JP2014503966A

JP2014503966A - オプトエレクトロニクス素子を作製する方法およびオプトエレクトロニクス素子

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Publication number: JP2014503966A
Application number: JP2013545192A
Authority: JP
Inventors: シュテフェンゼッツダニエル
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2010-12-20
Filing date: 2011-12-14
Publication date: 2014-02-13
Also published as: DE102010063511A1; US20130270542A1; EP2656403A1; KR20130119462A; CN103262271A; WO2012084630A1

Abstract

本発明では、種々異なる実施例において、オプトエレクトロニクス素子（２００）を作製するための方法（９００）が提供される。この方法（９００）には、第１電極層（２０４）上にまたはその上方に有機機能層構造体（２０６）を形成する（９０２）ステップと、この有機機能層構造体（２０６）上にまたはその上方に第２電極層（２１４）を形成する（９０４）ステップと、オプトエレクトロニクス素子（２００）の複数の層のうちの少なくとも１つの層のあらかじめ設定した少なくとも１つの位置において上記の各層の材料の局所変化構造体（２１４）を形成する（９０６）ステップとを有する。

Description

本発明は、オプトエレクトロニクス素子を作製する方法およびオプトエレクトロニクス素子に関する。

有機発光ダイオードでは、この有機発光ダイオードによって形成した光の一部分は、この有機発光ダイオードから直接出力結合される。残りの光は、図１の有機発光ダイオード１００に示したように種々異なる損失チャネルに分散する。図１には、ガラス基板１０２と、その上に配置されかつインジウム−スズ−酸化物（ＩＴＯ）からなる透明の第１電極層１０４とを有する有機発光ダイオード１００が示されている。第１電極層１０４の上には第１有機層１０６が配置されており、さらにその上にはエミッタ層１０８が配置されている。エミッタ層１０８上には第２有機層１１０が配置されている。さらに第２有機層１１０上には金属製の第２電極層１１２が配置されている。第１電流供給部１１４は、第１電極層１０４および第２電極層１１２に接続されており、光を形成するための電流が、電極層１０４，１１２の間に配置される層構造体を通って導かれる。第１の矢印１１６は、電気エネルギが第２電極層１１２における表面プラズモンに変換されることをシンボリックに示している。別の損失経路は、発光路における吸収損失であると考えられる（第２の矢印１１８によってシンボリックに示されている）。有機発光ダイオード１００から出力結合される光は、例えば光の一部であり、この光は、上記の形成された光の一部が、ガラス基板１０２と空気との境界面において反射することに起因し（第３の矢印１２２によってシンボリックに示されている）、また上記の形成された光の一部が、第１電極１０４とガラス基板１０２との間の境界面において反射することに起因して（第４の矢印１２４によってシンボリックに示された）発生する。ガラス基板１０２から出力結合される上記の形成された光の一部は、図１において第５の矢印１２０によってシンボリックに示されている。このことからわかるのは、例えば、以下のような損失経路が存在することである。すなわち、ガラス基板１０２における光損失、有機層１０６，１１０における光損失、ならびに、金属製のカソード（第２電極層１１２）において形成される表面プラズモンのような損失経路が存在することである。これらの光成分は、有機発光ダイオード１００から容易に出力結合することはできないのである。

基板モードを出力結合するため、これまでは、有機発光ダイオードの基板の下側に、光学的な散乱によってまたはマイクロレンズによって上記の光を基板から出力結合することができるいわゆる出力結合シートを被着していた。さらに露出した基板表面を直接構造化することが公知である。しかしながらこのような方法によれば、有機発光ダイオードの外観は大きな影響を受けてしまう。これによって上記の基板の表面が乳白色状になってしまうのである。

有機発光ダイオードの有機層における光を出力結合するため、今日では種々異なるアプローチが存在するが、これらのアプローチのいずれも製品にまでは成熟していない。

上記のアプローチは、例えば
− 有機発光ダイオードの活性層に周期構造を入れる（フォトニック結晶）。しかしながらこれらの周期構造は、極めて波長依存性が高い。なぜならば上記のフォトニック結晶は、所定の波長だけしか出力結合できないからである。
− 有機層の光を基板に直接入力結合するために高屈折の基板を使用する。このアプローチは、高屈折基板用のコストが高いことに起因して極めて費用がかかる。さらに高屈折基板は、マイクロレンズ、（それぞれ高い屈折率を有する）散乱シートないしは表面構造化の形態の別の出力結合補助手段に頼らざるを得ないのである。

種々異なる実施例によって可能になるのは、例えば、オプトエレクトロニクス素子の１つまたは複数の有機層内の光も基板内の光も共に出力結合することができる構造をオプトエレクトロニクス素子内に、例えば有機発光ダイオード内に作製することである。例えば、上記の構造を形成しようとする各材料を局所的に加熱することによって（例えば溶融によって）上記の構造を作製することができ、これは例えばレーザ内部彫刻によって行われる。

種々異なる実施例において、オプトエレクトロニクス素子を作製するための方法が提供される。この方法は、第１電極層上またはこの上方に有機機能層構造体を形成するステップと、この有機機能層構造体上またはその上方に第２電極層を形成するステップと、上記のオプトエレクトロニクス素子の上記の複数の層のうちの少なくとも１つ層のあらかじめ設定した少なくとも１つの位置に、上記の各層の材料の局所変形構造体を形成するステップとを有する。

１つの実施形態では、各層の材料を局所的に加熱することにより、あらかじめ設定した少なくとも１つの位置において局所変化構造体を、例えば複数の局所変化構造体を形成することができる。

別の実施形態において、上記の各層の材料の局所的な加熱は、レーザを使用して行うことができる。

別の実施形態では、レーザを使用し、各層のレーザ彫刻が行われるように上記の各層の材料を局所的に加熱することができる。

別の実施形態では、１つの局所変化構造体（または複数の局所変化構造体）は、上記の第１電極層または第２電極内に形成することができる。

別の実施形態において、上記の方法はさらに、基板上にまたはその上方に第１電極層を形成するステップ、および／または第２電極層上にまたはその上方にカバー層を形成するステップを有することができる。

別の実施形態において、局所変化構造体（または複数の局所変化構造体）を基板に形成することができる。

別の実施形態において、局所変化構造体（または複数の局所変化構造体）は上記のカバー層に形成することができる。

別の実施形態において、上記の方法はさらに、上記の基板上にまたはその上方に、光学的に透明な中間層（この中間層は、場合によっては、１つまたは複数の局所変化構造体を形成する際に光学的に透過な中間層になる）を形成するステップを有することができ、ここでは、光学的に透明な中間層（ないしは場合によって光学的に透過な中間層）上にまたはその上方に第１電極層が形成され、および／または、上記の方法はさらに第２電極層上にまたはその上方にカプセリング層を形成するステップを有する。

「透過層」という語は、種々異なる実施例において、層が光を通し、例えば、オプトエレクトロニクス素子によって形成される、例えば１つまたは複数の波長領域の光に対し、例えば可視光の波長領域における（例えば、３８０ｎｍから７８０ｎｍの波長領域の少なくとも１つの部分領域における）光に対して透過性を有することと理解することができる。例えば、「透過層」という語は、種々異なる実施例において、実質的に、構造（例えば層）に入力結合される光の総量が、この構造（例えば層）からも出力結合されることであると理解することができる。

「透明層」という語は、種々異なる実施例において、層が（例えば３８０ｎｍから７８０ｎｍの波長領域の少なくとも１つの部分領域において）光を通し、１つの構造（例えば層）に入力結合される光は実質的に、散乱または光変換なしにこの構造（例えば層）からも出力結合されることである理解することができる。

別の実施形態において、１つの局所変形構造体（または複数の局所変形構造体）を上記の光学的に透明な中間層に形成することができ、これによってこの光学的に透明な層は、光学的に透過な層になる。

別の実施形態において、１つの局所変化構造体（または複数の局所変化構造体）は上記のカプセリング層に形成することができる。

別の実施形態において、１つの局所変化構造体（または複数の局所変化構造体）が形成される層は、少なくとも１μｍの層厚で形成される。

種々異なる実施形態において１つの局所変形構造体（または複数の局所変化構造体）は、オプトエレクトロニクス素子の２つの層の境界面に形成することもできる。このような実施形態において、境界面に上記の１つの局所変形構造体（または上記の複数の局所変形構造体）を形成しようとしている２つの層の層厚の合計は、少なくとも１μｍである。

別の実施形態において、上記の１つの局所変形構造体（または上記の複数の局所変形構造体）は、サブマイクロメートル範囲のサイズで形成することが可能である。

複数の局所変形構造体がサブマイクロメートル範囲のサイズで形成される実施形態において、上記の複数の局所変形構造体は、非周期的な、言い換えればランダムなパターンで形成することができ、ここには規則的な配列は存在しないのである。

別の実施形態において、上記の１つの局所変化構造体（または上記の複数の局所変化構造体）は、少なくとも１マイクロメートルのサイズで形成することができる。

複数の局所変形構造体が、少なくとも１マイクロメートルのサイズで形成される実施形態において、これらの局所変形構造体は、規則的な、例えば周期的なパターンで形成することができる。

別の実施形態において、局所変化構造体として、局所的かつ確定的な構造（例えば光学的なレンズ構造）を形成することができる。

種々異なる実施例において、オプトエレクトロニクス素子が提供される。このオプトエレクトロニクス素子は、第１電極層と、この第１電極層上の、またはその上方の有機機能層構造体と、この有機機能構造層上の、またはその上方の第２電極層とを有しており、オプトエレクトロニクス素子の複数の層のうちの少なくとも１つの層は、あらかじめ設定した少なくとも１つの位置に各層の材料の局所変形構造体を有する。

１つの実施形態において局所変形構造体は、上記の第１電極層または第２電極層に形成することができる。

別の実施形態において上記のオプトエレクトロニクス素子はさらに基板を有することができ、ここでは第１電極層がこの基板上またはその上方に配置されており、および／または上記のオプトエレクトロニクス素子は、第２電極層上の、またはその上方のカバー層を有している。

別の実施形態において、上記の基板および／またはカバー層に局所変形構造体を形成することができる。

別の実施形態において上記のオプトエレクトロニクス素子はさらに、上記の基板上にまたはその上方に光学的に透明な中間層（ないしは光学的に透過な中間層）を有することができ、ここで第１電極層は、光学的に透明な中間層（ないしは光学的に透過な中間層）上にまたはその上方に配置され、および／または上記のオプトエレクトロニクス素子は、第２電極層上の、またはその上方のカプセリング層を有する。

別の実施形態において、１つの局所変形構造体（または複数の局所変形構造体）を上記の光学的に透明な中間層（ないしは光学に透過な中間層）に形成することが可能である。

別の実施形態において局所変化構造体（または複数の局所変化構造体）を上記のカプセリング層に形成することができる。

別の実施形態において、１つの局所変化構造体（または複数の局所変化構造体）を有する層は、少なくとも１μｍの層厚を有し得る。

種々異なる実施形態において、１つの局所変形構造体（または複数の局所変形構造体）は、上記のオプトエレクトロニクス素子の２つの層の境界面に構成することも可能である。このような実施形態において、境界面に上記の１つの局所変化構造体（または複数の局所変形構造体）を形成しようとしている２つの層の層厚の合計は、少なくとも１μｍである。

別の実施形態において、上記の１つの局所変形構造体（または複数の局所変形構造体）は、サブマイクロメートル範囲のサイズを有する。

複数の局所変形構造体がサブマイクロメートル範囲のサイズで構成される実施形態において、上記の複数の局所変形構造体は、非周期的な、言い換えればランダムなパターンで形成され、すなわちここには規則的な配列は存在しないのである。

複数の局所変形構造体が、少なくとも１マイクロメートルのサイズで構成される実施形態において、これらの局所変形構造体は、規則的な、例えば周期的なパターンで形成することができる。

別の実施形態において、局所変化構造体として、局所的かつ確定的な構造（例えば光学的なレンズ構造）を構成することができる。

ここで指摘しておきたいのは、上記の１つまたは複数の局所変化構造体を構成して、この局所変化構造体が、人間の目には見えないが、光の一部を散乱させて光の出力結合を改善できることである。

本発明の実施例を図面に示し、以下で詳しく説明する。

従来の有機発光ダイオードを示す図である。本発明による有機発光ダイオードの実施例を示す図である。本発明による別の有機発光ダイオードの実施例を示す図である。本発明によるさらに別の有機発光ダイオードの実施例を示す図である。本発明によるさらに別の有機発光ダイオードの実施例を示す図である。本発明によるさらに別の有機発光ダイオードの実施例を示す図である。本発明によるさらに別の有機発光ダイオードの実施例を示す図である。本発明によるさらに別の有機発光ダイオードの実施例を示す図である。本発明にしたがってオプトエレクトロニクス素子を作製する方法のフローチャートを示す図である。

以下の詳細な説明では、この説明の一部を構成しかつわかり易くするために固有の実施形態が示されている添付の図面を参照する。これらの実施形態では本発明を実施することができる。この点に関し、「上」、「下」、「前方」、「後方」、「前側」、「後ろ側」などの方向を示す用語は、ここで説明する図の方向を基準にして使用する。実施形態のコンポーネントは複数の種々異なる向きに位置決めすることができるため、上記の方向を示す語は、わかり易くするために使用されるのであり、制限的なものではない。本発明の保護範囲から逸脱することなく別の実施形態を利用でき、また構造的または論理的な変更を行えることはいうまでもない。ここで説明した種々異なる例示的な実施形態の特徴は、特に断らないかぎり互いに組み合わせられることも当然である。したがって以下の詳細な説明は、制限的な意味で解釈すべきではなく、本発明の保護範囲は添付の特許請求の範囲によって定められるのである。図面において同じまたは類似の要素には、目的にかなっているかぎり、同じ参照符号が付されている。

本明細書の枠内において「接合されている」、「接続されている」ならびに「結合されている」という用語はそれぞれ、直接的な接合も間接的な接合も、直接的な接続も間接的な接続も、直接的な結合も間接的な結合も共に示すために使用される。図面において同じまたは類似の要素には、目的にかなっているかぎり、同じ参照符号が付されている。

上記のオプトエレクトロニクス素子は、種々異なる実施例において、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ organic light emitting diode）として、有機フォトダイオード（ＯＰＤ organic photodiode）として、有機太陽電池（ＯＳＣ organic solar cell）として、または有機トランジスタとして、例えば有機薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ organic thin film transistor）として構成することが可能である。オプトエレクトロニクス素子は、種々異なる実施例において集積回路の一部とすることができる。さらに、共通の１つのケーシング内に収容される複数のオプトエレクトロニクス素子を設けることが可能である。

図２には、種々異なる実施例にしたがい、オプトエレクトロニクス素子の１つの実現形態として有機発光ダイオード２００が示されている。

有機発光ダイオード２００の形態のこのオプトエレクトロニクス素子は、基板２０２を有し得る。基板２０２は、例えば、電子素子または層、例えばオプトエレクトロニクス素子用の支持エレメントとして使用することができる。基板２０２は、例えば、ガラス、石英および／または半導体材料または別の任意の適当な材料を有するかまたはこれらから形成することが可能である。さらに基板２０２は、プラスチックシートを有するかまたは１つないしは複数のプラスチックシートを備えた積層体を有し、またはこれらから形成することができる。上記のプラスチックは、１つまたは複数のポリオレフィン（例えば高密度または低密度ポリエチレン（ＰＥ polyethylen）またはポリプロピレン（ＰＰ polypropylen））を有するかまたはこれらか形成することが可能である。さらに上記のプラスチックは、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ polyvinyl chloride）、ポリスチロール（ＰＳ polystyrol）、ポリエステルおよび／またはポリカーボネート（ＰＣ polycarbonate）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ polyethylene terephthalate）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ polyethersulfone）および／またはポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ polyethylen naphthalat）を有するかまたはこれらから形成することができる。さらに基板２０２は、例えば、金属シートを有することができ、例えば、アルミニウムシート、ステンレススチールシート、銅シートまたはこれらの組み合わせないしは積層体を有することができる。基板２０２は、上で挙げた材料のうちの１つまたは複数の材料を有することが可能である。基板２０２は、透明、透過性、部分半透過性、部分透明に実施することができ、または不透明に実施することも可能である。

基板２０２上にまたはその上方に（例えば第１電極層２０４の形態の）第１電極２０４を被着することができる。（以下では下側電極２０４とも称する）第１電極２０４は、導電性材料から構成するかまたはこのような導電性材料とすることができ、これは、例えば、金属、透明導電性酸化物（ＴＣＯ transparent conductive oxide）、からなるか、または、同じ金属または相異なる金属および／または同じＴＣＯまたは相異なるＴＣＯの複数の層の積層体からなる。透明導電性酸化物は、例えば酸化金属のような透明かつ導電性の材料であり、このような酸化金属には、例えば、亜鉛酸化物、スズ酸化物、カドミウム酸化物、チタン酸化物、インジウム酸化物またはインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）がある。例えばZnO，SnO₂またはIn₂O₃のような２元の金属酸素化合物の他に、例えばZn₂SnO₄，CdSnO₃，ZnSnO₃，MgIn₂O₄，GaInO₃，Zn₂In₂O₅またはIn₄Sn₃O₁₂のような３元の金属酸素化合物も、または種々異なる透明導電性酸化物の混合物もＴＣＯのグループに所属する。さらに上記のＴＣＯは、必ずしも化学量論的な組成に相応する必要はなく、さらにｐドーピングまたはｎドーピングすることが可能である。第１電極２０４は、アノードとして、すなわち正孔注入材料として形成することができる。

種々異なる実施例において第１電極２０４は、ＴＣＯの層上に金属の層を組み合わせた積層体またはこの逆の積層体によって構成することができる。１つの例は銀層であり、この銀層は、インジウム−スズ酸化層（ＩＴＯ）上に載置される（ＩＴＯ上の銀）。種々異なる実施例において、第１電極２０４は、金属（例えばAg，Pt，Au，Mg）を有するかまたは上記の材料の金属合金（例えばAgMg合金）を有し得る。種々異なる実施例において第１電極２０４は、AlZnOまたは類似の材料を有し得る。

種々異なる実施例において第１電極２０４は、例えばカソード材料として、すなわち電子注入材料として使用可能な金属を有し得る。カソード材料として殊に、例えばAl，Ba，In，Ag，Au，Mg，CaまたはLi、ならびにこれらの材料の化合物、組み合わせまたは合金を種々異なる実施例において使用することができる。

オプトエレクトロニクス素子２００をボトムエミッタとする場合、第１電極２０４（例えば第１金属電極２０４）は、例えば約２５ｎｍ以下の層厚、例えば約２０ｎｍ以下の層厚、例えば約１８ｎｍ以下の層厚を有し得る。さらに第１電極２０４は、例えば約１０ｎｍ以上の層厚、例えば約１５ｎｍ以上の層厚を有し得る。種々異なる実施例において第１電極２０４は、約１０ｎｍから約２５ｎｍの範囲の層厚を、例えば約１０ｎｍから約１８ｎｍの範囲の層厚を、例えば約１５ｎｍから約１８ｎｍの範囲の層厚を有し得る。

オプトエレクトロニクス素子２００をトップエミッタとする場合、第１電極２０４は、例えば約４０ｎｍ以上の層厚を、例えば５０ｎｍ以上の層厚を有し得る。

さらにオプトエレクトロニクス素子２００は、第１電極２０４上にまたはその上方に被着されるかまた被着されている有機機能層構造体２０６を有することができる。

有機機能層構造体２０６は、例えば蛍光性および／またはリン光性のエミッタを有する１つまたは複数のエミッタ層２０８と、１つまたは複数の正孔誘導層２１０とを有し得る。

種々異なる実施例にしたがってオプトエレクトロニクス素子においてエミッタ層２０８に使用可能なエミッタ材料の例には、有機または有機金属化合物が含まれており、これらの例には、ポリフルオレン、ポリチオフェンおよびポリフェニレン（例えば２−または２，５−置換ポリｐフェニレンビニレン）の誘導体ならびに金属錯体、例えばイリジウム錯体があり、例えば青色のリン光性のFIrPic（ビス（３，５−ジフルオロ２−（２−ピリジル）フェニル−（２−カルボキシピリジル）−イリジウムIII）、緑色のリン光性のIr（ppy）₃（トリス（２−フェニルピリジン）イリジウムIII）、赤色のリン光性Ru（dtb-bpy）₃＊２（PF₆）（トリス［４，４’−ジ−ｔ−ブチル−（２，２’）−ビピリジン］ルテニウム（III）錯体）ならびに青色の蛍光性のDPAVBi（４，４−ビス［４−（ジ−ｐトリルアミノ）スチリル］ビフェニル）、緑色の蛍光性のTTPA（９，１０−ビス［Ｎ，Ｎ−ジ（ｐ−トリル）−アミノ］アントラセン）および赤色の蛍光性のDCM2（４−ジシアノメチレン）−２−メチル−６−ジュロリジル−９−エニル−４Ｈ−ピラン）が非ポリマエミッタとして含まれているのである。このような非ポリマエミッタは、例えば、熱蒸着によってデポジット可能である。さらに、例えばスピンコーティングなどの湿式化学方式によってデポジット可能なポリマエミッタを使用可能である。

上記のエミッタ材料は、適当な手法でマトリクス材料に入れることができる。

オプトエレクトロニクス素子２００のエミッタ層２０８のエミッタ材料は、例えば、オプトエレクトロニクス素子２００が白色光を放射するように選択することができる。エミッタ層２０８は、種々異なる複数の色（例えば、青および黄色、または、青、緑および赤）を放射するエミッタ材料を有することができ、また択一的にはエミッタ層２０８は、複数の部分層から構成することも可能であり、例えば、青色の蛍光性のエミッタ層２０８または青色のリン光性のエミッタ層２０８から、緑色の蛍光性のエミッタ層２０８から、および赤色のリン光性のエミッタ層２０８から構成することも可能である。種々異なる色を混ぜることによって結果的に白色の色印象を有する光を放射することができる。択一的には、上記の層によって形成される１次放射のビーム路に変換材料を配置することも可能であり、この変換材料は、１次ビームの少なくとも一部を吸収して別の波長の２次ビームを放射するため、１次ビームおよび２次ビームを組み合わせることにより、（まだ白色でない）１次ビームから白色の色印象が得られるのである。

有機機能層構造体２０６は一般的に１つまたは複数の機能層を有することができる。この１つまたは複数の機能層は、有機ポリマ、有機オリゴマ、有機モノマ、有機非ポリマ小分子（"small molecules"）またはこれらの材料の組み合わせを有することが可能である。例えば、有機機能層構造体２０６は、正孔輸送層２１０として実施されるかまたは実施されている１つまたは複数の機能層を有することができるため、例えばＯＬＥＤの場合にはエレクトロルミネセンス層またはエレクトロルミネセンス領域への効果的な正孔注入が可能になる。正孔輸送層２１０用の材料として、例えば、第３アミン、カルバゾール誘導体、導電性ポリアニリンまたはポリエチレンジオキシチオフェンを使用可能である。種々異なる実施例において上記の１つまたは複数の機能層をエレクトロルミネセンス層として実施することができる。

種々異なる実施例において、正孔輸送層２１０は、第１電極２０４上にまたはその上方に被着することができ、例えばデポジットすることができ、またエミッタ層２０８は、正孔輸送層２０１の上にまたはその上方に被着することができ、例えばデポジットすることができる。

オプトエレクトロニクス素子２００は一般的に、オプトエレクトロニクス素子２００の機能をさらに改善し、ひいてはその効率をさらに改善するための使用される別の有機機能層を有することができる。

オプトエレクトロニクス素子２００は、「ボトムエミッタ型」および／または「トップエミッタ型」として構成可能である。

種々異なる実施例において、有機機能層構造体２０６は、最大で約１．５μｍの層厚を有することができ、例えば最大で約１．２μｍの層厚を、例えば最大で約１μｍの層厚を、例えば最大で約８００ｎｍの層厚を、例えば最大で約５００ｎｍの層厚を、例えば最大で約４００ｎｍの層厚を、例えば最大で約３００ｎｍの層厚を有することができる。種々異なる実施例において、有機機能層構造体２０６は、例えば、直に上下に配置された複数のＯＬＥＤの積層体を有することができ、各ＯＬＥＤは、例えば、最大で約１．５μｍの層厚を有することができ、例えば最大で約１．２μｍの層厚を、最大で約１μｍの層厚を、例えば最大で約８００ｎｍの層厚を、例えば最大で約５００ｎｍの層厚を、例えば最大で約４００ｎｍの層厚を、例えば最大で約３００ｎｍの層厚を有することができる。種々異なる実施例において有機機能層構造体２０６は、例えば上下に直に配置される３つまたは４つのＯＬＥＤからなる積層体を有することができ、この場合、例えば、有機機能層構造体２０６は、最大で約３μｍの層厚を有することができる。

有機機能層構造体２０６上にまたはその上方に（例えば第２電極層２１２の形態で）第２電極２１２を被着することができる。

種々異なる実施例において、第２電極２１２は、第１電極２０４と同じ材料を有するかまたは同じ材料から構成することができ、種々異なる実施例において金属が殊に適している。

種々異なる実施例において、第２電極２１２は、例えば約５０ｎｍ以下の層厚を有することができ、例えば約４５ｎｍ以下の層厚を、例えば約４０ｎｍ以下の層厚を、例えば約３５ｎｍ以下の層厚を、例えば約３０ｎｍ以下の層厚を、例えば約２５ｎｍ以下の層厚を、例えば約２０ｎｍ以下の層厚を、例えば約１５ｎｍ以下の層厚を、例えば約１０ｎｍ以下の層厚を有することが可能である。種々異なる実施例において第２電極２１２は、任意の大きさの層厚を有することができる。

図２に示したように、基板内の少なくとも１つのあらかじめ設定した位置（またはあらかじめ設定した複数の位置）で基板モードを出力するため、基板２０２の材料の（１つずつの）局所変化構造体が設けられている。種々異なる実施例において、上記の局所変化構造体は、彫刻の形態で形成され、例えば基板内部彫刻の形態で形成される。種々異なる実施例において上記の局所変化構造体は、非周期構造の形態で形成される。この局所変化構造体は、例えばエミッタ層２０８によって形成されかつ基板２０２にガイドされる光を散乱させる。この実施形態の利点は、基板２０２の表面（例えばガラス表面）は、これまでと同じくその反射性の印象を保っていることである。これにより、付加的にオプトエレクトロニクス素子２０２の「オフ状態の外観」（"Off-State-Appearance"）を改善することができる。上記の１つまたは複数の局所変化構造体は、基板２０２内のあらかじめ設定したまたはあらかじめ定めた位置に（以下で説明する実施例では、場合によってはこのオプトエレクトロニクス素子の１つまたは複数の別の層内に）形成することができるため、人工的に形成される所望の散乱構造（非確定的かつ不所望の不均一性に起因しない各層の材料内の不均一性）が構成される。上記の１つまたは複数の局所変化構造体は、すべて同じサイズにするかまたは異なるサイズにすることが可能である。１つまたは複数の層への複数の局所変化構造体の配置は、ランダムに行うことができ、言い換えれば非周期的にすることが可能である。択一的にはこの局所変化構造体は、あらかじめ設定した（例えば周期的な）パターンで配置されるかまたは配置されていることが可能である。さらに上記の複数の局所変化構造体を用いれば、局所的な確定的構造、例えばレンズ構造を１つまたは複数の層内に形成することができる。

上記の複数の局所変化構造体がサブμｍ領域のサイズを有する場合、種々異なる実施例において、これらの局所変化構造体は非周期的パターンで配置される。上記の複数の局所変化構造体が少なくとも１μｍのサイズを有する場合、種々異なる実際において、これらの局所変化構造体は、周期的なパターンで配置される。しかしながら、上記の複数の局所変化構造体が少なくとも１μｍのサイズを有する場合であってもこれらの局所変化構造体を非周期的に配置できることを注意しておく。

有機発光ダイオード２００は、ボトムエミッタとして、またはトップかつボトムエミッタとして構成されるかまたは構成されていることが可能である。

図３には、種々異なる実施例にしたがい、オプトエレクトロニクス素子の１つの実現形態としての有機発光ダイオード３００が示されている。

図２の有機発光ダイオード２００とは異なり、図３のこの有機発光ダイオード３００では基板２０２の内部彫刻は行われていない。有機発光ダイオード３００は、トップエミッタとして構成されている。さらに有機発光ダイオード３００は、カバー層３０２を有しており、このカバー層は、例えば、ガラスまたは別の適当な材料から作製され、例えば、以下の材料のうちの１つから作製される。すなわち、石英、半導体材料、プラスチックシート、または、１つまたは複数のプラスチックシートの積層体から作製されるのである。このプラスチックは、１つまたは複数のポリオレフィン（例えば高密度または低密度ポリエチレン（ＰＥ polyethylen）またはポリプロピレン（ＰＰ polypropylen））を有するかまたはこれらから形成することが可能である。さらに上記のプラスチックは、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ polyvinyl chloride）、ポリスチロール（ＰＳ polystyrol）、ポリエステルおよび／またはポリカーボネート（ＰＣ polycarbonate）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ polyethylene terephthalate）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ polyethersulfone）および／またはポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ polyethylen naphthalat）を有するかまたはこれらから形成することができる。カバー層３０２は、透過性、例えば透明、部分透過性、例えば部分透明に構成することができる。

カバー層３０２は、約１μｍから約５０μｍの範囲の層厚を、例えば約５μｍから４０μｍの範囲の層厚を、例えば約１０μｍから約２５μｍの範囲の層厚を有することが可能である。

図３の有機発光ダイオード３００では、カバー層３０２に１つまたは複数の局所変化構造体が設けられており、そこに散乱中心部が形成されている。この散乱中心部は、図２に関連して上で例示的に説明した通りのものである。これによってトップ側に放射する有機発光ダイオード３００では光出力結合が改善される。ここでこれは、例えば、カバー層３０２（例えばカバーガラス）が、（例えば内部彫刻の形態の）１つまたは複数の局所変化構造体を有することによって行われる。

種々異なる実施例において、さらに、１つまたは複数の局所変化構造体を場合によってはカバー層３０２（例えばカバーガラス）および／または基板２０２内に入れることができ、これによって有機発光ダイオードが透明である場合であっても、この有機発光ダイオードの各層の透明性に大きな影響を与えることなく、光出力結合を改善することできる。

図４には、種々異なる実施例にしたがい、オプトエレクトロニクス素子の１つの実現形態としての有機発光ダイオード４００が示されている。

図４の有機発光ダイオード４００は、トップおよびボトムエミッタとして構成されており、基板２０２にもカバー層３０２にも共にそれぞれ１つまたは複数の局所変化構造体４０２，４０４を有している。これらの局所変化構造体は、図２に関連して上で説明した通りの変化構造体である。

有機発光ダイオード（例えば有機発光ダイオード５００）の有機層において誘導されるモードを出力結合するため、場合によっては、基板２０２および／またはカバー層３０２に１つまたは複数の局所変化構造体を設けるのでは、例えば内部を彫刻するのでは十分でないこともあり得る。それは、約ｎ＝１．７から約ｎ＝２の範囲の屈折率を有する（例えば約ｎ＝１．８から約ｎ＝２の範囲の屈折率、例えば約ｎ＝１．７から約ｎ＝１．８の範囲の屈折率を有する）（例えば第１電極２０４、例えばアノードを含めた）有機層（例えば有機機能層構造体２０６の層）と、例えばｎ＝１．５の屈折率を有する基板２０２（例えばガラス基板の場合）との間で、使用される材料に起因して一般的に存在する屈折率の跳躍により、上記の光は、少なくとも一部分は基板２０２（例えばガラス基板２０２）には到達しないからである。種々異なるタイプの局所変化構造体により、このような局面に遭遇することがある。

したがって、例えば、種々異なる実施例にしたがったオプトエレクトロニクス素子の実現形態としての有機発光ダイオード５００（図５を参照されたい）に示したように基板２０２と、第１電極、例えばアノード２０４との間に、透明かつ高屈折の（例えば窒化シリコンおよび／または酸化チタンからなる）層５０２、または、透明かつ高屈折の複数の層からなる積層体５０２を設けることができる。上記の１つまたは複数の局所変化構造体は、透明かつ高屈折の層５０２内に（または透明かつ高屈折の複数の層からなる積層体５０２内に）設けることができる。例えば、透明かつ高屈折の層５０２（または透明かつ高屈折の複数の層からなる積層体５０２）は内部を彫刻するかまたは彫刻されていることが可能である。有機機能層構造体２０６の層から到来する光は、透明かつ高屈折の層５０２内で（または透明かつ高屈折の複数の層からなる積層体５０２内で）散乱させることができ、これによってこの光は出力結合される。例えば、上記の彫刻（一般的には１つまたは複数の局所変化構造体）は、第１電極（アノード）２０４／高屈折層５０２間の境界面に、または、基板２０２／高屈折層５０２間の境界面に設けることも可能である。いずれの場合も上記の光は同様に散乱される。

種々異なる実施例において、透明かつ高屈折の層５０２は、約１μｍから５０μｍの範囲の層厚を有することができ、例えば約５μｍから約４０μｍの範囲の層厚、例えば約１０μｍから約２５μｍの範囲の層厚を有することができる。

したがって種々異なる実施例において、図５の有機発光ダイオード５００は、実質的に図２の有機発光ダイオード２００と同じであり、単に基板２０２と第１電極２０４との間に１つまたは複数の付加的な層、すなわち、例えば透明かつ高屈折の層５０２（または透明かつ高屈折の複数の層からなる積層体５０２）を備えているだけである。さらにこの場合に必ずしも１つまたは複数の局所変化構造体を基板に設ける必要はなく（しかしながら選択的には任意に可能である）、透明かつ高屈折の層５０２（または透明かつ高屈折の複数の層からなる積層体５０２）が設けられるのである（図５では参照符号５０４で示されている）。

透明かつ高屈折の層５０２が望ましくない場合、例えば、第１電極２０４（例えばアノード）と基板２０２との間の境界面６０２に、１つまたは複数の局所変化構造体（図６の有機発光ダイオード６００では参照符号６０４で示されている）を設けるか設けられており、これは、例えば内部彫刻によって、例えばレーザ内部彫刻によって設けられて、この境界面６０２において光の散乱が行われる。したがって容易にわかるように基板２０２と透明アノード２０４との間の接合部が内部彫刻され、高屈折率（例えばアノード２０４）と低屈折率（例えば基板２０２）との間の境界面６０２が構造化され、ひいてはここで光を散乱させることができる。

したがって種々異なる実施例において、図６の有機発光ダイオード６００は、実質的に図２の有機発光ダイオード２００と同じであり、単に第１電極２０４（例えばアノード）と基板２０２との間の境界面に１つまたは複数の局所変化構造体を備えているだけである。図６の有機発光ダイオード６００の別の実現形態において１つまたは複数の局所変化構造体を基板２０２内に設けられることに注意されたい。

図７には、種々異なる実施例による有機発光ダイオード７００が示されている。

これらの実施例では、トップエミッタ型の有機発光ダイオード７００または透明有機発光ダイオードの場合に、（例えば少なくとも１μｍ）の十分な層厚を有する高屈折材料（例えば約ｎ＝１．７から約ｎ＝２の範囲の屈折率、（例えば約ｎ＝１．８から約ｎ＝２の範囲の屈折率、例えば約ｎ＝１．７から約ｎ＝１．８の範囲の屈折率））からなる薄膜カプセリング層７０２を透明の第２電極（例えばカソード）に設け、この薄膜カプセリング層７０２に１つまたは複数の局所変化構造体（図７では参照符号７０４で示されている）を設けることができる。種々異なる実施例では、例えば薄膜カプセリング層７０２に被着される（可能な限りに高屈折の）層を設けることも可能である。

種々異なる実施例において、「カプセル」または「カプセリング」とは、例えば、湿気および／または酸素に対するバリアを提供してこの有機機能層構造体にこれらの物質が入り込むことができないようにすることである。

したがって種々異なる実施例において、図７の有機機能発光ダイオード７００は、実質的に図４の有機発光ダイオード４００と実質的に同じであり、上記の１つまたは複数の局所変化構造体が、薄膜カプセリング層７０２だけに含まれるかまたは薄膜カプセリング層７０２にも含まれるのである。

種々異なる実施例において薄膜カプセリング層７０２は、以下の材料のうちの１つまたは複数の材料を有するかまたはこれら構成することができ、すなわち、以下の１つの材料、または複数の材料の混合物、または複数の材料からなる層の積層体から構成することができ、これらの材料には、例えばSiO₂，Si₃N₄，SiON（これらの材料は、例えばＣＶＤ法によってデポジットされる）、Al₂O₃，ZrO₂，TiO₂，Ta₂O₅，SiO₂，ZnOおよび／またはHfO₂（これらの材料は、例えば、ＡＬＤ法によってデポジットされる）が含まれ、または上これらの材料の組み合わせである。

図８には、種々異なる実施例によるさらに別の有機機能発光ダイオード８００が示されている。

これらの実施例において、（この場合には透明の）第１電極２０４に１つまたは複数の局所変化構造体が設けられるかまたは設けられているようにすることが可能である（図８では参照符号８０２で示されている）。

種々異なる実施例において、上記の有機発光ダイオードに、一般的にはオプトエレクトロニクス素子に、複数の彫刻した層の組み合わせを設けることもできる。ここでは、光の出力結合を高めると同時にオプトエレクトロニクス素子の透明度を維持するため、１つまたは複数の層をわずかなに彫刻することも可能である。

例えば、（１つまたは複数のレーザを使用した）内部彫刻の技術によって可能になるのは、上記の層内に任意の構造を書き込むないしは形成することである。種々異なる実施例において、上記の構造は、例えば、固有の散乱特性を有する層とすることができ、択一的または付加的には上記のオプトエレクトロニクス素子の１つまたは複数の層内に、例えばレンズ作用を生じさせることの可能な３次元構造を書き込むないしは形成することもできる。これにより、この有機発光ダイオードの発光画像における例えば明るく光る文字などのように最終的なアプリケーション用に特殊な効果を生じさせることも可能である。

例えば、レーザ内部彫刻用に対し、それ自体がすべて光学的に透過性を有する、例えば透明な材料を設けることができるため、基板２０２またはカバー層３０２は必ずしもガラスから構成する必要はない。またこれが、例えばプラスチックから、またはその他の透過性の、例えば透明の材料から構成するかまたはこのような材料を有するようにすることも可能である。

したがって種々異なる実施例において、基板モードおよび／または別の層のモード、例えば第１電極のモード（例えばＩＴＯモード）および／または有機体のモード、すなわち有機層構造のモードが出力結合されるようにする。これらのモードは、ＩＴＯ／有機体モードとも称される。

種々異なる実施例において、上記の彫刻は、数ｎｍまで層の境界面まで接近して形成することができる（しかしながら、この境界面を意図的に構造化しようとする実施例を除いてこの境界面を破壊することはしない）。

図９には種々異なる実施例にしたがい、オプトエレクトロニクス素子を作製する方法のフローチャート９００が示されている。

種々異なる実施例では、上記の方法により、ステップ９０２において第１電極層上にまたはその上方に有機機能層構造体を形成することができる。さらにステップ９０４では第２電極層を上記の有機機能層構造体上にまたはその上方に形成することができる。最後のステップ９０６において、上記のオプトエレクトロニクス素子の複数の層のうちの少なくとも１つの層のあらかじめ設定して少なくとも１つの位置において、各層の材料の局所変化構造体を形成することができる。

この局所変化構造体は、各層の材料構造を局所的に損傷させることによって形成することができ、例えば、材料を局所的に加熱して、これが、例えば、非可逆的な損傷になり、この非可逆的に損傷が層に光散乱性の構造を形成するようにすることによって形成することができる。このためには、例えばレーザ内部彫刻の技術を使用可能である。

レーザ内部彫刻の枠内では、種々異なる実施例において、彫刻すべき層を透過する波長の光を形成して放射するレーザを使用することができる。

Claims

オプトエレクトロニクス素子（２００）を作製する方法（９００）において、
該方法は、
− 第１電極層（２０４）上にまたは当該第１電極層（２０４）の上方に有機機能層構造体（２０６）を形成するステップ（９０２）と、
− 当該有機機能層構造体（２０６）上にまたは当該有機機能層構造体（２０６）の上方に第２電極層（２１２）を形成するステップ（９０４）と、
− 前記オプトエレクトロニクス素子（２００）の前記複数の層のうちの少なくとも１つの層のあらかじめ設定した位置に前記各層の部材の局所変化構造体（２１４）を形成するステップ（９０６）とを有する、
ことを特徴とする方法。
請求項１に記載の方法（９００）において、
前記あらかじめ設定した少なくとも１つの位置において、前記各層の部材を局所的に加熱することによって局所変化構造体（２１４）を形成する、
ことを特徴とする方法。
請求項２に記載の方法（９００）において、
レーザを使用して前記各層の部材の前記局所的な加熱を行い、有利には前記各層をレーザ内部彫刻することによって加熱する、
ことを特徴とする方法。
請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法（９００）において、
前記第１電極層（２０４）または前記第２電極層（２１２）内に局所変化構造体（８０２）を形成する、
ことを特徴とする方法。
請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法（９００）において、
さらに、
− 基板（２００）上にまたは当該基板（２００）の上方に前記第１電極層（２０４）を形成し、および／または、前記第２電極層（２１２）上または当該第２電極層（２１２）の上方にカバー層（３０２）を形成し、
− 有利には局所変化構造体（２１４，３０４）を前記基板（２０２）および／または前記カバー層（３０２）内に形成する、
ことを特徴とする方法。
請求項５に記載の方法（９００）において、
さらに
− 前記基板（２０２）上にまたは当該基板（２０２）の上方に光学的に透過な中間層（５０２）を形成し、当該光学的に透過な中間層（５０２）上にまたは当該光学的に透過な中間層（５０２）の上方に当該第１電極層（２０４）を形成し、および／または前記第２電極層（２１２）上にまたは当該第２電極層（２１２）の上方にカプセリング層（７０２）を形成し、
− 有利には局所変化構造体（５０４，７０４）を前記光学的に透過な中間層（５０２）および／または前記カプセリング層（７０２）内に形成する、
ことを特徴とする方法。
請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法（９００）において、
局所変化構造体が形成される層を少なくとも１μｍの層厚で形成する、
ことを特徴とする方法。
請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法（９００）において、
− 前記局所変化構造体をサブマイクロメール範囲のサイズで形成するか、または
− 前記局所変化構造体を少なくとも１マイクロメートルのサイズで形成する、
ことを特徴とする方法。
オプトエレクトロニクス素子（２００）において、
該オプトエレクトロニクス素子は、
− 第１電極層（２０４）と、
− 当該第１電極層（２０４）上の、または当該第１電極（２０４）の上方の有機機能層構造体（２０６）と、
− 当該有機機能層構造体（２０６）上の、または当該有機機能層構造体（２０６）の上方の第２電極層（２１２）と、
− 前記オプトエレクトロニクス素子（２００）の複数の層のうちの少なくとも１つの層は、あらかじめ設定した少なくとも１つの位置に前記各層の部材の局所変化構造体（２１４）を有する、
ことを特徴とするオプトエレクトロニクス素子（２００）。
請求項９に記載のオプトエレクトロニクス素子（２００）において、
局所変化構造体（８０２）が、前記第１電極層（２０４）または前記第２電極層（２１２）内に形成されている、
ことを特徴とするオプトエレクトロニクス素子（２００）。
請求項９または１０に記載のオプトエレクトロニクス素子（２００）において、
該オプトエレクトロニクス素子は、
− さらに基板（２０２）を有しており、ただし前記第１電極層（２０４）は、前記基板（２０２）上にまたは当該基板（２０２）の上方に配置されており、および／または
前記第２電極（２１２）上のまたは当該第２電極（２１２）の上方のカバー層（３０２）を有しており、
− 有利には局所変化構造体（２１４，３０４）が前記基板（２０２）および／または前記カバー層（３０２）内に形成されている、
ことを特徴とするオプトエレクトロニクス素子（２００）。
請求項９から１１までのいずれか１項に記載のオプトエレクトロニクス素子（２００）において、
さらに前記オプトエレクトロニクス素子は、
− 前記基板（２０２）上の、または当該基板（２０２）の上方の光学的に透過な中間層（５０２）を有しており、
ただし前記第１電極層（２０４）は、前記光学的に透過な中間層（５０２）上にまたは当該光学的に透過な中間層（５０２）の上方に配置されており、および／または
前記第２電極層（２１２）上の、または当該第２電極層（２１２）の上方のカプセリング層（７０２）を有しており、
− 有利には、前記光学的に透過な中間層（５０２）および／または前記カプセリング層（７０２）内に局所変化構造体（５０４，７０４）が形成されている、
ことを特徴とするオプトエレクトロニクス素子（２００）。
請求項９から１２までのいずれか１項に記載のオプトエレクトロニクス素子（２００）において、
局所変化構造体を有する層は、少なくとも１μｍの層厚を有する、
ことを特徴とするオプトエレクトロニクス素子（２００）。
請求項９から１３までのいずれか１項に記載のオプトエレクトロニクス素子（２００）において、
− 前記局所変化構造体は、サブマイクロメール範囲のサイズを有するか、または
− 前記局所変化構造体は、少なくとも１マイクロメートルのサイズを有する、
ことを特徴とするオプトエレクトロニクス素子（２００）。