照明装置
【課題】平面基板上に有機ＬＥＤ素子を形成した照明装置における技術的問題を解消し、かつ様々なサイズの照明装置に適用可能な有機ＬＥＤ照明装置要素の提供。
【解決手段】透明絶縁材料製の基板上に、ＩＴＯなどの透明電極、有機ＥＬ層および陰極電極をこの順に形成させてなるボトムエミッション型の有機ＬＥＤ素子が設けられた照明装置要素であって、前記基板は、断面形状のアスペクト比（幅／厚み）が１．５以上で、厚み４００μｍ以下、幅は０．６ｍｍ〜５０ｍｍの扁平長尺体からなり、前記有機ＬＥＤ素子が前記基板の主面上に形成され、かつ前記基板の長手方向に延びており、前記基板の主面の少なくとも一方の側面には、前記ＩＴＯ透明電極への通電用電極が前記基板の長手方向に延びており、前記基板、前記有機ＬＥＤ素子および前記通電用電極は、透明保護膜によって被覆されており、前記基板の両端部には、前記有機ＬＥＤ素子への通電用端子が設けられていることを特徴とする照明装置要素。
【解決手段】透明絶縁材料製の基板上に、ＩＴＯなどの透明電極、有機ＥＬ層および陰極電極をこの順に形成させてなるボトムエミッション型の有機ＬＥＤ素子が設けられた照明装置要素であって、前記基板は、断面形状のアスペクト比（幅／厚み）が１．５以上で、厚み４００μｍ以下、幅は０．６ｍｍ〜５０ｍｍの扁平長尺体からなり、前記有機ＬＥＤ素子が前記基板の主面上に形成され、かつ前記基板の長手方向に延びており、前記基板の主面の少なくとも一方の側面には、前記ＩＴＯ透明電極への通電用電極が前記基板の長手方向に延びており、前記基板、前記有機ＬＥＤ素子および前記通電用電極は、透明保護膜によって被覆されており、前記基板の両端部には、前記有機ＬＥＤ素子への通電用端子が設けられていることを特徴とする照明装置要素。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボトムエミッション型の有機ＬＥＤ素子が設けられた照明装置要素、および該照明装置要素を用いた照明装置要素に関する。
【背景技術】
【０００２】
照明装置における発光体のうち、白熱灯、蛍光灯等は古くから確立された技術である。前者はタングステンフィラメントの電流加熱による発光であり、後者は水銀蒸気を封入した低圧放電灯の一種で電子によって励起された水銀の紫外線スペクトルによって蛍光体が可視光を発光するものである。この他工業用にアーク灯、高圧水銀灯等があるが白熱灯、蛍光灯含めて全て真空管球であり、形状、サイズに制限がある。また用途として白色発光が主体である。
一方、固体発光素子としては、白色、または各種単色のＬＥＤが実用化されている。薄膜の発光体としては、比較的古くから無機ＬＥＤが知られており、液晶のバックライトや照明装置などの用途で実用化されている。最近では、無機ＬＥＤの代わりに有機ＬＥＤを使用した照明装置の製品化が進められている。
【０００３】
蛍光灯は現行照明装置の中では効率が最も高い。例えば一般照明に用いる蛍光灯の場合、２０Ｗ白色蛍光灯の効率は４３〜８０ｌｍ／Ｗであり、輝度は０．５３ｃｄ／ｃｍ2と、晴天での空の輝度０．８ｃｄ／ｃｍ2に近い値であり、演色性もコントロールが可能であるため、かなり理想に近い光源といえる。しかし一般用の熱陰極蛍光灯は円筒断面の真空管であり、形状は直管またはリング状のものが多い。最近ではネオボール（登録商標）、ユーライン（登録商標）と言った商品名で知られる電球形状の商品、四角形となる様に曲げられた蛍光灯等が発売されているが、いずれもデザイン上の制約は大きい。冷陰極管の場合かなりの高輝度が実現され、ＬＣＤのバックライトとして広く用いられている。形状も管径内径１．４ｍｍ（外径１．８ｍｍ）の細管まで製品化されているが、画面が大きくなるに従い管径は大きくなり、従って消費エネルギー、厚み、重量も増す。さらに蛍光灯の場合は、管内に含まれている水銀は１本では微量ではあるが、廃棄される蛍光灯に含まれる水銀の総量として見た場合、環境に悪影響を及ぼす。
【０００４】
一方、白熱灯は発光のエネルギー利用効率が低く大きな比率で熱が放出される。例えばガス入り１００Ｗ単コイルのタングステン電球は、効率１４ｌｍ／Ｗ、最大輝度は６５２ｃｄ／ｃｍ2であり、細くて短い線条が高い輝度で光る。従って点光源に近いがやや広がりを持っており、色温度も蛍光灯よりは心理的に受け入れられる面がある。白熱灯はこの様にエネルギー効率が悪く寿命も短いので、本来もっと蛍光灯への置き換えが進められるはずであるが、電球状の形状にも関わらず未だに蛍光灯と白熱灯の売り上げは同程度である。一つには単価が安い面があるが、心理的好みの面の方が強い様である。例えば欧州の家庭では蛍光灯は日本程には使われていない。
最近、照明用の白色ＬＥＤ（無機ＬＥＤ）が製品化され効率も３０ｌｍ／Ｗと高く、低電圧、長寿命、輝度調整が容易と多くのメリットを持っている。但し完全な点光源であり、自動車のヘッドライト等投射型には良いが、多くの照明は拡散型のため光学系のデザインに工夫が必要となる。
【０００５】
この様に現在の照明装置は、面発光的な蛍光灯と点光源的な白熱灯、白色ＬＥＤを用途に応じて使い分けているが、前二者は真空管球という形状により制約があり、白色ＬＥＤは完全点光源であることからデザイン上の制約がある。即ちこれら主流の照明体は必ずしも理想的な商品特性を持つものではない。現在照明は都市、家庭における居住・空間デザインにとって重要な因子となってきており、そのデザインは大きな社会的なニーズとなってきている。この観点に立つと、照明装置のデザイン上の制約は大きな問題である。
【０００６】
このような動向に対して、現行の照明発光体は全て上述の様に何らかの制約がある。一方、有機ＬＥＤは拡散光源であり、基板によって薄型なものにすることもできる。即ち蛍光灯的な機能を薄膜で実現でき、蛍光灯が有する問題点、特に水銀による問題を解決することができる等、有利な点が多い。現状では、効率、演色性、輝度、寿命、価格等全ての面において蛍光灯に及ばないが、化学ドーピング、励起三重項、マルチフォトン等の材料、デバイス技術等により、原理的には効率、演色性等において、蛍光灯を超えることが可能と見られている。寿命に関しては輝度と寿命の積がほぼ一定という現象を踏まえて、有機ＬＥＤ材料の改善のみならず、発光デバイスとしての光利用効率を上げることにより改善が試みられている。近い将来には１０8Ｈｒ−ｃｄ／ｍ2、即ち、１０4ｃｄ／ｍ2で１万時間という蛍光灯なみの性能が実現されると予想されている。
【０００７】
このように、性能に関しては将来の実用化の可能性があるが、現行の有機ＬＥＤを使用した照明装置のように、平面基板上に有機ＬＥＤ素子を形成した照明装置には以下に述べる３つの大きな問題がある。
第一の問題は、有機ＬＥＤの陽極として使用されるＩＴＯなどの透明電極の抵抗値が高いことである。現在得られているＩＴＯ透明電極の抵抗率は最も低いものでも２×１０-4Ω／□程度であり、Ａｌのような金属電極に比べると２桁近く抵抗率が高い。従ってある面積を持った「平面構造（平面基板上に有機ＬＥＤ素子を形成した構造）」とした場合、陽極で有意な電圧降下が起こる。有機ＬＥＤ素子において、輝度と電圧との関係は対数関数で表されるため、ＩＴＯ透明電極で電圧降下が起こると、有機ＬＥＤ素子で輝度むら（輝度傾斜）が生じる。
【０００８】
第二の問題は製造技術である。有機ＬＥＤを使用した照明装置において、有機ＬＥＤ素子の製造時に有機ＥＬ層を形成する際、高分子型の有機ＥＬ層では塗布、低分子型の有機ＥＬ層では蒸着が基本プロセスであり、これらの成膜技術、装置を平面基板に対して用いることになる。平面基板による製造では、製造する照明装置に適合した形状、サイズの基板をベースとなる大形基板から切り出すといった製造形態となる。この場合、低コスト化はベースとなる基板のサイズの拡大、従って装置の大形化となり、特に低分子型の有機ＥＬ層を使用する場合には、現行の平面ディスプレイと本質的に同じ状況となる。より性能の良い有機ＬＥＤ素子を製造するためには、ｎｍの精度で膜組成、膜厚等を制御することが必須であり、ベースとなる基板が大面積基板となると蒸着であれ塗布であれ、これを低コストで実現することは非常に困難である。
【０００９】
第三の問題としては規格化された面光源としてデザイン的な自由度が少なくなることである。平面ガラス基板上に形成した有機ＬＥＤ素子においては、規格化された基本サイズの組合せにより発光面積の調整は可能であるが、基本サイズ以下の形態への適用が難しい。また、基板としての剛性がある為、個々の基本サイズの発光素子は平板となり、曲面及びこれらを組み合わせた３次元的な配置も制約が大きい。
また、可撓性のある樹脂基板上に形成した有機ＬＥＤ素子においてはフレキシビリティーがあり曲面への適用が可能となるものの、樹脂基板表面の表面粗さが大きく、低分子有機ＥＬ膜を形成する場合その絶縁確保が難しく、発光特性は著しく低下する。さらに、基板自体のガスバリア性が乏しく、封止性の確保も困難である為、寿命特性も低下し、発光体として照明用途に適用しうるレベルに到達しない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、平面基板上に有機ＬＥＤ素子を形成した照明装置における上述した技術的問題を解消し、かつ様々なサイズの照明装置に適用可能な有機ＬＥＤ照明装置要素、および該ＬＥＤ照明装置要素を用いた有機ＬＥＤ照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達するため、本発明は、透明絶縁材料製の基板上に、ＩＴＯなどの透明電極、有機ＥＬ層および陰極電極をこの順に形成させてなるボトムエミッション型の有機ＬＥＤ素子が設けられた照明装置要素であって、前記基板は、断面形状のアスペクト比（幅／厚み）が１．５以上で、厚み４００μｍ〜３０μｍ、幅は０．６ｍｍ〜５０ｍｍの扁平長尺体からなり、前記有機ＬＥＤ素子が前記基板の主面上に形成され、かつ前記基板の長手方向に延びており、前記基板の主面の少なくとも一方の側面には、前記ＩＴＯ透明電極への通電用電極が形成され、かつ前記基板の長手方向に延びており、前記基板、前記有機ＬＥＤ素子および前記通電用電極は、透明保護膜によって被覆されており、前記基板の両端部には、前記有機ＬＥＤ素子への通電用端子が設けられていることを特徴とする照明装置要素を提供する。
【００１２】
本発明の照明装置要素において、前記基板はガラスからなることが好ましい。
【００１３】
また、本発明は、本発明の照明装置要素を２つ以上並列配置してなる照明装置を提供する。
【００１４】
また、本発明は、本発明の照明装置要素をテープＦＰＣ上に配置し、駆動制御回路チップを接続した表示装置を提供する。
【００１５】
また、本発明は、可とう性を有する線状の照明装置要素を２つ以上立体的に配置してなる照明装置を提供する。
上記の照明装置において、前記可とう性を有する線状の照明要素が、透明絶縁材料製の基板上に、ＩＴＯなどの透明電極、有機ＥＬ層および陰極電極をこの順に形成させてなるボトムエミッション型の有機ＬＥＤ素子が設けられた照明装置要素であって、
前記基板は、断面形状のアスペクト比（幅／厚み）が１．５以上で、厚み４００μｍ〜３０μｍ、幅は０．６ｍｍ〜５０ｍｍの扁平長尺体からなり、
前記有機ＬＥＤ素子が前記基板の主面上に形成され、かつ前記基板の長手方向に延びており、
前記基板の主面の少なくとも一方の側面には、前記ＩＴＯなどの透明電極への通電用電極が形成され、かつ前記基板の長手方向に延びており、
前記基板、前記有機ＬＥＤ素子および前記通電用電極は、透明保護膜によって被覆されており、
前記基板の両端部には、前記有機ＬＥＤ素子への通電用端子が設けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、透明絶縁材料製の扁平長尺体からなる基板上に有機ＬＥＤ素子が形成された照明装置要素を用いることにより、デザイン裕度が高く、低価格の有機ＬＥＤ照明装置を提供することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。但し、図面は本発明の説明のために、具体的な形状を例示したものであり、本発明はこれに限定されない。
本発明の照明装置要素は、透明絶縁材料製の基板上にＩＴＯなどの透明電極、有機ＥＬ層および陰極電極をこの順に形成させてなるボトムエミッション型の有機ＬＥＤ素子が設けられた照明装置要素である。図１は、ボトムエミッション型の有機ＬＥＤ素子の一般的な構成を示した模式図である。図１において、１はガラス、プラスチック等の透明絶縁材料製の基板である。ボトムエミッション型の有機ＬＥＤ素子５では、基板１の主面１ａ上に、陽極電極であるＩＴＯ透明電極２、有機ＥＬ層３および陰極電極４をこの順に積層されている。以下、本明細書において、基板の有機ＬＥＤ素子を形成する側の面を主面といい、該主面との位置関係で他の面（裏面、側面）を示す。
ボトムエミッション型の有機ＬＥＤ素子５からの発光は、透明絶縁材料製の基板１内部を透過して、該基板１の裏面１ｂ側から外部に放出される。図１において、有機ＥＬ層３は、バッファ層３−１、正孔輸送層３−２、発光層３−３、電子輸送層３−４およびバッファ層３−５を有しており、低分子型の有機ＥＬ層として広く用いられている構成である。但し、有機ＥＬ層の構成は、高分子型の場合、２層構成のものがある等、材料により多くのバリエーションがある。
【００１８】
本発明の照明装置要素では、このようなボトムエミッション型の有機ＬＥＤ素子が、断面形状のアスペクト比（幅／厚み）が１．５以上で、厚み４００μｍ〜３０μｍ、幅は０．６ｍｍ〜５０ｍｍの扁平長尺体からなる基板上に形成されている。
図２は、本発明の照明装置要素を長手方向に対して垂直に切断した断面図である。図２において、基板１は、断面形状が扁平な略矩形形状であり、そのアスペクト比（長径（幅）：短径（厚さ））は２０（２０：１）である（長径（幅）２ｍｍ（２０００μｍ）、短径（厚さ）０．１ｍｍ（１００μｍ））。なお、図示の照明装置要素は、１０Ｗ蛍光灯対応（有効長３００ｍｍ）を想定しており、扁平長尺体からなる基板１の長さは３３０ｍｍである。
図２において、基板１の断面形状は扁平な略矩形形状であるが、基板１の断面形状は上記のアスペクト比および長径を満たす扁平長尺体である限り特に限定されず、例えば楕円形状であってもよい。
【００１９】
図２において、基板１の主面１ａには、ＩＴＯ透明電極２、有機ＥＬ層３および陰極電極（Ａｌ電極）４をこの順に積層してなるボトムエミッション型の有機ＬＥＤ素子５が形成されている。有機ＬＥＤ素子５での発光は、透明絶縁材料製の基板１内部を透過して、該基板１の裏面１ｂ側から放出される。
図２において、ＩＴＯ膜２は、成膜が容易であることから、基板１の主面１ａのみではなく、基板１の全周にわたって形成されている。但し、本発明の照明装置要素において、ＩＴＯ透明膜２は、有機ＬＥＤ素子５を形成できるように基板１の主面１ａ上に存在しており、かつ基板１の側面１ｃ，１ｄ上に形成される通電用電極６，６’と電気的に接続していればよい。なお、本明細書において、ＩＴＯ透明電極２といった場合、基板１上に形成されたＩＴＯ膜のうち、基板１の主面１ａ上に形成されており、有機ＬＥＤ素子５を構成する部分を指す。一方、ＩＴＯ膜２と言った場合、該ＩＴＯ透明電極２を含めた基板１上に形成されたＩＴＯ膜全体を指す。
但し、通電用電極６，６’形成による効果（ＩＴＯ透明電極２の低抵抗化）を得るためには、ＩＴＯ膜２は、基板１の側面１ｃ，１ｄまで広がっていることが好ましい。なお、ＩＴＯ透明電極２への通電用電極６，６’形成による具体的な効果については後述する。
本発明の照明装置要素において、有機ＬＥＤ素子５は、扁平長尺体からなる基板１の長手方向に延びている。
【００２０】
図２において、基板１の主面１ａの両側面１ｃ，１ｄには、該両側面１ｃ，１ｄ上に形成されたＩＴＯ膜２を覆うように、ＩＴＯ透明電極２への通電用電極６，６’が形成されている。通電用電極６，６’は、扁平長尺体からなる基板１の長手方向に延びている。したがって、基板１の長手方向に延びるＩＴＯ透明電極２に対して、常に通電用電極６，６’が存在する構成となる。
図２において、基板１の両側面１ｃ，１ｄに通電用電極６，６’が形成されているが、該通電用電極６，６’形成による効果（ＩＴＯ透明電極２の低抵抗化）が得られる限り、側面１ｃ，１ｄのうち、一方の側面にのみ形成してもよい。
【００２１】
図２において、基板１の裏面１ｂ上のＩＴＯ膜２、および両側面１ｃ，１ｄ上の通電用電極６，６’は、ＳｉＯ2またはＳｉＮからなる透明絶縁膜７で被覆されている。また、基板１、および該基板１上に形成された構成全体（有機ＬＥＤ素子５、透明絶縁膜７）は、透明保護膜８で被覆されている。透明保護膜８は、有機ＬＥＤ素子５を湿気や酸素から遮断するとともに、照明装置要素全体をほこりや衝撃から保護する機能を有する。したがって、透明保護膜８としては、ガスバリア性を有する透明樹脂膜が好適である。但し、有機ＬＥＤ素子５の部分のみをガスバリア性の透明樹脂膜で被覆し、この上から本発明の照明装置要素全体を別の透明樹脂膜で被覆してもよい。
【００２２】
図３は、本発明の照明装置要素の平面図である。図４は、本発明の照明装置要素の縦断面図である。なお、図３、４では、透明保護膜８は省略されている。また、図３、４において、扁平長尺体からなる基板１は、途中省略して示されている。
図３、図４に示すように、照明装置要素の両端部には、通電用端子１０，１０’が形成されている。ここで、端子１０は陽極用の端子であり、端子１０’は陰極用の端子である。端子１０は、透明絶縁膜７の一部を除去してＩＴＯ透明電極２を露出させた部分に半田用下地金属多層膜１１（ここではＴｉ−Ｎｉ−Ａｕ膜）を形成し、その上に半田層１２を形成したものである。端子１０’は、透明絶縁膜７の一部を除去して基板１の主面１ａを露出した部分に半田用下地金属多層膜１１’（ここではＴｉ−Ｎｉ−Ａｕ膜）を形成し、その上に半田層１２’を形成したものである。
【００２３】
本発明の照明装置要素において、有機ＬＥＤ素子の発光は電流駆動による。図５に、有機ＬＥＤ１素子に対する原理的な駆動回路構成を示す。図中のダイオード３０は有機ＬＥＤ素子を示し、陽極端子３１に抵抗電源を接続、陰極端子３２を接地する。３３には電源接続され、３４は入力端子である。電圧Ｖｉｎが入力されると抵抗Ｒによって定電流Ｖｉｎ／Ｒが有機ＬＥＤ素子に流れる。
【００２４】
上記の要領で駆動回路から所定の電流を流した場合であっても、従来の平面基板上に形成した有機ＬＥＤ素子の場合、ＩＴＯ透明電極での電圧降下によって輝度むらが生じることが問題となっていた。ＩＴＯ透明電極は、陰極電極として使用する金属導電膜、例えば、Ａｌ膜に比べると、抵抗値がはるかに高いため、該ＩＴＯ透明電極において有意な大きさの電圧降下が起こる。有機ＬＥＤ素子において、輝度と電圧との関係は対数関数で表されるため、ＩＴＯ透明電極で電圧降下が起こると、有機ＬＥＤ素子で輝度むらが生じる。
本発明の照明装置要素では、有機ＬＥＤ素子５が形成された基板１の主面１ａの両側面にＩＴＯ透明電極２への通電用電極６，６’を設け、ＩＴＯ透明電極２を低抵抗化することにより、ＩＴＯ透明電極２での電圧降下を低減し、電圧降下による有機ＬＥＤ素子５の輝度むらを防止する。
【００２５】
図２に示す照明装置要素において、基板１上にＨＤＰＥ−ＩＰ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｌａｓｍａ−ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ Ｉｏｎ ｐｌａｔｉｎｇ）法により形成したＩＴＯ膜２のシート抵抗は２０Ω／□である。幅２ｍｍ、厚さ０．１ｍｍの長さ３３０ｍｍの扁平長尺体からなる基板上に長さ３００ｍｍにわたってＩＴＯ膜２を形成した場合、該ＩＴＯ膜２の抵抗値は約２ｋΩとなる。一方、陰極電極として幅０．８ｍｍ、膜厚０．２μｍ、長さ３００ｍｍのＡｌ膜を形成した場合、該Ａｌ膜の抵抗値は３０Ωである。ここで有機ＬＥＤ素子の点灯時の最大電流密度を１０ｍＡ／ｃｍ2、発光面積は２．４ｃｍ2とした場合、ＩＴＯ透明電極２での電圧降下は５Ｖ以上となり、有機ＬＥＤ素子５で輝度むらが生じると考えられる。
一方、基板１の両側面１ｃ，１ｄにそれぞれ通電用電極６，６’として幅０．１ｍｍ、膜厚３μｍ、長さ３００ｍｍのＣｕ等の金属膜を形成した場合、該Ｃｕ膜とＩＴＯ膜とを合わせた部分の抵抗値は３０Ω以下まで下がり、上記の条件で有機ＬＥＤを点灯した際のＩＴＯ透明電極の電圧降下は約０．１２Ｖとなり、輝度むらのない良好な点灯特性を得ることができた。
【００２６】
本発明の照明装置は、上記した照明装置要素を２つ以上並列配置したものである。照明装置において、白色が基本色であるので、白色発光の照明装置を例に本発明の照明装置について説明する。
白色発光の本発明の照明装置の最も簡単な構成としては、白色発光の本発明の照明装置要素を２つ以上並列配置したものが挙げられる。
図６は、白色発光の本発明の照明装置要素における有機ＬＥＤ素子の構成を示している。図６において、基板１の主面１ａに形成されたＩＴＯ透明電極２の厚みは１００ｎｍである。ＩＴＯ透明電極２上には、低分子型の有機ＥＬ層３が形成されている。ここで、有機ＥＬ層３は、ＮＰＤとＶ2Ｏ5の共蒸着層（厚み２００ｎｍ）、ＴＢＰＤ層（厚み６００ｎｍ）、ＢＨ−２とＹＤの共蒸着層（厚み５０ｎｍ）、ＢＨ−２とｓｔｙ−ＮＰＤの共蒸着層（厚み４５０ｎｍ）、ＢＣＰ層（厚み５０ｎｍ）およびＢＣＰとＣｓの共蒸着層（厚み５０ｎｍ）の順に積層させた多層膜構造である。有機ＥＬ層３上に形成された陰極電極（Ａｌ電極）は厚み８００ｎｍである。
【００２７】
この他白色発光を実現する照明装置としては、青色発光の照明装置要素とその補色（黄、橙）となる発光の照明装置要素と、を交互に並列配置した照明装置。赤色発光、緑色発光、青色発光の３種類の照明装置要素をこの順番に並列配置したＲＧＢ発光の照明装置が挙げられる。この内、前者の照明装置の場合、白色の色温度の調節が可能である。後者の照明装置の場合、白色の色温度の調節はもちろん、任意の色調が可能である。これらが可能なのは、細い線状発光体の配列によって色の混合が起こるためで、ＣＲＴ、液晶の様なディスプレイの場合と同じ原理である。ディスプレイの場合、明視の距離でこのような混合が起こるため、最大画素ピッチは０．２ｍｍ程度である。本発明のような照明装置の場合、通常の１〜３ｍの距離で用いられるので、各照明装置要素における有機ＬＥＤ素子の発光幅は２ｍｍ程度まで可能である。
【００２８】
図７（ａ）は前者の照明装置の１構成例を示した平面図であり、図７（ｂ）はその端面図である。図７（ａ），（ｂ）に示す照明装置では、青色発光の照明装置要素２１と、その補色となる黄色発光の照明装置要素２２と、が交互にそれぞれ１０本ずつ並列に配置されている。このような照明装置要素の集合体全体を透明保護膜４３で被覆することにより、個々の照明装置要素２１、２２が固定され、かつ保護されている。なお、図７（ｂ）では図面の都合上、照明装置要素の端面形状が円形で示されているが、照明装置要素２１、２２の端面形状は図２と同様に扁平な略矩形形状である。
青色発光の照明装置要素２１と、黄色発光の照明装置要素２２と、はそれぞれ別々に共通端子４１，４１’，４２，４２’に接続されている。ここで、共通端子４１，４１’は青色発光の照明装置要素２１の共通端子であり、共通単位４２，４２’は黄色発光の照明装置要素２２の共通端子である。共通端子４１，４１’、および共通端子４２，４２’は、電源・制御回路を接続されており、独立に制御可能である。これにより、好みの色温度を実現することができる。
【００２９】
上記のようなカラー発光の照明装置要素における有機ＬＥＤ素子の構成例として、緑色発光の照明装置要素における有機ＬＥＤ素子の構成を図８に示す。図８において、基板１の主面１ａに形成されたＩＴＯ透明電極２の厚みは１８０ｎｍである。ＩＴＯ透明電極２上に形成された有機ＥＬ層３では、陽極バッファ層として銅フタロシアニン（Ｃｕ−Ｐｃ）膜（最大厚み２０ｎｍ）、正孔輸送層として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（ＴＰＤ）膜またはＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（１−ナフチル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（α−ＮＰＤ）膜（最大厚み６０ｎｍ）、電子輸送層および発光層としてトリス−（８−ヒドロキシ−キノリン）−アルミニウム（Ａｌｑ３）膜（最大厚み４０ｎｍ）、陰極としてＬｉＦ膜（厚み１ｎｍ）がこの順に積層されている。有機ＥＬ層３上に陰極電極として形成されたＡｌ膜の厚みが１８０ｎｍである。青色発光の有機ＬＥＤ素子の場合、正孔輸送層と電子輸送層の間にバソクプロイン（ＢＣＰ）膜（最大厚み２０ｎｍ）を形成する。赤色発光の有機ＬＥＤ素子の場合、正孔輸送層と電子輸送層の間にＡｌｑ３に２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタデシル−２１Ｈ，２３Ｈ−白金ポルフィリン（ＰｔＯＥＰ）を６質量％ドープした膜（最大厚み３０ｎｍ）を形成する。橙色発光の有機ＬＥＤ素子の場合、赤色発光の有機ＬＥＤ素子の場合、ドーパントとしてＤＣＪＴを用いる。
【００３０】
本発明の照明装置は、扁平長尺体からなる基板上に有機ＬＥＤ素子が形成された照明装置要素を２つ以上並列配置したものであるため、並列配置する照明装置要素の数や、照明装置要素の長さを変えることにより、照明装置の形状を自由に選択することができ、照明装置のデザイン裕度が大幅に広がる。
また、並列配置する照明装置要素同士を柔軟性をもたせて結合することで、照明装置を幅方向（照明装置要素の幅方向）に可とう性を持たせることができる。また、照明装置要素に使用する基板を石英ガラス長繊維のような可とう性を有する材料を用いることで、照明装置の縦方向（照明装置要素の長手方向）にも可とう性を持たせることができる。したがって、本発明の照明装置は、平面形状、すなわち、二次元形状の照明装置のみならず、曲面をもった三次元形状の照明装置とすることもできる。図９に曲面をもった３次元形状の照明装置の構成例を示す。
【００３１】
本発明の照明装置要素を、上記したＲＧＢ発光の照明装置と同様の順番で画素表示素子のサイズとなるように並列配置したものを、テープＦＰＣ上に配置し、同じくテープＦＰＣ上に配置した制御回路チップと接続することで、大型アクティブマトリックスディスプレイ用の、制御回路チップを内蔵した有機ＬＥＤ素子による表示装置とすることもできる。図１０は、制御回路チップを内蔵した、有機ＬＥＤ素子による表示装置の構成例を示す。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図1は、ボトムエミッション型の有機ＬＥＤ素子の一般的な構成を示した模式図である。
【図２】図２は、本発明の照明装置要素を長手方向に対して垂直に切断した断面図である。
【図３】図３は、本発明の照明装置要素の照明装置要素の平面図である。
【図４】図４は、図４は、本発明の照明装置要素の縦断面図である。
【図５】図５は、有機ＬＥＤ１素子に対する原理的な駆動回路構成を示す。
【図６】図６は、白色発光の本発明の照明装置要素における有機ＬＥＤ素子の構成を示している。
【図７】図７は、本発明の照明装置の１構成例を示した平面図である。
【図８】図８は、緑色発光の照明装置要素における有機ＬＥＤ素子の構成を示している。
【図９】図９は、曲面をもった３次元形状の照明装置の構成例を示す。
【図１０】図１０は、制御回路チップを内蔵した、有機ＬＥＤ素子による表示装置の構成例を示す。
【符号の説明】
【００３３】
１：基板
１ａ：主面
１ｂ：裏面
１ｃ，１ｄ：側面
２：ＩＴＯ透明電極
３：有機ＥＬ層
３−１：バッファ層
３−２：正孔輸送層
３−３：発光層
３−４：電子輸送層
３−５：バッファ層
４：陰極電極
５：有機ＬＥＤ素子
６，６’：ＩＴＯ透明電極への通電用電極
７：透明絶縁膜
８：透明保護膜
１０：通電用端子（陽極用端子）
１０’：通電用端子（陰極用端子）
１１，１１’：半田用下地金属多層膜
１２，１２’：半田層
２１，２２：照明装置要素
３０：ダイオード（有機ＬＥＤ素子）
３１：陽極端子
３２：陰極端子
３３：電源接続用端子
３４：入力端子
４１，４１’，４２，４２’：共通端子
４３：透明保護膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボトムエミッション型の有機ＬＥＤ素子が設けられた照明装置要素、および該照明装置要素を用いた照明装置要素に関する。
【背景技術】
【０００２】
照明装置における発光体のうち、白熱灯、蛍光灯等は古くから確立された技術である。前者はタングステンフィラメントの電流加熱による発光であり、後者は水銀蒸気を封入した低圧放電灯の一種で電子によって励起された水銀の紫外線スペクトルによって蛍光体が可視光を発光するものである。この他工業用にアーク灯、高圧水銀灯等があるが白熱灯、蛍光灯含めて全て真空管球であり、形状、サイズに制限がある。また用途として白色発光が主体である。
一方、固体発光素子としては、白色、または各種単色のＬＥＤが実用化されている。薄膜の発光体としては、比較的古くから無機ＬＥＤが知られており、液晶のバックライトや照明装置などの用途で実用化されている。最近では、無機ＬＥＤの代わりに有機ＬＥＤを使用した照明装置の製品化が進められている。
【０００３】
蛍光灯は現行照明装置の中では効率が最も高い。例えば一般照明に用いる蛍光灯の場合、２０Ｗ白色蛍光灯の効率は４３〜８０ｌｍ／Ｗであり、輝度は０．５３ｃｄ／ｃｍ2と、晴天での空の輝度０．８ｃｄ／ｃｍ2に近い値であり、演色性もコントロールが可能であるため、かなり理想に近い光源といえる。しかし一般用の熱陰極蛍光灯は円筒断面の真空管であり、形状は直管またはリング状のものが多い。最近ではネオボール（登録商標）、ユーライン（登録商標）と言った商品名で知られる電球形状の商品、四角形となる様に曲げられた蛍光灯等が発売されているが、いずれもデザイン上の制約は大きい。冷陰極管の場合かなりの高輝度が実現され、ＬＣＤのバックライトとして広く用いられている。形状も管径内径１．４ｍｍ（外径１．８ｍｍ）の細管まで製品化されているが、画面が大きくなるに従い管径は大きくなり、従って消費エネルギー、厚み、重量も増す。さらに蛍光灯の場合は、管内に含まれている水銀は１本では微量ではあるが、廃棄される蛍光灯に含まれる水銀の総量として見た場合、環境に悪影響を及ぼす。
【０００４】
一方、白熱灯は発光のエネルギー利用効率が低く大きな比率で熱が放出される。例えばガス入り１００Ｗ単コイルのタングステン電球は、効率１４ｌｍ／Ｗ、最大輝度は６５２ｃｄ／ｃｍ2であり、細くて短い線条が高い輝度で光る。従って点光源に近いがやや広がりを持っており、色温度も蛍光灯よりは心理的に受け入れられる面がある。白熱灯はこの様にエネルギー効率が悪く寿命も短いので、本来もっと蛍光灯への置き換えが進められるはずであるが、電球状の形状にも関わらず未だに蛍光灯と白熱灯の売り上げは同程度である。一つには単価が安い面があるが、心理的好みの面の方が強い様である。例えば欧州の家庭では蛍光灯は日本程には使われていない。
最近、照明用の白色ＬＥＤ（無機ＬＥＤ）が製品化され効率も３０ｌｍ／Ｗと高く、低電圧、長寿命、輝度調整が容易と多くのメリットを持っている。但し完全な点光源であり、自動車のヘッドライト等投射型には良いが、多くの照明は拡散型のため光学系のデザインに工夫が必要となる。
【０００５】
この様に現在の照明装置は、面発光的な蛍光灯と点光源的な白熱灯、白色ＬＥＤを用途に応じて使い分けているが、前二者は真空管球という形状により制約があり、白色ＬＥＤは完全点光源であることからデザイン上の制約がある。即ちこれら主流の照明体は必ずしも理想的な商品特性を持つものではない。現在照明は都市、家庭における居住・空間デザインにとって重要な因子となってきており、そのデザインは大きな社会的なニーズとなってきている。この観点に立つと、照明装置のデザイン上の制約は大きな問題である。
【０００６】
このような動向に対して、現行の照明発光体は全て上述の様に何らかの制約がある。一方、有機ＬＥＤは拡散光源であり、基板によって薄型なものにすることもできる。即ち蛍光灯的な機能を薄膜で実現でき、蛍光灯が有する問題点、特に水銀による問題を解決することができる等、有利な点が多い。現状では、効率、演色性、輝度、寿命、価格等全ての面において蛍光灯に及ばないが、化学ドーピング、励起三重項、マルチフォトン等の材料、デバイス技術等により、原理的には効率、演色性等において、蛍光灯を超えることが可能と見られている。寿命に関しては輝度と寿命の積がほぼ一定という現象を踏まえて、有機ＬＥＤ材料の改善のみならず、発光デバイスとしての光利用効率を上げることにより改善が試みられている。近い将来には１０8Ｈｒ−ｃｄ／ｍ2、即ち、１０4ｃｄ／ｍ2で１万時間という蛍光灯なみの性能が実現されると予想されている。
【０００７】
このように、性能に関しては将来の実用化の可能性があるが、現行の有機ＬＥＤを使用した照明装置のように、平面基板上に有機ＬＥＤ素子を形成した照明装置には以下に述べる３つの大きな問題がある。
第一の問題は、有機ＬＥＤの陽極として使用されるＩＴＯなどの透明電極の抵抗値が高いことである。現在得られているＩＴＯ透明電極の抵抗率は最も低いものでも２×１０-4Ω／□程度であり、Ａｌのような金属電極に比べると２桁近く抵抗率が高い。従ってある面積を持った「平面構造（平面基板上に有機ＬＥＤ素子を形成した構造）」とした場合、陽極で有意な電圧降下が起こる。有機ＬＥＤ素子において、輝度と電圧との関係は対数関数で表されるため、ＩＴＯ透明電極で電圧降下が起こると、有機ＬＥＤ素子で輝度むら（輝度傾斜）が生じる。
【０００８】
第二の問題は製造技術である。有機ＬＥＤを使用した照明装置において、有機ＬＥＤ素子の製造時に有機ＥＬ層を形成する際、高分子型の有機ＥＬ層では塗布、低分子型の有機ＥＬ層では蒸着が基本プロセスであり、これらの成膜技術、装置を平面基板に対して用いることになる。平面基板による製造では、製造する照明装置に適合した形状、サイズの基板をベースとなる大形基板から切り出すといった製造形態となる。この場合、低コスト化はベースとなる基板のサイズの拡大、従って装置の大形化となり、特に低分子型の有機ＥＬ層を使用する場合には、現行の平面ディスプレイと本質的に同じ状況となる。より性能の良い有機ＬＥＤ素子を製造するためには、ｎｍの精度で膜組成、膜厚等を制御することが必須であり、ベースとなる基板が大面積基板となると蒸着であれ塗布であれ、これを低コストで実現することは非常に困難である。
【０００９】
第三の問題としては規格化された面光源としてデザイン的な自由度が少なくなることである。平面ガラス基板上に形成した有機ＬＥＤ素子においては、規格化された基本サイズの組合せにより発光面積の調整は可能であるが、基本サイズ以下の形態への適用が難しい。また、基板としての剛性がある為、個々の基本サイズの発光素子は平板となり、曲面及びこれらを組み合わせた３次元的な配置も制約が大きい。
また、可撓性のある樹脂基板上に形成した有機ＬＥＤ素子においてはフレキシビリティーがあり曲面への適用が可能となるものの、樹脂基板表面の表面粗さが大きく、低分子有機ＥＬ膜を形成する場合その絶縁確保が難しく、発光特性は著しく低下する。さらに、基板自体のガスバリア性が乏しく、封止性の確保も困難である為、寿命特性も低下し、発光体として照明用途に適用しうるレベルに到達しない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、平面基板上に有機ＬＥＤ素子を形成した照明装置における上述した技術的問題を解消し、かつ様々なサイズの照明装置に適用可能な有機ＬＥＤ照明装置要素、および該ＬＥＤ照明装置要素を用いた有機ＬＥＤ照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達するため、本発明は、透明絶縁材料製の基板上に、ＩＴＯなどの透明電極、有機ＥＬ層および陰極電極をこの順に形成させてなるボトムエミッション型の有機ＬＥＤ素子が設けられた照明装置要素であって、前記基板は、断面形状のアスペクト比（幅／厚み）が１．５以上で、厚み４００μｍ〜３０μｍ、幅は０．６ｍｍ〜５０ｍｍの扁平長尺体からなり、前記有機ＬＥＤ素子が前記基板の主面上に形成され、かつ前記基板の長手方向に延びており、前記基板の主面の少なくとも一方の側面には、前記ＩＴＯ透明電極への通電用電極が形成され、かつ前記基板の長手方向に延びており、前記基板、前記有機ＬＥＤ素子および前記通電用電極は、透明保護膜によって被覆されており、前記基板の両端部には、前記有機ＬＥＤ素子への通電用端子が設けられていることを特徴とする照明装置要素を提供する。
【００１２】
本発明の照明装置要素において、前記基板はガラスからなることが好ましい。
【００１３】
また、本発明は、本発明の照明装置要素を２つ以上並列配置してなる照明装置を提供する。
【００１４】
また、本発明は、本発明の照明装置要素をテープＦＰＣ上に配置し、駆動制御回路チップを接続した表示装置を提供する。
【００１５】
また、本発明は、可とう性を有する線状の照明装置要素を２つ以上立体的に配置してなる照明装置を提供する。
上記の照明装置において、前記可とう性を有する線状の照明要素が、透明絶縁材料製の基板上に、ＩＴＯなどの透明電極、有機ＥＬ層および陰極電極をこの順に形成させてなるボトムエミッション型の有機ＬＥＤ素子が設けられた照明装置要素であって、
前記基板は、断面形状のアスペクト比（幅／厚み）が１．５以上で、厚み４００μｍ〜３０μｍ、幅は０．６ｍｍ〜５０ｍｍの扁平長尺体からなり、
前記有機ＬＥＤ素子が前記基板の主面上に形成され、かつ前記基板の長手方向に延びており、
前記基板の主面の少なくとも一方の側面には、前記ＩＴＯなどの透明電極への通電用電極が形成され、かつ前記基板の長手方向に延びており、
前記基板、前記有機ＬＥＤ素子および前記通電用電極は、透明保護膜によって被覆されており、
前記基板の両端部には、前記有機ＬＥＤ素子への通電用端子が設けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、透明絶縁材料製の扁平長尺体からなる基板上に有機ＬＥＤ素子が形成された照明装置要素を用いることにより、デザイン裕度が高く、低価格の有機ＬＥＤ照明装置を提供することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。但し、図面は本発明の説明のために、具体的な形状を例示したものであり、本発明はこれに限定されない。
本発明の照明装置要素は、透明絶縁材料製の基板上にＩＴＯなどの透明電極、有機ＥＬ層および陰極電極をこの順に形成させてなるボトムエミッション型の有機ＬＥＤ素子が設けられた照明装置要素である。図１は、ボトムエミッション型の有機ＬＥＤ素子の一般的な構成を示した模式図である。図１において、１はガラス、プラスチック等の透明絶縁材料製の基板である。ボトムエミッション型の有機ＬＥＤ素子５では、基板１の主面１ａ上に、陽極電極であるＩＴＯ透明電極２、有機ＥＬ層３および陰極電極４をこの順に積層されている。以下、本明細書において、基板の有機ＬＥＤ素子を形成する側の面を主面といい、該主面との位置関係で他の面（裏面、側面）を示す。
ボトムエミッション型の有機ＬＥＤ素子５からの発光は、透明絶縁材料製の基板１内部を透過して、該基板１の裏面１ｂ側から外部に放出される。図１において、有機ＥＬ層３は、バッファ層３−１、正孔輸送層３−２、発光層３−３、電子輸送層３−４およびバッファ層３−５を有しており、低分子型の有機ＥＬ層として広く用いられている構成である。但し、有機ＥＬ層の構成は、高分子型の場合、２層構成のものがある等、材料により多くのバリエーションがある。
【００１８】
本発明の照明装置要素では、このようなボトムエミッション型の有機ＬＥＤ素子が、断面形状のアスペクト比（幅／厚み）が１．５以上で、厚み４００μｍ〜３０μｍ、幅は０．６ｍｍ〜５０ｍｍの扁平長尺体からなる基板上に形成されている。
図２は、本発明の照明装置要素を長手方向に対して垂直に切断した断面図である。図２において、基板１は、断面形状が扁平な略矩形形状であり、そのアスペクト比（長径（幅）：短径（厚さ））は２０（２０：１）である（長径（幅）２ｍｍ（２０００μｍ）、短径（厚さ）０．１ｍｍ（１００μｍ））。なお、図示の照明装置要素は、１０Ｗ蛍光灯対応（有効長３００ｍｍ）を想定しており、扁平長尺体からなる基板１の長さは３３０ｍｍである。
図２において、基板１の断面形状は扁平な略矩形形状であるが、基板１の断面形状は上記のアスペクト比および長径を満たす扁平長尺体である限り特に限定されず、例えば楕円形状であってもよい。
【００１９】
図２において、基板１の主面１ａには、ＩＴＯ透明電極２、有機ＥＬ層３および陰極電極（Ａｌ電極）４をこの順に積層してなるボトムエミッション型の有機ＬＥＤ素子５が形成されている。有機ＬＥＤ素子５での発光は、透明絶縁材料製の基板１内部を透過して、該基板１の裏面１ｂ側から放出される。
図２において、ＩＴＯ膜２は、成膜が容易であることから、基板１の主面１ａのみではなく、基板１の全周にわたって形成されている。但し、本発明の照明装置要素において、ＩＴＯ透明膜２は、有機ＬＥＤ素子５を形成できるように基板１の主面１ａ上に存在しており、かつ基板１の側面１ｃ，１ｄ上に形成される通電用電極６，６’と電気的に接続していればよい。なお、本明細書において、ＩＴＯ透明電極２といった場合、基板１上に形成されたＩＴＯ膜のうち、基板１の主面１ａ上に形成されており、有機ＬＥＤ素子５を構成する部分を指す。一方、ＩＴＯ膜２と言った場合、該ＩＴＯ透明電極２を含めた基板１上に形成されたＩＴＯ膜全体を指す。
但し、通電用電極６，６’形成による効果（ＩＴＯ透明電極２の低抵抗化）を得るためには、ＩＴＯ膜２は、基板１の側面１ｃ，１ｄまで広がっていることが好ましい。なお、ＩＴＯ透明電極２への通電用電極６，６’形成による具体的な効果については後述する。
本発明の照明装置要素において、有機ＬＥＤ素子５は、扁平長尺体からなる基板１の長手方向に延びている。
【００２０】
図２において、基板１の主面１ａの両側面１ｃ，１ｄには、該両側面１ｃ，１ｄ上に形成されたＩＴＯ膜２を覆うように、ＩＴＯ透明電極２への通電用電極６，６’が形成されている。通電用電極６，６’は、扁平長尺体からなる基板１の長手方向に延びている。したがって、基板１の長手方向に延びるＩＴＯ透明電極２に対して、常に通電用電極６，６’が存在する構成となる。
図２において、基板１の両側面１ｃ，１ｄに通電用電極６，６’が形成されているが、該通電用電極６，６’形成による効果（ＩＴＯ透明電極２の低抵抗化）が得られる限り、側面１ｃ，１ｄのうち、一方の側面にのみ形成してもよい。
【００２１】
図２において、基板１の裏面１ｂ上のＩＴＯ膜２、および両側面１ｃ，１ｄ上の通電用電極６，６’は、ＳｉＯ2またはＳｉＮからなる透明絶縁膜７で被覆されている。また、基板１、および該基板１上に形成された構成全体（有機ＬＥＤ素子５、透明絶縁膜７）は、透明保護膜８で被覆されている。透明保護膜８は、有機ＬＥＤ素子５を湿気や酸素から遮断するとともに、照明装置要素全体をほこりや衝撃から保護する機能を有する。したがって、透明保護膜８としては、ガスバリア性を有する透明樹脂膜が好適である。但し、有機ＬＥＤ素子５の部分のみをガスバリア性の透明樹脂膜で被覆し、この上から本発明の照明装置要素全体を別の透明樹脂膜で被覆してもよい。
【００２２】
図３は、本発明の照明装置要素の平面図である。図４は、本発明の照明装置要素の縦断面図である。なお、図３、４では、透明保護膜８は省略されている。また、図３、４において、扁平長尺体からなる基板１は、途中省略して示されている。
図３、図４に示すように、照明装置要素の両端部には、通電用端子１０，１０’が形成されている。ここで、端子１０は陽極用の端子であり、端子１０’は陰極用の端子である。端子１０は、透明絶縁膜７の一部を除去してＩＴＯ透明電極２を露出させた部分に半田用下地金属多層膜１１（ここではＴｉ−Ｎｉ−Ａｕ膜）を形成し、その上に半田層１２を形成したものである。端子１０’は、透明絶縁膜７の一部を除去して基板１の主面１ａを露出した部分に半田用下地金属多層膜１１’（ここではＴｉ−Ｎｉ−Ａｕ膜）を形成し、その上に半田層１２’を形成したものである。
【００２３】
本発明の照明装置要素において、有機ＬＥＤ素子の発光は電流駆動による。図５に、有機ＬＥＤ１素子に対する原理的な駆動回路構成を示す。図中のダイオード３０は有機ＬＥＤ素子を示し、陽極端子３１に抵抗電源を接続、陰極端子３２を接地する。３３には電源接続され、３４は入力端子である。電圧Ｖｉｎが入力されると抵抗Ｒによって定電流Ｖｉｎ／Ｒが有機ＬＥＤ素子に流れる。
【００２４】
上記の要領で駆動回路から所定の電流を流した場合であっても、従来の平面基板上に形成した有機ＬＥＤ素子の場合、ＩＴＯ透明電極での電圧降下によって輝度むらが生じることが問題となっていた。ＩＴＯ透明電極は、陰極電極として使用する金属導電膜、例えば、Ａｌ膜に比べると、抵抗値がはるかに高いため、該ＩＴＯ透明電極において有意な大きさの電圧降下が起こる。有機ＬＥＤ素子において、輝度と電圧との関係は対数関数で表されるため、ＩＴＯ透明電極で電圧降下が起こると、有機ＬＥＤ素子で輝度むらが生じる。
本発明の照明装置要素では、有機ＬＥＤ素子５が形成された基板１の主面１ａの両側面にＩＴＯ透明電極２への通電用電極６，６’を設け、ＩＴＯ透明電極２を低抵抗化することにより、ＩＴＯ透明電極２での電圧降下を低減し、電圧降下による有機ＬＥＤ素子５の輝度むらを防止する。
【００２５】
図２に示す照明装置要素において、基板１上にＨＤＰＥ−ＩＰ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｌａｓｍａ−ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ Ｉｏｎ ｐｌａｔｉｎｇ）法により形成したＩＴＯ膜２のシート抵抗は２０Ω／□である。幅２ｍｍ、厚さ０．１ｍｍの長さ３３０ｍｍの扁平長尺体からなる基板上に長さ３００ｍｍにわたってＩＴＯ膜２を形成した場合、該ＩＴＯ膜２の抵抗値は約２ｋΩとなる。一方、陰極電極として幅０．８ｍｍ、膜厚０．２μｍ、長さ３００ｍｍのＡｌ膜を形成した場合、該Ａｌ膜の抵抗値は３０Ωである。ここで有機ＬＥＤ素子の点灯時の最大電流密度を１０ｍＡ／ｃｍ2、発光面積は２．４ｃｍ2とした場合、ＩＴＯ透明電極２での電圧降下は５Ｖ以上となり、有機ＬＥＤ素子５で輝度むらが生じると考えられる。
一方、基板１の両側面１ｃ，１ｄにそれぞれ通電用電極６，６’として幅０．１ｍｍ、膜厚３μｍ、長さ３００ｍｍのＣｕ等の金属膜を形成した場合、該Ｃｕ膜とＩＴＯ膜とを合わせた部分の抵抗値は３０Ω以下まで下がり、上記の条件で有機ＬＥＤを点灯した際のＩＴＯ透明電極の電圧降下は約０．１２Ｖとなり、輝度むらのない良好な点灯特性を得ることができた。
【００２６】
本発明の照明装置は、上記した照明装置要素を２つ以上並列配置したものである。照明装置において、白色が基本色であるので、白色発光の照明装置を例に本発明の照明装置について説明する。
白色発光の本発明の照明装置の最も簡単な構成としては、白色発光の本発明の照明装置要素を２つ以上並列配置したものが挙げられる。
図６は、白色発光の本発明の照明装置要素における有機ＬＥＤ素子の構成を示している。図６において、基板１の主面１ａに形成されたＩＴＯ透明電極２の厚みは１００ｎｍである。ＩＴＯ透明電極２上には、低分子型の有機ＥＬ層３が形成されている。ここで、有機ＥＬ層３は、ＮＰＤとＶ2Ｏ5の共蒸着層（厚み２００ｎｍ）、ＴＢＰＤ層（厚み６００ｎｍ）、ＢＨ−２とＹＤの共蒸着層（厚み５０ｎｍ）、ＢＨ−２とｓｔｙ−ＮＰＤの共蒸着層（厚み４５０ｎｍ）、ＢＣＰ層（厚み５０ｎｍ）およびＢＣＰとＣｓの共蒸着層（厚み５０ｎｍ）の順に積層させた多層膜構造である。有機ＥＬ層３上に形成された陰極電極（Ａｌ電極）は厚み８００ｎｍである。
【００２７】
この他白色発光を実現する照明装置としては、青色発光の照明装置要素とその補色（黄、橙）となる発光の照明装置要素と、を交互に並列配置した照明装置。赤色発光、緑色発光、青色発光の３種類の照明装置要素をこの順番に並列配置したＲＧＢ発光の照明装置が挙げられる。この内、前者の照明装置の場合、白色の色温度の調節が可能である。後者の照明装置の場合、白色の色温度の調節はもちろん、任意の色調が可能である。これらが可能なのは、細い線状発光体の配列によって色の混合が起こるためで、ＣＲＴ、液晶の様なディスプレイの場合と同じ原理である。ディスプレイの場合、明視の距離でこのような混合が起こるため、最大画素ピッチは０．２ｍｍ程度である。本発明のような照明装置の場合、通常の１〜３ｍの距離で用いられるので、各照明装置要素における有機ＬＥＤ素子の発光幅は２ｍｍ程度まで可能である。
【００２８】
図７（ａ）は前者の照明装置の１構成例を示した平面図であり、図７（ｂ）はその端面図である。図７（ａ），（ｂ）に示す照明装置では、青色発光の照明装置要素２１と、その補色となる黄色発光の照明装置要素２２と、が交互にそれぞれ１０本ずつ並列に配置されている。このような照明装置要素の集合体全体を透明保護膜４３で被覆することにより、個々の照明装置要素２１、２２が固定され、かつ保護されている。なお、図７（ｂ）では図面の都合上、照明装置要素の端面形状が円形で示されているが、照明装置要素２１、２２の端面形状は図２と同様に扁平な略矩形形状である。
青色発光の照明装置要素２１と、黄色発光の照明装置要素２２と、はそれぞれ別々に共通端子４１，４１’，４２，４２’に接続されている。ここで、共通端子４１，４１’は青色発光の照明装置要素２１の共通端子であり、共通単位４２，４２’は黄色発光の照明装置要素２２の共通端子である。共通端子４１，４１’、および共通端子４２，４２’は、電源・制御回路を接続されており、独立に制御可能である。これにより、好みの色温度を実現することができる。
【００２９】
上記のようなカラー発光の照明装置要素における有機ＬＥＤ素子の構成例として、緑色発光の照明装置要素における有機ＬＥＤ素子の構成を図８に示す。図８において、基板１の主面１ａに形成されたＩＴＯ透明電極２の厚みは１８０ｎｍである。ＩＴＯ透明電極２上に形成された有機ＥＬ層３では、陽極バッファ層として銅フタロシアニン（Ｃｕ−Ｐｃ）膜（最大厚み２０ｎｍ）、正孔輸送層として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（ＴＰＤ）膜またはＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（１−ナフチル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（α−ＮＰＤ）膜（最大厚み６０ｎｍ）、電子輸送層および発光層としてトリス−（８−ヒドロキシ−キノリン）−アルミニウム（Ａｌｑ３）膜（最大厚み４０ｎｍ）、陰極としてＬｉＦ膜（厚み１ｎｍ）がこの順に積層されている。有機ＥＬ層３上に陰極電極として形成されたＡｌ膜の厚みが１８０ｎｍである。青色発光の有機ＬＥＤ素子の場合、正孔輸送層と電子輸送層の間にバソクプロイン（ＢＣＰ）膜（最大厚み２０ｎｍ）を形成する。赤色発光の有機ＬＥＤ素子の場合、正孔輸送層と電子輸送層の間にＡｌｑ３に２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタデシル−２１Ｈ，２３Ｈ−白金ポルフィリン（ＰｔＯＥＰ）を６質量％ドープした膜（最大厚み３０ｎｍ）を形成する。橙色発光の有機ＬＥＤ素子の場合、赤色発光の有機ＬＥＤ素子の場合、ドーパントとしてＤＣＪＴを用いる。
【００３０】
本発明の照明装置は、扁平長尺体からなる基板上に有機ＬＥＤ素子が形成された照明装置要素を２つ以上並列配置したものであるため、並列配置する照明装置要素の数や、照明装置要素の長さを変えることにより、照明装置の形状を自由に選択することができ、照明装置のデザイン裕度が大幅に広がる。
また、並列配置する照明装置要素同士を柔軟性をもたせて結合することで、照明装置を幅方向（照明装置要素の幅方向）に可とう性を持たせることができる。また、照明装置要素に使用する基板を石英ガラス長繊維のような可とう性を有する材料を用いることで、照明装置の縦方向（照明装置要素の長手方向）にも可とう性を持たせることができる。したがって、本発明の照明装置は、平面形状、すなわち、二次元形状の照明装置のみならず、曲面をもった三次元形状の照明装置とすることもできる。図９に曲面をもった３次元形状の照明装置の構成例を示す。
【００３１】
本発明の照明装置要素を、上記したＲＧＢ発光の照明装置と同様の順番で画素表示素子のサイズとなるように並列配置したものを、テープＦＰＣ上に配置し、同じくテープＦＰＣ上に配置した制御回路チップと接続することで、大型アクティブマトリックスディスプレイ用の、制御回路チップを内蔵した有機ＬＥＤ素子による表示装置とすることもできる。図１０は、制御回路チップを内蔵した、有機ＬＥＤ素子による表示装置の構成例を示す。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図1は、ボトムエミッション型の有機ＬＥＤ素子の一般的な構成を示した模式図である。
【図２】図２は、本発明の照明装置要素を長手方向に対して垂直に切断した断面図である。
【図３】図３は、本発明の照明装置要素の照明装置要素の平面図である。
【図４】図４は、図４は、本発明の照明装置要素の縦断面図である。
【図５】図５は、有機ＬＥＤ１素子に対する原理的な駆動回路構成を示す。
【図６】図６は、白色発光の本発明の照明装置要素における有機ＬＥＤ素子の構成を示している。
【図７】図７は、本発明の照明装置の１構成例を示した平面図である。
【図８】図８は、緑色発光の照明装置要素における有機ＬＥＤ素子の構成を示している。
【図９】図９は、曲面をもった３次元形状の照明装置の構成例を示す。
【図１０】図１０は、制御回路チップを内蔵した、有機ＬＥＤ素子による表示装置の構成例を示す。
【符号の説明】
【００３３】
１：基板
１ａ：主面
１ｂ：裏面
１ｃ，１ｄ：側面
２：ＩＴＯ透明電極
３：有機ＥＬ層
３−１：バッファ層
３−２：正孔輸送層
３−３：発光層
３−４：電子輸送層
３−５：バッファ層
４：陰極電極
５：有機ＬＥＤ素子
６，６’：ＩＴＯ透明電極への通電用電極
７：透明絶縁膜
８：透明保護膜
１０：通電用端子（陽極用端子）
１０’：通電用端子（陰極用端子）
１１，１１’：半田用下地金属多層膜
１２，１２’：半田層
２１，２２：照明装置要素
３０：ダイオード（有機ＬＥＤ素子）
３１：陽極端子
３２：陰極端子
３３：電源接続用端子
３４：入力端子
４１，４１’，４２，４２’：共通端子
４３：透明保護膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明絶縁材料製の基板上に、ＩＴＯなどの透明電極、有機ＥＬ層および陰極電極をこの順に形成させてなるボトムエミッション型の有機ＬＥＤ素子が設けられた照明装置要素であって、前記基板は、断面形状のアスペクト比（幅／厚み）が１．５以上で、厚み４００μｍ〜３０μｍ、幅は０．６ｍｍ〜５０ｍｍの扁平長尺体からなり、前記有機ＬＥＤ素子が前記基板の主面上に形成され、かつ前記基板の長手方向に延びており、前記基板の主面の少なくとも一方の側面には、前記ＩＴＯ透明電極への通電用電極が形成され、かつ前記基板の長手方向に延びており、前記基板、前記有機ＬＥＤ素子および前記通電用電極は、透明保護膜によって被覆されており、前記基板の両端部には、前記有機ＬＥＤ素子への通電用端子が設けられていることを特徴とする照明装置要素。
【請求項２】
前記基板はガラスからなる請求項１に記載の照明装置要素。
【請求項３】
請求項１または２に記載の照明装置要素を２つ以上並列配置してなる照明装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の照明装置要素をテープＦＰＣ上に配置し、駆動制御回路チップを接続した表示装置。
【請求項５】
可とう性を有する線状の照明装置要素を２つ以上立体的に配置してなる照明装置。
【請求項６】
前記可とう性を有する線状の照明装置要素が、透明絶縁材料製の基板上に、ＩＴＯなどの透明電極、有機ＥＬ層および陰極電極をこの順に形成させてなるボトムエミッション型の有機ＬＥＤ素子が設けられた照明装置要素であって、
前記基板は、断面形状のアスペクト比（幅／厚み）が１．５以上で、厚み４００μｍ〜３０μｍ、幅は０．６ｍｍ〜５０ｍｍの扁平長尺体からなり、
前記有機ＬＥＤ素子が前記基板の主面上に形成され、かつ前記基板の長手方向に延びており、
前記基板の主面の少なくとも一方の側面には、前記ＩＴＯなどの透明電極への通電用電極が形成され、かつ前記基板の長手方向に延びており、
前記基板、前記有機ＬＥＤ素子および前記通電用電極は、透明保護膜によって被覆されており、
前記基板の両端部には、前記有機ＬＥＤ素子への通電用端子が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の照明装置。
【請求項１】
透明絶縁材料製の基板上に、ＩＴＯなどの透明電極、有機ＥＬ層および陰極電極をこの順に形成させてなるボトムエミッション型の有機ＬＥＤ素子が設けられた照明装置要素であって、前記基板は、断面形状のアスペクト比（幅／厚み）が１．５以上で、厚み４００μｍ〜３０μｍ、幅は０．６ｍｍ〜５０ｍｍの扁平長尺体からなり、前記有機ＬＥＤ素子が前記基板の主面上に形成され、かつ前記基板の長手方向に延びており、前記基板の主面の少なくとも一方の側面には、前記ＩＴＯ透明電極への通電用電極が形成され、かつ前記基板の長手方向に延びており、前記基板、前記有機ＬＥＤ素子および前記通電用電極は、透明保護膜によって被覆されており、前記基板の両端部には、前記有機ＬＥＤ素子への通電用端子が設けられていることを特徴とする照明装置要素。
【請求項２】
前記基板はガラスからなる請求項１に記載の照明装置要素。
【請求項３】
請求項１または２に記載の照明装置要素を２つ以上並列配置してなる照明装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の照明装置要素をテープＦＰＣ上に配置し、駆動制御回路チップを接続した表示装置。
【請求項５】
可とう性を有する線状の照明装置要素を２つ以上立体的に配置してなる照明装置。
【請求項６】
前記可とう性を有する線状の照明装置要素が、透明絶縁材料製の基板上に、ＩＴＯなどの透明電極、有機ＥＬ層および陰極電極をこの順に形成させてなるボトムエミッション型の有機ＬＥＤ素子が設けられた照明装置要素であって、
前記基板は、断面形状のアスペクト比（幅／厚み）が１．５以上で、厚み４００μｍ〜３０μｍ、幅は０．６ｍｍ〜５０ｍｍの扁平長尺体からなり、
前記有機ＬＥＤ素子が前記基板の主面上に形成され、かつ前記基板の長手方向に延びており、
前記基板の主面の少なくとも一方の側面には、前記ＩＴＯなどの透明電極への通電用電極が形成され、かつ前記基板の長手方向に延びており、
前記基板、前記有機ＬＥＤ素子および前記通電用電極は、透明保護膜によって被覆されており、
前記基板の両端部には、前記有機ＬＥＤ素子への通電用端子が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−３２４０６３（Ｐ２００７−３２４０６３Ａ）
【公開日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１５５２９８（Ｐ２００６−１５５２９８）
【出願日】平成１８年６月２日（２００６．６．２）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月２日（２００６．６．２）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
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