JP2007173519A - 有機ｅｌ照明パネル及び有機ｅｌ照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、輝度むらを低減することができる有機ＥＬ照明パネル及び有機ＥＬ照明装置を提供する。
【解決手段】本発明では、少なくとも一方が透光性の一対の第１及び第２電極層１２、１４によって少なくとも発光層を含む有機発光層１３を挟んで成る有機ＥＬ層を透光性の基板１１上に配設し、基板１１と協同して有機ＥＬ層を封止する第１及び第２封止部材１５、１６を備える有機ＥＬ照明パネル１０において、第１電極層１２は、互いに平行な複数の線状又は帯状の電極１２１から成り、複数の電極１２１における隣接する一対の電極１２１では互いに対向する端部の陽極給電領域１２２で電源３０からの電力が供給される。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機ＥＬ（electro luminescence）を利用した有機ＥＬ照明パネルに関し、特に、輝度むらを低減することができる有機ＥＬ照明パネルに関する。そして、この有機ＥＬ照明パネルを用いた有機ＥＬ照明装置に関する。

有機ＥＬ素子は、自己発光のために液晶素子に較べて明るく、鮮明な表示が可能であることから、比較的古くから研究開発がされてきた。特に、１９８７年にコダック社のＣ．Ｗ．Ｔａｎｇらが積層構造の有機ＥＬ素子を提案して以来、この素子が消費電力、輝度、応答性及び視野角の諸点で優れていることから注目を浴び、有機ＥＬディスプレイに関する研究開発が活発化している。

図２は、特許文献１に記載の有機ＥＬディスプレイの構造を示す斜視図である。図２において、典型的な有機ＥＬディスプレイ５００は、例えば特許文献１に開示されているように、ガラス基板５０１と、ガラス基板５０１上に形成された短冊状の陽極群５０２と、陽極群５０２のほぼ全面に形成された正孔輸送性の有機層５０３及び電子輸送性と発光機能とを有する有機層５０４と、有機層５０４上に前記陽極群５０２と直交する方向に形成された短冊状の陰極群５０５とを備えて構成される。陽極群５０２は、例えばＩＴＯ等の導電性透明薄膜から成り、陰極群５０５は、例えば銀マグネシウム合金（ＡｇＭｇ）等の金属薄膜から成っている。

このような構造の有機ＥＬディスプレイ５００では、それぞれ直交する電極群（陽極群５０２及び陰極群５０５）のうちの一方を走査電極として、各走査電極には、時間的に分割された走査信号が順次に供給されると共に、他方を信号電極として、各信号電極には、走査電極と交差する画素を表示すべきか否かに対応する選択信号がそれぞれ供給され、表示すべき画素が発光する。

ここで、例えばＩＴＯ等の導電性透明薄膜は、抵抗率が１０^−４Ω・ｃｍ台であり、金属と較べて、比較的高い抵抗を有するので、電源からの電力の供給を受ける給電端子から遠い表示画素では大きな輝度低下が発生してしまうという不都合がある。
特開２０００−１２３９８０号公報

ところで、短冊状の陰極群５０５を面状の陰極電極層に代えて有機ＥＬ照明パネルを構成した場合でも、有機ＥＬディスプレイ５００と同様の不都合が生じる。即ち、例えばＩＴＯ等の導電性透明薄膜は、比較的高い抵抗を有するので、給電端子から遠い発光面では大きな輝度低下が発生し、輝度むらが発生してしまうという不都合である。特に、照明用では、発光面の面積を比較的広くする必要があることからこの不都合は、重大である。

本発明は、上記事情に鑑みて為された発明であり、輝度むらを低減することができる有機ＥＬ照明パネルを提供することを目的とする。そして、この有機ＥＬ照明パネルを用いた有機ＥＬ照明装置を提供することを目的とする。

本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。即ち、本発明に係る一態様では、少なくとも一方が透光性の一対の第１及び第２電極層によって少なくとも発光層を含む有機発光層を挟んで成る有機ＥＬ層を透光性の基板上に配設し、前記基板と協同して前記有機ＥＬ層を封止する封止部材を備える有機ＥＬ照明パネルにおいて、前記第１及び第２電極層のうちの一方は、互いに平行な複数の線状又は帯状の電極から成り、前記複数の電極における隣接する一対の電極では互いに対向する端部で電源からの電力が供給されることを特徴とする。

そして、本発明の一態様に係る有機ＥＬ照明装置は、上述の有機ＥＬ照明パネルと、前記複数の電極におけるそれぞれの電力供給ラインにそれぞれ介挿され、前記電源からの電力をオンオフする複数のスイッチング素子と、前記複数のスイッチング素子におけるオンオフをそれぞれ制御する調光制御部とを備えることを特徴とする。

このような構成の有機ＥＬ照明パネル及び有機ＥＬ照明装置は、背景技術に較べて輝度むらを低減することができる。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。

図１は、実施形態に係る有機ＥＬ照明装置の構成を示す図である。図１（Ａ）は、有機ＥＬ照明パネルの正面及び駆動部を示し、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＡＡ線における有機ＥＬ照明パネルの断面を示す。

図１において、有機ＥＬ照明装置１は、基板１１と、基板１１の一方面１１１上に積層された第１電極層１２と、第１電極層１２上に積層された有機発光層１３と、有機発光層１３上に積層された第２電極層１４と、第１及び第２封止部材１５、１６とを備える有機ＥＬ照明パネル１０と、複数のスイッチング素子２１と、調光制御部２２とを備える駆動部２０とを備えて構成される。

基板１１は、少なくとも一方が透光性の一対の第１及び第２電極層１２、１４によって少なくとも発光層を含む有機発光層１３を挟んで成る有機ＥＬ層を支持するための平板状の部材であり、有機発光層１３で発光する光の波長に対して透明な材料、例えばガラス等で構成される。

第１電極層１２は、互いに平行な複数の線状又は帯状の電極１２１から成り、有機発光層１３で発光する光の波長に対して透明な材料から成る導電性の薄膜であり、陽極となる。第１電極層１２は、有機発光層１３が可視光を発光するので、例えば、可視光を透過するＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等で形成される。第１電極層１２の電極１２１は、その一部が第１封止部材１５から露出するように形成され、その一部は、直流電源３０からの電力の供給を受けるための陽極給電領域１２２を構成する。図１に示す例では、第１電極層１２は、６個の電極１２１−１〜１２１−６で構成され、それらの両端部が第１封止部材１５から露出するように形成され、６個の陽極給電領域１２２−１〜１２２−６を構成している。図１に示す例では、第１電極層１２の電極１２１は、６個であるが、その個数は、任意であり、例えば有機ＥＬ照明パネル１０の大きさ及び発光量等を考慮して仕様により適宜に決定される。

ここで、本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。

有機発光層１３は、蛍光物質の有機材料又は蛍光物質を含む有機材料から成る発光層を少なくとも含んで構成され、必要に応じて、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層及び電子注入層等を備える。より具体的には、第１及び第２電極層１２、１４も記載すると、例えば以下の層構造である。
（１）（第１電極層１２；陽極）／発光層／（第２電極層１４；陰極）
（２）（第１電極層１２；陽極）／正孔輸送層／発光層／（第２電極層１４；陰極）
（３）（第１電極層１２；陽極）／発光層／電子輸送層／（第２電極層１４；陰極）
（４）（第１電極層１２；陽極）／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／（第２電極層１４；陰極）
（５）（第１電極層１２；陽極）／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／（第２電極層１４；陰極）

第２電極層１４は、導電性の薄膜であり、陰極となる。第２電極層１４は、第１電極層１２と同様に有機発光層１３で発光する光の波長に対して透明な材料から形成してもよいが、本実施形態では、有機発光層１３で発光する光の取り出し効率を高めるために、有機発光層１３で発光する光を反射する材料から形成される。第２電極層１４は、例えばアルミニウム（Ａｌ）、アルミリチウム（Ａｌ：Ｌｉ）及びマグネシウム銀（Ｍｇ：Ａｇ）等の金属や合金等で形成される。第２電極層１４は、例えば、本実施形態では、導電率、反射率及びコスト等の観点から、例えばアルミニウムで形成される。第２電極層１４には、第２電極層１４に電気的に接続すると共にその一部が第１封止部材１５から露出するように、陰極端子１４１が配設されている。

第１及び第２封止部材１５、１６は、基板１１と協同して有機発光層１３を気密に封止するための絶縁性の部材である。例えば接着性を有する樹脂製の第１封止部材１５が、陽極給電領域１２２を除く第１電極層１２、有機発光層１３及び第２電極層１４を覆うように塗布され、例えばガラス製の板状部材から成る第２封止部材１６が、第１封止部材１５を介して第２電極層１４上に載せられて圧力が加えられことによって、第２封止部材１６が第１封止部材１５によって第２電極層１４に接着されると共に、第２封止部材１６の周縁部が第１封止部材１５によって基板１１に気密に接着して接合される。これによって第１及び第２封止部材１５、１６は、基板１１と協同して有機発光層１３を気密に封止する。

スイッチング素子２１は、第１電極層１２を構成する複数の電極１２１におけるそれぞれの電力供給ラインにそれぞれ介挿され、直流電源３０からの電力をオンオフするための素子である。このため、スイッチング素子２１の個数は、第１電極層１２を構成する電極１２１の個数と同数である。スイッチング素子２１は、例えば、そのオンオフを切り換えるための制御信号が入力される制御端子付きの素子であり、より具体的には、例えば、ＭＯＳトランジスタやバイポーラトランジスタである。図１に示す例では、ＭＯＳトランジスタ２１−１〜２１−６が用いられている。

調光制御部２２は、スイッチング素子２１におけるオンオフをそれぞれ制御する回路であり、制御信号をスイッチング素子２１の制御端子に出力する。図１に示す例では、調光制御部２２は、各ＭＯＳトランジスタ２１−１〜２１−６の各ゲート電極にそれぞれ接続され、制御信号を各ＭＯＳトランジスタ２１−１〜２１−６の各ゲート電極にそれぞれ出力する。

ここで注目すべきは、直流電源３０からの電力が第１電極層１２を構成する複数の電極１２１における端部の陽極給電領域１２２に交互に供給されることである。即ち、複数のスイッチング素子２１が直流電源３０と各電極１２１との間にそれぞれ介挿されており、これら複数のスイッチング素子２１における一方の各端子が直流電源３０の陽極に共通に接続されると共に、これら複数のスイッチング素子２１における他方の各端子が複数の電極１２１における隣接する一対の電極では互いに対向する端部の陽極給電領域１２２に接続されている。そして、直流電源３０の陰極は、陰極端子１４１に接続される。

図１に示す例では、各ＭＯＳトランジスタ２１−１〜２１−６の各ソース電極が直流電源３０の陽極に共通に接続されると共に、各ＭＯＳトランジスタ２１−１〜２１−６の各ドレイン電極が複数の電極１２１−１〜２１２−６における端部の陽極給電領域１２２−１〜１２２−６に交互にそれぞれ接続されている。より具体的には、ＭＯＳトランジスタ２１−１のドレイン電極が電極１２１−１における長尺方向の一方端（図１では上側）の陽極給電領域１２２−１に接続され、ＭＯＳトランジスタ２１−２のドレイン電極が電極１２１−１に隣接する電極１２１−２における長尺方向の他方端（長尺方向において前記一方端に対向する端部、図１では下側）の陽極給電領域１２２−２に接続され、ＭＯＳトランジスタ２１−３のドレイン電極が電極１２１−２に隣接する電極１２１−３における長尺方向の一方端（図１では上側）の陽極給電領域１２２−３に接続され、ＭＯＳトランジスタ２１−４のドレイン電極が電極１２１−３に隣接する電極１２１−４における長尺方向の他方端（図１では下側）の陽極給電領域１２２−４に接続され、ＭＯＳトランジスタ２１−５のドレイン電極が電極１２１−４に隣接する電極１２１−５における長尺方向の一方端（図１では上側）の陽極給電領域１２２−５に接続され、そして、ＭＯＳトランジスタ２１−６のドレイン電極が電極１２１−５に隣接する電極１２１−６における長尺方向の他方端（図１では下側）の陽極給電領域１２２−６に接続されている。

このように第１電極層１２を構成する複数の電極１２１における隣接する一対の電極１２１では、互いに対向する長尺方向における電極１２１の端部で直流電源３０からの電力が給電されている。即ち、このように隣接する一対の電極１２１では、互いに対向する長尺方向における電極１２１の端部に一対のスイッチング素子２１がそれぞれ接続されている。

なお、上述では、スイッチング素子２１が第１電極層１２の電極１２１に直接的に接続されて直流電源３０からの電力が供給されるように構成されたが、直流電源３０から電力の供給を受けるための例えばバンプやパッド等の複数の給電部が複数の電極１２１における隣接する一対の電極１２１では互いに対向する長尺方向における電極１２１の端部に設けられてもよい。給電部にスイッチング素子２１が接続されることによって、上述と同様に、直流電源３０からの電力が複数の電極１２１の端部に交互に供給されるように構成され得る。

このような構成の有機ＥＬ照明パネル１０は、第１電極層１２を構成する複数の電極１２１と第２電極層１４との間に直流の電力を供給することによって、有機発光層１３が発光する。この有機発光層１３で発光した光は、一対の第１及び第２電極層１２、１４によって有機発光層１３を挟んで成る有機ＥＬ層を配設している面、即ち、第１電極層１２が形成されている一方面１１１に対向する他方面１１２（発光面）から、有機ＥＬ照明パネル１０の出力光として射出される。

ここで、第１電極層１２の各電極１２１は、比較的高い抵抗を有する例えばＩＴＯ等の導電性透明薄膜で構成されているので、陽極給電領域１２２の端部から長尺方向において対向する端部に向かうに従って輝度が徐々に低下する。しかしながら、隣接する一対の電極１２１では、互いに対向する長尺方向における電極１２１の端部の各陽極給電領域１２２で直流電源３０から電力の供給を受けているので、有機ＥＬ照明パネル１０は、一方の電極１２１における輝度低下を他方の電極１２１における輝度で補うことができる。このため、有機ＥＬ照明パネル１０の発光面１１２全体では、輝度が平均化され、輝度むらが低減され得る。特に、発光面の面積が比較的広い照明用では効果的に輝度むらが低減され得る。従って、このような有機ＥＬ照明パネル１０を用いた有機ＥＬ照明装置１も輝度むらが低減され得る。

そして、調光する場合には、隣接する一対の電極１２１を一組としてこの一対の電極１２１の給電を駆動部２０によってオンオフ制御することによって、発光面における発光している部分（発光部分）における輝度むらを低減しつつ有機ＥＬ照明パネル１０の発光量を段階的に調整することができる。

例えば、図１に示す例では、６個の電極１２１−１〜１２１−６によって第１電極層１２が構成されているので、１００％発光、６６．７％発光、３３．３％発光及び０％発光（消灯）の４段階で有機ＥＬ照明パネル１０及び有機ＥＬ照明装置１は、調光され得る。

１００％発光する場合には、調光制御部２２は、スイッチング素子２１をオンする制御信号を全てのスイッチング素子２１−１〜２１−６の各制御端子にそれぞれ出力する。この制御信号により全てのスイッチング素子２１−１〜２１−６は、オンし、直流電源３０から全ての電極１２１−１〜１２１−６に電力が供給される。これによって有機ＥＬ照明パネル１０及び有機ＥＬ照明装置１は、１００％発光する。

６６．７％発光する場合には、調光制御部２２は、制御信号を例えば４個のスイッチング素子２１−２〜２１−５の各制御端子にそれぞれ出力する。この制御信号により４個のスイッチング素子２１−２〜２１−５は、オンし、直流電源３０から４個の電極１２１−２〜１２１−５に電力が供給される。これによって有機ＥＬ照明パネル１０及び有機ＥＬ照明装置１は、６６．７％発光する。

ここで、上述では、中央に連続して位置する４個の電極１２１−２〜１２１−５を発光させるべく４個のスイッチング素子２１−２〜２１−５をオンしたが、オンする４個のスイッチング素子２１の組み合わせは、これに限定されるものではない。例えば、一方側から連続して位置する４個の電極１２１−１〜１２１−４（又は４個の電極１２１−３〜１２１−６）を発光させるべく４個のスイッチング素子２１−１〜２１−４（又は４個のスイッチング素子２１−３〜２１−６）をオンしてもよく、両側に位置する４個の電極１２１−１、１２１−２：１２１−５、１２１−６を発光させるべく４個のスイッチング素子２１−１、２１−２；２１−５、２１−６をオンしてもよい。

３３．３％発光する場合には、調光制御部２２は、制御信号を例えば２個のスイッチング素子２１−３、２１−４の各制御端子にそれぞれ出力する。この制御信号により２個のスイッチング素子２１−３、２１−４は、オンし、直流電源３０から隣接する２個の電極１２１−３、１２１−４に電力が供給される。これによって有機ＥＬ照明パネル１０及び有機ＥＬ照明装置１は、３３．３％発光する。この場合も発光させる２個の電極１２１は、２個の電極１２１−３、１２１−４に限定されるものではなく、例えば、隣接する２個の電極１２１−２、１２１−３等の他の組み合わせでもよい。

０％発光（消灯）する場合には、調光制御部２２は、スイッチング素子２１をオンする制御信号を全てのスイッチング素子２１−１〜２１−６の各制御端子に出力しない。これにより全てのスイッチング素子２１−１〜２１−６は、オフのままであり、直流電源３０から全ての電極１２１−１〜１２１−６に電力が供給されず、有機ＥＬ照明パネル１０及び有機ＥＬ照明装置１は、０％発光（消灯）する。

有機ＥＬ照明パネル１０及び有機ＥＬ照明装置１は、このように制御されることにより、発光面における発光部分における輝度むらを低減しつつその発光量を段階的に調整することができる。

このような有機ＥＬ照明パネル１０は、例えば、次の各工程によって製造される。まず、矩形のガラス製の基板１１上における略中央部に短冊状の複数の電極１２１で構成されるＩＴＯの第１電極層１２を形成する。次に、この第１電極層１２のＩＴＯ薄膜を形成した基板１１を、アセトン、イソプロピルアルコール（共に（株）関東化学製）、セミコクリーン（フルウチ科学製）、超純水で、それぞれ超音波洗浄を行った後、イソプロピルアルコールの蒸気で洗浄し、乾燥させる。次に、大気圧プラズマ表面処理装置（松下電工（株）製）で、この第１電極層１２のＩＴＯ薄膜が形成された基板１１の表面処理を行う。

次に、開口部を有する有機発光層用マスクを用い、４、４’−ビス［Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）を堆積し、Ａｌｑ３にクマリンをドープした層を蒸着する。次に、Ａｌｑ３を蒸着し、ＬｉＦを蒸着する。これによって有機発光層１３が形成される。

次に、開口部を有する第２電極用マスクを用いて、アルミニウムを蒸着し、アルミニウムの第２電極層１４を形成する。

次に、第２電極層１４に陰極端子１４１を接続し、第２封止部材１６としてガラス板を第１封止部材１５としてのエポキシ系接着剤で基板１１に貼付することによって気密に封止する。これによって図１に示す有機ＥＬ照明パネル１０が製造される。

実施形態に係る有機ＥＬ照明装置の構成を示す図である。 特許文献１に記載の有機ＥＬディスプレイの構造を示す斜視図である。

符号の説明

１ 有機ＥＬ照明装置
１０ 有機ＥＬ照明パネル
１１ 基板
１２ 第１電極層
１３ 有機発光層
１４ 第２電極層
１５ 第１封止部材
１６ 第２封止部材
２０ 駆動部
２１ スイッチング素子
２２ 調光制御部
３０ 直流電源
１２１ 電極
１２２ 陽極給電領域

Claims (2)

1. 少なくとも一方が透光性の一対の第１及び第２電極層によって少なくとも発光層を含む有機発光層を挟んで成る有機ＥＬ層を透光性の基板上に配設し、前記基板と協同して前記有機ＥＬ層を封止する封止部材を備える有機ＥＬ照明パネルにおいて、
   前記第１及び第２電極層のうちの一方は、互いに平行な複数の線状又は帯状の電極から成り、前記複数の電極における隣接する一対の電極では互いに対向する端部で電源からの電力が供給されること
   を特徴とする有機ＥＬ照明パネル。
2. 請求項１に記載の有機ＥＬ照明パネルと、
   前記複数の電極におけるそれぞれの電力供給ラインにそれぞれ介挿され、前記電源からの電力をオンオフする複数のスイッチング素子と、
   前記複数のスイッチング素子におけるオンオフをそれぞれ制御する調光制御部とを備えること
   を特徴とする有機ＥＬ照明装置。

Images