JP2010510637A - Ｏｌｅｄ型の発光デバイスの電極 - Google Patents

Abstract

本発明は、第２電極（１０６）と共に光学チャンバ（１０５ａ、１０５ｂ）を形成するために適応させたＯＬＥＤ型の発光デバイス（１００）のための電極（１０４ａ、１０４ｂ）に関しており、屈折率ｎ_１を有する材料と、及びｎ_１とは異なる屈折率ｎ_２を有する材料で充填された複数の窪み（１１０）と、を含んでいる少なくとも一つの層（１０４ａ、１０４ｂ）を備えている。

Description

本発明は、ＯＬＥＤ（有機発光ダイオード）の発光デバイスの構造化電極、及びそのような電極を備えているＯＬＥＤデバイスに関している。本発明は、特に、ＯＬＥＤ型のディスプレイまたはスクリーン、特にセンチメートル規模のＯＬＥＤ型のマイクロディスプレイで用いられる有機発光層に基づいて、さまざまな波長の光を放射するデバイス、すなわち、マルチカラーディスプレイデバイスを製造するのに適している。

これらのマイクロディスプレイは、小さくて、容易に輸送可能なスクリーンであり、及びそれらの視野は拡大光学で達成されうる。これらのデバイスは特に、視野光学、例えばデジタルビデオや、さらにカメラを製造するのに適している。これらのマイクロディスプレイは同様に、例えば携帯ビデオリーダーに接続された表示メガネで操作するのに適している。

標準的なＯＬＥＤ型のマイクロディスプレイは、白色の光を発光する電界発光有機層の積層を含んでいる。この積層は、全てのマイクロディスプレイに共通するアノード及びカソードのマトリクスの間に位置されている。光放出は透明な前記カソードを通して実現される。前記有機層は、前記アノードマトリクス上に均一的に堆積される。前記有機層の積層の反対側で、アノードの前記マトリクスが、トランジスタの能動マトリクス、またはＴＦＴ（薄膜トランジスタ）マトリクスに接続されている。それぞれのトランジスタに関して、前記有機層を通して前記アノードとカソードの間の電流を有することにより、前記マイクロディスプレイの画素を示している各アノードからの光放出を個別に制御することが可能である。異なる色（例えば、赤、緑、及び青）の画素を作り出すために、着色されたポリマーに基づくフィルタのマトリクスは、透明な主基板上に作られる。このフィルタのマトリクスは、感光性着色ポリマーのフォトリソグラフィによって前記主基板上に作り出される。

そのようなＯＬＥＤ型のマイクロディスプレイは、低い消費電力を有している。しかし、これらのスクリーンの画素の次元（数マイクロ）を考慮すると、前記フィルタのマトリクスを前記カソード上に移動させるための段階がとられる配列マージンの大きさは、画素自身の大きさに等しく、有効な表面を減少させ、特にマイクロディスプレイのコストを増加させる。

そのようなフィルタのマトリクスは同様に、前記カソード上の直接のフォトリソグラフィによって製造される。この場合だけでなく、前記アノード上、及び前記有機層の下に位置された前記能動マトリクスのトランジスタ上のフォトリソグラフィ段階の間に配列は必要とされ、このフィルタマトリクスの製造を複雑にする。さらに、この解法は、悪化されうる有機層に対して特に積極的なものとなりうる。

これらの電極、すなわち、アノード及びカソードは、それらが十分に反射性を有しているとき、前記有機層によって放射された白色光を遮蔽する光学キャビティを形成し、この遮蔽された光はそれから、半透明鏡を形成する前記カソードを通して伝送される。ここで、及び本願明細書の全てにおいて、光学キャビティとは、少なくとも二つの少なくとも部分的な反射面により制限された幾何学的空間を意味しており、この配列は、光線がその場所での多重反射を可能にする。前記カソードを通して前記画素毎に発光された色は、それから、前記有機層の厚さ、及びこれらの有機層の屈折率に依存している。このタイプの構造はそれ故、如何なる着色されたポリマーに基づくフィルタのマトリクスを必要としない。非特許文献１及び非特許文献２は、有機及び無機発光ダイオードに適用されたそのような構造を述べており、指向性、歩留まりを改善し、及び画素毎に発光された色を決定する。

しかしながら、全ての画素に対して有機層の同一の積層を保ち、一つの画素から他へ、これらの層の厚さを調整することが複雑であると同時に、そのような層の積層を、前記光学キャビティを有して製造することは、一つの画素と他が異なる色を変化しうる。

特許文献１において、異なる色を有する画素の製造は、前記有機層の厚さを調整することにより得られないが、有機層とアノードの間の可変の高さでＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）パッドを集積することで得られる。そのような構造は、各ピクセル上に所望の色に一致する厚さのＩＴＯの層を確定するために、多くのフォトリソグラフィ段階を必要とする。このアプローチはそれ故、高価であり、特にマイクロディスプレイの製造に対して高価である。

米国特許第７，０２３，０１３ Ｂ２号明細書

"Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ" ｏｆ Ｊ．Ｓｈｉｎａｒ， ２００３， ｐａｇｅ １０３ "Ｃｏｌｏｒ ｔｕｎａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ ｌｉｇｈｔ‐ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅｓ ｗｉｔｈ ｔｏｐ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ" ｏｆ Ｘ．Ｔ．Ｈａｏ ｅｔ ａｌ．， Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．１，Ｊａｎｕａｒｙ ２００６， ｐａｇｅｓ １９‐２４

本発明の課題は、一つの画素と他が異なる波長の光を放射しうるＯＬＥＤ型の発光デバイスを製造するための解法を、そのようなデバイスの製造を複雑にすることなく、及び従来技術の方法よりも低いコストで提供することである。

このために、本発明は、第２電極、光学キャビティを形成するために適応されたＯＬＥＤ型の発光デバイスの電極を提案しており、屈折率ｎ_１を有する材料に基づく少なくとも一つの層を含み、前記光学キャビティの一側上に位置されることを目的としている構造化面を含み、屈折率がｎ_１とは異なるｎ_２の材料で満たされた複数のリセスを備えている。

このようにして、光学キャビティの前記電極の実効光学屈折率の平面調整、すなわち、電極を形成する層の平面内に、この層の高さを変えることなく達成される。用いられる材料の屈折率ｎ_１及びｎ_２に作用させ、及び／またはリセスの形状や寸法を変えることにより、この実効屈折率を変化させ、及びそれ故光学キャビティを得ることは可能であり、前記発光デバイスの製造を複雑にしたり、コストを増加させたりすることなく前記光学キャビティにより放射された光の色は選択されうるように、その共鳴振動数はいかなる波長にも変化しうる。

構造化電極に関して、放射モードを選択すること、それにより前記発光デバイスの光学ゲインを最適化することにより前記デバイスの光放出の伝播の方向を修正することも同様に可能である。前記構造化面のリセスが、光学キャビティの所望の発光波長に近い周期、またはより一般的に、この波長の半分とこの波長の約１．５倍の間で備えられた周期で回帰性パターンに従って規則的に分布されるとき、本発明は前記デバイスの前記有機層の前記平面内でガイドモードでの放射が抑圧されることを可能にし、または同様に、これらのガイドモードは前記構造化形状に特有な角度によって前記デバイスの放射をさせうる。この最後の解法は、特に、前記発光が錐体内で集中されることを可能にし、その中心軸は実質的に前記有機層の平面に垂直である。前記有機層に捕らえられうる光子の数は、構成要素の外で発光を促進させることにより減少されうる。

前記構造化面で作られた前記リセスの前記パターン（形状、寸法、回帰性周期、…）は、前記光学キャビティの所望の発光スペクトルだけでなく、所望の発光指向性に従って選択される。

前記リセスは、前記構造下面の一面に規則的に分布され、及び／または実質的に同様の寸法であり、前記光学キャビティの生産物として放射された光の波長が具体的に決定される。

屈折率ｎ_１の材料及び／または屈折率ｎ_２の材料は、電気的に導電性であり、例えば金属に基づいている。

前記電極は同様に、少なくとも一つの電気的な導電性材料に基づいており、例えば、金属に基づく一つの下部層を含み、その上に屈折率ｎ_１の層が配置される。屈折率ｎ_１の材料は、この場合、例えば誘電性材料でありうる。それ故、前記屈折率ｎ_１が電気的な導電性材料として存在しない材料を選択することを可能にする。この構成において、選択的エッチングから利点を得ることが可能である。

この場合、屈折率ｎ_１の材料及び／または屈折率ｎ_２の材料が電気的に導電性であるとき、電気的な伝導性の連結は、前記下部層と前記リセスを含む前記構造化面との間で維持される。

例えば、屈折率ｎ_１の材料も、屈折率ｎ_２の材料も電気的に導電性でないとき、前記下部層と前記リセスを含む前記構造下面との間のこの電気的な伝導性の連結は、前記下部層を前記構造下面に接続させる電気的な導電性材料の一部によって得られうる。このようにして、屈折率ｎ_１またはｎ_２の材料の一つに、電気的な導電性の制約が適用されない。電気的な導電性材料のこの部分は、屈折率ｎ_１の前記層、及び場合により屈折率ｎ_２の前記材料と交差しうる。

前記電極はさらに、少なくとも一つの電気的な導電性材料に基づく上部層を含み、屈折率ｎ_１の層の前記構造化面に接触して、または屈折率ｎ_１の層上に位置されうる。この上部層は、光学的に透明であり、または部分的に透明であり、及び例えばＩＴＯに基づいている。この層は、例えばＴｉＮに基づく非常に細かい金属層でもあり、約１０ｎｍより小さいか等しい厚さを有しており、または２ｎｍから２０ｎｍの間で備えられる。この上部層に関して、前記有機層を通る前記電極の間の電流の流れは、均一でありうる。

屈折率ｎ_１の材料と、屈折率ｎ_２の材料は誘電性でありうる。

この場合、前記電極が前記下部層及び前記上部層を含むとき、前記電極は、前記下部層を前記上部層に電気的に接続させる電気的な導電性材料の少なくとも一部分を含みうる。

屈折率ｎ_２の材料及び／または屈折率ｎ_１の材料は透明であるか、または部分的に透明でありうる。

前記リセスは、屈折率ｎ_１の前記層と交差しうる。

本発明は、二つの電極の間に位置された電界発光有機材料に基づく少なくとも一つの層の少なくとも一部分により形成された少なくとも一つの光学的キャビティを含むＯＬＥＤ型の発光デバイスに関しており、前記二つの電極の少なくとも一つは、先に述べたような本発明の課題でもある電極であり、各光学的キャビティは、発光デバイスの画素を形成している。

有利的に、前記電極の前記構造化面の前記リセスは、前記光学キャビティの前記一側上に位置されうる。

このデバイスに関して、前記構造化電極により前記光学キャビティの生産物として放射された特定の光を得ることを可能にしている。それ故、前記構造化電極により、前記光学キャビティにより形成された前記画素により放射された色、及び前記発光の方向は、この電極の特定の構造を達成することによるか、または作られたリセスの寸法及び形状によるか、及び／または前記電極の前記構造化面上のそれらの配列によるか、及び／または屈折率ｎ_１及びｎ_２の選択によるか、で決定されうる。

前記電極の前記構造化面の前記リセスを充填する屈折率ｎ_２の材料は、両電極の間に位置された前記層の前記電界発光有機材料であってもよい。

他の方法において、前記電極の前記構造化面の前記リセスを満たす屈折率ｎ_２の材料は、両電極の間に位置された前記層の電界発光有機材料とは区別される。

前記発光デバイスはさらに、前記光学キャビティの前記電極の一つが接触して位置される基板を含み、この電極は、例えば前記光学的キャビティにより画定された画素のアノードを形成することを可能にしている。この電極は特に、先に述べたような本発明の課題である構造化電極でありうる。

前記発光デバイスは、先に述べたような、前記ＯＬＥＤ型の前記発光デバイスの複数の画素を形成する構造化電極を備えている複数の光学キャビティを含みうる。

この場合において、例えば前記発光デバイスの画素のアノードを形成する各光学キャビティの前記電極、例えば前記構造化電極の一つは、前記基板に接触して配置されうる。

それ故、前記構造化電極の前記リセスの前記形状及び／または周期は、異なる色の画素を得るために、画素毎に異なりうる。カラースクリーンは単一のフォトリソグラフィにより容易に製造されうる。

前記異なる画素の前記電極は、互いに電気的に絶縁されうる。

前記基板に接触して位置されない各光学的キャビティの前記電極は、全ての光学的キャビティに共通した単一の電極により形成されうる。この共通の電極は例えば、前記発光デバイスの前記画素の前記カソードである。

前記基板は、前記基板に接触して位置された前記電極に電気的に接続された少なくとも一つのアドレス回路を含み、前記デバイスの画素を駆動させる。前記アドレス回路はトランジスタのマトリクスを含み、各画素は、前記基板に接触して位置された前記電極を経てこのマトリクスのトランジスタにより駆動できる。それは、前記構造化電極が、トランジスタの能動マトリクスと接触している電極でありうる場合、特に有利的である。それ故フィルタリングの構成要素、すなわち、本発明の課題でもある構造化電極が、これらの電極の上に有機層を堆積する前に製造され、及びそれにより、マイクロエレクトロニクス技術のサブミクロン配列手段から利点を得ることができる。これに関して、所望の整列マージンを減少させ、それ故、前記デバイスの表面コストを減少させることが特に可能である。

そのような電極に関して、異なる高さの電極上に電界発光有機層の堆積を避け、及び各ピクセルの色を特定するための複数のフォトリソグラフィ段階を避けることを可能にする。本発明において、フォトリソグラフィのたった一回の段階で、本発明の課題である様々な構造化電極を含んでいるマトリクスの各画素の異なる屈折率の調節で終わることは実際に可能である。

前記デバイスはさらに、屈折率ｎ_１の材料と屈折率ｎ_２の材料が誘電体であるとき、前記アドレス回路を前記電極に電気的に接続させる導電性材料の一部を含んでいる。

本発明は同様に、前記ＯＬＥＤ型の発光デバイスを製造する方法にも関しており、
ａ）基板上に屈折率ｎ_１の材料に基づく層を堆積する段階と、
ｂ）前記層の少なくとも一つの面を通過する複数のリセスをエッチングする段階と、
ｃ）前記リセス内に、ｎ_１とは異なる屈折率ｎ_２の材料を堆積する段階と、
を少なくとも含んでいる。

前記方法はさらに、段階ａ）の前に、少なくとも一つの電気的な導電性材料に基づく下部層を堆積する段階を含んでおり、段階ａ）において、屈折率ｎ_１の材料に基づく前記層は、前記基板に直接堆積されず、前記下部層上に堆積される。

前記方法はさらに、段階ｃ）の後に、前記下部層を前記複数のリセスを含んでいる前記面に接続させる電気的導体性材料の一部を形成する段階を含んでいる。

前記方法はさらに、段階ｃ）の後に、屈折率ｎ_１の材料の前記層の一面に電気的な導電性材料に基づく上部層を堆積する段階を含んでいる。

段落ｃ）は、前記リセスを含む屈折率ｎ_１の材料の前記層の前記面上に、少なくとも一つの電界発光有機層を堆積する段階であり、この電界発光有機層は屈折率ｎ_２の材料に基づいている。

他の方法において、前記方法は段階ｃ）の後に、屈折率ｎ_１の材料の前記層上に少なくとも一つの電界発光有機層を堆積する段階を含みうる。

前記方法は、前記電界発光有機層を堆積する段階の後に、前記電界発光有機層の上に、電気的に導電性であり、少なくとも半透明な材料に基づく層を形成する段階を含みうる。

本発明は、添付の図面と共に、目安として純粋に与えられ、制限とならない例となる実施形態を読むことでさらに理解されるだろう。

ここで述べられた図の同一の、同様の、または等価な部分は、一つの図から他への移行を可能にするために、同一の参照番号を有している。

図で図示された異なる部分は、図をより読みやすくするために、同一のスケールに従って図示される必要は無い。

異なる実現性（代替及び実施）は互いに排他とならず、それらは互いに結びつけられうると理解されるべきである。

本発明の課題である第１実施形態によるＯＬＥＤ型の発光デバイスを図示している。 本発明の課題である第１実施形態の代わりとなるＯＬＥＤ型の発光デバイスを図示している。 本発明の課題であるＯＬＥＤ型の発光デバイスの電極の例となる実施形態を図示している。 本発明の課題であるＯＬＥＤ型の発光デバイスの電極の例となる実施形態を図示している。 本発明の課題であるＯＬＥＤ型の発光デバイスによる発光のシミュレーションの結果を図示している。 本発明の課題である第２実施形態によるＯＬＥＤ型の発光デバイスを図示している。

全ての言及の最初は、第１実施形態によるＯＬＥＤ型の発光デバイスを図示している図１Ａからなされる。

デバイス１００は、アノードである電極のマトリクスとカソードである電極１０６との間に位置された電界発光有機層の積層を含んでおり、これらは全体デバイス１００に共通している。図１Ａにおいて、ただ二つのアノード１０４ａ、１０４ｂが図示されている。前記デバイス１００は同様に、第１実施形態において、アノード１０４ａ、１０４ｂのマトリクスに接触しているトランジスタ１０７の能動マトリクス、またはＴＦＴマトリクスにより形成されたアドレス回路を備えている、例えばシリコンに基づく基板１０８を含んでいる。別の方法では、このアドレス回路は同様に、集積回路で達成される。各トランジスタ１０７に関して、前記アノード１０４ａ、１０４ｂのうちの一つ、及び前記カソードの一部、及び前記アノードに位置された有機層１０２の前記積層の一部、により形成された前記デバイス１００の各画素からの光放出は、前記アノード及び前記カソード１０６の間に前記有機層１０２を通る電流を有することにより個別に制御されうる。この第１実施形態において、前記光は、前記デバイス１００から、つまり前記カソード１０６から放射される。

このカソード１０６は、部分的に反射性でありうる。例えば、前記カソード１０６は、反射性を有しうるか、または約数％から数十％の間、例えば１０％を備えた屈折率を有しうる。前記アノード１０４ａ、１０４ｂは反射性であり、例えば、約５０％の屈折率を有しており、有利的に８０％以上、または約９０％でさえもあり、及びこのようにして、各アノード１０４ａ、１０４ｂは、電界発光有機層１０２の前記積層の一部、及び前記アノード１０４ａ、１０４ｂの上に位置された前記カソード１０６の一部と共に、前記デバイス１００の画素に一致する光学キャビティを形成する。有機層１０２の前記積層、前記カソード１０６、及び前記アノード１０４ａ、１０４ｂにより形成された前記光学キャビティ１０５ａ、１０５ｂが図１Ａにおいて図示されている。この第１実施形態において、前記アノード１０４ａ、１０４ｂ及び前記カソード１０６は、金属材料、例えばアルミニウム、及び／または銀、及び／または金、及び／またはクロム、及び／またはチタン、及び／またはこれらの金属から作られた合金、に基づいて作られている。

リセス１１０を形成するパターンは、前記光学キャビティ１０５ａ、１０５ｂの一側に位置された前記アノード１０４ａ、１０４ｂの一つの面で、前記アノード１０４ａ、１０４ｂ内にエッチングされている。これらのリセス１１０は、前記アノード１０４ａ、１０４ｂを形成する材料の屈折率ｎ_１とは異なる屈折率ｎ_２の材料１１２で満たされている。この材料１１２は、誘電体、または電気的導電体であり、例えば、光重合性樹脂、及び／またはポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）のようなポリマー、及び／またはＩＴＯ、及び／または酸化シリコン、及び／または窒化シリコン、及び／または酸化アルミニウムのようである。

この第１実施形態の別の方法として、前記アノード１０４ａ、１０４ｂは透明か、または半透明な材料に基づいて作られ、前記リセス１１０は、前記アノード１０４ａ、１０４ｂの前記基板１０８に接触している面を通ってエッチングされうる。この場合、前記リセス１１０は同様に、屈折率ｎ_２の材料１１２で満たされる。前記光学キャビティ１０５ａ、１０５ｂの側面上に位置された前記アノード１０４ａ、１０４ｂの面はそれから、平面化されうる。他の方法として、前記リセス１１０は貫通、すなわち、前記アノード１０４ａ、１０４ｂの厚さの始めから終わりまでを通るホールを形成されるように作られうる。

図２Ａ及び図２Ｂは、電極１０４で作られた二つの例となるリセス１１０を図示している。図２Ａにおいて、図２Ｂで図示された前記リセス１１０が円形断面を有する一方で、前記リセス１１０は、垂直を有して作られている。前記リセス１１０は同様に、図２Ａ及び２Ｂで図示されたものとは異なるパターンに従って作られてもよい。

前記リセス１１０の大きさは、前記有機層１０２により放射された光に関して、均一な層を形成するために、前記有機層１０２の放射波長より小さい。例えば、前記リセス１１０の断面の大きさは（図２Ｂの例における直径、及び図２Ａの例における側面）、約１０ｎｍと４００ｎｍの間で備えられる。作られた前記リセスの深さは、前記屈折率ｎ_１及び／またはｎ_２の間の差に関している。この深さは、例えば約１０ｎｍと１００ｎｍの間で備えられる。例えば、前記屈折率ｎ_１とｎ_２の間の差が大きい場合は、この深さは約１０ｎｍに近い。他方では、屈折率ｎ_１とｎ_２の間の差が小さい場合は、この深さは百から数百ナノメートルでありうる。同一のアノード１０４上で、前記リセス１１０は例えば、前記有機層の前記放射波長より小さい周期、すなわち約３０ｎｍと４００ｎｍの間で備えられた周期に従って規則的に分布される。この周期は例えば、一つとその傍に配置された二つのリセス１１０の中心間の距離を示している。

このようにして、作られたパターン（リセス１１０の大きさ、深さ、形状及び／または空間）の特性、及び前記アノード１０４を形成し、前記リセス１１０を満たす前記材料の前記屈折率ｎ_１及びｎ_２に依存して、及び、前記カソード１０６及び前記アノード１０４の屈折率に依存して、各光学キャビティ１０５の共鳴振動数、及び前記作られた発光の指向性を具体的に決定することを可能にしている。

図１Ａの例において、前記アノード１０４ａで作られた前記リセス１１０は、前記アノード１０４ｂで作られた前記リセス１１０と同一の寸法を有していない。さらに、前記アノード１０４ａの前記リセス１１０の前記パターンの繰り返し周期は、前記アノードのものとは異なる。前記リセス１１０が、一つの画素と他で深さが異なることも可能である。このために、前記パターンの寸法に依存して、一つの画素と他で前記エッチング比は異なっているので、さまざまなエッチングレベルを実現する必要は無く、及びそれ故、単一のエッチングレベルで、一つの画素と他で異なる深さを有するリセスを得ることは可能である。それ故、前記有機層１０２が光を放射するとき、前記デバイス１００の前記光学キャビティ１０５ａで達成される前記フィルタリングは、前記光学キャビティ１０５ｂで達成されうるものとは異なる。それ故、前記光学キャビティ１０５ｂで作られた光放出とは異なる波長に従って、前記光学キャビティ１０５ａでの光放出が得られ、それ故、前記デバイス１００のこれら二つの画素は異なる色の光を放射する。

この第１実施形態の別の方法として、前記材料１１２で前記リセス１１０を満たさず、前記有機層１０２の前記材料が前記リセスを満たすように、前記アノード１０４上で前記有機層１０２を直接堆積することは可能である。前記屈折率ｎ_２はそれから、前記有機材料の前記層１０２の屈折率を指定する。

図１Ａにおいて、両電極１０４ａ、１０４ｂは、例えば、前記基板１０８上に位置されたシリカに基づく誘電材料１０９の一部により互いに電気的に絶縁される。

図３は前記デバイス１００の三つの画素の発光のシミュレーションを図示している。これらの画素の前記アノード１０４は、一定周期の格子に従って位置され、及び約３００ｎｍに等しく、及び約８０ｎｍに等しい深さのリセス１１０を含んでおり、前記リセスは屈折率ｎ_２、実質的に前記有機層１０２の屈折率と等しい、例えば１．７の材料１１２で満たされる。前記カソード１０６は例えば、約２０ｎｍに等しい厚さを有しており、前記有機層１０２の全体は約１００ｎｍに等しい厚さを有しており、前記アノード１０４は３００ｎｍに等しい厚さを有している。得られた電界発光は、各光学キャビティの中間で、電気双極子の振幅によってモデル化されうる。この双極子は、前記有機層１０２の平面に沿って指向され、その発光スペクトルは、それが光学キャビティでないとき、約４００ｎｍから８００ｎｍの範囲の波長を越えて、非常に広く、擬似均一となる。

曲線１０は、側面の次元ｄが約５０ｎｍに等しい正方形断面を有するリセス１１０に対して、前記カソード１０６を通って前記デバイス１００の外部で得られた放射スペクトルを図示している。この放射スペクトルは、４５０ｎｍに近い波長、即ち青色近辺で中心を置く。曲線１２は、前記リセス１１０の正方形断面積の側面の寸法ｄが約１５０ｎｍに等しいものに対して得られた放射スペクトルを図示している。この放射スペクトルは、５２５ｎｍに近い波長、即ち緑色近辺に中心を置く。最後に、曲線１４は、前記リセス１１０の正方形断面積の側面の寸法ｄが約２５０ｎｍに等しいものに対して得られた放射スペクトルを図示している。この放射スペクトルは、約６００ｎｍに近い波長、即ち赤色近辺に中心を置く。これらの曲線１０、１２、及び１４のＣＩＥ表色系は、それぞれ（０．１６；０．０７４）、（０．２７；０．６４）、及び（０．５８；０．３９）である。それ故、前記リセスの寸法を単純に変化させることによって、可視スペクトルの波長の範囲を覆いうる放射が得られることがわかる。

トランジスタ１０７の能動マトリクスを含んでいる前記基板１０８上に、スパッタリングまたは蒸着により前記アノード１０４のマトリクスを製造することで前記デバイス１００は得られうる。前記リセス１１０はそれから、例えばフォトリソグラフィにより製造される。前記リセス１１０に屈折率ｎ_２の材料１１２を堆積させるために、この材料１１２が樹脂またはＰＥＤＯＴに基づいている場合、遠心分離（スピンコーティング）による堆積技術が適用されうる。この材料１１２がＩＴＯ、または酸化シリコン、または窒化シリコンに基づく場合、ＣＶＤまたはスパッタリング技術が適用されうる。前記材料１１２の堆積の後で、材料１１２の層を得るために、前記リセス１１０から突出することがないように機械化学的平坦化が達成されうる。

前記リセス１１０内の材料１１２を堆積するために他の技術が利用されうる。

異なる画素間にトレンチをエッチングし、及びそれから、シリカを、例えばＣＶＤにより堆積させ、続いて、機械化学的平坦化工程により、前記アノードとほぼ同じ高さとなるようなシリカの一部を形成し、前記アノード１０４の間に電気的絶縁を達成する。

電界発光有機層１０２は真空蒸着またはスピンコーティング技術により堆積されうる。

前記カソード１０６は、真空蒸着により前記有機層１０２上に最後に堆積される。

第１実施形態の別の方法による前記ＯＬＥＤ型１００の発光デバイスを図示している図１Ｂによって言及がなされる。

図１Ａで図示されたデバイスと比較すると、屈折率ｎ_２の材料１１２はここで、前記リセス１１０上だけでなく、前記リセス１１０より上に、及び前記アノード１０４ａ、１０４ｂの脇に堆積された層を形成する。この他の方法において、前記材料１１２は透明であるか、半透明であり、及び電気的に導電性でありうる。このようにして、前記アノード１０４ａ、１０４ｂは誘電材料に基づいて製造され、材料１１２は前記トランジスタ１０７により形成されたアドレス回路との電気的接続を提供する。

第２実施形態による前記ＯＬＥＤ型の発光デバイスを図示する図４によって、言及がなされる。

デバイス２００は、例えば図１Ａのデバイス１００の対応する構成要素と同類であるトランジスタ１０７の能動マトリクス、電界発光有機層１０２の積層、屈折率ｎ_２の材料のフィルタリング材料、絶縁部１０９、カソード１０６を備えている。前記デバイス２００は同様に、基板１０８上に位置されたアノードのマトリクスを含んでいる。二つのアノード２０４ａ、及び２０４ｂが、図４に図示される。図１Ａのアノード１０４ａ、１０４ｂとは違って、前記アノード２０４ａ、２０４ｂはそれぞれ、基板１０８上に位置されて、例えば図１Ａのアノード１０４の材料に類似する導電性材料に基づく層２０７ａ、２０７ｂをそれぞれ含んでいる。

各アノード２０４は同様に、前記導電層２０７ａ、２０７ｂ上に位置された屈折率ｎ_１の材料に基づく層２０８ａ、２０８ｂをそれぞれ含んでいる。リセス２１０を形成するパターンは、前記アノード２０４ａ、２０４ｂ、前記有機層１０２、及びカソード１０６によって形成された光学キャビティ２０５ａ、２０５ｂの一側に位置された面で、層２０８ａ、２０８ｂ内でエッチングされる。第２実施形態において、前記リセス２１０は、屈折率ｎ_１の層２０８ａ、２０８ｂの厚さ全体を通して突出して形成されている。これらのリセス２１０は材料１１２で満たされる。エッチングされた層２０８ａ、２０８ｂの屈折率ｎ_１は、材料１１２の屈折率ｎ_２とは異なる。第１実施形態と比較して、前記アノード２０４ａ、２０４ｂの二重層構造は、屈折率ｎ_２の充填材料１１２に対して材料の広大な選択を可能にしている。屈折率ｎ_１の材料は導体であるか、またはそうでなく、及びエッチングの制御を容易にさせる選択されたエッチングから利点を得ることも可能である。前記層２０８ａ、２０８ｂは、（結晶状態で金属の振る舞いと、非晶質状態で誘電体の振る舞いを有している）相転移を有する材料、例えば、アンチモン化インジウムのようなカルコゲニド材料に基づいてもよい。前記層２０８ａ、２０８ｂは同様に絶縁材料に基づいてもよい。

電気的導電性の、及び光学的に透明な、または部分的に透明な、例えばＩＴＯに基づく層２１４は、前記層２０８ａ、２０８ｂと電界発光有機層１０２の前記積層との間に位置され、前記絶縁部１０９の間の前記アノード２０４ａ、２０４ｂ上にて、各画素で電気的導電性を均一化させる。前記アノード２０４ａ上に位置された前記層２１４の一部は、前記画素を互いに電気的に絶縁するために、前記アノード２０４ｂ上に位置された層２１４の一部と接触していない。前記層２１４は同様に、ＴｉＮに基づいており、及び約２ｎｍと２０ｎｍの間の厚さを有している。

前記層２０８ａ、２０８ｂの材料、及び／または充填材１１２は同様に、電気的導電性を有している場合、前記アノード２０４ａ、２０４ｂはそれから、それらの材料を経て導電層２１４に接続される。しかしながら、図４に図示された例において、これらの材料は誘電性材料である。この場合、前記デバイス２００は、屈折率ｎ_１の層２０８ａ、２０８ｂ及び／または屈折率ｎ_２の材料１１２を通る電気的な導電性材料２１５の一部を含み、前記下部接続層２０７ａ、２０７ｂを前記上部導電性層２１４に接続する。

さらに、前記デバイスが導電性層２０７ａ、２０７ｂを含んでおらず、及び前記層２０８ａ、２０８ｂの材料、及び場合によっては充填材１１２が誘電性であるとき、導電性材料のこれらの部分は、前記導電性層２１４を、ここではトランジスタ１０７により形成されたアドレス回路に電気的に接続しうる。

第１及び第２実施形態の他の方法において、光学キャビティの構造化電極が前記基板に接触して位置されず、前記電界発光有機層、すなわち、電極１０６の側面上に配置されうる。

第１及び第２実施形態の別の他の方法において、光学キャビティの両電極、アノード及びカソードは、構造化されうる。前記光学キャビティの前記共鳴のパラメータ化はそれから、両電極で形成されたリセスで達成される。

先に述べられた実施形態において、前記電極１０４ａ、１０４ｂ、２０４ａ、２０４ｂは、前記発光デバイスのアノードを形成し、及び前記電極１０６は、前記デバイスのカソードを形成する。しかしながら、前記電極１０４ａ、１０４ｂ、２０４ａ、２０４ｂはカソードを形成し、前記電極１０６は、前記発光デバイスのアノードを形成することも可能である。

発光デバイスは、ＯＬＥＤ型のマイクロディスプレイを製造することに特に適している。それは、他の応用、例えば、マルチカラー画像デバイス、または分光光度計の製造として用いられうる。

本発明は、例えば、ＰＨＯＬＥＤ（リン光性ＯＬＥＤ）またはＰＬＥＤ（ポリマー発光ダイオード）型の発光ダイオードのように、全ての有機電界発光技術に応用している。

最後に、先に述べたデバイスにおいて、前記光学キャビティの発光色は前記電極の構造化によって排他的に変化する。あるいは、例えば、放射された色の純度を改良し、及び／または前記放射スペクトル内に存在するピークが抑制されうるように、前記デバイスは前記デバイスの放射スペクトルが改良されうる色彩フィルタを含むことは可能である。前記デバイス上に位置され、前記デバイスの前記画素の全体に共通している全体の平面フィルタを用いることは可能である。

１００ デバイス
１０２ 電界発光有機層
１０４ａ、１０４ｂ アノード
１０５ａ、１０５ｂ 光学キャビティ
１０６ カソード
１０７ トランジスタ
１０８ 基板
１０９ 誘電性材料
１１０ リセス
１１２ 材料
２００ デバイス
２０４ａ、２０４ｂ アノード
２０５ａ、２０５ｂ 光学キャビティ
２０７ａ、２０７ｂ 層
２０８ａ、２０８ｂ エッチングされた層
２１０ リセス
２１４ 層

Claims (33)

1. 光学キャビティ（１０５ａ、１０５ｂ、２０５ａ、２０５ｂ）、第２電極（１０６）を形成するために適応したＯＬＥＤ型の発光デバイス（１００、２００）の電極（１０４ａ、１０４ｂ、２０４ａ、２０４ｂ）であって、屈折率ｎ_１の材料に基づく少なくとも一つの層（１０４ａ、１０４ｂ、２０８ａ、２０８ｂ）を含んでおり、及びｎ_１とは異なる屈折率ｎ_２の材料（１０２、１１２）で満たされた複数のリセス（１１０、２１０）を備えた構造化面を含んでいる電極（１０４ａ、１０４ｂ、２０４ａ、２０４ｂ）。
2. 前記リセス（１１０、２１０）は、前記構造化面上に規則的に分布されており、及び／または実質的に同一の寸法である請求項１に記載の電極（１０４ａ、１０４ｂ、２０４ａ、２０４ｂ）。
3. 前記リセス（１１０、２１０）は、屈折率ｎ_１の前記層（１０４ａ、１０４ｂ、２０８ａ、２０８ｂ）内に、約１０ｎｍと数百ｎｍの間の深さを有している請求項１または２に記載の電極（１０４ａ、１０４ｂ、２０４ａ、２０４ｂ）。
4. 屈折率ｎ_１の前記材料（１０４ａ、１０４ｂ、２０８ａ、２０８ｂ）及び／または屈折率ｎ_２の前記材料（１０２、１２２）は、電気的に導電性である請求項１ないし３のいずれか一項に記載の電極（１０４ａ、１０４ｂ、２０４ａ、２０４ｂ）。
5. 金属材料のような少なくとも一つの電気的な導電性材料に基づいており、その上に屈折率ｎ_１の前記層（２０８ａ、２０８ｂ）が位置される少なくとも一つの下部層（２０７ａ、２０７ｂ）をさらに含んでいる請求項１ないし４のいずれか一項に記載の電極（２０４ａ、２０４ｂ）。
6. 前記下部層（２０７ａ、２０７ｂ）を前記構造化面に接続させる電気的な導電性材料の少なくとも一部をさらに含んでいる請求項５に記載の電極（２０４ａ、２０４ｂ）。
7. ＩＴＯのように、少なくとも一つの電気的に導電性で、及び光学的に透明な、または部分的に透明な材料に基づいており、屈折率ｎ_１の前記層（２０８ａ、２０８ｂ）上に位置された上部層（２１４）をさらに含んでいる請求項１ないし６のいずれか一項に記載の電極（２０４ａ、２０４ｂ）。
8. 屈折率ｎ_１の前記材料（２０８ａ、２０８ｂ）及び屈折率ｎ_２の前記材料（１１２）は、誘電体である請求項１ないし７のいずれか一項に記載の電極（２０４ａ、２０４ｂ）。
9. 前記電極（２０４ａ、２０４ｂ）が前記下部層（２０７ａ、２０７ｂ）及び前記上部層（２１４）を含んでいるとき、前記下部層（２０７ａ、２０７ｂ）を前記上部層（２１４）に電気的に接続させる電気的導電性材料の少なくとも一部をさらに含んでいる請求項８に記載の電極（２０４ａ、２０４ｂ）。
10. 屈折率ｎ_２の前記材料（１０２、１１２）及び／または屈折率ｎ_１の前記材料（１０４ａ、１０４ｂ、２０８ａ、２０８ｂ）は、透明であるか、または部分的に透明である請求項１ないし９のいずれか一項に記載の電極（１０４ａ、１０４ｂ、２０４ａ、２０４ｂ）。
11. 前記リセス（２１０）は、屈折率ｎ_１の前記層（２０８ａ、２０８ｂ）を通過している請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の電極（２０４ａ、２０４ｂ）。
12. ＯＬＥＤ型の発光デバイス（１００、２００）であって、
    二つの電極（１０４ａ、１０４ｂ、２０４ａ、２０４ｂ、１０６）の間に位置された電界発光有機材料に基づく少なくとも一つの層（１０２）の少なくとも一部分により形成された少なくとも一つの光学キャビティ（１０５ａ、１０５ｂ、２０５ａ、２０５ｂ）を含んでおり、
    前記二つの電極（１０４ａ、１０４ｂ、２０４ａ、２０４ｂ）の少なくとも一つは、請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の電極であり、
    各光学キャビティ（１０５ａ、１０５ｂ、２０５ａ、２０５ｂ）は、前記発光デバイス（１００、２００）の画素を形成している発光デバイス。
13. 前記電極（１０４ａ、１０４ｂ）の前記構造化面の前記リセス（１１０）は、前記光学キャビティ（１０５ａ、１０５ｂ）の一側上に位置されている請求項１２に記載のデバイス（１００）。
14. 前記電極（１０４ａ、１０４ｂ）の前記構造化面の前記リセス（１１０）を満たす屈折率ｎ_２の前記材料（１０２）は、両電極（１０４ａ、１０４ｂ、１０６）の間に位置された前記層（１０２）を形成する前記電界発光有機材料である請求項１２または１３に記載のデバイス（１００）。
15. 前記電極（１０４ａ、１０４ｂ、２０４ａ、２０４ｂ）の前記構造化面の前記リセス（１１０、２１０）を満たす屈折率ｎ_２の前記材料（１１２）は、両電極（１０４ａ、１０４ｂ、２０４ａ、２０４ｂ、１０６）の間に位置された前記層（１０２）を形成する前記電界発光有機材料とは異なる材料である請求項１２または１３に記載のデバイス（１００）。
16. 前記構造化面の前記リセス（１１０、２１０）は、前記電界発光有機材料（１０２）の放射波長より小さい周期を有する回帰性パターンに従って規則的に分布されている請求項１２ないし１５のいずれか一項に記載のデバイス（１００、２００）。
17. 前記構造化面の前記リセス（１１０、２１０）の前記寸法は、前記電界発光有機材料（１０２）の放射波長より小さい請求項１２ないし１６のいずれか一項に記載のデバイス（１００、２００）。
18. 前記光学キャビティ（１０５ａ、１０５ｂ、２０５ａ、２０５ｂ）の前記電極（１０４ａ、１０４ｂ、２０４ａ、２０４ｂ）の一つが接触して配置される基板（１０８）をさらに含んでいる請求項１２ないし１７のいずれか一項に記載のデバイス（１００、２００）。
19. 前記基板（１０８）に接触して配置された前記電極（１０４ａ、１０４ｂ、２０４ａ、２０４ｂ）は、前記ＯＬＥＤ型の前記発光デバイス（１００、２００）の請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の電極である請求項１８に記載のデバイス（１００、２００）。
20. 請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の電極（１０４ａ、１０４ｂ、２０４ａ、２０４ｂ）を備えており、前記ＯＬＥＤ型の発光デバイス（１００、２００）の複数の画素を形成している複数の光学キャビティ（１０５ａ、１０５ｂ、２０５ａ、２０５ｂ）を含んでいる請求項１８または１９に記載のデバイス（１００、２００）。
21. 各電極（１０４ａ、１０４ｂ、２０４ａ、２０４ｂ）の前記リセス（１１０、２１０）は、一つの画素と他では、異なる寸法、及び／または周期を有している請求項２０に記載のデバイス（１００、２００）。
22. 前記異なる画素の請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の前記電極（１０４ａ、１０４ｂ、２０４ａ、２０４ｂ）は、互いに電気的に絶縁されている請求項２０または２１に記載のデバイス（１００、２００）。
23. 前記基板（１０８）に接触して位置されていない各光学キャビティ（１０５ａ、１０５ｂ、２０５ａ、２０５ｂ）の前記電極（１０６）は、全ての前記光学キャビティ（１０５ａ、１０５ｂ、２０５ａ、２０５ｂ）に共通する単一の電極により形成されている請求項２０ないし２２のいずれか一項に記載のデバイス（１００、２００）。
24. 前記基板（１０８）は、前記基板（１０８）に接触して位置された前記電極（１０４ａ、１０４ｂ、２０４ａ、２０４ｂ）に電気的に接続された少なくとも一つのアドレス回路を含んでおり、及び前記デバイス（１００、２００）の前記画素を駆動させる請求項１８ないし２３のいずれか一項に記載のデバイス（１００、２００）。
25. 前記アドレス回路は、トランジスタのマトリクス（１０７）を含んでおり、前記画素のそれぞれは、トランジスタ（１０７）のこのマトリクスにより、前記基板（１０８）に接触して位置された電極（１０４ａ、１０４ｂ、２０４ａ、２０４ｂ）を経て駆動される請求項２４に記載のデバイス（１００、２００）。
26. 屈折率ｎ_１の前記材料（１０４ａ、１０４ｂ、２０８ａ、２０８ｂ）、及び屈折率ｎ_２の前記材料（１０２、１１２）が誘電性であるとき、導電性材料（２１５）の一部は、前記アドレス回路を前記電極（１０４ａ、１０４ｂ、２０４ａ、２０４ｂ）に電気的に接続している請求項２４または２５に記載のデバイス（１００、２００）。
27. 前記ＯＬＥＤ型の発光デバイス（１００、２００）を製造する方法であって、
    ａ）基板（１０８）上に屈折率ｎ_１の材料に基づく層（１０４ａ、１０４ｂ、２０８ａ、２０８ｂ）を堆積する段階と、
    ｂ）前記層（１０４ａ、１０４ｂ、２０８ａ、２０８ｂ）の少なくとも一つの面を通過する複数のリセス（１１０、２１０）をエッチングする段階と、
    ｃ）前記リセス内に、ｎ_１とは異なる屈折率ｎ_２の材料（１０２、１１２）を堆積する段階と、
    を備えている方法。
28. 段階ａ）の前に、少なくとも一つの電気的な導電性材料に基づく下部層（２０７ａ、２０７ｂ）を堆積する段階をさらに含んでおり、
    段階ａ）において、屈折率ｎ_１の材料に基づく前記層（２０８ａ、２０８ｂ）は、基板上に直接堆積されず、前記下部層（２０７ａ、２０７ｂ）上に堆積される請求項２７に記載の方法。
29. 段階ｃ）の後に、前記下部層（２０７ａ、２０７ｂ）を複数のリセス（２１０）を含む前記面に接続させる電気的導電性材料の一部を製造する段階をさらに含んでいる請求項２８に記載の方法。
30. 段階ｃ）の後に、屈折率ｎ_１の材料の前記層（２０８ａ、２０８ｂ）上に、電気的な導電性材料に基づく上部層（２１４）を堆積する段階をさらに含んでいる請求項２７ないし２９のいずれか一項に記載の方法。
31. 段階ｃ）は、屈折率ｎ_１の材料の前記層（１０４ａ、１０４ｂ）の前記リセス（１１０）を含んでいる前記面上に、少なくとも一つの電界発光有機層（１０２）を堆積する段階であって、この電界発光有機層（１０２）は屈折率ｎ_２の材料に基づいている請求項２７ないし３０のいずれか一項に記載の方法。
32. 段階ｃ）の後に、屈折率ｎ_１の材料の前記層（１０４ａ、１０４ｂ、２０８ａ、２０８ｂ）上に、少なくとも一つの電界発光有機層（１０２）を堆積する段階を含んでいる請求項２７ないし３０のいずれか一項に記載の方法。
33. 前記電界発光有機層（１０２）を堆積する段階の後に、前記電界発光有機層（１０２）上に、電気的に導電性であり、少なくとも半透明材料に基づく層（２１４）を堆積する段階を含んでいる請求項３２に記載の方法。

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