JP2010272886A - 照明用の有機発光デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】有機発光デバイスを提供する。
【解決手段】当該デバイスは複数の領域を有し、各領域は異なるスペクトルの光を発するようにした有機発光層を持つ。当該領域は組合せで照明の目的に適した光を発する。各領域の面積は、他の点では同等で同じサイズである領域より効率がよくなるように選択できる。当該領域は少なくとも４の縦横比（アスペクト比）を有することができる。いずれの所定の領域における全ての部分は同じ電流で駆動できる。
【選択図】図１

Description

本発明の分野
本発明は有機発光デバイスの分野、より詳しくは有機発光デバイスを組み込んだ照明源に関する。

本発明の背景
全米国の電気エネルギー生産の２０％より多くが照明の用途で消費されているとすると、新規でより高性能の照明源を導入すると顕著な節減ができる。広く使用されているが非常に悪いエネルギー効率の白熱光源と比べて改善されたエネルギー効率を備えた代替光源であれば如何なるものでも当該節減の実現ができるであろう。例えば、住宅、商業および工業部門における照明用に使用するエネルギーが米国で少なくとも５％減少できれば、１年で１０億ドル以上が節約できるであろう。

照明の１つの代替源はＯｖｅｒｖｉｅｗ ｏｆ Ｈｉｇｈ Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ ＬＥＤｓおよびｔｈｅ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ Ｔｏｗａｒｄｓ Ｈｉｇｈ Ｐｏｗｅｒ ＬＥＤ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ，Ｉｎｔｅｒｔｅｃｈ ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，Ｏｃｔｏｂｅｒ ２００１に記載されているような無機発光ダイオード（ＬＥＤ）である。

無機発光デバイスによる白色光を得る努力は、Ｄｏｕｇｈｔｙ等の米国特許第５，８５１，０６３号で公開しているようになされてきた。

有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）は多くの理由でますます望まれるようになっている。そのようなデバイスに使われている多くの材料は比較的安価なので、有機発光デバイスは無機ＬＥＤｓより価格的に有利になる可能性がある。加えて、有機材料の固有特性、その柔軟性などは柔らかな基材上での製作のような特殊な応用によく適合させうる。加えて、有機発光層が発する光の波長は一般的に適切なドーパントで容易に調節できる一方、ＬＥＤｓで使用される無機発光材料を調節するのはより困難である。

ＯＬＥＤはデバイス全体に電圧を加えると発光する薄い有機膜を利用している。ＯＬＥＤはフラットパネルディスプレイ、照明および背面照明などの応用において段々と一般的な技術になってきている。ＯＬＥＤ形態には二重ヘテロ構造、単一ヘテロ構造および単層が含まれ、広い種類の有機材料がＯＬＥＤｓを製造するのに用いられる。代表的なＯＬＥＤ材料および形態は、それらの全体につき参照により本明細書中に援用されている米国特許第５，７０７，７４５号、第５，７０３，４３６号、第５，８３４，８９３号、第５，８４４，３６３号、第６，０９７，１４７号および第６，３０３，２３８号に記載されている。

１種類以上の透明電極が有機オプトエレクトロニクスデバイスには有効でありうる。例えば、ＯＬＥＤデバイスは一般的には少なくとも電極の１つを通して光を発することを目的とする。発光はデバイスの下部からのみである、即ち当該デバイスの基板側を通してのみのＯＬＥＤについては、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）のような透明アノード材料が下部電極として使用できる。そのようなデバイスの上部電極は透明である必要がないので、典型的にはカソードであるそのような上部電極は高導電性を有する厚い反射型金属層から構成することができる。対照的に透明または上部発光型ＯＬＥＤについては、米国特許第５，７０３，４３６号および第５，７０７，７４５号で開示されている透明カソードが使用できる。下部発光ＯＬＥＤを除外して、上部発光ＯＬＥＤは不透明および／または反射性基板を有することができるもので、それにより光は当該デバイスの上部からのみ生じて基板を通してではない。その他に、完全透明ＯＬＥＤは上部および下部の両方から発光することができる。

米国特許第５，７０７，７４５号 米国特許第５，７０３，４３６号 米国特許第５，８３４，８９３号 米国特許第５，８４４，３６３号 米国特許第６，０９７，１４７号 米国特許第６，３０３，２３８号

Ａｄａｃｈｉら、Ｊ．Ａｐｐ．ｐｈｙｓ．ｖｏｌ．９０ ｎｏ．１０，５０４８−５１，Ｎｏｖｅｍｂｅｒ ２００１

本明細書で使う用語“有機材料”には、有機オプトエレクトロニックデバイスを製造するのに使用できる低分子有機材料と共に重合体が含まれる。重合体は有機材料で、それには反復構造単位の鎖が含まれる。低分子有機材料には全ての有機材料が含むことができる。

本発明の概要
有機発光デバイスを提供する。当該デバイスは複数の領域を持ち、各領域は異なるスペクトルを発するようにした有機発光層を有している。当該領域は組み合わせて照明目的に適した光を発する。各領域の面積については、同じサイズの領域を有し他の点では同等なデバイスより当該デバイスが効率的になるように選択することができる。当該領域は少なくとも約４の縦横比（アスペクト比）を有するのがよい。いずれの与えられた領域の全ての部分は同一の電流で駆動されるのがよい。

図１は縞模様（ストライプ形状, striped configuration）の形態を有するデバイスを示す。 図２は拡散体を伴った図１のデバイスの横断面を示す。 図３は蛍光の青色スペクトル、蛍光の緑色スペクトルおよびりん光の赤色スペクトルの組合せに基づいて計算した複合スペクトルを示す。 図４はりん光の青色スペクトル、りん光の緑色スペクトルおよびりん光の赤色スペクトルの組合せに基づいて計算した複合スペクトルを示す。 図５は蛍光の青色スペクトル、りん光の緑色スペクトルおよびりん光の赤色スペクトルの組合せに基づいて計算した複合スペクトルを示す。 図６はりん光の青色および蛍光の赤色の組合せに基づいて計算した複合スペクトルを示す。

詳細な説明
有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）の幾つかの特徴がＯＬＥＤを従来の白熱、蛍光および他の光源に取って代わるものとして、照明での使用で特に適したものにできる。幾つかの具体的な応用には背面照明、室内標識、内部照明および外部照明が含まれる。加えて、ＯＬＥＤはそのような応用面においては他の新たなる技術、無機ＬＥＤに勝るであろうと信じられている。

りん光ＯＬＥＤは高い内部量子効率および外部量子効率を有している。適切に使用すれば、この効率は従来の白熱灯より高く、多分従来の蛍光灯にも最終的には匹敵する高いウォールプラグ効率となる。広い範囲の強度、１０から１０，０００ｃｄ／ｍ^２より大の範囲がＯＬＥＤでは利用可能なので、照明の広いダイナミックレンジがちらつき無しで可能であろう。しかもＯＬＥＤは数ボルト程度の電圧で駆動でき、それは簡単で効率的な励振器がＯＬＥＤデバイスを動かすのに使用できることを意味する。

ＯＬＥＤは白熱および蛍光灯のような従来の光源より優れた形状因子および色彩的理由を有している。ＯＬＥＤは非常に薄く、軽量で、柔軟性あるシートとして製造できるので、新たなやり方および場所に据付でき、より容易に運搬も保存もされる。ＯＬＥＤは大きな範囲に均等にできる拡散、ランバートモデル発光を供し、どぎつい蛍光灯より心地よい照明を提供する。点源である無機ＬＥＤとは違ってＯＬＥＤは広い面積の発光を提供できる。広い面積に光を供するので、ＯＬＥＤは従来の灯と比較して影を少なくすることができる。例えば、壁全体または天井全体が光を発することができるであろう。例えば、透明ＯＬＥＤは光を発することができるウインドウも作り出せる。そのようなウインドウは、例えば日中は実際の窓（ウインドウ）として使用でき、暗くなれば光源として使用できる。ＯＬＥＤは一般的に広い発光スペクトルを有し、それは白色光を作ろうとするときに好都合である。ＯＬＥＤを用いた光源は個々に調節できる色成分を持つことができるので、優れたＣＩＥおよびＣＲＩの白色を得ることができる。加えて、ＯＬＥＤ発光スペクトルの組合せで構成された光源は使用者が調節可能で特注のムード照明を作り出すことができる。例えば、ダイアルのような調節器が備えてあるので、使用者は光中の各成分の量を増やしたり減らしたりして、例えば青色調または赤色調を有する光を作ることが可能である。調節器も備えられるので、使用者は光の強度を調節できる。オンオフ、色調調節および／または強度設定は音声制御でもできる。

ＯＬＥＤは高価ではない材料で作られているので、従来の白熱および蛍光灯に似通った製造価格となる可能性がある。ＯＬＥＤは薄層固体状構造を有しているので、従来の灯より頑丈で、耐振動性であり安全性を高くできる。

照明技術を評価する際の一般的因子には、製造しやすさ、実用的寿命、電力効率および光源の品質が含まれる。これらの因子の多くが価格との重要な関わり合いを有する。製造しやすさおよび実用的寿命は光源の購入および交換または維持の値段に影響する。電力効率は光源稼動の費用に影響する。当該電源の品質は特定の応用に使用する際の適切さに影響する。品質における幾つもの性状は当技術分野でよく知られている方法で定量化できる。例えば、ＣＩＥ（“国際照明委員会”）は認められている光の色の二次元指標である。理想的白色はＣＩＥで（０．３３、０．３３）を有する。白色光源に関して、ＣＲＩ（“演色評価数”）は、昼光に相当する標準光源で照明された同じ物体の色と比較したとき、当該光源で照明した物体で起こる色の変化に関する認められている指標である。ＣＲＩ値は０から１００の範囲で、１００では色の変化がない。明るい日光はＣＲＩで１００を有するであろう。蛍光灯はＣＲＩで６０から９９、水銀灯は約５０および高圧ナトリウム灯はＣＲＩで約２０を有することができる。家庭またはオフィス照明用の灯は、例えば一般的にＣＩＥおよびＣＲＩの必要条件を厳密に満足させねばならないが、街灯照明用の灯は例えば緩やかなＣＩＥおよびＣＲＩの必要条件に従えばよい。

従来光源により定められた標準に基づき、従来の照明に用いるＯＬＥＤの最終目的には、ＣＩＥは好ましくは約（０．３３、０．３３）、ＣＲＩは好ましくは７５より大、より好ましくは約８０より大、より好ましくは約８５より大、最も好ましくは約９０より大、発光効率は好ましくは約５０ ｌｍ／Ｗより大、約８００ｃｄ／ｍ^２の輝度および／または２０，０００時間の使用寿命であることが含まれる。

参照により本明細書にその全容を援用しているＴｈｏｍｓｏｎらの米国特許第６，３０３，２３８号で開示されているようなりん光ＯＬＥＤ技術は高効率ＯＬＥＤの製造を可能とする。りん光ＯＬＥＤでは、励起子のほぼ１００％が光に転換できるが、蛍光ＯＬＥＤでは励起子の約２５％だけが光に転換できるだけである。１００％に近づく内部量子効率は当該技術にて可能で、参照により本明細書にその全容を援用しているＡｄａｃｈｉらの“Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｓｐｈｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ ｗｉｔｈ ｔｒｉｓ［２−ｐｈｅｎｙｌｐｙｒｉｄｉｎｅ］Ｉｒ Ｄｏｐｅｄ Ｉｎｔｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ”Ｊ．Ａｐｐ．ｐｈｙｓ．ｖｏｌ．９０ ｎｏ．１０，５０４８−５１，Ｎｏｖｅｍｂｅｒ ２００１（“Ａｄａｃｈｉ”）に報告されているように緑色ＯＬＥＤｓに関して示された。この高内部量子効率により、りん光ＯＬＥＤは、電力効率が重要な要素となる照明での応用で使用が適するであろう。蛍光ＯＬＥＤが達しうる効率は一般的に従来の照明技術の効率とは競争にならず、多くの応用面で適していない。しかし、蛍光ＯＬＥＤが照明に使用できる場合がありうる。

少なくとも３つの因子がＯＬＥＤの効率を決定する；内部量子効率、外部量子効率および駆動電圧である。内部量子効率は、発光しない機構により減衰するのに対し、結合して励起子を形成した後に発光するＯＬＥＤの発光層における電荷キャリアの割合の程度である。りん光材料を用いると内部量子効率が１００％に近づく。外部量子効率は発光層が発する光の中で、見る人に対しデバイスから発せられる光りの割合の程度である。外部量子効率は、光子が導波路、光吸収および他の因子で失われるので減少するであろう。取り出しの改良が外部量子効率を改善するのに利用される。外部量子効率に関する１つの到達点は、２つの因子の１つにつきＡｄａｃｈｉが示した外部量子効率ほぼ１８％を約４０％にすることである。加工した界面と表面、回折光学素子、波型または起伏のある界面／表面、成型したデバイスおよびレンズを含む簡単な光学素子、レンズと組み合わせた低屈折率基板および高屈折率基板などの種々な手法が外部量子効率の改善を達成するのに用いることができる。これらの手法を用いると、ディスプレイで使用されるデバイスより照明で使用されるデバイスにて大きな利点がありうる。例えば、レンズはディスプレイで使用すると像をゆがめるが、照明での応用は像のゆがみは問題ではない。駆動電圧は重要で、発光光子のエネルギーより大きなＯＬＥＤにおける電圧低下は全て電力の浪費を表す。駆動電圧は、ドーピング輸送層および電荷キャリアの注入を強める層のようなある種の手法を使うと低下させることができる。

本発明の１つの実施形態では、得られた光源のＣＲＩおよびＣＩＥは測定されるので、優れた品質を達成するのに縞模様の形態（ストライプ形状, striped configuration）が使用される。当該縞模様の形態（ストライプ形状）が、照明での応用において使用するのに適した白色光のような望ましいＣＲＩおよびＣＩＥ結果を作り出すのに用いる各色成分の最適化を可能とする。例えば、内部量子効率、外部量子効率および各色の駆動電圧をそれぞれ最適化するのに異なる手法が使用できる。

図１は縞模様形態（ストライプ形状）を有するデバイス１００で、白色光を発するように適合させた高効率光源を作り出すために使用できる。基板１１０の上に作成した、一番目の領域１２０には光の第一スペクトルを発するようにした発光層を有するＯＬＥＤが含まれる。一番目の領域１２０のＬＥＤは当分野で知られているいずれの適したＯＬＥＤでもよく、当分野で知られているいずれの手法でも用いて作成する。例えば、単層、単ヘテロ構造および二重ヘテロ構造ＯＬＥＤを使用してもよい。阻止層および電荷キャリアの注入を増加する層のような機能が使用できる。りん光ＯＬＥＤを使用するのは効率が重要な要素である応用では好まれる。参照により全容を本明細書中に援用されている米国特許第６，３３７，１０２号で開示されたような有機気相蒸着（ＯＶＰＤ）は、その予想される低価格によりＯＬＥＤの領域１２０を作るための１つの方法である。二番目の領域１３０および三番目の領域１４０はそれぞれ光の二番目および三番目のスペクトルを発するように適合させたもので、一番目の領域１２０と同じ特徴を有しているのがよい。領域１２０、１３０および１４０（幅１２５，１３５および１４５に垂直な寸法）の長さは長くてよく、製造技術およびデバイス１００の望ましいサイズのみで制限される。例えば、デバイスが６インチの基板を加工するように設計された装置を用いれば最大６インチの長さが使用できる。適した装置を用い２フィートの天井パネルについては最大２フィートの長さが使用できる。より長いものも同様に使用できる。

一番目の領域１２０の幅１２５、二番目の領域１３０の幅１３５および三番目の領域１４０の幅１４５は多くの検討材料に基づき選択する。１つの検討材料は価格である。一般的に、より広い領域は製造するのにより容易でありより安価である。約０．５ｍｍより長い幅については比較的低価格のシャドウマスク手法が複雑な配置なしで、デバイス作成用として使用できる。幅広い縞模様（幅広いストライプ, wide stripe）も、参照によりその全容が本明細書中に援用されている米国特許出願番号第６，２９４，３９８号で開示されているような捺印法、または参照によりその全容が本明細書中に援用されている２００１年９月４日に申請した米国特許出願番号６０／３１７，２１５で開示されているような模様化ノズルを通す有機気相ジェット蒸着法（ＯＶＪＤ）などのような他の手法も使用ができる。領域１２０、１３０および１４０を互いに隔てている距離は、使用する模様化手法の制限および経費を考慮し、価格と高フィルファクター達成の間の妥協点があることを認識しながらも、できるだけ狭いのが好ましい。１つの実施形態では、各領域は異なる材料または異なるドーパントを有する有機発光層を除いては同じ材料、同じプロセスを使って作成される。

幅はピッチに関係し、縞模様（ストライプ）のような形の中心−中心の間隔である。ピッチは光が見る人に如何に見えるかを決定する因子である。見る人がどの程度の距離か、および拡散器使用の有無などの他因子との組合せで、ピッチは見る人への光の見え方を決定する。異なる領域が異なる色を発光する場合、各領域について眼に対する角度が各々の色成分を見分けられるかどうかに影響する因子である。壁に配置するように設計するインテリア照明のような幾つかの応用において、見る人がそれぞれの色成分を分離できないことが望ましいので狭いピッチを必要とする。均一に見えるための光源につき必要であるピッチは応用面により変動する。例えば、非常に広いピッチはスタジアム照明に用いることができ、その一方狭いピッチはインテリア照明に必要とされる。他の応用では、光源を見ている人に光源が見える状況は重要なことではないであろう。例えば、産業での配置では光が照明を受ける目的物に達するまでに充分に拡散している限り、光源を見ている人が個々の色成分を見分けられるかどうかは重要ではない。そのような状況で、製造価格を抑えるにはより広い幅およびピッチを使用するのが望ましいであろう。照明目的に適した光は利用状況に依存するが、一般的に異なるスペクトルを発している異なる領域から由来する光は、照明を受けている目的物または区域を見ている人にははっきりとしないことを意味する。幾つかの応用では光源それ自体を見ている人が個々の色成分を見分けることができないようにという厳しい要求がありうる。

縞模様の形状を使用してもしなくても、本発明の実施形態は大きな縦横比、例えば４対１またはそれ以上で作成される。当該縦横比は当該デバイスの面における単一光発光領域の最も小さな長さに対する最も大きな長さの比である。例えば幅より４倍長い縞の縦横比は４：１を持つということである。正方形は縦横比１対１を有する。大きな縦横比を用いるのは幾つかの理由で好ましく、大きな縦横比の領域を有するデバイスは相互接続が少なくでき、製造者にとってディスプレイのようなより小さな縦横比のデバイスより安価であるということが含まれる。長方形および正方形以外の形状が使用できる。大きな縦横比は同様にＯＶＪＤによる長い縞模様の堆積のような、特定の製作手法も使用可能とし、当該縞模様（ストライプ）は基板に対してノズルが有機材料を吐出するジェットノズルを動かして当該基板上に効果的に“塗布”される。ディスプレイは一般的に白黒ディスプレイでは約１：１の縦横比、フルカラーディスプレイでは約３：１で、そこでは各３色のピクセルは約１：１の縦横比を持てるが、各々縦横比が約３：１を有する３種の分離したデバイスを含むことができる。大きな縦横比は一方方向でディスプレイ解像度を妨害するので、３：１より大きな縦横比は一般的にディスプレイには適していない。

大きなピッチであっても拡散器を使用すれば見る人に均一な色に見える光が達成できる。図２では、領域１２０、１３０および１４０の上に配置した拡散器２１０を備え、見る人に届く前に光が当該拡散器を通過するようにしてある図１の線分２’で横切ったデバイス１００の断面図を示す。拡散器２１０を通過した光は拡散されるので、領域１２０、１３０および１４０で発した光の各スペクトルは混合され、見る人には識別できなくなる。図２で具体的に図で示したもの以外でも拡散器を使用した実施形態は使用できる。例えば、拡散器２１０は領域１２０、１３０および１４０と接触することができる。光は基板１１０を通って発光し，その後に基板１１０の下に配置した拡散器を通過して見る人に達する。基板１１０それ自身が拡散器であってもよい。

拡散器を使用すると、一般的に外部量子効率の減少、特別な経費が生じ、当該拡散器を一体化すると特別な製造工程がかかりうる。拡散器の利点はより大きなピッチにつき光が均一にみえることが達成されることである。光が均一に見えるかどうかはある種の応用に関して当該ピッチおよび目に対する角度を含んだ数多くの因子に依存する。より大きなピッチは低製造経費および高収率のような利点を有することができる。

幅１２５，１３５および１４５は必ずしも同じである必要はない。領域１２０，１３０および１４０はそれぞれ異なるスペクトルの光を発するようにしてあり、異なる材料で作られているので、それぞれの領域は異なる強度で光を発する各領域を有するか異なる駆動電流を用いるのが望ましい。例えば、１つの領域は、特定の低い駆動電流（および相当する低い強度）を用いなければ短い稼動寿命を有するような材料を用いても良い。または特定の色からは強い強度を得るのが難しいかもしれないが、他の色からは強い強度を得るのは比較的簡単かもしれない。しかし望ましい全スペクトルを得るためには特定の光束（ある領域で発する光の全量）が各領域から必要かもしれない。各領域の光束は、駆動電流または光の強度（単位面積あたりの光量）を変化させることなく当該領域の幅を選択することにより調整できるかもしれない。一般的に当該領域の幅を選択し、一番広い幅を強度または寿命に関して“最も弱い”色に相当するようにして比較的弱い強度を補償するのが望ましい。１つの領域の駆動電流を低下させるために、他の領域と比較して比較的高い効率増加もありえる。そこで、当該デバイスの効率および／または寿命は全体として異なる幅の領域を使うことで向上できる。

領域１２０、１３０および１４０のＯＬＥＤを駆動する好ましい方法には定常電流源からのＤＣモード、およびＡＣモードが含まれる。これらの駆動法は寿命および効率を増加させることができる。

本発明の実施形態は照明用に使用されるので、与えられた領域の全ての部分は同一の電流密度で駆動される。ディスプレイスクリーンとは異なり、画像を形成する必要がないので例えば赤のような１色を他と対照してデバイスの１つの部分をより強く発光する必要はない。その結果、アドレス指定を必要としない簡単な制御回路が使える。

有機光源の効率は時間と共に低下するかもしれなし、異なる色は異なる速度で劣化するかもしれない。そのような劣化はＯＬＥＤで発生した別々の色成分を有する白色光の色では時間が経つと変化する（“色経時差”）ことがある。各領域は劣化について光検出器で別々に観測でき、各領域の駆動電流は劣化を補正するように調節できる。光検出器は、その全容は参照で援用されている２００２年８月１６日申請の係属中の出願特許代理人事件番号１００２０／２３１０１で開示されているように種々な領域中に組み込むことができる。各色成分の強度を観測するには、デバイス１００の領域の近くまたは上に、市販で入手できる外部光検出器、“外部”とは当該領域の組立部分として製造されていないという意味の外部検出器を配置するような他の方法も使用できる。こうして望ましい色が長期に亘り維持される。複数の縞（ストライプ）が同じ色を発光していても、この観測はデバイス１００の各色につき１回行ってもよいし、デバイス１００中の各個々の縞（ストライプ）について行ってもよい。当該観測は顕著に改善された寿命を持つデバイス１００を生じるようになる。

デバイス１００は領域１２０、１３０および１４０、それらは赤、緑および青をそれぞれ発するようになっているものを使用して白色光を発するようにしている。領域が赤、黄色および青をそれぞれ発するようになっている領域のような他の組合せも可能である。加えて、３種より多いまたは少ない異なる領域でもよい。例えば、白色光を発するデバイス１００は、それぞれ青および黄を発する２種のみの異なる領域を用いても達せられる。本明細書で使用する用語“赤”、“黄”、“青”および他の色は広い意味で使用しており、厳格に制限されてはいない波長の広い範囲を述べている。例えば、“赤”および“黄”は重なり合っているだろうし、両者ともに種々な色調の橙を含んでいてもよい。

幅１２５，１３５および１４５並びに各色の駆動電流も望ましい光の色を達成するために選択できる。照明用の１つの好ましい実施形態はＣＩＥが約（０．３３、０．３３）でありＣＲＩは好ましくは約７５より大、より好ましくは約８０より大、より好ましくは約８５より大、そして最も好ましくは９０より大を有するが、微かな色合いを持ったムード照明または装飾用照明のような他の実施形態が可能である。デバイス１００の異なる領域１２０、１３０および１４０を別々にアドレス指定すれば、これらの領域で発せられた色を混合することで得られるフルカラーが得られる。

図１で図示するように、領域１２０、１３０および１４０はデバイス１００について望ましい幅が達成されるまで多数繰り返されるであろう。

無機発光ダイオード（ＬＥＤ）は照明目的に適しているだろうことが示唆された。Ｄｏｕｇｈｔｙの米国特許第５，８５１，０６３号を参照されたい。ＯＬＥＤは多くの点で無機ＬＥＤより優れていて、異なるタイプのデバイスを使用する際には異なる配慮を払わねばならない。無機ＬＥＤは一般的に個々に配線しなければならない別個のデバイスで、個々のデバイスの大きさにより成し遂げられるフィルファクターにかなりの制限がある。これらの制限が異なる色を発する小さくて密集した領域を実現するのが困難にするので、オーバーヘッド照明のようなある種の応用に関し、無機ＬＥＤ技術では拡散器の使用を避けがたくなるか、または不可能になりうる。ＬＥＤは配線で接続されているのでマトリックスアドレス指定のようなある種の好ましいアドレス指定を利用することが難しいかもしれない。無機ＬＥＤも点光源であり、多くの照明での応用で一般的に好まれる均等拡散発光（ランバート発光）を達成するには拡散器、角度調整および／または他の追加的手段が必要かもしれない。

それに反してＯＬＥＤは、特に柔軟な基板または金属薄片上に作ると優れた形状因子を備えた薄膜デバイスになる。ＯＬＥＤは低電圧にて高電力効率を有していて輝く色彩豊富な均等拡散発光体である。ＯＬＥＤは低価格でＬＥＤより良い分解能およびより高いフィルファクターを生じる種々の方法でパターン化できる。例えば、ＯＬＥＤは非常に密集した間隔が可能で、好ましくは５０％、より好ましくは７０％を超えたフィルファクターが達成できる。これらのフィルファクターは実効発光の面積のパーセントを表し、見る人に照らしたとき見える表面積のパーセントを増やすためのレンズのような光学的要素の使用が回避できる。これらのフィルファクターは下部発光デバイスにて達成できる。水平および垂直の両方向でのピクセル間の接続および空間の必要性から、下部発光ディスプレイデバイスについて５０％フィルファクターは実用的ではなく下部発光ディスプレイデバイスについて７０％フィルファクターは達成できないであろう。しかしながら、応用面によってはより低いフィルファクターを照明目的に使用することができる。異なる色を発するＯＬＥＤは高フィルファクター（および低ピッチ）で極めて近接して配置しやすいので、白色光は拡散器を使用しないで達成できる。ＯＬＥＤは、全容が参照として援用されている米国特許第６，４０７，４０８号で開示されているように集積したバスラインを通して制御され、それは個々の配線の無機ＬＥＤに対し多くの点で優れている。無機ＬＥＤの点発光とは対照的にＯＬＥＤは広い面積から光を発するので、ＯＬＥＤでは必要ない光学的素子を無機ＬＥＤが発する光を分散するのに一般的には用いる。加えて、ＯＬＥＤは一般的に無機ＬＥＤより広い発光スペクトルを有すると考えられているので、ＯＬＥＤではより高いＣＲＩ値を可能とする。例えば、本発明の図３と関連して３領域有機デバイスでは約９８のＣＲＩが算出されるのに対して、全容が参照として援用されているＤｏｕｇｈｔｙ等の米国特許第５，８５１，０６３号で開示されている例では３種の無機ＬＥＤデバイスについてはＣＲＩ８６．３および４種の無機ＬＥＤデバイスでは約９６．０であることが開示されている。

簡単なデバイス構造（上記したように）と柔軟性のあるＯＬＥＤおよびＯＶＰＤ技術と組み合わせると、顕著に高い処理能力であるロールツーロール（Ｒ／Ｒ）処理ではＯＬＥＤが照明への応用における製造の展望から費用効率も高くなりうることを意味する。

白色光を発することができるＯＬＥＤ構造は文献中で開示されていた。しかしながら、これらの構造は一般的に本発明の実施形態で達成できる最適化形式を可能としない。結局、以前に開示されたＯＬＥＤ構造は効率的ではなく、および／または本発明の実施形態では達することができる優れたＣＩＥおよびＣＲＩ値を有することができない。

実験の部
図１の縞模様の形態（ストライプ形状）をシミュレートするために白色照明にパターン化フィルターを被せた。当該フィルターは当該光を交互に赤色、緑色および青色の縞（ストライプ）に分割する。０．５ｍｍ幅の縞（ストライプ）を有するフィルターは均一な灰色に見える光を生じ、個々の色成分は同じ部屋にいて見る人には識別できなかった。５ｍｍ幅の縞（ストライプ）を有するフィルターでは同じ部屋にいて見る人は容易に個々の赤色、緑色および青色の縞（ストライプ）を見分けることができた。拡散器を５ｍｍ幅の縞（ストライプ）を有するフィルター上に置くと、光は再び均一な灰色に見えた。

種々なＯＬＥＤにつき既知のスペクトルが得られた。特に、以下のＯＬＥＤ発光材料に関してスペクトルを得た。
ＮＰＤ 蛍光青色 ４，４'−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル
ＢＡｌｑ 蛍光青色 アルミニウム（ＩＩＩ）ビス（２−メチル−８−キノリナト）４−フェニルフェノラート
ｐｐｙ７ りん光青色 ビス｛２［２，４−ジフルオル−５−トリフルオロメチルフェニル］−ピリジナト｝Ｉｒ（ＩＩＩ）アセチルアセトナート
Ａｌｑ 蛍光緑色 トリス−（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム
ＢＯＩｒ りん光緑色 ビス（２−フェニルベンゾキサゾール）イリジウムアセチルアセトナート
ＰＱ１４ りん光赤色 ビス［（フェニル）−３メチルキノリナト］（アセトアセタト）イリジウム（ＩＩＩ）
ＰＱ５ りん光赤色 ビス［２−（ｍ−メトキシフェニル）キノラト］（アセチルアセトナト）イリジウム（ＩＩＩ）

図３は、蛍光青色（ＮＰＤ）スペクトル３２０、蛍光緑色（Ａｌｑ）スペクトル３３０およびりん光赤色（ＰＱ１４）スペクトル３４０の組合せに基づいて計算した複合スペクトル３１０を示す。当該青色、緑色および赤色は複合スペクトル３１０の３１％、４５％および２４％にそれぞれ関与する。プロット３５０は、人の眼で検出できる光の波長の基準である明領域を示す。複合スペクトル３１０はＣＲＩが９８でＣＩＥは（０．３４５、０．３４９）である。

図４は、蛍光青色（ＮＰＤ）スペクトル４２０、りん光緑色（ＢＯＩｒ）スペクトル４２０およびりん光赤色（ＰＱ１４）スペクトル４４０の組合せに基づいて計算した複合スペクトル４１０を示す。当該青色、緑色および赤色は複合スペクトル４１０の３６％、３１％および３３％にそれぞれ関与する。プロット４５０は、人の眼で検出できる光の波長の基準である明領域を示す。複合スペクトル４１０がＣＲＩは９４でＣＩＥは（０．３４３、０．３３０）である。

図５は、りん光青色（ｐｐｙ７）スペクトル５２０、りん光緑色（ＢＯＩｒ）スペクトル５３０およびりん光赤色（ＰＱ５）スペクトル５４０の組合せに基づいて計算した複合スペクトル５１０を示す。当該青色、緑色および赤色は複合スペクトル５１０の３５％、２２％および４３％にそれぞれ関与する。プロット５５０は、人の眼で検出できる光の波長の基準である明領域を示す。複合スペクトル５１０のＣＲＩは８５でＣＩＥは（０．３１３、０．３８６）である。

図６は、蛍光青色スペクトル６２０およびりん光赤色スペクトル６４０の組合せに基づいて計算した複合スペクトル６１０を示す。当該青色および赤色は複合スペクトル６１０の５６％および４４％にそれぞれ関与する。プロット６５０は、人の眼で検出できる光の波長の基準である明領域を示す。複合スペクトル６１０はＣＲＩが８０でＣＩＥは（０．３７１、０．３９２）である。

図３から図６の例は、現在使用できる有機発光材料を用いた種々なＯＬＥＤデバイスからの発光スペクトルを組み合わせることで白色光につき注目すべきＣＩＥおよびＣＲＩの値が得られることを示す。新規有機発光材料、特にりん光材料の意義ある開発が現在進行している。新規材料が利用できるようになるに従って、よりよいＣＲＩおよびＣＩＥ値を得ることができると期待される。いずれにしても、現在利用できる材料に基づいた計算から得られるＣＩＥおよびＣＲＩ値は、全てのりん光デバイスに関してＣＲＩが８５およびＣＩＥが（０．３１３、０．３８６）のように注目に値する。計算ではＣＲＩが９８でＣＩＥが（０．３３±０．０２、０．３３±０．０２）を有する白色光を得るのに３種の異なるＯＬＥＤｓからのスペクトルを組み合わせてできることを示す。勿論より低いＣＲＩ値、好ましくはＣＲＩが８５、より好ましくは９０およびより好ましくは９５より大きなものは容易に達成できる。より高いＣＲＩは概してより好ましいが、８５以上のＣＲＩは一般的にいって照明用には優れているので、より効率的、製造経費の削減または発光材料の幅広い選択などの他の利点を得るためには上で示した極度に高い９８より低いＣＲＩを使用するのが望ましいかもしれない。

同じように、計算では少なくとも８０のＣＲＩおよびＣＩＥが（０．３３±０．０４、０．３３±０．０７）である白色光を得るのに、２種の異なるＯＬＥＤからのスペクトルを組み合わせれば可能であることを示す。当該２つのスペクトルデバイスはＣＲＩおよびＣＩＥ値が条件を満たしているので照明での使用に有用でありえ、また２色デバイスは３色デバイスより製造経費が低いだろうと期待される。

本発明を特定の例および好ましい実施形態につき説明したが、本発明はこれらの例および実施形態には制限されないと考えられる。そこで請求項のように本発明には、当分野の当事者であれば明らかなように本明細書で説明した特定の例および好ましい実施形態からの変形したものが含まれる。特定の実施形態の幾つかについては説明を行い、別々に請求項に記載しているが、本明細書で説明し請求した実施形態の種々な特徴を組み合わせて使用することができる。

Claims (33)

1. 複数の領域を含み、各領域が、異なる光のスペクトルを発するように適合された有機発光層を有する有機発光デバイスであって、
   組み合わされた前記複数の領域が照明目的に適した光を発し；且つ
   当該デバイスと同じ大きさの領域を有し他の点では同等のデバイスよりも、当該デバイスの効率が優れているように各領域の面積が選択されている、有機発光デバイス。
2. ３種の異なるスペクトルの光を発するように適合させられた複数領域があり、且つ当該組み合わせた複数領域から発せられたスペクトルが少なくとも８０のＣＲＩを持つ、請求項１記載のデバイス。
3. 当該組み合わせた複数領域によって発せられたスペクトルが、少なくとも９５のＣＲＩ、および（０．３３±０．０２、０．３３±０．０２）のＣＩＥを有する、請求項２記載のデバイス。
4. 当該組み合わせた複数領域から発せられたスペクトルが少なくとも９８のＣＲＩを有する、請求項２記載のデバイス。
5. ２種の異なるスペクトルの光を発するように適合された複数領域があり、当該組み合わせた複数領域から発する光が、少なくとも８０のＣＲＩ、および（０．３３±０．０４、０．３３±０．０７）のＣＩＥを有する、請求項１記載のデバイス。
6. 全領域によって発せられたスペクトルの組合せが、拡散器の使用なしで、見る人に白色に見える光を生じる、請求項１記載のデバイス。
7. 前記の複数の領域の近くに配置した拡散器を更に含む、請求項１記載のデバイス。
8. 当該複数領域の相対面積が、最も短いと予期される寿命を有する領域の寿命を延ばすように選択される、請求項１記載のデバイス。
9. 当該複数領域の相対面積が、最も低効率の領域の光束を増加するように選択される、請求項１記載のデバイス。
10. 光の一番目のスペクトルが赤色、二番目のスペクトルが緑色、そして三番目が青色である、請求項２記載のデバイス。
11. 各領域の有機発光層が、デバイス効率を最適化するように選択された電流で駆動されたとき、前記複数領域によって発せられるスペクトルの組合せが、少なくとも９５のＣＲＩおよび（０．３３±０．０２、０．３３±０．０２）のＣＩＥを有する光を生じるような面積を当該複数領域が有する、請求項２記載のデバイス。
12. 前記複数領域のいずれの劣化差も修正するために、各領域を流れる電流を個々に調節するように適合された色修正回路を更に含む、請求項１記載のデバイス。
13. 当該色修正回路が、前記の様々な領域と一体化された光検出器を含む、請求項１２に記載のデバイス。
14. 当該色修正回路が、前記の異なる領域の外部にある光検出器を含む、請求項１２に記載のデバイス。
15. 各領域が、定常電流源からのＤＣで駆動される、請求項１記載のデバイス。
16. 当該デバイスが、照明を供するように適合された光源中に組み込まれている、請求項１記載のデバイス。
17. 有機発光層の少なくとも１種がりん光発光する、請求項１記載のデバイス。
18. 当該デバイスによって発せられる光を音声命令で制御できる、請求項１記載のデバイス。
19. 当該デバイスが透明である、請求項１記載のデバイス。
20. 発光の強度を使用者が調節できる制御機器を更に含む、請求項１記載のデバイス。
21. 発光の色相を使用者が調節できる制御機器を更に含む、請求項１記載のデバイス。
22. 有機気相ジェット蒸着法を使用して有機発光デバイスの有機層が蒸着された、請求項１記載のデバイス。
23. 各領域が、各領域の有機発光層を除いて、おなじ材料および同じプロセスを用いて製造された、請求項１記載のデバイス。
24. 当該デバイスが下部発光デバイスであり、且つ当該デバイスの表面積の少なくとも５０％が光を発する、請求項１記載のデバイス。
25. 当該デバイスの表面積の少なくとも７０％が光を発する、請求項２４記載のデバイス。
26. （ａ）光の一番目のスペクトルを発するように適合された有機発光層を有する一番目の領域；
    （ｂ）光の二番目のスペクトルを発するように適合された有機発光層を有する二番目の領域；
    （ｃ）光の三番目のスペクトルを発するように適合された有機発光層を有する三番目の領域を含み、
    組み合わせた当該複数領域が照明目的に適した光を発する、有機発光デバイス。
27. （ａ）光の一番目のスペクトルを発するように適合された有機発光層を有する一番目の領域；
    （ｂ）光の二番目のスペクトルを発するように適合された有機発光層を有する二番目の領域を含み、
    組み合わせた当該複数領域が照明目的に適した光を発する、有機発光デバイス。
28. 前記一番目および二番目の領域により発せられたスペクトルの組合せが、少なくとも８０のＣＲＩ及び（０．３３±０．０４、０．３３±０．０７）のＣＩＥを有する光を生じる、請求項２７記載のデバイス。
29. 前記一番目の光のスペクトルが青色で、前記二番目の光のスペクトルが黄色である、請求項２７記載のデバイス。
30. 複数の領域を含み、各領域が、異なる光のスペクトルを発するように適合された有機発光層を有する有機発光デバイスであって、
    組み合わされた前記複数の領域が照明目的に適した光を発し；且つ
    前記複数の領域が少なくとも４対１のアスペクト比を有する、有機発光デバイス。
31. 複数の領域を含み、各領域が、異なる光のスペクトルを発するように適合された有機発光層を有する有機発光デバイスであって、
    組み合わされた前記複数の領域が照明目的に適した光を発し；且つ
    任意の与えられた領域の全部分が実質的に同じ電流密度で駆動される、有機発光デバイス。
32. 複数の領域を含み、各領域が、異なる光のスペクトルを発するように適合された有機発光層を有する有機発光デバイスであって、
    組み合わされた前記複数の領域が照明目的に適した光を発し；且つ
    当該デバイスは下部発光デバイスであり、且つデバイスの表面積の少なくとも７０％が光を発する、有機発光デバイス。
33. 基板上に配置された複数の領域（各領域は、異なるスペクトルの光を発するように適合された有機発光層を有する）、及び
    前記複数の領域の各々からの相対的光出力を調整するための、基板上に配置した手段、
    を含むデバイス。