JP5421843B2

JP5421843B2 - 発光装置

Info

Publication number: JP5421843B2
Application number: JP2010093254A
Authority: JP
Inventors: 真太郎林; 佳治佐名川; 孝典明田; 健一郎田中; 剛岡本
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2010-04-14
Filing date: 2010-04-14
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2030-04-14
Also published as: JP2011222449A

Description

本発明は、発光装置に関するものである。

従来から、有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子と略称する）を利用した発光装置が各所で研究開発されている。

有機ＥＬ素子としては、例えば、透光性基板（透明基板）の一表面側に、陽極となる透明電極、ホール輸送層、発光層（有機発光層）、電子注入層、陰極となる電極の積層構造を備えたものが知られている。この種の有機ＥＬ素子では、陽極と陰極との間に電圧を印加することによって発光層で発光した光が、透明電極および透光性基板を通して取り出される。

有機ＥＬ素子は、自発光型の発光素子であること、比較的高効率の発光特性を示すこと、各種の色調で発光可能であること、などの特徴を有するものであり、表示装置（例えば、フラットパネルディスプレイなどの発光体など）や、光源（例えば、液晶表示機器のバックライトや照明光源など）としての適用が期待されており、一部では既に実用化されている。

しかし、これらの用途に有機ＥＬ素子を応用展開するために、より高効率・長寿命・高輝度の有機ＥＬ素子の開発が望まれている。

ここにおいて、有機ＥＬ素子を用いた発光装置の長寿命化を図るために、図３に示す構成の発光装置が提案されている（特許文献１）。図４に示す構成の発光装置は、第１のガラス基板からなる透光性基板１２０と、透光性基板１２０の一表面側に形成された有機ＥＬ素子１０と、透光性基板１２０の上記一表面側で有機ＥＬ素子１０を被覆した光硬化性樹脂封止層１０７と、第２のガラス基板を用いて形成され透光性基板１２０との対向面に凹部１３１を有する封止キャップ１３０とを備えている。ここで、図３に示す構成の発光装置は、透光性基板１２０の上記一表面側に、封止キャップ１３０における凹部１３１の周部を、熱硬化性樹脂接着層１０９を介して接着してある。

しかしながら、図３に示した構成の発光装置では、封止キャップ１３０を透光性基板１２０に対して熱硬化性樹脂接着層１０９により接着しているので、気密性が不十分であり、外部から侵入する水分や酸素の影響で寿命が短くなってしまう。図３に示した構成の発光装置において、封止キャップ１３０の凹部１３１の内底面に、水分を捕捉して除去する吸湿シートを積層したものも提案されているが、外部からの水分や酸素が有機ＥＬ素子へ到達するのをより確実に防止することが可能な発光装置の開発が望まれている。

また、従来から、図４に示すように、複数個の有機ＥＬ素子１０をガラスパッケージ２００内に設けた有機ＥＬディスプレイが提案されている（特許文献２）。このガラスパッケージ２００は、一表面側に有機ＥＬ素子１０が形成された第１のガラス基板２２０と、第１のガラス基板２２０の上記一表面側に対向配置された第２のガラス基板２３０との間に配置したフリット２４０ａを溶融させることにより両ガラス基板２２０，２３０を接合する気密シール２４０を形成してある。ここで、特許文献２では、レーザ光や赤外線によりフリット２４０を溶融させるために、フリット２４０ａとして、少なくとも１種類の遷移金属がドープされたガラスから製造されたものを用いるようにしている。

特開２００８−３４１４２号公報特表２００６−５２４４１９号公報

しかしながら、特許文献２に開示されたものでは、フリット２４０ａをレーザ光や赤外線で溶融させるので、第１のガラス基板２００と第２のガラス基板２３０との間の所定ギャップ長が長くなるほど（０．３ｍｍ以上になると）、所定ギャップ長を確保できなくなる懸念がある。また、フリット２４０ａをレーザ光や赤外線で溶融させる際に、加熱された部分のみが液化するので、第１のガラス基板２００と第２のガラス基板２３０との距離を一定に保つことが難しく、接合信頼性が低下してしまう懸念がある。特に、特許文献２に開示されたガラスパッケージ２００の製造方法を、有機ＥＬ素子を用いた発光装置の製造方法に適用し、発光装置の発光部の大面積化を図る場合、接合信頼性が低下してしまう。

また、図４の構成の発光装置において、熱硬化性樹脂接着層１０９の代わりにガラスフリットを用いることも考えられるが、封止キャップ１３０として第２のガラス基板に凹部１３１を形成したものを用いる必要があり、しかも、平面サイズの異なる発光装置ごとに凹部１３１の開口面積の異なる封止キャップ１３０を用意する必要があるとともに、所定ギャップ長の異なる発光装置ごとに凹部１３１の深さ寸法の異なる封止キャップ１３０を用意する必要があり、コストが高くなってしまう。

また、第１のガラス基板と第２のガラス基板との間にガラス製の枠状のスペーサを介在させて、スペーサと各ガラス基板とをガラスフリットにより接合することも考えられるが、専用のスペーサが必要であり、コストが高くなってしまう。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、低コストで気密性の向上を図れ、且つ、第１のガラス基板と第２のガラス基板との間の所定ギャップ長を確保することが可能な発光装置を提供することにある。

本発明の発光装置は、平板状の第１のガラス基板と、前記第１のガラス基板の一表面側で前記第１のガラス基板に対向する平板状の第２のガラス基板と、前記第１のガラス基板と前記第２のガラス基板とを接合し前記第１のガラス基板と前記第２のガラス基板との距離を所定ギャップ長に保つ枠状の接合部と、前記第１のガラス基板と前記第２のガラス基板と前記接合部とで構成されるパッケージに収納された有機ＥＬ素子ユニットとを備え、前記接合部は、導電性材料を用いて形成され前記所定ギャップ長に対応する直径の球状のスペーサが混合された低融点ガラスからなり、前記スペーサは、前記導電性材料により形成された球状のコアと、無機材料により形成され前記コアの表面を被覆した絶縁膜とで構成されてなることを特徴とする。

この発光装置において、前記有機ＥＬ素子ユニットは、厚み方向に離間した一対の電極間に発光層を有する有機ＥＬ素子および前記有機ＥＬ素子の前記各電極それぞれに電気的に接続された配線層が透明なプラスチックフィルムの一表面側に形成されてなり、前記有機ＥＬ素子ユニットの前記プラスチックフィルムの前記他表面側には、前記有機ＥＬ素子から放射された光の前記他表面での反射を抑制する凹凸構造部が設けられ、前記凹凸構造部の表面と前記第１のガラス基板との間に空間が存在することが好ましい。

本発明の発光装置においては、低コストで気密性の向上を図れ、且つ、第１のガラス基板と第２のガラス基板との間の所定ギャップ長を確保することが可能となる。

実施形態の発光装置の概略断面図である。同上の発光装置の他の構成例を示す概略断面図である。従来例を示す発光装置の概略断面図である。他の従来例の有機ＥＬディスプレイの基本構成を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略断面図である。

以下、本実施形態の発光装置について、図１を参照しながら説明する。

本実施形態の発光装置は、有機ＥＬ素子ユニット１５と、この有機ＥＬ素子ユニット１５を収納した気密なパッケージ１とを備えている。

パッケージ１は、平板状の第１のガラス基板２０と、第１のガラス基板２０の一表面側で第１のガラス基板２０に対向する平板状の第２のガラス基板３０と、第１のガラス基板２０と第２のガラス基板３０とを接合し第１のガラス基板２０と第２のガラス基板３０との距離を所定ギャップ長に保つ枠状の接合部（以下、第１の接合部と称する）４０とで構成されている。ここにおいて、上述の有機ＥＬ素子ユニット１０は、パッケージ１に、第１の第１の接合部４０から離れて収納されている。

有機ＥＬ素子ユニット１５は、有機ＥＬ素子１０および有機ＥＬ素子１０の陽極１２、陰極１４それぞれに電気的に接続された配線層１２ａ，１４ａが透明なプラスチックフィルム１１の一表面側に形成されている。なお、本実施形態では、有機ＥＬ素子１０において有機ＥＬ層１３を挟む陽極１２と陰極１４とが、厚み方向に離間した一対の電極を構成している。

上述のパッケージ１は、第１のガラス基板２０が、プラスチックフィルム１１の他表面側に対向配置され有機ＥＬ素子ユニット１５に対向している。この第１のガラス基板２０は、有機ＥＬ素子ユニット１５に対向する上記一表面側の周部に、各配線層１２ａ，１４ａそれぞれに電気的に接続される複数の外部接続用の導体パターン１１２，１１４が形成されている。各配線層１２ａ，１４ａと各導体パターン１１２，１１４とは、それぞれ、ボンディングワイヤからなる接続部１２２，１２４を介して電気的に接続されている。ボンディングワイヤとしては、金線、アルミニウム線などの金属線を用いればよい。また、接続部１２２，１２４は、ボンディングワイヤに限らず、例えば、導電性ペースト（例えば、銀ペーストなど）や、金属膜などにより構成してもよい。

また、パッケージ１の第２のガラス基板３０は、第１のガラス基板２０の上記一表面側で有機ＥＬ素子ユニット１５よりも離れて配置され、第１のガラス基板２０に対向している。

また、発光装置は、各導体パターン１２２，１２４それぞれの一部が、第１の接合部４０よりも外側にあり、第１の接合部４０が、第１のガラス基板２０および第２のガラス基板３０それぞれに全周に亘って接合されている。なお、本実施形態では、第１の接合部４０が有機ＥＬ素子ユニット１５を囲む枠状に形成されている。

また、発光装置は、有機ＥＬ素子ユニット１と第１のガラス基板２０と接合部４０と第２のガラス基板３０とで囲まれた空間９０に、不活性ガス（例えば、ドライ窒素ガス、アルゴンガスなど）を封入してある。なお、この空間９０に、不活性ガスに比べて熱伝導率の高い液体（例えば、シリコーンオイル、パラフィンオイルなど）を封入してもよい。

また、有機ＥＬ素子ユニット１５は、プラスチックフィルム１１の上記他表面側に設けられ有機ＥＬ素子１０から放射された光の上記他表面での反射を抑制する凹凸構造部５０を備えている。この有機ＥＬ素子ユニット１５は、プラスチックフィルム１１の上記他表面の周部を全周に亘って第１のガラス基板２０と接合してある。しかして、凹凸構造部５０の表面と第１のガラス基板２０との間には、空間７０が存在している。ここにおいて、有機ＥＬ素子ユニット１５と第１のガラス基板２０とを接合する枠状の接合部（以下、第２の接合部と称する）６０は、例えば、接着用フィルム、熱硬化樹脂、紫外線硬化樹脂、接着剤（例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂など）などにより構成すればよい。なお、有機ＥＬ素子ユニット１５は、平面視において陽極１２と有機ＥＬ層１３と陰極１４とが重複する領域が発光部となり、それ以外の領域が非発光部となる。また、有機ＥＬ素子ユニット１５において第１のガラス基板２０側に形成される空間７０と、有機ＥＬ素子ユニット１５において第２のガラス基板３０側に形成される空間９０とで互いの圧力を揃えることにより、両者の圧力差に起因した有機ＥＬ素子ユニット１５の反りを防止することができる。

以下、各構成要素について詳細に説明する。

有機ＥＬ素子１０は、陽極１２と陰極１４との間に介在する有機ＥＬ層１３が、陽極１２側から順に、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層を備えている。ここにおいて、有機ＥＬ素子１１は、陽極１２をプラスチックフィルム１１の上記一表面側に積層してあり、陽極１２におけるプラスチックフィルム１１側とは反対側で、陰極１４が陽極１２に対向している。なお、陽極１２と陰極１４との位置関係は逆でもよい。

本実施形態における有機ＥＬ素子ユニット１５では、有機ＥＬ素子１０の陽極１２を透明電極により構成するとともに陰極１４を発光層からの光を反射する電極により構成してあり、プラスチックフィルム１１の上記他表面側から光を取り出すようになっている。

上述の有機ＥＬ層１３の積層構造は、上述の例に限らず、例えば、発光層の単層構造や、ホール輸送層と発光層と電子輸送層との積層構造や、ホール輸送層と発光層との積層構造や、発光層と電子輸送層との積層構造などでもよい。また、陽極とホール輸送層との間にホール注入層を介在させてもよい。また、発光層は、単層構造でも多層構造でもよく、例えば、所望の発光色が白色の場合には、発光層中に赤色、緑色、青色の３種類のドーパント色素をドーピングするようにしてもよいし、青色正孔輸送性発光層と緑色電子輸送性発光層と赤色電子輸送性発光層との積層構造を採用してもよいし、青色電子輸送性発光層と緑色電子輸送性発光層と赤色電子輸送性発光層との積層構造を採用してもよい。また、陽極１２と陰極１４とで挟んで電圧を印加すれば発光する機能を有する有機ＥＬ層１３を１つの発光ユニットとして、複数の発光ユニットを光透過性および導電性を有する中間層を介して積層して電気的に直列接続したマルチユニット構造（つまり、１つの陽極１２と１つの陰極１４との間に、厚み方向に重なる複数の発光ユニットを備えた構造）を採用してもよい。

陽極１２は、発光層中にホールを注入するための電極であり、仕事関数の大きい金属、合金、電気伝導性化合物、あるいはこれらの混合物からなる電極材料を用いることが好ましく、ＨＯＭＯ（Highest Occupied Molecular Orbital）準位との差が大きくなりすぎないように仕事関数が４ｅＶ以上６ｅＶ以下のものを用いるのが好ましい。陽極１２の電極材料としては、例えば、ＩＴＯ、酸化スズ、酸化亜鉛、ＩＺＯ、ヨウ化銅など、ＰＥＤＯＴ、ポリアニリンなどの導電性高分子および任意のアクセプタなどでドープした導電性高分子、カーボンナノチューブなどの導電性光透過性材料を挙げることができる。ここにおいて、陽極１２は、プラスチックフィルム１１の上記一表面側に、スパッタ法、真空蒸着法、塗布法などによって薄膜として形成すればよい。

なお、有機ＥＬ素子１０全体を面状に且つ均一に発光させるためには、陽極１２の電位の面内均一性を高める必要がある。そのため、陽極１２のシート抵抗は数百Ω／□以下とすることが好ましく、特に好ましくは１００Ω／□以下がよい。ここで、陽極１２の膜厚は、陽極１２の光透過率、シート抵抗などにより異なるが、５００ｎｍ以下、好ましくは１０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲で設定するのがよい。

陽極１２を導電性の光透過性材料のみで形成する場合、シート抵抗を下げるのには限界があるため、陽極１２内に、抵抗率の低い配線層１２ａを局所的に入れるようにしてもよい。

また、陰極１４は、発光層中に電子を注入するための電極であり、仕事関数の小さい金属、合金、電気伝導性化合物およびこれらの混合物からなる電極材料を用いることが好ましく、ＬＵＭＯ(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)準位との差が大きくなりすぎないように仕事関数が１．９ｅＶ以上５ｅＶ以下のものを用いるのが好ましい。陰極１４の電極材料としては、例えば、アルミニウム、銀、マグネシウムなど、およびこれらと他の金属との合金、例えばマグネシウム−銀混合物、マグネシウム−インジウム混合物、アルミニウム−リチウム合金を例として挙げることができる。また、金属の導電材料、金属酸化物など、およびこれらと他の金属との混合物、例えば、酸化アルミニウムからなる極薄膜（ここでは、トンネル注入により電子を流すことが可能な１ｎｍ以下の薄膜）とアルミニウムからなる薄膜との積層膜なども使用可能である。また、陰極１４側から光を取り出す場合には、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯなどを採用すればよい。

発光層の材料としては、有機ＥＬ素子用の材料として知られる任意の材料が使用可能である。例えばアントラセン、ナフタレン、ピレン、テトラセン、コロネン、ペリレン、フタロペリレン、ナフタロペリレン、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、クマリン、オキサジアゾール、ビスベンゾキサゾリン、ビススチリル、シクロペンタジエン、キノリン金属錯体、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム錯体、トリス（４−メチル−８−キノリナート）アルミニウム錯体、トリス（５−フェニル−８−キノリナート）アルミニウム錯体、アミノキノリン金属錯体、ベンゾキノリン金属錯体、トリ−（ｐ−ターフェニル−４−イル）アミン、１−アリール−２，５−ジ（２−チエニル）ピロール誘導体、ピラン、キナクリドン、ルブレン、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、ジスチリルアミン誘導体および各種蛍光色素など、上述の材料系およびその誘導体を始めとするものが挙げられるが、これらに限定するものではない。また、これらの化合物のうちから選択される発光材料を適宜混合して用いることも好ましい。また、上記化合物に代表される蛍光発光を生じる化合物のみならず、スピン多重項からの発光を示す材料系、例えば燐光発光を生じる燐光発光材料、およびそれらからなる部位を分子内の一部に有する化合物も好適に用いることができる。また、これらの材料からなる発光層は、蒸着法、転写法などの乾式プロセスによって成膜しても良いし、スピンコート法、スプレーコート法、ダイコート法、グラビア印刷法など、湿式プロセスによって成膜するものであってもよい。

上述のホール注入層に用いられる材料は、ホール注入性の有機材料、金属酸化物、いわゆるアクセプタ系の有機材料あるいは無機材料、ｐ−ドープ層などを用いて形成することができる。ホール注入性の有機材料とは、ホール輸送性を有し、また仕事関数が５．０〜６．０ｅＶ程度であり、陽極１２との強固な密着性を示す材料などがその例であり、例えば、ＣｕＰｃ、スターバーストアミンなどがその例である。また、ホール注入性の金属酸化物とは、例えば、モリブデン、レニウム、タングステン、バナジウム、亜鉛、インジウム、スズ、ガリウム、チタン、アルミニウムのいずれかを含有する金属酸化物である。また、１種の金属のみの酸化物ではなく、例えばインジウムとスズ、インジウムと亜鉛、アルミニウムとガリウム、ガリウムと亜鉛、チタンとニオブなど、上記のいずれかの金属を含有する複数の金属の酸化物であっても良い。また、これらの材料からなるホール注入層は、蒸着法、転写法などの乾式プロセスによって成膜しても良いし、スピンコート法、スプレーコート法、ダイコート法、グラビア印刷法などの湿式プロセスによって成膜するものであってもよい。

また、ホール輸送層に用いる材料は、例えば、ホール輸送性を有する化合物の群から選定することができる。この種の化合物としては、例えば、４，４’−ビス［Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）、２−ＴＮＡＴＡ、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（ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾールビフェニル（ＣＢＰ）、スピロ−ＮＰＤ、スピロ−ＴＰＤ、スピロ−ＴＡＤ、ＴＮＢなどを代表例とする、アリールアミン系化合物、カルバゾール基を含むアミン化合物、フルオレン誘導体を含むアミン化合物などを挙げることができるが、一般に知られる任意のホール輸送材料を用いることが可能である。

また、電子輸送層に用いる材料は、電子輸送性を有する化合物の群から選定することができる。この種の化合物としては、Ａｌｑ_３等の電子輸送性材料として知られる金属錯体や、フェナントロリン誘導体、ピリジン誘導体、テトラジン誘導体、オキサジアゾール誘導体などのヘテロ環を有する化合物などが挙げられるが、この限りではなく、一般に知られる任意の電子輸送材料を用いることが可能である。

また、電子注入層の材料は、例えば、フッ化リチウムやフッ化マグネシウムなどの金属フッ化物、塩化ナトリウム、塩化マグネシウムなどに代表される金属塩化物などの金属ハロゲン化物や、アルミニウム、コバルト、ジルコニウム、チタン、バナジウム、ニオブ、クロム、タンタル、タングステン、マンガン、モリブデン、ルテニウム、鉄、ニッケル、銅、ガリウム、亜鉛、シリコンなどの各種金属の酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物など、例えば、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化鉄、窒化アルミニウム、窒化シリコン、炭化シリコン、酸窒化シリコン、窒化ホウ素などの絶縁物となるものや、ＳｉＯ_２やＳｉＯなどをはじめとする珪素化合物、炭素化合物などから任意に選択して用いることができる。これらの材料は、真空蒸着法やスパッタ法などにより形成することで薄膜状に形成することができる。

プラスチックフィルム１１のプラスチック材料としては、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）を採用しているが、ＰＥＴに限らず、例えば、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）などを採用してもよく、所望の用途や、屈折率、耐熱温度などに応じて適宜選択すればよい。なお、ＰＥＴは、非常に安価で安全性の高いプラスチック材料である。また、ＰＥＮは、ＰＥＴと比べて、屈折率が高く耐熱性も良好であるが、高価である。

上述のプラスチックフィルム１１は、無アルカリガラス基板やソーダライムガラス基板などの安価なガラス基板に比べて安価であり、且つ、当該ガラス基板よりも屈折率が大きく、有機ＥＬ素子１０の発光層および陽極１２との屈折率差を小さくすることができる。したがって、有機ＥＬ素子ユニット１５の光取り出し効率を向上できる。

また、有機ＥＬ素子１０をプラスチックフィルム１１ではなく、ガラス基板に形成することも考えられるが、ガラス基板に有機ＥＬ素子１０を形成する場合には、当該ガラス基板において有機ＥＬ素子１０を形成する表面の表面粗さが小さくなるように高精度に研磨された素子形成用のガラス基板を用意する必要があり、コストが高くなる。なお、プラスチックフィルム１１の上記一表面の表面粗さについては、ＪＩＳＢ０６０１−２００１（ＩＳＯ４２８７−１９９７）で規定されている算術平均粗さＲａを、数ｎｍ以下にすることが好ましい。ここにおいて、プラスチックフィルム１１は、特に高精度な研磨を行わなくても、上記一表面の算術平均粗さＲａが数ｎｍ以下のものを低コストで得ることができる。

プラスチックフィルム１１は、平面視形状が矩形状に形成されている。そして、有機ＥＬ素子ユニット１５は、プラスチックフィルム１１の上記一表面側において、陽極１２に電気的に接続された配線層（以下、第１の配線層と称する）１２ａおよび陰極１４に電気的に接続された配線層（以下、第２の配線層と称する）１４ａが形成されている。なお、プラスチックフィルム１１の平面視形状は、矩形状としてあるが、これに限らず、例えば、円形状、三角形状、五角形状、六角形状などでもよい。

有機ＥＬ素子ユニット１５は、第１の配線層１２ａの材料を陽極１２と同じ材料とし、第１の配線層１２ａを陽極１２と同時に形成してある。しかして、異種材料により別々に形成する場合に比べて、製造プロセスの簡略化、材料コストの低減などによる低コスト化を図れる。第１の配線層１２ａの材料として、アルミニウム、金、銀などの抵抗率の低い金属を採用する場合には、この第１の配線層１２ａのパターンを適宜設定して、例えば、一部が陽極１２内に入るようにすることで、陽極１２の電位の面内分布の均一化を補助することができる。また、第２の配線層１４ａの材料を陰極１４と同じ材料としてあり、第２の配線層１４ａを陰極１４と同時に形成してある。しかして、異種材料により別々に形成する場合に比べて、製造プロセスの簡略化、材料コストの低減などによる低コスト化を図れる。また、各配線層１２ａ，１４ａは、単層構造に限らず、多層構造でもよい。

第１のガラス基板２０としては、無アルカリガラス基板を用いているが、これに限らず、例えば、青ソーダガラス基板などを用いてもよい。

また、第１のガラス基板２０は、上記一表面側に、陽極１２に対応付けられた導体パターン１１２と、陰極１４に対応付けられた導体パターン１１４が同一材料により同一厚さで形成されている。

第１のガラス基板２０は、平面視形状を矩形状としてあるが、矩形状に限らず、これに限らず、例えば、有機ＥＬ素子ユニット１５の平面形状に応じて適宜変更してもよく、円形状、三角形状、五角形状、六角形状などでもよい。

第１のガラス基板２０の平面サイズは、有機ＥＬ素子ユニット１５の平面サイズよりも大きなサイズに設定してあり、各導体パターン１１２，１１４を、有機ＥＬ素子ユニット１５の投影領域の外側に配置してある。ここで、各導体パターン１１２，１１４は、平面視において第１の接合部４０と交差しており、第１の接合部４０の一部は各導体パターン１１２，１１４と接合されている。各導体パターン１１２，１１４は、スパッタ法や蒸着法などのドライプロセスで成膜することが好ましい。なお、各導体パターン１１２，１１４の平面視形状は特に限定するものではない。

第２の接合部６０は、上述のように、接着用フィルム、熱硬化樹脂、紫外線硬化樹脂、接着剤（例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂など）などにより構成すればよい。したがって、発光装置の製造時には、第１のガラス基板２０と有機ＥＬ素子ユニット１５とを重ね合わせる前に、第１のガラス基板２０における第２の接合部６０の配置予定領域に上述の接着用フィルムを配置したり、熱硬化樹脂、紫外線硬化樹脂、接着剤などの樹脂をディスペンサ（例えば、ディスペンサロボット）などにより塗布しておけばよい。第２の接合部６０と第１のガラス基板２０および有機ＥＬ素子ユニット１５との接合時には、部分加熱や紫外線照射が有効である。

また、接続部１２２，１２４については、ボンディングワイヤにより構成する場合には、ワイヤボンディング装置を用いて形成すればよい。ワイヤボンディング法としては、有機ＥＬ素子ユニット１５に熱ダメージを与えないように、超音波ワイヤボンディング法を採用することが好ましい。特に、第１の配線層１２ａをアルミニウム、金、銀、クロム、モリブデンなどで形成した場合、この第１の配線層１２ａを、超音波ワイヤボンディング用のパッドとして好適に用いることができる。また、導電性ペーストを用いて形成する場合には、導電性ペーストをディスペンサ（例えば、ディスペンサロボット）などにより供給し、その後、適宜、紫外線照射やレーザ光による局所加熱などを行えばよい。ホットプレートなどで全体加熱を行う場合は、例えば、８０℃以下の低温で硬化するタイプの導電性ペーストを用いることができる。導電性ペーストは、導電フィラーとバインダーとからなる。導電フィラーとしては、金粉、銀粉、銅粉、ニッケル粉、アルミニウム粉、メッキ粉、カーボン粉、グラファイト粉、半田粒子などを用いることができる。バインダーとしては、エポキシ樹脂、ウレタン、シリコーン、アクリル、ポリイミド、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などの有機バインダーを用いることができる。ここにおいて、バインダーからの出ガスによる有機ＥＬ素子１０の劣化を防ぐために、無溶剤型のバインダーを用いることが望ましい。

第２のガラス基板３０としては、無アルカリガラス基板を用いているが、これに限らず、例えば、青ソーダガラス基板などを用いてもよい。ただし、第２のガラス基板３０としては、第１のガラス基板２０と熱膨張係数が同じ材料により形成されたものが好ましい。

第２のガラス基板３０は、平面視形状を矩形状としてあるが、矩形状に限らず、これに限らず、例えば、有機ＥＬ素子ユニット１５や第１のガラス基板２０の平面形状に応じて適宜変更してもよく、円形状、三角形状、五角形状、六角形状などでもよい。なお、第１の接合部４０は、第２のガラス基板３０の外周縁に沿った枠状に形成することが好ましく、本実施形態では、矩形枠状に形成してある。なお、第２のガラス基板３０と有機ＥＬ素子ユニット１５とで平面視形状が相違する場合には、いずれか一方の外周線に沿った形状としてもよい。

第２のガラス基板３０の平面サイズは、有機ＥＬ素子ユニット１５の平面サイズよりも大きく且つ第１のガラス基板２０の平面サイズよりも小さなサイズに設定してある。したがって、第１のガラス基板２０の上記一表面側から見て第１のガラス基板２０の各導体パターン１１２，１１４のうち第１の接合部４０の外側の部分（つまり、外部接続用電極となる部分）を視認できるようになっている。

第１の接合部４０は、導電性材料を用いて形成され上記所定ギャップ長に対応する直径の球状のスペーサ４１が混合された低融点ガラス４２により構成されている。ここにおいて、低融点ガラス４２は、各ガラス基板２０，３０との熱膨張係数差が小さく且つ融点の低いものが好ましく、鉛フリーの低融点ガラス（無鉛低融点ガラス）がより好ましい。また、導電性材料としては、例えば、炭素鋼、ステンレス、銅、ニッケルなどの金属材料を採用することができるが、低融点ガラス４２との熱膨張係数差の小さいコバールなどを採用することが好ましい。また、スペーサ４１の直径は、上記所定ギャップ長に応じて設定すればよく、例えば、１００μｍ〜５００μｍ程度の範囲で、上記所定ギャップ長と同じ値に設定すればよい。

上述の説明から分かるように、発光装置は、第１のガラス基板２０と第２のガラス基板３０と第１の接合部４０との熱膨張係数を揃えてある。ここにおいて、熱膨張係数を揃えるとは、完全に一致させることに限らず、略同一であることを意味し、熱膨張係数差ができるだけ小さくなるように材料を選択することを趣旨としている。

また、本実施形態の発光装置のように第１の接合部４０が、パッケージ１における複数の配線パターン（ここでは、第１のガラス基板２０の上記一表面側に形成されている導体パターン１１２，１１４）に接触する場合には、スペーサ４１を、上述の導電性材料により形成された球状のコア４１ａと、無機材料により形成されコア４１ａの表面を被覆した絶縁膜４１ｂとで構成することにより、配線パターン間（ここでは、導体パターン１１２，１１４間）の短絡を防止することができる。絶縁膜４１ｂの無機材料としては、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＳｉＯ_２や、上述の導電性材料の酸化物もしくは窒化物などを採用すればよい。また、絶縁膜４１ｂの材料としてＡｌ_２Ｏ_３、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＳｉＯ_２などを採用する場合、絶縁膜４１ｂは、例えば、ＣＶＤ法や塗装などによりコア４１ａの表面に形成すればよい。また、絶縁膜４１ｂの材料として、上述の導電性材料の酸化物もしくは窒化物などを採用する場合には、絶縁膜４１ｂは、例えば、コア４１ａの表面側を酸化もしくは窒化することで絶縁膜４１ｂを形成すればよく、コア４１ａを酸素雰囲気中もしくは窒素雰囲気中で加熱する方法や、酸素プラズマもしくは窒素プラズマを照射する方法などにより形成すればよい。

コア４１ａの直径は、１００μｍ〜５００μｍ程度の範囲で適宜設定すればよく、絶縁膜４１ｂの膜厚は、コア４１ａの直径に比べて十分に小さく且つ絶縁性を確保できる値に設定することが好ましく、例えば、１μｍ〜１０μｍ程度の範囲で適宜設定すればよい。

また、スペーサ４１を導電性材料のみにより形成するようにして、パッケージ１の配線パターンのうち第１の接合部４０と重なる部位に、当該部位と第１の接合部４０との間に介在する無機材料からなる絶縁薄膜を形成してもよい。なお、この場合の絶縁薄膜は、例えば、ＣＶＤ法、スパッタ法などにより形成すればよい。

本実施形態の発光装置は、第１の接合部４０の材料として低融点ガラス４２を利用しているので、第１の接合部４０の材料としてエポキシ樹脂などの樹脂を採用する場合に比べて気密性を高めることができる。また、第１の接合部４０が球状のスペーサ４１を備えているので、スペーサ４１同士が重なり合うのを防止することができ、第１のガラス基板２０と第２のガラス基板３０との間の距離を上記所定ギャップ長に保つことが可能となる。

また、発光装置は、有機ＥＬ素子ユニット１５が凹凸構造部５０を備え、凹凸構造部５０と第１のガラス基板２０との間に空間７０が存在しているので、有機ＥＬ素子１０から放射され第１のガラス基板２０まで到達した光の反射ロスを低減でき、光取り出し効率の向上を図れる。

ここにおいて、有機ＥＬ素子１０の発光層およびプラスチックフィルム１１それぞれの屈折率は、光が取り出される外部雰囲気である空気や不活性ガスの屈折率に比べて大きい。したがって、上述の凹凸構造部５０が設けられずにプラスチックフィルム１１と第１のガラス基板２０との間の空間が空気雰囲気や不活性ガス雰囲気となっている場合には、プラスチックフィルム１１からなる第１の媒質と空気もしくは不活性ガスからなる第２の媒質との界面で全反射が生じ、全反射角以上の角度で当該界面に入射する光は反射される。そして、第１の媒質と第２の媒質との界面で反射された光が有機ＥＬ層１３またはプラスチックフィルム１１内部において多重反射し、外部に取り出されずに減衰するので、光取出し効率が低下する。また、第１の媒質と第２の媒質との界面に全反射角未満の角度で入射した光についても、フレネル反射が発生するため、さらに光取り出し効率が低下する。

これに対して、本実施形態における発光装置では、プラスチックフィルム１１の上記他表面側に凹凸構造部５０を設けてあるので、有機ＥＬ素子ユニット１５の外部への光取り出し効率を向上させることができる。

凹凸構造部５０は、多数の突起５１がプラスチックフィルム１１の上記一表面に平行な２次元面内で周期的に配列された２次元周期構造を有している。図１に示した例では、突起５１を四角錐状の形状としてあるが、突起５１の形状は、四角錐状以外の錐状（例えば、三角錐状、六角錐状、円錐状など）でもよいし、半球状でもよいし、これら以外の形状でもよい。

ここで、当該２次元周期構造の周期Ｐは、発光層で発光する光の波長が３００〜８００ｎｍの範囲内にある場合、媒質内の波長をλ（真空中の波長を媒質の屈折率で除した値）とすれば、波長λの１／４〜１０倍の範囲で適宜設定することが望ましい。

周期Ｐを例えば５λ〜１０λの範囲で設定した場合には、幾何光学的な効果、つまり、入射角が全反射角未満となる表面の広面積化により、光取り出し効率が向上する。また、周期Ｐを例えばλ〜５λの範囲で設定した場合には、回折光による全反射角以上の光を取り出す作用により、光の取り出し効率が向上する。また、周期Ｐをλ／４〜λの範囲で設定した場合には、凹凸構造部５０付近の有効屈折率がプラスチックフィルム１１の上記一表面からの距離が大きくなるにつれて徐々に低下することとなり、プラスチックフィルム１１と空間７０との間に、凹凸構造部５０の媒質の屈折率と空間７０の媒質の屈折率との中間の屈折率を有する薄膜層を介在させるのと同等となり、フレネル反射を低減させることが可能となる。要するに、周期Ｐをλ／４〜１０λの範囲で設定すれば、反射（全反射あるいはフレネル反射）を抑制することができ、有機ＥＬ素子ユニット１５の光取り出し効率が向上する。ただし、幾何光学的な効果による光取り出し効率の向上を図る際の周期Ｐの上限としては、１０００λまで適用可能である。また、凹凸構造部５０は、必ずしも２次元周期構造などの周期構造を有している必要はなく、凹凸のサイズがランダムな凹凸構造や周期性のない凹凸構造でも光取り出し効率の向上を図れる。なお、異なるサイズの凹凸構造が混在する場合（例えば、周期Ｐが１λの凹凸構造と５λ以上の凹凸構造とが混在する場合）には、その中で凹凸構造部５０における占有率の最も大きい凹凸構造の光取り出し効果が支配的になる。

凹凸構造部５０は、プリズムシート（例えば、株式会社きもと製のライトアップ（登録商標）ＧＭ３のような光拡散フィルムなど）により構成してあるが、これに限るものではない。例えば、プラスチックフィルム１１の上記他表面に凹凸構造部５０をインプリント法（ナノインプリント法）により形成してもよい。なお、インプリント法は、熱インプリント法（熱ナノインプリント法）に限らず、光インプリント法（光ナノインプリント法）を採用してもよい。

凹凸構造部５０については、表面に傷が付くのを防止するためのハードコートを施すか、あるいは、硬度が十分に高いプリズムシートを用いるか、あるいは、硬化後の硬度が十分に高い透明材料を用いることが望ましい。ハードコートを施すためのハードコート剤としては、例えば、東洋インキ製のＴＹＺシリーズ（〔平成２１年１２月２２日検索〕、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.toyoink.co.jp/products/lioduras/index.html＞）などの高屈折率タイプ（屈折率が１．６３〜１．７４程度）のハードコート剤を採用することができる。なお、ＴＹＺシリーズは、エポキシ樹脂などにフィラーとしてジルコニアを混入させた紫外線硬化型のハードコート剤である。

本実施形態における発光装置は、凹凸構造部５０の表面と第１のガラス基板２０との間に空間７０が存在することが重要である。仮に、凹凸構造部５０の表面が、当該凹凸構造部５０と第１のガラス基板２０との界面であるとすると、第１のガラス基板２０と外部の空気との屈折率界面が存在するため、当該屈折率界面で再び全反射が生じる。これに対して、本実施形態における発光装置では、有機ＥＬ素子１０の光を一旦、空間７０へ取り出すことができるので、空間７０の不活性ガスと第１のガラス基板２０との界面、第１のガラス基板２０と外部の空気との界面で全反射ロスが生じなくなる。

要するに、上述の発光装置においては、有機ＥＬ素子ユニット１５が、凹凸構造部５０を備え、凹凸構造部５０の表面と第１のガラス基板２０との間に空間７０が存在しているので、有機ＥＬ素子１０の発光層から放射され第１のガラス基板２０まで到達した光の反射ロスを低減でき、光取り出し効率の向上を図れる。

ところで、上述の発光装置では、第１のガラス基板２０を光が透過する際にフレネル反射による損失（フレネルロス）が生じる。したがって、第１のガラス基板２０を透過する際のフレネルロスを低減することが望ましい。フレネルロスを抑制する手段としては、例えば、第１のガラス基板２０の上記一表面と他表面との少なくとも一方に、単層もしくは多層の誘電体膜からなるアンチリフレクションコート（anti-reflection coat：以下、ＡＲ膜と略称する）を設けることが考えられる。ここにおいて、ＡＲ膜を例えば屈折率ｎが１．３８のフッ化マグネシウム膜（ＭｇＦ_２膜）により構成する場合には、設計波長λ_０を５５０ｎｍとすれば、ＡＲ膜の厚さをλ_０／４ｎ＝５５０／（４×１．３８）＝９９．６ｎｍとすればよい。同様に、ＡＲ膜を例えば屈折率ｎが１．５８の酸化アルミニウム膜（Ａｌ_２Ｏ_３膜）により構成する場合には、設計波長λ_０を５５０ｎｍとすれば、ＡＲ膜の厚さをλ_０／４ｎ＝５５０／（４×１．５８）＝８７．０ｎｍとすればよい。また、ＡＲ膜は、厚さが９９．６ｎｍのフッ化マグネシウム膜と厚さが８７．０ｎｍの酸化アルミニウム膜との積層膜（２層ＡＲ膜）としてもよい。なお、誘電体膜の材料は、フッ化マグネシウムや酸化アルミニウム以外の材料を採用してもよい。

本実施形態における発光装置では、第１のガラス基板２０の上記一表面と上記他表面との少なくとも一方、好ましくは両方にＡＲ膜を設けることにより、フレネルロスを低減でき、光取り出し効率の向上を図れる。

また、フレネルロスを抑制する他の手段としては、第１のガラス基板２０の上記一表面と上記他表面との少なくとも一方側にモスアイ（蛾の目）構造を設けることが考えられる。モスアイ構造は、先細り状の微細突起が２次元アレイ状に配列されて２次元周期構造を有しており、多数の微細突起と隣り合う微細突起間に入り込んだ媒質（例えば、空気）とで反射防止部が構成されることとなる。ここにおいて、第１のガラス基板２０をナノインプリント法により加工してモスアイ構造を形成した場合には、微細突起の屈折率がベース基板２０の屈折率と同じとなる。この場合、反射防止部の有効屈折率は、当該反射防止部の厚さ方向においてベース基板２０の屈折率（＝１．５１）と媒質の屈折率（＝１）との間で連続的に変化し、フレネルロスの原因となる屈折率界面がなくなった状態が擬似的に得られる。したがって、モスアイ構造では、ＡＲ膜に比べて、波長や入射角に対する依存性を小さくでき、かつ、反射率も小さくすることができる。

モスアイ構造における微細突起の高さおよび微細突起の周期は、例えば、それぞれ２００ｎｍ、１００ｎｍに設定すればよいが、これらの数値は一例であり、特に限定するものではない。

上述のモスアイ構造は、例えば、ナノインプリント法により形成することができるが、ナノプリント法以外の方法（例えば、レーザ加工技術）で形成してもよい。また、モスアイ構造は、例えば、三菱レイヨン株式会社製のモスアイ型無反射フィルムにより構成してもよい。

以下、本実施形態の発光装置の製造方法について簡単に説明する。

第１のガラス基板２０の上記一表面側において第１の接合部４０に対応した部位に、多数の球状のスペーサ４１を混合させた低融点ガラス７２を主成分とするペースト状の第１の接合材を乗せ、その後、乾燥させることによりペースト中の溶剤を除去し、低融点ガラスの軟化温度よりも低温の仮焼成温度で仮焼成を行うことによりペースト中の樹脂成分（バインダー）を除去する。ここにおいて、ペースト状の接合材を上記部位に乗せる方法としては、例えば、ディスペンサ法、スクリーン印刷法などの塗布する方法を採用すればよい。また、接合材を乾燥させる際には、例えば、ＩＲ乾燥炉、ホットプレート乾燥炉、熱風循環型乾燥炉などを使用すればよい。なお、接合材の形態としてシート状の形態を採用する場合には、シート状の形態にプリフォームする際に仮焼成されているので、上記部位に乗せた後、乾燥や仮焼成などを行う必要はない。

上述の仮焼成を行った後、第１の所定雰囲気（空間７０の所望の雰囲気に応じて設定される所定雰囲気）中で第１のガラス基板２０の上記一表面側に有機ＥＬ素子ユニット１５を接合し、続いて、有機ＥＬ素子ユニット１５の配線層１２ａ，１４ａと第１のガラス基板２０の上記一表面側の導体パターン１１２，１１４とを接続部１２２，１２４を介して電気的に接続する。

その後、第２の所定雰囲気（空間９０の所望の雰囲気に応じて設定される所定雰囲気）中で第２のガラス基板３０を、接合材を介して第１のガラス基板２０に対向させ、第２のガラス基板３０における第１のガラス基板２０側とは反対側からレーザ光を接合材に局所的に照射して接合材の低融点ガラス４２を溶融させることで第１のガラス基板２０と第２のガラス基板３０とを接合する第１の接合部４０を形成すればよい。

レーザ光の光源としては、例えば、ＹＡＧレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザなどを用いればよい。また、レーザ光を接合材の位置に合わせて点状に照射して走査するようにしてもよいが、接合材全体に同時に照射するように、レーザ光源および光学系により設定する照射エリアを決定することが好ましい。

以上説明した本実施形態の発光装置では、第１の接合部４０の材料として、導電性材料を用いた球状のスペーサ４１を混合した低融点ガラス４２を利用しているので、低コストで気密性を高めるとともに第１のガラス基板２０と第２のガラス基板３０との間の距離を上記所定ギャップ長に保つことが可能となるだけでなく、スペーサ４１の材料として非導電性材料（例えば、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＺｒＯ_２など）を採用している場合に比べて、製造時において低融点ガラス４２を溶融させるためにレーザ光を照射する際に、低融点ガラス４２を効率良く加熱することができ、低エネルギでの接合が可能となり、有機ＥＬ素子ユニット１５の熱ダメージの発生をより抑制することが可能となる。また、スペーサ４１の導電性材料として低融点ガラス４２との線膨張係数差の小さなコバールを採用すれば、第１の接合部４０と各ガラス基板２０，３０との接合信頼性をより高めることが可能となる。

図１では、パッケージ１内に１個の有機ＥＬ素子ユニット１５を備えた発光装置を例示したが、上述の製造方法を適用可能な発光装置は、これに限らず、例えば、図２に示すように、パッケージ１内に複数個の有機ＥＬ素子ユニット１５を備えたものでもよい。また、有機ＥＬ素子ユニット１５についても、１つのプラスチックフィルム１１に対して１つの有機ＥＬ素子１０に限らず、複数の有機ＥＬ素子１０が形成されたものでもよい。

１パッケージ
１０有機ＥＬ素子
１１プラスチックフィルム
１２陽極（電極）
１３有機ＥＬ層
１４陰極（電極）
１５有機ＥＬ素子ユニット
２０第１のガラス基板
３０第２のガラス基板
４０接合部
４１スペーサ
４１ａコア
４１ｂ絶縁膜
４２低融点ガラス
５０凹凸構造部
７０空間

Claims

平板状の第１のガラス基板と、前記第１のガラス基板の一表面側で前記第１のガラス基板に対向する平板状の第２のガラス基板と、前記第１のガラス基板と前記第２のガラス基板とを接合し前記第１のガラス基板と前記第２のガラス基板との距離を所定ギャップ長に保つ枠状の接合部と、前記第１のガラス基板と前記第２のガラス基板と前記接合部とで構成されるパッケージに収納された有機ＥＬ素子ユニットとを備え、前記接合部は、導電性材料を用いて形成され前記所定ギャップ長に対応する直径の球状のスペーサが混合された低融点ガラスからなり、前記スペーサは、前記導電性材料により形成された球状のコアと、無機材料により形成され前記コアの表面を被覆した絶縁膜とで構成されてなることを特徴とする発光装置。
前記有機ＥＬ素子ユニットは、厚み方向に離間した一対の電極間に発光層を有する有機ＥＬ素子および前記有機ＥＬ素子の前記各電極それぞれに電気的に接続された配線層が透明なプラスチックフィルムの一表面側に形成されてなり、前記有機ＥＬ素子ユニットの前記プラスチックフィルムの前記他表面側には、前記有機ＥＬ素子から放射された光の前記他表面での反射を抑制する凹凸構造部が設けられ、前記凹凸構造部の表面と前記第１のガラス基板との間に空間が存在することを特徴とする請求項１記載の発光装置。