JP5612686B2 - ディスプレイ及び照明装置並びに太陽電池のための光学的及び電気的性能が改善された導電フィルム又は電極 - Google Patents

ディスプレイ及び照明装置並びに太陽電池のための光学的及び電気的性能が改善された導電フィルム又は電極 Download PDF

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Description

コレステリック液晶（ＣｈＬＣ）材料は、互いに混合されることによって明確なピッチを有する螺旋構造を自然に形成するネマチック液晶及びキラル添加物からなる。このピッチにより、材料によって反射される光の波長、したがってその材料の色が決定される。材料の色はネマチック液晶とキラル成分との比を変えることによって調節することもできる。ＣｈＬＣディスプレイのピクセルは、適当な駆動方式を適用することにより、光を反射するプレーナ（着色）状態と半透明のフォーカルコニック状態との間で切り替えることができる。
図１は、以下の各層、すなわち、基板１２、電極１４、ＣｈＬＣ材料１６、電極１８、基板２０、及び黒吸収体２２を図に示されるような構成で有する積層体を含む単一色のＣｈＬＣディスプレイ１０を示したものである。ＣｈＬＣ １６からの反射光２６によって表示色が生ずる。フルカラーＣｈＬＣディスプレイは、個々のＲＧＢサブピクセルが互いの上に重ね合わされてスペクトルの異なる領域を反射するようにＲＧＢパネルのセットを積み重ねることによって構築することができる。液晶パネルの背面は、手前の各層によって反射されなかった光を吸収する広帯域吸収体２２でコーティングされている。黒吸収体としては例えば以下の材料、すなわち、ＫＲＹＬＯＮマッテ又は光沢のある黒色アクリルエナメルスプレイ塗料が挙げられる。
図２は、ＣｈＬＣディスプレイ用の従来技術の電極３０を示したものである。基板３８は装置に対する支持を提供する。従来技術の電極は、誘電体ポリマー３４の連続層によって分離された２つの透明導電性酸化物（ＴＣＯ）層３２及び３６を有する。
図１に示される界面反射２４及び２８は、層間、例えば基板と電極との界面で起こり得、そのような界面反射は、装置の性能を低下させる点で望ましくない。他のタイプの反射ディスプレイ及び放射ディスプレイにおける反射損失も、それらの性能に悪影響をもたらし得る。更に、フレキシブルディスプレイ及び固体照明装置に関しては、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などの標準ＴＣＯの脆性は、ＴＣＯの亀裂及び導電性損失のために早期の装置故障をもたらし得る。
本発明に基づく導電フィルム又は電極は、基板及び透明又は半透明な介在層によって分離された２つの透明又は半透明な導電層を有する。介在層はこの電極が組み込まれた装置で生じる不要な界面反射を低減させるものであり、２つの導電層の間に導電経路を有している。介在層は、屈曲及び曲げ条件下における導電層の耐久性も改善する。導電層間に介在層及び導電経路を使用することにより、個々の導電層をより薄くすることができる。個々の導電層がより薄いと、組み合わされたのと同じ厚さの単一の導電層よりも柔軟性がある。単一の厚い導電層を屈曲させると、２つの薄い導電層が無傷で耐える条件下で亀裂が起こる。２つの導電層間の導電経路はまた、余分の電気経路を提供するため、１つの導電層で亀裂が起こっても全体的な導電性損失をもたらさない。単一の厚い導電層において、亀裂は開回路及び早期の装置故障をもたらし得る。介在層は、導電フィルムの全体的柔軟性を最適化するように選択することができる。
添付の図面は、本明細書に組み込まれて本明細書の一部をなすものであって、説明文と併せて本明細書の利点と原理を説明するものである。これらの図面では、
単色のＣｈＬＣディスプレイの構成を示す斜視図。 ＣｈＬＣディスプレイ用の従来技術の電極の図。 導電路を有する介在層を有する装置電極の図。 導電性の介在層を有する装置電極の図。 導電性粒子が結合剤中に分散された介在層を有する装置電極の図。 複数の介在層及びディスプレイ媒質と接触させるための導電層を有する装置電極の図。 複数の介在層及びディスプレイ媒質と接触させるための絶縁層を有する装置電極の図。 発光装置を示す斜視図。 太陽電池を示す斜視図。
本発明の実施形態は、電気的及び光学的特性が改善された装置基板電極に関する。本電極は例えば各層間で生ずる反射光が装置の性能に悪影響を及ぼすようなあらゆるディスプレイに使用することができる。本電極はＣｈＬＣ材料又はエレクトロクロミック材料などの各種のディスプレイ材料とともに使用することもできる。ディスプレイ材料という用語は、ディスプレイ装置内の電極によって活性化される任意の種類の材料を指すものである。電極を組み込むことができるその他のディスプレイ装置としては、液晶ディスプレイ装置、電気泳動装置、無機電界発光装置、ポリマー分散液晶装置、及び有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）装置が挙げられる。本電極は、例えばパッシブウィンドウ、スマートウィンドウ、太陽電池、固体照明、及び電気光学装置などのディスプレイ以外の装置においても使用することができる。
本発明の他の実施形態としては、ディスプレイ装置の電極としては使用されない導電フィルムがある。こうした導電フィルムは導電性が赤外線反射を与えるようなフィルム用途において使用することができる。こうしたフィルム用途の例としては、窓、照明、建築、自動車、電気器具、及び科学機器が挙げられる。本導電フィルムは、フィルムによって可視光は透過されるが赤外線の熱は反射されるような照明及びプロジェクターにおいて使用することもできる。
本電極又は導電フィルムは、特定の屈折率を有する２層以上の導電層と、異なる屈折率を有し導電経路を有する導電又は絶縁介在層とを有する。導電層及び介在層はそれぞれ透明又は半透明である。電極積層体内の個々の層の厚さ及び個々の層の光学屈折率はこれらの基板がＣｈＬＣディスプレイ内に組み込まれる際に不要なフレネル反射を最小に抑えるように調節される。好ましい一実施形態では、各導電層は対称である。これは各層が同じ厚さを有するということである。他の実施形態では各導電層は異なる厚さを有する。
こうした電極の構成は、ディスプレイの黒レベル、色飽和度、ひいてはコントラストを大幅に高めるものである。更に、介在層によって電極の導電層間の電気的接触が得られる。その結果、多層電極の導電率は積層体内の個々の導電層の導電率よりも高くなる。ディスプレイのサイズは電極のシート抵抗によって制限されるため、多層電極はより大型のディスプレイパネルの製造を可能とするものである。多層電極を使用して製造されたディスプレイは、単層電極を有する装置と比較して電気的及び光学的性能が大幅に向上する。
従来のネマチック液晶（ＮＬＣ）に基づいたディスプレイと異なり、ＣｈＬＣディスプレイは偏光板もカラーフィルターも必要としないため、装置の構造が簡単となりコストを低くする可能性につながる。フルカラーネマチック液晶ディスプレイでは、赤−緑−青（ＲＧＢ）のサブピクセルが並べて配列される。このため、各ＲＧＢ原色のそれぞれによって占められるのは表示画面の３分の１に過ぎない。これに対して、ＣｈＬＣの各ＲＧＢサブピクセルは１つの原色を反射する一方で残りの２色は透過する。
ＣｈＬＣディスプレイの各サブピクセルは、２枚の導電性基板に挟まれたＣｈＬＣ材料を含んでいる。光学接着剤を使用してサブピクセル同士を互いに結合することができる。また、導電体を各基板の両側にコーティングかつパターニングすることによって光学接着剤層を省くこともできる。赤色及び黄色のカラーフィルターを用いることによって色飽和度を高め、視野角による色ずれを最小に抑えることができる。積層された各ピクセルの観測される色は各サブピクセルからの反射光の総和によって決定される。表示画面全体がＲＧＢ原色によって使用されるために輝度が大幅に向上する。
オン（反射）状態では、ピクセルによって反射される光は、ＣｈＬＣのプレーナ状態の反射光と、反射光２４及び２８によって示されるような屈折率の不一致による各界面における不要なフレネル反射光とを含む（図１参照）。フレネル反射光は通常広帯域であり、したがってディスプレイの色飽和度を低下させる。オフ状態では、ピクセルによって反射される光は、半透明のフォーカルコニック状態からの散乱光と、界面におけるフレネル反射光とを含んでいる。これらの反射光はディスプレイの黒レベル、ひいてはコントラスト比を低下させるものである。
フレネル反射の大きさは、界面における屈折率の比よって決まる。垂直な入射光ではフレネル反射の大きさは下式によって求められる。
Figure 0005612686
式中、ｎは屈折率がｎ２、ｎ１の２つの媒質の屈折率である。フレネル反射は屈折率が最も高い界面において最も強くなる。図１に示される装置１０の異なる層の屈折率は、電極ではｎ＝２．０、基板ではｎ＝１．６５、及びＣｈＬＣではｎ＝１．５５である。したがって装置１０では、最も大きな屈折率の差は、光屈折率の酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）透明電極とポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基板又はＣｈＬＣとの間の界面において生ずる。装置１０は２つのＩＴＯ／ＰＥＴ界面、及び２つのＩＴＯ／ＣｈＬＣ界面を有している。照射光及び視野幾何学によっては、これらの界面からの広帯域のフレネル反射光がＣｈＬＣからの反射率を上回る場合があり、ディスプレイの性能を大幅に低下させうる。
これに対して、本発明の実施形態の電極の構成は優れた光学的及び電気的性能の両方を与えるものである。本電極の構成における介在層は、２つの導電層間の電気的接触を可能にする導電経路を有する透明又は半透明層である。この経路は介在層の厚さ及び成膜条件を制御することによって自然に形成されうる。隣接する層間の電気的接触を可能とするよう介在層が不連続となるように介在層の濡れ性を変化させることによって基板に最も近い第１の導電層の化学的及び物理的性質を調節することによって、こうした経路を形成することもできる。また、レーザアブレーション、イオン照射法、又はウェット／ドライエッチング法などの方法を用いて形成することもできる。
介在層は、スパッタリング、電子ビーム法、熱蒸発法などの蒸着方法を用いて形成することができる。介在層は、ポリマー（ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリオレフィン、ポリエポキシド、ポリエーテルなどのコポリマーを含む）、並びに金属酸化物、窒化物、炭化物、及びこれらの混合物などの無機材料を含むことができる。好ましい非導電性の介在層は、ポリアクリレート及びシリコン酸化物を含む。介在層は、溶液コーティングを用いて形成されてもよい。モノマーを基板上で蒸発させ、その場で硬化させるウルトラバリアフィルム法を使用することもできる。ウルトラバリアフィルムとしては、例えばいずれも参照により全体が記載されているかのように本明細書に組み込まれる、米国特許第５，４４０，４４６、同第５，８７７，８９５号、及び同第６，０１０，７５１号に述べられるような、ガラス又は他の適当な基板上に２種類の無機誘電体材料を多数の層として順次、真空蒸着することによって形成される多層フィルム、又は無機材料と有機ポリマーとの交互の層が挙げられる。
一実施形態を図３の多層装置電極４０として示す。この電極は、透明層４６の通孔４８を通じて延びて電極４２と電極５０とを接続する導電性連絡部４４からなる導電経路を有する低屈折率の透明又は半透明層４６によって分離された、ＴＣＯ又は半透明導電性酸化物からなる２つの光屈折率導電層４２及び５０を有している。基板５２は装置に対する支持を提供する。各層は概念を説明するために分離して描かれている。
別の実施形態では、介在層は、図４の多層装置電極５４に示されるように、両側の導電層よりも低い屈折率を有する透明又は半透明の伝導体である。電極５４では、導電性の介在層５８は、ＴＣＯ又は半透明導電性酸化物からなる２つの隣接する導電層５６と６０との間に連続的な導電経路を与えることができる。基板６２は装置に対する支持を提供する。介在層５８は、溶液コーティング又は電着された導電性ポリマーからなるものを用いることができる。介在層５８は蒸着された透明導電層であってもよい。導電性ポリマーとしては例えば以下の材料、すなわちポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン及びＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリスチレンスルホン酸）が挙げられる。各導電層を合わせた厚さがシート抵抗の必要条件によって制限されるのに対して、個々の層の厚さは所望の光学的特性に対して最適化される。
更なる別の実施形態では、介在層は、図５の多層装置電極６４に示されるように、結合剤中に分散された導電性粒子を含む。結合剤６８中の導電性粒子７０は、ＴＣＯ又は半透明導電性酸化物からなる導電層６６と７２との間の導電経路を与える。基板７４は装置に対する支持を提供する。結合剤は、導電性のものであっても絶縁性のものであってもよい。導電性粒子は、有機、無機、又は金属からなるものであってよい。導電性粒子はまた、金属コーティングされた粒子を含む。介在層の屈折率は、結合剤と導電性粒子との体積比率を変えることによって調節することができる。
多層電極のマトリックス及び埋め込まれた導電性ナノ粒子は、以下を含むことができる。マトリックスとしては、あらゆる透明又は半透明（導電性又は絶縁性）ポリマー（例えばアクリレート、メタクリレート、又は上記に示した導電性ポリマー）、あるいは導電性（上記に示したＴＣＯなど）又は絶縁性（ＳｉＯ２、窒化ケイ素（ＳｉｘＮｙ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、又はフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）など）の透明又は半透明の無機材料が含まれる。導電性ナノ粒子は、上記のものなどの導電性ポリマー、金属（例えば、銀、金、ニッケル、クロム）、又は金属コーティングされた粒子などを含むことができる。マトリックスが導電性である場合、ナノ粒子は絶縁性、特に上記に示した絶縁性材料（例えばＳｉＯ２、窒化ケイ素、酸化亜鉛、又は他の絶縁性材料）のナノ粒子であってよい。
多層電極を使用する装置の基板は、ディスプレイ又は電子装置の作製に使用する任意のタイプの基板材料を含むことができる。基板は、例えばガラス又はその他の材料を使用することによって、剛性にすることができる。また基材は、例えばプラスチック又はその他の物質を使用することによって、曲線状又は可撓性にすることもできる。基板は、以下の代表的な材料を使用して作製することができる：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）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、多環式オレフィン（ＰＣＯ）、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、及びポリウレタン（ＰＵ）。
基板に好適なその他の材料には、クロロトリフルオロエチレン−フッ化ビニリデンコポリマー（ＣＴＦＥ／ＶＤＦ）、エチレン−クロロトリフルオロエチレンコポリマー（ＥＣＴＦＥ）、エチレン−テトラフルオロエチレンコポリマー（ＥＴＦＥ）、フッ素化エチレン−プロピレンコポリマー（ＦＥＰ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ペルフルオロアルキル−テトラフルオロエチレンコポリマー（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、フッ化ポリビニリデン（ＰＶＤＦ）、フッ化ポリビニル（ＰＶＦ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレンコポリマー（ＴＦＥ／ＨＦＰ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−フッ化ビニリデンターポリマー（ＴＨＶ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ヘキサフルオロプロピレン−フッ化ビニリデンコポリマー（ＨＦＰ／ＶＤＦ）、テトラフルオロエチレン−プロピレンコポリマー（ＴＦＥ／Ｐ）及びテトラフルオロエチレン−ペルフルオロメチルエーテルコポリマー（ＴＦＥ／ＰＦＭｅ）が挙げられる。
その他の好適な基板には、バリアフィルム及びウルトラバリアフィルムが挙げられる。バリアフィルムの例が、米国特許第７，４６８，２１１号に記載されており、これは参照により全体が記載されているかのように本明細書に組み込まれる。ウルトラバリアフィルムとしては、例えばいずれも参照により全体が記載されているかのように本明細書に組み込まれる、米国特許第５，４４０，４４６、同第５，８７７，８９５号、及び同第６，０１０，７５１号に述べられるような、ガラス又は他の適当な基板上に２種類の無機誘電体材料を多数の層として順次、真空蒸着することによって形成される多層フィルム、又は無機材料と有機ポリマーとの交互の層が挙げられる。
多層電極のＴＣＯには、以下の代表的な材料が挙げられる：ＩＴＯ；酸化スズ；酸化カドミウム（ＣｄＳｎ２Ｏ４、ＣｄＧａ２Ｏ４、ＣｄＩｎ２Ｏ４、ＣｄＳｂ２Ｏ６、ＣｄＧｅＯ４）；酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３、Ｇａ、ＧａＩｎＯ３（Ｓｎ、Ｇｅ）、（ＧａＩｎ）２Ｏ３）；酸化亜鉛（ＺｎＯ（Ａｌ）、ＺｎＯ（Ｇａ）、ＺｎＳｎＯ３、Ｚｎ２ＳｎＯ４、Ｚｎ２Ｉｎ２Ｏ５、Ｚｎ３Ｉｎ２Ｏ６）；及び酸化マグネシウム（ＭｇＩｎ２Ｏ４、ＭｇＩｎ２Ｏ４−−Ｚｎ２Ｉｎ２Ｏ５）。
上記に述べた各実施形態は介在層によって分離された２つの透明又は半透明な導電層を有するものであるが、図６及び７に示されるように、所望の光学的及び電気的特性に応じて更なる透明又は半透明導電層及び介在層を追加することができる。図６及び７に示す装置電極７６及び９０は、１個の電極として機能する以下の層、すなわち複数の透明又は半透明の導電層７８、８２、及び８６、各導電層間の透明又は半透明の介在層８０及び８４、並びに基板８８を有する。特定の装置に対して最適化又は調整された任意の数の層を電極が有するように導電層及び介在層の更なる層を追加することもできる。更に、電極がディスプレイ装置とともに使用される場合、ディスプレイ媒質と接触する層は、図６に示される導電層７８又は図７に示される絶縁層９２のように、スイッチング機構（例えば電流駆動又は電界駆動）に応じて絶縁性であっても導電性であってもよい。更に、多層電極は、所望の最終用途のために、異なる光学的特性に「調整」されることができる。例えば、多層バリア基板又はＯＬＥＤ光学キャビティに合わせるためなど、介在層の材料及び層の厚さを所望の用途又は特性のために変えて、光取り出しを向上させることができる。
３色のＣｈＬＣディスプレイでは、界面反射を最小に抑えるために各色の電極を特定の波長域用に設計又は調整することができる。表１は、ＣｈＬＣディスプレイ装置の各色（ＲＧＢ ＣｈＬＣ材料層）について最適化された電極の構成の厚さをナノメートル（ｎｍ）で示したものである。
Figure 0005612686
多層電極は、電気泳動装置（Ｂｒｉｄｇｅｓｔｏｎｅのパウダーの使用を含む）、ポリマー分散液晶（ＰＤＬＣ）装置、並びに無機電界発光（ＩＥＬ）ディスプレイ及び照明装置などの、その他のディスプレイ装置で使用できる。電気泳動装置、ＰＤＬＣ装置、及びＩＥＬ装置の例は、それぞれ米国特許第７，３６５，９００号、同第５，６２９，７８３号、及び同第７，５３８，４８３号に記載されており、これらはいずれも参照により全体が記載されているかのように本明細書に組み込まれる。Ｂｒｉｄｇｅｓｔｏｎｅのパウダーは、Ｂｒｉｄｇｅｓｔｏｎｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの「Ｑｕｉｃｋ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ−Ｌｉｑｕｉｄ Ｐｏｗｄｅｒ Ｄｉｓｐｌａｙ（ＱＲ−ＬＰＤ）」と題された公表文献及び更に米国特許第７，４９５，８２０号に記載されており、これらは参照により全体が記載されているかのように本明細書に組み込まれる。
多層電極は、ＯＬＥＤディスプレイ及び照明装置でも使用できる。ＯＬＥＤとは、有機放射物質を含む電界発光装置を指す。放射物質は、例えば小分子（ＳＭ）放射体、ＳＭドープポリマー（分子ドープポリマー又はＭＤＰとも呼ばれる）、発光ポリマー（ＬＥＰ）、ドープＬＥＰ、ブレンドＬＥＰ、又はこれらの物質の任意の組み合わせを挙げることができる。この放射物質は、単独で提供されてもよいし、又は任意のその他の有機若しくは無機物質、例えば、結合剤、色変換物質、散乱物質、及びＯＬＥＤ装置内で官能性又は非官能性である電解質などと組み合わせて提供されてもよい。電解質を加えることにより、米国特許第５，６８２，０４３号（これは参照により全体が記載されているかのように本明細書に組み込まれる）に記載されるものなどの発光電気化学セル（ＬＥＣ）がもたらされる。ＬＥＣはＯＬＥＤの種類の一つであり、米国特許第７，１１５，２１６号（これは参照により全体が記載されているかのように本明細書に組み込まれる）に記載されるような製造上の利点を有する。有機放射物質及び追加物質、例えば電荷注入及び輸送材料は、通常、２つの平板電極（一方は通常透明である）の間の単一層又は複数の層として挟まれて、拡散光源又は画素化ディスプレイを作り出す。Ｒ．Ｈ．Ｆｒｉｅｎｄら（「Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ ｉｎ Ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ」Ｎａｔｕｒｅ、３９７、１９９９、１２１、参照により全体が記載されているかのように本明細書に組み込まれる）は、そのような材料の電界発光の一作用を記載している。
図８は、多層電極を組み込むことができる発光装置１００を示す斜視図である。装置１００は、図示される構成で以下の層を有するスタックを含む：基板１０２、電極１０４、発光物質１０６、電極１０８、及び基板１１０。電極１０４及び１０６のうちの一方又は両方を、上記の多層電極の実施形態に組み入れることができる。発光物質１０６は、活性化すると、矢印１１２で表されるように発光し、発光は、ＯＬＥＤ材料若しくはＩＥＬ材料、又はディスプレイ若しくは固体照明装置のためのその他のタイプの発光物質を含むことができる。装置１００は、電極とＩＥＬ装置の発光層との間に、絶縁層などの更なる層を有することもできる。
図９は、多層電極を組み込むことができる太陽電池１２０の斜視図である。太陽電池１２０は、図示される構成で以下の層を有するスタックを含む：基板１２２、電極１２４、活性物質１２６、電極１２８、及び基板１３０。電極１２４及び１２６のうちの一方又は両方を、上記の多層電極の実施形態に組み入れることができる。活性物質１２６は、太陽電池を活性化させるために、矢印１３２で表されるように光を吸収して、光エネルギーを電気エネルギーに変換する。太陽電池は、光起電電池、特に有機光起電（ＯＰＶ）太陽電池を含む。ＯＰＶ太陽電池の例が、米国特許第５，３５０，４５９号に記載されているが、これは参照により全体が記載されているかのように本明細書に組み込まれる。太陽電池の光を受け取る側の、多層電極の一部であるＴＣＯ電極は、反射率損失を低減させ、そのため太陽電池の装置効率を向上させることができる。太陽電池は、電池、及び特に活性物質を環境から保護するために、バリアフィルムを含むこともできる。
（実施例１）
図４に示されるような３層電極の構成を有する基板を製造した。介在層は上記に述べたウルトラバリア法を用いてアクリレートポリマーを成膜したものであり、２つの導電層はスパッタリングによってＩＴＯを成膜したものである。表２に示されるように、異なる厚さの介在層及びＩＴＯ層を有する３層電極を厚さ０．００５インチ（０．１２７ｍｍ）のＰＥＴのロール上に作製した。
Figure 0005612686
個々の層の厚さは、ＩＴＯ及びウルトラバリアフィルムの成膜源を横切るフィルムの速度（フィート／分（ｆｐｍ）（ｍ／分））により求めた。速度が速いほど薄いフィルムが形成される。これらの試料のシート抵抗を、両方のＩＴＯ層を合わせた導電率を測定する非接触式プローブ（Ｄｅｌｃｏｍ）及び上部の露出面の導電率を測定する表面接触式４プローブ装置を使用して測定した。両方の測定法によって測定誤差の範囲内で同じシート抵抗値が得られたが、これは介在層が２つの隣接したＩＴＯ層間の電気的接触を可能とすることを示すものである。
屈折率が一致した３層電極及び屈折率が一致していない単層電極を使用したフルカラーＲＧＢ ＣｈＬＣ装置の比較を行った。広帯域の界面反射は屈折率が一致していない電極においてより顕著であった。こうした反射光は、屈折率が一致した電極を用いた装置に対して色飽和度を低下させるものである。
屈折率が一致した電極を用いた装置の色域は、屈折率が一致していない電極を用いた装置の色域よりも３倍広かった。強い界面反射は更に、屈折率が一致した電極を用いた装置に対して屈折率が一致していない電極を用いた装置の黒レベルを低下させた。この結果、黒状態に対する白状態の輝度の比（ＣＩＥ Ｙ）として定義されるコントラスト比は、屈折率が一致した電極を用いた装置においてより高かった。
介在層がウルトラバリアフィルム層の代わりに無機材料であるＳｉＯ２で形成された３層電極基板からも装置を作製した。３層電極は、ＩＴＯ（２０ｎｍ）／ＳｉＯ２（４２ｎｍ）／ＩＴＯ（２０ｎｍ）からなり、これらは５ミル（０．１２７ｍｍ）のＰＥＴ（Ｄｕｐｏｎｔ Ｔｅｉｊｉｎ、ＳＴ−５０４）上にスパッタリングされた。これらの基板も、ＣｈＬＣ、ＲＧＢ装置に組み込んだ場合に高い電気的及び光学的特性を示した。屈折率が一致した３層電極を用いた装置では色飽和度（色域）及びコントラストはいずれも大幅に高かった。３層の屈折率が一致した電極では、色域は４倍以上広く、コントラストは５倍以上高かった。
３層電極の構成では、優れた光学的性能とともに低いシート抵抗も得られる。低屈折率の各介在層により、隣接する透明導電層間の電気的接触が可能となる。その結果、多層電極の導電率はすべての導電層を合わせた厚さによって決定される。このような３層電極を有する基板からディスプレイを作製した。単層電極を用いた基板と比較して低いこの基板のシート抵抗（約１００Ω／平方）により、ディスプレイ全体にわたってパターンの退色のない優れたディスプレイの均一性が実現された。色飽和度及びディスプレイの均一性はいずれも極めて良好であることが観察された。
（実施例２）
多層ＩＴＯ／ポリマー／ＩＴＯの積層体が、実施例１に使用されたのと同じプロセスでＰＥＴフィルム上に作製された。レーザアブレーション法を使用して、ＯＬＥＤ作製のための電極を規定した。ＯＬＥＤ作製に先立ち、ＩＴＯ／ポリマー／ＩＴＯの多層スタックを有するＰＥＴフィルムを窒素雰囲気中で８０℃にて一晩プリベークして、フィルムから水分を除去した。ＯＬＥＤ作製の直前に、フィルムに標準的な酸素プラズマ処理をして、有機残留物をＩＴＯ表面から除去し、ＯＬＥＤにおける性能を最適化するためにＩＴＯ表面の特徴を調整した。ＯＬＥＤは、約１０−６ｔｏｒｒ（０．１３ｍＰａ）の基準圧で真空システム内にて標準的な熱蒸着によって作製された。ＯＬＥＤ構成体（ＨＩＬ（３００ｎｍ）／ＨＴＬ（４０ｎｍ）／ＥＭＬ（３０ｎｍ、６％）／ＥＴＬ（２０ｎｍ）／ＬｉＦ（１ｎｍ）／Ａｌ（２００ｎｍ））を成膜させた。
完了後、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、ＯＬＥＤを３Ｍの封入バリアフィルムで封入した。バリアフィルムは、米国特許第７，０１８，７１３号に記載されるように調製された５ミル（０．１２７ｍｍ）のＰＥＴであった。乾燥剤は、ＳＡＥＳ Ｇｅｔｔｅｒｓ（Ｃｏｌｏｒａｄｏ Ｓｐｒｉｎｇｓ、Ｃｏｌｏｒａｄｏ、ＵＳＡ）からのＣａＯであった。標準的ＰＥＴ／ＩＴＯ（１００ｎｍ）基板上の基準ＯＬＥＤ及びＰＥＴ／ＩＴＯ／ポリマー／ＩＴＯの多層スタック上のＯＬＥＤの両方が、上述のルーチンに従って作製された。
作製されたＯＬＥＤの輝度−電圧−電流（ＬＩＶ）の特徴及び電界発光スペクトルを、電流源／電圧検出器であるＫｅｉｔｈｌｅｙ ２４００ソースメータ並びに輝度及びスペクトル検出器であるＰｈｏｔｏＲｅｓｅａｒｃｈ ＰＲ６５０カメラを使用して記録した。多層スタックＩＴＯを有する装置は、基準と非常に似たＬＩＶ性質を示し、これは、多層スタックＩＴＯが基準ＩＴＯと同等の電気性能を有し、多層スタックＩＴＯによって更なる光学的損失が誘発されないことを意味する。輝度及び電界発光スペクトルは、基準ＩＴＯ装置及び多層スタックＩＴＯ装置の両方に関して様々な角度でも記録されたが、多層スタックＩＴＯで光学キャビティ効果が僅かに低下しただけで、これら両方のＩＴＯとも非常に似た角度性能を示すことがわかった。

Claims (1)

  1. 固体照明要素であって、
    第１の基板、
    第１の電極、
    発光物質、
    第２の電極、及び
    第２の基板、の順序で配置された層を含み、
    前記第１の電極及び第２の電極のうちの少なくとも一方が、
    第１の透明又は半透明導電層、
    第２の透明又は半透明導電層と、
    前記第１の導電層と前記第２の導電層との間に配置された、誘電体材料からなる透明又は半透明の介在層と、を含み、
    前記介在層が、前記第１の導電層と前記第２の導電層との間に前記介在層を貫通して前記第１の導電層及び前記第２の導電層と接触する導電経路を含む、固体照明要素。
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