JP5748397B2 - 有機el装置 - Google Patents
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Description
有機EL装置は、たとえば、透明なガラス基板と、ガラス基板上に設けられた透明アノード電極と、透明アノード電極に対向配置されたカソード電極と、透明アノード電極とカソード電極との間に介在された有機EL層とを備えている。透明アノード電極、有機EL層およびカソード電極により構成される積層構造は、有機EL装置において光を生成する有機EL素子である。
しかし、印加電流が大きくなると、各電極での単位面積当たりの電圧降下が大きくなる。そのため、各電極においては、その給電箇所での電圧と、給電箇所から離れた位置での電圧との差が大きくなる。その結果、有機EL層に対する正孔や電子の供給ムラが生じ、有機EL素子の発光領域における輝度のバラツキが大きくなるという不具合がある。
本発明の目的は、有機EL素子のフレキシブル性などの特性の低下を抑制しつつ、有機EL素子の発光領域内における輝度のバラツキを抑制することができる有機EL装置を提供することにある。
換言すれば、有機EL素子(とくに有機化合物層)への酸素または水分の侵入を抑制する導電封止層が、第1電極への給電のために兼用されている。これにより、有機EL素子の特性劣化の抑制と、輝度ムラの低減とが同時に達成される。
また、請求項2記載の発明は、前記導電封止層は、前記第2端子に対応する部分に設けられ、前記第1領域から絶縁分離されるとともに前記第2電極に電気的に接続された第2領域を有している、請求項1に記載の有機EL装置である。
また、請求項3記載の発明は、前記導電封止層を支持する絶縁性の第2基板をさらに含む、請求項1または2に記載の有機EL装置である。
この構成では、導電封止層が導電層と導電バンプとを有している。導電封止層を第1電極の周縁部に電気的に接続する際には、まず、第1電極の周縁部における所定位置に導電バンプを形成し、その後、導電バンプに導電層を接触させればよい。すなわち、第1電極の周縁部に対する導電バンプの位置合わせによって、第1電極の周縁部に対する導電封止層のコンタクト位置が決定する。導電バンプは、たとえば、めっき法、転写法など、従来知られているバンプ形成技術により作製することができる。したがって、第1電極の周縁部に対する導電封止層の電気的なコンタクトを簡単に形成することができ、さらには、コンタクト位置を精密に制御することもできる。
この構成では、導電バンプの全体が導電材料ではなく、そのコアが樹脂材料であるため、導電材料の使用量を低減することができる。その結果、コストを低減することができる。また、樹脂材料が、たとえば、熱硬化性樹脂であれば、有機EL素子が発熱しても軟化し難いので、有機EL素子の曲げ耐性を向上させることができる。
この構成では、導電封止層および有機EL素子の少なくとも一方がバリア層により被覆されているので、酸素や水分などによる有機EL素子の劣化を一層抑制することができる。
この構成では、第1基板がフレキシブル性を有するので、たとえば、フレキシブル性が要求される各種工業製品に好適に使用することができる。なお、有機EL装置が前記第2基板を備える場合には、第1基板および第2基板の両方がフレキシブル性を有することが好適である。
また、請求項7記載の発明は、前記第1端子は、前記第2端子を挟むように配置された一対の端子であり、前記一対の第1端子は、平面視コ字状の前記周縁部の互いに対向する一対の辺の延長線上に配置されている、請求項1〜6のいずれか一項に記載の有機EL装置である。
また、請求項8記載の発明は、前記導電封止層は、前記一対の第1端子および前記第2端子の端部を露出させるように形成されている、請求項7に記載の有機EL装置である。
請求項9記載の発明は、前記第1電極が、透明電極材料からなる電極膜からなり、
前記第2電極が、金属材料からなる電極膜からなる、請求項1〜8のいずれか一項に記載の有機EL装置である。
請求項10記載の発明は、前記第1基板が、透明基板からなり、前記第1電極が、前記第1基板の上面に形成されている、請求項9に記載の有機EL装置である。
請求項11記載の発明は、前記第1電極が、アノード電極であり、前記第2電極が、カソード電極である、請求項1〜10のいずれか一項に記載の有機EL装置である。
図1は、本発明の第1実施形態に係る有機EL装置の模式的な平面図である。図2(a)(b)(c)は、図1の有機EL装置の断面図であり、図2(a)は切断線IIa−IIaでの切断面、図2(b)は切断線IIb−IIbでの切断面、図2(c)は切断線IIc−IIcでの切断面をそれぞれ示す。
以下では、便宜的に、第1基板2の短辺に平行な方向(幅方向)をX方向とし、第1基板2の長辺に平行な方向(長さ方向)をY方向とし、第1基板2の厚さ方向に平行な方向をZ方向として本実施形態を説明する。また、Z方向については、第1基板2が下側に配置される有機EL装置1の基本姿勢を基準として、上下方向ということがある。
そして、有機EL装置1は、各端子3,4および有機EL素子5を封止するための導電封止層6と、導電封止層6を支持するための第2基板7とを有している。なお、図1は、第2基板7を取り外した状態の有機EL装置1を示している。
アノード電極9としては、たとえば、ITO(酸化インジウムと酸化錫との固溶体)、IZO(酸化インジウム亜鉛)、ZnO(酸化亜鉛)などの透明電極材料からなる電極膜を適用できる。アノード電極9の膜厚は、たとえば、0.1〜1μmである。そのような透明電極膜の抵抗は、たとえば、シート抵抗が3Ω/□程度である。また、アノード電極9は、この実施形態では平面視長方形状に形成されている。
正孔注入層の材料としては、たとえば、アリールアミン類、フタロシアニン類(たとえば、銅フタロシアニンなど)など、正孔注入層の材料として通常用いられるものが挙げられる。
発光層は、たとえば、Alq3などの蛍光を示す金属錯体系材料に蛍光色素をドープして構成されている。たとえば、赤色発光層の材料としては、Alq3にDCMがドープされたもの、たとえば、緑色発光層の材料としては、Alq3にCoumaline(クマリン)がドープされたもの、たとえば、青色発光層の材料としては、Alq3にPerylene(ペリレン)がドープされたものなどが挙げられる。
電子注入層の材料としては、たとえば、リチウムなどのアルカリ金属、フッ化リチウム、酸化リチウム、リチウム錯体など、電子注入層の材料として通常用いられるものが挙げられる。
カソード電極10としては、たとえば、Al(アルミニウム)、Ca(カルシウム)、Mg−Al(マグネシウム−アルミニウム合金)、Al−Li(アルミニウム−リチウム)合金などの金属材料からなる電極膜を適用できる。カソード電極10の膜厚は、たとえば、0.01〜0.5μmである。そのような金属電極膜の抵抗は、一般に、前述の透明電極膜よりも低く、たとえば、シート抵抗が1Ω/□程度である。
アノード端子3は、たとえば、カソード電極10と同一の材料からなる。このアノード端子3は、この実施形態では、アノード電極9とは分離して、平面視正方形状に形成されている。アノード端子3は、Y方向端子側が開放された平面視コ字状の周縁部13の1対の延長線上のそれぞれに配置されている。したがって、第1基板2の上面8には、1対のアノード端子3およびカソード端子4が、互いに間隔を空けてX方向に直線上に配列されている。
第2基板7としては、たとえば、ポリイミド基板、ガラス基板、プラスチック基板などの絶縁性基板を適用できる。また、第2基板7の厚さは、たとえば、第2基板7がフレキシブル性を有する程度の値であり、具体的には、0.01〜1mmである。
キャップ部17は、第2基板7の内側面19(第1基板2との対向面)のほぼ全域に薄膜状に形成されており、アノード端子3およびカソード端子4の端部を露出させるように、有機EL素子5の全域、アノード端子3およびカソード端子4に対向している。また、キャップ部17の厚さは、たとえば、0.1〜50μmである。
そして、有機EL素子5は、第1基板2および導電封止層6により形成される中空部分26に収容されており、その全周囲がシール部18で囲まれている。中空部分26は、除去領域27のみを介して外部と流通可能とされている。
図3(a)〜(e)は、図1および図2に示す有機EL装置の製造方法を工程順に示す図である。
以上の工程を経て、図1および図2に示す有機EL装置1が得られる。
この有機EL装置1によれば、アノード電極9に対して電気的なコンタクトを形成するための電極として、有機EL素子5の全域に対向するキャップ部17および有機EL素子5の周囲を取り囲むシール部18を利用することができる。そして、第1シール部23は、平面視コ字状に露出するアノード電極9の周縁部13に線状に接触している。そのため、導電封止層6を、アノード電極9に対して大きな面積で接続することができる。これにより、導電封止層6が接続されたアノード電極9において等電位部分の面積を大きくすることができ、しかも、有機EL素子5の発光領域16を、平面視コ字状の等電位面で取り囲むことができる。
また、第1シール部23がアノード電極9の周縁部13に沿って線状に接触するため、アノード電極9の周縁部13に囲まれる中央部(すなわち、発光領域16)の面積を十分確保することができる。そのため、有機EL素子5の光取出効率の低下を抑制することもできる。
図4は、本発明の第2実施形態に係る有機EL装置の模式的な平面図である。図5(a)(b)(c)は、図4の有機EL装置の断面図であり、図5(a)は切断線Va−Vaでの切断面、図5(b)は切断線Vb−Vbでの切断面、図5(c)は切断線Vc−Vcでの切断面をそれぞれ示す。図4および図5において、図1および図2に示す各部に対応する部分には、それらの各部と同一の参照符号を付している。また、以下では、同一の参照符号を付した部分についての詳細な説明を省略する。なお、図4は、導電基板を取り外した状態の有機EL装置を示している。
導電バンプ34は、たとえば、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、金(Au)、はんだなどの金属材料からなる。また、導電バンプ34は、有機EL素子5の周囲を取り囲む平面視略四角環状に形成されており、第1ギャップ12から露出するコ字状の周縁部13に対して線状に接触するとともに、第1ギャップ12の延長線上に配置された1対のアノード端子3に接触している。導電バンプ34は、導電基板33およびアノード電極9の周縁部13に対して共晶接合されており、これにより、アノード電極9とアノード端子3とを導電基板33を介して電気的に接続している。
そして、有機EL素子5は、第1基板2および導電基板33により形成される中空部分35に収容されており、その全周囲が導電バンプ34で囲まれている。中空部分35は、導電バンプ34が一部開放されることにより形成された開孔部36のみを介して外部と流通可能とされている。
図6(a)〜(e)は、図4および図5に示す有機EL装置の製造方法を工程順に示す図である。
上記有機EL装置31を製造するには、たとえば、図6(a)に示すように、蒸着法、スパッタ法などにより、第1基板2上に、アノード電極9が、上記した形状となるように形成される。
次いで、図6(c)に示すように、蒸着法、スパッタ法などにより、アノード電極9上に、有機化合物層11、カソード電極10およびカソード端子4が、上記した形状となるように順に形成される。カソード端子4およびアノード端子3は、カソード電極10を形成する工程において、カソード電極10のパターニングと同時にパターニングすることにより形成される。
その後、図6(e)に示すように、開孔部36(図6では図示せず)から封止用の樹脂を注入して絶縁層28が形成される。
この有機EL装置31によれば、導電封止層32が導電基板33と導電バンプ34とを有している。そして、導電封止層6をアノード電極9に電気的に接続する際には、図6(b)に示すように導電バンプ34を形成し、その後、図6(d)に示すように、第1基板2と導電基板33とを位置合わせし、熱および圧力を加えることにより、導電バンプ34に導電基板33を共晶接合すればよい。
図7は、第1実施形態の有機EL装置の第1変形例を示す図であって、図2(a)に対応する断面図である。
第1実施形態の第1変形例に係る有機EL装置41では、導電封止層6は、第2基板7に支持されておらず、Z方向に間隔を空けて有機EL素子5に対向配置され、有機EL素子5に対向する内側面43とは反対の外側面42が露出したキャップ部17と、キャップ部17と第1基板2との間に有機EL素子5を封じるためのシール部18とを一体的に有している。
そして、第1変形例に係る有機EL装置41を製造するには、たとえば、図3(a)に示した方法と同様の方法により、アノード電極9、有機化合物層11、カソード電極10、カソード端子4およびアノード端子3が形成され、その後、導電封止層6の形成に先立って、たとえば、蒸着法、スパッタ法などにより、絶縁層28が形成される。絶縁層28の形成後、たとえば、フォトリソグラフィ技術により、絶縁層28がシール部18の形状に対応するパターンにパターニングされる。そして、たとえば、蒸着法、スパッタ法などにより、導電封止層6の材料が堆積される。これにより、シール部18とキャップ部17とが同時に形成されて導電封止層6が形成される。
図8は、第1実施形態の有機EL装置の第2変形例を示す図であって、図2(a)に対応する断面図である。
第1バリア層52は、たとえば、窒化シリコンなどの無機材料膜からなる。第1バリア層52は、アノード電極9の周縁部13から有機化合物層11の周縁部15を経由してカソード電極10の全表面を覆っている。これにより、アノード電極9と有機化合物層11との界面53およびカソード電極10と有機化合物層11との界面54が、第1バリア層52によりシールされることとなる。
第1実施形態の第2変形例に係る有機EL装置51によれば、アノード電極9と有機化合物層11との界面53およびカソード電極10と有機化合物層11との界面54が、第1バリア層52によりシールされるので、たとえ中空部分26内に残留水分や酸素などが存在しても、その残留水分および酸素と有機化合物層11との接触を効果的に抑制することができる。その結果、酸素や水分などによる有機EL素子5の劣化を一層抑制することができる。
第1実施形態の第3変形例に係る有機EL装置61は、導電封止層6を被覆する第2バリア層62をさらに含んでいる。
第2バリア層62は、たとえば、窒化シリコンなどの無機材料膜からなる。第2バリア層62は、キャップ部17の内側面43の全域を覆い、除去領域27を隙間なく埋め尽くしている。
第1実施形態の第3変形例に係る有機EL装置61によれば、キャップ部17の内側面43および除去領域27が第2バリア層62によりシールされるので、特に、除去領域27から中空部分26への水分や酸素などの侵入を効果的に抑制することができる。その結果、酸素や水分などによる有機EL素子5の劣化を一層抑制することができる。
第1実施形態の第4変形例に係る有機EL装置71は、導電封止層6を被覆する第3バリア層72をさらに含んでいる。
第3バリア層72は、たとえば、窒化シリコンなどの無機材料膜からなる。第3バリア層72は、第2基板7とキャップ部17との間の全域に介在されている。
第1実施形態の第4変形例に係る有機EL装置71によれば、キャップ部17および除去領域27が、第2基板7だけでなく第3バリア層72によってもシールされているので、特に、除去領域27から中空部分26への水分や酸素などの侵入を効果的に抑制することができる。その結果、酸素や水分などによる有機EL素子5の劣化を一層抑制することができる。
第2実施形態の第1変形例に係る有機EL装置81では、導電バンプ34は、樹脂製コア82と、樹脂製コア82を被覆する導電被覆膜83とからなる。
樹脂製コア82の材料としては、たとえば、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂などが挙げられる。また、樹脂製コア82の高さは、たとえば、1〜200μmである。
このような導電バンプ34は、アノード電極9が図6(a)に示すように第1基板2上に形成された後、たとえば、樹脂ペーストが導電バンプ34のパターン状に形成され、その後、蒸着法、スパッタ法などにより金属材料が堆積され、パターニングされることによって形成することができる。
図12は、第2実施形態の有機EL装置の第2変形例を示す図であって、図5(a)に対応する断面図である。
第2実施形態の第2変形例に係る有機EL装置91は、導電バンプ34とアノード電極9との間に介在された密着層92をさらに含んでいる。
そして、導電バンプ34は、密着層92におけるアノード電極9の周縁部13上の部分に接合されている。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は他の形態で実施することもできる。
また、本発明は、トップ・エミッション型、ボトム・エミッション型の有機EL装置のいずれにも適用することができる。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
2 第1基板
5 有機EL素子
6 導電封止層
7 第2基板
9 アノード電極
10 カソード電極
11 有機化合物層
13 (アノード電極の)周縁部
20 アノード領域
21 カソード領域
23 第1シール部
31 有機EL装置
32 導電封止層
33 導電基板
34 導電バンプ
41 有機EL装置
51 有機EL装置
52 第1バリア層
61 有機EL装置
62 第2バリア層
71 有機EL装置
72 第3バリア層
81 有機EL装置
82 樹脂製コア
83 導電被覆膜
91 有機EL装置
Claims (11)
- 第1基板と、
平面視矩形状の第1電極、前記第1電極に対向配置された平面視矩形状の第2電極、および前記第1電極と前記第2電極との間に介在された有機化合物層を有し、前記第1基板上に設けられた有機EL素子と、
前記第1基板上に設けられ、前記有機EL素子を覆うことにより前記有機EL素子を封止する導電封止層と、
前記第1基板上に設けられ、前記第1電極および前記第2電極にそれぞれ接続される第1端子および第2端子とを含み、
前記第1電極は、前記第2電極の抵抗よりもシート抵抗が大きい電極膜であって、平面視で前記有機化合物層の外周の外側に露出する前記第1電極の周縁部の形状が、前記第2端子側が開放された平面視コ字状であり、
前記第2電極は、前記第1電極の前記周縁部で取り囲まれていない一辺側から外側に引き出されることで、前記第2端子が形成され、
前記導電封止層は、前記第1基板の厚さ方向に間隔を空けて前記有機EL素子に対向配置され、平面視で前記有機EL素子を覆う導電性のキャップ部と、前記導電性のキャップ部の前記第1基板側の面上に設けられ、前記第2端子に対応する部分を除いて前記有機EL素子の周囲を取り囲む平面視略四角環状に形成された導電性のシール部とから構成された第1領域を有し、
前記導電性のシール部は、前記第1電極の周縁部と平面視コ字状に線状に接触して電気的に接続されるとともに、前記第1端子と接触して電気的に接続され、
前記第1基板および前記導電封止層により形成され、前記有機EL素子を収容する中空部分には、絶縁体が充填されることにより絶縁層が形成されている、有機EL装置。 - 前記導電封止層は、前記第2端子に対応する部分に設けられ、前記第1領域から絶縁分離されるとともに前記第2電極に電気的に接続された第2領域を有している、請求項1に記載の有機EL装置。
- 前記導電封止層を支持する絶縁性の第2基板をさらに含む、請求項1または2に記載の有機EL装置。
- 前記導電性のシール部は、樹脂材料からなるコアと、前記コアを被覆する導電被覆膜とからなる導電バンプである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の有機EL装置。
- 前記導電封止層および前記有機EL素子の少なくとも一方を被覆するバリア層をさらに含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の有機EL装置。
- 前記第1基板がフレキシブル性を有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の有機EL装置。
- 前記第1端子は、前記第2端子を挟むように配置された一対の端子であり、前記一対の第1端子は、平面視コ字状の前記周縁部の互いに対向する一対の辺の延長線上に配置されている、請求項1〜6のいずれか一項に記載の有機EL装置。
- 前記導電封止層は、前記一対の第1端子および前記第2端子の端部を露出させるように形成されている、請求項7に記載の有機EL装置。
- 前記第1電極が、透明電極材料からなる電極膜からなり、
前記第2電極が、金属材料からなる電極膜からなる、請求項1〜8のいずれか一項に記載の有機EL装置。 - 前記第1基板が、透明基板からなり、
前記第1電極が、前記第1基板の上面に形成されている、請求項9に記載の有機EL装置。 - 前記第1電極が、アノード電極であり、
前記第2電極が、カソード電極である、請求項1〜10のいずれか一項に記載の有機EL装置。
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