JP2010541138A - 波長変換器を備えた発光デバイスおよび波長変換器を備えた発光デバイスの製造方法 - Google Patents
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Abstract
発光面に蒸着される変換層（５）が蒸着可能なマトリクス材料および蒸着可能な変換材料を含み、当該のマトリクス材料および当該の変換材料の双方とも有利には低分子有機化合物を含む。また、光形成層を含む層構造体（３）も同様に低分子有機化合物から形成されるので、全ての化合物を同じ蒸着装置で被着できる。
Description
本発明は、波長変換器を備えた発光デバイス、特に面光源用の波長変換器を備えた発光デバイスと、その製造方法とに関している。
波長変換器は例えば有機発光ダイオードＯＬＥＤなどの面発光源において使用されている。Appl.Phys.Lett.80, 2002の3470頁〜3472頁には、有機および無機の蛍光変換器とポリマーマトリクス材料との混合物を基板の後面に被着したエレクトロルミネセンス素子が記載されている。変換材料として設けられる材料粒子または材料分子は、液状のポリマー有機材料のマトリクスに分散あるいは溶解され、薄い層として基板の後面に被着されるのである。こうしたタイプのエレクトロルミネセンス素子では、製造の際に、層または薄膜を形成するためのマトリクス材料すなわちポリマー有機材料を用意する必要がある。
本発明の課題は、面光源に波長変換器を簡単に設けられるようにすることである。その際に、ブレードコーティング、スクリーンプリンティングまたは接着などの従来の手間のかかる製造プロセスを使用しないで済むことが望ましい。
本発明では、波長変換のために設けられる変換層においてマトリクス材料および変換材料を使用し、ここで、マトリクス材料および変換材料の双方とも高真空での蒸着が可能であるようにする。特に、マトリクス材料および変換材料は低分子有機化合物を含む。
"高真空での蒸着が可能である"とは、例えば、マトリクス材料および変換材料が高真空での蒸着により光を放出する表面に損傷なしに被着できることを意味する。
"低分子有機材料"とは、本発明では、再帰的な構造を有さない有機分子群を意味する。当該の分子は、例えばポリマーの場合とは異なり、ｎ回反復される単位から形成されていない。さらに、本発明の低分子有機材料には、ｎ≦１０回、分子の単位の反復されるオリゴマー群、また、外へ向かって枝の増大する分子であるデンドリマー群も含まれる。
特に有利な低分子有機化合物として、芳香族アミン、カルバゾールまたは芳香族シラン誘導体が適する。
有機マトリクス材料に代えて、蒸着可能な無機系材料、例えば、ＭｏＯ３，ＺｎＳ，ＭｇＦ２，Ｔａ２Ｏ４，ＴｉＯまたはＡｌ２Ｏ３のうち少なくとも１つを用いることもできる。つまり、マトリクス材料はこれらのうち少なくとも１つの材料から成っていても良いし、また、これらのうち少なくとも１つの材料を含むものであっても良い。
高真空で蒸着可能な適切な変換材料は、ペリレン、ベンゾピレン、クマリン、ローダミン、アゾ色素、テリレン色素、クアテリレン色素、ナフタルイミド色素、シアニン色素、キサンテン色素、オキサジン色素、アントラセン色素、ナフタセン色素、アントラキノン色素、チアジン色素のグループから選択される。つまり、変換材料はこれらのうち少なくとも１つの材料から成っていても良いし、また、これらのうち少なくとも１つの材料を含むものであっても良い。
こうした変換層は、特に変換をベースとした平面放射性のエレクトロルミネセンス素子、例えば低分子有機化合物から形成される有機発光ダイオードに使用される。低分子有機化合物は高真空で昇華可能であり、当該のデバイスの光形成層が被着されるのと同じ蒸着装置において被着することができる。全ての層について、同じ蒸着装置で蒸着可能な低分子有機化合物が使用されることにより、製造プロセスがいちじるしく簡単化される。
本発明は、特に、無機材料または有機材料から形成される平面的なエレクトロルミネセンス素子に適用される。有機発光デバイス、例えば有機発光ダイオードは、光形成および電荷輸送のための複数の低分子有機層を有すると有利であるが、ポリマー有機材料から形成される層を有することもできる。ここで、光形成層および電流注入層の数に特に制限はない。電極には、金属あるいは有機または無機の半導体材料のいずれを用いることもできる。有利には、少なくとも１つの電極が形成される光に対して透明な層の形態で形成され、変換層に対して直接または間接に配置される。
放出光の波長、特にそのスペクトルの帯域幅なども、本発明での適用につき特に制限はない。変換層の変換材料がマトリクス材料内に種々の濃度で存在して蛍光変換器として機能し、吸収帯域が少なくとも部分的に放出光の波長に重なるからである。同じ放出光の波長または異なる放出光の波長に対して複数の変換材料を設けることができる。その製造は、複数の材料源から、Ｋｏを用いた蒸着ステップによって同時に行われる。
マトリクス材料は関連する全ての波長に対して透過性を有すると有利であるが、放出された光を吸収する材料から形成され、収容された光エネルギがフェルスター転移またはデクスター転移を介して変換材料へ出力されるように構成しても良い。また、前述したように、複数の変換層は上下に配置されてもよいし、また、蒸着の際にシェーディングマスクが用いられる場合には、横方向に並ぶように配置されてもよい。変換の色座標は、蒸着される変換層の層厚さ、および、マトリクス材料内の放出分子の濃度によって、また、横方向に被着される場合には変換層間の面積比によって、制御される。
本発明は、波長変換器を備えた発光デバイスのほか、こうした発光デバイスの製造方法にも関する。ここで、本発明では、発光面上に変換層が蒸着される。
有利には、前述した発光デバイスを製造可能な方法が提案される。発光デバイスに関連して説明した全ての特徴が製造方法の特徴に相応する。
以下に、本発明の発光デバイスおよびその製造方法を添付図の実施例に即して詳細に説明する。図１〜図４にはそれぞれ異なる実施例の断面図が示されている。
図１には第１の実施例が断面図で示されている。後面電極としての第１の電極層１が導電性基板２の後面に被着されている。基板２の前面にはそれ自体公知の光形成層を含む層構造体３が存在しているが、これについては本発明にとってさほど重要でないので詳述しない。層構造体３は特に光形成のための活性層を含む。また、制限層または電流注入のためのカバー層が設けられてもよい。層構造体３の基板２の反対側の面には第２の電極層４がこの実施例では全面にわたって被着されており、当該の第２の電極層４は放出光に対して透明な材料から形成されている。第２の電極層４の上にはマトリクス材料および変換材料を含む変換層５が被着され、当該のマトリクス材料および変換材料は有利には双方とも低分子有機化合物である。光の放出は、全面にわたって上方へ、すなわち図の矢印の方向へ行われる。
図２には、図１に相応する別の実施例として、変換層５がデバイスの下面または後面すなわち第１の電極層１の一方の面に被着される実施例の断面図が示されている。この場合には、基板２および第１の電極層１が放出すべき光に対して透過性の材料から形成され、図に矢印で示されている方向に光が放出される。
発光面の上に設けられる電極層は、例えば、透光性を有さず、発光面を環状または枠状に包囲する形態で構成してもよい。こうした実施例では、変換層は、層構造体上の電極層内の光出射面上に、あるいは、基板上に直接に、被着される。
発光デバイスが低分子有機発光ダイオードである場合、発光ダイオードのエレクトロルミネセンス層および変換層を同じ蒸着装置で蒸着できるので、特に有利である。
図３の薄膜カバーを備えたトップエミッション型ＯＬＥＤでは、変換層５は透明なカバー電極となる第２の電極層４を被着した直後に形成される。したがって、変換材料をコーティングする付加的なプロセス、例えば、ブレードコーティング、スクリーンプリンティング、接着などは必要ない。この実施例では、第１の電極層１は、基板２の前面、すなわち、基板２と層構造体３とのあいだに、配置されている。
図４に示されているボトムエミッション型ＯＬＥＤでは、変換層５は、有機の層構造体３を基板２および第１の電極層１の後面に形成するのと同時に、堆積される。したがって、この実施例においても、変換材料をコーティングする付加的なプロセス、例えば、ブレードコーティング、スクリーンプリンティング、接着などは必要ない。
本願は、独国出願第１０２００７０４６３３８．５号および独国出願第１０２００７０５３０６９．４号の開示内容を含み、これらの出願の優先権を主張するものである。
本発明は前述した実施例のみに限定されるものでない。本願の明細書、特許請求の範囲および図面に示されている全ての特徴は、それが明示的に記されていなくとも、単独であるいは任意に組み合わせて、本発明の対象となりうる。
Claims (15)
- 波長変換器を備えた発光デバイスであって、
マトリクス材料および変換材料を含む変換層（５）を備えた発光面が設けられている、
発光デバイスにおいて、
前記マトリクス材料および前記変換材料の双方が高真空において蒸着可能な材料である
ことを特徴とする発光デバイス。 - 前記マトリクス材料および前記変換材料は光形成層とともに蒸着することができるように選定されている、請求項１記載の発光デバイス。
- 前記マトリクス材料および前記変換材料の双方が低分子有機化合物を含む、請求項１または２記載の発光デバイス。
- 前記マトリクス材料は、芳香族アミン、カルバゾールおよび芳香族シラン誘導体のグループから選択された材料を含む、請求項３記載の波長変換器を備えた発光デバイス。
- 前記マトリクス材料は、ＭｏＯ３，ＺｎＳ，ＭｇＦ２，Ｔａ２Ｏ４，ＴｉＯ，Ａｌ２Ｏ３のグループの物質から選択される、請求項１または２記載の発光デバイス。
- 当該の発光デバイスが有機発光ダイオードを形成する、請求項１から５までのいずれか１項記載の発光デバイス。
- 発光面の上に変換層（５）を蒸着する
ことを特徴とする波長変換器を備えた発光デバイスの製造方法。 - 前記蒸着を高真空において行う、請求項７記載の波長変換器を備えた発光デバイスの製造方法。
- 前記変換層は蒸着されたマトリクス材料および少なくとも１つの蒸着された変換材料を含む、請求項７または８記載の波長変換器を備えた発光デバイスの製造方法。
- 前記マトリクス材料および前記変換材料は低分子有機化合物を含む、請求項９記載の波長変換器を備えた発光デバイスの製造方法。
- 前記マトリクス材料は、芳香族アミン、カルバゾールおよび芳香族シラン誘導体のグループから選択された材料を含む、請求項１０記載の波長変換器を備えた発光デバイスの製造方法。
- 前記マトリクス材料を、ＭｏＯ３，ＺｎＳ，ＭｇＦ２，Ｔａ２Ｏ５，ＴｉＯ，Ａｌ２Ｏ３のグループの物質から選択する、請求項９記載の波長変換器を備えた発光デバイスの製造方法。
- 前記蒸着は当該の発光デバイスの光形成層の蒸着の行われるのと同じ装置で行う、請求項７から１２までのいずれか１項記載の波長変換器を備えた発光デバイスの製造方法。
- 前記変換層を発光される光に対して透明な材料から形成される電極層（１，４）の上に被着する、請求項７から１３までのいずれか１項記載の波長変換器を備えた発光デバイスの製造方法。
- 当該の発光デバイスを有機発光ダイオードとして製造する、請求項７から１４までのいずれか１項記載の波長変換器を備えた発光デバイスの製造方法。
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