JP2015082425A - 発光装置及び基板 - Google Patents

Abstract

【課題】発光装置の製造コストの増加を抑制しつつ、有機ＥＬ素子の２つの電極とが短絡することを抑制する。
【解決手段】有機ＥＬ素子１０１は、第１電極１２０、有機層１３０、及び第２電極１４０を有している。第２電極１４０は、第１電極１２０を介して可撓性基板１００とは逆側に位置している。有機層１３０は、第１電極１２０と第２電極１４０の間に位置している。また、導電層１１０は、可撓性基板１００と第１電極１２０の間に位置している。そして、導電層１１０の平均厚さをｔ_１、第１電極１２０の平均厚さをｔ_２、導電層１１０のうち第１電極１２０側の面の凹凸の高低差の最大値をＲ_ｚとしたときに、ｔ_２＞ｔ_１＋Ｒ_ｚが満たされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光装置及び基板に関する。

発光装置の光源の一つとして、有機ＥＬ（Electroluminescence）素子が用いられるようになっている。有機ＥＬ素子は、基板上に、第１電極、有機層、及び第２電極をこの順に積層させた構造を有している。有機ＥＬ素子において、基板側から光を取り出すためには、第１電極を透明電極にする必要がある。透明電極となる材料は、一般的に抵抗が大きい。このため、第１電極の見かけ上の抵抗を低くするために、第１電極に線状の補助電極を設けることがある。

なお、特許文献１には、透明電極上に低抵抗薄膜を形成する場合に、透明電極の表面平均粗さＲａを１ｎｍ以下にし、かつ透明電極の表面突起の高さＲｍａｘを１０ｎｍ以下にすることが記載されている。

また、特許文献２には、基板と透明電極の間に補助電極を設けることが記載されている。

特開２００７−１０１６２２号公報 国際公開００／６０９０７号

有機ＥＬ装置において、補助電極などの導電膜を第１電極の下に設ける場合、第１電極のうち導電膜と重なる部分において、導電膜の突出部分により第１の電極にも突出部分が発生する。このため、第１電極のうち突出した部分の上に位置する有機層が薄くなり、第１電極と第２電極とが短絡する恐れが出てくる。

本発明が解決しようとする課題としては、有機ＥＬ素子の２つの電極とが短絡することを抑制することが一例として挙げられる。

請求項１に記載の発明は、可撓性基板と、
前記可撓性基板に形成された導電層と、
前記可撓性基板に形成された有機ＥＬ素子と、
を備え、
前記導電層は、前記有機EL素子の下部電極と前記可撓性基板の間に位置しており、
前記導電層の平均厚さをｔ_１、前記下部電極の平均厚さをｔ_２、前記導電層のうち前記下部電極側の面の凹凸の高低差の最大値をＲ_ｚとしたときに、以下の（１）式を満たす発光装置である。
ｔ_２＞ｔ_１＋Ｒ_ｚ・・・（１）

請求項６に記載の発明は、可撓性基板と、
前記可撓性基板に形成された第１導電層と、
前記第１導電層を覆う第２導電層と、
を備え、
前記第１導電層の厚さをｔ_１、前記第２導電層の厚さをｔ_２、前記第１導電層のうち前記第２導電層側の面の凹凸の高低差の最大値をＲ_ｚとしたときに、上記（１）式を満たす基板である。

実施形態に係る発光装置の構成を示す平面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図２の点線で囲んだ領域の拡大図である。 導電層の第１電極側の面の高低差の最大値Ｒｚの定義を説明するための図である。 試料１〜４それぞれにおいて、導電層の平均厚さをｔ_１と導電層の表面の高低差の最大値をＲ_ｚとの和と、第１電極の平均厚さｔ_２を示すグラフである。 試料５〜１１それぞれにおいて、導電層の平均厚さをｔ_１と導電層の表面の高低差の最大値をＲ_ｚとの和と、第１電極の平均厚さｔ_２を示すグラフである。 実施例３に係る発光装置の平面図である。 図７のＢ−Ｂ断面の概略図である。

図１は、実施形態に係る発光装置１０の構成を示す平面図である。図２は図１のＡ−Ａ断面図である。本実施形態に係る発光装置１０は、可撓性基板１００、導電層１１０、及び有機ＥＬ素子１０１を備えている。有機ＥＬ素子１０１は、第１電極１２０（下部電極）、有機層１３０、及び第２電極１４０（上部電極）を有している。第２電極１４０は、第１電極１２０を介して可撓性基板１００とは逆側に位置している。有機層１３０は、第１電極１２０と第２電極１４０の間に位置している。また、導電層１１０は、可撓性基板１００と第１電極１２０の間に位置している。そして、導電層１１０の平均厚さをｔ_１、第１電極１２０の平均厚さをｔ_２、導電層１１０のうち第１電極１２０側の面の凹凸の高低差の最大値をＲ_ｚとしたときに、以下の（１）式が満たされている。
ｔ_２＞ｔ_１＋Ｒ_ｚ・・・（１）
以下、詳細に説明する。

可撓性基板１００は、例えば樹脂基板であるが、ガラスなどの無機材料で形成されていてもよい。可撓性基板１００の厚さは、例えば１０μｍ以上１０００μｍ以下である。

第１電極１２０は、例えばＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）、ＩＷＺＯ（インジウムタングステン亜鉛酸化物）、ＺｎＯ、及びカーボンナノチューブなどの無機材料、またはポリチオフェン誘導体などの導電性高分子によって形成された透明電極である。第１電極１２０は、光が透過する程度に薄い金属薄膜であっても良い。第１電極１２０は、例えば有機ＥＬ素子１０１となる領域の全面に形成されている。

導電層１１０は、第１電極１２０よりも低抵抗の材料（例えば金属）によって形成されている。導電層１１０は、第１電極１２０の見かけ上の抵抗を減らすために設けられている。導電層１１０は、単層構造を有していてもよいし、複数の層を積層した構造を有していてもよい。導電層１１０は、例えばＡｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｗ、Ｔｉ、及びＭｏの少なくとも一つを含む単層の金属層によって形成されていてもよいし、これらの金属層を複数積層した多層膜であってもよい。ただし、導電層１１０の材料は上記した材料に限らずこれ以外の金属であってもよい。本図に示す例において、導電層１１０は線状（例えば直線状又は曲線状）に形成されている。そして導電層１１０のうち平面視において有機ＥＬ素子１０１と重なっている領域の全体は、可撓性基板１００と第１電極１２０の間に位置している。言い換えると、導電層１１０の一部は、有機ＥＬ素子１０１と重なっており、かつ可撓性基板１００と第１電極１２０の間に位置している。これにより、第１電極１２０の見かけ上の抵抗は十分小さくなる。

本図に示す例では、導電層１１０はライン状に一つのみ形成されている。ただし、導電層１１０は複数形成されていてもよい。この場合、複数の導電層１１０は、例えば互いに平行になっている。

有機層１３０は、例えば、正孔輸送層、発光層、及び電子輸送層を積層したものである。正孔輸送層は第１電極１２０及び第２電極１４０の一方に接しており、電子輸送層は第１電極１２０及び第２電極１４０の他方に接している。なお、第１電極１２０と正孔輸送層との間には正孔注入層が形成されても良いし、第２電極１４０と電子輸送層との間には電子注入層が形成されてもよい。また、上記した各層の全てが必要ということではない。例えば電子輸送層内でホールと電子の再結合が生じている場合、電子輸送層が発光層の機能を兼ねているため、発光層は不要となる。また、これら第１電極１２０、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、及び第２電極１４０のうち、少なくとも１つは、インクジェット法などの塗布法を用いて形成されていても良い。また、有機層１３０と第２電極１４０との間には、ＬｉＦなどの無機材料で構成される電子注入層を設けても構わない。

第２電極１４０は、例えばＡｇやＡｌなどの金属材料で形成された金属層、又はＩＺＯなどの酸化物導電材料で形成されている。

なお、可撓性基板１００として樹脂製の基板を用いる場合、可撓性基板１００と導電層１１０及び第１電極１２０の間に、水分の透過を防ぐバリア膜を形成しておくのが好ましい。バリア膜は、例えばＳｉＯ_２膜やＳｉＮ_ｘ膜などの窒化膜であり、例えばスパッタリング法、ＣＶＤ法、又はＡＬＤ法を用いて形成される。

次に、発光装置１０の製造方法について説明する。まず、可撓性基板１００の上に導電層１１０を形成する。導電層１１０は、例えば以下のようにして形成される。まず、可撓性基板１００の上に、導電層１１０となる導電膜を、例えばスパッタリング法、無電解めっき法、電解めっき法、塗布法（インクジェット法を含む）、又は印刷法を用いて形成する。次いで、この導電膜の上にマスクパターン（例えばレジストパターン）を形成し、このマスクパターンを用いて導電膜をウェットエッチングする。これにより、導電層１１０が形成される。ただし、導電層１１０はインクジェット法を用いて所望の形状（例えばライン状）に形成されてもよい。そして、例えば導電層１１０の製造方法や製造条件を選択したり、導電層１１０の厚さｔ_１を調整したり、第１電極１２０の厚さｔ_２を調整することにより、上記した（１）式が満たされる。また、この製造方法や製造条件の一例は、後述する実施例に限定されるものではない。

次いで、可撓性基板１００及び導電層１１０の上に、第１電極１２０を、例えばスパッタリング法を用いて形成する。

次いで、有機層１３０を、蒸着法又は塗布法を用いて形成する。ここで用いられる塗布法には、例えばスプレー塗布、ディスペンサー塗布、インクジェット、又は印刷などがある。また、有機層１３０を構成するすべての層が互いに同一の方法で形成される必要はない。例えば一つの層は蒸着法で形成され、他の一つの層はインクジェット法を用いて形成されてもよい。

次いで、有機層１３０上に第２電極１４０を、例えば真空蒸着法又はスパッタリング法を用いて形成する。

なお、上記した発光装置１０の製造方法において、可撓性基板１００の上に導電層１１０及び第１電極１２０を形成した基板を準備し、その後、有機層１３０及び第２電極１４０を形成してもよい。

図３は、図２の点線で囲んだ領域の拡大図である。可撓性基板１００は例えば樹脂基板である。このため、可撓性基板１００の表面を研磨して表面の平坦性を向上させることは難しい。従って、可撓性基板１００のうち導電層１１０及び第１電極１２０が形成されている面には、ある程度の大きさの凹凸がある。一方、導電層１１０の表面にも凹凸がある。なお、可撓性基板１００として研磨が難しい薄いガラス基板を採用することもできる。そして可撓性基板１００は、これらに限定されない。

なお、導電層１１０の平均厚さｔ_１、第１電極１２０の平均厚さｔ_２、及び導電層１１０の高低差の最大値をＲ_ｚは、例えば発光装置１０のすべての角部及び中央部の平均値として算出される。各測定地点における測定面積は、例えば１００μｍ×１００μｍである。また、導電層１１０の高低差の最大値をＲ_ｚは、例えばＡＦＭ（Atomic Force Microscope）を用いて測定され、導電層１１０の平均厚さｔ_１及び第１電極１２０の平均厚さｔ_２は、触針式段差計を用いて測定される。

図４は、導電層１１０の第１電極１２０側の面の高低差の最大値Ｒｚの定義を説明するための図である。本図に示すように、導電層１１０のうち第１電極１２０側の面の平均位置を基準にした場合、高低差Ｒｚは、導電層１１０の表面の輪郭曲線の山高さＲ_ｐと谷深さＲ_ｖの和として定義される。なお、この輪郭曲線は、例えばＡＦＭを用いて測定される。

本実施形態において、上記したように、可撓性基板１００及び導電層１１０の双方に凹凸が形成されている。このため、可撓性基板１００の凸部と導電層１１０の凸部が重なった場合、導電層１１０の凸部が高くなる。その結果、第１電極１２０にも凸部が形成され、有機層１３０を貫いて第２電極１４０と短絡する可能性が出てくる。これに対して本実施形態では、上記したように、第１電極１２０の平均厚さｔ_２は、導電層１１０のうち第１電極１２０側の面の凹凸の高低差の最大値Ｒ_ｚと導電層１１０の平均厚さｔ_１との和よりも大きくなっている（ｔ_２＞ｔ_１＋Ｒ_ｚ）。これにより、第１電極１２０の表面に凸部が形成されていても、第１電極１２０と第２電極１４０とが短絡することを抑制できる。

一般的に、複数の成膜装置を用いて、導電層１１０の成膜を並列して行うことが多い。ここで、これら複数の成膜装置に同一の成膜条件を設定しても、成膜装置の個体差に起因して導電層１１０の表面粗さに差が生じることがある。この場合、複数の成膜装置に同一の成膜条件を設定しても、発光装置１０の歩留まりは改善しない。これに対して本実施形態では、複数の成膜装置それぞれごとに、導電層１１０の表面粗さの成膜条件依存を測定し、この測定結果に基づいて、複数の成膜装置それぞれごとに、上記（１）式が満たされるように成膜条件を設定する。これにより、発光装置１０の歩留まりは改善する。

（実施例１）
実施形態に示した発光装置１０を作製した（試料１及び試料２）。可撓性基板１００としては、薄いガラスからなる基板を用い、導電層１１０の厚さを１００ｎｍとした。第１電極１２０としては、膜厚が１１０ｎｍのＩＺＯを使用した。また、有機層１３０の厚さを１３０ｎｍとして、第２電極１４０として厚さが１００ｎｍのアルミニウム膜を使用した。有機層１３０及び第２電極１４０の作製方法は、いずれも真空蒸着法とした。

また、試料１において、導電層１１０として、Ｔｉの上にＡｇを積層した多層膜をスパッタリング法により形成した。一方、試料２において、導電層１１０としてＡｇ膜を、インクジェット法を用いて形成した。なお、インクジェット法による塗布を行う前に、ＳＡＭ（自己組織化単分子膜）を形成することにより、可撓性基板１００のうち導電層１１０が形成されるべき領域を親水化し、それ以外の領域を疎水化した。

また、比較例に係る試料３，４を作製した。試料３，４の製造方法及び構造は、導電層１１０の形成方法を除いて、試料１，２と同様である。試料３、４では、導電層１１０を、Ｐｄを触媒とした無電解めっき法により作製した。なお、試料３では、触媒となるＰｄ層を、ＰｄＣｌ_２溶液及びレジストパターンを用いて、導電層１１０が形成されるべき領域にのみ作製した。また試料４では、触媒となるＰｄ層を、Ｓｎ−Ｐｄコロイド溶液及びレジストパターンを用いて、導電層１１０が形成されるべき領域にのみ作製した。

そして、試料１〜４において、輝度が低下している領域の有無を調べた。第１電極１２０と第２電極１４０の短絡が生じている場合、その短絡している部分の周囲の輝度は、他の領域と比較して低下するためである。そして、輝度が低下している領域があった場合、その試料を不良品（ＮＧ）と判断し、輝度が低下した領域がなかった場合、その試料を良品（ＯＫ）と判断した。その結果、試料１，２は良品であったが、試料３，４は不良品であった。

図５は、試料１〜４それぞれにおいて、導電層１１０の平均厚さをｔ_１と導電層１１０の表面の高低差の最大値Ｒ_ｚとの和と、第１電極１２０の平均厚さｔ_２を示すグラフである。このグラフから明らかなように、良品だった試料１，２においては、実施形態で示した（１）式が満たされているのに対し、不良品であった試料３，４においては、（１）式が満たされてなかった。

このことから、（１）式を満たすように発光装置１０を作製すると、第１電極１２０と第２電極１４０が短絡しにくくなることが示された。

（実施例２）
発光装置１０を複数作製した（試料５〜１１）。試料５〜１１は、第１電極１２０の膜厚が変化している点を除いて、試料３と同様の構造を有している。試料５〜１１では、第１電極１２０の膜厚ｔ_２を、それぞれ８０ｎｍ、９５ｎｍ、１１０ｎｍ、１２５ｎｍ、１４０ｎｍ、１５５ｎｍ、及び１７０ｎｍとした。その結果、試料５〜７は不良品（ＮＧ）であったが、試料８〜１１は良品（ＯＫ）であった。

図６は、試料５〜１１それぞれにおいて、導電層１１０の平均厚さをｔ_１と導電層１１０の表面の高低差の最大値をＲ_ｚとの和と、第１電極１２０の平均厚さｔ_２を示すグラフである。このグラフから明らかなように、実施例１において不良品であった試料３と同様の方法で導電層１１０を作製しても、第１電極１２０を厚くして（１）式を満たすようにすると、第１電極１２０と第２電極１４０が短絡しにくくなることが示された。

（実施例３）
図７は、実施例３に係る発光装置１０の平面図である。図８は、図７のＢ−Ｂ断面の概略図である。本実施例に係る発光装置１０は、以下の点を除いて、実施形態に係る発光装置１０、実施例１の試料１，２、及び実施例２の試料８〜１１のいずれかと同様の構成である。

まず、可撓性基板１００と第１電極１２０の間には、複数の導電層１１０が互いに平行に延在している。そして導電層１１０の端部は、導電層１１０の外部に引き出され、接続端子となっている。

また、第１電極１２０の縁は、絶縁層１５０で覆われている。絶縁層１５０は、例えば感光性の樹脂層を露光及び現像することにより、形成される。ただし絶縁層１５０は、スクリーン印刷法やインクジェット法を用いて形成されてもよい。絶縁層１５０は、例えば導電層１１０及び第１電極１２０が形成されたのち、有機層１３０が形成される前に、形成される。

本実施例によっても、第１電極１２０と第２電極１４０とが短絡することを抑制できる。また、第１電極１２０の縁は絶縁層１５０によって覆われているため、第１電極１２０の縁が第２電極１４０と短絡することを抑制できる。

以上、図面を参照して実施形態及び実施例について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

１０ 発光装置
１００ 可撓性基板
１０１ 有機ＥＬ素子
１１０ 導電層
１２０ 第１電極
１３０ 有機層
１４０ 第２電極
１５０ 絶縁層

Claims (6)

1. 可撓性基板と、
   前記可撓性基板に形成された導電層と、
   前記可撓性基板に形成された有機ＥＬ素子と、
   を備え、
   前記導電層は、前記有機ＥＬ素子の下部電極と前記可撓性基板の間に位置しており、
   前記導電層の平均厚さをｔ_１、前記下部電極の平均厚さをｔ_２、前記導電層のうち前記下部電極側の面の凹凸の高低差の最大値をＲ_ｚとしたときに、以下の（１）式を満たす発光装置。
   ｔ_２＞ｔ_１＋Ｒ_ｚ・・・（１）
2. 前記導電層は直線状又は曲線状に形成されている請求項１に記載の発光装置。
3. 前記有機ＥＬ素子が設けられた前記導電層の一部は、前記下部電極と前記可撓性基板の間にある請求項２に記載の発光装置。
4. 前記下部電極の縁を覆う絶縁層を備える請求項３に記載の発光装置。
5. 前記可撓性基板は無機材料又は樹脂によって形成されている請求項４に記載の発光装置。
6. 可撓性基板と、
   前記可撓性基板に形成された第１導電層と、
   前記第１導電層を覆う第２導電層と、
   を備え、
   前記第１導電層の厚さをｔ_１、前記第２導電層の厚さをｔ_２、前記第１導電層のうち前記第２導電層側の面の凹凸の高低差の最大値をＲ_ｚとしたときに、以下の（２）式を満たす基板。
   ｔ_２＞ｔ_１＋Ｒ_ｚ・・・（２）

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