JP4808772B2 - 電子発光装置 - Google Patents

Description

本発明は、非反射性コーティングを含む有機電子発光装置に関するものである。

有機電子発光装置は、例えば、ＰＣＴ／ＷＯ／１３１４８およびＵＳ４５３９５０７に公知である。このような装置は、基板２、第１の極性の電荷を注入するための基板２上に蒸着された第１電極４、前記第１の極性と反対の極性の第２極性の電荷を注入するための第１電極４上に蒸着された第２電極６、前記第１と第２電極の間に配置された有機発光層８、第２電極６上に蒸着されたカプセル材１０から通常構成される。図１に示される配列においては、基板２および第１電極は、有機発光層８から発光された光が通過できるように透明である。このような配列は、底面発光装置として知られている。図２に示される他の配列においては、第２電極６およびカプセル材１０は、有機発光層８から発光された光が通過するように透明である。このような配列は上面発光装置として知られている。底面発光装置においては、カプセル材は不透明である。このようなカプセル材の例は、金属缶である。上面発光装置においては、カプセル材は透明でなければならない。透明カプセル材の例としては、上面の電極の上面に蒸着された薄いカプセル材、および有機発光装置の上のガラスシートが蒸着されるガラス缶カプセル材が挙げられる。

上記構造の変形も公知である。第１電極はアノードであり、第２電極はカソードである。あるいは、第１電極はカソードであり、第２電極はアノードである。電荷注入および輸送を促進するために、他の層が電極と有機発光層の間に供給され得る。発光層中の有機材料は、低分子、デンドリマーまたはポリマーから構成され、および燐光部および／または正孔輸送部から構成されることができる。これらは、単一の分子中または別の分子中に供給される。

上記の種類の装置のアレイの供給によって、ディスプレイは複数の発光画素を有して形成される。この画素は、モノクロディスプレイを形成するに同じ種類か、またはマルチカラーを形成するために異なる色である。

多くの電子発光装置の問題は、有機発光層中の有機発光材料によって発光された多くの光が装置から放射されないことである。光は、散乱、内部反射、波導、吸収などによって装置内で損失する。これは層との効率低下をもたらす。さらに、これらの光学的影響によって、画像強度の低下、画像コントラストの低下、影、不良な画質をまねく他のものをもたらす。

装置から放射される光の量を増加させる１つの方法は、装置構造において非反射コーティングを供給する。ＷＯ２００４／０４４９９９は、基板と下部電極の間に配置された内孔を有する有機ポリマーからなる非反射コーティングを含む底面発光装置を開示する。ＷＯ２００４／０４４９９９に開示される非反射コーティングは、発光層から透明基板中に発光された光を切り離すことによって、底面発光装置から放射される光の量を増加させるためのものである。しかしながら、出願人は、発光層に隣接する１または複数の追加の層の組み込みに伴う問題は、発光層の発光特性がクエンチまたはキャビティ効果のような近接場効果によって変えられることであることを発見した。

ＵＳ２００４／００５１９５０は環境光の反射を防止するために非反射薄膜を電子発光装置のモニターの表面に適用して使用することを開示している。このような非反射薄膜は、通常、装置構造から反射されて逃げる環境光を吸収するための円形偏光板を有する。円形偏光板も装置の発光層から発光される光の一部を吸収する。さらに、円形偏光体は、線形偏光板、１／４波長板を有し、発光層により発光される内部反射の増加をもたらす追加の境界が供給される。このように、円形偏光板は、それがコーティングされた表面での反射を減らさない点において本明細書で使用される用語としては「非反射コーティング」ではない。むしろ、円形偏光薄膜は、この反射光の吸収によって装置の他の表面からの環境光の反射を防止する。このような層は、装置からの光の離脱を改良しない。

ＵＳ２００４／００４１５１８は、発光層が形成される領域を除くガラス基板上に、上面電極層による環境光の反射の防止のための非反射層が形成される底面発光型有機電子発光装置を開示する。この層は、第２の電極層による反射を吸収するので、発光層からの光のみが装置のガラス基板を貫通して外に放射し、有機ＥＬディスプレイ装置のコントラストを改良する。非反射コーティングは、光の伝達を防止するブラックマトリックスを含む。この層は、装置からの光の脱離防止を改良しない。

このように、ＵＳ２００４／００４１５１８およびＵＳ２００４／００５１９５０に開示される非反射膜はディスプレイのコントラストを増加させるために環境光の反射を防止するためのものである。これらは、発光層から発光された光の離脱を改良しない。これに対して、ＷＯ２００４／０４４９９９に開示される非反射コーティングは、発光層から発光されて透明基板中への脱離によって底面発光装置から逃げる光の量を増やすためのものである。
米国特許公開２００４／００４１５１８号 米国特許公開２００４／００５１９５０号 国際公開２００４／０４４９９９号パンフレット

本発明の目的は、近接場光学効果による問題を回避しながら、光学出力を増大する有機電子発光層を提供することにある。

本発明によれば、次のものから構成される有機電子発光装置が提供される。第１の極性の電荷を注入するために基板上に配置される第１電極、前記第１の極性と反対の第２の極性の電荷を注入するために基板上に配置される第２の電極、第１および第２電極の間に配置される有機発光層、前記第２電極上に配置されるカプセル材。前記第２電極およびカプセル材は前記発光層から発光される光に対して透明であり、前記カプセル材と前記第２電極の間にキャビティが供給され、前記装置からの光の離脱を改良するために前記発光層から発光された光の反射を防止するためのカプセル材の少なくとも１つの面に非反射性コーティングが供給され、前記非反射性コーティングは発光層から発光された光に対して透明である。

このような配列は発光層から発光された光が透明な第２電極、キャビティおよび透明カプセル材を貫通して装置を通過する上面発光装置を提供する。非反射コーティングはカプセル材との境界において反射を減らす。さらに、キャビティによって発光構造から非反射コーティングを分離することにより、近接場光学効果による装置の発光特性は、非反射コーティングの供給の影響を受けない。すなわち、非反射コーティングは、近接場光学効果が避けられるように、発光層から十分な距離において供給される。

好ましくは、非反射コーティングはキャビティとカプセル材の境界に供給される。

キャビティとカプセル材の境界における非反射コーティングの供給は、発光層から発光された光がこの境界において内的に反射されるのを防止する。

好ましくは、追加の非反射コーティングがキャビティの反対側のカプセル材の外側表面に供給される。この非反射コーティングの供給はカプセル材と装置の周りの空気の境界における反射を防止する。

好ましくは、キャビティは１０μｍ以上の厚さを有する。このようなキャビティの供給は、２つの機能を有する。（１）近接場光学効果が避けられるように、非反射コーティングは発光構造から十分距離をおかれる、および（２）カプセル材が発光構造と衝突して損傷をもたらすのを防止するように製造過程におけるカプセル材層の位置のばらつきを許容する。カプセル材の位置のばらつきは、カプセル材シート中のキャビティのエッチングの誤り、周囲の密封の厚さのばらつきによって生じる。

光が装置から出るのを改良するために、非反射コーティングの吸収は少なくあるべきで、そうでなければ、屈折／反射のための境界における光損失の減少は吸収による相殺以上となる。被覆されたカプセル材は被覆されてないカプセル材より多くの光を伝達する。

屈折／反射のためにカプセル材境界からに光損失は４％である。したがって、好ましくは、非反射コーティングの透明性は、発光層から発光された光において、９６％以上であり、好ましくは９８％以上であり、最も好ましくは９９％以上である。

キャビティは透明材料で満たすことができる。しかしながら、カプセル材の適用によって、材料は下層が損傷されないように堅固であることが好ましい。したがって、キャビティは気体、液体またはエラストマーのような変形可能な固体で満たされていることが好ましい。製造の容易のためには、キャビティは気体によって満たされていることが最も好ましい。

好ましくは、気体が満たされた孔は高純度窒素のような不活性ガスを含む。これは、装置の劣化を減少させ、装置の寿命を増大させる。

カプセル材は基板に直接または間接的に（例えば、第１電極によって）固着され周囲の封止を形成する。カプセル材は接着剤、溶融などによって接着される。好ましくは、周囲の封止はゲッター材を有する。このような材料は、酸素および湿気を吸収し、これによって装置の劣化を減らし、装置の寿命を延ばす。

カプセル材は、ガラスシートまたはプラスチックシートから構成することができる。不活性で空気及び湿気に対して不透過性である堅固な装置のためにはガラスシートが好ましい。プラスチックは柔軟な装置のために有益である。

ガラスカプセル材においては、０．１ないし１．１ｍｍの範囲の厚さが好ましい。

本発明の実施態様によれば、ディスプレイを形成する複数の画素から構成される本明細書に記載される有機電子発光装置が提供される。

好ましくは、本発明の装置は、複数の画素が配置される共通の基板から構成される。

好ましくは、本発明の装置は、複数の画素の上に共通のカプセル材を有する。

本発明の装置は、複数の第１電極を有する。１つの配列において、基板は、アクティブマトリックスディスプレイを形成する複数の薄膜トランジスタを有する。このような配列においては、複数の画素に共通の単一の第２電極が供給される。典型的なアクティブマトリックス装置においては、薄膜トランジスタのような駆動回路は発光装置と基板上で同じ面に配置される。替わりの配列においては、パッシブマトリックスディスプレイを形成するために複数の第１および第２電極が供給される。

本発明の第２の側面によれば、次の工程を含む有機電子発光装置の製造方法が提供される。基板上に少なくとも１つの第１の電極を蒸着する工程、前記少なくとも１つの電極上に有機発光材料を蒸着する工程、前記有機発光材料の上に少なくとも１つの第２の電極を蒸着する工程であって、前記少なくとも１つの第１の電極、前記有機発光材料および少なくとも１つの第２の電極は発光構造を形成し、前記発光構造の上にカプセル材を固着させる工程であって、前記少なくとも１つの第２の電極および前記カプセル材は前記発光材料から発光される光に対して透明であり、前記カプセル材および前記発光構造の間にキャビティが供給され、前記カプセル材は、前記発光材料から発光された光の反射を減らすために少なくとも１つの面に非反射コーティングを有し、前記非反射コーティングは前記発光材料から発光される光にたいして透明である。

好ましくは、カプセル材はそのなかにキャビティを有する。これは、プレスまたはサンドブラストのような他の技術も可能であるが、エッチングによって形成されることが好ましい。非反射コーティングはキャビティのエッチングの後に蒸着される。好ましくは、カプセル材は基板に直接または間接的に、例えば、接着剤によって固着される。

本発明の第３の側面によれば、基板およびカプセル材が複数の有機電子装置に共通で、カプセル材はそこに形成される複数のキャビティを有するシートを有し、キャビティは複数の有機電子発光装置の位置に対応する本明細書に記載されるように複数の有機電子発光装置を有すプリフォームが提供される。好ましくは、複数の有機電子発光装置の間に切断線が存在する。

本発明の第４の側面によれば、プリフォームを切断する工程を含む、本明細書に記載されるプリフォームから複数の有機発光装置を製造する方法が提供される。

本発明の第５の側面によれば、本明細書に記載されるプリフォームの製造方法が提供され、そのなかに複数のキャビティを形成した後カプセル材の上に非反射コーティングが蒸着される。好ましくは、キャビティ形成および蒸着工程の後、カプセル材が基板に直接又は間接的に固着される。カプセル材は、複数の発光構造の間に配置された接着剤線によって基板に固着される。複数のキャビティがシートをエッチングすることによって形成される。

本発明の第６の側面によれば、有機発光装置のためにカプセルシートが提供される。カプセルシートは、有機発光構造を受け入れる側に複数のキャビティを有する材料の透明シートを有し、少なくとも１つの面からの光の反射を減らすために、前記少なくとも１つの面上に非反射コーティングを有する材料の透明シートが供給される。

好ましくは、そのなかに複数のキャビティを有する透明シートの面上に非反射コーティングが蒸着される。有利には、キャビティ間のスペースではなくキャビティ内に非反射コーティングが蒸着される。これは、周囲の封止を形成するための固着点において非反射コーティングが透明シートに供給されないので、カプセルシートの装置の基板への良好な固着を可能にする。さらに、このような配列は、装置の周囲の封止において非反射コーティングを貫通して酸素及び水が浸入する可能性を回避する。

有利には、そのなかにキャビティを有する面に反対の透明シートの面に他の非反射コーティングが供給される。

本発明の第７の側面によれば、有機発光ディスプレイ装置を製造するための本明細書に記載されるカプセル材シートの使用方法が供給される。

本発明の第８の側面によれば、有機発光装置のためのカプセルシートの製造方法が提供され、この方法は次の工程を含む。有機発光構造を受け入れるため透明シート材料の１つの面に複数のキャビティを形成する工程、および透明シート材料の少なくとも１つの面に前記少なくとも１つの面からの光の反射を減らすための非反射コーティングでコーティングする工程。

好ましくは、キャビティを形成した後、そのなかに複数のキャビティを有する透明シートの面に非反射コーティングが蒸着される。有利には、非反射コーティングはキャビティ内に蒸着され、キャビティ間のスペースには蒸着されない。有利には、もう１つの非反射コーティングが、そのなかにキャビティを有する面と反対の透明シートの面に蒸着される。

図３は、本発明の実施態様の有機発光装置１２を示す。この装置１２は、ガラス基板１４、その上に蒸着されるアノード１６、前記アノード１６条に配置される発光ポリマー層１８、前記発光ポリマー１８の上に配置される気体孔２９、および前記層をカプセルするガラス缶２２から構成される。非反射性コーティング２４，２６はガラス缶カプセル材の一方の面に供給される。

ガラス缶２２の厚さは、非反射コーティング２４，２６がガラス缶２２のどちらかの面に供給されるとき、スペーサーとして調整され得る。この場合、ガラス缶２２の厚さは、
装置からの出力される光を脱離または最適化するために、約５ないし１２μｍ、好ましくは１０μｍの厚さに調整される。したがって、非反射コーティング２４、２６は数秒波長の距離によって分離されるように配置される。

ガラス上の非反射コーティングのガラスカプセル材と発光構造（電極および発光層）の間に気体が充満したキャビティを供給することによって、離脱された光を発光構造から離脱させることを可能にする。この離脱は、下記に述べるようにいくつかの異なる側面を有する。

非反射コーティングが近接場光学効果（ニアフィールドオプティカルエフェクト）から切り離される。非反射コーティングを発光層から離すことにより、キャビティ効果による波長の変化による近接場光学効果（ニアフィールドオプティカルエフェクト）またはクエンチ効果により発光強度の減少のような装置の発光特性に影響を与えずに、装置からの光の離脱が改良される。

非反射コーティングは、装置の他の層との間の悪い化学反応から切り離される。ガラス上への非反射コーティングのプロセスは、装置の他の層との潜在的に悪い相互作用することなく標準の非反射コーティングの適用を可能にする。

非反射コーティングの供給は装置の製造方法とは切り離される。非反射コーティングを含むカプセル材は装置の製造の前に製造されることができ、これによって、装置製造複雑さとコスト増加を避けることができる。

各種の非反射コーティングが本発明に適している。発光構造から非反射コーティングを離すことによって、前述の問題が回避される。しかしながら、非反射コーティングは、発光層から発光された光の波長の高い透過性を有すべきであり、そうでなければ、反射の減少による光の離脱の増加が吸収の増加によって相殺されてしまう。多種の非反射コーティングが多層の積層および蛾の目構造に使用される。

非反射コーティングは上面発光有機発光ダイオード構造の離脱の８％までの増加を可能にする。さらに、光学的反射の減少は影からの影響を受けない画像をもたらす。

図４は、複数の発光構造を製造するためのプリフォーム１００の一部を示す簡略図を示す。プリフォーム１００は、複数の発光構造を形成するために、複数のアノード１０４、有機電子発光材料１０６およびカソード１０８が蒸着される共通の基板から構成される。共通のカプセル材１１０が発光構造の上に配置され、接着剤１２０の線によって基板に固着される。カプセル材１１０は、そのなかに形成される複数のキャビティ１２２を有するシートから構成され、キャビティは複数の有機発光構造の位置に対応する。非反射コーティング１２４，１２６が発光構造から発光された光の反射を減らすためのカプセル材の各面に供給される。配列１００は複数の装置を製造するために複数の発光構造の間の線に沿って切断される。より複雑な密封構造（図示しない）が簡易な切断を可能にするために供給される。例えば、溝によって強度の弱い線が引かれ、および／または切断プロセスの前に配列が切断される。

発光構造は、例えば、単一のバックライトを形成するために単一の発光要素から構成される。あるいは、発光構造は、ディスプレイを形成するために複数の画素から構成されることができる。
プリフォーム１００は、基板１０２上の発光構造を形成するために層１０４、１０６、１０８を蒸着し、ついで事前に製造されたカプセルシート１１９をその上に固着することによって製造される。

図５は、有機発光構造１０４、１０６、１０８を受け入れるために１つの面内に複数のキャビティを有する材料の透明シート１１２から構成される。材料の透明シート１１２は、その各面上に供給される非反射コーティング１２４，１２６を有する。キャビティ１２２は透明シート１１２をエッチングすることによって形成され、非反射コーティング１２４はキャビティ間のスペースではなくキャビティ内に蒸着される。次いで、図４に示されるように、複数の発光構造１０４、１０６、１０８の間に配置される接着剤の線によってカプセル材１１０が基板１０２に固着される。

本発明は、好ましい実施態様を参照して特別に示され記載されているが、特許請求の範囲で定義される本発明の範囲から逸脱しない限り多くの変更および改良が可能であることは当業者に明らかである。

底面発光型有機発光装置の公知の構造を示す。 上面発光型有機発光装置の公知の構造を示す。 本発明の実施態様の有機発光装置を示す。 本発明の実施態様のディスプレイを示す。 本発明の実施態様の有機発光ディスプレイのカプセル材の一部を示す。

符号の説明

２ 基板
４ 第１の電極
６ 第２の電極
８ 有機発光層
１０ カプセル材
１２ 有機発光装置
１４ ガラス基板
１６ アノード
１８ 有機発光ポリマー
１９ 透明カソード
２０ 気体孔
２２ ガラス缶
２４ 非反射コーティング
２６ 非反射コーティング
１０２ 共通基板
１０４ アノード
１０６ 有機電子発光材料
１０８ カソード
１１０ カプセル材
１２２ キャビティ
１２４ 非反射コーティング
１２６ 非反射コーティング

Claims (20)

1. 有機電子発光装置であって、第１の極性の電荷を注入するために基板上に配置される第１電極、前記第１の極性と反対の第２の極性の電荷を注入するために基板上に配置される第２の電極、第１および第２電極の間に配置される有機発光層、前記第２電極上に配置されるカプセル材を含み、前記第２電極およびカプセル材は前記発光層から発光される光に対して透明であり、前記カプセル材と前記第２電極の間にキャビティが供給され、前記装置からの光の離脱を改良するために前記発光層から発光された光の反射を防止するためのカプセル材の両面のそれぞれに設けられた非反射性コーティングであって前記発光層から発光された光に対して透明な２つの非反射性コーティングが供給され、前記カプセル材は前記２つの非反射性コーティングが５ないし１２μｍの距離で離れるように前記２つの非反射性コーティングの間のスペーサーとして機能し、前記キャビティは１０μｍ以上の厚さを有することを特徴とする有機電子発光装置。
2. 前記キャビティは気体が充満したキャビティである請求項１に記載の有機電子発光装置。
3. 前記カプセル材は、周囲封止を形成するために前記基板に直接または間接的に固着され、前記周囲封止はゲッター材料を含む請求項１または２に記載の有機電子発光装置。
4. 前記カプセル材の厚さ０．１ないし１．１ｍｍの範囲である請求項１ないし３のいずれかに記載の有機電子発光装置。
5. ディスプレイを構成する複数の画素を含む請求項１ないし４のいずれかに記載の有機電子発光装置。
6. 前記基板は複数の画素に共通のものである請求項５に記載の有機電子発光装置。
7. 前記カプセル材は複数の画素に共通のものである請求項５または６に記載の有機電子発光装置。
8. 有機電子発光装置の製造方法であって、基板上に少なくとも１つの第１の電極を蒸着する工程、前記少なくとも１つの電極上に有機発光材料を蒸着する工程、前記有機発光材料の上に少なくとも１つの第２の電極を蒸着する工程、および前記発光構造の上にカプセル材を固着させる工程を含み、前記少なくとも１つの第１の電極、前記有機発光材料および少なくとも１つの第２の電極は発光構造を形成し、前記少なくとも１つの第２の電極および前記カプセル材は前記発光材料から発光される光に対して透明であり、前記カプセル材および前記発光構造の間にキャビティが供給され、前記カプセル材は、前記発光材料から発光された光の反射を減らすために両面のそれぞれに設けられた非反射コーティングであって前記発光材料から発光される光に対して透明な２つの非反射コーティングを有し、前記カプセル材は前記２つの非反射コーティングが５ないし１２μｍの距離で離れるように前記２つの非反射コーティングの間のスペーサーとして機能し、前記キャビティは１０μｍ以上の厚さを有することを特徴とする有機電子発光装置の製造方法。
9. 前記カプセル材は、キャビティを有し、かつ周囲封止を形成するために前記基板に直接または間接的に固着され、前記キャビティおよび周囲封止は前記キャビティが維持されるような深さを有する請求項８に記載の有機電子発光装置の製造方法。
10. 前記発光構造はディスプレイを構成する複数の画素を含む請求項８または９に記載の有機電子発光装置の製造方法。
11. 前記基板は複数の画素に共通のものである請求項１０に記載の有機電子発光装置の製造方法。
12. 前記カプセル材は複数の画素に共通のものである請求項１０または１１に記載の有機電子発光装置の製造方法。
13. 前記基板およびカプセル材は複数の有機電子発光装置に共通のものであり、前記カプセル材は、そのなかに形成される複数のキャビティを有するシートを含み、前記キャビティは前記複数の有機電子発光装置の位置に対応する請求項１ないし７のいずれかに記載の有機電子発光装置を複数含むプリフォーム。
14. 前記複数の有機電子発光装置の間に切断線が供給される請求項１３に記載のプリフォーム。
15. 前記プリフォームを切断する工程を含む、請求項１３または１４に記載のプリフォームから複数の有機電子発光装置を製造する方法。
16. そのなかに複数のキャビティを形成した後に、前記非反射性コーティングが前記カプセル材の上に蒸着される請求項１３または１４に記載のプリフォームの製造方法。
17. 前記複数のキャビティは前記シートをエッチングすることにより形成される請求項１６に記載の方法。
18. 有機発光構造を受け入れるために１つの面内に複数のキャビティを有する材料の透明シートから構成される有機発光ディスプレイのためのカプセル材シートであって、前記キャビティは１０μｍ以上の厚さを有し、前記材料の透明シートは、少なくとも１つの面からの光の反射を減らすために、一方主面に供給される非反射コーティングと、そのなかに前記複数のキャビティを有する他方主面に配置される非反射コーティングであって前記キャビティ間のスペースではなく前記キャビティ内に配置される非反射コーティングとを有し、前記材料の透明シートは、前記２つの非反射コーティングが５ないし１２μｍの距離で離れるように前記２つの非反射コーティングの間のスペーサーとして機能するカプセル材シート。
19. 有機発光ディスプレイ装置を製造するための請求項１８に記載のカプセル材シートの使用方法。
20. 有機発光ディスプレイのためのカプセル材の製造方法であって、有機発光構造を受け入れるために透明シートの１つの面に１０μｍ以上の厚さを有する複数のキャビティを形成する工程と、少なくとも１つの面からの光の反射を減らすための非反射コーティングをコーティングする工程であって、前記透明シートの一方主面に供給される非反射コーティングと、そのなかに前記複数のキャビティを有する他方主面に配置される非反射コーティングであって前記キャビティ間のスペースではなく前記キャビティ内に配置される非反射コーティングとをコーティングする工程を含み、前記透明シートを前記２つの非反射コーティングが５ないし１２μｍの距離で離れるように前記２つの非反射コーティングの間のスペーサーとして機能させる、カプセル材の製造方法。

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