JP5543480B2

JP5543480B2 - 高屈折率の充填材層及びパッシベーション層を備える光抽出フィルム

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Publication number: JP5543480B2
Application number: JP2011534643A
Authority: JP
Inventors: エー．ラマンスキー，セルゲイ; ハオ，エンカイ; ティー．ティー．レ，ハ; ビー．ステガル，デイビッド; ワン，ディン; ル，イ; エル．スミス，テリー; チァン，ジュン−イン; ウ，ジュン−シェン; イー．ソーソン，ジェイムズ
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2008-10-31
Filing date: 2009-10-23
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2029-10-23
Also published as: TWI484210B; CN102246064A; US20100110551A1; TW201027114A; EP2350705A4; WO2010051229A2; KR101678704B1; JP2012507831A; EP2350705A2; KR20110079911A; WO2010051229A3; CN102246064B

Description

有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）は、新しいディスプレイ及び照明技術のための基本であり、高解像度又は高画素数の高精細ディスプレイのアプリケーション並びに、高効率で広い面積の、可撓性の照明アプリケーションに良好に適合する。ＯＬＥＤ装置は、カソードとアノードとの間に挟まれたエレクトロルミネセント有機材料の薄膜を含み、これらの電極の一方又は両方は透明な伝導体である。電圧がＯＬＥＤ装置に印加されると、電子及び正孔は、それぞれ対応する電極から注入されて、放射性励起子の中間生成物を介してエレクトロルミネセント有機材料内に再結合する。

ＯＬＥＤ装置において、生成した光の７０％以上が装置構造体内のプロセスのために典型的には失われる。より高い屈折率の有機層及び酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）層とより低い屈折率の基板層との間のインターフェース（interfaces）での光の捕捉が、この低い抽出効率の主な原因である。放射された光の比較的少量のみが、透明な電極を通って「有用な光」として現われる。光の大半は内部反射し、内部反射する光は、装置の端部からの光の放射となるか、又は装置内で捕捉されるか、あるいはパスを繰り返した後で、装置内で吸収されて最終的に消滅する。

蛍光染料若しくはリン光性材料を使用して、電荷注入層又は輸送層の改質などの方法によって、又は多層構造体（例えば、Ｋ．Ｍｅｅｒｈｏｌｚ，Ａｄｖ．Ｆｕｎｃｔ．Ｍａｔｅｒｉａｌｓｖ．１１，ｎｏ．４，ｐ２５１（２００１））を参照）を使用することによって、ＯＬＥＤの内部量子効率（注入された電子１個当たりの生成される光子の数）を改善する努力がなされてきた。光抽出効率（内部で生成される光子の数に対しての、構造体から現われる光子の数）は、発光層自体に対する外部の要因によって影響を受ける場合がある。

ボトムエミッション型（bottom emitting）ＯＬＥＤは、高屈折率層（光生成、キャリア移動、注入又はブロックのための有機層並びに典型的に、透明な導電性酸化物層）並びに低屈折率の基板材料（典型的にガラス、しかしポリマーフィルムの場合もある）を含有するコアからなると考えられることがある。したがって、コア内で生成される光は、２つの高屈折率と低屈折率とのインターフェースに衝突する場合があり、その場合には光が内部反射する場合がある。第１のインターフェースでの衝突の結果、コアから逃げることのできない光は、導波路モードに制限され、その一方で、第１のインターフェースを通過するが、基板から空中へのインターフェースでの反射の結果、基板から逃げることのできない光は、インターフェースに制限される。同様な光学的喪失が、トップエミッション型（top emitting）ＯＬＥＤ内のインターフェースにより発生する。

様々な解決策が提案されており、そのインターフェース（例えば、マイクロレンズ又は粗面）を阻害することにより、基板と空気とのインターフェースに到達する光に影響を与えようとする提案もあった。別の案は、基板の中に又は接着剤の中に散乱要素を導入する（ＰＣＴ出願国際公開第２００２０３７５８０Ａ１号（Ｃｈｏｕ）参照）ことで、これにより基板モードを遮断して装置の外に光を向け直すものである。いくつかの予備実験的試みさえもあり、そのインターフェースに散乱要素又は回折要素を導入することにより、コアと基板とのインターフェースを阻害する試みもあった。散乱構造又は回折構造がこのインターフェースに配置されたとき、光抽出において最も効果的であるということを、詳細な解析が示している（Ｍ．Ｆｕｊｉｔａら、Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．４４（６Ａ），ｐｐ．３６６９〜７７（２００５））。散乱要素又は回折要素と充填材料との間の屈折率差が大きいとき、及び屈折率差変動の長さスケールが光の波長に同程度であるとき、散乱効率は最大となる（例えば、Ｆ．Ｊ．Ｐ．Ｓｃｈｕｕｒｍａｎｓら、Ｓｃｉｅｎｃｅ２８４（５４１１），ｐｐ．１４１〜１４３（１９９９）を参照）。

この光抽出層と接触する、欠陥のないＯＬＥＤ装置の製造は、滑らかで平坦な表面を必要とし、よって光抽出フィルムの上面の平坦性が重要である。しかしながら、ＯＬＥＤの外に光を結合するために、電極構造体に波形を付けるいくつかの研究がなされている（Ｍ．Ｆｕｊｉｔａ，ｅｔａｌ．，Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．４４（６Ａ），ｐｐ．３６６９〜７７（２００５））。これにより装置内の電界に対して得られる結果は、悪影響を有すると見込まれる。よって、このインターフェースの阻害の一方で、装置の電気的動作に悪影響を与えないように、多大な注意が払われなければならない。これらの相対する課題のバランスをとるための実用的な解決策はまだ提案されていない。

無機発光ダイオード（ＬＥＤ）での外部効率において同様な問題が存在し、ここでは、活性物質のとても高い屈折率が、内部で生成した光の抽出を厳しく制限する場合がある。これらの場合において、フォトニック結晶（ＰＣ）材料を利用し、抽出効果を改善するいくつかの試みがなされている（Ｓ．Ｆａｎ，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔｅｒｓｖ．７８，ｎｏ．１７，ｐ．３２９４（１９９７）；Ｈ．Ｉｃｈｉｋａｗａ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．ＬｅｔｔｅｒｓＶ．８４，ｐ．４５７（２００４））。ＯＬＥＤ効率改善に関連した、ＰＣの利用における同様な報告（Ｍ．Ｆｕｊｉｔａ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔｅｒｓｖ．８５，ｐ．５７６９（２００４）；Ｙ．Ｌｅｅ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔｅｒｓｖ．８２，ｐ．３７７９（２００３））が登場し始めているが、既に報告された結果は、既存のＯＬＥＤ製造プロセスの中にそれらを組み入れるのを促進せず、時間がかかりコストのかかる手順である。

したがって、これらの装置の製造プロセスに適合する、ＯＬＥＤからの光抽出を強化することができる製品に対する必要性が存在する。

本発明に従う、光抽出を強化するための多機能光学フィルムは、可撓性基板、構造化層及び充填材層を含む。抽出要素の構造化層は第１の屈折率を有し、この抽出要素の相当な部分は、光学フィルムが自発光型光源に対置されたとき、自発光型光源の発光領域と光連通（optical communication）する。充填材層は、第１の屈折率とは異なる第２の屈折率を有する材料を有し、構造化層の屈折率と充填材層の屈折率との差は、０．３以上である。充填材層はまた、抽出要素の上に平坦化層を形成する。フィルムは、所望により、構造化層の反対側の充填材層に隣接して配置されるパッシベーション層を有してよい。

光抽出を強化するための多機能な光学フィルムを作製する、本発明に従う方法は、可撓性基板の上に、第１の屈折率を有する材料の層をコーティングする工程を含む。ナノ構造化形状は、有機材料の中に付与されてナノ構造化表面を作製する。ナノ構造化形状を有する有機材料は硬化される。充填材層は次いで、ナノ構造化表面に適用され、ナノ構造化表面上に平坦化層を形成する。充填材層は、第１の屈折率とは異なる第２の屈折率を有する材料を含み、ナノ構造化形状の屈折率と充填材層の屈折率との差は、０．３以上である。この方法は、所望により、充填材層をナノ構造化表面の上に適用した後で、充填材層の上にパッシベーション層を適用する工程を含んでよい。

添付図面は本明細書の一部に組み込まれ、構成するものであって、該明細書の記載と共に本明細書の利点と原則を説明する。添付図面は、下記である。
光抽出フィルムを有するボトムエミッション型ＯＬＥＤディスプレイ装置の図。光抽出フィルムを有するトップエミッション型ＯＬＥＤディスプレイ装置の図。固体照明要素のために特に調節されたＯＬＥＤの図。光抽出フィルムを有するＯＬＥＤバックライトユニットの図。ＬＣＤのバックライトユニットとして使用されるＯＬＥＤを示す図。抽出要素の可能な空間的構成を示す図。抽出要素の可能な空間的構成を示す図。抽出要素の可能な空間的構成を示す図。抽出要素の可能な表面構成を示す図。抽出要素の可能な表面構成を示す図。抽出要素の可能な表面構成を示す図。抽出要素の可能な表面構成を示す図。抽出要素の可能な表面構成を示す図。

本願の実施形態は、ポリマー複製プロセスにおいて、光を抽出するナノ構造体又は他のナノ構造体を形成する方法を含み、ＯＬＥＤ装置のための光抽出フィルムを形成するためのナノ粒子の直接成膜（direct deposition）又は他のプロセスを含む。多機能フィルム製品は、光抽出を強化することに加えて、基板、封止材、バリア層、フィルタ、偏光板又は色変換器などの追加の機能の役割を果たすことができ、ＯＬＥＤ装置の製造中又は製造後に用いてもよい。フィルムの構造は、装置内の高屈折率の層と低屈折率の層との間のインターフェースを改質することによる装置からの光抽出の改善された効率に関して、フォトニック結晶又は他のナノ構造体に基づいている。

本発明の要素は、制御される光の波長と同程度又は波長未満の寸法の構造体の提供と、構造体を囲む領域に充填し、またＯＬＥＤ構造体と接触するようになる、実質的に滑らかな表面を提示するために構造体を平坦化するための、対照的な屈折率を有する材料の提供と、対策をしなければ同領域に捕捉されてしまうであろう光を効果的に抽出するために発光領域から十分短い距離内の、この対照的な屈折率のナノ構造化層の配置と、を含む。高屈折率材料を使用して得られた平坦化は、光抽出フィルムを使用して製造されたＯＬＥＤ装置及び光抽出フィルムを使用せずに製造されたＯＬＥＤ装置に類似の電流電圧動作を示させるために十分である。

高屈折率材料から低屈折率媒質を有するインターフェースへ入射する光は、臨界角度θ_Ｃを超える全ての入射角度に関して全反射（ＴＩＲ）する（θ_Ｃ＝ｓｉｎ^−１（ｎ_２／ｎ_１）によって定義され、式中、ｎ_１は高屈折率領域の屈折率であり、ｎ_２は低屈折率領域の屈折率である）。ＴＩＲによって反射されたこの光に関する電磁場は、エバネセント定在波内のより低い屈折率の領域の中に延在するが、この電磁場の強度はインターフェースからの距離に伴い急激に減少する。このエバネセント区域内に配置された吸収又は分散体（entities）は、典型的に約１波長の厚さで、ＴＩＲを妨害し、光にインターフェースを通過させることができる。したがって、それが分散又は回折によって放射領域からの光の抽出を生じさせることにおいて最も効果的であるためには、ナノ構造化された屈折率差のある層がエバネセント区域内に位置されることが好ましい。代替のナノ構造化された屈折率差のある層は、光学フィルムが自発光型光源に対置されたときに、自発光型光源の発光領域と光連通しているだけでよい。用語「光連通（optical communication）」は、光源から生じた光場の相当な部分が、散乱粒子又はナノ構造体に達することができることを意味する。

複製マスターツールは、次第に大きくなる面積の上に、光抽出のために要求される平均周期である２００ナノメートル（ｎｍ）〜２０００ナノメートル（ｎｍ）の規則的又はランダムな構造体で、製造することができる。連続鋳造及び硬化（３Ｃ：continuous cast and cure）などの、ミクロ複製プロセス（microreplication process）と、このツールの能力との組み合わせは、フィルム基板の表面上の、フォトニック結晶構造体又は他のナノ構造体の形成を可能にする。３Ｃプロセスの実施例は、以下の特許：米国特許第４，３７４，０７７号、同第４，５７６，８５０号、同第５，１７５，０３０号、同第５，２７１，９６８号、同第５，５５８，７４０号及び同第５，９９５，６９０号に記載されており、これらの全ては参照により本明細書に組み込まれる。

用語「ナノ構造体」又は「ナノ構造体（複数）」は２マイクロメートル未満、より好ましくは１マイクロメートル未満の、少なくとも１つの寸法（例えば、高さ、長さ、幅、又は直径）を有する構造体を指す。ナノ構造体は、粒子及び設計された形状を含むが、これらに必ずしも限定されない。粒子及び設計された形状は、例えば規則的又は不規則的な形状を有することができる。かかる粒子は、ナノ粒子とも呼ばれる。

用語「ナノ構造化」は、ナノ構造体を有する材料又は層を指す。

用語「フォトニック結晶構造体」は、材料内で可能な電磁場モードのスペクトラム内で、構造体がギャップを作るのを可能にする、十分に異なる屈折率の材料が散在された周期的又は準周期的光学ナノ構造体を指す。

用語「屈折率」は、屈折の率を指す。

用語「充填材」は、構造体内の隙間を充填するか、又は構造体を平坦化するために、構造体の中に組み込まれる材料、又は構造体とは異なる屈折率の材料を指す。

用語「抽出要素」は、自発光型光源からの光抽出を強化するナノ構造体の任意のタイプ及び配置を示す。抽出要素は好ましくは、体積分布内に含有されない。

ボトムエミッション型ＯＬＥＤディスプレイ装置
図１は、光抽出フィルムを有するフィルム基板を有する、ボトムエミッション型ＯＬＥＤ装置１００の構造体を示す。ボトムエミッション型ＯＬＥＤ装置は、基板を介して発光するＯＬＥＤ装置として定義されている。表１は、図１に示される参照番号によって識別される、装置１００の例示の要素及びこれらの要素の構成を示す。装置１００の各層は、下層の上にコーティングされるか、ないしは別の方法で下層に適用される。

基板１１４は、所望の放射された波長に実質的に透明（透過性）であり、装置に対して十分な機械的支持及び熱安定性をもたらす材料からなる。基板１１４は、好ましくは可撓性材料を含む。基板材料の例には、ガラス、可撓性ガラス、ポリエチレンテレフタレート（「ＰＥＴ」）、ポリエチレンナフタレート（「ＰＥＮ」）、又は他の半透明若しくは透明材料が挙げられる。基板１１４は、所望によりバリア層として機能することもできる。また、基板１１４は所望により染料又は粒子を含有することができ、それはテンターに張られ又はプリズム構造体を含むことができる。

任意のバリア層１１２は、装置の層への、特に有機層への酸素及び水の浸透を効果的に阻止するか又は防ぐのを助ける。バリア層の実施例は、米国特許出願公開第２００６／００６３０１５号（無機バリア層を有する酸化ホウ素層を記載している）及び同第２００７／００２０４５１号（ダイヤモンド様ガラス（ＤＬＧ）及びダイヤモンド様カーボン（ＤＬＣ）を記載している）に記載されており、これらの両方とも参照により本明細書に組み込まれる。

電極１０２及び１０６は、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などの透明な導電性酸化物（ＴＣＯ）又は、カルシウム、アルミニウム、金若しくは銀などの、電荷キャリアの注入を行うために好適な仕事関数を有する金属で実施することができる。

有機層１０４は、光放射ポリマーなどの任意の有機エレクトロルミネセント材料で実施することができ、これらの実施例は米国特許第６，６０５，４８３号に記載され、これは参照により本明細書に組み込まれる。好適な発光材料の他の実施例には、蒸着した小分子材料、発光デンドリマー、分子分散型（molecularly doped）ポリマー及び発光電気化学セルが挙げられる。

この実施形態の光抽出フィルム１１６は、基板１１４、任意のバリア層１１２、低屈折率構造体１１０、及び高屈折率構造体１０８からなる。光抽出フィルムを十分に平面的にしてＯＬＥＤの製造を可能にするために、高屈折率構造体は、充填材媒質を用いて低屈折率構造体の上に平坦下層を効果的にもたらす。充填材層はあるいは、他の光学的特性を有することができる。また、充填材層の材料は、水分若しくは酸素に対するバリアとして機能することができ、又はおそらくバリア特性に追加して、使用される材料のタイプに応じて、電気伝導をもたらすことができる。充填材層は、あるいは光学的に透明な接着剤によって実施することができ、その場合、抽出フィルムは、例えばトップエミッション型ＯＬＥＤ装置に適用することができる。

いくつかの実施形態においては、充填材層は、超高屈折率（ＲＩ）コーティング（ＲＩ＞１．８）の組成物で実装されてよく、屈折率差ベースのＯＬＥＤ光抽出ナノ構造化フィルム用の平坦化充填材料としての用途であってよい。高屈折率充填材層では、構造化層（又はナノ粒子）の屈折率と充填材層の屈折率との差は、好ましくは０．３以上である。かかる屈折率差の場合、構造化層（又はナノ粒子）は、好ましくは１．５以下の屈折率を有する。

本仕様に記載のこれらの高屈折率充填材組成物は、ＯＬＥＤ装置の光出力を倍増させることを示してきた。これらの実施形態は、例えば高解像度ＯＬＥＤディスプレイ用の効率的な内部ナノ構造ベースの光抽出フィルム、ＯＬＥＤ照明装置用の効率的な内部ナノ構造ベースの光抽出フィルム、並びにＯＬＥＤディスプレイ及び照明用のナノ構造ベースの光抽出フィルムの低コストのロールツーロール製造などの特性をもたらすことができる。

低屈折率構造体１１０は、下層に、典型的には基板に、実質的に適合する屈折率を有する材料を有する。低屈折率構造体１１０は、ナノ構造化層からなり、これは、フォトニック結晶構造体などの、周期的、準周期的若しくはランダムな分布又はパターンを有することができる。それは別個のナノ粒子を含むことができる。ナノ粒子は、有機材料又は他の材料からなることができ、それらは任意の粒子形状を有することができる。ナノ粒子は、あるいは多孔質粒子で実施することができる。ナノ構造体の分布は、様々なピッチ及び形状寸法を有することもできる。抽出要素又はナノ構造体の少なくとも一部分は、好ましくは可撓性基板と接触し、抽出要素は、その下に隙間を有してもよい。ナノ粒子層は、単層内にナノ粒子で、又はナノ粒子の凝集体を有する層で実施することができる。

有機層からのエバネセント波と同程度のナノ構造体の厚さを使用することにより、装置からの追加の光の抽出のために、エバネセント波のナノ構造体への結合をもたらすことができる。この結合は好ましくは、光抽出フィルムが自発光型光源の発光領域に隣接するとき、発生する。充填材層が構造化層よりも低屈折率を有する場合には、充填材層は好ましくは抽出要素と実質的に等しい厚さを有する。充填材層が構造化層よりも高屈折率を有する場合には、それでもエバネセント波と相互作用することができるのであれば、充填材層は、抽出要素よりも厚くてよい。いずれの場合においても、構造化層及び充填材層は好ましくは、少なくとも部分的に光出力表面からの光の抽出を生じさせるために、光出力表面に十分に近接している。

層１１０内のナノ構造体形状は、圧痕形成、エンボス加工、ナノインプリント、熱若しくは光ナノインプリントリソグラフィ、射出成形、又はナノ転写プリントなどの、サブミクロン形状の複製のための任意の印刷技術を使用して製造することができる。抽出要素を製造するための別の技法は、米国特許６，２１７，９８４号の実施例１８に記載されており、これは参照により本明細書に組み込まれる。

高屈折率構造体１０８は、隣接する低屈折率ナノ構造化層に屈折率差をもたらす、高屈折率材料であり、同層に効果的な平坦層をもたらす。発光波長におけるナノ構造化層１１０と充填材媒質１０８との屈折率の不一致はΔｎで示され、一般に、Δｎの値が大きいほど、より良好な光抽出がもたらされる。Δｎの値は、好ましくは、０．３、０．４、０．５、又は１．０以上である。抽出要素と充填材媒質との屈折率の不一致はいずれも、光抽出をもたらすが、不一致が大きいほど、光抽出が増大する傾向にあり、したがって、不一致が大きいことが好ましい。充填材媒質１０８に好適な材料の例としては、高屈折率無機材料、高屈折率有機材料、ナノ粒子で充填されたポリマー材料、窒化ケイ素、高屈折率無機材料で充填されたポリマー、及び高屈折率の共役ポリマーが挙げられる。高屈折率ポリマー及びモノマーの例は、Ｃ．Ｙａｎｇら、Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．７，１２７６（１９９５）及びＲ．Ｂｕｒｚｙｎｓｋｉら、Ｐｏｌｙｍｅｒ３１，６２７（１９９０）、並びに米国特許第６，００５，１３７号に記載されており、これらの全ては参照により本明細書に組み込まれる。高屈折率の無機材料で充填されたポリマーの実施例は、米国特許第６，３２９，０５８号に記載されており、これは参照により本明細書に組み込まれる。ナノ粒子で充填されたポリマー材料のナノ粒子の例としては、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、ＨｆＯ_２、又は他の無機材料などの高屈折率材料が挙げられる。充填材層は、例えば、液体コーティング、蒸着コーティング、粉体コーティング、ラミネーション、ディップコーティング、又はロールツーロールコーティングのいずれか１つの方法を使用して適用し、平坦化層を形成できる。

パッシベーション層１０７は、光抽出フィルムを組み込むＯＬＥＤに更なる安定性をもたらすことができる。パッシベーション層１０７は、図１に示すように、高屈折率のポリマー充填材層の上に窒化ケイ素の薄層（例えば６０ｎｍ厚）で実装できる。パッシベーション層は、ＯＬＥＤ発光層がナノ粒子ベースの高屈折率充填材と直接接触しているときに見られる劣化プロセスを克服する。パッシベーション層は、ナノ構造化光抽出フィルム内の高屈折率充填材と酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などのＯＬＥＤ電極材料とのインターフェースに組み込まれる。パッシベーション層は、充填材とＩＴＯとのインターフェースで発生する減衰プロセスを大幅に低減させ、それによりＯＬＥＤ装置全体の安定性を向上させると考えられる。パッシベーション層１０７は、例えばＳｉ_３Ｎ_４、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２、ＨｆＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、Ａｌ_２Ｏ_３、並びにこれらのケイ酸塩など低透過性の光学的に透明な高屈折率材料で実装できる。

ＯＬＥＤ装置のためのアノードとして働くための機能性は、ＩＴＯ（ｎ≒１．９〜２．１）などの高屈折率で、高透過性及び低シート抵抗を有する透明な電極をその上に成膜（deposit）することによって構造に付加され得る。層が、光学的又は電気的特性に悪影響を与えず、構造体を充填し滑らかな層へと形成することができる場合、ＩＴＯは更に、構造体のための充填材として使用してもよい。あるいは、充填及び平滑化の後、代替の金属及び有機層が、米国特許出願公開第２００４／００３３３６９号（参照により本明細書に組み込まれる）に記載の方法で透明な伝導性被覆層を形成するために成膜されてもよい。

フォトニック結晶構造体又はナノ構造体の抽出パターンの機能性における更なる可撓性は、フォトニック準結晶構造体の使用によって得ることができる。これらの準結晶構造体は、タイリング法（tiling rules）を使用して設計され、それらは真の周期性又は並進対称性のいずれも有さないが、長期的秩序の準周期性及び配向対称性を有し、それらの実施例は以下の参照：Ｚｈａｎｇｅｔａｌ．， ”ＥｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅＡｒｔｉｆｉｃｉａｌＧａ−Ｎｉｔｒｉｄｅ／ＡｉｒＰｅｒｉｏｄｉｃＮａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｎＣｕｒｒｅｎｔＩｎｊｅｃｔｅｄＧａＮ−ＢａｓｅｄＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｅｒｓ，” Ｐｈｙｓ．Ｓｔａｔ．Ｓｏｌ．（ｃ）２（７），２８５８−６１（２００５）が、挙げられ、これらは参照により本明細書に組み込まれる。フォトニック準結晶構造体は、全ての伝播方向に擬ギャップの可能性をもたらし、一意の光散乱挙動を示す。具体的には、フォトニック準結晶構造体のこれらのパターンは、従来のフォトニック結晶構造体の規則性に起因するアーティファクトを除去でき、また、一意の発光プロファイルの作製に使用でき、場合によってはブロードバンドＯＬＥＤエミッタとの連携時に望ましくないクロミック効果を除去できる。フォトニック結晶構造体は、以下の特許：米国特許第６，６４０，０３４号、同第６，９０１，１９４号、同第６，７７８，７４６号、同第６，８８８，９９４号、同第６，７７５，４４８号及び同第６，９５９，１２７号に記載され、これらの全ては参照により本明細書に組み込まれる。

実施形態は、回折又は散乱ナノ構造体のフィルム製品の中への組み込みを含むことができ、これは例えば、３Ｃ複製プロセスに供給されるポリマーフィルム又は超バリア（ultrabarrier）コーティングされたフィルム基板を有するウェブライン上で連続的に製造することができ、高屈折率充填材媒質の成膜が後続する。フィルムの中に回折又は分散ナノ粒子を組み込む代替的な方法は、粒子の分散をコーティングする溶液を含む。このフィルムは、その上にボトムエミッション型ＯＬＥＤが製造される基板として直接使用されるために設計されてもよく、光抽出の強化に加えて、多くの使用が可能であるフィルムの製造を可能にする。

任意の超バリアフィルム上の抽出構造を形成することによって、追加の機能性を光抽出フィルム製品の中に組み込むことができ、これは優れた水分及び酸素バリア特性をもたらす。超バリアフィルムは、例えば、米国特許第５，４４０，４４６号、同第５，８７７，８９５号及び同第６，０１０，７５１号（これらの全ては参照により本明細書に組み込まれる）に記載されているように、ガラス又は他の好適な基板上の多数の層内に連続的に２つの無機誘電性材料を真空蒸着することにより、あるいは無機材料の層と有機ポリマーの層とを交互に並べることにより、作製された多層フィルムを含む。

分散を介して光抽出を強化するため又は光をフィルタリングする、カラーシフトさせる又は偏光させるための材料をフィルム内に組み込んでもよい。最後に、表面コーティング又は構造体、例えば機能層１１５は、光抽出フィルムの機能性及びおそらく価値を更に増加させるために、光抽出フィルムの空気表面に適用することができる。かかる表面コーティングは、例えば光学的、機械的、化学的又は電気的機能を有することができる。かかるコーティング又は構造体の実施例は以下の機能又は特性：防曇、帯電防止、惑光防止、反射防止、耐摩耗（耐引掻）、防汚、疎水性、親水性、接着促進、屈折要素、カラーフィルタ、紫外線（ＵＶ）フィルタ、スペクトルフィルタ、色ずれ、色修正、偏光修正（線形若しくは円形）、光再指向、拡散又は光学回転、を有するものが挙げられる。空気表面に適用される、他の可能な層には、バリア層又は透明な導電性材料が挙げられる。

トップエミッション型ＯＬＥＤディスプレイ装置
図２は光抽出フィルムを有するフィルム基板を有する、トップエミッション型ＯＬＥＤ装置１２０の構造を示す。表２は、図２に示される参照番号によって識別される装置１２０の例示の要素及びこれらの要素の構成を示す。装置の各層は、下層の上にコーティングされるか、ないしは別の方法で下層に適用される。図１及び２に示される構成は、例示目的のためにのみ提供され、ボトムエミッション型及びトップエミッション型ＯＬＥＤディスプレイ装置の他の構成も可能である。

この実施形態の光抽出フィルム１４２は、基板１２２、任意のバリア層１２４、低屈折率構造体１２６、及び高屈折率構造体１２８からなる。低屈折率構造体１２６及び高屈折率構造体１２８は、上記の例示の材料及び構造で実装することができ、高屈折率構造体１２８は、好ましくは、上記の高屈折率充填材料である。層１２８及び１３０は所望により単一層で実施することができる。基板１２２及び１４０、任意のバリア層１２４、電極１３２及び１３８、有機層１３６は、並びにパッシベーション層１２９は、上記の例示の材料で実装できる。

任意の薄膜封止材１３４は、例えば、水分及び酸素から有機層を保護するための任意の好適な材料で実施することができる。ＯＬＥＤ装置の封止材の実施例は、米国特許第５，９５２，７７８号及び米国特許出願第１１／４２４９９７号（２００６年６月１９日出願）に記載されており、これらは両方とも参照により本明細書に組み込まれる。

ＯＬＥＤ装置、特に図２に示されるているようなトップエミッション型ＯＬＥＤ装置は、所望により、典型的には反透明な電極上に、薄膜封止材を成膜することにより完成される。ＯＬＥＤ装置のこの構造は、利点をもたらし、特に装置の製造の完成後に臨界高屈折率の装置から空中のインターフェースへのアクセスを作り、光抽出フィルムのアプリケーションのための積層プロセスを可能にする。トップエミッション型ＯＬＥＤ装置に関して、実施形態はボトムエミッション型ＯＬＥＤ装置に関して上記のように、光抽出フィルムを含む。あるいは、ＯＬＥＤ装置を光抽出層に光学的に結合するために、好適な高屈折率接着剤と組み合わされて光学層１３０として機能するとき、フィルムはトップエミッション型ＯＬＥＤ構造体上のキャップ（capping）層であるように設計することができる。封止材の材料それ自体は、光抽出層を形成するためのナノ構造体を充填する屈折率差のある材料として機能してもよい。

ＯＬＥＤ固体（solid state）照明要素
トップエミッション型ＯＬＥＤ装置１２０又はボトムエミッション型ＯＬＥＤ装置１００は、ＯＬＥＤ固体照明要素を実施するために使用することもできる。上記に示した基板に加えて、トップエミッション型ＯＬＥＤ固体照明装置に有用な、可撓性金属箔を含む基板の実施例は、以下の論文：Ｄ．Ｕ．Ｊｉｎら、「５．６−ｉｎｃｈＦｌｅｘｉｂｌｅＦｕｌｌＣｏｌｏｒＴｏｐＥｍｉｓｓｉｏｎＡＭＯＬＥＤＤｉｓｐｌａｙｏｎＳｔａｉｎｌｅｓｓＳｔｅｅｌＦｏｉｌ，」ＳＩＤ０６ＤＩＧＥＳＴ，ｐｐ．１８５５〜１８５７（２００６）及びＡ．Ｃｈｗａｎｇら、「ＦｕｌｌＣｏｌｏｒ１００ｄｐｉＡＭＯＬＥＤＤｉｓｐｌａｙｓｏｎＦｌｅｘｉｂｌｅＳｔａｉｎｌｅｓｓＳｔｅｅｌＳｕｂｓｔｒａｔｅｓ，」ＳＩＤ０６ＤＩＧＥＳＴ，ｐｐ．１８５８〜１８６１（２００６）に記載されており、これらの全ては参照により本明細書に組み込まれる。

図３は、固体照明装置における使用のために、空間的に調節されたＯＬＥＤ装置を有する装置２２０を示す図である。装置２２０は、複数のＯＬＥＤ装置２２３、２２４、２２５及び２２６を支持する基板２２２を含み、これらのそれぞれは、ボトム又はトップエミッション型ＯＬＥＤディスプレイ装置に関して上記の構造体に対応することができる。ＯＬＥＤデバイス２２３〜２２６の各々は、線２２８及び２３０によって表されるように、個々に制御され得、これらの線はデバイス２２３〜２２６中のアノード及びカソードへの電気接続を提供する。デバイス２２０は、電気接続を有するＯＬＥＤデバイス２２３〜２２６のいずれかの数を包含することができ、及び基材２２２は、それらを収容するような大きさにすることができる。装置２２３〜２２６の個々の制御は、接続部２２８及び２３０を介して、それらが個々に又はグループで特定のシーケンス又はパターンで点灯されるように、それらの空間的調節を提供してよい。装置２２０は固体照明において、例えば剛性又は可撓性基板２２２上で使用することができる。

ＯＬＥＤバックライトユニット
図４は光抽出フィルムを有するトップエミッション型ＯＬＥＤバックライトユニット１８０の図である。表３は、図４に示される参照番号によって識別される、バックライトユニット１８０の例示の要素及びこれらの要素の構成を示す。バックライトユニット１８０の各層は、下層の上にコーティングされるか、ないしは別の方法で下層に適用される。あるいは、ボトムエミッション型ＯＬＥＤはバックライトユニットのために使用することもできる。

この実施形態の光抽出フィルム２０８は、任意のプリズム層１８４、任意のディフューザー１８８、低屈折率構造体１９０、及び高屈折率構造体１９２からなる。低屈折率構造体１９０及び高屈折率構造体１９２は、上記の例示の材料及び構造で実装できる。本実施形態の他の要素は、表３に提供されているとおり、上に記した例示の材料で実施することができる。層１９２及び１９４は、あるいは、単一層で実施することができる。

図５は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネル２４０のＬＣＤバックライトユニット２４２として使用されるＯＬＥＤ装置を示す図である。バックライトユニット２４２は、構造体１８０に相当してよい。バックライトユニット２４２は、図３に示される空間変調された光パネルにより別の方法で実施されることができる。ＬＣＤパネル２４０は、典型的には、バックライト及びドライブエレクトロニクスを除いてＬＣＤデバイスの全体を包含する。例えば、ＬＣＤパネル２４０は、典型的には、バックプレーン（サブピクセル電極）、フロント及びバックプレート、液晶層、カラーフィルタ層、偏光フィルタ、並びに場合によっては他のタイプのフィルムを包む。バックライトとしてのＯＬＥＤ装置の使用は、ＬＣＤのための薄くて、低消費電力のバックライトを提供することができる。ＬＣＤパネル部品及びバックライトユニットの実施例は、米国特許第６，８５７，７５９号に記載されており、これは参照により本明細書に組み込まれる。

高屈折率／低屈折率領域及び表面の構成
図６〜８は抽出要素の、可能な空間的構成を示す図である。図６は、ナノ構造体の規則的なパターンを有する低屈折立構造体２５０を、ナノ構造体の上に平坦化層を供給する高屈折率構造体２５１と共に示す。構造体２５０及び２５１は、低屈折率基板２４６とＯＬＥＤ装置領域２４７との間に配置されている。図７は、ナノ構造体の不規則的なパターンを有する低屈折率構造体２５２を、ナノ構造体の上に平坦化層をもたらす高屈折率構造体２５３と共に示す。構造体２５２及び２５３は、低屈折率基板２４８とＯＬＥＤ装置領域２４９との間に配置されている。図６及び７では、低屈折率構造体及び高屈折率構造体は、基板とＯＬＥＤ装置（発光）領域との間に配置されている。

図８は、高屈折率充填材領域２５６内の低屈折率抽出要素２５７を、平坦化層をもたらす高屈折領域２５６と共に示す。抽出要素２５７及び充填材２５６は、低屈折率基板２６１とＯＬＥＤ装置領域２６２との間に配置されている。図８に示されている実施形態では、抽出要素は、エバネセント区域内に集中している。図６〜８に示されている層は、上記の低屈折率構造体及び高屈折率構造体のパターン及びインターフェースを示す。

図９〜１３は抽出要素の可能な表面構成を示す平面図である。図９及び１０は、抽出要素の規則的な周期的アレイを示す。図１１は、抽出要素のランダムな分布を示す。図１２は、抽出要素のパターン形成された領域を示す。具体的には、図１２は、形状２６３内の異なる分布内に組み入れられている形状の一部（場合によっては規則的なパターン２６４又は不規則的なパターン２６５内で）を示す。異なる分布２６３を伴う規則的なパターン２６４及び不規則的なパターン２６５は、それぞれ周期的、準周期的、又はランダムな抽出要素の分布を有してよい。かかるパターンの領域は、これらの領域での光の特定の波長（例えば赤、緑及び青の光に対応する波長）の抽出を最適化するのに有用であることができる。その場合、抽出領域は、ディスプレイ装置のピクセルを含む赤、緑及び青の領域に対応して整列することができ、各抽出領域は、対応する赤、緑及び青の領域から光を抽出するためにそれぞれ最適化することができる。図１３は抽出要素の準結晶（傾斜したパターン）を示す。

抽出要素の作製のための技法の実施例は、米国特許出願第１１／５５６７１９号（２００６年１１月６日出願）に記載され、これは参照により本明細書に組み込まれる。図９〜１３は、上記のナノ構造体又は他の抽出要素の可能な表面構成を、ナノ構造体の上に平坦化層を供給する充填材媒質と共に示す。

追加の技法は、ナノスケール領域を、可撓性ポリマーウェブ上に成膜された感光性ポリマーに露光させるためのリソグラフィ又は干渉リソグラフィの使用を含むことができる。露光及び現像工程の後、残った感光性ポリマーは、次いでナノ構造化表面を画定する。あるいは、このナノ構造化感光性ポリマー表面は、エッチングプロセスにおいて表面の露光のためのエッチングマスク（etch mask）として機能することができる。このエッチング技法は、ナノスケールのパターンを、下層のポリマーウェブの表面の中に又は酸化ケイ素などの更に硬質な材料の層（これはリソグラフィの工程の前にポリマーウェブ上にすでに成膜されている）の中に転写する。これらの方法のいずれかで画定されたナノスケール表面は、次いで、屈折率差のある媒質と共に充填され、光散乱又は回折層を形成することができる。

光抽出のためのナノ粒子の分布
本実施形態は、例えば、ＩＴＯ、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４、本明細書においてＳｉＮと示される）、ＣａＯ、Ｓｂ_２Ｏ_３、ＡＴＯ、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、ＨｆＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＺｎＯ、Ｉｎ_２Ｏ_３、Ｓｎ_２Ｏ_３、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＴｉＮ又は任意の他の高屈折率材料などのナノ粒子を、ＯＬＥＤ製造又は封止において使用される基板上にコーティングし、次いで低屈折率コーティング、例えばＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＤＬＧ、ＤＬＣ又はポリマー材料をナノ粒子の上にコーティングして、散乱又は回折効率のために必要となる屈折率差を提供し、表面を平坦化することによって作製された、ランダムに分布された高屈折率のナノ構造を含む、屈折率差のあるフィルムを使用して、ＯＬＥＤからの強化された光抽出を提供する。ランダムに分布したナノ構造は、基板と接触する、基板と近接する、共に所々に群をなす，又は基板に近接する任意のランダムな構成であり得る。潜在的に同様の有効性をもたらす逆の構造は、ＳｉＯ_２、多孔質ＳｉＯ_２、ホウケイ酸（ＢＫ）、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＦ_２、ＣａＦ、ＬｉＦ、ＤＬＧ、ＤＬＣ、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート、ＰＥＴ、低屈折率ポリマーなどの低屈折率ナノ粒子若しくはナノ構造、又は、真空蒸着されたＳｉ_３Ｎ_４又は溶剤がコーティングされた粒子充填ポリマー若しくは高屈折率ポリマーなどの対照的な高屈折率フィルタ材料を有する任意の他の低屈折率材料の、ランダムな分布を含むことができる。

スピンコーティング、ディップコーティング及びナイフコーティングなどのコーティングプロセスは、表面上のナノ粒子を分布させるために使用してもよく、同様なプロセスが、充填材／平坦化層をコーティングするために使用されてもよい。かかる技法の使用は、プロセスを簡易で、製造規模への移行が容易で、ウェブライン又はロールツーロールプロセスを介して製造されたフィルム製品への組み込みに適したものにするべきである。

ある特定の方法は、第１の屈折率を有するナノ粒子を可撓性基板の上に適用する工程と、ナノ粒子上に充填材層をオーバーコーティングしてそれらの上に平坦化層を形成する、オーバーコーティング工程とを含む。充填材層は、第１の屈折率と異なる第２の屈折率を有する材料を含む。好ましくは、光学フィルムが、自発光型光源に対して配置されたとき、ナノ粒子の相当な部分が自発光型光源の発光領域に隣接するエバネセント区域内にある。例えば、ナノ粒子の相当な部分が、基板と接触し、エバネセント区域内であることができるが、いくつかの実施形態においては、エバネセント区域内のナノ粒子の相当な部分が基板と接触する必要はない。

ナノ粒子を適用する工程は、溶媒内に分散されたナノ粒子を可撓性基板の上にコーティングし、充填材層をオーバーコーティングする前に溶液を蒸発させることを含んでもよい。ナノ粒子を適用する工程は、それらを乾燥状態で可撓性基板に適用し、次いで充填材層でそれらをオーバーコーティングすることを含んでもよい。この方法の代替は、剥離剤付きの基板を使用することを含み、ここでは、粒子は剥離剤付きの基板に適用され、粒子を有する基板は、それと接触する粒子と共に装置基板に適用され、次いで基板は、装置基板に粒子を移動させるために剥離される。

複製方法
ナノ構造を有するマスターツールを形成するための１つの解決方法は、干渉リソグラフィの使用を含む。１００ｎｍ〜１５０ｎｍほど小さい規則的な周期的形状は、この方法を使用して急速に描画することができる。利点はこれらのパターンを広い面積にわたって描画できることを含み、これは製造に対してプロセスをより受け入れやすくすることができる。

パターンの複製のためのマスターツールの製造は以下を含むことができる。基板はフォトレジストの被覆層でコーティングされ、次いで、１つ以上のＵＶ干渉パターンで照射され、所望の形状寸法を有する規則的なパターンにレジストを露光する。レジストの現像は次いで、ホール（hole）又はポスト（post）のアレイを残す。このパターンはエッチングプロセスを介して下層の基板の中に実質的に転写することができる。もし基板材料が複製ツールとして使用するのに適していない場合、マスターツールは標準的な電鋳プロセスを使用して作製することができる。この金属複製は、次いでマスターツールになる。

別の方法は、ランダムに分布したナノ構造を有するマスターツールを形成することを含む適切な寸法の、かつ凝集を防止するのに適切な表面改質が施されたナノ粒子を含む溶液が調製される。かかる溶液を調製するための方法は一般に、分散される特定のナノ粒子に特有であり、一般的な方法は他の文献、例えば、米国特許第６，９３６，１００号及びＭｏｌｅｃｕｌａｒＣｒｙｓｔａｌｓａｎｄＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌｓ，４４４（２００６）２４７−２５５に記載されており、これらの両方は参照により本明細書に組み込まれる。溶液は次いで、ナイフコーティング、ディップコーティング又は噴射コーティングを含む様々な溶液コーティング技法の１つを使用して、可撓性基板の上にコーティングされる。プラズマエッチングなどの方法を使用する基板の前処理は、溶液コーティングの均一性を保証するために必要とされ得る。溶液の蒸発の後、ナノ粒子は顕微鏡的にはランダムに、しかし肉眼的には均一になるように分布させるべきである。上記の、均一なツール製造プロセスでの場合のように、このパターンは次いで、エッチング又はエンボスプロセスを介して下層の基板材料に移動させることができ、あるいは金属ツールは標準的な電鋳プロセスを使用して作製することができる。

これらの場合のいずれかにおいて、平坦なマスターツールが製造された場合、そのマスターツール又はその複製は、米国特許第６，３２２，６５２号（これは参照により本明細書に組み込まれる）に記載のように大きなツールを形成するために一緒に組み合わされてもよく、又はロールツーロール複製プロセスに適合するために円筒状のツールに形成されてもよい。

いったんマスターツールが製造されると、ポリマーの中への構造体の複製は、３Ｃプロセスなどの様々な複製プロセスの１つを使用して行うことができる。この複製のための基板は、選択された複製プロセスと適合性のある任意のポリマーシートであることができ、それは上記の超バリアフィルムで既にコーティングされていてもよい。次いで、充填は、例えば、ＳｉＮ又はＩＴＯなどの高屈折率材料を成膜することができる化学蒸着（ＣＶＤ）又はスパッタリングプロセスにて下流で実施され、これは構造体を充填し、次いで平坦にして滑らかな層にすることができる。ＳｉＮが使用される場合、導電性の上層が要求されるならば、ＩＴＯ成膜プロセスがこの後に続いてもよい。あるいは下流の充填は、適切な材料を使用する溶液コーティングプロセスで実施されてもよい。

実施例１〜５の化学物質
Ｓｏｌｐｌｕｓ（登録商標）Ｄ５１０及びＤ５２０は、Ｌｕｂｒｉｚｏｌ（Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ，ＯＨ）から入手したポリマー分散剤である。

ＶＰＡｅｒｏｐｅｒｌＰ２５／２０は、ＥｖｏｎｉｋＤｅｇｕｓｓａＣｏ．（Ｔｈｅｏｄｏｒｅ，ＡＬ）から入手した微細粒状の二酸化チタンである。

γ−（ポリアルキレンオキシド）プロピルトリメトキシシランは、ＭｏｍｅｎｔｉｖｅＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＭａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．（Ｆｒｉｅｎｄｌｙ，ＷｅｓｔＶｉｒｇｉｎｉａ）からＳｉｌｑｕｅｓｔＡ１２３０として入手可能であった。

Ｉｒｇａｃｕｒｅ１８４光開始剤（１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン）は、ＣｉｂａＳｐｅｃｉａｌｔｙＣｈｅｍｉｃａｌｓ（Ｔａｒｒｙｔｏｗｎ，ＮＹ）から入手した。

ＮＴＢ−１は、１５重量％の水性ブルッカイト型二酸化チタンゾル（ｐＨは、それぞれ４及び７〜９）であり、ＳｈｏｗａＤｅｎｋｏＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｊａｐａｎ）から市販されている。

ジペンタエリスリトールペンタアクリレート（ＳＲ３９９）及びエトキシル化（４）ビスフェノールＡジアクリレート（ＳＲ６０１）は、ＳａｒｔｏｍｅｒＣｏｍｐａｎｙ（Ｅｘｔｏｎ，ＰＡ）から入手した。ＯＬＥＤ材料のＡｌｑは、ＳｅｎｓｉｅｎｔＩｍａｇｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓＧｍｂＨ（ドイツ）から入手する。

実施例１〜５の試験方法
屈折率の測定：光学コーティングの屈折率は、ＭｅｔｒｉｃｏｎＭＯＤＥＬ２０１０プリズムカップラー（ＭｅｔｒｉｃｏｎＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎＩｎｃ．（Ｐｅｎｎｉｎｇｔｏｎ，ＮＪ））を使用して、６３２．８ｎｍを計測した。測定対象の光学コーティングは、ルチルプリズムの基底と接触させ、約０．１μｍの空隙を残す。レーザーからの光線はプリズムに入射し、プリズムの基底に衝突する。したがって、光はプリズムの基底で完全に光検出器へと反射する。全反射により、空隙内のエバネセント場だけが残される。プリズムからの光波は、このエバネセント場を通って、導波路に結合される。プリズム、試料、及び光検出器は、レーザー光の入射角を相応に変更できるように回転テーブルに載置する。結合は、次の位相整合条件が満たされたときに最も強くなる。

（式中、β_ｍは伝播定数、κ_Ｏ＝ω／ｃ、ｎ_ｐはプリズムの屈折率、及びｍは結合角度である。）
一定の入射角度では、導波モードの励起に対応するスペクトルで鋭い反射率ディップが発生する。この特性はダークモードラインスペクトルとして知られており、このディップは「ダーク」ｍラインとして知られる。β_ｍでは、光は導波路に結合され、したがってプリズムの基底で反射光が欠如し、その結果として、ダークモードラインスペクトルが形成される。β_ｍの位置から、モードの実効屈折率、導波路厚、及び導波路の屈折率（ｎ）を決定できる。

実施例１〜５で使用する、ＺｒＯ_２ベースの高屈折率ハードコートコーティング（ＺｒＯ_２−ＨＩＨＣ）の調製
ＺｒＯ_２−ＨＩＨＣは、米国特許出願公開第２００６／０１４７６７４号及びＰＣＴ出願公開第２００７／１４６６８６号に記載の手順に従って調製した。つまり、２７４ｇの２−ブタノン、４７．０５ｇのＳＲ３９９、４７．０５ｇのＳＲ６０１、及び１６．１ｇのＩｒｇａｃｕｒｅ１８４を２Ｌアンバージャーに添加した。均質になるまで混合物を振とうさせた。７３５．１ｇのＺｒＯ_２−ＳＭ（２−メトキシ−１−プロパノール中の５９．２％固体）をゆっくり混合物に添加し、均質になるまで静かに混合した。４５固形分重量％を含有する組成物を得た。最終混合物を０．５ミクロンのフィルターでろ過した。

次に、１０番の巻線ロッド（ＲＤＳｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ（Ｗｅｂｓｔｅｒ，ＮＹ）から入手）を使用して、ＨＩＣ溶液をＰＥＴフィルムの上に適用した。次に、得られたフィルムを８５℃のオーブン内にて１〜２分乾燥させ、次にＦｕｓｉｏｎＵＶ−ＳｙｓｔｅｍｓＩｎｃ．製のＬｉｇｈｔ−Ｈａｍｍｅｒ６ＵＶ（Ｇａｉｔｈｅｒｓｂｕｒｇ，Ｍａｒｙｌａｎｄ）プロセッサ（窒素雰囲気下、ランプ出力１００％にて稼動するＨバルブを装着した３０フィート／分（９．１メートル／分）のラインスピード）にて１回通過させて硬化させた。得られた透明コーティングの屈折率（reflective index）は、ＭｅｔｒｉｃｏｎＰｒｉｓｍＣｏｕｐｌｅｒを使用して１．６８９と計測した。

実施例１〜５で使用する、５０ｎｍのＴｉＯ_２ナノ粒子分散系の調製
ＴｉＯ_２ナノ粒子分散系は、Ｐ２５／２０二酸化チタン粉末、Ｓｏｌｐｌｕｓ（登録商標）Ｄ５１０、Ｄ５２０、及び１−メトキシ−２−プロパノール（５３固形分重量％）からなった。二酸化チタンの重量に基づいて２５重量％の量の分散剤を添加した。分散系は、最初にＢＹＫ−ＧａｒｄｎｅｒＤｉｓｐｅｒｍａｔ実験室用溶解機を使用して１０分間混合し、次に、ＮｅｔｚｓｃｈＭｉｎｉＣｅｒ媒体ミル及び０．２ｍｍのＴｏｒａｙｃｅｒａｍイットリア安定化ミリング媒体を使用して、２５０ｍＬ／分の分散循環速度で分散させた。４時間のミリング後、１−メトキシ−２−プロパノール中に白色ペースト様のＴｉＯ_２分散系が得られた。粒径は、ＭａｌｖｅｒｎＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓＺｅｔａｓｉｚｅｒＮａｎｏＺＳを使用して５０ｎｍと計測した（ＩＳＯ１３３２１に規定される調和強度平均粒径で示される粒径）。

実施例１〜５で使用する、１０ｎｍのＴｉＯ_２ナノ粒子分散系の調製
４２．８ｇの水性分散液の二酸化チタンゾル（ＮＴＢ−０１、１５固形分重量％、ｐＨ＝４）を２５０ｍＬ三つ口フラスコに添加し、１５ｇの追加の水、４５ｇの１−メトキシ（mehtoxy）−２−プロパノールを急速に攪拌しながら添加した。５ｇの１−メトキシ−２−プロパノール中の１．４３２ｇのＳｉｌｑｕｅｓｔＡ−１７４及び０．３１８ｇのＳｉｌｑｕｅｓｔＡ１２３０の混合物をゆっくり添加した。混合物を８０℃まで加熱し、急速に攪拌しながらこの状態を１６時間保った。大部分の溶媒は、ロータリーエバポレーターを使用して除去した。得られた白色／淡色様の材料は、１−メトキシ−２−プロパノール／ＭＥＫの１：１混合物で希釈した。溶液は、より透明度が高くなり、次にロータリーエバポレーターを使用して溶媒を更に除去し、４７固形分重量％の半透明な安定ナノ分散系を得た。

実施例１：５０ｎｍのＴｉＯ_２及びＺｒＯ_２ナノ粒子を使用した、超高ＲＩコーティングの調製
ガラスジャーに、上記のとおり調製した４．５ｇのＺｒＯ_２ＨＩＨＣ、６．７８ｇの５０ｎｍのＴｉＯ_２分散系、１４．４ｇの２−ブタノン、９．６ｇの１−メトキシ−２−プロパノールを合わせて混合した。均質の白色溶液を形成するまで混合物を攪拌した。４０００ｒｐｍでの３０秒間のスピンコーティングを使用して（ＳｕｓｓＭｉｃｒｏＴｅｃ，Ｉｎｃ．から入手したＫａｒｌＳｕｓｓスピンコーター、スピンコーターモデルＣＴ６２）、コーティング溶液をガラス及びフォトニック結晶がパターン形成されたポリマー基板上に適用し、透明な高屈折率コーティングを得た。コーティングをＦｕｓｉｏｎＵＶ−ＳｙｓｔｅｍｓＩｎｃ．製のＬｉｇｈｔ−Ｈａｍｍｅｒ６ＵＶ（Ｇａｉｔｈｅｒｓｂｕｒｇ，Ｍａｒｙｌａｎｄ）プロセッサ（窒素雰囲気下、ランプ出力１００％にて稼動するＨバルブを装着した３０フィート／分（９．１メートル／分）のラインスピード）にて２回通過させて硬化させた。

高屈折率コーティングの厚さは、約２５０ｎｍと計測した。屈折率の測定では、１２番の巻線ロッド（ＲＤＳｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ（Ｗｅｂｓｔｅｒ，ＮＹ）から入手）を使用して高屈折率コーティングをＰＥＴフィルムの表面に適用した。次に、得られたフィルムを８５℃のオーブン内にて１〜２分乾燥させ、次にＦｕｓｉｏｎＵＶ−ＳｙｓｔｅｍｓＩｎｃ．製のＬｉｇｈｔ−Ｈａｍｍｅｒ６ＵＶ（Ｇａｉｔｈｅｒｓｂｕｒｇ，Ｍａｒｙｌａｎｄ）プロセッサ（窒素雰囲気下、ランプ出力１００％にて稼動するＨバルブを装着した３０フィート／分（９．１メートル／分）のラインスピード）にて１回通過させて硬化させた。高屈折率コーティングの屈折率は、ＭｅｔｒｉｃｏｎＰｒｉｓｍＣｏｕｐｌｅｒを使用して１．８５と計測される。

実施例２：５０ｎｍのＴｉＯ_２及びＺｒＯ_２ナノ粒子を使用した、超高ＲＩ薄膜コーティングの調製
ガラスジャーに、上記のとおり調製した４．５ｇのＺｒＯ_２ＨＩＨＣ、６．７８ｇの５０ｎｍのＴｉＯ_２分散系、２４．４ｇの２−ブタノン、１６．６２ｇの１−メトキシ−２−プロパノールを合わせて混合した。均質の白色溶液を形成するまで混合物を攪拌した。４０００ｒｐｍでの３０秒間のスピンコーティングを使用して（ＳｕｓｓＭｉｃｒｏＴｅｃ，Ｉｎｃ．から入手したＫａｒｌＳｕｓｓスピンコーター、スピンコーターモデルＣＴ６２）、コーティング溶液をガラス上に適用し、透明な高屈折率コーティングを得た。コーティングをＦｕｓｉｏｎＵＶ−ＳｙｓｔｅｍｓＩｎｃ．製のＬｉｇｈｔ−Ｈａｍｍｅｒ６ＵＶ（Ｇａｉｔｈｅｒｓｂｕｒｇ，Ｍａｒｙｌａｎｄ）プロセッサ（窒素雰囲気下、ランプ出力１００％にて稼動するＨバルブを装着した３０フィート／分（９．１メートル／分）のラインスピード）にて２回通過させて硬化させた。高屈折率コーティングの厚さは、約１５０〜２５０ｎｍと計測される。

実施例３：１０〜２０ｎｍのＴｉＯ_２ナノ粒子を使用した、超高ＲＩコーティングの調製
ＴｉＯ_２−ＨＩＣ（表面処理済みのＴｉＯ_２ナノ粒子の８５重量％）を次のように調製した。つまり、１．０ｇの２−ブタノン、０．２６４３ｇのＳＲ３９９、０．２６４３ｇのＳＲ６０１、及び０．０５６ｇのＩｒｇａｃｕｒｅ１８４を褐色容器に添加した。樹脂及び光開始剤を超音波浴下で溶解させた。次に、５．３１３ｇの表面処理済みのＴｉＯ_２溶液（４７固形分重量％）を添加した。混合物は、１５分間の超音波処理下で更に混合した。最終溶液は、０．５マイクロメートルのフィルターでろ過した。

次に、１０番の巻線ロッド（ＲＤＳｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ（Ｗｅｂｓｔｅｒ，ＮＹ）から入手）を使用して、ＨＩＣ溶液をＰＥＴフィルムの上に適用した。次に、得られたフィルムを８５℃のオーブン内にて１〜２分乾燥させ、次にＦｕｓｉｏｎＵＶ−ＳｙｓｔｅｍｓＩｎｃ．製のＬｉｇｈｔ−Ｈａｍｍｅｒ６ＵＶ（Ｇａｉｔｈｅｒｓｂｕｒｇ，Ｍａｒｙｌａｎｄ）プロセッサ（窒素雰囲気下、ランプ出力１００％にて稼動するＨバルブを装着した３０フィート／分（９．１メートル／分）のラインスピード）にて１回通過させて硬化させた。得られた透明コーティングの屈折率は、ＭｅｔｒｉｃｏｎＰｒｉｓｍＣｏｕｐｌｅｒを使用して１．８８２と計測される。

例４：フォトニック結晶の複製の製造
プラズマ強化化学蒸着法を使用して、ＳｉＯ_２の＞３００ｎｍ厚の層をガラスに成膜させた。ＢｒｅｗｅｒＳｃｉｅｎｃｅ製の反射防止（ＡＲ）コーティングＤＵＶ−１１２をＳｉＯ_２層上に６５ｎｍ厚でスピンコーティングした。次に、Ｒｏｈｍ＆Ｈａａｓ製のネガティブフォトレジストＵＶＮ３０をパターニングに使用した。ＵＶＮ３０は、１：０．３５の割合でＲｏｈｍ＆Ｈａａｓ製のＴｈｉｎｎｅｒＰで希釈してから、ガラス上のＡＲコーティング層の上にスピンコーティングした。次に干渉リソグラフィを使用して、希釈したＵＶＮ３０でパターン形成した。曝露間に試料を９０度回転させた２回の曝露後、孔パターンが生成された。次に反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法を使用して、ＵＶＮ３０からＳｉＯ_２層へと孔パターンを移動させた。ＲＩＥの完了後、次に酸素プラズマを使用して、残ったＵＶＮ３０及びＤＵＶ−１１２を除去した。上部に孔パターンを有するＳｉＯ_２／ガラス鋳型が生成された。複数滴のアクリレート（ＳａｒｔｏｍｅｒＩｎｃ．から入手したＰｈｏｔｏｍｅｒ６２１０（７５％）及びＳＲ２３８（２４％）、並びにＢＡＳＦから入手した光開始剤ＴＰＯ−Ｌ（１％）の混合物）をパターン領域に適用し、構造化領域全体の上部を被覆した。次に、ＳｉＯ_２／ガラス鋳型を１００℃まで加熱した真空オーブンに入れ、鋳型の孔に閉じ込められた残りの空気を排出させるために、５分間の真空化を行った。複製の支持フィルムとして、ＰＥＮフィルムＱ６５Ｆを使用した。ＰＥＮフィルムは、プラズマクリーナーで１０分間超処理して、フィルムの付着力を向上させた。アクリレートで被覆されたＳｉＯ_２／ガラス鋳型の上にＰＥＮフィルムを積層させ、ＰＥＮフィルムの下に気泡が閉じ込められないように注意した。次にＰＥＮフィルムが積層されたＳｉＯ_２／ガラス鋳型を窒素パージ式ＵＶチャンバに入れ、９分間硬化させた。ＵＶ硬化の完了後、アクリレート複製を有するＰＥＮフィルムをＳｉＯ_２／ガラス鋳型から分離し、ポスト構造体のフォトニック結晶の複製を得た。

実施例５：標準ナノ構造体に超高屈折率ＴｉＯ_２充填コーティングを施したＯＬＥＤ
５００ｎｍのピッチで離隔した深さ２２０ｎｍの円柱ポスト配列を有するフォトニック結晶ナノ構造体のポジティブパターンを実施例４に記載したＰＥＮフィルムの上に製造した。実施例２に記載した手順を使用して、実施例１に従って調製した充填材の分散系を事前に５０×５０ｍｍの寸法に切断した試料を含有するナノ構造体上にスピンコーティングした。

アノード形状を画定する５ｍｍ×５ｍｍ画素で構成されたシャドーマスクを使用して、充填コーティングを施したナノ構造体上に１１０ｎｍの酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を成膜させた。その後、単一の緑の有機放射層及びカソードを成膜させてＯＬＥＤを完成させた。ＯＬＥＤは、基準圧約１０^−６トール（１．３×１０^−７ｋＰａ）の真空システム内での標準的な熱蒸着によって製造した。ＯＬＥＤ構成体（ＨＩＬ（３００ｎｍ）／ＨＴＬ（４０ｎｍ）／ＥＭＬ（３０ｎｍ、６％）／Ａｌｑ（２０ｎｍ）／ＬｉＦ（１ｎｍ）／Ａｌ（２００ｎｍ））を成膜させた。

０〜２０ｍＡ／ｃｍ^２電流密度範囲における装置の軸上の輝度−電流−電圧（ＬＩＶ）特性は、ＰＲ６５０明視カメラ及びＫｅｉｔｈｌｅｙ２４００Ｓｏｕｒｃｅｍｅｔｅｒを使用して記録した。軸上のＬＩＶ測定値は、パターン化画素からの約２．０〜２．２倍のＯＬＥＤ光抽出を示した。パターン化画素及び制御画素によって調製された装置の電流密度−電圧特性は非常に類似しており、パターン形成された装置と制御装置との差が最低限又はごくわずかであることを示した。これは、観察された２倍の増大に対する電気的な寄与がごくわずかであることを示唆した。

同一の収集システムを使用して２０ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で行った、±６５°の角度間隔での角度ＬＩＶ測定では、幅広い試験角度で向上した輝度及び改善された発光色の均一性を示した。輝度の向上は、０°及び±（４０〜４５）°の角度でより高い光抽出効率を有する特定のパターンを明確に示した。

実施例６〜１１で使用する、ＺｒＯ_２ベースの高屈折率ハードコートコーティング（ＺｒＯ_２−ＨＩＨＣ）の調製
ＺｒＯ_２−ＨＩＨＣは、米国特許出願公開第２００６／０１４７６７４号及びＰＣＴ出願公開第２００７／１４６６８６号に記載の手順に従って調製した。つまり、２７４ｇの２−ブタノン、４７．０５ｇのＳＲ３９９、４７．０５ｇのＳＲ６０１、及び１６．１ｇのＩｒｇａｃｕｒｅ１８４を２Ｌアンバージャーに添加した。均質になるまで混合物を振とうさせた。７３５．１ｇのＺｒＯ_２−ＳＭ（２−メトキシ−１−プロパノール中の５９．２％固体）をゆっくり混合物に添加し、均質になるまで静かに混合した。この結果、固形分４５重量％を含有する組成物が得られた。最終混合物を０．５ミクロンのフィルターでろ過した。

次に、１０番の巻線ロッド（ＲＤＳｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ（Ｗｅｂｓｔｅｒ，ＮＹ）から入手）を使用して、ＨＩＣ溶液をＰＥＴフィルムの上に適用した。次に、得られたフィルムを８５℃のオーブン内にて１〜２分乾燥させ、次にＦｕｓｉｏｎＵＶ−ＳｙｓｔｅｍｓＩｎｃ．製のＬｉｇｈｔ−Ｈａｍｍｅｒ６ＵＶ（Ｇａｉｔｈｅｒｓｂｕｒｇ，Ｍａｒｙｌａｎｄ）プロセッサ（窒素雰囲気下、ランプ出力１００％にて稼動するＨバルブを装着した３０フィート／分（９．１メートル／分）のラインスピード）にて１回通過させて硬化させた。得られた透明コーティングの屈折率は、Ｍｅｔｒｉｃｏｎプリズムカップラー（ＭｅｔｒｉｃｏｎＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎＩｎｃ．（Ｐｅｎｎｉｎｇｔｏｎ，ＮＪ）から入手したＭｅｔｒｉｃｏｎＭＯＤＥＬ２０１０プリズムカップラー）を使用して、１．６８９と計測した。

実施例６〜１１で使用する、５０ｎｍのＴｉＯ_２ナノ粒子分散系の調製
ＴｉＯ_２ナノ粒子分散系は、Ｐ２５／２０二酸化チタン粉末、Ｓｏｌｐｌｕｓ（登録商標）Ｄ５１０、Ｄ５２０、及び１−メトキシ−２−プロパノール（５３固形分重量％）からなった。二酸化チタンの重量に基づいて２５重量％の量の分散剤を添加した。分散系は、最初にＢＹＫ−ＧａｒｄｎｅｒＤｉｓｐｅｒｍａｔ実験室用溶解機を使用して１０分間混合し、次に、ＮｅｔｚｓｃｈＭｉｎｉＣｅｒ媒体ミル及び０．２ｍｍのＴｏｒａｙｃｅｒａｍイットリア安定化ミリング媒体を使用して、２５０ｍＬ／分の分散循環速度で分散させた。４時間のミリング後、１−メトキシ−２−プロパノール中に白色ペースト様のＴｉＯ_２分散系が得られた。粒径は、ＭａｌｖｅｒｎＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓＺｅｔａｓｉｚｅｒＮａｎｏＺＳを使用して５０ｎｍと計測した（ＩＳＯ１３３２１に規定される調和強度平均粒径で示される粒径）。

実施例６：５０ｎｍのＴｉＯ_２及びＺｒＯ_２ナノ粒子を使用した、超高ＲＩコーティングの調製
ガラスジャーに、上記のとおり調製した４．５ｇのＺｒＯ_２ＨＩＨＣ、６．７８ｇの５０ｎｍのＴｉＯ_２分散系、１４．４ｇの２−ブタノン、９．６ｇの１−メトキシ−２−プロパノールを合わせて混合した。均質の白色コーティング溶液が形成されるまで混合物を攪拌した。４０００ｒｐｍでの４０秒間のスピンコーティングを使用して、コーティング溶液をガラス及びパターン形成された基板上に適用し、透明な高屈折率コーティングを得た。コーティングをＦｕｓｉｏｎＵＶ−ＳｙｓｔｅｍｓＩｎｃ．製のＬｉｇｈｔ−Ｈａｍｍｅｒ６ＵＶ（Ｇａｉｔｈｅｒｓｂｕｒｇ，Ｍａｒｙｌａｎｄ）プロセッサ（窒素雰囲気下、ランプ出力１００％にて稼動するＨバルブを装着した３０フィート／分（９．１メートル／分）のラインスピード）にて２回通過させて硬化させた。高屈折率コーティングの厚さは、約２５０ｎｍと計測した。

屈折率の測定では、１２番の巻線ロッド（ＲＤＳｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ（Ｗｅｂｓｔｅｒ，ＮＹ）から入手）を使用して、高屈折率コーティングをＰＥＴフィルムの表面に適用した。得られたフィルムを８５℃のオーブン内にて１〜２分乾燥させ、次にＦｕｓｉｏｎＵＶ−ＳｙｓｔｅｍｓＩｎｃ．製のＬｉｇｈｔ−Ｈａｍｍｅｒ６ＵＶ（Ｇａｉｔｈｅｒｓｂｕｒｇ，Ｍａｒｙｌａｎｄ）プロセッサ（窒素雰囲気下、ランプ出力１００％にて稼動するＨバルブを装着した３０フィート／分（９．１メートル／分）のラインスピード）にて１回通過させて硬化させた。高屈折率コーティングの屈折率は、ＭｅｔｒｉｃｏｎＰｒｉｓｍＣｏｕｐｌｅｒを使用して１．８５と計測した。

実施例７：５０ｎｍのＴｉＯ_２及びＺｒＯ_２ナノ粒子を使用した、超高ＲＩ薄膜コーティングの調製
ガラスジャーに、上記のとおり調製した４．５ｇのＺｒＯ_２ＨＩＨＣ、６．７８ｇの５０ｎｍのＴｉＯ_２分散系、２４．４ｇの２−ブタノン、１６．６２ｇの１−メトキシ−２−プロパノールを合わせて混合した。均質の白色コーティング溶液が形成されるまで混合物を攪拌した。４０００ｒｐｍでの４０秒間のスピンコーティングを使用して（ＳｕｓｓＭｉｃｒｏＴｅｃ，Ｉｎｃ．から入手したＫａｒｌＳｕｓｓスピンコーター、スピンコーターモデルＣＴ６２）、コーティング溶液をガラス上に適用し、透明な高屈折率コーティングを得た。コーティングをＦｕｓｉｏｎＵＶ−ＳｙｓｔｅｍｓＩｎｃ．製のＬｉｇｈｔ−Ｈａｍｍｅｒ６ＵＶ（Ｇａｉｔｈｅｒｓｂｕｒｇ，Ｍａｒｙｌａｎｄ）プロセッサ（窒素雰囲気下、ランプ出力１００％にて稼動するＨバルブを装着した３０フィート／分（９．１メートル／分）のラインスピード）にて２回通過させて硬化させた。高屈折率コーティングの厚さは、約１５０〜２５０ｎｍと計測した。

実施例８：ＳｉＮパッシベーション層を有さない、ナノ粒子に超高屈折率ＴｉＯ_２充填コーティングを施したＯＬＥＤ（比較例）
９３ｎｍのシリカナノ粒子の分散系は、Ｎａｌｃｏ社から入手した。ポリビニルアルコール（ＰＶＡ、モル加水分解率９８％、ＭＷ７８０００）はＰｏｌｙｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｉｎｃ．から入手し、関連実験用に水で希釈した（固体含有率０．５％）。ドデシルベンゼンスルホンナトリウム塩（ＤＳ−１０）界面活性剤は、Ａｌｄｅｒｉｃｈから入手した。

シリカナノ粒子分散溶液（９３ｎｍ、０．５重量％、０．１〜１重量％のＤＳ−１０）は、速度６５ｍｍ／分のディップコーティング法により、ＰＥＴフィルム（６〜８ミル（０．１５ｍｍ〜０．２０ｍｍ）厚）上にコーティングを施した。得られたコーティングは室温で乾燥させ、その後、１００℃で５分間更に乾燥させた。次に、シリカナノ粒子でコーティングを施したフィルムは、ナノ粒子を安定化させるためにプラズマ強化化学蒸着法（ＰＥＣＶＤ，ＯｘｆｏｒｄＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（Ｙａｔｔｏｎ，ＵＫ）から入手したＭｏｄｅｌＰｌａｓｍａＬａｂ（登録商標）Ｓｙｓｔｅｍ１００）によって窒化ケイ素の６０ｎｍ厚の層でオーバーコーティングした。ＰＥＣＶＤ法に使用したパラメーターを表４に記載する。

ＳｉＮコア層の屈折率はメトリコン（Metricon）モデル２０１０プリズムカプラー（Prism Coupler）を使って計測され、１．７と計測された。実施例６に従って調製した充填材の分散系を、実施例７に記載した手順を使用して、事前に５０×５０ｍｍの寸法に切断したナノ粒子でコーティングを施した試料上にスピンコーティングした。ＴｉＯ_２ポリマー充填コーティングの完了時に、高屈折率充填材で平坦化された低屈折率の散乱ナノ構造体を含有する光抽出層が製造された。

アノード形状を画定する５ｍｍ×５ｍｍ画素で構成されたシャドーマスクを使用して、充填コーティングを施したナノ粒子構造体上に約１１０ｎｍ厚のＩＴＯを成膜させた。

その後、単一の緑の有機放射層及びカソードを成膜させてＯＬＥＤを完成させた。ＯＬＥＤは、基準圧約１０^−６トール（１．３×１０^−７ｋＰａ）の真空システム内での標準的な熱蒸着によって製造した。次のＯＬＥＤ構成体（ＨＩＬ（３００ｎｍ）／ＨＴＬ（４０ｎｍ）／ＥＭＬ（３０ｎｍ、６％）／Ａｌｑ（２０ｎｍ）／ＬｉＦ（１ｎｍ）／Ａｌ（２００ｎｍ））を成膜させた。完了後、ＯＬＥＤは、封入フィルムとＯＬＥＤカソードとの間に乾燥剤及び脱酸素剤としてＳＡＥＳゲッターを使用して、封入バリアフィルム（３ＭＣｏｍｐａｎｙ）で封入した。

ＯＬＥＤ画素は、周囲条件下での数日の保管後でも相当の減衰を示し、画素発光パターンは３週間の保管でほぼ完全に劣化した。

実施例９：ＳｉＮパッシベーション層を有するナノ粒子に超高屈折率ＴｉＯ_２充填コーティングを施したＯＬＥＤ
シリカナノ粒子の分散系（９３ｎｍ、０．５重量％、０．１〜１重量％のＤＳ−１０）は、実施例８に記載のディップコーティング法によりＰＥＴフィルム（６〜８ミル（０．１５ｍｍ〜０．２０ｍｍ）厚）上にコーティングを施した。次に、ナノ粒子でコーティングを施したフィルムは、実施例８のようにナノ粒子を安定化させるためにＰＥＣＶＤによって窒化ケイ素の６０ｎｍの層でコーティングを施した。実施例６に従って調製した充填材の分散系を、実施例７に記載した手順を使用して、事前に５０×５０ｍｍの寸法に切断したナノ粒子を含有する試料上にスピンコーティングした。

ＩＴＯアノードを成膜させる前に、追加の６０ｎｍ厚のＳｉＮパッシベーション層をＴｉＯ_２ポリマー充填材の上に成膜させ、ＴｉＯ_２ポリマーとＩＴＯアノードとの反応を回避させた。ＳｉＮ成膜パラメーターは、（表４に記載される）実施例８と同じであった。

次に、アノード形状を画定する５ｍｍ×５ｍｍ画素で構成されたシャドーマスクを使用して、充填コーティングを施したナノ粒子構造体の上にアノード用の約１１０ｎｍのＩＴＯを成膜させた。その後、単一の緑の有機放射層及びカソードを成膜させてＯＬＥＤを完成させた。ＯＬＥＤは、基準圧約１０^−６トール（１．３×１０^−７ｋＰａ）の真空システム内での標準的な熱蒸着によって製造した。ＯＬＥＤ構成体（ＨＩＬ（３００ｎｍ）／ＨＴＬ（４０ｎｍ）／ＥＭＬ（３０ｎｍ、６％）／Ａｌｑ（２０ｎｍ）／ＬｉＦ（１ｎｍ）／Ａｌ（２００ｎｍ））を成膜させた。完了後、ＯＬＥＤは、封入フィルムとＯＬＥＤカソードとの間に乾燥剤及び脱酸素剤としてＳＡＥＳゲッターを使用して、封入バリアフィルム（３ＭＣｏｍｐａｎｙ）で封入した。

高屈折率ＴｉＯ_２ポリマーとＩＴＯとのインターフェースに存在するこの非常に薄いＳｉＮ（６０ｎｍ）パッシベーション層は、画素収縮及び画素劣化を大幅に低減させることが示された。この特性は、ＩＴＯアノードと反応するＴｉＯ_２ポリマー製剤内の構成要素によるものであり得る。ＬＩＶ測定値から、ＳｉＮパッシベーション層の導入は、抽出効率における大幅な変化をもたらさなかったことも示された。

実施例１０：ＳｉＮパッシベーション層を有さない、複製されたフォトニック結晶に超高屈折率ＴｉＯ_２充填コーティングを施したＯＬＥＤ（比較例）
複製したポリマーフォトニック結晶を実施例４に記載した方法で調製した。高屈折率ＴｉＯ_２ベースの充填材層、ＩＴＯアノード層、及びＯＬＥＤ構造体も実施例５に記載の手順に従って製造した。これにより、ＯＬＥＤ装置の構造体（ＨＩＬ（３００ｎｍ）／ＨＴＬ（４０ｎｍ）／ＥＭＬ（３０ｎｍ、６％）／Ａｌｑ（２０ｎｍ）／ＬｉＦ（１ｎｍ）／Ａｌ（２００ｎｍ））を製造した。この装置は、高屈折率充填材とＩＴＯとのインターフェースにＳｉＮパッシベーション層を用いなかった。実施例３及び４に記載の調査と類似した、時間ベースのＥＬ顕微鏡調査を実行した。ＥＬ顕微鏡写真は、ＴｉＯ_２充填材で充填されたナノ粒子ベースの抽出フィルムと同様に、フォトニック結晶ベースのフィルムでもＯＬＥＤ画素の急速な画素収縮劣化が発生することを明らかにした。

実施例１１：ＳｉＮパッシベーション層を用いる、複製されたフォトニック結晶に超高屈折率ＴｉＯ_２充填コーティングを施したＯＬＥＤ
複製したポリマーフォトニック結晶を実施例４に記載した手順に従って調製した。高屈折率ＴｉＯ_２ベースの充填材層、ＩＴＯアノード層、及びＯＬＥＤ構造体も実施例５に記載の手順に従って製造した。ＩＴＯ成膜の前後、及びＴｉＯ_２ベースの高屈折率充填材層の硬化後に、追加の６０ｎｍ厚のＳｉＮパッシベーション層をＴｉＯ_２ポリマー充填材の上に成膜させ、ＴｉＯ_２ポリマーとＩＴＯアノードとの反応を回避させた。ＳｉＮ成膜パラメーターは、（表４に記載される）実施例８と同じであった。これにより、ＯＬＥＤ装置の構造体（ＨＩＬ（３００ｎｍ）／ＨＴＬ（４０ｎｍ）／ＥＭＬ（３０ｎｍ、６％）／Ａｌｑ（２０ｎｍ）／ＬｉＦ（１ｎｍ）／Ａｌ（２００ｎｍ））を製造した。今回ＯＬＥＤ装置は、高屈折率充填材とＩＴＯとのインターフェースにＳｉＮパッシベーション層を組み込んだ。実施例３及び４に記載の調査と類似した、時間ベースのＥＬ顕微鏡調査を実行した。ナノ粒子ベースの抽出層（実施例９）に見られるように、パッシベーション層は、実験時間中にＯＬＥＤ装置の画素収縮劣化を効果的に低減させることを示した。

更に、ＴｉＯ_２ベースの充填材層よりもＳｉＮパッシベーション層の屈折率がやや低いにもかかわらず、パッシベーション層を用いる装置の軸上の輝度−電流−電圧特性も、角度の輝度−電流−電圧特性も影響を受けなかった。パッシベーション層は、低透過性の他の高屈折率材料、例えばＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２、ＨｆＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５などで実装できると考えられる。

Claims

自発光型光源からの光抽出を強化するための多機能光学フィルムであって、
可撓性基板と、
第１の屈折率を有する抽出要素の構造化層であって、前記光学フィルムが前記自発光型光源に対置されたとき、前記抽出要素の相当な部分が、前記自発光型光源の発光領域と光連通する、構造化層と、
前記第１の屈折率とは異なる第２の屈折率を有する材料を含む充填材層であって、前記充填材層が前記抽出要素の上に平坦化層を形成し、前記構造化層の屈折率と前記充填材層の屈折率との差が０．３以上である、充填材層と、
前記充填材層の、前記構造化層と反対側の面、に隣接して配置されたパッシベーション層と、
を含む多機能光学フィルム。