JP2008171993A

JP2008171993A - 有機エレクトロルミネッセンス素子、光通信用光源及び照明装置

Info

Publication number: JP2008171993A
Application number: JP2007003332A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Fukuda; 武司福田; Morio Taniguchi; 彬雄谷口
Original assignee: Fujikura Ltd; Shinshu University NUC
Current assignee: Fujikura Ltd; Shinshu University NUC
Priority date: 2007-01-11
Filing date: 2007-01-11
Publication date: 2008-07-24

Abstract

【課題】高輝度・高照度の発光が可能な有機ＥＬ素子の提供。
【解決手段】透明基板上に、第一電極層、発光層を含む複数の有機層からなる発光部、第二電極層を順に積層してなる有機ＥＬ素子において、前記発光部は、一対の第一電極層と第二電極層の間に、その面積が０．２ｍｍ^２以下である発光部ユニットを、多数縦横に並べて構成されたことを特徴とする有機ＥＬ素子。
【選択図】図３

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンスを用いた発光素子に関し、詳しくは発光特性の優れた有機エレクトロルミネッセンス素子、これを光源とした光通信用光源及び照明装置に関する。

有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子と記す）は、透明なガラスもしくは透明な樹脂基板の表面に、第一電極層（陽極）、発光層を含む有機層、第二電極層（陰極）が積層された基本構成を有する。通常、有機ＥＬ素子の第一電極層（陽極）は、ＩＴＯ（スズ添加酸化インジウム）に代表される透明導電材料から形成される。有機層は、有機発光材料層、電子輸送材料層、ホール輸送材料層など、複数層から形成される。第二電極層（陰極）は、Ｍｇ：Ａｇ、Ａｌ、Ｃａなどの金属材料で構成される。

有機ＥＬ素子は、薄型でかつ自発光するという特徴を活かして、次世代のディスプレイとして多くの研究機関で研究開発が進められており、その発光特性（発光効率、最大輝度、消費電力など）は飛躍的に向上してきている。例えば、新規の有機層材料の開発やそれらを利用した新しい素子構造、有機層の蒸着、印刷技術の向上などによって、優れた発光特性を有する有機ＥＬ素子が実現されている。
特開２００５−３８６６１号公報

有機ＥＬ素子の一つの応用例として期待されているディスプレイ用途において、有機ＥＬ素子に要求される輝度は、数１００ｃｄ／ｍ^２程度である。しかし、照明や光通信用の高原といったディスプレイ以外の用途では、更なる高輝度が要求されている。有機ＥＬ素子の輝度を向上させるには、駆動電流を多くすれば良いのだが、有機ＥＬ発光時に発生する熱の影響があるために、単純に駆動電流を増加させていくと、有機ＥＬ素子が劣化もしくは破壊されるという恐れがある。

また、発光部の面積を大きくすることで、有機ＥＬ素子全体としての照度を向上させることが可能であるが、発光効率の低下に伴う消費電力の増加、素子サイズ増加に伴う製造コストの増加、酸素や水分による劣化を防止するための封止が困難になるといった問題があり、あまり実現性は高くない。

例えば、特許文献１に開示されているように、基板のヘイズ率を向上させる、微粒子コート層を設けることで、光取り出し効率を向上させて素子全体の照度を向上させることができるが、通常の有機ＥＬ素子よりも１０倍以上の照度を有する素子を実現することは困難である。

本発明は、前記事情に鑑みてなされ、高輝度・高照度の発光が可能な有機ＥＬ素子の提供を目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は、透明基板上に、第一電極層、発光層を含む複数の有機層からなる発光部、第二電極層を順に積層してなる有機ＥＬ素子において、前記発光部が、一対の第一電極層と第二電極層の間に、その面積が０．２ｍｍ^２以下である発光部ユニットを、多数縦横に並べて構成されたことを特徴とする有機ＥＬ素子を提供する。

本発明の有機ＥＬ素子において、前記発光部ユニット同士の隙間に絶縁層を設けた封止構造を有することが好ましい。

また本発明は、前述した本発明に係る有機ＥＬ素子を光源とした光通信用光源を提供する。

また本発明は、前述した本発明に係る有機ＥＬ素子を光源とした照明装置を提供する。

本発明の有機ＥＬ素子は、面積が０．２ｍｍ^２以下である多数の発光部ユニットを一対の第一電極層と第二電極層の間に縦横に並べた発光部を有する構成としたので、広い面積で高輝度・高照度の発光が可能な有機ＥＬ素子を提供することができる。

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、後述する実施例は本発明の単なる例示であり、本発明の範囲を限定するためのものではない。

（参考例１）
図１に示すように、発光部の面積を通常よりも小さくした参考例１の有機ＥＬ素子Ａを作製した。
まずガラス基板１上に、第一電極層２としてＩＴＯ膜をスパッタリング法によって１００ｎｍの厚さで成膜した。次に、第一電極層２上に、ポジ型レジストからなり、フォトリソグラフィによって発光部形成用の直径０．５ｍｍ（面積は約０．２ｍｍ^２）の丸穴を設けた絶縁層３を形成した。次に、前記丸穴内に有機層（／α−ＮＰＤ（４５ｎｍ）／質量比０．５％ｒｕｂｒｅｎｅ：Ａｌｑ_３（２０ｎｍ）／Ａｌｑ_３（４０ｎｍ）／ＬｉＦ（０．５ｎｍ））を蒸着法により順番に積層して発光部４を形成した。次に、発光部４及び絶縁層３上に、第二電極層５（Ｍｇ：Ａｇ（１５０ｎｍ）／Ａｇ（１００ｎｍ））を蒸着法で成膜し、図１に示す参考例１の有機ＥＬ素子Ａを作製した。

（比較例１）
図２に示すように、発光部を通常の面積とした参考例２の有機ＥＬ素子Ｂを作製した。
発光部形成用の穴を、２ｍｍ×２ｍｍの正方形としたこと以外は、参考例１と同様にして、この正方形の穴内に有機層を積層して発光部６とし、図２に示す比較例１の有機ＥＬ素子Ｂを作製した。

（異なる発光部のサイズの有機ＥＬ素子の最大輝度の比較）
参考例１で作製した有機ＥＬ素子Ａと、比較例１で作製した有機ＥＬ素子Ｂとを、第一、第二電極層間に電圧を印加して発光させ、電圧を高くして最終的に有機ＥＬ素子が破壊される直前の輝度を最大輝度として測定した。結果を表１に示す。

表１の結果から、発光部を小さくした参考例１の有機ＥＬ素子Ａでは、発光部が通常の大きさである比較例１の有機ＥＬ素子と比べて、約３倍の輝度が得られることが実証された。

（実施例１）
参考例１では発光部の面積が小さくなっているので、単位面積当たりの最大輝度は向上しているが、素子全体の照度は低下している。そこで、この問題を解決するために図３及び図４に示すように、一対の第一、第二電極間に面積の小さい発光部ユニット７を縦横に配列して発光部８を形成することで、得られる有機ＥＬ素子Ｃは、素子全体の照度を向上させることができる。

比較例１の発光部６と同じ面積のサイズ（２ｍｍ×２ｍｍの正方形）に参考例１の発光部４（直径０．５ｍｍ）と同じ大きさの発光部ユニット７を、縦４個×横４個の合計１６個配置し、本発明に係る実施例１の有機ＥＬ素子Ｃを作製した。各層の材料、成膜方法は、参考例１と同様とした。

（発光領域の大きさが同じ場合の照度の比較）
実施例１で作製した有機ＥＬ素子Ｃと、比較例１で作製した有機ＥＬ素子Ｂとを、第一、第二電極層間に電圧を印加して発光させ、有機ＥＬ素子が破壊される直前の電圧におけるそれぞれの照度を測定した。結果を表２に示す。

表２から、本発明に係る実施例１の有機ＥＬ素子Ｃは、比較例１の有機ＥＬ素子Ｂと比べ、約２．４倍の照度の向上が確認できた。

参考例１で作製した有機ＥＬ素子の概略断面図である。比較例１で作製した有機ＥＬ素子の概略断面図である。実施例１で作製した有機ＥＬ素子の概略断面図である。実施例１の有機ＥＬ素子の発光部の平面図である。

符号の説明

Ａ，Ｂ，Ｃ…有機ＥＬ素子、１…ガラス基板（透明基板）、２…第一電極層、３…絶縁層、４，６，８…発光部（有機層）、５…第二電極層、７…発光部ユニット。

Claims

透明基板上に、第一電極層、発光層を含む複数の有機層からなる発光部、第二電極層を順に積層してなる有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記発光部が、一対の第一電極層と第二電極層の間に、その面積が０．２ｍｍ^２以下である発光部ユニットを、多数縦横に並べて構成されたことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
前記発光部ユニット同士の隙間に絶縁層を設けた封止構造を有することを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を光源とした光通信用光源。
請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を光源とした照明装置。