JP2015050157A - 有機エレクトロルミネッセンス照明装置 - Google Patents

有機エレクトロルミネッセンス照明装置 Download PDF

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Abstract

【課題】本発明の課題は、自然で、かつしなやかな動きが可能で、優美なオブジェクトとしての演出効果及び装飾性を備えた有機EL照明装置を提供することである。
【解決手段】本発明の有機EL照明装置は、可撓性基材上に少なくとも一つの有機エレクトロルミネッセンス素子を配置した可撓性面発光体と、当該可撓性面発光体を駆動させる単一の駆動手段とを具備し、前記可撓性面発光体の少なくとも一部が、前記駆動手段に接続していることを特徴とする。
【選択図】図4

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた可撓性面発光体及び駆動手段を有する有機エレクトロルミネッセンス照明装置に関する。
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」と略記する。)等を用いた面状発光体を光源に用いた照明装置が注目されている。有機EL素子は、一般に発光層を含む有機層(発光性有機化合物を含む有機化合物からなる薄膜)を陽極と陰極とで挟んだ構成を有し、当該電極間に電流を供給することにより発光する素子であり、電飾、サイン用光源、発光ポスターおよび照明などの各種装置に用いられている。
近年、有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた照明装置においては、室内における照明機器として、演出性や装飾性をより高めるためる観点から、十分なしなやかさ、立体感や奥行き感を発揮すると共に、有機エレクトロルミネッセンス素子の特性を活用した演出性や装飾性をアピールする新たな活用分野の開発が求められている。
上記要望に対し、可撓性の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた照明装置で、駆動方法に関する具体的な記載はないが、可撓性の有機エレクトロルミネッセンス素子の両端部を回転可能な支持構造部材に連結させ、湾曲した形態を動的に変化しうることができる有機エレクトロルミネッセンス素子を具備した照明装置が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。しかしながら、特許文献1に開示されている方法は、可撓性で長方形の有機エレクトロルミネッセンス素子の両端部をそれぞれ二つの支持構造部材に固定されている構造であり、しなやかに有機エレクトロルミネッセンス素子を稼動させることは困難であり、演出性、あるいは装飾性としては不十分である。
また、花弁状に開閉が可能な照明装置で、円周状に面発光体を複数配置し、当該面発光体の一部が駆動装置に接続され、付属の光センサーで外部光量を検知し、暗くなったら花弁状の面発光体を開き、照明する照明装置が開示されている(例えば、特許文献2及び特許文献3参照。)。しかしながら、特許文献2及び特許文献3に開示されている方法では、適用されている面発光体は可撓性ではなく、花弁状を形成する観点かたらはリジッドな基材を用いており、しなやかに有機エレクトロルミネッセンス素子を稼動させることは困難であり、演出性、あるいは装飾性としては不十分である。
従来の技術では、様々な形状の可撓性を有する有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた面発光体で、自然で、かつしなやかに動く特性を備えた照明装置はなく、演出性、あるいは装飾性としては不十分であり、これらの問題を克服した魅力ある照明装置の出現が望まれている。
米国特許第2013/0044487号明細書 特開2010−003547号公報 特開2012−256525号公報
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、自然で、かつしなやかな動きが可能な可撓性面発光体を備え、優美なオブジェクトとしての演出性及び装飾性を備えた有機エレクトロルミネッセンス照明装置を提供することである。
本発明者は、上記課題に鑑み鋭意検討を進めた結果、有機エレクトロルミネッセンス素子を配置した可撓性面発光体と、当該可撓性面発光体を駆動させる単一の駆動手段とを具備し、前記可撓性面発光体の少なくとも一部が前記駆動手段と接続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照明装置により、自然で、かつしなやかな動きが可能で、優美なオブジェクトとしての演出性及び装飾性を備えた有機エレクトロルミネッセンス照明装置を提供することができることを見出し、本発明に至った。
すなわち、本発明の上記課題は、下記の手段により解決される。
1.可撓性基材上に少なくとも一つの有機エレクトロルミネッセンス素子を配置した可撓性面発光体と、当該可撓性面発光体を駆動させる単一の駆動手段とを具備した有機エレクトロルミネッセンス照明装置であって、
前記可撓性面発光体の少なくとも一部が、前記駆動手段に接続し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照明装置。
2.前記可撓性面発光体が、前記駆動手段に少なくとも二つ接続されており、当該可撓性面発光体が対をなしていることを特徴とする第1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス照明装置。
3.前記可撓性面発光体が、帯状形態であることを特徴とする第1項又は第2項に記載の有機エレクトロルミネッセンス照明装置。
4.前記可撓性面発光体の両端部が、前記駆動手段にループ状に接続されていることを特徴とする第1項から第3項まで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照明装置。
5.前記可撓性面発光体が、前記駆動手段に三つ以上接続されていることを特徴とする第1項から第4項まで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照明装置。
6.前記可撓性基材が、可撓性樹脂フィルム、可撓性金属板、又は可撓性ガラス板であることを特徴とする第1項から第5項まで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照明装置。
7.前記有機エレクトロルミネッセンス素子が、前記可撓性面発光体の先端部にのみ配置されていることを特徴とする第1項から第6項まで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照明装置。
8.前記有機エレクトロルミネッセンス素子が、前記可撓性面発光体の全面に、連続的又は断続的に配置されていることを特徴とする第1項から第6項まで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照明装置。
9.前記有機エレクトロルミネッセンス素子の少なくとも一つが、白色発光することを特徴とする第1項から第8項まで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照明装置。
10.前記有機エレクトロルミネッセンス素子の少なくとも一つが、青色、緑色、又は赤色に発光することを特徴とする第1項から第8項まで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照明装置。
11.前記可撓性面発光体と駆動手段とから構成される照明装置が、スタンド又は壁面に取り付けられていることを特徴とする第1項から第10項まで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照明装置。
12.前記可撓性面発光体と駆動手段とから構成される照明装置が、天井から吊り下げられていることを特徴とする第1項から第10項まで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照明装置。
本発明の上記手段により、自然で、かつしなやかな動きが可能な可撓性面発光体を備え、優美なオブジェクトとしての演出性及び装飾性を備えた有機エレクトロルミネッセンス照明装置(以下、「有機EL照明装置」と略記する。)を提供することができる。
本発明の有機EL照明装置においては、しなやかな動きが可能となるように、リボン状の可撓性フィルム基材上に、面発光体として可撓性有機EL素子を配置し、例えば、一対の可撓性面発光体を、一つの駆動手段に接続し、駆動手段により、リボン状の可撓性面発光体を発光させながら、上下に鳥の翼のごとく動かすことにより、自然な動きで、照明装置として演出効果及び室内のオブジェとしての装飾性、優美性を発現させることができる。
駆動手段に、一対の可撓性面発光体が配置されている有機EL照明装置の一例を示す概略図 可撓性面発光体を駆動する駆動手段の構成の一例を示す概略図 本発明の有機EL照明装置に適用可能な帯状の可撓性面発光体の構成の一例を示す概略断面図 複数の可撓性面発光体対を配置した有機EL照明装置の一例を示す概略図 図4に記載の有機EL照明装置の側面図並びに正面図 駆動手段に、可撓性面発光体を保持する状態の一例を示す模式図 駆動装置の内部構成の一例を示す模式図 駆動板に複数の可撓性面発光体を設置した有機EL照明装置の一例を示す概略断面図 ループ状の可撓性面発光体を駆動手段に接続した有機EL照明装置の一例を示す概略図 ループ状の可撓性面発光体を駆動手段に接続した有機EL照明装置の他の一例を示す概略図 可撓性面発光体における有機EL素子の配置の一例を示す模式図 本発明の有機EL照明装置の設置方法の一例を示す模式図 タンデム型の有機EL素子の構成の一例を示す概略断面図 調色型の有機EL素子の構成の一例を示す概略断面図
本発明の有機エレクトロルミネッセンス照明装置は、可撓性基材上に少なくとも一つの有機エレクトロルミネッセンス素子を配置した可撓性面発光体と、当該可撓性面発光体を駆動させる単一の駆動手段とを具備し、前記可撓性面発光体の少なくとも一部が、前記駆動手段に接続していることを特徴とする。この特徴は、請求項1から請求項12に係る発明に共通する技術的特徴である。
本発明の実施態様としては、本発明の目的とする効果をより発現できる観点から、可撓性面発光体の少なくとも一部が、前記駆動手段に接続していることが、より自然な動きで、照明装置として演出効果及び室内のオブジェとしての装飾性、優美性を発現させる観点から好ましい態様である。
また、可撓性面発光体が、長尺の帯状形態であることが、より自然な動きで、照明装置として演出効果及び室内のオブジェとしての装飾性、優美性を発現させる観点から好ましい態様である。
また、可撓性面発光体の両端部が、前記駆動手段にループ状に接続されている構成であることが、より立体感のある照明装置として、室内の演出効果及びオブジェとしての装飾性、優美性を発現させる観点から好ましい態様である。
また、可撓性面発光体が、前記駆動手段に三つ以上接続されていることが、十分な光量を確保でき、立体感、存在感、優美性を備えた照明装置とすることができ、好ましい。
また、可撓性基材が、可撓性樹脂フィルム、可撓性金属板、又は可撓性ガラス板であることが、可撓性面発光体を、透明あるいは半透明の状態で、より自然な動きで可動させることができる。
また、有機エレクトロルミネッセンス素子が、前記可撓性面発光体の先端部にのみ配置されている構成、あるいは可撓性面発光体の全面に、連続的又は断続的に配置されている構成とすることが、好ましい態様である。
また、有機エレクトロルミネッセンス素子の一つが、白色発光すること、あるいは青色、緑色、又は赤色に発光することが、様々な状況に対応し、多様性のある室内照明を実現することができ、好ましい。
以下、本発明とその構成要素、及び本発明を実施するための形態・態様について詳細な説明をする。なお、以下の説明において示す「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用する。
《有機EL照明装置》
本発明の有機EL照明装置は、可撓性基材上に少なくとも一つの有機エレクトロルミネッセンス素子を配置した可撓性面発光体と、当該可撓性面発光体を駆動させる単一の駆動手段とを具備し、可撓性面発光体の少なくとも一部が、前記駆動手段に接続していることを特徴とする。
このような構成からなる有機EL照明装置とすることにより、自然で、かつしなやかな動きが可能となり、優美なオブジェクトとしての演出効果及び装飾性を備えた有機EL照明装置を得ることができる。
以下、図を交えて、本発明の有機EL照明装置の実施の態様について説明する。
(第1の実施形態)
本実施形態の一つは、駆動手段2に一対の可撓性面発光体が配置されている例を挙げることができる。
本発明の有機EL照明装置では、可撓性面発光体と駆動手段とを具備し、可撓性面発光体の少なくとも一部が、前記駆動手段に接続していることを特徴とするが、更には、可撓性面発光体が、前記駆動手段に少なくとも2つ接続されており、当該可撓性面発光体が対をなしている構成であることが、好ましい態様である。
図1は、駆動手段2に、一対の可撓性面発光体3が配置されている有機EL照明装置の一例を示す概略図である。
図1において、本発明の有機EL照明装置1は、可撓性面発光体3の駆動機構を備えた駆動手段2が備える、それぞれの面発光体固定板6を介して、一対の可撓性面発光体3が配置されている。可撓性面発光体3は、主には可撓性基材4上に、発光体としてフィルム状の有機EL素子5が配置されている。図1では、有機EL素子5が可撓性面発光体3の全面に連続して配置された一例を示したが、必要に応じて配置する面積は適宜調整される。
また、一対の可撓性面発光体3を有する有機EL照明装置1は、ワイヤー等の吊り下げ部材7に固定して天井等から吊り下げ、有機EL照明装置1が具備している可撓性面発光体3を翼に見立てて上下にはばたかせると共に、吊り下げ部材7を介して有機EL照明装置1を上下に移動することにより、有機EL照明装置1があたかも室内空間を発光しながら、しなやかな動きで飛翔するオブジェを実現することができる。
図2は、図1に記載の可撓性面発光体を駆動する駆動手段2の構成の一例を示す概略図である。
図2の(a)は駆動手段2の正面図であり、図2の(b)は側面図である。
図2において、駆動手段2は、駆動モーター10とそれに連結している回転板11、回転板11の回転を駆動用歯車13に伝達するカム機構12、保持部14の保持支点15により保持されている固定板6から構成される。固定板6には可撓性面発光体3が取り付けられている。
駆動モーター10の回転が、回転板11に伝達され、回転板11の回転に伴い、接続されているカム機能12が上下し、その上下の変位を駆動用歯車13に伝達し、保持支点15を回転中心として、固定板6に保持されている可撓性面発光体3を、ゆっくりと上下に羽ばたかせる。このように、撓性面発光体を発光させながら、あたかも鳥が優雅に羽ばたいて飛翔している状況を表現することができる。
本発明においては、本発明に係る可撓性面発光体が帯状形態であることが、しなやかな動きを表現することができる観点から好ましい。また、本発明に係る帯状の可撓性面発光体においては、配置する有機EL素子の特性を含め、目的に応じて様々な形態をとることができる。
図3は、本発明の有機EL照明装置に適用可能な帯状の可撓性面発光体3の構成の一例を示す概略断面図である。
図3の(a)に示す例は、帯状の可撓性面発光体3が片面発光タイプの有機EL素子5Sを、2枚の可撓性基材4で挟持した構成を有し、有機EL素子5Sは、配線8を介して、電源(不図示)に接続されている。片面発光タイプの有機EL素子5Sとは、詳細については後述するが、有機EL素子を構成する電極対の一方の電極が光不透過性の材料で構成され、一方の透明電極側から光を放射するタイプである。
図3の(b)に示す例は、帯状の可撓性面発光体3が両面発光タイプの有機EL素子5Mを、2枚の可撓性基材4で挟持した構成を有し、有機EL素子5Sは、配線8を介して、電源(不図示)に接続されている。両面発光タイプの有機EL素子5Mとは、詳細は後述するが、有機EL素子を構成する電極対がいずれも光透過性の透明電極で構成され、両面から発光した光を放射するタイプである。
図3の(c)に示す例では、電力供給源として薄膜電池9を適用した例を示してある。
また、図3の(d)で示すように、有機EL素子が、単一の可撓性基材4上に形成する構成とすることもできる。
(可撓性基材)
本発明に係る可撓性基材4としては、特に制限はないが、可撓性樹脂フィルム、可撓性金属板、又は可撓性ガラス板であることが好ましく、特に好ましくは、可撓性樹脂フィルムである。
本発明に適用可能な可撓性樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル;ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン;セロファン、セルロースアセテート等のセルロースエステル類;ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンビニルアルコール、シンジオタクティックポリスチレン、ポリカーボネート、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン類、ポリエーテルイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、(メタ)アクリル樹脂、ノルボルネン樹脂などのシクロオレフィン樹脂等が挙げられる。
可撓性金属板としては、薄膜で可撓性を有するアルミニウム板、ステンレススチール板、銅板、鉄板、亜鉛板、錫板、及びこれらの金属を含む合金が挙げられる。
可撓性ガラス板としては、例えば、特開2010−132532号公報に記載のオーバフローダウンドロー法により成形された厚さ50μm〜500μmのガラスフィルムを挙げることができる。
また、可撓性基材4としては、透明、半透明、あるいは非透明であっても、有機EL照明装置として、面発光体の光量を十分に得ることができれば、特に制限はないが、好ましくは、透明基材又は半透明基材である。
なお、有機EL素子5の詳細については、後述する。
(第2の実施形態)
本発明の有機EL照明装置においては、可撓性面発光体が、前記駆動手段に3つ以上接続されている構成であることが好ましく、更に好ましくは、駆動手段に2対以上の可撓性面発光体が配置されている構成であることが好ましい態様である。
図4は、複数の可撓性面発光体3の対を配置した有機EL照明装置の一例を示す概略図である。
図4に示す有機EL照明装置では、駆動手段2に複数の可撓性面発光体3の対を配置した構成で、スタンド支柱に保持され、室内で用いる有機EL照明装置として機能する。
複数葉の可撓性面発光体3は、それぞれの一端が駆動手段2に接続されており、可撓性基材4の先端領域には有機EL素子5が配置されている構成を示してある。
図5は、図4に記載の有機EL照明装置の側面図並びに正面図である。
本発明の有機EL照明装置においては、可撓性面発光体を駆動手段に接続し、それぞれの可撓性面発光体を駆動させることを特徴とする。
図6及び図7を用いて、図4に示した有機EL照明装置における可撓性面発光体の駆動方法について説明する。
図6は、駆動手段2に、可撓性面発光体3を保持する状態の一例を示す模式図である。
図6では、図4で示すような駆動手段2の両側に可撓性面発光体3を配置した構成のうち、右側の可撓性面発光体3についてのみ記載し、左側の可撓性面発光体3については、その記載を省略してある。
図6において、駆動手段2の内部には、中央に駆動板保持部17を有し、その円周状に複数の駆動板18が配置されている。この駆動板18は、駆動板保持部17の内部に設けられている駆動部に接続され、所望の条件で、各駆動板18を独立に上限に駆動する機構を備えている。
駆動板18の先端部には、可撓性面発光体3を固定する可撓性面発光体保持部19を有している。
このように、それぞれの可撓性面発光体3が独立して上下運動を行うことにより、しなやかな動きで可撓性面発光体が発光しながら揺れ動く幻想的な照明装置を実現することができる。
図7は、駆動装置の内部構成の一例を示す模式図である。
図7において、可撓性面発光体3を保持している駆動板保持部17の駆動板19は、制御部23の指令に基づき、駆動部22を操作して、それぞれ単独で駆動板を作動させる。
また、図4〜図7に記載の有機EL照明装置においては、可撓性面発光体3を、それぞれ独立した駆動板で保持して駆動させる方式について説明したが、他の方法として、駆動板に複数葉の可撓性面発光体3を保持させる方法をとることもできる。
図8は、駆動板に複数の可撓性面発光体を設置した有機EL照明装置の一例を示す概略断面図である。
図8に示す有機EL照明装置は、前述の図1及び図2に記載した装置に対し、面発光体固定板6に、3つの可撓性面発光体3Bを設置した構造を示してある。このように複数の可撓性面発光体を設置し、駆動させることにより、より立体感に富んだ照明とすることができる。
(第3の実施形態)
本発明の有機EL照明装置として、第一及び第二の実施形態では、可撓性面発光体3の一方の端部を駆動手段に固定した形態について説明したが、本発明においては、可撓性面発光体の両端部が駆動手段にループ状に接続されている形態も好ましい態様である。
このように、可撓性面発光体をループ状で構成することにより、ボリューム感を発揮し、より立体的で、ゆったりとした雰囲気を醸し出す照明装置とすることができる。
図9及び図10に、ループ状の可撓性面発光体を駆動手段に接続した有機EL照明装置の一例を示す。
図9及び図10に示す有機EL照明装置は、可撓性面発光体をループ状にした以外は、先に、図4〜図7を用いて説明した可撓性面発光体の一方の端部を駆動手段に固定した有機EL照明装置と同一の構成である。
(可撓性面発光体における有機EL素子の配置)
本発明の有機EL照明装置では、可撓性面発光体における有機EL素子の配置方法としては、一つの形態としては、可撓性面発光体の先端部にのみ配置されていることが、効果的に動きを表現することができ、演出性や装飾性を高めた照明装置とすることができる。
また、他の方法としては、可撓性面発光体の全面に有機EL素子を配置した構成とすることが、高い照明効率を得ることができる観点から好ましい。
図11は、可撓性面発光体における有機EL素子の配置の一例を示す模式図である。
図11の(a)は、駆動手段2に一端が固定されている可撓性面発光体を構成する可撓性基材の先端部領域に、有機EL素子5を配置した例を示してある。なお、当然のことながら、有機EL素子の発光させるため、各電極に接続する配線がなされているが、本図では記載を省略する。
図11の(b)は、駆動手段2に一端が固定されている可撓性面発光体を構成する可撓性基材の全面領域に、有機EL素子5を配置した例を示してある。
図11の(c)に示す可撓性面発光体では、白色発光するタンデム型の有機EL素子5Wと、それぞれ、青色、緑色、又は赤色に発光する機能を備えた調色型の有機EL素子5B、5G、5Rを混在させて配置させてもよい。
なお、タンデム型有機EL素子及び調色型有機EL素子の詳細については後述する。
(有機EL照明装置の設置方法)
本発明の有機EL照明装置は、十分な立体感や奥行き感があり、動きを表現することもでき、演出性や装飾性に優れた特性を備えており、室内の様々な空間に設置することができる。
その中でも、本発明の有機EL照明装置は、スタンド又は壁面に取り付けられていること、あるいは、天井から吊り下げられて設置されていることが好ましい態様である。
図12は、本発明の有機EL照明装置の設置方法の一例を示す模式図である。
図12の(a)に示す設置方法は、有機EL照明装置1をスタンド21に固定した床置方式であり、図12の(b)は、壁面25に設置する方法であり、図12の(c)は、天井26より吊り下げ部材7を用いて設置する方法である。
いずれの設置方法においても、本発明の有機EL照明装置の特徴である立体感や奥行き感を十分に発現させる方法で設置することが好ましい。
《有機エレクトロルミネッセンス素子》
次いで、本発明の有機EL照明装置の主要構成要素である有機EL素子の詳細について説明する。
本発明に係る可撓性面発光体を構成する有機EL素子の構成は、種々の態様を適用することが可能で、例えば、下記(i)〜(v)の層構造を有していてもよい。また、下記の発光層は、青色発光層、緑色発光層および赤色発光層からなるものが好ましい。
(i)透明基板/陽極/発光層/電子輸送層/陰極/封止用接着剤/封止部材
(ii)透明基板/陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極/封止用接着剤/封止部材
(iii)透明基板/陽極/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極/封止用接着剤/封止部材
(iv)透明基板/陽極/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極バッファー層/陰極/封止用接着剤/封止部材
(v)透明基板/陽極/陽極バッファー層/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極バッファー層/陰極/封止用接着剤/封止部材
次いで、有機EL素子の各構成要素について説明する。
〔透明基板〕
本発明に係る有機EL素子に適用可能な透明基板としては、例えば、ガラス、プラスチック等の透明材料を挙げることができる。好ましく用いられる透明な透明基板1としては、ガラス、石英、樹脂フィルムを挙げることができる。
ガラス材料としては、例えば、シリカガラス、ソーダ石灰シリカガラス、鉛ガラス、ホウケイ酸塩ガラス、無アルカリガラス等が挙げられる。これらのガラス材料の表面には、隣接する層との密着性、耐久性、平滑性の観点から、必要に応じて、研磨等の物理的処理、無機物又は有機物からなる被膜や、これらの被膜を組み合わせたハイブリッド被膜を形成することができる。
樹脂フィルムを構成材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロファン、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート(TAC)、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)、セルロースアセテートフタレート、セルロースナイトレート等のセルロースエステル類及びそれらの誘導体、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンビニルアルコール、シンジオタクティックポリスチレン、ポリカーボネート、ノルボルネン樹脂、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン類、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトンイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、ナイロン、ポリメチルメタクリレート、アクリル及びポリアリレート類、アートン(商品名JSR社製)及びアペル(商品名三井化学社製)等のシクロオレフィン系樹脂等を挙げることができる。
透明基板1の表面は、表面活性処理により清浄されていることが好ましい。このような表面活性処理としては、例えば、コロナ処理、プラズマ処理、フレーム処理が挙げられる。
〔陽極:第1電極〕
第1電極は、透明基板の一方の面側に備えられている場合、陽極として機能する透明電極となる。
第1電極(透明電極)を構成する材料としては、Ag、Au等の金属又は金属を主成分とする合金、CuI、あるいはインジウム−スズの複合酸化物(ITO)、SnO及びZnO等の金属酸化物を挙げることができるが、本発明の目的効果、特に、電荷注入層との屈折率の差を所望の条件に制御することができる観点からは、金属又は金属を主成分とする合金であることが好ましく、更に好ましくは、銀又は銀を主成分とする合金である。
第1電極として透明電極を構成する銀の純度は、99%以上であることが好ましい。また、銀の安定性を確保するためにパラジウム(Pd)、銅(Cu)及び金(Au)等が添加されていてもよい。
また、透明電極が銀を主成分とする合金から構成される場合には、銀の含有率が50%以上であることが好ましい。このような合金の一例として、銀マグネシウム(AgMg)、銀銅(AgCu)、銀パラジウム(AgPd)、銀パラジウム銅(AgPdCu)、銀インジウム(AgIn)、銀金(AgAu)、銀アルミ(AgAl)、銀亜鉛(AgZn)、銀錫(AgSn)、銀白金(AgPt)、銀チタン(AgTi)及び銀ビスマス(AgBi)等が挙げられる。
このような透明電極の成膜方法としては、塗布法、インクジェット法、コーティング法、ディップ法などのウェットプロセスを用いる方法や、蒸着法(抵抗加熱、EB法など)、スパッタリング法、CVD法などのドライプロセスを用いる方法などが挙げられる。なかでも蒸着法が好ましく適用される。また、透明電極と、透明基材との間に下地層として、窒素原子を含有する層を成膜しても良い。また、銀又は銀を主成分とする合金から構成される透明電極は、アニール処理等がなくても十分に導電性を有することを特徴とするが、必要に応じて、成膜後に高温アニール処理等を行ってもよい。
〔中間電極〕
本発明において、有機EL素子においては、第1電極と第2電極との間に、有機機能層ユニットを二つ以上積層した構造を有し、二つ以上の有機機能層ユニット間を、電気的接続を得るための独立した接続端子を有する中間電極層ユニットで分離した構造をとることができる。
〔有機機能層ユニット〕
次いで、有機機能層ユニットを構成する各層について、電荷注入層、発光層、正孔輸送層、電子輸送層及び阻止層の順に説明する。
(電荷注入層)
本発明に係る電荷注入層は、駆動電圧低下や発光輝度向上のために、電極と発光層の間に設けられる層のことで、「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)」の第2編第2章「電極材料」(123〜166頁)にその詳細が記載されており、正孔注入層と電子注入層とがある。
電荷注入層としては、一般には、正孔注入層であれば、陽極と発光層又は正孔輸送層との間、電子注入層であれば陰極と発光層又は電子輸送層との間に存在させることができるが、本発明においては、透明電極に隣接して電荷注入層を配置させることを特徴とする。また、中間電極で用いられる場合は、隣接する電子注入層及び正孔注入層の少なくとも一方が、本発明の要件を満たしていれば良い。
本発明に係る正孔注入層は、駆動電圧低下や発光輝度向上のために、透明電極である陽極に隣接して配置される層であり、「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)」の第2編第2章「電極材料」(123〜166頁)に詳細に記載されている。
正孔注入層は、特開平9−45479号公報、同9−260062号公報、同8−288069号公報等にもその詳細が記載されており、正孔注入層に用いられる材料としては、例えば、ポルフィリン誘導体、フタロシアニン誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、トリアリールアミン誘導体、カルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、イソインドール誘導体、アントラセンやナフタレン等のアセン系誘導体、フルオレン誘導体、フルオレノン誘導体、及びポリビニルカルバゾール、芳香族アミンを主鎖又は側鎖に導入した高分子材料又はオリゴマー、ポリシラン、導電性ポリマー又はオリゴマー(例えば、PEDOT(ポリエチレンジオキシチオフェン):PSS(ポリスチレンスルホン酸)、アニリン系共重合体、ポリアニリン、ポリチオフェン等)等が挙げられる。
トリアリールアミン誘導体としては、α−NPD(4,4′−ビス〔N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ〕ビフェニル)に代表されるベンジジン型や、MTDATA(4,4′,4″−トリス〔N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ〕トリフェニルアミン)に代表されるスターバースト型、トリアリールアミン連結コア部にフルオレンやアントラセンを有する化合物等が挙げられる。
また、特表2003−519432号公報や特開2006−135145号公報等に記載されているようなヘキサアザトリフェニレン誘導体も同様に正孔輸送材料として用いることができる。
電子注入層は、駆動電圧低下や発光輝度向上のために、陰極と発光層との間に設けられる層のことであり、陰極が本発明に係る透明電極で構成されている場合には、当該透明電極に隣接して設けられ、「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)」の第2編第2章「電極材料」(123〜166頁)に詳細に記載されている。
電子注入層は、特開平6−325871号公報、同9−17574号公報、同10−74586号公報等にもその詳細が記載されており、電子注入層に好ましく用いられる材料の具体例としては、ストロンチウムやアルミニウム等に代表される金属、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム等に代表されるアルカリ金属化合物、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム等に代表されるアルカリ金属ハライド層、フッ化マグネシウムに代表されるアルカリ土類金属化合物層、酸化モリブデン、酸化アルミニウム等に代表される金属酸化物、リチウム8−ヒドロキシキノレート(Liq)等に代表される金属錯体等が挙げられる。また、本発明における透明電極が陰極の場合は、金属錯体等の有機材料が特に好適に用いられる。電子注入層はごく薄い膜であることが望ましく、構成材料にもよるが、その層厚は1nm〜10μmの範囲が好ましい。
本発明においては、透明電極との屈折率の差(絶対値)の平均値Δnを、0.5〜2.0の範囲内とするため、適用する透明電極の金属又は金属を主成分とする合金の有する屈折率との関係で適宜、上記条件を満たす電荷注入層の材料を選択する。
(発光層)
本発明に係る有機EL素子の有機機能層ユニットを構成する発光層は、発光材料としてリン光発光化合物が含有されている構成が好ましい。
この発光層は、電極又は電子輸送層から注入された電子と、正孔輸送層から注入された正孔とが再結合して発光する層であり、発光する部分は発光層の層内であっても発光層と隣接する層との界面であってもよい。
このような発光層としては、含まれる発光材料が発光要件を満たしていれば、その構成には特に制限はない。また、同一の発光スペクトルや発光極大波長を有する層が複数層あってもよい。この場合、各発光層間には非発光性の中間層を有していることが好ましい。
発光層の厚さの総和は、1〜100nmの範囲内にあることが好ましく、より低い駆動電圧を得ることができることから1〜30nmの範囲内がさらに好ましい。なお、発光層の厚さの総和とは、発光層間に非発光性の中間層が存在する場合には、当該中間層も含む厚さである。
本発明においては、二つ以上の発光層ユニットを積層した構成であることを特徴の一つとするが、個々の発光層の厚さとしては、それぞれ1〜50nmの範囲内に調整することが好ましく、さらに好ましくは1〜20nmの範囲内に調整することがより好ましい。積層された複数の発光層が、青、緑及び赤のそれぞれの発光色に対応する場合は、青、緑及び赤の各発光層の厚さの関係について特に制限されない。
以上のような発光層は、後述する発光材料やホスト化合物を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、LB法(ラングミュア・ブロジェット、Langmuir Blodgett法)及びインクジェット法等の公知の方法により形成することができる。
また発光層は、複数の発光材料を混合してもよく、リン光発光材料と蛍光発光材料(蛍光ドーパント、蛍光性化合物ともいう)とを同一発光層中に混合して用いてもよい。発光層の構成としては、ホスト化合物(発光ホスト等ともいう)及び発光材料(発光ドーパント化合物ともいう。)を含有し、発光材料より発光させることが好ましい。
〈ホスト化合物〉
発光層に含有されるホスト化合物としては、室温(25℃)におけるリン光発光のリン光量子収率が0.1未満の化合物が好ましい。さらにリン光量子収率が0.01未満であることが好ましい。また、発光層に含有される化合物の中で、その層中での体積比が50%以上であることが好ましい。
ホスト化合物としては、公知のホスト化合物を単独で用いてもよく、あるいは、複数種のホスト化合物を用いてもよい。ホスト化合物を複数種用いることで、電荷の移動を調整することが可能であり、有機電界発光素子を高効率化することができる。また、後述する発光材料を複数種用いることで、異なる発光を混ぜることが可能となり、これにより任意の発光色を得ることができる。
発光層に用いられるホスト化合物としては、従来公知の低分子化合物でも、繰り返し単位をもつ高分子化合物でもよく、ビニル基やエポキシ基のような重合性基を有する低分子化合物(蒸着重合性発光ホスト)でもよい。
本発明に適用可能なホスト化合物としては、例えば、特開2001−257076号公報、同2002−308855号公報、同2001−313179号公報、同2002−319491号公報、同2001−357977号公報、同2002−334786号公報、同2002−8860号公報、同2002−334787号公報、同2002−15871号公報、同2002−334788号公報、同2002−43056号公報、同2002−334789号公報、同2002−75645号公報、同2002−338579号公報、同2002−105445号公報、同2002−343568号公報、同2002−141173号公報、同2002−352957号公報、同2002−203683号公報、同2002−363227号公報、同2002−231453号公報、同2003−3165号公報、同2002−234888号公報、同2003−27048号公報、同2002−255934号公報、同2002−260861号公報、同2002−280183号公報、同2002−299060号公報、同2002−302516号公報、同2002−305083号公報、同2002−305084号公報、同2002−308837号公報、米国特許公開第2003/0175553号明細書、米国特許公開第2006/0280965号明細書、米国特許公開第2005/0112407号明細書、米国特許公開第2009/0017330号明細書、米国特許公開第2009/0030202号明細書、米国特許公開第2005/238919号明細書、国際公開第2001/039234号、国際公開第2009/021126号、国際公開第2008/056746号、国際公開第2004/093207号、国際公開第2005/089025号、国際公開第2007/063796号、国際公開第2007/063754号、国際公開第2004/107822号、国際公開第2005/030900号、国際公開第2006/114966号、国際公開第2009/086028号、国際公開第2009/003898号、国際公開第2012/023947号、特開2008−074939号公報、特開2007−254297号公報、EP第2034538号明細書等に記載されている化合物を挙げることができる。
〈発光材料〉
本発明で用いることのできる発光材料としては、リン光発光性化合物(リン光性化合物、リン光発光材料又はリン光発光ドーパントともいう。)及び蛍光発光性化合物(蛍光性化合物又は蛍光発光材料ともいう。)が挙げられる。
〈リン光発光性化合物〉
リン光発光性化合物とは、励起三重項からの発光が観測される化合物であり、具体的には室温(25℃)にてリン光発光する化合物であり、リン光量子収率が25℃において0.01以上の化合物であると定義されるが、好ましいリン光量子収率は0.1以上である。
上記リン光量子収率は、第4版実験化学講座7の分光IIの398頁(1992年版、丸善)に記載の方法により測定できる。溶液中でのリン光量子収率は、種々の溶媒を用いて測定できるが、本発明においてリン光発光性化合物を用いる場合、任意の溶媒のいずれかにおいて、上記リン光量子収率として0.01以上が達成されればよい。
リン光発光性化合物は、一般的な有機EL素子の発光層に使用される公知のものの中から適宜選択して用いることができるが、好ましくは元素の周期表で8〜10族の金属を含有する錯体系化合物であり、さらに好ましくはイリジウム化合物、オスミウム化合物、白金化合物(白金錯体系化合物)又は希土類錯体であり、中でも最も好ましいのはイリジウム化合物である。
本発明においては、少なくとも一つの発光層が、二種以上のリン光発光性化合物が含有されていてもよく、発光層におけるリン光発光性化合物の濃度比が発光層の厚さ方向で変化している態様であってもよい。
本発明に使用できる公知のリン光発光性化合物の具体例としては、以下の文献に記載されている化合物等が挙げられる。
Nature 395,151 (1998)、Appl. Phys. Lett. 78, 1622 (2001)、Adv. Mater. 19, 739 (2007)、Chern. Mater. 17, 3532 (2005)、Adv. Mater. 17, 1059 (2005)、国際公開第2009/100991号、国際公開第2008/101842号、国際公開第2003/040257号、米国特許公開第2006835469号明細書、米国特許公開第20060202194号明細書、米国特許公開第20070087321号明細書、米国特許公開第20050244673号明細書等に記載の化合物を挙げることができる。
また、Inorg. Chern. 40, 1704 (2001)、Chern. Mater. 16, 2480 (2004)、Adv. Mater. 16, 2003 (2004)、Angew. Chern. lnt. Ed. 2006, 45, 7800、Appl. Phys. Lett. 86, 153505 (2005)、Chern. Lett. 34, 592 (2005)、Chern. Commun. 2906 (2005)、Inorg. Chern. 42, 1248 (2003)、国際公開第2009/050290号、国際公開第2002/015645号、国際公開第2009/000673号、米国特許公開第2002/0034656号明細書、米国特許第7332232号明細書、米国特許公開第20090108737号明細書、米国特許公開第20090039776号、米国特許第6921915号、米国特許第6687266号明細書、米国特許公開第20070190359号明細書、米国特許公開第20060008670号明細書、米国特許公開第20090165846号明細書、米国特許公開第20080015355号明細書、米国特許第7250226号明細書、米国特許第7396598号明細書、米国特許公開第20060263635号明細書、米国特許公開第20030138657号明細書、米国特許公開第20030152802号明細書、米国特許第7090928号明細書等に記載の化合物を挙げることができる。
また、Angew. Chern. lnt. Ed. 47, 1 (2008)、Chern. Mater. 18, 5119 (2006)、Inorg. Chern. 46, 4308 (2007)、Organometallics 23, 3745 (2004)、Appl. Phys. Lett. 74, 1361 (1999)、国際公開第2002/002714号、国際公開第2006/009024号、国際公開第2006/056418号、国際公開第2005/019373号、国際公開第2005/123873号、国際公開第2005/123873号、国際公開第2007/004380号、国際公開第2006/082742号、米国特許公開第2006/0251923号明細書、米国特許公開第20050260441号明細書、米国特許第7393599号明細書、米国特許第7534505号明細書、米国特許第7445855号明細書、米国特許公開第20070190359号明細書、米国特許公開第20080297033号明細書、米国特許第7338722号明細書、米国特許公開第20020134984号明細書、米国特許第7279704号明細書、米国特許公開第2006098120号明細書、米国特許公開第2006103874号明細書等に記載の化合物も挙げることができる。
さらには、国際公開第2005/076380号、国際公開第2010/032663号、国際公開第第2008/140115号、国際公開第2007/052431号、国際公開第2011/134013号、国際公開第2011/157339号、国際公開第2010/086089号、国際公開第2009/113646号、国際公開第2012/020327号、国際公開第2011/051404号、国際公開第2011/004639号、国際公開第2011/073149号、特開2012−069737号公報、特開2009−114086号公報、特開2003−81988号公報、特開2002−302671号公報、特開2002−363552号公報等である。
本発明においては、好ましいリン光発光性化合物としてはIrを中心金属に有する有機金属錯体が挙げられる。さらに好ましくは、金属−炭素結合、金属−窒素結合、金属−酸素結合、金属−硫黄結合の少なくとも1つの配位様式を含む錯体が好ましい。
上記説明したリン光発光性化合物(リン光発光性金属錯体ともいう)は、例えば、Organic Letter誌、vol3、No.16、2579〜2581頁(2001)、Inorganic Chemistry,第30巻、第8号、1685〜1687頁(1991年)、J.Am.Chem.Soc.,123巻、4304頁(2001年)、Inorganic Chemistry,第40巻、第7号、1704〜1711頁(2001年)、Inorganic Chemistry,第41巻、第12号、3055〜3066頁(2002年)、New Journal of Chemistry.,第26巻、1171頁(2002年)、European Journal of Organic Chemistry,第4巻、695〜709頁(2004年)、さらにこれらの文献中の参考文献等に記載されている方法を適用することにより合成できる。
〈蛍光発光性化合物〉
蛍光発光性化合物としては、クマリン系色素、ピラン系色素、シアニン系色素、クロコニウム系色素、スクアリウム系色素、オキソベンツアントラセン系色素、フルオレセイン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム系色素、ペリレン系色素、スチルベン系色素、ポリチオフェン系色素又は希土類錯体系蛍光体等が挙げられる。
(正孔輸送層)
正孔輸送層とは正孔を輸送する機能を有する正孔輸送材料からなり、広い意味で正孔注入層及び電子阻止層も正孔輸送層の機能を有する。正孔輸送層は単層又は複数層設けることができる。
正孔輸送材料としては、正孔の注入又は輸送、電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。例えば、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、導電性高分子オリゴマー及びチオフェンオリゴマー等が挙げられる。
正孔輸送材料としては、上記のものを使用することができるが、ポルフィリン化合物、芳香族第3級アミン化合物及びスチリルアミン化合物を用いることができ、特に芳香族第3級アミン化合物を用いることが好ましい。
芳香族第3級アミン化合物及びスチリルアミン化合物の代表例としては、N,N,N′,N′−テトラフェニル−4,4′−ジアミノフェニル、N,N′−ジフェニル−N,N′−ビス(3−メチルフェニル)−〔1,1′−ビフェニル〕−4,4′−ジアミン(略称:TPD)、2,2−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)プロパン、1,1−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)シクロヘキサン、N,N,N′,N′−テトラ−p−トリル−4,4′−ジアミノビフェニル、1,1−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)−4−フェニルシクロヘキサン、ビス(4−ジメチルアミノ−2−メチルフェニル)フェニルメタン、ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)フェニルメタン、N,N′−ジフェニル−N,N′−ジ(4−メトキシフェニル)−4,4′−ジアミノビフェニル、N,N,N′,N′−テトラフェニル−4,4′−ジアミノジフェニルエーテル、4,4′−ビス(ジフェニルアミノ)クオードリフェニル、N,N,N−トリ(p−トリル)アミン、4−(ジ−p−トリルアミノ)−4′−〔4−(ジ−p−トリルアミノ)スチリル〕スチルベン、4−N,N−ジフェニルアミノ−(2−ジフェニルビニル)ベンゼン、3−メトキシ−4′−N,N−ジフェニルアミノスチルベンゼン及びN−フェニルカルバゾール等が挙げられる。
正孔輸送層は、上記正孔輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法及びLB法(ラングミュア・ブロジェット、Langmuir Blodgett法)等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。正孔輸送層の層厚については特に制限はないが、通常は5nm〜5μm程度、好ましくは5〜200nmの範囲である。この正孔輸送層は、上記材料の一種又は二種以上からなる一層構造であってもよい。
また、正孔輸送層の材料に不純物をドープすることにより、p性を高くすることもできる。その例としては、特開平4−297076号公報、特開2000−196140号公報、同2001−102175号公報及びJ.Appl.Phys.,95,5773(2004)等に記載されたものが挙げられる。
このように、正孔輸送層のp性を高くすると、より低消費電力の素子を作製することができるため好ましい。
(電子輸送層)
電子輸送層は、電子を輸送する機能を有する材料から構成され、広い意味で電子注入層、正孔阻止層も電子輸送層に含まれる。電子輸送層は、単層構造又は複数層の積層構造として設けることができる。
単層構造の電子輸送層及び積層構造の電子輸送層において、発光層に隣接する層部分を構成する電子輸送材料(正孔阻止材料を兼ねる)としては、カソードより注入された電子を発光層に伝達する機能を有していれば良い。このような材料としては、従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができる。例えば、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン、アントロン誘導体及びオキサジアゾール誘導体等が挙げられる。さらに、上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送層の材料として用いることができる。さらにこれらの材料を高分子鎖に導入した高分子材料又はこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。
また、8−キノリノール誘導体の金属錯体、例えば、トリス(8−キノリノール)アルミニウム(略称:Alq)、トリス(5,7−ジクロロ−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(5,7−ジブロモ−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(2−メチル−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(5−メチル−8−キノリノール)アルミニウム、ビス(8−キノリノール)亜鉛(略称:Znq)等及びこれらの金属錯体の中心金属がIn、Mg、Cu、Ca、Sn、Ga又はPbに置き替わった金属錯体も、電子輸送層の材料として用いることができる。
電子輸送層は、上記材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法及びLB法等の公知の方法により、薄膜化することで形成することができる。電子輸送層の層厚については特に制限はないが、通常は5nm〜5μm程度、好ましくは5〜200nmの範囲内である。電子輸送層は上記材料の一種又は二種以上からなる単一構造であってもよい。
(阻止層)
阻止層としては、正孔阻止層及び電子阻止層が挙げられ、上記説明した有機機能層ユニット3の各構成層の他に、必要に応じて設けられる層である。例えば、特開平11−204258号公報、同11−204359号公報、及び「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)」の237頁等に記載されている正孔阻止(ホールブロック)層等を挙げることができる。
正孔阻止層とは、広い意味では、電子輸送層の機能を有する。正孔阻止層は、電子を輸送する機能を有しつつ正孔を輸送する能力が著しく小さい正孔阻止材料からなり、電子を輸送しつつ正孔を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。また、電子輸送層の構成を必要に応じて、正孔阻止層として用いることができる。正孔阻止層は、発光層に隣接して設けられていることが好ましい。
一方、電子阻止層とは、広い意味では、正孔輸送層の機能を有する。電子阻止層は、正孔を輸送する機能を有しつつ、電子を輸送する能力が著しく小さい材料からなり、正孔を輸送しつつ電子を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。また、正孔輸送層の構成を必要に応じて電子阻止層として用いることができる。本発明に適用する正孔阻止層の層厚としては、好ましくは3〜100nmの範囲であり、さらに好ましくは5〜30nmの範囲である。
〔第2電極〕
第2電極は、第2有機機能層ユニット又は第3有機機能層ユニットに正孔を供給するために機能する電極膜であり、金属、合金、有機又は無機の導電性化合物若しくはこれらの混合物が用いられる。具体的には、金、アルミニウム、銀、マグネシウム、リチウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、インジウム、リチウム/アルミニウム混合物、希土類金属、ITO、ZnO、TiO及びSnO等の酸化物半導体などが挙げられる。
第2電極は、これらの導電性材料を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させて作製することができる。また、第2電極としてのシート抵抗は、数百Ω/□以下が好ましく、膜厚は通常5nm〜5μm、好ましくは5〜200nmの範囲で選ばれる。
なお、有機EL素子が、第2電極からも発光光Lを取り出す、両面発光型の場合には、光透過性の良好な第2電極を選択して構成すればよい。
〔封止部材〕
本発明に係る有機EL素子を封止するのに用いられる封止手段としては、例えば、封止部材と、第2電極6及び透明基板1とを接着剤で接着する方法を挙げることができる。
封止部材としては、有機EL素子の表示領域を覆うように配置されていればよく、凹板状でも、平板状でもよい。また透明性及び電気絶縁性は特に限定されない。
具体的には、ガラス板、ポリマー板、フィルム、金属板、フィルム等が挙げられる。ガラス板としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英等を挙げることができる。また、ポリマー板としては、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルファイド、ポリサルフォン等を挙げることができる。金属板としては、ステンレス、鉄、銅、アルミニウム、マグネシウム、ニッケル、亜鉛、クロム、チタン、モリブテン、シリコン、ゲルマニウム及びタンタルからなる群から選ばれる一種以上の金属又は合金が挙げられる。
封止部材としては、有機EL素子を薄膜化することできる観点から、ポリマーフィルム及び金属フィルムを好ましく使用することができる。さらに、ポリマーフィルムは、JIS K 7129−1992に準拠した方法で測定された温度25±0.5℃、相対湿度90±2%RHにおける水蒸気透過度が、1×10−3g/m・24h以下であることが好ましく、さらには、JIS K 7126−1987に準拠した方法で測定された酸素透過度が、1×10−3ml/m・24h・atm(1atmは、1.01325×10Paである)以下であって、温度25±0.5℃、相対湿度90±2%RHにおける水蒸気透過度が、1×10−3g/m・24h以下であることが好ましい。
また、有機機能層ユニットを挟み、透明基板と対向する側の第2電極の外側に、第2電極と有機機能層ユニットを被覆し、透明基板と接する形で無機物又は有機物の層を形成して封止膜とすることも好適にできる。この場合、封止膜を形成する材料としては、有機EL素子を劣化させる水分や酸素等の浸入を抑制する機能を有する材料であればよく、例えば、酸化ケイ素、二酸化ケイ素及び窒化ケイ素等を用いることができる。さらに、封止膜の脆弱性を改良するためにこれら無機層と有機材料からなる有機層の積層構造をもたせることが好ましい。これらの膜の形成方法については、特に限定はなく、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマCVD法、レーザーCVD法、熱CVD法及びコーティング法等を用いることができる。
封止部材と有機EL素子の表示領域との間隙には、気相及び液相では窒素、アルゴン等の不活性気体やフッ化炭化水素、シリコンオイルのような不活性液体を注入することが好ましい。また、封止部材と有機EL素子の表示領域との間隙を真空とすることや、間隙に吸湿性化合物を封入することもできる。
《有機EL素子の構成》
〔タンデム型有機EL素子〕
図13に、タンデム型の有機EL素子の構成の一例を示す概略断面図である。
図13に示す有機EL素子400は、透明基板101上に、透明電極として第1電極102(陽極)、第1有機機能層ユニット103C、第2有機機能層ユニット103D、第3有機機能層ユニット103E、対向電極である第2電極106(陰極)が順次積層され、構成されている。例えば、第1有機機能層ユニット103Cが赤色発光、第2有機機能層ユニット103Dを緑色発光、第3有機機能層ユニット103Eを青色発光とした場合、第1電極102(陽極)と第2電極106(陰極)間に電圧を印加することにより、白色発光する。
〔調色型有機EL素子〕
図14は、調色型の有機EL素子の構成の一例を示す概略断面図である。
図14において、有機EL素子200は、透明基板101上に、透明電極である第1電極102、第1有機機能層ユニット103C、第1中間電極層ユニット104B、第2有機機能層ユニット103D、第2中間電極層ユニット104C、第3有機機能層ユニット103E及び対向電極である第2電極106が順次積層され、構成されている。第1中間電極層ユニット104B及び第2中間電極層ユニット104Cの透明基板101側には、それぞれ、窒素原子を含有する下地層142B及び143Bを有し、その上には、それぞれ中間電極142A及び143Aを有する構成を示してある。透明基板101の第1電極102側とは反対側に、図示しない光取出しフィルムが形成されている。図14の構成では、第1電極102が透明電極である陽極であり、第2電極106が陰極の場合を示している。
第1電極102と第1中間電極142Aの間は、リード線で配線され、それぞれの接続端子に駆動電圧V1として2〜40Vの範囲内で印加することにより、第1有機機能層ユニット103Cが発光する。同様に、第1中間電極142Aと第2中間電極143Aの間は、リード線で配線され、それぞれの接続端子に駆動電圧V3として2〜40Vの範囲内で印加することにより、第2有機機能層ユニット103Dが発光する。同様に、第2中間電極143Aと第2電極106の間も、リード線で配線され、それぞれの接続端子に駆動電圧V3として2〜40Vの範囲内で印加することにより、第3有機機能層ユニット103Eが発光する。
上記のように、各有機機能層ユニットを独立して印加して発光させることにより、青色単色発光、緑色単色発光、赤色単色発光、及び全てを同時に発光させることにより白色発光を得ることができる。
この様な特性を備えた調色型の有機EL素子は、例えば、図11の(c)に示す構成において、好適に用いることができる。
本発明によれば、しなやかな動きで、立体感や奥行き感を表現することができ、演出性や装飾性に優れた有機EL照明装置を提供することができる。
1 有機EL照明装置
2 駆動手段
3、3B 可撓性面発光体
4 可撓性基材
5、5S、5W、5W、5B、5G、5R 有機EL素子
6 面発光体固定板
7 吊り下げ部材
8 配線
9 薄膜電池
10 駆動モーター
11 回転板
12 るカム機構
13 駆動用歯車
14 保持部
15 保持支点
16
17 駆動板保持部
18 駆動板
19 可撓性面発光体保持部
20 駆動手段外装部
21 スタンド支柱
22 駆動部
23 制御部
24 コンセント
25 壁面
26 天井
200、400 有機EL素子
101 透明基板
102 第1電極
103C 第1有機機能層ユニット
103D 第2有機機能層ユニット
103E 第3有機機能層ユニット
104B 第1中間電極層ユニット
104C 第2中間電極層ユニット
142A 第1中間電極
142B、143B 下地層
143A 第2中間電極
V1、V2、V3 駆動電圧
106 第2電極
h 発光点
L 発光光

Claims (12)

  1. 可撓性基材上に少なくとも一つの有機エレクトロルミネッセンス素子を配置した可撓性面発光体と、当該可撓性面発光体を駆動させる単一の駆動手段とを具備した有機エレクトロルミネッセンス照明装置であって、
    前記可撓性面発光体の少なくとも一部が、前記駆動手段に接続し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照明装置。
  2. 前記可撓性面発光体が、前記駆動手段に少なくとも二つ接続されており、当該可撓性面発光体が対をなし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照明装置。
  3. 前記可撓性面発光体が、帯状形態であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の有機エレクトロルミネッセンス照明装置。
  4. 前記可撓性面発光体の両端部が、前記駆動手段にループ状に接続されていることを特徴とする請求項1から請求項3まで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照明装置。
  5. 前記可撓性面発光体が、前記駆動手段に三つ以上接続されていることを特徴とする請求項1から請求項4まで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照明装置。
  6. 前記可撓性基材が、可撓性樹脂フィルム、可撓性金属板、又は可撓性ガラス板であることを特徴とする請求項1から請求項5まで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照明装置。
  7. 前記有機エレクトロルミネッセンス素子が、前記可撓性面発光体の先端部にのみ配置されていることを特徴とする請求項1から請求項6まで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照明装置。
  8. 前記有機エレクトロルミネッセンス素子が、前記可撓性面発光体の全面に、連続的又は断続的に配置されていることを特徴とする請求項1から請求項6まで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照明装置。
  9. 前記有機エレクトロルミネッセンス素子の少なくとも一つが、白色発光することを特徴とする請求項1から請求項8まで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照明装置。
  10. 前記有機エレクトロルミネッセンス素子の少なくとも一つが、青色、緑色、又は赤色に発光することを特徴とする請求項1から請求項8まで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照明装置。
  11. 前記可撓性面発光体と駆動手段とから構成される照明装置が、スタンド又は壁面に取り付けられていることを特徴とする請求項1から請求項10まで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照明装置。
  12. 前記可撓性面発光体と駆動手段とから構成される照明装置が、天井から吊り下げられていることを特徴とする請求項1から請求項10まで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照明装置。
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