JP5758331B2 - 有機電界発光素子、照明装置及び有機電界発光素子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、有機電界発光素子、照明装置及び有機電界発光素子の製造方法に関する。

有機電界発光素子に交流電圧を印加して駆動する照明装置がある。交流駆動を行う有機電界発光素子及び照明装置において、信頼性の向上が望まれる。

特開２００４−１３４３８５号公報

本発明の実施形態は、高信頼性の有機電界発光素子、照明装置及び有機電界発光素子の製造方法を提供する。

本発明の実施形態によれば、複数の発光部と、積層体と、を備えた有機電界発光素子が提供される。前記複数の発光部のそれぞれは、陽極と、陰極と、有機発光層と、を含む。前記陽極は、光透過性を有する。前記有機発光層は、前記陽極と前記陰極との間に設けられる。前記複数の発光部は、前記陽極と前記陰極とを結ぶ第１方向に対して交わる第２方向に並ぶ。前記積層体は、第１金属層と、第２金属層と、誘電体層と、を含む。前記第１金属層は、前記複数の発光部の少なくとも１つの前記陽極と電気的に接続される。前記第２金属層は、前記複数の発光部の少なくとも１つの前記陰極と電気的に接続される。前記誘電体層は、前記第１金属層と前記第２金属層との間に設けられる。前記積層体は、前記複数の発光部のそれぞれと電気的に並列に接続されたキャパシタを形成する。前記積層体は、前記第２方向において前記複数の発光部のそれぞれに跨って設けられる。

図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１の実施形態に係る有機電界発光素子の構成を例示する模式図である。 第１の実施形態に係る有機電界発光素子の構成を例示する等価回路図である。 図３（ａ）及び図３（ｂ）は、第１の実施形態に係る有機電界発光素子の特性を例示する模式図である。 第１の実施形態に係る有機電界発光素子の特性を例示する模式図である。 第１の実施形態に係る有機電界発光素子の一部の構成を例示する模式的断面図である。 図６（ａ）及び図６（ｂ）は、第１の実施形態に係る別の有機電界発光素子の一部の構成を例示する模式的平面図である。 図７（ａ）及び図７（ｂ）は、第１の実施形態に係る別の有機電界発光素子の一部の構成を例示する模式的平面図である。 図８（ａ）及び図８（ｂ）は、第１の実施形態に係る別の有機電界発光素子の一部の構成を例示する模式的平面図である。 第１の実施形態に係る別の有機電界発光素子の構成を例示する等価回路図である。 第１の実施形態に係る別の有機電界発光素子の構成を例示する模式的断面図である。 図１１（ａ）〜図１１（ｃ）は、第２の実施形態に係る有機電界発光素子の製造方法を例示する工程順模式的断面図である。 第２の実施形態に係る有機電界発光素子の製造方法を例示するフローチャート図である。

以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

（第１の実施の形態）
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１の実施形態に係る有機電界発光素子の構成を例示する模式図である。
図１（ａ）は、模式的断面図である。図１（ｂ）は、模式的平面図である。図１（ａ）は、図１（ｂ）のＡ１−Ａ２線断面図である。
図１（ａ）及び図１（ｂ）に表したように、有機電界発光素子１１０は、積層体５０と、発光部６０と、を含む。
積層体５０は、第１金属層５１と、第２金属層５２と、誘電体層５３と、を含む。第２金属層５２は、第１金属層５１と第１方向に沿って積層される。第２金属層５２は、例えば、第１金属層５１と発光部６０との間に設けられる。誘電体層５３は、第１金属層５１と第２金属層５２との間に設けられる。図１（ｂ）においては、積層体５０の図示を便宜的に省略している。

本願明細書において、「積層」は、接して重ねられる状態の他に、間に他の要素が挿入されて重ねられる状態を含む。積層体５０の積層方向である第１方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｘ軸方向及びＺ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向とする。

積層体５０は、例えば、２枚の第１金属層５１と、１枚の第２金属層５２と、２枚の誘電体層５３と、を含む。第２金属層５２は、２枚の第１金属層５１の間に配置される。２枚の誘電体層５３のそれぞれは、第１金属層５１と第２金属層５２との間のそれぞれに配置される。

第１金属層５１の枚数は、例えば、Ｎ枚（Ｎは２以上の整数）である。誘電体層５３は、２×（Ｎ−１）枚である。第２金属層５２は、（Ｎ−１）枚である。（Ｎ−１）枚の第２金属層５２のそれぞれは、最近接の第１金属層５１どうしの間に配置される。誘電体層５３のそれぞれは、第１金属層５１と第２金属層５２との間に配置される。

積層体５０は、第１金属層５１、誘電体層５３、第２金属層５２、及び、誘電体層５３の順にＺ軸方向に積層される。この例においては、Ｎが２の場合を示している。第１金属層５１、第２金属層５２及び誘電体層５３の枚数は、それぞれ１枚ずつでもよい。

発光部６０は、陽極１０と、陰極２０と、有機発光層４０と、を含む。陽極１０は、光透過性を有する。陽極１０は、例えば、透明電極である。陰極２０は、陽極１０と積層体５０との間に設けられる。陰極２０は、光反射性を有する。陰極２０の光反射率は、陽極１０の光反射率よりも高い。陰極２０は、例えば、金属配線である。本願明細書においては、陽極１０の光反射率よりも高い光反射率を有している状態を光反射性という。陽極１０の光透過率は、陰極２０の光透過率よりも高い。本願明細書においては、陰極２０の光透過率よりも高い光透過率を有している状態を光透過性という。

有機発光層４０は、陽極１０と陰極２０との間に設けられる。有機発光層４０は、例えば、陽極１０と陰極２０とを介して電圧が印加された場合に、電子と正孔とを再結合させ、励起子を生成する。有機発光層４０は、例えば、励起子が放射失活する際の光の放出を利用して発光する。
陽極１０と陰極２０と有機発光層４０とは、第１方向に沿って配置される。第１金属層５１と第２金属層５２と誘電体層５３とは、この第１方向に平行に積層されている。

有機電界発光素子１１０は、基板８０と、層間絶縁膜８２と、をさらに備える。基板８０は、光透過性を有する。基板８０の光透過率は、例えば、陰極２０の光透過率よりも高い。基板８０は、例えば、透明基板である。基板８０は、第１主面８０ａを有する。第１主面８０ａは、Ｚ軸方向に対して垂直な平面である。

層間絶縁膜８２は、陰極２０と積層体５０との間に設けられる。層間絶縁膜８２は、例えば、陰極２０と１枚目の第１金属層５１とを絶縁する。基板８０は、有機電界発光素子１１０に適宜設けられ、省略可能である。

有機電界発光素子１１０は、複数の発光部６０を備える。複数の発光部６０のそれぞれは、基板８０と積層体５０との間に配置される。複数の発光部６０のそれぞれは、基板８０と積層体５０との間において第１主面８０ａに並べられる。積層体５０は、複数の発光部６０のそれぞれと対向する対向面５０ａを有する。積層体５０は、対向面５０ａによって、複数の発光部６０のそれぞれを覆う。これにより、積層体５０は、複数の発光部６０のそれぞれを水分などから保護する。積層体５０は、複数の発光部６０の封止膜（封止部）として機能する。

複数の発光部６０のうちの１つを第１発光部６１とする。複数の発光部６０のうちの第１発光部６１と別の１つを第２発光部６２とする。第１発光部６１は、基板８０と積層体５０との間に配置される。第１発光部６１は、第１陽極１１と、第１陰極２１と、第１有機発光層４１と、を含む。第２発光部６２は、基板８０と積層体５０との間において第１主面８０ａ内で第１発光部６１と並ぶ。第２発光部６２は、第２陽極１２と、第２陰極２２と、第２有機発光層４２と、を含む。第２陽極１２は、第１陰極２１と電気的に接続される。

このように、１つの発光部６０の陰極２０は、他の発光部６０の陽極１０に電気的に接続される。すなわち、複数の発光部６０は、それぞれ直列に接続される。なお、本願明細書において、電気的な接続は、配線などを介して直接接続される状態の他、抵抗や非線形素子（例えばダイオードやトランジスタや発光素子など）やスイッチなどの他の要素を介して接続される状態も含む。

複数の発光部６０の個数をＭ個（この例では、１６個）とする。第１発光部６１は、例えば、直列に接続された複数の発光部６０のうちの１個目の発光部６０である。直列に接続された複数の発光部６０のうちのＭ個目の発光部６０を第Ｍ発光部６０Ｍとする。第Ｍ発光部６０Ｍは、第Ｍ陽極１０Ｍと、第Ｍ陰極２０Ｍと、第Ｍ有機発光層４０Ｍと、を含む。

有機電界発光素子１１０においては、直列に接続された複数の発光部６０の一端である第１発光部６１の第１陽極１１と、直列に接続された複数の発光部６０の他端である第Ｍ発光部６０Ｍの第Ｍ陰極２０Ｍと、の間に、電圧が印加される。例えば、第１陽極１１は、正の電位に設定され、第Ｍ陰極２０Ｍは、基準電位（例えば接地電位）に設定される。

これにより、複数の発光部６０のそれぞれにおいて、陽極１０から陰極２０に向けて電流が流れ、複数の発光部６０のそれぞれの有機発光層４０が発光する。有機発光層４０から放出された光は、陽極１０及び基板８０を透過して、有機電界発光素子１１０の外部に出射する。

第１発光部６１の第１陽極１１は、２枚の第１金属層５１のそれぞれにも電気的に接続される。第Ｍ発光部６０Ｍの第Ｍ陰極２０Ｍは、第２金属層５２にも電気的に接続される。第１発光部６１の第１陰極２１は、第２発光部６２から第Ｍ発光部６０Ｍの各発光部６０を介して第２金属層５２に電気的に接続される。

これにより、第１金属層５１は、正の電位に設定される。第２金属層５２は、基準電位に設定される。積層体５０においては、誘電体層５３によって分離された第１金属層５１と第２金属層５２との間に電圧が印加される。積層体５０は、直列に接続された複数の発光部６０に対して並列に接続されるキャパシタとして機能する。第１陽極１１を第２金属層５２に電気的に接続し、第Ｍ陰極２０Ｍを第１金属層５１のそれぞれに電気的に接続してもよい。

図２は、第１の実施形態に係る有機電界発光素子の構成を例示する等価回路図である。 図２は、有機電界発光素子１１０の使用状態の例も示している。有機電界発光素子１１０は、全波整流回路１２０と共に用いられる。実施形態に係る照明装置２１０は、実施形態に係る有機電界発光素子１１０と、全波整流回路１２０と、を含む。

有機電界発光素子１１０は、直列に接続された複数の発光部６０と、キャパシタ５５と、を含む。キャパシタ５５は、前述のように、積層体５０によって形成される。キャパシタ５５は、複数の発光部６０に対して電気的に並列に接続される。

Ｎ枚の第１金属層５１と、（Ｎ−１）枚の第２金属層５２と、２×（Ｎ−１）枚の誘電体層５３と、によって形成される２×（Ｎ−１）個のキャパシタが、それぞれ複数の発光部６０に対して電気的に並列に接続される。この例では、２枚の第１金属層５１と１枚の第２金属層５２と２枚の誘電体層５３とによって、２つのキャパシタが形成される。この例では、複数の発光部６０に対して２つのキャパシタが、それぞれ並列に接続される。キャパシタ５５は、積層体５０によって形成されるＮ個のキャパシタの合成容量を模式的に表している。

キャパシタ５５の容量をＣ、第１金属層５１及び第２金属層５２のＸ−Ｙ平面における面積をＡ、誘電体層５３の膜厚（Ｚ軸方向に沿う長さ）をｄ、誘電体層５３の比誘電率をε_ｒ、真空の誘電率をε_０＝８．８５×１０^−１２Ｆ／ｍ、誘電体層５３の枚数をＮｙとするとき、容量Ｃは、下式（１）によって表される。

Ｃ＝ε_ｒ・ε_０・（Ａ／ｄ）・Ｎｙ ・・・ （１）

面積Ａは、例えば、５６００ｍｍ^２（例えば、５０００ｍｍ^２以上６０００ｍｍ^２以下）である。膜厚ｄは、例えば、５００ｎｍ以上である。これにより、例えば、キャパシタ５５において良好な絶縁耐圧を得ることができる。また、膜厚ｄは、例えば、１０μｍ以下である。これにより、例えば、積層体５０の積層数の増加を抑えることができる。真空の誘電率ε_０は、例えば、８．８５×１０^−１２Ｆ／ｍである。誘電体層５３に有機物を用いる場合、誘電体層５３の比誘電率ε_ｒは、例えば、３．２以上３．５以下である。誘電体層５３にアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を用いる場合、誘電体層５３の比誘電率ε_ｒは、例えば、８．５である。誘電体層５３にシリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）を用いる場合、誘電体層５３の比誘電率ε_ｒは、例えば、３．９である。誘電体層５３にシリコン窒化膜（Ｓｉ_３Ｎ_４）を用いる場合、誘電体層５３の比誘電率ε_ｒは、例えば、７．５である。容量Ｃは、例えば、Ａ＝５６００ｍｍ^２において１２μＦ以上である。有機電界発光素子１１０では、積層体５０の比較的大きな面積を利用して、高い容量のキャパシタ５５を形成することができる。

全波整流回路１２０は、第１〜第４の４つのダイオード１２１〜１２４を有するブリッジ回路である。全波整流回路１２０は、第１ダイオード１２１と第２ダイオード１２２との接続部分に第１入力端子１３１を有し、第３ダイオード１２３と第４ダイオード１２４との接続部分に第２入力端子１３２を有する。また、全波整流回路１２０は、第１ダイオード１２１と第３ダイオード１２３との接続部分に第１出力端子１３３を有し、第２ダイオード１２２と第４ダイオード１２４との接続部分に第２出力端子１３４を有する。

全波整流回路１２０には、第１入力端子１３１と第２入力端子１３２との間に、交流電源１４０が接続される。交流電源１４０は、第１入力端子１３１と第２入力端子１３２との間に、交流電圧を供給する。交流電源１４０は、例えば、交流１００Ｖの商用電源である。第１出力端子１３３と第２出力端子１３４との間に、有機電界発光素子１１０が接続される。例えば、第１出力端子１３３が、第１発光部６１の第１陽極１１に接続される。第２出力端子１３４が、第Ｍ発光部６０Ｍの第Ｍ陰極２０Ｍに接続される。

交流電源１４０の一方の方向の電流は、第１ダイオード１２１、第１陽極１１、第Ｍ陰極２０Ｍ、及び、第４ダイオード１２４を経て交流電源１４０に戻る経路を流れる。交流電源１４０の他方の方向の電流は、第３ダイオード１２３、第１陽極１１、第Ｍ陰極２０Ｍ、及び、第２ダイオード１２２を経て交流電源１４０に戻る経路を流れる。

全波整流回路１２０は、交流電源１４０から供給される交流電圧を全波整流し、第１陽極１１から第Ｍ陰極２０Ｍに向けて電流が流れるように、全波整流後の電圧を第１陽極１１と第Ｍ陰極２０Ｍとの間に入力する。

有機電界発光素子１１０及び照明装置２１０では、複数の発光部６０を交流電圧で駆動する。１つの発光部６０の駆動電圧（有機発光層４０の発光に必要な電圧）は、例えば、３Ｖ〜６Ｖ程度である。有機電界発光素子１１０及び照明装置２１０では、複数の発光部６０を直列に接続することによって、１つあたりの発光部６０に加わる電圧が、３Ｖ〜６Ｖ程度になるように調整している。直列に接続される発光部６０の数Ｍは、印加する交流電圧の電圧値と、発光部６０の抵抗値と、によって決められる。なお、複数の発光部６０に対して直列に抵抗を接続することにより、発光部６０の数Ｍを調整してもよい。交流電源１４０は、例えば、交流１１０Ｖや交流２２０Ｖなどでも良く、交流電圧の電圧値によって、数Ｍが定められる。発光部６０は、複数でも、１つでもよい。

本願発明者は、有機電界発光素子１１０において、大電流または高電圧による駆動においては故障が発生し難く、小電流または低電圧による駆動の場合に、故障頻度が高いという現象を見出した。この現象は、有機電界発光素子１１０の電圧−電流特性に関連していると考えられる。

図３（ａ）及び図３（ｂ）は、第１の実施形態に係る有機電界発光素子の特性を例示する模式図である。
図３（ａ）は、有機電界発光素子１１０の１つの発光部６０の電圧−電流特性を例示するグラフ図である。図３（ａ）の横軸は、陽極１０と陰極２０との間の電圧Ｖ（Ｖ）であり、縦軸は、陽極１０と陰極２０との間に流れる電流Ｉ（ｍＡ）である。図３（ｂ）は、有機電界発光素子１１０の一部の構成を例示する模式的断面図である。

図３（ａ）に表したように、有機電界発光素子１１０の発光部６０において、電圧Ｖが閾値電圧Ｖｔｈ以上のときに、電流Ｉが流れる。閾値電圧Ｖｔｈ未満の場合、電流Ｉは、実質的に流れず、有機発光層４０は、実質的に発光しない。この例において、閾値電圧Ｖｔｈは、例えば、３Ｖ（２Ｖ以上４Ｖ以下）である。

図３（ｂ）に表したように、有機発光層４０に、例えば、導電性の異物４０ａが存在する場合がある。例えば、異物４０ａを含む有機発光層４０に閾値電圧Ｖｔｈ以上の電圧Ｖを印加すると、異物４０ａよりも有機発光層４０の抵抗は低く、電流は有機発光層４０を主として流れる。この場合には、正常な発光動作が行われる。これに対して、閾値電圧Ｖｔｈ未満の電圧Ｖを印加すると、有機発光層４０よりも異物４０ａの抵抗が低くなる。このため、例えば、異物４０ａの存在する部分に局所的に電流が流れる。この局所的な電流により、異物４０ａの存在する部分において有機発光層４０がショートする。ショートした有機発光層４０は、電圧を印加しても発光せず、故障が発生する。このように、小電流駆動または低電圧駆動によって故障頻度が増加する原因は、異物４０ａの存在する部分におけるショートが１つの要因として考えられる。本願発明者は、この現象に着目した。

図４は、第１の実施形態に係る有機電界発光素子の特性を例示する模式図である。
図４は、有機電界発光素子１１０の１つの発光部６０に流れる電流の特性を例示するグラフ図である。図４の横軸は、時間ｔ（ｍｓｅｃ：ミリ秒）であり、縦軸は、陽極１０と陰極２０との間に印加される電圧Ｖ（Ｖ）である。図４において、破線は、全波整流回路１２０による全波整流後の電圧を表している。図４において、実線は、発光部６０に印加される電圧Ｖを表している。

図４に表したように、全波整流後の電圧は、閾値電圧Ｖｔｈ以下になる部分を含む。このため、全波整流後の電圧をそのまま発光部６０に印加すると、故障頻度が増加すると考えられる。これに対し、有機電界発光素子１１０においては、発光部６０に印加される電圧Ｖが、キャパシタ５５によって平滑化され、閾値電圧Ｖｔｈ以下になることが抑えられる。これにより、有機電界発光素子１１０では、例えば、有機発光層４０のショートが抑制される。これにより、有機電界発光素子１１０では、高い信頼性が得られる。

キャパシタ５５の容量Ｃは、例えば、閾値電圧Ｖｔｈの値などに合わせて決定する。例えば、積層体５０の積層数、誘電体層５３の材料（誘電率ε）、及び、誘電体層５３の膜厚ｄなどは、所望とする容量Ｃの値に合わせて決定する。

有機電界発光素子１１０の駆動方式として、直流電圧を印加する構成も考えられる。直流電圧を印加する構成では、例えば、１００Ｖの商用交流電圧を７Ｖ〜１０Ｖ程度の交流電圧に変圧し、変圧後の交流電圧を全波整流し、全波整流後の電圧を平滑化し、平滑化後の電圧を所望の電圧値に変換する。

これに対し、交流電圧で駆動を行う有機電界発光素子１１０及び照明装置２１０では、交流電圧の変圧などを行う必要がない。このため、有機電界発光素子１１０及び照明装置２１０では、直流電圧で駆動する方式に比べて、例えば、部品点数を削減できる。例えば、有機電界発光素子１１０及び照明装置２１０を小型化できる。例えば、有機電界発光素子１１０及び照明装置２１０を薄型化できる。例えば、既存の照明装置との互換性を高めることができる。

有機電界発光素子１１０では、複数の発光部６０の封止膜としても機能する積層体５０によってキャパシタ５５を形成しているので、信頼性の向上にともなう部品点数の増加や製造工程数の増加を抑えることができる。また、第１金属層５１及び第２金属層５２を含む積層体５０では、樹脂材料のみで形成される封止膜に比べて、水分などの透過をより適切に抑えることができる。このため、有機電界発光素子１１０では、複数の発光部６０の封止機能も向上する。

直列に接続された複数の発光部６０に対して、コンデンサを並列に接続する構成も考えられる。しかしながら、コンデンサを別途設ける構成では、部品点数が増加する。また、高耐圧・高容量のコンデンサとしては、一般に電解コンデンサが用いられる。しかしながら、発光部６０の寿命が１万時間以上１０万時間以下であるのに対し、電解コンデンサの寿命は、１万時間以上２万時間以下程度である。このため、電解コンデンサを設ける構成では、電解コンデンサによって、有機電界発光素子１１０及び照明装置２１０の製品寿命が短くなってしまう。電解コンデンサの劣化の主な要因は、電解液による腐食である。これに対し、有機電界発光素子１１０では、電解液などを必要としない積層体５０によってキャパシタ５５を形成している。これにより、有機電界発光素子１１０では、キャパシタ５５の寿命を発光部６０の寿命と同程度にすることができる。有機電界発光素子１１０では、故障耐性に対する信頼性と、製品寿命に対する信頼性と、が向上する。

図５は、第１の実施形態に係る有機電界発光素子の一部の構成を例示する模式的断面図である。
図５に表したように、有機発光層４０は、発光膜３３を含む。有機発光層４０は、必要に応じて、第１層３１及び第２層３２の少なくともいずれかをさらに含むことができる。発光膜３３は、可視光の波長を含む光を放出する。第１層３１は、発光膜３３と陽極１０との間に設けられる。第２層３２は、発光膜３３と陰極２０との間に設けられる。

発光膜３３には、例えば、Ａｌｑ_３（トリス(８−ヒドロキシキノリノラト)アルミニウム）、Ｆ８ＢＴ（ポリ(9,9-ジオクチルフルオレン-ｃｏ-ベンゾチアジアゾール）及びＰＰＶ（ポリパラフェニレンビニレン）などの材料を用いることができる。発光膜３３には、ホスト材料と、ホスト材料に添加されるドーパントと、の混合材料を用いることができる。ホスト材料としては、例えばＣＢＰ（4,4'−N,N'-ビスジカルバゾリルール−ビフェニル）、ＢＣＰ（2,9−ジメチル-4,7 ジフェニル−1,10−フェナントロリン）、ＴＰＤ（2,9−ジメチル-4,7 ジフェニル−1,10−フェナントロリン）、ＰＶＫ（ポリビニルカルバゾール）及びＰＰＴ（ポリ（３−フェニルチオフェン））などを用いることができる。ドーパント材料としては、例えば、Ｆｌｒｐｉｃ（イリジウム(III)ビス(4,6-ジ-フルオロフェニル)-ピ. リジネート-N,C2'-ピコリネート）、Ｉｒ（ｐｐｙ）_３（トリス (２−フェニルピリジン)イリジウム）及びＦｌｒ６（ビス（２，４−ジフルオロフェニルピリジナト）−テトラキス（１−ピラゾリル）ボラート−イリジウム（ＩＩＩ））などを用いることができる。

第１層３１は、例えば、正孔注入層として機能する。第１層３１は、例えば正孔輸送層として機能する。第１層３１は、例えば、正孔注入層として機能する層と、正孔輸送層として機能する層と、の積層構造を有しても良い。第１層３１は、正孔注入層として機能する層及び正孔輸送層として機能する層とは別の層を含んでも良い。

第２層３２は、例えば電子注入層として機能する層を含むことができる。第２層３２は、例えば、電子輸送層として機能する層を含むことができる。第２層３２は、例えば、電子注入層として機能する層と、電子輸送層として機能する層と、の積層構造を有しても良い。第２層３２は、電子注入層として機能する層及び電子輸送層として機能する層とは別の層を含んでも良い。

例えば、有機発光層４０は、可視光の波長の成分を含む光を放出する。例えば、有機
発光層４０から放出される光は、実質的に白色光である。有機電界発光素子１１０から出射する光は白色光である。ここで、「白色光」は、実質的に白色であり、例えば、赤色系、黄色系、緑色系、青色系及び紫色系などの白色の光も含む。

陽極１０は、例えば、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ及びＴｉよりなる群から選択された少なくともいずれかの元素を含む酸化物を含む。陽極１０には、例えば、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化錫、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）膜、フッ素ドープ酸化錫（ＦＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物を含む導電性ガラスを用いて作製された膜（例えばＮＥＳＡなど）などを用いることができる。

陰極２０は、例えば、アルミニウム及び銀の少なくともいずれかを含む。例えば、陰極２０には、アルミニウム膜が用いられる。さらに、陰極２０として、銀とマグネシウムとの合金を用いても良い。この合金にカルシウムを添加しても良い。

第１金属層５１には、例えば、ＡｌまたはＣｕなどが用いられる。第２金属層５２には、例えば、第１金属層５１と実質的に同じ材料が用いられる。誘電体層５３には、例えば、ＳｉＯ_２、ノボラック系ポジ型レジスト、ポリイミド、アクリル、または、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）などが用いられる。第１金属層５１は、例えば、Ｍｏ／Ａｌ／Ｍｏの積層膜を介して第１陽極１１と電気的に接続される。

基板８０には、例えば、石英ガラス、アルカリガラス及び無アルカリガラスなどの透明ガラスが用いられる。基板８０は、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネイト、ポリメチルメタクリエート、ポリプロピレン、ポリエチレン、非晶質ポリオレフィン及びフッ素系樹脂などの透明樹脂でもよい。
層間絶縁膜８２には、例えば、ＳｉＯ_２が用いられる。

図６（ａ）及び図６（ｂ）は、第１の実施形態に係る別の有機電界発光素子の一部の構成を例示する模式的平面図である。
図６（ａ）に表したように、第１の実施形態に係る別の有機電界発光素子１１１において、第１金属層５１は、第１配線部９１と、複数の第１島部９２と、複数の第１接続部９３と、を含む。

第１配線部９１は、第１陽極１１と電気的に接続される。第１配線部９１は、例えば、枠状である。複数の第１島部９２は、第１配線部９１と離間する。複数の第１接続部９３のそれぞれは、複数の第１島部９２と第１配線部９１との間に設けられ、複数の第１島部９２と第１配線部９１とを電気的に接続する。

第１接続部９３の幅Ｗ１は、第１配線部９１の幅Ｗ２よりも狭い。幅Ｗ１は、第１接続部９３の延在方向に対して垂直方向の幅である。この例において、幅Ｗ１は、第１接続部９３のＹ軸方向の幅である。幅Ｗ２は、第１配線部９１の延在方向に対して垂直方向の幅である。この例において、幅Ｗ２は、第１配線部９１のＸ軸方向の幅である。また、幅Ｗ１は、第１島部９２の幅Ｗ３よりも狭い。幅Ｗ３は、第１接続部９３の延在方向に対して垂直方向（Ｙ軸方向）における第１島部９２の幅である。

第１接続部９３は、例えば、誘電体層５３に含まれる導電性の異物などによって第１金属層５１と第２金属層５２とがショートし、第１配線部９１と第１島部９２との間に過大な電流が流れた場合に、第１配線部９１と第１島部９２との電気的な接続を遮断する。第１接続部９３は、例えば、過大な電流が流れた際の熱で溶断される。これにより、第１接続部９３は、第１配線部９１と第１島部９２との電気的な接続を遮断する。

第１金属層５１と第２金属層５２とが、それぞれ連続した平面状である場合、第１金属層５１と第２金属層５２との一部でもショートすると、キャパシタとしての機能が失われてしまう。これに対して、有機電界発光素子１１１の第１金属層５１では、第１金属層５１と第２金属層５２との一部がショートした場合でも、ショートした部分の第１島部９２と第１配線部９１との電気的な接続を第１接続部９３が遮断することにより、残りの第１島部９２の部分において、キャパシタの機能が保たれる。従って、有機電界発光素子１１１の第１金属層５１によれば、有機電界発光素子１１１の信頼性をさらに向上させることができる。

図６（ｂ）に表したように、第１の実施形態に係る別の有機電界発光素子１１２において、第２金属層５２は、第２配線部９４と、複数の第２島部９５と、複数の第２接続部９６と、を含む。

第２配線部９４は、第Ｍ陰極２０Ｍと電気的に接続される。第２配線部９４は、第２発光部６２から第Ｍ発光部６０Ｍの各発光部６０を介して第１陰極２１に電気的に接続される。第２配線部９４は、例えば、枠状である。複数の第２島部９５は、第２配線部９４と離間する。複数の第２接続部９６のそれぞれは、複数の第２島部９５と第２配線部９４との間に設けられ、複数の第２島部９５と第２配線部９４とを電気的に接続する。

第２接続部９６の幅Ｗ４は、第２配線部９４の幅Ｗ５よりも狭い。幅Ｗ４は、第２接続部９６の延在方向に対して垂直方向の幅である。この例において、幅Ｗ４は、第２接続部９６のＹ軸方向の幅である。幅Ｗ５は、第２配線部９４の延在方向に対して垂直方向の幅である。この例において、幅Ｗ５は、第２配線部９４のＸ軸方向の幅である。また、幅Ｗ４は、第２島部９５の幅Ｗ６よりも狭い。幅Ｗ６は、第２接続部９６の延在方向に対して垂直方向（Ｙ軸方向）における第２島部９５の幅である。

有機電界発光素子１１２の第２金属層５２の機能は、有機電界発光素子１１１の第１金属層５１の機能と実質的に同じである。このように、第１金属層５１と第２金属層５２との一部がショートした場合に、ショートした部分の第２島部９５と第２配線部９４との電気的な接続を第２接続部９６に遮断させることにより、残りの第２島部９５の部分において、キャパシタの機能が保たれるようにしてもよい。この際、第１金属層５１は、連続した平面状の構成でもよいし、第１配線部９１と第１島部９２と第１接続部９３とを含む構成でもよい。

図７（ａ）及び図７（ｂ）は、第１の実施形態に係る別の有機電界発光素子の一部の構成を例示する模式的平面図である。
図７（ａ）は、第１の実施形態に係る別の有機電界発光素子１１３の第１金属層５１の構成を例示する模式的平面図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）のＢ１−Ｂ２線断面図である。
図７（ａ）及び図７（ｂ）に表したように、第１の実施形態に係る別の有機電界発光素子１１３の第１金属層５１において、第１接続部９３の厚さ（Ｚ軸方向に沿う長さ）ｄ１は、第１配線部９１の厚さｄ２よりも薄い。また、厚さｄ１は、第１島部９２の厚さｄ３よりも薄い。このように、第１接続部９３において、幅Ｗ１に加え、厚さｄ１を調整してもよい。これにより、例えば、遮断する電流に対する設計の自由度を高めることができる。この有機電界発光素子１１３の第１接続部９３の構成を、第２金属層５２の第２接続部９６に適用してもよい。

図８（ａ）及び図８（ｂ）は、第１の実施形態に係る別の有機電界発光素子の一部の構成を例示する模式的平面図である。
図８（ａ）は、第１の実施形態に係る別の有機電界発光素子１１４の第１金属層５１の構成を例示する模式的平面図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）のＣ１−Ｃ２線断面図である。
図８（ａ）及び図８（ｂ）に表したように、第１の実施形態に係る別の有機電界発光素子１１４の第１金属層５１において、第１接続部９３の幅Ｗ１は、第１島部９２の幅Ｗ３と実質的に同じである。有機電界発光素子１１４の第１金属層５１において、第１接続部９３の厚さｄ１は、第１配線部９１の厚さｄ２よりも薄い。また、厚さｄ１は、第１島部９２の厚さｄ３よりも薄い。このように、第１接続部９３において、厚さｄ１のみを調整することにより、第１配線部９１と第１島部９２との間に過大な電流が流れた場合に、第１配線部９１と第１島部９２との電気的な接続が、第１接続部９３によって遮断されるようにしてもよい。この有機電界発光素子１１４の第１接続部９３の構成を、第２金属層５２の第２接続部９６に適用してもよい。

図９は、第１の実施形態に係る別の有機電界発光素子の構成を例示する等価回路図である。
図９に表したように、この例における照明装置２１１は、複数の有機電界発光素子１１０を含む。複数の有機電界発光素子１１０は、第１出力端子１３３と第２出力端子１３４との間に、それぞれ並列に接続されている。この照明装置２１１では、例えば、広い発光面積を得ることができる。

図１０は、第１の実施形態に係る別の有機電界発光素子の構成を例示する模式的断面図である。
図１０に表したように、有機電界発光素子１１５の積層体５０において、第１金属層５１の枚数は、Ｎ枚（Ｎは１以上の整数）である。第２金属層５２の枚数も、Ｎ枚である。誘電体層５３の枚数は、（２Ｎ−１）枚である。有機電界発光素子１１５では、Ｎ＝２の場合を示している。第１金属層５１と第２金属層５２とは、それぞれ第１方向（Ｚ軸方向）に沿って交互に積層されている。誘電体層５３は、第１金属層５１と第２金属層５２との間に配置される。この積層体５０を有する有機電界発光素子１１５においても、有機電界発光素子１１０と同様に、高い信頼性を得ることができる。

（第２の実施形態）
本実施形態は、有機電界発光素子の製造方法に係る。本実施形態は、照明装置の製造方法の一部に対応する。
図１１（ａ）〜図１１（ｃ）は、第２の実施形態に係る有機電界発光素子の製造方法を例示する工程順模式的断面図である。
図１１（ａ）に表したように、例えば、基板８０の上に、複数の陽極１０を形成する。複数の陽極１０の形成には、例えば、フォトリソグラフィとエッチングが用いられる。また、マスクを用いた成膜（蒸着など）を用いても良い。複数の陽極１０のそれぞれの上に、複数の有機発光層４０を形成する。複数の有機発光層４０のそれぞれの上に、複数の陰極２０を形成する。これにより、基板８０の第１主面８０ａの上に、複数の発光部６０を形成する。

例えば、複数の陰極２０の形成の際に、陰極２０の一部を用いて、複数の発光部６０のそれぞれを直列に接続する。例えば、複数の陰極２０を形成した後に、配線などを形成することによって、複数の発光部６０のそれぞれを直列に接続してもよい。

図１１（ｂ）に表したように、複数の発光部６０の上に、層間絶縁膜８２を形成する。複数の発光部６０と層間絶縁膜８２との間に、平坦化膜などを設けてもよい。層間絶縁膜８２の形成は、スパッタリングでもよいし、塗布法でもよい。

図１１（ｃ）に表したように、層間絶縁膜８２の上に、１枚目の第１金属層５１を形成する。１枚目の第１金属層５１の上に、１枚目の誘電体層５３を形成する。１枚目の誘電体層５３の上に、第２金属層５２を形成する。第２金属層５２の上に、２枚目の誘電体層５３を形成する。２枚目の誘電体層５３の上に、２枚目の第１金属層５１を形成する。これにより、複数の発光部６０の上に、積層体５０が形成される。すなわち、キャパシタ５５が形成される。複数の発光部６０が、積層体５０によって覆われ、封止される。第１金属層５１と第２金属層５２と誘電体層５３とは、第１方向に平行に積層される。

第１金属層５１の形成、第２金属層５２の形成、及び、誘電体層５３の形成には、例えば、塗布法が用いられる。本願明細書において、塗布法は、膜または層を形成する湿式の方法の全てを含む。塗布法は、例えば、キャスト法、スピンコート法、インクジェット法、浸漬法、スプレー法、スリットコート法、メニスカスコート法、グラビア印刷法、オフセット印刷法、フレキソ印刷法、及び、スクリーン印刷法などを含む。

例えば、１枚目の第１金属層５１の形成、及び、２枚目の第１金属層５１の形成の際に、第１金属層５１の一部を用いて、第１金属層５１と第１陽極１１とが電気的に接続される。例えば、第２金属層５２の形成の際に、第２金属層５２の一部を用いて、第２金属層５２と第Ｍ陰極２０Ｍとが電気的に接続される。例えば、積層体５０を形成した後に、配線などを形成することによって、第１金属層５１と第１陽極１１とを電気的に接続してもよい。積層体５０を形成した後に、配線などを形成することによって、第２金属層５２と第Ｍ陰極２０Ｍとを電気的に接続してもよい。これにより、キャパシタ５５が、複数の発光部６０と並列に接続される。

以上により、有機電界発光素子１１０が完成する。
これにより、高信頼性の有機電界発光素子１１０が製造される。

図１２は、第２の実施形態に係る有機電界発光素子の製造方法を例示するフローチャート図である。
図１２に表したように、実施形態に係る有機電界発光素子１１０の製造方法は、発光部６０を形成するステップＳ１１０と、積層体５０を形成するステップＳ１２０と、を含む。ステップＳ１１０では、例えば、図１１（ａ）に関して説明した処理を実施する。ステップＳ１２０では、例えば、図１１（ｃ）に関して説明した処理を実施する。
ステップＳ１１０とステップＳ１２０とは、入れ替え可能である。例えば、基板８０の上に積層体５０を形成し、積層体５０の上に発光部６０を形成してもよい。

実施形態によれば、高信頼性の有機電界発光素子、照明装置、及び、有機電界発光素子の製造方法が提供される。

なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれは良い。

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明の実施形態は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、有機電界発光素子に含まれる、第１金属層、第２金属層、誘電体層、積層体、第１陽極、第１陰極、第１有機発光層、第１発光部、基板、第２発光部、第２陽極、第２陰極、第２有機発光層、第１配線部、第１島部、第１接続部、第２配線部、第２島部及び第２接続部、並びに、照明装置に含まれる全波整流回路などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。

その他、本発明の実施の形態として上述した有機電界発光素子、照明装置及び有機電界発光素子の製造方法を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての有機電界発光素子、照明装置及び有機電界発光素子の製造方法の成長方法も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…陽極、 １０Ｍ…第Ｍ陽極、 １１…第１陽極、 １２…第２陽極、 ２０…陰極、 ２０Ｍ…第Ｍ陰極、 ２１…第１陰極、 ２２…第２陰極、 ３１…第１層、 ３２…第２層、 ３３…発光膜、 ４０…有機発光層、 ４０ａ…異物、 ４０Ｍ…第Ｍ有機発光層、 ４１…第１有機発光層、 ４２…第２有機発光層、 ５０…積層体、 ５０ａ…対向面、 ５１…第１金属層、 ５２…第２金属層、 ５３…誘電体層、 ５５…キャパシタ、 ６０…発光部、 ６０Ｍ…第Ｍ発光部、 ６１…第１発光部、 ６２…第２発光部、 ８０…基板、 ８０ａ…第１主面、 ８２…層間絶縁膜、 ９１…第１配線部、 ９２…第１島部、 ９３…第１接続部、 ９４…第２配線部、 ９５…第２島部、 ９６…第２接続部、 １１０、１１１、１１２、１１３、１１４、１１５…有機電界発光素子、 １２０…全波整流回路、 １２１〜１２４…第１ダイオード〜第４ダイオード、 １３１…第１入力端子、 １３２…第２入力端子、 １３３…第１出力端子、 １３４…第２出力端子、 １４０…交流電源、 ２１０、２１１…照明装置、 ｄ１〜ｄ３…厚さ、 Ｉ…電流、 ｔ…時間、 Ｖ…電圧、 Ｖｔｈ…閾値電圧、 Ｗ１〜Ｗ６…幅

Claims (11)

1. 光透過性の陽極と、
   陰極と、
   前記陽極と前記陰極との間に設けられた有機発光層と、
   を含み、前記陽極と前記陰極とを結ぶ第１方向に対して交わる第２方向に並ぶ複数の発光部と、
   前記複数の発光部の少なくとも１つの前記陽極と電気的に接続された第１金属層と、
   前記複数の発光部の少なくとも１つの前記陰極と電気的に接続された第２金属層と、
   前記第１金属層と前記第２金属層との間に設けられた誘電体層と、
   を含み、前記第１方向において前記第１金属層と前記誘電体層と前記第２金属層とが配列し、前記複数の発光部のそれぞれと電気的に並列に接続されたキャパシタを形成し、かつ前記第２方向において前記複数の発光部のそれぞれに跨って設けられた積層体と、
   を備えた有機電界発光素子。
2. 前記積層体は、Ｎ枚（Ｎは２以上の整数）の第１金属層と、２×（Ｎ−１）枚の誘電体層と、（Ｎ−１）枚の第２金属層と、を含み、
   前記第２金属層のそれぞれは、最近接の前記第１金属層どうしの間に配置され、前記誘電体層は、前記第１金属層と前記第２金属層との間に配置される請求項１記載の有機電界発光素子。
3. 前記積層体は、Ｎ枚（Ｎは１以上の整数）の第１金属層と、Ｎ枚の第２金属層と、（２Ｎ−１）枚の誘電体層と、を含み、
   前記第１金属層と前記第２金属層とは、それぞれ前記第１方向に沿って交互に積層され、前記誘電体層は、前記第１金属層と前記第２金属層との間に配置される請求項１記載の有機電界発光素子。
4. 前記複数の発光部は、直列に接続され、
   前記キャパシタは、前記直列に接続された前記複数の発光部と並列に接続される請求項１〜３のいずれか１つに記載の有機電界発光素子。
5. 前記第１金属層は、
   前記陽極と電気的に接続される第１配線部と、
   前記第１配線部と離間する複数の第１島部と、
   前記複数の第１島部と前記第１配線部との間に設けられ前記複数の第１島部のそれぞれと前記第１配線部とを電気的に接続する第１接続部であって、前記第１接続部の延在方向に対して垂直方向の前記第１接続部の幅は、前記第１配線部の延在方向に対して垂直方向の前記第１配線部の幅よりも狭い第１接続部と、
   を含む請求項１〜４のいずれか１つに記載の有機電界発光素子。
6. 前記第１接続部の前記第１方向に沿う厚さは、前記第１配線部の前記第１方向に沿う厚さよりも薄く、前記第１接続部の前記第１方向に沿う厚さは、前記第１島部の前記第１方向に沿う厚さよりも薄い請求項５記載の有機電界発光素子。
7. 前記第１金属層は、
   前記陽極と電気的に接続される第１配線部と、
   前記第１配線部と離間する複数の第１島部と、
   前記複数の第１島部と前記第１配線部との間に設けられ前記複数の第１島部のそれぞれと前記第１配線部とを電気的に接続する第１接続部であって、前記第１接続部の前記第１方向に沿う厚さは、前記第１配線部の前記第１方向に沿う厚さよりも薄く、前記第１接続部の前記第１方向に沿う厚さは、前記第１島部の前記第１方向に沿う厚さよりも薄い第１接続部と、
   を含む請求項１〜４のいずれか１つに記載の有機電界発光素子。
8. 前記第２金属層は、
   前記陰極と電気的に接続される第２配線部と、
   前記第２配線部と離間する複数の第２島部と、
   前記複数の第２島部と前記第２配線部との間に設けられ前記複数の第２島部のそれぞれと前記第２配線部とを電気的に接続する第２接続部であって、前記第２接続部の延在方向に対して垂直方向の前記第２接続部の幅は、前記第２配線部の延在方向に対して垂直方向の前記第２配線部の幅よりも狭い第２接続部と、
   を含む請求項１〜７のいずれか１つに記載の有機電界発光素子。
9. 前記第２接続部の前記第１方向に沿う厚さは、前記第２配線部の前記第１方向に沿う厚さよりも薄く、前記第２接続部の前記第１方向に沿う厚さは、前記第２島部の前記第１方向に沿う厚さよりも薄い請求項８記載の有機電界発光素子。
10. 前記第２金属層は、
    前記陰極と電気的に接続される第２配線部と、
    前記第２配線部と離間する複数の第２島部と、
    前記複数の第２島部と前記第２配線部との間に設けられ前記複数の第２島部のそれぞれと前記第２配線部とを電気的に接続する第２接続部であって、前記第２接続部の前記第１方向に沿う厚さは、前記第２配線部の前記第１方向に沿う厚さよりも薄く、前記第２接続部の前記第１方向に沿う厚さは、前記第２島部の前記第１方向に沿う厚さよりも薄い第２接続部と、
    を含む請求項１〜７のいずれか１つに記載の有機電界発光素子。
11. 請求項１〜１０のいずれか１つに記載の有機電界発光素子と、
    交流電圧を全波整流し、前記陽極から前記陰極に向けて電流が流れるように、全波整流後の電圧を前記陽極と前記陰極との間に入力する全波整流回路と、
    を備えた照明装置。

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