(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の波長λの光を発光する為の有機発光装置であって：
陽極層と；
陰極層と；
前記陽極層と前記陰極層との間に前記陽極層と前記陰極層とに電気的に接続されて配置され、正孔と電子の再結合により前記所定の波長を持つ光を含む光を発生する為の有機発光化合物を含むエレクトロルミネッセンス層と；
第一の反射装置と；
前記第一の反射装置から光路長Ｄだけ離隔して配置され、部分的に反射性である第二の反射装置と；
前記所定の波長λにおいて透明な材料から成るスペーサ層とを備え、
前記スペーサ層が、前記エレクトロルミネッセンス層と前記陽極層との間に配置された、正孔輸送材料と該正孔輸送材料に混合された透明粒子とを含む正孔輸送層であり、該正孔輸送材料の屈折率と該透明粒子の屈折率とが、前記正孔輸送層が単一層であるかのように見せるのに十分に一致しており、
Ｎを正の整数としたとき、Ｄ＝Ｎλ／２を満たし、
前記スペーサ層及び前記エレクトロルミネッセンス層が、前記第一の反射装置と前記第二の反射装置との間に配置されていることを特徴とする有機発光装置。
【請求項２】
前記第一の反射装置が、前記陽極層又は前記陰極層のいずれか一方を含むことを特徴とする請求項１に記載の有機発光装置。
【請求項３】
前記第二の反射装置が、前記陽極層又は前記陰極層のいずれか一方を含むことを特徴とする請求項１に記載の有機発生装置。
【請求項４】
前記正孔輸送材料が、ＰＥＤＯＴを含むことを特徴とする請求項１に記載の有機発光装置。
【請求項５】
前記エレクトロルミネッセンス層が、前記陽極層と前記陰極層との間に配置され、前記スペーサ層が、前記陰極層と前記第一又は第二の反射装置のいずれか一方との間に配置されることを特徴とする請求項１に記載の有機発光装置。
【請求項６】
前記エレクトロルミネッセンス層が、前記陽極層と前記陰極層との間に配置され、前記スペーサ層が、前記陽極層と前記第一の反射装置又は第二の反射装置のいずれか一方との間に位置することを特徴とする請求項１に記載の有機発光装置。
【請求項７】
前記スペーサ層が、電気的に絶縁性の前記透明粒子を含むことを特徴とする請求項１に記載の有機発光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般にエレクトロルミネッセンス装置に関するものであり、より具体的にはより予測可能な色で発光する有機発光装置の組立に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリマー系の有機エレクトロルミネッセンス装置（有機発光装置：ＯＬＥＤ）は、英数字表示装置やｘ−ｙアドレス可能な表示装置に代わる、より安価な選択肢となる可能性を持っている。一般的にＯＬＥＤは、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等の透明導電材料でコーティングした透明な基板と、１層から５層の有機層と、Ｃａ又はＭｇ等の低い仕事関数を持つ金属を蒸着又はスパッタリングして形成した陰極とを含む。有機層の選択は、電荷が両電極から、再結合により光を生じる有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）層へと注入及び輸送されるように行われる。通常、ＩＴＯとＥＬとの間に１層又は２層の有機正孔輸送層（ＨＴＬ）が設けられ、陰極とＥＬとの間に１層又は２層の電子注入・輸送層が設けられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような装置により発生される出力スペクトルは、ＥＬ層に使用した材料の化学構造から予測されるものと著しく異なることがしばしばある。該装置の出力スペクトルが設計スペクトルと異なる場合、設計者は通常、ＥＬ材料の組成を調整してから再度実験する。このような行きあたりばったりの手法では、設計コストが増大してしまう。
【０００４】
フルカラー表示装置においては、設計者は３色の画素を作らなければならず、よって予測出来ない色の出力を生じる可能性はより高くなる。更に、このようなカラー画素は所与の駆動電流が如何なるものでも同様の光出力を提供するものでなければならない。
【０００５】
したがって、本発明の解決すべき課題は、以下の目的の幾つかを達成することである。
一つの目的は、広義的には改良したＯＬＥＤを提供することである。
【０００６】
他の目的は、予測可能な色の光を出力するＯＬＥＤを提供することである。
【０００７】
その他の目的は、添付図を参照しつつ以下の詳細説明を読むことにより当事者に明らかとなる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、所定のピーク波長λの光を発光するＯＬＥＤである。このＯＬＥＤは、陽極層、陰極層とエレクトロルミネッセンス層から構成される。エレクトロルミネッセンス層は正孔と電子の再結合により波長がλ周辺の帯域にある光を発生する有機発光化合物を有する。エレクトロルミネッセンス層は、陽極層及び陰極層とに電気的に接続され、それら陽極層及び陰極層の間に設けられている。ＯＬＥＤは相互に離隔配置された第一及び第二の反射装置を含む。陽極又は陰極層は、該第一、第二の反射装置の一方の役割を果たすことが出来る。波長λにおいて透明な材料から構成されたスペーサ層が第一、第二の反射装置の間に設けられるが、その厚さは第一及び第二の反射装置間の光路長がＮλ／２（Ｎは正の整数）に等しくなるように調節されている。スペーサ層は、エレクトロルミネッセンス層と陽極層との間に設けられた正孔輸送材料を含むものであっても良い。スペーサ層は、陽極又は陰極層と一方の反射装置との間に設けられた層から構成することも出来る。スペーサ層を陽極層と陰極層の間に設ける場合、スペーサ層は導電性材料から構成される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の理解には、ＯＬＥＤ１０の断面図である図１を参照するのがよい。ＯＬＥＤ１０は電子注入電極１２（陰極）と、電子輸送層１４と、エレクトロルミネッセンス層１６と、正孔輸送層１８と、そして正孔注入電極２０とを含む。電子輸送層及び正孔輸送層は通常、電荷の輸送を促し、エレクトロルミネッセンス層内における電荷の再結合を最適化する為に電荷のバランスをとるように設計されている。陽極は通常、透明な支持体（ガラス又はプラスチック）上に設けられたインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）層等から成る透明電極である。陰極は通常、望ましくは電子輸送層のエネルギーレベルにほぼ一致する仕事関数を持つ金属を蒸着したものである。電子輸送層及び正孔輸送層の使用は随意選択で必須ではない。エレクトロルミネッセンス層に最も一般的に用いられるポリマー材料は、ポリ［２−ジコレスタノキシ−ｐ−フェニレンビニレン］（poly[2-dicholestanoxy-p-phenylene-vinylene]:ＢＣＨＡ−ＰＰＶ）やポリ（２−メトキシ−５−（２’−エチルヘキソーキシ）−１，４−フェニレン−ビニレン）（poly[2-methoxy-5-(2'-ethyl-hexoxy)-1,4-phenylene-vinylen]:ＭＥＨＰＰＶ）のようなｐ−フェニレンビニレンの誘導体である。
【００１０】
本発明は、「２つの電極がＥＬ層の出力スペクトルを歪ませる光共振器の反射端を形成する」という観察に基づく。ＩＴＯのような透明電極を用いた場合であっても、正孔注入層材料と陽極の屈折率の差、又は透明基板と周囲空気の屈折率の差により、陽極はこれに入射する光のうち、かなりの部分を陰極へ向かって反射してしまう。陰極は一般的に金属で形成されている為、これに入射する光は反射して陽極へ戻す。ＥＬ層による光の吸収がある為に反射はわずかしか生じないものの、以下に示す式（１）を満たす波長λにおいて強め合う干渉を生じるに充分な反射がある。
【００１１】
Ｎλ＝２Ｄ  ・・・（１）
【００１２】
式（１）においてＤは反射面間の光路長、Nは整数である。ＥＬ層の出力スペクトルが式（１）を満たす波長を含んでいた場合、スペクトルのこの部分は強調されてしまい、この結果スペクトルはＥＬ層の化学組成から予測されるものとは著しく異なることになる。
【００１３】
本発明は、ＯＬＥＤの出力スペクトルを調整する為にこの強め合う干渉を利用するものである。λにピークがある出力スペクトルを持つＯＬＥＤを提供する為には、波長λでかなりの出力がある広い出力スペクトルを持つＥＬ材料を選択し、式（１）を満たすように共振器の反射端間の距離を設定する。一般的に、これをするには、共振器の端部間距離を、ＯＬＥＤに通常採用されている電極間距離よりも広げることが必要である。
【００１４】
更に、ＩＴＯのような透明陽極が用いられた場合、陽極下に反射性コーティング又は他の形態のミラーを設けることにより反射回数が増える。反射性コーティング、即ち陰極としては、装置中で発生する光の一部がこのコーティング即ち陰極を通過し得るものを選択する。
【００１５】
本発明の一実施例においては、反射端間の距離は、１層以上の層の厚さを調整することにより調節される。この場合、この為に選択する層は２つの特性を持っていなければならない。第一には、その材料は他の層と比べて導電性が高くなければならないという点である。一般的に、対象となる層はＥＬ層よりも大幅に厚い。この層がＥＬ層に匹敵する抵抗を持っていると、この層を通じて電圧が降下してしまう為、装置の作動電圧を高くしなければならなくなる。更に、この層を通じての電力損失は大きいであろうことから、装置の全体的な効率は低くなることが予測される。ＥＬ層の抵抗値は、一般的にこれを光路長の調節に用いるには高すぎる。
【００１６】
第二には、この層に選択される材料は、所望の波長において透明なものでなければならない。一般的に、ＥＬ層の透明度は高くない。従って、これに選択される層は、この追加材料が光吸収による効率損失を生じることが絶対にないようにＥＬ層よりも透明度がはるかに高いものでなければならない。
【００１７】
本発明のこの実施例においては、正孔輸送層（ＨＴＬ）が調整層として選択されている。例えば、ＨＴＬ層はポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）(poly[3,4-ethylenedioxythiophene]:ＰＥＤＯＴ）で構成することが出来る。ＰＥＤＯＴは充分な透明度と、ＥＬ層に一般的に用いられる化合物よりも大幅に低い抵抗値を持っている。より透明度の高い層を必要とする場合、以下にも説明するようにＰＥＤＯＴをより透明度の高い粒子と混合することで、より透明度の高い層を作ることが出来る。
【００１８】
ここで本発明の第一の実施例に基づくＯＬＥＤ１００の断面図である図２を参照する。ＯＬＥＤ１００はアルミニウム層１０４が設けられた基板１０２上に形成されている。アルミニウム層は、光共振器を構成する反射装置であるミラーの一方となる。透明陽極１０６はこのアルミニウムミラー上に形成される。陽極はＩＴＯで形成することが好ましい。次に陽極上にＨＴＬ１０８が形成される。ＨＴＬはＰＥＤＯＴ層で形成されることが望ましい。その後ＨＴＬ１０８上にＥＬ層１１０が形成される。そして最後にＥＬ層上に半透明の陰極１１２が形成される。陰極層は、金薄膜で覆ったＣａ薄膜で構成することが望ましい。ＯＬＥＤの所望出力波長をλとした場合、ＨＴＬの厚さは陽極−陰極間の光路長が式（１）を満たす値に選らばれる。
【００１９】
スペーサ層は、必ずしも陽極と陰極の間に配置されている必要はない。ここで本発明の第二の実施例に基づくＯＬＥＤ２００の断面を示す図３を参照する。ＯＬＥＤ２００は、好ましくはインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）層である透明陽極２０６を使用しており、そしてこの陽極２０６上にＨＴＬ２０８、ＥＬ層２１０及び陰極１２が順番に形成されているという点において上述したＯＬＥＤ１００と似ている。ＯＬＥＤ２００がＯＬＥＤ１００と異なる点は、陽極２０６を設ける位置がである。陰極２１２と共に光共振器を構成する端部ミラーとして作用し反射装置として機能する反射層２０２上に形成したＳｉＯ２等から成る透明スペーサ層２２０上に陽極２０６が設けられる。反射層２０２は金属層であっても、或いは異なる屈折率を持つ複数の層から構成されたミラーであっても良い。このようなミラーはレーザー技術の分野では周知であり、従って本願において詳細の説明は行わない。いずれの場合においても、上部の反射性電極とミラーである反射層２０２との間の距離は、これら２つの反射面間の光路長がλ／２の整数倍となるように設定される。この場合、スペーサ層は導電性材料層である必要は無い。なお、λはＯＬＥＤ２００から発生すべき光の波長である。
【００２０】
スペーサ層は、高い透明度を得る為に複数成分を混合したものから形成することが出来る。ここで本発明の第三の実施例に基づくＯＬＥＤ３００の断面を示す図４を参照する。ＯＬＥＤ３００は図２に示したＯＬＥＤ１００に似ている。以下の説明をわかりやすくする為に、ＯＬＥＤ３００の構成要素のうち、ＯＬＥＤ１００の要素と同じ機能を持つものは同じ符号で示した。ＯＬＥＤ３００においては、ＨＴＬ層３０８がスペーサ層である。スペーサ層３０８はガラスビーズ３１０とＰＥＤＯＴの混合物から形成することが出来る。ＰＥＤＯＴはビーズ間の領域３１２を埋めており、これにより必要とされる導電性を得ている。ＰＥＤＯＴはビーズの屈折率に充分一致した屈折率を持ち、これによりガラス製のものに近い透光特性を持つ単一層であるかのように見せている。ガラスビーズはＰＥＤＯＴよりもはるかに高い透明度を持っている為、この層の透明度は同じ厚さを持つＰＥＤＯＴ層の透明度よりも著しく高いものとなるのである。
【００２１】
以上の説明及び添付図から、当事者には本発明の様々な変更形態が明らかである。従って本発明の広汎な応用の可能性に鑑み、本発明の実施者の参考として本発明の実施態様の一部を例示する。
【００２２】
（実施態様１）
所定の波長λの光を発光する為の有機発光装置（１００；２００；３００）であって；
陽極層（１０６；２０６）と；
陰極層（１１２；２１２）と；
前記陽極層と前記陰極層との間に前記陽極層と前記陰極層とに電気的に接続されて配置され、正孔と電子の再結合により前記所定の波長を持つ光を含む光を発生する為の有機発光化合物を含むエレクトロルミネッセンス層（１１０；２１０）と；
第一の反射装置（１０４；２０２）と；
前記第一の反射装置から光路長Ｄだけ離隔して配置され、部分的に反射性である第二の反射装置（１１２；２１２）と；
前記所定の波長λにおいて透明な材料から成るスペーサ層（１０８；２０８；２２０）とを備え、
Ｎを正の整数としたとき、Ｄ＝Ｎλ／２を満たすことを特徴とする有機発光装置。
【００２３】
（実施態様２）
前記第一の反射装置（１０４；２０２）が、前記陽極層（１０６；２０６）又は前記陰極層（１１２；２１２）のいずれか一方を含むことを特徴とする実施態様１に記載の有機発光装置（１００；２００；３００）。
【００２４】
（実施態様３）
前記第二の反射装置（１１２；２１２）が、前記陽極層（１０６；２０６）又は前記陰極層（１１２；２１２）のいずれか一方を含むことを特徴とする実施態様１に記載の有機発光装置（１００；２００；３００）。
【００２５】
（実施態様４）
前記スペーサ層（１０８；２０８；２２０）が、前記エレクトロルミネッセンス層（１１０；２１０）と前記陽極層（１０６；２０６）との間に配置され、正孔輸送材料を含むことを特徴とする実施態様１に記載の有機発光装置（１００；２００；３００）。
【００２６】
（実施態様５）
前記正孔輸送材料が、ＰＥＤＯＴを含むことを特徴とする実施態様４に記載の有機発光装置（１００；２００；３００）。
【００２７】
（実施態様６）
前記スペーサ層（１０８；２０８；２２０）が、更に前記正孔輸送材料に混合した透明粒子（３１０）を含むことを特徴とする実施態様４に記載の有機発光装置（１００；２００；３００）。
【００２８】
（実施態様７）
前記エレクトロルミネッセンス層（１１０；２１０）が、前記陽極層（１０６；２０６）と前記陰極層との間に配置され、前記スペーサ層（１０８；２０８；２２０）が、前記陰極層と前記第一又は第二の反射装置のいずれか一方との間に配置されることを特徴とする実施態様１に記載の有機発光装置（１００；２００；３００）。
【００２９】
（実施態様８）
前記エレクトロルミネッセンス層（１１０；２１０）が、前記陽極層（１０６；２０６）と前記陰極層（１１２；２１２）との間に配置され、前記スペーサ層（１０８；２０８；２２０）が、前記陽極層（１０６；２０６）と前記第一の反射装置（１０４；２０２）又は第二の反射装置（１１２；２１２）のいずれか一方との間に位置することを特徴とする実施態様１に記載の有機発光装置（１００；２００；３００）。
【００３０】
（実施態様９）
前記スペーサ層（１０８；２０８；２２０）が、透明で電気的に絶縁性の材料を含むことを特徴とする実施態様１に記載の有機発光装置（１００；２００；３００）。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＯＬＥＤ１０の断面図である。
【図２】本発明の一実施例に基づくＯＬＥＤ１００の断面図である。
【図３】本発明の第二の実施例に基づくＯＬＥＤ２００の断面図である。
【図４】本発明の第三の実施例に基づくＯＬＥＤ３００の断面図である。
【符号の説明】
１００；２００；３００  有機発光装置（ＯＬＥＤ）
１０４；２０２  第一の反射装置
１０６；２０６  陽極層
１０８；２０８  ２２０：スペーサ層
１１２；２１２  陰極層／第二の反射装置
１１０；２１０  エレクトロルミネッセンス層
３１０  透明粒子
【図１】
0004111729.tif 000002
【図２】
0004111729.tif 000003
【図３】
0004111729.tif 000004
【図４】
0004111729.tif 000005