JP7202786B2

JP7202786B2 - 発光装置及び発光装置の製造方法

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Publication number: JP7202786B2
Application number: JP2018091126A
Authority: JP
Inventors: 洋平田中
Original assignee: Pioneer Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2018-05-10
Filing date: 2018-05-10
Publication date: 2023-01-12
Anticipated expiration: 2038-05-10
Also published as: JP2019197669A

Description

本発明は、発光装置及び発光装置の製造方法に関する。

近年、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）構造を有する発光装置が開発されている。ＯＬＥＤ構造は、第１電極、有機層及び第２電極を含んでいる。有機層は、第１電極と第２電極の間の電圧によって有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）により発光可能な発光層（ＥＭＬ）を含んでいる。有機層は、正孔注入層（ＨＩＬ）、正孔輸送層（ＨＴＬ）、電子輸送層（ＥＴＬ）及び電子注入層（ＥＩＬ）を適宜含んでいてもよい。ＯＬＥＤ構造の製造プロセスにおいては、有機層の各層が順次積層される。

特許文献１には、ＯＬＥＤ構造を封止層で覆うことが記載されている。封止層は、無機層、樹脂層及び無機層を含んでいる。特許文献１には、樹脂層をインクジェットによって形成することが記載されている。

特許文献２には、ＯＬＥＤ構造を有機層で覆い、有機層を保護層で覆うことが記載されている。特許文献２には、ＯＬＥＤ構造上に異物が存在する場合があることが記載されており、この場合、ＯＬＥＤ構造を有機層で覆っても、異物の周辺に隙間（有機層が存在しない領域）が形成され得ることが記載されている。特許文献２では、有機層をこの有機層のガラス転移点以上の温度に加熱して、異物の周辺の隙間を有機層で埋めている。

特開２０１７－１７４６０７号公報特開２００８－１０８６２８号公報

特許文献１に記載されているように、ＯＬＥＤ構造を封止することがある。本発明者は、ＬＥＤ構造を高い信頼性をもって封止することを検討した。

本発明が解決しようとする課題としては、ＯＬＥＤ構造を高い信頼性をもって封止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、
基板と、
前記基板上に位置し、第１電極、有機層及び第２電極を有するＯＬＥＤ構造と、
前記ＯＬＥＤ構造を覆い、第１無機材料を含む第１層と、
前記第１層上に積層され、第１有機材料を含む第２層と、
前記第２層上に積層され、第２無機材料を含む第３層と、
を含み、
前記第２層の厚さは、１０μｍ以下である、発光装置である。

請求項９に記載の発明は、
基板と、
前記基板上に位置し、第１電極、有機層及び第２電極を有するＯＬＥＤ構造と、
前記ＯＬＥＤ構造を覆い、第１無機材料を含む第１層と、
前記第１層上に積層され、第１有機材料を含む第２層と、
前記第２層上に積層され、第２無機材料を含む第３層と、
を含み、
前記第２層は、蒸着層である、発光装置である。

請求項１０に記載の発明は、
基板上に位置し、第１電極、有機層及び第２電極を有するＯＬＥＤ構造を、第１無機材料を含む第１層で覆う工程と、
前記第１層上に、第１有機材料を含む第２層を積層する工程と、
前記第２層上に、第２無機材料を含む第３層を積層する工程と、
前記第１有機材料を前記第１有機材料のガラス転移点以上融点未満に加熱する工程と、
を含む、発光装置の製造方法である。

実施形態に係る発光装置の断面図である。図１に示した発光装置の製造方法の一例を説明するための図である。第１層、第２層及び第３層のそれぞれの端部の一例を説明するための図である。図１の変形例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

図１は、実施形態に係る発光装置１０の断面図である。

図１を用いて、発光装置１０の概要を説明する。発光装置１０は、基板１００、ＯＬＥＤ構造１４０、第１層２１０、第２層２２０及び第３層２３０を含んでいる。ＯＬＥＤ構造１４０は、基板１００上に位置している。ＯＬＥＤ構造１４０は、第１電極１１０、有機層１２０及び第２電極１３０を有している。第１層２１０は、ＯＬＥＤ構造１４０を覆っており、第１無機材料を含んでいる。第２層２２０は、第１層２１０上に積層されており、第１有機材料を含んでいる。第３層２３０は、第２層２２０上に積層されており、第２無機材料を含んでいる。第２層２２０の厚さＴは、１０μｍ以下となっている。

上述した構成によれば、ＯＬＥＤ構造１４０を高い信頼性をもって封止することができる。具体的には、上述した構成においては、第１層２１０、第２層２２０及び第３層２３０は、ＯＬＥＤ構造１４０を封止するための封止層として機能している。ＯＬＥＤ構造１４０上に異物（例えば、図１に示す異物Ｐ）が存在しても、第１層２１０によって異物を覆うことができ、第１層２１０によって覆われた異物の移動を第２層２２０によって抑えることができ、ＯＬＥＤ構造１４０を劣化させる物質（例えば、水又は酸素）の第２層２２０を経由しての透過を第３層２３０によって抑えることができる。本発明者は、第２層２２０の厚さＴが一定の厚さを超えると、第２層２２０の応力によって第１層２１０又は第３層２３０の破壊が生じ得ることを見出した。本発明者は、第１層２１０又は第３層２３０の破壊を抑えることを検討し、その結果、第２層２２０の厚さＴを抑えて、第２層２２０の応力を抑えることを想到した。上述した構成によれば、第２層２２０の厚さＴは、１０μｍ以下となっている。したがって、第２層２２０の応力を抑えることができる。このようにして、ＯＬＥＤ構造１４０を高い信頼性をもって封止することができる。

本発明者は、第２層２２０の厚さＴを抑える方法を検討し、その結果、第１有機材料を蒸着することで第２層２２０を形成することを想起した。言い換えると、第２層２２０は、蒸着層であり、第１有機材料を蒸着させることを経ている。一般に、薄い層の形成には、塗布プロセスよりも蒸着プロセスの方が有利である。特に、１０μｍ以下の厚さの第２層２２０の形成には、塗布プロセスよりも蒸着プロセスの方が大いに有利となる。

本発明者は、第２層２２０の厚さＴを抑えた場合であっても、第２層２２０が途切れないようにすることを検討し、その結果、第１有機材料を第１有機材料のガラス転移点以上融点未満に加熱することを想起した。第２層２２０の厚さＴを抑えると、第１層２１０の表面の凹凸（図１に示す例では、異物Ｐによって第１層２１０の表面に生じた凹凸）によって第２層２２０が途切れる可能性が高くなる。第１有機材料を第１有機材料のガラス転移点以上融点未満に加熱することで、第２層２２０が異物Ｐを埋め込むように第２層２２０を変形させることができる。

図１を用いて、発光装置１０の詳細を説明する。

発光装置１０は、基板１００、ＯＬＥＤ構造１４０、第１層２１０、第２層２２０及び第３層２３０を含んでいる。ＯＬＥＤ構造１４０は、第１電極１１０、有機層１２０及び第２電極１３０を含んでいる。

基板１００は、第１面１０２及び第２面１０４を有している。ＯＬＥＤ構造１４０は、基板１００の第１面１０２側に位置している。第２面１０４は、第１面１０２の反対側にある。

基板１００は、例えば、ガラス又は樹脂からなっている。基板１００は、可撓性を有していてもよいし、又は有していなくてもよい。基板１００は、透光性を有していてもよいし、又は有していなくてもよい。

第１電極１１０は、陽極として機能している。第１電極１１０は、透光性を有していてもよいし、又は透光性を有していなくてもよい。

有機層１２０は、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）により発光可能な発光層（ＥＭＬ）を含んでいる。有機層１２０は、正孔注入層（ＨＩＬ）、正孔輸送層（ＨＴＬ）、電子輸送層（ＥＴＬ）及び電子注入層（ＥＩＬ）を適宜含んでいてもよい。有機層１２０は、電荷発生層（ＣＧＬ）をさらに含んでいてもよい。

第２電極１３０は、陰極として機能している。第２電極１３０は、透光性を有していてもよいし、又は透光性を有していなくてもよい。

一例において、第１電極１１０が透光性を有し、第２電極１３０が遮光性、特に光反射性を有していてもよい。この例において、有機層１２０から発せられた光は、第１電極１１０及び基板１００を透過して基板１００の第２面１０４から出射される。

他の例において、第１電極１１０が遮光性を有し、第２電極１３０が透光性、特に光反射性を有していてもよい。この例において、有機層１２０から発せられた光は、第２電極１３０、第１層２１０、第２層２２０及び第３層２３０を透過して基板１００の第２面１０４の反対側から出射される。

さらに他の例において、第１電極１１０及び第２電極１３０の双方が透光性を有していてもよい。この例において、有機層１２０から発せられた光の一部は、第１電極１１０及び基板１００を透過して基板１００の第２面１０４から出射され、有機層１２０から発せられた光の他の一部は、第２電極１３０を透過して基板１００の第２面１０４の反対側から出射される。

一例において、第１電極１１０が透光性導電材料を含む場合、第１電極１１０は、透光性を有することができる。透明導電材料は、例えば、金属酸化物（例えば、ＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（ＩｎｄｉｕｍＺｉｎｃＯｘｉｄｅ）、ＩＷＺＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｕｎｇｓｔｅｎＺｉｎｃＯｘｉｄｅ）、ＺｎＯ（ＺｉｎｃＯｘｉｄｅ））又はＩＧＺＯ（ＩｎｄｉｕｍＧａｌｉｕｍＺｉｎｃＯｘｉｄｅ）、カーボンナノチューブ又は導電性高分子（例えば、ＰＥＤＯＴ）である。他の例において、第１電極１１０が金属薄膜（例えば、Ａｇ）又は合金薄膜（例えば、ＡｇＭｇ）からなる場合、第１電極１１０は、透光性を有することができる。第２電極１３０についても同様である。

一例において、第１電極１１０が遮光性導電材料、特に光反射性導電材料を含む場合、第１電極１１０は、遮光性、特に光反射性を有することができる。一例において、遮光性導電材料は、金属又は合金であり、より具体的には、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｚｎ及びＩｎからなる群の中から選択される少なくとも１つの金属又はこの群から選択される金属の合金である。第２電極１３０についても同様である。

第１層２１０は、ＯＬＥＤ構造１４０を劣化させる物質（例えば、水又は酸素）がＯＬＥＤ構造１４０、特に有機層１２０に侵入することを防ぐために設けられている。第１層２１０は、第１無機材料を含んでいる。第１層２１０は、第１無機材料をＡＬＤ（ＡｔｏｍｉｃＬａｙｅｒＤｅｓｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって堆積させて形成させている。

第２層２２０は、第１層２１０によって覆われた異物（例えば、図１に示す異物Ｐ）を固定するために設けられている。第２層２２０は、第１有機材料を含んでいる。第２層２２０は、第１有機材料を蒸着させることによって形成させている。第１有機材料は、例えば、樹脂材料である。第１層２１０をＡＬＤによって形成する前に、ＯＬＥＤ構造１４０上に異物が存在している場合、この異物は、第１層２１０の形成後、第１層２１０によって覆われる。第１層２１０は、この異物の移動によって割れることがある。第２層２２０は、このような異物を固定するために設けられている。

一例において、第２層２２０には、金属酸化物がドープされていてもよい。金属酸化物は、例えば、モリブデン酸化物（ＭｏＯ_ｘ）、より具体的には、三酸化モリブデン（ＭｏＯ_３）である。金属酸化物のドープによって、第１層２１０と第２層２２０の層間密着及び第２層２２０と第３層２３０の層間密着を向上させることができる。他の例において、第２層２２０には、金属酸化物がドープされていなくてもよい。

第３層２３０は、ＯＬＥＤ構造１４０を劣化させる物質（例えば、水又は酸素）が第２層２２０を経由してＯＬＥＤ構造１４０、特に有機層１２０に侵入することを防ぐために設けられている。第３層２３０は、第２無機材料を含んでいる。第３層２３０は、第２無機材料をＡＬＤによって堆積させて形成させている。

図２は、図１に示した発光装置１０の製造方法の一例を説明するための図である。この例において、発光装置１０は、以下のようにして製造される。

まず、基板１００上にＯＬＥＤ構造１４０を形成する。図１及び図２に示す例では、第１電極１１０、有機層１２０及び第２電極１３０を順に形成してＯＬＥＤ構造１４０を形成させる。

次いで、第２電極１３０を第１層２１０で覆う。第１層２１０は、第１無機材料をＡＬＤによって堆積させて形成させている。

図２に示す例では、ＯＬＥＤ構造１４０を第１層２１０で覆う前、ＯＬＥＤ構造１４０を大気に曝している。例えば、第２電極１３０を形成するためのチャンバから第１層２１０を形成するためのチャンバへ基板１００を移動させる期間にＯＬＥＤ構造１４０が大気に曝される。図２に示す例では、大気内に存在した異物ＰがＯＬＥＤ構造１４０に付着している。異物Ｐの大きさは、例えば、１０μｍ以下である。

図２に示す例では、異物Ｐが第１層２１０によって覆われている。一般に、ＡＬＤにより形成された層は、段差被覆性に優れている。したがって、図２に示すように、第１層２１０は、異物Ｐにより形成された凹凸に沿って形成させることができる。この場合、図２に示すように、第１層２１０の表面にも異物Ｐに沿って凹凸が形成されることがある。図２に示す例では、第１層２１０のうちのＯＬＥＤ構造１４０に沿った部分と第１層２１０のうちの異物Ｐに沿った部分の間に隙間（例えば、図２に示す隙間Ｇ）が形成されている。

次いで、第１層２１０上に第２層２２０を積層する。第２層２２０は、第１有機材料を蒸着させることで形成させている。蒸着プロセスによれば、薄い層の形成が容易である。したがって、第２層２２０の厚さＴは、薄くすることができ、例えば、１０μｍ以下にすることができる。

図２に示す例では、第２層２２０が異物Ｐの周辺において途切れている。一般に、蒸着により形成された層は、段差被覆性にあまり優れていない。このため、第２層２２０は、異物Ｐを埋め込むことができず、異物Ｐの周辺において途切れることがある。特に第２層２２０の厚さＴが薄いと、第２層２２０の途切れの可能性が高くなる。図２に示す例では、隙間Ｇに第２層２２０が埋め込まれていない。

次いで、第１有機材料を第１有機材料のガラス転移点以上融点未満に加熱する。第１有機材料を加熱することで、図１に示すように、第２層２２０が異物Ｐを埋め込むように第２層２２０を容易に変形させることができる。特に図１に示す例では、図２に示す隙間Ｇに第２層２２０の一部が入り込んでいる。

第２層２２０は、第１有機材料を第１有機材料のガラス転移点以上融点未満に加熱することを経ている。一例において、第１有機材料のガラス転移点は、ＯＬＥＤ構造１４０（有機層１２０）に含まれるいずれの有機材料（例えば、ＨＩＬ、ＨＴＬ、ＥＭＬ、ＥＴＬ又はＥＩＬ）のガラス転移点よりも低くすることができる。この例においては、第１有機材料を第１有機材料のガラス転移点以上ＯＬＥＤ構造１４０に含まれるいずれの有機材料のガラス転移点未満に加熱することができ、加熱によるＯＬＥＤ構造１４０内の有機材料の変質を抑えることができる。

第２層２２０を加熱する方法は、特定の方法に限定されない。一例において、第２層２２０は、フラッシュランプによって加熱させてもよい。この例においては、第２層２２０を選択的に加熱することができる。したがって、ＯＬＥＤ構造１４０が第１有機材料のガラス転移点よりも低いガラス転移点を有する有機材料を含んでいても、ＯＬＥＤ構造１４０のこの有機材料の変質を抑えることができる。

次いで、第２層２２０上に第３層２３０を積層する。第３層２３０は、第２無機材料をＡＬＤによって堆積させて形成させている。

このようにして、発光装置１０が製造される。

図１及び図２に示す例では、発光装置１０は、第１層２１０に埋め込まれた異物（異物Ｐ）を含むことになる。言い換えると、異物Ｐの全周に亘って、第１層２１０が異物Ｐに接触している。当然のことながら、発光装置１０は、異物を含まなくてもよく、ＯＬＥＤ構造１４０を形成した後に異物がＯＬＥＤ構造１４０に付着しない場合、発光装置１０は、第１層２１０に埋め込まれた異物を含まない。

図３は、第１層２１０、第２層２２０及び第３層２３０のそれぞれの端部の一例を説明するための図である。

図３に示す例では、第１層２１０の端部及び第３層２３０の端部は、第２層２２０の端部の外側で互いに接している。したがって、第２層２２０の端部が第１層２１０及び第３層２３０から露出していない。このため、ＯＬＥＤ構造１４０を劣化させる物質（例えば、水又は酸素）の第２層２２０の端部を経由しての透過を抑えることができる。

図３に示す例においては、第２層２２０の端部が第１層２１０の端部の外側に広がらないように第２層２２０を形成することが容易となっている。具体的には、上述したように、第２層２２０は、第１有機材料を蒸着することにより形成されている。一般に、層の端部の位置の制御には、塗布プロセスよりも蒸着プロセスの方が有利である。塗布プロセスにおいては、塗布された溶液が広がりやすく、層の端部の位置を制御することが難しい。これに対して、蒸着プロセスにおいては、蒸着させた材料の端部の位置の制御は容易である。したがって、図３に示す例においては、第２層２２０の端部が第１層２１０の端部の外側に広がらないように第２層２２０を形成することが容易となっている。

以上、本実施形態によれば、ＯＬＥＤ構造１４０を高い信頼性をもって封止することができる。

（変形例）
図４は、図１の変形例を示す図である。変形例に係る発光装置１０は、第１層２１０と第２層２２０の間にモリブデン酸化物層２４０が設けられている点を除いて、実施形態に係る発光装置１０と同様である。

モリブデン酸化物層２４０は、モリブデン酸化物（ＭｏＯ_ｘ）、より具体的には、三酸化モリブデン（ＭｏＯ_３）を含んでいる。図４に示す例では、モリブデン酸化物が層（モリブデン酸化物層２４０）を形成しているが、他の例において、モリブデン酸化物は、層を形成する厚さに堆積されていなくてもよく、第１層２１０と第２層２２０の界面に存在していてもよい。

モリブデン酸化物層２４０は、第１層２１０を形成した後第２層２２０を形成する前に第１層２１０上に形成される。モリブデン酸化物層２４０を形成するための方法は、特定の方法に限定されない。一例において、モリブデン酸化物層２４０は、モリブデン酸化物をＡＬＤによって堆積させて形成させてもよい。一般に、ＡＬＤにより形成された層は、段差被覆性に優れている。したがって、ＡＬＤによれば、図４に示すように、第１層２１０の表面の凹凸に沿ってモリブデン酸化物層２４０を形成することができる。

モリブデン酸化物層２４０によって、第１層２１０と第２層２２０の層間密着を向上させることができる。したがって、第１有機材料（第２層２２０）を第１有機材料のガラス転移点以上融点未満に加熱して第１有機材料をゴム状態に遷移させても、第１有機材料の一部の領域への凝集を抑えることができる。仮に、第１層２１０と第２層２２０の層間密着が低いと、ゴム状態の第１有機材料（第２層２２０）が一部の領域に凝集しやすくなる。これに対して、第１層２１０と第２層２２０の間にモリブデン酸化物層２４０が存在すると、第１有機材料の凝集を抑えることができる。

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基板
１０２第１面
１０４第２面
１１０第１電極
１２０有機層
１３０第２電極
１４０ＯＬＥＤ構造
２１０第１層
２２０第２層
２３０第３層
２４０モリブデン酸化物層

Claims

基板と、
前記基板上に位置し、第１電極、有機層及び第２電極を有するＯＬＥＤ構造と、
前記ＯＬＥＤ構造を覆い、第１無機材料を含む第１層と、
前記第１層上に積層され、第１有機材料を含む第２層と、
前記第２層上に積層され、第２無機材料を含む第３層と、
前記第１層と前記第２層の間に位置するモリブデン酸化物と、
を含み、
前記第２層の厚さは、１０μｍ以下である、発光装置。
基板と、
前記基板上に位置し、第１電極、有機層及び第２電極を有するＯＬＥＤ構造と、
前記ＯＬＥＤ構造を覆い、第１無機材料を含む第１層と、
前記第１層上に積層され、第１有機材料を含む第２層と、
前記第２層上に積層され、第２無機材料を含む第３層と、
を含み、
前記第２層にはモリブデン酸化物がドープされている、発光装置。
請求項２に記載の発光装置において、
前記第１層と前記第２層の間に位置するモリブデン酸化物をさらに含む、発光装置。
請求項１から３までのいずれか一項に記載の発光装置において、
前記第２層のガラス転移点は、前記ＯＬＥＤ構造に含まれるいずれの有機材料のガラス転移点よりも低い、発光装置。
請求項１から４までのいずれか一項に記載の発光装置において、
前記ＯＬＥＤ構造上に存在し、前記第１層に覆われた異物をさらに含む、発光装置。
請求項５に記載の発光装置において、
前記第２層の一部分は、前記第１層のうちの前記ＯＬＥＤ構造に沿った部分と前記第１層のうちの前記異物に沿った部分の間の隙間に入り込んでいる、発光装置。
基板上に位置し、第１電極、有機層及び第２電極を有するＯＬＥＤ構造を、第１無機材料を含む第１層で覆う工程と、
前記第１層上に、第１有機材料を蒸着させることで第２層を積層する工程と、
前記第２層上に、第２無機材料を含む第３層を積層する工程と、
前記第１有機材料を前記第１有機材料のガラス転移点以上融点未満に加熱する工程と、
を含む、発光装置の製造方法。
基板上に位置し、第１電極、有機層及び第２電極を有するＯＬＥＤ構造を、第１無機材料を含む第１層で覆う工程と、
前記第１層上にモリブデン酸化物を形成する工程と、
前記モリブデン酸化物上に、第１有機材料を含む第２層を積層する工程と、
前記第２層上に、第２無機材料を含む第３層を積層する工程と、
前記第１有機材料を前記第１有機材料のガラス転移点以上融点未満に加熱する工程と、
を含む、発光装置の製造方法。
基板上に位置し、第１電極、有機層及び第２電極を有するＯＬＥＤ構造を、第１無機材料を含む第１層で覆う工程と、
前記第１層上に、第１有機材料を含み、モリブデン酸化物がドープされた第２層を積層する工程と、
前記第２層上に、第２無機材料を含む第３層を積層する工程と、
前記第１有機材料を前記第１有機材料のガラス転移点以上融点未満に加熱する工程と、
を含む、発光装置の製造方法。
請求項７から９までのいずれか一項に記載の発光装置の製造方法において、
前記ＯＬＥＤ構造を前記第１層で覆う前、前記ＯＬＥＤ構造を大気に曝す工程をさらに含む、発光装置の製造方法。