JP2007311159A - 有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents

Abstract

【課題】素子の輝度分布を所望状態にすることができる新規な構造を備えた有機ＥＬ素子を提供する。
【解決手段】有機ＥＬ素子１１は、第１電極１３と、少なくとも発光層を含む有機層１４と、第２電極１５とを備えている。有機層１４は第１電極１３と第２電極１５との間に設けられており、第１電極１３の単位長さ当たりの抵抗値と第２電極１５の単位長さ当たりの抵抗値とが等しくなるように第１電極１３及び第２電極１５は構成されている。また、第１給電部１６が、第１電極１３の有機層１４が設けられる側と反対側の面で第１電極１３に接続されており、第２給電部１７が第２電極１５に接続されている。そして、第１給電部１６が素子の発光領域の一部に対応する位置に設けられており、第２給電部１７が素子の発光領域の外周部に対応する位置に設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。

有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、適宜、エレクトロルミネッセンス素子をＥＬ素子と表記する。）は発光素子として、例えば、表示装置や照明装置等に用いられている。有機ＥＬ素子の一般的な構造は、例えば、ガラス等の基板上に第１電極、有機発光層、第２電極が順に積層された構造である。

上記構造の有機ＥＬ素子は、第１電極の端子部と第２電極の端子部とに外部駆動源を接続して電流を供給することで有機発光層に電流が流れ、該有機発光層が発光する。この有機発光層が発する光は、第１電極または第２電極のどちらかの電極を介して外部に取り出されるのが一般的であり、その場合、少なくとも光を取り出す側の電極には取り出す光に対して高い透過性を有する透明電極が用いられる。透明電極には、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）やＺｎＯ（酸化亜鉛）等が用いられる。また、有機発光層が発する光を取り出す側と反対側に配置される電極には、光反射性の高いＡｌ（アルミニウム）やＡｇ（銀）等の金属材料からなる電極が用いられる。

ここで、例えば、第１電極にＩＴＯを使用し、第２電極にＡｌを使用して、一般的な構造の有機ＥＬ素子を作製する。この有機ＥＬ素子では、有機発光層が発する光は第１電極を介して取り出される。第１電極の端子部と第２電極の端子部とに外部駆動源を接続して電流を供給すると有機発光層に電流が流れるが、この時、第１電極の形成材料であるＩＴＯの体積抵抗率が第２電極の形成材料であるＡｌの体積抵抗率に比較して高いため、第１電極の端子部からの距離が遠くなるにしたがって第１電極と第２電極との間の有機発光層における電流密度が小さくなる。一般に、有機ＥＬ素子の輝度は有機発光層における電流密度に影響され、有機発光層における電流密度が小さくなるほど有機ＥＬ素子の輝度は低くなる。従って、この有機ＥＬ素子の発光領域には、第１電極の端子部からの距離によって輝度の異なる部分、つまり、輝度むらが出現することになる。

有機ＥＬ素子の輝度分布を調整する方法の一つに、体積抵抗率の高い透明電極の一部に体積抵抗率の低い金属電極を併設するという方法がある（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１には、図６に示すように、ガラス基板３０の上に形成された体積抵抗率の高いアノード電極３１の一部に低抵抗金属電極３２を設けることが開示されている。
特開平１１−４０３６９号公報（明細書の段落［０００９］、図１）

しかしながら、特許文献１のようにアノード電極３１の一部に低抵抗金属電極３２を設けた場合においても、有機ＥＬ素子の発光領域において輝度むらが出現する。これは、低抵抗金属電極３２が設けられた部分及びその近傍では、アノード電極３１の、みかけ上の抵抗値が小さくなるため、アノード電極３１の端子部からの距離に関わらず有機発光層３３における電流密度は略等しくなるが、低抵抗金属電極３２が設けられた部分から離れるにしたがってアノード電極３１の高い体積抵抗率により有機発光層３３における電流密度が小さくなるためである。つまり、有機ＥＬ素子の発光領域において、アノード電極３１に設けられた低抵抗金属電極３２からの距離によって輝度の異なる部分が出現してしまうのである。

本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、素子の輝度分布が所望状態に設定された、新規な構造を備える有機ＥＬ素子を提供することにある。ここで、「所望状態」とは、例えば、素子の発光領域における輝度むらが低減される状態や、素子の発光領域における任意の位置（領域）に部分的に明部または暗部が生じる状態等を意味する。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、第１電極と、少なくとも発光層を含む有機層と、第２電極とを備える有機ＥＬ素子であって、有機層は第１電極と第２電極との間に設けられており、第１電極の単位長さ当たりの抵抗値と第２電極の単位長さ当たりの抵抗値とが等しくなるように第１電極及び第２電極は構成されており、第１給電部が、第１電極の有機層が設けられる側と反対側の面で第１電極に接続されており、第２給電部が第２電極に接続されており、第１給電部は発光領域の一部に対応する位置に設けられており、第２給電部は発光領域の外周部に対応する位置に設けられている。ここで、「電極」とは、有機層に直接接触し、該有機層に電荷（正孔または電子）を供給する導電体を示す。また、「給電部」とは、有機ＥＬ素子を構成する構成要素であって、電極と外部駆動源との間に介在する導電体を示す。そして、「単位長さ当たりの抵抗値」とは、例えば、形成された電極について距離Ｌだけ離れた任意の２点間の抵抗値を測定し、その測定された抵抗値を測定距離Ｌで除算した値を示す。さらに、「単位長さ当たりの抵抗値が等しい」とは、両電極の単位長さ当たりの抵抗値が完全に等しい場合だけでなく、両電極の単位長さ当たりの抵抗値が等しいとみなされる場合（例えば、両者の抵抗値の差が、一方の抵抗値の１０％以下）を含む。なお、「発光領域」とは、有機ＥＬ素子を駆動させた際に、該有機ＥＬ素子が発光する平面領域を示す。

この発明では、第１電極の単位長さ当たりの抵抗値と第２電極の単位長さ当たりの抵抗値とが等しくなるように両電極が構成されているため、任意の電流経路上の各点では、発光層を含む有機層における電流密度が略等しくなり、素子の輝度が略等しくなる。ここで、「電流経路」とは、有機ＥＬ素子の第１給電部と第２給電部との間を流れる電流の経路を、有機ＥＬ素子の光取り出し面である発光面上の仮想線として示したものである。具体的には、例えば、有機ＥＬ素子の発光領域内の任意の１点Ｓを通り、且つ、第１給電部と第２給電部とを結ぶ仮想線のうち、距離が最短となる仮想線を点Ｓの電流経路としている。電流経路の距離が長くなるほど、第１給電部から第２給電部までの抵抗値が大きくなるため、その電流経路上の各点における輝度は小さくなる。そして、第１給電部が発光領域の一部に対応する位置に設けられ、第２給電部が発光領域の外周部に対応する位置に設けられているため、第１給電部及び第２給電部の配置位置によって、有機ＥＬ素子の発光領域内における各電流経路の距離が制御されることになり、輝度分布が所望状態に設定されたＥＬ素子を提供することができる。

なお、「電極」、「給電部」、「単位長さ当たりの抵抗値」、「発光領域」、「電流経路」は以下の記述においても上記と同様に定義される。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、第１電極を形成する材料の体積抵抗率と第２電極を形成する材料の体積抵抗率とは等しく、第１電極及び第２電極は、等しい厚さに形成されている。この発明では、第１電極の単位長さ当たりの抵抗値と第２電極の単位長さ当たりの抵抗値とを等しくすることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、第１電極を形成する材料の体積抵抗率と第２電極を形成する材料の体積抵抗率とは異なり、体積抵抗率の低い材料で形成される電極は体積抵抗率の高い材料で形成される電極より厚さが薄く形成されている。この発明では、電極形成材料の体積抵抗率によって厚さを調整することで、第１電極の単位長さ当たりの抵抗値と第２電極の単位長さ当たりの抵抗値とを等しくすることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の発明において、第１給電部は発光領域の中央部に対応する位置に設けられており、第２給電部は発光領域の外周部全体に対応する位置に設けられている。この発明では、有機ＥＬ素子の発光領域内における各電流経路の距離の差が小さくなる。したがって、輝度むらが低減された有機ＥＬ素子を提供することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の発明において、第１給電部の一部を露出し他の部分を覆う絶縁層が設けられており、第１給電部の露出部分及び絶縁層に接するように第１電極が設けられている。この発明では、第１電極と第１給電部の露出部分以外の部分との間に絶縁層が設けられているため、第１給電部の露出部分を第１電極の任意の位置、例えば、発光領域の中央部に対応する位置に配置することが容易になる。

請求項６に記載の発明は、第１電極と、少なくとも発光層を含む有機層と、第２電極とを備える有機エレクトロルミネッセンス素子であって、有機層は第１電極と第２電極との間に設けられており、第１電極の単位長さ当たりの抵抗値と第２電極の単位長さ当たりの抵抗値とが等しくなるように第１電極及び第２電極は構成されており、第１給電部が第１電極に接続されており、第２給電部が第２電極に接続されており、第１給電部と第２給電部とは等しい形状に形成されており、且つ、発光領域の中心に対して点対称の位置に配置されている。

この発明では、第１電極の単位長さ当たりの抵抗値と第２電極の単位長さ当たりの抵抗値とが等しいため、第１給電部と第２給電部とを結ぶ有機ＥＬ素子の発光面上の仮想線である任意の電流経路上の各点では素子の輝度が略等しくなる。また、第１電極に設けられる第１給電部と第２電極に設けられる第２給電部の配置位置により、有機ＥＬ素子の発光領域内における各電流経路の距離が制御されるため、輝度分布が所望状態に設定された有機ＥＬ素子を提供することができる。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、第１電極を形成する材料の体積抵抗率と第２電極を形成する材料の体積抵抗率とは等しく、第１電極及び第２電極は、等しい厚さに形成されている。この発明では、第１電極の単位長さ当たりの抵抗値と第２電極の単位長さ当たりの抵抗値とを等しくすることができる。
請求項８に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、第１電極を形成する材料の体積抵抗率と第２電極を形成する材料の体積抵抗率とは異なり、体積抵抗率の低い材料で形成される電極は体積抵抗率の高い材料で形成される電極より厚さが薄く形成されている。この発明では、電極形成材料の体積抵抗率によって厚さを調整することで、第１電極の単位長さ当たりの抵抗値と第２電極の単位長さ当たりの抵抗値とを等しくすることができる。

請求項９に記載の発明は、請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の発明において、第１電極と、有機層と、第２電極とは、それぞれ、平面概形が矩形に形成されており、第１給電部は第１電極の一辺全体に渡って設けられている。この発明では、有機ＥＬ素子の発光領域における各電流経路の距離の差が小さくなるため、輝度むらが低減された有機ＥＬ素子を提供することができる。

素子の輝度分布が所望状態に設定された有機ＥＬ素子を提供することができる。素子の輝度分布の所望状態としては、例えば、素子の発光領域における輝度むらが低減された状態や、素子の発光領域における任意の位置（領域）に部分的に明部または暗部が生じる状態等が挙げられる。

（第１の実施形態）
以下、本発明を、発光領域における輝度むらが低減された有機ＥＬ素子に具体化した第１の実施形態を、図１（ａ）,（ｂ）及び図２にしたがって説明する。図１（ａ）は有機ＥＬ素子の模式平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線における模式断面図を示す。また、図２は、有機ＥＬ素子の部分模式断面図である。

図１（ａ），（ｂ）に示すように、有機ＥＬ素子１１は、基板１２の上に積層形成された第１電極１３、少なくとも発光層を含む有機層１４、第２電極１５を備えている。そして、第１給電部１６が、第１電極１３の有機層１４が設けられる側と反対側の面で第１電極１３に接続されており、第２給電部１７が第２電極１５に接続されている。なお、図１（ａ），（ｂ）及び図２は、有機ＥＬ素子１１の構成を模式的に示したものであり、図示の都合上、一部の寸法を誇張して分かり易くしているために、各部分の幅、長さ、厚さ等の寸法の比は実際の構成と異なっている。

基板１２は、有機ＥＬ素子を支えるための板状の部材である。有機ＥＬ素子が、発光層が発する光を、基板１２を介して取り出す、所謂、ボトムエミッション型である場合には、基板１２には、取り出す光に対して高い透過率を示す透明基板が用いられる。例えば、ガラス基板やアクリル樹脂基板等が用いられる。また、有機ＥＬ素子が、発光層が発する光を、基板１２と反対側より取り出す、所謂、トップエミッション型である場合には、基板１２には、上記の透明基板に加えて、反射率の高い金属基板やセラミック基板等の不透明基板を用いることができる。この第１の実施形態では、有機ＥＬ素子１１はトップエミッション型の素子を構成しており、発光層が発する光は基板１２と反対側より外部に取り出される。

基板１２の一方の面上には、図１（ｂ）に示すように、第１給電部１６が形成されている。第１給電部１６は、基板１２の中央部に配置される部分１６ａと、この部分１６ａから基板１２の端部に向かって延びる部分１６ｂとより構成されている。そして、基板１２の第１給電部１６が形成されている側には、第１給電部１６の部分１６ａを露出し他の部分を覆う絶縁層１８が設けられている。つまり、第１給電部１６の部分１６ａは絶縁層１８より露出しており、第１給電部１６の部分１６ｂは基板１２と絶縁層１８との間に設けられている。

絶縁層１８より露出している第１給電部１６の部分１６ａ及び部分１６ａを取り囲む絶縁層１８の上には、第１電極１３が形成されている。第１電極１３と第１給電部１６の露出部分１６ａとは接触しており、第１電極１３と第１給電部１６とは電気的に接続されている。なお、第１電極１３と第１給電部１６の部分１６ｂとの間には、絶縁層１８が設けられているため、第１電極１３と第１給電部１６の部分１６ｂとは直接接触していない。この第１の実施形態では、第１電極１３は平面概形が四角形に形成されており、第１給電部１６の部分１６ａは第１電極１３の中央部において接触している。また、絶縁層１８の上における第１電極１３が形成されていない部分の一部には、第２給電部１７が形成されている。第２給電部１７は、第１電極１３の周囲を取り囲み、また、第１電極１３と直接接触しないように形成されている。

第１電極１３の、第１給電部１６が設けられている側と反対側の面には、少なくとも発光層を含む有機層１４が形成されている。この有機層１４の、第１電極１３が設けられている側と反対側の面には第２電極１５が形成されている。つまり、有機層１４は第１電極１３と第２電極１５との間に設けられている。また、第２電極１５はその外周部において絶縁層１８上に形成された第２給電部１７と接触しており、第２電極１５と第２給電部１７とは電気的に接続されている。なお、有機層１４及び第２電極１５は、平面概形が四角形に形成されている。

この第１の実施形態では、第１電極１３、有機層１４、第２電極１５は、それぞれ、中心が基板１２に対して略等しい位置に配置されるように形成されている。そして、第１給電部１６の部分１６ａは、第１電極１３の中心部分と接触している。即ち、第１給電部１６は、有機ＥＬ素子１１の発光領域の中央部に対応する位置に設けられており、第２給電部１７は発光領域の外周部全体に対応する位置に設けられている。

第１電極１３及び第２電極１５のうち、少なくとも、有機層１４からの光を取り出す側に配置される電極には透明電極が用いられる。透明電極には、例えば、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）、ＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）等の公知の透明導電材料が用いられる。また、不透明な金属材料からなる電極であっても、電極の厚さを調整して光の透過率を制御することで、透明電極として用いることができる。

光を取り出す側に配置される電極と対向する側に配置される対向電極には、上記の透明導電材料に加えて、有機層１４が発する光に対して反射性を有する、公知の金属や合金等の不透明電極材料を用いることができる。不透明電極材料としては、例えば、Ａｌ（アルミニウム）やＡｇ（銀）等が用いられる。ただし、この対向電極に透明導電材料を使用する場合には、対向電極の、有機層１４が設けられる側と反対側には光反射性を有する部材を配置する必要がある。

第１の実施形態において、有機ＥＬ素子１１は、有機層１４が発する光を基板１２と反対側から取り出すトップエミッション型の素子を構成しており、光は第２電極１５を介して取り出される。したがって、第２電極１５には透明電極が用いられる。また、第２電極１５と対向する電極である第１電極１３には透明電極、又は、金属や合金等の不透明電極のいずれかが用いられる。

また、この時、第１電極１３の単位長さ当たりの抵抗値と第２電極１５の単位長さ当たりの抵抗値とが略等しくなるように、両電極は構成される。一般に、同じ体積抵抗率を有する材料で厚さの異なる電極を形成した場合は、電極の厚さが増すほど単位長さ当たりの抵抗値が小さくなる。したがって、第１電極１３及び第２電極１５は、単位長さ当たりの抵抗値が略等しくなるという条件を満たすように、電極材料及び電極の厚さが適宜選択される。例えば、第１電極１３を形成する材料の体積抵抗率と第２電極１５を形成する材料の体積抵抗率とが等しい場合には、両電極は厚さが等しく形成される。また、例えば、第１電極１３を形成する材料の体積抵抗率と第２電極１５を形成する材料の体積抵抗率が異なる場合には、体積抵抗率の低い材料で形成される電極の厚さが体積抵抗率の高い材料で形成される電極の厚さより薄くなるように、両電極は厚さが調整される。この第１の実施形態では、第１電極１３と第２電極１５とは同じ材料、例えば、ＩＴＯにより形成されており、第１電極１３の厚さと第２電極１５の厚さとは等しくなっている。

第１電極１３と電気的に接続している第１給電部１６と、第２電極１５と電気的に接続している第２給電部１７は、どちらも、単位長さ当たりの抵抗値が第１電極１３及び第２電極１５の単位長さ当たりの抵抗値よりも小さくなるように形成されている。この第１の実施形態では、第１給電部１６及び第２給電部１７は、第１電極１３及び第２電極１５の形成材料であるＩＴＯよりも高い電気伝導度を有する材料、例えば公知の配線用金属や合金等を用いて、第１電極１３及び第２電極１５よりも厚く形成されている。第１給電部１６と第２給電部１７のそれぞれの単位長さ当たりの抵抗値を、第１電極１３及び第２電極１５の単位長さ当たりの抵抗値よりも十分小さくすれば、第１給電部１６及び第２給電部１７上のどの部分に電源を接続しても、輝度分布に関する効果にほとんど差を生じない。そのため、例えば、第２給電部の端部１７ａのみに外部駆動源を接続することが可能となる。
ただし、有機ＥＬ素子がボトムエミッション型の素子である場合には、第１給電部１６には、ＩＴＯやＺｎＯ等の透明導電材料が用いられる。

また、第１電極１３と第２電極１５との間に設けられる、少なくとも発光層を含む有機層１４は、例えば、発光層１層から構成される場合や、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層、正孔ブロック層、バッファー層等のうちの１層以上と発光層との組み合わせにより構成される。発光層にはＡｌｑ３やＴＰＤ等の公知の発光材料が用いられ、赤色、緑色、青色、黄色等の単色光を示す構成のものや、それらの組み合わせによる発光色、例えば、白色発光を示す構成のもの等が用いられる。

絶縁層１８には、公知の絶縁材料が用いられる。例えば、ポリイミド系樹脂や、ＳｉＯ２（酸化ケイ素）や、ＳｉＮ（窒化ケイ素）等が用いられる。ただし、有機ＥＬ素子がボトムエミッション型の素子である場合には、透明な絶縁材料、例えば、ＳｉＯ２やＳｉＮ等により絶縁層１８が形成される。

また、有機ＥＬ素子１１には、有機層１４を酸素及び水分等から保護するための保護部（図示せず）が設けられている。保護部は、公知のパッシベーション膜や封止缶、又はそれらの組み合わせ等で構成される。ただし、有機ＥＬ素子がトップエミッション型である場合には、保護部を形成する材料には、取り出す光に対して高い透過性を有する材料が用いられる。保護部をパッシベーション膜で構成する場合は、パッシベーション膜には酸素や水分等を浸透させない物質が用いられ、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ等の無機膜や、高分子膜や、樹脂膜等が用いられる。このパッシベーション膜は、一層で構成される場合や、複数の層を積層することにより構成される場合等がある。パッシベーション膜を第２電極１５の上に形成して、パッシベーション膜と基板１２とで有機ＥＬ素子１１全体を覆うことにより、有機層１４は酸素や水分等から保護される。

また、保護部を封止缶で構成する場合には、例えば、金属やガラス製の封止缶や、酸素や水分等を浸透させない高分子や樹脂等からなる封止缶が用いられる。有機ＥＬ素子１１を封止缶と基板１２とで挟み、接着剤や樹脂等を介して基板１２と封止缶の端部とを貼り合わせることで、有機層１４は酸素や水分等から保護される。封止缶の内部に、不活性ガスやゲッター剤などを収容して、保護部としての機能を向上させることもできる。なお、有機ＥＬ素子１１をパッシベーション膜で覆い、さらに、その素子全体を封止缶により保護することもできる。

次いで、上記のように構成された有機ＥＬ素子１１の製造方法を説明する。有機ＥＬ素子１１を製造する際は、先ず基板１２の上に、スパッタリング法、真空蒸着法、イオン化蒸着法等の公知の薄膜形成方法によって第１給電部１６を形成する。この第１給電部１６は、マスクやエッチング等の公知のパターニング方法を用いて所定の形状にパターニングされる。次いで、第１給電部１６上に、絶縁層１８を上記のような公知の薄膜形成方法によって形成する。その後、エッチングを行うことにより、第１給電部１６の部分１６ａのみを絶縁層１８から露出させた状態にする。第１給電部１６の部分１６ｂは絶縁層１８で覆われている。次いで、第１給電部１６の露出部分である部分１６ａ及び該露出部分を取り囲む絶縁層１８上に第１電極１３を公知の薄膜形成方法により形成する。また、絶縁層１８の上における第１電極１３を形成していない部分の一部に、第２給電部１７を、マスク等を使用して公知の薄膜形成方法により形成する。そして、第１電極１３の上に少なくとも発光層を含む有機層１４を形成する。有機層１４は、例えば、蒸着法で形成され、有機層１４を構成する各層が蒸着により順次積層形成される。その後、蒸着法により有機層１４の上に第２電極１５を形成する。この時、第２電極１５は、その外周部において第２給電部１７と接続される。最後に、保護部を形成する。保護部としてＳｉＮ等のセラミック膜を形成する場合、セラミック膜は、例えば、プラズマＣＶＤ法で形成される。

上記のように構成された有機ＥＬ素子１１の作用について説明する。

有機ＥＬ素子１１において、第１電極１３を陽極とし、第２電極１５を陰極とする。第１給電部１６の部分１６ｂにおける基板１２の端部に位置する部分と、第２給電部１７の端部１７ａとに外部駆動源（図示せず）を接続して電流を供給する。供給された電流は、第１給電部１６より順に、陽極である第１電極１３、有機層１４、陰極である第２電極１５、第２給電部１７へと流れる。電流が有機層１４を流れる際に、該有機層１４は発光する。この有機層１４が発する光は、第２電極１５を介して外部に取り出される。以下に、図２を用いて、第１給電部１６から第２給電部１７へと流れる電流の様子について、詳細に説明する。

図２は、有機ＥＬ素子１１の任意の電流経路における模式断面図である。この明細書中において「電流経路」とは、有機ＥＬ素子１１の第１給電部１６と第２給電部１７との間を流れる電流の経路を、有機ＥＬ素子１１の光取り出し面である発光面上の仮想線として示したものである。有機ＥＬ素子１１に供給された電流は、有機ＥＬ素子１１の内部を様々な経路を通って流れる。有機ＥＬ素子１１の電流経路としては、例えば、発光領域内の点Ｐを通り、且つ、第２給電部１７と第１給電部１６とを最短距離で結ぶ仮想線である図１（ａ）中の電流経路Ｂや、発光領域内の点Ｑを通り、且つ、第２給電部１７と第１給電部１６とを最短距離で結ぶ仮想線である図１（ａ）中の電流経路Ｃ等が挙げられる。

図２において、矢印は、有機ＥＬ素子１１の内部を流れる電流の様子を模式的に示したものである。第１給電部１６から第１電極１３へと供給された電流は、第１電極１３の内部を第２給電部１７に向かって流れる。この電流は、第１電極１３の各部分を流れると同時に、第１電極１３に接する形で設けられた有機層１４を介して第２電極１５へと流れ、その後、第２給電部１７へと流れていく。ここで、第１電極１３において、第１給電部１６からの距離が異なる地点を３点抜きだし、第１給電部に近い点より地点Ｄ１、地点Ｅ１、地点Ｆ１とする。

第１給電部１６から第１電極１３の地点Ｄ１へと流れ、この地点Ｄ１より有機層１４を介して、地点Ｄ１に対応する第２電極１５の地点Ｄ２へと流れ、その後、地点Ｄ２から第２給電部１７へと流れる電流の経路を経路Ｄとする。また、第１給電部１６から第１電極１３の地点Ｄ１を通り地点Ｅ１へと流れ、この地点Ｅ１より発光層を含む有機層１４を介して、地点Ｅ１に対応する第２電極１５の地点Ｅ２へと流れ、その後、地点Ｅ２から第２給電部１７へと流れる電流の経路を経路Ｅとする。同様に、第１給電部１６から第１電極１３の地点Ｄ１及び地点Ｅ１を通り地点Ｆ１へと流れ、地点Ｆ１より発光層を含む有機層１４を介して、地点Ｆ１に対応する第２電極１５の地点Ｆ２へと流れ、その後、地点Ｆ２より第２給電部１７へと流れる電流の経路を経路Ｆとする。なお、有機ＥＬ素子１１は、有機層１４の平面方向（図２の左右方向）には電流が流れにくいため、第１電極１３から有機層１４に供給される電流は、主に、有機層１４及び第２電極１５の積層方向（図２の上下方向）に流れる。つまり、第１給電部１６から地点Ｄ１までの距離と第２給電部１７から地点Ｄ２までの距離とを足した距離は、第１給電部１６から地点Ｅ１までの距離と第２給電部１７から地点Ｅ２までの距離とを足した距離に等しくなる。また、同様に、第１給電部１６から地点Ｄ１までの距離と第２給電部１７から地点Ｄ２までの距離とを足した距離は、第１給電部１６から地点Ｆ１までの距離と第２給電部１７から地点Ｆ２までの距離とを足した距離に等しくなる。

ここで、各経路Ｄ，Ｅ，Ｆの等価回路を考えると、第１電極１３と第２電極１５とは単位長さ当たりの抵抗値が略等しくなるように構成されているため、経路Ｄの合成抵抗と経路Ｅの合成抵抗と経路Ｆの合成抵抗とは略等しくなる。したがって、各経路Ｄ，Ｅ，Ｆに流れる電流は略等しくなり、地点Ｄ１又はＤ２における素子の輝度と、地点Ｅ１又はＥ２における素子の輝度と、地点Ｆ１又はＦ２における素子の輝度とは略等しくなる。つまり、有機ＥＬ素子１１において、第１給電部１６と第２給電部１７とを結ぶ発光面上の仮想線である任意の電流経路上の各点では、有機層１４における電流密度が略等しくなり、輝度が略等しくなるのである。

また、有機ＥＬ素子１１の電流経路を考えた場合に、最も距離の長い電流経路は、例えば、電流経路Ｂであり、最も距離の短い電流経路は、例えば、電流経路Ｃである。電流経路の距離が長くなるほど、その経路の合成抵抗が大きくなるため、有機層１４を流れる電流が小さくなり、該電流経路上の各点における輝度は小さくなる。つまり、有機ＥＬ素子１１の発光領域における各電流経路の距離の差が小さくなれば、発光領域における輝度むらは低減される。この第１の実施形態では、第１給電部１６は発光領域の中央部に対応する位置に設けられており、第２給電部１７は発光領域の外周部全体に対応する位置に設けられている。そのため、最も長い電流経路Ｂと最も短い電流経路Ｃとの距離の差を小さくでき、発光領域における輝度むらが低減されるため、その輝度分布が略均一な状態になる。

輝度むらが低減された有機ＥＬ素子１１は、例えば、液晶表示装置のバックライトや照明装置、ディスプレイ等として使用される。

この実施形態では以下の効果を有する。

（１）有機ＥＬ素子１１は、第１電極１３と、少なくとも発光層を含む有機層１４と、第２電極１５とを備えている。有機層１４は第１電極１３と第２電極１５との間に設けられており、第１電極１３の単位長さ当たりの抵抗値と第２電極１５の単位長さ当たりの抵抗値とが等しくなるように第１電極１３及び第２電極１５は構成されている。第１給電部１６が第１電極１３の有機層１４が設けられる側の面と反対側の面で第１電極１３と接続されており、第２給電部１７が第２電極１５に接続されている。第１給電部１６は素子の発光領域の一部に対応する位置に設けられており、第２給電部１７は素子の発光領域の外周部に対応する位置に設けられている。したがって、有機ＥＬ素子１１の発光領域における任意の電流経路上の各点では素子の輝度が略等しくなり、また、第１給電部１６及び第２給電部１７の配置位置によって発光領域における各電流経路の距離が調整されるため、素子の輝度分布が所望状態に設定されたＥＬ素子を提供することができる。

（２）有機ＥＬ素子１１は、第１電極１３を形成する材料の体積抵抗率と第２電極１５を形成する材料の体積抵抗率とは等しく、第１電極１３及び第２電極１５は等しい厚さに形成されている。したがって、有機ＥＬ素子１１における、第１電極１３の単位長さ当たりの抵抗値と第２電極１５の単位長さ当たりの抵抗値とを等しくすることができる。

（３）有機ＥＬ素子１１において、第１給電部１６は発光領域の中央部に対応する位置に設けられており、第２給電部１７は発光領域の外周部全体に対応する位置に設けられている。したがって、有機ＥＬ素子１１の発光領域における各電流経路の距離の差が小さくなり、発光領域における輝度むらが低減された有機ＥＬ素子を提供することができる。

（４）第１給電部１６の一部分１６ａを露出し他の部分を覆う絶縁層１８が設けられており、第１給電部１６の露出部分１６ａ及び絶縁層１８に接するように第１電極１３が設けられている。したがって、第１給電部１６の露出部分１６ａ以外の部分は絶縁層１８により覆われるため、第１給電部１６を第１電極１３の任意の位置、例えば、第１電極１３の中央部に配置することができる。

（５）有機ＥＬ素子１１はトップエミッション型の素子であるため、発光領域の中央部に配置される第１給電部１６に、高い電気伝導度を有する公知の配線用金属や合金等を用いることができる。

（６）第１給電部１６と第２給電部１７は、どちらも、単位長さ当たりの抵抗値が第１電極１３及び第２電極１５の単位長さ当たりの抵抗値よりも小さくなるように形成されている。そのため、第１給電部１６及び第２給電部１７上のどの部分に電源を接続しても、輝度分布に関する効果にほとんど差を生じず、第２給電部の端部１７ａのみに外部駆動源を接続しても、素子の輝度分布を所望、例えば輝度が略均一な状態に設定できる。

（第２の実施形態）
次に、本発明を、発光領域における輝度むらが低減された有機ＥＬ素子に具体化した第２の実施形態を、図３及び図４にしたがって説明する。第１の実施形態と同様の部分については同一符号を付してその詳細な説明を省略する。

図３は有機ＥＬ素子の模式平面図であり、図４は図３の有機ＥＬ素子のＧ−Ｇ線における模式断面図である。なお、図３及び図４は、有機ＥＬ素子の構成を模式的に示したものであり、図示の都合上、一部の寸法を誇張して分かり易くしているために、各部分の幅、長さ、厚さ等の寸法の比は実際の構成と異なっている。

図３及び図４に示すように、有機ＥＬ素子２０は、基板１２上に、第１電極１３と、第１給電部１６と、第２給電部１７とが形成されている。第１電極１３と第１給電部１６とは電気的に接続されており、第１電極１３上には、少なくとも発光層を含む有機層１４が形成されている。また、有機層１４上には第２電極１５が形成されている。第２電極１５は、その端部において第２給電部１７と接触しており、第２電極１５と第２給電部１７とは電気的に接続されている。この第２の実施形態における有機ＥＬ素子２０は、ボトムエミッション型の素子を構成しており、有機層１４が発する光は、第１電極１３及び基板１２を介して外部に取り出される。したがって、基板１２には透明基板が用いられ、第１電極１３には透明電極が用いられる。

この第２の実施形態では、第１電極１３を形成する材料の体積抵抗率が、第２電極１５を形成する材料の体積抵抗率よりも高い。そして、第１電極１３の厚さが第２電極１５の厚さよりも厚くなるように両電極の厚さが調整されることにより、第１電極１３の単位長さ当たりの抵抗値と、第２電極１５の単位長さ当たりの抵抗値とが等しくなっている。

また、有機ＥＬ素子２０には、有機層１４を酸素及び水分等から保護するための保護部（図示せず）が設けられている。保護部は第１の実施形態と同様に形成される。

また、第２の実施形態では、第１電極１３、有機層１４、第２電極１５は、それぞれ、平面概形が矩形に形成されている。そして、第１給電部１６は第１電極１３の一辺全体に渡って設けられており、第２給電部１７は第２電極１５の一辺全体に渡って設けられている。また、第１給電部１６と第２給電部１７とは、同じ形状に形成されており、且つ、発光領域の中心に対して点対称の位置に配置されている。

さらに、第１給電部１６と第２給電部１７のそれぞれの単位長さ当たりの抵抗値が、第１電極１３及び第２電極１５の単位長さ当たりの抵抗値よりも小さくなるように形成されている。第１給電部１６と第２給電部１７のそれぞれの単位長さ当たりの抵抗値を、第１電極１３及び第２電極１５の単位長さ当たりの抵抗値よりも十分小さくすれば、第１給電部１６及び第２給電部１７上のどの部分に外部駆動源を接続しても、輝度分布に関する効果にほとんど差を生じない。第２の実施形態では、第１給電部１６及び第２給電部１７の材料として、電気導電性の高い金属、例えば銅またはアルミニウムを採用し、更に、両者の厚さを十分厚くすることにより、両者の単位長さ当たりの抵抗値を、第１電極１３及び第２電極１５の単位長さ当たりの抵抗値よりも十分小さくしている。

次に上記構成の有機ＥＬ素子２０の製造方法を説明する。先ず基板１２の上に、スパッタリング法、真空蒸着法、イオン化蒸着法等の公知の薄膜形成方法によって、第１給電部１６及び第２給電部１７を形成する。第１給電部１６及び第２給電部１７は、マスクやエッチング等の公知のパターニング方法を用いて、所定の形状にパターニングされる。次いで、第１給電部１６に接触し、且つ、第２給電部１７に接触しないように、第１電極１３を公知の薄膜形成方法によって形成する。そして、第１電極１３の上に発光層を含む有機層１４を形成する。発光層を含む有機層１４は、例えば、蒸着法で形成され、有機層１４を構成する各層が蒸着により順次積層形成される。その後、蒸着法により有機層１４上に第２電極１５を形成する。この時、第２電極１５は第２給電部１７と接触するように形成され、電気的に接続される。最後に保護部（図示せず）を形成する。保護部としてＳｉＮ（窒化ケイ素）等のセラミック膜を形成する場合、セラミック膜は、例えば、プラズマＣＶＤ法で形成される。

上記構成の有機ＥＬ素子２０において、第１電極１３を陽極とし、第２電極１５を陰極とする。第１給電部１６と第２給電部１７とに、外部駆動源（図示せず）を接続して電流を供給すると、第１給電部１６より、順に、陽極である第１電極１３、発光層を含む有機層１４、陰極である第２電極１５、第２給電部１７へと電流が流れる。電流が有機層１４を流れる際に、該有機層１４が発光し、有機層１４が発する光は、第１電極１３及び基板１２を介して外部に取り出される。

平面概形が矩形である第１電極１３の一辺全体に渡って設けられた第１給電部１６と、平面概形が矩形である第２電極１５の一辺全体に渡って設けられた第２給電部１７とは、発光領域の中心に対して点対称の位置に配置されている。このため、有機ＥＬ素子２０の電流経路としては、例えば、発光領域内の点Ｒを通り、且つ、第２給電部１７と第１給電部１６とを最短距離で結ぶ仮想線である図３中の電流経路Ｈや、この電流経路Ｈに平行な経路が挙げられる。

即ち、有機ＥＬ素子２０の発光領域全体における電流経路を考えた場合には、各電流経路の距離の差は非常に小さくなる。なお、第１電極１３の単位長さ当たりの抵抗値と第２電極１５の単位長さ当たりの抵抗値とが等しくなるように、両電極は構成されているため、１つの電流経路上の各点では素子の輝度が略等しくなる。したがって、有機ＥＬ素子２０の発光領域における輝度むらは十分に低減された状態になる。

この第２の実施形態においては次の効果を有する。

（１）有機ＥＬ素子２０は、第１電極１３と、少なくとも発光層を含む有機層１４と、第２電極１５とを備えている。有機層１４は第１電極１３と第２電極１５との間に設けられており、第１電極１３の単位長さ当たりの抵抗値と第２電極１５の単位長さ当たりの抵抗値とが等しくなるように、前記第１電極及び前記第２電極は構成されている。また、第１給電部１６が第１電極１３に接続されており、第２給電部１７が第２電極１５に接続されている。そして、第１給電部１６と第２給電部１７とは、等しい形状に形成されており、且つ、発光領域の中点に対して点対称の位置に配置されている。したがって、有機ＥＬ素子２０の発光領域における任意の電流経路上の各点では素子の輝度が略等しくなり、また、第１給電部１６と第２給電部１７の配置位置によって、素子の発光領域における電流経路が調整されるため、素子の輝度分布が所望状態に設定されたＥＬ素子を提供することができる。

（２）有機ＥＬ素子２０では、第１電極１３を形成する材料の体積抵抗率と第２電極１５を形成する材料の体積抵抗率とは異なり、体積抵抗率の低い材料で形成される第２電極は体積抵抗率の高い材料で形成される第１電極に比較して厚さが薄く形成されている。したがって、電極形成材料の体積抵抗率によって、形成される電極の厚さを調整しているため、第１電極１３の単位長さ当たりの抵抗値と第２電極１５の単位長さ当たりの抵抗値とを等しくすることができる。

（３）有機ＥＬ素子２０を構成する、第１電極１３、有機層１４、第２電極１５は平面概形が矩形であり、第１給電部１６は第１電極１３の一辺全体に渡って設けられている。したがって、有機ＥＬ素子２０の発光領域における各電流経路の距離の差が非常に小さくなり、輝度むらが十分に低減された有機ＥＬ素子を提供することができる。

（４）第１給電部１６と第２給電部１７のそれぞれの単位長さ当たりの抵抗値が、第１電極１３及び第２電極１５の単位長さ当たりの抵抗値よりも十分小さくなるように形成されている。そのため、第１給電部１６及び第２給電部１７上のどの部分に外部駆動源を接続しても、輝度分布に関する効果にほとんど差を生じない。

なお、実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば次のように構成してもよい。

○ 第１電極１３に設けられる第１給電部１６と第２電極１５に設けられる第２給電部１７とは、第２の実施形態のように、電極の一辺全体に渡って設けられる場合だけでなく、例えば、図５に示す有機ＥＬ素子２１のように、各電極の一部に対応する位置に設けられるとしても良い。ただし、第１給電部１６と第２給電部１７とは、発光領域の中心に対して点対称の位置に配置されている。

なお、図５に示すように、有機ＥＬ素子２１が細長い形状である場合には、発光領域における各電流経路の距離の差が小さくなるため、素子の発光領域における輝度むらを低減させる事ができる。

○ 有機ＥＬ素子の第１電極１３に設けられる第１給電部１６は、発光領域の中央部に対応する位置に配置される場合に限られず、所望の輝度分布の状態に応じて、発光領域の中央部よりずれた位置に配置されるとしてもよい。また、第２電極１５に設けられる第２給電部１７は、発光領域の外周部全体に対応する位置に配置される場合に限られず、所望の輝度分布の状態に応じて、発光領域の外周部の一部に対応する位置に配置されるとしてもよい。

○ 有機ＥＬ素子は、平面概形が四角形や矩形である場合だけでなく、平面概形が円形や楕円形であってもよい。

（ａ）は第１の実施形態における有機ＥＬ素子の模式平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における模式断面図。 第１の実施形態における有機発光層の模式断面図。 第２の実施形態における有機ＥＬ素子の模式平面図。 図３のＧ−Ｇ線における有機ＥＬ素子の模式断面図。 別の実施形態における有機ＥＬ素子の模式平面図。 従来技術の有機ＥＬ素子の模式斜視図。

符号の説明

１１，２０，２１…有機ＥＬ素子、１２…基板、１３…第１電極、１４…有機層、１５…第２電極、１６…第１給電部、１７…第２給電部、１８…絶縁層。

Claims (9)

1. 第１電極と、少なくとも発光層を含む有機層と、第２電極とを備える有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
   前記有機層は前記第１電極と前記第２電極との間に設けられており、
   前記第１電極の単位長さ当たりの抵抗値と前記第２電極の単位長さ当たりの抵抗値とが等しくなるように前記第１電極及び前記第２電極は構成されており、
   第１給電部が、前記第１電極の前記有機層が設けられる側と反対側の面で前記第１電極に接続されており、
   第２給電部が、前記第２電極に接続されており、
   前記第１給電部は発光領域の一部に対応する位置に設けられており、
   前記第２給電部は発光領域の外周部に対応する位置に設けられている
   ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
2. 前記第１電極を形成する材料の体積抵抗率と前記第２電極を形成する材料の体積抵抗率とは等しく、
   前記第１電極及び前記第２電極は等しい厚さに形成されている
   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。
3. 前記第１電極を形成する材料の体積抵抗率と前記第２電極を形成する材料の体積抵抗率とは異なり、
   体積抵抗率の低い材料で形成される電極は体積抵抗率の高い材料で形成される電極より厚さが薄く形成されている
   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。
4. 前記第１給電部は発光領域の中央部に対応する位置に設けられており、
   前記第２給電部は発光領域の外周部全体に対応する位置に設けられている
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
5. 前記第１給電部の一部を露出し他の部分を覆う絶縁層が設けられており、
   前記第１給電部の露出部分及び前記絶縁層に接するように前記第１電極が設けられている
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
6. 第１電極と、少なくとも発光層を含む有機層と、第２電極とを備える有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
   前記有機層は前記第１電極と前記第２電極との間に設けられており、
   前記第１電極の単位長さ当たりの抵抗値と前記第２電極の単位長さ当たりの抵抗値とが等しくなるように前記第１電極及び前記第２電極は構成されており、
   第１給電部が、前記第１電極に接続されており、
   第２給電部が、前記第２電極に接続されており、
   前記第１給電部と前記第２給電部とは、等しい形状に形成されており、且つ、発光領域の中心に対して点対称の位置に配置されている
   ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
7. 前記第１電極を形成する材料の体積抵抗率と前記第２電極を形成する材料の体積抵抗率とは等しく、
   前記第１電極及び前記第２電極は、等しい厚さに形成されている
   ことを特徴とする請求項６に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
8. 前記第１電極を形成する材料の体積抵抗率と前記第２電極を形成する材料の体積抵抗率とは異なり、
   体積抵抗率の低い材料で形成される電極は体積抵抗率の高い材料で形成される電極より厚さが薄く形成されている
   ことを特徴とする請求項６に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
9. 前記第１電極と、前記有機層と、前記第２電極とは、それぞれ、平面概形が矩形に形成されており、
   前記第１給電部は前記第１電極の一辺全体に渡って設けられている
   ことを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
   

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