JP2001506054A - 有機電界発光デバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 有機電界発光デバイス（１）は、一方の側の共通電極（６）と他方の側の第１及び第２の電極（３Ａ，３Ｂ）との間に配置した有機放出層（５）を具え、前記第１及び第２の電極は相互に組み合わされると共に独立して駆動することができる。第１及び第２の電極（３Ａ，３Ｂ）によりそれぞれ駆動されると、第１及び例えば２のパターン状の光放出面が発生する。光吸収パターンと選択的に組み合わせて種々の光放出パターンを用いることにより、表示区域の同一の部分を選択的に用いてカラー及び／又は形状が異なるアイコンのグループを表示することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 有機電界発光デバイス 本発明は、駆動されたときパターン状の光放出面を形成する電界発光デバイス であって、電界発光領域を有する有機放出層と、第１の電極層と、第２の電極層 とを具え、有機放出層が第１の電極層と第２の電極層との間に配置されている電 界発光デバイスに関するものである。 冒頭部で述べた電界発光（ＥＬ）デバイスは例えば国際特許出願ＷＯ９７／０ ６２２３号に開示されている。この既知のＥＬ電界発光デバイスは、電界発光が 有機化合物から発生するＥＬデバイス、すなわち簡略して有機ＥＬデバイスと呼 ばれるＥＬデバイスとされている。この既知のＥＬデバイスは、インジウム錫酸 化物（ＩＴＯ）とインジウム電極層との間に配置したポリフェニレンビニレンの 放出層を具える。この有機放出層は所望のパターンに応じて電界発光領域を構成 する。駆動すると、ＥＬデバイスの表面から所望のパターンに応じて光が放出さ れる。或いは、電極層は所望のパターンに従って構成することができる。 国際特許出願ＷＯ９７／０６２２３号に開示されているＥＬデバイスはアイコ ンを表示するのに特に好適である。アイコンは、オン又はオフに（部分的に）切 換ることができる固定された形状及びカラー（スキム）を有する特有の高解像度 画像である。アイコンは「ＳＴＯＰ」又は「ＧＯ」のような言葉であるピクトグ ラム（pictogram）の形態をとることができる。或いは、アイコンは周囲の区域 のカラーとは異なるカラーを有する区域とすることができる。アイコンは情報伝 達する鮮明で有益な手段であり、例えば分割された表示デバイスとしてしばしば 用いられ、表示デバイスの分割された表示区域により表示される情報を構成する 情報を表示している。 既知のＥＬデバイスの欠点は、複数のアイコンから成るグループを形成する場 合比較的大きな表示面積を必要とすることである。この欠点は、表示領域が特別 に重要な移動電話器の表示パネルのようなポータブル型の用途において特に問題 となる。また、設計及び／又は経済性の観点より、アイコンのグループが占める 表示区域の大部分が、提供される情報の性質に応じて時間的に長時間にわたって オフ状態にあることは望ましいことではない。 本発明の目的は、上述した欠点を軽減することにある。特に、本発明の目的は 、適当な量の表示面積を必要とするだけで複数のアイコンのグループを表示する ことができる有機ＥＬデバイスを実現することにある。 この目的は、冒頭部で述べた形式の電界発光デバイスにおいて、第１の電極層 が、個別に駆動可能であると共に相互に組み合わされている第１及び第２の電極 に分割されている電極領域を有し、 前記第２の電極層が、前記第１電極及び第２の電極と対向する共通電極として 作用し、 この電界発光デバイスが、前記第１の電極により駆動される場合第１のパター ン状の光放出面を形成し、前記第２の電極により駆動される場合第２のパターン 状の光放出面を形成することを特徴とする電界発光デバイスにより達成される。 （少なくとも）２個の相互に組み合わされた電極に分割した電極領域を形成す ることにより、アイコンを重ねて形成すること、すなわち一群のアイコンを同一 の（大きな表示領域の一部）表示領域内に表示することができる。このようにし て、アイコンのグループを形成するのに必要な表面積が減少する。アイコンを選 択的に表示できるため、第１及び第２の電極は個別に駆動できる必要がある。 駆動するとき、すなわち第１の（第２の）電極と共通電極との間に適当な電圧 を印加するとき、ＥＬデバイスは第１の（第２の）パターン状の光放出面を形成 し、従って第１の（第２の）アイコンがオンに切り換わる。 第１の電極と第２の電極とを相互に組み合わせることにより、第１及び第２の アイコンは表示領域の同一の部分に形成される。第１の（第２の）電極の種々の 部分間の間隔が十分に狭い（例えば、フォトリソグラフィを利用することにより 容易に達成することができる）場合、肉眼により判別される第１の（第２の）電 極と関連する画像は、実際には第２の電極により中断されているが、連続する画 像として現れる。本発明の説明において、「組み合わされる」の用語は、間に挿 入すること、混交すること、及びインタディジタルすることと同一の意味を有す るものである。 相互に組み合わされた第１及び第２の電極は、例えば第１及び第２の櫛形電極 を相互に係合させることにより、或いは特に２個以上の電極を組み合わせる場合 には平坦な螺旋状電極を相互に絡み合わせることにより得ることができる。 本発明によるＥＬデバイスは、ゼグメント化されたＥＬデバイスやマトリック スＥＬデバイスのような画素化されたＥＬデバイスよりも構造が簡単であるばか りでなく、同一のパターニング方法を用いて一層高い解像度の画像を表示するこ とができる。 一方の電極層はアノードと呼ばれるホール注入層として作用し、他方の電極は カソードと呼ばれる電子注入層として作用する。少なくとも一方の電極は放出さ れる光に対して透明にする。 本発明の利点を達成する観点により、ホール注入層、電子注入層又は放出層と して用いられる材料の選択は重要ではない。このＥＬデバイスは電荷注入層及び 電荷転送層を含むことができ、低分子量のＥＬ化合物に基づくＥＬデバイスはこ れらの層を好ましく含んでいる。 適当な（透明な）ホール注入電極及び電子注入電極並びに低モル質量（molarm ass）の有機化合物を含む放出層の例は、欧州特許出願ＥＰ−Ａ−２７８７５７ 号及び欧州特許出願ＥＰ−Ａ−５５３９５０号に開示されている材料を含む。或 いは、大きな分子量の電界発光有機化合物、特にポリフェニレンビニレンのよう な電界発光ポリマは好適に用いることができる。適当なＥＬポリマの例は、米国 特許第５２４７１９０号に開示されている材料を含む。 好ましくは、カソードを共通電極として用いる。共通電極は、第１及び第２の 電極よりも画像形成領域のパターニングの精度が要求されず、しかもカソード電 極の材料はその高い化学的反応性に起因してパターニングがより困難である。 実際には連続していない光放出区域で構成される画像を肉眼に対して連続画像 であるように強く印象付けるため、本発明によるＥＬデバイスの好適実施例は、 電界発光デバイスから放出された光を散乱させる光散乱層をさらに具えることを 特徴とする。櫛形電極を用いる場合、放出された光を櫛電極の歯の方向とほぼ直 交する方向に選択的に散乱させる非等方性散乱層を有効に用いことができる。 ＥＬデバイスの表面の特定の位置を光放出性とする場合、この特定の位置に対 応する第１（第２の）の電極と、１個又はそれ以上の電界発光領域と、共通電極 との間にオーバラップする区域を設ける必要がある。従って、共通電極、第１の （第２の）電極及び／又は電界発光領域は、実際の光放出面を形成するようにパ ターニングすることができる。 第１及び第２の光放出面を同一にする場合、これら光放出面のうちの一方の光 放出面を他方の光放出面に対するバックアップとして用いることが有益であり、 この場合ＥＬデバイス保守の寿命及び／又は信頼性が改善される。一方、表面領 域の同一の部分を利用して形状の異なる複数のアイコンを選択的に表示しようと する場合、第１のパターン状の光放出面が前記第２の光放出面と異なることを特 徴とする電界発光デバイスが用いられる。 単一のアイコンを表示しようとする場合あまり問題とならないが、表示領域の 同一の部分を利用して形状の異なるアイコンのグループを表示しようとする場合 にしばしば問題となる課題は、光放出面がこの光放出面の別の光放出区域から完 全に分離された１個又はそれ以上の区域を含むようにアイコンの形状が形成され てしまうことである。このような分離された区域を駆動するため、パターン化さ れた共通電極を用いると共に対応する共通電極区域に対する電気的リードを設け る必要がある。一方、結果として、電気的リード自身は、光放出領域の光放出を 行わない部分となってしまう。この課題は、放出層が所望のパターンに応じて電 界発光区域を構成することを特徴とする本発明によるＥＬデバイスの実施例によ り解決することができる。 パターン化された放出層を用いる場合、電気的なリードが存在する位置におい て放出層が電界発光領域を持たないようにパターンを簡単に選択することができ る。実際には、共通電極は、パターン状の光放出面を得るためにパターン化する 必要はなく、単に第１の電極層の電極領域全体を覆うように選択することができ る。適当なパターン化された放出層の例は、国際特許出願ＷＯ９７／０６２２３ 号に開示されている。別の解決方法は、国際特許出願ＷＯ９６／０８０４７号に 開示されている形式の構造化された電極層を用いることである。 本発明による電界発光デバイスの別の好適実施例は、第１のパターン状の光放 出面を覆うと共に前記第２のパターン状の光放出面を覆わない光吸収パターンを 有するカラー層を具えることを特徴とする。 ＥＬデバイスにパターン化されたカラー層を設けると共に第１及び第２の電極 を異なる電圧で個別に駆動することにより、第１及び第２の光放出面の放出スペ クトラムが同一の場合と色の異なるアイコンのグループを表示領域の同一の部分 を用いて選択的に表示することができる。或いは、これらの電極を同一の電圧で パルス状に駆動することにより、異なるカラーを得ることができる。この場合、 発光は周波数及び各パルスの期間により制御することができる。 光放出面の放出スペクトラムとカラー層の光吸収パターンの吸収スペクトラム とが部分的に重なり合う場合、光吸収性パターンは、光放出面に対して選択的な 光吸収性となる。このカラー層は放出スペクトラムの波長光を吸収してはならず 、すなわち選択性とすべきであり、そうでない場合光放出面は暗く現れてしまう 。 さらに、種々の色のアイコン群を得るため、第２の光放出面を同様なカラー層 で覆うことができる。 第１及び第２の光吸収パターンは、第１及び第２の光放出面から放出された光 スペクトラムの同一の部分を吸収することができるが、同一の部分を吸収しない ことも好ましい。 第１及び第２の光吸収パターンは同一の層として又は別個の層として形成する ことができる。 これらカラー層は実際にはカラーフィルタとするが、カラーフィルタを用いる と放出された光に損失が生じてしまう。この点について改善されたＥＬデバイス の実施例は、カラー層の光吸収パターンを電界発光パターンとしたことを特徴と する。 吸収されたフォトンが電界発光材料により再放出され或いは電界発光材料まで 移送されて再発光することにより、光吸収パターンにおける放出光の吸収に起因 する光の損失は減少する。この電界発光材料は、光吸収パターンの光吸収材料に 加えて又は光吸収材料に代えて存在することができる。適当な電界発光材料は蛍 光材料及びリン光材料を含むことができる。 放出光の反射に起因する損失は、光放出面にカラー層を設けることにより軽減 することができる。 カラー層を用いることは、放出層が電界発光ポリマを含む場合特に有益である 。電界発光ポリマ特にポリフェニレンビニレンは広範な波長域の光を放出する。 その放出スペクトラムは２００〜３００ｎｍであり、可視光のスペクトラムとほ ぼオーバラップしている。このようなブロードな放出スペクトラムにより、カラ ー層を用いて広い範囲の色を表示することができる。 本発明による電界発光デバイスの特に好適な実施例は、光吸収パターンが、前 記第１のパターン状の光放出面を超えて繰り返されていることを特徴とする。マ ルチカラーのアイコンが選択的に表示される区域を大きな表示面積の一部部分と する場合、その区域は、光吸収パターンからの周囲光の反射に起因して、たとえ このＥＬデバイスが駆動されていなくても表示領域の残りの区域とは異なる色を 表示してしまう。この不所望な効果は、光吸収パターンを光放出面を超えて表示 パネルの表示領域全体を覆うように繰り返すことにより抑制することができる。 例えば、櫛形電極を用いる場合、第１の光吸収パターンを第１の櫛形電極の歯と 平行に延在すると共にこれらの歯を覆う複数の細条とすることができる。 本発明によるＥＬデバイスは、バックライトとして特に液晶表示装置の多色バ ックライトとして適切に用いることができる。 本発明によるＥＬデバイスは、セグメント化された表示装置、マトリックス表 示装置又は照明広告ボードのような表示装置の（一部）として適切に用いること ができ、或いはこのような表示装置を補足するように適切に構成することができ る。 本発明のこれらの概念及び他の概念は、後述する実施例に基づいて説明する。 図面として、 図１は本発明によるＥＬデバイスの第１の実施例の線図的透視平面図であり、 図２は図１のＩ−Ｉ線で切った線図的断面図であり、 図３は本発明によるＥＬデバイスの第２の実施例の線図的透視平面図であり、 図４は図３のII−II線で切った線図的断面図であり、 図５は本発明によるＥＬデバイスの第３の実施例の電極構成を示す線図的平面 図であり、 図６は本発明によるＥＬデバイスの第４の実施例の線図的透視平面図であり、 図７は本発明によるＥＬデバイスの第４の実施例の線図的平面図である。実施例１ 図１は本発明によるＥＬデバイスの第１の実施例の線図的透視平面図である。 図面を明瞭にするため、図２に図示する方向は他の方向よりも拡大して示す。Ｅ Ｌデバイス１は表示領域を有し、そのうち部分２だけを示す。このＥＬデバイス １は基板８を具え、本例ではこの基板８は放出される光に対して透明であると共 に図２の符号３で示す第１の電極層を形成する。この電極層３は図１の符号２で 示す区域と一致した電極区域を有し、この電極区域は第１の櫛形電極３Ａ及び第 ２の櫛形電極３Ｂに分割する。これらの電極３Ａ及び３Ｂは端子４Ａ及び４Ｂに より個別に駆動することができる。櫛の歯は、相互に歯合する電極３Ａ及び３Ｂ を構成するように互いに係合する。本例では、電極３ａ及び３Ｂは放出される光 に対して透明にする。電極層３は有機放出層５により覆う。本例では、放出層５ は、この放出層５全体を包囲する電界発光領域を有する。放出層５上に第２の電 極層を形成し、この第２の電極層はサンドガラス(sand glass)の形態のパターン を有する共通の電極６として作用すると共に端子７により駆動される。 端子４Ａと７との間に適当な電圧差を与え端子４Ｂには電圧を印加しないと、 パターンに応じた第１の光放出面が形成される。光放出は電極３Ａと共通電極６ とが互いに重なり合う位置だけで発生するので、下向きの三角形の形態のアイコ ンがオンする。櫛形電極３Ａの歯の間隔は、肉眼に対して連続する画像の印象を 与えるように狭く選択する。同様に、端子４Ｂと７とが電圧源に接続されると、 第２のパターン状の光放出面が形成され、この第２のパターンは上向きの三角形 の形態のアイコンを表す。従って、これら２個の異なるアイコンは表示領域の同 一の部分に選択的に表示される。両方の光放出面が表示されると、サンドガラス の形状の第３のアイコンが表示される。 一例として、ＥＬデバイス１は以下のようにして製造することができる。 例えば、ポリ［２−メトキシ−５−（３，７ジメチルオクチルオキシ）−ｐ− フェニレンビニレンのような共役２，５−ジアルコキシ置換ポリフェニレンビニ レン］は、１，４−ビスクロロメチル−２−メトキシ−５−（３，７ジメチルオ クチルオキシ）ベンゼンを重合することにより製造される。この製造は、Ｄ．Ｂ ｒａｕｎ等による文献，Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ｍｔａｌｓ，６６（１９９４）pp 75〜79に記載されている。このポリマはトルエン、テトラヒドロフラン及びベン ゼンに容易に溶解する。 厚さ１５０ｎｍで２０Ω／スクウァ以下の表面抵抗の透明なインジウム錫酸化 物（ＩＴＯ）の第１の電極層３をスパッタリングによりガラス基板８上に堆積す る。この層３は、後で形成される共役ポリ［２−メトキシ−５−（３，７ジメチ ルオクチルオキシ）−１，４−フェニレンビニレン］の放出層５にホールを注入 する電極層として作用する。次に、通常の方法を用いて図１に示すパターンに従 ってＩＴＯをエッチングし、第１の電極層の電極領域を第１の櫛形電極３Ａ及び 第２の櫛形電極３Ｂに分割する。 次に、トルエン中の０．６重量％の上述したポリマ溶液を１０００ｒｐｍで２ ５秒間のスピンコーティングにより形成する。 図１に示すサンドガラス形状が切り出された金属マスクを方法５上に配置し、 真空堆積により１５０ｎｍの厚さのＹｂをこのパターンに従って堆積し、これに より電子注入電極として作用する共通電極６を形成する。 ここで、ＥＬデバイスが完成する。端子４Ａを正の端子として用いて例えば５ Ｖの電圧を端子４Ａ及び７に印加することにより、上向きの三角形の形態のオレ ンジ色の光放出アイコンが形成され。実施例２ 図３は、符号１１で示される本発明によるＥＬデバイスの第２実施例の線図的 透視平面図である。この実施例は、放出層が図４の符号１５で示すパターン化さ れた放出層であること及び共通の電極層１６が少なくとも表示領域の部分１２の 内側でない領域においてパターン化されていない電極とした点を除き第１の実施 例と同様である。この放出層１５は、電界発光区域１５Ａ及び非電界発光領域１ ５Ｂを有するパッチワークパターン層とする。 このＥＬデバイス１１が端子４Ａ及び１７により駆動されると、パターンに応 じた光放出面が現れ、このパターンは文字「Ｌ」の形態のアイコンを表す。この ＥＬデバイスが端子４Ｂ及び１７により駆動されると、パターンに応じた第２の 光放出面が現れ、このパターンは文字「ｉ」の形態のアイコンを表す。 これらのアイコンが上述した第１の実施例に基づいてＥＬデバイスにより表示 されようとする場合、不所望な位置においても光放出が同様に発生してしまう。 例えば、第１の実施例において文字「ｉ」のドットに対応する区域から光放出を 行う場合、共通電極の対応する区域に電極リードを形成する必要がある。この区 域の位置が規定されれば、電極リードは第１及び／又は第２の電極と少なくとも 重なり合い、どのようにガイドするかは問題とならない。 この第２の実施例のデバイスは、例えば第１の実施例で開示した方法により製 造することができ、相違点は共通電極１６が形成される前に図３に示す区域１５ Ａにより形成されるパターンに基づき国際出願ＷＯ／９７／０６２２３に開示さ れた方法に従って放出層を露光することである。実施例３ 図５は本発明によるＥＬデバイス３１の第３の実施例の電極構成を示す線図的 平面図である。本例では、ＥＬデバイス３１の第１の電極層の電極区域３２を平 坦な螺旋状の電極３３Ａ及び３３Ｂに分割する。実施例４ 図６は本発明によるＥＬデバイス６１の第４実施例の透視平面図である。図６ に示すＥＬデバイス６１はバックライトとするが、ＥＬ表示デバイスの（一部の ）表示領域とすることもできる。このＥＬデバイス６１は相互にインターディジ タルの形態の第１及び第２の櫛形電極６３Ａ及び６３Ｂを有する。この実施例に おいては、第１の（第２の）光放出面のパターンは電極６３Ａのパターンに対応 する。図６は、さらにこのデバイス６１にはこのデバイスの光放出側に位置する カラー層６７を設ける。このカラー層６７は、放出される光の選択した波長域の 光だけを選択的に吸収する細条６７Ａにより構成される光吸収パターンを有する 。この細条６７Ａは電極６３Ａの歯を覆う。第２の電極６３Ｂの歯は覆われない 状態とする。実際には、光吸収パターン６７Ａは、電極６３Ａの歯を越えるよう に繰り返されると共にバックライトの表面領域全体に存在するパターンとする。 本例では、細条６７Ｂは全体として、放出される光に対して透明なパターンを構 成する。一方、パターン６７Ｂはカラー層６７に含まれる光吸収性パターンとす ることができ或いは別のカラー層とすることができる。ＥＬデバイス６１の表面 領域全体がカラー層で覆われるので、ＥＬデバイス６１は、駆動されないとき、 周辺光の条件により均一な色の領域となる。電極６３Ａ及び６６により駆動され ると、第１のカラーの第１の光放出面が形成される。電極６３Ａと６６により駆 動されると、第２のカラーの第２の光放出面が現れる。２個の異なる電圧を用い て３個の端子の全てを駆動することにより、或いは同一の電圧であるがパルス期 間又は周波数が異なる電圧パルスを用いて時間的に多重化することにより、第１ の色と第２の色との間の混合色が発生する。実施例５ 図７は本発明による複合ＥＬデバイス１００の５番目の実施例の線図的平面図 である。このＥＬデバイス１００はタコメータに用いられ、その表示パネル１０ １は符号１０２から１０４で示す本発明によるＥＬデバイスを含む。ＥＬデバイ ス１０２及び１０３はアイコンのグループを表示することができる表示パネルの 一部とする。例えば、タコメータを具える自動車が販売されるマーケットに応じ て、表示区域１０２は「ｋｍ／ｈ」又は「ｍｉ／ｈ」のいずれかのアイコンとし 、区域１０３は「ＳＰＥＥＤ」又は「ＧＥＳＣＨＷ」のいずれかのアイコンとす る。これらのアイコンは、セグメント化されたＥＬ表示１０４の解像度よりも一 層良好な解像度で表示することができる。ＥＬデバイス１０４のセグメントはイ ンタディジタルの櫛形電極及びその間に整合した赤及び緑のフィルタを有するこ とができる。この構成は、昼間のカラー及び夜間のカラーを構成するように作用 し、或いは速度限界以下の速度（緑）及び速度限界を超える速度を信号化するた めに用いることができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．駆動されたときパターン状の光放出面を形成する電界発光デバイスであって 、電界発光領域を有する有機放出層と、第１の電極層と、第２の電極層とを具 え、有機放出層が第１の電極層と第２の電極層との間に配置されている電界発 光デバイスにおいて、 前記第１の電極層が、個別に駆動可能であると共に相互に組み合わされてい る第１及び第２の電極に分割されている電極領域を有し、 前記第２の電極層が、前記第１電極及び第２の電極と対向する共通電極とし て作用し、 この電界発光デバイスが、前記第１の電極により駆動される場合第１のパタ ーン状の光放出面を形成し、前記第２の電極により駆動される場合第２のパタ ーン状の光放出面を形成することを特徴とする電界発光デバイス。 ２．電界発光デバイスから放出された光を散乱させる光散乱層をさらに具えるこ とを特徴とする請求項１に記載の電界発光デバイス。 ３．前記第１のパターン状の光放出面が前記第２の光放出面と異なることを特徴 とする請求項１に記載の電界発光デバイス。 ４．前記放出層が、所望のパターンに応じて電界発光区域を構成することを特徴 とする請求項１に記載の電界発光デバイス。 ５．前記第２のパターン状の光放出面と組み合わされた第１の光放出面を覆う光 吸収パターンを有するカラー層を具え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。 ６．前記第１のパターン状の光放出面を覆うと共に前記第２のパターン状の光放 出面を覆わない光吸収パターンを有するカラー層を具えることを特徴とする請 求項５に記載の電界発光デバイス。 ７．前記カラー層の光吸収パターンを発光パターンとしたことを特徴とする請求 項５に記載の電界発光デバイス。 ８．前記有機放出層が、ポリフェニレンビニレンを含むことを特徴とする請求項 ５に記載の電界発光デバイス。 ９．前記光吸収パターンが、前記第１のパターン状の光放出面を超えて繰り返さ れていることを特徴とする請求項５に記載の電界発光デバイス。