JP2004127942A - 高光抽出型有機発光ダイオード（ｏｌｅｄ）デバイス - Google Patents

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Abstract

【課題】　有機発光ダイオードデバイスの光抽出効率を高めること。
【解決手段】　ａ）透明基板、
　ｂ）該透明基板の第１表面上に配置された光散乱層、
　ｃ）該光散乱層の上に配置された透明第１電極層、
　ｄ）該透明第１電極層の上に配置された有機ＥＬ要素であって、光が発生する発光層を少なくとも１層含む１又は２以上の有機層を有する有機ＥＬ要素、及び
　ｅ）該有機ＥＬ要素の上に配置された透明第２電極層
を含んで成る高光抽出型有機発光ダイオード（OLED）デバイス。
【選択図】　　　図３

Description

　本発明は、光抽出効率の高い有機発光ダイオード（OLED）に関し、光源及び表示装置として有用である。
　有機発光デバイス(OLED)は一般に、同一譲受人による米国特許第4,476,292号明細書に開示されているような低分子型デバイス、及び、米国特許第5,247,190号明細書に開示されているような高分子型OLEDとして知られている２つの形式を有することができる。いずれのタイプのOLEDデバイスも、順にアノード、有機ＥＬ要素、及びカソードを含むことができる。アノードとカソードとの間に配置された有機ＥＬ要素は一般に、有機正孔輸送層（ＨＴＬ）、発光層（ＥＬ）及び有機電子輸送層（ＥＴＬ）とを含む。正孔と電子とは再結合して、ＥＬ層内で発光する。Tang他(Appl. Phys. Lett., 51, 913 (1987), Journal of Applied Physics, 65, 3610 (1989)、及び同一譲受人による米国特許第4,769,292号明細書）は、このような層構造を使用して、高効率のOLEDを実証した。その時以来、高分子材料を含む、代わりの層構造を備えた数多くのOLEDが開示されており、またデバイス性能が改善されている。
　カソード及びアノードからそれぞれ注入された電子と正孔とは、電子輸送層及び正孔輸送層を通って流れ、発光層内で再結合する。多くの要因がこの光発生プロセスの効率を決定する。例えばアノード材料及びカソード材料の選択により、いかに効率的に電子及び正孔がデバイス内に注入されるかを決定することができ；ＥＴＬ及びＨＴＬの選択により、いかに効率的に電子及び正孔がデバイス内で輸送されるかを決定することができ；またＥＬの選択により、いかに効率的に電子及び正孔が再結合され、発光をもたらすかを決定することができる。しかし、OLEDデバイスの効率を制限する大きな要因の一つが、電子-正孔再結合によって発生したフォトンをOLEDデバイスから抽出する際の効率の悪さであることが判っている。使用される有機材料の光屈折率が高いため、再結合プロセスによって発生したフォトンのほとんどが、全反射により、実際にはデバイス内に捕捉されてしまう。これらの捕捉されたフォトンはOLEDデバイスを決して去ることはなく、これらのデバイスからの光出力に何ら貢献しない。
　典型的なOLEDデバイスはガラス基板、透明導電性アノード、例えばインジウム錫酸化物（ITO)、有機層スタック、及び反射性アノード層を使用する。デバイスから発生した光は、ガラス基板を通して放出される。このようなデバイスは、一般に底面発光型デバイスと呼ばれる。或いは、デバイスは基板、反射性アノード、有機層スタック、及び上部の透明電極層を含むこともできる。デバイスから発生した光は、上部の透明電極を通して放出される。このデバイスは一般に上面発光型デバイスと呼ばれる。これらの典型的なデバイスの場合、ITO層、有機層及びガラスの屈折率は、それぞれ約２．０、１．７及び１．５である。推定によれば、発生した光の６０％近くがITO/有機ＥＬ要素内で内部反射により捕捉され、２０％がガラス基板内で捕捉され、そして実際にデバイスから放出されて有用な機能を発揮するのは、発生した光の約２０％にすぎない。
　Madigan他(Appl. Phys. Lett, 第76巻、第13号、第1650ページ、2000年)は、光抽出効率を向上させるために、ミクロレンズを備えた高屈折率基板を使用することを教示した。Benjamin他(Adv. Mater. 2001, 13, 第2号、2001年）、Lupton他(Appl. Phys. Lett. 第77巻、第21号、第3340頁、2000年)は、光抽出率を向上させるために波形基板を使用することを教示した。Garbuzov他(Optics Letters, 第22巻、第6号、第396頁、1997年)は、光抽出率を向上させるために特殊形状のミクロ構造を備えた基板を使用することを教示した。Gifford他(Appl. Phys. Lett. 第80巻、第20号、第3679頁、2000年)は、表面プラズモン・クロスカップリングによって光カップリングを増強するために、周期的な構造及び不透明金属層を有する基板を使用することを教示した。しかしこれらの方法全ては、デバイスの構造が著しく複雑になるという共通の問題を抱えると同時に、多くの実際の用途には適さない、角度及び波長に大きく依存する光出力を産出する。
　Chou（国際公開第02/37580号パンフレット）及びLiu他（米国特許出願第2001/0026124号明細書）は、光抽出率を向上させるために、容積散乱層又は表面散乱層の使用を教示した。この散乱層は、有機層の隣に取り付けられるか、又は、ガラス基板の外面上に取り付けられ、これらの層に適合する光屈折率を有している。さもなければ捕捉されているはずの、臨界角よりも大きい角度でOLEDデバイスから放出された光は、散乱層内を貫通し、散乱してデバイスから出ることができる。これによりOLEDデバイスの効率は改善されるが、しかしなおも欠陥を有している。
米国特許第４７６９２９２号明細書 米国特許出願公開第２００１／００２６１２４号明細書 国際公開第０２／３７５８０号パンフレット Dawn Gifford、「Extraordinary transmission of organic photoluminescence through an otherwise opaque metal layer via surface plasmon cross coupling」、Applied Physics Letters、第80巻、第20号、2002年5月20日、pp. 3679-3681 John Lupton他、「Braggs scattering from periodically microstructured light emitting diodes」、Applied Physics Letters、第77巻、第21号、2000年11月20日、pp. 3340-3342 C.F. Madigan他、「Improvement of output coupling efficiency of organic light-emitting diodes by backside substrate modification」、Applied Physics Letters、第76巻、第13号、2000年3月27日、pp. 1650-1652 G. Gu他、「High-external-quantum-efficiency organic light-emitting devices」、Optics Letters、第22巻、第6号、1997年3月15日、pp. 396-398 Benjamin J. Matterson他、「Increased efficiency and controlled light output from a microstructured light-emitting diode」、Advanced Materials 2001、第13巻、第2号、1月16日、pp. 123-127 L.S. Hung、「Sputter deposition of cathodes in organic light emitting diodes」、Journal of Applied Physics、第86巻、第8号、1999年10月15日、pp. 4607-4612
　本発明の目的は、光抽出効率の高いOLEDデバイスを提供することにある。
　本発明の別の目的は、光抽出効率の高い上面発光型OLEDデバイスを提供することにある。
　本発明の別の目的は、光抽出効率の高い底面発光型OLEDデバイスを提供することにある。
　本発明の別の目的は、光抽出効率の高い、軟質支持体上に設置されたOLEDデバイスを提供することにある。
　本発明の別の目的は、アクティブ型表示構造体に適合するOLEDデバイスを提供することにある。
　本発明の別の目的は、パッシブ型表示構造体に適合するOLEDデバイスを提供することにある。
　上記の目的は、
　ａ）透明基板、
　ｂ）該透明基板の第１表面上に配置された光散乱層、
　ｃ）該光散乱層の上に配置された透明第１電極層、
　ｄ）該透明第１電極層の上に配置された有機ＥＬ要素であって、光が発生する発光層を少なくとも１層含む１又は２以上の有機層を有する有機ＥＬ要素、及び
　ｅ）該有機ＥＬ要素の上に配置された透明第２電極層
を含んで成る高光抽出型有機発光ダイオード（OLED）デバイスにおいて達成される。
　上記の目的は、OLEDデバイスに、当該デバイスの外部へ光を散乱させるための手段及び当該デバイスの内部吸光を極力抑えるための手段を設けることによっても達成される。光を散乱させるための手段には、当該デバイス構造体の内部に戦略的に配置された光散乱層の使用が含まれる。当該デバイスの内部吸光を極力抑えるための手段には、Ag、Ag系合金及びAlを含むリストの中から選択された高反射性電極と透明電極とを１つずつ使用するか、又は実質的に透明な電極を２つ使用することが含まれる。２つの透明電極を使用する場合、当該デバイスに外部反射体又は内部反射体を含めることができる。内部反射体を使用する場合、特に当該反射体層がAg、Ag系合金及びAlのリストの中から選択されない場合には、当該反射体層との組合せで低屈折率アイソレーション層を使用することが好ましい。
　本発明により製造されたデバイスは、特に、電球に取って代わることができる光源として有用である。本発明によるデバイスは、表示装置としても有用である。
　図１は、基板１０、アノード層１４、有機ＥＬ要素３０及びカソード層２２を含む典型的な従来型OLEDデバイス１０１の横断面を概略的に示す。有機ＥＬ要素３０は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層及び電子注入層を含む、１〜数層のサブ層を含むことができる。最も一般的には、基板１０及びアノード層１４は双方とも透明であり、カソード層２２は反射性であり、そしてデバイスから発生した光はアノード層１４と基板１０とを通って放出される。このようなデバイスは一般に、底面発光型OLEDデバイスと呼ばれる。OLEDデバイスは上面発光型であってもよい。上面発光型OLEDデバイスの場合、アノード層は反射性に、そしてカソード層は透明にされ、発生した光はカソード層を通して放出される。底面発光型デバイスに基づく下記の説明は、上面発光型デバイスにも当てはまる。さらに上述の層配列を逆にすることもできる。すなわち、カソード層２２は基板１０上にデポジットされてよく、アノード層１４は有機ＥＬ要素３０の上に配置されてよい。
　典型的には、有機ＥＬ要素３０及び透明アノード層１４は、高光屈折率を有する材料から形成される。基板１０は低屈折率材料から形成されるが、それでもなおその屈折率は、空気の屈折率より相当に高い。有機ＥＬ要素３０から発生した光は全ての方向に放出される。平面垂線から小さな角度を成して放出される、有機ＥＬ要素３０からの光部分１（ここでは小角光１と呼ぶ）は、アノード層１４と基板１０とを透過することができ、外部用途に有用である。光部分１よりも若干大きな角度を成して放出された、有機ＥＬ要素３０からの光部分２は、アノード層１４を透過することはできるものの、基板１０/空気の界面で臨界角を超え、反射して後退することになる。したがって、光部分２（ここでは基板モード光２と呼ぶ）はOLEDデバイス１０１内で捕捉され、有用な用途に利用できない。同様に、一層大きな角度を成して放出される、有機ＥＬ要素３０からの光部分３は、有機ＥＬ要素３０及びアノード１４内で内部反射によって捕捉される。光部分３（ここでは有機モード光３と呼ぶ）もまた、有用な用途には利用できない。小角光１だけが用途に有用なので、OLEDデバイス１０１の光抽出効率は制限される。
　図２は、透明基板１０と有機ＥＬ要素３０との間に光散乱層１２を挿入することにより、光抽出効率を改善するように構成された従来型OLEDデバイス１０２の横断面を概略的に示している。OLEDデバイス１０２は、透明基板１０と、光散乱層１２と、透明アノード層１４と、有機ＥＬ要素３０と、反射カソード層２２とを含む。光が光散乱層１２を通過すると、光の一部が全ての方向に散乱させられる。したがって基板モード光２又は有機モード光３が光散乱層１２を通過すると、この光の一部は散乱してOLEDデバイス１０２から出ることができ、もはや捕捉されることはない。残りの部分は捕捉されたままであり、反射カソード層２２と有機ＥＬ要素３０/基板１０の界面との間、又はカソード層２２と基板１０/空気の界面との間で反射して往復させられる。光が光散乱層１２を通過するたびに、この光は部分的に散乱してOLEDデバイス１０２から出る。光抽出効率は改善される。
　しかし実際のデバイスにおいては、光が反射性カソード２２により反射されるごとに、この光は部分的に吸収もされる。その理由は、反射性カソードとしてOLEDデバイス内に一般に使用される層、例えばＭｇＡｇ合金又はＣｕＰｃ/Ａｌ（Ｌｉ）(J. Appl. Phys. 第86巻、第8号、第4610頁、1999)の反射性が、通常は制限されており、この層が部分的に吸収性を有することにある。捕捉された基板モード光２及び有機モード光３は、これらが全て散乱してOLEDデバイス１０２から出てゆくことができる前に、何度も光散乱層１２を通過しなければならないので、これらの光は、反射性カソード層２２による多重吸収により急速に減衰される。さらに、光散乱層１２により、小角光１の一部が方向を変えられ、OLEDデバイス１０２内で捕捉されるようになるおそれもある。小角光１の捕捉されたこのような成分も、部分的に吸収性を有する反射性カソード２２によって減衰される。光カップリング効率の正味増量は極めて小さい場合があり、又、反射性カソード２２が有意な吸収性を有する場合には、これが負になることさえある。
　本発明は、光を散乱させてデバイスから取り出す手段と、デバイス内の吸光性を低減する手段とを有するOLEDデバイスを提供することにより、光カップリング効率の向上を企図するものである。デバイス内の吸光性を低減する手段を組み込むことにより、デバイス内に捕捉された光の減衰を低減することができ、また、光カップリング効率を改善することができる。光を散乱させる手段には、光散乱層をデバイス構造内に戦略的に配置して使用することが含まれる。デバイス内の吸光性を低減する手段には、本質的に透明な電極を２つ使用すること、又は１つの透明電極と、Ａｇ、Ａｇ系合金、及びＡｌを含むリストから選択された１つの高反射性電極とを使用することが含まれる。２つの透明電極が使用される場合、デバイスは反射体を含んでもよい。反射体層は、内部反射体として機能するようにOLEDデバイスの構造に付加することができる。別法として、OLEDデバイスの外側に反射体取付具を使用することもできる。内部反射体が使用される場合、特に反射体層がＡｇ、Ａｇ系合金及びＡｌから成るリストから選択されない場合には、当該反射体層と組み合わせて低屈折率アイソレーション層を使用することにより、この内部反射体層により捕捉層の吸光性を低減することが好ましい。
　図３は、本発明によるOLEDデバイス１０３を概略的に示している。図２に示したOLEDデバイス１０２と同様に、OLEDデバイス１０３は透明基板１０と、透明基板１０の上の光散乱層１２と、光散乱層１２の上の透明アノード層１４と、透明アノード層１４の上の有機ＥＬ要素３０と、有機ＥＬ要素３０の上の反射性カソード層２２とを含む。しかし従来技術とは異なり、本発明による反射性カソード層２２の材料は、高反射率のＡｇ、Ａｇ系合金、及びＡｌに限定されている。可視光領域内では、反射性カソード層による多重吸光により実質的な損失が生じることがないほど十分に高い反射率を有するのは、Ａｇ、Ａｇ系合金、及びＡｌだけである。これらのうち、より高い反射率を有するためには、Ａｇ、及びＡｇ含有率が９０％を上回る、Ａｇ系合金が好ましい。この場合Ａｇ含有率は原子百分率に基づく。高反射性材料を使用することにより、カソード層２２による吸光量が低減される。OLEDデバイス１０３内に捕捉された光は、OLED層に沿って移動し、複数回にわたって光散乱層１２を通過し、大きな減衰損失を蒙る前に効果的に散乱してOLEDデバイス１０３から出てゆくことができる。こうしてOLEDデバイス１０３の光抽出効率は改善される。
　しかしながら、Ａｇ、Ａｇ系合金及びＡｌから成るカソードは、ある種の電子輸送層には十分な電子注入性を提供することができない。この場合、有機ＥＬ要素３０が電子注入層をも含むことが好ましい。場合によっては、これらの金属材料を有機ＥＬ要素３０に直接的に接触させることが、デバイスの不安定性を招くおそれがある。このような場合、カソード層２２と有機ＥＬ要素３０との間に中間層スタックを有することが望ましいことがある。この中間層スタックは、１又は２以上の層を含むことができ、これらの層は組み合わされた状態で、これらの金属カソードの使用によるOLEDデバイスの劣化を予防又は軽減することができる。中間層スタックには、無機透明導電性層、例えばＩＴＯ、ＺｎＳ、ＺＴＯ、ＩＺＯ、Ｓｂ2Ｏ3などを使用することができる。銅フタロシアニンをはじめとする含金属フタロシアニンのような有機材料を使用することもできる。中間層の厚さは、反射カソード層２２によって吸光性を低減するように選択することができる。
　図３は、底面発光型OLEDデバイスを示している。本発明は上面発光型デバイスに適用することもできる。上面発光型デバイスの場合、カソード層２２は透明であり、アノード層１４は高反射率を有している。反射性アノード層１４の材料は、Ａｇ、Ａｇ系合金、及びＡｌを含むリストから選択される。具体的には、Ａｇ、及び９０％を上回るＡｇを有する、Ａｇ系合金が好ましい。高反射性材料を使用することにより、アノード層１４による吸光量が低減される。OLEDデバイス１０３内に捕捉された光は、OLED層に沿って移動し、複数回にわたって光散乱層１２を通過し、大きな減衰損失を蒙る前に効果的に散乱してOLEDデバイス１０３から出てゆくことができる。こうしてOLEDデバイス１０３の光抽出効率は改善される。
　しかしながら、これらの高反射率材料は、有機ＥＬ要素３０におけるある種の正孔輸送層には十分な正孔注入性を提供することができない。有機ＥＬ要素３０が正孔注入層をも含むことが好ましい。場合によっては、これらの金属材料を有機ＥＬ要素３０に直接的に接触させることは、デバイスの不安定性を招くおそれがある。このような場合、アノード層１４と有機ＥＬ要素３０との間に中間層スタックを有することが望ましいことがある。この中間層スタックは、１又は２以上の層を含むことができ、これらの層は組み合わされた状態で、これらの金属アノードの使用によるOLEDデバイスの劣化を予防又は軽減することができる。中間層としては、無機透明導電性層、例えばＩＴＯ、ＺｎＳ、ＺＴＯ、ＩＺＯ、Ｓｂ2Ｏ3などを使用することができる。銅フタロシアニンをはじめとする含金属フタロシアニンのような有機材料を使用することもできる。中間層の厚さは、反射アノード層１４によって吸光率を低減するように選択することができる。
　図３に戻るが、アノード層１４とカソード層２２はどちらも導電性層である。これらの導電性層は、外部電源（図示せず）からOLEDデバイス１０３に電気を運ぶ。好ましくは、アノード層１４及びカソード層２２のシート抵抗は１００Ω/□未満である。有機ＥＬ要素３０は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層及び電子注入層を含む数層を含むことができる。場合によっては、これらの層のうちのいくつかを組み合わせることができる。例えば、発光層及び電子輸送層の両層として、単独の層を使用することができる。また、これらの層のうちのいくつかを排除することができる場合もある。例えばアノード層を適正に選ぶことにより、別個の正孔注入層を設ける必要がなくなり、またカソード層を適正に選ぶことにより、別個の電子注入層を設ける必要がなくなる。これらの層の詳細については後述する。本出願において、有機ＥＬ要素３０は、これらの可能な組み合わせのいずれかを意味することができる。
　図４は、本発明による別のOLEDデバイス１０４を概略的に示している。OLEDデバイス１０４は、基板１０と、基板１０の上の透明アノード層１４と、アノード層１４の上の有機ＥＬ要素３０と、有機ＥＬ要素３０の上の透明カソード層２２と、有機ＥＬ要素３０の上の光散乱層１２とを含む。OLEDデバイス１０４は透明な両電極層を有しているので、OLED構造内の吸光性はほとんどない。初回の光散乱層１２通過時に散乱せずに捕捉された基板モード光２及び有機モード光３は、今や光散乱層１２を複数回にわたって通過することができ、最終的には、透明カソード層２２によって減衰されることなしに散乱してOLEDデバイス１０４から出ることができる。こうしてOLEDデバイス１０４の抽出効率は改善され、従来型OLEDデバイス１０２を上回る。OLEDデバイス１０４は、上述の層に加えてその他の層を有することができる。例えばOLEDデバイス１０４は、光散乱層１２の上に透明保護層を含むことができる。OLEDデバイス１０４は、透明カソード層２２と光散乱層１２との間に付加的な透明層を有することもできる。これらの付加的な透明層の光屈折率が有機ＥＬ要素３０の光屈折率以上の値である限り、OLEDデバイス１０４の性能に有意な影響が及ぼされることはない。
　図５は、本発明による別のOLEDデバイス１０５を示している。OLEDデバイス１０５は、基板１０と、基板１０の第１表面の上に配置された光散乱層１２と、光散乱層１２の上に配置されたアノード層１４と、アノード層１４の上に配置された有機ＥＬ要素３０と、有機ＥＬ要素３０の上に配置された透明カソード２２とを含む。光抽出効率を向上させるという点ではデバイス１０４と同様であるが、このOLEDデバイス１０５は、有機層の付着に先立って光散乱層１２を調製できるため、場合によってはデバイス製造を簡易化するという追加の利点が得られる。OLEDデバイス１０４と同様に、OLEDデバイス１０５も、図５に示された層に加えて付加的な透明層を構造内に有することができる。
　どちらの電極も透明なので、OLEDデバイス１０４及び１０５から発生した光はデバイスの両側から放出する。多くの用途の場合、発生した光のほとんどをOLEDデバイスの一方の側から放出するように向けるのが望ましい。このことは、外部光反射体を使用して実現することができる。
　図６は、外部光反射体４０を備えた取付具内にOLEDデバイス１０４又は１０５を含む、本発明による１つの照明デバイス１０６を示している。OLEDデバイス１０４又は１０５から下方に向かって放出された光は、そのまま下方に向けられる。OLEDデバイス１０４又は１０５から上方に向かって放出された光は、外部光反射体４０によって下方に向かう方向に向き直される。
　図７は、本発明による別の照明デバイス１０７を示している。この実施態様の場合、OLEDデバイス１０７ａは、基板１０として使用されるフレキシブルなポリマーシートを用いて形成される。アノード層１４、有機ＥＬ要素３０、カソード層２２及び光散乱層１２が、図４又は図５におけるのと同じように、基板１０の上に配置されている。照明装置１０７が塗被された後、ポリマーシートは所定のサイズに切断され、所望の場合には丸められ、そして気密封止閉鎖容器内に挿入される。図７は、白熱電球を利用する既存の照明器具に照明装置１０７が適合することができるような白熱電球４２の形状の閉鎖容器を示している。他の形状の閉鎖容器を使用することもできる。軟質ポリマーシートを使用する製造は、劇的に製造コストを下げる可能性を秘めているが、しかし、ポリマーシートへの水及び酸素の高透過性が、これまでのところOLEDデバイスに対するポリマーの利用の成功を妨げている。本発明によれば、フレキシブルな支持体を有する照明装置を、乾燥剤を含むこともできる気密封止閉鎖容器内に配置することができる。基板に対する水透過性及び酸素透過性の要件を軽減することができ、高分子基板の実用化が可能となる。
　図８は、本発明による別のOLEDデバイス１０８を示している。OLEDデバイス１０８は、基板１０と、基板１０の上の光散乱層１２と、光散乱層１２の上の透明アノード層１４と、透明アノード層１４の上の有機ＥＬ要素３０と、有機要素３０の上の透明カソード層２２と、透明カソード層２２の上の低屈折率アイソレーション層２４と、低屈折率アイソレーション層２４の上の反射体層２６とを含む底面発光型デバイスである。低屈折率アイソレーション層２４は、有機ＥＬ要素３０の光屈折率よりも相当低い光屈折率を有する透明な層である。有機ＥＬ要素３０から放出され、透明カソード層２２/低屈折率アイソレーション層２４の界面に臨界角よりも大きい角度で到達する光は全体的に内部反射させられ、反射体層２６に遭遇することは決してない。この光成分は、OLEDデバイス１０８内で捕捉され、数回にわたって光散乱層１２を通過した後、最終的に散乱して基板１０を通ってOLEDデバイス１０８から出される。有機ＥＬ要素３０から出た小角光１は、低屈折率アイソレーション層２４を透過し、反射体層２６によって反射させられて、基板１０を通ってOLEDデバイス１０８から出ることができる。小角光１は、反射体層２６によって１回だけしか反射させられないので、たとえ反射体層２６が部分的にしか反射性を有していない場合でも、吸光損失は小さい。図２における従来技術のデバイス１０２と比較すると、OLEDデバイス１０８は、多重反射による吸光損失を有意に低減することができ、しかも内蔵型反射体を利用して、全ての光をOLEDデバイスの１つの方向から放出するように導くことができる。
　図９は、本発明による別のOLEDデバイス１０９を示している。OLEDデバイス１０９は、基板１０と、基板１０の上の透明アノード層１４と、透明アノード層１４の上の有機ＥＬ要素３０と、有機要素３０の上の透明カソード層２２と、透明カソード層２２の上の光散乱層１２と、光散乱層１２の上の低屈折率アイソレーション層２４と、低屈折率アイソレーション層２４の上の反射体層２６とを含む底面発光型デバイスである。OLEDデバイス１０８と同様に、低屈折率アイソレーション層２４は、広角光が反射体層２６に達するのを防止し、これにより広角光による吸光損失を低減する。これと同時に、小角光１は反射体層２６に達し、反射し、基板１０を通ってOLEDデバイス１０９から出ることができる。
　図１０は、本発明による別のOLEDデバイス１１０を示している。OLEDデバイス１１０は、基板１０と、基板１０の上の反射体層２６と、反射体層２６の上の低屈折率アイソレーション層２４と、低屈折率アイソレーション層２４の上の透明アノード層１４と、透明アノード層１４の上の有機ＥＬ要素３０と、有機ＥＬ要素３０の上の透明カソード層２２と、透明カソード層２２の上の光散乱層１２とを含む上面発光型デバイスである。低屈折率アイソレーション層２４は、有機ＥＬ要素３０の光屈折率よりも相当低い光屈折率を有する透明な層である。有機ＥＬ要素３０から放出され、透明アノード層１４/低屈折率アイソレーション層２４の界面に臨界角よりも大きい角度で到達する光は全体的に内部反射させられ、反射体層２６に遭遇することは決してない。この光成分は、OLEDデバイス１１０内で捕捉され、数回にわたって光散乱層１２を通過した後、最終的に散乱してOLEDデバイス１１０から出される。有機ＥＬ要素３０から出た小角光１は、低屈折率アイソレーション層２４を透過し、反射体層２６によって反射させられて、光散乱層１２を通ってOLEDデバイス１１０から出る。小角光１は、反射体層２６によって１回だけしか反射させられないので、たとえ反射体層２６が部分的に吸光性を有していても、吸光損失は小さい。図２における従来技術のOLEDデバイス１０２と比較すると、OLEDデバイス１１０は、繰返し反射による吸光損失を有意に低減することができ、しかも内蔵型反射体を利用して、全ての光をOLEDデバイスの１つの方向から放出するように導くこともできる。
　図１１は、本発明による別の上面発光型OLEDデバイス１１１を示している。OLEDデバイス１１１は、基板１０、反射体層２６、低屈折率アイソレーション層２４、光散乱層１２、透明アノード層１４、有機ＥＬ要素３０及び透明カソード層２２を含む。
　ここに開示したものは、基板寄りの第１電極層としてアノード層１４を有する構造に焦点を当てている。この構造を逆にして、基板１０の隣の第１電極層をカソード層２２にし、有機ＥＬ要素３０の上に配置される第２電極層をアノード層１４にすることもできることは明らかである。
　構造内の他の機能層、例えば電子注入層、正孔注入層、電子輸送層、正孔輸送層、OLEDデバイスの上の付加的な保護層などを含むことも可能である。これらの層に関して以下にさらに詳しく説明する。
基板
　本発明のＯＬＥＤデバイスは、典型的には支持基板の上に設けられる。ここで、カソード又はアノードのいずれが基板に接していてもよい。便宜上、基板に接する電極を底部電極と称している。通常、該底部電極はアノードであるが、本発明はそのような構成に限定されるものではない。基板は、意図される発光方向に依存して、透光性又は不透明のいずれかであることができる。EL発光を基板を介して観察する場合には透光性が望まれる。このような場合、透明なガラス又はプラスチックが通常用いられる。EL発光を上部電極を介して観察する用途の場合には、底部支持体の透過性は問題とならないため、透光性、吸光性又は光反射性のいずれであってもよい。この場合の用途向け支持体には、ガラス、プラスチック、半導体材料、シリコン、セラミックス及び回路基板材料が含まれるが、これらに限定はされない。もちろん、このようなデバイス構成には、透光性の上部電極を提供する必要はある。
アノード層
　アノード層は、外部電源からOLEDデバイスへ動作電流を運搬するのに十分な導電性を有する層又は積層体である。アノード層のシート抵抗は１００Ω／□以下でなければならない。本発明によるアノード層は、当該発光に対して実質的に透明であるか、又は高反射性であることが必要である。高反射性アノードのための材料は、Ag、Ag系合金又はAlを含むリストの中から選択することができる。これらの材料は、他のほとんどの材料より高い反射率を有し、本発明において吸収損の少ない散乱層と共に使用されることができる。これらの材料のうち、純粋Ag又はAg含有率９０％以上のAg系合金が、反射率が格別高いことから、好適である。透明アノードの場合、使用する材料の吸収性が低いほど、OLEDデバイスの効率を高めることができる。一般則として、光学屈折率(optical index)の虚部ｋが０．０２未満であることが好ましい。本発明に使用することができる一般的な透明アノード材料はインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、亜鉛錫酸化物（ＺＴＯ）及び酸化錫であるが、例示としてアルミニウム又はインジウムをドープした酸化亜鉛、マグネシウムインジウム酸化物及びニッケルタングステン酸化物をはじめとする他の金属酸化物でも使用することができる。これらの酸化物の他、カソードとして、窒化ガリウムのような金属窒化物、セレン化亜鉛のような金属セレン化物、及び硫化亜鉛のような金属硫化物を使用することもできる。Au、Ag又はCu及び高屈折率透明材料、例えばZnS、TiO2、ITO、等の金属薄膜サンドイッチを使用することもできる。適当な材料及び厚さを採用すると、全吸光量を５％未満にすることができる。典型的なアノード材料は４．１ｅＶ以上の仕事関数を有する。しかしながら、独立した有効正孔注入層を使用する場合には、アノードの仕事関数の重要性は低下するため、ほとんどすべての値をとることができる。所望のアノード材料は、蒸発法、スパッタ法、化学的気相成長法又は電気化学的手段のような適当ないずれかの手段により付着させることが典型的である。アノードには、良く知られたフォトリソグラフィ法を用いて、又は調製中にシャドーマスクを用いて、パターンを施すことができる。
光散乱層
　本発明において使用される光散乱層は、マトリックス中に埋め込まれた散乱中心から成っていてよく、又は、表面上にテクスチャ又はミクロ構造を含んでいてもよい。マトリックス内に散乱中心が埋め込まれる場合には、散乱層に光が効果的に入射するように、マトリックスの光屈折率は、有機ＥＬ要素３０の光屈折率と同等であるか又はこれよりも大きいこと、好ましくは有機ＥＬ要素３０の光屈折率の０．９倍を下回らないこと、が必要である。OLEDデバイス内の有機ＥＬ要素３０として使用される一般的な有機材料の光屈折率は≧１．７と比較的高いので、当該マトリックスの屈折率は約１．５５以上であることが必要である。しかし有機ＥＬ要素３０の屈折率がこれよりも小さい場合には、マトリックスの屈折率もこれに応じて小さくなってよい。光散乱層のマトリックスは、溶液、溶融体その他の好適な形態から薄層として塗被されたポリマーであってよい。マトリックスは、モノマーであって、ＵＶ光、熱その他の適当な手段によって、薄膜として塗被された後で重合されてもよい。一般的な塗布技術、例えばスピン塗布、ブレード塗布、スクリーン印刷などを適切に選択することができる。別法として、散乱層は、OLEDデバイス構造内の散乱層の所望の位置に応じて、上部電極層の表面に、又は基板に、貼り合わされた別個の要素であってもよい。散乱中心の屈折率は、マトリックスの屈折率とは有意に異なること、好ましくは発光層の屈折率の５％を上回る分だけ異なることが必要となる。散乱中心は粒子を含むことができる。粒子材料の一例としてはＴｉＯ2、Ｓｂ2Ｏ3、ＣａＯ、Ｉｎ2Ｏ3などが挙げられ、粒子はボイド又は気泡を含んでよい。粒子のサイズは、散乱させるべき光の波長と同等でなければならず、数十ｎｍ〜数μｍの範囲であってよい。散乱層の厚さは、１μｍ未満〜数μｍの範囲であってよい。マトリックス中の粒子の厚さ及び添加量は、OLEDデバイスからの最適な光抽出を達成するように最適化されることが必要である。表面上にテクスチャ又はミクロ構造を有する散乱層の場合、このテクスチャ又はミクロ構造はミクロレンズであってよく、或いは、これらは散乱させるべき波長と同等な深さ及びサイズの周期的又はランダムな構造であってよい。これらの表面特徴は、散乱層が塗被されている間に形成されることができ、又、これらの表面特徴を、散乱層が塗被された後でエンボス加工することもできる。さらには、表面散乱特徴を備えた散乱層を別個に形成し、これをOLEDデバイスに張り合わせることもできる。
低屈折率アイソレーション層
　全反射及び光捕捉の効果を利用して反射体層によって吸光率を低減するために、低屈折率アイソレーション層が使用される。低屈折率アイソレーション層は、OLEDデバイス内で反射体層と残りの層との間に配置される。有機ＥＬ要素は数層を含むことができるが、しかし通常これらの層の反射の光屈折率は比較的高い。最も一般的な材料の屈折率は約１．７以上であり、したがってアイソレーション層は、約１．５５以下の屈折率を有する必要がある。低屈折率アイソレーション層は、ポリマー層、好ましくは感光性ポリマー層であってよい。低屈折率アイソレーション層は無機層であってもよく、この無機層の一例としては、ＭｇＦ2、ＮａＦ、ＫＦ、Ｂｉ2Ｓ3、Ｎａ5Ａｌ3Ｆ14が挙げられる。
正孔注入層（HIL）
　アノードと正孔輸送層との間に正孔注入層を設けることがしばしば有用となる。正孔注入性材料は、後続の有機層のフィルム形成性を改良し、かつ、正孔輸送層への正孔注入を促進するのに役立つことができる。正孔注入層に用いるのに好適な材料として、米国特許第４７２０４３２号明細書に記載されているポルフィリン系化合物や、米国特許第６２０８０７５号明細書に記載されているプラズマ蒸着フルオロカーボンポリマーが挙げられる。有機ELデバイスに有用であることが報告されている別の正孔注入性材料が、欧州特許出願公開第０８９１１２１号及び同第１０２９９０９号明細書に記載されている。
正孔輸送層（HTL）
　正孔輸送層は、芳香族第三アミンのような少なくとも１種の正孔輸送性化合物を含む。芳香族第三アミンとは、少なくとも一つが芳香族環の環員である炭素原子にのみ結合している３価窒素原子を１個以上含有する化合物であると解される。一つの形態として、芳香族第三アミンはアリールアミン、例えば、モノアリールアミン、ジアリールアミン、トリアリールアミン又は高分子アリールアミンであることができる。トリアリールアミン単量体の例が、米国特許第３１８０７３０号(Klupfelら)に示されている。１以上のビニル基で置換された、及び／又は少なくとも一つの活性水素含有基を含む、その他の好適なトリアリールアミンが、譲受人共通の米国特許第３５６７４５０号及び同第３６５８５２０号(Brantleyら)に記載されている。
　より好ましい種類の芳香族第三アミンは、米国特許第４７２０４３２号及び同第５０６１５６９号に記載されているような芳香族第三アミン部分を２個以上含有するものである。正孔輸送層は、芳香族第三アミン化合物の単体又は混合物で形成することができる。以下、有用な芳香族第三アミンを例示する。
　1,1-ビス(4-ジ-p-トリルアミノフェニル)シクロヘキサン
　1,1-ビス(4-ジ-p-トリルアミノフェニル)-4-フェニルシクロヘキサン
　4,4’-ビス(ジフェニルアミノ)クアドリフェニル
　ビス(4-ジメチルアミノ-2-メチルフェニル)-フェニルメタン
　N,N,N-トリ(p-トリル)アミン
　4-(ジ-p-トリルアミノ)-4’-[4(ジ-p-トリルアミノ)-スチリル]スチルベン
　N,N,N’,N’-テトラ-p-トリル-4,4’-ジアミノビフェニル
　N,N,N’,N’-テトラフェニル-4,4’-ジアミノビフェニル
　N,N,N’,N’-テトラ-1-ナフチル-4,4’-ジアミノビフェニル
　N,N,N’,N’-テトラ-2-ナフチル-4,4’-ジアミノビフェニル
　N-フェニルカルバゾール
　4,4’-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル
　4,4’-ビス[N-(1-ナフチル)-N-(2-ナフチル)アミノ]ビフェニル
　4,4”-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]-p-ターフェニル
　4,4’-ビス[N-(2-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル
　4,4’-ビス[N-(3-アセナフテニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル
　1,5-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ナフタレン
　4,4’-ビス[N-(9-アントリル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル
　4,4”-ビス[N-(1-アントリル)-N-フェニルアミノ]-p-ターフェニル
　4,4’-ビス[N-(2-フェナントリル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル
　4,4’-ビス[N-(8-フルオルアンテニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル
　4,4’-ビス[N-(2-ピレニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル
　4,4’-ビス[N-(2-ナフタセニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル
　4,4’-ビス[N-(2-ペリレニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル
　4,4’-ビス[N-(1-コロネニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル
　2,6-ビス(ジ-p-トリルアミノ)ナフタレン
　2,6-ビス[ジ-(1-ナフチル)アミノ]ナフタレン
　2,6-ビス[N-(1-ナフチル)-N-(2-ナフチル)アミノ]ナフタレン
　N,N,N’,N’-テトラ(2-ナフチル)-4,4”-ジアミノ-p-ターフェニル
　4,4’-ビス{N-フェニル-N-[4-(1-ナフチル)-フェニル]アミノ}ビフェニル
　4,4’-ビス[N-フェニル-N-(2-ピレニル)アミノ]ビフェニル
　2,6-ビス[N,N-ジ(2-ナフチル)アミン]フルオレン
　1,5-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ナフタレン
　別の種類の有用な正孔輸送性材料として、欧州特許第１００９０４１号に記載されているような多環式芳香族化合物が挙げられる。さらに、ポリ(N-ビニルカルバゾール)(PVK)、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン及びPEDOT/PSSとも呼ばれているポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)／ポリ(4-スチレンスルホネート)のようなコポリマー、といった高分子正孔輸送性材料を使用することもできる。
発光層（LEL）
　米国特許第４７６９２９２号及び同第５９３５７２１号に詳述されているように、有機ＥＬ要素３０の発光層(LEL)は発光材料又は蛍光材料を含み、その領域において電子-正孔対が再結合する結果として電場発光が生じる。発光層は、単一材料で構成することもできるが、より一般的には、ホスト材料に単一又は複数種のゲスト化合物をドーピングしてなり、そこで主として当該ドーパントから発光が生じ、その発光色にも制限はない。発光層に含まれるホスト材料は、後述する電子輸送性材料、上述した正孔輸送性材料、又は正孔-電子再結合を支援する別の材料もしくはその組合せ、であることができる。ドーパントは、通常は高蛍光性色素の中から選ばれるが、リン光性化合物、例えば、国際公開第９８／５５５６１号、同第００／１８８５１号、同第００／５７６７６号及び同第００／７０６５５号に記載されているような遷移金属錯体も有用である。ドーパントは、ホスト材料中、０．０１〜１０質量％の範囲内で被覆されることが典型的である。ホスト材料として、ポリフルオレンやポリビニルアリーレン（例、ポリ(p-フェニレンビニレン)、PPV）のような高分子材料を使用することもできる。この場合、当該高分子ホスト中に低分子ドーパントを分子レベルで分散させること、或いは、当該ホストポリマーに少量成分を共重合させることによりドーパントを添加すること、が可能である。
　ドーパントとしての色素を選定するための重要な関係は、当該分子の最高被占軌道と最低空軌道との間のエネルギー差として定義されるバンドギャップポテンシャルの対比である。ホストからドーパント分子へのエネルギー伝達の効率化を図るためには、当該ドーパントのバンドギャップがホスト材料のそれよりも小さいことが必須条件となる。
　有用性が知られているホスト及び発光性分子として、米国特許第４７６９２９２号、同第５１４１６７１号、同第５１５０００６号、同第５１５１６２９号、同第５４０５７０９号、同第５４８４９２２号、同第５５９３７８８号、同第５６４５９４８号、同第５６８３８２３号、同第５７５５９９９号、同第５９２８８０２号、同第５９３５７２０号、同第５９３５７２１号及び同第６０２００７８号に記載されているものが挙げられるが、これらに限定はされない。
　8-ヒドロキシキノリン（オキシン）及び類似の誘導体の金属錯体は、電場発光を支援することができる有用なホスト化合物の一種である。以下、有用なキレート化オキシノイド系化合物の例を示す。
　CO-1：アルミニウムトリスオキシン〔別名、トリス(8-キノリノラト)アルミニウム(III)〕
　CO-2：マグネシウムビスオキシン〔別名、ビス(8-キノリノラト)マグネシウム(II)〕
　CO-3：ビス[ベンゾ{f}-8-キノリノラト]亜鉛(II)
　CO-4：ビス(2-メチル-8-キノリノラト)アルミニウム(III)-μ-オキソ-ビス(2-メチル-8-キノリノラト)アルミニウム(III)
　CO-5：インジウムトリスオキシン〔別名、トリス(8-キノリノラト)インジウム〕
　CO-6：アルミニウムトリス(5-メチルオキシン)〔別名、トリス(5-メチル-8-キノリノラト)アルミニウム(III)〕
　CO-7：リチウムオキシン〔別名、(8-キノリノラト)リチウム(I)〕
　CO-8：ガリウムオキシン〔別名、トリス(8-キノリノラト)ガリウム(III)〕
　CO-9：ジルコニウムオキシン〔別名、テトラ(8-キノリノラト)ジルコニウム(IV)〕
　有用なホスト材料の別の種類として、9,10-ジ-(2-ナフチル)アントラセン及びその誘導体のようなアントラセン誘導体、米国特許第５１２１０２９号に記載されているジスチリルアリーレン誘導体、並びに2,2’,2”-(1,3,5-フェニレン)トリス[1-フェニル-1H-ベンズイミダゾール]のようなベンズアゾール誘導体が挙げられるが、これらに限定はされない。
　望ましい蛍光性ドーパントには、アントラセン、テトラセン、キサンテン、ペリレン、ルブレン、クマリン、ローダミン、キナクリドン、ジシアノメチレンピラン、チオピラン、ポリメチン、ピリリウム及びチアピリリウムの各化合物の誘導体、フルオレン誘導体、ペリフランテン誘導体、並びにカルボスチリル化合物が包含される。
電子輸送層（ETL）
　本発明の有機ＥＬ要素の電子輸送層を形成するのに用いるのに好ましい薄膜形成性材料は、オキシン（通称8-キノリノール又は8-ヒドロキシキノリン）それ自体のキレートをはじめとする金属キレート化オキシノイド系化合物である。このような化合物は、電子の注入及び輸送を助長し、しかも高い性能レベルを示すと共に、薄膜への加工が容易である。オキシノイド系化合物の例は、既述した通りである。
　その他の電子輸送性材料として、米国特許第４３５６４２９号に記載されている各種ブタジエン誘導体、及び米国特許第４５３９５０７に記載されている各種複素環式蛍光増白剤が挙げられる。ベンズアゾール及びトリアジンも有用な電子輸送性材料となる。
　場合によっては、必要に応じて、発光層と電子輸送層を、発光と電子輸送の両方を支援する機能を発揮する単一層にすることが可能である。これらの層は、低分子型ＯＬＥＤシステム及び高分子型ＯＬＥＤシステムのどちらにおいても一体化することが可能である。例えば、高分子型システムの場合、PEDOT-PSSのような正孔輸送層をPPVのような高分子発光層との組合せで採用することが通例である。このシステムにおいては、PPVが発光と電子輸送の両方を支援する機能を発揮する。
電子注入層
　電子注入層としては、米国特許第５６０８２８７号、同第５７７６６２２号、同第５７７６６２３号、同第６１３７２２３号、同第６１４０７６３号に記載されているものをはじめとする電子注入層を採用することができる。
カソード
　カソード層は、外部電源からOLEDデバイスへ動作電流を運搬するのに十分な導電性を有する層又は積層体である。カソード層のシート抵抗は１００Ω／□以下でなければならない。本発明によるカソード層は、当該発光に対して実質的に透明であるか、又は高反射性であることが必要である。高反射性カソードのための材料は、Ag、Ag系合金又はAlを含むリストの中から選択することができる。これらの材料は、本発明において吸収損の少ない散乱層と共に使用されることができる他のほとんどの材料より高い反射率を有する。これらの材料のうち、純粋Ag又はAg含有率９０％以上のAg系合金が、反射率が格別高いことから、好適である。透明カソードの場合、使用する材料の吸収性が低いほど、OLEDデバイスの効率を高めることができる。一般則として、光学屈折率(optical index)の虚部ｋが０．０２未満であることが好ましい。本発明に使用することができる一般的な透明カソード材料はインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、亜鉛錫酸化物（ＺＴＯ）及び酸化錫であるが、例示としてアルミニウム又はインジウムをドープした酸化亜鉛、マグネシウムインジウム酸化物及びニッケルタングステン酸化物をはじめとする他の金属酸化物でも使用することができる。これらの酸化物の他、カソードとして、窒化ガリウムのような金属窒化物、セレン化亜鉛のような金属セレン化物、及び硫化亜鉛のような金属硫化物を使用することもできる。Au、Ag又はCu及び高屈折率透明材料、例えばZnS、TiO2、ITO、等の金属薄膜サンドイッチを使用することもできる。適当な材料及び厚さを採用すると、全吸光量を５％未満にすることができる。典型的なカソード材料は４．１ｅＶ以下の仕事関数を有する。しかしながら、独立した有効正孔注入層を使用する場合には、アノードの仕事関数の重要性は低下するため、ほとんどすべての値をとることができる。透光性カソードについては、米国特許第４８８５２１１号、米国特許第５２４７１９０号、JP3,234,963、米国特許第５７０３４３６号、米国特許第５６０８２８７号、米国特許第５８３７３９１号、米国特許第５６７７５７２号、米国特許第５７７６６２２号、米国特許第５７７６６２３号、米国特許第５７１４８３８号、米国特許第５９６９４７４号、米国特許第５７３９５４５号、米国特許第５９８１３０６号、米国特許第６１３７２２３号、米国特許第６１４０７６３号、米国特許第６１７２４５９号、欧州特許第１０７６３６８号及び米国特許第６２７８２３６号に詳しく記載されている。カソード材料は、蒸発法、スパッタ法又は化学的気相成長法により付着させることが典型的である。必要な場合には、例えば、マスク介在蒸着法、譲受人共通の米国特許第５２７６３８０号及び欧州特許出願公開第０７３２８６８号明細書に記載の一体型シャドーマスク法、レーザーアブレーション法及び選択的化学的気相成長法をはじめとする多くの周知の方法により、パターンを形成させてもよい。
有機層の付着
　上述した有機材料は昇華法のような蒸気相法により適宜付着されるが、フィルム形成性を高めるため、流体から、例えば、任意のバインダーと共に溶剤から、付着させてもよい。当該材料がポリマーである場合には、溶剤付着法が好適であるが、スパッタ法やドナーシートからの熱転写法のような他の方法を使用してもよい。昇華法により付着すべき材料は、例えば、譲受人共通の米国特許第６２３７５２９号明細書に記載されているように、タンタル材料を含むことが多い昇華体「ボート」から気化させてもよいし、当該材料をまずドナーシート上にコーティングし、その後基板に接近させて昇華させてもよい。複数材料の混合物を含む層は、独立した複数の昇華体ボートを利用してもよいし、材料を予め混合した後単一のボート又はドナーシートからコーティングしてもよい。パターン化付着は、シャドーマスク、一体型シャドーマスク（譲受人共通の米国特許第５２９４８７０号明細書）、ドナーシートからの空間画定型感熱色素転写（譲受人共通の米国特許第５８５１７０９号及び同第６０６６３５７号明細書）及びインクジェット法（譲受人共通の米国特許第６０６６３５７号明細書）を利用して達成することができる。
封入
　ほとんどのOLEDデバイスは湿分及び／又は酸素に対して感受性を示すため、窒素又はアルゴンのような不活性雰囲気において、アルミナ、ボーキサイト、硫酸カルシウム、クレー、シリカゲル、ゼオライト、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、スルフェート、金属ハロゲン化物及び金属過塩素酸塩のような乾燥剤と一緒に、封止されることが一般的である。封入法及び乾燥法として、譲受人共通の米国特許第６２２６８９０号明細書に記載されている方法が挙げられるが、これらに限定はされない。さらに、当該技術分野では、封入用として、SiＯx、テフロン(登録商標)及び無機／高分子交互層のようなバリア層が知られている。
機械的保護
　OLEDデバイスは、機械的損傷を受けやすい薄膜デバイスであるため、取扱い時及び使用時に保護されることが必要である。封入方法が機械的保護を提供する場合も多い。場合によっては、OLEDデバイスの有効表面に、接着剤を使用して、ガラス、プラスチックその他の材料の固体プレートを取り付ける。また、OLEDデバイスの上面に保護層を付着させる場合もある。本願明細書では、固体プレート又は付着保護層を任意保護層２８と称する。特に上面発光型デバイスの場合には、固体プレートは、発光に対して透明であることが必要であり、そしてOLEDデバイスの光学構造体の一部となる。
光学的最適化
　本発明によるOLEDデバイスは、所望によりその特性を高めるため、周知の各種光学効果を採用することができる。これには、透光性を極大化するための層厚の最適化、誘電体ミラー構造の付与、反射性電極の吸光性電極への交換、表示装置への遮光又は反射防止コーティングの付与、表示装置への偏光媒体の付与、又は表示装置への着色、中性濃度もしくは色変換フィルタの付与が包含される。具体的には、フィルタ、偏光子及び遮光又は反射防止コーティングを、カバーの上に、又はカバーの一部として、設けることができる。
従来型OLEDデバイスの略横断面図である。 光抽出効率を改良するために光散乱層を使用した別の従来型OLEDデバイスの略横断面図である。 光散乱層と高反射率アノードを有する本発明によるOLEDデバイスの略横断面図である。 透明電極と、デバイスの上下両面からの発光を可能にする光散乱層とを有する本発明によるOLEDデバイスの略横断面図である。 透明電極と、デバイスの上下両面からの発光を可能にする光散乱層とを有する本発明による別のOLEDデバイスの略横断面図である。 外部光反射体を含む取付具においてデバイスの上下両面からの発光を可能にする本発明によるOLEDデバイスの略横断面図である。 白熱電球形状の気密封止閉鎖容器に挿入された軟質ポリマーシート基材上にOLEDデバイスを含む本発明による照明装置の模式図である。 透明電極、光散乱層、反射体層及び低屈折率アイソレーション層を含み、該光散乱層が基板と透明底面電極層との間に配置されている本発明による底面発光型OLEDデバイスの略横断面図である。 透明電極、光散乱層、反射体層及び低屈折率アイソレーション層を含み、該光散乱層が低屈折率アイソレーション層と透明上面電極層との間に配置されている本発明による別の底面発光型OLEDデバイスの略横断面図である。 透明電極、光散乱層、反射体層及び低屈折率アイソレーション層を含み、該光散乱層が透明上面電極層の上に配置されている本発明による上面発光型OLEDデバイスの略横断面図である。 透明電極、光散乱層、反射体層及び低屈折率アイソレーション層を含み、該光散乱層が透明底面電極層と基板との間に配置されている本発明による別の上面発光型OLEDデバイスの略横断面図である。
符号の説明
１０…基板
１２…光散乱層
１４…アノード層
２２…カソード層
２４…低屈折率アイソレーション層
２６…反射体層
３０…有機EL要素
４０…外部光反射体
４２…白熱電球
１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０７ａ、１０８、１０９、１１０、１１１…OLEDデバイス
１０６、１０７…照明装置

Claims (8)

  1. 　ａ）透明基板、
    　ｂ）該透明基板の第１表面上に配置された光散乱層、
    　ｃ）該光散乱層の上に配置された透明第１電極層、
    　ｄ）該透明第１電極層の上に配置された有機ＥＬ要素であって、光が発生する発光層を少なくとも１層含む１又は２以上の有機層を有する有機ＥＬ要素、及び
    　ｅ）該有機ＥＬ要素の上に配置された透明第２電極層
    を含んで成る高光抽出型有機発光ダイオード（OLED）デバイス。
  2. 　該透明第２電極層の上に反射体層が配置されている、請求項１に記載のOLEDデバイス。
  3. 　該透明第２電極層と該反射体層との間に、該発光層より光屈折率が低い低屈折率アイソレーション層が配置されている、請求項２に記載のOLEDデバイス。
  4. 　該光散乱層が、マトリックス中に分散された光散乱性粒子を含む、請求項１に記載のOLEDデバイス。
  5. 　該マトリックスの光屈折率が該発光層の光屈折率の０．９倍を下回らない、請求項４に記載のOLEDデバイス。
  6. 　ａ）透明基板、
    　ｂ）該透明基板の第１表面上に配置された透明第１電極層、
    　ｃ）該第１電極層の上に配置された有機ＥＬ要素であって、光が発生する発光層を少なくとも１層含む１又は２以上の有機層を有する有機ＥＬ要素、
    　ｄ）該有機ＥＬ要素の上に配置された透明第２電極層、及び
    　ｅ）該透明第２電極層の上に配置された光散乱層
    を含んで成る高光抽出型有機発光ダイオード（OLED）デバイス。
  7. 　ａ）基板、
    　ｂ）該基板の第１表面上に配置された反射体層、
    　ｃ）光散乱層、
    　ｄ）該光散乱層の上に配置された透明第１電極層、
    　ｅ）該透明第１電極層の上に配置された有機ＥＬ要素であって、光が発生する発光層を少なくとも１層含む１又は２以上の有機層を有する有機ＥＬ要素、及び
    　ｆ）該有機ＥＬ要素の上に配置された透明第２電極層
    を含んで成る高光抽出型有機発光ダイオード（OLED）デバイス。
  8. 　ａ）基板、
    　ｂ）該基板の第１表面上に配置された反射体層、
    　ｃ）該反射体層の上に配置された透明第１電極層、
    　ｄ）該透明第１電極層の上に配置された有機ＥＬ要素であって、光が発生する発光層を少なくとも１層含む１又は２以上の有機層を有する有機ＥＬ要素、
    　ｅ）該有機ＥＬ要素の上に配置された透明第２電極層、及び
    　ｆ）該透明第２電極層の上に配置された光散乱層
    を含んで成る高光抽出型有機発光ダイオード（OLED）デバイス。
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