JP2020053411A

JP2020053411A - 発光装置

Info

Publication number: JP2020053411A
Application number: JP2019236095A
Authority: JP
Inventors: 晶紀早藤; Akinori Hayafuji; 田中　信介; Shinsuke Tanaka; 信介田中
Original assignee: Tohoku Pioneer Corp; Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Tohoku Pioneer Corp; Pioneer Corp
Priority date: 2019-12-26
Filing date: 2019-12-26
Publication date: 2020-04-02
Also published as: JP2021144959A; JP7408854B2; JP2023033656A

Abstract

【課題】有機ＥＬ素子を封止膜で封止した場合において、封止膜に電荷が蓄積されにくくする。【解決手段】発光部１４０は基板１００に形成されており、第１電極１１０、有機層１２０、及び第２電極１３０を有している。有機層１２０は第１電極１１０と第２電極１３０の間に位置している。封止膜１６０は発光部１４０を封止している。詳細には、封止膜１６０は複数の層を積層した積層構造を有している。最も基板１００の近くに位置する第１層は、第１電極１１０及び第２電極１３０に接している。そして第１層は、封止膜１６０の他の層よりも厚い。【選択図】図４

Description

本発明は発光装置に関する。

近年は、発光素子として有機ＥＬ（Organic Electroluminescence）素子を有する発光装置の開発が進んでいる。有機ＥＬ素子は、有機層を、第１電極と、第２電極とで挟んだ構成を有している。有機層は水分や酸素に弱いため、有機ＥＬ素子は封止される必要がある。有機ＥＬ素子を封止する方法の一つに、封止膜を用いる方法がある。例えば特許文献１及び２には、封止膜として複数の封止層を積層した積層膜を用いることが記載されている。

例えば特許文献１には、下側の封止層の材料に、酸化カルシウム、アルミナ、シリカ、チタニア、酸化インジウム、酸化スズ、酸化シリコン、窒化シリコン、又は窒化アルミニウムを用いること、及び、上側の封止層に有機層を用いることが記載されている。

また特許文献２には、封止膜を４層構造にすることが記載されている。そして最も下の封止層の材料にＳｉＮ，ＳｉＯＮ、又はＳｉＯを用い、その上の封止層にアモルファスシリコン、ＳｉＯ_２、又はＳｉＯを用い、その上の封止層に有機物を用い、一番上の封止層にＳｉＮ，ＳｉＯＮ、又はＳｉＯを用いることが記載されている。

特開２０１２−２３８６１１号公報特開２０１４−１７９２７８号公報

封止膜を用いて有機ＥＬ素子を封止する場合、この封止膜は第１電極と第２電極の双方に接する。本発明者が検討した結果、封止膜を、薄い封止層を複数積層した構造にすると、この封止膜が抵抗性を持つ容量素子として機能することが判明した。このような容量素子が存在すると、発光装置の発光品質や発光装置の検査に影響がでる。ここで有機ＥＬ素子を動作させるために第１電極及び第２電極の間に電圧を印加した場合、封止膜に電荷が蓄積されることにより有機ＥＬ素子が発光するタイミングが遅れてしまう。そして有機ＥＬ素子を停止させるため第１電極及び第２電極の間に電圧を印加しなくなった場合、封止膜に蓄積された電荷が有機ＥＬ素子に向けて流れ、有機ＥＬ素子の発光が停止するタイミングが遅れてしまう。

本発明が解決しようとする課題としては、有機ＥＬ素子を封止膜で封止した場合において、封止膜に電荷が蓄積されにくく、さらに抵抗の高い封止膜にすることが一例として挙げられる。

請求項１に記載の発明は、基板と、
前記基板に形成され、第１電極、第２電極、及び前記第１電極と前記第２電極の間に位置する有機層を含む発光部と、
前記発光部を封止する封止膜と、
を備え、
前記封止膜は、複数の層を積層した積層構造を有し、かつ、最も基板の近くに位置する第１層は、絶縁膜であり、前記第１電極及び前記第２電極に接触し、かつ、他の前記層よりも厚い発光装置である。

実施形態に係る発光装置の構成を示す平面図である。図１から第２電極及び封止膜を取り除いた図である。図２から有機層及び絶縁層を取り除いた図である。図１のＡ−Ａ断面図である。図４の点線αで囲んだ領域を拡大した図である。発光装置の等価回路図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

図１は、実施形態に係る発光装置１０の構成を示す平面図である。説明のため、図１において封止膜１６０は点線で示されている。図２は、図１から第２電極１３０及び封止膜１６０を取り除いた図である。図３は図２から有機層１２０及び絶縁層１５０を取り除いた図である。図４は図１のＡ−Ａ断面図である。図５は図４の点線αで囲んだ領域を拡大した図である。本実施形態に係る発光装置１０は、基板１００、発光部１４０、及び封止膜１６０を備えている。発光部１４０は基板１００に形成されており、第１電極１１０、有機層１２０、及び第２電極１３０を有している。有機層１２０は第１電極１１０と第２電極１３０の間に位置している。封止膜１６０は発光部１４０を封止している。詳細には、図５に示すように、封止膜１６０は複数の層を積層した積層構造を有している。最も基板１００の近くに位置する第１層（図５においては下側の第１封止膜１６２）は、第１電極１１０及び第２電極１３０に接している。そして下側の第１封止膜１６２は、封止膜１６０の他の層よりも厚い。なお、図１〜図４に示した例において、発光装置１０は照明装置であるが、発光装置１０はディスプレイであってもよい。以下、詳細に説明する。

まず、図１〜図４を用いて、基板１００及び発光部１４０の構成について説明する。

基板１００は、例えばガラス基板や樹脂基板などの透光性を有する基板である。基板１００は可撓性を有していてもよい。可撓性を有している場合、基板１００の厚さは、例えば１０μｍ以上１０００μｍ以下である。基板１００は、例えば矩形などの多角形である。基板１００が樹脂基板である場合、基板１００は、例えばＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルホン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）、又はポリイミドを用いて形成されている。また、基板１００が樹脂基板である場合、水分が基板１００を透過することを抑制するために、基板１００の少なくとも一面（好ましくは両面）に、ＳｉＮ_ｘやＳｉＯＮなどの無機バリア膜が形成されている。

基板１００の一面には、発光部１４０が形成されている。発光部１４０は、有機ＥＬ素子を有している。この有機ＥＬ素子は、第１電極１１０、有機層１２０、及び第２電極１３０を有している。

第１電極１１０は、光透過性を有する透明電極である。透明電極の材料は、金属を含む材料、例えば、ＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（ＩｎｄｉｕｍＺｉｎｃＯｘｉｄｅ）、ＩＷＺＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｕｎｇｓｔｅｎＺｉｎｃＯｘｉｄｅ）、ＺｎＯ（ＺｉｎｃＯｘｉｄｅ）等の金属酸化物である。第１電極１１０の厚さは、例えば１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。第１電極１１０は、例えばスパッタリング法又は蒸着法を用いて形成される。なお、第１電極１１０は、カーボンナノチューブ、又はＰＥＤＯＴ／ＰＳＳなどの導電性有機材料であってもよい。

有機層１２０は発光層を有している。有機層１２０は、例えば、正孔注入層、発光層、及び電子注入層をこの順に積層させた構成を有している。正孔注入層と発光層との間には正孔輸送層が形成されていてもよい。また、発光層と電子注入層との間には電子輸送層が形成されていてもよい。有機層１２０は蒸着法で形成されてもよい。また、有機層１２０のうち少なくとも一つの層、例えば第１電極１１０と接触する層は、インクジェット法、印刷法、又はスプレー法などの塗布法によって形成されてもよい。なお、この場合、有機層１２０の残りの層は、蒸着法によって形成されている。また、有機層１２０のすべての層が、塗布法を用いて形成されていてもよい。

第２電極１３０は、例えば、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｚｎ、及びＩｎからなる第１群の中から選択される金属、又はこの第１群から選択される金属の合金からなる金属層を含んでいる。この場合、第２電極１３０は遮光性を有している。第２電極１３０の厚さは、例えば１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。ただし、第２電極１３０は、第１電極１１０の材料として例示した材料を用いて形成されていてもよい。第２電極１３０は、例えばスパッタリング法又は蒸着法を用いて形成される。

第１電極１１０の縁は、絶縁層１５０によって覆われている。絶縁層１５０は例えばポリイミドなどの感光性の樹脂材料によって形成されており、第１電極１１０のうち発光部１４０の発光領域となる部分を囲んでいる。絶縁層１５０を設けることにより、第１電極１１０の縁において第１電極１１０と第２電極１３０が短絡することを抑制できる。

また、発光装置１０は、第１端子１１２及び第２端子１３２を有している。第１端子１１２は第１電極１１０に接続しており、第２端子１３２は第２電極１３０に接続している。第１端子１１２及び第２端子１３２は、例えば、第１電極１１０と同一の材料で形成された層を有している。なお、第１端子１１２と第１電極１１０の間には引出配線が設けられていてもよい。また、第２端子１３２と第２電極１３０の間にも引出配線が設けられていてもよい。

次に、図１、図４、及び図５を用いて、封止膜１６０の構成を説明する。封止膜１６０は、基板１００のうち発光部１４０が形成されている面に形成されており、発光部１４０を覆っている。ただし、第１端子１１２及び第２端子１３２の少なくとも一部は封止膜１６０から露出している。封止膜１６０は、例えばＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法を用いて形成されている。ＡＬＤ法を用いることにより、封止膜１６０の段差被覆性は高くなる。ただし封止膜１６０は、他の成膜法を用いて形成されていてもよい。

また図４に示すように、封止膜１６０は、第１端子１１２、第２電極１３０、及び第２端子１３２に接している。このため、封止膜１６０には、発光部１４０の駆動電圧が印加される。

そして図５に示すように、封止膜１６０は複数の封止層を積層した積層構造を有している。このようにすることで、一つの膜で封止膜１６０を形成する場合と比較して、封止膜１６０に生じる膜応力を小さくすることができる。なお、封止膜１６０を構成するいずれの膜も、例えばＡＬＤ法を用いて形成することができる。

封止膜１６０は、少なくとも３つの封止層を積層した構成を有している。これらのうち最も下の封止層である第１層（本図においては下側の第１封止膜１６２）は、他の層よりも厚くなっている。第１層の厚さは、例えば２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。また、封止膜１６０を構成する他の層の厚さは、互いに等しいか、互いの差が一定値以下になっている。例えば封止膜１６０の第１層以外の層において、最も厚い層の厚さは、最も薄い層の厚さの１００％超１０５％以下になっている。封止膜１６０を構成する封止層のうち、最も下側の封止層を除いた各層の厚さは、例えば３ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。また第１層の厚さは、例えば、それ以外の層のうち最も厚い層の厚さの４倍以上である。また第１層の厚さは、例えば、封止膜１６０の厚さの２０％以上８０％以下である。

なお、図５に示した例において、封止膜１６０を構成する封止層の層数は、４つである。ただし封止膜１６０を構成する封止層の層数は、これ以上（例えば１０層以上）であってもよい。

本図に示す例において、封止膜１６０は、第１の材料からなる第１封止膜１６２と、第２の材料からなる第２封止膜１６４とをこの順に繰り返し積層した構成を有している。第１の材料は絶縁材料である。第２の材料も絶縁材料であるのが好ましい。第１の絶縁材料は、例えば酸化アルミニウムであり、第２の絶縁材料は、例えば窒化チタンである。発光部１４０に接する封止層を酸化アルミニウムで形成することにより、封止膜１６０の常温における防湿性を高めることができる。また、第１封止膜１６２を覆う第２封止膜１６４を窒化チタンで形成することにより、封止膜１６０の高温での防湿性を高めることができる。

次に、発光装置１０の製造方法を説明する。まず、基板１００上に第１電極１１０を形成する。この工程において、第１端子１１２及び第２端子１３２も形成される。次いで、絶縁層１５０、有機層１２０、及び第２電極１３０をこの順に形成する。

次いで、例えばＡＬＤ法を用いて、第１封止膜１６２及び第２封止膜１６４を、この順に繰り返し形成する。その後、必要に応じて、第１封止膜１６２及び第２封止膜１６４の積層膜のうち第１端子１１２上に位置する部分及び第２端子１３２上に位置する部分を除去する。

図６は、発光装置１０の等価回路図である。発光装置１０の発光部１４０を発光させるとき、第１端子１１２と第２端子１３２の間には電圧が印加される。図４を用いて説明したように、封止膜１６０は第１端子１１２と第２端子１３２に接している。また、封止膜１６０は絶縁膜により形成されているが、薄い封止層を多数積層した構成を有している。このため、等価回路で見た場合、封止膜１６０は、第１端子１１２と第２端子１３２の間に、容量と抵抗とを直列に接続した構成となる。ここで、封止膜１６０の抵抗の大きさは、第１封止膜１６２の厚さに依存していると考えられる。このため、第１封止膜１６２が薄い場合、封止膜１６０にある程度電流が流れ、その結果、発光部１４０が発光するときに封止膜１６０に電荷が蓄積されてしまう。この電荷は、第１端子１１２と第２端子１３２の間に電圧が印加されなくなったとき、発光部１４０に流れる。これにより、発光部１４０のオフにするときの応答速度は低下してしまう。また、発光部１４０を点灯させるとき、電流の一部は封止膜１６０に流れてしまう。このため、発光部１４０を点灯させるときの応答速度も低下してしまう。

これに対して本実施形態によれば、封止膜１６０の最も基板１００側の層である第１封止膜１６２は、他の層よりも厚くなっている。これにより、図６に示した封止膜１６０内の抵抗の大きさは大きくなる。このため、発光部１４０が発光するときに封止膜１６０に電荷が蓄積されることを抑制できる。従って発光部１４０の応答速度は速くなる。

以上、図面を参照して実施形態及び実施例について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

１０発光装置
１００基板
１１０第１電極
１２０有機層
１３０第２電極
１４０発光部
１６０封止膜
１６２第１封止膜（第１層）
１６４第２封止膜

Claims

基板と、
前記基板に形成され、第１電極、第２電極、及び前記第１電極と前記第２電極の間に位置する有機層を含む発光部と、
前記発光部を封止する封止膜と、
を備え、
前記封止膜は、複数の層を積層した積層構造を有し、かつ、最も基板の近くに位置する第１層は、絶縁膜であり、前記第１電極及び前記第２電極に接触し、かつ、他の前記層よりも厚い発光装置。