JP6065418B2

JP6065418B2 - 有機ｅｌ発光体

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Publication number: JP6065418B2
Application number: JP2012133226A
Authority: JP
Inventors: 本間　英明; 英明本間; 朋芳貝塚; 耕平諸永; 伸吾丸山
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2012-06-12
Filing date: 2012-06-12
Publication date: 2017-01-25
Anticipated expiration: 2032-06-12
Also published as: JP2013258045A

Description

本発明は、たとえば、照明光源、誘導灯、電飾、表示器、液晶用バックライト等に用いられる有機ＥＬ発光体に関し、特に配線等を隠蔽する層を配置することによる意匠性の向上に関する。

有機ＥＬ（エレクトロルミネセンス）発光体は、薄く、円盤状や楕円形状等の自由形状とすることができるため、意匠性の高いインテリア照明として用いられることが期待されてきている。

しかし、有機ＥＬ発光体は、一般的にはガラス基材に透明性の電極を形成し、さらに正孔輸送層、発光層、裏面金属電極を積層してなり、特に透明性の電極としてＩＴＯが持ちられることが多くあるが、その導電性は十分に高くはないため、ＩＴＯの周辺等に金属電極を配置することにより、その導電性の低い点を補っている。

図１０は、従来の有機ＥＬ発光体の一例を示している。この有機ＥＬ発光体１０は、透光性基材１０２の一方の表面に透明性の陽極（透明導電層）１２２を形成し、さらにその上に正孔輸送層１２６、発光層１２８、陰極（金属導電層）１２４を順次積層した積層部を有するとともに、その積層部の周辺に、陽極１２２に接続される陽極配線１１２、および、陰極１２４に接続される陰極配線１１４を有して構成される。

このような構成において、発光層１２８から射出された光１２は、透光性基材１０２を透過して外部へ拡散される。なお、図１０において、Ｅ１は非発光部を示し、Ｅ２は発光部を示している。

しかしながら、従来の有機ＥＬ発光体は、上記したように、陽極１２２となるＩＴＯ等の透明導電層の導通を上げたるため等に金属電極を配置することにより、その導電性の低い点を補っている。

そのため、従来の有機ＥＬ発光体は、配線パターン等が発光部Ｅ２の周辺などに配置されるため、意匠性を損なってしまっている。また、発光部Ｅ２の周辺に非発光部Ｅ１ができ、複数の有機ＥＬ発光体を並べて配置した際にも、隣の発光体との間に発光しない隙間ができてしまうため、意匠性の妨げとなっている。

なお、有機発光層の表面側に透明電極を備えるとともに、有機発光層の裏面側に金属電極を備えてなる有機ＥＬ発光体を形成し、この有機ＥＬ発光体を含む有機ＥＬ装置において、透明電極を透明基板の裏面側に形成するとともに、この透明基板の表面側に光拡散性を有する拡散板を設けた構成とすることで、有機ＥＬ発光体が発光していないとき（非発光時）、外部から照射された光の一部が拡散板の表面あるいはその内部で拡散的に反射し、残りの光が拡散板を透過し、この拡散板を透過した光が金属電極で反射し、再び拡散板に入射して拡散された結果、金属電極の鏡面を外部から視認させないようにすることが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

国際公開第９６／３４５１４号パンフレット

本発明が解決しようとする課題は、有機ＥＬ発光体の最前面に配線パターン等を隠蔽する隠蔽性拡散層を配置して、発光部の周辺などに配置される配線等を隠蔽することにより、高い意匠性を得ることができ、インテリア照明等に用いた際の価値を向上させることができる有機ＥＬ発光体を提供することである。

本発明の有機ＥＬ発光体は、透光性基材の一方の面に少なくとも透明導電層、有機発光層、金属導電層を積層した積層部を有するとともに、その積層部の周辺に前記透明導電層に接続される配線を有し、かつ、前記透光性基材の他方の面に前記配線を隠蔽するための拡散粒子が添加されてなる厚さＤｖの隠蔽性拡散層を有し、前記配線と前記透光性基材との間での反射率Ｒｍが、前記隠蔽性拡散層の全光線透過率をＴｐ、全光線反射率をＲｐとすると、０．９＜Ｔｐ／（１−Ｒｐ・Ｒｍ）を満たし、かつ、前記隠蔽性拡散層の拡散粒子の散乱断面積Ｓｐと、粒子体積Ｖｐ、体積密度ρよりＬｐ＝１／（ρ・Ｓｐ／Ｖｐ））で求められる前記隠蔽性拡散層に入射した光の平均自由行程Ｌｐが、１０・Ｌｐ＜Ｄｖ＜３０・Ｌｐを満たすことを特徴とする。

本発明の有機ＥＬ発光体によれば、有機ＥＬ発光体の最前面に配線パターン等を隠蔽する隠蔽性拡散層を配置して、発光部の周辺などに配置される配線等を隠蔽することにより、高い意匠性を得ることができ、インテリア照明等に用いた際の価値を向上させることができる有機ＥＬ発光体を提供できる。

本発明の実施形態に係る有機ＥＬ発光体の構成を模式的に示す断面図。本発明の実施形態に係る有機ＥＬ発光体の他の構成を模式的に示す断面図。本発明の実施形態に係る有機ＥＬ発光体のさらに他の構成を模式的に示す断面図。本発明の実施形態に係る有機ＥＬ発光体をタイリングした例を模式的に示す説明図。本発明の実施形態に係る有機ＥＬ発光体をタイリングした他の例を模式的に示す説明図。本発明の実施形態に係る有機ＥＬ発光体の利用形態の一例を模式的に示す説明図。本発明の実施形態に係る裏側に金属板を有する有機ＥＬ発光体の例を模式的に示す断面図。本発明の実施形態に係る裏側に金属板を有する有機ＥＬ発光体の他の例を模式的に示す説明図。本発明の実施形態に係る裏側に金属板を有する有機ＥＬ発光体の利用形態の一例を模式的に示す説明図。従来の有機ＥＬ発光体の構成を模式的に示す断面図。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ発光体の構成を模式的に示すものである。なお、図１０に示した従来の有機ＥＬ発光体と同一部分には同一符号を付して説明は省略し、異なる部分について説明する。

図１において、本実施形態に係る有機ＥＬ発光体１０は、透光性基材１０２の他方の表面側に、陽極配線１１２等を隠蔽するための拡散粒子が添加されてなる厚さＤｖの隠蔽性拡散層９２が設けられている。隠蔽性拡散層９２は、樹脂基材９６上に形成されていて、この樹脂基材９６の隠蔽性拡散層９２とは反対側の面が透光性拡散粘着層９４を介して透光性基材１０２の他方の面上に貼合されている。

このように構成された有機ＥＬ発光体１０において、発光層１２８から射出された光１２は、拡散粒子が入っている隠蔽性拡散層９２で拡散され拡散光１４となる。

従来では、前述したように、陽極となるＩＴＯ等の透明電極の導通を上げたるため等に金属電極を配置することにより、その導電性の低い点を補っている。そのため、パネルの周辺に非発光部ができてしまう。一方、発光層１２８で発光した光は、全部の光が外部に出るわけではなく、最表面で全反射してしまう光は、ガラス基板内部を導波してしまう。また、この導波してしまう光を外部に出してしまう光を低減させるために拡散性を有したフィルムをパネルの最表面に配置することができる。この際にも、全部の光が外部にでるわけではなく、反射し導波する光がある。

有機ＥＬの拡散隠蔽層を配置しても、パネルが射出され光の内、直接拡散隠蔽層に入射した光のうち、外部に出てくる光よりも、内部に反射する光の方が多くなってしまう。この最表面から内部に反射した光は再度パネルの反射面で反射され、一部は再度外部へ放出される光となる。そのため、その反射率を極力高くすることにより光の利用率を上げることができる。

この際、フィルムの透過率が高いと拡散性を十分に持たせることによりそのエッジをぼかすことが可能である。しかし、そのエッジをぼかすようにしてしまうと、その拡散フィルムの透過率は一般的に低下してしまい、光の取出し効率を低下させてしまう。

そこで、本発明では、発光部の周辺の反射層を有するものである。この外延部の幅とガラスの厚みに比率が狭ければ、十分に隙間を埋めることができる。しかし、その外縁部は、光を取出す効果も発現しているため、ある程度の広がりが必要である。この幅は、光が拡散層で拡散されるため、光が染み出すような効果がある。この幅は、略、ガラスの厚みの１〜２倍程度であることが望ましい。この幅より狭い場合には、エッジから染み出した光が十分に再利用されずに、パネルに再度入射してしまうため、十分な効率が得られない。また、２倍より広い幅としてしまうと、そのエッジ部で十分な光が取り出せなくなってしまうため、そのエッジ部分が暗く継ぎ目として視認される。

そこで、拡散光１４により非発光部Ｅ１からも発光部Ｅ２からの射出光１２が射出されるため、使用者側からは、非発光部Ｅ１が隠蔽される。

そのため、従来では、有機ＥＬ発光体は、配線パターン等が発光部Ｅ２の周辺などに配置されるため、意匠性を損なってしまっているが、本発明によれば、そのような部分を隠蔽することができるため高い意匠性が得られる。

このような隠蔽性拡散層９２を樹脂基材９６上に形成するには、共押出により透明な層とシリコーン等からなる粒子を添加し白濁した樹脂をシート状に成形することにより得ることができる。このとき透明層は、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂を用い、同種の樹脂にシリコーン樹脂等を混練し作成することができる。

なお、このような隠蔽性を有したシートを作製する他の方法としては、紫外線硬化性のアクリレート樹脂等に同様にシリコーン粒子を混練し、ポリエチレンテレフタレート等からなる基材に塗工することでも得ることができる。

この際、あまり隠蔽性拡散層９２が厚いと透過率が落ちてしまうため、９０μｍよりも薄いものが好ましい。このときの全光線透過率としては、６０％以上であることが望ましい。

しかし、発光部Ｅ２の外側の非発光部Ｅ１には、陽極配線１１２があり、その透光性基材１０２側では鏡面状の反射面Ｓ１となり、隠蔽性拡散層９２で反射された光１６を再度反射し、隠蔽性拡散層９２に光を再入射させる。その再入射分を含めた非発光部Ｅ１での外部への光は、もとの発光部Ｅ２の光量を「１」とすると下記の式で与えられる。

ＤＬ＝Ｔｐ／（１−（１−Ｔｐ）・Ｒｍ）
ここで、Ｔｐは隠蔽性拡散層９２の透過率、Ｒｍは反射面Ｓ１の反射率である。この式に基づき様々なパネルにて実験を行った結果が下記表１、表２、表３である。なお、表１、表２、表３において、「隠蔽層」とは隠蔽性拡散層９２を略称したものである。

表１、表２、表３の評価からわかるように、上記式で与えらえるＤＬが０．９よりも高い場合には、非発光部Ｅ１でも発光部Ｅ２と同様の輝度が得られ、配線部での光のロスを抑制できる。０．９以下の場合には、光のロスが生じてしまい、十分な効率を得ることができない。

また、隠蔽性拡散層９２に添加されている拡散粒子の平均自由行程Ｌｐがその層厚に対して十分短くすることにより、非発光部Ｅ１と発光部Ｅ２との境界線も隠蔽することができる。そのための平均自由行程Ｌｐは、隠蔽性拡散層９２の厚みＤｖの１／１０よりも大きい場合は、隠蔽性拡散層９２の拡散性は十分でないため、境界線が見えてしまう。また、平均自由行程Ｌｐは、隠蔽性拡散層９２の厚みＤｖの１／３０よりも小さい場合には、十分な隠蔽性は得られるが、後方散乱による反射が高くなってしまい、効率を落としてしまう。

この隠蔽性拡散層９２は、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、エポキシ樹脂、またはこれらの共重合体等の樹脂中にシリコーン粒子、アクリル・ポリスチレン粒子、メラミン粒子またはこれら中空粒子の酸化アルミニウム、酸化チタン等の酸化金属粒子等を分散することにより形成することができ、これにより０．０５から０．６の屈折率差が得られるため、十分に光を拡散することができる。

これらの粒子直径としては、０．１μｍから８μｍのものが好ましく用いられ、より好ましくは、０．５μｍから４μｍのものが好ましく用いられる。

樹脂基材９６としては、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリオレフィン樹脂等を用いることができる。樹脂基材９６の厚みは、７５μｍ以上のものを用いることができる。７５μｍ未満では、樹脂基材９６が通常の使用環境下でも破損してしまう。また、樹脂基材９６の厚みが１０００μｍを超えてしまうと、貼り合せが困難となるため好ましくない。

また、透光性基板１０２が光を散乱しないグロス状のものであれば、さらに光を端部まで導波させやすく望ましい。

また、図２に示すように、透光性基材１０２と陽極配線１１２との間に酸化金属およびまたは金属からなる反射層（光を反射するフィルム等）１１１を貼着してもよい。

さらに、図３に示すように、透光性基材１０２上の陽極配線１１２の部分に、陽極配線１１２を囲繞するように絶縁層１１６を形成してもよい。この絶縁層１１６は、たとえば、透明樹脂を部分的に塗付したもので、ポリイミドのような耐熱性の高いものが好ましい。

絶縁層１１６の透過率としては、波長が５５０ｎｍにおける吸収率は５％以上、３０％以下のものが好ましく、３０％よりも吸収率が高いものでは光のロスが生じてしまう。なお、５％よりも吸収率が少ないものでは、耐熱性の高いものが得られない。

また、有機ＥＬ発光体の端部まで光がいきわたれば、有機ＥＬ発光体を並べた際に繋ぎ目が目立たないため、より望ましい。また、上述のような有機ＥＬ発光体を繋ぎ合わせることにより、擬似的な曲面を作ることができる。

図４は、上記のように構成された有機ＥＬ発光体１０をタイリングした具体例を示していて、（ａ）図は有機ＥＬ発光体１０の裏側（陰極１２４側）から見た平面図を示し、（ｂ）図は有機ＥＬ発光体１０の表面側（隠蔽性拡散層９２側）から見た平面図を示している。この例は、たとえば、四角形状の有機ＥＬ発光体１０を３個タイリングした場合を示している。

図５は、上記のように構成された有機ＥＬ発光体１０をタイリングした他の具体例を示していて、（ａ）図は有機ＥＬ発光体１０の裏側（陰極１２４側）から見た平面図を示し、（ｂ）図は有機ＥＬ発光体１０の表面側（隠蔽性拡散層９２側）から見た平面図を示している。この例は、たとえば、細長い長方形状の有機ＥＬ発光体１０を３個タイリングした場合を示している。

図６は、たとえば、図５に示した有機ＥＬ発光体１０の利用形態の一例を示している。この例は、階段５１に設置することで、誘導灯として用いた場合を示している。

図７は、有機ＥＬ発光体１０の他の実施形態を示している。この例は、有機ＥＬ発光体１０の裏側に、あらかじめプレス成形された金属板１０６を封止層・接着層１０４を介して貼り合せることにより、複数（この例では２個）の有機ＥＬ発光体１０が連なった照明体としている。
なお、図７の例では、隠蔽性拡散層９２、樹脂基材９６および透光性拡散粘着層９４は、２個の有機ＥＬ発光体１０に対し共通に設けられている。

このような照明体は、複数の有機ＥＬ発光体１０をタイルのように敷き詰めることにより、擬似的に任意の形状とすることができ、平面的な有機ＥＬ発光体を曲面的な金属板に貼り合せることにより、擬似的ではあるが曲面的な照明器具とすることができる。この際にも、隠蔽性拡散層９２により陽極配線１１２および非発光部Ｅ１を隠蔽し、擬似的な発光層とすることができ、インテリア照明として用いられるよう意匠性の高い発光体を得ることができる。

金属板１０６は、加工が自由にできる特徴があるため、その形状に沿うように有機ＥＬ発光体を配置することにより一体化し、自由な擬似曲面を有する照明器具を得ることができる。この金属板１０６の材質としては、一般に用いられるアルミ板、アルミ合金板や、真鍮版、ステンレス板を用いることができる。特に、重量の点からアルミ合金板を用いることが好ましい。隠蔽性拡散層９２の厚みとしては、０．５ｍｍｔから１．５ｍｍｔのものが好ましく用いられる。０．５ｍｍｔよりも薄いと通常の使用環境でも破損しやすく、１．５ｍｍｔよりも厚いと加工性が落ちてしまう。

この際、金属板１０６の表面へ素手で接触することが想定されるため、表面温度としては、４４度以上になると低温火傷の可能性がでてくるため、４３度以下にするのが望ましい。

このため、放熱性を損なわない程度で、伝熱性を抑える層を金属板１０６の外装に設置してもよい。このような材料としては、メタクリル樹脂のようなもので多い熱線だけ逃がしてもよい。

また、隠蔽性拡散層９２は厚みがでてしまうため、曲げたときに割れてしまうことがある。その厚い隠蔽性拡散層９２を形成することを行った。たとえば、隠蔽性拡散層９２にアクリル樹脂のスチレンフィラーを添加し形成した。隠蔽性拡散層９２は、６０μｍ以上の厚みが必要となり、フィラーの添加量も２０％添加した。しかし、そのようなシートでは曲げた際に割れが生じてしまう。そのため、厚みを４０μｍ程度とし、粒子の添加量を４０％程度にした。その際には、割れは生じなかったが、高温高湿下において、隠蔽性拡散層９２と透光性基板１０２との密着性が低下してしまい、隠蔽性拡散層９２が透光性基板１０２から浮いてしまうという現象が起きる。

そこで、拡散粒子として、ゴム状の粒子を用いることを検討した。一般的な床材等で使用されているゴム粒子を添加することにより、このような割れを防げることがわかった。しかし、透過率が低く、輝度の低下が大きくなる。

このため、シリコーンゴムを用いて実験を行った。このとき、シリコーンゴムのサイズとして、約１０μｍのものを用いた。それにより、透過率が８２％程度のものが得られ、輝度の低下もほとんど見られなかった。しかし、一部の黒点は目視できてしまう。そこで、シリコーンゴムの粒径の３μｍのものを用いて実験を行った。その結果、十分に黒点を隠蔽することができた。

また、１０μｍのものでは、一部密着性が低いところもあったが、粒径を３μｍにしたところ、密着性についても十分なものが得られた。また、粒子の添加量については、１０重量部では、十分な柔軟性が得られない。

なお、バインダー中粒子を分散し、十分な隠蔽性を得るためには、その粒子の散乱断面積と、その添加量から計算される平均自由行程が膜厚の１／１０以下となることが望ましい。また、シリコーンゴムの粒子を添加量としては１０重量部から４５重量部が好ましい。

図８は、裏側に金属板１０６を有する有機ＥＬ発光体１０をタイリングした他の具体例を示していて、（ａ）図は有機ＥＬ発光体１０の裏側（陰極１２４側）から見た平面図を示し、（ｂ）図は有機ＥＬ発光体１０の表面側（隠蔽性拡散層９２側）から見た平面図を示している。この例は、たとえば、細長い長方形状の有機ＥＬ発光体１０を３個タイリングした場合を示している。

なお、図８の例では、隠蔽性拡散層９２、樹脂基材９６および透光性拡散粘着層９４は、３個の有機ＥＬ発光体１０に対し共通に設けられている。

図９は、たとえば、図８に示した裏側に金属板１０６を有する有機ＥＬ発光体１０の利用形態の一例を示している。この例は、階段５２に設置することで、誘導灯として用いた場合を示している。

１０…有機ＥＬ発光体、９１…拡散粒子、９２…隠蔽性拡散層、９４…粘着層、９６…樹脂基材、１０２…透光性基材、１０４…封止層・接着層、１０６…金属板、１２２…陽極、１２４…陰極、１２６…正孔輸送層、１２８…発光層、１１１…反射層、１１２…陽極配線、１１４…陰極配線、１１６…絶縁層、Ｅ１…非発光部、Ｅ２…発光部。

Claims

透光性基材の一方の面に少なくとも透明導電層、有機発光層、金属導電層を積層した積層部を有するとともに、その積層部の周辺に前記透明導電層に接続される配線を有し、かつ、前記透光性基材の他方の面に前記配線を隠蔽するための拡散粒子が添加されてなる厚さＤｖの隠蔽性拡散層を有し、
前記配線と前記透光性基材との間での反射率Ｒｍが、前記隠蔽性拡散層の全光線透過率をＴｐ、全光線反射率をＲｐとすると、
０．９＜Ｔｐ／（１−Ｒｐ・Ｒｍ）
を満たし、かつ、前記隠蔽性拡散層の拡散粒子の散乱断面積Ｓｐと、粒子体積Ｖｐ、体積密度ρより
Ｌｐ＝１／（ρ・Ｓｐ／Ｖｐ））
で求められる前記隠蔽性拡散層に入射した光の平均自由行程Ｌｐが、
１０・Ｌｐ＜Ｄｖ＜３０・Ｌｐ
を満たすことを特徴とする有機ＥＬ発光体。
前記隠蔽性拡散層が透光性拡散粘着層を介して前記透光性基材の他方の面上に配置されていることを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬ発光体。
前記隠蔽性拡散層は樹脂基材上に形成され、この樹脂基材の隠蔽性拡散層とは反対側の面が粘着層を介して前記透光性基材に貼合してなることを特徴とする請求項１または請求項２記載の有機ＥＬ発光体。
前記配線と前記透光性基材との間に酸化金属およびまたは金属からなる反射層を配置してなることを特徴とする請求項２または請求項３記載の有機ＥＬ発光体。