(57)【要約】本発明は、透明発光部品を提供する。上記透明発光部品としては、特に有機発光ダイオードが挙げられる。上記透明発光部品は、透明層構造を備えている。上記透明層構造は、積層状に透明基板上に形成され、プレーナ電極、および上記プレーナ電極間に配置されている有機領域を備えている。上記有機領域は、少なくとも１つの有機材料によって形成される発光層を備えている。少なくとも１つの入射の方向に対し、可視スペクトル範囲における少なくとも１つの波長の部分的な範囲に対する透明層構造の透過率は、５０％以上である。上記プレーナ電極の一方は、厚みが４０ｎｍ以下の金属層を有し、上記プレーナ電極の他方は、上記透明層構造の上記電極に対向するように配置されているとともに、厚みが少なくとも１０ｎｍの導電性酸化物材料からなる酸化物層を有している。上記透明層構造の一方の側面における光と、上記透明層構造の反対側の側面における光とで、少なくとも２：１の強度比がある。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレーナ電極と、当該プレーナ電極間に配置されており、少なくとも１つの有機材料から形成される発光層を含む有機領域とを有する透明層構造を透明基板上に積層状に備えている、有機発光ダイオードなどの透明発光部品であって、
少なくとも１つの入射方向に対し、可視スペクトル範囲における少なくとも１つの波長の部分的な範囲に対する上記透明層構造の透過率が５０％以上であり、
上記プレーナ電極の一方が、４０ｎｍ以下の厚みの金属層を有しており、
上記プレーナ電極の他方が、上記透明層構造の上記電極に対向するように配置されているとともに、厚みが少なくとも１０ｎｍの導電性酸化物材料からなる酸化物層を有しており、
上記透明層構造の一方の側面から出力される光と、上記透明層構造の反対側の側面から出力される光とで、少なくとも２：１の強度比が存在し、
少なくとも１つのドープされた電荷搬送層が、上記有機領域に形成されていることを特徴とする透明発光部品。
【請求項２】
上記一方の電極、上記他方の電極、もしくはその双方の電極が、多層電極であることを特徴とする請求項１に記載の透明発光部品。
【請求項３】
上記多層電極は、導電性酸化物材料から形成される少なくとも１つの酸化物層および少なくとも１つの金属層を含んでいることを特徴とする請求項２に記載の透明発光部品。
【請求項４】
上記多層電極は、導電性酸化物材料から形成される複数の酸化物層、複数の金属層、もしくはその双方の層を含んでいることを特徴とする請求項２に記載の透明発光部品。
【請求項５】
上記多層電極の上記酸化物層の１つもしくは全ては、その厚みが少なくとも１０ｎｍであることを特徴とする請求項３または４に記載の透明発光部品。
【請求項６】
上記多層電極の上記金属層の１つもしくは全ては、その厚みが４０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の透明発光部品。
【請求項７】
光をカップリングアウト（coupling out）するためのカップリングアウト層が、上記一方の電極、上記他方の電極、もしくはその双方の電極上に形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の透明発光部品。
【請求項８】
上記カップリングアウト層は、導電性であることを特徴とする請求項７に記載の透明発光部品。
【請求項９】
上記カップリングアウト層は、有機材料から形成されることを特徴とする請求項７または８に記載の透明発光部品。
【請求項１０】
上記カップリングアウト層は、屈折率が少なくとも１．３であることを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載の透明発光部品。
【請求項１１】
上記カップリングアウト層は、屈折率が少なくとも１．６であることを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載の透明発光部品。
【請求項１２】
上記有機領域から離れた上記透明基板の側面に、カップリングアウト層が設けられることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の透明発光部品。
【請求項１３】
上記カップリングアウト層は、カップリングアウト膜によって形成されることを特徴とする請求項１２に記載の透明発光部品。
【請求項１４】
上記少なくとも１つの入射方向に対し、上記可視スペクトル範囲における少なくとも１つの波長の部分的な範囲に対する上記透明層構造の透過率が６０％以上であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の透明発光部品。
【請求項１５】
上記少なくとも１つの入射方向に対し、上記可視スペクトル範囲における少なくとも１つの波長の部分的な範囲に対する上記透明層構造の透過率が７０％以上であることを特徴とする１〜１３のいずれか一項に記載の透明発光部品。
【請求項１６】
上記少なくとも１つの入射方向に対し、上記可視スペクトル範囲における少なくとも１つの波長の部分的な範囲に対する上記透明層構造の透過率が８０％以上であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の透明発光部品。
【請求項１７】
上記少なくとも１つの入射方向に対し、上記可視スペクトル範囲における少なくとも１つの波長の部分的な範囲に対する上記透明層構造の透過率が９０％以上であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の透明発光部品。
【請求項１８】
上記透明層構造の一方の側面から出力される光と、上記透明層構造の反対側の側面から出力される光とで、少なくとも３：１の強度比が存在することを特徴とする請求項１〜１７のいずれか一項に記載の透明発光部品。
【請求項１９】
上記透明層構造の一方の側面から出力される光と、上記透明層構造の反対側の側面から出力される光とで、少なくとも５：１の強度比が存在することを特徴とする請求項１〜１７のいずれか一項に記載の透明発光部品。
【請求項２０】
上記透明層構造の一方の側面から出力される光と、上記透明層構造の反対側の側面から出力される光とで、少なくとも８：１の強度比が存在することを特徴とする請求項１〜１７のいずれか一項に記載の透明発光部品。
【請求項２１】
屈折率が１．４以下の追加層が、上記透明基板と、上記透明基板に対向しているプレーナ電極との間に形成されていることを特徴とする請求項１〜２０のいずれか一項に記載の透明発光部品。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、有機発光ダイオードなどの透明発光部品に関するものである。上記透明発光部品は、プレーナ電極と、当該プレーナ電極間に配置されており、少なくとも１つの有機材料から形成される発光層を含む有機領域とを有する透明層構造を基板上に備えている。
【０００２】
〔背景技術〕
有機発光ダイオード（Organic Light-Emitting Diode：ＯＬＥＤ）は、照明および情報表示の分野での応用の大きな可能性のために、近年ますます注目されている。この場合、有機発光ダイオードの様々な特徴において、とりわけ高い電力効率の可能性、フレキシブル基板での有用性、カラー発光制御性、および照明素子あるいは表示素子としての透明ＯＬＥＤの使用可能性などが重要である。表面発光体として、特にＯＬＥＤは、例えば無機発光ダイオード、白熱灯、あるいは蛍光灯などの公知の照明技術とは基本的に異なっている。それは、応用の多様性を達成することができる完全に新しい技術を表している。
【０００３】
透明ＯＬＥＤに基づく窓ガラスの実現は、上述した応用の１つとなるであろう。ＯＬＥＤに入射した光の透過率は、通常ＯＬＥＤの透明度の指標として用いられる。このタイプの窓ガラスは、構造的に照明素子を提供することを可能とする一方で、日光を利用して独立的に発光する。さらに興味深いのは、例えば輸送手段のフロントガラスに導入されて、透明表示を行い、上記輸送手段のドライバに情報を提供することができる。さらに、透明照明素子あるいは透明表示素子は、遮るものをなくして物体の前に配置することが好ましい。この結果、乗物においては、例えば、スピードメータの前に配置して、透明表示によって、ドライバに例えばハンドブレーキがかかっている、あるいはかかっていないなどを通知する。
【０００４】
しかしながら、このような透明ＯＬＥＤの使用では、ＯＬＥＤの発光有機領域における光の生成が通常２つのＯＬＥＤによって外部領域へ上側と下側とで等しく出力されるため、出力される光のおよそ５０％が損失となる。これは、照明素子の有効性あるいは表示の輝度を大幅に下げ、商業用の応用への適用を困難とする。
【０００５】
透明ＯＬＥＤは、例えば伝導性ガラスを含んでいる２つの透明電極を用いていることが既に知られている。上記伝導性ガラスとしては、ＩＴＯ、薄い金属、あるいはそれらの組み合わせなどが挙げられる。透明ＯＬＥＤに対し、従来のＯＬＥＤは、１つの透明電極を設けており、第２の電極が反射金属を含んでいるため、上記透明電極によって独占的に光が出力される。
【０００６】
透明ＯＬＥＤの組み合わせ、いわゆる切替ミラーの取り組みがなされている。この切替ミラーでは、ＯＬＥＤと共に切り替えでき、ＯＬＥＤからの入射光を同じ方向に伝達することができる。しかしながら、この変更は、非常に複雑で、高価である。
【０００７】
一方、半透明有機発光ダイオードでは、損失を低下させるために、高い透明率の透明電極と低い透明率の透明電極とによって構成されている。この半透明有機発光ダイオードでは、上記高い透明率の透明電極によって大部分の光を出力する。しかしながら、上記低い透明率の透明電極における吸収により、等しくない光の出力がもたらされ、その結果ＯＬＥＤの効率低下を生じている。その上、ＯＬＥＤの総透過率が、１つの電極の低い透明率によって損なわれている。この総透過率の低下について、有機層の透過率を「１」、一方の電極の透過率を「０．６」、他方の電極の透過率を「０．９」として簡単な計算例を挙げると、ＯＬＥＤの第１のおおよその透過率は、５０％であった。素子から出た全ての光子のうち、２／５の光子が上記一方の電極によって出力され、３／５の光子が上記他方の電極によって出力されている。素子から出た光子の２５％は、上記電極に吸収されている。もし、素子の２つの側面における発光強度の比を、２：３に代えて１：４とするならば、０．９の透過率と０．２２の透過率とを有した電極を実現する必要がある。素子の透過率が２０％であれば、素子から実際に出ていく光子の４４％は、上記電極に吸収される。透明かつ伝導電極として既に非常に高い値を示しているため、この計算例において、高い透明率の電極のために９０％の透過率を用いた。９５％の透過率は、同様な条件下で達成可能であり、上記計算例から基本的に変更はない。
【０００８】
欧州特許出願公開第１０７６３６８号明細書には、２つのプレーナ電極と、当該電極間に配置された有機領域とを有する透明層構造が基板上に形成されている有機発光ダイオードが開示されている。上記有機領域は、複数の有機材料から形成された発光層を含んでいる。Ｃの例において、カソードは厚み２０ｎｍの銀で形成されており、アノードはＩＴＯで形成されている。酸化物層は、上記金属層上に厚み５６ｎｍでＭｇＯから形成されている。
【０００９】
特許第６３５６０３２号明細書には、有機エレクトロルミネセンス素子が開示されている。上記有機エレクトロルミネセンス素子において、カソードは例えばＡｌなどの金属性材料で形成されており、アノードはＩＴＯなどの透明伝導性材料で形成されている。さらに、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、および電子注入層が、上記アノード−上記カソード間に配置されている。
【００１０】
米国特許出願公開第２００３／０１８４２１９号明細書には、フレキシブル基板に適用したエレクトロルミネセンス素子が開示されている。上記フレキシブル基板の表面は、透明有機ポリマからなる少なくとも１つの下層と、透明無機材料からなる少なくとも１つのさらなる下層とを含んでいる多層バリアによって覆われている。
【００１１】
欧州特許出願公開第１１００１２９号明細書には、低い屈折率の素子の表面に接触している、導電性、かつ、透明な膜を含んでいる発光部品のための基板が開示されている。上記屈折率は、「１」以上「１．３」以下である。
【００１２】
〔発明の概要〕
本発明の目的は、透明発光部品の応用の可能性を広げることが可能な透明発光部品を提供することにある。上記透明発光素子としては、特に有機発光ダイオードなどが挙げられる。
【００１３】
本発明の上記目的は、独立請求項１に係る透明発光部品によって達成される。従属請求項によって、本発明の有利な改良点について述べる。
【００１４】
本発明は、透明発光部品を提供する。上記透明発光部品としては、特に有機発光ダイオードが挙げられる。上記透明発光部品は、透明層構造を備えている。上記透明層構造は、積層状に透明基板上に形成され、プレーナ電極、およびプレーナ電極間に配置されている有機領域を備えている。上記有機領域は、少なくとも１つの有機材料によって形成される発光層を備えている。少なくとも１つの入射の方向に対し、可視スペクトル範囲における少なくとも１つの波長の部分的な範囲に対する透明層構造の透過率は、５０％以上である。上記プレーナ電極の一方は、厚みが４０ｎｍ以下の金属層を有し、上記プレーナ電極の他方は、上記透明層構造の上記電極に対向するように配置されているとともに、厚みが少なくとも１０ｎｍの導電性酸化物材料からなる酸化物層を有している。上記透明層構造の一方の側面における光と、上記透明層構造の反対側の側面における光とで、少なくとも２：１の強度比がある。
【００１５】
少なくとも１つのドープされた電荷搬送層が、上記有機領域に形成されている。
【００１６】
本発明は、透明発光部品を提供する。上記透明発光部品としては、特に有機発光ダイオード（Organic Light-Emitting Diode：ＯＬＥＤ）が挙げられる。上記透明発光部品は、少なくとも１つの入射方向において、部品の高い総透明率を有する上記２つの電極のうちの１つによる好ましい発光を兼ね備えている。このような部品は、例えば窓ガラスの形で、外部世界と建物の内部空間とを分離する照明素子として用いられる。これらの部品は、日光が入射している間、上記透明発光部品が動作状態でなくとも、建物の内部に光を供給することができる。日光が減少すると、上記透明発光部品は、オン状態となり、適切に生成された光が建物の内部へ出力される。これにより、照明に要する電力が大幅に改善される。さらに、上記透明発光部品を他の分野へ応用して用いることも可能である。例えば、乗物もしくは空間照明において、例えばアクティブディスプレイ素子、パッシブディスプレイ素子、もしくは照明装置における個々の発光部品、もしくは複数の発光部品の組み合わせとして用いることが可能である。
【００１７】
本発明は、さらに従来技術に対して有利な点を有しており、それは、上記発光有機領域における光生成の大部分において、吸収による損失を生じないことである。
【００１８】
本発明のさらなる実施形態において、上記一方の電極、上記他方の電極、もしくはその双方の電極は多層電極である。
【００１９】
好ましい実施形態において、上記多層電極は、導電性酸化物材料からなる少なくとも１つの酸化物層および少なくとも１つの金属層を含んでいる。
【００２０】
本発明のさらなる実施形態において、上記多層電極は、導電性酸化材料からなる複数の酸化物層、複数の金属層、もしくはその双方の層を含んでいる。
【００２１】
好ましい実施形態において、上記多層電極の上記酸化物層の１つあるいは全ては、その厚みが少なくとも１０ｎｍである。
【００２２】
好ましい実施形態において、上記多層電極の上記金属層の１つあるいは全ては、その厚みが４０ｎｍ以下である。
【００２３】
本発明のさらなる実施形態において、光をカップリングアウト（coupling-out）するためのカップリングアウト層が、上記一方の電極、上記他方の電極、もしくはその双方の電極上に形成されている。
【００２４】
好ましい実施形態において、上記カップリングアウト層は、導電性である。
【００２５】
好ましい実施形態において、上記カップリングアウト層は、有機材料によって形成されている。
【００２６】
本発明のさらなる実施形態において、上記カップリングアウト層は、少なくとも１．３の屈折率を有している。
【００２７】
好ましい実施形態において、上記カップリングアウト層は、少なくとも１．６の屈折率を有している。
【００２８】
好ましい実施形態において、カップリングアウト層が、上記有機領域から離れた上記透明基板の側面上に設けられる。
【００２９】
本発明のさらなる実施形態において、上記カップリングアウト層は、カップリングアウト膜によって形成される。
【００３０】
本発明のさらなる実施形態において、上記少なくとも１つの入射方向に対し、上記可視スペクトル範囲における少なくとも１つの波長の部分的な範囲での上記透明層構造の透過率は、６０％以上である。
【００３１】
好ましい実施形態において、上記少なくとも１つの入射方向に対し、上記可視スペクトル範囲における少なくとも１つの波長の部分的な範囲での上記透明層構造の透過率は、７０％以上である。
【００３２】
好ましい実施形態において、上記少なくとも１つの入射方向に対し、上記可視スペクトル範囲における少なくとも１つの波長の部分的な範囲での上記透明層構造の透過率は、８０％以上である。
【００３３】
本発明のさらなる実施形態において、上記少なくとも１つの入射方向に対し、上記可視スペクトル範囲における少なくとも１つの波長の部分的な範囲での上記透明層構造の透過率は、９０％以上である。
【００３４】
好ましい実施形態において、上記透明層構造の一方の側面における光と、上記透明層構造の反対側の側面における光とで、少なくとも３：１の強度比がある。
【００３５】
好ましい実施形態において、上記透明層構造の一方の側面における光と、上記透明層構造の反対側の側面における光とで、少なくとも５：１の強度比がある。
【００３６】
好ましい実施形態において、上記透明層構造の一方の側面における光と、上記透明層構造の反対側の側面における光とで、少なくとも８：１の強度比がある。
【００３７】
本発明のさらなる実施形態では、１．４以下の屈折率を有する追加層を、上記透明基板と、上記透明基板に対向しているプレーナ電極との間に形成する。
【００３８】
好ましい実施形態では、上記一方の電極における上記酸化物層を、少なくとも厚みが１５ｎｍで導電性酸化物材料から形成する。より好ましくは厚みが少なくとも２５ｎｍ、さらに好ましくは少なくとも４０ｎｍ、またさらに好ましくは少なくとも６０ｎｍである。膜厚が大きければ、より信頼性が高まるとともに、電流供給をスムーズに行うことができる。
【００３９】
本発明の好適な変形例は、上記他方の電極において、上記金属層が３０ｎｍ以下の厚みを有している。より好ましくは２０ｎｍ以下、さらに好ましくは１０ｎｍ以下の厚みを有している。膜厚を小さくすれば、透過率が増加する。
【００４０】
〔実施形態〕
本発明について、図面を参照しながら実施形態に基づいてより詳細に説明する。
【００４１】
図１は、透明層構造を有した透明発光部品を概略的に示す図である。
【００４２】
図２は、一実施形態に基づく透明発光部品の電圧−輝度特性を示すグラフである。
【００４３】
図３は、上記実施形態に基づく透明発光部品の電圧−電流効率特性を示すグラフである。
【００４４】
図４は、上記実施形態に基づく透明発光部品の波長−透過率特性を示すグラフである。
【００４５】
図１は、透明発光部品としての有機発光ダイオード（Organic Light-Emitting Diode：ＯＬＥＤ）を概略的に示す図である。上記ＯＬＥＤは、透明層構造１を備えている。透明層構造１は、積層状３に透明基板２上に形成され、プレーナ電極５，６、およびプレーナ電極５，６間に配置されている有機領域７を備えている。有機領域７は、少なくとも１つの有機材料によって形成される発光層８、および電荷搬送層９，１０を備えている。電荷搬送層９，１０は、ドープによって設けられてもよいし、そうでなくてもよい。また、有機領域７は、有機発光ダイオードにおいて知られている、例えばブロック層などのさらなる層（不図示）を備えていてもよい。発光層８は、単層あるいは多層によって形成される。
【００４６】
電荷搬送層９，１０のドープによって、電荷搬送が層の厚みに依存しないため、層の厚み設計の自由度が高まるとともに、所望のカップリングアウト動作に関して層構成を最適化できる。また、電荷搬送層９，１０のドープによって、ドープされない搬送層を有するＯＬＥＤの場合に存在する、電極５，６に用いることができる材料の制限を無視することができる。隣接する有機層のエネルギー準位のための電極の仕事関数の適応は、このドープのために必要なくなり、それゆえ電極材料はＯＬＥＤの両側において自由に選択することができる。
【００４７】
図１に示すような発光部品は、反転した構造でもよいし、そうでなくてもよい。よって、プレーナ電極５，６は、アノードあるいはカソードと定義できる。
【００４８】
プレーナ電極５，６の一方は、厚みが４０ｎｍ以下の金属層を有している。プレーナ電極５，６の他方は、透明層構造１の上記電極に対向するように配置されているとともに、厚みが少なくとも１０ｎｍの導電性酸化物材料からなる酸化物層を有している。少なくとも２：１の強度比が、透明層構造１の一方の側面から出力される光と、透明層構造１の他方の側面から出力される光とで存在している。可視スペクトル範囲における少なくとも１つの波長の部分的な範囲での透明層構造１の透過率は、少なくとも１つの入射光の方向において５０％以上である。
【００４９】
有機発光ダイオードを実現するためには、図１に概略的に示すように、高い総透過率とともに、部品の一方の側面での発光が好ましく、そのためには電極５，６を透明もしくは半透明コンタクトとして構成する必要がある。このためには、例えば酸化インジウムスズ（Indium Tin Oxide：ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（Indium Zinc Oxide：ＩＺＯ）、アルミニウム、金、銀、カルシウム、マグネシウム、クロム、イッテルビウム、モリブデン、タンタルなどの薄い金属、および、例えばＩＴＯ−金属−ＩＴＯなどの組み合わせのような透明な伝導性ガラスからなる電極を形成する。
【００５０】
電極５，６間には、特に生成された光およびその伝達に関して、微少空洞が現れ、この微少空洞が最適化された所望の電極による発光を最適化する。また、これに対し、対向する電極による発光は低減される。この点について、実施形態に基づいて以下においてより詳細に説明する。
【００５１】
本発明のさらなる説明のための以下に示す実施形態は、まずコンピュータシュミレーションを用いて計算し、その後、理論上の結果と一致することを説明し、そして実際に製造・測定されたＯＬＥＤを選択した例に関してチェック・確認する。
【００５２】
ただし、適切な手段、例えばカップリングアウト膜あるいは反射防止層などで、電極５，６のうちの所望の１つによって光のカップリングアウトがさらに最適化される。その結果、前側と後側とで出力比が増加し、さらに適切な場合、部品の総透明率が改善される。
【００５３】
部品の効率は、１．４以下の屈折率を有する追加の層（不図示）を上記透明基板と上記透明基板に対向しているプレーナ電極との間に導入することによって、さらに改善することができる。上記追加層によって、上記有機領域から上記基板へ出力される光のカップリングアウトが、サポートされ、適切な場合、出力比がさらに増加する。
【００５４】
一実施形態において、透明電極としての６０ｎｍの厚みを有したガラス基板上のＩＴＯ層と、半透明カウンタ電極としての薄い金属層とが形成されている。半透明となる上記金属層のために、十分に薄い金属を選択をしなければならない。しかしながら、これは、全ての金属において、層の伝導率を非常に大きい範囲で低減しなければ不可能である。一例として、アルミニウム層の場合、層構造の５０％の総透明率を達成するためには、金属の層の厚みは４ｎｍ以下でなければならない。しかしながら、このような薄い層は、この電極を介して部品への必要な電流の供給を十分に行えない。
【００５５】
部品の５０％の総透過率を保つために、厚いアルミニウム層を堆積するとともに、ＯＬＥＤから離れた側面に１．３以上の屈折率を有する追加層を適用してもよい。この追加層は、カップリングアウト層あるいは反射防止層のように機能し、上記金属層における光の吸収を低減する。上記追加層は、可視スペクトル範囲において透明である有機層でもよい。例えば、可視スペクトル範囲においておよそ１．７の屈折率を有している、ＭｅＯ−ＴＰＤ（Ｎ，Ｎ，Ｎ´，Ｎ´−テトラキス（４−メトキシフェニル）ベンジジン）あるいはスピロ−ＴＡＤ（２，２´，７，７´−テトラキス−（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミン）−９，９´−スピロビフルオレン）などである。８０ｎｍの厚みのＭｅＯ−ＴＰＤ層を用いて、５０％の総透過率を得るために、８ｎｍの厚みのＡｌを用いる。これにより、使用する材料の高い屈折率をより高くすることができる。
【００５６】
上記追加層の特に有利な実施例は、可視スペクトル範囲において透明のみではなく、導電性である点であり、例えばＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、およびＴｉＯ２などの多数の金属酸化物である場合である。この場合、上記金属層および上記追加層とによる導電率が有利となる。これは、既に述べた５ｎｍの厚いＡｌ層と４０ｎｍの薄いＩＴＯ層との組み合わせに対し、十分に高い導電率を有していることを意味している。この十分に高い導電率は、２００Ω／□、より好ましくは３０Ω／□以下の電極のシート抵抗を意味すると理解できる。ＯＬＥＤの総透過率は、可視スペクトルにおいて１．８〜２の高い屈折率のＩＴＯのために、ちょうど７０％である。さらに、総透過率および出力比の双方と、ＩＴＯおよびＡｌの層の厚みを変化させることによる部品の効率とを変化させることが可能である。出力ピークが６３０ｎｍの透明な赤色ＯＬＥＤの場合、一例として、Ａｌの厚みを５ｎｍから８ｎｍへ増加させると、総透過率が７０％から５５％へ低下する。部品の上側および基板側での出力光強度に基づいて測定した出力比は、基板側で部品の効率が４０％高まる関係で１：５から１：１０へ変化する。
【００５７】
上記有機領域から離れた上記基板側のカップリングアウト層を活用することにより、効率およびそれによる出力比が、上記カップリングアウト層に依存して再び十分に改善される。一例として、簡単な発散膜で４０％の改善が達成可能である。
【００５８】
電荷搬送層９，１０（図１）のドープは、各金属の仕事関数を考慮することなく、任意の金属を電極５，６として選択可能であるので、有利であることが分かる。したがって、必要な透明率のために、十分な導電率を有している金属を目的の形態に用いることができる。この結果、Ａｇ電極をＡｌ電極の代わりに用いることが可能である。１５ｎｍの薄いＡｇ層は、ＯＬＥＤの動作のために十分な導電率を有しており、上述の５０％の部品の総透過率を達成できる。もし、ＯＬＥＤの上記有機領域における上記層がこのような電極構造であれば、例えば赤色ＯＬＥＤにおいて、出力比１：１０（上側：基板側）が実現できる。
【００５９】
この場合、上述のように、Ａｇ電極である追加層を適用することにより、ＯＬＥＤの総透過率を改善することが可能である。４０ｎｍの厚いＭｅｏ−ＴＰＤを用いると、総透過率は、５０％から７０％、さらに８０％に増加する。しかしながら、例えば赤色ＯＬＥＤの場合、出力比は１：１０から１：６に変化する。
【００６０】
この場合、ＯＬＥＤの総透過率、出力比、および効率は、Ａｇ層の厚みの小さな変化によって変化する。一例として、Ａｇの厚みを１５ｎｍから２５ｎｍへ変化させるとともに、部品の上記有機領域における電極構造の層を４０ｎｍの厚い追加層に変化させると、部品の総透過率は、７０％から８０％へ、そして５０％へ低下する。これに対し、出力比は、基板側での４０％の効率向上とともに１：６から１：１４へ増加する。
【００６１】
Ａｌ電極の場合のように、この場合もまた、Ｍｅｏ−ＴＰＤより高い屈折率を有した他の追加層の働きによって、ＯＬＥＤの効率および出力比が、目的の方法において改善することができる。
【００６２】
金属層とＩＴＯ追加層との組み合わせに加えて、さらなる変化として、ＩＴＯ／金属／ＩＴＯ（ＩＭＩ）層によってコンタクトを置き換える。この層の厚みの選択によって、出力方向への十分な反射率を有した透明電極を製造することが可能となる。一例としては、可視スペクトル範囲において８０％〜９０％の総透過率のＯＬＥＤが、ガラス基板上の６０ｎｍのＩＴＯ下側電極と、５ｎｍのＩＴＯ／５ｎｍのＡｇ／１３５ｎｍのＩＴＯを有したＩＭＩ電極とを備えて達成できる。この場合、赤色ＯＬＥＤの出力比は、１：５（上側：基板側）となる。Ａｇ層の厚みを１０ｎｍへ増加させると、ＯＬＥＤの総透過率は６０％から８０％へ増加し、出力比が１：９へ増加し、さらに好ましい出力方向におけるＯＬＥＤの効率が２６％増加する。
【００６３】
追加層とともに半透明金属コンタクトの原理に基づけば、赤色ＯＬＥＤが１５ｎｍの厚いＡｕコンタクト、および５０ｎｍの厚いＭｅｏ−ＴＰＤ追加層（出力比３：１）を備えている場合、赤色スペクトル範囲における９０％の部品の総透過率を達成する。伝達帯域が、可視スペクトル範囲全体に対し非常に狭いので、コンタクト層と追加層との厚みを適切に選択することで、可視スペクトルにおける特定の範囲への最大伝達に変わり、その結果、上記透明発光部品はカラーフィルタの形式で機能する。一例として、最大伝達が緑色スペクトル範囲へと変化してもよく、その場合人の目の感度は最大となる。しかしながら、ＯＬＥＤが赤色もしくは青色であれば、電極でのより良い反射が生じ、その結果より高い方向出力特性が得られる。ガラス基板上の６０ｎｍの厚いＩＴＯ電極と、１６０ｎｍの厚いＭｅｏ−ＴＰＤ追加層とともに１５ｎｍのＡｕカウンタ電極とを備えている場合、出力ピークが４５０ｎｍで、４２０ｎｍ〜６００ｎｍでのスペクトル範囲において、総透過率６０％を達成できる。このＯＬＥＤの出力比は、１：５（上側：基板側）である。追加層を減少させることにより、透過率は、緑色スペクトル範囲において８０％へ増加するが、青色スペクトル範囲において６０％以下へ減少する。また、出力比が１：６へ増加するとともに、好ましい出力方向でのＯＬＥＤの効率が２７％増加する。
【００６４】
この効果は、例えばＴｉＯ２もしくはＺｎＳからなる高い屈折率を有する層とＭｅｏ−ＴＰＤ層を置き換えることにより、増大する。１８０ｎｍの厚いＴｉＯ２層の場合、透過率は、緑色スペクトル範囲において８０％へ増加する。なお、青色スペクトル範囲においては５０％以下へ減少する。この場合もまた、出力比は１：６へである。
【００６５】
既に述べたように、電極の材料選択の大きな自由度は、電荷搬送層のドープによって達成できる。これは、２つの電極を互いに置き換えることが可能であることを意味している。一例として、１５ｎｍの厚いＡｇ層を上記ガラス基板に適用してもよく、その後有機層を設け、８０ｎｍの厚いＩＴＯ層を電極としてＯＬＥＤ上にスパッタリングする。この構造の有利な点は、ガラス基板にあり、その屈折率が可視スペクトル範囲において１．４５であるため、上述した追加層の機能を行う点である。その結果、ＯＬＥＤの総透過率は７５％となり、両方向における出力比がほぼ同一となる。Ａｇの厚みを２１ｎｍへ増加させることにより、総透過率は５５％へ低減されるものの、出力比が２：１へ改善される。
【００６６】
ＩＴＯ／金属／ＩＴＯ電極の使用が、常に有利に働くわけではない。上側電極が５ｎｍのＩＴＯ／１０ｎｍのＡｇ／６５ｎｍのＩＴＯ、および基板側に１５ｎｍの厚いＡｇ電極を含んでいる場合、電極の導電率は改善するが、それにもかかわらず総透過率は７０％である。両方向における出力比は大体同一となる。出力比２：１を達成するためには、総透過率が５０％以上必要であり、基板側のＡｇの厚みが２０ｎｍとなる。
【００６７】
さらなる実施形態について、図２〜図４を用いて詳細に説明する。
【００６８】
有機発光部品は、以下のようにして製造される。ＩＴＯによって覆われたガラス基板が、パターニングされ、下側電極を形成するために洗浄される。ＩＴＯ層の厚みは、およそ１３０ｎｍであり、シート抵抗はおよそ２０Ω／□である。以下の層は、真空を維持しつつ、およそ１０−７ｍｂａｒの圧力下で、熱蒸発によって連続的に形成される。
１）ｐドープされた正孔搬送層として、分子比１：５０において、２，３，５，６−テトラフルオロ−７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン（Ｆ４−ＴＣＮＱ）をドープされた、６５ｎｍのＮ，Ｎ，Ｎ´，Ｎ´−テトラキス（４−メトキシフェニル）−ベンジジン（ＭｅＯ−ＴＰＤ）
２）中間層として、１０ｎｍの２，２´，７，７´−テトラキス−（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）−９，９´−スピロビフルオレン（スピロ−ＴＡＤ）
３）質量に基づいて８％のfac−トリス−（２−フェニルピリジン）イリジウム（Ｉｒ（ｐｐｙ）３）をドープされた、６ｎｍの４，４´，４´´−トリス（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（ＴＣＴＡ）
４）質量に基づいて８％のfac−トリス−（２−フェニルピリジン）イリジウム（Ｉｒ（ｐｐｙ）３）をドープされた、１２ｎｍの３−フェニル−４−（１８−ナフチル）−５−フェニル−１，２，４−トリアゾール（ＴＡＺ）
５）中間層として、１０ｎｍのバソフェナントロリン（Ｂｐｈｅｎ）
６）ｎドープされた電子搬送層として、分子比１：１において、Ｃｓをドープされた５０ｎｍのＢｐｈｅｎ
７）カソードとして１５ｎｍの銀
８）上側層として４５ｎｍのＭｅＯ−ＴＰＤ
これは、最大出力およそ５２０ｎｍの透明緑色ピン（pin）ＯＬＥＤを示している。７Ｖの印加電圧に対し、出力輝度は、４８００ｃｄ／ｍ２（ＩＴＯ下側電極により測定）と、１４００ｃｄ／ｍ２（Ａｇ上側電極により測定）とである。これは、出力比３：４に対応している（図２）とともに、図３に示すような電流効率の比を表している。この実施例の透過率は、可視スペクトルにおいて７０％まで増加している（図４）。
【００６９】
また、有機発光部品は、以下のようにして製造される。ＩＴＯによって覆われたガラス基板が、パターニングされるとともに洗浄される。ＩＴＯ層の厚みは、およそ１３０ｎｍであり、シート抵抗はおよそ２０Ω／□である。以下の層は、真空を維持しつつ、およそ１０−７ｍｂａｒの圧力下で、熱蒸発によって連続的に形成される。
１）ｐドープされた正孔搬送層として、分子比１：５０において、２，３，５，６−テトラフルオロ−７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン（Ｆ４−ＴＣＮＱ）をドープされた、４０ｎｍのＮ，Ｎ，Ｎ´，Ｎ´−テトラキス（４−メトキシフェニル）−ベンジジン（ＭｅＯ−ＴＰＤ）
２）中間層として、１０ｎｍのＮ，Ｎ´−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ´−ジフェニル−ベンジジン（ａ−ＮＰＤ）
３）質量に基づいて２０％のイリジウム（３）トリス（１−フェニルイソキノリン）をドープされた、２０ｎｍの２，２´，７，７´−テトラキス−（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）−９，９´−スピロビフルオレン（スピロ−ＴＡＤ）
４）中間層として、１０ｎｍのバソフェナントロリン（Ｂｐｈｅｎ）
５）ｎドープされた電子搬送層として、分子比１：１において、Ｃｓをドープされた４０ｎｍのＢｐｈｅｎ
６）カソードとして１５ｎｍの銀
これは、最大出力およそ６２０ｎｍの透明赤色ピン（pin）ＯＬＥＤを示している。３．４Ｖの印加電圧に対し、出力輝度は、１２００ｃｄ／ｍ２（ＩＴＯ下側電極により測定）と、３８０ｃｄ／ｍ２（Ａｇ上側電極により測定）とである。これは、出力比３：１に対応している。部品の光学的な透過率は、可視スペクトルの広い部分において６０％と７０％との間である。
【００７０】
本発明は、透明な有機発光ダイオードを提供することが可能である。上記有機発光ダイオードは、２つの外部側面での出力が異なっているが、ＯＬＥＤの効率を低下させていた、発光領域において生成した光の大部分が２つの電極のうちの１つで吸収されるという現象を生じない。むしろ、ＯＬＥＤの高い総透明率に関連して、１つの電極の増加した反射率によって、出力強度の差を実現する。
【００７１】
本発明の特徴は、上述の詳細な説明、請求項、および図面に開示しており、本発明の実現のための所望の組みあわせは、様々な実施形態に開示している。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】透明層構造を有した透明発光部品を概略的に示す図である。
【図２】一実施形態に基づく透明発光部品の電圧−輝度特性を示すグラフである。
【図３】上記実施形態に基づく透明発光部品の電圧−電流効率特性を示すグラフである。
【図４】上記実施形態に基づく透明発光部品の波長−透過率特性を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年11月13日(2007.11.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレーナ電極と、当該プレーナ電極間に配置されており、少なくとも１つの有機材料から形成される発光層を含む有機領域とを有する透明層構造を透明基板上に積層状に備えている、有機発光ダイオードなどの透明発光部品であって、
少なくとも１つの入射方向に対し、可視スペクトル範囲における少なくとも１つの波長の部分的な範囲に対する上記透明層構造の透過率が５０％以上であり、
上記プレーナ電極の一方が、４０ｎｍ以下の厚みの金属層を有しており、
上記プレーナ電極の他方が、上記透明層構造の上記電極に対向するように配置されているとともに、厚みが少なくとも１０ｎｍの導電性酸化物材料からなる酸化物層を有しており、
上記透明層構造の一方の側面から出力される光と、上記透明層構造の反対側の側面から出力される光とで、少なくとも２：１の強度比が存在し、
少なくとも１つのドープされた電荷搬送層が、上記有機領域に形成されており、
光をカップリングアウト（coupling out）するためのカップリングアウト層が、上記一方の電極、上記他方の電極、もしくはその双方の電極上に形成されており、
上記カップリングアウト層は、有機材料から形成されることを特徴とする透明発光部品。
【請求項２】
上記一方の電極、上記他方の電極、もしくはその双方の電極が、多層電極であることを特徴とする請求項１に記載の透明発光部品。
【請求項３】
上記多層電極は、導電性酸化物材料から形成される少なくとも１つの酸化物層および少なくとも１つの金属層を含んでいることを特徴とする請求項２に記載の透明発光部品。
【請求項４】
上記多層電極は、導電性酸化物材料から形成される複数の酸化物層、複数の金属層、もしくはその双方の層を含んでいることを特徴とする請求項２に記載の透明発光部品。
【請求項５】
上記多層電極の上記酸化物層の１つもしくは全ては、その厚みが少なくとも１０ｎｍであることを特徴とする請求項３または４に記載の透明発光部品。
【請求項６】
上記多層電極の上記金属層の１つもしくは全ては、その厚みが４０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の透明発光部品。
【請求項７】
上記カップリングアウト層は、導電性であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の透明発光部品。
【請求項８】
上記カップリングアウト層は、屈折率が少なくとも１．３であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の透明発光部品。
【請求項９】
上記カップリングアウト層は、屈折率が少なくとも１．６であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の透明発光部品。
【請求項１０】
上記有機領域から離れた上記透明基板の側面に、カップリングアウト層が設けられることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の透明発光部品。
【請求項１１】
上記カップリングアウト層は、カップリングアウト膜によって形成されることを特徴とする請求項１０に記載の透明発光部品。
【請求項１２】
上記少なくとも１つの入射方向に対し、上記可視スペクトル範囲における少なくとも１つの波長の部分的な範囲に対する上記透明層構造の透過率が６０％以上であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の透明発光部品。
【請求項１３】
上記少なくとも１つの入射方向に対し、上記可視スペクトル範囲における少なくとも１つの波長の部分的な範囲に対する上記透明層構造の透過率が７０％以上であることを特徴とする１〜１１のいずれか一項に記載の透明発光部品。
【請求項１４】
上記少なくとも１つの入射方向に対し、上記可視スペクトル範囲における少なくとも１つの波長の部分的な範囲に対する上記透明層構造の透過率が８０％以上であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の透明発光部品。
【請求項１５】
上記少なくとも１つの入射方向に対し、上記可視スペクトル範囲における少なくとも１つの波長の部分的な範囲に対する上記透明層構造の透過率が９０％以上であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の透明発光部品。
【請求項１６】
上記透明層構造の一方の側面から出力される光と、上記透明層構造の反対側の側面から出力される光とで、少なくとも３：１の強度比が存在することを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一項に記載の透明発光部品。
【請求項１７】
上記透明層構造の一方の側面から出力される光と、上記透明層構造の反対側の側面から出力される光とで、少なくとも５：１の強度比が存在することを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一項に記載の透明発光部品。
【請求項１８】
上記透明層構造の一方の側面から出力される光と、上記透明層構造の反対側の側面から出力される光とで、少なくとも８：１の強度比が存在することを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一項に記載の透明発光部品。
【請求項１９】
屈折率が１．４以下の追加層が、上記透明基板と、上記透明基板に対向しているプレーナ電極との間に形成されていることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか一項に記載の透明発光部品。
【国際調査報告】
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