JP2009501417A - エレクトロルミネッセンス光源 - Google Patents
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Abstract
本発明は、少なくとも１つの基板（５）と、該基板（５）上に配置される複数の層とを有する有機エレクトロルミネッセンス光源に関し、層は、少なくとも１つの電極は透明であり、一方は陽極として、他方は陰極として作用する、少なくとも２つの電極と、青色光又は緑色光のいずれかを発光する複数の領域（６，７）を有する、電極間に配置される少なくとも１つの有機エレクトロルミネッセンス層と、有機エレクトロルミネッセンス光源を出射する光ビーム経路内に配置され且つエレクトロルミネッセンス層を部分的に被覆する少なくとも１つの蛍光層（８）とを含む。
Description
本発明は、白色光を発光するための有機エレクトロルミネッセンス光源（ＯＬＥＤ）に関する。有機ＬＥＤは、非金属、又は、ハイブリッド有機金属化合物であり、その発光は離散分子（ＬＭＷ）又はポリマ鎖（ＰＬＥＤ）のいずれかで生成される、
現在、時間展開は、大面積光源及び白色光を発光するものに特に焦点が当てられている。
光の変換、即ち、蛍光粒子を用いた１つの波長の光の吸収並びに後続のより長い波長の光の再発光は、既知である。
例えば、２００４年に、ジェネラルエレクトリックの開発部門は、６１０×６１０ｎｍのサイズのために１ワット当たり１５ルーメン及び１２００ルーメンの総ルーメンの効率が達成された有機エレクトロルミネッセンス光源を提示した。
この有機ルミネッセンス光源は、基板上に青色発光ＯＬＥＤ（ポリマ）を含み、基板は、その反対側に、光の黄色光（ＹＡＧ：Ｃｅ）及び赤色光（有機蛍光体）への部分的変換のために蛍光塗膜を有する。
図１に概略的に示されるこの解決法では、層２１と透明基板２２との体系を含む青色発光ＯＬＥＤ２が、青色光を部分的に黄色及び／又は赤色及び緑色光に変換する蛍光層３で被覆されている。このようにして、有機エレクトロルミネッセンス光源によって発光され或いは生成される光は、全体的に、白色である。しかしながら、無機ＬＥＤの場合に当て嵌まるものと対称的に、青色発光ＯＬＥＤは、緑色発光及び赤色発光ＯＬＥＤよりも効率が著しく低く且つ安定性も低い。
長寿命及び改良された効率を有することが顕著な白色光を発光するための有機エレクトロルミネッセンス光源を提供することが本発明の目的である。有機エレクトロルミネッセンス光源は、工業生産の脈絡においても効果的に製造され得ることも意図される。
本発明の目的は、請求項１の特徴によって達成される。
本発明にとって本質なことは、本発明に従った有機エレクトロルミネッセンス光源が、電極間に配置される少なくとも１つの有機エレクトロルミネッセンス層を有し、有機エレクトロルミネッセンス層が、青色光又は緑色光のいずれかを発光する複数の領域を有し、有機エレクトロルミネッセンス光源を出射する光のビーム経路内に配置され且つエレクトロルミネッセンス層を部分的に被覆する少なくとも１つの蛍光体層を有することである。
これは有機エレクトロルミネッセンス光源を出射する光の色及び所謂色温度が、ＯＬＥＤの異なる発光領域のための適切な設計によって、或いは、前記領域を適切な方法で電気的に駆動することによって選択され或いは変更されることを可能にする。また、緑色エミッタの使用によって、量子効率の向上及び寿命の向上が達成される。何故ならば、後者は、これらの点において青色エミッタ又は赤色エミッタよりも著しく良好であるからである。
蛍光体層は、緑色光が少なくとも部分的に赤色に変換されるよう設計される。１つの蛍光材料又は複数の蛍光材料の混合物を含み得る蛍光体層は、印刷又はフォトリソフラフィプロセスによって普通の方法で塗布される。
本発明の範囲内で使用され得る蛍光体と考えられ得る蛍光体は、（緑色エミッタの発光領域内の）スペクトルの緑色領域で吸収する全ての材料である。
エレクトロルミネッセンス光源は、平面、透明基板（ガラス又はポリマ）に塗布される、並びに、陽極と陰極との間に配置される有機又は無機エレクトロルミネッセンス層（ＥＬ層）を含む層状構造を概ね含む。ＥＬ層は、この場合には、複数の複数から構成され得る。陰極とＥＬ層との間に配置されるのは、追加的に、低い仕事関数を有する材料から成る電子注入層であり得る。
陽極とＥＬ層との間に配置されるのは、追加的に、正孔伝達層であり得る。発光が取り出される方向に依存して（底部エミッタ：基板を通じた発光；頂部エミッタ：例えば、透明陰極を通じて、基板から離れる発光）、陰極又は陽極のいずれかは反射性材料から成る。反射性陽極は、この場合には、それ自体が反射的であり得るし、或いは、追加的に、反射性層状構造を有し得る。これと一致して、他の電極も透明材料で作成される。
従属項は、本発明の有利な実施態様に関する。
蛍光体層は、緑色光を発光する有機エレクトロルミネッセンス層の領域を少なくとも部分的に被覆することが好ましい。
これは青色−緑色−黄色領域又は青色−緑色−赤色領域を有するランプが製造されることを可能にする。後者の場合には、蛍光体層は、蛍光体層の厚さに依存して、ＯＬＥＤからの緑色発光を全体的或いは部分的に赤色光に変換する。
緑色発光層は、イリジウムIII、具体的には、ｂｉｓ（２−ｐｈｅｎｙｌｐｙｒｉｄｎｅ）ｉｒｉｄｉｕｍ（III）ａｃｅｔｙｌａｃｅｔｏｎａｔｅ［（ｐｐｙ）２ＩＲ（ａｃａｃ）］を含むことも好ましい。この緑色エミッタは、例えば、この点に適したホスト材料中で、約８７％の内部量子収量で、約６０ｌｍ／Ｗの効率を達成する。
好適実施態様において、光源は別個にアドレス可能な素子に分割される。このようにして達成され得るものは、全体的に、光を均一に発光するが、白色光のその色又はこの場合には色温度が変更され得る地域である。その上、情報(information)の品目(items)を提示するために、別個にアドレス可能な素子が使用され得る。
ＯＬＥＤ光源の緑色発光領域は、別個に駆動され得る少なくとも２つの領域に分割されることが好ましく、少なくとも２つの領域を被覆する蛍光体層は、それらの厚さにおいて、並びに／或いは、使用される蛍光体材料において異なることが好ましい。これは色温度が色調の標準に悪影響を及ぼさずに広範囲内で変更されることを可能にする。その上、この種類の構成を用いて白色光が生成され得るのみならず、別個に駆動される領域によって事前設定される色空間内で得られる異なる色が生成されることも可能である。
本発明の目的は、請求項１５に記載されるような照明装置によっても達成される。
本発明のこれらの並びに他の特徴は、以下に記載される実施態様を参照することで明瞭に解明される。
図２には、本発明に従ったＯＬＥＤランプ４の基本層状構造が示されている。ガラス基板５上に生成されているのは、青色及び緑色に発光する領域６及び７を有するエレクトロルミネッセンス層である。基板５上には、光が発光される方向に見ると、エレクトロルミネッセンス層の緑色発光領域は、赤色発光蛍光層８によって全体的に或いは部分的に被覆される。
これは図２に示されていないが、ＯＬＥＤの青色及び緑色発光領域６及び７は、陽極、正孔注入層、正孔伝達層、電子注入層、電子伝達層、及び、陰極をそれぞれ含む。ＩＴＯ陰極で開始する層の全体的な順序は、約１ｍｍ厚さのガラス基板上に位置する。この場合には、陽極は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）の約１４０ｎｍの厚さの層を含む。全ての後続の層は、＜１０−６ｍｂａｒの圧力で真空で熱蒸着によって、洗浄されたＩＴＯ層に塗布される。ドーピングが、マトリックス材料及びドーピングエージェントの同時蒸着によって普通の方法で製造される。蒸発の正常速度は、この場合には、蒸発ビーム中で層厚を測定するための石英装置によって決定される。
図示の実施態様において、ＯＬＥＤ４はガラス基板５を通じて発光する。しかしながら、代替的に、発光が基板から離れる方向に起こるよう、他の基板材料（例えば、金属）が使用されることも可能である。この場合、蛍光層は、使用されなければならず且つＯＬＥＤ上に位置する保護層に直接的に塗布される。
使用される材料は、以下の通りである：
正孔注入層：
Ｍ−ＭＴＤＡＴＡ：Ｆ４ＴＣＮＱ。
厚さ＝４０ｎｍ
（Ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）＝（４，４’，４”−ＴＲＩＳ（Ｎ−３−ＭＥＴＨＹＬＰＨＥＮＹＬ−Ｎ−ＰＨＥＮＹＬ−ＡＭＩＮＯ）−ＴＲＩＰＨＥＹＬＡＭＩＮＥ）
Ｍ−ＭＴＤＡＴＡを伴う（Ｆ４ＴＣＮＱ＝２，３，５，６−ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏ−７，７，８，８−ｔｅｔｒａｃｙａｎｏｑｕｉｎｏｄｉｍｅｔｈａｎｅ）
ＭＴＤＡＴＡ
正孔伝達層：
Ｍ−ＭＴＤＡＴＡ
厚さ＝１０ｎｍ
電子伝達層：
ＴＲＢＩ＝（１，３，５−ＴＲＩＳ−（１−ＰＨＥＮＹＬ−１Ｈ−ＢＥＮＺＩＭＩＤＩＡＺＯＬ−２−ＹＬ）−ＢＥＮＺＥＮＥ）。
厚さ＝５０ｎｍ
電子注入層：
ＬｉＦ。
厚さ＝１ｎｍ
緑色発光層：
ＴＢＰＩ：Ｉｒｐｐｙ８％（Ｉｒｐｐｙ８％＝（ＩＲ（ＰＨＥＮＹＬＰＹＲＩＤＩＮＥ）２ＡＣＡＣ）。
厚さ＝１５ｎｍ
青色発光層：
ＤＰＶＢＩ＝（４，４’−ＢＩＳ（２，２−ＤＩＰＨＥＮＹＬ−ＥＴＨＥＮ−ｉ−ＹＬ）−ＤＩＰＨＥＮＹＬ）。
厚さ＝１０ｎｍ
適切な蛍光体は、以下の通りである：
（Ｃａ１−ｘＳｒｘ）Ｓ：Ｅｕ
（Ｂａ１−ｘＳｒｘ）２Ｓｉ５−ｙＡｌｙＮ８−ｚＯｚ：Ｅｕ
（（Ｂａ１−ｘＣａｘ）２Ｓｉ５−ｙＡｌｙＮ８−ｚＯｚ：Ｅｕ
Ｃａ１−ｕＳｒｕＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ
０≦ｘ≦１
０≦ｙ≦５
０≦ｚ≦８
０≦ｕ≦０．１
正孔注入層：
Ｍ−ＭＴＤＡＴＡ：Ｆ４ＴＣＮＱ。
厚さ＝４０ｎｍ
（Ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）＝（４，４’，４”−ＴＲＩＳ（Ｎ−３−ＭＥＴＨＹＬＰＨＥＮＹＬ−Ｎ−ＰＨＥＮＹＬ−ＡＭＩＮＯ）−ＴＲＩＰＨＥＹＬＡＭＩＮＥ）
Ｍ−ＭＴＤＡＴＡを伴う（Ｆ４ＴＣＮＱ＝２，３，５，６−ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏ−７，７，８，８−ｔｅｔｒａｃｙａｎｏｑｕｉｎｏｄｉｍｅｔｈａｎｅ）
ＭＴＤＡＴＡ
正孔伝達層：
Ｍ−ＭＴＤＡＴＡ
厚さ＝１０ｎｍ
電子伝達層：
ＴＲＢＩ＝（１，３，５−ＴＲＩＳ−（１−ＰＨＥＮＹＬ−１Ｈ−ＢＥＮＺＩＭＩＤＩＡＺＯＬ−２−ＹＬ）−ＢＥＮＺＥＮＥ）。
厚さ＝５０ｎｍ
電子注入層：
ＬｉＦ。
厚さ＝１ｎｍ
緑色発光層：
ＴＢＰＩ：Ｉｒｐｐｙ８％（Ｉｒｐｐｙ８％＝（ＩＲ（ＰＨＥＮＹＬＰＹＲＩＤＩＮＥ）２ＡＣＡＣ）。
厚さ＝１５ｎｍ
青色発光層：
ＤＰＶＢＩ＝（４，４’−ＢＩＳ（２，２−ＤＩＰＨＥＮＹＬ−ＥＴＨＥＮ−ｉ−ＹＬ）−ＤＩＰＨＥＮＹＬ）。
厚さ＝１０ｎｍ
適切な蛍光体は、以下の通りである：
（Ｃａ１−ｘＳｒｘ）Ｓ：Ｅｕ
（Ｂａ１−ｘＳｒｘ）２Ｓｉ５−ｙＡｌｙＮ８−ｚＯｚ：Ｅｕ
（（Ｂａ１−ｘＣａｘ）２Ｓｉ５−ｙＡｌｙＮ８−ｚＯｚ：Ｅｕ
Ｃａ１−ｕＳｒｕＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ
０≦ｘ≦１
０≦ｙ≦５
０≦ｚ≦８
０≦ｕ≦０．１
図３にグラフ形態で示されているのものは、ＣａＳ：Ｅｕ蛍光体層の反射スペクトル（実線、ＲＥ）並びに後者の発光スペクトル（点線及び破線、ＥＭ）と共に、（ｐｐｙ）２Ｔｒ（ａｃａｃ）の緑色発光有機層の発光スペクトル（点線、Ｇ）である。
図４に示されているものは、本発明（ＬＱ１からＬＱ５）に従った様々なＯＬＥＤランプ、即ち、表（図４ｂ）に示されるような異なる相関色温度（ＣＣＴ）を有するＳｒ２Ｓｉ５−ｘＡｌｘＮ８−ｘＯｘ：Ｅｕ（ＬＥＤ４８０３）蛍光体層を有する青色−緑色（ＩＲＰＹ）ＯＬＥＤのための発光スペクトルである。
図５には、測定が行われるＯＬＥＤランプＬＱ１からＬＱ５のための、Ｒ１（スペクトルの青色領域における測定間隔）からＲ１４（スペクトルの青色領域における測定間隔）までの、波長の関数としての相関色温度（ＣＣＴ）及び色調指数（ＣＲＩ）のリスト、並びに、可視スペクトル全体に亘る色調指数の平均値Ｒａのリストが示されている。
Claims (15)
- 少なくとも１つの基板と、該基板上に配置される複数の層とを有する有機エレクトロルミネッセンス光源であって、
該層は、
少なくとも１つの電極は透明であり、一方は陽極として、他方は陰極として作用する、少なくとも２つの電極と、
青色光又は緑色光のいずれかを発光する複数の領域を有する、前記電極間に配置される少なくとも１つの有機エレクトロルミネッセンス層と、
当該有機エレクトロルミネッセンス光源を出射する光ビーム経路内に配置され且つ前記エレクトロルミネッセンス層を部分的に被覆する少なくとも１つの蛍光層とを含む、
有機エレクトロルミネッセンス光源。 - 前記蛍光体層は、緑色光を発光する前記有機エレクトロルミネッセンス層の領域を少なくとも部分的に被覆することを特徴とする、請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス光源。
- 前記緑色発光領域の前記有機エレクトロルミネッセンス層は、原子番号Ｚ＞５０を有する遷移金属イオンを含むことを特徴とする、請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス光源。
- 前記緑色発光領域の前記有機エレクトロルミネッセンス光源は、イリジウムIII、具体的には、ｂｉｓ（２−ｐｈｅｎｙｌｐｙｒｉｄｎｅ）ｉｒｉｄｉｕｍ（III）ａｃｅｔｙｌａｃｅｔｏｎａｔｅ［（ｐｐｙ）２ＩＲ（ａｃａｃ）］を含むことを特徴とする、請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス光源。
- 前記蛍光体層は、（Ｃａ１−ｘＳｒｘ）Ｓ：Ｅｕ、（Ｂａ１−ｘＳｒｘ）２Ｓｉ５−ｙＡｌｙＮ８−ｚＯｚ：Ｅｕ、（（Ｂａ１−ｘＣａｘ）２Ｓｉ５−ｙＡｌｙＮ８−ｚＯｚ：Ｅｕ、及び、Ｃａ１−ｕＳｒｕＡｌＳｉＮ３：Ｅｕのうちの少なくとも１つから成り、ここで、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦５、０≦ｚ≦８、０≦ｕ≦０．１であることを特徴とする、請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス光源。
- 前記蛍光体は、ｎ（マトリックス材料）＞１．４である透明マトリックス材料において具現化されることを特徴とする、請求項４に記載のエレクトロルミネッセンス光源。
- 前記蛍光体粒子の平均直径は、＞２００ｎｍ及び＜２０μｍであることを特徴とする、請求項４に記載のエレクトロルミネッセンス光源。
- 当該有機エレクトロルミネッセンス光源は、別個にアドレス可能な素子に分割されることを特徴とする、請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス光源。
- 当該有機エレクトロルミネッセンス光源の前記青色発光領域及び前記緑色発光領域は、別個に駆動され得ることを特徴とする、請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス光源。
- 当該有機エレクトロルミネッセンス光源の前記緑色発光領域は、別個に駆動され得る少なくとも２つの領域に分割され、該少なくとも２つの領域を被覆する前記蛍光体層は、それらの厚さ及び／又は使用される蛍光材料において異なることを特徴とする、請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス光源。
- 前記相関色温度は、電気駆動によって変更され得ることを特徴とする、請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス光源。
- 情報の品目は、電気駆動によって示され且つ変更され得ることを特徴とする、請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス光源。
- 前記蛍光体層によって被覆されない領域は、追加的に、前記基板からの光の取出しを向上するために、屈折構造で被覆されることを特徴とする、請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス光源。
- 前記蛍光体層によって被覆されない領域は、追加的に、散乱粒子、具体的には、酸化物又は硫化物の層で被覆されることを特徴とする、請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス光源。
- 照明装置であって、請求項１乃至１４に記載の少なくとも１つのエレクトロルミネッセンス光源を含むことを特徴とする照明装置。
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