説明

発光装置、電子機器、照明装置、及び発光装置の作製方法

【課題】水分や酸素などの不純物による有機EL素子の劣化が抑制された発光装置を提供する。
【解決手段】互いに対向する第1の基板及び第2の基板と、第1の基板上に設けられた発光素子と、発光素子の外周を囲むように設けられた第1の封止材と、第1の封止材の外周を囲むように設けられた第2の封止材と、を有し、発光素子は、一対の電極間に発光性の有機化合物を含む層を有し、第1の封止材又は第2の封止材の一方がガラス層であり、第1の封止材又は第2の封止材の他方が樹脂層であり、第1の封止材、第2の封止材、第1の基板及び第2の基板に囲まれた第1の空間内又は樹脂層内に、乾燥剤を含み、第1の封止材、第1の基板及び第2の基板に囲まれた第2の空間内に、発光素子を備える発光装置を提供する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
有機エレクトロルミネッセンス(Electroluminescence、以下ELとも記す)現象を利用した発光装置、電子機器及び照明装置に関する。また、該発光装置の作製方法に関する。
【背景技術】
【0002】
有機EL現象を利用した発光素子(有機EL素子とも記す)の研究開発が盛んに行われている。有機EL素子の基本的な構成は、一対の電極間に発光性の有機化合物を含む層を挟んだものである。この素子に電圧を印加することにより、発光性の有機化合物からの発光を得ることができる。
【0003】
薄型軽量化が容易であること、入力信号に対し高速に応答可能であること、直流低電圧電源を用いて駆動可能であること等の特徴を有する有機EL素子は、次世代のフラットパネルディスプレイや照明への応用が検討されている。特に、有機EL素子をマトリクス状に配置した表示装置は、従来の液晶表示装置と比較して、視野角が広く視認性が優れる点に優位性があると考えられている。
【0004】
一方で、有機EL素子は、外部から侵入する水分や酸素などの不純物により信頼性が損なわれてしまうという課題がある。
【0005】
有機EL素子の外部から、水分や酸素などの不純物が、有機EL素子を構成する有機化合物や金属材料に侵入することで、有機EL素子の寿命は大幅に低減されてしまう場合がある。有機EL素子に用いる有機化合物や金属材料が、水分や酸素などの不純物と反応し、劣化してしまうためである。
【0006】
したがって、不純物の侵入を防ぐために有機EL素子を封止する技術について、研究開発が進められている。
【0007】
有機EL素子の封止手法としては、薄膜による封止、ガラスフリット等を用いたガラスによる封止、樹脂による封止などが挙げられる。有機EL素子を薄膜で封止する技術は、コストが高い、生産性が低いなどの問題がある。また、樹脂の封止性は、ガラスの封止性に比べると低く、完全に水分や酸素などの不純物を遮断することは困難である。一方、ガラスフリット等を用いて、有機EL素子を一対の基板及びガラスで封止する技術は、コストが低く、生産性が高いため、望ましい封止手法の一つと考えられている。
【0008】
例えば、特許文献1には、有機EL素子を封止するために用いることができる、第1のガラス板と第2のガラス板とをフリットで接着させて封止したガラスパッケージが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】米国特許公開第2004/0207314号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
しかし、一対のガラス基板及びガラスフリットを用いて有機EL素子を封止した発光装置は、ガラスフリットを用いて形成したガラス層の強度が十分でないことや、ガラスフリットの、該ガラスフリットと接する材料に対する接着強度が十分でないことから、封止効果が十分に得られない場合がある。
【0011】
例えば、ガラスフリットを基板に接着する際には、通常、レーザを照射しガラスフリットを溶融させることで接着を行う。このときに発生する熱によって、ガラスフリットを用いて形成されたガラス層には残留歪みが発生する。該残留歪みが原因となりガラス層内部に発生する応力によって、発光装置の作製中に、ガラス層の一部が基板から剥離する、又はガラス層に割れやひび(以下、クラックと記す)が発生する場合がある。また、応力がガラス基板表面に集中し、ガラス基板にクラックが発生する場合もある。
【0012】
作製中に、ガラス層の一部が基板から剥離する、又はガラス層やガラス基板にクラックが発生すると、封止効果が低下し、有機EL素子を構成する有機化合物や金属材料が、発光装置の外部から侵入する水分や酸素などの不純物と反応し、劣化してしまう。
【0013】
したがって、本発明の一態様は、水分や酸素などの不純物による有機EL素子の劣化を抑制できる発光装置を提供することを目的の一とする。
【0014】
また、該発光装置を用いた、信頼性の高い電子機器又は照明装置を提供することを目的の一とする。
【0015】
また、水分や酸素などの不純物の侵入を抑制できる、発光装置の作製方法を提供することを目的の一とする。
【課題を解決するための手段】
【0016】
本発明の一態様の発光装置は、生産性や封止性に優れたガラスと、耐衝撃性や耐熱性に優れ、外力等による変形で壊れにくい樹脂と、を共に用いて、有機EL素子を、一対の基板、ガラス及び樹脂で封止する構成である。さらに、該一対の基板、該ガラス及び該樹脂に囲まれた空間内、又は該樹脂内に乾燥剤を備える構成である。
【0017】
具体的には、本発明の一態様は、互いに対向する第1の基板及び第2の基板と、第1の基板上に設けられた発光素子と、発光素子の外周を囲むように設けられた第1の封止材と、第1の封止材の外周を囲むように設けられた第2の封止材と、を有し、発光素子は、一対の電極間に発光性の有機化合物を含む層を有し、第1の封止材又は第2の封止材の一方がガラス層であり、第1の封止材又は第2の封止材の他方が樹脂層であり、第1の封止材、第2の封止材、第1の基板及び第2の基板に囲まれた第1の空間内に、乾燥剤を含み、第1の封止材、第1の基板及び第2の基板に囲まれた第2の空間内に、発光素子を備える発光装置である。
【0018】
また、本発明の別の態様は、互いに対向する第1の基板及び第2の基板と、第1の基板上に設けられた発光素子と、発光素子の外周を囲むように設けられた第1の封止材と、第1の封止材の外周を囲むように設けられた第2の封止材と、を有し、発光素子は、一対の電極間に発光性の有機化合物を含む層を有し、第1の封止材又は第2の封止材の一方がガラス層であり、第1の封止材又は第2の封止材の他方が樹脂層であり、樹脂層が、乾燥剤を含み、第1の封止材、第1の基板及び第2の基板に囲まれた空間内に、発光素子を備える発光装置である。
【0019】
なお、本明細書中で、第1の封止材及び第2の封止材はそれぞれ、第1の基板及び第2の基板に接する構成に限られない。例えば、第1の基板上に形成された第1の膜や第2の基板上に形成された第2の膜が、第1の封止材と接する構成であっても良い。
【0020】
上記本発明の一態様の発光装置において、第1の封止材又は第2の封止材の一方がガラス層であり、他方が樹脂層である。かつ、第1の封止材、第2の封止材、第1の基板及び第2の基板に囲まれた空間(以下、第1の空間と記す)内、又は該樹脂層内に、乾燥剤を備える。
【0021】
本発明の一態様では、封止材として、高い封止効果を備えるガラス層を採用している。かつ、本発明の一態様では、封止材として、ガラス層に比べて耐衝撃性や耐熱性に優れ、外力等による変形で壊れにくい樹脂層を採用している。
【0022】
封止材として、耐衝撃性や耐熱性に優れ、外力等による変形で壊れにくい樹脂層を備えることで、外力等による発光装置の変形を抑制することができるため、同じく封止材として用いているガラス層や基板におけるクラックの発生を抑制することができる。
【0023】
また、樹脂層は、発光装置の作製中又は使用中に基板から剥離しにくい、又は樹脂層中にクラックが発生しにくく、樹脂層による有機EL素子の封止効果は低下しにくい。よって、発光装置の作製中又は使用中に、ガラス層の一部が基板から剥離、又はガラス層にクラックが発生し、ガラス層による有機EL素子の封止効果が十分に得られなくても、本発明の一態様の発光装置では、樹脂層による有機EL素子の封止効果が持続する。
【0024】
また、第1の空間内、又は該樹脂層内に乾燥剤を備えるため、一対の基板及び第1の封止材に囲まれた空間(以下、第2の空間とも記す)内に、水分や酸素などの不純物が侵入することを抑制することができる。
【0025】
第2の空間内に、水分や酸素などの不純物が侵入すると、有機EL素子に水分や酸素が侵入してしまう。たとえ第2の空間内に乾燥剤が設けられていても、該乾燥剤が水分や酸素を吸着するのと同時に(並行して)、有機EL素子に水分や酸素が侵入してしまう。
【0026】
しかし、本発明の一態様では、第1の空間内又は樹脂層内に乾燥剤を備える。第1の空間内に乾燥剤を備える場合、第2の封止材による封止性が不十分であり、水分や酸素などの不純物が第1の空間内に侵入してしまっても、第1の空間内が備える乾燥剤が該不純物を吸着するため、第2の空間内に該不純物が侵入することを抑制することができる。また、樹脂層内に乾燥剤を含む場合、樹脂層の封止性を高くすることができるため、第2の空間内(乾燥剤を含む樹脂層が第2の封止材である場合は、第1の空間内も)に水分や酸素などの不純物が侵入することを抑制することができる。よって、有機EL素子に水分や酸素が侵入し、有機EL素子を構成する有機化合物や金属材料が、該不純物と反応し、劣化することを抑制することができる。
【0027】
また、上記発光装置において、乾燥剤が、該樹脂層内に含まれる構成であると、第1の空間内に乾燥剤を設ける構成に比べて、発光装置の小型化や発光領域以外の面積の縮小化(いわゆる狭額縁化)が可能となる。また、基板上に乾燥剤を設けるための凹部を設ける等の加工が必要ないため、低コスト化や、作製の簡便化が可能となる。
【0028】
また、上記発光装置において、第1の封止材がガラス層であり、第2の封止材が樹脂層である構成が好ましい。
【0029】
発光装置において、外周部になればなるほど、外力等による歪みが大きくなる。よって、第1の封止材と、第1の封止材の外周を囲むように設ける第2の封止材とにおいて、外力等による歪みが比較的小さい第1の封止材にガラス層を採用することで、ガラス層の封止性が不十分になることを抑制することができる。かつ、第2の封止材が、耐衝撃性や耐熱性に優れ、外力等による変形で壊れにくい樹脂層であることで、樹脂の封止性と、第1の空間内又は樹脂層内に含まれる乾燥剤とによって、そもそも第1の空間に水分や酸素が侵入することを抑制することができる。したがって、ガラス層の封止性が不十分となった場合でも、第2の空間(又は有機EL素子)に水分や酸素が侵入することを抑制することができる。
【0030】
また、上記発光装置において、該樹脂層に含まれる樹脂は、光硬化性樹脂であることが好ましい。光硬化性樹脂は光が照射されることで硬化するため、有機EL素子が加熱されることで生じる、膜質の変化や有機EL材料自体の劣化を抑制することができ、好ましい。
【0031】
また、本発明の一態様は、上記発光装置を用いた電子機器である。また、本発明の一態様は、上記発光装置を用いた照明装置である。上記発光装置は、水分や酸素などの不純物による有機EL素子の劣化を抑制できるため、信頼性の高い電子機器又は照明装置を実現することができる。
【0032】
また、本発明の一態様は、第1の基板上に、第1の電極、発光性の有機化合物を含む層、及び第2の電極をこの順で設けることで発光素子を作製し、発光部を形成する第1のステップと、第2の基板上に、フリットペーストを塗布し加熱することでガラス層を形成する第2のステップと、不活性雰囲気下で、第2の基板上に、乾燥剤を含む光硬化性樹脂を塗布することで樹脂層を形成する第3のステップと、減圧下で、第1の基板及び第2の基板を対向して配置し、樹脂層に光を照射することで、樹脂層、第1の基板及び第2の基板に囲まれた閉空間を形成する第4のステップと、大気中で、ガラス層にレーザ光を照射することで、ガラス層、第1の基板及び第2の基板に囲まれた閉空間を形成する第5のステップと、をこの順で行い、ガラス層は、発光部の外周を囲むように設け、かつ、樹脂層は、ガラス層の外周を囲むように設ける、発光装置の作製方法である。
【0033】
上記発光装置の作製方法では、第5のステップを大気中で行う。大気中で行うことで、レーザ照射装置を複雑な構成にする必要が無い(簡易なレーザ照射装置を用いることができる)ため好ましい。
【0034】
通常、ガラス層にレーザ光を照射する前は、ガラス層の封止性が十分でないため、発光装置を大気に触れさせることで、不純物による有機EL素子の劣化が生じる。しかし、本発明の一態様では、第4のステップを行うことで、乾燥剤を含む光硬化性樹脂及び一対の基板で有機EL素子が十分に封止されている。したがって、大気中で第5のステップを行っても、発光素子に水分や酸素などの不純物が侵入し、発光素子が劣化することを抑制することができる。
【0035】
また、上記発光装置の作製方法では、第4のステップを減圧下で行う。減圧下で行うことで、乾燥剤を含む光硬化性樹脂及び一対の基板で有機EL素子が封止された空間は減圧状態が保持される。したがって、大気中で行う第5のステップにおいて、一対の基板が大気圧によって加圧された状態が維持されるため、別の加圧手段を設けることなく、レーザ光の照射を行うことができる。
【0036】
したがって、先に挙げた本発明の一態様の発光装置において、第2の空間(第1の封止材、第1の基板及び第2の基板に囲まれた空間)が、減圧状態であることが好ましい。
【発明の効果】
【0037】
本発明の一態様では、水分や酸素などの不純物による有機EL素子の劣化を抑制できる発光装置を提供することができる。
【0038】
また、該発光装置を用いた、信頼性の高い電子機器又は照明装置を提供することができる。
【0039】
また、水分や酸素などの不純物の侵入を抑制できる、発光装置の作製方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0040】
【図1】本発明の一態様の発光装置を示す図。
【図2】本発明の一態様の発光装置を示す図。
【図3】本発明の一態様の発光装置の作製方法を示す図。
【図4】本発明の一態様の発光装置の作製方法を示す図。
【図5】本発明の一態様の発光装置を示す図。
【図6】本発明の一態様のEL層を示す図。
【図7】本発明の一態様の電子機器を示す図。
【図8】本発明の一態様の照明装置を示す図。
【図9】本発明の一態様の電子機器を示す図。
【図10】本発明の一態様の発光装置を示す図。
【図11】実施例の発光装置を示す図。
【図12】実施例の発光装置を示す図。
【図13】実施例の結果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0041】
実施の形態及び実施例について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。
【0042】
(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の一態様の発光装置について図1及び図2を用いて説明する。
【0043】
本発明の一態様の発光装置は、互いに対向する第1の基板及び第2の基板の間に、1以上の発光素子を備える。発光素子は、一対の電極間に発光性の有機化合物を含む層(以下、EL層と記す)を有する。発光素子は、第1の基板、第2の基板、及び発光素子の外周を囲むように設けられた第1の封止材で封止されている。さらに、発光素子は、第1の基板、第2の基板、及び第1の封止材の外周を囲むように設けられた第2の封止材で封止されている。第1の封止材又は第2の封止材の一方はガラス層であり、他方は樹脂層である。そして、第1の封止材、第2の封止材、第1の基板及び第2の基板に囲まれた空間(以下、第1の空間と記す)内又は該樹脂層内に乾燥剤を含む。
【0044】
本発明では、封止材として、高い封止効果を備えるガラス層、及びガラス層に比べて耐衝撃性や耐熱性に優れ、外力等による変形で壊れにくい樹脂層を採用している。
【0045】
封止材として、耐衝撃性や耐熱性に優れ、外力等による変形で壊れにくい樹脂層を備えることで、外力等による発光装置の変形を抑制することができるため、同じく封止材として用いているガラス層や基板におけるクラックの発生を抑制することができる。
【0046】
また、樹脂層は、発光装置の作製中又は使用中に基板から剥離しにくい、又は樹脂層中にクラックが発生しにくく、樹脂層による有機EL素子の封止効果は低下しにくい。よって、発光装置の作製中又は使用中に、ガラス層の一部が基板から剥離、又はガラス層や基板にクラックが発生し、ガラス層による有機EL素子の封止効果が十分に得られなくても、本発明の一態様の発光装置では、樹脂層による有機EL素子の封止効果が持続する。
【0047】
また、第1の空間内又は該樹脂層内に乾燥剤を含むため、一対の基板及び第1の封止材に囲まれた空間(以下、第2の空間と記す)内に、水分や酸素などの不純物が侵入することを抑制することができる。
【0048】
ここで、第1の空間内及び樹脂層内に乾燥剤を設けず、第2の空間内に乾燥剤を設ける場合を考える。第1の封止材又は第2の封止材であるガラス層は、発光装置の作製中にクラックが発生するなどで封止性が不十分になる可能性がある。また、第1の封止材又は第2の封止材(ガラス層ではない方の封止材)に含まれ、内部に乾燥剤が設けられていない樹脂層は、封止性を備えるものの、ガラス層に比べると封止性は低い。そして、第1の空間内には乾燥剤が設けられていないため、第2の空間内に水分や酸素が少なからず侵入することが考えられる。このとき、第2の空間内では、乾燥剤が水分や酸素を吸着するのと同時に(並行して)、有機EL素子に水分や酸素が侵入してしまう。
【0049】
しかし、本発明の一態様の発光装置では、第1の空間内又は樹脂層内に乾燥剤を含む。第1の空間内に乾燥剤を含む場合、第2の封止材による封止性が不十分であり、水分や酸素などの不純物が第1の空間内に侵入してしまっても、第1の空間内に含まれる乾燥剤が該不純物を吸着するため、第2の空間内に該不純物が侵入することを抑制することができる。また、樹脂層内に乾燥剤を含む場合、樹脂層の封止性を高くすることができるため、第2の空間内(乾燥剤を含む樹脂層が第2の封止材である場合は、第1の空間内も)に水分や酸素などの不純物が侵入することを抑制することができる。よって、有機EL素子に水分や酸素が侵入し、有機EL素子を構成する有機化合物や金属材料が、該不純物と反応し、劣化することを抑制することができる。
【0050】
<本発明の一態様の発光装置の構成例>
(構成例1)
図1(A)に、本発明の一態様の発光装置の平面図を示す。さらに、図1(A)には、該平面図における一点鎖線A−B間の断面図を示す。
【0051】
図1(A)に示す発光装置は、第1の基板801上に発光素子を含む発光部802を備える。また、該発光装置には、発光部802の外周を囲むように第1の封止材805aが設けられ、第1の封止材805aの外周を囲むように第2の封止材805bが設けられている。
【0052】
発光部802は、第1の基板801、第2の基板806及び第1の封止材805aにより封止されており、かつ、第1の基板801、第2の基板806及び第2の封止材805bにより封止されている。
【0053】
なお、前述の通り、本明細書中で、第1の封止材及び第2の封止材はそれぞれ、第1の基板及び第2の基板に接する構成に限られない。例えば、第1の基板801上に形成された絶縁膜や導電膜が、第1の封止材805aと接する構成であっても良い。
【0054】
図1(A)に示す発光装置において、第1の封止材805aが乾燥剤を含む樹脂層であり、第2の封止材805bがガラス層である。樹脂層内に乾燥剤を含むため、第1の封止材805aの封止性は十分に高い。
【0055】
樹脂層を備えることで、ガラス層にクラックが発生することを抑制することができる。また、先に例示したような、第2の封止材805bであるガラス層による発光素子の封止効果が十分に得られなくなった場合において、第1の空間813に水分や酸素などの不純物が侵入したときでも、第1の封止材805aの高い封止性により、第2の空間811内に、水分や酸素などの不純物が侵入することを抑制することができる。よって、有機EL素子に水分や酸素が侵入し、有機EL素子を構成する有機化合物や金属材料が、該不純物と反応し、劣化することを抑制することができる。
【0056】
また、第2の封止材805bであるガラス層から脱ガスが発生した場合でも、第1の封止材805aが設けられているため、該ガスが第2の空間811(又は有機EL素子)内に侵入することを抑制することができる。
【0057】
(構成例2)
図1(B)に、本発明の一態様の発光装置の平面図を示す。さらに、図1(B)には、該平面図における一点鎖線A−B間の断面図を示す。
【0058】
図1(B)に示す発光装置は、第1の封止材805aがガラス層であり、第2の封止材805bが乾燥剤を含む樹脂層である点で、構成例1と異なる。それ以外は、構成例1と同様の構成である。
【0059】
図1(B)に示す発光装置は、樹脂層内に乾燥剤を含むため、第2の封止材805bの封止性が十分に高い。したがって、第1の空間813内、さらには第2の空間811内に、水分や酸素などの不純物が侵入することを抑制することができる。よって、有機EL素子に水分や酸素が侵入し、有機EL素子を構成する有機化合物や金属材料が、該不純物と反応し、劣化することを抑制することができる。
【0060】
また、外周部になればなるほど、外力等による発光装置の歪みが大きくなる。よって、第1の封止材805aと、第1の封止材805aの外周を囲むように設ける第2の封止材805bとにおいて、外力等による歪みが比較的小さい第1の封止材805aにガラス層を採用することで、ガラス層の封止性が不十分になることを抑制することができる。かつ、第2の封止材805bに、乾燥剤と、耐衝撃性や耐熱性に優れ、外力等による変形で壊れにくい樹脂と、を含むことで、そもそも、第1の空間813に水分や酸素が侵入することを抑制することができる。したがって、ガラス層の封止性が不十分となった場合でも、第2の空間811(又は発光部802や発光素子)に水分や酸素が侵入することを抑制することができる。
【0061】
構成例1及び構成例2では、封止材に用いる樹脂層の内部に乾燥剤を含む構成を示したが、本発明はこれに限られない。後述する構成例3及び構成例4のように、第1の空間の内部に、乾燥剤を設けても良い。
【0062】
なお、構成例1及び構成例2は、乾燥剤が樹脂層内に含まれるため、後述する構成例3及び構成例4に比べて、発光装置の小型化や発光領域以外の面積の縮小化(いわゆる狭額縁化)が可能となる。また、第1の空間813に乾燥剤を設ける目的で、凹部等を形成する必要がないため、低コスト化や、作製の簡便化が可能となる。
【0063】
(構成例3)
図2(A)に、本発明の一態様の発光装置の断面図を示す。
【0064】
図2(A)に示す発光装置は、第1の封止材805cが乾燥剤を含まない樹脂層である点、及び第1の空間813に乾燥剤815を含む点で、構成例1と異なる。それ以外は、構成例1と同様の構成である。
【0065】
発光部802は、第1の基板801、第2の基板806及び第1の封止材805cにより封止されており、かつ、第1の基板801、第2の基板806及び第2の封止材805bにより封止されている。
【0066】
第2の封止材805bであるガラス層による発光素子の封止効果が十分に得られなくなり、第1の空間813に水分や酸素などの不純物が侵入した場合、第1の空間813に含まれる乾燥剤815に水分や酸素などの不純物が吸着される。したがって、第1の封止材805cを通過し、第2の空間811内に、該不純物が侵入することを抑制することができる。よって、有機EL素子に水分や酸素が侵入し、有機EL素子を構成する有機化合物や金属材料が、該不純物と反応し、劣化することを抑制することができる。
【0067】
また、第2の封止材805bであるガラス層から脱ガスが発生した場合でも、第1の空間813に乾燥剤815を含むため、該ガスが第2の空間811(又は有機EL素子)内に侵入することを抑制することができる。
【0068】
(構成例4)
図2(B)に、本発明の一態様の発光装置の断面図を示す。
【0069】
図2(B)に示す発光装置は、第2の封止材805dが乾燥剤を含まない樹脂層である点、及び第1の空間813に乾燥剤815を含む点で、構成例2と異なる。それ以外は、構成例2と同様の構成である。
【0070】
発光部802は、第1の基板801、第2の基板806及び第1の封止材805aにより封止されており、かつ、第1の基板801、第2の基板806及び第2の封止材805dにより封止されている。
【0071】
前述の通り、発光装置において、外周部になればなるほど、外力等による歪みが大きくなる。よって、第1の封止材805aと、第1の封止材805aの外周を囲むように設ける第2の封止材805dとにおいて、外力等による歪みが比較的小さい第1の封止材805aにガラス層を採用することで、ガラス層の封止性が不十分になることを抑制することができる。かつ、第2の封止材805dに、耐衝撃性や耐熱性に優れ、外力等による変形で壊れにくい樹脂層を採用することで、第2の封止材805dの封止性を持続させることができる。
【0072】
そして、第2の封止材805dを通過し、第1の空間813に水分や酸素などの不純物が侵入した場合でも、第1の空間813に含まれる乾燥剤815に該不純物が吸着される。したがって、そもそも第1の空間813は該不純物が低減された環境となっているため、ガラス層の封止性が不十分となった場合でも、第2の空間811(又は発光部802や発光素子)に該不純物が侵入することを抑制することができる。
【0073】
構成例3及び構成例4は、封止材とは別に乾燥剤を設けるため、構成例1及び構成例2に比べて、封止材に用いることができる樹脂の材料や、乾燥剤の材料の選択の幅が広い。
【0074】
なお、本発明の一態様の発光装置の構成は構成例1乃至4に限られない。例えば、本発明の一態様の発光装置は、第1の封止材又は第2の封止材の一方がガラス層であり、他方が乾燥剤を含む樹脂層であり、さらに、第1の空間に乾燥剤を備える構成であっても良い。
【0075】
<本発明の一態様の発光装置に用いることができる材料>
以下に本発明の一態様の発光装置に用いることができる材料の一例を記す。
【0076】
[基板]
第1の基板801や第2の基板806としては、ガラス、石英、有機樹脂などの材料を用いることができる。発光素子からの光を取り出す側の基板は、該光に対する透光性を有する材料を用いる。
【0077】
基板として有機樹脂を用いる場合、有機樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル樹脂、ポリアクリルニトリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリエーテルスルフォン(PES)樹脂、ポリアミド樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、又はポリ塩化ビニル樹脂などを用いることができる。また、ガラス繊維に有機樹脂を含浸した基板や、無機フィラーを有機樹脂に混ぜた基板を使用することもできる。
【0078】
なお、基板に含まれる不純物が基板上に設けられる各素子に拡散することを抑制するため、基板の表面には絶縁層を設けることが好ましい。
【0079】
[発光部802]
発光部802は、発光素子として、有機EL素子を備える。有機EL素子は、一対の電極(陽極及び陰極)間に発光性の有機化合物を含む層を有する。有機EL素子の駆動方法は限定されず、アクティブマトリクス方式とパッシブマトリクス方式のいずれを用いても良い。また、トップエミッション(上面射出)構造、ボトムエミッション(下面射出)構造、デュアルエミッション(両面射出)構造のいずれも適用することができる。有機EL素子の具体的な構成、材料に関しては、後述する。
【0080】
なお、本発明の一態様の発光装置は、カラーフィルタ方式、塗り分け方式、色変換方式のいずれであっても良い。
【0081】
[封止材]
封止材であるガラス層は、例えば、ガラスフリットを用いて形成することができる。また、ガラスリボンを用いて形成することができる。ガラスフリット及びガラスリボンは少なくともガラス材料を含んでいれば良い。
【0082】
ガラスフリットは、ガラス材料をフリット材として含み、例えば、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化セシウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化ホウ素、酸化バナジウム、酸化亜鉛、酸化テルル、酸化アルミニウム、二酸化珪素、酸化鉛、酸化スズ、酸化リン、酸化ルテニウム、酸化ロジウム、酸化鉄、酸化銅、二酸化マンガン、酸化モリブデン、酸化ニオブ、酸化チタン、酸化タングステン、酸化ビスマス、酸化ジルコニウム、酸化リチウム、酸化アンチモン、ホウ酸鉛ガラス、リン酸スズガラス、バナジン酸塩ガラス又はホウケイ酸ガラス等を含む。赤外光を吸収させるため、少なくとも一種類以上の遷移金属を含むことが好ましい。
【0083】
ガラスフリットを用いてガラス層を形成するために、例えば、基板上にフリットペーストを塗布する。フリットペーストには、上記フリット材と、有機溶媒で希釈した樹脂(バインダとも呼ぶ)とが含まれる。フリットペーストは、公知の材料、構成を用いることができる。例えば、テルピネオール、n−ブチルカルビトールアセテート等を有機溶媒として、また、エチルセルロース等を樹脂として用いることができる。
【0084】
また、フリット材にレーザ光の波長の光を吸収する吸収剤を添加したものを用いても良い。
【0085】
また、基板とガラス層は、熱膨張率が近いことが好ましい。熱膨張率が近いほど、熱応力によりガラス層や基板にクラックが入ることを抑制できる。
【0086】
封止材に用いる樹脂層は、紫外線硬化樹脂等の光硬化性樹脂や、熱硬化性樹脂等の公知の材料を用いて形成することができるが、特に水分や酸素を透過しない材料を用いることが好ましい。
【0087】
特に、光硬化性樹脂を用いることが好ましい。有機EL素子は、耐熱性の低い材料を含む場合がある。光硬化性樹脂は光が照射されることで硬化するため、有機EL素子が加熱されることで生じる、膜質の変化や有機EL材料自体の劣化を抑制することができ、好ましい。
【0088】
[乾燥剤]
樹脂層又は第1の空間内に含む乾燥剤としては、公知の材料を用いることができる。乾燥剤としては、化学吸着によって水分等を吸着する物質、物理吸着によって水分等を吸着する物質のいずれを用いてもよい。例えば、アルカリ金属の酸化物、アルカリ土類金属の酸化物(酸化カルシウムや酸化バリウム等)、硫酸塩、金属ハロゲン化物、過塩素酸塩、ゼオライト、シリカゲル等が挙げられる。
【0089】
乾燥剤を空間内に設ける場合の方法については特に限定されず、例えば、乾燥剤を含む充填材料を用いて空間全体を充填させる、又は第1の基板上もしくは第2の基板上に乾燥剤を含む乾燥手段を配置する(例えば、乾燥剤を含む有機材料を塗布する、乾燥剤を含む器を接着する、乾燥剤の粉末を散布する等)ことで空間内に乾燥剤を設けることができる。
【0090】
[空間]
第1の空間813及び第2の空間811は、例えば、希ガスや窒素ガス等の不活性ガス、又は有機樹脂等で充填されている。また、空間内は、大気圧状態又は減圧状態である。
【0091】
以上のように、本発明の一態様の発光装置では、第1の封止材又は第2の封止材の一方が、生産性や封止性に優れたガラス層であり、他方が、耐衝撃性や耐熱性に優れ、外力等による変形で壊れにくい樹脂層である。かつ、本発明の一態様の発光装置は、第1の空間内、又は該樹脂層内に乾燥剤を備える。よって、第2の空間内に、水分や酸素などの不純物が侵入することを抑制することができる。
【0092】
したがって、本発明の一態様では、水分や酸素などの不純物による有機EL素子の劣化が抑制された発光装置を提供することができる。
【0093】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【0094】
(実施の形態2)
本実施の形態では、本発明の一態様の発光装置の作製方法について、図3及び図4を用いて説明する。特に、実施の形態1で示した構成例2(図1(B)参照)を例に挙げて説明する。
【0095】
{第1のステップ:発光部の形成}
第1の基板801上に発光部802を形成する(図3(A))。具体的には、発光部802に含まれる有機EL素子や、該有機EL素子の発光を制御するトランジスタ等を作製する。また、アクティブマトリクス型の発光装置の場合、発光部802の他に、駆動回路部などを設けても良い。アクティブマトリクス型の発光装置の構成例については、実施の形態3で詳述する。
【0096】
{第2のステップ:封止材の形成1〜ガラス層〜}
本実施の形態では、ガラスフリットを用いてガラス層を形成する。まず、第2の基板806上にフリットペーストを形成する(図3(B))。フリットペーストは、スクリーン印刷法等の印刷法、又はディスペンス法などを用いて形成する。
【0097】
そして、フリットペーストを加熱(仮焼成)し、ガラス層である第1の封止材805aを形成する。このとき、加熱温度としては、用いるフリット材のガラス転移点に近い温度が好ましい。例えば、300〜400℃程度とすれば良い。
【0098】
ガラス層は、上面が平坦であると、第1の基板801との密着性が高くなるため、好ましい。よって、圧力を加えるなどの平坦化処理を施しても良い。該平坦化処理は仮焼成前又は仮焼成後に行うことができる。
【0099】
第1の封止材805aは、第1の基板801と対向して配置した際に発光部802の外周を囲むように設ける。
【0100】
なお、後の工程(第5のステップ)で、ガラス層に対してレーザ照射を行う(本焼成)。発光部802への該レーザ照射による熱のダメージを抑制する(発光部802に含まれる有機化合物等の劣化を抑制する)ため、第4のステップで発光部802が、第1の基板801、第2の基板806及び第1の封止材805aにより封止されたときに、発光部802と第1の封止材805aは接しない構成が好ましい。
【0101】
{第3のステップ:封止材の形成2〜樹脂層〜}
第2の基板806上で第1の封止材805aの外周を囲むように、第2の封止材805bを形成する(図3(C))。構成例2において、第2の封止材805bは乾燥剤を含む樹脂層である。
【0102】
第2の封止材805bは、不活性雰囲気(例えば、希ガス雰囲気や窒素雰囲気)、又は減圧下にて形成することが好ましい。大気中など、水分等の不純物が多く含まれる環境で形成した場合は、形成後に、脱水処理として加熱処理を行うことが好ましい。
【0103】
本実施の形態では、不活性雰囲気にて、乾燥剤を含む光硬化性樹脂を用いて、第2の封止材805bを形成する。
【0104】
なお、後の工程(第5のステップ)で、ガラス層に対してレーザ照射を行う。第2の封止材805bへの該レーザ照射による熱のダメージを抑制する(第2の封止材805bに含まれる樹脂等の劣化を抑制する)ため、第1の封止材805aと第2の封止材805bは、接しないことが好ましい。
【0105】
一般に有機EL素子を構成する有機化合物の耐熱性は高くないため、ガラス層は、第2の基板806(有機EL素子を形成しない側の基板)に設けることが好ましい。一方、光硬化性樹脂を設ける基板は第1の基板801と第2の基板806のどちらでも良い。
【0106】
なお、構成例1(図1(A))を作製する場合は、第3のステップにおいて、発光部802の外周を囲み、かつ、ガラス層(第2の封止材805b)に外周を囲まれるように、乾燥剤を含む樹脂層を設ければ良い。
【0107】
また、構成例3、4(図2(A)(B))を作製する場合は、第4のステップより前に、第1の空間813に乾燥剤を設ければ良い。例えば、第2の基板806上に、第1の封止材805a及び第2の封止材805bを形成した後、第1の封止材805a及び第2の封止材805bに囲まれた空間内に、乾燥剤を設ければ良い。さらに、第2の空間811を充填材で充填する場合は、第4のステップより前に、充填する。
【0108】
{第4のステップ:樹脂層による封止}
第1の基板801及び第2の基板806の貼り合わせを行う(図4(A))。第1の基板801及び第2の基板806を、樹脂層(第2の封止材805b)が密着するように貼り合わせる。
【0109】
そして、光硬化性樹脂に対して光を照射し、光硬化性樹脂を硬化させることで、樹脂層、第1の基板及び第2の基板に囲まれた閉空間である第1の空間813を形成する(図4(B))。
【0110】
光の照射は、第1の基板801側から行っても良いし、第2の基板806側から行っても良い。また、発光部802等への紫外光の照射を防ぐために、遮蔽板を用いることが好ましい。
【0111】
上記貼り合わせの工程は、不活性雰囲気(例えば、希ガス雰囲気や窒素雰囲気)、又は減圧下にて行う。このような雰囲気で行うことで、第1の空間813及び第2の空間811に水分や酸素等の不純物が含まれにくくなる。また、外圧を加えながら行うことが好ましい。
【0112】
本実施の形態では、上記貼り合わせ工程を減圧下で行う。
【0113】
{第5のステップ:ガラス層による封止}
ガラス層に対してレーザ光を照射することで、ガラス層、第1の基板及び第2の基板に囲まれた閉空間である第2の空間811を形成する(図4(C))。レーザ光によって、ガラス層が溶融し、第1の基板801及び第2の基板806との接続部において融着する。その後、ガラス層は固化する。
【0114】
ガラス層(第1の封止材805a)、第1の基板801及び第2の基板806の密着性を高める(ガラス層からの気泡発生を抑制する)ため、レーザ光の照射は外圧を加えながら行うことが好ましい。本実施の形態では、上記レーザ光の照射を大気圧下で行う。第4のステップ(第1の基板801及び第2の基板806の貼り合わせの工程)を減圧下で行ったため、第1の空間813及び第2の空間811は、減圧状態で保持されている。したがって、大気圧下では、第1の基板801及び第2の基板806が大気圧によって加圧された状態が維持されるため、別の加圧手段を設けることなく、レーザ光の照射を行うことができる。
【0115】
上記レーザ光の照射は、大気中で行うことが好ましい。レーザ光の照射を大気中で行うことで、レーザ照射装置を窒素雰囲気下や真空雰囲気下等に設置する必要が無く、レーザ照射装置を簡易な構成とすることができる。第4のステップが終了した時点で、発光装置は、乾燥剤を含む樹脂層である第2の封止材及び一対の基板によって封止されている。そのため、発光装置を大気中に取り出した場合でも、大気中の水分や酸素等の不純物が発光装置内に侵入することを抑制することができる。
【0116】
通常、ガラス層にレーザ光を照射する前は、ガラス層の封止性が十分でないため、発光装置を大気に触れさせることで、不純物が侵入し、有機EL素子が劣化する。しかし、本発明の一態様では、第4のステップを行うことで、乾燥剤を含む樹脂層及び一対の基板で有機EL素子が封止されている。したがって、大気中で第5のステップを行っても、発光素子に水分や酸素などの不純物が侵入し、発光素子が劣化することを抑制することができる。
【0117】
本実施の形態では、第2の基板806側からレーザ光を照射する。したがって、第2の基板806には、該レーザ光を透過する材料を用いる。レーザ光は、第1の基板801側から照射することもできる。しかし、第1の基板801とガラス層の間に、配線などが形成されている場合、ガラス層に十分にレーザ光が照射されない場合がある。したがって、第2の基板806側から照射することが好ましい。
【0118】
レーザ光としては、照射する側の基板を透過し、且つガラス層を加熱しうる程度のエネルギーと波長を有するレーザ光を用いる。レーザとして、例えばNd:YAGレーザや半導体レーザなどを用いることが好ましい。
【0119】
以上のように、本発明の一態様では、水分や酸素などの不純物の侵入が抑制された、発光装置の作製方法を提供することができる。
【0120】
<変形例>
なお、本実施の形態では、1枚の第1の基板801上に、1つの発光部802を形成する例を示したが、本発明はこれに限られない。第1のステップにおいて、第1の基板801上に複数の発光部802を形成し、第2乃至第5のステップを行った後、第1の基板801を分断することで、1枚の第1の基板801から、複数の発光装置を得ることができる。
【0121】
図10(A1)(B1)(C1)に示すように、1枚の第1の基板801上に、複数の発光部802を形成する場合は、発光部802の外周を1つ1つ囲むように、第1の封止材805a(図10ではガラス層)を設ける。
【0122】
第2の封止材805b(図10では乾燥剤を含む樹脂層)は、図10(A1)に示すように、第1の封止材805aの外周を1つ1つ囲むように設けることができる。また、図10(B1)に示すように、隣り合う第1の封止材805aの外周を囲む第2の封止材805bが繋がっていても良い。
【0123】
さらに、第2の封止材805bは、第1の封止材805aの外周を1つ1つ囲む構成に限られず、例えば、図10(C1)に示す構成を適用することもできる。図10(C1)では、複数の第1の封止材805aの外側全体を囲むように、第1の基板801の四辺に沿って、第2の封止材805bが設けられている。
【0124】
図10(A1)(B1)(C1)に示す変形例は、それぞれ1つの発光部802を備える4つの発光装置に分断することができる。具体的には、それぞれ図10(A2)(B2)(C2)に示す発光装置を4つ得ることができる。
【0125】
図10(A1)の構成は、第2の基板806や第2の封止材805bが形成されていない領域が存在するため、該領域で容易に分断でき好ましい。図10(B1)の構成は、図10(A1)の構成に比べて、発光領域を広くすることができ(基板における、発光部802が占める面積を大きくすることができ)好ましい。
【0126】
図10(C1)の構成を4つに分断することで得た、図10(C2)に示す発光装置は、一対の基板及び第1の封止材805aにより発光部802が封止されているが、第2の封止材805bによっては発光部802が封止されていない。
【0127】
しかし、分断するまでは、発光部802が、一対の基板及び第1の封止材805aにより封止され、かつ、一対の基板及び第2の封止材805bにより封止されている。例えば、前述の、減圧下で第4のステップを行い、大気中で第5のステップを行う場合にも、有機EL素子に、不純物が侵入することを抑制する効果を奏している。このように、発光装置の作製工程において、有機EL素子に、水分や酸素などの不純物が侵入することを抑制することができる。したがって、本発明の一態様の発光装置の作製方法を適用して得られた発光装置の一例といえる。
【0128】
図10(C2)に示す、一対の基板及び第1の封止材805aにより発光部802が封止され、第2の封止材805bを備えない発光装置は、作製工程において、有機EL素子に、水分や酸素などの不純物が侵入することを抑制され、かつ、狭額縁化が可能となるため、好ましい。
【0129】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【0130】
(実施の形態3)
本実施の形態では、本発明の一態様の発光装置について図5を用いて説明する。図5(A)は本発明の一態様の発光装置を示す平面図であり、図5(B)は、図5(A)を一点鎖線E−Fで切断した断面図である。
【0131】
本実施の形態に係るアクティブマトリクス型の発光装置は、第1の基板801上に、発光部802、駆動回路部803(ゲート側駆動回路部)、駆動回路部804(ソース側駆動回路部)を有する。これらの外周を囲むように、第1の封止材805aが設けられており、第1の封止材805aの外周を囲むように、第2の封止材805bが設けられている。したがって、発光部802、及び駆動回路部803、804は、第1の基板801、第2の基板806及び第1の封止材805aで形成された第2の空間811に封止されている。さらに、発光部802、及び駆動回路部803、804は、第1の基板801、第2の基板806及び第2の封止材805bで形成された第1の空間813に封止されている。
【0132】
本実施の形態において、第1の封止材805aは、ガラス層であり、第2の封止材805bは、乾燥剤を含む樹脂層である。
【0133】
本実施の形態の発光装置において、樹脂層は、耐衝撃性や耐熱性に優れ、外力等による変形で壊れにくいため、発光装置の作製中又は使用中に基板から剥離しにくい、又は樹脂層中にクラックが発生しにくく、樹脂層による有機EL素子の封止効果は低下しにくい。
【0134】
よって、発光装置の作製中又は使用中に、ガラス層の一部が基板から剥離、又はガラス層や基板にクラックが発生し、ガラス層による発光素子の封止効果が十分に得られなくても、本発明の一態様の発光装置では、樹脂層による発光素子の封止効果が持続する。
【0135】
また、該樹脂層内に乾燥剤を含むため、一対の基板及び第1の封止材に囲まれた第2の空間811内に、水分や酸素などの不純物が侵入することを抑制することができる。よって、有機EL素子に水分や酸素が侵入し、有機EL素子を構成する有機化合物や金属材料が、該不純物と反応し、劣化することを抑制することができる。
【0136】
第1の基板801上には、駆動回路部803、804に外部からの信号(ビデオ信号、クロック信号、スタート信号、またはリセット信号等)や電位を伝達する外部入力端子を接続するための引き回し配線が設けられる。ここでは、外部入力端子としてFPC808(Flexible Printed Circuit)を設ける例を示している。なお、FPC808にはプリント配線基板(PWB)が取り付けられていてもよい。本明細書における発光装置は、発光装置本体だけでなく、発光装置本体にFPCまたはPWBが取り付けられた状態のものも範疇に含むものとする。
【0137】
駆動回路部803、804は、トランジスタを複数有する。図5では、駆動回路部803が、nチャネル型のトランジスタ152及びpチャネル型のトランジスタ153を組み合わせたCMOS回路を有する例を示している。駆動回路部の回路は、種々のCMOS回路、PMOS回路又はNMOS回路で形成することができる。また、本実施の形態では、発光部が形成された基板上に駆動回路が形成されたドライバー一体型を示すが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、発光部が形成された基板とは別の基板に駆動回路を形成することもできる。
【0138】
発光部802は、スイッチング用のトランジスタ140aと、電流制御用のトランジスタ140bと、電流制御用のトランジスタ140bの配線(ソース電極またはドレイン電極)に電気的に接続された第1の電極118とを含む複数の発光ユニットにより形成されている。また、第1の電極118の端部を覆って絶縁層124が形成されている。
【0139】
発光素子130は、第1の電極118、発光性の有機化合物を含む層(EL層)120、及び第2の電極122によって構成されている。
【0140】
<本発明の一態様の発光装置に用いることができる材料>
以下に本発明の一態様の発光装置に用いることができる材料の一例を記す。なお、基板、封止材及び乾燥剤については、実施の形態1で例示した材料を適用することができる。
【0141】
[トランジスタ]
本発明の一態様の発光装置に用いるトランジスタ(トランジスタ140a、140b、152、153等)の構造は特に限定されない。トップゲート型のトランジスタを用いても良いし、逆スタガ型などのボトムゲート型のトランジスタを用いても良い。また、トランジスタに用いる材料についても特に限定されない。
【0142】
ゲート電極は、例えば、モリブデン、チタン、クロム、タンタル、タングステン、アルミニウム、銅、ネオジム、スカンジウム等の金属材料又はこれらの元素を含む合金材料を用いて、単層で又は積層して形成することができる。
【0143】
ゲート絶縁層は、例えば、プラズマCVD法やスパッタリング法等を用いて、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン又は酸化アルミニウムを単層で又は積層して形成することができる。
【0144】
半導体層は、シリコン半導体や酸化物半導体を用いて形成することができる。シリコン半導体としては、単結晶シリコンや多結晶シリコンなどがあり、酸化物半導体としては、In−Ga−Zn−O系金属酸化物などを、適宜用いることができる。ただし、半導体層としては、In−Ga−Zn−O系金属酸化物である酸化物半導体を用いて、オフ電流の低い半導体層とすることで、後に形成される発光素子130のオフ時のリーク電流が抑制できるため、好ましい。
【0145】
ソース電極層及びドレイン電極層としては、例えば、Al、Cr、Cu、Ta、Ti、Mo、Wから選ばれた元素を含む金属膜、又は該元素を含む金属窒化物膜(窒化チタン膜、窒化モリブデン膜、窒化タングステン膜)等を用いることができる。また、Al、Cuなどの金属膜の下側又は上側の一方又は双方にTi、Mo、Wなどの高融点金属膜又はそれらの金属窒化物膜(窒化チタン膜、窒化モリブデン膜、窒化タングステン膜)を積層させた構成としても良い。また、ソース電極層及びドレイン電極層は、導電性の金属酸化物で形成しても良い。導電性の金属酸化物としては酸化インジウム(In等)、酸化スズ(SnO等)、酸化亜鉛(ZnO)、インジウムスズ酸化物(ITO)、酸化インジウム酸化亜鉛(In−ZnO等)又はこれらの金属酸化物材料に酸化シリコンを含ませたものを用いることができる。
【0146】
第1の絶縁層114は、トランジスタを構成する半導体への不純物の拡散を抑制する効果を奏する。第1の絶縁層114としては、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜などの無機絶縁膜を用いることができる。
【0147】
第2の絶縁層116としては、トランジスタ起因の表面凹凸を低減するために平坦化機能を有する絶縁膜を選択するのが好適である。例えば、ポリイミド、アクリル、ベンゾシクロブテン系樹脂等の有機材料を用いることができる。また、上記有機材料の他に、低誘電率材料(low−k材料)等を用いることができる。なお、これらの材料で形成される絶縁膜を複数積層させることで、第2の絶縁層116を形成してもよい。
【0148】
[絶縁層124]
絶縁層124は、第1の電極118の端部を覆って設けられている。絶縁層124の上層に形成される第2の電極122の被覆性を良好なものとするため、絶縁層124の上端部又は下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにするのが好ましい。例えば、絶縁層124の上端部又は下端部に曲率半径(0.2μm〜3μm)を有する曲面を持たせるのが好ましい。また、絶縁層124の材料としては、ネガ型の感光性樹脂、もしくはポジ型の感光性樹脂などの有機化合物や、酸化シリコン、酸窒化シリコン等の無機化合物を用いることができる。
【0149】
[発光素子]
第1の電極118は、光を取り出す側と反対側に設けられ、反射性を有する材料を用いて形成される。反射性を有する材料としては、アルミニウム、金、白金、銀、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、又はパラジウム等の金属材料を用いることができる。また、これらの金属材料や、該金属材料を含む合金に、ランタン、ネオジム、又はゲルマニウムを含ませても良い。そのほか、アルミニウムとチタンの合金、アルミニウムとニッケルの合金、アルミニウムとネオジムの合金などのアルミニウムを含む合金(アルミニウム合金)や銀と銅の合金などの銀を含む合金を用いることもできる。銀と銅の合金は、耐熱性が高いため好ましい。
【0150】
EL層120は、少なくとも発光物質を含む層(発光層)を有する。そのほか、電子輸送性の高い物質を含む層、正孔輸送性の高い物質を含む層、電子注入性の高い物質を含む層、正孔注入性の高い物質を含む層、バイポーラ性の物質(電子輸送性及び正孔輸送性が高い物質)を含む層等を適宜組み合わせた積層構造を構成することができる。EL層の構成例は実施の形態4で詳細に説明する。
【0151】
第2の電極122に用いることができる透光性を有する材料としては、酸化インジウム、ITO、酸化インジウム酸化亜鉛、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛などを用いることができる。
【0152】
また、第2の電極122として、金、白金、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、又はチタン等の金属材料を用いることができる。又は、それら金属材料の窒化物(例えば、窒化チタン)等を用いてもよい。又は、グラフェン等を用いても良い。なお、金属材料(又はその窒化物)を用いる場合、透光性を有する程度に薄くすればよい。
【0153】
[カラーフィルタ・ブラックマトリクス]
第2の基板806には、発光素子130と重なる位置にカラーフィルタ166が設けられている。カラーフィルタ166は、発光素子130からの発光色を調色する目的で設けられる。例えば、白色発光の発光素子を用いてフルカラーの表示装置とする場合には、異なる色のカラーフィルタを設けた複数の発光ユニットを用いる。その場合、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の3色を用いても良いし、これに黄色(Y)を加えた4色とすることもできる。
【0154】
また、隣接するカラーフィルタ166の間にはブラックマトリクス164が設けられている。ブラックマトリクス164は隣接する発光ユニットの発光素子130からの光を遮光し、隣接する発光ユニット間における混色を抑制する。ここで、カラーフィルタ166の端部を、ブラックマトリクス164と重なるように設けることにより、光漏れを抑制することができる。ブラックマトリクス164は、発光素子130からの発光を遮光する材料を用いることができ、金属や、有機樹脂などの材料を用いて形成することができる。なお、ブラックマトリクス164は、駆動回路部803などの発光部802以外の領域に設けても良い。
【0155】
また、カラーフィルタ166及びブラックマトリクス164を覆うオーバーコート168が形成されている。オーバーコート168は、発光素子130からの発光を透過する材料から構成され、例えば無機絶縁膜や有機絶縁膜を用いることができる。なお、オーバーコート168は不要なら設けなくても良い。
【0156】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【0157】
(実施の形態4)
本実施の形態では、本発明の一態様の発光装置に適用することができるEL層の構成例について、図6を用いて説明する。
【0158】
EL層には公知の物質を用いることができ、低分子系化合物及び高分子系化合物のいずれを用いることもできる。なお、EL層を形成する物質には、有機化合物のみから成るものだけでなく、無機化合物を一部に含む構成も含めるものとする。
【0159】
図6(A)では、第1の電極118及び第2の電極122の間にEL層120を有する。図6(A)に示すEL層120は、第1の電極118側から、正孔注入層701、正孔輸送層702、発光層703、電子輸送層704及び電子注入層705の順で積層されている。
【0160】
EL層は、図6(B)に示すように、第1の電極118と第2の電極122との間に複数積層されていても良い。この場合、積層された第1のEL層120aと第2のEL層120bとの間には、電荷発生層709を設けることが好ましい。このような構成を有する発光素子は、エネルギーの移動や消光などの問題が起こり難く、材料の選択の幅が広がることで高い発光効率と長い寿命とを併せ持つ発光素子とすることが容易である。また、一方のEL層で燐光発光、他方で蛍光発光を得ることも容易である。この構造は上述のEL層の構造と組み合わせて用いることができる。
【0161】
また、それぞれのEL層の発光色を異なるものにすることで、発光素子全体として、所望の色の発光を得ることができる。例えば、2つのEL層を有する発光素子において、第1のEL層の発光色と第2のEL層の発光色を補色の関係になるようにすることで、発光素子全体として白色発光する発光素子を得ることも可能である。なお、補色とは、混合すると無彩色になる色同士の関係をいう。つまり、補色の関係にある色を発光する物質から得られた光を混合すると、白色発光を得ることができる。また、3つ以上のEL層を有する発光素子の場合でも同様である。
【0162】
EL層120は、図6(C)に示すように、第1の電極118と第2の電極122との間に、正孔注入層701、正孔輸送層702、発光層703、電子輸送層704、電子注入バッファー層706、電子リレー層707、及び第2の電極122と接する複合材料層708を有していても良い。
【0163】
第2の電極122と接する複合材料層708を設けることで、特にスパッタリング法を用いて第2の電極122を形成する際に、EL層120が受けるダメージを低減することができるため、好ましい。
【0164】
電子注入バッファー層706を設けることで、複合材料層708と電子輸送層704との間の注入障壁を緩和することができるため、複合材料層708で生じた電子を電子輸送層704に容易に注入することができる。
【0165】
電子注入バッファー層706と複合材料層708との間に、電子リレー層707を形成することが好ましい。電子リレー層707は、必ずしも設ける必要は無いが、電子輸送性の高い電子リレー層707を設けることで、電子注入バッファー層706へ電子を速やかに送ることが可能となる。
【0166】
複合材料層708と電子注入バッファー層706との間に電子リレー層707が挟まれた構造は、複合材料層708に含まれるアクセプター性物質と、電子注入バッファー層706に含まれるドナー性物質とが相互作用を受けにくく、互いの機能を阻害しにくい構造である。したがって、駆動電圧の上昇を抑制することができる。
【0167】
以下に、それぞれの層に用いることができる材料を例示する。なお、各層は、単層に限られず、二層以上積層しても良い。
【0168】
正孔注入層701は、正孔注入性の高い物質を含む層である。正孔注入性の高い物質としては、例えば、モリブデン酸化物、チタン酸化物、バナジウム酸化物、レニウム酸化物、ルテニウム酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、タンタル酸化物、銀酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等の金属酸化物や、銅(II)フタロシアニン(略称:CuPc)等のフタロシアニン系の化合物等を用いることができる。
【0169】
また、低分子の有機化合物である4,4’,4’’−トリス(N,N−ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’−トリス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]トリフェニルアミン(略称:MTDATA)、4,4’−ビス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:DPAB)、4,4’−ビス(N−{4−[N’−(3−メチルフェニル)−N’−フェニルアミノ]フェニル}−N−フェニルアミノ)ビフェニル(略称:DNTPD)、1,3,5−トリス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]ベンゼン(略称:DPA3B)、3−[N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA1)、3,6−ビス[N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA2)、3−[N−(1−ナフチル)−N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)アミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCN1)等の芳香族アミン化合物等を用いることができる。
【0170】
さらに、高分子化合物を用いることもできる。例えば、ポリ(N−ビニルカルバゾール)(略称:PVK)、ポリ(4−ビニルトリフェニルアミン)(略称:PVTPA)、ポリ[N−(4−{N’−[4−(4−ジフェニルアミノ)フェニル]フェニル−N’−フェニルアミノ}フェニル)メタクリルアミド](略称:PTPDMA)、ポリ[N,N’−ビス(4−ブチルフェニル)−N,N’−ビス(フェニル)ベンジジン](略称:Poly−TPD)などの高分子化合物が挙げられる。また、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(スチレンスルホン酸)(PEDOT/PSS)、ポリアニリン/ポリ(スチレンスルホン酸)(PAni/PSS)等の酸を添加した高分子化合物を用いることができる。
【0171】
特に、正孔注入層701として、正孔輸送性の高い有機化合物にアクセプター性物質を含有させた複合材料を用いることが好ましい。正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させた複合材料を用いることにより、第1の電極118からの正孔注入性を良好にし、発光素子の駆動電圧を低減することができる。これらの複合材料は、正孔輸送性の高い物質とアクセプター物質とを共蒸着することにより形成することができる。該複合材料を用いて正孔注入層701を形成することにより、第1の電極118からEL層120への正孔注入が容易となる。
【0172】
複合材料に用いる有機化合物は、10−6cm/Vs以上の正孔移動度を有する物質であることが好ましい。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。以下では、複合材料に用いることのできる有機化合物を具体的に列挙する。
【0173】
複合材料に用いることのできる有機化合物としては、例えば、TDATA、MTDATA、DPAB、DNTPD、DPA3B、PCzPCA1、PCzPCA2、PCzPCN1、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPB又はα−NPD)、N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ジフェニル−[1,1’−ビフェニル]−4,4’−ジアミン(略称:TPD)、4−フェニル−4’−(9−フェニルフルオレン−9−イル)トリフェニルアミン(略称:BPAFLP)等の芳香族アミン化合物や、4,4’−ジ(N−カルバゾリル)ビフェニル(略称:CBP)、1,3,5−トリス[4−(N−カルバゾリル)フェニル]ベンゼン(略称:TCPB)、9−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:CzPA)、9−フェニル−3−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:PCzPA)、1,4−ビス[4−(N−カルバゾリル)フェニル]−2,3,5,6−テトラフェニルベンゼン等のカルバゾール誘導体を用いることができる。
【0174】
また、2−tert−ブチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:t−BuDNA)、2−tert−ブチル−9,10−ジ(1−ナフチル)アントラセン、9,10−ビス(3,5−ジフェニルフェニル)アントラセン(略称:DPPA)、2−tert−ブチル−9,10−ビス(4−フェニルフェニル)アントラセン(略称:t−BuDBA)、9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:DNA)、9,10−ジフェニルアントラセン(略称:DPAnth)、2−tert−ブチルアントラセン(略称:t−BuAnth)、9,10−ビス(4−メチル−1−ナフチル)アントラセン(略称:DMNA)、9,10−ビス[2−(1−ナフチル)フェニル]−2−tert−ブチルアントラセン、9,10−ビス[2−(1−ナフチル)フェニル]アントラセン、2,3,6,7−テトラメチル−9,10−ジ(1−ナフチル)アントラセン等の芳香族炭化水素化合物を用いることができる。
【0175】
さらに、2,3,6,7−テトラメチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン、9,9’−ビアントリル、10,10’−ジフェニル−9,9’−ビアントリル、10,10’−ビス(2−フェニルフェニル)−9,9’−ビアントリル、10,10’−ビス[(2,3,4,5,6−ペンタフェニル)フェニル]−9,9’−ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、2,5,8,11−テトラ(tert−ブチル)ペリレン、ペンタセン、コロネン、4,4’−ビス(2,2−ジフェニルビニル)ビフェニル(略称:DPVBi)、9,10−ビス[4−(2,2−ジフェニルビニル)フェニル]アントラセン(略称:DPVPA)等の芳香族炭化水素化合物を用いることができる。
【0176】
また、PVK、PVTPA、PTPDMA、Poly−TPD等の高分子化合物を用いることができる。
【0177】
電子受容体としては、7,7,8,8−テトラシアノ−2,3,5,6−テトラフルオロキノジメタン(略称:F−TCNQ)、クロラニル等の有機化合物や、遷移金属酸化物を挙げることができる。また、元素周期表における第4族乃至第8族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。中でも酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため、特に好ましい。
【0178】
正孔輸送層702は、正孔輸送性の高い物質を含む層である。正孔輸送性の高い物質としては、例えば、NPB、TPD、BPAFLP、4,4’−ビス[N−(9,9−ジメチルフルオレン−2−イル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:DFLDPBi)、4,4’−ビス[N−(スピロ−9,9’−ビフルオレン−2−イル)−N―フェニルアミノ]ビフェニル(略称:BSPB)等の芳香族アミン化合物を用いることができる。ここに述べた物質は、主に10−6cm/Vs以上の正孔移動度を有する物質である。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。
【0179】
また、正孔輸送層702には、CBP、CzPA、PCzPAのようなカルバゾール誘導体や、t−BuDNA、DNA、DPAnthのようなアントラセン誘導体や、PVK、PVTPA、PTPDMA、Poly−TPDなどの高分子化合物を用いることもできる。
【0180】
発光層703は、蛍光を発光する蛍光性化合物や燐光を発光する燐光性化合物を用いることができる。
【0181】
発光層703に用いることができる蛍光性化合物としては、例えば、青色系の発光材料として、N,N’−ビス[4−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]−N,N’−ジフェニルスチルベン−4,4’−ジアミン(略称:YGA2S)、4−(9H−カルバゾール−9−イル)−4’−(10−フェニル−9−アントリル)トリフェニルアミン(略称:YGAPA)、4−(10−フェニル−9−アントリル)−4’−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)トリフェニルアミン(略称:PCBAPA)などが挙げられる。また、緑色系の発光材料として、N−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)−N,9−ジフェニル−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:2PCAPA)、N−[9,10−ビス(1,1’−ビフェニル−2−イル)−2−アントリル]−N,9−ジフェニル−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:2PCABPhA)、N−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)−N,N’,N’−トリフェニル−1,4−フェニレンジアミン(略称:2DPAPA)、N−[9,10−ビス(1,1’−ビフェニル−2−イル)−2−アントリル]−N,N’,N’−トリフェニル−1,4−フェニレンジアミン(略称:2DPABPhA)、N−[9,10−ビス(1,1’−ビフェニル−2−イル)]−N−[4−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]−N−フェニルアントラセン−2−アミン(略称:2YGABPhA)、N,N,9−トリフェニルアントラセン−9−アミン(略称:DPhAPhA)などが挙げられる。また、黄色系の発光材料として、ルブレン、5,12−ビス(1,1’−ビフェニル−4−イル)−6,11−ジフェニルテトラセン(略称:BPT)などが挙げられる。また、赤色系の発光材料として、N,N,N’,N’−テトラキス(4−メチルフェニル)テトラセン−5,11−ジアミン(略称:p−mPhTD)、7,14−ジフェニル−N,N,N’,N’−テトラキス(4−メチルフェニル)アセナフト[1,2−a]フルオランテン−3,10−ジアミン(略称:p−mPhAFD)などが挙げられる。
【0182】
また、発光層703に用いることができる燐光性化合物としては、例えば、青色系の発光材料として、ビス[2−(4’,6’−ジフルオロフェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(III)テトラキス(1−ピラゾリル)ボラート(略称:FIr6)、ビス[2−(4’,6’−ジフルオロフェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(III)ピコリナート(略称:FIrpic)、ビス{2−[3’,5’−ビス(トリフルオロメチル)フェニル]ピリジナト−N,C2’}イリジウム(III)ピコリナート(略称:Ir(CFppy)(pic))、ビス[2−(4’,6’−ジフルオロフェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:FIr(acac))などが挙げられる。また、緑色系の発光材料として、トリス(2−フェニルピリジナト−N,C2’)イリジウム(III)(略称:Ir(ppy))、ビス(2−フェニルピリジナト−N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(ppy)(acac))、ビス(1,2−ジフェニル−1H−ベンゾイミダゾラト)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(pbi)(acac))、ビス(ベンゾ[h]キノリナト)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(bzq)(acac))、トリス(ベンゾ[h]キノリナト)イリジウム(III)(略称:Ir(bzq))などが挙げられる。また、黄色系の発光材料として、ビス(2,4−ジフェニル−1,3−オキサゾラト−N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(dpo)(acac))、ビス[2−(4’−パーフルオロフェニルフェニル)ピリジナト]イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(p−PF−ph)(acac))、ビス(2−フェニルベンゾチアゾラト−N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(bt)(acac))、(アセチルアセトナト)ビス[2,3−ビス(4−フルオロフェニル)−5−メチルピラジナト]イリジウム(III)(略称:Ir(Fdppr−Me)(acac))、(アセチルアセトナト)ビス[2−(4−メトキシフェニル)−3,5−ジメチルピラジナト]イリジウム(III)(略称:Ir(dmmoppr)(acac))などが挙げられる。また、橙色系の発光材料として、トリス(2−フェニルキノリナト−N,C2’)イリジウム(III)(略称:Ir(pq))、ビス(2−フェニルキノリナト−N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(pq)(acac))、(アセチルアセトナト)ビス(3,5−ジメチル−2−フェニルピラジナト)イリジウム(III)(略称:Ir(mppr−Me)(acac))、(アセチルアセトナト)ビス(5−イソプロピル−3−メチル−2−フェニルピラジナト)イリジウム(III)(略称:Ir(mppr−iPr)(acac))などが挙げられる。また、赤色系の発光材料として、ビス[2−(2’−ベンゾ[4,5−α]チエニル)ピリジナト−N,C3’]イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(btp)(acac))、ビス(1−フェニルイソキノリナト−N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(piq)(acac))、(アセチルアセトナト)ビス[2,3−ビス(4−フルオロフェニル)キノキサリナト]イリジウム(III)(略称:Ir(Fdpq)(acac))、(アセチルアセトナト)ビス(2,3,5−トリフェニルピラジナト)イリジウム(III)(略称:Ir(tppr)(acac))、(ジピバロイルメタナト)ビス(2,3,5−トリフェニルピラジナト)イリジウム(III)(略称:Ir(tppr)(dpm))、2,3,7,8,12,13,17,18−オクタエチル−21H,23H−ポルフィリン白金(II)(略称:PtOEP)等の有機金属錯体が挙げられる。また、トリス(アセチルアセトナト)(モノフェナントロリン)テルビウム(III)(略称:Tb(acac)(Phen))、トリス(1,3−ジフェニル−1,3−プロパンジオナト)(モノフェナントロリン)ユーロピウム(III)(略称:Eu(DBM)(Phen))、トリス[1−(2−テノイル)−3,3,3−トリフルオロアセトナト](モノフェナントロリン)ユーロピウム(III)(略称:Eu(TTA)(Phen))等の希土類金属錯体は、希土類金属イオンからの発光(異なる多重度間の電子遷移)を有するため、燐光性化合物として用いることができる。
【0183】
なお、発光層703としては、上述した発光性の有機化合物(発光物質、ゲスト材料)を他の物質(ホスト材料)に分散させた構成としてもよい。ホスト材料としては、各種のものを用いることができ、ゲスト材料よりも最低空軌道準位(LUMO準位)が高く、最高被占有軌道準位(HOMO準位)が低い物質を用いることが好ましい。
【0184】
ホスト材料としては、具体的には、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(III)(略称:Alq)、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(III)(略称:Almq)、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリナト)ベリリウム(II)(略称:BeBq)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)(4−フェニルフェノラト)アルミニウム(III)(略称:BAlq)、ビス(8−キノリノラト)亜鉛(II)(略称:Znq)、ビス[2−(2−ベンゾオキサゾリル)フェノラト]亜鉛(II)(略称:ZnPBO)、ビス[2−(2−ベンゾチアゾリル)フェノラト]亜鉛(II)(略称:ZnBTZ)などの金属錯体、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(略称:PBD)、1,3−ビス[5−(p−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル]ベンゼン(略称:OXD−7)、3−(4−ビフェニリル)−4−フェニル−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール(略称:TAZ)、2,2’,2’’−(1,3,5−ベンゼントリイル)トリス(1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール)(略称:TPBI)、バソフェナントロリン(略称:BPhen)、バソキュプロイン(略称:BCP)などの複素環化合物や、9−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:CzPA)、3,6−ジフェニル−9−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:DPCzPA)、9,10−ビス(3,5−ジフェニルフェニル)アントラセン(略称:DPPA)、9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:DNA)、2−tert−ブチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:t−BuDNA)、9,9’−ビアントリル(略称:BANT)、9,9’−(スチルベン−3,3’−ジイル)ジフェナントレン(略称:DPNS)、9,9’−(スチルベン−4,4’−ジイル)ジフェナントレン(略称:DPNS2)、3,3’,3’’−(ベンゼン−1,3,5−トリイル)トリピレン(略称:TPB3)、9,10−ジフェニルアントラセン(略称:DPAnth)、6,12−ジメトキシ−5,11−ジフェニルクリセンなどの縮合芳香族化合物、N,N−ジフェニル−9−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:CzA1PA)、4−(10−フェニル−9−アントリル)トリフェニルアミン(略称:DPhPA)、N,9−ジフェニル−N−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:PCAPA)、N,9−ジフェニル−N−{4−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]フェニル}−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:PCAPBA)、N−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)−N,9−ジフェニル−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:2PCAPA)、NPB(またはα−NPD)、TPD、DFLDPBi、BSPBなどの芳香族アミン化合物などを用いることができる。
【0185】
また、ホスト材料は複数種用いることができる。例えば、結晶化を抑制するためにルブレン等の結晶化を抑制する物質をさらに添加してもよい。また、ゲスト材料へのエネルギー移動をより効率良く行うためにNPB、あるいはAlq等をさらに添加してもよい。
【0186】
ゲスト材料をホスト材料に分散させた構成とすることにより、発光層703の結晶化を抑制することができる。また、ゲスト材料の濃度が高いことによる濃度消光を抑制することができる。
【0187】
また、発光層703として高分子化合物を用いることができる。具体的には、青色系の発光材料として、ポリ(9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジイル)(略称:PFO)、ポリ[(9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジイル)−co−(2,5−ジメトキシベンゼン−1,4−ジイル)](略称:PF−DMOP)、ポリ{(9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジイル)−co−[N,N’−ジ−(p−ブチルフェニル)−1,4−ジアミノベンゼン]}(略称:TAB−PFH)などが挙げられる。また、緑色系の発光材料として、ポリ(p−フェニレンビニレン)(略称:PPV)、ポリ[(9,9−ジヘキシルフルオレン−2,7−ジイル)−alt−co−(ベンゾ[2,1,3]チアジアゾール−4,7−ジイル)](略称:PFBT)、ポリ[(9,9−ジオクチル−2,7−ジビニレンフルオレニレン)−alt−co−(2−メトキシ−5−(2−エチルヘキシロキシ)−1,4−フェニレン)]などが挙げられる。また、橙色〜赤色系の発光材料として、ポリ[2−メトキシ−5−(2’−エチルヘキソキシ)−1,4−フェニレンビニレン](略称:MEH−PPV)、ポリ(3−ブチルチオフェン−2,5−ジイル)(略称:R4−PAT)、ポリ{[9,9−ジヘキシル−2,7−ビス(1−シアノビニレン)フルオレニレン]−alt−co−[2,5−ビス(N,N’−ジフェニルアミノ)−1,4−フェニレン]}、ポリ{[2−メトキシ−5−(2−エチルヘキシロキシ)−1,4−ビス(1−シアノビニレンフェニレン)]−alt−co−[2,5−ビス(N,N’−ジフェニルアミノ)−1,4−フェニレン]}(略称:CN−PPV−DPD)などが挙げられる。
【0188】
また、発光層を複数設け、それぞれの層の発光色を異なるものにすることで、発光素子全体として、所望の色の発光を得ることができる。例えば、発光層を2つ有する発光素子において、第1の発光層の発光色と第2の発光層の発光色を補色の関係になるようにすることで、発光素子全体として白色発光する発光素子を得ることも可能である。また、発光層を3つ以上有する発光素子の場合でも同様である。
【0189】
電子輸送層704は、電子輸送性の高い物質を含む層である。電子輸送性の高い物質としては、例えば、Alq、Almq、BeBq、BAlqなど、キノリン骨格又はベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等が挙げられる。また、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾオキサゾラト]亜鉛(略称:Zn(BOX))、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾチアゾラト]亜鉛(略称:Zn(BTZ))などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体なども用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、PBD、OXD−7、TAZ、BPhen、BCPなども用いることができる。ここに述べた物質は、主に10−6cm/Vs以上の電子移動度を有する物質である。
【0190】
電子注入層705は、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入層705には、リチウム、セシウム、カルシウム、フッ化リチウム、フッ化セシウム、フッ化カルシウム、酸化リチウム等のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、又はそれらの化合物を用いることができる。また、フッ化エルビウムのような希土類金属化合物を用いることができる。また、上述した電子輸送層704を構成する物質を用いることもできる。
【0191】
なお、上述した正孔注入層701、正孔輸送層702、発光層703、電子輸送層704、電子注入層705は、それぞれ、蒸着法(真空蒸着法を含む)、インクジェット法、塗布法等の方法で形成することができる。
【0192】
図6(B)に示す電荷発生層709は上述の複合材料で形成することができる。また、電荷発生層709は複合材料からなる層と他の材料からなる層との積層構造でもよい。この場合、他の材料からなる層としては、電子供与性物質と電子輸送性の高い物質とを含む層や、透明導電膜からなる層などを用いることができる。
【0193】
図6(C)に示す複合材料層708は、前述の、正孔輸送性の高い有機化合物にアクセプター性物質を含有させた複合材料を用いることができる。
【0194】
電子注入バッファー層706には、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物(酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む)等の電子注入性の高い物質を用いることが可能である。
【0195】
また、電子注入バッファー層706が、電子輸送性の高い物質とドナー性物質を含んで形成される場合には、電子輸送性の高い物質に対して質量比で、0.001以上0.1以下の比率でドナー性物質を添加することが好ましい。なお、ドナー性物質としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物(酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む)の他、テトラチアナフタセン(略称:TTN)、ニッケロセン、デカメチルニッケロセン等の有機化合物を用いることもできる。なお、電子輸送性の高い物質としては、先に説明した電子輸送層704の材料と同様の材料を用いて形成することができる。
【0196】
電子リレー層707は、電子輸送性の高い物質を含み、該電子輸送性の高い物質のLUMO準位は、複合材料層708に含まれるアクセプター性物質のLUMO準位と、電子輸送層704に含まれる電子輸送性の高い物質のLUMO準位との間となるように形成する。また、電子リレー層707がドナー性物質を含む場合には、当該ドナー性物質のドナー準位も複合材料層708に含まれるアクセプター性物質のLUMO準位と、電子輸送層704に含まれる電子輸送性の高い物質のLUMO準位との間となるようにする。具体的なエネルギー準位の数値としては、電子リレー層707に含まれる電子輸送性の高い物質のLUMO準位は−5.0eV以上、好ましくは−5.0eV以上−3.0eV以下とするとよい。
【0197】
電子リレー層707に含まれる電子輸送性の高い物質としてはフタロシアニン系の材料又は金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体を用いることが好ましい。
【0198】
電子リレー層707に含まれるフタロシアニン系材料としては、具体的にはCuPc、SnPc(Phthalocyanine tin(II) complex)、ZnPc(Phthalocyanine zinc complex)、CoPc(Cobalt(II)phthalocyanine, β−form)、FePc(Phthalocyanine Iron)及びPhO−VOPc(Vanadyl 2,9,16,23−tetraphenoxy−29H,31H−phthalocyanine)のいずれかを用いることが好ましい。
【0199】
電子リレー層707に含まれる金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体としては、金属−酸素の二重結合を有する金属錯体を用いることが好ましい。金属−酸素の二重結合はアクセプター性(電子を受容しやすい性質)を有するため、電子の移動(授受)がより容易になる。
【0200】
金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体としてはフタロシアニン系材料が好ましい。具体的には、VOPc(Vanadyl phthalocyanine)、SnOPc(Phthalocyanine tin(IV) oxide complex)、TiOPc(Phthalocyanine titanium oxide complex)は、分子構造的に金属−酸素の二重結合が他の分子に対して作用しやすく、アクセプター性が高いため好ましい。
【0201】
なお、上述したフタロシアニン系材料としては、フェノキシ基を有するものが好ましい。具体的にはPhO−VOPcのような、フェノキシ基を有するフタロシアニン誘導体が好ましい。フェノキシ基を有するフタロシアニン誘導体は、溶媒に可溶である。そのため、発光素子を形成する上で扱いやすいという利点を有する。また、溶媒に可溶であるため、成膜に用いる装置のメンテナンスが容易になるという利点を有する。
【0202】
電子リレー層707はさらにドナー性物質を含んでいても良い。ドナー性物質としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属及びこれらの化合物(酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む)の他、TTN、ニッケロセン、デカメチルニッケロセンなどの有機化合物を用いることができる。電子リレー層707にこれらドナー性物質を含ませることによって、電子の移動が容易となり、発光素子をより低電圧で駆動することが可能になる。
【0203】
電子リレー層707にドナー性物質を含ませる場合、電子輸送性の高い物質としては上記した材料の他、複合材料層708に含まれるアクセプター性物質のアクセプター準位より高いLUMO準位を有する物質を用いることができる。具体的なエネルギー準位としては、−5.0eV以上、好ましくは−5.0eV以上−3.0eV以下の範囲にLUMO準位を有する物質を用いることが好ましい。このような物質としては例えば、ペリレン誘導体や、含窒素縮合芳香族化合物などが挙げられる。なお、含窒素縮合芳香族化合物は、安定であるため、電子リレー層707を形成する為に用いる材料として、好ましい材料である。
【0204】
ペリレン誘導体の具体例としては、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸二無水物(略称:PTCDA)、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボキシリックビスベンゾイミダゾール(略称:PTCBI)、N,N’−ジオクチル−3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸ジイミド(略称:PTCDI−C8H)、N,N’−ジヘキシル−3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸ジイミド(略称:Hex PTC)等が挙げられる。
【0205】
また、含窒素縮合芳香族化合物の具体例としては、ピラジノ[2,3−f][1,10]フェナントロリン−2,3−ジカルボニトリル(略称:PPDN)、2,3,6,7,10,11−ヘキサシアノ−1,4,5,8,9,12−ヘキサアザトリフェニレン(略称:HAT(CN))、2,3−ジフェニルピリド[2,3−b]ピラジン(略称:2PYPR)、2,3−ビス(4−フルオロフェニル)ピリド[2,3−b]ピラジン(略称:F2PYPR)等が挙げられる。
【0206】
その他にも、7,7,8,8−テトラシアノキノジメタン(略称:TCNQ)、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物(略称:NTCDA)、パーフルオロペンタセン、銅ヘキサデカフルオロフタロシアニン(略称:F16CuPc)、N,N’−ビス(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−ペンタデカフルオロオクチル)−1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド(略称:NTCDI−C8F)、3’,4’−ジブチル−5,5’’−ビス(ジシアノメチレン)−5,5’’−ジヒドロ−2,2’:5’,2’’−テルチオフェン)(略称:DCMT)、メタノフラーレン(例えば、[6,6]−フェニルC61酪酸メチルエステル)等を用いることができる。
【0207】
なお、電子リレー層707にドナー性物質を含ませる場合、電子輸送性の高い物質とドナー性物質との共蒸着などの方法によって電子リレー層707を形成すれば良い。
【0208】
以上により、本実施の形態のEL層を作製することができる。
【0209】
本実施の形態は、他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【0210】
(実施の形態5)
本実施の形態では、本発明の一態様の発光装置を用いて完成させた様々な電子機器および照明器具の一例について、図7乃至図9を用いて説明する。
【0211】
本発明の一態様の発光装置は、水分や酸素などの不純物による有機EL素子の劣化が抑制されている。したがって、本発明の一態様の発光装置を適用することで、信頼性の高い電子機器及び照明装置を実現することができる。
【0212】
発光装置を適用した電子機器として、例えば、テレビジョン装置(テレビ、又はテレビジョン受信機ともいう)、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機(携帯電話、携帯電話装置ともいう)、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。これらの電子機器および照明器具の具体例を図7乃至図9に示す。
【0213】
図7(A)は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置7100は、筐体7101に表示部7103が組み込まれている。表示部7103により、映像を表示することが可能であり、本発明の一態様の発光装置を表示部7103に用いることができる。本発明の一態様の発光装置を表示部7103に用いることで、信頼性の高いテレビジョン装置を実現することができる。また、ここでは、スタンド7105により筐体7101を支持した構成を示している。
【0214】
テレビジョン装置7100の操作は、筐体7101が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機7110により行うことができる。リモコン操作機7110が備える操作キー7109により、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部7103に表示される映像を操作することができる。また、リモコン操作機7110に、当該リモコン操作機7110から出力する情報を表示する表示部7107を設ける構成としてもよい。
【0215】
なお、テレビジョン装置7100は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線又は無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向(送信者から受信者)又は双方向(送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など)の情報通信を行うことも可能である。
【0216】
図7(B)はコンピュータであり、本体7201、筐体7202、表示部7203、キーボード7204、外部接続ポート7205、ポインティングデバイス7206等を含む。なお、コンピュータは、本発明の一態様の発光装置をその表示部7203に用いることにより作製される。本発明の一態様の発光装置を表示部7203に用いることで、信頼性の高いコンピュータを実現することができる。
【0217】
図7(C)は携帯型遊技機であり、筐体7301と筐体7302の2つの筐体で構成されており、連結部7303により、開閉可能に連結されている。筐体7301には表示部7304が組み込まれ、筐体7302には表示部7305が組み込まれている。また、図7(C)に示す携帯型遊技機は、その他、スピーカ部7306、記録媒体挿入部7307、LEDランプ7308、入力手段(操作キー7309、接続端子7310、センサ7311(力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの)、マイクロフォン7312)等を備えている。もちろん、携帯型遊技機の構成は上述のものに限定されず、少なくとも表示部7304および表示部7305の両方、又は一方に本発明の一態様の発光装置を用いていればよく、その他付属設備が適宜設けられた構成とすることができる。本発明の一態様の発光装置を表示部7304又は/及び表示部7305に用いることで、信頼性の高い携帯型遊技機を実現することができる。図7(C)に示す携帯型遊技機は、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機能や、他の携帯型遊技機と無線通信を行って情報を共有する機能を有する。なお、図7(C)に示す携帯型遊技機が有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。
【0218】
図7(D)は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機7400は、筐体7401に組み込まれた表示部7402の他、操作ボタン7403、外部接続ポート7404、スピーカ7405、マイク7406などを備えている。なお、携帯電話機7400は、本発明の一態様の発光装置を表示部7402に用いることにより作製される。本発明の一態様の発光装置を表示部7402に用いることで、信頼性の高い携帯電話機を実現することができる。
【0219】
図7(D)に示す携帯電話機7400は、表示部7402を指などで触れることで、情報を入力することができる。また、電話を掛ける、或いはメールを作成するなどの操作は、表示部7402を指などで触れることにより行うことができる。
【0220】
表示部7402の画面は主として3つのモードがある。第1は、画像の表示を主とする表示モードであり、第2は、文字等の情報の入力を主とする入力モードである。第3は表示モードと入力モードの2つのモードが混合した表示+入力モードである。
【0221】
例えば、電話を掛ける、或いはメールを作成する場合は、表示部7402を文字の入力を主とする文字入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作を行えばよい。この場合、表示部7402の画面のほとんどにキーボード又は番号ボタンを表示させることが好ましい。
【0222】
また、携帯電話機7400内部に、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサを有する検出装置を設けることで、携帯電話機7400の向き(縦か横か)を判断して、表示部7402の画面表示を自動的に切り替えるようにすることができる。
【0223】
また、画面モードの切り替えは、表示部7402を触れること、又は筐体7401の操作ボタン7403の操作により行われる。また、表示部7402に表示される画像の種類によって切り替えるようにすることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動画のデータであれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替える。
【0224】
また、入力モードにおいて、表示部7402の光センサで検出される信号を検知し、表示部7402のタッチ操作による入力が一定期間ない場合には、画面のモードを入力モードから表示モードに切り替えるように制御してもよい。
【0225】
表示部7402は、イメージセンサとして機能させることもできる。例えば、表示部7402に掌や指で触れ、掌紋、指紋等を撮像することで、本人認証を行うことができる。また、表示部に近赤外光を発光するバックライト又は近赤外光を発光するセンシング用光源を用いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。
【0226】
図7(E)は卓上照明器具であり、照明部7501、傘7502、可変アーム7503、支柱7504、台7505、電源7506を含む。なお、卓上照明器具は、本発明の一態様の発光装置を照明部7501に用いることにより作製される。本発明の一態様の発光装置を照明部7501に用いることで、信頼性の高い卓上照明器具を実現することができる。なお、照明器具には天井固定型の照明器具又は壁掛け型の照明器具なども含まれる。
【0227】
図8は、本発明の一態様の発光装置を、室内の照明装置8111に用いた例である。本発明の一態様の発光装置は大面積化も可能であるため、大面積の照明装置に用いることができる。その他、ロール型の照明装置8112として用いることもできる。なお、図8に示すように、室内の照明装置8111を備えた部屋で、図7(E)で説明した卓上照明器具8113を併用してもよい。
【0228】
図9(A)(B)は2つ折り可能なタブレット型端末である。図9(A)は、開いた状態であり、タブレット型端末は、筐体9630、表示部9631a、表示部9631b、表示モード切り替えスイッチ9034、電源スイッチ9035、省電力モード切り替えスイッチ9036、留め具9033、操作スイッチ9038、を有する。
【0229】
表示部9631aや表示部9631bに、本発明の一態様の発光装置を適用することができる。
【0230】
表示部9631aは、一部をタッチパネルの領域9632aとすることができ、表示された操作キー9037にふれることでデータ入力をすることができる。なお、表示部9631aにおいては、一例として半分の領域が表示のみの機能を有する構成、残りの半分の領域がタッチパネルの機能を有する構成を示しているが該構成に限定されない。表示部9631aの全ての領域がタッチパネルの機能を有する構成としても良い。例えば、表示部9631aの全面にキーボードボタンを表示させてタッチパネルとし、表示部9631bを表示画面として用いることができる。
【0231】
また、表示部9631bにおいても表示部9631aと同様に、表示部9631bの一部をタッチパネルの領域9632bとすることができる。また、タッチパネルのキーボード表示切り替えボタン9639が表示されている位置に指やスタイラスなどでふれることで表示部9631bにキーボードボタンを表示することができる。
【0232】
また、タッチパネルの領域9632aとタッチパネルの領域9632bに対して同時にタッチ入力することもできる。
【0233】
また、表示モード切り替えスイッチ9034は、縦表示または横表示などの表示の向きを切り替え、白黒表示やカラー表示の切り替えなどを選択できる。省電力モード切り替えスイッチ9036は、タブレット型端末に内蔵している光センサで検出される使用時の外光の光量に応じて表示の輝度を最適なものとすることができる。タブレット型端末は光センサだけでなく、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサなどの他の検出装置を内蔵させてもよい。
【0234】
また、図9(A)では表示部9631aと表示部9631bの表示面積が同じ例を示しているが特に限定されず、一方の表示部のサイズと他方の表示部のサイズが異なっていてもよく、表示の品質も異なっていてもよい。例えば一方が他方よりも高精細な表示を行える表示パネルとしてもよい。
【0235】
図9(B)は、閉じた状態であり、タブレット型端末は、筐体9630、太陽電池9633、充放電制御回路9634、バッテリー9635、DCDCコンバータ9636を有する。なお、図9(B)では充放電制御回路9634の一例としてバッテリー9635、DCDCコンバータ9636を有する構成について示している。
【0236】
なお、タブレット型端末は2つ折り可能なため、未使用時に筐体9630を閉じた状態にすることができる。従って、表示部9631a、表示部9631bを保護できるため、耐久性に優れ、長期使用の観点からも信頼性の優れたタブレット型端末を提供できる。
【0237】
また、この他にも図9(A)(B)に示したタブレット型端末は、様々な情報(静止画、動画、テキスト画像など)を表示する機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示する機能、表示部に表示した情報をタッチ入力操作又は編集するタッチ入力機能、様々なソフトウェア(プログラム)によって処理を制御する機能、等を有することができる。
【0238】
タブレット型端末の表面に装着された太陽電池9633によって、電力をタッチパネル、表示部、または映像信号処理部等に供給することができる。なお、太陽電池9633は、筐体9630の一面または二面に設けることで、効率的なバッテリー9635の充電を行う構成とすることができるため好適である。なお、バッテリー9635としては、リチウムイオン電池を用いると、小型化を図れる等の利点がある。
【0239】
また、図9(B)に示す充放電制御回路9634の構成及び動作について、図9(C)にブロック図を示し説明する。図9(C)には、太陽電池9633、バッテリー9635、DCDCコンバータ9636、コンバータ9637、スイッチSW1乃至スイッチSW3、表示部9631について示しており、バッテリー9635、DCDCコンバータ9636、コンバータ9637、スイッチSW1乃至スイッチSW3が、図9(B)に示す充放電制御回路9634に対応する箇所となる。
【0240】
まず外光により太陽電池9633により発電がされる場合の動作の例について説明する。太陽電池で発電した電力は、バッテリー9635を充電するための電圧となるようDCDCコンバータ9636で昇圧または降圧がなされる。そして、表示部9631の動作に太陽電池9633からの電力が用いられる際にはスイッチSW1をオンにし、コンバータ9637で表示部9631に必要な電圧に昇圧または降圧をすることとなる。また、表示部9631での表示を行わない際には、スイッチSW1をオフにし、スイッチSW2をオンにしてバッテリー9635の充電を行う構成とすればよい。
【0241】
なお太陽電池9633については、発電手段の一例として示したが、特に限定されず、圧電素子(ピエゾ素子)や熱電変換素子(ペルティエ素子)などの他の発電手段によるバッテリー9635の充電を行う構成であってもよい。例えば、無線(非接触)で電力を送受信して充電する無接点電力電送モジュールや、また他の充電手段を組み合わせて行う構成としてもよい。
【0242】
以上のように、本発明の一態様の発光装置を適用して電子機器や照明器具を得ることができる。本発明の一態様の発光装置の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。
【0243】
なお、本実施の形態に示す構成は、先の実施の形態に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。
【実施例1】
【0244】
本実施例では、本発明の一態様の発光装置について、図11乃至図13を用いて説明する。
【0245】
本実施例では、本発明の一態様の発光装置と、比較例の発光装置を作製した。本発明の一態様の発光装置では、封止材として、ガラス層1053a及び乾燥剤を含む樹脂層1053bを用いた。比較例の発光装置では、封止材として、ガラス層1053aのみを用いた。
【0246】
まず、本発明の一態様の発光装置の作製方法を説明する。
【0247】
{第1のステップ:発光部の形成}
まず、第1の基板1001上に、発光部1002を形成した(図11(A))。本実施例では、第1の基板1001上に、4つの発光部1002を形成した。図11(C)に、1つの発光部1002の断面図を示す。
【0248】
具体的には、下地膜1011として、厚さ300nmの酸化窒化シリコン膜を形成した。次に、取り出し電極1013として、厚さ100nmのチタン膜、厚さ600nmのアルミニウム膜、及び厚さ200nmのチタン膜を積層して形成した。次に、絶縁膜1015として、厚さ200nmの酸化シリコン膜を形成した。そして、有機EL素子の第1の電極1017として、厚さ200nmのランタンを含むアルミニウム−ニッケル合金膜、及び厚さ6nmのチタン膜を積層して形成した。そして、第1の電極1017の端部を覆う隔壁1019として、厚さ1.5μmのポリイミド膜を形成した。次に、第1の電極1017上にEL層1021を形成した。最後に、第2の電極1023として、EL層1021上に、厚さ15nmのマグネシウム−銀合金膜、及び厚さ70nmのインジウムスズ酸化物膜を積層して形成した。
【0249】
{第2のステップ:封止材の形成}
また、第2の基板1003上に、ガラス層1053a及び乾燥剤を含む樹脂層1053bを形成した(図11(B))。
【0250】
具体的には、スクリーン印刷法を用いて、第2の基板1003上にフリットペーストを形成した。フリットペーストとしては、酸化ビスマス等を含むガラスペーストを用いた。
【0251】
そして、140℃で20分の乾燥を行った。
【0252】
次に、レーザ光の照射により、フリットペースト内の有機溶媒や樹脂を除去し、第1の封止材であるガラス層1053aを形成した。レーザ光の照射は、波長940nmの半導体レーザを用い、出力15W、走査速度1mm/secの条件で行った。
【0253】
洗浄後、大気圧下、200℃で60分の加熱処理を行った。次に、第2の基板1003を貼り合わせ装置に入れ、減圧下、170℃で30分の加熱処理を行った。
【0254】
次に、ガラス層1053aの外周を囲むように、第2の封止材である乾燥剤を含む樹脂層1053bを形成した。ここでは、ゼオライトを含む光硬化性樹脂を用いた。このとき、第2の基板1003のガラス層1053aが形成された面の外周にそって仮止め用の樹脂層1055も合わせて形成した。
【0255】
{第3のステップ:樹脂層による封止}
第1の基板1001及び第2の基板1003を、減圧下(圧力100Pa)で、0.6kNの力をかけながら、樹脂層1053bが密着するように貼り合わせた。
【0256】
そして、樹脂層1053b及び樹脂層1055に対して紫外光を照射し、樹脂層1053b及び樹脂層1055を硬化させた。その後、80℃で60分の加熱処理を行った。紫外光の照射は、第2の基板1003側から行った。
【0257】
{第4のステップ:ガラス層による封止}
樹脂層により封止された発光装置を貼り合わせ装置から出した後、大気圧下で、ガラス層1053aにレーザ光を照射した。これにより、ガラスを溶融させ、第1の基板1001及び第2の基板1003との接続部において融着させた。レーザ光の照射は、波長940nmの半導体レーザを用い、出力8W、走査速度1mm/secの条件で行った。レーザ光の照射は、第2の基板1003側から行った。
【0258】
図11(D)に、1つの発光部1002が、第1の基板1001、第2の基板1003、ガラス層1053a、及び乾燥剤を含む樹脂層1053bで封止された断面図を示す。
【0259】
そして、図12(A)に示す点線に沿って分断することで、本発明の一態様の発光装置を4つ得た。
【0260】
次に、比較例の発光装置の作製方法を説明する。
【0261】
比較例の発光装置は、第1のステップと、第2のステップでのガラス層1053aの形成と、第4のステップは、本発明の一態様の発光装置と同様に行った。第2のステップでの樹脂層の形成は、仮止め用の樹脂層1055のみを形成し、第3のステップでは、樹脂層1055を硬化させた。樹脂層1055の形成方法、硬化方法等は、本発明の一態様の発光装置と同様に行った。
【0262】
作製した比較例の発光装置(4つに分断する前)の平面図を図12(B)に示し、1つの発光部1002が、第1の基板1001、第2の基板1003、及びガラス層1053aで封止された断面図を図12(C)に示す。
【0263】
次に、本発明の一態様の発光装置と、比較例の発光装置に対して保存試験を行った。具体的には、温度65℃、湿度90%に保たれた恒温槽で発光装置を保存し、所定の時間が経過した後に、室温(25℃に保たれた雰囲気)での発光を確認した。
【0264】
本発明の一態様の発光装置の発光写真として、保存試験前、保存時間500時間、及び保存時間1000時間の3種類を、それぞれ、図13(A1)(B1)(C1)に示す。
【0265】
比較例の発光装置の発光写真として、保存試験前、保存時間500時間、及び保存時間1000時間の3種類を、それぞれ、図13(A2)(B2)(C2)に示す。
【0266】
なお、本発明の一態様の発光装置における封止部(ガラス層1053a及び樹脂層1053b)の写真を図13(D1)に示し、比較例の発光装置における封止部(ガラス層1053a)の写真を図13(D2)に示す。
【0267】
図13(A1)(B1)(C1)に示す通り、本発明の一態様の発光装置では、保存時間1000時間後においても、保存試験前と同等の発光が確認された。
【0268】
一方、図13(A2)(B2)(C2)に示す通り、比較例の発光装置では、保存試験前には、発光部全体がほぼ同じ輝度で発光していたが、保存時間500時間後には、発光部の中心部に比べて端部の発光が暗くなっていた。つまり、発光部のシュリンク(ここでは、発光部端部からの輝度劣化や、発光部の非発光領域の拡大を指す)が起きていることがわかった。さらに、保存時間1000時間後では、発光部のシュリンクの度合いが大きくなっていた。
【0269】
発光部のシュリンクが生じる原因としては、水分や酸素等の不純物が発光部(より具体的には、有機EL素子中)に侵入することが考えられる。例えば、基板に残留していた不純物が第2のステップ中の加熱処理等により放出され、発光部に侵入することが考えられる。また、樹脂層による封止後、発光装置が大気中におかれることで、ガラス層による封止を行うまでに大気成分が発光装置内、さらには発光部に侵入することが考えられる。また、ガラス層に含まれる不純物が、レーザ光の照射時等に放出され、発光部に侵入することが考えられる。また、発光装置の封止性の高さによっては、作製工程中だけでなく作製後にも、発光装置内に、大気成分が侵入する可能性もある。
【0270】
本発明の一態様の発光装置では、封止材として乾燥剤を含む樹脂層を備えるため、封止材がガラス層のみの場合に比べて、有機EL素子の封止効果を高めることができる。例えば、発光装置内に残存する不純物や、発光装置内に侵入した不純物を吸着させることで、有機EL素子に不純物が侵入することを抑制できる。また、発光装置の基板間の密着性を高め、発光装置内に大気成分が侵入することを抑制できる。
【0271】
以上のことから、ガラス層のみで封止した比較例の発光装置に比べて、ガラス層及び乾燥剤を含む樹脂層で封止した本発明の一態様の発光装置は、有機EL素子の劣化が抑制できることがわかった。
【符号の説明】
【0272】
114 第1の絶縁層
116 第2の絶縁層
118 第1の電極
120 EL層
120a 第1のEL層
120b 第2のEL層
122 第2の電極
124 絶縁層
130 発光素子
140a トランジスタ
140b トランジスタ
152 トランジスタ
153 トランジスタ
164 ブラックマトリクス
166 カラーフィルタ
168 オーバーコート
701 正孔注入層
702 正孔輸送層
703 発光層
704 電子輸送層
705 電子注入層
706 電子注入バッファー層
707 電子リレー層
708 複合材料層
709 電荷発生層
801 第1の基板
802 発光部
803 駆動回路部
804 駆動回路部
805a 第1の封止材
805b 第2の封止材
805c 第1の封止材
805d 第2の封止材
806 第2の基板
811 第2の空間
813 第1の空間
815 乾燥剤
1001 第1の基板
1002 発光部
1003 第2の基板
1011 下地膜
1013 取り出し電極
1015 絶縁膜
1017 第1の電極
1019 隔壁
1021 EL層
1023 第2の電極
1053a ガラス層
1053b 樹脂層
1055 樹脂層
7100 テレビジョン装置
7101 筐体
7103 表示部
7105 スタンド
7107 表示部
7109 操作キー
7110 リモコン操作機
7201 本体
7202 筐体
7203 表示部
7204 キーボード
7205 外部接続ポート
7206 ポインティングデバイス
7301 筐体
7302 筐体
7303 連結部
7304 表示部
7305 表示部
7306 スピーカ部
7307 記録媒体挿入部
7308 LEDランプ
7309 操作キー
7310 接続端子
7311 センサ
7312 マイクロフォン
7400 携帯電話機
7401 筐体
7402 表示部
7403 操作ボタン
7404 外部接続ポート
7405 スピーカ
7406 マイク
7501 照明部
7502 傘
7503 可変アーム
7504 支柱
7505 台
7506 電源
8111 照明装置
8112 照明装置
8113 卓上照明器具
9033 留め具
9034 スイッチ
9035 電源スイッチ
9036 スイッチ
9037 操作キー
9038 操作スイッチ
9630 筐体
9631 表示部
9631a 表示部
9631b 表示部
9632a 領域
9632b 領域
9633 太陽電池
9634 充放電制御回路
9635 バッテリー
9636 DCDCコンバータ
9637 コンバータ
9639 ボタン

【特許請求の範囲】
【請求項1】
互いに対向する第1の基板及び第2の基板と、
前記第1の基板上に設けられた発光素子と、
前記発光素子の外周を囲むように設けられた第1の封止材と、
前記第1の封止材の外周を囲むように設けられた第2の封止材と、を有し、
前記発光素子は、一対の電極間に発光性の有機化合物を含む層を有し、
前記第1の封止材又は前記第2の封止材の一方がガラス層であり、
前記第1の封止材又は前記第2の封止材の他方が樹脂層であり、
前記第1の封止材、前記第2の封止材、前記第1の基板及び前記第2の基板に囲まれた第1の空間内に、乾燥剤を含み、
前記第1の封止材、前記第1の基板及び前記第2の基板に囲まれた第2の空間内に、前記発光素子を備える発光装置。
【請求項2】
請求項1において、
前記第2の空間が、減圧状態である発光装置。
【請求項3】
互いに対向する第1の基板及び第2の基板と、
前記第1の基板上に設けられた発光素子と、
前記発光素子の外周を囲むように設けられた第1の封止材と、
前記第1の封止材の外周を囲むように設けられた第2の封止材と、を有し、
前記発光素子は、一対の電極間に発光性の有機化合物を含む層を有し、
前記第1の封止材又は前記第2の封止材の一方がガラス層であり、
前記第1の封止材又は前記第2の封止材の他方が樹脂層であり、
前記樹脂層が、乾燥剤を含み、
前記第1の封止材、前記第1の基板及び前記第2の基板に囲まれた空間内に、前記発光素子を備える発光装置。
【請求項4】
請求項3において、
前記空間が、減圧状態である発光装置。
【請求項5】
請求項1乃至請求項4のいずれか一項において、
前記第1の封止材が前記ガラス層であり、前記第2の封止材が前記樹脂層である発光装置。
【請求項6】
請求項1乃至請求項5のいずれか一項において、
前記樹脂層に含まれる樹脂が、光硬化性樹脂である発光装置。
【請求項7】
請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の発光装置を表示部に用いた電子機器。
【請求項8】
請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の発光装置を発光部に用いた照明装置。
【請求項9】
第1の基板上に、第1の電極、発光性の有機化合物を含む層、及び第2の電極をこの順で設けることで発光素子を作製し、発光部を形成する第1のステップと、
第2の基板上に、フリットペーストを塗布し加熱することでガラス層を形成する第2のステップと、
不活性雰囲気下で、前記第2の基板上に、乾燥剤を含む光硬化性樹脂を塗布することで樹脂層を形成する第3のステップと、
減圧下で、前記第1の基板及び前記第2の基板を対向して配置し、前記樹脂層に光を照射することで、前記樹脂層、前記第1の基板及び前記第2の基板に囲まれた閉空間を形成する第4のステップと、
大気中で、前記ガラス層にレーザ光を照射することで、前記ガラス層、前記第1の基板及び前記第2の基板に囲まれた閉空間を形成する第5のステップと、をこの順で行い、
前記ガラス層は、前記発光部の外周を囲むように設け、かつ、前記樹脂層は、前記ガラス層の外周を囲むように設ける、発光装置の作製方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【公開番号】特開2013−65546(P2013−65546A)
【公開日】平成25年4月11日(2013.4.11)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−181792(P2012−181792)
【出願日】平成24年8月20日(2012.8.20)
【出願人】(000153878)株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Fターム(参考)】