(57)【要約】【課題】ＯＬＥＤデバイスの光出力部の構造をさらに改善する。【解決手段】基板と、この基板上に形成されたＤＢＲスタックと、このＤＢＲスタック上に形成されたアノード層と、このアノード層上に形成された平坦化層とを有しており、前記アノード層は前記ＤＢＲスタックに接しないレンズ状構造体を形成することによって修正されており、前記平坦化層はレンズ状構造体を充填しており、上方に他の層を堆積するための均一かつ平坦な表面を形成している。【選択図】図１
2006222082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（４０８）と、該基板上に形成された分散ブラッグリフレクタ（ＤＢＲスタック）（４１０）と、該ＤＢＲスタック上に形成されたアノード層（４１１）と、該アノード層上に形成された平坦化層（４１２）とを有しており、
前記アノード層は前記ＤＢＲスタックに接しないレンズ状構造体を形成することによって修正されており、
前記平坦化層は該レンズ状構造体を充填しており、上方に他の層を堆積するための均一かつ平坦な表面を形成している
ことを特徴とする有機発光ダイオードデバイス（４０５）。
【請求項２】
前記レンズ状構造体は前記アノード層のうち前記ＤＢＲスタックに接しないほうの表面を鋸歯状化することにより形成される、請求項１記載のデバイス。
【請求項３】
前記平坦化層上に正孔注入層（４１７）が形成され、該正孔注入層上にエレクトロルミネセンス層（４２０）が形成され、該エレクトロルミネセンス層から内部の励起子の形成に応じて光が出力される、請求項１または２記載のデバイス。
【請求項４】
前記ＤＢＲスタックは複数のほぼ非吸収性の材料を有し、発光される光の少なくとも幾つかの波長の輝度を増幅することができる、請求項１から３までのいずれか１項記載のデバイス。
【請求項５】
前記レンズ状構造体は発光される光の少なくとも幾つかの波長の輝度を増幅することができる、請求項１から４までのいずれか１項記載のデバイス。
【請求項６】
前記平坦化層は透明である、請求項１から５までのいずれか１項記載のデバイス。
【請求項７】
鋸歯状パターンはランダムである、請求項２記載のデバイス。
【請求項８】
前記レンズ状構造体は前記アノード層のうち前記ＤＢＲスタックに接しないほうの表面をパターニングすることにより形成される、請求項１から７までのいずれか１項記載のデバイス。
【請求項９】
パターニングとはドライエッチング、ウェットエッチング、リソグラフィ、スタンピングおよびスパッタリングを含む、請求項８記載のデバイス。
【請求項１０】
前記レンズ状構造体の高さは増幅すべき特定の光の波長の１％〜１００％である、請求項１から９までのいずれか１項記載のデバイス。
【請求項１１】
基板上に分散ブラッグリフレクタ（ＤＢＲスタック）を形成し（１１０）、
該ＤＢＲスタック上にアノード層を形成し（１２０）、ここで該ＤＢＲスタックに接しないレンズ状構造体を形成することによって該アノード層を修正し（１３０）、
該アノード層上に前記レンズ状構造体を充填する平坦化層を形成し、上方に他の層を堆積するための均一かつ平坦な表面を形成する（１４０）
ことを特徴とする有機発光ダイオードデバイスの製造方法。
【請求項１２】
前記レンズ状構造体を形成する際に、前記アノード層のうち前記ＤＢＲスタックに接しないほうの表面を鋸歯状化する、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記平坦化層上に正孔注入層を形成し、該正孔注入層上にエレクトロルミネセンス層を形成し、該エレクトロルミネセンス層から内部の励起子の形成に応じて光が出力されるようにする、請求項１１または１２記載の方法。
【請求項１４】
前記ＤＢＲスタックは複数のほぼ非吸収性の材料を有し、発光された光の少なくとも幾つかの波長の輝度を増幅することができる、請求項１１から１３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１５】
前記レンズ状構造体は発光される光の少なくとも幾つかの波長の輝度を増幅することができる、請求項１１から１４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１６】
前記平坦化層は透明である、請求項１１から１５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１７】
鋸歯状パターンはランダムである、請求項１２記載の方法。
【請求項１８】
前記レンズ状構造体を形成する際に、前記アノード層のうち前記ＤＢＲスタックに接しないほうの表面をパターニングする、請求項１１から１７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１９】
パターニングとはドライエッチング、ウェットエッチング、リソグラフィ、スタンピングおよびスパッタリングのうち少なくとも１つを含む、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
基板（４０８）と、該基板上に形成された分散ブラッグリフレクタ（ＤＢＲスタック）（５１０）と、該ＤＢＲスタック上に形成されたアノード層（５１１）とを有しており、
前記ＤＢＲスタックは前記基板に接しないレンズ状構造体を形成することによって修正されている
ことを特徴とする有機発光デバイス（５０５）。
【請求項２１】
前記アノード層が前記ＤＢＲスタック上で前記レンズ状構造体を充填する平坦化層として機能し、上方に他の層を堆積するための均一かつ平坦な表面が形成される、請求項２０記載のデバイス。
【請求項２２】
前記ＤＢＲスタック上にさらに前記レンズ状構造体を充填する平坦化層（４１２）が形成され、上方に他の層を堆積するための均一かつ平坦な表面が形成される、請求項２０または２１項記載のデバイス。
【請求項２３】
前記平坦化層は正孔注入層材料を含む、請求項１から１０までのいずれか１項記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的に云えば薄膜デバイスまたはその製造方法に関する。より詳細に云えば、本発明は有機発光ダイオードデバイスまたはおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオードＬＥＤを基礎としたディスプレイおよび照明装置は種々の分野に適用されている。こうしたディスプレイおよび照明装置は例えば個々のＬＥＤから成るアレイなど、複数の光電素子を配列することにより構成される。半導体技術に基づく従来のＬＥＤは無機材料を使用しているが、最近では有機発光ダイオードＯＬＥＤがディスプレイおよび照明装置の分野に台頭してきた。有機材料を用いた素子またはデバイスの例として、ソーラセル、有機トランジスタ、有機ディテクタ、バイオチップ、有機レーザーなどが挙げられる。
【０００３】
ＯＬＥＤは典型的には少なくとも部分的に導電性である薄い２つ以上の有機層と、これを挟む２つの電極つまりアノードおよびカソードとから成る。有機層は、例えば正孔を輸送するアノードバッファ層ＡＢＬ、および正孔‐電子の再結合に応じて光を発光する発光層（ＥＬ層）である。電位が印加されると、アノードは正孔をアノードバッファ層ＡＢＬへ注入し、このアノードバッファ層が発光層へ正孔を輸送する。いっぽうカソードは電子を直接に発光層へ注入する。注入された正孔および電子はそれぞれ反対極性にチャージされた電極のほうへ移動し、再結合して発光層内に励起子を形成する。この励起子は放射の放出つまり発光により低いエネルギ状態へ遷移する。アノードは通常は基板上に製造される。ボトムエミッション型ＯＬＥＤでは基板は透明またはほぼ透明に製造され、光がデバイスから出力される。
【０００４】
ＯＬＥＤデバイスの光出力は分散ブラッグリフレクタＤＢＲなどのマイクロキャビティ構造を用いることにより微調整することができる。この分散ブラッグリフレクタＤＢＲはサブ層のスタックから成り、各サブ層はそれぞれ隣接する層とは異なる屈折率を有する。ＤＢＲスタックはスタック長さ、使用される材料、材料への光の入射角に依存して種々の角度で内部反射する。ボトムエミッション型ＯＬＥＤデバイスでは、ＤＢＲスタックは典型的には基板とアノードとのあいだに配置される。また特定の波長を強調するように設計されたＤＢＲスタックは共振波長の光を増幅するので、発光スペクトルすなわち帯域を狭くし、共振波長での輝度を増大させることができる。さらにＤＢＲスタックは、観察角フォワードコーンへ光をフォーカシングし、光が基板に捕まることによる損失を低減するという効果を有し、光出力を改善する。光出力を改善する他の手法として、内部反射が低減されるよう、基板ガラスの外側表面を修正する（例えばレンズを配置する）ことが挙げられる。ただしＤＢＲスタックによって光がすでに観察角フォワードコーンへ効率的にフォーカシングされているので、基板の外側表面にレンズを付加してもさほどの利得は得られない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、ＯＬＥＤデバイスの光出力部の構造をさらに改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、基板と、この基板上に形成された分散ブラッグリフレクタ（ＤＢＲスタック）と、このＤＢＲスタック上に形成されたアノード層と、このアノード層上に形成された平坦化層とを有しており、前記アノード層は前記ＤＢＲスタックに接しないレンズ状構造体を形成することによって修正されており、前記平坦化層はレンズ状構造体を充填しており、上方に他の層を堆積するための均一かつ平坦な表面を形成しているデバイスを構成して解決される。
【０００７】
課題はまた、基板上に分散ブラッグリフレクタ（ＤＢＲスタック）を形成し、このＤＢＲスタック上にアノード層を形成し、ここでこのＤＢＲスタックに接しないレンズ状構造体を形成することによってアノード層を修正し、このアノード層上に前記レンズ状構造体を充填する平坦化層を形成し、上方に他の層を堆積するための均一かつ平坦な表面を形成することにより解決される。
【０００８】
課題はまた、基板と、この基板上に形成された分散ブラッグリフレクタ（ＤＢＲスタック）と、このＤＢＲスタック上に形成されたアノード層とを有しており、前記ＤＢＲスタックは前記基板に接しないレンズ状構造体を形成することによって修正されているデバイスを構成して解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明によれば、ＤＢＲスタックが表面の修正されたアノード層とともに用いられ、ＯＬＥＤデバイスが形成される。表面の修正はアノード層の上面にレンズ状構造体を形成することにより行われ、発光層からＤＢＲスタックへの光の入射角が変更される。レンズ状構造体は光を所望の方向へフォーカシングまたは配向するフィーチャである。これはランダムに配置されても規則的に配置されてもよく、実際にレンズのように見える。ＯＬＥＤデバイスにおいて、表面の修正されたアノード層上の有機層の一貫性を維持するために、これらの層のあいだに平坦化層が設けられる。これにより有機層に対する均一な堆積面が得られる。
【００１０】
アノード層の表面の修正は適切なパターニング技術または堆積技術、例えばウェットエッチング、リソグラフィ、電子ビームリソグラフィ、スタンピングまたはスパッタリングによって実現される。表面修正の形状およびパターンにより所望のように光出力を高めることができるが、これは表面の単純な粗面化から得られるランダムフィーチャを含む。これに代えてＤＢＲスタックの上部層の表面が修正され、アノードの堆積前に平坦化層を堆積してもよい。またこのアノード層も平坦化層として機能する。
【実施例】
【００１１】
図１には本発明の少なくとも１つの実施例のＯＬＥＤデバイスの製造方法の一部のフローが示されている。まずステップ１１０でＯＬＥＤデバイスの基板上に分散ブラッグリフレクタ（ＤＢＲスタック）が形成される。ＤＢＲスタックは全体で所定の共振キャビティを形成するように屈折率を調整した複数のサブ層のスタックを含む。ＤＢＲスタックの設計および製造の手法はよく知られているので、ここではこれ以上立ち入らない。さらにステップ１２０でこのＤＢＲスタック上にアノード層が形成される。アノード層の材料、厚さおよび形成方法については図２に則して後述する。典型的にＯＬＥＤデバイスでは、アノード層はインジウム錫酸化物ＩＴＯから形成される。ＩＴＯは透明であり、発光層からの光を通過させる。
【００１２】
本発明によれば、ステップ１３０において、堆積されたアノード層に対して表面修正が行われ、その表面にレンズ状構造体が形成される。表面修正は堆積プロセス中に意図的な効果として形成される。例えば堆積プロセスにはスパッタリング技術または蒸着技術が含まれるが、これを行う際に、得られるアノード表面が不均一な粗面の所望のフィーチャを呈するようにパターンを設計する。別の実施例として、アノードが均一な厚さで平坦となるよう典型的な方法で形成し、後からその表面をアプレーション、切削、スクラッチなどの技術によって修正してもよい。アプレーションまたはスクラッチにより不均一な粗面の所望のフィーチャが形成される。アノードはボトムエミッション型ＯＬＥＤデバイスでは典型的に透明または半透明に設計されるので、当該のフィーチャは通過する光に対してレンズに似た効果を奏する。フィーチャパターンは所望のフィーチャサイズ、フィーチャ形状および所望の光特性に依存して規則的に反復するものであってもよいし、ランダムなものであってもよい。
【００１３】
アノードを形成した後、典型的なＯＬＥＤデバイスでは１つまたは複数の有機層、例えば電荷輸送層、電荷注入層および発光層などが形成される。これらの有機層はスピンコーティング法、インクジェット法などのプロセスや、気相蒸着法、サブリメーション法などの蒸着技術を介して堆積される。溶液スピンコーティング法が使用される場合、先行して堆積された層の上に溶液を堆積し、乾燥および硬化することにより、有機層が膜として形成される。これらの層の電気的特性（効率など）はこれらの膜の構造的一貫性が維持されるか否か、またパターンを正確かつ規則的に乾燥させ、膜厚を均一にできるか否かにに大きく依存している。ただし、アノード表面が修正されて突起状の構造が形成されるとすれば、このことは実現困難である。有機膜の乾燥のための平坦な堆積面を得るために、ステップ１４０において、平坦化層が表面修正されたアノード上に付加される。平坦化層は正孔注入のための有機材料を含む溶液または樹脂を表面修正されたアノードのフィーチャに充填することにより形成され、アノード上に平坦な表面が得られる。このように平坦化層が形成されるとＯＬＥＤデバイスまたはディスプレイの処理を終了することができる。特に平坦化層を設けることにより、次に堆積される有機溶液に対する平坦な表面が得られる。
【００１４】
図２には本発明の第１の実施例のＯＬＥＤデバイス４０５の断面図が示されている。ＯＬＥＤデバイス４０５は１ピクセルまたは大きなＯＬＥＤディスプレイのサブピクセルである。ＯＬＥＤデバイス４０５はアクティブマトリクスデバイスに備わっているような自律的なスイッチング機構を有さないので、パッシブマトリクスデバイスである。図２に示されているように、ＯＬＥＤデバイス４０５は基板４０８上にＤＢＲスタック４１０を含む。ＤＢＲスタック４１０上に第１の電極４１１が形成される。本明細書で“〜上”と云うとき、層どうしが物理的に接触しているケースも１つまたは複数の介在層をはさんでいるケースも含む。第１の電極４１１はピクセルデバイスの製造分野ではパターニングされるし、後方照明デバイスの製造分野ではパターニングされない。
【００１５】
１つまたは複数の有機材料が有機スタック４１６の１つまたは複数の有機層を形成するために開口内に堆積される。本発明によれば、有機スタック４１６は第１の電極４１１および平坦化層４１２上に形成される。有機スタック４１６は正孔注入層ＨＩＬ４１７および発光層（ＥＬ層）４２０を含む。第１の電極４１１がアノードである場合には、正孔注入層４１７は平坦化層４１２上に配置される。図１に示されていない他の層、例えばバリア層、電荷輸送層、電荷注入層、平坦化層、回折層、界面層などを既存の層のあいだに設けることもできる。以下に本発明に特徴的な層について詳述する。
【００１６】
基板４０８
基板４０８は有機層および金属層を支持できる材料であればどんな材料から成っていてもよい。基板４０８は透明、または例えばトップエミッション型デバイスでは不透明である。基板４０８を通過する光の波長を修正またはフィルタリングすることにより、デバイスの発光色を変更することができる。基板４０８はガラス、石英、ケイ素、プラスティックまたはステンレススチールを含む。有利には基板４０８は薄いフレキシブルガラスから成る。基板４０８の有利な厚さは使用される材料およびデバイスの適用分野に依存する。基板４０８の形状はシートまたは連続フィルムである。連続フィルムは例えばロールツーロールの製造プロセスで使用され、これは特にプラスティック、金属および金属化プラスティックフォイルに適している。１つの基板４０８は典型的には多数のＯＬＥＤデバイス４０５がピクセルのパターンとして配列される大きなＯＬＥＤディスプレイを製造するために用いられる。
【００１７】
ＤＢＲスタック４１０
ＤＢＲスタック４１０は適切に選択された厚さのほぼ非吸収性の材料から成る複数の層を含む。１つのコンフィグレーションでは、ＤＢＲスタック４１０の各層は高屈折率の薄膜と低屈折率の薄膜とが交互に対になって重ねられたものである。他のコンフィグレーションでは、ＤＢＲスタック４１０は高屈折率の薄膜と低屈折率の薄膜とが交互に対になって重ねられたものであり、奇数個の層を含む。ＤＢＲスタックの反射率は部分的に層数と使用される材料の反射率ｎとに依存している。交互に重ねられる層は例えばＳｉＯ２［ｎ＝１．５］およびＴｉＯ２［ｎ＝２．４５］、またはＳｉＯ２およびＳｉｘＮｙ、またはＳｉＯ２およびＳｉＮｘである。
【００１８】
本発明によれば、ボトムエミッション型デバイスの第１の電極４１１の上面が修正され、そこにレンズ状構造体が形成される。レンズ状構造体はより多くの光をＤＢＲスタック４１０へ通し、発光率を高める。或る実施例で例えば５８ｎｍ／９５ｎｍ／５８ｎｍ／９５ｎｍ／５８ｎｍの５つの層が積層される場合、ＤＢＲスタックの全厚さは約３６０ｎｍである。
【００１９】
第１の電極４１１
ボトムエミッション型デバイスが所望されるコンフィグレーションでは、第１の電極４１１はアノードとして機能する。アノードは正孔注入層として用いられる導電層であり、約４．５ｅＶよりも大きい仕事関数を有する材料を含む。典型的なアノード材料は金属（例えば白金、金、パラジウム、インジウムその他）、金属酸化物（例えば鉛酸化物、錫酸化物、インジウム錫酸化物ＩＴＯその他）、グラファイト、ドープされた無機半導体（例えばケイ素、ゲルマニウム、ヒ化ガリウムその他）、ドープされた導電性ポリマー（例えばポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェンその他）を含む。本発明の実施例では、ＩＴＯが第１の電極４１１として用いられる。ＩＴＯの屈折率ｎは約１．８である。
【００２０】
第１の電極４１１はデバイス内で形成される光の波長に対して透明、半透明または不透明である。第１の電極４１１の厚さは約１０ｎｍ〜約１０００ｎｍであり、有利には約５０ｎｍ〜約２００ｎｍであり、特に有利には約１００ｎｍである。第１の電極４１１は典型的には周知の薄膜堆積技術、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、電子ビームデポジション法または化学蒸着法を用いて製造される。
【００２１】
ボトムエミッション型ＯＬＥＤデバイスでは第１の電極４１１はアノード層であり、透明または半透明または透光性である。第１の電極４１１は２つの面を有するが、第１の面は基板４０８に接しており、第２の面は後述する上方の層（例えば平坦化層４１２）に接している。本発明によれば、第１の電極４１１の第２の面はレンズ状構造体が生じるように修正される。このフィーチャは第１の電極４１１の材料をＤＢＲスタック４１０上に形成した後に表面を切削または鋸歯状化することにより製造される。フィーチャはそれぞれ不均一にさまざまな幅および形状を有しており、その高さは約０〜１０００ｎｍ、有利には約５００ｎｍ以下である。またフィーチャのジオメトリはデバイスへの光の入射角の所望の変更効果が得られればどのようなものであってもよい。
【００２２】
フィーチャは電極材料をＤＢＲスタック４１０上に載置した後、第１の電極４１１をパターニングすることにより製造される。パターニングはエッチング、ウェットエッチング、リソグラフィ、電子ビームリソグラフィ、スタンピングまたはスパッタリングにより行われる。形成されたフィーチャの密度および高さの差が光出力を変化させる。フィーチャの密度および高さの選定および設計は、後述の発光層４２０から出力される光の所望の特性に依存する。一般にフィーチャの密度は薄いよりも濃いほうが発光層から放出される光の投影が有利になる。レンズ状構造体の高さは発光層の波長と同じ次数になるとよい。例えば光の波長の１／１００倍〜１倍、有利には光の波長の１／１０倍〜１倍である。
【００２３】
平坦化層４１２
有機層またはその他の層のための平坦な堆積面を得るために、第１の電極４１１上に平坦化層４１２が形成される。平坦化層４１２は第１の電極４１１の表面に形成されたフィーチャの凹部や溝を充填する。平坦化層の屈折率は正孔注入層のそれに適合化される。実施例では、平坦化層４１２は正孔注入層に使用されているのと同じポリマーであり、光を正孔注入層から平坦化層へ内部反射なしに通過させる。
【００２４】
正孔注入層４１７
正孔注入層４１７は良好な正孔の伝導特性を有し、第１の電極４１１からエレクトロルミネセンス層４２０へ効率的に正孔を注入するために用いられる。正孔注入層４１７はポリマーまたは小分子材料から形成される。正孔注入層は酸ドーパントポリマーを有する導電性ポリマーから成る。導電性ポリマーの例としてポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリンなどが挙げられる。例えば正孔注入層４１７は小分子またはポリマー状の第３アミンまたはカルバゾール誘導体、導電性ポリアニリン“ＰＡＮＩ”、またはＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（HCStarck社のBaytronPとして入手可能なポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）“ＰＥＤＯＴ”とポリスチレンスルホン酸“ＰＳＳ”との溶液）から形成される。正孔注入層４１７は約５ｎｍ〜約１０００ｎｍの厚さを有しており、従来は約５０ｎｍ〜約２５０ｎｍで使用されている。正孔注入層４１７の屈折率は製造時にＰＥＤＯＴ：ＰＳＳが使用される場合、約１．５６である。別の実施例の正孔注入層は小分子材料を含み、例えば厚さ０．３ｎｍ〜３ｎｍのプラズマポリマー化されたフルオロカーボンフィルムＣＦｘ、厚さ１０ｎｍ〜５０ｎｍの銅フタロシアニンフィルムＣｕＰｃなどである。
【００２５】
正孔注入層４１７は選択的な堆積技術または非選択的な堆積技術を用いて形成される。選択的な堆積技術の例としてインクジェットプリンティング、フレックスプリンティング、スクリーンプリンティングなどが挙げられる。非選択的な堆積技術の例としてはスピンコーティング、ディップコーティング、ウェブコーティング、スプレーコーティングなどが挙げられる。正孔注入材料および／またはバッファ材料は第１の電極４１１上に堆積され、乾燥されて膜となる。乾燥された膜が正孔注入層４１７である。正孔注入層４１７の他の堆積法にはＣＦｘ層に対するプラズマポリマー化法、ＣｕＰｃフィルムに対する真空デポジション法または気相デポジション法などが含まれる。
【００２６】
エレクトロルミネセンス層４２０
有機発光ダイオードＯＬＥＤでは、エレクトロルミネセンス層４２０は少なくとも１つの有機発光材料を含む。この有機発光材料は一般的には２つのカテゴリに分けられる。第１のカテゴリはポリマー発光ダイオードＰＬＥＤと称され、エレクトロルミネセンス層４２０の一部にポリマーを使用している。ポリマーは本質的に有機物または有機金属である。本明細書で有機物というときには有機金属も含まれる。有利にはこれらのポリマーは有機溶剤、例えばトルエンまたはキシレンなどに溶媒化され、デバイスにスピンコーティングされるが、他の堆積法を用いて堆積してもよい。エレクトロルミネセンス層４２０にポリマー活性電子材料を使用しているデバイスは特に有利である。またエレクトロルミネセンス層４２０は光吸収に応じてその電気的特性を変化させる光反応性材料を含んでいてもよい。光反応性材料は光エネルギを電気エネルギへ変換するディテクタやソーラーパネルにしばしば使用されている。
【００２７】
エレクトロルミネセンス層４２０の有機発光ポリマーは例えば共役反復単位を有するエレクトロルミネセンスポリマーである。このポリマーは特に隣接する反復単位が共役結合しているポリマーであり、例えばポリチオフェン、ポリフェニレン、ポリチオフェンビニレン、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、コポリマー、誘導体または混合物である。より詳細に云えば、有機ポリマーは例えば白、赤、青、黄または緑の光を発光するポリフルオレン、ポリ‐ｐ‐フェニレンビニレンであり、２‐または２，５‐置換されたポリ‐ｐ‐フェニレンビニレン、ポリスピロポリマーである。他のポリマーはポリスピロフルオレン状ポリマーを含む。
【００２８】
ポリマーに加えて、蛍光または燐光により発光する有機小分子もエレクトロルミネセンス層４２０の発光材料として利用することができる。溶液または懸濁液であるポリマー材料とは異なり、小分子の発光材料は有利には蒸着法、サブリメーション法または有機気相デポジション法により堆積される。ＰＬＥＤ材料と有機小分子材料とを組み合わせて活性電子層として用いることもできる。例えばＰＬＥＤは有機小分子により化学的に誘導されるか、または単純に有機小分子と混合され、エレクトロルミネセンス層４２０が形成される。
【００２９】
発光する有機材料に加えて、エレクトロルミネセンス層４２０は電荷を輸送できる材料を含んでいてもよい。電荷輸送材料には電荷担体を輸送可能なポリマーまたは小分子が含まれる。例えば有機材料、例えばポリチオフェン、ポリチオフェン誘導体、ポリチオフェンオリゴマー、ポリチオフェン誘導体オリゴマー、ペンタセンなどの有機物、Ｃ６０を含む組成物、Ｃ６０誘導体を含む組成物などが使用される。エレクトロルミネセンス層４２０は半導体、例えばケイ素またはヒ化ガリウムを含むこともある。エレクトロルミネセンス層４２０は典型的には８０ｎｍよりも大きい厚さを有するが、ここでは有利には４０ｎｍ〜１２５ｎｍの厚さを有する。
【００３０】
上述の正孔注入層、エレクトロルミネセンス層などの一部または全ての層は、有機溶液をデポジションするインクジェットプリンティング、スピンコーティングまたはその他の堆積技術により堆積される。有機溶液は液体であってもよいし、圧力をかけられると流動する変形可能な固体であってもよい。またこれは溶液、インク、ペースト、エマルジョン、分散液などであってよい。この液体は、その粘性、接触角、濃厚化、親和性、乾燥、希釈などに作用する他の物質を含んでいてよい。さらに各層は後続の層を堆積するために所定の表面特性を安定化しまた維持しなければならないので、クロスリンクされたり、物理的または化学的に所望に応じて硬化されたりすることもある。
【００３１】
第２の電極４２３
本発明の１つの実施例で電位が第１の電極４１１および第２の電極４２３に印加される場合、第２の電極４２３はカソードとして機能する。ここで電位がアノードとして用いられる第１の電極４１１およびカソードとして用いられる第２の電極４２０に印加されると、光子がエレクトロルミネセンス層４２０から放出され、第１の電極４１１および基板４０８を通過する。
【００３２】
カソードとして機能しうる材料はこの分野の技術者に多数知られているが、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、バリウムまたはこれらの組み合わせを含む組成物、またはこれらの合金を含む組成物が使用される。アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウムおよび銀の組成物、またはこれらの合金を使用することもできる。
【００３３】
第２の電極４２３の厚さは約１０ｎｍ〜約１０００ｎｍであり、有利には約５０ｎｍ〜約５００ｎｍ、特に有利には約１００ｎｍ〜約３００ｎｍである。第１の電極材料を堆積する手法はこの分野の技術者に多く知られているが、有利には真空デポジション法、例えば物理蒸着法ＰＶＤが有利である。図示されていないバリア層やゲッタ層などの別の層を用いて電子デバイスを保護することもできる。このような層はこの分野では周知であるので、ここではこれ以上立ち入らない。
【００３４】
図３には本発明のＯＬＥＤデバイスを含む種々のタイプのデバイスの発光スペクトルが示されている。第１の曲線３１０はＤＢＲスタックを有さず、平坦かつ修正されていないアノード層を有する典型的なＯＬＥＤデバイスの発光スペクトルである。第２の曲線３２０はＤＢＲスタックおよび平坦かつ修正されていないアノード層を有する従来のＯＬＥＤデバイスの発光スペクトルである。前者のスペクトルは低輝度の領域でわずかに広くなっているが、後者のスペクトルに比べてピーク輝度が低い。第２の曲線３２０のＤＢＲスタックは輝度を増幅する効果を有する。言い換えれば特定の波長でより多くの光を出力する。ＤＢＲスタックの長さおよび組成により増幅のレベルＡが定まる。第３の曲線３３０は、第２の曲線３２０のデバイスのものと同一または類似のＤＢＲスタックを有し、付加的に表面に意図的にレンズ状構造体を形成されたアノードおよび平坦化層を有するＯＬＥＤデバイスの発光スペクトルである。レンズ状構造体は共振波長でのピーク輝度を増幅する効果を有する。第１の曲線３１０の輝度をＬとし、第２の曲線３２０のデバイスのＤＢＲスタックによる増幅度をＡとし、さらに修正されたアノードのレンズ状構造体による増幅効果をＫとする。すると第３の曲線３３０のデバイスのピーク輝度はＬ×Ａ×Ｋとなる。第３の曲線３３０のデバイスの発光スペクトルは第２の曲線３２０のデバイスの発光スペクトルよりも狭くなるが、特定色の光出力が所望されるところでは、スペクトルの狭さは無視できる。また増幅係数および共振波長は特に所望の光出力特性に適するように設計可能である。
【００３５】
図４には本発明の第２の実施例のＯＬＥＤデバイス５０５の断面図が示されている。ＯＬＥＤデバイス５０５は前述したＯＬＥＤデバイス４０５にきわめて類似しており、同様の素子には同様の参照番号を付してあるので、相違点についてのみ説明する。
【００３６】
ＤＢＲスタック５１０
ＤＢＲスタック５１０は前述したＤＢＲスタック４１０に類似しているが、ＤＢＲスタックの上面、つまり基板４０８に隣接しないほうの表面に鋸歯状化または他の手段による修正が行われ、レンズ状構造体が形成されている点が異なる。ＤＢＲスタック５１０上のレンズ状構造体は前述の第１の電極４１１の上面に形成されるレンズ状構造体に似た形状および機能を有している。
【００３７】
第１の電極５１１
第１の電極５１１は前述した第１の電極４１１に類似しているが、上面が修正されない点が異なる。ＤＢＲスタック５１０上に平坦化層を設けない場合には、第１の電極５１１が平坦化層として機能する。第１の電極５１１は典型的には無機物であり、ＤＢＲスタック５１０上にレンズ状構造体を形成することによって生じた開口および空隙が種々の堆積法で充填される。したがってこのプロセスは平坦化と同じ作用を有することになる。第１の電極５１１の上面、つまりＤＢＲスタック５１０に隣接しないほうの表面は平坦かつ均一であるか、またはその上に有機スタック４１６を効率的かつ正確に製造できるようにされている。別の実施例として、平坦化層４１２に似た平坦化層をＤＢＲスタック５１０と第１の電極５１１とのあいだに追加してもよい。
【００３８】
本発明をＯＬＥＤデバイスに則して説明したが、本発明はほぼ全てのタイプのエレクトロルミネセンスデバイスに適用可能である。前述したＯＬＥＤデバイスは、例えばコンピュータディスプレイ、車両の情報ディスプレイ、ＴＶモニタ、電話機、プリンタ、照明サイン、一般照明などのディスプレイ内で用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明のアノードバッファ層ＡＢＬの製造方法の一部のフローチャートである。
【図２】本発明の第１の実施例のＯＬＥＤデバイス４０５の断面図である。
【図３】本発明のＯＬＥＤデバイスを含む種々のタイプのデバイスの発光スペクトルの例を示すグラフである。
【図４】本発明の第２の実施例のＯＬＥＤデバイス５０５の断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
４０５，５０５  ＯＬＥＤデバイス、  ４０８  基板、  ４１０，５１０  分散ブラッグリフレクタ（ＤＢＲスタック）、  ４１１，５１１  第１の電極、  ４１２  平坦化層、  ４１６  有機スタック、  ４１７  正孔注入層ＨＩＬ、  ４２０  エレクトロルミネセンス層、  ４２３  第２の電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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