説明

発光装置及び照明装置

【課題】複数の発光素子を含む発光装置において、発光面積が大きく、発光素子のパターン形成不良が抑制された構造を提供する。また、発光装置を含む照明装置を提供する。
【解決手段】絶縁表面を有する基板上に設けられた第1の配線と、第1の配線上に設けられた絶縁膜と、絶縁膜上に設けられた第2の配線と、絶縁膜を介して前記第1の配線上に設けられた複数の発光素子を有する発光素子ユニットと、を有し、複数の発光素子は、それぞれ遮光性を有する第1の電極層と、第1の電極層と接する有機化合物を含む層と、有機化合物を含む層と接する透光性を有する第2の電極層と、を有し、有機化合物を含む層は、分離層によってそれぞれ分離された発光装置である。

【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(EL:Electroluminescence)を用いた発光素子(以下、有機EL素子ともいう)を複数含む発光素子ユニットに関する。また、該発光素子ユニットを用いた発光装置、及び照明装置に関する。
【背景技術】
【0002】
有機EL素子は、一対の電極の間に発光性の有機化合物を含む層を挟んで構成される。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。近年、有機EL素子を光源として利用した照明装置への応用が期待されている。
【0003】
特許文献1には、複数の有機EL素子が直列に接続された構造を有する照明装置が開示されている。複数の有機EL素子を用いることにより、発光面積の大きい照明装置を作製することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【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】
【0005】
複数の発光素子を用いて照明装置を形成する場合、引き回し配線によって、複数の発光素子それぞれを接続する。引き回し配線は、低抵抗な金属を用いた場合であっても、配線の長さが長く、配線抵抗が増大してしまうため、発光領域に用いられる配線に比べて配線の幅を大きくする必要がある。配線の幅を大きくすることにより、発光領域において発光面積が小さくなる、又は開口率が低下するという問題が生じる。
【0006】
また、発光素子を複数配列して照明装置を形成する場合、陽極、発光性の有機化合物を含む層、陰極の各々について、真空蒸着装置内で発光素子を形成するためのメタルマスクによるパターンの形成が必要である。このメタルマスクによるパターンの形成では、メタルマスクのたわみや反りに起因したパターンの形成不良が生じるという問題がある。また、メタルマスクに付着したパーティクルを、メタルマスクから基板に転写してしまうおそれもある。これにより、歩留まりが低下し製造コストの増加を招いてしまう。
【0007】
そこで、本発明は、上記の問題の少なくとも一つを解決することを目的とする。すなわち、複数の発光素子を含む発光装置において、発光面積が大きく、発光素子のパターン形成不良が抑制された構造とその作製方法を提供する。また、該発光装置を含む照明装置及びその作製方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の一態様は、絶縁表面を有する基板上に設けられた第1の配線と、第1の配線上に設けられた絶縁膜と、絶縁膜上に設けられた第2の配線と、絶縁膜を介して第1の配線上に設けられた複数の発光素子と、を有し、複数の発光素子はそれぞれ、遮光性を有する第1の電極層と、第1の電極層と接する有機化合物を含む層と、有機化合物を含む層と接する透光性を有する第2の電極層と、を有し、有機化合物を含む層は、分離層によってそれぞれ分離された発光装置である。
【0009】
上記構成において、複数の発光素子は、直列に接続してなる発光素子列を構成する。また、該発光素子列を複数有し、複数の発光素子列を並列に接続してもよい。
【0010】
上記各構成において、分離層は、その断面において、被形成面と接する辺の幅が狭く、対向する辺の幅が広い、逆テーパ形状を有している。分離層のテーパ角(被形成面との接辺と分離層の側壁とのなす角)θは、100度以上130度以下で形成することが好ましい。また、分離層は、T字型の形状を有していてもよい。
【0011】
上記各構成において、絶縁表面を有する基板は、熱伝導性を有することが好ましい。
【0012】
上記各構成において、第1の配線及び第2の配線は、印刷法により形成されることが好ましい。
【0013】
上記各構成において、複数の発光素子の発光は、第2の電極層を透過して取り出されることが好ましい。
【0014】
上記各構成のいずれかを有する発光装置を用いて、照明装置を形成することができる。
【0015】
なお、本明細書中において照明装置とは、少なくとも一対の電極間に発光層を有する発光素子を備える。また、照明装置にコネクター、例えばFPC(Flexible printed circuit)もしくはTAB(Tape Automated Bonding)テープもしくはTCP(Tape Carrier Package)が取り付けられたモジュール、TABテープやTCPの先にコンバータなどが設けられたモジュールも全て照明装置に含むものとする。
【発明の効果】
【0016】
本発明の一態様によれば、複数の発光素子を含む発光装置において、発光面積が大きく、発光素子のパターン形成不良が抑制された構造とその作製方法を提供することができる。また、該発光装置を含む照明装置及びその作製方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明の一態様に係る発光装置を説明する平面図。
【図2】本発明の一態様に係る発光装置を説明する断面図。
【図3】本発明の一態様に係る発光装置の作製方法を説明する断面図。
【図4】本発明の一態様に係る発光装置の作製方法を説明する断面図。
【図5】本発明の一態様に係る発光装置の作製方法を説明する断面図。
【図6】本発明の一態様に係る照明装置を説明する断面図。
【図7】有機化合物を含む層の一例を説明する図。
【図8】本発明の一態様に係る照明装置を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【0018】
実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、以下の説明に限定されず、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、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。
【0019】
(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の一態様に係る発光装置について、図1及び図2を参照して説明する。
【0020】
図1に、本発明の一態様に係る発光装置の一部を拡大した平面図を示す。なお、図1では、配線や電極のみを示し、絶縁膜などは省略している。
【0021】
本発明の一態様に係る発光装置は、発光素子ユニット200、発光素子ユニット202を有する。発光素子ユニット200及び発光素子ユニット202は、第1の配線104及び第2の配線108を介してコンバータ(図示せず)と接続されている。コンバータは、外部商用電源(例えば、100V程度から240V程度)から入力される高電圧を、発光素子が駆動する電圧(例えば、3Vから数十V程度)に変換するために設けられる。コンバータと接続される第1の配線104及び第2の配線108には、異なる電圧が出力される。発光素子ユニット200及び発光素子ユニット202は、第1の配線104と第2の配線108との電位差により電流を流し、発光する。本実施の形態では、発光装置は、2個の発光素子ユニットから構成される場合について説明するが、発光素子ユニットの数はコンバータの出力特性や、レイアウトなどに応じて適宜設定すればよい。
【0022】
発光素子ユニット200は、9個の発光素子を3行3列のマトリクス状に配列することにより構成される。本明細書等において、各発光素子の位置を、発光素子130(m,n)(mは行数を、nは列数を示す。m≧1、n≧1である。)で示す。すなわち、m行n列目の位置にある発光素子を、発光素子130(m,n)と記す。同様に、発光素子ユニット202も、9個の発光素子を3行3列のマトリクス状に配列することにより構成する。発光素子ユニット202において、m行n列目の位置にある発光素子を、発光素子132(m,n)と記す。これらを一斉に発光させることによって、面光源として利用することができる。本実施の形態では、発光素子ユニットは、9個の発光素子から構成される場合について説明するが、発光素子の数はコンバータの出力特性や、レイアウトになど応じて適宜設定すればよい。
【0023】
発光素子ユニット200において、9個の発光素子130(1,1)〜130(3,3)は、各行毎に直列に接続されている。つまり、1行目であれば、発光素子130(1,1)、130(1,2)、130(1,3)の順に、複数の発光素子が直列に接続されている。同様に、2行目であれば、発光素子130(2,1)、130(2,2)、130(2,3)の順に、3行目であれば、発光素子130(3,1)、130(3,2)、130(3,3)の順に、直列に接続されている。本明細書等において、このように、直列に接続された複数の発光素子を、発光素子列ともいう。つまり、発光素子ユニット200は、3つの発光素子列を有しているともいえる。
【0024】
また、3つの発光素子列は、それぞれ列方向に並列に接続されている。このように、複数の発光素子列を並列に接続することにより、発光素子ユニット内の一つの発光素子にショート又はオープン状態が生じた場合であっても、並列接続された他の発光素子列には影響されることなく発光を継続させることができる。
【0025】
図1に示す発光素子ユニット200において、1列目の発光素子130(1,1)、130(2,1)、130(3,1)は、第1の配線104と電気的に接続されており、3列目の発光素子130(1,3)、130(2,3)、130(3,3)は、第2の配線108と電気的に接続されている。図1において、1列目の発光素子130(1,1)、130(2,1)、130(3,1)が高電位側末端、3列目の発光素子130(1,3)、130(2,3)、130(3,3)が低電位側末端となる。
【0026】
また、発光素子ユニット202において、3列目の発光素子132(1,3)、132(2,3)、132(3,3)は、第1の配線104と電気的に接続されており、1列目の発光素子132(1,1)、132(2,1)、132(3,1)は、第2の配線108と電気的に接続されている。図1において、3列目の発光素子132(1,3)、132(2,3)、132(3,3)が高電位側末端、1列目の発光素子132(1,1)、132(2,1)、132(3,1)が低電位側末端となる。
【0027】
上述のように、発光素子ユニット200と発光素子ユニット202とは、左右対称となるように設けられている。このような構成とすることにより、高電位側、または低電位側の配線を共通化する等のレイアウトが可能になるため、発光素子ユニット間のスペースを小さくできる。これにより、基板面積に対する発光面積を大きくすることができる。
【0028】
本発明の一態様によれば、発光素子ユニットとして、複数の発光素子を直列に接続してなる発光素子列を、2以上並列に接続された構成とすることができる。このような発光素子ユニットを任意の個数、並列して設けることにより、発光装置の大面積化を図ることができる。
【0029】
次に、図2(A)に、図1における線分A1−A2の断面図、図2(B)に、図1における線分B1−B2の断面図を示す。
【0030】
図2(A)に示すように、基板100上には、絶縁膜102が設けられ、絶縁膜102上に第1の配線104が設けられ、第1の配線104上に絶縁膜106が設けられ、絶縁膜106上に、第2の配線108及び発光素子130(1,1)〜130(1,3)が設けられている。また、図2(B)に示すように、基板100上に絶縁膜102が設けられ、絶縁膜102上に第1の配線104が設けられ、第1の配線104上に絶縁膜106が設けられ、絶縁膜106上に発光素子130(1,1)、130(2,1)、130(3,1)が設けられている。
【0031】
基板100として、例えば、ガラス基板、石英基板、プラスチック(有機樹脂)基板、金属基板などを用いることができる。金属基板として、アルミニウム、銅、ニッケル等の金属、又はジュラルミン若しくはステンレスなどの合金を用いることができる。
【0032】
また、基板100として有機樹脂を用いる場合、有機樹脂として、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。
【0033】
基板100として、金属基板などを用いることにより、水分又は不純物等が発光装置の外部から発光素子に含まれる有機化合物や金属材料に侵入することを抑制することができる。したがって、曲げや折れに強い発光装置を実現するとともに、水分又は不純物等による発光素子の劣化が抑制され、発光装置の信頼性を向上させることができる。
【0034】
また、基板100として、プラスチック基板や金属基板を用いる場合は、落下などの衝撃に耐えることのできる発光装置を実現できる。
【0035】
また、基板100の厚さを10μm以上200μm以下とすることにより、発光装置の薄型化及び軽量化を図ることができる。
【0036】
また、720mm×600mm、750mm×620mmなどの大面積を有する基板100を用いることにより、発光装置の大面積化を図ることができる。
【0037】
有機EL素子を含む発光装置を光源として照明装置に利用する場合、ディスプレイと比較して高輝度が必要なため発熱量が多くなり、発光素子の温度が上昇する。発光素子において、リーク電流が生じる箇所があると、ジュール熱により局部的に温度が上昇する。発光素子は、温度が高くなることでより多くの電流を流すため、さらに温度は上昇する。これにより、その箇所が変質することでショートしてしまう。また、温度が上昇することで、発光素子の有機化合物を含む層の劣化が進み、ショートしてしまう。
【0038】
基板100として熱伝導性を有する金属基板を用いることにより、発光素子が発熱したとしても、熱を基板100の裏面へ伝導させることができる。これにより、温度上昇による発光素子の劣化が抑制され、照明装置の信頼性を向上させることができる。
【0039】
絶縁膜102は、下地膜として用いる。絶縁膜102は、スパッタリング法、CVD法などにより、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化マグネシウムなどを用いて、単層で又は積層して膜厚50nm以上300nm以下で形成される。絶縁膜102を積層する場合、窒化酸化シリコン膜上に酸化窒化シリコン膜を形成すればよい。
【0040】
第1の配線104及び第2の配線108は、CVD法、スパッタリング法、スクリーン印刷、グラビア印刷等の印刷法、メッキ処理法等を用いて形成される。第1の配線104及び第2の配線108として、低抵抗材料を用いれば良く、例えば、アルミニウム、チタン、タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ネオジム、スカンジウム、ニッケル、銅から選ばれた材料、又はこれらを主成分とする合金材料を用い、単層で又は積層して形成する。第1の配線104及び第2の配線108の膜厚は、3μm以上30μm以下とする。
【0041】
例えば、印刷法を用いて第1の配線104及び第2の配線108を形成する場合には、粒径が数nmから数十μmの導電体粒子を有機樹脂に溶解又は分散させた導電性のペーストを選択的に印刷すればよい。導電体粒子として、銀、金、銅、ニッケル、白金、パラジウム、タンタル、モリブデン及びチタン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、又は分散性のナノ粒子を用いることができる。第1の配線104及び第2の配線108として、印刷法を用いて形成することにより、工程の簡略化が可能となり、低コスト化を図ることができる。
【0042】
絶縁膜106は、平坦化膜として用いる。絶縁膜106は、無機絶縁材料又は有機絶縁材料を用いて形成することができる。例えば、アクリル樹脂、ポリイミド、ベンゾシクロブテン系樹脂、ポリアミド、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の耐熱性を有する有機絶縁材料を用いると、平坦化膜として好適である。また、上記有機絶縁材料の他に、低誘電率材料(low−k材料)、シロキサン系樹脂、PSG(リンガラス)、BPSG(リンボロンガラス)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、絶縁膜106を形成してもよい。絶縁膜106の膜厚は、1.0μm以上30μm以下とする。
【0043】
絶縁膜106の形成法は、特に限定されず、その材料に応じて、スパッタリング法、スピンコート法、ディッピング法、印刷法、インクジェット法等を用いることができる。
【0044】
発光素子ユニットを構成する発光素子として、有機EL素子を用いることができる。有機EL素子を用いて発光装置を形成する際、発光素子の一対の電極の一方は、透光性を有する導電材料を用いて形成する。透光性を有する導電材料、例えば、インジウム錫酸化物(以下、ITOともいう)は、配線などに用いられる金属材料、例えば、アルミニウムやチタンなどと比較して抵抗値が大きい。そのため、透光性を有する導電材料を用いて引き回し配線を形成すると電圧降下が生じやすくなる。
【0045】
したがって、第1の電極層112a側から発光素子の発光を取り出すボトムエミッション型(または、下面射出型)の場合、基板100と発光素子ユニット200との間に引き回し配線を形成する場合には、金属材料を用いて引き回し配線を形成する。しかし、ボトムエミッション型の場合、基板100と発光素子ユニット200との間に遮光性を有する引き回し配線を設けると、発光面積が小さくなる、又は開口率が低下するという問題が生じる。
【0046】
そこで、本発明の一態様では、第2の電極層124a側から発光素子の発光を取り出すトップエミッション型(または、上面射出型)を用いる。図2(A)に示す発光素子130(1,1)は、遮光性を有する第1の電極層112aと、第1の電極層112aと接する有機化合物を含む層122aと、有機化合物を含む層122aと接し、透光性を有する第2の電極層124aと、を有する。これにより、遮光性を有する引き回し配線を基板100と発光素子ユニット200との間に設けることができる。また、引き回し配線の幅を発光素子ユニット200の幅よりも大きくしたとしても、発光面積を大きく、又は開口率を向上させることができる。
【0047】
第1の電極層112aは、スパッタリング法等を用いて形成される。第1の電極層112aは、光を取り出す側と反対に設けられ、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。その他、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。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。
【0048】
また、第1の電極層112aは、第1の配線104と接するように設けられている。
【0049】
有機化合物を含む層122aとして、EL層を用いることができる。EL層として、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。その他、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層は、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。
【0050】
有機化合物を含む層122aとして、複数のEL層を用いてもよい。この場合、複数のEL層を用いて有機化合物を含む層122aを形成することにより、タンデム型発光素子とすることができる。EL層は、2層〜4層(特に、3層)用いることが好ましい。なお、EL層の構成例は、実施の形態4にて詳細に説明する。
【0051】
第2の電極層124aは、スパッタリング法、蒸着法(真空蒸着法を含む)、インクジェット法、塗布法等を用いて形成される。第2の電極層124aは、透光性を有する材料を用いて形成される。第2の電極層124aとして、酸化インジウム、インジウム錫酸化物(ITOともいう)、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。
【0052】
また、第2の電極層124a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。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。第2の電極層124aは、単層または積層で形成することができる。例えば、第2の電極層124aを3層の積層構造とする場合、インジウム錫酸化物膜、銀膜、インジウム錫酸化物膜の順で積層された構造とすることができる。また、マグネシウムと銀の合金を用いてもよい。マグネシウムと銀の合金を用いる場合には、例えば、膜厚0.5nm以上10nm以下のマグネシウムと銀の合金上に、膜厚110nmのインジウム錫酸化物膜を形成すればよい。また、第2の電極層124aの膜厚は、50nm以上300nm以下、好ましくは80nm以上130nm以下、より好ましくは100nm以上110nm以下とする。
【0053】
図2(A)では、第1の電極層112a上に絶縁性の隔壁114aが設けられており、第1の電極層112aの端部には隔壁114bが設けられている。また、発光素子130(1,1)の第2の電極層124aと、発光素子130(1,2)の第1の電極層112bとは、接して設けられている。よって、発光素子130(1,1)と、発光素子130(1,2)とは、直列接続となる。また、図2(B)では、第1の電極層112aの両端部に、隔壁114g、114hが設けられている。
【0054】
隔壁114a、114b、114g、114hは、無機絶縁材料及び有機絶縁材料を用いて形成することができる。隔壁114a、114b、114g、114hは、順テーパ形状を有する。順テーパ形状とは、その断面において、被形成面と接する辺の幅が広く、対向する辺の幅が狭い形状をいう。隔壁114a、114b、114g、114hを、順テーパ形状とすることで、その上に形成する膜の段切れを防止することができる。
【0055】
また、発光素子130(1,1)と発光素子130(1,2)とが隣合う領域(例えば、第1の電極層112b上)に、分離層116bが設けられている。また、第1の電極層112a上に、分離層116aが設けられており、第2の配線108上に、分離層116dが設けられている。分離層116a、116b、116dは、逆テーパ形状を有している。逆テーパ形状とは、その断面において、被形成面と接する辺の幅が狭く、対向する辺の幅が広い形状をいう。逆テーパ形状の分離層116a、116bを利用することで、有機化合物を含む層を、有機化合物を含む層122aと有機化合物を含む層122bとに、分離することができる。また、第2の電極層124aが有機化合物を含む層122aの端部を越えて成膜できる性質を利用することで、第2の電極層124aと、第1の電極層112bとを、接して設けることができる。これにより、発光素子130(1,1)と発光素子130(1,2)とを接続することができる。同様にして、第2の電極層124cと、第2の配線108とを接して設けることができる。これにより、発光素子130(1,3)と第2の配線108とを接続することができる。なお、分離層116a、116b、116dは、T字型の形状としてもよい。また、分離層116a、116b、116dの膜厚は、1μm以上3μm以下とする。
【0056】
発光素子130(3,2)及び発光素子130(3,3)に関しても同様の構成である。
【0057】
絶縁膜126は、封止膜として機能する。絶縁膜126は、スパッタリング法、CVD法などを用いて形成される。絶縁膜126は、透光性及びバリア性を有する無機絶縁材料を用いて形成することが好ましい。例えば、窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化シリコン膜などを用いて形成すればよい。絶縁膜126は単層で又は積層して形成し、膜厚は100nm以上500nmとする。また、発光素子の上面を覆う絶縁膜126を設けることで、信頼性の高い発光装置を実現することができる。
【0058】
本発明の一態様に係る発光装置は、逆テーパ形状の分離層を用いることによって、発光素子間の間隔を狭めることができるため、発光素子ユニットの集積化を図ることができる。また、本発明の一態様に係る発光装置は、発光素子を形成するためのメタルマスクを用いずに作製することができるため、発光素子を形成するためのメタルマスクのたわみや反りに起因したパターンの形成不良を抑制することができる。したがって、該発光装置を照明装置に用いることで、基板に対して発光面積が大きく、パターンの形成不良が抑制された照明装置とすることができる。
【0059】
(実施の形態2)
本実施の形態では、本発明の一態様に係る照明装置の作製方法について、図3乃至図5を参照して説明する。なお、図3乃至図5に示す作製方法は、図1のA1−A2の断面における工程である。
【0060】
まず、基板100上に下地膜として絶縁膜102を形成する。基板100及び絶縁膜102については、実施の形態1の記載を参酌できる。本実施の形態では、基板100として、ステンレス基板を用いる。また、絶縁膜102として、CVD法により、厚さ100nmの酸化窒化シリコン膜を形成する。
【0061】
次に、絶縁膜102上に、第1の配線104を形成する。本実施の形態では、第1の配線104として、銀ペーストを用い、印刷法により厚さ20μmの銀を含む膜を形成する(図3(A)参照)。
【0062】
次に、第1の配線104を覆う平坦化膜として絶縁膜106を形成する。本実施の形態では、絶縁膜106として、厚さ10μmのエポキシ樹脂を用いる。第1の配線104上に、印刷法によりエポキシ樹脂を形成し、クリーンオーブンにて、230℃で焼成して形成すればよい。その後、フォトリソグラフィ工程及びエッチング工程を行うことにより、第1の配線104の一部を露出する。
【0063】
次に、絶縁膜106上に第2の配線108を形成する。本実施の形態では、第2の配線108として、銀ペーストを用い、印刷法により厚さ20μmの銀を含む膜を形成する(図3(B)参照)。
【0064】
次に、第2の配線108が形成された領域にマスクを形成し、絶縁膜106上に導電膜を形成する。ここで、導電膜として、スパッタリング法により、チタン膜、アルミニウム膜、チタン膜を順に積層する。膜厚は、それぞれ50nm、200nm、3nmとする。その後、フォトリソグラフィ工程及びエッチング工程を行うことにより、第1の電極層112a、112b、112cを形成する。なお、第1の電極層112a、112b、112cを形成した後に、マスクを除去する。また、第1の配線104と、第1の電極層112aとは、接している。
【0065】
本実施の形態では、第2の配線108と、第1の電極層112a、112b、112cを別々の工程で形成する場合について説明したが、本発明の一態様はこれに限定されない。例えば、第2の配線108及び第1の電極層112a、112b、112cを同一の工程で形成しても良い。具体的には、絶縁膜106を形成した後、スパッタリング法にて、導電膜を形成し、フォトリソグラフィ工程及びエッチング工程を行うことにより、第2の配線108及び第1の電極層112a、112b、112cを形成する。その場合には、発光装置の作製工程を簡略化することができる。
【0066】
次に、第1の電極層112a〜112c上に絶縁膜を形成する。ここで、絶縁膜として、塗布法により、厚さ1500nmのポリイミド膜を形成する。ポリイミド膜は、基板に塗布後、クリーンオーブンにて320℃で焼成して形成すればよい。その後、フォトリソグラフィ工程を行うことにより、隔壁114a〜114fを形成する(図3(C)参照)。
【0067】
隔壁114bは、第1の電極層112a及び第1の電極層112bの端部を覆い、隔壁114dは、第1の電極層112b及び第1の電極層112cの端部を覆い、隔壁114fは、第1の電極層112cの端部を覆う。また、隔壁114aは、第1の電極層112a上に形成され、隔壁114cは、第1の電極層112b上に形成され、隔壁114eは、第1の電極層112c上に形成される。
【0068】
次に、第1の電極層112a〜112c上に逆テーパ状の分離層116a〜116cを形成し、第2の配線108上に逆テーパ状の分離層116dを形成する(図4(A)参照)。逆テーパ状の分離層116a〜116dは、フォトリソグラフィ工程によって形成することができる。分離層116a〜116dとして、ここでは、露光により現像液に対する溶解性が低下するネガ型の感光性樹脂を用い、該感光性樹脂を露光、現像することにより、分離層116a〜116dを形成する。分離層116a〜116dのテーパ角(被形成面との接辺と分離層の側壁とのなす角)θは、100度以上130度以下で形成することが好ましい。また、分離層116a〜116dの膜厚は、2μmとする。
【0069】
次に、有機化合物を含む層122a〜122cを形成する。有機化合物を含む層122a〜122cは、蒸着法により形成することができる。このとき、有機化合物を含む層122a〜122cは、蒸着源と基板との距離を適宜設定して成膜する。本実施の形態では、有機化合物を含む層が分離層116a〜116dの下への回り込むことを抑制するために、蒸着源と基板との距離を離して成膜することが好ましい。これにより、有機化合物を含む層122a〜122cは、分離層116a〜116dにより、物理的に分断することができる。
【0070】
次に、第2の電極層124a〜124cを形成する。第2の電極層124a〜124cは、透光性を有することが好ましい。ここでは、第2の電極層124a〜124cとして、スパッタリング法により、膜厚100nmのインジウム錫酸化物膜を形成する。本実施の形態では、第2の電極層124a〜124cが有機化合物を含む層122a〜122cの端部を越えて分離層116a〜116dの下への回り込むことを促進するために、ターゲットと基板との距離を近づけて成膜することが好ましい。これにより、第2の電極層124a〜124cは、有機化合物を含む層122a〜122cと比べ分離層116a〜116dの下へ回り込むように成膜することができる。また、分離層116a〜116dのテーパ角(被形成面との接辺と分離層の側壁とのなす角)θを、100度以上130度以下とすることにより、第2の電極層124aは、第1の電極層112bと接するように成膜され、第2の電極層124bは第1の電極層112cと接するように成膜され、第2の電極層124cは第2の配線108と接するように成膜される。この結果、第2の電極層124aと第1の電極層112bとが接続され、第2の電極層124bと第1の電極層112cとが接続され、第2の電極層124cと第2の配線108とが接続される。
【0071】
以上の工程により、基板上に直列に接続された発光素子130(1,1)〜130(1,3)を形成することができる(図4(B)参照)。図1及び図2に示す発光素子ユニット200において、各行の発光素子列は、分離層によって分離されている。これにより、各行の発光素子列が並列に接続された発光素子ユニット200を作製することができる。また、各発光素子の間隔は、分離層の幅によって決定される。したがって、分離層の幅を狭く設定することで、発光素子の集積化を図ることができる。
【0072】
次に、基板100上に形成された発光素子ユニット200を覆うように絶縁膜126を形成する。絶縁膜126として、スパッタリング法により、酸化アルミニウム膜を成膜する。絶縁膜126として、酸化アルミニウム膜を用いることにより、発光素子に不純物や水分が混入することを防止することができる。これにより、発光素子の劣化を抑制することができる。
【0073】
本実施の形態では、分離層116a〜116dとして、ネガ型の感光性樹脂を用いて形成する場合について説明したが、2種類の感光性樹脂を用いて形成することもできる。2種類の感光性樹脂を用いて分離層を形成する方法を、図5を参照して説明する。
【0074】
まず、図3(A)乃至図3(C)で説明した工程に従って、隔壁114a〜114fまで形成した後、絶縁膜117及び絶縁膜118を順に形成する(図5(A)参照)。本実施の形態では、絶縁膜117は、絶縁膜118よりも露光に用いる光に対する感光性が低い材料を用いる。この感光性の違いは、絶縁膜117及び絶縁膜118に、同じ強度の光を照射した場合、感光性が低い絶縁膜117は、絶縁膜118よりもパターン径が小さくなることを意味する。
【0075】
次に、絶縁膜117及び絶縁膜118に、選択的に光を照射する。その後、現像処理を行うことにより、絶縁膜117によって形成された絶縁物(脚部117a〜117d)、及び絶縁膜118によって形成された絶縁物(台部118a〜118d)を有する分離層119a〜119dを形成することができる(図5(B)参照)。絶縁膜117及び絶縁膜118に、選択的に光を照射する際に、分離層119a〜119dは、上記感光性の違いにより、台部118a〜118dを投影した面積よりも、脚部117a〜117dが被形成面と接する面積の方が小さい形状となる。
【0076】
その後、有機化合物を含む層122a〜122c及び第2の電極層124a〜124cを形成した後、絶縁膜126を形成することによって、発光素子130(1,1)〜130(1,3)を形成することができる(図5(C)参照)。
【0077】
以上説明したように、本発明の一態様に係る発光装置は、逆テーパ形状の分離層を用いることによって、各発光素子の間隔を狭めることができるため、発光素子ユニットの集積化を図ることができる。また、本発明の一態様に係る発光装置は、発光素子を形成するためのメタルマスクを用いずに作製することができるため、発光素子を形成するためのメタルマスクのたわみや反りに起因したパターンの形成不良を抑制することができる。また、メタルマスクに付着したパーティクルを、メタルマスクから基板に転写することが起こらないため、製造時の歩留まりを上げて、製造コストの削減を図ることができる。
【0078】
(実施の形態3)
本実施の形態では、先の実施の形態に示した発光装置を用いた照明装置について、図6を参照して説明する。
【0079】
図6に、本発明の一態様に係る照明装置の断面図を示す。照明装置の光源として、発光素子ユニット200を含む発光装置を用いることができる。
【0080】
基板100上に、絶縁膜102を介して第1の配線104が設けられ、第1の配線104上に絶縁膜106を介して第2の配線108及び発光素子ユニット200が設けられている。また、基板100と、光学素子152とが、シール材154を用いて貼り合わされている。また、基板100と光学素子152とシール材154とによって囲まれた空間には、高屈折樹脂156が充填されている。また、基板100において、シール材154によって囲まれた領域の外側には、コンバータ150a、150bが設けられている。
【0081】
発光素子ユニット200として、先の実施の形態で説明した構成を用いることができる。また、発光素子ユニット200は、第1の配線104を介してコンバータ150aと接続されており、また、第2の配線108を介してコンバータ150bと接続されている。
【0082】
コンバータ150a、150bは、例えば、家庭用の交流電源から出力される電圧を直流電圧に変換するAC−DCコンバータや、DC−DCコンバータなどを用いることができる。コンバータ150aと接続される第1の配線104と、コンバータ150bと接続される第2の配線108には、異なる電圧が出力される。これにより、発光素子ユニット200は、第1の配線104及び第2の配線108の電位差により電流が流れ、発光する。
【0083】
発光素子ユニットを複数並列する場合、発光素子ユニットの数は、コンバータ150a、150bの出力特性に応じて適宜設定すればよい。コンバータ150a、150bが流すことができる電流が多いほど、多くの発光素子ユニットを並列に接続することができる。
【0084】
シール材154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る。シール材154には、基板100と光学素子152とを接着することができる材料を用いる。また、シール材154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。また、乾燥剤入りのシール材を用いることもできる。
【0085】
発光素子ユニットの発光を上面から取り出す場合、光取り出し効率を向上させるために、基板100と光学素子152とシール材154とによって囲まれた空間には、高屈折樹脂156を充填することが好ましい。
【0086】
また、高屈折樹脂156は、発光素子ユニットの発光領域よりも屈折率が低く、光学素子152よりも屈折率が高いことが好ましい。これにより、発光素子ユニット200の発光を良好に取り出すことができる。なお、高屈折樹脂156が接着機能を有している場合、高屈折樹脂156により、基板100と光学素子152とを接着することができるため、シール材154は用いなくてもよい。
【0087】
光学素子152として、半球レンズ、マイクロレンズアレイや、凹凸の構造が施されたフィルム、光拡散フィルム等を用いることができる。本実施の形態では、一方の面には、凸部が複数形成されており、他方の面には、凹部が複数形成されている光学素子を用いる。このとき、一方の面に形成された凸部の大きさは、発光素子の発光領域よりも大きいことが好ましい。また、他方の面に形成された凹部の大きさは、発光素子の発光領域よりも小さいことが好ましい。これにより、高屈折樹脂156と光学素子152との境界面で生じる全反射を抑制することができるため、発光素子ユニット200の発光を良好に外部に取り出すことができる。
【0088】
本実施の形態に示す構成を採用することにより、発光素子ユニットからの光取り出し効率が向上した照明装置とすることができる。
【0089】
(実施の形態4)
本実施の形態では、本発明の一態様である発光装置に用いる有機EL発光を呈する発光素子の素子構造の一例について説明する。有機EL発光を呈する発光素子は、LEDと比較して発熱が小さい。したがって、筐体として有機樹脂を用いることができるため、発光装置として軽量化が可能となり、好ましい。
【0090】
図7(A)に示す発光素子は、第1の電極層304と、第1の電極層304上にEL層306と、EL層306上に、第2の電極層308を有する。第1の電極層304は、先の実施の形態に示す第1の電極層112a〜112cに相当し、EL層306は、有機化合物を含む層122a〜122cに相当する。第2の電極層308は、先の実施の形態に示す第2の電極層124a〜124cに相当する。
【0091】
EL層306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良い。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。本実施の形態において、EL層306は、第1の電極層304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。
【0092】
図7(A)に示す発光素子の作製方法について説明する。
【0093】
まず、第1の電極層304を形成する。第1の電極層304は、光の取り出し方向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。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。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。上述の材料は、地殻における存在量が多く安価であるため、発光素子の作製コストを低減することができ、好ましい。
【0094】
次に、第1の電極層304上に、EL層306を形成する。本実施の形態において、EL層306は、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を有する。
【0095】
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。
【0096】
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、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq)、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(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(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(略称: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、この他ビス[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、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)や、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)、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。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。
【0097】
発光層703は、発光性の有機化合物を含む層である。発光性の有機化合物としては、例えば、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。赤(R)緑(G)青(B)のすべての発光に燐光性化合物を用いると、高い発光効率を得ることができる。
【0098】
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。
【0099】
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)であるため、燐光性化合物として用いることができる。
【0100】
なお、発光層703としては、上述した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。
【0101】
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。
【0102】
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。
【0103】
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。
【0104】
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。
【0105】
なお、発光層を2層以上の積層構造としても良い。発光層を2層以上の積層構造とし、各々の発光層に用いる発光物質の種類を変えることにより様々な発光色を得ることができる。また、発光物質として発光色の異なる複数の発光物質を用いることにより、ブロードなスペクトルの発光や白色発光を得ることもできる。特に、高輝度が必要とされる照明用途には、発光層を積層させた構造が好適である。
【0106】
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。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。
【0107】
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を用いても良い。
【0108】
また、正孔輸送層702には、PVK、PVTPA、PTPDMA、Poly−TPDなどの高分子化合物を用いることもできる。
【0109】
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。
【0110】
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。
【0111】
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。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。
【0112】
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2の電極層308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2の電極層308からEL層306への正孔注入が容易となる。
【0113】
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。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。
【0114】
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。
【0115】
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。
【0116】
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。
【0117】
また、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。
【0118】
なお、上述したPVK、PVTPA、PTPDMA、Poly−TPD等の高分子化合物と、上述した電子受容体を用いて複合材料を形成し、正孔注入層701に用いてもよい。
【0119】
なお、上述した電子注入層705、電子輸送層704、発光層703、正孔輸送層702、及び正孔注入層701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。
【0120】
EL層は、図7(B1)(B2)に示すように、第1の電極層304と第2の電極層308との間に複数積層されていても良い。図7(B1)は第1の電極層304と第2の電極層308との間に、第1EL層800と第2EL層801とを間に電荷発生層803とを設けて積層し、EL層を2層有する例であり、図7(B2)は第1の電極層304と第2の電極層308との間に第1EL層800と、第2EL層801と、第3EL層802とを間に電荷発生層803a、電荷発生層803bとを設けて積層し、EL層を3層有する例である。
【0121】
EL層を積層する場合、積層されたEL層(第1EL層800、第2EL層801、第3EL層802)の間には、電荷発生層(電荷発生層803、803a、803b)を設けることが好ましい。電荷発生層803、803a、803b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、803a、803b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。
【0122】
図7(B1)(B2)に示すように積層されるEL層の間に電荷発生層を配置すると、電流密度を低く保ったまま、高輝度でありながら長寿命な素子とできる。また、電極材料の抵抗による電圧降下を小さくできるので、大面積での均一発光が可能となる。
【0123】
また、EL層が2層積層された構成を有する積層型素子の場合において、第1EL層から得られる発光の発光色と第2EL層から得られる発光の発光色を補色の関係にすることによって、白色発光を外部に取り出すことができる。なお、第1EL層および第2EL層のそれぞれが補色の関係にある複数の発光層を有する構成としても、白色発光が得られる。補色の関係としては、青色と黄色、あるいは青緑色と赤色などが挙げられる。青色、黄色、青緑色、赤色に発光する物質としては、例えば、先に列挙した発光物質の中から適宜選択すればよい。
【0124】
以下に、複数のEL層が積層する構成を有する発光素子の一例を示す。まず第1EL層および第2EL層のそれぞれが補色の関係にある複数の発光層を有し、白色発光が得られる構成の一例を示す。
【0125】
例えば、第1EL層は、青色〜青緑色の波長領域にピークを有する発光スペクトルを示す第1発光層と、黄色〜橙色の波長領域にピークを有する発光スペクトルを示す第2発光層とを有し、第2EL層は、青緑色〜緑色の波長領域にピークを有する発光スペクトルを示す第3発光層と、橙色〜赤色の波長領域にピークを有する発光スペクトルを示す第4発光層とを有するものとする。
【0126】
この場合、第1EL層からの発光は、第1発光層および第2発光層の両方からの発光を合わせたものであるので、青色〜青緑色の波長領域および黄色〜橙色の波長領域の両方にピークを有する発光スペクトルを示す。すなわち、第1EL層は2波長型の白色または白色に近い色の発光を呈する。
【0127】
また、第2EL層からの発光は、第3発光層および第4発光層の両方からの発光を合わせたものであるので、青緑色〜緑色の波長領域および橙色〜赤色の波長領域の両方にピークを有する発光スペクトルを示す。すなわち、第2EL層は、第1EL層とは異なる2波長型の白色または白色に近い色の発光を呈する。
【0128】
したがって、第1EL層からの発光および第2EL層からの発光を重ね合わせることにより、青色〜青緑色の波長領域、青緑色〜緑色の波長領域、黄色〜橙色の波長領域、橙色〜赤色の波長領域をカバーする白色発光を得ることができる。
【0129】
また、黄色〜橙色の波長領域(560nm以上580nm未満)は、視感度の高い波長領域であるため、発光スペクトルのピークが黄色〜橙色の波長領域にある発光層を有するEL層を発光層に適用することは有用である。例えば、発光スペクトルのピークが青色の波長領域にある発光層を有する第1EL層と、発光スペクトルのピークが黄色の波長領域にある発光層を有する第2EL層と、発光スペクトルのピークが赤色の波長領域にある発光層を有する第3EL層と、を積層させた構成を適用することができる。
【0130】
また、黄色〜橙色を呈するEL層を2層以上積層する構成としてもよい。黄色〜橙色を呈するEL層を2層以上積層することによって発光素子の電力効率をより向上させることができる。
【0131】
例えば、図7(B2)のようにEL層を3層積層させた発光素子を構成する場合において、発光スペクトルのピークが青色の波長領域(400nm以上480nm未満)にある発光層を有する第1EL層に、発光スペクトルのピークが黄色〜橙色の波長領域にある発光層をそれぞれ有する第2、第3EL層を積層する構成を適用することができる。なお、第2EL層及び第3EL層からの発光スペクトルのピークの波長は、互いに同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【0132】
EL層をより多層に積層すると発光素子の電力効率が向上するが、それに伴い作製工程が煩雑化してしまうという問題がある。従って特に図7(B2)のように、EL層を3層積層する構成であると、2層の場合と比べて電力効率が高く、4層以上とする場合比べて簡略な工程で作製することができるため好ましい。
【0133】
発光スペクトルのピークが黄色〜橙色の波長領域にあるEL層を用いることにより、視感度の高い波長領域を利用することができ、電力効率を高めることができる。これによって、発光素子全体の電力効率を高めることができる。このような構成は、例えば緑色の発光色を呈するEL層と赤色の発光色を呈するEL層とを積層して黄色〜橙色の発光を呈する発光素子を得る場合と比較して視感度の観点で有利であり、電力効率を高められる。また、黄色〜橙色の波長領域にある視感度の高い波長領域を利用したEL層が1層のみの場合と比較して、視感度の低い青色の波長領域の発光強度が相対的に小さくなるため、発光色は電球色(あるいは温白色)に近づき、かつ電力効率が向上する。
【0134】
つまり、上記において、黄色〜橙色の波長領域にピークを有し、かつ、ピークの波長が560nm以上580nm未満にある光と、青色の波長領域にピークを有する光と、を合成した光の色(つまり、発光素子から発光される光の色)とを合わせることで、温白色や電球色のような自然な光の色を実現することができる。特に電球色を実現が容易である。
【0135】
黄色〜橙色の波長領域にピークを有する発光性の物質として、例えばピラジン誘導体を配位子とする有機金属錯体を用いることができる。また、発光性の物質(ゲスト材料)を他の物質(ホスト材料)に分散させることにより、発光層を構成することもできる。上記黄色〜橙色の波長領域にピークを有する発光性の物質として、燐光性化合物を用いることができる。燐光性化合物を用いることにより、蛍光性化合物を用いた場合と比べて電力効率を3〜4倍高めることができる。上述したピラジン誘導体を配位子とする有機金属錯体は燐光性化合物であり、発光効率が高い上に、黄色〜橙色の波長領域の発光を得やすく、好適である。
【0136】
また、青色の波長領域にピークを有する発光性の物質として、例えばピレンジアミン誘導体を用いることができる。上記青色の波長領域にピークを有する発光性の物質として、蛍光性化合物を用いることができる。蛍光性化合物を用いることにより、燐光性化合物を用いた場合と比べて長寿命の発光素子を得ることができる。上述したピレンジアミン誘導体は蛍光性化合物であり、極めて高い量子収率が得られる上に、長寿命であるため、好適である。
【0137】
EL層は、図7(C)に示すように、第1の電極層304と第2の電極層308との間に、複合材料層708、電子リレー層707、電子注入バッファー層706、電子輸送層704、発光層703、正孔輸送層702、及び正孔注入層701を有していても良い。
【0138】
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。
【0139】
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。
【0140】
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。
【0141】
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。
【0142】
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。
【0143】
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。
【0144】
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。
【0145】
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。
【0146】
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。
【0147】
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。
【0148】
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)及びTiOPc(Phthalocyanine titanium oxide complex)のいずれかは、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。
【0149】
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。
【0150】
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(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。
【0151】
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。
【0152】
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。
【0153】
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。
【0154】
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。
【0155】
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。
【0156】
正孔注入層701、正孔輸送層702、発光層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良い。
【0157】
そして、EL層306上に、第2の電極層308を形成する。
【0158】
第2の電極層308は、EL層から見て、光の取り出し方向に設けられるため、透光性を有する材料を用いて形成する。
【0159】
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、グラフェンなどを用いることができる。
【0160】
また、第1の電極層304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。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。
【0161】
なお、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可能である。
【0162】
(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照明装置の一例について、図8を用いて説明する。
【0163】
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。
【0164】
本発明の一態様の一態様に係る照明装置は、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。
【0165】
図8(A)では、本発明の一態様に係る発光装置を適用した、室内の照明装置901、壁面に設ける照明装置904、及び卓上照明器具903を示す。本発明の一態様に係る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。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。
【0166】
図8(B)に別の照明装置の例を示す。図8(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、本発明の一態様に係る発光装置を含む。このように、本発明の一態様に係る発光装置を用いることにより、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。
【0167】
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。
【符号の説明】
【0168】
100 基板
102 絶縁膜
104 第1の配線
106 絶縁膜
108 第2の配線
112a 第1の電極層
112b 第1の電極層
112c 第1の電極層
114a 隔壁
114b 隔壁
114c 隔壁
114d 隔壁
114e 隔壁
114f 隔壁
114g 隔壁
114h 隔壁
116a 分離層
116b 分離層
116c 分離層
116d 分離層
117 絶縁膜
117a 脚部
117d 脚部
118 絶縁膜
118a 台部
118d 台部
119a 分離層
119d 分離層
122a 有機化合物を含む層
122b 有機化合物を含む層
122c 有機化合物を含む層
124a 第2の電極層
124b 第2の電極層
124c 第2の電極層
126 絶縁膜
130 発光素子
132 発光素子
150a コンバータ
150b コンバータ
152 光学素子
154 シール材
156 高屈折樹脂
200 発光素子ユニット
202 発光素子ユニット
304 第1の電極層
306 EL層
308 第2の電極層
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
800 EL層
801 EL層
802 EL層
803 電荷発生層
803a 電荷発生層
803b 電荷発生層
901 照明装置
902 照明装置
903 卓上照明器具
904 照明装置

【特許請求の範囲】
【請求項1】
絶縁表面を有する基板上に設けられた第1の配線と、
前記第1の配線上に設けられた絶縁膜と、
前記絶縁膜上に設けられた第2の配線と、
前記絶縁膜を介して前記第1の配線上に設けられた複数の発光素子と、を有し、
前記複数の発光素子はそれぞれ、遮光性を有する第1の電極層と、前記第1の電極層と接する有機化合物を含む層と、前記有機化合物を含む層と接する透光性を有する第2の電極層と、を有し、
前記有機化合物を含む層は、分離層によってそれぞれ分離された発光装置。
【請求項2】
前記複数の発光素子は、直列に接続してなる発光素子列を構成する請求項1に記載の発光装置。
【請求項3】
前記発光素子列を複数有し、前記複数の発光素子列が並列に接続される請求項2に記載の発光装置。
【請求項4】
前記分離層の断面は、被形成面と接する辺の幅が狭く、対向する辺の幅が広い形状を有する、請求項1乃至3のいずれか一に記載の発光装置。
【請求項5】
前記絶縁表面を有する基板は、熱伝導性を有する、請求項1乃至4のいずれか一に記載の発光装置。
【請求項6】
前記第1の配線及び第2の配線は、印刷法により形成される、請求項1乃至5のいずれか一に記載の発光装置。
【請求項7】
前記複数の発光素子の発光は、前記第2の電極層を透過して取り出される、請求項1乃至6のいずれか一に記載の発光装置。
【請求項8】
請求項1乃至7のいずれか一に記載の発光装置を含む照明装置。

【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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【公開番号】特開2012−186151(P2012−186151A)
【公開日】平成24年9月27日(2012.9.27)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−25798(P2012−25798)
【出願日】平成24年2月9日(2012.2.9)
【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)】