JP2018200865A - プラズモンの抑制によって効率が最適化された有機発光ダイオード - Google Patents

Abstract

【課題】プラズモンの抑制によって効率が最適化された有機発光ダイオードを提供する。【解決手段】第１の電極ＥＬ１と少なくとも１つの発光有機層を備える半導体有機層のスタックＥＯと第２の電極ＥＬ２をこの順に有し、第１の電極ＥＬ１が半導体有機層のスタックＥＯに電気的に接触し、スタックから電気的に絶縁された１つまたは複数の領域ＭＢに取り囲まれた少なくとも１つの領域ＣＰを備え、電気的に絶縁された領域ＭＢが、第１の電極ＥＬ１と半導体有機層のスタックＥＯとの間のインタフェースに誘導される発光層からの放射波長λのプラズモンＰＬを反射する少なくとも１つのブラッグミラーを形成するように構造化され、領域ＭＢがスタック形成部と、この形成部を取り囲んでいるブラッグミラーとに電気的に接触し、キャビティが波長λにおいて共振プラズモンモードを支援しない有機発光ダイオード。【選択図】図２Ｂ

Description

本発明は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ：ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）に関し、より具体的には、トップエミッション型の有機発光ダイオードに関する。このようなダイオードは、特に、表示（ＯＬＥＤスクリーン）に適用可能であるだけでなく、照明などの他の用途にも適している。

ＯＬＥＤは、ほとんどの場合金属である、２つの電極間に位置する、少なくとも１つの発光層を備える半導体有機層のスタックで構成されている。有機スタックは、少なくとも１つの正孔輸送層と、１つの放射層（発光）と、電子輸送層と、で構成されている。有機ゾーンの厚さは、概して、可視域用（有機層の光屈折率は典型的には１．７程度である）の半波のファブリ・ペロー（Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ）キャビティを形成するように、およそ１００ｎｍに設定されている。電子および正孔の有機スタックに注入された電極間に電位差を印加すると、電子および正孔が発光層中で放射しながら再結合する。

発光部の、波長に対する電極距離はかなり短い。これにより、有用な放射垂直ファブリ・ペロー・モードに加えて、電極表面上でプラズモンの励起を発生させる。これらのプラズモンは、ある一定の横方向の伝播距離の終了時に金属によって完全に吸収される平面状の導波モードである。

特許文献国際公開第２０１４／１９１７３３号パンフレットは、トップエミッションの（すなわち、基板の反対側表面を通して発光する）有機発光ダイオードについて記載しており、光が発せられる上部電極が、回析格子を形成するように、周期的に構造化されている。特許文献米国特許出願公開第２０１３／０１５３８６１号明細書は、その一部分で、ボトムエミッションの（すなわち、基板を通して発光する）有機発光ダイオードについて記載しており、構造化されているのは底部電極である。いずれの場合においても、格子と結合していることにより、それ自体は既知のやり方で、プラズモンを抽出することが可能になることで、放射効率を向上させている。

この手法により、プラズモンのエネルギーの一部を抽出することが可能になるが、関連する損失を完全になくすわけではない。さらに、トップエミッションのダイオードの場合（国際公開第２０１４／１９１７３３号パンフレット）では、上部電極の構造物により有機スタックを劣化させる危険性がある。

国際公開第２０１４／１９１７３３号 米国特許出願公開第２０１３／０１５３８６１号明細書

本発明は、従来技術の短所を克服することを目的とする。より具体的には、本発明は、特にトップエミッションの、プラズモンモードに起因する損失の少なくとも一部を抑制することによって最適化された放射効率を示す、有機発光ダイオードをもたらすことを目的とする。

本発明に従って、電気的に絶縁されたブラッグミラー（Ｂｒａｇｇ ｍｉｒｒｏｒ）によって境界が定められた平面状のキャビティを画定するように底部電極を構造化することによって、この目的は実現される。キャビティだけが半導体有機スタックと電気的に接触しているが、ブラッグミラーを形成している電極領域は、絶縁されている。したがって、キャビティにおいてのみ、プラズモンを励起させることが可能である。キャビティの境界を定めるブラッグミラーは、プラズモンの波長で高反射率を示すように、寸法が設定されている。このため、プラズモンを伝播することができず、したがって、キャビティに局所化されて、共振定在モードの形でのみ存在することが可能である。ただし、これが可能なキャビティの幾何学形状（大きさおよび形態）であることが前提である。キャビティは、特に、ダイオードの放射波長に関して、前記波長において定在モードが存在し得ないような寸法とすることができる。したがって、プラズモンの励起が抑制されることで、損失がかなり大幅に低減され、したがって、放射効率が高まる。この効率の向上の代償は、ＯＬＥＤの能動面（すなわち、光を発することが可能な表面）の減少である。なぜなら、発光はキャビティに関してのみ生じるからである。しかしながら、それは、ＯＬＥＤの製造が低コストであり、非常に高レベルの明るさであることを考えれば、多くの用途には問題ではない。

したがって、本発明の主題は、第１の電極と、前記第１の電極の上に堆積された少なくとも１つの発光有機層を備える半導体有機層のスタックと、前記スタックの、前記第１の電極の反対側の表面に堆積された第２の電極と、を備える有機発光ダイオードであって、前記第１の電極が、半導体有機層のスタックと電気的に接触した少なくとも１つの領域であって、前記スタックから電気的に絶縁された１つまたは複数の領域に取り囲まれた少なくとも１つの領域を備え、前記電気的に絶縁された領域、または前記電気的に絶縁された領域のそれぞれが、前記発光層の放射の波長λにおけるプラズモンであって、前記第１の電極と、前記半導体有機層のスタックとの間のインタフェースによって誘導されるプラズモンを反射するように適合された少なくとも１つのブラッグミラーを形成するように構造化され、前記領域、または前記領域のそれぞれが、スタック形成部と、この形成部を取り囲んでいるブラッグミラー、または複数のブラッグミラーと、に電気的に接触し、キャビティが、前記波長λにおいていかなる共振プラズモンモードも支援しないことを特徴とする有機発光ダイオードである。

このような有機発光ダイオードの特定の実施形態によれば、
−前記ブラッグミラー、または前記ブラッグミラーのそれぞれが、前記第１の電極の表面に空洞化された、溝のエッチングによって形成され、かつ、誘電材料が充填されている場合がある。
−半導体有機層のスタックから電気的に絶縁された第１の電極の前記領域が、誘電材料の層で覆われている場合がある。
−前記ブラッグミラー、または前記ブラッグミラーのそれぞれが、２個〜５個の間の複数の周期を備える空間的に周期的な構造とすることができる。
−前記ブラッグミラー、または前記ブラッグミラーのそれぞれが、λが前記発光有機層の放射の波長であり、ｎ_ｅｆｆが前記プラズモンに見られた有効屈折率である場合に、λ／２ｎ_ｅｆｆと等しい周期の、空間的に周期的な構造とすることができる。
−前記ブラッグミラー、または前記ブラッグミラーのそれぞれを形成している空間的に周期的な構造が、３０％〜７０％の間の、好ましくは４０％〜６０％の間の、およびより好ましくは４５％〜５５％の間の充填比を有する場合がある。
−半導体有機層のスタックと電気的に接触している前記領域、または前記領域のそれぞれが、ｎ_ｅｆｆが、前記プラズモンに見られた有効屈折率であり、φが、ブラッグミラー、または複数のブラッグミラーによって発生する位相のシフトであり、ｍが、厳密に１よりも大きい奇数の整数である場合に、

と等しい少なくとも１つの寸法を有する場合がある。より具体的には、ｍの値は３、５および７から選択することができる。
−ダイオードは、前記第２の電極の上に堆積された誘電性の封入層または多層構造と、前記誘電性の封入層または多層構造の上に堆積された、回析格子を形成する構造物を有する誘電体層と、もまた備える場合がある。

本発明の別の主題は、このような有機発光ダイオードを製造するための方法であって、
−前記ブラッグミラー、または前記ブラッグミラーのそれぞれを形成するように、前記第１の電極を構成する金属層を構造化するステップと、
−前記ブラッグミラー、または前記ブラッグミラーのそれぞれを誘電体層で覆うステップと、
−前記第１の電極の上に前記半導体有機層のスタックを堆積するステップ、および前記スタックの、前記第１の電極の反対側の表面に第２の電極を堆積するステップと、
を含む方法である。

このような方法の特定の実施形態によれば、
−第１の電極を構造化する前記ステップが、前記電極の表面での溝のエッチングによって実行される場合があり、前記ブラッグミラー、または前記ブラッグミラーのそれぞれを誘電体層で覆う前記ステップが、前記溝を充填するように、電極の表面すべての上に前記誘電体層を堆積することと、次いで、前記半導体有機層のスタックと電気的に接触していることが意図された、少なくとも１つの領域を空けるように、前記層を選択的にエッチングすることと、を含む場合がある。
−この方法は、前記半導体有機層のスタックを堆積し、第２の電極を堆積する前記ステップの前に、前記誘電体層を平坦化するステップもまた含む場合がある。

例として与えられる、それぞれ以下のものを表す添付図面を参照して与えられる説明を読むことにより、本発明の他の特徴、詳細および利点が明らかになるであろう。

従来技術によるＯＬＥＤを示す。 定在プラズモンモードの励起が可能な幾何学形状のキャビティを形成するように構造化された、底部電極を有するＯＬＥＤを示す。 定在プラズモンモードの励起が可能ではない幾何学形状のキャビティを形成するように構造化された、底部電極を有するＯＬＥＤを示す。 定在プラズモンモードの励起が可能な幾何学形状のキャビティを形成するように構造化された、底部電極を有するＯＬＥＤを示す。 本発明の該当する実施形態によるキャビティの平面状の幾何学形状の例を示す。 本発明の該当する実施形態によるキャビティの平面状の幾何学形状の例を示す。 本発明の一実施形態によるＯＬＥＤの、前記キャビティ１個の特徴寸法の関数としての放射効率のグラフを示す。 本発明の一実施形態によるＯＬＥＤの、波長の関数としての放射効率のグラフを示す。 本発明の一実施形態による、定在プラズモンモードの励起を防ぐように適合された幾何学形状を有するキャビティを形成するように構造化された底部電極と、上部電極によって誘導されたプラズモンの抽出を可能にするように構造化された誘電体層と、を有するＯＬＥＤを示す。

図１の有機発光ダイオード（縮尺通りではない）は、底部より順に、以下のものを備える。
−例えば、シリコン製またはガラス製とすることが可能な基板ＳＵＢ。
−（例えば、物理気相成長法−ＰＶＤ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎによって）基板表面の上に堆積された、ＡｌＣｕ合金でできた底部電極ＥＬ１。この電極は不伝導性であり、相対的に厚くする（数百ナノメートル、さらには数マイクロメートルでもよい）ことが可能である。
−ＴｉＮでできた、厚さ１０ｎｍ程度の、例えば、ＰＶＤ、プラズマ促進化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ：Ｐｌａｓｍａ−Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、または原子層成長法（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって堆積されたバッファ層ＣＴ。
−例えば、ＰＶＤまたは液相成長法によって得られる厚さ１００ｎｍの有機スタックＥＯ。このスタックの中心に発光層があり、波長５５０ｎｍを中心とする放射を示す。図は、この発光層を示しておらず、ＯＬＥＤの効率の最適化を可能にする計算に用いられるスポット発光部（層のある１点）ＥＰだけを示している。参照符号ＲＥは、スポット発光部によって放射された光放射線であって、基板の表面に対して実質的に垂直な方向に伝播する光放射線を表す。参照符号ＰＬは、有機スタックと、底部電極および上部電極と、の間のインタフェースによって誘導されたプラズモンを表示する。本発明は、上部電極表面でのプラズモンの励起を防ぎ、したがって、プラズモンの励起によって発生する損失をなくすことを目的とする。
−有機スタックの上に堆積された、Ａｇからなる、厚さ１０ｎｍの、実質的に透過性であるように十分に小さい上部電極ＥＬ２。
−大気中の酸素、およびより一般的には、あらゆる汚染から有機スタックを保護するために、上部電極を覆う封入構造ＳＥ。図１のデバイスでは、この封入構造は、例えば、ＰＶＤによって製造された、ＳｉＯ_ｘ（ｘ≦２）からなる厚さ２５ｎｍの層で構成されている。他の実施形態は、より強力な多層の封入構造を備える場合がある。例えば、ＳｉＯ_２からなる層の上に、原子層成長法（ＡＬＤ）によって生成された、厚さ５ｎｍもの薄さとすることが可能なＴｉＯ_２からなる第２の層を設けることが有利な場合がある。このような層は、非常にコンパクトであり、封入の密封性を大幅に高める。

図２ＡのＯＬＥＤは、底部電極ＥＬ１が構造化されているという点だけが図１のものとは異なっている。より具体的には、有機スタックＥＯと接触した前記電極の表面が、非構造化領域ＣＰを取り囲む構造化領域ＭＢを備える。構造化領域ＭＢは、深さ数十ナノメートルの（典型的には、２０ｎｍから２００ｎｍの間、好ましくは１００ｎｍ程度であり、後者の値は、以下で説明するシミュレーションで用いられている）溝ＳＧのエッチングを含み、溝のエッチングは、周期的なパターンを形成するように均一に間隔をあけて配置され、かつ、誘電材料、典型的には樹脂またはＳｉＯ_２が充填されている。（典型的には、溝ＳＧに充填されているものと同じ材料で構成された）誘電体層ＣＤが、有機スタックＥＯから、これらの構造化領域ＭＢを分離している。このため、キャリアの注入は、非構造化領域ＣＰに関してのみ行われる。図２Ａでは、また図２Ｂおよび図２Ｃにおいても、バッファ層ＣＴは表示されておらず、電極ＥＬ１の表面と一体化されているとみなすことができる。構造化領域では、バッファ層は誘電体層ＣＤによって覆われている。

溝ＳＧのエッチングの周期性Ｌは、ＯＬＥＤの発光層の放射の波長λ（例えば、中心波長、または放射ピークに対応する波長）に対するブラッグ条件、すなわち、

を満たすように選択される。式中、ｎ_ｅｆｆは、主に有機層の屈折率によって左右されるプラズモンの有効屈折率である（これは、たいていの場合、これら有機層の屈折率に近似しているが、それよりも大きな値である）。溝の幅および溝の間隔は、

に近似した値を有することが好ましく、これは、充填比（溝／溝間隔の比率）の５０％程度に相当する。より一般的には、充填比は、３０％〜７０％の間、好ましくは４０％〜６０％の間、およびより好ましくは４５％〜５５％の間とすることができる。

このように、これらの領域ＭＢは、スタックＥＯと、底部電極ＥＬ１との間のインタフェースにおいて生成されたプラズモンを反射するブラッグミラーを形成している。これらのミラーは、ミラーが含んでいる周期の数、すなわち溝の数が大きくなればなるほど、反射が大きくなる。しかしながら、この数が大きくなるほど、電極の有効画分（すなわち、発光層にキャリアを注入することが可能な画分）は小さくなり、したがって、ＯＬＥＤの明るさが弱まることになる。容認可能な妥協案の１つは、周期が２個〜５個の間のブラッグミラーを選択することである。

図２Ａは断面図であり、構造化領域および非構造化領域の二次元構成を示していない。図３Ａおよび図３Ｂは、特に２つの実施可能な構成を図示する。図３Ａの場合には、溝のエッチングは、同心の正方形線を辿っている。図３Ｂの溝のエッチングでは、それらは同心円を形成している。いずれの場合においても、構造化領域ＭＢは、非構造化領域ＣＰを完全に取り囲んでいる。したがって、非構造化領域は、プラズモンのためのキャビティとして、すなわち、共振部として作用する。

図２Ａ〜図２Ｃ、および図６では、キャビティＣＰと、構造化領域ＭＢとの間に寸法的な関係は認められない。

図２Ａのデバイスでは、キャビティＣＰの幅Ｗ（図３Ａの正方形幾何学形状の場合の辺の長さ、または図３Ｂの円形幾何学形状の場合の直径の長さ）は、φが、ブラッグミラーによって発生する位相のシフトを表し、この位相のシフトは構造によって左右される場合の、

において、ＯＬＥＤの発光層の放射スペクトルに属する波長λ（例えば、中心波長、または放射ピークに対応する波長であるが、空間周期Ｌの寸法の設定に用いられた同じ波長であることが好ましい）の値に対して等しい。以下、非限定的な例として、φ＝π／２であるものと仮定し、これにより、次式が得られる。

それは、波長λの定在プラズモンモードＰＬＳ（より具体的には、基本モード、すなわち第１番目のモード）が、共振条件を満たすこと、したがって、キャビティで励起し、残存し得ることを意味する。これらの条件では、構造化されていない電極の場合におけるように、著しい損失が認められる。

図２Ｂは、（φ＝π／２であるとして）前記波長λに対して、

である場合に関する。これらの条件では、キャビティの共振条件を満たす波長λの定在モードＰＬＳがない。したがって、プラズモンの励起が抑制され、波長λにおけるＯＬＥＤの効率が高まる。

図２Ｃは、（φ＝π／２であるとして）

である場合に関する。これらの条件では、波長λの定在プラズモンモードＰＬＳが再度励起される可能性があり、このとき、それは第２番目の共振モードである。ここでも再び、このプラズモンモードは損失を発生する。

キャビティの幅Ｗを引き続き大きくすると、第３番目のプラズモンモードが順番に次々と共振するようになる前に、プラズモンの励起が再び抑制される。したがって、放射パワーＰ_ｒａｄと、この同一の放射パワー、および金属電極によって吸収されたパワーＰ_ａｂｓ（主としてプラズモンに起因する損失）の合計と、の間の比率として定義される放射効率、すなわち

は、キャビティの幅Ｗの関数として振動することが予想され得る。それは、デジタルシミュレーションによって得られた、図２Ａ〜図２Ｃの、波長５５０ｎｍにおけるＯＬＥＤの、キャビティ幅Ｗの関数としての放射効率のグラフである図４によって確認されている。

Ｗ≒１５０ｎｍで最適効率が実現されることが実証可能であり、それは、上記で説明した理論と矛盾せず、１．６５程度の有効屈折率、λ＝５５０ｎｍ、およびφ＝π／２を考慮することにより、図２Ｂの構成に対応する。これらの最適条件では、効率はおよそ６０％であり、一方、構造化がない状態（それは限界Ｗ→∞に相当する）では、１１％にさえ達していない。Ｗがこの最適値を超過すると、効率は、Ｗ≒２５０ｎｍで最小まで下がり、それは、図２Ｃの構成に対応する。さらに、効率は振動し、それぞれの最小値は、キャビティの新たな共振モードの出現に相当する。

概して、幅に対応する効率最大値は、

であり、この場合、ｍは１よりも大きい奇数の整数（ｍ＝３、５、７．．．）である。また、幅に対応する効率最小値は、

であり、この場合、ｍは０よりも大きい偶数の整数（ｍ＝２、４、６．．．）である。

最小値の位置、および最高値の位置は、位相φによって左右されるが、対照的に、それらの分離点は常にλ／４ｎ_ｅｆｆである。

最大値および最小値は、幅Ｗが増大するにつれてだんだん目立たなくなることに留意されたい。なぜなら、電極が連続的であり、波長に対して大きな寸法を有する「従来の」状況に向かう傾向があるからである。したがって、ｍ＝３または５、さらには最大７であっても、好適に使用される。

非常に小さいＷの値については、図２Ａ〜図２Ｃを参照して説明した理論は、もはや有効ではない。キャビティの幅は、ＯＬＥＤの厚さよりも小さくなり、有用な垂直ファブリ・ペロー共振はもはや保たれない。したがって、効率は急落する。この理由で、図４は、１００ｎｍ未満の幅を考慮に入れていない。

図５は、図２Ｂのフォトダイオード（Ｗ＝１５０ｎｍ、図４の第１の最大値に対応する）の放射効率を図示する。寸法設定は単一の波長、λ＝５５０ｎｍを考慮して行われているが、広い帯域にわたって効率の向上が生じていることに留意されたい。可視領域のすべて（４００〜７００ｎｍ）にわたって積分された平均効率は、４０％になり、これはかなり大きい。波長の効率の依存性は、特に、使用されるブラッグミラーの構造に左右される。特に、ブラッグミラーによって発生する位相のシフトは、複雑に変化し、必ずしもλの関数として対称的に変化しない場合がある。

本発明によるＯＬＥＤは、有機スタックＥＯを堆積する前に、底部電極を構造化するステップ（およびそれを覆うバッファ層を構造化するステップ）を追加して、従来の方法によって製造することが可能である。

これらのステップは、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）により溝ＳＧを生成し、底部電極を覆い、溝を充填する誘電体層を堆積し、次に、例えば、フォトエッチングによって、この誘電体層を選択的に除去してキャビティを空けるようにすることを含む。

このとき、例えば、化学的機械的な平坦化（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ）を行うことが好ましい。次に、完全に従来のやり方で、構造化された電極の上にスタックＥＯを堆積し、スタックの上に上部電極を堆積して、酸素および湿気から保護するために構造物を封入する。

平面化するステップは必須ではない。なぜなら、誘電体層ＣＤに不揃いがあっても、（キャリアの注入のない）スタックＥＯの受動領域だけにしか影響しないからである。

本発明による底部電極の構造物は、スタックＥＯと上部電極との間のインタフェースで伝播される、損失の一因にもなるプラズモンに影響を及ぼさない。さらに、損失は、ＯＬＥＤにトラップされたままである導波光学モードによってもまた誘発される。これらの損失は、原理上は、上述した特許文献国際公開第２０１４／１９１７３３号パンフレットによって教示されているように、上部電極を構造化することにより低減することが可能である。しかしながら、上部電極の構造物は、その下にある有機スタックを劣化させる危険性がある。図６に図示された、もっと期待が持てる解決策は、封入構造ＳＥの上に、例えば、ＡＬＤによって堆積された、Ａｌ_２Ｏ_３からなる誘電体層ＣＤＳを堆積させて、構造化の際に回析格子を形成するようにすることである。

ＣＤＳ層は、有機スタックのプラズモンを抽出し、かつ、導波モードを抽出する役割を担っている。そのために、この構造物の周期Ｌが、次式により得られる。

式中、λは、ＯＬＥＤの放射のスペクトル帯域の波長（通常は中心波長）であり、また、ｎ’_ｅｆｆは、有効屈折率であり、その値（概して、ｎ_ｅｆｆとは異なる）は、封入構造の有効屈折率の値によって決まる。デジタル計算により、構造物の山谷形状の振幅が１００ｎｍ程度以上であり、その充填比がおよそ５０％（例えば、３０％〜７０％の間、または好ましくは、４０％〜６０％の間、さらにより好ましくは４５％〜５５％の間）であるときに、放射効率が最大化されることが実証可能になる。

構造物が、例えば、反応性イオンエッチングによって、ＣＤＳ層をその深さ全体にわたってエッチングすることによって得られ、有利である。それには、エッチング停止層が存在する必要がある。このため、これまでに考えられた封入構造よりも複雑な、ＳｉＯ_２からなる、例えば厚さ２５ｎｍの、第１の層ＣＥ１を備える封入構造を用い、その上に、原子層成長法（ＡＬＤ）によって得られたＴｉＯ_２からなる、厚さ５ｎｍの第２の層ＣＥ２を堆積すると有利である。第２の層ＣＥ２は、ＣＤＳ層のためのエッチング停止層としての機能を果たし、既に上述したように、封入の密封性を向上させる。

本発明は、主として図２Ｂの実施形態に関して説明してきたが、多数の変形例が実施可能である。

有機スタック、第２の電極、および封入構造は、従来の要素であり、既知のやり方で修正することが可能である。

概して、底部電極はカソードとしての機能を、上部電極はアノードとしての機能を果たすが、その逆もまた可能である。

個々の層の厚さは、重要ではない。

十分な反射性が維持されているのであれば、溝のエッチングの配列は、完全に周期的でなくてもよい。さらに、溝は、電極の表面上に形成することが可能な構造の単なる一例にすぎない。別の実施形態では、溝に代えて、例えば、余分な厚みを表面から突出させるようにすることも可能であろう。

キャビティは、図３Ａおよび図３Ｂに図示されているものよりも複雑な形態とすることが可能である。重要なのは、ＯＬＥＤの発光層が放射する少なくとも１つの波長において、キャビティがいずれのプラズモンモードも支援し得ない、ということである。

ＣＤ 誘電体層
ＣＥ１ 第１の層
ＣＥ２ 第２の層
ＣＰ 非構造化領域
ＣＴ バッファ層
ＥＬ１ 第１の電極
ＥＬ２ 第２の電極
ＥＯ 有機スタック
ＥＰ スポット発光部
Ｌ 周期
ｍ 整数
ＭＢ 構造化領域
ｎ_ｅｆｆ プラズモンの有効屈折率
ｎ’_ｅｆｆ 有効屈折率
Ｐ_ａｂｓ 金属電極によって吸収されたパワー
Ｐ_ｒａｄ 放射パワー
ＰＬ プラズモン
ＰＬＳ 定在プラズモンモード
ＲＥ 光放射線
ＳＥ 封入構造
ＳＧ 溝
ＳＵＢ 基板
Ｗ キャビティの幅
η_ｒａｄ 放射効率
λ 波長
φ 位相のシフト

Claims (12)

1. 第１の電極（ＥＬ１）と、前記第１の電極の上に堆積された少なくとも１つの発光有機層を備える半導体有機層のスタック（ＥＯ）と、前記スタックの、前記第１の電極の反対側の表面に堆積された第２の電極（ＥＬ２）と、を備える有機発光ダイオードであって、前記第１の電極が、前記半導体有機層のスタックと電気的に接触した少なくとも１つの領域（ＣＰ）であって、前記スタックから電気的に絶縁された１つまたは複数の領域（ＭＢ）に取り囲まれた少なくとも１つの領域（ＣＰ）を備え、前記電気的に絶縁された領域、または前記電気的に絶縁された領域のそれぞれが、前記発光層からの放射の波長λにおけるプラズモン（ＰＬ）であって、前記第１の電極と、前記半導体有機層のスタックとの間のインタフェースによって誘導されるプラズモン（ＰＬ）を反射するように適合された少なくとも１つのブラッグミラーを形成するように構造化され、前記領域、または前記領域のそれぞれが、前記スタック形成部と、前記形成部を取り囲んでいる前記ブラッグミラー、または複数の前記ブラッグミラーと、に電気的に接触し、キャビティが、前記波長λにおいて共振プラズモンモードを支援しないことを特徴とする有機発光ダイオード。
2. 前記ブラッグミラー、または前記ブラッグミラーのそれぞれが、前記第１の電極の表面に空洞化された、溝（ＳＧ）のエッチングによって形成され、かつ、誘電材料が充填されている、請求項１に記載の有機発光ダイオード。
3. 前記半導体有機層のスタックから電気的に絶縁された前記第１の電極の前記領域が、誘電材料の層（ＣＤ）で覆われている、請求項１または２に記載の有機発光ダイオード。
4. 前記ブラッグミラー、または前記ブラッグミラーのそれぞれが、２個〜５個の間の複数の周期を備える空間的に周期的な構造である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の有機発光ダイオード。
5. 前記ブラッグミラー、または前記ブラッグミラーのそれぞれが、λが前記発光有機層の放射の波長であり、ｎ_ｅｆｆが前記プラズモンに見られた有効屈折率である場合に、λ／２ｎ_ｅｆｆと等しい周期の、空間的に周期的な構造である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の有機発光ダイオード。
6. 前記ブラッグミラー、または前記ブラッグミラーのそれぞれを形成している前記空間的に周期的な構造が、３０％〜７０％の間の、好ましくは４０％〜６０％の間の、およびより好ましくは４５％〜５５％の間の充填比を示す、請求項５に記載の有機発光ダイオード。
7. 前記半導体有機層のスタックと電気的に接触している前記領域、または前記領域のそれぞれが、ｎ_ｅｆｆが、前記プラズモンに見られた有効屈折率であり、φが、前記ブラッグミラー、または複数の前記ブラッグミラーによって発生する位相のシフトであり、ｍが、厳密に１よりも大きい奇数の整数である場合に、
   

   

   と等しい少なくとも１つの寸法を有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の有機発光ダイオード。
8. 前記ｍの値が、３、５および７から選択される、請求項７に記載の有機発光ダイオード。
9. 前記第２の電極の上に堆積された誘電性の封入層または多層構造（ＳＥ）と、前記誘電性の封入層または多層構造の上に堆積された、回析格子を形成する構造物を有する誘電体層（ＣＤＳ）と、もまた備える請求項１〜８のいずれか一項に記載の有機発光ダイオード。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の有機発光ダイオードを製造するための方法であって、
    −前記ブラッグミラー（ＭＢ）、または前記ブラッグミラー（ＭＢ）のそれぞれを形成するように、前記第１の電極（ＥＬ１）を構成する金属層を構造化するステップと、
    −前記ブラッグミラー、または前記ブラッグミラーのそれぞれを誘電体層（ＣＤ）で覆うステップと、
    −前記第１の電極の上に前記半導体有機層のスタック（ＥＯ）を、前記スタックの、前記第１の電極の反対側の表面に前記第２の電極（ＥＬ２）を堆積するステップと、
    を含む方法。
11. −前記第１の電極を構造化する前記ステップが、前記電極の前記表面での溝（ＳＧ）のエッチングによって実行され、
    −前記ブラッグミラー、または前記ブラッグミラーのそれぞれを誘電体層で覆う前記ステップが、前記溝を充填するように、前記電極の前記表面すべての上に前記誘電体層を堆積することと、次いで、前記半導体有機層のスタックと電気的に接触していることが意図された、少なくとも１つの領域（ＣＰ）を空けるように、前記層を選択的にエッチングすることと、を含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記半導体有機層のスタックを堆積し、前記第２の電極を堆積する前記ステップの前に、前記誘電体層を平坦化するステップもまた含む、請求項１１に記載の方法。

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