JP2014150000A - 有機ｅｌ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】容易に調光可能な有機ＥＬ装置を提供する。
【解決手段】基板２上に、第１電極層３と第２電極層７の間に、第１発光層４と、中間電極層５と、第２発光層６の順に挟まれており、第１発光層４と第２発光層６は、電気的に直列接続されており、中間電極層５と第２電極層７の間を電気的に接続し、かつ、第２発光層６を迂回する迂回配線５９を有し、迂回配線５９は、迂回配線５９内を通過する電流を直接的に制御可能な電流バイパス素子６０を備える。電流バイパス素子６０によって迂回配線５９内を通過する電流を制御することに調光機能を得ることができる。
【選択図】図１８

Description

本発明は、有機ＥＬ（Electro Luminescence）装置に関するものである。

近年、白熱灯や蛍光灯に代わる照明装置として有機ＥＬ装置が注目され、多くの研究がなされている。

ここで、有機ＥＬ装置は、ガラス基板等の基材に、有機ＥＬ素子を積層し、この有機ＥＬ素子に給電するための給電構造を形成したものである。
また、有機ＥＬ素子は、一方又は双方が透光性を有する２つの電極を対向させ、この電極の間に有機化合物からなる発光層を積層したものである。有機ＥＬ装置は、電気的に励起された電子と正孔との再結合のエネルギーによって発光する。
詳説すると、有機ＥＬ素子は、有機ＥＬ素子の電極間に複数の層が積層した構造を有しており、一方の電極側から順に正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層からなる積層構造をとっている。そして、正孔は、一方の電極から正孔注入層、正孔輸送層を経由して発光層に至り、電子は、他方の電極から電子注入層、電子輸送層を経由して発光層に至り、発光層内で正孔と電子が再結合する。すなわち、有機ＥＬ素子は、発光層の材料を適宜選択することにより、種々の波長の光を発光することができ、所望の発光色を選択することができる。

また、有機ＥＬ装置は、白熱灯や蛍光灯、ＬＥＤ照明に比べて厚さが極めて小さく軽量であり、且つ面状に発光するので、設置場所の制約が少ないという特長を有している。さらに、有機ＥＬ装置は、白熱灯や蛍光灯に比べて発光効率が高いので消費電力が少なく、発熱が少ないという特長も有している。

照明装置に使用される有機ＥＬ装置は、白色の光源として使用される場合が多い。このとき、１つの発光層のみで、白色光源を取り出すのは困難であり、従来から、複数の発光層を組み合わせて、一般的には、光の三原色である赤（Ｒｅｄ）、青（Ｂｌｕｅ）、緑（Ｇｒｅｅｎ）の３色の発光層を組み合わせて、白色光源として使用している（例えば、特許文献１）。
つまり、照明に使用される有機ＥＬ装置は、複数の発光層を積層した構造を有しており、それぞれの発光層で電子と正孔を再結合させることで、光を加色していき、白色の光を取り出す構造である場合が多い。

特開２００９−４３６８４号公報

ところで、近年の照明装置は、単純な点灯と消灯の切り替えだけではなく、発光色の明るさを調整する調光機能が求められている。ところが、特許文献１の白色発光有機ＥＬ素子（有機ＥＬ装置）を大型照明として用い、調光機能を付加させると、発光むらが生じやすい。すなわち、各発光層に流す電流を高い精度で調整することが必要であり、コストが高くなるという問題がある。

そこで、本発明は、容易に調光可能な有機ＥＬ装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、基材上に、少なくとも第１電極層と、第２電極層と、前記両電極層に挟まれた発光機能層とを備えた有機ＥＬ装置であって、前記発光機能層は、第１発光層と、第２発光層と、第１発光層及び第２発光層に挟まれた中間電極層を含んでおり、当該第１発光層と第２発光層は、電気的に直列接続されており、第１電極層と中間電極層の間、又は、中間電極層と第２電極層の間を電気的に接続し、かつ、第１発光層又は第２発光層を迂回する迂回配線を有し、当該迂回配線は、迂回配線内を通過する電流を直接的に又は間接的に制御可能な電流バイパス素子を備えていることを特徴とする有機ＥＬ装置である。

ここでいう「電流を直接的に又は間接的に制御」とは、直接、単位時間当たりの電流量を制御するだけではなく、抵抗や電圧、周波数、電子、正孔、温度などの電流変化を誘因する因子を介して間接的に単位時間当たりの電流量を制御することも含む。

本発明の構成によれば、少なくとも第１電極層と、第２電極層と、前記両電極層に挟まれた発光機能層とを備え、発光機能層は、発光色が異なる第１発光層と第２発光層の間に中間電極層が介在しており、第１発光層と第２発光層は、電気的に直列接続されている。すなわち、第１電極層と中間電極層の間に第１発光層が挟まれてなる第１発光ユニットと、中間電極層と第２電極層の間に第２発光層が挟まれてなる第２発光ユニットを有し、これらの発光ユニットが電気的に直列接続されている。そのため、全灯時のおいては、第１発光ユニット及び第２発光ユニットは略同一の電流が流れ、それぞれの発光層が発光する。
また、本発明の構成によれば、第１電極層と中間電極層の間、又は、中間電極層と第２電極層の間を電気的に接続し、かつ、第１発光層又は第２発光層を迂回する迂回配線を有し、当該迂回配線は、迂回配線内を通過する電流を直接的に又は間接的に制御する電流バイパス素子を備えている。すなわち、第１発光ユニット内の第１発光層又は第２発光ユニット内の第２発光層を迂回する迂回配線を有しており、第１発光層又は第２発光層と電気的に並列の関係となる電流バイパス素子を備えている。そのため、当該電流バイパス素子によって、迂回配線内を通過する電流量を直接的に又は間接的に制御することによって、電流バイパス素子と電気的に並列の関係にある第１発光層又は第２発光層の輝度を調整することができ、第１発光ユニット及び第２発光ユニットの合成光を調光することができる。このように、外部電源から供給される電流量を厳密に調整せずとも電流バイパス素子の制御によって、調光機能を付加することができる。そのため、安価な有機ＥＬ装置を提供できる。

近年の照明機器は、空間のデザイン性を高めるといった付加的な機能も求められている。しかしながら、特許文献１の白色発光有機ＥＬ素子（有機ＥＬ装置）は、上記したように消灯・全灯の切換しかできず、照明装置として、特にアクセントのない立体感に欠ける単調なものであり、照明に華やかな演出効果等を引き出させるものではない。

そこで、請求項２に記載の発明は、前記第２発光層は、前記第１発光層と異なる発光色を呈す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。

本発明の構成によれば、第１発光層と第２発光層は異なる発光色を呈するため、それぞれの発光色の相対的なバランスによって合成光を所望の色に調色することができる。そのため、雰囲気にあわせて調色することによって、華やかな演出を施すことができる。

請求項１又は２に記載の有機ＥＬ装置において、前記電流バイパス素子は、可変抵抗、サーミスタ、光センサー、及び、スイッチからなる群から選ばれる１種以上によって形成されていることが好ましい（請求項３）。

請求項４に記載の発明は、基材側から光を取り出すボトムエミッション型の有機ＥＬ装置であって、前記迂回配線は、中間電極層と第２電極層の間を電気的に接続し、かつ、前記第２発光層を迂回するものであり、第１電極層は、透明導電性金属酸化物によって形成されており、当該第１電極層と中間電極層との間に第１発光層が挟まれており、当該第１発光層は、点灯時において白色の発光色を呈することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の有機ＥＬ装置である。

ここでいう「白色」とは、やや青みがかった昼白色や、自然光に近い昼光色、暖かみのある電球色なども含む。

本発明の構成によれば、迂回配線は、中間電極層と第２電極層との間を電気的に接続し、かつ、第２発光層を迂回するものである。すなわち、上記したように第２発光ユニット内の第２発光層を迂回する迂回配線を有しており、第１発光層又は第２発光層と電気的に並列となる電流バイパス素子を備えている。
さらに、本発明の構成によれば、透明導電性金属酸化物からなる第１電極層と中間電極層との間に第１発光層が挟まれており、点灯時において、第１発光層からは白色の光を基材側から取り出す。すなわち、光の取出側（基材側）から第１発光ユニット、第２発光ユニットの順に、配列しており、第１発光ユニットから発せられる光は白色光であるから、電流バイパス素子の電流量を制御して第１発光ユニット単独で発光させることによって、光源として求められることが多い白色光を取り出すことができる。
また、例えば、第２発光層が第１発光層と異なる発光色を呈する場合には、雰囲気に合わせて、第１発光ユニットの発光色をベースに、第２発光ユニットへの電流量を調整することによって、第２発光層の発光色を第１発光層の発光色に加色することが可能であり、空間のデザイン性を高めることができる。

請求項５に記載の発明は、前記第１発光層は、少なくとも長波長の発光色を呈する長波長発光層と、短波長の発光色を呈する低波長発光層とが電荷発生層を介して積層されたタンデム構造を取ることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の有機ＥＬ装置である。

ここでいう「長波長の発光色」とは、波長５５０ｎｍ以上の色をいい、例えば、赤、橙、黄色などである。
ここでいう「短波長の発光色」とは、波長５５０ｎｍ未満の色をいい、例えば、緑、青、藍、紫などである。

本発明の構成によれば、前記第１発光層は、少なくとも長波長の発光色を呈する長波長発光層と、短波長の発光色を呈する低波長発光層とが電荷発生層を介して積層されたタンデム構造を取る。すなわち、第１発光ユニットは、マルチ・フォトン・エミッション（ＭＰＥ）素子を含んでいる。そのため、点灯時において、主に使用される第１発光層の高寿命化が可能である。

そこで、請求項６に記載の発明は、前記中間電極層は、透光性を有した透明電極層と、金属電極層が接触した構造を取っており、前記金属電極層は、透明電極層よりも導電率が高い層であって、かつ、メッシュ形状をしていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の有機ＥＬ装置である。

本発明の構成によれば、中間電極層は、透光性を有した透明電極層と、当該透明電極層よりも導電率が高い金属電極層が接触した構造を取っている。すなわち、金属電極層が透明電極層内の電気伝導を補助する補助電極として機能する。そのため、透明電極層の抵抗値が比較的高い場合であっても、使用できる。
ここで、金属電極層は、一般的に透光性を有していないため、光取出側と反対側に位置する発光層（第１発光層又は第２発光層）から発せられる光を金属層が遮ってしまう可能性がある。
そこで、本発明の構成によれば、前記金属電極層は、メッシュ形状をしており、メッシュの隙間から光を透過させることができる。

本発明の構成によれば、容易に調光可能である。

本発明の第１実施形態における有機ＥＬ装置の斜視図である。 図１の有機ＥＬ装置における断面を表す説明図である。 図１の有機ＥＬ装置における断面を表す説明図である。 図１の有機ＥＬ装置における断面を表す説明図である。 図２の有機ＥＬ装置を基板側からみた際の各領域の説明図であり、全灯時に発光する部位にドットを示している。 図１の有機ＥＬ装置の製造工程の説明図であり、（ａ）は第１電極層を積層した際の平面図であり、（ｂ）は発光領域内での断面図である。 図１の有機ＥＬ装置の製造工程の説明図であり、（ａ）は第１発光層を積層した際の平面図であり、（ｂ）は発光領域内での断面図である。 図１の有機ＥＬ装置の製造工程の説明図であり、（ａ）は第１中間電極層を積層した際の平面図であり、（ｂ）は発光領域内での断面図である。 図１の有機ＥＬ装置の製造工程の説明図であり、（ａ）は補助電極層を積層した際の平面図であり、（ｂ）は発光領域内での断面図である。 図１の有機ＥＬ装置の製造工程の説明図であり、（ａ）は第２中間電極層を積層した際の平面図であり、（ｂ）は発光領域内での断面図である。 図１の有機ＥＬ装置の製造工程の説明図であり、（ａ）は第２発光層を積層した際の平面図であり、（ｂ）は発光領域内での断面図である。 図１の有機ＥＬ装置の製造工程の説明図であり、（ａ）は第２電極層を積層した際の平面図であり、（ｂ）は発光領域内での断面図である。 図１の有機ＥＬ装置に外部電源を接続した場合の電気回路の説明図であり、（ａ）は電気回路図であり、（ｂ）は有機ＥＬ装置の平面図である。（ａ）と（ｂ）の番号（１）〜（３）は互いに対応する関係となっている。 図１３（ａ）の電気回路図の説明図であり、（ａ）は全灯時の電流の流れを表す説明図であり、（ｂ）は（ａ）を有機ＥＬ装置の平面図を用いてさらに説明した図である。なお、電流の流れを矢印で表している。 図１３（ａ）の電気回路図の説明図であり、（ａ）は全灯時の電流の流れを表す説明図であり、（ｂ）は（ａ）を有機ＥＬ装置の断面模式図を用いてさらに説明した図である。なお、電流の流れを矢印で表している。 図１３（ａ）の電気回路図の説明図であり、（ａ）は全灯時の電流の流れを表す説明図であり、（ｂ）は（ａ）を有機ＥＬ装置の平面図を用いてさらに説明した図である。なお、電流の流れを矢印で表している。 図１３（ａ）の電気回路図の説明図であり、（ａ）は調光時の電流の流れを表す説明図であり、（ｂ）は（ａ）を有機ＥＬ装置の平面図を用いてさらに説明した図である。なお、電流の流れを矢印で表している。 図１３（ａ）の電気回路図の説明図であり、（ａ）は第１発光ユニット点灯時の電流の流れを表す説明図であり、（ｂ）は（ａ）を有機ＥＬ装置の平面図を用いてさらに説明した図である。なお、電流の流れを矢印で表している。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
なお、以下の説明において、特に断りがない限り、有機ＥＬ装置１の上下の位置関係は、図１の姿勢を基準に説明する。また、図面は、理解を容易にするために全体的に実際の大きさ（長さ、幅、厚さ）に比べて極端に描写している。

本実施形態の有機ＥＬ装置１は、主に居住空間の照明装置として使用される有機ＥＬ装置であり、有機ＥＬ装置１は、図１，図２のように面状に広がりをもった基板２（基材）上に第１発光ユニット８と、第２発光ユニット９がこの順に積層したものである。
また、有機ＥＬ装置１は、図２，図３，図４のように透光性を有した基板２側から順に第１電極層３と、第１発光層４と、中間電極層５と、第２発光層６と、第２電極層７が積層されたものである。本実施形態の有機ＥＬ装置１では、基板２側から光を取り出す、いわゆるボトムエミッション型の有機ＥＬ装置を採用している。

第１発光ユニット８は、図２のように第１電極層３と第１発光層４と中間電極層５から形成されており、第２発光ユニット９は、中間電極層５と第２発光層６と第２電極層７から形成されている。そして、中間電極層５は、第１発光ユニット８と第２発光ユニット９の共通電極として機能する。

有機ＥＬ装置１は、図２，図５のように、その面内において、全灯時に実際に発光する発光領域１０と、全灯時に発光しない非発光領域１１とに分けられる。
発光領域１０は、図２，図３のように第１発光ユニット８の第１電極層３と第１発光層４と中間電極層５の重畳部位及び第２発光ユニット９の中間電極層５と第２発光層６と第２電極層７の重畳部位を含む領域である。
非発光領域１１は、図５のように発光領域１０の周りを囲むように形成された額縁状の領域であり、図２，図３，図５のように発光領域１０内の第１電極層３と電気的に接続された第１給電領域１５と、発光領域１０内の第２電極層７と電気的に接続された第２給電領域１６と、発光領域１０内の中間電極層５と電気的に接続された中間給電領域１７を備えている。

第１給電領域１５は、図５のように平面視すると長方形状となる領域であり、基板２の１辺と平行となる方向（横方向ｓ）に延びる第１給電領域１５ａと、前記一辺と直交する方向（縦方向ｌ）に延びる第１給電領域１５ｂから形成されている。
第２給電領域１６は、図５のように平面視すると長方形状となる領域であり、第１給電領域１５ａと直交する方向（縦方向ｌ）に延びている。
中間給電領域１７は、図５のように平面視すると長方形状となる領域であり、第１給電領域１５ａと平行となる方向（横方向ｓ）に延びている。すなわち、第２給電領域１６と中間給電領域１７は、互いに交差する方向に延びている。

そして、第１給電領域１５と第２給電領域１６と中間給電領域１７は、図５のように発光領域１０の周りに所定の間隔を空けて環状に配されている。すなわち、第１給電領域１５と第２給電領域１６と中間給電領域１７はいずれも繋がっておらず、断続的に配されている。
具体的には、第２給電領域１６は、基板２の一辺（縦辺）及びその対辺の近傍にあって、かつ、角部近傍に位置しており、中間給電領域１７は、基板２の前記一辺及びその対辺に挟まれた２辺（横辺）の近傍にあって、かつ、角部近傍に位置している。そして、第１給電領域１５ｂは、一辺（縦辺）及びその対辺のそれぞれに沿って隣接する第２給電領域１６の間に位置しており、第１給電領域１５ａは、前記挟まれた２辺（横辺）のそれぞれに沿って隣接する中間給電領域１７の間に位置している。すなわち、第１給電領域１５は、各辺の中央に形成されており、縦方向ｌに隣接する第２給電領域１６と第２給電領域１６、横方向ｓに隣接する中間給電領域１７と中間給電領域１７は、それぞれ第１給電領域１５を挟むように配されている。

要するに、非発光領域１１には、発光領域１０を中心とした周方向に第２給電領域１６、第１給電領域１５ｂ、第２給電領域１６、中間給電領域１７、第１給電領域１５ａ、中間給電領域１７、第２給電領域１６、第１給電領域１５ｂ、第２給電領域１６、中間給電領域１７、第１給電領域１５ａ、中間給電領域１７の順に所定の間隔を隔てて並んでいる。
非発光領域１１の面積は、発光領域１０の面積の１／５０以上１／１０以下の領域となっていることが好ましく、１／３０以上１／１２以下となっていることがより好ましい。このような範囲に設定することによって、使用者に非発光領域１１を殆ど感じさせない挟額縁の有機ＥＬ装置となる。

以下、有機ＥＬ装置１の各部材の構成について説明する。

第１電極層３は、図２，図６のように本体部４５と、第１孤立部４６と、第２孤立部４７から形成されている。
本体部４５は、図６のように発光領域１０に位置する中央本体４８と、発光領域１０から非発光領域１１に張り出した張出部４９から形成されている。
中央本体４８は、図６のように、基板２の外形と相似形状をした部位であり、具体的には、正方形状の部位である。
張出部４９は、中央本体４８から縦方向ｌに張り出した縦張出部５０と、中央本体４８から横方向ｓに張り出した横張出部５１からなる。
縦張出部５０は、図２のように中央本体４８から第１給電領域１５ａ（図５参照）に向けて延びた部位であり、横張出部５１は、図２のように中央本体４８から第１給電領域１５ｂ（図５参照）に向けて延びた部位である。すなわち、本体部４５は、発光領域１０と第１給電領域１５に跨がって設けられている。

第１孤立部４６は、図２，図６のように第２給電領域１６に位置する島状の部位であり、長方形状をしている。
第２孤立部４７は、図２，図６のように中間給電領域１７に位置する島状の部位であり、長方形状をしている。
中央本体４８と第１孤立部４６と第２孤立部４７は、図６のように、いずれも独立しており、物理的に切り離されている。また、第１孤立部４６と第２孤立部４７は略同一形状をしており、延びている方向が異なる。すなわち、第１孤立部４６は、縦方向ｌに延びているのに対し、第２孤立部４７は、横方向ｓに延びている。

第１電極層３上に位置する第１発光層４は、点灯時に暖色系の白色光を発する層であり、図２のように複数の層が積層された多層構造となっている。具体的には、第１発光層４は、第１電極層３側から第１正孔注入層２０、第１正孔輸送層２１、第１青色系発光層２２、電荷発生層２３、赤色系発光層２４、第１電子輸送層２５、第１電子注入層２６がこの順に積層されている。
すなわち、第１発光層４は、点灯時に複数の発光層から発生する発光色を混合して白色光を出すことができる。
ここでいう「暖色系の白色光」とは、暖かい感じを与える色の光であって、赤、橙、黄色の色が強い白色光である。例えば、電球色である。

中間電極層５は、図２，図３，図４のように第１発光ユニット８と、第２発光ユニット９の共通の電極を担う電極層である。すなわち、中間電極層５は、第１発光ユニット８の負極を担い、第２発光ユニット９の正極を担う。
中間電極層５は、図２のように基板２側から第１中間電極層３０と、補助電極層３１と、第２中間電極層３２がこの順に積層されて形成されている。

補助電極層３１は、図２，図３のように第１中間電極層３０と第２中間電極層３２に挟まれる層であり、第１中間電極層３０と第２中間電極層３２の電気伝導を補助する電極層である。また、補助電極層３１は、電流の一部を第１孤立部４６に逃がす電極層である。
補助電極層３１は、メッシュ形状をしており、正方形状の網目形状をしている。具体的には、図１のように有機ＥＬ装置１を組み立てた際に、図９のように縦方向ｌに延びる縦導電線３３と、横方向ｓに延びる横導電線３４から形成されている。
縦導電線３３は、図５，図９のように発光領域１０を縦断し、かつ、縦方向に対向する中間給電領域１７間を結ぶ部材であり、線状の箔体である。
横導電線３４は、発光領域１０内を横断する部材であり、線状の箔体である。
すなわち、補助電極層３１は、縦横面状に広がりをもっており、縦導電線３３と横導電線３４は、同一平面を形成している。

補助電極層３１の材質は、第１中間電極層３０及び第２中間電極層３２よりも高い導電率を備えていれば特に限定されるものではなく、例えば、銅、アルミニウム、銀、金などの金属が採用できる。本実施形態では、アルミニウムを採用している。

補助電極層３１の厚みは、１０μｍ以上５００μｍ以下が好ましく、５０μｍ以上３００μｍ以下がより好ましい。
１０μｍよりも薄くなると、薄すぎて電気伝導を行う際に発生する熱によって断線するおそれがある。５００μｍより大きくなると、有機ＥＬ装置の薄いという特長が十分に活かされない。

図９に示される縦導電線３３の幅Ｗ１（横方向ｓの長さ）及び横導電線３４の幅Ｗ２（縦方向ｌの長さ）は、５００ｎｍ以上５μｍ以下が好ましく、１μｍ以上２μｍ以下がより好ましい。
幅が５００ｎｍよりも狭くなると、狭すぎて電気伝導を行う際に発生する熱によって断線するおそれがある。

図９に示される縦導電線３３のピッチＬ１（隣接する縦導電線３３の間隔）及び横導電線３４のピッチＬ２（隣接する横導電線３４の間隔）は、５０μｍ以上３００μｍ以下が好ましく、１００μｍ以上２００μｍ以下がより好ましい。
ピッチが５０μｍより狭くなると、光が透過しない場合があり、３００μｍより広くなると、補助電極としての機能が著しく低下する。

また、第１中間電極層３０の面上を補助電極層３１が占める割合は、３パーセント以上６０パーセント以下であることが好ましく、５パーセント以上４０パーセント以下であることがより好ましい。

第１中間電極層３０及び第２中間電極層３２は、ともに透光性と導電性を備えた層である。第１中間電極層３０、第２中間電極層３２の材質は、透光性と導電性を備えていれば特に限定されないが、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化錫（ＳｎＯ₂）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の透明導電性金属酸化物によって形成されていることが好ましい。

第２発光層６は、点灯時に第１発光層４と異なる色の発光色を発する層であり、具体的には、青色系の単色光を発する層である。
第２発光層６は、図２のように複数の層が積層された多層構造となっている。具体的には、第２発光層６は、図２のように第２中間電極層３２側から第２正孔注入層３６、第２正孔輸送層３７、第２青色系発光層３８、第２電子輸送層３９、第２電子注入層４０がこの順に積層されている。

第２発光層６上に位置する第２電極層７は、図１，図１２のように発光領域１０に位置する本体部５５と、本体部５５から第２給電領域１６に張り出した接続部５６から形成されている。
本体部５５は、第１電極層３の中央本体４８と略同一形状をした部位であり、具体的には、正方形状の部位である。
接続部５６は、発光領域１０から第２給電領域１６に延びた部位であり、本体部５５と第１孤立部４６を物理的に接続する部位である。

次に、本実施形態に係る有機ＥＬ装置１の製造方法について説明する。
有機ＥＬ装置１は、図示しない真空蒸着装置及びＣＶＤ装置によって成膜し、図示しないパターニング装置を使用してパターニングを行い、製造される。

まず、図６のようにスパッタ法やＣＶＤ法によって基板２の大部分に第１電極層３を成膜する。
このとき、第１電極層３は、上記したように本体部４５と、第１孤立部４６と、第２孤立部４７に分かれており、それ以外の領域には、第１電極層３は被覆していない。すなわち、本体部４５と、第１孤立部４６と、第２孤立部４７は個々に独立して形成されている。

続いて、真空蒸着装置によって、図２，図７のようにこの基板に第１正孔注入層２０、第１正孔輸送層２１、第１青色系発光層２２、電荷発生層２３、赤色系発光層２４、第１電子輸送層２５、第１電子注入層２６などを順次積層し、第１発光層４を成膜する。
このとき、第１発光層４は、第１電極層３の本体部４５の中央本体４８（図６参照）上からはみ出して積層している。

続いて、ＣＶＤ装置によって、図８のようにこの基板に第１中間電極層３０を成膜する。
このとき、第１中間電極層３０は、図２のように発光領域１０全体を覆っており、かつ、第１発光層４の縁まで至っていない。言い換えると、第１中間電極層３０は、第１電極層３の中央本体４８の部材厚方向の投影面上に留まっている。

続いて、真空蒸着装置によって、図９のように第１中間電極層３０を成膜した基板に補助電極層３１を成膜する。
このとき、補助電極層３１は、第１中間電極層３０全体に縦横格子状に設けられており、さらに、第１電極層３の第２孤立部４７に跨がって設けられている。すなわち、補助電極層３１の縦導電線３３は、第１中間電極層３０を超えて基板上を縦断しており、横導電線３４は、第１中間電極層３０上を横断している。

続いて、ＣＶＤ装置によって、図１０のように補助電極層３１を成膜した基板に第２中間電極層３２を成膜する。
このとき、第２中間電極層３２は、図２のように第１中間電極層３０の部材厚方向の投影面上全体に設けられている。すなわち、第１中間電極層３０と、第２中間電極層３２は重ね合わさっており、その界面に補助電極層３１の一部が位置している。
また、このとき、補助電極層３１の縦導電線３３の一部は、図１０のように第２中間電極層３２によって覆われており、縦導電線３３の残りの部分は第１電極層３の第２孤立部４７上で、露出している。一方、補助電極層３１の横導電線３４は、第２中間電極層３２によって覆われている。

続いて、真空蒸着装置によって、図２，図１１のようにこの基板に第２正孔注入層３６、第２正孔輸送層３７、第２青色系発光層３８、第２電子輸送層３９、第２電子注入層４０などを順次積層し、第２発光層６を成膜する。
このとき、第２発光層６は、第２中間電極層３２（図１０参照）を覆っており、さらに第１発光層４の部材厚方向の投影面上まで積層している。

続いて、真空蒸着装置によって、図１２のように、この基板に第２電極層７を成膜する。
このとき、第２電極層７は、横方向ｓにおいては、発光領域１０上を覆っており、さらにその一部が第１電極層３の第１孤立部４６に至っている。縦方向ｌにおいては、発光領域１０上を覆っており、かつ、第２中間電極層３２の内側に留まっている。すなわち、第２電極層７は、横方向ｓにおいては、その一部が第１孤立部４６の部材厚方向の投影面上に位置しており、第２発光層６によって、第１孤立部４６と縁切りされている。縦方向ｌにおいては、第２孤立部４７の部材厚方向の投影面上に位置していない。

その後、封止等を施し、後述する電気回路を接続して有機ＥＬ装置１が完成する。

最後に、本実施形態の有機ＥＬ装置１を図１３のように外部電源に接続した場合における電流の流れについて説明する。なお、図１３は、図１の有機ＥＬ装置１に外部電源を接続した場合の電気回路の説明図であり、（ａ）は電気回路図であり、（ｂ）は有機ＥＬ装置の平面図である。（ａ）と（ｂ）の番号（１）〜（３）は互いに対応する関係となっている。例えば、図１３（ａ）の番号（１）はいずれも図１３（ｂ）の番号（１）に対応している。

まず、本実施形態の有機ＥＬ装置１に内蔵される電気回路の接続関係について説明すると、図１３のように第１電極層３の張出部４９に外部電源の陽極と接続される第１配線５７が接続されており、第１電極層３の第１孤立部４６に外部電源の陰極と接続される第２配線５８が接続されている。すなわち、外部電源、第１配線５７、第１発光ユニット８、第２発光ユニット９、第２配線５８の閉回路が形成されている。
また、第１孤立部４６と第２孤立部４７に第１配線５７及び第２配線５８に独立した迂回配線５９が接続されている。迂回配線５９の電気の流れ方向の中流には電流バイパス素子６０が設けられている。
電流バイパス素子６０は、迂回配線５９内を通過する電流を直接的に又は間接的に制御可能な部材である。
ここでいう「電流を直接的に又は間接的に制御」とは、直接電流値を制御するだけではなく、抵抗や電圧、周波数、電子、正孔、温度などの電流変化を導く因子を介して間接的に制御することも含む。
電流バイパス素子６０には、例えば、可変抵抗、サーミスタ、光センサー、及び、スイッチからなる群から選ばれる１種以上を用いることが可能である。本実施形態の電流バイパス素子６０は、抵抗値を変更可能な抵抗であり、公知の可変抵抗を採用している。

続いて、全灯時における電気の流れについて説明する。
すなわち、電流バイパス素子６０の抵抗値を最大としたときの電流の流れについて説明すると、外部電源から供給された電流は、図１４のように第１配線５７から第１給電領域１５に位置する第１電極層３の張出部４９に至り、発光領域１０に位置する中央本体４８に至り、第１発光ユニット８に伝わる。すなわち、図１５のように第１電極層３の中央本体４８に至った電流は、第１発光層４を介して、第１中間電極層３０に至る。このとき、第１発光層４が発光し、第１発光ユニット８から基板２側に向かって暖色系の白色光が照射される。
第１中間電極層３０に至った電流は、図１６のようにその一部が補助電極層３１を介して又は直接第２中間電極層３２に至り、第２発光ユニット９に伝わる。すなわち、第２中間電極層３２に至った電流は、第２発光層６を介して第２電極層７に伝わる。このとき、第２発光層６が発光し、第２発光ユニット９から基板２側に向かって単色光（本実施形態では青色系の単色光）が照射される。そして、第１発光ユニット８から照射された光と第２発光ユニット９から照射された光の合成光が基板２から外部に発せられる。
発光領域１０内の第２電極層７に伝わった電流は、図１６のように第２電極層７を介して第２給電領域１６に位置する第１電極層３の第１孤立部４６に伝わり、第１孤立部４６から第２配線５８を介して、外部電源に戻る。

また、本実施形態の有機ＥＬ装置１には調光・調色機能も備えている。
具体的には、調光する際には、電流バイパス素子６０の抵抗値を変更する。
例えば、第２発光ユニット９の輝度を下げて暖色系の白色光を得たい場合には、電流バイパス素子６０の抵抗値を大きくする。電流バイパス素子６０の抵抗値を大きくすると、第１中間電極層３０に至った電流の一部は、図１７のように補助電極層３１を介して中間給電領域１７に位置する第２孤立部４７に伝わる（破線）。第２孤立部４７に伝わった電流は、迂回配線５９の電流バイパス素子６０を通過して第２給電領域１６に位置する第１孤立部４６に伝わり、第１孤立部４６で電流が合流して、第２配線５８を介して外部電源に戻る。
このように本実施形態の有機ＥＬ装置は、第２発光ユニット９を迂回する迂回配線５９に電流を逃がすことによって、第２発光ユニット９の輝度を下げることができる。

最後に、第１発光ユニット８のみを発光させたい場合には、電流バイパス素子６０の抵抗値を０にする。
このときの電流の流れについて説明すると、全灯時と同様、外部電源から供給された電流は、図１４のように第１配線５７から第１給電領域１５に位置する第１電極層３の張出部４９に至り、発光領域１０に位置する中央本体４８に至り、第１発光ユニット８に伝わる。すなわち、第１電極層３の中央本体４８に至った電流は、図１５のように第１発光層４を介して、第１中間電極層３０に至る。このとき、第１発光層４が発光し、第１発光ユニット８から基板２側に向かって暖色系の白色光が照射される。
また、第１中間電極層３０に至った電流は、図１８のように補助電極層３１を介して中間給電領域１７に位置する第２孤立部４７に伝わる。第２孤立部４７に伝わった電流は、迂回配線５９の電流バイパス素子６０を通過して第２給電領域１６に位置する第１孤立部４６に伝わり、第２配線５８を介して外部電源に戻る。
このように本実施形態の有機ＥＬ装置１は、第２発光ユニット９を迂回する迂回配線５９に電流を逃がすことによって、第１発光ユニット８のみを発光させることができる。

以上のように、本実施形態の有機ＥＬ装置１は、電流バイパス素子６０を調整することで、第２発光ユニット９において調光機能を有しており、それに伴って、調色機能も備えている。そのため、照明を設置することによるインテリア性が華やかに引き出され、照明を設置した空間の雰囲気を高めることができる。

最後に有機ＥＬ装置１の各構成層の素材について説明する。なお、すでに説明した層については説明を省略する。

基板２は、透光性及び絶縁性を有したものである。基板２の材質については特に限定されるものではなく、例えば、ガラス基板や透明なフィルム基板などが採用できる。
基板２は、多角形又は円形をしており、四角形であることが好ましい。本実施形態では、四角形状の基板を採用している。

第１電極層３の素材は、透明であって、導電性を有していれば、特に限定されるものではなく、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化錫（ＳｎＯ₂）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の透明導電性酸化物などが採用される。

第１正孔注入層２０及び第２正孔注入層３６は、正極から正孔を取り入れる層であり、公知の物質を使用することができる。

第１正孔輸送層２１及び第２正孔輸送層３７は、第１正孔注入層２０又は第２正孔注入層３６側から正孔を効率的に輸送しつつ、正極側（第１電極層３側又は中間電極層５側）への電子の移動を制限する層であり、公知の物質を使用することができる。

第１青色系発光層２２，第２青色系発光層３８は、ホスト材料に青色系の蛍光材料をドープした層であり、公知の物質を使用することができる。
例えば、第１青色系発光層２２には、第１正孔輸送層２１に青色系の蛍光材料をドープしたものが採用でき、第２青色系発光層３８には、第２正孔輸送層３７又は第２電子輸送層３９に青色系の蛍光材料をドープしたものが採用できる。
ここでいう「青色系発光層」とは、寒色の発光色を有する発光層であって、かつ、単独で点灯した際に４００ｎｍ以上５００ｎｍ未満の波長にのみ発光ピークを有する発光層である。

電荷発生層２３は、電界を印加することにより、正孔と電子を発生する層であり、公知の物資を使用することができる。

赤色系発光層２４は、ホスト材料に赤色系の蛍光材料又は燐光材料をドープした層であり、公知の物質を使用することができる。
例えば、赤色系発光層２４には、第１電子輸送層２５に赤色系の蛍光材料又は燐光材料をドープしたものが採用できる。
ここでいう「赤色系発光層」とは、暖色の発光色を有する発光層であって、単独で点灯した際に６２０ｎｍ以上７００ｎｍ未満の波長にのみ発光ピークを有する発光層である。

第１電子輸送層２５及び第２電子輸送層３９は、第１電子注入層２６又は第２電子注入層４０側から電子を効率的に輸送しつつ、負極（中間電極層５又は第２電極層７）側への正孔の移動を制限する層であり、公知の物質を使用することができる。

第１電子注入層２６及び第２電子注入層４０は、負極（中間電極層５又は第２電極層７）から電子を取り入れる層であり、公知の物質を使用することができる。

第２電極層７の材料は、特に限定されるものではなく、例えば銀（Ａｇ）やアルミニウム（Ａｌ）などの金属が挙げられる。

上記した実施形態では、補助電極層３１の網目形状は正方形状となっていたが、中間電極層５全体で、透光性を得られれば、特に限定されるものではなく、補助電極層３１の網目の形状は問わない。例えば、網目の形状は六角形状や五角形状、三角形状でもよい。

上記した実施形態では、電荷発生層２３が一層の場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、電荷発生層２３が複数層の積層構造をとっていてもよい。例えば、３層の電荷発生層２３を採用し、基板側から第１電荷発生層２３ａ、第２電荷発生層２３ｂ、第３電荷発生層２３ｃとした場合に、第１電荷発生層２３ａとして有機ｎ型ドーパントをドープした有機電子輸送材料からなる層、第２電荷発生層２３ｂとして有機電子輸送材料からなる層、第３電荷発生層２３ｃとして有機ｐ型ドーパントをドープした有機電子輸送材料からなる層を採用することができる。

上記した実施形態では、第１正孔注入層２０及び第１正孔輸送層２１、第２正孔注入層３６及び第２正孔輸送層３７をそれぞれ２層に分けて形成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１正孔注入層２０及び第１正孔輸送層２１、第２正孔注入層３６及び第２正孔輸送層３７は、それぞれ１層の正孔注入輸送層としてもよい。例えば、正孔輸送材料からなる層、又は、有機ｐ型ドーパントをドープした正孔輸送材料からなる層とすることができる。

上記した実施形態では、第１発光層４と第２発光層６を点灯時に異なる発光色を発する層としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１発光層４と第２発光層６を同一色の発光色を示す層であってもよい。例えば、第１発光層４と第２発光層６の両方を白色の発光色を発する層としてもよい。

１ 有機ＥＬ装置
２ 基板（基材）
３ 第１電極層
４ 第１発光層（発光機能層）
５ 中間電極層（発光機能層）
６ 第１発光層（発光機能層）
７ 第２電極層
２２ 第１青色系発光層
２３ 電荷発生層
２４ 赤色系発光層
３０ 第１中間電極層（透明電極層）
３１ 補助電極層（金属電極層）
３２ 第２中間電極層（透明電極層）
５９ 迂回配線
６０ 電流バイパス素子

Claims (6)

1. 基材上に、少なくとも第１電極層と、第２電極層と、前記両電極層に挟まれた発光機能層とを備えた有機ＥＬ装置であって、
   前記発光機能層は、第１発光層と、第２発光層と、第１発光層及び第２発光層に挟まれた中間電極層を含んでおり、
   当該第１発光層と第２発光層は、電気的に直列接続されており、
   第１電極層と中間電極層の間、又は、中間電極層と第２電極層の間を電気的に接続し、かつ、第１発光層又は第２発光層を迂回する迂回配線を有し、
   当該迂回配線は、迂回配線内を通過する電流を直接的に又は間接的に制御可能な電流バイパス素子を備えていることを特徴とする有機ＥＬ装置。
2. 前記第２発光層は、前記第１発光層と異なる発光色を呈することを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ装置。
3. 前記電流バイパス素子は、可変抵抗、サーミスタ、光センサー、及び、スイッチからなる群から選ばれる１種以上によって形成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ＥＬ装置。
4. 基材側から光を取り出すボトムエミッション型の有機ＥＬ装置であって、
   前記迂回配線は、中間電極層と第２電極層の間を電気的に接続し、かつ、前記第２発光層を迂回するものであり、
   第１電極層は、透明導電性金属酸化物によって形成されており、
   当該第１電極層と中間電極層との間に第１発光層が挟まれており、
   当該第１発光層は、点灯時において白色の発光色を呈することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の有機ＥＬ装置。
5. 前記第１発光層は、少なくとも長波長の発光色を呈する長波長発光層と、短波長の発光色を呈する低波長発光層とが電荷発生層を介して積層されたタンデム構造を取ることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の有機ＥＬ装置。
6. 前記中間電極層は、透光性を有した透明電極層と、金属電極層が接触した構造を取っており、
   前記金属電極層は、透明電極層よりも導電率が高い層であって、かつ、メッシュ形状をしていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の有機ＥＬ装置。

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