JP2009076386A - Ｅｌ発光素子及びそれを用いた照明システム - Google Patents

Abstract

【課題】非発光部分の面積を低減させた見栄えのよい有機ＥＬ発光素子及びそれを用いた照明システムを提供する。
【解決手段】照明システムは、有機ＥＬ発光素子Ａと、有機ＥＬ発光素子Ａに電源を供給するための点灯装置とを備えている。有機ＥＬ発光素子Ａは、光取り出し面と反対側の面に陽極電極２、有機発光層３及び陰極電極４が積層配置される透明基板１と、透明基板１に取り付けられ陽極電極２、有機発光層３及び陰極電極４を封止する封止基板５とを備えている。透明基板１は、略矩形板状の本体部１ａを有し、本体部１ａの端縁には、光取り出し面と直交する方向であって、且つ、反対側に突出させた突壁部１ｂが全周に渡って形成されている。この本体部１ａの上面には、陽極電極２、有機発光層３及び陰極電極４が順次積層され、陽極電極２及び陰極電極４の端縁部分は、それぞれ突壁部１ｂに配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＥＬ発光素子及びそれを用いた照明システムに関するものである。

従来より、図４に示すように、矩形状の発光面１０１ａを有する有機ＥＬ発光素子Ａ’が提供されている。この有機ＥＬ発光素子Ａ’は、例えばガラスなどの透光性の絶縁材料からなる略矩形板状の透明基板１０１を有し、透明基板１０１の上面には透明な導電材料からなる陽極電極、有機発光層及び金属材料からなる陰極電極（ともに図示せず）が順次積層され、発光部を構成している。また、陰極電極の上面には略矩形板状の封止基板１０２が設けられ、封止基板１０２を透明基板１０１に封着することによって上記発光部が封止されている。さらに、透明基板１０１において対向する２つの辺の端縁には素子電極１０３がそれぞれ設けられており、一方の素子電極１０３は上記陽極電極に接続され、他方の素子電極１０３は上記陰極電極に接続されている。

この有機ＥＬ発光素子Ａ’では、図４（ｂ）に示すように透明基板１０１に、封止基板１０２を封着するための封止しろ１０１ｂが設けられ、また透明基板１０１の端縁の一部には素子電極１０３が配置されているため、これらの封止しろ１０１ｂ及び素子電極１０３に対応する部分が非発光部となってしまう。而して、この有機ＥＬ発光素子Ａ’では、発光面１０１ａにおける非発光部分の面積が大きく、有機ＥＬ発光素子Ａ’を発光させた際には発光面１０１ａの周縁部分が暗くなるため輝度ムラが生じ、見栄えがよくないという問題があった。

そこで、発光面の非発光部分の面積を低減するために、通電用のリードを発光部の背面側（すなわち、非発光面側）に折り返した電界発光素子が提案されている（例えば特許文献１参照）。この電界発光素子は、背面電極、絶縁層、発光層及び透明電極を積層形成した発光部を有し、背面電極及び透明電極には通電用のリードがそれぞれ接続されている。また、上記発光部は絶縁材料からなる２枚の封止フィルムを熱圧着することによって封止され、さらに上記両リードは一方の封止フィルムの延長部分とともに発光部の背面側に折り返されて封止される。
特開平９−１２３９３６９号公報（段落［００１３］−段落［００１６］、及び、第１図−第４図）

上述の特許文献１に示した電界発光素子では、背面電極及び透明電極に接続された各リードを発光部の背面側に折り返しているので、図４で説明した有機ＥＬ発光素子Ａ’と比較してリードを折り返した分だけ非発光部分の面積を低減することができるが、非発光部分となるリードの一部が発光面側に配置されているため、非発光部分の面積を十分に低減できるものではなかった。

本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、非発光部分の面積を低減させた見栄えのよいＥＬ発光素子及びそれを用いた照明システムを提供することにある。

請求項１の発明は、光取り出し面と反対側の表面に発光層が形成された透明基板と、発光層に電源を供給する給電用の電極とを備え、透明基板の端縁に光取り出し面上の直線と交差する方向に突出する突壁部を設け、電極を当該突壁部の少なくとも一部に配置したことを特徴とする。

請求項２の発明は、突壁部を、光取り出し面上の直線と略直交する方向に突出させたことを特徴とする。

請求項３の発明は、突壁部を、光取り出し面と反対側に突出させたことを特徴とする。

請求項４の発明は、突壁部を、透明基板の全周に渡って突出させたことを特徴とする。

請求項５の発明は、突壁部の端面又は側面の少なくとも何れか一方に当接させた状態で発光層を封止する封止部を備え、電極を当該封止部により封止されていない部位まで延出させたことを特徴とする。

請求項６の発明は、突壁部に沿って透明基板の周囲に配置される枠体を備え、当該枠体は、電極に対応する部位に給電用の接点部が設けられ、当該接点部が電極と当接するように接点部を枠体の内側面から電極側に露出させたことを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項１〜６の何れか１項に記載のＥＬ発光素子と、当該ＥＬ発光素子に電源を供給するための電源供給手段とを備えたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、非発光部となる給電用の電極を、透明基板の光取り出し面を構成する部位ではなく突壁部に配置しているので、光取り出し面における非透過部分の面積を低減することができ、したがって発光時の輝度ムラを抑えた見栄えのよいＥＬ発光素子を提供することができるという効果がある。

請求項２の発明によれば、非発光部となる給電用の電極を、透明基板の光取り出し面を構成する部位ではなく突壁部に配置し、さらに突壁部を光取り出し面上の直線と略直交する方向に突出させているので、光取り出し面における非透過部分の面積をさらに低減することができるという効果がある。

請求項３の発明によれば、突壁部を光取り出し面と反対側に突出させているので、取付状態において透明基板が光の照射方向に突出することがなく、外観を向上させたＥＬ発光素子を提供することができるという効果がある。

請求項４の発明によれば、突壁部を透明基板の全周に渡って突出させているので、発光層を封止する封止部の構造を簡素化することができ、また発光面側から見た際の外観を向上させたＥＬ発光素子を提供することができるという効果がある。

請求項５の発明によれば、給電用の電極を封止部により封止されていない部位まで延出させているので、この電極に電源を供給する給電部の構造を簡素化することができるという効果がある。

請求項６の発明によれば、給電用の接点部を枠体の内側面から電極側に露出させており、枠体を透明基板に取り付けた状態において電極を接点部に当接させることができるので、電極を接点部に確実に接触させることができ、給電性能を安定させることができるという効果がある。

請求項７の発明によれば、請求項１〜６の何れか１項に記載のＥＬ発光素子を用いることによって、見栄えのよい照明システムを提供することができるという効果がある。

本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態の照明システムＳは、例えば天井などの造営材に取り付けられ、室内などを照明するために用いられる。

この照明システムＳは、図３に示すように、光源として用いられる有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）発光素子Ａ（ＥＬ発光素子）と、有機ＥＬ発光素子Ａに電源を供給するための点灯装置８（電源供給手段）とを備えており、有機ＥＬ発光素子Ａと点灯装置８とは電源線Ｌを介して電気的に接続されている。尚、本実施形態では、点灯装置８として従来周知のものを採用しており、詳細な説明は省略する。

有機ＥＬ発光素子Ａは、図１に示すように、光取り出し面（図１中の下面）と反対側の面に陽極電極２、有機発光層３及び陰極電極４が積層配置される透明基板１と、透明基板１に取り付けられ、陽極電極２、有機発光層３及び陰極電極４を封止する封止基板５と、陽極電極２及び陰極電極４に電源を供給するための給電枠体６とを備えている。

透明基板１は、例えばガラスなどの透光性の絶縁材料からなり、治具を用いて成型加工される。まず、透明基板１の光取り出し面を構成する部位に、例えば銅などの熱伝導性の高い金属からなる治具（図示せず）を両側（図１中の上下方向）から密着させる。さらに、治具からはみ出た端縁部分をバーナーで熱し、溶けた端縁部分を成形型を用いて透明基板１の主表面と直交する方向であって、且つ、反対側に突出させて突壁部１ｂを形成する。この突壁部１ｂは、光取り出し面を構成する矩形状の本体部１ａの全周に渡って形成されており、透明基板１は、図１に示すように一面（図１中の上面）が開口する矩形箱状に形成される。ここにおいて、本体部１ａの下面が光取り出し面を構成している。このように、本実施形態では、突壁部１ｂを光取り出し面と反対側に突出させているので、取付状態において透明基板１が光の照射方向に突出することがなく、外観を向上させた有機ＥＬ発光素子Ａを提供することができる。また、透明基板１の突壁部１ｂに沿う四隅には、給電枠体６に設けた嵌合突起６ｃと嵌合する嵌合凹部１ｃがそれぞれ設けられており、さらに本体部１ａの外形寸法は５乃至２０ｃｍ角の矩形状に形成されている。

尚、透明基板１において、本体部１ａの光取り出し面と反対側の面（図１中の上面）には、陽極電極２、有機発光層３及び陰極電極４が順次積層されるため、本体部１ａの上面には平滑性が要求される。

ここで、有機ＥＬ発光素子Ａが両面発光素子の場合、陽極電極２及び陰極電極４は透明性を要求されることから、例えばインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）などの透明な導電材料が用いられ、上記有機発光層３を間に挟んだ状態で透明基板１の本体部１ａの上面に蒸着などにより積層配置される。また、陽極電極２は、一方（図１中の左側）の端縁部分が突壁部１ｂに沿って突壁部１ｂの外側壁まで延設されており、さらに陰極電極４は、他方（図１中の右側）の端縁部分が反対側の突壁部１ｂに沿って突壁部１ｂの外側壁まで延設されている。ここに、陽極電極２、有機発光層３及び陰極電極４により発光層が構成され、陽極電極２及び陰極電極４において突壁部１ｂに配置された端縁部分により給電用の電極が構成されている。

封止基板５は、例えばガラスなどの透明な絶縁材料からなり、厚みが０．５乃至２ｍｍであって、外形寸法が透明基板１の本体部１ａの外形寸法と略同寸法の矩形板状に形成されている。本実施形態では、上述したように、透明基板１の突壁部１ｂを本体部１ａの全周に渡って形成しているので、封止基板５の構造を簡素化（本実施形態では板状）することができ、さらに発光面側から見た際の外観を向上させた有機ＥＬ発光素子Ａを提供することができる。

給電枠体６は、例えば絶縁性の合成樹脂により略コ字状に形成された一対の枠片６ａ、６ａを組み合わせることで、図１に示すように枠状に形成され、対向する２つの側壁には窓孔６ｂがそれぞれ横並びに２個ずつ貫設されている。各窓孔６ｂには、陽極電極２及び陰極電極４に電源を供給するための給電用の金属接点（接点部）７がその一部を枠体の内側に露出させた状態でそれぞれ配置されている。また、給電枠体６の内側面における四隅には、嵌合突起６ｃがそれぞれ設けられている。尚、各金属接点７は、それぞれ電源線Ｌを介して点灯装置８に接続されており、各金属接点７には点灯装置８から電源線Ｌを介して点灯電力が供給される。

ここで、有機ＥＬ発光素子Ａの組立手順について説明する。まず、透明基板１の上面（光取り出し面と反対側の面）に陽極電極２、有機発光層３及び陰極電極４を順次蒸着により積層する。次に、透明基板１に設けた突壁部１ｂの上端面に封止基板５の下面を当接させて、陽極電極２、有機発光層３及び陰極電極４を封止する。尚、この状態において、陽極電極２及び陰極電極４の端縁部分（給電用の電極）は、封止基板５により封止されていない突壁部１ｂの外側壁までそれぞれ延出している。さらに、給電枠体６を突壁部１ｂに沿って透明基板１の周囲に配置するとともに、給電枠体６に設けた各嵌合突起６ｃを対応する透明基板１の嵌合凹部１ｃにそれぞれ嵌合させることによって、給電枠体６が透明基板１に取付けられ、有機ＥＬ発光素子Ａの組立てが完了する。尚、この状態において、陽極電極２及び陰極電極４の端縁部分がそれぞれ対応する金属接点７に当接しており、各電極２、４と金属接点７とが電気的に接続される。而して、陽極電極２及び陰極電極４をそれぞれ金属接点７に確実に接続させることができるので、発光層への給電性能を安定させることができる。

次に、有機ＥＬ発光素子Ａの動作について説明する。点灯装置８からの点灯電力が各金属接点７を介して陽極電極２及び陰極電極４に供給されると、陽極電極２から放出された正孔及び陰極電極４から放出された電子がそれぞれ有機発光層３に注入され、有機発光層３内で結合する。この結合が起こった際のエネルギーで有機発光層３内の周りの有機分子が励起され、これらの有機分子が励起状態から再び基底状態に戻る際に光を発生する。そして、有機発光層３内で発生した光は、陽極電極２及び透明基板１を透過して外部に照射されるとともに、陰極電極４及び封止基板５を透過して外部に照射される。ここにおいて、このような有機ＥＬ発光素子Ａは、数Ｖ〜数十Ｖ程度の直流低電圧での発光が可能であり、また供給電力に対する発光輝度が高く、発光効率のよい光源を実現することができる。

次に、有機ＥＬ発光素子Ａの他の形態について図２に基づいて説明する。図１で説明した有機ＥＬ発光素子Ａは、透明基板１の突壁部１ｂを本体部１ａの全周に渡って形成しているが、図２に示す有機ＥＬ発光素子Ａでは、対向する２つの辺の端縁にのみ突壁部１ｂを形成している。それ以外の構成は図１で説明した有機ＥＬ発光素子Ａと同様であり、同一の構成要素には同一の符号を付して説明は省略する。

透明基板１は、図２に示すように、本体部１ａにおいて対向する２つの辺（図２中の左右方向の２辺）の端縁に、光取り出し面と直交する方向であって、且つ、反対側に突出させた突壁部１ｂ、１ｂが設けられ、側面視の形状が略コ字状に形成されている。

一方、封止基板５は、透明基板１の外形寸法と略同寸法に形成された矩形板状の本体部５ａを有し、本体部５ａにおいて透明基板１の突壁部１ｂが形成されていない残りの２辺の端縁に対応する部位には、透明基板１側に突出する突壁部５ｂが設けられている。而して、封止基板５を透明基板１に取付けた場合には、図１の有機ＥＬ発光素子Ａと同様に陽極電極２、有機発光層３及び陰極電極４を封止することができる。ここに、図２に示す有機ＥＬ発光素子Ａでは給電枠体の図示を省略しているが、図１において図示した給電枠体６と略同様の構成のものが突壁部１ｂに沿って透明基板１の周囲に配置される。尚、給電方法は給電枠体を用いたものに限定されるものではなく、他の方法により給電するように構成してもよい。

本実施形態の有機ＥＬ発光素子Ａでは、非発光部となる給電用の電極（陽極電極２及び陰極電極４の端縁部分）を、透明基板１の本体部１ａ（光取り出し面を構成する部位）ではなく突壁部１ｂに配置しているので、光取り出し面における非透過部分の面積を低減することができ、したがって発光時の輝度ムラを抑えた見栄えのよい有機ＥＬ発光素子Ａを提供することができる。また、本実施形態では、突壁部１ｂを光取り出し面と直交する方向に突出させているので、光取り出し面における非透過部分の面積をさらに低減することができる。さらに、陽極電極２及び陰極電極４の端縁部分（給電用の電極）を、それぞれ封止基板５により封止されていない突壁部１ｂの外側壁まで延出させているので、陽極電極２及び陰極電極４に電源を供給する給電部の構造を、例えば本実施形態の給電枠体６のように簡素化することができる。尚、給電部の構造は給電枠体に限定されるものではない。また、本実施形態の有機ＥＬ発光素子Ａを用いることによって、見栄えのよい照明システムＳを提供することができる。

尚、本実施形態では、陽極電極２及び陰極電極４として透明なインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）を用いて両面発光させた有機ＥＬ発光素子Ａを例に説明したが、有機ＥＬ発光素子の構成は本実施形態に限定されるものではなく、例えば陰極電極として金属製のものを用いた片面発光の有機ＥＬ発光素子であってもよい。この場合、封止基板として不透明な金属製のものを用いてもよい。

また、本実施形態では、透明基板１及び封止基板５の材料としてガラスを用いた場合を例に説明したが、例えば合成樹脂を用いた樹脂成形品であってもよい。

さらに、本実施形態では、陽極電極２及び陰極電極４の端縁部分を延出させて、この延出部分により給電用の電極を構成した（すなわち、一体に設けた）場合を例に説明したが、給電用の電極は本実施形態に限定されるものではなく、陽極電極及び陰極電極と別体に設けてもよい。この場合、給電用の電極は、インジウム−スズ酸化物のような透明な材料に限定されるものではなく、例えばアルミニウムなどの金属材料で形成してもよい。

また、本実施形態では、１個の有機ＥＬ発光素子Ａを用いた照明システムＳについて説明したが、用いる有機ＥＬ発光素子Ａは複数個であってもよい。さらに、ＥＬ発光素子は本実施形態の有機ＥＬ発光素子に限定されるものではなく、所謂無機ＥＬ発光素子であってもよい。

本実施形態の照明システムに用いた有機ＥＬ発光素子の分解斜視図である。 同上に用いた有機ＥＬ発光素子の他の例を示す分解斜視図である。 同上のブロック図である。 従来例の有機ＥＬ発光素子を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は下面図である。

符号の説明

１ 透明基板
１ｂ 突壁部
２ 陽極電極
３ 有機発光層
４ 陰極電極
Ａ 有機ＥＬ発光素子（ＥＬ発光素子）

Claims (7)

1. 光取り出し面と反対側の表面に発光層が形成された透明基板と、発光層に電源を供給する給電用の電極とを備え、透明基板の端縁に前記光取り出し面上の直線と交差する方向に突出する突壁部を設け、前記電極を当該突壁部の少なくとも一部に配置したことを特徴とするＥＬ発光素子。
2. 前記突壁部を、前記光取り出し面上の直線と略直交する方向に突出させたことを特徴とする請求項１記載のＥＬ発光素子。
3. 前記突壁部を、前記光取り出し面と反対側に突出させたことを特徴とする請求項１又は２の何れか１項に記載のＥＬ発光素子。
4. 前記突壁部を、前記透明基板の全周に渡って突出させたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のＥＬ発光素子。
5. 前記突壁部の端面又は側面の少なくとも何れか一方に当接させた状態で前記発光層を封止する封止部を備え、前記電極を当該封止部により封止されていない部位まで延出させたことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のＥＬ発光素子。
6. 前記突壁部に沿って前記透明基板の周囲に配置される枠体を備え、当該枠体は、前記電極に対応する部位に給電用の接点部が設けられ、当該接点部が前記電極と当接するように接点部を枠体の内側面から前記電極側に露出させたことを特徴とする請求項５記載のＥＬ発光素子。
7. 請求項１〜６の何れか１項に記載のＥＬ発光素子と、当該ＥＬ発光素子に電源を供給するための電源供給手段とを備えたことを特徴とする照明システム。

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