JP2007257943A

JP2007257943A - 封止型発光装置

Info

Publication number: JP2007257943A
Application number: JP2006079220A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Harano; 正幸原野
Original assignee: Hioki EE Corp
Current assignee: Hioki EE Corp
Priority date: 2006-03-22
Filing date: 2006-03-22
Publication date: 2007-10-04

Abstract

【課題】交換時期を個別的に決定でき、より長く駆動させ得る封止型発光装置を提供する。
【解決手段】基板２および封止キャップ８によって形成される密閉空間１２内に封入された有機ＥＬ素子ＥＬ１と、基板２および封止キャップ８の外部から抵抗値を測定可能な状態で密閉空間１２内に封入された抵抗体７とを備えている。また、有機ＥＬ素子ＥＬ１は、陽極３と陰極５との間に積層体４が形成されて構成され、抵抗体７は、陰極５と同一の材料で形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、封止キャップなどの封止用部材によって密閉空間内に封入された有機ＥＬなどの発光素子を備えている封止型発光装置に関するものである。

この種の封止型発光装置として、特開２０００−３４０３６７号公報に開示されている有機ＥＬ装置が知られている。この封止型発光装置は、基板と、この基板上に成膜された透明性の陽極と、陽極上に成膜された有機物膜である正孔注入層と、この正孔注入層上に成膜された正孔輸送層と、この正孔輸送層上に成膜された有機物膜である発光層と、この発光層上に成膜された陰極と、封止板とを備えている。この場合、陽極、正孔注入層、正孔輸送層、発光層および陰極で構成される積層体は、封止板と基板との間で形成される密閉空間内に封入されている。また、この種の封止型発光装置では、長寿命化を図るべく、通常、密閉空間内に、不活性ガスが封入されると共に乾燥剤が配設されて、上記の積層体の酸化が防止されている。
特開２０００−３４０３６７号公報（第３頁、第１図）

ところで、この種の封止型発光装置では、総駆動時間が長くなるにつれて、射出される光の強度が徐々に低下する。このため、例えば、光の強度が製造当初の強度（一般的に出荷前のエージング完了直後の強度）に対して半減するまでの時間を寿命（駆動寿命）として、この駆動寿命に達する前に交換するようにしている。また、この種の封止型発光装置は、駆動されていない状況下（保存下）においても、光の強度が徐々に低下する。このため、保存下において、光の強度が製造当初の強度の半分となるまでの時間を保存寿命として、この保存寿命に達したものは、駆動時間が短いときであっても交換するようにしている。

ところが、上記した従来の封止型発光装置には、以下のような解決すべき課題がある。すなわち、この封止型発光装置では、通常、加速度試験（例えば高温下での連続駆動試験）を行うことにより、上記の駆動寿命を特定し、特定した駆動寿命から交換時期を決定している。しかしながら、上記した光の強度の低下度合いは封止型発光装置毎にばらつくため、封止型発光装置の駆動寿命を個別的に特定することが困難である。このため、駆動寿命に達する前に封止型発光装置を確実に交換し得るように、余裕（マージン）を大きくとって交換時期を画一的に早めに設定している。したがって、従来の封止型発光装置には、まだ十分に駆動させ得る（固有の駆動寿命までに多くの駆動可能時間を残している）にも拘わらず、交換時期が到来することがあり、無駄が多くなるという解決すべき課題が存在している。なお、封止型発光装置に対して、光の強度を測定するための測定装置を設けて、測定されている光の強度の低下度合いに基づいて、リアルタイムで駆動寿命を推定して交換時期を決定する方式も考えられるが、測定装置のコストやその設置スペースを考慮すると現実的ではない。

一方、保存寿命については、駆動寿命のように加速度試験を行っての特定が困難なため、例えば経験から推定される保存寿命、または理論的に求めた保存寿命から交換時期を決定する方法が考えられるが、すべての封止型発光装置を完全に同一に製造することは困難なため、駆動寿命と同様にして、封止型発光装置の保存寿命を個別的に特定することが困難である。このため、この保存寿命についても、封止型発光装置についての固有の保存寿命（未知）よりも短めに画一的に設定し、交換時期もこの保存寿命に基づいて画一的に設定することとなる。したがって、従来の封止型発光装置には、個別的に交換時期を設定できない結果、まだ十分に駆動可能であるにも拘わらず交換時期が到来することがあり、無駄が多いという解決すべき課題が存在している。

本発明は、かかる解決すべき課題に鑑みてなされたものであり、交換時期を個別的に決定でき、より長く駆動させ得る封止型発光装置を提供することを主目的とする。

上記目的を達成すべく請求項１記載の封止型発光装置は、封止用部材によって密閉空間内に封入された発光素子と、前記封止用部材の外部から抵抗値を測定可能な状態で前記密閉空間内に封入された抵抗体とを備えている。

また、請求項２記載の封止型発光装置は、請求項１記載の封止型発光装置において、前記発光素子は、陽極と陰極との間に複数の機能層が形成されて構成された有機ＥＬ素子で構成され、前記抵抗体は、前記陰極と同一の材料で形成されている。

また、請求項３記載の封止型発光装置は、請求項１記載の封止型発光装置において、前記発光素子は、陽極と陰極との間に複数の機能層が形成された有機ＥＬ素子で構成され、前記抵抗体は、前記発光素子と同一の材料で形成された他の有機ＥＬ素子で構成されて、遮光部材によって前記封止用部材の外部への光が遮光されている。

請求項１記載の封止型発光装置では、同じ密閉空間内に発光素子と共に抵抗体が封入されて、両者が同一環境下で酸化されるように構成されている。このため、この封止型発光装置によれば、抵抗体の酸化の進行度合いをその抵抗値の変化状況に基づいて検出することにより、発光素子の酸化の進行度合い、ひいては光の強度の低下度合いをリアルタイムで検出することができる。また、この光の強度の低下度合いに基づいて、発光素子、つまり封止型発光装置の駆動寿命および保存寿命をリアルタイムに、しかも個別的に推定することができるため、交換時期についても個別的に決定することができる。したがって、この封止型発光装置によれば、個別的に決定された交換時期に基づいて交換することにより、画一的に決定された交換時期に基づいて交換するのと比較して、より長く駆動させることができる。このため、効率的、かつ経済的な使用が可能となる。

また、請求項２記載の封止型発光装置によれば、陽極と陰極との間に複数の機能層が形成された有機ＥＬ素子で発光素子が構成され、陰極と同一の材料で抵抗体を構成したことにより、有機ＥＬ素子の寿命の主たる要因となっている陰極の酸化の進行度合いを抵抗体の抵抗値の変化に基づいて、より正確に検出することができる。したがって、封止型発光装置の個別的な交換時期を一層正確に特定できる結果、より一層長く封止型発光装置を駆動させることができる。また、陰極の形成時に抵抗体も同時に形成することができるため、専用の製造ラインの設置を不要とすることができる。このため、一般的な封止型発光装置（抵抗体を有しない封止型発光装置）とほぼ同じコストで製造することができる。

また、請求項３記載の封止型発光装置によれば、劣化状況の検出対象である有機ＥＬ素子と共に他の有機ＥＬ素子を備えたことにより、他の有機ＥＬ素子の抵抗値の変化に基づいて、劣化状況の検出対象である有機ＥＬ素子の劣化状況を検出することができる結果、この有機ＥＬ素子の駆動寿命および保存寿命を個別的に推定して、交換時期を個別的に決定することができる。したがって、この封止型発光装置によっても、個別的に決定された交換時期に基づいて交換することにより、画一的に決定された交換時期に基づいて交換するのと比較して、より長く駆動させることができる結果、効率的で、かつ経済的な使用が可能となる。しかも、この封止型発光装置によれば、劣化状況の検出対象である有機ＥＬ素子と同一の材料で形成された他の有機ＥＬ素子を利用するため、検出対象である有機ＥＬ素子の劣化状況をより正確に検出することができる結果、交換時期もより正確に決定することができる。また、遮光部材の形成が必要なため、他の有機ＥＬ素子を有しない一般的な封止型発光装置の製造ラインをそのまま使用することはできないものの、若干の変更を加えるだけでこの製造ラインを使用して封止型発光装置を製造することができるため、一般的な封止型発光装置とほぼ同程度のコストで製造することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る封止型発光装置の最良の形態について説明する。なお、一例として、発光素子として有機ＥＬ（有機ＬＥＤとも呼称される）素子を備えた封止型発光装置を例に挙げて説明する。

最初に、封止型発光装置１の構成について説明する。

封止型発光装置１は、図１，２に示すように、基板２、陽極３、積層体４、陰極５、一対の電極６，６、抵抗体７、封止キャップ８、電極９および乾燥剤１０を備えて構成されている。この場合、陽極３、積層体４および陰極５が、本発明における発光素子（本例では有機ＥＬ素子ＥＬ１）を構成する。

基板２は、ガラスや透明性の高い高分子材料を用いて平板状に形成されている。陽極３は、ＩＴＯ（インジウム酸化スズ）などを用いて、基板２の表面に透明電極として薄膜状に形成されている。本例では、陽極３は、積層体４が形成される部位（本例では平面視正方形の部位）３ａと、部位３ａから基板２の端縁まで延出して引出電極として機能する部位３ｂとで構成されている。この場合、陽極３の部位３ａは、基板２上における封止キャップ８で覆われる領域（図２において二点鎖線で囲まれた領域）Ｗ内に形成されている。一対の電極６，６は、一例として互いに離間した状態で、基板２の端縁から各先端が領域Ｗ内に位置するように、基板２の表面に薄膜状に形成されている。電極９も、各電極６，６と同様にして、基板２の端縁から先端が領域Ｗ内に位置するように、基板２の表面に薄膜状に形成されている。この場合、各電極６，６，９は、引出電極として機能する。また、各電極６，６，９は、本例では、陽極３の形成工程において、陽極３と同一材料で形成されているが、陽極３の形成工程とは別の工程で、陽極３とは異なる材料で形成してもよい。

積層体４は、例えば、複数の機能層（例えば、少なくとも正孔輸送層および発光層などの有機材料で構成される有機層。図示せず）を備え、各機能層が陽極３における部位３ａ上に積層されて構成されている。陰極５は、積層体４の表面（同図中の上面）全体に薄膜状に形成されている。また、陰極５は、一例として、その一部が電極９の先端表面上まで延出されることにより、電極９と電気的に接続されている。また、陰極５は、一例として、Ｍｇ、Ａｇ、ＣａおよびＬｉなどの金属やこれらの合金を用いて構成されている。

抵抗体７は、一例として、陰極５と同じ金属材料を用いて、一方の端部が一方の電極６の先端と電気的に接続され、かつ他方の端部が他方の電極６の先端と電気的に接続されるように、基板２の表面に平面視長方形の薄膜状に形成されている。また、抵抗体７は、その厚みが数百ｎｍ程度に設定されている。この場合、抵抗体７は、陰極５の形成工程において形成してもよいし、別工程で形成してもよい。

封止キャップ８は、酸素および水分の透過率が極めて低い材料（例えばステンレスなど）で形成されている。また、封止キャップ８は、基板２の領域Ｗを覆うようにして基板２上に接着剤１１（非導電性接着剤）を用いて、気密性を確保した状態で接着されている。これにより、基板２の領域Ｗと封止キャップ８とが本発明における封止用部材として機能して、基板２の領域Ｗと封止キャップ８とで囲まれた密閉空間１２内に、有機ＥＬ素子ＥＬ１と抵抗体７とが封入される。また、密閉空間１２内には、不活性ガスが封入されると共に乾燥剤１０が配設されている。一例として、乾燥剤１０は、封止キャップ８の内面に固定されている。また、乾燥剤１０は、密閉空間１２内の水分などのガスを吸着する。この封入された不活性ガスと乾燥剤１０とによって、有機ＥＬ素子ＥＬ１の酸化による劣化が低減されて、封止型発光装置１の長寿命化が図られている。

また、この封止型発光装置１は、陽極３と電極９とに駆動回路（図示せず）が接続され、かつ一対の電極６，６に抵抗検出回路（図示せず）が接続された状態で、他の装置や回路基板（いずれも図示せず）に実装される。このように実装された封止型発光装置１では、駆動回路から直流電圧（または直流電流）が陽極３と電極９との間に印加（または供給）されることにより、有機ＥＬ素子ＥＬ１が発光して、その光が陽極３および基板２を介して外部に射出される。この場合、この有機ＥＬ素子ＥＬ１は、密閉空間１２内に配置されていたとしても、密閉空間１２内に微量に存在している酸素や水分によって徐々に劣化して、光の強度が次第に低下する。この光の強度の低下は、密閉空間１２内の酸素や水分によって陰極５が酸化することが主たる要因であることが知られている。また、この陰極５の酸化は、駆動時間および保存期間の長さに応じて進行することも知られている。

一方、同じ密閉空間１２内に配設された抵抗体７も、陰極５と同じ材料で形成されているため、陰極５と同様にして、酸素等によって酸化され、その酸化の度合いも時間と共に進行する。また、抵抗体７は、酸化の進行度合いに応じてインピーダンス（具体的には抵抗値）が変化する（徐々に抵抗値が増加する）。

このため、封止型発光装置１が実装された他の装置や回路基板では、例えば、使用を開始した直後において、封止型発光装置１における抵抗体７の抵抗値（初期抵抗値）を抵抗検出回路によって検出（測定）しておき、その後、例えば封止型発光装置１を作動させる都度、または定期的に、抵抗体７の抵抗値を抵抗検出回路で検出して初期抵抗値と比較することにより、抵抗体７の酸化の進行度合い、つまり陰極５の酸化度合いを検出する。また、検出した陰極５の酸化度合いが有機ＥＬ素子ＥＬ１における光の強度の低下に対応していることに基づいて、陰極５についての酸化の進行度合いから有機ＥＬ素子ＥＬ１の個別的な駆動寿命および保存寿命を推定する。この場合、陰極５についての酸化の進行度合いは、駆動状態のときよりも、保存状態（非駆動状態）のときの方がゆっくりと進行することを考慮して、駆動寿命および保存寿命を推定する。また、推定した駆動寿命および保存寿命から有機ＥＬ素子ＥＬ１の個別的な交換時期をリアルタイムに決定する。したがって、この封止型発光装置１が実装された他の装置等では、決定した交換時期の情報を出力させ（例えば表示装置を備えてそこに表示させ）、かつ出力された交換時期の情報を目安にして封止型発光装置１の交換を行うことにより、より長く封止型発光装置１を効率よく駆動させることが可能となる。

このように、この封止型発光装置１では、同じ密閉空間１２内に発光素子（有機ＥＬ素子ＥＬ１）と共に抵抗体７が封入されて、両者が同一環境下で酸化されるように構成されている。このため、この封止型発光装置１によれば、抵抗体７の酸化の進行度合いをその抵抗値の変化状況に基づいて検出することにより、発光素子（有機ＥＬ素子ＥＬ１）の酸化の進行度合い、ひいては光の強度の低下度合いをリアルタイムで検出することができる。また、この光の強度の低下度合いに基づいて、発光素子、つまり封止型発光装置１の駆動寿命および保存寿命をリアルタイムに、しかも個別的に推定することができるため、交換時期についても個別的に決定することができる。したがって、この封止型発光装置１によれば、個別的に決定された交換時期に基づいて交換することにより、画一的に決定された交換時期に基づいて交換するのと比較して、より長く駆動させることができる。このため、効率的、かつ経済的な使用が可能となる。

また、この封止型発光装置１によれば、陽極３と陰極５との間に積層体４が形成された有機ＥＬ素子ＥＬ１で発光素子を構成し、陰極５と同一の材料で抵抗体７を構成したことにより、有機ＥＬ素子ＥＬ１の寿命の主たる要因となっている陰極５の酸化の進行度合いを抵抗体７の抵抗値の変化に基づいて、より正確に検出することができる。したがって、封止型発光装置１の個別的な交換時期を一層正確に特定できる結果、より一層長く効率よく封止型発光装置１を駆動させることができる。また、陰極５の形成時に抵抗体７も同時に形成することができるため、専用の製造ラインの設置を不要とすることができる。このため、一般的な封止型発光装置（抵抗体７を有しない封止型発光装置）とほぼ同じコストで製造することができる。

なお、本発明は、上記の構成に限定されない。例えば、封止型発光装置１では、陰極５と同じ材料で抵抗体７を形成して、陰極５とほぼ同程度で酸化が進行する抵抗体７の抵抗値の変化から有機ＥＬ素子ＥＬ１の寿命、つまり封止型発光装置１の駆動寿命および保存寿命を推定して、これらに対応する交換時期をより正確に特定可能に構成されているが、密閉空間１２内に微量に存在している酸素や水分によって徐々に劣化（酸化）し得る導電性材料であれば、陰極５と異なる材料を用いて抵抗体７を形成する構成を採用することもできる。

また、有機ＥＬ素子ＥＬ１自体も劣化状況に応じて、その内部抵抗が変化する。したがって、図３，４に示す封止型発光装置２１のように、抵抗体７に代えて、有機ＥＬ素子ＥＬ１とほぼ同等の構成の他の有機ＥＬ素子ＥＬ２を密閉空間１２内に形成する構成を採用することもできる。なお、封止型発光装置１と同一の機能を有する構成要素については同一の符号を付して重複する説明を省略する。この場合、有機ＥＬ素子ＥＬ２は、一方の電極６上に形成された積層体４と、積層体４上に形成された陰極５とで構成されている。この一方の電極６は、本発明における遮光部材であり、陽極３とは異なり、光を透過させない材料（遮光性材料）で形成されている。なお、図示はしないが、一方の電極６を陽極３と同じ透明電極として形成するときには、一方の電極６と基板２との間に光不透過層（例えば遮光性を有する絶縁層）を遮光部材として形成してもよい。これにより、有機ＥＬ素子ＥＬ２が発光したとしても、封止用部材の外部への光が遮光部材によって遮光されて、有機ＥＬ素子ＥＬ２の光が基板２から外部に射出される事態を防止することができる。また、一方の電極６の遮光性を高めるためには、電極６の平面形状に対して、積層体４の平面形状を小さくするのが好ましい。また、この陰極５は、他方の電極６に電気的に接続されている。

この封止型発光装置２１では、有機ＥＬ素子ＥＬ２の抵抗値の変化に基づいて、有機ＥＬ素子ＥＬ２の劣化状況、ひいては有機ＥＬ素子ＥＬ１の劣化状況を検出することができる結果、有機ＥＬ素子ＥＬ１の駆動寿命および保存寿命を個別的に推定して、交換時期を個別的に決定することができる。したがって、この封止型発光装置２１によっても、個別的に決定された交換時期に基づいて交換することにより、画一的に決定された交換時期に基づいて交換するのと比較して、より長く駆動させることができる結果、効率的で、かつ経済的な使用が可能となる。しかも、この封止型発光装置２１によれば、劣化状況の検出対象である有機ＥＬ素子ＥＬ１と同一の材料で形成された有機ＥＬ素子ＥＬ２を利用することにより、有機ＥＬ素子ＥＬ１の劣化状況をより正確に検出することができる結果、交換時期もより正確に決定することができる。また、上記したように、有機ＥＬ素子ＥＬ２の形成に際して、陽極３と異なる材料で一方の電極６を遮光部材として形成するか、または陽極３と同じ材料で一方の電極６を形成するときにはこの電極６と基板２との間に光不透過層を遮光部材として形成する必要があるため、有機ＥＬ素子ＥＬ２を有しない一般的な封止型発光装置の製造ラインをそのまま使用することはできない。しかしながら、若干の変更を加えるだけでこの製造ラインを使用して封止型発光装置２１を製造することができるため、一般的な封止型発光装置とほぼ同程度のコストで製造することができる。

また、上記の各封止型発光装置１，２１では、抵抗体７の酸化の進行度合いをその抵抗値の変化状況に基づいて検出しているが、一対の電極６，６に定電圧を印加して抵抗体７に流れる電流を検出することにより、抵抗体７の酸化の進行度合いをそこに流れる電流値の変化状況に基づいて検出することもできる。また、上記の各封止型発光装置１，２１では、発光素子として有機ＥＬ素子を用いているが、本願発明は、無機材料で構成されたＥＬ素子や、有機材料および無機材料の双方で構成されたＥＬ素子を発光素子として用いた封止型発光装置に対しても、本願発明を適用できるのは勿論である。

封止型発光装置１の構成を示す図２におけるＸ−Ｘ線断面図である。封止キャップ８の未装着状態での封止型発光装置１の平面図である。封止型発光装置２１の構成を示す図４におけるＹ−Ｙ線断面図である。封止キャップ８の未装着状態での封止型発光装置２１の平面図である。

符号の説明

１，２１封止型発光装置
２基板
３陽極
４積層体
５陰極
６，９電極
７抵抗体
８封止キャップ
１０乾燥剤
１１密閉空間
ＥＬ１有機ＥＬ素子

Claims

封止用部材によって密閉空間内に封入された発光素子と、前記封止用部材の外部から抵抗値を測定可能な状態で前記密閉空間内に封入された抵抗体とを備えている封止型発光装置。
前記発光素子は、陽極と陰極との間に複数の機能層が形成されて構成された有機ＥＬ素子で構成され、
前記抵抗体は、前記陰極と同一の材料で形成されている請求項１記載の封止型発光装置。
前記発光素子は、陽極と陰極との間に複数の機能層が形成された有機ＥＬ素子で構成され、
前記抵抗体は、前記発光素子と同一の材料で形成された他の有機ＥＬ素子で構成されて、遮光部材によって前記封止用部材の外部への光が遮光されている請求項１記載の封止型発光装置。