JP2018067493A - 面発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】輝度ムラが少なく、非発光領域の少ない面発光装置を提供する。【解決手段】本発明は、複数の第１面発光素子３０を備え第１発光層３と、第１発光層３の非発光領域に発光面が位置するように第１発光層３に重ねられ複数の第２面発光素子４０を備え第２発光層４とを備え、第１および第２面発光素子３０、４０は、それぞれ、有機発光層３２と、第１電極層３１と、第２電極層３３とを備える。これら複数の第１面発光素子３０は、互いに隣接する第１面発光素子３０間における一方の第１面発光素子３０の第２電極層３３の一方端部が他方の第１面発光素子３０の第１電極層３１の他方端部に接することによって直列に接続される。これら複数の第２面発光素子４０は、互いに隣接する第２面発光素子４０間における一方の第２面発光素子４０の第２電極層４３の一方端部が他方の第２面発光素子４０の第１電極層４１の他方端部に接することによって直列に接続される。【選択図】図２

Description

本発明は、有機ＥＬパネルなどのシート状の面発光素子を用いた面発光装置に関する。

近年、有機ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）などに代表される面発光装置が新しい灯りの形として注目されている。有機ＥＬは、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ、Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）とも呼ばれ、平面基板上に面状の有機発光層を挟持した一対の平面電極層を配置する構成を取ることが多い。有機ＥＬでは、平面電極層の少なくとも一方を、発光した光の波長に対して透明とすることで、有機発光層で発光した光は、透明電極層を経由して外部に放出される。これによって平面形状の発光体が実現される。また、一対の平面電極層の両方を透明とすることで、透明な面発光光源を実現できることが知られている。透明電極層には、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ（Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）などの化合物が用いられることもあるが、銀、金、銅、アルミニウムなどの金属を３０ｎｍ以下の厚みで薄膜成膜して用いることもある。その一方、有機ＥＬを大面積化する際には、輝度ムラが課題として発生する。より詳しくは、有機発光層へかかる電圧は、素子への給電点から離れるにしたがって、電極層内での電圧降下の影響で低くなる。透明電極層は、金属電極に比し高抵抗であるため、より電圧降下が大きくなり、有機発光層へかかる電圧の変動割合が顕著となって、輝度ムラが生じやすくなる。すなわち、この課題は、透明電極層の電気抵抗が一般的な電極層に比べて高いことに起因している。

そこで、この課題を解決する面発光装置が、例えば特許文献１に提案されている。この特許文献１に開示された面発光装置は、基板上に発光面を揃えて配列された複数の面発光素子を備え、互いに隣接する２つの面発光素子における第１電極層と第２電極層とを電気的に接続している。これにより、特許文献１に開示された面発光装置は、一つの面発光素子内における透明電極層の幅を短くする構成にしている。

特開２００５−１１６１９３号公報

しかしながら、前記特許文献１では、前記隣接する２つの面発光素子間に形成された接続部分の領域は、非発光領域となって発光領域が形成されていない。そのため、特許文献１では、面発光装置全体に占める非発光領域が多くなってしまっている。

本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、輝度ムラが少なく、しかも、非発光領域がより少ない面発光装置を提供することである。

本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかる面発光装置は、発光面を揃えて配列された複数の第１面発光素子を備えて成る第１発光層と、前記第１発光層の非発光領域に発光面が位置するように前記第１発光層に重ねられ、発光面を揃えて配列された複数の第２面発光素子を備えて成る第２発光層とを備え、前記第１および第２面発光素子は、それぞれ、有機発光層と、前記有機発光層を挟み込んで前記有機発光層に給電する第１および第２電極層とを備え、前記第１発光層における前記複数の第１面発光素子は、互いに隣接する第１面発光素子間における一方の第１面発光素子の第２電極層の一方端部が他方の第１面発光素子の第１電極層の他方端部に接することによって、直列に接続され、前記第２発光層における前記複数の第２面発光素子は、互いに隣接する第２面発光素子間における一方の第２面発光素子の第２電極層の一方端部が他方の第２面発光素子の第１電極層の他方端部に接することによって、直列に接続されていることを特徴とする。好ましくは、上述の面発光装置において、前記第１発光層と前記第２発光層とは、他の部材を介することなく直接的に重ねられている。好ましくは、上述の面発光装置において、前記第１電極層は、前記有機発光層に給電するための第１電極層本体部と、前記第１電極層本体部から連続的に（一体的に）延びた第１電極層接続部とを備え、前記第２電極層は、前記有機発光層に給電するための第２電極層本体部と、前記第２電極層本体部から連続的に（一体的に）延びた第２電極層接続部とを備え、前記第１発光層における前記複数の第１面発光素子は、互いに隣接する第１面発光素子間における一方の第１面発光素子の第２電極層接続部が他方の第１面発光素子の第１電極層接続部に（直接的に）接することによって、直列に接続され、前記第２発光層における前記複数の第２面発光素子は、互いに隣接する第２面発光素子間における一方の第２面発光素子の第２電極層接続部が他方の第２面発光素子の第１電極層接続部に（直接的に）接することによって、直列に接続されている。好ましくは、上述の面発光装置において、前記第１電極層における第１電極層本体部と第１電極層接続部とは、一体に形成された層体（膜体）から成り、前記第２電極層における第２電極層本体部と第２電極層接続部とは、一体に形成された層体（膜体）から成る。

これによれば、第１発光層と第２発光層とのそれぞれが複数の面発光素子から構成されるため、有機発光層へかかる電圧の変動割合が小さくなり、輝度ムラを抑えることができる。第１発光層の非発光領域に第２発光層の発光領域が位置するように第１発光層に第２発光層が重ねられているため、前記位置する第２発光層の発光領域によって第１発光層の非発光領域から光を放射できる。これにより、非発光領域が低減され、非発光領域が少ないものになる。

他の一態様では、上述の面発光装置において、前記第１発光層の前記第１面発光素子における第２電極層は、前記第２発光層の前記第２面発光素子における第２電極層と兼用されていることを特徴とする。好ましくは、上述の面発光装置において、前記第１発光層の前記複数の第１面発光素子における前記複数の第２電極層それぞれを、前記第２発光層の前記複数の第２面発光素子における前記複数の第２電極層それぞれとして、前記第２発光層の前記複数の第２面発光素子は、形成（構成）されている。好ましくは、上述の面発光装置において、前記第１発光層の前記複数の第１面発光素子における前記複数の第１電極層それぞれは、プラス極（またはマイナス極）であり、前記第２発光層の前記複数の第２面発光素子における前記複数の第１電極層それぞれは、プラス極（またはマイナス極）であり、前記第１発光層の前記複数の第１面発光素子と前記第２発光層の前記複数の第２面発光素子とに共用されている前記複数の第２電極層それぞれは、マイナス極（またはプラス極）である。

これによれば、第１発光層の第１面発光素子における第２電極層が第２発光層の第２面発光素子における第２電極層と兼用されているため、面発光装置全体の厚さが抑えられ、面発光装置全体の厚さを薄くできる。しかも、第２電極層を兼用することで、製造コストが抑えられ、低コスト化が実現できる。

他の一態様では、上述の面発光装置において、前記第１発光層の前記複数の第１面発光素子に給電する第１電源部と、前記第２発光層の前記複数の第２面発光素子に給電する第２電源部と、前記第１および第２電源部それぞれ制御する給電制御部とをさらに備え、前記給電制御部は、前記第１発光層の前記複数の第１面発光素子に給電する場合には前記第２発光層の前記複数の第２面発光素子への給電を停止するように、前記第１および第２電源部を制御し、前記第２発光層の前記複数の第２面発光素子に給電する場合には前記第１発光層の前記複数の第１面発光素子への給電を停止するように、前記第１および第２電源部を制御することを特徴とする。好ましくは、上述の面発光装置において、前記給電制御部は、前記第１発光層の前記複数の第１面発光素子への給電と、前記第２発光層の前記複数の第２面発光素子への給電とを交互に実行するように、前記第１および第２電源部を制御する。好ましくは、上述の面発光装置において、前記給電制御部は、前記第１発光層の前記複数の第１面発光素子に給電し、前記第２発光層の前記複数の第２面発光素子への給電を停止する第１給電モード、および、前記第２発光層の前記複数の第２面発光素子に給電し、前記第１発光層の前記複数の第１面発光素子への給電を停止する第２給電モード、を少なくとも備え、前記第１給電モードと前記第２給電モードとを交互に実行するように、前記第１および第２電源部を制御する。ちらつきを抑制するために、好ましくは、上述の面発光装置において、前記給電制御部は、周波数２０Ｈｚ以上で、より好ましくは、周波数５０Ｈｚ以上で、さらにより好ましくは、周波数１００Ｈｚ以上で給電するように、前記第１および第２電源部を制御する。

これによれば、給電制御部によって第１電源部および第２電源部それぞれを制御することで、第１発光層の第１面発光素子における第２電極層が第２発光層の第２面発光素子における第２電極層と兼用される構成でも、第１発光層の第１面発光素子および第２発光層の第２面発光素子それぞれに安定的に給電でき、これらを確実に発光されることができる。

本発明にかかる面発光装置は、輝度ムラが少なく、しかも、非発光領域がより少ない。

実施形態における面発光装置の平面図である。 図１に示すＩＩ−ＩＩ線の断面図である。 図１に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線の断面図である。 前記面発光装置の電気的な構成を示す図である。 前記面発光装置が有する第１面発光素子と第２面発光素子とに印加される電圧の波形図である。 一例として、前記面発光装置の製造工程における第１工程を説明するための平面図である。 図６に示すＶＩＩ−ＶＩＩ線の断面図である。 図６に示すＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線の断面図である。 一例として、前記面発光装置の製造工程における第２工程を説明するための平面図である。 図９に示すＸ−Ｘ線の断面図である。 図９に示すＸＩ−ＸＩ線の断面図である。 一例として、前記面発光装置の製造工程における第３工程を説明するための平面図である。 図１２に示すＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線断面図である。 図１２に示すＸＩＶ−ＸＩＶ線断面図である。 一例として、前記面発光装置の製造工程における第４工程を説明するための平面図である。 図１５に示すＸＶＩ−ＸＶＩ線断面図である。 図１５に示すＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線断面図である。 前記面発光装置が有する第１発光層と第２発光層とにおける電流の流れを説明するための図である。 前記面発光装置の第１発光層のみに電圧を印加して第１発光層のみを発光させた状態の平面図である。 前記面発光装置の第２発光層のみに電圧を印加して第２発光層のみを発光させた状態の平面図である。 前記面発光装置の第１発光層および第２発光層に電圧を印加して第１発光層および第２発光層を発光させた状態の平面図である。 比較例の断面図である。

以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。

図１は、実施形態における面発光装置の平面図である。図２は、図１に示すＩＩ−ＩＩ線の断面図である。図３は、図１に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線の断面図である。図４は、前記面発光装置の電気的な構成を示す図である。なお、図中のＸ１方向を左方向、Ｘ２方向を右方向とし、Ｙ１方向を前方向、Ｙ２方向を後方向とし、Ｚ１方向を上方向とし、Ｚ２方向を下方向として説明する。図５は、前記面発光装置が有する第１面発光素子と第２面発光素子とに印加される電圧の波形図である。

この実施形態における面発光装置１は、図１ないし図４に示すように、基板２と、基板２上に保持されたシート状の第１発光層３および第２発光層４と、電源部５、６と、電源部５、６を制御する給電制御部７とを備える。

基板２は、プラスチックフィルム、プラスチック板、ガラス板などの透明基板を用いることができる。プラスチックフィルムおよびプラスチック板の原料は、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などのポリエステル類、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン、ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル）などのポリオレフィン類、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンなどのビニル系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリサルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアミド、ポリイミド、アクリル樹脂、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）などである。

また、基板２上に、大気中の酸素、水分を遮断する目的でガスバリア層を設けることが好ましい。ガスバリア層の形成材料は、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム等の金属酸化物、金属窒化物である。これら材料は、水蒸気バリア機能のほかに酸素バリア機能も有する。特にバリア性、耐溶剤性および透明性が良好な窒化シリコン、酸化窒化シリコンが好ましい。バリア層は、必要に応じて多層構成とすることも可能である。ガスバリア層の形成方法は、材料に応じて、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法を用いることができる。

第１発光層３は、発光面を揃えて左右方向に沿って配列された複数の第１面発光素子３０を備える。各第１面発光素子３０は、有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）から構成されており、この実施形態では、基板２上に積層された第１電極層３１と、第１電極層３１上に積層された有機発光層３２と、有機発光層３２上に積層された第２電極層３３とを備える。

第１電極層３１と第２電極層３３とは、有機発光層３２に給電するための部材であり、何れか一方がプラス極（陽極）とされ、他方がマイナス極（陰極）とされる。この実施形態では、第１電極層３１がプラス極とされ、第２電極層３３がマイナス極とされている。

第１電極層３１（プラス極）は、好ましくは薄膜金属、合金、これらの混合物が電極層物質として用いられる。このような電極層物質の具体例として、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、白金（Ａｕ）等の金属が挙げられる。第１電極層３１は、これらの電極層物質を蒸着法やスパッタリング法等の薄膜形成方法により形成された薄膜を所望の形状にパターニングすることで形成されて良い。あるいは、パターン精度があまり必要とされない場合（１００μｍ以上程度）には、上記電極層物質を蒸着法やスパッタリング法によって形成する際に所望の形状のマスクを介してパターンニングすることで形成されも良い。薄膜金属を透明プラス極電極層として用いる場合には、この薄膜金属の透明プラス極電極層は、有機発光層３２で発光される光の波長に対し少なくとも透光性を有していればよく、その膜厚は、３０ｎｍ以下、好ましくは２０ｎｍ以下、より好ましくは、１５ｎｍ以下とされる。

各第１電極層３１は、有機発光層３２に給電するための第１電極本体部３１１と、第１電極本体部３１１の端部から連続的（一体的）に延びた第１電極接続部３１２とを備えている。すなわち、第１電極本体部３１１と第１電極接続部３１２とは、製造工程の際に一体で形成される。

第２電極層３３は、上記第１電極層３１と同じ材料を用いることができる。より詳しくは、第２電極層３３は、好ましくは薄膜金属、合金、これらの混合物が電極層物質として用いられる。このような電極層物質の具体例としては銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、白金（Ａｕ）等の金属が挙げられる。第２電極層３３は、これらの電極層物質を蒸着法やスパッタリング法等の薄膜形成方法により形成された薄膜を所望の形状にパターニングすることで形成されて良い。あるいは、パターン精度があまり必要とされない場合（１００μｍ以上程度）には、上記電極層物質を蒸着法やスパッタリング法によって形成する際に所望の形状のマスクを介してパターニングすることで形成されても良い。薄膜金属を透明マイナス極電極層として用いる場合には、この薄膜金属の透明マイナス極電極層は、有機発光層３２で発光される光の波長に対し少なくとも透光性を有していればよく、その膜厚は、３０ｎｍ以下、好ましくは２０ｎｍ以下、より好ましくは、１５ｎｍ以下とされる。

各第２電極層３３は、有機発光層３２に給電するための第２電極本体部３３１と、第２電極本体部３３１の端部（一端部）から連続的（一体的）に延びた第２電極接続部３３２とを備えている。すなわち、第２電極本体部３３１と第２電極接続部３３２とは、製造工程の際に一体で形成される。

そして、第１発光層３における複数の第１面発光素子３０は、互いに隣接する一方の第１面発光素子３０における第２電極層３３の第２電極接続部３３２が他方の第１面発光素子３０における第１電極層３１の第１電極接続部３１２に直接的に接することによって電気的に直列に接続されている。言い換えれば、互いに隣接する一方の第１面発光素子３０における第２電極層３３の第２電極接続部３３２と他方の第１面発光素子３０における第１電極層３１の第１電極接続部３１２との間に他の部材が介在しない。

このように構成された第１発光層３は、各有機発光層３２における第１電極層３１と第２電極層３３とで挟まれた部分が第１発光層３の発光領域３ａ（図１９参照）となり、例えば、発光領域３ａにおける有機発光層３２に対向する第１電極層３１の対向面（図２の下面）が発光面となる。互いに隣接する発光領域３ａの間の部分（領域）が第１発光層３の非発光領域３ｂ（図１９参照）となる。

第２発光層４は、第１発光層３上に積層されており、第１発光層３と同様に、発光面を揃えて一方向に沿って配列された複数の第２面発光素子４０を備えている。各第２面発光素子４０は、有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）から構成されており、有機発光層４２と、有機発光層４２を挟みこんで有機発光層４２に給電する第１電極層４１および第２電極層４３とを備える。有機発光層４２は、第１発光層３の有機発光層３２と同構成を採っている。

第２発光層４の第２電極層４３は、この実施形態では、第１発光層３の第２電極層３３から構成されており、第２発光層４の第２電極層４３と第１発光層３の第２電極層３３とが兼用されている。したがって、第１発光層３における第２電極層３３の第２電極本体部３３１は、第２発光層４における第２電極層４３の第２電極本体部であり、第１発光層３における第２電極層３３の第２電極接続部３３２は、第２発光層４における第２電極層４３の第２電極接続部４３２である。また、第２発光層４は、第１発光層３上に、他の部材を介することなく直接的に積層、より詳しくは一部重複して積層されている。

第２発光層４の第１電極層４１は、第１発光層３の第１電極層３１と略同構成を採っており、有機発光層４２に給電するための第１電極本体部４１１と、第１電極本体部４１１の端部（一端部）から連続的（一体的）に延びた第１電極接続部４１２とを備えている。すなわち、第１電極本体部４１１と第１電極接続部４１２とは、製造工程の際に一体で形成される。

ただし、この第２発光層４における第１電極層４１の第２電極層４３に対する位置が第１発光層３における位置とは逆になっており、第１電極層４１が第２電極層４３の図の上側に配置されている。

そして、第２発光層４における複数の第２面発光素子４０は、互いに隣接する一方の第２面発光素子４０における第２電極層４３の第２電極接続部４３２が他方の第２面発光素子４０における第１電極層４１の第１電極接続部４１２に直接的に接することによって電気的に直列に接続されている。言い換えれば、互いに隣接する一方の第２面発光素子４０における第２電極層４３の第２電極接続部４３２が他方の第２面発光素子４０における第１電極層４１の第１電極接続部４１２との間に他の部材が介在しない。

このように構成された第２発光層４は、各第２面発光素子４０における第１電極層４１と第２電極層４３とで挟まれた部分が第２発光層４の発光領域４ａ（図２０参照）となり、例えば、発光領域４ａにおける有機発光層３２に対向する第２電極層４３の対向面（図２の下面）が発光面となる。隣接する発光領域４ａの間の部分が第２発光層４の非発光領域４ｂ（図２０参照）となる。

なお、第１発光層３または第２発光層４は、上記のようにプラス極／有機発光層／マイナス極とされる構成に限らず、例えばプラス極／ホール輸送層／有機発光層／電子輸送層／マイナス極、プラス極／ホール注入層／ホール輸送層／有機発光層／電子輸送層／マイナス極、プラス極／ホール注入層／有機発光層／電子輸送層／電子注入層／マイナス極、プラス極／ホール注入層／有機発光層／電子注入層／マイナス極、等の各種の構成で良く、適宜に変更し得る。

第２発光層４は、第２発光層４の発光領域４ａが第１発光層３の非発光領域３ｂに位置するように第１発光層３に重ねられて配置されている。第２発光層４は、第２発光層４の非発光領域４ｂが第１発光層３の発光領域３ａに位置するように配置されている。

電源部は、図４に示すように、第１発光層３の第１面発光素子３０に給電するための第１電源部５と、第２発光層４の第２面発光素子４０に給電するための第２電源部６とを備える。第１発光層３では、図４に示すように、電流は、第１電源部５から、直列接続された複数の第１面発光素子３０を順次に流れて第１電源部５に戻る。第２発光層３では、図４に示すように、電流は、第２電源部６から、直列接続された複数の第２面発光素子４０を順次に流れて第２電源部６に戻る。

給電制御部７は、この実施形態では、第１発光層３の複数の第１面発光素子３０に給電する場合には第２発光層４の複数の第２面発光素子４０への給電を停止するように、第１電源部５および第２電源部６を制御し、第２発光層４の複数の第２面発光素子４０に給電する場合には第１発光層３の複数の第１面発光素子３０への給電を停止するように、第１電源部５および第２電源部６を制御する回路である。

換言すれば、給電制御部７は、第１発光層３の複数の第１面発光素子３０に給電し、第２発光層４の複数の第２面発光素子４０への給電を停止する第１給電モード、および、第２発光層４の複数の第２面発光素子４０に給電し、第１発光層３の複数の第１面発光素子３０への給電を停止する第２給電モード、を少なくとも備え、第１給電モードと第２給電モードとを交互に実行するように、第１電源部５および第２電源部６を制御する回路である。

この実施形態では、給電制御部７は、図５に示すように、所定のデューティー比（Ｄｕｔｙ比）を持つ矩形状の第１パルスで第１面発光素子３０に給電するように第１電源部５を制御し、かつ、所定のデューティー比を持つ矩形状の第２パルスで第２面発光素子４０に給電するように第２電源部６を制御し、かつ、前記第１パルスがオンである第１オン時間帯が、前記第２パルスがオフである第２オフ時間帯に含まれるように（言い換えれば、前記第２パルスがオンである第２オン時間帯が、前記第１パルスがオフである第１オフ時間帯に含まれるように）、前記第１および第２パルスの各位相（各オンタイミング）をずらして第１および第２電源部５、６それぞれを制御する。

このように、給電制御部７によって第１電源部５および第２電源部６それぞれを制御することで、第１発光層３の第１面発光素子３０における第２電極層３３が第２発光層４の第２面発光素子４０における第２電極層４３と兼用される構成でも、第１発光層３の第１面発光素子３０および第２発光層４の第２面発光素子４０それぞれに安定的に給電でき、これらを確実に発光されることができる。

ここで、ちらつきを抑えるために、給電のパルス駆動周波数は、数十Ｈｚ以上に設定するのが好ましく、より好ましくは、２０Ｈｚ以上、さらに好ましくは、１００Ｈｚ以上である。その輝度は、パルスのデューティー比を変更することによって調整でき、また、印加する電圧値を調整することによっても調整できる。パルスのオン時間帯が長くなるほど、その輝度は、高くなり（明るくなり）、電圧値が高くなるほど（大きくなるほど）。その輝度は、高くなる。

また、この実施形態では、第１発光層３および第２発光層４は、図示しないが、封止部材で覆われている。この封止部材は、透光性を有し、発光素子の表示領域を覆うように配置されればよく、凹板状を呈するものであってもよいし、或いは平板状を呈するものであってもよい。より具体的には、封止部材として、ガラス板、ポリマー板・フィルム等が挙げられる。ガラス板として、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、石英等が挙げられる。ポリマー板として、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、ポリサルフォン等が挙げられる。封止部材は、透明な板部材であっても良い。好ましくは、封止部材にガスバリア層が形成される。

また、上述の基板２および封止部材は、好ましくは、酸素透過度１０^−３ｇ／（ｍ^２・２４ｈ）以下、水蒸気透過度１０^−３ｇ／（ｍ^２・２４ｈ）以下である。より好ましくは、上述の基板２および封止部材は、前記水蒸気透過度、酸素透過度がいずれも１０^−５ｇ／（ｍ^２・２４ｈ）以下である。

また、有機発光層４２を挟み基板２と反対側の電極層４１の外側に、該電極層４１と有機発光層４２を被覆し、基板２と接する形で無機物、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、該膜を形成する材料は、水分や酸素など、素子の劣化をもたらすものの浸入を抑制する機能を有し、透光性を有する材料であればよく、例えば、該膜を形成する材料として、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素などが挙げられる。さらに該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層の積層構造を持たせることが好ましい。これらの膜の形成方法は、特に限定はなく、例えば真空蒸着法、スパッタ法、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−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、コーティング法などである。

また、封止部材と第１面発光素子の表示領域との間隙には、窒素、アルゴン等の不活性気体を気相で注入し、或いは、フッ化炭化水素、シリコンオイルのような不活性液体を液相で注入することが好ましい。また、真空とすることも可能である。また、内部に吸湿性化合物が封入されても良い。

また、本実施形態に用いられる白色有機ＥＬ素子または有機ＥＬ装置は、必要に応じ成膜時にメタルマスクやインクジェットプリンティング法等でパターニングされても良い。パターニングの際には、電極層のみがパターニングされてもよいし、電極層と発光層とがパターニングされてもよいし、素子全層がパターニングされてもよい。

このような面発光装置１は、第１発光層３と第２発光層４とのそれぞれが複数の面発光素子３０、４０から構成されるため、有機発光層３２、４３へかかる電圧の変動割合が小さくなり、輝度ムラを抑えることができる。第１発光層３の非発光領域３ｂに第２発光層４の発光領域４ａが位置するように第１発光層３に第２発光層４が重ねられているため、前記位置する第２発光層４の発光領域４ａによって第１発光層３の非発光領域３ｂに光を照射できる。これにより、非発光領域が軽減され、非発光領域が少ないものになる。

また、第１発光層３の第１面発光素子３０における第２電極層３３が第２発光層４の第２面発光素子４０における第２電極層４３と兼用されているため、面発光装置１全体の厚さが抑えられ、面発光装置１全体の厚さを薄くできる。しかも、第２電極層４３を兼用することで、製造コストが抑えられ、低コスト化が実現できる。

次に、実施形態における面発光装置の製造方法の一例を説明する。図６は、一例として、前記面発光装置の製造工程における第１工程を説明するための平面図である。図７は、図６に示すＶＩＩ−ＶＩＩ線の断面図である。図８は、図６に示すＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線の断面図である。図９は、一例として、前記面発光装置の製造工程における第２工程を説明するための平面図である。図１０は、図９に示すＸ−Ｘ線の断面図である。図１１は、図９に示すＸＩ−ＸＩ線の断面図である。図１２は、一例として、前記面発光装置の製造工程における第３工程を説明するための平面図である。図１３は、図１２に示すＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線断面図である。図１４は、図１２に示すＸＩＶ−ＸＩＶ線断面図である。図１５は、一例として、前記面発光装置の製造工程における第４工程を説明するための平面図である。図１６は、図１５に示すＸＶＩ−ＸＶＩ線断面図である。図１７は、図１５に示すＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線断面図である。なお、図１ないし図３は、一例として、前記面発光装置の製造工程における第５工程を説明するための図でもある。

まず、基板２上に、第１発光層３が次のように形成される。図６ないし図８に示すように、イソプロピルアルコールで洗浄した、１００ｍｍ×１００ｍｍ、厚さ０．７ｍｍのガラス板からなる基板２上に、ＩＺＯが、厚さ２５０ｎｍとなるようにスパッタ法により基板２上に成膜され、左右方向に沿って３つの領域にパターニングされ、３つの第１電極層３１（プラス極）が形成される。第１電極層３１は、第１電極本体部３１１と、第１電極本体部３１１の左端部から一体的に延びた第１電極接続部３１２とからなる。隣接する第１電極層３１同士の間隔は、本実施形態では、例えば１ｍｍとされた。

これらの第１電極層３１を形成する際に、第１ないし第４取り出し電極９１〜９４が形成される。より詳しくは、第１取り出し電極９１は、左側の第１電極層３１の第１電極接続部３１２の左方に、第１電極接続部３１２と一体的に形成される。第２取り出し電極９２は、右側の第１電極層３１の右方に、第１電極３１と間隔を隔てて形成されている。第３取り出し電極９３は、左側の第１電極層３１における左後方且つ第１取り出し電極９１の後方に、第１電極層３１と間隔を隔てて形成されている。第４取り出し電極９４は、右側の第１電極層３１における右方且つ第２取り出し電極９１の後方に、第１電極層３１と間隔を隔てて形成されている。

次に、図９ないし図１１に示すように、このように作製された各第１電極層３１の上に少なくとも１層の有機発光層を含むように、有機発光層３２が作製される。ここでは、第１電極層３１側から、正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層３２／電子輸送層／電子注入層（正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層および電子注入層は図示せず）が成膜され、有機発光層３２が作製される。

左側の有機発光層３２は、左側の第１電極層３１から中央の第１電極層３１にかけて成膜され、左側の第１電極層３１と中央の第１電極層３１との間に入り込んで基板２が露出しないように成膜される。同様に中央の有機発光層３２は、中央の第１電極層３１から右側の第１電極層３１にかけて成膜され、中央の第１電極層３１と右側の第１電極層３１との間に入り込んで基板２が露出しないように成膜される。右側の有機発光層３２は、右側の第１電極層３１から第２取り出し電極９２にかけて入り込んで基板２が露出しないように成膜される。隣接する有機発光層３２の間隔は、本実施形態では、例えば１ｍｍとされた。

なお、有機発光層３２が第１電極層３１と中央の第１電極層３１との間に入り込んで基板２が露出しないように成膜されたが、これは、基板２部分の有機発光層３２を後述の第２電極層３３の下地とし、第２電極層３３をはがれ難くするためである。

次に、図１２ないし図１４に示すように、第２電極層３３（マイナス極）として、銀（Ａｇ）が膜厚１０ｎｍとなるように有機発光層３２上に成膜され、左右方向に沿って３つの領域にパターニングされ、３つの第２電極層３３が形成される。隣接する第２電極層３３の間隔は、本実施形態では、例えば１ｍｍとされた。

このように成膜された第２電極層３３は、第２電極本体部３３１と、第２電極本体部３３１の端部から一体的に延びた第２電極接続部３３２とからなる。さらに、第２電極層３３と第３取り出し電極９３とを電気的に接続するために、左側（最左側）の第２電極層３３は、第２電極接続部３３２が一体的に延びる第２電極本体部３３１の端部とは反対側の端部から一体的に延びる第２電極引出部３３３をさらに備える。

そして、左側の第２電極層３３は、第３取り出し電極９３と第２電極引出部３３３とが接続し、隣接する中央の第１電極層３１の第１電極接続部３１２と第２電極接続部３３２とが、有機発光層３２同士の間隙において、互いに直接的に接続するように、形成されている。

中央の第２電極層３３は、隣接する右側の第１電極層３１の第１電極接続部３１２と第２電極接続部３３２とが、有機発光層３２同士の間隙において、互いに直接的に接続するように、形成されている。

このように形成された第１発光層３は、第１電極層３１と第２電極層３３とで挟まれた部分が第１発光層３の発光領域３ａとなり、隣接する発光領域３ａの間の部分が第１発光層３の非発光領域３ｂとなる（図１９参照）。

次に、第１発光層３の上に、第２発光層３が次のように形成される。第２発光層３の第２電極層４３は、第１発光層３の第２電極層３３が兼用される（図２、図３参照）。

そして、図１５ないし図１７に示すように、第２電極層４３の上に、少なくとも１層の有機発光層を含むように、有機発光層３２が作製される。ここでは、第２電極層４３（３３）側から、電子注入層／電子輸送層／有機発光層３２／正孔輸送層／正孔注入層（正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層および電子注入層は図示せず）が成膜され、有機発光層４２が作製される。

右側の有機発光層４２は、左側の第２電極層４３から中央の第２電極層４３にかけて、左側の第２電極層４３と中央の第２電極層４３との間隙に入り込むように成膜される。同様に中央の有機発光層４２は、中央の第２電極層４３から右側の第２電極層４３にかけて、中央の第２電極層４３と右側の第２電極層４３との間隙に入り込むように成膜される。右側の有機発光層４２は、右側の第２電極層４３から第４取り出し電極９４にかけて成膜される。隣接する有機発光層４２の間隔は、本実施形態では、例えば１ｍｍとされた。

その後、図１ないし図３に示すように、第１電極層４１（プラス極）として、銀（Ａｇ）が膜厚２００ｎｍとなるように有機発光層４２上に成膜され、左右方向に沿って３つの領域にパターニングされ、３つの第１電極層４１が形成される。隣接する第１電極層４１の間隔は、本実施形態では、例えば１ｍｍとされた。これにより、第１発光層３の上に、直接的に積層するように、より詳しくは一部重複して積層するように、第２発光層３が形成される。

このように成膜された第１電極層４１は、第１電極本体部４１１と、第１電極本体部４１１の端部から一体的に延びた第１電極接続部４１２とからなる。

この第２発光層４における左側の第１電極層４１は、左側の有機発光層４２から中央の有機発光層４２にかけて成膜され、左側の第１電極層４１の電極接続部４１２が中央の第２電極層４３（３３）の第２電極接続部４３２（３３２）に、有機発光層４２間の間隙において、直接的に接続されている。

第２発光層３における中央の第１電極層４１は、中央の有機発光層４２から右側の有機発光層４２にかけて成膜され、中央の第１電極層４１の電極接続部４１２が右側の第２電極層４３（３３）の第２電極接続部４３２（３３２）に、有機発光層４２間の間隙において、直接的に接続されている。

第２発光層４における右側の第１電極層４１は、右側の有機発光層４２から第４取り出し電極９４にかけて成膜され、右側の第１電極層４１の第１電極接続部４１２が第４取り出し電極９４に接続されている。

このように形成された第２発光層４は、第１電極層４１と第２電極層４３とで挟まれた部分が発光領域４ａとなり、隣接する発光領域４ａの間の部分が非発光領域４ｂとなる（図２０参照）。

第２発光層４の発光領域４ａの一部は、第１発光層３の非発光領域３ｂの一部に位置し、第１発光層３の発光領域３ａの一部は、第２発光層４の非発光領域４ｂの一部に位置している。

その後、図示しないが、厚さ３００ｕｍのガラス板からなる封止部材に接着材を貼り合わせた部材を用いて封止が行われる。接着剤には、例えば、熱硬化型樹脂（スリーボンド社製ＴＢ１６５５）が用いられる。

封止部材が貼り合わされた基板２は、１１０°Ｃの炉に４０分間入れられ、接着剤が硬化され封止される。

なお、この実施形態では、１００ｍｍ×１００ｍｍの封止部材に対して、９５ｍｍ×９５ｍｍの封止領域内に入るように作製されており、封止部材の端部を引き出された形で形成された。以上により、本実施形態における面発光装置１が製造される。

次に、発光領域について、本実施形態の面発光装置と比較例の面発光装置との比較試験を行ったので、以下に説明する。この比較試験における実施形態の面発光装置１は、上記のように製作された装置である。比較例の面発光装置１０００は、図２２に示すように、実施形態の面発光装置１と較べ、第２発光層を有しない第１発光層１０３のみからなる。比較例の第１発光層１０３は、実施形態の面発光装置１における第１発光層３と同様に、基板１０２上に配置された第１電極層１３１と、第１電極層１３１の上に配置された有機発光層１３２と、有機発光層１３２の上に配置された第２電極層１３３とからなる。ただし、比較例の第２電極層１３３の膜厚は、２００ｎｍとされた。比較例は、上記を除き、実施形態の面発光装置１と同じである。

実施形態の面発光装置１について、第１発光層３の第１電極層３１と第２電極層３３に第１電源部５を接続して電圧を印加し、第１電極層３１から第２電極層３３に電流を流すと（図４、図１８参照）、図１９に示すように、３つの発光領域３ａ（図１９中に２点鎖線で囲んだ部分）が同時に発光することが確認できた。その際の非発光領域３ｂの幅Ｌ１は、上述のように各間隔を１ｍｍとしたため、３ｍｍであった。

比較例の面発光装置１０００について、第１発光層１０３の第１電極層１３１と第２電極層１３３を接続し、電圧を印加し、３つの発光領域１０３ａを同時に発光させた。その際の非発光領域１０３ｂの幅は、３ｍｍであり、上記実施形態の面発光装置１における第１発光層３だけが発光した際の非発光領域３ｂの幅Ｌ１と同じであった。

また、実施形態の面発光装置１について、第２発光層４の第１電極層４１と第２電極層４３に第２電源部６を接続し電圧を印加し、第１電極層４１から第２電極層４３に電流を流すと（図４、図１８参照）、図２０に示すように、３つの発光領域４ａ（図２０中に２点鎖線で囲んだ部分）が同時に発光することが確認できた。その際の第２発光層４の非発光領域４ｂの幅Ｌ２は、上述のように各間隔を１ｍｍとしたため、３ｍｍであり、上記第１発光層３の非発光領域３ｂの幅Ｌ１と同じであった。

次に、図４、図１８に示すように、第１発光層３の第１電極層３１と第２電極層３３に第１電源部５を接続し、かつ、第２発光層４の第１電極層４１と第２電極層４３に第２電源部６を接続し、さらに第１電源部５および第２電源部６を給電制御部７に接続し、給電制御部７の制御によって第１発光層３と第２発光層４とに同時に電圧がかからないようにして、第１発光層３の発光領域３ａを発光させ、第２発光層４の発光領域４ａを発光させた。その結果、図２１に示すように、第１発光層３の発光領域３ａと第２発光層４の発光領域４ａとの重複部分が発光領域８ａ（図２１中に２点鎖線で囲んだ部分）となった。その発光領域８ａ間の部分が非発光領域８ｂとなり、非発光領域８ｂの幅Ｌ３は、１ｍｍとなり、比較例に比べて大幅に非発光部幅を低減できていることが確認できた。

なお、上述の実施形態では、第１発光層３の第１面発光素子３０における第２電極層３３は、第２発光層４の第２面発光素子４０における第２電極層４３と兼用されたが、別体であっても良い。例えば、第１発光層３の第１面発光素子３０における第２電極層３３上に、透光性を有する絶縁層を介して、第２発光層４の第２面発光素子４０における第２電極層４３が形成される。このような構成では、第１発光層３の第１面発光素子３０と第２発光層４の第２面発光素子４０とに同時に給電でき、同時に発光させることができる。

本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。

１ 面発光装置
２ 基板
３ 第１発光層
４ 第２発光層
５ 第１電源部
６ 第２電源部
７ 給電制御部
３ａ 第１発光層の発光領域
３ｂ 第１発光層の非発光領域
４ａ 第２発光層の発光領域
４ｂ 第２発光層の非発光領域
８ａ 面発光装置の発光領域
８ｂ 面発光装置の非発光領域

Claims (3)

1. 発光面を揃えて配列された複数の第１面発光素子を備えて成る第１発光層と、
   前記第１発光層の非発光領域に発光面が位置するように前記第１発光層に重ねられ、発光面を揃えて配列された複数の第２面発光素子を備えて成る第２発光層とを備え、
   前記第１および第２面発光素子は、それぞれ、有機発光層と、前記有機発光層を挟み込んで前記有機発光層に給電する第１および第２電極層とを備え、
   前記第１発光層における前記複数の第１面発光素子は、互いに隣接する第１面発光素子間における一方の第１面発光素子の第２電極層の一方端部が他方の第１面発光素子の第１電極層の他方端部に接することによって、直列に接続され、
   前記第２発光層における前記複数の第２面発光素子は、互いに隣接する第２面発光素子間における一方の第２面発光素子の第２電極層の一方端部が他方の第２面発光素子の第１電極層の他方端部に接することによって、直列に接続されていること
   を特徴とする面発光装置。
2. 前記第１発光層の前記第１面発光素子における第２電極層は、前記第２発光層の前記第２面発光素子における第２電極層と兼用されていること
   を特徴とする請求項１に記載の面発光装置。
3. 前記第１発光層の前記複数の第１面発光素子に給電する第１電源部と、
   前記第２発光層の前記複数の第２面発光素子に給電する第２電源部と、
   前記第１および第２電源部それぞれ制御する給電制御部とをさらに備え、
   前記給電制御部は、前記第１発光層の前記複数の第１面発光素子に給電する場合には前記第２発光層の前記複数の第２面発光素子への給電を停止するように、前記第１および第２電源部を制御し、前記第２発光層の前記複数の第２面発光素子に給電する場合には前記第１発光層の前記複数の第１面発光素子への給電を停止するように、前記第１および第２電源部を制御すること
   を特徴とする請求項２に記載の面発光装置。

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