (13) 은 제 2 기판 (17) 측으로 융기하고, 보조 전극 (13) 이 형성된 부분의 유기층 (15) 및 제 2 전극 (16) 은, 당해 보조 전극 (13) 의 형상에 대응하여 제 2 기판 (17) 측으로 융기하고 있다. 그리고, 보조 전극 (13) 이 형성된 부분에서 제 2 기판 (17) 과 제 2 전극 (16) 이 접촉하여 제 2 기판 (17) 이 지지되고 있다.
제 2 기판 (17) 은 판상, 필름상, 또는 박상의 부재인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 유리판, 폴리머판, 폴리머 필름, 금속판, 금속박 등을 들 수 있다. 또한, 제 2 기판 (17) 은 본 실시 형태에서는 판상의 부재를 이용하고 있지만, 예를 들어, 시트상물 혹은 필름상물이어도 된다. 광전 변환 장치 (1) 가 플렉시블성을 필요로 하는 용도에 사용되는 경우에는, 제 2 기판 (17) 의 재료로는 가요성이 있는 재료가 바람직하고, 예를 들어, 폴리머판이나 폴리머 필름이 바람직하다.
또한, 제 2 기판 (17) 의 두께 치수로는, 복수의 광전 변환 장치 (1) 를 인접 배치시켜 조명의 광원으로 하는 경우에는, 예를 들어, 세로의 길이 치수가 대략 80 ㎜ 부터 100 ㎜ 까지, 가로의 길이 치수가 대략 80 ㎜ 부터 100 ㎜ 까지, 두께 치수가 0.1 ㎜ 부터 5 ㎜ 까지인 판재를 사용할 수 있다. 두께 치수가 0.1 ㎜ 이하이면, 공기의 투과율이 상승하여 밀봉 성능이 저하된다.
또한, 대형의 기판 재료로부터 복수 장의 제 2 기판 (17) 을 잘라내어 사용해도 된다.
(방열 부재)
방열 부재 (19) 는 유기 EL 소자에서 발생한 열을 제 2 기판 (17) 측으로 효율적으로 전달시키는 역할을 담당한다.
방열 부재 (19) 는 발광부 (15A) 의 제 2 전극 (16) 과 제 2 기판 (17) 사이에 구비되어 있다.
제 1 실시형태에서는, 방열 부재 (19) 는 유동성을 갖고, 프레임상으로 형성된 보조 전극 (13) 의 개구 (13C) 의 내측에 주입되고, 당해 프레임으로부터 흘러나오지 않도록 구비되어 있다 (도 1, 도 3a, 도 3b, 도 8 참조). 보조 전극 (13) 은 방열 부재 (19) 가 접속부 (11A) 나 접속부 (11B) 까지 흘러 나가지 않도록, 제방의 역할도 하고 있다. 그 때문에, 광전 변환 장치 (1) 에 있어서의 보조 전극 (13) 의 어느 프레임도 닫혀 있고, 개방되어 있지 않다.
방열 부재 (19) 를 주입하는 양으로는, 제 1 기판 (11) 과 제 2 기판 (17) 을 첩합했을 때에, 접속부 (11A) 나 접속부 (11B) 까지 흘러 넘치지 않을 정도의 양으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 열의 전달 효율을 생각하면, 제 1 기판 (11) 과 제 2 기판 (17) 을 첩합했을 때에 제 2 전극 (16) 과 제 2 기판 (17) 사이에 형성되는 공간 내가 방열 부재 (19) 로 충전되어 있어, 공기가 들어가 있지 않은 상태로 하는 것이 바람직하다.
방열 부재 (19) 로는 열전도성이 양호하고, 또한 불활성인 부재가 바람직하고, 불소계 오일 등을 사용할 수 있다.
(봉지 부재)
봉지 부재 (18) 는 제 1 기판 (11) 과 제 2 기판 (17) 을 접합하여, 유기층 (15) 을 봉지하기 위한 부재이다.
봉지 부재 (18) 는 제 1 기판 (11) 및 제 2 기판 (17) 의 외주연을 따라 배치된다. 그리고, 봉지 부재 (18) 는 유기층 (15) 를 둘러싸도록 하여 프레임상으로 형성되어 있다. 또한, 도 1 과 같이, 제 1 기판 (11) 의 위이고, 제 1 전극 (12), 보조 전극 (13), 취출 보조 전극 (13A), 취출 보조 전극 (13B) 이 형성되어 있는 지점에서는, 봉지 부재 (18) 는 제 1 기판 (11) 과 직접 접촉하고 있지 않고, 제 1 전극 (12), 보조 전극 (13), 취출 보조 전극 (13A), 취출 보조 전극 (13B) 중 어느 것과 접촉하여 접합한다. 그 이외의 지점에서는, 봉지 부재 (18) 는 제 1 기판 (11) 과 직접 접촉하여 접합한다.
봉지 부재 (18) 가 형성되는 폭 (접합폭) 은 광전 변환 장치 (1) 를 협액자 구조로 하는 관점에서, 제 1 기판 (11) 과 제 2 기판 (17) 의 접합 강도를 확보할 수 있는 범위에서 좁게 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 세로 길이 100 ㎜, 가로 길이 100 ㎜, 두께 0.7 ㎜ 의 판상 유리 부재의 경우에는, 0.5 ㎜ 이상 2 ㎜ 이하인 것이 특히 바람직하다.
봉지 부재 (18) 는 봉지성, 내습성, 및 접합 강도의 관점에서, 무기 화합물로 구성된 것이 바람직하다. 레이저 조사에 의해 형성하는 것을 가능하게 하기 위해, 저융점 유리가 바람직하다. 여기서 말하는 저융점이란, 융점이 650 ℃ 이하인 것을 말한다. 바람직한 융점으로는 300 ℃ 이상 600 ℃ 이하이다. 또한, 당해 저융점 유리는, 유리와 금속 등을 접합할 수 있는 천이 금속 산화물, 희토류 산화물 등을 성분 조성에 함유하는 것이 바람직하고, 분말 유리 (프리트 유리) 가 보다 바람직하다. 분말 유리의 조성으로는 예를 들어, 산화규소 (SiO2), 산화붕소 (B2O3), 및 산화알루미늄 (Al2O3) 을 주성분으로서 함유하는 것이 바람직하다. 또한, 봉지 부재 (18) 로서 분말 유리와 바인더 수지를 혼합한 페이스트상의 유리 페이스트를 사용할 수도 있다.
(유기 EL 소자의 제조 공정)
다음으로, 광전 변환 장치의 제조 방법을 도면에 기초하여 설명한다.
(제 1 기판측의 제조 공정)
먼저, 도 2a, 도 2b 에 나타내는 바와 같이, 제 1 기판 (11) 상에 제 1 전극 (12) 을 형성하고, 제 1 기판 (11) 의 접속부 (11A) 상에 취출 전극 (12A) 을 형성하고, 제 1 기판 (11) 의 접속부 (11B) 상에 취출 전극 (12B) 을 형성한다. 이 때, 홈부 (11C) 도 형성한다. 제 1 전극 (12), 취출 전극 (12A), 및 취출 전극 (12B) 은, 동일한 재료로 동시에 형성하는 것이 바람직하다. 광전 변환 장치 (1) 에서는, 제 1 전극 (12) 측으로부터 광을 취출하기 위해, 투명 전극 재료 (ITO 등) 로 형성한다. 형성 방법으로는, 스퍼터링법에 의해 성막하고, 그 후 포토 리소그래피 공정에 의해 패터닝하는 방법이나 마스크 증착법 등을 들 수 있다.
다음으로, 도 3a, 도 3b 에 나타내는 바와 같이, 제 1 전극 (12) 상에 보조 전극 (13) 을 형성하고, 취출 전극 (12A) 상에 취출 보조 전극 (13A) 을 형성하고, 취출 전극 (12B) 상에 취출 보조 전극 (13B) 을 형성한다. 이 때, 보조 전극 (13) 이 4 개의 개구 (13C) 를 갖는 프레임상이 되도록 형성한다. 또한, 취출 보조 전극 (13B) 은 홈부 (11C) 를 개재하여 보조 전극 (13) 과는 연속하지 않도록 형성한다.
보조 전극 (13), 취출 보조 전극 (13A), 및 취출 보조 전극 (13B) 은 동일한 재료로 동시에 형성하는 것이 바람직하다.
형성 방법으로는 진공 증착, 스퍼터링, 플라즈마, 이온 플레이팅 등의 건식 성막법이나 스크린 인쇄, 잉크젯 인쇄, 스핀 코팅, 딥핑, 플로우 코팅 등의 습식 성막법 등의 공지된 방법을 채용할 수 있다. 광전 변환 장치 (1) 에 있어서는, 보조 전극 (13) 의 두께 치수를 크게 할 필요가 있기 때문에, 금속이나 합금, 및 수지 재료를 함유하는 페이스트 재료 (은 페이스트 등) 를 사용한 스크린 인쇄법이 바람직하다.
보조 전극 (13) 용의 페이스트상 재료를 스크린 인쇄법으로 도포한 후, 당해 페이스트 재료를 건조시켜 보조 전극 (13), 취출 보조 전극 (13A), 및 취출 보조 전극 (13B) 을 형성한다.
다음으로, 도 4a, 도 4b, 및 도 5a, 도 5b 에 나타내는 바와 같이, 보조 전극 (13) 상에 절연부 (14) 를 형성한다. 절연부를 형성하는 방법으로는 스크린 인쇄, 잉크젯 인쇄, 스핀 코팅, 딥핑, 플로우 코팅 등의 공지된 습식 성막법이나, 마스크 증착법이나 마스크 스퍼터링법 등의 공지된 건식 성막법을 들 수 있다. 여기서는, 습식 성막법 및 전기 절연성 재료로서 전기 절연성 수지를 함유하는 포지티브형 포토레지스트 재료를 사용하는 경우에 대해 설명한다.
먼저, 도 4a, 도 4b 에 나타내는 바와 같이, 보조 전극 (13) 상에 절연부 (14) 를 구성하는 페이스트상의 전기 절연성 재료를 습식 성막법으로 도포한다. 이 때, 취출 보조 전극 (13A) 의 상면 전체, 및 취출 보조 전극 (13B) 의 상면 전체를 전기 절연성 재료로 덮지 않도록 함과 함께, 보조 전극 (13) 의 위 및 보조 전극 (13) 의 측면부가 전기 절연성 재료로 덮이도록 한다. 이 도포를 실시한 시점에서는, 개구 (13C) 의 내부에도 전기 절연성 재료가 도포되어 있어도 된다.
이 도포 후, 제 1 기판 (11) 측으로부터 광을 전기 절연성 재료에 조사한다 (노광). 이 때, 광이 개구 (13C) 및 홈부 (11C) 의 내부에 도포된 전기 절연성 재료에는 조사되지만, 보조 전극 (13) 의 상면에 도포된 전기 절연성 재료에는 조사되지 않는다. 그 때문에, 이 노광 후, 현상액에 의해 현상하면, 개구 (13C) 및 홈부 (11C) 의 내부에 도포된 전기 절연성 재료의 부분이 제거되고, 미노광 부분이 남는다.
이 현상 후에 가열 처리를 실시함으로써, 도 5a, 도 5b 에 나타내는 바와 같이, 절연부 (14) 가 보조 전극 (13) 의 상면 및 측면에 형성된다. 그 때문에, 후에 형성하는 유기층 (15) 과 보조 전극 (13) 이 접하지 않게 된다.
또한, 상기는 전기 절연성 재료로서 전기 절연성 수지를 함유하는 포지티브형 포토레지스트 재료를 사용하는 경우에 대해 설명했지만, 전기 절연성 수지를 함유하는 열경화형 레지스트 재료를 이용하여 도포되어도 된다. 이 경우에는, 상기 열경화형 레지스트 재료가, 스크린 인쇄법에 의해 보조 전극 (13) 의 위 및 보조 전극 (13) 의 측면부만이 전기 절연 재료로 덮이도록 도포되는 것이 바람직하다. 스크린 인쇄법에 의해 상기 열경화형 레지스트 재료를 도포하는 경우에는, 보조 전극 (13) 의 상부 및 보조 전극 (13) 의 측면부의 연직 상방에 대응하는 위치에 전기 절연 재료를 인쇄하는 것이 바람직하다. 이 경우에, 일반적인 열경화형 레지스트 재료는 평탄성을 갖기 때문에, 보조 전극 (13) 의 상부와 하부의 단차가 있는 것에 대해, 그 측면부가 완전하게 피복되도록 성막된다.
계속해서, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 유기층 (15) 을 절연부 (14) 로 덮인 보조 전극 (13) 및 개구 (13C) 를 통하여 노출되는 제 1 전극 (12) (도 5a, 도 5b 참조) 상에 형성한다. 유기층 (15) 의 형성 방법으로는 진공 증착, 스퍼터링, 플라즈마, 이온 플레이팅 등의 건식 성막법이나 스핀 코팅, 딥핑, 플로우 코팅, 잉크젯 등의 습식 성막법 등의 공지된 방법을 채용할 수 있다. 이 때, 유기층 (15) 이 소정의 위치에 형성되도록 마스킹 수단을 적용하여 층 형성을 실시하는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 제 2 전극 (16) 을 유기층 (15) 상에 형성한다. 그 때, 제 2 전극 (16) 이 취출 보조 전극 (13A) 과 접촉하여 전기적으로 접속하지 않도록 함과 함께, 취출 보조 전극 (13B) 과 접촉하여 전기적으로 접속되도록 한다. 제 2 전극 (16) 의 형성 방법으로는, 진공 증착이나 스퍼터링 등의 공지된 방법을 채용할 수 있다. 이 때, 제 2 전극 (16) 이 소정의 위치에 형성되도록 마스크 스퍼터링 등을 실시하는 것이 바람직하다.
또한, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 유동성의 방열 부재 (19) 를 프레임상으로 형성된 보조 전극 (13) 의 개구 (13C) 의 내측에 주입하고, 방열 부재 (19) 가 당해 프레임으로부터 흘러 넘치지 않도록 한다.
(제 2 기판측의 제조 공정)
다음으로, 제 2 기판 (17) 측의 제조 공정을 설명한다. 이 제조 공정에서는, 봉지 부재 (18) 로서 프리트 유리를 사용한다.
먼저, 봉지 부재 (18) 를 제 2 기판 (17) 의 제 1 기판 (11) 과 접합되는 면 상에 도포한다. 이 때, 제 2 기판 (17) 의 외주연을 따라 봉지 부재 (18) 를 도포한다. 봉지 부재 (18) 의 도포 폭은 접합 강도를 확보할 수 있는 접합 폭이 되도록 도포한다. 도포하는 방법으로는 디스펜서법 등을 들 수 있다.
또한, 도 9 에 제 2 기판 (17) 에 대해 하측에 봉지 부재 (18) 가 도포된 상태를 나타내고 있지만, 이것은 도 9 가 제 1 기판 (11) 과 제 2 기판 (17) 을 접합하는 상태를 설명하는 도면이기 때문이다. 따라서, 실제의 제 2 기판 (17) 측의 제조 공정에서는, 제 2 기판 (17) 을 아래로 하여 제 2 기판 (17) 상에 봉지 부재 (18) 를 도포한다.
이 제조 공정에서 사용하는 봉지 부재 (18) 는, 도포하는 시점에서는 페이스트상이며, 유기 용제를 함유하고 있기 때문에, 유기 용제를 제거할 필요가 있다.
그래서, 봉지 부재 (18) 를 도포한 제 2 기판 (17) 의 면과는 반대측의 면에 대해 핫 플레이트 등의 가열 수단을 배치하고, 당해 반대측의 면으로부터 제 2 기판 (17) 을 가열하여 소성을 실시한다. 이 소성에 의해, 전술한 알코올 성분을 제거한다. 또한, 가열 방법으로는 가열로 내에 당해 제 2 기판 (17) 을 넣는 방법으로 해도 된다.
(첩합 공정)
도 9 에 나타내는 바와 같이, 제 1 기판 (11) 의 제 1 전극 (12) 등이 형성된 면이 위를 향하게 하고, 제 2 기판 (17) 의 봉지 부재 (18) 가 도포된 면이 아래를 향하게 하여, 소정의 접합 부위에 맞추어 첩합한다. 첩합하는 데에 있어서는, 정확한 부위에서 접합하기 위해서 위치 결정 지그 등을 사용해도 된다.
계속해서, 제 2 기판 (17) 을 위로 한 상태로 봉지 부재 (18) 가 도포된 부위에 대해 레이저 조사 등을 실시하여, 당해 부위를 국소적으로 가열한다. 이 가열에 의해, 봉지 부재 (18) 를 용융시키고, 봉지 부재 (18) 와 접하는 부재 (제 1 기판 (11) 등) 를 접합하여, 유기층 (15) 을 봉지한다. 접합할 때에는 방사 온도계를 사용하여, 봉지 부재 (18) 의 온도가 600 ℃ 가 되도록, 레이저 출력 및 레이저 이동 속도를 조정한다.
이와 같이 하여 광전 변환 장치 (1) 가 제조된다.
이상과 같은 제 1 실시형태에 의하면, 다음과 같은 작용 효과를 나타낸다.
(1) 광전 변환 장치 (1) 를 제 1 기판 (11) 의 두께 방향 단면에서 본 경우에, 보조 전극 (13) 의 두께 치수가, 유기층 (15) 의 두께 치수보다 크다. 그로 인해, 제 2 기판 (17) 은 제 1 전극 (12) 상에 프레임상으로 형성된 보조 전극 (13) 에 의해 지지되어 있다. 즉, 제 1 전극 (12) 과 유기층 (15) 사이에 보조 전극 (13) 을 배치함으로써, 보조 전극 (13) 은 종래의 보조 전극으로서의 기능뿐만 아니라, 제 1 기판 (11) 과 제 2 기판 (17) 의 간격을 유지하기 위한 스페이서로서의 기능도 한다. 광전 변환 장치 (1) 에서는, 제 1 기판 (11) 및 제 2 기판 (17) 에 종래의 봉지 구조에서 채용되는 광전 변환 소자를 수용하기 위한 오목부를 형성할 필요가 없다. 즉, 제 2 기판 (17) 은 유기층 (15) 의 발광부에 접촉하지 않기 때문에, 유기층 (15) 을 부수지 않고 광전 변환 소자를 봉지할 수 있다. 그러므로, 광전 변환 장치 (1) 는 종래의 봉지 구조를 갖지 않고, 안전하게 광전 변환 소자를 봉지할 수 있고, 두께 치수도 종래에 비해 작게 할 수 있다.
(2) 광전 변환 장치 (1) 는 제 1 기판 (11) 및 제 2 기판 (17) 에 당해 오목부를 형성할 필요가 없기 때문에, 저렴하게 제조할 수 있다.
(3) 광전 변환 장치 (1) 에서는, 제 1 기판 (11) 상에 유기층 (15) 의 형성 영역과는 별도로 리브나 스페이서 등을 형성하기 위한 영역을 확보하지 않아도 되기 때문에, 유기층 (15) 의 형성 영역을 넓게 가질 수 있다. 그러므로, 발광 면적을 크게 할 수 있다.
(4) 발광부 (15A) 에 있어서 제 2 전극 (16) 이 제 2 기판 (17) 과 이간되어 있기 때문에, 보조 전극 (13) 에 의한 스페이서 기능이 확실하게 이루어져, 발광부 (15A) 에 있어서 제 2 기판 (17) 과 제 2 전극 (16) 의 접촉이 방지된다. 그 때문에, 제 2 전극 (16) 이나 유기층 (15) 의 손상이 방지된다.
(5) 비발광부 (15B) 에서는, 제 2 전극 (16) 이 제 2 기판 (17) 과 접촉함으로써, 제 2 기판 (17) 이 지지되고, 제 1 기판 (11) 과 제 2 기판 (17) 의 간격을 유지할 수 있다. 그리고, 제 1 기판 및 제 2 기판이 첩합될 때에도, 제 2 기판은 당해 제 2 전극에 의해 지지되기 때문에, 제 1 기판과 제 2 기판의 간격을 유지하면서 첩합 작업을 실시하기 쉽다.
(6) 보조 전극 (13) 이 프레임상으로 형성되어 있기 때문에, 유동성의 방열 부재 (19) 를 당해 프레임 내부에 주입하면, 프레임 밖으로 흘러나오지 않는다. 그로 인해, 방열 부재 (19) 가 제 1 기판 (11) 과 제 2 기판 (17) 의 접합부로 유출되거나, 나아가 광전 변환 장치 (1) 의 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다.
(7) 보조 전극 (13) 과 제 1 전극 (12) 사이에서는 전기적으로 접속되고, 보조 전극 (13) 과 유기층 (15) 사이에서는 절연부 (14) 에 의해 전기적으로 절연되어 있다. 전기적으로 절연되어 있지 않은 경우에는, 보조 전극 (13) 의 프레임 부분 주변의 유기층 (15) 이 우선적으로 발광하기 때문에, 선상으로 발광할 우려가 있다. 그러나, 전기적으로 절연되어 있는 경우에는, 제 1 전극 (12) 에 대응하는 유기층 (15) 부분이 발광하므로, 발광부 (15A) 를 면상으로 발광시킬 수 있다.
(8) 프리트 유리로 구성되는 봉지 부재 (18) 로 제 1 기판 (11) 과 제 2 기판 (17) 을 접합하여 유기층 (15) 을 봉지하므로, 접합 폭을 좁혀도, 접합 강도가 높고, 봉지 성능이 우수한 협액자 구조의 광전 변환 장치 (1) 를 얻을 수 있다.
[제 2 실시형태]
다음으로 본 발명에 관련된 제 2 실시형태에 대해, 도면에 기초하여 설명한다.
제 2 실시형태에 관련된 광전 변환 장치 (2) 는, 도 10 에 나타내는 바와 같이, 보조 전극 (13) 과 유기층 (15) 사이에 절연부가 형성되어 있지 않은 점을 제외하고, 제 1 실시형태의 광전 변환 장치 (1) 와 동일한 구성이다. 제 2 실시형태의 설명에 있어서 제 1 실시형태와 동일한 구성 요소는 동일 부호를 부여하고 설명을 생략 혹은 간략하게 한다.
광전 변환 장치 (2) 에서는, 보조 전극 (13) 이 형성된 부분 주변의 유기층 (15) 이 우선적으로 발광하는 경향이 있다. 그 때문에, 보조 전극 (13) 의 프레임을 구성하는 라인 간격을 작게 함으로써, 발광하는 지점끼리 가까워져, 발광부를 면상으로 발광시킬 수 있다.
이와 같은 제 2 실시형태에 의하면, 제 1 실시형태에 있어서의 (1) 부터 (6) 까지 및 (8) 과 동일한 효과를 나타냄과 함께, 이하의 효과를 나타낸다.
(9) 절연부를 형성할 필요가 없기 때문에, 광전 변환 장치 (2) 는 광전 변환 장치 (1) 에 비해 간략한 공정으로 제조할 수 있다.
[제 3 실시형태]
다음으로 본 발명에 관련된 제 3 실시형태에 대해, 도면에 기초하여 설명한다.
제 3 실시형태에 관련된 광전 변환 장치는, 도 11 에 나타내는 바와 같이, 제 1 실시형태에 있어서의 보조 전극 (13) 의 형상과 상이한 점을 제외하고, 제 1 실시형태의 광전 변환 장치 (1) 와 동일한 구성이다. 제 3 실시형태의 설명에 있어서 제 1 실시형태와 동일한 구성 요소는 동일 부호를 부여하고 설명을 생략 혹은 간략하게 한다.
제 3 실시형태에 관련된 광전 변환 장치에 있어서, 보조 전극 (33) 에 의해 형성되는 보조 전극 패턴은, 제 1 실시형태에 관련된 보조 전극 (13) 과 같이 프레임상이 아니고, 포크의 선단과 같은 형상으로 되어 있다. 즉, 복수 개의 보조 전극 (33) 의 라인이 대략 평행하게 제 1 기판 (11) 의 일변측으로부터 대변측을 향하여 신장되어 있다. 그리고, 보조 전극 (33) 의 라인의 선단 (33D) 은, 이웃하는 라인의 선단 (33D) 과 연결되어 있지 않다. 즉, 당해 보조 전극 패턴은 보조 전극 (13) 의 4 개의 프레임과 같이 제 2 전극 (16) 의 면에 대해 닫힌 영역이 형성되어 있는 것이 아니라, 모두 개방되어 있다.
제 3 실시형태에 관련된 광전 변환 장치에 있어서, 방열 부재를 제 2 전극 (16) 과 제 2 기판 (17) 사이에 주입하는 경우에는, 방열 부재가 흘러나오지 않도록, 점도가 높은 페이스트상의 재료를 사용하거나, 보조 전극 (33) 과는 별도로 도시하지 않은 제방부를 형성하면 된다. 제방부는 제 1 기판 (11) 과 제 2 기판 (17) 의 접합부에 방열 부재가 도달하지 않도록 형성하면 된다. 예를 들어, 상기 라인의 선단 (33D) 을 연결하여 보조 전극 (33) 이 개방되어 있는 부분을 닫도록 형성한다. 단, 이 제방부의 두께 치수는 제방부의 상면이 제 2 전극 (16) 과 접촉하지 않을 정도로 한다.
제 3 실시형태에 있어서도, 제 1 실시형태와 동일하게 하여, 취출 전극 (12A) 상에는, 양극으로서의 제 1 전극 (12) 으로부터 전기적 취출을 실시하기 위한 취출 보조 전극 (33A) 이 형성되어 있다. 또한, 취출 전극 (12B) 상에는, 음극으로서의 제 2 전극 (16) 으로부터 전기적 취출을 실시하기 위한 취출 보조 전극 (33B) 이 형성되어 있다. 취출 보조 전극 (33A) 은 보조 전극 (33) 에 연속하여 형성되고, 취출 보조 전극 (33B) 은 홈부 (11C) 를 개재하여 보조 전극 (33) 과는 연속하지 않게 형성되어 있다. 취출 보조 전극 (33B) 은 보조 전극 (33) 이나 제 1 전극 (12) 과 전기적으로 접속하고 있지 않다.
제 3 실시형태에 있어서도, 도 12 에 나타내는 바와 같이, 제 1 실시형태와 동일하게 하여, 보조 전극 (33) 상에 절연부 (34) 가 형성되고, 보조 전극 (33) 의 라인의 선단 (33D) 도 절연부 (34) 로 덮여 있어, 유기층 (15) 과 보조 전극 (33) 사이가 전기적으로 절연되도록 되어 있다.
이와 같은 제 3 실시형태에 의하면, 제 1 실시형태에 있어서의 (1) 부터 (5) 까지, (7) 및 (8) 과 같은 효과를 나타냄과 함께, 이하의 효과를 나타낸다.
(10) 보조 전극 (33) 의 보조 전극 패턴은, 보조 전극 (13) 의 4 개의 프레임과 같이 닫힌 영역이 형성되어 있는 것이 아니라, 모두 개방되어 있다. 그 때문에, 광전 변환 장치를 플렉시블 용도에 이용하여 반복 절곡 등을 실시하고 있는 동안에, 제 2 전극 (16) 이 보조 전극 (33) 의 보조 전극 패턴을 따라 단선된 경우에도, 제 2 전극 (16) 에 비도통부가 형성되지 않고, 당해 개방되어 있는 부분을 통해서 도통이 가능해진다. 그러므로, 비발광 부분의 발생을 장기간에 걸쳐 방지할 수 있다.
한편으로, 보조 전극 (13) 의 보조 전극 패턴이 프레임상으로 되어, 닫힌 영역이 형성되어 있으면, 마찬가지로 반복 절곡에 의해 제 2 전극 (16) 이 당해 프레임을 따라 단선된 경우에는, 제 2 전극 (16) 의 면 내에 프레임상의 단선 부분이 형성되게 된다. 이 경우, 당해 프레임 내는 비도통부가 되기 때문에, 이 비도통부와 대응하는 위치의 유기층 (15) 이 발광하지 않게 될 우려가 있다. 단, 제 2 기판 (17) 을 금속으로 하면, 당해 프레임 내에 대해 제 2 기판 (17) 을 통하여 도통시킬 수 있기 때문에, 당해 프레임을 따라 단선된 경우에도 유기층 (15) 을 발광시킬 수 있다.
[변형예]
또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위에서 이하에 나타내는 변형도 포함하는 것이다.
제 3 실시형태의 보조 전극 (33) 의 보조 전극 패턴의 다른 형태로서, 도 13 에 나타내는 바와 같은, 빗살상의 보조 전극 (43) 의 보조 전극 패턴이거나, 도 14 에 나타내는 바와 같은 나선상의 보조 전극 (53) 의 보조 전극 패턴이어도 된다. 즉, 어느 형상도, 닫힌 영역이 형성되지 않고, 개방되어 있는 형상이다. 또한, 도 13 및 도 14 에 있어서 제 1 실시형태와 동일한 구성 요소는 동일 부호를 부여하였으며, 설명을 생략한다.
보조 전극의 패턴은 그 외에, 망목상, 직선 혹은 곡선의 스트라이프상, 또는 콤형 등으로 배치한 것이어도 된다. 또한, 정삼각형, 이등변 삼각형, 직각 삼각형 등의 삼각형, 정방형, 장방형, 마름모꼴, 평행 사변형, 사다리꼴 등의 사각형, 육각형, 팔각형 등의 n 각형, 원, 타원, 별형, 허니콤형 등을 조합한 기하학 도형의 라인 패턴을 규칙적으로 조합하여 배치한 것이어도 되고, 불규칙한 형상, 불규칙한 패턴 등으로 구성해도 된다.
제 1 실시형태의 광전 변환 장치 (1) 의 광 취출 방향이, 제 1 기판 (11) 과 반대측인 제 2 기판 (17) 측인 경우에는, 상기의 투광성 제 1 기판 (11) 에 더하여, 실리콘 기판, 금속 기판 등의 불투명 기판을 사용할 수도 있다.
또한, 제 1 실시형태에서 설명한 제조 공정과 같이 광전 변환 장치 (1) 를 개별적으로 제조하는 것이 아니라, 다수개를 취해서 제조해도 된다.
예를 들어, 470 ㎜×370 ㎜ 의 1 장의 제 1 기판으로부터, 80 ㎜×80 ㎜ 사이즈의 광전 변환 장치를 제조하는 경우로 생각하면, 각 광전 변환 장치 사이의 거리를 고려하여, 20 개의 광전 변환 장치 (1) 를 제조할 수 있다.
이 경우의 제조 공정으로는, 예를 들어 다음과 같이 하여 실시할 수 있다.
당해 제 1 기판 상에, 제 1 실시형태에서 설명한 바와 같이, 제 1 전극부터 순서대로 형성하고, 당해 제 1 기판과 동 사이즈의 제 2 기판을 감압하에서 첩합하여 접합한다. 그 후, 대기압하에서, 첩합 후의 기판을 레이저로 커트하여, 각 광전 변환 장치 (1) 를 취출한다.
광전 변환 장치에 사용되는 광전 변환 소자로서, 상기 실시형태에서는 유기 EL 소자를 예시하여 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 유기 박막 태양 전지 소자나 색소 증감 태양 전지 소자 등의 기밀을 유지할 필요가 있는 소자에 적용된다. 이와 같은 태양 전지 소자는 수광 면적을 줄이지 않고, 두께 치수를 작게 할 수 있으며, 또한 저렴하게 제조할 수 있다.
유기 박막 태양 전지 소자의 경우, 제 1 기판 (11) 측을 광의 입사면으로 한 경우에, 제 1 기판 (11) 측부터 순서대로, 투명 도전막, P 형 유기 반도체, N 형 유기 반도체, 도전막을 적층시킨 구조로 할 수 있다. 투명 도전막은 제 1 기판 (11) 측으로부의 광이 태양 전지층 (P 형 유기 반도체 및 N 형 유기 반도체) 에 도달할 수 있도록, 투명한 전극 부재를 사용할 수 있고, ITO (산화인듐주석), ZnO (산화아연), SnO2 (산화주석) 등의 재료로부터 형성되는 투명 전극으로 할 수 있다.
도전막은 반사막으로서, 광의 흡수가 적고 반사가 높은 알루미늄, 금, 은, 티탄 등의 금속 전극을 사용할 수 있다. 또한, 그들 금속끼리의 다층 구조 전극, 혹은 그들 금속과 다른 금속이나 상기 투명 전극재와 같은 도전성 산화물이나 도전성 유기물과의 다층 구조의 전극을 반사막으로서 이용해도 된다. 그 밖의 구성은 상기 실시형태와 동일한 것을 채용할 수 있다.
상기 실시형태에서는, 방열 부재 (19) 가 유동성을 갖는 것으로 하여 설명하였지만, 유동성을 갖고 있지 않아도, 유기층 (15) 에서 발생한 열을 제 2 기판 (17) 측으로 전달할 수 있도록, 제 2 기판 (17) 과 제 2 전극 (16) 사이에 구비하는 것이 가능한 방열 부재이면 된다.
또한, 방열 부재 (19) 를 구비하지 않고, 제 2 기판 (17) 과 제 2 전극 (16) 사이에 불활성 가스를 주입해도 된다.
산업상 이용가능성
본 발명의 광전 변환 장치는 발광 면적이 크고, 두께 치수가 작기 때문에, 통상적인 유기 EL 장치나 유기 박막 태양 전지로서 사용될 뿐만 아니라, 플렉시블 유기 EL 조명이나 플렉시블 태양 전지 등에 사용할 수 있다.
1, 2 : 광전 변환 장치
11 : 제 1 기판
12 : 제 1 전극
13, 33, 43, 53 : 보조 전극
14, 34 : 절연부
15 : 유기층
15A : 발광부
16 : 제 2 전극
17 : 제 2 기판
18 : 봉지 부재
19 : 방열 부재
11 : 제 1 기판
12 : 제 1 전극
13, 33, 43, 53 : 보조 전극
14, 34 : 절연부
15 : 유기층
15A : 발광부
16 : 제 2 전극
17 : 제 2 기판
18 : 봉지 부재
19 : 방열 부재
Claims (18)
- 제 1 기판, 제 1 전극, 유기층, 제 2 전극, 및 제 2 기판이, 이 순서로 배치되는 광전 변환 장치로서,
상기 제 1 전극과 상기 유기층 사이에 보조 전극이 배치되고,
상기 광전 변환 장치를 상기 제 1 기판의 두께 방향 단면에서 본 경우에, 상기 보조 전극의 두께 치수는 상기 유기층의 두께 치수보다 큰 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 전극 및 상기 제 2 기판이 접촉하고 있는 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판 사이에는, 상기 유기층을 봉지하는 봉지 부재가 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판의 외주연 (外周緣) 을 따라 배치되고,
상기 보조 전극의 두께 치수 및 상기 봉지 부재의 두께 치수는 하기 식 (1) 을 만족하는 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치.
0.2X < Y < 5X···(1)
(단, 상기 식 (1) 에 있어서, 상기 보조 전극의 두께 치수를 Y [㎛], 상기 봉지 부재의 두께 치수를 X [㎛] 라고 한다) - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보조 전극의 두께 치수가 0.5 ㎛ 이상 30 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치. - 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 봉지 부재는 절연성 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보조 전극이 배치되지 않은 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 사이의 영역은, 상기 유기층이 배치되는 발광부가 되고,
상기 발광부에서는 상기 제 2 전극이 상기 제 2 기판과 이간되어 있는 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 발광부의 상기 제 2 전극 및 상기 제 2 기판 사이에는 방열 부재가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치. - 제 7 항에 있어서,
상기 광전 변환 장치를 상기 제 1 기판의 면을 향하여 본 경우, 상기 보조 전극은 상기 발광부를 둘러싸는 프레임상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치. - 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 광전 변환 장치를 상기 제 1 기판의 면을 향하여 본 경우, 상기 보조 전극은 상기 발광부를 둘러싸고, 일부가 개방된 패턴상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치. - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보조 전극과 상기 제 1 전극은 도통하고, 상기 보조 전극과 상기 유기층은 절연되어 있는 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치. - 제 10 항에 있어서,
상기 보조 전극과 상기 유기층 사이에 절연부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 절연부는 폴리이미드를 함유하는 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치. - 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보조 전극은 은, 금, 텅스텐, 및 네오디뮴 중 적어도 하나와 수지를 함유하는 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치. - 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 기판은 투광성 기판이고,
상기 제 1 전극은 투명 전극인 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치. - 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 기판은 금속인 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치. - 제 1 기판, 제 1 전극, 유기층, 제 2 전극, 및 제 2 기판이, 이 순서로 배치되는 광전 변환 장치의 제조 방법으로서,
상기 제 1 기판의 일방의 면에 상기 제 1 전극을 형성하는 공정과,
상기 제 1 전극 상에 보조 전극을 형성하는 공정과,
상기 제 1 전극 및 상기 보조 전극 상에 상기 유기층을 형성하는 공정과,
상기 유기층 상에 상기 제 2 전극을 형성하는 공정과,
상기 제 2 전극을 형성한 후, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 첩합 (貼合) 하여 접합하는 공정을 실시하고,
상기 광전 변환 장치를 상기 제 1 기판의 두께 방향 단면에서 본 경우에, 상기 보조 전극의 두께 치수를 상기 유기층의 두께 치수보다 크게 형성하는 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치의 제조 방법. - 제 16 항에 있어서,
상기 보조 전극을 형성하는 공정에서, 상기 제 1 기판의 면을 향하여 본 경우에, 상기 보조 전극을 프레임상으로 형성하고,
상기 제 2 전극을 형성하는 공정 후이고 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 첩합하여 접합하는 공정 전에, 상기 보조 전극의 당해 프레임 내에 유동성의 방열 부재를 주입하는 공정을 실시하는 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치의 제조 방법. - 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
상기 보조 전극을 형성하는 공정 후이고 상기 유기층을 형성하는 공정 전에, 상기 보조 전극 상에 절연부를 형성하는 공정을 실시하고,
상기 유기층과 상기 보조 전극 사이에 상기 절연부를 개재시키는 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치의 제조 방법.
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