JP2012530335A

JP2012530335A - ダイオードおよび基板平坦化層を有する有機発光ダイオードを作成するための方法

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Publication number: JP2012530335A
Application number: JP2012515453A
Authority: JP
Inventors: ブルーノ・デュセール・ヴィダレ; モハメド・ベン・カリファ; フロラン・モネスティエ; エレーヌ・クロアレク
Original assignee: アストロン・フィアム・セーフティー
Priority date: 2009-06-15
Filing date: 2010-06-15
Publication date: 2012-11-29
Also published as: US20120153336A1; FR2946799B1; KR20120059483A; WO2010146027A1; CN102576816A; CA2764954A1; US8822985B2; FR2946799A1; EP2443682A1

Abstract

本特許は透明な基板（２５０）上の有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）について述べる。ＯＬＥＤは反射性カソード（２１０）と半反射性アノード（２３０）との間に形成されたマイクロキャビティ（２２０）からなる。マイクロキャビティは少なくとも１つの発光層（２２５）を有する複数の有機層（２２１、２２３、２２５、２２７、２２９）を含む。ＯＬＥＤは基板とＯＬＥＤの半透明アノード（２３０）を形成する上部の金属層との間の透明な平坦化層（２４０）を特徴とする。本発明はそのようなＯＬＥＤを作成するための方法についても述べる。

Description

本発明は有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）に関し、特に基板を通る発光を有するマイクロキャビティを含むＯＬＥＤに関する。本発明はより詳しくは光抽出の効率を増大するために基板の平坦性を改良するための方法を述べるものである。

ＯＬＥＤはそれに電位差が加えられた時に発光する電子デバイスである。１９８７年にＫｏｄａｋ社のＴａｎｇらは最初に雑誌ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓに、続いて１９８９年にＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓに大きな発光効率を有するＯＬＥＤを発表した。それ以後、ポリマーを用いたものなど、改良された性能を有する多くのＯＬＥＤ構造が記述されてきた。

透明な基板（１４０）を通して下向き（１００）に発光するそのような電子デバイスを図１に示す。デバイスには下部の透明電極（１３０）、その中に電子−空孔型電導を発現できる有機発光構造（１２０）、および上部の反射金属電極（１１０）が含まれる。一般に、発光有機構造はそれ自体積層され、空孔注入層（１２９）、空孔輸送層（１２７）、空孔と電子の組み合わせによって作成される発光層（１２５）、電子輸送層（１２３）および電子注入層（１２１）を含み得る。下部の透明電極（１３０）はデバイスのアノードを構成する一方、上部の反射金属電極（１１０）はカソードである。

一般に、アノードはインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）等の透明な酸化物からなっている。残念ながら、この酸化物はＯＬＥＤの操作の間に問題を引き起こす。正に、ＳｃｈｌａｔｍａｎｎらがＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃａｌＬｅｔｔｅｒｓ、６９、１７６４頁（１９９６）に述べたように、内部電場による有機層内の酸素とインジウムの移動によって、長期にはその劣化が引き起こされる。したがって、ＬｉらによってＴｈｉｎＳｏｌｉｄＦｉｌｍｓ、４７７、５７頁（２００５）に公開されているように、ＩＴＯの電気的性質はその表面の処理に大きく依存する。さらに、ＺｈｏｕによってＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ、７４、６０９頁（１９９９）に報告されているように、ＩＴＯの出力は空孔注入を制限し、その結果、ＯＬＥＤの効率を制限する。さらに、ＩＴＯのコストはインジウムの価格の高騰によって過去数年間、非常に増大してきた。一方、ＩＴＯは個々のピクセルが１ｍｍ（ミリメーター）未満のディスプレイ用途には充分な電導性を有しているが、そのような透明電極の電導性は、照明の場合に、より大きな活性表面への依存が要求される用途においては不充分であることが証明されてきた。正に、大きな活性表面を有するＯＬＥＤを開発するためには、ＩｋａｉらによってＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ、７９、１５６頁（２００１）に言及されているように、効率および寿命に関する顕著な改良がまだ必要とされている。

一般的にはＩＴＯはごくわずかに粗、即ち数ｎｍ（ナノメーター）であるが、それにも関わらずその表面には数十ｎｍの電流の電導ピークを観察することができる（Ｇ．Ｌｕｅら、ＳｙｎｔｈｅｔｉｃＭｅｔａｌｓ、１４４、１頁（２００４））。ＩＴＯ上のこれらの表面の不規則性は、有機層の積み重ねによるダイオードの内部に電導路を形成し、いわゆるホットポイントおよび短絡をもたらす可能性がある。たとえばＫ．Ｂ．Ｋｉｍら、ＪａｐａｎＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ、４２（２００３）、Ｌ４３８〜Ｌ４４０頁を参照されたい。

上述の問題、即ちＩＴＯのコストおよびピークを軽減するために、ＩＴＯから作られたアノードをガラス基板または可撓性のプラスチック基板の上に敷設した単一の純粋に金属の半透明層に置き換えることができよう。この金属層のアイディアが最近実験され、得られた結果がＰｅｎｇらによってＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ、８７、１７３５０５頁（２００５）に公開された。一方、ガラスまたはプラスチック基板は高濃度の埃の存在のために充分に清浄化することが必要である。しかし、この清浄化は１μｍ（マイクロメーターまたはミクロン）より小さな埃粒子を除去するには不充分であるように思われる。この埃はＩＴＯピークと同様の電導路を生成し、ダイオード内部での短絡または活性表面における黒点の形成をもたらす可能性がある。

Ｔａｎｇら、ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ（１９８７）Ｔａｎｇら、ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ（１９８９）Ｓｃｈｌａｔｍａｎｎら、ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ、６９、１７６４頁（１９９６）Ｌｉら、ＴｈｉｎＳｏｌｉｄＦｉｌｍｓ、４７７、５７頁（２００５）Ｚｈｏｕ、ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ、７４、６０９頁（１９９９）ｌｋａｉら、ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ、７９、１５６頁（２００１）Ｇ．Ｌｕｅら、Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃｍｅｔａｌｓ、１４４、１頁（２００４）Ｋ．Ｂ．Ｋｉｍら、ＪａｐａｎＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ、４２（２００３）、Ｌ４３８〜Ｌ４４０頁Ｐｅｎｇら、ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ、８７、１７３５０５頁（２００５）

したがって、埃粒子が大きくても良好な基板の性質をもたらす方法によって上述の問題を克服すること、これが本発明の主目的の１つである。

本発明の他の特徴、目的および利点は、以下の詳細な説明および添付した図面を読むことによって明らかになるであろう。これには他の利点も組み込まれ得ることが理解される。

本発明は基板上に構築された有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）について記述している。これにはカソードとアノードとの間に形成されたマイクロキャビティが含まれる。マイクロキャビティには少なくとも１つの発光層を含む複数の有機層が含まれる。これは基板と電極の１つを構成する上部の金属層との間の平坦化層を含むことを特徴としている。有利には、平坦化層の厚みおよび粗度はＯＬＥＤの電気光学的特性を改良するために制御される。

非制限的な可能性によれば：
−平坦化層は硫化亜鉛（ＺｎＳ）および／またはセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）等の材料から作られている。
−平坦化層の粗度は基板の粗度より小さい。
−平坦化層の厚みは基板上に存在する全ての埃を吸収するように構成されている。
−平坦化層の厚みは１ミクロン以下である。
−アノードは半透明であるために充分に薄い銀（Ａｇ）もしくはアルミニウム（Ａｌ）または銀（Ａｇ）とアルミニウム（Ａｌ）との合金の層からなっている。
−基板はガラスのシートである。
−ダイオードは基板、透明である平坦化層およびアノードを構成する金属層を通して発光するように構成されている。
−これは基板に対向するマイクロキャビティの側面を通して発光するように構成され、その中で上部の金属層は少なくとも半反射性である。

さらに、本発明は基板の上に構築され、カソードとアノードとの間に形成されるマイクロキャビティであって少なくとも１つの発光層を有する一連の有機層を含むマイクロキャビティを含むこの型の有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を作成するための方法について記述している。

方法の特徴は：
−平坦化層は、電極の１つを構成することになる金属層の堆積に先立って基板上に堆積する、ということである。

有利には：
−平坦化層の堆積は硫化亜鉛（ＺｎＳ）および／またはセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）等の材料の真空下における蒸着によって起こる。
−堆積した平坦化層の厚みは、その粗度が下の透明基板の粗度よりも小さくなるように制御される。
−堆積した平坦化層の厚みは、平坦化層の厚みが基板上に存在する全ての残留した埃を吸収するように制御される。
−平坦化層は硫化亜鉛（ＺｎＳ）の層である。
−平坦化層はセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）の層である。
−真空下における蒸着による平坦化層の堆積は遅い蓄積速度で、低温で起こる。
−アノードは、半透明であるために充分に薄い銀（Ａｇ）もしくはアルミニウム（Ａｌ）または銀（Ａｇ）とアルミニウム（Ａｌ）との合金の層の真空下における熱蒸着によって、平坦化層の上に堆積する。
−上部の金属層はアノードを構成し、基板および平坦化層は基板を通して発光ダイオードを形成するために透明である。
−アノードは、半透明であるために充分に薄い銀（Ａｇ）もしくはアルミニウム（Ａｌ）または銀（Ａｇ）とアルミニウム（Ａｌ）との合金の層の真空下における熱蒸着によって平坦化層の上に堆積する。
−上部の金属層は、基板に対向するマイクロキャビティの側面を通して発光するダイオードを構成するために少なくとも半反射性である。
−平坦化層はガラス基板上に堆積する。

本発明の目標、目的、ならびに特徴および利点は、以下に添付した図面によって説明される本発明の１つの実施形態の詳細な説明によって、より良く強調される。図面の中で：

先行技術を表わすＯＬＥＤを示す図である。基板の平坦化層を含む本発明による有機発光ダイオードの構造の１例を示す図である。ＺｎＳおよびＺｎＳｅの層による可視波長範囲における光の透過および吸収を示す図である。層の厚みの関数としてのＺｎＳ光の透過を示す図である。ＺｎＳおよびＺｎＳｅで得られた粗度測定の結果を示す図である。大きな埃粒子の存在を模擬することになるアルミニウムスタッドの断面を示す図である。ＺｎＳを用いた本発明および従来の実施形態によるデバイスで得られた実験結果を比較する図である。ＺｎＳｅを用いた本発明および従来の実施形態によるデバイスで得られた実験結果を比較する図である。添付した図面は例のために提示されるものであり、網羅的なものではない。

図２はいわゆる下向き発光ダイオードについてこれ以降に記述する可能な実施形態による、本発明に基づく有機発光ダイオードの構造を説明している。この型のＯＬＥＤは下向きに、即ちデバイスの機械的支持体でもある少なくとも部分的に透明な基板（２５０）、たとえばガラスを通して発光する。用語「透明な」は一般に、それが可視領域において７０％を超える透過率を有することを意味する。硫化亜鉛（ＺｎＳ）またはセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）の層が熱蒸着によってガラス基板の上に堆積する。有利には、層（２４０）は少なくとも２００ｎｍの厚みがあり、好ましくは５００ｎｍを超える厚みがある。これ以降に提示する実施例においては、平坦化層（２４０）は１段階のみで設置される。この例は制限的なものではなく、本発明には堆積の継続によって得られる数層の平坦化層の形成が含まれる。金属アノード（２３０）はこの堆積の上に直接堆積される。アノード（２３０）はたとえば銀（Ａｇ）の層からなる。このアノード（２３０）は、可視光波長の範囲内で半透明なままとするため、厚みが５０ｎｍ未満（その典型的な値は数十ナノメーターである）である。応用において提示する例として、半透明は光を部分的に透過し、部分的に反射する層を意味する。反射率は可視領域全体において通常５０％を超える。アノード（２３０）は上部電極（２１０）の堆積の後に形成されることになるマイクロキャビティ（２２０）の下部ミラーを構成する。

他の実施形態においては、アノードはアルミニウム（Ａｌ）または共蒸着による銀−アルミニウム合金から作られてもよい。

アノード（２３０）とカソード（２１０）との間に、以下の５つの有機層が連続的に堆積される。
−数十ナノメーターの第１の有機層（２２９）は、正電圧に接続した際にアノード（２３０）によって注入される空孔の輸送を促進するために作用する。これはアノードの直上に位置する。用いられる材料は空孔電導（即ち電子欠乏による）を促すためにドープ（Ｐ型ドーピング）してもよい。下層のアノードに付随する場合には、その際電気抵抗層（２２９）は非常に低くてよい。
−次の有機層（２２７）は厚みが１０ナノメーター程度であり、上層から来て次に空孔輸送を促進するために用いられる下の有機層に結合する（正常に発光中間層と結合する代わりに）可能性がある電子をブロックする。
−遷移層（２２５）は、電子と正孔とが結合して発光する有機層である。その厚みは、発すべき光の色に基づいて用いられる材料に依存する。
−発光層の直上に位置する層（２２３）は、下の層からの正孔をブロックする。この層は電子をブロックするために作用する層（２２７）と関連して二重の役割を果たす。この層は等価の厚みを有する。これらは共に、電子−正孔の対の組み合わせを中間の発光ゾーン（２２５）に閉じ込める。
−上部有機層（２２１）は、負電圧に接続した際にカソードによって注入される電子の輸送を促進する。用いられる材料は過剰の電子による電導を促すためにドープ（Ｎ型ドーピング）してもよい。反射カソード（２１０）を形成する金属層に付随する場合には、その際層の電気抵抗は非常に弱く、その厚みに関係しない。下部ドープ層の場合と同じく、その厚みは数十ナノメーターである。

Ｐ型ドープ層、発光材料の非ドープ層（固有：Ｉ）およびＮ型ドープ層を積層した上述の有機層の構造は（電子および正孔をブロックする層を除外すれば）、ＰＩＮとして知られる構造を形成する。有機構造のために用いられる材料は、ドープしてもしなくても、有利には全て同じ屈折率（１．７に近い）を有し、そのため中間透過層（２２５）から発した光の透過に影響を与え得る内部反射を引き起こさない。これらの材料は全て市販されている。これらは真空下の熱蒸着によって容易に堆積させることができる。

図３は、それぞれ１５０ｎｍおよび２１０ｎｍの厚みを有するＺｎＳ（３１０）およびＺｎＳｅ（３２０）の層による可視波長範囲の光の透過率（３３０）および吸光度（３４０）を示す。これらの光学的性質はＩＴＯの性質に近い。ＺｎＳおよびＺｎＳｅの透過率は、ＺｎＳについて６２０ｎｍ（３１２）およびＺｎＳｅについて６９０ｎｍ（３２２）の波長において最大値９９％に達する。ＺｎＳおよびＺｎＳｅの最小透過率は、それぞれ６８％および６６％の透過率に対応する。これらの値はＺｎＳについて４４０ｎｍ（３１４）およびＺｎＳｅについて５６０ｎｍ（３２４）の波長で得られる。

厚みに対するＺｎＳ光の透過を、５９０ｎｍ（橙色）および６２０ｎｍ（赤色）の２つの波長について厚み２μｍ（２０００ｎｍ）まで、図４に示す。ＺｎＳ層の厚みが増加するにつれて平均透過率が振動および低減することが注目される。ＺｎＳ層の透過率は６２０ｎｍにおいて厚み１．０４μｍで７４％である。５９０ｎｍにおいては、これは厚み７６０ｎｍで７１％である。

ＺｎＳ層の平坦性および均一性を特徴付けるため、図５にＺｎＳの４００ｎｍの層およびＺｎＳｅの２００ｎｍの層の特別の顕微鏡、いわゆるＡＦＭ（「原子間力顕微鏡」）による測定の結果を示す。測定によってＺｎＳ（５２０）について３．７ｎｍおよびＺｎＳｅ（５１０）について０．４ｎｍの平均粗度が得られる。表面は３０ｎｍ未満のＺｎＳピークおよび１２ｎｍ未満のＺｎＳｅピークを示す。比較すると、そのような厚みのＩＴＯのピークは１００ｎｍを超えるであろう。これらの測定値は、ＺｎＳまたはＺｎＳｅを用いてガラス基板上に一様かつ均一で平坦な層を形成することの利点を示している。

ＺｎＳの埃を完全にカバーして表面を平坦にする能力を検討するため、基板上の埃の存在を模擬するアルミニウムスタッドを堆積させた。アルミニウムスタッドは厚み１μｍ、幅４１μｍで、６４μｍの周期で堆積させる。アルミニウムスタッドの厚みは清浄化の最後に残る埃の最大厚みに対応する。即ち、埃粒子の最大寸法は変動することがあり、平坦化層の厚みはこの寸法に適合させることができる。

機械的表面形状測定装置で測定したアルミニウムスタッドの中心を通る断面の厚みの変動を図６に示す。いくつかのスタッドは繰り返し頻度約６５μｍ（６１０）で１μｍ（６２０）を超えている。次いでこれらのスタッドを厚み１μｍのＺｎＳの層で覆う。走査電子顕微鏡を用いて、ＺｎＳの層で覆われたアルミニウムスタッドの試料について、全体の変動は僅かに約１２０ｎｍ程度、即ちアルミニウムスタッドの最初の厚みの９分の１の小ささであることが観察される。

これらの結果は、アルミニウムスタッドの間の空間を均一に満たし、次いでそれらの間に空間を残すことなしにそれらの上に均一な層を形成するＺｎＳの能力を示している。

ＯＬＥＤデバイスを作成する際の平坦化層としてこれらの材料を用いることによってもたらされる利点を、以下の図７および図８に示す。１ｃｍ^２の活性表面上で、一方では平坦化層としてＺｎＳを用いる橙色のＯＬＥＤキャビティで、他方では平坦化層としてＺｎＳｅを用いるＯＬＥＤ赤色キャビティで。これらの実験において、ＺｎＳｅまたはＺｎＳは熱蒸着によってガラス基板上に堆積する。Ｐ−Ｉ−Ｎキャビティにおいて銀を半透明アノードおよび反射カソードとして用いた。ＺｎＳ層の厚みは、可能な最良の発光効率が得られるように最適化される。それは１ミクロンである。ＺｎＳｅの厚みは２００ｎｍである。

図７ではＺｎＳから作られた平坦化層で得られた電流密度曲線を、ＺｎＳを用いない他の２つの実施形態と比較している（７１０）。値は電圧に対するｃｍ^２あたりのミリアンペア（ｍＡ）で表わされている。ガラスと銀との間のＺｎＳの中間層は電流密度に影響しないことが注目され、これは銀の層が充分に厚く、ドープ層Ｐへの正しい注入が可能であること、およびＺｎＳの層との界面が銀の電気特性に影響しないことを意味している。

図７はまた、ｍ^２あたりのカンデラ（Ｃｄ／ｍ^２）で表わされる輝度に対するａｍｐあたりのカンデラ（Ｃｄ／Ａ）で表わされる電流効率または出力（７２０）を示す。１０００ｎｍのＺｎＳで最大出力は２２Ｃｄ／Ａに達する（７２２）。これは、非キャビティガラス／ＩＴＯダイオード（７２６）およびキャビティガラス／Ａｇダイオード（７２４）でそれぞれ得られた８Ｃｄ／Ａおよび１７Ｃｄ／Ａと比較されるべきである。熱蒸着されたＺｎＳのような平坦化層の使用によって基板と銀層との間の中間層の厚みを調節する可能性がもたらされ、それによりＺｎＳのないキャビティの場合よりも高い光抽出効率が達成される。キャビティを有しないダイオードに関しては、それらは８Ｃｄ／Ａの最大電流効率を有する。さらに、平坦化層としてＺｎＳを用いるダイオードの照明の成功率は１００％である。ガラス／ＩＴＯダイオードおよびガラス／Ａｇダイオードの成功率は６０％未満である。図７はまた、３つの型のデバイスで得られた発光スペクトルを示す（７３０）。

ＺｎＳｅ平坦化層で同様の結果が得られた。この場合には、活性層は赤色リン光生成物でドープされた有機化合物によって形成される。これらの結果を図８に示す。これは上述のように比較したデバイスの電流効率（８１０）を示す。２００ｎｍのＺｎＳｅで最大効率（８１２）は２６Ｃｄ／Ａに達し、非キャビティガラス／ＩＴＯダイオードおよびキャビティガラス／Ａｇダイオードでそれぞれ得られた７Ｃｄ／Ａおよび２２Ｃｄ／Ａと比較される。発光スペクトル（８２０）はＺｎＳまたはＺｎＳｅを用いたＯＬＥＤのマイクロキャビティ効果による青色へのシフトを示す。

これらの結果は、平坦化層を製造する際のＺｎＳまたはＺｎＳｅの有利な効果を証明している。得られた結果は特に、そのような平坦化層の存在によってキャビティを有するＯＬＥＤ、特にそれだけではないが「ボトムエミッション」とも呼ばれる透明な基板を通して下向きに発光するように設計されたＯＬＥＤの光学結合が改良されることを示している。より一般的には、ここで提案された平坦化層を上向きに発光するダイオード（「トップエミッション」と呼ばれる）に適用して、基板の粗度を制御することができる。全ての場合において、平坦化層は基板を直接カバーするために、基板と電極との間に位置し、基板と直接接触していることが有利である。

以下はトップエミッションダイオード、即ち基板に対向する側に用いることができる構造の例である。基板は透明または半透明である必要のない多様な種類のものであってよい。金属材料（アルミニウム、銀、銅またはこれらの元素から誘導される合金等）の単一のフィルムで充分である。基板はまた、金属／金属または金属／合金または合金／金属型の多層および特に二層であってよい。上述の金属および合金はそれらの全体の工業的統合により、完全に適切である。

平坦化層は、特にＺｎＳまたはＺｎＳｅにおいて、基板上に蒸着によって堆積される。有利には基板を通るトップエミッションダイオードについて上述した例と同様に、少なくとも５０ナノメーターの厚みで充分である。

光が基板に対向して出ていくことを保証するために、平坦化層の上に形成される電極は少なくとも半反射性である。これは完全に反射性であってもよい。半反射性は、それが受ける光線の大部分、有利には少なくとも６０％を可視領域の全体にわたって反射することを意味する。特に厚みが少なくとも５０ナノメーターのアルミニウム、銀または金の箔が適切であり得る。

両方の型のダイオードについて、選択された材料（ＺｎＳもしくはＺｎＳｅまたはそれらの組み合わせ）における平坦化層によって、驚くべきことにダイオードの光学的性質に影響することなしに最適の表面特性が得られる。

したがって、本発明の目的は硫化亜鉛（ＺｎＳ）またはセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）の厚い層の真空下における熱蒸着によって明白に達成される。正に、得られる層は平坦で一定の厚みを有する。これは緻密で、その上に直接堆積されるべき金属の半透明アノードの平坦性をさもなければ悪化させる可能性がある表面上の欠陥の生成が避けられる。平坦化層は僅かに粗である。上層に孔を開け、それにより機能性のない黒点または短絡の出現を生じ得る粗さは検出されない。

極端に厚い場合でさえも、重合層は透明のままであり、基板を通した最大量の光の抽出を可能にする。ＺｎＳおよびＺｎＳｅは、それらの吸光係数が小さい（＜１０^−５）ことおよび禁制広帯域（それぞれ３．４ｅＶ（電子ボルト）および２．７ｅＶ）により、可視波長範囲において透明である。

さらに、ＺｎＳおよびＺｎＳｅは低温で熱蒸着できることにも注目しなければならない。たとえばＺｎＳについては、０．５〜５Å／ｓの速度で７５０℃〜９５０℃の範囲の温度が達成できる。ＺｎＳｅについては、６００℃〜８００℃の範囲の温度または０．５〜５Å／ｓの速度が満足できる。これによって堆積する層の化学量論を正確に制御することが可能になるだけでなく、粗度をさらに低減して表面のピークの発現を防止するために厚みおよび蒸着速度を制御することが可能になる。

さらに、これらの材料はＺｎＳについては２．４、ＺｎＳｅについては２．６の高い屈折率を有する。これによってダイオードの光学結合が増大し、特に中央の発光層から基板を通しての光の抽出が増大する。

１００下向き
１１０上部の反射金属電極（カソード）
１２０有機発光構造
１２１電子注入層
１２３電子輸送層
１２５発光層
１２７空孔輸送層
１２９空孔注入層
１３０下部の透明電極（アノード）
１４０基板
２１０上部電極（カソード）
２２０マイクロキャビティ
２２１上部有機層
２２３発光層の直上に位置する層（正孔ブロック層）
２２５遷移層（発光ゾーン）
２２７有機層（電子ブロック層）
２２９第１の有機層（電気抵抗層）
２３０アノード
２４０平坦化層
２５０基板
３１０ＺｎＳ
３１２６２０ｎｍ
３１４４４０ｎｍ
３２０ＺｎＳｅ
３２２６９０ｎｍ
３２４５６０ｎｍ
３３０透過率
３４０吸光度
５１０ＺｎＳｅ
５２０ＺｎＳ
６１０６５μｍ
６２０１μｍ
７１０電流密度曲線
７２０電流効率または出力
７２２ＺｎＳ
７２４キャビティガラス／Ａｇ
７２６非キャビティガラス／ＩＴＯ
７３０発光スペクトル
８１０電流効率
８１２最大効率
８２０発光スペクトル

Claims

基板（２５０）を有し、カソード（２１０）およびアノード（２３０）からなる２つの電極の間に形成されたマイクロキャビティ（２２０）を含む有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）であって、マイクロキャビティ（２２０）は少なくとも１つの発光層（２２５）を有する複数の有機層を含み、
基板（２５０）と電極の１つを形成する上部の金属層との間に平坦化層（２４０）を含み、平坦化層（２４０）は硫化亜鉛（ＺｎＳ）および／またはセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）を含む材料から作られ、基板（２５０）の粗度よりも小さい粗度を有することを特徴とする有機発光ダイオード。
平坦化層の厚みが基板（２５０）上に存在する全ての埃を吸収するように構成されている、請求項１に記載のダイオード。
平坦化層（２４０）が硫化亜鉛（ＺｎＳ）の層である、請求項１または２に記載のダイオード。
平坦化層（２４０）がセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）の層である、請求項１または２に記載のダイオード。
そこの重合の厚みが１マイクロメーター以下である、請求項１から４のいずれか一項に記載のダイオード。
アノード（２３０）が半透明であるために充分に薄い銀（Ａｇ）もしくはアルミニウム（Ａｌ）または銀（Ａｇ）とアルミニウム（Ａｌ）との合金の層からなっている、請求項１から５のいずれか一項に記載のダイオード。
透明な基板（２５０）がガラスのシートである、請求項１から６のいずれか一項に記載のダイオード。
基板（２５０）、透明である重合層（２４０）およびアノード（２３０）を形成する金属層を通して発光するように構成されている、請求項１から７のいずれか一項に記載のダイオード。
基板（２５０）に対向するマイクロキャビティ（２２０）の側面によって発光するように構成され、上部の金属層が少なくとも半反射性である、請求項１から７の一項に記載のダイオード。
基板（２５０）を有し、カソード（２１０）およびアノード（２３０）からなる２つの電極の間に形成されたマイクロキャビティ（２２０）を含む有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を作成するための方法であって、マイクロキャビティ（２２０）は少なくとも１つの発光層（２２５）を有する複数の有機層を含み、
平坦化層（２４０）は電極の１つを形成する金属層の堆積に先立って硫化亜鉛（ＺｎＳ）および／またはセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）を含む材料の真空下における熱蒸着によって基板（２５０）上に堆積され、堆積した平坦化層の厚みはその粗度が下の透明基板（５１０、５２０）の粗度よりも小さくなるように制御されることを特徴とする方法。
平坦化層の堆積の厚みは、平坦化層の厚みが基板上に存在する全ての残留した埃を吸収するように制御される、請求項１０に記載の方法。
平坦化層（２４０）が硫化亜鉛（ＺｎＳ）の層である、請求項１０または１１に記載の方法。
平坦化層（２４０）がセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）の層である、請求項１０または１１に記載の方法。
真空下における熱蒸着による平坦化層の堆積が７５０℃〜９５０℃の間の温度で、０．５Å／ｓ〜５Å／ｓの間の蓄積速度で実施される、請求項１２に記載の方法。
真空下における熱蒸着による平坦化層の堆積が６００℃〜８００℃の間の温度で、０．５Å／ｓ〜５Å／ｓの間の蓄積速度で行われる、請求項１３に記載の方法。
上部の金属層がアノードを構成し、基板および平坦化層が基板を通して発光するダイオードを構成するために透明である、請求項１０から１５の一項に記載の方法。
アノード（２３０）が、半透明であるために充分に薄い銀（Ａｇ）もしくはアルミニウム（Ａｌ）または銀（Ａｇ）とアルミニウム（Ａｌ）との合金の層の真空下における熱蒸着によって平坦化層の上に堆積される、請求項１６に記載の方法。
上部の金属層が、基板（２５０）に対向するマイクロキャビティ（２２０）の側面によって発光するダイオードを形成するために少なくとも半反射性である、請求項１０から１５の一項に記載の方法。
平坦化層がガラス基板上に堆積する、請求項１０から１８のいずれか一項に記載の方法。