(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）であり、当該有機発光デバイスは少なくとも：
第１の電極；
第２の電極；
前記第１の電極と前記第２の電極との間に設けられた有機発光層；及び
前記第１の電極と前記発光層との間に設けられた、不連続な、パターン化された有機電荷輸送層であり、該電荷輸送層は、前記発光層の屈折率よりも低い屈折率を持つ、電荷輸送層；
を有するＯＬＥＤ。
【請求項２】
請求項１に記載のＯＬＥＤであり、前記不連続なパターン化された有機電荷輸送層は１０Åから１００ｎｍの範囲内の寸法を持つ、ＯＬＥＤ。
【請求項３】
請求項１に記載のＯＬＥＤであり、前記電荷輸送層がフォトニック結晶を形成する、ＯＬＥＤ。
【請求項４】
請求項１又は３に記載のＯＬＥＤであり、前記不連続なパターン化された有機電荷輸送層は１ｎｍから１００μｍの範囲内の寸法を持つ、ＯＬＥＤ。
【請求項５】
請求項１に記載のＯＬＥＤであり、前記不連続なパターン化された電荷輸送層は１ｎｍから１μｍの範囲内の寸法を持つ、ＯＬＥＤ。
【請求項６】
請求項３に記載のＯＬＥＤであり、前記フォトニック結晶の面内方向の状態の光学密度が、パターン化された前記電荷輸送層により抑制され、及び／又は層法線に対して定義される全内部反射の臨界角（θＣ）よりも小さい角度を持つ方向の状態の光学密度が、パターン化された前記電荷輸送層により高められる、ＯＬＥＤ。
【請求項７】
請求項１に記載のＯＬＥＤであり、当該ＯＬＥＤは更に、前記電荷輸送層と前記発光層との間に設けられた、前記発光層への電荷輸送を可能とする配向層を有し、前記配向層は、前記発光層の分子の光学的双極子を分子軸の共通の好ましい方向へ配向することを促進する、ＯＬＥＤ。
【請求項８】
請求項７に記載のＯＬＥＤであり、前記配向層は、前記電荷輸送層及び前記発光層の双方に直接接触している、ＯＬＥＤ。
【請求項９】
請求項７に記載のＯＬＥＤであり、前記配向層は単分子層である、ＯＬＥＤ。
【請求項１０】
請求項１に記載のＯＬＥＤであり、前記電荷輸送層は正孔輸送層である、ＯＬＥＤ。
【請求項１１】
ＯＬＥＤを製造する方法であって：
（ａ）  層スタックの基礎を形成する基板の上に第１の電極層を設けるステップ；
（ｂ）  前記第１の電極層上に電荷輸送層を形成するステップ；
（ｃ）  不連続であるように前記電荷輸送層をパターン化するステップ；
（ｄ）  前記パターン化された電荷輸送層上に発光層を形成するステップ；及び
（ｅ）  前記発光層上に第２の電極層を設けるステップ、
を含む方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法であり、少なくとも前記ステップ（ｂ）が溶液プロセス技術を用いて実施される、方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法であり、前記ステップ（ｄ）及び（ｅ）の少なくとも１つが、真空処理技術を用いて実施される、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、改善された光出力カップリングを与える有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、及びかかるデバイスを製造するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、発光ダイオード（ＬＥＤ）に基づく発光デバイスは、広い範囲の種類の照明製品のためにますます使用されてきている。特に、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）は、広告情報及び指示サインなどの看板照明としてますます使用されてきている。
【０００３】
ＯＬＥＤの製品化のために、デバイス効率は重要なパラメータの１つである。デバイス全体の効率は、内部量子効率及び外部量子効率（光出力カップリング）で決まる。最近では多くの技術が内部量子効率を改善するために提案されており、これには例えば電荷再結合を増加させるための輸送層のドーピング、及びほぼ１００％の内部量子効率が達成可能な三重項発光の使用が含まれる。また外部量子効率を増加するための多くの技術が提案されており、これには、低減された三重項−三重項アニーリングに基づいて三重項発光の外部量子効率ロールオフを低減するための特別なスタック設計、及び種々の屈折率と厚さを持つ層を選択して、放出された光の層境界での反射を低減させることが含まれる。例えば、米国特許第７、２６９、０６２号明細書には、ヘテロ構造有機デバイスが提案され、これは有機材料を、例えば正孔輸送層のためにインクジェット又はその他の技術を介して堆積させ、その後前記堆積させた有機材料を不溶性にするために架橋結合させることで形成される。このプロセスは層の順次堆積のために繰り返され得る。架橋結合された層は種々の材料のバンドギャップと屈折率を選択して、再結合ゾーンの位置又は放出された光子の光閉じ込めを制御して、内部及び外部量子効率を改善し得る。
【０００４】
しかしながら、既存デバイスの問題は、なおも比較的多くの光が、層境界での全内部反射のために有機層又はガラス基板内に閉じ込められる、ということである。そこで、ＯＬＥＤの外部量子効率を改善するための必要性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７，２６９，０６２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、この問題を解決し、改善された光出力カップリング効率を持つＯＬＥＤを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の側面によると、この及び他の課題はＯＬＥＤにより達成され、当該ＯＬＥＤは少なくとも：
−  第１の電極；
−  第２の電極；
−  前記第１及び第２の電極の間に設けられる有機発光層；及び
−  前記第１の電極と前記発光層との間に設けられる有機電荷輸送層を含み、前記電荷輸送層は、パターン化され、又は前記発光層に面する前記電荷輸送層の表面に周期的表面構造を備える。パターン化されているか又は前記周期的表面構造を備えているかである前記電荷輸送層に代えて又はこれに加えて、前記ＯＬＥＤは配向層を含み、これは前記発光層への電荷輸送を可能とし、かつ前記電荷輸送層と前記発光層との間に設けられ、前記配向層は、前記発光層の分子の光学的双極子を共通の好ましい方向へ配向することを促進する。
【０００８】
本発明は、異なる機構により前記ＯＬＥＤの光出力カップリング効率を増加させ得る。いくつかの実施態様は、主にそれらの機構のうちの１つにより、増加された出力カップリングを促進するように最適化され、一方他の実施態様は２又はそれ以上の機構を同時に利用して、増加された出力カップリングを達成するように適合され得る。
これらの機構は：
−  前記発光層／電荷輸送層境界の屈折性を、例えば前記発光層からこの境界への入射光の全内部反射の臨界角を増大させて、より多い光が前記電荷輸送層へ、そしてまたガラス基板へと透過できるように、適合させること、
−  前記電荷輸送層のフォトニック結晶特性を利用すること、ここで該特性は、前記電荷輸送層の面内方向の状態の光学密度の抑制、及び全内部反射の臨界角よりも小さい入射角（前記発光層／電荷輸送層境界での）に対応する方向の状態の光学密度の増加を含み、それによって多くの光が、前記発光層内に閉じ込められる代わりに、前記電荷輸送層へと透過されること、
−  発光分子の光学的双極子の好ましい方向への配向であり、それにより、前記電荷輸送層境界での実質的な反射又は全反射を起こさない入射角を持つ方向に発光を向けることを含む。
【０００９】
上述の機構のそれぞれは、発光層からの光の取り出しを改善し、これらの機構のそれぞれは、前記電荷輸送層のパターン化又は前記発光層に面する表面上に周期的表面構造を持たせることで達成され得る。
【００１０】
さらに、前記光学的双極子の配向はまた、典型的に前記電荷輸送層と前記発光層の間に、前記発光層と直接接触して設けられる配向層により達成され得る。
従って本発明はまたＯＬＥＤに関し、当該ＯＬＥＤは少なくとも：
−  第１の電極；
−  第２の電極；
−  前記第１の電極と第２の電極との間に設けられる有機発光層；及び
−  有機電荷輸送層又は
電荷輸送層と追加の層を含む有機電荷輸送層アセンブリを含み、
前記電荷輸送層又は電荷輸送層アセンブリが、前記第１の電極と前記発光層の間に設けられ、及び前記発光層の分子の光学的双極子の共通の好ましい方向への配向を促進するように適合され、そこで
（ｉ）  前記電荷輸送層がパターン化されるか、又は前記発光層に面する前記電荷輸送層の表面に周期的表面構造を持ち、パターン又は表面構造が前記配向を促進させ、及び／又は
（ｉｉ）  前記電荷輸送層アセンブリの前記追加の層が配向層であり、これは配向を促進し、及び前記電荷輸送層と前記発光層との間に設けられる。
【００１１】
前記光学的双極子の配向は典型的に、分子軸が共通の好ましい方向を指すように前記発光層の分子が自己配向することにより達成され得る。
【００１２】
前記発光層の分子の光学的双極子が共通の方向へ配向されると、前記発光層内の前記双極子により生成される光は特定の方向に放射される。前記分子軸及び従ってまた前記発光分子の光学的双極子の配向の制御により、発光の方向が制御され、より多くの光が、発光層内での導光（ライトガイディング）によって閉じ込められずに、隣接する層に透過される。従って、発光層の分子があまり秩序立てられていない場合に比較して、より多くの光が発光層から取り出され得る。
【００１３】
典型的に、前記配向層は、前記電荷輸送層と前記発光層との間に設けられ、及び前記電荷輸送層と前記発光層との両方に直接接触する。前記発光層への電荷輸送を確保するために、前記配向層は単分子層を有し得る。
【００１４】
前記パターン又は周期的表面構造の好ましい寸法は、上述の機構のうちの何れが優勢であるかに依存する。本発明の実施態様では、前記電荷輸送層の周期的構造は、１０オングストローム（Å）から１００ｎｍの範囲内の周期寸法を持ち、これは発光分子の配向を促進することで効果的に光出力カップリング効率を増加させることに適した範囲である。本発明の他の実施態様では、前記電荷輸送層の周期的構造は、１ｎｍから１００μｍの範囲、例えば１ｎｍから１μｍの範囲内の周期寸法を持つ。
【００１５】
本発明の実施態様、特に光出力カップリング効率が上述の機構（１）又は（２）の１つで増加される場合の実施態様では、前記電荷輸送層は、前記ＯＬＥＤの前記の層のうちの何れの他の層の屈折率よりも低い屈折率を持ち得る。前記電荷輸送層の低い屈折率は、前記発光層／電荷輸送層境界での全内部反射の臨界角を増加するように寄与する。そのような実施態様では、前記電荷輸送層の周期的構造は、１ｎｍから１００μｍの範囲、例えば１ｎｍから１μｍの範囲内の周期寸法を持ち得る。
【００１６】
本発明の実施態様では、前記電荷輸送層はフォトニック結晶を形成し得る。そのような実施態様では、前記フォトニック結晶の面内方向の状態の光学密度が、パターン化された又は前記表面構造を持つ電荷輸送層により抑制され得る、及び／又は層法線に対して定義される全内部反射の臨界角（θＣ）よりも小さい角度を持つ方向の状態の光学密度が、パターン化された、又は前記表面構造を持つ電荷輸送層により高められ得る。従って、前記発光層を起源とする光の前記正孔輸送層への伝搬が強化される。そのような実施態様では、前記電荷輸送層の周期的構造は、１ｎｍから１００μｍの範囲、例えば１ｎｍから１μｍの範囲内の周期寸法を持ち得る。
【００１７】
他の側面で、本発明はここに記載されるＯＬＥＤを製造する方法を提供し、当該方法は：
（ａ）  層スタックの基礎を形成する基板の上に第１の電極を設けるステップ；
（ｂ）  前記層スタック上に電荷輸送層を形成するステップ；
（ｃ）  前記電荷輸送層をパターン化し若しくは表面構造を備えるように前記電荷輸送層をエンボス化し、又は前記電荷輸送層上に配向層を形成するステップ；
（ｄ）  前記パターン化又はエンボス化された電荷輸送層上に発光層を形成し、又は前記配向層上に発光層を形成し、それにより前記発光層の分子の軸が共通の望ましい方向に配向されるステップ；及び
（ｅ）  前記層スタック上に第２の電極を設けるステップ、を含む。
【００１８】
ステップ（ｃ）のエンボス化はナノインプリント技術を用いて実施され得る。
【００１９】
本発明の実施態様では、前記の層のうちの少なくとも１つが溶液プロセスで処理される。溶液プロセスは層の真空蒸着堆積よりも簡便であり、この製造プロセスをより簡単にかつ安価なものにする。また、溶液プロセスは、１つのステップで望ましい厚さの平坦な層を製造することができる。具体的には、前記電荷輸送層は溶液プロセスで処理され得る。従って、本発明の実施態様では、少なくともステップ（ｂ）は溶液プロセス技術を用いて実施され得る。さらに、ステップ（ｄ）及び（ｅ）の少なくとも１つは真空プロセス技術を用いて実施され得る。
【００２０】
留意すべきことは、本発明は特許請求の範囲に記載される構成の全ての可能な組み合わせに関する、ということである。
【００２１】
本発明のこれらの側面及び他の側面について、本発明の実施態様を示す添付の図面を参照して以下より詳しく説明される。図で示されるように、層及び領域（ゾーン）のサイズは説明目的のために誇張されており、本発明の実施態様の一般的な構造を説明するために与えられている。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明の１つの実施態様によるデバイスの断面側面図を示す。
【図２】図２は、本発明の他の実施態様によるデバイスの断面側面図を示す。
【図３】図３は、本発明の他の実施態様によるデバイスの部分の断面側面図を示す。
【図４】図４は、本発明の他の実施態様によるデバイスの部分の断面側面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明者は次の知見を得た。即ち、ＯＬＥＤの光出力カップリング効率は、発光層に隣接して層（典型的に、例えば正孔輸送層など、発光層とアノードの間に位置され、エンボス化された周期的表面構造を持つ層）を設けるか、又は前記層をパターン化することで改善される、ということである。本発明者はさらに次の知見を得た。即ち、パターン化されるか又は前記周期的表面構造を備える電荷輸送層に代えて又は加えて、前記電荷輸送層と前記発光層の間に、共通の好ましい方向への前記発光層の分子の光学的双極子の配向を促進する配向層を組み込むことによって、ＯＬＥＤの光出力カップリング効率が改善される、ということである。
【００２４】
図１は、本発明による有機発光デバイスの断面図を示す。ＯＬＥＤ１００は、ボトムエミッション構成用の従来の基板１０１（例えばガラス基板）上に設けられている。基板１０１上には、透明アノード１０２（典型的にインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ））、有機正孔輸送層１０３、有機発光層１０４及び従来からのカソード１０５（典型的に金属から形成される）が設けられる。想定されるべきことは、このデバイスはまた、アノード１０２と発光層１０４との間（例えば正孔注入層又は電子阻止層）、又は発光層１０４とカソード１０５との間（例えば電子注入層又は輸送層又は正孔阻止層）の何れか、又はこれらの両方に設けられる１又はそれ以上の追加の電荷輸送又は電荷阻止層を含み得る、ということである。
【００２５】
本発明の有機発光デバイスは、小分子ＯＬＥＤ（ｓｍＯＬＥＤ）又はポリマー有機発光デバイス（ＰＬＥＤ）であり得る。
【００２６】
正孔輸送層１０３は、溶液プロセス技術又は真空堆積技術により製造され得る。典型的に、正孔輸送層は、従来からの溶液プロセス技術、例えばスピンコーティング、インクジェット印刷、スクリーン印刷、ディッピングなどの技術を用いて与えられる。
【００２７】
さらに、正孔輸送層（ＨＴＬ）１０３は、発光層に面する当該ＨＴＬの表面の周期的パターンを形成する表面構造を備える。この構造の周期寸法は、約１ｎｍから１００ｎｍの範囲内であり得る。この表面構造は、エンボス化で与えられ得る。これにより、例えばナノインプリントリソグラフィ技術を用いて、エンボス化された表面構造が得られる。ＨＴＬの最大厚さは典型的に、１ｎｍから１μｍの範囲内、例えば約１００ｎｍである。望ましい厚さは、ＨＴＬの材料、並びにデバイスの全体の設計又は構造に依存する。
【００２８】
いかなる特定の理論にも縛られることなく、次のことが考えられる。即ち、外部量子効率の増加は、主に、正孔輸送層の特性に依存して、本発明の異なる実施態様での異なる機構により達成され得る、ということである。
【００２９】
例えば、本発明の実施態様では、正孔輸送層１０３は、隣接する発光層１０４の屈折率よりも低い屈折率を持ち得る。正孔輸送層の低屈折率とパターン化又は表面構造化との組み合わせにより、可能な限り多くの光が正孔輸送層内に閉じ込められることなく透明基板へと透過されることが確保される。アノード（典型的にＩＴＯ）は、発光層の屈折率と同等の屈折率を持ち得る。
【００３０】
本発明の他の実施態様では、正孔輸送層１０３はフォトニック結晶を形成する。そのようなフォトニック結晶では、正孔輸送層が上述のようにパターン化されているか表面構造を備えるかであることから、面内方向の状態の光学密度を下げ及び／又は全内部反射の臨界角（θｃ、層の法線に対して定められる）よりも小さい入射角を持つ方向の状態の光学密度を上げる。従って、発光層を起源とする光の正孔輸送層への伝播が増加する。
【００３１】
フォトニック結晶ＨＬＴは発光層１０４の屈折率よりも低い屈折率を持ち得る。
【００３２】
上述のようにフォトニック結晶を用いる本発明の実施態様では、正孔輸送層の構造化表面は、発光層内にパターン化された発光位置を与えるように適合され得る。図２は、発光層２０４と直接接触する構造化正孔輸送層２０３を含むＯＬＥＤの部分を示す。構造化構成により、ＨＴＬ２０３の一部の領域２０３ａは他の領域２０３ｂよりも小さい層厚さを持つ。領域２０３ａのより小さい厚さが、正孔に対して最も低い抵抗値を与えることから、正孔は優先的に領域２０３ａを介して注入され、発光は従って、正孔輸送層の領域２０３ａに隣接する発光層の領域２０４ａで優先的に起こることとなる。図３で示される他の実施態様では、正孔輸送層の小さい厚さの領域は除かれ（例えば、異方性の反応性イオンエッチングにより）、パターン化（不連続の）正孔輸送層が形成される。ここでは、正孔は残る正孔輸送層の領域３０３ａを通じてのみ注入され、従って光はＨＴＬの領域３０３ａに隣接する発光層の領域３０４ａから発光されることとなる。そのような局所的発光領域の空間分布は、光の建設的干渉の方向を制御することを可能にする。従って光の建設的干渉が、発光層／ＨＴＬ境界で全内部反射の臨界角よりも小さい入射角を持つ方向で達成され得る。さらに光の相殺的干渉が、全内部反射の臨界角よりも大きい入射角を持つ方向で達成され得る。従って、発光の方向は、発光層−ＨＴＬ境界での全内部反射が低減、最小化又は完全に回避されるように適合され得る。
【００３３】
ここで使用される、層についての「パターン化」とは、その層が不連続であり、その下に位置する表面の上にあるパターンが形成されている（例えば、リソグラフィ又はエッチングにより、最初の連続層の選択された部分を除去することで形成される）ことを意味する。
【００３４】
ここで使用される、層についての「表面構造化」又は「エンボス化」とは、その層が、部分的にパターン化されてその表面上に刻み（インプリント）又は浮き出し（エンボス加工）を形成するが、下に位置する層又は基板の表面を露出させるように層厚さ全体を除去してはいないことを意味する。従って表面構造化又はエンボス化された層は連続であり得る。
【００３５】
さらに本発明者は、ＯＬＥＤの光出力カップリング効率はまた、発光層の分子を配向させて、発光分子の分子軸を共通の好ましい方向に配向させるようにすることで、改善されるということを見出した。発光層の分子の分子軸の配向によって、これら分子の光学双極子が配向され、それにより光が所定の方向に放射される。従って、分子軸の配向を促進又は制御することで、全内部反射を起こさない方向での光の放射を増加させ、且つそれに従って全内部反射を起こす方向での光の放射を低減又は回避するように、発光の方向が促進又は制御され、故に、光出力カップリング効率を増加させることとなる。
【００３６】
配向される分子軸の好ましい方向に対する、配向される光学双極子の好ましい方向は、使用される材料に依存し、また、これらの方向は互いに異なり得る。
【００３７】
発光分子の配向は、配向を促進する周期的表面構造でエンボス化された正孔輸送層の上に発光層を堆積することで達成され得る。従って、図１を参照して上述されたＨＴＬのパターン化又は表面構造化はまた光学双極子の配向に寄与し、それにより上述の機構によって光出力カップリング効率を増加させることができる。
【００３８】
しかし、ＨＴＬの様々な寸法のパターン又は周期的表面構造が、配向効果を達成することに多かれ少なかれ有益であり得る、ということが考えられる。例えば、分子軸の配向を促進するために、ＨＴＬのパターン又は表面構造は、１ｎｍから１００ｎｍの範囲、又はより小さい範囲、例えば約１０Å又は２０Åから１００ｎｍまでの範囲内の寸法を持ち得る。パターン又は表面構造のより大きい寸法、例えば１μｍまで又は１００μｍなどのより大きい寸法は、発光分子の配向を促進するというより、主に低屈折率との組み合わせにより光出力カップリングを増加させ得る。従って、ＨＴＬのパターン又は表面構造の最適寸法は、本発明の異なる実施態様についてそれぞれ異なり得る。
【００３９】
ここで使用される「自己配向」とは、小分子の分子軸が共通の好ましい方向に揃えられるように、小分子自ら配向する現象を意味する。
【００４０】
ここで使用される「共通の好ましい方向」とは、物質又は材料の異方性の現象を意味し、そのような物質又は材料（発光物質）の分子の分子軸が、これらの分子が配向することを誘起する特定の条件（例えば、該物質が上に堆積される物理的及び／又は化学的構造の存在など）に掛けられたときに、自動的に配向（自己配向）する傾向にある方向を意味する。留意すべきことは、この表現中の用語「好ましい」は、選択的な構成でなく、物質自体の性質を意味する、ということである。
【００４１】
発光物質の分子が配向すると、分子軸は一般には共通の好ましい方向を指す。この共通の好ましい方向は、層平面に実質的に垂直であってもよいし、層平面に対して傾いていてもよい。
【００４２】
従来の小分子ＯＬＥＤ（ｓｍＯＬＥＤ）では、発光分子の光学双極子は発光層内でランダムに配置され、それ故に、光は全ての方向に放射され、従っていくらかの光が導光（ライトガイディング）により失われる。ポリマーＯＬＥＤ（ＰＬＥＤ）はしかし、ある程度の分子秩序性（配向）を有する。従って、本発明のこの実施態様はｓｍＯＬＥＤでの適用に最も効果的であり得るが、ＰＬＥＤでもポリマー発光物質の分子秩序性をさらに増加させるために有利に使用され得る。
【００４３】
ＨＴＬ１０３の表面構造は、発光層１０４が該構造上に適用されるときに、共通の好ましい方向に発光物質の分子軸の自己配向を促進し得る。発光物質の自己配向は知られた方法で検出でき、例えばＤ．  Ｙｏｋｏｙａｍａ、  Ｍ．  Ｍｏｒｉｗａｋｅ及びＣ．Ａｄａｃｈｉの「Ｓｐｅｃｔｒａｌｌｙ  ｎａｒｒｏｗ  ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ  ａｔ  ｃｕｔｏｆｆ  ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ｆｒｏｍ  ｅｄｇｅｓ  ｏｆ  ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  ａｎｄ  ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  ｐｕｍｐｅｄ  ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  ｏｒｇａｎｉｃ  ｆｉｌｍｓ」（Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  ２００８、１０３、１２３１０４）に記載されている。
【００４４】
又は、上述の分子軸の配向及びそれによる光学的双極子の配向は発光層に隣接する別個の配向層（例えば、正孔輸送層上に設けられる）を用いて達成できる。配向層は、場合により、上述のパターン化又は表面構造化された正孔輸送層と組み合わせて使用され得る。
【００４５】
図４は、本発明の１つの実施態様によるＯＬＥＤを示し、発光分子の自己配向は、正孔輸送層上に設けられ、発光層に直接接触する配向層により達成される。このデバイス４００は、図１を参照して上述したような、基板４０１、アノード４０２、発光層４０４及びカソード４０５と、平坦な正孔輸送層４０３と、正孔輸送層４０３と発光層４０４との間に配置された薄い配向層４０６（これは発光分子の配向を促進する）とを含む。
【００４６】
発光層から／への電荷輸送を制限しないように、配向層は、下に位置する電荷輸送層から発光層への電荷輸送（ここでは、正孔輸送）を可能とする。従って、この実施態様の配向層は導電性又は半導電性であり得る。しかし従来の配向層はしばしば絶縁性物質である。前記電荷輸送を可能とするために、配向層（ポリイミドなどの従来の配向層物質を有し得る）は、分子の単一層から形成される単分子層などのように非常に薄く作られ得る。そのような層では、トンネル確率が、許容可能な電荷輸送を与えるに十分に高くなる。しかし、企図されることには、前記配向層はまた、材料の化学修飾によって導電性にされてもよい。
【００４７】
配向層は、ポリイミド又はポリ（フェニレンビニレン）などの従来の配向層材料を含み得る。配向層が単分子層である実施態様では、自己組織化単分子層（ｓｅｌｆ−ａｓｓｅｍｂｌｅｄ  ｍｏｎｏｌａｙｅｒ；ＳＡＭ）であり得る。自己組織化単分子層の例には、チオール系、特にアントラセン−２−チオール（ａｎｔｈｒａｃｅｎｃｅ−２−ｔｈｉｏｌ）ＳＡＭなどのアセンチオール（ａｃｅｎｅｔｈｉｏｌ）系ＳＡＭが含まれる。金基板上のアントラセン−２−チオールＳＡＭの形成及び構造についての研究は、Ｄ．Ｋａｆｅｒ、Ｇ．Ｗｉｔｔｅ、Ｐ．Ｃｙｇａｎｉｋ、Ａ．Ｔｅｒｆｏｒｔ及びＣ．Ｗｏｌｌの「Ａ  ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ  ｓｔｕｄｙ  ｏｆ  ｓｅｌｆ−ａｓｓｅｍｂｌｅｄ  ｍｏｎｏｌａｙｅｒｓ  ｏｆ  ａｎｔｈｒａｃｅｎｃｅｔｈｉｏｌ  ｏｎ  ｇｏｌｄ：ｅｆｆｅｃｔｓ、ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ、ａｎｄ  ｓｔａｂｉｌｉｔｙ」（Ｊ  Ａｍ  Ｃｈｅｍ  Ｓｏｃ．、２００６、１２８、１７２３−１７３２）に記載されている。
【００４８】
配向層は、例えばこすったり（ラビング）、又は光照射（光配向）により処理して配向層の分子の望ましい方向を与えることができる。
【００４９】
図４のデバイスは場合により、上述のように、１又はそれ以上の追加の有機層を含み得る。
【００５０】
上述のように、発光分子の自己配向は、図１を参照して上で説明した表面構造を持つ正孔輸送層１０３及び図４の配向層４０６との組み合わせにより達成され得る。従って、配向層は、図４の平坦な正孔輸送層４０３か、図１の構造化正孔輸送層１０３のいずれかと組み合わせて使用され得る。
【００５１】
本発明のデバイスの正孔輸送層は、優れた正孔輸送特性を持つ、ＰＥＤＯＴなどの従来物質から作られ得る。これはドープされていてもよいし、されていなくてもよい。又は正孔輸送層は、真空蒸着又は印刷された小分子物質からなり得る。
【００５２】
さらに本発明はここに記載されるようなデバイスを製造する方法を提供する。この方法は：
（ａ）  層スタックの基礎を形成する基板の上に第１の電極層を形成し；
（ｂ）  前記層スタック上に電荷輸送層を形成し；
（ｃ）  前記電荷輸送層をパターン化し、若しくは表面構造を備えるように前記電荷輸送層をエンボス化し、又は前記電荷輸送層上に配向層を形成し；
（ｄ）  前記パターン化又はエンボス化された電荷輸送層上に発光層を形成するか又は前記配向層上に発光層を形成して、それにより前記発光層の分子の分子軸が共通の好ましい方向に配向され；及び
（ｅ）  前記層スタック上に第２の電極層を設ける、ことを含む。
【００５３】
前記電荷輸送層は、典型的には正孔輸送層であり、典型的にはアノードである前記第１の電極上に直接形成され得る。しかし、場合により１又はそれ以上の有機層（例えば電荷注入層、特に正孔注入層）が前記第１の電極と前記電荷輸送層との間に設けられ得る。そのような実施態様では、１つのステップで前記電荷注入層が前記第１の電極上に形成され、続くステップで前記電荷輸送層が前記電荷注入層の上に形成され得る。
【００５４】
上述のように、前記正孔輸送層のパターン化又はエンボス化は、例えばナノインプリントリソグラフィなどの知られたパターン化技術により達成され得る。そのような技術は、例えば、Ｊａｎ  Ｈａｉｓｍａ等の「Ｍｏｌｄ−ａｓｓｉｓｔｅｄ  ｎａｎｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ：  Ａ  ｐｒｏｃｅｓｓ  ｆｏｒ  ｒｅｌｉａｂｌｅ  ｐａｔｔｅｒｎ  ｒｅｐｌｉｃａｔｉｏｎ」（Ｊ  Ｖａｃ  Ｓｃｉ  Ｔｅｃｈｎｏｌ  １９９６、Ｂ１４（６）４１２４−４１２８）、Ｓｔｅｐｈｅｎ  Ｙ．Ｃｈｏｕ等の「Ｎａｎｏｉｍｐｒｉｎｔ  ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ」（Ｊ  Ｖａｃ  Ｓｃｉ  Ｔｅｃｈｎｏ  １９９６、Ｂ１４（６）４１２９−４１４１３３）、Ｍａｒｃ  Ｖｅｒｓｃｕｕｒｅｎ及びＨａｎｓ  ｖａｎ  Ｓｐｒａｎｇの「３Ｄ  ｐｈｏｔｏｎｉｃ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ  ｂｙ  ｓｏｌ−ｇｅｌ  ｉｍｐｒｉｎｔ  ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ」（Ｍａｔｅｒ  Ｒｅｓ  Ｓｏｃ  Ｓｙｍｐ  Ｐｒｏｃ  ２００７、１００２−Ｎ０３−０５）、及びＨｅｌｍｕｔ  Ｓｃｈｉｆｔの「Ｎａｎｏｉｍｐｒｉｎｔ  ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ：Ａｎ  ｏｌｄ  ｓｔｏｒｙ  ｉｎ  ｍｏｄｅｒｎ  ｔｉｍｅｓ？Ａ  ｒｅｖｉｅｗ」（Ｊ  Ｖａｃ  Ｓｃｉ  Ｔｅｃｈｎｏｌ  ２００８、Ｂ２６（２）、４５８−４８０）に記載されている。
【００５５】
パターン化又は表面構造化正孔輸送層及び配向層を両方含む実施態様では、前記ステップ（ｃ）には、前記正孔輸送層をパターン化又はエンボス化し、及び続いて前記配向層を前記正孔輸送層上に適用することの両方を含む。
【００５６】
本発明の実施態様では、ステップ（ｃ）で少なくとも前記正孔輸送層は、スピンコーティング、インクジェット印刷、スクリーン印刷又はディッピングなどの従来からの溶液プロセス技術により形成され得る。そのような実施態様では、溶液プロセスで適用される層、例えば正孔輸送層は、溶液プロセス可能な材料から作られる。典型的に、前記層、例えば場合によりドーパント物質を含み得る正孔輸送材料は、固体として与えられ、デバイススタック上に適用される前に有機溶媒中に溶解される。
【００５７】
さらに、少なくとも電荷輸送層が溶液プロセスで形成されるような実施態様では、ステップ（ｅ）及び（ｆ）の少なくとも１つは、ハイブリッドＯＬＥＤを製造するように真空プロセス技術で達成され得る。
【００５８】
本発明の実施態様の配向層は、溶液プロセス、典型的にはスピンコーティングにより形成され得る。又は、配向層が単分子層である実施態様では、単分子層は蒸着により適用され得る。
【００５９】
さらに、配向層は、配向層分子の特定の方向を与え、それにより続いて適用される発光層の分子の特定の配向を促進するために、ラビングされ、又は光配向に掛けられ得る。
【００６０】
当業者は、本発明が上述の好適実施態様に全く限定されるものではない、いうことを理解する。逆に、多くの変更及び変形が添付の特許請求の範囲の範囲内で可能である。例えば、ＯＬＥＤはトップエミッション型デバイスとして構成され得る。そのような実施態様では、パターン化されるか周期的表面構造を与えられるかする電荷輸送層は、カソード層と発光層との間に設けられる電荷輸送層であり得、また、何らかの配向層が電子輸送層と発光層との間に設けられ得る。又は、他の実施態様では、カソードが基板上に位置する第１の電極であり且つアノードがデバイスの最上部層を形成するように、ＯＬＥＤスタックがひっくりかえされてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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