JP2009252454A - 有機エレクトロルミネセンス装置 - Google Patents

Abstract

【課題】非発光領域の面積増大を抑制し、且つ電極間ショートによる照明パネル全体の消灯を回避できる有機ＥＬ装置を提供する。
【解決手段】上部電極４０、下部電極２０、及び上部電極４０と下部電極２０間に配置された有機層３０を有し、下部電極２０が電極領域２１〜２ｎに分割された有機ＥＬ素子１と、電極領域２１〜２ｎにそれぞれ接続されたヒューズ配線部１２１〜１２ｎ、及びヒューズ配線部１２１〜１２ｎを介して上部電極４０と下部電極２０間に電圧を印加する電源１１０を有する駆動回路１００とを備え、一定値以上の異常電流が電極領域２１〜２ｎのいずれかに流れた場合に、異常電流が流れた異常電極領域に電源１１０から流れる電流を異常電極領域に接続するヒューズ配線部が遮断する。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機エレクトロルミネセンス素子を照明パネルに用いた有機エレクトロルミネセンス装置に関する。

近年、有機物中に注入された電子と正孔の再結合を利用して発光する有機エレクトロルミネセンス（以下において、「有機ＥＬ」という。）素子が、照明や表示装置等に使用されてきている。通常、有機ＥＬ素子は、ガラス基板やプラスティック基板等の透明基板上に、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等の透明電極層からなる下部電極、有機層、金属膜等からなる上部電極を積層して形成される。そして、下部電極と上部電極間に電圧を印加して有機層に電流を流すことにより、有機層で光を発生させる。

このため、面発光する有機ＥＬ素子は、特に大面積の照明パネルへの応用が期待されている。しかし、照明パネルの１箇所でも異物等による電極間ショートが発生すると、照明パネル全体が消灯するという問題がある。このため、一方の電極を複数の領域に分割することで、１箇所の電極間ショートによって照明パネル全体が消灯しないようにする方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−２９６１５４号公報

しかしながら、上記方法では分割した各電極と電源間をつなぐヒューズ型配線を照明パネル上に配置するため、照明パネルの非発光領域の面積が増大するという問題があった。

上記問題点を鑑み、本発明は、非発光領域の面積増大を抑制し、且つ電極間ショートによる照明パネル全体の消灯を回避できる有機ＥＬ装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、（イ）上部電極、下部電極、及び上部電極と下部電極間に配置された有機層を有し、上部電極と下部電極のいずれかが複数の電極領域に分割された有機エレクトロルミネセンス素子と、（ロ）複数の電極領域にそれぞれ接続された複数のヒューズ配線部、及びその複数のヒューズ配線部を介して上部電極と下部電極間に電圧を印加する電源を有する駆動回路とを備え、一定値以上の異常電流が複数の電極領域のいずれかに流れた場合に、異常電流が流れた異常電極領域に電源から流れる電流を異常電極領域に接続するヒューズ配線部が遮断する有機エレクトロルミネセンス装置が提供される。

本発明によれば、非発光領域の面積増大を抑制し、且つ電極間ショートによる照明パネル全体の消灯を回避できる有機ＥＬ装置を提供できる。

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。

又、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ装置は、図１に示すように、有機ＥＬ素子１と、有機ＥＬ素子１を駆動する駆動回路１００とを備える。有機ＥＬ素子１は、複数の電極領域２１〜２ｎに分割されて基板１０上に配置された下部電極２０と（ｎ：２以上の整数）、下部電極２０上に配置された有機層３０と、有機層３０上に配置された上部電極４０とを備える。図１に示すように、電極領域２１〜２ｎは互いに並行してストライプ状に配列され、基板１０の主面１１上に配置される。図２に、図１のＩ−Ｉ方向に沿った断面図を示す。

駆動回路１００によって電極領域２１〜２ｎに正電位、上部電極４０に負電位が印加されると、電極領域２１〜２ｎから有機層３０に正孔が供給され、上部電極４０から有機層３０に電子が供給される。そして、正孔と電子の再結合により発生した光が有機層３０から放出され、電極領域２１〜２ｎ及び基板１０を透過して、主面１１に対向する基板１０の裏面（以下において「発光面」という。）１２から有機ＥＬ素子１の外部に出力光Ｌが出力される。このため、下部電極２０は透明電極層からなり、基板１０は透明基板からなる。

駆動回路１００は、電極領域２１〜２ｎにそれぞれ接続された複数のヒューズ配線部１２１〜１２ｎ、及びヒューズ配線部１２１〜１２ｎを介して上部電極４０と下部電極２０間に電圧を印加する電源１１０を有する。一定値以上の異常電流が電極領域２１〜２ｎのいずれかに流れた場合に、電源１１０から異常電流が流れた異常電極領域に流れる電流を、ヒューズ配線部１２１〜１２ｎのうちの異常電極領域に接続するヒューズ配線部が遮断する。

図１に示した有機ＥＬ装置は、発光領域の大きな照明装置等に適用可能である。照明パネルとして有機ＥＬ素子１を機能させる場合、例えば、電極領域２１〜２ｎのサイズは縦方向及び横方向の長さを５ｃｍ程度、電極領域２１〜２ｎの間隔ｄを５〜１０μｍ程度にできる。

通常、照明パネルを大面積にした場合には、有機ＥＬ素子１の製造工程の途中で混入する異物等により、下部電極２０と上部電極４０間で電極間ショートが発生する確率が高くなる。電極間ショートが発生すると、電極間ショート箇所に電流が集中するため、有機層３０で発光しなくなる。このため、照明パネルの歩留りが低下したり、使用中に照明パネル全体が消灯したりする可能性がある。

しかし、図１に示した有機ＥＬ装置では、下部電極２０を複数の電極領域２１〜２ｎに分割し、電極領域２１〜２ｎそれぞれにヒューズ配線部１２１〜１２ｎを介して電源１１０が供給する電流が流れる。このため、有機ＥＬ素子１のどこか１箇所において電極間ショートが発生した場合には、電極領域２１〜２ｎのうちの電極間ショートが発生した箇所を含む電極領域２ｘを流れる電流が異常に大きくなり、電極領域２ｘに接続するヒューズ配線部１２ｘが、電源１１０から電極領域２ｘに流れる電流を遮断する（１≦ｘ≦ｎ）。

つまり、電極間ショートが発生したとしても、電源１１０から流れる電流が遮断されて発光しなくなるのは電極間ショートが発生した電極領域２ｘのみであり、他の電極領域２１〜２ｎは点灯し続ける。そのため、照明パネル全体が消灯するという事態は免れる。

ヒューズ配線部１２１〜１２ｎが、電源１１０から電極領域２１〜２ｎに流れる電流を遮断するには、例えばヒューズ配線部１２１〜１２ｎをそれぞれ金属膜で形成する。そして、予め設定された一定値以上の電流がヒューズ配線部１２１〜１２ｎを介して電源１１０から電極領域２１〜２ｎに流れる場合に、ヒューズ配線部１２１〜１２ｎが溶断するようにする。具体的には、正常状態で電極領域２１〜２ｎに流れる定格電流値より大きな異常値の電流、例えば定格電流値の数倍、あるいは１０倍程度の電流値の異常電流が流れた場合に溶断するように、ヒューズ配線部１２１〜１２ｎの膜厚や配線幅が設定される。この場合、ヒューズ配線部１２１〜１２ｎには、例えば銅（Ｃｕ）膜、Ａｌ膜、モリブデン（Ｍｏ）膜等が採用可能である。

或いは、ヒューズ配線部１２１〜１２ｎに流れる電流値を監視し、一定値以上の電流値が観測された場合にオープンになるスイッチを有するようにヒューズ配線部１２１〜１２ｎを構成してもよい。

基板１０には、例えばガラス基板やプラスティック基板等が採用可能である。透明電極層として形成される下部電極２０には、例えばＩＴＯ膜、酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜、Ａｌドープの酸化チタン（ＴｉＯ₂）膜、酸化スズ（ＳｎＯ₂）膜等が採用可能である。

有機層３０は、有機化合物等からなる正孔輸送層や電子輸送層等が積層された構造である。例えば、正孔輸送層にジフェニルナフチルジアミン（ＮＰＤ）膜等が採用可能であり、電子輸送層にキノリノールアルミ錯体（Ａｌｑ₃）膜等が採用可能である。なお、有機層３０が、正孔輸送層と電子輸送層の間に配置された発光層を備える構造であってもよい。また、正孔注入層として、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）層を下部電極２０と正孔輸送層間に配置してもよい。

上部電極４０には、Ａｌ膜、マグネシウム（Ｍｇ）−Ａｇ合金膜等が採用可能である。

次に、図１に示した有機ＥＬ素子１の製造方法を説明する。なお、以下に述べる有機ＥＬ素子１の製造方法は一例であり、この変形例を含めて、これ以外の種々の製造方法により実現可能であることは勿論である。

（イ）ガラス基板等からなる基板１０の主面１１上に、スパッタ法等により膜厚１５０ｎｍ程度のＩＴＯ膜を形成する。その後、所望のパターンになるように、フォトリソグラフィ技術を用いたエッチング法等によりＩＴＯ膜を分割して、電極領域２１〜２ｎを形成する。これにより、下部電極２０が形成される。例えば、ＩＴＯ膜上にレジスト膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術によってレジスト膜をパターニングする。そして、レジスト膜をエッチング用マスクにしてＩＴＯ膜をエッチングし、電極領域２１〜２ｎを形成する。電極領域２１〜２ｎの間隔ｄは、レジスト膜のパターニング精度等に依存する。

（ロ）下部電極２０上に、有機層３０を形成する。有機層３０は、例えば膜厚５０ｎｍのＣｕＰｃ層、膜厚５０ｎｍのＮＰＤ層、膜厚３０ｎｍのＡｌｑ₃膜の積層体等が採用可能である。

（ハ）次に、メタルマスクを用いた真空蒸着法等により、有機層３０上に膜厚１００ｎｍ程度のＡｌ膜を堆積して、上部電極４０を形成する。或いは、フォトリソグラフィ技術を用いたエッチング法により所望のパターンにＡｌ膜をパターニングして、上部電極４０を形成する。以上により、図１に示した有機ＥＬ素子１が完成する。

なお、電極領域２１〜２ｎのパターニングには、エッチング法以外にもリフトオフ法、或いはシャドーマスクを使用したパターニングが採用可能である。発光面１２における非発光領域を減らし、発光面１２が一様に発光して見えるように、電極領域２１〜２ｎの間隔ｄは狭いほど好ましい。

以上に説明したように、本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ装置においては、有機ＥＬ素子１の下部電極２０が複数の電極領域２１〜２ｎに分割され、電極領域２１〜２ｎのそれぞれにヒューズ配線部１２１〜１２ｎを介して電流が流れる。そして、図１に示した有機ＥＬ装置では、電極間ショート等により電極領域２１〜２ｎのいずれかを流れる電流が一定値以上の異常電流になった場合に、その異常電流が流れる電極領域に電源１１０から流れる電流が遮断される。

その結果、電極間ショートが発生した電極領域のみが発光しなくなり、電極間ショートによる照明パネル全体の消灯を回避できる有機ＥＬ装置が提供される。また、ヒューズ配線部１２１〜１２ｎが有機ＥＬ素子１の外部に配置されるため、照明パネルとなる有機ＥＬ素子１における非発光領域の面積の増大を抑制できる。また、電極間ショートによって一部のみが点灯しない照明パネルを活用することにより、発光パネルの歩留りが向上し、製造コストを低減できる。

＜変形例＞
本発明の実施の形態の変形例に係る有機ＥＬ装置は、図３に示すように、有機ＥＬ素子１Ａの上部電極４０を複数の電極領域４１〜４ｎに分割し、電極領域４１〜４ｎのそれぞれにヒューズ配線部１２１〜１２ｎが接続されていることが、図１に示した有機ＥＬ装置と異なる点である。図３に示すように、電極領域４１〜４ｎは互いに並行してストライプ状に配列される。また、下部電極２０は分割されずに、基板１０の主面１１上に配置される。その他の構成については、図１に示す有機ＥＬ装置と同様である。

電源１１０は、複数のヒューズ配線部１２１〜１２ｎを介して電極領域４１〜４ｎと下部電極２０間に電圧を印加する。そして、ヒューズ配線部１２１〜１２ｎは、一定値以上の異常電流が電極領域４１〜４ｎのいずれかに流れる場合に、異常電流が流れる電極領域４１〜４ｎに電源１１０から流れる電流を遮断する。

有機ＥＬ素子１Ａは、例えば以下のように形成される。即ち、基板１０の主面１１上に例えばＩＴＯ膜からなる下部電極２０、有機層３０、及び例えばＡｌ膜等の金属膜を積層する。そして、所望のパターンになるように、フォトリソグラフィ技術を用いたエッチング法等により金属膜を分割して電極領域４１〜４ｎを形成し、上部電極４０を形成する。或いは、メタルマスクを用いて、有機層３０上に電極領域４１〜４ｎを形成してもよい。

図３に示した有機ＥＬ装置によっても、電極間ショートが発生した電極領域のみが発光しなくなり、電極間ショートによる照明パネル全体の消灯を回避できる有機ＥＬ装置を提供できる。

（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

既に述べた実施の形態の説明においては、電極領域２１〜２ｎ若しくは電極領域４１〜４ｎをストライプ状に配列する例を示したが、電極領域２１〜２ｎ若しくは電極領域４１〜４ｎをマトリクス状に配置し、電極間ショートにより消灯する領域をより小さくしてもよい。また、ヒューズ配線部１２１〜１２ｎと電源１１０を分離して配置してもよい。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ装置の構成を示す模式的な上面図である。 図１のＩ−Ｉ方向に沿った模式的な断面図である。 本発明の実施の形態の変形例に係る有機ＥＬ装置の構成を示す模式的な上面図である。

符号の説明

１、１Ａ…有機ＥＬ素子
１０…基板
１１…主面
１２…発光面
２０…下部電極
２１〜２ｎ…電極領域
３０…有機層
４０…上部電極
４１〜４ｎ…電極領域
１００…駆動回路
１１０…電源
１２１〜１２ｎ…ヒューズ配線部

Claims (5)

1. 上部電極、下部電極、及び前記上部電極と前記下部電極間に配置された有機層を有し、前記上部電極と前記下部電極のいずれかが複数の電極領域に分割された有機エレクトロルミネセンス素子と、
   前記複数の電極領域にそれぞれ接続された複数のヒューズ配線部、及び該複数のヒューズ配線部を介して前記上部電極と前記下部電極間に電圧を印加する電源を有する駆動回路と
   を備え、一定値以上の異常電流が前記複数の電極領域のいずれかに流れた場合に、前記異常電流が流れた異常電極領域に前記電源から流れる電流を前記異常電極領域に接続する前記ヒューズ配線部が遮断することを特徴とする有機エレクトロルミネセンス装置。
2. 前記複数の電極領域のそれぞれが、互いに並行して配列されたストライプ状の電極領域であ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センス装置。
3. 前記複数の電極領域が、透明電極層を分割してなることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネセンス装置。
4. 前記透明電極層が酸化インジウムスズからなることを特徴とする請求項３に記載の有機エレクトロルミネセンス装置。
5. 前記ヒューズ配線部が金属膜からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネセンス装置。

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