JP6000127B2 - 有機el装置 - Google Patents
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Description
有機EL装置は、ガラス基板や透明樹脂フィルムの基材に、有機化合物等で構成される有機EL素子を積層したものである。有機EL素子は、陽極と陰極との間に有機発光層を設けた発光素子である。有機発光層は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層等から構成されている。
そのため本発明の有機EL装置は、製造工程の増加が少なく、且つ構造が簡単であって装置の小型化を図ることができる。
本構成の有機EL装置で採用する「ブリッジ回路」では、一つの直列接続部が有する単位EL素子と、他の直列接続部が有する単位EL素子とが並列に接続されている。つまり、一対の単位EL素子列において、単位EL素子同士が一対一で並列に接続されており、極性が相互に異なっている。
また有機EL素子形成部8は、図2に示すように第一電極層(陽極)たる表面電極層3と、有機発光層4と、第二電極層(陰極)たる裏面電極層5とが順番に積層された領域である。
表面電極層3は、従来公知のITO(酸化インジウム)やZnO(酸化亜鉛)等の透明導電膜で構成された層である。表面電極層3には、複数の第一分離溝11が設けられており、第一分離溝11によって表面電極層3が表面電極小片3a〜3eに区分されている。なお、第一分離溝11には、有機発光層4の一部が進入している。
表面電極小片3a〜3eの内、両端部の表面電極小片3a,3eは、端部側電力供給部36,37として機能する。また他の表面電極小片3b〜3dは、単位EL素子の陽極側電極として機能する。
なお、裏面電極小片5bは、裏面電極層5の略中央に位置している。裏面電極小片5bは、小発光領域4b,4cに跨って位置している。また前記した中央の裏面電極小片5bは、他の裏面電極小片5a,5c,5dに比べて幅が広い。本実施形態では、裏面電極小片5bは、中央側電力供給部30を構成している。
同じく、表面電極小片3bと、小発光領域4bと、裏面電極小片5bとは第2単位EL素子20bを構成している。第2単位EL素子20bは、表面電極小片3bを陽極とし裏面電極小片5bを陰極として通電すると発光し、逆方向に通電すると消灯状態となる。
同様に、表面電極小片3cと、小発光領域4cと、裏面電極小片5cとは第3単位EL素子20cを構成し、表面電極小片3dと、小発光領域4dと、裏面電極小片5dとは第4単位EL素子20dを構成している。第3単位EL素子20c及び第4単位EL素子20dについても、表面電極小片3c,3dを陽極とし裏面電極小片5c,5dを陰極として通電すると発光し、逆方向に通電すると消灯状態となる。
そして第1単位EL素子20aから第4単位EL素子20dは、連続して並んでおり、単位EL素子列26を構成している。
また第4単位EL素子20dの陰極たる裏面電極小片5dは、表面電極層の末端たる表面電極小片3eに接続されている。
即ち単位EL素子列26は、4個の単位EL素子20a,20b,20c,20dが、見かけ上直列に接続されたものである。
即ちガラス基板(基材)2には、二つの給電用端子15,16が設けられ、当該二つの給電用端子15,16で給電部7が構成されている。
そして給電部7の一方の端子15は、内部配線31を介して裏面電極層5の略中央に設けられた中央側電力供給部30(第2単位EL素子20bの裏面電極小片5b)に接続されている。
また給電部7の他方の給電用端子16は、内部配線32,33に分岐され、単位EL素子列26の端部側電力供給部36,37(両端部の表面電極小片3a,3e)に各々接続されている。
即ち給電部7の他方の給電用端子16は、第1単位EL素子20aの陽極たる表面電極小片3aと、表面電極小片3eとに接続されている。そして表面電極小片3eは第4単位EL素子20dの陰極5dと導通する。
有機EL装置1は、図1、図2の様に電源装置35から給電される。ここで電源装置35は、交流電源であり、2個の端子17,18を有し、両端子の間に交流を発生させる。そして電源装置35の一方の端子17と有機EL装置1の給電用端子15とが外部配線21によって接続されている。
また電源装置35の他方の端子18と有機EL装置1の給電用端子16とが外部配線22によって接続されている。
電源装置35によって所望する交流電圧を印加する。そして第1直列接続部25aに順方向の電圧が印加されると、第1単位EL素子20aの表面電極小片3a側がプラス側となり、第2単位EL素子20bの裏面電極小片5bがマイナス側となる。このとき、第1単位EL素子20aの陽極たる表面電極小片3a側がプラス側となるから、小発光領域4aに順方向に電流が流れる。また第1単位EL素子20aの裏面電極小片5aから第2単位EL素子20bの表面電極小片3bに向かって電流が流れ、第2単位EL素子20bの小発光領域4bについても順方向に電流が流れる。そのため第1直列接続部25aの小発光領域4a,小発光領域4bが共に発光する。
本発明の実施形態に係る有機EL装置1によれば、整流回路が不要であるため、小型化を確実に図ることができる。
以下、本発明の他の実施形態に係る有機EL装置1'について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、先の実施形態と同一の部材には同一の番号を付して重複した説明を省略する。
図4、図5に示す有機EL装置1’では、第1単位EL素子20aの陰極たる裏面電極小片5aと、第3単位EL素子20cの陰極たる裏面電極小片5cは、内部配線34で接続されている。
そのため、有機EL装置1'は、電源装置35及び外部配線21,22を含めて図6(a)に示す回路記号で表すことができる。また図6(a)に示す回路は、図6(b)に示す等価回路で表すことができる。図6(b)の等価回路に示す通り、単位EL素子列26は電気的に二分割され、直列接続部25a,25bとなる。直列接続部25a,25bは電気的に並列に接続されており、極性が相互に異なっている。
また、直列接続部25a,25bは、配線34で結合されており、単位EL素子20a〜20dはブリッジ回路40を構成している。つまり、単位EL素子20aは、単位EL素子20dに並列に接続されており、両者は極性が相互に異なっている。同じく、単位EL素子20bは、単位EL素子20cに並列に接続されており、両者は極性が相互に異なっている。
ただし前記した様に、第1単位EL素子20aの陰極たる裏面電極小片5aと、第3単位EL素子20cの陰極たる裏面電極小片5cは、配線34で接続されているから、消灯側の第2直列接続部25bを構成する第3単位EL素子20cと第4単位EL素子20dには、個々に逆バイアスが印加される。
次に、電源装置35の電流の極性が変わると、先に消灯していた第2直列接続部25bが発光し、先に点灯していた第1直列接続部25aが消灯する。またこのとき、第1直列接続部25aを構成する単位EL素子20a,20bのそれぞれに逆バイアスが印加される。
本発明の実施形態に係る有機EL装置1,1'によれば、整流回路が不要であるため、小型化を確実に図ることができる。
まず、図7(a)に示すように、ガラス基板2に表面電極層3を積層する。
そして、図7(b)に示すように、レーザー装置50から表面電極層3にレーザー光線を照射し、複数の第一分離溝11を形成する。
その結果、表面電極層3は、表面電極小片3a〜3eに区分される。なお、第2直列接続部25bを挟む第一分離溝11bと第一分離溝11cの間隔は他の間隔よりも広げられており、第2直列接続部25bを構成する表面電極小片3cの幅は、他の表面電極小片3a,b,dよりも広い。
そして、図7(d)に示すように、レーザー装置50で、ガラス基板2側から有機発光層4にレーザー光線を照射し、複数の発光分離溝12を形成する。その結果、有機発光層4は、小発光領域4a〜4eに区分される。
なお、表面電極小片3c上の発光分離溝12bは、他の発光分離溝12a,12c,12dよりも広い。
そして、図7(f)に示すように、レーザー装置50で、ガラス基板2側から裏面電極層5にレーザー光線を照射し、複数の第二分離溝13を形成する。その結果、裏面電極層5は、裏面電極小片5a〜5eに区分される。
なお第2単位EL素子20bを挟む第二分離溝13bと第二分離溝13cの間隔は他の間隔よりも広げられており、第2単位EL素子20bを構成する裏面電極小片5bの幅は、他の表面電極小片3a,c,dよりも広い。
上記の通り、図7(a)〜(f)の工程を経た結果、ガラス基板2上に、単位EL素子20a〜20d及び直列接続部25a,25bが形成され、有機EL装置1の有機EL素子形成部8が完成する。なお内部配線31,32,33が無い状態においては、直列接続部25a,25bは直列に接続されて、単位EL素子列26が構成されている。
図9、図10示す有機EL装置47についても、ガラス基板45に給電部67と、有機EL素子形成部80が形成されている。ただし有機EL素子形成部80は、緩衝領域63を挟んで2つの領域51,52に分割され、一方の領域51に単位EL素子列(第1直列接続部)41が形成され、他方の領域52に単位EL素子列(第2直列接続部)42が形成された構造となっている。
本実施形態では、図9の平面図の様に、2本の緩衝溝72a,72bによって表面電極層73が平面的に区分されており、2つの領域51,52の間では表面電極層73が分断されていて導通しない。
また本実施形態では、二つの領域51,52に形成される単位EL素子列(第1直列接続部)41と、単位EL素子列(第2直列接続部)42とは左右を入れ換えた関係にあり、全体の極性が逆になっている。
また有機発光層76には、発光分離溝62a〜62fが形成されている。さらには、第二電極層たる裏面電極層78に第二分離溝80a〜80fと、渡り溝82a〜82cが設けられている。
本実施形態の有機EL装置47では、2つの領域51,52に形成された各溝は、中央の2本の発光分離溝(62a−62e,62b−62f)だけが直線的に連続していて二つの領域51,52を跨いでいる。
即ち発光分離溝62aと発光分離溝62eとは、一列の直線状に連通している。また発光分離溝62bと発光分離溝62fとは、一列の直線状に連通している。
同様に、図面上側の領域51では、中央右寄りの発光分離溝62bの左側に第一分離溝75bがあるが、図面下側の領域52では、中央右寄りの発光分離溝62fの右側に第一分離溝75fがある。
同様に、図面上側の領域51では、中央右寄りの発光分離溝62bの右側に第二分離溝80cがあるが、図面下側の領域52では、中央右寄りの発光分離溝62fの左側に第二分離溝80eがある。
同様に図面上側の領域51の、第二分離溝80bと下側の領域52の第二分離溝80eとの間には、渡り溝82bが設けられている。
またに図面上側の領域51の、第二分離溝80cと下側の領域52の第二分離溝80fとの間には、渡り溝82cが設けられている。
また第2単位EL素子60bは、表面電極小片53bと、小発光領域54bと、裏面電極小片55bによって構成されている。同様に、第3単位EL素子60cは、表面電極小片53cと、小発光領域54cと、裏面電極小片55cによって構成されている。
従って、第1単位EL素子60aと第2単位EL素子60bと第3単位EL素子60cとは電気的に直列に接続されている。
ここで、単位EL素子列(第1直列接続部)41においては、第1単位EL素子60aの表面電極小片53a側から、末端の表面電極小片53d側に電流が流れる方向が順方向である。即ち単位EL素子列41においては、図10の矢印の様に図面左側から右側に向かって電流が流れる方向が順方向である。
即ち他方の単位EL素子列42は、前記した単位EL素子列41の左右を逆転させた関係にあり、図面左端に、表面電極層の末端たる表面電極小片53eがある。
単位EL素子列(第2直列接続部)42についても、図面左側から第4単位EL素子60fと第5単位EL素子60gと第6単位EL素子60hとを有し、それぞれ、表面電極小片53と、小発光領域54と、裏面電極小片55とを有している。より詳細に説明すると、第4単位EL素子60fは、表面電極小片53fと、小発光領域54fと、裏面電極小片55fによって構成されている。
同様に、第5単位EL素子60gは、表面電極小片53gと、小発光領域54gと、裏面電極小片55gによって構成されている。
また第6単位EL素子60hは、表面電極小片53hと、小発光領域54hと、裏面電極小片55hによって構成されている。
また第4単位EL素子60fの陽極たる表面電極小片53fが、発光分離溝62eを介して第5単位EL素子60gの裏面電極小片55gと接続されている。
同様に、第5単位EL素子60gの陽極たる表面電極小片53gが、発光分離溝62fを介して第6単位EL素子60hの裏面電極小片55hと接続されている。
この様に、単位EL素子列42は、発光分離溝62による接続関係が単位EL素子列41とは逆であり、図10の矢印の様に、図面右側から左側に向かって電流が流れる方向が順方向である。
即ち外郭ラインと第二分離溝80a、渡り溝82a、第二分離溝80dで構成されるラインで囲まれる範囲によってエリアAが形成されている。
また第二分離溝80a、渡り溝82a、第二分離溝80dで構成されるラインと、第二分離溝80b、渡り溝82b、第二分離溝80eで構成されるラインで囲まれる範囲によってエリアBが形成されている。
また第二分離溝80b、渡り溝82b、第二分離溝80eで構成されるラインと、第二分離溝80c、渡り溝82c、第二分離溝80fで構成されるラインで囲まれる範囲によってエリアCが形成されている。
また第二分離溝80c、渡り溝82c、第二分離溝80fで構成されるラインと外郭で構成されるラインで囲まれる範囲によってエリアDが形成されている。
そのため第1単位EL素子60aの陰極たる裏面電極小片55aと、第5単位EL素子60gの陰極たる裏面電極小片55gとは、エリアBの裏面電極層78で接続されている。
同様に、第2単位EL素子60bの裏面電極小片55bと、第6単位EL素子60hの裏面電極小片55hとは、同じエリアCにあり、両者は電気的に接続されている。
そのため第2単位EL素子60bの陰極たる裏面電極小片55bと、第6単位EL素子60hの陰極たる裏面電極小片55hとは、エリアCの裏面電極層78で接続されている。
そして本実施形態では、二つの給電用端子65,66が内部配線68,70によってそれぞれの単位EL素子列41,42の両端の表面電極小片53a,53d,53e,53hに接続されている。
そのため一方の第1単位EL素子列41が発光している間、第2単位EL素子列42には、単位EL素子60f,60g,60hのそれぞれに逆バイアスが印加される。
次に、電源装置35の極性が変わると、先に消灯していた第2単位EL素子列42が発光し、先に点灯していた第1単位EL素子列41が消灯する。またこのとき、第1単位EL素子列41を構成する単位EL素子60a,60b,60cのそれぞれに逆バイアスが印加される。
ただし、ガラス基板45を二つの領域51,52に区分するために、二つの領域51,52の中間部に緩衝領域63を設ける必要がある。
また緩衝領域63を設けることによって、レーザー光線による溝の形成が容易となる。即ち本実施形態の有機EL装置47では、二つの領域51,52で溝の位置が違う。そのため溝をガラス基板45の両端に渡って切り込むことができない。
一方、レーザー光線を使用して各層に溝を形成する場合、レーザーを発生させつつ、ガラス基板45とレーザー発生装置を相対的に直線移動させる必要があるが、溝形成の中途でレーザー光線の照射を停止させることは困難である。即ちレーザーによって溝を形成する場合には、一定の領域を端から端まで溝を切り抜かねばならない。ここで、二つの領域51,52の中間部に緩衝領域63があるならば、ガラス基板45の端部から、緩衝領域63に至る領域に溝を形成し、緩衝領域63でレーザーの発光を停止させることができる。
例えば、領域51に溝を形成する際に、他の領域52とレーザー装置との間を不透明の板で覆う。その結果、レーザー光が、領域52に至っても、板によってレーザー光が遮られ、領域52には溝ができない。
そのためレーザー光線を利用する溝形成によって複数の単位EL素子列を形成することができる。
即ち単位EL素子列41に設けられた第二分離溝80aと単位EL素子列42に設けられた第二分離溝80dとはずれた位置にあり、これを渡り溝82aによって接続している。
図11、図12で説明した実施形態によると、図12の等価回路の様に、単位EL素子列41側のPN結合たる単位EL素子60aの、N側たる裏面電極小片55aと、単位EL素子列42側のPN結合たる単位EL素子60gの、N側たる裏面電極小片55gとが、エリアBの裏面電極層78で結合されている。
同じく、単位EL素子列41側のPN結合たる単位EL素子60bの、N側たる裏面電極小片55bと、単位EL素子列42側のPN結合たる単位EL素子60hの、N側たる裏面電極小片55hとが、エリアCの裏面電極層78で結合されている。
図13に示す実施形態では、第二分離溝80a〜80fによって、裏面電極層78の平面は、図13の様に、E,F,G,Hの4エリアに分割されることとなる。
本実施形態の有機EL装置49では、図14の等価回路の様に、単位EL素子列41側のPN結合たる単位EL素子60aの、N側たる裏面電極小片55aと、単位EL素子列42側のPN結合たる単位EL素子60fの、N側たる裏面電極小片55fとが、エリアFの裏面電極層78で結合されている。
同じく、単位EL素子列41側のPN結合たる単位EL素子60bの、N側たる裏面電極小片55bと、単位EL素子列42側のPN結合たる単位EL素子60gの、N側たる裏面電極小片55gとが、エリアGの裏面電極層78で結合される。
さらに単位EL素子列41側のPN結合たる単位EL素子60cの、N側たる裏面電極小片55cと、単位EL素子列42側のPN結合たる単位EL素子60hの、N側たる裏面電極小片55hとが、Hエリアの裏面電極層78で結合される。
この様に本実施形態の有機EL装置49でも、各単位EL素子60がブリッジ回路を構成し、消灯側の直列接続部(単位EL素子列41,42)を構成する単位EL素子60に逆バイアスが印加される。
しかし本発明は、先の実施形態の様に、一方だけの構成を有するものに限定されるものではなく、単位EL素子列26を電気的に分割して直列接続部25a,25bを作る部位と、単位EL素子列41,42をそのまま直列接続部として機能させる部位が併存していてもよい。図15は、この構成例を示すものである。本実施形態の有機EL装置84の各部位の構成は、先の実施形態と同一であるから、同一の部位に同一の番号を付することによって重複した説明を省略する。
Claims (5)
- 給電部と有機EL素子形成部とを有し、有機EL素子形成部は、複数の単位EL素子が一枚の基材上に形成されており、前記単位EL素子が複数個電気的に順方向に直列接続された直列接続部が複数存在し、複数の直列接続部が給電部に対して電気的に並列に接続されており、並列に接続された直列接続部には、給電部に対して極性が逆に接続されているものが混在しており、
前記単位EL素子は、少なくとも第一電極層と、有機発光層と、第二電極層とを有し、
複数の単位EL素子が見かけ上直列に接続された単位EL素子列を有し、
前記単位EL素子列は、複数の単位EL素子が直列状に並んだものであり、
前記単位EL素子列は、前記単位EL素子の並び方向の中途で少なくとも2つの直列接続部に分割されており、
前記分割された2つの直列接続部のうち、一方の直列接続部は、自己の単位EL素子の第一電極層又は第二電極層を介して、他方の直列接続部と接続されており、
前記給電部から、前記一方の直列接続部の第一電極層又は第二電極層を介して、前記分割された2つの直列接続部のそれぞれに給電可能であることを特徴とする有機EL装置。 - 前記分割された2つの直列接続部は、同数の単位EL素子を備えていることを特徴とする請求項1に記載の有機EL装置。
- 前記単位EL素子は、基材上に少なくとも第一電極層と、有機発光層と、第二電極層とが積層され、前記有機発光層が発光分離溝によって複数の小発光領域に分割されており、
前記一方の直列接続部は、少なくとも2つの単位EL素子を有し、
前記一方の直列接続部及び前記他方の直列接続部は、前記発光分離溝によって分割されており、
前記一方の直列接続部の第二電極層の一部が前記発光分離溝に進入することによって前記他方の直列接続部の第一電極層と接続されており、
前記2つの直列接続部を分割する発光分離溝の幅は、前記一方の直列接続部の前記2つの単位EL素子を分割する発光分離溝の幅よりも広いことを特徴とする請求項1又は2に記載の有機EL装置。 - 前記分割された2つの直列接続部が前記給電部に対して電気的に並列に接続されており、
前記単位EL素子の並び方向において、単位EL素子列の中央側と、単位EL素子列の両端から当該単位EL素子列に給電され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装置。 - 前記並列に接続された直列接続部において、一つの直列接続部に属する単位EL素子と、他の直列接続部に属する単位EL素子とが並列に接続され、ブリッジ回路が形成され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装置。
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