JP5856948B2 - エレクトロルミネッセンス装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＯＬＥＤなどのエレクトロルミネッセンス装置に関し、前記装置は基板を含み、該基板上には、２つの電極、前記２つの電極間に設けられたエレクトロルミネッセンス分子を含む少なくとも２つのエレクトロルミネッセンス発光層及びそれぞれ隣接する発光層間に設けられた非ドープ層間層がスタックされている。さらに、色調節方法及びかかるエレクトロルミネッセンス装置の製造方法が提供される。

色調節可能ＯＬＥＤはしばしば、スタックされた異なる発光色を持つＯＬＥＤダイオードを含む。かかるスタックされたＯＬＥＤは、外部と接続される異なるダイオードを分離する透明電極としていわゆる電荷生成層を含む。前記スタックの個々のＯＬＥＤへ電圧を供給することで、色が広い範囲にわたって調節可能となる。

かかる色調節可能スタックＯＬＥＤ装置の欠点は、前記電極が高い透明性を持ち、かつ低いシート抵抗を持つ必要があるということである。しかし、高い透明性と低いシート抵抗性は相反する要求である。従って、実際のほとんどの場合、シート抵抗及び透明性の間の妥協点を見出さねばならず、これにより大領域色調節可能ＯＬＥＤの実現を困難にしている。ＯＬＥＤスタック全体はまた、多くの数の層を通常含むことから、複雑なものとなっている。

色調節可能ＯＬＥＤを実現する他の技術は、異なる発光色のＯＬＥＤピクセルに個々にアドレスすることである。これは表示装置においては共通の技術であるが、もちろん光源としては高価なものとなる。前記ピクセルが大きいサイズからなる場合には、ひとつの特定の色の均一性を得るにはさらに散乱スクリーンが必要とされる。

本発明の課題は、色調節可能エレクトロルミネッセンス装置及びかかる装置の色を調節する方法を提供することである。さらに本発明の課題は、かかる色調節可能エレクトロルミネッセンス装置の製造方法を提供することである。

この課題は請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス装置により、また請求項９に記載の方法により達成される。特に、開示されたエレクトロルミネッセンス装置は、基板、２つの電極及びスタックを含み、前記スタックは、少なくとも２つのエレクトロルミネッセンス発光層及び少なくとも２つのエレクトロルミネッセンス層間に設けられる少なくともひとつの層間層を含み、前記エレクトロルミネッセンス発光層は異なる発光色を持つエレクトロルミネッセンス分子を含み、かつ前記層間層が非ドープ層間層であり、前記層間層の厚さが、前記層間層により分離された少なくともひとつの２つのエレクトロルミネッセンス発光層のそれぞれに存在するエレクトロルミネッセンス分子を含むインタフェース領域の形成を可能にする０．５ｎｍ以上かつ３０ｎｍ以下の厚さであり、前記層間層内での前記電子の移動性が前記層間層内での前記ホールの移動性とは異なり、前記層間層内での前記電子の電場依存性が前記層間層内での前記ホールの電場依存性とは異なり、前記エレクトロルミネッセンス装置がさらに、前記エレクトロルミネッセンス装置の色を調節するために電力及び／又は電圧源が前記電極に接続され、前記ＥＬ装置へ変更電圧及び／又はパルス駆動方式を与えるように適合されて、前記エレクトロルミネッセンス装置が明るさのレベルが一定又は変動するレベルで色調節可能である。

本発明は、次の予想できない知見に基づくものである。即ち、エレクトロルミネッセンス装置の２つの隣接する発光層間に設けられた一般的分子の大きさの厚さを持つ非ドープの層間層は、電子又は電子ホールに対してインタフェース状態又はトラップ状態を与えるに十分であり、これにより、前記隣接する発光層間で電子又は電子ホールの移動が生じることができる、ということである。いかなる理論に拘束されるものではなく、このトラップ状態は、非ドープ層間層内に前記隣接する層により含まれる前記分子が混合し、それにより層間層にインターフェース層が形成されると考えられる。前記電子トラップ状態を介しての移動について電子の移動性が、前記ホールトラップ状態を介するホールの移動性と異なる場合、電子及びホールの移動性についての電場依存性は同じではない。従って、前記エレクトロルミネッセンス装置への種々の電圧の供給は、前記ドープ層間層により分離される前記スタックの発光層間の発光をシフトさせる結果となる。

エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）装置は、当業者に知られた全てのＥＬ装置であってよく、層間層で分離された少なくとも２つのスタックされた層を含む。好ましくはＥＬ装置は有機ＥＬ装置（即ちＯＬＥＤ装置）である。さらなる実施態様では、本発明のＥＬ装置は光源、ランプ及び／又は昼光ランプとして使用されるか又は該光源に含まれる。又は本発明のＥＬ装置はモニタ又はテレビに含まれる。従って本発明のＥＬ装置を含む、光源、ランプ、昼光ランプ、モニタ及びテレビもまた本発明に含まれる。

次に、２つの有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を含むそのようなひとつの有機ＥＬ装置の基本的構造が説明される。しかしＥＬ装置の他の種々の構造及び特に有機ＥＬ装置は、当業者に知られたものであり、これら全ては本発明の範囲に含まれるものとする。

有機ＥＬ装置の例示的な基本構造は、２つの電極を含む。即ち、アノードとカソードであり、アノードはガラス又は柔軟性ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）ホイルなどの基板上に設けられる。アノードのトップ（即ち、基板電極）に、次の層が順に設けられる：ホール移動層（ＨＴＬ）、第一のエレクトロルミネッセンス層（即ち発光層（ＥｍＬ）、バリア層として作用する層間層（ＩＬ）、第二のエレクトロルミネッセンス層、及び電子移動層（ＥＴＬ）。前記第二の電極（即ち、対向電極として作用するカソード）が前記ＥＴＬ上に設けられ、次に場合によりカバー層（好ましくは同様にガラス又はＰＥＴからなる）が設けられる。追加の層があってよく、例えばホールインジェクション層（ＨＩＬ）が前記アノード及びＨＴＬの間に及び／又は電子インジェクション層（ＥＩＬ）がＥＴＬ及びカソードの間に設けられ得る。前記ＨＩＬは好ましくは、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリスチロールスルフォネート（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）であり、前記ＥＩＬは好ましくは非常に薄い層であり、フッ化リチウム、フッ化合物セシウム又は銀からなる。

さらなる、ＥＬ装置の例示的基本構造は、ボトム発光／トップ発光装置を含む。透明又は半透明のボトム及びトップ電極がそれぞれ使用される。独占性透明接触を使用するＴＯＬＥＤＳなどの透明ＬＥＤ装置は表示装置であって、トップ発光のみ、ボトム発光のみ又はトップ及びボトム発光両方（透明）となるように製造される透明ＬＥＤ、またはアノードが基板上に設けられる逆ＯＬＥＤなどの逆ＥＬ装置などである。

本発明で、透明基板、透明基板電極及び非透明対向電極（即ち、前記電極は前記基板と対向して設けられ、通常反射性電極である）を含み、基板を通じて発光する装置を「ボトム発光」と呼ぶ。非透明基板及び／又は非透明基板電極及び透明対向電極の組み合わせを含むＥＬ装置で前記対向電極を通じて発光する装置を、「トップ発光」と呼ぶ。好ましい実施態様では、前記ＥＬ装置はボトム発光又はトップ発光であるか、又は２つの透明電極を持ち両方の方向へ発光するものである。

本発明のひとつの実施態様において、少なくともひとつの電極（即ち、アノード及び／又はカソード）が透明又は半透明である。用語「透明電極」とは、可視範囲が５０％以上の光透過性を示す電極を意味する。残る光は従って、反射され及び／又は吸収される。用語「半透明電極」とは、可視範囲が１０％以上、かつ５０％以下の光透過性を示す電極を意味する。好ましくは可視範囲の光は、４５０ｎｍ以上かつ７０ｎｍ以下である。電極はまた、反射性であってよく、好ましくは対向電極の場合にそうである。

ひとつの実施態様において、前記電極は金属、ダイヤモンド様炭素からなり、又は少なくとも、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、アルミニウム、銀、ＺｎＯ、ドープされたＺｎＯ又は酸化物層を含む群から選択されるひとつの材料を含む。より好ましくは、前記電極は、ＩＴＯ又はＺｎＯなどの透明導電性酸化物からなる。場合により、前記電極は、ＳｉＯ２及び／又はＳｉＯで下地コーティングされ、前記基板から前記電極へ移動性原子又はイオンが拡散することを防止する。さらなる実施態様において、薄いＡｇ又はＡｕ層（厚さ約８〜１５ｎｍ）が単独で、又前記電極層との組み合わせで使用され得る。金属及び／又は金属ホイルが前記電極として使用される場合、好ましくはそれらが基板の役目及び／又は基板電極（即ち、アノード及び／又はカソード）の役目を果たすことである。好ましくは、前記電極は電圧／電流源に導電体を介して接続される。

さらなる実施態様において、ＥＬ装置はＯＬＥＤであり、即ち、エレクトロルミネッセンス発光層が有機分子を含む装置である。さらなる好ましい実施態様では、前記有機分子がポリマ性（ＰＬＥＤ）であるか又は小分子性（ＳＭＯ−ＬＥＤ）である。

他の実施態様では、前記ＥＬ装置は燐光発光有機発光ダイオード（ＰＨＯＬＥＤ）装置である。さらに好ましい実施態様では、前記ＬＥ装置は、燐光発光及び蛍光発光の組み合わせ（ハイブリッドＯＬＥＤ）を含む。他の好ましい実施態様では、前記ＯＬＥＤは蛍光発光ダイオードである。

本発明は、ＥＬ装置でエレクトロルミネッセンス分子として使用されるに適したものである限り制限されるものではない。種々のエレクトロルミネッセンス及び／又は有機エレクトロルミネッセンス分子が当業者には知られており、これらの全てが本発明の範囲に含まれる。本発明で、「エレクトロルミネッセンス分子」とは、好ましくは「有機エレクトロルミネッセンス分子」を意味する。好ましい実施態様において、ＰＬＥＤのポリマーは共役ポリマーであり、例えばポリ（ｐ−フェニレン−ビニレン）（ＰＰＶ）又はポリフルオレンが挙げられる。またＳＭＯＬＥＤの小分子は有機金属キレートであり、例えばＡｌｑ３、Ａｌｑ２ｐ（ＢＡＩｑ）、Ｉｒ（ｐｐｙ）３、Ｉｒ（ＭＤＱ）２ａｃａｃが挙げられ、及び／又は共役デンドリマであり、例えばα−ＮＰＤ、ＴＣＴＡ、ＴＢＰＩ、ｎ−ＭＴＤＡＴＡが挙げられる。

上記のように、用語「スタック」とは、少なくとも２つのエレクトロルミネッセンス発光層が、層間層により分離されたそれぞれの上に設けられたものを意味する。しかし、本発明のＥＬ装置が少なくとも２つのエレクトロルミネッセンス発光層（例えば３つ）を含み、これら少なくとも２つの隣接する発光層は、前記非ドープ層間層により分離される必要があることから、種々のスタック方法が生じ得る。好ましい実施態様では、ＥＬ装置は３つのエレクトロルミネッセンス発光層を持ち、これらの２つのみが又は３つとも層間層で分離されている。最も好ましくは、本発明のＥＬ装置は３つのエレクトロルミネッセンス発光層を持ち、それらはそれぞれ赤色、緑色及び青色発光である。より好ましくは、これらの３つのエレクトロルミネッセンス発光層は、アノードから始めてこの順でスタックされるものである。より好ましくは、緑色及び青色発光エレクトロルミネッセンス発光層のみが前記層間層で分離され、前記緑色エレクトロルミネッセンス発光層は直接赤色発光層のトップにスタックされるものである。かかるＥＬ装置は、黒体曲線に沿う色シフトを生成するために非常に適した装置である。

少なくとも２つのエレクトロルミネッセンス発光層が異なる色を持つ。これは、本発明のＥＬ装置が、電圧／電流の供給により発光が誘起され、少なくとも２つの発光層のそれぞれが異なる波長で発光するものである。ｎが２を超える発光層が存在する場合、ｎが２以上かつｎ−１以下の発光層が好ましく他の発光層とは異なる発光色を有する。

異なる発光色は、前記エレクトロルミネッセンス発光層に含まれる異なるエレクトロルミネッセンス分子を用いて達成される。かかるエレクトロルミネッセンス分子の好ましい実施態様には、赤色発光として、Ｉｒ（ＭＤＱ）２ａｃａｃ（ビス（２−メチルジベンゾール［Ｆ，Ｈ］キノキサリン）（アセチルアセトネート）−ＩＲ−（ＩＩＩ））、緑色発光として、Ｉｒ（ｐｐｙ）３（トリス−（フェニル−ピリジル）−ＩＲ）、及び青色発光として、ＳｐｉｒｏＤＰＶＢｉ（４，４−ビス−２，２−ジフェニルビニル−１，１−スピロビフェニル）などが挙げられる。

次に、ＥＬ装置の好ましい実施態様が開示され、前記層が前記基板上に上記順で設けられる。
特に前記層の材料及びその厚さが開示され、以下の略語が使用される。α−ＮＰＤ：Ｎ，Ｎ０−ジフェニル−Ｎ，Ｎ０−ビス（１−ナフチル）−１，１０−ビフェニル−４，４０−ジアミン；Ｉｒ（ＭＤＱ）２（ａｃａｃ）：ビス（２−メチルジベンゾール［Ｆ，Ｈ］キノキサリン）（アセチルアセトネート）−ＩＲ−（ＩＩＩ）；ＴＢＰＩ：１，３，５−トリス−（１−フェニル−１Ｈ−ベンズイミダゾール−２−イル）−ベンゼン；ＴＣＴＡ：４，４’，４’’−トリス（カルバゾール−９−イル）−トリフェニルアミン；Ｉｒ（ｐｐｙ）３：トリス−（フェニル−ピリジル）−ＩＲ；ＣＢＰ：４，４’−ビス（カルバゾール−９−イル）−ビフェニル；Ｓｐｉｒｏ−ＤＰＶＢｉ：４，４ビス−２，２−ジフェニルビニル−１，１−スピロビフェニル；ＢＡｌｑ：アルミニウム（ＩＩＩ）ビス（２−メチル−８−キノリネート）−４−フェニルフェノレート。

好ましい実施態様では、ＥＬ装置は次の層を含む。即ち、ＩＴＯ、１００ｎｍ；α−ＮＰＤ、１０ｎｍ；α−ＮＰＤ：１０％Ｉｒ（ＭＤＱ）２ａｃａｃ、１０ｎｍ；ＴＣＴＡ：１５％Ｉｒ（ｐｐｙ）３、１０ｎｍ；ＴＢＰｉ、３ｎｍ；ＳｐｉｒｏＤＰＶＢｉ、１０ｎｍ；ＢＡＩｑ、５０ｎｍ；ＬｉＦ、１ｎｍ；Ａｌ、１００ｎｍである。

他の好ましい実施態様では、ＥＬ装置が次の層を含む。即ち、ＩＴＯ、１００ｎｍ；α−ＮＰＤ、１０ｎｍ；α−ＮＰＤ：１０％Ｉｒ（ＭＤＱ）２ａｃａｃ、１０ｎｍ；ＴＣＴＡ：１５％Ｉｒ（ｐｐｙ）３、１０ｎｍ；ＣＢＰ、３ｎｍ；ＳｐｉｒｏＤＰＶＢｉ、１０ｎｍ；ＢＡＩｑ、５０ｎｍ；ＬｉＦ、１ｎｍ；Ａｌ、１００ｎｍである。

他の好ましい実施態様では、ＥＬ装置が次の層を含む。即ち、ＩＴＯ、１００ｎｍ；ｐ−ドープ層、１０ｎｍ；α−ＮＰＤ、１０ｎｍ；α−ＮＰＤ：１０％Ｉｒ（ＭＤＱ）２ａｃａｃ、１０ｎｍ；ＴＣＴＡ：１５％Ｉｒ（ｐｐｙ）３、１０ｎｍ；ＴＢＰｉ，３ｎｍ；ＳｐｉｒｏＤＰＶＢｉ、１０ｎｍ；ＢＡｌｑ、５０ｎｍ；ＬｉＦ、１ｎｍ；Ａｌ、１００ｎｍである。

他の好ましい実施態様では、ＥＬ装置が次の層を含む。即ち、ＩＴＯ、１００ｎｍ；α−ＮＰＤ、１０ｎｍ；α−ＮＰＤ：１０％Ｉｒ（ＭＤＱ）２ａｃａｃ、１０ｎｍ；ＴＣＴＡ：１５％Ｉｒ（ｐｐｙ）３、１０ｎｍ；ＴＢＰｉ、３ｎｍ；ＳｐｉｒｏＤＰＶＢｉ、１０ｎｍ；Ａｌｑ３、５０ｎｍ；ＬｉＦ、１ｎｍ；Ａｌ、１００ｎｍである。

さらに好ましい実施態様では、前記エレクトロルミネッセンス発光層は補色又はほぼ補色の色を発光するものである。例えば黄色と青、赤と緑、又は赤とシアンである。より好ましくは、前記少なくとも２つの発光層の発光色が可視光スペクトルのほとんどをカバーすることである。より好ましくは、３つのエレクトロルミネッセンス発光層（例えば赤、緑及び青）が存在して可視光りのほとんどのスペクトルをカバーするものである。これは、色の広い範囲及び白色を発光するために有利である。

他の実施態様では、装置の色が、ＣＩＥ色図の線に沿って常に調節され得ることである。好ましくは前記色は青と黄色の間で、又は青とオレンジ色の間で調節され得るものであり、従って得られる色がＣＩＥ色図の黒体線に近くなる。このことは、前記装置の色をシフトさせることができるために有利である（例えば「冷たい」白色及び「暖かな」白色の間）。

ＥＬ装置は色調節可能である。「色調節可能」とは、前記装置の光の全スペクトル又はスペクトル分布（即ち、前記ＥＬ装置に存在する全てのエレクトロルミネッセンス発光層により発光される光り）が変更され得るということである。例えば、前記ＥＬ装置が第一の状態で青色を発光する場合に、第二の状態では緑色を発光し得る。従って前記ＥＬ装置で発光される光りの色が青から緑に変更又は調節されたことになる。言い換えると前記ＥＬ装置は色調節可能であり、現在は青色の代わりに緑色を発光していることになる。

上で説明したように、前記薄い層間層のために、前記中間の層間層に接する前記２つの発光層のエレクトロルミネッセンス分子が前記層間層に侵入しインターフェース領域を形成する。そこには両方の前記エレクトロルミネッセンス分子が存在する。言い換えると、前記エレクトロルミネッセンス層の前記分子の混合が生じるということである。この結果、電子及びホールのトラップ状態が層間層内に生成され、これにより電子及びホールの移動が生じることとなる。さらに、電子の移動性の電場依存性がホールの移動性の依存性とは異なる。特に、移動性に乏しいほとんどの電子にとって電場依存性は、移動性の高い容易なホール移動性の電場依存性に比べてずっと強い。従って前記層間層内の電子移動性の電場依存性がホール移動性よりも強いことから、前記ＥＬ装置へ適用される電場の関数として色調節が可能となる。

さらなる実施態様において、前記ＥＬ装置はさらに、電力及び／又は電圧源を含む。好ましくは、前記電力及び／又は電圧源は前記ＥＬ装置の前記電極（即ちアノード及びカソード）に接続される。より好ましくは、前記電力及び／又は電圧源は、前記アノード及びカソード間にＤＣ電圧を提供することである。

より好ましい実施態様では、前記電力及び／又は電圧源は、前記ＥＬ装置へ可変電圧を供給するものであり、それにより前記ＥＬ装置の色調節が達成され得る。例えば、前記ホールの移動性が電子の移動性よりも優れており、即ち前記層間層内のホールがより高速で移動することから、第一の低電圧でカソードにより近いエレクトロルミネッセンス層のみが発光する。続いて電圧を増加すると、増加する電圧に対してホールに比べて電子の移動性がより影響されやすいものであるならば、電子の移動性（即ち、前記層間層内で移動される電子の速度の増加）は、ホールが移動する速度に比較してより強くなる。従ってアノード近くの前記エレクトロルミネッセンス層もまた発光を始めることとなる。

カソード近くの前記エレクトロルミネッセンス層の発光色が青色の場合、アノード近くの前記エレクトロルミネッセンス層の発光色は赤色である。従って低電圧から高電圧への変化により前記ＥＬ装置からの発光は青色からこれらの混合色（例えば白色）に調節されることとなる。
さらに、より高電圧を供給することでＥＬ装置の明るさレベルを変更することができる。即ち、前記装置から発光する全光量が増加する。さらなり実施態様において、低い明るさレベル及び低電圧供給で空の青色が達成され、高い明るさレベル及び高電圧供給により明るい暖かな白色が達成される。従って、好ましい実施態様において、色は供給電圧及び明るさレベルにより調節され得る。さらに、黒体曲線に沿う色シフトが、望ましい及び／又は高い効率ですべての明るさレベルで可能となる。

一般的に、全ての色変化が、本発明のＥＬ装置により実現され得る。ここで好ましくは色はＣＩＥ色図の線上に乗る。

他の好ましい実施態様で、電力及び／又は電圧源は前記ＥＬ装置へパルス駆動方法を提供するように構成される。ここでは変更電圧が前記ＥＬ装置の２つ又はそれ以上のエレクトロルミネッセンス層に供給される。好ましくは供給電圧は正方形状電圧である。かかる方式で、即ち単一のエレクトロルミネッセンス層の発光強度の調節、前記ＥＬ装置の色調節が前記ＥＬ装置の一定の明るさレベルで達成される。

パルス駆動方式は好ましくは、一連のパルス、好ましくは正方形状のパルスであり、前記色調節可能ＥＬ装置へ適用される。好ましくは周波数はｋＨｚの範囲であり、より好ましくは１００Ｈｚ以上かつ３ｋＨｚ以下である。供給電圧は、時間間隔ｔ２で０Ｖ、及び時間間隔ｔ１で好ましくは２Ｖ以上かつ２０Ｖ以下である。負荷サイクルはｔ１割るｔ１＋ｔ２で与えられる。従って１００％負荷サイクルとは、電圧が常にオン状態を意味する。５０％負荷サイクルとは、オンオフ時間ｔ１及びｔ２が等しいことを意味する。負荷サイクル０とは前記装置がスイッチオフの状態である。

非ドープ層間層は、電子及びホールの移動のバリアとして作用する。言い換えると、前記層間層を通る電子及びホール移動は、前記第一のエレクトロルミネッセンス層と前記層間層間のエネルギバリア及び前記第二のエレクトロルミネッセンス層と前記層間層間のエネルギバリアがある程度、好ましくは０．４ｅＶ以上の大きさでは難しい。トラップ状態は前記層間層内に、前記層間層と隣接する２つのエレクトロルミネッセンス層に含まれるエレクトロルミネッセンス分子の混合により導入され、それにより電子及びホールの移動がこれらのトラップ状態を介して非常に容易となる。

前記層間層は、電子及びホールの移動に対してバリアとして作用し、かつ前記エレクトロルミネッセンス層に隣接することで含まれるエレクトロルミネッセンス分子が侵入することができる全ての材料からなり得る。好ましい実施態様では、前記層間層は、前記層間層及び隣接するエレクトロルミネッセンス層との間のエネルギバリアが、０．２ｅＶ以上、０．３ｅＶ以上、０．４ｅＶ以上、０．５ｅＶ以上又は０．７ｅＶ以上となる材料を含む。より好ましい実施態様では、前記層間層は、ＴＢＰＢｉ（１，３，５−トリス−（１−フェニル−１Ｈ−ベンズイミダゾール−２−イル）−ベンゼン）及び又はＣＢＰ（４，４’−ビス（カルバゾール−９−イル）−ビフェニル）を含む。

前記層間層の厚さは、前記少なくとも２つのエレクトロルミネッセンス層のそれぞれに存在するエレクトロルミネッセンス分子を含むインターフェース領域を形成可能な範囲である必要がある。かかる条件で、前記層間層は完全に閉鎖されたものではなく、隣接する発光層に含まれるエレクトロルミネッセンス分子がそれらの分子が混合されることにより前記層間層内でトラップ状態を形成することができる。言い換えるとエレクトロルミネッセンス分子が前記層間層をドープするために用いられるということである。さらに本発明の実施態様において、前記層間層の厚さは、約０．５ｎｍ以上かつ３０ｎｍ以下、１ｎｍ以上かつ１０ｎｍ以下、好ましくは約１ｎｍ以上かつ約８ｎｍ以下、５ｎｍ以上かつ約８ｎｍ以下又は約２ｎｍ以上かつ約５ｎｍ以下、及び最も好ましくは約２ｎｍ以上かつ約３ｎｍ以下である。これにより、前記層間層に隣接する前記エレクトロルミネッセンス層からエレクトロルミネッセンス分子の導入による前記層間層内のトラップ状態が最も効果的に形成され得る、という利点を持つ。従って、ドープ層間層の生成は要求されない。さらに、前記層間層の厚さが約５ｎｍ以上かつ８ｎｍ以下ですでに顕著な色調節可能性を提供し、前記層間層の厚さが約２ｎｍ以上かつ３ｎｍ以下では最適となる。従って調節範囲は、前記層間層の厚さの関数であり、約２ｎｍ以上及び約３ｎｍ以下の層間層が最も広い調節可能な範囲を与える結果となる。

さらなる実施態様において前記ＥＬ装置はさらに、前記基板に対向する電極上に設けられた少なくともひとつのカバー層を含む。好ましい実施態様では、第一の電極から始まり、前記ＥＬ装置の異なる層が基板上に設けられる。前記カバー層が第二の電極上に堆積され前記装置をシールし例えば湿気から保護する。

好ましい実施態様において、前記基板のカバー層は透明又は半透明である。用語「透明」は、基板及び／又はカバー層が、５０％以上の可視光の透過性を示すことを意味する。残りの光りは従って反射され及び／又は吸収される。用語「半透明」とは、基板及び／又はカバー層が、１０％以上かつ５０％以下の可視光透過性を示すことを意味する。好ましくは、可視光の範囲は４５０ｎｍ以上及び７００ｎｍ以下の波長を持つ。

さらに好ましい実施態様では、前記基板及び／又はカバー層は、ガラス、セラミックスからなり、及び／又は少なくともひとつの金又は銀を含む。さらに前記基板及び／又はカバー層の好ましい材料は、ポリマーシート又はホイルが含まれ、より好ましくは適切な湿度及び酸素バリア性を持ち、前記ＥＬ装置内に湿気や酸素が入ることを防止するものである。さらなる実施態様において、非透明基板及び／又はカバー層（例えば、金属又は金属ホイルからなる非透明基板及び／又はカバー層）が使用される。前記非透明基板及び／又はカバー層はさらに例えば光アウトカップリング補強などの光学的目的のために追加の層を含んでよい。

透明基板及び／又はカバー層は全ての適切な寸法、形又は形状であってよい。好ましくは平面形状であり、柔軟な材料が用いられる場合には、要求される全ての３次元的形状に形状化又は曲げられてよい。

他の側面において本発明は、本発明によるエレクトロルミネッセンス装置又は光源の色、ランプ、昼光ランプ、モニタ又はテレビの色を、前記装置の種々の明るさで、調節する方法に関する。かかる色調節は、好ましくは、前記ＥＬ装置の電極へ供給される電圧を変更することで達成され得る。電圧の変更は、例えば前記ＥＬ装置の電極（即ちアノード及びカソード）へ接続される電源の手段による。上で詳細に説明したように、電子の移動性はホールの移動性に比較してより強く供給電場依存性である。従って、電圧の変化は主に電子の移動性に影響する（即ち、前記層間層内で移動する電子の速度が増加する）。

さらなる側面において、本発明は、本発明によるエレクトロルミネッセンス装置又は光源の色、ランプ、昼光ランプ、モニタ又はテレビの色を、前記装置の種々の明るさで、調節する方法に関する。かかる色調節は好ましくは前記装置にパルス駆動方式の適用により達成され得る。

他の側面において本発明は、本発明によるエレクトロルミネッセンス装置を製造する方法に関し、前記方法は：基板を準備し；及び前記基板上に以下の順で堆積することを含む：第一の電極、異なる発光色を持つエレクトロルミネッセンス分子を含む少なくとも２つのエレクトロルミネッセンス発光層及び前記少なくとも２つの発光層の間に設けられた層間層のスタック及び第二の電極。前記層間層は非ドープ層間層であり、その厚さは０．５ｎｍ以上かつ３０ｎｍ以下であり、前記層間層内での前記電子の移動性が前記層間層内での前記ホールの移動性とは異なり、前記層間層内での前記電子の電場依存性が前記層間層内での前記ホールの電場依存性とは異なる。前記エレクトロルミネッセンス装置の色を調節するために電力及び／又は電圧源が前記電極に接続され、前記ＥＬ装置へ変更電圧及び／又はパルス駆動方式を与えるように適合されて、前記エレクトロルミネッセンス装置が明るさのレベルが一定又は変動するレベルで色調節可能である。

好ましい実施態様において、３つのうちのひとつのみ又は２つが層間層により分離された３つのエレクトロルミネッセンス発光層がスタックとして堆積される。より好ましくは、それぞれ赤色、緑色及び青色光を発光する３つのエレクトロルミネッセンス発光層が堆積され、その２つのみ又は３つとも層間層により分離されており、スタックとして堆積される。最も好ましくは、緑色及び青色発光エレクトロルミネッセンス発光層が前記層間層で分離され、緑色エレクトロルミネッセンス装置発光層は赤色発光層の上に直接スタックされるものである。

電極は全ての適切な方法で堆積され得る。好ましくは、電極は蒸着のための真空プロセスシステムを用いて堆積される。さらなる実施態様では、蒸着には、蒸着又はスパッタなどの物理蒸着（ＰＶＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）、低圧ＣＶＤ（ＬＰＣＶＤ）又はプラズマ強化ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）などが挙げられる。好ましくは、蒸着は金属酸化物堆積、より好ましくはＺｎＯ又はインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）の堆積である。ＩＴＯ又はＺｎＯ層は顕著な性能を示す。最も好ましくは、蒸着はＺｎＯ又はＩＴＯＬＰＣＶＤ、又はＺｎＯ又はＩＴＯＰＥＣＶＤ、又はＺｎＯ又はＩＴＯスパッタプロセスである。

エレクトロルミネッセンス層の堆積の種々の方法は当業者にとって知られており、これらの全ては本発明の範囲に含まれる。小分子によるエレクトロルミネッセンス層は好ましくはＰＶＤ、ＯＶＰＤにより堆積される。小分子ＯＬＥＤのために使用され得る好ましい堆積技術は、容器からの誘起材料の真空熱蒸着（ＶＴＥ）、及び／又は有機蒸気相堆積（ＯＶＰＤ）であり、ここでは有機材料がガスフロー手段により基板上に移動させるものである。これらの技術は、前記層間層の厚さを正確に制御することを可能とする。特にＯＶＰＤ技術は、非常に優れた厚さ制御を可能とし、さらに、前記層間層のフィルム形態を制御することを可能とする。さらに好ましい実施態様では、ポリマー（より長い分子）に基づくエレクトロルミネッセンス層が、最初適切な溶媒で溶解され、続いて印刷又はスピンコーティング方法により堆積される。

本発明のこれらの及び他の側面は以下説明される実施態様を参照して明らかとなり理解されるであろう。

図１は、層間層を含むエレクトロルミネッセンス装置のエネルギダイヤグラムの模式図を示す。 図２は、種々の層間層厚さを持つＯＬＥＤ装置のエネルギダイヤグラムの模式図を示す。 図３は、本発明によるＯＬＥＤ装置のスタックの模式図を示す。 図４は、本発明によるＯＬＥＤ装置のためのパルス駆動方式を示す。 図５は、本発明による色調節可能なＯＬＥＤの、駆動電圧に依存するＣＩＥ１９３１色座標ｘ及びｙを示す。 図６は、本発明による色調節可能なＯＬＥＤの、負荷サイクル及び電圧の関数として発光を示す。

図１は、層間層２及び異なる色で発光する２つのエレクトロルミネッセンス発光層１、３を含むエレクトロルミネッセンス装置のエネルギダイヤグラムを示す。アノード（図示されていない）が発光層１の左に設けられ、カソード（図示されていない）が発光層３の右に設けられている。

非ドープ層間層２は自体バリア層として作用し、バリア層を介する電子及びホールの移動を困難にする。図１Ａで示されるように、発光層１及び発光層２間のエネルギバリア（ΔＥ_１２）及び発光層３及び層間層２間のエネルギバリア（ΔＥ_３２）は非常に高く通常は少なくとも０．４ｅＶの程度内である。

本発明による図１Ｂの非ドープ層間層２の厚さは、前記層間層により分離された少なくとも２つのエレクトロルミネッセンス発光層１、３のそれぞれに存在するエレクトロルミネッセンス分子を含むインターフェース領域の形成を可能にする。このようにして、トラップ状態が前記層間層内（点線で示される）に導入して、これらのトラップ状態を介して前記層間層内の電子及びホールの移動をより容易にする。

エレクトロルミネッセンス分子が前記層間層に隣接する２つの発光層からの層間層内に存在するので、前記層間層に隣接する２つの発光層のＬＵＭＯ及びＨＯＭＯが、前記層間層内の追加のトラップレベルのエネルギレベルで揃う。従って電子及びホールの移動が非常に改善される。

図２は、前記層間層の厚さの変化とＯＬＥＤ装置のエネルギダイヤグラムを示す。２つのエレクトロルミネッセンス発光層１、３を持つＯＬＥＤ装置が示され、ここで発光層１はオレンジ色を発光し、発光層３は補色の青色を発光する。

図２Ａでは、層間層２が存在せずレベルが揃っていない。ホール（矢印４で示される）の移動性は電子（矢印５）の移動性よりも高いので、発光ゾーンは右側の発光層３である。従って、層間層なしでは、発光層３のみが発光する（即ちこの場合青色発光である）。従って前記再結合ゾーンの電荷バランス及び位置は供給電圧の関数として調節可能である。

図２Ｂは本発明によるＯＬＥＤ装置のエネルギダイヤグラムを示し、ここで非ドープ層間層２が厚さ約２ｎｍ以上及び３ｎｍ以下であり、これにより前記層間層により分離された少なくとも２つのエレクトロルミネッセンス発光層１、３のそれぞれに存在するエレクトロルミネッセンス分子を含むインターフェース領域の形成を可能にする。従って、前記薄い層間層内に隣接する発光層１、３のエレクトロルミネッセンス分子のドーピングにより、トラップ状態が前記層間層２内に生成する。前記層間層内に導入された前記トラップ状態を介して電子及びホールの移動が生じる。前記層間層内の電子移動性は、ホール移動性よりもより強い電場依存性であり、適用される電場の関数（例えば３．３Ｖから４．５Ｖ）として色調節が可能となる。この場合、ＯＬＥＤ装置の光りの色は青色から白色に調節される。

図２Ｃは、ＯＬＥＤ装置のエネルギダイヤグラムを示し、非ドープ層間層２は約１０ｎｍであり、ホールの移動のためのバリアとして作用する。従って、発光波長変換材料発光層１のみで生じる（即ち、オレンジ光がＯＬＥＤ装置から発光される）。

図３は、本発明によるＯＬＥＤ装置のスタックを示し、３つのエレクトロルミネッセンス発光層が存在し、赤色、緑色及び青色を発光し、層間層２が前記緑及び青色発光層間に堆積される。
前記スタックは９層からなり、ＣＶＤ技術により基板（図示されていない）上に堆積される約１００ｎｍ（ボトム）のＩＴＯアノードから開始される。前記ＩＴＯ上には次の層が見られる。即ち、α−ＮＰＤ層、厚さ約１０ｎｍ、α−ＮＰＤ：１０％Ｉｒ（ＭＤＱ）２ａｃａｃ層、厚さ約１０ｎｍ、ＴＣＴＡ：１５％Ｉｒ（ｐｐｙ）３層、厚さ約１０ｎｍ、ＴＢＰｉ層間層２、厚さ約３ｎｍ、ＳｐｉｒｏＤＰＶＢｉ層、厚さ約１０ｎｍ、ＢＡＩｑ層、厚さ約５０ｎｍ、ＬｉＦ層、厚さ約１ｎｍ、及びＡｌ層、厚さ約１００ｎｍである。

図４は本発明によるＯＬＥＤ装置のパルス駆動方式を示し、連続する正方形状パルスを色調節可能なＯＬＥＤ装置へ供給する。周波数は約１ｋＨｚに設定される。供給電圧はｔ２で０Ｖ、ｔ１で約１０Ｖである。この例では負荷サイクルは約６０％である。

図５は、本発明による色調節ＯＬＥＤのＣＩＥ１９３１色座標ｘ、ｙの駆動電圧依存性を示す。

図５Ａは、層間層３ｎｍ厚さの色調節ＯＬＥＤの負荷サイクル及び電圧の関数としてＣＩＥ１９３１ｘ座標を示す。色は負荷サイクルとは独立している。これは、色及び明るさが独立して制御され得ることを意味する。

図５Ｂは、色調節ＯＬＥＤの負荷サイクル及び電圧の関数としてＣＩＥ１９３１ｙ座標を示す。同じく色は負荷サイクルとは独立している。これは、色及び明るさが独立して制御され得ることを意味する。

まとめると、本発明によるＯＬＥＤ装置のｘ及びｙＣＩＥ１９３１色座標は負荷サイクルには依存せず、駆動電圧（Ｖ）にのみ依存することは明らかである。従って、色調節装置の色及び強度は独立して制御可能である。さらに本発明によるＯＬＥＤのそれぞれの電流及び電力効率は低及び高い明るさレベルで非常に優れている。

図６は、負荷サイクル及び電圧の関数として、本発明による色調節可能なＯＬＥＤの光強度を示す。図から、電圧を３．６Ｖ及び４．５Ｖの間で変化させることは容易であり、負荷サイクルを９０％及び１０％の間で変化させることで約１０００Ｃｄ／ｍ^２で一定に維持することは容易であることが分かる。従って、異なる発光色を持つ一定の光強度で本発明のＥＬ装置の操作が可能となる。

本発明は図面及びこれまでの記載において詳細に説明されてきた。かかる図面及び記載は説明のために例示的であり、なんら限定するものではない。本発明は開示内容に限定されるものではない。

開示された実施態様の他の変法は、当業者にとって、図面、開示及び添付の特許請求の範囲を参考にして理解され、把握される。特許請求の範囲において、用語「含む」は他の要素又はステップを排除するものではなく、「ひとつの」なる用語は、複数を除外するものではない。ある手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用され得ないということを示すものではない。特許請求の範囲の全ての符号などは本発明の範囲を限定するものとして解釈されてはならない。

Claims (9)

1. エレクトロルミネッセンス装置であり、前記装置は：基板、２つの電極及び前記２つの電極の間に配されたスタックを含み、前記スタックは少なくとも２つの異なる発光色を持つエレクトロルミネッセンス発光層及び少なくとも２つの隣接するエレクトロルミネッセンス発光層の間に設けられる少なくともひとつの層間層を含み、前記エレクトロルミネッセンス発光層はエレクトロルミネッセンス分子を含み、及び前記層間層が非ドープ層間層であり、前記層間層の厚さが２ｎｍ以上かつ３ｎｍ以下の厚さであり、前記層間層は、電子及び正孔の輸送のためのバリアとして機能し、かつ、前記層間層によって分離される少なくとも２つのエレクトロルミネッセンス発光層のそれぞれに存在するエレクトロルミネッセンス分子の浸入を可能にする材料で構成されることで、前記エレクトロルミネッセンス分子を含むインターフェース領域を含み、前記層間層内での前記電子の移動性が前記層間層内での前記ホールの移動性とは異なり、その結果前記層間層内での前記電子の電場依存性が前記層間層内での前記ホールの電場依存性とは異なり、前記エレクトロルミネッセンス装置がさらに、前記エレクトロルミネッセンス装置の色を調節するために電力及び／又は電圧源が前記電極に接続され、前記ＥＬ装置へ変更電圧及び／又はパルス駆動方式を与えて、前記エレクトロルミネッセンス装置が明るさのレベルが一定又は変動するレベルで色調節する、エレクトロルミネッセンス装置。
2. 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、前記少なくともひとつの電極が透明又は半透明である、エレクトロルミネッセンス装置。
3. 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、前記エレクトロルミネッセンス装置がＯＬＥＤ装置であり、有機エレクトロルミネッセンス分子を含む少なくとも２つのエレクトロルミネッセンス発光層を含む、エレクトロルミネッセンス装置。
4. 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、前記発光色が補色である、エレクトロルミネッセンス装置。
5. 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、前記基板が、透明又は半透明基板、ガラス基板、柔軟性基板及び／又はポリマー基板を含む群から選択される、エレクトロルミネッセンス装置。
6. 請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス装置を含む、光源、ランプ、昼光ランプ、モニタ又はテレビ。
7. 請求項１乃至５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又は請求項６に記載の光源、ランプ、昼光ランプ、モニタ又はテレビの色を調節する方法であり、前記電極へ供給する電圧を変化させる、方法。
8. 請求項１乃至５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又は請求項６に記載の光源、ランプ、昼光ランプ、モニタ又はテレビの色を、前記装置の一定の明るさで調節する方法であり、パルス駆動方式を前記装置に適用する、方法。
9. 請求項１乃至５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の製造方法であり、前記方法が：
   （ａ）基板を準備し；及び
   （ｂ）前記基板上に順に、第一の電極、エレクトロルミネッセンス分子を含み異なる発光色を持つ少なくとも２つのエレクトロルミネッセンス発光層のスタック及び前記少なくとも２つの隣接する発光層の間に設けられる厚さ２ｎｍ以上かつ３ｎｍ以下の層間層及び第二の電極を堆積し、前記層間層が非ドープ層間層であり、
   前記層間層内での前記電子の移動性が前記層間層内での前記ホールの移動性とは異なり、前記層間層内での前記電子の電場依存性が前記層間層内での前記ホールの電場依存性とは異なり、さらに
   前記エレクトロルミネッセンス装置の色を調節するために電力及び／又は電圧源が準備され、前記電力及び／又は電圧源が前記電極に接続され、前記ＥＬ装置へ変更電圧及び／又はパルス駆動方式を与えて、前記エレクトロルミネッセンス装置が明るさのレベルが一定又は変動するレベルで色調節する、製造方法。
   

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