JP6974318B2 - 有機発光デバイス、表示装置、有機発光デバイスからの発光の色温度を制御する方法、有機発光デバイスを製造する方法 - Google Patents
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Description
［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１７年５月１２日に出願された中国特許出願２０１７１０３３５０１８．０号の優先権を主張するものであり、この先の出願の開示全体をここに参照のために取り込む。
本出願は、２０１７年５月１２日に出願された中国特許出願２０１７１０３３５０１８．０号の優先権を主張するものであり、この先の出願の開示全体をここに参照のために取り込む。
本発明は、表示技術に関し、より詳細には、有機発光デバイス、表示装置、有機発光デバイスからの発光の色温度を制御する方法、並びに有機発光デバイスを製造する方法に関する。
有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）表示装置は、自己発光型装置であり、バックライトを必要としない。ＯＬＥＤ表示装置は、従来の液晶表示（ＬＣＤ）装置に比べてより鮮やかな色、またより広い色域を提供する。さらに、ＯＬＥＤ表示装置は、典型的なＬＣＤよりも柔軟性があり、薄く、軽くすることができる。
ＯＬＥＤ表示装置は、典型的には、アノードと、有機発光層を含む有機層と、カソードとを含む。ＯＬＥＤは、ボトムエミッション型ＯＬＥＤまたはトップエミッション型ＯＬＥＤのいずれかであり得る。ボトムエミッション型ＯＬＥＤでは、光はアノード側から取り出される。ボトムエミッション型ＯＬＥＤでは、アノードは一般に透明であり、カソードは一般に反射性を持っている。トップエミッション型ＯＬＥＤでは、カソード側から光が取り出される。カソードは光透過可能であり、アノードは反射性を持っている。
本発明の一態様は、第１電極と、前記第１電極上にあって、有機発光層を含む有機層と、前記有機層の前記第１電極から遠い側にある第２電極と、前記第１電極と前記有機層との間にあるエレクトロクロミック層と、前記エレクトロクロミック層と前記有機層との間にある第３電極と、を備える有機発光デバイスを提供する。
前記エレクトロクロミック層は、屈折率が可変となってもよい。
前記有機発光デバイスは、前記第３電極に対応する第１領域にある第１マイクロキャビティと、前記第１領域外の、前記第１電極に対応する第２領域にある第２マイクロキャビティと、を備え、前記第１マイクロキャビティは、屈折率が可変となってもよい。
前記第１マイクロキャビティの光学的実効距離は、前記第１電極と前記第３電極との間での電位差への調整によって調整可能であってもよい。
前記第３電極は、実質的に前記第１領域に形成されてもよく、前記第１電極は、実質的に前記第１領域および前記第２領域に形成されてもよい。
前記第１電極は、金属材料を含んでもよく、前記第２電極と前記第３電極は、実質的に透明電極であってもよい。
前記第１電極は、アルミニウムおよびシルバーのいずれか一方またはこれらの組み合わせを含んでもよい。
前記第１電極の一方の面を含む平面への前記第１電極と前記第２電極との正投影は、前記平面への前記エレクトロクロミック層と前記第３電極との正投影を覆ってもよい。
前記第３電極と前記エレクトロクロミック層は、正投影が実質的に互いに重なってもよい。
前記有機発光デバイスは、前記第３電極と前記有機層との間にある平坦化層をさらに備えてもよい。
前記平坦化層は、導電性ポリマー材料を含んでもよい。
前記平坦化層は、厚さが約１００ｎｍ〜約３００ｎｍであってもよい。
前記第１電極は、厚さが約１０ｎｍ〜約３００ｎｍであり、前記第２電極は、厚さが約１０ｎｍ〜約２０ｎｍであり、前記第３電極は、厚さが約５ｎｍ〜約２０ｎｍであってもよい。
前記エレクトロクロミック層は、酸化タングステン、エレクトロクロミック材料であるポリチオフェンまたはその誘導体、エレクトロクロミック材料であるビオロゲンまたはその誘導体、エレクトロクロミック材料であるテトラチアフルバレンまたはその誘導体、およびエレクトロクロミック材料である金属フタロシアニンまたはその誘導体のいずれか一方またはこれらの組み合わせを含んでもよい。
前記第２電極はカソードであり、前記第１電極と前記第３電極はアノードであってもよい。
本発明の他の一態様は、本明細書に記載の有機発光デバイス、または本明細書に記載の方法によって製造された有機発光デバイスを含む表示装置を提供する。
本発明の他の一態様は、本明細書に記載の有機発光デバイス、または本明細書に記載の方法によって製造された有機発光デバイスからの発光の色温度を制御する方法であって、前記第１電極に第１電圧信号を印加するステップと、前記第２電極に第２電圧信号を印加するステップと、前記第３電極に第３電圧信号を印加するステップと、を含む方法を提供する。
前記方法は、前記第１電極と前記第３電極との間での電位差、前記第２電極と前記第３電極との間での電位差、および前記第１電極と前記第２電極との間での電位差のいずれか一方またはこれらの組み合わせを調整することで、前記有機発光デバイスからの発光の色温度を調整するステップをさらに含んでもよい。
前記有機発光デバイスは、前記第３電極に対応する第１領域にある第１マイクロキャビティと、前記第１領域外の、前記第１電極に対応する第２領域にある第２マイクロキャビティと、を備え、前記方法は、前記第１電極と前記第３電極との間での電位差、および前記第２電極と前記第３電極との間での電位差のいずれか一方またはこれらの組み合わせを調整することで、前記第１マイクロキャビティからの発光の色温度を調整するステップをさらに含んでもよい。
前記有機発光デバイスは、前記第３電極に対応する第１領域にある第１マイクロキャビティと、前記第１領域外の、前記第１電極に対応する第２領域にある第２マイクロキャビティと、を備え、前記方法は、前記第１電極と前記第２電極との間での電位差を調整することで、前記第２マイクロキャビティからの発光の色温度を調整するステップをさらに含んでもよい。
本発明の他の一態様は、有機発光デバイスを製造する方法であって、ベース基板上に第１電極を形成するステップと、前記第１電極の前記ベース基板から遠い側にエレクトロクロミック層を形成するステップと、前記エレクトロクロミック層の前記第１電極から遠い側に第３電極を形成するステップと、前記第３電極および前記第１電極の前記ベース基板から遠い側に有機層を形成するステップと、前記有機層の前記第１電極から遠い側に第２電極を形成するステップと、を含み、前記有機層を形成するステップは、有機発光層を形成することを含む方法を提供する。
前記エレクトロクロミック層と前記第３電極は、単一のマスク板を用いて単一のパターン形成過程において形成されてもよい。
以下の図面は、開示された様々な実施形態による例示的な目的のための単なる例であり、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。
以下、本発明について実施形態を参照しながらより具体的に説明する。なお、いくつかの実施形態に係る以下の説明は、例示や説明の目的で提供されたものに過ぎず、本発明を網羅または制限するためのものではない。
従来の有機発光デバイスでは、その発光の色温度は、有機発光デバイスに印加される電圧を調節することでしか調節できない。従来の有機発光デバイスでは、全色温度をカバーすることは困難である。さらに、大きな色温度調整は、アノードとカソードとの間の大きな電圧変化を必要とし、その結果、放出された光の光強度の変化が比較的大きくなる。
したがって、本発明は、従来技術の限界や欠点に起因する多くの問題を解決するために、とりわけ、有機発光デバイス、表示装置、有機発光デバイスからの発光の色温度を制御する方法、並びに有機発光デバイスを製造する方法を提供する。本発明の一態様は、有機発光デバイスを提供する。いくつかの実施形態では、有機発光デバイスは、第１電極と、前記第１電極上にある有機層と、前記有機層の前記第１電極から遠い側にある第２電極と、前記第１電極と前記有機層との間にあるエレクトロクロミック層と、前記エレクトロクロミック層と前記有機層との間にある第３電極と、を備える。有機層は、有機発光層を含む。第３電極およびエレクトロクロミック層は、第１領域に実質的に形成されてもよく、第１電極および第２電極は、第１領域よりも大きくかつ該第１領域を含む領域に実質的に形成されてもよい。第１電極の一方の面を含む平面への第１電極および第２電極の正投影は、該平面へのエレクトロクロミック層および第３電極の正投影を覆ってもよい。従来の有機発光デバイスに比べると、本発明に係る有機発光デバイスからの発光の色温度は、該発光の光強度に影響を与えることなく、比較的広い範囲にわたって調整することができる。
図１Ａは、本発明に係るいくつかの実施形態における有機発光デバイスの構造を示す模式図である。図１Ｂは、本発明に係るいくつかの実施形態における有機発光デバイスの構造を示す模式図である。図１Ａおよび図１Ｂに示すように、いくつかの実施形態における有機発光ダイオード素子は、ベース基板１上にある第１電極２と、第１電極２のベース基板１から遠い側にあるエレクトロクロミック層３と、エレクトロクロミック層３の第１電極２から遠い側にある第３電極４と、第３電極４および第１電極２のベース基板１から遠い側にある有機層６と、有機層６の第１電極２から遠い側にある第２電極１０と、を備える。
図１Ａに示すように、いくつかの実施形態では、第３電極４は、実質的に第１領域Ａにある。第１電極２および第２電極１０は、第１領域Ａよりも大きく、かつ第１領域Ａを含む領域に実質的にある。例えば、図１Ａでは、第１電極２および第２電極１０は、実質的に第１領域Ａおよび第２領域Ｂの両方にある。エレクトロクロミック層３は、必ずしも第１領域Ａにあるとは限らない。エレクトロクロミック層３は、第１領域Ａよりも大きく、かつ第１領域Ａを含む領域に実質的にあってもよい。例えば、エレクトロクロミック層３は、実質的に第１領域Ａおよび第２領域Ｂの両方にある。エレクトロクロミック層３は、第１電極２と第３電極４との間にある。第３電極４は、エレクトロクロミック層３と有機層６との間にある。第１電極２の一方の面（例えば、底面）を含む平面への第１電極２、第２電極１０およびエレクトロクロミック層３の正投影は、該平面への第３電極４の正投影を覆ってもよい。
図１Ｂに示すように、いくつかの実施形態では、第３電極４およびエレクトロクロミック層３は、実質的に第１領域Ａにある。第１電極２および第２電極１０は、第１領域よりも大きく該第１領域を含む領域に実質的にある。例えば、図１Ｂでは、第１電極２および第２電極１０は、第１領域Ａおよび第２領域Ｂの両方に実質的にある。エレクトロクロミック層３は、第１電極２と第３電極４との間にある。第３電極４は、エレクトロクロミック層３と有機層６との間にある。第１電極２の一方の面（例えば、底面）を含む平面への第１電極２と第２電極１０との正投影は、該平面へのエレクトロクロミック層３と第３電極４との正投影を覆ってもよい。第３電極４とエレクトロクロミック層３は、正投影が実質的に互いに重なってもよい。
いくつかの実施形態では、有機発光デバイスは、第３電極４（およびエレクトロクロミック層３）に対応する第１領域Ａにある第１マイクロキャビティ１００と、第２領域Ｂにある第２マイクロキャビティ２００とを含む。第１マイクロキャビティ１００の光学距離は、第１電極２と第３電極４との間での電位差を調整することによって調整されてもよい。
エレクトロクロミック層３は、エレクトロクロミック材料からなる。ここで、「エレクトロクロミック」という用語とは、電位差が印加されるとその光学特性（例えば、反射率、透過率、吸光度、および屈折率のうちの１つ以上）について安定で可逆的な変化を示す材料または層を指す。エレクトロクロミック材料または層は、電位差が印加されると色が変化してもよい。また、エレクトロクロミック材料または層は、電位差が印加されると透明性が変化してもよい。エレクトロクロミック材料は、無機エレクトロクロミック材料であってもよい。無機エレクトロクロミック材料の例としては、ＷＯ３、ＭｏＯ３、Ｎｂ２Ｏ３などの遷移金属酸化物が挙げられる。有機エレクトロクロミック材料の例としては、ポリチオフェンまたはその誘導体、ビオロゲンまたはその誘導体、テトラチアフルバレンまたはその誘導体、金属フタロシアニンまたはその誘導体、ピリジン、アミノキノン、およびアジン化合物が挙げられる。
図１Ｂに示すように、いくつかの実施形態におけるエレクトロクロミック層３は、（各有機発光デバイス内で）１つのエレクトロクロミックブロックを含む。エレクトロクロミック層３は、複数のエレクトロクロミックブロック、例えば、２つや３つ、またはそれ以上のエレクトロクロミックブロックを含んでもよい。
有機層６は、少なくとも有機発光層８を含む。第１電極２と第２電極１０に電圧信号が印加されると、正電荷キャリア（正孔）と負電荷キャリア（電子）がそれぞれ生成される。正電荷キャリアおよび負電荷キャリアは、有機発光層８において再結合して、励起子を形成する。励起子が基底状態に戻ると、そのエネルギは、有機発光層８における有機発光材料に伝達される。有機発光材料は、基底状態から励起状態に励起される。有機発光材料が基底状態に戻ると、そのエネルギは、放射崩壊によって光の形で放出される。有機発光層８は、厚さが約５ｎｍ〜約５０ｎｍであってもよい。
カソードから発光層に電子を注入しかつアノードから発光層に正孔を注入するように、アノードとカソードとの間に電場が印加されると、電子と正孔との再結合で放出されたエネルギは、一定の発振周波数で励起子と光子との間を振動する。光子は、マイクロキャビティ内で、脱励起原子によって吸収されることがある。そして、脱励起原子は、再励起され、基底状態に戻ると光子を放出する。この過程は、マイクロキャビティ内で複数回繰り返されてもよく、その結果、発光ピークで発光強度が向上する。
いくつかの実施形態では、第１電極２および第２電極１０のうち、一方はアノードであり、他方はカソードである。外部電場の場合、アノードは正電荷キャリア（正孔）を生成しており、カソードは負電荷キャリア（電子）を生成する。第１電極２はアノードであり、第２電極１０はカソードであってもよい。
有機発光デバイスは、トップエミッション型有機発光デバイスであってもよく、ボトムエミッション型の有機発光デバイスであってもよい。
いくつかの実施形態では、第１電極２は金属材料からなり、第２電極１０は透明材料からなり、例えば、第２電極１０は透明電極である。金属材料からなる第１電極２は、有機発光層８からの発光を、第２電極１０に向かう方向に反射してから、第２電極１０を通過させるように配置される反射ミラーであってもよい。ここで、「実質的に透明」という用語とは、可視光線透過率が少なくとも５０％（例えば、少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％、少なくとも９０％、や少なくとも９５％）であることを意味する。
第１電極２は、アルミニウム、シルバー、またはそれらの組み合わせからなってもよい。第２電極１０は、インジウムスズ酸化物またはインジウム亜鉛酸化物のような透明な金属酸化物からなってもよい。
いくつかの実施形態では、第３電極４は透明材料からなり、例えば、第３電極４は透明電極である。これにより、有機発光層８からの発光は、第３電極４を通過して第１電極２に到達し、第２電極１０に向かう方向に反射されることができる。第３電極４は、インジウム錫酸化物またはインジウム亜鉛酸化物のような透明な金属酸化物からなってもよい。
いくつかの実施形態では、第３電極４は、第１マイクロキャビティ１００のアノードであり、第２電極１０は、第１マイクロキャビティ１００のカソードである。第１電極２は、第２マイクロキャビティ２００のアノードであり、第２電極１０は、第２マイクロキャビティ２００のカソードである。いくつかの実施形態では、マイクロキャビティの長さ方向（例えば、発光面に対して実質的に垂直な方向）に沿った光強度Ｉｃ（λ）は、以下の式によって得られる。
ただし、λは、有機発光層８からの発光の波長を表しており、ｘは、マイクロキャビティ内の、有機発光層８とアノードとの間の距離を表しており、Ｒｍは、金属ミラー（例えば、第１電極２）の鏡面反射率を表しており、Ｒｄは、誘電体ミラー（例えば、酸化ケイ素または酸化チタンのような誘電体材料からなるミラー）の鏡面反射率を表しており、Ｌはマイクロキャビティの光学的実効距離を表しており、Ｅｎ（λ）は、原スペクトル（自由空間スペクトル）の分布を表す。
マイクロキャビティの光学的実効距離は、以下の式から得られる。
ｎｏｒｇは、マイクロキャビティにおける全層の実効屈折率を表しており、ｄｏｒｇは、マイクロキャビティにおける全層の総厚を表しており、φ１は、金属ミラーの反射位相シフトを表しており、φ２は、誘電体ミラーの反射位相シフトを表す。
ここで、「マイクロキャビティ」という用語とは、固体発光デバイスにおける共振光キャビティを指す。例えば、本明細書では、第１電極２および第２電極１０は、マイクロキャビティにおいて２つの反射ミラーを構成する。マイクロキャビティは、第１電極２と第２電極１０との間の層の光路長の合計に実質的に等しい光学距離を有してもよい。ここで、「光路長」という用語とは、測定光が屈折率ｎを有する媒質を通過する距離と、測定光が進む媒体の屈折率ｎとを掛けることで得られた値を指しており、例えば、光路長は、測定光が屈折率ｎを有する媒質を通過するのにかかる時間で測定光が真空中を移動する距離に相当する。
第１マイクロキャビティ１００におけるアノードとカソードとの間での電位差が、第２マイクロキャビティ２００におけるアノードとカソードとの間での電位差と実質的に同じであれば、第１マイクロキャビティ１００における有機発光層８からの発光の波長も、第２マイクロキャビティ２００における有機発光層８からの発光の波長と実質的に同じである。上記式（１）および式（２）に基づいて、この条件の下で、第１マイクロキャビティ１００における有機発光層８からアノード（第３電極４）までの距離Ｈ１が第２マイクロキャビティ２００における有機発光層８からアノード（第１電極２）までの距離Ｈ２とは異なるため、第１マイクロキャビティ１００からの発光の光強度は、第２マイクロキャビティ２００からの発光の光強度とは異なる。第１マイクロキャビティ１００および第２マイクロキャビティ２００におけるアノードとカソードとの間での電位差が実質的に同じであれば、第１マイクロキャビティ１００からの発光と、第２マイクロキャビティ１００からの発光とは、異なる波長および異なる色温度を有する。
第２マイクロキャビティ２００における有機発光層８からアノード（第１電極２）までの距離Ｈ２が、第１マイクロキャビティ１００における有機発光層８からアノード（第３電極４）までの距離Ｈ１よりも大きいため、第１マイクロキャビティ１００および第２マイクロキャビティ２００におけるアノードとカソードとの間での電位差が実質的に同じであれば、第２マイクロキャビティ２００からの発光の光強度は、第１マイクロキャビティ１００からの発光の光強度よりも大きい。この状態で、第１マイクロキャビティ１００からの発光と第２マイクロキャビティ２００からの発光とを比較すると、第２マイクロキャビティ２００からの発光は、スペクトルの長波長側でのより高いスペクトルエネルギー分布、より低い色温度、および赤色シフトを有する。一方、第１マイクロキャビティ１００からの発光は、スペクトルの短波長側でのより高いスペクトルエネルギー分布（例えば、第１マイクロキャビティ１００からの発光は、第２マイクロキャビティ２００からの発光よりも小さい波長を有する）、比較的に高い色温度、および青色シフトを有する。したがって、第１マイクロキャビティ１００および第２マイクロキャビティ２００におけるアノードとカソードとの間での電位差が実質的に同じであれば、第１マイクロキャビティ１００からの発光と第２マイクロキャビティ２００からの発光とは、色温度が異なる。また、第１マイクロキャビティ１００および第２マイクロキャビティ２００におけるアノードとカソードとの間での電位差の調整範囲が実質的に同じであれば、第１マイクロキャビティ１００と第２マイクロキャビティ２００とは、色温度の調整範囲が異なる。
したがって、第１色温度を有した第１マイクロキャビティ１００からの発光と、第２色温度を有した第２マイクロキャビティ２００からの発光との合成光は、第３色温度を有する。第３色温度を有する合成光は、有機発光デバイスから発光する。第１色温度、第２色温度、および第３色温度は、互いに異なってもよい。したがって、第１色温度と第２色温度との両方が第３色温度の値に影響を及ぼし、有機発光デバイスからの発光の色温度への調整範囲を効果的に増加させることができる。
本発明の有機発光デバイスでは、有機発光デバイスからの発光の色温度を多様な方法で調節することができる。第一に、第１電極２と第２電極１０との間での電位差を調整することで、第２マイクロキャビティ２００の長さ方向に沿った光強度Ｉｃ（λ）を調整することができ、それによって有機発光デバイスからの発光の色温度が調整される。第二に、第３電極４と第２電極１０との間での電位差を調整することで、第１マイクロキャビティ１００からの発光の色温度を調整することができる。第三に、第３電極４と第１電極２との間での電位差を調整することで、第１マイクロキャビティ１００からの発光の色温度を調整することもできる。
いくつかの実施形態では、第３電極４と第１電極２との間での電位差を調整することで、エレクトロクロミック層３の屈折率、および第１マイクロキャビティ１００内の全層の実効屈折率を調整することができる。上記式（２）に基づいて、第１マイクロキャビティ１００の光学的実効距離、または第１マイクロキャビティ１００からの発光の光強度と色温度も、第３電極４と第１電極２との間での電位差を調整することによって調整できる。
本発明に係る有機発光デバイスにおけるエレクトロクロミック層３を有することで、第１マイクロキャビティ１００の光学的実効距離を調整可能とされ、第１マイクロキャビティ１００からの発光または有機発光デバイスからの発光の色温度の調整範囲を効果的に増加させる。
（第３色温度を有する）有機発光デバイスからの発光は、（第１色温度を有する）第１マイクロキャビティ１００からの発光と（第２色温度を有する）第２マイクロキャビティ２００からの発光との合成光であり、第３色温度の変化は、第１色温度の変化と第２色温度の変化とを合成したものである。第１色温度および第２色温度に関わる比較的小さな変化は、第３色温度に関わる比較的大きな変化をもたらす。したがって、第１マイクロキャビティ１００または第２マイクロキャビティ２００におけるアノードとカソードとの間での電位差の小さな変化は、有機発光デバイスの光強度をあまり変化させずに、より大きな色温度変化をもたらし得る。
第１電極２は、厚さが約１０ｎｍ〜約３００ｎｍ、例えば、約１０ｎｍ〜約１００ｎｍ、約１００ｎｍ〜約２００ｎｍ、または約２００ｎｍ〜約３００ｎｍであってもよい。第１電極２の厚さを１０ｎｍ以上とすることで、第１電極２は比較的高い反射率を維持することができる。第１電極２の厚さを３００ｎｍ以下とすることで、有機発光デバイスの薄型化を図ることができる。
第２電極１０は、厚さが約１０ｎｍ〜約２０ｎｍであってもよい。第３電極４は、厚さが約５ｎｍ〜約２０ｎｍであってもよい。第２電極１０および第３電極４がこれらの範囲での厚さを有することで、第２電極１０および第３電極４は、比較的高い導電性を維持するとともに、有機発光デバイスを薄くすることができる。
図１Ａおよび図１Ｂに示すように、いくつかの実施形態における有機層６は、正孔輸送層７および電子輸送層９をさらに含む。正孔輸送層７は、第３電極４（アノード）と有機発光層８との間にある。電子輸送層９は、有機発光層８と第２電極１０（カソード）との間にある。正孔輸送層７は、有機発光デバイスの正孔輸送効率を向上させる。電子輸送層９は、有機発光デバイスの電子輸送効率を向上させる。ホール輸送層７は、厚さが約５ｎｍ〜約５０ｎｍであってもよい。電子輸送層９は、厚さが約５ｎｍ〜約５０ｎｍであってもよい。
図１Ａおよび図１Ｂに示すように、いくつかの実施形態における有機発光デバイスは、第一電極２と有機層６との間、および第３電極４と有機層６との間にある平坦化層５をさらに含む。平坦化層は、導電性ポリマー材料を含んでもよい。導電性ポリマー材料の例としては、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）ポリ（スチレンスルホネート）（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）が挙げられる。導電性高分子材料からなる平坦化層５は、平坦化機能を有するだけでなく、電気を通して有機層５に正孔を注入する。
平坦化層５は、厚さが約１００ｎｍ〜約３００ｎｍであってもよい。平坦化層５が１００ｎｍ以上の厚さを有することで、有機発光デバイスを十分に平坦化することができる。平坦化層５が３００ｎｍ以下の厚さを有することで、有機発光デバイスをより薄くすることができる。
本発明に係る有機発光デバイスでは、有機発光デバイスからの発光の色温度は、第２電極１０と第３電極４との間での電位差を調整し、また、第１電極２と第２電極１０との間での電位差を調整することによって調整できる。さらに、有機発光デバイスからの発光の色温度は、エレクトロクロミック層３の屈折率を変化させる、第１電極２と第３電極４との間での電位差を調整することによって調整できる。その結果、本発明に係る有機発光デバイスは、色温度の調整範囲が非常に広い。
本発明の他の一態様は、有機発光デバイスを駆動する方法、例えば有機発光デバイスからの発光の色温度を制御する方法を提供する。いくつかの実施形態では、この方法は、第１電極に第１電圧信号を印加するステップと、第２電極に第２電圧信号を印加するステップと、第３電極に第３電圧信号を印加するステップと、を含む。該方法は、第１マイクロキャビティからの発光の色温度および／または第２マイクロキャビティからの発光の色温度を調整することで、有機発光デバイスからの発光の色温度を調整することをさらに含んでもよい。第１マイクロキャビティからの発光の色温度は、第１電極と第３電極との間での電位差を調整することによって調整されてもよい。第１マイクロキャビティからの発光の色温度は、第２電極と第３電極との間での電位差を調整することによって調整されてもよい。第２マイクロキャビティからの発光の色温度は、第１電極と第２電極との間での電位差を調整することによって調整されてもよい。有機発光デバイスからの発光の色温度は、第１電極と第３電極との間での電位差への調整、第２電極と第３電極との間での電位差への調整、および第１電極と第２電極との間での電位差への調整の組み合わせによって調整されてもよい。
本発明の他の一態様は、有機発光デバイスを製造する方法を提供する。図２は、本発明に係るいくつかの実施形態における有機発光デバイスの製造方法を示すフローチャートである。図２に示すように、いくつかの実施形態における方法は、ベース基板上に第１電極を形成するステップと、第１電極のベース基板から遠い側にエレクトロクロミック層を形成するステップと、エレクトロクロミック層の第１電極から遠い側に第３電極を形成するステップと、第３電極および第１電極のベース基板から遠い側に有機層を形成するステップと、有機層の第１電極から遠い側に第２電極を形成するステップと、を含む。有機層を形成するステップは、有機発光層を形成することを含む。該有機発光デバイスは、第１電極の一方の面を含む平面への第１電極と第２電極との正投影が、該平面へのエレクトロクロミック層と第３電極との正投影を覆ってもよい。第３電極とエレクトロクロミック層は、正投影が実質的に互いに重なってもよい。
様々な適切な材料および様々な適切な製造方法を使用して、第１電極を作製することができる。例えば、金属材料は、プラズマ加速化学蒸気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）プロセスまたはスパッタリングプロセス、例えば、マグネトロンスパッタリングプロセスによって堆積されてもよい。堆積された金属材料層は、厚さが約１０ｎｍ〜約３００ｎｍであってもよい。そして、堆積された金属材料層は、例えば、リソグラフィプロセスによってパターン化される。第１電極を作製するための適切な金属材料の例としては、アルミニウム、シルバー、またはそれらの組み合わせが挙げられる。
様々な適切な材料および様々な適切な製造方法を使用して、エレクトロクロミック層を作製することができる。例えば、エレクトロクロミック材料は、プラズマ加速化学蒸気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）プロセスによって堆積されてもよい。そして、堆積されたエレクトロクロミック材料層は、例えば、リソグラフィプロセスによってパターン化される。エレクトロクロミック層を作製するための適切なエレクトロクロミック材料の例としては、酸化タングステン、エレクトロクロミック材料であるポリチオフェンまたはその誘導体、エレクトロクロミック材料であるビオロゲンまたはその誘導体、エレクトロクロミック材料であるテトラチアフルバレンまたはその誘導体、やエレクトロクロミック材料である金属フタロシアニンまたはその誘導体が挙げられる。
種々の適切な材料および種々の適切な製造方法を使用して、第３電極を作製することができる。例えば、透明導電材料は、プラズマ加速化学蒸気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）プロセスまたはスパッタリングプロセス、例えば、マグネトロンスパッタリングプロセスによって堆積されてもよい。堆積された導電材料層は、厚さが約５ｎｍ〜約２０ｎｍであってもよい。そして、堆積された導電材料層は、例えば、リソグラフィプロセスによってパターン化される。第３電極を作製するための適切な金属材料の例としては、インジウムスズ酸化物またはインジウム亜鉛酸化物のような金属酸化物が挙げられる。
エレクトロクロミック層および第３電極は、単一のプロセスで、例えば単一のマスクプレートを使用してパターン化される。まずエレクトロクロミック材料層をベース基板上に堆積させ、その後、透明な導電材料層をエレクトロクロミック層のベース基板から遠い側に堆積させてもよい。エレクトロクロミック材料層と透明導電材料層は、単一のマスク板を用いてパターニングされることで、エレクトロクロミック層と第３電極が得られる。
様々な適切な材料および様々な適切な製造方法を用いて、有機発光層を作製することができる。例えば、有機発光材料は、プラズマ加速化学蒸気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）プロセスまたはコーティングプロセスによって堆積されてもよい。堆積された有機発光材料層は、厚さが約５ｎｍ〜約５０ｎｍであってもよい。有機発光層は、単層構造であってもよく、多層構造を有し複数のサブ層を含んでもよい。
有機層を形成するステップは、例えば第１電極と有機発光層との間に、正孔輸送層を形成することをさらに含んでもよい。種々の適切な材料および種々の適切な製造方法を使用して、正孔輸送層を作製することができる。例えば、正孔輸送材料は、プラズマ加速化学蒸気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）プロセスまたはコーティングプロセスによって堆積されてもよい。堆積された正孔輸送材料層は、厚さが約５ｎｍ〜約５０ｎｍであってもよい。適切な正孔輸送材料の例としては、Ｎ、Ｎ’−ビス−（１−ナフタレニル）−Ｎ、Ｎ’−ビス−フェニル−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（ＮＰＢ）が挙げられる。
有機層を形成するステップは、例えば有機発光層と第２電極との間に、電子輸送層を形成することをさらに含んでもよい。様々な適切な材料および種々の適切な製造方法を使用して、電子輸送層を作製することができる。例えば、電子輸送材料は、プラズマ加速化学蒸気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）プロセスまたはコーティングプロセスによって堆積されてもよい。堆積された電子輸送材料層は、厚さが約５ｎｍ〜約５０ｎｍであってもよい。適当な電子輸送材料の例としては、４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（Ｂｐｈｅｎ）が挙げられる。
様々な適切な材料および様々な適切な製造方法を使用して、第２電極を作製することができる。例えば、透明導電材料は、プラズマ加速化学蒸気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）プロセスまたはスパッタリングプロセス、例えば、マグネトロンスパッタリングプロセスによって堆積されてもよい。堆積された導電材料層は、厚さが約１０ｎｍ〜約２０ｎｍであってもよい。そして、堆積された導電材料層は、例えば、リソグラフィプロセスによってパターン化される。第２電極を作製するための適切な金属材料の例としては、インジウムスズ酸化物またはインジウム亜鉛酸化物のような金属酸化物が挙げられる。
該方法は、第３電極と有機層との間に平坦化層を形成することをさらに含んでもよい。様々な適切な材料および様々な適切な製造方法を使用して、平坦化層を作製することができる。例えば、平坦化材料は、プラズマ加速化学蒸気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）プロセスまたはスパッタリングプロセス、例えば、マグネトロンスパッタリングプロセスによって堆積されてもよい。堆積された平坦化材料層は、厚さが約１００ｎｍ〜約３００ｎｍであってもよい。そして、堆積された平坦化材料層は、例えば、リソグラフィプロセスによってパターン化される。平坦化層を形成するための適切な金属材料の例としては、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳのような導電性ポリマー材料が挙げられる。
図３Ａ〜図３Ｄは、本発明に係るいくつかの実施形態における有機発光デバイスを製造するプロセスを示す。図３Ａに示すように、ベース基板１上に第１電極２が形成され、第１電極２のベース基板１から遠い側にエッチング停止材料層３’が形成され、エッチング停止材料層３’の第１電極２から遠い側に透明導電材料層４’が形成されている。図３Ｂに示すように、透明導電材料層４’のエッチング停止材料層３’から遠い側にフォトレジスト層１１が形成されている。フォトレジスト層１１は、マスクプレート１２を用いて形成されたフォトレジストパターンを有する。フォトレジストパターンは、第１領域Ａおよび第２領域Ｂを有する。フォトレジスト材料は、第１領域Ａにおいて除去される。図３Ｃに示すように、エッチング停止材料層３’および透明導電材料層４’は、エッチングされることで、第１領域Ａにおけるエッチング停止材料および透明導電材料が除去され、それによって第１領域Ａにエッチング停止層２および第３電極４が形成される。図３Ｄに示すように、第１領域Ａにおける第３電極４のベース基板１から遠い側、および第２領域Ｂにおける第１電極２のベース基板１から遠い側に、平坦化層５が形成される。続いて、平坦化層５のベース基板１から遠い側に、（正孔輸送層７、有機発光層８、および電子輸送層９を含む）有機層６が形成され、かつ有機層６の平坦化層５から遠い側に第２電極１０が形成されている。
本発明の他の一態様は、本明細書に記載の有機発光デバイス、または本明細書に記載の方法によって製造された有機発光デバイスを有する表示パネルを提供する。別の態様では、本発明は、本明細書に記載の有機発光デバイス、または本明細書に記載の方法によって製造された有機発光デバイスを有する表示装置を提供する。適切な表示装置の例としては、電子ペーパー、携帯電話、タブレットコンピュータ、テレビ、モニタ、ノートブックコンピュータ、デジタルアルバム、ＧＰＳなどが挙げられるが、これらに限定されない。
本発明の実施形態について前述した説明は、例示または説明するためのものである。前述した説明は、本発明を網羅すること、または、詳細な形態や例示的実施例に限定することを意図していない。従って、前述した説明は、限定ではなく例示とみなされるべきである。当業者であれば、様々な変形や変更が行えることは明らかであろう。実施形態は、本発明の原理または本発明を実行する最良の態様を説明する目的で提供されたものであり、それにより、当業者にとっては、実際的または意図的な適用に応じて、本発明が様々な実施形態および変更態様として実施することができることは明らかである。本発明の範囲は、添付した特許請求の範囲及びその均等物によって定義されることが意図されており、ここで使用されるすべての用語は特に説明しない限り、それらの最も広くて合理的な意味を表す。従って、「発明」、「本発明」などのような用語は、必ずしも請求の範囲を特定の実施形態に限定するものではない。本発明の実施形態に関する記載は、特に限定する意味ではなく、そのような限定も推測されるべきではない。本発明は、添付した特許請求の範囲の精神や範囲のみによって限定されるものである。また、これらの請求項は、名詞または構成要素が続く「第１」、「第２」などを使用する場合がある。数を特定しない限り、そのような用語は、名称と理解されるべき、構成要素の数量を制限するように解釈されるものではない。上記した利点および効果のいずれかは、すべての実施形態に適用されない場合がある。当業者であれば、特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲から逸脱することなしに、前述した実施形態に様々な変更を行うことができるのが好ましい。また、本開示における構成要素または部品は、クレームされているかどうかに関係なく、公衆に献呈されたとはいえない。
Claims (21)
- 第１電極と、
前記第１電極上にあって、有機発光層を含む有機層と、
前記有機層の前記第１電極から遠い側にある第２電極と、
前記第１電極と前記有機層との間にあるエレクトロクロミック層と、
前記エレクトロクロミック層と前記有機層との間にある第３電極と、を備える
有機発光デバイスであって、
前記有機発光デバイスが、
前記第３電極に対応する第１領域にある第１マイクロキャビティと、
前記第１領域外の、前記第１電極に対応する第２領域にある第２マイクロキャビティと、を備え、
前記第１マイクロキャビティは、屈折率が可変となる
有機発光デバイス。 - 前記エレクトロクロミック層は、屈折率が可変となる
請求項１に記載の有機発光デバイス。 - 前記第１マイクロキャビティの光学的実効距離は、前記第１電極と前記第３電極との間での電位差への調整によって調整可能である
請求項１に記載の有機発光デバイス。 - 前記第３電極は、前記第１領域に形成されており、前記第１電極は、前記第１領域および前記第２領域に形成されている
請求項１に記載の有機発光デバイス。 - 前記第１電極は、金属材料を含んでおり、前記第２電極と前記第３電極は、透明電極である
請求項１に記載の有機発光デバイス。 - 前記第１電極は、アルミニウムおよびシルバーのいずれか一方またはこれらの組み合わせを含む
請求項１に記載の有機発光デバイス。 - 前記第１電極の一方の面を含む平面への前記第１電極と前記第２電極との正投影は、前記平面への前記エレクトロクロミック層と前記第３電極との正投影を覆う
請求項１に記載の有機発光デバイス。 - 前記第３電極と前記エレクトロクロミック層は、正投影が互いに重なっている
請求項１に記載の有機発光デバイス。 - 前記第３電極と前記有機層との間にある平坦化層をさらに備える
請求項１に記載の有機発光デバイス。 - 前記平坦化層は、導電性ポリマー材料を含む
請求項９に記載の有機発光デバイス。 - 前記平坦化層は、厚さが１００ｎｍ〜３００ｎｍである
請求項９に記載の有機発光デバイス。 - 前記第１電極は、厚さが１０ｎｍ〜３００ｎｍであり、
前記第２電極は、厚さが１０ｎｍ〜２０ｎｍであり、
前記第３電極は、厚さが５ｎｍ〜２０ｎｍである
請求項１に記載の有機発光デバイス。 - 前記エレクトロクロミック層は、酸化タングステン、エレクトロクロミック材料であるポリチオフェンまたはその誘導体、エレクトロクロミック材料であるビオロゲンまたはその誘導体、エレクトロクロミック材料であるテトラチアフルバレンまたはその誘導体、およびエレクトロクロミック材料である金属フタロシアニンまたはその誘導体のいずれか一方またはこれらの組み合わせを含む
請求項１に記載の有機発光デバイス。 - 前記第２電極はカソードであり、前記第１電極と前記第３電極はアノードである
請求項１に記載の有機発光デバイス。 - 請求項１〜１４のいずれか一項に記載の有機発光デバイスを備える表示装置。
- 請求項１〜１４のいずれか一項に記載の有機発光デバイスからの発光の色温度を制御する方法であって、
前記第１電極に第１電圧信号を印加するステップと、
前記第２電極に第２電圧信号を印加するステップと、
前記第３電極に第３電圧信号を印加するステップと、を含む
方法。 - 前記第１電極と前記第３電極との間での電位差、前記第２電極と前記第３電極との間での電位差、および前記第１電極と前記第２電極との間での電位差のいずれか一方またはこれらの組み合わせを調整することで、前記有機発光デバイスからの発光の色温度を調整するステップをさらに含む
請求項１６に記載の方法。 - 前記有機発光デバイスは、
前記第３電極に対応する第１領域にある第１マイクロキャビティと、
前記第１領域外の、前記第１電極に対応する第２領域にある第２マイクロキャビティと、を備え、
前記方法は、
前記第１電極と前記第３電極との間での電位差、および前記第２電極と前記第３電極との間での電位差のいずれか一方またはこれらの組み合わせを調整することで、前記第１マイクロキャビティからの発光の色温度を調整するステップをさらに含む
請求項１６に記載の方法。 - 前記有機発光デバイスは、
前記第３電極に対応する第１領域にある第１マイクロキャビティと、
前記第１領域外の、前記第１電極に対応する第２領域にある第２マイクロキャビティと、を備え、
前記方法は、
前記第１電極と前記第２電極との間での電位差を調整することで、前記第２マイクロキャビティからの発光の色温度を調整するステップをさらに含む
請求項１６に記載の方法。 - 有機発光デバイスを製造する方法であって、
ベース基板上に第１電極を形成するステップと、
前記第１電極の前記ベース基板から遠い側にエレクトロクロミック層を形成するステップと、
前記エレクトロクロミック層の前記第１電極から遠い側に第３電極を形成するステップと、
前記第３電極および前記第１電極の前記ベース基板から遠い側に有機層を形成するステップと、
前記有機層の前記第１電極から遠い側に第２電極を形成するステップと、を含み、
前記有機層を形成するステップは、有機発光層を形成することを含み、
前記有機発光デバイスが、
前記第３電極に対応する第１領域にある第１マイクロキャビティと、
前記第１領域外の、前記第１電極に対応する第２領域にある第２マイクロキャビティと、を備え、
前記第１マイクロキャビティは、屈折率が可変となる
方法。 - 前記エレクトロクロミック層と前記第３電極は、単一のマスク板を用いて単一のパターン形成過程において形成される
請求項２０に記載の方法。
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