KR101372987B1 - 면형 발광 장치 - Google Patents

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요시카즈 구즈오카
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Abstract

면형 발광 장치는, 투명 기판의 제1 표면 측에 형성되고 평면에서 볼 때 사각형상인 면형 애노드 및 캐소드 각각에 전기적으로 접속된 애노드 및 캐소드 급전부와, 면형 애노드의 표면의 전체 주위부에 걸쳐 형성된 사각형 프레임형의 애노드 보조 전극과, 보조 전극에 연속 일체로 형성되어 애노드 급전부에 적층된 애노드 급전 보조 전극을 구비한다. 상기 발광부는, 면형 애노드 및 캐소드 사이에 유기층만이 개재하는 영역에 의해 구성된다. 발광부의 4변 중 미리 결정된 평행한 2변과 투명 기판의 외주 에지 간의 거리는, 다른 평행한 2변과 투명 기판의 외주 에지 간의 거리보다 작다. 캐소드 및 애노드 급전부는, 상기 다른 평행한 2변을 따라 배치된다. 캐소드 급전부의 폭 방향의 양측 각각에 애노드 급전부가 배치된다.

Description

면형 발광 장치{PLANAR LIGHT EMITTING DEVICE}
본 발명은 일반적으로 면형 발광 장치, 더욱 상세하게는 유기 EL소자를 포함하는 면형 발광 장치에 관한 것이다.
이러한 종류의 면형 발광 장치에서는, 투명 도전막을 면형 애노드(planar anode)로 사용하고, 금속막을 면형 캐소드(planar cathode)로 사용할 수 있다. 이와 같은 장치를 보다 고휘도로 점등하기 위해서는, 상기 장치보다 큰 전류를 공급할 필요가 있다. 그러나 면형 애노드의 시트 저항은 면형 캐소드의 시트 저항보다 높으므로, 면형 애노드에서의 전위 구배(electric potential gradient)가 커지고, 면형 애노드와 면형 캐소드와의 사이의 발광층에 큰 전압이 걸린다. 그 결과, 상기 장치의 휘도가 크게 불균일하게 된다.
이러한 과제는, 예를 들면 2008년 5월 29일에 공개된 일본 특허 출원 공개 번호 P2008―123882A에 개시된 유기 EL소자(유기 전계 발광 소자)로 해결 가능하다. 이 소자는, 대향하는 한 쌍의 전극과, 적어도 유기 발광층을 포함하고 상기 한 쌍의 전극 간에 개재된 유기 EL층으로 구성된다.
상세하게는, 투명 전극이 투광성 절연 기판 상에 형성되고, 패턴형의 비발광 절연층이 투명 전극 표면의 소요 영역(a required region)에 형성된다. 이어서, 유기 발광 재료를 포함하는 유기 EL층이, 투명 전극 및 비발광 절연층 상에 형성되어 이들을 피복한다. 이어서, 투명 전극에 대향하는 대향 전극이 유기 EL층 상에 형성된다. 이어서, 발광부 전체가, 유리제 또는 스테인레스제의 밀봉 부재(sealing member)로 기밀 밀봉된다.
이와 같이, 비발광 절연층을 사용함으로써, 평균 휘도가 1000cd/m2가 되는 구동 조건 하에서 장치를 작동시켰을 때, 휘도 불균일이 저감된다.
그러나 투명 전극은, 투광성 절연 기판의 대향 에지에 설치되는 전극 단자를 통해 전원과 접속되지만, 대향 전극은, 투광성 절연 기판의 다른 대향 에지에 설치되는 전극 단자를 통해 전원과 접속되므로, 비발광부의 면적이 증대하여, 발광부의 면적 확대가 제한된다. 또한, 복수 개의 유기 EL소자를 배열하면, 인접하는 발광부 사이의 거리가 멀어져, 미관이 악화된다.
본 발명의 목적은, 휘도 불균일을 저감하고, 비발광부의 면적을 저감시키는 것이다.
본 발명의 면형 발광 장치는, 평면에서 볼 때 사각형상인 투명 기판과, 투명 기판의 제1 표면 측에 형성된 유기 EL 소자를 구비한다. 유기 EL소자는, 투명 기판의 상기 제1 표면 측에 형성된 투명 도전막으로 이루어지는 평면에서 볼 때 사각형상인 면형 애노드(planar anode)와, 면형 애노드에서의 투명 기판과는 반대 측에 형성되고 적어도 발광층을 포함하는 평면에서 볼 때 사각형상인 유기층(organic layer)과, 유기층에서의 면형 애노드와는 반대 측에 형성되고 면형 애노드에 대향하는 평면에서 볼 때 사각형상인 면형 캐소드(planar cathode)와, 투명 기판의 상기 제1 표면 측에 형성되고 면형 애노드에 전기적으로 접속된 애노드 급전부(anode feeding part)와, 투명 기판의 상기 제1 표면 측에 형성되고 면형 캐소드에 전기적으로 접속된 캐소드 급전부(cathode feeding part)와, 면형 애노드에서의 투명 기판과는 반대 측의 표면의 전체 주위부에 걸쳐 형성되고 면형 애노드에 전기적으로 접속된 사각형 프레임형의 애노드 보조 전극(anode auxiliary electrode)과, 애노드 보조 전극에 연속 일체로 형성되어 애노드 급전부에 적층된 애노드 급전 보조 전극(anode feeding auxiliary electrode)을 구비한다. 발광부는, 면형 애노드와 면형 캐소드와의 사이에 유기층만이 개재하는 영역에 의해 구성된다. 상기 발광부의 평면 형상은 사각형상이며, 상기 발광부의 4변 중 미리 결정된 평행한 2변과 투명 기판의 외주 에지와의 거리(이하 "제1 거리"라고 함)가 다른 평행한 2변과 투명 기판의 외주 에지와의 거리(이하 "제2 거리"라고 함)에 비해 작다. 캐소드 급전부 및 애노드 급전부는, 평면에서 볼 때 발광부의 상기 다른 평행한 2변을 따라 배치되는 한편, 캐소드 급전부의 폭 방향의 양측 각각에 애노드 급전부가 배치된다.
본 발명에서는, 애노드 보조 전극 및 애노드 급전 보조 전극이 구비되므로, 투명 도전막으로 이루어지는 면형 애노드의 전위 구배에 기인한 휘도 불균일을 저감할 수 있다. 또한, 제1 거리가 제2 거리 보다 작고, 캐소드 급전부 및 애노드 급전부는, 평면에서 볼 때 발광부의 상기 다른 평행한 2변을 따라 배치되고, 또한 캐소드 급전부의 폭 방향의 양측 각각에 애노드 급전부가 배치되므로, 휘도 불균일 및 비발광부의 면적을 저감할 수 있다.
일실시예에 있어서, 면형 발광 장치는, 상기 캐소드 급전부에 적층되고 상기 캐소드 급전부에 전기적으로 접속된 캐소드 급전 보조 전극(cathode feeding auxiliary electrode)을 구비한다. 이 실시예에서는, 캐소드 급전부에 외부 도체를 접촉시켜 전기적으로 접속하는 경우와 비교하여, 외부 도체와의 접촉 저항 및 접촉 저항의 불균일을 저감할 수 있고, 발광 효율의 향상을 도모할 수 있다.
일실시예에 있어서, 상기 애노드 급전부와 상기 캐소드 급전부가 동일한 재료에 의해 동일한 두께로 형성되고, 상기 애노드 급전 보조 전극과 상기 캐소드 급전 보조 전극이 동일한 재료에 의해 동일한 두께로 형성된다. 또한, 애노드 외부 전극은, 상기 애노드 급전부와 상기 애노드 급전 보조 전극으로 구성되는 한편, 캐소드 외부 전극은, 상기 캐소드 급전부와 상기 캐소드 급전 보조 전극으로 구성된다. 애노드 외부 전극의 폭의 합계 치수와 캐소드 외부 전극의 폭의 합계 치수는, 같은 값으로 설정된다. 이 실시예에서는, 애노드 외부 전극의 폭의 합계 치수와 캐소드 외부 전극의 폭의 합계 치수가 상이한 경우와 비교하여, 유기 EL소자에 공급하는 전류를 크게 할 수 있어 발광 효율의 향상을 도모할 수 있다.
일실시예에 있어서, 면형 발광 장치는, 상기 애노드 급전 보조 전극의 폭 방향의 각각의 양측 에지와 상기 애노드 보조 전극의 외주 에지와의 사이에 형성된 챔퍼(chamfer)를 구비한다. 이 실시예에서는, 애노드 급전 보조 전극의 폭 방향의 양측 각각의 에지와 애노드 보조 전극의 외주 에지와의 사이에 챔퍼가 형성되어 있지 않은 경우와 비교하여, 전계 집중을 완화할 수 있어 휘도 불균일을 저감할 수 있다.
일실시예에 있어서, 면형 발광 장치는, 상기 면형 캐소드로부터 연속하는 일체로 연장되고 상기 면형 캐소드와, 상기 캐소드 급전부를 전기적으로 접속하는 인출 배선과, 상기 인출 배선의 폭 방향의 양측 각각의 에지와 상기 면형 캐소드의 외주 에지 사이에 형성된 챔퍼를 구비한다. 이 실시예에서는, 인출 배선의 폭 방향의 양측 각각의 에지와 면형 캐소드의 외주 에지와의 사이에 챔퍼가 형성되어 있지 않은 경우와 비교하여, 전계 집중을 완화할 수 있어 휘도 불균일을 저감할 수 있다.
일실시예에 있어서, 면형 발광 장치는, 상기 애노드 보조 전극의 인접하는 내측 에지 사이에 형성된 챔퍼를 구비한다. 이 실시예에서는, 애노드 보조 전극의 코너부에서의 전계 집중을 완화할 수 있어 국소적으로 과대한 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있고, 휘도 불균일을 저감할 수 있는 동시에 수명이 짧아지는 것을 방지할 수 있다.
일실시예에 있어서, 면형 발광 장치는, 상기 유기 EL소자의 상기 발광부를 덮는 형태로 상기 투명 기판의 상기 제1 표면 측에 밀봉 재료로 이루어지는 비도전성 접착제에 의해 고착된 밀봉 부재를 구비한다. 상기 밀봉 부재는, 금속박으로 이루어진다. 이 실시예에서는, 밀봉 부재를 구비하고 있는 것에 의해, 내습성을 향상시킬 수 있고, 또한 밀봉 부재가, 금속박에 의해 구성되어 있는 것에 의해, 밀봉 부재가 배리어 필름(barrier film)인 경우와 비교하여, 유기 EL소자의 발광부로 발생한 열을 효율적으로 방열시킬 수 있다.
일실시예에 있어서, 면형 발광 장치는, 상기 금속박에서의 상기 투명 기판 측의 표면과 측 에지와의 사이에 형성된 챔퍼를 구비한다. 이 실시예에 따르면, 금속박을 소정 사이즈로 절단하는 시에 발생하는 버르(burr)에 기인하여 금속박과 유기 EL 소자가 접촉하여 단락 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
일실시예에 있어서, 상기 밀봉 재료는, 입경이 20μm 이상인 구형의 필러(filler)를 함유하고 있다. 이 실시예에서는, 밀봉 부재와 유기 EL 소자와의 사이에 입경이 20μm 이상인 구형의 필러가 개재하게 되어, 밀봉 부재와 유기 EL 소자와의 거리를 짧게 하면서 밀봉 부재를 구성하는 금속박과 유기 EL소자와의 접촉에 의한 단락 불량의 발생을 방지하는 것이 가능해진다.
일실시예에 있어서, 면형 발광 장치는, 상기 금속박에서의 상기 투명 기판과는 반대의 표면 측에 형성된 흑색 산화 표면을 구비한다. 이 실시예에서는, 밀봉 부재의 방사 비율이 높아져 방열성이 향상되고, 유기 EL소자의 온도 상승을 억제할 수 있고, 유기 EL소자에 공급하는 전류를 크게 할 수 있어 고휘도화를 도모할 수 있다.
일실시예에 있어서, 면형 발광 장치는, 상기 금속박에서의 상기 투명 기판과는 반대의 표면 측에 피착되고 상기 금속박에 비해 방사 비율이 높은 재료로 이루어지는 열방사층을 구비한다. 이 실시예에서는, 밀봉 부재의 방사 비율이 높아져 방열성이 향상되고, 유기 EL소자의 온도 상승을 억제할 수 있고, 유기 EL소자에 공급하는 전류를 크게 할 수 있어 고휘도화를 도모할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 기술한다. 본 발명의 다른 특징 및 장점은, 이하의 상세한 기술 및 첨부 도면에 관련하여 더욱 잘 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 면형 발광 장치를 나타내고, 도 1a는 배면도, 도 1b는 도 1a의 B―B'개략 단면도, 도 1c는 도 1a의 C―C'개략 단면도이다.
도 2는 상기 면형 발광 장치의 정면도이다.
도 3은 도 1b의 주요부 확대도이다.
도 4는 도 1c의 주요부 확대도이다.
도 5는 상기 면형 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 주요 공정 평면도이다.
도 6은 상기 면형 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 주요 공정 평면도이다.
도 7은 상기 면형 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 주요 공정 평면도이다.
도 8은 상기 면형 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 주요 공정 평면도이다.
도 9는 상기 면형 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 주요 공정 평면도이다.
도 10은 상기 면형 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 주요 공정 평면도이다.
도 11은 상기 면형 발광 장치의 시뮬레이션에 의한 휘도 분포도이다.
도 12는 상기 면형 발광 장치의 시뮬레이션에 의한 휘도 분포도이다.
도 13은 상기 면형 발광 장치를 사용한 조명 기구의 개략 분해사시도이다.
도 14는 상기 면형 발광 장치를 사용한 조명 기구의 주요부 개략 단면도이다.
도 15는 상기 면형 발광 장치의 다른 구성예의 배면도이다.
도 16은 상기 면형 발광 장치의 제1 실시예에 대한 시뮬레이션의 결과를 나타내고, 도 16a는 주요부의 시트 저항 분포도, 도 16b는 주요부의 휘도 분포도(전류 밀도 분포도), 도 16c는 주요부의 전위 분포도이다.
도 17은 상기 면형 발광 장치의 제1 비교예에 대한 시뮬레이션의 결과를 나타내고, 도 17a는 주요부의 시트 저항 분포도, 도 17b는 주요부의 휘도 분포도(전류 밀도 분포도), 도 17c는 주요부의 전위 분포도이다.
도 18은 상기 면형 발광 장치의 제2 실시예에 대한 시뮬레이션의 결과를 나타내고, 도 18a는 주요부의 시트 저항 분포도, 도 18b는 주요부의 휘도 분포도(전류 밀도 분포도), 도 18c는 주요부의 전위 분포도이다.
도 19는 상기 면형 발광 장치의 제2 비교예에 대한 시뮬레이션의 결과를 나타내고, 도 19a는 주요부의 시트 저항 분포도, 도 19b는 주요부의 휘도 분포도(전류 밀도 분포도), 도 19c는 주요부의 전위 분포도이다.
도 20은 상기 면형 발광 장치의 제3 실시예에 대한 시뮬레이션의 결과를 나타내고, 도 20a는 주요부의 시트 저항 분포도, 도 20b는 주요부의 휘도 분포도(전류 밀도 분포도), 도 20c는 주요부의 전위 분포도이다.
도 21은 상기 면형 발광 장치의 제3 비교예에 대한 시뮬레이션의 결과를 나타내고, 도 21a는 주요부의 시트 저항 분포도, 도 21b는 주요부의 휘도 분포도(전류 밀도 분포도), 도 21c는 주요부의 전위 분포도이다.
도 22는 제2 실시예의 면형 발광 장치의 배면도이다.
(제1 실시예)
본 실시예의 면형 발광 장치 A는, 도 1 ~ 도 4에 나타낸 바와 같이, 평면에서 볼 때 사각형상(도시한 예에서는, 평면에서 볼 때 직사각형상)의 투명 기판(1)과, 투명 기판(1)의 제1 표면 측에 형성된 유기 EL소자(2)와, 평면에서 볼 때 사각형상(도시한 예에서는, 평면에서 볼 때 정사각형 상태)인, 유기 EL소자(2)의 밀봉 부재(3)를 포함한다. 밀봉 부재(3)는 발광부(20)를 덮는 형태로 투명 기판(1)의 상기 제1 표면 측에 밀봉 재료(예를 들면, 입경이 30μm인 구형의 실리카를 함유한 에폭시 수지 등)로 이루어지는 비도전성 접착제에 의해 고착되고 평면에서 볼 때 사각형상(도시한 예에서는, 평면에서 볼 때 정사각형 상태)이다. 밀봉 부재(3)와 발광부(20) 사이에는 전술한 비도전성 접착제로 이루어지는 밀봉부(sealing part)(4)가 형성되어 있다. 사각형상은, 직사각형상 및 정사각형상을 포함한다.
전술한 면형 발광 장치 A는, 투명 기판(1)의 다른 표면을 광 출사면(발광 면)으로서 사용한다. 투명 기판(1)으로서는 유리 기판을 사용한다. 그러나 투명 기판(1)은 유리 기판에 한정되지 않고, 예를 들면, 투명한 수지 필름 기판을 사용해도 된다.
유기 EL소자(2)는, 투명 기판(1)의 상기 제1 표면 측에 형성된 투명 도전막(예를 들면, ITO막, IZO막 등)으로 이루어지는 평면에서 볼 때 사각형상(도시한 예에서는, 평면에서 볼 때 정사각형 상태)인 면형 애노드(21)(도 5 참조)와, 면형 애노드(21)에서의 투명 기판(1) 측과는 반대 측에 형성되고 적어도 발광층을 포함하는 평면에서 볼 때 사각형상(도시한 예에서는, 평면에서 볼 때 정사각형 상태)의 유기층(22)(도 8 참조)과, 유기층(22)에서의 면형 애노드(21) 측과는 반대 측에 형성되고 면형 애노드(21)에 대향하는 평면에서 볼 때 사각형상(도시한 예에서는, 평면에서 볼 때 정사각형 상태)의 면형 캐소드(23)(도 9 참조)와, 투명 기판(1)의 길이 방향의 양 단부 각각에 있어서 상기 투명 기판(1)의 상기 제1 표면 측에 형성되고 면형 애노드(21)에 전기적으로 접속된 투명 도전막(예를 들면, ITO막, IZO막 등)으로 이루어지는 애노드 급전부(24)(도 5 참조)와, 투명 기판(1)의 길이 방향의 양 단부에 있어서 상기 투명 기판(1)의 상기 제1 표면 측에 형성되고 면형 캐소드(23)에 전기적으로 접속된 투명 도전막(예를 들면, ITO막, IZO막 등)으로 이루어지는 캐소드 급전부(25)(도 9 참조)를 구비하고 있다.
전술한 유기 EL소자(2)는, 투명 기판(1)의 길이 방향의 양 단부 각각에 있어서, 2개의 애노드 급전부(24, 24)가 투명 기판(1)의 폭 방향으로 이격되어 형성되어 있고, 투명 기판(1)의 폭 방향에 있어서 인접하는 2개의 애노드 급전부(24, 24) 사이에 1개의 캐소드 급전부(25)가 배치되어 있다. 여기서, 투명 기판(1)의 폭 방향에 있어서 인접하는 2개의 애노드 급전부(24, 24)는, 도 1 및 도 9에 나타낸 바와 같이, 면형 애노드(21)에 있어서 투명 기판(1)의 폭 방향에 따른 일측 에지의 길이 방향의 양 단부로부터 상기 일측 에지와 직교하는 방향으로 연장된 형상의 평면 형상으로 형성되어 있다.
유기 EL소자(2)는, 유기층(22)에서의 발광층이 면형 애노드(21)와 면형 캐소드(23) 사이에 직류 전압을 통전했을 때 발광하도록 구성되어 있고, 유기층(22)은, 원하는 발광색의 광을 얻을 수 있는 유기 분자 재료에 의해 형성된 발광층과, 상기 발광층과 면형 애노드(21) 사이에 개재된 정공 수송층과, 상기 발광층과 캐소드(23) 사이에 개재된 전자 수송층을 구비하고 있다. 여기서, 유기층(22)의 층 구조는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 유기층(22)의 원하는 발광색이 백색인 경우에는, 발광층 중에 적색, 녹색, 청색의 3종류의 불순물 색소를 도핑하도록 하여 정공 수송층과 발광층과 전자 수송층의 적층 구조를 채용하도록 해도 되고, 청색 정공 수송성 발광층과 녹색 전자 수송성 발광층과 적색 전자 수송성 발광층의 적층 구조를 채용해도 되고, 정공 수송층과 청색 전자 수송성 발광층과 녹색 전자 수송성 발광층과 적색 전자 수송성 발광층의 적층 구조를 채용해도 된다. 또한, 투명 기판(1) 중에 유기층(22)의 발광층으로부터의 광에 의해 여기되어 발광층으로부터의 광에 비해 장파장의 광을 방사하는 하나 이상의 형광체를 함유하여도 되고, 발광층의 발광색을 청색, 형광체의 발광색을 황색으로 하면, 백색광을 얻는 것이 가능해진다. 또한, 유기층(22)은, 정공 수송층 및 전자 수송층을 형성하지 않고 발광층으로만 구성해도 된다.
또한, 면형 캐소드(23)는, Al막에 의해 구성되어 있지만, Al막에 한정되지 않고, 투명 도전막에 비해 저항률이 작고 일함수가 작은 금속에 의해 형성되어 있으면 되고, 예를 들면, Mg막과 Ag막의 적층막에 의해 구성해도 된다. 또한, 면형 캐소드(23)는, 상기 면형 캐소드(23)에 있어서 투명 기판(1)의 폭 방향에 따른 일측 에지의 길이 방향의 중앙부로부터 상기 일측 에지와 직교하는 방향으로 연장 형성된 인출 배선(23b)(도 9 참조)을 통하여, 캐소드 급전부(25)에 전기적으로 접속되어 있다. 여기서, 면형 캐소드(23) 및 인출 배선(23b)은, 동일한 재료에 의해 동일한 두께로 동시에 형성되어 있다. 그리고 면형 캐소드(23) 및 인출 배선(23b)은, 전술한 밀봉부(4)에 의해 밀봉되어 있다.
그런데 유기 EL소자(2)는, 투명 기판(1)의 상기 제1 표면 측에 있어서, 면형 애노드(21)에서의 투명 기판(1) 측과는 반대 측의 표면의 전체 주위에 걸쳐 형성되고 면형 애노드(21)에 전기적으로 접속된 평면에서 볼 때 사각형 프레임형(도시한 예에서는, 평면에서 볼 때 정방 프레임형)의 애노드 보조 전극(26)과, 캐소드 급전부(25)에서의 투명 기판(1) 측과는 반대 측에 적층되고 캐소드 급전부(25)에 전기적으로 접속된 캐소드 급전 보조 전극(28)을 구비하고 있다. 여기서, 애노드 보조 전극(26) 및 캐소드 급전 보조 전극(28)은, Cr막과 Au막의 적층막에 의해 구성되어 있고, 각각 면형 애노드(21) 및 캐소드 급전부(25)보다 저항률이 작은 재료에 의해 형성되어 있으면 되고, 예를 들면, Mo막과 Al막과 Mo막과의 적층막에 의해 구성해도 된다. 여기서, 캐소드 급전부(25)에 적층되고 캐소드 급전부(25)에 전기적으로 접속된 캐소드 급전 보조 전극(28)을 구비하고 있는 것에 의해, 캐소드 급전부(25)에 외부 도체를 접촉시켜 전기적으로 접속하는 경우와 비교하여, 외부 도체와의 접촉 저항을 저감할 수 있는 동시에 접촉 저항의 불균일을 저감할 수 있고, 발광 효율의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 전술한 애노드 보조 전극(26)은, 애노드 급전부(24)에 적층되고 애노드 급전부(24)에 전기적으로 접속되는 애노드 급전 애노드 급전 보조 전극(27)이 연속 일체로 형성되어 있다. 따라서, 투명 도전막으로 이루어지는 애노드 급전부(24) 상에 상기 투명 도전막에 비해 저항률이 낮은 애노드 급전 보조 전극(27)이 적층되고 일체로 되어 있으므로, 애노드 급전부(24)에 외부 도체를 접촉시켜 전기적으로 접속하는 경우와 비교하여, 외부 도체와의 접촉 저항을 저감할 수 있는 동시에 접촉 저항의 불균일을 저감할 수 있는 동시에, 애노드 보조 전극(26)과 애노드 급전부(24) 사이의 전압 손실을 저감할 수 있다.
여기에 있어서, 면형 애노드(21), 애노드 급전부(24), 및 캐소드 급전부(25)은, 동일한 투명 도전 재료(예를 들면, ITO, IZO 등)에 의해 동일한 두께로 동시에 형성되어 있다. 또한, 애노드 급전 보조 전극(27)과 캐소드 급전 보조 전극(28)이 동일한 재료에 의해 동일한 두께로 형성되어 있고, 애노드 급전부(24)과 애노드 급전 보조 전극(27)으로 구성되는 애노드 외부 전극 E1의 폭의 합계 치수와 캐소드 급전부(25)과 캐소드 급전 보조 전극(28)으로 구성되는 캐소드 외부 전극 E2의 폭의 합계 치수가, 같은 값으로 설정되어 있다. 따라서, 애노드 외부 전극 E1의 폭의 합계 치수와 캐소드 외부 전극 E2의 폭의 합계 치수가 상이한 경우와 비교하여, 전류 손실이 적고, 유기 EL소자(2)에 흐르게 하는 전류를 크게 할 수 있는 동시에, 발광 효율의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 유기 EL소자(2)는, 투명 기판(1)의 상기 제1 표면 측에 있어서 애노드 보조 전극(26) 및 면형 애노드(21)의 에지를 덮는 평면에서 볼 때 사각형 프레임형(도시한 예에서는, 평면에서 볼 때 정방 프레임형)의 절연막(29)(도 3 및 도 4 참조)이 형성되어 있고, 상기 절연막(29)에 의해, 면형 캐소드(23)와 관련해서 애노드 보조 전극(26)과 면형 애노드(21)의 단락이 방지되도록 되어 있다. 절연막(29)의 재료로서는, 예를 들면, 폴리이미드, 노볼락 수지, 에폭시 수지 등을 채용하면 된다.
전술한 유기 EL소자(2)에서는, 면형 애노드(21)와 면형 캐소드(23) 사이에 유기층(22)만이 개재하는 영역이 전술한 발광부(20)를 구성하고, 발광부(20)의 평면 형상이 절연막(29)의 내주 에지의 형상과 같은 사각형상(도시한 예에서는, 정사각형 상태)으로 되어 있다. 여기서, 면형 발광 장치 A는, 평면에서 볼 때 유기 EL소자(2)의 발광부(20) 이외의 부분이 비발광부가 된다.
본 실시예에서는, 발광부(20)의 평면 사이즈를 60mm□로 적절하게 설정하고 있으며, 캐소드 급전부(25)의 폭 방향의 양측에 배치되는 2개의 애노드 급전부(24, 24)의 중심 사이 거리를 45mm로 하고, 면형 애노드(21)의 두께를 110nm ~ 300nm 정도의 범위, 유기층(22)의 두께를 150nm ~ 300nm 정도의 범위, 면형 캐소드(23)의 두께를 70nm ~ 100nm 정도의 범위, 절연막(29)의 두께를 0.7μm ~ 1μm 정도의 범위, 프레임형의 애노드 보조 전극(26) 및 캐소드 급전 보조 전극(28)의 두께를 300nm ~ 600nm 정도의 범위에서 적절하게 설정하고 있지만, 이들의 수치는 일례로서 특별히 한정하는 것은 아니다.
사각형 프레임형의 애노드 보조 전극(26)의 폭에 대해서는, 폭이 넓어질수록, 애노드 보조 전극(26)의 임피던스가 저하되고, 발광부(20)의 휘도의 면내 불균일은 저감되지만, 비발광부의 면적이 증가하여 광속이 저하되므로, 본 실시예에서는, 1mm ~ 3mm 정도의 범위에서 설정하고 있다. 또한, 애노드 급전부(24) 및 캐소드 급전부(25)과 투명 기판(1)의 주위둘레와의 거리는 0.2mm로 설정하고 있지만, 이 점에 대해서는 후술한다.
또한, 본 실시예에서는, 전술한 밀봉 부재(3)로서, 동박으로 이루어지는 금속박을 채용하고, 투명 기판(1)의 상기 제1 표면 측에서 유기 EL소자(2)의 대부분을 덮도록 전술한 밀봉부(4)를 통하여 진공 라미네이트되어 있다. 여기서, 동박으로서는, 열전도율 및 접착 강도의 관점에서, 압연 동박보다 전해 동박을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 본 실시예의 면형 발광 장치 A에서는, 밀봉 부재(3)의 평면 사이즈를 절연막(29)의 외주 형상의 사이즈보다 크게 설정하고 있어, 밀봉 부재(3)의 주위부의 일부가 전술한 밀봉 재료로 이루어지는 비도전성 접착제에 의해 투명 기판(1)에 고착되고, 면형 애노드(21) 및 면형 캐소드(23)는 노출되지 않도록 되어 있으므로, 내습성을 높일 수 있다. 여기서, 유기 EL소자(2) 중 노출 부위는, 애노드 급전 보조 전극(27), 애노드 급전부(24) 중 애노드 급전 보조 전극(27)으로 덮여 있지 않은 부위(도 4 참조), 캐소드 급전 보조 전극(28), 및 캐소드 급전부(25) 중 캐소드 급전 보조 전극(28)으로 덮여 있지 않은 부위(도 3 참조)뿐이다. 그리고 본 실시예에서는, 밀봉 부재(3)의 두께를 0.1mm ~ 0.2mm 정도로 하고 있지만, 이 수치는 특별히 한정하는 것은 아니다. 또한, 밀봉 부재(3)의 금속박으로서는, 동박에 한정되지 않고, 예를 들면, 알루미늄박, 금 박 등을 채용해도 된다.
그런데 유기 EL소자(2)에서 발생하는 열을 밀봉 부재(3) 측으로부터 효율적으로 방열시키려면, 유기 EL소자(2)와 밀봉 부재(3) 간의 거리가 짧은 쪽이 바람직하다. 그러나 전해 동박의 표면 거칠기는, JIS B 0601―1994로 규정되어 있는 산술 평균 거칠기(arithmetic average roughness) Ra가 10μm 정도이며, 밀봉 부재(3)와 유기 EL소자(2)의 전극부(애노드 급전 보조 전극(27), 애노드 급전부(24), 캐소드 급전 보조 전극(28), 캐소드 급전부(25), 면형 애노드(21), 면형 캐소드(23) 등)와의 접촉에 의한 단락 불량의 발생을 방지할 필요가 있고, 전술한 비도전성 접착제를 구성하는 밀봉 재료로서, 입경이 30μm인 구형의 필러를 함유한 에폭시 수지를 사용하고 있다. 그리고 필러로서는, 에폭시 수지와의 접착성, 전기 절연성, 및 저수분 투과성이 우수한 구형의 실리카를 사용하는 것이 바람직하지만, 실리카에 한정되지 않고, 예를 들면, 구형의 알루미나를 사용해도 된다.
여기서, 구형의 실리카로 이루어지는 필러의 입경 및 함유량을 여러 가지 변화시킨 에폭시 수지로 이루어지는 밀봉 재료를 사용하여, 단락 불량의 발생의 유무를 조사한 실험 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
필러의 입경[㎛] 함유량[질량%] 단락의 유무
무효 0 유
5 0.3 유
10 0.3 유
15 0.3 유
20 0.3 유
20 3.0 유
20 6.0 무
30 3.0 무
30 6.0 무
표 1로부터, 필러의 입경이 20μm 이상이면, 단락 불량의 발생을 방지하는 것이 가능해진다는 것을 알 수 있다. 또한, 필러의 입경이 40μm를 넘으면, 수분의 침입 양이 증가하여 유기 EL소자(2)의 특성이 열화될 염려가 있으므로, 필러의 입경은, 30μm ~ 40μm의 범위로 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 필러의 함유량에 대해서는, 3.0 ~ 6.0질량%의 범위로 설정하는 것이 바람직하고, 필러의 함유량이 예를 들면 20질량% 이상으로 되면, 투명 기판(1)과 전해 동박으로 이루어지는 밀봉 부재(3)와의 접착 강도가 저하되고, 유기 EL소자(2)의 점등과 소등의 반복에 의한 온도 사이클에 기인하여 밀봉 부재(3)가 박리할 확률이 높아진다.
또한, 밀봉 부재(3)로서 사용하는 전해 동박의 외주부에는, 복수의 부재로 분할될 수 있는 평면 사이즈의 전해 동박으로부터 밀봉 부재(3)의 평면 사이즈(소정 사이즈)의 전해 동박을 절단할 때에 버르(burr)가 발생하므로, 상기 버르를 제거하여 투명 기판(1) 측의 표면과 에지 사이에 챔퍼(champer)를 형성하는 것이 바람직하고, 상기 챔퍼를 형성함으로써, 밀봉 부재(3)와 상기 전극부(애노드 급전 보조 전극(27), 애노드 급전부(24), 캐소드 급전 보조 전극(28), 캐소드 급전부(25), 면형 애노드(21), 면형 캐소드(23) 등)와의 단락을 보다 확실하게 방지할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 밀봉 부재(3)를 구성하는 금속박인 전해 동박에서의 투명 기판(1) 측과는 반대의 표면 측에 흑색 산화 처리(black oxidation treatment)가 행해지고(흑색 처리된 흑색 산화 표면), 상기 표면 측에 흑색 산화 처리가 행해져 있지 않은 경우와 비교하여, 밀봉 부재(3)의 방사 비율이 높아져 방열성이 향상되고, 유기 EL소자(2)의 온도 상승을 억제할 수 있고, 입력 전력을 크게 하여 고휘도화를 도모한 경우의 수명의 장기화를 도모된다. 일례를 들면, 유기 EL소자(2)로의 통전 전류를 250mA로서 유기 EL소자(2)를 고휘도(예를 들면, 평균 휘도로 3000cd/m2 정도)로 점등시키는 경우, 투명 기판(1)의 표면 온도가 약 3℃ 저하되었다. 또한, 유기 EL소자(2)로의 통전 전류를 250mA로 일정하게 하여, 초기 평균 휘도를 3000cd/m2로 하고, 장시간 연속 점등시킬 때의 수명(휘도 반감기)을 길게 할 수 있다.
또한, 밀봉 부재(3)를 구성하는 금속박에서의 투명 기판(1) 측과는 반대의 표면 측에 상기 금속박에 비해 방사 비율이 높은 매체(예를 들면, 흑색계나 백색계의 아크릴 수지 등)로 이루어지는 열방사층을 예를 들면, 도장 등에 의해 형성해도 되고, 이 경우도, 밀봉 부재(3)의 방사 비율이 높아져 방열성이 향상되고, 유기 EL소자(2)의 온도 상승을 억제할 수 있고, 입력 전력을 크게 하여 고휘도화를 도모한 경우에도 긴 수명을 도모할 수 있다. 또한, 밀봉 부재(3)의 내식성을 높일 수 있다는 장점도 있다.
그리고 밀봉 부재(3)는, 금속박에 한정되지 않고, 예를 들면, 배리어 필름을 채용해도 되지만, 방열성의 관점에서는 금속박 쪽이 바람직하다. 요컨대, 밀봉 부재(3)가, 금속박에 의해 구성되어 있는 것에 의해, 밀봉 부재(3)가 배리어 필름인 경우와 비교하여, 유기 EL소자(2)의 발광부(20)에 발생한 열을 효율적으로 방열시킬 수 있다.
이하, 본 실시예의 면형 발광 장치 A의 제조 방법에 대하여 도 5 ~ 도 10을 참조하면서 설명한다.
먼저, 유리 기판으로 이루어지는 투명 기판(1)의 상기 제1 표면 측에, 각각 투명 도전막(예를 들면, ITO막, IZO막 등)으로 이루어지는 면형 애노드(21), 애노드 급전부(24), 및 캐소드 급전부(25)를 증착법이나 스퍼터법 등을 이용하여 동시에 형성함으로써, 도 5에 나타낸 구조를 얻는다.
다음에, 투명 기판(1)의 상기 제1 표면 측에, 각각 저저항 도전층(예를 들면, Cr막과 Au막과의 적층막이나, Mo막과 Al막과 Mo막과의 적층막 등)으로 이루어지는 애노드 보조 전극(26), 애노드 급전 보조 전극(27), 및 캐소드 급전 보조 전극(28)을 증착법이나 스퍼터법 등을 이용하여 동시에 형성함으로써, 도 6에 나타낸 구조를 얻는다.
이어서, 투명 기판(1)의 상기 제1 표면 측에, 폴리이미드 등으로 이루어지는 절연막(29)을 형성함으로써, 도 7에 나타낸 구조를 얻는다.
그 후, 투명 기판(1)의 상기 제1 표면 측에, 유기층(22)을 예를 들면, 증착법 등에 의해 형성함으로써, 도 8에 나타낸 구조를 얻는다. 그리고 유기층(22)의 형성 방법은 증착법에 한정되지 않고, 예를 들면, 도포법 등에서도 되고, 유기층(22)의 유기 분자 재료에 따라 적절하게 선택하면 된다.
이어서, 투명 기판(1)의 상기 제1 표면 측에, 면형 캐소드(23) 및 인출 배선(23b)을 증착법이나 스퍼터법 등을 이용하여 형성함으로써, 도 9에 나타낸 구조를 얻는다.
그 후, 투명 기판(1)의 상기 제1 표면 측에, 밀봉 부재(3)를 진공 라미네이트팅으로 접착함으로써, 도 10에 나타낸 구조의 면형 발광 장치 A를 얻는다.
다음에, 전술한 면형 발광 장치 A의 발광부(20)의 면 내의 휘도 분포를 시뮬레이션하는 데 있어서, 면형 애노드(21)를 두께가 300nm의 ITO막으로 하고, 면형 캐소드(23)를 두께가 80nm의 Al막으로 하고, 유기층(22)의 두께를 150nm으로 하고, 유기 EL소자(2)로의 통전 전류를 250mA로 설정하여, 휘도에 대략 비례하는 전류 밀도의 분포에 대하여 시뮬레이션함으로써, 도 11 및 도 12에 나타낸 결과를 얻을 수 있었다. 그리고 도 11은 평면에서 볼 때의 투명 기판(1)의 하나의 각을 원점으로 하고, 투명 기판(1)의 길이 방향을 X축 방향(단위는 cm)으로 하고, 투명 기판(1)의 폭 방향을 Y축 방향(단위는 cm)으로 하고, 그리고 투명 기판(1)의 두께 방향을 Z축 방향으로 했을 때의 XY 평면에서의 전류 밀도(단위는 mA/cm2)의 분포를 나타내고 있다. 또한, 도 12는 평면에서 볼 때의 투명 기판(1)의 하나의 각을 원점으로 하고, 투명 기판(1)의 길이 방향을 X축 방향(단위는 cm)으로 하고, 투명 기판(1)의 폭 방향을 Y축 방향(단위는 cm)으로 하고, Z축 방향을 전류 밀도의 크기(단위는 mA/cm2)로 하고 있다.
전술한 도 11 및 도 12로부터, 평균 휘도가 3000cd/m2라는 고휘도(종래예의 휘도인 1000cd/m2의 3배)의 점등에 있어서, 발광부(20)의 면 내에서의 휘도의 불균일이 ±15% 정도로 억제되어 있는 것이 확인되었다.
여기서, 전술한 면형 발광 장치 A를 광원으로서 구비한 조명 기구의 일례에 대하여, 도 13 및 도 14를 참조하면서 설명한다.
도 13 및 도 14에 나타낸 구성의 조명 기구는, 두께 방향의 일면에 면형 발광 장치 A를 수납하는 수납 오목부(storing recess)가 형성된 편평한 전면 케이스(flat front case)(커버 부재)(50)와, 상기 전면 케이스(50)의 수납 오목부에 면형 발광 장치 A를 덮는 형태로 수납되는 리어 패널(60)로 기구 본체(equipment body)를 구성하고, 면형 발광 장치 A와 리어 패널(60)과의 사이에, 면형 발광 장치 A에서 발생한 열을 방열시키고, 또한 발광부(20)의 균열화를 도모하기 위한 방열재(5)가 개재되어 있다.
전면 케이스(50)는, 외주 형상이 사각형상인 전면 벽(51)의 외주 에지로부터 후방으로 향해 연장 형성된 주변 벽(52)을 구비하고, 전면 벽(51)과 주변 벽(52)으로 에워싸인 공간이 상기 수납 오목부를 구성하고, 전면 벽(51)의 중앙부에, 면형 발광 장치 A의 투명 기판(1)의 상기 제1 표면에 있어서 발광부(20)에 대응하는 부위를 노출시키는 사각형상(도시한 예에서는, 정사각형 상태)의 창공(window bore)(51a)이 형성되어 있다. 여기서, 전면 케이스(50)에서의 창공(51a)의 개구 사이즈는, 전면 케이스(50)의 전면 측으로부터 면형 발광 장치 A의 투명 기판(1)에 있어서 발광부(20)에 대응하는 부위 이외의 부위가 안 보이게 설정되어 있다.
또한, 전면 케이스(50)의 주변 벽(52)의 후단 가장자리에는, 면형 발광 장치 A로의 급전용의 전선(61, 61, 63, 63)을 삽통되는 커팅부(cutout part)(54)가 형성되어 있다. 여기서, 각 전선(61, 61, 63, 63)에서의 면형 발광 장치 A의 애노드 외부 전극 E1, E1 및 캐소드 외부 전극 E2, E2와 접속되는 일단 측과는 반대 측에는, 별도의 전원 유닛(도시하지 않음)의 출력용의 제1 커넥터(도시하지 않음)에 착탈 가능하게 접속되는 제2 커넥터(70)가 설치되어 있다. 그리고 캐소드 외부 전극 E2를 사이에 두고 배치되어 있는 2개의 애노드 외부 전극 E1, E1 사이는 포워딩 배선(forwarding wiring)(62)에 의해 전기적으로 접속되어 있다.
그런데 전면 케이스(50) 및 리어 패널(60)은, 면형 발광 장치 A를 보호하고, 또한 방열성을 높이는 관점에서, 플라스틱에 비해 열전도율이 높은 금속(예를 들면, Al, Cu 등)에 의해 형성되어 있고, 유기 EL소자(2)와 전면 케이스(50)는 유리 기판으로 이루어지는 투명 기판(1)에 의해 전기적으로 절연되어 있다. 또한, 방열재(5)로서는, 예를 들면, 필러를 고충전한 에폭시 수지 시트(예를 들면, 용융 실리카를 고충전한 에폭시 수지 시트로 이루어지는 유기 그린 시트(organic green sheet))나, 세라믹 시트, 그래파이트 시트, 방열용 고무 시트 등의 열전도성 및 전기 절연성을 가지는 것을 적절하게 채용하면 되고, 유기 EL소자(2)와 리어 패널(60)은 방열재(5)에 의해 열 결합되고 또한 전기적으로 절연된다. 그리고 전면 케이스(50)의 수납 오목부의 깊이 치수는, 면형 발광 장치 A의 두께 치수와 방열재(5)의 두께 치수와 리어 패널(60)의 두께 치수와의 합계 두께 치수와 같은 값으로 설정하고 있다.
또한, 본 실시예의 면형 발광 장치 A는, 전술한 바와 같이 금속제의 전면 케이스(50)와 금속제의 리어 패널(60)로 구성되는 금속 부재인 기구 본체를 구비한 조명 기구의 광원으로서 사용하는 것을 상정하고 있다. 또한, 전면 케이스(50)는, 상기 수납 오목부가 사각형상으로 개구되어 있고, 면형 발광 장치 A의 평면 사이즈의 불균일을 고려하여 상기 수납 오목부의 개구 사이즈를 면형 발광 장치 A의 평면 사이즈보다 약간 크게 설정하고 있지만, 면형 발광 장치 A의 위치 어긋남 등에 의해 전면 케이스(50)의 주변 벽(52)과 면형 발광 장치 A의 투명 기판(1)이 접촉하는 경우가 있다. 그래서, 본 실시예의 면형 발광 장치 A에서는, 조명 기구에 있어서, 애노드 외부 전극 E1 및 캐소드 외부 전극 E2와 기구 본체의 일부를 구성하는 전면 케이스(50) 사이의 연면거리(전기적 절연 거리)의 요구(demand of creepage distance)(예를 들면, 0.2mm 이상)를 만족 가능하도록, 투명 기판(1)의 주위둘레와 애노드 외부 전극 E1 및 캐소드 외부 전극 E2와 투명 기판(1)의 주위둘레와의 거리를 설정하고 있다(여기서는, 0.2mm). 따라서, 금속에 의해 형성된 전면 케이스(50)와 면형 발광 장치 A의 사이드 에지(투명 기판의 측 에지)와의 사이에 전기 절연용의 절연부재를 설치할 필요가 없고, 저비용화가 가능해진다.
그런데 도 1에 나타낸 구성의 면형 발광 장치 A의 발광부(20)의 대면적화를 도모하는 경우에는, 애노드 외부 전극 E1 사이의 거리의 증대에 의한 휘도 불균일의 증대를 억제하기 위해서는, 예를 들면, 도 15에 나타낸 바와 같이, 애노드 외부 전극 E1 및 캐소드 외부 전극 E2의 수를 증가시켜, 캐소드 급전부(25)의 폭 방향의 양측에 배치되는 2개의 애노드 급전부(24, 24)의 중심 사이 거리를 짧게 하면 된다. 그리고 도 15에 나타낸 면형 발광 장치 A는, 발광부(20)의 평면 사이즈를 80mm□로 설정하고, 캐소드 급전부(25)의 폭 방향의 양측에 배치되는 2개의 애노드 급전부(24, 24)의 중심 사이 거리를 30mm로 설정하고 있지만, 이값에 한정되지 않고, 30mm ~ 60mm 정도의 범위에서 적절하게 설정하면 된다.
여기에 있어서, 도 15에 나타낸 구성의 면형 발광 장치 A에 있어서 애노드 보조 전극(26)의 폭을 2mm로 한 제1 실시예에 대하여 주요부의 시트 저항 분포, 주요부의 휘도 분포(전류 밀도 분포), 주요부의 전위 분포의 시뮬레이션의 결과를 도 16a, 도 16b, 도 16c 각각에 나타낸다. 또한, 제1 실시예와 대략 같은 구성이며 애노드 보조 전극(26) 및 애노드 급전 보조 전극(27)을 설치하지 않은 제1 비교예에 대하여 동일한 시뮬레이션의 결과를 도 17a, 도 17b, 도 17c 각각에 나타낸다. 또한, 제1 실시예와 같은 구성이며 애노드 보조 전극(26)의 폭을 1.2mm로 한 제2 실시예에 대하여 동일한 시뮬레이션의 결과를 도 18a, 도 18b, 도 18c 각각에 나타낸다. 또한, 제1 실시예와 대략 같은 구성이며 애노드 보조 전극(26)을 설치하지 않은 제2 비교예에 대하여 동일한 시뮬레이션의 결과를 도 19a, 도 19b, 도 19c 각각에 나타낸다. 또한, 제1 실시예와 대략 같은 구성이며 애노드 급전 보조 전극(27)에 폭 5mm의 슬릿을 형성하여 투명 도전막인 ITO막으로 이루어지는 애노드 급전부(24)의 일부를 노출시킨 제3 실시예에 대하여 동일한 시뮬레이션의 결과를 도 20a, 도 20b, 도 20c 각각에 나타낸다. 또한, 제1 실시예와 대략 같은 구성이며 애노드 외부 전극 E1의 수를 1개로 하여 애노드 외부 전극 E1과 캐소드 외부 전극 E2를 투명 기판(1)의 상기 폭 방향에서의 양 단부에 설치한 제3 비교예에 대하여 동일한 시뮬레이션의 결과를 도 21a, 도 21b, 도 21c 각각에 나타낸다. 그리고 도 16 ~ 도 21의 각 a에서는, 평면에서 볼 때의 투명 기판(1)의 하나의 각을 원점으로 하고, 투명 기판(1)의 길이 방향을 X축 방향으로 하고, 투명 기판(1)의 폭 방향을 Y축 방향, 투명 기판(1)의 두께 방향을 Z축 방향으로 하고, XY 평면 내에서의 시트 저항(단위는Ω/□)의 면 내 분포를 나타내고 있다. 또한, 도 16 ~ 도 21의 각 b에서는, 전술한 도 12와 마찬가지로 전류 밀도의 크기(단위는 mA/cm2)를 Z축 방향으로 하고, 전류 밀도의 면 내 분포를 나타내고 있고, c에서는, a에서의 면형 애노드(21) 및 상기 면형 애노드(21)에 전기적으로 접속된 각각의 부위의 전위의 크기(단위는 V)를 Z축 방향으로서 전위 분포를 나타내고 있다.
전술한 제1 실시예, 제1 비교예, 제2 실시예, 제2 비교예, 제3 실시예, 제3 비교예 각각의 조건을 모으면 하기 표 2와 같이 되고, 시뮬레이션의 결과를 모으면 하기 표 3과 같이 된다. 그리고 표 3에 관하여, Vp(max)는 전술한 전위 분포에서의 최고 전위를, Vp(min)는 전술한 전위 분포에서의 최저 전위를, ΔV는 최고 전위 Vp(max)와 최저 전위 Vp(min)와의 전위차를, J(max)는 전술한 전류 밀도의 면 내 분포에서의 최고 전류 밀도를, J(min)는 전술한 전류 밀도의 면 내 분포에서의 최저 전류 밀도를, J(min)/J(max)는 최고 전류 밀도 J(max)에 대한 최저 전류 밀도 J(min)의 백분율을 각각 나타내고 있다.
애노드 보조 전극 애노드 급전부용 보조 전극 애노드 급전부의 수 평균 전류 밀도[mA/cm2] 발광부 면적 [cm2]
실시예1 유: 폭 2mm 유 2 20 12.7
비교예1 무 무 2 20 12.7
실시예2 유: 폭 1.2mm 유 2 20 12.7
비교예2 무 유 2 20 12.7
실시예3 유: 폭 2mm 일부 유 2 20 12.7
비교예3 유: 폭 2mm 유 1 20 12.7
Vp(max)[V] Vp(min)[v] △V[v] J(max)[mA/cm2] J(min)[mA/cm2] J(min)/J(max)[%]
실시예1 4.53 4.19 0.34 29.1 15.5 53.6
비교예1 5.09 4.19 0.90 34.9 15.7 45.0
실시예2 4.54 4.19 0.35 29.9 15.6 52.2
비교예2 4.68 4.19 0.49 33.6 15.7 46.7
실시예3 4.74 4.19 0.55 29.9 15.7 52.5
비교예3 4.57 4.17 0.40 30.5 15.0 49.2
전술한 제1 실시예와 제1 비교예 간의 비교로부터, 애노드 보조 전극(26) 및 애노드 급전 보조 전극(27)을 설치한 제1 실시예에서는, 애노드 보조 전극(26) 및 애노드 급전 보조 전극(27)을 설치하지 않은 제1 비교예에 비하여, J(min)/J(max)의 값이 크게 되어 있고, 전류 밀도의 면내 불균일이 저감되고 휘도의 면내 불균일이 저감되는 것을 알 수 있다. 또한, 제1 실시예 쪽이 제1 비교예에 비하여, Vp(max)의 값이 작게 되어 있고, 구동 전압의 저전압화에 의한 에너지 절약이 도모되는 것을 알 수 있다.
또한, 전술한 제1 실시예와 제2 비교예 간의 비교로부터, 애노드 보조 전극(26) 및 애노드 급전 보조 전극(27)을 설치한 제1 실시예에서는, 애노드 보조 전극(26)을 설치하지 않은 제2 비교예에 비하여, 전위차 ΔV의 값이 작게 되어 J(min)/J(max)의 값이 크게 되어 있고, 전류 밀도의 면내 불균일이 저감되고 휘도의 면내 불균일이 저감되는 것을 알 수 있다. 요컨대, 애노드 보조 전극(26)에 더하여 애노드 급전 보조 전극(27)을 설치함으로써, 휘도의 면내 불균일을 더 저감할 수 있는 것을 알 수 있다.
또한, 전술한 제1 실시예와 제2 실시예 간의 비교로부터, 애노드 보조 전극(26)의 폭을 2mm로 한 제1 실시예와 애노드 보조 전극(26)의 폭을 1.2mm으로 한 제2 실시예에서, 전위차 ΔV 및 J(min)/J(max)의 값에 거의 차이가 없고, 휘도 불균일을 저감시키기 위해서는 애노드 보조 전극(26)을 설치하는 것이 매우 중요하다는 것을 알 수 있다.
또한, 전술한 제1 실시예와 제3 실시예 간의 비교로부터, 애노드 급전 보조 전극(27)에 의해 애노드 급전부(24)의 표면을 완전히 덮은 제1 실시예와 애노드 급전 보조 전극(27)에 폭 5mm의 슬릿을 형성하여 애노드 급전부(24)의 표면의 일부를 노출시킨 제3 실시예에서, J(min)/J(max)의 값에 거의 차이가 없고 휘도 불균일의 차이도 거의 없지만, 제1 실시예 쪽이 제3 실시예에 비교하여 전위차 ΔV가 작게 되어 있고, 애노드 급전 보조 전극(27)을 설치하는 것이 중요하다는 것을 알 수 있다.
또한, 전술한 제1 실시예와 제3 비교예 간의 비교로부터, 제1 실시예와 대략 같은 구성이며 애노드 외부 전극 E1의 수를 1개로 하여 애노드 외부 전극 E1과 캐소드 외부 전극 E2를 투명 기판(1)의 상기 폭 방향에서의 양 단부에 설치한 제3 비교예에서는, 전위차 ΔV에 대해서는 제1 실시예와 거의 변화가 없지만, J(min)/J(max)의 값에 대해서는 제1 실시예에 비교하여 커져 있으므로, 애노드 외부 전극 E1을 복수 개 설치하도록 하여, 캐소드 외부 전극 E2를 협지하는 형태로 배치하는 것이 휘도 불균일을 저감시키기 위해서는 유효하다는 것을 알 수 있다.
이상 설명한 본 실시예의 면형 발광 장치 A에 의하면, 면형 애노드(21)에서의 투명 기판(1) 측과는 반대 측의 표면의 주위부의 전체 주위에 걸쳐 형성되고 면형 애노드(21)에 전기적으로 접속된 사각형 프레임형(도시한 예에서는, 정사각형 상태)의 애노드 보조 전극(26)과 애노드 보조 전극(26)에 연속 일체로 형성되어 애노드 급전부(24)에 적층된 애노드 급전 보조 전극(27)을 구비하고 있으므로, 투명 도전막으로 이루어지는 면형 애노드(21)의 전위 구배에 기인한 휘도 불균일을 저감할 수 있고, 또한 면형 애노드(21)와 면형 캐소드(23) 사이에 유기층(22)만이 개재하는 영역에 의해 구성되는 발광부(20)의 평면 형상이 사각형상(도시한 예에서는, 정사각형 상태)으로서 상기 사각형상의 4변 중 미리 결정된 평행한 2변(도 1 및 도 15의 예에서는, 투명 기판(1)의 길이 방향에 따른 2변)과 투명 기판(1)의 외주 에지와의 거리가 다른 평행한 2변(도 1 및 도 15의 예에서는, 투명 기판(1)의 폭 방향에 따른 2변)과 투명 기판(1)의 외주 에지와의 거리에 비해 작아지는 사각형상이며, 캐소드 급전부(25) 및 애노드 급전부(24)는, 평면에서 볼 때 발광부(20)의 상기 다른 평행한 2변을 따라 배치되고, 또한 캐소드 급전부(25)의 폭 방향의 양측 각각에 애노드 급전부(24)이 배치되어 있으므로, 휘도 불균일을 저감할 수 있는 동시에, 비발광부의 면적을 저감할 수 있어 디자인을 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 실시예의 면형 발광 장치 A를 복수 개 배열하여 사용하는 조명 기구에서는, 인접하는 발광부(20) 사이의 거리를 작게 할 수 있고, 미관이 양호해진다. 또한, 본 실시예의 면형 발광 장치 A에서는, 캐소드 급전부(25)의 폭 방향의 양측 각각에 애노드 급전부(24)이 배치되어 있는 것에 의해, 구동 전압의 저전압화에 의한 에너지 절약도 도모할 수 있다.
그리고 투명 기판(1)의 평면에서 볼 때 형상은 사각형상이면 되고, 직사각형에 한정되지 않고, 정사각형 상태이어도 되고, 이 경우에는, 발광부(20)의 평면 형상을 직사각형상으로 하고, 상기 직사각형상의 발광부(20)에서의 2개의 단변을 상기 소정의 2변으로 하면 된다. 또한, 투명 기판(1)의 평면에서 볼 때 형상을 직사각형상으로서, 발광부(20)의 평면에서 볼 때 형상을 투명 기판(1)과는 유사하지 않은 직사각형상으로서, 상기 직사각형상의 발광부(20)에서의 2개의 장변을 상기 소정의 2변으로 해도 된다.
또한, 본 실시예의 면형 발광 장치 A는, 애노드 급전 보조 전극(27)의 폭 방향의 양측 각각의 에지와 애노드 보조 전극(26)의 외주 에지와의 사이에 챔퍼(167)(도 6 참조)가 형성되어 있으므로, 상기 챔퍼(167)가 형성되어 있지 않은 경우와 비교하여, 전계 집중을 완화할 수 있어 휘도 불균일을 저감할 수 있다. 또한, 본 실시예의 면형 발광 장치 A는, 전술한 바와 같이 면형 캐소드(23)로부터 연속 일체로 연장되고 면형 캐소드(23)와 캐소드 급전부(25)를 전기적으로 접속하는 인출 배선(23b)을 구비하고, 상기 인출 배선(23b)의 폭 방향의 양측 각각의 에지와 면형 캐소드(23)의 외주 에지와의 사이에 챔퍼(135)(도 9 참조)가 형성되어 있으므로, 상기 챔퍼(135)가 형성되어 있지 않은 경우와 비교하여, 전계 집중을 완화할 수 있어 휘도 불균일을 저감할 수 있다. 그리고 전술한 챔퍼(167, 135)는, 평면에서 볼 때 직선형의 C-챔퍼로 되어 있지만, 이에 한정되지 않고, 평면에서 볼 때 원호형의 R-챔퍼이어도 된다.
또한, 도시하지는 않았지만, 애노드 보조 전극(26)의 인접하는 내측 에지 사이에 챔퍼를 형성하면, 애노드 보조 전극(26)의 코너부에서의 전계 집중을 완화할 수 있어 국소적으로 과대한 전류가 흘러 국소적으로 휘도가 높아지는 것을 방지할 수 있고, 휘도 불균일을 저감할 수 있는 동시에 번인(brun-in) 및 단수명화를 방지할 수 있다. 마찬가지로, 애노드 보조 전극의 인접하는 외측 에지 사이에 챔퍼를 형성하면, 애노드 보조 전극(26)의 코너부에서의 전계 집중을 완화할 수 있어 국소적으로 과대한 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있고, 휘도 불균일을 저감할 수 있는 동시에 단수명화를 방지할 수 있다. 그리고 애노드 보조 전극(26)에 형성하는 챔퍼도 예를 들면, C-챔퍼나 R-챔퍼로 된다.
(제2 실시예)
도 22에 나타낸 본 실시예의 면형 발광 장치 A의 기본 구성은 제1 실시예와 대략 같으며, 투명 기판(1)의 평면 사이즈를 도 15에 나타낸 면형 발광 장치 A에서의 투명 기판(1)의 대략 4배의 크기로서, 투명 기판(1) 상에 4개의 유기 EL소자(2)를 2차원 어레이형으로 배열하고 있는 점이 상이하다. 그리고 제1 실시예와 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략한다.
본 실시예의 면형 발광 장치 A에서는, 제1 실시예의 면형 발광 장치 A에 비하여, 면형 발광 장치 A의 대면적화를 도모되고(1개의 투명 기판(1) 당의 발광부(20)의 면적의 증대를 도모되고), 또한 도 22의 상하 방향에 있어서 인접하는 유기 EL소자(2)의 발광부(20) 사이의 거리를 짧게 할 수 있으므로, 인접하는 발광부(20) 사이의 비발광부를 작게 할 수 있고, 디자인을 향상시킬 수 있다.
본 발명을 몇 개의 바람직한 실시예에 대하여 기술했지만, 본 발명의 본래의 정신 및 범위, 즉 청구의 범위를 일탈하지 않고, 당업자에 의해 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

Claims (15)

  1. 면형 발광 장치에 있어서,
    평면에서 볼 때 사각형상인 투명 기판; 및
    상기 투명 기판의 제1 표면 측에 형성된 유기 EL 소자
    를 구비하며,
    상기 유기 EL소자는,
    상기 투명 기판의 상기 제1 표면 측에 형성된 투명 도전막으로 이루어지고 평면에서 볼 때 사각형상인 면형 애노드(planar anode);
    상기 면형 애노드에서의 상기 투명 기판과는 반대 측에 형성되고 적어도 발광층을 포함하며 평면에서 볼 때 사각형상인 유기층;
    상기 유기층에서의 상기 면형 애노드와는 반대 측에 형성되고 상기 면형 애노드에 대향하며 평면에서 볼 때 사각형상인 면형 캐소드(planar cathode);
    상기 투명 기판의 상기 제1 표면 측에 형성되고 상기 면형 애노드에 전기적으로 접속된 애노드 급전부(anode feeding part);
    상기 투명 기판의 상기 제1 표면 측에 형성되고 상기 면형 캐소드에 전기적으로 접속된 캐소드 급전부(cathode feeding part);
    상기 면형 애노드에서의 상기 투명 기판과는 반대 측의 표면의 전체 주위부에 걸쳐 형성되고 상기 면형 애노드에 전기적으로 접속된, 사각형 프레임형의 애노드 보조 전극(anode auxiliary electrode); 및
    상기 애노드 보조 전극에 연속 일체로 형성되고 상기 애노드 급전부에 적층된 애노드 급전 보조 전극(anode feeding auxiliary electrode)
    을 구비하고,
    상기 면형 애노드와 상기 면형 캐소드 사이에 유기층만이 개재하는 영역에 의해 발광부가 구성되고, 상기 발광부의 평면 형상이 사각형상이며, 상기 발광부의 4변 중 미리 결정된 평행한 2변과 상기 투명 기판의 외주 에지 간의 거리가 다른 평행한 2변과 상기 투명 기판의 외주 에지 간의 거리보다 작고,
    상기 캐소드 급전부 및 상기 애노드 급전부는 평면에서 볼 때 상기 발광부의 상기 다른 평행한 2변을 따라 배치되고, 또한 캐소드 급전부의 폭 방향의 양측 각각에 애노드 급전부가 배치되는, 면형 발광 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 캐소드 급전부에 적층되고 상기 캐소드 급전부에 전기적으로 접속된 캐소드 급전 보조 전극(cathode feeding auxiliary electrode)을 구비하는 면형 발광 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 애노드 급전부와 상기 캐소드 급전부는 동일한 재료에 의해 동일한 두께로 형성되고,
    상기 애노드 급전 보조 전극과 상기 캐소드 급전 보조 전극은 동일한 재료에 의해 동일한 두께로 형성되고,
    상기 애노드 급전부와 상기 애노드 급전 보조 전극으로 구성되는 애노드 외부 전극(anode external electrode)의 폭의 합계 치수와, 상기 캐소드 급전부와 상기 캐소드 급전 보조 전극으로 구성되는 캐소드 외부 전극(cathode external electrode)의 폭의 합계 치수가 동일한 값으로 설정되는, 면형 발광 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 애노드 급전 보조 전극의 폭 방향의 양측 각각의 에지와 상기 애노드 보조 전극의 외주 에지 사이에 형성된 챔퍼(champer)를 구비하는, 면형 발광 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 면형 캐소드로부터 연속 일체로 연장되고 상기 면형 캐소드와 상기 캐소드 급전부 사이를 전기적으로 접속하는 인출 배선(wiring); 및
    상기 인출 배선의 폭 방향의 양측 각각의 에지와 상기 면형 캐소드의 외주 에지 사이에 형성된 챔퍼
    를 구비하는 면형 발광 장치.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 애노드 보조 전극의 인접하는 내측 에지들 사이에 형성된 챔퍼를 구비하는, 면형 발광 장치.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유기 EL소자의 상기 발광부를 덮도록 상기 투명 기판의 상기 제1 표면 측에 밀봉 재료로 이루어지는 비도전성 접착제에 의해 고착된 밀봉 부재를 구비하고,
    상기 밀봉 부재는 금속박으로 이루어지는, 면형 발광 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 금속박에서의 상기 투명 기판 측의 표면과 측 에지와의 사이에 형성된 챔퍼를 구비하는, 면형 발광 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 밀봉 재료는, 입경이 20μm 이상인 구형의 필러를 함유하는, 면형 발광 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 금속박에서의 상기 투명 기판과는 반대의 표면 측에 형성된 흑색 산화 표면(black oxidation surface)을 구비하는, 면형 발광 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 금속박에서의 상기 투명 기판과는 반대의 표면 측에 고착되고 상기 금속박보다 방사율(emissivity)이 높은 재료로 이루어지는 열방사층(thermal radiation layer)을 구비하는 면형 발광 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    한 쌍의 유기 EL 소자를 포함하고,
    상기 한 쌍의 유기 EL 소자에 있어서의 하나의 유기 EL 소자의 1변이, 상기 한 쌍의 유기 EL 소자에 있어서의 다른 하나의 유기 EL 소자의 1변에 접속하는 것에 의해, 상기 한 쌍의 유기 EL 소자에 있어서의 복수의 발광부의 4변 중 미리 결정된 평행한 2변과 투명 기판의 외주 에지 간의 거리가, 다른 평행한 2변과 투명 기판의 외주 에지 간의 거리에 비해 작은, 면형 발광 장치.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
KR1020117022590A 2009-02-26 2010-02-25 면형 발광 장치 KR101372987B1 (ko)

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