JP2016509743A - 光抽出層を有する柔軟な密封性薄膜 - Google Patents
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Abstract
保護された有機発光ダイオード（２００）は、基板（１０）上に形成された有機発光ダイオード構造体と、当該有機発光ダイオード構造体の少なくとも一部を覆うように形成された密封性バリア層（８）と、光抽出層（１２）とを含む。当該バリア層（８）は、ガラス材料、例えば、スズ‐フルオロリン酸塩ガラス、タングステンをドープしたスズ‐フルオロリン酸塩ガラス、カルコゲナイドガラス、テルライトガラス、ホウ酸塩ガラスまたはリン酸塩ガラスなど、を含み得る。バリア層を覆うように形成され得る光抽出層（１２）は、高屈折率マトリックス材料（１６）および当該マトリックス材料（１６）全体に分散された少なくとも１つの散乱性粒子（１４）および粗化された表面を含む。
Description
本出願は、２０１３年１月２８日に出願された米国特許出願第１３／７５１６３８号明細書の優先権の恩典を主張するものであり、なお、当該特許出願の内容は、参照によりその全体が本明細書に組み入れられる。
本開示は、概して、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）およびＯＬＥＤを含む表示装置に関する。想到される表示装置は、これらに限定されるわけではないが、光源、画像表示部、視覚的表示器およびそれらの機能を実現するための１つまたは複数の光源を利用する他の装置を具備する。
ＯＬＥＤ装置は効率的に光を発生させることができるが、生成される光の多くが、伝送されずに装置内に捉えられたまま残る。多くの従来の装置において、生成された光の２５％以下が装置から放出され、その一方で、当該光の７５％以上が装置内に捉えられる（４５％以上が装置の有機層内に捉えられ、３０％以上が無機層内、すなわちガラス基板内に捉えられる）。光放出が基板を通して生じるボトムエミッション型ＯＬＥＤ装置の概略図が図１Ａに示されている。トップエミッション型ＯＬＥＤ装置の概略図が図１Ｂに示されている。各装置は、上部電極２、１つまたは複数の活性層４、および支持基板１０を覆うように形成された底部電極６を具備する。ボトムエミッション型装置では、底部電極は透明であり得、その一方で、トップエミッション型装置では、上部電極が透明であり得る。各図における矢印は、光放出の方向を表している。
上記を考慮して、本開示の一態様は、有機発光ダイオードの光透過の向上に関する。本開示のさらなる態様は、空気および／または湿気による有害反応から有機発光ダイオードを保護することによるそれらの長寿化に関する。本開示の技術は、有機発光ダイオードの性能を高めるために使用することができる。
本明細書で開示されるのは、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）などの発光装置の機能を保護しかつ増強するように光抽出層と協働する透明および／または半透明バリア層を形成するために使用することができる材料およびシステムである。当該バリア層は、装置に直接隣接して形成することができる、薄く、不浸透性で、機械的に頑健な層である。一実施形態において、別々の光抽出層を、バリア層を覆うように形成することができる。さらなる実施形態において、当該バリア層の少なくとも一部に光抽出層を組み入れることができる。
バリア層は、無機ガラス材料、例えば、スズ‐フルオロリン酸塩ガラス、タングステンをドープしたスズ‐フルオロリン酸塩ガラス、カルコゲナイドガラス、テルライトガラス、ホウ酸塩ガラス、リン酸塩ガラスまたはそれらの組み合わせなど、から形成される。散乱層は、高屈折率のマトリックス材料および当該マトリックス中および全体に組み入れられた光学的に透明な粒子の両方を含む複合層であってよい。当該マトリックス材料は、ポリマー性材料または無機ガラス材料を含み得る。マトリックス材料内の粒子は、当該散乱層を通過する光子の散乱を誘起し得る。
包埋された粒子によるバルク散乱の提供に加えて、またはその代わりに、当該散乱層は、表面散乱を提供することができる構造化された表面、例えば、表面近傍粗さなど、を含んでいてもよい。したがって、特定の実施形態による光抽出層は、マトリックス材料および散乱層を含み、この場合、当該散乱層は、マトリックス材料全体に分散された散乱性粒子および粗化された表面からなる群より選択される。当該装置は、柔軟な基板上に形成することができる。
本発明のさらなる特徴および利点について以下の詳細な説明において述べ、ある程度はその説明から当業者には容易に明らかとなるであろうし、または以下の詳細な説明、特許請求の範囲および添付の図面を含め、本明細書において説明されるような本発明を実践することによって認識されるであろう。
上記の全般的な説明および以下の詳細な説明はともに、本発明の実施形態を提示し、権利請求される本発明の性質および特徴を理解するための概説または枠組みを提供することを意図するものであることは理解されるべきである。添付の図面は、本発明のさらなる理解を提供するために含められており、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部をなす。本図面は、本発明の様々な実施形態を例示しており、説明と共に本発明の原理および作用を説明する役割を果たす。
有機発光ダイオードは、当該装置を覆うように形成される密封性バリア層によって保護される。光抽出層は、当該バリア層と併せて提供される。いくつかの実施形態において、当該バリア層は無機層であり、光抽出層は高屈折率マトリックス材料ならびに（ａ）当該マトリックス材料全体に分散された散乱性粒子および（ｂ）粗表面の一方または両方を含む複合層を含む。柔軟な装置は、単一の密封性バリア層を含み得る。当該バリア層は、下の装置への酸素もしくは湿気の侵入を防ぐかまたは抑制するように適合される。光抽出層は、バリア層内での全内部反射の現象およびそれによる、装置の作動時の付随する光トラッピングを防ぐかまたはかなり抑制するように適合される。光抽出層によって導入される体積および／または表面散乱は、いくつかの実施形態において、ＯＬＥＤ装置からの出力パワーを２倍または３倍以上に高める。
バリア層は、スズ‐フルオロリン酸塩ガラス、タングステンをドープしたスズ‐フルオロリン酸塩ガラス、カルコゲナイドガラス、テルライトガラス、ホウ酸塩ガラスおよびリン酸塩ガラスからなる群より選択されるガラス材料を含み得る。光抽出層のためのマトリックス材料は、無機バリア層または交互に高屈折率の無機もしくは有機層、例えば、酸化ジルコニウムまたはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）など、を含み得る。さらなる好適なマトリックス材料を本明細書において開示する。散乱性粒子は、マトリックス材料の屈折率とは異なる屈折率を有する材料を含む透明な無機粒子を含み得る。
いくつかの実施形態において、ＯＬＥＤの活性層は、柔軟な基板上に形成することができる。例示的な柔軟な基板材料は、薄いＰＭＭＡフィルムによって任意に平坦化されたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）である。いくつかの実施形態において、バリア層は、ＯＬＥＤ活性層に直接隣接するように形成される。バリア層と光抽出層との組み合わせは、軽量で、柔軟で、弾力性があり、亀裂および層剥離に対する抵抗性を有する。
図２は、一実施形態によるトップエミッション型ＯＬＥＤ装置の例示的実施形態を示している。活性層４、例えば、電子輸送層４ａおよび正孔輸送層４ｂなど、と、対向する電極２および６、例えば上部電極２および底部電極６など、を含むＯＬＥＤ装置２００が、支持基板１０上に形成されている。バリア層８および光抽出層１２は、ＯＬＥＤ装置を覆うように逐次的に形成される。例示される実施形態において、バリア層は、ＯＬＥＤ装置に物理的に直接接触しており、光抽出層は、バリア層に物理的に直接接触している。光抽出層１２は、高屈折率のマトリックス材料１６中に包埋された複数の散乱性粒子１４を含む。
図３は、ボトムエミッション型ＯＬＥＤ構造３００の例示的実施形態を示している。光抽出層１２は、ＯＬＥＤ装置構造と支持基板１０との間に形成され、バリア層８は、支持基板１０の片面上においてＯＬＥＤ装置構造を覆うように形成される。光抽出層は、マトリックス材料１６および当該マトリックス材料全体に分散された散乱性粒子１４を含む。例示されるボトムエミッション型構造において、底部電極６は、透明電極、例えば、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）を含む電極など、であり得る。
図２のトップエミッション型装置の変形例が図４に示されている。装置４００は、装置基板を覆うように形成されたバリア層８を含む。図４の実施形態において、バリア層は、高屈折率の無機材料（例えば、ガラス材料など）を含み、複数の散乱性粒子１４がバリア層全体に分散されている。図示されるように、光抽出機能も果たすように適合された当該バリア層は、ＯＬＥＤ装置と物理的に直接接触し得る。
図５は、トップエミッション型ＯＬＥＤ構造のさらなる例示的実施形態を示している。図５の実施形態において、光抽出層１２は、バリア層８の自由表面を粗化することによって形成されている。
様々な実施形態において、バリア層は、透明および／または半透明で、薄く、柔軟で、不浸透性で、「未焼成」であり、密封シールを形成するように構成される。いくつかの実施形態において、バリア層は、無機層であり、充填剤および／またはバインダー不含である。さらに、当該無機層を形成するために使用される材料は、フリットベースではなくまたは粉末ガラスから形成された粉末材ではない。さらなる実施形態において、光抽出層は、透明および／または半透明で、薄く、柔軟であり、バリア層に接着するように構成される。
いくつかの実施形態において、バリア層を形成するために低溶融温度ガラスを使用することができる。本明細書において使用される場合、低溶融温度ガラスは、５００℃未満、例えば、５００℃未満、４００℃未満、３５０℃未満、３００℃未満、２５０℃未満または２００℃未満の軟化点を有する。バリア層がガラス材料を含む実施形態において、そのようなガラスは、４００℃未満（例えば、４００℃未満、３５０℃未満、３００℃未満、２５０℃未満または２００℃未満）のガラス転移温度を有し得る。
バリア層を形成することができる例示的な材料は、酸化銅、酸化スズ、酸化ケイ素、リン酸スズ、フルオロリン酸スズ、カルコゲナイドガラス、テルライトガラス、ホウ酸塩ガラスおよびそれらの組み合わせを含み得る。
好適なスズ‐フルオロリン酸塩ガラスの例示的組成物は、例えば、２０〜７５質量％のスズ、２〜２０質量％のリン、１０〜４６質量％の酸素、１０〜３６質量％のフッ素および０〜５質量％のニオブを含む。例示的なスズ‐フルオロリン酸塩ガラスは、２２．４２質量％のＳｎ、１１．４８質量％のＰ、４２．４１質量％のＯ、２２．６４質量％のＦおよび１．０５質量％のＮｂを含む。例示的なタングステンをドープしたスズ‐フルオロリン酸塩ガラスは、５５〜７５質量％のスズ、４〜１４質量％のリン、６〜２４質量％の酸素、４〜２２質量％のフッ素および０．１５〜１５質量％のタングステンを含む。さらなる例示的無機層組成物は、成分酸化物のモルパーセントで表された、２０〜１００％のＳｎＯ、０〜５０％のＳｎＦ２、０〜３０％のＰ２Ｏ５および任意選択による追加として０〜１０％のＷＯ３または０〜５％のＮｂ２Ｏ５を含む。さらなる例示的無機層組成物は、２０〜１００％のＳｎＯ、０〜５０％のＳｎＦ２、０〜３０％のＢ２Ｏ３および任意選択による追加として０〜１０％のＷＯ３または０〜５％のＮｂ２Ｏ５を含む。
好適な低溶融温度ガラス組成物およびこれらの材料からガラス層を形成するために使用される方法のさらなる態様が、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第８，１１５，３２６号明細書、同第５，０８９，４４６号明細書、同第７，６１５，５０６号明細書、同第７，７２２，９２９号明細書、同第７，８２９，１４７号明細書ならびに本発明の譲受人に譲渡された米国特許出願公開第２００７／００４０５０１号明細書および同第２０１２／００２８０１１号明細書において開示されており、なお、当該文献の内容全体は、参照により本明細書に組み入れられる。
無機バリア層材料は、例えば、スパッタリング、同時蒸発、レーザーアブレーション、フラッシュ蒸発、噴霧、注入、蒸着、ディップコーティング、塗布もしくはロール塗工、スピンコーティングまたはそれらの任意の組み合わせによって被着され得る。好適な工作物は、ＯＬＥＤ装置、例えば、柔軟な基板上に形成されたＯＬＥＤ装置など、を含み得る。
一例として、バリア層は、１種もしくは複数種の好適な低溶融温度（ＬＭＴ）ガラス材料またはこれらの材料の前駆体を室温でスパッタリングすることによって形成することができる。バリア層を形成するための単室型スパッタ蒸着装置の説明は、本発明の譲受人に譲渡された米国特許出願第１３／６６０，７１７号明細書において提供されており、なお、当該特許出願の内容全体は、参照により本明細書に組み入れられる。いくつかの実施形態において、バリア層の厚さ（すなわち、被着されたままの厚さ）は、約１０ｎｍから５０マイクロメートルの範囲（例えば、約０．０１マイクロメートル、約０．０２マイクロメートル、約０．０５マイクロメートル、約０．１マイクロメートル、約０．２マイクロメートル、約０．５マイクロメートル、約１マイクロメートル、約２マイクロメートル、約３マイクロメートル、約５マイクロメートル、約１０マイクロメートル、約２０マイクロメートルまたは約５０マイクロメートル）であり得る。
バリア層におけるピンホールなどの欠陥は、圧密化ステップ（例えば、湿気曝露処理）により排除することができ、それにより、孔のない、ガスおよび湿気が不浸透性の保護層を作成することができる。任意選択による加熱処理ステップを、無機材料の組成などの因子に応じて、真空中もしくは不活性雰囲気中において、または周囲条件下において実施してもよい。
２つの代表的なバリア層組成物の様々な熱特性、機械特性、光学特性および電気特性について、高純度の溶融シリカにおける対応するデータと共に表１にまとめる。成分酸化物のモルパーセントで表して、組成物１は、３２．１％のＳｎＯ、３２．９％のＳｎＦ２、３３．３％の（ＮＨ４）Ｈ２ＰＯ４および１．６％のＮｂ２Ｏ５を含む、ニオブをドープしたスズ‐フルオロリン酸塩ガラスであり、組成物２は、８０％のＳｎＯおよび２０％のＰ２Ｏ５を含むスズ‐フルオロリン酸塩ガラスである。
いくつかの実施形態において、光抽出層は、マトリックス材料および散乱層を含み、当該散乱層は、マトリックス材料全体に分散された散乱性粒子および粗化された表面からなる群より選択される。
光抽出層は、ポリマー性マトリックスを含み得る。光抽出層にとって好適なポリマーとしては、透明な熱可塑性プラスチック、例えば、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、配向ポリプロピレン（ＯＰＰ）など、が挙げられる。光抽出層は、ＵＶ硬化性樹脂から形成することができる。
光抽出層は、無機材料マトリックスを含むことができる。例えば、当該マトリックスは、低溶融温度ガラスを含むことができる。特定の実施形態において、当該光抽出層は、バリア層の少なくとも一部を含む。光抽出マトリックスのためのさらなる例示的材料は、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）である。
いくつかの実施形態において、光抽出層の厚さは、約２００ｎｍから１０マイクロメートルの範囲（例えば、約０．２マイクロメートル、約０．５マイクロメートル、約１マイクロメートル、約２マイクロメートル、約３マイクロメートル、約５マイクロメートルまたは約１０マイクロメートル）であり得る。
光抽出層はさらに、マトリックス材料全体に分散された複数の散乱性粒子を含んでいてもよい。散乱性粒子は、例えば、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、酸化亜鉛、酸化スズまたは窒化ケイ素ならびにそれらの組み合わせから形成することができる。当該散乱性粒子は、光学的に透明な材料から形成することができる。当該複数の散乱性粒子は、単一の組成物から形成してもよく、または異なる組成を有する散乱性粒子を光抽出層に組み入れてもよい。散乱性粒子は、散乱層の１から７５体積％、例えば、約１体積％、約２体積％、約４体積％、約１０体積％、約２０体積％、約５０体積％または約７５体積％、を占め得る。
いくつかの実施形態において、散乱性粒子とマトリックス材料との間の屈折率の差は、少なくとも０．００１である。当該粒子は、この有限屈折率差異により、光子散乱性部位として機能することができる。高屈折率層（例えば、バリア層または光抽出層）は、少なくとも１．４の屈折率を有する。例示的な高屈折率層は、約１．４、約１．５、約１．６、約１．７、約１．８、約１．９または約２．０の屈折率を有する。いくつかの実施形態において、高屈折率層は、１．４から３の屈折率を有することができる。散乱性粒子は、１．４から３、例えば、約１．４、約１．５、約１．６、約１．７、約１．８、約１．９または約２．０、の屈折率を有することができる。散乱性粒子の平均粒子サイズは、約１０ｎｍから約４５０ｎｍの範囲、例えば、約１０ｎｍ、約２０ｎｍ、約５０ｎｍ、約１００ｎｍ、約２００ｎｍ、約２５０ｎｍ、約３００ｎｍ、約４００ｎｍまたは約４５０ｎｍ、であり得る。
光抽出層による体積散乱は、（ａ）マトリックス材料全体に分散された、当該マトリックスより高いもしくはより低い屈折率を有する複数の離散した透明粒子、（ｂ）バリア層の被着の前にＯＬＥＤ装置構造上に被着された透明粒子の単層もしくは多層、（ｃ）失透により光抽出層によって形成された透明な微結晶、（ｄ）泡または（ｅ）隣接するマトリックスおよび／またはバリア層との間における散乱性粒子の層の被着、のうちの１つまたは複数によって影響を受け得る。
包埋された粒子によるバルク散乱の提供に加えて、またはその代わりに、当該散乱層は、表面散乱を提供することができる表面近傍粗さなどの表面構造を含み得る。表面粗さは、マトリックス材料のランダムエッチングもしくはパターン形成されたエッチング（例えば、化学エッチングもしくはドライエッチング）によって、または、例えば、前に形成されたバリア層を覆う追加の層のパターン形成された被着によって提供され得る。光抽出層のための表面粗さの値の好適な範囲は、少なくとも５０ｎｍ、例えば、５０ｎｍ、１００ｎｍ、２００ｎｍまたは５００ｎｍ、のｒｍｓ（Ｒｑ）表面粗さを含む。
上に装置が形成される基板は、ガラス基板、ポリマー基板、または金属基板であり得る。例示的基板材料は、金属（例えば、アルミニウムまたはステンレス鋼）、熱可塑性プラスチック（例えば、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、配向ポリプロピレン（ＯＰＰ）、など）、ガラス（例えば、ホウケイ酸塩）および半導体（例えば、窒化ガリウム）を含み得る。当該基板は、受動基板であり得、または能動装置を含み得る。例示的基板は、２５マイクロメートルから５ｍｍの厚さを有し得る。当該装置が、柔軟な基板、例えば、柔軟なディスプレイを形成するためにまたは柔軟なエレクトロニクスの分野において使用することができる基板など、を含み得ることは、本開示の範囲内である。柔軟なガラス基板は、例えば、２５から５００マイクロメートル（例えば、２５マイクロメートル、５０マイクロメートル、１００マイクロメートル、２００マイクロメートルまたは５００マイクロメートル）の厚さと、２００マイクロメートル程度に低い曲げ半径とを有し得る。
ある特定の用途の場合、バリア層および光抽出層の特性は、寸法安定性、表面粗さ、層間での一致したＣＴＥ、強度、透明度、熱容量ならびに、例えばアクティブマトリックスディスプレイ製造などにとって好適なバリア特性および／または密封性を含み得る。いくつかの実施形態において、バリア層および光抽出層はそれぞれ、装置の基板とＣＴＥが一致する。例えば、バリア層、光抽出層および基板のうちの任意の２つの間のＣＴＥにおける差の絶対値は、せいぜい２０ｐｐｍ／℃、例えば、せいぜい２０×１０−６／℃、１０×１０−６／℃、５×１０−６／℃または２×１０−６／℃のＣＴＥ差であり得る。ＰＥＮおよびＰＥＴなどのポリマーを含む基板は、それぞれ、およそ１８×１０−６／℃および１７×１０−６／℃のＣＴＥ値を有し、これらは、本明細書において開示されるような例示的バリア層材料のＣＴＥ値によく一致している。
バリア層および光抽出層によって保護することができる様々な装置のいくつかの例としては、発光装置（例えば、ＯＬＥＤ装置）、表示装置（例えば、ＬＣＤディスプレイ）、光起電装置、薄膜センサーおよびエバネセント(evanescent)導波路センサーが挙げられる。例えば、当該基板は、蛍光物質を浸透させたガラスプレートを含み得る。基板の主要な表面は粗化することができず、これは、１００ｎｍ未満、例えば、１００ｎｍ未満、５０ｎｍ未満、２０ｎｍ未満または１０ｎｍ未満など、の算術表面粗さＲａによって特徴付けることができる。
無機のバリア層および光抽出層の形成ならびに任意選択による加熱処理ステップは、比較的低い温度（例えば、５００℃未満または３００℃未満）において、真空中または不活性雰囲気中で実施することができる。これは、カプセル化プロセス全体を通じて水不含および／または酸素不含状態が維持されることを確保するために行われる。これは、劣化を最小限に抑え、繊細な装置部品、例えば、有機エレクトロニクスなど、の頑健で長寿命の作動にとりわけ重要であり得る。
密封層は、実用的な目的のために、実質的に気密性で実質的に湿気に対して不浸透性であると見なされる層である。一例として、密封性バリア層は、バリアを通しての酸素の蒸散（拡散）を約１０−２ｃｍ３／ｍ２／日未満（例えば、約１０−３ｃｍ３／ｍ２／日未満）に抑えるように、ならびにバリアを通しての水の蒸散（拡散）を約１０−２ｇ／ｍ２／日（例えば、約１０−３ｇ／ｍ２／日未満、約１０−４ｇ／ｍ２／日未満、約１０−５ｇ／ｍ２／日未満、または約１０−６ｇ／ｍ２／日未満）に抑えるように、構成することができる。
柔軟な層は、破壊または剥離を生じることなく、１メートル未満、例えば、１ｍ未満、０．５ｍ未満、０．２ｍ未満、０．１ｍ未満または０．０５ｍ未満など、の曲げ半径を示すことができる層である。例示的基板（例えば、柔軟なガラス基板）の曲げ半径は、例えば、３０ｃｍ未満、２０ｃｍ未満、１０ｃｍ未満、５ｃｍ未満、２ｃｍ未満または１ｃｍ未満であり得る。さらなる実施形態において、柔軟な基板の曲げ半径は、１ｃｍ未満、例えば、１ｃｍ未満、０．５ｃｍ未満、０．２ｃｍ未満、０．１ｃｍ未満、０．０５ｃｍ未満または０．０２ｃｍ未満など、であり得る。柔軟な基板を含む装置は、例えば、２０００００回までの曲げサイクルにおいて信頼性高く作動することができる。
基板を覆うように形成されたＩＴＯの１００ｎｍ層および当該ＩＴＯ層を覆うように形成された２マイクロメートルのスズ‐フルオロリン酸塩バリア層を備える、１インチ（２．５４ｃｍ）×３インチ（７．６２ｃｍ）のＰＥＮ基板（Ｄｕｐｏｎｔ Ｔｅｏｎｅｘ（登録商標） Ｑ５６Ａ、５００ゲージ）を含む試験試料において、当該試料の３インチ（７．６２ｃｍ）の長さに沿ったＩＴＯの抵抗は約２５０Ωであった。上記の構造体の曲げ半径は、２点曲げ試験において試料を屈曲させたときのＩＴＯ層の抵抗をモニターすることによって特定し、当該曲げ半径の値は、１０％の抵抗の増加と相関があった。ＰＥＮ基板上の２マイクロメートルのバリア層の平均曲げ半径は、約１２．２±３．５ｍｍであった。この曲げ半径は、ホイルおよびエポキシベースのＯＬＥＤ構造体の曲げ半径より約４倍小さい。バリア層およびＩＴＯ層の両方は、室温においてスパッタリングによって被着した。
被着されたままのバリア層における残留応力は、比較的低い温度の被着後アニール処理ステップを用いることにより緩和することができる。約２０℃から１２０℃の熱サイクル（約０．７５℃／分の加熱および冷却速度）の結果として、シリコン基板上に形成された０．５マイクロメートルのスズ‐フルオロリン酸塩バリア層におけるヒステリシスは、図６Ａにおいて明白であり、これは、当該バリア層における初期圧縮応力（−１５ＭＰａ）が初回熱サイクルの後に実質的に排除されることを示している。黒丸は加熱サイクルのデータに対応し、白丸は冷却サイクルのデータに対応する。第二加熱／冷却サイクルでは、応力プロファイルにおいて全くヒステリシスは観察されない（図６Ｂ）。当該応力は、ＫＬＡ Ｔｅｎｃｏｒ Ｆｌｅｘｕｓ ＦＬＸ−２９００ウェハ応力測定システムを使用して測定した。
光抽出層の使用に関連する光抽出現象は、以下の実施例を参照することにより例示される。
最初に、ガラス基板１０上にトリス（８‐ヒドロキシキノリナト）アルミニウム（ＡｌＱ３）ＯＬＥＤ層を被着し、続いて、ニオブをドープしたスズ‐フルオロリン酸塩ガラスバリア層のスパッタ被着を行った（組成物１）。当該構造にＵＶランプ（３６５ｎｍ）を照射して、ＡｌＱ３層９からのフォトルミネセンスを誘起した。
高屈折率バリア層に光が捉えられ、当該光が抽出のために利用可能であることを実証するために、バリア層８の一部を覆うように、２０マイクロメートル厚の光抽出層を形成した。当該光抽出層は、複数の離散されたサブマイクロメートルの多結晶性ドメイン１４ａを含む部分的に安定化されたジルコニアのマトリックス材料を含んでいた。実証のため、バリア層と光抽出層との間の良好な光学接触を確保するために、これらの層の間の界面に、屈折率の一致するオイル層１５（ｎ＝１．７７５）を提供した。
試料の断面概略図が図７Ａに示されており、六角形状にパターン形成されたＡｌＱ３層の平面写真が図７Ｂに示されている。バリア層の第一領域Ａは、光抽出層１２によって覆われており、バリア層の第二領域Ｂは、光抽出層１２で覆われていない。
光抽出の定量化は、ＡｌＱ３の放出面にわたって小さい開口部の光検知器をスキャンすることによって行った。緑色のフィルターを使用して、ＵＶ光をフィルター処理した。光抽出層の有無による結果を図８に示す。（光抽出層で）覆われた第一領域から測定されたパワー出力は、約３７ｎＷの最大値に達し、これは、覆われていない第二領域から測定されたパワー（約１４ｎＷの最大値に達する）より約２６０％大きい（×２．６）。
本明細書にいて開示されるように、密封性バリア層は、光抽出層と組み合わせて、長寿命で、高光透過性の、低消耗電力の、柔軟で効率的なＯＬＥＤ装置を形成するために使用することができる。当該密封性バリア層および光抽出層はさらに、低い弾性率および曲げ半径、高い屈折率および可視での透過性ならびにバリア層の場合には低い処理温度においてバリア層内の内部応力を変更するために利用することができる低ガラス転移温度、を有し得る。
本明細書において使用される場合、名詞は、文脈上明らかにそうでないことが示されていない限り、複数の指示対象を包含する。したがって、例えば、「層」に対する言及は、文脈上そうでないことが明確に示されていない限り、２つ以上のそのような「層」を含む例を包含する。
範囲は、本明細書において、「約」１つの特定の値からおよび／または「約」別の特定値まで、と表現することができる。そのような範囲を表現する場合、いくつかの例は、一方の特定の値からおよび／または他方の特定の値までを含む。同様に、値が、「約」を前に付けて使用することによって近似値として表現される場合、当該特定の値が別の態様を形成することは理解されるであろう。さらに、各範囲の終点は、他方の終点との関連において、および他方の終点とは無関係に、双方とも有意であることが理解されるであろう。
特に明記されない限り、本明細書において説明されるいずれの方法も、そのステップを特定の順序で実施することを必要としていると解釈されることは全く意図していない。したがって、方法のクレームが、そのステップが従うべき順序を実際には列挙していない場合、あるいは、ステップが特定の順序に限定されるべきであると請求項または説明において特に明記されていない場合、任意の特定の順序が推察されることは意図されていない。
本明細書における列挙は特定の方式において機能するように「構成される」または「適合される」構成要素を意味することにも留意されたい。これに関して、そのような構成要素は、特定の特性を体現するように、または特定の方式において機能するように、「構成され」または「適合され」、その場合、そのような列挙は、意図される使用の列挙とは対照的に、構造的な列挙である。より詳細には、構成要素が「構成される」もしくは「適合される」様式に対する本明細書における言及は、当該構成要素の既存の物理条件を意味し、そのため、当該要素の構造的特徴の明確な列挙として解釈すべきである。
特定の実施形態の様々な特徴、要素またはステップが、移行句「を含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」を使用して開示され得る場合、同時に、移行句「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ）」または「から実質的になる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）」を使用して記述され得る実施形態を含めた代替の実施形態が含蓄されることが理解されるべきである。したがって、例えば、ガラス材料を含むガラス基板に含蓄される代替の実施形態は、ガラス基板がガラス材料からなる実施形態と、ガラス基板がガラス材料から実質的になる実施形態とを包含する。
本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、本開示に様々な変更および変形を行うことができることは、当業者に明らかであろう。本発明の趣旨および本質が組み込まれた、開示された実施形態の変更、組み合わせ、部分的組み合わせおよび変形は当業者が気付き得るものであるので、本発明は、添付の特許請求の範囲内の全てとその同等物を含むと解釈されるべきである。
２ 上部電極
４ 活性層
４ａ 電子輸送層
４ｂ 正孔輸送層
６ 底部電極
８ バリア層
９ ＡｌＱ３層
１０ 支持基板
１２ 光抽出層
１４ 散乱性粒子
１４ａ 多結晶性ドメイン
１５ オイル層
１６ マトリックス材料
２００ ＯＬＥＤ装置
３００ ボトムエミッション型ＯＬＥＤ構造
４００ トップエミッション型装置
４ 活性層
４ａ 電子輸送層
４ｂ 正孔輸送層
６ 底部電極
８ バリア層
９ ＡｌＱ３層
１０ 支持基板
１２ 光抽出層
１４ 散乱性粒子
１４ａ 多結晶性ドメイン
１５ オイル層
１６ マトリックス材料
２００ ＯＬＥＤ装置
３００ ボトムエミッション型ＯＬＥＤ構造
４００ トップエミッション型装置
Claims (5)
- 基板上に提供された装置構造体と、
該有機発光ダイオード構造体の少なくとも一部を覆うように形成された密封性バリア層と、
光抽出層と、
を含む、保護された光学装置であって、
前記バリア層が、スズ‐フルオロリン酸塩ガラス、タングステンをドープしたスズ‐フルオロリン酸塩ガラス、カルコゲナイドガラス、テルライトガラス、ホウ酸塩ガラスおよびリン酸塩ガラスからなる群より選択されるガラス材料を含み、前記光抽出層が、マトリックス材料と、散乱層とを含み、該散乱層が、該マトリックス材料全体に分散された散乱性粒子および粗化された表面からなる群より選択される装置。 - 前記装置構造体が有機発光ダイオードを含む、請求項１記載の装置。
- 前記基板が柔軟な基板である、請求項１記載の装置。
- 前記バリア層が、
２０〜７５質量％のＳｎと、
２〜２０質量％のＰと、
１０〜３６質量％のＯと、
１０〜３６質量％のＦと、
０〜５質量％のＮｂと
を含むガラス材料を含む、請求項１記載の装置。 - 前記バリア層が、
５５〜７５質量％のＳｎと、
４〜１４質量％のＰと、
６〜２４質量％のＯと、
４〜２２質量％のＦと、
０．１５〜１５質量％のＷと
を含むガラス材料を含む、請求項１記載の装置。
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