(57)【要約】  本発明は、少なくとも２つの反射界面と、第１の電極と第２の電極との間に挟まれた半導体有機層とを有する多層構造を備える有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）システムに関し、反射界面の少なくとも１つは、２つの反射界面の間に微小共振器を形成するように半透明であり、光活性複屈折材料で形成された層が、電極と反射界面との間の微小共振器内に設けられ、光活性複屈折材料は、選択的に活性化される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの反射界面と、第１の電極と第２の電極との間に挟まれた半導体有機層とを有する多層構造を備える有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）システムであって、前記反射界面の少なくとも１つは、前記２つの反射界面の間に微小共振器を形成するように半透明であり、光活性複屈折材料で形成された層が、前記第１および第２の電極の１つと前記少なくとも２つの反射界面の１つとの間の前記微小共振器内に設けられ、前記光活性複屈折材料は、活性化される、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）システム。
【請求項２】
前記多層構造は、前記反射界面の１つを形成するように金属のまたは金属化された基板を備え、前記光活性複屈折層は、前記金属基板と前記半導体有機層との間の光路内に設けられる、請求項１に記載の有機発光ダイオード。
【請求項３】
前記第１の電極は、前記複屈折層と前記第２の電極との間に挟まれる、請求項１または２に記載の有機発光ダイオード。
【請求項４】
前記光活性複屈折層は、光配向層上に設けられる、請求項１から３のいずれか一項に記載の有機発光ダイオード。
【請求項５】
前記光配向層は、前記金属のまたは金属化された基板上に設けられる、請求項４に記載の有機発光ダイオード。
【請求項６】
前記反射界面の１つは、無機障壁層と有機障壁層との間の界面によって形成される、請求項１から５のいずれか一項に記載の有機発光ダイオード。
【請求項７】
前記無機障壁層は、１．７より高い屈折率を有する層、例えばＺｎＳ、およびその上に形成されたＳｉＮ層を備える、請求項６に記載の有機発光ダイオード。
【請求項８】
前記電極の１つは、半透明であり、したがって前記反射界面の１つを形成する、請求項１から７のいずれか一項に記載の有機発光ダイオード。
【請求項９】
前記光活性複屈折材料は、重合可能な基を担持する液晶性モノマーから形成され、前記液晶性モノマーを光活性化によって硬質網目構造内に凍結させる、請求項１から８のいずれか一項に記載の有機発光ダイオード。
【請求項１０】
前記光配向層は、異方性二量化によって形成されるポリマーを備える、請求項１から９のいずれか一項に記載の有機発光ダイオード。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一項に記載のダイオードを備える電子デバイス。
【請求項１２】
有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）システムを製造する方法において、
少なくとも２つの反射界面と、第１の電極と第２の電極との間に挟まれた半導体有機層とを有する多層構造を用意するステップであって、前記反射界面の少なくとも１つは、前記２つの反射界面の間に微小共振器を形成するように半透明である、ステップと、
光活性複屈折材料で形成された層を前記第１および第２の電極の１つと前記少なくとも２つの反射界面の１つとの間の前記微小共振器内に提供するステップと、
前記光活性複屈折材料を選択的に活性化するステップとを含む、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）システムを製造する方法。
【請求項１３】
前記光活性複屈折材料は、光配向材料上に設けられる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記光配向材料は、前記反射界面の１つを形成する反射性基板上に設けられる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
透明電極は、前記光活性複屈折材料上に設けられる、請求項１２から１４のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１の電極、第２の電極、および第１の電極と第２の電極との間に配置された発光を可能にする機能層を備える多層構造を備える、異なる色を有する光を放出するように構成されるＯＬＥＤに関する。
【０００２】
本発明はさらに、そのようなＯＬＥＤを備える電子デバイスに関する。本発明はさらに、ＯＬＥＤを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
様々な色を有する光を放出することが可能であるＯＬＥＤの一実施形態は、特許文献１（ＷＯ２００６／０８７６５４）から知られている。知られているＯＬＥＤでは、アノード層が、適切な基板上に設けられ、その後に正孔注入層が続き、その後に基板に沿ってある厚さを有する発光材料の層が続き、その上にカソード層が、堆積される。
【０００４】
サイネージ応用のためのＯＬＥＤは典型的には、活性領域を所望の形状に画定するためにフォトリソグラフィおよび層の湿式エッチングを必要とする。ＯＬＥＤ活性領域のトポグラフィを変えることは、そのトポグラフィが、デバイスを破局的短絡を受けやすいものにする望ましくない厚さ変動を誘発するので、それらのデバイスの故障につながることもある。発光層の厚さ調整の精度が、ＯＬＥＤシステムの微小共振器に影響を及ぼすこともあることは、知られている。光学材料の有効波長を用いて微小共振器の寸法を決定することは、発光の出力結合（ｏｕｔｃｏｕｐｌｉｎｇ）を制御する。例えば、典型的なＯＬＥＤスタックは、正孔注入層と、おそらくはまた電子注入層とも連携する発光ポリマー（ＬＥＰ）の層を備えることもある。非特許文献１（K. Neyts、「Simulation of light emission from thin-film microcavities」、J. Opt. Soc. Am A、Vol 15、No 4、1998年4月）では、どのようにして光学スタックの厚さが、ＯＬＥＤからの発光の増大または減少をもたらすことになる、強め合うまたは弱め合う干渉に寄与することができるかが、論じられている。
【０００５】
この理論は、ＯＬＥＤスタックの構成において使用すべき層厚さの厳密な処方（ｐｒｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ）をもたらした。特許文献２（ＷＯ２０１０１１７２７２）では、ある波長について発光特性を最適化するために、厚さを調整されるＯＬＥＤスタックの副層を提供する提案が、なされる。前述のことを参照して論じられるようなＯＬＥＤを備える、本発明によるデバイスは、センサ、ディスプレイユニット、照明装置またはサイネージユニットに関することもある。
【０００６】
しかしながら、ＯＬＥＤスタックの厚さを調整することは、電気的挙動および光学的挙動の差を誘発することもあり、それは実際には、制御することが難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ＷＯ２００６／０８７６５４
【特許文献２】ＷＯ２０１０１１７２７２
【特許文献３】ＷＯ２００９０８６９１１Ａ１
【特許文献４】日本特許第４３５０９６９号
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】K. Neyts、「Simulation of light emission from thin-film microcavities」、J. Opt. Soc. Am A、Vol 15、No 4、1998年4月
【非特許文献２】Y. Kurioz、「P-128: Orientation of a Reactive Mesogen on Photosensitive Surface」、Volume 38、Issue 1、688~690頁、2007年5月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
調整された機能層を使用して異なる色の光を放出することが可能であるＯＬＥＤを提供することが、本発明の目的であり、そのような調整は、高い精度および再現性を有して得られ、また非常に簡単でかつ高速の技法を使用しても達成される。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的を達成するために、一態様によれば、ＯＬＥＤは、独立請求項の特徴に従って提供される。特に、そのＯＬＥＤは、２つの反射界面の間に微小共振器を形成するように反射界面の少なくとも１つが半透明である、少なくとも２つの反射界面と、微小共振器内に含まれる第１の電極と第２の電極との間に挟まれた半導体有機層とを有する多層構造を備え、光活性複屈折材料で形成された層が、第１および第２の電極の１つと少なくとも２つの反射界面の１つとの間の微小共振器内に設けられ、その光活性複屈折材料は、選択的に活性化される。
【００１１】
また反応性メゾゲンまたはＲＭとしても知られている、いくつかの光活性複屈折材料を開示する特許文献３（ＷＯ２００９０８６９１１Ａ１）について言及される。
【００１２】
ＲＭは、その場重合のプロセスを通じて、例えばＬＣディスプレイのような光学または電気光学デバイスの構成要素として使用するための、補償、位相遅れまたは偏光フィルムのような、光学フィルムを作るために使用されてもよい。フィルムの光学特性は、混合物の配合（ｍｉｘｔｕｒｅ  ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ）または基板特性などの、多くの異なる要因によって制御されてもよい。フィルムの光学特性はまた、混合物の複屈折性を変えることによって制御されてもよい。これは、特定の角度における所与の位相遅れのためならびに複屈折分散を制御するための必要な厚さを決定する。高複屈折性材料はまた、高複屈折分散も与え、一方低複屈折性材料は、低複屈折分散を与える。
【００１３】
ＲＭフィルムの分散能は、いろいろに定義されることもあるが、１つの一般的方法は、４５０ｎｍでの光学的遅延（Ｒ４５０）を測定し、これを５５０ｎｍで測定される光学的遅延（Ｒ５５０）で割って、比Ｒ４５０／Ｒ５５０を得ることである。
【００１４】
遅延分散の起源は、異方性フィルム内の異方性分子の２つの屈折率ｎｅ、ｎ０（ただしｎｅは、長い分子軸に平行な方向での「異常屈折率」であり、ｎ０は、長い分子軸に垂直な方向での「通常屈折率」である）が、異なる速度で波長とともに変わり、ｎｅが、スペクトルの青色端に向かってｎ０よりも急速に変わることに起因している。高遅延分散を有する材料を準備する１つの方法は、ｎ０分散が大きく変わらない状態を保ちながら、ｎｅ分散を増加させた分子を設計することである。
【００１５】
ＲＭフィルムは、任意選択で好ましくは重合可能なかつ／またはメゾゲン性もしくは液晶性である１つまたは複数のさらなる化合物を含む、重合可能な材料、好ましくは重合可能な液晶材料として形成されてもよい。ＲＭフィルムは、重合可能なＬＣ材料を好ましくは薄膜の形においてその配向状態に重合することによって得られる異方性ポリマーとして形成されてもよい。
【００１６】
本出願全体にわたって、「挟まれた層」における用語「挟む」は、他に示されない限り、層が、２つの他の層の間に形成される、すなわち、必ずしも互いに隣接することなく、すなわち、互いに直接物理的に接触することなく、その間に挟まれることを示すために使用される。したがって１、２、３および４の番号が付けられた後続の（隣接する）層を有するスタックでは、層２は、層１と３との間に挟まれるが、また層１と４との間にも挟まれる。層１はしかしながら、層２と後続の層３または４のいずれとの間にも挟まれない。
【００１７】
微小共振器は、ソフトウェアなしに予測することが難しい。したがって、複屈折材料がデバイスの発光に対して有する影響は、前もって推定することができない。特に発光色の保存ならびに色均質性の改善は、予測できない。本発明は、ＯＬＥＤの電気システムを危うくすることなくこれらの態様をさらに最適化するための手段を提供する。
【００１８】
標準的な材料の代わりに、光活性複屈折材料が、使用されるとき、ＯＬＥＤ領域の内部のパターン形成は、時代遅れのステップになることもある。ＲＭは、重合可能な液晶である。液晶性モノマーは、例えば反応性アクリレート末端基を担持し、それらは、光開始剤および紫外光の存在下で互いに重合して、硬質網目構造を形成する。液晶分子の配向は、それらの末端の相互重合に起因して「凍結される」。ＲＭ材料に光を当てることによって、ｘｙおよびｚ方向での屈折率は、変えられてもよい。紫外線照射によって誘発されるこの変化は、ＯＬＥＤの出力におけるコントラストを伴い、パターンの出現につながる。上部発光設計での単一光活性複屈折層は、光活性材料の薄層を紫外線照射したとき輝度において著しく高いコントラストを生成する。
【００１９】
加えて、意外にも、光活性複屈折層は、角度による色の変化を安定させるのに主な効果を有することができ、それは、他の解決法にまさる大きな恩恵であることが、見いだされる。
【００２０】
さらに、この技法の恩恵は、高精度の現像（ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ）ステップが、光活性複屈折層を活性層から露光によって除去するために必要とされないことである。デバイスの側面から内側に向かう水の侵入を低減するために、この材料が、活性領域の外部で除去されてもよく、２つの反射界面の間の半導体層を有機層から分離する１つまたは複数の高密度の薄膜で覆われてもよいということは、相当な恩恵である。
【００２１】
さらに、ＯＬＥＤの活性領域は、ＯＬＥＤの設計によって画定され、露光される光活性複屈折層によってではない。さらに、光活性複屈折層は、デバイス構造の一部であるが、電気的に不活性とすることができる。それはまた、金属鏡の小さい欠陥を平坦化することができ、電気的短絡に起因する故障を低減するのに役立つこともできる。光活性複屈折層は、上部発光ＯＬＥＤからの効率的な発光を可能にするためになお十分に薄い。重要なことには、開示される技法は、リールツーリール（ｒｅｅｌ  ｔｏ  ｒｅｅｌ）方法を使用する柔軟なＯＬＥＤ処理に適している。
【００２２】
別の態様によれば、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を製造する方法が、提供され、
−  少なくとも２つの反射界面と、第１の電極と第２の電極との間に挟まれた半導体有機層とを有する多層構造を用意するステップであって、反射界面の少なくとも１つは、２つの反射界面の間に微小共振器を形成するように半透明である、ステップと、
−  光活性複屈折材料で形成された層を第１および第２の電極の１つと少なくとも２つの反射界面の１つとの間の微小共振器内に用意するステップと、
−  光活性複屈折材料を選択的に活性化するステップとを含む。
【００２３】
本発明の方法は、ダイオードのさらなる層を堆積させるステップを含んでもよいことが、理解されよう。特に、半導体有機層が、正孔注入層または電子注入層の上に重ね合わされた発光層などの、複数の副層を備えるとき、本発明による方法は、前記正孔注入層および／または前記電子注入層に加えて発光層を堆積させるステップを含む。
【００２４】
本発明による方法の一実施形態では、第１の電極層および／または第２の電極層は、反射性または部分的に反射性であってもよい。別法として、基板については、金属ホイルまたはガラスもしくはプラスチックホイル上に設けられる反射性材料が、使用されてもよい。半透明反射界面は、光のかなりの部分、すなわち可視光の１０％超、さらには５０％超を透過することになることが、理解されよう。さらに、複屈折性は、いろいろな材料に存在することもあることが、理解されよう。遅延分散の起源は、異方性フィルム内の異方性分子の２つの屈折率ｎｅ、ｎ０（ｎｅは、長い分子軸に平行な方向での異常屈折率であり、ｎ０は、長い分子軸に垂直な方向での通常屈折率である）が、異なる速度で波長とともに変わり、ｎｅが、スペクトルの青色端に向かってｎ０よりも急速に変わることに起因している。例えば、ｎ０とｎｅとの間の典型的な差は、０．１〜０．５程度のこともある。加えて、ＯＬＥＤデバイスの作成に典型的に使用されるいくつかの材料、例えばＰＥＤＯＴ：ＰＳＳは、複屈折性を示すことが、注目される。この材料は、いったんデバイスが完成すると明確には視認できない、屈折率ｎｅとｎ０との間の非常に限られた差を有する正孔注入層である。その複屈折性は、通常無視される。
【００２５】
さらに、特許文献４（日本特許第４３５０９６９号）は、全内部反射の角度を最適化するために空気界面の上または下に設けられる複屈折層を開示する。重要なことには、これらの材料は、選択可能な光活性特性を有さない。さらに、適切な光活性材料は、特許文献３（ＷＯ２００９／０８６９１１）から知られていることが、注目される。その開示は、サイネージのためのＯＬＥＤデバイスでの光活性材料の使用を熟考するが、それは、電極と反射界面との間の微小共振器内に設けられる光活性複屈折材料で形成される層を開示しないので、その目的は、本開示と非常に異なる。
【００２６】
本発明のこれらの態様および他の態様は、図面を参照してより詳細に論じられることになり、その図面では類似の参照数字は、類似の要素を指す。図面は、例示目的のために提示され、添付の請求項の範囲を限定するために使用されることはないことが、理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明によるＯＬＥＤの横断面の一実施形態を概略的方法で提示する図である。
【図２】図１の実施形態によるＯＬＥＤを製造するためのプロセスを概略的に提示する図である。
【図３】異なる屈折率のための複屈折層を有する柔軟な緑色上部発光ＯＬＥＤについての有効性図を表す図である。
【図４】光活性複屈折層を有するＯＬＥＤの実際的な実施形態を示す図である。
【図５】白色照明のために最適化された上部発光ＯＬＥＤの実際的な実施形態を示す図である。
【図６】図５の実施形態と関連するＣＩＥ色座標図を示す図である。
【図７】底部発光実施形態のための代替機能スタックを示す図である。
【図８】特定のパターン形成を有するサイネージ底部スタックを示す図である。
【図９】図８の底部スタックの側面図を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１は、本発明によるＯＬＥＤの横断面の一実施形態を概略的方法で提示する。本有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）では、少なくとも２つの反射界面１ａ、１ｂと、第１の電極と第２の電極との間に挟まれた半導体有機層２とを有する多層構造１０が、提供される。界面１ａ、１ｂ上の反射は、各々が区別できる屈折率を有する後続の層の比較的大きい差によってもたらされてもよい。上部側界面１ｂは、半透明誘電体層の反射システムによって形成される。このシステムは、本例では、キャッピング層４（薄膜カプセル封入）およびその上に設けられる有機障壁（ＯＣＰ）層の界面によって形成される。別法として、カソード３ｂが、半透明反射層を形成することもあり得る。少なくとも２つの反射界面のもう１つは、反射性金属基板フィルム５によって形成される界面１ａである。
【００２９】
界面１ａ、１ｂの間には、微小共振器１５が、形成され、それは、反射界面１ａ、１ｂの間の多層構造１０内で、層によって形成される光路長およびそれらのそれぞれの屈折率に応じて、ある波長を強め合うように出力結合する。微小共振器１５内では、反射界面１ａを形成する金属基板５とアノード３ａとの間に、光活性複屈折材料層６が、設けられる。本発明の一態様によれば、複屈折材料（反応性メゾゲン、ＲＭ）６は、選択的紫外線照射によって配座が変化し、基板平面に平行および垂直な屈折率差をもたらす。
【００３０】
ある実施形態によれば、材料の選択的活性化は、サイネージパターンに従ってパターン化された形であってもよい。
【００３１】
別の実施形態では、ある波長についての光路挙動、例えば色ディザリング（ｃｏｌｏｕｒ  ｄｉｔｈｅｒｉｎｇ）を強化するために、微小パターン形成が用意されてもよい。別の実施形態では、選択的活性化は、不活性型（ｕｎ−ａｃｔｉｖａｔｅｄ  ｆｏｒｍ）に関して回転する所定の向きに配向される異方性フィルム内の長い分子軸に平行な方向での異常屈折率ｎｅ、および長い分子軸に垂直な方向での通常屈折率ｎ０を有する、一様な複屈折性の状態にすることができる。例えば、不活性型では、反応性メゾゲン分子は、それらの長い分子軸に関して基板平面５に平行な平面内に配向されてもよい。活性型（ａｃｔｉｖａｔｅｄ  ｆｏｒｍ）では、選択的な面外凍結が、達成されてもよく、その場合反応性メゾゲン分子は、基板平面５に関して面外の方向にそれらの長い分子軸を配向されてもよい。選択的に制御できる方式では、反応性メゾゲン分子の金属基板平面に対する平均配向は、有効屈折率が金属基板に垂直な方向に見られる状態にすることになり、それは、微小共振器１５内の光路長を規定する。
【００３２】
このようにして、光活性複屈折層６の活性化パターンに応じて、微小共振器１５は、強め合う干渉によって放射光を放出するように調整されてもよく、または、それに応じて、微小共振器１５は、弱め合う干渉によって電気光学スタック３０からの放射光を部分的にまたは全体的に遮断するように調整されてもよい。実際には、弱め合う干渉を示す光活性層６の領域での発光強度と比較して強め合う干渉を示す光活性層６の領域での発光強度は、５〜１００：１程度、より具体的には２５：１程度のコントラスト比を有することができる。
【００３３】
図１の実施形態では、基板層は、金属基板５によって形成され、アノード３ａは、透明なインジウムスズ酸化物層によって形成される。この実施形態では、便宜上アノード３ａは、複屈折層６と第２の電極３ｂとの間に挟まれている。これは、典型的には電気絶縁層である光活性複屈折層が、電極３ａと３ｂとの間の機能材料２によって形成される電気光学スタック３０内に封入されず、その結果ＯＬＥＤスタック１０の電気特性が、大きく影響を受けないという利点を有する。図示される実施形態では、光活性複屈折層６は、金属基板フィルム５と半導体有機層２との間の光路内に設けられる。これは、複屈折層が、いくらか容易に配向でき、平面性に非常に敏感である電気光学スタックに適した基板層を形成することができるという利点を有する。別法として、複屈折フィルムは、そのフィルムが微小共振器１５内に形成されるという条件で、ＯＬＥＤの上部側に、すなわち例えば、透明カソード３ｂと薄膜カプセル封入層４との間に設けられることもあり得る。
【００３４】
いくつかの実施形態では、光活性複屈折層が、事前配向層なしに、例えば金属化プラスチックの適切な物理的準備（すなわち、ラビング）によって設けられてもよいことは、予測可能であるが、好ましくは、光活性複屈折層は、配向が配向の目的で構成された機能を有する光配向層によってもたらされるように、光配向層上に設けられる。これに関して、非特許文献２（Y. Kurioz、「P-128: Orientation of a Reactive Mesogen on Photosensitive Surface」、Volume 38、Issue 1、688~690頁、2007年5月）において述べられる材料について言及され、そこでは異なる主鎖（ポリビニルアルコール、ポリシロキサン、セルロース）の側片（ｓｉｄｅ  ｆｒａｇｍｅｎｔ）内にケイ皮酸の誘導体を含有する光配向ポリマーが、論じられている。これらの材料の光配向特性は、偏光紫外光を用いた照射時の側片の異方性二量化およびケイ皮片（ｃｉｎｎａｍｏｉｌ  ｆｒａｇｍｅｎｔ）の可能なトランス−シス異性化（ｔｒａｎｓ−ｃｉｓ  ｉｓｏｍｅｒｉｓａｔｉｏｎ）によって引き起こされる。セルロースベースのケイ皮酸エステルポリマーは、感光性を保有し、紫外線露光後に大部分の市販ネマチックＬＣ混合物の高品質配向を提供する。
【００３５】
図２は、開示される実施形態によるＯＬＥＤを製造するためのプロセスを概略的に提示する。
【００３６】
任意選択のステップ２００では、光配向材料７が、反射性基板５上に設けられる。好ましくは、その厚さは、できる限り低く、例えば数（十）ナノメートルである。コーティングは、スピンコーティングによって室温で提供されてもよいが、またリールツーリール塗布も可能である。
【００３７】
堆積ステップ２００の後、アニーリングステップ３００が、例えば約８０℃で行われ、光配向材料７は、紫外線照射Ｒによって硬化される。その照射は、配向構造を形成するように、例えば水銀ランプの紫外光へのパターン化露光を用いて行われてもよい。
【００３８】
ステップ４００では、光活性複屈折材料層６が、電極と金属基板５で形成された反射界面との間の微小共振器内に設けられ、後続のステップ５００の後、例えばマスク露光Ｒ’または別法としてマスクレス露光による光パターン形成（ｐｈｏｔｏｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ）によって選択的に活性化されてもよい。マスクＭは、適切なパターン、例えばサイネージパターンを有して提供されてもよい。別法として、前の光配向ステップ３００のパターン形成は、例えば熱アニーリングによって所望のパターン形成を課す。それに応じて、微小共振器の底部構造１５ａが、形成され、そこでは光活性複屈折材料６は、選択的に活性化され、金属基板５は、反射界面を形成する。
【００３９】
後続のステップ６００では、さらに挟まれる半導体有機層およびカソード３ｂの後続の準備によって設けられる、多層構造３０のアノード３ａを形成するように、透明電極材料、例えばインジウムスズ酸化物の堆積が、構造１５ａ上に行われ、低下した温度、例えば１２０℃での熱アニーリング、パターン形成が伴う。ＯＬＥＤをカプセル封入するために、薄膜構造１５ｂが、後続のステップ７００において設けられて、２つの反射界面１５ａ、１５ｂを含む微小共振器１５を形成し、それらの少なくとも１つは、半透明である。ステップ２００〜５００、またはより具体的にはすべてのステップは、ロールツーロール（ｒｏｌｌ−ｔｏ−ｒｏｌｌ）プロセスにおいて実行するのに適している。
【００４０】
図３は、ある厚さの複屈折層について、異なる屈折率のための複屈折層を有する柔軟な緑色上部発光ＯＬＥＤについての有効性図を表す。図はそれに対応して、コントラスト比を示す。図では、層厚さは、０から５００ｎｍの間に及び、柔軟な緑色上部発光ＯＬＥＤについて約２５０〜２８０ｎｍの層厚さにおいて約２０〜２５：１の最適コントラスト比を有する。１．５および１．８について、色は、通常の視野角においてほとんど同一であることが、見いだされる。
【００４１】
不活性領域におけるデバイスの効率は、コントラスト比を最大にする厚さを選択することによって大幅に減じられることもまた、重要である。図はまた、屈折率ｎ＝１．５およびｎ＝１．８ならびにそれらのコントラスト比について厚さの関数として基板平面に垂直な視野角における有効性も示す。両方の曲線は、４４０ｎｍにおけるコントラスト最大において完全に位相がずれてはいない。これについての理由は、ＲＭ厚さを増加させるとともに、微小共振器が、より弱くなるので、有効性が、減少するからである。有効性およびコントラスト比での他の組み合わせた最適条件は、この実施形態については起こり得ない。
【００４２】
意外にも、光活性複屈折層の特定の厚さ範囲では、ＯＬＥＤは確かに、特定のパターンを用いた照射によって、最小の色変化とともに効率の極端な増加を示す未現像の（ｕｎｄｅｖｅｌｏｐｅｄ）層を用いて製造できる可能性があることが、示される。
【００４３】
図４は、蛍光発光ポリマー、例えば（スピロ−）フルオレン共重合体からの緑色発光のために最適化された光活性複屈折層６を有する上部発光ＯＬＥＤ１００の実際的な実施形態を示す。別法として、金属ベースの錯体を含有する発光共重合体が、代わりに使用されてもよい。加えて、蛍光またはリン光から生じる発光を有する小分子材料が、使用されてもよい。最適仕事関数を有する正孔および電子注入層が、電極における電荷注入を容易にするために使用されてもよいが、好ましくは、そのような層は、障壁のない電荷注入（ｃｈａｒｇｅ  ｂａｒｒｉｅｒ  ｆｒｅｅ  ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）につながるオーミック（Ｏｈｍｉｃ）界面を生成する異成分（ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｉｔｙ）をドープされる。さらに、ＯＬＥＤは、図５でのＩＬ（中間層）などの、１つまたは複数の電荷遮断層を備えてもよい。図５では、ＩＬは、発光材料と同様のモノマーに基づくが、異なる組成でのポリマーを堆積させることによって形成されるが、小分子ベースの材料が、代わりに使用されてもよいことが、知られている。その上、ＯＬＥＤは、単一の発光ユニットに限定されない。代わりに、多数の発光素子が、例えば薄い金属酸化物フィルムに基づく、透明の電荷発生層を有するまたは有さない２つの反射体の間に積み重ねられてもよい。ここで、本例の範囲は、それ自体正孔注入層（チオフェンベースの）を覆う電子遮断フルオレン共重合体中間層上に堆積された、単色緑色光を放出する単一発光層に限定される。複屈折層６は、約２７３〜２７８ｎｍの厚さで設けられる。電気光学スタック３５は、例えば約３０〜４０ｎｍの厚さのＩＴＯアノード３ａを備える。より良好なアノード伝導性のためのより厚いＩＴＯ層が、ＲＭ層の厚さを同等の量だけ低減することによって達成されてもよい。さらに、スタックは、厚さ約３０ｎｍの正孔注入層２２、厚さ約１６ｎｍの中間層２１、および厚さ約６０〜７０ｎｍの発光層２０を備える。本例での電気光学スタック１５０は、それを大部分透明にする厚さ約１５ｎｍのＡｇ−カソードによって上部を覆われる。カソードにおける電子注入は、各々が好ましくは１ｎｍより小さい厚さを有するＢａ／Ａｌによって容易にされてもよい。
【００４４】
本実施形態では、キャッピングは、半透明カソード上に設けられる、１．７より高い、好ましくは１．８より高い屈折率を有する層４０、例えばＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ならびに１．７より高い、好ましくは１．８より高い屈折率を有する高密度無機層、例えば（第１の）無機障壁層として機能するＺｎＳ層４０上に設けられるＳｉＮ層４１によって電気光学スタック１５０のために設けられる。無機層４１は、有機障壁層４２によって覆われ、任意選択でさらなる無機および有機障壁層（図示されず）によって覆われる。ＺｎＳ層４０は、好ましくは約３０ｎｍの厚さ、例えば２５〜３５ｎｍであり、ＳｉＮ層は、好ましくは約２００ｎｍの厚さ、例えば約１９０〜２１０ｎｍである。この構成によって、反射界面１ｂは、無機障壁コーティング４１と有機障壁層４２との間に形成されてもよい。前の実施形態でのように、光配向層７は、金属基板フィルム５０上に設けられ、それは、第１の反射界面１ａを形成する金属フィルムまたは金属化プラスチックフィルムであってもよい。さらなる中間層が、微小共振器１５０のためのその透過光学特性を適切に考慮するとき、光配向層７と基板５０との間に存在してもよい。
【００４５】
反射性ＳｉＮ／ＯＣＰ界面１ｂ（第１のカプセル封入層）に向かう発光領域２０の光学的厚さは、放出放射光の１有効波長λであり、有効波長は、媒体中での波長、すなわち媒体の屈折率で割られた真空中での波長である。より一般的には、界面１ｂに向かう発光領域２０の光学的厚さは、（１／２＋１／２ｎ）有効λであり、ただしｎは、整数である。微小共振器１５０内の全光路長は、第１の最適条件の場合には（ｎ＝１．５については）有効λの２倍、または第２の最適条件については２．５有効λである。言い換えれば、出力結合は、光が界面１ｂから１／２有効λの倍数の距離において生成されるときに最適である。コントラストを最大にするために好ましい状況である最小値においては、光学的厚さは、２  １／４有効λに近い。最も低い計算された最小値は、１  ３／４有効λにおいて起こる。最大のコントラストは、ｎ＝１．５についての光学的厚さが最小値にあるまたはそれに近い状況とｎ＝１．８についての光学的厚さができる限り最大値と一致する状況との間で起こる。効率の理由に起因して、微小共振器１５０の全厚さは、好ましくは最小である。
【００４６】
図５は、白色照明のために最適化された上部発光ＯＬＥＤの実際的な実施形態を示す。この実施形態については、ＲＭ層は、パターン化されないが、例えば約４５０ｎｍのＲＭ層の複屈折の性質は、より大きい視野角について白色照明ＯＬＥＤを最適化する。具体的には、本スタックは、例えばＡｇまたはＡｌの金属基板５０ａ上に構築され、そこでは約４５０ｎｍのＲＭ材料６のパターン化されない層が設けられる。ＲＭ層６は、ＲＭ層からの水を含む揮発性物質のガス放出を遮蔽するＳｉＮの５０ｎｍ遮蔽層４１ａによって遮蔽されてもよい。電気光学スタックは、ＩＴＯアノード３ａと電子注入層を備えるカソード３ｂとの間に挟まれた白色ポリマー発光ダイオード（ＰＬＥＤ）２０ａによって形成される。本実施形態では、カソード３ｂは、金属によって形成されてもよく、電荷注入を容易にする１つまたは複数の光学的に反応性の材料によって形成される電子注入層部分を備えてもよい。例えば、Ｂａ／Ａｌ／Ａｇの１５ｎｍ層が設けられてもよい。他の適切な電子注入材料は、Ｃａ、ＬｉＦ、ＣｓＦ、ＮａＦ、ＢａＯ、ＣａＯ、Ｌｉ２Ｏ、ＣｓＣＯ３を含んでもよい。注入層の層厚さは、わずか数ナノメートルにすぎないので、スタックのトポグラフィは、光学的に一様なままである。スタックは、約３０ｎｍのＺｎＳ層４０および約１６６ｎｍのＳｉＮ層４１によって上部を覆われる。上部層は、ＯＣＰ（平坦化のための有機コーティング）４２およびＳｉＮ層４１の交互スタックによって設けられ、ＳｉＮ層４１をスクラッチなどの外部の影響から遮蔽するための１つまたは複数の層、例えば別のＯＣＰ層で終わる。本実施形態は、最適値の厚さを有する層を示すが、当然ながら当業者は、層厚さの約±１０〜１５％の変動がなお最適な結果をもたらすことができることを理解するであろう。
【００４７】
図６は、図５の実施形態と関連するＣＩＥ−１９３１色座標図を示す。重要なことには、ＣＩＥｘおよびＣＩＥｙ色座標は、事実上一定のままであり、すなわち０から５５度の間の角度（法線に対して）について２０％内の値をもたらすことが、示される。
【００４８】
図７は、底部発光実施形態についての代替機能スタックを示す。この実施形態では、ＲＭ層は、透明基板、例えば透光性ポリマー層５５上に設けられる。図６および図８の上部発光実施形態に対する代替案として、ここではまた電極の１つ（例えば、透明ＩＴＯアノード）が、複屈折層６、７と反射性の第２の電極（カソード）との間に挟まれる。アノードおよびカソードは、それらの透明度が同じままであるという条件で交換されてもよいことが、注目される。半透明反射体４１ａは、ＲＭ層６および光配向層７もまた含む光共振器１５’を作成する。前の例と同様に、層６および７は、電気光学スタック３０’の外部にある。半透明反射体は、金属層によって、好ましくは導電層上にまたは別法として絶縁性キャッピング層上に形成されてもよく、それによってキャッピング層と透明基板５５との間に反射界面１ａを形成する。
【００４９】
図８は、特定のパターン形成を有するサイネージ底部スタック構造１５ａを示し、光活性複屈折材料で形成された層６、７は、第１および第２の電極の１つ（すなわちパターン化ＩＴＯアノード３ａ）と少なくとも２つの反射界面の１つ（すなわち金属電極５）との間の微小共振器内に設けられる。十分な電力をより大きいサイネージ領域Ｓに提供するために、アノード３ａは、ビア接続部３１によって金属基板に電気的に接続されてもよい。底部スタック１５ａは、水を含む揮発性物質のガス放出を防止するために、ＲＭ層６、７を覆うために設けられる、パターン化されない遮蔽層、例えばＳｉＮ層４１ａを備えてもよい。遮蔽層４１ａは、例えば境界領域４５内で金属基板５に接触してもよい遮蔽層４１ａを覆う絶縁性境界領域４５で縁取られてもよい。サイネージ領域Ｓは、例えば底部スタック構造１５ａ上へのＯＬＥＤまたはＰＬＥＤ材料の断続的印刷によって、ロールツーロールプロセスにおいてパターン化されてもよい。
【００５０】
本実施形態では、光活性複屈折材料層６は、マスクＲ’を通って照射される紫外線照射によって選択的に活性化される。図９は、図８の底部スタック１５ａの側面図を概略的に示す。スタック１５ａは、反射界面の１つを形成するように金属基板フィルム５を備える多層構造１５を示し、光活性複屈折層６は、金属基板フィルム５とアノードとして機能するパターン化ＩＴＯ層３ａ上に堆積すべき発光半導体有機層との間の光路内に設けられる。カソード（図示されず）は、絶縁性境界領域４５によってベース基板５およびアノード３ａから電気的に絶縁されてもよい。ステップ５００のサイネージマスクＲ’または対応するマスクは、コントラスト比をさらに向上させるための電子注入層部分をパターン化するために使用（再使用）されてもよい。底部スタック１５ａを処理する際には、便宜上、マスクＲ’は、外部絶縁領域４５によって支持されてもよく、それは、例えば数１００ミクロン程度のわずかな突出部を形成してもよい。サイネージマスクＲ’はそれに応じて、光活性複屈折材料層６を選択的に活性化するためにある紫外線量でマスクＲ’を通ってＲＭ層６を照射し、任意選択でビア３１の作成後にパターン化電極３ａでＲＭ層を覆い、ｄ）正孔または電子注入層の適切な適用のためにマスクを選択的に再使用するために、使用されてもよい。正孔注入層は、例として、次の材料、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ；ポリアニリン；  ｍ−ＭＴＤＡＴＡ（４，４’，４’’−トリス［（３−メチルフェニル）フェニルアミノ］トリフェニルアミン）；  ＨＡＴ−ＣＮ、ＰＰＤＮなどのカルボニトリル；フェナジン（ＨＡＴＮＡ）；  ＴＣＮＱおよびＦ４ＴＣＮＱなどのキノジメタン；フタロシアニン（Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ）金属錯体（Ｃｕ、Ｔｉ、Ｐｔ錯体を含む）；  ＭｅＯ−ＴＰＤ、ＭｅＯ−スピロ−ＴＰＤなどの、フルオレン部分を含む芳香族アミン；ベンジジン（ＮＴＮＰＢ、ＮＰＮＰＢなどの）のいずれかによって形成されてもよい。ＯＬＥＤスタックはさらに、当業者に知られている材料層、例えば正孔輸送層；発光リン光性染料（例えばＩｒ（ＩＩＩ）エミッタ）および例えばＬｉｑ、ＢＡｌｑのようなキノリノラト金属錯体で形成された電子輸送＆正孔遮断層のための材料層；ベンズイミダゾール（ＴＰＢｉなどの）；オキサジアゾール（ＰＢＤ、Ｂｐｙ−ＯＸＤ、ＢＰ−ＯＸＤ−Ｂｐｙなどの）；フェナントロリン（ＢＣＰ、Ｂｐｈｅｎなどの）；トリアゾール（ＴＡＺ、ＮＴＡＺなどの）；ピリジル化合物（ＢＰ４ｍＰｙ、ＴｍＰｙＰＢ、ＢＰ−ＯＸＤ−Ｂｐｙなどの）；ピリジン（ＢｍＰｙＰｈＢ、ＴｐＰｙＰＢなどの）；バトクプロインおよびバトフェナントロリン、オキサジアゾール、トリアゾール、キノリンアルミニウム塩を備えてもよい。
【００５１】
図２の実施形態と同様に、図８および図９に示されるスタック１５ａに対する代替案として、底部スタックは、金属基板５、電気的絶縁によってサイネージ領域Ｓを画定するために選択的に設けられるＳｉＮ層４１ａ、ＳｉＮ層４１ａを覆うＰＡ／ＲＭ層６、７によって形成されてもよく（底部から上部へ）、ＰＡ／ＲＭ層は、サイネージパターンＳを提供するためにサイネージマスクＲ’を用いて照射される。ＰＡ／ＲＭ層を遮蔽し、アノード層として機能する、均質なＩＴＯ層が、次いで設けられてもよい。ＰＡ／ＲＭ層のパターン形成によって、図２の実施形態に似たサイネージパターンＳを示すための光学コントラストが、達成される。光活性複屈折層６の活性化パターンに応じて、微小共振器１５は、強め合う干渉によって放射光を放出するように調整されてもよく、またはそれに応じて、微小共振器１５は、弱め合う干渉によって電気光学スタック３０からの放射光を部分的にまたは全体的に遮断するように調整されてもよい。
【００５２】
本発明の具体的な実施形態が、上で述べられたが、本発明は、述べられたのとは別の方法で実施されてもよいことが、理解されよう。加えて、異なる図を参照して論じられる個別の特徴は、組み合わされてもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１ａ  反射界面
１ｂ  反射界面
２  半導体有機層、機能材料
３ａ  アノード、第１の電極、ＩＴＯ層
３ｂ  カソード、第２の電極
４  キャッピング層、カプセル封入層
５  金属基板フィルム、金属基板
６  光活性複屈折材料層、光活性複屈折層、複屈折材料、反応性メゾゲン、ＲＭ層
７  光配向材料、光配向層
１０  多層構造、ＯＬＥＤスタック
１５  微小共振器、多層構造
１５’  光共振器
１５ａ  底部構造、反射界面、底部スタック構造、底部スタック
１５ｂ  薄膜構造、反射界面
２０  発光層、発光領域
２０ａ  ポリマー発光ダイオード（ＰＬＥＤ）
２１  中間層
２２  正孔注入層
３０  電気光学スタック、多層構造
３０’  電気光学スタック
３１  ビア接続部、ビア
３５  電気光学スタック
４０  ＺｎＳ層
４１  ＳｉＮ層、無機層、無機障壁コーティング
４１ａ  ＳｉＮ遮蔽層、半透明反射体
４２  有機障壁層、ＯＣＰ（平坦化のための有機コーティング）
４５  境界領域、外部絶縁領域
５０  金属基板フィルム、基板
５０ａ  金属基板
５５  透明基板、透光性ポリマー層
１００  上部発光ＯＬＥＤ
１５０  電気光学スタック、微小共振器
【図１】
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【図２】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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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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2017500715.tif 000013
2017500715.tif 000014