特許 6195836 光学スタック、及びプロセス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6195836

(24)【登録日】2017年8月25日

(45)【発行日】2017年9月13日

(54)【発明の名称】光学スタック、及びプロセス

(51)【国際特許分類】

   H05B 33/02 20060101AFI20170904BHJP

   H01L 51/50 20060101ALI20170904BHJP

   H05B 33/10 20060101ALI20170904BHJP

   H01L 51/44 20060101ALI20170904BHJP

【ＦＩ】

   H05B33/02

   H05B33/14 A

   H05B33/10

   H01L31/04 130

   H01L31/04 135

【請求項の数】11

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2014-535956(P2014-535956)

(86)(22)【出願日】2012年10月12日

(65)【公表番号】特表2014-534572(P2014-534572A)

(43)【公表日】2014年12月18日

(86)【国際出願番号】US2012060101

(87)【国際公開番号】WO2013056155

(87)【国際公開日】20130418

【審査請求日】2015年9月4日

(31)【優先権主張番号】61/546,938

(32)【優先日】2011年10月13日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】61/593,790

(32)【優先日】2012年2月1日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】317001367

【氏名又は名称】シーエーエム ホールディング コーポレーション

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】プシェニツカ， フロリアン

【審査官】 濱野 隆

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１８１８５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２９７５７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２３５１４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１０２５１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５０５３５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／０１０８３８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０２９５４４６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００６−０１２７２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０５６４６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１６０７０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１４８０５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１９６１６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０８５７０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０３１３７４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｂ ３３／０２

Ｈ０１Ｌ ５１／４４

Ｈ０１Ｌ ５１／５０

Ｈ０５Ｂ ３３／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光学スタックであって、
第一の電極と、
前記第一の電極の下に位置する有機スタックと、
該有機スタックの下に位置するナノ構造層（該ナノ構造層は複数の金属ナノ構造体を含む）と、
該ナノ構造層の下に位置する高インデックス層と、
該高インデックス層の下に位置する基板と
を含み、該高インデックス層が、該有機層と同じまたはそれより高い屈折率を有し、そして該ナノ構造層が第二の電極を形成するものであり、
前記光学スタック中の導波光をエネルギー密度分布曲線によって表したとき、前記ナノ構造層が、該エネルギー密度分布曲線の少なくとも１０％と重なり合うように位置決めされる、光学スタック。

【請求項2】

前記ナノ構造層が、高インデックスマトリックスを含み、該高インデックスマトリックスが、前記有機層と同じまたはそれより高い屈折率を有する、請求項１に記載の光学スタック。

【請求項3】

前記ナノ構造層が、低インデックスマトリックスを含み、該低インデックスマトリックスが、前記有機層より低い屈折率を有する、請求項１に記載の光学スタック。

【請求項4】

基板と、該基板上に配置されたカソードと、該カソード上に配置された有機スタックとを含む部分光学スタックを設ける工程（該部分光学スタックは上面を有する）；
ナノ構造層を含むドナーフィルムを転写フィルム上に設ける工程（該ナノ構造層は、アノードを形成し、かつ、マトリックス中に場合によっては分散されている複数のナノ構造体を含む）；および
該ドナーフィルムの該ナノ構造層を該部分光学スタックの該上面に接触させる工程
を含むプロセス。

【請求項5】

前記転写フィルムを除去する工程をさらに含む、請求項４に記載のプロセス。

【請求項6】

（ｉ）複数のナノ構造体を剥離ライナ上に堆積させる工程；
（ｉｉ）マトリックスを該複数のナノ構造体上に形成する工程（該マトリックスは、上面を有する）；
（ｉｉｉ）転写フィルムを該マトリックスの該上面に接触させる工程；および
（ｉｖ）該剥離ライナを除去して、ナノ構造体表面を露出させる工程によってドナーフィルムを設ける工程（該ナノ構造体は、アノードを形成する）；
基板と、該基板上に配置されたカソードと、該カソード上に配置された有機スタックとを含む部分光学スタックを設ける工程（該部分光学スタックは上面を有する）；および
該ナノ構造体表面により該ドナーフィルムを該部分光学スタックの該上面に接触させる
工程
を含むプロセス。

【請求項7】

前記転写フィルムを除去する工程をさらに含む、請求項６に記載のプロセス。

【請求項8】

（ｉ）マトリックスを剥離ライナ上に形成する工程（該マトリックスは上面を有する）；
（ｉｉ）アノードを形成する複数のナノ構造体を該マトリックスの上面に堆積させる工程；
（ｉｉｉ）該マトリックスを再流動化させて、再流動化マトリックスを形成する工程；
（ｉｖ）該ナノ構造体を該再流動化マトリックスに、該転写フィルムが該マトリックスの該上面に接触するように圧入する工程；
（ｖ）該転写フィルムを除去して、該上面を露出させる工程
によってドナーフィルムを設ける工程；
基板と、該基板上に配置されたカソードと、該カソード上に配置された有機スタックとを含む部分光学スタックを設ける工程（該部分光学スタックは上面を有する）；および
該ドナーフィルムの該上面を該部分光学スタックの該上面と接触させる工程
を含むプロセス。

【請求項9】

前記ナノ構造体を前記再流動化マトリックスに圧入する工程が、該ナノ構造体を圧延する工程を含む、請求項８に記載のプロセス。

【請求項10】

転写フィルムを前記複数のナノ構造体上に塗布する工程；および該転写フィルムに圧力を印加して、該ナノ構造体を該再流動化マトリックスに圧入する工程をさらに含む、請求項８に記載のプロセス。

【請求項11】

前記剥離ライナを除去する工程をさらに含む、請求項８〜１０のいずれか一項に記載のプロセス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、一般に、光／電気デバイス、例えば有機発光ダイオード（ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅｓ：ＯＬＥＤｓ）および光起電力（ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ：ＰＶ）セルに関する。

【背景技術】

【0002】

ＯＬＥＤは、電流に応答して光を放射する。この光発生メカニズムは、電気的に励起された有機化合物（単数または複数）の励起子の放射再結合に基づく。図１は、基板（１２）上に形成された従来のＯＬＥＤ（１０）を示す。アノード（１４）がその基板上に配置されている。発光層は、２つの電荷注入層（２０および２２、電子注入用に１層および正孔注入用の１層）が隣接しているエレクトロルミネセンス化合物の薄膜（１８）を含む有機スタック（１６）の形をとっている。カソード（２４）がその有機スタック（１６）の上に配置されている。

【0003】

前記カソードおよびアノードには電流を供給するための外部回路用の接点があり、そしてまたその電流が有機スタック（１６）中で光（２６）を発生させる。一般に、ボトムエミッション型ＯＬＥＤの場合、アノード（１４）および基板（１２）は、透明であるものとし、それにより内部で発生した光（２６）は基板（１２）から出射することができる。トップエミッション型ＯＬＥＤ、例えばＯＬＥＤ表示装置の場合、カソード（２４）は、透明であるものとし、それにより内部で発生した光（２６）はカソードから出射することができる。ＯＬＥＤは、全体が透明であることがあり、それによりカソードとアノードは両方とも透明である。従来の透明電極は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）である。

【0004】

内部で発生した光（２６）は、様々なモードにより伝搬する。一例としてボトムエミッション型ＯＬＥＤを用いて、図２は、一定の光伝搬路を概略的に示す。光は、外部モード（３０）により、すなわち、透明アノード（１４）を通って進み、基板（１２）から出射することによって、伝搬することが望ましい。しかし、有機スタックから発生したすべての光が外部モードにより存在できるとは限らない。むしろ、所与の界面に対する光の入射角に依存して、光の相当な部分が多数の導波モードにより伝搬するだろう。より具体的には、光がより高屈折率の媒体からより低屈折率のものに入射する界面において、一定の光入射角については前記２媒体の界面で全内部反射が起こり、それにより、その界面を通って出射する光は無い。結果として、有機スタックから発生した相当な量の光が導波される。１つの導波モードは、ＩＴＯ層（１４）と有機スタック（１６）の組み合わせモードであり、ＩＴＯ層（１４）と有機スタック（１６）の両方が比較的高い屈折率を有する。図２に示すように、光（３２）は、基板（１２）と一体化ＩＴＯ−有機スタックの間の界面（３４）で全反射される。もう１つのモードは、光（３８、４０）が基板と空気の界面（３６）で反射される基板モードである。示されているように、導波光（３８）は、ＯＬＥＤの端部から出射することもある。

【0005】

したがって、ＯＬＥＤ性能の重要なパラメータは、外部結合（「取り出し」）効率であり、これは、発生する光子に対する外部に放射される光子の比である。ＯＬＥＤの光取り出しを増進させる必要がある。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0006】

光を出力するための光取り出しが増進された光／電子デバイス（例えば、ＯＬＥＤ）または光を吸収するための光入力結合が増進された光／電子デバイス（例えば、光起電力セル）を本明細書に記載する。

【0007】

１つの実施形態は、光学スタックであって、第一の電極と、前記第一の電極の下に位置する有機スタックと、前記有機スタックの下に位置するナノ構造層（該ナノ構造層は複数の金属ナノ構造体を含む）と、前記ナノ構造層の下に位置する高インデックス層と、前記高インデックス層の下に位置する基板とを含み、前記高インデックス層が、前記有機層と同じまたはそれより高い屈折率を有し、および前記ナノ構造層が第二の電極を含むものである光学スタックを提供する。

【0008】

もう１つの実施形態は、光学スタックであって、第一の電極と、前記第一の電極の下に位置する有機スタックと、前記有機スタックの下に位置するナノ構造層（該ナノ構造層は複数の金属ナノ構造体を含む）と、前記第一の電極、有機スタックおよびナノ構造層を支持する基板とを含み、前記ナノ構造層の無い該光学スタック内を導波される光のエネルギー密度が、該光学スタック内にナノ構造層を含めることによって低減されるものである光学スタックを提供する。

【0009】

もう１つの実施形態は、トップエミッション型ＯＬＥＤであって、基板と、前記基板上に配置された第一の電極と、前記第一の電極上に配置された有機スタックと、前記有機スタックの上に位置する複数のナノ構造体を含むナノ構造層とを含み、前記ナノ構造層が第二の電極であるトップエミッション型ＯＬＥＤを提供する。

【0010】

さらなる実施形態は、固体状態転写（ｓｏｌｉｄ−ｓｔａｔｅ ｔｒａｎｓｆｅｒ）によるＯＬＥＤ作製プロセスを提供する。１つの実施形態は、基板と、前記基板上に配置されたカソードと、前記カソード上に配置された有機スタックとを含む部分光学スタックを設ける工程（該部分光学スタックは上面を有する）；ナノ構造層を含むドナーフィルムを転写フィルム上に設ける工程（該ナノ構造層は、マトリックス中に場合によっては分散されている複数のナノ構造体を含む）；および前記ドナーフィルムの前記ナノ構造層を前記部分光学スタックの上面に接触させる工程を含むプロセスを提供する。

【0011】

もう１つの実施形態は、（ｉ）複数のナノ構造体を剥離ライナ上に堆積させる工程；（ｉｉ）マトリックスを前記複数のナノ構造体上に形成する工程（該マトリックスは、上面を有する）；（ｉｉｉ）転写フィルムを前記マトリックスの上面に接触させる工程；および（ｉｖ）前記剥離ライナを除去して、ナノ構造体表面を露出させる工程によってドナーフィルムを設ける工程；基板と、前記基板上に配置されたカソードと、前記カソード上に配置された有機スタックとを含む部分光学スタックを設ける工程（該部分光学スタックは上面を有する）；および前記ナノ構造体表面により前記ドナーフィルムを前記部分光学スタックの上面に接触させる工程を含むプロセスを提供する。

【0012】

さらなる実施形態は、（ｉ）マトリックスを剥離ライナ上に形成する工程（該マトリックスは上面を有する）；（ｉｉ）複数のナノ構造体を前記マトリックスの上面に堆積させる工程；（ｉｉｉ）前記マトリックスを再流動化させて、再流動化マトリックスを形成する工程；（ｉｖ）前記ナノ構造体を前記再流動化マトリックスに、前記転写フィルムが該マトリックスの上面に接触するように圧入する工程；（ｖ）前記転写フィルムを除去して、前記上面を露出させる工程によってドナーフィルムを設ける工程；基板と、前記基板上に配置されたカソードと、前記カソード上に配置された有機スタックとを含む部分光学スタックを設ける工程（該部分光学スタックは上面を有する）；および前記ドナーフィルムの上面を前記部分光学スタックの上面と接触させる工程を含むプロセスを提供する。

【0013】

さらにもう１つの実施形態は、ＯＬＥＤであって、基板と、前記基板上に配置された下部電極と、前記下部電極上に配置された有機スタックと、前記有機スタック上に配置された金属膜とを含み、前記金属膜が、外面を有し、および金属／有機界面によって前記有機スタックに接触しており、ならびに第一の複数のナノ構造体が、前記金属／有機界面上に配置されているものであるＯＬＥＤを提供する。

【0014】

さらなる実施形態は、ＯＬＥＤであって、透明基板と、前記透明基板上に配置された透明下部電極と、前記透明下部電極上に配置された有機スタックと、前記有機スタック上に配置された金属膜とを含み、前記金属膜が、金属／有機界面によって前記有機スタックに接触しており、および外面を有し、ならびに複数のナノ構造体が、前記外面上に配置されているものであるＯＬＥＤを提供する。

【0015】

さらにもう１つの実施形態は、上面と底面を有する基板（該上面は、該基板と空気の間の界面にある）と、前記基板の底面と接触している反射防止層と、前記反射防止層上に堆積された第一の電極（該第一の電極は、複数の導電性ナノ構造体を含む）と、前記第一の電極上に堆積された有機スタック（該有機スタックは、有機発光材料、電荷注入層および正孔注入層を含む）と、前記有機スタック上に堆積された第二の電極とを含むＯＬＥＤを提供する。

【0016】

さらなる実施形態において、前記ＯＬＥＤの基板は、第一の屈折率を有し、および前記有機スタックは、第二の屈折率を有し、および前記反射防止層は、第三の屈折率を有し、ならびに前記第三の屈折率は、前記第一の屈折率より大きく、かつ前記第二の屈折率より小さい。

【0017】

さらなる実施形態において、前記ＯＬＥＤの反射防止層は、１．５〜１．８の範囲の反射率を有する。様々な実施形態において、前記反射防止層は、ポリイミド層である。

【0018】

さらにもう１つの実施形態は、光起電力セルであって、上面と底面を有する基板（該上面は、該基板と空気の間の界面にある）と、前記基板の底面と接触している反射防止層と、前記反射防止層上に堆積された第一の電極（該第一の電極は、複数の導電性ナノ構造体を含む）と、光活性層と、前記光活性層の上に堆積された第二の電極とを含む光起電力セルを提供する。

【0019】

さらなる実施形態において、前記光起電力セルの基板は、第一の屈折率を有し、および前記光活性層は、第二の屈折率を有し、および前記反射防止層は、第三の屈折率を有し、ならびに前記第三の屈折率は、前記第一の屈折率より大きく、かつ前記第二の屈折率より小さい。

【0020】

さらなる実施形態において、前記光起電力セルの反射防止層は、１．５〜１．８の範囲の反射率を有する。様々な実施形態において、前記反射防止層は、ポリイミド層である。

【0021】

これらの図面において、同一の参照番号は、同様の要素または作業を識別するものである。これらの図中の要素のサイズおよび相対位置は、必ずしも正確な縮尺で描かれていない。例えば、様々な要素の形状および角度は、正確な縮尺で描かれておらず、これらの要素の一部は、図面の読みやすさを向上させるために自由裁量で拡大および位置決めされている。さらに、描かれている要素の特定の形状は、それらの特定の要路の正確な形状に関する何らかの情報を伝えることを意図したものではなく、単にこれらの図面の理解を容易にするために選択されたものである。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】図１は、先行技術ＯＬＥＤを示す。

【図2】図２は、ＯＬＥＤにおける様々な導波モードを示す。

【図3】図３Ａおよび３Ｂは、本開示の実施形態によるボトムエミッション型ＯＬＥＤを示す。

【図4】図４Ａおよび４Ｂは、本開示の別の実施形態によるＰＶセルを示す。

【図5】図５は、本開示の実施形態によるトップエミッション型ＯＬＥＤを示す。

【図6】図６は、本開示の実施形態による固体状態転写プロセスを示す。

【図7】図７〜８は、本開示の実施形態による代替固体状態転写プロセスを示す。

【図8】図７〜８は、本開示の実施形態による代替固体状態転写プロセスを示す。

【図9】図９（Ａ）〜９（Ｄ）は、表面プラズモンポラリトン（ｓｕｒｆａｃｅ ｐｌａｓｍｏｎ ｐｏｌａｒｉｔｏｎ：ＳＰＰ）を低減させるＯＬＥＤ構成に関する様々な実施形態を示す。

【図10】図１０は、デバイススタック中のそのエネルギー密度によって表した導波光を示す。

【図11】図１１は、導波光のエネルギー密度を変更するための高インデックス層の影響を示す。

【図12】図１２〜１５は、光学スタックデバイスへの高インデックス層の組み込みについての本開示による様々な実施形態を示す。

【図13】図１２〜１５は、光学スタックデバイスへの高インデックス層の組み込みについての本開示による様々な実施形態を示す。

【図14】図１２〜１５は、光学スタックデバイスへの高インデックス層の組み込みについての本開示による様々な実施形態を示す。

【図15】図１２〜１５は、光学スタックデバイスへの高インデックス層の組み込みについての本開示による様々な実施形態を示す。

【発明を実施するための形態】

【0023】

本明細書に開示するように、相互接続している導電性ナノ構造体（例えば、銀ナノワイヤ）の薄膜を光／電気デバイス、例えばＯＬＥＤまたはＰＶセル、中に１つ以上の透明電極として形成する。加工に費用がかかり得るＩＴＯとは異なり、ナノ構造ベースの電極は、溶液ベースのアプローチでまたはドナー層からの固体状態転写プロセスによって有利に作製することができ、このことがそれらを大フォーマットまたは高スループット製造に特に適したものにする。

【0024】

ナノ構造ベースの下部電極
光がＯＬＥＤなどの多層デバイススタック中を進む場合、その光の光学挙動は、そのデバイススタック中の少なくとも１層、またはそれ以上、典型的にはすべての層による影響を受け得る。例えば、光が高屈折率の媒体からより低い屈折率のものへと進むとき、その入射光の角度に依存してある程度の反射がそれら２媒体間の界面で起こるだろう。ボトムエミッション型ＯＬＥＤの場合、内部で発生した光は、出射するために有機層から進み、そして透明下部電極、その後、基板を通って進まなければならない。従来、一体化ＩＴＯ／有機層は、ガラス基板の屈折率（ｎ_２≒１．５）よりはるかに高い屈折率（ｎ_１≒１．８）を有するので、相当な量の光がそのＩＴＯ／有機層内で導波され得る。同様に、基板（ｎ_２≒１．５）から空気（ｎ_３≒１）に進む光もまたその基板および有機／ＩＴＯ層内で導波されるだろう（図２参照）。

【0025】

様々な実施形態は、ナノ構造ベースの透明導電体を従来のＩＴＯ層の代わりに使用するＯＬＥＤに関する。ＩＴＯなどの高インデックス材料を単に削除することにより、導波モードの分布を修飾することができる。しかし、ガラスの屈折率と有機層の屈折率の間の大きな差は、この界面での全内部反射のため、やはり損失の原因になる。それ故、光取り出しをさらに増進させるおよび内部反射を低減させるために、基板とナノ構造層によって形成された下部電極との間に反射防止層を介在させる。このナノ構造層は、連続層ではなく相互接続しているナノ構造体（例えば、金属ナノワイヤ）の網であるので、有機層と反射防止層間の光学相互作用を完全には阻害しない。

【0026】

図３Ａは、本開示の実施形態によるＯＬＥＤ（５０）を示す。ＯＬＥＤ（５０）は、透明基板（５４）、その透明基板（５４）とナノ構造層（６２）の間に介在する反射防止層（５８）を含む。前記ナノ構造層は、複数の金属ナノ構造体（６６）を含み、アノード（すなわち、下部電極）として動作する。有機スタック（７０）は、そのアノードとカソード（７６）の間に位置する。

【0027】

場合により、中間導電性層（８０）が有機スタック（７０）とナノ構造層（６２）の間に介在することがある。前記中間導電性層は、十分に導電性であるので、電流を横方向に分配して有機スタック（例えば、発光層）への均一なキャリヤ注入を果たし、それによって均一なエレクトロルミネセンスをもたらす。前記中間導電性層は、例えば、薄いＩＴＯ層、または導電性ポリマー層、または均等に分布しているナノ粒子もしくはナノワイヤの層であり得る。ナノ構造層（６２）と中間導電性層（８０）のかかる複合構造のより詳細な説明は、例えば、本開示の譲渡人であるＣａｍｂｒｉｏｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ名義の米国特許出願公開第２００８／０２５９２号明細書の中で見つけることができる。

【0028】

様々な実施形態において、反射防止層の屈折率（ｎ_４）は、基板のもの（ｎ_２）と有機スタックのもの（ｎ_５）の間の値であるべきである。より具体的には、前記反射防止層の屈折率は、１．５〜１．８の範囲、または１．５５〜１．６の範囲、または１．６〜１．６５の範囲、または１．６５〜１．７、もしくは１．７〜１．７５、もしくは１．７５〜１．８の範囲であり得る。内部反射の最も効率的な低減のための屈折率（ｎ_４）を次の式に従って突き止めることができる：

【0029】

【数1】

したがって、ガラスの屈折率（ｎ_２≒１．５）および有機スタックの屈折率（ｎ_５≒１．８）をそれぞれ仮定すれば、反射防止層（５８）の屈折率（ｎ_４）は、この特定の構成については１．６となるはずである。好ましい実施形態において、前記反射防止層は、ポリイミド層である。

【0030】

反射防止層は、基板上への直接堆積によって形成することができる。下部電極を形成する際、導電性ナノ構造体を（下でさらに詳細に説明する）インク組成物に配合し、反射防止層上に直接堆積させることができる。かかる溶液ベースのアプローチは、大フォーマットおよび／または高スループット作製を可能にする。その後、有機スタックを当該技術分野の公知方法によって形成することができる。前記有機スタックは、典型的に感水性であるので、該有機スタックの形成前に、前記ナノ構造層にナノ構造インク組成物中の一般的溶媒である水が確実に無いように注意すべきである。

【0031】

反射防止層（５８）内でも、透明基板（５４）とのその界面（８４）での反射のため、一定の導波が起こるだろう。それ故、もう１つの実施形態では、図３Ｂに示すように、反射防止層（５８）が複数の光散乱ナノ粒子（８８）をさらに含むことができる。光散乱ナノ粒子の存在により、反射防止層中の導波光または捕捉光を強制排出すること（「取り出し」とも呼ばれる）ができる。これらの光散乱ナノ粒子は、「散乱中心」とも呼ばれる。

【0032】

さらにもう１つの実施形態では、粒子ベースの散乱中心をナノ構造ベースの電極とともにＰＶセルにおいて使用することもできる。ＰＶセルは、光を吸収してそれを電流に変換する光活性層を含む。一定の実施形態において、前記光活性層は、有機性であり、前記ＰＶセルは、有機起電力（ＯＰＶ）セルとも呼ばれる。別段の指定が無い限り、本明細書に記載する実施形態は、ＰＶおよびＯＰＶセルに同様に適用可能である。

【0033】

図４Ａは、ある実施形態によるＯＰＶセル（９０）を示す。ＯＰＶセル（９０）は、透明基板（９４）および上に位置するナノ構造層（１０２）を含む。前記ナノ構造層は、複数の金属ナノ構造体（１０４）を含み、電極（例えば、アノード）として動作する。そのナノ構造層（１０２）とカソード（１０８）の間に光活性層（１０６）が位置する。光活性層（１０６）およびナノ構造層（１０２）は匹敵する高い屈折率値を有するので、それらは、光伝搬路（１１０）の中で一体化光学スタック（１０７）を形成する。

【0034】

ＯＰＶデバイスが効率的に働くために、吸収光子の入力光子に対する比を最大にする必要がある。光吸収を最大にするために、光活性層内での光（１１０）の移動長または移動時間は、できる限り長くすべきである。言い換えると、光（１１０）が一体化光学スタック（１０７）内で導波されることが望ましい。しかし、この一体化光学スタック内で内部反射を生じさせることは不可能であるので、該スタックに散乱中心を組み込むことによってしか導波を生じさせることができない。

【0035】

図４Ｂは、ＯＰＶデバイス内で導波を効率的に生じさせるための実施形態を示す。詳細には、複数のナノ粒子を一体化光学スタック（１０７）と基板（９４）の界面（１０９）に組み込む。前記ナノ粒子は、散乱中心として、光（１１１）の導波を助長する。図４Ａの光（１１０）とは対照的に、図４Ｂの光（１１１）は、光活性層内で導波され、その結果、その全移動長が延長され、光吸収が最大化される。

【0036】

前記ＯＰＶデバイスを本明細書に開示するＯＬＥＤと同様の順序で作製することができる。電極を形成する際、導電性ナノ粒子を（下でさらに詳細に説明する）インク組成物に組み込み、基板に直接堆積させることができる。散乱中心（例えば、ナノ粒子）は、ナノ構造体と同時に基板上に直接堆積させることによって形成することができる。あるいは、ナノ構造体の堆積前または後にナノ粒子を堆積させてもよい。その後、光活性層を当該技術分野の公知方法によって形成することができ、続いて、上部電極を形成することができ、該上部電極は、金属プレートであり得る。

【0037】

ナノ構造ベースの上部電極
ナノ構造層は、従来のトップエミッション型ＯＬＥＤにおけるＩＴＯ層の代用にも適している。

【0038】

図５は、本開示のある実施形態によるトップエミッション型ＯＬＥＤを概略的に示す。トップエミッション型ＯＬＥＤ（１１２）は、基板（１１６）と、基板（１１６）上に配置されたカソード（１２０）と、カソード（１２０）上に配置された有機スタック（１２４）と、複数のナノ構造体（１２８）を含むナノ構造層（１２６）とを含む。前記ナノ構造層は、このＯＬＥＤの透明アノードおよび上部電極になる。前記基板および前記カソードは、透明である必要はない。一定の実施形態では、前記カソードを薄膜トランジスタ（ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）に接続することができる。前記アノードと前記カソードを交換するまたは逆にすることができることは分かるはずである。

【0039】

ナノ構造層を上部電極として形成することは、１つには下に位置する有機スタックの溶媒感受性のため、困難を伴うだろう。詳細には、ナノ構造インク組成物を有機スタック上に直接堆積することは、水を典型的に含有する溶媒が該有機スタックを有意に不安定にするまたは劣化させ得るので、実行不可能である。

【0040】

それ故、溶液ベースのアプローチの代案として、１つの実施形態は、ドナーフィルムを使用する固体状態転写プロセスにより有機スタック上にナノ構造層を形成する方法を提供する。より具体的には、溶液相堆積によりナノ構造層 転写フィルムを予備形成する工程および放置して溶媒を完全に蒸発させる工程によって、ドナーフィルムを形成する。その後、前記ナノ構造層を前記有機スタックに転写し、それによって前記有機スタックとの直接溶媒接触を避ける。

【0041】

図６に図示するように、１つの実施形態は、基板（１１６）と、基板（１１６）上に配置されたカソード（１２０）と、カソード（１２０）上に配置された有機スタック（１２４）とを含む部分光学スタック（１３０）を設ける工程（該部分光学スタックは上面（１３４）を有する）；
ナノ構造層（１２６）を含むドナーフィルム（１３６）を転写フィルム（１４０）上に設ける工程（該ナノ構造層は、マトリックス（１４４）中に場合によっては分散されている複数のナノ構造体（１２８）を含む）；および
前記ドナーフィルム（１３６）のナノ構造層（１２６）を前記部分光学スタック（１３０）の上面（１３４）に接触させる工程
を含む方法を提供する。

【0042】

さらなる実施形態において、前記方法は、転写フィルム（１４０）を除去する工程をさらに含む。

【0043】

ドナーフィルムを形成する際、スロット・ダイ・コーティング、スプレーコーティング、反転オフセット印刷およびこれらに類するものをはじめとする当該技術分野において公知の方法によって、ナノ構造体のインク組成物を転写フィルム上に直接堆積させることができる。そのインク組成物の揮発性成分を除去するとナノ構造層が形成する。

【0044】

もう１つの実施形態において、前記インク組成物は、マトリックス材料（例えば、バインダ）をさらに含むことができる。このアプローチでは、ナノ構造体とバインダを転写フィルム上に共堆積させる。堆積およびマトリックス硬化後、ナノ構造体は、マトリックス内に実質的に均一に分散されている、すなわち、ナノ構造体は、マトリックスの厚み全体にわたって分布している。前記マトリックスは導電性（例えば、導電性ポリマー）であってもよいし、または非導電性（例えば、誘電性ポリマー）であってもよいが、前記ナノ構造層は、接触しているナノ構造体間のパーコレーション導電性のため、導電性である。

【0045】

もう１つの実施形態は、ナノ構造体とマトリックスを別々に堆積させることにより前記固体状態転写アプローチをわずかに変更し、それによって、ナノ構造体と有機スタック間の電気的接触を維持しながら、マトリックスの量および厚みのより大きな自由度を可能にする。加えて、剥離ライナを利用して、有機スタックを接触させるための平滑な導電性層表面をもたらす。より具体的には、および図７に図示するように、この方法は、
（ｉ）複数のナノ構造体（１２８）を剥離ライナ（１４４）上に堆積させる工程；
（ｉｉ）マトリックス（１４８）を複数のナノ構造体（１２８）上に形成する工程（該マトリックスは、上面（１５０）を有する）；
（ｉｉｉ）転写フィルム（１５２）をマトリックス（１４８）の上面（１５０）に接触させる工程；および
（ｉｖ）剥離ライナ（１４４）を除去して、ナノ構造体表面（１５６）を露出させる工程
によってドナーフィルム（１６０）を設ける工程；
基板（１１６）と、基板（１１６）上に配置されたカソード（１２０）と、カソード（１２０）上に配置された有機スタック（１２４）とを含む部分光学スタック（１３０）を設ける工程（該部分光学スタックは上面（１３４）を有する）；
ナノ構造体表面（１５６）によりドナーフィルム（１６０）を前記部分光学スタックの上面（１３４）に接触させる工程
を含む。

【0046】

さらなる実施形態において、前記方法は、転写フィルム（１５２）を除去する工程をさらに含む。

【0047】

さらにもう１つの実施形態において、前記方法は、ドナーフィルムを有機スタックに接触させる前に、先ずその有機スタック上に中間導電性層を形成する工程をさらに含む。前記中間導電性層は、好ましくは連続膜、例えば、ＩＴＯまたは導電性ポリマーの薄層である。かかる中間導電性膜は、ナノ構造体と有機スタック間の接触が確実に均一であるようにすることに役立つことができる。

【0048】

堆積のための準備をした後、前記マトリックスを適切な溶媒と併せて流動性を補助することができ、または前記マトリックスが流動性材料である場合にはそれをニートのまま堆積させることができる。堆積後、前記マトリックスは、溶媒（単数もしくは複数）の除去および／または架橋のいずれかにより、固体層に硬化するまたは固まる。一定の実施形態において、前記マトリックスは、硬化後でさえ加熱または溶媒浸透により再流動性になることおよび冷却または溶媒蒸発により再び固まることができる熱可塑性ポリマーである。一般的に言うと、架橋マトリックスは、光開始または熱開始プロセスによって形成することができ、一旦固まると、さらに加熱しても再流動化することはできない。

【0049】

有利には、マトリックスを形成し（硬化させおよび固まらせ）たら、剥離ライナを除去して、ナノ構造層の表面（１５６）を平滑におよび有機スタックと接触させられるようにしておく。さらに、ナノ構造体は、必ずしもマトリックスの高さ全体にわたって分布していないが、ナノ構造体表面（１５６）によりナノ構造層は有機スタックと、該ナノ構造体と該有機スタック間の最大のかつ均一な接触を確実にするように接触する。

【0050】

さらにもう１つの実施形態は、前記ナノ構造層における平滑接触面を実現するための代替アプローチを提供する。この方法は、先ず剥離ライナ上にマトリックスを堆積させる工程、続いてナノ構造体を堆積させる工程を含む。ナノ構造体をマトリックスに嵌入させず、マトリックスの上面に堆積させる。前記マトリックスは、依然として流動性（完全硬化状態の前）であることがあり、または前記マトリックスを再流動状態に加熱することができる。再流動化されたマトリクスは、半固体状態であり、容易に変型し得るので、ナノ構造体をそのマトリックスに圧入することができる。より具体的には、および図８に図示するように、この方法は、
（ｉ）マトリックス（１４８）を剥離ライナ（１４４）上に形成する工程（該マトリックスは上面（１５０）を有する）；
（ｉｉ）複数のナノ構造体（１２８）をマトリックス（１４８）の上面（１５０）上に堆積させる工程；
（ｉｉｉ）転写フィルム（１５２）を複数のナノ構造体（１２８）上に塗布する工程；
（ｉｖ）マトリックス（１４８）を再流動化させて再流動化マトリックスを形成する工程；
（ｖ）転写フィルム（１５２）に圧力を印加して、転写フィルム（１５２）の下に位置するナノ構造体（１２８）を前記再流動化マトリックスに、該転写フィルムが該マトリックス（１４８）の上面（１５０）と接触するように圧入する工程；および
（ｖｉ）転写フィルム（１５２）を除去して上面（１５０）を露出させる工程
によってドナーフィルム（１６０）を設ける工程；
基板（１１６）と、基板（１１６）上に配置されたカソード（１２０）と、カソード（１２０）上に配置された有機スタック（１２４）とを含む部分光学スタック（１３０）を設ける工程（該部分光学スタックは上面（１３４）を有する）；
ドナーフィルム（１６０）の上面（１５０）を部分光学スタック（１３０）の上面（１３４）と接触させる工程
を含む。

【0051】

さらなる実施形態において、前記方法は、剥離ライナ（１４４）を除去する工程をさらに含む。

【0052】

代替実施形態において、前記方法は、転写フィルム（１５２）を積層する工程を省略することができる。その代りに、ナノ構造体１２８をカレンダロールで直接再流動化マトリックスに圧延することができる。

【0053】

さらにもう１つの実施形態において、前記方法は、ドナーフィルムを有機スタックと接触させる前に、先ず中間導電性層を有機スタック上に形成する工程をさらに含む。前記中間導電性層は、好ましくは連続膜、例えば、ＩＴＯまたは導電性ポリマーの薄層である。かかる中間導電性膜は、ナノ構造体と有機スタック間の接触が確実に均一であるようにすることに役立つことができる。

【0054】

上で説明したプロセスでは、非導電性汚染物質が堆積中に偶然導入され得る可能性がある。ナノ構造体表面（図７中の１５６または図８中の１５０）上のそれらの存在は、キャリヤ注入／取り出しを阻害することがある。したがって、前記方法は、有機スタックと接触させる前に、ドナーフィルムのナノ構造体表面を表面処理して一切の非導電性汚染物質を最少にするまたは排除する工程をさらに含むことができる。前記表面処理は、短期間、アルゴン−プラズマ（または窒素−プラズマ）を伴うことがある。この表面処理は、ナノ構造体表面の汚染物質の薄い堆積を有効に除去し、それによってキャリヤ注入／取り出しを増進させる。加えて、前記表面処理は、マトリックスの軽度のバックエッチングを実現し、これは、有機スタックまたは中間導電性層とのより良好な電気的接触をもたらす。

【0055】

マトリックスの選択は、多数の因子によって左右される。一方の側面で、マトリックスは、有機スタックに対する多少の機械的接着力を提供しなければならない（例えば、感圧性接着材）。他方の側面で、マトリックスはまた、屈折率などの光学特性、散乱中心の組み込み、ダウンコンバータ色素（ｄｏｗｎ−ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｄｙｅｓ）の組み込みなどを調整する能力をもたらす。したがって、マトリックスを使用して、光学スタックを光取り出し、発光均一性および発光色に関して最適化することができる。それ故、さらに詳細に本明細書に開示するように、様々な実施形態において、マトリックスは、架橋性ポリマーである場合があり、または再流動性ポリマーである場合もある。前記マトリックスはまた、光学的明澄接着材であることもある。加えて、前記マトリックスは、注文どおりの光学特性（屈折率、吸収性、色など）を保有するもでき、および光学的性能に影響を及ぼすような粒子（例えば、散乱粒子など）を含有することもできる。

【0056】

転写前に、例えばＵＶ照射により、マトリックスにパターン形成することもできる。この場合、マトリックスの選択領域内のＵＶ照射への曝露は、その選択領域内のみで架橋を生じさせ、これに対して曝露されていない領域は除去され得る。したがって、結果として生じたパターンを有機スタック上に転写することができる。ＵＶ照射の代案として、ＬＩＴＩ（Ｌａｓｅｒ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ：レーザー誘起サーマルイメージング）を用いて、前記材料を有機スタック上に局所的に転写することもできる。

【0057】

固相転写プロセスは上部電極の形成に特に適しているが、それが上部電極に限定されないことは、理解されるはずである。このプロセスは、底部電極の形成にも同様に適用される。ＯＬＥＤを図示するが、本明細書に開示するプロセスがＰＶデバイス（例えば、ＯＰＶ）にも同様に適用されることは、さらに理解されるはずである。その固相転写プロセスは、ナノ構造体の導電性網の一方の表面（図７中の１５６または図８中の１５０）を確実に露出させ、その表面が有機スタック（例えば、ＯＬＥＤ内の発光層またはＰＶセル内の光活性層）と接触し、かくてＯＬＥＤおよびＰＶデバイスにおいてキャリヤ注入／取り出しを生じさせる。

【0058】

表面プラズモンポラリトン抑制
従来のボトムエミッション型デバイスでは、固体金属カソードが典型的に上部電極として使用される（図１参照）。その金属と有機スタックの界面では、表面プラズモンポラリトン（ＳＰＰ）または双極子相互作用のためにエネルギー損失が起こり得る。かかるエネルギー損失は、そのデバイスの効率を低下させる。より高い金属表面粗度がこの界面でのエネルギー損失を低減させることは証明されている、例えば、Ｋｏｏら、Ｎａｔｕｒｅ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ ４、２２２（２０１０）またはＡｎら、Ｏｐｔｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ ８（５）、４０４１頁（２０１０）を参照されたし。

【0059】

様々な実施形態は、ナノ構造体が金属電極の片側または両側に配置されているデバイスを提供する。前記ナノ構造体の存在は、表面粗度を増加させ、それによってＳＰＰを低減させる。ナノ構造体の導電性網を有する必要はないことに留意すべきである。むしろ、表面粗度は、非パーコレートナノ構造体（例えば、ナノワイヤまたは単にナノ粒子）を供給することによって十分実現することができる。

【0060】

１つの実施形態は、金属カソードと有機スタックの界面へのナノ構造体の配置を提供する。図９（Ａ）に図示するように、ＯＬＥＤ（２００ａ）は、基板（２０４ａ）と、その透明基板上に配置された下部電極（２０８ａ）と、その透明下部電極上に配置された有機スタック（２１２ａ）と、その有機スタック（２１２ａ）上に配置された金属膜／カソード（２１６ａ）とを含み、前記金属膜（２１６ａ）は、金属／有機界面（２２０ａ）によって前記有機スタック（２１２ａ）と接触しており、および複数のナノ構造体（２２４ａ）が前記金属／有機界面（２２０ａ）上に配置されている。

【0061】

ＯＬＥＤ中の金属カソードは非常に薄い（数百ナノメートル以下）ので、ＳＰＰは、金属／有機界面のその極近接のため、該金属カソードの外面でも結合される。その金属膜の外面へのナノ構造体の配置は、ＳＰＰの伝搬を乱し、ＯＬＥＤデバイスにおけるＳＰＰ損失を低下させることができる。それ故、図９（Ｂ）に図示するように、ＯＬＥＤ（２００ｂ）は、基板（２０４ｂ）と、その透明基板上に配置された下部電極（２０８ｂ）と、その透明下部電極上に配置された有機スタック（２１２ｂ）と、その有機スタック（２１２ｂ）上に配置された金属膜／カソード（２１６ｂ）とを含み、前記金属膜（２１６ｂ）は、金属／有機界面（２２０ｂ）によって前記有機スタック（２１２ｂ）と接触しており、および外面（２２２ｂ）を有し、ならびに複数のナノ構造体（２２８ｂ）が前記外面（２２２ｂ）上に配置されている。

【0062】

さらなる実施形態では、ナノ構造体を前記金属膜の両側に配置することができる。図９（Ｃ）に図示するように、ＯＬＥＤ（２００ｃ）は、基板（２０４ｃ）と、その透明基板上に配置された下部電極（２０８ｃ）と、その透明下部電極上に配置された有機スタック（２１２ｃ）と、その有機スタック（２１２ｃ）上に配置された金属膜／カソード（２１６ｃ）とを含み、前記金属膜（２１６ｃ）は、金属／有機界面（２２０ａ）によって前記有機スタック（２１２ｃ）と接触しており、および外面（２２２ｃ）を有し、ならびに第一の複数のナノ構造体（２２４ｃ）が前記金属／有機界面（２２０ｃ）上に配置されており、および第二の複数のナノ構造体（２２８ｃ）が前記外面（２２２ｃ）上に配置されている。

【0063】

金属膜／カソードの外面上にナノ構造体を堆積させるための多数のアプローチがある。一定の実施形態では、金属膜が有機スタックのバリアとして動作するので、スピンコーティング、スロット・ダイ・コーティング、印刷およびこれらに類するものなどをはじめとする溶液ベースのナノ構造体堆積アプローチを利用することができる。

【0064】

あるいは、転写フィルムを（本明細書において説明するように）使用することができる。図９（Ｄ）は、ＯＬＥＤ（２００ｄ）を図示しており、このＯＬＥＤ（２００ｄ）は、基板（２０４ｄ）と、その透明基板上に配置された下部電極（２０８ｄ）と、その透明下部電極上に配置された有機スタック（２１２ｄ）と、その有機スタック（２１２ｄ）上に配置された金属膜／カソード（２１６ｄ）とを含み、前記金属膜（２１６ｄ）は、金属／有機界面（２２０ｄ）によって前記有機スタック（２１２ｄ）と接触しており、および外面（２２２ｄ）を有し、ならびに複数のナノ構造体（２２８ｄ）が前記外面（２２２ｄ）上に配置されており、マトリックス（２３２ｄ）中に埋め込まれている。前記ナノ構造体および前記マトリックスは、転写フィルム上に予め形成されており（例えば、図７または８）、このＯＬＥＤの外面（２２２ｄ）に転写される。

【0065】

前記マトリックスは、本明細書に記載するいずれのマトリックスであってもよい。これらの実施形態（例えば、図９Ａ〜９Ｄ）では、これらのＯＬＥＤがボトムエミッション型であるので、マトリックスの光学特性は、大した役割を果たさない。一定の実施形態において、前記マトリックスは不透明である。

【0066】

しかし、金属／有機界面へのナノ構造体の配置は、該有機スタックの溶媒感受性のため、溶液ベースのアプローチでは対応できない。したがって、金属膜を例えば物理的蒸着によって堆積させる前に、ナノ構造体を固体状態プロセスで金属／有機界面に転写することができる。

【0067】

散乱中心の位置決め
さらなる実施形態では、ＯＬＥＤデバイスにおける光取り出しを、そのＯＬＥＤデバイスにおける散乱中心の効率を最大化することによってさらに増進させることができる。光は有機スタックを移動するとき、１つ以上のモードで伝搬する。伝搬光の挙動、とりわけ、別様に導波された光の挙動に干渉するように、散乱中心を戦略的に位置決めすることができる。詳細には、散乱中心を持たない光学スタック内では導波されたであろう光のエネルギー密度を、その光学スタックに散乱中心を含めることによって低減させることができる。しかし、高屈折率層（例えば、ＯＬＥＤの有機層またはＯＰＶセルの有機光活性層）を含む光学スタックについては、導波光は、散乱中心との、散乱中心を効率的に利用できないような量の相互作用を有するだろう。

【0068】

図１０は、導波光がいかなる適用可能な方法でも散乱中心といかに相互作用できないかを示す。詳細には、図１０は、単純化されたデバイススタック（３００）における伝搬光のエネルギー密度分布を示す。前記デバイススタックは、第一の電極（３１０）と、有機スタック（３２０）と、ガラス基板（３６０）とを含む。有機スタックによって発生された光は、ガラス基板を通って出射する前にこのデバイススタック内を伝搬する。本明細書中で説明するように、前記導波モードは、有機スタック（３２０）と基板（３６０）間のインデックス差のため、主として有機スタック内で維持される。導波光のエネルギー密度は、釣鐘型曲線（３８０）によって表されるので、この釣鐘型曲線の最大値（３９０）は、その有機スタック内のほぼ中心にある。有機スタック内でのかかる導波は、光に有機スタック以外のいかなる要素（すなわち、明瞭を期して示されていない、前記有機スタックの下に位置する光散乱中心）との相互作用も殆どまたは最小限にしか有させない。

【0069】

散乱中心がより効率的に働くために、それらは、有機スタック内での導波光の最大強度に近く（好ましくは、前記最大強度で）なければならない。図１１は、いかにエネルギー密度分布曲線が有機スタックの中心から引き離されるのか、それにより該有機スタックの一端により接近するかを示す。より具体的には、光学スタック（４００）において、高インデックス層（４２０）は、有機スタック（３２０）と基板（３６０）の間に配置される。高インデックス層は、有機スタックのものと同程度に高い屈折率を有する。有機層（３２０）と高インデックス層（４２０）間の光学的連続性のため、エネルギー密度分布曲線（４３０）は、前記高インデックス層（４２０）内に延びる。結果として、曲線（４３０）の最大値は、高インデックス層（４２０）のほうにシフトし、その結果、高インデックス層とより大きく重なり合う（４５０）ことになる。

【0070】

それ故、１つの実施形態では、エネルギー密度分布を、その最大値が散乱粒子の位置のほうにシフトされ続けるように修飾することができる。図１２は、図１１の概念に基づくものであり、複数のナノ構造体（３４０）を有機スタック（３２０）と高インデックス層（４２０）の間に組み込む。これらのナノ構造体（例えば、銀ナノワイヤ）は、ＯＬＥＤデバイスにおいて第二電極として機能することはもちろん、有機スタック内で発生および導波される光の取り出しを助長することができる散乱中心としても機能する。散乱中心（３４０）とエネルギー密度曲線（４３０）間の重なり（４５０）は、高インデックス層の無いスタック（例えば、図１０）と比較して実質的に増加し、その結果、散乱中心の光取り出し効率が増加される。この重なりを、有機スタックを越えて伸びるエネルギー密度分布曲線部分の曲線下面積であって、該曲線の全曲線下面積と比較したときの（百分率での）曲線下面積と定義する。一例は、図１１の面積４５０である。典型的に、重なりが大きいほど、散乱中心が導波光を取り出す効率が高くなる。様々な実施形態において、散乱中心は、所望の結果を達成するために少なくとも２％、または少なくとも３％または少なくとも５％、または少なくとも１０％、または少なくとも３０％または少なくとも５０％である重なり面積内で位置決めされる。

【0071】

本明細書において用いる場合、「高インデックス」層は、そのモードが伝搬モードである有機層の屈折率と少なくとも同じまたはそれ以上の屈折率を有する。典型的に、高インデックス層は、１．５５以上、または好ましくは１．６以上、またはさらに好ましくは、１．７以上、またはさらに好ましくは、１．８以上の屈折率を有する。

【0072】

様々な実施形態により、光散乱中心（３４０）の効率を助長する高インデックス層（４２０）を組み込むための異なるアプローチが説明される。数層の散乱粒子層およびその対応する高インデックス層を異なる導波モード位置に対応するように導入することが可能であることは、理解されるはずである。

【0073】

図１３は、本開示による実施形態を示す。デバイススタック（５００）は、第一の電極（３１０）と、有機スタック（３２０）と、複数の相互接続している／網を形成しているナノ構造体（３４０）を有する第二の電極（５１０）と、前記ナノ構造体（３４０）の下に位置する高インデックス層（５２０）と、基板（３６０）とを含む。この実施形態では、絶縁バインダおよびマトリックスがなく、第二の電極は、高インデックス層上へのナノ構造体の直接堆積によって形成される。加工上の懸念から高インデックス層へのナノ構造体のコーティング中にバインダ材が存在することが求められる場合、その後、有機スタック（３２０）を形成する前にそのバインダを（例えば、洗浄またはプラズマ処理によって）除去することができる。

【0074】

図１４は、本開示によるさらなる実施形態を示す。デバイススタック（７００）は、デバイススタック（５００）および（６００）の特徴を併せ持つ。示されているように、デバイススタック（７００）は、第一の電極（３１０）と、有機スタック（３２０）と、第一の高インデックス層またはマトリックス（７２０）に埋め込まれた複数の相互接続している／網を形成しているナノ構造体（３４０）を有する第二の電極（７１０）と、第二の下に位置する高インデックス層（７３０）と、基板（３６０）とを含む。

【0075】

図１５は、本開示によるさらにもう１つの実施形態を示す。示されているように、デバイススタック（８００）は、第一の電極（３１０）と、有機スタック（３２０）と、低インデックスマトリックスまたはバインダ３５０中に埋め込まれた複数の相互接続している／網を形成しているナノ構造体（３４０）を有する第二の電極（８１０）と、前記第二の電極の下に位置する高インデックス層（８２０）と、基板（３６０）とを含む。この実施形態では、バインダを高インデックス層（８２０）上にナノ構造体とともに堆積させて電極（８１０）を形成する。したがって、前記低インデックスバインダは、電極内に残存し、および有機スタックまたは高インデックス層より低い屈折率を有さなければならない。

【0076】

本明細書に記載する実施形態のいずれにおいても、前記高インデックス層は、追加の散乱中心、すなわち、本明細書中で定義するとおりの光散乱粒子をさらに含むことがある。

【0077】

加えて、導波モード修飾に関連して記載した実施形態は、トップエミッション型デバイスにも適用することができ、その場合、そのデバイスの完全スタック（ナノワイヤ層および高インデックス層を含む）を反転させればよい。

【0078】

様々な成分を下でより詳細に説明する。

【0079】

導電性ナノ構造体
一般的に言うと、本明細書に記載する透明導電体は、導電性ナノ構造体の薄い導電性膜である。前記透明導電体内で、１つ以上の電気伝導路が前記ナノ構造体間の連続的物理的接触によって確立される。電気的パーコレーション閾値に達するために十分なナノ構造体が存在すると、ナノ構造体の導電性網が形成される。したがって、電気的パーコレーション閾値は重要な値であり、この値より上で長期接続性を実現することができる。

【0080】

本明細書において用いる場合、「導電性ナノ構造体」または「ナノ構造体」は、一般に、ナノサイズの電気伝導性構造体であって、その寸法の少なくとも１つが５００ｎｍ未満、さらに好ましくは、２５０ｎｍ、１００ｎｍ、５０ｎｍまたは２５ｎｍ未満である構造体を指す。

【0081】

ナノ構造体は、任意の形状または幾何学的形状のものであってよい。一定の実施形態において、ナノ構造体は、等方性形状である（すなわち、アスペクト比＝１）。典型的な等方性ナノ構造体としてはナノ粒子が挙げられる。好ましい実施形態において、ナノ構造体は、異方性形状である（すなわち、アスペクト比≠１）。本明細書において用いる場合、「アスペクト比」は、ナノ構造体の長さと幅（または直径）の間の比を指す。異方性ナノ構造体は、典型的に、その長さに沿った縦軸を有する。例示的異方性ナノ構造体としては、本明細書中で定義するとおりのナノワイヤおよびナノチューブが挙げられる。

【0082】

ナノ構造体は、中実であってもよく、または中空であってもよい。中実ナノ構造体としては、例えばナノ粒子およびナノワイヤが挙げられる。したがって、「ナノワイヤ」は、中実異方性ナノ構造体を指す。典型的に、各々のナノワイヤは、１０より大きい、好ましくは５０より大きい、およびさらに好ましくは１００より大きいアスペクト比（長さ：直径）を有する。典型的に、ナノワイヤは、５００ｎｍより長い、１μｍより長い、または１０μｍより長い。

【0083】

中空ナノ構造体としては、例えばナノチューブが挙げられる。典型的に、ナノチューブは、１０より大きい、好ましくは５０より大きい、およびさらに好ましくは１００より大きいアスペクト比（長さ：直径）を有する。典型的に、ナノチューブは、長さが５００ｎｍより長い、１μｍより長い、または１０μｍより長い。

【0084】

ナノ構造体を任意の電気伝導性材料から形成することができる。最も典型的には、前記導電性材料は、金属のものである。前記金属材料は、元素金属（例えば、遷移金属）であってもよく、または金属化合物（例えば、金属酸化物）であってもよい。前記金属材料はまた、２タイプ以上の金属を含むバイメタル材料または金属合金であってもよい。適する金属としては、銀、金、銅、ニッケル、金めっきされた銀、白金およびパラジウムが挙げられるが、これらに限定されない。前記導電性材料はまた、非金属のもの、例えば炭素またはグラファイト（炭素の同素体）であってもよい。

【0085】

ナノ構造層
一般に、ナノ構造層またはコーティングは、本明細書に記載する光／電気デバイスにおいて透明電極として動作する。ナノ構造層（透明導電体層とも呼ばれる）は、液体担体と複数の導電性ナノ構造体とを含む分散液（またはコーティング組成物）を堆積する工程、および前記液体担体を乾燥させる工程によって形成される。ナノ構造層を先ず転写フィルム上に形成し、その後、その光／電気デバイス内の下に位置する層に転写してもよい。

【0086】

ナノ構造層は、ランダムに分布しておりかつ互いに相互接続しているナノ構造体を含む。ナノ構造体の数がパーコレーション閾値に達すると、その薄膜は電気伝導性になる。例えば１つ以上のバインダ、界面活性剤および粘度調整剤をはじめとする、インク組成物中の他の不揮発性成分が、導電性膜の一部を形成することもある。したがって、別段の指定が無い限り、本明細書において用いる場合、「導電性膜」は、インク組成物の任意の不揮発性成分を兼備する網形成パーコレーションナノ構造体から成るナノ構造層を指し、例えば、次のうちの１つ以上を含むことができる：バインダ（例えば、粘度調整剤）、界面活性剤および腐食防止剤。

【0087】

前記分散液のための液体担体は、水、アルコール、ケトンまたはそれらの組み合わせであってよい。例示的アルコールとしては、イソプロパノール（ＩＰＡ）、エタノール、ジアセトンアルコール（ＤＡＡ）、またはＩＰＡとＤＡＡの組み合わせを挙げることができる。例示的ケトンとしては、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）およびメチルプロピルケトン（ＭＰＫ）を挙げることができる。

【0088】

前記界面活性剤は、ナノ構造体および／または光散乱材料の凝集を低減させるのに役立つ。適する界面活性剤の代表例としては、フッ素系界面活性剤、例えば、ＺＯＮＹＬ（登録商標）ＦＳＮ、ＺＯＮＹＬ（登録商標）ＦＳＯ、ＺＯＮＹＬ（登録商標）ＦＳＡ、ＺＯＮＹＬ（登録商標）ＦＳＨ（ＤｕＰｏｎｔ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ、デラウェア州ウィルミントン）をはじめとするＺＯＮＹＬ（登録商標）界面活性剤、およびＮＯＶＥＣ（商標）（３Ｍ、ミネソタ州セントポール）が挙げられる。他の例示的界面活性剤としては、アルキルフェノールエトキシレートに基づく非イオン性界面活性剤が挙げられる。好ましい界面活性剤としては、例えば、オクチルフェノールエトキシレート、例えばＴＲＩＴＯＮ（商標）（ｘ１００、ｘ１１４、ｘ４５）、およびノニルフェノールエトキシレート、例えばＴＥＲＧＩＴＯＬ（商標）（Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ、ミシガン州ミッドランド）が挙げられる。さらなる例示的非イオン性界面活性剤としては、アセチレン系界面活性剤、例えば、ＤＹＮＯＬ（登録商標）（６０４、６０７）（Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ、ペンシルバニア州アレンタウン）、およびｎ−ドデシルβ−Ｄ−マルトシドが挙げられる。

【0089】

前記粘度調整剤は、ナノ構造体を基板上に固定するバインダとして役立つ。適する粘度調整剤の例としては、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）、メチルセルロース、キサンタンガム、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、およびヒドロキシエチルセルロースが挙げられる。

【0090】

特定の実施形態において、コーティング溶液中の界面活性剤の粘度調整剤に対する重量比は、好ましくは約８０：１から約０．０１：１の範囲であり；粘度調整剤の導電性ナノ構造体に対する重量比は、好ましくは約５：１から約０．０００６２５：１の範囲であり；および導電性ナノ構造体の界面活性剤に対する重量比は、約５６０：１から約５：１の範囲である。前記コーティング溶液の成分比は、使用する基板および塗布方法に依存して変更することができる。コーティング溶液についての好ましい粘度範囲は、約１ｃＰと１００ｃＰの間である。

【0091】

１つの実施形態において、コーティング溶液は、成膜を助長するために最初はバインダ（例えば、ＨＰＭＣ）を含有することがある。しかし、その後、ナノ構造体が不連続層を形成するためにおよび反射防止層と有機スタック間の光学的相互作用に干渉しないようにバインダを除去すべきである。

【0092】

導電性膜の電気伝導性は、オーム／スクエア（または「オーム／ｓｑ」）によって表される「シート抵抗」によって、多くの場合、測定される。シート抵抗は、少なくとも表面充填密度、ナノ構造体のサイズ／形状、およびナノ構造成分の固有電気特性の関数である。本明細書において用いる場合、薄膜は、１０^８オーム／ｓｑ以下のシート抵抗を有する場合、導電性とみなされる。好ましくは、前記シート抵抗は、１０^４オーム／ｓｑ、３，０００オーム／ｓｑ、１，０００オーム／ｓｑもしくは３５０オーム／ｓｑ以下、または１００オーム／ｓｑである。典型的に、金属ナノ構造体によって形成された導電性網のシート抵抗は、１０オーム／ｓｑから１０００オーム／ｓｑ、１００オーム／ｓｑから７５０オーム／ｓｑ、５０オーム／ｓｑから２００オーム／ｓｑ、１００オーム／ｓｑから５００オーム／ｓｑ、または１００オーム／ｓｑから２５０オーム／ｓｑ、または１０オーム／ｓｑから２００オーム／ｓｑ、１０オーム／ｓｑから５０オーム／ｓｑ、または１オーム／ｓｑから１０オーム／ｓｑの範囲である。本明細書に記載する光／電気デバイスについてのシート抵抗は、典型的に、２０オーム／スクエア未満、または１５オーム／スクエア未満、または１０オーム／スクエア未満である。

【0093】

光学的には、前記ナノ構造ベースの透明導電体は、可視領域（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）において高い光透過率を有する。典型的に、前記透明導電体は、可視領域において光透過率が７０％より高い、またはより典型的には８５％より高いとき、光学的に明澄とみなされる。さらに好ましくは、前記光透過率は、９０％より高く、９３％より高く、または９５％より高い。本明細書において用いる場合、別段の指定が無い限り、導電性膜は、光学的に透明である（例えば、透過率が７０％より高い）。したがって、透明導電体、透明導電性膜、層またはコーティング、導電性膜、層またはコーティング、および透明電極を交換可能に用いている。

【0094】

ヘイズは、光学的明澄度の指数である。ヘイズは、バルク効果と表面粗度効果の両方に起因する光散乱および反射／屈折の結果として生ずる。一定の光／電気デバイス、例えば、ＰＶセルおよびＯＬＥＤ照明用途には、高ヘイズ透明導電体が好ましいだろう。これらの透明導電体は、典型的には１０％より大きい、さらに典型的には１５％より大きい、またはさらに典型的には２０％〜５０％の範囲のヘイズ値を有する。米国特許出願公開第２０１１／０１６３４０３号明細書を参照されたし。他のデバイス、例えば、表示装置用途用のＯＬＥＤには、低ヘイズのほうが好ましい。ヘイズの調整または低減についてのさらなる詳細は、例えば、米国特許出願公開第２００９／０３２１１１３号明細書にて見つけることができる。これらの公開米国特許出願は、本開示の譲渡人であるＣａｍｂｒｉｏｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｉｎｃ．に譲渡された同時係属出願である。

【0095】

別段の指定が無い限り、ここに記載し特許請求する所与の透明導電体のヘイズ値は、ＡＳＴＭ Ｄ １００３−０７、「透明プラスチックのヘイズおよび視感透過率についての標準試験法（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｈａｚｅ ａｎｄ Ｌｕｍｉｎｏｕｓ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ ｏｆ Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）」に従って写真・光学的に測定する。

【0096】

マトリックス
「マトリックス」は、金属ナノワイヤが分散されるまたは埋め込まれる固体状態材料を指す。ナノワイヤの光子がマトリックスから飛び出して導電性網への表面アクセスを可能にすることができる。マトリックスは、金属ナノワイヤのホストであり、および導電性層の１つの物理的形態を提供するものである。マトリックスは、金属ナノワイヤを有害環境因子、例えば、腐食および摩耗から保護する。詳細には、マトリックスは、その環境内の腐食要素、例えば水分、微量の酸、酸素、硫黄およびこれらに類するもの、の浸透性を有意に低下させる。

【0097】

加えて、マトリックスは、好適な物理的および機械的特性を導電性層にもたらす。例えば、マトリックスは、基板に対する接着力を与えることができる。さらに、脆い金属酸化物膜とは異なり、金属ナノワイヤが埋め込まれたポリマーマトリックスまたは有機マトリックスは、頑丈かつ可撓性であり得る。本明細書中でさらに詳細に論ずることになるが、可撓性マトリックスは、低コスト、高スループットプロセスでの透明導電体の作製を可能にする。

【0098】

さらに、適切なマトリックス材料を選択することにより導電性層の光学特性を調整することができる。例えば、望ましい屈折率、組成および厚みのマトリクスを使用することにより反射損失および望ましくない眩光を有効に低減させることができる。

【0099】

典型的に、マトリックスは、光学的に明澄な材料である。材料は、その材料の光透過率が可視領域（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）において少なくとも８０％である場合、光学的に明澄とみなされる。別段の指示が無い限り、本明細書に記載する透明導電体中のすべての層（基板を含む）は、好ましくは、光学的に明澄である。マトリックスの光学的明澄度は、典型的に、多数の因子によって決定され、それらとしては、限定ではないが次のものが挙げられる：屈折率（ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ ｉｎｄｅｘ：ＲＩ）、厚み、厚み全体にわたってのＲＩの一致性、表面（界面を含む）反射、およびヘイズ（表面粗度および／または埋め込まれた粒子によって引き起こされる散乱損失）。

【0100】

一定の実施形態において、マトリックスは、バインダである、すなわち、マトリックスは、最初はナノ構造体とともにインク組成物に分散されている。これらの実施形態において、用語「マトリックス」および「バインダ」は、交換可能である。基板上への堆積後、インク組成物の揮発成分を除去または蒸発させるとマトリックスは硬化する。

【0101】

他の実施形態では、インク組成物を基板上に堆積させた後、マトリックスを形成する。これに関しては、ナノ構造体を懸濁させるための媒体を提供することに加えて、マトリックスは、それらのナノ構造体の上に位置する保護層またはオーバーコートになることもできる。米国特許第８，０４９，３３３号明細書（これは、その全体が参照により本明細書に援用されている）は、マトリックス形成についての詳細な説明を提供している。

【0102】

一定の実施形態において、マトリックスは、約１０ｎｍから５μｍ厚、約２０ｎｍから１μｍ厚、または約５０ｎｍから２００ｎｍ厚である。他の実施形態において、マトリックスは、約１．３から２．５、または約１．３５から１．８の屈折率を有する。

【0103】

一定の実施形態において、マトリックスはポリマーであり、これはポリマーマトリックスとも呼ばれる。光学的に明澄なポリマーは、当該技術分野において公知である。好ましくは、前記ポリマーは、架橋性であり、または再流動性（例えば、加熱による硬化後に流動可能）である。適するポリマーマトリックスの例としては、ポリアクリル樹脂、例えばポリメタクリレート（好ましくは、ポリ（メチルメタクリレート））、ポリアクリレートおよびポリアクリロニトリル、ポリビニルアルコール、ポリエステル（例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエステルナフタレート、およびポリカーボネート）、高い芳香族度を有するポリマー、例えばフェノール樹脂またはクレゾール−ホルムアルデヒド（Ｎｏｖｏｌａｃｓ（登録商標））、ポリスチレン、ポリビニルトルエン、ポリビニルキシレン、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリスルフィド、ポリスルホン、ポリフェニレンおよびポリフェニレンエーテル、ポリウレタン（ＰＵ）、エポキシ、ポリオレフィン（例えば、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、および環式オレフィン）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンコポリマー（ＡＢＳ）、セルロース樹脂、シリコーンおよび他のケイ素含有ポリマー（例えば、ポリシルセスキオキサンおよびポリシラン）、ポリビニルクロリド（ＰＶＣ）、ポリアセテート、ポリノルボルネン、合成ゴム（例えば、ＥＰＲ、ＳＢＲ、ＥＰＤＭ）、ならびにフルオロポリマー（例えば、ポリビニリデンフルオリド、ポリテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）またはポリヘキサフルオロプロピレン）、フルオロオレフィンと炭化水素オレフィンのコポリマー（例えば、Ｌｕｍｉｆｌｏｎ（登録商標））、および非晶質フルオロカーボンポリマーまたはコポリマー（例えば、旭硝子株式会社（Ａｓａｈｉ Ｇｌａｓｓ Ｃｏ．）によるＣＹＴＯＰ（登録商標）、またはＤｕ ＰｏｎｔによるＴｅｆｌｏｎ（登録商標）ＡＦ）が挙げられるが、これらに限定されない。

【0104】

他の実施形態において、マトリックスは、無機材料である。例えば、シリカ、ムライト、アルミナ、ＳｉＣ、ＭｇＯ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２、Ａｌ２Ｏ_３−ＳｉＯ_２、ＭｇＯ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−Ｌｉ_２Ｏまたはそれらの混合物のゾル・ゲルマトリックスを使用することができる。

【0105】

一定の実施形態では、マトリックス自体が導電性である。例えば、マトリックスは、導電性ポリマーである場合がある。導電性ポリマーは、当該技術分野において周知であり、それらとしては、限定ではないが、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）、ポリアニリン、ポリチオフェン、およびポリジアセチレンが挙げられる。

【0106】

反射防止層
反射防止層は、屈折率整合原理に基づくレイリー膜（Ｒａｙｌｅｉｇｈ’ｓ ｆｉｌｍ）の形をとる場合もあり、または弱め合う干渉に基づく干渉膜である場合もある。

【0107】

レイリー膜は、異なる屈折率を有する２つの層、例えば（ＯＬＥＤの）基板と有機層、の間に介在する薄膜である。この反射防止層の屈折率は、基板のものと有機層のものの間から選択される（すなわち、「屈折率整合」）値である。この反射防止層の存在は、基板の屈折率と有機層の屈折率の大きな差を緩和し、かくてそれらのそれぞれの界面での内部反射を低減させる。

【0108】

様々な実施形態において、反射防止層は、１．５〜１．８の範囲、または１．５５〜１．６の範囲、または１．６〜１．６５の範囲、または１．６５〜１．７、もしくは１．７〜１．７５、もしくは１．７５〜１．８の範囲の屈折率を有することができる。

【0109】

反射防止層は、典型的には光学的に透明であり、２００ｎｍから２マイクロメートルの間の厚みを有する。

【0110】

好ましい実施形態において、反射防止層は、ポリイミド層である。典型的に、ポリイミドは（それらの特異的化学部分に関して）、約１．６の屈折率を有し、この値は、典型的な基板（例えば、ガラス）のものと、該基板のものよりはるかに高い屈折率を有する傾向がある有機スタックのものとの間である。

【0111】

典型的には、スピンコーティング、スロット・ダイ・コーティングまたはグラビアコーティングなどを含む当該技術分野において公知の方法に従って反射防止層を基板上に堆積することができる。

【0112】

屈折率整合レイリー膜の代替として、多層干渉膜を使用することもできる。かかる干渉膜は、典型的に、低屈折率材料と高屈折率材料の交互層を含み、その膜厚を透過される波長に依存して選択および最適化することができる。

【0113】

発光層
発光層は、１つの実施形態によると、ＯＬＥＤ内の有機スタックの一成分である。発光層は、電流をアノード（３０）とカソードの間に流したときに光を放射することができる有機材料であり得る。好ましくは、発光層は、リン光放射性材料を含有するが、蛍光放射性材料を使用することもできる。リン光材料は、かかる材料と関連づけられるより高い発光効率のため好ましい。発光層はまた、電子、正孔および／または励起子を捕捉することができる放射性材料がドープされた、電子および／または正孔を輸送することができるので、励起子は、該放射性材料から光電子放射メカニズムによって緩和する。発光層は、単一の材料、すなわち輸送特性と放射特性を併せ持つ材料を含むことができる。

【0114】

光活性層
光活性層は、光を電気に直接変換するＰＶセルの光吸収成分である、有機スタックの１タイプでもある。

【0115】

光活性層は、次の半導体材料のうちの１つ以上であり得る：単結晶シリコン、多結晶シリコン、非晶質シリコン、テルル化カドミウム、およびセレン化／硫化インジウム銅。他の適する材料としては、有機色素の薄膜層、および／または有機ポリマーが挙げられる。あるいは、ナノ結晶または量子ドット（電子が閉じ込められたナノ粒子）を光吸収材料として使用することができる。

【0116】

光活性層は、単層である場合もあり、またはより典型的には、異なる光吸収および電荷分離メカニズムを利用するために多数の物理的構成のものである場合もある。

【0117】

散乱中心
本明細書において用いる場合、散乱中心は、光散乱を生じさせる不活性材料である光散乱材料によって形成される。前記光散乱材料としては、例えば、微粒子状散乱媒体または散乱促進剤（例えば、前駆体）が挙げられる。

【0118】

一定の実施形態において、前記光散乱材料は微粒子の形態であり、該微粒子は「光散乱粒子」とも呼ばれ、該粒子をポリイミドのコーティング溶液に直接組み込むことができる。そのポリイミド溶液を基板上にコーティングした後、光散乱粒子は、ポリイミド膜にランダムに分布している。

【0119】

前記光散乱粒子は、好ましくはマイクロメートルサイズの粒子であり、またはさらに好ましくはナノサイズの粒子である。典型的に、前記粒径は、１ｎｍから数マイクロメートルの範囲であり、好ましくは、１０ｎｍ〜８００ｎｍ、１０ｎｍ〜６００ｎｍ、１０ｎｍ〜４００ｎｍ、または１０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲である。さらに典型的には、前記粒径は、１ｎｍ〜１００ｎｍの範囲である。

【0120】

前記光散乱粒子は、無機材料であってもよく、この無機材料は、導電性であることもあり、半導電性であることもあり、または非導電性であることもある。典型的に、前記光散乱材料の屈折率は、高い（例えば、１．６より高い、またはさらに典型的には、１．７より高い、またはさらに典型的には、約１．８である）べきである。適する光散乱粒子の例としては、限定ではないが、ＳｉＯ_ｘ、ＡｌＯ_ｘ、ＩｎＯ_ｘ、ＳｎＯ_ｘ、ＺｎＯ_ｘ、ＡｌドープＺｎＯ_ｘ（ＡＺＯ）、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、ＳｂドープＳｎＯ_ｘ（ＡＴＯ）、ＴｉＯ_ｘ、ＳｉＣ、フッ素ドープＳｎＯ_ｘ（ＦＴＯ）、およびこれらに類するものが挙げられる。より高屈折率の粒子の例としては、ＴｉＯ_ｘ、ＡｌＯ_ｘ、およびＺｎＯ_ｘが挙げられる。導電性粒子の例としては、ＩＴＯ、ＡＺＯ、ＡＴＯ、およびこれらに類するものが挙げられる。異なる酸化比（化学量論比およびしたがってドーピングレベル）を、特に３つ以上の元素を含む系（例えば、ＡＺＯ、ＡＴＯ、ＩＴＯ）に関しては、使用することができる。詳細にはおよび好ましい実施形態では、かかる材料、組成およびドーピングレベルは、散乱添加剤のために使用することができ、ならびにまた、導電性ナノ構造網と隣接半導体（例えば、ＰＶスタック中のａ−Ｓｉ、ｕｍ−Ｓｉ層）の間の適する緩衝材および界面層として作用することができる。例えば、限定ではないが、ＡｄＮａｎｏ（登録商標）ＺｎＯ ２０およびＡｄＮａｎｏ（登録商標）Ｚ８０５ナノ粒子ならびにＡｄＮａｎｏ（登録商標）ＺｎＯ脱イオン水ベース分散液をこのようにして使用することができる。

【0121】

光散乱材料のさらなる記載を米国特許出願公開第２００１／０１６３４０３号明細書において見つけることができ、この参考文献はその全体が参照により本明細書に援用されている。

【0122】

基板
従来のＯＬＥＤに適する任意の基板が本開示の様々な実施形態にも適する。硬質基板の例としては、ガラス、ポリカーボネート、アクリル樹脂、およびこれらに類するものが挙げられる。

【0123】

可撓性基板の例としては、ポリエステル（例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエステルナフタレート、およびポリカーボネート）、ポリオレフィン（例えば、線状、分岐および環式ポリオレフィン）、ポリビニル（例えば、ポリビニルクロリド、ポリビニリデンクロリド、ポリビニルアセタール、ポリスチレン、ポリアクリレート、およびこれらに類するもの）、セルロースエステル基材（例えば、三酢酸セルロース、および酢酸セルロース）、ポリスルホン、例えばポリエーテルスルホン、ポリイミド、シリコーン、ならびに他の従来のポリマーフィルムが挙げられるが、これらに限定されない。

【実施例】

【0124】

実施例１：銀ナノワイヤの合成
銀ナノワイヤを、例えばＹ．Ｓｕｎ、Ｂ．Ｇａｔｅｓ、Ｂ．Ｍａｙｅｒｓ、およびＹ．Ｘｉａ、「Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｓｉｌｖｅｒ ｎａｎｏｗｉｒｅｓ ｂｙ ｓｏｆｔ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」、Ｎａｎｏｌｅｔｔｅｒｓ ２（２）：１６５−１６８、２００２に記載されている「ポリオール」法に従って、ポリ（ビニルピロリドン）（ＰＶＰ）の存在下でエチレングリコールに溶解した硝酸銀を還元することにより合成した。同時係属の共有米国特許出願第１１／７６６，５５２号明細書に記載されている改良ポリオール法は、従来の「ポリオール」法でより高収率でより均一な銀ナノワイヤを生成する。この出願は、その全体が参照により本明細書に援用されている。結果として得られるナノワイヤは、主として約１３μｍから約１７μｍの長さおよび約３４ｎｍから約４４ｎｍの直径を有した。

【0125】

実施例２：導電性ナノ構造体のコーティング組成物の標準的調製法
金属ナノワイヤを堆積させるための典型的なコーティング組成物は、重量で、０．００２５％から０．１％界面活性剤（例えば、好ましい範囲は、ＺＯＮＹＬ（登録商標）ＦＳＯ−１００については０．００２５％から０．０５％である）、０．０２％から４％粘度調整剤（例えば、好ましい範囲は、ヒドロキシプロピルメチルセルロール（ＨＰＭＣ）については０．０２％から０．５％である）、９４．５％から９９．０％溶媒、および０．０５％から１．４％金属ナノワイヤを含む。

【0126】

前記コーティング組成物を所望のナノワイヤ濃度に基づいて調製することができ、この濃度は、基板上に形成される最終導電性膜の充填密度の指数である。

【0127】

前記コーティング組成物を、例えば、同時係属米国特許出願第１１／５０４，８２２号明細書に記載されている方法に従って基板に堆積させることができる。

【0128】

当業者には理解されるように、他の堆積技術、例えば、狭チャネルによって計量供給される沈降流、ダイフロー、斜面流下、スリットコーティング、グラビアコーティング、マイクログラビアコーティング、ビーズコーティング、浸漬コーティング、スロット・ダイ・コーティング、およびこれらに類するものを利用することができる。印刷技術を用いて、パターンを有するまたは有さない基板上にインク組成物を直接印刷することもできる。例えば、インクジェット、フレキソ印刷およびスクリーン印刷を利用することができる。流体の粘度およびせん断挙動はもちろんナノワイヤ間の相互作用も、堆積されるナノワイヤの分布および相互接続性に影響を及ぼし得ることは、さらに理解される。

【0129】

分散されている実施例１において作製したような銀ナノワイヤと、界面活性剤（例えば、Ｔｒｉｔｏｎ）と、粘度調整剤（例えば、低分子量ＨＰＭＣ）と水とを含むサンプル導電性ナノ構造体分散液を調製した。最終分散液は、（重量で）約０．４％銀および０．４％ＨＰＭＣを含んだ。この分散液を（ニートでまたは希釈して）光散乱材料（例えば、粒子形態のもの）と直接併用して、コーティング溶液を形成することができる。あるいは、前記分散液を光散乱材料の分散液と併用して、コーティング溶液を形成することができる。

【0130】

実施例３
ポリイミドコーティング溶液（例えば、ＳＵＮＥＶＥＲポリイミド（０８２１型））を先ず基板上に堆積させ、１５００ｒｐｍで回転させ、その後、９０℃で乾燥させ、３０分間、２００℃で硬化させた。得られたサンプルのヘイズおよび透過率は、それぞれ０．１％および９２．１％であった。１．２マイクロメートルの膜厚が測定された。

【0131】

実施例４
銀ナノワイヤを反射防止層、例えばポリイミド膜、上に堆積させて、導電性膜を形成した。標準ナノワイヤ懸濁液（０．４％ＡｇＮＷ、０．４％ＬＭｗ ＨＰＭＣ、２５０ｐｐｍ Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ）を実施例２に従って先ず調製した。そのポリイミド膜上のコーティング溶液を１０００ｒｐｍで回転させ、その後、９０秒間、５０℃で乾燥させ、９０秒間、１４０℃でアニールした。得られたシート抵抗は、９オーム／ｓｑであり、透過率は８７．５％およびヘイズは３．９％である。

【0132】

ポリイミド層の無いデバイス、すなわち、ナノワイヤをガラス上に直接堆積させたデバイスと比較して、光学データはもちろん、シート抵抗も、実質的に同一であった。反射防止層は、ナノ構造層の光学的および電気的性能に影響を及ぼさない。

【0133】

上で説明した様々な実施形態を組み合わせてさらなる実施形態を提供することができる。本明細書において言及するおよび／または出願データシートに収載する米国特許、米国特許出願公開、米国特許出願、外国特許、外国特許出願および非特許文献のすべては、それら全体が参照により本明細書に援用されている。前記様々な特許、出願および出版物の概念を利用するために必要に応じて前記実施形態の態様を修飾して、なおさらなる実施形態を提供することができる。

【0134】

上記「発明を実施するための形態」にかんがみて前記実施形態にこれらおよび他の変更を加えることができる。一般に、後続の請求項において用いる用語は、本明細書および本請求項に開示する特定の実施形態に本請求項を限定するものと解釈すべきではなく、かかる請求項が内含する等価物の全範囲とともにすべての可能な実施形態を含むものと解釈すべきである。したがって、本請求項は、本開示によって限定されない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図9D】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】