JP2010507244A - 有機発光ダイオード素子 - Google Patents

Abstract

本発明は、下部電極層（１１）により塗られ及び／又は重ねられたキャリアー(carrier)としての基板材（１０）、発光のための少なくとも１つの発光材層（１２）及び上部電極層（１３）を含む有機発光ダイオード素子（１）に関し、一方、発生した光が基板材（１０）を通過するために上部電極層（１３）は光反射率で特徴付けられ、前記素子（１）は発生した光の光度を検出するための光センサー（１４）を含む。

Description

本発明は、下部電極層により塗られ及び／又は重ねられたキャリアー(carrier)としての基板材、発光のための少なくとも１つの発光材層及び上部電極層を含む有機発光ダイオード素子に関し、その素子は、発生した光の光度を検出するための光センサーを含む。

最近有機発光ダイオード（OLED）は、優れた平面パネルシステムとして大いなる興味の対象である。これらのシステムは、発光のために有機材料の薄膜を通る電流を利用する。発光色及び電流から光へのエネルギー変換効率は、有機薄膜材料の組成により決定される。このように、ＯＬＥＤｓは、キャリアー部として用いられ、ガラス又は有機材料又は上面発光ＯＬＥＤｓの場合金属箔のような非透過性材料でできている可能性のある基板材を含む。更に、有機発光ダイオードは、有機物質の厚さ約１００nmを持つ非常に薄い層又は電気導電性で光学的に透明な酸化物で覆われたガラス基板でできている。この有機層は通常は、イリジウム錫酸化物（ＩＴＯ）として実行される。

通常、１電極層は、陽極層として実行され、１電極層は、陰極層として実行される。ＩＴＯ材層により形成された陽極層は、基板材に隣接して配置される。次の層は発光材層で、それは複数の異なる層として実行され、素子全体の能動発光部を形成する。発光材層の上に上部電極層が堆積され、それは陰極層を形成する。電極層に関連した材料により、陽極層は好ましくは前記ＩＴＯ層で作られ、一方陰極層は、厚さ約１００nmとして特徴付けられＩＴＯ層（ＩＴＯ＝イリジウム錫酸化物）の厚さに似ているアルミ層として実現される。各層の厚さにより及び材料組成により、発光材層により発せられた光は、下部電極層又は上部電極層（上面発光）を通ることにより素子を去る。このように発した光は、基板材を通り、上部電極層は鏡を形成する。この場合、ＩＴＯ層は透明である。さもなければ陰極金属は部分的に透明であるほど十分に薄い事は可能で、発した光の一部分も又、陰極を通る事ができる。もう１つの実施例において、陰極は、光を反射する厚いアルミ層からなるガラス基板上に置かれる。その結果有機運搬発光層は堆積され、陽極を、スタックの一番上に置くことができる。この陽極は、光の透過を促進する光学層を持った薄い銀膜（半透明）で構成可能である。後者の層（選択的）は、ZnSe又はZnS又は類似の光学的性質を持った材料から形成され得る。

例えばイリジウム錫酸化物（ＩＴＯ）層である陽極層とアルミ層のような陰極層との間に、発光材層を形成する数層の機能層が配置される。これらの層は、蛍光及び／又は燐発光層、正孔阻止層、電子運搬層、正孔運搬層及び／又は付加的に正孔注入層及び／又は付加的に電子注入層、（これらの層は厚さ約５nmから１００nmであると特徴付けられるが）に関係しうる。ＯＬＥＤは又、上述のようにＯＬＥＤｓの積層からなり、それはＩＴＯ又は金属薄膜のような導電層により分離され、又は、間に障壁層を持つ及び障壁層なしのｐドープ及びｎドープ層からなるいわゆる電荷生成層により分離される。アルミニウム陰極を通ることにより発光する上面発光又は光がＩＴＯ層を通ることによる底面発光の積層に依存することは、有機発光ダイオードの異なるタイプを表しうる。

有機発光ダイオードの寿命継続中に発光の輝度レベルは、与えられた動作電圧により減少できる。経年効果を補償し寿命時間内に亘って輝度レベルを一定に保つために、印加電圧を増加する帰還ループが必要とされる。この帰還ループは、有機発光ダイオードにより発せられた出力光を測定する検知要素を要する。特に、もし有機発光ダイオード素子が複数素子内に配置され、各々が発光タイル(tile)を形成するなら、大きい発光領域で均一の外観が望まれる時、個々のタイルの輝度レベルの制御は、重要である。故意に不均一な光効果を達成できるように光タイルを又操作できる。光の色点が制御又は変化されなければならないＯＬＥＤ適用も又、光検知要素の使用を要する。

米国特許出願公開２００３／００４７７３６ Ａ１

米国特許出願公開２００３／００４７７３６ Ａ１は、発光要素から発した光の光度検出用の光センサーを含む有機発光ダイオード素子を開示する。その発光要素は、反射層として実行される下部電極層及び光透明性を有する上部電極層を含み、下部電極層と上部電極層との間に発光層が配置される。上部電極層を通過する発光を検出するために、光センサーは、透明な上部電極層の一番上に配置される。

実際、発光強度を検出する事は可能であるが、不幸にも光センサーは、ＯＬＥＤ素子の発光領域内に配置される。発光領域内の光センサーの配置により、光センサーは、暗領域又は暗点として見えるかもしれない。発光領域内で暗領域又は暗点として見える事により、素子全体の均一発光外観は、否定的な方向に影響される。

素子が複数の発光素子の配置内の発光タイルとして形成される時、各発光タイルは、暗点を含む。更に、光センサーから電圧の形か又は電流の形で供給される光度情報を切り換えるための光センサー切り換え要素が、開示されたＯＬＥＤシステムに従い必要である。切り換え要素は、ＯＬＥＤの能動層に隣接して配置され、次々と一種の行列風に配置された複数素子により発光された、発光領域の均一な外観を邪魔する。更に、光センサーの電気接触は問題がある。というのは、切り換え要素により電気接触のみが実現されるからである。

このように、本発明は、上述の不都合を除去する目的を有する。特に全寿命に亘る高度に均一な輝度で特徴付けられる有機発光ダイオードを提供する事は本発明の目的である。
更に、複数の素子中に発光タイルとして配置され、均一発光外観を特徴付けられる有機発光ダイオードを提供する事は本発明の目的である。

この目的は、本発明の請求項１により教えられた如く有機発光ダイオード素子により達成される。本発明の好ましい実施例は、従属項により定義される。

本発明は、基板材を光が通過するために、光反射率を特徴とする上部電極層を開示する。このように、光センサーは、ＯＬＥＤ素子の発光領域内に現れない。光は、下部電極層及び基板材を通過する。というのは、上部電極層は、鏡として実行されるからである。この利点は、底面発光ＯＬＥＤ及び前記光センサーの組み合わせのみにより達成可能である。底面発光は、下部電極層及び基板材を通過する事による発光を記述する。

好ましい実施例として光センサーは、上部電極層に配置される。光センサーを上部電極層に適用する事により光センサーは、発した光の伝搬を乱さない。光は、発光材層から下部電極層を通り、基板材を通り伝搬できる。光センサーは、発光領域内で暗点又は暗領域として現れないという利点が得られる。

もう１つの好ましい実施例によれば上部電極層は、発した光が光センサーに通過するための光センサーの下に形成された孔に特徴付けられる。上部電極層に孔を形成する事により孔領域は、鏡の効果を有せず、発光材層の発光は、基板材に向かっては反射しない。反射しない光は、孔を通り光センサーを照らす。

都合の良いことに、光センサーは、能動的光学領域を含むが、発した光は前記孔を通過することにより前記能動的光学領域を照らす。孔は、半径０．０５から２ｍｍ、好ましくは０．０７から１．５ｍｍ及び最も好ましくは０．１から０．５ｍｍで特徴付けられる。同様に、楕円形又は孔の如何なる異なる形も可能である。孔が小さければ小さいほど、非反射領域としての全発光領域での孔の出現回数は減る。

本発明のもう１つの好ましい実施例によれば、光センサーは、光センサーに第１の電気的接触を与える少なくとも１つの電気的導体リードを含むが、一方、第２の電気的接触は、上部電極層それ自体により形成される。上部電極層は導電材料でできている。このように、上部電極層により光センサーに接触する事は可能である。第２接触は、リード、接触ピン又は光センサーの頂面上の接触パッドにより形成される。

もう１つの好ましい実施例によれば、基板材は、側面により境界を定められ、前記光センサーは、その側面に配置される。基板材は、長円、方形のキャリア部として形作られ、少なくとも４つの側面により境界を定められている。ガラス又はプラスチック材として実行される基板材内部に発光の一部が案内されるので、発した光が基板材を通過する時、光は側面に達する。光の案内は、基板材の内部反射により引き起こされ、側面に向かって光は伝搬する。

センサーの光学領域は、側面に向かって配置され、発した光は、能動的光学領域を照らすことができる。光センサーの電気的接触は、２つの電気的リードにより実現される。というのは、基板材は非導電性で、センサーに対する電気的接触として役立つことができないからである。しかしリードの配置は、側面に沿う薄いストリップ導体として提供されても良く、光センサーは、発光タイルとしてその素子を実行するのに障害ではない。

本素子の更にもう１つの実施例を、発光材層と下部電極層との間の光センサー配置に見ることができる。このように、光センサーは、第１電極層の頂面に実装された素子として実現される。センサーの能動領域は、ＯＬＥＤの有機発光層の方に向けられる。異なる塗装工程を適用する事により、基板材の頂面での第１塗装は、下部電極層を含み、それ後に、下部電極層の頂面で光センサーを適用する工程が続く。その結果、発光材層は、下部電極層と光センサーの頂面に適用され、それは下部電極層の上の発光材層と光センサーの表面との間で円滑で連続した遷移を形成する。このように、光センサーの能動的光学領域は、発光材層に向かって配置される。光センサーの頂面の発光材層により発せられた光の計測は、全発光領域の輝度レベルの信頼できる情報の取得を可能にする。

都合良く、電極層内の電気的に分離された少なくとも２つの領域が原因で下部電極層により前記光センサーが電気的に接触される事により、下部電極層はパターン化される。パターン化された下部電極層は、測定電流又は測定電圧を光センサーに供給できる電気的に分離された領域を含む。光センサーと下部電極層との間の電気的接触は、センサーとその層との間の導電性接着又は半田付けにより実現可能である。このように、下部電極層の第１電気的分離部分は、第１電気接触を形成でき、実際の陽極層を形成する下部電極層の第２電気的分離部分は、光センサーの第２電気接触を形成する。

本発明のもう１つの好ましい実施例は、半田の球を少なくとも１つの層及び／又は基板材に適用する事により接着及び／又は半田付けされた光センサーを含む。接着は、導電性接着剤を適用する事により電気的に接触する事を含むことができる。光センサーを少なくとも１つの層に半田付けすることは、一種の実装素子を形成する。というのは光センサーは、その層の頂面に半田付けされるからである。光センサーは、能動的光学領域として実行される少なくとも１つの光ダイオードを含む。少なくとも１つの光ダイオードの光検知面は、光センサー本体の頂面又は底面に向かって配置可能である。

本発明のもう１つの実施例は、均一の輝度レベルで発光できる複数のタイルの行列を形成する複数の素子の配置にある発光タイルとして形成されたＯＬＥＤ素子を提供する。

本発明の目的の付加的詳細、性質及び利点は、下位クレーム中に記述され、例示的方法でのみ示される各々の図面の以下の記述は、添付図面に関連して記述される本発明の好ましい実施例を示す：

上部電極層の反対側に配置された光センサーを持つ有機発光ダイオードの側断面を示す； 基板材の側面に配置された光センサーを示す； 下部電極層と発光材層との間の光センサーの配置のもう１つの実施例を示す。 図３による光センサーの配置の上面図を示す。

有機発光ダイオード素子１の側断面が示される。底面には基板材１０が示され、基板材は、厚さ１から２ｍｍで特徴付けられ、ガラス又は合成材料を含む。基板材１０の頂面には、透明ＩＴＯ陽極層として実行可能である下部電極層１１が堆積される。

下部電極層１１の上には発光層１２が堆積され、その発光層は、正孔注入層、正孔透明層、発光層の数種の機能層からなり、蛍光及び／又は燐発光層、正孔阻止層、電子運搬層、正孔運搬層及び／又は付加的に電子注入層、及び／又は付加的に正孔注入層として実行可能であり、一方これらの層は、厚さ約５nｍから１００nｍで特徴付けられる。最終層は、アルミニウム層又は銀層として実行可能で且つ陰極層を形成する上部電極層１３である。上部電極層１３は、発した光に対する高反射性で特徴付けられる。このように、発光材層１２により発せられた光は、上部電極層１３で反射し、基板材１０に向かって伝搬する。

上部電極層１３の一番上には光センサー１４が適用される。発生した光を上部電極層１３を通過可能にするために、孔１５は、上部電極層１３に実行される。光センサー１４が、孔１５に直角に配置される一方、孔１５は、直径０．１ｍｍから０．５ｍｍで特徴付けられる。光センサー１４は、能動的光学領域１６を含み、孔１５を通過する光は、能動的光学領域１６を照らすことができるが、能動的光学領域１６は、光ダイオードとして実行可能である。

光センサー１４の電気的接触は、電気リード１７により実現可能であるが、電気リード１７は、光センサー１４に第１の電気的接触を与える。第２電気センサーは、それ自体により上部電極層１３により形成される。光センサーは、経年効果を補償するため、有機発光ダイオード素子１の寿命時間に亘って輝度レベルを一定に保つため、電気的帰還ループに一体化される（帰還ループは図示されず）。

図２は、光センサー１４の代替的配置を持った有機発光ダイオード素子１を示す。光センサー１４は、基板材１０の側面境界を形成する側面１８に適用される。光センサー１４は側面１８に接着されるが、基板材を通過する発生した光は、全内部反射により基板材１０内部に案内され側面１８に達し光センサー１４の能動的光学領域１６に伝搬可能である一部分で特徴付けられる。光センサー１４の電気的接触を与えるために、光センサーは、光センサー１４の２つの面に２つのピンとして示される電気リード１７を含む。これらの２つの電気リード１７は、例示的方法でのみ示され、基板材１０の側面１８の導電ストリップとして代替的に実行可能である。

光センサー１４の配置のもう１つの実施例は、図３に与えられる。図３は、下部電極層１１と発光材層１２との間に配置された光センサー１４を持つ有機発光ダイオード素子１を示す。この配置によれば光センサー１４は、下部電極層１１に実装された表面実装素子として実行される。通常は、層１１から１３は、ＰＶＤ―，ＣＶＤ―又は類似の方法により基板材１０に堆積されるが、光センサー１４は、下部電極層１１の堆積ステップと発光材層１２の堆積ステップとの間に適用可能である。光センサー１４の配置により、光センサー１４を通過するため又は光センサーを乗り越えるため発光材層１２と上部電極層１３とは、一種の障害１９で特徴付けられる。光センサー１４の上の発光材層１２の発光反応は、全発光材層１２の発光反応に類似し、輝度レベルの測定は、如何なる異なる配置においても光センサー１４を適用するのと同程度に信頼性がある。下部電極層１１の上の光センサー１４の配置により、下部電極層１１は、光センサー１４が下部電極層１１により電気的に接触される事によりパターン化可能である。パターニングは、下部電極層１１を光学センサー１４に接触する少なくとも２つの領域に電気的分離として実行可能である。

図４は、図３に従い光センサー１４の配置の上面を示す。光センサー１４は、発光により照らされた能動的光学領域１６を含む。下部電極層１１は、光センサー１４の左側のパターン部と全下部電極層１１に分けられる。光センサー１４は、下部電極層１１の２つの部分の両方に電気的に接触し、上述のように下部電極層１１に接触する事により電気的に導通可能である。

本発明は、上述の実施例に限られず、例示的であり、添付の特許請求の範囲により定義された保護範囲内で種々の方法で変形可能である。このように本発明は又、異なる実施例、特に、ＯＬＥＤ素子及び／又は光センサー１４の素子の設計に適用できる。もう１つの実施例は、基板材１０の上の光センサー１４、次いで下部電極層１１、発光材層１２及び上部電極層１３の適用に見ることができる。このように、光センサー１４は、パターン化下部電極層１１により電気的に接触可能であるが、センサー１４の接触は、発光材層１２に向かって配置された能動的光学領域１６として同じ側に配置される。

Claims (12)

1. 下部電極層により塗られ及び／又は重ねられたキャリアーとしての基板材、発光のための少なくとも１つの発光材層及び上部電極層を含み、前記発生した光が前記基板材を通過するために前記上部電極層が光反射率で特徴付けられ、前記発生した光の光度を検出するための光センサーを含む有機発光ダイオード素子。
2. 前記光センサーが、前記上部電極層に配置される特徴を有する請求項１による素子。
3. 前記上部電極層が、前記発した光を前記光センサーに通過させるために前記光センサーの下に形成された孔で特徴付けられた特徴を有する請求項１又は２による素子。
4. 前記光センサーが、能動的光学領域を含み、一方前記発生した光が前記孔を通り前記能動的光学領域を照らす特徴を有する請求項３による素子。
5. 前記光センサーが、前記光センサーに第１の電気的接触を提供する少なくとも１つの電気リードを含み、一方第２の電気的接触が前記上部電極層により形成される特徴を有する先行する請求項の何れか１による素子。
6. 前記基板材が側面により境界を定められ、且つ前記光センサーが、前記側面に配置された特徴を有する請求項１による素子。
7. 前記光センサーが、前記下部電極層と前記発光材層との間に配置され、前記光センサーが表面実装素子として具体化される特徴を有する請求項１による素子。
8. 前記電極層内の少なくとも２つの電気的に分離された領域に起因して前記光センサーが前記下部電極層により電気的に接触される事により、前記下部電極層がパターン化された特徴を有する請求項７による素子。
9. 前記能動的光学領域が、前記発光材層に向かって配置される特徴を有する請求項７又は８による素子。
10. 前記光センサーが、少なくとも１つの層及び／又は基板材に接着され及び／又は半田付けされる特徴を有する先行する請求項の何れか１による素子。
11. 前記光センサーが、少なくとも１つの光ダイオードを含む特徴を有する先行する請求項の何れか１による素子。
12. 複数素子の配置に発光タイルとして形成された特徴を有する先行する請求項の何れか１による素子。

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