説明

発光装置の作製方法、及び発光装置

【課題】信頼性の高い発光装置を提供する。また、メタルマスクに起因する不具合が抑制された発光装置を提供する。また、発光素子の上部電極層の抵抗に起因する不具合が抑制された発光装置を提供する。
【解決手段】あらかじめ基板上に電極層を設け、当該電極層と重なるようにEL層及び上部電極層を、メタルマスクを用いずに同一パターンで形成し、その後、電極層と上部電極層とを電気的に接続する。接続方法として、レーザ光を照射する方法や、物理的に加圧する方法、また物理的に加圧しながら加熱する方法などを用いる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、有機EL素子が適用された発光装置の作製方法に関する。また、有機EL素子が適用された発光装置に関する。
【背景技術】
【0002】
有機EL素子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、一対の電極の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発光を得ることができる。
【0003】
有機EL素子は膜状に形成することが可能であるため大面積の素子を容易に形成することができ、照明等に応用できる面光源としての利用価値も高い。
【0004】
例えば、特許文献1には、有機EL素子を用いた照明器具が開示されている。
【0005】
また、有機EL素子には、有機EL素子が形成された基板において、有機EL素子の形成面側に光を取り出す上面発光型と、有機EL素子の形成面とは反対の面側に光を取り出す下面発光型、またはその両面から光を取り出す両面発光型とがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2009−130132号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
ところで、有機EL素子(以下、EL素子、又は発光素子ともいう。)を照明装置に適用する場合、発光部の面積の増大に伴い、発光素子を構成する上部電極層や下部電極層の抵抗に起因する電圧降下が著しくなる傾向にある。当該電圧降下が顕著な場合、輝度の勾配が視認されてしまう問題が生じる。このような問題を回避するため、上部電極層や下部電極層に抵抗率の低い材料で形成された補助としての電極層(以下、補助電極層ともいう。)を設ける必要がある。
【0008】
特に、光取り出し側に透明電極として用いられる光透過性を有する導電性材料は、比較的抵抗が高く、補助電極層を設ける必要性が高い。しかしながら、特に基板表面側に発光を得る上面発光型(両面発光型も含む)の場合、発光素子を形成した後に補助電極層のパターンを形成する必要があるため、発光素子にダメージが加わる場合がある。例えば、補助電極層となる導電膜をスパッタリング法で形成する場合には、発光素子への熱的、物理的なダメージが懸念される。また、当該導電膜をフォトリソグラフィ法などにより加工する際にも、発光素子への光や熱によるダメージや、レジスト除去時などに用いる有機溶媒による発光素子の溶解などの問題が挙げられる。
【0009】
また、発光素子を形成する場合、絶縁表面を有する基板上に形成した下部電極層上に、発光性の有機化合物を含む層と、上部電極層とを順次積層する方法としては、例えば真空蒸着法がある。真空蒸着法を用いて島状の層を形成する方法としては、金属板に開口部を設けたメタルマスク(シャドーマスクともいう。)を用いる方法が知られている。基板に接して蒸着源との間にメタルマスクを設け、当該メタルマスクの開口部を介して基板に蒸着を行うと、開口部の形状に応じた島状のパターンを形成することができる。なお、メタルマスクと基板との距離が短いほど、開口部に応じた明瞭な形状で、言い換えると周辺部のボケの少ない形状で島状の層を形成できる。
【0010】
一方、メタルマスクを基板に接して使用すると、不具合が生じる確率が高まる。例えば、メタルマスクの開口部を囲う開口端が基板表面を傷つけてしまう場合がある。具体的には、メタルマスクを基板に接触する際にメタルマスクが基板表面を擦り、基板上に形成済みの他の層を破壊してしまう場合がある。特に、発光領域に近い領域にメタルマスクの開口端が重なる場合には、発光素子がショートしてしまう恐れがある。また、メタルマスクに付着したゴミ(パーティクルと呼ばれる小さな異物を含む。)をメタルマスクから基板に転写してしまう場合もある。
【0011】
さらに、メタルマスクを大型の基板に適用しようとすると、メタルマスクに用いる金属板のたわみなどによってパターンがずれてしまう問題がある。この問題を回避するため当該金属板を厚くすると、当該金属板の陰により島状のパターンの周辺部にボケ(発光性の有機化合物を含む層の厚さが薄い領域)が生じてしまう問題や、メタルマスク自体の重量が非常に大きくなり、取り扱いが困難になる問題がある。
【0012】
本発明の一態様は、このような技術的背景のもとでなされたものである。したがって本発明は、信頼性の高い発光装置を提供することを課題とする。より具体的には、メタルマスクに起因する不具合が抑制された発光装置を提供することを課題の一とする。また、発光素子の上部電極層の抵抗に起因する不具合が抑制された発光装置を提供することを課題の一とする。
【0013】
本発明の一態様は、上記課題の少なくとも一を解決するものである。
【課題を解決するための手段】
【0014】
上記少なくとも一つの目的を達成するためには、発光素子を構成するEL層及び上部電極層を、メタルマスクを用いることなく同一パターンで形成可能な発光装置の作製方法とすればよい。さらに、当該上部電極層と電気的に接続する電極層(接続電極層とも呼ぶ。)の形成工程を、上記EL層及び上部電極層を形成する工程より前に行えばよい。しかしながら、このような手法によれば、上部電極層と接続電極層との間に抵抗の高いEL層が介在してしまい、そのままでは電気的に導通させることが困難である。
【0015】
そこで本発明の一態様は、あらかじめ絶縁表面を有する基板上に接続電極層を設け、当該接続電極層と重なるようにEL層及び上部電極層を同一パターンで形成し、その後、接続電極層と上部電極層とを電気的に接続する工程を行うことに想到した。当該接続電極層と上部電極層とを電気的に接続する方法としては、例えばレーザ光を照射する方法や、物理的に加圧する方法、また物理的に加圧しながら加熱する方法などを用いる。
【0016】
また、このような接続電極層を、発光素子を構成する下部電極層と絶縁するように形成すると、当該接続電極層を発光素子の上部電極層の導電性を補助する補助電極層として用いることができる。また、基板上に設けられた配線(例えば外部電力を供給するための配線など)と電気的に接続するように当該接続電極層を設けることにより、発光素子を構成する上部電極層と当該配線とを当該接続電極層を介して電気的に接続することが出来る。すなわち、本発明の一態様の発光装置の作製方法によれば、上部電極層と電気的に接続し、その導電性を補助する補助電極層と、基板上に設けられた配線と電気的に接続する接続電極層とを、同一の工程で形成することができる。
【0017】
すなわち、本発明の一態様は、絶縁表面上に接続電極層を形成し、当該接続電極層上に発光性の有機化合物を含む層を形成し、当該発光性の有機化合物を含む層上に第2の電極層を形成する工程と、接続電極層と第2の電極層とを電気的に接続する工程と、を有する発光装置の作製方法である。
【0018】
このように、接続電極層を覆うように発光性の有機化合物を含む層(EL層とも呼ぶ。)と第2の電極層(上部電極層とも呼ぶ。)を形成し、その後に上部電極層と接続電極層とを電気的に接続することにより、EL層と上部電極層を形成する際にメタルマスクを用いることなく同一パターンで形成しても、上部電極層と確実に電気的に接続された接続電極層を形成することが可能となる。したがって、メタルマスクに起因する不具合が抑制された発光装置を作製することができる。
【0019】
また、本発明の一態様は、絶縁表面上に第1の電極層を形成し、絶縁表面上に第1の電極層と電気的に絶縁する接続電極層を形成し、第1の電極層及び接続電極層上に発光性の有機化合物を含む層を形成し、発光性の有機化合物を含む層上に第2の電極層を形成する工程と、接続電極層と第2の電極層とを電気的に接続する工程と、を有する発光装置の作製方法である。
【0020】
上記接続電極層を第1の電極層(以降、下部電極層とも呼ぶ。)と電気的に絶縁するように形成することにより、当該接続電極層を上部電極層の導電性を補助するための補助電極層として用いることができる。したがって、メタルマスクに起因する不具合が抑制され、且つ発光素子の上部電極層の抵抗に起因する不具合が抑制された発光装置を作製することが出来る。
【0021】
また、上記発光装置の作製方法において、接続電極層と第2の電極層とが重なる領域にレーザ光を照射して、接続電極層と第2の電極層とを電気的に接続してもよい。
【0022】
レーザ光を照射することにより、より簡便に上部電極層と接続電極層とを確実に電気的に接続することができる。
【0023】
また、上記発光装置の作製方法において、上記レーザ光は、上記絶縁表面と対向して設けられる透光性の基板を介して照射することが出来る。
【0024】
上記レーザ光の照射は、対向基板によって発光素子を封止した後に行うことが出来る。したがってレーザ光の照射工程を大気中で行うことが可能となるため、レーザ照射のための装置の構成が簡便となると同時に、大気中でレーザ照射を行っても発光素子を大気に曝すことがないため、信頼性の高い発光装置を作製できる。
【0025】
また、上記発光装置の作製方法のいずれかにおいて、接続電極層と第2の電極層とを電気的に接続した後に、第1の電極層と第2の電極層との間に電圧を印加して、発光不良箇所を特定し、発光不良箇所にレーザ光を照射して、発光不良箇所を絶縁化する工程を有してもよい。
【0026】
このようにして作製工程中に発光不良箇所を特定し、レーザ光を照射して当該発光不良箇所の絶縁化を行うことが出来る。したがって、発光不良が抑制された、信頼性の高い発光装置を作製することができる。
【0027】
また、本発明の一態様は、絶縁表面上に第1の電極層と、接続電極層と、第1の電極層及び接続電極層上に発光性の有機化合物を含む層と、発光性の有機化合物を含む層上に第2の電極層と、を有し、接続電極層上のレーザ光が照射された領域において、接続電極層と第2の電極層とが電気的に接続された、発光装置である。
【0028】
このように、レーザ光の照射領域において上部電極層と電気的に接続された接続電極層は、絶縁表面を有する基板上に設けられた配線と接続する接続電極層、または上部電極層の導電性を補助するための補助電極層として用いることができるため、発光素子の上部電極層の抵抗に起因する不具合が抑制された発光装置とすることが出来る。
【0029】
レーザ光が照射された領域においては、上部電極層と接続電極層とが融着、合金化、又は物理的に接触する接続部が形成され、当該接続部を介して上部電極層と接続電極層とが電気的に接続される。
【0030】
また、レーザ光が照射された領域と照射されない領域とでは、光学特性が変化する場合がある。レーザ光の照射によって上部電極層とEL層の両方又はいずれかが蒸発、薄膜化、又は変質することにより、光反射率や光透過率などの光学特性の変化が生じる。このようにレーザ光の照射によって光学特性の変化が生じた領域は、例えば光学顕微鏡などで観察することにより特定することができる。
【0031】
また、上記発光装置において、第2の電極層は、発光性の有機化合物を含む層からの発光に対して透光性を有してもよい。
【0032】
また、上記発光装置において、第1の電極層及び第2の電極層は、発光性の有機化合物を含む層からの発光に対して透光性を有していてもよい。
【0033】
特に、このような透光性を有する材料は導電性が低いため、上述の接続電極層を補助電極層として用いることは特に有効である。上部・下部電極層のうち上部電極層のみを透光性を有する層とすることにより、上面発光型の発光装置を形成することができ、また上部電極層と下部電極層の両方を透光性を有する層とすることにより、両面発光型の発光装置とすることができる。いずれの発光装置も、上部電極層の抵抗による不具合が改善された、信頼性の高い発光装置とすることができる。
【0034】
なお、本明細書等において、メタルマスクとは1つの発光装置内に複数の島状のパターンを形成するための開口部を有するものである。したがって、発光装置の発光領域よりも十分に離れた領域(例えばシール材が設けられる領域と重なる領域など)に非成膜領域を設ける、又は隣接する発光装置間に非成膜領域を設けることを目的とする遮蔽マスクは、メタルマスクには含まれない。なお、発光装置に接続される配線のレイアウトによっては、当該遮蔽マスクは配線と重なる開口端を有している場合もある。
【0035】
なお、本明細書において、EL層とは発光素子の一対の電極間に設けられる層を指し、少なくとも発光性の有機化合物を含む層、又は発光性の有機化合物を含む層を含む積層体を示すものとする。
【発明の効果】
【0036】
本発明の一態様によれば、信頼性の高い発光装置の作製方法を提供できる。より具体的には、メタルマスクに起因する不具合が抑制された発光装置の作製方法を提供できる。また、発光素子の上部電極層の抵抗に起因する不具合が抑制された発光装置の作製方法を提供できる。また、信頼性の高い発光装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0037】
【図1】本発明の一態様の、発光装置の作製方法を説明する図。
【図2】本発明の一態様の、発光装置の作製方法を説明する図。
【図3】本発明の一態様の、発光装置の作製方法を説明する図。
【図4】本発明の一態様の、発光装置の作製方法を説明する図。
【図5】本発明の一態様の、レーザ光の照射方法を説明する図。
【図6】本発明の一態様の、発光装置の作製方法を説明する図。
【図7】本発明の一態様の、発光装置の作製方法を説明する図。
【図8】本発明の一態様の、発光装置を説明する図。
【図9】本発明の一態様の、発光装置を説明する図。
【図10】本発明の一態様の、発光装置を説明する図。
【図11】本発明の一態様の、発光装置を説明する図。
【図12】本発明の一態様の、EL層を説明する図。
【図13】本発明の一態様の、照明装置を説明する図。
【図14】実施例に係る、発光装置の写真像。
【発明を実施するための形態】
【0038】
実施の形態について、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。
【0039】
なお、本明細書で説明する各図において、各構成の大きさ、層の厚さ、または領域は、明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。
【0040】
(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の作製方法の例について、図1乃至図5を用いて説明する。
【0041】
<作製方法例>
まず、基板101を準備し、基板101上に下部電極層103、絶縁層109及び絶縁層113を形成する(図1(A)参照)。
【0042】
下部電極層103はスパッタリング法などの成膜方法により導電膜を形成した後、フォトリソグラフィ法などのパターニング方法を用いて、不要な部分を除去することにより形成できる。
【0043】
絶縁層109は、後に形成される接続電極層111と下部電極層103とを電気的に絶縁するために設けられる。絶縁層109は例えばスパッタリング法、CVD法、印刷法(スクリーン印刷法、オフセット印刷法を含む。)、インクジェット法などを用いて形成できる。
【0044】
絶縁層113は、下部電極層103の端部を覆い、当該端部において後に形成される上部電極層107とのショートを抑制するために設けられる。絶縁層113は、上記絶縁層109と同様の方法により形成できる。また絶縁層109と絶縁層113とに同じ材料を用いて同時に形成してもよいし、異なる材料を用いて別々の工程で形成してもよい。また絶縁層113は必要ない場合は設けなくても良い。
【0045】
また絶縁層109及び絶縁層113の形状は、その端部に近づくにしたがって膜厚が小さくなる、いわゆるテーパ形状を有していることが好ましい。特に絶縁層109もしくは絶縁層113の端部ではその段差によって後に形成されるEL層105が分断、若しくは薄膜化すると上部電極層107と下部電極層103とがショートしてしまう恐れがあるため、緩やかな段差形状をなしていることが好ましい。
【0046】
次に、絶縁層109上に接続電極層111を形成する(図1(B)参照)。接続電極層111は、後に形成される上部電極層107と電気的に接続し、上部電極層107の導電性を補助するための補助電極層として機能する。したがって、接続電極層111は、上部電極層107に用いる導電性材料よりも導電性の高い材料で形成されることが好ましい。接続電極層111としては、例えばスパッタリング法、印刷法などにより形成できる。
【0047】
また、接続電極層111は、その表面に凹凸形状を有していることが好ましい。当該凹凸形状の起伏の大きさは、その上方から形成されるEL層105の厚さと同程度か、それ以上をなしていることが好ましい。ここで、凹凸形状の起伏の大きさとは、表面の隣接する凸部と凹部において、最もせり出した高さと最も窪んだ高さの差のうち、表面全体にわたって最も大きい差のことをいう。
【0048】
接続電極層111がその表面にこのような大きな起伏を有することにより、その上方から成膜されるEL層105が物理的に分断される領域が形成されやすくなり、さらにその上方から成膜される上部電極層107が接続電極層111と物理的に接触する領域を形成することができる。また、接続電極層111の表面積を増大させることができるため、後に行われる接続電極層111と上部電極層107との接続処理によってこれらの接触面積を増大させ、これらの接触抵抗を効果的に低減させることができる。また、後の接続処理によって接続電極層111の表面の一部を融解させて上部電極層107との電気的接続を図る場合には、その表面の凸部が効率的に融解しやすくなるため好ましい。
【0049】
上記のような凹凸形状を有する接続電極層111は、スクリーン印刷法などの印刷法を用いて形成することが好ましい。印刷法に用いられる導電性ペーストは、導電性粒子と有機樹脂及び有機溶媒を含み、熱処理によって当該有機溶媒を蒸発させると共に有機樹脂の一部が分解され、導電性粒子同士が融着して導電性の構造物が形成される。導電性ペーストに含まれる有機樹脂の材料や導電性粒子の粒径によっては、形成される構造物はポーラス状(多孔質状)となり、その表面に起伏の大きな凹凸形状が形成される。このように、スクリーン印刷法などの印刷法を用いて形成することにより、表面に起伏の大きな凹凸形状を有する接続電極層111を形成することができる。
【0050】
また印刷法以外の接続電極層111の形成方法としては、スパッタリング法や蒸着法などの成膜方法によって導電膜を形成した後、不要な部分の膜をエッチングして絶縁層109上に接続電極層111のパターンを形成する。その後、当該接続電極層111の表面にスリット状、格子状、若しくはドット状にレジストを形成して導電膜が消失しない程度にハーフエッチングすることにより、接続電極層111の表面に凹凸形状を形成してもよい。また、接続電極層111の表面にプラズマ処理やブラスト処理、逆スパッタリング処理などを施すことにより凹凸形状を形成してもよい。
【0051】
なお、本明細書に用いる図面においては、EL層105及び上部電極層107の厚さを明瞭化のため厚く明示している。
【0052】
続いて、下部電極層103の露出した部分、及び接続電極層111上にEL層105及び上部電極層107を形成する(図1(C)参照)。
【0053】
EL層105は、少なくとも発光性の有機化合物を含む層(発光層ともいう)を有し、例えば真空蒸着法を用いてEL層105を形成することができる。真空蒸着法でEL層105を形成する場合には、EL層105が非成膜領域(基板101外周部や、シール材123が設けられる領域と重なる領域など、発光領域よりも十分に離れた領域)に成膜されないように遮蔽マスクを用いて成膜することが好ましい。このような遮蔽マスクは、発光領域よりも十分に離れた領域に開口端を有する。EL層105に用いることのできる構成については、実施の形態5で説明する。なお、EL層105の真空蒸着法以外の形成方法としては、インクジェット法などの液滴吐出法、塗布法などが挙げられる。
【0054】
ここで、EL層105の形成時にEL層105が局所的に成膜されない、又は薄く形成されてしまう領域が生じる場合がある。例えば、成膜に用いる真空蒸着装置の内壁や、成膜時に用いる遮蔽マスクなどに付着していた異物が基板101上に付着してしまうことが原因として挙げられる。EL層105として複数の膜を連続的に成膜して形成する場合には、成膜途中で当該異物が移動または消失してしまうと、局所的に薄いEL層105が成膜される領域が形成される。このようなEL層105が薄い領域では、他の領域に比べて膜厚方向の電気抵抗が低いために、多くの場合発光素子の上下の電極層に電圧を印加した際に電流が薄い領域に集中し、発光強度の高い輝点の不良として観測される。また、薄い領域において、他の領域よりも多くの電流が流れるために、ショート不良を引き起こしてしまう恐れもある。なお、当該異物は下部電極層103上に残存している場合もある。
【0055】
本実施の形態では、このような局所的にEL層105が薄い領域(領域125)が形成される場合について説明する。
【0056】
続いて、EL層105上に上部電極層107を形成する。上部電極層107は、スパッタリング法、真空蒸着法などの成膜方法により導電膜を成膜することで形成することができる。また、上部電極層107は、EL層105の成膜時と同じ遮蔽マスクを用いて形成することができる。同じ遮蔽マスクを用いることにより、遮蔽マスクの共有化ができ、遮蔽マスクを入れ替える際に生じる不具合を抑制することができるため好ましい。
【0057】
ここで、接続電極層111の表面に凹凸形状が形成されている場合には、EL層105は当該凹凸形状の起伏の大きさに比べて十分膜厚が薄いため、段差によって膜が分断され、接続電極層111の表面の一部が露出する領域が生じる。さらにその上方から成膜される上部電極層107が当該接続電極層111の表面の一部と接触することにより電気的に接続される領域が生じる。
【0058】
この段階で、基板101上に下部電極層103、EL層105、及び上部電極層107が積層された発光素子が形成される。
【0059】
続いて、基板101と対向基板121とをシール材123を用いて貼り合わせを行う(図1(D)参照)。本実施の形態では、シール材123として、熱硬化型の材料を用いる。まず、基板101又は対向基板121の外周部にシール材123を形成し、基板101と対向基板121を貼り合わせた後に減圧下で熱をかけながら真空圧着を行う。この工程により、シール材123は熱硬化して基板101と対向基板121とが接着される。シール材123の形成は、スクリーン印刷などの印刷法、又はインクジェット法、ディスペンス法などによって形成する。
【0060】
次に、上部電極層107と接続電極層111とが重なる領域に、対向基板121を介してレーザ光131を照射し、上部電極層107と接続電極層111とを確実に電気的に接続する(図2(A)参照)。
【0061】
レーザ光131は、その一部が少なくとも対向基板121を透過する波長を有する光を用いる。また、レーザ光131として、少なくとも接続電極層111、上部電極層107、またはEL層105のいずれかによって吸収される波長を有する光を用いる。レーザ光131の強度としては、接続電極層111、上部電極層107、及びEL層105が消失してしまわない程度の強度であることが好ましい。
【0062】
レーザ光131を照射することにより、接続電極層111の表面に接して接続部133が形成され、当該接続部133を介して接続電極層111と上部電極層107が電気的に接続される(図2(B)参照)。
【0063】
ここで、レーザ光131の照射領域において、接続電極層111と上部電極層107とを電気的に接続する接続部133の形態としては、例えば、接続電極層111と上部電極層107の一部が融解して融着、又は合金化し、電気的に接続されていることが好ましい。これらの一部が融着、好ましくは合金化することにより、接触抵抗を低減することができ、さらに機械的な強度を高めることができる。なお、必ずしもこれらが融着、または合金化する必要は無く、例えばEL層105が熱により溶解、または一部が消失し、接続電極層111の表面と上部電極層107とが物理的に接触することにより電気的に接続されていてもよい。また、EL層105が上部電極層107と共に消失(アブレーションともいう)してしまう程度にレーザ光131の強度が高い場合であっても、レーザ光131の照射領域内における照射されない領域に近い外周付近において、接続電極層111と上部電極層107とが接触、融着、又は合金化し、電気的に接続している場合がある。
【0064】
なお明瞭化のため、以降で用いる図面においては図2(B)に示すように、接続電極層111上に当該接続電極層111と上部電極層107とに接触する接続部133が形成されている形態として明示することとする。接続部133の態様としては、上述のように、接続電極層111と上部電極層107との融着部、合金化した領域、又はこれらの物理的な接触部が挙げられ、当該接続部133を介して上部電極層107と接続電極層111とが電気的に接続する。
【0065】
ここで、接続電極層111上のEL層105と上部電極層107がレーザ光131の照射によってアブレーションさせた場合の、接続部の構成例を図4に示す。図4において、レーザ照射領域132の接続電極層111上のEL層105と上部電極層107が消失している。ここで、レーザ照射領域132の外周部の一部の領域において、上部電極層107と接続電極層111が物理的に接触する接続部134が形成されている。このような接続部134によって、上部電極層107と接続電極層111とが電気的に接続されている。
【0066】
レーザ光131は、接続電極層111に沿って走査させながら照射することができる。ここで、図3を用いてレーザ光131の照射方法について説明する。図3(A)及び図3(B)は、レーザ光131の照射工程における接続電極層111に沿った断面概略図である。
【0067】
図3(A)は対向基板121を介してレーザ光131を接続電極層111に沿って走査しながら連続的に照射している様子を示している。レーザ光131を照射することにより、接続電極層111と上部電極層107とが確実に電気的に接続される接続部133が形成される。このように、連続的にレーザ光131を照射することにより、接続部133の面積を増大させることができるため、接続電極層111と上部電極層107との接触抵抗を極めて低減することができる。
【0068】
また、図3(B)のように、レーザ光131を断続的に照射することもできる。レーザ光131を断続的に照射することにより、照射時間を低減することができるため、基板101に大型の基板を用いた場合でも、レーザ照射装置への負荷を低減でき、また工程時間を短縮することができる。
【0069】
接続電極層111上のレーザ光131を照射した領域は、レーザ光131を照射していない領域と比較して光学特性が変化する場合がある。例えば、レーザ光131によってEL層105の一部が蒸発し薄膜化することにより、光反射率や光透過率が変化する。ここで例えば光学顕微鏡などで観察することにより、このような光学特性の変化からレーザ光131が照射された領域を特定することが出来る。この他の光学特性の変化の要因としては、例えば、上部電極層107とEL層105の両方又はいずれかが蒸発、消失、薄膜化することや、これらの両方又はいずれかがレーザ光131の照射エネルギーによって変質してしまうことなどが挙げられる。
【0070】
本実施の形態で例示した発光装置の作製方法によれば、レーザ光131の照射工程は、基板101と対向基板121とを貼り合わせた後に行うことが出来る。したがって、当該レーザ光131の照射工程を大気雰囲気下で行っても発光素子への水分や酸素などの不純物の浸入の恐れが無く、簡便に処理を行うことが出来る。また、レーザ光131の照射を大気中で行うことが可能となるため、レーザ光131の照射装置の構成を簡略化できる。
【0071】
なお、本実施の形態では、接続電極層111は下部電極層103上に絶縁層109を介して形成する構成としたが、接続電極層111と下部電極層103とが電気的に絶縁されていればよい。例えば、下部電極層103に開口部を設け、当該開口部に下部電極層103と接しない接続電極層111を形成する構成としてもよい。
【0072】
以上の工程により、上部電極層107と接続電極層111とが確実に電気的に接続される接続部133を有する発光装置100を形成することができる(図2(B)参照)。ここで接続電極層111は、上部電極層107の導電性を補助するための補助電極層として機能する。したがってこのような方法により作製された発光装置100は、上部電極層107の抵抗に起因した電圧降下による発光不良が低減され、輝度ムラが抑制された信頼性の高い発光装置とすることが出来る。
【0073】
ここで、発光装置を駆動させ発光部の発光不良箇所を特定し、さらに当該発光不良箇所の絶縁化を行うこともできる。以下では、発光装置100に対して発光不良箇所の特定とその絶縁化を行う工程について説明する(図2(C)参照)。
【0074】
発光装置を駆動させて、すなわち上部電極層107と下部電極層103との間に電圧を印加し、発光部を発光させることにより、他の領域よりも発光強度の高い輝点の不良や、発光しない暗点の不良を観測することができる。例えば領域125では、EL層105が他の領域よりも薄く形成されているため、当該領域に発光層が残存している場合には輝点の不良として観測することが出来る。
【0075】
発光不良箇所の特定には、目視、若しくは光学顕微鏡による観察や、可視光または赤外光を観測可能な撮像装置などの観測方法を適用できる。目視で確認しづらい場合でも、電流が大きい領域では発熱が大きい場合があるため、当該発熱によって発生する赤外光の観測も有効である。特に発光強度に明確な差がないような潜在的な不良に対しては、他の領域に比べて電流値が比較的高いため、赤外光の観測により検出しやすくなる。
【0076】
また、発光部を発光させる際に、発光部に印加する電圧に対する電流値を測定しておくことが好ましい。想定される以上の電流が流れている場合には、発光部のいずれかの箇所にショート、又はEL層105の薄い箇所を有している可能性が高いため、不良の有無の判断がしやすくなる。特に上述のような潜在的な不良を有している場合には、可視光を観測した際にみられる輝度の違いにより不良の有無を判断しづらいため、測定した電流値から不良の有無を判断することは特に有効である。
【0077】
このようにして、発光不良箇所の特定を行った後に、当該発光不良箇所に対してレーザ光を照射し不良を絶縁化する。具体的には、レーザ光を照射して不良が発生している領域の上部電極層107、又は上部電極層107及びEL層105の2層、若しくは上部電極層107、EL層105及び下部電極層103の3層を除去して絶縁化させる。
【0078】
上記で観測された発光不良を含む領域125に対して、選択的にレーザ光135を照射することにより、発光不良箇所を絶縁化する。
【0079】
レーザ光135を照射することにより、発光不良箇所の少なくとも上部電極層107を除去することができる。なお、使用するレーザ光135の波長やエネルギー密度によっては上部電極層107に加えてEL層105、又はEL層105及び下部電極層103も同時に除去される。
【0080】
図2(D)に発光不良が絶縁化された後の発光装置100の概略図を示す。図2(D)に示す発光不良にレーザ光135が照射された領域127は、EL層105及び上部電極層107が除去され、絶縁化された状態となっている。
【0081】
このように、発光不良箇所の絶縁化工程においても、基板101と対向基板121とを貼り合わせた後に行うことが出来るため、大気雰囲気中で簡便に絶縁化工程を行うことが出来る。また、レーザ光135の照射を大気中で行うことが可能となるため、レーザ光135の照射装置の構成を簡略化できる。
【0082】
また、その後、対向基板121の基板101と対向しない面に、発光を拡散するためのレンズアレイを形成してもよい。当該レンズアレイは、レンズアレイが形成されたシートを貼り付けることにより形成することができる。当該シートは高屈折率な材料で構成されていることが好ましい。レンズアレイを光射出側に設けることにより、不良が絶縁化され、暗点として観測される領域は、当該レンズアレイによって拡散される他の領域からの発光によって目立たなくなる効果を奏する。
【0083】
以上の工程により、上部電極層107と接続電極層111とが確実に電気的に接続され、且つ発光不良が低減された発光装置100を作製することができる(図2(D)参照)。このような方法により作製された発光装置100は、上部電極層107の抵抗に起因した電圧降下による発光不良が低減され、輝度ムラが抑制された信頼性の高い発光装置とすることが出来る。さらに、事前に発光不良や潜在的な不良が低減されているため、極めて信頼性の高い発光装置100とすることができる。
【0084】
<材料及び形成方法について>
ここで、各構成に用いることのできる材料と、その形成方法について説明する。なお、材料については以下に限られず、同様の機能を有する材料であれば適宜用いることができる。
【0085】
[基板]
光射出側に設けられる基板の材料としては、ガラス、石英、有機樹脂などの透光性を有する材料を用いることができる。また光射出とは反対側に設けられる基板の場合は、透光性を有していなくともよく、上記の材料に加え金属、半導体、セラミック、有色の有機樹脂などの材料を用いることができる。導電性の基板を用いる場合、その表面を酸化させる、若しくは表面に絶縁膜を形成することにより絶縁を持たせることが好ましい。
【0086】
金属や合金などの導電性の基板の表面を絶縁処理する方法としては、陽極酸化法や電着法などがある。例えば基板としてアルミニウム基板を用いた場合、陽極酸化法により表面に形成される酸化アルミニウムは絶縁性が高いため、薄く形成できるため好ましい。また、電着法ではポリアミドイミド樹脂やエポキシ樹脂などの有機樹脂を基板表面に形成することができる。このような有機樹脂は絶縁性が高く、可撓性を有しているため、基板を曲げて使用した場合であっても表面にクラックが発生しにくいため好ましい。また、耐熱性の高い材料を選択して用いると、発光装置を駆動させたときに発生する熱で基板表面が変形してしまうことを抑制できる。
【0087】
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、また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。
【0088】
特に、上面発光型の発光装置の場合、発光素子が形成される光射出とは反対側の基板には金属や合金などの熱伝導性の高い基板を用いることが好ましい。発光素子を用いた大型の照明装置の場合、発光素子からの発熱が問題となる場合があるため、このような熱伝導性の高い基板を用いると放熱性が高まる。例えば、ステンレス基板のほかに、アルミニウム酸化物、ジュラルミンなどを用いると、軽量且つ放熱性を高めることができる。また、アルミニウムとアルミニウム酸化物との積層、ジュラルミンとアルミニウム酸化物との積層、ジュラルミンとマグネシウム酸化物との積層などを用いると、基板表面を絶縁性とすることができるため好ましい。
【0089】
[発光素子]
光射出側の電極層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、酸化インジウム酸化スズ、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、グラフェンなどを用いることができる。
【0090】
また、上記電極層として、金、銀、白金、マグネシウム、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や、これらの合金を用いることができる。または、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。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。
【0091】
また、上記材料の積層膜を電極層として用いることができる。例えば、銀とマグネシウムの合金と酸化インジウム酸化スズとの積層膜などを用いると、導電性を高めることができるため好ましい。
【0092】
光射出側の電極層の膜厚は、例えば50nm以上300nm以下であり、好ましくは80nm以上130nm以下、さらに好ましくは100nm以上110nm以下である。
【0093】
EL層は、少なくとも発光性の有機化合物を含む層を有する。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。
【0094】
なお、本発明の一態様では、上部電極層と下部電極層との間に、複数のEL層が設けられた発光素子(タンデム型発光素子)を適用することができる。好ましくは、2〜4層(特に3層)構造とする。また、これらのEL層の間に電子輸送性の高い材料や正孔輸送性の高い材料などを含む中間層を有していても良い。EL層の構成例は実施の形態5で詳細に説明する。
【0095】
光射出とは反対側に設けられる電極層は、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。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、銀とマグネシウム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。さらに、アルミニウム合金膜に接する金属膜、又は金属酸化物膜を積層することでアルミニウム合金膜の酸化を抑制することができる。該金属膜、金属酸化物膜の材料としては、チタン、酸化チタンなどが挙げられる。また、電極層の材料としてアルミニウムを用いることもできるが、その場合には酸化インジウム酸化スズなどと直接接して設けるとアルミニウムは腐食する恐れがある。よって、電極層を積層構造とし、酸化インジウム酸化スズなどと接しない層にアルミニウムを用いればよい。
【0096】
なお、発光素子に用いられる導電膜は、蒸着法、スパッタリング法、CVD法などの成膜方法により形成することができる。また、EL層は蒸着法などの成膜方法や、インクジェット法などにより形成できる。
【0097】
[絶縁層]
絶縁層に用いられる材料としては、例えば、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、エポキシ等の有機樹脂や、無機絶縁材料を用いることができる。また形成方法は特に限定されないが、スパッタ法、蒸着法、液滴吐出法(インクジェット法等)、印刷法(スクリーン印刷、オフセット印刷等)などを用いればよい。
【0098】
また絶縁層には乾燥剤が含まれていても良い。例えば、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)のように、化学吸着によって水分を吸収する物質を用いることができる。その他の乾燥剤として、ゼオライトやシリカゲル等のように、物理吸着によって水分を吸着する物質を用いてもよい。
【0099】
[接続電極層]
接続電極層をスクリーン印刷などの印刷法で形成する場合には、粒径が数nmから数十μmの導電性粒子を有機樹脂に溶解または分散させた導電性ペーストを選択的に印刷する。導電性粒子としては、銀(Ag)、金(Au)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)およびチタン(Ti)等のいずれか一つ以上の金属粒子やハロゲン化銀の微粒子、または分散性ナノ粒子を用いることができる。また、導電性ペーストに含まれる有機樹脂は、金属粒子のバインダー、溶媒、分散剤および被覆材として機能する有機樹脂から選ばれた一つまたは複数を用いることができる。代表的には、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の有機樹脂が挙げられる。また、接続電極層の形成にあたり、導電性ペーストを印刷した後に焼成することが好ましい。
【0100】
また、導電膜をスパッタリング法やCVD法などの成膜方法で成膜した後に、選択的にエッチングして接続電極層を形成する場合では、導電膜としては上記発光素子に用いられる導電性の材料を適宜用いることができる。また、接続電極層をめっき法により形成してもよい。
【0101】
[シール材]
シール材としては公知の材料を用いることができる。例えば、熱硬化型の材料、紫外線硬化型の材料を用いても良い。また二液混合型のエポキシ樹脂などを用いることができる。またシール材はその接着部位によって、無機材料同士、有機材料同士、又は無機材料と有機材料とを接着することができる材料を用いる。またシール材に用いる材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。
【0102】
また、シール材として、ガラス粒子が分散された有機樹脂や、極めて薄いガラス薄膜を用い、基板と対向基板との間に挟持した後にレーザ処理によって当該材料を溶解させて基板同士を接着させてもよい。また、レーザ処理を行う前に熱処理により仮接着を行っても良い。このようにガラスを用いて接着された接合部は、水分や酸素などの不純物を透過しにくいため、信頼性のよい発光装置を実現できる。
【0103】
またシール材には乾燥剤が含まれていても良い。例えば、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)のように、化学吸着によって水分を吸収する物質を用いることができる。その他の乾燥剤として、ゼオライトやシリカゲル等のように、物理吸着によって水分を吸着する物質を用いてもよい。
【0104】
シール材は、スクリーン印刷などの印刷法、インクジェット法、ディスペンス法などによって形成することができる。
【0105】
<レーザ照射機構について>
ここで、レーザ光131又はレーザ光135の照射機構と、発光不良箇所の特定機構とを備えた装置構成の一例について、図5を用いて説明する。本構成では、レーザ光を選択的に照射できると共に、基板上に設けられた発光素子に電圧を印加し、その際に発光素子に流れる電流を測定し、同時に発光素子からの発光をエミッション顕微鏡を用いて観測して発光不良箇所を特定できる構成について説明する。
【0106】
なお、図5には明瞭化のため、基板201、対向基板202、基板201上に設けられた発光素子203及び素子に電圧印加を行うための電極207を模式的に図示している。なお、実際には電極207として、少なくとも発光素子の上部電極層及び下部電極層に電気的に接続する2つの電極が配置されている。
【0107】
発光素子203が設けられた基板201は、ステージ215に備えられている。また基板201に設けられた電極207は、ソースメータ213を介して外部電源211に電気的に接続されている。したがって、基板201上に形成された発光素子は外部電源211によって発光させることができる。またその際にソースメータ213によって発光素子203に流れる電流値を測定する。
【0108】
エミッション顕微鏡225は、カメラ219、画像処理機構221、及び表示装置223を有する。エミッション顕微鏡225に搭載されたカメラ219によって、発光素子からの発光における光子(Photon)数の分布を観察し、画像処理機構221を介してその結果を表示装置223に出力することができる。
【0109】
カメラ219の構成としては、超高感度カメラ(フォトンカウンティングカメラ)を具備した光学顕微鏡などを用いることができる。ここで検出された発光は、映像信号として画像処理機構221に取り込まれ、画像処理を施されて表示装置223に表示される。このとき、あらかじめ撮影しておいた基板201上のパターン像と検出された発光の画像とを重ね合わせることにより、発光箇所を特定することが出来る。例えば、表示装置223には、発光素子203が有する発光不良箇所の発光の光子数の分布として色表示されるため、他の領域と異なる色表示がなされたところが発光不良箇所であるとして、その位置の特定が可能となる。
【0110】
輝点や暗点などの可視光で検知可能な発光不良に関しては、可視光の領域の発光の光子数の分布を検知することにより、発光不良箇所を特定することが出来る。
【0111】
また一般的に、電極間のショートによる電流のリークが生じたときには、可視光から赤外光に及ぶ広い連続スペクトルの発光が検出されることが知られている。本発明の一態様で用いる超高感度カメラ(フォトンカウンティングカメラ)は、Siを含む結晶がそのバンドギャップエネルギーに相当する波長よりも長波長の赤外光を透過する現象を利用して観測するため、ショートによる発光不良箇所を特定することが出来る。
【0112】
エミッション顕微鏡225は、ステージ215を動かすための位置合わせ機構217と接続されており、ステージ215を動かしながら基板201を観測することにより被照射領域205の位置を特定する。また、位置合わせ機構217は、特定された被照射領域205の位置データを元に被照射領域205がレーザ光235を照射される位置にステージ215を移動させる。ここで被照射領域とは、例えば接続電極層111と重なる領域や、検出された発光不良箇所を含む領域のことを指す。
【0113】
レーザ装置233は、接続電極層111と上部電極層107とを電気的に接続するためのレーザ光や、発光不良箇所を絶縁化させるレーザ光を発振することが出来る装置である。これらに異なる波長のレーザ光を用いる場合は、レーザ装置233に複数のレーザ光源を配置し、必要に応じて照射するレーザ光の波長を切り替える機構を有していても良い。複数のレーザ光源を備えることにより、接続電極層111へのレーザ光の照射工程と発光不良箇所への照射工程の2つの工程で装置を共有化できるため好ましい。
【0114】
レーザ装置233の有するレーザ光源としては、用途に応じて適当な波長を出力するレーザ光源を用いればよいが、例えばArレーザ、Krレーザ、エキシマレーザなどの気体レーザ、単結晶のYAG、YVO、フォルステライト(MgSiO)、YAlO、GdVO、若しくは多結晶(セラミック)のYAG、Y、YVO、YAlO、GdVOに、ドーパントとしてNd、Yb、Cr、Ti、Ho、Er、Tm、Taのうち1種または複数種添加されているものを媒質とするレーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ti:サファイアレーザ、ファイバーレーザ等の固体レーザのうち一種または複数種から発振されるものを用いることができる。また、上記固体レーザから発振される第2高調波や第3高調波、さらに高次の高調波を用いることもできる。なお、レーザ媒体が固体である固体レーザを用いると、メンテナンスフリーの状態を長く保てるという利点や、レーザ光の出力が比較的に安定している利点を有している。また、ナノ秒、ピコ秒、フェムト秒等の短時間のパルスレーザが本工程に適している。短時間のパルスレーザを用いると、多光子吸収現象を引き起こす高密度のエネルギーを被照射領域205に与えることができる。
【0115】
続いて、上記構成を用いて被照射領域205の位置を特定し、レーザ光235を照射する方法について説明する。
【0116】
基板201上の接続電極層111のパターンや発光素子203からの発光209は、シャッター231aが開くと集光レンズ227、ハーフミラー229、及びシャッター231aを介してエミッション顕微鏡225内のカメラ219によって検出され、その検出結果は画像処理機構221を介して表示装置223に表示される。このとき、シャッター231bは閉じている。
【0117】
発光素子203を発光させて発光不良箇所を特定する場合には、外部電源211から電極207を介して発光素子203の上下電極層間に電圧を印加して発光させればよい。またこの際、ソースメータ213で発光素子203に流れる電流を測定する。
【0118】
被照射領域205の位置を特定すると、位置合わせ機構217によってステージ215を、被照射領域205がレーザ照射される位置になるように移動する。
【0119】
続いて、シャッター231aを閉じ、シャッター231bを開いて、レーザ装置233からレーザ光235を発振する。レーザ光235は、ハーフミラー229、集光レンズ227を介して基板201上の被照射領域205に照射される。
【0120】
また基板上のパターンに沿ってレーザ光235を走査させる場合には、ステージ215を動かしながらレーザ光235を照射すればよい。その際の走査速度は、レーザ光235の波長や強度に応じて適宜調整すればよい。
【0121】
以上のようにして位置が特定された被照射領域205に対してレーザ光235を照射することができる。したがって、接続電極層111と上部電極層107とを電気的に確実に接続する、または発光不良箇所の絶縁化を行うことができる。
【0122】
ここで、対向基板202を介してレーザ光235を照射する際には、対向基板202及びその表面に焦点が合わないように(デフォーカス)して照射を行う。さらに、接続電極層111上にレーザ光235を照射する場合には、少なくとも接続電極層111に重なる領域に焦点が合うようにしてレーザ光235の照射を行う。また、発光不良箇所にレーザ光235を照射する場合には、発光不良箇所における上部電極層107、EL層105又は下部電極層103のいずれかに焦点が合うようにしてレーザ光235を照射する。
【0123】
また、接続電極層111上にレーザ光235を照射した後に、再度発光素子203を発光させて発光が正常であるかを観測してもよい。接続電極層111と上部電極層107との電気的な接続が不十分である場合には、発光素子の輝度ムラとして観測されるため、再度レーザ照射を行えばよい。
【0124】
また、レーザ光235を照射して発光不良箇所の絶縁化を行った後に、ソースメータ213によって発光素子203に流れる電流を再度測定すると共に発光を確認してもよい。照射前後の電流を比較することにより、絶縁化が正常に行われていることを確認することが出来る。
【0125】
なお、発光不良箇所の特定とその絶縁化工程に用いない場合は、外部電源211、ソースメータ213を設けない構成とし、またカメラ219として光学顕微鏡のみを有する簡易な構成としてもよい。
【0126】
なお、レーザ光235を照射して発光不良箇所を絶縁化させる方法としては、下部電極層、または上部電極層を構成する材料をレーザ光235の照射により酸化物にすることで発光不良箇所を絶縁化させる、またはレーザ光235の照射により発光不良箇所を物理的に引き離すことにより絶縁化させる方法などがある。本発明の一様態においては、レーザ光235の出力を調節することによりいずれの絶縁化も可能である。
【0127】
また、レーザ光235を照射して接続電極層111と上部電極層107とを電気的に接続する場合、レーザ光235のビーム径は接続電極層111のパターン幅に対して50%以上、好ましくは60%以上95%以下の径とすることが好ましい。ビーム径を大きくすることにより、一度の照射で形成できる接続部133の面積を大きくすることが出来るため、照射工程にかかる時間を短縮しつつ、接続電極層111と上部電極層107との接触抵抗を低減することができる。
【0128】
また、レーザ光235を照射して発光不良箇所の絶縁化を行う場合、発光不良箇所以外の正常な領域までも破壊されるなど、周辺部への影響が出来るだけ小さくなるようにレーザ光235の出力や照射時間を調整することが必要である。また、本発明の一様態に用いるレーザ光235のビーム径は、照射する発光不良箇所の径よりも大きい方が好ましく、具体的には1.0〜3.0μmであるのが望ましい。ビーム径よりも発光不良箇所の径が大きい場合は、ステージ215を動かしながら複数回レーザ光235の照射を行う。
【0129】
以上がレーザ光を照射する機構とその方法の一例の説明である。
【0130】
本実施の形態は、本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【0131】
(実施の形態2)
本実施の形態では、実施の形態1とは異なる発光装置の作製方法の例について、図6及び図7を用いて説明する。なお、実施の形態1と重複する内容については説明を省略するか、簡略化して説明するものとする。
【0132】
<作製方法例>
まず、実施の形態1と同様に、基板101上に下部電極層103、絶縁層109及び113、接続電極層111、EL層105、並びに上部電極層107を順に形成する(図6(A)参照)。なお、ここではEL層105が局所的に薄く形成された領域125が形成されているとする。
【0133】
続いて、接続電極層111と重なる領域に対してレーザ光131を照射し、接続電極層111と上部電極層107とを電気的に接続する。レーザ光131の照射は、実施の形態1で例示した方法を用いればよい。
【0134】
ここで、本実施の形態では基板101と対向基板121を貼り合わせる工程よりも前に、接続電極層111と上部電極層107とを接続する工程を設ける。したがって、これらを接続する方法として、レーザ光131の照射以外の方法を適用することが出来る。
【0135】
レーザ光131の照射以外の接続方法の一例として、図7に超音波振動と熱を加えながら圧着することにより、接続電極層111と上部電極層107とを電気的に接続する様子について示す。
【0136】
プローブ141は、曲率を有する先端部を有し、当該先端部を加熱することができる。さらに、プローブ141は超音波振動を印加することができる。
【0137】
加熱されたプローブ141の先端を接続電極層111と重なる領域における上部電極層107に上方から接触させ、圧力を加えることにより、上部電極層107と接続電極層111とが圧着され、電気的に接続される。さらに、超音波振動を加えることにより、より効果的に接合しやすくなる。
【0138】
このようにプローブ141を用いて圧着することにより、接続電極層111と上部電極層107とが確実に電気的に接続される接続部133が形成される。
【0139】
プローブ141を接続電極層111に沿って走査させながら圧着してもよいし、接続電極層111と重なる複数の領域に断続的に圧着を行っても良い。また、複数のプローブ141を用いて同時に複数の領域に対して圧着を行っても良い。
【0140】
なお、上記では超音波振動と熱を加えながら圧着する構成について例示したが、超音波振動のみ、又は熱のみを加えながら圧着してもよいし、圧力のみを加えて圧着してもよい。
【0141】
また、プローブ141の代わりにナイフ形状の構造物を用いて、接続電極層111に沿って線状に圧着してもよい。ナイフ形状とすると、一度に処理できる面積を増加させることができるため、工程時間を短縮することが出来る。
【0142】
続いて、発光素子の上下電極層間に電圧を印加し、発光不良箇所を特定した後に当該発光不良箇所を絶縁化する工程を追加してもよい(図6(C)参照)。当該工程は、実施の形態1で例示した方法を適用できる。
【0143】
なお、接続電極層111と上部電極層107とを電気的に接続する工程や、発光不良箇所の特定及び絶縁化を行う工程は、上部電極層107を形成後、大気に曝すことなく減圧下、又は不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。
【0144】
続いて、基板101と対向基板121との貼り合わせを行う。本実施の形態では、基板101と対向基板121との間に封止材を設ける構成について説明する。
【0145】
まず、基板101又は対向基板121上に封止材143とシール材123をそれぞれ形成する。
【0146】
封止材143としては、発光素子の発光に対する透光性を有する、無機材料、有機材料、又は無機材料と有機材料とを組み合わせた材料、又はこれらの積層を適宜用いることができる。また封止材143は、発光に対する屈折率が調整されていることが好ましい。また封止材143は上記シール材と同様、水分や酸素を透過しない材料であることが好ましい。また、封止材143とシール材123とに同じ材料を用いても良い。
【0147】
また封止材の形成方法としては、スパッタリング法、CVD法などの成膜方法のほか、シール材と同様の印刷法や塗布法によって形成することができる。
【0148】
続いて、基板101と対向基板121とを貼り合わせた後、減圧下において熱をかけながら真空圧着を行う。この工程により、封止材143及びシール材123は熱硬化して基板101と対向基板121とが接着する。
【0149】
ここで、発光不良箇所の絶縁化を行った場合には、絶縁化箇所に封止材143を満たすことができる。そのため、当該絶縁化箇所において上部電極層107と下部電極層103とが再度接触し、ショートしてしまうような不具合を抑制できる。また、当該絶縁化箇所において露出したEL層105の一部に封止材143が接して設けられることにより、当該絶縁化箇所からの不純物の侵入が抑制され、信頼性の高い発光装置とすることができる。
【0150】
以上の工程により、発光装置150を作製することができる(図6(D)参照)。上記作製方法によって作製された発光装置150は、上部電極層107の導電性が補助され、且つ発光不良が事前に低減された、信頼性の高い発光装置150とすることができる。
【0151】
その後、対向基板121の基板101と対向しない面に、発光を拡散するためのレンズアレイを形成してもよい。レンズアレイを光射出側に設けることにより、不良が絶縁化され、暗点として観測される領域は、当該レンズアレイによって拡散される他の領域からの発光によって目立たなくなる効果を奏する。
【0152】
本実施の形態は、本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【0153】
(実施の形態3)
本実施の形態では、上記実施の形態で例示した接続電極層の応用例について図8を用いて説明する。
【0154】
<構成例1>
図8(A)は、接続電極層111を両面射出型の発光装置に適用した例である。
【0155】
図8(A)に示す発光装置は、基板101上に下部電極層163、補助電極層165、絶縁層167、接続部133を有する接続電極層111、EL層105、及び上部電極層107を有する。
【0156】
ここで、下部電極層163は、上部電極層107と同様にEL層105の発光に対して透光性を有する。したがって、EL層105からの発光は、基板101側と、基板101の表面側との両方向に射出される。
【0157】
また、補助電極層165は、下部電極層163に接して設けられ、下部電極層163の導電性を補助する機能を有する。補助電極層165は接続電極層111と同様の材料により形成することができる。なお、補助電極層165は、表面に凹凸形状を有していなくとも良い。
【0158】
絶縁層167は、補助電極層165上に形成され、補助電極層165と、接続電極層111及び上部電極層107とを電気的に絶縁するために設けられる。また、絶縁層167の端部は、その上方から成膜されるEL層105及び上部電極層107が分断しないよう、テーパ形状を有していることが好ましい。絶縁層167は、上記実施の形態で例示した絶縁層と同様の材料、方法により形成できる。
【0159】
接続電極層111は、絶縁層167を介して補助電極層165上に形成される。また、接続電極層111の一部には、上部電極層107と電気的に接続される接続部133が形成され、接続電極層111と上部電極層107とは確実に電気的に接続されている。
【0160】
なお、本構成では、補助電極層165と接続電極層111とを重ねて形成する構成を例示したが、補助電極層165と接続電極層111とが重ならないように設ける構成としてもよい。補助電極層165と接続電極層111とを重ねて形成することにより、非発光領域の面積を小さくできる。
【0161】
このような構成とすることにより、上部電極層107の導電性を接続電極層111によって、また下部電極層163の導電性を補助電極層165によって補助することができ、それぞれの電極層の抵抗に起因した輝度ムラが抑制された、両面発光型の発光装置を実現できる。
【0162】
<構成例2>
図8(B)は、基板上に設けられた配線171と上部電極層107とを電気的に接続するために接続電極層111を適用した一例である。
【0163】
基板101上には、下部電極層103と同一の膜から形成された配線171が形成されている。また配線171上に接して、接続部133を有する接続電極層111が形成されている。
【0164】
接続電極層111を配線171に接して形成することにより、配線171上にEL層105を介して形成された上部電極層107と当該配線171とを確実に電気的に接続することが出来る。配線171は、例えば上部電極層107に外部電源を接続する接続配線などに用いることができる。
【0165】
なお、本構成例では配線171は下部電極層103と同一の膜から形成されるものとしたが、異なる材料や厚さを有する導電膜から形成されていてもよい。その場合、下部電極層103に用いる材料よりも抵抗率の低い材料を用いる、又は膜厚を調整して下部電極層103よりも低抵抗化された配線171とすることが好ましい。
【0166】
本実施の形態は、本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【0167】
(実施の形態4)
本実施の形態では、上記接続電極層が適用された具体的な発光装置の構成例について、図9乃至図11を用いて説明する。
【0168】
<構成例1>
図9(A)は本実施の形態で例示する発光装置300の上面概略図であり、図9(B)は図9(A)中の切断線A−A’に沿った断面における断面概略図である。
【0169】
上面射出型の発光装置300は、基板101上に下部電極層103、EL層105、上部電極層107、接続電極層301、接続電極層303、配線307、絶縁層309、及び絶縁層313を備え、基板101と対向基板121とがその外周部においてシール材311によって接着されている。また、図9(A)には、EL層105と上部電極層107とが成膜される成膜領域305を点線で示している。ここで、対向基板121と重なる基板101上の領域を封止領域という。また発光装置300は、封止領域内部において、封止材317が充填されている。さらに、対向基板121の基板101と対向しない面には、発光領域と重なる位置にレンズアレイ315を備える。
【0170】
また、発光装置300は、封止領域内において下部電極層103、EL層105、上部電極層107が順に積層された発光素子が形成されている。当該発光素子は、下部電極層103と上部電極層107との間に電圧を印加することにより発光する。
【0171】
下部電極層103の一部は、封止領域外まで延在して設けられる。また、下部電極層103と同一の膜で形成された配線307の一部が、上記と同様に封止領域外まで延在して設けられる。また、少なくとも封止領域内において、下部電極層103と配線307の端部を覆う絶縁層313が設けられている。
【0172】
レンズアレイ315は、発光素子からの発光を拡散するために設けられる。したがって、レンズアレイ315によって、発光不良箇所をレーザ照射によって絶縁化された領域や、補助電極層として機能する接続電極層303などによる非発光領域を目立たなくする効果を奏する。
【0173】
また、発光素子からの発光の全反射を抑制し、発光を効率よく取り出すために、EL層105から遠い膜又は部材ほど屈折率が高くなるよう、上部電極層107、封止材317、対向基板121及びレンズアレイ315のそれぞれに用いる材料を選択することが好ましい。また、それぞれの膜又は部材の界面に全反射を抑制するための凹凸形状を設け、当該界面での全反射を抑制する構成としてもよい。
【0174】
封止領域内において、配線307上面に接して、接続部133を具備する接続電極層303が設けられ、上部電極層107と電気的に接続されている。
【0175】
したがって、下部電極層103と配線307との間に電圧を印加することにより、発光素子を発光させることができる。ここで、下部電極層103と配線307にはそれぞれ外部電源から電力を供給する電力供給線を電気的に接続することができる。また、例えば外部電源として家庭用電源を用いる場合には、外部電源と発光装置300との間にAC−DCコンバータを設けて発光装置300を駆動するための直流電力を発光装置300に供給する構成としてもよい。また、当該AC−DCコンバータは基板101上に設ける構成とすることが好ましい。
【0176】
また、下部電極層103上に絶縁層309を介して接続部133を具備する接続電極層301が形成されている。当該接続電極層301は、上部電極層107の導電性を補助するための補助電極層として機能する。
【0177】
ここで、図9(A)内に示す、接続電極層301を含む領域Bを、対向基板121側から光学顕微鏡で観察した場合の観察像の一例について、図10に示す。なお、ここでは明瞭化のため、レンズアレイ315は設けないものとして説明する。図10(A)は、接続電極層301に沿って連続的にレーザ光を照射した場合の観察像の一例であり、図10(B)は、接続電極層301上に断続的にレーザ光を照射した場合の観察像の一例である。いずれの場合においても、上面射出型の発光装置300では上部電極層107とEL層105は透光性を有しているため、下部電極層103、絶縁層309、及び接続電極層301を、上部電極層107及びEL層105を介して観察することができる。ここで、接続電極層301上のレーザ照射領域319においては、上述したように光学特性が変化するため、光学顕微鏡を用いて観察した場合には、色目が異なる領域として観測される。
【0178】
このような接続電極層301及び接続電極層303を設けることにより、これらと重なる同じ領域にEL層105と上部電極層107を形成できるため、複数の島状のパターンを形成するためのメタルマスクを用いることなく発光装置300を作製することができる。したがって、メタルマスクに起因する不具合が抑制され、信頼性の高い発光装置300を実現できる。
【0179】
さらに補助電極層として機能する接続電極層301により、上部電極層107の抵抗に起因する発光不良が改善され、且つ発光装置の大型化に適した信頼性の高い発光装置300とすることができる。
【0180】
<構成例2>
本構成例で例示する発光装置350は、基板101上に複数の発光素子を有する発光装置である。図11(A)は本構成例で例示する発光装置350の上面概略図であり、図11(B)は、図11(A)中の切断線C−C’に沿った断面の断面概略図である。
【0181】
発光装置350は3個の発光素子を有する発光装置である。発光装置350は基板101上に下部電極層103a、下部電極層103b、下部電極層103c、EL層105、上部電極層107、配線307a、配線307b、配線307c、接続電極層301、接続電極層303、分離層351、絶縁層309、及び絶縁層313を備え、基板101と対向基板121とがその外周部においてシール材(図示しない)によって接着されている。また、図11(A)には、EL層105と上部電極層107とが成膜される成膜領域305を点線で示している。ここで、対向基板121と重なる基板101上の領域を封止領域という。また発光装置350は、封止領域内部において、封止材317が充填されている。さらに、対向基板121の基板101と対向しない面には、発光領域と重なる位置にレンズアレイ315を備える。
【0182】
発光装置350は下部電極層103aを含む第1の発光素子と、下部電極層103bを含む第2の発光素子と、下部電極層103cを含む第3の発光素子の3つの発光素子を有する。下部電極層103a、下部電極層103b、及び下部電極層103cの一部は封止領域外に延在して設けられる。また、配線307a、配線307b及び配線307cは、封止領域内においてこれらの上面に接してそれぞれ接続部133を有する接続電極層303が接続されると共に、それらの一部が封止領域外に延在して設けられている。したがって、それぞれの発光素子は、当該発光素子に接続される下部電極層と配線との間に電圧を印加することにより発光する。
【0183】
また、下部電極層103aと下部電極層103bとの間、及び下部電極層103bと下部電極層103cとの間には、EL層105及び上部電極層107を電気的に分断する分離層351が、成膜領域305よりも外側に延在して設けられている。
【0184】
分離層351は絶縁性を有し、その上方から成膜されるEL層105及び上部電極層107を、当該分離層351を境界として物理的に分断するために設けられる。分離層351はT字形状若しくはその側面が逆テーパ形状を有する形状のように、少なくとも片方の側面が基板101と平行にせり出した形状とすることができる。このような形状を有する分離層351の上方から膜を成膜すると、その側面のせり出した領域に覆われた領域には膜が成膜されないため、当該分離層351を境界として成膜された膜を物理的に分断することができる。このように、分離層351を境界として、上部電極層107は電気的に分断される。
【0185】
分離層351を形成する方法としては、例えばネガ型の感光性を有する有機樹脂を用いて露光、現像処理を施すことにより形成することができる。このとき、露光量が基板101に近いほど小さくなるように露光条件を調整することにより、逆テーパ形状の分離層351を形成することができる。また、露光範囲と露光条件を調整して複数回露光してT字形状の分離層351を形成してもよい。また、複数の材料からなる膜を積層し、各々の膜をフォトリソグラフィ法により加工してT字形状の分離層351を形成してもよい。またエッチング速度の違いを利用して、下層の膜の側面が後退するようにエッチングするなどして、一度のフォトリソグラフィ工程でT字形状の分離層351を形成してもよい。
【0186】
このような構成の分離層351を発光素子間に設けることにより、当該分離層351を境界としてそれぞれの発光素子を電気的に分離することができる。
【0187】
上述のように、第1の発光素子、第2の発光素子、第3の発光素子のそれぞれに、個別に電力を供給できる下部電極層及び配線が封止領域外に延在して設けられている。それぞれの発光素子の下部電極層や配線の電気的な接続の仕方に応じて、それぞれの発光素子を直列に、または並列に、または直列と並列を組み合わせて接続することが出来る。また、上記と同様に外部電源と発光装置350との間にAC−DCコンバータを設ける構成としてもよく、当該AC−DCコンバータは基板101上に設ける構成とすることが好ましい。
【0188】
また、下部電極層103a、下部電極層103b、及び下部電極層103cのそれぞれは、その上面に絶縁層309を介して接続部133を具備する接続電極層301が形成されている。当該接続電極層301は、上部電極層107の導電性を補助するための補助電極層として機能する。
【0189】
なお、本構成例では発光装置350は3個の発光素子を有する構成としたが、その数はこれに限定されることはなく、2個以上の複数の発光素子を有する発光装置としてもよい。また、これらの発光素子は一列に配置する必要は無く、複数の発光素子を敷き詰めて配置すればよい。
【0190】
なお、下部電極層103、EL層105及び上部電極層107が積層された発光部において、下部電極層103と上部電極層107との間に光学調整層を設けても良い。光学調整層は、反射性を有する電極と透過性を有する電極との間の光学距離を調整する層である。光学調整層を設けることにより、特定の範囲の波長の光を強調することができるため、発光の演色性を高めることができる。また、一つの発光部に異なる厚さを有する複数の光学調整層を設ける構成としてもよい。また、複数の発光素子を有する発光装置とする場合に、それぞれの発光素子に異なる厚さの光学調整層を設け、それぞれの発光素子を個別に駆動可能な構成としてもよい。このような構成とすることにより、段階的に調光や調色が可能な発光装置とすることができる。
【0191】
このような分離層351、接続電極層301及び接続電極層303を設けることにより、これらと重なる同じ領域にEL層105と上部電極層107を形成できるため、複数の島状のパターンを形成するためのメタルマスクを用いることなく、複数の発光素子を具備する発光装置350を作製することができる。したがって、メタルマスクに起因する不具合が抑制され、信頼性の高い発光装置350を実現できる。
【0192】
さらに補助電極層として機能する接続電極層301により、上部電極層107の抵抗に起因する発光不良が改善され、且つ発光装置の大型化に適した信頼性の高い発光装置350とすることができる。
【0193】
なお、本実施の形態では、上部電極層の補助電極層として機能する複数の接続電極層を並行に配置する構成としたが、接続電極層の配置方法はこれに限られず、格子状に配置してもよいし、必要な領域のみに島状に配置する構成としてもよい。
【0194】
本実施の形態は、本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【0195】
(実施の形態5)
本実施の形態では、本発明の一態様に適用できるEL層の一例について、図12を用いて説明する。
【0196】
図12(A)に示すEL層105は、第1の電極713と第2の電極717の間に設けられている。第1の電極713及び第2の電極717は、上記実施の形態で例示した下部電極層または上部電極層と同様の構成を適用することができる。
【0197】
本実施の形態で例示するEL層105を有する発光素子は、上記実施の形態で例示した発光装置に適用可能である。
【0198】
EL層105は、少なくとも発光性の有機化合物を含む発光層が含まれていればよい。そのほか、EL層105は、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。本実施の形態において、EL層105は、第1の電極713側から、正孔注入層701、正孔輸送層702、発光性の有機化合物を含む層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。なお、これらを反転させた積層構造としてもよい。
【0199】
図12(A)に示す発光素子の作製方法について説明する。
【0200】
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を用いることができる。また、フタロシアニン(略称:HPc)、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を用いることができる。
【0201】
また、低分子の有機化合物である芳香族アミン化合物等を用いることができる。
【0202】
さらに、高分子化合物(オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等)を用いることもできる。また、酸を添加した高分子化合物を用いることができる。
【0203】
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713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713からEL層105への正孔注入が容易となる。
【0204】
複合材料に用いる有機化合物としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物(オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等)など、種々の化合物を用いることができる。なお、複合材料に用いる有機化合物としては、正孔輸送性の高い有機化合物であることが好ましい。具体的には、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。
【0205】
また、電子受容体としては、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。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。
【0206】
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、芳香族アミン化合物を用いることができる。これらは主に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。なお、正孔輸送性の高い物質を含む層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
【0207】
また、正孔輸送層702には、カルバゾール誘導体や、アントラセン誘導体や、そのほか正孔輸送性の高い高分子化合物を用いてもよい。
【0208】
発光性の有機化合物を含む層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。
【0209】
なお、発光性の有機化合物を含む層703としては、発光性の有機化合物(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、発光性の物質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。
【0210】
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、さらに異なる物質を添加してもよい。
【0211】
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、発光性の有機化合物を含む層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。
【0212】
また、発光性の有機化合物を含む層703として高分子化合物を用いることができる。
【0213】
また、発光性の有機化合物を含む層を複数設け、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、発光性の有機化合物を含む層を2つ有する発光素子において、第1の発光性の有機化合物を含む層の発光色と第2の発光性の有機化合物を含む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、発光性の有機化合物を含む層を3つ以上有する発光素子の場合でも同様である。
【0214】
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、主に10−6cm/Vs以上の電子移動度を有する物質である。また、電子輸送層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
【0215】
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、リチウム酸化物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。
【0216】
なお、上述した正孔注入層701、正孔輸送層702、発光性の有機化合物を含む層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。
【0217】
EL層は、図12(B)に示すように、第1の電極713と第2の電極717との間に複数積層されていてもよい。この場合、積層された第1のEL層800と第2のEL層801との間には、電荷発生層803を設けることが好ましい。電荷発生層803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803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。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、他方で蛍光発光を呈する発光素子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。
【0218】
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。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。
【0219】
また、演色性の良い白色発光を得る場合、発光スペクトルが可視光全域に広がるものとする必要があり、3つ以上のEL層が積層された発光素子とすることが好ましい。例えばそれぞれ赤色、青色、緑色の発光色のEL層を積層して発光素子を形成することができる。このように異なる3色以上のEL層が積層された発光素子とすることにより演色性を高めることが出来る。
【0220】
第1の電極713と第2の電極717との間に光学調整層を形成してもよい。光学調整層は、反射性を有する電極と透過性を有する電極との間の光学距離を調整する層である。光学調整層を設けることにより、特定の範囲の波長の光を強調することができるため、色調を調整することができる。
【0221】
EL層105は、図12(C)に示すように、第1の電極713と第2の電極717との間に、正孔注入層701、正孔輸送層702、発光性の有機化合物を含む層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717と接する複合材料層708を有していてもよい。
【0222】
第2の電極717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717を形成する際に、EL層105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。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。
【0223】
さらに、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。
【0224】
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(アルカリ金属化合物(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)、アルカリ土類金属化合物(酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む)、または希土類金属の化合物(酸化物、ハロゲン化物、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。
【0225】
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(アルカリ金属化合物(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)、アルカリ土類金属化合物(酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む)、または希土類金属の化合物(酸化物、ハロゲン化物、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。
【0226】
さらに、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。
【0227】
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、駆動電圧の上昇を防ぐことができる。
【0228】
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におけ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。
【0229】
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。
【0230】
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。また、金属−酸素の二重結合を有する金属錯体は安定であると考えられる。したがって、金属−酸素の二重結合を有する金属錯体を用いることにより発光素子を低電圧でより安定に駆動することが可能になる。
【0231】
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。特に、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材料を用いることが好ましい。
【0232】
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。
【0233】
電子リレー層707はさらにドナー性物質を含んでいてもよい。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(アルカリ金属化合物(酸化リチウムなどの酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウムなどの炭酸塩を含む)、アルカリ土類金属化合物(酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む)、又は希土類金属の化合物(酸化物、ハロゲン化物、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。
【0234】
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。
【0235】
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を形成すればよい。
【0236】
正孔注入層701、正孔輸送層702、発光性の有機化合物を含む層703、及び電子輸送層704は前述の材料を用いてそれぞれ形成すればよい。
【0237】
以上により、本実施の形態のEL層105を作製することができる。
【0238】
本実施の形態は、本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【0239】
(実施の形態6)
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照明装置の一例について、図13を用いて説明する。
【0240】
本発明の一態様では、発光部が曲面を有する照明装置を実現することができる。
【0241】
本発明の一態様の発光装置は、自動車の照明にも適用することができ、例えば、ダッシュボードや、天井等に照明を設置することもできる。
【0242】
図13(A)では、本発明の一態様の発光装置を適用した、室内の照明装置901、卓上照明器具903、及び面状照明装置904を示す。発光装置は大面積化も可能であるため、大面積の照明装置として用いることができる。また、厚みが薄いため、壁に取り付けて使用することができる。その他、ロール型の照明装置902として用いることもできる。
【0243】
図13(B)に別の照明装置の例を示す。図13(B)に示す卓上照明装置は、照明部9501、支柱9503、支持台9505等を含む。照明部9501は、本発明の一態様の発光装置を含む。このように、本発明の一態様では、曲面を有する照明装置、又はフレキシブルに曲がる照明部を有する照明装置を実現することができる。このように、フレキシブルな発光装置を照明装置として用いることで、照明装置のデザインの自由度が向上するのみでなく、例えば、自動車の天井、ダッシュボード等の曲面を有する場所にも照明装置を設置することが可能となる。
【0244】
本実施の形態は、本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【実施例】
【0245】
本実施例では、本発明の一態様の作製方法を用いて作製した発光装置について、図14を用いて説明する。
【0246】
本実施例で示す発光装置は上面射出型である。また、該発光装置が備える発光素子は、緑色の発光を呈する。まず、本実施例において作製した発光装置の作製方法について説明する。
【0247】
300mm×360mmの大きさのガラス基板上に、スパッタリング法によって、チタン膜50nm、アルミニウム膜200nm、チタン膜100nmを順に積層して下部電極層を形成した。本実施例において下部電極層は陽極として用いた。なお、本実施例では下部電極層を基板の長手方向において4分割して配置することで、ガラス基板上に4つの発光素子を形成した。
【0248】
続いて、下部電極層上にスクリーン印刷法を用いて線幅400μmのストライプ状にエポキシ樹脂(太陽インキ製造株式会社製S−30F B206)を印刷した後、大気雰囲気下で140℃、55分間の焼成を行った。さらに、同様の方法、条件で、エポキシ樹脂の印刷及び焼成を行い、絶縁層を形成した。なお、エポキシ樹脂の印刷及び焼成を2回行ったのは、絶縁層の厚膜化を図り、下部電極層と、後に形成する接続電極層との絶縁性を確実にするためである。絶縁層は、1つの発光領域あたり、35本形成した。
【0249】
さらに絶縁層上に、銀粒子を含む導電性ペースト(住友電気工業社製AGEP−201X)を線幅が約200μm、中央部における厚さが約18μmとなるようにスクリーン印刷法により印刷した後、大気雰囲気下で200℃、80分の焼成を行い、接続電極層を形成した。
【0250】
その後、真空蒸着法により、緑色の発光を呈する発光性の有機化合物を含む層を含む厚さ約157nmのEL層を形成した。さらに、EL層上に、スパッタリング法を用いて厚さ約110nmの酸化インジウム酸化スズ膜を成膜することで、上部電極層を形成し、ガラス基板上に発光素子を形成した。なお、EL層及び上部電極層は、4つの発光素子間や外部電源に接続する電極上に非成膜領域を設けるための遮蔽マスクとして同一のものを用いて形成した。
【0251】
そして、300×360mmの大きさのガラス基板を対向基板として用い、発光素子が形成されたガラス基板の外周部において熱硬化性のエポキシ樹脂により当該ガラス基板と対向基板とを接着し、発光素子を封止した。その後、約254mm×314mmの大きさになるように対向基板の周辺部を切り取った。
【0252】
以上により作製した発光装置を発光させた際の写真を図14(A)に示す。なお、ここでは、4つの発光素子のうち2つを発光させた。図14(A)に示すようにそれぞれの発光素子は発光領域全面での発光が確認できた。
【0253】
次に、接続電極層と上部電極層とが重なる領域に、対向基板を介して、レーザ光を照射した。具体的には、波長266nm、出力3.0W、ビーム幅15μm、走査速度100mm/s、Qスイッチ周波数29kHzの条件で、レーザ光を照射した。
【0254】
レーザ光照射後に、発光装置を発光させた際の写真を図14(B)に示す。なお、図14(B)に示す発光素子は、図14(A)に示した発光素子と同じである。図14(B)でも2つの発光素子は発光領域の全面での発光が確認できたことに加え、図14(A)に比べて輝度のムラが極めて低減され、図14(B)において発光領域に渡って均一な発光が得られた。
【0255】
以上に示した通り、接続電極層と上部電極層とが重なる領域に、レーザ光を照射し、接続電極層と上部電極層とが確実に電気的に接続される構成とすることで、上部電極層の抵抗に起因した電圧降下による発光不良が低減され、輝度ムラが抑制された信頼性の高い発光装置を作製することができる。
【符号の説明】
【0256】
100 発光装置
101 基板
103 下部電極層
105 EL層
107 上部電極層
109 絶縁層
111 接続電極層
113 絶縁層
121 対向基板
123 シール材
125 領域
127 領域
131 レーザ光
132 レーザ照射領域
133 接続部
134 接続部
135 レーザ光
141 プローブ
143 封止材
150 発光装置
163 下部電極層
165 補助電極層
167 絶縁層
171 配線
201 基板
202 対向基板
203 発光素子
205 被照射領域
207 電極
209 発光
211 外部電源
213 ソースメータ
215 ステージ
217 位置合わせ機構
219 カメラ
221 画像処理機構
223 表示装置
225 エミッション顕微鏡
227 集光レンズ
229 ハーフミラー
231a シャッター
231b シャッター
233 レーザ装置
235 レーザ光
300 発光装置
301 接続電極層
303 接続電極層
305 成膜領域
307 配線
309 絶縁層
311 シール材
313 絶縁層
315 レンズアレイ
317 封止材
319 レーザ照射領域
350 発光装置
351 分離層
701 正孔注入層
702 正孔輸送層
703 発光性の有機化合物を含む層
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
713 第1の電極
717 第2の電極
800 第1のEL層
801 第2のEL層
803 電荷発生層
901 照明装置
902 照明装置
903 卓上照明器具
904 面状照明装置
9501 照明部
9503 支柱
9505 支持台

【特許請求の範囲】
【請求項1】
絶縁表面上に接続電極層を形成し、
前記接続電極層上に発光性の有機化合物を含む層を形成し、
前記発光性の有機化合物を含む層上に第2の電極層を形成する工程と、
前記接続電極層と前記第2の電極層とを電気的に接続する工程と、を有する発光装置の作製方法。
【請求項2】
絶縁表面上に第1の電極層を形成し、
前記絶縁表面上に前記第1の電極層と電気的に絶縁する接続電極層を形成し、
前記第1の電極層及び前記接続電極層上に発光性の有機化合物を含む層を形成し、
前記発光性の有機化合物を含む層上に第2の電極層を形成する工程と、
前記接続電極層と前記第2の電極層とを電気的に接続する工程と、を有する発光装置の作製方法。
【請求項3】
請求項1又は請求項2に記載の発光装置の作製方法において、
前記第2の電極層と前記接続電極層とが重なる領域にレーザ光を照射して、前記接続電極層と前記第2の電極層とを電気的に接続する、発光装置の作製方法。
【請求項4】
請求項3に記載の発光装置の作製方法において、
前記レーザ光は、前記絶縁表面と対向して設けられる透光性の基板を介して照射する、発光装置の作製方法。
【請求項5】
請求項2乃至請求項4のいずれか一に記載の発光装置の作製方法において、
前記接続電極層と前記第2の電極層とを電気的に接続した後に、
前記第1の電極層と前記第2の電極層との間に電圧を印加して、発光不良箇所を特定し、
前記発光不良箇所にレーザ光を照射して、前記発光不良箇所を絶縁化する工程、を有する発光装置の作製方法。
【請求項6】
絶縁表面上に第1の電極層と、接続電極層と、
前記第1の電極層及び前記接続電極層上に発光性の有機化合物を含む層と、
前記発光性の有機化合物を含む層上に第2の電極層と、を有し、
前記接続電極層上のレーザ光が照射された領域において、前記接続電極層と前記第2の電極層とが電気的に接続された、発光装置。
【請求項7】
請求項6に記載の発光装置において、
前記第2の電極層は、前記発光性の有機化合物を含む層からの発光に対して透光性を有する、発光装置。
【請求項8】
請求項6に記載の発光装置において、
前記第1の電極層及び前記第2の電極層のうち少なくとも一方は、前記発光性の有機化合物を含む層からの発光に対して透光性を有する、発光装置。

【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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【図14】
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【公開番号】特開2013−12470(P2013−12470A)
【公開日】平成25年1月17日(2013.1.17)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−117350(P2012−117350)
【出願日】平成24年5月23日(2012.5.23)
【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)】