JP2019536081A

JP2019536081A - 向上した取り出し性能を有する光散乱フィルム

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Publication number: JP2019536081A
Application number: JP2019521035A
Authority: JP
Inventors: デニズグンバス，ドゥーグ; ヴェルドマン，ダーク
Original assignee: サビックグローバルテクノロジーズビー．ブイ．
Priority date: 2016-10-21
Filing date: 2017-10-20
Publication date: 2019-12-12
Also published as: CN109964154A; KR102043174B1; KR20190053285A; WO2018073805A1; EP3529644A1; US20190267574A1

Abstract

組成物は、ポリマーマトリックスと、ポリマーマトリックス中に配置される光散乱成分と、を含むことができる。光散乱成分は、多分散粒度分布のナノ粒子を含む。少なくとも６０％のナノ粒子のそれぞれは１００ｎｍ未満の粒子径を有し、８０〜１００％のナノ粒子のそれぞれは２００ｎｍ未満の粒子径を有する。【選択図】図１

Description

本開示は発光デバイスに関し、より具体的には有機発光デバイスおよび光取り出しを向上させるための光散乱フィルムに関する。

現在、有機発光デバイス／ダイオード（ＯＬＥＤｓ）は、他の従来の光源よりもエネルギー効率がより高く、他の従来の光源よりも薄くて柔軟なフォームファクターでより容易に適用される可能性があるため、照明用途にますます使用されている。ＯＬＥＤは典型的に、２つの電極、例えばカソードとアノードと間に位置する１つまたは複数の有機層から構成される積層構造を有する。ＯＬＥＤ中の有機層は、電圧がアノードとカソードとの間に印加される場合、発光するエレクトロルミネセントポリマーから構成されることが多い。２つの電極のうちの少なくとも一方、アノードまたはカソード電極のいずれかは、透明導電材料から形成され、これによりＯＬＥＤから放射される光を可視化することが可能になる。

光取り出し効率は、ＬＥＤの発光部分から周囲に光をもたらし、その光が有益である発光ダイオード（ＬＥＤ）デバイスの能力を指すことができる。一般的に、ＯＬＥＤの取り出し効率は、空気、基材、および有機／電極層の間の屈折率の差のために非常に低い。より高い取り出しは更なるエネルギーの削減をもたらし、デバイスの寿命を延ばし、およびコスト削減を増加させるので、取り出し効率を改善することは重要である。しかし、取り出し効率を改善することは、ＯＬＥＤを用いる照明用途にとって依然として重要な課題である。

従来のＯＬＥＤデバイスでは、発生した光の約２０％しか環境に放射されない。残りの光は、一般にデバイス内に閉じ込められる（例えば、基材内で内部反射もしくは捕捉される、有機層および透明電極内に導かれる、または金属接点で表面プラズモンポラリトンとして束縛される）。基材および導波モードに関する光取り出しの問題の１つの原因は、層間の屈折率の不整合による界面での全内部反射（ＴＩＲ）である。ＴＩＲは、透明電極（約１．８の屈折率）と基材（約１．５の屈折率）との間、および基材（約１．５の屈折率）と空気（約１．０の屈折率）との間で起こり得る。このことから、商業的に成功するためには、費用効果がありおよび既存のＯＬＥＤ製造プロセスと両立しながら、ＯＬＥＤデバイスのアウトカップリング効率、即ち光取り出し効率を改善する必要性が依然としてある。

非効率的な光取り出しの問題に対処するために、様々な技術的方法およびアプローチが提案されてきた。例としては、粗面処理、表面テクスチャリング、およびマイクロレンズアレイの使用が挙げられる。しかし、このような外部光取り出しは、基材−空気界面での光損失に対処することしかできず、他の界面、特に透明電極−基材界面での光損失には対処できない。

あるいは、高屈折率基材を使用することができるが、これらは高価でありそして環境影響および毒性についての懸念がある。韓国特許出願第１０−２０１０−０１３８３９号は、高屈折率ガラスに気孔を形成することによって得られる酸化ケイ素系散乱ガラス基材を開示し、その全内容は参照により本明細書に組み込まれる。それにもかかわらず、このような散乱ガラス板は、そのプロセスの観点から様々な形状および形態での使用には適しておらず、発光デバイスに直接適用することはできない。

光取り出し効率の制約を克服するための他の方法は、基材とＯＬＥＤの透明電極層との間に内部光取り出し層を用いることである。層中に存在する散乱粒子は、光が取り出され、散乱されることを可能にし、光が逃げる更なる機会を提供する。欧州特許出願公開第２６７４４４２Ａ２号は、金属酸化物粒子を含むバインダー内に散乱粒子を含む光散乱層を開示し、その全内容は参照により本明細書に組み込まれる。散乱粒子は、２００ナノメートル（ｎｍ）〜５００ｎｍの平均粒子径を有し、散乱粒子の総量に対して、６００ｎｍ以上の直径を有する粒子の含有量が２０体積パーセント（％）以下である。更に、散乱粒子は典型的には３０％以下の変動係数（ＣｏＶ＝標準粒子直径／平均粒子径）を有する。しかし、散乱体の粒子径が大きいと、層の表面品質が悪くなるため、漏れ電流およびデバイスの欠陥が生じる。高屈折率平滑化層の塗布は、一般に表面粗さを減少させるがプロセスの複雑さを増加させる。更に、散乱粒子が大きくなるほど、散乱強度が高い場合でさえ、より小さい散乱角を生じさせる。これは、波長に依存して光取り出し効率が大きく変動するため、取り出し効率の低下や色調の変動を招く。

また、二峰性（または多峰性）粒度分布を示すナノコンポジット組成物は、電子デバイス、例えば有機発光ダイオード（ＯＬＥＤｓ）に有利な光学特性をもたらすことが、米国特許出願公開第２０１６／００４９６１０Ａ１号に開示され、その全体は参照により本明細書に組み込まれる。ナノコンポジットは、凝集体の総重量に基づいて、３０ｎｍ未満の粒子径を有する１０〜８０重量％の凝集体と、少なくとも１００ｎｍの粒子径、好ましくは少なくとも４００ｎｍの粒子径を有する２０重量％未満の凝集体と、を含む。最適な散乱を得るためには、より大きなクラスターとして存在するナノ粒子が必要である。発明者らは、約６００ｎｍの直径を有するクラスターで最良の散乱特性を有すると主張している。それにもかかわらず、このような組成物の主な問題は、小さい凝集体の大きい凝集体に対する大きな比率による不十分な散乱効果である。結果として、十分な光取り出し効率を達成するためには、光散乱体の非常に高い添加量が必要とされる。

更に、欧州特許出願公開第２６７４４４２Ａ２号に記載されているように、より大きな凝集体のより大きな粒子径、特に直径６００ｎｍの凝集体は、表面の不均一から生じる電気的欠陥を潜在的に誘発するであろうと予想される。その内容全体は参照により本明細書に組み込まれる。内部取り出し層の不均一が大きい場合、光取り出し層の上に堆積する透明電極に膜厚の不均一が発生し、または微細な突出部が形成される。これは局部的に大きな電流の流れを発生させ、短絡またはデバイス寿命の短縮を引き起こす。

したがって、効率的な光取り出しを伴うＯＬＥＤに対する現在のアプローチは、しばしば単色発光に限定され、費用効率が悪く、制限され、および／または光取り出し効率が不十分である。

本開示の態様によってこれらおよび他の欠点は対処される。

本開示の一態様によれば、組成物は、ポリマーマトリックスと、ポリマーマトリックス中に配置される光散乱成分と、を含み得る。光散乱成分は、多分散粒度分布のナノ粒子を含む。少なくとも６０％のナノ粒子は１００ｎｍ未満の粒子径を有し、８０〜１００％のナノ粒子のそれぞれは２００ｎｍ未満の粒子径を有する。

別の態様では、組成物は、ポリマーマトリックスと、ポリマーマトリックス中に分散される光散乱粒子の第１の部分と、を含むことができる。光散乱粒子の第１の部分の平均粒子径は１００ｎｍ未満であり、光散乱粒子の第２の部分はポリマーマトリックス中に分散している。光散乱粒子の第２の部分の平均粒子径は２００ｎｍ未満である。光散乱ナノ粒子の第１の部分は、光散乱粒子の総数の少なくとも６０％を含み、光散乱粒子の第２の部分は、第１の部分を除いて、光散乱粒子の総数の２０〜４０％を含む。

本開示の上記および他の特徴および利点、ならびにそれらを達成する方法は、添付の図面と共に本開示の一態様の以下の説明を参照することによって、明らかになり、よりよく理解されるであろう。

本開示の一態様によるＯＬＥＤの概略図である。

本開示の態様による、散乱層として実施例１および比較例２を有する白色ＯＬＥＤのＣＩＥｘ（左軸）およびｙ（右軸）座標のプロットである。

本開示は、ＯＬＥＤデバイスの基材と透明電極層との間に配置され得る光散乱層に関する。光散乱層は、ポリマーマトリックス中に特定の分布の散乱粒子を含むことができる。選択された粒子径と屈折率の組み合わせは、結果として得られるシステムにとって所望の光学特性、例えば向上した取り出しをもたらすように構成されてもよい。

ＯＬＥＤスタックにおける内部光取り出し層（ＩＥＬ）としての光散乱層の導入は、これらのスタックの効率を、ＩＥＬ層なしの基準デバイスと比較して１００％超向上させることができる。代替的にまたは追加的に、白色ＯＬＥＤについては、本開示のＩＥＬを用いて視野角に関する色安定性を大幅に改善することができる。

ポリマーマトリックス中の散乱粒子（例えば、ナノ粒子、ナノ結晶等）の粒子径および分布は、ＳＥＴＦＯＳ（Semiconductor Thin Optics Simulation）ソフトウェアを使用して計算することができる。一例として、ある試料中の散乱粒子は、散乱粒子の総量に対して６３％の１００ｎｍ未満の粒子径の粒子、および３７％の２００ｎｍ未満の粒子径の粒子の多分散粒度分布を示す。粒子の散乱効果は、屈折率、例えば＞２．０、または＞２．３を有する球形の非吸収性粒子を仮定して、ミー理論に従って計算した。

特定の態様では、少なくとも２．０、より好ましくは少なくとも２．１の屈折率を有するナノ結晶を使用してポリマーマトリックスの屈折率を高めることができる。このようなナノ結晶は、散乱粒子よりも低い屈折率を有することができる。例えば、ナノ結晶は１つまたは複数の金属酸化物を含むことができる。ナノ結晶の粒子径は、いくつかの態様では３０ｎｍ未満、または特定の態様では２０ｎｍ未満とすることができるため、それらは光散乱に寄与しない。これらのより小さい非散乱粒子は、散乱粒子の粒度分布の説明には含まれない。

ポリマーマトリックスを形成するポリマーの屈折率は、約１．２〜約１．６、より好ましくは少なくとも１．５とすることができる。ポリマーは、シリコーン、エポキシ樹脂、不飽和ポリマー、ポリ（メタ）アクリレート、ポリイミド、ポリウレタン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、無機ゾルーゲル、およびそれらの組み合わせを含むことができるが、これらに限定されない。

ポリマーマトリックスは、ナノ結晶を含むことができ、そしていくつかの態様において１．７、または特定の態様において少なくとも１．８の屈折率を示すことができる。ナノ結晶は、４６０ｎｍを超える波長をごくわずかに（例えば、５％未満、好ましくは１％未満）吸収することができる。ポリマーマトリックス中へのナノ結晶の取り込みにより、透明度を８０％（４００〜８００ｎｍ）未満に低下させるべきではない。追加的または代替的に、無視できる吸収を、１０^−３未満の消衰係数（ｋ）値として定義してもよい。したがって、有意な寄生吸収特性を示さない高屈折率ポリマーは、本開示における「ポリマーマトリックス」またはホスト媒体として特に好適である。

図１は、基材１０２、散乱層１０４、アノード１０６、（ＯＬＥＤとも呼ばれる）発光領域１０８、およびカソード１１６を備えるＯＬＥＤデバイス１００の概略図を例示する。

ＯＬＥＤデバイス１００は、基材１０２または支持部材のうちの１つまたは複数を備える。基材１０２は可撓性であることができる。基材１０２の好適な材料は、ガラス、またはポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ポリエチレンナフタレート、ポリ（メタ）アクリレート、多環式オレフィン、ポリウレタン、エポキシポリマー、ポリ（メチルメタクリレート）、およびそれらの組み合わせ、を含むことができるポリマーを含むことができるが、これらに限定されない。図１に示すように、基材１０２はガラス基材（例えば、屈折率：１．５、厚さ：５００マイクロメートル（μｍ））である。本明細書に記載のように、他の屈折率および厚さを用いてもよい。

散乱層１０４は、ポリマーマトリックスと、ポリマーマトリックス中に配置される光散乱成分とを含むことができる。ポリマーマトリックスは、シリコーン、エポキシ樹脂、不飽和ポリマー、ポリ（メタ）アクリレート、ポリイミド、ポリウレタン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、およびそれらの組み合わせを含むことができるが、これらに限定されない。光散乱成分は、多分散粒度分布のナノ粒子を含んでもよい。少なくとも６０％のナノ粒子のそれぞれは１００ｎｍ未満の粒子径を有し、８０〜１００％のナノ粒子のそれぞれは２００ｎｍ未満の粒子径を有する。ナノ粒子は、シラン、シロキサン、ホスホン酸、ボロン酸、カルボン酸、オレイン酸、またはアミンおよびそれらの組み合わせを含むことができるが、これらに限定されない表面改質剤を更に含むことができる。

散乱層１０４は、ポリマーマトリックスと、ポリマーマトリックス中に分散される光散乱粒子の第１の部分と、を含むことができる。光散乱粒子の第１の部分の平均粒子径は１００ｎｍ未満である。光散乱粒子の第２の部分はポリマーマトリックス中に分散される。光散乱粒子の第２の部分の平均粒子径は２００ｎｍ未満である。光散乱ナノ粒子の第１の部分は、光散乱粒子の総数の少なくとも６０％を含むことができ、光散乱粒子の第２の部分は、第１の部分を除いて、光散乱粒子の総数の２０〜４０％を含むことができる。

アノード１０６を、インジウムスズ酸化物（例えば、５７０ｎｍにおける屈折率（ｎ）＝１．８８および消衰係数（ｋ）＝０、厚さ：８０ｎｍ）、または他の材料、例えば銀から形成することができる。このように、発光領域１０８は、反射カソード１１６（例えば、アルミニウムカソード（５７０ｎｍにおけるｎ＝０．８４およびｋ＝５．８２、厚さ：１００ｎｍ））とアノード１０６との間のマイクロキャビティ効果に少なくとも部分的に起因して狭い発光スペクトル帯域をもたらす。

発光領域１０８は、スタック構成で配置される正孔輸送層（ＨＴＬ）１１０、発光材料層（ＥＭＬ）１１２、および電子輸送層（ＥＴＬ）１１４を備えることができる。ＨＴＬ１１０は、注入された正孔を発光層に移動させるように構成することができる。ＥＴＬ１１４は、陰極１１６からの電子の注入および移動を促進する。ＥＭＬ１１２は、正孔と電子を結合し、光エネルギー（例えば放射光）に変換するように構成されてもよい。有機発光ダイオードの発光理論は、アノード１０６およびカソード１１６から来る電子および正孔の注入に基づいている。ＥＭＬ１１２内で再結合した後、エネルギーは可視光に変えられる。一例として、ＯＬＥＤスタックは、ＨＴＬ１１０としてＮ，Ｎ’−ビス（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）−ベンジジン（ＮＰＢ）（例えば、５７０ｎｍにおける屈折率：ｎ＝１．７８およびｋ＝０．００５、厚さ：８０ｎｍ）、ＥＭＬ１１２としてトリス（８−ヒドロキシキノリナト）アルミニウム（Ａｌｑ３）（例えば、５７０ｎｍにおける屈折率：ｎ＝１．７３およびｋ＝０、厚さ：１００ｎｍ）、ＥＴＬ１１４として２−（４−（９，１０−ジ（ナフタレン−２−イル）アントラセン−２−イル）フェニル）−１−フェニル−１Ｈ−ベンゾ［ｄ］イミダゾール（ＬＧ２０１）（例えば、５７０ｎｍにおける屈折率：ｎ＝１．６０およびｋ＝０．０５、厚さ：３８ｎｍ）を含む。

ＯＬＥＤデバイス１００は、スタックの両端に配置される空気界面１１８、１２０（屈折率：１．０）を備えることができる。

更に詳細に論じるように、散乱層１０４は、ＺｒＯ_２ナノ結晶（例えば、９０重量％、屈折率：ｎ＝１．９およびｋ＜１０^−３、平均粒子径：５ｎｍ、単分散粒度分布）、ならびに（表１による）ＴｉＯ_２散乱粒子であってもよく、またはそれらを含んでもよい。より少ない添加量で十分な光散乱を達成することができるように、より高い屈折率を有する散乱粒子が好ましい。例示的な散乱層１０４は、いくつかの態様では０．５〜４μｍ、または特定の態様では１μｍの厚さを有することが好ましい。散乱粒子の量は、層の厚さに依存し得る。（１μｍ超える）より厚い層については、より少ない添加量の散乱粒子を用いることができる。

表１の比較例１に示すように、散乱粒子の屈折率が２．２４に設定された場合、粒子が単分散粒度分布を有する直径（ｄ）６０ｎｍの粒子の光取り出し利得は２０体積％の濃度で６３％である。屈折率および粒度分布を維持しながら、散乱粒子の添加量を５０体積％まで増加させることによって取り出し利得を更に増加させることができる。比較例２の場合、シミュレートされた取り出し利得は８８％である。これらの結果は、散乱体の粒子径が小さいために散乱が不十分であることを示している。結果として、十分な光取り出し効率（＞８０％）を達成するためには、（費用がかかりかつ非実用的な）光散乱体の非常に高い添加量（またはより大きな層厚）が必要とされる。

比較例３において粒度分布を、８９％の粒子が４０ｎｍ未満の粒子径を有し、１１％の粒子が４０〜６０ｎｍの粒子径を有する多分散モデルに変更すると、比較例１の取り出し利得（６３％）と同様な取り出し利得（６０％）が得られる。光取り出しに及ぼす粒子径の効果は、比較例４に示されるように重要である。粒度分布モデルおよび屈折率値を維持しながら、散乱体の粒子径を８０ｎｍ＜ｄ＜１２０ｎｍに増加させることによって、９８％の取り出し利得を達成することができる。

一方、比較例５では、粒子径４０ｎｍ（標準偏差３ｎｍ）を有する粒子の正規粒度分布は、５０体積％濃度で５７％の取り出し利得をもたらす。比較例６に示すように、同じ粒度分布を有するがより高い屈折率値を有する粒子は、比較例５と比較して１３％多い光（７７％の取り出し利得）を取り出すことができる。高屈折率層とＴｉＯ_２散乱ナノ粒子との間の大きな屈折率コントラストのために、強い散乱が得られた。

比較例７では、８９％の粒子がｄ＜４０ｎｍのサイズを有し、１１％の粒子が４０ｎｍ＜ｄ＜６０ｎｍである多分散粒度分布を示す散乱粒子を用いることにより、比較例６の正規分布型の分布を有する粒子と同様の取り出し利得が得られる。更に、比較例６および比較例７の両方に必要とされる散乱粒子の添加量は類似している（約５０体積％）。

しかし、６０ｎｍの主粒子径（５％未満の標準偏差）を有する粒子の単分散分布を用いることにより、散乱体添加量の大幅な削減を達成することができる。比較例８に示すように、２０体積％の散乱粒子がポリマーマトリックス中に存在するだけで、８３％の光取り出し利得を得るのに十分である。

対照的に、実施例１の光取り出し層は、６７％の粒子が１００ｎｍ未満の粒子径を有し、３３％の粒子が１００ｎｍ〜２００ｎｍの粒子径を有する正に歪んだ多分散粒度分布を有する１５体積％の濃度の散乱粒子を含み、取り出し効率の優れた向上をもたらす（１０５％の増加）。更に、実施例２および実施例３において、小さな粒子の大きな粒子に対する比をそれぞれ６０：４０または８０：２０に変更することにより、同様の光取り出し効率の向上をもたらす。したがって、少なくとも６０％のナノ粒子が１００ｎｍ未満の粒子径を有し、２０〜４０％のナノ粒子が１００〜２００ｎｍの粒子径を有する、多分散粒度分布のナノ粒子（屈折率：２．３９）を含む光散乱ポリマーマトリックス組成物は、結果として生じる内部光取り出し層に優れた光学特性をもたらす。

一方、比較例９における１００ｎｍの粒子径を有する同じ散乱粒子の単分散粒度分布は、より高い添加量レベル（３０％）においてさえも著しく低い効率の向上（９０％）を示す。したがって、大きな粒子の小さな粒子に対する最適な比率を特徴とするポリマーマトリックス中の散乱粒子の粒度分布を用いることは、最大の光取り出し効率の向上を達成するために不可欠であり、同時に費用対効果が高い。

散乱効果に基づく多くの内部光取り出し層の有効性は波長に非常に依存し、このことは多くの内部光取り出し層を白色発光デバイスと適合させない。原則上は、散乱層は可視波長に対して弱い波長依存性を有するため、白色ＯＬＥＤの発光範囲にわたって光取り出しの均一な改善をもたらす。実施例１の波長依存性を試験するために、白色ＯＬＥＤでモデル化した。比較のために、比較例２も同じＯＬＥＤスタックで評価した。白色ＯＬＥＤの積層構造を図２に示す。

いくつかの層は白色光ＬＥＤを備えることができる。多くの場合、白色光ＯＬＥＤデバイスは１０層を超える層を備えることができる。本開示において、白色光ＯＬＥＤデバイスは、図２に存在するような層を備えることができる。

図２は、基材２０２、散乱層２０４、アノード２０６、（ＯＬＥＤとも呼ばれる）発光領域２０８、およびカソード２１６を備えるＯＬＥＤデバイス２００の概略図を例示する。

ＯＬＥＤデバイス２００は、基材２０２または支持部材のうちの１つまたは複数を備える。基材２０２は可撓性であることができる。基材２０２の好適な材料は、ガラス、またはポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ポリエチレンナフタレート、ポリ（メタ）アクリレート、多環式オレフィン、ポリウレタン、エポキシポリマー、ポリ（メチルメタクリレート）、およびそれらの組み合わせ、を含むポリマーを含むことができるが、これらに限定されない。図２に示すように、基材２０２はガラス基材（例えば、屈折率：１．５、厚さ：５００μｍ）である。本明細書に記載のように、他の屈折率および厚さを用いてもよい。

散乱層２０４は、ポリマーマトリックスと、ポリマーマトリックス中に配置される光散乱成分と、を含むことができる。ポリマーは、シリコーン、エポキシ樹脂、不飽和ポリマー、ポリ（メタ）アクリレート、ポリイミド、ポリウレタン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、およびそれらの組み合わせを含むことができるが、これらに限定されない。光散乱成分は、多分散粒度分布のナノ粒子を含んでもよい。少なくとも６０％のナノ粒子のそれぞれは１００ｎｍ未満の粒子径を有し、８０〜１００％のナノ粒子のそれぞれは２００ｎｍ未満の粒子径を有する。ナノ粒子は、シラン、シロキサン、ホスホン酸、ボロン酸、カルボン酸、オレイン酸、またはアミンおよびそれらの組み合わせを含むことができるが、これらに限定されない表面改質剤を更に含むことができる。

散乱層２０４は、ポリマーマトリックスと、ポリマーマトリックス中に分散される光散乱粒子の第１の部分と、を含むことができる。光散乱粒子の第１の部分の平均粒子径は１００ｎｍ未満である。光散乱粒子の第２の部分はポリマーマトリックス中に分散される。光散乱粒子の第２の部分の平均粒子径は２００ｎｍ未満である。光散乱ナノ粒子の第１の部分は、光散乱粒子の総数の少なくとも６０％を含むことができ、光散乱粒子の第２の部分は、第１の部分を除いて、光散乱粒子の総数の２０〜４０％を含むことができる。図２に示すように、散乱層２０４は、ＺｒＯ_２ナノ結晶（例えば、９０重量％、屈折率：ｎ＝１．９およびｋ＜１０^−３、平均粒子径：５ｎｍ、単分散粒度分布）、および（表１による）ＴｉＯ_２散乱粒子を含んでもよい。散乱層２０４の厚さは１μｍとすることができる。

アノード２０６は、インジウムスズ酸化物（例えば、５７０ｎｍにおけるｎ＝１．８８およびｋ＝０、厚さ：８０ｎｍ）、フッ素ドープ酸化スズ、アルミニウムドープ酸化亜鉛、または他の材料、例えば、カーボンナノチューブ、銀もしくは銅ナノワイヤー、もしくは金属酸化物／銀／金属酸化物電極、を含むことができる。このように、発光領域２０８は、反射カソード２１６（例えば、アルミニウムカソード（５７０ｎｍにおけるｎ＝０．８４およびｋ＝５．８２、厚さ：１００ｎｍ））とアノード２０６と間のマイクロキャビティ効果に少なくとも部分的に起因して狭い発光スペクトル帯域をもたらす。

発光領域２０８は、スタック構成で配置される正孔輸送層（ＨＴＬ）２１０、発光材料層（ＥＭＬ）２１２、および電子輸送層（ＥＴＬ）２１４を備えることができる。ＨＴＬ２１０は、注入された正孔を発光層に移動させるように構成することができる。ＥＴＬ２１４は、陰極２１６からの電子の注入および移動を促進する。ＥＭＬ２１２は、正孔と電子を結合させ、光エネルギー（例えば放射光）に変換するように構成されてもよい。有機発光ダイオードの発光理論は、アノード２０６およびカソード２１６から来る電子および正孔の注入に基づいている。ＥＭＬ２１２内で再結合した後、エネルギーは可視光に変えられる。

ＨＴＬ層は、Ｎ，Ｎ’−ビス（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）−ベンジジン（α−ＮＰＤ）、４，４’，４”−トリス（Ｎ−３−メチルフェニル−Ｎ−フェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（ナフタレン−1−イル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）−ベンジジン（ＮＰＢ）、ならびにポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）とポリ（スチレンスルホン酸）との組み合わせ（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）を含むことができるが、これらに限定されない。ＥＴＬ層としては、例えば、２，５−ビス（５−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾオキサゾリル）チオフェン（ＢＢＯＴ）、４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（ＢＰｈｅｎ）、（３，５−ビス（５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）−ベンゼン）（ＯＸＡ）、１，３−ビス［２−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾ−５−イル］ベンゼン（ＯＸＡ−７）、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）１，３，４−オキサジアゾール（ＰＢＤ）、２，２’，２”−（１，３，５−ベンジネトリイル）−トリス（１−フェニル−１−Ｈ−ベンズイミダゾール）（ＴＰＢｉ）、およびそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。例示的なＥＭＬ材料は当技術分野で周知であり、発光ポリマー、ポリマー中の蛍光ドーパント、またはポリマー中の燐光発光体、ならびに（蛍光性、燐光性、またはそれらの組み合わせであってもよい）熱蒸着小分子系材料によって特徴付けられることができる。具体例として、ＯＬＥＤスタックは、ＨＴＬ２１０としてＣｕＰｃ（５７０ｎｍにおける屈折率：ｎ＝１．４４およびｋ＝０．５４、厚さ：５ｎｍ）、ＥＭＬ２１２としてＢＡｌｑ（５７０ｎｍにおける屈折率：ｎ＝１．７０およびｋ＝０、厚さ：３５ｎｍ）、ＥＴＬ２１４としてのＡｌｑ（５７０ｎｍにおける屈折率：ｎ＝１．７１およびｋ＝０．０２４、厚さ：３０ｎｍ）を含む。

ＯＬＥＤデバイス２００は、スタックの両端に配置される空気界面２１８、２２０（屈折率：１．０）を備えることができる。

図３に示すように、内部光取り出し層として比較例２の存在下で放射される光の色（ＣＩＥｘ、ｙ座標）は視野角と共に大きく変化するが、実施例１の存在下での放射はあらゆる角度で極めて安定である。視野角による知覚色の大きな変化は、多くの白色ＯＬＥＤに共通である。７０°前方ビューイングコーン上の国際照明委員会（ＣＩＥ）座標の最大変化は、Δ（ｘ、ｙ）が実施例１では（０．００２，０．００３）であり、比較例３では（０．００７，０．０１３）である。実施例１によるｘｙ座標の変化はかなり小さく、白色ＯＬＥＤを傾ける場合、人間の目は色相の変化を全く気付くことができない。このように、実施例１は向上された内部光取り出し層を提供する。
定義：

本明細書で使用される用語は特定の態様だけを説明することを目的としており、限定することを意図するものではないことを理解されたい。本明細書および特許請求の範囲で使用される場合、用語「含む」は、「からなる」および「本質的にからなる」実施形態を含むことができる。別段の定義がない限り、本明細書で使用されるすべての技術的および科学的用語は、本開示が属する技術分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書および添付の特許請求の範囲では、本明細書で定義されるいくつかの用語を参照する。

本明細書および添付の特許請求の範囲で使用されるように、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈から判断して明らかに他の意味に解釈すべき場合を除いて、複数の等価物を含む。したがって、例えば、「ポリカーボネートポリマー」への言及は、２つ以上のポリカーボネートポリマーの混合物を含む。

本明細書で使用する用語「組み合わせ」は、ブレンド、混合物、合金、反応生成物等を含む。

本明細書において範囲を、ある値（第１の値）から別の値（第２の値）までとして表わすことができる。このような範囲が表される場合、その範囲は、いくつかの態様では、第１の値および第２の値の一方または両方を含む。同様に、先行詞「約」を使用することによって値が近似値として表現される場合、特定の値が別の態様を形成することが理解されよう。更に、範囲の終点の各々は、他方の終点と関係して、および他の終点とは無関係に、の両方で重要であることが理解されよう。本明細書に開示されるいくつかの値があり、そして各値がまた、その値自体に加えて「約」その特定の値として本明細書に開示されることもまた理解されよう。例えば、値「１０」が開示される場合、「約１０」も開示される。２つの特定のユニット間の各ユニットもまた開示されていることも理解される。例えば、１０と１５が開示されている場合、１１、１２、１３、および１４も開示されている。

本明細書で使用する用語「約」および「で（ａｔ）または約」は、問題の量または値が指定値、ほぼ指定値、または指定値とほぼ同じでとすることができることを意味する。この用語は、類似の値が特許請求の範囲に記載される同等の結果または効果を促進することを意味することを意図している。すなわち、量、大きさ、配合物、パラメータ、ならびに他の量および特徴は正確ではなく、正確である必要はないが、公差、変換係数、四捨五入、測定誤差等、および当業者に公知の他の要因を反映して、必要に応じて、おおよそおよび／またはより大きくもしくはより小さくすることができると了解される。一般に、量、大きさ、配合物、パラメータ、または他の量もしくは特徴は、そうであると明確に述べられているか否かにかかわらず、「約」または「およそ」である。定量値の前に「約」が用いられる場合、特に記載のない限り、パラメータは具体的な定量値自体も含むと了解される。

本明細書で使用する用語「光」は、紫外線、可視光線、または赤外線を含む電磁放射線を意味する。一方、ほとんどのＯＬＥＤは可視光（４００〜７００ｎｍ）に集中している。

本明細書で使用する用語「透明」は、開示された組成物についての透過率のレベルが５０％を超えることを意味する。いくつかの態様では、透過率は、少なくとも６０％、７０％、８０％、８５％、９０％、もしくは９５％、または上記例示の値から導き出される任意の範囲の透過率値であってもよい。「透明」の定義において、用語「透過率」は、いくつかの公知の規格、例えばＡＳＴＭＤ１００３に従って測定された試料を通過する入射光の量を指す。

本明細書で使用する用語「層」は、例えば、シート、箔、フィルム、ラミネーション、コーティング、有機ポリマーのブレンド、金属メッキ、および接着層を含む。更に、本明細書で使用される「層」は平面である必要はないが、代替的に、例えば折り曲げられ、曲げられ、あるいは少なくとも一方向に形成されてもよい。

本明細書において特に記載がない限り、すべての試験規格は、本出願を提出した時点で有効な最新の規格である。
態様：

本開示は少なくとも以下の態様を含む。

態様１Ａ：
組成物であって、組成物は、ポリマーマトリックスと、ポリマーマトリックス中に配置される光散乱成分と、を含み、光散乱成分は、多分散粒度分布のナノ粒子を含み、少なくとも６０％のナノ粒子のそれぞれは１００ｎｍ未満、好ましくは３０〜１００ｎｍの粒子径を有し、８０〜１００％のナノ粒子のそれぞれは２００ｎｍ未満の粒子径を有する、組成物。

態様１Ｂ：
組成物であって、組成物は、ポリマーマトリックスと、ポリマーマトリックス中に配置される光散乱成分と、から成り、光散乱成分は、多分散粒度分布のナノ粒子を含み、少なくとも６０％のナノ粒子のそれぞれは１００ｎｍ未満、好ましくは３０〜１００ｎｍの粒子径を有し、８０〜１００％のナノ粒子のそれぞれは２００ｎｍ未満の粒子径を有する、組成物。

態様１Ｃ：
組成物であって、組成物は、ポリマーマトリックスと、ポリマーマトリックス中に配置される光散乱成分と、から本質的に成り、光散乱成分は、多分散粒度分布のナノ粒子を含み、少なくとも６０％のナノ粒子のそれぞれは１００ｎｍ未満、好ましくは３０〜１００ｎｍの粒子径を有し、８０〜１００％のナノ粒子のそれぞれは２００ｎｍ未満の粒子径を有する、組成物。

態様２：
ナノ粒子は２．０より大きい平均屈折率を有する、態様１Ａ〜１Ｃのいずれか１つに記載の組成物。

態様３：
ナノ粒子は２．３より大きい平均屈折率を有する、態様１Ａ〜１Ｃのいずれか１つに記載の組成物。

態様４：
ナノ粒子は無機金属酸化物粒子のうちの少なくとも１種類を含む、態様１Ａ〜３のいずれか１つに記載の組成物。

態様５：
ナノ粒子は、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、ＰｂＳ、ＺｎＳ、ＳｉＯ_２、ＺｎＯ、またはそれらの組み合わせを含む、態様１Ａ〜３のいずれか１つに記載の組成物。

態様６：
ポリマーマトリックス中に配置される１つまたは複数のナノ結晶を更に含む、態様１Ａ〜５のいずれか１つに記載の組成物。

態様７：
ナノ結晶は非散乱性である、態様６に記載の組成物。

態様８：
１つまたは複数のナノ結晶が、表面修飾および／または未修飾の無機金属酸化物粒子を含む、態様６に記載の組成物。

態様９：
１つまたは複数のナノ結晶が３０ｎｍ未満の粒子径を有する、態様６〜８のいずれか１つに記載の組成物。

態様１０：
１つまたは複数のナノ結晶が２０ｎｍ未満の粒子径を有する、態様６〜９のいずれか１つに記載の組成物。

態様１１：
１つまたは複数のナノ結晶が２より大きい屈折率を有する、態様６〜１０のいずれか１つに記載の組成物。

態様１２：
１つまたは複数のナノ結晶が２．１より大きい屈折率を有する、態様６〜１０のいずれか１つに記載の組成物。

態様１３：
１つまたは複数のナノ結晶の屈折率がナノ粒子の平均屈折率よりも小さい、態様６〜１２のいずれか１つに記載の組成物。

態様１４：
ナノ結晶は、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、ＰｂＳ、ＺｎＳ、ＳｉＯ_２、ＺｎＯ、またはそれらの組み合わせを含む、態様６〜１３のいずれか１つに記載の組成物。

態様１５：
ポリマーマトリックスは約１．１〜約２．３の屈折率を有する、態様１Ａ〜１４のいずれか１つに記載の組成物。

態様１６：
ポリマーマトリックスは約１．１〜約１．８の屈折率を有する、態様１Ａ〜１４のいずれか１つに記載の組成物。

態様１７：
ポリマーマトリックスは約１．２〜約１．６の屈折率を有する、態様１Ａ〜１４のいずれか１つに記載の組成物。

態様１８：
ナノ粒子は表面改質剤を更に含む、態様１Ａ〜１７のいずれか１つに記載の組成物。

態様１９：
表面改質剤がシラン、シロキサン、ホスホン酸、ボロン酸、カルボン酸、オレイン酸、もしくはアミン、またはそれらの組み合わせを含む、態様１８に記載の組成物。

態様２０：
態様１Ａ〜１９のいずれか１つに記載の組成物を含む層状有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）デバイスのための光取り出し層。

態様２１：
層状有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）デバイスのための光取り出し層を形成する方法であって、方法は、態様１Ａ〜１９のいずれか１つに記載の組成物を基材に隣接して配置することを含む、方法。

態様２２Ａ：
組成物であって、組成物は、ポリマーマトリックスと、ポリマーマトリックス中に配置される光散乱粒子の第１の部分であって、光散乱粒子の第１の部分の平均粒子径は１００ｎｍ未満、好ましくは３０〜１００ｎｍである第１の部分と、ポリマーマトリックス中に分散される光散乱粒子の第２の部分であって、光散乱粒子の第２の部分の平均粒子径は２００ｎｍ未満である第２の部分と、を含み、光散乱ナノ粒子の第１の部分は、光散乱粒子の総数の少なくとも６０％を含み、光散乱粒子の第２の部分は、第１の部分を除いて、光散乱粒子の総数の２０〜４０％を含む、組成物。

態様２２Ｂ：
組成物であって、組成物は、ポリマーマトリックスと、ポリマーマトリックス中に配置される光散乱粒子の第１の部分であって、光散乱粒子の第１の部分の平均粒子径は１００ｎｍ未満、好ましくは３０〜１００ｎｍである第１の部分と、ポリマーマトリックス中に分散される光散乱粒子の第２の部分であって、光散乱粒子の第２の部分の平均粒子径は２００ｎｍ未満である第２の部分と、から成り、光散乱ナノ粒子の第１の部分は、光散乱粒子の総数の少なくとも６０％を含み、光散乱粒子の第２の部分は、第１の部分を除いて、光散乱粒子の総数の２０〜４０％を含む、組成物。

態様２２Ｃ：
組成物であって、組成物は、ポリマーマトリックスと、ポリマーマトリックス中に配置される光散乱粒子の第１の部分であって、光散乱粒子の第１の部分の平均粒子径は１００ｎｍ未満、好ましくは３０〜１００ｎｍである第１の部分と、ポリマーマトリックス中に分散される光散乱粒子の第２の部分であって、光散乱粒子の第２の部分の平均粒子径は２００ｎｍ未満である第２の部分と、から本質的に成り、光散乱ナノ粒子の第１の部分は、光散乱粒子の総数の少なくとも６０％を含み、光散乱粒子の第２の部分は、第１の部分を除いて、光散乱粒子の総数の２０〜４０％を含む、組成物。

態様２３：
光散乱粒子は２．０より大きい平均屈折率を有する、態様２２Ａ〜２２Ｃのいずれか１つに記載の組成物。

態様２４：
光散乱粒子は２．３より大きい平均屈折率を有する、態様２２Ａ〜２２Ｃのいずれか１つに記載の組成物。

態様２５：
光散乱粒子は無機金属酸化物粒子のうちの少なくとも１種類を含む、態様２２Ａ〜２４のいずれか１つに記載の組成物。

態様２６：
光散乱粒子は、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、ＰｂＳ、ＺｎＳ、ＳｉＯ２、ＺｎＯ、またはそれらの組み合わせを含む、態様２２Ａ〜２４のいずれか１つに記載の組成物。

態様２７：
ポリマーマトリックス中に配置される１つまたは複数のナノ結晶を更に含む、態様２２Ａ〜２６のいずれか１つに記載の組成物。

態様２８：
１つまたは複数のナノ結晶が、表面修飾および／または未修飾の無機金属酸化物粒子を含む、態様２６に記載の組成物。

態様２９：
１つまたは複数のナノ結晶が３０ｎｍ未満の粒子径を有する、態様２７〜２８のいずれか１つに記載の組成物。

態様３０：
１つまたは複数のナノ結晶が２０ｎｍ未満の粒子径を有する、態様２７〜２８のいずれか１つに記載の組成物。

態様３１：
１つまたは複数のナノ結晶が２より大きい屈折率を有する、態様２７〜２８のいずれか１つに記載の組成物。

態様３２：
１つまたは複数のナノ結晶が２．１より大きい屈折率を有する、態様２７〜２８のいずれか１つに記載の組成物。

態様３３：
１つまたは複数のナノ結晶の屈折率がナノ粒子の平均屈折率よりも小さい、態様２７〜３２のいずれか一項に記載の組成物。

態様３４：
ポリマーマトリックスは約１．１〜約２．３の屈折率を有する、態様２７〜３３のいずれか１つに記載の組成物。

態様３５：
ポリマーマトリックスは約１．１〜約１．８の屈折率を有する、態様２７〜３３のいずれか１つに記載の組成物。

態様３６：
ポリマーマトリックスは約１．２〜約１．６の屈折率を有する、態様２７〜３３のいずれか１つに記載の組成物。

態様３７：
ナノ粒子は表面改質剤を更に含む、態様２２Ａ〜３６のいずれか１つに記載の組成物。

態様３８：
表面改質剤がシラン、シロキサン、ホスホン酸、ボロン酸、カルボン酸、オレイン酸、もしくはアミン、またはそれらの組み合わせを含む、態様３７に記載の組成物。

態様３９：
態様２２Ａ〜３８のいずれか１つに記載の組成物を含む層状有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）デバイスのための光取り出し層。

態様４０：
層状有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）デバイスのための光取り出し層を形成する方法であって、方法は態様２２Ａ〜４０のいずれか１つに記載の組成物を基材に隣接して配置することを含む、方法。

Claims

組成物であって、
ポリマーマトリックスと、
前記ポリマーマトリックス中に配置される光散乱成分と、を含み、
前記光散乱成分は、多分散粒度分布のナノ粒子を含み、少なくとも６０％の前記ナノ粒子のそれぞれは１００ｎｍ未満の粒子径を有し、８０〜１００％の前記ナノ粒子のそれぞれは２００ｎｍ未満の粒子径を有する、組成物。
前記ナノ粒子は２．０より大きい平均屈折率を有する、請求項１に記載の組成物。
前記ナノ粒子は２．３より大きい平均屈折率を有する、請求項１に記載の組成物。
前記ナノ粒子は、無機金属酸化物粒子のうちの少なくとも１種類を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の組成物。
前記ナノ粒子は、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、ＰｂＳ、ＺｎＳ、ＳｉＯ_２、ＺｎＯ、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の組成物。
前記ポリマーマトリックス中に配置される１つまたは複数の非散乱ナノ結晶を更に含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の組成物。
前記１つまたは複数の非散乱ナノ結晶は、表面修飾および／または未修飾の無機金属酸化物粒子を含む、請求項６に記載の組成物。
前記１つまたは複数の非散乱ナノ結晶は３０ｎｍ未満の粒子径を有する、請求項６〜７のいずれか一項に記載の組成物。
前記１つまたは複数の非散乱ナノ結晶は２０ｎｍ未満の粒子径を有する、請求項６〜７のいずれか一項に記載の組成物。
前記１つまたは複数の非散乱ナノ結晶は２より大きい屈折率を有する、請求項６〜９のいずれか一項に記載の組成物。
前記１つまたは複数の非散乱ナノ結晶は２．１より大きい屈折率を有する、請求項６〜９のいずれか一項に記載の組成物。
前記１つまたは複数の非散乱ナノ結晶の屈折率は、前記ナノ粒子の平均屈折率よりも小さい、請求項６〜１１のいずれか一項に記載の組成物。
前記非散乱ナノ結晶は、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、ＰｂＳ、ＺｎＳ、ＳｉＯ_２、ＺｎＯ、またはそれらの組み合わせを含む、請求項６〜１２のいずれか一項に記載の組成物。
前記ポリマーマトリックスは約１．１〜約２．３の屈折率を有する、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の組成物。
前記ポリマーマトリックスは約１．２〜約１．６の屈折率を有する、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の組成物。
前記ナノ粒子は表面改質剤を更に含む、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の組成物。
前記表面改質剤は、シラン、シロキサン、ホスホン酸、ボロン酸、カルボン酸、オレイン酸、もしくはアミン、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１６に記載の組成物。
請求項１〜１７のいずれか一項に記載の前記組成物を含む層状有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）デバイスのための光取り出し層。
層状有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）デバイスのための光取り出し層を形成する方法であって、前記方法は請求項１〜１７のいずれか一項に記載の前記組成物を基材に隣接して配置することを含む、方法。
組成物であって、
ポリマーマトリックスと、
前記ポリマーマトリックス中に配置される光散乱粒子の第１の部分であって、光散乱粒子の前記第１の部分の平均粒子径は１００ｎｍ未満である、第１の部分と、
前記ポリマーマトリックス中に分散される光散乱粒子の第２の部分であって、光散乱粒子の前記第２の部分の平均粒子径は２００ｎｍ未満である、第２の部分と、を含み、
光散乱ナノ粒子の前記第１の部分は、光散乱粒子の総数の少なくとも６０％を含み、光散乱粒子の前記第２の部分は、前記第１の部分を除いて、光散乱粒子の総数の２０〜４０％を含む、組成物。