説明

輝度が均一なオプトエレクトロニクス装置

本発明は、第1の導電部(206)と第2の導電部(212)とを備えているオプトエレクトロニクス装置に関する。第2の導電部(212)は第1の電気的な端子(104)に接続されている。放射を放出するために、第1の導電部(206)と第2の導電部(212)との間に機能層(208)が配置されている。第2の導電部(212)は横方向の第1の導電率を有しており、この第1の導電率は第2の導電部(212)の長さにわたり、第1の電気的な端子(104)から離れる方向において単調に変化する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、オプトエレクトロニクス装置、例えば有機発光ダイオード又はエレクトロクロミック装置に関する。
【0002】
有機発光ダイオード(OLED:organic light emitting diode)は、電気的なエネルギから電磁放射を生成するルミネセンス放射器である。OLEDは少なくとも一つの有機活層を備えており、この有機活性層において電磁放射が生じる。活性層はアノードとカソードとの間に配置されている。電位が印加されると、アノードは正孔を活性層に注入し、他方ではカソードは電子を注入する。注入された正孔及び電子はそれぞれ(外部から印加される電界の影響を受けながら)反対側の荷電された電極に向かって移動し、活性層内での再結合時にエレクトロルミネセンス放射を生成する。
【0003】
エレクトロクロミック装置は典型的には、同様にアノードとカソードとの間に埋め込まれている活性層のための固い支持体を備えている。直流電圧がアノード及びカソードを介して印加されている場合、活性層内には色変化が生じる。幾つかの用途に関してアノード、カソード及び活性層は透明である。つまりエレクトロクロミック層を例えば、自動車のフロントガラス又はミラーにおける防眩として使用することができる。
【0004】
その種の電気光学的な装置において、アノードもしくはカソードの固有の抵抗に起因して、それぞれの電極に沿って横方向電圧が降下することは問題である。横方向電圧とは、電極(アノード又はカソード)のコンタクト端子から離れる方向における電圧の経過を意味している。これによって、例えばOLEDにおいては不均一な透過性が生じる。エレクトロクロミック装置では不均一な色画像が生じる。いずれの作用も不所望なものであり、可能な限り抑制されることが望ましい。
【0005】
本発明が基礎とする課題は、可能な限り均一な電圧を活性層に印加するオプトエレクトロニクス装置を提供することである。
【0006】
この課題は、請求項1の特徴部分に記載されている構成を備えているオプトエレクトロニクス装置によって解決される。
【0007】
このオプトエレクトロニクス装置の発展形態及び有利な実施の形態は従属請求項に記載されている。
【0008】
実施例の説明
オプトエレクトロニクス装置の種々の実施の形態は、第1の導電部及び第2の導電部を備えている。第2の導電部は第1の電気的な端子に接続されている。第1の導電部と第2の導電部との間には、放射を放出するための機能層が配置されている。第2の導電部は第1の導電率を有しており、この第1の導電率は第2の導電部の長さにわたり第1の電気的な端子から離れる方向において単調に変化する。
【0009】
導電部は電荷の機能層への供給及び注入に使用される。導電部は積層体の形態の適切な構造、コンタクト、コンタクト材料、無機又は有機の電荷輸送層などを有していることが多い。導電部は金属、例えばAgないし金属化合物を含有することができる。複数の導電部の内の少なくとも一つを透明な導体部として構成することができる。透明な導体部は透明な導電性酸化物(transparent conductive oxideないしTCO)を含有することができる。TCOは通常の場合、金属酸化物、例えば酸化亜鉛、酸化スズ、酸化カドミウム、酸化チタン、酸化インジウム又は酸化インジウムスズ(ITO)である。SnO2及びIn23も含まれる2成分の金属酸素化合物の他に、3成分の金属酸素化合物、例えばZn2SnO4,CdSnO3,ZnSnO3,MgIn24,GaInO3,Zn2In25又はIn4Sn312若しくは種々の透明導電性酸化物の混合物もTCO群に含まれる。更には、TCOは必ずしも化学量論的な組成に対応していなければならないのではなく、高い導電率を達成するために、pドープ又はnドープされていても良い。導電部は高導電性の有機材料、例えばポリエチレンジオキシチオフェン(「PEDOT」)、又はドープされた有機層を含むことができる。有機導電層との関係において、術語「ドープ」は有機層の部分的な酸化ないし還元を表す。前述の全ての材料を相互に適切に組み合わせて、第1の導電部又は第2の導電部内に設けることもできる。
【0010】
幾つかの実施の形態においては、機能層が有機発光層を含んでいる。従って、オプトエレクトロニクス装置は有機エレクトロルミネセンス素子ないしOLEDを形成する。
【0011】
幾つかの実施の形態においては、第2の導電部はコンタクト層を含んでいる。幾つかの実施例においては、コンタクト層に一定の面導電率を備えさせ、コンタクト層の厚さをこのコンタクト層の長さにわたり、第1の電気的な端子から離れる方向において単調に変化させることができる。コンタクト層は通常の場合、一定の比抵抗、従って一定の面抵抗を有しているので、層厚と共にそれぞれの局所的な導電率も変化する。
【0012】
幾つかの実施の形態においては、第2の導電部は電荷輸送層を含む。電荷輸送層はドープされた有機半導体材料を含有することができる。幾つかの実施の形態においては、ドープされた有機半導体材料のドーパント濃度は第1の電気的な端子から離れる方向において単調に変化する。それと同時に、ドープによって電荷輸送層の導電率が調整される。第2の導電部における導電率プロフィールは、電荷輸送層におけるドーパント濃度のプロフィール(ドーパントプロフィール)に依存する。
【0013】
幾つかの実施の形態においては、第1の導電率は第1の電気的な端子から離れる方向において大きく単調に変化する。通常の場合、第1の導電率は第2の電気的な端子から離れる方向において低下する。
【0014】
幾つかの実施の形態においては、第2の導電部はカソードを形成する。第1の導電率は電子導電率に対応する。
【0015】
幾つかの実施の形態においては、第1の導電部は第2の電気的な端子に接続されている。第1の導電部は第2の導電率を有しており、この第2の導電率は第1の導電部の長さにわたり第2の電気的な端子から離れる方向において単調に変化する。第1の導電部はアノードを形成する。第2の導電率は正孔導電率に対応する。
【0016】
以下では、オプトエレクトロニクス装置の種々の実施例を図面に基づき詳細に説明する。図中、参照番号の最初の数字は、その参照番号が最初に使用される図面の番号を表す。同一の参照番号は同種又は同様に作用する素子又は特性に関して全ての図面において使用される。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】オプトエレクトロニクス装置の平面図を示す。
【図2】切断面A−Aに沿った、図1による公知のオプトエレクトロニクス装置の断面図を示す。
【図3】オプトエレクトロニクス装置の等価回路図を示す。
【図4】切断面A−Aに沿った、図1によるオプトエレクトロニクス装置の第1の実施例の断面図を示す。
【図5a】図4による第1の実施例の第1の構成を示す。
【図5b】図5aの第1のコンタクト層を形成するための第1の方法を示す。
【図5c】図5aの第1のコンタクト層を形成するための第2の方法を示す。
【図6】図4による第1の実施例の第2の構成を示す。
【図7】図2による公知のオプトエレクトロニクス装置の輝度分布のシミュレーションを示す。
【図8】図4によるオプトエレクトロニクス装置の第1の実施例の輝度分布のシミュレーションを示す。
【図9】切断面A−Aに沿った、図1によるオプトエレクトロニクス装置の第2の実施例の断面図を示す。
【図10】第2のオプトエレクトロニクス装置の平面図を示す。
【図11】切断面A−Aに沿った、図10による第2のオプトエレクトロニクス装置の断面図を示す。
【図12】第3のオプトエレクトロニクス装置の平面図を示す。
【図13】切断面A−Aに沿った、図12による第3のオプトエレクトロニクス装置の断面図を示す。
【0018】
図面の詳細な説明
図1は、オプトエレクトロニクス装置の一つの実施例を示す。オプトエレクトロニクス装置100は例えばエレクトロルミネセンス装置である。オプトエレクトロニクス装置100は第1の上面を有しており、この第1の上面には第1のコンタクト層102が設けられている。第1のコンタクト層102は第1の端子104と接続されている。この接続は第1の電極106を介して行なわれる。図示されているオプトエレクトロニクス装置100の実施例において、第1の電極106はカソードの一部である。オプトエレクトロニクス装置100のアノードは第2の端子108と接続されており、且つ第2の電極110を有している。第2の電極110は第2のコンタクト層に直接的に接しており、この第2のコンタクト層はオプトエレクトロニクス装置100の第1のコンタクト層102側とは反対側の上面を覆っている。第2のコンタクト層は図1には図示していない。以下では、オプトエレクトロニクス装置100の構造を切断面A−Aに沿った断面図に基づき詳細に説明する。相互に対向している第1の電極106及び第2の電極110は、図示を簡略化するために、第1の端子104又は第2の端子108の一部と見なされる。
【0019】
図2は、切断面A−Aに沿った、図1による公知のオプトエレクトロニクス装置の断面図を示す。オプトエレクトロニクス装置100は基板200を有しており、この基板200上には積層体が設けられている。典型的には、基板200は透明な支持体、例えばガラス又はシート、例えば可撓性のプラスチックシートである。基板200上には第2のコンタクト層202が設けられている。第2のコンタクト層202もオプトエレクトロニクス装置100から放出される放射の範囲において透明である。このために第1のコンタクト層200は適切な透明導電性材料、例えば酸化インジウムスズ(ITO)のような透明導電性酸化物を含有している。第2のコンタクト層202上には第1の電荷輸送層204が設けられている。第2のコンタクト層202及び第1の電荷輸送層204は、オプトエレクトロニクス装置100の第1の導電部206を形成している。図示されている実施例においては、第1の導電部206はオプトエレクトロニクス装置100のアノードである。相応に、第1の電荷輸送層204は正孔の移動度が高い材料を含有している。
【0020】
第1の導電部206上には機能層208が設けられている。機能層208の内部では、この機能層208に電圧が印加されると、放出される放射が生成される。機能層208はエレクトロルミネセンス材料を含有している。例えばエレクトロルミネセンス材料は、蛍光又は燐光を放射するための適切なポリマーを有することができる。択一的に、蛍光又は燐光を放出する有機小分子を有機エレクトロルミネセンス層として使用することができる。
【0021】
機能層208上には第2の電荷輸送層210が設けられており、この第2の電荷輸送層210の上にも第1のコンタクト層102が設けられている。第2の電荷輸送層210及び第1のコンタクト層102は、発光装置100の第2の導電部212を形成している。図示されている実施例においては、第2の導電部206は発光装置100のカソードである。
【0022】
第1の導電部206は第2の端子108と接続されている。第2の導電部212は第1の端子104と接続されている。第1の端子104及び第2の端子108はオプトエレクトロニクス装置100への電流供給に使用される。このために、第1の端子104及び第2の端子108はエネルギ源に接続されている。例えば、第1の端子104及び第2の端子108は定電流源、例えばバッテリ又はドライバ回路に接続されている。
【0023】
図3は、オプトエレクトロニクス装置100の等価回路図を示す。第1のコンタクト層102は実質的に、横方向及び垂直方向における高い導電率を有している。第1のコンタクト層102は第1の端子104に接続されている。第1のコンタクト層102の真性の抵抗は、横方向の長さにおいて、第1の抵抗300と第2の抵抗302と第3の抵抗304とから成る直列回路として表される。通常の場合、第1のコンタクト層102は金属、例えばAlを含有している。同様に、第1のコンタクト層102は透明導電性酸化物(TCO:Transparent Conductive Oxide)、例えば酸化インジウムスズ(ITO:Indium Tin Oxide)を含有していても良い。第1の抵抗300、第2の抵抗302及び第3の抵抗304はオーム抵抗としてモデリングされる。
【0024】
同様のことが、第2の端子108に接続されている第2のコンタクト層202にも当てはまる。第2のコンタクト層202の導電率は、第4の抵抗306と第5の抵抗308と第6の抵抗310とから成る直列回路によって表される。
【0025】
第1のコンタクト層102と第2のコンタクト層202との間においては、電流がオプトエレクトロニクス装置内を実質的に垂直方向に流れる。ここでは電流が第1の電荷輸送層204、機能層208及び第2の電荷輸送層210を流れる。第1の電荷輸送層204は電子輸送層(ETL:electron transport layer)とも称される。この第1の電荷輸送層204はnドープされた導電性の有機又は無機の材料を含有することができる。第2の電荷輸送層204は正孔輸送層(HTL:hole transport layer)とも称される。この第2の電荷輸送層210はpドープされた導電性の有機又は無機の材料を含有することができる。両電荷輸送層に対して適切な真性の層、即ちドープされていない層を使用することもできる。通常の場合、両電荷輸送層は垂直方向のオーム抵抗を有している。
【0026】
機能層208は非オーム特性を有している。このことは、機能層208に印加される電圧(V)と機能層を流れる電流(I)との間に線形の関係性が存在しないことを意味している。機能層が例えばpn接合部を有している場合には、その特性はダイオードの特性、log(I)∝Vに相当する。
【0027】
有機ルミネセンスダイオードでは機能層208が例えば有機エレクトロルミネセンス材料を含有しており、この有機エレクトロルミネセンス材料は電位が印加されると光を発する。有機エレクトロルミネセンス材料は例えばポリマーである。蛍光又は燐光を放出する有機小分子も有機エレクトロルミネセンス材料として使用することができる。この場合には、電荷輸送はホッピングプロセス又はトンネリングプロセスを介して行なわれる。印加される電圧(V)と機能層208を流れる電流(I)との関係を、電子管のI−V特性に応じて、即ちI∝V2/3に応じて表すことができる。
【0028】
オプトエレクトロニクス装置の種々の層平面のこの特性に応じて、オプトエレクトロニクス装置を垂直方向においては、オーム抵抗と、ダイオードのような非線形素子と、別のオーム抵抗とから成る直列回路によって表すことができる。オプトエレクトロニクス装置の横方向の長さに基づき、垂直方向における電流を複数のその種の直列回路から成る並列回路によってモデリングすることができる。
【0029】
相応に、図3には第1の電流経路が示されており、この第1の電流経路は第7の抵抗312と第1のダイオード314と第8の抵抗316とを備えている。第1の電流経路は、第1の抵抗300と第2の抵抗302との間に位置する第1のノード318を第6の抵抗310に接続する。この第1の電流経路に並列に第2の電流経路が設けられており、この第2の電流経路は第9の抵抗320と第2のダイオード322と第10の抵抗324とから成る直列回路を含んでいる。第2の電流経路は、第2の抵抗302と第3の抵抗304との間に位置する第2のノード326を、第6の抵抗310と第5の抵抗308との間に位置する第3のノード327に接続する。並列回路の最後には第3の電流経路が設けられており、この第3の電流経路は第11の抵抗328と第3のダイオード330と第12の抵抗332とから成る直列回路を含んでいる。第3の電流経路は第3の抵抗304を、第5の抵抗308と第4の抵抗306との間に位置する第4のノード334に接続する。
【0030】
図3においては、等価回路図を第2の電流経路の複数回(n回)の繰り返しによって改善できることが示唆されている。極限値においては、電流密度モデルが比導電率によって表される。
【0031】
図2に示した公知のオプトエレクトロニクス装置においては、全ての導電層が横方向の長さにわたり一定の導電率を有している。従って、第1の抵抗300の抵抗値、第2の抵抗302の抵抗値及び第3の抵抗304の抵抗値は等しい。同様に、第4の抵抗306の抵抗値、第5の抵抗308の抵抗値及び第6の抵抗310の抵抗値は等しい。
【0032】
第1のコンタクト層102の材料と第2のコンタクト層202の材料は透過性オプトエレクトロニクス装置の場合には同一であることが多いので、比導電率は異なっていない。しかしながら他の多くの用途においては材料が異なっている。この場合には比導電率は異なっており、従って通常の場合、第1の抵抗300、第2の抵抗302及び第3の抵抗304の抵抗値は、第4の抵抗306、第5の抵抗308及び第6の抵抗310の抵抗値とは異なっている。
【0033】
通常の場合、第1の電荷輸送層210及び第2の電荷輸送層204は異なるドーパントを有しており、従って導電率も相互に異なっている。この場合、正孔輸送層には使用される電子輸送層の電子移動度よりも遥かに高い正孔移動度を有している材料が通常は使用されることを考慮することができる。しかしながら各層において、それぞれの導電率は図2から公知のオプトエレクトロニクス装置では横方向の長さにおいて一定であるので、第7の抵抗312、第9の抵抗320及び第11の抵抗328は同一の抵抗値を有している。同様に、第8の抵抗316、第10の抵抗324及び第12の抵抗332は同一の抵抗値を有している。同様に、機能層208は均一の導電率を有しているので、第1のダイオード314、第2のダイオード322及び第3のダイオード330の特性曲線は等しい。
【0034】
従って、図2に示されているオプトエレクトロニクス装置はその電気的な特性に関して均一な構造を有している。その結果、第1の端子104及び第2の端子108を介して供給される電流が一定の場合には、オプトエレクトロニクス装置の横方向の拡張部に沿って電圧降下が生じる。この作用は例えば刊行物[1]に記載されている。これによって、例えばOLEDにおいては画一的ではない、即ち不均一な透過性が生じる。
【0035】
以下では、個々の実施例に基づき、どのようにして可能な限り均一な透過性が達成されるかを説明する。以下において説明する全ての実施例は、機能層208において可能な限り均一な垂直方向の電圧分布を達成することを目標としている。
【0036】
図4は、切断面A−Aに沿った、図1によるオプトエレクトロニクス装置100の第1の実施例の断面図を示す。第1の実施例は、第2の導電部212が第1の端子104から離れる方向において導電率400の経過を有している点において図2の公知の装置とは異なっている。導電率400は第1の端子から距離を取るにつれて低下する。有利には、線形に低下する導電率でもって殊に均一な輝度を達成することができる。
【0037】
このことは例えば、第1のコンタクト層内に横方向の導電率の経過が設けられていることによって実施することができる。図3の等価回路図の範囲においては、例えば、第1の抵抗300の抵抗値R1は抵抗値R2よりも小さく、この第2の抵抗302の抵抗値R2は第3の抵抗304の抵抗値R3よりも小さい。したがって、導電率は第1の端子104から離れる方向において大きく単調に低下する経過400を有している。このことは例えば第1のコンタクト層の層厚を適切に選択することによって実施することができる。その種の実施例は図5に示されている。この実施例は実質的に図2の構造であるが、しかしながらここでは第1のコンタクト層500が設けられており、この第1のコンタクト層500の層厚Dは第1の端子104から離れるにつれて薄くなっている。第1のコンタクト層500は均一な材料から構成されており、この均一な材料は一定の比導電率ρを有しており、層抵抗Rsq=ρ/Dは第1の端子104から離れるにつれ大きくなる。その種の層厚プロフィールを複数の方法によって形成することができる。つまり、第1のコンタクト層500を複数のマスクを使用して形成することができる。これによって、層厚の階段状の経過が形成されることも考えられる。また第1のコンタクト層500をコーティングプロセス、例えば蒸着によって形成することもできる。この場合には、傾斜した蒸着又は異なる強さの蒸着によって異なる層厚プロフィールを形成することができる。同様に、第1のコンタクト層500がプリント法で、例えば適切なプリントマスクを用いたシルクスクリーン法によって形成されることも考えられる。同様に、有機材料を用いるプリントでは、プリントされる層の加熱時の所定の温度プロフィールによって層厚プロフィールを適切に選択することができる。
【0038】
図5b及び図5cにおいては、第1のコンタクト層500を形成するための二つの方法が例示的に示されている。図5bは、第1のコンタクト層500を積層体502上に設けるための第1の方法を示す。このために積層体502が絞り504の下に案内される。絞り504は図5bの奥行きの方向においてスリット状に延在している。ここでは積層体502及び絞り504が断面図で示されている。絞り504は奥行き方向の長さにおいて、積層体502の奥行きの長さを有している。絞り504は材料源506と積層体502との間に配置されている。材料源506からは、例えば蒸着によって第1のコンタクト層を形成するための材料が放出され、この材料は絞り504を通過して積層体502の表面に衝突する。積層体502は絞りの下方に案内され、絞り504に並行に水平方向508に移動される。材料源506から放出された材料は、絞り504の下方に存在する、表面の部分領域上に堆積され、それにより部分領域510が形成される。部分領域510の局所的な厚さは、材料源506の領域に晒されている時間によって決定される。この時間を変化させることにより、種々の厚さを達成することができる。第1のコンタクト層500の厚さの横方向の連続的な経過を達成するために、積層体はその移動が加速されながら(即ち、より高速な移動又は徐々に緩慢になる移動)絞り504を通過される。移動速度が低下すると、第1のコンタクト層の厚さは、材料源506に最後に晒される領域において大きくなる。これは図5bに示唆されている。移動速度が上がる場合には、最初に蒸着される領域においては、第1のコンタクト層500の比較的厚いプロフィールが生じ、このプロフィールの厚さは後に蒸着される領域に向かって小さくなる。
【0039】
第1のコンタクト層500を形成するための第2の方法は図5cより明らかになる。図5cには絞りシステムが平面図で示されている。この絞りシステムは絞りプレート512を有している。絞りプレート512は複数の絞りスリット514を備えている。それらの絞りスリット514の長さはそれぞれ異なっている。絞りスリット514を介することにより、(図5cにおいては見易くするために図示していない)材料源から放出される材料は絞りシステム512を通過する。積層体502は一定の速度で絞りシステム512の下方を案内される。絞りスリット514を介して、それらの絞りスリットの長さにそれぞれ依存する量の材料が積層体502の表面に衝突してコンタクト層500を形成し、このコンタクト層500は長手方向において連続的に変化する厚さプロフィールを有している。
【0040】
第2の方法を実施する場合、絞りシステム512の面全体にわたる均一な材料の流れを提供する材料源が準備される。同様に、絞りシステム512の上方に、又は絞りシステム512の代わりに、材料源が比較的小さいシステムを準備することも考えられる。この場合には、比較的長い絞りスリットの上方に、又は、比較的長い絞りスリットの代わりに、比較的小さい材料源の大部分が配置され、また、比較的短い絞りスリットの上方、又は、比較的短いスリットの代わりに、材料源の僅かな部分が配置される。
【0041】
全ての方法に関して、材料源乃至絞りシステムと絞り及び積層体との間の相対運動が必要になる。垂直方向の層厚プロフィールを達成するために、それらの構成要素の内の一つが移動すれば十分であることが分かる。
【0042】
図5aに示されている実施例に付加的に、又は、その実施例の代わりに、第2の導電部212の水平方向の導電率を第1のコンタクト104から離れるにつれ低下させることができる。実質的に、第2の電荷輸送層の導電率がこれに寄与する。第2の電荷輸送層は例えばnドープされた材料から形成されている。図6に示されているような導電率は図2の構造とは異なり、第1の端子から離れる方向においてドーパントの濃度が連続的に低下するようなドーピングプロフィールを有している第2の電荷輸送層600が設けられていることによって制御される。図3の等価回路図においては、第7の抵抗312の抵抗値R7は第9の抵抗320の抵抗値R9よりも小さく、またこの第9の抵抗320の抵抗値R9は第11の抵抗328の抵抗値R11よりも小さい。電荷輸送層を形成する際に、局所的なドーパント濃度を多数の方法によって調整することができる。つまり一般的には、比較的大きい半完成品がドープ源からの微粒子流に晒される。半完成品が有効断面積を通過する速度によって、又は、ドープ源の温度の変化によって、総線量、従って半完成品内に生じるドーパント濃度に影響が及ぼされる。同様に、半完成品が比較的小さい場合には、線量を制御するために複数の遮蔽部及び比較的小さいフィルタマスクを使用することも考えられる。
【0043】
図5a及び図6に示されている措置を適切に組み合わせることができる。総じて、機能層208に印加される電圧は、第1の端子104及び第2の端子108を介して供給される電荷によって決定される。第1の端子104の近傍における第2の導電部212の導電率が高いことによって、確かに大きい電子流を生じさせることができるが、実際の電流は正孔がアノード側に流れることによって制限されたままである。これに対して、アノード端子の近傍、即ち第2の端子108の近傍における電子流は導電率が比較的低いことによって制限される。第1の端子104の近傍における輝度及び第2の端子108の近傍における輝度は電荷の流れが制限されていることによって低減される。これによって透過性は総じてより均一になる。
【0044】
図7及び図8に基づき、前述の措置によって均一な透過性が達成されることが明らかになる。図7は、図2による公知のオプトエレクトロニクス装置の輝度分布のシミュレーションを示す。ここではグレースケールの形態でエレクトロルミネセンス装置の表面における輝度分布が単位cd/m2で示されている。横軸(X軸)は左側におけるカソード端子と右側におけるアノード端子との間の長さを表している。縦軸(Y軸)は端子に沿った長さを表している(図1を参照されたい)。このシミュレーションからは、輝度が端子間の中心において、二つの端子の内の一方の近傍における輝度よりも遙かに低いことが見て取れる。長さ及び輝度のスケールはこのシミュレーションのために選定されたものであり、従って、例示的なものであると解するべきである。
【0045】
これとは異なり、図8は、図4によるオプトエレクトロニクス装置の第1の実施例の輝度分布のシミュレーションを示す。図7と同等のグラフが選択された。それらのグラフの比較から、第1の実施例の輝度は、公知のオプトエレクトロニクス装置の輝度に比べて遙かに均一になっていることが見て取れる。
【0046】
図9は、切断面A−Aに沿った、図1によるオプトエレクトロニクス装置100の第2の実施例の断面図を示す。第2の実施例は、第1の導電部206が第2の端子108から離れる方向において導電率900の経過を有している点において、第1の実施例とは異なっている。導電率900は第2の端子から離れるにつれ低下する。第2の端子108がアノードである場合、この導電率は正孔導電率を意味している。導電率を、第2の導電部212の導電率と同様に、第2のコンタクト層の厚さの変更によって、及び/又は、第1の電荷輸送層におけるドーパント濃度の選択によって局所的に調整することができる。
【0047】
即ち、アノードにおける導電率プロフィールが付加的に設けられる。従って、全体的に機能層208の両接触面への電荷の流れを制御することができる。正孔導電率は一般的に電子導電率よりも大きく低下するので、この措置は特に電子導電率の適合に付加的に有利である。
【0048】
ずらされた電極を備えているオプトエレクトロニクス装置
図10は、第2のオプトエレクトロニクス装置1000の平面図を示す。この平面図からは、第2のオプトエレクトロニクス装置1000は、第2の電極110がそれぞれ一つの部分領域を用いて第2のオプトエレクトロニクス装置1000の対向している二つの側縁に配置されている点において第1のオプトエレクトロニクス装置とは異なっていることが分かる。第1の電極106はそれぞれ一つの部分領域を用いて、同様に対向している別の二つの側縁の一部に配置されている。従って、第1のオプトエレクトロニクス装置とは異なる電流密度プロフィールが、オプトエレクトロニクス装置のボディによって生じる。
【0049】
第2のオプトエレクトロニクス装置1000の構造は図11から明らかになる。図11は、切断面A−Aに沿った、第2のオプトエレクトロニクス装置1000の実施例の断面図を示す。基板200上には第1の導電部206が設けられている。この第1の導電部は、第1のオプトエレクトロニクス装置の場合と同様に、第2のコンタクト層202及び第1の電荷輸送層204を備えている。それらの層はそれぞれ、第1のオプトエレクトロニクス装置と関連させて説明したような材料を含有している。第2のコンタクト層202は第2の電極110と電気的に接続されており、この第2の電極110は両側から第2のコンタクト層202に接触している。
【0050】
第1の導電部206の上には、第1のオプトエレクトロニクス装置の場合と同様に、機能層208が設けられており、この機能層208自体は第2の導電部212によって覆われている。第2の導電部212は第2の電荷輸送層210及び第1のコンタクト層102から形成されている。第1のコンタクト層102は、図10との関連において明らかになっているように、第1の電極106と接触接続されている。第1のコンタクト層は第1の電極の二つの部分領域間の軸において一定の厚さを有しており、従って一定の導電率を有している。この導電率はその領域から側縁に向かって連続的に低下する。第1のコンタクト層102が均一な層厚を有しているが、その代わりに例えば第2の電荷輸送層210が相応のドーパントプロフィールを有していることも同様に考えられる。ドーパントプロフィールの選択は図6の実施例の概要から明らかになる。第2の導電部の導電率が、幾何学的に第2の電極110の近くに位置する領域に向かって低下することが重要である。
【0051】
第1の電極106及び第2の電極110の配置構成及び幾何学的配置に依存して、それぞれの導電部の電荷導電率が対応する電極から対向する逆の極性を有する電極に向かって低下するように、第2の導電部212(また同様に第2の導電部206)が構成されていることが基本思想である。
【0052】
環状電極を備えたオプトエレクトロニクス装置
別の電極構造を備えている別のオプトエレクトロニクス装置を第3のオプトエレクトロニクス装置に基づき説明する。図12は、第3のオプトエレクトロニクス装置1200の平面図を示す。図面を見やすくするために、この図示されている側に通常設けられている封止部は図示していない。
【0053】
オプトエレクトロニクス装置1200はエレクトロルミネセンス装置である。オプトエレクトロニクス装置1200は第1の上面を有しており、この第1の上面には第1のコンタクト層102が設けられている。第1のコンタクト層102は第1の端子104と接続されている。この接続は第1の電極106を介して行なわれる。図示されているオプトエレクトロニクス装置1200の実施例において、第1の電極106はカソードの一部である。第1の電極106は第1のコンタクト層102上に設けられている。オプトエレクトロニクス装置1200のアノードは第2の端子108と接続されており、且つ第2の電極110を有している。第2の電極110は環状電極として構成されており、且つ、第2のコンタクト層に直接的に接しており、この第2のコンタクト層はオプトエレクトロニクス装置1200の第1のコンタクト層102側とは反対側の上面を覆っている。以下では、オプトエレクトロニクス装置1200の構造及び電極の配置構成を切断面A−Aに沿った断面図に基づき詳細に説明する。
【0054】
図13は、切断面A−Aに沿った、図12による第3のオプトエレクトロニクス装置の断面図を示す。この断面図は、第3のオプトエレクトロニクス装置1300の電極の配置構成及び幾何学配置が第1及び第2のオプトエレクトロニクス装置とは異なっていることを示している。第3のオプトエレクトロニクス装置1300は基板200を有しており、この基板200上には第2のコンタクト層202が設けられている。第2のコンタクト層202は第2の電極110によって環状に包囲されている。第2の電極110は第2の端子108に接続されている。第2のコンタクト層202上には第1の電荷輸送層204が設けられている。第1の電荷輸送層204と第2の電荷輸送層210との間には機能層208が配置されている。第2の電荷輸送層210上には第1のコンタクト層102が配置されている。第1のコンタクト層102は中央領域を備えており、この中央領域は垂直方向の対称軸B−Bの周辺において一定の厚さを有している。この領域から離れる方向において、第1のコンタクト層の層厚は外面に向かって、従って、環状電極の近傍に向かって、即ち第2の電極110に向かって薄くなる。この配置構成においては、導電率の横方向の経過は半径方向の経過と同義である。第1のコンタクト層102の中央領域において、第1の電極106はこの第1のコンタクト層102と接触接続している。中央領域の外側では第1の電極106がパッシベーション層1300によって第1のコンタクト層102から電気的に絶縁されている。
【0055】
第1のコンタクト層102及び電極106の上には、図12には示さなかった封止部1302が設けられている。この封止部1302は積層体の保護に使用され、また例えばパッシベーション層、プラスチックなどから形成されている。
【0056】
第1のコンタクト層102をその他の積層体上に設けるために、種々の製造方法を使用することができる。例えば、第1のコンタクト層102の材料が絞りを介して、回転する積層体の中央に被着される、一種の「スピンオン(spin-on)方法」が考えられる。同様に、材料が釣鐘状の比率で積層体の表面に被着されるように、絞り又は同心の絞りを有するシステムを介して材料源が材料を放出することも考えられる。蒸着中の積層体の回転は、第1のコンタクト層102の一様な回転対称の構成に寄与することができる。同様に、例えば回転する材料源又は回転する絞りシステムを設けることも考えられる。
【0057】
総括
上記においては、本願の基本思想を説明するために、オプトエレクトロニクス装置を幾つかの実施例に基づいて説明した。上記の実施例は特定の特徴の組み合わせに制限されるものではない。幾つかの特徴及び実施の形態が、特別な実施例又は個々の実施例との関連においてのみ説明されていた場合であっても、それらの特徴及び実施の形態はそれぞれ別の実施例の別の特徴と組み合わせることができる。同様に、一般的な技術的教示を実現できる限り、幾つかの実施例においては個別に示した特徴又は特別な実施の形態を省略又は追加することができる。
【0058】
文献
本明細書において以下の刊行物を引用した。
[1] Neyts, K. et al.: "Inhomogeneous Luminance in Organic Light Emitting Diodes Related to Electrode Resistivity": Journal of Applied Physics, Bd. 100, S.114513 ff., American Inst. Of Physics, New York: 2006
【符号の説明】
【0059】
100 第1のオプトエレクトロニクス装置、 102 第1のコンタクト層、 104 第1の端子、 106 第1の電極、 108 第2の端子、 110 第2の電極、 200 基板、 202 第2のコンタクト層、 204 第1の電荷輸送層、 206 第1の導電部、 208 機能層、 210 第2の電荷輸送層、 212 第2の導電部、 300 第1の抵抗、 302 第2の抵抗、 304 第3の抵抗、 306 第4の抵抗、 308 第5の抵抗、 310 第6の抵抗、 312 第7の抵抗、 314 第1のダイオード、 316 第8の抵抗、 318 第1のノード、 320 第9の抵抗、 322 第2のダイオード、 324 第10の抵抗、 326 第2のノード、 327 第3のノード、 328 第11の抵抗、 330 第3のダイオード、 332 第12の抵抗、 334 第4のノード、 400 第1の導電率、 500 第1のコンタクト層、 600 ドーパントプロフィール、 900 第2の導電率、 1000 第2のオプトエレクトロニクス装置、 1200 第3のオプトエレクトロニクス装置、 1300 パッシベーション層、 1302 封止部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
オプトエレクトロニクス装置において、
第1の導電部(206)と、
第1の電気的な端子(104)に接続されている第2の導電部(212)と、
放射を放出するために、前記第1の導電部(206)と前記第2の導電部(212)との間に配置されている機能層(208)とを備えており、
前記第2の導電部(212)は横方向の第1の導電率を有しており、該第1の導電率は前記第2の導電部(212)の長さにわたり、前記第1の電気的な端子(104)から離れる方向において単調に変化することを特徴とする、オプトエレクトロニクス装置。
【請求項2】
前記機能層(208)は有機発光層を含む、請求項1に記載のオプトエレクトロニクス装置。
【請求項3】
前記第2の導電部(212)はコンタクト層(210)を含む、請求項1又は2に記載のオプトエレクトロニクス装置。
【請求項4】
前記コンタクト層(210)は一定の面導電率を有しており、
前記コンタクト層(210)の厚さは該コンタクト層(210)の長さにわたり、前記第1の電気的な端子(104)から離れる方向において単調に変化する、請求項3に記載のオプトエレクトロニクス装置。
【請求項5】
前記第2の導電部(212)は電荷輸送層(210)を含む、請求項3又は4に記載のオプトエレクトロニクス装置。
【請求項6】
前記電荷輸送層(210)はドープされた有機半導体材料を含む、請求項5に記載のオプトエレクトロニクス装置。
【請求項7】
前記ドープされた有機半導体材料のドーパント濃度は前記第1の電気的な端子(104)から離れる方向において単調に変化する、請求項6に記載のオプトエレクトロニクス装置。
【請求項8】
前記第1の導電率は前記第1の電気的な端子(104)から離れる方向において大きく単調に変化する、請求項1乃至7のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス装置。
【請求項9】
前記第1の導電率は第2の電気的な端子(120)から離れる方向において低下する、請求項1乃至8のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス装置。
【請求項10】
前記第2の導電部(212)はカソードを形成し、前記第1の導電率は電子導電率に対応する、請求項1乃至9のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス装置。
【請求項11】
前記第1の導電部(206)は第2の電気的な端子(108)に接続されており、
前記第1の導電部(206)は第2の導電率を有しており、該第2の導電率は前記第1の導電部(206)の長さにわたり、前記第2の電気的な端子(108)から離れる方向において単調に変化する、請求項1乃至10のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス装置。
【請求項12】
前記第1の導電部(206)はアノードを形成し、前記第2の導電率は正孔導電率に対応する、請求項11に記載のオプトエレクトロニクス装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5a】
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【図5b】
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【図5c】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【公表番号】特表2013−515367(P2013−515367A)
【公表日】平成25年5月2日(2013.5.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−545274(P2012−545274)
【出願日】平成22年12月20日(2010.12.20)
【国際出願番号】PCT/EP2010/070249
【国際公開番号】WO2011/085917
【国際公開日】平成23年7月21日(2011.7.21)
【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)】