JP6271414B2 - 発光システム及び有機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。
その他、特許文献2,3には、別の静電結合方法で電力を供給可能な電気エネルギー搬送装置が開示されている。
また発光する領域の割合を増大させると、面状電極が小さくなり、受電面積が減少して必要な電力の送電を受けることができない。そのため発光領域の面積は増大するものの、光量が不足する事態となる。
また同様の課題を解決することができる有機EL装置の提供を目的とする。
本発明の発光システムでは、特徴的な構成を有する有機EL装置を採用している。即ち本発明が採用する有機EL装置は、パネル側導電性部材を有している。そしてパネル側導電性部材は、有機発光層に給電する電極層と電気的に接続されている。
一方、有機EL装置が設置される側(固定側壁面)には、壁側導電性部材が設けられている。また好ましくは壁側導電性部材は、固定側壁面に埋め込まれている。そして壁側導電性部材に交流電流を通電すると、壁側導電性部材とパネル側導電性部材との間で、電子が移動し、有機EL装置に間接的に給電される。
また本発明が採用する有機EL装置では、前記したパネル側導電性部材が、有機発光層と重なる領域に平面的な広がりをもって配されている。
そのため本発明が採用する有機EL装置では、パネル側導電性部材が占める領域が広く、固定側壁面から十分な量の電力供給を受けることができる。また本発明が採用する有機EL装置は、発光領域が占める面積割合も高い。
そのため本発明の発光システムによると、より広い面積をより明るく発光させることができる。
即ち有機EL装置は、2層の電極層を有し、この2層の電極層に挟まれた位置に有機発光層がある。そして2層の電極層から有機発光層に電力を供給している。
本発明の発光システムでは、有機発光層に給電する電極層をパネル側導電性部材として利用するから、パネル側導電性部材として別途の部材を設ける必要がない。
また各図は、発明の理解を容易にするため、各層の厚さを誇張して描いている。
即ち図1,2,3に示すように、基板10(基材)の固定側壁面7側の面(図では下面)10bには、平面的な広がりを有する電極(パネル側導電性部材)15,16が積層されている。電極15,16は、有機EL装置2の下面(基材側)5に位置するものであり、有機発光層12が設けられた発光領域Aに、重ねて配置されている。即ち有機EL装置2を図3の様に裏面側から観察すると、電極(パネル側導電性部材)15,16と有機発光層12が設けられた発光領域Aが重なっている。
そのため電極15,16は、それぞれ基板10の裏面10b上に大きな面積を確保しており、両者で裏面10b上の面積を略二分している。電極15,16同士の間には隙間67が設けられており、両者は電気的に絶縁されている。
電極8,9間には電源装置3が電気的に接続されている。電源装置3は、交流電流(交流電力)を発生可能なものであり、電極8,9間に電圧を印加して電流を供給するものである。
図4に示すように、発光システム1において、有機EL装置2と固定側壁面7とは、静電容量C1,C2によって接続されている。静電容量C1は、有機EL装置2の電極15と固定側壁面7の電極8とで構成され、静電容量C2は、有機EL装置2の電極16と固定側壁面7の電極9とで構成されている。
ダイオード17は、電極15と有機EL素子110のアノードたる透明電極層13間に接続されており、ダイオード18は、電極15と有機EL素子110のカソードたる電極層11間に接続されている。即ちダイオード17は、カソード側が透明電極層13に接続されており、ダイオード18は、アノード側が電極層11に接続されている。
全波整流回路90は、固定側壁面7から電極15,16に供給される交流電流を整流して、陽極(アノード)側の透明電極層13から陰極(カソード)側の電極層11へと一定方向にしか流さないものである。
図5に示すように、有機EL装置2は、固定側壁面7上に載置される。この状態において、有機EL装置2に属する電極15,16は、それぞれ固定側壁面7に埋設されている電極8,9と所定の間隔をあけて対峙している。電極15と電極8、及び電極16と電極9は、図示を省略した床材を挟んで対向配置されており、各電極間に静電容量が生じている。
有機EL装置2に設けられた一方の電極15は、図5に示すように、床材の一部を挟んで固定側壁面7内の電極8に対向配置されている。図5においては、有機EL装置2側の電極15の大部分は、固定側壁面7内の電極8と重なる位置にある。同じく、有機EL装置2に設けられた他方の電極16の大部分も、固定側壁面7内の電極9と重なる位置にある。前述の通り、有機EL装置2側の電極15,16は、それぞれ基板10の裏面10b上に大きな面積を確保しており、両者で裏面10b上の面積を略二分している。つまり、有機EL装置2側の電極15,16の大部分は、それぞれ固定側壁面7内の電極8,9と重なっており、電源装置3から所望する電力量を得ることができる。そのため、有機EL装置2は、十分な輝度や光量を確保することができる。
図6は、有機EL装置2の基材(基板10)に、全波整流回路90を構成する部材が設けられた例を示すものである。
また全波整流回路90は、コンタクト部11Cで有機EL素子110のカソードたる電極層11間に接続されている。ここでコンタクト部11Cは、有機EL素子110のカソードたる電極層11に設けられた接点である。また、全波整流回路90の一部は、定電圧回路100を構成する直列抵抗R1を介してコンタクト部13Cに接続されている。コンタクト部13Cは、有機EL素子110のアノードたる透明電極層13に設けられた接点である。
即ち、前記した図4に示した全波整流回路90と定電圧回路100が図6の様に基板10の一方の面に構築され、有機EL素子110側のカソードたる電極層11とアノードたる透明電極層13と接続されている。また全波整流回路90と定電圧回路100は、基板10の他方の面に設けられた電極(パネル側導電性部材)15,16にも接続されている。
そのため、有機EL装置2において、電極15,16に印加される電力は、スルーホール15H,16Hを通り、全波整流回路90のダイオード17〜20と定電圧回路100を介して、透明電極層13〜電極層11間に加えられる。
図8,9,10に示す第2実施形態に係る発光システム21では、ボトムエミッション型の有機EL装置22に本発明を適用している。なお、第1実施形態に係る発光システム1で用いたものと同一の構成については、同符号とし、説明を省略する。
なお、全波整流回路90を構成するダイオード17〜20は、有機発光層25を整流素子として用いて形成することができる。
即ち有機EL素子110を構成する有機発光層12は、PN結合を有するものであり、整流作用を持つ。より具体的等は、有機発光層12は、アノードたる透明電極層24からカソードたる電極層26に向かってのみ電流を流す。そこで有機発光層12の整流作用を利用して全波整流回路90を構築することもできる。
前記した全波整流回路90は、有機EL素子110の縁の部分を利用して形成することが望ましい。
図12に示す有機EL装置22では、基板10の中央部に主発光部たる発光領域Zがあり、その周囲にダイオード17を構成する領域V、ダイオード19を構成する領域X、ダイオード18を構成する領域W、ダイオード20を構成する領域Yが取り巻いている。
図13に示す有機EL装置22は、前記した様に、ガラス基板23(基材)の一方の面23aに、陽極(アノード)側の透明電極層24と、整流作用のある有機発光層25と、陰極(カソード)側の電極層26とが積層され、これらが封止部27によって封止されたものである。そして封止部27の上に電極(パネル側導電性部材)28,29が積層されている。
なお、電極28,29は、共に略「L」字状に面状に広がった電極である。具体的には、電極28は、領域V及び領域Yに跨がって積層されており、電極29は、領域X及び領域Wに跨がって積層されている。
即ち図13に示す有機EL装置22では、透明電極層24に図面左側から第1溝120と第2溝121が設けられ透明電極層24が第1エリア122、第2エリア123、第3エリア124に分断されている。
透明電極層24に設けられた第1溝120、第2溝121は、透明電極層24を分断して絶縁するものであり、電極層分断部に相当する。
連通溝130,131,132,133には、絶縁体たる封止部27が進入している。そのため有機発光層25とカソードたる電極層26は、第1エリア135、第2エリア136、第3エリア137、第4エリア138、第5エリア139に分割されている。
連通溝130,131,132,133は、カソードたる電極層26を分断して絶縁するものであり、電極層分断部に相当する。
そのため有機発光層25は、第1エリア150、第2エリア151、第3エリア152、第4エリア153、第5エリア154に分割されている。
なお有機発光層25に設けられた第1溝140、第2溝141、第3溝142、第4溝143は、有機発光層25を分断する有機発光層分断部に相当し、有機発光層分断部に一方の電極層26が進入しており、第1溝140、第2溝141、第3溝142、第4溝143内の電極層26によって、電極層26と透明電極層24を導通する導通部が形成されている。
ここで有機EL装置22の両端部に注目し、当該領域の導体、絶縁体、半導体の分布をハッチングで塗り分けると図13(b)の様である。
即ち電極(パネル側導電性部材)28は、図面の左端部で下層のカソードたる電極層26の第1エリア135と導通し、さらに第1溝140を介してさらに下層にある透明電極層24の第1エリア122に導通している。
そのため電極(パネル側導電性部材)28は、導体で透明電極層24の第1エリア122と導通している。
そして透明電極層24の第1エリア122の上層には、半導体層たる有機発光層25の第2エリア151があり、さらにその上層には電極層26の第2エリア136がある。即ち導体たる透明電極層24の第1エリア122と、導体たる電極層26の第2エリア136は、半導体たる有機発光層25の第2エリア151を挟んで対峙している。
また有機発光層25の第2エリア151は、透明電極層24側から電極層26側に向かってのみ通電する半導体である。
従って、本実施形態では、電極(パネル側導電性部材)28から発光領域Zの透明電極層24(第2エリア123)に到る前に、半導体層(有機発光層25の第2エリア151)を挟み、且つ半導体層(有機発光層25の第2エリア151)は、電極(パネル側導電性部材)28から発光領域Zの透明電極層24(第2エリア123)に向かう方向にのみ通電を許す。
従って、有機発光層25の第2エリア151は、前記した図11のダイオード17と同一の機能を果たす。
そのため電極(パネル側導電性部材)29は、導体で透明電極層24の第3エリア124と導通している。
そして透明電極層24の第3エリア124の上層には、半導体層たる有機発光層25の第5エリア154があり、さらにその上層には電極層26の第4エリア138がある。即ち導体たる透明電極層24の第3エリア124と、導体たる電極層26の第4エリア138は、半導体たる有機発光層25の第5エリア154を挟んで対峙している。
また有機発光層25の第5エリア154は、透明電極層24側から電極層26側に向かってのみ通電する半導体である。
従って、本実施形態では、電極(パネル側導電性部材)29から発光領域Zの透明電極層24(第2エリア123)に到る前に、半導体層(有機発光層25の第5エリア154)を挟み、且つ半導体層(有機発光層25の第5エリア154)は、電極(パネル側導電性部材)28から発光領域Zの透明電極層24(第2エリア123)に向かう方向にのみ通電を許す。
従って、有機発光層25の第5エリア154は、前記した図11のダイオード20と同一の機能を果たす。
基板10をB−B断面で切断して観察した場合にも、図14に示す様に、各層に複数の溝が設けられ、各層が分断されたり、上下の層が当該溝を介して接続されたりしている。
即ち透明電極層24に図面左側から第1溝220、第2溝221、第3溝222、第4溝223が設けられ透明電極層24が第1エリア225、第2エリア226、第3エリア227、第4エリア228、第5エリア229に分断されている。
連通溝230,231には、絶縁体たる封止部27が進入している。そのため有機発光層25とカソードたる電極層26は、第1エリア235、第2エリア236、第3エリア237に分割されている。
有機発光層25は、上記した各溝によって、第1エリア270から第5エリア274までのエリアに区分されている。
ここで有機EL装置22の両端部(Y,W部)に注目し、当該領域の導体、絶縁体、半導体の分布をハッチングで塗り分けると図14(b)の様である。
即ち電極(パネル側導電性部材)28は、図面の左端部で下層のカソードたる電極層26の第1エリア235と導通する。
そして電極層26の第1エリア235の下層側には、半導体層たる有機発光層25の第2エリア271があり、さらにその下層には、透明電極層24の第2エリア226がある。
そのため導体たる透明電極層24の第2エリア226と、導体たる電極層26の第1エリア235は、半導体たる有機発光層25の第2エリア271を挟んで対峙している。
また有機発光層25の第2エリア271は、透明電極層24側から電極層26側に向かってのみ通電する半導体である。
従って、本実施形態では、電極(パネル側導電性部材)28から発光領域Zの電極層26(第2エリア236)に到る前に、半導体層(有機発光層25の第2エリア271)を挟み、且つ半導体層(有機発光層25の第2エリア271)は、発光領域Zの透明電極層24(第2エリア226)から電極(パネル側導電性部材)28に向かう方向にのみ通電を許す。
従って、有機発光層25の第2エリア271は、前記した図11のダイオード18と同一の機能を果たす。
そして電極層26の第3エリア237の下層側には、半導体層たる有機発光層25の第5エリア274があり、さらにその下層には、透明電極層24の第4エリア228がある。
そのため導体たる透明電極層24の第4エリア228と、導体たる電極層26の第3エリア237は、半導体たる有機発光層25の第5エリア274を挟んで対峙している。
また有機発光層25の第5エリア274は、透明電極層24側から電極層26側に向かってのみ通電する半導体である。
従って、本実施形態では、電極(パネル側導電性部材)28から発光領域Zの電極層26(第2エリア236)に到る前に、半導体層(有機発光層25の第4エリア273)を挟み、且つ半導体層(有機発光層25の第2エリア271)は、発光領域Zの透明電極層24(第4エリア228)から電極(パネル側導電性部材)29に向かう方向にのみ通電を許す。
従って、有機発光層25の第6エリア275は、前記した図11のダイオード19と同一の機能を果たす。
これらの関係は、他の領域X,W,Yにも存在する。
このように全波整流回路90の構成要素であるダイオード17〜20の全てを、PN結合を備えた有機発光層25を用いて形成することで、例えば、表面実装部品であるチップ形状のダイオードを搭載する必要がなくなる。その結果、有機EL装置22をより薄型とすることができる。
図10に示すように、有機EL装置22はガラス基板23が上向きとなり、固定側壁面7に載置されている。発光システム21では、図5に示した発光システム1と違い、有機EL装置22が天地逆向きとなるように配置されている。この状態において、有機EL装置22が有する電極28,29は、それぞれ固定側壁面7に埋設されている電極8,9と所定の間隔をあけて対峙している。有機EL装置22側の電極28と固定側壁面7側の電極8、及び有機EL装置22側の電極29と固定側壁面7側の電極9は、封止部27及び床材の一部を挟んで対向配置されており、各電極間に静電容量が生じている。
即ち特許文献2(特表2009−531009号公報)に記載の電気エネルギー搬送装置を採用することにより、一枚のパネル側導電性部材で有機発光層12に給電して発光させることが可能である。
電気エネルギー搬送装置40は、受動電極42と能動電極43間に位置する高圧高周波発生器(HTHF発生器)41と、電極(起電電極)46と電極(受動電極)47間に位置する高インピーダンス負荷45を有している。
また、電極46は小さいサイズの電極であり、電極47は大きいサイズの電極である。電極47は、場が弱いゾーン中に置かれることが好ましい。
なお、電気エネルギー搬送装置40で利用される周波数は、電気エネルギーの搬送に通常に利用される周波数よりずっと高いが、電磁放射を無視できるのに十分低いままである。
図16に示すように、発光システム51は、有機EL装置52と、固定側壁面57から構成されている。固定側壁面57は、床56を構成するものである。
なお、本実施形態では、有機EL装置52内の陰極側の電極層11が、パネル側導電性部材の機能を果たす。
また、有機EL装置52には、半波整流回路が設けられており、固定側壁面57から供給される交流電流を整流して使用する(電気回路図の図示は省略する)。
有機EL装置52は、基板10を土台として、固定側壁面57上に載置されている。この状態において、有機EL装置52が有する電極層(パネル側導電性部材)11は、固定側壁面7に埋設されている能動電極43と所定の間隔をあけて対峙している。能動電極43と電極層11は、基板10及び床材の一部を挟んで対向配置されており、各電極間に静電容量が生じている。
その結果、能動電極43と電極層11が位置している空間に、エネルギーが集中する強い場のゾーン54が生成され、高圧高周波発生器41から有機EL装置52へと、電気エネルギーが搬送される。よって、有機EL装置52の上面が発光する。
有機EL装置65は、ボトムエミッション型の有機EL装置22とほぼ同様の構成であり、平面的な広がりを有するガラス基板23(基材)の一方の面23aに、陽極(アノード)側の透明電極層24と、機能層とも呼ばれる有機発光層25と、陰極(カソード)側の電極層26とが積層され、これらが封止部27によって封止されたものである。
なお、本実施形態では、有機EL装置65内の陰極側の電極層26が、パネル側導電性部材の機能を果たす。
また、有機EL装置65には、半波整流回路が設けられており、固定側壁面57から供給される交流電流を整流して使用する(電気回路図の図示は省略する)。
また、有機EL装置52には、半波整流回路が設けられており、固定側壁面57から供給される交流電流を整流して使用する。
また、有機EL装置65には、半波整流回路が設けられており、固定側壁面57から供給される交流電流を整流して使用する。
図21の断面図に示すように、半波整流回路を構成するダイオード37,38は、有機発光層25を整流素子として用いて形成することもできる。
(1)平面的な広がりを有する基材に、2層の電極層と、前記電極層に挟まれた有機発光層が積層され、少なくとも一方の平面が発光面となる有機EL装置において、基材に整流回路を構成する部材又は部位があることを特徴とする有機EL装置。
(2)平面的な広がりを有する基材に、2層の電極層と、前記電極層に挟まれたPN結合を有する有機発光層が積層され、少なくとも一方の平面が発光面となる有機EL装置において、基材の面は主発光部とダイオード部に区分され、前記ダイオード部は前記有機発光層のPN結合を利用して一方向にのみ通電を許容するものであり、前記ダイオード部が主発光部に接続されていることを特徴とする有機EL装置。
(3)上記した発明に従属する発明であり、4か所にダイオード部を有し、前記ダイオード部を含む全波整流回路が形成されていることを特徴とする有機EL装置。
(4)上記した発明に従属する発明であり、基板の中央部に主発光部があり、その周囲にダイオード部が形成されていることを特徴とする有機EL装置。
(5)上記した発明に従属する発明であり、少なくとも一方の電極層に、当該電極層を分断して絶縁する電極層分断部が設けられ、有機発光層には当該有機発光層を分断する有機発光層分断部が設けられ、有機発光層分断部に一方の電極層が進入して2層の電極層を導通する導通部が形成され、前記ダイオード部は、電極層分断部を境として隣接する二つの領域を、有機発光層の一部と導通部とを経由して導通するダイオード形成部を備えていることを特徴とする有機EL装置。
2,22,52,65 有機EL装置
6,56 床面
7,57 固定側壁面
8,9 電極(壁側導電性部材)
10 基板(基材)
11,26 電極層(パネル側導電性部材)
12,25 有機発光層
13,24 透明電極層
15,16,28,29,61,66 電極(パネル側導電性部材)
23 ガラス基板(基材)
120,121,220,221,222,233 電極層分断部
130,131,132,133,230,231 連通溝(電極層分断部)
140,141,142 有機発光層分断部
143,240,241,242,243 有機発光層分断部
V,X,W,Y ダイオード部たる領域
Z 主発光部たる発光領域
Claims (10)
- 固定側壁面と、有機EL装置によって構成される発光システムにおいて、
前記固定側壁面から前記有機EL装置に給電する給電構造を有し、
固定側壁面には、壁側導電性部材が設けられており、
有機EL装置は、平面的な広がりを有する基材に、2層の電極層と、前記電極層に挟まれた有機発光層で構成される有機EL素子が積層され、前記有機EL素子を封止する封止部を有し、
有機EL装置は、少なくとも一方の平面が発光面であり、前記発光面と対向する面側であって、有機発光層と重なる領域に平面的な広がりを有するパネル側導電性部材が埋設又は露出し、当該パネル側導電性部材は前記電極層に電気的に接続されており、
前記固定側壁面は、前記有機EL装置の前記発光面と対向する面の2倍以上の面積があり、
前記給電構造は、前記有機EL装置が前記固定側壁面の一の部分に載置された状態において、前記壁側導電性部材に交流電流を通電して有機EL装置に間接的に給電可能であり、
前記給電構造は、さらに当該有機EL装置が前記固定側壁面の他の部分に載置された状態においても、前記壁側導電性部材に交流電流を通電して有機EL装置に間接的に給電可能であり、
前記有機EL装置は、基材上に前記一方の電極層が直接積層されており、
前記パネル側導電性部材と前記一方の電極層の間には、封止部が位置しており、
前記一方の電極層は、複数のエリアに分断されるものであって、その内の一のエリアの一方の電極層は、前記有機EL素子の一部を構成し、前記有機EL素子から外側に延びており、
前記一のエリアの一方の電極層と前記封止部は、直接接触しており、
前記パネル側導電性部材と前記一のエリアの一方の電極層は、断面視したときに、前記一のエリアの一方の電極層と前記封止部の接触部分の外側で電気的に接続されていることを特徴とすることを特徴とする発光システム。 - 壁側導電性部材は、固定側壁面の内部に埋め込まれていることを特徴とする請求項1に記載の発光システム。
- 前記壁側導電性部材に通電する交流電流は、高圧且つ高周波であることを特徴とする請求項1又は2に記載の発光システム。
- 壁側導電性部材よりも大きい受動電極と、高圧高周波発生器とを有し、高圧高周波発生器は前記壁側導電性部材と受動電極とに接続されており、
有機EL装置にはパネル側導電性部材よりも大きい対向電極があり、当該対向電極はパネル側導電性部材が設けられた位置とは異なる位置に設けられており、有機発光層はパネル側導電性部材と対向電極に電気的に接続されてい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発光システム。 - パネル側導電性部材と対向電極の間に高インピーダンス負荷が接続されていることを特徴とする請求項4に記載の発光システム。
- 有機EL装置の基材に、整流回路を構成する部材又は部位があることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の発光システム。
- 有機EL装置は、基材に2層の電極層とPN結合を有する有機発光層が積層されたものであり、基材の面は主発光部とダイオード部に区分され、前記ダイオード部は前記有機発光層のPN結合を利用して一方向にのみ通電を許容するものであり、前記ダイオード部が主発光部に接続されていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の発光システム。
- 4か所にダイオード部を有し、前記ダイオード部を含む全波整流回路が形成されていることを特徴とする請求項7に記載の発光システム。
- 有機EL装置の基材の中央部に主発光部があり、その周囲にダイオード部が形成されていることを特徴とする請求項7又は8に記載の発光システム。
- 有機EL装置は、少なくとも一方の電極層に、当該電極層が分断されて絶縁された電極層分断部が設けられ、
有機発光層には当該有機発光層を分断する有機発光層分断部が設けられており、有機発光層分断部に一方の電極層が進入して2層の電極層を導通する導通部が形成されており、
前記ダイオード部は、電極層分断部を境として隣接する二つの領域を、有機発光層の一部と導通部とを経由して導通するダイオード形成部を備えていることを特徴とする請求項7乃至9のいずれかに記載の発光システム。
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