JPWO2008126269A1

JPWO2008126269A1 - 発光装置

Info

Publication number: JPWO2008126269A1
Application number: JP2009508817A
Authority: JP
Inventors: 晶紀早藤
Original assignee: Tohoku Pioneer Corp; Pioneer Corp
Current assignee: Tohoku Pioneer Corp; Pioneer Corp
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2010-07-22
Anticipated expiration: 2027-03-30
Also published as: JP5058251B2; WO2008126269A1

Abstract

例えばガラス素材による透明な基板１と、この基板上に形成された第１電極層（ＩＴＯ等による透明電極）２と、前記第１電極層上に形成された有機材料を含む発光機能層４と、前記発光機能層上に形成された第２電極層としての例えば金属素材による背面電極５とにより発光装置が形成されている。加えて前記第１電極層２上における一方の表面上に複数の第１補助電極３が備えられ、前記第２電極層上における一方の表面上に複数の第２補助電極６が備えられている。第１補助電極３は第１電極層２による電圧降下を低減させることができ、輝度傾斜の発生度合いを抑制させることができる。第２補助電極６は、第１補助電極３により発生する発光むらを抑制するように作用する。

Description

この発明は、面発光光源として有機ＥＬ（エレクトロ・ルミネッセンス）素子を用いた発光装置に関する。

有機ＥＬ素子は直流の低電圧により駆動されることで高い発光効率を有し、軽量かつ薄型化が可能であることから、近年においては、この有機ＥＬ素子を例えばドットマトリクス状に配列してディスプレイとし利用した製品が提供されている。また、有機ＥＬ素子は前記したディスプレイに限らず面発光の光源体として利用する点においても注目されている。

前記した有機ＥＬ素子を面発光の光源体として利用しようとするものとして、すでに多数の特許出願がなされており、例として特許文献１および２として示す公開公報が存在する。
特開２００６−２２８５５７号公報特開２００６−２２８４５７号公報

前記した有機ＥＬ素子は、対向する電極間に直流電圧が印加されることで、陰極側から注入された電子と、陽極側から注入された正孔が、前記両電極に挟まれた発光機能層内で再結合し、そのエネルギーが蛍光物質を励起して発光されることが知られている。したがって、前記発光機能層からの光を外部に導出させるために、少なくとも一方の電極には光透過性の電極（透明電極）が用いられる。

前記透明電極としては、例えばＩＴＯ（酸化インジウム錫）やＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）などの酸化物が用いられ、一般的には透明な基板上に前記したＩＴＯなどの透明電極が成膜される。そして、透明電極上に有機材料を含む発光機能層が形成され、この発光機能層の上に例えば金属素材による対向電極が形成された構成にされる。そして、発光機能層からの光は、前記透明電極および基板を透過して素子の外部にもたらされるようになされる。

ところで、前記した透明電極を構成するＩＴＯやＩＺＯなどの酸化物は、その電気抵抗率が１×１０^-4Ωｃｍ程度であり、金属素材に比較してその電気抵抗率は１〜２桁程度高い。したがって広い面積を有する面発光光源を形成した場合においては、透明電極において大きな電圧降下が発生し、これにより発光輝度にむらが発生する。

すなわち、有機ＥＬ素子における発光輝度は、素子の単位面積に注入される電流量にほぼ比例すると言われており、したがって、前記した透明電極を比較的面積の広いベタ電極とした場合、前記した透明電極に対する給電点から離れるほど、前記透明電極における電圧降下の影響を受けて輝度が低くなるという発光むら（輝度傾斜）の問題が発生する。

そこで、透明電極における前記した電圧降下を少なくさせるために、抵抗値が低い補助電極を設置することで、前記した輝度むらの発生を低減させようとする特許出願がなされており、これは例えば特許文献３〜５に示す公開公報に開示されている。
特開２００４−１３４２８２号公報特開平５−２２６０７６号公報特開２００２−１５６６３３号公報

前記特許文献３には、透明電極の長辺の外側に沿って、長尺状に形成された金属製の補助電極を配置した構成が示されている。また前記特許文献４には、透明電極の周縁部に沿って例えば金属素材により形成された枠型の補助電極を配置した構成が示されている。さらに前記特許文献５には、透明電極の全体にわたって格子状に形成された補助電極を重畳させた構成が示されている。

しかしながら、前記各特許文献３〜５に示された構成においては、補助電極が配置されている箇所と配置されていない箇所との間で輝度の差が発生し、面内で均一な輝度を得ることができないという問題を抱えている。例えば前記補助電極がストライプ状に形成された場合には、補助電極の形成位置に沿ってストライプ状の明暗が発生するという問題が生ずる。

図１および図２はその例を説明するものであり、図１は主要部分を透視状態で示した発光装置の平面図であり、図２は図１おけるＡ−Ａ線より矢印方向に視た状態の部分拡大断面図および基板を透過する光の発光輝度を示す特性図である。

図１および図２に示す発光装置は、例えばガラス等の光透過性の基板１の一面（図２に示す上面）に、第１電極層としての透明電極２がベタ電極として成膜されている。この透明電極２は前記したＩＴＯやＩＺＯなどの素材が用いられ、例えば蒸着手段により基板１に対して成膜されている。

また、前記透明電極２における表面上には、複数本の補助電極３がほぼ等間隔をもって配置されており、前記透明電極２および補助電極３を覆うようにして有機材料を含む発光機能層４が成膜されている。さらに前記発光機能層４上には、第２電極層としての背面電極５がベタ電極として積層形成されている。

そして、図１に示すように直流電源Ｅの正極端子が、前記透明電極２の引き出し辺（給電部）に接続され、直流電源Ｅの負極端子が、前記背面電極５の引き出し辺（給電部）に接続される。これにより前記発光機能層４には、両電極２，５を介して所定の電圧が印加され、これにより発光機能層４において発光する。この光は透明電極２および基板１を透過して素子の外部にもたらされる。

ところで、前記したように透明電極２に沿わせて補助電極３をストライプ状に配置した構成によると、前記補助電極３を介して駆動電流を流すことができるので、透明電極２による電圧降下を低減させることができ、前記した輝度傾斜の発生度合いを抑制させることができる。

しかしながら、前記補助電極３に駆動電流が集中するために、図２に発光輝度特性を示したように、補助電極３と背面電極５との対向位置付近における発光機能層４において発光が強く、隣接する補助電極３の間においては発光機能層４における発光は弱くなるという現象が発生する。すなわち、補助電極３の存在により輝度傾斜の発生は低減される代わりに補助電極３に沿って明るく発光する縞模様のような発光形態となり、結果として別の形態の発光むらが発生することになる。

この発明は前記した問題点に着目してなされたものであり、輝度傾斜の発生を抑えるために補助電極を形成させた場合において新たに生ずる発光むらを効果的に抑制することができる発光装置を提供することを課題とするものである。

前記した課題を解決するためになされたこの発明にかかる発光装置の好ましい基本形態は、請求項１に記載のとおり、基板と、前記基板上に形成された第１電極層と、前記第１電極層上に形成された発光機能層と、前記発光機能層上に形成された第２電極層とを備えた発光装置であって、前記第１電極層上における一方の表面上に複数の第１補助電極が備えられられると共に、前記第２電極層上における一方の表面上に複数の第２補助電極がさらに備えられ、複数の前記第１補助電極と複数の前記第２補助電極とは、前記発光機能層を挟んで、互いに対向しない位置にそれぞれ配置された構成にされる。

従来の発光装置における主要部分を透視状態で示した平面図である。図１に示すＡ−Ａ線より矢印方向に視た状態の部分拡大断面図および発光輝度を示す特性図である。この発明にかかる発光装置における主要部分を透視状態で示した平面図である。図３に示すＢ−Ｂ線より矢印方向に視た状態の部分拡大断面図および発光輝度を示す特性図である。この発明にかかる発光装置の第２の実施の形態を示した部分拡大断面図である。同じく第３の実施の形態を示した部分拡大断面図である。同じく第４の実施の形態を示した部分拡大断面図である。補助電極の形態を変えたこの発明にかかる発光装置における主要部分を透視状態で示した平面図である。

符号の説明

１基板
２第１電極層（透明電極）
３第１補助電極
４発光機能層
５第２電極層（背面電極）
６第２補助電極
７Ａ第１電極層の引き出し辺（給電部）
７Ｂ第２電極層の引き出し辺（給電部）
Ｅ直流電源

以下、この発明にかかる発光装置について、図に示す実施の形態に基づいて説明する。図３および図４は、その第１の実施の形態を示したものであり、図３はその主要部分を透視状態で示した平面図であり、図４は図３おけるＢ−Ｂ線より矢印方向に視た状態の部分拡大断面図および基板を透過する光の発光輝度を示す特性図である。なお、図３および図４においては、すでに説明した図１および図２における各部と同一の機能を果たす部分を同一符号で示しており、したがってその説明は適宜省略する。

図３および図４に示す実施の形態においては、複数の第１補助電極３は、第１電極層としての透明電極２における発光機能層４側の表面上にほぼ等間隔をもって配置されている。また、前記第１補助電極３の各端部は、図３に示されているように第１電極層としての前記透明電極２の引き出し辺７Ａにおいて接続され、前記引き出し辺７Ａは直流電源Ｅの正極端子の給電点を構成している。

また、前記第１補助電極３は、前記透明電極２を構成する素材よりも電気抵抗率が低い素材により形成されていることが望ましく、例えば銀ペースト等のペースト状の金属や、Ｍｏ，Ａｌ，Ａｇ，Ｃｒやその合金、もしくは導電性樹脂等を用いることができる。

前記第１補助電極３および透明電極２を覆う発光機能層４は、有機化合物による単一の発光層、あるいは有機正孔輸送層と発光層による二層構造、または有機正孔輸送層と発光層および有機電子輸送層からなる三層構造、さらには前記各層に正孔注入層、電子注入層を加えた多層構造になされる場合もある。これらは例えば蒸着手段を利用することにより成膜することができる。

さらに前記発光機能層４上に形成された第２電極層としての背面電極５は例えばアルミニウム合金などの金属素材により構成され、これは例えば蒸着等の手段を利用してベタ電極として積層形成されている。そして、図３および図４に示す実施の形態においては、前記背面電極５における発光機能層４とは反対の表面上に第２補助電極６が互いにほぼ等間隔をもってストライプ状に配置されている。

前記第２補助電極６の各端部は、図３に示されているように第２電極層としての前記背面電極５の引き出し辺７Ｂにおいて接続され、前記引き出し辺７Ｂは直流電源Ｅの負極端子の給電点を構成している。

前記複数の第１補助電極３と複数の第２補助電極６とは、前記発光機能層４を挟んで互いに対向しない位置にそれぞれ配置されている。すなわち、隣接する第１補助電極３の中間点に対応する位置の背面電極５上に前記第２補助電極６がそれぞれ配置されており、第１補助電極３と第２補助電極６とは、ほぼ等間隔をもって発光機能層４を挟んで互い違いの関係となるように配置されている。

斯くして、図３および図４に示す構成の発光装置によると、第１補助電極３が透明電極２に接合しているので、電気抵抗率が高い透明電極２において発生する電圧降下を効果的に抑制させるように作用する。したがってすでに説明した輝度傾斜の発生度合いを効果的に抑制させることができる。

一方、第１補助電極３に対して第２補助電極６を、前記したとおりほぼ等間隔をもって互い違いの関係となるように配置した構成にされているので、第１補助電極３の各間に対応する背面電極５側に、第２補助電極６による電流路が形成される。これにより第２補助電極６による電流路の形成位置において、背面電極５の単位面積あたりの抵抗値を低下させることができるので、その箇所における電流量をより増大させることが可能となる、

この結果、図４に輝度特性を示したとおり、第２補助電極６を配置した位置における発光機能層４の発光輝度を上昇させることができる。すなわち、図１に示した発光輝度特性に対して、図４に示すように発光むらの発生程度を大幅に抑制させることができる。

次に図５はこの発明にかかる発光装置の第２の実施の形態を示したものであり、この図５においては、先に説明した図４と同様に部分拡大断面図で示している。なお、この図５においては図４に示した構成と同一の機能を果たす部分を同一符号で示しており、したがってその詳細な説明は省略する。

この図５に示す構成における図４に示す構成との相違点は、第１補助電極３が第１電極層としての透明電極２における基板１側の表面上に形成されている。

図６はこの発明にかかる発光装置の第３の実施の形態を示したものであり、この図６においては、先に説明した図４と同様に部分拡大断面図で示している。なお、この図６においては図４に示した構成と同一の機能を果たす部分を同一符号で示しており、したがってその詳細な説明は省略する。

この図６に示す構成における図４に示す構成との相違点は、第２補助電極６が第２電極層としての背面電極５における発光機能層４側の表面上に形成されている。

図７はこの発明にかかる発光装置の第４の実施の形態を示したものであり、この図７においても、先に説明した図４と同様に部分拡大断面図で示している。なお、この図７においては図４に示した構成と同一の機能を果たす部分を同一符号で示しており、したがってその詳細な説明は省略する。

この図７に示す構成における図４に示す構成との相違点は、第１補助電極３が第１電極層としての透明電極２における基板１側の表面上に形成されると共に、第２補助電極６が第２電極層としての背面電極５における発光機能層４側の表面上に形成されている。

以上説明した図５〜図７に示す各例においても図４に示した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。また、前記第１補助電極および第２補助電極はライン状に限らず、ドット状の補助電極でも同様の作用効果を得ることができる。

図８はこの発明にかかる発光装置における第１補助電極３と第２補助電極６の好ましい形態について示すものであり、これはすでに説明した図３と同様に発光装置の主要部分を透視状態にした平面図で示している。

この図８に示す実施の形態においては、第１補助電極３は、第１電極層の引き出し辺７Ａから離れるに従い、幅が広くなるように構成され、第２補助電極６は、第２電極層の引き出し辺７Ｂから離れるに従い、幅が広くなるように構成されている。

この構成によると、第１補助電極３は第１電極層の引き出し辺７Ａから離れるに従って単位面積あたりの抵抗値が低くなるので、透明電極２の配線抵抗による電圧降下に起因する輝度傾斜の発生をより低減させるように作用する。また第２補助電極６は、第２電極層の引き出し辺７Ｂから離れるに従って、同様に単位面積あたりの抵抗値が低くなるので、第２電極の配線抵抗による電圧降下に起因する輝度傾斜の発生をより低減させることができる。

なお、図３に示したように第１補助電極３および第２補助電極６の幅が、それぞれほぼ同一に構成されている場合においては、第１補助電極３は第１電極層の引き出し辺７Ａから離れるに従い、厚さが厚くなるように構成され、第２補助電極６は第２電極層の引き出し辺７Ｂから離れるに従い、厚さが厚くなるように構成させることで、前記と同様の作用効果を得ることができる。

Claims

基板と、前記基板上に形成された第１電極層と、前記第１電極層上に形成された発光機能層と、前記発光機能層上に形成された第２電極層とを備えた発光装置であって、
前記第１電極層上における一方の表面上に複数の第１補助電極が備えられられると共に、前記第２電極層上における一方の表面上に複数の第２補助電極がさらに備えられ、
複数の前記第１補助電極と複数の前記第２補助電極とは、前記発光機能層を挟んで、互いに対向しない位置にそれぞれ配置されていることを特徴とする発光装置。
前記第１補助電極は、前記第１電極層の引き出し辺から離れるに従い、幅が広くなるように構成され、前記第２補助電極は、前記第２電極層の引き出し辺から離れるに従い、幅が広くなるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載された発光装置。
前記第１補助電極は、前記第１電極層の引き出し辺から離れるに従い、厚さが厚くなるように構成され、前記第２補助電極は、前記第２電極層の引き出し辺から離れるに従い、厚さが厚くなるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載された発光装置。
複数の前記第１補助電極は、前記第１電極層における基板側の表面上に備えられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載された発光装置。
複数の前記第１補助電極は、前記第１電極層における発光機能層側の表面上に備えられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載された発光装置。
複数の前記第２補助電極は、前記第２電極層における発光機能層側の表面上に備えられていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載された発光装置。
複数の前記第２補助電極は、前記第２電極層における発光機能層側とは反対の表面上に備えられていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載された発光装置。
前記第１補助電極は、前記第１電極層を構成する素材よりも電気抵抗率が低い素材により構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載された発光装置。
前記第１補助電極と前記第２補助電極の形状は、ライン状であることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載された発光装置。