JP2015517194A - 電磁ビーム用散乱層を作製する方法および電磁ビームを散乱するための散乱層 - Google Patents

Abstract

本発明では、種々異なる実施例において、電磁ビーム用散乱層（１０６）を作製する方法が示されており、この方法は、支持体（１０２，１０４）上に散乱中心体（３０６）を載置するステップと、散乱中心体（３０６）上にガラス（３１２）を載置するステップと、ガラス（３１２）を液状化して、液状化したガラス（３１２）の一部が前記散乱中心体（３０６）の間に流れ込んで支持体の表面（３０２）に到達するが、液状化したガラス（３１２）の一部がなお散乱中心体（３０６）の上方にまだ残存しているようにするステップとを有する。

Description

本発明では種々異なる実施形態において、電磁ビーム用散乱層を作製する方法および電磁ビームを散乱するための散乱層を提供する。

支持体上の有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ organic light emitting diode）は、第１電極と第２電極との間に有機機能層構造体を有しており、上記の第１電極は、支持体に接触接続しており、第２電極上またはその上方にはカプセリング層をデポジットすることができる。上記の電極間で電流が流れることにより、有機機能層システム内で電磁ビームが形成される。この電磁ビームは、構成素子内の全反射により、一般的には技術的な補助手段がなければ、２０％未満しかＯＬＥＤから出力結合することができない。

上記のＯＬＥＤにおける内部的な全反射は、散乱層を使用することにより、例えば、上記の第１電極と支持体との間の散乱層によって低減することができる。これにより、形成される電磁ビームのより多くの部分、例えば光を出力することができる。

従来公知の１つの散乱層では、別の屈折率を有する散乱中心体を埋め込んだ有機マトリクスが使用される（WO 02/37580 A1）。しかしながら有機散乱層は、水および／または酸素と接触すると経年変化ないしは劣化し、これによってＯＬＥＤの安定性が低減されてしまうことがある。有機散乱層の別の欠点は、その屈折率が小さいことである（ｎ≒１．４７５）。有機機能層構造体は多くの場合約１．７の屈折率を有しているため、上記の有機散乱層の屈折率が小さいことにより、上記の散乱層と第１電極との境界面における全反射の上記の判定基準に対し、入射角は中程度になるのである。

さらに従来では、散乱層は、散乱中心体が埋め込まれた高屈折のガラスはんだから構成される。この散乱中心体の数密度は従来、内側から外側に向かって減少する（EP 2 178 343 A1，US 2010/0187987 A1，WO 2011/046190 A1）かまたは層断面において均一である。この層断面は、例えばガラスはんだのようなマトリクス材と散乱中心体とからなるペーストないしは懸濁液から構成される層を作製する従来公知の方法から得られるものである。しかしながらこの散乱層の粗度または散乱中心体の形状は、散乱層表面におけるスパイクの形成に結び付き得るのである。散乱中心体として散乱粒子をする際には、散乱層表面において、ガラスによって完全に包囲されていない散乱粒子もスパイクを形成することがある。スパイクとは、縦横比の大きい局所的な粗面部のことである。殊にＯＬＥＤを薄く構成する場合、スパイクは、第１電極と第２電極との短絡に結び付き得る。さらにＯＬＥＤを作製する際、散乱層上または散乱層の上方において、散乱層のスパイクの直ぐ近くの周囲に、例えば第１電極または有機機能層のような層に局所的な歪みまたは網状組織分解が発生し得る。上記の構成素子上に薄膜カプセリングを被着する場合、上記のスパイクにより、この薄膜カプセリングが局所的に密になっておらず、この構成素子の劣化に結び付き得るという危険性が生じるのである。

例えば粗度が少ないまたは所定のウェービネスなどの表面特性は、従来、付加的に被着されるガラス層によって調整される（EP 2 278 852 A1，WO 2010/084922，WO 2010/084923）。これにより、ガラスによって完全に包囲されていない散乱粒子が上の散乱層表面上に存在するという危険性が低減される。しかしながらこの付加的な層には多くの場合に付加的な温度処理ステップが必要であり、これによってプロセスの遂行にかかる時間が長くなってしまうのである。

本発明では種々異なる実施形態において、ただ1つの温度処理ステップにより、調整可能な散乱断面積および平坦な表面を有する散乱層を作製できるようにする方法が提供される。

この明細書の枠内において、有機物質とは、各凝集状態を無視して、化学的に一定な形態で存在し、かつ、特徴的な物理的および化学的に特徴によって特徴付けられる炭素化合物のことと理解することができる。さらにこの明細書の枠内において無機材料とは、各凝集状態を無視して、化学的に一定の形態で存在し、かつ、特徴的な物理的および化学的に特徴によって特徴付けられる、炭素を含まない化合物または簡単な炭素化合物のことと理解することができる。この明細書の枠内において、有機無機物（ハイブリッド物質）とは、各凝集状態を無視して、化学的に一定の形態で存在し、かつ、特徴的な物理的および化学的に特徴によって特徴付けられる化合物であって、炭素を含有するおよび炭素を含有しない化合物部分を有する化合物のことと理解することができる。この明細書の枠内において「物質」という概念には、上で挙げた物質、例えば有機物、無機物、および／またはハイブリッド物が含まれる。さらにこの明細書の枠内において混合物質とは、相異なる２つまたはそれ以上の物質から構成される構成部分からなるものであり、その構成部分が極めて細かく分散されているもののことと理解することができる。物質クラスとは、１つまたは複数の有機物質、１つまたは複数の無機物質または１つまたは複数のハイブリッド物質からなる物質混合物または１つの物質と理解することができる。「材料」という概念は「物質」と概念の同義語として使用され得る。

種々異なる実施形態において、電磁ビーム用散乱層を作製する方法が提供され、この方法は、支持体上に散乱中心体を載置するステップと、この散乱中心体にガラスを載置するステップと、このガラスを液状化して、この液状化したガラスの一部が、散乱中心体間に流れ込んで支持体の表面まで到達するが、この液状化したガラスの一部がなお散乱中心体の上方に残存しているようにするステップとを有する。

ここでは上記の散乱中心の上方にある散乱層の１部分が、ガラスを有しない散乱中心体の最上部の層の粗度と同じ厚さまたはそれ以上の厚さを有するようにして、少なくとも１つの平坦な表面が形成されるようにする。すなわち、この表面は、わずかなＲＭＳ（root mean square 二乗平均）粗度を有し、この粗度は、例えば１０ｎｍ未満である。上記の散乱中心体の最上部の層の粗度は、散乱中心体の実際のサイズに依存する。すなわち、上記の支持体に平行な面における散乱中心体密度および平均粒径だけに依存するのではない。

この方法にとって重要であるのは、上記の散乱中心体を載置した後にガラスを液状化することである。これにより、散乱層における散乱中心体の分布状態を調整することができ、また、例えば温度プロセスのようなガラスのただ１つの液状化プロセスにおいて上記の散乱層の平坦な表面を形成することができる。ここでの意味において、ガラス粒子からないしはガラス粉末を有するペーストないしは懸濁液を作製することは液状化として理解すべきではない。なぜならばガラス粒子の形状は上記の懸濁液によって変化しないからである。

上記の方法の１つの実施形態において上記の支持体はガラスを有することができ、例えば軟質ガラス、例えばソーダ石灰ガラスを有することができる。

上記の方法の別の１つの実施形態では上記の支持体を機械的にフレキシブルに形成することできる。

上記の方法の別の１つの実施形態では上記の支持体を平坦に形成することができる。

上記の方法の別の１つの実施形態において上記の散乱中心体は、複数の無機物質からなる物質のグループから形成することができるかまたは１つの物質または物質混合物を有し得る。

上記の散乱中心体は、例えばＴｉＯ₂，ＣｅＯ₂，Ｂｉ₂Ｏ₃，Ｙ₂Ｏ₃，ＺｒＯ₂，ＳｉＯ₂，Ａｌ₂Ｏ_３，ＺｎＯ，ＳｎＯ₂もしくは発光物質からなる粒子から形成することができるか、または、無機物質もしくは無機物質混合物を有することができる。しかしながら散乱中心体は、ガラスマトリクスとは異なる屈折率を有しかつガラスマトリクスよりも高温で軟化する、すなわち軟化温度の高いガラス粒子として構成することも可能である。

別の実施形態では、散乱中心体として発光物質を使用する場合には、上記の散乱層を同時に電磁ビームの波長変換を行うために構成することができる。上記の発光物質は、ストークス偏移を有し、入射する電磁ビームをより長い波長で放射することができる。

上記の方法の別の実施形態において、上記の散乱中心体はアーチ形の表面を有する。

上記の散乱中心体の幾何学形状は任意とすることが可能であり、球面状、非球面状、例えばプリズム状、楕円体状とすることができ、また中空または小型に構成することができる。

上記の方法のさらに別の実施形態において、上記の散乱中心体は、約０．１μｍから約３μｍまでの平均粒径を有する。

上記の方法の別の実施形態において、（全く異なるものも含めて）複数の散乱中心体の複数の層を上下に重ねて上記の支持体に載置することができる。

上記の方法の別の実施形態において、上記の散乱中心体の個々の層は、平均粒径の異なる散乱中心体を有し得る。

上記の方法の別の実施形態において、上記の散乱中心体の平均粒径は、上記の支持体の表面から減少し得る。

上記の方法の別の実施形態において、上記の支持体に被着される散乱中心体は、約０．１μｍから約１０μｍの厚さを有する層を構成し得る。

上記の方法の別の実施形態では、上記の散乱中心体上においてガラスは、層断面における複数の別の層の屈折率よりも大きいかまたはほぼ等しい屈折率を有する物質または物質混合物からなる。これによって入射する電磁ビームは、散乱層の境界面において、いかなる入射角でも全反射しない。このことは、上記の構成素子から電磁ビームを出力結合するのに有利である。

上記の方法の別の実施形態において、上記のガラスを硬化した後、散乱層は、ガラスの屈折率と、散乱中心体の屈折率との間に約０．０５よりも大きな差分を有し得る。

上記の方法の別の実施形態において、最大６００℃までの温度においてガラス化し得るガラス粉末と組み合わせられたソーダ石灰ガラスからなる支持体が使用される。このこと意味するのは、ガラス粉末が平坦になるまでこれを軟化させることである。

上記の方法の別の実施形態において、上記のガラスはガラス粉末として構成することができ、最大で約６００℃までの温度においてガラス化することができる。すなわち、ガラス粉末は、これが平坦な表面を構成し得るように軟化されるのである。支持体の物質および物質混合物は、例えばソーダ石灰ガラスは、ガラス粉末のガラス化温度において熱的に安定するように、すなわち層断面が変化しないようにする。

上記の方法の別の実施形態において、上記のガラスは、ガラスはんだを有するかまたは以下のガラス系のグループから形成することができる。すなわち、例えばＰｂＯを含有する系：
ＰｂＯ−Ｂ₂Ｏ₃，
ＰｂＯ−ＳｉＯ₂，
ＰｂＯ−Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂，
ＰｂＯ−Ｂ₂Ｏ₃−ＺｎＯ₂，
ＰｂＯ−Ｂ₂Ｏ₃−Ａｌ₂Ｏ₃，
から形成することができ、ＰｂＯを含有するガラスはんだはＢｉ₂Ｏ₃を有し得る。または鉛フリーのガラス系、例えばＢｉ₂Ｏ₃を含有する系、すなわち、
Ｂｉ₂Ｏ₃−Ｂ₂Ｏ₃，
Ｂｉ₂Ｏ₃−Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂，
Ｂｉ₂Ｏ₃−Ｂ₂Ｏ₃−ＺｎＯ，
Ｂｉ₂Ｏ₃−Ｂ₂Ｏ₃−ＺｎＯ−ＳｉＯ₂
から形成することができる。

Ｂｉ₂Ｏ₃を含有する系は、別のガラス成分も有することが可能であり、例えばＡｌ₂Ｏ₃，アルカリ土類酸化物、アルカリ酸化物、ＺｒＯ₂，ＴｉＯ₂，ＨｆＯ₂，Ｎｂ₂Ｏ₅，Ｔａ₂Ｏ₅，ＴｅＯ₂，ＷＯ₃，ＭＯ₃，Ｓｂ₂Ｏ₃，Ａｇ₂Ｏ，ＳｎＯ₂ならびに希土類酸化物を含むことができる。

上記の方法の別の実施形態において、上記の散乱層は、約０．１μｍから約４０μｍまでの、例えば約１０μｍから３０μｍまでの厚さで上記の支持体上に被着することができる。

上記の方法の別の実施形態では、散乱中心体懸濁液ないしはペーストから得られる上記の散乱中心体を上記の支持体上またはその上方に被着することができる。

懸濁液ないしはペーストから複数の層を作製する方法は、例えば、スクリーン印刷、ステンシル印刷、ドクターブレード処理とすることができ、またはスプレー法とすることも可能である。

上記の方法の別の実施形態において、散乱中心体懸濁液ないしはペーストは、散乱中心体の他に、液状かつ気化性の構成成分および／または有機構成成分を有する。これらの構成成分は、種々異なる付加物、いわゆる添加物とすることが可能であり、例えば、溶媒、バインダ、例えばセルロース、セルロース誘導体、ニトロセルロース、セルロースアセテート、アクリレートとすることができ、それぞれの方法に対し、またその都度達成しようとする層厚に対して粘度を調整するため、散乱中心体ないしはガラス粒子に添加することができる。

多くの場合に液状でありおよび／または揮発性であり得る有機添加物は、熱的に上記の層から除去することができる。すなわちこの層は熱によって乾燥させることができるのである。不揮発性の有機添加物は、熱分解によって除去することができる。この際には温度を上げることによって上記の乾燥ないしは熱分解を加速ないしは可能にすることができる。

上記の方法の別の実施形態において、上記の支持体上またはこの支持体の上方の散乱中心体懸濁液ないしはペーストは、気化性の構成成分によって乾燥させることができる。

上記の方法の別の実施形態において、上記の粒子のガラスをガラス粉末として上記の散乱中心体に被着することができる。

上記の方法の別の実施形態において、懸濁液ないしはペースト中の上記のガラス粒子を上記の散乱中心体に被着することができる。

上記の方法の別の実施形態において、上記のガラス粒子は約０．１μｍから約３０μｍまでの直径を有する。

上記の方法の別の実施形態において、上記のガラス粒子懸濁液ないしはガラス粒子ペースは、ガラス粒子ないはガラス粉末の他に、液状の気化性の成分および／または有機成分、例えばバインダを有し得る。

上記の方法の別の実施形態において、上記のガラス粒子懸濁液ないしはガラス粒子ペーストおよび散乱中心体懸濁液ないしは散乱中心体ペーストは、互いに混合可能な液状の気化性成分および／または有機成分を有し得る。これにより、上記の乾燥される散乱中心体懸濁液ないしは散乱中心体ペーストないしは乾燥されるガラス層懸濁液ないしは散乱中心体ペースト内における相分離または付加物の沈殿を回避することができる。

上記の方法の別の実施形態において、上記のガラス粒子懸濁液ないしは散乱中心体ペーストは、散乱中心体上またはその上方において、気化性の成分を用いて乾燥させることができる。

上記の方法の別の実施形態では、温度を上昇させることにより、上記の乾燥される散乱中心体層から、ならびに、乾燥されるガラス粉末層から実質的に完全に上記の有機構成成分（バインダ）を除去することができる。

上記の方法の別の実施形態では、上記の乾燥の第１の温度よりも格段に高い第２の値の温度まで温度を上昇させることにより、上記のガラスないしはガラス粉末を軟化させて、これが流動できるようにする、例えばこれを液状にすることできる。

上記のガラス粉末層を液状化ないしはガラス化するための第２の温度の最大値は、上記の支持体に依存し得る。温度領域（温度および時間）は、上記の支持体が変形しないが、ガラス粉末層のガラスはんだがすでに所定の粘度を有して、これが滑らかに移動する、すなわち流れることができ、極めて平坦なガラスの表面が形成できるように選択することができる。

上記のガラス粉末層のガラスは、第２の温度、すなわちガラス化温度を有することができる。このガラス化温度は、例えば上記の支持体の、例えば支持体ガラスの変態点以下の温度であり、（支持体の粘度はη＝１０^14.5ｄＰａ・ｓ）であり、支持体ガラスの軟化温度において最大（支持体の粘度はη＝１０^7.6ｄＰａ・ｓ）であり、例えば、上記の軟化温度以下であり、かつ、おおよそ歪点にある（支持体の粘度はη＝１０^13.0ｄＰａ・ｓ）。

上記の方法の別の実施形態において、ソーダ石灰ガラスを支持体として使用する場合、上記のガラス粉末は、最大で約６００℃までの温度においてガラス化することが可能である。

上記の方法の別の実施形態において、上記の散乱中心体上またはその上にあるガラスは、層断面における複数の別の層の、層厚で重み付けした屈折率よりも大きいかまたはほぼ等しい屈折率を有する物質または物質混合物から構成することができる。

層厚で重み付けした屈折率とは、層厚のそれぞれの割合で重み付けした屈折率の平均値のことである。

上記の方法の別の実施形態では、上記の散乱中心体間の液状化したガラスにより、散乱中心体の上方に液状化したガラスを有する、隙間のなくつながった少なくとも１つのガラス結合体を形成することができる。

上記の方法の別の実施形態において、上記の支持体は、ソーダ石灰ガラスを有するかまたはソーダ石灰ガラスから形成することができ、ガラス粉末ないしはガラス粉末層をガラス化するための温度の値は最大で約６００℃にする。

上記の方法の別の実施形態において、上記の散乱中心体の上方の液状化したガラスの表面は、硬化後、局所的に加熱することにより、再度付加的に平坦化することができる。

上記の方法の別の実施形態において、上記の局所的な加熱は、プラズマまたはレーザビームによって形成することできる。

上記の方法の別の実施形態において、上記の散乱層は、有機発光ダイオードの層断面の一部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、光学素子が提供され、この光学素子は、例えば軟質ガラスである支持体および散乱層を有しており、この散乱層は、マトリクスと、このマトリクスに埋め込まれかつこのマトリクスよりも屈折率の高いまたは低い第１のタイプの少なくとも１つの光学的散乱中心体とを有しており、上記の支持体と散乱層との境界面は、０％より大きいマトリクスの体積密度を有しており、上記の散乱層の表面は、１００％のマトリクスの体積密度を有しており、上記の散乱層のマトリクスは、支持体の表面から散乱層の表面までに至る隙間のない、つながった少なくとも１つの結合体を有しており、少なくとも１つのタイプの散乱中心体の体積密度は、支持体の表面から減少している。

１つの実施形態において、上記の散乱中心体の屈折率と、マトリクスの屈折率との差分は、少なくとも約０．０５を有し得る。

別の実施形態において、上記のマトリクスは、約１．５よりも大きな屈折率を有し得る。

別の実施形態において、上記のマトリクスは、非晶質に形成することができる。

別の実施形態において、上記のマトリクスは、以下のガラス系からなる物質混合物または物質を含むガラスはんだから形成するかまたはガラスはんだを有することでき、このガラス系は、例えば、
ＰｂＯ−Ｂ₂Ｏ₃，
ＰｂＯ−ＳｉＯ₂，
ＰｂＯ−Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂，
ＰｂＯ−Ｂ₂Ｏ₃−ＺｎＯ₂，
ＰｂＯ−Ｂ₂Ｏ₃−Ａｌ₂Ｏ₃，
であり、ＰｂＯを含有するガラスはんだはＢｉ₂Ｏ₃を有し得る。または上記のガラス系は、鉛フリーのガラス系、例えばＢｉ₂Ｏ₃を含有する系、すなわち、
Ｂｉ₂Ｏ₃−Ｂ₂Ｏ₃，
Ｂｉ₂Ｏ₃−Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂，
Ｂｉ₂Ｏ₃−Ｂ₂Ｏ₃−ＺｎＯ，
Ｂｉ₂Ｏ₃−Ｂ₂Ｏ₃−ＺｎＯ−ＳｉＯ₂
である。

Ｂｉ₂Ｏ₃を含有する系は、別のガラス成分も有することが可能であり、例えばＡｌ₂Ｏ₃，アルカリ土類酸化物、アルカリ酸化物、ＺｒＯ₂，ＴｉＯ₂，ＨｆＯ₂，Ｎｂ₂Ｏ₅，Ｔａ₂Ｏ₅，ＴｅＯ₂，ＷＯ₃，ＭＯ₃，Ｓｂ₂Ｏ₃，Ａｇ₂Ｏ，ＳｎＯ₂ならびに希土類酸化物を含むことができる。

別の実施形態において、上記の第１のタイプの散乱中心体は、上記のマトリクスおよび／または物質または物質混合物におけるキャビティとして、化学量論的化合物を有し得るか、以下の複数の物質からなるグループから形成することができ、すなわち、上記のガラスマトリクスとは異なる屈折率を有しかつガラスマトリクスよりも高い温度で軟化するガラス粒子または発光物質またはＴｉＯ₂，ＣｅＯ₂，Ｂｉ₂Ｏ₃，Ｙ₂Ｏ₃，ＺｒＯ₂，ＳｉＯ₂，Ａｌ₂Ｏ_３，ＺｎＯ，ＳｎＯ₂からから形成することができ、または金属製のナノ粒子から形成することも可能である。

別の実施形態において、上記の第１の散乱中心体の平均粒径は、支持体の表面から減少し得る。

別の実施形態において、上記の散乱層は、少なくとも１μｍから約１００μｍまでの、有利に１０〜３０μｍの厚さを有し得る。

別の実施形態において、上記の散乱層は、発光ダイオードにおける１つの層として作製することができる。

本発明の実施例を図面に示し、以下で詳しく説明する。

種々異なる実施例による有機発光ダイオードの概略断面図である。 種々異なる実施例による散乱層作製方法の流れ図である。 種々異なる実施例による散乱層作製方法における散乱層の概略断面図である。 種々異なる実施例による散乱層作製方法における散乱層の別の概略断面図である。

以下の詳細な説明では、添付の複数の図面を参照する。これらの図面は、明細書の一部であり、またこの図面には説明のために、本発明を実施することができる特定の複数の実施形態が示されている。これに関して、例えば「上」、「下」、「前」、「後」、「前方」、「後方」などの方向を示す語句は、説明している図面の方向を基準にして使用している。実施形態の構成部材は、相異なる複数の方向において配置することができるため、上記の方向を示す語句は、説明のためのものであり、まったく制限的なものではない。本発明の保護範囲を逸脱することなく、別の複数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当然である。ここで説明している種々異なる例示的な実施形態は、特に断らない限り、互いに組み合わせられることは当然である。したがって以下の詳細な説明は、制限的な意味で捉えるべきではなく、また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。

この説明の範囲内において、「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、ならびに直接的な結合も間接的な結合も共に表すために使用されている。複数の図面において同じまたは類似の部材には、理に叶っているのであれば、同じ参照符号が付されている。

図１には、種々異なる実施例による有機発光ダイオード１００の概略断面図が示されている。

有機発光ダイオード１００の形態のこの発光素子１００は、支持体１０２を有し得る。支持体１０２は、例えば電子素子または層、例えば発光素子用の支持部材として使用可能である。例えば、支持体１０２は、ガラス（軟質ガラスまたは硬質ガラス、有利には軟質ガラス）または石英ガラスとすることが可能である。さらに支持体１０２は、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を備えた１つの積層体を有し得る。支持体１０２は、透光性に実施することができ、または透明に実施することも可能である。

「透光性」ないしは「透光性層」という用語は、種々異なる実施例において、１つの層が、例えば発光素子によって形成した、例えば１つのまたは複数の波長領域の光に対して、例えば、（例えば３８０ｎｍから７８０ｎｍの波長領域の少なくとも部分領域における）可視光の波長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、種々異なる実施例において「透光性の層」という用語は実質的に、１つの構造体（例えば１つの層）に入力結合される全光量がこの構造体（例えば層）からも出力結合され、この光の一部が散乱され得ることと理解することができる。

「透明」または「透明層」という用語は、種々異なる実施例において、（例えば少なくとも３８０ｎｍから７８０ｎｍまでの波長領域の部分領域の）光に対して透過であり、１つの構造体において（例えば１つの層）に入力結合される光が、実質的に散乱されるかまたは光変換されることなくこの構造体（例えば層）からも出力結合されることと理解することができる。したがって種々異なる実施例において「透明」は、「透光性」の特別な場合とみなすことができるのである。

例えば単色のまたは放射スペクトルが限定された発光性の電子素子を提供する場合、上記の透光性層構造体が少なくとも、所望の単色光の波長領域の部分領域においてまたは上記の限定された放射スペクトルに対して透光性であれば十分である。

種々異なる実施例において上記の有機発光ダイオード１００（または上で説明した実施例または以下でさらに説明する実施例による発光素子も）いわゆるトップエミッタおよびボトムエミッタとすることが可能である。トップおよびボトムエミッタは、例えば透明有機発光ダイオードのような、光学的に透明な素子と称することも可能である。

種々異なる実施例において支持体１０２上または支持体の上方にはオプションでバリア層１０４を配置することができる。バリア層１０４は、以下の１つまたは複数の材料を有するかこれらの材料から構成することができる。すなわち、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化タンタル、酸化ランタン、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、インジウムすず酸化物、インジウム亜鉛酸化物、アルミニウムをドーピングした酸化亜鉛ならびにこれらの混合物および合金を有するかまたはこれらの材料から構成することができる。さらにバリア層１０４は、種々異なる実施形態において、約０．１ｎｍ（１原子層）から約５０００ｎｍの、例えば約１０ｎｍから約２００ｎｍまでの範囲の、例えば約４０ｎｍの層厚を有し得る。

種々異なる実施例において、バリア層１０４上またはその上方に（または、バリア層１０４がない場合には、支持体１０２上またはその上方に）散乱層１０６を被着することができる。

種々異なる実施例において散乱層１０６の厚さは約１μｍから約４０μｍであり、例えば約１μｍから約３０μｍ、例えば３μｍから約２０μｍ、例えば５μｍから約１５μｍとすることが可能である。散乱層１０６のその他の詳細は、図２，図３，図４および図５の説明から得ることができる。

種々異なる実施例において散乱層１０４上またはその上方には（例えば第１電極層１１０の形態の）第１電極１１０を被着することができる。（以下では下側電極１１０とも称される）第１電極１１０は、導電性材料から形成するか導電性材料とし得る。この導電性材料は、例えば、金属または透明導電性酸化物（ＴＣＯ transparent conductive oxide）からなるか、または同じ金属ないしは異なる金属および／または同じＴＣＯまたは異なるＴＣＯからなる複数の層の層積層体からなる。透明導電性酸化物は、透明かつ導電性の材料、例えば金属酸化物であり、例えば、酸化亜鉛、酸化すず、酸化カドミウム、酸化チタン、酸化インジウムまたはインジウムすず酸化物（ＩＴＯ）である。例えばＺｎＯ，ＳｎＯ₂またはＩｎ₂Ｏ₃のような二元の金属酸化物化合物の他に、例えばＡｌＺｎＯ，Ｚｎ₂ＳｎＯ₄，ＣｄＳｎＯ₃，ＺｎＳｎＯ₃，ＭｇＩｎ₂Ｏ₄，ＧａＩｎＯ₃，Ｚｎ₂Ｉｎ₂Ｏ₅またはＩｎ₄Ｓｎ₃Ｏ₁₂または種々異なる透明導電性酸化物の混合物が上記のＴＣＯのグループに所属し、種々異なる実施例において使用可能である。さらに上記のＴＣＯは必ずしも化学量論的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できる。

種々異なる実施例において、第１電極１１０は、例えばＡｇ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｂａ，Ｉｎ，Ａｇ，Ａｕ，Ｍｇ，Ｃａ，ＳｍまたはＬｉのような金属を有することができ、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有し得る。

種々異なる実施例において、第１電極１１０は、１つのＴＣＯの層上の１つの金属の層の組み合わせまたはその逆によって形成することができる。１つの例は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）層に被着される銀層（Ａｇ over ＩＴＯ）であるかまたはＩＴＯ−Ａｇ−ＩＴＯマルチ層である。

種々異なる実施例において、第１電極１１０は、上で述べた材料とは択一的にまたはこれらの材料に加えて以下の材料のうちの１つまたは複数の材料を含むことができる。すなわち、例えばＡｇからなる金属製のナノワイヤおよびナノ粒子からなる網状組織、炭素ナノチューブからなる網状組織、グラフェン粒子およびグラフェン層、半導体ナノワイヤからなる網状組織のうちの１つまたは複数の材料を含むことができるのである。

さらに第１電極１１０は、導電性ポリマまたは遷移金属酸化物または透明導電性酸化物を有し得る。

種々異なる実施例において、第１電極１１０および支持体１０１は透光性または透明に形成することできる。第１電極１１０が金属から形成される場合、第１電極１１０は、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１８ｎｍ以下の層厚を有し得る。さらに第１電極１１０は、例えば約１０ｎｍ以上の層厚を、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１１０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。

さらに第１電極１１０が透明導電性酸化物（ＴＣＯ）から形成される場合、第１電極１１０は、例えば約５０ｎｍから約５００ｎｍの範囲の層厚を、例えば約７５ｎｍから約２５０ｎｍの範囲の層厚を、例えば約１００ｎｍから約１５０ｎｍの範囲の層厚を有する。

さらに第１電極１１０が、導電性ポリマと組み合わせることの可能な、例えばＡｇからなる金属製ナノワイヤの網状組織から形成されるか、導電性ポリマと組み合わせることの可能な炭素ナノチューブからなる網状組織から形成されるか、またはグラフェン層および合成物から形成される場合、第１電極１１０は、例えば、約１ｎｍから約５００ｎｍの範囲の層厚を、例えば約１０ｎｍから約４００ｎｍの範囲の層厚を、例えば約４０ｎｍから約２５０ｎｍの範囲の層厚を有する。

第１電極１１０はアノードとして、すなわち正孔注入電極として形成することができ、またはカソードとして、すなわち電子注入電極として形成することができる。

第１電極１１０は、第１電気端子を有することができ、この端子には、（例えば電流源または電圧源である（図示しない）エネルギ源によって供給される）第１電位を印加することできる。択一的には第１電位を支持体１０２に印加することができるかまたはこれが印加されており、この場合にはこの支持体を介して間接的に第１電極１１０に第１電位を供給できるかまたはこれが供給されている。上記の第１電位は、例えば、アース電位またはあらかじめ設定した別の基準電位とすることができる。

さらに発光素子１００の電気的にアクティブ領域１０８は、有機エレクトロルミネッセンス層構造体１１２ないしは有機機能層構造体１１２を有することができ、これらは第１電極１１０の上またはその上方に被着されているかまたは被着される。

有機エレクトロルミネッセンス層構造体１１２には、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１１８が含まれており、ならびに、１つまたは複数の（ホールトランスポート層１２０とも称される）正孔輸送層１２０が含まれている。種々異なる実施例では択一的または付加的に１つまたは複数の（電子トランスポート層１２２とも称される）電子輸送層１２２を設けることができる。

種々異なる実施例による発光素子１００において発光層１１８に使用可能なエミッタ材料の例には、有機化合物または有機金属化合物が含まれており、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ペニレンビニレン）の誘導体、ならびに、金属錯体、例えばイリジウム錯体、例えば青色リン光性ＦＩｒＰｉｃ（ビス（３，５−ジフルオロ−２−（２−ピリジル）フェニル（２−カルボキシルピリジル）−イリジウムIII）、緑色リン光性のIR(ｐｐｙ)₃の（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−トリラミノ）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）などが非ポリマエミッタとして含まれている。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。さらに殊に、例えばスピンコーティングなどの湿式化学法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、適当な方法でマトリクス材料に埋め込むことができる。

別の実施例では別の適切なエミッタ材料も設けられることを指摘しておく。

発光素子１００のエミッタ層１１８のエミッタ材料は、例えば、発光素子１００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１１８は種々異なる色（例えば青色および黄色、または、青色、緑色および赤色）を放射するエミッタ材料を有することができ、択一的にはエミッタ層１１８を複数の部分層から構成することも可能であり、青色の蛍光性のエミッタ層１１８または青色のリン光性のエミッタ層１１８、緑色のリン光性エミッタ層１１８および赤色のリン光性エミッタ層１１８の複数の部分層から構成することも可能である。上記の種々異なる色を混ぜることにより、白色の色印象を有する光を結果的に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次発光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、この１次ビームを少なくとも部分的に吸収して別の波長の２次ビームを放射し、これによって（まだ白色でない）１次ビームから、１次ビームと２次ビームとを組み合わせることにより、白色の色印象が得られるのである。

有機エレクトロルミネッセンス層構造体１１２は一般的に１つまたは複数のエレクトロルミネッセンス層を有し得る。この１つまたは複数のエレクトロルミネッセンス層は、有機ポリマ、有機オリゴマ、有機モノマ、非重合の有機小分子（small molecule）またはこれらの材料の組み合わせを有し得る。例えば有機エレクトロルミネッセンス層構造体１１２は、１つまたは複数のエレクトロルミネッセンス層を有することができ、これは正孔輸送層１２０として実施されているため、例えばＯＬＥＤの場合には電界発光性層または電界発光性領域への効率的な正孔注入が可能になる。択一的には種々異なる実施例において有機エレクトロルミネッセンス層構造体１１２は、１つまたは複数の機能層を有することができ、この機能層は、電子輸送層１２２として実施されているため、例えばＯＬＥＤにおいて電界発光性層または電界発光性領域への効率的な電子注入が可能になる。正孔輸送層１２０用の材料として、例えば、三元アミン、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つまたは複数のエレクトロルミネッセンス層は、電界発光性層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１２０は、第１電極１１０上またはその上方に例えばデポジットすることによって載置することができ、エミッタ層１１８は、正孔輸送層１２０上またはその上方に、例えばデポジットすることによって載置することができる。種々異なる実施例において電子輸送層１２２は、エミッタ層１１８の上またはその上方に、例えばデポジットすることによって載置することができる。

種々異なる実施例において上記の有機エレクトロルミネッセンス層構造体１１２の層厚は、（すなわち例えば、正孔輸送層１２０，エミッタ層１１８および電子輸送層１２２の厚さの合計）は、最大で約１．５μｍの、例えば最大で約１．２μｍの、例えば最大で約１μｍの、例えば最大で約８００ｎｍの、例えば最大で約５００ｎｍの、例えば最大で約４００ｎｍの、例えば最大で約３００ｎｍである。種々異なる実施例において、有機エレクトロルミネッセンス層構造体１１２は、例えば、直接上下に配置される複数の有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）からなる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、例えば最大で約１．２μｍの、例えば最大で約１μｍの、例えば最大で約８００ｎｍの、例えば最大で約５００ｎｍの、例えば最大で約４００ｎｍの、例えば最大で約３００ｎｍの層厚を有し得る。種々異なる実施例において、上記の有機エレクトロルミネッセンス層構造体１１２は、例えば、直接上下に配置される２つ、３つまたは４つのＯＬＥＤの積層体を有することができ、この場合には、例えば、上記の有機エレクトロルミネッセンス層構造体１１２は、最大で約３μｍの層厚を有し得る。

一般的に発光素子１００はオプションで、例えば１つもしくは複数のエミッタ層１１８上もしくはその上方に、または、１つもしくは複数の電子輸送層１２２上もしくはその上方に配置される別の複数の有機機能層を有することができ、これらの有機機能層は、上記の機能をさらに改善し、ひいては発光素子１００の効率をさらに改善するために使用される。

有機エレクトロルミネッセンス層構造体１１２上もしくはその上方には、または、場合によっては１つもしくは複数の別の有機機能層上もしくはその上方には、（例えば第２電極層１１４の形態の）第２電極１１４を載置することができる。

種々異なる実施例において第２電極１１４は、第１電極１１０と同じ材料を有するかまたは同じ材料から形成することができ、また種々異なる実施例において金属が殊に好適である。

種々異なる実施例において、第２電極１１４（例えば金属製の第２電極１１４の場合）は、例えば、約５０ｎｍ以下の層厚を、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以下の層厚を有し得る。

第２電極１１４は一般的に第１電極１１０と同じ手法で形成されるか形成することができ、またはこれとは異なる手法で形成することができる。第２電極１１４は種々異なる実施例において、第１電極１１０に関連して上で説明したのと同じ１つまたは複数の材料から、また対応する各層厚で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１１０および第２電極１１４は共に透光性または透明に形成される。これにより、図１に示した発光素子１００はトップおよびボトムエミッタ（別の表現をすれば双方向に放射する発光素子１００）とすることが可能である。

第２電極１１４はアノードとして、すなわち正孔注入電極として形成することができるかまたはカソードとして、すなわち電子注入電極として形成することができる。

第２電極１１４は第２電気端子を有することができ、この端子には、上記のエネルギ源から供給される（第１電位とは異なる）第２電位が印加可能である。第２電位は、例えば、第１電位に対する差分が、約１．５Ｖから約２０Ｖの範囲の値に、例えば約２．５Ｖから約１５Ｖの範囲の値に、例えば約３Ｖから約１２Ｖの範囲の値になるような値を有し得る。

第２電極１１４上またはその上方には、したがって電気的にアクティブな領域１０８上またはその上方にはオプションでさらに、カプセル部１１６、例えば、バリア薄層／薄層カプセル部１１６が形成されているかまたはこれを形成することが可能である。

この明細書の枠内において、「バリア薄層」ないしは「バリア薄膜」１１６とは、例えば、化学的な汚染ないしは大気物質に対する、殊に水（湿気）および酸素に対するバリアを形成するのに適した層または層構造体のことである。言い換えると、バリア薄層１１６は、これに、水、酸素または溶媒などのＯＬＥＤに有害な物質が入り込めないようにするかまたは最大で極めてわずかな割合でしか入り込み得ないように形成されるのである。

１つの実施形態によれば、バリア薄層１１６は、単独の層として（言い換えると個別層として）形成することができる。択一的な実施形態によれば、バリア薄層１１６は、上下に形成される複数の部分層を有し得る。言い換えると１つの実施形態によれば、バリア薄層１１６は層積層体（スタック）として形成することができるのである。バリア薄層１１６またはバリア薄層１１６の１つもしくは複数の部分層は、例えば、適当なデポジット法によって形成することができる。例えば、１つの実施形態においては原子層堆積法（ＡＬＤ Atomic Layer Deposition）を用いて、例えばプラズマ強化原子層堆積法（ＰＥＡＬＤ Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition）もしくはプラズマレス原子堆積法（ＰＬＡＬＤ Plasma Less Atomic Layer Deposition）を用いて、または、別の１つの実施形態においては化学気相成長法（ＣＶＤ Chemical Vapor Deposition）を用いて、例えばプラズマ強化気相成長法（ＰＥＣＶＤ Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）もしくはプラズマレス化学気相成長法（ＰＬＣＶＤ Plasma Less Chemical Vapor Deposition）を用いて、または、択一的には別の好適なデポジョン法を用いて形成される。

原子層堆積法（ＡＬＤ）を使用することにより、極めて薄い層をデポジットすることができる。殊に層厚が原子層範囲にある層をデポジットすることができる。

１つの実施形態では、複数の部分層を有するバリア薄層１１６において、すべての部分層が原子層堆積法によって形成される。ＡＬＤ層だけを有する積層体は、「ナノ積層体」とも称することができる。

択一的な実施形態では、複数の部分層を有するバリア薄層１１６において、このバリア薄層１１６の１つまたは複数の部分層を、原子層堆積法とは別のデポジット法によって、例えば気相成長法によってデポジットすることができる。

バリア薄層１１６は、１つの実施形態において約０．１ｎｍ（１原子層）から約１０００ｎｍの層厚を有することができ、例えば１つの実施形態では約１０ｎｍから約１００ｎｍの層厚を、例えば１つの実施形態では約４０ｎｍの層厚を有することができる。

バリア薄層１１６が複数の部分層を有する１つの実施形態において、すべての部分層は同じ層厚を有し得る。別の実施形態において、バリア薄層１１６の個々の部分層の層厚は異なり得る。言い換えると、上記の複数の部分層の少なくとも１つは、これらの部分層の１つまたは複数とは異なる層厚を有し得るのである。

上記のバリア薄層１１６、または、このバリア薄層１１６の個々の部分層は、１つの実施形態において、透光性または透明の層として形成することができる。言い換えると、バリア薄層１１６（またはバリア薄層１１６の個々の部分層）は、透光性または透明な材料（または透光性または透明である材料組み合わせ）から構成することができる。

１つの実施形態によれば、バリア薄層１１６または（複数の部分層を有する層積層体の場合）バリア薄層１１６の複数の部分層の１つまたは複数は、以下の複数の材料のうちの１つを有するかまたはこのような材料から構成することができる。すなわち、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化ハフニウム、酸化タンタル、酸化ランタン、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化インジウム、インジウムすず酸化物、インジウム亜鉛酸化物、アルミニウムをドーピングした酸化亜鉛、ならびにこれらの物質の混合物および合金から構成することができる。種々異なる実施例において、バリア薄層１１６または（複数の部分層を有する層積層体の場合）バリア薄層１１６の複数の部分層の１つまたは複数は、１つまたは複数の高屈折率の材料を有し得る。言い換えると、例えば少なくとも２の屈折率を有する、屈折率の高い１つまたは複数の材料を有し得るのである。

バリア薄層１６上またはその上方には接着剤および／または保護塗料１２４を設けることができ、これにより、例えばカバー１２６（例えばガラスカバー１２６）をバリア薄層１１６上に固定、例えば接着する。種々異なる実施例において、接着剤および／または保護塗料１２４からなる上記の透光性の層は、１μｍよりも大きい層厚を、例えば数μｍの層厚を有し得る。種々異なる実施例において上記の接着剤は、積層体接着剤を有するかそのようなものとすることが可能である。

種々異なる実施例において上記の接着剤の層（接着層とも称する）には、さらに光散乱性粒子を埋め込むことができ、この光散乱粒子により、色相の歪みおよび出力結合効率をさらに改善させることができる。種々異なる実施例において、光散乱性粒子として、例えば誘電性散乱粒子を設けることができ、例えば酸化ケイ素（ＳiＯ₂）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）、酸化アルミニウムまたは酸化チタンのような、例えば金属酸化物の誘電性散乱粒子を設けることができる。上記の透光性層構造体のマトリクスの有効屈折率とは異なる屈折率を有しているであれば、例えば気泡、アクリラート、ガラス製の中空球のような別の粒子も好適になり得る。さらに金属製のナノ粒子または類似のものを光散乱性粒子として設けることが可能であり、この金属は、例えば、金、銀、鉄などである。

種々異なる実施例において、第２電極１１４と、接着剤１２４および／または保護塗料１２４からなる層との間にさらに１つの（図示しない）電気絶縁層を被着するかまたはこれが被着されていることが可能である。この電気絶縁層は、例えばＳｉＮであり、例えば約３００ｎｍから約１．５μｍの範囲の層厚を、例えば約５００ｎｍから約１μｍの範囲の層厚を有しており、これにより、例えば湿式化学プロセス中に電気的に不安定な材料が保護される。

種々異なる実施例では、上記の接着剤それ自体が、カバー１２６の屈折率よりも小さい屈折率を有するようにすることができる。このような接着剤は、例えば、約１．３の屈折率を有するアクリレートのような低屈折率の接着剤とすることが可能である。さらに、接着剤積層体を形成する相異なる複数の接着剤を設けることができる。

さらに指摘しておきたいのは、種々異なる実施例において、接着剤１２４を完全に省略することもできることであり、例えばガラス製のカバー１２６が、例えばプラズマ溶射によってバリア薄層１１６に被着される実施形態では接着剤１２４を省略可能である。

種々異なる実施例において、カバー１２６および／または接着剤１２４は、（例えば６３３ｎｍの波長において）１．５５の屈折率を有し得る。

さらに種々異なる実施例においては付加的に、１つまたは複数の反射防止層を（例を挙げれば、例えば薄層カプセル部１１６のようなカプセル部１１６と組み合わせて）発光素子１００に設けることができる。

図２には、種々異なる実施例にしたがって散乱層１０６を作製する方法の流れ図２００が示されている。

ここに示されているのは、支持体を準備するステップ２０２と、散乱中心体前駆体を載置するステップ２０４と、散乱中心体前駆体を乾燥するステップ２０６と、ガラス層前駆体を載置するステップ２０８と、ガラス層前駆体を乾燥するステップ２１０と、散乱中心層およびガラス層から不揮発性の有機構成成分を除去するステップ（脱バインディング）２１２と、ガラス層前駆体を液状化するステップ２１４ないしはガラス粉末層を液状化（ガラス化する）ステップ２１４と、ガラスを硬化するステップ２１６と、表面特性を設定するステップ２１８とであり、ここで表面特性を設定するステップ２１８はオプションとすることができる。

例えば約１．５の屈折率を有するソーダ石灰ガラスのような支持体を準備するステップ２０２は、例を挙げれば、例えばＳｉＯ₂であるバリア層１０４を載置するステップと、支持体１０２もしくはバリア層１０４の表面３０２を浄化するステップ、または、支持体１０２もしくはバリア層１０４の表面３０２における表面粗度もしくは化学基を調整するステップとを有し得る。

支持体１０２を準備するステップ２０２の後、支持体１０２ないしはバリア層１０４の表面３０２に散乱中心体前駆体３０４を載置することができる。散乱中心体前駆体２０４を載置するステップは、例えば、散乱中心体３０６と、揮発性および不揮発性の有機構成成分とからなる懸濁液またはペーストを表面３０２に載置するステップを有し得る。

制限的なものと見なすことのべきでない実施形態では、例えばKRONOS 2056（ＴｉＯ₂，ｄ₅₀＝０．４５μｍ）またはCR10（Ａｌ₂Ｏ₃，ｄ₅₀＝０．４５μｍ）のような酸化散乱粒子３０６からなるスクリーン印刷可能ペーストないしは懸濁液から、および、市販のスクリーン印刷剤（例えばエチルアセテート内のニトロセルロースまたはグリコールエーテル内のセルロース誘導体）から、例えば約３０μｍのウェット層厚を有する薄いスクリーン印刷層３０４または散乱中心体前駆体３０４を形成することができる。

例えば懸濁液またはペーストにおける揮発性の溶媒を用いて散乱中心体前駆体３０４を載置した後、散乱中心体前駆体３０４の乾燥２０６が行われる。スクリーン印刷層３０４は、例えば、７０℃の温度において３時間で乾燥させることができる。乾燥２０６中、スクリーン印刷層３０４の揮発性の構成成分が除去される。しかしながらスクリーン印刷層３０４はなお、バインダのような不揮発性の有機構成成分を有しており、このバインダは、散乱粒子を互いに結合しまた散乱粒子を支持体に結合し、これによって後続のプロセスステップに対して所定の機械的な安定性を与える。

スクリーン印刷層３０４を乾燥２０６した後、例えばスクリーン印刷またはステンシル印刷によってガラス層前駆体３１０を被着する。この前駆体は、例えば、ホウ酸鉛ガラス粒子またはホウケイ酸鉛ガラス粒子からなる粒子を有し得るガラス粉末懸濁液またはガラス粉末ペーストを有する。このガラス粉末懸濁液またはガラス粉末ペーストにも同様に市販のスクリーン印刷剤（例えばエチルアセテート内のニトロセルロースまたはグリコールエーテル内のセルロース誘導体）が含まれている。ガラス粉末印刷層３１０は、例えば約３０μｍのウェット層厚を有し得る。ホウ酸鉛ガラス粒子またはホウケイ酸鉛ガラス粒子は、例えば、約１．７ないし約１．９の範囲の屈折率を有し得る。ホウ酸鉛ガラス粒子またはホウケイ酸鉛ガラス粒子は、例えば、Ｄ９０＜１２μｍおよびＤ５０＜３μｍの粒径分布を有し得る。ホウ酸鉛ガラス粒子またはホウケイ酸鉛ガラス粒子の熱膨張率は、例えば、約５０℃ないし約４００℃の温度範囲に対して約７．５×１０^-6 ｌ／Ｋを有することができ、ソーダ石灰ガラスを有する支持体の熱膨張率は、例えば約８．５〜９×１０^-6 ｌ／Ｋである。

ガラス層前駆体３１０の厚さは、ガラス層前駆体３１０におけるガラス３１２の全体体積が、散乱中心体３０６と、例えばバインダ、溶媒などの揮発性および不揮発性の有機物質の体積との間の空いた体積体よりも大きくなるように、または言い方を変えれば、散乱中心体前駆体３０４において、散乱中心体３０６間の中間空間３０８が占める体積よりも大きくなるようにすることができる。

ガラス層前駆体３１０の載置ステップ２０８の後、上記の方法は、例えば７０℃で３時間、ガラス層前駆体３１０を乾燥するステップ２１０を有し、これによって揮発性の構成成分を除去することができる。

ガラス層前駆体３１０を乾燥するステップ２１０の後、不揮発性の有機構成成分は、乾燥したスクリーン印刷層３０４および乾燥したガラス層前駆体３１０において、不揮発性の有機構成成分の除去ステップ２１２によって熱的に除去することができ、これは、例えば熱分解によって行われる。上記のスクリーン印刷媒体は、上記のガラス粉末が軟らかくなる前に上記の脱バインダが終了するように選択する。使用される上記のホウケイ酸ガラスは、約５００℃以上で軟化し始めるため、上で挙げた２つのバインダ・溶媒系はこのガラスに好適である。なぜならばこれらの系は、系に応じて約２００℃から約４００℃の間で焼成し得るからである。

散乱中心体前駆体３０４およびガラス層前駆体３１０における不揮発性の有機構成成分を除去するステップ２１２は、散乱中心体前駆体３０４およびガラス層前駆体３１０における空いた容積体３０８を構成し得る。

不揮発性の有機構成成分を除去するステップ２１２の後、ガラス層前駆体３１０の液状化ステップ２１２を行うことができる。

ガラス粉末層３１０としての上記のホウケイ酸ガラスはんだでは、上記のガラス化は、約５００℃以上の温度において行うことができる。約５５０℃の徐冷点を有する、支持体１０２としてのソーダ石灰ガラスの例では、支持体の変形を少なく保つかないしはこれを回避するため、加熱方法に応じ、上限温度は約６００℃の値を有し得る。ガラス化の際には、ガラス層前駆体３１０ないしはガラス粒子３１２の粘度が低下する。これにより、ガラス層前駆体３１０ないしはガラス粒子３１２は、乾燥したスクリーン印刷層３０４の散乱中心体３０６間の空いた容積体３０８を占有することができる。このプロセスはガラス化とも称される。このガラス化が、支持体１０２ないしは支持体ガラス１０２の転移温度以下で行われる場合、ここに熱応力が組み込まれることはない。双方の結合相手、すなわち支持体１０２およびガラスはんだ３１２の熱膨張係数は、支持体３１２と散乱層１０６との間の大きな接合応力を回避し、これによって永続的な接合を保証するため、あまり大きく異ならないようにする。散乱層１０６は、バリア層と類似に作用し得るため、例えばガラスマトリクス３１２がアルカリを含有しない場合、バリア薄層１０４を省略することができる。

上記のガラス化を用いれば、スクリーン印刷層３０４ないしは散乱中心体前駆体３０４の厚さおよびガラス層前駆体３１０の層厚についての厚さを、例えば約１０μｍの厚さに低減することができる。この実施形態を用いれば、光出力結合を格段に増大させることができる。液状化したガラスによって占有されない容積体３０８、いわゆるキャビティ４１０は、散乱中心体３０６に加えて、ガラスマトリクス４０８ないしはガラス層４０８における別の散乱中心体４１０を形成することができる。

ガラス層前駆体２１４を液状化して散乱中心体３０６間の空間３０８に液状化したガラスが流れ込んだ後、例えば冷却により、例えば受動的冷却により、ガラス４０８の硬化ステップ２１６を行うことできる。ガラス４０８の硬化ステップ２１６により、散乱層１０６を形成することができる。

散乱層１０６の硬化ステップ２１６の後、散乱層１０６の表面特性を調整するステップ２１６を、例えば研磨を、すなわち散乱層１０６の表面５０２の平滑化を、例えば局所的に温度を短時間上げることによって行うことができ、これは、例えば火炎研磨としてまたはレーザ研磨として、例えば指向性のプラズマを用いて行うことができる。

別の１つの実施形態では、ガラス層前駆体３１０に対し、例えば、Ｄ９０＜１５μｍおよびＤ５０＜６μｍを有する粒径分布を有するホウ酸鉛ガラス粒子またはホウケイ酸鉛ガラス粒子を使用することができる。ホウ酸鉛ガラス粒子またはホウケイ酸鉛ガラス粒子は、例えば約１２．５×１０^-6 １／Ｋの熱膨張係数を有し得る。このガラスを使用する際には、約５００℃以下の温度において上記のガラス化を行うことできる。なぜならばその軟化は約３６０℃で始まり得るからである。

別の実施形態では、ガラス層前駆体３１０に対して鉛フリーのガラス粒子を使用することも可能であり、これは、例えば約１．７と約２．１との間の屈折率を有し得る。これらは、例えば、約１μｍの粒径分布Ｄ５０と、約５０℃から約３５０℃の温度範囲に対して約８．５×１０^-6 １／Ｋの熱膨張率とを有するビスマスホウ酸ガラス粒子またはビスマスホウケイ酸ガラス粒子とすることが可能である。択一的には、例えば、約５０℃から約３００℃の温度範囲に対して約１０×１０^-6 １／Ｋの熱膨張率と、約７μｍの粒径分布Ｄ５０を有するビスマス亜鉛ホウ酸ガラス粒子またはビスマス亜鉛ホウケイ酸ガラス粒子を選択することもできる。

図３には、種々異なる実施例にしたがって散乱層を作製する方法２００における散乱層１０６の概略断面図が示されており、この概略断面図は、支持体１０２ないしバリア層１０４の表面３０２上の、散乱中心体３０６を有する散乱中心体前駆体３０４、および、ガラス粒子３１２を有するガラス層前駆体３１０の不揮発性の有機構成部分を除去するステップ２１２後のものである。散乱中心体前駆体３０４およびガラス層前駆体３１０の不揮発性の有機構成成分を除去することにより、散乱中心体３０６間およびガラス粒子３１２間に、空いた容積体３０８を形成することができる。ここで前駆体３０４，３１０は、揮発性および／または不揮発性の有機構成成分を有するないしはこれを有しない散乱中心体３０６およびガラス粒子３１２が被着された層を表す。

図４には、種々異なる実施例にしたがって散乱層を作製する方法２００における散乱層１０６の概略断面図が示されており、この概略断面図は、ガラス３１２を液状化２１２し、散乱中心体３０６間の空いた容積体３０８内に流し込んだ後のものである。

散乱層１０６の図示した層断面は、例えば、液状化したガラス粒子３０８を硬化２１６させてガラス層４０８ないしはガラスマトリクス４０８を形成した後の層断面に対応する。ガラス４０８は、覆われていない表面４０２を有し、また、支持体１０２ないしはバリア層１０４と共通の境界面４０４を共有し得る。さらにガラス層４０８と散乱中心体３０６とは、共通の１つの境界面４０６または複数の共通の境界面４０６を共有し得る。

散乱中心体３０６に加えて、例えば液状化したガラスが入り込めない空きの容積体３０８により、ガラスマトリクス３０８内にキャビティ４１０が形成され得る。

種々異なる実施形態において、ただ１つの温度ステップにより、調整可能な散乱断面積および平坦な表面を有する散乱層を作製することの可能な方法が提供される。殊に、本発明において提供される方法により、ＰｂＯを含まない高屈折率ガラスからなる非晶質散乱層を作製することができ、ひいてはオプトエレクトロニクス素子における規定２００２／９５／ＥＧの実行に貢献することができる。この方法は、鉛フリーガラスを有する散乱層に極めて好適である。散乱粒子およびガラス粒子を含む均一な混合物から形成されていた散乱層に比べて、この方法により、高屈折のガラスマトリクスを非晶質に凝固させるための一層大きなプロセスウィンドウが可能になる。

Claims (15)

1. 電磁ビーム用散乱層（１０６）を作製する方法において、
   該方法は、
   ・ 支持体（１０２，１０４）上に散乱中心体（３０６）を載置するステップと、
   ・ 前記散乱中心体（３０６）上にガラス（３１２）を載置するステップと、
   ・ 前記ガラス（３１２）を液状化して、液状化したガラス（３１２）の一部が前記散乱中心体（３０６）の間に流れ込んで前記支持体の表面（３０２）に到達するが、前記液状化したガラス（３１２）の一部がなお前記散乱中心体（３０６）の上方に残存しているようにするステップとを有する、
   ことを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の方法において、
   前記散乱中心体（３０６）は、アーチ形の表面を有する、
   ことを特徴とする方法。
3. 請求項１または２に記載の方法において、
   前記散乱中心体（３０６）は、約０．１μｍから約３μｍまでの平均粒径を有する、
   ことを特徴とする方法。
4. 請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法において、
   前記支持体（１０２，１０４）に載置される前記散乱中心体（３０６）は、約０．１μｍから約１０μｍまでの厚さを有する層（３０４）を構成する、
   ことを特徴とする方法。
5. 請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法において、
   前記ガラス（３１２）は、約１．７よりも大きい屈折率を有する、
   ことを特徴とする方法。
6. 請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法において、
   前記散乱中心体（３０２）上または当該散乱中心体（３０２）の上方における前記ガラス（３１２）は、前記層断面における複数の別の層（１１０，１１２，１１４）の、層厚で重み付けした屈折率よりも大きいかまたはほぼ等しい屈折率を有する物質または物質混合物からなる、
   ことを特徴とする方法。
7. 請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法において、
   前記ガラス（３１２）を硬化した後、前記散乱層（１０６）は、前記ガラス（３１２）の屈折率と、前記散乱中心体（３０６）の屈折率との間に約０．０５よりも大きな屈折率の差分を有する、
   ことを特徴とする方法。
8. 請求項１から７までのいずれ１項に記載の方法において、
   ソーダ石灰ガラスを支持体（１０２）として使用する場合、前記ガラス粉末（３１２）は最大で約６００℃までの温度においてガラス化する、
   ことを特徴とする方法。
9. 請求項１から８までのいずれか１項に記載の方法において、
   前記支持体（１０２，１０４）上に約１μｍから約４０μｍの厚さで前記散乱層（１０６）を被着する、
   ことを特徴とする方法。
10. 請求項１から９までのいずれか１項に記載の方法において、
    前記支持体（１０２，１０４）上にまたは当該支持体（１０２，１０４）の上方に散乱中心体懸濁液ないしは散乱中心体ペーストからなる前記散乱中心体（３０６）を被着する、
    ことを特徴とする方法。
11. 請求項１０に記載の方法において、
    前記支持体（１０２，１０４）上または当該支持体（１０２，１０４）の上方で、気化性の構成成分を用いて前記散乱中心体懸濁液を乾燥する、
    ことを特徴とする方法。
12. 請求項１から１１までのいずれ１項に記載の方法において、
    粒子（３１２）の前記ガラス（３１２）を、ガラス粉末（３１２）として前記散乱中心体に被着する、
    ことを特徴とする方法。
13. 請求項１２に記載の方法において、
    前記ガラス粒子（３１２）は、約０．１μｍから約３０μｍまでの直径を有する、
    ことを特徴とする方法。
14. 光学素子において、
    該光学素子は、
    支持体（１０２，１０４）および散乱層（１０６）を有しており、
    該散乱層（１０６）は、
    ・ マトリクス（４０８）と、当該マトリクス（４０８）内に埋め込まれかつ前記マトリクス（４０８）よりも屈折率の高いまたは屈折率の低い第１のタイプの少なくとも１つの光学的散乱中心体（３０６，４１０）とを有しており、
    ・ 前記散乱層（１０６）と前記支持体（１０２，１０４）との前記境界面（４０４）は、０％より大きい前記マトリクス（４０８）の体積密度を有しており、
    ・ 前記散乱層（１０６）の前記表面（４０２）は、１００％の前記マトリクス（４０８）の体積密度を有しており、
    ・ 前記散乱層（１０６）の前記マトリクス（４０８）は、前記支持体（１０２，１０４）の前記表面（４０４）から前記散乱層（１０６）の前記表面（４０２）までに至る隙間のない、つながった少なくとも１つの結合体を有しており、
    ・ 少なくとも１つのタイプの散乱中心体（３０６，４１０）の前記体積密度は、前記支持体（１０２，１０４）の前記表面（４０４）から減少している、
    ことを特徴とする光学素子。
15. 請求項１４に記載された光学素子を有する有機発光ダイオード。

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