JP4950870B2 - 有機発光装置 - Google Patents
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Description
本発明は、有機発光装置に関し、特に光取り出し効率を改善した有機発光装置に関する。
近年、有機発光装置として知られる有機ＥＬ（ＥＬ：Electroluminescence）装置は、ディスプレイや照明への応用の観点から実用化に向けて開発が進められている。有機ＥＬ装置は、ガラス等の基板上に薄膜の有機化合物の発光層を電極で挟持した構成をなしており、電極間に電流を供給することで発光する装置である。
有機ＥＬ装置を照明等の光源に用いる場合、発光した光をより多く外に取り出す必要がある。しかし、従来の有機発光装置では、発光した光の約８０％はガラス基板や発光層で吸収されてしまい、残りの２０％程度の光しか外に取り出すことができない。
図９に、従来の有機ＥＬ装置の構造の一例を示す。この有機ＥＬ装置３０は、ガラス基板１上に積層形成された陽極２、有機発光層３及び陰極４を、ガラスからなる封止板８がシール樹脂１０を介してガラス基板１上で接着封止している。ガラス基板１には発光領域に対向した外表面に凹凸部が形成されており、発光した光がガラス基板１の中で全反射して閉じ込められ吸収されることを防止することにより、光の取り出し効率を高める改善がなされている。
また、発光層と基板の間にレンズ層を設け、更に基板とレンズ層の界面に凹凸を設けた有機ＥＬ装置が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。これにより、レンズ層と基板との界面では、界面に形成された凹凸によって全反射が防止され、光の取り出し効率が改善される。
特開２００６−２６９３２８号公報
しかしながら、通常、発光領域の外に出た光は、伝播して反射を繰り返した後、ガラス基板やシール樹脂中に吸収され、熱に変わってしまうといった問題がある。
また、バックライト光源として、複数の有機ＥＬ光源を用いる場合、つなぎ目の領域は発光しないため、ムラのある光源となる。一方、つなぎ目を隠すために拡散板等を用いると、光源自体が厚くなり、有機ＥＬ装置の特徴である薄型であることが生かせないといった問題がある。
本発明の目的は、光の取り出し効率を改善した有機発光装置を提供することにある。
上記目的を達成するための本発明の一態様によれば、互いに対向する第１及び第２主面を有する基板と、前記基板の第１主面上に配置され、少なくとも一方が透明電極である一対の電極間に挟持された有機発光層と、前記有機発光層の発光領域の端部に隣接し、かつ前記透明電極の表面若しくは裏面に配置された反射電極とを備え、前記透明電極が前記基板の第１主面上に配置され、前記透明電極上に前記反射電極が配置されており、前記基板の第２主面は少なくとも前記反射電極に対向する部分が粗面化されていることを特徴とする有機発光装置が提供される。
本発明によれば、光の取り出し効率を改善できる有機発光装置を提供することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態による有機発光装置を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なり、また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることに留意すべきである。
[第１の実施の形態]
（有機発光装置の構造）
本発明の第１の実施の形態に係る有機発光装置は、図１に示すように、互いに対向する第１及び第２主面を有する基板１と、基板１の第１主面上に配置され、少なくとも一方が透明電極である一対の電極（２、４）間に挟持された有機発光層３と、有機発光層３の発光領域に隣接し、かつ透明電極２の表面若しくは裏面に配置された反射電極５とを備える。透明電極２は基板１の第１主面上に配置され、透明電極２上に反射電極５が配置されており、基板１の第２主面は少なくとも反射電極５に対向する部分が粗面化されている。
（有機発光装置の構造）
本発明の第１の実施の形態に係る有機発光装置は、図１に示すように、互いに対向する第１及び第２主面を有する基板１と、基板１の第１主面上に配置され、少なくとも一方が透明電極である一対の電極（２、４）間に挟持された有機発光層３と、有機発光層３の発光領域に隣接し、かつ透明電極２の表面若しくは裏面に配置された反射電極５とを備える。透明電極２は基板１の第１主面上に配置され、透明電極２上に反射電極５が配置されており、基板１の第２主面は少なくとも反射電極５に対向する部分が粗面化されている。
なお、基板１の第１主面とは、有機発光層３が形成された側の基板１の表面をいい、第２主面は第１主面の裏面をいう。
第１の実施の形態によれば、有機発光装置２０は有機発光層３で発光した光を基板１側から取り出す、いわゆるボトム・エミッション構造を有する。
有機発光装置２０は、基板１の第１主面上に、陽極２、有機発光層３、陰極４が順次積層されている。陽極２と陰極４は絶縁層６を介して絶縁されており、陽極２には陽極２が延伸して配置された陽極端子（図示略）が、陰極４には陰極４が延伸して配置された陰極端子（図示略）がそれぞれ形成されている。
反射電極５は、発光領域（図１で、有機発光層３の長手方向の領域）の端部に隣接して陽極２の表面上に配置されている。反射電極５と陰極４とは絶縁層６を介して絶縁されている。
封止板８は、充填部材９を介して陰極４表面と密着して配置される共に、シール樹脂１０を介して基板１の外周部で接合して有機発光層３を封止している。
充填部材９は、封止板８と基板１間の空間に充填されている。
この有機発光装置２０では、基板１側から光が発光するように構成されているので、基板１は、ガラス基板等の光を透過する透明基板が用いられる。
基板１の第２主面の粗面は、算術平均粗さＲａが０．０１〜１μｍ、好ましくは０．１〜１μｍであるのがよい。
陽極２は、光を透過可能で、例えば厚さ約１５０〜１６０ｎｍ程度のＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）の透明電極からなる。
有機発光層３は、基板１側から、正孔輸送層、発光部及び電子輸送層が順次積層されている。
正孔輸送層は、陽極２から注入された正孔を円滑に発光部に輸送するためのものであり、例えば厚さ約６０ｎｍのＮＰＢ（Ｎ，Ｎ−ジ（ナフタリル）−Ｎ，Ｎ−ジフェニル−ベンジデン）からなる。
電子輸送層は、陰極４から注入された電子を円滑に発光部に輸送するためのものであり、例えば厚み約３５ｎｍのＡｌｑ３（アルミニウムキノリノール錯体）からなる。
発光部は、注入された正孔及び電子が再結合して発光するためのものであり、例えば発光種であるクマリン化合物（Ｃ５４５Ｔ）が約１％ドーピングされた厚さ約３０ｎｍのＡｌｑ３からなる。
なお、有機発光層３は、上記、正孔輸送層、電子輸送層以外の層、例えば、正孔注入層、電子注入層等を用いて構成しても良い。
陰極４は、例えば厚さ約１５０ｎｍ程度のアルミニウムからなる。
反射電極５は、光反射性の高い金属であるのがよく、アルミニウム、銀、ニッケル等が挙げられる。例えば厚さ約１００ｎｍ程度のアルミニウムからなる。
封止板８は、陽極２、陰極４及び有機発光層３を保護し、これらを封止するものである。封止板８の材質としては、ガラス、ステンレススチール（ＳＵＳ）や銅等の金属、或いはセラミック等を用いる。
充填部材９は、有機発光層３で発生したジュール熱を封止板８側に伝え、放熱させるためのものである。充填部材９としては、ＵＶ硬化樹脂やエポキシ樹脂等の樹脂を用いることが好ましい。
シール樹脂１０は、ＵＶ硬化樹脂、エポキシ樹脂等を用いる。
(動作原理)
本発明の第１の実施の形態に係る有機発光装置の動作原理は以下の通りである。
本発明の第１の実施の形態に係る有機発光装置の動作原理は以下の通りである。
まず、有機発光装置２０の陽極２及び陰極４の間に陽極端子（図示略）及び陰極端子(図示略)を介して、一定の電圧が印加される。これにより、陽極２から正孔輸送層を介して発光部に正孔が注入されるとともに、陰極４から電子輸送層を介して発光部に電子が注入される。そして、発光部に注入された正孔と電子とが再結合することによって、光を発光する。発光された光は、基板１を介して外部に出射される。
（製造方法）
図２は、本発明の第１の実施の形態による有機発光装置の製造方法を説明する図である。
図２は、本発明の第１の実施の形態による有機発光装置の製造方法を説明する図である。
本発明の第１の実施の形態に係る有機発光装置の製造方法は、基板１の第２主面を粗面化し、基板１の第１主面に陽極２を形成した後、反射電極５を形成する工程と、反射電極５上に絶縁層６を形成した後、陽極２上に有機発光層３及び陰極４を順に形成する工程と、陰極４の形成された基板１上に充填部材９を形成した後、封止板８で基板１を封止する工程とを有する。
以下に、製造工程を詳述する。
（ａ）まず、図２（ａ）に示すように、ガラスからなる基板１の第２主面の、反射電極５に対向する部分をエッチングやブラスト処理等により粗面化する。次いで、基板１の第１主面上にスパッタリング法等によりＩＴＯからなる陽極２を形成する。
（ｂ）次に、図２（ｂ）に示すように、アルミニウムからなる反射電極５を陽極２上にパターニング、エッチングして形成する。
（ｃ）次に、図２（ｃ）に示すように、反射電極５の端部表面上にＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等によりＳｉＯ２からなる絶縁層６を形成する。
（ｄ）次に、図２（ｄ）に示すように、真空蒸着法等により、正孔輸送層、発光部、及び電子輸送層を順に成膜して有機発光層３を形成する。
（ｅ）次に、図２（ｅ）に示すように、有機発光層３上にスパッタリング法等によりアルミニウムからなる陰極４を成膜する。
（ｆ）次に、図２（ｆ）に示すように、陰極４を形成した基板１上にエポキシ樹脂からなる充填部材９を塗布等により形成する。
（ｇ）最後に、図１に示すように、充填部材９を介してガラスからなる封止板８を基板１に貼り合わせて封止し、図１に示す有機発光装置２０が完成する。
従来のように、反射電極５が設けられていない場合、図８（ａ）に示すように、発光領域外に出た光の多くは、屈折率の高い基板１内を全反射しながら導波して、やがてシール樹脂１０や充填部材９等に吸収されて熱に変わってしまう。
本発明の第１の実施の形態によれば、反射電極５が発光領域の端部に隣接して配置され、反射電極５に対向する基板１の第２主面が粗面化されているので、図８（ｂ）に示すように、発光領域の外に出た光の多くは、基板１内で全反射を繰り返して反射電極５に到達したとき、反射電極５により反射されると共に、粗面化された基板１の第２主面内側で全反射されずに基板１の外に出て行く光が多くなり、光の取り出し効率が良好となる。
また、反射電極５は、透明電極からなる陽極２の抵抗を下げる効果があり、電圧負荷や消費電力が軽減される。
本発明の第１の実施の形態に係る有機発光装置によれば、光の取り出し効率を改善することができる。
[第１の実施の形態の変形例]
本発明の第１の実施の形態の変形例に係る有機発光装置は、図３に示すように、基板１の第２主面が全面に亘って粗面化されている。その他の構成は、第１の実施の形態と略同一であるので説明は省略する。
本発明の第１の実施の形態の変形例に係る有機発光装置は、図３に示すように、基板１の第２主面が全面に亘って粗面化されている。その他の構成は、第１の実施の形態と略同一であるので説明は省略する。
第１の実施の形態の変形例に係る有機発光装置の製造方法において、基板１の第２主面を全面に亘ってエッチングやブラスト処理等により粗面化することにより有機発光装置２０Ａを製造することができる。
第１の実施の形態の変形例によれば、反射電極５により反射されて基板１の外に出る光に加えて、基板１内で全反射しないで、基板１の粗面化された裏面内側から基板１の外に出て行く光が多くなり、光の取り出し効率が良好となる。
本発明の第１の実施の形態の変形例に係る有機発光装置によれば、光の取り出し効率を改善することができる。
[第２の実施の形態]
本発明の第２の実施の形態に係る有機発光装置について、図４を参照して説明する。なお、第２の実施の形態において、第１の実施の形態と同一の部分については、同一の参照符号を付して、重複した説明は省略する。
本発明の第２の実施の形態に係る有機発光装置について、図４を参照して説明する。なお、第２の実施の形態において、第１の実施の形態と同一の部分については、同一の参照符号を付して、重複した説明は省略する。
本発明の第２の実施の形態に係る有機発光装置は、図４に示すように、互いに対向する第１及び第２主面を有する基板１と、基板１の第１主面上に配置され、少なくとも一方が透明電極である一対の電極（２、４）間に挟持された有機発光層３と、有機発光層３の発光領域に隣接し、かつ透明電極２の表面若しくは裏面に配置された反射電極５とを備える。透明電極２は基板１の第１主面に配置され、透明電極２と基板１の第１主面間に反射電極５が配置されており、基板１の第２主面は少なくとも反射電極５に対向する部分が粗面化されている。その他の構成は、第１の実施の形態と略同一であるので説明は省略する。
第２の実施の形態によれば、図４に示すように、透明電極からなる陽極２が基板１の第１主面上に配置され、反射電極５が陽極２と基板１の第１主面間に配置されており、基板１の第２主面の全面が粗面化されている。
基板１の第２主面の粗面は、算術平均粗さＲａが０．０１〜１μｍ、好ましくは０．１〜１μｍであるのがよい。
第２の実施の形態に係る有機発光装置の製造方法は、基板１の第２主面を粗面化し、陽極２及び反射電極５を形成する方法が異なること以外は、第１の実施の形態による製造方法と同様であるので、重複した説明は省略する。
第２の実施の形態に係る有機発光装置の製造方法において、まず、基板１の第２主面の全面をエッチングやブラスト処理等により粗面化する。次に、基板１の第１主面にパターニング等により反射電極５を形成する。次に、スパッタリング等により反射電極５及び基板１上に陽極２を形成することにより有機発光装置２０Ｂを製造することができる。
陽極２の透明電極に用いられる、例えばＩＴＯの屈折率は可視光領域で２．０〜２．２程度と高いため、発光領域外に出た光の一部は基板１内で全反射を繰り返すうちに陽極２内を導波して、やがてシール樹脂１０や充填部材９等に吸収されて熱に変わってしまう。
本発明の第２の実施の形態によれば、反射電極５が陽極２と基板１の第１主面間に配置されるので、発光領域外に出た光が基板１内で全反射を繰り返して反射電極５に到達したとき、反射電極５により反射されると共に、粗面化された基板１の第２主面内側で全反射されずに基板１の外に出て行く光が多くなり、光の取り出し効率が良好となる。
本発明の第２の実施の形態に係る有機発光装置によれば、光の取り出し効率を改善することができる。
[第２の実施の形態の変形例]
本発明の第３の実施の形態の変形例に係る有機発光装置は、図５に示すように、反射電極５と接している基板１の第１主面が粗面化されている。その他の構成は、第２の実施の形態と略同一であるので説明は省略する。
本発明の第３の実施の形態の変形例に係る有機発光装置は、図５に示すように、反射電極５と接している基板１の第１主面が粗面化されている。その他の構成は、第２の実施の形態と略同一であるので説明は省略する。
基板１の第１主面の粗面は、算術平均粗さＲａが０．０１〜１μｍ、好ましくは０．１〜１μｍであるのがよい。
第２の実施の形態の変形例に係る有機発光装置の製造方法において、基板１の第２主面の全面をエッチングやブラスト処理等により粗面化した後、反射電極５と接する部分の基板１の第１主面を粗面化することにより有機発光装置２０Ｃを製造することができる。
第２の実施の形態の変形例によれば、反射電極５と接している基板１の第１主面が粗面化されているので、基板１内で全反射を繰り返してきた光の多くを反射電極５に取り入れることができるので、反射電極５で反射されて基板１の外に出て行く光が多くなり、光の取り出し効率が良好となる。
本発明の第２の実施の形態の変形例に係る有機発光装置によれば、光の取り出し効率を改善することができる。
[第３の実施の形態]
本発明の第３の実施の形態に係る有機発光装置について、図６を参照して説明する。なお、第３の実施の形態において、第１の実施の形態と同一の部分については、同一の参照符号を付して、重複した説明は省略する。
本発明の第３の実施の形態に係る有機発光装置について、図６を参照して説明する。なお、第３の実施の形態において、第１の実施の形態と同一の部分については、同一の参照符号を付して、重複した説明は省略する。
本発明の第３の実施の形態に係る有機発光装置は、図６に示すように、透明電極２が基板１の第１主面上に配置され、透明電極２上に反射電極５が配置されており、基板１の第２主面は少なくとも反射電極５に対向する部分が粗面化された膜１１が配置されている。その他の構成は、第１の実施の形態と略同一であるので説明は省略する。
第３の実施の形態によれば、図６に示すように、基板１の第２主面に、一方の面が粗面化された膜１１が配置されている。
膜１１は、光を透過可能で屈折率が基板１と同程度かそれより小さいものであれば、特に限定されない。好ましくは、ガラス、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。
膜１１は、例えば厚さが０．２〜１０μｍであるのがよく、粗面は算術平均粗さＲａが０．０１〜１μｍ、好ましくは０．１〜１μｍであるのがよい。
第３の実施の形態に係る有機発光装置の製造方法は、膜１１を形成する方法が第１の実施の形態における製造方法と異なる点であり、他は第１の実施の形態と同様であるので、重複した説明は省略する。
第３の実施の形態に係る有機発光装置の製造方法において、一方の表面がエッチングやブラスト処理等により粗面化された膜１１の他方の表面を、基板１の第２主面に接着樹脂等で接着することにより有機発光装置２０Ｄを製造することができる。
本発明の第３の実施の形態によれば、予め用意した膜１１を基板１の第２主面に配置することができるので、製造工程を簡易にすることが可能となる。
本発明の第３の実施の形態に係る有機発光装置によれば、光の取り出し効率を改善することができる。
[第４の実施の形態]
本発明の第４の実施の形態に係る有機発光装置について、図７を参照して説明する。なお、第４の実施の形態において、第１の実施の形態と同一の部分については、同一の参照符号を付して、重複した説明は省略する。
本発明の第４の実施の形態に係る有機発光装置について、図７を参照して説明する。なお、第４の実施の形態において、第１の実施の形態と同一の部分については、同一の参照符号を付して、重複した説明は省略する。
本発明の第４の実施の形態に係る有機発光装置は、図７に示すように、互いに対向する第１及び第２主面を有する基板１と、基板１の第１主面上に配置され、少なくとも一方が透明電極である一対の電極（２、４）間に挟持された有機発光層３と、有機発光層３の発光領域に隣接し、かつ透明電極２の表面若しくは裏面に配置された反射電極５とを備え、透明電極２は基板１の第１主面上に配置され、透明電極２上に反射電極５が配置されており、基板１の第２主面は少なくとも反射電極５に対向する部分が粗面化された有機発光装置２０を、複数隣接して配置した。その他の構成は、第１の実施の形態と略同一であるので説明は省略する。
第４の実施の形態によれば、図７に示すように、基板１を平面方向に拡張し、有機発光層３の複数個を基板１上に隣接して配置し、有機発光面光源の集合ユニットの構造が構成される。
第４の実施の形態に係る有機発光装置の製造方法は、基板１に複数の有機発光層３を形成することが第１の実施の形態における製造方法と異なる点であり、他は第1の実施の形態と同様であるので、説明は省略する。
本発明の第４の実施の形態によれば、反射電極５を発光領域の端部に隣接して配置したので、発光領域の外に出た光は、基板１内で全反射を繰り返して反射電極５に到達したとき、多くが反射電極５により反射され、効率よく基板１から外に出射される。すなわち、隣接する有機発光層３間のつなぎ目となる発光領域外からの光の取り出し効率が良好となる。
これにより、つなぎ目を隠すための光拡散板等を用いることなく、光学的にシームレスな（継ぎ目のない）有機発光装置２０Ｅとすることが可能となる。
本発明の第４の実施の形態に係る有機発光装置によれば、光の取り出し効率を改善することができる。
[その他の実施の形態]
以上、上述した第１乃至第４の実施の形態によって本発明を詳細に説明したが、当業者にとっては、本発明が本明細書中に説明した第１乃至第４の実施の形態に限定されるものではないということは明らかである。本発明は、特許請求の範囲の記載により定まる本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更形態として実施することができる。従って、本明細書の記載は、例示説明を目的とするものであり、本発明に対して何ら制限的な意味を有するものではない。以下、上述した第１乃至第４の実施の形態を一部変更した変更形態について説明する。
以上、上述した第１乃至第４の実施の形態によって本発明を詳細に説明したが、当業者にとっては、本発明が本明細書中に説明した第１乃至第４の実施の形態に限定されるものではないということは明らかである。本発明は、特許請求の範囲の記載により定まる本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更形態として実施することができる。従って、本明細書の記載は、例示説明を目的とするものであり、本発明に対して何ら制限的な意味を有するものではない。以下、上述した第１乃至第４の実施の形態を一部変更した変更形態について説明する。
例えば、各層の厚み等の寸法や構成する材料を変更することは可能である。
上述した第１の実施の形態に係る有機発光装置においては、反射電極５が発光領域の端部に隣接して陽極２の表面上に配置され、陽極２は基板１の第１主面上に配置された説明をしたが、反射電極５に対向する基板１の第１主面が粗面化されていてもよい。これにより、発光領域外に出て基板１内で全反射を繰り返してきた光の多くを反射電極５に取り入れることができる。したがって、反射電極５で反射されて基板１の外に出て行く光が多くなり、光の取り出し効率を更に高めることができる。
また、上述した第１乃至３の実施の形態に係る有機発光装置において、粗面化した粗面は算術平均粗さＲａで定義されたが、粗面の形状を略角柱、略円錐及び略多角錐等の凸形状のもの、或いはそれらを混合したものとしてもよい。この構成においても上述した第１の実施の形態と同様の効果が得られる。
１・・・基板
２・・・陽極
３・・・有機発光層
４・・・陰極
５・・・反射電極
６・・・絶縁層
８・・・封止板
９・・・充填部材
２０・・・有機発光装置
２・・・陽極
３・・・有機発光層
４・・・陰極
５・・・反射電極
６・・・絶縁層
８・・・封止板
９・・・充填部材
２０・・・有機発光装置
Claims (6)
- 互いに対向する第１及び第２主面を有する基板と、
前記基板の第１主面上に配置され、少なくとも一方が透明電極である一対の電極間に挟持された有機発光層と、
前記有機発光層の発光領域の端部に隣接し、かつ前記透明電極の表面若しくは裏面に配置された反射電極とを備え、
前記透明電極が前記基板の第１主面上に配置され、前記透明電極上に前記反射電極が配置されており、前記基板の第２主面は少なくとも前記反射電極に対向する部分が粗面化されていることを特徴とする有機発光装置。 - 互いに対向する第１及び第２主面を有する基板と、
前記基板の第１主面上に配置され、少なくとも一方が透明電極である一対の電極間に挟持された有機発光層と、
前記有機発光層の発光領域の端部に隣接し、かつ前記透明電極の表面若しくは裏面に配置された反射電極とを備え、
前記透明電極が前記基板の第１主面に配置され、前記透明電極と前記第１主面間に前記反射電極が配置されており、前記基板の第２主面は少なくとも前記反射電極に対向する部分が粗面化されていることを特徴とする有機発光装置。 - 前記反射電極と接する前記基板の第１主面が、粗面化されていることを特徴とする請求項２に記載の有機発光装置。
- 前記基板の第２主面は、粗面化された膜が配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機発光装置。
- 請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機発光装置が複数隣接して配置されていることを特徴とする有機発光装置。
- 前記基板の第２の主面は少なくとも前記反射電極に対向する部分及び前記発光領域に対向する部分が粗面化されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機発光装置。
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