(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0009】
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。
【0010】
(第1の実施形態)
図1、
図2、
図3、及び
図4は、発光装置100の平面図である。
図3は、
図4から封止部材180を取り除いた図であり、
図2は、
図3から第2電極140を取り除いた図であり、
図1は、
図2から有機層130及び絶縁層170を取り除いた図である。
【0011】
発光装置100は、例えば矩形などの多角形であり、複数の発光素子102(
図2に図示)、第1端子150、及び第2端子160を有している。発光素子102は、有機EL素子である。そして、複数の発光素子102によって発光部104が形成されている。発光部104は、例えば矩形であり、その一辺の長さは、例えば45mm以上105mm以下である。また、以下に示す発光装置100の各構成のレイアウトは、あくまで一例である。本図に示す発光装置100は、例えば照明装置として利用される。
【0012】
第1端子150及び第2端子160は、発光素子102に電力を供給するために設けられている。このため、第1端子150及び第2端子160には、発光装置100に電力を供給するための接続部材(例えば金属配線)が接続される。第1端子150は、第1の方向(図中左右方向)に延在しており、第2端子160は第1の方向に交わる第2の方向(例えば図中上下方向)に延在している。
【0013】
発光素子102は、基板110に、第1電極120、有機層130、及び第2電極140を積層した構成を有している。本図に示す例では、基板110の上に、第1電極120、有機層130、及び第2電極140がこの順に積層されている。
【0014】
基板110は、たとえばガラス基板や樹脂基板などの透明基板である。基板110は、可撓性を有していてもよい。この場合、基板110の厚さは、例えば10μm以上1000μm以下である。この場合においても、基板110は無機材料及び有機材料のいずれで形成されていてもよい。基板110は、例えば矩形などの多角形である。基板110が正方形である場合、基板110の一辺は、例えば50mm以上120mm以下である。
【0015】
有機層130は、発光層を有している。有機層130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130の少なくとも一つの層は、塗布法によって形成されている。なお、有機層130の残りの層は、蒸着法によって形成されている。なお、有機層130は塗布材料を用いて、インクジェット法、印刷法、スプレー法で形成しても構わない。
【0016】
第1電極120は発光素子102の陽極として機能し、第2電極140は発光素子102の陰極として機能する。第1電極120は、光透過性を有する透明電極である。発光素子102が発光した光は、第1電極120を介して外部に出射する。透明電極の材料は、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)やIZO(Indium Zinc Oxide)等の無機材料、またはポリチオフェン誘導体などの導電性高分子を含んでいる。
【0017】
また、第2電極140は、例えば、Al、Au、Ag、Pt、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。
【0018】
より具体的には、第1電極120は、
図1に示すように、第1端子150に接続している。そして第1電極120は、基板110のうち、発光部104となる領域から第1端子150まで連続して形成されている。本図に示す例では、基板110は矩形であり、第1端子150は基板110のうち互いに対向する2辺に沿って設けられている。第1電極120は、この2辺の間に形成されている。
【0019】
図1に示す例において、第1電極120には複数の溝122が設けられている。溝122は複数の発光素子102の間を延在しており、第1電極120を、複数の発光素子102のそれぞれに分割している。そして、いずれの発光素子102が有する第1電極120も、第1端子150に接続している。また、後述するように、溝122の中には金属配線124が形成されている。このため、溝122が形成されていても、複数の発光素子102の第1電極120は互いにつながっており、共通の電極として機能する。
【0020】
図1におけるすべての溝122は、いずれの第1端子150にも到達していない。ただし、少なくとも一部の溝122は、一方の第1端子150まで延びて到達していても構わない。
【0021】
また、
図3に示すように、複数の発光素子102の第2電極140は互いに繋がっている。言い換えると、第2電極140は、複数の発光素子102に共通の電極として形成されている。詳細には、第2電極140は、有機層130及び絶縁層170の上に形成されており、また、第2端子160に接続している。本図に示す例では、第2端子160は、基板110のうち互いに対向する2辺に沿って形成されている。そして第2電極140は、これら2つの第2端子160の間の領域を覆うように形成されている。
【0022】
図1〜
図4に示す例において、第1端子150及び第2端子160は発光部104の外側に配置されている。詳細には、2つの第1端子150が第2の方向に互いに離れて配置されており、かつ、2つの第2端子160が第1の方向に互いに離れて配置されている。そして、発光部104は、2つの第1端子150の間、かつ2つの第2端子160の間に位置している。このようにすると、第1電極120には2つの第1端子150から電圧が供給され、かつ第2電極140には2つの第2端子160から電圧が供給されるため、発光部104の内部で電圧に分布が生じることを抑制できる。これにより、発光部104に輝度の分布が生じることを抑制できる。
【0023】
第1端子150は、第1電極120と同一の層(第1層152)の上に第2層154を積層した構成を有している。そして第1層152は第1電極120と一体になっている。このため、第1端子150と第1電極120の間の距離を短くして、これらの間の抵抗値を小さくすることができる。また、発光装置100の縁に存在する非発光領域を狭くすることができる。
【0024】
第2層154は、第1電極120よりも抵抗値が低い材料によって形成されている。第2層154は、金属粒子を含む塗布材料を第1電極120上に塗布し、その後焼成することによって形成されている。第2層154を第1電極120上に塗布する方法としては、例えばインクジェット法が用いられる。また、塗布材料中に含まれる金属粒子は、例えば銀粒子であり、その直径は数十nm程度である。そして、第1端子150に電圧を供給する接続部材は、第2層154に接続している。なお、第2層154は、第1電極120よりも透光性が低い。
【0025】
また、第2端子160は、第1層162の上に第2層164を積層した構成を有している。第1層162は第1電極120と同様の材料により形成されている。ただし、第1層162は第1電極120から分離している。第2層164は、第2層154と同様の材料かつ同様の方法を用いて形成されている。
【0026】
第1端子150及び第2端子160には、導電部材、例えばリード端子またはボンディングワイヤが接続する。第1端子150の第1層152及び第2層154は、いずれも少なくとも一つの発光素子102の端部に沿って延在している。このため、第1端子150は長くなり、発光装置100に電力を供給する導電部材の配置の制約が少なくなる。従って、導電部材を第1端子150に取り付けやすくなる。同様に、第2端子160の第1層162及び第2層164は、いずれも少なくとも一つの発光素子102の端部に沿って延在している。このため、第2端子160は長くなり、発光装置100に電力を供給する導電部材の配置の制約が少なくなる。従って、導電部材を第2端子160に取り付けやすくなる。
【0027】
また、第1端子150に第2層154を設け、かつ第2端子160に第2層164を設けたため、第1端子150及び第2端子160の抵抗値を小さくすることができる。
【0028】
第1電極120には、金属配線124が接している。本図に示す例では、金属配線124は、溝122の中に設けられている。このため、金属配線124は、第1電極120の側面と、第1電極120の上面のうちこの側面の近くに位置する領域(以下、縁部126と記載)を覆っている。そして、溝122は第1電極120を貫通しているため、金属配線124は基板110のうち溝122の底に位置する領域と接している。金属配線124の間隔、すなわち溝122の間隔は、例えば0.5mm以上2mm以下、好ましくは0.75mm以上1.25mm以下である。金属配線124は、第1電極120よりも抵抗値の低い材料によって形成されている。金属配線124が形成されることにより、第1電極120の面内で電圧降下が生じることを抑制できる。これにより、発光装置100の輝度に分布が生じることを抑制できる。
【0029】
金属配線124は、例えば第2層154,164と同様の材料かつ同様の方法を用いて、形成されている。言い換えると、金属配線124は、金属粒子が焼成され、互いに結合することにより、形成されている。このため、金属配線124の表面の凹凸は、金属配線124が蒸着法などの気相成膜法及びエッチング法を用いて形成された場合と比較して、大きくなる。
【0030】
なお、本図に示す例において、金属配線124は2つの第1端子150の間を延在しているが、2つの第1端子150の第2層154のいずれにも直接接続していない。ただし、金属配線124は、少なくとも一方の第2層154に直接接続していてもよい。
【0031】
図2に示すように、第1電極120のうち第2層154で覆われていない領域の上、及び金属配線124の上には、絶縁層170が形成されている。絶縁層170は、例えばポリイミドなどの感光性の樹脂によって形成されている。絶縁層170には、複数の開口172が設けられている。開口172は、金属配線124と平行に延在している。ただし、開口172は金属配線124に重なっていない。このため、金属配線124は絶縁層170に覆われている。また、少なくとも開口172の内部には、上記した有機層130が形成されている。そして、第1電極120及び第2電極140の間に電圧又は電流が印加されることにより、開口172内に位置する有機層130は発光する。言い換えると、開口172のそれぞれの中に発光素子102が形成されている。
【0032】
また、
図4に示すように、複数の発光素子102は封止部材180によって封止されている。封止部材180は、基板110と同様の多角形の金属箔又は金属板(例えばAl箔又はAl板)の縁部182の全周を押し下げた形状を有している。そして縁部182は接着材又は粘着材等で基板110に固定されている。
【0033】
図5は、
図1のA−A断面図である。上記したように、第2端子160は、第1層162の上に第2層164を積層した構成を有している。封止部材180の縁部182は、絶縁性の接着層184を介して、第2端子160の一部に固定されている。そして、第2端子160のうち縁部182から露出している部分には、上記した導電部材が接続される。
【0034】
また、第1電極120には溝122が形成されている。そして、金属配線124の一部は、溝122の中に位置しているため、溝122の内面(言い換えると第1電極120の側面)に接している。また金属配線124の上部は、第1電極120の上面のうち溝122に隣接する領域である縁部126に接している。溝122、金属配線124、及び第1電極120の縁部126は、絶縁層170によって覆われている。
【0035】
図6は、
図5の点線αで囲んだ領域を拡大した図である。本図に示すように、有機層130のうち第1電極120と重なる領域(以下、積層領域142と記載)には電流が流れる。このため、基板110に垂直な方向から見た場合、積層領域142は光が取り出される領域(発光領域)として認識される。
【0036】
そして、積層領域142から放射された光の一部は、基板110に入るための臨界角未満となり、第1電極120と基板110の界面で反射する。このような光は、基板110に対する角度が浅いため、積層領域142の外側に進行する場合が多い。一方、金属配線124の少なくとも一部(全部であってもよい)は、積層領域142と重なっていない。このため、第1電極120と基板110の界面で反射した光の一部は、金属配線124のうち積層領域142と重ならない領域の少なくとも一部(非重複領域:例えば縁部126)によってさらに反射される。そしてこの反射の際に、光の進行方向(角度)が変わることがある。これにより、上記した界面で反射した光の一部は、基板110に対して臨界角以上の角度で再び入射し、第1電極120と基板110の界面を透過して外部に放射される。このため、発光装置100の光取出効率は向上する。
【0037】
なお、基板110と発光装置100の外部(例えば空気)の界面においても、接触領域から放射された光の一部は反射されるが、この反射光の一部も、金属配線124で反射された後、発光装置100の外部に放射される。
【0038】
なお、
図6に示す例では、上記した反射光の一部は、金属配線124のうち積層領域142の隣に位置する領域、具体的には金属配線124のうち縁部126と接している領域で反射し、外部に放射される。そして、基板110に垂直な方向から見た場合、この縁部126(すなわち上記した非重複領域)も、光が取り出される領域(発光領域)として認識される。言い換えると、ユーザが発光領域として認識する領域を広げることができる。
【0039】
次に、発光装置100の製造方法について説明する。まず、基板110の上に第1電極120となる材料を、例えばスパッタリング法または蒸着法を用いて形成する。次いで、この導電層をエッチング(例えばドライエッチング又はウェットエッチング)などを利用し、選択的に除去する。これにより、基板110上には、第1電極120、第1層152,162が形成される。この工程において、第1電極120には溝122も形成される。
【0040】
次いで、溝122内に金属配線124を形成し、第1層152上に第2層154を形成し、さらに第1層162上に第2層164を形成する。金属配線124及び第2層154,164は、例えばインクジェット法などの塗布法を用いて形成される。
【0041】
次いで、基板110上及び第1電極120上に絶縁層を形成し、この絶縁層を、薬液(例えば現像液)を利用して選択的に除去する。これにより、絶縁層170及び開口172が形成される。絶縁層170が絶縁材料で形成されている場合、絶縁層170及び開口172は、露光処理及び現像処理によって形成される。絶縁層170がポリイミドで形成されている場合、絶縁層170には、さらに加熱処理が行われる。これにより、絶縁層170のイミド化が進む。
【0042】
次いで、開口172内に有機層130を形成する。有機層130を構成する少なくとも一つの層(例えば正孔輸送層)は、例えばスプレー塗布、ディスペンサー塗布、インクジェット、又は印刷などの塗布法を用いて形成されてもよい。なお、有機層130の残りの層は、例えば蒸着法を用いて形成されるが、これらの層も塗布法を用いて形成されてもよい。
【0043】
次いで、有機層130上に第2電極140を、例えば蒸着法やスパッタリング法を用いて形成する。次いで、接着層184を用いて封止部材180を基板110に固定する。
【0044】
以上、本実施形態によれば、積層領域142から放射された光の一部は、基板110に入るための臨界角未満であるため、第1電極120と基板110の界面で反射する。このような光は、基板110に対する角度が浅いため、積層領域142の外側に進行する場合が多い。一方、金属配線124の少なくとも一部は、積層領域142と重なっていない。このため、第1電極120と基板110の界面で反射した光の一部は、金属配線124によってさらに反射される。そしてこの反射の際に、光の進行方向(角度)が変わることがある。このため、金属配線124で反射されることによって、上記した界面で反射した光の一部は、第1電極120と基板110の界面に対して臨界角以上の角度で入射し、第1電極120と基板110の界面を透過して外部に放射される。このため、発光装置100の光取出効率は向上する。
【0045】
また、金属配線124は金属粒子を用いて形成されているため、スパッタリング法などの成膜法で形成される場合と比較して、表面は荒くなる。このため、金属配線124によって光は乱反射される。従って、積層領域142から放射される光のうち基板110に対する入射角が臨界角未満の成分も、金属配線124の側面によって反射されることによって、少なくとも一部は、入射角が臨界角以上になる。従って、発光装置100の光取出効率は向上する。本実施形態では、溝122は第1電極120を貫通しているため、金属配線124の一部は基板110に接している。このため、
図6の点線で示すように、光のうち基板100と外部の界面における臨界角未満の一部は、金属配線124の底部で反射することによって、臨界角以上になる。これによって発光装置100の光取出効率はさらに向上する。
【0046】
また、金属配線124の側面も、上記した反射光をさらに反射する。金属配線124の側面の表面も荒いため、上記した反射光は、金属配線124の側面で乱反射される。従って、光のうち基板110に対する入射角が臨界角未満の成分も、金属配線124によって反射されることによって、少なくとも一部は、入射角が臨界角以上になる。このため、発光装置100の光取出効率はさらに向上する。
【0047】
なお、本実施形態において、溝122の側面は、基板110に近づくにつれて溝122の幅が狭くなる方向に傾斜していてもよい。
【0048】
(変形例1)
図7は、第1の実施形態の変形例1に係る発光装置100の構成を示す断面図であり、第1の実施形態の
図6に対応している。本実施形態に係る発光装置100は、溝122が第1電極120を貫いていない点を除いて、第1の実施形態に係る発光装置100と同様の構成である。本変形例において、溝122は、例えば、透明電極材料をエッチングして第1電極120を形成する工程とは別の工程で形成される。ただし、溝122の幅によっては、第1電極120と同一工程で形成できる場合もある。
【0049】
本変形例によっても、発光装置100の光取出効率を向上させることができる。また、金属配線124の底面は第1電極120に接するため、金属配線124と基板110の密着性が悪い場合には、下地に対する金属配線124の密着性を高めることができる。
【0050】
(変形例2)
図8は、第1の実施形態の変形例2に係る発光装置100の構成を示す平面図である。
図9は、
図8のA−A断面の一部を拡大した図である。
図8,9は、それぞれ第1の実施形態における
図1,6に対応している。本変形例に係る発光装置100は、溝122を有していない点を除いて、第1の実施形態に係る発光装置100と同様の構成である。
【0051】
詳細には、第1電極120は連続した膜になっており、溝122を有していない。そして、第1電極120の基板110とは逆側の面のうち、絶縁層170で覆われている領域には、金属配線124が形成されている。そして金属配線124のうち第1電極120に面している部分が、非重複領域となり、光を反射する。ここで光は乱反射されるため、一部の光の進行角度は変わり、その結果、基板110の外に放射される。
【0052】
本変形例によっても、発光装置100の光取出効率を向上させることができる。
【0053】
(第2の実施形態)
図10は、第2の実施形態に係る発光装置100の構成を示す平面図である。
図11は、
図10のC−C断面図であり、
図12は
図10のD−D断面図であり、
図13は
図10のE−E断面図である。本実施形態に係る発光装置100は、表示装置である点を除いて、第1の実施形態に係る発光装置100と同様の構成である。なお、本実施形態において、発光装置100は、演色性を有する照明装置であってもよい。
【0054】
具体的には、絶縁層170の上には、複数の隔壁190が形成されている。複数の隔壁190は、第1の方向(
図10におけるX方向)に延在しており、第1の方向に直交する第2の方向(
図10におけるY方向)に互いに等間隔で離れている。そして発光素子102(すなわち開口172)は、複数の隔壁190の間に複数設けられている。複数の発光素子102は、第1の方向に配列されているとともに、第2の方向にも配列されている。言い換えると、複数の発光素子102は、マトリクス状に配置されている。
【0055】
また、第1電極120は、第2の方向(
図10におけるY方向)に延在しており、第1の方向(
図10におけるX方向)に、複数、互いに離れて配置されている。また第2電極140は、第1の方向(
図10におけるX方向)に延在しており、第2の方向(
図10におけるY方向)に、複数、互いに離れて配置されている。そして、第1電極120と第2電極140の交点に、発光素子102及び絶縁層170の開口172が設けられている。このため、厳密にいうと、第1電極120及び第2電極140は、開口172と重なる部分のみが電極として機能し、それ以外の部分は配線として機能している。ただし、以下の説明では便宜上、この配線として機能する領域も含めて、第1電極120及び第2電極140とする。
【0056】
絶縁層170には、複数の開口172に加え、複数の開口174が形成されている。開口174は、平面視で複数の第2電極140それぞれの一端に位置している。また開口174は、開口172が構成するマトリクスの一辺に沿って配置されている。そしてこの一辺に沿う方向(例えば
図10におけるY方向)で見た場合、開口174は、第1電極120に沿う方向において、所定の間隔で配置されている。そして開口174の中には、第2引出配線168の一端側が位置している。第2引出配線168は、開口174内で第2電極140に接続している。また、第1引出配線158の第1層152は、第1電極120と一体になっている。
【0057】
また、第1端子150と第1電極120の間には第1引出配線158が形成されており、第2端子160と第2電極140の間には第2引出配線168が形成されている。第1引出配線158は第1端子150と同様の層構造を有しており、第2引出配線168は第2端子160と同様の層構造を有している。言い換えると、第1引出配線158の一端が第1端子150になっており、第2引出配線168の一端が第2端子160になっている。
【0058】
隔壁190は、隣り合う第2電極140の間に位置している。隔壁190は、第2電極140と平行すなわち第2方向に延在している。隔壁190は、例えばポリイミド系樹脂などの感光性の樹脂であり、露光及び現像されることによって、所望のパターンに形成されている。隔壁190は、例えばネガ型の感光性樹脂を用いて形成される。なお、隔壁190はポリイミド系樹脂以外の樹脂、例えばエポキシ系樹脂やアクリル系樹脂、二酸化珪素等の無機材料で構成されていても良い。
【0059】
隔壁190は、断面が台形の上下を逆にした形状(逆台形)になっている。すなわち隔壁190の上面の幅は、隔壁190の下面の幅よりも大きい。このため、隔壁190を第2電極140より前に形成しておくことで、蒸着法やスパッタリング法を用いて、複数の第2電極140を一括で形成することができる。
【0060】
そして、
図10及び
図12に示すように、第1電極120の縁には、金属配線124が形成されている。本実施形態において、金属配線124は、第1部分124a及び第2部分124bを有している。
【0061】
第1部分124aは、第1電極120の上面の端部及び側面に接しており、塗布材料を用いて形成されている。第1部分124aは金属粒子が焼結により互いに繋がった構造を有しており、表面に凹凸を有している。そして、第1の実施形態における非重複領域は、第1部分124aの少なくとも一部、例えば第1部分124aのうち第1電極120の上面の縁に接する部分である。
【0062】
第2部分124bは、第1部分124aを介して第1電極120に接続している。言い換えると、第2部分124bと第1電極120の間に第1部分124aが形成されている。第2部分124bはスパッタリング法や蒸着法などの成膜法によって形成されており、第1部分124aと比較して平坦である。第2部分124bは、第1部分124aとは異なる材料、例えばAlやCrなどの金属によって形成されている。
【0063】
第2部分124bは、第1電極120を形成した後、第1部分124aを形成する前に形成される。具体的には、基板110上及び第1電極120上に、スパッタリング法などを用いて導電膜を形成し、この導電膜をパターニングすることにより、第2部分124bは形成される。このため、第2部分124bの側面の上部と基板110とがなす角度は、第1部分124aと比較して、直角に近くなる。
【0064】
そして、第1電極120と第2部分124bの間に、第1部分124aとなる塗布材料が塗布される。このため、第1部分124aとなる塗布材料が基板110上を濡れ広がって第1部分124aの幅が広くなることを抑制できる。なお、第1部分124aの幅が広くなった場合、隣り合う第1電極120が第1部分124aを介して短絡する可能性が出てくる。
【0065】
また、金属配線124のうち隣の発光素子102に面している部分は、第2部分124bによって形成されている。第2部分124bの表面は第1部分124aの表面と比較してなめらかである。従って、隣の発光素子102から漏れてきた光が第2部分124bによって反射されても、この反射時に乱反射は起こりにくい。このため、この反射光が第1電極120と基板110の界面の臨界角以上でこの界面に入射する可能性は低い。従って、金属配線124の全体を第1部分124aのみで形成する場合と比較して、発光装置100によって表示される画像は鮮明になる。
【0066】
なお、
図10及び
図12に示す例において、金属配線124は第1電極120の一辺に沿ってのみ設けられていたが、第1電極120のうち第1電極120が延在している方向と平行な2つの辺それぞれに、金属配線124が設けられていてもよい。
【0067】
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。