JP2006049853A - Light emitting device, display, and lighting - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、陽極、陰極、および前記陽極と陰極との間に、電流を流すことによって発光する薄膜を挟んだ構造からなる素子(電界発光素子)及び当該電界発光素子を基板上に備えた発光装置に関する。 The present invention relates to an element (electroluminescent element) having a structure in which an anode, a cathode, and a thin film that emits light by passing an electric current between the anode and the cathode, and a light emitting device including the electroluminescent element on a substrate. Relates to the device.
電界発光素子とは、陰極と陽極の間に有機化合物、あるいは無機化合物を含む薄膜もしくは結晶を形成し、陰陽極間に通電することで発光を得る素子である。近年、とりわけ有機化合物を主構成成分とする薄膜(以下、有機薄膜と記す)が陰極と陽極間に設置された電界発光素子、すなわち電界発光素子の開発が盛んに行われている。 An electroluminescent element is an element that emits light by forming a thin film or a crystal containing an organic compound or an inorganic compound between a cathode and an anode and energizing between the negative and anode. In recent years, an electroluminescent element in which a thin film (hereinafter, referred to as an organic thin film) containing an organic compound as a main component (hereinafter referred to as an organic thin film) is installed between a cathode and an anode, that is, an electroluminescent element has been actively developed.
電界発光素子は、図3に示すように、陰極101と陽極102の間に有機薄膜103が設置されており、陰極101から電子が、陽極102から正孔が注入され、有機薄膜103中で電子と正孔(電子と正孔の両方、あるいはいずれかを区別せずに指す場合、以下キャリアと記す)の再結合が生じる。これによって有機薄膜を構成する有機分子の励起状態が形成され、この励起状態が輻射過程によって基底状態に戻る際に発光が得られる。
As shown in FIG. 3, the electroluminescent device includes an organic
電界発光素子では、有機薄膜は1μmを下回るほどの薄膜で形成される。また、有機薄膜自身から発光が得られるため、液晶ディスプレイに用いられているバックライトが不要である。したがって、電界発光素子は極めて薄型軽量に作製できることが大きな特徴である。 In the electroluminescent device, the organic thin film is formed as a thin film having a thickness of less than 1 μm. Moreover, since light emission can be obtained from the organic thin film itself, a backlight used in a liquid crystal display is not necessary. Therefore, it is a great feature that the electroluminescent element can be manufactured to be extremely thin and light.
また、キャリアを注入してから再結合に至るまでの時間は1μ秒程度あるいはそれ以下であり、したがって応答速度が速い。さらに、キャリア注入型の電界発光素子であって直流電圧で駆動されるため、ノイズが生じにくいというメリットを有する。適切な有機材料、あるいは構造を採用することで、数Vの電圧で駆動させることも可能であり、次世代の発光装置への応用が期待されている。 Also, the time from carrier injection to recombination is about 1 microsecond or less, and therefore the response speed is fast. Furthermore, since it is a carrier injection type electroluminescent device and is driven by a DC voltage, it has the merit that noise hardly occurs. By adopting an appropriate organic material or structure, it can be driven with a voltage of several volts, and application to a next-generation light-emitting device is expected.
電界発光素子の応用としては、主としてディスプレイと照明が期待されている。照明の応用を考えた場合、従来の照明器具である白熱球は点光源であり、蛍光灯は線状の光源である。これに対し、電界発光素子は面状の発光を与えることができるため、例えばシート状の照明など、従来にない形状を持つ照明装置を作製することが可能と考えられる。また、面光源であることにより、より自然光に近い照明を簡便にえることが可能となる。 As applications of electroluminescent elements, displays and illumination are mainly expected. When considering the application of illumination, an incandescent bulb, which is a conventional lighting fixture, is a point light source, and a fluorescent lamp is a linear light source. On the other hand, since the electroluminescent element can give planar light emission, it is considered possible to produce an illuminating device having an unprecedented shape such as sheet-like illumination. In addition, the use of a surface light source makes it possible to easily obtain illumination closer to natural light.
一方、電界発光素子の最大のデメリットは素子の劣化に基づく信頼性の低さである。素子の劣化は、大別すると二つに分類される。一つは輝度が経時的に徐々に低下するという現象である。これは、一定電流で電界発光素子を駆動した場合、材料の劣化などに起因して、電流効率が徐々に低下するため、その結果輝度が徐々に劣化するものである。もう一つの劣化モードは、主として膜質の変化に起因する、陰極と陽極間のショート(導通)である。つまり、有機薄膜中の材料の結晶化などに起因して膜の一部に欠損が生じ、そこでは陰極と陽極間の抵抗が大幅に低下し、その結果部分的にショートした状態となる。このため、有機薄膜全体に均等にキャリアを注入することができなくなり、素子として発光が得られなくなる。 On the other hand, the greatest demerit of the electroluminescent device is low reliability due to deterioration of the device. Element degradation is roughly classified into two. One is a phenomenon in which the luminance gradually decreases with time. This is because when the electroluminescent element is driven with a constant current, the current efficiency gradually decreases due to deterioration of the material and the like, and as a result, the luminance gradually deteriorates. Another deterioration mode is a short circuit (conduction) between the cathode and the anode mainly due to a change in film quality. That is, a defect occurs in a part of the film due to crystallization of the material in the organic thin film, where the resistance between the cathode and the anode is greatly reduced, resulting in a partial short circuit. For this reason, carriers cannot be uniformly injected into the entire organic thin film, and light emission cannot be obtained as an element.
前者の劣化に対しては、有機材料の構造を工夫することで改善することが可能である。近年、電界発光素子に使用される有機材料は格段の進歩を遂げ、その結果輝度の経時的変化はかなり抑制することが可能となってきている。 The former deterioration can be improved by devising the structure of the organic material. In recent years, organic materials used for electroluminescent devices have made remarkable progress, and as a result, it has become possible to considerably suppress changes in luminance over time.
一方後者の劣化に対しては、単に有機材料の構造を工夫するだけでは回避することが困難な場合が多い。材料設計の観点からは、材料の結晶化を防ぐという方法が考えられる。しかし、有機材料中に極微量に含まれる不純物や、素子外部から含浸する水などの化合物、あるいは基板から発生する微量のガスなどが電極間ショートの原因の一つに考えられており、材料の純度のみならず、基板の構造、洗浄の程度にも大きく影響を受ける。また、素子作製プロセスにおける不純物の混入を最大限に防ぐ努力を払わなければならない。 On the other hand, the latter deterioration is often difficult to avoid simply by devising the structure of the organic material. From the viewpoint of material design, a method of preventing crystallization of the material can be considered. However, impurities contained in trace amounts in organic materials, compounds such as water impregnated from the outside of the device, or trace amounts of gas generated from the substrate are considered as one of the causes of short-circuiting between electrodes. Not only the purity, but also the substrate structure and the degree of cleaning are greatly affected. In addition, efforts must be made to prevent the contamination of impurities in the device manufacturing process to the maximum.
電界発光素子をディスプレイに用いる場合、電界発光素子はパッシブマトリクス型、あるいはアクティブマトリクス型の基板上に形成される。この場合、基本的に各素子は独立して駆動される。概念図を図2に示す。基板204上に電界発光素子の第1の電極206が形成され、その上に有機薄膜208、さらにその上に第2の電極205が積層されている。第1の電極206と第2の電極205はそのどちらかが陽極、もう一方が陰極となり、図2においては第1の電極206が陽極、第2の電極205が陰極である。
In the case of using an electroluminescent element for a display, the electroluminescent element is formed on a passive matrix type or active matrix type substrate. In this case, basically, each element is driven independently. A conceptual diagram is shown in FIG. A
ディスプレイは数百μm四方程度の微小な領域に各画素が形成されており、これらの画素は独立に駆動される。したがって、ある素子がショートによって発光が得られなくなっても、発光欠損は数百μm程度の領域に限定できるため、画面上には点状、あるいは線状の欠陥が生じるだけである。もちろん、ディスプレイとしての表示品質低下は避けられないものの、欠陥の数が少なければ一応ディスプレイとしての機能を果たすことができる。 In the display, each pixel is formed in a very small area of about several hundred μm square, and these pixels are driven independently. Therefore, even if a certain device cannot emit light due to a short circuit, the light emission defect can be limited to a region of about several hundred μm, so that only a dot-like or linear defect occurs on the screen. Of course, display quality degradation as a display is unavoidable, but if the number of defects is small, it can function as a display.
しかしながら、電界発光素子を照明の用途に用いる場合、発光部分は比較的大きな面積をもつ素子である。素子の大きさは、照明として発光させるための大きさに等しいため、ディスプレイで用いられる場合と比較すると、非常に大きな面積を有することになる。すると、素子の微小な領域がショートしただけで、該当する素子全体が発光しなくなる。 However, when the electroluminescent device is used for illumination, the light emitting portion is a device having a relatively large area. Since the size of the element is equal to the size for emitting light as illumination, it has a very large area compared to the case where it is used in a display. Then, only the short area of the element is short-circuited, and the corresponding element does not emit light.
図4に照明用の電界発光素子の構造を示す。図4中、701、702が電界発光素子の電極であり、どちらかが陽極、もう一方が陰極となっており、有機薄膜703がその間に形成されている。電界発光素子全体の領域201のうち、極微小領域202がショートすると、電界は微小領域202に集中してしまい、残りの大部分には電流を印加することができない。したがって、素子全体の領域、すなわち領域201全体が発光しなくなり、用いられる材料の劣化がない場合でも、照明器具としては寿命を迎えることになる。
FIG. 4 shows the structure of an electroluminescent element for illumination. In FIG. 4,
本発明は上述した問題点に鑑みてなされたものであり、電界発光素子によって構成される発光装置及び照明装置において、電界発光素子の一部がショートしても、発光装置もしくは照明装置全体の発光を損なわずに発光を維持できる発光装置及び照明装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and in a light-emitting device and a lighting device including an electroluminescent element, even if a part of the electroluminescent element is short-circuited, light emission of the light-emitting device or the entire lighting device is achieved. It is an object of the present invention to provide a light-emitting device and a lighting device that can maintain light emission without impairing light.
前記課題を解決するための本発明の構成の1つは、同一平面上に形成された2個以上の電界発光素子が、直列に接続していることを特徴とする発光装置である。 One of the structures of the present invention for solving the above problem is a light emitting device characterized in that two or more electroluminescent elements formed on the same plane are connected in series.
前記課題を解決するための本発明の構成の1つは、第1の陽極と第1の有機薄膜と第1の陰極よりなる第1の電界発光素子と、第2の陽極と第2の有機薄膜と第2の陰極よりなる第2の電界発光素子とを有しており、前記第1の陽極と前記第2の陽極の側端部は隔壁により覆われ、前記第1の陽極の一部は前記第1の有機薄膜により覆われている。また、前記第2の陽極の一部は前記第2の有機薄膜により覆われている。そして、前記第1の有機薄膜は前記第1の陰極に覆われており、前記第2の有機薄膜は前記第2の陰極に覆われている。前記第2の陰極は前記隔壁上を介して前記第1の陽極と電気的に接続し、前記第1の電界発光素子と前記第2の電界発光素子の直列接続構造が形成されていることを特徴とする発光装置である。 One of the constitutions of the present invention for solving the above-mentioned problems is that a first electroluminescent element comprising a first anode, a first organic thin film and a first cathode, a second anode and a second organic A second electroluminescent element comprising a thin film and a second cathode, the side edges of the first anode and the second anode being covered by a partition, and a part of the first anode Is covered with the first organic thin film. A part of the second anode is covered with the second organic thin film. The first organic thin film is covered with the first cathode, and the second organic thin film is covered with the second cathode. The second cathode is electrically connected to the first anode via the partition, and a series connection structure of the first electroluminescent element and the second electroluminescent element is formed. The light emitting device is characterized.
前記課題を解決するための本発明の構成の1つは、第1の陽極と有機薄膜と第1の陰極よりなる第1の電界発光素子と、第2の陽極と前記有機薄膜と第2の陰極よりなる第2の電界発光素子とを有している。また、第1の陽極と第2の陽極は同一平面上に形成され、前記第1の陽極及び前記第2の陽極の一部を覆って前記有機薄膜が形成されている。そして、前記有機薄膜の一部を覆い且つ前記第1の陽極に対応して第1の陰極が形成され、前記有機薄膜の一部を覆い且つ前記第2の陽極に対応して第2の陰極が形成される。また、前記有機薄膜が形成されていない前記第2の陽極の端部において前記第1の陰極が伸びて電気的に接続し、前記第1の電界発光素子と前記第2の電界発光素子の直列接続構造が形成されていることを特徴とする発光装置である。 One of the constitutions of the present invention for solving the above-mentioned problems is that a first electroluminescent element comprising a first anode, an organic thin film and a first cathode, a second anode, the organic thin film and a second A second electroluminescent element including a cathode. The first anode and the second anode are formed on the same plane, and the organic thin film is formed so as to cover a part of the first anode and the second anode. A first cathode is formed corresponding to the first anode and covering a part of the organic thin film, and a second cathode covering a part of the organic thin film and corresponding to the second anode. Is formed. In addition, the first cathode extends and is electrically connected at the end of the second anode where the organic thin film is not formed, and the first electroluminescent element and the second electroluminescent element are connected in series. A light-emitting device characterized in that a connection structure is formed.
前記課題を解決するための本発明の構成の1つは、第1の陽極と有機薄膜と第1の陰極よりなる第1の電界発光素子と、第2の陽極と前記有機薄膜と第2の陰極よりなる第2の電界発光素子とを有している。また、第1の陽極と第2の陽極は同一平面上に形成され、前記第1の陽極と前記第2の陽極の側端部は隔壁により覆われており、前記第1の陽極及び前記第2の陽極の一部を覆って前記有機薄膜が形成されている。そして、前記有機薄膜の一部を覆い且つ前記第1の陽極に対応して第1の陰極が形成され、前記有機薄膜の一部を覆い且つ前記第2の陽極に対応して第2の陰極が形成される。また、前記有機薄膜が形成されていない前記第2の陽極の端部において前記第1の陰極が前記隔壁上を越えて延伸し、前記第2の陽極に電気的に接続し、前記第1の電界発光素子と前記第2の電界発光素子の直列接続構造が形成されていることを特徴とする発光装置である。 One of the constitutions of the present invention for solving the above-mentioned problems is that a first electroluminescent element comprising a first anode, an organic thin film and a first cathode, a second anode, the organic thin film and a second A second electroluminescent element including a cathode. In addition, the first anode and the second anode are formed on the same plane, and side end portions of the first anode and the second anode are covered with a partition wall, and the first anode and the second anode are covered. The organic thin film is formed so as to cover a part of the two anodes. A first cathode is formed corresponding to the first anode and covering a part of the organic thin film, and a second cathode covering a part of the organic thin film and corresponding to the second anode. Is formed. The first cathode extends beyond the partition wall at the end of the second anode where the organic thin film is not formed, and is electrically connected to the second anode. The light emitting device is characterized in that an electroluminescent element and a second electroluminescent element are connected in series.
前記課題を解決するための本発明の構成の1つは、第1の陰極と第1の有機薄膜と第1の陽極よりなる第1の電界発光素子と、第2の陰極と第2の有機薄膜と第2の陽極よりなる第2の電界発光素子とを有しており、前記第1の陰極と前記第2の陰極の側端部は隔壁により覆われ、前記第1の陰極の一部は前記第1の有機薄膜により覆われている。また、前記第2の陰極の一部は前記第2の有機薄膜により覆われている。そして、前記第1の有機薄膜は前記第1の陽極に覆われており、前記第2の有機薄膜は前記第2の陽極に覆われている。前記第2の陽極は前記隔壁上を介して前記第1の陰極と電気的に接続し、前記第1の電界発光素子と前記第2の電界発光素子の直列接続構造が形成されていることを特徴とする発光装置である。 One of the constitutions of the present invention for solving the above-mentioned problems is that a first electroluminescent element comprising a first cathode, a first organic thin film and a first anode, a second cathode and a second organic A second electroluminescent element comprising a thin film and a second anode, wherein the first cathode and a side end portion of the second cathode are covered by a partition, and a part of the first cathode Is covered with the first organic thin film. A part of the second cathode is covered with the second organic thin film. The first organic thin film is covered with the first anode, and the second organic thin film is covered with the second anode. The second anode is electrically connected to the first cathode via the partition, and a series connection structure of the first electroluminescent element and the second electroluminescent element is formed. The light emitting device is characterized.
前記課題を解決するための本発明の構成の1つは、第1の陰極と有機薄膜と第1の陽極よりなる第1の電界発光素子と、第2の陰極と前記有機薄膜と第2の陽極よりなる第2の電界発光素子とを有している。また、第1の陰極と第2の陰極は同一平面上に形成され、前記第1の陰極及び前記第2の陰極の一部を覆って前記有機薄膜が形成されている。そして、前記有機薄膜の一部を覆い且つ前記第1の陰極に対応して第1の陽極が形成され、前記有機薄膜の一部を覆い且つ前記第2の陰極に対応して第2の陽極が形成される。また、前記有機薄膜が形成されていない前記第2の陰極の端部において前記第1の陽極が伸びて電気的に接続し、前記第1の電界発光素子と前記第2の電界発光素子の直列接続構造が形成されていることを特徴とする発光装置である。 One of the constitutions of the present invention for solving the above-mentioned problems is that the first electroluminescent element comprising the first cathode, the organic thin film and the first anode, the second cathode, the organic thin film and the second A second electroluminescent element comprising an anode. The first cathode and the second cathode are formed on the same plane, and the organic thin film is formed so as to cover a part of the first cathode and the second cathode. A first anode is formed so as to cover a part of the organic thin film and correspond to the first cathode, and a second anode covers a part of the organic thin film and corresponds to the second cathode. Is formed. In addition, the first anode extends and is electrically connected at the end of the second cathode where the organic thin film is not formed, and the first electroluminescent element and the second electroluminescent element are connected in series. A light-emitting device characterized in that a connection structure is formed.
前記課題を解決するための本発明の構成の1つは、第1の陰極と有機薄膜と第1の陽極よりなる第1の電界発光素子と、第2の陰極と前記有機薄膜と第2の陽極よりなる第2の電界発光素子とを有している。また、第1の陰極と第2の陰極は同一平面上に形成され、前記第1の陰極と前記第2の陰極の側端部は隔壁により覆われており、前記第1の陰極及び前記第2の陰極の一部を覆って前記有機薄膜が形成されている。そして、前記有機薄膜の一部を覆い且つ前記第1の陰極に対応して第1の陽極が形成され、前記有機薄膜の一部を覆い且つ前記第2の陰極に対応して第2の陽極が形成される。また、前記有機薄膜が形成されていない前記第2の陰極の端部において前記第1の陽極が前記隔壁上を越えて延伸し、前記第2の陰極に電気的に接続し、前記第1の電界発光素子と前記第2の電界発光素子の直列接続構造が形成されていることを特徴とする発光装置である。 One of the constitutions of the present invention for solving the above-mentioned problems is that the first electroluminescent element comprising the first cathode, the organic thin film and the first anode, the second cathode, the organic thin film and the second A second electroluminescent element comprising an anode. The first cathode and the second cathode are formed on the same plane, and the side edges of the first cathode and the second cathode are covered with a partition wall, and the first cathode and the second cathode The organic thin film is formed so as to cover a part of the two cathodes. A first anode is formed so as to cover a part of the organic thin film and correspond to the first cathode, and a second anode covers a part of the organic thin film and corresponds to the second cathode. Is formed. The first anode extends beyond the partition at the end of the second cathode where the organic thin film is not formed, and is electrically connected to the second cathode. The light emitting device is characterized in that an electroluminescent element and a second electroluminescent element are connected in series.
以上のような本発明の発光装置、表示装置及び照明により、以下のような効果を得ることができる。 The following effects can be obtained by the light-emitting device, display device, and illumination of the present invention as described above.
本発明の電界発光素子は、図1(A)のように隣り合う、もしくは近傍の素子同士が直列に接続されており、図1(B)のように、第1の電極301A〜301C、第2の電極303A〜303C及びその間に挟まれた有機薄膜302A〜302Cを有し、隣り合う素子の第1の電極と第2の電極が電気的に接続されている構造である。第1の電極と第2の電極はどちらかが陽極、もう一方が陰極となる。
In the electroluminescent element of the present invention, adjacent or adjacent elements are connected in series as shown in FIG. 1A, and the
ここで領域Aの部分において陰陽極間がショートした場合、この領域では最早発光を得ることはできないが、領域Aの陽極は領域Bの陰極と電気的に接続されているため、領域Bと領域Cには電流を印加することが可能である。したがって、領域Aでは発光が得られないが、領域BとCでは発光を得ることができ、素子全体の発光を維持することができる。 Here, when the negative anode is short-circuited in the region A, light emission can no longer be obtained in this region, but since the anode in the region A is electrically connected to the cathode in the region B, the region B and the region A current can be applied to C. Therefore, although light emission cannot be obtained in the region A, light emission can be obtained in the regions B and C, and light emission of the entire element can be maintained.
このことから、本発明の電界発光素子は、その一部がショート状態となっても当該素子の発光を残すことが可能となる。また、このような電界発光素子を有する発光装置は、その一部がショート状態となってしまっても、多大な影響を被ることが無く、発光装置としての機能を維持することができる。また、これにより当該発光装置の使用可能期間を長くすることが可能となる。また、このような電界発光素子や発光装置を用いた照明は、電界発光素子の一部がショート状態となっても、照明としての機能を著しく損ねることはなく、照明として引き続き使用することができる。これにより、照明の使用可能期間が長くなり、信頼性を向上させることができる。 For this reason, the electroluminescent element of the present invention can leave the light emitted from the element even when a part thereof is short-circuited. In addition, a light-emitting device having such an electroluminescent element does not suffer a great influence even when part of the light-emitting device is short-circuited, and can maintain the function as a light-emitting device. This also makes it possible to extend the usable period of the light emitting device. In addition, illumination using such an electroluminescent element or a light-emitting device can be used continuously as illumination even if a part of the electroluminescent element is short-circuited without significantly impairing the function as an illumination. . Thereby, the usable period of illumination becomes long and reliability can be improved.
これに対して従来の方法では、図4のような素子構造をとるため、領域Aにおけるショートが起これば、このショート部分のみに電界が集中し、その結果領域BとCには電流を印加することができない。したがって、素子の全領域に渡って発光が得られない。 On the other hand, in the conventional method, since the element structure as shown in FIG. 4 is adopted, if a short circuit occurs in the region A, the electric field is concentrated only in this short portion, and as a result, a current is applied to the regions B and C. Can not do it. Therefore, light emission cannot be obtained over the entire region of the element.
このように本発明により、素子の極微小領域のショートが起こっても、それ以外の領域での発光を維持することができ、素子の寿命を延ばすことが可能となる。 As described above, according to the present invention, even when a very small region of the element is short-circuited, light emission in other regions can be maintained, and the lifetime of the element can be extended.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention can be implemented in many different modes, and those skilled in the art can easily understand that the modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Is done. Therefore, the present invention is not construed as being limited to the description of this embodiment mode.
(実施の形態1)
以下には、本発明を達成するための形態を図5を用いて説明する。なお、図5では、一層の有機薄膜ならびに陰陽極から構成される素子構造が示されているが、有機薄膜の層数に制限はない。
(Embodiment 1)
Below, the form for achieving this invention is demonstrated using FIG. FIG. 5 shows an element structure composed of a single organic thin film and a negative anode, but the number of layers of the organic thin film is not limited.
本発明の発光装置は、基板501上に形成された島状の第1の電極502と、第1の電極502の側端部を覆う絶縁膜(隔壁)510と少なくとも第1の電極502の一部に重なって有機薄膜503と、有機薄膜503上の少なくとも第1の電極502に一部重なって形成された第2の電極504とからなる電界発光素子を複数有している。
The light-emitting device of the present invention includes an island-shaped
電界発光素子の第1の電極502と第2の電極504はそのどちらかが陽極であり、もう一方が陰極となる。本発明では第1の電極502は隣接する、あるいは近傍の電界発光素子が有する第2の電極506と直列に接続されている。また、この接続されている電界発光素子群を1単位として、複数単位をもって発光装置としても良いし、1単位で発光装置を形成しても良い。また、単位毎に接続される電界発光素子の数が同じであっても良いし、異なっていても良い。
One of the
本実施の形態では第1の電極502が陽極、第2の電極504が陰極である場合について説明する。
In this embodiment, the case where the
まず、電界発光素子では、発光を取り出す必要があるため、少なくともどちらかの電極が透明である必要がある。本実施の形態では、基板上に透明な材料で第1の電極502(陽極)を形成し、陽極側から発光を取り出すことのできる電界発光素子について説明する。しかし本発明は、この構造に限定されたものではなく、例えば陰極だけを透明にし、陰極側から光を取り出す構造、あるいは陰極陽極ともに透明にして、素子の上下から発光を得る構造にも適用可能である。 First, since it is necessary to extract emitted light in an electroluminescent element, at least one of the electrodes needs to be transparent. In this embodiment, an electroluminescent element in which a first electrode 502 (anode) is formed using a transparent material over a substrate and light emission can be extracted from the anode side will be described. However, the present invention is not limited to this structure, and can be applied to, for example, a structure in which only the cathode is transparent and light is extracted from the cathode side, or a structure in which both the cathode anode and the cathode are transparent to obtain light emission from above and below the element. It is.
図5において、501は素子を担持するための基板であり、石英やガラスのみならず、紙やプラスチック樹脂なども用いることができる。本発明の形態では基板上に透明な第1の電極502(陽極)を形成するので、基板に可視光透過性があればよい。透明な陽極としては、ITO(インジウム・すず酸化物)やIZO(インジウム・亜鉛酸化物)などの、導電性金属酸化物が好適である。これらの導電性金属酸化物膜は、通常スパッタにより成膜されるが、ゾル−ゲル法などを応用して作製しても構わない。また、金属酸化物以外の材料として、金などの仕事関数の大きな金属を用いることも可能である。ただしこの場合には、光透過性を考慮して、超薄膜を形成する。
In FIG. 5,
ここで本発明の特徴は、図5に示すように、第1の電極502を島状に形成することである。島状に形成された透明電極上に、有機薄膜503を形成する。有機薄膜503は主として有機化合物を用いて形成するが、単一組成の薄膜を用いて形成してもよい。例えばトリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq3)、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Almq3)、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]−キノリナト)ベリリウム(略称:BeBq2)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)−(4−ヒドロキシ−ビフェニリル)−アルミニウム(略称:BAlq)、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)−ベンゾオキサゾラト]亜鉛(略称:Zn(BOX)2)、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)−ベンゾチアゾラト]亜鉛(略称:Zn(BTZ)2)などの典型金属錯体が挙げられる。あるいは9,10−ジフェニルアントラセンや4,4’−ビス(2,2−ジフェニルエテニル)ビフェニルなどの炭化水素系化合物なども好適である。
The feature of the present invention is that the
また、有機薄膜は複数の材料の混合層であってもよい。上述した有機薄膜中に、蛍光色素、あるいはりん光色素を少量混合することで、発光効率を上げることができる。蛍光材料としてはクマリン誘導体、キナクリドン誘導体、アクリドン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、アントラセン誘導体、ピロン誘導体などが挙げられる。りん光色素としては、三重項発光材料としては、トリス(2−フェニルピリジン)イリジウム(以下、「Ir(ppy)3」と記す)、2,3,7,8,12,13,17,18−オクタエチル−21H,23H−ポルフィリン−白金(以下、「PtOEP」と記す)など、Ir、Ru、Rh、Pt、あるいは希土類金属などの遷移金属錯体が挙げられる。 The organic thin film may be a mixed layer of a plurality of materials. Luminous efficiency can be increased by mixing a small amount of a fluorescent dye or a phosphorescent dye in the organic thin film. Examples of the fluorescent material include coumarin derivatives, quinacridone derivatives, acridone derivatives, pyrene derivatives, perylene derivatives, anthracene derivatives, and pyrone derivatives. As the phosphorescent dye, the triplet light-emitting material includes tris (2-phenylpyridine) iridium (hereinafter referred to as “Ir (ppy) 3 ”), 2,3,7,8,12,13,17,18. -Transition metal complexes such as Ir, Ru, Rh, Pt, or rare earth metals such as octaethyl-21H, 23H-porphyrin-platinum (hereinafter referred to as “PtOEP”).
上述した単一組成の有機薄膜、あるいは混合有機薄膜は、発光を得るための機能層であり、発光層と言われるものである。つまり、発光層のみから構成される有機薄膜が陰陽極間に設置された素子である。しかし、有機薄膜は発光層だけでなく、他の機能を有する層を組み合わせた積層構造の膜であってもよい。これは、上述した単一組成あるいは混合の発光層のみでは、電子と正孔の注入バランスを制御することが困難であるため、これを改善するために複数の材料を積層することで、発光効率が改善されるためである。例えば上述した単一組成、あるいは混合組成の発光層以外に、注入された正孔を効率よく発光層へ輸送する正孔輸送層、注入された電子を効率よく発光層へ輸送する電子輸送層を設けるのが良い。正孔輸送層に相応しい材料としては、芳香族アミン系(すなわち、ベンゼン環−窒素の結合を有するもの)の化合物である。広く用いられている材料として、4,4’−ビス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニル−アミノ]−ビフェニル,その誘導体である4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニル−アミノ]−ビフェニル、4,4’,4’’−トリス(N,N−ジフェニル−アミノ)−トリフェニルアミン、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などのスターバースト型芳香族アミン化合物が挙げられる。電子輸送層に好適な材料としては、上記典型金属化合物が挙げられるが、他に3−(4−tert−ブチルフェニル)−4−(4−エチルフェニル)−5−(4−ビフェニリル)−1,2,4−トリアゾールなどのトリアゾール誘導体、バソフェナントロリンやバソキュプロインなどのフェナントロリン誘導体を用いても良い。 The organic thin film having a single composition or the mixed organic thin film described above is a functional layer for obtaining light emission, and is called a light emitting layer. That is, it is an element in which an organic thin film composed only of a light emitting layer is disposed between negative and positive electrodes. However, the organic thin film may be a film having a laminated structure in which not only the light emitting layer but also layers having other functions are combined. This is because it is difficult to control the injection balance of electrons and holes with only the above-mentioned single composition or mixed light emitting layer, and by improving the luminous efficiency by laminating a plurality of materials to improve this. This is because of the improvement. For example, in addition to the light-emitting layer having the single composition or the mixed composition described above, a hole transport layer that efficiently transports injected holes to the light-emitting layer, and an electron transport layer that efficiently transports injected electrons to the light-emitting layer It is good to provide. A material suitable for the hole transport layer is an aromatic amine-based compound (that is, a compound having a benzene ring-nitrogen bond). As a widely used material, 4,4′-bis [N- (3-methylphenyl) -N-phenyl-amino] -biphenyl and its derivative 4,4′-bis [N- (1-naphthyl) ) -N-phenyl-amino] -biphenyl, 4,4 ′, 4 ″ -tris (N, N-diphenyl-amino) -triphenylamine, 4,4 ′, 4 ″ -tris [N- (3 And starburst aromatic amine compounds such as -methylphenyl) -N-phenyl-amino] -triphenylamine. Examples of suitable materials for the electron transport layer include the above-mentioned typical metal compounds, but 3- (4-tert-butylphenyl) -4- (4-ethylphenyl) -5- (4-biphenylyl) -1 Triazole derivatives such as 2,2,4-triazole, and phenanthroline derivatives such as bathophenanthroline and bathocuproin may be used.
これらの有機薄膜を形成する方法は真空蒸着法だけではなく、スピンコーティング法、ディップコーティング法、スプレー法はどの、所謂湿式法を採用しても構わない。 The method for forming these organic thin films is not limited to the vacuum deposition method, and any so-called wet method may be employed for the spin coating method, the dip coating method, and the spray method.
さらに、上述した正孔輸送層と陽極の間には、陽極からの正孔注入障壁を低減するための正孔注入層を設置するのが良い。正孔注入層に相応しい化合物としては、酸化コバルト、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化ニッケル、酸化ネオジウム、酸化バナジウム、酸化ベルリウムアルミニウム、酸化モリブデン、酸化ランタン、酸化ルテニウム、酸化レニウムなどの遷移金属酸化物などが挙げられる。好ましくは、4族から7族の遷移金属酸化物であり、窒化物、ハロゲン化物を用いても構わない。あるいは、4,4´、4´´―トリス[3−メチルフェニル(フェニル)アミノ]トリフェニルアミン(以下、m−MTDATAと記す)や、4,4´―ビス[N−(4−(N,N−ジ−m−トリルアミノ)フェニル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(以下、DNTPDと記す)などに代表されるスターバースト型アミン、あるいは金属フタロシアニンなどの低分子有機化合物なども好例である。有機高分子系化合物も使用することが可能であり、ポリアニリン、あるいはポリ(2,3−エチレンジオキシチオフェン)などが挙げられる。 Furthermore, a hole injection layer for reducing a hole injection barrier from the anode is preferably provided between the hole transport layer and the anode described above. Suitable compounds for the hole injection layer include transition metal oxides such as cobalt oxide, titanium oxide, niobium oxide, nickel oxide, neodymium oxide, vanadium oxide, beryllium aluminum oxide, molybdenum oxide, lanthanum oxide, ruthenium oxide, and rhenium oxide. Etc. Preferably, it is a transition metal oxide of Group 4 to Group 7, and nitrides and halides may be used. Alternatively, 4,4 ′, 4 ″ -tris [3-methylphenyl (phenyl) amino] triphenylamine (hereinafter referred to as m-MTDATA) or 4,4′-bis [N- (4- (N , N-di-m-tolylamino) phenyl) -N-phenylamino] biphenyl (hereinafter referred to as DNTPD) or the like, or a low molecular organic compound such as metal phthalocyanine is also a good example. Organic polymer compounds can also be used, and examples thereof include polyaniline and poly (2,3-ethylenedioxythiophene).
同様に、電子輸送層と陰極の間には、陰極からの電子注入障壁を低減するための電子注入層を設置するのが良い。電子注入層に相応しい化合物としては、フッ化カルシウムやフッ化リチウム、酸化リチウムや塩化リチウムなどのアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩などを適用すればよい。 Similarly, an electron injection layer for reducing an electron injection barrier from the cathode is preferably provided between the electron transport layer and the cathode. As a compound suitable for the electron injection layer, an alkali metal salt such as calcium fluoride, lithium fluoride, lithium oxide or lithium chloride, an alkaline earth metal salt, or the like may be used.
このようにして有機薄膜503が形成され、次に第2の電極504(陰極)が形成される。第2の電極504(陰極)としては仕事関数の小さい金属、およびその金属化合物が挙げられる。例えばMg−Ag合金、Al−Li合金、Mg−Li合金などである。ただし、電子注入層を用いる場合、電子注入障壁が低減されるため、仕事関数が大きな金属であるAlを用いても構わない。
In this manner, the organic
このとき、第2の電極504(陰極)は、前記陽極に対向するように、かつ第1の電極502(陽極)と同様に島状に形成されることが本発明の特徴である。さらに、図5の点線部で示されるように、一つの陽極は、隣接する、あるいは近傍の陰極と電気的に接続されていることが特徴である。つまり、複数の電界発光素子が同一平面状に形成され、かつ電気的には複数の電界発光素子が直列に配置されたものである。図5では、それぞれ3つの電界発光素子が電気的に直列に配置されているが、直列に配置する電界発光素子の数に制約はなく、2つ以上の整数であればよい。ただし、直列に配置されているため、装置の駆動電圧は個々の電界発光素子の駆動電圧の和となるのが原則である。したがって、駆動電圧を考慮すると、2つ以上、20個以内が好ましい。 At this time, it is a feature of the present invention that the second electrode 504 (cathode) is formed in an island shape so as to face the anode and similarly to the first electrode 502 (anode). Furthermore, as shown by the dotted line in FIG. 5, one anode is characterized in that it is electrically connected to an adjacent or adjacent cathode. That is, a plurality of electroluminescent elements are formed on the same plane, and a plurality of electroluminescent elements are electrically arranged in series. In FIG. 5, each of the three electroluminescent elements is electrically arranged in series, but the number of electroluminescent elements arranged in series is not limited and may be an integer of 2 or more. However, since they are arranged in series, the driving voltage of the device is in principle the sum of the driving voltages of the individual electroluminescent elements. Therefore, in consideration of the driving voltage, it is preferably 2 or more and 20 or less.
また、この接続されている電界発光素子を1単位として、複数単位をもって発光装置としても良いし、1単位で発光装置を形成しても良い。また、単位毎に接続される電界発光素子の数が同じであっても良いし、異なっていても良い。 In addition, the connected electroluminescent element may be used as one unit, and a plurality of units may be used as the light emitting device, or the light emitting device may be formed as one unit. Further, the number of electroluminescent elements connected for each unit may be the same or different.
ここで図5において、太線部で囲まれた領域505がショートしても、電気的に接続された素子部分には電流を印加することができる。したがって、領域505からは発光は得られないが、他の領域に存在する素子からは発光が得られ、領域Aの占める割合を発光面に対して充分に小さくしておけば、素子のほぼ全体から発光が維持されることになる。
Here, in FIG. 5, even if the
このことから、本発明の電界発光素子は、一つの電界発光素子がショート状態となっても他の素子の発光を残すことが可能となり、当該素子の寿命を延ばすことが可能となる。 For this reason, the electroluminescent element of the present invention can leave light emitted from another element even if one electroluminescent element is short-circuited, and can extend the life of the element.
本実施の形態では、有機薄膜は単層、あるいは複数の有機薄膜で構成することができるが、さらに図6に示すように、有機薄膜中に導電性の中間層(以下、中間導電層と記す)を設置しても構わない。図6においても第1の電極502は陽極とし、第2の電極504は陰極としているが、これはどちらでもかまわない。
In the present embodiment, the organic thin film can be composed of a single layer or a plurality of organic thin films. Further, as shown in FIG. 6, a conductive intermediate layer (hereinafter referred to as an intermediate conductive layer) is included in the organic thin film. ) May be installed. Also in FIG. 6, the
すなわち、基板501上に形成された第1の電極502(陽極)上に、有機薄膜508を形成する。この有機薄膜508は単一の層でも良く、あるいはキャリアを輸送するための電子・正孔輸送層、および発光層などを組み合わせて積層構造としても構わない。こうして形成された有機薄膜508上に、中間導電層507を形成する。さらにこの中間導電層507の上に、有機薄膜506が形成され、最後に第2の電極504(陰極)が形成される。このときの有機薄膜506も単層、あるいは複数の有機薄膜で構成することができる。また、有機薄膜508と506は、同一の構造、組成でも良く、また、異なる構造、組成でも構わない。さらに、有機薄膜508と506から得られる発光のスペクトルは同一でも良く、異なっていても構わない。
That is, the organic
このようにして作製された素子では、陰陽極間に通電することにより、第2の電極(陰極)504から有機薄膜506に電子が、第1の電極(陽極)502から有機薄膜508へ正孔が注入されるだけでなく、中間導電層507から有機薄膜508に電子が、中間導電層507から有機薄膜506へ正孔が注入される。したがって、有機薄膜508だけでなく、有機薄膜506においてもキャリアの再結合が生じ、両薄膜から発光が得られる。このとき有機薄膜508と506の発光が互いに補色の関係にあれば、白色の発光が得られる。なお、中間導電層を設置する場合、個々の素子は二つの素子を直列に積層したこととなるため、個々の素子の駆動電圧はほぼ倍増する。しかし、同一の電流密度を印加することで、ほぼ倍の発光強度を得ることができる。
In the device manufactured in this way, electrons are transferred from the second electrode (cathode) 504 to the organic
中間導電層は透明性を有することと、中間導電層の上下に設置された有機薄膜にキャリア注入可能であることが必須要件である。具体的な材料としては、1)Alqやバソクプロイン(以下、BCPと記す)などの電子輸送性化合物と、アルカリ金属などの電子注入性化合物からなる混合層とITO(インジウム・すず酸化物)やIZO(インジウム・亜鉛酸化物)などの透明電透明電極の積層、2)前記電子輸送性化合物と電子注入性化合物からなる混合層と金属酸化物の積層、3)前記電子輸送性化合物と電子注入性化合物からなる混合層と電子受容性有機化合物の積層、などが挙げられる。 It is essential that the intermediate conductive layer has transparency, and that carriers can be injected into the organic thin films placed above and below the intermediate conductive layer. Specific materials include: 1) a mixed layer composed of an electron transporting compound such as Alq or bathocuproine (hereinafter referred to as BCP) and an electron injecting compound such as an alkali metal; ITO (indium tin oxide) or IZO; Lamination of transparent electro-transparent electrodes such as (indium / zinc oxide), 2) Lamination of mixed layer of metal transporting compound and electron injection compound and metal oxide, 3) Electron transporting compound and electron injection property Examples thereof include a mixed layer made of a compound and a laminate of an electron-accepting organic compound.
なお、本実施の形態では中間導電層は一つだけ用い、二つの有機薄膜を用いる例を示したが、中間導電層の数に制約はなく、有機薄膜の数は中間導電層の数より1層多くすれば良い。 In the present embodiment, only one intermediate conductive layer is used and two organic thin films are used. However, the number of intermediate conductive layers is not limited, and the number of organic thin films is 1 from the number of intermediate conductive layers. More layers are needed.
(実施の形態2)
本実施の形態では実施の形態1と異なるレイアウトにより本発明の発光装置を作成する方法について図12、図13に上面図と断面図を示しながら説明する。図12、図13では二つの電界発光素子が直列に接続されている1単位を例として示す。もちろん、3つ以上の電界発光素子が直列に接続されていても良い。また、1単位で発光装置を構成しても良いし、複数単位で発光装置としても良い。構成要素の材料などは実施の形態1に記載がある場合は省略する。
(Embodiment 2)
In this embodiment mode, a method for manufacturing the light-emitting device of the present invention with a layout different from that in
まず、基板601上に島状に第1の電極603を設ける(図12(A))。第1の電極603は基板601の方向に光を取り出す場合は透明である必要があるが、第1の電極603に対して基板601と反対の方向に光を取り出す場合は不透明であっても構わない。また、第1の電極603は電界発光素子の陽極、もしくは陰極として機能する。第1の電極603を陽極とする場合は仕事関数の大きなアルミニウムなどの材料を用いると良い。陽極として用いることができ、透明性を有する材料は実施の形態1に示した金属酸化物が挙げられる。金やアルミニウムなど不透明な材料であっても極薄膜とすることによって充分な透明性を得ることもできる。
First, the
また、陰極として第1の電極603を用いる場合は、仕事関数の小さい材料を用いることができる。例えばMg−Ag合金、Al−Li合金、Mg−Li合金などである。ただし、電子注入層を用いる場合、電子注入障壁が低減されるため、仕事関数が大きな金属であるAlを用いても構わない。また、これらの陰極材料は不透明であるが、透明性を出したい場合には極薄膜とすることで充分な透明性を得ることができる。
In the case where the
続いて、基板601、第1の電極603を覆って絶縁膜(隔壁)609を形成する。絶縁膜(隔壁)609にはコンタクトホール610と素子形成部611に第1の電極603が露出するように開口部を設ける(図12(B))。
Subsequently, an insulating film (partition wall) 609 is formed so as to cover the
次に素子形成部611に形成された開口部を覆って有機薄膜604を形成する(図13(C))。続いて第2の電極605をも素子形成部611に形成された開口部の少なくとも一部を覆うように形成し、電界発光素子が形成される(図13(D))。ただし、第1の電界発光素子612の第2の電極605は第2の電界発光素子613の第1の電極603に電気的に接続するように形成する。本実施の形態では絶縁膜(隔壁)609に設けられたコンタクトホールを介して接続されるが接続方法についてはこれに限らない。
Next, an organic
また、第1の電界発光素子612の第1の電極と第2の電界発光素子613の第2の電極は外部接続部607までのびて形成されており、外部電源がつながっている。外部接続部に直接接続される電極は一単位に第1の電極603、第2の電極605各々一つずつであり、直列接続された素子の末端の素子のうち、一方において第1の電極603が外部接続部に直接接続していたら、もう一方の末端の素子は第2の電極605が外部接続部で直接接続する。
In addition, the first electrode of the
このように形成された本発明の発光装置は一部の電界発光素子がショートしてしまったとしても、電気的に接続された他の電界発光素子部分には電流を印加することができる。したがって、ショートしてしまった部分からは発光は得られないが、他の電界発光素子素子からは発光が得られ、一カ所で起きたショートにより大きな影響が及ぼされることがない。 In the light emitting device of the present invention formed as described above, even if some of the electroluminescent elements are short-circuited, a current can be applied to other electrically connected electroluminescent element portions. Therefore, light emission cannot be obtained from the short-circuited portion, but light emission can be obtained from the other electroluminescent element elements, and the short circuit occurring in one place does not have a great influence.
(実施の形態3)
本実施の形態では、本発明の他の実施の形態について図11を参照しながら説明する。なお、図中に示した電界発光素子の配置方法は実施の形態2に説明したものを用いたが、もちろん実施の形態1に示した配置でも構わないし、本発明の構成を有するものであればどのような配置方法でも構わない。
(Embodiment 3)
In the present embodiment, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Note that the arrangement method of the electroluminescent element shown in the figure is the same as that described in the second embodiment, but of course, the arrangement shown in the first embodiment may be used as long as it has the configuration of the present invention. Any arrangement method may be used.
実施の形態1、実施の形態2に示したような本発明の発光装置は、第1の電極603、第2の電極605及びその間に挟まれた有機薄膜604で構成される複数の上記電界発光素子と、当該電界発光素子と外部の回路や電源をつなぐ為の外部接続部607が設けられた基板601と、封止部材602を有している。なお、基板には上記したものの他に何らかの機能を有する回路などを設けていても良い(図11)。
The light-emitting device of the present invention as shown in
電界発光素子は水などにより劣化が促進されてしまう為、基板上に形成された電界発光素子を促進する物質から保護することを目的として、封止が行われる。封止は基板と同様の対向基板や、封止缶、封止膜等により行われるが、対向基板を封止に用いる場合は、絶縁性のシール材608により、外部接続部が露出するように貼り合わせる。
Since degradation of the electroluminescent element is promoted by water or the like, sealing is performed for the purpose of protecting it from a substance that promotes the electroluminescent element formed on the substrate. Sealing is performed using a counter substrate similar to the substrate, a sealing can, a sealing film, or the like. However, when the counter substrate is used for sealing, the external connection portion is exposed by the insulating
対向基板と素子基板との間の空間には乾燥した窒素などの不活性気体を充填しても良いし、シール材を画素部全面に塗布しそれにより対向基板を形成しても良い。シール材には紫外線硬化樹脂などを用いると好適である。シール材には乾燥剤やギャップを一定に保つための粒子を混入しておいても良い。続いて外部接続部にフレキシブル配線基板を貼り付けることによって、発光装置が完成する。 A space between the counter substrate and the element substrate may be filled with an inert gas such as dry nitrogen, or a seal material may be applied to the entire surface of the pixel portion to form the counter substrate. It is preferable to use an ultraviolet curable resin or the like for the sealing material. The sealing material may contain a desiccant and particles for keeping the gap constant. Subsequently, a flexible wiring substrate is attached to the external connection portion, whereby the light emitting device is completed.
なお、図11は電界発光素子を直列に接続する方法の一例を示した。電界発光素子の第2の電極605は隔壁609に開けられたコンタクトホール606を介して隣接する電界発光素子の第1の電極603と接続されている。図11ではストライプ状に配置する例を示したが、マトリクス状でももちろんかまわず、それらの選択は使用者が設計事項として適宜定めることができる。なお、簡単の為に基板に対して一つ一つの電界発光素子が非常に大きくなっているが、基板に対する一つの電界発光素子の面積率を小さくしてゆけば、ショートにより一つの電界発光素子が点灯しなくなっても大きな影響はない。もちろん素子同士の接続の仕方はこれに限らず、適宜使用者が設定しうるものである。また、図11では電界発光素子の接続単位が1単位であるが、2単位以上の複数単位でもかまわない。
FIG. 11 shows an example of a method of connecting electroluminescent elements in series. The
本発明の発光装置は、搭載された電界発光素子の一部にショートが発生しても他の電界発光素子の発光が維持されるため、多大な影響を被ることが無く、発光装置としての機能を維持することができる。また、これにより当該発光装置の使用可能期間を長くすることが可能となり、その寿命を延ばすことが可能となる。 The light-emitting device of the present invention does not suffer a great influence because the light emission of other electroluminescent elements is maintained even if a short circuit occurs in a part of the mounted electroluminescent element, and functions as a light-emitting device. Can be maintained. In addition, this makes it possible to extend the usable period of the light-emitting device and extend its life.
(実施の形態4)
本実施の形態では、本発明の発光装置を用いた機器の一例を図7〜図8を用いて説明する。
(Embodiment 4)
In this embodiment, an example of a device using the light-emitting device of the present invention will be described with reference to FIGS.
図7は、本発明の液晶表示装置の一例である。図7に示した液晶表示装置は、筐体901、液晶層902、バックライト903、筐体904を有し、液晶層902は、ドライバIC905と接続されている。また、バックライト903は、実施の形態1に示した構成を有する発光装置が用いられおり、端子906により、電流が供給されている。
FIG. 7 shows an example of the liquid crystal display device of the present invention. The liquid crystal display device illustrated in FIG. 7 includes a
本発明の液晶表示装置はバックライトとして実施の形態1に記載した構成を有する発光装置を用いているため、薄型軽量な液晶表示装置とすることができる。また、薄型軽量な液晶表示装置であったとしても、信頼性の高い表示装置とすることができる。すなわち、バックライト903に用いた照明装置においてたとえ素子の極微小領域のショートが起こっても、それ以外の領域での発光を維持することができる。
Since the liquid crystal display device of the present invention uses the light-emitting device having the structure described in
また、バックライトの大面積化が可能となるため、液晶表示装置の大面積化も可能になる。さらに、電界発光素子は薄型で低消費電力であるため、表示装置の薄型化、低消費電力化も可能となる。 In addition, since the backlight can have a large area, the liquid crystal display device can have a large area. Further, since the electroluminescent element is thin and has low power consumption, it is possible to reduce the thickness and power consumption of the display device.
図8(A)は、本発明の照明装置を室内の照明として用いたものである。本発明の照明装置は、素子の極微小領域のショートが起こっても、それ以外の領域での発光を維持することができ、使用可能期間の長い照明装置とすることができる。面発光の照明装置であり、大面積化した場合でも輝度のばらつきが少ないため、例えば、天井全面に本発明の照明装置を用いることもできる。また、天井に限らず、壁、床や柱等にも本発明の照明装置を用いることができる。さらに、可撓性を有する基板を用いて本発明の発光装置を作製することにより、薄型で可撓性を有する照明装置を得ることができる。そのため、曲面に設置することも可能である。また、室内に限らず、室外で使用することも可能であり、外灯として、建物の壁等に設置することもできる。 FIG. 8A shows the lighting device of the present invention used as indoor lighting. The illuminating device of the present invention can maintain light emission in other regions even if a short circuit of a very small region of the element occurs, and can be a illuminating device having a long usable period. Since this is a surface emitting lighting device and there is little variation in luminance even when the area is increased, for example, the lighting device of the present invention can be used on the entire ceiling surface. Further, the lighting device of the present invention can be used not only on the ceiling but also on walls, floors, pillars, and the like. Further, by manufacturing the light-emitting device of the present invention using a flexible substrate, a thin and flexible lighting device can be obtained. Therefore, it can be installed on a curved surface. Further, it can be used not only indoors but also outdoors, and can be installed on a building wall or the like as an external light.
図8(B)は、本発明の照明装置を、トンネル内の照明として用いたものである。本発明の照明装置は、素子の極微小領域のショートが起こっても、それ以外の領域での発光を維持することができ、使用可能期間の長い照明装置とすることができる。また、可撓性を有する基板を用いて本発明の発光装置を作製することにより、薄型で可撓性を有する照明装置を得ることもできる。そのため、トンネル内の壁の曲面に沿って設置することが可能である。 FIG. 8B shows the lighting device of the present invention used as lighting in a tunnel. The illuminating device of the present invention can maintain light emission in other regions even if a short circuit of a very small region of the element occurs, and can be a illuminating device having a long usable period. In addition, when the light-emitting device of the present invention is manufactured using a flexible substrate, a thin and flexible lighting device can be obtained. Therefore, it can be installed along the curved surface of the wall in the tunnel.
図8(C)は、本発明の照明装置をインテリア用の照明として用いた一例である。本発明の照明装置は、素子の極微小領域のショートが起こっても、それ以外の領域での発光を維持することができき、使用可能期間の長い照明装置とすることができる。また、可撓性を有する基板を用いて本発明の発光装置を作製することにより、薄型で可撓性を有する照明装置を得ることもできる。また、本発明の発光装置は、面発光であるため、図8(B)のように、自由な形状に加工することが可能である。 FIG. 8C illustrates an example in which the lighting device of the present invention is used as interior lighting. The illuminating device of the present invention can maintain light emission in other regions even when an extremely small region of the element is short-circuited, and can be a illuminating device having a long usable period. In addition, when the light-emitting device of the present invention is manufactured using a flexible substrate, a thin and flexible lighting device can be obtained. In addition, since the light-emitting device of the present invention is surface-emitting, it can be processed into a free shape as shown in FIG.
また、本発明の照明装置は、写真を撮影する際の照明として用いることもできる。写真を撮影する場合は、大面積の均一化された輝度の光で被写体を照らすことにより、自然光で被写体を照らした場合と同様な写真を撮ることができる。 The lighting device of the present invention can also be used as lighting when taking a photograph. When taking a picture, it is possible to take a picture similar to the case where the subject is illuminated with natural light by illuminating the subject with light having a uniform luminance with a large area.
(実施の形態5)
電界発光素子の温度特性と輝度の経時変化特性を考慮して、その変動要因によらず一定輝度で照明するようにできる発光装置について図9、図10を参照して説明する。
(Embodiment 5)
A light-emitting device capable of illuminating at a constant luminance regardless of the variation factor in consideration of the temperature characteristics and luminance change characteristics of the electroluminescence element will be described with reference to FIGS.
図9、図10で示す発光装置は、電界発光素子404が実施の形態1と同様な構成を備えている。この電界発光素子404の他にモニタ素子403が配置されている。モニタ素子403は一つ又は複数設けることができる。モニタ素子403は電界発光素子404に隣接して設けても良いし、電界発光素子404が形成される基板の他の部分に設けても良い。 In the light-emitting device shown in FIGS. 9 and 10, the electroluminescent element 404 has the same structure as that of the first embodiment. In addition to the electroluminescent element 404, a monitor element 403 is disposed. One or a plurality of monitor elements 403 can be provided. The monitor element 403 may be provided adjacent to the electroluminescent element 404 or may be provided on another part of the substrate on which the electroluminescent element 404 is formed.
モニタ素子403と電界発光素子404は、同じ製造工程で作製されたものであることが望ましい。すなわち、素子の構造と構成する材料を同じものとする。電界発光素子404とモニタ素子403を同じにすることにより、温度特性や劣化の特性を類似なものとすることができる。その結果、電界発光素子404の輝度変動に対する補正の精度を高めることができる。電界発光素子404とモニタ素子403の構造は実施の形態1と同様であり、同一平面上に形成された複数の電界発光素子同士が、近傍のもしくは隣接する電界発光素子と直列に2個以上接続している構造である。ただし、モニタ素子403は電極構造を複雑化せず、一対の電極間に有機薄膜を挟んだだけの典型的な積層構造としても良い。 It is desirable that the monitor element 403 and the electroluminescent element 404 are manufactured in the same manufacturing process. That is, the structure of the element is the same as the constituent material. By making the electroluminescent element 404 and the monitor element 403 the same, temperature characteristics and deterioration characteristics can be made similar. As a result, it is possible to improve the accuracy of correction with respect to the luminance variation of the electroluminescent element 404. The structures of the electroluminescent element 404 and the monitor element 403 are the same as those in the first embodiment, and two or more electroluminescent elements formed on the same plane are connected in series with the adjacent or adjacent electroluminescent elements. This is the structure. However, the monitor element 403 may have a typical laminated structure in which an organic thin film is sandwiched between a pair of electrodes without complicating the electrode structure.
モニタ素子403は、電流源401と接続している。電流源401に接続するモニタ素子403の一方の端子は、電圧発生回路402の入力側とも接続している。電圧発生回路402の出力側は電界発光素子404と接続している。
The monitor element 403 is connected to the current source 401. One terminal of the monitor element 403 connected to the current source 401 is also connected to the input side of the
電流源401は、モニタ素子403に一定の電流を供給する。モニタ素子403が定電流駆動した状態で環境温度が変化すると、その抵抗値が変化する。モニタ素子403の抵抗値が変化すると、当該モニタ素子403に流れる電流値は一定であるから、モニタ素子403の両電極間における電位差が変化する。この時のモニタ素子403の電位差を検出することで、環境温度の変化を検出することができる。モニタ素子403において、電流源401に接続しない他方の電極電位は一定である。従って、モニタ素子403の電流源401に接続されている側の電極電位の変化を検出することができる。 The current source 401 supplies a constant current to the monitor element 403. When the environmental temperature changes while the monitor element 403 is driven at a constant current, the resistance value changes. When the resistance value of the monitor element 403 changes, the current value flowing through the monitor element 403 is constant, so that the potential difference between both electrodes of the monitor element 403 changes. By detecting the potential difference of the monitor element 403 at this time, it is possible to detect a change in the environmental temperature. In the monitor element 403, the other electrode potential not connected to the current source 401 is constant. Therefore, it is possible to detect a change in electrode potential on the side connected to the current source 401 of the monitor element 403.
また、定電流駆動されるモニタ素子403の発光特性が経時変化により変化する場合にも、モニタ素子403の抵抗値が変化する。この場合にも同様に、モニタ素子403の電位差を検出することで発光特性の変化を知ることができる。すなわち、発光輝度の劣化の度合いを検出することができる。 Also, the resistance value of the monitor element 403 changes when the light emission characteristics of the monitor element 403 driven by constant current change with time. Similarly in this case, the change in the light emission characteristics can be known by detecting the potential difference of the monitor element 403. That is, the degree of deterioration of the light emission luminance can be detected.
電圧発生回路402はモニタ素子403の一方の電極電位を入力電位としている。電圧発生回路402から出力される電位は、モニタ素子403で検出した電位と同電位である。この電圧発生回路402により、モニタ素子403の一方の電極電位を、電界発光素子404の駆動電圧に反映させることができる。
The
電圧発生回路402は、図9の挿入図で示すように、オペアンプを用いたボルテージフォロワ回路で構成することができる。ボルテージフォロワ回路の非反転入力端子は高入力インピーダンスであり出力端子は低出力インピーダンスであるため、入力側と出力側を同電位として出力し、電流源401の電流がボルテージフォロワ回路に流れ込むことなく出力端子からは電流を流すことができる。なお、ここで例示したボルテージフォロワ回路のように、電位の変動を防止することが可能な回路であれば、他の回路構成を適用することもできる。
As shown in the inset of FIG. 9, the
この発光装置は、電流源401、モニタ素子403、電圧発生回路402によって、温度及び劣化補償回路(以下補償回路という)を構成している。すなわち、発光部に設けた電界発光素子と、該電界発光素子と同等のモニタ素子の両者を、異なる駆動条件で動作させ、発光部に設けた電界発光素子とモニタ素子に流れる総電荷量の比が、輝度の劣化を考慮した一定の関係を満たすように制御する。
In the light emitting device, a current source 401, a monitor element 403, and a
本実施の形態の発光装置は、電界発光素子に生ずる本質的な劣化を考慮することにより、電界発光素子404の電荷量と、モニタ素子403に流れる電荷量を対比して、電界発光素子404の輝度が一定となるように補正をする。それにより、電界発光素子404の輝度を一定に保つコンスタントルミネセント駆動をすることができる。例えば、モニタ素子403の駆動条件を、電界発光素子404の駆動条件よりも過負荷となるように設定し、その輝度を一定に保つように制御することでコンスタントルミネセント駆動を実現する。 The light-emitting device of this embodiment compares the amount of electric charge of the electroluminescent element 404 with the amount of electric charge flowing to the monitor element 403 by considering essential deterioration that occurs in the electroluminescent element. Correction is made so that the brightness is constant. Thereby, constant luminescence driving can be performed to keep the luminance of the electroluminescent element 404 constant. For example, the driving condition of the monitor element 403 is set to be more overloaded than the driving condition of the electroluminescent element 404, and the constant luminescence driving is realized by controlling the luminance so as to keep it constant.
電界発光素子の温度特性と輝度の経時変化特性を考慮して、その変動要因によらず一定輝度で照明するようにできる発光装置の一例を、図10を参照して説明する。 An example of a light-emitting device capable of illuminating at a constant luminance regardless of the variation factor in consideration of the temperature characteristics and luminance change characteristics of the electroluminescent element will be described with reference to FIG.
図10で示す発光装置は、モニタ素子403と電界発光素子404を備えている。モニタ素子403は電流源401によって定電流駆動される。定電圧源405は一定の電圧を発生させる機能を有し、公知のバンドギャップレギュレータ等の温度係数の小な定電圧源が用いられる。定電圧源405から発生した電圧は、オペアンプ406、トランジスタ407及び抵抗408により、温度係数が小さな定電流に変換される。そして変換された電流は、トランジスタ409、410及び抵抗411、412により構成されるカレントミラー回路で反転され、電界発光素子404に供給される。定電圧源405の電圧は、モニタ素子403の電位差を検知する電圧発生回路402の出力に応じて制御される。この場合、電圧発生回路402の出力電圧が高くなれば、定電圧源405の出力電圧も上昇し、電界発光素子404に流れる電流量が増加するように動作する。
The light-emitting device shown in FIG. 10 includes a monitor element 403 and an electroluminescent element 404. The monitor element 403 is driven with a constant current by a current source 401. The constant voltage source 405 has a function of generating a constant voltage, and a constant voltage source having a small temperature coefficient such as a known band gap regulator is used. The voltage generated from the constant voltage source 405 is converted into a constant current having a small temperature coefficient by the operational amplifier 406, the
図10の発光装置は、モニタ素子403を用いて、定電圧源405から発生される電圧を、温度変化及び経時変化に応じて補正することで、温度変化及び経時変化の両者に起因する影響を防止することができる。 The light-emitting device of FIG. 10 uses the monitor element 403 to correct the voltage generated from the constant voltage source 405 according to the temperature change and the change with time, so that the influence due to both the temperature change and the change with time is affected. Can be prevented.
このように、実施の形態1及び実施の形態2に記載の発光装置、表示装置及び照明に、温度変化及び経時変化に応じて電界発光素子の輝度を補正する手段を組み合わせれば、照度の低下による目への負担を防止することができ、常に最適な明るさの照明とすることができる。
As described above, when the light emitting device, the display device, and the illumination described in
101 陰極
102 陽極
103 有機薄膜
101
Claims (12)
第2の陽極と第2の有機薄膜と第2の陰極よりなる第2の電界発光素子とを有し、
前記第1の陽極と前記第2の陽極の側端部は隔壁により覆われており、
前記第1の陽極の一部は前記第1の有機薄膜により覆われており、
前記第2の陽極の一部は前記第2の有機薄膜により覆われており、
前記第1の有機薄膜は前記第1の陰極に覆われており、
前記第2の有機薄膜は前記第2の陰極に覆われており、
前記第2の陰極は前記隔壁上を介して前記第1の陽極と電気的に接続し、
前記第1の電界発光素子と前記第2の電界発光素子の直列接続構造が形成されていることを特徴とする発光装置。 A first electroluminescent device comprising a first anode, a first organic thin film, and a first cathode;
A second electroluminescent element comprising a second anode, a second organic thin film, and a second cathode;
Side edges of the first anode and the second anode are covered with partition walls,
A portion of the first anode is covered with the first organic thin film;
A portion of the second anode is covered with the second organic thin film;
The first organic thin film is covered with the first cathode;
The second organic thin film is covered with the second cathode;
The second cathode is electrically connected to the first anode via the partition;
A light-emitting device, wherein a series connection structure of the first electroluminescent element and the second electroluminescent element is formed.
第2の陽極と前記有機薄膜と第2の陰極よりなる第2の電界発光素子とを有し、
第1の陽極と第2の陽極が同一平面上に形成され、
前記第1の陽極及び前記第2の陽極の一部を覆って前記有機薄膜が形成され、
前記有機薄膜の一部を覆い且つ前記第1の陽極に対応して第1の陰極が形成され、
前記有機薄膜の一部を覆い且つ前記第2の陽極に対応して第2の陰極が形成され、
前記有機薄膜が形成されていない前記第2の陽極の端部において前記第1の陰極が伸びて電気的に接続し、
前記第1の電界発光素子と前記第2の電界発光素子の直列接続構造が形成されていることを特徴とする発光装置 A first electroluminescent element comprising a first anode, an organic thin film, and a first cathode;
A second electroluminescent element comprising a second anode, the organic thin film, and a second cathode;
The first anode and the second anode are formed on the same plane;
The organic thin film is formed to cover a part of the first anode and the second anode,
A first cathode covering a part of the organic thin film and corresponding to the first anode;
A second cathode covering a part of the organic thin film and corresponding to the second anode;
The first cathode extends and is electrically connected at the end of the second anode where the organic thin film is not formed,
A light emitting device characterized in that a series connection structure of the first electroluminescent element and the second electroluminescent element is formed.
第2の陽極と前記有機薄膜と第2の陰極よりなる第2の電界発光素子とを有し、
第1の陽極と第2の陽極が同一平面上に形成され、
前記第1の陽極と前記第2の陽極の側端部は隔壁により覆われており、
前記第1の陽極及び前記第2の陽極の一部を覆って前記有機薄膜が形成され、
前記有機薄膜の一部を覆い且つ前記第1の陽極に対応して第1の陰極が形成され、
前記有機薄膜の一部を覆い且つ前記第2の陽極に対応して第2の陰極が形成され、
前記有機薄膜が形成されていない前記第2の陽極の端部において前記第1の陰極が前記隔壁上を越えて延伸し、前記第2の陽極に電気的に接続し、
前記第1の電界発光素子と前記第2の電界発光素子の直列接続構造が形成されていることを特徴とする発光装置 A first electroluminescent element comprising a first anode, an organic thin film, and a first cathode;
A second electroluminescent element comprising a second anode, the organic thin film, and a second cathode;
The first anode and the second anode are formed on the same plane;
Side edges of the first anode and the second anode are covered with partition walls,
The organic thin film is formed to cover a part of the first anode and the second anode,
A first cathode covering a part of the organic thin film and corresponding to the first anode;
A second cathode covering a part of the organic thin film and corresponding to the second anode;
The first cathode extends beyond the partition at the end of the second anode where the organic thin film is not formed, and is electrically connected to the second anode;
A light emitting device characterized in that a series connection structure of the first electroluminescent element and the second electroluminescent element is formed.
第2の陰極と第2の有機薄膜と第2の陽極よりなる第2の電界発光素子とを有し、
前記第1の陰極と前記第2の陰極の側端部は隔壁により覆われており、
前記第1の陰極の一部は前記第1の有機薄膜により覆われており、
前記第2の陰極の一部は前記第2の有機薄膜により覆われており、
前記第1の有機薄膜は前記第1の陽極に覆われており、
前記第2の有機薄膜は前記第2の陽極に覆われており、
前記第2の陽極は前記隔壁上を介して前記第1の陰極と電気的に接続し、
前記第1の電界発光素子と前記第2の電界発光素子の直列接続構造が形成されていることを特徴とする発光装置。 A first electroluminescent device comprising a first cathode, a first organic thin film, and a first anode;
A second electroluminescent device comprising a second cathode, a second organic thin film, and a second anode;
Side edges of the first cathode and the second cathode are covered with a partition wall,
A portion of the first cathode is covered by the first organic thin film;
A portion of the second cathode is covered with the second organic thin film;
The first organic thin film is covered with the first anode;
The second organic thin film is covered with the second anode;
The second anode is electrically connected to the first cathode via the partition;
A light-emitting device, wherein a series connection structure of the first electroluminescent element and the second electroluminescent element is formed.
第2の陰極と前記有機薄膜と第2の陽極よりなる第2の電界発光素子とを有し、
第1の陰極と第2の陰極が同一平面上に形成され、
前記第1の陰極及び前記第2の陰極の一部を覆って前記有機薄膜が形成され、
前記有機薄膜の一部を覆い且つ前記第1の陰極に対応して第1の陽極が形成され、
前記有機薄膜の一部を覆い且つ前記第2の陰極に対応して第2の陽極が形成され、
前記有機薄膜が形成されていない前記第2の陰極の端部において前記第1の陽極が伸びて電気的に接続し、
前記第1の電界発光素子と前記第2の電界発光素子の直列接続構造が形成されていることを特徴とする発光装置。 A first electroluminescent device comprising a first cathode, an organic thin film, and a first anode;
A second electroluminescent element comprising a second cathode, the organic thin film, and a second anode;
A first cathode and a second cathode are formed on the same plane;
The organic thin film is formed to cover a part of the first cathode and the second cathode,
A first anode covering a part of the organic thin film and corresponding to the first cathode;
Covering a part of the organic thin film and forming a second anode corresponding to the second cathode;
The first anode extends and is electrically connected at the end of the second cathode where the organic thin film is not formed,
A light-emitting device, wherein a series connection structure of the first electroluminescent element and the second electroluminescent element is formed.
第2の陰極と前記有機薄膜と第2の陽極よりなる第2の電界発光素子とを有し、
第1の陰極と第2の陰極が同一平面上に形成され、
前記第1の陰極と前記第2の陰極の側端部は隔壁により覆われており、
前記第1の陰極及び前記第2の陰極の一部を覆って前記有機薄膜が形成され、
前記有機薄膜の一部を覆い且つ前記第1の陰極に対応して第1の陽極が形成され、
前記有機薄膜の一部を覆い且つ前記第2の陰極に対応して第2の陽極が形成され、
前記有機薄膜が形成されていない前記第2の陰極の端部において前記第1の陽極が前記隔壁上を越えて延伸し、前記第2の陰極に電気的に接続し、
前記第1の電界発光素子と前記第2の電界発光素子の直列接続構造が形成されていることを特徴とする発光装置。 A first electroluminescent device comprising a first cathode, an organic thin film, and a first anode;
A second electroluminescent element comprising a second cathode, the organic thin film, and a second anode;
A first cathode and a second cathode are formed on the same plane;
Side edges of the first cathode and the second cathode are covered with a partition wall,
The organic thin film is formed to cover a part of the first cathode and the second cathode,
A first anode covering a part of the organic thin film and corresponding to the first cathode;
Covering a part of the organic thin film and forming a second anode corresponding to the second cathode;
The first anode extends beyond the partition at the end of the second cathode where the organic thin film is not formed, and is electrically connected to the second cathode;
A light-emitting device, wherein a series connection structure of the first electroluminescent element and the second electroluminescent element is formed.
An illuminating device using the light emitting device according to any one of claims 1 to 11.
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