(57)【要約】  本発明は、少なくとも第１放射層３を備え、且つ少なくとも第２放射層４を備える層構造を持つ透明な基板層２を有する両面発光ダイオード装置１に関する。
2011512638.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１放射層を備え、且つ少なくとも第２放射層を備える層構造を持つ透明な基板層を有する両面発光ダイオード装置であって、
前記基板層上の層連続物が、少なくとも、底部電極層、前記第１放射層、不透明な電荷発生層、前記第２放射層及び透明な上部電極層を備えることを特徴とする両面発光ダイオード装置。
【請求項２】
前記第１放射層が、第１光スペクトルの光を、前記透明な基板層を通して放射し、前記第２放射層が、第２光スペクトルの光を、前記透明な上部電極層を通して放射することを特徴とする請求項１に記載の両面発光ダイオード装置。
【請求項３】
前記底部電極層が、インジウムスズ酸化物層を備える陽極層として実施され、前記上部電極層が、銀層を備える陰極層として実施されることを特徴とする請求項１又は２に記載の両面発光ダイオード装置。
【請求項４】
前記不透明な電荷発生層が、前記第１放射層に対する界面にｎ型ドーピングを備え、前記第２放射層に対する界面にｐ型ドーピングを備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の両面発光ダイオード装置。
【請求項５】
前記不透明な電荷発生層が、30nm乃至200nmの厚さを備え、好ましくは50nm乃至150nmの厚さを備え、最も好ましくは80nmの厚さを備えるアルミニウム層を有する中間電極層として実施されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の両面発光ダイオード装置。
【請求項６】
前記第１放射層及び前記第２放射層が、電源によって動作させられ、前記第１放射層の電源が、前記第２放射層の電源から分離されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の両面発光ダイオード装置。
【請求項７】
前記第１放射層の前記電源が、陽極として動作する前記底部電極層と、陰極として動作する前記電荷発生層との間で動作され、前記第２放射層の前記電源が、陽極として動作する前記電荷発生層と、陰極として動作する前記上部電極層との間で動作されることを特徴とする請求項６に記載の両面発光ダイオード装置。
【請求項８】
セレン化亜鉛層又は硫化亜鉛層を有する光アウトカップリング層が、前記上部電極層上に実施され、前記層が、ほぼ5nm乃至200nmの厚さを備え、好ましくは15nm乃至80nmの厚さを備え、最も好ましくは30nmの厚さを備える、又は前記光アウトカップリング層が、5nm乃至200nmの厚さを備え、好ましくは20nm乃至80nmの厚さを備えるAlq3又はα-NPDのような有機層を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の両面発光ダイオード装置。
【請求項９】
ほぼ100nmの厚さを持つ酸化ケイ素及びほぼ200nmの厚さを持つ窒化ケイ素の二重層を１つ以上有する薄膜封入体又は透明なガラスカバーを有するケーシングが、前記上部電極層上に実施されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の両面発光ダイオード装置。
【請求項１０】
前記電荷発生層の両側に、２つ以上の放射層が付されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の両面発光ダイオード装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の両面発光ダイオード装置の使用であって、
前記装置が、前記装置の第１の側に放射される入射色及び第２の側に放射される出射色を有するままにするガラスドアに付される標識用途のための使用、又は
自己照明ランプシェードのような装飾用途のための使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも第１放射層を備え、且つ少なくとも第２放射層を備える層構造を持つ透明な基板層を有する両面発光ダイオード装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
両面発光ダイオード装置は、２つの異なる方向に光を放射するのに適している発光装置として知られている形態の従来技術である。異なる放射層が、互いの上に積み重ねられる場合、各層が、別々に動作させられ得る、又は多数の単一層が、共通の方法で動作させられ得る。従って、様々な色が、前記基板層を通して、及び装置の上面を通る上側方向に、放射され得る。通常、前記基板層は、前記装置の底部を形成する。前記装置は、これより先、ＯＬＥＤと呼ばれる。有機発光ダイオードをベースにしたこれらの底部放射又は上部放射照明装置は、優れたフラットパネルシステムとして大変興味深いものである。これらのシステムは、光を生成するのに有機材料の薄膜を通る電流を利用する。放射される光の色及び電流から光へのエネルギ変換効率は、有機薄膜材料の組成によって決定される。更に、ＯＬＥＤは、担体層として基板材料を有する。上部放射ＯＬＥＤの場合は、前記担体層は、ガラス又は様々な非透過性材料で作成され得る。底部放射ＯＬＥＤの場合は、前記担体層は、透過性材料で作成される。更に、有機発光ダイオードは、一般に、底部放射の場合は導電性の光学的に透明な酸化物で覆われ、上部放射設計のＯＬＥＤの場合は光学的に不透明な材料で覆われるガラス基板上の、有機物のほぼ100nmの層厚を持つ１つ以上の非常に薄い層から成る。 
【０００３】
米国特許出願公開第2007/0126354 A1号に、反対の位置に配置される第１基板及び第２基板を備える両面有機発光ダイオード装置が開示されている。２つのＯＬＥＤ構造を形成するため、第１基板上に第１有機発光ダイオード装置が配置され、第２基板上に第２有機発光ダイオード装置が配置される。第１ＯＬＥＤと第２ＯＬＥＤとの間に配置される支持体が、前記支持体の第１の側の第１放射装置及び第２の側の第２放射装置を得るために、両方のＯＬＥＤを分けるよう設けられる。支持体は、金属合金、ガラス材料、石英材料又は合成材料であり得る。しかしながら、２つの基板材料及び各基板のための別々の封入体が必要である。従って、２つのＯＬＥＤを異なる基板上に配置することは、両面有機発光ダイオードの製造において高いコストをもたらす。更に、少なくとも２つの基板層が必要であり、サンドイッチ状の設計で前記支持体層が配設されることから、装置全体の厚さが大きくなる。従って、上記のような層構造を有する両面ＯＬＥＤは、低い可撓性を特徴とし、非常に高価であり、構成が複雑である。
【０００４】
国際特許出願公開第WO 2005/043961 A2は、透明な材料で作成される第１二次元電極、前記第１電極の両側に配設される発光性誘電材料で作成される２つの放射層を備える層連続物を有する単一基板層を備える有機発光ダイオードを開示している。前記発光層は、透明であり、異なる波長を持つ光を放射することができる材料で作成される。発光層の、共通の電極の反対側の各々の大きな面に電極が割り当てられる。透明な基板層を形成する支持体層は、ＯＬＥＤの１つの表面の側に位置する。残念ながら、１つ１つの層は透明である。従って、前記ＯＬＥＤは、第１放射層の色若しくは第２放射層の色のいずれかの放射、又は各々混ぜ合わされた色の放射にしか適していない。底面を通して放射される色及び上面を通して放射される色は、いつでも同じ色である。ＯＬＥＤ装置全体の透明度のため、異なる色の放射が、ＯＬＥＤ装置の下側と上側とに分けられない。 
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、本発明の目的は、上記の不利な点を取り除くことである。具体的には、本発明の目的は、底面における第１の色の放射及び上面における第２の色の放射を特徴とするＯＬＥＤ装置であって、最低限の数の異なる層を有する単純な層設計を特徴とするＯＬＥＤ装置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、本発明の請求項１で教示されているような有機発光ダイオード装置によって達成される。本発明の好ましい実施例は、従属請求項で規定されている。
【０００７】
本発明は、前記基板層上の層連続物が、少なくとも、底部電極層、前記第１放射層、不透明な電荷発生層、前記第２放射層及び透明な上部電極層を備えることを開示している。 
【０００８】
本発明による層構造は、前記ＯＬＥＤが不透明なＯＬＥＤとして実施されるという利点をもたらす。１つの単一基板層しか必要ではなく。前記基板層は、同じ側が多数の層で覆われる必要がある。前記透明な基板層は、底部電極層で覆われ、前記底部電極層は、第１放射層で覆われる。前記第１放射層の上には、不透明な電荷発生層が置かれる。この層は、前記ＯＬＥＤを、第１放射側と、前記第１放射側の反対側に配設される第２放射側とに分けるのに適している。前記不透明な電荷発生層の上には、第２放射層が置かれ、最後の層は、透明な上部電極層によって形成される。両方の放射層が動作させられる場合、例えば、前記第１放射層は、オレンジ色の光を放射してもよく、前記第２放射層は、緑色の光を放射してもよい。前記オレンジ色の光の放射は、前記透明な基板層を通して可能になり、前記緑色の光の放射は、前記透明な上部電極層を通して可能になる。
【０００９】
その好ましい実施例においては、前記第１放射層は、前記透明な基板層を通過する第１光スペクトルを放射し、前記第２放射層は、前記透明な上部電極層を通過する第２光スペクトルを放射する。従って、第１の側には第１の色が放射され、反対側には第２の色が放射される二色の有機発光ダイオード装置が供給され得る。両スペクトルの発光は、色混合又は干渉作用をもたらし得る如何なる相互作用もなしに、互いから分離される。 
【００１０】
本装置の更に別の実施例は、インジウムスズ酸化物（ITO）層を備える陽極層として実施される底部電極層、及び銀（Ag）層を備える陰極層として実施される前記上部電極層の配設において見られ得る。前記陽極と前記陰極との間に電源が付される場合には、前記第１放射層及び前記第２放射層が光を放射する。従って、単一の電源しか用いずに、両方のＯＬＥＤシステムが動作させられ得る。前記ITO層は、透明である薄膜層として置かれ得る。前記銀層が薄い厚さを備える場合、前記陰極層において同じ透過性効果が達成され得る。 
【００１１】
別の好ましい実施例によれば、前記不透明な電荷発生層は、前記第１放射層に対する界面にｎ型ドーピングを備え、前記第２放射層に対する界面にｐ型ドーピングを備える。従って、ｐｎ遷移部は、前記遷移部の間に金属層を具備する。前記ＯＬＥＤ装置の効率は、前記ｎ型ドーピング及び前記ｐ型ドーピングの利用により、高められ得る。 
【００１２】
好ましい実施例として、前記不透明な電荷発生層は、30nm乃至200nmの厚さを備え、好ましくは50nm乃至150nmの厚さを備え、最も好ましくは80nmの厚さを備えるアルミニウム（Al）層を有する中間電極層として実施される。前記電荷発生層を中間電極層として用いるためには、前記アルミニウム層は、配線によって接触されなければならない。それ故、接触パッドが、前記層構造を通される必要がある。前記ＯＬＥＤ装置全体に対して、３つの配線パッドが必要であり、第１及び第２配線パッドは、前記ITO層によって実施される前記陽極層及び前記銀層によって実施される前記陰極層に接触され、第３配線は、中間電極層に対して実施される。 
【００１３】
有利には、前記第１放射層及び前記第２放射層は、電源によって動作させられ、前記第１放射層の電源は、前記第２放射層の電源から分離される。前記第１放射層の前記電源は、陽極として動作する前記底部電極層と、陰極として動作する前記電荷発生層との間で動作される。従って、前記電極の間に電圧を供給することによって、前記第１放射層は光を放射することができる。前記第２放射層の前記電源は、陽極として動作する前記電荷発生層と、陰極として動作する前記上部電極層との間で動作される。前記第２放射層の電源により、この層は、前記第１放射層とは無関係に動作させられ得る。 
【００１４】
本発明の更に別の実施例は、上部電極層であって、前記上部電極層上に、セレン化亜鉛（ZnSe）層又は硫化亜鉛（ZnS）層を有する光アウトカップリング層が実施される上部電極層を供給し、前記層は、ほぼ5nm乃至200nmの厚さを備え、好ましくは15nm乃至80nmの厚さを備え、最も好ましくは30nmの厚さを備える、又は前記光アウトカップリング層は、5nm乃至200nmの厚さを備え、好ましくは20nm乃至80nmの厚さを備えるAlq3又はα-NPDのような有機層を有する。光アウトカップリング層を付すことにより、光アウトカップリングの効率は高められ得る。 
【００１５】
本発明はまた、ケーシングにおいて実施され、前記上部電極層上に、薄膜封入体又は透明なガラスカバーを有するケーシングが実施されるこの封入体は、ほぼ100nmの厚さを持つ酸化ケイ素（SiO2）及びほぼ200nmの厚さを持つ窒化ケイ素（SiN）の二重層を１つ以上含み得る。前記ガラスカバーは、前記ＯＬＥＤ装置を湿気、汚れ又は機械的損傷から保護するための、前記ＯＬＥＤ装置の上面に接着され得るフレームシステムで実施され得る。更に別の実施例によれば、前記ガラスカバーは、前記ＯＬＥＤの表面に、直接、接着され得る。更に、前記装置全体の耐久性及び抵抗力を高めるために、一般的に使用されている、前記ＯＬＥＤの表面に付される前記薄膜封入体と、前記ガラスカバーとの組み合わせが、適用され得る。
【００１６】
その好ましい実施例においては、前記装置は、自己照明ランプシェードのような装飾用途に用いられる。前記ランプシェードは、光源自体を実施することができ、ＯＬＥＤ光源を有する前記ランプは、天井ランプ、壁灯又はあらゆる他の種類のランプシステムとして実施され得る。２つの放射面を備える前記ＯＬＥＤ装置を利用することにより、多くのランプ設計が利用可能になる。天井ランプの好ましい実施例として、前記第１放射層は、白色光を放射し、部屋の中へ下向きに、例えば、食卓、書き物机などの上に、方向づけられ得る。前記第２放射層は、上側方向に光を放射し得る。この光は、間接照明として働く、前記部屋の天井を照明するための暖色光であり得る。
【００１７】
前記両面発光ダイオード装置の別の好ましい用途は、標識用であり得る。従って、前記ＯＬＥＤ装置は、 前記装置の第１の側に放射される入射色及び第２の側に放射される出射色を有するままにするガラスドアに付され得る。更に、前記装置は、例えば、白色及び赤色放射面を有する、交通用途のための道路標識として利用され得る。 
【００１８】
前記ＯＬＥＤ装置の機能範囲を拡大するため、各々の側において様々な色の光を放射するために、前記電荷発生層の両側には、２つ以上の放射層が付され得る。
【００１９】
本発明の目的の更なる詳細、特徴及び利点は、添付の図と共に記載されている、例示的なようにして示されている、本発明の好ましい実施例を示している各々の図の以下の説明及び従属請求項において開示されている。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明による層構造の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１に記載されている実施例は、両面発光ダイオード装置１を供給する層連続物を有する。基板層２は、層連続物が片側にしか配置されない担体を実施する。層連続物は、少なくとも、底部電極層５を有し、続いて、第１放射層３を有する第１有機積層、即ち、有機材料の１つ以上の層を有し、続いて、不透明な電荷発生層６を有し、続いて、第２放射層４を有する第２有機積層、即ち、有機材料の１つ以上の層を有し、透明な上部電極層７によって最後の層が実施される。この層連続物は、基本構成だけを備える。前記層の間には、効率を高めるために、又はカバー層として働く薄膜層若しくはガラスカバーのような保護層を付すことによって耐久性を高めるために、他の層が置かれ得る。前記第１放射層３及び前記第２放射層４の電源は、独立した電源装置によって供給され得る。従って、前記第１放射層は、第１電源１２によって供給されてもよく、前記第２放射層は、第２電源１３によって供給されてもよい。前記ＯＬＥＤ装置１の効率を高めるため、前記電荷発生層６には、第１放射層３及び第２放射層４に対する界面におけるドーピングが供給され得る。従って、前記不透明な電荷発生層６は、前記第１放射層３に対する界面にｎ型ドーピング１０を備え、前記第２放射層４に対する界面にｐ型ドーピング１１を備える。不透明な電荷発生層６は、ほぼ80nmの厚さを備えるアルミニウム（Al）層を有する中間電極層として実施され得る。このように、層６は、第１放射層３と第２放射層４との間の光学的分離を供給するために不透明である。従って、前記第１放射層３は、第１光スペクトル８を持つ光を、透明な前記基板層２を通して放射することができ、前記第２放射層４は、第２光スペクトル９を持つ光を、前記上部電極層７を通して放射することができる。 
【００２２】
先進のデュアルＯＬＥＤ装置１によれば、前記基板層２に以下の層構造が付され得る。層連続物は、少なくとも、ITO層５を有し、続いて、40nmの厚さを持つ正孔注入層MTDATA:F4-TCNQ(1%)を含むｐ型ドーピング層１１を有する。次の層は、10nmの厚さを持つ正孔伝導層α-NPDである。この層には、20nmの厚さを持つα-NPD:Ir(MDQ)2(acac)(10%)を含む前記第１放射層３が続く。次の層は、20nmの厚さを持つ電極輸送層(BAlq)である。この層の後には、ｎ型ドーピング層が、1nmの厚さを持つLiF層として実施される。この層には、80nmの厚さを持つアルミニウム層として実施される前記電荷発生層６が続く。この層には、40nmの厚さを持つMTDATA:F4-TCNQ(8%)を含むｐ型ドーピング正孔注入層が続く。次の層は、10nmの厚さを持つ正孔伝導層α-NPDである。次の層は、25nmの厚さを持つTCTA:Ir(ppy)3(8%)を含む前記第２放射層４である。次の層は、55nmの厚さを持つBAlqを含む電子伝導層である。次の層は、1nmの厚さを持つLiFを含むｎ型ドーピング層であり、この層は、1.5nmの厚さを有する薄いAl層によって覆われる。次の層は、15nmの厚さを持つ透明な銀層であり、30nmの厚さを持つZnSeを含む光アウトカップリング層が続く。
【００２３】
本発明は、上記の実施例によって限定されない。上記の実施例は、一例として示されているに過ぎず、独立特許請求項で規定されている保護範囲内で様々に変更され得る。従って、本発明は、異なる実施例、とりわけ、前記電荷発生層６の両側に幾つかの放射層３及び４を備える実施例にも適用可能である。従って、前記ＯＬＥＤ１は、前記装置の両側で異なる色を放射するのに適している。
【符号の説明】
【００２４】
１    発光ダイオード装置（ＯＬＥＤ）
２    透明な基板
３    第１放射層
４    第２放射層
５    底部電極層
６    電荷発生層
７    上部電極層
８    第１光スペクトル
９    第２光スペクトル
１０  ｎ型ドーピング
１１  ｐ型ドーピング
１２  第１電源
１３  第２電源
【図１】
2011512638.tif 000003
【国際調査報告】
2011512638.tif 000004
2011512638.tif 000005
2011512638.tif 000006