JP6456477B2 - 表面変形層を有する有機発光ダイオード - Google Patents

表面変形層を有する有機発光ダイオード Download PDF

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Description

本発明は、広く言えば有機発光ダイオードのような発光デバイスに関するものであり、より詳細には、光散乱表面を有する発光デバイスおよびこの発光デバイスを作製する方法に係るものである。
有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）は、発光デバイスの一例である。ＯＬＥＤは、有機薄膜、例えば、有機半導体材料のエレクトロルミネセント発光層を有する活性な積層体を組み込んだ多層構造を有する。活性な積層体は、２つの電極（アノードおよびカソード）の間に位置する。アノードとカソードとの間に電流が通されると、発光層は、電流の印加に応答して光、通常は可視光を放出する。ＯＬＥＤは、テレビ画面、コンピュータモニタ、携帯電話、ＰＤＡ、腕時計、照明、および様々な他の電子デバイスのような多数の用途に使用されている。
ＯＬＥＤは、液晶および白熱灯またはコンパクト蛍光灯ランプ（ＣＬＦ）のような従来の無機発光デバイスに対して、多数の利点を有する。例えば、ＯＬＥＤは、バックライトを必要とせずに機能する。暗室のように周辺光に乏しい中で、ＯＬＥＤスクリーンは、従来の液晶ディスプレイよりも高いコントラスト比を達成できる。また、ＯＬＥＤは液晶ディスプレイよりも薄く、軽量で、より柔軟でもある。ＯＬＥＤは、白熱灯またはコンパクト蛍光灯ランプと比較して、作動に必要なエネルギーが少なく、費用の節約が可能になる。
しかしながら、ＯＬＥＤの１つの欠点は、ＯＬＥＤの様々な層の間の屈折率の差によってもたらされる光導波路効果に起因して、活性な積層体によって生成される相当量の光が失われることである。発光層によって放出される光の一部は、様々な層境界で反射し戻され、層内に閉じ込められる。従来のＯＬＥＤ照明デバイスにおいては、有機発光層から放出される可視光の約８０％が、この光導波路効果に起因してＯＬＥＤ内部に閉じ込められる。
そのため、従来のＯＬＥＤよりも多くの電磁放射、例えば、可視光を抽出するためのデバイスおよび／または方法を提供することができると有利であろう。
現在、光の抽出を増大させる方法には、複雑なコーティング被着方法と表面パターニング方法との組み合わせがある。例えば、基板表面の表面粗さを増大させるために、ＯＬＥＤ基板の外面を化学エッチング（酸エッチングなど）または物理エッチング（工具による等）することができる。表面粗さを増大させることによってヘイズが増大し、これによって一般的に、ＯＬＥＤから抽出される光量が増大する。しかしながら、これらの現行のコーティングおよびパターニングプロセスは、ＯＬＥＤを作製するのに必要とされる製造時間および費用を増大させ、エッチングおよび／またはコーティング材料の貯蔵および廃棄により環境問題をもたらす虞がある。さらに、これらの方法は、ＯＬＥＤの様々な内部層の間の導波路効果には何の影響も与えない。
そのため、従来のデバイスまたは方法に優る以下の利点、すなわち、
導波路効果の低減、
大きい光放出、
簡単な製造プロセス、
廉価な製造費用、
製造ステップの少なさ、および／または、
製造ステップが簡単
のうちの１つまたは複数を有するＯＬＥＤのような発光デバイスおよび／または発光デバイスを作製する方法を提供することができると有利であろう。
本発明の概要を、以下の番号を付した項目に示す。
第１項：有機発光ダイオードは、第１の表面および第２の表面を有する基板と、第１の電極と、第２の電極とを備える。第１の電極と第２の電極との間に発光層が配置される。有機発光ダイオードは、平坦でない表面を備える表面変形層をさらに含む。
第２項：表面変形層が第１の電極と基板との間に配置されている、第１項の有機発光ダイオード。
第３項：表面変形層が、有機発光ダイオードの少なくとも１つの他の層に平坦でない表面、特に、平坦でない内面を与える、第１項または第２項の有機発光ダイオード。
第４項：表面変形層が多層構造を有する、第１項〜第３項のいずれかの有機発光ダイオード。
第５項：表面変形層が、基板の少なくとも一部分の上に位置する第１のフィルムと、第１のフィルムの少なくとも一部分の上に位置する第２のフィルムとを備える、第１項〜第４項のいずれかの有機発光ダイオード。第２のフィルムは第１のフィルムと直接に接していることが好ましい。
第６項：第１のフィルムが第１の膨張係数を有し、第２のフィルムが第２の膨張係数を有する、第５項の有機発光ダイオード。第１の膨張係数は第２の膨張係数よりも大きいことが好ましい。
第７項：第１の膨張係数（２０℃、１０−６ｍ／ｍＫ）が少なくとも２５、とりわけ少なくとも４０である、第６項の有機発光ダイオード。
第８項：第１の膨張係数が２２０以下、とりわけ２００以下である、第６項または第７項の有機発光ダイオード。第１の膨張係数は、例えば８０以下である。
第９項：第１の膨張係数（２０℃、１０−６ｍ／ｍＫ）が２５〜２２０の範囲、とりわけ４０〜２００の範囲である、第６項〜第８項のいずれかの有機発光ダイオード。
第１０項：第２の膨張係数（２０℃、１０−６ｍ／ｍＫ）が少なくとも１、とりわけ少なくとも４である、第６項〜第９項のいずれかの有機発光ダイオード。
第１１項：第２の膨張係数が１００以下、とりわけ８０以下である、第６項〜第１０項のいずれかの有機発光ダイオード。
第１２項：第２の膨張係数（２０℃、１０−６ｍ／ｍＫ）が１〜１００、とりわけ４〜８０の範囲である、第６項〜第１１項のいずれかの有機発光ダイオード。
第１３項：第１の膨張係数が第２の膨張係数よりも大きい、第６項〜第１２項のいずれかの有機発光ダイオード。
第１４項：第１のフィルムが、弾性材料、高分子材料、高分子有機材料、およびそれらの混合物から成る群から選択される材料を含む、第５項〜第１３項のいずれかの有機発光ダイオード。例えば、第１のフィルムは、ポリアルキルシロキサン、とりわけポリジメチルシロキサンを含むことができる。
第１５項：第１のフィルムが少なくとも１ｎｍ、とりわけ少なくとも１０ｎｍの厚さを有する、第５項〜第１４項のいずれかの有機発光ダイオード。
第１６項：第１のフィルムが、５００ｎｍ以下の厚さ、例えば１００ｎｍ以下の厚さを有する、第５項〜第１５項のいずれかの有機発光ダイオード。
第１７項：第１のフィルムが１ｎｍ〜５００ｎｍ、とりわけ１０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲の厚さを有する、第５項〜第１６項のいずれかの有機発光ダイオード。
第１８項：第２のフィルムが第１のフィルムよりも高いデュロメータを有する、第５項〜第１７項のいずれかの有機発光ダイオード。
第１９項：第２のフィルムが、酸化物、金属酸化物、窒化物および／または酸窒化物のフィルム、とりわけ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｃｅ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、ＳｉおよびＩｎのうちの１つまたは複数の酸化物、窒化物および／または酸窒化物を含む、第５項〜第１８項のいずれかの有機発光ダイオード。例えば、第２のフィルムは、無機材料を含むことができる。
第２０項：第２のフィルムが少なくとも１ｎｍ、とりわけ少なくとも４ｎｍの厚さを有する、第５項〜第１９項のいずれかの有機発光ダイオード。
第２１項：第２のフィルムが３００ｎｍ以下、とりわけ５０ｎｍ以下の厚さを有する、第５項〜第２０項のいずれかの有機発光ダイオード。
第２２項：第２のフィルムが１ｎｍ〜３００ｎｍ、とりわけ１ｎｍ〜５０ｎｍの範囲の厚さを有する、第５項〜第２１項のいずれかの有機発光ダイオード。
第２３項：第１のフィルムが湿式成膜法、とりわけ、スピンコーティング、スプレーコーティング、フローコーティング、スロットダイコーティング、カーテンコーティングから成る群から選択される湿式成膜法によって形成される、第５項〜第２２項のいずれかの有機発光ダイオード。
第２４項：第２のフィルムがＭＳＶＤによって形成される、第５項〜第２３項のいずれかの有機発光ダイオード。
第２５項：第２のフィルムが、アルミナ、シリカ、酸化亜鉛、ジルコニア、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される、とりわけアルミナとシリカとの混合物である、第５項〜第２４項のいずれかの有機発光ダイオード。
第２６項：表面変形層が単一層を含む、第１項の有機発光ダイオード。
第２７項：表面変形層が、アルミナ、または、アルミナとシリカとの混合物を含む、第２６項の有機発光ダイオード。
第２８項：表面変形層が少なくとも１ｎｍ、とりわけ少なくとも１０ｎｍの厚さを有する、第２６項または第２７項の有機発光ダイオード。
第２９項．表面変形層が５００ｎｍ以下、とりわけ１００ｎｍ以下の厚さを有する、第２６項〜第２８項のいずれか一項の有機発光ダイオード。例えば、表面変形層は、１ｎｍ〜５００ｎｍ、とりわけ１０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の厚さを有することができる。
第３０項：表面変形層が、内部に組み込まれたナノ粒子を含む、第１項〜第２９項のいずれかの有機発光ダイオード。
第３１項：ナノ粒子が、金属酸化物ナノ粒子、とりわけ、アルミナ、チタニア、酸化セリウム、酸化亜鉛、酸化スズ、シリカ、ヒュームドシリカ、およびジルコニアから成る群から選択されるナノ粒子を含む、第３０項の有機発光ダイオード。
第３２項：ナノ粒子が、０．１重量パーセント〜５０重量パーセント、とりわけ０．１重量パーセント〜１０重量パーセントの範囲で表面変形層内に組み込まれる、第３０項または第３１項の有機発光ダイオード。
第３３項：表面変形層が、発光層の屈折率と基板の屈折率との間の屈折率を有する、第１項〜第２８項のいずれかの有機発光ダイオード。
第３４項：表面変形層が、５ｎｍ〜５０００ｎｍ、とりわけ５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の平均表面粗さ（Ｒａ）を有する内面を有する、第１項〜第３３項のいずれかの有機発光ダイオード。
第３５項：表面変形層と基板との間に位置する少なくとも１つの下層を含む、第１項〜第３４項のいずれかの有機発光ダイオード。
第３６項：下層が単一層または多層構造を含む、第３５項の有機発光ダイオード。
第３７項：下層が、１つまたは複数の金属酸化物材料、とりわけ、ケイ素、チタン、アルミニウム、ジルコニウム、リン、ハフニウム、ニオブ、亜鉛、ビスマス、鉛、インジウム、スズ、およびそれらの合金ならびに混合物の酸化物から成る群から選択される金属酸化物材料を含む、第３５項または第３６項の有機発光ダイオード。
第３８項：下層が、均質層、傾斜層、および複数の層から成る群から選択される、第３５項〜第３７項のいずれかの有機発光ダイオード。
第３９項：下層が、少なくともシリカおよびチタニアの混合物、とりわけ、シリカ、チタニアおよび酸化リンの混合物を含む、第３５項〜第３８項のいずれかの有機発光ダイオード。
第４０項：下層が１０ｎｍ〜１２０ｎｍ、とりわけ３０ｎｍ〜７０ｎｍの範囲の厚さを有する、第３５項〜第３９項のいずれかの有機発光ダイオード。
第４１項：第１の電極がアノードである、第１項〜第４０項のいずれかの有機発光ダイオード。
第４２項：第２の電極が、バリウム、カルシウム、およびマグネシウムから成る群から選択される、第１項〜第４１項のいずれかの有機発光ダイオード。
第４３項：第２の電極が不透明である、第１項〜第４２項のいずれかの有機発光ダイオード。
第４４項：第２の電極が透明である、第１項〜第４２項のいずれかの有機発光ダイオード。
第４５項：第１の電極が多層構造を備える、第１項〜第４４項のいずれかの有機発光ダイオード。
第４６項：第１の電極が、第２の電極よりも基板に近い、第１項〜第４５項のいずれかの有機発光ダイオード。
第４７項：表面変形層が、ランダムに配向した隆起部を備える、第１項〜第４６項のいずれかの有機発光ダイオード。
第４８項：基板の少なくとも一部分の上に表面変形層を設けるステップと、表面変形層に平坦でない表面を与えるために、表面変形層が膨張および／または収縮させるステップとを含む、有機発光ダイオードを作製する方法。
第４９項：追加の層のうちの少なくとも１つの平坦でない表面、好ましくは平坦でない内面を備えるように、表面変形層の上に追加の層を設けるステップを含む、第４８項の方法。
第５０項：膨張および／または収縮させるステップを、表面変形層を加熱および／または冷却することによって行なう、第４８項または第４９項の方法。
第５１項：表面変形層が、基板の少なくとも一部分上の第１のフィルムと、第１のフィルムの少なくとも一部分上の第２のフィルムとを備える、第４８項〜第５０項のいずれかの方法。
第５２項：被覆された基板を形成するために、基板の少なくとも一部分の上に表面変形層の第１のフィルムを形成するステップであって、第１のフィルムは第１の表面積を有する第１のフィルムを形成するステップと、第１のフィルムを第２の表面積まで膨張させるのに十分な温度まで被覆された基板を加熱するステップと、第１のフィルムの表面積が第１の表面積よりも大きい間に、第１のフィルムの上に表面変形層の第２のフィルムを形成するステップと、第２のフィルムが平坦でない表面を備えるように、第１のフィルムおよび第２のフィルムの少なくとも一方を収縮させるために、第１のフィルムおよび第２のフィルムを有する被覆された基板を冷却するステップとを含む、第４８項〜第５１項のいずれかの方法。
第５３項：第１のフィルムが第１の膨張係数を有し、第２のフィルムが第２の膨張係数を有する、第５１項または第５２項の方法。
第５４項：第１の膨張係数が第２の膨張係数よりも大きい、第５３項の方法。
第５５項：第１のフィルムが、エラストマー材料、高分子材料、高分子有機材料、およびそれらの混合物から成る群から選択される材料を含む、第５１項〜第５４項のいずれかの方法。例えば、ポリアルキルシロキサン、とりわけポリジメチルシロキサン。
第５６項：第１のフィルムが１ｎｍ〜５００ｎｍ、とりわけ１ｎｍ〜３００ｎｍの範囲の厚さを有する、第５１項〜第５５項のいずれかの方法。
第５７項：第２のフィルムが第１のフィルムよりも高いデュロメータを有する、第５１項〜第５６項のいずれかの方法。
第５８項：第２のフィルムが、酸化物、金属酸化物、窒化物および／または酸窒化物フィルム、とりわけ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｃｅ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、ＳｉおよびＩｎのうちの１つまたは複数の酸化物、窒化物および／または酸窒化物を含む、第５１項〜第５７項のいずれかの方法。
第５９項：第２のフィルムが１ｎｍ〜３００ｎｍ、とりわけ１ｎｍ〜５０ｎｍの範囲の厚さを有する、第５１項〜第５８項のいずれかの方法。
第６０項：第１のフィルムを湿式成膜法、とりわけ、スピンコーティング、スプレーコーティング、フローコーティング、スロットダイコーティング、およびカーテンコーティングから成る群から選択される湿式成膜法によって形成する、第５１項〜第５９項のいずれかの方法。
第６１項：第２のフィルムをＭＳＶＤによって形成する、第５１項〜第６０項のいずれかの方法。
第６２項：第２のフィルムが、アルミナ、シリカ、酸化亜鉛、ジルコニア、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される、第５１項〜第６１項のいずれかの方法。
第６３項：表面変形層が１０ｎｍ〜１０００ｎｍ、とりわけ１０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の厚さを有する、第５１項〜第６２項のいずれかの方法。
第６４項：表面変形層が、発光層の屈折率と基板の屈折率との間の屈折率を有する、第５１項〜第６３項のいずれかの方法。
第６５項：第１のフィルムを、スピンコーティングおよびスプレーコーティングから成る群から選択される方法、特にスピンコーティングによって堆積させる、第５１項〜第６４項のいずれかの方法。
第６６項：第２のフィルムの被着前に第１のフィルムを膨張させるために、基板および第１のフィルムを、一定の温度まで加熱するか、または一定期間にわたって高温に曝す、第５１項〜第６５項のいずれかの方法。
第６７項：上記高温が、１００°Ｆ〜１，５００°Ｆ（３８℃〜８１５℃）、とりわけ３００°Ｆ〜５００°Ｆ（１４９℃〜２６０℃）の範囲である、第６６項の方法。
第６８項：上記期間が、１分〜１０分、とりわけ１分〜５分の範囲である、第６６項または第６７項の方法。
第６９項：第１のフィルムが膨張状態にある間に、第２のフィルムを第１のフィルム上に形成する、第５１項〜第６８項のいずれかの方法。
第７０項：第１のフィルムが高温の間に、第２のフィルムを第１のフィルム上に形成する、第５１項〜第６９項のいずれかの方法。
第７１項：第２のフィルムをＭＳＶＤによって被着させる、第５１項〜第７０項のいずれかの方法。
第７２項：表面変形層と基板との間に少なくとも１つの下層を配置するステップを含む、第４８項〜第７１項のいずれかの方法。
第７３項：下層が、１つまたは複数の金属酸化物材料、とりわけ、ケイ素、チタン、アルミニウム、ジルコニウム、リン、ハフニウム、ニオブ、亜鉛、ビスマス、鉛、インジウム、スズ、およびそれらの合金ならびに混合物の酸化物を含む、第７２項の方法。
第７４項：第１の膨張係数（２０℃、１０−６ｍ／ｍＫ）が少なくとも２５、とりわけ少なくとも４０である、第５３項の方法。
第７５項：第１の膨張係数（２０℃、１０−６ｍ／ｍＫ）が２２０以下、とりわけ２００以下である、第７４項の方法。
第７６項：第２の膨張係数（２０℃、１０−６ｍ／ｍＫ）が少なくとも４、とりわけ少なくとも１０である、第７４項または第７５項の方法。
第７７項：第２の膨張係数（２０℃、１０−６ｍ／ｍＫ）が１００以下、とりわけ８０以下である、第７４項〜第７６項のいずれかの方法。
第７８項：第１の膨張係数が第２の膨張係数よりも大きい、第７４項〜第７７項のいずれかの方法。
第７９項：表面変形層が単一層、とりわけ、アルミナ、またはアルミナとシリカとの混合物を含む単一層である、第４８項〜第５０項のいずれかの方法。
第８０項：表面変形層が１ｎｍ〜１５００ｎｍ、とりわけ１ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の厚さを有する、第４８項〜第７９項のいずれかの方法。
第８１項：発光デバイスまたは太陽電池における、第１項〜第８１項のいずれかに記載の表面変形層の使用。
第８２項：電子デバイス、とりわけ、コンピュータモニタ、コンピュータ画面、携帯電話、テレビ画面、個人情報端末、時計、および照明デバイスから成る群から選択される電子デバイスにおける、第１項〜第８１項のいずれかに記載の表面変形層を有する有機発光ダイオードの使用。
本発明の構成を有するＯＬＥＤの形態の発光デバイスの側断面図（原寸に比例しない）。 図１のＯＬＥＤの変形形態の側断面図（原寸に比例しない）。 任意選択のナノ粒子を組み込んだ図１のＯＬＥＤの側断面図（原寸に比例しない）。 実施例１に記載されているＯＬＥＤ基板の走査電子顕微鏡図（ＳＥＭ）。
本明細書において使用される場合、「左」、「右」、「内側」、「外側」などの空間または方向を示す用語は、図面に示された本発明に関して用いられる。本発明は、様々な代替的な向きをとることができるので、そのような用語は限定として考えられるべき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において使用されているすべての数字は、すべての場合において「約」という用語によって修飾されるものとして理解されたい。本明細書において開示されているすべての範囲は、始まりおよび終わりの範囲値ならびにその内に含まれるあらゆる部分範囲を包含することを理解されたい。本明細書において記載されている範囲は、指定されている範囲にわたる平均値を表す。
「上に（ｏｖｅｒ）」という用語は、「基板からより離れている」ことを意味する。例えば、第２の層が第１の層の「上に」位置するということは、第２の層が、第１の層よりも基板から離れて位置していることを意味する。第２の層は、第１の層と直接に接していてもよく、または、１つもしくは複数の他の層が、第２の層と第１の層との間に位置してもよい。
「ポリマー」または「高分子」という用語は、オリゴマー、ホモポリマー、共重合体、およびターポリマーを含む。
本明細書において引用されているすべての文献は、その全体が「参照により援用される」と解釈されたい。
量に対する任意の言及は、別途指定されない限り「重量パーセント」である。
「フィルム」という用語は、所望のまたは選択される組成を有する領域を意味する。「層」は、１つまたは複数の「フィルム」を含む。「コーティング」は、１つまたは複数の「層」から構成される。「有機材料」という用語は、有機高電子デバイスを作製するのに使用することができるポリマーおよび小分子有機材料を含む。
「可視光」という用語は、３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの範囲の波長を有する電磁放射を意味する。「赤外線放射」という用語は、７８０ｎｍ超〜１００，０００ｎｍの範囲の波長を有する電磁放射を意味する。「紫外線放射」という用語は、１００ｎｍ〜３８０ｎｍ未満の範囲の波長を有する電磁エネルギーを意味する。
ケイ素は従来では金属とは考えられないものであるが、「金属」および「金属酸化物」という用語は、従来認識されている金属および金属酸化物を含むだけでなく、ケイ素およびシリカをそれぞれ含む。「硬化可能」という用語は、重合または架橋することが可能な組成を意味する。「硬化された」ということは、材料が少なくとも部分的に重合または架橋されていること、好ましくは完全に重合または架橋されていることを意味する。「少なくとも」とは、「〜よりも大きいか又は等しい」を意味する。「以下」とは、「〜よりも小さいか又は等しい」を意味する。
特に指示されていない限り、本明細書に記載されているすべての膨張係数は、２０℃の材料に対して、１０−６ｍ／ｍＫで示されるものである。
本明細書におけるすべてのヘイズおよび透過率の値は、Ｈａｚｅ−Ｇａｒｄ Ｐｌｕｓ ｈａｚｅｍｅｔｅｒ（ＢＹＫ−Ｇａｒｄｎｅｒ ＵＳＡから市販されている）を使用し、ＡＳＴＭ Ｄ１００３−０７に準拠して求められたものである。
本明細書における記載において、特定の構成を、一定の限定内で「とりわけ」または「好ましくは」により特定して説明する場合がある（例えば、一定の限定内で「好ましくは」、「より好ましくは」または「さらにより好ましくは」）。本発明はこれらの特定の好ましい限定に限定されず、本開示の全範囲を包含することは理解されたい。
本発明は、以下の観点、それらのすべての組み合わせを含み、又はそれらからなり、又はそれらから本質的になる。本発明の様々な観点が別個の図面に示されている。しかし、これは単純に図示および説明を容易にするためのものであると理解されたい。本発明の実施において、１つの図面に示されている本発明の１つまたは複数の観点は、他の図面の１つまたは複数に示されている本発明の１つまたは複数の態様と組み合わせることができる。
以下の説明の目的のために、本明細書では、ＯＬＥＤについて説明される。しかしながら、本発明は、ＯＬＥＤまたは他の発光デバイスへの使用に限定されず、限定ではないが、太陽電池、例えば、光起電性薄膜太陽電池のような、他の分野において実施できることを理解されたい。
本発明の構成を有するＯＬＥＤ１０を図１に示す。ＯＬＥＤ１０は、第１の表面（外面）１４および第２の表面（内面）１６を有する基板１２を含む。「外面」とは、ＯＬＥＤ１０の外部に面している表面を意味する。「内面」とは、ＯＬＥＤ１０の内部に面している表面を意味する。
ＯＬＥＤ１０は、表面変形層１８をさらに含む。表面変形層１８は、単一層であってもよく、または、多層であってもよい。図１に示されている例示的な表面変形層１８は、第１の表面（外面）２２および第２の表面（内面）２４を有する第１のフィルム２０と、第１の表面（外面）２８および第２の表面（内面）３０を有する第２のフィルム２６とを含む。
ＯＬＥＤ１０は、表面変形層１８の上に位置する第１の導電性電極３２と、有機材料のエレクトロルミネセント発光層３６を組み込んだ活性積層体３４と、第２の導電性電極３８とをさらに含む。従来のＯＬＥＤ（本発明の表面変形層１８を有しない）の一般的な構造および動作は当業者にはよく理解されており、そのため、詳細には説明しない。
表面変形層１８は、その上にＯＬＥＤ１０の他の層（例えば、第１の電極３２、活性積層体３４、および／または第２の電極３８）を形成できる平坦でない表面（内面３０）を有する。「平坦でない表面」とは、歪んだ又はひだ状の構造を有する表面を意味する。例えば、平坦でない表面は、隆起部および谷部を交互に有する領域でもよく、またはそのような領域を含むこともできる。隆起部間の距離は、平坦でない表面にわたって均一または不均一でよい。谷部の深さは、平坦でない表面にわたって均一または不均一でよい。隆起部は、ランダムに配向できる。表面変形層１８の平坦でない表面３０上に他のＯＬＥＤ層を形成することによって、これらの他の層の少なくとも１つ、好ましくはこれらの他の層の２つ以上も、１つまたは複数の平坦でない表面を有する。これらの層の平坦でない表面は、光導波路効果を低減させ、より多くの光がＯＬＥＤ１０から放出されることを可能にする。
基板１２は、透明基板であることが好ましい。「透明」とは、２０％未満、１５％未満、１０％未満、５％未満のような、２５％未満のヘイズを有することを意味する。ヘイズは２５％未満であることが好ましい。より好ましいヘイズは１５％未満である。さらにより好ましいヘイズは１０％未満である。
基板１２にとって好適な材料の例は、従来のソーダ石灰ケイ酸塩ガラスおよびフロートガラスのようなガラス、および高分子材料を含む。基板１２は、５５０ナノメートル（ｎｍ）の対照波長および３．２ｍｍの対照厚さにおいて高い可視光透過率を有することが好ましい。「高い可視光透過率」とは、３．２ｍｍの対照厚さにおいて、５５０ｎｍにおける平均可視光透過率が少なくとも８５％を意味し、例えば少なくとも８７％、少なくとも９０％、少なくとも９１％、少なくとも９２％、少なくとも９３％、少なくとも９５％である。基板１２は、５５０ｎｍおよび３．２ｍｍの対照厚さにおいて、少なくとも８５％の可視光透過率を有することが好ましい。より好ましくは、基板１２は、５５０ｎｍおよび３．２ｍｍの対照厚さにおいて、少なくとも９０％の可視光透過率を有することである。さらにより好ましくは、基板１２は、５５０ｎｍおよび３．２ｍｍの対照厚さにおいて、可視光透過率が少なくとも９３％である。例えば、可視光透過率は、３．２ｍｍの対照厚さ５５０ｎｍの波長において、８５％〜１００％の範囲とでき、例えば、８７％〜１００％、９０％〜１００％、９１％〜１００％、９２％〜１００％、９３％〜１００％、９４％〜１００％、９５％〜１００％、９６％〜１００％とできる。本発明の実施に使用できるガラスの非限定例は、Ｓｔａｒｐｈｉｒｅ（登録商標）、Ｓｏｌａｒｐｈｉｒｅ（登録商標）、Ｓｏｌａｒｐｈｉｒｅ（登録商標）ＰＶおよびＣＬＥＡＲ（商標）ガラスを含み、これらはすべて、ペンシルヴァニア州ピッツバーグのＰＰＧ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．から市販されている。代替的に、基板１２は、アクリル基板のような高分子基板であってもよい。
基板１２は、任意所望の厚さを有することができる。例えば、基板１２は、少なくとも０．５ｍｍの厚さを有することができる。例えば、少なくとも１ｍｍの厚さ。例えば、少なくとも１．５ｍｍ厚さ。例えば、少なくとも２．５ｍｍ、少なくとも３ｍｍ、少なくとも３．５ｍｍ、少なくとも４ｍｍ、少なくとも５ｍｍ、少なくとも６ｍｍ、少なくとも７ｍｍ、少なくとも８ｍｍ、少なくとも９ｍｍ、少なくとも１０ｍｍなどの少なくとも２ｍｍの厚さを有することができる。
例えば、基板１２は、１０ｍｍ以下の厚さを有することができる。例えば少なくとも８ｍｍ、少なくとも７ｍｍ、少なくとも６ｍｍ、少なくとも５ｍｍ、少なくとも４ｍｍ、少なくとも３．５ｍｍなどの少なくとも９ｍｍの厚さ。例えば、基板１２は、５ｍｍ以下の厚さを有することができる。
例えば、基板１２は、０．５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲の厚さを有することができる。例えば、１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲。例えば、１．５ｍｍ〜５ｍｍの範囲。
第１の電極３２および第２の電極３８の両方が透明であってもよく、または、一方の電極が透明で、他方の電極が不透明（例えば反射性）であってもよい。本発明を記述する目的のために、図面に示されているＯＬＥＤ１０は、透明な第１の（下部）電極３２および反射性の第２の（上部）電極３８を有する「ボトムエミッション」ＯＬＥＤとして説明される。第１の電極３２はアノードとして指定され、第２の電極３８はカソードとして指定される。しかしながら、これは本発明を説明するためのものに過ぎず、本発明はボトムエミッションＯＬＥＤ、または、第１の電極３２がアノードであることには限定されないことは理解されたい。
第１の電極（例えば、アノード）３２は、単一の導電層であってもよく、又は導電層を組み込んだ多層構造であってもよい。第１の電極３２は、導電性金属または金属酸化物層のような透明な導電層であってもよく、あるいは導電性金属または金属酸化物層を組み込んだ多層構造であってもよい。
例えば、第１の電極３２は１つまたは複数の導電性酸化物材料を含むことができる。例えば、限定ではないが、１つまたは複数の亜鉛（Ｚｎ）、鉄（Ｆｅ）、マンガン（Ｍｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、セシウム（Ｃｅ）、スズ（Ｓｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、ビスマス（Ｂｉ）、チタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、ケイ素（Ｓｉ）、インジウム（Ｉｎ）の１つまたは複数の酸化物、または、スズ酸亜鉛のような上記材料の２つ以上の合金。また、導電性材料は、限定ではないが、フッ素（Ｆ）、Ｉｎ、Ａｌ、リン（Ｐ）、Ｚｎ、および／またはＳｂのような、１つまたは複数のドーパント材料も含むことができる。好適な材料の特定の例は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）、フッ素ドープ酸化スズ、亜鉛ドープ酸化インジウム、スズドープ酸化インジウム、バナジウムドープ酸化インジウム、ならびに亜鉛およびスズの酸化物（スズ酸亜鉛、または、酸化亜鉛と酸化スズとの混合物など）を含む。例えば、導電性酸化物は、酸化スズ、とりわけ、フッ素ドープ酸化スズを含むことができる。
例えば、第１の電極３２は、導電性金属層であってもよく、またはそれを含んでもよい。導電性金属層の例は、金属の白金、イリジウム、オスミウム、パラジウム、アルミニウム、金、銅、銀、またはそれらの混合物、合金、またはそれらの組み合わせを含む。例えば、第１の電極３２は、２つの金属酸化物層の間に位置する導電性金属層を含んでもよい。
第２の電極（カソード）３８は、任意の従来のＯＬＥＤカソードであってもよい。好適なカソードの例は、限定ではないが、バリウム、カルシウム、およびマグネシウムのような金属を含む。第２の電極３８は通常、低い仕事関数を有する。発光が基板１２を通じてデバイスの下部からのみであるＯＬＥＤについて、第２の電極３８は、相対的に厚くすることができ、及び／又は、導電性の高い反射性金属層とすることができる。第２の電極３８は不透明にできる。「不透明」とは、５５０ｎｍの対照波長において、５％未満、例えば１％未満、例えば０％の透過率を有することを意味する。例えば、第２の電極３８は、活性積層体３４によって生成される光の少なくとも一部分を反射することができる。代替的に、光がＯＬＥＤ１０の上部から放出されることが所望される場合、第２の電極３８は、第１の電極３２について上述したもののような透明材料から成ることができる。
活性積層体３４は、当該技術分野において既知の任意の従来の発光層３６を含むことができる。発光層３６にとって好適な材料の例としては、限定ではないが、有機金属キレート（例えば、Ａｌｑ３）、蛍光およびリン光染料、および共役デンドリマーのような小分子を含む。好適な材料の他の例は、トリフェニルアミン、ペリレン、ルブレン、およびキナクリドンを含む。代替的に、エレクトロルミネセント高分子材料を使用してもよい。導電性ポリマーの例は、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）およびポリフルオレンを含む。リン光性材料も使用できる。そのような材料の例は、イリジウム錯体のような有機金属錯体がドーパントとして添加されたポリ（ｎ−ビニルカルバゾール）のようなポリマーを含む。
ＯＬＥＤ１０は、表面変形層１８を含む。図１において、表面変形層１８は多層構造として示されており、第１のフィルム２０が基板１２の第２の表面１６の上に位置しており（例えばこの表面に直接に接触している）、第２のフィルム２６が第１のフィルム２０の第２の表面２４の上に位置している（例えばこの表面に直接に接触する）。第１のフィルム２０は第１の膨張係数（例えば第１の熱膨張係数）を有し、第２のフィルム２６は第２の膨張係数（例えば第２の熱膨張係数）を有する。「膨張係数」とは、一定の圧力における単位温度変化あたり（例えば、度あたり）の材料の長さまたは面積または体積の変化率を意味する。第１の膨張係数および第２の膨張係数は同じまたは同程度にできるであってもよいが、第１の膨張係数は第２の膨張係数よりも大きいことが好ましい。
第１のフィルム２０は、温度が上昇（または液体吸収のような他の要因）により膨張し（例えば、表面積を増大させ）、冷却されると収縮する（例えば、元の表面積のような元の寸法に戻るか、または実質的に元の寸法に戻る）ことが可能な材料を含む。好適な材料の例は、エラストマー材料、高分子材料、高分子有機材料、およびそれらの混合物、熱硬化性材料、熱可塑性材料、およびそれらの組み合わせを含む。特定の例は、スチレンブロック共重合体、ポリオレフィンブレンド、エラストマーアロイ、熱可塑性ポリウレタン、熱可塑性コポリエステル、および熱可塑性ポリアミドのような、熱可塑性エラストマーを含む。好適な材料は、ポリウレタン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、アクリル、ポリシロキサン、有機ケイ素含有コーティング材料のようなケイ素含有コーティング材料；シラン、シロキサンおよび／またはそれらの加水分解物；有機シラン；シリル置換材料；並びに、ポリシラン、ポリオルガノシラン、ポリオルガノシロキサン、ポリオルガノシラザン、及びポリオルガノシラゾキサンのような任意のそのような先行する材料から導出されるポリマーを含む。特定の例は、ポリメチルメタクリレート、ポリベンゾイミダゾール、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアルキルシロキサン（ポリジメチルシロキサンなど）、およびトリス［３（トリメトキシシリル）プロピル］イソシアネートを含む。例えば、第１のフィルム２０は、高分子材料を含んでもよい。例えば、第１のフィルム２０は、ポリアルキルシロキサンを含んでもよい。例えば、第１のフィルム２０は、ポリジメチルシロキサンを含んでもよい。第１のフィルム２０にとって好適な材料の例は、ＰＰＧ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．から市販されているＨｉ−Ｇａｒｄ（登録商標）ファミリーのコーティングである。
第１のフィルム２０は、後述する所望の平坦でない表面を与えるための任意の所望の厚さを有することができる。第１のフィルム２０の厚さは、第１のフィルム２０によって吸収、反射または透過される光の量に影響を与えることができる。一般的に、第１のフィルム２０が薄くなるほど、第１のフィルム２０が与えるＯＬＥＤ１０の発光に対する影響は小さくなる。
例えば、第１のフィルム２０は、少なくとも１ｎｍの厚さを有することができる。例えば少なくとも５ｎｍ、少なくとも１５ｎｍ、少なくとも２０ｎｍ、少なくとも２５ｎｍ、少なくとも３０ｎｍ、少なくとも４０ｎｍ、少なくとも５０ｎｍ、少なくとも７５ｎｍ、少なくとも１００ｎｍ、少なくとも２００ｎｍ、少なくとも３００ｎｍ、少なくとも４００ｎｍ、少なくとも５００ｎｍである。例えば、第１のフィルム２０は、少なくとも１ｎｍの厚さを有することができる。例えば、第１のフィルム２０は、少なくとも１５ｎｍの厚さを有することができる。例えば、第１のフィルム２０は、少なくとも２５ｎｍの厚さを有することができる。
例えば、第１のフィルム２０は、５００ｎｍ以下の厚さを有することができ、例えば４００ｎｍ以下、３００ｎｍ以下、２００ｎｍ以下、１００ｎｍ以下、７５ｎｍ以下、５０ｎｍ以下、４０ｎｍ以下、３０ｎｍ以下、２５ｎｍ以下、２０ｎｍ以下、１５ｎｍ以下、１０ｎｍ以下、５ｎｍ以下である。例えば、第１のフィルム２０は、５００ｎｍ以下の厚さを有することができる。例えば、第１のフィルム２０は、３００ｎｍ以下の厚さを有することができる。例えば、第１のフィルム２０は、１００ｎｍ以下の厚さを有することができる。
例えば、第１のフィルム２０は、１ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の厚さを有することができる。例えば、厚さは、１０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲であってもよい。
例えば、第１のフィルム２０は、膨張係数（２０℃、１０−６ｍ／ｍＫ）を少なくとも２５にできる。例えば少なくとも３０、少なくとも４０、少なくとも５０、少なくとも６０、少なくとも８０、少なくとも１００、少なくとも１２０、少なくとも１４０、少なくとも１５０、少なくとも１６０、少なくとも１８０、少なくとも２００、少なくとも２２０である。例えば、第１のフィルム２０は、膨張係数を少なくとも２５にできる。例えば、第１のフィルム２０は、少なくとも３０の膨張係数を有することができる。例えば、第１のフィルム２０は、少なくとも５０の膨張係数を有することができる。
例えば、第１のフィルム２０は、膨張係数（２０℃、１０−６ｍ／ｍＫ）を２２０以下にできる。例えば２００以下、１８０以下、１６０以下、１５０以下、１４０以下、１２０以下、１００以下、８０以下、６０以下、５０以下、４０以下である。例えば、第１のフィルム２０は、膨張係数２２０以下を有することができる。例えば、第１のフィルム２０は、１８０以下の膨張係数を有することができる。例えば、第１のフィルム２０は、１００以下の膨張係数を有することができる。
例えば、第１のフィルム２０は、２５〜２２０の範囲の膨張係数（２０℃、１０−６ｍ／ｍＫ）を有することができる。例えば、４０〜２００の範囲。
第２のフィルム２６は、第１のフィルム２０よりも硬質なフィルムとすることができる。すなわち、第２のフィルム２６は、第１のフィルム２０よりも高いデュロメータを有することができる。
例えば、第２のフィルム２６は、酸化物、金属酸化物、窒化物、または酸窒化物フィルムとすることができる。例えば、第２のフィルム２６は、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｃｅ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｉｎ、およびそれらの組み合わせの１つ以上の酸化物、窒化物、または酸窒化物を含むことができる。例えば、第２のフィルム２６は、無機材料とすることができる。例えば、第２のフィルム２６は、アルミナ、シリカ、酸化亜鉛、ジルコニア、およびそれらの組み合わせを含むことができる。例えば、第２のフィルム２６は、アルミナおよび／またはシリカを含むことができる。
例えば、第２のフィルム２６は、アルミナとシリカとの混合物を含むことができる。例えば、第２のフィルム２６は、少なくとも１０重量％のアルミナを有する、アルミナとシリカとの混合物を含むことができる。例えば少なくとも１５重量％のアルミナ、少なくとも２０重量％のアルミナ、少なくとも４０重量％のアルミナ、少なくとも５０重量％のアルミナ、少なくとも６０重量％のアルミナ、少なくとも７０重量％のアルミナ、少なくとも８０重量％のアルミナである。例えば、第２のフィルム２６は、５０重量％〜７０重量のアルミナと、５０重量％〜３０重量％のシリカとの混合物を含むことができる。例えば、第２のフィルム２６は、５５重量％〜６５重量のアルミナと、４５重量％〜３５重量％のシリカとの混合物を含むことができる。例えば、第２のフィルム２６は、６０重量％のアルミナと、４０重量％のシリカとの混合物を含むことができる。
第２のフィルム２６は、任意の所望の厚さを有することができる。例えば、第２のフィルム２６は、少なくとも１ｎｍの厚さを有することができる。例えば少なくとも５ｎｍ、少なくとも１０ｎｍ、少なくとも１５ｎｍ、少なくとも２０ｎｍ、少なくとも２５ｎｍ、少なくとも３０ｎｍ、少なくとも４０ｎｍ、少なくとも５０ｎｍ、少なくとも７５ｎｍ、少なくとも１００ｎｍ、少なくとも２００ｎｍ、少なくとも３００ｎｍ、少なくとも４００ｎｍ、少なくとも５００ｎｍである。例えば、第２のフィルム２６は、少なくとも１ｎｍの厚さを有することができる。例えば、第２のフィルム２６は、少なくとも５ｎｍの厚さを有することができる。例えば、第２のフィルム２６は、少なくとも２５ｎｍの厚さを有することができる。
例えば、第２のフィルム２６は、５００ｎｍ以下の厚さを有することができる。例えば４００ｎｍ以下、３００ｎｍ以下、２００ｎｍ以下、１００ｎｍ以下、７５ｎｍ以下、５０ｎｍ以下、４０ｎｍ以下、３０ｎｍ以下、２５ｎｍ以下、２０ｎｍ以下、１５ｎｍ以下、１０ｎｍ以下、５ｎｍ以下である。例えば、第２のフィルム２６は、５００ｎｍ以下の厚さを有することができる。例えば、第２のフィルム２６は、１００ｎｍ以下の厚さを有することができる。例えば、第２のフィルム２６は、８０ｎｍ以下の厚さを有することができる。第２のフィルム２６の厚さは、第２のフィルム２６によって吸収、反射、または透過される光の量に影響を与えることができる。一般的に、第２のフィルム２６が薄くなるほど、第２のフィルム２６が与えるＯＬＥＤ１０の光放出に対する影響は小さくなる。第２のフィルム２６は、第１のフィルム２０よりも薄くすることができる。
例えば、第２のフィルム２６は、１ｎｍ〜３００ｎｍの範囲の厚さを有することができる。例えば、１ｎｍ〜５０ｎｍの範囲。
第２のフィルム２６は、膨張係数（２０℃、１０−６ｍ／ｍＫ）が少なくとも４とできる。例えば少なくとも６であり、例えば少なくとも７、少なくとも１０、少なくとも１５、少なくとも２０、少なくとも４０、少なくとも６０、少なくとも８０、少なくとも１００である。例えば、第２のフィルム２６は、少なくとも４の膨張係数を有することができる。例えば、第２のフィルム２６は、少なくとも１０の膨張係数を有することができる。例えば、第２のフィルム２６は、少なくとも２０の膨張係数を有することができる。
例えば、第２のフィルム２６は、１００以下の膨張係数（２０℃、１０−６ｍ／ｍＫ）を有することができる。例えば８０以下、６０以下、５０以下、４０以下、２０以下、１５以下、１０以下、８以下、６以下である。例えば、第２のフィルム２６は、１００以下の膨張係数を有することができる。例えば、第２のフィルム２６は、８０以下の膨張係数を有することができる。例えば、第２のフィルム２６は、４０以下の膨張係数を有することができる。
例えば、第２のフィルム２６は、１〜１００の範囲の膨張係数（２０℃、１０−６ｍ／ｍＫ）を有することができる。例えば、４〜８０の範囲。
ＯＬＥＤ１０の層は、任意の従来の方法によって形成できる。例えば、噴霧熱分解、化学気相成長（ＣＶＤ）、マグネトロンスパッタ真空蒸着（ＭＳＶＤ）、スピンコーティング、フローコーティング、スロットダイコーティング、およびカーテンコーティングを含む。層は、同じ方法によって形成されてもよく、あるいは異なる層が異なる方法によって形成されてもよい。例えば、第１のフィルム２０は、スピンコーティング、スプレーコーティング、フローコーティング、スロットダイコーティング、またはカーテンコーティングのような湿式成膜法によって基板１２上に形成されてもよい。第２のフィルム２６は、別の方法、例えば、ＭＳＶＤによって形成されてもよい。
ここで、図１に示す例に関する本発明を実施する方法を説明する。表面変形層１８が、基板１２の上に、例えば、その直上に形成される。第１のフィルム２０が、基板１２の第２の表面１６の上に、例えば、その上に直接に被着される。これは、上述した従来の方法のいずれかによって実施できる。好ましい方法は、第１のフィルム２０をスピンコーティングまたはスプレーコーティングのような湿式コーティングプロセスによって堆積させることである。第１のフィルム２０は硬化可能にできる。
コーティング基板（基板１２および第１のフィルム２０）は、第１のフィルム２０が膨張する温度まで加熱される（または、選択された期間にわたって上昇した温度に曝される）。例えば、これは、第１のフィルム２０の上面２４の表面積が第１の表面積（加熱前）から、第１の表面積よりも大きい第２の表面積（加熱後）まで増大させるためであるは。温度は、第１のフィルム２０が膨張するようにするために十分であるべきであるが、第１のフィルム２０を損傷する（例えば、溶融またはガラス質にする）ほど高くするべきではない。
例えば、コーティング基板は、少なくとも１００°Ｆ（３８℃）の温度まで加熱することができる。例えば、少なくとも２００°Ｆ（９３℃）、少なくとも３００°Ｆ（１４９℃）、少なくとも５００°Ｆ（２６０℃）、少なくとも７５０°Ｆ（３９９℃）、少なくとも１０００°Ｆ（５３８℃）、少なくとも１３００°Ｆ（７０４℃）、少なくとも１５００°Ｆ（８１５℃）、少なくとも１８００°Ｆ（９８２℃）、少なくとも２０００°Ｆ（１０９３℃）である。例えば、コーティング基板は、少なくとも３００°Ｆ（１４９℃）の温度まで加熱することができる。例えば、コーティング基板は、少なくとも１０００°Ｆ（５３８℃）の温度まで加熱することができる。例えば、コーティング基板は、少なくとも１５００°Ｆ（８１５℃）の温度まで加熱することができる。
例えば、コーティング基板は、２０００°Ｆ（１０９３℃）以下の温度まで加熱することができる。例えば１８００°Ｆ（９８２℃）以下、１５００°Ｆ（８１５℃）以下、１３００°Ｆ（７０４℃）以下、１０００°Ｆ（５３８℃）以下、７５０°Ｆ（３９９℃）以下、５００°Ｆ（２６０℃）以下、３００°Ｆ（１４９℃）以下、２００°Ｆ（９３℃）以下である。例えば、コーティング基板は、２０００°Ｆ（１０９３℃）以下の温度まで加熱することができる。例えば、コーティング基板は、１３００°Ｆ（７０４℃）以下の温度まで加熱することができる。例えば、コーティング基板は、１０００°Ｆ（５３８℃）以下の温度まで加熱することができる。
例えば、コーティング基板は、１００°Ｆ（３８℃）〜１５００°Ｆ（８１５℃）の範囲の温度まで加熱することができる。例えば、３００°Ｆ（１４９℃）〜５００°Ｆ（２６０℃）の範囲。
コーティング基板の実際の温度を測定することが不都合な場合、コーティング基板は、第１のフィルム２０が膨張するようにするために、選択された期間にわたって既知の温度に曝すことができる。
例えば、コーティング基板は、１００°Ｆ〜２０００°Ｆ（３８℃〜１０９３℃）の範囲の温度に曝すことができる。例えば２００°Ｆ〜２０００°Ｆ（９３℃〜１０９３℃）、３００°Ｆ〜２０００°Ｆ（１４９℃〜１０９３℃）、５００°Ｆ〜２０００°Ｆ（２６０℃〜１０９３℃）、５００°Ｆ〜１８００°Ｆ（２６０℃〜９８２℃）、５００°Ｆ〜１５００°Ｆ（２６０℃〜８１５℃）、７５０°Ｆ〜１５００°Ｆ（３９９℃〜８１５℃）、１０００°Ｆ〜１３００°Ｆ（５３８℃〜７０４℃）である。
例えば、コーティング基板は、１００°Ｆ〜１５００°Ｆ（３８℃〜８１５℃）の範囲の温度（炉内など）に曝すことができる。例えば、３００°Ｆ〜５００°Ｆ（１４９℃〜２６０℃）、の範囲。
例えば、コーティング基板は、１分〜３０分にわたって加熱することができる。例えば１分〜２０分、１分〜１０分、１分〜８分、１分〜６分、１分〜５分、１分〜４分、２分〜４分、３分である。
例えば、コーティング基板は、１分〜３０分にわたって加熱することができる。例えば、１分〜５分の範囲。
第２のフィルム２６は、第１のフィルム２０が膨張状態にある間、例えば、上昇温度および／または第２の表面積にある間に、第１のフィルム２０の上に形成される。すなわち、第１のフィルム２０の表面積が第１の表面積よりも大きい間に形成される。第２のフィルム２６は、任意の従来の方法によって形成できる。例えば、第２のフィルム２６は、ＭＳＶＤによって形成できる。
第２のフィルム２６の堆積後（または堆積中）、第１のフィルム２０（例えば、コーティング基板）は、例えば、冷却によって収縮される。「収縮する」とは、第１のフィルム２０の表面積が、第１の表面積に向けて、または、第１の表面積まで低減することを意味する。第１のフィルム２０が収縮することによって、第２のフィルム２６が歪むか又はひだ状になる。これによって、第２のフィルム２６の上面３０も歪むかまたはひだ状になり、平坦でない上面３０が形成される。例えば、上面３０は、第２のフィルム２６の歪みによってつくられる谷部によって分離された頂部または隆起部を有することができる。これらの隆起部は、表面３０上でランダムな配向を有することができる。歪みの量は、第１のフィルム２０および／または第２のフィルム２６の材料の選択によって影響される。例えば、第１のフィルム２０及び/若しくは第２のフィルム２６の膨張係数、厚さの相対差、ならびに／または、コーティング基板が加熱される温度によって影響を受ける。通常、第１のフィルム２０の膨張係数が大きくなるほど、および／または、第２のフィルム２６の形成前にコーティング基板を加熱する温度が高くなるほど、第２のフィルム２６に大きい歪みが発生するはずである。
コーティング基板（基板１２、第１のフィルム２０、および第２のフィルム２６）を冷却すると、ＯＬＥＤ１０の残りの層を、表面変形層１８の上に形成できる。これらの追加の層は第２のフィルム２６の平坦でない上面３０の上に形成されるため、すべてではないにせよ、これらの層の少なくともいくつかも、平坦でない表面（例えば、平坦でない内面）を有することになる。表面変形層１８の上により多くの層が形成されるほど、後続して被着される層の表面の歪みの量（すなわち、粗さ）は、より多くの層が追加されることによって徐々に低減すると予測される。すなわち、これら複数の追加の層が、表面変形層１８によって引き起こされる下層の表面パターンの粗さに対して及ぼし得る平滑化効果によって、後続して被着される層の表面（例えば、内面）は、ますます多くの層が形成されるほど、ますます粗さが小さくなることが予測される。しかしながら、このように後続の層において平滑化効果が起こる場合においてさえ、先行して被着された層の粗い表面は、それらの層内で光導波路効果が低減することによって、依然としてＯＬＥＤの光抽出を増大させる。
図２に示す例示的なＯＬＥＤは、表面変形層１８が平坦でない内面５２を有する単一層５０として示されている点を除いて、図１のものと同様である。表面変形層１８は、基板１２の表面１６の上に（例えば、その上に直接に）堆積させることができる。例えば、表面変形層１８は、ＭＳＶＤによって堆積させることができる。
表面変形層１８は、酸化物、金属酸化物、窒化物、および／または酸窒化物をフィルムを含むことができる。例えば、表面変形層１８は、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｃｅ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｉｎ、およびそれらの組み合わせの１つまたは複数の酸化物、窒化物、および／または酸窒化物を含むことができる。例えば、表面変形層１８は、無機材料を含むことができる。例えば、表面変形層１８は、アルミナ、シリカ、酸化亜鉛、ジルコニア、およびそれらの組み合わせを含むことができる。例えば、表面変形層１８（単一層５０）は、アルミナおよび／またはシリカを含むことができる。例えば、アルミナとシリカとの混合物。
例えば、表面変形層１８（単一層５０）は、少なくとも１５重量％のアルミナ、少なくとも２０重量％のアルミナ、少なくとも４０重量％のアルミナ、少なくとも５０重量％のアルミナ、少なくとも６０重量％のアルミナ、少なくとも７０重量％のアルミナ、少なくとも８０重量％のアルミナのような、少なくとも１０重量％のアルミナを有するアルミナとシリカとの混合物を含むことができる。例えば、表面変形層１８は、５０重量％〜７０重量のアルミナと、５０重量％〜３０重量％のシリカとの混合物を含むことができる。例えば、表面変形層１８は、５５重量％〜６５重量のアルミナと、４５重量％〜３５重量％のシリカとの混合物を含むことができる。例えば、表面変形層１８は、６０重量のアルミナと、４０重量％のシリカとの混合物を含むことができる。
表面変形層１８は、任意の所望の厚さを有することができる。例えば、表面変形層１８は、少なくとも１ｎｍの厚さを有することができ、少なくとも５ｎｍ、少なくとも１０ｎｍ、少なくとも１５ｎｍ、少なくとも２０ｎｍ、少なくとも２５ｎｍ、少なくとも３０ｎｍ、少なくとも４０ｎｍ、少なくとも５０ｎｍ、少なくとも７５ｎｍ、少なくとも１００ｎｍ、少なくとも２００ｎｍ、少なくとも３００ｎｍ、少なくとも４００ｎｍ、少なくとも５００ｎｍである。例えば、表面変形層１８は、少なくとも５ｎｍの厚さを有することができる。例えば、表面変形層１８は、少なくとも１０ｎｍの厚さを有することができる。例えば、表面変形層１８は、少なくとも２５ｎｍの厚さを有することができる。
例えば、表面変形層１８は、５００ｎｍ以下の厚さを有することができる。例えば４００ｎｍ以下、３００ｎｍ以下、２００ｎｍ以下、１００ｎｍ以下、７５ｎｍ以下、５０ｎｍ以下、４０ｎｍ以下、３０ｎｍ以下、２５ｎｍ以下、２０ｎｍ以下、１５ｎｍ以下、１０ｎｍ以下、５ｎｍ以下である。例えば、表面変形層１８は、５００ｎｍ以下の厚さを有することができる。例えば、表面変形層１８は、１５０ｎｍ以下の厚さを有することができる。例えば、表面変形層１８は、５０ｎｍ以下の厚さを有することができる。
例えば、表面変形層１８は、１ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の厚さを有することができる。例えば、１０ｎｍ〜５０ｎｍの範囲である。
コーティング基板（基板１２および表面変形層１８は、加熱でき、冷却されることができる。酸化物フィルム、とりわけ金属酸化物フィルムから成る単一層５０の表面変形層１８が上述したような温度まで加熱され、その後冷却されると、表面変形層１８の上面５２は、平坦でない表面をもたらす歪みまたはひだを発現することが見出されている。コーティング基板は、図１の例に関して上述したような温度まで、及び/又は、期間にわたって加熱することができる。
図３は、光散乱粒子４２のような光散乱材料が、表面変形層１８内に（例えば、第１のフィルム２０内に）組み込まれている本発明の一例を示す。これは、光散乱粒子４２をコーティングの組成物に添加し、その後、このコーティング組成物を基板１２上に被着させることにより、光散乱粒子４２を組み込んだコーティング層（例えば、第１のフィルム２０）を形成することができる。光散乱粒子４２は、コーティング層全体を通じてランダムに分散させることができる。光散乱粒子４２の例は、無機ナノ粒子のようなナノ粒子、および、Ｃｅｌｏｃｏｒ（登録商標）不透明ポリマー（Ａｒｋｅｍａ Ｃｏａｔｉｎｇ Ｒｅｓｉｎｓから市販されている）のような不透明ポリマーを含む。好適なナノ粒子の例は、限定ではないが、アルミナ、チタニア、酸化セリウム、酸化亜鉛、酸化スズ、シリカ、ヒュームドシリカ、およびジルコニアのような酸化物ナノ粒子を含む。
コーティング組成物は、ナノ粒子のような光散乱材料を内部に組み込まれることが可能であり、フィルムを形成することが可能な任意の材料であってもよい。例えば、ナノ粒子は、コーティング材料中に溶解、分散、または懸濁させることができる。第１のフィルム２０は、ナノ粒子含有コーティング材料を基板１２上に被着させることによって形成することができる。好適なコーティング組成物の例は、高分子材料、高分子有機材料、およびそれらの混合物；熱硬化性材料、熱可塑性材料、およびそれらの混合物；有機ケイ素含有コーティング材料のようなケイ素含有コーティング材料；シラン、シロキサン、および／またはそれらの加水分解物；有機シラン；シリル置換材料；ならびに、任意のそのような先行する材料から導出されるポリマーを含む。そのようなポリマーの例は、ポリシラン、ポリオルガノシラン、ポリオルガノシロキサン、ポリオルガノシラザン、及びポリオルガノシラゾキサン、例えば、トリス［３（トリメトキシシリル）プロピル］イソシアネートを含む。例えば、コーティング組成物は、ポリアルキルシロキサンを含むことができる。例えば、コーティング組成物は、ポリジメチルシロキサンを含むことができる。好適なコーティング組成物の例は、ＰＰＧ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．から市販されているＨｉ−Ｇａｒｄ（登録商標）ファミリーのコーティングを含む。
ナノ粒子のような光散乱材料は、任意の所望の量でコーティング組成物中に組み込むことができる。例えば、ナノ粒子は、コーティング組成物の総重量に対して少なくとも０．０１重量パーセントとすることができる。例えば少なくとも０．０５重量パーセント、少なくとも０．１重量パーセント、少なくとも０．２重量パーセント、少なくとも０．３重量パーセント、少なくとも０．４重量パーセント、少なくとも０．５重量パーセント、少なくとも０．６重量パーセント、少なくとも０．８重量パーセント、少なくとも１重量パーセント、少なくとも２重量パーセント、少なくとも３重量パーセント、少なくとも５重量パーセント、少なくとも１０重量パーセント、少なくとも２０重量パーセント、少なくとも２５重量パーセント、少なくとも３０重量パーセント、少なくとも５０重量パーセントである。
例えば、光散乱材料は、コーティング組成物の総重量に基づいて、５０重量パーセント以下とすることができる。例えば３０重量パーセント以下、２０重量パーセント以下１０重量パーセント以下、５重量パーセント以下、３重量パーセント以下、２重量パーセント以下、１重量パーセント以下、０．８重量パーセント以下、０．６重量パーセント以下、０．５重量パーセント以下、０．４重量パーセント以下、０．３重量パーセント以下、０．２重量パーセント以下、０．１重量パーセント以下、０．０５重量パーセント以下、０．０１重量パーセント以下である。
例えば、ナノ粒子は、コーティング組成物の総重量に対して、０．０１重量パーセント〜５０重量パーセントの範囲で存在することができる。例えば、０．０１重量パーセント〜１０重量パーセントの範囲。例えば、０．０１重量パーセント〜５重量パーセントの範囲。
表面変形層１８（例えば、第１のフィルム２０および／または第２のフィルム２６）のコーティング材料は、発光層３４の屈折率と基板１２の屈折率との間の屈折率を有することができる。これによって、隣接する層間の境界によって引き起こされる導波路効果および／または干渉効果を低減させることができる。例えば、ガラス基板は、通常、１．５４〜１．５６の範囲の屈折率を有する。従来の有機発光層は、通常、１．５５〜１．８の範囲の屈折率を有する。例えば、１．６〜１．８、例えば約１．７である。１．５と１．７との間の屈折率を有する表面変形層１８（例えば、第１のフィルム２０）は、これら２つの値の間にある。Ｈｉ−Ｇａｒｄ（登録商標）１６００（ＰＰＧ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．から市販されている）が、約１．６の屈折率を有する。
表面変形層１８の内面３０、５２は、平坦でない表面である。内面３０、５２は、５ｎｍ〜５０００ｎｍの範囲の平均表面粗さ（Ｒａ）を有することができる。例えば、５ｎｍ〜３０００ｎｍ、５ｎｍ〜２０００ｎｍ、５ｎｍ〜１０００ｎｍ、５ｎｍ〜５００ｎｍ、５ｎｍ〜３００ｎｍ、５ｎｍ〜２００ｎｍ、５ｎｍ〜１００ｎｍ、５ｎｍ〜５０ｎｍのような、５ｎｍ〜４０００ｎｍ。例えば、５ｎｍ〜４０ｎｍ。例えば、５ｎｍ〜３０ｎｍ。例えば、５ｎｍ〜２０ｎｍ。
ＯＬＥＤ１０は、表面変形層１８と基板１２との間に位置する１つまたは複数の任意選択の下層を含んでもよい。下層は、単一層または多層構造であってもよい。下層は、ケイ素、チタン、アルミニウム、ジルコニウム、リン、ハフニウム、ニオブ、亜鉛、ビスマス、鉛、インジウム、スズ、ならびにそれらの合金および混合物の酸化物のような、１つまたは複数の金属酸化物材料を含んでもよい。下層は、均質層、傾斜層であってもよく、または、複数の層もしくはフィルムを含んでもよい。「均質層」とは、材料がコーティング全体を通じてランダムに分散されている層を意味する。「傾斜層」とは、２つ以上の成分を有し、成分の濃度が、基板からの距離が変化するにつれて連続的に変化する（または段階的に変化する）層を意味する。例えば、下層は、少なくともシリカとチタニアとの混合物であってもよい。例えば、シリカ、チタニア、および酸化リンの混合物。
下層は、１０ｎｍ〜１２０ｎｍの範囲の厚さを有することができる。例えば、３０ｎｍ〜８０ｎｍである。例えば、４０ｎｍ〜８０ｎｍである。例えば、３０ｎｍ〜７０ｎｍである。
ここで、ＯＬＥＤ１０の動作を、図３を特に参照して説明する。
動作中、アノード３２およびカソード３８に電圧が印加される。電子流が、カソード３８から発光層３６を通じてアノード３２へ流れる。この電流によって、発光層３６が、発光層３６の組成に応じて、光（すなわち、選択された波長または波長範囲の電磁放射）を放出する。発光層３６から放出された光波はアノード３２、表面変形層１８、基板１２を通じて進行し、光波の少なくとも一部分が、基板１２の外面１４に出射する。表面変形層１８によって引き起こされる１つまたは複数のＯＬＥＤの表面の歪みまたはひだ（平坦でないこと）のために、導波路効果によってＯＬＥＤ１０内に閉じ込められる光は少なくなり、ＯＬＥＤ１０を出射する光は多くなる。第１のフィルム２０内のナノ粒子４２（存在する場合）も、光を散乱させ、ＯＬＥＤ１０の全体的な光抽出を増大させる。
本発明の他の観点によれば、表面変形層１８は、選択的に除去することができる２つ以上の成分から成る混合物を含む複合コーティングから形成できる。例えば、表面変形層１８は、（ｉ）第１の溶媒に可溶であるが、第２の溶媒には可溶でないかまたは可溶性がより低い第１の成分と、（ｉｉ）第２の溶媒に可溶であるが、第１の溶媒には可溶でないかまたは可溶性がより低い第２の成分との混合物から形成できる。第１の成分は、例えば、酸化ケイ素のような酸化物、例えば、シロキサンであってもよい。第１の溶媒は、例えば、フッ化水素酸（ＨＦ）または硝酸のような酸であってもよい。第２の成分は、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）またはポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）のようなポリマーであってもよい。シロキサンおよびＰＶＡを含む複合表面変形層１８が水で洗浄された場合、ＰＶＡが除去され（少なくとも表面領域においてまたはその付近で）、シロキサンは残る。ＰＶＡの除去によってもたらされる空隙が、結果として得られる表面変形層１８に平坦でない表面を残す。代替的に、上記複合コーティングはＨＦで洗浄されてもよく、少なくとも表面領域からシロキサンが除去され、平坦でない表面を有するＰＶＡが残される。
本発明の別の観点によれば、被着されたコーティングの表面が表面改質処理によって処理でき、コーティングの表面領域を、コーティングの残りの部分に対して変換または改質できる。例えば、コーティングは、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）であってもよい。ＰＤＭＳコーティングを加熱し、ＰＤＭＳコーティング表面をプラズマ処理に曝すことができ、それによって、ＰＤＭＳコーティングの表面が硬質シリカ領域に変換される。コーティングを冷却すると、硬質シリカ領域は歪み、平坦でない表面が形成される。
以下の実施例は、本発明を例示するものであるが、本発明はこれらの特定の実施例には限定されないことを理解されたい。
この実施例は、歪んだ表面を有するコーティングをガラス基板上に形成することを示す。
ガラス基板は、２ミリメートル（ｍｍ）の厚さを有するＳＴＡＲＰＨＩＲＥ（登録商標）ガラス（ＰＰＧ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｏｈｉｏ，Ｉｎｃ．から市販されている）とした。
６０重量％のアルミニウムおよび４０重量％のケイ素を有するカソードを酸素雰囲気中でスパッタリングして、ガラス基板上に２５ｎｍの厚さを有するアルミナ／シリカの表面変形層を形成した。コーティング品（シリカおよびアルミナの表面変形層を有する基板）を１３００°Ｆ（７０４℃）の炉内に３分にわたって配置し、その後取り出した。コーティング基板が冷却されたとき、表面変形層の表面は、歪んだ（平坦でない）表面を示した（図４）。図４のＳＥＭ画像に見られるように、コーティング基板の加熱および冷却によって形成される隆起部は、ランダムな配向を有するように見える。
上記の説明において開示されている概念から逸脱することなく本発明に改変を行うことができることが、当業者には容易に理解されよう。したがって、本明細書において詳細に説明されている特定の実施形態は例示に過ぎず本発明の範囲を限定するものではない。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲およびそのあらゆる均等物の全範囲が与えられるべきである。

Claims (12)

  1. 第１の表面（１４）および第２の表面（１６）を有する基板（１２）と、
    第１の電極（３２）と、
    第２の電極（３８）と、
    前記第１の電極（３２）と前記第２の電極（３８）との間に位置する発光層（３６）と、
    前記第１の電極（３２）と前記基板（１２）との間に配置されている、平坦でない表面（３０、５２）を有する表面変形層（１８）と
    を備える有機発光ダイオード（１０）において、
    前記表面変形層（１８）が、前記基板（１２）の少なくとも一部分の上にある第１のフィルム（２０）と、前記第１のフィルム（２０）の少なくとも一部分の上にある第２のフィルム（２６）とを備える多層構造を有し、
    前記第１のフィルム（２０）が第１の膨張係数を有し、前記第２のフィルム（２６）が第２の膨張係数を有し、前記第１の膨張係数は前記第２の膨張係数よりも大きく、前記第２のフィルム（２６）がアルミナとシリカの混合物であることを特徴とする、有機発光ダイオード（１０）。
  2. 前記第１のフィルム（２０）が高分子材料を含むことを特徴とする、請求項１に記載された有機発光ダイオード（１０）。
  3. 前記第１のフィルム（２０）がポリアルキルシロキサンを含むことを特徴とする、請求項１に記載された有機発光ダイオード（１０）。
  4. 前記第１のフィルム（２０）がポリジメチルシロキサンを含むことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載された有機発光ダイオード（１０）。
  5. 前記第２のフィルム（２６）が前記第１のフィルム（２０）よりも薄いことを特徴とする、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載された有機発光ダイオード（１０）。
  6. 前記第２のフィルム（２６）がＭＳＶＤにより形成されることを特徴とする、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載された有機発光ダイオード（１０）。
  7. 前記第１のフィルム（２０）が湿式成膜法により形成されることを特徴とする、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載された有機発光ダイオード（１０）。
  8. 前記表面変形層（１８）が、内部に組み込まれたナノ粒子（４２）を含むことを特徴とする、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載された有機発光ダイオード（１０）。
  9. 有機発光ダイオード（１０）を作製する方法であって、
    基板（１２）の少なくとも一部分の上に第１のフィルム（２０）を形成するステップと、
    前記第１のフィルム（２０）の表面積を、第１の表面積から第２の表面積に増大させるステップと、
    前記第１のフィルム（２０）が前記第１の表面積よりも大きい表面積を有している間に、前記第１のフィルム（２０）の上に、アルミナとシリカの混合物である第２のフィルム（２６）を形成するステップと、
    前記第２のフィルム（２６）が平坦でない表面（３０）を有するように、前記第１のフィルム（２０）を収縮させるステップと、
    前記表面変形層（１８）に平坦でない表面（３０）を形成するために、前記表面変形層（１８）を膨張および収縮させるステップと、
    第１の電極（３２）、発光層（３６）、および第２の電極（３８）を含む追加の層を、前記追加の層のうちの少なくとも１つの層が平坦でない表面を含むように、前記表面変形層（１８）の上に形成するステップと
    を特徴とする、方法。
  10. 前記第１のフィルム（２０）を湿式成膜プロセスによって形成し、
    前記第２のフィルム（２６）をＭＳＶＤによって形成し、
    前記増大させるステップを、前記第１のフィルム（２０）を加熱することによって行い、
    前記収縮させるステップを、前記第１のフィルム（２０）を冷却することによって行なうことを特徴とする、請求項９に記載された方法。
  11. 電子デバイスにおける、請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載された有機発光ダイオード（１０）の使用。
  12. 前記電子デバイスが、コンピュータモニタ、コンピュータ画面、携帯電話、テレビ画面、個人情報端末、時計、および照明デバイスから成る群から選択される請求項１１に記載された有機発光ダイオード（１０）の使用。
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