JP2014112515A - 有機ｅｌ素子 - Google Patents

Abstract

【課題】電極層の電気抵抗を可及的に低下させ、発光領域に十分な電圧が印加することで輝度ムラを軽減できる有機ＥＬ素子を提供する。
【解決手段】有機ＥＬ素子１は、絶縁性を有する長方形状の基材３と、基材に積層される下部電極層４と、下部電極層に積層される有機ＥＬ層５と、有機ＥＬ層に積層される上部電極層６とを備える。上部電極層及び下部電極層の少なくとも一方には、金属によって構成される補助電極層７が接続される。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば照明として使用される有機ＥＬ素子に関する。

従来の有機ＥＬ素子は、例えば、基板上に陽極層、有機ＥＬ層、及び陰極層を積層することによって形成される（例えば特許文献１参照）。有機ＥＬ素子は、陽極層と陰極層の間に所定の電圧を印加することによって発光する発光素子である。

特開２００８−６００２５号公報

有機ＥＬ素子の電極層（陽極層、陰極層）は、通常、数ｎｍ〜数百ｎｍといった厚さで、極めて薄く形成される。このため、所定の電圧を印加した場合に発光領域の範囲内で輝度が区々になって、いわゆる輝度ムラが生じる。この輝度ムラは、電極層が薄く形成されていることから、電極層の電気抵抗が高く、発光領域に十分な電圧が印加されていないことによって起こるものである。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、電極層の電気抵抗を可及的に低下させ、発光領域に十分な電圧が印加することで輝度ムラを軽減できる有機ＥＬ素子を提供することを目的とする。

本発明に係る有機ＥＬ素子は、上記の課題を解決するためのものであって、絶縁性を有する長方形状の基材と、基材に積層される下部電極層と、下部電極層に積層される有機ＥＬ層と、有機ＥＬ層に積層される上部電極層とを備え、上部電極層及び下部電極層の少なくとも一方には、金属層を有する補助電極層が接続されてなることを特徴とする。

かかる構成によれば、上部電極層と下部電極層の少なくとも一方に、補助電極層が接続されることによって、電極層の電気抵抗を可及的に低下させることができる。これにより、発光領域に十分な電圧を印加することができ、有機ＥＬ素子の輝度ムラを軽減することが可能になる。

また、本発明に係る有機ＥＬ素子によれば、補助電極層は、フレキシブルプリント基板によって構成され、フレキシブルプリント基板は、少なくとも絶縁基材と、この絶縁基材に積層される金属層とを備えている。

かかる構成によれば、補助電極層にフレキシブルプリント基板を用いれば、補助電極層の金属層を上部電極層及び／又は下部電極層に接続する際に、この絶縁基材の部分を保持すればよくなり、接続作業を容易に行うことができるようになる。

また、本発明に係る有機ＥＬ素子によれば、補助電極層は、導電性を有するフィルム又はペーストを介して上部電極層及び下部電極層の少なくとも一方に接続されることが望ましい。特に、補助電極層は、異方性導電フィルム又は異方性導電ペーストを介して、上部電極層及び下部電極層の少なくとも一方、より好ましくは、その両方に接続されることが望ましい。

かかる構成によれば、補助電極層と上部電極層及び／又は下部電極層との導電性を確保しながらも、フレキシブルプリント基板を有機ＥＬ素子に確実に固定することができる。

本発明によれば、電極層の電気抵抗を可及的に低下させ、発光領域に十分な電圧が印加することで輝度ムラを軽減できるようになる。

図１は、本発明に係る有機ＥＬ素子の断面図である。 図２は、本発明に係る有機ＥＬ素子の平面図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。図１、図２は、本発明に係る有機ＥＬ素子の一実施形態を示す。

図１に示すように、有機ＥＬ素子１は、絶縁層２を有する基材３と、基材３に積層される下部電極層４と、この下部電極層４に積層される有機ＥＬ層５と、この有機ＥＬ層５に積層される上部電極層６と、下部電極層４及び上部電極層６に接続される補助電極層７と、上部電極層を封止する封止層８と、封止層８上に形成されるバリアフィルム９とを有する。

基材３は、金属材料によって、所定の厚さで長方形状に形成される。この基材３の材料としては、例えば、ステンレス鋼、鉄-ニッケル合金等の合金、銅、ニッケル、鉄、アルミニウム、チタン等が挙げられる。基材３の上面は、絶縁層２によって被覆されている。絶縁層２は、例えばアクリル樹脂によって構成される。絶縁層２は、基材３の表面を平坦化するためのものであり、ウェットコーティングによって形成される。

なお、本発明において、「絶縁性を有する基材」とは、上記のように、金属製の基材３の上に、絶縁層２が形成されている場合の他、絶縁層２を用いることなく、基材３全てが絶縁性部材によって形成されている場合を含む。

下部電極層４は、基材３の絶縁層２の面積よりも小さい面積でこの絶縁層２上に積層されている。本実施形態において、下部電極層４は、陽極層として用いられる。下部電極層４の材料としては、例えば金、銀、アルミニウムなどが挙げられる。本実施形態では、下部電極層４がアルミニウム層によって構成されている。

有機ＥＬ層５は、発光層として下部電極層４に積層される。有機ＥＬ層５の材料としては、例えば、トリス（８−ハイドロキシキノリン）アルミニウム（Ａｌｑ３）、イリジウム錯体（Ｉｒ（ｐｐｙ）３）をドープした４，４'−Ｎ，Ｎ'−ジカルバゾニルビフェニル（ＣＢＰ）等を用いることができる。有機ＥＬ層５は、少なくともこの発光層を有しており、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、及び電子注入層といったその他機能層を有していてもよい。

上部電極層６は、有機ＥＬ層５を覆うように積層されている。本実施形態では、上部電極層６は、陰極層として用いられる。上部電極層６の材料としては、マグネシウム、銀、マグネシウムと銀を含む合金、アルミニウム等が挙げられる。

図１に示すように、補助電極層７は、下部電極層４に接続される第１補助電極層７ａと、上部電極層６に接続される第２補助電極層７ｂとを有する。各補助電極層７ａ，７ｂは、例えば、銅（Ｃｕ）等の金属によって薄膜状に形成される。各補助電極層７ａ，７ｂには、例えばポリイミド等からなる被覆層７ｃが形成されている。補助電極層７は、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）を用いて構成されてもよい。すなわち、フレキシブルプリント基板は、ポリイミド等からなる絶縁基材と、この絶縁基材に積層される金属層（例えば銅等）とを備える。フレキシブルプリント基板を使用する場合には、金属層が補助電極層７（７ａ，７ｂ）として機能し、絶縁基材が補助電極層７（７ａ，７ｂ）を被覆する被覆層７ｃとして機能する。

フレキシブルプリント基板を使用して第１補助電極層７ａを構成する場合には、その金属層を下方に向け、所定の接着部材１０によって基材３上の下部電極層４に固定する。この接着部材１０としては、異方性導電フィルム（ＡＣＦ）又は異方性導電ペースト（ＡＣＰ）を用いることが望ましい。フレキシブルプリント基板を使用して第２補助電極層７ｂを構成する場合には、上部電極層６に接続される金属接続層１１（図１参照）及び所定の接着部材（例えば異方性導電フィルム、異方性導電ペースト等）１０を介して、フレキシブルプリント基板の金属層と上部電極層６とを電気的に接続する。

フレキシブルプリント基板としては、大小様々な大きさのものが使用され得る。特に、大型のフレキシブルプリント基板が使用されると、フレキシブルプリント基板の端部が基材３の端部から幅方向に突出する場合がある。このような場合には、基材３に絶縁層２が形成されていたとしても、フレキシブルプリント基板の金属層と金属製の基材３とが接触してショート（短絡）するおそれがある。このような場合において、ショートを防止するために、基材３と対向するフレキシブルプリント基板における金属層の下面側に絶縁層を形成することが望ましい。

このことを確認するために、本発明の発明者は、上記の絶縁層を形成した１０個の有機ＥＬ素子及び絶縁層を形成していない１０個の有機ＥＬ素子を製造し、ショートの発生の有無を確認する実験を行った。実験では、有機ＥＬ素子を曲率半径約５０ｍｍで曲げた状態において、フレキシブルプリント基板側から逆バイアス電圧（３Ｖ）を印加した場合に、流れる電流が０．１ｍＡ以下であった場合をショート無しとし、０．１ｍＡよりも大きな電流が流れた場合にショートが発生したものと定めた。実験の結果、絶縁層が形成された１０個の有機ＥＬ素子は、いずれもショートが発生しなかったのに対し、絶縁層が形成されていない有機ＥＬ素子では、１０個中６個にショートが発生した。これにより、フレキシブルプリント基板における金属層の下面に絶縁層を形成することによって、ショートの発生を効果的に防止できることが確認された。

また、接着部材１０、特に異方性導電フィルム（ＡＣＦ）によってフレキシブルプリント基板が下部電極層４に固定される場合には、所定の圧力条件下での熱圧着が施される。具体的には、例えば約１８０℃の温度条件下で、２．０ＭＰａ以下、好ましくは、１．５ＭＰａ以下、さらに好ましくは、１．０ＭＰａ以下での熱圧着が行われる。熱圧着における圧力が大きくなり過ぎると、基材３に積層される絶縁層２が破壊され、ショート（短絡）が発生するおそれがある。上記の条件によって有機ＥＬ素子が形成されることで、絶縁層２の損傷を防止できる。

このことを確認するために、本発明の発明者は、所定の圧力条件の下で、複数の有機ＥＬ素子を製造し、ショートの発生の有無を確認する実験を行った。具体的には、約１８０℃の温度条件下において、１．０ＭＰａ、２．０ＭＰａ、２．５ＭＰａ、および３．０ＭＰａの各圧力条件下で、それぞれ１０個の有機ＥＬ素子を製造した。そして、各有機ＥＬ素子において、基材３と電極層４，６との間に３Ｖの電圧を印加して流れる電流を測定した。この実験において、０．１ｍＡ以下の電流が流れる場合にはショートが発生していないものとし、０．１ｍＡよりも大きな電流が流れた場合にショートが発生したものと定めた。実験の結果、１．０ＭＰａの圧力で製造された１０個の有機ＥＬ素子には、ショートが発生しなかった。２．０ＭＰａの圧力で製造された有機ＥＬ素子では、１０個中１個しかショートが発生しなかった。２．５Ｍａの圧力で製造された有機ＥＬ素子では、１０個中５個にショートが発生した。３．０ＭＰａの圧力で製造された有機ＥＬ素子では、１０個中８個にショートが発生した。以上により、２．０ＭＰａ以下の条件下で製造された有機ＥＬ素子が絶縁層２の損傷を効果的に防止できることが確認された。

また、フレキシブルプリント基板を用いて補助電極層７が形成された場合には、この補助電極層７から給電できるため、例えば、コンタクトピンを電極に接続して給電する場合と比較して、各電極層４，６の損傷を防止し、接続信頼性を向上させ、外観不良も防止できるようになる。すなわち、コンタクトピンを使用して給電を行う場合には、コンタクトピンが接触することで、電極層４，６が損傷して外観不良を生じたり、ショートの原因となったりするおそれがあるが、フレキシブルプリント基板を使用することにより、これらの点を改善することが可能になる。

このことを確認するため、本発明の発明者は、フレキシブルプリント基板を用いて補助電極層７が形成された複数の有機ＥＬ素子と、コンタクトピンを使用する複数の有機ＥＬ素子とを製造して、その性能を比較する実験を行った。具体的には、フレキシブルプリント基板による補助電極層７が形成された１０個の有機ＥＬ素子と、コンタクトピンを使用して給電可能な１０個の有機ＥＬ素子を製造し、各有機ＥＬ素子に対して１００回の給電を行った後、基材３と電極層４，６との間に３Ｖの電圧を印加して、流れる電流を測定するとともに、目視によって電極層４，６に傷が生じているかどうかについての確認を行った。

この実験において、０．１ｍＡ以下の電流が流れる場合にはショートが発生していないものとし、０．１ｍＡよりも大きな電流が流れた場合には、ショートが発生したものと定めた。実験の結果、フレキシブルプリント基板を使用して補助電極層７が形成された１０個の有機ＥＬ素子の全てにおいて、ショートが発生せず、目視による傷も発生しなかった。これに対し、コンタクトピンを使用して給電された有機ＥＬ素子の場合には、１０個中９個にショートが発生しており、１０個全てに傷が生じていることが目視より確認された。この実験により、フレキシブルプリント基板による補助電極層７によって給電が行われることで、電極層４，６の損傷を防止し、接続信頼性を向上させ、外観不良も防止できることが確認された。

封止層８は、例えば低水分エポキシ樹脂によって構成される。バリアフィルム９は、例えばフレキシブルガラスによって構成される。

この有機ＥＬ素子１は、例えば、ロールトゥロールプロセスによって製造される。ロールトゥロールプロセスでは、基材３に対して絶縁材料を塗布、乾燥、キュアし、絶縁層２を形成した後、真空槽内に配置される送り出しローラから巻き取りローラに向かって搬送される絶縁層２が形成された帯状の基材３に対して、所定の蒸着源による真空蒸着を行うことによって、下部電極層４、有機ＥＬ層５、上部電極層６の各層が基材３上に形成される。下部電極層４が形成される際に、上部電極層６と補助電極層７とを接続する金属接続層１１も基材３上に形成される。

さらに、この蒸着を基材３上で連続的に繰り返すことによって、複数の有機ＥＬ素子１が基材３の長手方向（搬送方向）に所定の間隔をおいて形成されることになる。その後、封止層８及びバリアフィルム９によって、上部電極層６を封止する。この後、有機ＥＬ素子１ごとに基材３が切断される。

その後、基材３上に補助電極層７（７ａ，７ｂ）が形成される。より具体的には、基材３上に積層される下部電極層４に異方性導電フィルムを貼り付け、または異方性導電ペーストを印刷し乾燥させる。また、上部電極６に接続される金属接続層１１に異方性導電フィルムを貼り付け、または、異方性導電ペーストを印刷し乾燥させる。そして、異方性導電フィルム（又は異方性導電ペースト）にフレキシブルプリント基板の金属層を接触させ、加熱圧着によって固着する。以上により、図１に示す有機ＥＬ素子１が完成する。

このようにして製造された有機ＥＬ素子１には、所定の面積を有する発光領域が形成される。この発光領域は、下部電極層４、有機ＥＬ層５、及び上部電極層６が重ねられた領域である。すなわち、図１及び図２に示すように、発光領域は、所定の幅Ｘ及び所定の長さＹを有する長方形状に構成される。

補助電極層７（７ａ，７ｂ）は、図２（ａ）に示すように、発光領域の長辺に沿って長手方向に長く形成される。また、補助電極層７（７ａ，７ｂ）は、有機ＥＬ素子の接続端子部１２ａ，１２ｂを有していてもよい。また、補助電極層７は、図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、発光領域の周囲を囲むように構成されてもよい。補助電極層７に形成される接続端子部１２ａ，１２ｂは、発光領域の長手方向における一端部側に２つ設けられてもよく（図２（ｂ）参照）、発光領域の一端部側と他端部側に１つずつ設けられてもよい（図２（ｃ）参照）。

以上説明した有機ＥＬ素子１によれば、上部電極層６及び下部電極層４に補助電極層７が接続されることによって、各電極層４，６の電気抵抗を低下させることが可能になる。これにより、発光領域に十分な電圧を印加することができ、有機ＥＬ素子１は、輝度ムラを軽減することが可能になる。

また、補助電極層７にフレキシブルプリント基板を用いることによって、補助電極層７を上部電極層及び下部電極層に固定（接続）する際に、このフレキシブルプリント基板の絶縁基材の部分を保持しやすいため、固定作業を容易に行うことができるようになる。

さらに、異方性導電フィルムを使用して、フレキシブルプリント基板による補助電極層と、上部電極層６及び下部電極層４との接続を行うことによって、導電性を確保しながらも、補助電極層７を各電極層４，６に確実に固定することができる。

なお、本発明に係る有機ＥＬ素子１は、上記実施形態の構成に限定されるものではない。また、本発明に係る有機ＥＬ素子１は、上記した作用効果に限定されるものでもない。本発明に係る有機ＥＬ素子１は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、上記の実施形態では、下部電極層４が陽極層とされ、上部電極層６が陰極層とされた有機ＥＬ素子１の例を示したが、これに限定されず、下部電極層４を陰極層とし、上部電極層６を陽極層としてもよい。

基材３、下部電極層４、有機ＥＬ層５、上部電極層６及び補助電極層７（７ａ，７ｂ）の材料は、上記の実施形態で例示したものに限定されない。さらに、上記の実施形態では、フレキシブルプリント基板を各電極層４，６に電気的に接続するための接着部材１０として、異方性導電フィルム又は異方性導電ペーストを使用した例を示したが、これに限定されず、他の導電フィルム又は導電ペーストを使用してもよい。

上記の実施形態では、下部電極層４に第１補助電極層７ａが接続され、上部電極層６に第２補助電極層７ｂが接続された有機ＥＬ素子１を例示したが、これに限定されない。補助電極層７は、下部電極層４のみ、又は上部電極層６のみに接続されていてもよい。

１…有機ＥＬ素子、２…絶縁層、３…基材、４…下部電極層、５…有機ＥＬ層、６…上部電極層、７（７ａ，７ｂ）…補助電極層、８…封止層、９…バリアフィルム、１０…接着部材、１１…金属接続層，１２ａ…接続端子部、１２ｂ…接続端子部

Claims (4)

1. 絶縁性を有する長方形状の基材と、基材に積層される下部電極層と、下部電極層に積層される有機ＥＬ層と、有機ＥＬ層に積層される上部電極層とを備え、
   上部電極層及び下部電極層の少なくとも一方には、金属によって構成される補助電極層が接続されてなることを特徴とする有機ＥＬ素子。
2. 補助電極層は、フレキシブルプリント基板によって構成され、
   フレキシブルプリント基板は、絶縁基材と、この絶縁基材に積層される金属層とを備える請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
3. 補助電極層は、導電性を有するフィルム又はペーストを介して上部電極層及び下部電極層の少なくとも一方に接続される請求項２に記載の有機ＥＬ素子。
4. 補助電極層は、異方性導電フィルム又は異方性導電ペーストを介して上部電極層及び下部電極層の少なくとも一方に接続される請求項３に記載の有機ＥＬ素子。

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