JPWO2013136684A1 - 有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents
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Abstract
電極間に発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。前記電極の少なくとも一方は透光性を有する透明電極である。この透明電極の前記発光層側と反対側には金属からなる補助電極が設けられている。この補助電極には複数の孔が設けられている。これら複数の孔の平面視形状には少なくとも2種類以上の幾何学形状のものが含まれている。
Description
本発明は、照明装置等に用いられる有機エレクトロルミネッセンス素子(以下「有機EL素子」ともいう)に関するものである。
従来より、面状の有機EL素子が有機エレクトロルミネッセンスパネル(以下「有機ELパネル」ともいう)として知られている。有機ELパネルでは、パネル面積(基板面積)が大きくなると、ITO膜(Indium Tin Oxide film)などにより構成される透明電極のシート抵抗が大きくなる場合があった。そのため、透明電極の端部に近い周辺部の輝度が大きくなる一方、透明電極の中央部の輝度は小さくなって、面内の発光輝度の均一性が低下する傾向があった。そこで、面内の発光輝度の均一性を高めるために各種の構造が提案されている(例えば、日本国特許公開2006−253302号公報参照)。
例えば、図13に示すものでは、ITO膜21が形成される基板1の表面に、金属などのITO膜21よりも導電性の高い材料で格子状(グリッド)の補助電極22を設けることが行われている。この場合では、補助電極22によりITO膜21の中央部にも通電しやすくなって、ITO膜21の中央部と周辺部との電流量の差が縮まることになり、有機ELパネルの面内の発光輝度の均一性が向上するものである。
しかし、上記のような有機ELパネルでは、視野角が深くなると、補助電極22の格子が重なって発光輝度が低下する傾向にあった。また、格子の間隔を細かくすると、回折が起こりやすく発光色が変わりやすいという問題があった。さらに、格子状の補助電極22であってもITO膜21の電流密度の均一化が難しく、発光輝度の均一性を向上させにくいという問題があった。
そこで、本発明の目的は、視野角が深くなっても発光輝度が低下しにくく、補助電極による回折を起こりにくくして発光色の変色を少なくし、透明電極の電流密度の均一化が図りやすくて発光輝度の均一性を向上させやすい有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することにある。
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、電極間に発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記電極の少なくとも一方は透光性を有する透明電極であり、この透明電極の前記発光層側と反対側には金属からなる補助電極が設けられており、この補助電極には複数の孔が設けられており、これら複数の孔の平面視形状には少なくとも2種類以上の幾何学形状のものが含まれていることを特徴とするものである。
この有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記補助電極は、細長の複数の部材が互いに交差、又は所定の角度を成して合流するように配置されることでグリッド状に形成されたグリッド電極を有し、前記複数の孔には、前記複数の部材で囲まれて形成された複数の開口が含まれることが好ましい。
この有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記複数の開口は、平面視において多角形状に形成され、前記複数の開口のコーナーは、平面視においてR形状に形成され、前記複数の開口のうち、前記発光層の発光領域の周縁部側に配置される開口のコーナーの曲率半径は、前記発光領域の中央部側に配置される開口におけるコーナーの曲率半径よりも大きく設定されていることが好ましい。
この有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記複数の孔には、前記複数の開口以外に、前記細長の複数の部材が交差する交差部に形成された貫通孔が含まれることが好ましい。
この有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記複数の孔には、前記複数の開口以外に、前記細長の複数の部材が前記所定の角度を成して合流する合流部に形成された貫通孔が含まれることが好ましい。
この有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記孔には、平面視形状で円又は楕円のものが少なくとも含まれていることが好ましい。
この有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記孔には、平面視形状で多角形のものが少なくとも含まれていることが好ましい。
この有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記孔には、平面視において互いに隣接するもの同士で連結部を有しているものが含まれることが好ましい。
この有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記孔の配置は、前記発光層の発光領域の中心を回転軸として4回対称であることが好ましい。
この有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記補助電極は、前記発光層の発光領域の周縁部において、前記発光領域の中央部よりも前記孔の開口面積が低い低開口度領域を有することが好ましい。
この有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記補助電極は、前記発光層の発光領域の周縁部において、前記発光領域の中央部よりも前記孔の開口面積が高い高開口度領域を有することが好ましい。
この有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記補助電極の外周縁には、給電のための給電端子が設けられており、この給電端子に近接する位置に前記低開口度領域を有することが好ましい。
この有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記補助電極の外周縁には、給電のための給電端子が設けられており、この給電端子に近接する位置に前記高開口度領域を有することが好ましい。
この有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記低開口度領域の開口度は、前記中央部の開口度よりも少なくとも5%以上低いことが好ましい。
この有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記高開口度領域の開口度は、前記中央部の開口度よりも少なくとも5%以上高いことが好ましい。
本発明は、補助電極が平面視において少なくとも2種類以上の幾何学形状に形成された複数の孔を備えているため、視野角が深くなっても発光輝度が低下しにくく、補助電極による回折を起こりにくくして発光色の変色を少なくし、透明電極の電流密度の均一化が図りやすくて発光輝度の均一性を向上させやすいものである。
本発明の好ましい実施形態をさらに詳細に記述する。本発明の他の特徴および利点は、以下の詳細な記述および添付図面に関連して一層良く理解されるものである。
実施形態1における有機EL素子の一例を示す断面図である。
実施形態1における有機EL素子の補助電極の一例を示す平面図である。
実施形態1における有機EL素子の補助電極の他例を示す平面図である。
実施形態1における有機EL素子の補助電極の他例を示す平面図である。
実施形態1における有機EL素子の補助電極の他例を示す平面図である。
実施形態1における有機EL素子の補助電極の他例を示す平面図である。
実施形態1における有機EL素子の補助電極の他例を示す平面図である。
実施形態1における有機EL素子の補助電極の他例を示す平面図である。
実施形態2における有機EL素子の補助電極の一例を示す平面図である。
実施形態2における有機EL素子の補助電極の一例における中央部側の拡大平面図である。
実施形態2における有機EL素子の補助電極の一例における周縁部側の拡大平面図である。
実施形態2における有機EL素子の補助電極の他例における中央部側の拡大平面図である。
従来例を示す平面図である。
(実施形態1)
以下、本発明の実施形態1における有機EL素子を説明する。
以下、本発明の実施形態1における有機EL素子を説明する。
図1に本実施形態の有機EL素子Aの一例を示す。この有機EL素子Aは面状に形成された有機ELパネルとして形成されている。また、この有機EL素子Aは、基板1側から補助電極2、第一電極3、機能層4、第二電極5の順で積層されて形成されている。
基板1は、補助電極2、第一電極3、機能層4、第二電極5を支持するためなどに用いられるものである。基板1は透光性を有することが好ましく、無色であっても、着色されていてもよい。また、基板1は透明であっても半透明であってもよい。基板1の材質としては、制限的ではないが、ソーダライムガラス、無アルカリガラスなどのガラス、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、フッ素系樹脂などのプラスチックなどが、挙げられる。基板1の形状はフィルム状でも板状でもよい。
補助電極2は第一電極3へ給電するために用いられるものである。補助電極2は第一電極3よりも導電性の高い材料である金属で形成することができる。補助電極2は、例えばMAM(モリブデン/アルミ/モリブデン積層体)、APC(銀/パラジウム/銅積層体)などから形成されることが好ましい。補助電極2は平面視形状が矩形に形成することができるが、これに限定するものではなく、円形等であってもよい。また、補助電極2の外周縁には複数の給電端子6が突出して設けられている。給電端子6は補助電極2と同材料で一体的に形成することができる。補助電極2及び給電端子6は、真空蒸着法、スパッタリング法等の適宜の方法により基板1の表面に形成することができる。
第一電極3は透光性を有する透明電極として形成されている。この第一電極3は、陽極として機能させることができる。この場合、陽極は機能層4へホールを注入するための電極である。第一電極3は、仕事関数の大きい金属、合金、電気伝導性化合物、これらの混合物等の材料から形成されることが好ましい。第一電極3は、特に仕事関数が4eV以上の材料から形成されること、すなわち第一電極3の仕事関数が4eV以上となることが好ましい。第一電極3を形成するための材料の具体例としては、ITO(インジウム−スズ酸化物)、SnO2、ZnO、IZO(インジウム−亜鉛酸化物)、AZO(アルミニウム添加酸化亜鉛)等の金属酸化物等が挙げられる。第一電極3の光透過率が70%以上であることが好ましく、90%以上であることが更に好ましい。さらに、第一電極3のシート抵抗は数百Ω/□以下であることが好ましく、特に100Ω/□以下であることが好ましい。第一電極3の厚みは、第一電極3の光透過率、シート抵抗等の特性が所望の程度となるように適宜設定される。第一電極3の厚みは500nm以下であることが好ましく、10〜200nmの範囲であれば更に好ましい。第一電極3は、真空蒸着法、スパッタリング法、塗布等の適宜の方法により形成される。
機能層4は第一電極3と第二電極5との間に介在する層である。機能層4は、発光層7を含む一又は複数の層から構成することができる。すなわち、機能層4は、発光層7のみの単層で形成されていてもよい。また、機能層4は、発光層7以外に、必要に応じてホール注入層、ホール輸送層、電子注入層、電子輸送層等の層を備えてもよい。例えば、機能層4が、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子注入層、及び電子輸送層を備え、これらの要素が前記の順番に積層していてもよい。
機能層4がホール注入層を備える場合、ホール注入層を形成するための材料としては、例えば、PEDOT/PSS、ポリアニリン等の導電性高分子;任意のアクセプタ等でドープされた導電性高分子;カーボンナノチューブ、CuPc(銅フタロシアニン)、MTDATA[4,4',4”-Tris(3-methyl-phenylphenylamino)tri-phenylamine]、TiOPC(チタニルフタロシアニン)、アモルファスカーボンなどの、導電性と光透過性とを併せ持つ材料が挙げられる。ホール注入層は、塗布法、蒸着法などの適宜の手法により形成され得る。
機能層4がホール輸送層を備える場合、ホール輸送層を構成する材料(ホール輸送性材料)は、ホール輸送性を有する化合物の群から適宜選定されるが、電子供与性を有し、また電子供与によりラジカルカチオン化した際にも安定である化合物であることが好ましい。ホール輸送性材料としては、例えば、ポリアニリン、4,4’−ビス[N−(ナフチル)−N−フェニル−アミノ]ビフェニル(α−NPD)、N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−(1,1’−ビフェニル)−4,4’−ジアミン(TPD)、2−TNATA、4,4’,4”−トリス(N−(3−メチルフェニル)N−フェニルアミノ)トリフェニルアミン(MTDATA)、4,4’−N,N’−ジカルバゾールビフェニル(CBP)、スピロ−NPD、スピロ−TPD、スピロ−TAD、TNBなどを代表例とする、トリアリールアミン系化合物、カルバゾール基を含むアミン化合物、フルオレン誘導体を含むアミン化合物、スターバーストアミン類(m−MTDATA)、TDATA系材料として1−TMATA、2−TNATA、p−PMTDATA、TFATAなどが挙げられるが、これらに限定されず、一般に知られる任意のホール輸送材料が使用され得る。ホール輸送層は塗布法、蒸着法などの適宜の方法で形成され得る。
発光層7は、機能層4中における発光が生じる層である。発光層7は、有機EL素子用の材料として知られる公知の材料から形成することができる。発光層を形成するための材料の具体例としては、制限的ではないが、アントラセン、ナフタレン、ピレン、テトラセン、コロネン、ペリレン、フタロペリレン、ナフタロペリレン、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、クマリン、オキサジアゾール、ビスベンゾキサゾリン、ビススチリル、シクロペンタジエン、キノリン金属錯体、トリス(8−ヒドロキシキノリナート)アルミニウム錯体、トリス(4−メチル−8−キノリナート)アルミニウム錯体、トリス(5−フェニル−8−キノリナート)アルミニウム錯体、アミノキノリン金属錯体、ベンゾキノリン金属錯体、トリ−(p−ターフェニル−4−イル)アミン、1−アリール−2,5−ジ(2−チエニル)ピロール誘導体、ピラン、キナクリドン、ルブレン、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、ジスチリルアミン誘導体、各種の蛍光色素などが、挙げられる。二種以上の材料が組み合わされて用いられてもよい。また、蛍光発光を生じる材料のみならず、燐光発光等のスピン多重項発光を生じる材料、スピン多重項発光を生じる部位を分子内の一部に有する化合物などが用いられてもよい。発光層は、蒸着法、転写法などの乾式プロセスによって形成されても、塗布法などの湿式プロセスによって形成されてもよい。
機能層4が電子輸送層を備える場合、電子輸送層を形成するための材料(電子輸送性材料)は、電子を輸送する能力を有し、第二電極5からの電子の注入を受け得ると共に発光層に対して優れた電子注入効果を発揮する化合物であることが好ましい。更に電子輸送性材料は、電子輸送層へのホールの移動を阻害し、かつ薄膜形成能力の優れた化合物であることが好ましい。電子輸送性材料として、Alq3、オキサジアゾール誘導体、スターバーストオキサジアゾール、トリアゾール誘導体、フェニルキノキサリン誘導体、シロール誘導体などが挙げられる。電子輸送性材料の具体例として、フルオレン、バソフェナントロリン、バソクプロイン、アントラキノジメタン、ジフェノキノン、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、アントラキノジメタン、4,4’−N,N’−ジカルバゾールビフェニル(CBP)等やそれらの化合物、金属錯体化合物、含窒素五員環誘導体などが挙げられる。金属錯体化合物としては、具体的には、トリス(8−ヒドロキシキノリナート)アルミニウム、トリ(2−メチル−8−ヒドロキシキノリナート)アルミニウム、トリス(8−ヒドロキシキノリナート)ガリウム、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリナート)ベリリウム、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリナート)亜鉛、ビス(2−メチル−8−キノリナート)(o−クレゾラート)ガリウム、ビス(2−メチル−8−キノリナート)(1−ナフトラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−8−キノリナート)−4−フェニルフェノラート等が挙げられるが、これらに限定されない。含窒素五員環誘導体としては、オキサゾール、チアゾール、オキサジアゾール、チアジアゾール、トリアゾール誘導体などが好ましく、具体的には、2,5−ビス(1−フェニル)−1,3,4−オキサゾール、2,5−ビス(1−フェニル)−1,3,4−チアゾール、2,5−ビス(1−フェニル)−1,3,4−オキサジアゾール、2−(4’−tert−ブチルフェニル)−5−(4”−ビフェニル)1,3,4−オキサジアゾール、2,5−ビス(1−ナフチル)−1,3,4−オキサジアゾール、1,4−ビス[2−(5−フェニルチアジアゾリル)]ベンゼン、2,5−ビス(1−ナフチル)−1,3,4−トリアゾール、3−(4−ビフェニルイル)−4−フェニル−5−(4−t−ブチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール等が挙げられるが、これらに限定されない。電子輸送性材料として、有機EL素子に使用されるポリマー材料も挙げられる。このポリマー材料として、ポリパラフェニレン及びその誘導体、フルオレン及びその誘導体等が挙げられる。電子輸送層は塗布法、蒸着法などの適宜の方法で形成され得る。電子輸送層の厚みに特に制限はないが、例えば、10〜300nmの範囲に形成される。
機能層4が電子注入層を備える場合、電子注入層を形成するための材料としては、アルカリ金属、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属の炭酸化物、アルカリ土類金属、これらの金属を含む合金などが挙げられる。電子注入層を形成するための材料の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、リチウム、フッ化リチウム、Li2O、Li2CO3、マグネシウム、MgO、マグネシウム−インジウム混合物、アルミニウム−リチウム合金、Al/LiF混合物等が挙げられる。電子注入層は、リチウム、ナトリウム、セシウム、カルシウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属などがドープされている有機物層などから形成されてもよい。電子注入層は、蒸着法などの適宜の方法で形成することができる。
第二電極5は陰極として機能させることができる。この場合、陰極は、発光層7中に電子を注入するための電極である。第二電極5は、仕事関数の小さい金属、合金、電気伝導性化合物、これらの混合物などの材料から形成されることが好ましい。特に、第二電極5は、仕事関数が5eV以下の材料から形成されること、すなわち第二電極5の仕事関数が5eV以下となることが好ましい。このような第二電極5を形成するための材料としては、例えば、Al、Ag、MgAgなどが挙げられる。Al/Al2O3混合物などからも第二電極5を形成することができる。発光層7の発光が第二電極5を透過する場合には、第二電極5が複数の層から成り、その層の一部がITO、IZOなどに代表される透明な導電性材料から形成されることも好ましい。発光層7の発光が第一電極3を透過する場合には、第二電極5の光透過率が10%以下であることが好ましい。一方、発光層7の発光が第二電極5を透過する場合には、第二電極5の光透過率が70%以上であることが好ましい。第二電極5の厚みは、第二電極5の光透過率、シート抵抗等の特性が所望の程度となるように適宜設定される。第二電極5の好ましい厚みは、第二電極5を構成する材料によって異なるが、500nm以下であることが好ましく、20〜200nmの範囲であれば更に好ましい。第二電極5は、真空蒸着法、スパッタリング法等の適宜の方法により形成することができる。
図2に示す有機EL素子Aでは、第一電極3と第二電極5の間に発光層7が配置されている。また、第一電極3と第二電極5のうち少なくとも一方の第一電極3が透光性を有する透明電極として形成されている。さらに、第一電極3の発光層7側とは反対側の表面(基板1側の表面)に補助電極2が設けられている。補助電極2の表面と外周端面は第一電極3により覆われている。また、補助電極2に突設した複数の給電端子6は第一電極3の外周端面を貫通して基板1の外周端縁にまで達して形成されている。
このような有機EL素子Aは、給電端子6から補助電極2へと給電し、補助電極2から第一電極3に給電し、第一電極3と第二電極5の間に電圧を印加することにより、第一電極3から機能層4を通じて第二電極5にまで電流を流して通電する。これにより、機能層4に含まれる発光層7が発光する。また、発光層7での発光は、第一電極3と、補助電極2に設けた孔8と、基板1と、を通じて外部に取り出すことができる。
図2に補助電極2の一例を示す。この補助電極2には複数の孔8が設けられている。複数の孔8の各々は、図1に示すように、厚み方向(基板1への各層の積層方向)に沿って補助電極2を貫通するように形成されている。ここで、本実施形態の複数の孔8には、平面視形状で、互いに同一形状ではなく、円や楕円などの少なくとも2種類以上の幾何学形状に形成された孔8が含まれている。孔8の大きさは特に限定されない。例えば、円形の孔8の場合はその直径が、0.2〜3.0cmとすることができる。楕円形の孔8の場合はその長軸が0.5〜5.0cm、短軸が0.2〜3.0cmとすることができる。また、補助電極2の平面視における孔8の位置も特に限定されず、ランダムに設けることできる。また、孔8は、空隙であってもよいし、第一電極3を形成する材料で充満されていてもよい。
図2に示すような補助電極2を用いて上記のような有機EL素子Aを形成すると、補助電極2に孔8が不均一でランダムに形成されており、補助電極2が格子状に形成されていないので、視野角が深くなっても、すなわち、水平により近い斜め位置から見た場合であっても、補助電極2の格子が重なるようなことがなく、発光輝度が低下しにくくなるものである。また、補助電極2に孔8が不均一でランダムに形成されているため、発光層7の発光が補助電極2により回折されにくくすることができ、有機EL素子Aの発光色の変色を少なくすることができる。また、孔8の大きさや形状、位置などを変えることにより、理想のシート抵抗の分布に応じた開口構成の補助電極2を設計することができる。従って、補助電極2からの給電により生じる第一電極(透明電極)3の電流密度の均一化が図りやすくなり、有機EL素子Aの発光輝度の均一性を向上させやすいものである。
図3に補助電極2の他例を示す。この補助電極2には、平面視形状で三角形、四角形、五角形などの多角形の複数の孔8が形成されている。この場合、孔8は五角形以上の多角形であっても良い。また、孔8の大きさや位置は特に限定されない。また、補助電極2には多角形の孔8の他に、円や楕円の孔8を併せて形成しても良い。
図3の補助電極2では図2のものと同様の効果を奏する他に、図2のものよりも、さらに、孔8の平面視形状の多様化により、理想のシート抵抗の分布に応じた開口構成の補助電極2を設計しやすくなる。従って、第一電極(透明電極)3の電流密度の均一化がより図りやすくなり、有機EL素子Aの発光輝度の均一性をより向上させやすいものである。
図4に補助電極2の他例を示す。この補助電極2には、平面視において互いに隣接する2つの孔8間において連結部9が形成されている。すなわち、図2に示すものにおいて、平面視で隣接する2つの孔8、8同士を連結部9で連結したものである。連結部9は孔8と同様に、補助電極2を厚み方向に沿って貫通した切欠で形成することができる。連結部9は隣接する孔8、8同士を連続させることができればよく、平面視形状は任意であって、例えば、円や楕円、線状、四角形等の多角形に形成することができる。また、3つ以上の孔8を連結部9で連結するようにしても良い。その他の構成は図2のものと同様にすることができる。
図4の補助電極2では図2のものと同様の効果を奏する他に、図2のものよりも、さらに、孔8の平面視形状が歪になるなどの多様化により、理想のシート抵抗の分布に応じた開口構成の補助電極2を設計しやすくなる。従って、第一電極(透明電極)3の電流密度の均一化がより図りやすくなり、有機EL素子Aの発光輝度の均一性をより向上させやすいものである。
図5に補助電極2の他例を示す。この補助電極2は、図3に示すものにおいて、平面視で隣接する2つの孔8、8同士を連結部9で連結したものである。この場合、平面視形状で多角形の2つの孔8、8同士が連結部9で連結されたり、平面視形状で円形や楕円の孔8と多角形の孔8とが連結部9で連結されたりするものである。その他の構成は図3,4のものと同様にすることができる。図5の補助電極2は図4のものと同様の効果を奏するものである。
上記の図2〜5に示すような補助電極2において、有機EL素子Aの発光領域Eにおける複数の孔8の配置は、発光領域Eの中心Oを回転軸として4回対称であることが好ましい。例えば、図6に示す補助電極2は、その一部に単位パターンPを形成し(図6に斜線で示す)、発光領域Eの中心Oを回転軸として単位パターンPの4回対称により孔8が配置されている。ここで、発光領域Eは平面視において補助電極2の表面全体と同等であり、単位パターンPは中心Oを通過する二線分で発光領域Eを四等分した一部と同等の領域で構成されている。
図6に示すような補助電極2では、孔8の配置の一部を設計することにより、補助電極2の全体の孔8の配置を設計することができ、補助電極2の形成を容易に行うことができる。
上記の図2〜6に示すような補助電極2は、発光層7の発光領域Eの周縁部Tにおいて、発光領域Eの中央部Cよりも孔8の開口面積が低い低開口度領域Lを有することが好ましい。ここで、発光層7の発光領域Eは、有機EL素子Aを平面視した場合に、第一電極3と発光層7と第二電極5とが重なっている領域(発光層7の第一電極3と第二電極5とに挟まれている領域)であり、この領域において発光層7は給電により発光するものである。例えば、図7においては、発光領域Eは平面視において補助電極2の表面全体と同等に形成されている。また、上記の周端部Tは発光領域Eの外縁に沿って所定の幅寸法で形成される領域である(図7に点々模様で示す)。また、上記の中央部Cは発光領域Eの周端部T以外の領域である(図7に斜線で示す)。ここで、発光領域Eの中央部Cと周端部Tの比率は有機EL素子Aの種類や大きさや使用する材料等によって、適宜設定することが可能である。例えば、発光領域Eの中央部Cは、発光領域Eの中心Oから発光領域Eの全面積に対して70〜95%の面積を占める領域とすることができ、その残部を周端部Tとすることができる。
そして、補助電極2の発光領域Eの周縁部Tに対応する部分に、補助電極2の発光領域Eの中央部Cに対応する部分よりも孔8の開口面積が低い低開口度領域Lを形成することができる。ここで、低開口度領域Lは周端部Tの領域全体であっても良いし、周端部Tの領域の一部であっても良い。また、低開口度領域Lはその領域における全部の孔8の開口面積の合計が、中央部Cの領域における全部の孔8の開口面積の合計よりも少ない領域である。低開口度領域Lにおける孔8の開口度は、中央部Cの領域における孔8の開口度よりも5%以上低いことが好ましい。低開口度領域Lにおける孔8の開口度は、(低開口度領域Lおける全孔8の開口面積の合計)/(孔8も含む低開口度領域Lの全面積)×100の式で定義される。中央部Cの領域における孔8の開口度は、(中央部Cの領域おける全孔8の開口面積の合計)/(孔8も含む中央部Cの領域の全面積)×100の式で定義される。但し、低開口度領域Lにおける孔8の開口度と、中央部Cの領域における孔8の開口度との差は、有機EL素子Aの種類や大きさや使用する材料等によって、適宜設定することが可能である。尚、低開口度領域Lにおける孔8の開口度は、中央部Cの領域における孔8の開口度よりも10%以下低いことが好ましいが、これに限定されるものではない。また、低開口度領域Lは中央部Cの領域に比べて、孔8の大きさを小さくしたり孔8の密度を小さくしたりすることができる。
このように、補助電極2は、発光層7の発光領域Eの周縁部Tにおいて、発光領域Eの中央部Cよりも孔8の開口面積が低い低開口度領域Lを有するので、発光層7の発光領域Eの中央部Cよりも周縁部Tの電流密度を高くすることができる。従って、有機EL素子Aの発光層7の発光領域Eの発光輝度の均一性をより向上させやすいものである。
また、補助電極2の外周縁には給電のための給電端子6が設けられているが、この給電端子6に近接する位置に低開口度領域Lを有することが好ましい。ここで、「給電端子6に近接する位置」とは、給電端子から概ね1cm程度の範囲内の部分を意味する。そして、この場合、発光層7の発光領域Eにおいて、給電端子6の近接する位置に対応する部分について、中央部Cよりも電流密度を高くすることができる。従って、有機EL素子Aの発光層7の発光領域Eの発光輝度の均一性をさらに向上させやすいものである。
上記の図2〜6に示すような補助電極2は、発光層7の発光領域Eの周縁部Tにおいて、発光領域Eの中央部Cよりも孔8の開口面積が高い高開口度領域Hを有することが好ましい。ここで、発光層7の発光領域E、周端部T及び中央部Cは上記と同様に定義される。例えば、図8においては、発光領域Eは平面視において補助電極2の表面全体と同等に形成されている。また、上記の周端部Tは発光領域Eの外縁に沿って所定の幅寸法で形成される領域である(図8に点々模様で示す)。また、上記の中央部Cは発光領域Eの周端部T以外の領域である(図8に斜線で示す)。また、発光領域Eの中央部Cと周端部Tの比率も上記と同様に定義される。
そして、補助電極2の発光領域Eの周縁部Tに対応する部分に、補助電極2の発光領域Eの中央部Cに対応する部分よりも孔8の開口面積が高い高開口度領域Hを形成することができる。ここで、高開口度領域Hは周端部Tの領域全体であっても良いし、周端部Tの領域の一部であっても良い。また、高開口度領域Hはその領域における全部の孔8の開口面積の合計が、中央部Cの領域における全部の孔8の開口面積の合計よりも多い領域である。高開口度領域Hにおける孔8の開口度は、中央部Cの領域における孔8の開口度よりも5%以上高いことが好ましい。高開口度領域Hにおける孔8の開口度は、(高開口度領域Hおける全孔8の開口面積の合計)/(孔8も含む高開口度領域Hの全面積)×100の式で定義される。中央部Cの領域における孔8の開口度は、(中央部Cの領域おける全孔8の開口面積の合計)/(孔8も含む中央部Cの領域の全面積)×100の式で定義される。但し、高開口度領域Hにおける孔8の開口度と、中央部Cの領域における孔8の開口度との差は、有機EL素子Aの種類や大きさや使用する材料等によって、適宜設定することが可能である。尚、高開口度領域Hにおける孔8の開口度は、中央部Cの領域における孔8の開口度よりも
10%以下高いことが好ましいが、これに限定されるものではない。また、高開口度領域Hは中央部Cの領域に比べて、孔8の大きさを大きくしたり孔8の密度を大きくしたりすることができる。
10%以下高いことが好ましいが、これに限定されるものではない。また、高開口度領域Hは中央部Cの領域に比べて、孔8の大きさを大きくしたり孔8の密度を大きくしたりすることができる。
このように、補助電極2は、発光層7の発光領域Eの周縁部Tにおいて、発光領域Eの中央部Cよりも孔8の開口面積が高い高開口度領域Hを有するので、発光層7の発光領域Eからの発光は、発光領域Eの中央部Cに対応するよりも周縁部Tに対応する部分からの方が多く外部に取り出されることになる。従って、発光層7の発光量が周端部Tよりも中央部Cの方が多い場合であっても、中央部Cよりも周端部Tの方が発光層7の発光を取り出し量を多くすることができ、有機EL素子Aの発光層7の発光領域Eの発光輝度の均一性をより向上させやすいものである。
また、補助電極2の外周縁には給電のための給電端子6が設けられているが、この給電端子6に近接する位置に高開口度領域Hを有することが好ましい。ここで、「給電端子6に近接する位置」の定義は上記と同様である。そして、この場合、発光層7の発光領域Eにおいて、補助電極2の給電端子6の近接する位置に対応する部分について、中央部Cよりも発光層7の発光を取り出しやすくすることができる。従って、有機EL素子Aの発光層7の発光領域Eの発光輝度の均一性をさらに向上させやすいものである。
(実施形態2)
以下、本発明の実施形態2における有機EL素子を説明する。
以下、本発明の実施形態2における有機EL素子を説明する。
上述の実施形態1の有機EL素子Aでは、複数の孔8が補助電極2に対してランダムに配置されていた。これに対して本実施形態の有機EL素子Aでは、複数の孔8が補助電極12に対して一様に配置されている点に特徴がある。なお、実施形態1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態の補助電極12は、図9に示すように、細長の複数の部材が互いに直角に交差するように配置されることで、グリッド状に形成されたグリッド電極13を有する。具体的には、前記細長の複数の部材は、第1の方向(図9では上下方向)に沿って延びる細長の複数の第1のグリッド部材13aと、第1の方向に対して直角を成す第2の方向(図9では左右方向)に沿って延びる細長の複数の第2のグリッド部材13bと、から構成される。この第1及び第2のグリッド部材13a,13bが網の目状に交差するように一体的に配置されることで、グリッド電極13は形成されている。その結果、補助電極12には、複数の第1及び第2のグリッド部材13a,13bで囲まれることで、厚み方向に沿って貫通し平面視において略矩形状に形成された複数の開口18が一様に設けられる。そして、この複数の開口18が、本実施形態の複数の孔8に相当する。
ここで本実施形態の複数の第1のグリッド部材13aは、第2の方向に対して全て一定の間隔をあけて均一に配置されているのではなく、異なる間隔をあけて配置されている。具体的には、図9に示すように、第2の方向において、発光領域Eの端部側に配置される隣り合う2つの第1のグリッド部材13aの間隔D1は、発光領域Eの中央部付近に配置される隣り合う2つの第1のグリッド部材13aの間隔D2よりも大きく設定されている。
また、複数の第2のグリッド部材13bも同様に、第1の方向に対して全て一定の間隔をあけて均一に配置されているのではなく、異なる間隔をあけて配置されている。具体的には、図9に示すように、第1の方向において、発光領域Eの端部側に配置される隣り合う2つの第2のグリッド部材13bの間隔D3は、発光領域Eの中央部付近に配置される隣り合う2つの第2のグリッド部材13bの間隔D4よりも大きく設定されている。
さらに、第1のグリッド部材13a側の間隔D1は、第2のグリッド部材13b側の間隔D3と異なるように設定され、第1のグリッド部材13a側の間隔D2は、第2のグリッド部材13b側の間隔D4と異なるように設定される。
このような間隔D1〜D4によって複数の第1及び第2のグリッド部材13a,13bが配置されることで、グリッド電極13は、平面視において2種類以上の幾何学形状(2種類以上の矩形状)に形成された複数の孔8(複数の開口18)を有する。
なお、間隔D1〜D4は上述のような設定に限定されるものではない。たとえば、間隔D1は間隔D3と異なるように設定され、間隔D2は間隔D4と同一になるように設定されてもよい。この場合には、発光領域Eの中央部付近の開口18は正方形を有し、発光領域Eの周縁部側の開口18は長方形を有する。
また、本実施形態のグリッド電極13は、図10に示すように、上述の複数の開口18以外にも、平面視において例えば円形状に形成された複数の貫通孔19を有する。貫通孔19は、第1のグリッド部材13aと第2のグリッド部材13bとが交差する交差部13cに、厚み方向に沿って貫通して形成される。
以上説明したように本実施形態の有機EL素子Aは、補助電極12として上述のようなグリッド電極13を備えることで、グリッド電極13の給電により生じる第一電極3の電流密度の均一化が図りやすくなり、有機EL素子Aの発光輝度の均一性を向上させやすくなる。その結果、より低電圧による駆動が可能になり、発光効率も向上させることができる。特に、本実施形態の複数の孔8には、複数の開口18以外に、複数の貫通孔19も含まれるので、交差部13c付近の発光輝度をさらに向上させることができる。
ところで、本実施形態の複数の開口18は、平面視において多角形状(図9では矩形状)に形成され、さらに各開口18のコーナーは、図10に示すように、平面視においてR形状に形成されている。ここで、本実施形態の複数の開口18は、開口18の位置によってR形状のコーナーの曲率半径が異なるように形成されてもよい。具体的には、図11に示されるように発光領域Eの周縁部側に配置された開口18におけるR形状のコーナーの曲率半径の方が、図10に示される発光領域Eの中央部付近に配置された開口18におけるR形状のコーナーの曲率半径よりも大きくなるように設定されてもよい。開口18のコーナーの曲率半径がこのように設定されることで、発光領域Eの中央部付近の発光輝度が向上されて、発光輝度の均一性をより向上させやすくなる。その結果、有機EL素子Aは、より低電圧による駆動が可能になり、発光効率も向上させることができる。
以下、本実施形態の補助電極12の他例を説明する。上述の補助電極12は、図9〜11に示すように、細長の複数の部材(第1のグリッド部材13aと第2のグリッド部材13b)が互いに直角に交差するように配置されて形成されたグリッド電極13を有していた。これに対して、補助電極12の他例は、図12示すように、細長の複数の部材が所定の角度を成して合流するように配置されることでグリッド状に形成されたグリッド電極23を有する。この場合、前記細長の複数の部材は、複数の短片部材23aと複数の長片部材23bとから構成される。具体的には、6つの短片部材23aが1つの正六角形における6つの辺とそれぞれ対応するように結合されて配置される。つまり、1つの正六角形において、隣り合う2つの短片部材23aは、120度を成して合流するように配置される。そして、前記正六角形の6つの合流部23c(6つの頂点)から外側に向かって延びるように6つの長片部材23bがそれぞれ結合されて配置される。さらにその6つの長片部材23bの各々の先端は、6つの短片部材23aにより形成される別の正六角形の合流部23c(頂点)と結合されている。言い換えれば、1つの合流部23cに対して、2つの短片部材23aと1つの長片部材23bとが互いに120度を成して合流するように配置される。
その結果、補助電極12には、複数の短片部材23aと複数の長片部材23bで囲まれることで、厚み方向に沿って貫通し平面視において正六角形に形成された複数の開口24と略正三角形状に形成された複数の開口25が一様に設けられる。そして、この複数の開口24,25が、本実施形態の複数の孔8に相当する。なお、略正三角形状の開口25は、図12示すように、正確には正三角形の3つの頂点が切り欠かれたような開口構造を有している。
また、グリッド電極23は、図12に示すように、複数の孔8として複数の開口24,25以外にも平面視において例えば円形状に形成された複数の貫通孔26を有している。貫通孔26は、2つの短片部材23aと1つの長片部材23bが合流する合流部23cに、厚み方向に沿って貫通して形成される。
本実施形態の有機EL素子Aは、補助電極12の他例として上述のようなグリッド電極23を備えることで、グリッド電極23の給電により生じる第一電極3の電流密度の均一化が図りやすくなり、有機EL素子Aの発光輝度の均一性を向上させやすくなる。
なお、グリッド電極23の開口24や開口25のコーナーは、平面視においてR形状に形成されてもよい(図示せず)。ただし、この場合、グリッド電極23は、グリッド電極13と同様に、開口24及び開口25の位置によってR形状のコーナーの曲率半径が異なるように形成されている。具体的には、発光領域Eの周縁部側に配置された開口24及び開口25におけるR形状のコーナーの曲率半径の方が、発光領域Eの中央部付近に配置された開口24及び開口25におけるR形状のコーナーの曲率半径よりも大きくなるように設定されている。
本発明を幾つかの好ましい実施形態について記述したが、この発明の本来の精神および範囲、即ち請求の範囲を逸脱することなく、当業者によって様々な修正および変形が可能である。
この有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記補助電極は、前記発光層の発光領域の周縁部において、前記発光領域の中央部よりも前記孔の開口面積が小さい低開口度領域を有することが好ましい。
この有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記補助電極は、前記発光層の発光領域の周縁部において、前記発光領域の中央部よりも前記孔の開口面積が大きい高開口度領域を有することが好ましい。
上記の図2〜6に示すような補助電極2は、発光層7の発光領域Eの周縁部Tにおいて、発光領域Eの中央部Cよりも孔8の開口面積が小さい低開口度領域Lを有することが好ましい。ここで、発光層7の発光領域Eは、有機EL素子Aを平面視した場合に、第一電極3と発光層7と第二電極5とが重なっている領域(発光層7の第一電極3と第二電極5とに挟まれている領域)であり、この領域において発光層7は給電により発光するものである。例えば、図7においては、発光領域Eは平面視において補助電極2の表面全体と同等に形成されている。また、上記の周端部Tは発光領域Eの外縁に沿って所定の幅寸法で形成される領域である(図7に点々模様で示す)。また、上記の中央部Cは発光領域Eの周端部T以外の領域である(図7に斜線で示す)。ここで、発光領域Eの中央部Cと周端部Tの比率は有機EL素子Aの種類や大きさや使用する材料等によって、適宜設定することが可能である。例えば、発光領域Eの中央部Cは、発光領域Eの中心Oから発光領域Eの全面積に対して70〜95%の面積を占める領域とすることができ、その残部を周端部Tとすることができる。
そして、補助電極2の発光領域Eの周縁部Tに対応する部分に、補助電極2の発光領域Eの中央部Cに対応する部分よりも孔8の開口面積が小さい低開口度領域Lを形成することができる。ここで、低開口度領域Lは周端部Tの領域全体であっても良いし、周端部Tの領域の一部であっても良い。また、低開口度領域Lはその領域における全部の孔8の開口面積の合計が、中央部Cの領域における全部の孔8の開口面積の合計よりも少ない領域である。低開口度領域Lにおける孔8の開口度は、中央部Cの領域における孔8の開口度よりも5%以上低いことが好ましい。低開口度領域Lにおける孔8の開口度は、(低開口度領域Lおける全孔8の開口面積の合計)/(孔8も含む低開口度領域Lの全面積)×100の式で定義される。中央部Cの領域における孔8の開口度は、(中央部Cの領域おける全孔8の開口面積の合計)/(孔8も含む中央部Cの領域の全面積)×100の式で定義される。但し、低開口度領域Lにおける孔8の開口度と、中央部Cの領域における孔8の開口度との差は、有機EL素子Aの種類や大きさや使用する材料等によって、適宜設定することが可能である。尚、低開口度領域Lにおける孔8の開口度は、中央部Cの領域における孔8の開口度よりも10%以下低いことが好ましいが、これに限定されるものではない。また、低開口度領域Lは中央部Cの領域に比べて、孔8の大きさを小さくしたり孔8の密度を小さくしたりすることができる。
このように、補助電極2は、発光層7の発光領域Eの周縁部Tにおいて、発光領域Eの中央部Cよりも孔8の開口面積が小さい低開口度領域Lを有するので、発光層7の発光領域Eの中央部Cよりも周縁部Tの電流密度を高くすることができる。従って、有機EL素子Aの発光層7の発光領域Eの発光輝度の均一性をより向上させやすいものである。
上記の図2〜6に示すような補助電極2は、発光層7の発光領域Eの周縁部Tにおいて、発光領域Eの中央部Cよりも孔8の開口面積が大きい高開口度領域Hを有することが好ましい。ここで、発光層7の発光領域E、周端部T及び中央部Cは上記と同様に定義される。例えば、図8においては、発光領域Eは平面視において補助電極2の表面全体と同等に形成されている。また、上記の周端部Tは発光領域Eの外縁に沿って所定の幅寸法で形成される領域である(図8に点々模様で示す)。また、上記の中央部Cは発光領域Eの周端部T以外の領域である(図8に斜線で示す)。また、発光領域Eの中央部Cと周端部Tの比率も上記と同様に定義される。
そして、補助電極2の発光領域Eの周縁部Tに対応する部分に、補助電極2の発光領域Eの中央部Cに対応する部分よりも孔8の開口面積が大きい高開口度領域Hを形成することができる。ここで、高開口度領域Hは周端部Tの領域全体であっても良いし、周端部Tの領域の一部であっても良い。また、高開口度領域Hはその領域における全部の孔8の開口面積の合計が、中央部Cの領域における全部の孔8の開口面積の合計よりも多い領域である。高開口度領域Hにおける孔8の開口度は、中央部Cの領域における孔8の開口度よりも5%以上高いことが好ましい。高開口度領域Hにおける孔8の開口度は、(高開口度領域Hおける全孔8の開口面積の合計)/(孔8も含む高開口度領域Hの全面積)×100の式で定義される。中央部Cの領域における孔8の開口度は、(中央部Cの領域おける全孔8の開口面積の合計)/(孔8も含む中央部Cの領域の全面積)×100の式で定義される。但し、高開口度領域Hにおける孔8の開口度と、中央部Cの領域における孔8の開口度との差は、有機EL素子Aの種類や大きさや使用する材料等によって、適宜設定することが可能である。尚、高開口度領域Hにおける孔8の開口度は、中央部Cの領域における孔8の開口度よりも10%以下高いことが好ましいが、これに限定されるものではない。また、高開口度領域Hは中央部Cの領域に比べて、孔8の大きさを大きくしたり孔8の密度を大きくしたりすることができる。
このように、補助電極2は、発光層7の発光領域Eの周縁部Tにおいて、発光領域Eの中央部Cよりも孔8の開口面積が大きい高開口度領域Hを有するので、発光層7の発光領域Eからの発光は、発光領域Eの中央部Cに対応するよりも周縁部Tに対応する部分からの方が多く外部に取り出されることになる。従って、発光層7の発光量が周端部Tよりも中央部Cの方が多い場合であっても、中央部Cよりも周端部Tの方が発光層7の発光を取り出し量を多くすることができ、有機EL素子Aの発光層7の発光領域Eの発光輝度の均一性をより向上させやすいものである。
Claims (15)
- 電極間に発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記電極の少なくとも一方は透光性を有する透明電極であり、この透明電極の前記発光層側と反対側には金属からなる補助電極が設けられており、この補助電極には複数の孔が設けられており、これら複数の孔の平面視形状には少なくとも2種類以上の幾何学形状のものが含まれていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記補助電極は、細長の複数の部材が互いに交差、又は所定の角度を成して合流するように配置されることでグリッド状に形成されたグリッド電極を有し、
前記複数の孔には、前記複数の部材で囲まれて形成された複数の開口が含まれることを特徴とする請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 前記複数の開口は、平面視において多角形状に形成され、
前記複数の開口のコーナーは、平面視においてR形状に形成され、
前記複数の開口のうち、前記発光層の発光領域の周縁部側に配置される開口のコーナーの曲率半径は、前記発光領域の中央部側に配置される開口におけるコーナーの曲率半径よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項2に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 前記複数の孔には、前記複数の開口以外に、前記細長の複数の部材が交差する交差部に形成された貫通孔が含まれることを特徴とする請求項2又は3に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記複数の孔には、前記複数の開口以外に、前記細長の複数の部材が前記所定の角度を成して合流する合流部に形成された貫通孔が含まれることを特徴とする請求項2又は3に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記孔には、平面視形状で円又は楕円のものが少なくとも含まれていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記孔には、平面視形状で多角形のものが少なくとも含まれていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記孔には、平面視において互いに隣接するもの同士で連結部を有しているものが含まれることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記孔の配置は、前記発光層の発光領域の中心を回転軸として4回対称であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記補助電極は、前記発光層の発光領域の周縁部において、前記発光領域の中央部よりも前記孔の開口面積が低い低開口度領域を有することを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記補助電極は、前記発光層の発光領域の周縁部において、前記発光領域の中央部よりも前記孔の開口面積が高い高開口度領域を有することを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記補助電極の外周縁には、給電のための給電端子が設けられており、この給電端子に近接する位置に前記低開口度領域を有することを特徴とする請求項10に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記補助電極の外周縁には、給電のための給電端子が設けられており、この給電端子に近接する位置に前記高開口度領域を有することを特徴とする請求項11に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記低開口度領域の開口度は、前記中央部の開口度よりも少なくとも5%以上低いことを特徴とする請求項10又は12に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記高開口度領域の開口度は、前記中央部の開口度よりも少なくとも5%以上高いことを特徴とする請求項11又は13に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
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