JP2013200959A - 有機電界発光素子及び照明装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】光透過性の有機電界発光素子、照明装置及び有機電界発光素子の製造方法を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、第1電極と、複数の第2電極と、有機発光層と、を備えた有機電界発光素子が提供される。前記第1電極は、第1主面を有する。前記第1電極は、光透過性を有する。前記複数の第2電極は、前記第1電極と対向し前記第1主面と平行な第1方向に沿って延び前記第1主面に対して平行で前記第1方向に対して垂直な第2方向に互いに離間する。前記第2電極の光透過率は、前記第1電極の光透過率よりも低い。前記第2電極の側面は、前記第1方向に沿って波状に変動する。前記有機発光層は、前記第1電極と前記第2電極との間に設けられる。
【選択図】図1

Description

本発明の実施形態は、有機電界発光素子及び照明装置に関する。
近年、平面光源などの用途に有機電界発光素子が注目されている。有機電界発光素子においては、有機薄膜が、2つの電極の間に設けられる。有機薄膜に電圧を印加して電子と正孔とを注入し再結合させることにより、励起子を生成する。この励起子が放射失活する際の発光が利用される。
有機電界発光素子において、薄型、軽量、面発光などの特徴から、これまでの照明器具や光源では実現できなかった応用が期待されている。
特開2011−23336号公報
本発明の実施形態は、光透過性の有機電界発光素子及び照明装置を提供する。
本発明の実施形態によれば、第1電極と、複数の第2電極と、有機発光層と、を備えた有機電界発光素子が提供される。前記第1電極は、第1主面を有する。前記第1電極は、光透過性を有する。前記複数の第2電極は、前記第1電極と対向し前記第1主面と平行な第1方向に沿って延び前記第1主面に対して平行で前記第1方向に対して垂直な第2方向に互いに離間する。前記第2電極の光透過率は、前記第1電極の光透過率よりも低い。前記第2電極の側面は、前記第1方向に沿って波状に変動する。前記有機発光層は、前記第1電極と前記第2電極との間に設けられる。
第1の実施形態に係る有機電界発光素子の構成を例示する模式的断面図である。 第1の実施形態に係る有機電界発光素子の一部の構成を例示する模式的平面図である。 第1の実施形態に係る有機電界発光素子の一部の構成を例示する模式的断面図である。 第1の実施形態に係る別の有機電界発光素子の一部の構成を例示する模式的平面図である。 図5(a)〜図5(c)は、第1の実施形態に係る有機電界発光素子の第1試験に用いた試料を例示する模式的平面図である。 図6(a)〜図6(e)は、第1の実施形態に係る有機電界発光素子の第2試験に用いた試料を例示する模式的平面図である。 図7は、第1の実施形態に係る有機電界発光素子の第2試験の結果を示すグラフ図である。 図8(a)〜図8(e)は、第1の実施形態に係る有機電界発光素子の第3試験に用いた試料を例示する模式的平面図である。 第1の実施形態に係る有機電界発光素子の第3試験の結果を示すグラフ図である。 第1の実施形態に係る有機電界発光素子の特性を例示するグラフ図である。 第1の実施形態に係る別の有機電界発光素子の構成を例示する模式的断面図である。 第2の実施形態に係る照明装置の構成を例示する模式図である。
以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
(第1の実施の形態)
図1は、第1の実施形態に係る有機電界発光素子の構成を例示する模式的断面図である。
図2は、第1の実施形態に係る有機電界発光素子の一部の構成を例示する模式的平面図である。図1は、図2のA1−A2線断面図である。
図1及び図2に表したように、有機電界発光素子110は、第1電極10と、複数の第2電極20と、有機発光層40と、を含む。
第1電極10は、第1主面10aと、第2主面10bと、を有する。第2主面10bは、第1主面10aと反対側の面である。第1電極10は、光透過性を有する。第1電極10は、例えば、透明電極である。第1主面10aは、第2主面10bと実施的に平行である。
ここで、第1主面10aに対して垂直な第1方向をZ軸方向とする。第1主面10aに対して平行な1つの方向をX軸方向とする。第1主面10aに対して平行でX軸方向に対して垂直な方向をY軸方向とする。X軸方向及びY軸方向は、Z軸方向に対して垂直な方向である。Z軸方向は、第1電極10の厚さ方向に相当する。
複数の第2電極20は、第1電極10の第1主面10aの一部と対向する。複数の第2電極20の光透過率は、第1電極10の光透過率よりも低い。第2電極20は、例えば、光反射性を有する。第2電極20の光反射率は、第1電極10の光反射率よりも高い。複数の第2電極20は、例えば、金属電極である。
図2に表したように、複数の第2電極20のそれぞれは、第1主面10aと平行な第1方向に沿って延び、第1主面10aと平行で第1方向に対して垂直な第2方向に互いに離間する。これにより、複数の第2電極20は、縞状のパターン形状に形成される。複数の第2電極20のそれぞれの間隔は、例えば、一定である。この例において、第1方向は、Y軸方向である。第2方向は、X軸方向である。第1方向及び第2方向は、例えば、X−Y平面に沿う任意の方向でよい。
複数の第2電極20のそれぞれの側面20sは、Y軸方向に沿って波状に変動する。側面20sは、第2電極20のX軸方向の2つの側面である。複数の第2電極20のX軸方向の側端の位置は、Y軸方向に沿って波状に変動する。この例において、側面20sは、例えば、正弦波状に周期的に変動する。
この例において、第2電極20の側面20sは、例えば、Z軸方向と平行な面である。すなわち、この例において、側面20sは、例えば、X−Y平面に対して垂直な面である。側面20sは、例えば、Z軸方向と非平行な面でもよい。側面20sは、例えば、曲面でもよい。側面20sは、例えば、第2電極20のX軸方向の端において少なくともZ軸方向に変動する成分を有する面である。
第2電極20の一方の側面20sの変動は、第2電極20の他方の側面20sの変動と実質的に同じである。複数の第2電極20のそれぞれのX軸方向に沿う距離(幅)WDは、Y軸方向に沿って実質的に同じである。すなわち、複数の第2電極20のそれぞれは、波状に周期的に蛇行する帯形状である。複数の第2電極20のそれぞれの距離WDのY軸方向の変化率は、例えば、10%以下である。
距離WDは、例えば、1μm以上2000μm以下である。最近接の2つの第2電極20の間のX軸方向に沿うピッチ(X軸方向における第2電極20の第1中心軸CA1間の距離)をPIとする。ピッチPIは、例えば、0.35mm以上3.5mm以下である。複数の第2電極20のそれぞれのX軸方向に沿う距離(幅)をWD、側面20sの変動の振幅をAP、側面20sの変動の1周期の距離をCYとする。このとき、ピッチPIと距離CYとの比率CY/PIは、例えば、2以上7以下である。ピッチPIと振幅APとの比率AP/PIは、例えば、0.2以上0.75以下である。
第2電極20のX軸方向の頂点間のX軸方向に沿う幅Wmaxの中心を通る線分を第1中心軸CA1とする。ピッチPIは、例えば、最近接の2つの第2電極20の第1中心軸CA1の間のX軸方向に沿う距離である。第2電極20の側面20sの変動の幅を変動幅Wfとする。変動幅Wfの中心を通る線分を第2中心軸CA2とする。振幅APは、例えば、X軸方向において第2中心軸CA2から最も離れた側面20sの位置と、第2中心軸CA2と、の間の、X軸方向に沿う距離である。振幅APは、例えば、変動幅Wfの1/2倍である。距離CYは、例えば、第2中心軸CA2と側面20sとのそれぞれの交点をIPとしたとき、最近接の2つの交点IPの間の距離の2倍である。
有機発光層40は、第1電極10の第1主面10aと、第2電極20と、の間に設けられる。有機発光層40は、例えば、第1電極10と第2電極20とを介して電圧が印加された場合に、電子と正孔とを再結合させ、励起子を生成する。有機発光層40は、例えば、励起子が放射失活する際の光の放出を利用して発光する。有機発光層40は、例えば、発光していない状態において、光透過性を有する。有機発光層40は、例えば、発光していない状態において、透明である。
有機電界発光素子110は、複数の配線部30と、基板80と、をさらに備える。複数の配線部30は、例えば、第1電極10と有機発光層40との間に設けられる。この例において、例えば、複数の配線部30と基板80との間に、第1電極10が設けられる。基板80は、光透過性を有する。基板80は、例えば、透明基板である。複数の配線部30と基板80とは、有機電界発光素子110に適宜設けられ、省略可能である。
複数の配線部30は、それぞれ第1主面10aに対して平行な平面に沿って延在する。すなわち、複数の配線部30は、X−Y平面内に延在する。この例において、複数の配線部30のそれぞれは、第1電極10の第1主面10aの上に設けられる。複数の配線部30のそれぞれは、第1主面10aのうちの、Z軸方向に見たときに、複数の第2電極20のそれぞれと重ならない部分の一部に設けられる。複数の第2電極20のそれぞれと重ならない部分とは、Z軸方向に見たときの、最近接の2つの第2電極20の間の部分である。複数の配線部30は、第1電極10の第2主面10bの上に設けてもよい。この場合、複数の配線部30は、第2主面10bのうちの、Z軸方向に見たときに、複数の第2電極20のそれぞれと重ならない部分の一部に設けられる。
図2に表したように、複数の配線部30のそれぞれは、例えば、Y軸方向に沿って延び、X軸方向に互いに離間する。これにより、複数の配線部30は、縞状のパターン形状に形成される。複数の配線部30のそれぞれの間隔は、例えば、一定である。複数の配線部30のそれぞれは、第2電極20と実質的に同じ形状である。この例において、複数の配線部30のそれぞれは、波状に周期的に蛇行する帯形状である。また、複数の配線部30のそれぞれの間隔は、例えば、複数の第2電極20のそれぞれの間隔よりも広い。この例においては、例えば、3つの第2電極20毎に、1つの配線部30が設けられる。配線部30のパターン形状は、任意である。配線部30は、例えば、格子状でもよい。
複数の配線部30の導電率は、第1電極10の導電率よりも高い。複数の配線部30は、光反射性を有する。複数の配線部30は、例えば、金属配線である。複数の配線部30は、例えば、第1電極10に流れる電流を伝達する補助電極として機能する。複数の配線部30は、第1電極10の少なくとも一部を露出させる。
複数の配線部30の光反射率は、第1電極10の光反射率よりも高い。本願明細書においては、第1電極10の光反射率よりも高い光反射率を有している状態を光反射性という。複数の配線部30のそれぞれの上面及び側面に絶縁層(図示しない)を設けても良い。
第1電極10の光透過率は、配線部30の光透過率及び第2電極20の光透過率よりも高い。本願明細書においては、配線部30の光透過率及び第2電極20の光透過率よりも高い光透過率を有している状態を光透過性という。例えば、基板80の光透過率は、第2電極20の光透過率、及び、配線部30の光透過率よりも高い。
有機電界発光素子110において、第1電極10と第2電極20とが対向する部分の有機発光層40が、発光領域44となる。発光領域44から放出された発光光45は、第1電極10及び基板80を介して、有機電界発光素子110の外部に出射する。発光光45の一部は、第2電極20で反射し、第1電極10及び基板80を介して外部に出射する。
有機電界発光素子110において、外部から入射する外光46は、有機発光層40、第1電極10、及び、基板80を透過する。このように、有機電界発光素子110は、発光光45を出射させつつ、外部から有機電界発光素子110に入射する外光46を透過させる。このように、有機電界発光素子110は、光透過性を有する。有機電界発光素子110は、例えば、透明である。有機電界発光素子110においては、有機電界発光素子110を介して、背景の像を視認できる。すなわち、有機電界発光素子110は、シースルー可能な薄膜状または板状の光源である。
実施形態の有機電界発光素子110によれば、光透過性の有機電界発光素子を提供できる。この有機電界発光素子110を照明装置に応用した場合、照明機能の他に、背景像を透過させる機能により、種々の新たな応用が可能になる。
また、波状の第2電極20と線状の第2電極20との距離WDとピッチPIが同じ場合、波状の第2電極20では、直線状の第2電極20に比べて、有機発光層40との接触面積を大きくすることができる。すなわち、波状の第2電極20では、直線状の第2電極20に比べて、発光領域44の面積を大きくすることができる。これにより、波状の第2電極20では、直線状の第2電極20に比べて、有機発光層40の輝度を高めることができる。さらに、波状の第2電極20では、直線状の第2電極20に比べて、第1主面10aに対する分布が均一になる。このため、波状の第2電極20では、直線状の第2電極20に比べて、均一な発光を得ることができる。
有機電界発光素子においては、透明性を確保するため、透明性を有しない第2電極20を視認できない程度まで細くすることがよいと考えられる。しかし、第2電極20を、通常のメタルマスクを用いて形成する場合には、例えば100μm程度が限界である。高精細なメタルマスクを用いれば、数μm程度まで細線化できるが、例えば、製造工程が複雑になる。例えば、コストが増加する。
人間の形状知覚において、空間周波数によって知覚できる輝度の変化量が異なる。この人間の形状知覚を表す尺度として、コントラスト感度がある。一般に、2〜10cycle/degree付近で最もコントラスト感度が高く、それよりも低周波数でも高周波数でもコントラスト感度が低下する。特に、高周波数になると、感度の低下が著しく、限界に達するとコントラストを高くしても知覚できなくなる。このときの空間周波数は、50〜60cycle/degreeと言われている。従って、視認性は、対象物との距離と細線間隔(ピッチPI)に大きく依存する。
有機電界発光素子110では、例えば、ピッチPIと距離CYとの比率CY/PIを、例えば、2以上7以下とする。ピッチPIと振幅APとの比率AP/PIを、例えば、0.2以上0.75以下とする。この条件は、後述する本願発明者が行った評価実験により導き出されたものである。この条件に設定することにより、透明性を確保しつつ、第2電極20を視認し難くさせることができる。すなわち、有機電界発光素子110では、例えば、第2電極20の太さが比較的太い場合でも第2電極20が視認し難い。第2電極20の形成に高精細なメタルマスクなどを用いなくてもよくなり、例えば、製造工程の複雑化が抑えられる。
図3は、第1の実施形態に係る有機電界発光素子の一部の構成を例示する模式的断面図である。
図3に表したように、有機発光層40は、発光部43を含む。有機発光層40は、必要に応じて、第1層41及び第2層42の少なくともいずれかをさらに含むことができる。発光部43は、可視光の波長を含む光を放出する。第1層41は、発光部43と第1電極10との間に設けられる。第2層42は、発光部43と第2電極20との間に設けられる。
発光部43には、例えば、Alq(トリス(8−ヒドロキシキノリノラト)アルミニウム)、F8BT(ポリ(9,9-ジオクチルフルオレン-co-ベンゾチアジアゾール)及びPPV(ポリパラフェニレンビニレン)などの材料を用いることができる。発光部43には、ホスト材料と、ホスト材料に添加されるドーパントと、の混合材料を用いることができる。ホスト材料としては、例えばCBP(4,4'−N,N'-ビスジカルバゾリルール−ビフェニル)、BCP(2,9−ジメチル-4,7 ジフェニル−1,10−フェナントロリン)、TPD(2,9−ジメチル-4,7 ジフェニル−1,10−フェナントロリン)、PVK(ポリビニルカルバゾール)及びPPT(ポリ(3−フェニルチオフェン))などを用いることができる。ドーパント材料としては、例えば、Flrpic(イリジウム(III)ビス(4,6-ジ-フルオロフェニル)-ピ. リジネート-N,C2'-ピコリネート)、Ir(ppy)(トリス (2−フェニルピリジン)イリジウム)及びFlr6(ビス(2,4−ジフルオロフェニルピリジナト)−テトラキス(1−ピラゾリル)ボラート−イリジウム(III))などを用いることができる。
第1層41は、例えば、正孔注入層として機能する。第1層41は、例えば正孔輸送層として機能する。第1層41は、例えば、正孔注入層として機能する層と、正孔輸送層として機能する層と、の積層構造を有しても良い。第1層41は、正孔注入層として機能する層及び正孔輸送層として機能する層とは別の層を含んでも良い。
第2層42は、例えば電子注入層として機能する層を含むことができる。第2層42は、例えば、電子輸送層として機能する層を含むことができる。第2層42は、例えば、電子注入層として機能する層と、電子輸送層として機能する層と、の積層構造を有しても良い。第2層42は、電子注入層として機能する層及び電子輸送層として機能する層とは別の層を含んでも良い。
例えば、有機発光層40は、可視光の波長の成分を含む光を放出する。例えば、有機発光層40から放出される光は、実質的に白色光である。すなわち、有機電界発光素子110から出射する光は白色光である。ここで、「白色光」は、実質的に白色であり、例えば、赤色系、黄色系、緑色系、青色系及び紫色系などの白色の光も含む。
第1電極10は、例えば、In、Sn、Zn及びTiよりなる群から選択された少なくともいずれかの元素を含む酸化物を含む。第1電極10には、例えば、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化錫、インジウム錫酸化物(ITO:Indium Tin Oxide)膜、フッ素ドープ酸化錫(FTO)、及び、インジウム亜鉛酸化物を含む導電性ガラスを用いて作製された膜(例えばNESAなど)などを用いることができる。第1電極10は、例えば、陽極として機能する。
第2電極20は、例えば、アルミニウム及び銀の少なくともいずれかを含む。例えば、第2電極20には、アルミニウム膜が用いられる。さらに、第2電極20として、銀とマグネシウムとの合金を用いても良い。この合金にカルシウムを添加しても良い。第2電極20は、例えば、陰極として機能する。
配線部30は、例えば、Mo、Ta、Nb、Al、Ni及びTiよりなる群から選択された、少なくともいずれかの元素を含む。配線部30は、例えば、この群から選択された元素を含む混合膜とすることができる。配線部30は、それらの元素を含む積層膜とすることができる。配線部30には、例えばNb/Mo/Al/Mo/Nbの積層膜を用いることができる。配線部30は、例えば、第1電極10の電位降下を抑制する補助電極として機能する。配線部30は、電流供給のためのリード電極として機能することができる。
基板80には、例えば、石英ガラス、アルカリガラス及び無アルカリガラスなどの透明ガラスが用いられる。基板80は、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネイト、ポリメチルメタクリエート、ポリプロピレン、ポリエチレン、非晶質ポリオレフィン及びフッ素系樹脂などの透明樹脂でもよい。
図4は、第1の実施形態に係る別の有機電界発光素子の一部の構成を例示する模式的平面図である。
図4に表したように、本実施形態に係る別の有機電界発光素子111において、側面20sは、例えば、三角波状に周期的に変動する。有機電界発光素子111において、複数の第2電極20のそれぞれは、ジグザグ状に周期的に蛇行する帯形状である。この例においても、第1方向は、Y軸方向である。第2方向は、X軸方向である。ジグザグ状の複数の第2電極20のそれぞれにおいて、距離WDのY軸方向の変化率は、例えば、10%以下である。
有機電界発光素子111において、ピッチPIと距離CYとの比率CY/PIは、例えば、2以上7以下である。ピッチPIと振幅APとの比率AP/PIは、例えば、0.2以上0.75以下である。
第2電極20をジグザグ状に形成した有機電界発光素子111においても、光透過性の有機電界発光素子を提供できる。有機電界発光素子111では、波状の第2電極20と線状の第2電極20の距離WDとピッチPIが同じ場合、直線状の第2電極20を用いた場合に比べて、発光効率が高くなる。有機電界発光素子111では、直線状の第2電極20を用いた場合に比べて、均一な発光を得ることができる。また、有機電界発光素子111では、透明性を確保しつつ、第2電極20を視認し難くさせることができる。有機電界発光素子111では、例えば、製造工程の複雑化が抑えられる。
本実施形態において、第2電極20が目立つと、背景の像の認識を困難にする。そこで、本願発明者は、第2電極20を目立ち難くする条件について検討した。この検討では、3つの試験を行った。第1試験では、第2電極20のパターン形状の違いについて評価した。第2試験では、第2電極20の1周期の距離CYの違いについて評価した。第3試験では、第2電極20の振幅APの違いについて評価した。各試験では、透明なフィルムに黒色の顔料で第2電極20のパターンを形成した試料を用いた。試験毎に、パターンの異なる複数の試料を作成した。複数の試料のそれぞれを複数の被験者に観察させた。検討では、複数の被験者のそれぞれに、複数の試料について、パターンを認識できるか否か、試料の明度(色の明るさの度合い)、及び、背景の見易さを評価させた。
第1試験〜第3試験は、蛍光灯下の室内において一定の照度で行った。第1被験者TS1〜第5被験者TS5の5人の被験者を用意した。第1被験者TS1〜第5被験者TS5の視力の平均は、1.0であった。第1試験〜第3試験において、試料は、一辺の長さ10cmの正方形とした。試料と被験者との間の距離は、5mとした。それぞれの評価において、許容範囲は、2以上とした。
パターンを認識できるか否かの評価では、
評価値1:はっきり見える
評価値2:ぼんやり見える
評価値3:ほとんど見えない
評価値4:見えない
の、4つの評価尺度を用いた。
試料の明度の評価では、
評価値1:暗い(黒色に近い)
評価値2:やや暗い(濃い灰色)
評価値3:やや明るい(薄い灰色)
評価値4:明るい(透明に近い)
の、4つの評価尺度を用いた。
背景の見易さの評価では、
評価値1:全く見えない
評価値2:ほとんど見えない
評価値3:見える
評価値4:はっきり見える
の、4つの評価尺度を用いた。
図5(a)〜図5(c)は、第1の実施形態に係る有機電界発光素子の第1試験に用いた試料を例示する模式的平面図である。
図5(a)〜図5(c)に表したように、第1試験では、形状用第1試料SP11〜形状用第3試料SP13の3つの試料を用いた。図5(a)に表したように、形状用第1試料SP11には、ストライプ状のパターンを形成した。図5(b)に表したように、形状用第2試料SP12には、波状のパターンを形成した。図5(c)に表したように、形状用第3試料SP13には、ジグザグ状のパターンを形成した。形状用第1試料SP11における直線状の1本の線、形状用第2試料SP12における波状の1本の線、及び、形状用第3試料SP13におけるジグザグ状の1本の線のそれぞれが、1つの第2電極20に相当している。これにより、第1試験では、ストライプ型、波型、及び、ジグザグ型のパターン形状の違いについて評価した。
形状用第1試料SP11〜形状用第3試料SP13の1本の線のX軸方向の幅(距離WD)は、0.26mmである。形状用第1試料SP11〜形状用第3試料SP13の最近接の2つの線のX軸方向の間隔(ピッチPI)は、5mmである。形状用第2試料SP12及び形状用第3試料SP13において、振幅APは、1.25mmである。形状用第2試料SP12及び形状用第3試料SP13において、1周期の距離CYは、20mmである。
第1試験におけるパターンを認識できるか否かの評価結果を、表1に表す。試料の明度の評価結果を、表2に表す。背景の見易さの評価結果を、表3に表す。
表1〜表3では、形状用第1試料SP11〜形状用第3試料SP13に対する第1被験者TS1〜第5被験者TS5のそれぞれの評価値、及び、形状用第1試料SP11〜形状用第3試料SP13毎の評価値の平均値Aveを示している。
Figure 2013200959

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表1に表したように、波状のパターン及びジグザグ状のパターンは、ストライプ状のパターンに比べて、認識され難い。表2に表したように、ストライプ状のパターンの明度は、波状のパターンの明度及びジグザグ状のパターンの明度よりも僅かに高い。ストライプ状のパターンの明度と波状のパターンの明度との差、及び、ストライプ状のパターンの明度とジグザグ状のパターンの明度との差は、実用上問題となるレベルではない。表3に表したように、波状のパターン及びジグザグ状のパターンは、ストライプ状のパターンに比べて、背景を見易い。各評価項目において、波型のパターンと、ジグザグ状のパターンと、の間に、顕著な差は見られなかった。しかし、このように、第2電極20のパターン形状を波状またはジグザグ状とすることにより、背景像を見易くすることができる。
図6(a)〜図6(e)は、第1の実施形態に係る有機電界発光素子の第2試験に用いた試料を例示する模式的平面図である。
図6(a)〜図6(e)に表したように、第2試験では、周期用第1試料SP21〜周期用第5試料SP25の5つの試料を用いた。図6(a)に表したように、周期用第1試料SP21には、ストライプ状のパターンを形成した。図6(b)〜図6(e)に表したように、周期用第2試料SP22〜周期用第5試料SP25には、波状のパターンを形成した。
周期用第1試料SP21〜周期用第5試料SP25の1本の線のX軸方向の幅(距離WD)は、0.26mmである。周期用第1試料SP21〜周期用第5試料SP25の最近接の2つの線のX軸方向の間隔(ピッチPI)は、5mmである。周期用第2試料SP22〜周期用第5試料SP25において、振幅APは、1.25mmである。周期用第2試料SP22において、1周期の距離CYは、50mmである。周期用第3試料SP23において、1周期の距離CYは、40mmである。周期用第4試料SP24において、1周期の距離CYは、20mmである。周期用第5試料SP25において、1周期の距離CYは、10mmである。周期用第1試料SP21のパターンは、距離CYを無限大にしたパターンである。これにより、第2試験では、第2電極20の1周期の距離CYの違いについて評価した。
図7は、第1の実施形態に係る有機電界発光素子の第2試験の結果を示すグラフ図である。
図7の縦軸は、評価値の平均値Aveである。横軸は、距離CY(mm)である。図7において、特性CT1は、パターンを認識できるか否かの評価結果である。特性CT2は、試料の明度の評価結果である。特性CT3は、背景の見易さの評価結果である。また、第2試験におけるパターンを認識できるか否かの評価結果を、表4に表す。試料の明度の評価結果を、表5に表す。背景の見易さの評価結果を、表6に表す。
Figure 2013200959

Figure 2013200959

Figure 2013200959
図7の特性CT1及び表4に表したように、第2電極20のパターン形状は、距離CYを小さくするほど見え難くなる。特性CT2及び表5に表したように、試料の明度は、距離CYを小さくするほど低くなる。特性CT3及び表6に表したように、背景の見易さは、距離CYを小さくするほど見やすくなる。
パターンを認識できるか否かの評価の許容範囲は、例えば、評価値の平均値Aveにおいて2以上とする。特性CT1において、Ave2以上となるのは、例えば、距離CYが35mm以下の範囲である。試料の明度の評価の許容範囲は、例えば、評価値の平均値Aveにおいて2以上とする。特性CT2において、Ave2以上となるのは、例えば、距離CYが10mm以上の範囲である。背景の見易さの評価の許容範囲は、例えば、評価値の平均値Aveにおいて2以上とする。特性CT3において、Ave2以上となるのは、例えば、距離CYが35mm以下の範囲である。
従って、距離CYは、例えば、10mm以上35mm以下とする。これにより、例えば、第2電極20のパターンを見え難くすることができる。例えば、明度の低下を抑えることができる。例えば、背景像を見易くすることができる。
図8(a)〜図8(e)は、第1の実施形態に係る有機電界発光素子の第3試験に用いた試料を例示する模式的平面図である。
図8(a)〜図8(e)に表したように、第3試験では、振幅用第1試料SP31〜振幅用第5試料SP35の5つの試料を用いた。図8(a)に表したように、振幅用第1試料SP31には、ストライプ状のパターンを形成した。図8(b)〜図8(e)に表したように、振幅用第2試料SP32〜振幅用第5試料SP35には、波状のパターンを形成した。
振幅用第1試料SP31〜振幅用第5試料SP35の1本の線のX軸方向の幅(距離WD)は、0.26mmである。振幅用第1試料SP31〜振幅用第5試料SP35の最近接の2つの線のX軸方向の間隔(ピッチPI)は、5mmである。振幅用第2試料SP32〜振幅用第5試料SP35において、1周期の距離CYは、20mmである。振幅用第2試料SP32において、振幅APは、0.625mmである。振幅用第3試料SP33において、振幅APは、1.25mmである。振幅用第4試料SP34において、振幅APは、2.50mmである。振幅用第5試料SP35において、振幅APは、3.75mmである。振幅用第1試料SP31のパターンは、振幅APを0mmにしたパターンである。これにより、第3試験では、第2電極20の振幅APの違いについて評価した。
図9は、第1の実施形態に係る有機電界発光素子の第3試験の結果を示すグラフ図である。
図9の縦軸は、評価値の平均値Aveである。横軸は、振幅AP(mm)である。図9において、特性CT4は、パターンを認識できるか否かの評価結果である。特性CT5は、試料の明度の評価結果である。特性CT6は、背景の見易さの評価結果である。また、第3試験におけるパターンを認識できるか否かの評価結果を、表7に表す。試料の明度の評価結果を、表8に表す。背景の見易さの評価結果を、表9に表す。
Figure 2013200959

Figure 2013200959

Figure 2013200959
図9の特性CT4及び表7に表したように、第2電極20のパターン形状は、振幅APを大きくするほど見え難くなる。特性CT5及び表8に表したように、試料の明度は、振幅APを大きくするほど低くなる。特性CT6及び表9に表したように、背景の見易さは、振幅APを大きくするほど見やすくなる。
パターンを認識できるか否かの評価の許容範囲は、例えば、評価値の平均値Aveにおいて2以上とする。特性CT4において、Ave2以上となるのは、例えば、振幅APが1mm以上の範囲である。試料の明度の評価の許容範囲は、例えば、評価値の平均値Aveにおいて2以上とする。特性CT5において、Ave2以上となるのは、例えば、振幅APが少なくとも3.75mm以下の範囲である。背景の見易さの評価の許容範囲は、例えば、評価値の平均値Aveにおいて2以上とする。特性CT6において、Ave2以上となるのは、例えば、振幅APが1mm以上の範囲である。
従って、振幅APは、例えば、1mm以上3.75mm以下とする。これにより、例えば、第2電極20のパターンを見え難くすることができる。例えば、明度の低下を抑えることができる。例えば、背景像を見易くすることができる。
本願発明者は、複数の第2電極20のそれぞれのX軸方向に沿う距離WDについても検討を行った。この検討に用いた試料においては、ガラス基板の上に、複数の帯状のAg膜が設けられている。このAg膜が、第2電極20に相当する。試料においては、ストライプ状のパターンを形成する。Ag膜の帯状パターンのピッチ(ピッチPIに相当する)は200μmで一定である。Ag膜の帯状パターンの幅(距離WDに相当する)を20μm〜100μmで変えた試料を用いた。なお、Ag膜の帯状パターンの幅が100μmとき、開口率は50%となる。この試料の後ろに白い紙を配置し、試料と被験者との間の距離DTを0.3mとして、Ag膜の帯状パターンが視認できる幅を求めた。被験者の視力は1.2であり、評価環境は、蛍光灯下の室内である。
その結果、Ag膜の帯状パターンが50μm以上のときには、Ag膜の複数の帯状パターンのそれぞれが分離して観察され、40μm(開口率71%)以下のときには帯状パターンが観察されなかった。すなわち、40μm以下においては、試料の全体が、透過率が低下した灰色の領域として観察された。また、幅が20μm(開口率が83%)のときは、帯状のパターンが設けられている領域の明るさと、それ以外の領域の明るさと、の差異が小さくなり、違和感が小さかった。
このように、実施形態において、第2電極20の開口率は、例えば、71%以上である。また、第2電極20の開口率は、例えば、83%以上である。第2電極20の開口率が高くなることで、有機電界発光素子の透過率が向上する。ただし、開口率が大きくなると、発光領域44の面積が小さくなる。
図10は、第1の実施形態に係る有機電界発光素子の特性を例示するグラフ図である。 図10は、有機電界発光素子と被験者との間の距離DTと、パターンが観察されない距離WDと、の関係を例示している。横軸は距離DTであり、縦軸は距離WDである。距離WDは、パターンが観察されないときの、最大の幅に相当する。
図10に表したように、パターンが観察されない距離WDは、距離DTに対して比例する。距離DTが0.3mのときに、距離WDは40μmである。距離DTが6mのときに、距離WDは800μmとなる。すなわち、パターンが観察されない最大の距離WDは、式(1)で表される。

WD=(400/3)・DT×10−6 (m) ・・・ (1)
本実施形態に係る有機電界発光素子が照明などに用いられる際に、その照明装置と使用者との距離DTは、種々に変えることができる。実施形態において、用途に応じた距離DTに基づいて、距離WDは定められる。
本願発明者は、最近接の2つの第2電極20の間のX軸方向に沿うピッチPIについても検討を行った。視角をV、有機電界発光素子と被験者との間の距離をDTとするとき、ピッチPIは、式(2)で表すことができる。

V=2・arctan(PI/2DT) ・・・ (2)
人間の目の高コントラストでの検出限界の空間周波数は、50〜60cycle/degreeである。これを視角Vに換算すると、0.95×1/60°〜1.2×1/60°である。例えば、視角Vを0.95×1/60°、距離DTを1mとするとき、(2)式から、パターンが観察されない最大のピッチPIは、350μmと求めることができる。例えば、視角Vを0.95×1/60°、距離DTを10mとするとき、(2)式から、パターンが観察されない最大のピッチPIは、3.5mmと求めることができる。距離WDと同様に、実施形態において、用途に応じた距離DTに基づいて、ピッチPIは定められる。
第2電極20のパターン形状は、波状またはジグザグ状とすることにより、ストライプ状に比べてパターンが認識され難くなる。これにより、シースルー型の有機電界発光素子において、背景像が見易くなる。これは、第1試験の実施により、本願発明者によって発見された新たな効果である。
また、第2試験の結果から、有機電界発光素子と使用者との間の距離が5m、ピッチPIが5mmであるとき、距離CYは、例えば、10mm以上35mm以下である。第3試験の結果から、有機電界発光素子と使用者との間の距離が5m、ピッチPIが5mmであるとき、振幅APは、例えば、1mm以上3.75mm以下である。1mmの物体を1mの距離から観察した場合の網膜像は、5mmの物体を5mの距離から観察した場合の網膜像と実質的に同じである。従って、ピッチPIと距離CYとの比率CY/PIは、例えば、2以上7以下である。ピッチPIと振幅APとの比率AP/PIは、例えば、0.2以上0.75以下である。これにより、第2電極20のパターン形状が認識され難くなり、背景像を見易くすることができる。
上記の結果から、有機電界発光素子の用途に応じた最適な条件を求めることができる。 例えば、手元灯など有機電界発光素子と使用者との距離が、0.5m以上1.0m以下程度の用途である場合、0.5mを基準に、距離CYを1mm以上3.5mm以下とし、振幅APを0.1mm以上0.375mm以下とする。
例えば、室内灯など有機電界発光素子と使用者との距離が、1.0m以上3.0m以下程度の用途である場合、1.0mを基準に、距離CYを2mm以上7mm以下とし、振幅APを0.2mm以上0.75mm以下とする。
例えば、天窓灯など有機電界発光素子と使用者との距離が、3.0m以上5.0m以下程度の用途である場合、3.0mを基準に、距離CYを6mm以上21mm以下とし、振幅APを0.6mm以上2.25mm以下とする。
例えば、屋外灯など有機電界発光素子と使用者との距離が、5.0m以上の用途である場合、5.0mを基準に、距離CYを10mm以上35mm以下とし、振幅APを1mm以上3.75mm以下とする。
これにより、第2電極20のパターン形状が認識され難くなり、背景像を見易くすることができる。また、第2電極20の細線化が抑えられる。例えば、製造工程の複雑化が抑えられる。さらに、第2電極20どうしの間隔が過度に広がり、発光領域44の面積が狭くなってしまうことを抑えることもできる。
図11は、第1の実施形態に係る別の有機電界発光素子の構成を例示する模式的断面図である。
図11に表したように、本実施形態に係る別の有機電界発光素子112は、光散乱層90を、さらに備える。有機電界発光素子112において、第1電極10は、第2電極20と光散乱層90との間に設けられる。光散乱層90は、例えば、基板80の下に設けられる。光散乱層90は、例えば、基板80の第1電極10と向かい合う面と反対側の面に設けられる。例えば、基板80を含まない構成において、第2主面10bに光散乱層90を設けてもよい。
光散乱層90は、複数の光散乱部91と、複数の非散乱部92と、を含む。複数の光散乱部91は、複数の第2電極20のそれぞれと対向する。光散乱部91は、例えば、第2電極20の形状に応じた波状またはジグザグ状である。複数の非散乱部92は、複数の光散乱部91のそれぞれの間に設けられる。
光散乱部91は、例えば、入射した発光光45の進行方向を変化させる。光散乱部91は、例えば、入射した発光光45を散乱させる。非散乱部92は、例えば、入射した外光46の進行方向を実質的に変化させない。非散乱部92は、例えば、入射した外光46を実質的に散乱させない。非散乱部92の光散乱性は、光散乱部91の光散乱性よりも低い。
光散乱層90は、発光光45の進行方向を光散乱部91に変化させることにより、基板80の表面における発光光45の全反射を抑える。これにより、例えば、有機電界発光素子112の光取り出し効率が向上する。例えば、有機電界発光素子112の発光効率が向上する。さらには、有機発光層40が発光していない状態において、第2電極20を視認し難くさせることもできる。また、光散乱層90は、非散乱部92を含み、外光46の進行方向を実質的に変化させない。これにより、例えば、有機電界発光素子112の透明性が向上する。
光散乱部91には、例えば、複数の粒子を分散させた樹脂層を用いることができる。この場合、粒子の屈折率は、樹脂層の屈折率よりも高くする。樹脂層には、例えば、ポリシロキサン系ポリマーなどを用いることができる。粒子には、例えば、シリカ粒子やポリスチレン粒子などを用いることができる。また、光散乱部91は、例えば、マイクロレンズ状またはピラミッド状の凹凸を含む構成でもよい。
非散乱部92は、例えば、光散乱層90において光散乱部91の形成されていない領域である。非散乱部92は、例えば、マイクロレンズ状またはピラミッド状の凹凸を埋めて平坦化した構成でもよい。
また、本実施形態のように配線部30が光反射性を有する場合には、配線部30を第2電極20と同様に形成しても良い。すなわち、配線部30と隣りの第2電極20とのピッチPI及びそれぞれの距離CYの関係の比率CY/PIを、例えば、2以上7以下とし、配線部30と隣りの第2電極20とのピッチPIとそれぞれの振幅APとの比率AP/PIを、例えば、0.2以上0.75以下としても良い。
(第2の実施形態)
図12は、第2の実施形態に係る照明装置の構成を例示する模式図である。
図12に表したように、本実施形態に係る照明装置210は、第1の実施形態に係る有機電界発光素子(例えば有機電界発光素子110)と、電源部201と、を備える。
電源部201は、第1電極10と第2電極20とに電気的に接続される。電源部201は、第1電極10及び第2電極20を介して有機発光層40に電流を供給する。
本実施形態に係る照明装置210によれば、第2電極20のパターン形状が認識され難く、背景像の見易いシースルー型の照明装置を提供できる。
実施形態によれば、光透過性の有機電界発光素子及び照明装置が提供される。
なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれは良い。
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明の実施形態は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、有機電界発光素子に含まれる、第1電極、第2電極及び有機発光層、並びに、照明装置に含まれる電源部などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか2つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
その他、本発明の実施の形態として上述した有機電界発光素子、照明装置及び有機電界発光素子の製造方法を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての有機電界発光素子、照明装置及び有機電界発光素子の製造方法の成長方法も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
10…第1電極、 10a…第1主面、 10b…第2主面、 20…第2電極、 20s…側面、 30…配線部、 40…有機発光層、 41…第1層、 42…第2層、 43…発光部、 44…発光領域、 45…発光光、 46…外光、 80…基板、 90…光散乱層、 91…光散乱部、 92…非散乱部、 110、111、112…有機電界発光素子、 201…電源部、 210…照明装置、 AP…振幅、 CA1、CA2…中心軸、 CT1〜CT6…特性、 CY…距離、 IP…交点、 PI…距離、 SP11〜13、21〜25、31〜35…試料、 WD…距離、 Wf…変動幅、 Wmax…幅

Claims (7)

  1. 第1主面を有する光透過性の第1電極と、
    前記第1電極と対向し前記第1主面と平行な第1方向に沿って延び前記第1主面に対して平行で前記第1方向に対して垂直な第2方向に互いに離間した複数の第2電極であって、前記第2電極の光透過率は前記第1電極の光透過率よりも低く、前記第2電極の側面は、前記第1方向に沿って波状に変動する複数の第2電極と、
    前記第1電極と前記第2電極との間に設けられた有機発光層と、
    を備えた有機電界発光素子。
  2. 前記側面は、周期的に変動し、
    最近接の2つの前記第2電極の間の前記第2方向に沿うピッチをPIとし、前記側面の前記変動の1周期の距離をCYとし、前記側面の前記変動の振幅をAPとしたとき、ピッチPIと距離CYとの比率CY/PIは、2以上7以下であり、ピッチPIと振幅APとの比率AP/PIは、0.2以上0.75以下である請求項1記載の有機電界発光素子。
  3. 距離CYは、1mm以上3.5mm以下であり、振幅APは、0.1mm以上0.375mm以下である請求項2記載の有機電界発光素子。
  4. 距離CYは、2mm以上7mm以下であり、振幅APは、0.2mm以上0.75mm以下である請求項2記載の有機電界発光素子。
  5. 距離CYは、6mm以上21mm以下であり、振幅APは、0.6mm以上2.25mm以下である請求項2記載の有機電界発光素子。
  6. 距離CYは、10mm以上35mm以下であり、振幅APは、1mm以上3.75mm以下である請求項2記載の有機電界発光素子。
  7. 請求項1〜6のいずれか1つに記載の有機電界発光素子と、
    前記第1電極と前記第2電極とに電気的に接続され、前記第1電極及び前記第2電極を介して前記有機発光層に電流を供給する電源部と、
    を備えた照明装置。
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