JP2007519177A - 均質な明るさを備えた電界発光デバイス - Google Patents

Abstract

本発明は、基板、金属の構造物、並びに、少なくとも第一の電極、電界発光層、及び第二の電極を含む層の集合が備え付けられた電界発光デバイスを記述する。第一の電極と電気的に接触する、金属の構造物は、第一の電極よりも低い層の抵抗を示す。第一の電極との電気的な接触のおかげで、第一の電極の層の抵抗を、このように、第一の電極にわたる電圧降下を、減少させる。

Description

本発明は、基体、並びに少なくとも第一の電極、電界発光層、及び第二の電極を含む層の集合が備え付けられた電界発光デバイスに関する。

電子的に作動させられる表示システムが、様々な原理に基づいた様々な実施形態で、知られると共に、電子的に作動させられる表示システムに、様々な原理に基づいた様々な実施形態で、広く遭遇する。

一つの原理は、その光源として、ＯＬＥＤとして知られた、有機発光ダイオードを使用する。有機発光ダイオードは、多数の機能的な層で構築される。ＯＬＥＤの典型的な構造は、非特許文献１に記載されている。典型的な構造は、透明な電極（陽極）としてのＩＴＯ（酸化スズインジウム）の層、導電性重合体の層、電界発光層、即ち、発光性材料、特に発光性重合体の層、及び、金属、好ましくは、低い仕事関数を備えた金属を含む電極（陰極）を含む。この種類の構造は、通常、基板に、たいていガラスに、適用される。発生させた光は、その基板を通じて観察者に到達する。また、電界発光層に発光性重合体を備えたＯＬＥＤは、ポリＬＥＤ又はＰＬＥＤに設計される。

全ての有機ＬＥＤの印加電圧の関数としてのその明るさの曲線は、しきい値電圧によって特徴付けられ、そのしきい値電圧より上では発光が観察され、且つ、その曲線は、明るさにおけるその後の非常に急勾配な線形の増加によって特徴付けられる。

そのしきい値電圧は、おおよそ、３Ｖから８Ｖまでの範囲にある。そのしきい値電圧より上では、その印加電圧を、１Ｖだけ増加させるとき、その明るさは、おおよそ４倍だけ増加する。

効率的なＯＬＥＤは、低いしきい値電圧によって特徴付けられると共に、２Ｖから８Ｖまでの低い電圧で動作させられる。

その発光性の表面によって均質な明るさを保証するために、その陰極及びその陽極にわたる電圧降下は、大き過ぎてはいけない。減少した明るさに加えて、その電圧降下は、また、そのＯＬＥＤに効率における減少をもたらす。

電界発光デバイスの電極にわたる電圧降下Ｕは、以下の式

ρ＝その電極の抵抗率
ｄ＝その電極の幅
Ｉ＝電流密度
Ｆ_Ｅ＝その電極の断面積
Ｆ_ＥＬ＝その電界発光デバイスの面積
によって良好な近似で記述される。

１０^−４Ω・ｃｍの抵抗率ρ及び２ｍＡ・ｃｍ^−２の電流密度Ｉを備えたＳｎＯ_２：Ｉｎ（ＩＴＯ）を含む１００ｎｍの厚さの電極にわたる電圧降下は、

である。

例えば、おおよそ３０ｌｍ・Ｗ^−１の効率及びおおよそ３０００ルーメンの放出された光の光束では、２ｍＡ・ｃｍ^−２の電流密度Ｉは、５Ｖの動作電圧に到達させられる。

１０ｃｍの幅の光源の明るさは、このように、その厚さにわたって５倍を超えるだけ減衰する。１０ｃｍ×１０ｃｍの領域では、その領域は、その縁の全周囲で接触させられるが、その明るさは、５倍を超えるだけ、その縁からその中心に向かって、減衰する。

ＩＴＯを含む電極の抵抗率を、その層の厚さの増加と共に、線形にのみ、減少させてもよい。しかしながら、これは、その電極の、増加した製造費用及び減少した視覚的な透過をもたらす。金属が、ＩＴＯよりも相当に小さい抵抗率を有するとはいえ、十分な視覚的な透明度を達成するために、金属の電極の層の厚さは、結果としてかなりの利点が達成されないほど、薄い必要がある。
Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｊｏｕｎｒｎａｌ ｏｆ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，１９９８，５１，４６７

従って、本発明の目的は、電界発光デバイスの全体にわたって均質な明るさを備えた電界発光デバイスを提供することである。

この目的は、基体、金属の構造物、並びに、少なくとも第一の電極、電界発光層、及び第二の電極を含む層の集合が備え付けられた電界発光デバイスによって達成されるが、ここで、その金属の構造物は、第一の電極と電気的に接触すると共に、その金属の構造物の層の抵抗は、第一の電極の層の抵抗よりも低い。

第一の透明な電極とのその金属の構造物の電気的な接触のおかげで、第一の透明な電極の層の抵抗は、このように、第一の透明な電極にわたる電圧降下は、減少させられる。

請求項２に記載されたような好都合な実施形態を使用して、その好都合な電界発光デバイスを、製造工程が堆積のステップ及び構造化するステップで拡張される必要が無く、単純な費用に対して効果的な様式で、得てもよい。さらには、この実施形態は、薄い層を供えた電界発光デバイスの場合には、好都合である。

請求項３に記載されたような好都合な実施形態を使用して、第一の電極の層の抵抗を、特に有効に減少させてもよい。

請求項４に記載されたような好都合な実施形態のおかげで、その金属の比例的な領域は、その基体の全体的な領域と比較して、小さく、そのような反射の損失は、低いと共にその光の放出は、均質である。

請求項５に記載されたような好都合な実施形態を使用して、その金属の構造物のパターンを、その層の集合内における既存の構造物に調和させてもよい。

本発明を、図面に示した実施形態の例を参照して、さらに記載することにするが、しかしながら、それら例には、本発明は、限定されない。

図１に従って、電界発光デバイスには、基板１が、好ましくは、透明なガラスのパネル又は透明なプラスチックのパネルが備え付けられる。そのプラスチックのパネルは、例えば、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）を含んでもよい。基板１に付け加えるものは、少なくとも第一の電極２、電界発光層３、及び第二の電極４を含む層の集合である。第一の電極２は、その陽極として作用すると共に、第二の電極４は、その陰極として作用する。

第一の電極２は、好ましくは、透明であると共に、例えば、ｐ型にドープされたシリコン、インジウムがドープされた酸化スズ（ＩＴＯ）、又は、アンチモンがドープされた酸化スズ（ＡＴＯ）を含んでもよい。好ましくは、第一の電極２は、ＩＴＯを含む。第一の電極２は、構造化されないが、むしろ、平坦な表面として実施される。第二の電極４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んでもよい。第二の電極４は、二つ以上の導電性層が備え付けられることは、好適なことであることもある。第二の電極４が、カルシウム又はバリウムのようなアルカリ土類金属を含む第一の層及びアルミニウムを含む第二の層を含むことは、特に、好適なことであることもある。第二の電極４は、好ましくは、単数又は複数の導電性材料を含む複数の平行なストリップと共に構造化されると共に、第二の電極４には、単数又は複数の導電性材料を含む複数の平行なストリップが備え付けられる。あるいは、第二の電極４は、構造化されないと共に平坦な表面として実施されることもる。

電界発光層３は、発光性重合体又は小さい有機分子を含んでもよい。電界発光層３に使用された材料のタイプに依存して、そのデバイスは、ＬＥＰ（発光性重合体）又はポリＬＥＤ若しくはｓｍＯＬＥＤ（小分子有機発光ダイオード）として指定される。好ましくは、電界発光層３は、発光性重合体を含む。発光性重合体として使用してもよい材料の例は、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）（ＰＰＶ）又は、ジアルコキシで置換されたＰＰＶのような、置換されたＰＰＶである。

典型的には数ボルトの適切な電圧を、電極２、４に印加するとき、正及び負の電荷担体が、注入されると共に、これらは、電界発光層３へ移動し、そこで、それらは、再結合すると共にそれによって光を発生させる。この光は、第一の電極２及び基板１を通じて、その観察者へ伝わる。電界発光層３に、蛍光を発する顔料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させられた光は、それら顔料を励起し、それら顔料は、次々に、例えば、三原色の一つの光を放出する。

あるいは、その層の集合には、正孔を輸送する層及び／又は電子を輸送する層のような、付加的な層を備え付けてもよい。正孔を輸送する層は、第一の電極２と電界発光層３との間に配置される。電子を輸送する層は、第二の電極４と電界発光層３との間に位置させられる。両方の層は、好ましくは、導電性重合体を含む。正孔を輸送する層は、例えば、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＤＯＴ）及びポリ（スチレンスルホン酸塩及び／又はエステル）の混合物を含んでもよい。

好ましくは、基板１の中へ組み込まれるのは、例えば、アルミニウム、銅、銀、若しくは金、又は合金を含む、金属の構造物５である。金属の構造物５は、例えば、ストリップ、特に平行なストリップを含んでもよい。個々のストリップの間における距離は、一定であってもよいが、一定である必要はない。あるいは、金属の構造物５は、互いに関して垂直であるように配置された、複数のストリップを含む格子であってもよい。また、金属の構造物５は、平行な波状の線、ジグザグ形の線、鋸歯状の線、又は、同様のパターンを含んでもよい。それによって、金属の構造物５のパターンもまた、その層の集合のその層の構造物における既存のパターンに調和させてもよい。

ガラスを含む基板１中に金属の構造物５を生じさせるために、金属のワイヤーを含む格子を、そのまだ液体のガラスの中へローラーで付けてもよい。あるいは、まさに個々の金属のワイヤーを、また、その液体のガラスの中へローラーで付けてもよい。

ガラスを含む基板１中に金属の構造物５を製造するためのさらなる選択肢は、知られた方法を使用する、ガラスを含む基板１における溝の発生を含むが、これらの溝を金属又は合金で充填する。それら溝を製造する適切な方法の例は、サンドブラストをすることである。それら溝の充填は、例えば、蒸着の方法、導電性の金属のペーストのスクリーン印刷によって、又は、フォトリソグラフィーの方法によって、行われてもよい。

あるいは、図２に示すように、金属の構造物５を、基板１へ設けてもよい。これを、例えば、蒸着の方法、導電性の金属のペーストのスクリーン印刷によって、又は、フォトリソグラフィーの方法によって、してもよい。

両方の場合において、その金属の構造物が、基板１の表面の多くて１０％を覆うことは、好適である。万一、金属の構造物５が、基板１中に位置させられる場合には、覆うことは、第一の電極２を付け加える基板の表面が、その金属の構造物の１０％までを含むことを意味する。

金属は、ＩＴＯよりも低い抵抗率を有する。例えば、ＩＴＯの抵抗率ρは、１０^−４Ω・ｃｍであり、Ａｌの抵抗率ρは、０．０２７・１０^−４Ω・ｃｍであり、且つ、ＡｇのＡｌの抵抗率ρは、０．０１６・１０^−４Ω・ｃｍである。しかしながら、金属の層の層抵抗は、また、その層の厚さにも依存するので、それで、より厚い層の層抵抗は、同じ導電性の材料を含むより薄い層の場合におけるものよりも低い。

第一の電極よりも低い層の抵抗を備えた金属の構造物５の電気的な接触のおかげで、第二の電極２の層の抵抗は、全般的に減少させられる。

それで、一パーセントの金属の構造物５を覆う表面を備えた、１６μｍの厚さを備えたＡｇのストリップを含む金属の構造物５を使用して、ＩＴＯを含む１６０ｎｍの厚さの層の層抵抗は、１００倍だけ減少させられることもある。

その減少した層の抵抗のおかげで、第一の電極２の領域にわたる電圧降下は、かなり減少させられる。その電界発光デバイスは、均質な光の放出を示す。

実施例１
３５６ｍｍ×３５６ｍｍのガラスの基板１を、ポリウレタンの感光性の層で被覆する。そのポリウレタンの層を、２０ｍｍで間隔を空けられた２００μｍの幅にわたるストリップでそのポリウレタンを取り除くような方式で、露光させ、且つ、構造化した。

その後、ガラスを、ポリウレタンで覆われなかった領域でサンドブラストすることによって、取り除いた。それら溝の深さは、３５０μｍであった。

一度そのポリウレタンの層の残留する領域を、取り除いてしまったら、ガラスを含む基板１における溝を、多数のスクリーン印刷の動作によって、導電性の銀のペーストで充填した。

そして、ＩＴＯを含む第一の電極２、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＤＯＴ）及びポリ（スチレンスルホン酸塩又はエステル）（poly(styrene sulfonate)）を含む正孔を輸送する層、ＰＰＶを含む電界発光層３、並びに、バリウムを備えた第一の５ｎｍの厚さの層及びアルミニウムの第二の２００ｎｍの厚さの層を含む第二の構造化されてない電極４のような、その層の集合の層を、知られた方法を使用して、設けた。

光の放出の改善された均質性を備えた電界発光デバイスが得られた。

実施例２
４００μｍの層の厚さ及び２００μｍの幅を備えた、個々のワイヤーを備えたＣｕのワイヤーの格子を、まだ液体のガラスの基板１の中へローラーで付けた。それら個々のワイヤーの間の距離は、２５ｍｍであった。

ガラスの基板１の冷却及び凝固に引き続き、実施例１との類似によって、さらなる層を設けた。

光の放出の改善された均質性を備えた電界発光デバイスが得られた。

本発明に従った電界発光デバイスを、断面で示す。 本発明に従ったさらなる電界発光デバイスを、断面で示す。

Claims (5)

1. 基体、金属の構造物、並びに、少なくとも第一の電極、電界発光層、及び第二の電極を含む層の集合が備え付けられた電界発光デバイスであって、
   該金属の構造物は、該第一の電極と電気的に接触し、且つ、
   該金属の構造物の層の抵抗は、該第一の電極の層の抵抗よりも低い、電界発光デバイス。
2. 前記金属の構造物は、前記基体に組み込まれ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。
3. 前記金属の構造物の層の厚さは、前記第一の電極の層の厚さよりも大きいことを特徴とする、請求項１又は２に記載の電界発光デバイス。
4. 前記金属の構造物は、前記基体の表面の１０％までを覆うことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電界発光デバイス。
5. 前記金属の構造物は、ストリップ、格子、波状の線、ジグザグ形の線、及び鋸歯状の線の群より選択された構造を示すことを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電界発光デバイス。

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