JP5348825B2 - 光を放射するデバイス - Google Patents

Description

本発明は、光を放射するデバイスに関する。

ＬＥＤ（発光ダイオード）を基礎とするディスプレイおよび照明システムは種々の用途を有する。そのようなディスプレイおよび照明システムは個々のＬＥＤの行のような複数の光電子素子（エレメント）を配列することによって設計されている。半導体技術を基礎とするＬＥＤは伝統的に無機材料を使用しているが、近年では有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）が流行となっている。有機材料を使用する他のエレメント／デバイスの例には有機太陽電池、有機トランジスタ、有機検出器および有機レーザが含まれる。

有機ＬＥＤは典型的には２つまたはそれ以上の薄い有機層（例えば導電性有機層と放射性有機層であり、ここで放射性有機層が光を放射する）から構成されており、これらの層はアノードとカソードに分類される。正の電位が加えられるとアノードは正孔を導電層へと注入し、カソードは電子を放射層へと注入する。注入された正孔および電子それぞれが荷電されている反対側の電極に向かって（外部から加えられる電界の影響のもとで）移動し、放射層における再結合に基づきエレクトロルミネセンス放射が生じる。同様のデバイス構造およびデバイス動作が、小分子有機層および／または高分子有機層からなるＯＬＥＤに適用される。各ＯＬＥＤは受動的／能動的なマトリクスＯＬＥＤディスプレイにおけるピクセルエレメントであるか、一般的な分野での光源などにおけるエレメントである。個々のＯＬＥＤエレメントまたはデバイスからなるＯＬＥＤ光源およびＯＬＥＤディスプレイの構造は当業者に十分公知である。ディスプレイおよび光源は特定のスペクトルにある光を放射するために、１つまたは複数の共通の層、例えば共通の基板、アノードまたはカソードおよびその間に挟まれている１つまたは複数のアクティブ／パッシブ有機層を有することができる。これらの層をフォトレジストまたは電気的なセパレータ（electrical separator）、バス線、電荷輸送層および／または電荷注入層などから構成することができる。

ＯＬＥＤは典型的に可視スペクトルの特定の部分（すなわち特定の色）にある光、例えば青色、赤色または緑色を放射する。そのようなＯＬＥＤから白色光を生じさせることが問題となっている。白色光を放射する有機材料は、赤色および緑色を放射する少量の材料を、青色を放射するホストに加えることによって準備される。しかしながらこのアプローチは時間がかかることが判明している。すなわちこのようなアプローチは所望の白色を得るために成分の濃度の慎重な制御を要求する。さらには得られる白色光の効率は青色を放射するホストの効率に比べて大抵の場合低く、したがってより大きな電力消費量が要求されており、このことは照明用途にとって望ましくない。

択一的に、燐光体層を使用する白色発光ＯＬＥＤが提案されており、この燐光層はＯＬＥＤ上に配置されているか、ＯＬＥＤをコーティングする。例えば、赤色燐光体および緑色燐光体によりコーティングされている青色発光ＯＬＥＤが提案されている。ダウンコンバージョン（down conversion）によって、青色の光が燐光層における赤色および緑色の材料によって部分的に吸収され、部分的に透過される。吸収された光は赤色または緑色で放射する光に変換され、この変換された光が透過された青色の光と組み合わされて３つの成分からなる白色光を形成する。これらの光源から放射される白色光は元の光源（青色発光ＯＬＥＤ）よりも効率的である。このアプローチは特許文献１および非特許文献１によって提案されている。

しかしながらそのような装置の安定性は、上述したような青色を放射するポリマーホストに相当依存している。現今では青色の光を放射するホスト、小分子またはポリマーの大部分の寿命は限定的である。

さらに燐光体層は、適切な濃度、粒子サイズおよび吸収特性にある２つの成分、すなわち緑と赤を必要とする。
アメリカ合衆国特許明細書第6,700,322.号 Organic light-emitting devices for illumination quality white light. Appl. Phys. Lett. 80(19): 3470-3472(2002)

したがって本発明の課題は、新たな白色発光ＯＬＥＤを設計することである。

この課題は、第１のスペクトルにある光を放射する少なくとも１つのホストエレメントと、第１のスペクトルとは異なる第２のスペクトルにある光を放射するドーパントエレメントとから構成されているアクティブエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）層と、アクティブＥＬ層から放射された光を少なくとも部分的に透過させる透明層と、アクティブＥＬ層から放射されて透明層を通過した光のスペクトルを変換するルミネセンス材料とを包含し、ルミネセンス材料が出力スペクトルを発生させることによって解決される。

本発明の種々の実施形態の説明において使用するように、術語「ルミネセンス材料」とはあらゆる有機および／または無機の物質、化合物、エレメント、もしくは化学作用、摩擦、溶解または光ないし他の放射の影響などの結果生じる燐光放射、蛍光放射または他の光放射のような白熱光に直接的に起因せずに光の放射を生じさせる／許容する製造体（fabrication）を包含する。ルミネセンス材料は事実上フォトルミネセンス、蛍光性または燐光性に分類することができるあらゆるものを包含するが、ルミネセンス材料はこれらに制限されるものではない。そのような「ルミネセンス材料」の例は色変換媒体（ＣＣＭ）、有機／無機の燐光体を包含し、また染料、粉末、ゲル、ラミネート、ペーストなどの形態でよい。

本発明の少なくとも１つの実施形態においては、１）スペクトルが異なる２つの放射エレメント、すなわち第１の色を放射するホストエレメントおよび第１の色とは異なる第２の色を放射するドーパントエレメントからなるアクティブエレクトロルミネセンス（ＥＬ）層、２）ＯＬＥＤデバイスから放射される光のスペクトル出力（色）を修正し、ＥＬ層からの放射路内に配置されている、ホストエレメントおよびドーパントエレメントの色とは異なる第３の色を放射する少なくとも１つのルミネセンス材料を使用するＯＬＥＤデバイスが開示されている。本発明の少なくとも１つの実施形態においては、青色を放射するホストエレメントおよび赤色を放射するドーパントエレメントおよび黄色を放射する材料を含有するルミネセンス材料からなるＥＬ層を有するＯＬＥＤデバイスが開示されている。本発明の別の例示的な実施形態においては、青色を放射するホストエレメントおよび赤色を放射するドーパントエレメントおよび緑色を放射する材料を含有するルミネセンス材料からなるＥＬ層を有するＯＬＥＤデバイスが開示されている。そのような実施形態によりＯＬＥＤデバイスからの白色のスペクトル光出力が得られる。上述したようなルミネセンス材料は少なくとも１つのポリマー、モノマー、コポリマー、ポリマーブレンド、小分子、有機燐光体または無機燐光体、カラーフィルタ、ＣＣＭなどであってよい。

本発明の少なくとも１つの実施形態においては、ＥＬ層は少なくとも２つの発光ポリマー（ＬＥＰ）、例えば青色を放射するＬＥＰおよび赤色を放射するＬＥＰから構成されている。有利には、光放射の経路内に配置されている多数のスペクトルＥＬ層および燐光体材料を備えたＯＬＥＤデバイスはより良好な寿命安定性を提供することができ、また高い色調指数（ＣＲＩ）での正確な装置出力カラーを達成することができる。色の正確性は表現された色のｘ座標およびｙ座標を使用する公知のＣＩＥ（国際照明委員会（Commission International de I'Eclairage））座標系のような色座標系によって測定することができる。黒体のような標準的な光源とは対照的な出力光源を用いて測定される場合には、ＣＲＩは見掛けの色における歪みの度合いの尺度である。ＣＲＩは、他の全ての光源がより低い値を有している状態で黒体光源が１００のＣＲＩを有するように規定されている。

図１は本発明の少なくとも１つの実施形態によるＯＬＥＤデバイス２０５の実施形態の断面図を示す。ＯＬＥＤデバイス２０５は基板２０８およびこの基板２０８の上にある第１の電極２１１を有する。第１の電極２１１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、または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。ＯＬＥＤデバイス２０５は第１の電極２１１の上にある半導体層２１４も有する。半導体層２１４は少なくとも次のものを包含する：（１）導電ポリマー層２１５および（２）アクティブエレクトロルミネセンス（ＥＬ）層２１６。本発明の少なくとも１つの実施形態によれば、アクティブＥＬ層２１６は第１の色（スペクトル）の光を放射するホストエレメントおよび第１の色とは異なる第２の色（スペクトル）の光を放射するドーパントエレメントから構成されている。

第１の電極２１１がアノードである場合には、導電ポリマー層２１５は第１の電極２１１の上にあり、アクティブＥＬ層２１６は導電ポリマー層２１５の上にある。択一的に、第１の電極２１１がカソードである場合には、アクティブＥＬ層２１６は第１の電極２１１の上にあり、導電ポリマー層２１５はアクティブＥＬ層２１６の上にある。

ＯＬＥＤデバイス２０５は半導体層２１４の上にある第２の電極２１７も有する。図１に示されている層とは別の層、例えば絶縁層、バリア層、電子／正孔注入層、電子／正孔阻止層、ゲッタ層などを付加することもできる。本発明によれば、ルミネセンス材料２３０がアクティブＥＬ層２１６からの光放射の経路内に配置されている。ＯＬＥＤデバイス２０５が底面放射型のＯＬＥＤデバイスである場合には、燐光体材料２３０が基板２０８に配置される。ＯＬＥＤデバイス２０５が上面放射型のＯＬＥＤデバイスである場合には、燐光体材料２３０が第１の電極２１１に配置される。これらの層の実施例を以下より詳細に説明する。

基板２０８：
基板２０８は付加的な層および電極を支持することができ、またデバイス内で生じる光の波長に対して透明または半透明であるあらゆる材料であってよい。択一的に、（上面放射型のデバイスに使用される場合には）基板２０８は不透明でもよい。有利な基板材料はガラス、水晶、シリコンおよびプラスチック、有利には薄くてフレキシブルなガラスを含む。基板２０８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２０８はシートまたは連続被膜の形態であってよい。連続被膜は例えば、プラスチック、金属および金属化されたプラスチックフォイルに殊に適しているロールツーロール製造法に使用される。

第１の電極：
１つのコンフィギュレーションにおいて第１の電極２１１はアノードとして機能する（アノードは正孔注入層として使用される導電層である）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、インジウムなど）；金属酸化物（例えば酸化鉛、酸化スズ、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、ヒ化物など）；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。

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２１１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デバイスの場合には、アノードの代わりにカソードが基板２０８の上に蒸着される。上面放射型のＯＬＥＤデバイスは不透明の基板にけるアノードと、透明で仕事関数の低い材料からなるカソードとを有することができる。典型的なカソード材料は後述の「第２の電極２１７」に関する項に記載してある。

第１の電極２１１はデバイス内で生じる波長に対して透明、半透明、または不透明であってよい。有利には、第１の電極２１１の厚さは約１０ｎｍから約１０００ｎｍであり、さらに有利には５０ｎｍから約２００ｎｍであり、最も有利には約１００ｎｍである。

典型的には第１の電極層２１１を、例えば純性の金属または合金または他のフィルム前駆体を使用する、例えば真空蒸着法、スパッタリング、電子ビーム蒸着法または化学気層成長法を含む、薄膜の蒸着に関する公知のあらゆる技術を使用して製造することができる。

導電性ポリマー層２１５：
導電性ポリマー層２１５を、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）からなる溶液から形成することができ、ここでＰＳＳ対ＰＥＤＯＴの重量比は１対２０からであってよい。有利には、ＰＥＤＯＴ対ＰＳＳの比率はＰＥＤＯＴの重量に関して１対ＰＳＳの重量に関して２０である。各領域の厚さの範囲は典型的には約１０ｎｍから約５００ｎｍであり、有利には約３０ｎｍから２００ｎｍである。

アクティブＥＬ層２１６：
アクティブＥＬ層２１６は有機エレクトロルミネセンス材料からなり、この有機エレクトロルミネセンス材料は第１の電極２１１および第２の電極２１７にわたり電位が加えられることによって光を放射する。そのような有機エレクトロルミネセンス材料の例は以下を含有する：
（ｉ）ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）およびフェニレン残基の様々な位置で置換された、その誘導体；
（ｉｉ）ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）およびビニレン残基の様々な位置で置換された、その誘導体；
（ｉｉｉ）ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）およびフェニレン残基の様々な位置で置換され、且つビニレン残基の様々な位置で置換された、その誘導体；
（ｉｖ）ポリ（アリーレンビニレン）、ここでアリーレンはナフタレン、アントラセン、フリレン、チエニレン、オキサジアゾール、およびその類似体のような残基であってよい；
（ｖ）ポリ（アリーレンビニレン）の誘導体、ここでアリーレンは上記（ｉｖ）と同様であってよく、さらにアリーレンの様々な位置に置換基を有してよい；
（ｖｉ）ポリ（アリーレンビニレン）の誘導体、ここでアリーレンは上記（ｉｖ）と同様であってよく、さらにビニレンの様々な位置に置換基を有してよい；
（ｖｉｉ）ポリ（アリーレンビニレン）の誘導体、ここでアリーレンは上記（ｉｖ）と同様であってよく、さらにアリーレンの様々な位置に置換基およびビニレンの様々な位置に置換基を有してよい；
（ｖｉｉｉ）アリーレンビニレンオリゴマー、例えば（ｉｖ）、（ｖ）、（ｖｉ）および（ｖｉｉ）と非共役オリゴマーとのコポリマー；および
（ｉｘ）ポリｐ−フェニレンおよびフェニレン残基の様々な位置で置換されたその誘導体、これはラダーポリマー誘導体、例えばポリ（９，９−ジアルキルフルオレン）およびその類似体を含む；
（ｘ）ポリ（アリーレン）、ここで前記アリーレンはナフタレン、アントラセン、フリレン、チエニレン、オキサジアゾール、およびその類似体：およびアリーレン残基の様々な位置で置換されたその誘導体；
（ｘｉ）オリゴアリーレン、例えば（ｘ）と非共役オリゴマーとのコポリマー；
（ｘｉｉ）ポリキノリンおよびその誘導体；
（ｘｉｉｉ）ポリキノリンと、例えば溶解性を提供するためのアルキル基またはアルコキシ基でフェニレンが置換されたｐ−フェニレンとのコポリマー；および
（ｘｉｖ）固定されたロッドポリマー（rigid rod polymer）、例えばポリ（ｐ−フェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾール）、ポリ（ｐ−フェニレン−２，６−ベンズビスオキサゾール）、ポリ（ｐ−フェニレン−２，６−ベンゾイミダゾール）、およびその誘導体。

他の有機の放射性ポリマー、例えばポリフルオレンを使用するポリマーは緑色、赤色、青色または白色の光またはその系の光を放射するポリマー、コポリマー、誘導体、またはそれらの混合物を含む。他のポリマーは、Covion Organic Semiconductors GmbH, Frankfurt, Germanyから入手可能であるポリスピロフルオレンのようなポリマーを包含する。

択一的にはポリマーの代わりに、蛍光体または燐光体によって放射する有機小分子を有機エレクトロルミネセンス層として使用することができる。小分子有機エレクトロルミネセンス材料の例は以下を含有する：（ｉ）トリス（８−ヒドロキシキノリナト）アルミニウム（Ａｌｑ）；（ｉｉ）１，３−ビス（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノフェニル）−１，３，４−オキシジアゾール（ＯＸＤ−８）；（ｉｉｉ）−オキソービス（２−メチル−８−キノリナト）アルミニウム；（ｉｖ）ビス（２−メチル−８−ヒドロキシキノリナト）アルミニウム；（ｖ）ビス（ヒドロキシベンゾキノリナト）ベリリウム（ＢｅＱ．ｓｕｂ．２）；（ｖｉ）ビス（ジフェニルビニル）ビフェニレン（ＤＰＶＢＩ）；および（ｖｉｉ）アリールアミン−置換したジスチリルアリーレン（ＤＳＡアミン）。そのようなポリマーおよび小分子材料は当業者には公知であり、例えばVanSlykeによるアメリカ合衆国特許明細書第5,047,687号に記載されている。

アクティブＥＬ層２１６の厚さは約５ｎｍから約５００ｎｍであり、有利には約２０ｎｍから約１００ｎｍであり、さらに有利には約７５ｎｍである。アクティブＥＬ層２１６を、非選択的に蒸着された（例えばスピンコーティング）連続被膜または選択的に蒸着された（例えばインクジェットプリント）非連続的な領域であってよい。

本発明によれば、アクティブＥＬ層２１６は例えば、上記に挙げた発光素子の内の少なくとも２つから構成されている。

２つの発光素子の場合には、ホストエレメントとドーパントエレメントの相対的な濃度を所望の色が得られるように調節することができる。アクティブＥＬ層２１６を物理的または化学的もしくはその両方でエレメントをブレンドまたは混合することによって製造することができる。本発明の１つの実施形態においては、アクティブＥＬ層は青色を放射するＬＥＰホストエレメントおよび赤色を放射するＬＥＰドーパントエレメントから構成されている。例えば、赤色を放射する側鎖または側基を有する青色を放射するポリマーからなるポリマーマトリクスをＬＥＰの製造に使用することができる。別の実施例は、青色を放射するホストエレメントと緑色を放射するドーパントエレメントを有するアクティブＥＬ層を含む。一般的に、ホストエレメントは青色を放射する材料であり、ドーパントエレメントは青とは異なる原色を放射するエレメントであってよい。

アクティブＥＬ層２１６内のドーパントエレメントは、デバイス２０５の可視出力に影響を及ぼさないように、赤外または近赤外でよい。ドーパントエレメント濃度および／または光効率を特定の所望の出力スペクトルが生じるように選択することができる。例えば、より「ピンクがかった」白色が所望される場合には、赤色を放射するドーパントエレメントを増加させることができるか、より高い光効率を有する赤色を放射するドーパントエレメントを選択することができる。したがってドーパントエレメントはデバイス２０５の出力の寿命を安定させる役割を担うことができ、またデバイス２０５の放射の色を調節する役割も担うことができる。例えば、ホストエレメントが青色を放射し且つドーパントエレメントが赤色を放射する場合には、赤色を放射するドーパントの付加がデバイスの総寿命を向上させる（所望のスペクトル出力が比較的長い寿命にわたり安定したままである）ことが証明された。

第２の電極２１７：
１つのコンフィギュレーションにおいては、第２の電極層２１７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）。カソードは多数の異なる材料を含有することができるが、有利な材料はアルミニウム、銀、マグネシウム、カルシウム、バリウム、またはそれらの組み合わせを含有する。さらに有利には、カソードはアルミニウム、アルミニウム合金またはマグネシウムと銀の組み合わせを包含する。付加的なカソード材料はＬｉＦなどのようなフッ化物を含有していても良い。

択一的なコンフィギュレーションにおいては、第２の電極層２１７がアノードとして機能する（アノードは、正孔注入層として使用され且つ約４．５ｅＶよりも高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デバイスの場合には、カソードの代わりにアノードが半導体層２１４の上に蒸着されている。典型的なアノード材料は前述の「第１の電極２１１」に関する項に記載してある。上面放射型のＯＬＥＤデバイスは透明電極としてのカソードを有していても良く、その場合にはカソードは放射層の後に蒸着されている。

第２の電極層２１７の厚さは約１０ｎｍから約１０００ｎｍであり、有利には約５０ｎｍから約５００ｎｍであり、さらに有利には約１００ｎｍから３００ｎｍである。第２の電極２１７を蒸着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、真空蒸着法およびスパッタリング法が有利である。

ルミネセンス材料２３０：
ＯＬＥＤデバイス２０５が底面放射型のＯＬＥＤデバイスである場合には、アクティブＥＬ層２１６から放射される光は基板２０８を通過する。本発明の種々の実施形態によれば、アクティブＥＬ層２１６によって放射される光の色またはスペクトルをシフトさせるために、ルミネセンス材料２３０は基板２０８の露出している側に配置されている。殊に、アクティブＥＬ層２１６において青色を放射するホストエレメントおよび赤色を放射するドーパントエレメントを使用する実施形態においては、ＯＬＥＤデバイス２０５から白色の出力放射を生成するために、黄色を放射するルミネセンス材料２３０を使用することができる。本発明の択一的な実施形態では、アクティブＥＬ層２１６において青色を放射するホストエレメントおよび赤色を放射するドーパントエレメントを使用する実施形態においては、ＯＬＥＤデバイス２０５から白色の出力放射を生成するために、緑色を放射するルミネセンス材料２３０を使用することができる。

ルミネセンス材料２３０は有機および／または無機の物質、化合物、エレメント、または生体プロセス、化学作用、摩擦、溶解もしくは光または紫外線または陰極線などの結果生じる燐光放射、蛍光放射または他の光放射のような白熱光に直接的に起因しない光の放射を生じさせる／許容する製造体またはデバイスを包含する。ルミネセンス材料は事実上フォトルミネセンス、蛍光性または燐光性に分類することができるあらゆるものを包含するが、ルミネセンス材料はこれらに制限されるものではない。そのような「ルミネセンス材料」の例はカラーフィルタ、色変化媒体（ＣＣＭ）、有機／無機の燐光体を包含し、また染料、粉末、ゲル、ラミネート、ペーストなどの形態でよい。またルミネセンス材料２３０はイットリウム、セリウムおよびアルミニウムのうちの少なくとも１つから構成されている。燐光体材料の例はアメリカ合衆国特許明細書第6,700,322号に記載されている。本発明の少なくとも幾つかの実施形態によれば、ルミネセンス材料２３０から放射される色はアクティブＥＬ層２１６のエレメントから放射される色とは異なるが、白色光を形成するためにアクティブＥＬ層２１６によって形成されるそれらの色を補完する。例えば、アクティブＥＬ層２１６が赤色を放射する材料でもってドープされている青色を放射するホストエレメントからなる場合には、ルミネセンス材料２３０から放射される色は緑または黄色またはオレンジである。もしくは択一的に、アクティブＥＬ層２１６が緑色または黄色を放射する材料でもってドープされている青色を放射するホストエレメントからなる場合には、ルミネセンス材料２３０から放射される色は赤またはオレンジである。

また本発明によれば、白色発光デバイスはアクティブＥＬ層２１６から構成されており、このアクティブＥＬ層２１６はさらに少なくとも１つのホストエレメントおよび少なくとも１つのドーパントエレメント、ならびにデバイスの放射側にコーティングされているルミネセンス材料を包含し、またホストエレメントのエネルギギャップはドーパントエレメントのエネルギギャップおよびルミネセンス材料２３０のエネルギギャップよりも大きい。エネルギギャップは最高被占軌道（Highest Occupied Molecular Orbital ; HOMO）と最低空軌道（Lowest Unoccupied Molecular Orbital : LUMO）との差であり、またバンドギャップとも称される。例えば、本発明の１つの実施形態においてはホストエレメントが２．９ｅＶ以上のエネルギギャップを有する青色を放射するポリマーであり、ドーパントエレメントは約２ｅＶのエネルギギャップを有する赤色を放射するポリマーであり、またルミネセンス材料は約２．５ｅＶのエネルギギャップを有する緑色または黄緑色を放射する燐光体である。

ルミネセンス材料２３０はナノクリスタルおよび／または量子ドット、例えばＣｄＳｅ（ＺｎＳ）の１つまたは複数の層を包含していても良い。この材料は刊行物「Electroluminescence from single monolayers of nanocrystals in molecular organic devices」Nature、第４２０巻、第８００〜８０３頁（２００２年１２月）に記載されている。

ルミネセンス材料２３０は粒子、粉末、フィルム、ペースト、エマルジョン、染料、コーティング、または別個の層の形態であっても良い。ルミネセンス材料２３０を基板２０８の上に直接的に蒸着または成形することができるか、別個に準備して接着および／または硬化によって基板２０８上に取り付けることができる。さらに、ルミネセンス材料２３０を架橋性材料に組み込むことができ、この架橋性材料を基板２０８と化学結合させることができる。付加的に、ルミネセンス材料をポリマーマトリクス、例えばポリカーボネートなどに分散させることができ、最終的な分散を種々の技術によって基板２０８にコーティングすることができる。

アクティブＥＬ層２１６内の適切なドーパントエレメントの付加は、デバイス２０５の総出力に付加的なスペクトル成分を形成するために、ルミネセンス材料２３０に対する要求を低減また無視することができる。例えば、赤色を放射するドーパントエレメントの採用により、白色出力を形成するために（黄色を放出するルミネセンス材料またはオレンジ色を放射するルミネセンス材料に付加的な）赤色を放射するルミネセンス材料に関する要求は除外されるＯＬＥＤデバイスが上述したように上面放射型のデバイスである実施形態においては、アクティブＥＬ層２１６から光を通過させるために電極（カソード２１７）を透明または不透明にすることができる。そのような場合には、底面放射型のＯＬＥＤの場合のような基板２０８の代わりに、ルミネセンス材料２３０がカソード２１７に接触、結合または硬化される。

ルミネセンス材料はアクティブＥＬ層に由来する光を拡散させる役割を果たすこともできる。拡散を例えば、ルミネセンス材料が基板または透明なカソードに取り付けられるラミネートである場合に達成することができる。所定の粉末および結晶も光を拡散させることができる。光の拡散は、明確な投影の代わりに光の拡がりが好まれる用途において役立つ。

図２は本発明の少なくとも１つの実施形態によるＯＬＥＤデバイス２０６の実施形態の断面図を示す。ＯＬＥＤデバイス２０５と同じ参照番号が付されているＯＬＥＤ２０６デバイスにおける層、電極および材料は形状、構成要素および機能がＯＬＥＤデバイス２０５のそれと類似するものである。

付加的に、ＯＬＥＤデバイス２０６にはバリア層３４０が設けられており、このバリア層３４０はルミネセンス材料２３０を周囲の物理的および化学的な損傷または劣化から保護する。バリア層のための材料の例は、出願中のアメリカ合衆国特許明細書第10/242,656号、発明の名称「Active Electronic Devices」に記載されており、したがってその開示内容は参照により本願発明に取り入れられる。そのようなバリア層の他の例は、例えば真空蒸着法、スパッタリングまたは他の技術によって蒸着される金属酸化物または金属窒化物、水分または酸素を防ぐあらゆる透明なバリア、ゲッタ材料を包含するもしくは包含しないフレキシブルまたは硬質のあらゆるバリアを包含するが、バリア層はこれらに制限されるものではない。本発明の別の実施形態および変更は、当業者であれば本願明細書に開示されている情報を検討することにより明らかになり、それらの実施形態および変更ならびに等化のものも本発明の範囲に含まれる。前述のＯＬＥＤデバイスの組み合わせまたはアレイから形成されるＯＬＥＤ照明源およびディスプレイを、車両における情報表示、産業的および地域的な照明、プリンタおよびイルミネーションサインのような用途に使用することができる。

発光デバイス製造の当業者であれば明細書、図面、また請求項によって規定されている本発明の範囲から逸脱することなく本発明の実施形態を修正および変更することができる例から認識するであろう。

本発明の少なくとも１つの実施形態によるＯＬＥＤデバイスの実施形態の断面図。 本発明の少なくとも１つの実施形態によるＯＬＥＤデバイスの実施形態の断面図。

Claims (36)

1. 白色の出力スペクトルにある光を放射するデバイス（２０５）において、
   第１のスペクトルにある光を放射する少なくとも１つのホストエレメントと、前記第１のスペクトルとは異なる第２のスペクトルにある光を放射するドーパントエレメントとから構成されているアクティブエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）層（２１６）と、
   前記アクティブＥＬ層（２１６）から放射された光を少なくとも部分的に透過させる透明層（２０８）と、
   前記アクティブＥＬ層（２１６）から放射されて前記透明層（２０８）を通過した光のスペクトルを変換するルミネセンス材料（２３０）とを包含し、該ルミネセンス材料（２３０）が前記出力スペクトルを発生させ、
   前記アクティブＥＬ層（２１６）は、青色を放射するホストエレメントおよび赤色を放射するドーパントエレメントを包含し、
   前記ルミネセンス材料（２３０）は黄色または緑色を放射する材料を含有することを特徴とする、白色の出力スペクトルにある光を放射するデバイス。
2. 前記ルミネセンス材料（２３０）は燐光材料および蛍光材料のうちの少なくとも１つである、請求項１記載のデバイス。
3. 前記ホストエレメントおよび前記ドーパントエレメントはポリマー、ポリマーブレンド、ポリマーマトリクス、コポリマー、小分子、モノマーおよびドープされた小分子のうちの少なくとも１つである、請求項１記載のデバイス。
4. 前記ルミネセンス材料（２３０）は有機材料および無機材料のうちの少なくとも１つである、請求項１記載のデバイス。
5. 前記ルミネセンス材料（２３０）は粉末、ペースト、ゲル、ラミネート、エマルション、染料、コーティング、有機層および無機層のうちの少なくとも１つである、請求項１記載のデバイス。
6. 前記ルミネセンス材料が周囲に曝されることから保護するバリア層を包含する、請求項１記載のデバイス。
7. アノード層（２１１）と、
   カソード層（２１７）とを包含し、前記アクティブＥＬ層（２１６）は前記アノード層（２１１）と前記カソード層（２１７）との間に配置されている、請求項１記載のデバイス。
8. 前記アクティブＥＬ層（２１６）に付加的に少なくとも１つの有機層を包含し、該少なくとも１つの有機層は前記アノード層（２１１）と前記カソード層（２１７）との間に配置されている、請求項７記載のデバイス。
9. 前記ルミネセンス材料（２３０）は前記アクティブＥＬ層（２１６）からの光を拡散させる、請求項１記載のデバイス。
10. 前記ルミネセンス材料（２３０）は前記透明層（２０８）と物理的および／または化学的に接している、請求項１記載のデバイス。
11. 前記ルミネセンス材料（２３０）は前記透明層（２０８）の上にラミネートされており、該ルミネセンス材料（２３０）は前記アクティブＥＬ層（２１６）からの光を拡散させる、請求項１０記載のデバイス。
12. 前記有機層は電荷輸送層および電荷注入層のうちの少なくとも１つを包含する、請求項８記載のデバイス。
13. 前記デバイスは光源用途の一部である、請求項１記載のデバイス。
14. 前記ルミネセンス材料（２３０）はイットリウム、セリウムおよびアルミニウムのうちの少なくとも１つから構成されている、請求項１記載のデバイス。
15. 前記ホストエレメントは前記ドーパントエレメントのバンドギャップおよび前記ルミネセンス材料（２３０）のバンドギャップよりも大きいバンドギャップを有する、請求項１記載のデバイス。
16. 前記透明層は基板である、請求項１記載のデバイス。
17. 前記透明層はカソード層である、請求項１記載のデバイス。
18. 前記ルミネセンス材料（２３０）は量子ドット構造およびナノクリスタルのうちの少なくとも１つである、請求項１記載のデバイス。
19. 前記アクティブＥＬ層（２１６）の厚さは５ｎｍから５００ｎｍである、請求項１から１８までのいずれか１項記載のデバイス。
20. 前記アクティブＥＬ層（２１６）の厚さは２０ｎｍから１００ｎｍである、請求項１から１９までのいずれか１項記載のデバイス。
21. 前記アクティブＥＬ層（２１６）の厚さは７５ｎｍである、請求項１から２０までのいずれか１項記載のデバイス。
22. 前記ホストエレメントおよび前記ドーパントエレメントは、赤色を放射する側鎖または側基を有する青色を放射するポリマーによって表される、請求項１記載のデバイス。
23. 前記ルミネセンス材料（２３０）は前記基板（２０８）の露出している側に配置されている、請求項１６記載のデバイス。
24. 前記ルミネセンス材料（２３０）は前記カソード層の露出している側に配置されている、請求項１７記載のデバイス。
25. 前記量子ドット構造および前記ナノクリスタルはＣｄＳｅ（ＺｎＳ）である、請求項１８記載のデバイス。
26. 前記ルミネセンス材料（２３０）は前記基板（２０８）の上に直接的に蒸着または成形されている、請求項１６記載のデバイス。
27. 前記ルミネセンス材料（２３０）は前記カソード層の上に直接的に蒸着または成形されている、請求項１７記載のデバイス。
28. 前記ルミネセンス材料（２３０）は接着および／または硬化によって前記基板（２０８）に取り付けられている、請求項１６記載のデバイス。
29. 前記ルミネセンス材料（２３０）は接着および／または硬化によって前記カソード層に取り付けられている、請求項１７記載のデバイス。
30. 前記ルミネセンス材料（２３０）は架橋性材料に組み込まれている、請求項１から２９までのいずれか１項記載のデバイス。
31. 前記ルミネセンス材料（２３０）は架橋性材料に組み込まれており、該架橋性材料は前記基板（２０８）と化学結合されている、請求項１６記載のデバイス。
32. 前記ルミネセンス材料（２３０）は架橋性材料に組み込まれており、該架橋性材料は前記カソード層と化学結合されている、請求項１７記載のデバイス。
33. 前記ルミネセンス材料（２３０）はポリマーマトリクスに分散されている、請求項１記載のデバイス。
34. 前記ポリマーマトリクスはポリカーボネートである、請求項３３記載のデバイス。
35. 前記ホストエレメントおよび前記ドーパントエレメントは発光ポリマーである、請求項３記載のデバイス。
36. 前記デバイスは、高い色調指数（ＣＲＩ）での正確な装置出力カラーを達成する、請求項１記載のデバイス。

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