(57)【要約】本発明は少なくとも１つの基板、アノード、正孔輸送層、エミッタ層、カソードおよびカプセルを有する有機発光ダイオードＯＬＥＤまたはダイオードに関する。ＯＬＥＤにはエネルギ担体が組み込まれており、これを介してＯＬＥＤを発光させるための電圧が送出される。当該のエネルギ担体はバッテリ（エネルギ蓄積素子）であってもまたはエネルギトランスデューサ（光起電性素子）であってもよい。
2005500700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの基板、アノード、エミッタ層およびカソードを有する
有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）において、
切り換えおよび／または環境勢力により所定の電圧が有機発光ダイオードに印加されるように有機発光ダイオード内に少なくとも１つのエネルギ担体が組み込まれている
ことを特徴とする有機発光ダイオード。
【請求項２】
少なくとも１つのエネルギ担体はエネルギトランスデューサおよび／またはエネルギ蓄積素子である、請求項１記載の有機発光ダイオード。
【請求項３】
エネルギトランスデューサは光起電性素子を含む、請求項２記載の有機発光ダイオード。
【請求項４】
エネルギトランスデューサは有機発光ダイオードの１つの電極を共同で利用している、請求項２または３記載の有機発光ダイオード。
【請求項５】
半透明の絶縁層によって有機発光ダイオードとエネルギ担体とが分離されている、請求項２または３記載の有機発光ダイオード。
【請求項６】
半透明の絶縁層はさらに別の機能を有している、請求項５記載の有機発光ダイオード。
【請求項７】
少なくとも１つのエネルギ担体は少なくとも半透明である、請求項１から６までのいずれか１項記載の有機発光ダイオード。
【請求項８】
エネルギ担体は有機発光ダイオードのエミッタ層の光源に向かう側に配置されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の有機発光ダイオード。
【請求項９】
少なくとも１つの基板、アノード、エミッタ層およびカソードを有しており、
有機発光ダイオード内に少なくとも１つのソーラーセルがエネルギ担体として組み込まれている有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）の製造方法において、
ソーラーセルを基板上に形成するステップと、
有機発光ダイオードを別の基板上に形成するステップと、
２つのエレメントを接合して有機発光ダイオードの基板をソーラーセルのカプセルとするステップとを有する
ことを特徴とする有機発光ダイオードの製造方法。
【請求項１０】
少なくとも１つの基板、アノード、エミッタ層およびカソードを有しており、
有機発光ダイオード内に少なくとも１つのソーラーセルがエネルギ担体として組み込まれている有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）の製造方法において、
ソーラーセルを基板上に形成するステップと、
ソーラーセルをカプセル化するステップと、
有機発光ダイオードをソーラーセルのカプセル上に形成してソーラーセルおよび有機発光ダイオードのコンビネーションをカプセル化するステップとを有する
ことを特徴とする有機発光ダイオードの製造方法。
【請求項１１】
少なくとも１つの基板、アノード、エミッタ層およびカソードを有しており、
有機発光ダイオード内に少なくとも１つのソーラーセルがエネルギ担体として組み込まれている有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）の製造方法において、
基板上に第１の負の電極すなわちカソードをコーティングするステップと、
カソード上にソーラーセル用の光活性層をコーティングするステップと、
光活性層上に正の電極すなわちアノードをコーティングするステップと、
アノード上に有機発光ダイオードの光活性層をコーティングするステップと、
光活性層上に第２の負の電極をコーティングし、当該の第２の負の電極上にカプセルを被着するステップとを有する
ことを特徴とする有機発光ダイオードの製造方法。
【請求項１２】
ディスプレイおよび／または“電子ペーパー”として使用することを特徴とする請求項１から８までのいずれか１項記載の有機発光ダイオードの使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの基板、アノード、エミッタ層およびカソードを有する有機発光ダイオードＯＬＥＤに関する。本発明のＯＬＥＤは新たなタイプの給電部を有する。
【０００２】
電圧を印加することにより電流と同時にルミネセンスを生じる発光ダイオードが知られている。これまでに知られているこうしたＯＬＥＤの欠点はそのエネルギがもっぱら外部の給電部を介して供給されていたことである。
【０００３】
したがって本発明の課題は、モバイル駆動、すなわち少なくとも部分的に電圧源から独立に駆動できるエネルギ担体の組み込まれたＯＬＥＤを提供することである。
【０００４】
本発明の対象となるのは、少なくとも１つの基板、アノード、エミッタ層およびカソードを有する有機発光ダイオードにおいて、切り換えおよび／または環境勢力により所定の電圧が有機発光ダイオードに印加されるように有機発光ダイオード内に少なくとも１つのエネルギ担体が組み込まれていることを特徴とするものである。またエネルギ担体の組み込まれた有機発光ダイオードの製造方法や、ディスプレイおよび／または“電子ペーパー”として使用することを特徴とする有機発光ダイオードの使用も本発明の対象である。電子ペーパーについては例えばJohn A.Rogers, "Rubber Stamping for Plastic Electronics and Fiber Optics", in: MRS(Materials Research Society) Bulletin/July 2001 の530頁〜532頁に記載されている。
【０００５】
エネルギ担体としてバッテリまたは蓄電池のタイプのエネルギ蓄積素子および／または例えば光電池（ソーラーセル）などのエネルギトランスデューサが使用される。
【０００６】
環境勢力として例えば放射、熱、圧力または音源を用いることができる。放射は特に現行の発光体の形成する可視スペクトルの光または太陽光である。
【０００７】
有機発光ダイオードに配置されたのち、エネルギ担体（例えば光電池）は、例えば携帯電話がバッグから取り出されたことやおよび／または携帯電話のフリップオープンを識別するフォトディテクタとしても機能する。この場合、例えば多くの電流を必要とする携帯電話の電源は周囲の輝度が相応に存在してはじめてイネーブルされる。携帯電話が明るい場所にあるものの使用されていない場合には、ソーラーセルはエネルギを送出し、また必要に応じて電源をディスプレイに対してイネーブルするための信号を送出する。
【０００８】
少なくともエネルギ蓄積素子として機能するエネルギ担体は切り換えによりオンオフ可能である。
【０００９】
駆動中、ＯＬＥＤは僅かなエネルギ量しか必要としないので、電力の一部または全体をエネルギトランスデューサとしての光電池を介して形成することができる。ここで推奨されるのは半透明の光起電性素子である。これをＯＬＥＤの透明側に配置すれば、ＯＬＥＤの全面をエネルギ変換に利用することができる。
【００１０】
半透明の光起電性素子は有利にはシリコンベースでなく有機材料ベースで形成された光活性層である。
【００１１】
適切な光活性層は特に米国特許第５４５４８８０号明細書および米国特許第５３３３１８３号明細書から知られる。これはモノマー、オリゴマーおよび／またはポリマーのかたちの１つまたは複数の半導体材料から成り、無機粒子および／またはナノ粒子を含むこともある。またこれは２つ以上の共役有機物質や、電子親和性および／または種々のバンドギャップを有する無機粒子、ナノ粒子その他から成る混合物であってもよい。
【００１２】
有機分子、オリゴマーおよび分子混合物から成る薄膜は例えば熱酸化法または化学／物理蒸着法で形成することができる。
【００１３】
共役ポリマーの薄膜および共役ポリマーを有する混合物はスピンコーティングにより形成してもよいし、また他の現行の圧着法、例えばプレス、インクジェット印刷、フレクソ印刷、凹版印刷、凸版印刷、平板印刷によって形成してもよい（または他の溶剤を用いた堆積プロセスによってでもよい）。ポリマーが使用される場合、当該の層は可撓性の基板上に堆積される。
【００１４】
典型的な半導体の共役ポリマーとして、例えば、ポリアセチレンＰＡおよびその誘導体、ポリイソチアナフテンＰＩＴＮおよびその誘導体、ポリチオフェンＰＴおよびその誘導体、ポリピロールＰＰｒおよびその誘導体、ポリ（２．５−テイニレンビニレン）ＰＴＶおよびその誘導体、ポリフルオレンＰＦおよびその誘導体、ポリ（ｐ−フェニレン）ＰＰＰおよびその誘導体、ポリ（フェニレンビニレン）ＰＰＶおよびその誘導体、ポリキノリンおよびその誘導体、ポリカルブゾールおよびその誘導体、ロイコエメラルジンまたはロイコエメラルジンベースの半導体性のポリアニリンなどが挙げられる。
【００１５】
ドナー／アクセプタのアクセプタとなるポリマー混合物として、例えば、ポリ（シアノフェニレンビニレン）、Ｃ６０などのフラーレンおよびその機能誘導体ＰＣＢＭ、ＰＣＢＲなど、および有機分子、有機金属分子またはＣｄＴｅ，ＣｄＳｅ，ＣｄＳ，ＣＩＳなどの無機ナノ粒子が挙げられる。
【００１６】
さらに使用されるソーラーセルは例えばＰＴ／Ｃ６０またはＰＰＶ／Ｃ６０など、ドナーがアクセプタから空間的に分離された２つの個別の層として形成することもできる。
【００１７】
本発明の有利な実施形態によれば、ＯＬＥＤは半透明の光起電性素子から成る層を有しており、ここでＯＬＥＤの一方の電極は光起電性素子の電極としても用いられる。この場合、光起電性素子用の電極層の製造コストを省略できるだけでなく、エネルギトランスデューサに必要な材料容積も低減される。
【００１８】
本発明の有利な実施形態によれば、エネルギ担体は透明であるかまたは少なくとも半透明である。エネルギトランスデューサが光電池を含むかおよび／または透明または半透明である場合、発光ダイオードＯＬＥＤ内のエネルギトランスデューサとして光源へ向かう側にエミッタ層を被着することが推奨される。このようにすれば放射が光電池へ妨害されずに達する。
【００１９】
ＯＬＥＤのアノードとして例えば透明なインジウム亜鉛酸化物ＩＴＯまたは金Ａｕが使用される。
【００２０】
有利には発光ダイオードＯＬＥＤは正孔輸送層を有する。正孔輸送層として例えば導電性かつ半透明のＰＡＮＩおよび／またはＰＥＤＯＴ／ＰＳＳが使用される。
【００２１】
エミッタ層および／または電子伝導層として例えばＰＰＶ、ＰＦおよび／またはその誘導体が使用される。
【００２２】
カソードとして例えばＣａ，Ｓｍ，Ｙ，Ｍｇ，Ａｋ，Ｉｎ，Ｇｕ，Ａｇ，Ａｕ，ＬｉＦ／Ａｌ、ＬｉＦ／Ｃａが使用される。
【００２３】
有利にはＯＬＥＤはカプセル化されている。このために例えば発光ダイオードＯＬＥＤまたはソーラーセルに接着または積層されたガラス層が用いられる。
【００２４】
本発明の有利な実施形態によれば、発光ダイオードＯＬＥＤと少なくとも１つのソーラーセルとのあいだに半透明の絶縁層が設けられる。この絶縁層はカプセル化および電気的絶縁の機能のほか、酸素および／または水に対する安定化、ＯＬＥＤの偏光、ＯＬＥＤおよび／またはソーラーセルの反射の抑圧、屈折率適応化などの機能を有する。
【００２５】
ＯＬＥＤを用いたディスプレイではしばしば純色を得ることが困難であるため、ソーラーセルを発光ダイオードＯＬＥＤ全体の発光から障害成分を除去するカラーフィルタとして使用することができる。
【００２６】
以下に本発明を図示の実施例に則して詳細に説明する。有利な実施例では本発明の有機発光ダイオードはエネルギトランスデューサとして少なくとも１つの光起電性素子を有している。
【００２７】
図１〜図６には有機発光ダイオードＯＬＥＤと半透明のソーラーセルとのコンビネーションが示されている。
【００２８】
図１には有機発光ダイオードＯＬＥＤ１と半透明のソーラーセル２とのコンビネーションが示されている。ここではソーラーセル２およびＯＬＥＤ１は個別に製造される。下方から上方へ向かって基板３（例えばガラスまたは可撓性のフィルム）およびスペーサ４または間隔保持部材が設けられている。基板を通って光が矢印９の方向で入射し、逆向きに矢印１０の方向でＯＬＥＤから出射されることがわかる。基板３上には正の電極すなわちアノード８が存在しており、インジウム錫酸化物ＩＴＯから成るこのアノード８上に半透明の光活性層７と例えばカルシウムＣａから成るカソード５とが存在してソーラーセル２（吸収体）を形成している。ソーラーセル２は半透明の絶縁層１１によって封止されている。スペーサ４はカソード５を損傷から保護している。半透明の絶縁層１１を基板としてＯＬＥＤ１が形成される。ここでは下方から上方へ向かって、まずアノード８が形成され、次にＯＬＥＤの光活性層６（エミッタ層）が形成され、さらにその上にカソード５が形成されている。これらは最終的に例えばガラスから成るカプセル１２または封止部材によって封止されている。
【００２９】
ＯＬＥＤ１は例えばソーラーセル２の封止部材として用いられる半透明の絶縁層１１によって封止してもよい。
【００３０】
図２の構成は図１のものと類似しているが、ここではＯＬＥＤ１と半透明のソーラーセル２とのコンビネーションにおいて、ソーラーセル２およびＯＬＥＤ１が同じ基板上、つまりそれぞれが１つの半透明の絶縁層１１の両側に製造されている点が異なる。ＯＬＥＤ１およびソーラーセル２はこの場合個別に封止することもできる。半透明の絶縁層１１には両側でＯＬＥＤ１およびソーラーセル２の２つの素子のそれぞれのアノード８が接しており、その上に各光活性層６，７が形成され、さらに各カソード５が形成されている。
【００３１】
図３にはＯＬＥＤ１を担持している接続電極または導出電極１３の上方にガラスから成る封止部材１２が被着されている。ＯＬＥＤ１は例えば銀ペースト、アルミニウム接着用条片、カーボンブラック、またはその他の中間層から成る導出電極１３にプレスまたは接着などによって被着されている。接続電極または導出電極１３には、図１，２の場合と同様にカソード５，光活性層６，半透明の絶縁層１１が続いている。半透明の絶縁層１１は薄い基板であり、可撓性を有していてもよい。絶縁層１１はここではプレーナ層とも称する。
【００３２】
スペーサ４によりＯＬＥＤ１は下方の半透明のソーラーセル２から分離されている。半透明のソーラーセル２の構成は図１のものに相応している。
【００３３】
ここではＯＬＥＤ１と半透明のソーラーセル２とのコンビネーションのうちソーラーセル２は別個に製造される。ここではＯＬＥＤ１が付加的な固有の基板上に製造された後に封止されて接続電極１３（導出電極）に接続されてもよいし、また個別の２つの素子を形成してからスペーサ４によって相互にこれらを接合してもよい。
図４に示されている実施例は図１に示されている構成と大部分が一致しているが、中央あたりにＯＬＥＤ１の基板およびソーラーセル２のカプセルとして薄い基板が用いられている点が異なる。この薄い基板は付加的にゲッタ機能を有することもできる。この実施例においてもＯＬＥＤ１と半透明のソーラーセル２とは別個に製造される。ＯＬＥＤ１は例えば前述の実施例のときとは逆順で形成することができる。最終的に２つの素子は相互に接合され、封止される。
【００３４】
図５には図３，図４の実施例の発展形が示されている。ここでは個々の素子すなわちＯＬＥＤ１とソーラーセル２とがモノリシックに形成されている。まずソーラーセル２がアノード８のコーティングされた基板３上に形成され、半透明の絶縁層１１によって封止されている。半透明の絶縁層１１は任意のプレーナ層および／または薄い基板であり、可撓性および／またはゲッタ機能を有していてもよい。この層１１上にＯＬＥＤ１が形成される。ＯＬＥＤ１およびソーラーセル２を併せた構造体全体は最終的には適切な接続電極１３で封止される。また半透明の絶縁層１１を省略し、ＯＬＥＤ１をソーラーセル２のアノード８上に形成することもできる。この場合ＯＬＥＤ１およびソーラーセル２は同じ電極を利用することになる。この実施例では特にコンパクトな構造が実現される。
【００３５】
半透明の絶縁層１１により２つの素子を個別に製造してこの層を介してこれらの素子を接着することができる。
【００３６】
図６の実施例においても図５の実施例と同様に接続電極１３が設けられる。ここではソーラーセル２と基板３との間に接続電極１３が配置され、この接続電極を通してＯＬＥＤ１の光が出射され、ソーラーセル２への光が入射する。
【００３７】
ＯＬＥＤ１およびソーラーセル２のコンビネーションについては個別の素子をモノリシックに形成することもできる（図５の実施例を参照）。この場合にはそれぞれの素子を逆順で製造することができる。つまり、最初にＯＬＥＤ１を適切な基板上に形成し、これを付加的な半透明の絶縁層１１によってパシベーションまたは封止する。付加的な絶縁層１１またはＯＬＥＤ１のアノード８の上にソーラーセル２が形成される。最終的には全体が適切な接続電極１３によって封止される。
【００３８】
付加的な半透明の絶縁層１１により個別に製造された２つの素子を接着することができる。
【００３９】
また半透明の絶縁層１１を除去し、ＯＬＥＤ１をソーラーセル２のアノード８上に形成することもできる。この場合ＯＬＥＤ１およびソーラーセル２は同じ電極を利用することになる。
【００４０】
ＯＬＥＤの機能に対してさらに複数の素子を設けることもできる。制御電子回路はたいていの場合に省略できるが、必要な駆動電圧を得るために、複数のソーラーセルを接続したり、ソーラーセルと他のエネルギ担体とを組み合わせたりすることもできる。
【００４１】
一般に半透明の絶縁層１１は本発明の構造体において種々の機能を有する。この絶縁層は酸素および／または水に対する安定化、ＯＬＥＤに対する偏光、カラーフィルタリング、ＯＬＥＤおよびソーラーセルに対する反射の抑圧、ＯＬＥＤおよびソーラーセルに対する屈折率の適応化などの機能を有する。
【００４２】
図中にはエネルギ担体としてはソーラーセルしか示されていないが、本発明のエネルギ担体はこれに限定されるものではない。有利な実施例では蓄電池などのエネルギ蓄積素子を使用することもできる。
【００４３】
カソードおよびアノードの割り当ては前述の実施例においてもランダムであり、本発明の範囲において限定されるものではない。当該の技術分野の技術者にとっては、デバイスの機能に応じて種々の形式で電極を選択できることは明らかである。
【００４４】
図示の装置は光源・半透明のソーラーセル・ＯＬＥＤのコンビネーションとして構成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＯＬＥＤを半透明に形成し、透明でないエネルギ担体をＯＬＥＤの後方に配置することもできる。
【００４５】
本発明は少なくとも１つの基板、アノード、正孔輸送層、エミッタ層、カソードおよびカプセルを有する有機発光ダイオードＯＬＥＤまたはダイオードに関する。本発明によりＯＬＥＤにエネルギ担体が組み込まれて、これを介してＯＬＥＤを発光させるための電圧が送出される。エネルギ担体はバッテリ（エネルギ蓄積素子）であってもまたはエネルギトランスデューサ（光起電性素子）であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１の実施例を示す図である。
【００４７】
【図２】本発明の第２の実施例を示す図である。
【００４８】
【図３】本発明の第３の実施例を示す図である。
【００４９】
【図４】本発明の第４の実施例を示す図である。
【００５０】
【図５】本発明の第５の実施例を示す図である。
【００５１】
【図６】本発明の第６の実施例を示す図である。
【国際公開パンフレット】
2005500700.tif 000003
2005500700.tif 000004
2005500700.tif 000005
2005500700.tif 000006
2005500700.tif 000007
2005500700.tif 000008
2005500700.tif 000009
2005500700.tif 000010
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2005500700.tif 000013
2005500700.tif 000014
2005500700.tif 000015
2005500700.tif 000016
2005500700.tif 000017
2005500700.tif 000018
2005500700.tif 000019
2005500700.tif 000020
2005500700.tif 000021
2005500700.tif 000022
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2005500700.tif 000023
2005500700.tif 000024
【国際調査報告】
2005500700.tif 000025
2005500700.tif 000026
2005500700.tif 000027
2005500700.tif 000028
2005500700.tif 000029
2005500700.tif 000030