構造化されたルミネセンス変換層
光源等の装置デバイスを提示する。この装置デバイスは、ＯＬＥＤデバイスおよび構造化されたルミネセンス変換層を含み、このルミネセンス変換層は前記ＯＬＥＤデバイスの基板または透明電極上およびＯＬＥＤデバイスの外面上に被着されている。この構造化されたルミネセンス変換層は色変換領域および非色変換領域等の領域を含んでおり、これらの領域は特定のパターンで配置された特定の形状を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
主張する優先権
本願は、目下係争中のアメリカ合衆国特許出願第１１／２６４，５１６号（２００５年１０月３１日出願）の優先権および目下係争中のアメリカ合衆国特許出願第１１／３４５，７９５号（２００６年２月１日出願）の優先権を主張するものである。
【０００２】
政府の権利
本発明の一部は政府の支援を得て、エネルギー省認可の契約番号ＤＥ−ＦＣ２６−０４ＮＴ４１９４７の下で成された。政府は本発明において一定の権利を有する。
【０００３】
背景
発光ダイオード（「ＬＥＤｓ」）に基づくディスプレイおよび照明システムは多様な用途を有している。このようなディスプレイおよび照明システムは複数の光電子要素（「ｅｌｅｍｅｎｔｓ」）を、例えば個々のＬＥＤの列のように配置することによって設計される。半導体技術に基づいたＬＥＤは、典型的に無機材料を使用してきた。しかし、最近では有機ＬＥＤ（「ＯＬＥＤ」）が潜在的に代用されてきている。有機材料を使用した他の要素／デバイスの例は、有機太陽電池、有機トランジスター、有機検出器および有機レーザである。
【０００４】
ＯＬＥＤは典型的に２つまたはそれより多くの薄い有機層（例えば導電性有機層および発光する放射性有機層）を含み、この有機層はアノードとカソード層を分ける。正のポテンシャルを印加すると、アノードはホールを有機層スタック内に注入し、カソードは電子を注入する。注入されたホールと電子はそれぞれ反対の電極へと移動し（外部から印加された電界の影響による）、光子の放射によって放射層内で再結合する。同様のデバイス構造およびデバイス動作は、小分子有機層および／または高分子有機層から成るＯＬＥＤに適用される。これらのＯＬＥＤはそれぞれ、パッシブ／アクティブマトリクスＯＬＥＤディスプレイ内のピクセル要素、または一般的なエリア光源または照明要素等として使用される単独要素であり得る。
【０００５】
個々のＯＬＥＤ要素またはデバイスから成るＯＬＥＤ光源およびＯＬＥＤディスプレイの構造は当業者にはよく知られている。ディスプレイおよび光源は１つまたは複数の共通の層を有する。これは例えば共通基板、アノードまたはカソードおよびこれらアノードとカソードの間に挟まれた１つまたは複数の共通有機層である。これはホトレジストまたは電気的セパレータ、バスライン、電荷輸送および／または電荷注入層等から成ってもよい。典型的に、透明または半透明なガラス基板が、底面発光型ＯＬＥＤデバイス内で使用される。
【０００６】
空気とＯＬＥＤとの間の屈折率の不整合によって、生成された光の大部分が導波モード内への全反射によって失われてしまい、自己吸収されてしまう。ＯＬＥＤデバイスの発光面上に、燐光体層または散乱層を加えることによって、体積散乱メカニズムスに基づいてＯＬＥＤの出力が向上する。ＯＬＥＤの発光面を粗面化することによって、光抽出も向上する。これは例えば、目下係争中で共通に割り当てられたアメリカ合衆国特許出願「Using Prismatic Microstructured Films for Image Blending in OLEDs （２００５年８月２９日付け出願、ベアリングシリアルナンバー１１／２１５，５４８）に記載されているようにサンドブラスティングまたはエッチングによって行われる。
【０００７】
さらに、照明の質は光源の演色評価数（ＣＲＩ）によって定められる。ＣＲＩは、照明のもとで対象の全ての色を再現するための、光源（照明デバイス）の尺度である。ＣＲＩは照明デバイスの正規化された出力スペクトルに依存する。多くのアプリケーションでは、短い波長領域の光を放射する光源は、ルミネセンス変換材料（ダウンコンバージョン層）の１つまたは複数の層で覆われている。この材料はすなわち色変換材料であり、コーティングされていない光源と比較してより高いＣＲＩ光源を形成する。
【０００８】
光源上にコーティングされた色変換材料は、光源によって放射された光子の一部を吸収し、異なる波長でこれを放射する。本願では色変換材料を、低い波長に関連する光子を吸収し、これらの全てまたはこれらの一部を（色変換材料の量子効率に依存して）高い波長で再放射する材料と規定する。光源によって放射された光子の非吸収部分と、色変換材料によって放射された光子は、コーティングされたデバイスの出力スペクトルを構成する。
【０００９】
照明アプリケーションには、セリウムドーピングされたガーネット、窒化物燐光体、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋またはＳｒＳ：ＥＵ２＋等のイオン燐光体、蛍光染料、量子点または共役ポリマーがしばしば、ルミネセンス変換材料として使用される。多くのアプリケーションでは、これらの材料は透明なマトリクス、例えばポリカーボネート、シリコーン、エポキシまたはＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）内に溶解されているかまたは組み込まれる。色変換材料を含むこのマトリクスはしばしば直接的に光源上にコーティングされるか、またはデバイスハウジングの材料として使用される。
【００１０】
従来の統一コーティングの欠点を、以下の例で説明する。例えば、フラットな光源上面上の１つまたは複数の統一のダウンコンバージョン層を考えてみる。光源の光出力はダウンコンバージョン層の光子飽和限界より下にある。この場合には、デバイスの出力スペクトルの形状は層の薄さ値と、マトリクス内の燐光体の濃度によってのみ調整可能である。多くの全ての可能な出力スペクトルはこれらの濃度または薄さ値の変化によって定められる。従って、出力スペクトルの設計において柔軟性は制限されている。
【００１１】
図面の簡単な説明
図１は、本発明の少なくとも１つの実施例によるエレクトロルミネセンス（ＥＬ）装置の実施例の断面図であり、
図２Ａ〜２Ｂは、本発明の実施例によるＥＬ装置の例の斜視図および断面図であり、
図３Ａ〜３Ｂは、本発明の実施例によるＥＬ装置の例の断面図であり、
図４Ａ〜４Ｆは、構造化されたルミネセンス変換層に対するパターンの例の平面図であり、
図５は、本発明の少なくとも１つの実施例によるＥＬ装置の別の実施例の断面図であり、
図６は、本発明の少なくとも１つの実施例によるＥＬ装置の別の例の断面図であり、
図７Ａおよび７Ｂは、マルチエレメント光抽出およびルミネセンス変換領域または層のパターンの例の平面図である。
【００１２】
詳細な説明
本発明の少なくとも１つの実施例において、エレクトロルミネセンス（ＥＬ）装置が開示されており、このエレクトロルミネセンス装置は以下のものを用いる。すなわち、
透明層を含む光源を用い、当該透明層は前記光源からの光を少なくとも部分的に透過させることができ、
構造化されたルミネセンス変換層を用い、当該ルミネセンス変換層は前記透明層の上方に配置され、当該構造化されたルミネセンス変換層は第１の色変換領域と、当該第１の色変換領域とは異なる第２の色変換領域とを含み、前記第１の色変換領域は前記光源からの光の第１のスペクトルを吸収して光の第２のスペクトルを放射し、当該光の第２のスペクトルは前記第２の領域からの光のスペクトルと結合して、前記エレクトロルミネセンス装置に対する光の全体的な出力スペクトルを与える。
【００１３】
本発明の少なくとも１つの別の実施例では、透明層は光源の発光路内に配置されている。
【００１４】
本発明の少なくとも１つの別の実施例では、構造化されたルミネセンス変換層は光源の外面上に配置されている。
【００１５】
本発明の少なくとも１つの実施例では、光源はＯＬＥＤデバイスである。
【００１６】
本発明の少なくとも１つの実施例では、用語「光」とは波長または波長領域を伴う電磁放射であり、この波長または波長領域は、紫外、可視および赤外電磁放射を含む波長領域である。
【００１７】
本発明の少なくとも１つの実施形態では、用語「スペクトル」とは、スペクトルのスペクトル成分を形成する波長または波長領域によってあらわされるスペクトル分布のことである。ここで異なるスペクトル成分は異なる相対的な強度を有する。仮に、第１のスペクトルおよび第２のスペクトルに対してスペクトル成分とスペクトル成分の相対的な強度がそれぞれ等しいならば、第１のスペクトルおよび第２のスペクトルは等しいと解される。ここで第１のスペクトルの絶対的な強度と第２のスペクトルの絶対的な強度は異なっていてよい。
【００１８】
少なくとも１つの実施例では、構造化されたルミネセンス変換層は、物理的および／または化学的に透明層に取り付けられている。これは殊に次のことを意味している。すなわち、構造化されたルミネセンス変換層が例えば接着剤によって接着されることを意味する。これは有利には透明な接着剤または透明層へのインデックスマッチングジェルであるか、または化学的な、例えば透明層への共有結合を含む。
【００１９】
本発明の種々の実施例による構造化されたルミネセンス変換層の構造は条片状領域、交差条片状（メッシュ状）領域、円形状領域、三角形状領域、または四角形状（チェック状）の領域または外形があらゆる幾何学的形状の領域またはこれらのあらゆる組み合わせを含んでよい。さらに構造化されたルミネセンス変換層の構造は、領域の不規則的なパターン、殊に、可変の大きさおよび形状を伴う第１の色変換領域と第２の領域を含むパターンを含んでよい。
【００２０】
構造化されたルミネセンス変換層の領域の大きさ、すなわち領域の分割（resolution）はミリメータを下回るオーダーにあり、より詳細には１００〜数１００マイクロメータのオーダーにあり、さらに詳細には１００マイクロメータを下回るオーダーにある。特に、ＥＬ装置が光学的な結像技術またはデバイスと組み合わされて使用されない照明の用途に対しては、構造化されたルミネセンス変換層の領域の大きさは、適度な制限のみを要する。
【００２１】
本発明の少なくとも１つの実施例では、構造化されたルミネセンス変換層の領域は第１の表面（入力面）と第２の表面（出力面）をそれぞれ含む。光源の光はその入力面を通って領域内に入り、その出力面を通って領域を離れる。殊に、入力面は光源の方に向けられており、出力面は反対側にある。
【００２２】
本発明の少なくとも１つの実施例では、第１の色変換領域を含む構造化されたルミネセンス変換層はさらに、非色変換領域を含む、または非色変換領域である第２の領域を含む。
【００２３】
本発明の少なくとも１つの実施形態では、ＥＬ装置に対する光の全出力スペクトルは第１の色変換領域によって放射される光の第２のスペクトルによって定められる。これは光の吸収されていないスペクトルと結合されている。ここでは光の吸収されていないスペクトルは、第２のスペクトルの一部であり、第２の非色変換領域を通過した光のスペクトルであってよい。
【００２４】
さらに、第１の色変換領域は第２の領域によって分けられている。例えば種々の第１の色変換領域または種々の複数の第１の色変換領域は種々の非色変換領域によって、または種々の複数の非色変換領域によって分けられる。または種々の非色変換領域または種々の複数の非色変換領域は種々の第１の色変換領域によって、または種々の複数の第１の色変換領域によって分けられる。
【００２５】
本発明の少なくとも１つの実施例では、非色変換領域は完全に空であるまたは材料を含んでいない、または非吸収性の、発光性の非色変換材料を含むか、または光透過材料を含むか、またはそれらの組み合わせであって、これは入射光を有意に異なるスペクトルに変化させないまたは再放射しない。この材料はガラス、シリコーン、樹脂（例えばエポキシ樹脂またはアクリル樹脂）、ポリメチルメタクリラート、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、またはポリイミド等を含むポリマー、またはその他の適切な材料またはそれらの組み合わせを含んでよい。
【００２６】
本発明の少なくとも１つの実施形態では、色変換領域は色変換材料（例えば燐光体）を含む。色変換材料は、あるスペクトルにおける光を吸収する材料である。これは有利には、少なくとも部分的に、光源によって放射された第１のスペクトルと重なり、有利には、第１のスペクトルとは異なる他の（例えば第２の）スペクトルにおいて高い量子効率を有する光を放射する。
【００２７】
色変換領域を形成するのに使用される色変換材料の例は、蛍光体および／または燐光体である。これは以下のものを含んでいてよい。しかし、これに制限されない。
・有機および無機染料
・ガーネット、有利には、式Ａ３Ｘ５Ｏ１２：Ｃｅ（ここでＡはＹ、ＧｄまたはＴｂをあらわし；ＸはＡｌまたはＧａをあらわす）および式Ｙ３Ｘ５Ａ１２：Ｃｅ（ここでＸはＡｌまたはＳｉをあらわし；ＡはＯまたはＮをあらわす）によってあらわされるセリウムによってドーピングされたガーネット、
・有利には式Ｘ２ＳｉＯ４；Ｅｕによってあらわされるオルトシリケート（ここでＸはＳｒ、ＢａまたはＣａをあらわす）。
・窒化物、
・式ＸＳｉ２Ｏ２Ｎ２；Ｅｕによってあらわされるオキシニトリドシリケート（ここでＸはＳｒ、ＢａまたはＣａをあらわす）、
・Ｃａ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ、Ｓｒ２Ｓｉ５Ｎ８：ＥｕおよびＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ等のニトリドシリケート、
・ＳｒＧａ２Ｓ４：ＥＵ２＋またはＳｒＳ：ＥＵ２＋等のイオン燐光体、
・ペリレン、
・クマリン、
・量子点、
・蛍光染料および
・共役ポリマーである。
【００２８】
さらに、色変換材料の粒子サイズは、構造化されたルミネセンス変換層の構造の分割よりも小さい。
【００２９】
本発明の少なくとも１つの実施形態では、色変換領域内の色変換材料はマトリクス材料内に溶解されているか、または混合されているか、または組み込まれている。マトリクス材料は有利には透明であり、非光吸収性であり、例えばガラス、シリコーン、エポキシ樹脂またはアクリル樹脂等の樹脂等、接着剤、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリメチルメタクリラート、ポリカーボネートまたはポリイミドを含むポリマーまたは別の適切な材料またはこれらの組み合わせであってよい。さらに、構造化されたルミネセンス変換層はマトリクス材料を含む。
【００３０】
構造化されたルミネセンス変換層内の全ての色変換領域は、同じ材料から構成されていても、異なる材料から構成されていてもよい。例えば、色変換領域の一部分がオレンジ発光であり、別の部分が黄色発光であってよい。少なくとも１つの色変換領域は、例えば散乱粒子、燐光体粒子等を含む。
【００３１】
本発明の少なくとも１つの実施例では、構造化されたルミネセンス変換層の領域は、相互に隣接している。従って構造化されたルミネセンス変換層の領域は垂直に被着されておらず、すなわち、発光路の方向に被着されておらず、むしろ各領域は光源の透明層の外面上の特定の領域を占有する。すなわち、これらの領域は横方向に配置および構造化される。構造化されたルミネセンス変換層のこれらの領域はさらに、透明層に直接的に隣接してよい。
【００３２】
第１の色変換領域の表面領域と第２の領域の表面領域（または幅または他の寸法）との比は、ＥＬ装置の出力スペクトルに影響を与える。この比が加わるので、構造化された変換層を使用することによって、統一された変換層を使用する場合よりも、出力スペクトルの設計により大きい柔軟性が生じる。この柔軟性によって、効果と演色との間でより良い妥協点が見つけられる。
【００３３】
A.R.Duggal，J.J.Shiang, C.M.Heller, D.F.Foust著「Applied Physics Letters 80,19 (2002)」に記載されたモデルによると、統一されたダウンコンバージョン層または色変換材料層を伴うＥＬ装置の出力スペクトルは以下の式によって与えられる：
【数１】
ここでα（λ）は、色変換材料濃度に関連するルミネセンス変換層の吸収係数であり、δは有効光路長であり、これは層の厚さに関連するが、必ずしも層の厚さと等しいわけではない（これは散乱および他の幾何学形状的な作用による）。Ｐ（λ）は正規化されており、従って全波長にわたったその積分は一単位である。Ｗ，δは重量係数である。Ｃα，δ（λ）は自己吸収補正である。Ｓｏ（λ）は光源の放射スペクトルである。
【００３４】
色混合の規則に基づいて、構造化されたルミネセンス変換層を伴う同一のＥＬ装置の出力スペクトルは以下の式によって得られる：
【数２】
ここで構造化されたルミネセンス変換層は、光子飽和限界に達しない第１の色変換領域と、本発明の少なくとも１つの実施例に相応して非色変換領域として形成された第２の領域を含む。上記の式でｘ（＝０・・・１）は色変換領域のサイズおよび／または構造に関連し、（１−ｘ）は構造化されたルミネセンス変換層の非色変換領域のサイズおよび／または構造に関連する。
【００３５】
重量係数Ｗα，δは式
【数３】
によって得られる。ここでＱは、色変換領域内で使用されている色変換材料の量子効率である。
【００３６】
自己吸収補正Ｃα，δ（λ）は式
【数４】
によって得られる。
【００３７】
この上述の式は吸収プロセスに対する有効路長が、ルミネセンスに対する有効路長と等しいと仮定している。上述の式２において示されたモデルの結果、色変換領域（乗数ｘによってあらわされる）と非色変換領域（乗数１−ｘによってあらわされる）の間の差によって、出力スペクトルをより正確に調整することが可能になる。
【００３８】
上述の説明と同様の説明が、第２の領域が第２の色変換領域であるケース、第２の領域が第２の色変換領域並びに非色変換領域を含んでいるケース、色変換領域が光子飽和限界に達するまたはこれを越えるケースにも当てはまる。
【００３９】
本発明の少なくとも１つの実施形態では、構造化されたルミネセンス変換層の第２の領域は第２の色変換領域を含む。この第２の色変換領域は、第１の色変換領域とは異なっており、光源によって放射された第１のスペクトルを有する光の少なくとも一部を吸収し、第３のスペクトルを有する光を放出する。これは次のことを意味する。すなわち、構造化されたルミネセンス変換層が第１の色変換領域と第２の色変換領域を含み、ここで第１の色変換領域によって放射された光のスペクトルは、第２の色変換領域によって放射された光のスペクトルとは異なることを意味する。殊に、第１の色変換領域によって放射された第２のスペクトルは、第２の色変換領域によって放射された第３のスペクトル内に含まれていない波長または波長領域を含み、および／または第２の色変換領域の第３のスペクトルは、第１の色変換領域によって放射された第２のスペクトル内に含まれていない波長または波長領域を含む。さらに、第２の領域は第２の色変換領域であってよい。
【００４０】
さらに第１の色変換領域が、第２の色変換領域によって分けられていてよい。
【００４１】
本発明の少なくとも１つの実施例では、構造化されたルミネセンス変換層の少なくとも１つの色変換領域における包含（inclusion）のために選択された色変換材料では、構造化されたルミネセンス変換層の少なくとも１つの色変換領域の光出力は光子飽和限界の下方にある。
【００４２】
本発明の少なくとも１つの実施例では、構造化されたルミネセンス変換層の全ての色変換領域における包括のために選択された色変換材料では、色変換領域の光出力は光子飽和限界の下方にある。
【００４３】
本発明の少なくとも１つの実施例では、構造化されたルミネセンス変換層の少なくとも１つの色変換領域における包括のために選択された色変換材料では、少なくとも１つの色変換領域の光出力は光子飽和限界に達するまたは光子飽和限界を越える。
【００４４】
本発明の少なくとも１つの実施例では、構造化されたルミネセンス変換層の全ての色変換領域における包括のために選択された色変換材料では、色変換領域の光出力は光子飽和限界に達するまたは光子飽和限界を越える。
【００４５】
本発明の少なくとも１つの別の実施形態では、色変換材料は次のように選択される。すなわち、光源によって放射された光の、光源内への後方散乱が色変換領域によって最小化されるように選択される。色変換材料による後方散乱は、殊に次のような場合に生じる。すなわち、光子飽和限界に達した場合または光子飽和限界を超えた場合である。さらに、後方散乱を最小化するために、色変換材料の粒子のサイズｄ５０は有利には、少なくとも１５００ナノメートルまたは最大で３００ナノメートルである。さらに有利にはｄ５０は少なくとも２０００ナノメートルであり、これは色変換材料および樹脂の種類に依存する。
【００４６】
粒子サイズｄ５０は有利には平均粒子直径に基づいた数である。これは例えば、全体が本願に参照として組み込まれているSh.ShionoyaおよびW.M.Yen編集の「Phosphor Handbook (CRC Press LTC(1999), p.736-738)」に記載されており、より詳細には、全体が本発明に参照として組み込まれている、国際規格ＩＳＯ９２７６−２に相当するドイツ連邦規格ＤＩＮ６６１４１による球面直径サイズｄ５０（Ｑ０）に等しい中央値である。
【００４７】
少なくとも１つも別の実施形態では、第１の色変換領域および／または色変換領域および／または非色変換領域を含む第２の領域は、入射光の幾何学的な経路を変える構造を含む。特に、構造化されたルミネセンス変換層は領域、例えば第１および／または第２の領域を含む。ここで出力面は特定の幾何学的な形状を有する。特に出力面は球状、非球状、エンボス状、台形状またはプリズム状の構造またはこれらの構造の一部またはこれらのあらゆる組み合わせを含む。
【００４８】
さらに、第１の領域はルミネセンス変換要素として形成される。これは特定の形状を有する出力面を含む。第２の領域は、光抽出要素として形成される。これは特定の形状を有する出力面を含む。さらにルミネセンス変換要素として形成された第１の領域および光抽出要素として形成された第２の領域は、マルチエレメント光抽出およびルミネセンス変換領域を形成する。
【００４９】
本発明の少なくとも１つの実施形態では、構造化されたルミネセンス変換層はマルチエレメント光抽出およびルミネセンス変換（ＭＬＥＬＣ）領域を含む。この領域は少なくとも１つの光抽出要素と少なくとも１つのルミネセンス変換要素を含む。光抽出要素は、光源からの光または少なくとも光の一部分を拡散する。ルミネセンス変換要素は少なくとも１つの第１の色変換領域を含む。この領域は光源からの光の第１のスペクトルの一部を吸収し、光の第２のスペクトルを放射する。
【００５０】
有利な実施形態ではＭＬＥＬＣ領域は、複数のルミネセンス変換要素と複数の光抽出要素を含む。
【００５１】
本発明の別の有利な実施例では、ルミネセンス変換要素は色変換領域である。
【００５２】
少なくとも１つのルミネセンス変換要素または複数のルミネセンス変換要素からの光の第１のスペクトルの吸収されなかった部分および光の第２のスペクトルは、少なくとも１つの光抽出要素または複数の光抽出要素からの拡散された光出力と結合し、全体的な出力スペクトルを提供する。
【００５３】
ＭＬＥＬＣ層の光抽出要素は、少なくとも１つまたは複数の非色変換光透過領域を含む。
【００５４】
択一的に、光抽出要素は少なくとも１つまたは複数の色変換領域を含む。本発明の少なくとも１つの実施例では、構造化されたルミネセンス変換層は複数のＭＬＥＬＣ領域を含む、またはＭＬＥＬＣ層を形成する。
【００５５】
式１に示された統一されたダウンコンバージョンまたは色変換材料層を伴うＥＬ装置の出力スペクトルと、式２に示された構造化されたルミネセンス変換層を伴うＥＬ装置の出力スペクトルとの比較に関する上述の議論と類似の議論が、構造化されたルミネセンス変換層が少なくとも１つのＭＬＥＬＣ領域を有するケース、または光抽出およびルミネセンス変換要素を伴うＭＬＥＬＣ層であるケースにも当てはまる。
【００５６】
本発明の少なくとも１つの有利な実施例では、光抽出要素は、ＯＬＥＤデバイスまたは光源の透明層の屈折率と等しいまたはこれに近い屈折率（ｎ１）を有する。これは隣接しており、光をＭＬＥＬＣ領域または層に透過させる。ルミネセンス変換要素の屈折率（ｎ２）は、ｎ１よりも低くなるように設計されている。空気とＭＬＥＬＣ領域またはＭＬＥＬＣ層の要素との間の屈折率を調整することによって次のことが回避される。すなわち、生成された光の一部が導波モード内への全反射によって失われ、自己吸収されてしまうことが回避される。
【００５７】
本発明の少なくとも１つの別の有利な実施形態では、光抽出要素の形状は台形であるか、またはエンボスタイプのジオメトリーである。
【００５８】
本発明の少なくとも１つの有利な実施形態では、ルミネセンス変換要素の有利な形状は、フラットまたはレンズ状である。
【００５９】
本発明の少なくとも１つの別の有利な実施形態では、ＭＬＥＬＣ層または構造化されたルミネセンス変換層は、（複数の）光抽出要素および／または（複数の）ルミネセンス変換要素を含む。これは、殊に光源によって放射された光および色変換材料によって放射された光それぞれに対して低い吸収係数を伴う材料を含む。少なくとも１つの実施形態では、構造化されたルミネセンス変換層は基板を含む。
【００６０】
本発明の少なくとも１つの実施形態では、ＥＬ装置は照明用途に使用される。これは、ミリメータ領域から数センチメータまたはセンチメータの上の、横方向寸法を有していてよい。
【００６１】
本発明の少なくとも１つの実施形態では、ＥＬ装置は柔軟であり、エレクトロルミネセンスフィルムである。
【００６２】
本発明の少なくとも１つの実施形態では、構造化されたルミネセンス変換層の領域は、スクリーン印刷によって製造される。スクリーン印刷は典型的に約７０マイクロメータの分割に達する。これは次のことを意味する。すなわち、例えば球または球状の領域が、この分割のオーダーにある最小半径で製造可能であるということを意味する。さらにこれは特に、例えば条片状の領域が、この分割のオーダーにある最小条片幅で製造可能であるということを意味する。スクリーン印刷は特に低コストの用途に適しており、技術的に扱いやすい。
【００６３】
本発明の少なくとも１つの実施例では、構造化されたルミネセンス変換層の領域はリソグラフィ技術、例えばホトリソグラフィによって製造される。ホトリソグラフィで使用されるホトレジスト層の構造は、１００ナノメートルを下回る分割を有している。従って構造化されたホトレジスト層はこのような分割のボイドを有する。例えば、構造化されたホトレジスト層は、光源の透明層上に被着される。ボイドは第１の領域を定め、色変換材料によって充填され、色変換領域である第１の領域を形成する。ボイドの充填は、選択的な被着技術または非選択的な被着技術によって行われる。選択的な被着技術のケースでは、異なるボイドが異なる材料によって充填される。その後、構造化されたホトレジスト層が除去され、第１の領域が光源の透明層上に残る。ホトレジスト層を除去した後、この第１の領域を分割する、空の第２の領域があらわれる。第２の領域は空のままであってもよいし、非色変換領域である第２の領域を形成するために透明材料が充填されてもよい。択一的に、第２の領域が、色変換領域内の色変換材料とは異なる色変換材料によって充填されてもよい。これによってさらなる、例えば第２の色変換領域が形成される。
【００６４】
択一的に、ホトレジスト層内のボイドは第２の領域を定める。このボイドは色変換材料および／または非色変換材料によって充填され、第２の領域を形成する。ホトレジスト層を除去した後に、第２の領域ではない領域が色変換材料によって充填され、色変換領域である第１の領域を形成する。
【００６５】
本発明の少なくとも１つの実施形態では、ホトリソグラフィ技術が使用されて第１および／または第２の領域が基板上に形成される。色変換領域を伴う基板は、例えば透明接着剤、光硬化性透明接着剤またはインデックスマッチングジェルによって光源に取り付けられる。
【００６６】
本発明の少なくとも１つの実施例では、色変換材料は薄膜材料内に溶解されている。薄膜材料は例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリマーまたはその他の適切なポリマーまたは材料を含む。薄膜の特別に形成された薄膜または薄膜の一部は光源の透明層に取り付けられ、色変換領域である第１の領域を形成する。この技術は特に、緩和された分割のみが要求される低コストの用途に適用される。
【００６７】
本発明の少なくとも１つの実施例では、構造化されたルミネセンス変換層の色変換領域は、電気泳動によって製造される。この手法では構造化された透明な導電性層が、光源の透明層の上方に被着される。構造化された透明な導電性層は金属酸化物等の透明な導電性材料、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）またはドーピングされた導電性ポリマーを含むか、または透明な導電性材料から成る。有利には、構造化された透明な導電性層はＩＴＯから成る。構造化された透明層は構造化された透明要素を含む。これは共同で、構造化された透明層を形成する。構造化された透明な導電性層はまたは少なくとも１つの構造化された透明要素は、電界を印加するために使用される。電界によって、色変換材料（これは有利には液相であり、例えば液体混合物または溶液である）が構造化された透明な導電性層上または、色変換領域である第１の領域を形成する少なくとも１つの構造化された透明な要素上に被着されるかまたは析出される。他の構造化された透明要素に電界を加えることによって、他の液体または溶媒である他の色変換材料が、色変換領域である第２の領域を形成する構造化された透明要素上に被着される、または析出される。
【００６８】
この技術の解決方法は、構造化された透明な導電性層の分割に依存する。特に、結合剤または類似の材料は、色変換材料用のマトリックスまたはサポートとして必要ではない。
【００６９】
本発明の少なくとも１つの別の実施例では、構造化された透明な導電性層が透明基板上に被着される。構造化された透明な導電性層または構造化された透明要素は電界を印加するために使用され、これによって、色変換材料が、基板上の構造化された透明な導電性層上に被着される。その後、透明な基板は、例えば透明接着剤、光硬化透明接着剤またはインデックスマッチングジェルを用いて光源の透明層に取り付けられる。
【００７０】
本発明の少なくとも１つの実施例では、構造化されたルミネセンス変換層はボリュームキャスティング、スクリーン印刷、インクジェット印刷、スクラッチング、ドクターブレーディング、ホトリソグラフィ、ラミネーティング、または他の適切な技術によって製造される。
【００７１】
さらに、光抽出要素は非硬化連続層を成形することによって、またはホトリソグラフィによって製造される。ルミネセンス変換要素は、ボリュームキャスティング、スクリーン印刷、インクジェット印刷、ホトリソグラフィ等によって製造される。
【００７２】
本発明の少なくとも１つの実施形態では、開示されたエレクトロルミネセンス（ＥＬ）装置は以下のものを含む：すなわち、
・光源を含み、当該光源は、該光源から少なくとも部分的に光を透過させることができる透明層を含む、
・前記透明層の上方および光源の外面上に被着された構造化されたルミネセンス変換層を含み、ここで前記構造化されたルミネセンス変換層は色変換領域と非色変換領域を含み、当該色変換領域は前記光源からの光の第１のスペクトルを吸収し、光の第２のスペクトルを放射し、光の当該第２のスペクトルは前記光源からの光の吸収されなかったスペクトルと結合し、前記エレクトロルミネセンス装置に対する全体的な出力スペクトルを提供する。
【００７３】
本発明の少なくとも１つの実施例では、開示されたエレクトロルミネセンス（ＥＬ）装置は以下のものを含む：すなわち、
・光源を含み、当該光源は該光源から少なくとも部分的に光を透過させることができる透明層を含む、
・マルチエレメント光抽出およびルミネセンス変換層を含み、当該層は前記透明層の上方および前記光源の外面上に被着され、当該マルチエレメント光抽出およびルミネセンス変換層は複数の光抽出要素と複数のルミネセンス変換要素を含み、前記光抽出要素は前記光源からの光を拡散させ、さらに前記ルミネセンス変換要素は光源からの光の第１のスペクトルを吸収し、光の第２のスペクトルを放射し、さらに光の前記吸収されなかった第１のスペクトル、光の前記第２のスペクトルおよび前記拡散された光出力は前記光抽出要素によって、前記エレクトロルミネセンス装置に対する光の全体的な出力スペクトルを形成する。前記要素は相互に隣接しており、前記透明層に直接的に隣接している。
【００７４】
本発明の別の実施例には、開示された実施例および特徴のあらゆる可能な１つまたは複数の組み合わせも含まれる。
【００７５】
図１は、本発明の少なくとも１つの実施例に相応するエレクトロルミネセンス（ＥＬ）装置２００の実施例の断面図である。ＥＬ装置２００は、ＯＬＥＤデバイス２０５および構造化されたルミネセンス変換層２３０を含む。ＯＬＥＤデバイス２０５は基板２０８および基板２０８上の第１の電極２１１を含む。この第１の電極２１１は、不鮮明なアプリケーションのためにパターン化されてもよいし、またはバックライトまたは他の一般的な照明用途のためにパターン化されなくてもよい。ＯＬＥＤデバイス２０５は、第１の電極２１１上に半導体スタック２１４も含む。この半導体スタック２１４は以下のうちの少なくとも１つを含む：（１）アノードバッファ層（ＡＢＬ）２１５および（２）アクティブ発光層（ＥＭＬ）２１６である。
【００７６】
図１に示されているように、ＯＬＥＤデバイス２０５は底面発光型デバイスである。底面発光型デバイスとして、第１の電極２１１はアノードとして機能し、ＡＢＬ２１５は第１の電極２１１上に被着され、ＥＭＬ２１６はＡＢＬ２１５上に被着される。最終的にＯＬＥＤデバイス２０５は第２の電極２１７も含む。これは有機半導体スタック２１４上に被着されている。図１に示されているのとは異なる層を加えることもできる。これは例えば絶縁層、バリヤ層、電子／ホール注入および阻止層、ゲッター層等である。殊に、例えば平坦化層、水分および／または酸素吸収層およびバリヤ層等の１つまたは複数の層によるＯＬＥＤデバイス２０５の封入は、ＯＬＥＤデバイスを保護するために加えられる。
【００７７】
本発明と相応に、構造化されたルミネセンス変換層２３０は、ＯＬＥＤデバイス２０５の外面上に被着される。より詳細には、図示された構成においては、構造化されたルミネセンス変換層２３０は基板２８０上に被着される。ＯＬＥＤデバイス２０５および構造化されたルミネセンス変換層２３０は共同して、ＥＬ装置２００を構成する。これらの層の実施例を以下でより詳細に説明する。
【００７８】
基板２０８：
基板２０８は、付加的な層および電極を支持することができるあらゆる材料でありうる。底面発光型ＯＬＥＤの場合には、この基板は、ＯＬＥＤデバイス２０５によって発光された光の波長に対して透明または半透明である。有利な基板材料はガラス、石英およびプラスチックを含み、有利には薄い柔軟なガラスを含む。基板２０８の有利な厚さは使用されている材料およびデバイスの用途に依存する。基板２０８はシート状または連続した薄膜の形状に形成される。連続した薄膜は例えばＲｏｌｌ−ｔｏ−Ｒｏｌｌ製造プロセスに使用される。この製造プロセスは特にプラスチック、金属および金属化されたプラスチック薄膜に適している。
【００７９】
第１の電極２１１：
底面発光型構造では第１の電極２１１はアノードとして機能する（アノードはホール注入層として用いられる導電性層である）。典型的なアノード材料は金属（白金、金、パラジウム、インジウム等）；導電性酸化物（酸化鉛、酸化スズ、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等）；グラファイト；およびドーピングされた導電性ポリマー（ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン等）である。有利には第１の電極２１１は酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を含む。
【００８０】
ＯＬＥＤの場合には、第１の電極層２１１は通常は充分に薄く、透明または少なくとも半透明であり、光りの少なくとも一部を透過させることができる（底面発光型ＯＬＥＤにおいて）。第１の電極２１１の薄さは約１０ｎｍ〜１０００ｎｍであり、有利には約５０ｎｍ〜約２００ｎｍであり、より有利には約１００ｎｍである。従って、第１の電極を製造するステップにおいてあらゆる薄膜被着方法が使用可能である。これは真空蒸着、スパッタリング、電子ビーム被着、化学的蒸着、エッチングおよび当業者に公知の他の技術およびそれらの組み合わせを含む。このプロセスは通常、コントロールされた雰囲気内でのベーキングまたは焼きなましステップを含み、これによってアノード層の導電性および光学的な透過性が最適化される。その後、ホトリソグラフィが使用され、所望される場合には、あらゆるパターンを第１の電極２１１上に定めることができる。
【００８１】
ＡＢＬ２１５：
ＡＢＬ２１５は良好なホール導電特性を有しており、ホールを第１の電極２１１からＥＭＬ２１６に効果的に注入するのに適している。ＡＢＬ２１５はポリマーまたは小分子材料またはその他の材料を含むか、ポリマーまたは小分子材料またはその他の材料から成る。例えば、ＡＢＬ２１５は小分子またはそのポリマー形状である第三級アミンまたカルバゾール誘導体、導電性ポリアニリン（「ＰＡＮＩ」）、またはＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（「ＰＥＤＯＴ」）およびポリスチレンスルホン酸（「ＰＳＳ」）（例えばＨＣ Ｓｔａｒｃｋ社からの「Ｂａｙｔｒｏｎ Ｐ」として入手可能）。ＡＢＬ２１５は約５ｎｍ〜約１０００ｎｍの厚さを有し、従来では約５０〜約２５０ｎｍで使用されている。ＡＢＬ２１５の他の例は有利には厚さ１０〜５０ｎｍの銅フタロシアニン（ＣｕＰｕ）薄膜を含む。ＡＢＬ材料の他の例は当業者には公知であり、容易に代用可能であり、または上述した材料と容易に組み合わせ可能である。
【００８２】
ＡＢＬ２１５は選択的被着技術または非選択的被着技術を用いて形成される。選択的被着技術の例は例えばインクジェット印刷、フレックス印刷およびスクリーン印刷である。非選択的被着技術の例は、例えば、スピンコーティング、浸し塗り、ウェブコーティングおよびスプレーコーティングである。
【００８３】
ＥＭＬ２１６：
活性発光層（ＥＭＬ）２１６は有機エレクトロルミネセンス材料を含む。これは第１の電極２１１および第２の電極２１７にわたってポテンシャルが印加されると発光する。ＥＭＬは有機材料または有機金属化合物材料から製造され、ポリマー、モノマーまたは小分子エミッターまたはこれらの組み合わせまたは混合物を含む。ここで使用されているように、用語「有機」は有機金属化合物材料も含む。これらの材料内での発光は蛍光体および／または燐光体の結果として生成される。
【００８４】
有機材料は１つまたは複数のポリマー、ポリマーブレンド、モノマー、オリゴマー、コポリマー、有機サイドグループ、小分子またはこれらのあらゆるブレンドを含む。ＥＭＬ２１６は例えば共役ＥＬポリマー、例えばポリフルオレン、ポリチオフェン、ポリフェニレン、ポリチオフェンビニレン、ポリスピロポリマーまたはポリＰフェニレンビニレンまたはこれらのファミリー、コポリマー、それらの誘導体、ブレンドまたは混合物を含み、これは紫外、青、緑、黄色、オレンジ、赤、赤外、白を放射するか、または光のあらゆる単独スペクトルまたは結合スペクトルを放射する。
【００８５】
ＥＭＬ２１６は連続的な薄膜であり、これは非選択的に被着された（例えばスピンコーティング、浸し塗り、スプレーコーティング、ウェブコーティング等）領域または、選択的に被着された（例えばインクジェット印刷、フレックス印刷、またはスクリーン印刷によって）非連続的な領域である。所望であればＥＭＬ２１６を、蒸着、スパッタリング、真空蒸着等によって製造してもよい。
【００８６】
ＥＭＬ２１６は１つより多くの発光要素を含むことができる（例えばホストおよびドーパント）。発光要素が２つの場合には、ホスト要素とドーパント要素との相対的な関係が調整されて、所望の色が得られる。ＥＭＬ２１６は、あらゆる所望の色の光を放射し、所望のようにポリマー、コポリマー、ドーパント、クェンチャー、および、ホールおよび電子輸送材料を含む。例えばＥＭＬ２１６は紫外、青、赤、緑、オレンジ、黄色またはこれらの色のあらゆる所望の組み合わせの光を放射し、幾つかの用途では、白色光を生成する発光要素の組み合わせを含む。ＥＭＬ２１６は複数の別個の発光サブレイヤーを含むこともできる。
【００８７】
発光する活性エレクトロルミネセンス材料を得るのに加えて、ＥＭＬ２１６は電荷輸送が可能な材料も含むこともできる。電荷輸送材料は、電荷キャリヤを輸送することができるポリマーまたは小分子を含む。これは例えば、ポリチオフェン、誘導ポリチオフェン、オリゴマーポリチオフェン、誘導オリゴマーポリチオフェン、ペンタセン、トリフェニルアミンおよびトリフェニルジアミン等である。
【００８８】
第２の電極２１７：
底面発光構造では、第２の電極２１７はカソードとして機能する（すなわち電子注入層として機能する導電性層であり、低仕事関数の材料から成る）。カソードとして機能する多くの材料が当業者に知られているが、最も有利にはアルミニウム、インジウム、銀、金、マグネシウム、カルシウム、リチウム、フッ化リチウム、フッ化セシウム、フッ化ナトリウムおよびバリウムを含む合成物、またはこれらの組み合わせ、またはこれらの合金が使用される。アルミニウム、カルシウムとアルミニウムの組み合わせ、バリウムとアルミニウムの組み合わせ、フッ化リチウムとアルミニウムの組み合わせ、フッ化リチウムとカルシウムとアルミニウムの組み合わせ、マグネシウムと銀の組み合わせ、またはそれらの合金が特に有利である。
【００８９】
有利には、第２の電極２１７の厚さは約１０ｎｍ〜約１０００ｎｍであり、より有利には約５０ｎｍ〜約５００ｎｍであり、最も有利には約１００ｎｍ〜約３００ｎｍである。当業者には、第１の電極の材料が被着される多くの方法が知られているが、真空蒸着方法、例えば熱真空蒸着、スパッタリングまたは電子ビーム被着が有利である。
【００９０】
付加的に第２の電極２１７はミラーとして機能する、または付加的なミラー層を含み、、ＥＭＬ２１６内で生成され、透明基板２０８から離れる方向に放射された光を基板２０８に向けて反射する。
【００９１】
バリヤ層およびゲッター層等の他の層（図示されていない）が、電子デバイスを保護するために使用されてもよい。このような層は当業者には既知であり、ここで詳細に説明しない。
【００９２】
構造化されたルミネセンス変換層２３０：
図示されたＯＬＥＤデバイス２０５は底面発光型ＯＬＥＤである。従ってＥＭＬ２１６から発光された光は基板２０８を通過する。本発明の種々の実施例では、構造化されたルミネセンス変換層２３０は基板２０８の露出された外面上（従って、ＯＬＥＤデバイス２０５の外面上）に被着され、ＥＬ装置２００からの光出力を修正および調整する。本発明の少なくとも１つの実施例では、構造化されたルミネセンス変換層は第１の色変換領域２３０Ａと、第２の、非色変換領域２３０Ｂから成る。第１の色変換領域２３０Ａは共同して、構造化されたルミネセンス変換層２３０に対するパターンまたは「構造」を形成する。これは、従来のエレクトロルミネセンスデバイス内で使用されている統一したダウンコンバーション層（ここでは全ての層が色変換材料を有している）から区別される。構造化されたルミネセンス変換層の構造は、本発明の種々の実施例では、条片状、交差条片状（メッシュ状）、円形、四角形（チェック状）または他のあらゆる幾何学的構造であってよい。構造の例は図４Ａ〜４Ｆに示されている。
【００９３】
種々の色変換領域２３０Ａは、種々の非色変換領域２３０Ｂによって分けられている。この非色変換領域２３０Ｂは完全に空であるか、または非吸収性の発光または光透過材料（例えばガラス）を含む。色変換領域２３０Ａはそれぞれ蛍光材料または燐光材料を含むか、またはあるスペクトルの光を吸収し、別のスペクトルの光を放射するあらゆる色変換材料を含む。色変換領域２３０Ａ内の色変換材料は透明マトリクス内に組み込まれていてよい。構造化されたルミネセンス変換層２３０内の全ての色変換領域２３０Ａを同じ材料から製造することも、異なる材料から製造することもできる。例えば、色変換領域２３０Ａの一部はオレンジ発光であり、別の部分が黄色発光であってよい。色変換領域２３０Ａと非色変換領域２３０Ｂとの比率は、ＥＮ装置の出力スペクトルに影響を与える。この比率を加えることによって、構造化された変換層の使用によって、統一された変換層が使用されている場合よりも、出力スペクトルの設計においてより大きな柔軟性が得られる。この柔軟性によって、効果と演色の間により良好な妥協点を見つけることができる。
【００９４】
色変換領域２３０Ａを形成するのに使用される色変換材料の例には、有機染料および無機染料、セリウムドーピングされたガーネット、窒化物燐光体、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋またはＳｒＳ:Ｅｕ２＋等のイオン燐光体、量子点、蛍光染料または共役ポリマーが含まれる。しかし、これに制限されていない。色変換材料はそれぞれのケースにおいて透明マトリクス材料内に溶解されるかまたは混合される。この透明マトリクス材料は例えば、シリコーン、エポキシ樹脂、接着剤、ポリメチルメタクリラート、ポリカーボネート等である。
【００９５】
構造化されたルミネセンス変換層２３０の厚さは、デバイスの所望の出力スペクトルおよび構造化されたルミネセンス変換層２３０内の色変換材料の濃度に依存する。色変換材料の濃度は焼入および凝固作用によって制限される。さらに、散乱作用、殊に後方散乱は色変換材料の濃度に依存する。このような効果を低減させるために、色変換材料の粒子サイズは少なくとも１５００ナノメートルまたは効果的には最大で３００ナノメートルが有利である。
【００９６】
色変換材料の濃度は光子飽和限界に達しない程度である。この場合には、ＥＬ装置２００の放射された光のスペクトルは、ＯＬＥＤ２０５によって放射され、非色変換領域２３０Ｂを通過し、変換されずに色変換領域２３０Ａを通過した光の部分のスペクトル、およびＯＬＥＤ２０５によって放射され、色変換領域２３０Ａにおいて他の波長に変換された光の部分のスペクトルによって与えられる。
【００９７】
択一的に、色変換材料の濃度は光子飽和限界に達するまたはこれを超える程度であってもよい。この場合には、ＥＮ装置２００の放射された光のスペクトルは、ＯＬＥＤ２０５によって放射され、非色変換領域２３０Ｂを通過した光の部分のスペクトル、およびＯＬＥＤによって放射され、色変換領域２３０Ａにおいて他の波長に変換された光の部分のスペクトルによって与えられる。
【００９８】
例えば光源は青色光を放射し、色変換領域２３０Ａはこの光源によって放射された光を吸収し、波長の黄色領域において発光し、光子飽和限界には達しない。色変換領域２３０Ａと非色変換領域２３０Ｂとの表面比率に依存して、色変換領域２３０Ａにおける色変換材料の濃度および色変換領域２３０Ａの厚さ、ＥＬ装置２００の放射スペクトルが調整され、青および黄色光のあらゆる組み合わせにされ、有利には白になる。
【００９９】
択一的にこの色変換領域は、赤色光を放射する色変換材料と、緑色光を放射する他の色変換材料を含む。この場合には、ＥＬ装置２００の放射スペクトルは有利には暖色の白になる。
【０１００】
色変換領域２３０Ａ内で光子飽和限界に達するまたはこれを超える場合には、ＥＬ装置２００の出力スペクトルはむしろ、色変換材料の小さい濃度変化および色変換領域２３０Ａの厚さには無関係であり、色変換領域２３０Ａと非色変換領域２３０Ｂの表面比率にのみ依存する。
【０１０１】
幾つかの実施例では、構造化されたルミネセンス変換層２３０Ａは光学的接着剤またはインデックスマッチングジェルを用いて基板２８０に接着される。光学的接着剤は付加的に紫外線によって硬化される。
【０１０２】
例えば、色変換領域は薄膜内に含まれる。この場合に非色変換領域は空のままであるか、または透明な薄膜によって形成される。
【０１０３】
他の実施例では、構造化されたルミネセンス変換層２３０は、スクリーン印刷、インクジェット印刷、電気泳動または他の選択的な被着技術、または非選択的または選択的な被着技術と組み合わされたマスキングによって、基板２０８上に直接的に形成される。さらに、構造化されたルミネセンス変換層２３０は、架橋可能な材料を用いる。この材料はその後、基板２０８に化学的に結合される。
【０１０４】
図２Ａおよび２Ｂは、本発明の少なくとも１つの実施例によるＥＬ装置の例の斜視図および断面図を示している。ＥＬ装置３０８は光源３０５および構造化されたルミネセンス変換層３３０を含む。層３３０は複数の色変換領域３３０Ａおよび非色変換領域３３０Ｂを有する。非色変換領域３３０Ｂは空の領域として示されている。
【０１０５】
非色変換領域の幅は「ｂ」であり、色変換領域の幅は「ａ」である。「ａ」と「ｂ」の比率は出力スペクトルを定め、この特別な実施例に対しては式２で上述されたように定める（ここで「ｂ」は１−ｘであり、「ａ」はｘである）。式２を参照すると、構造化されたルミネセンス変換層３３０の厚さはδである。示されているように、この厚さは構造化されたルミネセンス変換層２３０にわたって統一されている。しかし、他の実施例では、この厚さは１つの色変換領域から別の色変換領域へと変化してよい、または１つの所与の色変換領域内で変化してもよい。式２は上述のように統一の厚さ値δを想定している。色変換領域３３０Ａは光源３０５から放射された光の特定のスペクトルを吸収し、光の他のスペクトルを放射する。非色変換領域３３０ｂは、スペクトル変換することなく、光源３０５から放射された光を通過させる。この非色変換領域３３０ｂは実際の材料を含むよりもむしろ、空であるかまたは無効なスペースである。例えば、非色変換領域３３０ｂは光学的な接着剤またはガラスまたは同様の光透過材料を含む。
【０１０６】
図３Ａは、本発明の少なくとも１つの実施例によるＥＬ装置の別の例の断面図を示している。ＥＬ装置３０９は光源３０５および構造化されたルミネセンス変換層３３０を含んでいる。層３３０は複数の第１の色変換領域３３０Ａと複数の第２の色変換領域３３Ｂを有する。第１の色変換領域３３０Ａは色変換材料を含んでおり、この色変換材料は光源３０５によって放射された光を、光源３０５によって放射された光が第２の色変換領域３３０Ｂにおける色変換材料によって変換される波長の領域とは異なる波長の領域に変える。
【０１０７】
第１の色変換領域３３０Ａまたは第２の色変換領域３３０Ｂによって光子飽和限界に達していないのは有利である。例えば光源３０５は主に青色光を放射し、第１の色変換領域３３０Ａはこの青色光の一部を赤色光に変換し、第２の色変換領域３３０Ｂはこの青色光の一部を緑色光に変換する。また、これらの色変換領域３３０Ａおよび３３０Ｂにおいて光子飽和限界には達していない。第１の色変換領域３３０Ａと第２の色変換領域３３０Ｂ内の色変換材料の濃度および第１の色変換領域３３０Ａおよび第２の色変換領域３３０Ｂの厚さに依存して、青色、赤色および緑色の光のあらゆる混合が生成可能であり、これは白を含む発光スペクトルの変化をもたらす。色変換材料の濃度は各第１の色変換領域３３０Ａにおいて、および／または各第２の色変換領域３３０Ｂにおいて同じであってもよく、また色変換領域の間で異なっていてもよく、また同じ色変換領域において異なっていてもよい。
【０１０８】
図３Ａでは全ての色変換領域の厚さが同じであるが、個々の色変換領域の厚さは、他の厚さと異なっていてよく、または１つの色変換領域内で異なっていてよい。
【０１０９】
択一的に、第１の色変換領域３３０Ａにおいておよび第２の色変換領域３３０Ｂにおいて光子飽和限界に達している、またはこれを超えている。これは、主に変換された光のみがＥＬ装置３０９によって放射されていることを意味している。第１の色変換領域３３０Ａによって占領されている表面と第２の色変換領域３３０Ｂによって占領されている表面の比に依存して、ＥＬ装置の固定された放射スペクトルが得られる。
【０１１０】
例えば光源３０５は主に青色光を放射し、第１の色変換領域３３０Ａは青色光を赤色光に変換し、第２の色変換領域３３０Ｂは青色光を緑色光に変換する。第１の色変換領域３３０Ａと、第２の色変換領域３３０Ｂ、と非色変換領域３３０Ｃの表面の比に依存して、赤色光および緑色光のあらゆる混合が得られる。これは発光スペクトルに変化をもたらす。第１の色変換領域３３０Ａおよび第２の色変換領域３３０Ｂにおいて、光子飽和限界に達しているので、ＥＬ装置３０９の発光スペクトルはむしろ個々の色変換領域の厚さの小さい変換および個々の色変換領域の色変換材料の濃度には依存しない。従って、このようなデバイスはその出力スペクトルに関して高い再現性を有し、同時に製造プロセスにおける要求は低い。
【０１１１】
択一的に、領域３３０Ｂは非色変換領域である。ＥＬ装置３０９は基本的には、図１に示されたＥＬ装置２００と類似している。ここでは、非色変換領域３３０Ｂは透明な、非色変換材料によって充填されている。この材料は光源３０５によって放射されたスペクトルを変えない。例えば非色変換材料はシリコーン、エポキシ樹脂またはアクリル樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリメチルメタクリラートおよび／またはポリカーボネートを含む。付加的に色変換領域３３０Ａは透明な、非色変換材料を含む。これは色変換材料に対するマトリクス材料として機能する。色変換材料はこのマトリクス材料内に溶解される、混合される、またそうでない場合にはマトリクス材料内に混合される。非色変換領域３３０Ｂに対して非色変換材料を使用し、色変換領域３３０Ａに対するマトリクス材料として非色変換材料を使用することによって、構造化されたルミネセンス変換層３３０Ａの安定性が向上し、並びに、光源３０５に対する構造化されたルミネセンス変換層３３０Ａの接着性も向上する。これは殊に、ＥＬＬ装置３０９が柔軟であり、大きい領域を照明する装置である場合に有利である。
【０１１２】
図３Ｂは、本発明の少なくとも１つの実施例によるＥＬ装置の別の例の断面図を示している。ＥＬ装置３１０は光源３０５および構造化されたルミネセンス変換層３３０を含む。層３３０は複数の第１の色変換領域３３０Ａ、複数の第２の色変換領域３３０Ｂおよび複数の非色変換領域３３０Ｃを含む。第１の色変換領域３３０Ａは色変換材料を含む。この色変換材料は光源３０５によって放射された光を、第２の色変換領域３３０Ｂ内の色変換材料によって変換される、光源３０５によって放射された光の波長の領域とは異なる波長の領域に変換する。
【０１１３】
図３Ｂにおいて非色変換領域３３０Ｃは空に示されているが、非色変換領域３３０Ｃが透明材料、例えばシリコーン、エポキシ樹脂またはアクリル性樹脂、ガラス、または他の適切な透明材料またはこれらの組み合わせはまたは混合物によって充填されてもよい。有利には第１の色変換領域３３０Ａにおいても第２の色変換領域３３０Ｂにおいても光子飽和限界に達しているか、またはこれを超えている。色変換領域における色変換材料の小さい変化および色変換領域の厚さの小さい変化に依存して、出力スペクトルは主にルミネセンス変換層３３０の表面の一部によって得られる。この表面は第１の色変換領域３３０Ａ、第２の色変換領域３３０Ｂおよび非色変換領域３３０Ｃによって占領されている。
【０１１４】
択一的に、第１の色変換領域３３０Ａにおいてのみ、または第２の色変換領域３３０Ｂにおいてのみ、光子飽和限界に達するまたはこれを超える。
【０１１５】
図４Ａ〜Ｆは、構造化されたルミネセンス変換層に対するパターンの例を平面図で示している。
【０１１６】
図４Ａは、構造化されたルミネセンス変換層に対する条片状のパターンまたは構造７０１を示している。色変換領域７３０Ａは成形され、非色変換領域はブランクである。このパターンは、例えば、図２Ａおよび２Ｂに示された構造化されたルミネセンス変換層３３０の断面図に相当する。
【０１１７】
択一的に、成形された領域は第１の色変換領域７３０Ａをあらわし、ブランクの領域は第２の色変換領域７３０Ｂをあらわし、これは例えば、図３Ａに示された構造化されたルミネセンス変換層３３０の断面図に相当する。
【０１１８】
図４Ｂはメッシュパターンまたは構造７０２を示す。ここで色変換領域７３０Ａは交差し、部分的に重畳した条片によって形成されている。この場合には、領域７３０Ｂは幾何学的形状において四角形であり（平面図から見て）、非色変換領域または、別の、例えば第２の色変換領域である。択一的に、条片状の領域７３０Ａは非色変換領域であり、領域７３０Ｂは色変換領域である。
【０１１９】
図４Ｃは、構造化されたルミネセンス変換層に対する円形パターンまたは構造７０３を示している。このパターンの１つの例は、円柱状の色変換領域７３０Ａである。これは乾燥して、水滴状に形成された薄膜になる被着によって形成される。領域７３０Ｂは非色変換領域であるか、または別の、例えば第２の色変換領域であってよい。択一的に領域７３０Ａは非色変換領域であり、領域７３０Ｂは色変換領域であってよい。さらに円形状の領域７３０Ａは例えば楕円状であってもよい。
【０１２０】
図４Ｄはチェック状のパターンまたは構造７０４を示している。ここで色変換領域７３０Ａおよび非色変換領域７３０Ｂは交互の四角形である。択一的に、領域７３０Ｂは別の、例えば第２の色変換領域であってよい。
【０１２１】
図４Ｅは、第１の色変換領域７３０Ａと、第２の色変換領域７３０Ｂと、非色変換領域７３０Ｃとを伴うパターンまたは構造７０５を示している。領域７３０Ａおよび７３０Ｂは円形状の領域として示されているが、あらゆる他の形状または相対的サイズのものでよい。
【０１２２】
図４Ｆは、第１の色変換領域７３０Ａ、第２の色変換領域７３０Ｂおよび非色変換領域７３０Ｃを伴う、条片状のパターンまたは構造７０６を示している。このパターンは例えば、図３Ｂに示された、構造化されたルミネセンス変換層３３０の断面図に相当する。
【０１２３】
図４Ａ〜４Ｆに示されたパターンは単に、構造化されたルミネセンス変換層に対する可能なパターンまたは構造の例であって、限定的なものまたは網羅的なものではない。繰り返しのパターンで示されているが、構造化されたルミネセンス変換層はランダムまたは非周期的または部分的に繰り返される色変換領域および非色変換領域を有していてもよい。さらに、上述のように、色変換領域の厚さは、他の色変換領域と比較して異なっていてもよい。単独の別個の色変換領域の厚さがその幅にわたって変化してもよい。例えば、乾燥した溶液水滴の結果である色変換領域は、特定の箇所で（例えば水滴の中心箇所で）より厚く、外側領域へ向かって薄くなっていくであろう。
【０１２４】
図５は、本発明の少なくとも１つの実施例によるエレクトロルミネセンス（ＥＬ）装置５００の実施例の断面図である。ＥＬ装置５００は、ＯＬＥＤデバイス５０５および構造化されたルミネセンス変換層５０３を含む。これはマルチエレメント光抽出およびルミネセンス変換（ＭＬＥＬＣ）層として形成されている。ＯＬＥＤデバイス５０５は、基板５０８および、基板５０８上の第１の電極５１１を有している。第１の電極５１１は不鮮明なアプリケーションに対してはパターニングされ、バックライトまたはその他の一般的な照明用途に対してはパターニングされない。ＯＬＥＤデバイス５０５は、第１の電極５１１上の半導体スタック５１４も含む。半導体スタック２１４は少なくとも以下のものを含む：（１）アノードバッファ層（ＡＢＬ）５１５および（２）活性発光層（ＥＭＬ）５１６である。
【０１２５】
図５に示されているように、ＯＬＥＤデバイス５０５は、底面発光型デバイスである。底面発光型デバイスとしては、第１の電極５１１はアノードとして機能し、ＡＢＬ５１５は第１の電極５１１上に被着され、ＥＭＬ５１６はＡＢＬ５１５上に被着される。最終的に、ＯＬＥＤデバイス５０５は、有機半導体スタック５１４上に被着された第２の電極５１７も含む。図５に示された層以外の層、例えば絶縁層、バリヤ層、電子／ホール注入および阻止層、ゲッター層等が加えられてもよい。特に、１つまたは複数の層（例えば平坦化層、水分および／または酸素吸収層およびバリヤ層）によるＯＬＥＤデバイス５０５の封入が加えられ、ＯＬＥＤデバイスが保護されてもよい。ＯＬＥＤデバイス５０５は、図１に示されたＯＬＥＤデバイス２０５に類似している。ＯＬＥＤ２０５の要素の種々の実施例、すなわち、これまで詳細に説明した基板２０８、第１の電極２１１、ＡＢＬ２１５、ＥＭＬ２１６および第２の電極２１７の種々の実施例は、それぞれＯＬＥＤ５０５の要素、すなわち基板５０８、第１の電極５１１、ＡＢＬ５１５、ＥＭＬ５１６、および第２の電極２１７にも当てはまる。
【０１２６】
本発明に相応して、ＭＬＥＬＣ層５３０はＯＬＥＤデバイス５０５の外側に被着される。より詳細には、図示の構造では、ＭＩＥＬＣ層５３０は基板５０８上に被着される。ＯＬＥＤデバイス５０５およびＭＬＥＬＣ層５３０は共同して、ＥＬ装置５００を構成する。ＭＬＥＬＣ層の実施例を以下でより詳細に説明する。
【０１２７】
マルチエレメント光抽出およびルミネセンス変換（ＭＬＥＬＣ）層５３０：
図４に示されているＯＬＥＤデバイス５０５は、底面発光型ＯＬＥＤであり、ＥＭＬ５１６から放射された光は基板５０８を通過する。本発明の種々の実施例では、マルチエレメント光抽出およびルミネセンス変換（ＭＬＥＬＣ）層５３０は、基板５０８の露出された外面上（従ってＯＬＥＤデバイス５０５の外面上）に被着されており、ＥＬ装置５００からの光出力を修正し、調整する。
【０１２８】
本発明の少なくとも１つの実施例では、ＭＬＥＬＣ層５３０は少なくとも１つの光抽出要素５３０Ａと少なくとも１つのルミネセンス変換要素５３０Ｂを含んでいる。
【０１２９】
各ルミネセンス変換要素５３０Ｂは少なくとも１つの色変換領域を含み、この色変換領域は蛍光体材料または燐光体材料またはあるスペクトルの光を吸収し、別のスペクトルの光を放射するあらゆる色変換材料を含んでいる。有利にはルミネセンス変換要素５３０Ｂは色変換領域である。ルミネセンス変換要素５３０Ｂの色変換領域内の色変換材料が透明マトリクス内に組み込まれてもよい。全てのルミネセンス変換要素５３０Ｂを同じ材料から構成してもよく、または異なる材料から構成してもよい。例えば、ルミネセンス変換要素５３０ｂの一部はオレンジ発光であり、他の一部が黄色発光であってよい。ルミネセンス変換要素５３０ｂを形成するのに使用される色変換材料の例は以下のものを含むが、これに制限されない。すなわち散乱粒子、有機染料および無機染料、セリウムドーピングされたガーネット、窒化物燐光体、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋またはＳｒＳ:ＥＵ２＋等のイオン燐光体、量子点、蛍光染料または共役ポリマーを含む。色変換領域は各ケースにおいて透明マトリクス内に溶解されるかまたはブレンドされる。透明マトリクスは、例えばシリコーン、エポキシ樹脂、接着剤、ポリメチルメタクリラート、ポリカーボネート等である。ルミネセンス変換要素５３０Ｂの形状／幾何学的形状は平坦であるか、またはレンズ状であるか、またはそのほかのあらゆる所望の形状である。
【０１３０】
光抽出要素５３０Ａは、ＯＬＥＤの透明層または取り付けられる光源とほぼ等しい屈折率を有する材料を含む。図５に示された実施例では、光抽出要素５３０ＡはＯＬＥＤデバイス５０５の基板５０８の屈折率と一致する屈折率を有している。光抽出要素５３０Ａはルミネセンス変換要素５３０Ｂの屈折率を上回る、またはそれに等しい屈折率も有するであろう。
【０１３１】
本発明の１つの実施例では、光抽出要素５３０Ａは色変換材料を有していないが、むしろ非色変換領域を含む。有利にはこのケースでは、光抽出要素５３０Ａは非色変換領域である。択一的な実施例では、光抽出要素５３０Ａは色変換材料を含む。光抽出要素５３０Ａの形状／幾何学的形状は台形状または現存しているようにエンボス状である。光抽出要素５３０Ａに対する幾何学的形状の角度は光の出力結合が増大するように設計されている。有利には、光抽出要素およびルミネセンス変換要素は両方とも、光源によって放射された光および色変換材料によって放射された光それぞれに対して低い吸収係数を有している材料を含む。
【０１３２】
ルミネセンス変換要素５３０Ａの表面領域（または幅または他の寸法）と、光抽出要素５３０Ｂの表面領域の比は、ＥＬ装置の全体的な出力スペクトルに影響を与える。この比を加えることによって、マルチエレメント光抽出およびルミネセンス変換層の使用によって、統一された変換層を使用する場合よりも、出力スペクトルの設計においてより大きい柔軟性が得られる。この柔軟性によって、効果と演色性との間でより良い妥協点が見つけられる。
【０１３３】
ＭＬＥＬＣ層５３０の厚さは、光抽出要素５３０Ａとルミネセンス変換要素５３０Ｂとの間で変化する。これは、デバイスの所望の出力スペクトルおよびルミネセンス変換要素５３０Ｂにおける色変換材料の濃度に依存する。色変換材料の濃度は焼入および凝固作用によって制限される。さらに散乱効果、殊に後方散乱は色変換材料の濃度に依存する。このような作用を最小化するために、色変換材料の粒子サイズは有利には、少なくとも１５００ナノメートルまたは最大で３００ナノメートルが有利である。
【０１３４】
幾つかの実施例では、ＭＬＥＬＣ層５３０は基板５０８に、付加的に紫外線によって硬化可能な光学的接着剤またはインデックスマッチングジェルを用いて取り付けられる。他の実施例では、ＭＬＥＬＣ層５３０はスクリーン印刷、インクジェット印刷または他の選択的な被着技術または非選択的な被着技術と組み合わされたマスキングによって基板５０８上に直接的に被着される、または形成される。さらにＭＬＥＬＣ層５３０は架橋可能な材料を用いることができる。この材料はその後、基板５０８に化学的に結合される。より詳細には、光抽出要素５３０Ａは硬化されていない層をリソグラフィプロセスによってまたは他の物理的／化学的アプリケーションによって成形することまたはアタッチメントによって形成される。ルミネセンス変換要素５３０Ｂをボリュームキャスティング、インクジェット印刷、スクリーン印刷、シャドーマスキング等の選択的被着技術によって製造することができる。
【０１３５】
図６は、本発明の少なくとも１つの実施例によるＥＬ装置の例の断面図を示している。ＥＬ装置６０８は光源６０５と構造化されたルミネセンス変換層６３０を含む。ここでこのルミネセンス変換層は、図４のＭＬＥＬＣ層５３０と類似した、マルチエレメント光抽出およびルミネセンス変換（ＭＬＥＬＣ）層として形成されている。層６３０は少なくとも１つの光抽出要素６３０Ａと少なくとも１つのルミネセンス変換要素６３０Ｂを有する。有利には光抽出要素６３０Ａは非色変換領域であり、ルミネセンス変換要素６３０Ｂは色変換領域である。
【０１３６】
光源６０５への境界面での個々の光抽出要素の幅は「ａ」であり、光源６０５への境界面での個々のルミネセンス変換要素の幅は「ｂ」である。「ａ」と「ｂ」の比率は式２で説明されたように出力スペクトルを定めるために使用される（ここで「ｂ」は１−ｘであり、「ａ」はｘである）。示されているように、物理的な厚さは、ＭＬＥＬＣ層として形成されている構造化されたルミネセンス変換層６３０にわたって統一されている。しかし、他の実施例では、この厚さは、１つのルミネセンス変換要素から別のルミネセンス変換要素へと変化してもよいし、または所与のルミネセンス色変要素内で変化してもよく、光抽出要素の間で変化してもよい。ルミネセンス変換要素６３０Ｂは光源６０５から放射された光の第１のスペクトルを吸収し、光の第２のスペクトルを放射する。光抽出要素６３０Ｂは、有利には非色変換領域であり、スペクトル色シフトさせずに（特定のまたは小さい故意の色変化無しに）、しかし出力は増大させ、光源６０５から放射された光を通過させる。例えば、光抽出要素６３０Ｂは光学的な接着剤またはガラスまたは同様の光透過材料を含む。
【０１３７】
光抽出要素６３０Ａおよびルミネセンス変換要素６３０Ｂの形状、機能および構成は、図５の光抽出要素５３０Ａおよびルミネセンス変換要素５３０Ｂに対して説明したものと類似している。全体的な光出力およびスペクトルは、光の吸収されなかった第１のスペクトル、光の放射された第２のスペクトルおよび光抽出要素６３０Ａによる光抽出の効果との組み合わせである。
【０１３８】
択一的に、図５およびに相応する本発明の別の実施例では、光抽出要素は第２の色変換領域を含むか、または第２の色変換領域であってよい。ルミネセンス変換要素および光抽出要素の少なくとも一部を形成する第１および／または第２の色変換領域はそれぞれ、光子飽和限界に達するまたはこれを超えていてもよく、また光子飽和限界に達しなくてもよい。
【０１３９】
図７Ａおよび７Ｂは、構造化されたルミネセンス変換層のマルチエレメント光抽出およびルミネセンス変換領域に対するパターンの例を平面図で示している。さらに、構造化されたルミネセンス変換層はＭＬＥＬＣ層のみを有していてよい。すなわち、構造化されたルミネセンス変換層はＭＬＥＬＣ層として形成されており、示されたパターンはＭＬＥＬＣ層にも使用可能である。
【０１４０】
図７Ａは、マルチエレメント光抽出およびルミネセンス変換領域または層４３０に対するチック状のパターンを示しており、ここでは光抽出要素４３０Ａおよびルミネセンス変換要素４３０Ｂは交互に四角形／長方形で頂部を横切る。
【０１４１】
図７Ｂはマルチエレメント光抽出およびルミネセンス変換領域または層４３１に対する条片状のパターンの一部を示している。ルミネセンス変換要素４３１Ａは湾曲した表面を有しており、光抽出要素４３１Ｂはエンボス状または台形状である。このパターンは例えば、図６に示されたマルチエレメント光抽出およびルミネセンス変換層６３０の断面図に相当する。
【０１４２】
図示されていない他の択一的なパターンはメッシュパターンを含み、ここでは光抽出要素およびルミネセンス変換要素は、相互に重畳する条片である。図示されていないさらなる他のパターンは、色変換領域に対する円形パターンを含む。このパターンに対する１つの実施例は、ルミネセンス変換要素を含む色変換材料によって取り囲まれた光抽出要素に対する切断円錐形状である。
【０１４３】
図７Ａおよび７Ｂに示されたパターンは、マルチエレメント光抽出要素およびルミネセンス変換領域または層の単なる例であり、制限的ものまたは網羅的なものではない。繰り返しのパターンで示されているが、マルチエレメント光抽出要素およびルミネセンス変換領域または層はランダムなまたは繰り返しではないまたは部分的に繰り返しの光抽出およびルミネセンス変換要素を有していてもよい。さらに上述のように、ルミネセンス変換要素または光抽出要素の厚さは統一でなくてよく、相互に比較して変化してよい。
【０１４４】
頂部発光型ＯＬＥＤデバイス
図１に示され、上述された例に対する択一的な構造において、第１の電極２１１はカソードとして機能し（カソードは電子注入層として作用し、低い仕事関数を有する材料を含む導電性層である）する。頂部発光型ＯＬＥＤの場合にはむしろ、アノードよりもカソードが基板２０８上に被着される。この択一的な構成では、第２の電極層２１７はアノードとして機能する（アノードはホール注入層として作用し、約４．５ｅＶよりも高い仕事関数を有する材料を含む導電性層である）。頂部発光型ＯＬＥＤの場合にはむしろ、カソードよりもアノードが半導体スタック２１４上に被着される。
【０１４５】
ＯＬＥＤが上述したような頂部発光型である実施例では、アノードは透明かまたは半透明に製造され、半導体スタック２１４からの光はデバイスの頂部を通過することができる。このようなケースでは、構造化されたルミネセンス変換層は、図１に示された底面発光型ＯＬＥＤのように基板２０８にではなく、むしろアノード２１７（またはガラス層、ふたまたはカバーまたはあらゆる他の材料およびアノードを封入し、保護する構造体）に接着または結合または硬化される。
【０１４６】
「頂部発光型」構造は、特定の構造化されたルミネセンス変換層に制限されていないので、類似の「頂部発光型」構造も、構造化されたルミネセンス変換層として、例えば図５に示されたように、ＭＬＥＬＣ層を伴うＥＬ装置またはあらゆる構造化された他のルミネセンス変換層を伴うＥＬ装置に使用可能である。
【０１４７】
これまでに説明したＥＬ装置の組み合わせまたはアレイから製造されるＯＬＥＤ光源およびディスプレイは、情報ディスプレイ、一般的な産業的照明およびエリア照明、電話、プリンター、コンピュータディスプレイ、テレビおよび照明された標識等の用途内で使用可能である。
【０１４８】
発光デバイス製造分野の当業者には、この説明、図および実施例から、この明細書に含まれる特徴および実施例のあらゆる組み合わせも含まれ、本発明の実施例に対する修正並びに偏光も、以降の特許請求の範囲によって規定された本発明の範囲から逸脱することなく行われることが明確であろう。
【図面の簡単な説明】
【０１４９】
【図１】本発明の少なくとも１つの実施例によるエレクトロルミネセンス（ＥＬ）装置の実施例の断面図
【図２】本発明の実施例によるＥＬ装置の例の斜視図および断面図
【図３】本発明の実施例によるＥＬ装置の例の断面図
【図４】構造化されたルミネセンス変換層に対するパターンの例の平面図
【図５】本発明の少なくとも１つの実施例によるＥＬ装置の別の実施例の断面図
【図６】本発明の少なくとも１つの実施例によるＥＬ装置の別の例の断面図
【図７】マルチエレメント光抽出およびルミネセンス変換領域または層のパターンの例の平面図
【技術分野】
【０００１】
主張する優先権
本願は、目下係争中のアメリカ合衆国特許出願第１１／２６４，５１６号（２００５年１０月３１日出願）の優先権および目下係争中のアメリカ合衆国特許出願第１１／３４５，７９５号（２００６年２月１日出願）の優先権を主張するものである。
【０００２】
政府の権利
本発明の一部は政府の支援を得て、エネルギー省認可の契約番号ＤＥ−ＦＣ２６−０４ＮＴ４１９４７の下で成された。政府は本発明において一定の権利を有する。
【０００３】
背景
発光ダイオード（「ＬＥＤｓ」）に基づくディスプレイおよび照明システムは多様な用途を有している。このようなディスプレイおよび照明システムは複数の光電子要素（「ｅｌｅｍｅｎｔｓ」）を、例えば個々のＬＥＤの列のように配置することによって設計される。半導体技術に基づいたＬＥＤは、典型的に無機材料を使用してきた。しかし、最近では有機ＬＥＤ（「ＯＬＥＤ」）が潜在的に代用されてきている。有機材料を使用した他の要素／デバイスの例は、有機太陽電池、有機トランジスター、有機検出器および有機レーザである。
【０００４】
ＯＬＥＤは典型的に２つまたはそれより多くの薄い有機層（例えば導電性有機層および発光する放射性有機層）を含み、この有機層はアノードとカソード層を分ける。正のポテンシャルを印加すると、アノードはホールを有機層スタック内に注入し、カソードは電子を注入する。注入されたホールと電子はそれぞれ反対の電極へと移動し（外部から印加された電界の影響による）、光子の放射によって放射層内で再結合する。同様のデバイス構造およびデバイス動作は、小分子有機層および／または高分子有機層から成るＯＬＥＤに適用される。これらのＯＬＥＤはそれぞれ、パッシブ／アクティブマトリクスＯＬＥＤディスプレイ内のピクセル要素、または一般的なエリア光源または照明要素等として使用される単独要素であり得る。
【０００５】
個々のＯＬＥＤ要素またはデバイスから成るＯＬＥＤ光源およびＯＬＥＤディスプレイの構造は当業者にはよく知られている。ディスプレイおよび光源は１つまたは複数の共通の層を有する。これは例えば共通基板、アノードまたはカソードおよびこれらアノードとカソードの間に挟まれた１つまたは複数の共通有機層である。これはホトレジストまたは電気的セパレータ、バスライン、電荷輸送および／または電荷注入層等から成ってもよい。典型的に、透明または半透明なガラス基板が、底面発光型ＯＬＥＤデバイス内で使用される。
【０００６】
空気とＯＬＥＤとの間の屈折率の不整合によって、生成された光の大部分が導波モード内への全反射によって失われてしまい、自己吸収されてしまう。ＯＬＥＤデバイスの発光面上に、燐光体層または散乱層を加えることによって、体積散乱メカニズムスに基づいてＯＬＥＤの出力が向上する。ＯＬＥＤの発光面を粗面化することによって、光抽出も向上する。これは例えば、目下係争中で共通に割り当てられたアメリカ合衆国特許出願「Using Prismatic Microstructured Films for Image Blending in OLEDs （２００５年８月２９日付け出願、ベアリングシリアルナンバー１１／２１５，５４８）に記載されているようにサンドブラスティングまたはエッチングによって行われる。
【０００７】
さらに、照明の質は光源の演色評価数（ＣＲＩ）によって定められる。ＣＲＩは、照明のもとで対象の全ての色を再現するための、光源（照明デバイス）の尺度である。ＣＲＩは照明デバイスの正規化された出力スペクトルに依存する。多くのアプリケーションでは、短い波長領域の光を放射する光源は、ルミネセンス変換材料（ダウンコンバージョン層）の１つまたは複数の層で覆われている。この材料はすなわち色変換材料であり、コーティングされていない光源と比較してより高いＣＲＩ光源を形成する。
【０００８】
光源上にコーティングされた色変換材料は、光源によって放射された光子の一部を吸収し、異なる波長でこれを放射する。本願では色変換材料を、低い波長に関連する光子を吸収し、これらの全てまたはこれらの一部を（色変換材料の量子効率に依存して）高い波長で再放射する材料と規定する。光源によって放射された光子の非吸収部分と、色変換材料によって放射された光子は、コーティングされたデバイスの出力スペクトルを構成する。
【０００９】
照明アプリケーションには、セリウムドーピングされたガーネット、窒化物燐光体、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋またはＳｒＳ：ＥＵ２＋等のイオン燐光体、蛍光染料、量子点または共役ポリマーがしばしば、ルミネセンス変換材料として使用される。多くのアプリケーションでは、これらの材料は透明なマトリクス、例えばポリカーボネート、シリコーン、エポキシまたはＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）内に溶解されているかまたは組み込まれる。色変換材料を含むこのマトリクスはしばしば直接的に光源上にコーティングされるか、またはデバイスハウジングの材料として使用される。
【００１０】
従来の統一コーティングの欠点を、以下の例で説明する。例えば、フラットな光源上面上の１つまたは複数の統一のダウンコンバージョン層を考えてみる。光源の光出力はダウンコンバージョン層の光子飽和限界より下にある。この場合には、デバイスの出力スペクトルの形状は層の薄さ値と、マトリクス内の燐光体の濃度によってのみ調整可能である。多くの全ての可能な出力スペクトルはこれらの濃度または薄さ値の変化によって定められる。従って、出力スペクトルの設計において柔軟性は制限されている。
【００１１】
図面の簡単な説明
図１は、本発明の少なくとも１つの実施例によるエレクトロルミネセンス（ＥＬ）装置の実施例の断面図であり、
図２Ａ〜２Ｂは、本発明の実施例によるＥＬ装置の例の斜視図および断面図であり、
図３Ａ〜３Ｂは、本発明の実施例によるＥＬ装置の例の断面図であり、
図４Ａ〜４Ｆは、構造化されたルミネセンス変換層に対するパターンの例の平面図であり、
図５は、本発明の少なくとも１つの実施例によるＥＬ装置の別の実施例の断面図であり、
図６は、本発明の少なくとも１つの実施例によるＥＬ装置の別の例の断面図であり、
図７Ａおよび７Ｂは、マルチエレメント光抽出およびルミネセンス変換領域または層のパターンの例の平面図である。
【００１２】
詳細な説明
本発明の少なくとも１つの実施例において、エレクトロルミネセンス（ＥＬ）装置が開示されており、このエレクトロルミネセンス装置は以下のものを用いる。すなわち、
透明層を含む光源を用い、当該透明層は前記光源からの光を少なくとも部分的に透過させることができ、
構造化されたルミネセンス変換層を用い、当該ルミネセンス変換層は前記透明層の上方に配置され、当該構造化されたルミネセンス変換層は第１の色変換領域と、当該第１の色変換領域とは異なる第２の色変換領域とを含み、前記第１の色変換領域は前記光源からの光の第１のスペクトルを吸収して光の第２のスペクトルを放射し、当該光の第２のスペクトルは前記第２の領域からの光のスペクトルと結合して、前記エレクトロルミネセンス装置に対する光の全体的な出力スペクトルを与える。
【００１３】
本発明の少なくとも１つの別の実施例では、透明層は光源の発光路内に配置されている。
【００１４】
本発明の少なくとも１つの別の実施例では、構造化されたルミネセンス変換層は光源の外面上に配置されている。
【００１５】
本発明の少なくとも１つの実施例では、光源はＯＬＥＤデバイスである。
【００１６】
本発明の少なくとも１つの実施例では、用語「光」とは波長または波長領域を伴う電磁放射であり、この波長または波長領域は、紫外、可視および赤外電磁放射を含む波長領域である。
【００１７】
本発明の少なくとも１つの実施形態では、用語「スペクトル」とは、スペクトルのスペクトル成分を形成する波長または波長領域によってあらわされるスペクトル分布のことである。ここで異なるスペクトル成分は異なる相対的な強度を有する。仮に、第１のスペクトルおよび第２のスペクトルに対してスペクトル成分とスペクトル成分の相対的な強度がそれぞれ等しいならば、第１のスペクトルおよび第２のスペクトルは等しいと解される。ここで第１のスペクトルの絶対的な強度と第２のスペクトルの絶対的な強度は異なっていてよい。
【００１８】
少なくとも１つの実施例では、構造化されたルミネセンス変換層は、物理的および／または化学的に透明層に取り付けられている。これは殊に次のことを意味している。すなわち、構造化されたルミネセンス変換層が例えば接着剤によって接着されることを意味する。これは有利には透明な接着剤または透明層へのインデックスマッチングジェルであるか、または化学的な、例えば透明層への共有結合を含む。
【００１９】
本発明の種々の実施例による構造化されたルミネセンス変換層の構造は条片状領域、交差条片状（メッシュ状）領域、円形状領域、三角形状領域、または四角形状（チェック状）の領域または外形があらゆる幾何学的形状の領域またはこれらのあらゆる組み合わせを含んでよい。さらに構造化されたルミネセンス変換層の構造は、領域の不規則的なパターン、殊に、可変の大きさおよび形状を伴う第１の色変換領域と第２の領域を含むパターンを含んでよい。
【００２０】
構造化されたルミネセンス変換層の領域の大きさ、すなわち領域の分割（resolution）はミリメータを下回るオーダーにあり、より詳細には１００〜数１００マイクロメータのオーダーにあり、さらに詳細には１００マイクロメータを下回るオーダーにある。特に、ＥＬ装置が光学的な結像技術またはデバイスと組み合わされて使用されない照明の用途に対しては、構造化されたルミネセンス変換層の領域の大きさは、適度な制限のみを要する。
【００２１】
本発明の少なくとも１つの実施例では、構造化されたルミネセンス変換層の領域は第１の表面（入力面）と第２の表面（出力面）をそれぞれ含む。光源の光はその入力面を通って領域内に入り、その出力面を通って領域を離れる。殊に、入力面は光源の方に向けられており、出力面は反対側にある。
【００２２】
本発明の少なくとも１つの実施例では、第１の色変換領域を含む構造化されたルミネセンス変換層はさらに、非色変換領域を含む、または非色変換領域である第２の領域を含む。
【００２３】
本発明の少なくとも１つの実施形態では、ＥＬ装置に対する光の全出力スペクトルは第１の色変換領域によって放射される光の第２のスペクトルによって定められる。これは光の吸収されていないスペクトルと結合されている。ここでは光の吸収されていないスペクトルは、第２のスペクトルの一部であり、第２の非色変換領域を通過した光のスペクトルであってよい。
【００２４】
さらに、第１の色変換領域は第２の領域によって分けられている。例えば種々の第１の色変換領域または種々の複数の第１の色変換領域は種々の非色変換領域によって、または種々の複数の非色変換領域によって分けられる。または種々の非色変換領域または種々の複数の非色変換領域は種々の第１の色変換領域によって、または種々の複数の第１の色変換領域によって分けられる。
【００２５】
本発明の少なくとも１つの実施例では、非色変換領域は完全に空であるまたは材料を含んでいない、または非吸収性の、発光性の非色変換材料を含むか、または光透過材料を含むか、またはそれらの組み合わせであって、これは入射光を有意に異なるスペクトルに変化させないまたは再放射しない。この材料はガラス、シリコーン、樹脂（例えばエポキシ樹脂またはアクリル樹脂）、ポリメチルメタクリラート、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、またはポリイミド等を含むポリマー、またはその他の適切な材料またはそれらの組み合わせを含んでよい。
【００２６】
本発明の少なくとも１つの実施形態では、色変換領域は色変換材料（例えば燐光体）を含む。色変換材料は、あるスペクトルにおける光を吸収する材料である。これは有利には、少なくとも部分的に、光源によって放射された第１のスペクトルと重なり、有利には、第１のスペクトルとは異なる他の（例えば第２の）スペクトルにおいて高い量子効率を有する光を放射する。
【００２７】
色変換領域を形成するのに使用される色変換材料の例は、蛍光体および／または燐光体である。これは以下のものを含んでいてよい。しかし、これに制限されない。
・有機および無機染料
・ガーネット、有利には、式Ａ３Ｘ５Ｏ１２：Ｃｅ（ここでＡはＹ、ＧｄまたはＴｂをあらわし；ＸはＡｌまたはＧａをあらわす）および式Ｙ３Ｘ５Ａ１２：Ｃｅ（ここでＸはＡｌまたはＳｉをあらわし；ＡはＯまたはＮをあらわす）によってあらわされるセリウムによってドーピングされたガーネット、
・有利には式Ｘ２ＳｉＯ４；Ｅｕによってあらわされるオルトシリケート（ここでＸはＳｒ、ＢａまたはＣａをあらわす）。
・窒化物、
・式ＸＳｉ２Ｏ２Ｎ２；Ｅｕによってあらわされるオキシニトリドシリケート（ここでＸはＳｒ、ＢａまたはＣａをあらわす）、
・Ｃａ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ、Ｓｒ２Ｓｉ５Ｎ８：ＥｕおよびＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ等のニトリドシリケート、
・ＳｒＧａ２Ｓ４：ＥＵ２＋またはＳｒＳ：ＥＵ２＋等のイオン燐光体、
・ペリレン、
・クマリン、
・量子点、
・蛍光染料および
・共役ポリマーである。
【００２８】
さらに、色変換材料の粒子サイズは、構造化されたルミネセンス変換層の構造の分割よりも小さい。
【００２９】
本発明の少なくとも１つの実施形態では、色変換領域内の色変換材料はマトリクス材料内に溶解されているか、または混合されているか、または組み込まれている。マトリクス材料は有利には透明であり、非光吸収性であり、例えばガラス、シリコーン、エポキシ樹脂またはアクリル樹脂等の樹脂等、接着剤、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリメチルメタクリラート、ポリカーボネートまたはポリイミドを含むポリマーまたは別の適切な材料またはこれらの組み合わせであってよい。さらに、構造化されたルミネセンス変換層はマトリクス材料を含む。
【００３０】
構造化されたルミネセンス変換層内の全ての色変換領域は、同じ材料から構成されていても、異なる材料から構成されていてもよい。例えば、色変換領域の一部分がオレンジ発光であり、別の部分が黄色発光であってよい。少なくとも１つの色変換領域は、例えば散乱粒子、燐光体粒子等を含む。
【００３１】
本発明の少なくとも１つの実施例では、構造化されたルミネセンス変換層の領域は、相互に隣接している。従って構造化されたルミネセンス変換層の領域は垂直に被着されておらず、すなわち、発光路の方向に被着されておらず、むしろ各領域は光源の透明層の外面上の特定の領域を占有する。すなわち、これらの領域は横方向に配置および構造化される。構造化されたルミネセンス変換層のこれらの領域はさらに、透明層に直接的に隣接してよい。
【００３２】
第１の色変換領域の表面領域と第２の領域の表面領域（または幅または他の寸法）との比は、ＥＬ装置の出力スペクトルに影響を与える。この比が加わるので、構造化された変換層を使用することによって、統一された変換層を使用する場合よりも、出力スペクトルの設計により大きい柔軟性が生じる。この柔軟性によって、効果と演色との間でより良い妥協点が見つけられる。
【００３３】
A.R.Duggal，J.J.Shiang, C.M.Heller, D.F.Foust著「Applied Physics Letters 80,19 (2002)」に記載されたモデルによると、統一されたダウンコンバージョン層または色変換材料層を伴うＥＬ装置の出力スペクトルは以下の式によって与えられる：
【数１】
ここでα（λ）は、色変換材料濃度に関連するルミネセンス変換層の吸収係数であり、δは有効光路長であり、これは層の厚さに関連するが、必ずしも層の厚さと等しいわけではない（これは散乱および他の幾何学形状的な作用による）。Ｐ（λ）は正規化されており、従って全波長にわたったその積分は一単位である。Ｗ，δは重量係数である。Ｃα，δ（λ）は自己吸収補正である。Ｓｏ（λ）は光源の放射スペクトルである。
【００３４】
色混合の規則に基づいて、構造化されたルミネセンス変換層を伴う同一のＥＬ装置の出力スペクトルは以下の式によって得られる：
【数２】
ここで構造化されたルミネセンス変換層は、光子飽和限界に達しない第１の色変換領域と、本発明の少なくとも１つの実施例に相応して非色変換領域として形成された第２の領域を含む。上記の式でｘ（＝０・・・１）は色変換領域のサイズおよび／または構造に関連し、（１−ｘ）は構造化されたルミネセンス変換層の非色変換領域のサイズおよび／または構造に関連する。
【００３５】
重量係数Ｗα，δは式
【数３】
によって得られる。ここでＱは、色変換領域内で使用されている色変換材料の量子効率である。
【００３６】
自己吸収補正Ｃα，δ（λ）は式
【数４】
によって得られる。
【００３７】
この上述の式は吸収プロセスに対する有効路長が、ルミネセンスに対する有効路長と等しいと仮定している。上述の式２において示されたモデルの結果、色変換領域（乗数ｘによってあらわされる）と非色変換領域（乗数１−ｘによってあらわされる）の間の差によって、出力スペクトルをより正確に調整することが可能になる。
【００３８】
上述の説明と同様の説明が、第２の領域が第２の色変換領域であるケース、第２の領域が第２の色変換領域並びに非色変換領域を含んでいるケース、色変換領域が光子飽和限界に達するまたはこれを越えるケースにも当てはまる。
【００３９】
本発明の少なくとも１つの実施形態では、構造化されたルミネセンス変換層の第２の領域は第２の色変換領域を含む。この第２の色変換領域は、第１の色変換領域とは異なっており、光源によって放射された第１のスペクトルを有する光の少なくとも一部を吸収し、第３のスペクトルを有する光を放出する。これは次のことを意味する。すなわち、構造化されたルミネセンス変換層が第１の色変換領域と第２の色変換領域を含み、ここで第１の色変換領域によって放射された光のスペクトルは、第２の色変換領域によって放射された光のスペクトルとは異なることを意味する。殊に、第１の色変換領域によって放射された第２のスペクトルは、第２の色変換領域によって放射された第３のスペクトル内に含まれていない波長または波長領域を含み、および／または第２の色変換領域の第３のスペクトルは、第１の色変換領域によって放射された第２のスペクトル内に含まれていない波長または波長領域を含む。さらに、第２の領域は第２の色変換領域であってよい。
【００４０】
さらに第１の色変換領域が、第２の色変換領域によって分けられていてよい。
【００４１】
本発明の少なくとも１つの実施例では、構造化されたルミネセンス変換層の少なくとも１つの色変換領域における包含（inclusion）のために選択された色変換材料では、構造化されたルミネセンス変換層の少なくとも１つの色変換領域の光出力は光子飽和限界の下方にある。
【００４２】
本発明の少なくとも１つの実施例では、構造化されたルミネセンス変換層の全ての色変換領域における包括のために選択された色変換材料では、色変換領域の光出力は光子飽和限界の下方にある。
【００４３】
本発明の少なくとも１つの実施例では、構造化されたルミネセンス変換層の少なくとも１つの色変換領域における包括のために選択された色変換材料では、少なくとも１つの色変換領域の光出力は光子飽和限界に達するまたは光子飽和限界を越える。
【００４４】
本発明の少なくとも１つの実施例では、構造化されたルミネセンス変換層の全ての色変換領域における包括のために選択された色変換材料では、色変換領域の光出力は光子飽和限界に達するまたは光子飽和限界を越える。
【００４５】
本発明の少なくとも１つの別の実施形態では、色変換材料は次のように選択される。すなわち、光源によって放射された光の、光源内への後方散乱が色変換領域によって最小化されるように選択される。色変換材料による後方散乱は、殊に次のような場合に生じる。すなわち、光子飽和限界に達した場合または光子飽和限界を超えた場合である。さらに、後方散乱を最小化するために、色変換材料の粒子のサイズｄ５０は有利には、少なくとも１５００ナノメートルまたは最大で３００ナノメートルである。さらに有利にはｄ５０は少なくとも２０００ナノメートルであり、これは色変換材料および樹脂の種類に依存する。
【００４６】
粒子サイズｄ５０は有利には平均粒子直径に基づいた数である。これは例えば、全体が本願に参照として組み込まれているSh.ShionoyaおよびW.M.Yen編集の「Phosphor Handbook (CRC Press LTC(1999), p.736-738)」に記載されており、より詳細には、全体が本発明に参照として組み込まれている、国際規格ＩＳＯ９２７６−２に相当するドイツ連邦規格ＤＩＮ６６１４１による球面直径サイズｄ５０（Ｑ０）に等しい中央値である。
【００４７】
少なくとも１つも別の実施形態では、第１の色変換領域および／または色変換領域および／または非色変換領域を含む第２の領域は、入射光の幾何学的な経路を変える構造を含む。特に、構造化されたルミネセンス変換層は領域、例えば第１および／または第２の領域を含む。ここで出力面は特定の幾何学的な形状を有する。特に出力面は球状、非球状、エンボス状、台形状またはプリズム状の構造またはこれらの構造の一部またはこれらのあらゆる組み合わせを含む。
【００４８】
さらに、第１の領域はルミネセンス変換要素として形成される。これは特定の形状を有する出力面を含む。第２の領域は、光抽出要素として形成される。これは特定の形状を有する出力面を含む。さらにルミネセンス変換要素として形成された第１の領域および光抽出要素として形成された第２の領域は、マルチエレメント光抽出およびルミネセンス変換領域を形成する。
【００４９】
本発明の少なくとも１つの実施形態では、構造化されたルミネセンス変換層はマルチエレメント光抽出およびルミネセンス変換（ＭＬＥＬＣ）領域を含む。この領域は少なくとも１つの光抽出要素と少なくとも１つのルミネセンス変換要素を含む。光抽出要素は、光源からの光または少なくとも光の一部分を拡散する。ルミネセンス変換要素は少なくとも１つの第１の色変換領域を含む。この領域は光源からの光の第１のスペクトルの一部を吸収し、光の第２のスペクトルを放射する。
【００５０】
有利な実施形態ではＭＬＥＬＣ領域は、複数のルミネセンス変換要素と複数の光抽出要素を含む。
【００５１】
本発明の別の有利な実施例では、ルミネセンス変換要素は色変換領域である。
【００５２】
少なくとも１つのルミネセンス変換要素または複数のルミネセンス変換要素からの光の第１のスペクトルの吸収されなかった部分および光の第２のスペクトルは、少なくとも１つの光抽出要素または複数の光抽出要素からの拡散された光出力と結合し、全体的な出力スペクトルを提供する。
【００５３】
ＭＬＥＬＣ層の光抽出要素は、少なくとも１つまたは複数の非色変換光透過領域を含む。
【００５４】
択一的に、光抽出要素は少なくとも１つまたは複数の色変換領域を含む。本発明の少なくとも１つの実施例では、構造化されたルミネセンス変換層は複数のＭＬＥＬＣ領域を含む、またはＭＬＥＬＣ層を形成する。
【００５５】
式１に示された統一されたダウンコンバージョンまたは色変換材料層を伴うＥＬ装置の出力スペクトルと、式２に示された構造化されたルミネセンス変換層を伴うＥＬ装置の出力スペクトルとの比較に関する上述の議論と類似の議論が、構造化されたルミネセンス変換層が少なくとも１つのＭＬＥＬＣ領域を有するケース、または光抽出およびルミネセンス変換要素を伴うＭＬＥＬＣ層であるケースにも当てはまる。
【００５６】
本発明の少なくとも１つの有利な実施例では、光抽出要素は、ＯＬＥＤデバイスまたは光源の透明層の屈折率と等しいまたはこれに近い屈折率（ｎ１）を有する。これは隣接しており、光をＭＬＥＬＣ領域または層に透過させる。ルミネセンス変換要素の屈折率（ｎ２）は、ｎ１よりも低くなるように設計されている。空気とＭＬＥＬＣ領域またはＭＬＥＬＣ層の要素との間の屈折率を調整することによって次のことが回避される。すなわち、生成された光の一部が導波モード内への全反射によって失われ、自己吸収されてしまうことが回避される。
【００５７】
本発明の少なくとも１つの別の有利な実施形態では、光抽出要素の形状は台形であるか、またはエンボスタイプのジオメトリーである。
【００５８】
本発明の少なくとも１つの有利な実施形態では、ルミネセンス変換要素の有利な形状は、フラットまたはレンズ状である。
【００５９】
本発明の少なくとも１つの別の有利な実施形態では、ＭＬＥＬＣ層または構造化されたルミネセンス変換層は、（複数の）光抽出要素および／または（複数の）ルミネセンス変換要素を含む。これは、殊に光源によって放射された光および色変換材料によって放射された光それぞれに対して低い吸収係数を伴う材料を含む。少なくとも１つの実施形態では、構造化されたルミネセンス変換層は基板を含む。
【００６０】
本発明の少なくとも１つの実施形態では、ＥＬ装置は照明用途に使用される。これは、ミリメータ領域から数センチメータまたはセンチメータの上の、横方向寸法を有していてよい。
【００６１】
本発明の少なくとも１つの実施形態では、ＥＬ装置は柔軟であり、エレクトロルミネセンスフィルムである。
【００６２】
本発明の少なくとも１つの実施形態では、構造化されたルミネセンス変換層の領域は、スクリーン印刷によって製造される。スクリーン印刷は典型的に約７０マイクロメータの分割に達する。これは次のことを意味する。すなわち、例えば球または球状の領域が、この分割のオーダーにある最小半径で製造可能であるということを意味する。さらにこれは特に、例えば条片状の領域が、この分割のオーダーにある最小条片幅で製造可能であるということを意味する。スクリーン印刷は特に低コストの用途に適しており、技術的に扱いやすい。
【００６３】
本発明の少なくとも１つの実施例では、構造化されたルミネセンス変換層の領域はリソグラフィ技術、例えばホトリソグラフィによって製造される。ホトリソグラフィで使用されるホトレジスト層の構造は、１００ナノメートルを下回る分割を有している。従って構造化されたホトレジスト層はこのような分割のボイドを有する。例えば、構造化されたホトレジスト層は、光源の透明層上に被着される。ボイドは第１の領域を定め、色変換材料によって充填され、色変換領域である第１の領域を形成する。ボイドの充填は、選択的な被着技術または非選択的な被着技術によって行われる。選択的な被着技術のケースでは、異なるボイドが異なる材料によって充填される。その後、構造化されたホトレジスト層が除去され、第１の領域が光源の透明層上に残る。ホトレジスト層を除去した後、この第１の領域を分割する、空の第２の領域があらわれる。第２の領域は空のままであってもよいし、非色変換領域である第２の領域を形成するために透明材料が充填されてもよい。択一的に、第２の領域が、色変換領域内の色変換材料とは異なる色変換材料によって充填されてもよい。これによってさらなる、例えば第２の色変換領域が形成される。
【００６４】
択一的に、ホトレジスト層内のボイドは第２の領域を定める。このボイドは色変換材料および／または非色変換材料によって充填され、第２の領域を形成する。ホトレジスト層を除去した後に、第２の領域ではない領域が色変換材料によって充填され、色変換領域である第１の領域を形成する。
【００６５】
本発明の少なくとも１つの実施形態では、ホトリソグラフィ技術が使用されて第１および／または第２の領域が基板上に形成される。色変換領域を伴う基板は、例えば透明接着剤、光硬化性透明接着剤またはインデックスマッチングジェルによって光源に取り付けられる。
【００６６】
本発明の少なくとも１つの実施例では、色変換材料は薄膜材料内に溶解されている。薄膜材料は例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリマーまたはその他の適切なポリマーまたは材料を含む。薄膜の特別に形成された薄膜または薄膜の一部は光源の透明層に取り付けられ、色変換領域である第１の領域を形成する。この技術は特に、緩和された分割のみが要求される低コストの用途に適用される。
【００６７】
本発明の少なくとも１つの実施例では、構造化されたルミネセンス変換層の色変換領域は、電気泳動によって製造される。この手法では構造化された透明な導電性層が、光源の透明層の上方に被着される。構造化された透明な導電性層は金属酸化物等の透明な導電性材料、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）またはドーピングされた導電性ポリマーを含むか、または透明な導電性材料から成る。有利には、構造化された透明な導電性層はＩＴＯから成る。構造化された透明層は構造化された透明要素を含む。これは共同で、構造化された透明層を形成する。構造化された透明な導電性層はまたは少なくとも１つの構造化された透明要素は、電界を印加するために使用される。電界によって、色変換材料（これは有利には液相であり、例えば液体混合物または溶液である）が構造化された透明な導電性層上または、色変換領域である第１の領域を形成する少なくとも１つの構造化された透明な要素上に被着されるかまたは析出される。他の構造化された透明要素に電界を加えることによって、他の液体または溶媒である他の色変換材料が、色変換領域である第２の領域を形成する構造化された透明要素上に被着される、または析出される。
【００６８】
この技術の解決方法は、構造化された透明な導電性層の分割に依存する。特に、結合剤または類似の材料は、色変換材料用のマトリックスまたはサポートとして必要ではない。
【００６９】
本発明の少なくとも１つの別の実施例では、構造化された透明な導電性層が透明基板上に被着される。構造化された透明な導電性層または構造化された透明要素は電界を印加するために使用され、これによって、色変換材料が、基板上の構造化された透明な導電性層上に被着される。その後、透明な基板は、例えば透明接着剤、光硬化透明接着剤またはインデックスマッチングジェルを用いて光源の透明層に取り付けられる。
【００７０】
本発明の少なくとも１つの実施例では、構造化されたルミネセンス変換層はボリュームキャスティング、スクリーン印刷、インクジェット印刷、スクラッチング、ドクターブレーディング、ホトリソグラフィ、ラミネーティング、または他の適切な技術によって製造される。
【００７１】
さらに、光抽出要素は非硬化連続層を成形することによって、またはホトリソグラフィによって製造される。ルミネセンス変換要素は、ボリュームキャスティング、スクリーン印刷、インクジェット印刷、ホトリソグラフィ等によって製造される。
【００７２】
本発明の少なくとも１つの実施形態では、開示されたエレクトロルミネセンス（ＥＬ）装置は以下のものを含む：すなわち、
・光源を含み、当該光源は、該光源から少なくとも部分的に光を透過させることができる透明層を含む、
・前記透明層の上方および光源の外面上に被着された構造化されたルミネセンス変換層を含み、ここで前記構造化されたルミネセンス変換層は色変換領域と非色変換領域を含み、当該色変換領域は前記光源からの光の第１のスペクトルを吸収し、光の第２のスペクトルを放射し、光の当該第２のスペクトルは前記光源からの光の吸収されなかったスペクトルと結合し、前記エレクトロルミネセンス装置に対する全体的な出力スペクトルを提供する。
【００７３】
本発明の少なくとも１つの実施例では、開示されたエレクトロルミネセンス（ＥＬ）装置は以下のものを含む：すなわち、
・光源を含み、当該光源は該光源から少なくとも部分的に光を透過させることができる透明層を含む、
・マルチエレメント光抽出およびルミネセンス変換層を含み、当該層は前記透明層の上方および前記光源の外面上に被着され、当該マルチエレメント光抽出およびルミネセンス変換層は複数の光抽出要素と複数のルミネセンス変換要素を含み、前記光抽出要素は前記光源からの光を拡散させ、さらに前記ルミネセンス変換要素は光源からの光の第１のスペクトルを吸収し、光の第２のスペクトルを放射し、さらに光の前記吸収されなかった第１のスペクトル、光の前記第２のスペクトルおよび前記拡散された光出力は前記光抽出要素によって、前記エレクトロルミネセンス装置に対する光の全体的な出力スペクトルを形成する。前記要素は相互に隣接しており、前記透明層に直接的に隣接している。
【００７４】
本発明の別の実施例には、開示された実施例および特徴のあらゆる可能な１つまたは複数の組み合わせも含まれる。
【００７５】
図１は、本発明の少なくとも１つの実施例に相応するエレクトロルミネセンス（ＥＬ）装置２００の実施例の断面図である。ＥＬ装置２００は、ＯＬＥＤデバイス２０５および構造化されたルミネセンス変換層２３０を含む。ＯＬＥＤデバイス２０５は基板２０８および基板２０８上の第１の電極２１１を含む。この第１の電極２１１は、不鮮明なアプリケーションのためにパターン化されてもよいし、またはバックライトまたは他の一般的な照明用途のためにパターン化されなくてもよい。ＯＬＥＤデバイス２０５は、第１の電極２１１上に半導体スタック２１４も含む。この半導体スタック２１４は以下のうちの少なくとも１つを含む：（１）アノードバッファ層（ＡＢＬ）２１５および（２）アクティブ発光層（ＥＭＬ）２１６である。
【００７６】
図１に示されているように、ＯＬＥＤデバイス２０５は底面発光型デバイスである。底面発光型デバイスとして、第１の電極２１１はアノードとして機能し、ＡＢＬ２１５は第１の電極２１１上に被着され、ＥＭＬ２１６はＡＢＬ２１５上に被着される。最終的にＯＬＥＤデバイス２０５は第２の電極２１７も含む。これは有機半導体スタック２１４上に被着されている。図１に示されているのとは異なる層を加えることもできる。これは例えば絶縁層、バリヤ層、電子／ホール注入および阻止層、ゲッター層等である。殊に、例えば平坦化層、水分および／または酸素吸収層およびバリヤ層等の１つまたは複数の層によるＯＬＥＤデバイス２０５の封入は、ＯＬＥＤデバイスを保護するために加えられる。
【００７７】
本発明と相応に、構造化されたルミネセンス変換層２３０は、ＯＬＥＤデバイス２０５の外面上に被着される。より詳細には、図示された構成においては、構造化されたルミネセンス変換層２３０は基板２８０上に被着される。ＯＬＥＤデバイス２０５および構造化されたルミネセンス変換層２３０は共同して、ＥＬ装置２００を構成する。これらの層の実施例を以下でより詳細に説明する。
【００７８】
基板２０８：
基板２０８は、付加的な層および電極を支持することができるあらゆる材料でありうる。底面発光型ＯＬＥＤの場合には、この基板は、ＯＬＥＤデバイス２０５によって発光された光の波長に対して透明または半透明である。有利な基板材料はガラス、石英およびプラスチックを含み、有利には薄い柔軟なガラスを含む。基板２０８の有利な厚さは使用されている材料およびデバイスの用途に依存する。基板２０８はシート状または連続した薄膜の形状に形成される。連続した薄膜は例えばＲｏｌｌ−ｔｏ−Ｒｏｌｌ製造プロセスに使用される。この製造プロセスは特にプラスチック、金属および金属化されたプラスチック薄膜に適している。
【００７９】
第１の電極２１１：
底面発光型構造では第１の電極２１１はアノードとして機能する（アノードはホール注入層として用いられる導電性層である）。典型的なアノード材料は金属（白金、金、パラジウム、インジウム等）；導電性酸化物（酸化鉛、酸化スズ、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等）；グラファイト；およびドーピングされた導電性ポリマー（ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン等）である。有利には第１の電極２１１は酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を含む。
【００８０】
ＯＬＥＤの場合には、第１の電極層２１１は通常は充分に薄く、透明または少なくとも半透明であり、光りの少なくとも一部を透過させることができる（底面発光型ＯＬＥＤにおいて）。第１の電極２１１の薄さは約１０ｎｍ〜１０００ｎｍであり、有利には約５０ｎｍ〜約２００ｎｍであり、より有利には約１００ｎｍである。従って、第１の電極を製造するステップにおいてあらゆる薄膜被着方法が使用可能である。これは真空蒸着、スパッタリング、電子ビーム被着、化学的蒸着、エッチングおよび当業者に公知の他の技術およびそれらの組み合わせを含む。このプロセスは通常、コントロールされた雰囲気内でのベーキングまたは焼きなましステップを含み、これによってアノード層の導電性および光学的な透過性が最適化される。その後、ホトリソグラフィが使用され、所望される場合には、あらゆるパターンを第１の電極２１１上に定めることができる。
【００８１】
ＡＢＬ２１５：
ＡＢＬ２１５は良好なホール導電特性を有しており、ホールを第１の電極２１１からＥＭＬ２１６に効果的に注入するのに適している。ＡＢＬ２１５はポリマーまたは小分子材料またはその他の材料を含むか、ポリマーまたは小分子材料またはその他の材料から成る。例えば、ＡＢＬ２１５は小分子またはそのポリマー形状である第三級アミンまたカルバゾール誘導体、導電性ポリアニリン（「ＰＡＮＩ」）、またはＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（「ＰＥＤＯＴ」）およびポリスチレンスルホン酸（「ＰＳＳ」）（例えばＨＣ Ｓｔａｒｃｋ社からの「Ｂａｙｔｒｏｎ Ｐ」として入手可能）。ＡＢＬ２１５は約５ｎｍ〜約１０００ｎｍの厚さを有し、従来では約５０〜約２５０ｎｍで使用されている。ＡＢＬ２１５の他の例は有利には厚さ１０〜５０ｎｍの銅フタロシアニン（ＣｕＰｕ）薄膜を含む。ＡＢＬ材料の他の例は当業者には公知であり、容易に代用可能であり、または上述した材料と容易に組み合わせ可能である。
【００８２】
ＡＢＬ２１５は選択的被着技術または非選択的被着技術を用いて形成される。選択的被着技術の例は例えばインクジェット印刷、フレックス印刷およびスクリーン印刷である。非選択的被着技術の例は、例えば、スピンコーティング、浸し塗り、ウェブコーティングおよびスプレーコーティングである。
【００８３】
ＥＭＬ２１６：
活性発光層（ＥＭＬ）２１６は有機エレクトロルミネセンス材料を含む。これは第１の電極２１１および第２の電極２１７にわたってポテンシャルが印加されると発光する。ＥＭＬは有機材料または有機金属化合物材料から製造され、ポリマー、モノマーまたは小分子エミッターまたはこれらの組み合わせまたは混合物を含む。ここで使用されているように、用語「有機」は有機金属化合物材料も含む。これらの材料内での発光は蛍光体および／または燐光体の結果として生成される。
【００８４】
有機材料は１つまたは複数のポリマー、ポリマーブレンド、モノマー、オリゴマー、コポリマー、有機サイドグループ、小分子またはこれらのあらゆるブレンドを含む。ＥＭＬ２１６は例えば共役ＥＬポリマー、例えばポリフルオレン、ポリチオフェン、ポリフェニレン、ポリチオフェンビニレン、ポリスピロポリマーまたはポリＰフェニレンビニレンまたはこれらのファミリー、コポリマー、それらの誘導体、ブレンドまたは混合物を含み、これは紫外、青、緑、黄色、オレンジ、赤、赤外、白を放射するか、または光のあらゆる単独スペクトルまたは結合スペクトルを放射する。
【００８５】
ＥＭＬ２１６は連続的な薄膜であり、これは非選択的に被着された（例えばスピンコーティング、浸し塗り、スプレーコーティング、ウェブコーティング等）領域または、選択的に被着された（例えばインクジェット印刷、フレックス印刷、またはスクリーン印刷によって）非連続的な領域である。所望であればＥＭＬ２１６を、蒸着、スパッタリング、真空蒸着等によって製造してもよい。
【００８６】
ＥＭＬ２１６は１つより多くの発光要素を含むことができる（例えばホストおよびドーパント）。発光要素が２つの場合には、ホスト要素とドーパント要素との相対的な関係が調整されて、所望の色が得られる。ＥＭＬ２１６は、あらゆる所望の色の光を放射し、所望のようにポリマー、コポリマー、ドーパント、クェンチャー、および、ホールおよび電子輸送材料を含む。例えばＥＭＬ２１６は紫外、青、赤、緑、オレンジ、黄色またはこれらの色のあらゆる所望の組み合わせの光を放射し、幾つかの用途では、白色光を生成する発光要素の組み合わせを含む。ＥＭＬ２１６は複数の別個の発光サブレイヤーを含むこともできる。
【００８７】
発光する活性エレクトロルミネセンス材料を得るのに加えて、ＥＭＬ２１６は電荷輸送が可能な材料も含むこともできる。電荷輸送材料は、電荷キャリヤを輸送することができるポリマーまたは小分子を含む。これは例えば、ポリチオフェン、誘導ポリチオフェン、オリゴマーポリチオフェン、誘導オリゴマーポリチオフェン、ペンタセン、トリフェニルアミンおよびトリフェニルジアミン等である。
【００８８】
第２の電極２１７：
底面発光構造では、第２の電極２１７はカソードとして機能する（すなわち電子注入層として機能する導電性層であり、低仕事関数の材料から成る）。カソードとして機能する多くの材料が当業者に知られているが、最も有利にはアルミニウム、インジウム、銀、金、マグネシウム、カルシウム、リチウム、フッ化リチウム、フッ化セシウム、フッ化ナトリウムおよびバリウムを含む合成物、またはこれらの組み合わせ、またはこれらの合金が使用される。アルミニウム、カルシウムとアルミニウムの組み合わせ、バリウムとアルミニウムの組み合わせ、フッ化リチウムとアルミニウムの組み合わせ、フッ化リチウムとカルシウムとアルミニウムの組み合わせ、マグネシウムと銀の組み合わせ、またはそれらの合金が特に有利である。
【００８９】
有利には、第２の電極２１７の厚さは約１０ｎｍ〜約１０００ｎｍであり、より有利には約５０ｎｍ〜約５００ｎｍであり、最も有利には約１００ｎｍ〜約３００ｎｍである。当業者には、第１の電極の材料が被着される多くの方法が知られているが、真空蒸着方法、例えば熱真空蒸着、スパッタリングまたは電子ビーム被着が有利である。
【００９０】
付加的に第２の電極２１７はミラーとして機能する、または付加的なミラー層を含み、、ＥＭＬ２１６内で生成され、透明基板２０８から離れる方向に放射された光を基板２０８に向けて反射する。
【００９１】
バリヤ層およびゲッター層等の他の層（図示されていない）が、電子デバイスを保護するために使用されてもよい。このような層は当業者には既知であり、ここで詳細に説明しない。
【００９２】
構造化されたルミネセンス変換層２３０：
図示されたＯＬＥＤデバイス２０５は底面発光型ＯＬＥＤである。従ってＥＭＬ２１６から発光された光は基板２０８を通過する。本発明の種々の実施例では、構造化されたルミネセンス変換層２３０は基板２０８の露出された外面上（従って、ＯＬＥＤデバイス２０５の外面上）に被着され、ＥＬ装置２００からの光出力を修正および調整する。本発明の少なくとも１つの実施例では、構造化されたルミネセンス変換層は第１の色変換領域２３０Ａと、第２の、非色変換領域２３０Ｂから成る。第１の色変換領域２３０Ａは共同して、構造化されたルミネセンス変換層２３０に対するパターンまたは「構造」を形成する。これは、従来のエレクトロルミネセンスデバイス内で使用されている統一したダウンコンバーション層（ここでは全ての層が色変換材料を有している）から区別される。構造化されたルミネセンス変換層の構造は、本発明の種々の実施例では、条片状、交差条片状（メッシュ状）、円形、四角形（チェック状）または他のあらゆる幾何学的構造であってよい。構造の例は図４Ａ〜４Ｆに示されている。
【００９３】
種々の色変換領域２３０Ａは、種々の非色変換領域２３０Ｂによって分けられている。この非色変換領域２３０Ｂは完全に空であるか、または非吸収性の発光または光透過材料（例えばガラス）を含む。色変換領域２３０Ａはそれぞれ蛍光材料または燐光材料を含むか、またはあるスペクトルの光を吸収し、別のスペクトルの光を放射するあらゆる色変換材料を含む。色変換領域２３０Ａ内の色変換材料は透明マトリクス内に組み込まれていてよい。構造化されたルミネセンス変換層２３０内の全ての色変換領域２３０Ａを同じ材料から製造することも、異なる材料から製造することもできる。例えば、色変換領域２３０Ａの一部はオレンジ発光であり、別の部分が黄色発光であってよい。色変換領域２３０Ａと非色変換領域２３０Ｂとの比率は、ＥＮ装置の出力スペクトルに影響を与える。この比率を加えることによって、構造化された変換層の使用によって、統一された変換層が使用されている場合よりも、出力スペクトルの設計においてより大きな柔軟性が得られる。この柔軟性によって、効果と演色の間により良好な妥協点を見つけることができる。
【００９４】
色変換領域２３０Ａを形成するのに使用される色変換材料の例には、有機染料および無機染料、セリウムドーピングされたガーネット、窒化物燐光体、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋またはＳｒＳ:Ｅｕ２＋等のイオン燐光体、量子点、蛍光染料または共役ポリマーが含まれる。しかし、これに制限されていない。色変換材料はそれぞれのケースにおいて透明マトリクス材料内に溶解されるかまたは混合される。この透明マトリクス材料は例えば、シリコーン、エポキシ樹脂、接着剤、ポリメチルメタクリラート、ポリカーボネート等である。
【００９５】
構造化されたルミネセンス変換層２３０の厚さは、デバイスの所望の出力スペクトルおよび構造化されたルミネセンス変換層２３０内の色変換材料の濃度に依存する。色変換材料の濃度は焼入および凝固作用によって制限される。さらに、散乱作用、殊に後方散乱は色変換材料の濃度に依存する。このような効果を低減させるために、色変換材料の粒子サイズは少なくとも１５００ナノメートルまたは効果的には最大で３００ナノメートルが有利である。
【００９６】
色変換材料の濃度は光子飽和限界に達しない程度である。この場合には、ＥＬ装置２００の放射された光のスペクトルは、ＯＬＥＤ２０５によって放射され、非色変換領域２３０Ｂを通過し、変換されずに色変換領域２３０Ａを通過した光の部分のスペクトル、およびＯＬＥＤ２０５によって放射され、色変換領域２３０Ａにおいて他の波長に変換された光の部分のスペクトルによって与えられる。
【００９７】
択一的に、色変換材料の濃度は光子飽和限界に達するまたはこれを超える程度であってもよい。この場合には、ＥＮ装置２００の放射された光のスペクトルは、ＯＬＥＤ２０５によって放射され、非色変換領域２３０Ｂを通過した光の部分のスペクトル、およびＯＬＥＤによって放射され、色変換領域２３０Ａにおいて他の波長に変換された光の部分のスペクトルによって与えられる。
【００９８】
例えば光源は青色光を放射し、色変換領域２３０Ａはこの光源によって放射された光を吸収し、波長の黄色領域において発光し、光子飽和限界には達しない。色変換領域２３０Ａと非色変換領域２３０Ｂとの表面比率に依存して、色変換領域２３０Ａにおける色変換材料の濃度および色変換領域２３０Ａの厚さ、ＥＬ装置２００の放射スペクトルが調整され、青および黄色光のあらゆる組み合わせにされ、有利には白になる。
【００９９】
択一的にこの色変換領域は、赤色光を放射する色変換材料と、緑色光を放射する他の色変換材料を含む。この場合には、ＥＬ装置２００の放射スペクトルは有利には暖色の白になる。
【０１００】
色変換領域２３０Ａ内で光子飽和限界に達するまたはこれを超える場合には、ＥＬ装置２００の出力スペクトルはむしろ、色変換材料の小さい濃度変化および色変換領域２３０Ａの厚さには無関係であり、色変換領域２３０Ａと非色変換領域２３０Ｂの表面比率にのみ依存する。
【０１０１】
幾つかの実施例では、構造化されたルミネセンス変換層２３０Ａは光学的接着剤またはインデックスマッチングジェルを用いて基板２８０に接着される。光学的接着剤は付加的に紫外線によって硬化される。
【０１０２】
例えば、色変換領域は薄膜内に含まれる。この場合に非色変換領域は空のままであるか、または透明な薄膜によって形成される。
【０１０３】
他の実施例では、構造化されたルミネセンス変換層２３０は、スクリーン印刷、インクジェット印刷、電気泳動または他の選択的な被着技術、または非選択的または選択的な被着技術と組み合わされたマスキングによって、基板２０８上に直接的に形成される。さらに、構造化されたルミネセンス変換層２３０は、架橋可能な材料を用いる。この材料はその後、基板２０８に化学的に結合される。
【０１０４】
図２Ａおよび２Ｂは、本発明の少なくとも１つの実施例によるＥＬ装置の例の斜視図および断面図を示している。ＥＬ装置３０８は光源３０５および構造化されたルミネセンス変換層３３０を含む。層３３０は複数の色変換領域３３０Ａおよび非色変換領域３３０Ｂを有する。非色変換領域３３０Ｂは空の領域として示されている。
【０１０５】
非色変換領域の幅は「ｂ」であり、色変換領域の幅は「ａ」である。「ａ」と「ｂ」の比率は出力スペクトルを定め、この特別な実施例に対しては式２で上述されたように定める（ここで「ｂ」は１−ｘであり、「ａ」はｘである）。式２を参照すると、構造化されたルミネセンス変換層３３０の厚さはδである。示されているように、この厚さは構造化されたルミネセンス変換層２３０にわたって統一されている。しかし、他の実施例では、この厚さは１つの色変換領域から別の色変換領域へと変化してよい、または１つの所与の色変換領域内で変化してもよい。式２は上述のように統一の厚さ値δを想定している。色変換領域３３０Ａは光源３０５から放射された光の特定のスペクトルを吸収し、光の他のスペクトルを放射する。非色変換領域３３０ｂは、スペクトル変換することなく、光源３０５から放射された光を通過させる。この非色変換領域３３０ｂは実際の材料を含むよりもむしろ、空であるかまたは無効なスペースである。例えば、非色変換領域３３０ｂは光学的な接着剤またはガラスまたは同様の光透過材料を含む。
【０１０６】
図３Ａは、本発明の少なくとも１つの実施例によるＥＬ装置の別の例の断面図を示している。ＥＬ装置３０９は光源３０５および構造化されたルミネセンス変換層３３０を含んでいる。層３３０は複数の第１の色変換領域３３０Ａと複数の第２の色変換領域３３Ｂを有する。第１の色変換領域３３０Ａは色変換材料を含んでおり、この色変換材料は光源３０５によって放射された光を、光源３０５によって放射された光が第２の色変換領域３３０Ｂにおける色変換材料によって変換される波長の領域とは異なる波長の領域に変える。
【０１０７】
第１の色変換領域３３０Ａまたは第２の色変換領域３３０Ｂによって光子飽和限界に達していないのは有利である。例えば光源３０５は主に青色光を放射し、第１の色変換領域３３０Ａはこの青色光の一部を赤色光に変換し、第２の色変換領域３３０Ｂはこの青色光の一部を緑色光に変換する。また、これらの色変換領域３３０Ａおよび３３０Ｂにおいて光子飽和限界には達していない。第１の色変換領域３３０Ａと第２の色変換領域３３０Ｂ内の色変換材料の濃度および第１の色変換領域３３０Ａおよび第２の色変換領域３３０Ｂの厚さに依存して、青色、赤色および緑色の光のあらゆる混合が生成可能であり、これは白を含む発光スペクトルの変化をもたらす。色変換材料の濃度は各第１の色変換領域３３０Ａにおいて、および／または各第２の色変換領域３３０Ｂにおいて同じであってもよく、また色変換領域の間で異なっていてもよく、また同じ色変換領域において異なっていてもよい。
【０１０８】
図３Ａでは全ての色変換領域の厚さが同じであるが、個々の色変換領域の厚さは、他の厚さと異なっていてよく、または１つの色変換領域内で異なっていてよい。
【０１０９】
択一的に、第１の色変換領域３３０Ａにおいておよび第２の色変換領域３３０Ｂにおいて光子飽和限界に達している、またはこれを超えている。これは、主に変換された光のみがＥＬ装置３０９によって放射されていることを意味している。第１の色変換領域３３０Ａによって占領されている表面と第２の色変換領域３３０Ｂによって占領されている表面の比に依存して、ＥＬ装置の固定された放射スペクトルが得られる。
【０１１０】
例えば光源３０５は主に青色光を放射し、第１の色変換領域３３０Ａは青色光を赤色光に変換し、第２の色変換領域３３０Ｂは青色光を緑色光に変換する。第１の色変換領域３３０Ａと、第２の色変換領域３３０Ｂ、と非色変換領域３３０Ｃの表面の比に依存して、赤色光および緑色光のあらゆる混合が得られる。これは発光スペクトルに変化をもたらす。第１の色変換領域３３０Ａおよび第２の色変換領域３３０Ｂにおいて、光子飽和限界に達しているので、ＥＬ装置３０９の発光スペクトルはむしろ個々の色変換領域の厚さの小さい変換および個々の色変換領域の色変換材料の濃度には依存しない。従って、このようなデバイスはその出力スペクトルに関して高い再現性を有し、同時に製造プロセスにおける要求は低い。
【０１１１】
択一的に、領域３３０Ｂは非色変換領域である。ＥＬ装置３０９は基本的には、図１に示されたＥＬ装置２００と類似している。ここでは、非色変換領域３３０Ｂは透明な、非色変換材料によって充填されている。この材料は光源３０５によって放射されたスペクトルを変えない。例えば非色変換材料はシリコーン、エポキシ樹脂またはアクリル樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリメチルメタクリラートおよび／またはポリカーボネートを含む。付加的に色変換領域３３０Ａは透明な、非色変換材料を含む。これは色変換材料に対するマトリクス材料として機能する。色変換材料はこのマトリクス材料内に溶解される、混合される、またそうでない場合にはマトリクス材料内に混合される。非色変換領域３３０Ｂに対して非色変換材料を使用し、色変換領域３３０Ａに対するマトリクス材料として非色変換材料を使用することによって、構造化されたルミネセンス変換層３３０Ａの安定性が向上し、並びに、光源３０５に対する構造化されたルミネセンス変換層３３０Ａの接着性も向上する。これは殊に、ＥＬＬ装置３０９が柔軟であり、大きい領域を照明する装置である場合に有利である。
【０１１２】
図３Ｂは、本発明の少なくとも１つの実施例によるＥＬ装置の別の例の断面図を示している。ＥＬ装置３１０は光源３０５および構造化されたルミネセンス変換層３３０を含む。層３３０は複数の第１の色変換領域３３０Ａ、複数の第２の色変換領域３３０Ｂおよび複数の非色変換領域３３０Ｃを含む。第１の色変換領域３３０Ａは色変換材料を含む。この色変換材料は光源３０５によって放射された光を、第２の色変換領域３３０Ｂ内の色変換材料によって変換される、光源３０５によって放射された光の波長の領域とは異なる波長の領域に変換する。
【０１１３】
図３Ｂにおいて非色変換領域３３０Ｃは空に示されているが、非色変換領域３３０Ｃが透明材料、例えばシリコーン、エポキシ樹脂またはアクリル性樹脂、ガラス、または他の適切な透明材料またはこれらの組み合わせはまたは混合物によって充填されてもよい。有利には第１の色変換領域３３０Ａにおいても第２の色変換領域３３０Ｂにおいても光子飽和限界に達しているか、またはこれを超えている。色変換領域における色変換材料の小さい変化および色変換領域の厚さの小さい変化に依存して、出力スペクトルは主にルミネセンス変換層３３０の表面の一部によって得られる。この表面は第１の色変換領域３３０Ａ、第２の色変換領域３３０Ｂおよび非色変換領域３３０Ｃによって占領されている。
【０１１４】
択一的に、第１の色変換領域３３０Ａにおいてのみ、または第２の色変換領域３３０Ｂにおいてのみ、光子飽和限界に達するまたはこれを超える。
【０１１５】
図４Ａ〜Ｆは、構造化されたルミネセンス変換層に対するパターンの例を平面図で示している。
【０１１６】
図４Ａは、構造化されたルミネセンス変換層に対する条片状のパターンまたは構造７０１を示している。色変換領域７３０Ａは成形され、非色変換領域はブランクである。このパターンは、例えば、図２Ａおよび２Ｂに示された構造化されたルミネセンス変換層３３０の断面図に相当する。
【０１１７】
択一的に、成形された領域は第１の色変換領域７３０Ａをあらわし、ブランクの領域は第２の色変換領域７３０Ｂをあらわし、これは例えば、図３Ａに示された構造化されたルミネセンス変換層３３０の断面図に相当する。
【０１１８】
図４Ｂはメッシュパターンまたは構造７０２を示す。ここで色変換領域７３０Ａは交差し、部分的に重畳した条片によって形成されている。この場合には、領域７３０Ｂは幾何学的形状において四角形であり（平面図から見て）、非色変換領域または、別の、例えば第２の色変換領域である。択一的に、条片状の領域７３０Ａは非色変換領域であり、領域７３０Ｂは色変換領域である。
【０１１９】
図４Ｃは、構造化されたルミネセンス変換層に対する円形パターンまたは構造７０３を示している。このパターンの１つの例は、円柱状の色変換領域７３０Ａである。これは乾燥して、水滴状に形成された薄膜になる被着によって形成される。領域７３０Ｂは非色変換領域であるか、または別の、例えば第２の色変換領域であってよい。択一的に領域７３０Ａは非色変換領域であり、領域７３０Ｂは色変換領域であってよい。さらに円形状の領域７３０Ａは例えば楕円状であってもよい。
【０１２０】
図４Ｄはチェック状のパターンまたは構造７０４を示している。ここで色変換領域７３０Ａおよび非色変換領域７３０Ｂは交互の四角形である。択一的に、領域７３０Ｂは別の、例えば第２の色変換領域であってよい。
【０１２１】
図４Ｅは、第１の色変換領域７３０Ａと、第２の色変換領域７３０Ｂと、非色変換領域７３０Ｃとを伴うパターンまたは構造７０５を示している。領域７３０Ａおよび７３０Ｂは円形状の領域として示されているが、あらゆる他の形状または相対的サイズのものでよい。
【０１２２】
図４Ｆは、第１の色変換領域７３０Ａ、第２の色変換領域７３０Ｂおよび非色変換領域７３０Ｃを伴う、条片状のパターンまたは構造７０６を示している。このパターンは例えば、図３Ｂに示された、構造化されたルミネセンス変換層３３０の断面図に相当する。
【０１２３】
図４Ａ〜４Ｆに示されたパターンは単に、構造化されたルミネセンス変換層に対する可能なパターンまたは構造の例であって、限定的なものまたは網羅的なものではない。繰り返しのパターンで示されているが、構造化されたルミネセンス変換層はランダムまたは非周期的または部分的に繰り返される色変換領域および非色変換領域を有していてもよい。さらに、上述のように、色変換領域の厚さは、他の色変換領域と比較して異なっていてもよい。単独の別個の色変換領域の厚さがその幅にわたって変化してもよい。例えば、乾燥した溶液水滴の結果である色変換領域は、特定の箇所で（例えば水滴の中心箇所で）より厚く、外側領域へ向かって薄くなっていくであろう。
【０１２４】
図５は、本発明の少なくとも１つの実施例によるエレクトロルミネセンス（ＥＬ）装置５００の実施例の断面図である。ＥＬ装置５００は、ＯＬＥＤデバイス５０５および構造化されたルミネセンス変換層５０３を含む。これはマルチエレメント光抽出およびルミネセンス変換（ＭＬＥＬＣ）層として形成されている。ＯＬＥＤデバイス５０５は、基板５０８および、基板５０８上の第１の電極５１１を有している。第１の電極５１１は不鮮明なアプリケーションに対してはパターニングされ、バックライトまたはその他の一般的な照明用途に対してはパターニングされない。ＯＬＥＤデバイス５０５は、第１の電極５１１上の半導体スタック５１４も含む。半導体スタック２１４は少なくとも以下のものを含む：（１）アノードバッファ層（ＡＢＬ）５１５および（２）活性発光層（ＥＭＬ）５１６である。
【０１２５】
図５に示されているように、ＯＬＥＤデバイス５０５は、底面発光型デバイスである。底面発光型デバイスとしては、第１の電極５１１はアノードとして機能し、ＡＢＬ５１５は第１の電極５１１上に被着され、ＥＭＬ５１６はＡＢＬ５１５上に被着される。最終的に、ＯＬＥＤデバイス５０５は、有機半導体スタック５１４上に被着された第２の電極５１７も含む。図５に示された層以外の層、例えば絶縁層、バリヤ層、電子／ホール注入および阻止層、ゲッター層等が加えられてもよい。特に、１つまたは複数の層（例えば平坦化層、水分および／または酸素吸収層およびバリヤ層）によるＯＬＥＤデバイス５０５の封入が加えられ、ＯＬＥＤデバイスが保護されてもよい。ＯＬＥＤデバイス５０５は、図１に示されたＯＬＥＤデバイス２０５に類似している。ＯＬＥＤ２０５の要素の種々の実施例、すなわち、これまで詳細に説明した基板２０８、第１の電極２１１、ＡＢＬ２１５、ＥＭＬ２１６および第２の電極２１７の種々の実施例は、それぞれＯＬＥＤ５０５の要素、すなわち基板５０８、第１の電極５１１、ＡＢＬ５１５、ＥＭＬ５１６、および第２の電極２１７にも当てはまる。
【０１２６】
本発明に相応して、ＭＬＥＬＣ層５３０はＯＬＥＤデバイス５０５の外側に被着される。より詳細には、図示の構造では、ＭＩＥＬＣ層５３０は基板５０８上に被着される。ＯＬＥＤデバイス５０５およびＭＬＥＬＣ層５３０は共同して、ＥＬ装置５００を構成する。ＭＬＥＬＣ層の実施例を以下でより詳細に説明する。
【０１２７】
マルチエレメント光抽出およびルミネセンス変換（ＭＬＥＬＣ）層５３０：
図４に示されているＯＬＥＤデバイス５０５は、底面発光型ＯＬＥＤであり、ＥＭＬ５１６から放射された光は基板５０８を通過する。本発明の種々の実施例では、マルチエレメント光抽出およびルミネセンス変換（ＭＬＥＬＣ）層５３０は、基板５０８の露出された外面上（従ってＯＬＥＤデバイス５０５の外面上）に被着されており、ＥＬ装置５００からの光出力を修正し、調整する。
【０１２８】
本発明の少なくとも１つの実施例では、ＭＬＥＬＣ層５３０は少なくとも１つの光抽出要素５３０Ａと少なくとも１つのルミネセンス変換要素５３０Ｂを含んでいる。
【０１２９】
各ルミネセンス変換要素５３０Ｂは少なくとも１つの色変換領域を含み、この色変換領域は蛍光体材料または燐光体材料またはあるスペクトルの光を吸収し、別のスペクトルの光を放射するあらゆる色変換材料を含んでいる。有利にはルミネセンス変換要素５３０Ｂは色変換領域である。ルミネセンス変換要素５３０Ｂの色変換領域内の色変換材料が透明マトリクス内に組み込まれてもよい。全てのルミネセンス変換要素５３０Ｂを同じ材料から構成してもよく、または異なる材料から構成してもよい。例えば、ルミネセンス変換要素５３０ｂの一部はオレンジ発光であり、他の一部が黄色発光であってよい。ルミネセンス変換要素５３０ｂを形成するのに使用される色変換材料の例は以下のものを含むが、これに制限されない。すなわち散乱粒子、有機染料および無機染料、セリウムドーピングされたガーネット、窒化物燐光体、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋またはＳｒＳ:ＥＵ２＋等のイオン燐光体、量子点、蛍光染料または共役ポリマーを含む。色変換領域は各ケースにおいて透明マトリクス内に溶解されるかまたはブレンドされる。透明マトリクスは、例えばシリコーン、エポキシ樹脂、接着剤、ポリメチルメタクリラート、ポリカーボネート等である。ルミネセンス変換要素５３０Ｂの形状／幾何学的形状は平坦であるか、またはレンズ状であるか、またはそのほかのあらゆる所望の形状である。
【０１３０】
光抽出要素５３０Ａは、ＯＬＥＤの透明層または取り付けられる光源とほぼ等しい屈折率を有する材料を含む。図５に示された実施例では、光抽出要素５３０ＡはＯＬＥＤデバイス５０５の基板５０８の屈折率と一致する屈折率を有している。光抽出要素５３０Ａはルミネセンス変換要素５３０Ｂの屈折率を上回る、またはそれに等しい屈折率も有するであろう。
【０１３１】
本発明の１つの実施例では、光抽出要素５３０Ａは色変換材料を有していないが、むしろ非色変換領域を含む。有利にはこのケースでは、光抽出要素５３０Ａは非色変換領域である。択一的な実施例では、光抽出要素５３０Ａは色変換材料を含む。光抽出要素５３０Ａの形状／幾何学的形状は台形状または現存しているようにエンボス状である。光抽出要素５３０Ａに対する幾何学的形状の角度は光の出力結合が増大するように設計されている。有利には、光抽出要素およびルミネセンス変換要素は両方とも、光源によって放射された光および色変換材料によって放射された光それぞれに対して低い吸収係数を有している材料を含む。
【０１３２】
ルミネセンス変換要素５３０Ａの表面領域（または幅または他の寸法）と、光抽出要素５３０Ｂの表面領域の比は、ＥＬ装置の全体的な出力スペクトルに影響を与える。この比を加えることによって、マルチエレメント光抽出およびルミネセンス変換層の使用によって、統一された変換層を使用する場合よりも、出力スペクトルの設計においてより大きい柔軟性が得られる。この柔軟性によって、効果と演色性との間でより良い妥協点が見つけられる。
【０１３３】
ＭＬＥＬＣ層５３０の厚さは、光抽出要素５３０Ａとルミネセンス変換要素５３０Ｂとの間で変化する。これは、デバイスの所望の出力スペクトルおよびルミネセンス変換要素５３０Ｂにおける色変換材料の濃度に依存する。色変換材料の濃度は焼入および凝固作用によって制限される。さらに散乱効果、殊に後方散乱は色変換材料の濃度に依存する。このような作用を最小化するために、色変換材料の粒子サイズは有利には、少なくとも１５００ナノメートルまたは最大で３００ナノメートルが有利である。
【０１３４】
幾つかの実施例では、ＭＬＥＬＣ層５３０は基板５０８に、付加的に紫外線によって硬化可能な光学的接着剤またはインデックスマッチングジェルを用いて取り付けられる。他の実施例では、ＭＬＥＬＣ層５３０はスクリーン印刷、インクジェット印刷または他の選択的な被着技術または非選択的な被着技術と組み合わされたマスキングによって基板５０８上に直接的に被着される、または形成される。さらにＭＬＥＬＣ層５３０は架橋可能な材料を用いることができる。この材料はその後、基板５０８に化学的に結合される。より詳細には、光抽出要素５３０Ａは硬化されていない層をリソグラフィプロセスによってまたは他の物理的／化学的アプリケーションによって成形することまたはアタッチメントによって形成される。ルミネセンス変換要素５３０Ｂをボリュームキャスティング、インクジェット印刷、スクリーン印刷、シャドーマスキング等の選択的被着技術によって製造することができる。
【０１３５】
図６は、本発明の少なくとも１つの実施例によるＥＬ装置の例の断面図を示している。ＥＬ装置６０８は光源６０５と構造化されたルミネセンス変換層６３０を含む。ここでこのルミネセンス変換層は、図４のＭＬＥＬＣ層５３０と類似した、マルチエレメント光抽出およびルミネセンス変換（ＭＬＥＬＣ）層として形成されている。層６３０は少なくとも１つの光抽出要素６３０Ａと少なくとも１つのルミネセンス変換要素６３０Ｂを有する。有利には光抽出要素６３０Ａは非色変換領域であり、ルミネセンス変換要素６３０Ｂは色変換領域である。
【０１３６】
光源６０５への境界面での個々の光抽出要素の幅は「ａ」であり、光源６０５への境界面での個々のルミネセンス変換要素の幅は「ｂ」である。「ａ」と「ｂ」の比率は式２で説明されたように出力スペクトルを定めるために使用される（ここで「ｂ」は１−ｘであり、「ａ」はｘである）。示されているように、物理的な厚さは、ＭＬＥＬＣ層として形成されている構造化されたルミネセンス変換層６３０にわたって統一されている。しかし、他の実施例では、この厚さは、１つのルミネセンス変換要素から別のルミネセンス変換要素へと変化してもよいし、または所与のルミネセンス色変要素内で変化してもよく、光抽出要素の間で変化してもよい。ルミネセンス変換要素６３０Ｂは光源６０５から放射された光の第１のスペクトルを吸収し、光の第２のスペクトルを放射する。光抽出要素６３０Ｂは、有利には非色変換領域であり、スペクトル色シフトさせずに（特定のまたは小さい故意の色変化無しに）、しかし出力は増大させ、光源６０５から放射された光を通過させる。例えば、光抽出要素６３０Ｂは光学的な接着剤またはガラスまたは同様の光透過材料を含む。
【０１３７】
光抽出要素６３０Ａおよびルミネセンス変換要素６３０Ｂの形状、機能および構成は、図５の光抽出要素５３０Ａおよびルミネセンス変換要素５３０Ｂに対して説明したものと類似している。全体的な光出力およびスペクトルは、光の吸収されなかった第１のスペクトル、光の放射された第２のスペクトルおよび光抽出要素６３０Ａによる光抽出の効果との組み合わせである。
【０１３８】
択一的に、図５およびに相応する本発明の別の実施例では、光抽出要素は第２の色変換領域を含むか、または第２の色変換領域であってよい。ルミネセンス変換要素および光抽出要素の少なくとも一部を形成する第１および／または第２の色変換領域はそれぞれ、光子飽和限界に達するまたはこれを超えていてもよく、また光子飽和限界に達しなくてもよい。
【０１３９】
図７Ａおよび７Ｂは、構造化されたルミネセンス変換層のマルチエレメント光抽出およびルミネセンス変換領域に対するパターンの例を平面図で示している。さらに、構造化されたルミネセンス変換層はＭＬＥＬＣ層のみを有していてよい。すなわち、構造化されたルミネセンス変換層はＭＬＥＬＣ層として形成されており、示されたパターンはＭＬＥＬＣ層にも使用可能である。
【０１４０】
図７Ａは、マルチエレメント光抽出およびルミネセンス変換領域または層４３０に対するチック状のパターンを示しており、ここでは光抽出要素４３０Ａおよびルミネセンス変換要素４３０Ｂは交互に四角形／長方形で頂部を横切る。
【０１４１】
図７Ｂはマルチエレメント光抽出およびルミネセンス変換領域または層４３１に対する条片状のパターンの一部を示している。ルミネセンス変換要素４３１Ａは湾曲した表面を有しており、光抽出要素４３１Ｂはエンボス状または台形状である。このパターンは例えば、図６に示されたマルチエレメント光抽出およびルミネセンス変換層６３０の断面図に相当する。
【０１４２】
図示されていない他の択一的なパターンはメッシュパターンを含み、ここでは光抽出要素およびルミネセンス変換要素は、相互に重畳する条片である。図示されていないさらなる他のパターンは、色変換領域に対する円形パターンを含む。このパターンに対する１つの実施例は、ルミネセンス変換要素を含む色変換材料によって取り囲まれた光抽出要素に対する切断円錐形状である。
【０１４３】
図７Ａおよび７Ｂに示されたパターンは、マルチエレメント光抽出要素およびルミネセンス変換領域または層の単なる例であり、制限的ものまたは網羅的なものではない。繰り返しのパターンで示されているが、マルチエレメント光抽出要素およびルミネセンス変換領域または層はランダムなまたは繰り返しではないまたは部分的に繰り返しの光抽出およびルミネセンス変換要素を有していてもよい。さらに上述のように、ルミネセンス変換要素または光抽出要素の厚さは統一でなくてよく、相互に比較して変化してよい。
【０１４４】
頂部発光型ＯＬＥＤデバイス
図１に示され、上述された例に対する択一的な構造において、第１の電極２１１はカソードとして機能し（カソードは電子注入層として作用し、低い仕事関数を有する材料を含む導電性層である）する。頂部発光型ＯＬＥＤの場合にはむしろ、アノードよりもカソードが基板２０８上に被着される。この択一的な構成では、第２の電極層２１７はアノードとして機能する（アノードはホール注入層として作用し、約４．５ｅＶよりも高い仕事関数を有する材料を含む導電性層である）。頂部発光型ＯＬＥＤの場合にはむしろ、カソードよりもアノードが半導体スタック２１４上に被着される。
【０１４５】
ＯＬＥＤが上述したような頂部発光型である実施例では、アノードは透明かまたは半透明に製造され、半導体スタック２１４からの光はデバイスの頂部を通過することができる。このようなケースでは、構造化されたルミネセンス変換層は、図１に示された底面発光型ＯＬＥＤのように基板２０８にではなく、むしろアノード２１７（またはガラス層、ふたまたはカバーまたはあらゆる他の材料およびアノードを封入し、保護する構造体）に接着または結合または硬化される。
【０１４６】
「頂部発光型」構造は、特定の構造化されたルミネセンス変換層に制限されていないので、類似の「頂部発光型」構造も、構造化されたルミネセンス変換層として、例えば図５に示されたように、ＭＬＥＬＣ層を伴うＥＬ装置またはあらゆる構造化された他のルミネセンス変換層を伴うＥＬ装置に使用可能である。
【０１４７】
これまでに説明したＥＬ装置の組み合わせまたはアレイから製造されるＯＬＥＤ光源およびディスプレイは、情報ディスプレイ、一般的な産業的照明およびエリア照明、電話、プリンター、コンピュータディスプレイ、テレビおよび照明された標識等の用途内で使用可能である。
【０１４８】
発光デバイス製造分野の当業者には、この説明、図および実施例から、この明細書に含まれる特徴および実施例のあらゆる組み合わせも含まれ、本発明の実施例に対する修正並びに偏光も、以降の特許請求の範囲によって規定された本発明の範囲から逸脱することなく行われることが明確であろう。
【図面の簡単な説明】
【０１４９】
【図１】本発明の少なくとも１つの実施例によるエレクトロルミネセンス（ＥＬ）装置の実施例の断面図
【図２】本発明の実施例によるＥＬ装置の例の斜視図および断面図
【図３】本発明の実施例によるＥＬ装置の例の断面図
【図４】構造化されたルミネセンス変換層に対するパターンの例の平面図
【図５】本発明の少なくとも１つの実施例によるＥＬ装置の別の実施例の断面図
【図６】本発明の少なくとも１つの実施例によるＥＬ装置の別の例の断面図
【図７】マルチエレメント光抽出およびルミネセンス変換領域または層のパターンの例の平面図
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エレクトロルミネセンス装置（２００）であって：
光源（２０５）と、構造化されたルミネセンス変換層（２３０）とを有しており、
前記光源は、該光源から光を少なくとも一部分透過させることができる透明層を有しており、
前記構造化されたルミネセンス変換層は前記透明層上方に被着されており、当該構造化されたルミネセンス変換層（２３０）は第１の色変換領域（２３０Ａ）と、該第１の色変換領域（２３０Ａ）とは異なる第２の領域（２３０Ｂ）とを含んでおり、
前記第１の色変換領域（２３０Ａ）は前記光源（２０５）からの光の第１のスペクトルを吸収し、光の第２のスペクトルを放射し、当該光の第２のスペクトルは前記第２の領域（２３０Ｂ）からの光のスペクトルと結合して、前記エレクトロルミネセンス装置（２０）に対する光の全体的な出力スペクトルを与える、
ことを特徴とするエレクトロルミネセンス装置。
【請求項２】
前記第２の領域（２３０Ｂ）は非色変換領域を含んでおり、当該第２の領域（２３０Ｂ）を通過した光によって与えられる当該第２の領域（２３０Ｂ）からの光のスペクトルは、光の吸収されていない第１のスペクトルである、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記非色変換領域（２３０Ｂ）は材料を有していない、または前記第１のスペクトルを有する光に対して非吸収性かつ透過性である非色変換材料を有している、請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
前記非色変換領域および／または前記非色変換材料は、シリコーン、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ガラス、ポリカーボネートおよびポリメチルメタクリラートのうちの少なくとも１つを含む、請求項３記載の装置。
【請求項５】
前記第２の領域（３３０Ｂ）は第２の色変換領域を含んでおり、当該第２の色変換領域は前記第１のスペクトルの少なくとも一部を有する光を吸収し、前記第１および第２のスペクトルとは異なる第３のスペクトルを有する光を放射する、請求項１から４までいずれか１項記載の装置。
【請求項６】
前記第２の領域（３３０Ｂ）は第２の色変換領域である、請求項５記載の装置。
【請求項７】
前記第１の色変換領域（２３０Ａ）は色変換材料を含んでいる、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
【請求項８】
前記第２の色変換領域（３３０Ｂ）は色変換材料を含んでいる、請求項５から７に記載の装置。
【請求項９】
前記構造化されたルミネセンス変換層（２３０）は色変換材料を含んでいる、請求項１から８までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１０】
前記色変換材料は少なくとも１つの染料を含んでいる、請求項７から９までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１１】
前記色変換材料は蛍光体および／または燐光体である、請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
前記染料または前記色変換材料は有機である、請求項１０または１１記載の装置。
【請求項１３】
前記色変換領域は、有機染料、無機染料、ぺリレン、クマリン、セリウムドーピングされたガーネット、窒化物燐光体、イオン燐光体、蛍光染料、量子点および共役ポリマーのうちの少なくとも１つを含んでいる、請求項１から１２までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１４】
前記色変換材料は以下のグループからの少なくとも１つの材料を含んでおり、当該グループは：
・セリウムドーピングされたガーネット
・オルトシリケート
・窒化物、
・オキシニトリドシリケート
・ニトリドシリケート
・イオン燐光体
・ペリレン
・クマリン
・量子点および
・共役ポリマーを含む、請求項７から１３までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１５】
前記色変換材料は最大で３００ナノメートルの平均直径ｄ５０を有する粒子を含んでいる、請求項７から１４までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１６】
前記色変換材料は最小で１５００ナノメートルの平均直径ｄ５０を有する粒子を含んでいる、請求項７から１５までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１７】
前記色変換領域（２３０Ａ）は光子飽和限界に達している、または光子飽和限界を超えている、請求項１から１６までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１８】
前記第１の色変換領域（２３０Ａ）は光子飽和限界に達していない、請求項１から１６までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１９】
前記第２の色変換領域（３３０Ｂ）は光子飽和限界に達している、または光子飽和限界を超えている、請求項５または６記載の装置。
【請求項２０】
前記第２の色変換領域（３３０Ｂ）は光子飽和限界に達していない、請求項５または６記載の装置。
【請求項２１】
前記第１の色変換領域は透明なマトリクス材料を含んでいる、請求項１から２０までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２２】
前記第２の色変換領域（３３０Ｂ）は透明なマトリクス材料を含んでいる、請求項５から２１までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２３】
前記構造化されたルミネセンス変換層（２３０）は透明なマトリクス材料を含んでいる、請求項１から２２までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２４】
前記マトリクス材料は、シリコーン、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリメチルメタクリラートおよびポリカーボネートのうちの少なくとも１つである、請求項２１から２３までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２５】
前記マイクロ構造化された薄膜（２３０）は物理的および／または化学的に前記透明層に取り付けられている、請求項１から２４までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２６】
前記構造化されたルミネセンス変換層（２３０）は物理的および／または化学的に前記透明層に取り付けられている、請求項１から２５までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２７】
前記第１の色変換領域（２３０Ａ）および前記第２の領域（２３０Ｂ）は相互に隣接しており、横方向に配置されている、請求項１から２６までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２８】
前記第１の色変換領域（２３０Ａ）は前記第２の領域（２３０Ｂ）によって分割されている、請求項１から２７までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２９】
前記構造化されたルミネセンス変換層（２３０）は条片状、交差条片状、円形状、三角形状または四角形状の領域またはこれらの組み合わせを含んでいる、請求項１から２８までのいずれか１項記載の装置。
【請求項３０】
前記第１の色変換領域は複数のルミネセンス変換要素（５３０Ｂ）として構成されており、および／または前記第２の領域は複数の光抽出要素（５３０Ａ）として構成されており、前記構造化されたルミネセンス変換層はマルチエレメント光抽出およびルミネセンス変換層（５３０）を形成している、請求項１から２９までのいずれか１項記載の装置。
【請求項３１】
前記光抽出要素（５３０Ａ）は前記光源（５０５）からの前記光を拡散する、請求項３０記載の装置。
【請求項３２】
前記第２の領域からの光の前記スペクトル、光の前記第２のスペクトルおよび前記光抽出要素（５３０Ａ）による前記拡散された光出力は、前記エレクトロルミネセンス装置（５００）に対する光の全体的な出力スペクトルを形成する、請求項３０または３１記載の装置。
【請求項３３】
前記光抽出要素（５３０Ａ）は台形状の幾何学的形状またはエンボスタイプの幾何学的形状を有している、請求項３０から３２までのいずれか１項記載の装置。
【請求項３４】
前記ルミネセンス変換要素（５３０Ｂ）はレンズ状または平坦な幾何学的形状を有している、請求項３０から３３までのいずれか１項記載の装置。
【請求項３５】
前記複数の光抽出要素（５３０Ａ）および前記複数のルミネセンス変換要素（５３０Ｂ）は交互のパターンで配置されている、請求項３０から３４までのいずれか１項記載の装置。
【請求項３６】
前記複数の光抽出要素（５３０Ａ）および前記複数のルミネセンス変換要素（５３０Ｂ）は、条片状のパターンまたはメッシュ状のパターンで配置されている、請求項３０から３５までのいずれか１項記載の装置。
【請求項３７】
前記複数の光抽出要素（５３０Ａ）および前記複数のルミネセンス変換要素（５３０Ｂ）は、前記複数のルミネセンス変換要素（５３０Ｂ）が円錐形状に区切られるように配置されている、請求項３０から３６までのいずれか１項記載の装置。
【請求項３８】
前記光抽出要素（５３０Ａ）は、前記透明層の屈折率に整合する屈折率を有している、請求項３０から３７までのいずれか１項記載の装置。
【請求項３９】
前記光抽出要素（５３０Ａ）は、前記ルミネセンス変換要素（５３０Ｂ）の屈折率よりも高い屈折率を有している、請求項３０から３８までのいずれか１項記載の装置。
【請求項４０】
前記光抽出要素（５３０Ａ）は、非吸収性の、光透過性材料を含んでいる、請求項３０から３９までのいずれか１項記載の装置。
【請求項４２】
前記ルミネセンス変換要素（５３０Ｂ）および前記光抽出要素（５３０Ａ）は、低い吸収係数を有する材料から成る、請求項３０から４１までのいずれか１項記載の装置。
【請求項４３】
前記デバイスは光源アプリケーションの一部である、請求項１から４２までのいずれか１項記載の装置。
【請求項４４】
前記光源（２０５）はＯＬＥＤデバイスである、請求項１から４３までのいずれか１項記載の装置。
【請求項４５】
前記透明層は、アノード層（２１１）、カソード層（２１７）、基板（２０８）および前記光源（２０５）の封入層のうちの少なくとも１つである、請求項１から４４までのいずれか１項記載の装置。
【請求項４６】
前記装置（２００）は柔軟である、請求項１から４５までのいずれか１項記載の装置。
【請求項４７】
前記構造化されたルミネセンス変換層（２３０）は前記光源（２０５）の外面上に被着されている、請求項１から４６までのいずれか１項記載の装置。
【請求項４８】
前記全第１の色変換領域（２３０Ａ）の全体領域と、前記全第２の領域（２３０Ｂ）の全体領域との比は、前記装置（２００）の全体的な出力スペクトルに影響を与える、請求項１から４７までのいずれか１項記載の装置。
【請求項４９】
エレクトロルミネセンス装置（２００）であって：
光源（２０５）と、構造化されたルミネセンス変換層（２３０）とを有しており、
前記光源は、該光源（２０５）から光を少なくとも一部分透過させることができる透明層を有しており、
前記構造化されたルミネセンス変換層は前記透明層上方にかつ前記光源（２０５）の外面上に被着されており、当該構造化されたルミネセンス変換層（２３０）は色変換領域（２３０Ａ）と、非色変換領域（２３０Ｂ）とを含んでおり、
前記色変換領域（２３０Ａ）は前記光源（２０５）からの光の第１のスペクトルを吸収し、光の第２のスペクトルを放射し、当該光の第２のスペクトルは前記光源（２０５）からの光の吸収されていないスペクトルと結合して、前記エレクトロルミネセンス装置（２０）に対する光の全体的な出力スペクトルを与える、
ことを特徴とするエレクトロルミネセンス装置。
【請求項５０】
エレクトロルミネセンス装置（５００）であって：
光源（５０５）と、マルチエレメント光抽出およびルミネセンス変換層（５３０）とを有しており、
前記光源は、該光源（５０５）からの光を少なくとも部分的に透過させることができる透明層を有しており、
前記マルチエレメント光抽出およびルミネセンス変換層は前記透明層上方にかつ前記光源（５０５）の外面上に被着されており、当該マルチエレメント光抽出およびルミネセンス変換層（５３０）は複数の光抽出要素（５３０Ａ）と、複数のルミネセンス変換要素（５３０Ｂ）とを含んでおり、
前記光抽出要素（５３０Ａ）は前記光源からの前記光を拡散し、さらに前記ルミネセンス変換要素（５３０Ｂ）は前記光源（５０５）からの光の第１のスペクトルを吸収し、光の第２のスペクトルを放射し、さらに光の前記吸収されていない第１のスペクトル、光の前記第２のスペクトルおよび前記光抽出要素（５３０Ａ）による前記拡散された光出力は、前記エレクトロルミネセンス装置（５００）に対する光の全体的な出力スペクトルを形成し、前記要素は相互に隣接し、かつ前記透明層に直接的に隣接する、
ことを特徴とするエレクトロルミネセンス装置。
【請求項５１】
エレクトロルミネセンス装置（２００）を製造する方法であって、
・第１のスペクトルを有する光を放射する光源（２０５）を設けるステップを有しており、当該光源は、光放射路内に被着された透明層を有しており、当該透明層は装置（２００）の作動時に第１のスペクトルを有する光を少なくとも部分的に透過させることができ、
・第１の色変換領域（２３０Ａ）と第２の領域（２３０Ｂ）を有する、構造化されたルミネセンス変換層（２３０）を前記光源（２０５）の透明層上方に形成するステップを有しており、前記第１の色変換領域（２３０Ａ）は色変換材料を含んでいる、
ことを特徴とする、エレクトロルミネセンス装置を製造する方法。
【請求項５２】
前記構造化されたルミネセンス変換層（２３０）を形成するステップは以下のステップを有しており：
・構造化されたホトレジスト層を前記光源（２０５）の前記透明層上方に形成するステップを有しており、当該構造化されたホトレジスト層は、前記第１の色変換領域（２３０Ａ）を定める空の領域を有しており、
・色変換材料を含む材料を、前記空の第１の色変換領域（２３０Ａ）内に被着させるステップを有しており、
・前記第２の領域（２３０Ｂ）を露出させている前記構造化されたホトレジスト層を除去するステップを有している、請求項５１記載の方法。
【請求項５３】
前記第２の領域（３３０Ｂ）内に、色変換材料および非色変換材料のうちの少なくとも１つを含む材料を被着させることを含む、請求項５２記載の方法。
【請求項５４】
前記構造化されたルミネセンス変換層（２３０Ａ）を形成するステップは以下のステップを有しており：
・構造化された導電性層を前記透明層上方に形成するステップを有しており、当該構造化された導電性層は、前記第１の色変換領域（２３０Ａ）を定め、
・前記構造化された導電性層に電界を加え、これによって、液体混合物または溶液からの色変換材料を含む材料を前記構造化された導電性層上に被着または析出させる、請求項５１記載の方法。
【請求項５５】
前記第２の領域（２３０Ｂ）内に、色変換材料および非色変換材料のうちの少なくとも１つを含む材料を設けることを含む、請求項５４記載の方法。
【請求項５６】
前記材料はスクリーン印刷またはインクジェット印刷によって設けられる、請求項５１から５３および５５のいずれか１項記載の方法。
【請求項１】
エレクトロルミネセンス装置（２００）であって：
光源（２０５）と、構造化されたルミネセンス変換層（２３０）とを有しており、
前記光源は、該光源から光を少なくとも一部分透過させることができる透明層を有しており、
前記構造化されたルミネセンス変換層は前記透明層上方に被着されており、当該構造化されたルミネセンス変換層（２３０）は第１の色変換領域（２３０Ａ）と、該第１の色変換領域（２３０Ａ）とは異なる第２の領域（２３０Ｂ）とを含んでおり、
前記第１の色変換領域（２３０Ａ）は前記光源（２０５）からの光の第１のスペクトルを吸収し、光の第２のスペクトルを放射し、当該光の第２のスペクトルは前記第２の領域（２３０Ｂ）からの光のスペクトルと結合して、前記エレクトロルミネセンス装置（２０）に対する光の全体的な出力スペクトルを与える、
ことを特徴とするエレクトロルミネセンス装置。
【請求項２】
前記第２の領域（２３０Ｂ）は非色変換領域を含んでおり、当該第２の領域（２３０Ｂ）を通過した光によって与えられる当該第２の領域（２３０Ｂ）からの光のスペクトルは、光の吸収されていない第１のスペクトルである、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記非色変換領域（２３０Ｂ）は材料を有していない、または前記第１のスペクトルを有する光に対して非吸収性かつ透過性である非色変換材料を有している、請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
前記非色変換領域および／または前記非色変換材料は、シリコーン、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ガラス、ポリカーボネートおよびポリメチルメタクリラートのうちの少なくとも１つを含む、請求項３記載の装置。
【請求項５】
前記第２の領域（３３０Ｂ）は第２の色変換領域を含んでおり、当該第２の色変換領域は前記第１のスペクトルの少なくとも一部を有する光を吸収し、前記第１および第２のスペクトルとは異なる第３のスペクトルを有する光を放射する、請求項１から４までいずれか１項記載の装置。
【請求項６】
前記第２の領域（３３０Ｂ）は第２の色変換領域である、請求項５記載の装置。
【請求項７】
前記第１の色変換領域（２３０Ａ）は色変換材料を含んでいる、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
【請求項８】
前記第２の色変換領域（３３０Ｂ）は色変換材料を含んでいる、請求項５から７に記載の装置。
【請求項９】
前記構造化されたルミネセンス変換層（２３０）は色変換材料を含んでいる、請求項１から８までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１０】
前記色変換材料は少なくとも１つの染料を含んでいる、請求項７から９までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１１】
前記色変換材料は蛍光体および／または燐光体である、請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
前記染料または前記色変換材料は有機である、請求項１０または１１記載の装置。
【請求項１３】
前記色変換領域は、有機染料、無機染料、ぺリレン、クマリン、セリウムドーピングされたガーネット、窒化物燐光体、イオン燐光体、蛍光染料、量子点および共役ポリマーのうちの少なくとも１つを含んでいる、請求項１から１２までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１４】
前記色変換材料は以下のグループからの少なくとも１つの材料を含んでおり、当該グループは：
・セリウムドーピングされたガーネット
・オルトシリケート
・窒化物、
・オキシニトリドシリケート
・ニトリドシリケート
・イオン燐光体
・ペリレン
・クマリン
・量子点および
・共役ポリマーを含む、請求項７から１３までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１５】
前記色変換材料は最大で３００ナノメートルの平均直径ｄ５０を有する粒子を含んでいる、請求項７から１４までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１６】
前記色変換材料は最小で１５００ナノメートルの平均直径ｄ５０を有する粒子を含んでいる、請求項７から１５までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１７】
前記色変換領域（２３０Ａ）は光子飽和限界に達している、または光子飽和限界を超えている、請求項１から１６までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１８】
前記第１の色変換領域（２３０Ａ）は光子飽和限界に達していない、請求項１から１６までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１９】
前記第２の色変換領域（３３０Ｂ）は光子飽和限界に達している、または光子飽和限界を超えている、請求項５または６記載の装置。
【請求項２０】
前記第２の色変換領域（３３０Ｂ）は光子飽和限界に達していない、請求項５または６記載の装置。
【請求項２１】
前記第１の色変換領域は透明なマトリクス材料を含んでいる、請求項１から２０までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２２】
前記第２の色変換領域（３３０Ｂ）は透明なマトリクス材料を含んでいる、請求項５から２１までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２３】
前記構造化されたルミネセンス変換層（２３０）は透明なマトリクス材料を含んでいる、請求項１から２２までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２４】
前記マトリクス材料は、シリコーン、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリメチルメタクリラートおよびポリカーボネートのうちの少なくとも１つである、請求項２１から２３までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２５】
前記マイクロ構造化された薄膜（２３０）は物理的および／または化学的に前記透明層に取り付けられている、請求項１から２４までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２６】
前記構造化されたルミネセンス変換層（２３０）は物理的および／または化学的に前記透明層に取り付けられている、請求項１から２５までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２７】
前記第１の色変換領域（２３０Ａ）および前記第２の領域（２３０Ｂ）は相互に隣接しており、横方向に配置されている、請求項１から２６までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２８】
前記第１の色変換領域（２３０Ａ）は前記第２の領域（２３０Ｂ）によって分割されている、請求項１から２７までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２９】
前記構造化されたルミネセンス変換層（２３０）は条片状、交差条片状、円形状、三角形状または四角形状の領域またはこれらの組み合わせを含んでいる、請求項１から２８までのいずれか１項記載の装置。
【請求項３０】
前記第１の色変換領域は複数のルミネセンス変換要素（５３０Ｂ）として構成されており、および／または前記第２の領域は複数の光抽出要素（５３０Ａ）として構成されており、前記構造化されたルミネセンス変換層はマルチエレメント光抽出およびルミネセンス変換層（５３０）を形成している、請求項１から２９までのいずれか１項記載の装置。
【請求項３１】
前記光抽出要素（５３０Ａ）は前記光源（５０５）からの前記光を拡散する、請求項３０記載の装置。
【請求項３２】
前記第２の領域からの光の前記スペクトル、光の前記第２のスペクトルおよび前記光抽出要素（５３０Ａ）による前記拡散された光出力は、前記エレクトロルミネセンス装置（５００）に対する光の全体的な出力スペクトルを形成する、請求項３０または３１記載の装置。
【請求項３３】
前記光抽出要素（５３０Ａ）は台形状の幾何学的形状またはエンボスタイプの幾何学的形状を有している、請求項３０から３２までのいずれか１項記載の装置。
【請求項３４】
前記ルミネセンス変換要素（５３０Ｂ）はレンズ状または平坦な幾何学的形状を有している、請求項３０から３３までのいずれか１項記載の装置。
【請求項３５】
前記複数の光抽出要素（５３０Ａ）および前記複数のルミネセンス変換要素（５３０Ｂ）は交互のパターンで配置されている、請求項３０から３４までのいずれか１項記載の装置。
【請求項３６】
前記複数の光抽出要素（５３０Ａ）および前記複数のルミネセンス変換要素（５３０Ｂ）は、条片状のパターンまたはメッシュ状のパターンで配置されている、請求項３０から３５までのいずれか１項記載の装置。
【請求項３７】
前記複数の光抽出要素（５３０Ａ）および前記複数のルミネセンス変換要素（５３０Ｂ）は、前記複数のルミネセンス変換要素（５３０Ｂ）が円錐形状に区切られるように配置されている、請求項３０から３６までのいずれか１項記載の装置。
【請求項３８】
前記光抽出要素（５３０Ａ）は、前記透明層の屈折率に整合する屈折率を有している、請求項３０から３７までのいずれか１項記載の装置。
【請求項３９】
前記光抽出要素（５３０Ａ）は、前記ルミネセンス変換要素（５３０Ｂ）の屈折率よりも高い屈折率を有している、請求項３０から３８までのいずれか１項記載の装置。
【請求項４０】
前記光抽出要素（５３０Ａ）は、非吸収性の、光透過性材料を含んでいる、請求項３０から３９までのいずれか１項記載の装置。
【請求項４２】
前記ルミネセンス変換要素（５３０Ｂ）および前記光抽出要素（５３０Ａ）は、低い吸収係数を有する材料から成る、請求項３０から４１までのいずれか１項記載の装置。
【請求項４３】
前記デバイスは光源アプリケーションの一部である、請求項１から４２までのいずれか１項記載の装置。
【請求項４４】
前記光源（２０５）はＯＬＥＤデバイスである、請求項１から４３までのいずれか１項記載の装置。
【請求項４５】
前記透明層は、アノード層（２１１）、カソード層（２１７）、基板（２０８）および前記光源（２０５）の封入層のうちの少なくとも１つである、請求項１から４４までのいずれか１項記載の装置。
【請求項４６】
前記装置（２００）は柔軟である、請求項１から４５までのいずれか１項記載の装置。
【請求項４７】
前記構造化されたルミネセンス変換層（２３０）は前記光源（２０５）の外面上に被着されている、請求項１から４６までのいずれか１項記載の装置。
【請求項４８】
前記全第１の色変換領域（２３０Ａ）の全体領域と、前記全第２の領域（２３０Ｂ）の全体領域との比は、前記装置（２００）の全体的な出力スペクトルに影響を与える、請求項１から４７までのいずれか１項記載の装置。
【請求項４９】
エレクトロルミネセンス装置（２００）であって：
光源（２０５）と、構造化されたルミネセンス変換層（２３０）とを有しており、
前記光源は、該光源（２０５）から光を少なくとも一部分透過させることができる透明層を有しており、
前記構造化されたルミネセンス変換層は前記透明層上方にかつ前記光源（２０５）の外面上に被着されており、当該構造化されたルミネセンス変換層（２３０）は色変換領域（２３０Ａ）と、非色変換領域（２３０Ｂ）とを含んでおり、
前記色変換領域（２３０Ａ）は前記光源（２０５）からの光の第１のスペクトルを吸収し、光の第２のスペクトルを放射し、当該光の第２のスペクトルは前記光源（２０５）からの光の吸収されていないスペクトルと結合して、前記エレクトロルミネセンス装置（２０）に対する光の全体的な出力スペクトルを与える、
ことを特徴とするエレクトロルミネセンス装置。
【請求項５０】
エレクトロルミネセンス装置（５００）であって：
光源（５０５）と、マルチエレメント光抽出およびルミネセンス変換層（５３０）とを有しており、
前記光源は、該光源（５０５）からの光を少なくとも部分的に透過させることができる透明層を有しており、
前記マルチエレメント光抽出およびルミネセンス変換層は前記透明層上方にかつ前記光源（５０５）の外面上に被着されており、当該マルチエレメント光抽出およびルミネセンス変換層（５３０）は複数の光抽出要素（５３０Ａ）と、複数のルミネセンス変換要素（５３０Ｂ）とを含んでおり、
前記光抽出要素（５３０Ａ）は前記光源からの前記光を拡散し、さらに前記ルミネセンス変換要素（５３０Ｂ）は前記光源（５０５）からの光の第１のスペクトルを吸収し、光の第２のスペクトルを放射し、さらに光の前記吸収されていない第１のスペクトル、光の前記第２のスペクトルおよび前記光抽出要素（５３０Ａ）による前記拡散された光出力は、前記エレクトロルミネセンス装置（５００）に対する光の全体的な出力スペクトルを形成し、前記要素は相互に隣接し、かつ前記透明層に直接的に隣接する、
ことを特徴とするエレクトロルミネセンス装置。
【請求項５１】
エレクトロルミネセンス装置（２００）を製造する方法であって、
・第１のスペクトルを有する光を放射する光源（２０５）を設けるステップを有しており、当該光源は、光放射路内に被着された透明層を有しており、当該透明層は装置（２００）の作動時に第１のスペクトルを有する光を少なくとも部分的に透過させることができ、
・第１の色変換領域（２３０Ａ）と第２の領域（２３０Ｂ）を有する、構造化されたルミネセンス変換層（２３０）を前記光源（２０５）の透明層上方に形成するステップを有しており、前記第１の色変換領域（２３０Ａ）は色変換材料を含んでいる、
ことを特徴とする、エレクトロルミネセンス装置を製造する方法。
【請求項５２】
前記構造化されたルミネセンス変換層（２３０）を形成するステップは以下のステップを有しており：
・構造化されたホトレジスト層を前記光源（２０５）の前記透明層上方に形成するステップを有しており、当該構造化されたホトレジスト層は、前記第１の色変換領域（２３０Ａ）を定める空の領域を有しており、
・色変換材料を含む材料を、前記空の第１の色変換領域（２３０Ａ）内に被着させるステップを有しており、
・前記第２の領域（２３０Ｂ）を露出させている前記構造化されたホトレジスト層を除去するステップを有している、請求項５１記載の方法。
【請求項５３】
前記第２の領域（３３０Ｂ）内に、色変換材料および非色変換材料のうちの少なくとも１つを含む材料を被着させることを含む、請求項５２記載の方法。
【請求項５４】
前記構造化されたルミネセンス変換層（２３０Ａ）を形成するステップは以下のステップを有しており：
・構造化された導電性層を前記透明層上方に形成するステップを有しており、当該構造化された導電性層は、前記第１の色変換領域（２３０Ａ）を定め、
・前記構造化された導電性層に電界を加え、これによって、液体混合物または溶液からの色変換材料を含む材料を前記構造化された導電性層上に被着または析出させる、請求項５１記載の方法。
【請求項５５】
前記第２の領域（２３０Ｂ）内に、色変換材料および非色変換材料のうちの少なくとも１つを含む材料を設けることを含む、請求項５４記載の方法。
【請求項５６】
前記材料はスクリーン印刷またはインクジェット印刷によって設けられる、請求項５１から５３および５５のいずれか１項記載の方法。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図４Ｅ】
【図４Ｆ】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図４Ｅ】
【図４Ｆ】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【公表番号】特表２００９−５１４１７８（Ｐ２００９−５１４１７８Ａ）
【公表日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５３８２６１（Ｐ２００８−５３８２６１）
【出願日】平成１８年５月１９日（２００６．５．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００６／００４７７７
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０５１４９９
【国際公開日】平成１９年５月１０日（２００７．５．１０）
【出願人】（５９９１３３７１６）オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング (586)
【氏名又は名称原語表記】Ｏｓｒａｍ Ｏｐｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ ＧｍｂＨ
【住所又は居所原語表記】Ｌｅｉｂｎｉｚｓｔｒａｓｓｅ ４， Ｄ−９３０５５ Ｒｅｇｅｎｓｂｕｒｇ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月１９日（２００６．５．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００６／００４７７７
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０５１４９９
【国際公開日】平成１９年５月１０日（２００７．５．１０）
【出願人】（５９９１３３７１６）オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング (586)
【氏名又は名称原語表記】Ｏｓｒａｍ Ｏｐｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ ＧｍｂＨ
【住所又は居所原語表記】Ｌｅｉｂｎｉｚｓｔｒａｓｓｅ ４， Ｄ−９３０５５ Ｒｅｇｅｎｓｂｕｒｇ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
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