有機電界発光素子及び有機電界発光ユニット並びに照明器具
【課題】接続が容易で導通信頼性を向上させることができる有機電界発光素子を提供する。
【解決手段】基板1の表面に第1電極2と第2電極3とが形成される。前記第1電極2の表面に有機層4が形成される。この有機層4の表面と前記第2電極3の表面とにわたって陰極層5が形成された有機電界発光素子Aに関する。前記第2電極3は前記基板1の表面の一辺1dに沿って形成される。前記第1電極2は前記基板1の表面の前記一辺1d以外の辺1a、1b、1cに沿って形成される。
【解決手段】基板1の表面に第1電極2と第2電極3とが形成される。前記第1電極2の表面に有機層4が形成される。この有機層4の表面と前記第2電極3の表面とにわたって陰極層5が形成された有機電界発光素子Aに関する。前記第2電極3は前記基板1の表面の一辺1dに沿って形成される。前記第1電極2は前記基板1の表面の前記一辺1d以外の辺1a、1b、1cに沿って形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、有機電界発光素子及びこれを用いた有機電界発光ユニット並びに照明器具に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来より、有機電界発光素子(以下、適宜、有機エレクトロルミネッセンス素子又は有機EL素子という)として各種のものが提案されている。
【0003】
例えば、図14に示すように、特許文献1に記載された有機EL素子Aは、基板49上に第1電極50と第2電極51との間に有機発光層52が設けられ、有機発光層52に対応する発光領域53は、第1領域53a及び第2領域53bを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2006−253302号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、特許文献1に記載された有機EL素子Aは、第1電極50の端子部50a、50bと第2電極51の端子部51a、51bが基板12の一辺に集中しているために、複数の有機EL素子Aを並置した場合に、有機EL素子A間の接続が難しいという問題があった。また、第2電極51(マイナス電極)の端子部51a、51bへの陰極膜接合面積が小さいため、照明のように高輝度点灯のために高電流を流すと、エレクトロマイグレーションが生じやすく、導通信頼性が低下しやすいという問題があった。
【0006】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、接続が容易で導通信頼性を向上させることができる有機電界発光素子及び有機電界発光ユニット並び照明器具を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明に係る有機電界発光素子は、基板の表面に第1電極と第2電極とが形成され、前記第1電極の表面に有機層が形成され、この有機層の表面と前記第2電極の表面とにわたって陰極層が形成された有機電界発光素子であって、前記第2電極は前記基板の表面の一辺に沿って形成され、前記第1電極は前記基板の表面の前記一辺以外の辺に沿って形成されて成ることを特徴とするものである。
【0008】
前記有機電界発光素子は、前記陰極層の前記第2電極側と反対側の一辺と、前記基板の前記第2電極側と反対側の一辺との間の寸法をd1、前記第1電極の前記第2電極側の一辺と、前記基板の前記第2電極側の一辺との間の寸法をd3、前記陰極層の前記第2電極側の一辺と直交する方向の一辺と、前記基板の前記第2電極側の一辺と直交する方向の一辺との間の寸法をd2とした場合に、d1+d3=2×d2の関係を満たすように形成されることが好ましい。
【0009】
前記有機電界発光素子は、前記第1電極よりも体積抵抗の低い第3電極が前記第1電極に設けられていることが好ましい。
【0010】
前記有機電界発光素子は、前記第3電極が前記第1電極の前記第2電極と向かい合う一辺にまで形成されていることが好ましい。
【0011】
前記有機電界発光素子は、前記第1電極の端面と前記基板の端面とを揃えて形成されているのが好ましい。
【0012】
本発明に係る有機電界発光ユニットは、前記有機電界発光素子が二つ以上電気的に接続された有機電界発光ユニットであって、隣接する前記有機電界発光素子は前記第2電極側の端部と直交する方向の端部において、前記第1電極同士が電気的に接続されて成ることを特徴とするものである。
【0013】
本発明に係る照明器具は、前記有機電界発光ユニットが二つ以上電気的に接続された照明器具であって、隣接する前記有機電界発光ユニットは、一方の前記有機電界発光ユニットの第2電極と、他方の前記有機電界発光ユニットの前記第2電極側と反対側にある前記第1電極とが電気的に接続されて成ることを特徴とするものである。
【0014】
前記照明器具は、一方の前記有機電界発光ユニットの前記第2電極と、他方の前記有機電界発光ユニットの前記第2電極側と反対側にある前記第1電極とを電気的に接続する導電材が光反射性を有するものであることが好ましい。
【発明の効果】
【0015】
本発明の有機電界発光素子及び有機電界発光ユニットは、接続が容易で導通信頼性を向上させることができるものである。
【0016】
本発明の照明器具は、導通信頼性を向上させることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明の有機電界発光素子の実施の形態の一例を示し、(a)は平面図、(b)は(a)のX−X′断面図である。
【図2】同上の基板と第1電極と第2電極を示し、(a)は平面図、(b)は(a)のX−X′断面図である。
【図3】同上の基板と第1電極と第2電極と有機層を示し、(a)は平面図、(b)は(a)のX−X′断面図である。
【図4】本発明の有機電界発光素子の他の実施の形態の一例を示し、(a)は平面図、(b)は(a)のX−X′断面図、(c)は(a)のY−Y′断面図である。
【図5】本発明の有機電界発光素子の他の実施の形態の一例を示し、(a)は平面図、(b)は(a)のX−X′断面図、(c)は(a)のY−Y′断面図である。
【図6】同上の基板と第1電極と第2電極と第3電極とを示し、(a)は平面図、(b)は(a)のX−X′断面図である。
【図7】本発明の有機電界発光素子の他の実施の形態の一例を示す平面図である。
【図8】同上の一部を示し、(a)乃至(c)は平面図である。
【図9】本発明の有機電界発光素子の他の実施の形態の一例を示し、(a)及び(b)は断面図である。
【図10】同上の一部を示し、(a)及び(b)は断面図である。
【図11】本発明の有機電界発光ユニットの実施の形態の一例を示す平面図である。
【図12】本発明の照明器具の実施の形態の一例を示す平面図である。
【図13】同上の一部を示す断面図である。
【図14】従来例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明を実施するための形態を説明する。
【0019】
図1(a)(b)に有機EL素子Aの一例を示す。この有機EL素子Aは、基板1と、第1電極2と、第2電極3と、有機層4、陰極層5を備えて形成されている。
【0020】
基板1は光透過可能な透光性を有しており、例えば、ソーダライムガラスや無アルカリガラスの透明ガラス板、又はポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、エポキシの樹脂、若しくはフッ素系樹脂から作製されたプラスチックフィルムやプラスチック板などから選ばれる少なくとも一つを用いて形成されている。基板1は平面視で正方形や長方形などの矩形状に形成されている。基板1の厚みは特に限定されないが、例えば、0.1mm〜2.0mmとすることができる。
【0021】
第1電極2は光透過可能な透光性を有しており、有機層4中にホールを注入するための電極(陽極)として作用するものである。第1電極2は、例えば、金などの金属、CuI、ITO(インジウム−スズ酸化物)、SnO2、ZnO、IZO(インジウム−亜鉛酸化物)や、PEDOT、ポリアニリンの導電性高分子、任意のアクセプタでドープした導電性高分子、カーボンナノチューブの導電性光透過性材料などから選ばれる少なくとも一つを用いて形成されている。第1電極2は、例えば、真空蒸着法やスパッタリング法、塗布などによって積層形成することができる。第1電極2の厚みは特に限定されないが、例えば、10nm〜300nmとすることができる。
【0022】
第2電極3は、陰極層5を通じて有機層4中に電子を注入するための電極(陰極)である。第2電極3としては、例えば、第1電極2と同じ材料を用いればよく、ITO(インジウム−スズ酸化物)、SnO2、ZnO、IZO(インジウム−亜鉛酸化物)や、PEDOT、ポリアニリンの導電性高分子、任意のアクセプタでドープした導電性高分子、カーボンナノチューブの導電性光透過性材料などが挙げられる。また、アルミニウム、銀、金、銅、クロム、モリブデン、アルミニウム、パラジウム、スズ、鉛、マグネシウムなどの金属や、これら金属の少なくとも1種を含む合金を用いても良い。さらに、単層構造に限らず、多層構造を採用してもよく、例えば、MoNb層/AlNd層/MoNb層の3層構造を採用することができる。この3層構造において、下層のMoNb層は、下地との密着層として設け、上層のMoNb層は、AlNd層の保護層として設けることが好ましい。第2電極3は、例えば、真空蒸着法やスパッタリング法、塗布法などによって積層形成することができる。第2電極3の厚みは特に限定されないが、例えば、100nm〜1000nmとすることができる。
【0023】
有機層4は、例えば、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、および電子注入層の積層構造からなる。
【0024】
ホール注入層は、例えば、PEDOT/PSS、ポリアニリン等の導電性高分子;任意のアクセプタ等でドープした導電性高分子;カーボンナノチューブ、CuPc(銅フタロシアニン)、MTDATA[4,4',4”-Tris(3-methyl-phenylphenylamino)tri-phenylamine]、TiOPC(チタニルフタロシアニン)、アモルファスカーボンなどの、導電性と光透過性とを併せ持つ材料が挙げられる。ホール注入層が導電性高分子から形成される場合には、例えば導電性高分子がインク状に加工されてから、塗布法、印刷法などの手法で成膜されることでホール注入層が形成される。ホール注入層が低分子有機材料や無機物から形成される場合には、例えば真空蒸着法などによりホール注入層が形成される。
【0025】
ホール輸送層は、例えば、ポリアニリン、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、トリ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、スターバーストアミン類(m−MTDATA)、TDATA系材料として1−TMATA、2−TNATA、p−PMTDATA、TFATAなどが挙げられるが、これらに限定されるものではなく、一般に知られる任意のホール輸送材料が使用される。ホール輸送層は蒸着法などの適宜の方法で形成され得る。
【0026】
発光層は、発光性有機物質(ドーパント)がドープされた有機材料(ホスト材料)から形成され得る。ホスト材料としては、電子輸送性の材料、ホール輸送性の材料、電子輸送性とホール輸送性とを併せ持つ材料の、いずれも使用され得る。ホスト材料として電子輸送性の材料とホール輸送性の材料とが併用されてもよい。ホスト材料としては、例えば、Alq3(トリス(8−オキソキノリン)アルミニウム(III))、TBADN(2−t−ブチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン)、ADN、BDAF、CBP、CzTT、TCTA、mCP、CDBPなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。ドーパント材料としては、蛍光発光性のドーパント、燐光発光性のドーパントを適宜用いることが可能である。燐光発光性のドーパントは、三重項状態から発光するため、一重項状態からのみ発光する蛍光発光性のドーパントに比べ、約4倍高い発光効率を有し、理想的には内部量子効率100%の高効率発光が可能となる。蛍光発光性ドーパントとしては、例えば、TBP(1−tert−ブチル−ペリレン)、BCzVBi、perylene、C545T(クマリンC545T;10−2−(ベンゾチアゾリル)−2,3,6,7−テトラヒドロ−1,1,7,7−テトラメチル−1H,5H,11H−(1)ベンゾピロピラノ(6,7,−8−ij)キノリジン−11−オン))、DMQA、coumarin6、rubreneなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。燐光発光性ドーパントとしては、例えば、Ir(ppy)3(ファクトリス(2−フェニルピリジン)イリジウム)、Ir(ppy)2(acac)、Ir(mppy)3、Btp2Ir(acac)(ビス−(3−(2−(2−ピリジル)ベンゾチエニル)モノ−アセチルアセトネート)イリジウム(III)))、Bt2Ir(acac)、PtOEPなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、白色発光を得るために、これらドーパントを適宜組み合わせてもよい。
【0027】
電子輸送層は、例えば、Alq3、オキサジアゾール誘導体、スターバーストオキサジアゾール、トリアゾール誘導体、フェニルキノキサリン誘導体、シロール誘導体などが挙げられる。電子輸送性材料の具体例として、フルオレン、バソフェナントロリン、バソクプロイン、アントラキノジメタン、ジフェノキノン、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、アントラキノジメタン、4,4’−N,N’−ジカルバゾールビフェニル(CBP)等やそれらの化合物、金属錯体化合物、含窒素五員環誘導体などが挙げられる。金属錯体化合物としては、具体的には、トリス(8−ヒドロキシキノリナート)アルミニウム、トリ(2−メチル−8−ヒドロキシキノリナート)アルミニウム、トリス(8−ヒドロキシキノリナート)ガリウム、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリナート)ベリリウム、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリナート)亜鉛、ビス(2−メチル−8−キノリナート)(o−クレゾラート)ガリウム、ビス(2−メチル−8−キノリナート)(1−ナフトラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−8−キノリナート)−4−フェニルフェノラート等が挙げられるが、これらに限定されない。含窒素五員環誘導体としては、オキサゾール、チアゾール、オキサジアゾール、チアジアゾール、トリアゾール誘導体などが好ましく、具体的には、2,5−ビス(1−フェニル)−1,3,4−オキサゾール、2,5−ビス(1−フェニル)−1,3,4−チアゾール、2,5−ビス(1−フェニル)−1,3,4−オキサジアゾール、2−(4’−tert−ブチルフェニル)−5−(4”−ビフェニル)1,3,4−オキサジアゾール、2,5−ビス(1−ナフチル)−1,3,4−オキサジアゾール、1,4−ビス[2−(5−フェニルチアジアゾリル)]ベンゼン、2,5−ビス(1−ナフチル)−1,3,4−トリアゾール、3−(4−ビフェニルイル)−4−フェニル−5−(4−t−ブチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール等が挙げられるが、これらに限定されない。電子輸送層は蒸着法などの適宜の方法で形成され得る。
【0028】
電子注入層は、例えば、アルカリ金属、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属の炭酸化物、アルカリ土類金属、これらの金属を含む合金などが挙げられ、これらの具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、リチウム、フッ化リチウム、Li2O、Li2CO3、マグネシウム、MgO、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、Al/LiF混合物等が挙げられる。また、電子注入層は、リチウム、ナトリウム、セシウム、カルシウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属などがドープされている有機物層などからも形成され得る。有機層4は、例えば、真空蒸着法や塗布法などによって積層形成することができる。有機層4の厚みは特に限定されないが、例えば、100nm〜300nmとすることができる。
【0029】
陰極層5は、有機層4中に電子を注入するための電極(陰極)である。陰極層5は、仕事関数の小さい金属、合金、電気伝導性化合物、これらの混合物などの材料から形成されることが好ましく、仕事関数が5eV以下の材料から形成されることが好ましい。このような材料としては、例えば、Al、Ag、MgAgなどが挙げられる。Al/Al2O3混合物などからも形成され得る。有機エレクトロルミネッセンスの発光が陰極層5を透過する場合には、陰極層5が複数の層から成り、その層の一部がITO、IZOなどに代表される透明な導電性材料から形成されることも好ましい。陰極層5は、これらの材料を用いて、真空蒸着法、スパッタリング法等の適宜の方法により形成され得る。有機エレクトロルミネッセンスの発光が陰極層5を透過する場合には、陰極層5の光透過率が10%以下であることが好ましい。但し、有機エレクトロルミネッセンスの発光が陰極層5を透過する場合には、陰極層5の光透過率が70%以上であることが好ましい。陰極層5の厚みは、陰極層5の光透過率、シート抵抗等の特性が所望の程度となるように適宜設定される。陰極層5の好ましい厚みは陰極層5を構成する材料によって異なるが、陰極層5の厚みは500nm以下、好ましくは20〜300nmの範囲で設定されるのがよい。
【0030】
図2(a)(b)に示すように、第1電極2は平面視で矩形状に形成され、基板1の表面(上面)に積層されている。平面視において、第1電極2の四辺2a、2b、2c、2dのうちの一辺2aは、基板1の表面の四辺1a、1b、1c、1dのうちの一辺1aに全長にわたって沿わせて形成されている。また、平面視において、第1電極2の上記一辺2aと直交する二つの辺2b、2cは、各々、基板1の上記辺1aと直交する二辺1b、1cに沿わせて形成されている。第1電極2の上記二つの辺2b、2cは基板1の二辺1b、1cよりも短く形成されている。また、平面視において、第1電極2の残りの一辺2dと基板1の残りの一辺1dとは略同等の寸法で互いに略平行に配置され、所定の間隙を介して配置されている。このようにして第1電極2の三辺2a、2b、2cは、各々、基板1の表面の三辺1a、1b、1cに沿って形成されている。
【0031】
第2電極3は平面視で細長い矩形状に形成され、基板1の表面(上面)に積層されている。平面視において、第2電極3の四辺3a、3b、3c、3dのうちの一方の長辺側の辺3dは、基板1の四辺1a、1b、1c、1dのうちの一辺1dに全長にわたって沿わせて形成されている。この基板1の辺1dは上記第1電極2を沿わせない残りの辺であり、上記第1電極2を沿わせた辺1aと略平行な辺である。また、平面視において、第2電極3の他方の長辺側の辺3aは、第1電極2の辺2dと間隙6を介して対向配置されている。第2電極3の辺3aは第1電極2の辺2dと略平行に配置されている。また、平面視において、第2電極3の二つの短辺側の辺3b、3cは、各々、基板1の四辺1a、1b、1c、1dのうちの二辺1b、1cに沿わせて形成されている。第2電極3の短辺側の二辺3b、3cは、基板1の二辺1b、1cの第1電極2が沿っていない部分に形成されている。このようにして第2電極3の一辺3dは、基板1の表面の第1電極2が沿っていない残りの辺1dに沿って形成されている。
【0032】
基板1の表面における第1電極2と第2電極3と間隙6の各々が占める割合は、特に限定されないが、発光エリアを大きくするために、第1電極2をできるだけ大きくするのが好ましく、例えば基板1の表面の全面積のうち、第1電極2の占める割合を90〜96%、第2電極3の占める割合を2〜5%、残部を間隙6とすることができる。
【0033】
図3(a)(b)に示すように、有機層4は平面視で矩形状に形成され、第1電極2の表面(上面)に電気的に接続されて積層されている。平面視において、有機層4の四辺4a、4b、4c、4dのうち、第2電極3側と反対側の一辺4aは基板1の第2電極3側と反対側の一辺1a及び第1電極2の第2電極3側と反対側の一辺2aと略平行に形成されている。また、平面視において、有機層4の上記一辺4aと直交する一辺4b、4cは、各々、基板1の上記一辺1aと直交する一辺1b、1c及び第1電極2の上記一辺2b、2cと略平行に形成されている。また、平面視において、有機層4の第2電極3側の一辺4dは第1電極2の第2電極3側の一辺1dと略平行に形成されている。有機層4の一辺4d側の端部7は間隙6に入り込んで第1電極2の間隙6側の端面8の一部を覆っている。有機層4は平面視で第1電極2よりも小さく形成されている。従って、第1電極2の表面(上面)の端部は有機層4で覆われず、接続部9として露出している。この接続部9は辺1a、1b、1cに沿うように平面視でコ字状に形成されている。
【0034】
図1(a)(b)に示すように、陰極層5は平面視で矩形状に形成され、有機層4の表面(上面)と第2電極3の表面(上面)にわたって積層されている。陰極層5は有機層4と第2電極3とに電気的に接続されている。有機層4の表面における陰極層5の面積は有機層4の表面よりも小さい面積で形成されている。陰極層5の一部は、有機層4の端部7と第2電極3との間の間隙6に入り込んでいる。有機層4の表面における陰極層5に対応する部分が発光エリア10(図1(a)で太い点線で囲まれる部分)として形成されている。そして、第1電極2の接続部9を陽極の端子部とし、第2電極3の表面を陰極の端子部として給電することによって、有機層4に通電されて発光エリア10に相当する部分が発光することになる。この発光は、第1電極2と基板1を通って有機EL素子Aから取り出されることになる。
【0035】
上記のようなパネル状の有機EL素子Aでは、プラス電極となる第1電極2の接続部9とマイナス電極となる第2電極3とが基板1の別々の辺に沿って形成されているため、後述のように、有機電界発光ユニット(以下、適宜、有機ELユニットという)や照明器具を形成する際に、複数の有機EL素子Aを並置した場合に有機EL素子Aの間の接続が容易に行えるものである。また、第2電極3への陰極膜接合面積が大きく取れるため、高電流を印加してもエレクトロマイグレーションが生じにくくなり、導通信頼性が低下しにくくなるものである。
【0036】
また、矩形(正方形を含む)形状を有するパネル状の有機EL素子においては、給電は4辺から行うことが可能である。この場合、第1電極2と第2電極3の割付として、上記有機EL素子Aのように、第1電極2の辺数/第2電極3の辺数=3/1の組合せが考えられるが、その他に、第1電極2の辺数/第2電極3の辺数=1/3や2/2の場合も考えられる。以下、第1電極2をITO、第2電極3をAlを例として発明の効果を示すが、上記有機EL素子Aはこれらに限定されるものではなく、適宜選択されるものである。
【0037】
まず、第1電極2の辺数(ITO)/第2電極3の辺数(Al)=1/3の場合について説明する。一般に、Alと比較しITOの導電率は低い。この場合、第1電極2の1辺のみから有機層4の発光エリア(発光面)内に対して正孔電荷が供給されるため、発光面内において、第1電極2の該1辺と対向する辺まで正孔電荷が到達するまでにITO面内で電圧降下が生じてしまい、発光面内で電流ムラが発生しやすい。その結果、発光面内での輝度や色度のムラが生じてしまうため、発光品質が大きく損なわれるおそれがある。
【0038】
次に、第1電極2の辺数(ITO)/第2電極3の辺数(Al)=2/2の場合について説明する。この場合の第1電極2と第2電極3の割付として、対向する2辺を同電極にする方法と、隣接する2辺を同電極に割付する方法とが考えられる。
【0039】
前者の場合、隣接する2辺がITOとAlとなり、電流の分布として局所集中が起きやすく、結果として輝度や色度の発光面内での均一性が損なわれてしまうおそれがある。また、パネル状の有機EL素子を複数枚並置し、有機EL素子間を接続することによって、あたかも1枚の大きなパネル(器具と呼ぶ)のように駆動させる場合についても説明する。各発光パネルのみでなく、パネル間を含めた器具としての発光輝度や発光色度の均一化を計るためには、器具に対して4辺(ITO側2辺、Al側2辺)からの給電が必要であり、コストが高くなってしまうおそれがある。
【0040】
後者の場合、前者と同様に隣接する2辺がITOとAlの関係にある部分での電流の局所集中が起きるのみでなく、発光面内でのITOにおける電圧降下が生じてしまい、発光面内で電流ムラが発生する。その結果、発光面内での輝度や色度のムラが生じてしまうため、発光品質が大きく損なわれるおそれがある。また、各電極2,3の一辺に対し給電部材を接合することを考えた場合、一定の幅を確保するためには、第1電極2・有機層4・第2電極3・陰極層5の4つのアライメントを考慮する必要がある。製造工程において必然的に生じるバラつきを考慮すると、各層の重なりに一定のマージンを持たせる必要があるため、結果として有効発光面積が小さくなってしまう問題も生じるおそれがある。
【0041】
それに対し、上記有機EL素子Aでは、第1電極2の辺数(ITO)/第2電極3の辺数(Al)=3/1であるため、ITOの第1電極2の辺から発光面への距離が短く、均等性が高いことから、パネル状の有機EL素子Aの面内での輝度や色度のムラが生じにくいため高品質な発光が得やすいものである。また、有機層4・第2電極3・陰極層5のアライメントの考慮をすればよいので、有効発光面積を大きく取ることが可能である。また器具形態においても、パネル間の均一性を確保しつつ、2辺給電ですむことから低コストで作製することが可能となる。
【0042】
図4(a)〜(c)に有機EL素子Aの他の実施の形態を示す。この有機EL素子Aでは、陰極層5の第2電極3側と反対側の一辺5aと、基板1の第2電極3側と反対側の一辺1aとの間の寸法をd1、第1電極2の第2電極3側の一辺2dと、基板1の第2電極3側の一辺1dとの間の寸法をd3、陰極層5の第2電極3側の一辺5dと直交する方向の一辺5b、5cと、基板1の第2電極3側の一辺1dと直交する方向の一辺1b、1cとの間の寸法をd2とした場合に、d1+d3=2×d2の関係を満たすように形成されている。その他の構成は図1に示すものと同様である。
【0043】
この実施の形態では、複数のパネル状の有機EL素子Aを並置した際、有機EL素子A間の間隔が略均等になるため、見栄えが良く、外観に優れるものである。また、有機EL素子Aの間を接合する部品の共通化が図れるため、作業性に優れ、コストアップを抑えることができる。さらに、複数の有機EL素子Aが略等間隔に並ぶため、略偏りなく光を照射することができる。
【0044】
図5(a)〜(c)に有機EL素子Aの他の実施の形態を示す。この有機EL素子Aでは、第1電極2の接続部9の表面(上面)に、第1電極2よりも体積抵抗の低い第3電極14が設けられている。その他の構成は図1に示すものと同様である。第3電極14は、例えば、アルミニウム、銀、金、銅、クロム、モリブデン、アルミニウム、パラジウム、スズ、鉛、マグネシウムなどの金属や、これら金属の少なくとも1種を含む合金などが好ましい。また、単層構造に限らず、多層構造を採用してもよい。例えば、MoNb層/AlNd層/MoNb層の3層構造を採用することができる。この3層構造において、下層のMoNb層は、下地との密着層として設け、上層のMoNb層は、AlNd層の保護層として設けることが好ましい。また、アルミニウム等の上記第2電極3と同様の材料で形成してもよい。第3電極14は、例えば、真空蒸着法やスパッタリング法、塗布などによって積層形成することができる。第3電極14の厚みは特に限定されないが、例えば、0.1〜1μmとすることができる。第3電極14は図2(a)(b)のように基板1に第1電極2及び第2電極3を形成した後、図6(a)(b)に示すように、接続部9の表面の略全面にわたって設けられており、平面視で略コ字状に形成されている。
【0045】
この実施の形態では、抵抗の大きい第1電極2に、抵抗の小さい第3電極14を形成することにより、第1電極2での電圧損を抑えることができ、発光エリア(発光面)10内の発光の均一化が図りやすくなるものである。
【0046】
図7に有機EL素子Aの他の実施の形態を示す。この有機EL素子Aでは上記実施の形態のように、第3電極14を接続部9に形成した場合において、第3電極14の第2電極3側の端部に伸長部15を設けたものであり、その他の構成は図5に示すものと同様である。図8(a)に示すように、伸長部15は第1電極2の表面(上面)に形成され、第2電極3と向かい合う一辺2dに沿って形成されている。伸長部15は大きさは特に限定されないが、例えば、長さが2〜5mm、幅が0.3〜3mmにすることができる。また、伸長部15は接続部9の両端部に設けることができる。図8(b)に示すように、伸長部15の表面(上面)は有機層4で覆われるが、図8(c)に示すように、伸長部15の上方は陰極層5で覆われないようにすることができる。これにより、伸長部15と陰極層5とが通電しにくくなって、発光エリア(発光面)10内の発光の均一化が図りやすくなるものである。
【0047】
図9(a)(b)に示すように上記の有機EL素子Aにおいて、第1電極2の端面(接続部9の端面)16と基板1の端面17とが上下方向で一直線上に並んで一致して揃っているのが好ましい。また、第2電極3の端面18と基板1の端面17とが上下方向で一直線上に並んで一致して揃っているのが好ましい。さらに、第3電極14を設けた場合は、図10(a)に示すように、第3電極14の端面20と第1電極2の端面16と基板1の端面17とが上下方向で一直線上に並んで一致して揃っているのが好ましい。
【0048】
上記の有機EL素子Aにおいて、有機層4で発光した光は、基板1を介してその表面から放射されるだけではなく、基板1や第1電極2や第3電極14の内部を伝播する成分も多いため、基板1と第1電極2と第3電極14の端面17,16、20が揃って一致することにより、これら端面17,19、20からも光が放射されてパネル状の有機EL素子A間のつなぎ目が目立ちにくくなり、後述の有機電界発光ユニットUや照明器具Sの外観が向上するものである。尚、図10(b)に示すように、基板1の端面17と第1電極2の端面16や第3電極14の端面20とがずれていると、つなぎ目が目立つおそれがある。
【0049】
図11に有機電界発光ユニットUの実施の形態の一例を示す。この有機電界発光ユニットUは二つ以上の有機EL素子Aを電気的に接続してパネル状に形成することができる。この場合、まず、複数の有機EL素子Aを一列に並べる。このとき、並べた有機EL素子Aの第2電極3側が同じ方向に向くようにする。従って、隣接する有機EL素子A、Aは第2電極3側の端部11と直交する方向の端部12が互いに接近あるいは接合されて配置される。次に、隣接する有機EL素子A、Aの接近あるいは接合された端部12、12の接続部9、9同士が電気的に接続される。この場合、接続される接続部9,9の間に導電材13を掛け渡して接合することができる。導電材13は接続部9の長手方向の略全長にわたって設けることができる。導電材13は光反射性を有するものが好ましく、例えば、Cu系合金で作製したリードフレームを用いることができる。
【0050】
上記の有機電界発光ユニットUでは、隣接するパネル状の有機EL素子A、A間を接続することにより、有機EL素子A、A間の接続部分の電極幅(接続部9の幅)は有機EL素子A単体に比べて実質2倍となり、その結果、発光エリア(発光面)10内の発光の均一性が向上するものである。また、複数の有機EL素子Aに給電する場合でも有機電界発光ユニットUの2辺に給電するだけで済み、効率よく給電することができるものである。
【0051】
図12に照明器具Sの実施の形態の一例を示す。この照明器具Sは、並設した複数の有機EL発光ユニットUを電気的に接続してパネル状に形成することができる。隣接する有機ELユニットU、Uは、一方の有機ELユニットUの第2電極3と、他方の有機電界発光ユニットUの第2電極3側と反対側にある第1電極2の接続部9とが電気的に接続されて形成されている。この場合、まず、複数の有機ELユニットUを並べる。このとき、並べた有機EL素子Aの第2電極3側が同じ方向に向くようにする。従って、隣接する有機ELユニットU,Uは、第2電極3側の端部21と、第2電極3と反対側の端部22とが互いに接近あるいは接合されて配置される。次に、隣接する有機ELユニットU,Uの接近あるいは接合された端部21,22の第2電極3と第1電極2の接続部9とが電気的に接続される。この場合、接続される第2電極3と接続部9の間に上記と同様の導電材13を掛け渡して接合することができる。導電材13は第2電極3と接続部9の長手方向の略全長にわたって設けることができる。
【0052】
上記の照明器具Sでは、有機ELユニットU,U間を接続することにより、有機ELユニットU,U間の電極幅(第2電極3と接続部9の幅)は有機ELユニットU単体に比べて実質2倍となり、その結果、発光エリア(発光面)10内の発光の均一性が向上するものである。また、複数の有機ELユニットUに給電する場合でも照明器具Sの2辺に給電するだけで済み、効率よく給電することができるものである。
【0053】
図13に有機ELユニットU及び照明器具Sにおいて、隣接する有機EL素子A、Aの接続構造を示す。導電材13は連結片23と支持片24とで断面略T字状に形成することができる。支持片24は隣接する有機EL素子A、Aの隣り合う接続部9,9の間に配置されており、支持片24の下端は基板1の表面(上面)の端部に載置されている。連結片23は隣り合う接続部9,9の表面(上面)間にわたって配置されている。連結片23の下面と接続部9の上面とは導電ペースト25を設けて接着されており、電気的に接続されている。導電ペースト25は低温硬化Agペーストなどを用いることができる。また、支持片24の側面と接続部9の端面との間には光学調整層26が設けられている。光学調整層26はTiO2やSiO2などの微粒子を分散させた樹脂を充填して形成することができる。尚、第3電極14が設けられている場合は、連結片23の下面と第3電極14の上面とが導電ペースト25で接続される。
【0054】
有機層4で発光した光は、基板1を介してその表面から放射されるだけではなく、基板1や第1電極2や第3電極14の内部を伝播する成分も多いため、この成分を導電材13や光学調整層26で散乱・反射させて取出すことにより、光束が増えたり、有機EL素子A間のつなぎ目が目立たなくなるものである。
【符号の説明】
【0055】
A 有機電界発光素子
U 有機電界発光ユニット
S 照明器具
1 基板
1a 辺
1b 辺
1c 辺
1d 辺
2 第1電極
2a 辺
2b 辺
2c 辺
2d 辺
3 第2電極
4 有機層
5 陰極層
12 端部
13 導電材
14 第3電極
16 端面
17 端面
21 端部
22 端部
【技術分野】
【0001】
本発明は、有機電界発光素子及びこれを用いた有機電界発光ユニット並びに照明器具に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来より、有機電界発光素子(以下、適宜、有機エレクトロルミネッセンス素子又は有機EL素子という)として各種のものが提案されている。
【0003】
例えば、図14に示すように、特許文献1に記載された有機EL素子Aは、基板49上に第1電極50と第2電極51との間に有機発光層52が設けられ、有機発光層52に対応する発光領域53は、第1領域53a及び第2領域53bを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2006−253302号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、特許文献1に記載された有機EL素子Aは、第1電極50の端子部50a、50bと第2電極51の端子部51a、51bが基板12の一辺に集中しているために、複数の有機EL素子Aを並置した場合に、有機EL素子A間の接続が難しいという問題があった。また、第2電極51(マイナス電極)の端子部51a、51bへの陰極膜接合面積が小さいため、照明のように高輝度点灯のために高電流を流すと、エレクトロマイグレーションが生じやすく、導通信頼性が低下しやすいという問題があった。
【0006】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、接続が容易で導通信頼性を向上させることができる有機電界発光素子及び有機電界発光ユニット並び照明器具を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明に係る有機電界発光素子は、基板の表面に第1電極と第2電極とが形成され、前記第1電極の表面に有機層が形成され、この有機層の表面と前記第2電極の表面とにわたって陰極層が形成された有機電界発光素子であって、前記第2電極は前記基板の表面の一辺に沿って形成され、前記第1電極は前記基板の表面の前記一辺以外の辺に沿って形成されて成ることを特徴とするものである。
【0008】
前記有機電界発光素子は、前記陰極層の前記第2電極側と反対側の一辺と、前記基板の前記第2電極側と反対側の一辺との間の寸法をd1、前記第1電極の前記第2電極側の一辺と、前記基板の前記第2電極側の一辺との間の寸法をd3、前記陰極層の前記第2電極側の一辺と直交する方向の一辺と、前記基板の前記第2電極側の一辺と直交する方向の一辺との間の寸法をd2とした場合に、d1+d3=2×d2の関係を満たすように形成されることが好ましい。
【0009】
前記有機電界発光素子は、前記第1電極よりも体積抵抗の低い第3電極が前記第1電極に設けられていることが好ましい。
【0010】
前記有機電界発光素子は、前記第3電極が前記第1電極の前記第2電極と向かい合う一辺にまで形成されていることが好ましい。
【0011】
前記有機電界発光素子は、前記第1電極の端面と前記基板の端面とを揃えて形成されているのが好ましい。
【0012】
本発明に係る有機電界発光ユニットは、前記有機電界発光素子が二つ以上電気的に接続された有機電界発光ユニットであって、隣接する前記有機電界発光素子は前記第2電極側の端部と直交する方向の端部において、前記第1電極同士が電気的に接続されて成ることを特徴とするものである。
【0013】
本発明に係る照明器具は、前記有機電界発光ユニットが二つ以上電気的に接続された照明器具であって、隣接する前記有機電界発光ユニットは、一方の前記有機電界発光ユニットの第2電極と、他方の前記有機電界発光ユニットの前記第2電極側と反対側にある前記第1電極とが電気的に接続されて成ることを特徴とするものである。
【0014】
前記照明器具は、一方の前記有機電界発光ユニットの前記第2電極と、他方の前記有機電界発光ユニットの前記第2電極側と反対側にある前記第1電極とを電気的に接続する導電材が光反射性を有するものであることが好ましい。
【発明の効果】
【0015】
本発明の有機電界発光素子及び有機電界発光ユニットは、接続が容易で導通信頼性を向上させることができるものである。
【0016】
本発明の照明器具は、導通信頼性を向上させることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明の有機電界発光素子の実施の形態の一例を示し、(a)は平面図、(b)は(a)のX−X′断面図である。
【図2】同上の基板と第1電極と第2電極を示し、(a)は平面図、(b)は(a)のX−X′断面図である。
【図3】同上の基板と第1電極と第2電極と有機層を示し、(a)は平面図、(b)は(a)のX−X′断面図である。
【図4】本発明の有機電界発光素子の他の実施の形態の一例を示し、(a)は平面図、(b)は(a)のX−X′断面図、(c)は(a)のY−Y′断面図である。
【図5】本発明の有機電界発光素子の他の実施の形態の一例を示し、(a)は平面図、(b)は(a)のX−X′断面図、(c)は(a)のY−Y′断面図である。
【図6】同上の基板と第1電極と第2電極と第3電極とを示し、(a)は平面図、(b)は(a)のX−X′断面図である。
【図7】本発明の有機電界発光素子の他の実施の形態の一例を示す平面図である。
【図8】同上の一部を示し、(a)乃至(c)は平面図である。
【図9】本発明の有機電界発光素子の他の実施の形態の一例を示し、(a)及び(b)は断面図である。
【図10】同上の一部を示し、(a)及び(b)は断面図である。
【図11】本発明の有機電界発光ユニットの実施の形態の一例を示す平面図である。
【図12】本発明の照明器具の実施の形態の一例を示す平面図である。
【図13】同上の一部を示す断面図である。
【図14】従来例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明を実施するための形態を説明する。
【0019】
図1(a)(b)に有機EL素子Aの一例を示す。この有機EL素子Aは、基板1と、第1電極2と、第2電極3と、有機層4、陰極層5を備えて形成されている。
【0020】
基板1は光透過可能な透光性を有しており、例えば、ソーダライムガラスや無アルカリガラスの透明ガラス板、又はポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、エポキシの樹脂、若しくはフッ素系樹脂から作製されたプラスチックフィルムやプラスチック板などから選ばれる少なくとも一つを用いて形成されている。基板1は平面視で正方形や長方形などの矩形状に形成されている。基板1の厚みは特に限定されないが、例えば、0.1mm〜2.0mmとすることができる。
【0021】
第1電極2は光透過可能な透光性を有しており、有機層4中にホールを注入するための電極(陽極)として作用するものである。第1電極2は、例えば、金などの金属、CuI、ITO(インジウム−スズ酸化物)、SnO2、ZnO、IZO(インジウム−亜鉛酸化物)や、PEDOT、ポリアニリンの導電性高分子、任意のアクセプタでドープした導電性高分子、カーボンナノチューブの導電性光透過性材料などから選ばれる少なくとも一つを用いて形成されている。第1電極2は、例えば、真空蒸着法やスパッタリング法、塗布などによって積層形成することができる。第1電極2の厚みは特に限定されないが、例えば、10nm〜300nmとすることができる。
【0022】
第2電極3は、陰極層5を通じて有機層4中に電子を注入するための電極(陰極)である。第2電極3としては、例えば、第1電極2と同じ材料を用いればよく、ITO(インジウム−スズ酸化物)、SnO2、ZnO、IZO(インジウム−亜鉛酸化物)や、PEDOT、ポリアニリンの導電性高分子、任意のアクセプタでドープした導電性高分子、カーボンナノチューブの導電性光透過性材料などが挙げられる。また、アルミニウム、銀、金、銅、クロム、モリブデン、アルミニウム、パラジウム、スズ、鉛、マグネシウムなどの金属や、これら金属の少なくとも1種を含む合金を用いても良い。さらに、単層構造に限らず、多層構造を採用してもよく、例えば、MoNb層/AlNd層/MoNb層の3層構造を採用することができる。この3層構造において、下層のMoNb層は、下地との密着層として設け、上層のMoNb層は、AlNd層の保護層として設けることが好ましい。第2電極3は、例えば、真空蒸着法やスパッタリング法、塗布法などによって積層形成することができる。第2電極3の厚みは特に限定されないが、例えば、100nm〜1000nmとすることができる。
【0023】
有機層4は、例えば、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、および電子注入層の積層構造からなる。
【0024】
ホール注入層は、例えば、PEDOT/PSS、ポリアニリン等の導電性高分子;任意のアクセプタ等でドープした導電性高分子;カーボンナノチューブ、CuPc(銅フタロシアニン)、MTDATA[4,4',4”-Tris(3-methyl-phenylphenylamino)tri-phenylamine]、TiOPC(チタニルフタロシアニン)、アモルファスカーボンなどの、導電性と光透過性とを併せ持つ材料が挙げられる。ホール注入層が導電性高分子から形成される場合には、例えば導電性高分子がインク状に加工されてから、塗布法、印刷法などの手法で成膜されることでホール注入層が形成される。ホール注入層が低分子有機材料や無機物から形成される場合には、例えば真空蒸着法などによりホール注入層が形成される。
【0025】
ホール輸送層は、例えば、ポリアニリン、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、トリ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、スターバーストアミン類(m−MTDATA)、TDATA系材料として1−TMATA、2−TNATA、p−PMTDATA、TFATAなどが挙げられるが、これらに限定されるものではなく、一般に知られる任意のホール輸送材料が使用される。ホール輸送層は蒸着法などの適宜の方法で形成され得る。
【0026】
発光層は、発光性有機物質(ドーパント)がドープされた有機材料(ホスト材料)から形成され得る。ホスト材料としては、電子輸送性の材料、ホール輸送性の材料、電子輸送性とホール輸送性とを併せ持つ材料の、いずれも使用され得る。ホスト材料として電子輸送性の材料とホール輸送性の材料とが併用されてもよい。ホスト材料としては、例えば、Alq3(トリス(8−オキソキノリン)アルミニウム(III))、TBADN(2−t−ブチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン)、ADN、BDAF、CBP、CzTT、TCTA、mCP、CDBPなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。ドーパント材料としては、蛍光発光性のドーパント、燐光発光性のドーパントを適宜用いることが可能である。燐光発光性のドーパントは、三重項状態から発光するため、一重項状態からのみ発光する蛍光発光性のドーパントに比べ、約4倍高い発光効率を有し、理想的には内部量子効率100%の高効率発光が可能となる。蛍光発光性ドーパントとしては、例えば、TBP(1−tert−ブチル−ペリレン)、BCzVBi、perylene、C545T(クマリンC545T;10−2−(ベンゾチアゾリル)−2,3,6,7−テトラヒドロ−1,1,7,7−テトラメチル−1H,5H,11H−(1)ベンゾピロピラノ(6,7,−8−ij)キノリジン−11−オン))、DMQA、coumarin6、rubreneなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。燐光発光性ドーパントとしては、例えば、Ir(ppy)3(ファクトリス(2−フェニルピリジン)イリジウム)、Ir(ppy)2(acac)、Ir(mppy)3、Btp2Ir(acac)(ビス−(3−(2−(2−ピリジル)ベンゾチエニル)モノ−アセチルアセトネート)イリジウム(III)))、Bt2Ir(acac)、PtOEPなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、白色発光を得るために、これらドーパントを適宜組み合わせてもよい。
【0027】
電子輸送層は、例えば、Alq3、オキサジアゾール誘導体、スターバーストオキサジアゾール、トリアゾール誘導体、フェニルキノキサリン誘導体、シロール誘導体などが挙げられる。電子輸送性材料の具体例として、フルオレン、バソフェナントロリン、バソクプロイン、アントラキノジメタン、ジフェノキノン、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、アントラキノジメタン、4,4’−N,N’−ジカルバゾールビフェニル(CBP)等やそれらの化合物、金属錯体化合物、含窒素五員環誘導体などが挙げられる。金属錯体化合物としては、具体的には、トリス(8−ヒドロキシキノリナート)アルミニウム、トリ(2−メチル−8−ヒドロキシキノリナート)アルミニウム、トリス(8−ヒドロキシキノリナート)ガリウム、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリナート)ベリリウム、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリナート)亜鉛、ビス(2−メチル−8−キノリナート)(o−クレゾラート)ガリウム、ビス(2−メチル−8−キノリナート)(1−ナフトラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−8−キノリナート)−4−フェニルフェノラート等が挙げられるが、これらに限定されない。含窒素五員環誘導体としては、オキサゾール、チアゾール、オキサジアゾール、チアジアゾール、トリアゾール誘導体などが好ましく、具体的には、2,5−ビス(1−フェニル)−1,3,4−オキサゾール、2,5−ビス(1−フェニル)−1,3,4−チアゾール、2,5−ビス(1−フェニル)−1,3,4−オキサジアゾール、2−(4’−tert−ブチルフェニル)−5−(4”−ビフェニル)1,3,4−オキサジアゾール、2,5−ビス(1−ナフチル)−1,3,4−オキサジアゾール、1,4−ビス[2−(5−フェニルチアジアゾリル)]ベンゼン、2,5−ビス(1−ナフチル)−1,3,4−トリアゾール、3−(4−ビフェニルイル)−4−フェニル−5−(4−t−ブチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール等が挙げられるが、これらに限定されない。電子輸送層は蒸着法などの適宜の方法で形成され得る。
【0028】
電子注入層は、例えば、アルカリ金属、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属の炭酸化物、アルカリ土類金属、これらの金属を含む合金などが挙げられ、これらの具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、リチウム、フッ化リチウム、Li2O、Li2CO3、マグネシウム、MgO、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、Al/LiF混合物等が挙げられる。また、電子注入層は、リチウム、ナトリウム、セシウム、カルシウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属などがドープされている有機物層などからも形成され得る。有機層4は、例えば、真空蒸着法や塗布法などによって積層形成することができる。有機層4の厚みは特に限定されないが、例えば、100nm〜300nmとすることができる。
【0029】
陰極層5は、有機層4中に電子を注入するための電極(陰極)である。陰極層5は、仕事関数の小さい金属、合金、電気伝導性化合物、これらの混合物などの材料から形成されることが好ましく、仕事関数が5eV以下の材料から形成されることが好ましい。このような材料としては、例えば、Al、Ag、MgAgなどが挙げられる。Al/Al2O3混合物などからも形成され得る。有機エレクトロルミネッセンスの発光が陰極層5を透過する場合には、陰極層5が複数の層から成り、その層の一部がITO、IZOなどに代表される透明な導電性材料から形成されることも好ましい。陰極層5は、これらの材料を用いて、真空蒸着法、スパッタリング法等の適宜の方法により形成され得る。有機エレクトロルミネッセンスの発光が陰極層5を透過する場合には、陰極層5の光透過率が10%以下であることが好ましい。但し、有機エレクトロルミネッセンスの発光が陰極層5を透過する場合には、陰極層5の光透過率が70%以上であることが好ましい。陰極層5の厚みは、陰極層5の光透過率、シート抵抗等の特性が所望の程度となるように適宜設定される。陰極層5の好ましい厚みは陰極層5を構成する材料によって異なるが、陰極層5の厚みは500nm以下、好ましくは20〜300nmの範囲で設定されるのがよい。
【0030】
図2(a)(b)に示すように、第1電極2は平面視で矩形状に形成され、基板1の表面(上面)に積層されている。平面視において、第1電極2の四辺2a、2b、2c、2dのうちの一辺2aは、基板1の表面の四辺1a、1b、1c、1dのうちの一辺1aに全長にわたって沿わせて形成されている。また、平面視において、第1電極2の上記一辺2aと直交する二つの辺2b、2cは、各々、基板1の上記辺1aと直交する二辺1b、1cに沿わせて形成されている。第1電極2の上記二つの辺2b、2cは基板1の二辺1b、1cよりも短く形成されている。また、平面視において、第1電極2の残りの一辺2dと基板1の残りの一辺1dとは略同等の寸法で互いに略平行に配置され、所定の間隙を介して配置されている。このようにして第1電極2の三辺2a、2b、2cは、各々、基板1の表面の三辺1a、1b、1cに沿って形成されている。
【0031】
第2電極3は平面視で細長い矩形状に形成され、基板1の表面(上面)に積層されている。平面視において、第2電極3の四辺3a、3b、3c、3dのうちの一方の長辺側の辺3dは、基板1の四辺1a、1b、1c、1dのうちの一辺1dに全長にわたって沿わせて形成されている。この基板1の辺1dは上記第1電極2を沿わせない残りの辺であり、上記第1電極2を沿わせた辺1aと略平行な辺である。また、平面視において、第2電極3の他方の長辺側の辺3aは、第1電極2の辺2dと間隙6を介して対向配置されている。第2電極3の辺3aは第1電極2の辺2dと略平行に配置されている。また、平面視において、第2電極3の二つの短辺側の辺3b、3cは、各々、基板1の四辺1a、1b、1c、1dのうちの二辺1b、1cに沿わせて形成されている。第2電極3の短辺側の二辺3b、3cは、基板1の二辺1b、1cの第1電極2が沿っていない部分に形成されている。このようにして第2電極3の一辺3dは、基板1の表面の第1電極2が沿っていない残りの辺1dに沿って形成されている。
【0032】
基板1の表面における第1電極2と第2電極3と間隙6の各々が占める割合は、特に限定されないが、発光エリアを大きくするために、第1電極2をできるだけ大きくするのが好ましく、例えば基板1の表面の全面積のうち、第1電極2の占める割合を90〜96%、第2電極3の占める割合を2〜5%、残部を間隙6とすることができる。
【0033】
図3(a)(b)に示すように、有機層4は平面視で矩形状に形成され、第1電極2の表面(上面)に電気的に接続されて積層されている。平面視において、有機層4の四辺4a、4b、4c、4dのうち、第2電極3側と反対側の一辺4aは基板1の第2電極3側と反対側の一辺1a及び第1電極2の第2電極3側と反対側の一辺2aと略平行に形成されている。また、平面視において、有機層4の上記一辺4aと直交する一辺4b、4cは、各々、基板1の上記一辺1aと直交する一辺1b、1c及び第1電極2の上記一辺2b、2cと略平行に形成されている。また、平面視において、有機層4の第2電極3側の一辺4dは第1電極2の第2電極3側の一辺1dと略平行に形成されている。有機層4の一辺4d側の端部7は間隙6に入り込んで第1電極2の間隙6側の端面8の一部を覆っている。有機層4は平面視で第1電極2よりも小さく形成されている。従って、第1電極2の表面(上面)の端部は有機層4で覆われず、接続部9として露出している。この接続部9は辺1a、1b、1cに沿うように平面視でコ字状に形成されている。
【0034】
図1(a)(b)に示すように、陰極層5は平面視で矩形状に形成され、有機層4の表面(上面)と第2電極3の表面(上面)にわたって積層されている。陰極層5は有機層4と第2電極3とに電気的に接続されている。有機層4の表面における陰極層5の面積は有機層4の表面よりも小さい面積で形成されている。陰極層5の一部は、有機層4の端部7と第2電極3との間の間隙6に入り込んでいる。有機層4の表面における陰極層5に対応する部分が発光エリア10(図1(a)で太い点線で囲まれる部分)として形成されている。そして、第1電極2の接続部9を陽極の端子部とし、第2電極3の表面を陰極の端子部として給電することによって、有機層4に通電されて発光エリア10に相当する部分が発光することになる。この発光は、第1電極2と基板1を通って有機EL素子Aから取り出されることになる。
【0035】
上記のようなパネル状の有機EL素子Aでは、プラス電極となる第1電極2の接続部9とマイナス電極となる第2電極3とが基板1の別々の辺に沿って形成されているため、後述のように、有機電界発光ユニット(以下、適宜、有機ELユニットという)や照明器具を形成する際に、複数の有機EL素子Aを並置した場合に有機EL素子Aの間の接続が容易に行えるものである。また、第2電極3への陰極膜接合面積が大きく取れるため、高電流を印加してもエレクトロマイグレーションが生じにくくなり、導通信頼性が低下しにくくなるものである。
【0036】
また、矩形(正方形を含む)形状を有するパネル状の有機EL素子においては、給電は4辺から行うことが可能である。この場合、第1電極2と第2電極3の割付として、上記有機EL素子Aのように、第1電極2の辺数/第2電極3の辺数=3/1の組合せが考えられるが、その他に、第1電極2の辺数/第2電極3の辺数=1/3や2/2の場合も考えられる。以下、第1電極2をITO、第2電極3をAlを例として発明の効果を示すが、上記有機EL素子Aはこれらに限定されるものではなく、適宜選択されるものである。
【0037】
まず、第1電極2の辺数(ITO)/第2電極3の辺数(Al)=1/3の場合について説明する。一般に、Alと比較しITOの導電率は低い。この場合、第1電極2の1辺のみから有機層4の発光エリア(発光面)内に対して正孔電荷が供給されるため、発光面内において、第1電極2の該1辺と対向する辺まで正孔電荷が到達するまでにITO面内で電圧降下が生じてしまい、発光面内で電流ムラが発生しやすい。その結果、発光面内での輝度や色度のムラが生じてしまうため、発光品質が大きく損なわれるおそれがある。
【0038】
次に、第1電極2の辺数(ITO)/第2電極3の辺数(Al)=2/2の場合について説明する。この場合の第1電極2と第2電極3の割付として、対向する2辺を同電極にする方法と、隣接する2辺を同電極に割付する方法とが考えられる。
【0039】
前者の場合、隣接する2辺がITOとAlとなり、電流の分布として局所集中が起きやすく、結果として輝度や色度の発光面内での均一性が損なわれてしまうおそれがある。また、パネル状の有機EL素子を複数枚並置し、有機EL素子間を接続することによって、あたかも1枚の大きなパネル(器具と呼ぶ)のように駆動させる場合についても説明する。各発光パネルのみでなく、パネル間を含めた器具としての発光輝度や発光色度の均一化を計るためには、器具に対して4辺(ITO側2辺、Al側2辺)からの給電が必要であり、コストが高くなってしまうおそれがある。
【0040】
後者の場合、前者と同様に隣接する2辺がITOとAlの関係にある部分での電流の局所集中が起きるのみでなく、発光面内でのITOにおける電圧降下が生じてしまい、発光面内で電流ムラが発生する。その結果、発光面内での輝度や色度のムラが生じてしまうため、発光品質が大きく損なわれるおそれがある。また、各電極2,3の一辺に対し給電部材を接合することを考えた場合、一定の幅を確保するためには、第1電極2・有機層4・第2電極3・陰極層5の4つのアライメントを考慮する必要がある。製造工程において必然的に生じるバラつきを考慮すると、各層の重なりに一定のマージンを持たせる必要があるため、結果として有効発光面積が小さくなってしまう問題も生じるおそれがある。
【0041】
それに対し、上記有機EL素子Aでは、第1電極2の辺数(ITO)/第2電極3の辺数(Al)=3/1であるため、ITOの第1電極2の辺から発光面への距離が短く、均等性が高いことから、パネル状の有機EL素子Aの面内での輝度や色度のムラが生じにくいため高品質な発光が得やすいものである。また、有機層4・第2電極3・陰極層5のアライメントの考慮をすればよいので、有効発光面積を大きく取ることが可能である。また器具形態においても、パネル間の均一性を確保しつつ、2辺給電ですむことから低コストで作製することが可能となる。
【0042】
図4(a)〜(c)に有機EL素子Aの他の実施の形態を示す。この有機EL素子Aでは、陰極層5の第2電極3側と反対側の一辺5aと、基板1の第2電極3側と反対側の一辺1aとの間の寸法をd1、第1電極2の第2電極3側の一辺2dと、基板1の第2電極3側の一辺1dとの間の寸法をd3、陰極層5の第2電極3側の一辺5dと直交する方向の一辺5b、5cと、基板1の第2電極3側の一辺1dと直交する方向の一辺1b、1cとの間の寸法をd2とした場合に、d1+d3=2×d2の関係を満たすように形成されている。その他の構成は図1に示すものと同様である。
【0043】
この実施の形態では、複数のパネル状の有機EL素子Aを並置した際、有機EL素子A間の間隔が略均等になるため、見栄えが良く、外観に優れるものである。また、有機EL素子Aの間を接合する部品の共通化が図れるため、作業性に優れ、コストアップを抑えることができる。さらに、複数の有機EL素子Aが略等間隔に並ぶため、略偏りなく光を照射することができる。
【0044】
図5(a)〜(c)に有機EL素子Aの他の実施の形態を示す。この有機EL素子Aでは、第1電極2の接続部9の表面(上面)に、第1電極2よりも体積抵抗の低い第3電極14が設けられている。その他の構成は図1に示すものと同様である。第3電極14は、例えば、アルミニウム、銀、金、銅、クロム、モリブデン、アルミニウム、パラジウム、スズ、鉛、マグネシウムなどの金属や、これら金属の少なくとも1種を含む合金などが好ましい。また、単層構造に限らず、多層構造を採用してもよい。例えば、MoNb層/AlNd層/MoNb層の3層構造を採用することができる。この3層構造において、下層のMoNb層は、下地との密着層として設け、上層のMoNb層は、AlNd層の保護層として設けることが好ましい。また、アルミニウム等の上記第2電極3と同様の材料で形成してもよい。第3電極14は、例えば、真空蒸着法やスパッタリング法、塗布などによって積層形成することができる。第3電極14の厚みは特に限定されないが、例えば、0.1〜1μmとすることができる。第3電極14は図2(a)(b)のように基板1に第1電極2及び第2電極3を形成した後、図6(a)(b)に示すように、接続部9の表面の略全面にわたって設けられており、平面視で略コ字状に形成されている。
【0045】
この実施の形態では、抵抗の大きい第1電極2に、抵抗の小さい第3電極14を形成することにより、第1電極2での電圧損を抑えることができ、発光エリア(発光面)10内の発光の均一化が図りやすくなるものである。
【0046】
図7に有機EL素子Aの他の実施の形態を示す。この有機EL素子Aでは上記実施の形態のように、第3電極14を接続部9に形成した場合において、第3電極14の第2電極3側の端部に伸長部15を設けたものであり、その他の構成は図5に示すものと同様である。図8(a)に示すように、伸長部15は第1電極2の表面(上面)に形成され、第2電極3と向かい合う一辺2dに沿って形成されている。伸長部15は大きさは特に限定されないが、例えば、長さが2〜5mm、幅が0.3〜3mmにすることができる。また、伸長部15は接続部9の両端部に設けることができる。図8(b)に示すように、伸長部15の表面(上面)は有機層4で覆われるが、図8(c)に示すように、伸長部15の上方は陰極層5で覆われないようにすることができる。これにより、伸長部15と陰極層5とが通電しにくくなって、発光エリア(発光面)10内の発光の均一化が図りやすくなるものである。
【0047】
図9(a)(b)に示すように上記の有機EL素子Aにおいて、第1電極2の端面(接続部9の端面)16と基板1の端面17とが上下方向で一直線上に並んで一致して揃っているのが好ましい。また、第2電極3の端面18と基板1の端面17とが上下方向で一直線上に並んで一致して揃っているのが好ましい。さらに、第3電極14を設けた場合は、図10(a)に示すように、第3電極14の端面20と第1電極2の端面16と基板1の端面17とが上下方向で一直線上に並んで一致して揃っているのが好ましい。
【0048】
上記の有機EL素子Aにおいて、有機層4で発光した光は、基板1を介してその表面から放射されるだけではなく、基板1や第1電極2や第3電極14の内部を伝播する成分も多いため、基板1と第1電極2と第3電極14の端面17,16、20が揃って一致することにより、これら端面17,19、20からも光が放射されてパネル状の有機EL素子A間のつなぎ目が目立ちにくくなり、後述の有機電界発光ユニットUや照明器具Sの外観が向上するものである。尚、図10(b)に示すように、基板1の端面17と第1電極2の端面16や第3電極14の端面20とがずれていると、つなぎ目が目立つおそれがある。
【0049】
図11に有機電界発光ユニットUの実施の形態の一例を示す。この有機電界発光ユニットUは二つ以上の有機EL素子Aを電気的に接続してパネル状に形成することができる。この場合、まず、複数の有機EL素子Aを一列に並べる。このとき、並べた有機EL素子Aの第2電極3側が同じ方向に向くようにする。従って、隣接する有機EL素子A、Aは第2電極3側の端部11と直交する方向の端部12が互いに接近あるいは接合されて配置される。次に、隣接する有機EL素子A、Aの接近あるいは接合された端部12、12の接続部9、9同士が電気的に接続される。この場合、接続される接続部9,9の間に導電材13を掛け渡して接合することができる。導電材13は接続部9の長手方向の略全長にわたって設けることができる。導電材13は光反射性を有するものが好ましく、例えば、Cu系合金で作製したリードフレームを用いることができる。
【0050】
上記の有機電界発光ユニットUでは、隣接するパネル状の有機EL素子A、A間を接続することにより、有機EL素子A、A間の接続部分の電極幅(接続部9の幅)は有機EL素子A単体に比べて実質2倍となり、その結果、発光エリア(発光面)10内の発光の均一性が向上するものである。また、複数の有機EL素子Aに給電する場合でも有機電界発光ユニットUの2辺に給電するだけで済み、効率よく給電することができるものである。
【0051】
図12に照明器具Sの実施の形態の一例を示す。この照明器具Sは、並設した複数の有機EL発光ユニットUを電気的に接続してパネル状に形成することができる。隣接する有機ELユニットU、Uは、一方の有機ELユニットUの第2電極3と、他方の有機電界発光ユニットUの第2電極3側と反対側にある第1電極2の接続部9とが電気的に接続されて形成されている。この場合、まず、複数の有機ELユニットUを並べる。このとき、並べた有機EL素子Aの第2電極3側が同じ方向に向くようにする。従って、隣接する有機ELユニットU,Uは、第2電極3側の端部21と、第2電極3と反対側の端部22とが互いに接近あるいは接合されて配置される。次に、隣接する有機ELユニットU,Uの接近あるいは接合された端部21,22の第2電極3と第1電極2の接続部9とが電気的に接続される。この場合、接続される第2電極3と接続部9の間に上記と同様の導電材13を掛け渡して接合することができる。導電材13は第2電極3と接続部9の長手方向の略全長にわたって設けることができる。
【0052】
上記の照明器具Sでは、有機ELユニットU,U間を接続することにより、有機ELユニットU,U間の電極幅(第2電極3と接続部9の幅)は有機ELユニットU単体に比べて実質2倍となり、その結果、発光エリア(発光面)10内の発光の均一性が向上するものである。また、複数の有機ELユニットUに給電する場合でも照明器具Sの2辺に給電するだけで済み、効率よく給電することができるものである。
【0053】
図13に有機ELユニットU及び照明器具Sにおいて、隣接する有機EL素子A、Aの接続構造を示す。導電材13は連結片23と支持片24とで断面略T字状に形成することができる。支持片24は隣接する有機EL素子A、Aの隣り合う接続部9,9の間に配置されており、支持片24の下端は基板1の表面(上面)の端部に載置されている。連結片23は隣り合う接続部9,9の表面(上面)間にわたって配置されている。連結片23の下面と接続部9の上面とは導電ペースト25を設けて接着されており、電気的に接続されている。導電ペースト25は低温硬化Agペーストなどを用いることができる。また、支持片24の側面と接続部9の端面との間には光学調整層26が設けられている。光学調整層26はTiO2やSiO2などの微粒子を分散させた樹脂を充填して形成することができる。尚、第3電極14が設けられている場合は、連結片23の下面と第3電極14の上面とが導電ペースト25で接続される。
【0054】
有機層4で発光した光は、基板1を介してその表面から放射されるだけではなく、基板1や第1電極2や第3電極14の内部を伝播する成分も多いため、この成分を導電材13や光学調整層26で散乱・反射させて取出すことにより、光束が増えたり、有機EL素子A間のつなぎ目が目立たなくなるものである。
【符号の説明】
【0055】
A 有機電界発光素子
U 有機電界発光ユニット
S 照明器具
1 基板
1a 辺
1b 辺
1c 辺
1d 辺
2 第1電極
2a 辺
2b 辺
2c 辺
2d 辺
3 第2電極
4 有機層
5 陰極層
12 端部
13 導電材
14 第3電極
16 端面
17 端面
21 端部
22 端部
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板の表面に第1電極と第2電極とが形成され、前記第1電極の表面に有機層が形成され、この有機層の表面と前記第2電極の表面とにわたって陰極層が形成された有機電界発光素子であって、前記第2電極は前記基板の表面の一辺に沿って形成され、前記第1電極は前記基板の表面の前記一辺以外の辺に沿って形成されて成ることを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項2】
前記陰極層の前記第2電極側と反対側の一辺と、前記基板の前記第2電極側と反対側の一辺との間の寸法をd1、前記第1電極の前記第2電極側の一辺と、前記基板の前記第2電極側の一辺との間の寸法をd3、前記陰極層の前記第2電極側の一辺と直交する方向の一辺と、前記基板の前記第2電極側の一辺と直交する方向の一辺との間の寸法をd2とした場合に、d1+d3=2×d2の関係を満たすように形成されて成ることを特徴とする請求項1に記載の有機電界発光素子。
【請求項3】
前記第1電極よりも体積抵抗の低い第3電極が前記第1電極に設けられて成ることを特徴とする請求項1又は2に記載の有機電界発光素子。
【請求項4】
前記第3電極が前記第1電極の前記第2電極と向かい合う一辺にまで形成されて成ることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
【請求項5】
前記第1電極の端面と前記基板の端面とを揃えて形成されて成ることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
【請求項6】
請求項1乃至5のいずれか一項に記載の有機電界発光素子が二つ以上電気的に接続された有機電界発光ユニットであって、隣接する前記有機電界発光素子は前記第2電極側の端部と直交する方向の端部において、前記第1電極同士が電気的に接続されて成ることを特徴とする有機電界発光ユニット。
【請求項7】
請求項6に記載の有機電界発光ユニットが二つ以上電気的に接続された照明器具であって、隣接する前記有機電界発光ユニットは、一方の前記有機電界発光ユニットの第2電極と、他方の前記有機電界発光ユニットの前記第2電極側と反対側にある前記第1電極とが電気的に接続されて成ることを特徴とする照明器具。
【請求項8】
一方の前記有機電界発光ユニットの前記第2電極と、他方の前記有機電界発光ユニットの前記第2電極側と反対側にある前記第1電極とを電気的に接続する部材が光反射性を有することを特徴とする請求項7に記載の照明器具。
【請求項1】
基板の表面に第1電極と第2電極とが形成され、前記第1電極の表面に有機層が形成され、この有機層の表面と前記第2電極の表面とにわたって陰極層が形成された有機電界発光素子であって、前記第2電極は前記基板の表面の一辺に沿って形成され、前記第1電極は前記基板の表面の前記一辺以外の辺に沿って形成されて成ることを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項2】
前記陰極層の前記第2電極側と反対側の一辺と、前記基板の前記第2電極側と反対側の一辺との間の寸法をd1、前記第1電極の前記第2電極側の一辺と、前記基板の前記第2電極側の一辺との間の寸法をd3、前記陰極層の前記第2電極側の一辺と直交する方向の一辺と、前記基板の前記第2電極側の一辺と直交する方向の一辺との間の寸法をd2とした場合に、d1+d3=2×d2の関係を満たすように形成されて成ることを特徴とする請求項1に記載の有機電界発光素子。
【請求項3】
前記第1電極よりも体積抵抗の低い第3電極が前記第1電極に設けられて成ることを特徴とする請求項1又は2に記載の有機電界発光素子。
【請求項4】
前記第3電極が前記第1電極の前記第2電極と向かい合う一辺にまで形成されて成ることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
【請求項5】
前記第1電極の端面と前記基板の端面とを揃えて形成されて成ることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
【請求項6】
請求項1乃至5のいずれか一項に記載の有機電界発光素子が二つ以上電気的に接続された有機電界発光ユニットであって、隣接する前記有機電界発光素子は前記第2電極側の端部と直交する方向の端部において、前記第1電極同士が電気的に接続されて成ることを特徴とする有機電界発光ユニット。
【請求項7】
請求項6に記載の有機電界発光ユニットが二つ以上電気的に接続された照明器具であって、隣接する前記有機電界発光ユニットは、一方の前記有機電界発光ユニットの第2電極と、他方の前記有機電界発光ユニットの前記第2電極側と反対側にある前記第1電極とが電気的に接続されて成ることを特徴とする照明器具。
【請求項8】
一方の前記有機電界発光ユニットの前記第2電極と、他方の前記有機電界発光ユニットの前記第2電極側と反対側にある前記第1電極とを電気的に接続する部材が光反射性を有することを特徴とする請求項7に記載の照明器具。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【公開番号】特開2012−216376(P2012−216376A)
【公開日】平成24年11月8日(2012.11.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−80057(P2011−80057)
【出願日】平成23年3月31日(2011.3.31)
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】(出願人による申告)平成22年度、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、業務委託研究、産業技術力強化法第19条の適用を受ける特許出願
【出願人】(000005821)パナソニック株式会社 (73,050)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成24年11月8日(2012.11.8)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年3月31日(2011.3.31)
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】(出願人による申告)平成22年度、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、業務委託研究、産業技術力強化法第19条の適用を受ける特許出願
【出願人】(000005821)パナソニック株式会社 (73,050)
【Fターム(参考)】
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