JP2007257854A - Organic el element for lighting - Google Patents
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Description
本発明は、照明用の有機EL素子に関し、特には、非点灯時に外光の干渉により生じる違和感をなくした照明用の有機EL素子に関する。 The present invention relates to an organic EL element for illumination, and more particularly to an organic EL element for illumination that eliminates the uncomfortable feeling caused by interference of external light when not lit.
一般に、自発光型のEL素子は、EL(エレクトロルミネッセンス)現象を利用しているので、発熱がほとんどなく、また、軽量、薄型であり、特に、有機EL素子は、無機EL素子に比較して色の選択が容易で、駆動電圧が低くて省電力であるなど、種々の利点を有している。 In general, a self-luminous EL element uses an EL (electroluminescence) phenomenon, and therefore hardly generates heat, and is lightweight and thin. In particular, an organic EL element is more than an inorganic EL element. It has various advantages such as easy color selection, low driving voltage and power saving.
そして、有機EL素子は、陰電極、有機発光層、陽電極以外にホール注入層、ホール輸送層、電子注入層、電子輸送層などの多数の薄い層から構成されている。そのため、発光していない非点灯時には、有機膜と電極膜の光干渉効果によって、見る方向によって虹色に見えたりして外観が損なわれる。特に、高効率化のため有機EL素子を多数積層したり大面積化したりするほど、光干渉効果が顕著になる。 The organic EL element is composed of a number of thin layers such as a hole injection layer, a hole transport layer, an electron injection layer, and an electron transport layer in addition to the negative electrode, the organic light emitting layer, and the positive electrode. Therefore, at the time of non-lighting when the light is not emitted, the appearance is impaired due to the light interference effect between the organic film and the electrode film, depending on the viewing direction. In particular, the optical interference effect becomes more prominent as the number of organic EL elements is increased or the area is increased for higher efficiency.
そのような外光反射を防ぐため、電圧印加あるいは電流注入により透過率が変化する層を導入した発光素子が提案されている(例えば、特許文献1)。特許文献1の発光素子によれば、光の利用効率を低下させずに非点灯時に外光が反射して明るく見えて、コントラストが低下するのを防いでいる。
特許文献1のものは、表示装置であり、照明装置に適用した場合、非点灯時においても発光素子として存在することが明らかに識別されることになる。 The thing of patent document 1 is a display apparatus, and when it applies to an illuminating device, it will be identified clearly that it exists as a light emitting element also at the time of non-lighting.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、周囲の状況に適合させて、違和感を感じさせないようにすることができる照明用の有機EL素子を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an organic EL element for illumination that can be adapted to the surrounding situation so as not to feel uncomfortable.
上記の目的を達成するために、請求項1記載の発明に係る照明用の有機EL素子は、一対の電極間に有機発光層を設けてなる有機EL素子において、前記電極のうち光を取り出す側の透明電極層の前記有機発光層から離れた反対側に、調光材料層と電解質層とを隣接積層してなる調光層と、透明電極層を順次形成したことを特徴とする。 In order to achieve the above object, an organic EL element for illumination according to claim 1 is an organic EL element in which an organic light emitting layer is provided between a pair of electrodes. On the opposite side of the transparent electrode layer away from the organic light emitting layer, a light control layer formed by adjacently stacking a light control material layer and an electrolyte layer, and a transparent electrode layer are sequentially formed.
請求項2記載の発明に係る照明用の有機EL素子は、請求項1記載の有機EL素子の前記調光材料層を酸化タングステン又はプルシアンブルー薄膜で形成したことを特徴とする。 An organic EL element for illumination according to a second aspect of the present invention is characterized in that the light control material layer of the organic EL element according to the first aspect is formed of a tungsten oxide or Prussian blue thin film.
請求項3記載の発明に係る照明用の有機EL素子は、請求項1記載の有機EL素素子の前記調光材料層をイットリウムやランタン等の希土類金属の薄膜又はマグネシウム・ニッケル系合金薄膜で形成したことを特徴とする。
The organic EL element for illumination according to the invention described in
請求項4記載の発明に係る照明用の有機EL素子は、一対の電極間に有機発光層を設けてなる有機EL素子において、前記電極のうち光を取り出す側の透明電極の前記有機発光層とは反対側に液晶層と透明電極層を順次設けたことを特徴とする。
The organic EL element for illumination according to the invention of
請求項1記載の発明によれば、有機EL素子は、その金属電極(陰極)と透明電極(陽極)に電圧あるいは電流を印加することにより発光する。発光層から放出された光は透明電極を通して調光材料層に入射されるが、調光材料層はそれ自体の光透過率が高く、放出された光は調光材料層、電解質層、透明電極、基板を通過して外部に放射される。一方、非点灯時には、調光材料層を挟んだ透明電極に電圧が印可されることで、調光材料層の調光材料が着色する。これにより、有機EL素子の光干渉効果をなくすことができ、室内用の間接照明装置に使用しても、非点灯時に周囲の状況に適応して違和感を感じないようにすることができる。 According to the first aspect of the present invention, the organic EL element emits light by applying voltage or current to the metal electrode (cathode) and the transparent electrode (anode). Light emitted from the light-emitting layer is incident on the light-modulating material layer through the transparent electrode, but the light-modulating material layer itself has a high light transmittance, and the emitted light is the light-modulating material layer, the electrolyte layer, and the transparent electrode. , And is emitted to the outside through the substrate. On the other hand, at the time of non-lighting, a voltage is applied to the transparent electrodes sandwiching the light control material layer, so that the light control material of the light control material layer is colored. As a result, the light interference effect of the organic EL element can be eliminated, and even if it is used in an indirect lighting device for indoor use, it can be adapted to the surrounding situation when not lit and not feel uncomfortable.
請求項2記載の発明によれば、請求項1の効果に加え、光透過率の比較的高い、調光材料層のない有機EL素子と殆ど同程度の発光効率の有機EL素子を得ることができる。
According to the invention described in
請求項3記載の発明によれば、非発光時に調光材料層を挟んだ透明電極に電圧が印可されることで、調光材料層が反射率の高い鏡面になる。これにより、非点灯時に鏡として使用するような照明装置が得られる。 According to the third aspect of the present invention, the voltage is applied to the transparent electrode sandwiching the light control material layer when no light is emitted, so that the light control material layer becomes a mirror surface having a high reflectance. Thereby, the illuminating device used as a mirror at the time of non-lighting is obtained.
請求項4記載の発明によれば、非点灯時に液晶層を挟んだ透明電極に電圧が印可されることで、液晶層が作動し、外部からの光が液晶層で遮断されて、光干渉効果をなくすことができ、照明装置の外観が損なわれることがなくなる。 According to the fourth aspect of the present invention, when a voltage is applied to the transparent electrode sandwiching the liquid crystal layer when not lit, the liquid crystal layer is activated, and light from the outside is blocked by the liquid crystal layer. The appearance of the lighting device is not impaired.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳しく説明する。
[実施の形態1]
図1は本発明の実施の形態1における照明用の有機EL素子の断面図である。この実施の形態1の有機EL素子1は、基板2上に第1透明電極3が設けられ、調光層4(調光材料層+電解質層)を介して第2透明電極5が形成され、ホール注入層6、ホール輸送層7,発光層8、電子輸送層9、電子注入層10が順次形成されて最外部に金属電極11が形成されて構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an organic EL element for illumination according to Embodiment 1 of the present invention. In the organic EL element 1 of the first embodiment, the first
本実施の形態においては、有機発光層がホール注入層6、ホール輸送層7,発光層8、電子輸送層9、電子注入層10から構成されている。
In the present embodiment, the organic light emitting layer includes a hole injection layer 6, a hole transport layer 7, a
基板2は、発光素子を坦持でき、かつ透明であればよく(光を通過させる側でない場合には透明でなくてもよい)、ガラスあるいはポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレートなどの樹脂フィルム等を用いることができる。
The
第1透明電極3は、第2透明電極5に対して有機発光層からの発光方向(図1の矢印Aの方向)下流側に形成される。第1透明電極3、第2透明電極5としては、ITO、酸化錫等の酸化物透明電極あるいは5〜数十nm程度の金属薄膜を用いられる。そして、第1透明電極3、第2透明電極5の形成方法としては、スパッタ法、抵抗加熱蒸着法、エレクトロンビーム蒸着法、イオンプレーティング法等が用いられる。
The first
調光層4は、第2透明電極5の発光層の反対側に薄膜に形成される。調光層4の調光材料層の材料としては、例えばエレクトロクロミック材料、高分子分散型液晶などの、電圧印加あるいは電流注入により、光吸収率が向上して着色する材料をあげることができる。本実施の形態においては、エレクトロクロミック材料が用いられ、その材料としては、例えば酸化タングステン、酸化モリブデン、プルシアンブルー等の無機化合物、高分子ビオロゲン、ポリアニリン、ポリピロール、Lu−ジフタロシアニン等の有機化合物があげられる。また、調光材料層をイットリウムやランタン等の希土類金属の薄膜又はマグネシウム・ニッケル系合金薄膜で形成することで、殆ど全反射する層とすることができる。その結果、多数の層で反射して生じる光干渉をなくした鏡面とすることができる。そして、この調光材料層と電解質層とを隣接積層してなる調光層4が形成される。
The
ホール注入層6は、第2透明電極5とホール輸送層7の注入障壁を下げるために形成され、特に限定されず、適当なイオン化ポテンシャルを有する材料が望ましく、公知の材料のものを用いることができる。具体的には、銅フタロシアニン,スターバーストアミン化合物,ポリアニリン,ポリチオフェン,酸化バナジウム,酸化モリブテン,酸化ルテニウム,酸化アルミニウム等が挙げられる。
The hole injection layer 6 is formed to lower the injection barrier between the second
ホール輸送層7は、正孔を輸送し発光層へ注入する役割を有するため、正孔移動度が高いことが望ましく、公知の材料を用いることができる。 Since the hole transport layer 7 has a role of transporting holes and injecting them into the light emitting layer, it is desirable that the hole mobility is high, and a known material can be used.
発光層8は、注入された正孔、電子が再結合し、材料固有の波長で発光する層であり、その発光機構は、発光層8を形成するホスト材料自体が発光する場合であっても、ホストに微量添加したドーパント材料が発光する場合であってもかまわない。発光層8に使用する材料としては、公知のものを使用することができる。
The
電子輸送層9は、電子を輸送し、これを発光層8へ注入する役割を有する。そのため、電子移動度が高いことが望ましく、公知の材料を用いることができる。
The
電子注入層10は、金属電極11から電子輸送層9への電子注入効率を向上させるために用いられる。電子注入層10の材料として、具体的には、弗化リチウム,弗化マグネシウム,弗化カルシウム,弗化ストロンチウム,弗化バリウム,酸化マグネシウム,酸化アルミニウムが用いられる。電子注入層10の材料は、これらに限られるものではなく、これらを2種以上併用してもよい。
The
金属電極11は、電子の注入効率を高める仕事関数の小さな導電膜が用いられ、具体的には、マグネシウム・銀合金,アルミニウム・リチウム合金,アルミニウム・カルシウム合金,アルミニウム・マグネシウム合金,金属カルシウムが挙げられるが、これらに限定されない。特に、本実施の形態では電子輸送層9を設けているので、一般的な金属材料を用いることが可能となる。
As the
そして、上述のように構成した有機EL素子1のスイッチ12を照明の点灯接点aから照明の消灯接点bに切り替えると、第1透明電極3と第2透明電極5間で印加され調光材料層4の光吸収率が高まり、光を吸収して着色し、外光の反射を減らし、光干渉をなくすことができる。
When the
なお、本発明は上記実施の形態に限られないことは勿論である。例えば、上記においては、第2透明電極5側から、順次ホール注入層6,ホール輸送層7,発光層8、電子輸送層9、電子注入層10の5層から有機発光層が構成されている例で説明したが、ホール注入層とホール輸送層、発光層、電子輸送層と電子注入層を組み合わせた構造やホール注入層とホール輸送層と発光層と電子輸送層と電子注入層を組み合わせた構造としてもよい。
Needless to say, the present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above, the organic light-emitting layer is composed of five layers of the hole injection layer 6, the hole transport layer 7, the light-emitting
例えば、有機発光層の多層構造を図2に示すように構成してもよい。
[実施の形態2]
図2は実施の形態2の照明用の有機EL素子1を示す断面図である。この図2に示す実施の形態2は、上記実施の形態とは、発光方向が基板2を通過していないことと、有機発光層13は、多層膜から単一に形成されている点で相違するのみであるので、上記実施の形態に対応するものについては、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
For example, a multilayer structure of the organic light emitting layer may be configured as shown in FIG.
[Embodiment 2]
FIG. 2 is a sectional view showing the organic EL element 1 for illumination according to the second embodiment. The second embodiment shown in FIG. 2 differs from the above embodiment in that the light emitting direction does not pass through the
図2に示すように、有機発光層13は、多層膜から単一に形成されている。有機発光層13は、TPD等を用いたホール輸送層とAlq3等を用いた電子輸送性発光層とを積層してなる2層構造としもよいし、ホール輸送層と発光層と電子輸送層を積層してなる3層構造としてもよい。そして、金属電極11側を電子輸送層としている。
As shown in FIG. 2, the organic
なお、上記実施の形態においては、調光材料としてエレクトロクロミック材料を使用する例で説明したが、図3,図4に示すように、液晶で構成してもよい。
[実施の形態3]
図3は実施の形態3の照明用の有機EL素子を示す断面図、図4はその平面図である。この実施形態3は、調光材料として液晶を使用することと有機発光層13を形成する層の数と、発光方向が基板2を通過している点で、上記実施の形態と相違するのみであるので、上記実施の形態に対応する部分については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。有機発光層13と金属層で形成された金属電極11とは絶縁層14で絶縁されている。
In the above-described embodiment, the example in which the electrochromic material is used as the light control material has been described. However, as shown in FIGS.
[Embodiment 3]
FIG. 3 is a sectional view showing an organic EL element for illumination according to
本実施の形態のように、調光材料として液晶を使用すれば、有機EL素子1のスイッチ12を照明の点灯接点aから照明の消灯b接点に切り替えると、第1透明電極3と第2透明電極5間で印加され液晶層41が光を遮断し、反射光を減らし、外光の反射を減らし、光干渉をなくすことができる。その結果、照明装置の非点灯時に、違和感のないようにすることができる。
If liquid crystal is used as the light control material as in the present embodiment, the first
1 有機EL素子
2 基板
3 第1透明電極
4 調光層
41 液晶層
5 第2透明電極
6 ホール注入層
7 ホール輸送層
8 発光層
9 電子輸送層
10 電子注入層
11 金属電極
12 スイッチ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
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JP2006076837A JP2007257854A (en) | 2006-03-20 | 2006-03-20 | Organic el element for lighting |
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