JP2009211886A - 有機ｅｌ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光取出面での光の斑を低減できる有機ＥＬ装置を提供する。
【解決手段】有機ＥＬ装置１は、素子基板２と、発光部３と、封止板６と、素子基板２と封止板６とを封着するための封着材７とを備えている。また、素子基板２と、封止板６と、封着材７とによって囲まれた領域が、封止領域８である。封止板６の外側の主面は、有機発光層１２によって発光された光を取り出すための光取出面２５である。光取出面２５は、有機発光層１２の外側の上下方向の発光領域２１の光取出面２５に形成された平行部２５ａと、有機発光層１２の外側の上下方向の非発光領域２２に形成され、平行部２５ａに対して傾斜した傾斜部２５ｂとを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機発光層を有する有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）装置に関する。

従来、素子基板と、有機発光層を有し素子基板上に形成された発光部とを備えた有機ＥＬ装置が知られている。

特許文献１には、透明基板からなる素子基板と、素子基板の主面に形成された発光部とを備えた有機ＥＬ装置が開示されている。発光部には、透明電極からなるアノード電極と、正孔輸送層及び電子輸送層を含む有機発光層と、カソード電極とが素子基板側から順に積層されている。

特許文献１の有機ＥＬ装置では、アノード電極とカソード電極との間に電圧が印加されると、アノード電極から有機発光層に正孔が注入され、カソード電極から有機発光層に電子が注入される。そして、正孔と電子とが、有機発光層内で再結合して発光する。発光した光は、アノード電極及び素子基板を透過して、光取出面である素子基板の下面から外部へと照射される。
特開平４−２６７０９７号公報

しかしながら、特許文献１の有機ＥＬ装置では、平面視にて、有機発光層が素子基板の主面の一部にのみ形成されている。従って、有機発光層が形成されている発光領域と、それ以外の非発光領域とでは、明るさが異なり、光取出面での光の斑が制御できないといった課題がある。

本発明は、上述した課題を解決するために創案されたものであり、光取出面での光の斑を制御できる有機ＥＬ装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、素子基板と、前記素子基板に封着されて封止領域を形成する封止板と、有機発光層を有し、前記封止領域側の前記素子基板の主面に形成された発光部とを備え、前記素子基板、または、前記封止板の外側の主面は、前記有機発光層によって発光された光を取り出すための光取出面であり、前記光取出面は、前記有機発光層の上下方向の発光領域に形成された平行部と、前記発光領域の外側の非発光領域に形成され、前記平行部に対して傾斜した傾斜部とを含むことを特徴とする有機ＥＬ装置である。

また、請求項２に記載の発明は、前記傾斜部は、前記素子基板または前記封止板が外側に向かって薄くなるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ装置である。

また、請求項３に記載の発明は、前記傾斜部は、平面であることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の有機ＥＬ装置である。

また、請求項４に記載の発明は、前記傾斜部は、曲面であることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の有機ＥＬ装置である。

また、請求項５に記載の発明は、前記傾斜部は、前記発光領域まで形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の有機ＥＬ装置である。

また、請求項６に記載の発明は、前記光取出面には、発光領域の光を非発光領域へ導くための反射部が形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の有機ＥＬ装置である。

また、請求項７に記載の発明は、前記光取出面には、凹部が形成され、前記凹部の一面が、前記反射部であることを特徴とする請求項６に記載の有機ＥＬ装置である。

本発明によれば、有機発光層から達する光が多い発光領域の光取出面の平行部に対して傾斜した傾斜部が、有機発光層から達する光が少ない非発光領域の光取出面に形成されている。これにより、傾斜部における有機発光層からの光の反射を抑制できるので、光取出面における発光領域と非発光領域との光の斑を制御できる。

（第１実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第１実施形態による有機ＥＬ装置を説明する。図１は、第１実施形態による有機ＥＬ装置の全体斜視図である。図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。尚、以下の説明において、図１の矢印に示す上下を、上下方向とする。

図１及び図２に示すように、第１実施形態による有機ＥＬ装置１は、トップエミッション型である。有機ＥＬ装置１は、素子基板２と、発光部３と、一対のアノード側外部端子４と、一対のカソード側外部端子５と、封止板６と、封着材７とを備えている。また、素子基板２と、封止板６と、封着材７とによって囲まれた領域が、封止領域８である。

素子基板２は、約０．７ｍｍの厚みを有するガラス基板からなる。素子基板２は、平面視にて、一辺が約３ｃｍ〜約８ｃｍ程度の略四角形状に形成されている。素子基板２の四隅は、長辺との間の角度が４５°となるように切断されている。

発光部３は、平面視にて、素子基板２及び封止板６よりも内側に約５ｍｍ程度小さい四角形状に形成されている。発光部３は、封止領域８側の素子基板２の主面２ａに形成されている。発光部３は、アノード電極１１と、有機発光層１２と、カソード電極１３とを備えている。

アノード電極１１は、有機発光層１２に正孔を注入するためのものである。アノード電極１１は、素子基板２上に形成されている。アノード電極１１は、約１００ｎｍの厚みを有するＭｇ／Ａｇ合金またはＡｌ膜などからなる。アノード電極１１は、平面視にて、略四角形状に形成されている。アノード電極１１の端部は、アノード側外部端子４と接続するために、封着材７の外側に形成された、素子基板２の対向する二隅へと延びている。

有機発光層１２は、白色の光を発光するためのものである。有機発光層１２は、アノード電極１１上に電気的に接続された状態で形成されている。有機発光層１２は、平面視にて、素子基板２及び封止板６よりも内側に約５ｍｍ程度小さい四角形状に形成されている。有機発光層１２には、正孔輸送層及び電子輸送層がアノード電極１１側から順に積層されている。正孔輸送層には、約５０ｎｍの厚みを有するＮＰＤ（ジフェニルナフチルジアミン）膜等を採用可能である。電子輸送層には、約５０ｎｍの厚みを有するキノリノールアルミ錯体（Ａｌｑ_３）膜に色素を混入させたものを採用可能である。また、アノード電極１１からの正孔注入を促進するために銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）をアノード電極１１と有機発光層１２との間に積層してもよい。尚、以下の説明において、有機発光層１２の上下方向の領域を発光領域２１とし、有機発光層１２の外側の上下方向の領域を非発光領域２２とする。

カソード電極１３は、有機発光層１２に電子を注入するためのものである。カソード電極１３は、有機発光層１２上に電気的に接続された状態で形成されている。カソード電極１３は、光を透過可能な約１００ｎｍの厚みを有するＩＴＯ（酸化インジウムスズ）からなる。カソード電極１３は、平面視にて、略四角形状に形成されている。カソード電極１３は、絶縁膜（図示略）によってアノード電極１１と絶縁されている。カソード電極１３の端部（図示略）は、素子基板２上に形成されている。カソード電極１３の端部は、カソード側外部端子５と接続するためにアノード電極１１の端部とは異なる素子基板２の対向する二隅へと延びている。

一対のアノード側外部端子４は、素子基板２の四隅のうち、対向する二隅に配置されている。アノード側外部端子４の上部は、素子基板２を挟持可能なクリップ状に構成されている。アノード側外部端子４の上部は、アノード電極１１と接続されている。

一対のカソード側外部端子５は、素子基板２の四隅のうち、アノード側外部端子４が配置されている二隅とは異なる二隅に配置されている。カソード側外部端子５の上部は、素子基板２を挟持可能なクリップ状に構成されている。カソード側外部端子５の上部は、カソード電極１３の端部と接続されている。

封止板６は、光を透過可能なガラス基板からなる。封止板６の最も厚い部分は、約０．７ｍｍの厚みを有する。封止板６は、平面視にて、一辺が約３ｃｍ〜約８ｃｍ程度の四角形状に形成されている。封止板６は、封着材７によって素子基板２と封着されている。封着材７は、絶縁性の樹脂からなり、発光部３の周りを囲むように形成されている。封着材７の内周面は、封止板６の外周面から約１．５ｍｍ程度になるように形成されている。

封止板６の下部６ａは、直方体の板状に形成されている。封止板６の上部６ｂは、下面が上面よりも大きい部分四角錐形状に形成されている。

封止板６の上部６ｂの上面（外側の主面）が、光取出面２５である。光取出面２５は、有機発光層１２によって発光された光を取り出すためのものである。光取出面２５は、平行部２５ａと、傾斜部２５ｂとを有する。

平行部２５ａは、素子基板２の主面２ａ及び有機発光層１２と平行に形成されている。平行部２５ａは、平面視にて、有機発光層１２と同じ面積及び同じ形状の四角形状に形成されている。また、平行部２５ａは、平面視にて、有機発光層１２と同じ位置に形成されている。即ち、平行部２５ａは、発光領域２１に形成されている。

傾斜部２５ｂは、平行部２５ａの外側を囲むように形成されている。即ち、傾斜部２５ｂは、非発光領域２２に形成されている。傾斜部２５ｂは、光取出面２５の外側へ下るように、平行部２５ａに対して傾斜した平面状に形成されている。即ち、傾斜部２５ｂは、封止板６が外側に向かって薄くなるように形成されている。尚、平行部２５ａに対する傾斜部２５ｂの傾斜角度は、特に限定されるものではないが、３０°〜６０°に構成することが好ましい。このように、発光領域２１に形成された平行部２５ａに対して傾斜させた傾斜部２５ｂを非発光領域２２の光取出面２５に形成しているので、非発光領域２２での封止板６の内部を導波する光の反射を抑制できる。

次に、上述した第１実施形態による有機ＥＬ装置１の動作について説明する。

まず、外部端子４、５を介してアノード電極１１とカソード電極１３との間に電圧が印加される。これにより、アノード電極１１から有機発光層１２に正孔が注入される。また、カソード電極１３から有機発光層１２に電子が注入される。有機発光層１２に注入された正孔と電子は、再結合して光を発光する。

発光した光のうち、上方に進行する光の多くは、発光領域２１の光取出面２５の平行部２５ａに達する。光取出面２５の平行部２５ａに達した光のうち、一部は平行部２５ａを透過して外部へ照射され、残りの光は平行部２５ａによって反射されて、封止板６内を導波する。

一方、上方に進行する光のうち、一部の光は非発光領域２２の光取出面２５の傾斜部２５ｂに達する。また、発光領域２１の光取出面２５の平行部２５ａによって散乱された光の一部も光取出面２５の傾斜部２５ｂに達する。そして、光取出面２５の傾斜部２５ｂに達した光の一部は、傾斜部２５ｂを透過して外部へ照射され、残りの光は傾斜部２５ｂによって反射されて封止板６内を導波する。

次に、上述した第１実施形態による有機ＥＬ装置１の製造方法について説明する。図３及び図４は、第１実施形態による有機ＥＬ装置の製造工程を説明する図である。

まず、図３に示すように、封止領域８側の素子基板２の主面２ａに発光部３を形成する。具体的には、スパッタ法及びリフトオフ法によって、パターニングされたアノード電極１１を素子基板２上に形成する。その後、開口部が形成されたメタルマスク（図示略）を通して、アノード電極１１上に有機発光層１２を蒸着する。更に、スパッタ法及びリフトオフ法によって、パターニングされたカソード電極１３を有機発光層１２上に形成する。

次に、図４に示すように、封着材７を介して、約０．７ｍｍの厚みを有する封止板６を素子基板２に封着する。これによって、封止領域８が形成される。

次に、図２に示すように、研磨装置により、封止板６の光取出面２５の外周部を研磨することによって、光取出面２５に傾斜部２５ｂを形成する。

最後に、素子基板２の四隅に外部端子４、５を設置して、図１に示す有機ＥＬ装置１が完成する。

上述したように第１実施形態による有機ＥＬ装置１では、非発光領域２２の光取出面２５に、発光領域２１の光取出面２５の平行部２５ａに対して傾斜させた傾斜部２５ｂを形成している。これにより、傾斜部２５ｂでは、有機発光層１２からの光の入射角度を小さくすることができるので、有機発光層１２から達する光の反射を抑制できる。この結果、有機ＥＬ装置１では、有機発光層１２から達する光の少ない非発光領域２２の傾斜部２５ｂと、有機発光層１２から達する光の多い発光領域２１の平行部２５ａとの間に生じる光の斑を低減するように制御できる。

また、有機ＥＬ装置１では、傾斜部２５ｂを平面に構成することによって、容易に研磨装置により研磨できる。

また、有機ＥＬ装置１では、封止板６の下部６ａを直方体にすることによって、封止板６の外周部の破損を抑制できる。尚、封止板６の外周部が鋭角になるように、傾斜部２５ｂを封止板６の下面まで形成して、封止板６の下部６ａを省略してもよい。

（第２実施形態）
次に、上述した第１実施形態の一部を変更した第２実施形態による有機ＥＬ装置１Ａについて説明する。図５は、第２実施形態による有機ＥＬ装置の断面図である。尚、第１実施形態と同様の構成には、同じ符号を付けて説明を省略する。

図５に示すように、第２実施形態による有機ＥＬ装置１Ａは、封止板６Ａの光取出面２５Ａの傾斜部２５Ａｂが曲面によって構成されている。尚、傾斜部２５Ａｂの曲面の形状は、特に限定されるものではないが、封止板６Ａの厚みが約０．７ｍｍの場合、約０．５ｍｍの半径を有する円弧状に形成することを一例として上げることができる。

上述したように第２実施形態による有機ＥＬ装置１Ａでは、光取出面２５Ａの傾斜部２５Ａｂが曲面に形成されている。これにより、発光領域２１に近い領域では、傾斜部２５Ａｂと平行部２５Ａａとの間の傾斜角度は小さくなり、発光領域２１から遠い領域では、傾斜部２５Ａｂと平行部２５Ａａとの間の傾斜角度は大きくなる。ここで、発光領域２１に近い領域では、有機発光層１２から達する光は平行部２５Ａａに対して垂直に近い角度で交差する。一方、発光領域２１から遠い領域では、有機発光層１２から達する光は平行部２５Ａａに対して平行に近くなる。従って、傾斜部２５Ａｂの各領域で、有機発光層１２から傾斜部２５Ａｂに達する光の入射角度が、より小さくなるので、傾斜部２５Ａｂでの反射をより抑制できる。これにより、傾斜部２５Ａｂでの光の取出効率を向上させることができる。この結果、光取出面２５Ａにおける発光領域２１と非発光領域２２との光の斑が、より低減できる。

（第３実施形態）
次に、上述した実施形態の一部を変更した第３実施形態による有機ＥＬ装置１Ｂについて説明する。図６は、第３実施形態による有機ＥＬ装置の断面図である。尚、上述した実施形態と同様の構成には、同じ符号を付けて説明を省略する。

図６に示すように、第３実施形態による有機ＥＬ装置１Ｂでは、封止板６Ｂの光取出面２５Ｂが粗面化されている。更に、光取出面２５Ｂのうち発光領域２１の平行部２５Ｂａよりも、非発光領域２２の傾斜部２５Ｂｂの方が、粗面化の程度が粗い。即ち、平行部２５Ｂａよりも傾斜部２５Ｂｂの方が光の取出効率が高い。この結果、光取出面２５Ｂにおける発光領域２１と非発光領域２２との光の斑が、より低減できる。

尚、平行部２５Ｂａ及び傾斜部２５Ｂｂの粗面化の程度は、特に限定されるものではない。一例として、傾斜部２５Ｂｂを目視にて白濁する程度まで粗面化し、平行部２５Ｂａを目視にて発光部３が透視できる程度に粗面化することが考えられる。

（第４実施形態）
次に、上述した実施形態の一部を変更した第４実施形態による有機ＥＬ装置１Ｃについて説明する。図７は、第４実施形態による有機ＥＬ装置の断面図である。尚、上述した実施形態と同様の構成には、同じ符号を付けて説明を省略する。

図７に示すように、第４実施形態による有機ＥＬ装置１Ｃでは、封止板６Ｃの光取出面２５Ｃの傾斜部２５Ｃｂが発光領域２１まで延びるように形成されている。これにより、平行部２５Ｃａが、発光領域２１の全面ではなく、中央部に形成されている。この結果、発光領域２１内でも比較的暗い外周部分での反射を抑制できるので、発光領域２１内での光の斑をも抑制できる。

尚、第２実施形態のように傾斜部を曲面で形成し、その傾斜部を発光領域まで延ばすように形成してもよい。

（第５実施形態）
次に、上述した実施形態の一部を変更した第５実施形態による有機ＥＬ装置１Ｄについて説明する。図８は、第５実施形態による有機ＥＬ装置の断面図である。図９は、溝周辺を拡大した部分断面図である。尚、上述した実施形態と同様の構成には、同じ符号を付けて説明を省略する。

図８及び図９に示すように、第５実施形態による有機ＥＬ装置１Ｄでは、光取出面２５Ｄの平行部２５Ｄａの外周部に溝（請求項の凹部に相当）２６が形成されている。溝２６は、発光領域２１の内側に、有機発光層１２の外周部に沿って平行に形成されている。即ち、溝２６は、平面視にて、長方形の四辺になるように形成されている。溝２６の外周面は、反射面２７として機能する。反射面２７は、封止板６Ｄの内部の発光領域２１を導波する光を非発光領域２２へと反射して導くためのものである。反射面２７は、発光領域２１の光取出面２５Ｄに対して内側へ切れ込むように傾斜している。これにより、有機ＥＬ装置１Ｄでは、発光領域２１の光を反射面２７によって反射して、非発光領域２２へと導くことができるので、より光の斑を低減することができる。

（第６実施形態）
次に、上述した実施形態の一部を変更した第６実施形態による有機ＥＬ装置１Ｅについて説明する。図１０は、第６実施形態による有機ＥＬ装置の断面図である。尚、上述した実施形態と同様の構成には、同じ符号を付けて説明を省略する。

図１０に示すように、第６実施形態による有機ＥＬ装置１Ｅでは、封止板６Ｅ側ではなく素子基板２Ｅ側から光が照射されるボトムエミッション型である。具体的には、有機ＥＬ装置１Ｅでは、発光部３Ｅのアノード電極１１Ｅが、透明電極によって構成されている。また、発光部３Ｅのカソード電極１３Ｅが、Ａｌ膜等の金属によって構成されている。これにより、発光部３Ｅの有機発光層１２によって発光された光が、素子基板２Ｅの下面から照射される。

従って、有機ＥＬ装置１Ｅでは、素子基板２Ｅの下面（外側の主面）が、光が取り出される光取出面２５Ｅとなる。光取出面２５Ｅは、平行部２５Ｅａと、傾斜部２５Ｅｂとを有する。平行部２５Ｅａは、素子基板２の主面２ａと平行に形成されている。平行部２５Ｅａは、平面視にて、有機発光層１２と同じ面積及び同じ形状の四角形状に形成されている。また、平行部２５Ｅａは、平面視にて、有機発光層１２と同じ位置に形成されている。即ち、平行部２５Ｅａは、発光領域２１に形成されている。傾斜部２５Ｅｂは、平行部２５Ｅａの外側を囲むように形成されている。即ち、傾斜部２５Ｅｂは、非発光領域２２に形成されている。傾斜部２５Ｅｂは、光取出面２５Ｅの外側へ下るように、平行部２５Ｅａに対して傾斜している。即ち、傾斜部２５Ｅｂは、素子基板２Ｅが外側に向かって薄くなるように形成されている。このように、発光領域２１に形成された平行部Ｅ２５ａに対して傾斜させた傾斜部２５Ｅｂを非発光領域２２の光取出面２５Ｅに形成しているので、非発光領域２２での封止板６Ｅの内部を導波する光の反射を抑制できる。

（第７実施形態）
次に、上述した第１実施形態の有機ＥＬ装置１を複数設けた第７実施形態による照明装置５１について説明する。図１１は、第７実施形態による照明装置の全体斜視図である。尚、上述した実施形態と同様の構成には、同じ符号を付けて説明を省略する。

図１１に示すように、第７実施形態による照明装置５１は、マトリックス状に配置された９個の有機ＥＬ装置１と、配線基板５２とを備えている。配線基板５２には、複数の差込穴５３が形成されている。差込穴５３は、外部端子４、５を差し込むためのものである。

このような、照明装置では、隣接する有機ＥＬ装置間に暗部が形成される問題があるが、第５実施形態による照明装置５１では、光の斑の少ない有機ＥＬ装置１を配列することによって、照明装置５１の全体の明暗を低減できる。

以上、実施形態を用いて本発明を詳細に説明したが、本発明は本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載及び特許請求の範囲の記載と均等の範囲により決定されるものである。以下、上記実施形態を一部変更した変更形態について説明する。

上述した各実施形態における材料、数値、形状等は、一例であり、適宜変更可能である。

また、上述した各実施形態を組み合わせてもよい。

また、上述した各実施形態をインテリア等に適用してもよい。具体的には、発光領域の光取出面よりも非発光領域の光取出面が明るくなるように構成された有機ＥＬ装置等を、一例として上げることができる。

第１実施形態による有機ＥＬ装置の全体斜視図である。 図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。 第１実施形態による有機ＥＬ装置の製造工程を説明する図である。 第１実施形態による有機ＥＬ装置の製造工程を説明する図である。 第２実施形態による有機ＥＬ装置の断面図である。 第３実施形態による有機ＥＬ装置の断面図である。 第４実施形態による有機ＥＬ装置の断面図である。 第５実施形態による有機ＥＬ装置の断面図である。 溝周辺を拡大した部分断面図である。 第６実施形態による有機ＥＬ装置の断面図である。 第７実施形態による照明装置の全体斜視図である。

符号の説明

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ 有機ＥＬ装置
２、２Ｅ 素子基板
２ａ 主面
３、３Ｅ 発光部
４ アノード側外部端子
５ カソード側外部端子
６、６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ 封止板
６ａ 下部
６ｂ 上部
７ 封着材
８ 封止領域
１１、１１Ｅ アノード電極
１２ 有機発光層
１３、１３Ｅ カソード電極
２１ 発光領域
２２ 非発光領域
２５、２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ、２５Ｄ、２５Ｅ 光取出面
２５ａ、２５Ａａ、２５Ｂａ、２５Ｃａ、２５Ｄａ、２５Ｅａ 平行部
２５ｂ、２５Ａｂ、２５Ｂｂ、２５Ｃｂ、２５Ｅｂ 傾斜部
２６ 溝
２７ 反射面
５１ 照明装置
５２ 配線基板
５３ 差込穴

Claims (7)

1. 素子基板と、
   前記素子基板に封着されて封止領域を形成する封止板と、
   有機発光層を有し、前記封止領域側の前記素子基板の主面に形成された発光部とを備え、
   前記素子基板、または、前記封止板の外側の主面は、前記有機発光層によって発光された光を取り出すための光取出面であり、
   前記光取出面は、前記有機発光層の上下方向の発光領域に形成された平行部と、前記発光領域の外側の非発光領域に形成され、前記平行部に対して傾斜した傾斜部とを含むことを特徴とする有機ＥＬ装置。
2. 前記傾斜部は、前記素子基板または前記封止板が外側に向かって薄くなるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ装置。
3. 前記傾斜部は、平面であることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の有機ＥＬ装置。
4. 前記傾斜部は、曲面であることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の有機ＥＬ装置。
5. 前記傾斜部は、前記発光領域まで形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の有機ＥＬ装置。
6. 前記光取出面には、発光領域の光を非発光領域へ導くための反射部が形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の有機ＥＬ装置。
7. 前記光取出面には、凹部が形成され、
   前記凹部の一面が、前記反射部であることを特徴とする請求項６に記載の有機ＥＬ装置。

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