(57)【要約】本発明は、基板（１）、並びに第一の電極（３）、電界発光層（４）及び、第二の電極（５）で構成された積層体を含む電界発光デバイスに関する。電界発光デバイスの外へ出力された光を、基板（１）及び積層体の間にコロイド状の層（２）を配置することによって、増加させる。コロイド状の層（２）に色素を使用することによって、電界発光デバイスの発光色を変化させることができ、昼光のコントラストを改善する。
2005531897.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板、コロイド状の層、並びに第一の電極、電界発光層、及び第二の電極で構成される積層体を含む電界発光デバイス。
【請求項２】
前記コロイド状の層は、前記基板に接し、
前記積層体は、前記コロイド状の層に接する
ことを特徴とする請求項１に記載の電界発光デバイス。
【請求項３】
前記積層体は、前記基板に接し、
前記コロイド状の層は、前記積層体に接する
ことを特徴とする請求項１に記載の電界発光デバイス。
【請求項４】
前記コロイド状の層は、金属の酸化物、ＳｉＯ２、無機の色素、及びこれらの材料の組み合わせで構成される群より選択される材料を含有する
ことを特徴とする請求項１に記載の電界発光デバイス。
【請求項５】
前記材料は、１ｎｍと４００ｎｍとの間の範囲における粒子の大きさを有する
ことを特徴とする請求項３に記載の電界発光デバイス。
【請求項６】
前記コロイド状の層は、画素化された層であることを特徴とする請求項１に記載の電界発光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板、並びに第一の電極、電界発光層、及び第二の電極で構成される積層体を含む電界発光デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
異なる原理に基づいた電子的に駆動される表示システムの様々な実施形態は、知られており、普及している。
【０００３】
前記原理の一つに従って、光源として有機発光ダイオード、そのように称されるＯＬＥＤが使用されている。有機発光ダイオードは、複数の機能的な層で構築される。非特許文献１において、ＯＬＥＤの典型的な構造の説明が与えられている。典型的な構造は、透明電極（陽極）としてのＩＴＯ（酸化スズインジウム）層、導電性高分子層、電界発光層、すなわち、発光性材料の層、特に、発光性高分子、及び金属、好ましくは低い仕事関数を有する金属の電極（陰極）を含む。このような構造は、通常、基板、一般にガラスに提供される。発生した光は、基板を通じて、観察者に到達する。また、電界発光層において発光性高分子を含むＯＬＥＤは、ポリＬＥＤ又はＰＬＥＤとも呼ばれる。
【０００４】
このようなデバイスの欠点は、電界発光層で発生した光の一部が、観察者の方向でデバイスを去るために、最短距離を進まずに、代わりに、個々の層の間における界面での、例えば、透明電極と基板との間の界面での、内部全反射の結果としてデバイスの外側の縁に到達することに存する。発生した光の８０％までが、前記内部全反射により、失われる。
【非特許文献１】“Ｐｈｉｌｉｐｓ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ，１９９８，５１，４６７”
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、本発明の目的は、改善された光の出力を有するＯＬＥＤに基づいた電界発光デバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、基板、前記基板に接するコロイド状の層、並びに前記コロイド状の層に接すると共に第一の電極、電界発光層、及び第二の電極で構成される積層体を含む電界発光デバイスによって達成される。
【０００７】
前記非固体のコロイド状の層を、電界発光デバイスの層の連続物に組み込むことによって、放出された光の内部全反射は、相接する密な層との界面でかき乱され、より多くの光を、電界発光デバイスの外で結合させる。コロイド状の層が、内部全反射をかき乱すと共に低い屈折率を示すので、光は、基板を通じて放出される。
【０００８】
請求項２に従った好都合な実施形態のおかげで、放出された光の内部全反射が、コロイド状の層によって基板との界面でかき乱されるので、受動的な電界発光デバイスの外に出力される光を、増加させる。
【０００９】
請求項３に従った好都合な実施形態のおかげで、能動的な電界発光デバイスで出力される光を増加させる。
【００１０】
請求項４及び請求項５に従った好都合な実施形態のおかげで、コロイド状の層が、垂直に貫通する可視光に対して透明であること及び、周辺光の条件下でコントラストを減少させるであろう、感知できるほどの光の散乱は、起こらないことが、保証される。無機の色素を、コロイド状の層における粒子として使用するとすれば、光の出力を増加させるだけでなく、電界発光デバイスの発光色もまた変化させることができると共に、昼光のコントラストを改善する。
【００１１】
請求項６に従った好都合な実施形態のおかげで、コロイド状の層における粒子を、積層体の性質に、例えば、電界発光層によって放出される光の波長に、適合させることができる。
【００１２】
本発明のこれらの及び他の態様は、二つの図及び三つの例から明らかであると思われ、二つの図及び三つの例を参照して説明されることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１に示すように、電界発光デバイスは、基板１、好ましくは透明なガラス板又は透明な高分子の箔を含む。基板１には、電界発光デバイスによって放出される光に対して透明であるコロイド状の層２が提供される。コロイド状の層２の層の厚さは、好ましくは、３００ｍｍと５００ｍｍとの間の範囲にわたる。コロイド状の層２は、粒子を含有し、それら粒子の直径は、好ましくは、１ｎｍと４００ｎｍとの間の範囲にわたる。その層の厚さ及び粒子の直径は、粒子が、感知できるほどの光の散乱を引き起こさないように、各々選択される。
【００１４】
コロイド状の層２は、少なくとも第一の電極３、電界発光層４、及び第二の電極５を含む積層体によって接せられる。第一の電極３は、陽極として役に立ち、第二の電極５は、陰極として役に立つ。電極３、５は、それらが二次元配列を形成するように、提供される。第一の電極３は、好ましくは、透明であり、例えば、ｐ型にドープされたシリコン又はインジウムがドープされた酸化スズ（ＩＴＯ）を含有してもよい。第二の電極５は、例えば、アルミニウム、銅、銀、若しくは金のような金属、合金、又はｎ型にドープされたシリコンを含有してもよい。第二の電極５が、二つ以上の導電性層を含むことは、好適であることもある。第二の電極５が、カルシウム又はバリウムのようなアルカリ土類金属の第一の層及びアルミニウムの第二の層を含むことは、特に好適であることもある。
【００１５】
電界発光層４は、発光高分子又は小さい有機分子のいずれかを含有してもよい。電界発光層４において使用される材料のタイプに依存して、そのデバイスは、ＬＥＰ（発光高分子）若しくはポリＬＥＤ又はＳＭＯＬＥＤ（小分子有機発光ダイオード）と呼ばれる。好ましくは、電界発光層４は、発光高分子を含有する。発光高分子については、例えば、ＰＰＶ又はジアルコキシ置換のＰＰＶのような置換されたＰＰＶを使用することができる。
【００１６】
あるいは、積層体は、正孔輸送層及び／又は電子輸送層のような追加の層を含んでもよい。正孔輸送層は、第一の電極３と電界発光層４との間に配置される。電子輸送層は、第二の電極５と電界発光層４の間に位置を定められる。両方の層は、好ましくは、導電性高分子を含有する。
【００１７】
電界発光層４を、赤色、緑色、及び青色の色で光を放出する複数のカラーの画素に分割してもよい。色付きの光を発生させるために、電界発光層４における材料には、蛍光色素をドープしてもよいか、又は色付きの光を放出する高分子を、電界発光層４における材料として使用する。異なる実施形態において、高分子は、電界発光層４において使用され、その高分子は、広い波長の範囲で光を放出し、色フィルターは、この光から、三原色のいずれか一つ、赤色、緑色、又は青色の光を発生させるために、使用される。
【００１８】
典型的には数ボルトの適切な電圧を、電極３、５に印加するとき、電界発光層４へ移動する正及び負の電荷のキャリアが、注入され、その電界発光層で、それらは、再結合し、それによって光を発生させる。この光は、観察者に到達する前に、第一の電極３、コロイド状の層２、及び基板１を通じて進む。電界発光層４に、蛍光色素がドープされるとすれば、電子−正孔の再結合によって発生した光は、色素を励起し、それら色素は、入れ替わりに、三原色の一つの光を放出する。
【００１９】
コロイド状の層２は、コロイド又はコロイド溶液から調製された層である。コロイド又はコロイド溶液は、光学顕微鏡の下では目に見えない非常に小さい粒子を含有する不均一な材料の系であり、それら粒子は、液体又は気体の媒質に分散される。これらの粒子は、質量に対する表面の非常に高い比によって特徴付けられる。その結果として、コロイド状の層２は、コロイド溶液の非常に小さい粒子で構成され、前記粒子の大きさは、１ｎｍと４００ｎｍとの間、好ましくは１０ｎｍと２００ｎｍとの間における範囲にわたる。コロイド溶液と堅牢な溶液との間における鮮明な物理化学的に定義された境界は、コロイド溶液と沈殿する懸濁液との間におけるものと同程度に存在しない。
【００２０】
コロイド状の層２は、例えば、ＳｎＯ２、ＺｒＯ２、又はＣｅＯ２のような金属の酸化物を含有してもよい。また、コロイド状の層２は、例えば、ＳｉＯ２を含有してもよい。あるいは、コロイド状の層２は、無機の色素を含有してもよい。また、コロイド状の層２が、前記材料の二つ以上の組み合わせを含有することは、好適であることもある。適切な無機の色素は、例えば、ＣｏＯ−Ａｌ２Ｏ３、ウルトラマリン、ＴｉＯ２−ＣｏＯ−ＮｉＯ−ＺｒＯ２、ＣｅＯ−Ｃｒ２Ｏ３−ＴｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２−ＺｒＯ−ＣｏＯ−ＮｉＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｄＳ−ＣｄＳｅ、ＴａＯＮ、又はＣａ１−ｘＬａｘＴａＯ２−ｘＮ１＋ｘであり、ここで０．３≦ｘ≦１である。単色の電界発光デバイスにおいては、最適な昼光のコントラストを獲得するために、コロイド状の層２が、Ｃａ１−ｘＬａｘＴａＯ２−ｘＮ１＋ｘのような、ここで０．３≦ｘ≦１である、黄色の染料を含有することは、好都合であることもある。
【００２１】
カラーの表示画面として役に立つ電界発光デバイスにおいては、電界発光層４及びコロイド状の層２が、画素化されることは、好都合であることもある。この実施形態において、コロイド状の層２の画素は、その画素が、電界発光層４の青色発光するカラーの画素に対向して位置を定められるが、ＣｏＯ−Ａｌ２Ｏ３又はウルトラマリンのような青色の色素を含有し、コロイド状の層２の区分は、その区分が、電界発光層４の緑色発光するカラーの画素に対向して位置を定められるが、ＴｉＯ２−ＣｏＯ−ＮｉＯ−ＺｒＯ２、ＣｅＯ−Ｃｒ２Ｏ３−ＴｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３、又はＴｉＯ２−ＺｎＯ−ＣｏＯ−ＮｉＯのような緑色の色素を含有し、コロイド状の層２の画素は、その画素が、電界発光層４の赤色発光するカラーの画素に対向して位置を定められるが、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｄＳ−ＣｄＳｅ、又はＴａＯＮのような赤色の色素を含有する。
【００２２】
図２は、コロイド状の層２のみが画素に分割されると共に電界発光層４が白色光を放出する、さらなる代替の実施形態を示す。画素の形状をしたコロイド状の層２における前記異なる有色の色素によって、色付きの光を白色光から発生させる。
【００２３】
コロイド状の層２を調製するために、粒子の水性のコロイド溶液を最初に生成させる。この溶液における粒子の濃度は、好ましくは、３重量％と１０重量％との間の範囲にわたる。加えて、添加剤を、その溶液と混ぜてもよく、それら添加剤は、水性のコロイド溶液の湿潤性又は粘性を増加させる。
【００２４】
水性のコロイド溶液は、好ましくは、基板１へスピンコートされる。この工程において、塵及び他の粒子の不純物を取り除くために、薄膜フィルターを通じて水性のコロイド溶液を加圧することは、好都合であることもある。被覆される基板１は、スピンコーターへ取り付けられ、水性のコロイド溶液は、１００回転毎分から１０００回転毎分で回転する基板１へ塗布される。基板の前記回転の間に、液体の膜を、赤外ランプを使用して、乾燥させ、その後、得られる被覆された基板は、炉において１５０℃から１８０℃までの範囲における温度にさらされる。基板１に堅固に付着する透明なコロイド状の層２が、得られる。
【００２５】
画素化されたコロイド状の層２を調製するために、例えば、例えば陰極線管におけるブラックマトリックスを製造するために使用されるような“リフトオフ”工程を使用することができる。
【００２６】
コロイド状の層２は、変動する屈折率を有してもよい。この理由により、上述した製造工程は、二回以上繰り返され、水性のコロイド溶液は、毎回、異なる粒子の濃度を有する。この実施形態においては、コロイド状の層２において、基板１から外方へ面する側での屈折率が、基板１に接する側での屈折率よりも大きいことは、好適である。
【００２７】
コロイド状の層２を製造しておいた後、積層体の層が、知られた方法を使用して提供され、それらの機能に従って構造化される。完成した電界発光デバイスには、さらなる層又はハウジングを提供することができ、それら層又はハウジングは、機械的な負荷、湿気などに対して、電界発光デバイスに使用される材料を保護する。
【００２８】
あるいは、コロイド状の層２は、基板１から外方へ面する積層体の側に存在してもよい。これは、特に、能動的に駆動される電界発光デバイスの場合には、好都合である。能動的に駆動される電界発光デバイスにおいては、第一の電極３は、画素の構造を有し、各々の個々の画素の構造は、少なくとも二つの薄膜トランジスタ及び一つのキャパシタによって駆動される。能動的な電界発光デバイスにおいて、画素化された第一の電極３を駆動するために必要な構造要素は、基板１に提供され、積層体は、基板１に接する。電界発光層４で発生した光は、透明な第二の電極５を通じて放出される。能動的に駆動される電界発光デバイスにおいて、光の出力は、積層体にコロイド状の層２を、それが第二の電極５に接する場所に提供することによって、増加させられる。
【実施例１】
【００２９】
例１
５重量％のＳｉＯ２の濃度を有するＳｉＯ２の水性のコロイド溶液を、脱イオン水を使用して、５０ｎｍの粒子直径を備えたＳｉＯ２のコロイド溶液（Ｌｅｖａｓｉｌ  ＶＰＡＣ４０５６）を希釈することによって、調製した。得られた水性のコロイド溶液を、５μｍの孔径を有する薄膜フィルターに通過させた。基板１については、スピンコーターにクランプで締め付けられた及び前記ＳｉＯ２の水性のコロイド溶液で被覆された、厚さ１．１ｍｍのガラス板を使用した。この工程においては、基板１を２００回転毎分で回転させたが、前記回転の間に、赤外ランプによって溶液を乾燥させた。その後、被覆された基板１を、オーブンに置き、１５０℃の温度にさらした。基板１に良好に付着した、ＳｉＯ２のコロイド状の層２は、２００ｎｍの層の厚さを有した。
【００３０】
その後、第一の電極３としてのＩＴＯの厚さ１４０ｎｍの層を、コロイド状の層２に提供し、その後構造化させた。次に、引き続いて、正孔伝導層としてのポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＤＯＴ）の厚さ２００ｎｍの層及び電界発光層４としてのポリ（ｐ−フェニレンビニレン）（ＰＰＶ）の厚さ８０ｎｍの層を提供した。Ｂａの厚さ５ｎｍの層で及びＡｌの厚さ２００ｎｍの層で構成された第二の電極５をＰＰＶの層に設けた。
【実施例２】
【００３１】
例２
例１に記載したものに類似する様式で電界発光デバイスを製造したが、その電界発光デバイスは、コロイド状の層２に、１０ｎｍと２０ｎｍとの間の範囲に粒子直径を有するＣｅＯ２を含有していた。水性のコロイド溶液を調製するために、５２ｇの１０％水性ポリビニルアルコール溶液及び２４９ｇの脱イオン水を、１５０ｇの２０％ＣｅＯ２ゾル（Ｎｙａｃｏｌ  Ｃｅｒｉａ  ＣｅＯ２  ＡＣＴ）に添加した。完成したコロイド状の層２は、１．５μｍの層の厚さを有した。
【実施例３】
【００３２】
例３
例１に記載したものに類似する様式で電界発光デバイスを製造したが、その電界発光デバイスは、コロイド状の層２に、おおよそ１５０ｎｍの粒子直径を有するＣａ０．５Ｌａ０．５ＴａＯ１．５Ｎ１．５を含有していた。水性のコロイド溶液を調製するために、その色素を、適切な量の脱イオン水に懸濁させたが、ここで、Ｃａ０．５Ｌａ０．５ＴａＯ１．５Ｎ１．５に関して２．５重量％の量で陰イオン性の高分子電解質を、分散剤として溶解させた。そのコロイド溶液は、１．５重量％のポリビニルアルコールをさらに含有していた。完成したコロイド状の層２は、３μｍの層の厚さを有した。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】電界発光デバイスの断面図である。
【図２】電界発光デバイスのさらなる実施形態の断面図である。
【図１】
2005531897.tif 000003
【図２】
2005531897.tif 000004
【国際調査報告】
2005531897.tif 000005
2005531897.tif 000006
2005531897.tif 000007