JP2006245003A

JP2006245003A - エレクトロルミネセンス装置

Info

Publication number: JP2006245003A
Application number: JP2006056715A
Authority: JP
Inventors: Mathew Mathai; マタイマシュー; Benjamin Claus Krummacher; クラウスクルムマッハーベンジャミン; Vi-En Choong; チョーンヴィ−エン; Stelios A Choulis; エイチョリスステリアス
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2005-03-02
Filing date: 2006-03-02
Publication date: 2006-09-14
Also published as: EP1705728A3; US20060197437A1; EP1705728A2; US7554257B2

Abstract

【課題】白色光を生じさせるための効率的かつ可調節のエレクトロルミネセンス装置を提供する。
【解決手段】青色および緑色のスペクトルで発光する、有機発光ダイオードデバイスと、少なくとも１つのダウンコンバージョン層とを包含し、少なくとも１つのダウンコンバージョン層は緑色のスペクトルの光の少なくとも一部を吸収し、黄色のスペクトル、オレンジ色のスペクトルおよび赤色のスペクトルのうちの少なくとも１つのスペクトルで発光し、少なくとも１つのダウンコンバージョン層は有機発光ダイオードデバイスの発光側の外面に製造されている。
【選択図】なし

Description

本発明は、エレクトロルミネセンス装置に関する。

ＯＬＥＤ（有機発光ダイオード：Organic Light Emitting Diode）技術においては、照明用の白色光を生じさせるために４つの主要なアプローチが存在する：単一の白色スタック（Ａ）、垂直なＲＧＢスタック（Ｂ）、水平なＲＧＢスタック（Ｃ）および蛍光物質と組み合わされた青色スタック（Ｄ）。図１にはこれらのアプローチの利点と欠点が示されている。単一の白色スタック（アプローチＡ）のスペクトル出力は容易に調節することができない。アプローチＢの基本的な欠点は、赤色の有機発光体によって惹起される電子トラッピングに起因して効率が低いことである。アプローチＣは調節可能であるが、費用が掛かりまた製造が困難である。アプローチＤの欠点は、青色発光体は通常の場合緑色発光体に比べて量子効率が低く、且つ信頼性が低いことである。

したがって本発明の課題は、白色光を生じさせるための効率的かつ可調節のエレクトロルミネセンス装置を提供することである。

この課題は、請求項１記載のエレクトロルミネセンス装置に関しては、青色および緑色のスペクトルで発光する、有機発光ダイオードデバイスと、少なくとも１つのダウンコンバージョン層とを包含し、少なくとも１つのダウンコンバージョン層は緑色のスペクトルの光の少なくとも一部を吸収し、黄色のスペクトル、オレンジ色のスペクトルおよび赤色のスペクトルのうちの少なくとも１つのスペクトルで発光し、少なくとも１つのダウンコンバージョン層は有機発光ダイオードデバイスの発光側の外面に製造されていることによって解決される。

またこの課題は、請求項１８記載のエレクトロルミネセンス装置に関しては、共通の基板上に製造されている複数の有機発光ダイオードデバイスを包含し、複数の有機発光ダイオードデバイスの第１の部分は緑色のスペクトルで発光し、複数の有機発光ダイオードデバイスの第２の部分は青色のスペクトルで発光し、少なくとも１つのダウンコンバージョン層を包含し、少なくとも１つのダウンコンバージョン層は緑色のスペクトルの光の少なくとも一部を吸収し、黄色のスペクトル、オレンジ色のスペクトルおよび赤色のスペクトルのうちの少なくとも１つのスペクトルで発光し、少なくとも１つのダウンコンバージョン層は有機発光ダイオードデバイスの発光側の外面に製造されていることによって解決される。

本発明においては新たなアプローチが開示されており、このアプローチでは上述の図１に示したアプローチ（Ｂ）および（Ｄ）の欠点は除去されるが、それらの利点は維持されている。少なくとも１つの実施形態においては、少なくとも１つのダウンコンバージョン層によって被覆されている青みを帯びた緑色のＯＬＥＤデバイスを包含するエレクトロルミネセンス装置が開示されている。ダウンコンバージョン層はＯＬＥＤデバイスからの緑色の光の一部を吸収し、オレンジ色、赤色および／または黄色の光のうちの１つまたは複数の色を発光する。結果として得られる装置は白色またはほぼ白色である混合出力スペクトルを提供することができる。そのような装置の利点は：
（１）装置が青みを帯びた緑色のＯＬＥＤを基礎としているので、青色のＯＬＥＤよりも高い量子効率を提供する。
（２）ＯＬＥＤデバイスのアクティブなエレクトロルミネセンス部分においては電子トラッピングを生じさせる虞がある赤色を発光する成分が存在しない（したがって装置の低動作電圧を達成することができる）。
（３）装置は緑色に関して得られる高効率を使用し、ダウンコンバージョンにより赤色を提供するためにそのような高効率を使用する。必要とされる最小限の青色は高い色調指数を得るために別個に提供される。
（４）ＲＧＢプリントとは異なりただ２つの材料しかプリントに必要とされないので、プリントによる装置の製造がより容易になる。
（５）また３つの発光層ではなく２つ（青色および緑色）の発光層しか必要とされないので製造が容易になる。

本発明の種々の実施形態は、白色光のような高い色色調指数を提供する高効率の装置を実現する。本発明の種々の実施形態を照明の全ての分野に適用することができる。

少なくとも１つの実施形態においては、装置が１つまたは複数のダウンコンバージョン層によって被覆されている青みを帯びた緑色のＯＬＥＤデバイスから構成されている。ダウンコンバージョン層は１つまたは複数の光変換材料を包含する、または１つまたは複数の光変換材料が溶解されているか、埋め込まれている１つまたは複数の透明なマトリクスを包含する。ダウンコンバージョン材料でもって光源を包囲する別の方法を、透明なデバイスケーシングに光変換材料を溶解するか、埋め込むか、液相または気相のダウンコンバージョン材料を使用することによって実施することができる。

図２は本発明の１つまたは複数の実施形態において使用される青みを帯びた緑色光源の例示的なスペクトルを示す。青みを帯びた緑色の光源またはＯＬＥＤは本発明の１つの構成要素である。本発明によれば、緑色の範囲にある光を吸収し、オレンジ色または赤色の範囲で発光するダウンコンバージョン層または複数のダウンコンバージョン層の組み合わせが図２に示されたものと類似する青みを帯びた緑色光源と組み合わされている。ダウンコンバージョン層において使用される光変換材料の選択はデバイスの所望の出力スペクトルに依存する。本発明によれば、図２に示されているような青みを帯びた緑色光源と組み合わされて使用されるそのようなダウンコンバージョン層により、良好な色調（高い色調指数）を提供するエレクトロルミネセンスデバイスが得られる。

本発明の実施例を以下説明する。少なくとも１つの実施形態は、良好な色調を得るために相補的な光変換材料を有するダウンコンバージョン層と組み合わされた、主として緑色で発光し、補助的に青色で発光する発光デバイスを包含する。主たる緑色の発光スペクトルと補助的な青色の発光スペクトルの例が図２に示されている。そのような実施形態を垂直型のスタック構造によって実現することができ、この垂直型のスタック構造では２つの発光層、すなわち青色発光層および緑色発光層がＯＬＥＤデバイスの有機スタック内に配置されている（下記を参照されたい）。択一的に、そのような装置をプリントまたはパターニングによって実現することができ、そこでは青色のＯＬＥＤの領域と緑色のＯＬＥＤの領域が基板上にプリントされており、領域の比率は効率を最適化するために設計されている。これらの両方の実施形態のためにＯＬＥＤ発光層において使用される発光体は、燐光発光成分または蛍光発光成分のあらゆる組み合わせでよい。そのようなデバイスの発光層の有利な青みを帯びた緑色の発光スペクトルが図３に示されている。５００ｎｍ付近において波長のピークを有する主たるまたは第１の発光は緑色の発光として表されており、この発光が本発明の少なくとも１つの実施形態において使用される。異なるピーク波長を有する別の緑色の発光スペクトルも本発明の１つまたは複数の実施形態において使用することができる。同様に、４７０ｎｍ付近にピークを有する第２の発光は本発明において使用される青色の発光を表す。図示されているスペクトルは単に例示的なものであり、形成または所望される発光スペクトルの選択の制限を意図するものではない。

以下では本発明のそのような実施形態または別の実施形態において使用されるダウンコンバージョン層の有利な実施形態を説明する。実施例はダウンコンバージョン層に有機蛍光染料を使用するが、本発明はあらゆる種類のダウンコンバージョン層を使用することができ、有機蛍光染料に制限されるものではない。２つの有機蛍光染料（図４および図５における染料１および染料２として表記されている）はそれぞれ透明なマトリクス材料（１および２）（例えばＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）、ＰＣ、シリコーン、ポリカーボネートおよび／またはエポキシ）に溶解されている。変換媒体１（染料１および透明マトリクス１）および変換媒体２（染料２および透明マトリクス２）はこのようにして形成される。図４および図５はそれぞれ染料１および２の吸収スペクトルおよび発光スペクトルを示す。本質において、２つの染料１および染料２は可視スペクトルの緑色の範囲の光を吸収する。染料１はオレンジ色で発光し、染料２は赤色で発光する。

変換媒体１の層は（例えばドクターブレード技術を用いて）ＯＬＥＤデバイスの発光側に設けられる。変換媒体１の層が硬化した後は、変換媒体２の層は変換媒体１の層の上部に設けられる。これらの層に関して厚さの値が適切に選択されている場合には、被覆されたデバイスの出力スペクトルを図６に示されているような出力スペクトルによって例示することができる。図６に示されているスペクトルは８０よりも大きい色調指数に関連付けられている。効率に関しては、例えば、緑色のＯＬＥＤにおける緑色の燐光性材料が３０ルーメン／ワットの効率を有し、また青色のＯＬＥＤにおける青色の燐光性材料が６ルーメン／ワットの効率を有する場合には、ダウンコンバージョンされたデバイスは１５ルーメン／ワットおよび８４のＣＲＩを有することが証明された。したがって、本発明による光抽出の向上は効率を付加的に５０％高めることが証明された。このデバイス設計に関する計算は刊行物「Organic light-emitting devices for illumination quality white light」、Anil R. Duggal, JJ. Shiang. Christian M. Hellerand Donald F. Foust、応用物理学、２００２年、第８０巻第１９号第３４７０〜３４７２頁に基づくものである。

ダウンコンバージョンされたＯＬＥＤデバイスの幾つかの潜在的な利点には以下のことが含まれる。１）青色ＯＬＥＤよりも量子効率が高い、２）ＲＧＢ−ＯＬＥＤに比べて処理が容易である、３）デバイスのアクティブなエレクトロルミネセンス層内に赤色の発光成分が存在せず、したがってＲＧＢ−ＯＬＥＤに比べて電子トラッピングの影響が低い。

図７は本発明の少なくとも１つの実施形態によるエレクトロルミネセンス装置の断面図を示す。図７に示されているように、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）デバイス４０５は基板４０８の上に第１の電極４１１を有する。明細書および特許請求の範囲において使用されているように、「〜上」、「〜にわたり」、「〜上方」という語句には物理的に接触（隣接）している層、また１つまたは複数の介在層、空気または他の物質によって隔てられている層が含まれる。第１の電極４１１をピクセル化された用途に関してはパターニングすることができるが、バックライトの用途に関してはパターニングしなくてもよい。フォトレジスト材料を第１の電極４１１上に堆積することができ、また第１の電極４１１を露出するアパーチャを有するバンク構造（図示せず）を形成するためにパターニングすることができる。アパーチャはポケット（例えばＯＬＥＤディスプレイのピクセル）または線でよい。

１つまたは複数の有機材料が、有機スタック４１６の１つまたは複数の有機層を形成するために第１の電極４１１上（また可能であればアパーチャ内）に堆積されている。本発明によれば、有機スタック４１６を構成する１つまたは複数の層（フィルム）は不溶にするために架橋される。有機スタック４１６は第１の電極４１１上方に堆積されている。有機スタック４１６は正孔輸送層（ＨＴＬ）４１７および２つの発光層４２０，４２１および４２２を有する。第１の電極４１１がアノードである場合には、ＨＴＬ４１７は第１の電極４１１上にある。択一的に、第１の電極４１１がカソードである場合には、第２の発光層４２１は第１の電極４１１上にある。ＯＬＥＤデバイス４０５は有機スタック４１６上に堆積されている第２の電極４２３（第１の電極に依存してカソードまたはアノードである）を有する。本発明によれば、少なくとも１つのダウンコンバージョン層がＯＬＥＤデバイス４０５の発光側の外面に製造されている。底面放射型のＯＬＥＤの場合には、ダウンコンバージョン層はカソードの外面上にある。

他の種々の実施形態において示されているように、付加的な層を加えることはデバイスの性能を改善するために望ましいことであり、また正孔輸送、電子輸送、正孔遮断、光閉じ込めのような機能を包含することができる。本発明の幾つかの実施形態によれば、正孔ブロック層および電子ブロック層の２つの層が３つの発光層に加えられる。

さらには、単一の材料からなる層が１つ以上の機能を提供することができる、例えば同一の層で正孔輸送、電子ブロックおよび光導波を提供することができる。図１および図２に示されている本発明による層を以下より詳細に説明する。

基板４０８
基板４０８は、この基板４０８上における有機層および金属層を支持できるあらゆる材料でよい。基板４０８は透明または不透明である（例えば不透明な基板は上面放射型のデバイスに使用される）。基板４０８を通過することができる光の波長を修正またはフィルタリングすることによって、デバイスから放射される光の色を変更することができる。基板４０８をガラス、石英、シリコーン、プラスチックまたはステンレス鋼から構成することができる：有利には基板４０８は薄いフレキシブルなガラスから構成されている。基板４０８の有利な厚さは使用される材料およびデバイスの用途に依存する。基板４０８はシートまたは連続被膜（continuous film）の形でよい。連続被膜を例えばロールツーロール製造法に使用することができ、この製造法はプラスチック、金属および金属化されたプラスチック箔に殊に適している。基板はデバイスの動作を制御するために組み込まれた、トランジスタまたは他のスイッチング構成要素を有することができる。

第１の電極４１１
１つのコンフィギュレーションにおいては、第１の電極４１１はアノードとして機能する。アノードは導電層であり、この導電層は正孔注入層として使用され、また典型的には約４．５ｅＶよりも高い仕事関数を有する材料を包含する。典型的なアノード材料は金属（例えばプラチナ、金、パラジウムなど）；金属酸化物（例えば酸化鉛、酸化スズ、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）など）；グラファイト、ドープされた無機半導体（例えばシリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素など）；ドープされた導電性ポリマー（例えばポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェンなど）を含有する。

ＯＬＥＤに関して、第１の電極層４１１は一般的に、半透明で少なくとも光の一部が透過するように十分に薄い。第１の電極４１１の厚さは約１０ｎｍから約１０００ｎｍであり、有利には５０ｎｍから約２００ｎｍであり、さらに有利には約１００ｎｍである。そのようにして、あらゆる薄膜堆積法を第１の電極の製造ステップに使用することができる。これらの薄膜堆積法は、真空蒸着法、スパッタリング、電子ビーム蒸着法、化学気相成長法、エッチングおよび当業者には公知である他の技術およびそれらの組み合わせを含むが、本発明はこれらの堆積法に制限されるものではない。また処理は一般的に、アノード層の導電率および光学的な透過率を最適化するために気圧が制御された状態での焼付けステップまたはアニーリングステップを含む。第１の電極４１１の上方におけるあらゆるパターンを規定するためにフォトリソグラフィを使用することができる。

本発明によれば、第１の電極４１１の上面が露出された表面はデポジション表面になり、このデポジション表面の上に第１の発光層４２０のための有機溶液が堆積される。択一的なコンフィギュレーションにおいては、第１の電極４１１がカソードとして機能する（カソードは、電子注入層として使用され且つ低い仕事関数を有する材料を含有する導電層である）。例えば上面放射型のＯＬＥＤの場合には、アノードの代わりにカソードが基板４０８上に堆積される。典型的なカソード材料は後述の「第２の電極４２３」に関する項に記載してある。第１の電極がカソードである場合には、第２の発光層４２１はこの第１の電極の上に堆積／製造される。

第１の発光層４２０
第１の発光層４２０はフィルムに加工された１つまたは複数の構成要素を包含することができる。有利には、第１の発光層４２０の少なくとも幾つかの部分はポリマーまたは同様の有機ベースのフィルムであるが、層４２０は無機の成分を含有していてもよい。第１の発光層４２０は少なくとも１つの有機成分を含有し、この有機成分は第１のスペクトルで活性化されると発光する。そのような成分は一般的に２つのカテゴリに分けられる。ポリマー発光ダイオードまたはＰＬＥＤと称されるＯＬＥＤの第１のカテゴリは第１の発光層４２０においてポリマーのような成分を使用する。ポリマーは有機または有機金属化合物でよい。ここで使用されるように、「有機」という語句は有機金属材料も包含する。第１の発光層４２０においてポリマー成分を使用するデバイスは殊に有利である。

第１の発光構成要素１は発光する１つまたは複数のエレクトロルミネセンス（「ＥＬ」）ポリマーである。第１の発光成分は、例えば、共役のＥＬポリマー、例えばポリフルオレン、ポリチオフェン、ポリフェニレン、ポリチオフェンビニレンまたはポリ−ｐ−フェニレンビニレンまたはその類似体、コポリマー、誘導体またはそれらの混合物から構成することができる。

本発明によれば、第１の発光層は少なくとも１つの非発光成分を包含していても良い。非発光成分は、例えば、正孔輸送のような中間層の機能を有することができる。第１の発光成分および非発光成分は相互にブレンドすることができるか、物理的、化学的に反応することができるか、架橋もしくはそうでなければブレンドすることができるか、ドーピングすることができる。第１の発光層をスピンコーティング、インクジェットプリントまたは他の堆積技術によって堆積することができる。第１の発光成分は例えば、白色、赤色、青色、黄色または緑色で発光するあらゆるクラスまたはタイプのＥＬ共役ポリマー、例えばポリフルオレン、ポリ−ｐ−フェニレンビニレンでよく、また２または２，５の置換されたポリ−ｐ−フェニレンビニレン、ポリスピロポリマーまたはその類似体、コポリマー、誘導体またはそれらの混合物である。

ポリマーに代わるものとして、第１の発光層４２０を小分子材料を使用して形成することもできる。溶液または懸濁液として用いられるポリマー材料とは異なり、小分子発光材料は有利には、蒸着、昇華、または有機気相蒸着法によって堆積される。溶液方法によって適用できる小分子材料も存在する。ポリマー材料と小有機分子の組み合わせをアクティブ電子層として使用することもできる。例えば、ＥＭＬ４２０を形成するために、ＰＬＥＤを小有機分子で化学的に誘導することができるか、単純に小有機分子と混合することができる。エレクトロルミネセンス小分子材料の例は、トリス（８−ヒドロキシキノリナト）アルミニウム（Ａｌｑ_３）、アントラセン、ルブレン、トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（Ｉｒ（ｐｐｙ）_３）、トリアジン、あらゆる金属キレート化合物およびこれらのあらゆる材料の誘導体を包含する。

ポリマーに加えて、架橋可能な基を有するポリマーとブレンドされる場合には、蛍光または燐光によって放射する有機モノマーまたはオリゴマーを第１の発光層４２０内に存在する発光成分として使用することができる。ポリマー分子と小有機分子の組み合わせを第１の発光層４２０内の発光成分として使用することもできる。例えば、第１の発光層４２０の形成に際し、発光成分を小有機分子で化学的に誘導することができるか、単純に小有機分子と混合することができる。

発光するアクティブ電子材料に加えて、第１の発光層４２０は電荷を輸送することができる材料を包含していてもよい。電荷輸送材料は電荷担体を輸送することができるポリマーまたは小分子を包含する。例えば、ポリチオフェン、誘導されたポリチオフェン、オリゴマーポリチオフェン、誘導されたオリゴマーポリチオフェン、ペンタセン、Ｃ６０を含有する組成物および被覆されたＣ６０を含有する組成物のような有機材料を使用することができる。

本発明の幾つかの実施形態においては、第１の発光層４２０は１つの発光成分のみを有する。同様に、本発明の幾つかの実施形態においては、第１の発光層４２０が１つの非発光成分のみを有するが、択一的な実施形態においては種々の非発光成分を有していてもよい。さらに別の実施形態においては、第１の発光層４２０を発光モノマーまたはオリゴマーによってドープされた非発光共役ポリマーから構成することができる。

第２の発光層４２１
第２の発光層４２１を、第１の発光層４２０に関して上述した構造および組成物の点で類似する成分から構成することができる。したがって、第２の発光層４２１を構成する各成分をポリマー、ポリマーブレンド、モノマー、オリゴマー、コポリマー、有機側基、小分子またはこれらのあらゆるブレンドのうちの少なくとも１つまたは複数の成分でよい。

第２の発光層４２１は第１の発光層４２０の発光色とは著しく異なる色の光を放射することができる。第２の発光層からの発光は（１つ以上の組み合わされた異なる色スペクトルから構成することができる）第２のスペクトルである。第２の発光層４２１は、この第２の発光層４２１が第１の発光層４２０の製造の際に使用される溶媒において分解または溶解しないような溶媒を使用して製造することができ、またこれとは反対のことが行われるようにして製造することができる。択一的に、第１の発光層４２０を架橋して、この第１の発光層４２０を第２の発光層４２１の製造の際に使用される溶媒に対して不溶にすることができる。

本発明の少なくとも１つの実施形態によれば、第１の発光層４２０および第２の発光層４２１を、例示的に図２に示されている出力スペクトルに類似する青みを帯びた緑色の出力スペクトルを形成するために組み合わせることができる。このことは青色（青色の第１のスペクトル）で発光する第１の発光層４２０と緑色（緑色の第２のスペクトル）で発光する第２の発光層４２１によって達成することができる。別の実施形態においては、このことは緑色（緑色の第１のスペクトル）で発光する第１の発光層４２０と青色（青色の第２のスペクトル）で発光する第２の発光層４２１によって達成することができる。

ＨＴＬ４１７：
ＨＴＬ（正孔輸送層）４１７は典型的に、後成の有機層よりも高い導電率を有し、また以下概説するような種々の目的に使用される。（１）基板との良好な結合を提供するためのバッファ、および／または、（２）正孔注入を促進する正孔注入層、および／または、（３）正孔輸送を促進する正孔輸送層。本発明によれば、ＨＴＬ４１７は電子ブロック層として機能することもできる。

ＨＴＬ４１７を有機溶媒、ポリマー、モノマー、側基、無機材料、ドーパントおよび／または小分子材料の堆積によって形成することができる。例えば、ＨＴＬ４１７を第三アミンまたはカルバゾール誘導体から構成することができ、それらは小分子の形かポリマーの形であり、またはＨＴＬ４１７を導電性ポリアニリン（「ＰＡＮＩ」）のような有機溶媒、または有利には「ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ」の溶媒から構成することができる。ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ溶媒は水、ポリエチレンジオキシチオフェン（「ＰＥＤＯＴ」）およびポリスチレンスルフォン酸（「ＰＳＳ」）から構成することができる（この溶液はＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ溶液と称され、また他の成分と組み合わせることができるか、他の成分も含有することができる）。ＨＴＬ４１７の厚さは約５ｎｍから約１０００ｎｍであり、有利には約２０ｎｍから約５００ｎｍであり、さらに有利には約５０ｎｍから２５０ｎｍである。

ＨＴＬ４１７を選択性の堆積技術または非選択性の堆積技術を使用して堆積することができる。選択性の堆積技術の例には、例えばインクジェットプリント、フレックスプリントおよびスクリーン印刷が含まれる。非選択性の堆積技術の例には、例えばスピンコーティング、浸漬コーティング、ウェブコーティングおよびスプレーコーティングが含まれる。正孔輸送材料は第１の電極４１１上に堆積され、乾燥されて薄膜になる。乾燥された材料はＨＴＬ４１７を表す。

第２の電極４２３：
１つの実施形態においては、電位が第１の電極４１１および第２の電極４２３にわたり印加される場合、第２の電極４２３はカソードとして機能する。この実施形態においては、アノードとして使用される第１の電極４１１およびカソードとして使用される第２の電極４２３にわたり電位が印加される場合、光子が第１の発光層４２０および第２の発光層４２１から放射される。

カソードとして機能することができる多数の材料が当業者には公知であるが、最も有利には、アルミニウム、インジウム、銀、金、マグネシウム、カルシウム、リチウム、リチウムフッ化物、セシウム窒化物、ナトリウム窒化物およびバリウム、またはそれらの組み合わせ、またはそれらの合金を含有する組成物が使用される。アルミニウム、カルシウムとアルミニウムの組み合わせ、バリウムとアルミニウムの組み合わせ、リチウムフッ化物とアルミニウムの組み合わせ、リチウムフッ化物とカルシウムとアルミニウムの組み合わせ、マグネシウムと銀またはそれらの合金との組み合わせは殊に有利である。

有利には、第２の電極４２３の厚さは約１０ｎｍから約１０００ｎｍであり、さらに有利には約５０ｎｍから約５００ｎｍであり、最も有利には約１００ｎｍから３００ｎｍである。第１の電極材料を堆積させることができる多数の方法が当業者には公知であるが、真空蒸着法、例えば熱真空蒸着法、スパッタリングまたは電子ビーム蒸着法が有利である。電子デバイスを保護するために、バリア層およびゲッタ層のような別の層（図示せず）も使用することができる。そのような層は当業者には公知であるので、ここでは詳細には説明しない。

第１のダウンコンバージョン層４０６および第２のダウンコンバージョン層４０４
本発明によれば、１つまたは複数のダウンコンバージョン層がデバイス４０５の発光側においてこのデバイス４０５の外面に製造されている。底面放射型のＯＬＥＤの場合には、ダウンコンバージョン層は基板にわたり製造される。図４は例えば第１のダウンコンバージョン層４０６と第２のダウンコンバージョン層４０４を表す。ダウンコンバージョン層４０６および４０４の機能は、デバイス４０５によって放射されたスペクトルの一部を吸収し、別の異なるスペクトルで発光することである。両方のダウンコンバージョン層４０６および４０４は、例えば、（ＯＬＥＤデバイス４０５が青みを帯びた緑色のスペクトルを放射する場合）緑色の光を吸収する。同一の実施例において、第１のダウンコンバージョン層４０６はオレンジ色のスペクトルで発光し、第２のダウンコンバージョン層４０４は赤色のスペクトルで発光する。この代わりに別の実施形態では、第１のダウンコンバージョン層４０６は赤色のスペクトルで発光し、第２のダウンコンバージョン層４０４はオレンジ色のスペクトルで発光する。さらに別の実施形態においては、赤色および／またはオレンジ色で発光するダウンコンバージョン層の代わりに、またはそのようなダウンコンバージョン層に付加的に、黄色で発光するダウンコンバージョン層を使用することができる。ダウンコンバージョン層４０６および４０４を、例えば有機蛍光染料（例えばペリレンおよびクマリン）のような染料を使用して製造することができる。ダウンコンバージョン層の形成に際し使用することができるダウンコンバージョン材料の別の例はセリウムでドーピングされたガーネット、窒化燐光体、イオン化した燐光体、例えばＳｒＧａ_２Ｓ_４：Ｅｕ^２＋またはＳｒＳ：Ｅ^２＋、量子点または共役ポリマーを含むが、材料はこれらに制限されるものではない。染料またはダウンコンバージョン材料を如何なる場合においても、透明なマトリクス材料、例えばシリコーン、エポキシ、接着剤、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネートなどに溶解またはブレンドすることができる。

第１のダウンコンバージョン層４０６をスピンコーティング、スプレーコーティング、浸漬、ドクターブレードまたは同様の技術によって基板にわたるコーティングとして設けることができる。第２のダウンコンバージョン層４０４は第１のダウンコンバージョン層４０６上に堆積される。これを達成するために、第１のダウンコンバージョン層４０６を硬化することができる、またはまだ硬化されていなければ（例えば架橋によって）不溶にすることができる。必要であるか、所望される場合には、ダウンコンバージョン層を架橋することもできる。第１のダウンコンバージョン層を架橋した後には、例えば第２のダウンコンバージョン層を形成する場合、この第１のダウンコンバージョン層が分解（または溶解）する可能性は無い。第２のダウンコンバージョン層４０４をスピンコーティング、スプレーコーティング、浸漬、ドクターブレードなどによって非選択的に堆積することができる。

少なくとも１つの実施形態においては、各ダウンコンバージョン層４０６および４０４の有利な厚さは約２００ｎｍから約数ｍｍであり、さらに有利には約１μｍから約５００μｍである。特定の制限を課すことなく、必要に応じて、または所望のようにダウンコンバージョン層を厚くまたは薄くすることができる。

図８は本発明の少なくとも１つの実施形態によるエレクトロルミネセンス装置の断面図を示す。デバイス９０５は以下の点を除き、デバイス４０５全てに関して、殊に説明は同じものとなる同一の参照番号が付された素子に関して同一であるか類似する。デバイス９０５は有機スタック９１６を有し、この有機スタック９１６は２つの発光層ではなく、１つの発光層９２０しか有していない。

発光層９２０
発光層９２０を、上述の第１の発光層４２０と構造および組成物が類似する成分から構成することができる。しかしながら、発光層９２０は青色と緑色の両方のスペクトルを組み合わせて発光し、この組み合わされた出力スペクトルを達成するために２つまたはそれ以上の発光成分を包含していてもよい。したがって、発光層９２０を構成する各成分はポリマー、ポリマーブレンド、モノマー、オリゴマー、コポリマー、有機側基、小分子またはこれらのあらゆるブレンドのうちの少なくとも１つまたは複数の成分でよい。つまり、例えば、第２の発光層は２つの発光ポリマーのブレンド、発光小分子でドープされた発光ポリマー、またはポリマー鎖に組み込まれているか、側基としての複数の発光発色団を有するコポリマーから構成することができる。青色の発光成分と緑色の発光成分の相対的な濃度を、図２に示されているような所望の放射スペクトルを生じさせるために設計することができる。

単一ダウンコンバージョン層
本発明の幾つかの実施形態においては、単一のダウンコンバージョン層がＯＬＥＤデバイスのスペクトルを吸収しながら、赤色、黄色またはオレンジ色のような単一のスペクトルで発光するように、ただ１つの染料のみを使用することができる。本発明の別の実施形態においては、２つまたは複数のダウンコンバージョン層を単一のダウンコンバージョン層と組み合わせることができる。幾つかの実施形態においては、単一ダウンコンバージョン層を単一発光層と組み合わせて使用することができ、またさらに別の実施形態においては２つの発光層と組み合わせて使用することができる。単一ダウンコンバージョン層を１つまたは複数の染料、燐光体などとブレンドすることができるか、別のスペクトルで発光するドーパントを有する、１つのスペクトルで発光する単一の染料を含有することができる。

上述の全ての有機層またはポリマー層、ダウンコンバージョン層および発光層を溶液からインクジェットプリントまたはスピンコーティングによって製造することができるか、さもなければ堆積することができる。使用される溶液は、圧力下で流れることができる「液性」または変形可能な材料であるか、溶液、インク、ペースト、エマルション、分散体などを含有していてもよい。溶液は、堆積された溶液の粘性、接触角、増粘、親和力、乾燥、希釈などに影響を及ぼす別の物質または溶媒を含有していてもよい、もしくは溶液をそれらのものによって補ってもよい。

たいていの場合、フィルムの洗浄および中和、マスクの付加およびフォトレジストのような他のステップもカソード堆積に先行させることができる。しかしながら、これらのステップは殊に本発明の新たな観点に関連するものではないので、別個に列挙はしない。アノード線を電源に接続するための金属線の付加のような他のステップ（図示せず）も作業の流れに含ませることができる。また例えば、ＯＬＥＤが製造された後に層を周囲からの損傷または露出から保護するために、このＯＬＥＤはしばしばカプセル化される。そのような他の処理ステップは当業者には公知であり、本発明の対象ではない。

図９は本発明の１つまたは複数の実施形態による青と緑でパターニング化されたエレクトロルミネセンス装置を示す。本発明の択一的な実施形態においては、青色の発光および緑色の発光を、基板上に製造された青色および緑色の単一の発光層ＯＬＥＤの交番的なパターンによって提供することができる。本発明による１つまたは複数のダウンコンバージョン層を、青色および緑色のＯＬＥＤのパターン全体をカバーするために基板の外面上に製造することができる。例えば、青色のスペクトルのみで発光する単一の発光層ＯＬＥＤ１０１０が示されている。同一の基板４０８上に形成されている隣接の列には、緑色のスペクトルで発光する別の単一の発光層ＯＬＥＤ１０２０が設けられている。青色のＯＬＥＤと緑色のＯＬＥＤの交番的なパターンは青みを帯びた緑色のスペクトルを領域一面に形成するために組み合わされる。そのような配置構成は照明用途の分野にとって有効である。ダウンコンバージョン層４０６および４０４は基板４０８の外面上に形成されており、ＯＬＥＤのパターンによって発光される青色および緑色をダウンコンバージョンするために使用される。ダウンコンバージョン層４０６および４０４および基板４０８は図８に関連させて上記において説明した。ＯＬＥＤ１０１０および１０２０は図８のＯＬＥＤデバイス４０５に関して示したものと同様に別の層を有する（図示せず）単一発光層ＯＬＥＤである。図示されている青色ＯＬＥＤと緑色ＯＬＥＤの濃度は単に例に過ぎない。本発明の幾つかの実施形態においては、青色のＯＬＥＤと緑色のＯＬＥＤの比率を最大限可能な光学的な効率、最高のＣＲＩなどを達成するために最適化することができる。この比率はＯＬＥＤの数量、ＯＬＥＤの輝度、ＯＬＥＤによって使用される領域またはＯＬＥＤの駆動時間を参照することができる。

本発明のさらに別の実施形態においては、ＯＬＥＤデバイスは青色を発光することなく、または有効な青色を発光することなく緑色を発光する。そのようなデバイスを、赤色、オレンジ色および／または黄色で発光し、且つ緑色のスペクトルの部分を吸収する１つまたは複数のダウンコンバージョン層と組み合わせることができる。結果として得られる出力スペクトルは緑色とオレンジ色の中間でよく、例えば高効率のオレンジ色の照明装置を製造することができる。

前述のＯＬＥＤディスプレイ／デバイスを例えば、工業照明および住宅照明、バックライト、コンピュータディスプレイ、車両における情報ディスプレイ、テレビモニタ、電話、プリンタおよびイルミネーションサインの分野のような用途におけるディスプレイに使用することができる。

種々の照明アプローチの利点と欠点を示す。本発明の１つまたは複数の実施形態において使用される青みを帯びた緑色光源の例示的なスペクトルを示す。デバイスの有利な発光スペクトルを示す。染料の吸収スペクトルおよび発光スペクトルを示す。染料の正規化された吸収スペクトルおよび発光スペクトルを示す。被覆されたデバイスの出力スペクトルを示す。本発明の少なくとも１つの実施形態によるＯＬＥＤデバイスの断面図を示す。本発明の少なくとも１つの実施形態によるＯＬＥＤデバイスの断面図を示す。本発明の１つまたは複数の実施形態による青色および緑色でパターニング化されたＯＬＥＤディスプレイの断面図を示す。

Claims

エレクトロルミネセンス装置において
青色および緑色のスペクトルで発光する、有機発光ダイオードデバイスと、
少なくとも１つのダウンコンバージョン層とを包含し、前記少なくとも１つのダウンコンバージョン層は緑色のスペクトルの光の少なくとも一部を吸収し、黄色のスペクトル、オレンジ色のスペクトルおよび赤色のスペクトルのうちの少なくとも１つのスペクトルで発光し、前記少なくとも１つのダウンコンバージョン層は前記有機発光ダイオードデバイスの発光側の外面に製造されていることを特徴とする、エレクトロルミネセンス装置。
前記少なくとも１つのダウンコンバージョン層はオレンジ色のスペクトルで発光する第１のダウンコンバージョン層および赤色のスペクトルで発光する第２のダウンコンバージョン層を包含する、請求項１記載の装置。
前記少なくとも１つのダウンコンバージョン層は少なくとも１つの染料を含有する、請求項１または２記載の装置。
前記染料は蛍光性である、請求項３記載の装置。
前記染料は有機性である、請求項３または４記載の装置。
前記少なくとも１つのダウンコンバージョン層は透明なマトリクス材料を含有する、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
前記透明なマトリクス材料は、シリコーン、エポキシ、ポリメタクリル酸メチルおよびポリカーボネートのうちの少なくとも１つである、請求項６記載の装置。
前記有機発光ダイオードデバイスは、
緑色のスペクトルで発光する第１の発光層と、
青色のスペクトルで発光する第２の発光層とを包含する、請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。
前記有機発光ダイオードデバイスは、
青色と緑色の両方のスペクトルで発光する単一発光層を包含する、請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。
前記第１の発光層および前記第２の発光層はポリマー層である、請求項８記載の装置。
前記単一発光層はポリマー層である、請求項９記載の装置。
前記第１のダウンコンバージョン層および前記第２のダウンコンバージョン層は約２００ｎｍから約数ｍｍの厚さを有する、請求項２記載の装置。
前記少なくとも１つのダウンコンバージョン層は単一ダウンコンバージョン層を包含する、請求項１および３から１２までのいずれか１項記載の装置。
前記第１のダウンコンバージョン層および前記第２のダウンコンバージョン層は約１μｍから約５００μｍの厚さを有する、請求項２記載の装置。
照明用途に使用する、請求項１から１４までのいずれか１項記載の装置。
ほぼ白色である組み合わされた出力スペクトルを有する、請求項１から１５までのいずれか１項記載の装置。
前記少なくとも１つのダウンコンバージョン層は、ペリレン、クマリン、セリウムでドーピングされたガーネット、窒化燐光体、イオン化した燐光体、例えばＳｒＧａ_２Ｓ_４：Ｅｕ^２＋またはＳｒＳ：Ｅ^２＋、蛍光染料、量子点および共役ポリマーのうちの少なくとも１つを含有する、請求項１から１６までのいずれか１項記載の装置。
エレクトロルミネセンス装置において
共通の基板上に製造されている複数の有機発光ダイオードデバイスを包含し、前記複数の有機発光ダイオードデバイスの第１の部分は緑色のスペクトルで発光し、前記複数の有機発光ダイオードデバイスの第２の部分は青色のスペクトルで発光し、
少なくとも１つのダウンコンバージョン層を包含し、前記少なくとも１つのダウンコンバージョン層は緑色のスペクトルの光の少なくとも一部を吸収し、黄色のスペクトル、オレンジ色のスペクトルおよび赤色のスペクトルのうちの少なくとも１つのスペクトルで発光し、前記少なくとも１つのダウンコンバージョン層は前記有機発光ダイオードデバイスの発光側の外面に製造されていることを特徴とする、エレクトロルミネセンス装置。
前記少なくとも18つのダウンコンバージョン層はオレンジ色のスペクトルで発光する第１のダウンコンバージョン層および赤色のスペクトルで発光する第２のダウンコンバージョン層を包含する、請求項１８記載の装置。
前記少なくとも１つのダウンコンバージョン層は少なくとも１つの染料を含有する、請求項１８または１９記載の装置。
前記染料は蛍光性である、請求項２０記載の装置。
前記染料は有機性である、請求項２０または２１記載の装置。
前記少なくとも１つのダウンコンバージョン層は透明なマトリクス材料を含有する、請求項１８から２２までのいずれか１項記載の装置。
前記透明なマトリクス材料はシリコーン、エポキシ、ＰＭＭＡおよびＰＣのうちの少なくとも１つである、請求項２３記載の装置。
前記第１のダウンコンバージョン層および前記第２のダウンコンバージョン層は約２００ｎｍから約数ｍｍの厚さを有する、請求項１９記載の装置。
前記少なくとも１つのダウンコンバージョン層は単一ダウンコンバージョン層を包含する、請求項１８および２０から２４までのいずれか１項記載の装置。
前記第１のダウンコンバージョン層および前記第２のダウンコンバージョン層は約１μｍから約５００μｍの厚さを有する、請求項１９記載の装置。
照明用途に使用する、請求項１８から２８までのいずれか１項記載の装置。
ほぼ白色である組み合わされた出力スペクトルを有する、請求項１８から２８までのいずれか１項記載の装置。
前記少なくとも１つのダウンコンバージョン層は、ペリレン、クマリン、セリウムでドーピングされたガーネット、窒化燐光体、イオン化した燐光体、例えばＳｒＧａ_２Ｓ_４：Ｅｕ^２＋またはＳｒＳ：Ｅ^２＋、蛍光染料、量子点および共役ポリマーのうちの少なくとも１つを含有する、請求項１８から２９までのいずれか１項記載の装置。