(57)【要約】  本開示の実施形態は他の場合にはトラップされる光をデバイスの外へ散乱することによりデバイスの性能を改良するように構成された中空体を有する有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）デバイスを含む。中空体はＯＬＥＤデバイスの１以上の有機層内に分散される。中空体は、放出層により放出された可視光がＯＬＥＤデバイスの中空体と接触し得、デバイスの外へ散乱され得るように空気と類似の屈折率を有してもよい。幾つかの実施形態では、中空体は球状又は管状であり、可視光の波長スペクトルより大きい大きさとしてもよい。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部電極と、
底部電極の上に配設された複数の有機層であって、複数の有機層の１以上が分散した中空体を含んでいる複数の有機層と、
複数の有機層の上に配設された上部電極と
を備える有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）デバイス。
【請求項２】
ガラス、プラスチック、その他の好適な透明材料又はこれらの組合せを含む基材を含む、請求項１記載のＯＬＥＤデバイス。
【請求項３】
基材が、ＯＬＥＤデバイスが光を放出するときＯＬＥＤデバイスの外へ光を散乱する分散した中空体を含む、請求項２記載のＯＬＥＤデバイス。
【請求項４】
基材の上に配設された平滑化層を含み、平滑化層が分散した中空体を含む、請求項２記載のＯＬＥＤデバイス。
【請求項５】
複数の有機層が電子注入層、電子輸送層、放出層、正孔輸送層、正孔注入層、又はこれらの組合せを含む、請求項１記載のＯＬＥＤデバイス。
【請求項６】
中空体が電子輸送層、正孔輸送層、又は正孔注入層の１以上に分散している、請求項５記載のＯＬＥＤデバイス。
【請求項７】
上部電極の上に配設された中空体を含む、請求項１記載のＯＬＥＤデバイス。
【請求項８】
上部電極の上に配設された機能性層を含み、機能性層が分散した中空体を含む、請求項１記載のＯＬＥＤデバイス。
【請求項９】
中空体が複数の中空球状体、中空管状体、繊維形状体、又はこれらの組合せを含む、請求項１記載のＯＬＥＤデバイス。
【請求項１０】
中空体が実質的に中空コアの周囲に配設されたシリカを含有する材料を含む、請求項１記載のＯＬＥＤデバイス。
【請求項１１】
中空体が約１の屈折率を有する、請求項１記載のＯＬＥＤデバイス。
【請求項１２】
中空体が直径約０．０１μｍ〜約１０μｍである、請求項１記載のＯＬＥＤデバイス。
【請求項１３】
中空体の直径が、中空体が分散している複数の有機層の１つの厚さより小さい、請求項１記載のＯＬＥＤデバイス。
【請求項１４】
有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）デバイスを形成する方法であって、ＯＬＥＤデバイスの複数の層を形成することを含み、該複数の層が分散した中空体を含む１以上の散乱層を含む方法。
【請求項１５】
散乱層を形成することが、
ＯＬＥＤデバイスの平面の上に中空体を分散させ、
分散した中空体の上に材料を堆積させて散乱層を形成する
ことを含む、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
散乱層を形成することが、
材料中に中空体を分散させ、
分散した中空体を有する材料を堆積させて散乱層を形成する
ことを含む、請求項１４記載の方法。
【請求項１７】
散乱層を形成することが、スピンコーティング、ローラー、若しくはブレード、又はこれらの組合せを使用することを含む、請求項１４記載の方法。
【請求項１８】
中空体を形成することを含んでおり、中空体を形成することが、
テンプレート粒子を調製し、
テンプレート粒子上に皮膜を形成し、
被覆テンプレート粒子のコアを除去して中空体を得る
ことを含む、請求項１４記載の方法。
【請求項１９】
分散した中空体の上に層を堆積させる前に、中空体が堆積させた層内に懸濁するように、ＯＬＥＤデバイスの層を処理することを含む、請求項１４記載の方法。
【請求項２０】
中空体を分散させることが、層が堆積される領域の１０％以下の上に中空体を拡げることを含む、請求項１４記載の方法。
【請求項２１】
ＯＬＥＤデバイスの層を堆積させることが電子輸送層、正孔輸送層、又は正孔注入層を中空体の上に堆積させることを含む、請求項１４記載の方法。
【請求項２２】
中空体を分散させることがＯＬＥＤデバイスの２以上の平面の上に中空体を分散させることを含み、ＯＬＥＤデバイスの層を堆積させることが、分散した中空体の２以上の平面の各々の上にＯＬＥＤデバイスの各種層を堆積させることを含む、請求項１４記載の方法。
【請求項２３】
透明基材と、
透明基材の上に配設された導電性材料と、
導電性透明材料の上に配設された第１の非放出性有機材料と、
第１の非放出性有機材料の上に配設されたエレクトロルミネセント材料と、
エレクトロルミネセント材料の上に配設された第２の非放出性有機材料と、
第１の非放出性有機材料と第２の非放出性有機材料の少なくとも一方に分散された中空体と、
第２の非放出性有機材料の上に配設された導電性材料と
を含む有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）スタック。
【請求項２４】
中空体が実質的に空気の屈折率と類似した屈折率を有する、請求項２３記載のＯＬＥＤスタック。
【請求項２５】
中空体がシリカシェル及び中空コアを含む、請求項２３記載のＯＬＥＤスタック。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）のような光電子デバイスは照明及び表示用途での使用がますます増大している。ＯＬＥＤは２つの荷電電極（アノードとカソード）の間に配設された薄い有機層を積み重ねたスタックを含んでいる。これらの有機層には、正孔注入層、正孔輸送層、放出層、電子輸送層、及び電子注入層が含まれる。ＯＬＥＤ照明デバイスに適当な電圧が印加されると、注入された正と負の電荷が放出層内で再結合して光を発する。
【０００２】
通例、放出層から放出された光は放出層から離れてＯＬＥＤの外へ伝えられ、ユーザーが見たり、及び／又は様々な照明又は表示用途向けの光電子デバイスで使用し得る。しかしながら、放出層から放出された光の全てがＯＬＥＤの外へ伝えられるわけではない。例えば、幾らかの光（例えば、従来のＯＬＥＤの場合２０％）がＯＬＥＤの様々な層でトラップされることにより、放出層から放出された光の全てが利用されることにはならないので、デバイスの効率が低下しかねない。かかる非効率のため、ＯＬＥＤの所望の発光を得るにはより高い電圧をかける必要があるので、より高い動作電力が必要となること及び／又はデバイスの寿命が短くなることがある。
【０００３】
ＯＬＥＤの効率を上昇させるための幾つかの試みとして、ＯＬＥＤの様々な層を操作処理してデバイスの外へ放出される光を増大することがある。例えば、幾つかの技術では、ＯＬＥＤ層の厚さ及びおそらくは屈折率を最適化する（一般にＯＬＥＤキャビティーの最適化といわれる）、又はＯＬＥＤ層に散乱粒子を組み込んで、他の場合にはトラップされる光をＯＬＥＤの外へ散乱させるのを増大する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１２／０６８１７１号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一実施形態では、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）デバイスが提供される。ＯＬＥＤデバイスは、底部電極と、底部電極の上に配設された複数の有機層、及び複数の有機層の上に配設された上部電極を含む。複数の有機層の１以上に、光を散乱するように構成された中空体が分散している。
【０００６】
別の実施形態では、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）デバイスを形成する方法が提供される。方法は、ＯＬＥＤデバイスの平面の上に中空体を分散させ、分散された中空体の上にＯＬＥＤデバイスの層を設けることを含む。
【０００７】
さらに別の実施形態は有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）スタックに関する。ＯＬＥＤスタックは、透明基材と、この透明基材の上に配設された導電性透明材料、この導電性透明材料の上に配設された第１の非放出性有機材料、この第１の非放出性有機材料の上に配設されたエレクトロルミネセント材料、このエレクトロルミネセント材料の上に配設された第２の非放出性有機材料、第１の非放出性有機材料、第２の非放出性有機材料、又は両方に分散された中空体、及び第２の非放出性有機材料の上に配設された導電性反射材料を含む。
【０００８】
本発明の上記及びその他の特徴、態様、及び利点は、添付の図面を参照して以下の詳細な説明を読めばより容易に理解されるであろう。図面中、類似の符号は全図面を通じて類似の部分であることを表す。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本開示の一実施形態による有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）スタックの側面図を示す。
【図２】図２は、本開示の一実施形態に従って中空体を形成し、その中空体を図１のＯＬＥＤスタックに実装する方法のフローチャートである。
【図３】図３は、本開示の一実施形態による中空体の形成を表す概略図である。
【図４】図４は、本開示の一実施形態による中空体を有するＯＬＥＤスタックの有機層の側面図である。
【図５】図５は、本開示の一実施形態による比較的に小さい中空体を有するＯＬＥＤスタックの有機層の側面図である。
【図６】図６は、本開示の一実施形態による中空体を有するＯＬＥＤスタックの側面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
有機材料は、有機電子デバイス及び光電子デバイスにより提供される低コスト及び高性能のために回路及び照明分野の技術でますます多く利用されるようになっている。しかしながら、典型的なＯＬＥＤデバイスは、デバイスのエレクトロルミネセント材料内で生成した光のうちのかなりの量がデバイス内にトラップされるので、所望のレベルの効率で動作し得ない。本開示の１以上の実施形態は、他の場合にはトラップされる光をデバイスの外へ散乱するように構成された中空体を使用することによって、ＯＬＥＤデバイスの外へ透過する光の量を増大する。以下に述べるように、ガスを満たした中空体の屈折率はＯＬＥＤデバイスの典型的な層の屈折率と充分に異なり、他の場合にはトラップされる光のデバイス層の外への散乱を改善することにより、ＯＬＥＤデバイスの効率を改良できる。
【００１１】
図１を参照すると、光電子デバイスのＯＬＥＤスタック１０の側面図が示されている。ＯＬＥＤスタック１０は、上部電極（すなわち、カソード）１２と、基材２８の上に配設された底部電極（すなわち、アノード）１４とを含み、カソード１２とアノード１４との間に有機層１６が配設される。幾つかの実施形態では、有機層１６は、アノード１４の上に配設される正孔注入層２６を含んでいてもよい。正孔注入層２６の上に正孔輸送層２４が配設してもよく、正孔輸送層２４の上に放出層２２が配設してもよい。放出層２２の上に電子輸送層２０が配設してもよく、電子輸送層２０の上に電子注入層１８が配設してもよい。
【００１２】
幾つかの実施形態では、アノード１４はインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、スズ酸化物、インジウム酸化物、亜鉛酸化物、インジウム亜鉛酸化物、亜鉛インジウムスズ酸化物、アンチモン酸化物、及びこれらの混合物のような実質的に透明なドープ金属酸化物薄膜を含んでいてもよい。様々な実施形態では、アノード１４の厚さは約１０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲であるが、他の厚さも考えられる。
【００１３】
アノード１４の上に配設された正孔注入層２６に適切な材料の例として、プロトンドープ（すなわち、「ｐ−ドープ」）導電性ポリマー、例えばｐ−ドープポリチオフェン又はポリアニリン、及びｐ−ドープ有機半導体、例えばテトラフルオロテトラシアノキノジメタン（Ｆ４−ＴＣＱＮ）、ドープ有機及びポリマー半導体、並びにトリアリールアミンを含有する化合物及びポリマーが挙げられる。
【００１４】
正孔注入層２６の上に配設される正孔輸送層２４としては、例えば、トリアリールジアミン、テトラフェニルジアミン、芳香族第三アミン、ヒドラゾン誘導体、カルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、アミノ基を含むオキサジアゾール誘導体、ポリチオフェン、及び類似の材料が挙げられる。正孔遮断層(hole-blocking layer)に適した材料の非限定例として、ポリＮ−ビニルカルバゾール、及び類似の材料が挙げられる。
【００１５】
放出層２２は、電気刺激により可視スペクトルの放射線を放出するいずれかのエレクトロルミネセント有機材料を含んでいてもよい。幾つかの実施形態では、かかる材料として、決まった波長範囲の光を放出するエレクトロルミネセント有機材料が挙げられる。例えば、放出層２２におけるエレクトロルミネセント有機材料としては、小分子、オリゴマー、ポリマー、コポリマー、又はこれらの混合物が挙げられる。例えば、適切なエレクトロルミネセント有機材料２８には、トリス（８−ヒドロキシキノリナト）アルミニウム（Ａｌｑ３）及びその誘導体、ポリＮ−ビニルカルバゾール（ＰＶＫ）及びその誘導体、ポリフルオレン及びその誘導体、例えば、ポリアルキルフルオレン、例えばポリ−９，９−ジヘキシルフルオレン、ポリジオクチルフルオレン、又はポリ−９，９−ビス−３，６−ジオキサヘプチル−フルオレン−２，７−ジイル、ポリパラ−フェニレン及びその誘導体、例えばポリ−２−デシルオキシ−１，４−フェニレン又はポリ−２，５−ジヘプチル−１，４−フェニレン、ポリｐ−フェニレンビニレン及びその誘導体、例えばジアルコキシ−置換ＰＰＶ及びシアノ−置換ＰＰＶ、ポリチオフェン及びその誘導体、例えばポリ−３−アルキルチオフェン、ポリ−４，４’−ジアルキル−２，２’−ビチオフェン、ポリ−２，５−チエニレンビニレン、ポリピリジンビニレン及びその誘導体、ポリキノキサリン及びその誘導体、並びにポリキノリン及びその誘導体が挙げられる。一実施形態では、適切なエレクトロルミネセント材料はＮ，Ｎ−ビス４−メチルフェニル−４−アニリンで末端封鎖したポリ−９，９−ジオクチルフルオレニル−２，７−ジイルである。これらのポリマーの混合物又はこれらのポリマーの１種以上に基づくコポリマーも使用し得る。その他の適切な材料としては、アルキル及び／又はアリール側基で置換されたケイ素−骨格を有するポリシラン、又は線状ポリマーが挙げられる。ポリシランはポリマー骨格鎖に沿って非局在化されたシグマ−共役電子を有する準一次元材料である。ポリシランの例には、ポリジ−ｎ−ブチルシラン、ポリジ−ｎ−ペンチルシラン、ポリジ−ｎ−ヘキシルシラン、ポリメチルフェニルシラン、及びポリビスｐ−ブチルフェニルシランがある。
【００１６】
放出層２２の上に配設される電子輸送層２０は、小分子又は低乃至中分子量有機ポリマーを含んでいてもよく、例えば、ポリスチレン標準を用いて決定して約２０００００グラム／モル未満の重量平均分子量を有する有機ポリマーである。かかるポリマーとしては、例えば、ポリ−３，４−エチレンジオキシチオフェン（ＰＤＯＴ）、ポリアニリン、ポリ−３，４−プロピレンジオキシチオフェン（ＰＰｒｏＤＯＴ）、ポリスチレンスルホネート（ＰＳＳ）、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）、及びその他類似の材料が挙げられる。電子輸送層２０の上に配設される電子注入層１８は、例えば、フッ化ナトリウム若しくはフッ化カリウム、又はその他類似の材料を含んでいてもよい。
【００１７】
カソード１２は、アルミニウム、銀、インジウム、スズ、亜鉛、他の適切な金属、及びこれらの組合せのような導電性反射材料を含んでいてもよい。幾つかの実施形態では、カソード１２はまた比較的に薄く（例えば、３０ｎｍ）、かつ透明である。カソード１２は、例えば、物理蒸着、化学蒸着、スパッタリング又は液体コーティングにより電子注入層１８の上に堆積してもよい。
【００１８】
幾つかの実施形態では、ＯＬＥＤスタック１０はまた、放出層２２のエレクトロルミネセント材料の性能又は寿命を改善し得る異なる又は追加の非放出材料を含んでいてもよい。例えば、正孔注入層２６、正孔輸送層２４、電子輸送層２０及び電子注入層１８に加えて、スタック１０は、正孔注入増強層、電子注入増強層又はこれらの任意の組合せのような層を含んでいてもよい。さらに、幾つかの実施形態では、ＯＬＥＤスタック１０の層は異なる順又は異なる組合せで配列してもよいし、また図１に示した層の間に追加の層を配置してもよい。
【００１９】
光電子デバイスの動作中、ＯＬＥＤスタック１０に電圧を印加し得る。電圧により、アノード１４は正電荷に、カソード１２は負に荷電し、電子はスタック１０を通って負に荷電したカソード１２から正に荷電したアノード１４に流れる。より具体的には、電子は、アノード１４に隣接する有機材料から引き出され、カソード１２に隣接する有機材料に注入される。アノード側の有機材料から電子を引き出す過程は正孔注入及び正孔輸送ともいわれ、カソード側の有機材料に電子を注入する過程は電子輸送及び電子注入ともいわれる。正孔及び電子の輸送／注入の過程の間、電子は正孔注入層２６から引き出され、正孔輸送層２４及び電子輸送層２０を通って輸送され、電子注入層１８に注入される。静電気力により電子と正孔が放出層２２内で結合して励起した束縛状態（すなわち、励起子）を形成し、これは脱励起の際に電磁スペクトルの可視領域の周波数を有する放射線（例えば、可視光）を放出する。放出される放射線の周波数並びに可視光の色及び／又は特性は、様々な実施形態では、ＯＬＥＤスタック１０に使われる特定の材料の性質に応じて変化し得る。
【００２０】
放出層２２で放出された可視光は（矢印３０で示されるように）有機層２４及び２６を通り、透明なアノード１４及び基材２８を通って伝播する。幾つかの実施形態では、放出層２２から有機層２０及び１８を通って進む光は（矢印３２で示されるように）反射カソード１２により反射され、基材２８を通って伝えられる。その後可視光は光電子デバイスの表示又は照明アプリケーションを照らすのに使用し得る。
【００２１】
しかしながら、放出層から放出された光は全てが基材２８を通過してデバイスを照らすわけではない。矢印３４で示すように、放出された光は有機層１８、２０、２４、及び／又は２６内に「トラップされる」ことがあるか、これら有機層を通過しない可能性がある。例えば、幾つかの従来のデバイスの場合、放出材料により放出された光の約２０％がデバイスのこれらの層内にトラップされることがある。こうしたトラップ光のため、生成した放射線の全てが基材２８を通って放出されてデバイスにより利用されるか又はユーザーにより知覚されるわけではなくなるので、デバイスの効率が低下する。従って、スタック１０にかけられる電圧の全てが有用な放射線を生じるわけではない。
【００２２】
本開示の実施形態ではは、中空体をＯＬＥＤスタック１０の１以上の層内に分散させて光の散乱を増大させることができる。幾つかの実施形態では使用される空気又はガスを満たした中空体は、典型的なＯＬＥＤ層の屈折率（約１．４〜２．０）と充分に異なる約１という屈折率によって特徴付けられるコアを有することにより、ＯＬＥＤスタック１０の層を通る光の経路に影響する。他の場合にはトラップされる光は、スタック１０の外へ垂直に放出される光と比べて、ＯＬＥＤスタック１０内の経路長が比較的に長いので、他の場合にはトラップされる光はかかる中空体によって散乱される。かかる散乱により、ＯＬＥＤスタック１０からの光抽出が改善される。幾つかの実施形態では、中空体は、粒子の分散及びマトリクスとの適合性を増大するために表面処理してもよい。表面処理は親水性でも疎水性でもよい。
【００２３】
図２は、中空体を作成し、粒子をＯＬＥＤスタック１０内に実装するための方法４０のフローチャートであり、図３は、図２の方法４０で形成される中空体の中間段階を表す概略図である。そこで、図２及び３は同時に議論することができる。方法４０は、テンプレート粒子４４を調製することから開始する（ブロック４２）。中空体を形成するのに使用される様々な技術に関しては、米国特許出願公開第２００７／００３６７０５号（援用によりその全体が本明細書の内容の一部をなす）を参照されたい。
【００２４】
幾つかの実施形態では、中空体を作成するための方法４０は、一定の条件下でスチレンを重合させることによってテンプレート粒子４４を調製することを含む。かかる条件には、熱処理、及び／又は適当な温度及び他のプロセス条件下での反応体の添加が含まれる。例えば、乳化、分散、又は懸濁重合反応は７０℃付近で実施できる。形成されるテンプレート粒子４４は直径が約４０ｎｍ〜７００ｎｍの粒径を有する。
【００２５】
テンプレート粒子４４が形成されたら、方法４０は、テンプレート粒子４４の上にシリカ皮膜を形成することを含み（ブロック４６）、すなわち、一定のｐＨ及び温度条件下でテンプレート粒子４４をカップリング剤で、次いでケイ素含有化合物又は化合物の混合物で処理して、シリカ被覆テンプレート粒子４８を得る。シリカは中空体５４を形成するための適切な材料の１つの例であるが、適切な材料には非放射崩壊を増大せず、ＯＬＥＤスタック１０内で電気的短絡を作り出さず、又はＯＬＥＤスタック１０内に使用される有機要素の作動寿命を低下させないあらゆる材料が含まれることに留意されたい。例えば、幾つかの実施形態では、中空体５２を作成するための他の適切な材料には、塩化ビニリデン及びアクリロニトリル、又は塩化ビニリデン、アクリロニトリル、及びメチルメタクリレート、スチレン、アクリレート、又はこれらの組合せから作成されるコ−及びターポリマー系が含まれる。幾つかの実施形態では、適切な界面活性剤（例えば、アルキルスルフェート、アルキルスルホネート、線状アルキルアリールスルホネート、又はこれらの組合せ）を使用することができ、ｐＨ及び温度はそれぞれ約９〜１１及び約４５℃〜９０℃に調節し得る。
【００２６】
シリカ被覆テンプレート粒子４８は実質的に均一なシリカ含有皮膜を有していてもよい。方法４０は、次に、シリカ被覆テンプレート粒子４８を分離し、コア（例えば、テンプレート粒子４４）を除去するのに充分な高い温度に加熱することによりコアを除去して中空体５２を残すことを含む（ブロック５０）。中空体５２は気体６０（例えば、空気又は大気気体の組合せ）で実質的に充填してもよい。幾つかの実施形態では、シリカ被覆テンプレート粒子４８は、遠心分離又は濾過により分離してもよく、テンプレートの解重合と揮散が起こる温度、例えば約３２５℃〜５２５℃に加熱してもよい。幾つかの実施形態では、中空体５２の厚さは、ＯＬＥＤスタック１０又はＯＬＥＤデバイスの製造、配合、及び使用中物体５２にかけられ得る機械的応力に対して充分に安定である。幾つかの実施形態では、中空体５２の壁の厚さは約１０ｎｍ〜１００ｎｍである。さらに、幾つかの実施形態では、中空体の壁の厚さは約１０ｎｍ〜５０ｎｍである。
【００２７】
中空体５２が形成されたら、この方法４０は、分散した中空体５２を有するＯＬＥＤスタック層を形成することを含む（ブロック５８）。一実施形態では、ＯＬＥＤスタック層を形成すること（ブロック５８）は、中空体５２をＯＬＥＤスタック１０の１以上の層の上に分散させ堆積させ（ブロック５４）、堆積させた中空体の上にＯＬＥＤスタック層を堆積させる（ブロック５６）ことを含んでいてもよい。例えば、中空体５２を電子輸送層２０に実装するには、中空体５２を放出層２２の上に分散させ得、電子輸送層２０を中空体５２の上に堆積させ得る。同様に、中空体５２を正孔注入層２６に実装するには、中空体５２をアノード１４の上に堆積させ得、正孔注入層２６を中空体５２の上に堆積させ得る。幾つかの実施形態では、適切な媒体を使用して、堆積したＯＬＥＤスタック層における中空体５２の分散及び堆積を補助してもよい。
【００２８】
幾つかの実施形態では、分散した中空体５２を有するＯＬＥＤスタック層を形成すること（ブロック５８）は、１以上の層構成成分又は層構成成分の前駆体を有する配合中に中空体５２を分散させた後分散した中空粒子５２を有する配合をＯＬＥＤスタック１０の１以上の層上に堆積させることを含んでいてもよい。幾つかの実施形態では、分散した中空体５２を有する層は、ＯＬＥＤスタック１０として適切な形状又は大きさにするように加工処理してもよい。例えば、スピンコーティング、ローラー、又はブレードを使用して分散した中空体５２を有する層を形成してもよい。
【００２９】
幾つかの実施形態では、ＯＬＥＤスタック層の平面の約１０％以下が中空体５２を含んでいてもよい。さらに、幾つかの実施形態では、中空体５２はＯＬＥＤスタック１０の１以上の層で密度がより高くてもよい。例えば、中空体５２は１以上のＯＬＥＤスタック層の平面の約１０％−３０％を覆い得る。
【００３０】
ＯＬＥＤスタック１０の幾つかの層は中空体５２に関して異なる性質及び異なる挙動を有し得るので、中空体５２をＯＬＥＤスタック１０に適切に実装するために幾つかの層をさらに処理してもよい。一実施形態では、空気を充填した中空体５２は実質的に親水性外側表面を呈してもよい。従って、かかる中空体５２をＯＬＥＤスタック１０の実質的に疎水性層（例えば、正孔輸送層２４又は電子輸送層２０）に実装する場合、層内への懸濁を改良するために中空体５２を処理してもよい。例えば、幾つかの実施形態では、中空体５２は適切なヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＺ）処理を用いて疎水性化してもよい。
【００３１】
幾つかの実施形態では、中空体は実質的に中空で非導電性であり、約１、すなわち気体の特性である屈折率を有してもよい。中空体は形状が球状（すなわち、中空球）であり、又は、幾つかの実施形態では、中空体は管状の形状である。幾つかの実施形態では球状の中空体は約５０ｎｍ〜７５０ｎｍの直径を有し得、幾つかの実施形態では管状の中空体は約５０ｎｍの直径を有し得、長さが７５０ｎｍ以上である。幾つかの実施形態では、中空体５２はＯＬＥＤスタック１０の観察者により知覚できない程十分に小さく、大き過ぎる粒子はスタック１０の高い光学倍率の下で暗い点として現れ得る。中空体５２はまた可視光を散乱させるのに十分な大きさである。
【００３２】
ＯＬＥＤスタック１０内の散乱性中空体５２の最適な大きさと形状の決定は、ＯＬＥＤスタック１０の有機層の厚さ、電極材料の選択、中空体５２が分散している層内の中空体５２の被覆割合、及びＯＬＥＤスタック１０の層に対する中空体５２の屈折率差に依存する。これらの様々なパラメーターの相対的な重要性は、Ｍｉｅ散乱理論（Ｈ．Ｃ．Ｖａｎ  Ｄｅ  Ｈｕｌｓｔ、Ｌｉｇｈｔ  Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  ｂｙ  Ｓｍａｌｌ  Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ（Ｄｏｖｅｒ、Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ、１９８１））及び放射性輸送理論（Ｊ．Ｊ．Ｓｈｉａｎｇ、Ａ．Ｒ．Ｄｕｇｇａｌ、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ、ｖｏｌ．９５、ｐｇ  ２８８０、（２００４））の両者の組合せを用いて評価することができるか、又は有限差分時間領域（ＦＤＴＤ）法を用いて幾つかのモデルケースについて計算することができる。
【００３３】
例えば、１つの実験において、５５０ｎｍの波長を有する光を、光学指数１．７の誘電性媒体に埋め込まれた１に近い屈折率を有する非吸収性球に当てた。散乱断面積と、光が前方又は後方散乱される程度の尺度である光の角度偏差の余弦の期待値とを含めてＭｉｅ散乱特性を計算した。１０ｎｍ−１０００ｎｍの範囲の粒径を検査した。結果によると、約４００ｎｍ−５００ｎｍの大きさの粒子では、散乱断面積が幾何学的断面積より速い割合で増大した。さらに、前方散乱の程度が増大した。約５００ｎｍを超える大きさの粒子の場合、散乱断面積は幾何学的断面積とほぼ比例して増大した。また、偏差角の余弦の期待値により定義される異方性は０．８近に留まった。断面積と異方性の結果を、空気と反対側のＬａｍｂｅｒｔｉａｎエミッター入力を仮定して、光学指数１．７の２００ｎｍ厚のスラブから空気中に現れる光の割合を計算する放射性輸送モデルに使用した。空気と反対側の面は反射率０．７３の鏡面であると仮定し、粒子の充填は５％容量割合で層全体に均一に分散していると仮定した。かかる充填割合では、スラブを単一横断する光ビームにより散乱される光の割合は比較的小さい。小さい充填割合は、電気的に不活性な球がＯＬＥＤの電気的性質に干渉する程度を低減してもよい。かかる低い散乱条件では、抽出される光の総量は約２００ｎｍの直径の粒子（すなわち層の厚さに匹敵）まで増大する。１０００ｎｍの厚さスラブの場合、粒子は直径が約２００ｎｍであり、計算される光の出力は０．３３（１０ｎｍ球）〜０．３６（５０ｎｍ球）から０．５０（２００ｎｍ球）まで増大してもよい。従って、様々な実施形態では、中空体５２の粒径は直径約０．０１μｍ〜直径約１０μｍ、特に直径約０．０１μｍ〜直径約１μｍ、より特定的には直径約０．０５μｍ〜直径約０．２μｍの範囲である。中空体５２は形状が球状（すなわち、中空球）又は管状である。管状の中空体５２は直径約５０ｎｍであり、長さ７５０ｎｍ以上である。
【００３４】
ＯＬＥＤスタック１０の有機層は約１００ｎｍの厚さであるが、幾つかの実施形態では、ＯＬＥＤスタック１０の層の厚さはデバイスの構成及び／又は放出させようとする光の所望の波長に応じて変化してもよい。中空体５２の直径が分散している層２０の厚さより大きい実施形態ではは、層２０は図４に示した球状の中空体のような中空体５２を覆ってドームを形成してもよい。中空体５２を覆って形成されたドームの上に堆積させられる層は同様にドーム状であり、これは殊に反射性（金属）上部電極層の場合光の散乱を大幅に高め得る。中空体５２の直径が分散している図５に示した管状の中空体５２のような層２０の厚さより小さい実施形態ではは、中空体５２は層２０内に懸濁してもよい。中空体５２は図４及び５において本実施形態に従って電子輸送層２０内に分散されて示されているが、中空体５２はＯＬＥＤスタック１０のいずれか１つの層又は複数の層内に実装され得る。
【００３５】
図６は、スタック１０の複数の異なる層に分散した中空体５２を有するＯＬＥＤスタック１０を表す側面図である。例えば、中空体５２は電子輸送層２０、正孔輸送層２４、正孔注入層２６、及び／又は基材２８に分散させ得る。中空体５２は、放出層２２により放出された光を矢印６２によって表されるように散乱することにより、放出層２０により放出され基材２８の外へ送られる光の割合を改善してもよい。幾つかの実施形態では、光散乱のための中空体を実装するＯＬＥＤスタック１０の発光は、同じ活性化電圧を用いる中空体をもたない匹敵するスタックの発光と比較して約２０％改善され得る。
【００３６】
上述の通りＯＬＥＤスタック１０は様々な追加の層を含んでいてもよく、中空体５２はＯＬＥＤデバイスの１以上の例示した層又はその他の追加の層に分散させ得ることに留意されたい。例えば、幾つかの実施形態では、ＯＬＥＤスタック１０はカソード１２の上に配設されたカプセル化層のような機能性層を含んでいてもよい。また、ＯＬＥＤスタック１０は基材２８の上でアノード１４の下に配設される平坦化層又は平滑化層を含んでいてもよい。幾つかの実施形態では、中空体５２はＯＬＥＤスタック１０の機能性層又は平滑化層、及び／又はその他の層に分散させてＯＬＥＤスタック１０の外へ散乱する光を増大してもよい。
【００３７】
本詳細な説明では例を用いて、最良の態様を含めて本発明を開示し、また当業者があらゆるデバイス又は系を作成し使用しあらゆる援用された方法を実行することを含めて本発明を実施することができるようにした。本発明の特許性がある範囲は特許請求の範囲に定義されており、当業者には自明の他の例を含んでいてもよい。かかる他の例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を有する場合、又は特許請求の範囲の文言と実質的に異ならない等価な構造要素を含む場合、特許請求の範囲内に入ると考えられたい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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