(57)【要約】【課題】有機エレクトロルミネッセンス素子の側面光を低コストで有効に活用でき、素子からの光の取り出し効率の高い有機エレクトロルミネッセンス発光装置を提供する。【解決手段】透明電極３と反射電極１との間に挟持された有機発光層２を有する有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子Ａを、基板Ｂ上に複数並べて実装し、有機発光層２の面状発光を、透明電極３を介して上方に出射する有機エレクトロルミネッセンス発光装置であって、有機ＥＬ素子Ａと、これに隣接する有機ＥＬ素子Ａとの間の基板Ｂの部分に、両素子Ａの側部端面から出射する側面光を基板Ｂの上方に向けて反射する反射面４ａを左右に有する突条４が、配設されているという構成をとる。【選択図】図２
2012054040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明電極と反射電極との間に挟持された有機発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子を、基板上に複数並べて実装し、上記有機発光層の面状発光を、上記透明電極を介して上方に出射する有機エレクトロルミネッセンス発光装置であって、上記有機エレクトロルミネッセンス素子と、これに隣接する有機エレクトロルミネッセンス素子との間の基板の部分に、両素子の側部端面から出射する側面光を上記基板の上方に向けて反射する反射面を左右に有する突条が、配設さ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発光装置。
【請求項２】
上記突条が、上記両素子側に斜面状の反射面を有する断面三角形状である請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス発光装置。
【請求項３】
上記突条が、上記両素子側に曲面状の反射面を有する断面半円形状ある請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス発光装置。
【請求項４】
上記基板上に配置された各有機エレクトロルミネッセンス素子が、平面視矩形状あるいは長方形状であり、それぞれの長辺の長さが、短辺の長さの２倍以上になっている請求項１〜３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発光装置。
【請求項５】
上記反射面の反射率が、４５０〜８００ｎｍの範囲の光に対して５０％以上である請求項１〜４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発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子を基板上に複数並べて実装した有機エレクトロルミネッセンス発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電極間に発光層を設け、電気的に発光を得る電界発光（エレクトロルミネッセンス）素子は、発光表示装置としての利用はもちろん、平面型照明，光ファイバー用光源，液晶ディスプレイ用バックライト，液晶プロジェクタ用バックライト等の各種発光装置の光源としても、利用が進んでいる。特に、発光層に有機薄膜を用いた有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬという）素子は、発光効率，低電圧駆動，軽量，フレキシブル性の点から注目されており、上記発光装置や発光表示装置等への利用も急拡大している。
【０００３】
上記有機ＥＬ素子を用いた発光装置の概略構成を図４に示す。この図４は、基板の上方から発光を取り出すトップエミッション型（仕様）の有機ＥＬ発光装置の素子部分を拡大したものである。なお、素子の実装（電気的接続）に用いられる導電性ペースト，ボンディングワイヤや、封止樹脂等は図示を省略している。
【０００４】
有機ＥＬ発光装置で使用される各有機ＥＬ素子Ａは、図４に示すように、透明電極（透光性導電層）３と、反射電極（光反射性導電層）１と、これら電極間に挟持された有機発光層（有機半導体薄膜）２とから構成されており、上記透明電極３側の表面（図示上面）が、光を取り出すための発光面３ａとなっている。また、発光装置全体では、多数の有機ＥＬ素子Ａが使用されており、各有機ＥＬ素子Ａは、その発光面３ａを上にした状態で基板Ｂ上に縦横に並べて配置され、これらが電気的に接続（実装）される（特許文献１〜３を参照）。
【０００５】
上記発光装置の各有機ＥＬ素子Ａに通電した場合、各素子Ａの有機発光層２からは、図４のように、この有機発光層２の周囲全体（３６０°）に向かって光が発せられる。そして、有機発光層２の透明電極３側界面（上面）から上方に発せられた光（上面発光：図中実線矢印で表示）は、そのまま透明電極３を透過して、上記発光面３ａから出射される。また、有機発光層２から、反対側（下側）の反射電極１に向けて発せられた光（下面発光：図中点線矢印で表示）は、この反射電極１で反射されて上記有機発光層２を上に向けて透過し、先の上面発光と同様、有機ＥＬ素子Ａの発光面３ａから出射されるようになっている。
【０００６】
このような構成の有機ＥＬ素子は、上記有機発光層から外部への光の取り出し効率が向上すると、必要とされる光量を、より少ない消費電力（電圧）で得られ、素子の省エネルギー化や長寿命化が可能になる。そのため、この有機ＥＬ素子の上下（厚み）方向への光の取り出し効率を向上させるための検討が、種々なされている。
【０００７】
例えば、発光面の外側に凹凸構造を有する透明な基材を貼り付けたもの（特許文献４）や、有機ＥＬ素子内に回析格子を形成したもの（特許文献５）が提案されている。また、光の取り出し面側をレンズ構造としたもの（特許文献６）や、有機ＥＬ素子の反射側を立体構造や傾斜面に形成したもの（特許文献７）も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−３２７５３５号公報
【特許文献２】特開２００５−３１７２５４号公報
【特許文献３】特開２００４−３３５１８３号公報
【特許文献４】特開平９−６３７６７号公報
【特許文献５】特開平１１−２８３７５１号公報
【特許文献６】特開平９−１７１８９２号公報
【特許文献７】特開平１１−２１４１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上記のような有機ＥＬ素子を用いた発光装置においては、図４に示すように、素子の側部端面からも多くの光（側面光：白抜き矢印）が出射されていることが知られている。しかしながら、この素子の側部端面から漏れ出た光は、有機ＥＬ素子の周囲に充填された封止樹脂（図示省略）等の中で乱反射して封じ込められ、消失して有効に利用されていないのが現状である。ここに改善の余地がある。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、有機エレクトロルミネッセンス素子の側面光を低コストで有効に活用でき、素子からの光の取り出し効率の高い有機エレクトロルミネッセンス発光装置の提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するため、本発明の有機エレクトロルミネッセンス発光装置（以下、有機ＥＬ発光装置）は、透明電極と反射電極との間に挟持された有機発光層を有する有機ＥＬ素子を、基板上に複数並べて実装し、上記有機発光層の面状発光を、上記透明電極を介して上方に出射する有機ＥＬ発光装置であって、上記有機ＥＬ素子と、これに隣接する有機ＥＬ素子との間の基板の部分に、両素子の側部端面から出射する側面光を上記基板の上方に向けて反射する反射面を左右に有する突条が、配設されているという構成をとる。
【００１２】
すなわち、本発明者は、前記特許文献４〜７のような、高効率ではあるが同時に大幅なコストアップとなる、有機ＥＬ素子自体の構造を変更する方法に代えて、低コストで有機ＥＬ素子の発光の取り出し効率を高める方法はないかと思考を重ね、素子を実装する基板側でそれを実現できないかと着想した。そして、各素子間に形成される基板上のスペースに着目して工夫を重ね、その結果、隣接する有機ＥＬ素子同士の間の基板上に、両側の素子の側部端面から出射する光を基板上方に向けて反射する反射面を備える突条を形成し、これら素子の側面光を利用することによって、コストの上昇を抑えつつ、各素子からの光の取り出し効率を高められることを見出し、本発明に到達した。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の有機ＥＬ発光装置は、基板上に実装された有機エレクトロルミネッセンス素子と、これに隣接する有機エレクトロルミネッセンス素子との間の基板の部分に、両素子の側部端面から出射する側面光を上記基板の上方に向けて反射する反射面を左右に有する突条が、配設されている。そのため、この反射面により反射された上記側面光は、素子上面の面状発光（上面発光）と一緒に素子上側に向かって放射され、見かけ上、素子全体の発光効率が向上する。その結果、この有機ＥＬ発光装置は、発光素子の構成変更等の大きなコストアップをすることなく、低コストで光の取り出し効率の高い発光装置を実現することができる。
【００１４】
さらに、本発明の有機ＥＬ発光装置は、上記のように各有機ＥＬ素子の光の取り出し効率が向上することから、従来の同様の構成の発光装置に比べ、より少ない消費電力（電圧）で同じ光量（輝度）を得ることができる。そのため、低電圧駆動により、発光装置の省エネルギー化や長寿命化が可能になる。また、光の取り出し効率が向上した分、各有機ＥＬ素子をより小面積のものに交換することもできる。この場合、上記と同様の発光装置の省エネルギー化に加え、発光装置の製造コストを低減することもでき、有利である。
【００１５】
そして、本発明の有機ＥＬ発光装置において、上記突条が、上記両素子側に斜面状の反射面を有する断面三角形状であるもの、もしくは、上記突条が、上記両素子側に曲面状の反射面を有する断面半円形状あるものは、隣接する有機ＥＬ素子同士の間のスペース（基板上スペース）を無駄なく活用し、上記素子の側面光を効率的に反射することができる。
【００１６】
また、本発明の有機ＥＬ発光装置において、上記基板上に配置された各有機エレクトロルミネッセンス素子が、平面視矩形状あるいは長方形状であり、それぞれの長辺の長さが、短辺の長さの２倍以上になっているものは、素子上面の面積（投影面積）が同じで、かつ、平面（上面）形状が正方形や円状等の従来の有機ＥＬ素子に比べ、各有機ＥＬ素子の周縁（全周）の長さが長くなる。そのため、基板に実装される各有機ＥＬ素子の端面の周方向長さが長くなり、ひいては、側面光を出射する側部端面の面積が広くなる。これにより、長辺の長さが短辺の２倍以上になっている上記有機ＥＬ素子は、その上面方向へ出射される上面発光および下面発光の光量が、上記正方形や円状等のものと変わらす、各素子の側部に出射される側面光の光量だけが増えることとなる。したがって、上記のような有機ＥＬ素子を用いた発光装置は、各素子からの側面光が増えることにより、光の取り出し効率がより向上する。
【００１７】
そして、上記反射面の反射率が、４５０〜８００ｎｍの範囲の光に対して５０％以上である有機ＥＬ発光装置は、有機ＥＬ素子から発せられた上記波長範囲の側面光が、高効率で反射され、光の取り出し効率がさらに向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態における発光装置の基板を発光側から見た図である。
【図２】本発明の実施形態における発光装置の断面図であり、図１のＸ−Ｘ線断面に相当する図である。
【図３】本発明の実施形態における発光装置の変形例の断面図である。
【図４】有機ＥＬ素子を用いた従来の発光装置の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
つぎに、本発明の実施の形態を、図面にもとづいて詳しく説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態における発光装置の基板を発光側（上側）から見た図であり、図２は、この発光装置の構成を示す説明図で、図１のＸ−Ｘ線断面に相当する図である。なお、図１は、基板Ｂの上の構造や有機ＥＬ素子Ａを見やすくするため、この基板Ｂ上に充填される光学粘着剤（封止樹脂）と光拡散板を省略している。また、図２も、有機ＥＬ素子Ａから出射した光を分かりやすくするために、基板Ｂと光拡散板６との間に充填される光学粘着剤の図示を省略している。
【００２１】
本実施形態における発光装置は、図１に示すように、複数の有機ＥＬ素子Ａが、基板Ｂ上に縦横（本例では縦方向３列、横方向５列）に並べて実装されたものであり、この図の表面（紙面の上方、すなわち基板Ｂと反対側）に向かって上記各素子Ａが発光する、トップエミッション型の有機ＥＬ発光装置である。
【００２２】
上記発光装置には、上記図１およびその断面図である図２に示すように、有機ＥＬ素子とこれ隣接する有機ＥＬ素子Ａとの間の基板Ｂの所定部分に、両側の各素子Ａの側部端面から出射する側面光を基板Ｂの上方（トップ側）に向けて反射する反射面４ａ，４ａを有する突条４が形成されている。これが、本実施形態における有機ＥＬ発光装置の特徴である。
【００２３】
上記発光装置の構造について、より詳しく説明すると、上記有機ＥＬ素子Ａを実装するための基板Ｂは、金属，樹脂，ガラス等からなる略平板状で、上記有機ＥＬ素子Ａの実装予定位置の周囲には、図１のように、先に述べた突条４が形成されている。上記突条４は、図２のように、各素子Ａ側に斜面状の反射面４ａ，４ａを有する断面三角形状に形成されており、上記基板Ｂと一体に設けられている。
【００２４】
また、上記突条４の各反射面４ａ，４ａの表面と、これに続く基板Ｂの表面には、スパッタリングや真空蒸着等を用いて、アルミニウム（Ａｌ）や銀（Ａｇ）等からなる反射（光沢）性被膜が形成されており、これらの表面の反射率が、４５０〜８００ｎｍの範囲の光に対して、５０％以上、好ましくは８０％以上になるように設定されている。
【００２５】
上記基板Ｂを構成する材料としては、アルミニウム（Ａｌ），銅（Ｃｕ），ステンレススチール（ＳＵＳ）等の金属の他、ポリエチレン（ＰＥ），ポリプロピレン（ＰＰ），ポリスチレン（ＰＳ），ポリカーボネート（ＰＣ），ポリイミド（ＰＩ），メタクリル樹脂（ＰＭＭＡ），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），シクロオレフィン樹脂（ＣＯＰ）等の樹脂や、ガラス等をあげることができる。なお、上記基板Ｂおよび突条４を、４５０〜８００ｎｍの範囲の光に対する反射率が５０％以上の材料、あるいは、光反射性を有する白色の樹脂やフッ素樹脂等を用いて形成した場合は、上記反射面４ａの表面等に、反射性被膜を設けなくてもよい。
【００２６】
上記突条４の形成方法としては、射出成形やインプリント等を用いて基板Ｂと一体に設ける他、この基板Ｂ上に、印刷法やインクジェット法，フォトリソグラフィと法等を用いて、別体として形成してもよい。また、上記突条の断面形状は、図２に示す三角形状以外にも、図３の変形例に示すような断面半円状の突条５（反射面５ａ）や、台形状、複合曲面からなるゴシックアーク状等、その両側に素子Ａの側部端面から出射する側面光を基板Ｂの上方（トップ側）に向けて反射する反射面を備える形状であればよい。
【００２７】
なお、図２では省略しているが、基板Ｂの上方に配置された光拡散板６と、各有機ＥＬ素子Ａとの間には、光学粘着剤（封止樹脂）が満たされており、各有機ＥＬ素子Ａから出た面状発光および側面光（突条４による反射光）は、上記光拡散板６に導かれるようになっている。そして、これらの発光は、上記光拡散板６内での光散乱によって混合され、この光拡散板６の上面から、略均一な光として放射される。
【００２８】
また、上記基板Ｂ上に実装される有機ＥＬ素子Ａは、従来と同様、図２に示すように、透明電極（透光性導電層）３と、反射電極（光反射性導電層）１と、これら電極間に挟持された有機発光層（有機半導体薄膜）２とから構成されている。そして、上記透明電極３側の表面（図示上面）が、光を取り出すための発光面３ａとなっており、図１のように、各有機ＥＬ素子Ａは、その発光面３ａを上にした状態（トップエミッション型）で、周囲を上記突条４で囲まれた、基板Ｂ上の所定位置に配置され、電気的に接続（実装）されている。
【００２９】
上記有機ＥＬ素子Ａは、個々の素子Ａの外形が、図１に示すように、平面視矩形状あるいは長方形状であり、それぞれの長辺の長さＬが、短辺の長さＳの２倍以上になっている。これは、各素子Ａの側面に向けて出射される側面光の光量を増やすための方策であり、これにより、素子Ａ上面の面積（投影面積）を変えずに、各有機ＥＬ素子Ａの周縁（全周）の長さを長くすることができる。すなわち、各有機ＥＬ素子Ａの上面の面積は「長辺の長さＬ×短辺の長さＳ」であるため、これらの比率を変えても面積は変わらないが、周縁の長さは「長辺の長さＬ×２＋短辺の長さＳ×２」で計算されるため、長辺の長さＬの比率を増やすと、合計としての周縁の長さ（すなわち「各素子Ａの端面の周方向長さ」）が長くなる。このように、本実施形態の発光装置は、有機ＥＬ素子Ａからの側面光を増やす構成を採用することにより、上記基板Ｂの突条４の構成と相俟って、各素子Ａからの光の取り出し効率がより向上する。
【００３０】
なお、上記矩形状あるいは長方形状の有機ＥＬ素子Ａにおける長辺の長さＬは、少なくとも短辺の長さＳの２倍以上、好ましくは短辺の長さＳの５倍以上、より好ましくは短辺の長さＳの１０倍以上とすることが望ましい。上記長辺の長さＬの短辺の長さＳに対する倍率が大きい方が望ましい理由は、先に述べたとおり、光の取り出し効率がより向上するからである。
【００３１】
これらの構成により、本実施形態における有機ＥＬ発光装置は、上記突条４の反射面４ａにより反射された各素子Ａの側面光が、発光面３ａの面状発光と一緒に素子Ａ上側に向かって放射され、光の取り出し効率（見かけ上の発光効率）が向上する。そのため、この有機ＥＬ発光装置は、少ないコストアップで、大幅な光の取り出し効率の向上を達成することができる。
【００３２】
また、本実施形態の有機ＥＬ発光装置は、従来の同様の構成の発光装置に比べ、より少ない消費電力（電圧）で同じ光量（輝度）を得ることができる。そのため、低電圧駆動による、発光装置の省エネルギー化や長寿命化が可能になる。
【００３３】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。ただし、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００３４】
本実施例においては、上記実施形態と同様に、長方形状（２０ｍｍ×３０ｍｍ角）の有機ＥＬ素子を、各素子間に側面光反射用の突条が形成された基板に実装した発光装置（実施例１）と、上記長方形状の有機ＥＬ素子を、突条のない平坦な基板に実装した発光装置（比較例１）、および、９０ｍｍ×８０ｍｍ角の大形有機ＥＬ素子を、突条のない平坦な基板に実装した発光装置（比較例２）を作製し、これらの「発光面積あたりの正面光束（積算輝度）」を比較した。
【００３５】
（実施例１）
基板と有機ＥＬ素子を準備して、上記基板上に各素子を実装した。
［基板］
ガラス製基板：１００ｍｍ×１００ｍｍ角  なお、基板上面は、以下の突条により、
横３列×縦２列の升目に分画されている。
側面光反射用突条：基板上面に横２０ｍｍピッチ，縦３０ｍｍピッチで形成（図１
参照）。なお、各突条の断面は三角形状（突条の高さ１ｍｍ  図２参照）である。
【００３６】
［有機ＥＬ素子］
素子上面の発光エリア（発光面３ａ）：１０ｍｍ×２０ｍｍ角（２００ｍｍ2）
素子の使用個数：６個（合計発光面積  １２００ｍｍ2）
なお、有機ＥＬ素子は、上記突条による升目のピッチ内に収まる基台（約１６ｍｍ×
約２６ｍｍ）上に予め固定されている。
【００３７】
〔発光装置の作製〕
まず、上記ガラス基板（突条付き）に、ＲＦマグネトロンスパッタリング法にて、アルミニウム（Ａｌ）の反射性被膜（膜厚１００ｎｍ）を成膜した。成膜条件は、投入電力ＲＦ  ２００Ｗ，反応ガス圧力  ０．５Ｐａ，不活性ガス（Ａｒ）流量  １．６９×１０-3Ｐａ・ｍ3／ｓｅｃ，成膜速度  ２０ｎｍ／分であった。
【００３８】
ついで、上記反射性被膜が形成されたガラス基板を用いて、その上面の上記突条で囲まれた各区画の中心に、上記有機ＥＬ素子を配置し、ボンディング等により電気的に接続して実装した。その後、これら各有機ＥＬ素子の上部を光学粘着剤で満たし、光拡散板を貼り付けて、実施例１の有機ＥＬ発光装置を得た。
【００３９】
（比較例１）
上記ガラス基板として、表面に突条のない、平坦なガラス基板を使用したこと以外、上記実施例１と同様にして、比較例１の有機ＥＬ発光装置を作製した。
【００４０】
（比較例２）
上記ガラス基板として、比較例１と同様の、表面に突条のない平坦なガラス基板を使用し、表面に反射性被膜を形成せず、そのままのガラス表面に、素子上面の発光エリアが９０ｍｍ×８０ｍｍ角の大形有機ＥＬ素子を実装した。その後、上記大形有機ＥＬ素子の上部を光学粘着剤で満たし、実施例１と同様の光拡散板を貼り付けて、比較例２の有機ＥＬ発光装置を作製した。
【００４１】
〈正面光束（輝度）の測定〉
輝度の測定は、実施例，比較例で用いた有機ＥＬ素子が、１０００ｃｄ／ｍ2になるように電力を調整して行った。そして、上記ガラス基板中央の６０ｍｍ×６０ｍｍのエリアを、１０ｍｍ×１０ｍｍに分画し、それぞれの区画の中心の正面輝度の積算（計系４９個所）を、その有機ＥＬ素子発光装置の正面光束と定義した。なお、正面光束は、実施例１の測定値をブランク（１）とした相対量（ａ．ｕ．）で表している。
【００４２】
上記測定結果を、以下の「表１」に示す。
【００４３】
【表１】
2012054040.tif 000003
【００４４】
表１の実施例１と比較例１との比較から分かるように、突条を有していない基板を用いた有機ＥＬ発光装置は、正面光束が低く、発光面積あたりの正面光束も小さい。また、全面で発光する比較例２の有機ＥＬ発光装置は、正面光束は高くなるが、発光面積も大きいため、発光面積あたりの正面光束は逆に小さくなってしまう。
【００４５】
これら、比較例１，２の発光装置の発光面積あたりの正面光束が小さいのは、有機ＥＬ素子の側面光を有効に利用できていないことに由来すると考えられる。これに対して、実施例１の有機ＥＬ発光装置は、消費電力あたりの正面光束が比較的大きく、光取り出し効率が高いといえる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス発光装置は、平面型照明，光ファイバー用光源，液晶ディスプレイ用バックライト，液晶プロジェクタ用バックライト等の各種発光装置の光源や、発光表示装置等、高発光効率を要求される発光装置に適する。
【符号の説明】
【００４７】
１  反射電極
２  有機発光層
３  透明電極
４  突条
４ａ  反射面
Ａ  有機ＥＬ素子
Ｂ  基板
【図１】
2012054040.tif 000004
【図２】
2012054040.tif 000005
【図３】
2012054040.tif 000006
【図４】
2012054040.tif 000007