JP2014182998A - 有機elモジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】簡便な構成で、従来に比べて光量が大きい有機ELモジュールを提供する。
【解決手段】
透明絶縁基板12側から光を取り出すボトムエミッション型の第1有機ELパネル2と、第3電極層36側から光を取り出すトップエミッション型の第2有機ELパネル3を、透明絶縁基板12と金属電極基板32が対向し、且つ、第1有機ELパネル2の第1発光領域と第2有機ELパネル3の第2発光領域が積層方向に略一致するように重ねて一体化し、第1有機ELパネル2から発せられる光及び第2有機ELパネル3から発せられる光を同一方向に照射可能であり、第1有機ELパネル2と第2有機ELパネル3は、電気的に直列接続されている構成とする。
【選択図】図9

Description

本発明は、有機ELモジュールに関するものである。特に、トップエミッション型の有機ELパネルとボトムエミッション型の有機ELパネルを重ねて配置した有機ELモジュールに関する。
近年、白熱灯や蛍光灯に代わる照明装置として有機ELモジュールが注目され、多くの研究がなされている。
ここで、有機ELモジュールは、有機ELパネルを組み合わせたものである。有機ELパネルは、有機EL装置に封止構造やケーシングを施したものである。有機EL装置は、ガラス基板等の基材上に有機EL素子を積層し、当該有機EL素子への給電構造を設けたものである。
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。
有機ELパネルは、自発光デバイスであり、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させることができる。また、白熱灯や蛍光灯に比べて厚さが極めて薄く、且つ面状に発光するので、設置場所の制約が少ない。
照明装置として使用される有機ELパネルは、一般的に1枚の基板に有機EL素子を積層することによって、一方の主面(片面)側を発光する構成となっている。すなわち、主面に発光面を有しており、その発光面が居住空間等の空間に向くことによって、当該空間が照らされる。
また、有機ELパネルは、面発光であるため、一点に集光するLED照明等に比べて空間内に照射される光の光量が小さく、光の光量を如何にして増大させるかが課題となっている。そこで、有機ELパネルの光量を増加させる方策として、特許文献1の技術が開示されている。
すなわち、特許文献1に記載の照明装置(有機ELパネル)では、従来の有機EL素子の積層構造を変更し、有機EL素子内の光取出し効率および輝度を向上させることによって、照明装置全体として光量を増加させている。
特開2010−192472号公報
しかしながら、特許文献1に記載の照明装置は、従来の有機EL素子の層構造を変更することによって光量を向上させるものであるから、既存の有機ELパネルを使用することができず、汎用性が低いという問題がある。
また、特許文献1に記載の照明装置は、発光面積が大きくなると、陽極と陰極間の電気抵抗等に起因して、輝度むらが生じるおそれがある。
この問題について詳説すると、有機ELパネルの発光面内において、外部端子から給電される部位(以下、給電部ともいう)からの距離が離れた位置と近い位置とで発光層に流れる電流値が異なる。つまり、前記給電部から離れた位置では電流が流れにくく、前記給電部に近い位置に電流が集中しやすい。そのため、前記給電部から離れた位置では輝度が低くなり、前記給電部に近い位置では輝度が高くなる。
このように、特許文献1に記載の照明装置は、光量を向上できるものの、発光面積が大きくなると輝度むらが生じる可能性がある。
そこで、本発明は、簡便な構成で、従来に比べて光量が大きい有機ELモジュールを提供することを課題とする。
上記の課題を解決するための請求項1に記載の発明は、第1基板の一方の主面上に第1電極層と、第1有機発光層と、第2電極層を備えた第1積層体を有する第1有機ELパネルと、金属電極基板の一方の主面上に第2有機発光層と第3電極層が積層した第2積層体を有する第2有機ELパネルを備えた有機ELモジュールにおいて、前記第1有機ELパネルは、第1基板側から光を取り出すボトムエミッション型有機ELパネルであって、第1基板と第1電極層と第2電極層のいずれもが透光性を有しており、前記第2有機ELパネルは、第3電極層側から光を取り出すトップエミッション型有機ELパネルであって、少なくとも第3電極層が透光性を有しており、前記金属電極基板は、金属板、金属板と金属電極層の積層構造、及び、絶縁基板と金属電極層の積層構造のいずれかによって形成されており、第1有機ELパネルと第2有機ELパネルは、第1基板の前記主面と金属電極基板の前記主面が対向し、且つ、第1有機ELパネルの駆動時に発光する第1発光領域と第2有機ELパネルの駆動時に発光する第2発光領域が積層方向に略一致するように重ねて一体化されており、第1有機ELパネルから発せられる光及び第2有機ELパネルから発せられる光を同一方向に照射可能であり、前記第1有機ELパネルと第2有機ELパネルは、電気的に直列接続されていることを特徴とする有機ELモジュールである。
ここでいう「第1有機ELパネルの第1発光領域と第2有機ELパネルの第2発光領域が積層方向に略一致する」とは、第1有機ELパネルの第1発光領域及び第2有機ELパネルの第2発光領域の重畳部位の面積が第1有機ELパネルの第1発光領域の面積又は第2有機ELパネルの第2発光領域の面積の95パーセント以上占めている状態を表す。
ここでいう「金属板」とは、薄膜ではなく、金属製の板状部材であって、自然環境下で変形しないものである。すなわち、所定の剛性があり、少なくとも100μm以上の平均厚みを有したものである。
ここでいう「金属電極層」とは、金属板に対して厚みが薄い薄膜である。すなわち、少なくとも100μm未満の平均厚みを有したものであり、蒸着金属膜や電気めっきや無電解めっきで形成した金属膜が好ましく採用できる。
「絶縁基板」とは、薄膜ではなく、絶縁性を有した板状部材であって、自然環境下で変形しないものである。
ここでいう「透光性」とは、光の80パーセント以上を透過する性質をいう。すなわち、透明性を含む。
本発明の構成によれば、金属電極基板は、金属板、金属板と金属電極層の積層構造、及び、絶縁基板と金属電極層の積層構造のいずれかによって形成されている。すなわち、金属電極基板が金属基板によって形成されている場合には、金属板が電極として機能し、金属電極基板が金属板と金属電極層によって形成されている場合には、金属電極層が電極として機能し、金属電極基板が絶縁基板と金属電極層によって形成されている場合には、金属電極層が電極として機能する。
本発明の構成によれば、第1有機ELパネルは、第1基板と第1電極層が透光性を有しているので、駆動時に第1有機発光層で発生する光は、少なくとも第1基板を透過する。
また、本発明の構成によれば、第2有機ELパネルは、第3電極層が透光性を有しているので、駆動時に第2有機発光層で発生する光は、少なくとも第3電極層を透過する。
さらに、本発明の構成によれば、第1有機ELパネルと第2有機ELパネルは、第1基板の前記主面と金属電極基板の前記主面が対向している。すなわち、第1基板と金属電極基板の間に第1積層体と第2積層体が位置している。
そして、本発明の構成によれば、第1有機ELパネルの駆動時に発光する第1発光領域と第2有機ELパネルの駆動時に発光する第2発光領域が積層方向に略一致するように重ねて一体化されている。
以上の構成により、第2有機ELパネルから発せられる光は、透光性を有する第1有機ELパネルの第1基板と第1電極層と第2電極層を透過して、第1有機ELパネルから発せられる光と同一方向に照射可能である。そのため、第1有機ELパネルの発光領域及び第2有機ELパネルの発光領域の重なり部位では、第2有機ELパネルの第3電極層側から発せられる光量が、第1有機ELパネルから発せられる光が重なることによって増幅される。それ故に、有機ELモジュール全体の単位面積当たりの光量を増加することができる。
ところで、照明装置に有機ELモジュールを使用する場合、ディスプレイに使用する場合と異なり、光量を調整するにあたって、複数の系統によって部分的に制御したり、厳密に制御したりする用途は少ない。すなわち、調光機能を使用する場合でも、各素子を独立して制御することが少ないから、複雑な配線構造を形成せずに、できる限り少ない系統で有機ELモジュール全体を制御できることが好ましい。
そこで、本発明の構成によれば、前記第1有機ELパネルと第2有機ELパネルは、電気的に直列接続されているため、第1有機ELパネル及び第2有機ELパネルを同時に1系統の定電流駆動で調光可能となる。すなわち、配線構造が複雑とならず、簡潔な配線構造の有機ELモジュールとなる。
請求項2に記載の発明は、第1有機ELパネルと第2有機ELパネルを電気的に接続する接続部材を有し、当該接続部材は、第1有機ELパネル及び第2有機ELパネルの側面に配されていることを特徴とする請求項1に記載の有機ELモジュールである。
本発明の構成によれば、第1有機ELパネル及び第2有機ELパネルがそれぞれの発光領域の外側に位置する側面に配された接続部材を経由して電気的に直列接続されているため、第1発光領域に属する第1積層体及び第2発光領域に属する第2積層体から発せられる光を接続部材によって遮ることなく、第1有機ELパネルと第2有機ELパネルを電気的に接続することができる。
ところで、上記した発明の有機ELモジュールは、第1有機ELパネルの第1基板と第2有機ELパネルの金属電極基板の間に第1積層体及び第2積層体が位置するため、第1積層体及び第2積層体への給電部位が第1基板と金属電極基板の内側に位置するため、外部電源から第1積層体及び第2積層体に給電しにくいという問題がある。
そこで、請求項3に記載の発明は、面状に広がりをもった外部給電部材を有し、外部給電部材は、表面上に第1給電部が設けられ、裏面上に第2給電部が設けられており、第1給電部及び第2給電部の一部は、第1電極層と金属電極基板の間に介在しており、前記第1給電部は、当該第1電極層を経由して第1発光領域内の第1積層体と電気的に接続されており、前記第2給電部は、当該金属電極基板を経由して第2発光領域内の第2積層体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ELモジュールである。
本発明の構成によれば、外部給電部材は、表面上に第1給電部が設けられ、裏面上に第2給電部が設けられており、第1給電部及び第2給電部は、第1電極層と金属電極基板の間の空間の内外(面方向)に延伸している。すなわち、外部給電部材は、第1電極層と金属電極基板の間の空間の外側では、第1給電部と第2給電部は互いに離反する方向(反対向き)を向いているので、外部電源の端子を接続しやすい。一方、第1電極層と金属電極基板の間の空間の内側では、第1電極層と金属電極基板によって挟まれているので、外部からノイズ等を拾いにくい。そのため、容易に安定して給電できる。
請求項4に記載の発明は、第1有機ELパネルと第2有機ELパネルを電気的に接続する接続部材を有し、当該接続部材は、第1有機ELパネル及び第2有機ELパネルの側面に配されており、前記第1有機ELパネルは、前記第2電極層よりも導電率が大きな第1補助電極層を有しており、当該第1補助電極層は、第2電極層に接触し、かつ、前記第1有機ELパネルの側面側から対向する側面側に向かって延びてい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モジュールである。
本発明の構成によれば、第1有機ELパネルにおいて、第1補助電極層は、第2電極層に接触し、かつ、前記第1有機ELパネルの側面側から対向する側面側に向かって延びている。そのため、たとえ第2電極層が導電率の低い材料によって形成されていても、第1補助電極層によって、第2電極層内の電気伝導を補助することができるので、駆動時(給電時)の低電力ロスが小さく、高輝度かつ輝度むらを少なくすることができる。また、第1補助電極層は、接続部材の位置する側面と当該側面と対向する側面間を結ぶように設けられているため、電流が第1発光領域側から接続部材に流れやすい、又は、接続部材から第1発光領域側に流れやすい。
請求項5に記載の発明は、第1有機ELパネルと第2有機ELパネルを電気的に接続する接続部材を有し、当該接続部材は、第1有機ELパネル及び第2有機ELパネルの側面に配されており、前記第2有機ELパネルは、前記第3電極層よりも導電率が大きな第2補助電極層を有しており、当該第2補助電極層は、第3電極層に接触し、前記第2有機ELパネルの側面側から対向する側面側に向かって延びてい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モジュールである。
本発明の構成によれば、第2有機ELパネルにおいて、第2補助電極層は、第3電極層に接触し、前記第2有機ELパネルの側面側から対向する側面側に向かって延びている。そのため、たとえ第3電極層が導電率の低い材料によって形成されていても、第2補助電極層によって、第3電極層内の電気伝導を補助することができるので、駆動時(給電時)の低電力ロスが小さく、高輝度かつ輝度むらを少なくすることができる。
請求項6に記載の発明は、前記第1有機ELパネルと前記第2有機ELパネルは、透明樹脂によって接着されており、当該透明樹脂の屈折率は、1.3以上1.5以下であ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モジュールである。
本発明の構成によれば、前記第1有機ELパネルと前記第2有機ELパネルは、屈折率が1.3以上1.5以下の透明樹脂によって接着されているため、光が透過しやすい。それ故に、第2有機ELパネルからの光の取り出し効率を殆ど低下せずに、有機ELモジュール全体の輝度を向上させることができる。
請求項7に記載の発明は、第2有機ELパネルは、正孔注入性を有した金属酸化物層を有し、前記金属酸化物層は、前記第2有機発光層と第3電極層の間であって、第3電極層に直接接触しており、前記金属酸化物層の平均厚みは、1nm以上100nm以下であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の有機ELモジュールである。
本発明の構成によれば、第2有機ELパネルは、前記第2有機発光層と第3電極層の間に正孔注入性を有した金属酸化物層が位置し、当該金属酸化物層は、第3電極層に直接接触している。そのため、例えば、CVD法等によって第3電極層を形成する場合に、第1有機発光層に加わるダメージを金属酸化物層によって保護することが可能である。また、金属酸化物層は正孔注入性を有しているため、駆動時において、第3電極層から容易に正孔を取り出すことが可能であるため、第2有機ELパネルの発光効率が高まり、有機ELモジュール全体の輝度が向上する。
請求項7に記載の有機ELモジュールにおいて、前記金属酸化物層は、酸化モリブデンを含んでいることが好ましい(請求項8)。
請求項9に記載の発明は、前記第2電極層は、金属薄膜層であり、当該第2電極層の平均層厚みは3nm以上50nm以下であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の有機ELモジュールである。
本発明の構成によれば、前記第2電極層は、平均層厚みが3nm以上50nm以下の金属薄膜層であるため、第2有機ELパネルからの光の透過を確保しつつ、第1有機ELパネルの発光特性を維持することができ、発光効率も向上する。
ところで、本発明は、第1有機ELパネル及び第2有機ELパネルの両方が第1基板側から光を取り出す構造となっているため、第1有機ELパネルは、通常のボトムエミッション型の有機ELパネルとは異なり、光非取出側の電極(第2電極層)も透光性を有した電極(例えば、透明導電性酸化物や金属薄膜層)を使用する必要がある。しかしながら、例えば、光非取出側の電極として透明導電性酸化物を使用した場合には、金属に比べて内部抵抗が大きいため、補助電極層として細線状のフィンガー電極を接触させることによって、光取出側の電極の電気伝導を補助する構造をとる場合がある。また、例えば、光非取出側の電極として金属薄膜層を使用した場合には、極めて薄いため、電気伝導が十分でなく、補助電極層として細線状のフィンガー電極を接触させることによって、光取出側の電極の電気伝導を補助する構造をとる場合がある。すなわち、いずれの場合にも、フィンガー電極を形成することになる。
このフィンガー電極は、通常、光取出側の電極の表面にマスク等を被覆して、真空蒸着等によって形成される。このフィンガー電極は、輝度むら抑制の観点から光非取出側の電極の端から端まで形成されることが好ましいが、マスクによって被覆して成膜するため、各フィンガー電極の端部間で数mm程度の乱れが生じてしまう。そのため、場合によっては、フィンガー電極が光非取出側の電極の端部を超えて光取出側の電極と接触し、駆動時に短絡する虞もある。
そこで、請求項10に記載の発明は、前記第1補助電極層は、線状に延びた第1フィンガー電極を有し、当該第1フィンガー電極は、第2電極層よりも導電率が大きいものであって、かつ、第2電極層と直接接触しており、当該第1フィンガー電極は、第1発光領域の外側であって、かつ、第1基板を平面視したときに第1電極層及び第2電極層の重畳部位においてレーザースクライブによって第2電極層及び第1フィンガー電極が延伸方向に分離されていることを特徴とする請求項4乃至9のいずれかに記載の有機ELモジュールである。
本発明の構成によれば、第1基板を平面視したときに第1電極層及び第2電極層の重畳部位においてレーザースクライブによって延伸方向に分離されているため、第1フィンガー電極を第2電極層の端部まで延ばすことができる。また、レーザースクライブによって第2電極層及び第1フィンガー電極が延伸方向に分離されている。そのため、切り離した部位(第1発光領域側と異なる側)は、電気的に寄与しないため、たとえ第1フィンガー電極の端部と第1電極層が接触していたとしても短絡が生じず、信頼性が高い。
なお、本明細書において、レーザースクライブによって形成される各種溝につき、その溝幅としては、照射するパワーが大きすぎて基材(基板も含む)等にダメージを与えたり、大出力のためレーザー光源が高価になったりすることを避けるため、かつ、照射するパワーが小さすぎて、タクトタイムが長くなったり、分離や埋め込みが不十分になり電気絶縁性や封止絶縁性の信頼性が確保できなくなったりすることを避けるために、1μm以上200μm以下とすることが好ましく、5μm以上100μm以下とすることがより好ましく、10μm以上80μm以下とすることがさらに好ましく、25μm以上60μm以下とすることが特に好ましい。
請求項11に記載の発明は、前記第1電極層は、第1発光領域の外側に帯状の延びた電極接続帯を有しており、前記第1補助電極層は、第1フィンガー電極を複数有し、当該第1フィンガー電極は、第2電極層よりも導電率が大きいものであって、かつ、第2電極層と直接接触しており、第1フィンガー電極の一方の端部は、前記電極接続帯に物理的に接続されていることを特徴とする請求項4乃至10のいずれかに記載の有機ELモジュールである。
本発明の構成によれば、駆動時に第2電極層を補助する複数の第1フィンガー電極が電極接続帯によって固定されているので、より確実に給電することができる。
本発明の有機ELモジュールによれば、ボトムエミッション型の第1有機ELパネルとトップエミッション型の第2有機ELパネルを重ねるという簡便な構成で、全体の光量の増加が可能である。
本発明の第1実施形態に係る有機ELモジュールを概念的に示した斜視図である。 図1の有機ELモジュールのA−A断面図である。 図1の有機ELモジュールのB−B断面図である。 図1の有機ELモジュールの分解斜視図である。 図1の第1有機ELパネルと第2有機ELパネルを展開した状態を示す斜視図である。 図5の状態の第1有機ELパネルを分解した分解斜視図である。 図5の状態の第2有機ELパネルを分解した分解斜視図である。 図4の第1有機ELパネル及び第2有機ELパネルの各領域の説明図であり、(a)は第1有機ELパネルを透明絶縁基板側からみた平面図であり、(b)は第2有機ELパネルを第3無機封止層側からみた平面図である。 図4の第1有機ELパネル及び第2有機ELパネルの各領域の位置関係を表す説明図である。 図1の第1有機ELパネルの製造工程を表す説明図であり、(a)は電極接続帯形成溝を形成した後の平面図であり、(b)は(a)のA−A断面図である。 図1の第1有機ELパネルの製造工程を表す説明図であり、(a)は第1機能層を形成した後の平面図であり、(b)は(a)のA−A断面図である。 図1の第1有機ELパネルの製造工程を表す説明図であり、(a)は第2電極層を形成した後の平面図であり、(b)は(a)のA−A断面図である。 図1の第1有機ELパネルの製造工程を表す説明図であり、(a)は第1補助電極層を形成した後の平面図であり、(b)は(a)のA−A断面図である。 図1の第1有機ELパネルの製造工程を表す説明図であり、(a)は短絡防止溝を形成した後の平面図であり、(b)は(a)のA−A断面図である。 図1の第1有機ELパネルの製造工程を表す説明図であり、(a)は第1無機封止層を形成した後の平面図であり、(b)は(a)のA−A断面図である。 図1の第2有機ELパネルの製造工程を表す説明図であり、(a)は第2有機EL素子を形成した後の平面図であり、(b)は(a)のA−A断面図である。 図1の第2有機ELパネルの製造工程を表す説明図であり、(a)は第2無機封止層を形成した後の平面図であり、(b)は(a)のA−A断面図である。 図1の第2有機ELパネルの製造工程を表す説明図であり、(a)は第2補助電極層を形成した後の平面図であり、(b)は(a)のA−A断面図である。 図1の第2有機ELパネルの製造工程を表す説明図であり、(a)は第3無機封止層を形成した後の平面図であり、(b)は(a)のA−A断面図である。 図17の状態の第2有機ELパネルを表す斜視図である。 図1の第1有機ELパネル及び第2有機ELパネルを接続するパネル接続工程を表す説明図であり、第1有機ELパネルを取り付ける前の状態を表す斜視図である。 図1の有機ELモジュールに外部電源を接続した場合における有機ELモジュール内での電流の流れを表す概念図である。 図1の有機ELモジュールの各有機ELパネルの光の流れを表す説明図であり、(a)は第1有機ELパネルから発生する光の光路を表す図であり、(b)は第2有機ELパネルから発生する光の光路を表す図である。 本実施形態の短絡防止溝を形成する工程の説明図である。 他の実施形態の有機ELモジュールを概念的に示した斜視図である。
本発明は、主に照明装置に使用される有機ELモジュールに係るものである。図1は、本発明の第1実施形態に係る有機ELモジュール1を示している。以下、上下左右の位置関係は、特に断りのない限り、図1の姿勢を基準に説明する。すなわち、有機ELモジュール1の点灯時における光取り出し側が上である。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モジュール1は、図2,図3のように、第1有機ELパネル2と、第2有機ELパネル3を透明接着樹脂4によって貼り合わせて一体化し、同一方向から光を取り出すものである。また、第1有機ELパネル2と第2有機ELパネル3は、図2のように接続部材5を介して電気的に接続されている。
また、第1有機ELパネル2と第2有機ELパネル3は、外部給電部材6によって外部電源から給電可能となっている。
第1有機ELパネル2は、透明絶縁基板12(第1基板)側から光を取り出すボトムエミッション型の有機ELパネルである。
第1有機ELパネル2は、図6のように透明絶縁基板12の表面(主面)上に、第1電極層13と第1機能層15(第1有機発光層)と第2電極層16がこの順に積層された第1有機EL素子20が積層している。
さらに第1有機ELパネル2は、第2電極層16上に第1補助電極層17が設けられており、その上から第1無機封止層18によって、第1有機EL素子20の大部分が封止されている。
第1補助電極層17は、第2電極層16の電気伝導を補助する補助電極として機能する層であって、かつ、接続部材5と第2電極層16を電気的に接続する層である。第1補助電極層17は、第2電極層16に直接接触し、接続部材5側から対向する外部給電部材6側に向かって延びた複数の第1フィンガー電極22から形成されている。
第1有機ELパネル2の各層の詳細な構成については後述する。
第1有機ELパネル2は、図2,図8(a)のように透明絶縁基板12を平面視したときに、駆動時(点灯時)に発光する第1発光領域25と、発光しない第1非発光領域26を有している。
第1発光領域25は、図2,図8(a)のように第1電極層13と第1機能層15と第2電極層16の重畳部位が位置する領域である。
第1非発光領域26は、図8(a)のように第1発光領域25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のように第1発光領域25内の第1電極層13と電気的に接続された第1給電領域27と、第1発光領域25内の第2電極層16と電気的に接続された第2給電領域28を有している。
第1給電領域27と第2給電領域28は、図8(a)のように横方向s(幅方向)において第1発光領域25を挟んで対向する位置に設けられている。
また、第1有機ELパネル2は、図2のように第1電極層13を部分的に除去した電極接続帯形成溝55と、第1機能層15、第2電極層16及び第1補助電極層17の3層を部分的に除去した短絡防止溝56を有している。
電極接続帯形成溝55は、図2,図6のように縦方向l(長さ方向)に延びた溝であって、第1発光領域25と第2給電領域28の境界部位に位置する溝である。すなわち、電極接続帯形成溝55は、図2,図6のように第1発光領域25に属する第1電極層13と第2給電領域28に属する第1電極層13を物理的に切り離す溝であって、帯状の電極接続帯14を形成する溝である。
短絡防止溝56は、図2,図6のように縦方向lに延びた溝であって、第1給電領域27と第1発光領域25の境界部位に位置する溝である。短絡防止溝56は、図2,図6のように第1電極層13と第1補助電極層17の接触を防止する溝である。
ここで、第1有機ELパネル2内の各層の位置関係について説明すると、透明絶縁基板12上に積層した第1電極層13は、上記したように電極接続帯形成溝55によって、2つの領域に分離されており、第2給電領域28に位置する電極接続帯14を有している。
透明絶縁基板12上に積層した第1電極層13は、図10のように、電極接続帯形成溝55を除いて、透明絶縁基板12の全面を被覆されている。すなわち、第1電極層13の縦方向l及び横方向sの端部は、透明絶縁基板12の各端部まで至っている。
第1電極層13上に積層した第1機能層15は、図2のように横方向において、第1発光領域25から第1給電領域27及び第2給電領域28の両側の領域に跨がって形成されている。
第1機能層15の一方の端部(第2給電領域28側の端部)は、図2のように電極接続帯形成溝55を超えて電極接続帯14の一部まで延びている。すなわち、第1機能層15は、電極接続帯形成溝55内部に充填されており、電極接続帯形成溝55内を経由して第1電極層13に直接接触している。そのため、第1発光領域25内の第1電極層13と第2給電領域28内の第1電極層13(電極接続帯14)は、第1機能層15によって縁切りされている。
一方、第1機能層15の他方の端部(第1給電領域27側の端部)は、図2のように第1電極層13の端部まで至っておらず、第1電極層13上に第1機能層15は収まっている。
縦方向においては、図3のように第1機能層15の両端部は、第1電極層13の端部まで至っておらず、第1電極層13上に第1機能層15は収まっている。
第1機能層15上に積層した第2電極層16は、図2のように横方向において、第1発光領域25から第1給電領域27及び第2給電領域28の両側の領域に跨がって形成されている。
横方向において、第2電極層16の一方の端部(第2給電領域28側の端部)は、図2のように第1機能層15の端部を超えて外側まで覆っており、第2給電領域28内の第1電極層13(電極接続帯14)の一部と接触している。すなわち、第2電極層16と電極接続帯14は、物理的に接続されている。
一方、第2電極層16の他方の端部(第1給電領域27側の端部)は、図2のように第1機能層15の端部まで至っているが、はみ出しておらず、第1機能層15上に第2電極層16は収まっている。
縦方向においては、第2電極層16の両端部は、図3のように第1機能層15の端部まで至っておらず、第1機能層15上に第2電極層16は収まっている。
第2電極層16上に積層した第1補助電極層17の第1フィンガー電極22は、図6のように第2電極層16の表面(光非取出面側の面,裏面側)全体に均等に分布して形成されている。
第1補助電極層17の各第1フィンガー電極22は、横方向において、図2のように、第1発光領域25から第1給電領域27及び第2給電領域28の両側の領域に跨がって形成されている。
横方向において、各第1フィンガー電極22の一方の端部(第2給電領域28側)は、図2のように第2電極層16の端部を超えて張り出しており、電極接続帯14上にも延びている。そして、各第1フィンガー電極22の一方の端部(第2給電領域28側)は、電極接続帯14の端部近傍まで至っている。すなわち、各第1フィンガー電極22は。図6のように第2電極層16上を横方向s全体に亘って設けられており、各第1フィンガー電極22と電極接続帯14は、図2のように物理的に接続されている。
一方、各第1フィンガー電極22の他方の端部(第1給電領域27側の端部)は、図2のようにその端面が第2電極層16の端部まで至っているが、はみ出しておらず、第2電極層16上に各第1フィンガー電極22は収まっている。
縦方向においては、各第1フィンガー電極22は、図6のように等間隔に配されている。
縦方向lに隣接する第1フィンガー電極22,22間の距離L1は、0.5mm以上10mm以下であることが好ましく、1mm以上5mm以下であることがより好ましい。
隣接する第1フィンガー電極22,22間の距離が0.5mm未満になると、第1フィンガー電極22が密集しすぎて、有機ELパネル2,3から発生する光が十分に取り出せず、光取り出し効率が著しく低下する虞があり、10mmより大きくなると、第2電極層16全体に均等に電流を流すことができず、第1有機ELパネル2内で輝度むらが発生するおそれがある。
第1補助電極層17上に積層した第1無機封止層18は、横方向において、図2のように第1発光領域25から第1給電領域27及び第2給電領域28の両側の領域に跨がって形成されている。すなわち、第1無機封止層18は、少なくとも第1発光領域25の有機EL素子20を覆っている。
横方向において、第1無機封止層18の一方の端部(第2給電領域28側の端部)は、図2のように電極接続帯形成溝55の部材厚方向の投影面上を超えて外側に延在しており、さらに、第2電極層16の外側まで至っている。しかしながら、第1無機封止層18は第1補助電極層17の端部まで被覆していない。第1補助電極層17側からみると、第1補助電極層17の端部は、電極接続帯14上で第1無機封止層18から露出した第2露出部61を形成している。
一方、第1無機封止層18の他方の端部(第1給電領域27側の端部)は、図2のように短絡防止溝56を超えてさらに第1機能層15、第2電極層16、第1補助電極層17の端部の外側まで至っている。すなわち、第1無機封止層18は、短絡防止溝56内部に充填されており、短絡防止溝56内を経由して第1電極層13に直接接触している。
また、第1無機封止層18は、第1機能層15、第2電極層16、第1補助電極層17の端面を被覆しており、これらの外側で第1電極層13と直接接触している。しかしながら、第1無機封止層18は、第1電極層13の端部まで至っていない。第1電極層13側からみると、第1無機封止層18から露出した第1露出部60を形成している。
縦方向において、第1無機封止層18は、図3のように、少なくとも第1発光領域25の有機EL素子20を覆っており、さらに第1機能層15の両外側まで覆っているが、第1電極層13の端部まで至っておらず、第1電極層13上に第1無機封止層18は収まっている。
このように第1無機封止層18は、第1発光領域内の第1有機EL素子20を完全に覆っている。
続いて、第2有機ELパネル3について説明する。
第2有機ELパネル3は、第3電極層36側から光を取り出すトップエミッション型の有機ELパネルである。
第2有機ELパネル3は、図7のように金属電極基板32の表面(主面)上に第2機能層35と第3電極層36がこの順に積層された第2有機EL素子40を備えている。第2有機EL素子40の大部分は、第2無機封止層38及び第3無機封止層39によって封止されている。
また、第2有機ELパネル3は、図2,図7のように第2無機封止層38及び第3電極層36上に第2補助電極層37が積層されている。
第2補助電極層37は、第3電極層36の電気伝導を補助する補助電極として機能する層であって、かつ、接続部材5と第3電極層36を電気的に接続する層である。
第2補助電極層37は、第3電極層36に直接接触し、接続部材5側から対向する外部給電部材6側に向かって延びた複数の第2フィンガー電極49から形成されている。
第2有機ELパネル3の各層の詳細な構成については後述する。
第2有機ELパネル3は、図2,図8(b)のように、金属電極基板32を平面視したときに、第1有機ELパネル2と同様、駆動時に発光する第2発光領域41と、発光しない第2非発光領域42を有している。
第2発光領域41は、図2のように金属電極基板32と第2機能層35と第3電極層36の重畳部位が位置する領域である。
第2非発光領域42は、図8(b)のように第2発光領域41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のように第2発光領域41内の金属電極基板32と電気的に接続された第3給電領域43と、第2発光領域41内の第3電極層36と電気的に接続された第4給電領域44を有している。
第3給電領域43と第4給電領域44は、図8(b)のように第2発光領域41を挟んで対向する位置に設けられている。
ここで、第2有機ELパネル3内の各層の位置関係について説明すると、金属電極基板32上に積層した第2機能層35は、図2のように、横方向において、第2発光領域41から第3給電領域43及び第4給電領域44の両側の領域に跨がって形成されている。
また、第2機能層35は、図3のように、縦方向において、第2発光領域41から第2非発光領域42の両側の領域に跨がって形成されている。
第2機能層35は、図7のように縦方向l及び横方向sにおける全ての端部が金属電極基板32上に収まっている。金属電極基板32側からみると、金属電極基板32の縦方向l及び横方向sにおけるそれぞれの端部は、第2機能層35から張り出している。
第2機能層35上に積層された第3電極層36は、図7のように第2機能層35の略中央に積層されており、縦方向l及び横方向sにおける全ての端部が第2機能層35上に収まっている。
第3電極層36は、図2のように横方向において、第2発光領域41から第3給電領域43及び第4給電領域44の両側の領域に跨がって形成されている。
また、第3電極層36は、図3のように、縦方向において、第2発光領域41から第2非発光領域42の両側の領域に跨がって形成されている。
金属電極基板32、第2機能層35、第3電極層36に跨がって積層された第2無機封止層38は、図2,図3のように第2発光領域41の外側に形成されている。すなわち、第2無機封止層38は、第2非発光領域42に属しているが、第2発光領域41には属していない。
第3電極層36側からみると、第3電極層36上には、図7のように第2無機封止層38から露出した開口部52が形成されている。開口部52の開口形状は、第2発光領域41の形状と同一又は相似形状となっている。具体的には、四角形状となっている。
横方向において、第2無機封止層38の一方の外側端部(第4給電領域44側の端部)は、図2のように第2機能層35の端部を超えて金属電極基板32の端部まで被覆している。
第2無機封止層38の他方の外側端部(第3給電領域43側の端部)は、図2のように第2機能層35の端部を超えて金属電極基板32の端部手前まで延びている。金属電極基板32側からみると、金属電極基板32の一部は、第2無機封止層38から張り出して露出しており、第3露出部62を形成している。
縦方向において、第2無機封止層38の両端部は、図3のように、金属電極基板32の端部まで至っておらず、金属電極基板32の一部は、第3露出部62と同様、第2無機封止層38から露出している。
第3電極層36上に積層された第2補助電極層37の第2フィンガー電極49は、図3,図7のように第3電極層36の開口部52からの露出部位の表面全体に均等に分布して形成されている。
第2補助電極層37の各第2フィンガー電極49は、図2のように横方向において、第2発光領域41から第3給電領域43及び第4給電領域44の両側の領域に跨がって形成されている。
横方向において、第2補助電極層37の一方の端部(第4給電領域44側の端部)は、図2のように開口部52内の第3電極層36上から第2無機封止層38上を跨がって延びており、さらに第2無機封止層38の外側端部近傍まで延びている。
一方、第2補助電極層37の他方の端部(第3給電領域43側の端部)も、図2のように開口部52内の第3電極層36上から第2無機封止層38上を跨がって延びており、さらに第2無機封止層38の外側端部近傍まで延びている。
すなわち、各第2フィンガー電極49は、図7のように第2無機封止層上を横方向のほぼ全体に亘って設けられており、第3電極層36及び第2無機封止層38を跨がって設けられている。すなわち、各第2フィンガー電極49は、第3電極層36が露出した開口部52の内部を経由して第3電極層36の表面に接触しており、さらに第2無機封止層38上に直接接触している。
縦方向lにおいては、図3,図7のように各第2フィンガー電極49は、等間隔に配されている。
縦方向lに隣接する第2フィンガー電極49,49間の距離L2(図7参照)は0.5mm以上10mm以下であることが好ましく、1mm以上5mm以下であることがより好ましい。
隣接する第2フィンガー電極49,49間の距離が0.5mm未満になると、第2フィンガー電極49が密集しすぎて、有機ELパネル3から発生する光が十分に取り出せず、光取り出し効率が著しく低下する虞があり、10mmより大きくなると、第3電極層36全体に均等に電流を流すことができず、第2有機ELパネル3内で輝度むらが発生するおそれがある。
第2補助電極層37上に積層した第3無機封止層39は、図2のように横方向において、第2発光領域41から第3給電領域43及び第4給電領域44の両側の領域に跨がって形成されている。
横方向において、第3無機封止層39の一方の端部(第4給電領域44側の端部)は、図2のように第2補助電極層37の端部まで至っておらず、第2補助電極層37の一部が露出している。第2補助電極層37側からみると、第2補助電極層37は、第3無機封止層39から露出した第4露出部63を有している。
第3無機封止層39の他方の端部(第3給電領域43側の端部)は、第2無機封止層38の端部まで至っており、第2補助電極層37の端面を被覆している。
縦方向において、第3無機封止層39は、図3のように、少なくとも第2発光領域41の第2有機EL素子40を覆っており、さらに第2無機封止層38の端部まで至っている。
このように、第2無機封止層38及び第3無機封止層39は、第2発光領域41内の第2有機EL素子40を完全に覆っている。
続いて、接続部材5について説明する。
接続部材5は、図2,図5のように、第1有機ELパネル2の第1補助電極層17と第2有機ELパネル3の第2補助電極層37を接続する部材であり、第1有機ELパネル2及び第2有機ELパネル3の側面を覆い、有機ELモジュール1の側面の一部を形成する部材である。
接続部材5は、図5のように導電性を有した箔状の導電部材である。接続部材5の材料は、導電性を有していれば、特に限定されるものではないが、抵抗率が低いという観点から、金、銀、銅、ニッケル、クロム、アルミニウムなどの金属材料が好ましい。
透明接着樹脂4は、上記したように第1有機ELパネル2の第1無機封止層18と第2有機ELパネル3の第3無機封止層39を接着する部材であり、具体的には、透光性を有した接着材である。
ここでいう「接着材」とは液状の接着剤だけではなく、固体状の粘着材も含む。
透明接着樹脂4の屈折率は、1.3以上1.5以下であることが好ましい。
この範囲であれば、第2有機ELパネル3から照射される光が透明接着樹脂4との界面で全反射することを抑制することができる。
また、透明接着樹脂4は、柔軟性を有し、所定の条件によって塑性変形又は弾性変形する接着材であり、シート状の部材の表面に粘着性加工を施されたものである。本実施形態では、透明接着樹脂4は、第1無機封止層18や第3無機封止層39から圧縮応力などを受けた場合に、その応力にほとんど逆らわずに、塑性変形可能となっている。
JIS K 6253に準じた透明接着樹脂4のショア硬さは、ショア硬さがA30以上A70以下であり、A40以上A65以下であることが好ましく、A45以上A63以下であることがより好ましい。
透明接着樹脂4のショア硬さがA70より大きい場合、透明接着樹脂4の剛性が大きすぎて、膨らみや衝撃が十分吸収できない。
透明接着樹脂4の曲げ弾性率は、3MPa以上30MPa以下であることが好ましく、3MPa以上25Pa以下であることがより好ましく、3.9MPa以上23MPa以下であることが特に好ましい。
透明接着樹脂4の具体的な材質としては、アクリルゴム(ACM)、エチレンプロピレンゴム(EPM,EPDM)、シリコーンゴム(Q)、ブチルゴム(IIR)、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR)、フッ素ゴム(FKM)、ニトリルゴム(NBR)、イソプレンゴム(IR)、ウレタンゴム(U)、クロロスルホン化ポリエチレン(CSM)、エピクロルヒドリンゴム(CO,ECO)、クロロプレンゴム(CR)等のゴム材料が使用できるが、一定の水蒸気バリア性を有し、安価に入手可能である点から、アクリルゴム系樹脂、エチレンプロピレンゴム系樹脂、シリコーンゴム系樹脂、及びブチルゴム系樹脂から選ばれる1種以上であることが好ましく、その中でもフィルムとして入手が容易な、ブチルゴム系樹脂がより好ましい。
透明接着樹脂4の平均厚みは、2μm以上100μm以下であることが好ましく、5μm以上50μm以下であることがより好ましい。
透明接着樹脂4の平均厚みが2μmより薄くなると、第1無機封止層18及び第3無機封止層39の膨らみや衝撃が十分吸収できない。
硬質接着層7は、透明接着樹脂4よりも剛性が高く硬い接着材である。具体的には、JIS K 6253に準じた硬質接着層7のショア硬さ(及び対応する曲げ弾性率の概算値)は、ショアA80以上、すなわち、ショアD30以上(25MPa以上)であることが好ましく、より高信頼性の有機EL装置とする観点からショアD55以上(250MPa以上)、ショアD95以下(6000MPa以下)とすることがより好ましく、ショアD80以上(1500MPa以上)、ショアD90以下(4000MPa以下)とすることがさらに好ましい。
また、硬質接着層7は、溶液又はゲル状の流動体を固化して形成されるものであり、防水性及び接着性を有している。
硬質接着層7の具体的な材質としては、熱硬化性樹脂や紫外線硬化樹脂が採用できる。なお、本実施形態では、熱硬化性樹脂であって、その中でも、エポキシ樹脂を採用している。
外部給電部材6(回路基板)は、外部電源と電気的に接続可能であって、外部から第1有機ELパネル2と第2有機ELパネル3のそれぞれに給電する給電端子を担う部材である。
外部給電部材6は、図2,図4のように電気伝導性を有した2つの第1給電層46(第1給電部)及び第2給電層47(第1給電部)の間に支持基板48を介在させたものである。言い換えると、支持基板48の表裏の主面に第1給電層46と第2給電層47を形成しており、第1給電層46と第2給電層47は、支持基板48を基準として、厚み方向外側を向いている。
第1給電層46及び第2給電層47は、箔状の導電部材であり、第1給電層46及び第2給電層47の材質としては、導電性を有していれば特に限定されないが、例えば、銅箔、金箔、銀箔、白金箔、アルミニウム箔などが採用できる。
支持基板48は、絶縁性を有した板状又はフィルム状の部材である。支持基板48の材質としては、絶縁性を有していれば特に限定されないが、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)などが採用できる。
続いて、第1有機ELパネル2と第2有機ELパネル3の各部位の位置関係について説明する。
上記したように第1有機ELパネル2の第1無機封止層18と第2有機ELパネル3の第3無機封止層39が透明接着樹脂4及び硬質接着層7によって貼り合わせられている。すなわち、透明接着樹脂4を基準とすると、図2,図3のように透明絶縁基板12の内側に第1有機EL素子20が積層されており、金属電極基板32の内側に第2有機EL素子40が積層されている。
また、面方向(第1有機ELパネル2と第2有機ELパネル3の接合面方向)において、外部給電部材6は、硬質接着層7の外側に位置しており、接続部材5は、硬質接着層7の外側であって、外部給電部材6と反対側に位置している。
第1有機ELパネル2の第1露出部60と第2有機ELパネル3の第3露出部62は、図2のように外部給電部材6を挟んで対応する位置にある。第1有機ELパネル2の第1露出部60と外部給電部材6の第1給電層46は、導電性接着材8を介して接続されており、第2有機ELパネル3の第3露出部62と外部給電部材6の第2給電層47は、導電性接着材9を介して接続されている。
すなわち、支持基板48を基準とすると、外部給電部材6の第1給電層46と第2給電層47は両外側を向いており、第1有機ELパネル2の第1露出部60と第2有機ELパネル3の第3露出部62は両内側を向いている。
第1有機ELパネル2の第2露出部61と第2有機ELパネル3の第4露出部63は、図2のように接続部材5を挟んで対応する位置にある。第1有機ELパネル2の第2露出部61と第2有機ELパネル3の第4露出部63は、接続部材5を介して接続されている。すなわち、接続部材5は、光取出面側に位置する第2露出部61から硬質接着層7の外側を経由して光非取出面側に位置する第4露出部63に物理的に接続している。
透明絶縁基板12を平面視すると、第1有機ELパネル2の第1発光領域25は、図2,図9のように、第2有機ELパネル3の第2発光領域41と重なっている。同様に、第1給電領域27は第3給電領域43と重なっており、第2給電領域28は第4給電領域44と重なっている。
すなわち、第1有機ELパネル2内での光取り出し部位は、図9のように第2有機ELパネル3内での光取り出し部位の部材厚方向の投影面上にある。
本実施形態では、第1有機ELパネル2の第1発光領域25と第2有機ELパネル3の第2発光領域41は、部材厚方向に完全一致している。
次に、本実施形態に係る有機ELモジュール1の製造方法について説明する。
有機ELモジュール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(本実施形態では、レーザースクライブ装置)を使用してパターニングを行い、製造される。
第1有機ELパネル2と第2有機ELパネル3は、別途工程によって形成される。本実施形態の有機ELモジュール1は、第1有機ELパネル2を形成する第1有機ELパネル形成工程と、第2有機ELパネル3を形成する第2有機ELパネル形成工程と、第1有機ELパネル2と第2有機ELパネル3を接続するパネル接続工程によって形成されている。
まず、第1有機ELパネル形成工程について説明する。
スパッタ装置又はCVD装置によって、図10のように、透明絶縁基板12上に第1電極層13を成膜する。その後、レーザースクライブ装置によって、電極接続帯形成溝55を形成する。
このとき、電極接続帯形成溝55は、透明絶縁基板12の縦辺に平行に形成されており、縦方向l全体に亘って設けられている。また、透明絶縁基板12上には、電極接続帯14が形成されている。
次に、真空蒸着装置によって、この基板(以下、透明絶縁基板12上の積層体も含む)に正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層などを順次積層し、図11のように第1機能層15を成膜する。
このとき、第1機能層15は、横方向sにおいて、電極接続帯形成溝55を超えて形成されている。第1電極層13は、電極接続帯14とその他の部位が第1機能層15によって面方向に縁切りされている。
その後、この基板に対して、スパッタ装置又は真空蒸着装置によって、図12のように第2電極層16を成膜する。
このとき、第2電極層16は、横方向sにおいて、第1機能層15を超えて電極接続帯14に物理的に接続されている。第2電極層16は、縦方向において、第1機能層15上に収まっている。
その後、この基板に対して、所定の部位にマスクを覆い、真空蒸着装置によって、図13のように第1補助電極層17を形成する。
このとき、各第1フィンガー電極22は、横方向sに延伸しており、第2電極層16を超えて電極接続帯14に接続されている。また、各第1フィンガー電極22は、縦方向に並んでおり、そのそれぞれが互いに平行となっている。また、各第1フィンガー電極22は、基板の横辺に対しても平行となっている。
その後、この基板に対して、レーザースクライブ装置によって、第1電極層13上の積層体、すなわち、第1機能層15、第2電極層16、第1補助電極層17の3層に亘って部分的に除去して、図14のように短絡防止溝56を形成する。
このとき、短絡防止溝56は、各第1フィンガー電極22と交差する様に形成されており、本実施形態では、各第1フィンガー電極22と直交する様に形成されている。すなわち、短絡防止溝56は、各第1フィンガー電極22を延伸方向に分離している。また、本実施形態の短絡防止溝56は、第1機能層15の縁に沿って直線状に形成されている。
その後、この基板の一部をマスクで覆い、CVD装置によって、図15のように第1無機封止層18を形成する。
このとき、短絡防止溝56内には、第1無機封止層18が満たされており、短絡防止溝56の内部で第1無機封止層18と第1電極層13が直接物理的に接続されている。
また、このとき、第1電極層13の一部が第1無機封止層18から露出しており、第1露出部60を形成しており、第1補助電極層17の一部が第1無機封止層18から露出しており、第2露出部61を形成している。
続いて、第2有機ELパネル形成工程について説明する。
真空蒸着装置によって、金属電極基板32上に電子注入層69、電子輸送層68、発光層67、正孔輸送層66、正孔注入層65などを順次積層し、第2機能層35を成膜し、その後、スパッタ装置又はCVD装置によって、図16のように、この基板に第3電極層36を成膜して第2有機EL素子40を形成する。
このとき、金属電極基板32は、第2機能層35及び第3電極層36から張り出している。
続いて、第3電極層36の上面(光取出側面)の一部をマスクで覆い、CVD装置によって、図17のように第2無機封止層38を成膜する。
このとき、第2無機封止層38は、第2非発光領域42内の第2有機EL素子40を覆っているが、第2発光領域41内の第2有機EL素子40を覆っていない。すなわち、第2無機封止層38は、図20のように第2発光領域41内の第2有機EL素子40の周囲を囲むような開口部52を形成しており、当該開口部52から第3電極層36が露出している。
また、このとき、金属電極基板32の一部が第2無機封止層38から露出しており、第3露出部62を形成している。
その後、第2無機封止層38が積層された基板の一部をマスクで覆い、真空蒸着装置によって図18のように第2補助電極層37を積層する。
このとき、第2補助電極層37は、開口部52から露出した第3電極層36と、その周りを囲む第2無機封止層38に跨がって設けられている。また、各第2フィンガー電極49の隙間から第3電極層36の一部が露出している。
その後、第2補助電極層37が積層された基板に、図19のように、CVD装置によって、第3無機封止層39を積層する。
このとき、各第2フィンガー電極49の隙間の一部が充填され第2フィンガー電極49から露出していた第3電極層36上に第3無機封止層39が直接積層している。
第4給電領域44内の第2フィンガー電極49の一部は、第3無機封止層39から露出して第4露出部63を形成している。
続いて、パネル接続工程について説明する。
第2有機ELパネル3の第3無機封止層39上に透明接着樹脂4を接着し、その後、ディスペンサーによって透明接着樹脂4の縁に沿って硬質接着層7の原料を塗布する。そして、導電性接着材8,9によって外部給電部材6を硬質接着層7の外側に取り付ける。また別途工程によって、接続部材5も硬質接着層7の外側に取り付ける(図21)。その後、第1無機封止層18と第3無機封止層39を貼り合わせて、所定の温度で加熱し、硬質接着層7を形成する。
このとき、第1無機封止層18と第3無機封止層39は図2のように透明接着樹脂4によって貼り合わされており、第1無機封止層18、透明接着樹脂4、第3無機封止層39のそれぞれの界面は、硬質接着層7によって覆われている。すなわち、硬質接着層7は、図21のように環状に形成されており、第1有機ELパネル2の第1発光領域25を含む領域と、第2有機ELパネル3の第2発光領域41を含む領域をともに囲むように形成されている。
また、このとき、外部給電部材6は、図2のように第1有機ELパネル2と第2有機ELパネル3に導電性接着材8,9を介して挟持されている。
続いて、有機ELモジュール1に外部電源を接続した場合の電流の流れについて説明する。
図22に示される有機ELモジュール1は、外部電源の一方の極の給電端子を外部給電部材6の第1給電層46に接続し、外部電源の他方の極の給電端子を外部給電部材6の第2給電層47に接続している。本実施形態では、外部電源の陽極の給電端子を外部給電部材6の第1給電層46に接続し、外部電源の陰極の給電端子を外部給電部材6の第2給電層47に接続している。
まず、外部電源から供給された電流は、図22のように第1給電層46から導電性接着材8を介して第1電極層13に伝わり、第1電極層13内で拡散して第1給電領域27から第1発光領域25内の第1電極層13に伝わる。
第1発光領域25内の第1電極層13に伝わった電流は、第1機能層15を通過して第2電極層16に伝わる。
このとき、第1機能層15に電圧が印加され、ホールと電子が再結合して、第1機能層15内の発光層が発光する。
第1発光領域25内の第2電極層16に伝わった電流は、第1補助電極層17を介して、第2給電領域28に属する電極接続帯14に至り、電極接続帯14に至った電流は、接続部材5を介して第2有機ELパネル3の第2補助電極層37に伝わる。第2補助電極層37に伝わった電流は、第2補助電極層37を拡散して第4給電領域44から第2発光領域41内の第3電極層36に伝わる。第2発光領域41内の第3電極層36に伝わった電流は、第2機能層35を通過して金属電極基板32に伝わる。このとき、第2機能層35に電圧が印加され、ホールと電子が再結合して、第2機能層35内の発光層が発光する。
第2発光領域41内の金属電極基板32に伝わった電流は、金属電極基板32内で第2発光領域41から第3給電領域43に至り、導電性接着材9を介して、第2給電層47に伝わり、第2給電層47から外部電源に戻る。
続いて、有機ELモジュール1の点灯時の光路について説明する。
まず、第1有機ELパネル2から発せられる光について説明すると、第1機能層15で発生した光は、図23(a)の実線と破線で示されるように第1電極層13側と第2電極層16側に照射される。図23(a)の実線で示される第1電極層13側に照射された光は、第1電極層13、透明絶縁基板12を通過して、外部に取り出される。
一方、図23(a)の破線で示される第2電極層16側に取り出される光は、第1無機封止層18、透明接着樹脂4、第3無機封止層39、第3電極層36、第2機能層35の各層を通過し金属電極基板32によって、反射される。反射された光は、第2機能層35、第3電極層36、第3無機封止層39、透明接着樹脂4、第1有機ELパネル2を通過して第1有機ELパネル2の透明絶縁基板12から取り出される。
このように第1有機ELパネル2から発せられる光はほぼ全て第1有機ELパネル2の透明絶縁基板12側から光が取り出される。
次に、第2有機ELパネル3から発せられる光について説明すると、第2機能層35で発生した光は、図23(b)の実線と破線で示されるように第3電極層36側と金属電極基板32側に照射される。
図23(b)の実線で示される第3電極層36側に照射された光は、第2有機ELパネル3の第3電極層36と第3無機封止層39、透明接着樹脂4、及び、第1有機ELパネル2の各層を通過して、第1有機ELパネル2の透明絶縁基板12から取り出される。
一方、図23(b)の破線で示される金属電極基板32側に照射された光は、金属電極基板32の表面が鏡面となっているので、第1有機ELパネル2側に全反射する。そして、第2有機ELパネル3の第2機能層35と第3電極層36と第3無機封止層39、透明接着樹脂4、第1有機ELパネル2を透過し、第1有機ELパネル2の第2電極層16側から光が取り出される。
このように、第2有機ELパネル3から発せられる光もほぼ全て第1有機ELパネル2の透明絶縁基板12側から光が取り出される。
以上のように、有機ELモジュール1で発生する光のほぼ全てが第1有機ELパネル2の透明絶縁基板12から照射されるので、有機ELパネル2,3の両方を白色の発光色を呈する有機ELパネルを使用したり、有機ELパネル2,3をそれぞれ異なる発光色を呈する有機ELパネルを組み合わせて、光を加色混合して白色発光させたりすることにより、輝度を向上させることができる。
本実施形態の有機ELモジュール1の第1有機ELパネル2は、短絡防止溝56を備えている。
この短絡防止溝56の機能について説明する。
第1有機ELパネル形成工程において、第1補助電極層17の各第1フィンガー電極22を形成する際にマスクによって成膜面を被覆し、複数の第1フィンガー電極22を同時に形成している。このとき、第1フィンガー電極22は、第2電極層16の電気伝導を補助する観点から第1発光領域25において端部から端部まで、形成されることが好ましい。端部ぎりぎりまで各第1フィンガー電極22を成膜すると、理屈上は各第1フィンガー電極22の端部が揃うが、実際には、図24(a)のように各第1フィンガー電極22の端部にバラツキが生じてしまう。そのため、場合によっては、第1フィンガー電極22の一部が第1電極層13に接触してしまい、短絡するおそれがあった。そこで、本実施形態の有機ELモジュール1では、第1発光領域25と第1給電領域27の境界をレーザースクライブによって第1電極層13上に積層した層を第1フィンガー電極22ごと含めて除去している。そのため、第1給電領域27に切り離された部位は、駆動時の発光に電気的に寄与しないため、たとえ第1フィンガー電極22の一部が第1電極層13に接触してしまっていたとしても、短絡することはない。そのため、本実施形態の有機ELモジュール1は、信頼性が高い。
また、本実施形態の有機ELモジュール1は、それぞれの有機ELパネル2,3を別の工程によって形成することができるので、製造効率を向上させることができる。
本実施形態の有機ELモジュール1は、第1有機ELパネル2と第2有機ELパネル3が電気的に直列接続されている。さらに、外部給電部材6から第1有機ELパネル2に電流が供給される部位(第1露出部60)と第2有機ELパネル3から外部給電部材6へ供給する部位(第3露出部62)が部材厚方向に対向する位置にあり、かつ、第2露出部61及び第4露出部63は、第1露出部60及び第3露出部62と、第1発光領域25及び第2発光領域41を挟んで対向する位置にあるため、第1有機ELパネル2内での電流が流れる方向と第2有機ELパネル3内での電流が流れる方向が逆方向に流れることとなる。それ故に、第1有機ELパネル2から発せられる光の輝度むらと第2有機ELパネル3から発せられる光の輝度むらを互いに補完して、輝度を均一にすることができる。
本実施形態の有機ELモジュール1は、接続部材5を利用することにより第1有機ELパネル2と第2有機ELパネル3が電気的に直列接続されているため、一対の給電端子により外部から給電可能である。
本実施形態の有機ELモジュール1の有機ELパネル2,3は、従来の構成の有機ELパネルも使用できるため、汎用性が高く、コストを低減できる。
本実施形態の有機ELモジュール1は、外部給電部材6の第1給電層46と第2給電層47が厚み方向の外側に向いているため、外部から給電しやすい。
本実施形態の有機ELモジュール1は、金属電極基板32は、少なくとも第2機能層35側の面が鏡面である。すなわち、第2有機ELパネル3から発生する光のほぼ全てを第1有機ELパネル2の透明絶縁基板12側に照射することができ、さらに、第1有機ELパネル2から第2有機ELパネル3側に向かって発せられる光も第2有機ELパネル3の金属電極基板32によって反射され、ほぼ全てを第1有機ELパネル2の透明絶縁基板12側に照射することができるので、さらに有機ELモジュール1全体の単位面積当たりの光量を増加することができる。
本実施形態の有機ELモジュール1は、透明接着樹脂4として、接着前の形状がシート状の接着材を採用している。そのため、例えば発光面積の大きな有機ELパネル2,3を用いたとしても、透明接着樹脂4の厚さを均一とすることができる。
また、固体状の接着材を使用しているので、液体の接着材を用いて透明接着樹脂4を形成する場合とは異なり、固化時に接着材の内部に空気が侵入する、いわゆる、エアかみの問題が生じにくい。さらに、液体の接着材を用いて透明接着樹脂4を形成する場合に比べて、パネル面積拡大に伴う塗布時間の増加を抑えることができ、製造効率を向上させることができる。
本実施形態の有機ELモジュール1は、各有機ELパネル2,3の各発光領域25,41内の有機EL素子20,40を無機封止層18,38,39で1次封止し、さらに硬質接着層7で2次封止されているため、封止性が高い。
最後に、有機ELモジュール1の各層の構成について説明する。
透明絶縁基板12は、透光性及び絶縁性を有したものであり、具体的には、ソーダ石灰ガラスや、無アルカリガラスなどのガラス基板が採用できる。
透明絶縁基板12は、円形又は多角形状をしており、その中でも四角形であることが好ましい。本実施形態では、長方形状のガラス基板を採用している。
金属電極基板32は、電気伝導性を有した導電性基板であって、金属を含んだ基板である。具体的には、金属電極基板32は、金属板、金属板と金属電極層の積層構造、及び、絶縁基板と金属電極層の積層構造のいずれかによって形成されている。
金属基板及び金属電極層を構成する金属としては、特に限定されないが、例えば銀(Ag)やアルミニウム(Al)などの金属が挙げられる。
また、絶縁基板を構成するものしては、ソーダ石灰ガラスや無アルカリガラス製のガラス基板などが採用できる。
金属電極基板32は、透明絶縁基板12と同一又は類似形状をしており、本実施形態では、同一形状をしている。すなわち、金属電極基板32は、長方形状をしている。
また、金属電極基板32は、少なくとも第2機能層35側の面が鏡面になっている。
第1電極層13及び第3電極層36の材料は、光透過性及び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機能層15又は第2機能層35内の発光層から発生した光を効果的に取り出せる点では、透明性が高いITOあるいはIZOが特に好ましい。本実施形態では、第1電極層13及び第3電極層36はともにITOを採用している。
また、第1電極層13、第3電極層36はスパッタ法によって成膜されていることが好ましい。
第2電極層16(金属薄膜層)の材料は、電子伝導性を有していれば、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。
本実施形態の第2電極層16は、銀を主成分とする金属(例えば、銀単体)によって形成されている。第2電極層16の電気伝導率(導電率)は、第1電極層13よりも大きい。
また第2電極層16の平均膜厚は3nm以上50nm以下となっており、極めて薄い。そのため、光を透過することができる。
第1機能層15は、第1電極層13と第2電極層16との間に設けられ、少なくとも一つの発光層を有している層である。第1機能層15は、主に有機化合物からなる複数の層から構成されている。この第1機能層15は、一般的な有機EL装置に用いられている低分子系色素材料や、共役系高分子材料などの公知のもので形成することができる。また、この第1機能層15は、後述する第2機能層35と同様、第1電極層13側から第2電極層16側に向かって、正孔注入層65、正孔輸送層66、発光層67、電子輸送層68、電子注入層69などの複数の層からなる積層多層構造であってもよい。
第2機能層35は、金属電極基板32と第3電極層36との間に設けられ、少なくとも一つの発光層を有している層である。第2機能層35は、主に有機化合物からなる複数の層から構成されている。
本実施形態の第2機能層35は、図3のように第3電極層36側から金属電極基板32側に向かって正孔注入層65と、正孔輸送層66、発光層67、電子輸送層68、電子注入層69が積層されたものである。
正孔注入層65(金属酸化物層)は、陽極(第3電極層36)から正孔を取り入れる層である。正孔注入層65としては、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化アルミニウム、酸化チタン等の金属酸化物を採用できる。その中でも、本実施形態では、上記したように第3電極層36としてITOを採用しているので、効率良く正孔を注入する観点から正孔注入層65として酸化モリブデンを主成分とする金属酸化物を採用している。
正孔注入層65の平均膜厚は、1nm以上100nm以下であり、極めて薄い。そのため、光を透過することができる。
正孔輸送層66は、正孔注入層側から正孔を効率的に輸送しつつ、陽極側(第2電極層16側)への電子の移動を制限する層である。
発光層67は、正孔輸送性又は電子輸送性の少なくとも1つの性質を有した発光層であって、電界を印加することにより、正孔輸送層66から流入する正孔と、電子輸送層68から流入する電子とが結合して発光性励起子が発生する層である。
電子輸送層68は、電子注入層69側から電子を効率的に輸送しつつ、陰極(金属電極基板32)側への正孔の移動を制限する層である。
電子注入層69は、金属電極基板32から電子を取り入れる層である。
第1無機封止層18及び第2無機封止層38は、第1有機EL素子20又は第2有機EL素子40を封止する層であり、透光性及びガス非透過性を有している。第1無機封止層18及び第2無機封止層38としては、透光性及びガス非透過性を有していれば特に限定されるものではなく、公知の物質を使用できる。例えば、金属酸化物(M−O)、金属窒化物(M−N)、金属炭化物(M−C)などが採用できる。なお、Mは金属を表す。Si−N、Si−H、N−H等からなる窒化珪素や酸化珪素、および両者の中間固溶体である酸窒化珪素が好ましい。
第3無機封止層39は、第2有機EL素子40を封止する層であり、ガス非透過性を有している。すなわち、第3無機封止層39は、第2無機封止層38と異なり、透光性を有しないものも採用できる。第3無機封止層39としては、ガス非透過性を有していれば特に限定されるものではなく、公知の物質を使用できる。例えば、金属酸化物(M−O)、金属窒化物(M−N)、金属炭化物(M−C)などが採用できる。なお、Mは金属を表す。Si−N、Si−H、N−H等からなる窒化珪素や酸化珪素、および両者の中間固溶体である酸窒化珪素が好ましい。
第1フィンガー電極22及び第2フィンガー電極49は、細線状の導電部材である。
第1フィンガー電極22及び第2フィンガー電極49の材料としては、第2電極層16又は第3電極層36よりも高い導電性を有していれば、特に限定されないが、抵抗率が低いという観点から、金、銀、銅、ニッケル、クロムなどの金属材料が好ましい。
第1フィンガー電極22及び第2フィンガー電極49の幅は、設けられる第1フィンガー電極22及び第2フィンガー電極49の数及び間隔によって適宜選択されるが、50μm以上100μm以下であることが好ましく、50μm以上80μm以下であることがより好ましい。
100μmより大きくなると、駆動時(点灯時)に第1機能層15内で発生した光及び第2機能層35内で発生した光を遮り、光取り出し効率が低下するおそれがある。50μm未満になると、十分に電気伝導ができない、あるいは、通電時(駆動時)に断線するおそれがある。
上記した実施形態では、第1無機封止層18及び第3無機封止層39の界面全体に透明接着樹脂4を形成し貼り合わせたが、本発明はこれに限定するものではなく、第1有機ELパネル2の第1非発光領域26及び第2有機ELパネル3の第2非発光領域42の重なり部位にのみに透明接着樹脂4を形成し貼り合わせてもよい。
上記した実施形態では、第1無機封止層18及び第3無機封止層39の界面全体に透明接着樹脂4を形成し貼り合わせたが、本発明はこれに限定されるものではなく、図25のようにフレーム等の他の部材100によって第1無機封止層18及び第3無機封止層39を貼り合わせてもよい。
上記した実施形態では、接続部材5として箔状の導電部材を採用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、異方性導電膜や低温はんだなどの導電性接着材であってもよい。
1 有機ELモジュール
2 第1有機ELパネル
3 第2有機ELパネル
4 透明接着樹脂(透明樹脂)
5 接続部材
6 外部給電部材
12 透明絶縁基板(第1基板)
13 第1電極層
14 電極接続帯
15 第1機能層(第1有機発光層)
16 第2電極層(金属薄膜層)
17 第1補助電極層(補助電極層)
22 第1フィンガー電極
25 第1発光領域
32 金属電極基板
35 第2機能層(第2有機発光層)
36 第3電極層
37 第2補助電極層
41 第2発光領域
46 第1給電層(第1給電部)
47 第2給電層(第2給電部)
49 第2フィンガー電極
65 正孔注入層(金属酸化物層)

Claims (11)

  1. 第1基板の一方の主面上に第1電極層と、第1有機発光層と、第2電極層を備えた第1積層体を有する第1有機ELパネルと、金属電極基板の一方の主面上に第2有機発光層と第3電極層が積層した第2積層体を有する第2有機ELパネルを備えた有機ELモジュールにおいて、
    前記第1有機ELパネルは、第1基板側から光を取り出すボトムエミッション型有機ELパネルであって、第1基板と第1電極層と第2電極層のいずれもが透光性を有しており、
    前記第2有機ELパネルは、第3電極層側から光を取り出すトップエミッション型有機ELパネルであって、少なくとも第3電極層が透光性を有しており、
    前記金属電極基板は、金属板、金属板と金属電極層の積層構造、及び、絶縁基板と金属電極層の積層構造のいずれかによって形成されており、
    第1有機ELパネルと第2有機ELパネルは、第1基板の前記主面と金属電極基板の前記主面が対向し、且つ、第1有機ELパネルの駆動時に発光する第1発光領域と第2有機ELパネルの駆動時に発光する第2発光領域が積層方向に略一致するように重ねて一体化されており、
    第1有機ELパネルから発せられる光及び第2有機ELパネルから発せられる光を同一方向に照射可能であり、
    前記第1有機ELパネルと第2有機ELパネルは、電気的に直列接続されていることを特徴とする有機ELモジュール。
  2. 第1有機ELパネルと第2有機ELパネルを電気的に接続する接続部材を有し、
    当該接続部材は、第1有機ELパネル及び第2有機ELパネルの側面に配されていることを特徴とする請求項1に記載の有機ELモジュール。
  3. 面状に広がりをもった外部給電部材を有し、
    外部給電部材は、表面上に第1給電部が設けられ、裏面上に第2給電部が設けられており、
    第1給電部及び第2給電部の一部は、第1電極層と金属電極基板の間に介在しており、
    前記第1給電部は、当該第1電極層を経由して第1発光領域内の第1積層体と電気的に接続されており、
    前記第2給電部は、当該金属電極基板を経由して第2発光領域内の第2積層体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ELモジュール。
  4. 第1有機ELパネルと第2有機ELパネルを電気的に接続する接続部材を有し、
    当該接続部材は、第1有機ELパネル及び第2有機ELパネルの側面に配されており、
    前記第1有機ELパネルは、前記第2電極層よりも導電率が大きな第1補助電極層を有しており、
    当該第1補助電極層は、第2電極層に接触し、かつ、前記第1有機ELパネルの側面側から対向する側面側に向かって延びてい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モジュール。
  5. 第1有機ELパネルと第2有機ELパネルを電気的に接続する接続部材を有し、
    当該接続部材は、第1有機ELパネル及び第2有機ELパネルの側面に配されており、
    前記第2有機ELパネルは、前記第3電極層よりも導電率が大きな第2補助電極層を有しており、
    当該第2補助電極層は、第3電極層に接触し、前記第2有機ELパネルの側面側から対向する側面側に向かって延びてい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モジュール。
  6. 前記第1有機ELパネルと前記第2有機ELパネルは、透明樹脂によって接着されており、
    当該透明樹脂の屈折率は、1.3以上1.5以下であ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モジュール。
  7. 第2有機ELパネルは、正孔注入性を有した金属酸化物層を有し、
    前記金属酸化物層は、前記第2有機発光層と第3電極層の間であって、第3電極層に直接接触しており、
    前記金属酸化物層の平均厚みは、1nm以上100nm以下であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の有機ELモジュール。
  8. 前記金属酸化物層は、酸化モリブデンを含んでいることを特徴とする請求項7に記載の有機ELモジュール。
  9. 前記第2電極層は、金属薄膜層であり、
    当該第2電極層の平均層厚みは3nm以上50nm以下であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の有機ELモジュール。
  10. 前記第1補助電極層は、線状に延びた第1フィンガー電極を有し、
    当該第1フィンガー電極は、第2電極層よりも導電率が大きいものであって、かつ、第2電極層と直接接触しており、
    当該第1フィンガー電極は、第1発光領域の外側であって、かつ、第1基板を平面視したときに第1電極層及び第2電極層の重畳部位においてレーザースクライブによって第2電極層及び第1フィンガー電極が延伸方向に分離されていることを特徴とする請求項4乃至9のいずれかに記載の有機ELモジュール。
  11. 前記第1電極層は、第1発光領域の外側に帯状の延びた電極接続帯を有しており、
    前記第1補助電極層は、第1フィンガー電極を複数有し、
    当該第1フィンガー電極は、第2電極層よりも導電率が大きいものであって、かつ、第2電極層と直接接触しており、
    第1フィンガー電極の一方の端部は、前記電極接続帯に物理的に接続されていることを特徴とする請求項4乃至10のいずれかに記載の有機ELモジュール。
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