JP5938421B2 - 有機発光素子および有機発光素子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、有機発光素子に関する。本発明は、さらに、有機発光素子の製造方法に関する。

有機発光ダイオード（ＯＬＥＤｓ）は、新しいディスプレイおよび照明技術のための基礎である。ＯＬＥＤ素子は陰極と陽極の間に挟まれた電界発光有機材料の薄膜を含み、これらの電極の少なくとも一方は透明導体である。この素子の両端に電圧が印可されると、電子と正孔がそれらの電極のそれぞれから注入され、放出励起子の中間形成を経て電界発光有機材料内において再結合する。

底面発光ＯＬＥＤは、高屈折率層（発光、キャリア輸送、注入または阻止、のための有機層、および典型的に、透明導電性酸化物層）と低屈折率基体材料、例えばガラス板またはポリマー・フィルムを含むコアからなるものと考えることができる。従って、コア内に生成された光は、高屈折率−低屈折率の界面に遭遇し、そこで内部反射される。第１の界面における遭遇の結果コアを脱出することができない光は、規制されて導波路モードとなり、一方、その界面を通過するが、基体−空気界面における反射の結果、基体から脱出することができない光は規制されて基体モードとなる。同様の光学的損失が、界面により、上面発光ＯＬＥＤにおいて生じる。

このようにして、ＯＬＥＤ素子では、７０％を超える生成された光が、一般に、電界発光有機層と基体−空気界面とに近いエバネセント帯域におけるプロセスにより失われる。光の大部分は内部反射され、その結果、素子の端部から放出されるか、または素子内に閉じこめられ、通過を繰り返した後に最終的に吸収により失われる。

基体−空気界面における光取り出しを改善する解決手段は、ごく一般的であり、基体表面における散乱または（マイクロ）レンズに依存している。

ＯＬＥＤから基体内への光のカップリングを改善する解決手段はそれほど一般的ではない。その界面を乱すことにより、基体に到達する光に影響を与えるために、種々の解決手段が提案されている。エバネセント帯域では、この帯域における指数関数的に減衰する電磁場は、エバネセント場としても知られている。放出された光の一部分だけが「役に立つ」光として透明電極を通って基体内に出現する。

ＷＯ２００９０１１９６１は、光抽出を向上させるための光学膜の作製方法を開示する。
この方法は、
−第１の屈折率を有する有機材料の層を可撓性基体に塗布する工程と、
−有機材料にナノ構造化された外観を付与して、ナノ構造化された表面を創出する工程と、
−埋め戻し層を前記ナノ構造化された表面に適用し、前記ナノ構造化された表面上に平坦化層を形成する工程とを備え、
前記層埋め戻し層は、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み、かつ、
前記ナノ構造化された外観の実質的な部分は、前記光学膜が自己発光光源に対向して配置されているときに、前記自己発光光源の発光領域に隣接するエバネセント帯域内にある。

そのようにして得られる光学膜は、ＯＬＥＤにおける光抽出を向上させるのに用いられる。このＯＬＥＤは、素子から光を出力する少なくとも一つの表面を有する自己発光光源と、前記自己発光光源の少なくとも一つの表面に隣接する光抽出膜とを備え、前記光抽出膜は、可撓性基体と、第１の屈折率を有する抽出要素の構造化された層であって、抽出要素の実質的な部分が、自己発光光源の光出力表面のエバネセント帯域内にある構造化された層と、前記第１の屈折率と異なる第２の屈折率を有する材料を含む埋め戻し層であって、前記抽出要素にわたって平坦化層を形成する埋め戻し層とを備え、前記構造化された層と前記埋め戻し層は、自己発光光源の光出力表面の十分な近傍に存在し、前記表面からの光の抽出を少なくとも部分的に向上させる。ＷＯ２００９０１１９６１から公知の素子において、埋め戻し層は、ＯＬＥＤ表面に対向する構造化された層の側に配置される。

このようにして製造された光学膜では、どうしても、ＯＬＥＤ表面から構造化された層と埋め戻し層との間の界面への距離が依然として比較的に大きいままである。十分に平坦化するためには、埋め戻し層の厚さは比較的に大きくなければならない。

ＷＯ２００９０１１９６１は次のように記載している。「埋め戻し層の屈折率が構造化された層の屈折率よりも低い場合、埋め戻し層の厚さは、好ましくは、抽出要素の厚さに実質的に等しい。埋め戻し層の屈折率が構造化された層の屈折率よりも高い場合、依然としてエバネセント波と相互作用することが可能である限り、埋め戻し層は抽出要素よりも厚くてもよい。いずれの場合にも、構造化された層と埋め戻し層は、光出力表面の十分な近傍に存在してその表面から光の抽出を少なくとも部分的に引き起こすことができるようにするのが好ましい。」

ＷＯ２００９０１１９６１は、さらに、優れた防湿・酸素障壁特性を示す任意選択の超バリア膜上に抽出構造を形成することにより、追加の機能を光抽出膜製品に導入することができることに注目している。超バリア膜は多層膜を含む。これらの多層膜は、例えば、真空蒸着により、２種類の無機誘電材料をガラスその他の適切な基体上に順次に複数の層として作製されるか、または無機材料と有機ポリマーとの交互層として作製される。これらは米国特許第５，４４０，４４６号、同第５，８７７，８９５号および同第６，０１０，７５１号公報明細書に記載されている通りである。これらの米国特許明細書はすべて引用により本明細書に組み込まれ参照される。

ＯＬＥＤ素子の抽出効率をさらに改善することが必要とされている。

本発明の第１の態様に従えば、請求項１に記載の有機発光素子が提供される。

第１の態様に従う有機発光素子において、第１の無機層と第１の有機層は二重の機能を果たす。第１の無機層はナノ構造化された層であり、発光面に対向している。第１の有機層は、第１の無機層を覆う平坦化層を形成している。それにより、これらの層の間の界面はナノパターン化された構造を有し、改善された光抽出効率を与える。第１の無機層の無機材料の屈折率が有機層の屈折率とは少なくとも０．１異なる屈折率である限り、ナノパターン化された界面を有する無機層と有機層とは光抽出膜を形成する。最良の結果が得られるのは、第１の無機層の屈折率が有機層の屈折率よりも高い場合である。実地では、無機材料は有機材料と比べて比較的に高い屈折率を有する。有機層と無機層を種々組合せることにより、第１の無機層の無機材料の屈折率が有機層の屈折率よりも少なくとも０．１高くなるようにすることができる。例示として、無機層、例えば、ＳｉＮの蒸着層、例えばＰＥＣＶＤにより作製されたものは、１．６〜１．８の範囲の屈折率を有する。多くの有機材料の屈折率は１．５〜１．６の範囲内である。

さらに、第１の無機層と第１の有機層は、第２の無機層と協働してバリア膜を形成する。

第１の無機層はナノ構造化されていてもよい。すなわち、第１の無機層は抽出要素、例えば、円柱、角錐または円錐の形のものを設けられている。しかしながら、他の形状のものも好適である。抽出要素の大きさはナノメートルの範囲内であることが必要である。好ましくは、抽出要素は、第１の無機層により定義された平面内において、直径Ｄが４０〜２００ｎｍの範囲内である外接円を有する。抽出要素の高さＨは、一般に、約０．５〜２Ｄの範囲内、好ましくはほぼ１に等しい。直径またはピッチの値が著しく大きい場合、例えば３００ｎｍより大きい場合、光抽出がそれほど有効ではなくなる。直径が著しく小さい場合、例えば３０ｎｍ未満の場合、第１の無機層は比較的に薄くすることが必要となり、その結果、バリア機能がなくなる。

請求項５に記載された本発明の第２の態様に従えば、本発明の第１の態様に従う発光素子を製造するための非常に実際的な方法が提供される。

本発明の第２の態様に従う方法において、鋳型として働く仮の基体を用いて無機層にナノ構造を形成する。

一実施の形態において、仮の基体は、金属箔、例えばアルミニウムまたは銅の箔である。金属箔の主面は、ナノパターン化されたレリーフ（浮き彫り）が設けられている。種々のオプションを利用してナノパターン化されたレリーフを設けることができる。第１のオプションに従えば、箔の材料を加工して所望の構造が得られる。この加工は、例えばエンボス加工またはパターン化エッチング法によって行われる。第２のオプションに従えば、ナノパターン化されたレリーフを有する第２の材料が提供される。例えば、この第２の材料はナノパターン化されたレリーフに従って堆積されてもよい。代替的に、この第２の材料は、均一な層として堆積され、次いで、例えばインプリント（刻印）法により、パターン化されてもよい。インプリント法は、熱インプリントと（ＵＶ）硬化性樹脂プリントを含む。熱インプリントの場合、加熱により軟化した箔がナノスタンプを用いて押圧することによりインプリントされる。（ＵＶ）硬化性樹脂プリントの場合、樹脂層はナノスタンプを用いてインプリントされ、直接に、例えば（ＵＶ）処理により硬化される。

次いで、第１の無機層が共形堆積法を用いて適用される。これは仮の基体にナノパターン化されたレリーフが設けられた後に行われる。そして、第１の有機層が、平坦化層として、この共形的に堆積された第１の無機層を覆って形成される。その共形堆積により、ナノ構造化された層を形成する第１の無機層は、両面において、相互に共形のナノパターン化されたレリーフを有する。

次いで、第２の無機層が第１の無機層を覆って堆積される。第１の無機層、第１の有機層および第２の無機層は第１のバリア膜を形成する。第１の無機層の共形堆積により、ナノパターン化された界面が第１の無機層と有機平坦化層との間に形成される。

第２の無機層との積層側において、透明基体が適用されてもよい。透明基体は、積層工程により、例えば、中間接着層を用いて適用されてもよい。透明基体の適用後、仮の基体が除去される。これは、例えば、この基体の材料をエッチングまたは溶解することにより行われる。代替的に、第１のおよび第２の無機層の間に配置される有機層に十分な厚さ、例えば、少なくとも２５μｍを持たせて素子用の基体として使用できるようにしてもよい。

次いで、有機発光構造が、スタックの仮の基体を除去した側において設けられる。有機発光構造はそれ自体公知の方法により適用することができる。それを用いて、ナノ構造化された層を形成し、相互に共形のナノパターン化されたレリーフを両面に有する第１の無機層は、バリア膜の無機層の内で電気光学層構造にもっとも近い無機層である。

一実施形態において、ナノ構造化された層は不規則にパターン化されている。これは、電気光学層構造が広帯域放射線を発生するのに有利である。不規則なパターンは、構造化された層の色に依存する挙動を防止する。

本発明の第１の態様に従う電気光学素子において、抽出要素の構造化された層と埋め戻し層との間の界面は、自己発光光源の少なくとも一つの表面に近くすることができ、それにより光抽出が改善される。

本発明に従う素子において、埋め戻し層の厚さを比較的に大きくして、構造化された層と埋め戻し層との間の界面の光取り出し機能を付与しないようにすることができる。埋め戻し層の厚さは、例えば、０．１〜１００μｍ、好ましくは５〜５０μｍの間の範囲内である。厚さが十分に大きければ、例えば、２５μｍよりも大きければ、十分な支持が得られ、基体が不要になる。

本発明の第１の態様に従う素子の一実施形態において、バリア層は、構造化された層と埋め戻し層との間に配置される。

バリア層は、実地では、厚さが比較的に小さく、すなわち１０〜１０００ｎｍの範囲のオーダー、好ましくは１００〜３００ｎｍの範囲のオーダーであり、構造化された層を共形的に覆う。

バリア層は、本明細書において、水蒸気に対する障壁（バリア）を形成する層として定義される。すなわち、このバリア層は、水蒸気透過速度（ＷＶＴＲ）が最高１０^−４ｇ／ｍ^２／日、好ましくは１０^−６ｇ／ｍ^２／日以下であることが必要である。

バリア層は、典型的には、無機材料で作製され、一般に、比較的高い屈折率を有するが、構造化された層と埋め戻し層は、一般に、有機材料で作製され、比較的に低い屈折率を有する。

本発明に従う方法において、ナノ構造化された層から仮の基体を取り外す工程を実施すると、光源を製造するのに好適な表面が解放される。該方法により得られた光源は、ナノ構造化された層に隣接し、埋め戻し層は任意の厚さを持つことができ、素子用の基体として機能するのに十分な厚さにすることさえも可能である。

これらおよび他の態様は、添付図面を参照してさらに詳細に説明される。

図１は、本発明の第１の態様に従う電気光学素子の第１の実施形態を示す図である。 図１Ａは、図１に従う素子の詳細ＩＡを示す図である。 図１Ｂは、図１Ａにおける眺望ＩＢに従う図１の素子の断面図である。 図１Ｃは、素子の一部をさらに詳細に示す図である。 図２Ａは、本発明の第２の態様に従う方法の第１の実施形態を示す図である。 図２Ｂは、本発明の第２の態様に従う方法の第１の実施形態を示す図である。 図２Ｃは、本発明の第２の態様に従う方法の第１の実施形態を示す図である。 図２Ｄは、本発明の第２の態様に従う方法の第１の実施形態を示す図である。 図２Ｅは、本発明の第２の態様に従う方法の第１の実施形態を示す図である。 図２Ｆは、本発明の第２の態様に従う方法の第１の実施形態を示す図である。 図２Ｇは、本発明の第２の態様に従う方法の第１の実施形態を示す図である。 図２Ｈは、本発明の第２の態様に従う方法の第１の実施形態を示す図である。 図２Ｉは、本発明の第２の態様に従う方法の第１の実施形態を示す図である。 図２Ｊは、本発明の第２の態様に従う方法の第２の実施形態の工程を示す図である。 図２Ｋは、本発明の第２の態様に従う方法の第２の実施形態の工程を示す図である 図２ＢＡは、図２Ｂに示す工程の代替手段を示す図である。 図２ＧＡは、図２Ｇに示す工程の代替手段を示す図である。 図２ＧＢは、この工程をさらに詳細に示す図である。 図２ＧＣは、代替手段を示す図である。 図３は、本発明の第１の態様に従う電気光学素子の第２の実施形態を示す図である。 図３Ａは、第２の実施形態の変形例の詳細を示す図である。 図３Ｂは、第２の実施形態の変形例の詳細を示す図である。 図３Ｃは、第２の実施形態の変形例の詳細を示す図である。 図３Ｄは、第２の実施形態の変形例の詳細を示す図である。 図４Ａは、本発明の第２の態様に従う方法の第３の実施形態の工程であって、図３に従う電気光学素子を製造するのに好適なものを示す図である。 図４Ｂは、本発明の第２の態様に従う方法の第３の実施形態の工程であって、図３に従う電気光学素子を製造するのに好適なものを示す図である。 図４Ｃは、本発明の第２の態様に従う方法の第３の実施形態の工程であって、図３に従う電気光学素子を製造するのに好適なものを示す図である。 図４Ｄは、本発明の第２の態様に従う方法の第３の実施形態の工程であって、図３に従う電気光学素子を製造するのに好適なものを示す図である。 図５は、本発明の第１の態様に従う電気光学素子の第３の実施形態を示す図である。 図６は、本発明の第１の態様に従う電気光学素子の第４の実施形態を示す図である。

以下の詳細な説明において、多数の具体的な詳細が本発明の完全な理解のために提示されている。しかしながら、当業者には理解されるように、本発明はこれらの具体的な詳細なしに実施することができる。他の場合には、周知の方法、手順、および部品は詳細に説明されていないが、これは本発明の態様を分かりにくくしないためである。

本明細書において使用されている用語は特定の実施形態を説明する目的のためのみに用いられており、本発明を限定するものではない。本明細書において使用されているように、「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」を付した単数形の用語は、文脈上明らかにそれと異なるものを指していない限り、複数形をも包含することが意図されている。さらに了解されることは、用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および／または「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、本明細書において使用される場合、述べられた特徴、整数、工程、操作、要素、および／または部品の存在を特定するが、１つ以上の他の特徴、整数、工程、操作、要素、部品および／またはそれららのグループの存在または追加を除外するものではない。

さらに、それと異なることを明示されていない限り、「または」は包含的「または」を指し、排他的「または」を指すものではない。例えば、条件ＡまたはＢが以下のいずれか一つを満たす。すなわち、Ａは真（または存在）かつＢは偽（または不存在）、Ａは偽（または不存在）かつＢは真（または存在）、およびＡおよびＢの両方が真（または存在）。

本発明は、添付図面を参照して以下により十分に説明される。その説明において、本発明の実施形態が示される。本発明は、しかしながら、多くの異なる形態で実施することができ、本明細書に記載された実施形態に限定されるものではない。むしろ、これらの実施形態は、本明細書の開示が十分かつ完全であり、当業者に本発明の範囲を十分に伝えるために提示されている。図面において、層および領域の寸法および相対的な寸法は、分かりやすくするために誇張されている。

了解されるように、それと異なることを明示されていない限り、要素または層がもう一つの要素または層に対して「の上に（ｏｎ）」、「接続されている（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｔｏ）」または「連結されている（ｃｏｕｐｌｅｄ ｔｏ）」と言及されている場合、他の要素または層に対して直接上に、接続されている、または連結されているか、または介在する要素または層が存在していてもよい。これに対して、要素または層がもう一つの要素または層に対して「直接上に（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｏｎ）」、「直接接続されている（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」または「直接連結されている（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｔｏ）」と言及されている場合、介在する要素や層は存在しない。さらに了解されるように、方法の特定の工程がもう一つの工程に続いてと言及されている場合、特定の工程は他の工程に直接続いて行われてもよく、または他の１つ以上の中間工程が特定の工程が行われる前に行われてもよい。本明細書を通して、同様の数字は同様の要素を指す。本明細書において使用されているように、用語「および／または」は、１つ以上の関連するリストされた事項のいずれかおよびすべての組合せを含む。

了解されるように、第１の、第２の、第３の等の用語は、本明細書においては、種々の要素、部品、領域、層および／またはセクションを記載するのに使用されていてもよく、これらの領域、層および／またはセクションはこれらの用語により限定されるべきではない。これらの用語は、一つの要素、部品、領域、層またはセクションをもう一つの領域、層またはセクションから区別するためにのみ使用される。従って、下記の第１の要素、部品、領域、層またはセクションは第２の要素、部品、領域、層またはセクションと呼ぶことができ、そのようにしても本発明の教示を逸脱することはない。

空間的に相対的な用語、例えば「下方に（ｂｅｎｅａｔｈ）」、「下に（ｂｅｌｏｗ）」、「より低い（ｌｏｗｅｒ）」、「上方に（ａｂｏｖｅ）」、「上の（ｕｐｐｅｒ）」等は、本明細書において、図示されているような、１つの要素または特徴のもう一つの要素または特徴との関係の記述を容易にするために使用することができる。

了解されるように、空間的に相対的な用語は、図示の向きに加えて、使用または動作中の素子の異なる向きを包含することを意図するものである。例えば、図中の素子が反転された場合、他の要素または特徴の「下に」または「下方に」あると記載されている要素は、他の要素または特徴の「上方に」向くことになる。従って、例示の用語「下に」は上下両方の向きを含むことができる。素子は他の向き（９０度回転された向きまたは他の向き）を取ることもでき、本明細書において用いられている空間的に相対的な記述語はそれ相当に解釈される。

本明細書において本発明の実施形態が断面図を参照して説明されている。これらの断面図は本発明の理想化された実施形態（および中間構造）の概念図である。そのようなものとして、図示の形状からの変形、例えば製造技術および／または許容誤差の結果の変形が予想されるべきである。従って、本発明の実施形態は、ここに図示された領域特定の形状に限定されるべきではなく、例えば製造の結果による形状の逸脱も含むものである。

それと異なるように定義されていない限り、本明細書において用いられているすべての用語（技術用語および科学用語を含む）は本発明が属する技術分野の当業者により一般に理解される意味と同じ意味を持つ。さらに了解されるように、用語は、一般に使用されている辞書類において定義されているもののように、当該技術の文脈における意味と整合する意味を有するものと解釈されるべきであり、本明細書においてそのように明示の表現がなされていない限り、理想化されまたは過度に形式的な意味に解釈されてはならない。本明細書において引用されているすべての刊行物、特許出願、特許、その他の引用文献は、その全体が引用により本明細書において参照される。抵触する場合は、定義を含む本明細書に従う。加えて、材料、方法および例は説明のためのみであり、これらに限定されるものではない。

図１は、基体４０上に塗布され、発光面１２を有する電気光学層構造１０を備える発光素子を示す。光抽出膜２０は、その一部分が図１Ａに示されるが、電気光学層構造１０の発光面１２に隣接して配置される。

図１Ａから明らかなように、光抽出膜２０は、第１の屈折率を有する抽出要素２３のナノ構造化された層２２を有し、抽出要素の実質的な部分が電気光学層構造１０の発光面のエバネセント帯域内にある。光抽出膜は、埋め戻し層２４を有する。埋め戻し層２４はこの第１の屈折率とは異なる第２の屈折率を有する材料からなる。埋め戻し層２４は、抽出要素２３を覆う平坦化層を形成している。

図１Ｂは、図１Ａ中の方向ＩＢに沿って見た光抽出膜２０の一部分を示す。図１Ｂに示される例において、抽出要素２３は、無機層中の円柱状ピットとして形成される。図示の例では、円柱状ピットは直径Ｄが約１５０ｎｍであり、平均距離約３００ｎｍで配置されている。抽出要素２３を形成するピットの高さＨは約１５０ｎｍである。図示の実施形態において、抽出要素は不規則に分布している。これが有利であるのは、電気光学層構造１０が比較的に広い波長域において放射線を発生する場合である。このようにして光抽出膜２０の効果は実質的に波長と無関係である。代替的に、または追加的に、抽出要素２３の大きさまたは形状は不規則に変化してもよい。

代替的に、抽出要素２３の大きさと形状は規則的であってもよく、リボンのような規則的パターンに従って適用されていてもよい。これは、例えば、電気光学層構造１０が狭い波長域において光を発生する場合である。

図１、１Ａおよび１Ｂに示されている発光素子は、バリア膜を備える。このバリア膜は第１および第２の無機層２２、２６と、これらの無機層の間に配置された有機層２４とを備える。電気光学層構造１０にもっとも近い、バリア膜の一方の無機層２２は、抽出要素の構造化された層を形成し、無機層２２、２６の間の有機層２４は埋め戻し層を形成する。

図示の実施形態において、ＣＶＤ法、例えばＰＥＣＶＤ法により得られる第１および第２の無機層２２、２６は、それぞれ、窒化ケイ素層である。他の透明セラミック材料、例えば酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）および酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）も好適である。無機層の厚さは、それぞれ、１０〜１０００ｎｍの範囲内、好ましくは５０〜３００ｎｍの範囲内である。この場合、無機層２２、２６の厚さは５０ｎｍである。この場合、有機層２４は、スピン・コーティングにより塗布されたアクリレート・ポリマーの層である。比較的に低屈折率のアクリレート・ポリマーの例が下記表に載っている。

有機層２４の厚さは、第１の無機層におけるピットの深さの少なくとも約２倍の厚さでなければならない。一般に、有機層２４の厚さは０．１〜１００μｍの範囲内、好ましくは５〜５０μｍの間である。本実施形態においては、この厚さは２０μｍである。

図示の実施形態において、発光素子は、電気光学層構造１０の層２２、２４および２６により形成されたバリア膜の反対側にさらなるバリア膜３０を有している。分かりやすくするために、さらなるバリア膜３０は単一の層として示されている。いくつかのオプションが可能である。一実施形態において、さらなるバリア膜３０は、ガラスまたは金属層により形成されてもよい。もう一つの実施形態において、さらなるバリア膜３０は、相互に異なる組成を有する無機層のスタック（積層構造）、例えば、窒化ケイ素層と酸化ケイ素層を交互に積んだスタックにより形成されていてもよい。また、もう一つの実施形態において、さらなるバリア膜３０は、無機層、有機層および無機層のスタックからなるものであってもよい。また、これらのオプションの組合せを用いてもよい。

図１Ｃは、発光面１２を有する電気光学層構造１０を概念的に示す。電気光学層構造１０は、さらに、第１および第２の電極１３、１９と、少なくとも１つの電気光学層１６とを備える。第１の電極１３が透明陽極であると仮定すると、その場合、電気光学層構造は、陽極１３、正孔注入層１４、正孔輸送層１５、電気光学層１６、電子輸送層１７、電子注入層１８および陰極１９を備える。その場合、発光面１２は、陽極１３により形成されたスタックの側にある。代替的に、電気光学層構造１０は、その発光面を陰極１９により形成された側に有していてもよい。図１Ｃを参照して説明された層の必ずしもすべてが存在する必要はない。電気光学層構造１０が、第１および第２の電極１３、１９と、少なくとも１つの電気光学層１６を備えていれば十分である。しかしながら、素子の効率は、１つ以上の追加の層１４、１５、１７、１８の存在により改善することができる。

図２Ａ〜２Ｋは、図１の発光素子を製造することができる、本発明の第２の態様に従う方法の一実施形態を説明する。

図２Ａは仮の基体ＴＳが用意される第１の工程を説明する。一般に、仮の基体ＴＳはポリマー箔である。箔の厚さは、好ましくは少なくとも０．０１０〜０．２ｍｍである。実質的により厚さの小さい、例えば０．００５ｍｍよりも小さい箔は、一般的な製造プロセスには脆すぎる。実質的により大きい厚さ、例えば１ｍｍより大きい厚さにおいて、箔は比較的に柔軟でなくなり、ロールからロールへ受け渡すシステムを通って箔を案内するときに取り扱いが難しくなる。他の製造技術に対しては、より大きな厚さを用いることができる。

次いで、第１の屈折率を有する第１の材料のナノ構造化された層２２が仮の基体ＴＳの表面に適用される。図示の実施形態において、これを実現するには、まず、ナノパターン化されたレリーフが図２Ｂに示される仮の基体に形成され、図２Ｃに示されるナノパターン化されたレリーフを有するこの仮の基体の表面上に第１の材料が堆積される。

本実施形態において、仮の基体ＴＳ中のナノパターン化されたレリーフは、仮の基体ＴＳをインプリントすることにより得られる。次いで、第１の材料、ここでは窒化ケイ素、が蒸着法により堆積される。窒化ケイ素層の屈折率ｎは、１．６＜ｎ＜１．８の範囲内である。

バリア構造の無機層は、すべての種類の物理蒸着法、例えば熱蒸発、電子線蒸発、スパッタリング、マグネトロン・スパッタリング、反応性スパッタリング、反応性蒸発等およびすべての種類の化学蒸着法、例えば熱化学蒸着（ＣＶＤ）、光利用化学蒸着（ＰＡＣＶＤ）、プラズマ支援化学蒸着法（ＰＥＣＶＤ）等により適用することができる。また、原子層蒸着ＡＬＤは、無機層の共形堆積のための堆積を行うのに非常に好適である。共形堆積法の結果、相互に共形のナノパターン化されたレリーフを両面に有する、ナノ構造化された層２２が得られる。

図２Ｄは、第１の材料のナノ構造化された層２２上に第２の材料の埋め戻し層２４が堆積される方法を示す。第２の材料の屈折率は約１．６である。すなわち、第１の材料の屈折率とは少なくとも０．１異なる。

埋め戻し層を形成するバリア構造２０の第１の有機層２４の適用は、すべての種類のコーティング技術、例えば、スピン・コーティング、スロット・ダイ・コーティング、キス・コーティング、ホット・メルト・コーティング、スプレイ・コーティング等、およびすべての種類の印刷技術、例えばインクジェット印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷、スクリーン印刷、ロータリ・スクリーン印刷等により行うことができる。

図２Ｅに示すように、さらに、無機材料のさらなる層２６が埋め戻し層２４上に堆積される。ナノ構造化された層２２と、埋め戻し層２４と、このさらなる層２６とでバリア膜を形成している。

図２Ｆは、先行する工程で得られた層２２、２４、２６のスタックがさらなる基体４０と積層される方法を示す。このさらなる基体４０は、透明材料、例えばガラスまたはポリマーでなければならない。

層のスタックがさらなる基体４０と積層された後、仮の基体ＴＳがスタックから除去される。これは図２Ｇに示す通りである。金属箔により形成された仮の基体ＴＳは、例えばエッチング剤により除去することができる。それにより、仮の基体はさらなる処理に用いられるナノ構造化された層の表面を解放する。一例として、銅基体がＦｅＣｌ_３、硝酸または硫酸のようなエッチング剤を用いて除去することができる。もう一つの例として、アルミニウム基体がＮａＯＨ、ＫＯＨおよびリン酸と硝酸の混液によりエッチングすることができる。図２Ｈに示される次の工程において、電気光学層構造１０が、仮の基体ＴＳにより解放されたナノ構造化された層２２の表面において堆積される。電気光学層構造１０は、ナノ構造化された層２２の解放された表面に対向する発光面を有する。それにより、バリア膜の内の電気光学層構造１０にもっとも近い方の、ナノ構造化された層を形成する無機層２２は、相互に共形のナノパターン化されたレリーフを両面に有する。

次いで、図２Ｉに示される工程において、さらなるバリア膜３０は、電気光学層構造１０の一方の側であって層２２、２４、２６により形成されるバリア膜の反対側に適用される。

図２Ｂを参照して説明した工程の一代替手段として、仮の基体ＴＳに、代替的に、図２Ｊおよび２Ｋに示すようなナノパターン化されたレリーフを設けてもよい。図２Ｊに従えば、仮の基体ＴＳは、有機層２１の主面に設けられ、次いで、図２Ｋに示すように、この有機層に、ナノパターン化されたレリーフがインプリントされる。次いで、図２Ｋに示す工程に続いて図２Ｃ〜２Ｉを参照して説明した工程が実施される。種々の他のオプションを利用して仮の基体ＴＳにナノパターン化されたレリーフを設けることができる。例えば、ナノパターン化されたレリーフは、仮の基体の主面に標準的なリソグラフ工程により設けることができる。このリソグラフ工程は次の工程を含む。すなわち、主面にフォトレジスト層を適用し、このフォトレジスト層を、所望のレリーフに対応するナノ構造化された放射線パターンを適用することにより、パターニングし、このパターニングされたフォトレジスト層を現像し、この仮の基体ＴＳの現像された部分をエッチングし、かつ残余のフォトレジスト層を除去することを含む。次いで、図２Ｃ〜２Ｉを参照して説明した工程を適用することができる。また、もう一つの変形例として、仮の基体ＴＳにナノパターン化されたレリーフを設けるのは、図２ＢＡに示すように、このレリーフ中の所望のナノパターンに対応する補助材料層２５を主面上に印刷することにより行う。代替的に、ナノパターン化されたレリーフを有する補助材料層２５を仮の基体ＴＳ上に設けたものは、層２５を均一な層として堆積し、次いでこの層２５にインプリントすることにより得ることができ
る。次いで、図２Ｃ〜２Ｉを参照して説明した工程を適用することができる。

補助材料は透明であってもよい。例えば、透明なポリマーであってもよい。第２の態様に従う方法の一実施形態においては、図２ＧＡに示されるように、そして図２ＧＢにさらに詳細に示されるように、仮の基体ＴＳのみが除去されるので、補助材料層２５はナノ構造化された層２２内に残留する。図２ＧＣに示す第２の態様に従う方法の代替的な一実施形態において、ナノ構造化された層２２は補助材料２５内のレリーフを完全に平坦化する。

図３は、第１の態様に従う有機発光素子の代替手段な一実施形態を示す。図１、１Ａおよび１Ｂの部品に対応する、図３中の部品は同じ参照符号を有する。図１、１Ａおよび１Ｂに示す実施形態に加えて、有機発光素子は、導電性構造５０を備える。導電性構造５０は埋め戻し層２４と電気光学構造１０との間に延在する。導電性構造５０は電気光学構造１０の電極１３に電気的に接続される。特に、導電性構造５０は電極１３に接触している。導電性構造の厚さは、０．３μｍ〜３０μｍの範囲内であってもよく、幅は数μｍ〜約１ｍｍの範囲内であってもよい。

導電性構造５０は、第１の無機層２２と電気光学構造１０との間に配置される。

図３Ａは、図３のＩＩＩ−ＩＩＩに従う断面図であり、導電性構造５０が示されている。分かりやすくするために、有機発光素子の他の要素は図示されていない。図３Ａから明らかなように、導電性構造５０は要素５１を有し、この要素５１は導電性構造によって決まる平面内に延在する。図３Ａに図示された実施形態において、細長い要素５１は、有機発光素子の全幅または全長にわたって延在する直線として形成される。

導電性構造５０の他の実施形態が同じ断面ＩＩＩ−ＩＩＩに従って示されている。

図３Ｂは、代替手段な一実施形態を示す。この実施の形態では、細長い要素５２は、相互に接続された円として形成され、これらの円は迷路状構造を形成している。

図３Ｃは、もう一つの代替的実施形態を示す。この実施形態では、細長い要素５３が配置されて六角形の迷路を形成している。図３Ｄの実施形態において、細長い要素５４は、矩形状迷路を形成している。

図４Ａ〜４Ｄは、図３に示す実施形態に従う有機発光素子の製造方法を示す。

図４Ａに示すように、第１の工程において、仮の基体ＴＳが準備される。この工程は、図２Ａを参照して説明された第１の工程に対応する。次の工程において、ナノパターン化されたレリーフ２１が仮の基体ＴＳの主面において適用される。この場合、ナノパターン化されたレリーフ２１は、仮の基体ＴＳの主面をナノパターンに従ってインプリントすることにより形成される。仮の基体ＴＳの主面をインプリントする代わりに、インプリントの直前に基体上に堆積されるウエット層にパターンをインプリントし、このインプリント・プロセスの後に硬化することも可能である。例えば、感光性樹脂のウエット層を紫外線により硬化してもよいし、あるいは熱硬化性ポリマーのウエット層を熱硬化してもよい。インプリントのために、スタンプとして硬いテンプレート板が用いられる。このテンプレートは、例えば、ニッケルを用いて作製することができる。

しかしながら、図２Ｂを参照して説明したように、ナノパターン化されたレリーフを得るのに種々の他のオプションが可能である。

図４Ｃに示すように、引き続き、導電性構造５０が適用される。所望により、図４Ｂおよび４Ｃに示す工程を入れ替えてもよい。

次いで、引き続き図２Ｃ〜２Ｉを参照して説明した工程を行うことにより、図３に示す有機発光素子を得ることができる。

一例として、図４Ｄは、図２Ｃを参照して説明した工程と同等の工程を示す。

続く工程において、本素子は、図５および図６にさらに詳細に示すように、例えば、シーリング手段と、電極への電気的コネクタとを設けられていてもよい。

図５において、電気光学素子の側面は、可撓性エッジ・シール（端封）７０により封止されている。これらのエッジ・シールは素子の両側面に封止材７５を用いて取り付けられている。可撓性エッジ・シール７０は金属箔、例えば、銅またはアルミニウムの箔を用いて形成してもよい。使用可能な封止材７５として挙げられるのは、例えば、エポキシ、アクリレート、ノーランド（Ｎｏｒｌａｎｄ）６８紫外線硬化性材料、熱硬化性接着剤、感圧接着剤、例えば熱硬化性物質および熱可塑性物質または室温加硫（ＲＴＶ）接着剤である。封止材７５は、一般に、透過性が低く、かつ接着性を有する材料からなる。第１の外部接点６０が、さらなるバリア層３０を介して電極１９に適用されてもよい。第２の外部接点６５が導電性構造５０に接続されてもよい。第１の電気接点６０のための中間導体が、例えば穿孔、好ましくはレーザー穿孔によりさらなるバリア層３０に孔を形成し、この孔を導電性接着剤を用いて充填することにより形成される。類似の方法で、第２の電気接点６５のために電気的接続が取られる。

図６に示す実施形態において、電気光学素子は金属箔８０内に包み込まれる。金属箔８０はバリア層としておよび電極１９への電気導体として働く。

特許請求の範囲において、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」または「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は他の要素または工程を排除するものではなく、不定冠詞（“ａ”または“ａｎ”）は複数を排除するものではない。単一の部品その他のユニットは請求項に記載されたいくつかの項目機能を達成することがある。ある複数の手段が相互に異なる請求項に記載されていることのみをもって、これらの手段の組合せが効果的に使用できないということはできない。請求項中の参照符号はその範囲を限定するものではない。

Claims (10)

1. 有機発光素子であって、
   層のスタックを備え、該層のスタックは、
   −発光面（１２）を有する電気光学層構造（１０）と、
   −第１の無機層と、第２の無機層（２６）と、前記第１の無機層および前記第２の無機層の間に配置された有機層とを含むバリア膜とを備え、
   前記第１の無機層は前記第２の無機層（２６）と比較して前記電気光学層構造（１０）のもっとも近くに配置され、
   前記第１の無機層と前記有機層とは前記発光面に隣接する光抽出構造（２０）を形成し、
   前記第１の無機層は、第１の屈折率を有し、両面に相互に共形のナノパターン化されたレリーフを有するナノ構造化された層（２２）として形成されており、
   前記有機層は、前記第１の屈折率とは少なくとも０．１異なる第２の屈折率を有する材料からなる埋め戻し層（２４）であって、前記ナノ構造化された層（２２）を覆って平坦化層を形成する前記埋め戻し層（２４）である有機発光素子。
2. 請求項１に記載の有機発光素子であって、
   さらに、導電性構造（５０）を備え、前記導電性構造（５０）は、前記埋め戻し層（２４）と前記電気光学層構造（１０）との間に延在し、かつ前記電気光学層構造の電極（１３）に電気的に接続されており、前記導電性構造は、前記導電性構造（５０）によって決まる平面内に延在する細長い要素（５１；５２；５３；５４）を有する有機発光素子。
3. 請求項２に記載の有機発光素子であって、
   前記導電性構造（５０）は、前記ナノ構造化された層（２２）と前記電気光学層構造（１０）との間に配置される有機発光素子。
4. 有機発光素子を製造する方法であって、
   前記方法は、光抽出構造を備える層のスタックを主面を有する仮の基体（ＴＳ）の上に形成する工程を備え、
   前記工程は、
   −前記主面を有する前記仮の基体（ＴＳ）を用意し、
   −前記主面においてナノパターン化された構造を設け、
   −共形堆積方法を用いて、第１の無機材料からなるナノ構造化された層（２２）を、前記ナノパターン化されたレリーフを有する前記仮の基体の前記主面に適用し、
   −共形的に堆積された前記ナノ構造化された層（２２）を覆って有機材料からなる埋め戻し層（２４）を適用し、
   −前記埋め戻し層（２４）を覆って第２の無機層（２６）を適用し、
   −前記ナノ構造化された層（２２）から前記仮の基体（ＴＳ）を除去し、
   −前記仮の基体（ＴＳ）が除去された、前記ナノ構造化された層（２２）の一方の側において電気光学層構造（１０）を適用することにより行われる有機発光素子の製造方法。
5. 請求項４に記載の有機発光素子の製造方法において、
   前記ナノパターン化されたレリーフは、パターン化堆積方法を用いて、補助有機材料を前記仮の基体の表面において適用することにより適用される有機発光素子の製造方法。
6. 請求項５に記載の有機発光素子の製造方法において、
   前記パターン化堆積方法は印刷方法である有機発光素子の製造方法。
7. 請求項５に記載の有機発光素子の製造方法において、
   前記パターン化堆積方法は、蒸着法である有機発光素子の製造方法。
8. 請求項４に記載の有機発光素子の製造方法において、
   前記仮の基体の前記主面における前記ナノパターン化されたレリーフは、前記仮の基体の前記主面をインプリントすることにより形成される有機発光素子の製造方法。
9. 請求項４に記載の有機発光素子の製造方法において、
   前記仮の基体の前記主面における前記ナノパターン化されたレリーフは、前記仮の基体の前記主面において追加の有機層を堆積し、前記ナノパターン化されたレリーフを前記追加の有機層にインプリントすることにより形成される有機発光素子の製造方法。
10. 請求項４に記載の有機発光素子の製造方法において、
    さらに、前記第１の無機材料の層を堆積する前に、細長い要素を有する導電性構造を、
    前記仮の基体の前記主面において堆積する工程を含む有機発光素子の製造方法。
    

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