垂直方向に白色光を放射する有機素子
本発明は、電極（１）と、カバー電極として形成された透明な対向電極（２）と、電極（１）と対向電極（２）との間においてそれらと接触するように配置されており、電極（１）と対向電極（２）とに電位を印加すると光を放射するように構成された有機層の配列（３）とを備えている垂直方向に白色光を放射する有機素子であって、層の厚さ範囲Ｄが、Ｄ＝ｄ±（０．２×ｄ）、ｄ＝１０．４ｎ２−７５ｎ＋１５０、およびｎは光屈折率を満たす、ナノメートルの厚さのコーティング部（６）が、対向電極（２）における有機層の配列（３）と反対側を向く面に設けられている有機素子に関する。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、上方へ白色光を放射する有機素子の分野に関する。
【０００２】
〔発明の背景〕
このような素子は、典型的には支持基板上に形成されており、通常は、薄い有機層の構成とともにベース電極とカバー電極とを有する。薄い有機層の構成は、ベース電極とカバー電極との間に配置されており、これらと電気的接触を有する。有機層は、ベース電極およびカバー電極に電位を印加すると発光する。光は、電位が印加されるときに、電荷キャリアすなわち電子および正孔を有機層に注入することによって生成される。電荷キャリアは、いわゆる発光領域、またはエミッターゾーンと呼ばれる領域に到達し、発光をともなって再結合する。生成された光が本質的に、透明に形成されたカバー電極を通して放射される場合、この光は上方放射素子または上面放射素子と呼ばれる。これに対して、下方または底面放射素子では本質的に、透明なベース電極を通して発光される。このような素子は特に、ＯＬＥＤと略称される有機発光ダイオードの形態において公知となっている。
【０００３】
ＯＬＥＤの製造は精巧な方法に基づく。したがって、特に、単純でコストパフォーマンスが高く製造される特別な構造に対して疑問が生じる。上方放射ＯＬＥＤは、製造される素子の上面における基板の種類および性質について要求されることはわずかで済む。これに対して、底面放射ＯＬＥＤ、すなわち下方放射ＯＬＥＤは、例えば、低吸収、高透明、高導電性、低粗度、随意的柔軟さなどの光学的および機械的特性に関連して設定された基本的な条件を有する導電性コーティングを含む、ガラスまたはプラスティック形態である透明基板を必要とする。
【０００４】
さらに、照明または情報伝達目的の有機発光素子は、できるだけ効率的に光を生成して放射する必要がある。これに関連して、放射された光は種々の要件を満たさなければならない。例えば、色と光強度とは、視野角によって特徴化され得る視野方向にできるだけ依存しないことが必要である。
【０００５】
素子から放射できる光量の一群と、素子において生成される光量の一群との比率は、減結合効率と呼ばれる。この減結合効率を向上させる非常に良い可能性として、素子をマイクロキャビティに埋め込むこと、すなわち特にＯＬＥＤにおける上面放射素子を用いる場合において、鏡として機能する２つの反射層の間に素子を埋め込むことが挙げられる。この製造では光の出力を著しく増加するが、その代わり、光スペクトルの角度依存性が悪化する。したがって、これは一般的により大きな視野角での強度弱化に帰結するのみならず、とりわけ、放射した光における際だった色の歪みをもたらす。
【０００６】
しかしながら、モノクロの発光に用いられるマイクロキャビティ構造の使用において有利な点がある一方、有機素子はまた、不利な点も有し得る。特に、白色光を放射するための上面放射ＯＬＥＤにおいて不利な点を有し得る。有機発光素子における白色光の生成はたいてい、加法混色によって実行されている。１つの選択肢としては、少なくとも２つ、より好ましくは３つの異なる種類のエミッター分子を素子内に導入することが挙げられる。各エミッター分子は、組み合わさって白色光を生成するように、光スペクトル（色）における特定部分を発光する。マイクロキャビティにおける特定のスペクトル領域の選択的な発光によって、素子から白色光を減結合することがむしろ難しくなる。一方、マイクロキャビティ内の光における光路は角度に依存し、発光スペクトルにおける視野角に対する強い依存性をもたらす。これらの特性のため、このような構造は明らかに必須要件を満たさない。このマイクロキャビティ構造にもかかわらず、広いスペクトル領域において放射が可能であり、これに関連して、視野角に比較的依存しないスペクトルを有する上面放射ＯＬＥＤは、このため大きな利益をもたらす。
【０００７】
白色光を有するこのような構造の実現は、従来技術の説明から確固たる結果を達成し得ないので、ほとんど存在しない。前に行われた実験および調査（Ｈ． Ｒｉｅｌ ｅｔ ａｌ．： Ｔｕｎｉｎｇ ｔｈｅ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｏｐ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅｓ ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ａ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃａｐｐｉｎｇ ｌａｙｅｒ； Ａｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ａｎｄ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｓｔｕｄｙ， Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ．， ９４（８）， ２００３， ｐａｇｅｓ ５２９０−５２９６； Ｑ． Ｈｕａｎｇ ｅｔ ａｌ．： Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｏｐ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅｓ ｂｙ ａｎ ｏｒｇａｎｉｃ ｃａｐｐｉｎｇ ｌａｙｅｒ： Ａｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｔｕｄｙ， Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ．， １００（６）． ２００６， ０６４５０７−１−０６４５０７−５）によると、発光は変化し得、影響されるマイクロキャビティ内の電気伝導度プロセスを有しないカバー電極上にある追加の有機誘電性層によって発光が増加しさえする。付加的なカバー層は、できるだけ高い光学的サブシステムにおける透過を達成するために、厚さおよび屈折率などの特性から、モノクロの発光ＯＬＥＤに適応される。しかしながら、光強度は、高視野角における前方向のスペクトル領域において失われる。すなわち、マイクロキャビティ効果の向上が最高の状態では達成されない。
【０００８】
このアプローチおよび公知の素子では、上方に白色光を放射する所望の特性を備えたＯＬＥＤは、実際に応用して実現することができない。このように、以前に行われた実験（Ｓ．Ｆ． Ｈｓｕ ｅｔ ａｌ．： Ｈｉｇｈｌｙ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｔｏｐ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｗｈｉｔｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ ｄｅｖｉｃｅｓ， Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． Ｌｅｔｔ．， ８６（２５）， ２００５， ｐａｇｅｓ ５２９０−５２９６）では実に、白色発光を表示するが、それらのスペクトル特性の点で視野角に強く依存してしまう。
【０００９】
〔発明の要約〕
本発明の目的は、上方へ白色光を放射する、白色発光が向上した有機素子を提供することにある。
【００１０】
本発明によると、この目的は、独立請求項１に係る、上方へ白色光を放射する有機素子によって達成される。
【００１１】
本発明によると、上方へ白色光を放射する有機素子は、電極と、カバー電極として透明に形成された対向電極と、電極と対向電極との間に配置されており、それらと電気的接触を有し、電極と対向電極とに電位を印加すると光を放射するように構成される有機層の配列とを備え、有機層の配列と反対側を向く対向電極の面に設けられたカバー層は、
Ｄ＝ｄ±（０．２×ｄ）、
ｄ＝１０．４ｎ２−７５ｎ＋１５０、およびｎはカバー層における光屈折率である、層の厚さ範囲Ｄを満たすナノメートルレベルの厚さを有している。
【００１２】
提案するカバー層の実施によって、上方へ白色光を放射する有機素子を用いて、白色発光の量を最適化し、さらに、放射光のスペクトル発光分布をできる限り視野角に依存しないようにすることを達成する。カバー層の光屈折率ｎに依存して、カバー層は予め規定された層の厚さ範囲内の厚さを有して形成される。このような厚さを有するカバー層を形成するとき、先行技術にあるように、有機層の配列において生成される、種々の波長を有する光の放射中に特定の波長範囲のみが外側に放射されるというようなことはなく、光は最終的に組み合わされて、付加的に白色光を生成する。発光スペクトルの角度依存性も最小化される。
【００１３】
本発明の好ましいさらなる発展は、以下のように層の厚さ範囲Ｄを有するカバー層であり、Ｄ＝ｄ±（０．１×ｄ）である。
【００１４】
本発明の実施において、約１．８から２．４までの範囲内であるカバー層の光屈折率ｎを得ることができる。
【００１５】
本発明の優位な実施形態は、有機物質からなるカバー層である。
【００１６】
本発明のさらなる発展形として、有機層の配列を向く電極の面における電極領域と、有機層の配列と反対側を向くカバー層の面における境界領域との間において、光マイクロキャビティを形成して得られるカバー層であることが好ましい。
【００１７】
本発明の優位な実施形態では、有機層の配列において、他の光マイクロキャビティと完全に重なる光マイクロキャビティを得ることができる。
【００１８】
本発明のさらなる発展は、有機層の配列に含まれる発光領域に配置されており、白色光を生成するために、加法混色された種々の色を有する光を放射するエミッター材料を備えている。
【００１９】
本発明のさらなる発展形として、有機層の配列が、電気的ドーピングを有する１つ以上のドープされた有機層を有していることが好ましい。
【００２０】
本発明の他のさらなる発展形として、電極は、半透明であることが好ましい。これにより、半透明な素子が得られる。
【００２１】
〔図面の簡単な説明〕
以下では、図面を参照し、例示的実施形態を用いて、本発明をより詳細に説明する。
〔図１〕
上方へ白色光を放射する有機素子の構成を示す模式図である。
〔図２〕
第１および第２光マイクロキャビティについての、波長の関数としての位相差を示すグラフである。
〔図３〕
カバー層を有さない、白色光を放射する有機素子における選択的発光を波長の関数として示すグラフである。
〔図４〕
厚さ１５０ｎｍのカバー層を有する、白色光を放射する有機素子における、種々の視野角における選択的発光を波長の関数として示すグラフである。
〔図５〕
厚さ５０ｎｍであり光屈折率が１．８であるカバー層を有する、白色光を放射する有機素子における、種々の視野角における、選択的発光を波長の関数として示すグラフである。
〔図６〕
厚さ４０ｎｍであり光屈折率が２であるカバー層を有する、白色光を放射する有機素子における、種々の視野角における、選択的発光を波長の関数として示すグラフである。
〔図７〕
白色光を放射する有機素子に用いられる、光屈折率ｎ＝１．８であるカバー層の厚さの関数として、ＣＩＥ １９３１色空間の色座標（０．３３； ０．３３）における理想的な白色点の色座標から０°における、選択的発光の色座標における距離を示すグラフである。
〔図８〕
白色光を放射する有機素子に用いられる、光屈折率ｎ＝１．８であるカバー層の厚さの関数として、ＣＩＥ １９３１色空間の０°の選択的発光における０°から６０°における範囲の色座標内の視野角について、選択的放射の色座標の最大偏差を示すグラフである。
〔図９〕
ＣＩＥ １９３１色空間における０°の視野角を下回る選択的発光各々の色座標が、白点（０．３３； ０．３３）（理想的な白色光親和性）に最も近づき、０°から６０°の範囲内の視野角についての色座標の変化が最小（最高色忠実度）である、カバー層の光屈折率の関数として、白色光を放射する有機素子のカバー層の厚さを示すグラフである。
〔図１０〕
ＣＩＥ １９３１色空間における０°の視野角を下回る選択的発光各々の色座標が、白点（０．３３； ０．３３）（理想的な白色光親和性）に最も近づくカバー層の光屈折率の関数として、白色光を放射する有機素子に対するカバー層の厚さと、＋／−２０％の許容限度近くの構成に対するカバー層の光屈折率の関数として、白色光を放射する有機素子のカバー層における層の厚さを示すグラフである。
〔図１１〕
０°から６０°までの範囲内の視野角において、色座標の変化が最小になる、カバー層の光屈折率の関数として、白色光を放射する有機素子に対するカバー層の光屈折率の関数として、白色光を放射する有機素子に対するカバー層の厚さと、０°から６０°までの範囲内の視野角で、許容限度＋／−２０％における構成に対するカバー層の光屈折率の関数として、白色光を放射する有機素子に対するカバー層の層の厚さとを示すグラフである。
〔図１２〕
厚さ３８ｎｍであり、１．８の光屈折率を有するカバー層を有する、白色光を放射する有機素子についての異なる視野角における選択的発光を波長の関数として示すグラフである。
〔図１３〕
厚さ４８ｎｍであり、１．８の光屈折率を有するカバー層を有する、白色光を放射する有機素子についての異なる視野角における選択的発光を波長の関数として示すグラフである。
〔図１４〕
厚さ５８ｎｍ（許容される上限）であり、１．８の光屈折率であるカバー層を有する、白色光を放射する有機素子についての異なる視野角における選択的発光を波長の関数として示すグラフである。
【００２２】
図１は、上面放射素子とも呼ばれる、上方へ白色光を放射する有機素子を模式的に示している。当該有機素子は、例えば、銀からなるベース電極２が基板１上の陽極として形成されており、特に、少なくとも約８０ｎｍの層の厚さを有する有機発光ダイオードとして実現することができる。それぞれが有機物質からなる有機層３のスタックがベース電極２に設けられている。上記スタックは、約１００ｎｍの層の厚さを有して形成されており、有機層３のスタックに、電荷キャリアが注入される発光領域４が備えられていることが好ましい。有機層３のスタックには、例えば、銀からなり、約１５ｎｍの層の厚さを有する陰極の形態であるカバー電極５が形成される。カバー電極５の外側には、追加層として形成されている、有機物質からなるカバー層６が備えられている。カバー層６上の素子において必要に応じて行われるカプセル化は、図１では示さない。
【００２３】
カバー層６を設けることによって、上方へ白色光を放射する有機素子のいくつかのパラメータは、光学的観点から変化する。まず、カバー電極５とカバー層６との間の境界表面Ａが変化する。カバー層６が無い場合には、カバー電極５は空気と接する。さらに、カバー層６と、カバー層６が設けられていない場合には無い空気との間に境界表面Ｂが形成される。これらにより、境界表面ＡとＢとの間の領域における光屈折率は変化する。
【００２４】
図１に示した、上方へ白色光を放射する有機素子にカバー層６を設けることによって、２つの重なる光マイクロキャビティが形成される。すなわち、第１光マイクロキャビティ７および第２光マイクロキャビティ８が形成される。光マイクロキャビティ７および８は、素子内における電磁波の拡張に影響を及ぼす。電磁波は、発光領域４において生成される光を示す。ある特定の波長において、共鳴状態によって定在波の形成に対応する光マイクロキャビティ７と８との関係がもたらされる。この関係において、それらの電磁波は、光マイクロキャビティにおける１つのサイクルの後２πｍ（参考に、図２では、ｍ＝０，１，２、．．．）の位相差を表示する最大構成干渉を達成することができる。これは、波高点は正確に波高点と一致し、波のくぼみは正確に波のくぼみに一致する。波長が共鳴状態を満たす電磁波は、光マイクロキャビティによって形成される共鳴器においてモードと呼ばれる（図３）。共鳴器の端部における反射の度合いによって、モードが狭い帯域（高反射）か広い帯域（低反射）かを決定する。
【００２５】
図１に示した、上方へ白色光を放射する有機素子においては、第１光マイクロキャビティ７は金属からなり、光の可視波長領域に存在するカバー電極５が用いられているため、実際には比較的狭い帯域のモードしか有さない共鳴器を形成する。第２光マイクロキャビティ８は、境界表面Ｂとカバー電極２との間に形成される。外側、すなわち上方へ放射される光はもはや、第１光マイクロキャビティ７の決定によってのみでは左右されず、光マイクロキャビティ７および８両方によって決定される特性を有する。このため、光マイクロキャビティ７および８両方の共存が図られ、それらの共鳴状態が同じ波長領域に適応されるとき、それらのモードは互いを向上させる。この場合、対応する波長領域について最適化されたマイクロキャビティ効果は、前方向に放射される光における高い強度が維持されることによって達成される（図４参照）。このような効果は、従来技術においてすでに公知となっている（Ｈ． Ｒｉｅｌ ｅｔ ａｌ．： Ｔｕｎｉｎｇ ｔｈｅ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｏｐ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅｓ ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ａ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃａｐｐｉｎｇ ｌａｙｅｒ： Ａｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ａｎｄ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｓｔｕｄｙ， Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ．， ９４（８）， ２００３， ｐａｇｅｓ ５２９０−５２９６）。
【００２６】
しかしながら、ナノメートルレベルのカバー層６の厚さが以下のような層の厚さ範囲Ｄ内で選択される場合、すなわちＤ＝ｄ±（０．２×ｄ）であり、ｄ＝１０．４ｎ２−７５ｎ＋１５０であり、ｎはカバー層の光屈折率である場合に、放射光のスペクトル発光分布はカバー層６の外側表面の垂線に対して、視野角からできるだけ独立するという結果に至ることは興味深い結果である。
【００２７】
１つの例示的実施形態では、カバー層６は約ｎ＝１．８の屈折率と、約５０ｎｍの厚さを有するように形成される。
【００２８】
図５および図６によると、カバー層６の屈折率ｎは、光マイクロキャビティ７および８両方による共鳴の強さに重大な影響を与えるため、光スペクトルの形状に影響を与える。例示的実施形態では、有機層３のスタックにおいて生成される光における特に良好な減結合効果は、ｎ＝１．８の屈折率を有するカバー層において観察された。
【００２９】
ｎ＝１．８の屈折率を有する、５０ｎｍのカバー層の例示的実施形態では、緑および黄色スペクトル領域における光は、第１光マイクロキャビティ７を通して放射されることが好ましい。対称的に素子全体、特に緑のスペクトル領域にある第２光マイクロキャビティ８を通過する光の一部は、しかしながら、πの範囲内の位相差を有しており破壊的に干渉する。すなわち、このスペクトル領域からの光は第２光マイクロキャビティ８には好ましくない。しかしながら、青および赤のスペクトル領域における光は、第２光マイクロキャビティ８における共鳴状態に合致する（図２参照）。この結果、光マイクロキャビティ７および８両方の相反する力が結合される。２つの光マイクロキャビティ７および８のいずれにも左右されないような重なりは、以下の事実を引き起こす。通常観察されるマイクロキャビティ効果は、上方へ白色光を放射する示唆される有機素子において、ほとんどまたは全く観察することができない。強いマイクロキャビティ特性がない場合は、視野角における発光スペクトルに対して非常に弱い依存性がもたらされる（図５参照）。さらに素子から放射される光量全てが考慮される場合、任意の状態でカバー層６を用いると、減結合効果における最大値がもたらされる。
【００３０】
本発明をさらに、図７から図１４を参照して説明する。
【００３１】
カバー層６を用いるときの発光形態をさらに調査する。使用される発光物質に依存しない上方放射素子の光学的特性を規定するように、発光親和性は、これに関連した特性を有するように用いられることを注意しなければならない。発光親和性は、有機層３のスタックに組み込まれる発光物質の分子が、一定のスペクトル、すなわち強度が全ての波長について同じ値を有するスペクトルを放射する場合に、放射されるであろう仮想の発光スペクトルのことである。すなわち、どのスペクトル領域が好ましく、または選択された素子構造によって不十分に減結合されるかを示す。白色発光素子についての好ましい特定のスペクトル領域はないが、白色光の赤、緑、および青の要素が充分減結合されるようにむしろ広いマイクロキャビティスペクトルが形成される必要がある。
【００３２】
ＣＩＥ色空間における色座標は、できるだけ広い親和性についての基準として用いられる。理想的な白色点（０．３３； ０．３３）から、色空間における点までの距離は、色の観点から関連付けられたスペクトルを数的に特徴付けるための測定に用いることができる。このように、図によってスペクトルを比較することができ、理想的な層の厚さによって、広い親和性における上記の効果が発生するカバー層の適切な屈折率を決定することができる（図７参照）。
【００３３】
ＣＩＥ色空間の色座標はまた、視野角の親和性への依存を特徴付けるために用いられる。これらの色座標および結果として色空間において関連付けられる点は、視野角とともに、カバー層によっても変化していく。０°からの色座標に関連する色座標の最大変化は、色忠実度を測定するものとして考えられる（図８参照）。この関連において、０°と６０°との間の角度のみが、一般的により大きな角度で大きな影響を及ぼす親和性におけるｐ偏光部分として考えられるということに触れなければならない。これにより、約８０°において、すなわち、実際的にほとんど重要でない角度において発生するほとんどの素子構造において最も大きな色偏差がもたらされる。
【００３４】
図９は、ＣＩＥ １９３１色空間における０°の視野角を下回る選択的発光各々の色座標が、白点（０．３３； ０．３３）（理想的な白色光親和性）に最も近づき、０°から６０°の範囲内の視野角についての色座標の変化が最小（最高色忠実度）である、カバー層の光屈折率の関数として、白色光を放射する有機素子のカバー層の厚さを示すグラフである。
【００３５】
理想的なカバー層の厚さは、理想的な白色発光および最高色忠実度についての上記基準によって数的に決定されることが示される。カバー層と、この場合の空気との間の境界層の影響が、第２光マイクロキャビティ８を効果的に形成する際に小さすぎるとき、１．８よりも小さいカバー層の屈折率はあまり良好でない結果をもたらす。最高色忠実度、および異なる層の厚さにおける理想的な白色光スペクトルは、ｎ＝２．６の場合に発生することも分かる。したがって、所望の効果、すなわち白色光スペクトルおよび色忠実度を組み合わせるのは難しい。
【００３６】
他の全てにおける中間の組み合わせ、すなわちｎ＝１．８から約２．４までの屈折率における組み合わせは、白色光および最高色忠実度についての理想的な発光親和性におけるカバー層の厚さの良好な相関を示す。したがって、この範囲は、屈折率、およびカバー層６における層の厚さの選択に関する値についての理想的な範囲である。理想的なカバー層の厚さである±（０．２×ｄ）の周りの間隔は、ｎ＝１．８から２．４の光屈折率を有するカバー層の厚さについての許容範囲として好ましい。
【００３７】
図１０は、ＣＩＥ １９３１色空間における０°の視野角を下回る選択的発光各々の色座標が、白点（０．３３； ０．３３）（理想的な白色光親和性）に最も近づくカバー層の光屈折率の関数として、白色光を放射する有機素子に対するカバー層の厚さと、＋／−２０％の許容限度近くの構成に対するカバー層の光屈折率の関数として、白色光を放射する有機素子のカバー層における層の厚さを示すグラフである。
【００３８】
図１０では、カバー層の厚さは、光屈折率の関数として、許容範囲の下限および上限において適用される。示される色座標によって、許容限度における白色発光に対する発光親和性の変化は、カバー層の厚さについての理想的な値と比較して追跡が容易である。０°に対して、０°と６０°との視野角の間における色座標の最大変化は、視野角の関数として、発光における色忠実度を測定するものとして用いられる。この測定は図１１に示されており、光屈折率ｎ＝１．８から２．４のカバー層を有する素子構造に対する許容限度についてのものでもある。屈折率ｎ＝１．８のカバー層を有する素子構造についての許容限度において変化した発光は、図１３における理想的な素子構造の発光と比較して、図１２および図１４において示される。図１０から図１３では、許容範囲内のカバー層を有する素子構造は潜在的な効果を示すことを明確にする。
【００３９】
上記説明、請求項、および図面で開示した発明の特徴は、異なった実施形態で本発明を実施するために、それぞれで、また、いかなる組み合わせにおいても重要性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】上方へ白色光を放射する有機素子の構成を示す模式図である。
【図２】第１および第２光マイクロキャビティについての、波長の関数としての位相差を示すグラフである。
【図３】カバー層を有さない、白色光を放射する有機素子における選択的発光を波長の関数として示すグラフである。
【図４】厚さ１５０ｎｍのカバー層を有する、白色光を放射する有機素子における、種々の視野角における選択的発光を波長の関数として示すグラフである。
【図５】厚さ５０ｎｍであり光屈折率が１．８であるカバー層を有する、白色光を放射する有機素子における、種々の視野角における、選択的発光を波長の関数として示すグラフである。
【図６】厚さ４０ｎｍであり光屈折率が２であるカバー層を有する、白色光を放射する有機素子における、種々の視野角における、選択的発光を波長の関数として示すグラフである。
【図７】白色光を放射する有機素子に用いられる、光屈折率ｎ＝１．８であるカバー層の厚さの関数として、ＣＩＥ １９３１色空間の色座標（０．３３； ０．３３）における理想的な白色点の色座標から０°における、選択的発光の色座標における距離を示すグラフである。
【図８】白色光を放射する有機素子に用いられる、光屈折率ｎ＝１．８であるカバー層の厚さの関数として、ＣＩＥ １９３１色空間の０°の選択的発光における０°から６０°における範囲の色座標内の視野角について、選択的放射の色座標の最大偏差を示すグラフである。
【図９】ＣＩＥ １９３１色空間における０°の視野角を下回る選択的発光各々の色座標が、白点（０．３３； ０．３３）（理想的な白色光親和性）に最も近づき、０°から６０°の範囲内の視野角についての色座標の変化が最小（最高色忠実度）である、カバー層の光屈折率の関数として、白色光を放射する有機素子のカバー層の厚さを示すグラフである。
【図１０】ＣＩＥ １９３１色空間における０°の視野角を下回る選択的発光各々の色座標が、白点（０．３３； ０．３３）（理想的な白色光親和性）に最も近づくカバー層の光屈折率の関数として、白色光を放射する有機素子に対するカバー層の厚さと、＋／−２０％の許容限度近くの構成に対するカバー層の光屈折率の関数として、白色光を放射する有機素子のカバー層における層の厚さを示すグラフである。
【図１１】０°から６０°までの範囲内の視野角において、色座標の変化が最小になる、カバー層の光屈折率の関数として、白色光を放射する有機素子に対するカバー層の光屈折率の関数として、白色光を放射する有機素子に対するカバー層の厚さと、０°から６０°までの範囲内の視野角で、許容限度＋／−２０％における構成に対するカバー層の光屈折率の関数として、白色光を放射する有機素子に対するカバー層の層の厚さとを示すグラフである。
【図１２】厚さ３８ｎｍであり、１．８の光屈折率を有するカバー層を有する、白色光を放射する有機素子についての異なる視野角における選択的発光を波長の関数として示すグラフである。
【図１３】厚さ４８ｎｍであり、１．８の光屈折率を有するカバー層を有する、白色光を放射する有機素子についての異なる視野角における選択的発光を波長の関数として示すグラフである。
【図１４】厚さ５８ｎｍ（許容される上限）であり、１．８の光屈折率であるカバー層を有する、白色光を放射する有機素子についての異なる視野角における選択的発光を波長の関数として示すグラフである。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、上方へ白色光を放射する有機素子の分野に関する。
【０００２】
〔発明の背景〕
このような素子は、典型的には支持基板上に形成されており、通常は、薄い有機層の構成とともにベース電極とカバー電極とを有する。薄い有機層の構成は、ベース電極とカバー電極との間に配置されており、これらと電気的接触を有する。有機層は、ベース電極およびカバー電極に電位を印加すると発光する。光は、電位が印加されるときに、電荷キャリアすなわち電子および正孔を有機層に注入することによって生成される。電荷キャリアは、いわゆる発光領域、またはエミッターゾーンと呼ばれる領域に到達し、発光をともなって再結合する。生成された光が本質的に、透明に形成されたカバー電極を通して放射される場合、この光は上方放射素子または上面放射素子と呼ばれる。これに対して、下方または底面放射素子では本質的に、透明なベース電極を通して発光される。このような素子は特に、ＯＬＥＤと略称される有機発光ダイオードの形態において公知となっている。
【０００３】
ＯＬＥＤの製造は精巧な方法に基づく。したがって、特に、単純でコストパフォーマンスが高く製造される特別な構造に対して疑問が生じる。上方放射ＯＬＥＤは、製造される素子の上面における基板の種類および性質について要求されることはわずかで済む。これに対して、底面放射ＯＬＥＤ、すなわち下方放射ＯＬＥＤは、例えば、低吸収、高透明、高導電性、低粗度、随意的柔軟さなどの光学的および機械的特性に関連して設定された基本的な条件を有する導電性コーティングを含む、ガラスまたはプラスティック形態である透明基板を必要とする。
【０００４】
さらに、照明または情報伝達目的の有機発光素子は、できるだけ効率的に光を生成して放射する必要がある。これに関連して、放射された光は種々の要件を満たさなければならない。例えば、色と光強度とは、視野角によって特徴化され得る視野方向にできるだけ依存しないことが必要である。
【０００５】
素子から放射できる光量の一群と、素子において生成される光量の一群との比率は、減結合効率と呼ばれる。この減結合効率を向上させる非常に良い可能性として、素子をマイクロキャビティに埋め込むこと、すなわち特にＯＬＥＤにおける上面放射素子を用いる場合において、鏡として機能する２つの反射層の間に素子を埋め込むことが挙げられる。この製造では光の出力を著しく増加するが、その代わり、光スペクトルの角度依存性が悪化する。したがって、これは一般的により大きな視野角での強度弱化に帰結するのみならず、とりわけ、放射した光における際だった色の歪みをもたらす。
【０００６】
しかしながら、モノクロの発光に用いられるマイクロキャビティ構造の使用において有利な点がある一方、有機素子はまた、不利な点も有し得る。特に、白色光を放射するための上面放射ＯＬＥＤにおいて不利な点を有し得る。有機発光素子における白色光の生成はたいてい、加法混色によって実行されている。１つの選択肢としては、少なくとも２つ、より好ましくは３つの異なる種類のエミッター分子を素子内に導入することが挙げられる。各エミッター分子は、組み合わさって白色光を生成するように、光スペクトル（色）における特定部分を発光する。マイクロキャビティにおける特定のスペクトル領域の選択的な発光によって、素子から白色光を減結合することがむしろ難しくなる。一方、マイクロキャビティ内の光における光路は角度に依存し、発光スペクトルにおける視野角に対する強い依存性をもたらす。これらの特性のため、このような構造は明らかに必須要件を満たさない。このマイクロキャビティ構造にもかかわらず、広いスペクトル領域において放射が可能であり、これに関連して、視野角に比較的依存しないスペクトルを有する上面放射ＯＬＥＤは、このため大きな利益をもたらす。
【０００７】
白色光を有するこのような構造の実現は、従来技術の説明から確固たる結果を達成し得ないので、ほとんど存在しない。前に行われた実験および調査（Ｈ． Ｒｉｅｌ ｅｔ ａｌ．： Ｔｕｎｉｎｇ ｔｈｅ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｏｐ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅｓ ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ａ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃａｐｐｉｎｇ ｌａｙｅｒ； Ａｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ａｎｄ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｓｔｕｄｙ， Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ．， ９４（８）， ２００３， ｐａｇｅｓ ５２９０−５２９６； Ｑ． Ｈｕａｎｇ ｅｔ ａｌ．： Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｏｐ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅｓ ｂｙ ａｎ ｏｒｇａｎｉｃ ｃａｐｐｉｎｇ ｌａｙｅｒ： Ａｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｔｕｄｙ， Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ．， １００（６）． ２００６， ０６４５０７−１−０６４５０７−５）によると、発光は変化し得、影響されるマイクロキャビティ内の電気伝導度プロセスを有しないカバー電極上にある追加の有機誘電性層によって発光が増加しさえする。付加的なカバー層は、できるだけ高い光学的サブシステムにおける透過を達成するために、厚さおよび屈折率などの特性から、モノクロの発光ＯＬＥＤに適応される。しかしながら、光強度は、高視野角における前方向のスペクトル領域において失われる。すなわち、マイクロキャビティ効果の向上が最高の状態では達成されない。
【０００８】
このアプローチおよび公知の素子では、上方に白色光を放射する所望の特性を備えたＯＬＥＤは、実際に応用して実現することができない。このように、以前に行われた実験（Ｓ．Ｆ． Ｈｓｕ ｅｔ ａｌ．： Ｈｉｇｈｌｙ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｔｏｐ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｗｈｉｔｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ ｄｅｖｉｃｅｓ， Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． Ｌｅｔｔ．， ８６（２５）， ２００５， ｐａｇｅｓ ５２９０−５２９６）では実に、白色発光を表示するが、それらのスペクトル特性の点で視野角に強く依存してしまう。
【０００９】
〔発明の要約〕
本発明の目的は、上方へ白色光を放射する、白色発光が向上した有機素子を提供することにある。
【００１０】
本発明によると、この目的は、独立請求項１に係る、上方へ白色光を放射する有機素子によって達成される。
【００１１】
本発明によると、上方へ白色光を放射する有機素子は、電極と、カバー電極として透明に形成された対向電極と、電極と対向電極との間に配置されており、それらと電気的接触を有し、電極と対向電極とに電位を印加すると光を放射するように構成される有機層の配列とを備え、有機層の配列と反対側を向く対向電極の面に設けられたカバー層は、
Ｄ＝ｄ±（０．２×ｄ）、
ｄ＝１０．４ｎ２−７５ｎ＋１５０、およびｎはカバー層における光屈折率である、層の厚さ範囲Ｄを満たすナノメートルレベルの厚さを有している。
【００１２】
提案するカバー層の実施によって、上方へ白色光を放射する有機素子を用いて、白色発光の量を最適化し、さらに、放射光のスペクトル発光分布をできる限り視野角に依存しないようにすることを達成する。カバー層の光屈折率ｎに依存して、カバー層は予め規定された層の厚さ範囲内の厚さを有して形成される。このような厚さを有するカバー層を形成するとき、先行技術にあるように、有機層の配列において生成される、種々の波長を有する光の放射中に特定の波長範囲のみが外側に放射されるというようなことはなく、光は最終的に組み合わされて、付加的に白色光を生成する。発光スペクトルの角度依存性も最小化される。
【００１３】
本発明の好ましいさらなる発展は、以下のように層の厚さ範囲Ｄを有するカバー層であり、Ｄ＝ｄ±（０．１×ｄ）である。
【００１４】
本発明の実施において、約１．８から２．４までの範囲内であるカバー層の光屈折率ｎを得ることができる。
【００１５】
本発明の優位な実施形態は、有機物質からなるカバー層である。
【００１６】
本発明のさらなる発展形として、有機層の配列を向く電極の面における電極領域と、有機層の配列と反対側を向くカバー層の面における境界領域との間において、光マイクロキャビティを形成して得られるカバー層であることが好ましい。
【００１７】
本発明の優位な実施形態では、有機層の配列において、他の光マイクロキャビティと完全に重なる光マイクロキャビティを得ることができる。
【００１８】
本発明のさらなる発展は、有機層の配列に含まれる発光領域に配置されており、白色光を生成するために、加法混色された種々の色を有する光を放射するエミッター材料を備えている。
【００１９】
本発明のさらなる発展形として、有機層の配列が、電気的ドーピングを有する１つ以上のドープされた有機層を有していることが好ましい。
【００２０】
本発明の他のさらなる発展形として、電極は、半透明であることが好ましい。これにより、半透明な素子が得られる。
【００２１】
〔図面の簡単な説明〕
以下では、図面を参照し、例示的実施形態を用いて、本発明をより詳細に説明する。
〔図１〕
上方へ白色光を放射する有機素子の構成を示す模式図である。
〔図２〕
第１および第２光マイクロキャビティについての、波長の関数としての位相差を示すグラフである。
〔図３〕
カバー層を有さない、白色光を放射する有機素子における選択的発光を波長の関数として示すグラフである。
〔図４〕
厚さ１５０ｎｍのカバー層を有する、白色光を放射する有機素子における、種々の視野角における選択的発光を波長の関数として示すグラフである。
〔図５〕
厚さ５０ｎｍであり光屈折率が１．８であるカバー層を有する、白色光を放射する有機素子における、種々の視野角における、選択的発光を波長の関数として示すグラフである。
〔図６〕
厚さ４０ｎｍであり光屈折率が２であるカバー層を有する、白色光を放射する有機素子における、種々の視野角における、選択的発光を波長の関数として示すグラフである。
〔図７〕
白色光を放射する有機素子に用いられる、光屈折率ｎ＝１．８であるカバー層の厚さの関数として、ＣＩＥ １９３１色空間の色座標（０．３３； ０．３３）における理想的な白色点の色座標から０°における、選択的発光の色座標における距離を示すグラフである。
〔図８〕
白色光を放射する有機素子に用いられる、光屈折率ｎ＝１．８であるカバー層の厚さの関数として、ＣＩＥ １９３１色空間の０°の選択的発光における０°から６０°における範囲の色座標内の視野角について、選択的放射の色座標の最大偏差を示すグラフである。
〔図９〕
ＣＩＥ １９３１色空間における０°の視野角を下回る選択的発光各々の色座標が、白点（０．３３； ０．３３）（理想的な白色光親和性）に最も近づき、０°から６０°の範囲内の視野角についての色座標の変化が最小（最高色忠実度）である、カバー層の光屈折率の関数として、白色光を放射する有機素子のカバー層の厚さを示すグラフである。
〔図１０〕
ＣＩＥ １９３１色空間における０°の視野角を下回る選択的発光各々の色座標が、白点（０．３３； ０．３３）（理想的な白色光親和性）に最も近づくカバー層の光屈折率の関数として、白色光を放射する有機素子に対するカバー層の厚さと、＋／−２０％の許容限度近くの構成に対するカバー層の光屈折率の関数として、白色光を放射する有機素子のカバー層における層の厚さを示すグラフである。
〔図１１〕
０°から６０°までの範囲内の視野角において、色座標の変化が最小になる、カバー層の光屈折率の関数として、白色光を放射する有機素子に対するカバー層の光屈折率の関数として、白色光を放射する有機素子に対するカバー層の厚さと、０°から６０°までの範囲内の視野角で、許容限度＋／−２０％における構成に対するカバー層の光屈折率の関数として、白色光を放射する有機素子に対するカバー層の層の厚さとを示すグラフである。
〔図１２〕
厚さ３８ｎｍであり、１．８の光屈折率を有するカバー層を有する、白色光を放射する有機素子についての異なる視野角における選択的発光を波長の関数として示すグラフである。
〔図１３〕
厚さ４８ｎｍであり、１．８の光屈折率を有するカバー層を有する、白色光を放射する有機素子についての異なる視野角における選択的発光を波長の関数として示すグラフである。
〔図１４〕
厚さ５８ｎｍ（許容される上限）であり、１．８の光屈折率であるカバー層を有する、白色光を放射する有機素子についての異なる視野角における選択的発光を波長の関数として示すグラフである。
【００２２】
図１は、上面放射素子とも呼ばれる、上方へ白色光を放射する有機素子を模式的に示している。当該有機素子は、例えば、銀からなるベース電極２が基板１上の陽極として形成されており、特に、少なくとも約８０ｎｍの層の厚さを有する有機発光ダイオードとして実現することができる。それぞれが有機物質からなる有機層３のスタックがベース電極２に設けられている。上記スタックは、約１００ｎｍの層の厚さを有して形成されており、有機層３のスタックに、電荷キャリアが注入される発光領域４が備えられていることが好ましい。有機層３のスタックには、例えば、銀からなり、約１５ｎｍの層の厚さを有する陰極の形態であるカバー電極５が形成される。カバー電極５の外側には、追加層として形成されている、有機物質からなるカバー層６が備えられている。カバー層６上の素子において必要に応じて行われるカプセル化は、図１では示さない。
【００２３】
カバー層６を設けることによって、上方へ白色光を放射する有機素子のいくつかのパラメータは、光学的観点から変化する。まず、カバー電極５とカバー層６との間の境界表面Ａが変化する。カバー層６が無い場合には、カバー電極５は空気と接する。さらに、カバー層６と、カバー層６が設けられていない場合には無い空気との間に境界表面Ｂが形成される。これらにより、境界表面ＡとＢとの間の領域における光屈折率は変化する。
【００２４】
図１に示した、上方へ白色光を放射する有機素子にカバー層６を設けることによって、２つの重なる光マイクロキャビティが形成される。すなわち、第１光マイクロキャビティ７および第２光マイクロキャビティ８が形成される。光マイクロキャビティ７および８は、素子内における電磁波の拡張に影響を及ぼす。電磁波は、発光領域４において生成される光を示す。ある特定の波長において、共鳴状態によって定在波の形成に対応する光マイクロキャビティ７と８との関係がもたらされる。この関係において、それらの電磁波は、光マイクロキャビティにおける１つのサイクルの後２πｍ（参考に、図２では、ｍ＝０，１，２、．．．）の位相差を表示する最大構成干渉を達成することができる。これは、波高点は正確に波高点と一致し、波のくぼみは正確に波のくぼみに一致する。波長が共鳴状態を満たす電磁波は、光マイクロキャビティによって形成される共鳴器においてモードと呼ばれる（図３）。共鳴器の端部における反射の度合いによって、モードが狭い帯域（高反射）か広い帯域（低反射）かを決定する。
【００２５】
図１に示した、上方へ白色光を放射する有機素子においては、第１光マイクロキャビティ７は金属からなり、光の可視波長領域に存在するカバー電極５が用いられているため、実際には比較的狭い帯域のモードしか有さない共鳴器を形成する。第２光マイクロキャビティ８は、境界表面Ｂとカバー電極２との間に形成される。外側、すなわち上方へ放射される光はもはや、第１光マイクロキャビティ７の決定によってのみでは左右されず、光マイクロキャビティ７および８両方によって決定される特性を有する。このため、光マイクロキャビティ７および８両方の共存が図られ、それらの共鳴状態が同じ波長領域に適応されるとき、それらのモードは互いを向上させる。この場合、対応する波長領域について最適化されたマイクロキャビティ効果は、前方向に放射される光における高い強度が維持されることによって達成される（図４参照）。このような効果は、従来技術においてすでに公知となっている（Ｈ． Ｒｉｅｌ ｅｔ ａｌ．： Ｔｕｎｉｎｇ ｔｈｅ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｏｐ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅｓ ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ａ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃａｐｐｉｎｇ ｌａｙｅｒ： Ａｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ａｎｄ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｓｔｕｄｙ， Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ．， ９４（８）， ２００３， ｐａｇｅｓ ５２９０−５２９６）。
【００２６】
しかしながら、ナノメートルレベルのカバー層６の厚さが以下のような層の厚さ範囲Ｄ内で選択される場合、すなわちＤ＝ｄ±（０．２×ｄ）であり、ｄ＝１０．４ｎ２−７５ｎ＋１５０であり、ｎはカバー層の光屈折率である場合に、放射光のスペクトル発光分布はカバー層６の外側表面の垂線に対して、視野角からできるだけ独立するという結果に至ることは興味深い結果である。
【００２７】
１つの例示的実施形態では、カバー層６は約ｎ＝１．８の屈折率と、約５０ｎｍの厚さを有するように形成される。
【００２８】
図５および図６によると、カバー層６の屈折率ｎは、光マイクロキャビティ７および８両方による共鳴の強さに重大な影響を与えるため、光スペクトルの形状に影響を与える。例示的実施形態では、有機層３のスタックにおいて生成される光における特に良好な減結合効果は、ｎ＝１．８の屈折率を有するカバー層において観察された。
【００２９】
ｎ＝１．８の屈折率を有する、５０ｎｍのカバー層の例示的実施形態では、緑および黄色スペクトル領域における光は、第１光マイクロキャビティ７を通して放射されることが好ましい。対称的に素子全体、特に緑のスペクトル領域にある第２光マイクロキャビティ８を通過する光の一部は、しかしながら、πの範囲内の位相差を有しており破壊的に干渉する。すなわち、このスペクトル領域からの光は第２光マイクロキャビティ８には好ましくない。しかしながら、青および赤のスペクトル領域における光は、第２光マイクロキャビティ８における共鳴状態に合致する（図２参照）。この結果、光マイクロキャビティ７および８両方の相反する力が結合される。２つの光マイクロキャビティ７および８のいずれにも左右されないような重なりは、以下の事実を引き起こす。通常観察されるマイクロキャビティ効果は、上方へ白色光を放射する示唆される有機素子において、ほとんどまたは全く観察することができない。強いマイクロキャビティ特性がない場合は、視野角における発光スペクトルに対して非常に弱い依存性がもたらされる（図５参照）。さらに素子から放射される光量全てが考慮される場合、任意の状態でカバー層６を用いると、減結合効果における最大値がもたらされる。
【００３０】
本発明をさらに、図７から図１４を参照して説明する。
【００３１】
カバー層６を用いるときの発光形態をさらに調査する。使用される発光物質に依存しない上方放射素子の光学的特性を規定するように、発光親和性は、これに関連した特性を有するように用いられることを注意しなければならない。発光親和性は、有機層３のスタックに組み込まれる発光物質の分子が、一定のスペクトル、すなわち強度が全ての波長について同じ値を有するスペクトルを放射する場合に、放射されるであろう仮想の発光スペクトルのことである。すなわち、どのスペクトル領域が好ましく、または選択された素子構造によって不十分に減結合されるかを示す。白色発光素子についての好ましい特定のスペクトル領域はないが、白色光の赤、緑、および青の要素が充分減結合されるようにむしろ広いマイクロキャビティスペクトルが形成される必要がある。
【００３２】
ＣＩＥ色空間における色座標は、できるだけ広い親和性についての基準として用いられる。理想的な白色点（０．３３； ０．３３）から、色空間における点までの距離は、色の観点から関連付けられたスペクトルを数的に特徴付けるための測定に用いることができる。このように、図によってスペクトルを比較することができ、理想的な層の厚さによって、広い親和性における上記の効果が発生するカバー層の適切な屈折率を決定することができる（図７参照）。
【００３３】
ＣＩＥ色空間の色座標はまた、視野角の親和性への依存を特徴付けるために用いられる。これらの色座標および結果として色空間において関連付けられる点は、視野角とともに、カバー層によっても変化していく。０°からの色座標に関連する色座標の最大変化は、色忠実度を測定するものとして考えられる（図８参照）。この関連において、０°と６０°との間の角度のみが、一般的により大きな角度で大きな影響を及ぼす親和性におけるｐ偏光部分として考えられるということに触れなければならない。これにより、約８０°において、すなわち、実際的にほとんど重要でない角度において発生するほとんどの素子構造において最も大きな色偏差がもたらされる。
【００３４】
図９は、ＣＩＥ １９３１色空間における０°の視野角を下回る選択的発光各々の色座標が、白点（０．３３； ０．３３）（理想的な白色光親和性）に最も近づき、０°から６０°の範囲内の視野角についての色座標の変化が最小（最高色忠実度）である、カバー層の光屈折率の関数として、白色光を放射する有機素子のカバー層の厚さを示すグラフである。
【００３５】
理想的なカバー層の厚さは、理想的な白色発光および最高色忠実度についての上記基準によって数的に決定されることが示される。カバー層と、この場合の空気との間の境界層の影響が、第２光マイクロキャビティ８を効果的に形成する際に小さすぎるとき、１．８よりも小さいカバー層の屈折率はあまり良好でない結果をもたらす。最高色忠実度、および異なる層の厚さにおける理想的な白色光スペクトルは、ｎ＝２．６の場合に発生することも分かる。したがって、所望の効果、すなわち白色光スペクトルおよび色忠実度を組み合わせるのは難しい。
【００３６】
他の全てにおける中間の組み合わせ、すなわちｎ＝１．８から約２．４までの屈折率における組み合わせは、白色光および最高色忠実度についての理想的な発光親和性におけるカバー層の厚さの良好な相関を示す。したがって、この範囲は、屈折率、およびカバー層６における層の厚さの選択に関する値についての理想的な範囲である。理想的なカバー層の厚さである±（０．２×ｄ）の周りの間隔は、ｎ＝１．８から２．４の光屈折率を有するカバー層の厚さについての許容範囲として好ましい。
【００３７】
図１０は、ＣＩＥ １９３１色空間における０°の視野角を下回る選択的発光各々の色座標が、白点（０．３３； ０．３３）（理想的な白色光親和性）に最も近づくカバー層の光屈折率の関数として、白色光を放射する有機素子に対するカバー層の厚さと、＋／−２０％の許容限度近くの構成に対するカバー層の光屈折率の関数として、白色光を放射する有機素子のカバー層における層の厚さを示すグラフである。
【００３８】
図１０では、カバー層の厚さは、光屈折率の関数として、許容範囲の下限および上限において適用される。示される色座標によって、許容限度における白色発光に対する発光親和性の変化は、カバー層の厚さについての理想的な値と比較して追跡が容易である。０°に対して、０°と６０°との視野角の間における色座標の最大変化は、視野角の関数として、発光における色忠実度を測定するものとして用いられる。この測定は図１１に示されており、光屈折率ｎ＝１．８から２．４のカバー層を有する素子構造に対する許容限度についてのものでもある。屈折率ｎ＝１．８のカバー層を有する素子構造についての許容限度において変化した発光は、図１３における理想的な素子構造の発光と比較して、図１２および図１４において示される。図１０から図１３では、許容範囲内のカバー層を有する素子構造は潜在的な効果を示すことを明確にする。
【００３９】
上記説明、請求項、および図面で開示した発明の特徴は、異なった実施形態で本発明を実施するために、それぞれで、また、いかなる組み合わせにおいても重要性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】上方へ白色光を放射する有機素子の構成を示す模式図である。
【図２】第１および第２光マイクロキャビティについての、波長の関数としての位相差を示すグラフである。
【図３】カバー層を有さない、白色光を放射する有機素子における選択的発光を波長の関数として示すグラフである。
【図４】厚さ１５０ｎｍのカバー層を有する、白色光を放射する有機素子における、種々の視野角における選択的発光を波長の関数として示すグラフである。
【図５】厚さ５０ｎｍであり光屈折率が１．８であるカバー層を有する、白色光を放射する有機素子における、種々の視野角における、選択的発光を波長の関数として示すグラフである。
【図６】厚さ４０ｎｍであり光屈折率が２であるカバー層を有する、白色光を放射する有機素子における、種々の視野角における、選択的発光を波長の関数として示すグラフである。
【図７】白色光を放射する有機素子に用いられる、光屈折率ｎ＝１．８であるカバー層の厚さの関数として、ＣＩＥ １９３１色空間の色座標（０．３３； ０．３３）における理想的な白色点の色座標から０°における、選択的発光の色座標における距離を示すグラフである。
【図８】白色光を放射する有機素子に用いられる、光屈折率ｎ＝１．８であるカバー層の厚さの関数として、ＣＩＥ １９３１色空間の０°の選択的発光における０°から６０°における範囲の色座標内の視野角について、選択的放射の色座標の最大偏差を示すグラフである。
【図９】ＣＩＥ １９３１色空間における０°の視野角を下回る選択的発光各々の色座標が、白点（０．３３； ０．３３）（理想的な白色光親和性）に最も近づき、０°から６０°の範囲内の視野角についての色座標の変化が最小（最高色忠実度）である、カバー層の光屈折率の関数として、白色光を放射する有機素子のカバー層の厚さを示すグラフである。
【図１０】ＣＩＥ １９３１色空間における０°の視野角を下回る選択的発光各々の色座標が、白点（０．３３； ０．３３）（理想的な白色光親和性）に最も近づくカバー層の光屈折率の関数として、白色光を放射する有機素子に対するカバー層の厚さと、＋／−２０％の許容限度近くの構成に対するカバー層の光屈折率の関数として、白色光を放射する有機素子のカバー層における層の厚さを示すグラフである。
【図１１】０°から６０°までの範囲内の視野角において、色座標の変化が最小になる、カバー層の光屈折率の関数として、白色光を放射する有機素子に対するカバー層の光屈折率の関数として、白色光を放射する有機素子に対するカバー層の厚さと、０°から６０°までの範囲内の視野角で、許容限度＋／−２０％における構成に対するカバー層の光屈折率の関数として、白色光を放射する有機素子に対するカバー層の層の厚さとを示すグラフである。
【図１２】厚さ３８ｎｍであり、１．８の光屈折率を有するカバー層を有する、白色光を放射する有機素子についての異なる視野角における選択的発光を波長の関数として示すグラフである。
【図１３】厚さ４８ｎｍであり、１．８の光屈折率を有するカバー層を有する、白色光を放射する有機素子についての異なる視野角における選択的発光を波長の関数として示すグラフである。
【図１４】厚さ５８ｎｍ（許容される上限）であり、１．８の光屈折率であるカバー層を有する、白色光を放射する有機素子についての異なる視野角における選択的発光を波長の関数として示すグラフである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上方へ白色光を放射する有機素子であって、電極（１）と、カバー電極として透明に形成された対向電極（２）と、上記電極（１）と上記対向電極（２）との間においてそれらと接触するように配置されており、上記電極（１）と上記対向電極（２）とに電位を印加すると光を放射するように構成された有機層の配列（３）とを有しており、上記対向電極（２）における上記有機層の配列（３）と反対側を向く面に設けられたカバー層（６）は、
Ｄ＝ｄ±（０．２×ｄ）、
ｄ＝１０．４ｎ２−７５ｎ＋１５０、およびｎは上記カバー層（６）における光屈折率である、層の厚さ範囲Ｄを満たすナノメートルレベルの厚さを有している有機素子。
【請求項２】
上記カバー層（６）は、
Ｄ＝ｄ±（０．１×ｄ）である、
層の厚さ範囲Ｄを有していることを特徴とする請求項１に記載の有機素子。
【請求項３】
上記カバー層（６）における上記光屈折率ｎは、約１．８から約２．４までの範囲内であることを特徴とする請求項１または２に記載の有機素子。
【請求項４】
上記カバー層（６）は、有機物質から形成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の有機素子。
【請求項５】
上記カバー層（６）は、上記有機層の配列（３）を向く上記電極（１）の面における電極領域と、上記有機層の配列（３）と反対側を向く上記カバー層（６）の面における境界領域との間において、光マイクロキャビティ（８）を形成するように構成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の有機素子。
【請求項６】
上記光マイクロキャビティ（８）は、上記有機層の配列（３）において、他の光マイクロキャビティ（７）と完全に重なるように形成されていることを特徴とする請求項５に記載の有機素子。
【請求項７】
上記有機層の配列（３）に含まれる発光領域にはエミッター材料が配置されており、上記エミッター材料は、白色光を生成するために、加法混色された種々の色を有する光を放射することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の有機素子。
【請求項８】
上記有機層の配列（３）は、電気的ドーピングを有する１つ以上のドープされた有機層を備えていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の有機素子。
【請求項９】
上記電極は、半透明であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の有機素子。
【請求項１】
上方へ白色光を放射する有機素子であって、電極（１）と、カバー電極として透明に形成された対向電極（２）と、上記電極（１）と上記対向電極（２）との間においてそれらと接触するように配置されており、上記電極（１）と上記対向電極（２）とに電位を印加すると光を放射するように構成された有機層の配列（３）とを有しており、上記対向電極（２）における上記有機層の配列（３）と反対側を向く面に設けられたカバー層（６）は、
Ｄ＝ｄ±（０．２×ｄ）、
ｄ＝１０．４ｎ２−７５ｎ＋１５０、およびｎは上記カバー層（６）における光屈折率である、層の厚さ範囲Ｄを満たすナノメートルレベルの厚さを有している有機素子。
【請求項２】
上記カバー層（６）は、
Ｄ＝ｄ±（０．１×ｄ）である、
層の厚さ範囲Ｄを有していることを特徴とする請求項１に記載の有機素子。
【請求項３】
上記カバー層（６）における上記光屈折率ｎは、約１．８から約２．４までの範囲内であることを特徴とする請求項１または２に記載の有機素子。
【請求項４】
上記カバー層（６）は、有機物質から形成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の有機素子。
【請求項５】
上記カバー層（６）は、上記有機層の配列（３）を向く上記電極（１）の面における電極領域と、上記有機層の配列（３）と反対側を向く上記カバー層（６）の面における境界領域との間において、光マイクロキャビティ（８）を形成するように構成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の有機素子。
【請求項６】
上記光マイクロキャビティ（８）は、上記有機層の配列（３）において、他の光マイクロキャビティ（７）と完全に重なるように形成されていることを特徴とする請求項５に記載の有機素子。
【請求項７】
上記有機層の配列（３）に含まれる発光領域にはエミッター材料が配置されており、上記エミッター材料は、白色光を生成するために、加法混色された種々の色を有する光を放射することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の有機素子。
【請求項８】
上記有機層の配列（３）は、電気的ドーピングを有する１つ以上のドープされた有機層を備えていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の有機素子。
【請求項９】
上記電極は、半透明であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の有機素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公表番号】特表２０１０−５３０６１７（Ｐ２０１０−５３０６１７Ａ）
【公表日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５１２５１１（Ｐ２０１０−５１２５１１）
【出願日】平成２０年６月２０日（２００８．６．２０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＤＥ２００８／００１０１６
【国際公開番号】ＷＯ２００８／１５４９０８
【国際公開日】平成２０年１２月２４日（２００８．１２．２４）
【出願人】（５０８０２４３９３）テヒニシェ・ウニヴェルジテート・ドレスデン (2)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月２０日（２００８．６．２０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＤＥ２００８／００１０１６
【国際公開番号】ＷＯ２００８／１５４９０８
【国際公開日】平成２０年１２月２４日（２００８．１２．２４）
【出願人】（５０８０２４３９３）テヒニシェ・ウニヴェルジテート・ドレスデン (2)
【Ｆターム（参考）】
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