JP2014022089A - 有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents

Abstract

【課題】発光面積の割合が高く、しかも均一に発光させることができる有機エレクトロルミネッセンス素子を提供する。
【解決手段】発光側基板１、第１電極２、有機発光層３、第２電極４、非発光側基板５を積層して形成され、発光側基板１に発光領域Ｐを有する有機エレクトロルミネッセンス素子Ａに関する。第１電極２は、有機発光層３、第２電極４、非発光側基板５を貫通し、かつ第２電極４と電気的に絶縁された複数の第１貫通配線６によって、非発光側基板５に形成された第１裏面電極７と電気的に接続されている。第２電極４は、非発光側基板５を貫通する複数の第２貫通配線８によって、非発光側基板１に形成された第２裏面電極９と電気的に接続されている。第１貫通配線６同士の第１近接距離Ｌを隔てて複数の第１貫通配線６が発光領域Ｐ内に配置されている。第２貫通配線８同士の第１近接距離Ｍを隔てて複数の第２貫通配線８が発光領域Ｐ内に配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子に関するものである。

近年、有機エレクトロルミネッセンス素子（以下「有機ＥＬ素子」ともいう。）が照明パネルなどの用途に応用されている。有機ＥＬ素子としては、光透過性の第１電極（陽極）と、発光層を含む複数の層により構成される有機層と、第２電極（陰極）とが、この順で光透過性基板の表面に積層形成されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。有機ＥＬ素子では、陽極と陰極の間に電圧を印加することによって、発光層で発した光が光透過性の電極及び基板を通して外部に取り出される。

特開２００３−８４６８４号公報

図３は従来の有機ＥＬ素子の一例を示している。この有機ＥＬ素子は、基板３０の表面に、第１電極３１と、有機発光層３２と、第２電極３３とをこの順で有する有機発光体３４が形成され、有機発光体３４は、基板３０に接着された封止材３５によって覆われて封止されたものである。発光領域は、有機ＥＬ素子を基板３０の表面に垂直な方向から見て平面視したときに、第１電極３１と有機発光層３２と第２電極３３とが積層されている領域となる。また、平面視において封止材３５で封止された領域が封止領域となる。図３では、発光領域を領域Ｐで表している。また、封止領域を領域Ｑで表し、この封止領域よりも外側の領域である封止外領域を領域Ｔで表している。

図３（ｂ）（ｃ）に示すように、有機ＥＬ素子では、基板３０の表面において、透明な導電層がパターン形状に形成され、このパターン形状の導電層の中央領域が、第１電極３１として構成されている。また、この第１電極３１の表面に、有機発光層３２及び第２電極３３を積層させることにより、有機発光体３４が形成されている。そして、封止材３５によって有機発光体３４が封止されている。図３（ｂ）では封止材３５の外周端部を二点鎖線Ｘで示している。

ここで、有機ＥＬ素子では、第１電極３１及び第２電極３３を介して有機発光層３２に電気を供給するために、通常、各電極と電気的に接続される電極引き出し部３６を有機ＥＬ素子の端部に設け、この電極引き出し部３６に電気を供給することが行われている。電極引き出し部３６は、第１電極３１と電気的に接続する第１電極引き出し部３６ａと、第２電極３３と電気的に接続する第２電極引き出し部３６ｂとによって構成されている。図３（ｃ）では、素子構造が分かりやすいように、右側に第１電極引き出し部３６ａ側の端部を表し、左側に第２電極引き出し部３６ｂ側の端部を表している。

各電極引き出し部３６の表面には、取出し電極３７が形成されている。取出し電極３７は、基板３０表面における封止材３５よりもはみ出した部分である封止外領域（領域Ｔ）に設けられている。そして、取出し電極３７に外部電源を接続することにより有機発光層３２に給電できるようにしている。この取出し電極３７は、外部電源との接続を行う電極端子であり、導電性が高いとともに、例えばワイヤボンディング性など電気接続に対する耐久性を有するものである。取出し電極３７を設けることにより外部電源との接続性を高めることができる。

しかし、取出し電極３７が基板３０端部にせり出して配置されると、取出し電極３７は非発光の領域となるために、非発光領域の割合が増えてしまう。しかも、ワイヤボンディング接続など電気接続を行うためには、取出し電極３７に一定の領域面積を確保する必要があり、取出し電極３７の幅を小さくすることは困難である。そして、取出し電極３７によって外周部のスペースが占有されると、非発光領域が有機ＥＬ素子の外周において額縁状に形成されることになる。非発光領域の割合が大きくなると、有機ＥＬ素子の全体面積に対する面内の発光割合が小さくなり、面内の有効発光率が低下するおそれがある。さらに輝度ムラにより、発光領域Ｐの全体において均一な発光が得られないおそれもある。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、発光面積の割合が高く、しかも均一に発光させることができる有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することを目的とするものである。

本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、光透過性を有する発光側基板と、光透過性を有する第１電極と、有機発光層と、第２電極と、非発光側基板とを積層して形成され、前記発光側基板に発光領域を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記第１電極は、前記有機発光層、前記第２電極及び前記非発光側基板を貫通し、かつ前記第２電極と電気的に絶縁された複数の第１貫通配線によって、前記非発光側基板に形成された第１裏面電極と電気的に接続され、前記第２電極は、前記非発光側基板を貫通する複数の第２貫通配線によって、前記非発光側基板に形成された第２裏面電極と電気的に接続され、ある第１貫通配線と最も近い位置にある第１貫通配線との距離である第１貫通配線同士の第１近接距離を隔てて前記複数の第１貫通配線が前記発光領域内に配置され、ある第２貫通配線と最も近い位置にある第２貫通配線との距離である第２貫通配線同士の第１近接距離を隔てて前記複数の第２貫通配線が前記発光領域内に配置されていることを特徴とするものである。

前記有機エレクトロルミネッセンス素子において、ある第１貫通配線と最も近い位置にある第２貫通配線との距離である第１貫通配線及び第２貫通配線の第１近接距離を隔てて前記複数の第１貫通配線及び前記複数の第２貫通配線が前記発光領域内に配置されていることが好ましい。

前記有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記第１裏面電極及び前記第２裏面電極がそれぞれ帯状に複数形成され、少なくとも１つ以上の前記第１裏面電極は３本以上の前記第１貫通配線と電気的に接続され、少なくとも１つ以上の前記第２裏面電極は３本以上の前記第２貫通配線と電気的に接続されていることが好ましい。

前記有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記発光側基板の端面と前記非発光側基板の端面とが面一であることが好ましい。

前記有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記第１貫通配線と前記第２貫通配線とが１：１の本数比で形成されていることが好ましい。

前記有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記第１貫通配線及び前記第２貫通配線の配置の回転対称性が少なくとも２回対称性であることが好ましい。

本発明によれば、発光面積の割合が高く、しかも均一に発光させることができるものである。

本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の製造工程の一例を示すものであり、（ａ）〜（ｅ）は断面図である。 本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の一例を示すものであり、（ａ）は発光面の平面図、（ｂ）は非発光面の平面図である。 従来の有機エレクトロルミネッセンス素子の一例を示すものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は分解平面図、（ｃ）は断面図である。

以下、本発明の実施の形態を説明する。

図１は本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子Ａの製造工程の一例を示すものであり、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａは次のようにして製造することができる。

まず図１（ａ）に示すように、発光側基板１と、有機発光体１０とを積層する。有機発光体１０は、発光側基板１の側から、第１電極２と、有機発光層３と、第２電極４とをこの順に積層して形成されている。第１電極２及び第２電極４はいずれか一方が陽極であり、他方が陰極であればよい。

ここで、発光側基板１は、光透過性を有するものであり、例えばガラス基板（マザーガラス）等を用いることができる。発光側基板１の形状は例えば矩形状である。発光側基板１を有機発光体１０が積層されていない側から透かして見た場合に、有機発光体１０が積層されている領域が発光領域Ｐ（図２では破線ａ〜ｄで囲まれた領域）となる。このように発光側基板１に発光領域Ｐを有し、発光側基板１の有機発光体１０が積層されていない側の面が発光面となる。

また第１電極２は、光透過性を有するものであり、例えばＩＴＯやＩＺＯ等を発光側基板１の表面に蒸着して形成することができる。第１電極２の厚さは例えば１０〜３００ｎｍ程度である。

また有機発光層３は、発光を生じさせる機能を有する層であり、例えばホール注入層、ホール輸送層、発光層（発光材料を含有する層）、電子輸送層、電子注入層、中間層等から適宜選ばれる複数の機能層によって構成されるものである。有機発光層３の厚さは例えば６０〜３００ｎｍ程度である。

また第２電極４は、光反射性を有するものであることが好ましく、例えばＡｌやＡｇ等を有機発光層３の表面に蒸着して形成することができる。第２電極４の厚さは例えば１０〜３００ｎｍ程度である。

次に図１（ｂ）に示すように、貫通穴１１を設けたマスク１２を第２電極４の表面に載置し、貫通穴１１の箇所に例えば大気圧プラズマやレーザーを照射することによって、第２電極４及び有機発光層３を貫通し、かつ底面が第１電極２となる非貫通穴１３を形成する。非貫通穴１３において、第２電極４の箇所の内径は、図１（ｂ）に示すように有機発光層３の箇所の内径に比べて大きいことが好ましい。非貫通穴１３には、後に第１貫通配線６が形成される（図１（ｄ）（ｅ）参照）。なお、図１（ｂ）に示すマスク１２には貫通穴１１が１つ設けられているだけであるが、実際には複数の貫通穴１１が設けられており、複数の非貫通穴１３が一度に有機発光体１０に形成される。

次に図１（ｃ）に示すように、第１貫通穴１４及び第２貫通穴１５を設けた非発光側基板５を第２電極４の表面に積層する。このとき第１貫通穴１４と非貫通穴１３の位置を合わせておく。非発光側基板５は、光透過性を有しなくてもよいが、例えばガラス基板等を用いることができる。第１貫通穴１４の内径は、非貫通穴１３における有機発光層３の箇所の内径と等しいことが好ましい。また非発光側基板５を第２電極４に積層する場合には、絶縁性を有する接着剤１６を用いることが好ましい。すなわち、非発光側基板５と第２電極４との間に接着剤１６を介在させて、非発光側基板５を第２電極４に押し付けると、両者の界面から接着剤１６がしみ出し、この接着剤１６が、非貫通穴１３の内部に露出する第２電極４を被覆する（図１（ｃ）参照）。これにより、後に形成する第１貫通配線６を第２電極４と電気的に絶縁することができる（図１（ｄ）（ｅ）参照）。ただし、接着剤１６が第１電極２まで被覆しないようにすることはいうまでもない。なお、以下では説明の都合上、非貫通穴１３と、非発光側基板５の第１貫通穴１４とをまとめて第１貫通穴１４という。

次に図１（ｄ）に示すように、第１貫通穴１４及び第２貫通穴１５に導電性ペーストを充填することによってそれぞれ第１貫通配線６及び第２貫通配線８を形成する。第１貫通配線６は、有機発光層３、第２電極４及び非発光側基板５を貫通し、かつ第２電極４と電気的に絶縁されて形成されている。第２貫通配線８は、非発光側基板５を貫通して形成されている。

ここで、図２に示すように複数の第１貫通配線６は、第１貫通配線６同士の第１近接距離Ｌを隔てて発光領域Ｐ内において規則的に配置されている。第１近接距離Ｌは、発光面に平行な面内において、ある第１貫通配線６と最も近い位置にある第１貫通配線６との距離である。また、図２に示すように複数の第２貫通配線８は、第２貫通配線８同士の第１近接距離Ｍを隔てて発光領域Ｐ内において規則的に配置されている。第１近接距離Ｍは、発光面に平行な面内において、ある第２貫通配線８と最も近い位置にある第２貫通配線８との距離である。なお、図２では第１貫通配線６と第２貫通配線８とを区別しやすくするため、前者を黒丸、後者を白丸で示している。このように、発光領域Ｐ内において第１貫通配線６及び第２貫通配線８がそれぞれ所定の距離Ｌ，Ｍを隔てて配置されていることによって、輝度ムラを抑制することができ、有機発光層３を均一に発光させることができるものである。図２に示すものでは、第１貫通配線６同士の第１近接距離Ｌと第２貫通配線８同士の第１近接距離Ｍとが等しく（Ｌ＝Ｍ）、第１貫通配線６及び第２貫通配線８は縦横方向に等間隔で交互に並べて配置されているが、これに限定されるものではない。

さらに複数の第１貫通配線６及び複数の第２貫通配線８は、第１貫通配線６及び第２貫通配線８の第１近接距離Ｎを隔てて発光領域Ｐ内において規則的に配置されていることが好ましい。第１近接距離Ｎは、発光面に平行な面内において、ある第１貫通配線６と最も近い位置にある第２貫通配線８との距離である。このように、発光領域Ｐ内において第１貫通配線６及び第２貫通配線８が所定の距離Ｎを隔てて配置されていることによって、さらに輝度ムラを抑制することができ、有機発光層３を一層均一に発光させることができるものである。図２に示すものでは、第１近接距離Ｌと第１近接距離Ｍとが等しく、これらはそれぞれ第１近接距離Ｎの√２倍であるが（Ｌ＝Ｍ＝√２Ｎ）、これに限定されるものではない。

次に図１（ｄ）に示すように、非発光側基板５の有機発光体１０が積層されていない側の面に例えばスパッタリング等により銅等を蒸着して第１裏面電極７及び第２裏面電極９を形成する。第１裏面電極７と第２裏面電極９とは電気的に絶縁され、第１電極２は、複数の第１貫通配線６によって、第１裏面電極７と電気的に接続され、第２電極４は、複数の第２貫通配線８によって、第２裏面電極９と電気的に接続されている。なお、非発光側基板５の有機発光体１０が積層されていない側の面が非発光面となる。

ここで、図２（ｂ）に示すように、第１裏面電極７及び第２裏面電極９はそれぞれ帯状に複数形成されていることが好ましく、帯状の第１裏面電極７及び第２裏面電極９は、電気的絶縁を確保できる間隔をあけて交互に平行に配置されていることがより好ましい。なお、図２（ｂ）では第１裏面電極７と第２裏面電極９とを区別しやすくするため、斜線を向きを変えて引いている。さらに図２（ｂ）に示すように、発光領域Ｐの裏側の面（非発光面）内において、少なくとも１つ以上の第１裏面電極７が３本以上の第１貫通配線６と電気的に接続され、少なくとも１つ以上の第２裏面電極９が３本以上の第２貫通配線８と電気的に接続されていることが好ましい。図２（ｂ）に示すものでは、発光領域Ｐの裏側の面（非発光面）内において、帯状の第１裏面電極７が４つ、帯状の第２裏面電極９が３つ形成され、そのうち２つの第１裏面電極７は３本の第１貫通配線６と電気的に接続され、１つの第２裏面電極９は４本の第２貫通配線８と電気的に接続されている。このように、発光領域Ｐ内に散在する第１貫通配線６及び第２貫通配線８をそれぞれ第１裏面電極７及び第２裏面電極９に効率よく接続することによって、配線工数を低減することができ、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを低コストで製造することができるものである。

次に例えば図２に示す破線ａ〜ｄに沿ってダイシングソー等により切断して、発光側基板１の端面と、有機発光体１０の端面と、非発光側基板５の端面とを面一とすることが好ましい。このように端面が面一であれば、この箇所の有機発光体１０を図１（ｅ）に示すように封止材１７により容易に封止することができるものである。封止材１７としては例えば防湿性を有する樹脂材料等を用いることができる。そして、有機発光体１０を封止することによって、図１（ｅ）に示すような有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを製造することができる。図２に示すものでは、縦横方向に等間隔でダイシングして個片化することによって、発光領域Ｐが正四角形の有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを一度に複数得るようにしている。つまり多数個取りである。特に上記のように端面が面一となるように切断すれば、面取り数が増加し、端材として廃棄する部分が減少することによって、より低コストで有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを製造することができるものである。また、上記のように面一の端面を封止すれば、複数の有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを敷き詰めて照明器具を製造する場合に、非発光領域は、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａ同士の間に存在する封止材１７の厚さに相当する部分のみとなり、照明器具全体に占める非発光領域の割合を少なくすることができるものである。なお、発光領域Ｐは正ｎ角形（ｎは３以上の整数）であることが好ましいが、これに限定されるものではない。

上記のようにして得られた有機エレクトロルミネッセンス素子Ａにおいては、発光領域Ｐの周囲には非発光領域（例えば図３に示す封止外領域Ｔ）はほとんど存在せず、非発光領域となる第１裏面電極７及び第２裏面電極９はいずれも発光領域Ｐの裏側に隠れているので、発光面積の割合を高めることができるものである。

また上記の有機エレクトロルミネッセンス素子Ａにおいては、第１貫通配線６と第２貫通配線８とが１：１の本数比で形成されていることが好ましい。これにより、発光領域Ｐの面積に応じて、第１貫通配線６及び第２貫通配線８を必要最小限の本数にして、輝度ムラを抑制することができるものである。しかもこの場合、第１貫通配線６及び第２貫通配線８は必要最小限の本数で形成すればよいので工数を削減することもできるものである。例えば図２に示すものでは、第１貫通配線６及び第２貫通配線８はいずれも８本ずつ形成されているが、合計本数は特に限定されるものではない。

また上記の有機エレクトロルミネッセンス素子Ａにおいては、発光領域Ｐ内における第１貫通配線６及び第２貫通配線８の配置が回転対称性を持っていることが好ましい。具体的には、第１貫通配線６及び第２貫通配線８の配置の回転対称性が少なくとも２回対称性であることが好ましい。すなわち、図２に示すものは２回対称（２回回転対称）である一例であり、発光領域Ｐを１／２回転（１８０°）回転させると、回転前後の第１貫通配線６及び第２貫通配線８の配置が一致することが好ましい。このように、第１貫通配線６及び第２貫通配線８の配置が回転対称性を持つことにより、さらに輝度ムラを抑制することができ、有機発光層３を一層均一に発光させることができるものである。また、図２に示すようにダイシングする前の段階において、第１貫通配線６及び第２貫通配線８の配置が回転対称性を持っている場合に、第１貫通配線６と第２貫通配線８とが１：１の本数比（合計本数も同じ）となるようにダイシングすれば、どの有機エレクトロルミネッセンス素子Ａについても、第１貫通配線６と第２貫通配線８との配置関係を同じにすることができるものである。なお、少なくとも２回対称性であればよく、３回対称性、４回対称性、６回対称性等でもよい。なお、図２に示す発光領域Ｐは正四角形であるから、第１貫通配線６及び第２貫通配線８の配置を考慮しなければ、発光領域Ｐ自体は４回対称である。

１ 発光側基板
２ 第１電極
３ 有機発光層
４ 第２電極
５ 非発光側基板
６ 第１貫通配線
７ 第１裏面電極
８ 第２貫通配線
９ 第２裏面電極
Ａ 有機エレクトロルミネッセンス素子
Ｌ 第１貫通配線同士の第１近接距離
Ｍ 第２貫通配線同士の第１近接距離
Ｎ 第１貫通配線及び第２貫通配線の第１近接距離
Ｐ 発光領域

Claims (6)

1. 光透過性を有する発光側基板と、光透過性を有する第１電極と、有機発光層と、第２電極と、非発光側基板とを積層して形成され、前記発光側基板に発光領域を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記第１電極は、前記有機発光層、前記第２電極及び前記非発光側基板を貫通し、かつ前記第２電極と電気的に絶縁された複数の第１貫通配線によって、前記非発光側基板に形成された第１裏面電極と電気的に接続され、前記第２電極は、前記非発光側基板を貫通する複数の第２貫通配線によって、前記非発光側基板に形成された第２裏面電極と電気的に接続され、ある第１貫通配線と最も近い位置にある第１貫通配線との距離である第１貫通配線同士の第１近接距離を隔てて前記複数の第１貫通配線が前記発光領域内に配置され、ある第２貫通配線と最も近い位置にある第２貫通配線との距離である第２貫通配線同士の第１近接距離を隔てて前記複数の第２貫通配線が前記発光領域内に配置されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
2. ある第１貫通配線と最も近い位置にある第２貫通配線との距離である第１貫通配線及び第２貫通配線の第１近接距離を隔てて前記複数の第１貫通配線及び前記複数の第２貫通配線が前記発光領域内に配置されてい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。
3. 前記第１裏面電極及び前記第２裏面電極がそれぞれ帯状に複数形成され、少なくとも１つ以上の前記第１裏面電極は３本以上の前記第１貫通配線と電気的に接続され、少なくとも１つ以上の前記第２裏面電極は３本以上の前記第２貫通配線と電気的に接続されてい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ッセンス素子。
4. 前記発光側基板の端面と前記非発光側基板の端面とが面一であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
5. 前記第１貫通配線と前記第２貫通配線とが１：１の本数比で形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
6. 前記第１貫通配線及び前記第２貫通配線の配置の回転対称性が少なくとも２回対称性であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

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