JP2005108516A - 有機el装置および給電装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】外形が従来の蛍光灯とほぼ同一で、形状が単純でそれ自体の強度が高く、蛍光灯と同一の物流包装を使用することができ、蛍光灯の給電装置と同じ形状の給電装置を用いることができ、蛍光灯の代替が容易な有機EL装置およびその給電装置を得ること。
【解決手段】少なくとも第1の透明電極層2と有機発光層3と第2の透明電極層4とを積層して成る有機EL素子3xを形成した透明樹脂シート1xを、多重巻きして長尺筒状に成形し、筒端部にそれぞれ第1、第2の透明電極層2、4に接続する第1、第2の給電端子10a、10bを設けた。
【選択図】 図2−1

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、有機EL素子という。)を用いた蛍光灯形の有機EL装置およびその給電装置に関する。
有機EL素子を用いた発光装置であって、発光素子の表面積を飛躍的に大きくして単位面積当たりの電流量を低減し、高輝度用途においても長寿命を実現して室内照明などに使用される従来の発光装置として、一対の電極と、前記電極間に配置した発光層とを備えた発光素子が、基材上に複数配設された発光装置であって、前記発光素子の発光面が前記基材に対して立ち上がり方向に位置している発光装置がある(例えば特許文献1、請求項1参照)。
特開2002−334602号公報
しかしながら、上記特許文献1に記載された発光装置にあっては、基材上に多数の発光素子を並列に、立ち上がり方向に配設しているので、構造が複雑である上に、構造上、それ自体で強度の高いものを製作しにくく、その給電装置も従来とは異なる新しい構造のものを必要とする。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、外形が従来の蛍光灯とほぼ同一で、形状が単純でそれ自体の強度が高く、蛍光灯と同一の物流包装を使用することができ、蛍光灯の給電装置と同じ形状の給電装置を用いることができ、蛍光灯の代替が容易な有機EL装置およびその給電装置を得ることを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の電気光学装置は、少なくとも第1の透明電極層と有機発光層と第2の透明電極層とを積層して成る有機EL素子を形成した透明樹脂シートを、多重巻きして長尺筒状に成形し、筒端部にそれぞれ第1、第2の透明電極層に接続する第1、第2の給電端子を設けたことを特徴とする。これにより、外形が従来の蛍光灯とほぼ同一で、形状が単純でそれ自体の強度が高く、蛍光灯と同一の物流包装を使用することができ、蛍光灯の給電装置と同じ形状の給電装置を用いることができ、蛍光灯の代替が容易な有機EL装置を得ることができる。そうして、樹脂シートを用いているので破損しにくく、破損した場合の水銀汚染などの環境問題が発生せず、また、直流点灯なので、蛍光灯のような点灯時のちらつきのない照明装置となる。
また、本発明の好ましい態様によれば、前記有機EL素子は、前記筒の軸方向に延在する所定幅のストライプ状に積層形成されていることを特徴とする。これにより、透明樹脂シートが周方向に張力などを受けて延びても、有機EL素子が破損するようなことがなく、信頼性の高い有機EL装置を得ることができる。
また、本発明の好ましい態様によれば、筒端部となる前記透明樹脂シート上には、前記第1、第2の透明電極層と前記第1、第2の給電端子それぞれとを接続する金属端子層が形成されていることを特徴とする。これにより、給電端子との接続が強度の高い低抵抗な金属端子層でなされるので、消費電力の小さい信頼性の高い有機EL装置を得ることができる。
また、本発明の好ましい態様によれば、前記多重巻きの形態は、1枚の前記透明樹脂シートを渦巻状に多重巻きして長尺筒状に成形したものであることを特徴とする。これにより、製造工数が少なく、生産性の高い有機EL装置を得ることができる。
また、本発明の好ましい態様によれば、前記多重巻きの形態は、複数枚の前記透明樹脂シートを一層ずつ巻いて長尺筒状に成形したものであることを特徴とする。これにより、最外周における樹脂シート端の段差のない有機EL装置を得ることができる。
また、本発明の有機EL装置は、少なくとも第1の透明電極層と有機発光層と第2の透明電極層とを積層して成る有機EL素子を形成した透明樹脂シートを、多重に重ね、円弧状に湾曲させて半筒状に成形し、筒端部にそれぞれ第1、第2の透明電極層に接続する第1、第2の給電端子を設けたことを特徴とする。これにより、筒型に比べ放熱効果の高い有機EL装置を得ることができる。
また、本発明の好ましい態様によれば、前記有機EL素子は、前記半筒の軸方向に延在する所定幅のストライプ状に形成されていることを特徴とする。これにより、透明樹脂シートが周方向に張力などを受けて延びても、有機EL素子が破損するようなことがなく、信頼性の高い有機EL装置を得ることができる。
また、本発明の好ましい態様によれば、筒端部となる前記透明樹脂シート上には、前記第1、第2の透明電極層と前記第1、第2の給電端子それぞれとを接続する金属端子層が形成されていることを特徴とする。これにより、給電端子との接続が強度の高い金属端子層でなされるので、信頼性の高い有機EL装置を得ることができる。
また、本発明の好ましい態様によれば、多重に重ねられる前記透明樹脂シートの層間は、透明接着材で接着されていることを特徴とする。これにより、より強度が高く、信頼性の高い有機EL装置を得ることができる。
また、本発明の好ましい態様によれば、前記筒状または半筒状に成形した前記透明樹脂シートの内周に接触させて熱伝導性材料から成る棒状、筒状または半筒状の芯を備えたことを特徴とする。これにより、放熱効果および強度の高い有機EL装置を得ることができる。
また、本発明の好ましい態様によれば、前記芯は、熱伝導性の透明材料から成ることを特徴とする。これにより、有機発光層の筒内方への発光を透過して筒外方へ射出させることができる。
また、本発明の好ましい態様によれば、前記芯は、熱伝導性の光反射材料から成ることを特徴とする。これにより、有機発光層の筒内方への発光を反射して筒外方へ射出させることができる。
また、本発明の好ましい態様によれば、上記の有機EL装置を環状に曲げ成形したことを特徴とする。これにより、円管型蛍光灯や電球の代替品となる有機EL装置を得ることができる。
また、本発明の給電装置は、外形が蛍光灯用給電装置とほぼ同じで、交流/直流変換器を備え、商用電源から上記の有機EL装置に給電するものである。これにより、蛍光灯用給電装置の筐体を用いて本発明の有機EL装置に給電する給電装置を得ることができる。
また、本発明の給電装置は、外形が蛍光灯型懐中電灯とほぼ同じで、電池または充電池を備え、本発明の有機EL装置に給電するものである。これにより、蛍光灯型懐中電灯の筐体を用いて本発明の有機EL装置に給電する携帯型の給電装置を得ることができる。
以下に、本発明に係る有機EL装置および給電装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。
図1−1は、本発明に係る有機EL装置における透明樹脂シートの製造プロセスのうちドライプロセスを示す図、図1−2は、製造プロセスのうちウエットプロセスを示す図、図2−1は、透明樹脂シートの横断面図、図2−2は透明樹脂シートの縦断面図、図2−3は断裁した透明樹脂シートの平面図、図2−4は透明樹脂シートを渦巻状に多重巻きして長尺筒状に成形した状態を示す図、図2−5は筒端部の金属端子層にハンダペーストを塗り給電端子を接合する状態を示す図、図2−6は完成した実施例1の有機EL装置を示す図である。これらの図を参照して実施例1の有機EL装置の製造方法と構造を説明する。
図1−1は、本発明の有機EL装置における透明樹脂シート製造のドライプロセスを示し、巻取りロール1aに巻かれた帯状の透明樹脂シート1を巻取りロール1bで巻き取ることにより、透明樹脂シート1を成膜室1c、1d内を通して図の左方向に送りながら、マスクを用いたストライプパターンスパッタ法、イオンプレーティング法、ストライプパターン真空蒸着法、プラズマCVD法などのドライプロセスにより、透明樹脂シート1に、透明陽極層、低分子材料からなる正孔注入層及び有機発光層、電子注入層、透明陰極層、金属端子層、透明無機絶縁保護層などを帯状の透明樹脂シートの幅方向に、図2−2に示すようなストライプ状に積層成膜する。
図1−2は、ウエットプロセスを示し、巻取りロール1bに巻かれた帯状の透明樹脂シート1を巻取りロール1aで巻き取ることにより、透明樹脂シート1を成膜室1e内に通して図の左方向へ送りながら、スリットダイコート(またはグラビアコートやオフセットグラビアコートなどのロールコート)1eにより、有機溶剤等で溶解した高分子材料からなる正孔注入層及び有機発光層、透明有機絶縁保護層などを帯状の透明樹脂シートの幅方向に、図2−2に示すようなストライプ状に積層成膜したものを、乾燥オーブン1fで溶剤分を蒸発させて定着させる。
次に有機EL素子の単層構成を示す図2−1と、有機EL素子のDH構成を示す図2−2を参照して、有機EL素子の材質と構造について説明する。帯状の透明樹脂シート1の材質は、PET、ポリカーボネート、PEN、ポリオレフィン、ポリアミドなどを用いることができる。
この透明樹脂シート1上に、表面改質層または密着層を介して、透明絶縁・ガスバリア層5aとして、SiOxNyやSiNxなどの珪素化合物層をスパッタ法、イオンプレーティング法、プラズマCVD法などにより形成する。
次に、透明絶縁・ガスバリア層5a上に、第1の透明電極層(透明陽極層)2として、InSnO(ITO)やInZnO、AlZnOなどの導電性無機酸化物層を、マスクを用いたストライプパターンスパッタ法、イオンプレーティング法などにより形成する。
次に、第1の透明電極層(透明陽極層)2上に、正孔注入層3aとして、PEDOTやポリチオフェン、ポリアニリンなどの導電性高分子材料層を所定の溶剤等により希釈し、グラビアコート、スリットダイコートなどにより形成する。この正孔注入層3aとしては、銅フタロシアニンやTPDなどのアリールアミンなどの低分子材料層を、ストライプパターン真空蒸着法により形成してもよい。
次に、正孔注入層3a上に、有機発光層3として、ポリフルオレンやポリフェニレンビニレン系高分子層を所定の溶剤等により希釈し、グラビアコート、スリットダイコートなどにより形成する。この有機発光層3としては、Alq3をホスト材料にした有機金属層をストライプパターン真空蒸着法により形成してもよい。
次に、有機発光層3上に、電子注入層3bとして、Ca、Mg、Li、Ag、Au、Al金属およびその化合物(Cs/BCPやCa/アセチルアセテートなどの有機金属錯体)層を、ストライプパターン真空蒸着法により形成する。
次に、電子注入層3b上に、第2の透明電極層(透明陰極層)4として、InSnO(ITO)やInZnO、AlZnOなどの導電性無機酸化物層を、マスクを用いたストライプパターンスパッタ法、イオンプレーティング法などにより形成する。
次に、上記で形成した第1の透明電極層2〜第2の透明電極層4までを覆う透明絶縁保護層5として、絶縁性、水蒸気遮断性、耐衝撃・耐屈曲性(クラック、剥離防止)のあるポリウレタン、アクリル、エポキシ樹脂などの応力緩和・保護層を、グラビアコート、ダイコートなどにより形成する。
また、これらの透明絶縁保護層5を形成する前に、上記ガスバリア層である珪素化合物層を密着層などと共に形成すると信頼性の面でさらに良い。
以上説明した有機EL素子3xは、一般的な、DH構成(陽極層/正孔注入層/有機発光層/電子注入層/陰極層)のものであるが、他に、SH−A構成(陽極/正孔注入層/有機発光層/陰極層)のものや、SH−B構成(陽極層/有機発光層/電子注入層/陰極層)のものや、図2−1の単層構成(陽極層/有機発光層/陰極層)のものも採用することができる。
上記の透明絶縁・ガスバリア層5a〜透明絶縁保護層5から成る有機EL素子3xは、各層形成時にストライプパターンのマスクを用い、図2−2に示すように、透明樹脂シート1の幅方向に所定幅のストライプ状に形成するとよい。ストライプ状にすると、有機EL素子3xの形成工程において、帯状の透明樹脂シート1が長手方向に張力を受けて延びるようなことがあっても、有機EL素子3xが破損するようなことがない。また、電源への接続が容易となる。
さらに、図2−1に示すように、帯状の透明樹脂シート1の両縁部に、それぞれ第1、第2の透明電極層2、4と接続するAl、Cu、Agなどの金属端子層6を、マスクを用いたストライプパターンスパッタ法、イオンプレーティング法などにより、樹脂シート1の長手方向に帯状に形成しておくとよい。金属端子層6は、透明樹脂シート1上あるいは透明絶縁・ガスバリア層5a上に、第1の透明電極層2の形成前に形成しておき、第1、第2の透明電極層2、4形成時にそれぞれの金属端子層と接続し、透明絶縁保護層5形成時には、金属端子層6の端部を露出させるようにする。
金属端子層6を形成せずに、第1、第2の透明電極層2、4それぞれの端部を透明絶縁保護層5から露出させておいてもよい。
有機EL素子3xを形成した帯状の透明樹脂シート1を所定の長さに断裁し、図2−3に示すような矩形の透明樹脂シート1xとする。断裁部1hは、エポキシ接着剤などの絶縁材で保護するとよい。
図2−4に示すように、金属端子層6、6が筒両端部となるようにして、透明樹脂シート1xを渦巻状に多重巻きして長尺筒状に成形する。このとき、図2−1、図2−2に示すように、透明樹脂シート1に透明接着剤7を塗布しておき、多重巻きされる樹脂シート1の層間を接着すれば、筒の強度をより高くすることができる。断裁部(巻き端)1hも、エポキシ接着剤などで胴部に接着すればよい。
また、図2−4に示すように、透明樹脂シート1xを巻くときに、熱伝導性材料から成る芯8に巻きつけるようにして、心8を透明樹脂シート1xの内周に接触させて長尺筒状に形成すると、放熱効果および強度を増すことができる。芯8は、棒状でも中空の筒状でもよいが、中空の筒状にすると、風が通り大気との接触面積が大きくなって放熱効果を高める。
また、芯8にガラスやプラスチックなどの透明材料を用いれば、有機発光層3の筒内方への発光を透過して筒外方へ射出させることができるし、表面をアルマイト絶縁処理したアルミニウム金属管のような光反射材料を用いれば、有機発光層3の筒内方への発光を反射して筒外方へ射出させることができる。
図2−5に示すように、渦巻状に巻かれた金属端子層6、6にハンダペースト9を塗り、同じく渦巻状に巻かれた金属端子層を設けた第1、第2の給電端子10a、10bを、金属端子層同士を嵌合させるようにして接合する。こうして、第1、第2の給電端子10a、10bは、それぞれ第1、第2の透明電極層2、4に接続される。このようにして実施例1の有機EL装置11が完成する。
また、図2−6に示すように、有機EL装置11を、ガスバリア性を有する珪素化合物をコーティングした透明樹脂製の筒状ケース12に収めるようにすれば、防湿性が高くなり、信頼性が一層高くなる。直流電源13の(+)側を第1の給電端子10aに、(−)側を第2の給電端子10bに接続すれば、有機EL装置11は発光する。透明樹脂シート1xを多重巻きして有機EL素子3xの密度を高めているので、高輝度の照明装置となる。
図3−1は、本発明に係る有機EL装置の実施例2を示す斜視図、図3−2は、図3−1のA−A断面図である。
段落〔0023〕〜〔0036〕で説明した実施例1と同じ方法で製作された、有機EL素子3xを形成した帯状の透明樹脂シート1を複数枚の所定の長さに断裁し、長さの異なる複数枚の矩形の透明樹脂シート1yとする。図3−1、図3−2に示すように、長さの短いものから順に筒状に一層ずつ巻いて断裁部(巻き端)1hをエポキシ接着剤などで接着し、多層の長尺筒状に成形する。このように成形すると、最外周における樹脂シート巻き端の段差のない有機EL装置を得ることができる。
多層に巻かれた金属端子層6、6にハンダペースト9を塗り、図示はしないが、同じく多層に巻かれた金属端子層を設けた第1、第2の給電端子を、金属端子層同士を嵌合させるようにして接合する。こうして、第1、第2の給電端子は、それぞれ第1、第2の透明電極層2、4に接続される。このようにして実施例2の有機EL装置21が完成する。
実施例2の有機EL装置21においては、層間接着、熱伝導性材料から成る芯8、透明樹脂製の筒状ケース12などは、実施例1と全く同様に備えることができる。
図4は、本発明に係る有機EL装置の実施例3を示す斜視図である。有機EL素子3xを形成した透明樹脂シートを多重巻きして長尺筒状に成形した実施例1または2の有機EL装置を軸方向に半分に断裁することにより、有機EL素子3xを形成した透明樹脂シート1を多重に重ね、円弧状に湾曲させて半筒状に成形した実施例3の有機EL装置31を製作することができる。
また、有機EL装置31は、実施例1または2の有機EL装置を軸方向に3分〜4分に断裁したものでもよい。本明細書では、このようなものも「半筒状」と呼ぶことにする。
多重に重ね円弧状に湾曲させた金属端子層6、6にハンダペーストを塗り、図示はしないが、同じく多重に重ね円弧状に湾曲させた金属端子層を設けた第1、第2の給電端子を、金属端子層同士を嵌合させるようにして接合する。こうして、第1、第2の給電端子は、それぞれ第1、第2の透明電極層2、4に接続される。このようにして実施例3の有機EL装置31が完成する。
実施例3の有機EL装置31においては、層間接着、熱伝導性材料から成る芯8、透明樹脂製の筒状ケース12などは、実施例1、2と全く同様に備えることができる。芯8は、半棒状、半筒状に成形した光反射材料を用いるとよい。筒状ケース12も半筒状に成形したものでもよい。
図5−1は、本発明の実施例4を示す環状に成形した有機EL装置の平面図、図5−2は環状に成形し給電端子をねじ込み式とした有機EL装置の平面図である。
図5−1に示す有機EL装置41は、実施例1、2または3の直管形の有機EL装置を環状に曲げ、両端部を給電端子10a、10bの保持具40で繋いだものである。円管形蛍光灯の代替品として使用することができる。
図5−2に示す有機EL装置41aは、実施例1、2または3の直管形の有機EL装置を環状に曲げ、両端部を繋ぐ給電端子10a、10bをねじ込み式としたものである。電球の代替品として使用することができる。
図6−1、図6−2は、それぞれ、本発明に係る有機EL装置に給電する給電装置の例である。図6−1は、商用電源から有機EL装置に給電する給電装置の例を示す斜視図である。筐体60の外形は蛍光灯用給電装置とほぼ同じで、機器ボックス60a内に交流/直流変換機を備えている。本発明の有機EL装置をソケッット60b、60b間に差し込んで点灯させる。これにより、従来の蛍光灯用給電装置の筺体を用いて本発明の有機EL装置に給電する給電装置を得ることができる。
図6−2は、携帯型の給電装置の例を示す斜視図である。筐体62の外形は蛍光灯型懐中電灯とほぼ同じで、筺体62内に電池または充電池を備えている。本発明の有機EL装置を前方に装着して点灯させる。これにより、従来の蛍光灯型懐中電灯の筺体を用いて本発明の有機EL装置に給電する携帯型の給電装置を得ることができる。
以上に説明したように、従来の蛍光灯用給電装置は、内部の電気回路を替えるだけで、本発明の有機EL装置に使用することができる。
以上のように、本発明に係る有機EL装置および給電装置は、従来の蛍光灯および給電装置のインフラを利用可能な代替品となる。また、自転車用、車両用照明灯としても利用できる。さらに、有色EL素子を用いるかケースを着色することによりネオンサインとしても利用可能である。
本発明に係る有機EL装置の製造ドライプロセスを示す図。 本発明に係る有機EL装置の製造ウエットプロセスを示す図。 透明樹脂シートの横断面図。 透明樹脂シートの縦断面図。 断裁した透明樹脂シートの平面図。 透明樹脂シートを多重巻きして長尺筒状に成形した状態を示す図。 筒端部にハンダペーストを塗り給電端子を接合する状態を示す図。 完成した実施例1の有機EL装置を示す図。 本発明に係る有機EL装置の実施例2を示す斜視図。 図3−1のA−A断面図。 本発明に係る有機EL装置の実施例3を示す斜視図。 本発明の実施例4を示す環状に成形した有機EL装置の平面図。 環状に成形し給電端子をねじ込み式とした有機EL装置の平面図。 商用電源から有機EL装置に給電する給電装置の例を示す斜視図。 携帯型の給電装置の例を示す斜視図。
符号の説明
1,1x,1y 透明樹脂シート、2 第1の透明電極層(透明陽極層)、3 有機発光層、3a 正孔注入層、3b 電子注入層、3x 有機EL素子、4 第2の透明電極層(透明陰極層)、5 透明絶縁保護層、5a 透明絶縁・ガスバリア層、6 金属端子層、7 透明接着剤、8 芯、9 ハンダペースト、10a 第1の給電端子、10b 第2の給電端子、11,21,31,41,41a 有機EL装置、12 筒状ケース、13 直流電源、40 保持具、60,62 筺体、60a 機器ボックス、60b ソケット

Claims (15)

  1. 少なくとも第1の透明電極層と有機発光層と第2の透明電極層とを積層して成る有機EL素子を形成した透明樹脂シートを、多重巻きして長尺筒状に成形し、筒端部にそれぞれ第1、第2の透明電極層に接続する第1、第2の給電端子を設けたことを特徴とする有機EL装置。
  2. 前記有機EL素子は、前記筒の軸方向に延在する所定幅のストライプ状に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の有機EL装置。
  3. 筒端部となる前記透明樹脂シート上には、前記第1、第2の透明電極層と前記第1、第2の給電端子それぞれとを接続する金属端子層が形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の有機EL素子。
  4. 前記多重巻きの形態は、1枚の前記透明樹脂シートを渦巻状に多重巻きして長尺筒状に成形したものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の有機EL装置。
  5. 前記多重巻きの形態は、複数枚の前記透明樹脂シートを一層ずつ巻いて長尺筒状に成形したものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の有機EL装置。
  6. 少なくとも第1の透明電極層と有機発光層と第2の透明電極層とを積層して成る有機EL素子を形成した透明樹脂シートを、多重に重ね、円弧状に湾曲させて半筒状に成形し、筒端部にそれぞれ第1、第2の透明電極層に接続する第1、第2の給電端子を設けたことを特徴とする有機EL装置。
  7. 前記有機EL素子は、前記半筒の軸方向に延在する所定幅のストライプ状に形成されていることを特徴とする請求項6に記載の有機EL装置。
  8. 筒端部となる前記透明樹脂シート上には、前記第1、第2の透明電極層と前記第1、第2の給電端子それぞれとを接続する金属端子層が形成されていることを特徴とする請求項6または7に記載の有機EL装置。
  9. 多重に重ねられる前記透明樹脂シートの層間は、透明接着材で接着されていることを特徴とする請求項1〜8に記載の有機EL装置。
  10. 前記筒状または半筒状に成形した前記透明樹脂シートの内周に接触させて熱伝導性材料から成る棒状、筒状または半筒状の芯を備えたことを特徴とする請求項1〜9のいずれか一つに記載の有機EL装置。
  11. 前記芯は、熱伝導性の透明材料から成ることを特徴とする請求項10に記載の有機EL装置。
  12. 前記芯は、熱伝導性の光反射材料から成ることを特徴とする請求項10に記載の有機EL装置。
  13. 請求項1〜12のいずれか一つに記載の有機EL装置を環状に曲げ成形した有機EL装置。
  14. 外形が蛍光灯用給電装置とほぼ同じで、交流/直流変換器を備え、商用電源から請求項1〜13のいずれか一つに記載の有機EL装置に給電する給電装置。
  15. 外形が蛍光灯型懐中電灯とほぼ同じで、電池または充電池を備え、請求項1〜13のいずれか一つに記載の有機EL装置に給電する携帯型の給電装置。
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