JP2005500700A - 有機発光ダイオード、有機発光ダイオードの製造方法および有機発光ダイオードの使用 - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
本発明は、少なくとも1つの基板、アノード、エミッタ層およびカソードを有する有機発光ダイオードOLEDに関する。本発明のOLEDは新たなタイプの給電部を有する。
【0002】
電圧を印加することにより電流と同時にルミネセンスを生じる発光ダイオードが知られている。これまでに知られているこうしたOLEDの欠点はそのエネルギがもっぱら外部の給電部を介して供給されていたことである。
【0003】
したがって本発明の課題は、モバイル駆動、すなわち少なくとも部分的に電圧源から独立に駆動できるエネルギ担体の組み込まれたOLEDを提供することである。
【0004】
本発明の対象となるのは、少なくとも1つの基板、アノード、エミッタ層およびカソードを有する有機発光ダイオードにおいて、切り換えおよび/または環境勢力により所定の電圧が有機発光ダイオードに印加されるように有機発光ダイオード内に少なくとも1つのエネルギ担体が組み込まれていることを特徴とするものである。またエネルギ担体の組み込まれた有機発光ダイオードの製造方法や、ディスプレイおよび/または“電子ペーパー”として使用することを特徴とする有機発光ダイオードの使用も本発明の対象である。電子ペーパーについては例えばJohn A.Rogers, "Rubber Stamping for Plastic Electronics and Fiber Optics", in: MRS(Materials Research Society) Bulletin/July 2001 の530頁〜532頁に記載されている。
【0005】
エネルギ担体としてバッテリまたは蓄電池のタイプのエネルギ蓄積素子および/または例えば光電池(ソーラーセル)などのエネルギトランスデューサが使用される。
【0006】
環境勢力として例えば放射、熱、圧力または音源を用いることができる。放射は特に現行の発光体の形成する可視スペクトルの光または太陽光である。
【0007】
有機発光ダイオードに配置されたのち、エネルギ担体(例えば光電池)は、例えば携帯電話がバッグから取り出されたことやおよび/または携帯電話のフリップオープンを識別するフォトディテクタとしても機能する。この場合、例えば多くの電流を必要とする携帯電話の電源は周囲の輝度が相応に存在してはじめてイネーブルされる。携帯電話が明るい場所にあるものの使用されていない場合には、ソーラーセルはエネルギを送出し、また必要に応じて電源をディスプレイに対してイネーブルするための信号を送出する。
【0008】
少なくともエネルギ蓄積素子として機能するエネルギ担体は切り換えによりオンオフ可能である。
【0009】
駆動中、OLEDは僅かなエネルギ量しか必要としないので、電力の一部または全体をエネルギトランスデューサとしての光電池を介して形成することができる。ここで推奨されるのは半透明の光起電性素子である。これをOLEDの透明側に配置すれば、OLEDの全面をエネルギ変換に利用することができる。
【0010】
半透明の光起電性素子は有利にはシリコンベースでなく有機材料ベースで形成された光活性層である。
【0011】
適切な光活性層は特に米国特許第5454880号明細書および米国特許第5333183号明細書から知られる。これはモノマー、オリゴマーおよび/またはポリマーのかたちの1つまたは複数の半導体材料から成り、無機粒子および/またはナノ粒子を含むこともある。またこれは2つ以上の共役有機物質や、電子親和性および/または種々のバンドギャップを有する無機粒子、ナノ粒子その他から成る混合物であってもよい。
【0012】
有機分子、オリゴマーおよび分子混合物から成る薄膜は例えば熱酸化法または化学/物理蒸着法で形成することができる。
【0013】
共役ポリマーの薄膜および共役ポリマーを有する混合物はスピンコーティングにより形成してもよいし、また他の現行の圧着法、例えばプレス、インクジェット印刷、フレクソ印刷、凹版印刷、凸版印刷、平板印刷によって形成してもよい(または他の溶剤を用いた堆積プロセスによってでもよい)。ポリマーが使用される場合、当該の層は可撓性の基板上に堆積される。
【0014】
典型的な半導体の共役ポリマーとして、例えば、ポリアセチレンPAおよびその誘導体、ポリイソチアナフテンPITNおよびその誘導体、ポリチオフェンPTおよびその誘導体、ポリピロールPPrおよびその誘導体、ポリ(2.5−テイニレンビニレン)PTVおよびその誘導体、ポリフルオレンPFおよびその誘導体、ポリ(p−フェニレン)PPPおよびその誘導体、ポリ(フェニレンビニレン)PPVおよびその誘導体、ポリキノリンおよびその誘導体、ポリカルブゾールおよびその誘導体、ロイコエメラルジンまたはロイコエメラルジンベースの半導体性のポリアニリンなどが挙げられる。
【0015】
ドナー/アクセプタのアクセプタとなるポリマー混合物として、例えば、ポリ(シアノフェニレンビニレン)、C60などのフラーレンおよびその機能誘導体PCBM、PCBRなど、および有機分子、有機金属分子またはCdTe,CdSe,CdS,CISなどの無機ナノ粒子が挙げられる。
【0016】
さらに使用されるソーラーセルは例えばPT/C60またはPPV/C60など、ドナーがアクセプタから空間的に分離された2つの個別の層として形成することもできる。
【0017】
本発明の有利な実施形態によれば、OLEDは半透明の光起電性素子から成る層を有しており、ここでOLEDの一方の電極は光起電性素子の電極としても用いられる。この場合、光起電性素子用の電極層の製造コストを省略できるだけでなく、エネルギトランスデューサに必要な材料容積も低減される。
【0018】
本発明の有利な実施形態によれば、エネルギ担体は透明であるかまたは少なくとも半透明である。エネルギトランスデューサが光電池を含むかおよび/または透明または半透明である場合、発光ダイオードOLED内のエネルギトランスデューサとして光源へ向かう側にエミッタ層を被着することが推奨される。このようにすれば放射が光電池へ妨害されずに達する。
【0019】
OLEDのアノードとして例えば透明なインジウム亜鉛酸化物ITOまたは金Auが使用される。
【0020】
有利には発光ダイオードOLEDは正孔輸送層を有する。正孔輸送層として例えば導電性かつ半透明のPANIおよび/またはPEDOT/PSSが使用される。
【0021】
エミッタ層および/または電子伝導層として例えばPPV、PFおよび/またはその誘導体が使用される。
【0022】
カソードとして例えばCa,Sm,Y,Mg,Ak,In,Gu,Ag,Au,LiF/Al、LiF/Caが使用される。
【0023】
有利にはOLEDはカプセル化されている。このために例えば発光ダイオードOLEDまたはソーラーセルに接着または積層されたガラス層が用いられる。
【0024】
本発明の有利な実施形態によれば、発光ダイオードOLEDと少なくとも1つのソーラーセルとのあいだに半透明の絶縁層が設けられる。この絶縁層はカプセル化および電気的絶縁の機能のほか、酸素および/または水に対する安定化、OLEDの偏光、OLEDおよび/またはソーラーセルの反射の抑圧、屈折率適応化などの機能を有する。
【0025】
OLEDを用いたディスプレイではしばしば純色を得ることが困難であるため、ソーラーセルを発光ダイオードOLED全体の発光から障害成分を除去するカラーフィルタとして使用することができる。
【0026】
以下に本発明を図示の実施例に則して詳細に説明する。有利な実施例では本発明の有機発光ダイオードはエネルギトランスデューサとして少なくとも1つの光起電性素子を有している。
【0027】
図1〜図6には有機発光ダイオードOLEDと半透明のソーラーセルとのコンビネーションが示されている。
【0028】
図1には有機発光ダイオードOLED1と半透明のソーラーセル2とのコンビネーションが示されている。ここではソーラーセル2およびOLED1は個別に製造される。下方から上方へ向かって基板3(例えばガラスまたは可撓性のフィルム)およびスペーサ4または間隔保持部材が設けられている。基板を通って光が矢印9の方向で入射し、逆向きに矢印10の方向でOLEDから出射されることがわかる。基板3上には正の電極すなわちアノード8が存在しており、インジウム錫酸化物ITOから成るこのアノード8上に半透明の光活性層7と例えばカルシウムCaから成るカソード5とが存在してソーラーセル2(吸収体)を形成している。ソーラーセル2は半透明の絶縁層11によって封止されている。スペーサ4はカソード5を損傷から保護している。半透明の絶縁層11を基板としてOLED1が形成される。ここでは下方から上方へ向かって、まずアノード8が形成され、次にOLEDの光活性層6(エミッタ層)が形成され、さらにその上にカソード5が形成されている。これらは最終的に例えばガラスから成るカプセル12または封止部材によって封止されている。
【0029】
OLED1は例えばソーラーセル2の封止部材として用いられる半透明の絶縁層11によって封止してもよい。
【0030】
図2の構成は図1のものと類似しているが、ここではOLED1と半透明のソーラーセル2とのコンビネーションにおいて、ソーラーセル2およびOLED1が同じ基板上、つまりそれぞれが1つの半透明の絶縁層11の両側に製造されている点が異なる。OLED1およびソーラーセル2はこの場合個別に封止することもできる。半透明の絶縁層11には両側でOLED1およびソーラーセル2の2つの素子のそれぞれのアノード8が接しており、その上に各光活性層6,7が形成され、さらに各カソード5が形成されている。
【0031】
図3にはOLED1を担持している接続電極または導出電極13の上方にガラスから成る封止部材12が被着されている。OLED1は例えば銀ペースト、アルミニウム接着用条片、カーボンブラック、またはその他の中間層から成る導出電極13にプレスまたは接着などによって被着されている。接続電極または導出電極13には、図1,2の場合と同様にカソード5,光活性層6,半透明の絶縁層11が続いている。半透明の絶縁層11は薄い基板であり、可撓性を有していてもよい。絶縁層11はここではプレーナ層とも称する。
【0032】
スペーサ4によりOLED1は下方の半透明のソーラーセル2から分離されている。半透明のソーラーセル2の構成は図1のものに相応している。
【0033】
ここではOLED1と半透明のソーラーセル2とのコンビネーションのうちソーラーセル2は別個に製造される。ここではOLED1が付加的な固有の基板上に製造された後に封止されて接続電極13(導出電極)に接続されてもよいし、また個別の2つの素子を形成してからスペーサ4によって相互にこれらを接合してもよい。
図4に示されている実施例は図1に示されている構成と大部分が一致しているが、中央あたりにOLED1の基板およびソーラーセル2のカプセルとして薄い基板が用いられている点が異なる。この薄い基板は付加的にゲッタ機能を有することもできる。この実施例においてもOLED1と半透明のソーラーセル2とは別個に製造される。OLED1は例えば前述の実施例のときとは逆順で形成することができる。最終的に2つの素子は相互に接合され、封止される。
【0034】
図5には図3,図4の実施例の発展形が示されている。ここでは個々の素子すなわちOLED1とソーラーセル2とがモノリシックに形成されている。まずソーラーセル2がアノード8のコーティングされた基板3上に形成され、半透明の絶縁層11によって封止されている。半透明の絶縁層11は任意のプレーナ層および/または薄い基板であり、可撓性および/またはゲッタ機能を有していてもよい。この層11上にOLED1が形成される。OLED1およびソーラーセル2を併せた構造体全体は最終的には適切な接続電極13で封止される。また半透明の絶縁層11を省略し、OLED1をソーラーセル2のアノード8上に形成することもできる。この場合OLED1およびソーラーセル2は同じ電極を利用することになる。この実施例では特にコンパクトな構造が実現される。
【0035】
半透明の絶縁層11により2つの素子を個別に製造してこの層を介してこれらの素子を接着することができる。
【0036】
図6の実施例においても図5の実施例と同様に接続電極13が設けられる。ここではソーラーセル2と基板3との間に接続電極13が配置され、この接続電極を通してOLED1の光が出射され、ソーラーセル2への光が入射する。
【0037】
OLED1およびソーラーセル2のコンビネーションについては個別の素子をモノリシックに形成することもできる(図5の実施例を参照)。この場合にはそれぞれの素子を逆順で製造することができる。つまり、最初にOLED1を適切な基板上に形成し、これを付加的な半透明の絶縁層11によってパシベーションまたは封止する。付加的な絶縁層11またはOLED1のアノード8の上にソーラーセル2が形成される。最終的には全体が適切な接続電極13によって封止される。
【0038】
付加的な半透明の絶縁層11により個別に製造された2つの素子を接着することができる。
【0039】
また半透明の絶縁層11を除去し、OLED1をソーラーセル2のアノード8上に形成することもできる。この場合OLED1およびソーラーセル2は同じ電極を利用することになる。
【0040】
OLEDの機能に対してさらに複数の素子を設けることもできる。制御電子回路はたいていの場合に省略できるが、必要な駆動電圧を得るために、複数のソーラーセルを接続したり、ソーラーセルと他のエネルギ担体とを組み合わせたりすることもできる。
【0041】
一般に半透明の絶縁層11は本発明の構造体において種々の機能を有する。この絶縁層は酸素および/または水に対する安定化、OLEDに対する偏光、カラーフィルタリング、OLEDおよびソーラーセルに対する反射の抑圧、OLEDおよびソーラーセルに対する屈折率の適応化などの機能を有する。
【0042】
図中にはエネルギ担体としてはソーラーセルしか示されていないが、本発明のエネルギ担体はこれに限定されるものではない。有利な実施例では蓄電池などのエネルギ蓄積素子を使用することもできる。
【0043】
カソードおよびアノードの割り当ては前述の実施例においてもランダムであり、本発明の範囲において限定されるものではない。当該の技術分野の技術者にとっては、デバイスの機能に応じて種々の形式で電極を選択できることは明らかである。
【0044】
図示の装置は光源・半透明のソーラーセル・OLEDのコンビネーションとして構成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、OLEDを半透明に形成し、透明でないエネルギ担体をOLEDの後方に配置することもできる。
【0045】
本発明は少なくとも1つの基板、アノード、正孔輸送層、エミッタ層、カソードおよびカプセルを有する有機発光ダイオードOLEDまたはダイオードに関する。本発明によりOLEDにエネルギ担体が組み込まれて、これを介してOLEDを発光させるための電圧が送出される。エネルギ担体はバッテリ(エネルギ蓄積素子)であってもまたはエネルギトランスデューサ(光起電性素子)であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【0046】
【図1】本発明の第1の実施例を示す図である。
【0047】
【図2】本発明の第2の実施例を示す図である。
【0048】
【図3】本発明の第3の実施例を示す図である。
【0049】
【図4】本発明の第4の実施例を示す図である。
【0050】
【図5】本発明の第5の実施例を示す図である。
【0051】
【図6】本発明の第6の実施例を示す図である。
Claims (12)
- 少なくとも1つの基板、アノード、エミッタ層およびカソードを有する
有機発光ダイオード(OLED)において、
切り換えおよび/または環境勢力により所定の電圧が有機発光ダイオードに印加されるように有機発光ダイオード内に少なくとも1つのエネルギ担体が組み込まれている
ことを特徴とする有機発光ダイオード。 - 少なくとも1つのエネルギ担体はエネルギトランスデューサおよび/またはエネルギ蓄積素子である、請求項1記載の有機発光ダイオード。
- エネルギトランスデューサは光起電性素子を含む、請求項2記載の有機発光ダイオード。
- エネルギトランスデューサは有機発光ダイオードの1つの電極を共同で利用している、請求項2または3記載の有機発光ダイオード。
- 半透明の絶縁層によって有機発光ダイオードとエネルギ担体とが分離されている、請求項2または3記載の有機発光ダイオード。
- 半透明の絶縁層はさらに別の機能を有している、請求項5記載の有機発光ダイオード。
- 少なくとも1つのエネルギ担体は少なくとも半透明である、請求項1から6までのいずれか1項記載の有機発光ダイオード。
- エネルギ担体は有機発光ダイオードのエミッタ層の光源に向かう側に配置されている、請求項1から7までのいずれか1項記載の有機発光ダイオード。
- 少なくとも1つの基板、アノード、エミッタ層およびカソードを有しており、
有機発光ダイオード内に少なくとも1つのソーラーセルがエネルギ担体として組み込まれている有機発光ダイオード(OLED)の製造方法において、
ソーラーセルを基板上に形成するステップと、
有機発光ダイオードを別の基板上に形成するステップと、
2つのエレメントを接合して有機発光ダイオードの基板をソーラーセルのカプセルとするステップとを有する
ことを特徴とする有機発光ダイオードの製造方法。 - 少なくとも1つの基板、アノード、エミッタ層およびカソードを有しており、
有機発光ダイオード内に少なくとも1つのソーラーセルがエネルギ担体として組み込まれている有機発光ダイオード(OLED)の製造方法において、
ソーラーセルを基板上に形成するステップと、
ソーラーセルをカプセル化するステップと、
有機発光ダイオードをソーラーセルのカプセル上に形成してソーラーセルおよび有機発光ダイオードのコンビネーションをカプセル化するステップとを有する
ことを特徴とする有機発光ダイオードの製造方法。 - 少なくとも1つの基板、アノード、エミッタ層およびカソードを有しており、
有機発光ダイオード内に少なくとも1つのソーラーセルがエネルギ担体として組み込まれている有機発光ダイオード(OLED)の製造方法において、
基板上に第1の負の電極すなわちカソードをコーティングするステップと、
カソード上にソーラーセル用の光活性層をコーティングするステップと、
光活性層上に正の電極すなわちアノードをコーティングするステップと、
アノード上に有機発光ダイオードの光活性層をコーティングするステップと、
光活性層上に第2の負の電極をコーティングし、当該の第2の負の電極上にカプセルを被着するステップとを有する
ことを特徴とする有機発光ダイオードの製造方法。 - ディスプレイおよび/または“電子ペーパー”として使用することを特徴とする請求項1から8までのいずれか1項記載の有機発光ダイオードの使用。
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