JP5850749B2

JP5850749B2 - 有機エレクトロルミネッセンス装置

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Publication number: JP5850749B2
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Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス装置に関する。

通常のエレクトロルミネッセンス装置（ＯＬＥＤ）は、基板と対向電極との間にサンドイッチされた少なくともひとつの有機エレクトロルミネッセンス層を持つ基板上に機能性層スタックを持つ。前記エレクトロルミネッセンス層及び／又は対向電極部分は水及び／又は酸素に敏感である。従って、ＯＬＥＤはカバー蓋（ｌｉｄ）で被包され、水や酸素などの周囲の物質が前記機能層に到達しないようにしてＯＬＥＤが十分な寿命を維持するようにしている。前記カバー蓋は前記機能性層スタック周りの被包容積を定義しており、通常前記機能性層の最外側層と前記カバー蓋の内部との間のギャップ又はスペースである。このギャップ又はスペースには不活性ガス、例えば乾燥窒素などが充填されている。

カバー蓋で被包されるＯＬＥＤの問題点は、かかる被包の機械的安定性である。周囲環境の圧力差により、このカバー蓋に相当の変形が生じる可能性があり、特に大面積のＯＬＥＤ装置の場合にそうである。かかるカバー蓋の変形が相当大きい場合にはＯＬＥＤ装置の機能性層スタックと接触して、ＯＬＥＤ装置に欠陥、例えば短絡などを生じる恐れがある。

文献ＷＯ２００９００１２４１には、カバー蓋で被包されたＯＬＥＤ装置が開示されている。かかる装置は分路構造を有し、直線状の非透明性金属線の格子を形成して、基板電極全体により均一な電圧分布を達成する。ここではそれぞれの金属線が基板電極の全長を超えて伸張されている。それぞれの分路線は滑らかな非導電性構造によりカバーされており、連続的な有機層及び対向電極がその上に設けられている。その結果、かかる分路構造の上の非導電性構造の格子は又自動的にスペーサ構造として機能し、前記蓋と前記機能性層スタックとの機械的接触の結果として生じる対向電極と基板電極との短絡を抑制する。しかしながら、前記スペーサ構造と非透明分路構造によりカバーされるＯＬＥＤ領域は発光せず、従って邪魔になる黒線格子として見える。かかる黒い線の存在により、ＯＬＥＤ装置の全発光領域における均一な明るさの分布が妨げられる。

本発明の課題は、有機エレクトロルミネッセンス装置を提供することであり、前記装置は、スペーサ構造を有し、カバー蓋及び機能性層スタックとの機械的接触を抑制する結果電気的短絡を防止し、かつより均一な明るさの光分布と改良された発光を持つ装置である。

この課題は、次のエレクトロルミネッセンス装置により解決される。この装置は、基板と；前記基板上の基板電極と；対向電極と；前記基板電極と前記対向電極の間に設けられる少なくともひとつの有機エレクトロルミネッセンス層を持つエレクトロルミネッセンス層スタックと；被包手段であって、前記被包手段が、少なくとも前記有機エレクトロルミネッセンス層スタックと、前記基板電極に、前記被包手段を機械的に支持し、前記機械的支持の際に前記基板電極と前記対向電極間の電気的短絡を抑制するために設けられる、少なくともひとつの非導電性スペーサ手段とを被包する被包手段と；を含み、前記スペーサ手段が、少なくともひとつの光散乱手段を含み、前記基板にトラップされる光の少なくとも一部の光の方向を変える、装置である。

本発明の基本的考えは以下のようなスペーサ手段を創作することである。前記被包手段に機械的支持を与え、前記エレクトロルミネッセンス装置の観察者にとってより可視的でなく好ましくは非可視的であるスペーサ手段である。また、前記スペーサ手段によりカバーされる領域からの基板にトラップされる光の方向を変えて基板表面に向け、それにより前記トラップされる光の少なくとも一部の光を前記スペーサ手段でカバーされる領域から回りの環境へアウトカップルさせる、スペーサ手段である。前記スペーサ手段自体は透明又は不透明であってよい。非導電性スペーサ手段が適用される領域は、通常のエレクトロルミネッセンス装置の走査では暗く見える可能性がある。というのは基板電極から前記エレクトロルミネッセンス層スタックへの荷電注入がブロックされているからである。前記スペーサ手段は、前記有機エレクトロルミネッセンス層により生成される光を散乱させるための光散乱手段を含む。前記光散乱手段は、光散乱粒子及び／又はフレークであってよく、前記スペーサ手段に埋め込まれている。該光散乱手段は前記基板内に導かれる人工光の部分を散乱又は反射する。この結果、これがなければ非発光領域である領域を発光させることとなる。基板はしばしば光を導くように作用し、この保護手段の散乱手段は、かかる光を散乱又は反射して前記エレクトロルミネッセンス装置から外へ出す。この結果、エレクトロルミネッセンス装置（ＯＬＥＤ）はより均一な明るさの分布を示すこととなる。この散乱特性を、それぞれのスペーサ手段によりカバーされる基板電極領域のサイズと共に適合させることでスペーサ手段をほとんど可視的でなくするとともに均一な明るさの分布を達成することが可能となる。より可視的でないか可視的でないスペーサ手段は前記被包手段をより効果的に支持することができる。というのは、前記スペーサ手段の数、好ましくは小さな領域をカバーするスペーサ手段の数は、前記被包手段のサイズ及び形状に、前記エレクトロルミネッセンス装置の見得る外観（均一な明るさ）を損なうことなく、適合（増加）させることができるからである。

本発明において、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）層スタックとは、前記基板電極及び前記対向電極間に設けられる全ての層を意味する。ＥＬ層スタックのひとつの実施態様においては、ＥＬ層スタックは、基板及び対向電極間に調製される有機エレクトロルミネッセンス層を少なくともひとつの含む。他の実施態様においては、前記層スタックは基板及び対向電極間に調製されるいくつかの層を含むことができる。いくつかの層は有機層であってよく、例えばひとつ又はそれ以上のホール輸送層、電子ブロック層、電子輸送層、ホールブロック層、発光層又は有機及び非有機層の組み合わせた層などである。非有機層は、追加の電極であってよく、前記層スタック及び／又は荷電注入層内の２又はそれ以上の発光層の場合であり得る。ひとつの好ましい実施態様においては、基板電極及び又は対向電極は少なくともひとつの次の材料を含む：ＩＴＯ、アルミニウム、銀、ドープＺｎＯ又は酸化物層である。

本発明において、基板とは、その上にエレクトロルミネッセンス装置の異なる層が堆積されるベースを意味する。通常、基板は透明でありガラスからなる。さらに、基板は透明であり、好ましくは少なくともひとつの次の材料を含む：銀、金、ガラス又はセラミックスである。該基板はまた透明ポリマーシート又はホイルであってよく、適切な湿度及び酸素バリア性を有し、湿度及び／又は酸素が前記エレクトロルミネッセンス層スタックの中に入ることを実質的に抑制する。さらに該基板は、非透明材料例えば金属ホイルなどであってよい。基板はさらに、例えば光学目的で光のアウトカップルを強化する目的又は他の目的でさらなる層を含んでよい。基板は通常平面状であるが、望ましい全ての三次元形状があり得る。

本発明において、基板電極とは、前記基板の上に堆積される電極を意味する。通常、透明のＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）からなるが、場合によりガラスから電極内に可動原子又はイオンの拡散を抑制するためにＳｉＯ_２又はＳｉＯのアンダーコートがなされていてよい。ＩＴＯ電極を持つガラス基板において、ＩＴＯは通常アノードである。ただし特別の場合、カソードであり得る。いくつかの場合において、薄い銀又は金層（８〜１５ｎｍ厚さ）が単一で又はＩＴＯと組み合わせて基板電極として使用される。金属ホイルが電極として使用される際には、これはまた基板電極、アノード又はカソードのいずれにも作用し得る。「の上に」という用語は、上げられる層の順を意味する。この用語は、明示的にさらなる層であって、それらの間に、示される層がそれぞれの上に存在する可能性を示す。例えば基板電極と基板の間に設けられる光アウトカップル強化のための追加の光学層である。

本発明において、対向電極とは、基板から離れた電極を意味する。通常は非透明であり、Ａｌ又はＡｇ層で十分な厚み（通常、Ａｌについて１００ｎｍ、Ａｇについて１００〜２００ｎｍ）を有し、該電極は反射性である。通常はカソードであるが、またアノードとしてバイアスされることもできる。上部発光又は透明エレクトロルミネッセンス装置については、対向電極は透明である必要がある。透明対向電極は、Ａｇ又はＡｌ層（５〜１５ｎｍ）又はＩＴＯ層からなり、他の既に堆積された層の上に堆積される。

本発明において、透明基板、透明基板電極及び非透明対向電極（通常反射性）を持つエレクトロルミネッセンス装置は、基板を通じて発光し、かかる基板は「ボトム発光」といわれる。さらなる電極を含むエレクトロルミネッセンス装置の場合において、ひとつの実施態様では、当該内部電極がカソード又はアノードとして駆動される場合には基板及び対向電極ともアノード又はカソードになり得る。さらに、本発明において、非透明基板及び透明対向電極を持つエレクトロルミネッセンス装置は対向電極を通じて発光し、「トップ発光」といわれる。

本発明において、透明エレクトロルミネッセンス装置とは、エレクトロルミネッセンス装置であって、基板、基板電極、対向電極及び被包手段が透明であるものを意味する。ここで、エレクトロルミネッセンス装置は、ボトム発光でもあり、トップ発光でもある。本発明において、層、基板又は電極は、可視領域の光の透過度が５０％よりも高いものを意味し、残りは吸収されるか反射される。さらに、本発明において、層、基板又は電極が半透明であるとは、可視領域の光の透過度が１０％〜５０％の範囲であるものを意味し、残りは吸収されるか反射される。さらに、本発明において、光は可視光を意味し、４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長を持つ。本発明において、光が、エレクトロルミネッセンス装置の有機エレクトロルミネッセンス層から発光される場合には人工光と呼ばれる。

さらに、本発明においては、エレクトロルミネッセンス装置の層、コネクタ又は構成要素は、電気抵抗が１０００００Ｏｈｍ以下の場合に電気的導電性であるという。本発明において、パッシブ電子コンポーネントには、抵抗、キャパシタ及びインダクタが含まれる。さらに、本発明においてアクティブ電子コンポーネントとしては、ダイオード、トランジスタ及び全てのタイプの集積回路が含まれる。

本発明において、エレクトロルミネッセンス装置の層、基板、電極又は構成要素は、当該物の境界に入射する光が反射の法則（即ち入射の巨視的角度が反射の巨視的角度に等しい）により戻る場合に反射性であるという。また鏡面反射なる用語もこの場合に使用する。さらに本発明において、エレクトロルミネッセンス装置の層、基板、電極又は構成要素は、当該物上に入射する光反射の法則（即ち入射の巨視的角度が反射の巨視的角度に等しい）により戻らない場合に散乱性であるという。また戻る光については角度の分布がある。散乱という言葉の代わりに拡散反射なる用語も使用される。

本発明において、被包手段とは、少なくともエレクトロルミネッセンス層スタックを被包することを意味する。被包手段はまた、エレクトロルミネッセンス装置全体を又は層の全スタックの一部分を形成する複数の層だけを被包することを意味する。
好ましくは、被包手段は、ガスタイト要素であり、少なくとも有機エレクトロルミネッセンス層及び対向電極をカバーする。ガスタイト被包手段を用いることで、水又は酸素などの環境因子による被包された層に損傷を防止することができる。被包手段はガスタイト蓋を形成することができる。この蓋はガラス又は金属で成形することができる。
被包手段はまた、ひとつ又はそれ以上の層であって前記エレクトロルミネッセンス装置全体又はその一部に適用される層により形成されてもよい。当該層はシリコン、シリコン酸化物、シリコン窒化物、アルミニウム酸化物又はシリコン酸化窒化物を含むことができる。すべての被包手段は、機械的及び／又はエレクトロルミネッセンス装置の層スタックに悪影響を与え得る環境因子を防止する。
さらにゲッター材料が、好ましくは被包手段の内側に付着させて被包される容積中に設けられてよい。例えば、被包手段は金属、ガラス、セラミックス、アルミニウムカルボキシラートこれらの組み合わせで形成されてよい。これは、前記基板に、導電性又は非導電性接着剤、溶融ガラス又は金属ソルダにより付着されることができる。

ひとつの実施態様において、基板電極の上のスペーサ手段によりカバーされる全領域の和は、エレクトロルミネッセンス層スタックによりカバーされる領域よりも有意に小さく、好ましくはエレクトロルミネッセンス層スタックによりカバーされる領域の１０％未満であり、より好ましくはエレクトロルミネッセンス層スタックによりカバーされる領域の５％未満であり、さらに好ましくはエレクトロルミネッセンス層スタックによりカバーされる領域の１％未満である。非導電性スペーサ手段によりカバーされる領域からは、エレクトロルミネッセンス層スタックへ電流は注入されず、前記スペーサ手段の上にあるエレクトロルミネッセンス層スタック内の発光を抑制する。スペーサ手段によりカバーされる全領域（＝合計領域）が小さいほどエレクトロルミネッセンス装置の全明るさは改良される。というのはエレクトロルミネッセンス装置の活性領域がより大きくなるからである。好ましい実施態様において、スペーサ手段によりカバーされる領域の最大拡張は、前記エレクトロルミネッセンス層スタックによりカバーされる領域の横方向の拡張のそれぞれよりも有意に小さい、好ましくはエレクトロルミネッセンス層スタックによりカバーされる領域の横方向の拡張のそれぞれの１０％未満、より好ましくはエレクトロルミネッセンス層スタックによりカバーされる領域の横方向の拡張のそれぞれの５％未満、さらに好ましくはエレクトロルミネッセンス層スタックによりカバーされる領域の横方向の拡張のそれぞれの１％未満である。スペーサ手段によりカバーされる領域の拡張は、前記スペーサ手段の領域の外側端部での２つの点の距離を意味する。例えば、円形上の領域の最大拡張はこの領域の直径である。前記基板電極の上部の対応する小さな領域を占めるある程度の数の小スペーサ手段は、前記スペーサ手段当たりのより大きな領域を占めるより少ない数のスペーサ手段と比べて、少なくとも同じ程度の十分な被包手段支持を与えることができる。しかし、より小さな横方向拡張を持つ前記スペーサ手段をより非可視的、好ましくは完全に非可視的にすることは散乱粒子を添加することでより容易に達成することができる。というのは、ＯＬＥＤ装置のより均一な明るさ、好ましくは完全に均一な明るさを達成するために必要な散乱効果は、前記より小さな横方向の拡張を持つ領域についてより用意に調節されることができるからである。例えば、ひとつの方向の大きな拡張を持つ領域でカバーされる小さな領域は、前記明るい回りの領域に比べて薄暗い線としてまだ見える可能性があるが、一方両方の方向により小さな横方向の拡張を持つ形状の同じ小さな領域はより見えにくくなるか全く見えなくなるであろう。

他の実施態様において、エレクトロルミネッセンス装置はスペーサ手段のアレイを含む。好ましくは規則的アレイであり、より好ましくは六角形アレイである。スペーサ手段のアレイは、例えば発光領域の中間付近に位置する単一のスペーサ手段と比べてより確実な被包手段の支持を提供する。スペーサ手段の非可視的アレイは、規則的アレイでより容易に達成され、人の眼には他のアレイよりもより見えにくい六角形アレイで最も容易に達成される。

他の実施態様において、スペーサ手段の高さは５〜１０００マイクロメータ、好ましくは１０〜５００マイクロメータ、より好ましくは１０〜２００マイクロメータ、さらに好ましくは１０〜１００マイクロメータの範囲である。エレクトロルミネッセンス層スタック及び対向電極を含む基板電極の上の層スタックは通常２００〜３００ｎｍの厚さである。被包手段は、基板電極にガスタイト式に適切な固定手段で固定される必要がある。例えば接着剤、ガラスフリット又は金属ソルダなどであり、少なくとも数マイクロメータの高さを持つ。被包手段の十分な支持を与えるためにスペーサ手段の高さは少なくとも数マイクロメータの範囲である必要がある。

薄いエレクトロルミネッセンス装置を達成するためには、数マイクロメータから数百マイクロメータの範囲の、基板電極と被包手段の内側との間のギャップを持つ被包手段の使用が有利である。ここで、前記ギャップと同程度の高さを持つスペーサ手段が同時に、前記被包手段が前記対向電極と前記スペーサ手段との間のどこかで接触することを抑制し、前記対向電極が、前記スペーサ手段上の対向電極と被包手段との間の機械的接触の場合に、前記基板電極と接触することを抑制する。これらの作用を達成するために前記スペーサ手段は十分厚くかつ硬いものである必要がある。正確な厚さ及び硬さは、被包手段にかかる実際の力に依存し、かつ被包手段及び基板電極の間に存在するギャップに依存する。好ましい実施態様において、スペーサ手段の高さは、対向電極及びスペーサ手段でカバーされる領域の外側にある被包手段の内側との間の距離と本質的に同じである。好ましくは被包手段は平面状の蓋である。当業者は本発明の範囲内で、前記層の厚さ及び前記被包手段の幾何学的形状に応じてスペーサ手段の必要な厚さを選択可能である。この実施態様では、スペーサ手段は電極間の接触を抑制するだけでなく、被包手段を担うことにより被包手段に対して強い機械的支持を提供する。ここで、被包手段はより柔らかい材料又は薄い材料から製造され得る。例えば薄いガラスのバックプレートで基板にガラスフリット、接着剤又は金属ソルダでシールされる。

他の実施態様において、前記スペーサ手段は、少なくとも次の材料を含む。即ち、非導電性接着剤、ホトレジスト、ラッカ、塗料又は溶融ガラスフリットからなるガラス層又はそれらの組み合わせなどである。前記スペーサ手段は、同時にまた、機械的に前記被包手段を支持して、前記対向電極と前記基板電極との直接の接触（短絡する恐れがある）を抑制しなければならない。係る材料は、前記被包手段を支持し前記基板電極を保護するに必要な硬さを提供し、前記基板電極に容易に適用され得る。しばしば真空チャンバも必要ない。従って、前記スペーサ手段の適用は容易かつ経済的になされ得る。当業者は、本発明の範囲内において、他の電気的に非導電性材料を選択することができる。
非導電性接着剤の使用は有利である。というのは、容易に適用でき、基板電極を損なうことがないからである。非導電性接着剤はほとんどが粘性液体であり、容易に基板電極に付着させることができる。さらに、通常圧で適用でき真空チャンバを使用する必要がない。従って、一滴の非導電性接着剤を容易に基板電極に適用でき、スペーサ手段として２つの電極のすべての短絡を抑制することができる。持続的な非導電性接着剤を達成するためには、少なくとも次の材料の使用が可能である。即ち、エポキシ、ポリウレタン、アクリル系又はシリコーン系である。

好ましくは、前記スペーサ手段の前記非導電性接着剤は無水及び／又は非水物である。本発明において、前記無水及び／又は非水とは、エレクトロルミネッセンス装置の平均的寿命において水分による分解が裸眼観察で認められないということを意味する。有機エレクトロルミネッセンス層の水分が前記層スタック内に拡散することでおこる裸眼で見える分解は、黒点が大きくなる、又は装置の端部からの発光が縮小する、などの形をとる可能性がある。前記非水及び／又は無水ということは、非導電性接着剤自体に依存するばかりでなく、前記有機エレクトロルミネッセンス層に吸収され得るが損傷を与えない水分の量にも依存する。拡散は、発光の有意な寿命減少が観察され得る場合に、有害であることを意味する。従来技術による通常のＯＬＥＤ装置では、使用寿命の程度が１０００００時間以上を達成可能である。有意な現象とは、寿命減少因子が約２以上であることを意味する。

他の実施態様において、前記スペーサ手段は、基板電極上の影形成を抑制するに適する形状を持つ。前記スペーサ手段上に前記有機層及び前記対向電極を堆積する好ましい技術は真空蒸着方法である。真空蒸着は次の堆積技術を意味する。堆積される物質が、その蒸発源から直線パスに従って前記基板に直接堆積する。前記スペーサ手段が急角度の端部又はオーバーハングの端部を有する場合には、影形成効果が生じ得る。これにより、有機層及び対向電極にホールを作ることとなり得る。係る望ましくない効果を避けるために、前記スペーサ手段は滑らかな、急角度を有しない端部を持つ。例えば、影形成を抑制する物質の性質として、粘性、例えば高温度での粘性が挙げられる。好ましくはスペーサ手段の材料の粘性は低粘性である。かかる非導電性接着剤がスペーサ手段として使用されると、流れて滑らかな丘形状スペーサ手段を形成し、影形成を抑制することとなる。スペーサ手段形成に使用される材料として単一の堆積源のみが使用される際に、急角度の端部を持ち影形成効果を奏する場合には、いくつかの堆積源を用いて基板に異なる方向から材料を堆積させる方法を用いることができる。また、堆積の際にはスペーサ手段の上に連続的層堆積がなされることを保証するために、基板を回転させるか又は移動させることが推奨され得る。

他の実施態様において、散乱手段には、前記スペーサ手段に埋め込まれる色素及び／又はフレーク及び／又は粒子が挙げられる。好ましくはアルミニウムフレーク、マイカ様色素又は二酸化チタン粒子が上げられる。光散乱手段はまた、本発明の範囲内において有機エレクトロルミネッセンス装置の人工光を散乱及び／又は反射する当業者に知られる他のフレーク又は粒子であってよい。

他の実施態様において、少なくともひとつの電気的に導電性層である結合手段が前記対向電極の上に設けられ、これは、前記スペーサ手段の上領域の全領域をカバーし、前記対向電極と電源間の結合を前記被包手段を通じて、適切に提供する。これはまた、電源と対向電極を適切に結合するように、部分的に導電性である、又は少なくともひとつの電気供給スルーを含む。前記接触手段及び前記被包手段間のこの電気的結合は直接又は間接的であってよい。ひとつの好ましい実施態様において、前記接触手段は、導電性接着剤、スプリング、アーク形状スプリング、円形チップ、ピン又はこれらの組み合わせを含む群からの少なくともひとつの要素である。ひとつの好ましい実施態様において、前記導電性接着剤は、無水及び／又は非水性であってよい。

直接結合の一例として、前記被包手段は前記接触手段として前記導電性接着剤による直接接触を持つ。間接接触の一例として、ワイヤなどの手段が前記被包手段を結合するために使用され、導電性接着剤が前記接触手段として使用され得る。ワイヤ以外の他の手段であって当業者に知られた手段がまた、前記被包手段及び前記接触手段を結合するために使用され得る。前記エレクトロルミネッセンス装置を、前記被包手段と共に電源へ結合することも可能である。従って、ワイヤなどは前記被包手段に付着されることができ、これにより電流を前記接触手段の導電性接着剤を介して対向電極へ流すことができる。従って、前記被包手段は少なくともある部分導電性でなければならない。短絡を避けるため、前記被包手段は基板電極に対して絶縁されている。例えば、前記被包手段は電気的に導電性のガスタイト供給スルーを含む。前記被包手段が電気的に導電性であり、前記基板電極に結合される場合にこのガスタイト供給スルーは、導電性要素を持ち、前記接触手段に直接的又は間接的には、ガスタイト供給スルーは前記被包手段に対して電気的に絶縁されていることが好ましい。これは、前記導電性要素内の埋め込まれる絶縁手段によりなされ得る。ガスタイト供給スルーのためのこの絶縁手段は、例えば、前記導電性要素を包むガラス又はセラミックスから形成され得る。

又は、前記被包手段は、電気的に導電性接触領域を含む。ここで、被包手段は、２つの異なる要素からなる。ひとつは前記接触領域を形成することと、他のひとつは絶縁領域を形成することである。好ましくは、前記接触領域は前記被包手段の上に設けられる。又は、前記接触領域は、前記被包手段に埋め込まれる要素により形成され、かかる要素は導電性である。例えば、金属ディスクがガスタイト多層構造内に埋め込まれ、前記被包手段を形成することが可能となる。この金属ディスクはその後、前記接触領域を形成し、前記エレクトロルミネッセンス装置の前記接触手段と電気的に結合する。好ましくは、この接触領域は前記被包手段に対して電気的に絶縁されている。この絶縁は、前記接触領域をガラス又はセラミックス又は当業者に知られている他の材料内に埋め込むことで可能となる。

本発明はさらに、本発明のエレクトロルミネッセンス装置を提供する方法であり、次のステップを含む：
少なくともひとつ、好ましくは適切な数のスペーサ手段を堆積するステップであって、
前記スペーサ手段が前記被包手段を機械的に支持するように適合させる高さを持ち、前記スペーサ手段が前記電極の上に光散乱手段を含む、ステップと；
前記基板電極及び前記スペーサ手段の上に前記エレクトロルミネッセンス層スタックを堆積するステップと；及び
少なくとも前記エレクトロルミネッセンス層スタックを前記被包手段で被包するステップとを；含む方法である。

スペーサ手段の数は前記被包手段のサイズ及び材料に依存する。前記被包手段が、スペーサ手段がその下に存在しない領域で前記対向電極と接触することを避けるために、スペーサ手段の数、隣接するスペーサ手段の間隔などは、スペーサ手段及び光発光層スタックの領域のサイズに適合させなければならない。より大きい領域サイズはより多くの数のスペーサ手段を必要とする。通常、０．７ｍｍ厚さのガラスカバープレートの場合、スペーサは２０ｍｍごとに適用されるべきである。スペーサ手段の高さは、前記基板電極及び前記被包手段の内側間の距離と、エレクトロルミネッセンス層スタック及び対向電極の厚さに適合させることができる。前記被包手段に対する最も確実な支持は、次のスペーサ手段の高さの場合に達成できる。即ち、基板電極及び被包手段間の距離から、エレクトロルミネッセンス層スタックの厚さと前記スペーサ手段の上に設けられる対向電極の厚さを引き算した値と本質的に同じ値である。

本発明の方法の他の実施態様は、被包手段で被包するステップを適用する前にさらに、接触手段を堆積するステップを含み、前記接触手段は好ましくは導電性接着剤であり、前記対向電極の上の前記スペーサ手段の上の全領域をカバーし、前記対向電極と電源とを前記被包手段を通じる電気結合を提供し、前記接触手段は、部分的に導電性であるか、少なくともひとつの、前記対向電極を前記電源と結合するに適切な電気供給スルーを含む方法である。前記導電性手段は、直接又は間接的に、対応する少なくとも一部の導電性被包手段と接触する。好ましくは、前記接触手段は、導電性接着剤であり、前記スペーサ手段上の対向電極及び前記被包手段の内側部を充填して、前記被包手段への直接電気的接触を提供するものである。

本発明はさらに、前記エレクトロルミネッセンス装置を支持する被包手段と基板を含むエレクトロルミネッセンス装置のための、前記基板電極の上の非導電性スペーサ手段のアレイ、好ましくは六角形アレイの使用に関する。ここで、前記スペーサ手段は光散乱手段を含み、基板にトラップされる光の少なくとも部分の光の方向を変化させて、より均一な明るさ分布及び改良される発光を確実に提供する。

上で説明されたエレクトロルミネッセンス装置及び／又は方法は、特許請求の範囲におけるコンポーネント及び記載された実施態様での本発明において使用されるコンポーネントと同様に、サイズ、形状材料の選択についていかなる特定の例外の対象となるものではない。当該技術分野において知られている選択判断基準などの技術的考えは、何らの制限をなく適用される。さらなる詳細な本発明の課題の利点は従属請求項に記載され、以下のそれぞれの図面の説明は−例示する目的だけであるが−本発明によるエレクトロルミネッセンス装置のいくつかの好ましい実施態様を示す。

本発明のさらなる実施態様が次の図面を参照して記載される。
図１は、本発明のよるひとつのエレクトロルミネッセンス装置の側面図である。図２は、光の方向を変えるスペーサ手段のアレイを含む本発明によるひとつのエレクトロルミネッセンス装置の側面図である。図３は、（ａ）従来技術によるひとつのエレクトロルミネッセンス装置、及び（ｂ）光散乱手段を持つスペーサ手段を含む本発明によるひとつのエレクトロルミネッセンス装置の正面図を示す。図４は、電源を被包手段と結合する接触手段を持つ本発明によるひとつのエレクトロルミネッセンス装置の側面図である。

図１は、本発明によるエレクトロルミネッセンス装置１０（ＯＬＥＤ）を示す。該装置は、基板４０及び前記基板の上に基板電極２０、対向電極３０、エレクトロルミネッセンス層スタック５０及び被包手段９０を含む。前記エレクトロルミネッセンス層スタック５０は、前記基板電極２０及び前記対向電極３０間に設けられる。前記スタックは、少なくともひとつの有機発光層を含む。前記エレクトロルミネッセンス層スタックは通常１００〜２００ｎｍの厚さを有する。前記基板電極２０は、約１００ｎｍ厚さのＩＴＯ層により形成される。前記ＩＴＯ層は透明かつ導電性材料である。前記基板電極２０の上にはスペーサ手段７０が設けられ、該スペーサ手段は、前記散乱手段８０として散乱粒子を含む。例えば、前記散乱粒子８０は、アルミニウム粒子であり得る。該粒子の直径は約１マイクロメータであり得る。前記基板電極２０及び前記スペーサ手段７０の上には、有機エレクトロルミネッセンス層スタック５０及び続いて前記対向電極３０が堆積される。前記電極２０及び前記対向電極３０間に電圧が負荷される場合、前記有機エレクトロルミネッセンス層５０内の有機分子のいくらかが励起され、その結果人工光を発光し、前記エレクトロルミネッセンス層５０からの発光となる。対向電極３０はアルミニウム層の通常１００ｎｍ厚さで形成される。該層は前記基板電極２０及び前記基板４０を通じる人工光を反射する鏡として作用する。光を周囲に放出するために、該実施態様における基板４０はガラスで形成される。従って図１によるエレクトロルミネッセンス装置はボトム発光ＯＬＥＤとなる。透明対向電極の場合、即ち透明ＩＴＯ又は薄いＡｇ又はＡｕ層で形成される場合、エレクトロルミネッセンス装置はトップ発光、又は被包手段としてガラスを用いると、透明発光ＯＬＥＤとなる。以下の図に示されるエレクトロルミネッセンス装置は、そのコンポーネント及び本発明に基づき使用されるコンポーネント同様に、その寸法は正しく表現されていない。特に電極２０、３０、有機エレクトロルミネッセンス層スタック５０、基板４０及びスペーサ手段７０の厚さは正しい寸法では表現されていない。全ての図は本発明を明瞭にするために用いられる。

被包手段９０が、力７５を前記被包手段９０に与える結果として前記対向電極３０に接触する場合（例えば大気圧の増加又は他の機械的な力であって例えば指や道具が前記ＯＬＥＤの背側に触れるなど）、前記スペーサ手段の高さ７２（前記基板電極の上に調製される前記層の全厚さよりも優位に大きい）は、前記被包手段９０により接触される前記対向電極の領域を、前記スペーサ手段７０をカバーする前記対向電極の領域に制限する。電気的に非導電性スペーサ手段７０はこれらの両方の電極間に設けられており、前記対向電極３０及び前記基板電極２０との接触を抑制する。前記スペーサ手段７０によりカバーされる前記基板電極２０の上の領域７１（電気的に保護される領域）は、前記被包手段９０と接触する前記対向電極３０の領域（支持領域）を超える。スペーサ手段７０は、基板電極２０を対向電極３０及び対向電極３０の全ての部分から切り離す。これらは前記被包手段９０との機械的接触により損傷を受け、有機エレクトロルミネッセンス層５０へ侵入する恐れがあるが、基板電極２０との接触はないであろう。前記被包手段が前記層スタックの方向に大きく動くことを抑制するために前記被包手段の機械的な支持を与えるために、前記スペーサ手段７２の高さ７２は、距離９２と本質的に同じに適合されてよい。前記距離９２は前記対向電極３０及び前記被包手段９０の内側９２（前記スペーサ手段でカバーされる前記領域の外側に存在するとして、好ましくは前記被包手段９０は平面状の蓋である）との間の距離である。

スペーサ手段７０は、前記基板電極２０の上に影形成部の形成を抑制する材料の性質及び／又は提供手順を有することが必要である。好ましい実施態様において、該材料の性質は低粘性である。従ってスペーサ手段形成材料は前記基板電極２０の上に流れ滑らかな傾斜を伴う丘状の構造を形成することができる。従って影形成部は生じず、これにより有機エレクトロルミネッセンス層５０及び対向電極３０を連続的にカバーすることが妨げられない。従って特に、エレクトロルミネッセンス層スタック５０及び対向電極３０が、スペーサ手段７０回りの領域において、クラック、ボイド又は他の欠陥を生じることなく製造されることが可能となる。スペーサ手段７０は好ましくは、２ステップ適用を可能とする高温での低粘性を有する。第一のステップでは、スペーサ手段を計形成する材料−例えば非導電性接着剤−が望ましい位置で基板電極２０に適用される。その後、前記基板はより高温に加熱される。その低粘度のために、スペーサ手段７０の材料は基板電極２０の上を流れる。好ましくはスペーサ手段７０の材料はゆっくりと流れる粘性を有し、既定の高さと滑らかな形状のスペーサ手段７０を形成できるものである。前記スペーサ手段及び／又はスペーサ手段材料の温度が低下するに従い、固体化してスペーサ手段７０を形成する。影形成部を形成しないように前記基板できる０の上を流れることのできるこのスペーサ手段７０の可能性及び／又は材料性質により、ここで開示されるエレクトロルミネッセンス装置１０の製造を可能にする。

図２は、本発明によるひとつの被包されたエレクトロルミネッセンス装置１０を示す。駆動電圧がスペーサ手段７０でカバーされていない前記基板電極の領域と前記対向電極間で前記エレクトロルミネッセンス装置に適用されて、前記エレクトロルミネッセンス層スタック５０で発光させ、続いて前記スペーサ手段の間のこれらの領域から光６０を放出させる。前記エレクトロルミネッセンス層スタックの光学的性質により、生じる光の大部分は周りにカップルアウトされず前記基板中にトラップ被包可視放射一般的６１としてトラップされる。スペーサ手段７０に埋め込まれる散乱手段８０は、基板４０内にトラップされる光６１の相当な部分をその方向を基板表面へ、光６５がアウトカップルするように入射角度を持って変化させる。ここで示されるエレクトロルミネッセンス装置１０は、被包手段９０を持つ。該手段９０は、その内側９１が前記スペーサ手段７０により支持される前記対向電極３０と接触するか又は接近するように設けられている。前記被包手段９０は、ガスタイト方式で基板電極２０と配置されている。具体的には、ガラスフリット又は接着剤、又は金属ソルダを用いて前記エレクトロルミネッセンス層スタック５０をシールして、例えば水分及び／又は酸素などの有害ガスから保護する。前記対向電極３０及び前記基板電極２０が前記被包手段を介して接触することを抑制するために（時々又は常に、被包手段及び対向電極が接触する場合において）、前記被包手段は、分離されている内側９１又は分離されているトップ部９５又は側部９６のいずれかを有する必要がある。又は、全被包手段が電気的に非導電性である（即ち分離されている）。

図３は、基板側からのエレクトロルミネッセンス装置の正面図を示し、（ａ）は従来技術による、（ｂ）は本発明によるものである。従来装置（ａ）の分路線をカバーするスペーサ構造１１０は、前記装置の裏側で被包手段を支持する（図示されない）。しかし係るスペーサ構造１１０は、黒線１１０として基板４０を通じて観察者から見ることができる。従来技術とは異なり、本発明によるエレクトロルミネッセンス装置（ｂ）は、ほとんど均一な明るさを持つ外見を提供する。スペーサ手段７０は、六角形アレイ状の小さな（点線）サークルとして示されている。該六角形はヒトの眼にはより認識しにくい形状である。破線サークルはスペーサ手段７０がより可視的でないことを示し、注意深く散乱特性を適合させた場合、スペーサ手段７０は非可視的となることを意味する。一例として、スペーサ手段７０のアレイが２成分エポキシ接着剤（ＵＨＵｐｌｕｓＳｃｈｎｅｌｌｆｅｓｔ、硬化時間５分）から製造された。該接着剤のバインダと散乱手段としてのＴｉＯ_２の散乱粒子を混合し、白色の物質を得た。前記バインダと前記硬化剤は既定の１：１の比率で混合され、室温でＩＴＯでカバーされたガラス基板へ一点に適用された。その後基板をホットプレート上で６０℃で１５分間加熱した。これにより、前記接着剤を最初小さな丘状に流しその後急速に硬化させた。該手順は乾燥窒素ガス雰囲気下でグローボックス内で実施された（水分１ｐｐｍ未満）。硬化されたスペーサ手段７０を持つ基板を真空チャンバに入れて、エレクトロルミネッセンス層スタック５０及び対向電極３０をそれぞれ堆積した。最後に該装置をガラスカバー蓋９０で被包した。前記基板４０及び前記蓋９０で形成されたキャビティ内に水のゲッターを配置することが可能である。すべての接着剤が硬化した後（約１時間）、エレクトロルミネッセンス装置は確実に作動した。エレクトロルミネッセンス層スタック５０及びアルミニウムで製造された対向電極３０は、クラックやホールを成形することなく前記スペーサ手段をカバーした。前記スペーサ手段の位置では、前記接着剤に埋め込まれたＴｉＯ_２粒子による基板内に案内される光の散乱により、前記スペーサ手段は、スペーサ手段７０でカバーされていない発光領域に比べてほとんど見えなかった。得られたエレクトロルミネッセンス装置は、前記スペーサ手段７０で支持された前記カバー蓋への力の適用に対しても敏感ではなかった。

スペーサ手段７０でカバーされる領域７１の明るさは、適切な散乱材料（反射性、屈折率）を選択して、スペーサ手段７０に粒子及び／又はフレークとして、該粒子及び／又はフレークの適切な量及びサイズを加えることで適合させることができる。散乱効果をさらに補強するために、前記材料にさらに追加の散乱手段をスペーサ手段に加えることができる。当業者であれば適切な粒子及び／又はフレーク濃度及び対応するサイズを選択して前記スペーサ手段でカバーされる領域の明るさを望ましい値に適合させることができる。該望ましい値とは、好ましくは、前記エレクトロルミネッセンス装置の回りの領域の明るさと等しい明るさであり、本発明の範囲において、観察者に前記スペーサ手段が見えない明るさである。

図４は、図１に示される本発明によるエレクトロルミネッセンス装置にさらに対向電極３０の上に前記接触手段１００として導電性接着剤を持つ装置を示す。該接触手段は、前記スペーサ手段７０の上の全領域７１をカバーし、前記対向電極３０と導電性部分９７との間に電気的結合を提供する。該導電性部９７は、前記被包手段９０の上の部分９５内にあり、これはさらに結合９３を介して電源と結合する。この実施態様において、前記接触手段１００は、前記被包手段９０の前記導電性部９７と直接結合される。導電性部９７は、電源から前記被包手段を通じて前記対向電極への結合の電気的供給スルーの一例である。又は、前記被包手段の上部９５に対して電気的に分離されるワイヤ供給スルーであってもよい。又は、前記被包手段９０の上部９５は完全に導電性であり、基板電極に対しては、前記被包手段９０の非導電性側９６を介して分離されていてもよい。この実施態様においては図４に示されるように、導電性部９７は要求されない。前記接触手段はまた、導電性スプリング、アーク状スプリング、円形チップ、ピン又はこれらの組み合わせを介して前記被包手段との非直接接触であってもよい。

一例として、導電性接着剤（Ｃｉｒｃｕｉｔｓｗｏｒｋｓ導電性エポキシＣＷ２４００ＣｈｅｍｔｒｏｎｉｃｓＩｎｃ．）を、前記被包手段９０へホールを通して、前記スペーサ手段７０の位置へ適用され得る薄膜。さらに金属プレート９７が前記被包手段９０の上部９５へ２成分エポキシで付着され、前記被包手段７０の前記ホールを閉じて前記対向電極３０に向かう金属プレート９７の側が少なくとも部分的に前記導電性層接着剤でカバーされる。全ての接着剤が硬化後（約１時間）、前記ＯＬＥＤは、電源のプラスリードを前記基板電極が露出している基板の縁部（リム）に結合し、電源のマイナスリードを前記被包手段９０の前記金属プレート９７へ結合することで、確実に駆動された。

ここで記載された実施態様は、一例として、前記エレクトロルミネッセンス層スタック５０内にひとつの有機エレクトロルミネッセンス層５０を持つ例である。本発明が含まれる範囲内で、前記エレクトロルミネッセンス層スタックはさらに追加の層を含むことができる。例えば、輸送層、ホールブロック層、電子輸送層、電子ブロック層、荷電注入層、さらなる導電性層などが挙げられる。

１０エレクトロルミネッセンス装置
２０基板電極
３０対向電極
４０基板
５０エレクトロルミネッセンス層スタック
６０スペーサ手段によってカバーされていない領域からの発光
６１基板内にトラップされる光
６５スペーサ手段によりカバーされる領域からの発光
７０スペーサ手段
７１スペーサ手段によりカバーされる領域
７２スペーサ手段の高さ
７５被包手段に供与される力
８０散乱手段
９０被包手段
９１被包手段の内側
９２基板電極上の被包手段の高さ
９３電源への結合
９５被包手段の上
９６被包手段の側部
９７電気供給スルー
１００接触手段
１１０従来技術によるスペーサライン

Claims

エレクトロルミネッセンス装置であり、前記装置が：
基板と；
前記基板上に連続的に配置された基板電極と；
前記基板電極上に連続的に配置された対向電極と；
前記基板電極と前記対向電極との間に配置された少なくともひとつの有機エレクトロルミネッセンス層を含むエレクトロルミネッセンス層スタックと；
被包手段であって、前記被包手段が、前記基板電極上に配置された少なくともひとつの非導電性スペーサ手段と、少なくとも該スペーサ手段の上に連続的に配置された前記有機エレクトロルミネッセンス層を含む有機エレクトロルミネッセンス層スタックとを被包して、被包部材を機械的に支持するとともに、前記機械的支持の際に前記基板電極と前記対向電極と間の電気的短絡を抑制するために設けられる、被包手段と；を含み、
前記スペーサ手段が、該スペーサ手段内部に分散された少なくともひとつの光散乱手段を含み、該光散乱手段は、前記基板にトラップされる光の少なくとも一部を前記光散乱手段を用いて分散させることによって、前記基板にトラップされ、前記装置から出射される光出力を強化することによって、前記スペーサ手段の可視性を低減させる、エレクトロルミネッセンス装置。
請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス装置であり、前記基板電極の上の前記スペーサ手段でカバーされる全ての領域の和が、前記エレクトロルミネッセンス層スタックによりカバーされる前記領域の１０％未満である、エレクトロルミネッセンス装置。
請求項１又は２のいずれか一項に記載のエレクトロルミネッセンス装置であり、前記スペーサ手段でカバーされる前記領域の前記最大拡張が、前記エレクトロルミネッセンス層スタックによりカバーされる領域のそれぞれの横方向の拡張の１０％未満である、エレクトロルミネッセンス装置。
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のエレクトロルミネッセンス装置であり、前記エレクトロルミネッセンス装置が、前記スペーサ手段のアレイを含む、エレクトロルミネッセンス装置。
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のエレクトロルミネッセンス装置であり、前記スペーサ手段が、５〜１０００マイクロメータの範囲の高さを持つ、エレクトロルミネッセンス装置。
請求項５に記載のエレクトロルミネッセンス装置であり、前記スペーサ手段の前記高さが、前記対向電極と、前記スペーサ手段でカバーされる領域の外側に存在するような前記被包手段の内側と間の距離と本質的に同じである、エレクトロルミネッセンス装置。
請求項１乃至６のいずれか一項に記載のエレクトロルミネッセンス装置であり、前記スペーサ手段が、非導電性接着剤、ホトレジスト、ラッカー、塗料又はガラス層、再溶融ガラスフリットの少なくともひとつの材料又はこれらの組合せを含む、エレクトロルミネッセンス装置。
請求項７に記載のエレクトロルミネッセンス装置であり、前記スペーサ手段の非導電性接着剤が無水及び／又は非含水物である、エレクトロルミネッセンス装置。
請求項１乃至８のいずれか一項に記載のエレクトロルミネッセンス装置であり、前記光散乱手段が、前記スペーサ手段に埋め込まれる色素及び／又はフレーク及び／又は粒子である、エレクトロルミネッセンス装置。
請求項１乃至９のいずれか一項に記載のエレクトロルミネッセンス装置であり、少なくともひとつの電気的導電性の接触手段が、前記スペーサ手段の領域を完全にカバーする前記対向電極の上に設けられ、前記対向電極と前記被包手段を介する電源との間の電気的結合を提供し、前記被包手段は部分的に導電性であるか又は前記対向電極を電源に結合するのに適する電気供給スルーを含む、エレクトロルミネッセンス装置。
請求項１０に記載のエレクトロルミネッセンス装置であり、前記接触手段が、導電性接着剤、スプリング、アーク形状スプリング、円形チップ、ピンを含む群の少なくともひとつ又はそれらの組合せである、エレクトロルミネッセンス装置。
請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス装置を提供する方法であり、
少なくともひとつのスペーサ手段を堆積するステップであって、
前記スペーサ手段が前記被包部材を機械的に支持するように適合させる高さを持ち、前記スペーサ手段が前記基板電極の上の前記スペーサ手段の可視化性を低減するための光散乱手段を含む、ステップと；
前記基板電極及び前記スペーサ手段の上に前記エレクトロルミネッセンス層スタックを堆積するステップと；
前記エレクトロルミネッセンス層スタックの上に前記対向電極を堆積するステップと；
少なくとも前記エレクトロルミネッセンス層スタックを前記被包手段で被包するステップと；を含む方法。
請求項１２に記載の方法であり、被包手段で被包するステップを適用する前にさらに、接触手段を堆積するステップを含み、前記対向電極の上の前記スペーサ手段の上の全領域をカバーし、前記対向電極と電源との間であって前記被包手段を通じる電気結合を提供し、前記接触手段は、部分的に導電性であるか、前記対向電極を前記電源と結合するに適切な少なくともひとつの電気供給スルーを含む、方法。
基板と、被包部材を支持するためのスペーサ手段とを含む請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス装置のための前記基板電極の上の非導電性スペーサ手段のアレイの使用であり、前記スペーサ手段が、該スペーサ手段内部に分散された少なくともひとつの光散乱手段を含み、該光散乱手段は、前記基板にトラップされる光の少なくとも一部を前記光散乱手段を用いて分散させることによって、前記基板にトラップされ、前記装置から出射される光出力を強化することによって、前記スペーサ手段の可視化性を低減する、使用。