JPWO2013047478A1 - 有機ｅｌ照明装置 - Google Patents

Abstract

有機ＥＬ照明装置（１）は、陰極電極（１０）と、電子注入層（２０）と、電子輸送層（３０）と、正孔ブロック層（４０）と、発光層（５０）と、正孔輸送層（６０）と、正孔注入層（７０）と、陽極電極（８０）と、ガラス基板（９０）と、拡散板（１００）と、がそれぞれ積層した構成を有している。発光層（５０）は、赤色発光層（５１Ｒ）、緑色発光層（５１Ｇ）、青色発光層（５１Ｂ）、が繰り返し配置されることで構成される三原色独立発光層である。陰極電極（１０）は各単色発光層（５１）の共通電極として一様に配置されており、陽極電極（８０）は各単色発光層（５１）に対してそれぞれ独立して配置されている。

Description

本発明は、有機ＥＬ照明装置に関する。

白色有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）パネルは、従来、Ｒ（赤）の有機ＥＬパネル、Ｇ（緑）の有機ＥＬパネル、Ｂ（青）の有機ＥＬパネルを組み合わせて構成される。
有機ＥＬパネルは、材料や製造プロセス等によって、その電流−電圧特性、電流−輝度特性、色温度等、各特性にばらつきが生じる。このため、従来の白色ＥＬパネルは、個々のパネルの輝度や色温度等のばらつきが大きく、製品歩留まりが低かった。また、個々のパネルの経時的な劣化は一様ではなく、使用頻度等によってパネル間の輝度や色温度のばらつきが大きくなってしまう。

このような問題を改善するために、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色の発光層を一つのパネル内に備える有機ＥＬ照明装置が提案されている。このようなパネルの一例として、特許文献１は、同一平面上のＲ、Ｇ、Ｂの発光層それぞれに対応して陽極電極と陰極電極を設ける構成を開示している。

特開２００３−１６３０７５号公報

特許文献１が開示する構成の有機ＥＬ照明装置の点灯、駆動制御には、多数の走査ドライバＩＣ、データドライバＩＣが必要となり、駆動方法も複雑となる。また、陽極電極と陰極電極をマトリクス状にパターニングするため、開口率が低く、比抵抗が高く、高い駆動電圧が必要で、消費電力も大きくなる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、より改善された有機ＥＬ照明装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る有機ＥＬ照明装置は、
注入された電荷の再結合により発光し、その発光色が異なる複数の発光層と、
前記複数の発光層のそれぞれと対に設けられた第１電極と、
前記複数の発光層に共通に設けられた第２電極と、
前記第１電極から注入された電荷を前記複数の発光層へと輸送する第１輸送層と、
前記第２電極から注入された電荷を前記複数の発光層へと輸送する第２輸送層と、
を備える、
ことを特徴とする。

本発明によれば、省電力かつ高品質を実現することができる。

第１実施形態に係る有機ＥＬ照明装置の断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、第１実施形態に係る有機ＥＬ照明装置の陰極、発光層及び陽極の配置を示す図である。 第１実施形態に係る有機ＥＬ照明装置の回路図である。 （ａ）〜（ｃ）は、第１実施形態に係る有機ＥＬ照明装置に印加する駆動電圧の波形図である。 第１実施形態に係る有機ＥＬ照明装置に印加する駆動電圧の他の例を示す波形図である。 （ａ）、（ｂ）は、第１実施形態に係る有機ＥＬ照明装置に印加する駆動電圧のさらに他の例を示す波形図である。 （ａ）〜（ｃ）は、第１実施形態に係る有機ＥＬ照明装置のＰＷＭ駆動用の駆動電圧の例を示す波形図である。 （ａ）〜（ｃ）は、第１実施形態に係る有機ＥＬ照明装置のＰＡＭ駆動用の駆動電圧の例を示す波形図である。 第２実施形態に係る有機ＥＬ照明装置の断面図である。 第２実施形態に係る有機ＥＬ照明装置の回路図である。 （ａ）〜（ｃ）は、第２実施形態に係る有機ＥＬ照明装置に印加する駆動電圧の例を示す波形図である。 第２実施形態に係る有機ＥＬ照明装置に印加する駆動電圧の他の例を示す波形図である。 （ａ）、（ｂ）は、第２実施形態に係る有機ＥＬ照明装置に印加する駆動電圧のさらに他の例を示す波形図である。 （ａ）〜（ｃ）は、第２実施形態に係る有機ＥＬ照明装置のＰＷＭ駆動用の駆動電圧の例を示す波形図である。 （ａ）〜（ｃ）は、第２実施形態に係る有機ＥＬ照明装置のＰＡＭ駆動用の駆動電圧の例を示す波形図である。 比較例１の有機ＥＬ照明装置の断面図である。 比較例２の有機ＥＬ照明装置の断面図である。

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。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ照明装置１は、多色に発光することができる照明装置であり、図１に示すように、陰極電極１０と、電子注入層２０と、電子輸送層３０と、正孔ブロック層４０と、発光層５０と、正孔輸送層６０と、正孔注入層７０と、陽極電極８０と、ガラス基板９０と、拡散板１００と、が積層された構成を有する。

陰極電極１０は、例えばアルミニウムや銀などの電気抵抗率が小さく、反射率の高い金属材料を一様の厚さに成膜して形成された薄膜電極から構成される。陰極電極１０は、図２（ａ）に示すように、１枚薄膜から構成される。陰極電極１０は、発光層５０へ電子を注入する電極として機能する。

電子注入層２０は、陰極電極１０上に、リチウムやセシウム等のアルカリ金属、若しくは、カルシウム等のアルカリ土類金属のフッ化物や酸化物等から形成される。また、電子注入層２０は、電子輸送性の有機化合物とドーパントであるリチウムキノリン等のキノリノール系のアルカリ金属錯体やＬｉ等の電子供与性の金属から形成されることもできる。電子注入層２０は、陰極電極１０から発光層５０への電子注入効率を高める層として機能する。

電子輸送層３０は、電子注入層２０上に、電子輸送性の有機化合物から形成されている。電子輸送性の有機化合物としては、例えば、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（Ｂｕ−ＰＢＤ）、１，３−ビス（ｐ−ｔ−ブチルフェニル−１，３，４−オキサジアゾールイル）フェニル（ＯＸＤ−７）等のオキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、トリス（８−キノリノール）アルミニウム錯体（Ａｌｑ３）等のキノリノール系の配位子をもつ金属錯体、２−ヒドロキシフェニルベンゾチアゾール、２−ヒドロキシフェニルベンゾオキサゾールなどを配位子とする亜鉛錯体等、が使用できる。電子輸送層３０は、陰極電極１０から電子注入層２０を介して注入された電子を発光層５０へ輸送する。

正孔ブロック層４０は、電子輸送層３０上に、２，９‐ジメチル‐４，７‐ジフェニル‐１，１０‐フェナントロリン（ＢＣＰ）、トリフェニルジアミン誘導体、トリアゾール誘導体等から形成される。正孔ブロック層４０は、発光に寄与しないで発光層５０を通過する正孔をブロックする層として機能し、発光層５０内での再結合の確率を高める。

発光層５０は、図１及び図２（ｂ）に示すように、繰り返し配置されたＲ（赤色）発光層５１Ｒ、Ｇ（緑色）発光層５１Ｇ及びＢ（青色）発光層５１Ｂ、から構成される三原色の独立発光層である。発光層５０には、陰極電極１０から電子が注入され、陽極電極８０から正孔が注入される。発光層５０に注入された正孔と電子とが再結合し、再結合に伴って生成される励起子が励起状態から基底状態へ遷移することで発光現象が生じる。

発光層５０は、Ａｌｑ３（緑色）、ビスジフェニルビニルビフェニル（ＢＤＰＶＢｉ）（青色）、ＯＸＤ−７（青〜緑色）、Ｎ，Ｎ'−ビス（２，５−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ペリレンテトラカルボン酸ジイミド（ＢＰＰＣ）（赤色）等から形成される。
また、発光層５０は、ホストとドーパントの二成分系からなるものであってもよい。この場合、ホスト化合物としては、上記発光材料や後述する正孔輸送材料、電子輸送材料を用いることができる。より具体的には、発光層５０は、Ａｌｑ３等のキノリノール金属錯体に４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ）、４−（ジシアノ メチレン）−２−t−ブチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルユロリジル−９−エニル） −４Ｈ−ピラン（ＤＣＪＴＢ）等のピラン系誘導体（前記２つは赤色）、２，３−キナクリドン等のキナクリドン誘導体や、３−（２'−ベンゾチアゾール）−７−ジエチルアミノクマリン等のクマリン誘導体をドープしたもの（前記２つは緑色）；電子輸送材料のビス（２−メチル−８−ヒドロキシキノリン）−４−フェニルフェノール−アルミニウム錯体に、ペリレン等の縮合多環芳香族をドープしたもの（青色）；あるいは正孔輸送材料の４，４'−ビス（ｍ−トリルフェニルアミノ）ビフェニル（ＴＰＤ）にルブレン等をドープしたもの（黄色）；４，４’−ビスカルバゾリルビフェニル（ＣＢＰ）、４，４´−ビス（９−カルバゾリル）−２，２’−ジメチルビフェニル（ＣＤＢＰ）等のカルバゾール系化合物に、トリス−（２フェリニルピリジン）イリジウム（Ｉｒ(ｐｐｙ)３）（緑色）、ビス(４,６-ジ-フルオロフェニル)-ピリジネート−Ｎ，Ｃ２) イリジウム（ピコリネート）（ＦＩｒ（ｐｉｃ））（青色）、ビス（２−２’−ベンゾチエニル）−ピリジネート−Ｎ，Ｃ３イリジウム（アセチルアセトネート）（Ｂｔｐ２Ｉｒ（ａｃａｃ））（赤色）、トリス−（ピコリネート）イリジウム（Ｉｒ（ｐｉｃ）３）（赤色）、ビス（２−フェニルベンゾチオゾラト−Ｎ，Ｃ２）イリジウム（アセチルアセトネート）（Ｂｔ２Ｉｒ（ａｃａｃ））（黄色）等のイリジウム錯体や白金錯体をドープしたもの；等から形成される。

なお、以下の説明において、赤色発光層５１Ｒ、緑色発光層５１Ｇ、青色発光層５１Ｂを総称して単色発光層５１とする。また、図１では、６つの単色発光層５１を図示しているが、本実施形態に係る有機ＥＬ照明装置１はこれに限られず、色数（本実施形態では３）×Ｎ個の単色発光層５１を配置することができる。さらに、各単色発光層５１の配色順序はこれに限られず、配色数もこれに限られない。

なお、本明細書においては、以下のようにＸＹＺ直交座標系を設定する。赤色発光層５１Ｒ、緑色発光層５１Ｇ、青色発光層５１Ｂが繰り返し配列されている方向をＸ方向とし、赤色発光層５１Ｒ、緑色発光層５１Ｇ、青色発光層５１Ｂが延伸する方向をＹ方向とし、陽極電極８０から陰極電極１０に向かう方向をＺ方向とする。

また、単色発光層５１の間は発光しない非発光部である。ＳｉＯｘなどの無機酸化物やＳｉＮｘなどの無機窒化物、またはフォトレジスト等の絶縁性材料を用いて、各単色発光層５１の間となる部分のガラス基板９０上、または陽極電極８０間に層間絶縁膜を形成し、発光層５０を各色に分離することができる。これにより、シャドーマスクのアライメントズレ等による混色や短絡を防ぐことができる。また、このとき、正孔輸送層６０、正孔注入層７０も同様に分離される。

陽極電極８０は、ガラス基板９０の上に形成され、金属酸化物等の光透過性導電性材料、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等から構成されている。陽極電極８０は、図１及び図２（ｃ）に示すように、各単色発光層５１に対向してストライプ状に形成され、複数個配置されている。陽極電極８０は、発光層５０に正孔を注入し、また、発光層５０で発せられた光を透過する機能を備える。

正孔注入層７０は、陽極電極８０上に形成され、銅フタロシアニン（Ｃｕ-Ｐｃ）や４，４’，４“−トリス〔３−メチルフェニル（フェニル）アミノ〕トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’，４“−トリス〔２−ナフチル（フェニル）アミノ〕トリフェニルアミン（２−ＴＮＡＴＡ）、４，４'，４''−トリス（N−カルバゾリル）−トリフェニルアミン（ＴＣＴＡ）などのスターバースト型芳香族アミンのようなアリールアミン誘導体等から構成される。正孔注入層７０は、正孔輸送性の有機化合物とドーパントである電子受容性の化合物から構成されてもよい。正孔注入層７０は、陽極電極８０からの正孔の注入効率を高める機能を備える。

正孔輸送層６０は、発光層５０と正孔注入層７０との間に形成され、ビス（ジ（ｐ−トリル）アミノフェニル）−１，１−シクロヘキサン、Ｎ,Ｎ’−ジフェニル−Ｎ−Ｎ−ビス（１−ナフチル）−１,１’−ビフェニル）−４,４’−ジアミン（α−ＮＰＤ）、ＴＰＤ等のトリフェニルジアミン類や、スターバースト型芳香族アミン等、正孔輸送性の有機化合物から構成されている。正孔輸送層６０は、陽極電極８０から正孔注入層７０を介して注入された正孔を発光層５０へ輸送する。

ガラス基板９０は、無アルカリガラスから構成される透光性の基板である。ガラス基板９０上に陰極電極１０と、電子注入層２０と、電子輸送層３０と、正孔ブロック層４０と、発光層５０と、正孔輸送層６０と、正孔注入層７０と、陽極電極８０と、が積層される。ガラス基板９０はこれらを支持すると共に、発光層５０からの光を出射する機能を備える。

拡散板１００は、ガラス基板９０の光出射側の面上に配置され、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、フッ素樹脂、ポリメチルメタクリレート、アクリルあるいはポリアリレート類樹脂等、薄い透過性樹脂フィルムや表面が微細加工されたガラス等から構成されている。拡散板１００は、発光層５０から出射された光を拡散させ、均一な面状の光に変換する。

本実施形態では、陰極電極１０は図１及び図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、全単色発光層５１に対向する共通電極として配置されている。一方、陽極電極８０は、各単色発光層５１と対となるようにそれぞれ独立して配置されている。

陰極電極１０と陽極電極８０との間に直流電圧が印加されると、電子と正孔が発光層５０に注入され、それぞれの単色発光層５１に注入された電子と正孔が再結合することにより発光する。

続いて、上記構成を有する有機ＥＬ照明装置１の回路構成について図３を参照して説明する。

制御部１１０は、駆動回路２００に接続されている。制御部１１０は、発光部３００に、所望の色の光を発光させるように、赤の発光層５１Ｒ、緑の発光層５１Ｇ、青の発光層５１Ｂに供給する電流を指定する制御信号を駆動回路２００へ出力する。各単色発光層５１に流す電流の値は、例えば、有機ＥＬ照明装置１の製造後、個々に或いはロット単位でテストを行って求められる。

例えば、赤の発光層５１Ｒの発光強度、緑の発光層５１Ｇの発光強度、青の発光層５１Ｂの発光強度をバランス良く調整すれば、これらの混色により白色の照明光を得ることができる。また、例えば、赤の発光層５１Ｒの発光強度を相対的に強くすれば，赤みがかった照明光を得ることができる。

整流・平滑回路５００は、商用電源６００に接続され、商用電源６００から供給された電流を整流及び平滑し、平滑した直流電圧をコンバータ４００に供給する。

コンバータ４００は、ＤＣ−ＤＣコンバータ等から構成され、整流・平滑回路５００に接続されており、整流・平滑回路５００から供給された直流電圧から、発光部３００の駆動に使用する複数の直流電圧を生成し、駆動回路２００に供給する。

駆動回路２００は、コンバータ４００から受信した直流電圧を用いて、発光部３００の各単色発光層５１に制御部１１０から受信した制御信号により指定された定電流を流す。駆動回路２００の動作の詳細は後述する。

発光部３００は、前述の陰極電極１０、電子注入層２０、…、陽極電極８０から構成され、駆動回路２００に接続されている。発光部３００は、駆動回路２００から所定の電流が供給されると発光する。

続いて、上記構成を有する有機ＥＬ照明装置１について説明する。

有機ＥＬ照明装置１が商用電源６００に接続され、且つ、電源がオンされると、制御部１１０は、設定に従って、赤、緑、青の各単色発光層５０に流す定電流を示す制御信号を駆動回路２００に供給する。
一方、整流・平滑回路５００は、商用電源６００から供給される交流電圧を整流し、平滑化して、コンバータ４００に供給する。コンバータ４００は、供給された電圧から、発光部３００の駆動に使用する電圧を生成し、駆動回路２００に供給する。
駆動回路２００は、制御部１１０から供給された制御信号に従って、コンバータ４００から供給された電圧を使用して、発光部３００を駆動する。

駆動回路２００の駆動動作を図４（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。
まず、駆動回路２００は、陰極電極１０に基準電位Ｖｃｏｍを印加する。続いて、各陽極電極８０に、基準電位Ｖｃｏｍよりも低い、共通電位ＶＯを所定時間Ｔｓだけ印加する。続いて、駆動回路２００は、陰極電極１０に印加している基準電位Ｖｃｏｍを維持したまま、各陽極電極８０に印加する電圧を、単色発光素子５１Ｒ、５１Ｇ、５１Ｂのそれぞれに制御部１１０から指示された定電流を流すために必要な電圧に設定する。
図４の例では、駆動回路２００は、赤の発光層５１Ｒに対応する陽極電極８０に電圧ＶｐＢを印加し、緑の発光層５１Ｇに対応する陽極電極８０に電圧ＶｐＧを印加し、青の発光層５１Ｂに対応する陽極電極８０に電圧ＶｐＢを印加し、これにより、各単色発光層５１に、定電流を流し、各単色発光層５１を発光させる。
各単色発光層５１で発光された光の一部は、正孔輸送層６０、正孔注入層７０、陽極電極８０，ガラス基板９０を介して、拡散板１００に到達する。また、各単色発光層５１で発光された光の他の一部は、陰極電極１０で反射された後、正孔輸送層６０，正孔注入層７０，陽極電極８０，ガラス基板９０を介して、拡散板１００に到達する。

拡散板１００は、入射した赤，緑、青の光を拡散することにより混色して、出射する。これにより、拡散板１００からは、所望の色の平面光が出射される。
その後、有機ＥＬ照明装置の電源がオフされると、駆動回路２００は、逆バイアス電圧を各単色発光層５１に一定時間印加した後、駆動を停止する。

以上説明した有機ＥＬ照明装置では、陰極電極１０が複数の単色発光層５１に共通であり、制御対象の電極の数は、単色発光層５１の数をＮとすれば、電極の数は、Ｎ＋１個で済む。従って、駆動回路２００の構成及び動作、駆動回路２００と発光層３００と配線等が簡単であり製造が容易である。

また、製造ばらつき、経年劣化などにより、単色発光層５１の発光光量が設計値からずれた場合でも、制御部１１０が出力する制御信号を調整することにより、各色の単色発光層５１に流す定電流を調整して、所望の発光光量を得ることができる。ひいては、有機ＥＬ発光照明装置１の出力光の色（温度色）を適当に調整することが可能となる。

また、駆動回路２００は、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、起動時及び電源切断時等に、陽極電極８０の電位ＶＯを基準電位Ｖｃｏｍに対して負の電位として、各単色発光層５１に逆バイアスをかける。この逆バイアス電圧は、有機ＥＬ照明パネルの絶縁破壊電位以下、例えば０〜−５Ｖ、となるように設定される。有機材料のキャリア伝導性は、分子の酸化と還元を繰り返すことで実現されている。このため、一方極性の電圧の継続的な印加は材料の劣化を促進し、有機ＥＬの輝度劣化や電圧上昇の原因となる。本実施形態に係る有機ＥＬ照明装置１は、逆バイアスを印加することで、電荷の蓄積による材料の劣化を抑制し、その寿命を向上することができる。

上記構成を有する有機ＥＬ照明装置を製造し、その特性を測定した。
まず、ガラス基板９０上に、スパッタ法によりＩＴＯ薄膜を成膜した。次に、ＩＴＯ薄膜を色発光領域の形状に、フォトエッチング法およびフォトリソグラフィ法を用いてパターニングし、陽極電極８０を形成した。
次に、陽極電極８０上に、Ｃｕ−Ｐｃを真空蒸着法により堆積して正孔注入層７０を形成した。さらに、正孔注入層７０上に、α−ＮＰＤを真空蒸着法により一様な厚さに堆積して正孔輸送層６０を形成した。

次に、正孔輸送層６０上にストライプ状のＣＢＰ膜を形成した。さらに、ＣＢＰ層にＩｒ（ｐｐｙ）３を拡散して緑色発光層５１Ｇを形成し、ＣＢＰ層にＢｔｐ２Ｉｒ（ａｃａｃ）を拡散して赤色発光層５１Ｒを形成し、さらにＣＢＰ層にＦＩｒ（ｐｉｃ）を拡散して青色発光層５１Ｂを形成することにより、発光層５０を形成した。この際、真空蒸着法等により、シャドーマスクを形成し、発光層５０を各色に分離した。

次に、発光層５０上に、ＢＣＰを堆積して正孔ブロック層４０を形成した。さらに、正孔ブロック４０の上に、Ａｌｑ３を堆積して、一様な厚さの電子輸送層３０を形成した。さらに、電子輸送層３０上にＬｉＦを堆積して、電子注入層２０を形成した。
さらに、Ａｌを一様な厚さに成膜することにより、陰極電極１０を形成した。
こうして、有機ＥＬ照明パネルを作製した。

この有機ＥＬ照明パネルの、赤色発光部に駆動電流として２７Ａ／ｍ²、緑色発光部に２５Ａ／ｍ²、青色発光部に２３Ａ／ｍ²を流した。このとき、駆動電圧（陽極電極８０と共通の陰極電極１０との間の電圧）はそれぞれ２．７Ｖ、２．６Ｖ、４．１Ｖ、有機ＥＬ照明パネルの電力効率は、３１ ｌｍ／Ｗ、色温度は２８００Ｋであった。また、この照明パネルのパネル面内の輝度ムラは、最大輝度と最小輝度の差で６％以下であった。

従来の有機ＥＬ照明装置２の照明パネル（以下、比較例１という）の素子構造の例を図１６に示す。この比較例の陰極電極１０は単色発光層５１毎に配置されている。この比較例に、上記と同じ色温度を設定したところ、配線抵抗の上昇等より駆動電圧が上昇し、電力効率は２４ ｌｍ／Ｗとなり、上述の方法で作成した有機ＥＬ照明装置１の照明パネルの電力効率より低下した。上述の方法で作成した有機ＥＬ照明装置１の照明パネルと比較例の電力効率の差には、正確な切り分けは難しいところもあるが、陰極面積による反射率の差も含まれている。また、比較例１では、１９％の面内輝度ムラが認められた。また、比較例１は、それぞれの発光層に陰極電極を備えるため駆動回路も複雑となり３０％の原価上昇、コストアップとなった。

さらに、図１７に示すようにひとつの有機ＥＬ素子の層内に赤、緑および青色発光層を重ね合わせて形成された白色素子とした他の有機ＥＬ照明装置３の照明パネル（以下、比較例２という）と有機ＥＬ照明装置１の輝度寿命を比較した。ここでは、輝度寿命として、初期輝度１０００ｎｉｔに対し、その輝度が７０％となる時間を比較した。その結果、比較例２の輝度寿命は、有機ＥＬ照明装置１の照明パネルの輝度寿命に対し３５％短かった。また、比較例２は、赤、緑および青色の輝度低下速度がそれぞれ異なり、且つ比較例２ではその補正ができないため、初期と寿命到達時の色ズレ・色度差が、有機ＥＬ照明装置１の照明パネルに対しΔｘｙで５倍以上大きいことが認められた。一般的に、青色の輝度劣化が他色に対し早く、白色照明としたときに、駆動と共に色温度の低い方向へずれて行くが、有機ＥＬ照明装置１は各発光色の輝度を独立して調整することができるため、青色発光層５１Ｂの輝度を調整することにより、色ズレを最低限に留めることができる。

なお、上記実施の形態では、単色発光層５１に定電流を流す前及び後に、単色発光層５１に逆バイアスを印加したが、逆バイアスを印加する必要はない。この場合、駆動回路２００は、例えば、図５に示すように、各陽極電極８０に基準電圧Ｖｃｏｍと定電流を流すための電圧Ｖｐを印加する。

また、図４、図５の例では、有機ＥＬ照明装置１の電源オンから電源オフまで、各単色発光層５１に連続して定電流を流す例を示した。この発明はこれに限定されず、各単色発光層５１に定電流を断続的に流すようにしてもよい。この場合、例えば、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、陽極電極８０に印加する電圧を断続的にオン・オフすることにより、各単色発光層５１に流す実効電流を調整することができる。実効電流は、印加電圧とデューティにより定まる。デューティは、単色発光層５１毎に異なってもよく、同一でもよい。

さらに、デューティを調整できるようにしてもよい。即ち、各陽極電極８０に印加する電圧ＶｐをＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、パルス幅変調）するようにしてもよい。この場合、例えば、制御部１１０は明るさを調整するための操作つまみなどを備える。制御部１１０は、操作つまみの操作に従って、各単色発光層５１に流す定電流のデューティを調整し、制御信号により駆動回路２００に指示する。駆動回路２００は、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、制御信号の指示に従って、各陽極電極８０に印加する電圧Ｖｐ０のデューティＴoｎ／Ｔｐを調整する。制御部１１０は、発光部３００の発光量を大きくする場合には、デューティＴoｎ／Ｔｐを大きく、発光量を小さくする場合には、デューティＴoｎ／Ｔｐを小さく制御する。なお、赤、緑、青の各単色発光層５１に流す電流のデューティは同一でも異なっていてもよい。

図７（ａ）〜（ｃ）には、単色発光層５１に印加する電圧及び流す電流をＰＷＭ制御する例を示したが、各単色発光層５１に流す電流をＰＡＭ（Ｐｕｌｓｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、パルス振幅変調）制御してもよい。この場合、制御部１１０は、操作つまみにより指示された明るさを得るための電流を駆動回路２００に指示する。駆動回路２００は、各単色発光層５１に制御信号により指示された定電流を流すように、、図８（ａ）〜（ｃ）に例示するように、各陽極電極８０に印加する電圧ＶｐＢ，ＶｐＲ，ＶｐＧを調整する。

このように駆動することで、有機ＥＬ照明装置１を所望の輝度、色温度となるように点灯することができる。なお、上述の動作は、有機ＥＬ照明装置１が白色に点灯する場合の動作であるが、これに限られず、有機ＥＬ照明装置１は多色に点灯することができる。

以上説明したように、本実施形態に係る有機ＥＬ照明装置１によれば、陰極電極１０を各単色発光層５１の共通電極として使用する。したがって、それぞれの発光層に陰極電極を備える場合と異なり、点灯、駆動時の制御用ドライバを削減することができ、駆動方法を簡略化できる。

また、各単色発光層５１間の非発光部も含めて陰極電極１０を金属薄膜で成膜することができるため、配線抵抗を低減でき、駆動電圧の低電圧化となり結果として省電力化につながる。また、一様成膜することで、陰極電極１０の有機ＥＬ発光の反射率を向上できる。さらに、上述したように輝度ムラを低減できる。

また、各単色発光層５１を独立して駆動するため、各単色発光層５１の色温度、輝度等をそれぞれ補正することができ、輝度劣化速度が異なる単色発光層を組み合わせた場合でも、パネルの輝度寿命を長くすることができる。

［第２実施形態］
第１実施形態では、複数の発光層に対する陰極を共通電極とする構成を備える有機ＥＬ照明装置を説明した。この発明はこれに限定されない。陽極を共通電極とすることも可能である。以下、複数の発光層に共通の陽極を備える有機ＥＬ照明装置１’を、図９を参照して説明する。

第２の実施形態では、図９に示すように、陽極電極８０は、全単色発光層５１に対向する共通電極として配置されている。一方、陰極電極１０は各単色発光層５１と対となるようにそれぞれ独立して配置されている。有機ＥＬ照明装置１’のその他の基本構成は、第１実施形態に係る有機ＥＬ照明装置１と同様である。

有機ＥＬ照明装置１’の回路構成を図１０に示す。

図１０の回路において、駆動回路２００は、制御部１１０から受信した制御信号を基に、各単色発光層５１が制御信号に従った所望の輝度、色温度となるように、陰極電極１０と陽極電極８０の間に定電流を供給する。

駆動回路２００が陰極電圧１０及び陽極電圧８０に印加する電圧の例を図１１（ａ）〜（ｃ）に示す。駆動回路２００は、陽極電極８０に基準電位Ｖｃｏｍを印加し、各陰極電極１０に基準電位Ｖｃｏｍよりも高い共通電位ＶＯを所定時間Ｔｓだけ印加する。続いて、駆動回路２００は、陽極電極８０に印加している基準電位Ｖｃｏｍを維持したまま、各陰極電極１０に印加する電圧を、制御部１１０から指示された定電流を発光素子５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂに流すため必要な電圧に設定する。このように、駆動回路２００は、電荷の蓄積による材料の劣化を抑制すべく、陰極電極１０の電位に逆バイアスをかける。逆バイアスとなる正電位は、例えば０〜５Ｖの有機ＥＬ照明パネルの絶縁破壊電位以下となるように設定する。

駆動回路２００は、必ずしも単色発光層５１に逆バイアスをかける必要はない。この場合の、駆動波形の一例を図１２に示す。

駆動回路２００は、定電流を断続的に流すようにしてもよい。この場合、例えば、図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、定電流を断続的に流すようにしてもよい。

駆動回路２００は、制御部１１０から受信した制御信号を基に、例えば、図１４に示すようにＰＷＭ制御、あるいは、図１５に示すようにＰＡＭ制御によって、各単色発光層５１に供給する実効電流を制御し、その発光光量を制御してもよい。

このように駆動することで、有機ＥＬ照明装置１’を所望の輝度、色温度となるように点灯することができる。なお、上述の動作は、有機ＥＬ照明装置１’が白色に点灯する場合の動作であるが、これに限られず、有機ＥＬ照明装置１’は多色に点灯することができる。

上記構成を有する有機ＥＬ照明装置１’を製造し、その特性を測定した。
まず、ガラス基板上に、スパッタ法によりＩＴＯ薄膜を一様な厚さに成膜し、陽極電極８０を形成した。さらに、陽極電極８０上に、Ｃｕ−Ｐｃを真空蒸着法により堆積して正孔注入層７０を形成した。さらに、正孔注入層７０上に、α−ＮＰＤを真空蒸着法により堆積して正孔輸送層６０を形成した。

次に、正孔輸送層６０上にＣＢＰ膜を形成した。さらに、ＣＢＰ層にＩｒ（ｐｐｙ）３をストライプ上に拡散して緑色発光層５１Ｇを形成し、ＣＢＰ層にＢｔｐ２Ｉｒ（ａｃａｃ）をストライプ上に拡散して赤色発光層５１Ｒを形成し、さらにＣＢＰ層にＦＩｒ（ｐｉｃ）をストライプ上に拡散して青色発光層５１Ｂを形成することにより、発光層５０を形成した。この際、真空蒸着等により、シャドーマスクを形成し、発光層５０を各色に分離した。

次に、発光層５０上に、ＣＰを堆積して正孔ブロック層４０を形成した。さらに、正孔ブロック４０の上に、Ａｌｑ３を堆積して、一様な厚さの電子輸送層３０を形成した。さらに、電子輸送層３０上にＬｉＦを堆積して、電子注入層２０を形成した。
さらに、Ａｌを一様な厚さに成膜することにより、陰極電極１０を形成した。
こうして、照明パネルを作製した。

この有機ＥＬ照明装置１’の照明パネルの赤色発光部に駆動電流として２７Ａ／ｍ²、緑色発光部に２５Ａ／ｍ²、青色発光部に２３Ａ／ｍ²を流した。このとき、駆動電圧はそれぞれ２．６Ｖ、２．５Ｖ、３．９Ｖ、電力効率は、３２．４ ｌｍ／Ｗ、色温度は２８００Ｋであった。また、この照明パネル面内の輝度ムラは、最大輝度と最小輝度の差で３．５％以下であった。

ここで、上述の照明パネルの特性と、第１実施形態で比較対象として使用した比較例１の特性とを比較する。
比較例１は、従来の有機ＥＬ照明装置２の照明パネルである。その素子構造の例を図１６に示す。この比較例１の陽極電極８０は単色発光層５１毎に配置されている。
この比較例１の色温度を、上記と同じ色温度を設定したところ、配線抵抗の上昇等より駆動電圧が上昇し、電力効率は２４ ｌｍ／Ｗとなり、上述の方法で作成した有機ＥＬ照明装置１’のパネルの電力効率より低下した。有機ＥＬ照明装置１’の照明パネルは、陽極電極８０を一様成膜することで、電極を一様成膜していない場合と比べ、配線抵抗を低減することができる。従って、電力効率が上がる。さらに、体積抵抗率が高いとされるＩＴＯの透明電極のシート抵抗を低減することができるため、その効果は大きい。シート抵抗の低減によって、電界の低下も抑えられキャリアの注入効率が向上する。また、比較例１の面内輝度ムラは２０％であり、本実施形態に係る有機ＥＬ照明装置１’の照明パネルの輝度ムラの方が低い。さらに、金属などの補助電極を用いなくてもよくなるため、コストダウンに繋げることができる。

また、駆動時の制御用ドライバを削減することで、駆動方法を簡略化できる。なお、従来の照明パネルでは、本実施形態に係る有機ＥＬ照明装置１’と比較して、駆動回路が複雑となり、３０％のコストアップとなる。

また、第１実施形態と同様に、各単色発光層５１を独立して駆動するため、各単色発光層５１の色温度、輝度等をそれぞれ補正することができ、輝度劣化速度が異なる単色発光層を組み合わせた場合でも、有機ＥＬ照明パネルの輝度寿命を長くすることができる。

以上説明したように、第２実施形態に係る有機ＥＬ照明装置１’によれば、陽極電極８０を各単色発光層５１の共通電極として使用する。それぞれの発光層に陽極電極を備える場合と異なり、点灯、駆動時の制御用ドライバを削減することができ、駆動方法を簡略化できる。すなわち、第１実施形態に係る有機ＥＬ照明装置１と同様の効果を得ることができる。

［変形例］
本発明は、上記実施形態に限定されず、種々の変形例及び応用が可能である。以下、本発明に適用可能な上記実施形態の変形例について説明する。

上記実施形態では、発光層５０に赤・緑・青の３色を用い、加法混色により白色を形成し照明としているが、これに限らず、２色を混色することにより白色を形成し照明としてもよい。例えば、発光層として青色と黄色を用いてもよい。黄色の発光層は、前記実施例中に示した、ルブレンドーパントのような単一発光材料を用いてもよく、また、赤色発光材料と緑色発光材料を同一発光層中にドーピングし、混色により形成してもよい。２色とすることにより、各発光色間の非発光部を少なく、その面積を小さくすることができるため、発光部面積（開口率）を広げることができ、同一駆動条件でみると、光束量が向上する。

上記実施形態では、陰極電極１０は、例えばアルミニウムの金属薄膜電極を一様な厚さに成膜した電極であるとして説明したが、これに限られず、光の反射性が悪い金属導電膜と反射性に優れた金属薄膜との２層構造であってもよい。

上記実施形態では、ガラス基板９０はガラスから構成される透光性の基板であるとして説明したが、これに限られず、プラスチックフィルムから構成される基板であってもよい。このような構成にすることで、有機ＥＬ照明パネルを多様に変形させることが可能となる。

なお、上記実施形態及び図面の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下に限定されるわけではない。本発明の要旨を変更しない範囲で実施形態及び図面に変更を加えることができるのはもちろんである。

（付記１）
注入された電荷の再結合により発光し、その発光色が異なる複数の発光層と、
前記複数の発光層のそれぞれと対に設けられた第１電極と、
前記複数の発光層に共通に設けられた第２電極と、
前記第１電極から注入された電荷を前記複数の発光層へと輸送する第１輸送層と、
前記第２電極から注入された電荷を前記複数の発光層へと輸送する第２輸送層と、
を備える、
ことを特徴とする有機ＥＬ照明装置。

（付記２）
前記第１電極及び前記第２電極を介して前記複数の発光層に電流を供給する駆動回路をさらに備え、
前記駆動回路は、前記第１電極又は前記第２電極のいずれか一方の電位を基準電位とし、前記複数の発光層それぞれに定電流を供給し、
前記複数の発光層は、前記駆動回路から供給された定電流に基づいて発光する、
ことを特徴とする付記１に記載の有機ＥＬ照明装置。

（付記３）
前記第１電極及び前記第２電極を介して前記複数の発光層に電流を供給する駆動回路をさらに備え、
前記駆動回路は、前記第１電極又は前記第２電極のいずれか一方の電位を基準電位とし、前記複数の発光層それぞれに定電流の矩形波を供給し、
前記複数の発光層は、前記駆動回路から供給された電流に基づいて発色する、
ことを特徴とする付記１に記載の有機ＥＬ照明装置。

（付記４）
前記複数の発光層は、前記駆動回路がパルス幅変調により供給する定電流の矩形波に基づいて調光する、
ことを特徴とする付記３に記載の有機ＥＬ照明装置。

（付記５）
前記複数の発光層は、前記駆動回路がパルス振幅変調により供給する定電流の矩形波に基づいて調光する、
ことを特徴とする付記３に記載の有機ＥＬ照明装置。

（付記６）
前記複数の発光層は、それぞれ所定の間隔で配置されており、
前記複数の発光層と、それぞれの発光層の間の発光しない領域と、金属薄膜で一様な厚さで成膜されている、
ことを特徴とする付記１乃至５のいずれか１つに記載の有機ＥＬ照明装置。

（付記７）
前記複数の発光層に、絶縁破壊電圧以下の逆バイアス電圧が印加される
ことを特徴とする付記１又は６に記載の有機ＥＬ照明装置。

本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。つまり、本発明の範囲は、実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。

本発明は、２０１１年９月２６日に出願された日本国特許出願２０１１−２１０００６号に基づく。本明細書中に日本国特許出願２０１１−２１０００６号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。

本発明によれば、省電力かつ高品質を実現することができる。

１、１’、２、３ 有機ＥＬ照明装置
１０ 陰極電極
２０ 電子注入層
３０ 電子輸送層
４０ 正孔ブロック層
５０ 発光層
５１ 単色発光層
５１Ｒ 赤色発光層
５１Ｇ 緑色発光層
５１Ｂ 青色発光層
６０ 正孔輸送層
７０ 正孔注入層
８０ 陽極電極
９０ ガラス基板
１００ 拡散板
１１０ 制御部
２００ 駆動回路
３００ 発光部
４００ コンバータ
５００ 整流・平滑回路
６００ 商用電源

上記目的を達成するため、本発明に係る有機ＥＬ照明装置は、
注入された電荷の再結合により発光し、その発光色が異なる複数の発光層と、
前記複数の発光層のそれぞれと対に設けられた第１電極と、
前記複数の発光層の全てに共通に対向して設けられた第２電極と、
前記第１電極から注入された電荷を前記複数の発光層へと輸送する第１輸送層と、
前記第２電極から注入された電荷を前記複数の発光層へと輸送する第２輸送層と、
を備える、
ことを特徴とする。

Claims (7)

1. 注入された電荷の再結合により発光し、その発光色が異なる複数の発光層と、
   前記複数の発光層のそれぞれと対に設けられた第１電極と、
   前記複数の発光層に共通に設けられた第２電極と、
   前記第１電極から注入された電荷を前記複数の発光層へと輸送する第１輸送層と、
   前記第２電極から注入された電荷を前記複数の発光層へと輸送する第２輸送層と、
   を備える、
   ことを特徴とする有機ＥＬ照明装置。
2. 前記第１電極及び前記第２電極を介して前記複数の発光層に電流を供給する駆動回路をさらに備え、
   前記駆動回路は、前記第１電極又は前記第２電極のいずれか一方の電位を基準電位とし、前記複数の発光層それぞれに定電流を供給し、
   前記複数の発光層は、前記駆動回路から供給された定電流に基づいて発光する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ照明装置。
3. 前記第１電極及び前記第２電極を介して前記複数の発光層に電流を供給する駆動回路をさらに備え、
   前記駆動回路は、前記第１電極又は前記第２電極のいずれか一方の電位を基準電位とし、前記複数の発光層それぞれに定電流の矩形波を供給し、
   前記複数の発光層は、前記駆動回路から供給された電流に基づいて発色する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ照明装置。
4. 前記複数の発光層は、前記駆動回路がパルス幅変調により供給する定電流の矩形波に基づいて調光する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の有機ＥＬ照明装置。
5. 前記複数の発光層は、前記駆動回路がパルス振幅変調により供給する定電流の矩形波に基づいて調光する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の有機ＥＬ照明装置。
6. 前記複数の発光層は、それぞれ所定の間隔で配置されており、
   前記複数の発光層と、それぞれの発光層の間の発光しない領域と、金属薄膜で一様な厚さで成膜されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の有機ＥＬ照明装置。
7. 前記複数の発光層に、絶縁破壊電圧以下の逆バイアス電圧が印加される
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の有機ＥＬ照明装置。

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