JP2011526416A - 有機発光ダイオード照明器具 - Google Patents

Abstract

有機発光ダイオード照明器具が提供される。照明器具は、パターニングされた第１の電極と、第２の電極と、それらの間の発光層とを含む。発光層は、第１の発光色を有する第１の複数のピクセルと；第２の発光色を有する第２の複数のピクセルとを含み、第２の複数のピクセルは、第１の複数のピクセルから横方向に間隔を空けて配置されている。この照明器具において、ピクセルは、２００ミクロン以下のピッチを有する。発光色のすべてを加法混色することにより、白色光の全体的な発光が得られる。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて、２００８年６月２６日に出願された米国仮特許出願第６１／０７５，９１１号の優先権を主張するものであり、この仮特許出願は、全体が参照により援用される。

本開示は、一般に、有機発光ダイオード（「ＯＬＥＤ」）照明器具に関する。本開示は、そのようなデバイスの作製方法にも関する。

発光する有機電子デバイスは、多くの様々な種類の電子機器において存在している。すべてのそのようなデバイスにおいて、有機活性層が、２つの電極の間に挟まれている。電極の少なくとも一方は、光が電極を通過できるように光透過性である。有機活性層は、電極に電気を印加すると、光透過性電極を透過する光を発する。さらなる電気活性層が、発光層と電極との間に存在してもよい。

発光ダイオード中の活性成分として有機エレクトロルミネッセンス化合物を使用することが周知である。アントラセン、チアジアゾール誘導体、およびクマリン誘導体などの単純な有機分子は、エレクトロルミネッセンスを示すことが知られている。場合によっては、加工特性および／または電子特性を向上させるために、これらの小分子材料がホスト材料中にドーパントとして存在する。

通常、赤色、緑色、および青色といった異なる色を発するＯＬＥＤを、ディスプレイ中のサブピクセル単位として使用することができる。パッシブマトリクスディスプレイおよびアクティブマトリクスディスプレイの両方が知られている。

白色光を発するＯＬＥＤを、照明用途に用いることができる。照明用途のための新規なＯＬＥＤ構造およびそれらの作製方法が引き続き必要とされている。

パターニングされた第１の電極と、第２の電極と、それらの間の発光層とを含む有機発光ダイオード照明器具が提供され、発光層は、
第１の発光色を有する第１の複数のピクセルと；
第２の発光色を有する第２の複数のピクセルとを含み、前記第２の複数のピクセルが、前記第１の複数のピクセルから横方向に間隔を空けて配置されており；
ここで、
ピクセルが、２００ミクロン以下のピッチを有し；
発光色のすべてを加法混色することにより、白色光の全体的な発光が得られる。

発光層が、第３の発光色を有する第３の複数のピクセルをさらに含む、上記のＯＬＥＤ照明器具も提供され、ここで、第３の複数のピクセルが、第１および第２の複数のピクセルから横方向に間隔を空けて配置される。

ＯＬＥＤ照明器具の作製方法であって、
第１のパターニングされた電極を上に有する基板を提供するステップと；
第１のピクセル化されたパターンで第１の液体組成物を堆積させて、第１の堆積された組成物を形成するステップであって、第１の液体組成物が、第１の液体媒体中の第１の発光材料を含み、前記第１の発光材料が、第１の色を発光することができるステップと；
第１の堆積された組成物を乾燥させて、第１の複数のピクセルを形成するステップと；
第１のピクセル化されたパターンから横方向に間隔を空けて配置された第２のピクセル化されたパターンで第２の液体組成物を堆積させて、第２の堆積された組成物を形成するステップであって、第２の液体組成物が、第２の液体媒体中の第２の発光材料を含み、前記第２の発光材料が、第２の色を発光することができるステップと；
第２の堆積された組成物を乾燥させて、第２の複数のピクセルを形成するステップと；
ピクセルのすべてにわたって第２の電極を形成するステップと
を含む方法も提供される。

第１および第２のピクセル化されたパターンから横方向に間隔を空けて配置された第３のピクセル化されたパターンで第３の液体組成物を堆積させて、第３の堆積された組成物を形成するステップであって、第３の液体組成物が、第３の液体媒体中の第３の発光材料を含み、前記第３の発光材料が、第３の色を発光することができるステップと；
第３の堆積された組成物を乾燥させて、第３の複数のピクセルを形成するステップと
をさらに含む、上記のＯＬＥＤ照明器具の形成方法も提供される。

以上の概要および以下の詳細な説明は、単に例示的および説明的なものであり、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明を限定するものではない。

本明細書において提示される概念の理解を進めるために、添付の図面において実施形態を説明する。

１つの先行技術の白色発光デバイスの図である。 別の先行技術の白色発光デバイスの図である。 ＯＬＥＤディスプレイ用のピクセル形式の図である。 ＯＬＥＤ照明器具用のピクセル形式の図である。 アノードの設計の図である。 ＯＬＥＤ照明器具の図である。

当業者であれば理解しているように、図面中の物体は、平易かつ明快にするために示されており、必ずしも縮尺通りに描かれているわけではない。たとえば、実施形態を理解しやすいようにするために、図面中の一部の物体の寸法が他の物体よりも誇張されている場合がある。

（発明を実施するための形態）
多くの態様および実施形態を上述したが、これらはあくまで例示であり限定されるものではない。当業者は、本明細書を読めば、他の態様および実施形態が本発明の範囲から逸脱せずに可能であることが分かる。

実施形態のいずれか１つまたは複数の他の特徴および利点は、以下の詳細な説明および特許請求の範囲から明らかになるであろう。詳細な説明はまず、用語の定義および説明に触れ、その後、照明器具、材料、方法および最後に実施例と続いている。

１．用語の定義および説明
下記の実施形態の詳細に触れる前に、いくつかの用語を定義または説明する。

用語「青色」は、約４００〜５００ｎｍの範囲の波長で発光極大を有する放射線を意味することを意図している。

用語「ＣＲＩ」は、ＣＩＥ演色評価数を意味する。ＣＲＩは、理想的な光源すなわち自然光源と比較した、様々な物体の色を忠実に再現する光源の能力の定量的尺度である。黒体放射などの基準光源は、１００のＣＲＩを有するものと定義される。

用語「緑色」は、約５００〜６００ｎｍの範囲の波長で発光極大を有する放射線を意味することを意図している。

用語「横方向に間隔を空けて配置される」は、第１の電極の面と平行な、同じ面内の間隔を意味する。

用語「液体組成物」は、材料を溶解して溶液を形成する液体媒体、材料を分散させて分散体を形成する液体媒体、または材料を懸濁させて懸濁液またはエマルジョンを形成する液体媒体を意味することを意図している。

用語「液体媒体」は、純粋な液体、液体の組合せ、溶液、分散体、懸濁液、およびエマルジョンを含む液体材料を意味することを意図している。１つまたは複数の溶媒が存在するかどうかにかかわらず液体媒体が使用される。

用語「照明器具」は、照明パネルを意味し、付属される筐体および電源への電気的接続部を含んでもまたは含まなくてもよい。

照明器具に言及する際に、用語「全体的な発光」は、全体的に照明器具が受ける光出力を意味する。

ピクセルに言及する際に、用語「ピッチ」は、あるピクセルの中心から、同じ色の次のピクセルの中心までの距離を意味する。

用語「赤色」は、約６００〜７００ｎｍの範囲の波長で発光極大を有する放射線を意味することを意図している。

用語「白色光」は、白色を有するものと肉眼で知覚される光を意味する。

本明細書において使用される場合、用語「含んでなる」、「含んでなること」、「含む」、「含むこと」、「有する」、「有すること」、またはそれらの他のあらゆる変形は、非排他的な包含を扱うことを意図している。たとえば、ある一連の要素を含むプロセス、方法、物品、または装置は、それらの要素のみに必ずしも限定されるわけではなく、そのようなプロセス、方法、物品、または装置に関して明示されず固有のものでもない他の要素を含むことができる。さらに、相反する明示的な記載がない限り、「または」は、包含的な「または」を意味するのであって、排他的な「または」を意味するのではない。たとえば、条件ＡまたはＢが満たされるのは：Ａが真であり（または存在する）Ｂが偽である（または存在しない）、Ａが偽であり（または存在しない）Ｂが真である（または存在する）、ならびにＡおよびＢの両方が真である（または存在する）のいずれか１つによってである。

また、本発明に記載の要素および成分を説明するために単数形（「ａ」または「ａｎ」）も使用されている。これは単に便宜的なものであり、本発明の範囲の一般的な意味を提供するために行われている。この記述は、１つまたは少なくとも１つを含むものと読むべきであり、明らかに他の意味となる場合を除けば、単数形は複数形も含んでいる。

元素周期表の縦列に対応する族番号は、「ＣＲＣ Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ」、第８１版（２０００〜２００１年）に見られるような「新表記法（Ｎｅｗ Ｎｏｔａｔｉｏｎ）」規約を使用する。

特に定義しない限り、本明細書において使用されるすべての技術用語および科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解されている意味と同じ意味を有する。本明細書に記載されるものと類似または等価の方法および材料を、本発明の実施形態の実施または試験において使用することができるが、好適な方法および材料について以下に説明する。本明細書において言及されるあらゆる刊行物、特許出願、特許、およびその他の参考文献は、特定の段落が引用されない限りそれらの記載内容全体が援用される。矛盾が生じる場合には、定義を含めて本明細書に従うものとする。さらに、材料、方法、および実施例は、単に説明的なものであり、限定を意図したものではない。

本明細書に記載されない程度に、特定の材料、処理行為、および回路に関する多くの詳細が、従来のものであり、有機発光ダイオードディスプレイ技術、光検出器技術、光起電力技術、および半導体部材技術の範囲内のテキストブックおよび他の出典に見出されるであろう。

２．照明器具
照明器具は、異なる色の発光層がアノードとカソードとの間に互いに積み重ねられた白色の発光層を有することが知られている。２つの例示的な先行技術のデバイスが、図１Ａおよび図１Ｂに示されている。図１Ａにおいて、アノード３およびカソード１１は、基板２上でそれらの間に積層された、青色発光層６、緑色発光層９、および赤色発光層１０を有する。発光層の両側には正孔輸送層４、電子輸送層８があり、正孔ブロッキング層７および電子ブロッキング層５もある。図１Ｂにおいて、基板２、アノード３、正孔輸送層４、電子輸送層８およびカソード１１は、図示されるように存在する。発光層１２は、ホスト材料中の黄色発光体と赤色発光体との組合せである。発光層１３は、ホスト材料中で青色発光性である。層１４は、ホスト材料の追加の層である。

本明細書に記載の照明器具は、積層された形状ではなく互いに横方向に配置された発光層を有する。

照明器具は、第１のパターニングされた電極と、第２の電極と、それらの間の発光層とを有する。発光層は、少なくとも第１の発光色を有する第１の複数のピクセルと、第２の発光色を有する第２の複数のピクセルとを含む。第１の色は、第２の色と同じでない。第１の複数のピクセルは、第２の複数のピクセルから横方向に間隔を空けて配置され、ピクセルは、２００ミクロン以下のピッチを有する。発光色を加法混色することにより、白色光の全体的な発光が得られる。電極の少なくとも一方は、発生した光の透過を可能にするために少なくとも部分的に透過性である。

電極の一方はアノードであり、正電荷キャリアを注入するのに特に効率的な電極である。ある実施形態においては、第１の電極はアノードである。ある実施形態においては、アノードは、平行なストライプ模様にパターニングされる。ある実施形態においては、アノードは、少なくとも部分的に透過性である。

他方の電極はカソードであり、電子または負電荷キャリアを注入するのに特に効率的な電極である。ある実施形態においては、カソードは、連続した一体の層である。

ある実施形態においては、第１の複数のピクセルは、平行なストライプ状のピクセルで配列される。ある実施形態においては、第１および第２の複数のピクセルは、交互の平行なストライプ状のピクセルで配列される。

ピクセルの解像度は、第１および第２の色が個別に見られず、全体的な発光が白色光のものであるほど十分に高い。ある実施形態においては、同じ色のピクセル間のピッチは、２００ミクロン以下である。ある実施形態においては、ピッチは１５０ミクロン以下である。ある実施形態においては、ピッチは１００ミクロン以下である。

ある実施形態においては、ＯＬＥＤ照明器具は、第３の発光色を有する第３の複数のピクセルをさらに含む。第３の複数のピクセルは、第１および第２の複数のピクセルから横方向に間隔を空けて配置される。ある実施形態においては、３種の複数のピクセルは、同じ色の交互のストライプ状のピクセルとして配置される。第３の色は、第１および第２の色の両方と異なっている。ある実施形態においては、第１、第２および第３の色はそれぞれ、赤色、緑色、および青色である。ＯＬＥＤディスプレイにおいては、広い色域には純色が必要である。しかしながら、本明細書に記載のＯＬＥＤ照明器具においては、色の純度は必要でない。その代わりに、発光材料は、高いＣＲＩ値が得られる限り、高い発光効率に基づいて選択され得る。

ある実施形態においては、各色のピクセルは、異なる大きさを有する。これは、白色光発光を実現するために、色の最良の混合を得るためになされ得る。平行なストライプ状のピクセルを有する実施形態においては、ピクセルの幅は異なり得る。各色が同じ動作電圧で動作している一方で的確な色のバランスを可能にするための幅が選択される。この図は、図２Ａおよび図２Ｂに示されている。図２Ａは、ピクセル１１０、１２０、および１３０が等しい幅を有する、ＯＬＥＤディスプレイ１００の典型的な配置を示している。図２Ｂは、ピクセル２１０、２２０、および２３０が異なる幅を有する、ＯＬＥＤ照明器具２００の配置の一実施形態を示している。ピクセルのピッチは、「ｐ」として示されている。

ＯＬＥＤデバイスは、デバイスに電力を供給するための母線も含む。ある実施形態においては、母線の一部が、デバイスの活性領域内に、ピクセル線間で間隔を空けて存在している。母線は、ピクセル線ｘ本ごとに存在してもよく、ｘは整数であり、この値は、照明器具の大きさおよび電子的要件によって決まる。ある実施形態においては、母線は、ピクセル線１０〜２０本ごとに存在している。ある実施形態においては、複数の金属母線がまとまって、各色の単一の電気接点となる。

複数の電極をまとめると、簡素なドライブエレクトロニクスが可能になり、その結果、作製コストが最小限に抑えられる。そのような設計で生じ得る潜在的な問題は、ピクセルのいずれかにおける電気的短絡の発生が、照明器具全体の短絡および破壊的な故障を招き得ることである。ある実施形態においては、これは、ピクセルが個別の「弱連結」を有するように設計することによって対処できる。結果として、いずれか１つのピクセルの短絡は、当該ピクセルの故障を引き起こすに過ぎず、照明器具の残りの部分は、光出力の減少が目立たずに機能し続けることになる。１つの考えられるアノードの設計が、図３に示されている。アノード２５０は、幅の狭いスタブ２７０によって金属母線２６０に接続される。スタブ２７０は、動作中に電流を流すのに十分であるが、ピクセルが万一短絡した場合には機能しなくなり、それによって、短絡を単一のピクセルにとどめる。

ある実施形態においては、ＯＬＥＤ照明器具は、ピクセル開口を画定するためのバンク構造を含む。用語「バンク構造」は、基板を被覆する構造を意味することを意図しており、この構造は、基板内にあるかまたは基板を被覆する物体、領域、またはそれらの任意の組合せを、基板内にあるかまたは基板を被覆する、異なる物体または異なる領域との接触から隔てるという主な機能を果たす。

ある実施形態においては、ＯＬＥＤ照明器具は、追加の層をさらに含む。ある実施形態においては、ＯＬＥＤ照明器具は、１つまたは複数の電荷輸送層をさらに含む。層、材料、部材、または構造に言及している際に、用語「電荷輸送」は、そのような層、材料、部材、または構造が、比較的効率的かつ少ない電荷損失で、そのような層、材料、部材、または構造の厚さを通過するそのような電荷の移動を促進することを意味することを意図している。正孔輸送層は正電荷の移動を促進し；電子輸送層は負電荷の移動を促進する。発光材料はいくつかの電荷輸送特性も有し得るが、用語「電荷輸送層、材料、部材、または構造」は、主な機能が発光である層、材料、部材、または構造を含むことを意図していない。

ある実施形態においては、ＯＬＥＤ照明器具は、発光層とアノードとの間に１つまたは複数の正孔輸送層をさらに含む。ある実施形態においては、ＯＬＥＤ照明器具は、発光層とカソードとの間に１つまたは複数の電子輸送層をさらに含む。

ある実施形態においては、ＯＬＥＤ照明器具は、アノードと正孔輸送層との間にバッファ層をさらに含む。用語「バッファ層」または「緩衝材料」は、導電性材料または半導体材料であることを意図している。バッファ層は、下位層の平坦化、電荷輸送特性および／または電荷注入特性、酸素または金属イオンなどの不純物の捕捉（ｓｃａｖｅｎｇｉｎｇ）、および有機電子デバイスの性能を促進または改良するための他の態様を含むがこれらに限定されるものではない、有機電子デバイスの１つまたは複数の機能を有していてもよい。

ＯＬＥＤ照明器具の一例が、図４に示されている。ＯＬＥＤ照明器具３００は、アノード３２０と母線３３０とを有する基板３１０を有する。バンク構造３４０は、有機層、すなわち、正孔注入層１５０、正孔輸送層３６０、ならびにそれぞれ赤色、緑色、および青色という色のための発光層３７１、３７２、および３７３を含む。電子輸送層３８０およびカソード３９０は、全体的に適用される。

ＯＬＥＤ照明器具は、空気および／または水分による劣化を防ぐためにさらに封入され得る。様々な封入技術が知られている。ある実施形態においては、広い面積の基板の封入は、パッケージの縁部から水分を透過させないために乾燥シールを導入し、薄い不透湿性のガラスの蓋を用いて行われる。封入技術は、たとえば、米国特許出願公開第２００６−０２８３５４６号明細書に記載されている。

ドライブエレクトロニクスの複雑性のみが異なる（ＯＬＥＤパネル自体はいかなる場合も同じである）ＯＬＥＤ照明器具の様々な変形例があり得る。ドライブエレクトロニクスの設計は、依然として非常に単純であり得る。

一実施形態においては、異なるＲＧＢピクセル幅は、３色すべてが同じ電圧（約５〜６Ｖ）で動作している状態で所望の白色点が得られるように選択される。３色すべてがまとめられる。このため、必要とされるドライブエレクトロニクスは、単純な安定化したＤＣ電圧源である。

一実施形態においては、異なるＲＧＢピクセル幅が選択され、３色が３つの個別のＤＣ源によって駆動され、それによって各色を個別に調節することが可能になる。これにより、（たとえば、日光、白熱灯または蛍光灯をシミュレーションするために）ユーザにより選択可能な白色点の可能性が得られる。これはまた、照明器具が経年劣化するにつれて色が万一薄れるような場合に、色点の調節を可能にする。この設計は、３つのＤＣ電圧源を必要とする。照明器具がある範囲の複数の色を周期的に繰り返すようにプログラムされ得ることも可能である。これは、商業広告または店舗のディスプレイにおいて興味深い用途となる可能性がある。

ある実施形態においては、正確な白点色が必要とされ、経年劣化に伴う色ずれは許容されない。この場合、異なるＲＧＢピクセル幅が選択され、３色が、３つの別個のＤＣ源によって駆動される。さらに、照明器具は、外部の色センサーを含み、外部の色センサーにより、白点色を維持するために色を自動的に調節できる。

３．材料
本明細書に記載の照明器具に使用されるべき材料は、ＯＬＥＤデバイスに有用であることが知られているもののいずれかであり得る。

アノードは、正電荷キャリアを注入するのに特に効率的な電極である。アノードは、たとえば、金属、混合金属、合金、金属酸化物、または混合金属酸化物を含有する材料でできていてよく、あるいは導電性ポリマー、およびその混合物であり得る。好適な金属としては、第１１族金属、第４族、第５族、および第６族の金属、ならびに第８〜１０族の遷移金属が挙げられる。アノードが光透過性であるべきである場合、インジウムスズ酸化物などの第１２族、第１３族、および第１４族の金属の混合金属酸化物が一般に使用される。アノードは、「Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅｓ ｍａｄｅ ｆｒｏｍ ｓｏｌｕｂｌｅ ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｐｏｌｙｍｅｒ」、Ｎａｔｕｒｅ 第３５７巻、４７７〜４７９頁（１９９２年６月１１日）に記載されるようなポリアニリンなどの有機材料も含むこともできる。アノードおよびカソードの少なくとも一方は、発生した光を観察できるようにするため、少なくとも部分的に透明であるべきである。

任意選択のバッファ層は緩衝材料を含む。用語「バッファ層」または「緩衝材料」は、導電性材料または半導体材料を意味することを意図しており、下位層の平坦化、電荷輸送特性および／または電荷注入特性、酸素または金属イオンなどの不純物の捕捉、および有機電子デバイスの性能を促進または改良するための他の態様を含むがこれらに限定されるものではない、有機電子デバイスの１つまたは複数の機能を有していてもよい。緩衝材料は、ポリマー、オリゴマー、または小分子であってもよく、溶液、分散体、懸濁液、エマルジョン、コロイド混合物、または他の組成物の形態であってもよい。

バッファ層は、プロトン酸でドープされることが多い、ポリアニリン（ＰＡＮＩ）またはポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）などのポリマー材料で形成され得る。プロトン酸は、たとえば、ポリ（スチレンスルホン酸）、ポリ（２−アクリルアミド−２−メチル−１−プロパンスルホン酸）などであり得る。バッファ層は、銅フタロシアニンおよびテトラチアフルバレン−テトラシアノキノジメタン系（ＴＴＦ−ＴＣＮＱ）などの電荷輸送化合物などを含み得る。一実施形態においては、バッファ層は、伝導性ポリマーおよびコロイド形成性ポリマー酸の分散体でできている。そのような材料は、たとえば、米国特許出願公開第２００４−０１０２５７７号明細書、同第２００４−０１２７６３７号明細書、および同第２００５−２０５８６０号明細書に記載されている。

正孔輸送層は、正孔輸送材料を含む。正孔輸送層の正孔輸送材料の例は、たとえば、Ｙ．Ｗａｎｇによる「Ｋｉｒｋ Ｏｔｈｍｅｒ Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」、第４版、第１８巻、８３７−８６０頁（１９９６年）にまとめられている。正孔輸送小分子とポリマーとの両方を使用することができる。慣用的に使用される正孔輸送分子としては：４，４’，４”−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニル−アミノ）−トリフェニルアミン（ＴＤＡＴＡ）；４，４’，４”−トリス（Ｎ−３−メチルフェニル−Ｎ−フェニル−アミノ）−トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）；Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）；４，４’−ビス（カルバゾール−９−イル）ビフェニル（ＣＢＰ）；１，３−ビス（カルバゾール−９−イル）ベンゼン（ｍＣＰ）；１，１−ビス［（ジ−４−トリルアミノ）フェニル］シクロヘキサン（ＴＡＰＣ）；Ｎ，Ｎ’−ビス（４−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（４−エチルフェニル）−［１，１’−（３，３’−ジメチル）ビフェニル］−４，４’−ジアミン（ＥＴＰＤ）；テトラキス−（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−２，５−フェニレンジアミン（ＰＤＡ）；α−フェニル−４−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノスチレン（ＴＰＳ）；ｐ−（ジエチルアミノ）−ベンズアルデヒドジフェニルヒドラゾン（ＤＥＨ）；トリフェニルアミン（ＴＰＡ）；ビス［４−（Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノ）−２−メチルフェニル］（４−メチルフェニル）メタン（ＭＰＭＰ）；１−フェニル−３−［ｐ−（ジエチルアミノ）スチリル］−５−［ｐ−（ジエチルアミノ）フェニル］ピラゾリン（ＰＰＲまたはＤＥＡＳＰ）；１，２−ｔｒａｎｓ−ビス（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）シクロブタン（ＤＣＺＢ）；Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（ＴＴＢ）；Ｎ，Ｎ’−ビス（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ビス−（フェニル）ベンジジン（α−ＮＰＢ）；および銅フタロシアニンなどのポルフィリン化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。慣用的に使用される正孔輸送ポリマーとしては、ポリビニルカルバゾール、（フェニルメチル）ポリシラン、ポリ（ジオキシチオフェン）、ポリアニリン、およびポリピロールが挙げられるが、これらに限定されるものではない。前述のような正孔輸送分子を、ポリスチレンおよびポリカーボネートなどのポリマー中にドープすることによって正孔輸送ポリマーを得ることも可能である。場合によっては、トリアリールアミンポリマー、特にトリアリールアミン−フルオレンコポリマーが使用される。場合によっては、ポリマーおよびコポリマーは架橋性である。架橋性正孔輸送ポリマーの例は、たとえば、米国特許出願公開第２００５−０１８４２８７号明細書およびＰＣＴ出願公開の、国際公開第２００５／０５２０２７号パンフレットに見られる。

小分子有機蛍光化合物、蛍光性およびリン光性の金属錯体、共役ポリマー、およびそれらの混合物を含むがこれらに限定されるものではない、任意のタイプのエレクトロルミネッセンス（「ＥＬ」）材料を発光層に使用することができる。蛍光性化合物の例としては、ピレン、ペリレン、ルブレン、クマリン、それらの誘導体、およびそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。金属錯体の例としては、トリス（８−ヒドロキシキノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）などの金属キレートオキシノイド化合物；Ｐｅｔｒｏｖらの、米国特許第６，６７０，６４５号明細書およびＰＣＴ出願公開の国際公開第０３／０６３５５５号パンフレットおよび国際公開第２００４／０１６７１０号パンフレットに開示されるような、イリジウムと、フェニルピリジン、フェニルキノリン、もしくはフェニルピリミジンの配位子との錯体などのシクロメタレート化されたイリジウムおよび白金のエレクトロルミネッセンス化合物、ならびにたとえば、ＰＣＴ出願公開の国際公開第０３／００８４２４号パンフレット、国際公開第０３／０９１６８８号パンフレット、および国際公開第０３／０４０２５７号パンフレットに記載されるような有機金属錯体、ならびにそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。電荷キャリアホスト材料と金属錯体とを含むエレクトロルミネッセンス発光層が、Ｔｈｏｍｐｓｏｎらによって、米国特許第６，３０３，２３８号明細書に、ならびにＢｕｒｒｏｗｓおよびＴｈｏｍｐｓｏｎによって、ＰＣＴ出願公開の国際公開第００／７０６５５号パンフレットおよび国際公開第０１／４１５１２号パンフレットに記載されている。共役ポリマーの例としては、ポリ（フェニレンビニレン）、ポリフルオレン、ポリ（スピロビフルオレン）、ポリチオフェン、ポリ（ｐ−フェニレン）、それらのコポリマー、およびそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

青色発光材料の例としては、ジアミノアントラセン、ジアミノクリセン、ジアミノピレン、フェニルピリジンの配位子を有するシクロメタレート化されたＩｒ錯体、およびポリフルオレンポリマーが挙げられるが、これらに限定されるものではない。青色発光材料は、たとえば、米国特許第６，８７５，５２４号明細書、ならびに米国特許出願公開第２００７−０２９２７１３号明細書および同第２００７−００６３６３８号明細書に開示されている。

赤色発光材料の例としては、フェニルキノリンまたはフェニルイソキノリンの配位子を有するシクロメタレート化されたＩｒ錯体、ペリフランテン、フルオランテン、およびペリレンが挙げられるが、これらに限定されるものではない。赤色発光材料は、たとえば、米国特許第６，８７５，５２４号明細書、および米国特許出願公開第２００５−０１５８５７７号明細書に開示されている。

緑色発光材料の例としては、フェニルピリジンの配位子を有するシクロメタレート化されたＩｒ錯体、ジアミノアントラセン、およびポリフェニレンビニレンポリマーが挙げられるが、これらに限定されるものではない。緑色発光材料は、たとえば、ＰＣＴ出願公開の国際公開第２００７／０２１１１７号パンフレットに開示されている。

ある実施形態においては、発光材料は、ホスト材料中に存在する。用語「ホスト材料」は、通常、層の形態の材料を意味することを意図しており、それに発光材料を加えてもよい。ホスト材料は、電子的特徴、すなわち放射線を放出するか、受けるか、またはフィルタリングする能力を有しても有さなくてもよい。小分子ホスト材料のいくつかの例としては、ビス縮合環式芳香族化合物およびアントラセン誘導体が挙げられるが、これらに限定されるものではない。ホスト材料は、たとえば、米国特許第７，３６２，７９６号明細書、および米国特許出願公開第２００６−０１１５６７６号明細書に開示されている。

電子輸送層は、電子輸送を促進し、また層の境界における励起子がクエンチされるのを防ぐためのバッファ層または閉じ込め層（ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ ｌａｙｅｒ）として働くように機能し得る。好ましくは、この層は、電子移動度を促進し、励起子のクエンチを低減する。任意選択の電子輸送層に使用され得る電子輸送材料の例としては、トリス（８−ヒドロキシキノラト）アルミニウム（ＡｌＱ）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（ｐ−フェニルフェノラト）アルミニウム（ＢＡｌｑ）、テトラキス−（８−ヒドロキシキノラト）ハフニウム（ＨｆＱ）およびテトラキス−（８−ヒドロキシキノラト）ジルコニウム（ＺｒＱ）などの金属キノレート誘導体；ならびに２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（ＰＢＤ）、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（ＴＡＺ）、および１，３，５−トリ（フェニル−２−ベンズイミダゾール）ベンゼン（ＴＰＢＩ）などのアゾール化合物；２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリンなどのキノキサリン誘導体；４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（ＤＰＡ）および２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（ＤＤＰＡ）などのフェナントロリン；ならびにそれらの混合物を含む、金属キレートオキシノイド化合物が挙げられる。

カソードは、電子または負電荷キャリアを注入するのに特に効果的な電極である。カソードは、アノードよりも低い仕事関数を有する任意の金属または非金属であってよい。カソード用の材料は、第１族のアルカリ金属（たとえば、Ｌｉ、Ｃｓ）、第２族（アルカリ土類）金属、希土類元素およびランタニド、ならびにアクチニドを含む第１２族金属から選択され得る。アルミニウム、インジウム、カルシウム、バリウム、サマリウムおよびマグネシウム、ならびにそれらの組み合わせなどの材料を使用することができる。動作電圧を下げるために、ＬｉＦおよびＬｉ₂ＯといったＬｉ含有有機金属化合物を、有機層とカソード層との間に堆積することもできる。この層は、電子注入層と呼ばれることもある。

成分層の各々のための材料の選択は、デバイスに高いエレクトロルミネッセンス効率を与えるためにエミッタ層中の正電荷と負電荷とのバランスを取ることによって決定されるのが好ましい。

一実施形態においては、異なる層は、以下の範囲の厚さを有する：アノード５００〜５０００Å、一実施形態においては、１０００〜２０００Å；バッファ層、５０〜２０００Å、一実施形態においては、２００〜１０００Å；正孔輸送層、５０〜２０００Å、一実施形態においては、２００〜１０００Å；光活性層、１０〜２０００Å、一実施形態においては、１００〜１０００Å；電子輸送層、５０〜２０００Å、一実施形態においては、１００〜１０００Å；カソード、２００〜１００００Å、一実施形態においては、３００〜５０００Å。層の厚さの所望の比率は、使用される材料の正確な性質に依存することになる。

ＯＬＥＤ照明器具は、光取り出し効率（ｏｕｔｃｏｕｐｌｉｎｇ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）を向上させるとともにデバイスの側における導波（ｗａｖｅｇｕｉｄｉｎｇ）を防ぐための光取り出しの向上も含み得る。光取り出しの向上のタイプとしては、たとえば微小球またはレンズのような規則的な構造を含む、表示側における表面膜が挙げられる。別の手法は、表面の研磨および／またはエーロゲルの塗布のような、光散乱を実現するための不規則構造の使用である。

本明細書に記載のＯＬＥＤ照明器具は、既存の照明材料に勝るいくつかの利点を有し得る。ＯＬＥＤ照明器具は、白熱電球より低い電力消費の可能性を有する。５０ｌｍ／Ｗより高い効率が得られる。ＯＬＥＤ照明器具は、蛍光灯と比較して向上された光質を有し得る。演色は、蛍光灯の６２の演色と比較して、８０より高くなり得る。すべての他の照明の選択肢と異なり、ＯＬＥＤの拡散性は、外部の拡散器の必要性を低減する。他の照明の選択肢と異なり、単純なエレクトロニクスでは、輝度および色がユーザによって調節可能である。

さらに、本明細書に記載のＯＬＥＤ照明器具は、他の白色発光デバイスに勝る利点を有する。その構造は、発光層が積層されたデバイスよりはるかに単純である。色の調節がより容易である。発光材料の蒸発によって形成されるデバイスを用いるよりも材料活用性が高い。蛍光性、リン光性の材料、ならびに発光ポリマーを使用することができる。

４．方法
ＯＬＥＤ照明器具の作製方法は、
第１のパターニングされた電極を上に有する基板を提供するステップと；
第１のピクセル化されたパターンで第１の液体組成物を堆積させて、第１の堆積された組成物を形成するステップであって、第１の液体組成物が、第１の液体媒体中の第１の発光材料を含み、前記第１の発光材料が、第１の色を発光することができるステップと；
第１の堆積された組成物を乾燥させて、第１の複数のピクセルを形成するステップと；
第１のピクセル化されたパターンから横方向に間隔を空けて配置された第２のピクセル化されたパターンで第２の液体組成物を堆積させて、第２の堆積された組成物を形成するステップであって、第２の液体組成物が、第２の液体媒体中の第２の発光材料を含み、前記第２の発光材料が、第２の色を発光することができるステップと；
第２の堆積された組成物を乾燥させて、第２の複数のピクセルを形成するステップと；
ピクセルのすべてにわたって第２の電極を形成するステップと
を含む。

第１および第２のピクセル化されたパターンから横方向に間隔を空けて配置された第３のピクセル化されたパターンで第３の液体組成物を堆積させて、第３の堆積された組成物を形成するステップであって、第３の液体組成物が、第３の液体媒体中の第３の発光材料を含み、前記第３の発光材料が、第３の色を発光することができるステップと；
第３の堆積された組成物を乾燥させて、第３の複数のピクセルを形成するステップと
をさらに含む、上記のＯＬＥＤ照明器具の形成方法も提供される。

連続および不連続技術を含む任意の公知の液相堆積技術を使用することができる。連続液相堆積技術の例としては、スピンコーティング、グラビアコーティング、カーテンコーティング、浸漬コーティング、スロットダイコーティング、スプレーコーティング、および連続ノズルコーティングが挙げられるが、これらに限定されるものではない。不連続堆積技術の例としては、インクジェット印刷、グラビア印刷、およびスクリーン印刷が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

乾燥させるステップは、各色の堆積後、すべての色の堆積後、またはそれらの任意の組合せで行うことができる。加熱、真空、およびそれらの組合せを含む任意の従来の乾燥技術を使用することができる。

ある実施形態においては、本方法は、化学薬品閉じ込め層を堆積することをさらに含む。用語「化学薬品閉じ込め層」は、物理的なバリア構造ではなく表面エネルギー効果によって液体材料が広がるのを閉じ込めるかまたは抑制するパターニングされた層を意味することを意図している。層に言及している際に、用語「閉じ込められる」は、層が堆積される領域を越えて大きく広がらないことを意味することを意図している。用語「表面エネルギー」は、材料からある単位面積の表面を形成するのに必要なエネルギーである。表面エネルギーの特徴は、所与の表面エネルギーを有する液体材料がより低い表面エネルギーを有する表面を濡らさないということである。

ある実施形態においては、本方法は、パターニングされたＩＴＯおよび金属母線を有するガラス基板を基板として使用する。基板は、個々のピクセルを画定するためにバンク構造も含んでいてもよい。バンク構造は、標準的なフォトリソグラフィー技術などの任意の従来の技術を用いて形成され、パターニングされ得る。スロットダイコーティングを用いて、水溶液からのバッファ層をコーティングした後、次に、正孔輸送層用のスロットダイコータに通す。これらの層は、すべてのピクセルに共通であり、したがってパターニングされない。発光層は、ノズル印刷機器を用いてパターニングされ得る。ある実施形態においては、ピクセルは、約４０ミクロンの横寸法を有する列で印刷される。スロットダイプロセスステップおよびノズル印刷は両方とも、標準的なクリーンルーム雰囲気中で行うことができる。次に、デバイスは、電子輸送層および金属製のカソードの堆積のために真空チャンバに送られる。これは、真空チャンバ機器を必要とする唯一のステップである。最後に、上述した封入技術を用いて、照明器具全体が密封される。

概要または実施例において前述したすべての行為が必要なわけではなく、特定の行為の一部は不要である場合があり、１つまたは複数のさらに別の行為が、前述の行為に加えて実施される場合があることに留意されたい。さらに、行為が列挙されている順序は、必ずしもそれらが実施される順序ではない。

以上の明細書において、具体的な実施形態を参照しながら本発明の概念を説明した。しかし、当業者であれば、特許請求の範囲に記載される本発明の範囲から逸脱せずに種々の変更および変形を行えることが理解できるであろう。したがって、本明細書および図面は、限定的な意味ではなく説明的なものであるとみなすべきであり、すべてのこのような変更は本発明の範囲内に含まれることを意図している。

特定の実施形態に関して、利益、その他の利点、および問題に対する解決法を以上に記載してきた。しかし、これらの利益、利点、問題の解決法、ならびに、なんらかの利益、利点、または解決法を発生させたり、より顕著にしたりすることがある、あらゆる特徴が、特許請求の範囲のいずれかまたはすべての重要、必要、または本質的な特徴として解釈されるものではない。

別々の実施形態の状況において、明確にするために本明細書に記載されている特定の複数の特徴は、１つの実施形態の中で組み合わせても提供できることを理解されたい。逆に、簡潔にするため１つの実施形態の状況において説明した種々の特徴も、別々に提供したり、あらゆる副次的な組み合わせで提供したりすることができる。さらに、範囲で記載される値への言及は、当該範囲内のあらゆる値を含む。

Claims (15)

1. パターニングされた第１の電極と、第２の電極と、それらの間の発光層とを含む有機発光ダイオード照明器具であって、前記発光層が、
   第１の発光色を有する第１の複数のピクセルと；
   第２の発光色を有する第２の複数のピクセルと
   を含み、前記第２の複数のピクセルが、前記第１の複数のピクセルから横方向に間隔を空けて配置されており；
   ここで、
   前記ピクセルが、２００ミクロン以下のピッチを有し；
   前記発光色のすべてを加法混色することにより、白色光の全発光が得られる有機発光ダイオード照明器具。
2. 前記ピッチが１５０ミクロン以下である請求項１に記載の照明器具。
3. 前記ピッチが１００ミクロン以下である請求項１に記載の照明器具。
4. 前記発光層が、第３の発光色を有する第３の複数のピクセルをさらに含み、前記第３の複数のピクセルが、前記第１および第２の複数のピクセルから横方向に間隔を空けて配置される請求項１に記載の照明器具。
5. 前記第１および第２の複数のピクセルが、交互のストライプ状のピクセルで配置される請求項１に記載の照明器具。
6. 前記第１、第２および第３の複数のピクセルが、交互のストライプ状のピクセルで配置される請求項４に記載の照明器具。
7. 前記第１、第２および第３の複数のピクセルがそれぞれ、赤色、緑色および青色のピクセルである請求項４に記載の照明器具。
8. 前記第１、第２および第３の複数のピクセルがそれぞれ、赤色、緑色および青色のピクセルである請求項６に記載の照明器具。
9. 赤色、緑色および青色のピクセルの幅が異なることで、３色すべてが同じ電圧で動作している状態で白色の全発光が得られる請求項４に記載の照明器具。
10. 赤色、緑色および青色のピクセルの幅が異なることで、３色すべてが同じ電圧で動作している状態で白色の全発光が得られる請求項６に記載の照明器具。
11. 赤色、緑色および青色の幅が異なり、白色の全発光が得られる点がユーザによって選択可能かつ調節可能であるように、３色が個別の電流源によって駆動される請求項４に記載の照明器具。
12. 赤色、緑色および青色の幅が異なり、白色の全発光が得られる点がユーザによって選択可能かつ調節可能であるように、３色が個別の電流源によって駆動される請求項６に記載の照明器具。
13. １つの電極がアノードであり、複数の金属母線と、母線を前記アノードに接続する複数の幅の狭いスタブとをさらに含む照明器具であって、各スタブが、動作中にそのそれぞれのピクセルに電流を流すのに十分であるが、前記ピクセルが万一短絡した場合には機能しなくなり、それによって短絡を単一のピクセルにとどめる請求項１または２に記載の照明器具。
14. ＯＬＥＤ照明器具の作製方法であって、
    第１のパターニングされた電極を上に有する基板を提供する工程と；
    第１のピクセル化されたパターンで第１の液体組成物を堆積させて、第１の堆積された組成物を形成する工程であって、前記第１の液体組成物が、第１の液体媒体中の第１の発光材料を含み、前記第１の発光材料が、第１の色を発光することができる工程と；
    前記第１の堆積された組成物を乾燥させて、第１の複数のピクセルを形成する工程と；
    前記第１のピクセル化されたパターンから横方向に間隔を空けて配置された第２のピクセル化されたパターンで第２の液体組成物を堆積させて、第２の堆積された組成物を形成する工程であって、前記第２の液体組成物が、第２の液体媒体中の第２の発光材料を含み、前記第２の発光材料が、第２の色を発光することができる工程と；
    前記第２の堆積された組成物を乾燥させて、第２の複数のピクセルを形成する工程と；
    前記ピクセルのすべてにわたって第２の電極を形成する工程と
    を含む方法。
15. 前記第１および第２のピクセル化されたパターンから横方向に間隔を空けて配置された第３のピクセル化されたパターンで第３の液体組成物を堆積させて、第３の堆積された組成物を形成する工程であって、前記第３の液体組成物が、第３の液体媒体中の第３の発光材料を含み、前記第３の発光材料が、第３の色を発光することができる工程と；
    前記第３の堆積された組成物を乾燥させて、第３の複数のピクセルを形成する工程と
    をさらに含む請求項１４に記載の方法。

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