JP2003504821A - デバイス層の機械的パターン化 - Google Patents

デバイス層の機械的パターン化

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JP2003504821A JP2001509072A JP2001509072A JP2003504821A JP 2003504821 A JP2003504821 A JP 2003504821A JP 2001509072 A JP2001509072 A JP 2001509072A JP 2001509072 A JP2001509072 A JP 2001509072A JP 2003504821 A JP2003504821 A JP 2003504821A
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Abstract

(57)【要約】 所望のパターンを有するスタンプを使用してデバイス層を機械的にパターン化することよりなるデバイスの製造方法。デバイス層をプラスチックもしくはポリマー基板上に形成する。スタンプを、デバイス層をパターン化するが、非パターン化領域内でデバイス層をクラッキングしない荷重で基板に対してプレスする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】発明の分野 本発明は、デバイスの製造に関する。より詳細には、本発明は、基板上のデバ
イス層をパターン化することに関する。
【0002】発明の背景 デバイス製造の際には、基板上に単数又は複数のデバイス層が形成される。こ
れらの層は、該層は、基板の表面上に順番に堆積されかつパターンを形成するた
めにパターン化される。該層に、基板の表面のパターンを形成するために、順次
に堆積及びパターン化される。該層は、所望のパターンを形成するために個別に
及び/又は層の組合せとしてパターン化することができる。該パターンは、デバ
イスを作る所望の機能を実施する素子として働く。
【0003】 特別の重要性を有する1つのタイプのデバイスは、発光ダイオード(LED)
である。典型的には、LEDピクセルは、機能スタックを形成するために2つの
電極の間に挟まれた1つ以上の機能層を有する。電荷キャリアは、両者の電極か
ら注入される。これらの電荷キャリアは、単数又は複数の機能層内で再結合し、
可視放射を放出させる。最近では、有機LED(OLED)を形成するために有
機機能層を利用することが重要な利点を有するようになった。このようなデバイ
スは、約0.3〜1.1mmの厚さを有する硬質ガラス基板上に製造される。
【0004】 典型的には、OLEDデバイスは、フラットパネルディスプレイ(FPD)の
ような、ディスプレイを形成するために配列された複数のOLEDピクセルから
なる。ピクセル化デバイスは、例えば基板上に形成された複数の第1の電極スト
リップを含む。該ストリップは、第1の方向で配列されている。第1の電極スト
リップ上に、多くの有機層の1つが形成されている。有機層上には第2の方向で
、複数の第2の電極ストリップが形成されている。典型的には、第1と第2の電
極ストリップは、互いに直行している。第1と第2の電極ストリップの交差がL
EDピクセルを形成する。
【0005】 電極層をパターン化することにより、基板上に第1の電極ストリップが形成さ
れる。通常、電極層はホトリソグラフィー及びエッチング方法によりパターン化
される。例えば、感光性レジスト層が電極上に堆積される。該レジスト層は、マ
スクにより規定される所望のパターンを有する放射で露光される。現像後に、所
望されないレジストは除去されて、その下の電極の部分を露出する。露出部分は
ウエットエッチングにより除去され、電極層上に所望のパターンが後に残る。よ
って、電極をパターン化するための通常の技術は、ロープロセス時間(raw proc
ess time)及び製造コストを含む多数の工程を増大する。
【0006】 前記言及により明白にされているように、デバイス層をパターン化するための
簡略化された方法を提供することが所望される。
【0007】発明の総括 本発明は、デバイス製造中に基板上のデバイス層をパターン化することに関す
る。本発明によれば、デバイス層のパターン化を上部にパターンを有するスタン
プを使用して達成する。該パターンは、デバイス層をパターン化するためにデバ
イス層の厚さよりも大きい高さを有する突起によって形成する。該スタンプを、
デバイス層をパターン化する荷重下で基板の表面に対してプレスする。該荷重は
、パターン化される領域のエッジをクラッキングするが、非パターン化領域をク
ラッキングしないように精確に制御するように選択する。
【0008】発明の有利な実施例 本発明は、一般的にデバイスの製造に関する。特に、本発明は、基板上のデバ
イス層、特に延性もしくはフレキシブルな基板上に形成されたデバイス層をパタ
ーン化する方法を開示する。本発明によっては、種々のタイプのデバイスを形成
することができる。例えば、電気、機械、又は電気機械デバイスを形成すること
ができる。また、本発明は、マイクロエレクトロ機械系(MEMS)の製造にお
いても使用可能である。1実施例においては、ピクセル化有機LEDデバイスを
形成するための方法が提供される。
【0009】 図1は、OLEDピクセルの断面図を示す。図示されているように、基板10
1が設けられている。該基板LEDピクセルのための支持体を準備する。導電性
層110及び150の間に形成された1つ以上の有機機能層120からなる機能
スタックを、基板上に形成し、LEDピクセルを構成する。導電性層110はア
ノードとして働きかつ導電性層150はカソードとして働く。
【0010】 複数のLEDピクセルを、FPDを形成するために基板上に配列することもで
きる。該FPDは、セルラー・フォーン、セルラー・スマート・フォーン、パー
ソナル・オルガナイザー、ページャー、公告パネル、タッチ・スクリーン・ディ
スプレイ、テレコンファレンシング装置、マルチメディア装置、虚像リアリティ
製品、及びディスプレイ・キオスクを含む種々の消費者電子製品において使用さ
れる。
【0011】 図2〜5は、デバイスを製造する際に基板上のデバイス層をパターン化する方
法を示す。1実施例においては、製造されたデバイスは、ピクセル化されたOL
EDデバイスからなる。センサアレイを含む、電気及び/又は機械デバイスのよ
うな他のタイプのデバイスの形成も有用である。
【0012】 図2に関して言及すれば、基板201を準備し、その上にデバイスの活性素子
を形成する。該基板は、プラスチックもしくはポリマー材料からなる。1実施例
においては、基板は、フレキシブルデバイスを形成するためにポリ(エチレンテ
レフタレート)(PET)又はポリエステルのようなフレキシブルな基板からな
る。基板は、例えばOLEDディスプレイのためのディスプレイ表面として働く
ために透明な基板からなっていてもい。また、フレキシブルなディスプレイを形
成するためのフレキシブルな透明基板の使用も可能である。種々のタイプのプラ
スチック基板、例えばPET、ポリ(ブチレンテレフタレート)(PBT)、ポ
リ(エチレンナフタレート)(PEN)、ポリカーボネート(PC)、ポリイミ
ド(PI)、ポリスルホン(PSO)、及びポリ(p−フェニレンエーテルスル
ホン)(PES)も使用可能である。ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(
PP)、ポリ(ビニルクロリド)(PVC)、ポリスチレン(PS)及びポリ(
メチルメチレアクリレート)(PMMA)を使用することもできる。
【0013】 1実施例においては、基板は、活性素子を支持するために製造工程中に十分な
機械的統合体を提供すると同時に、薄いデバイスを生じるために薄いべきである
。有利には、基板は、製造工程中に十分な機械的統合体を提供すると同時に可能
な限り薄いべきである。基板厚さは、例えば約20〜200μmである。より厚
い基板も使用可能である。例えばデバイス厚さ及び可撓性が問題にならない場合
には、より熱い基板を使用することができる。
【0014】 基板上に、デバイス層210を形成する。デバイス層は、例えば導電性層から
なる。誘電体又は半導体のような別のタイプのデバイス層を使用することもでき
る。1実施例においては、デバイス層は、LEDデバイスのための電極として役
立つ透明な導電性層からなる。透明な導電性層は、酸化インジウムスズ(ITO
)からなる。ITOは、LEDデバイスの透明なデバイスの形成において有用で
ある。酸化亜鉛又は酸化インジウム亜鉛を含む、別の透明な導電性層も有用であ
る。デバイス層を形成するためには、真空蒸着(PVD)、化学気相成長(CV
D)又はプラズマCVD(PECVD)のような種々の技術を使用することがで
きる。層は、基板上に約例えば100nmの厚さまで堆積させる。該厚さはもち
ろん設計要求に基づき変動することができる。
【0015】 表面231上に所望のパターンを有するスタンプ280を準備する。該パター
ンは、表面231上に突起285として形成されている。スタンプは、スチール
、シリコン、又はセラミックから製造されている。十分に硬質である別の材料を
、スタンプを形成するために使用することができる。
【0016】 1実施例においては、パターンは、デバイス層の厚さよりも深い。このことは
デバイス層の固有のパターン化を保証する。しかしながら、突起の高さがは基板
の支持機能に危険を及ぼすであろう高さよりも低いべきである。1実施例におい
ては、突起の高さは、デバイス層の厚さの少なくとも約2〜10倍、有利にはデ
バイス層の5〜10倍である。例えば、突起の高さは、厚さ100mmのデバイ
ス層のためには約0.5〜1μmである。突起の高さは、基板の機械的特性及び
厚さに基づき最適化することができる。
【0017】 図3について言及すれば、基板201に対してスタンプを押し付ける荷重をス
タンプ280に加える。これにより、スタンプ上のパターンが基板に転写される
。スタンプに加えられる荷重は、パターン化される際に活性又は非パターン化領
域においてデバイス層210にクラッキング生じるのを阻止するために十分であ
る。1実施例においては、荷重の正味圧力は、典型的なポリマー基板のためには
約200〜400MPaである。一般に、必要とされる正味圧力は、基板材料の
降伏強度を約1.1倍越えるべきである。
【0018】 図4について言及すれば、スタンプが基板から持ち上げられている。図示され
ているように、スタンプ上のパターンがデバイス層上に転写されている。1実施
例では、デバイス層を基板上に電極ストリップを形成するためにパターン化する
。デバイスを形成するためには、通常の処理を継続する。
【0019】 1実施例においては、該プロセスをOLEDデバイスのOLEDピクセルを製
造するために継続する。OLEDピクセルの製造は、例えば米国特許第4,72
0,432号明細書及びBrroughes et. al, Nature 347 (1990) 539に記載されて
おり、これらは全ての目的のための引用によって本願発明に組み込まれる。これ
は、例えば共役ポリマー又はAlqのような単数又は複数の有機機能層を電極
上に堆積させることを含む。別のタイプの有機層も使用可能である。有利には、
電極上に複数の機能層を形成する。該機能層の上に、アルミニウムのような金属
又は別の導電性材料からなる第2の電極ストリップを形成する。該第2の電極ス
トリップは、典型的には底部電極ストリップに対して直行している。底部電極に
対して対角線方向にある第2の電極ストリップを設けることも有効である。上部
及び底部電極ストリップの交差は、OLEDピクセルを形成する。電極ストリッ
プを形成するためには、種々の技術を使用することができる。例えば、第2の電
極ストリップを選択的堆積技術により形成することができる。選択的に、ストリ
ップを形成するために上部電極層を選択的にパターン化することにより形成する
ことができる。
【0020】 選択的実施例においては、スタンプ上のパターンを、並行処理のために複数の
デバイスを有するように形成することができ、それによりデバイス当たり処理時
間が短縮される。スタンプパターンは、種々の技術により形成することができる
。このような技術は、例えばグラインディング又はホトリソグラフィー及びエッ
チング法を包含する。
【0021】 図5は、本発明の別の実施例を示す。図示されているように、所望のパターン
585を備えたドラム580からなるスタンプを準備する。該ドラムスタンプを
、リール・ツー・リール加工法で使用する。上部に形成されたデバイス層510
を有する長いフレキシブル基板501を準備する。基板をドラムにより並進させ
、一方回転下にプレスし、デバイス層をパターン化する。図示されているように
、基板は右から左の方向に並進させ、かつドラムスタンプは時計回り方向で回転
させる。基板が並進される方向を逆転させることも使用可能である。リール・ツ
ー・リール加工法は、デバイスの並行加工を可能にする。
【0022】 本発明を特に種々の実施例を参照して示しかつ記載してきたが、当業者によれ
ば、本発明の思想及び範囲を逸脱すること無く本発明に修正及び変更を施すこと
ができることは自明のことである。従って、本発明の範囲は、前記発明の詳細な
説明の記載により制限されるものではなく、特許請求の範囲とそれらの等価思想
の全範囲とを加えたものより制限されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 有機ピクセルLEDを示す図である。
【図2】 本発明の1実施例に基づくデバイス層をパターン化する方法を示す図である。
【図3】 本発明の1実施例に基づくデバイス層をパターン化する方法を示す図である。
【図4】 本発明の1実施例に基づくデバイス層をパターン化する方法を示す図である。
【図5】 デバイス層をパターン化する選択的方法を示す図である。
【符号の説明】
101,201 基板、 105 機能スタック、 110,150 導電性
層、 120 有機機能層、 210,510 デバイス層、 280 スタン
プ、 231 表面、 285 突起、 501 フレキシブル基板、 580 ドラム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,UG,ZW),E A(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ,BA ,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,CU, CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB,GE,G H,GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP ,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR, LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK,MN,M W,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD ,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM,TR, TT,UA,UG,US,UZ,VN,YU,ZA,Z W (72)発明者 エヴァルト カール ミヒャエル ギュン ター シンガポール国 シンガポール メイプル ウッズ ナンバー03−11 ブキート ティ マー ロード 991 (72)発明者 チェン ツォン シンガポール国 シンガポール ナンバー 11−39 ブキート バトク イースト ア ヴェニュー 5 ブロック 233 (72)発明者 ブライアン コッターレル シンガポール国 シンガポール ローロン サーハド 55 Fターム(参考) 3K007 AB18 BA07 CA06 DB03 FA00 5F041 AA42 CA12 CA45 CA46 CA64 CA88 CA98 DB08 FF06

Claims (61)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 デバイスの製造において、デバイスをパターン化する方法が
    、 表面にデバイス層を有する基板を準備し、かつ 該デバイス層を、基板に対してパターンを有するスタンプをプレスすることによ
    りパターン化する ことよりなるデバイスの製造方法。
  2. 【請求項2】 デバイスが有機LEDデバイスからなる請求項1記載の方法
  3. 【請求項3】 基板がポリマー基板からなる請求項2記載の方法。
  4. 【請求項4】 基板がフレキシブル又は延性の基板からなる請求項3記載の
    方法
  5. 【請求項5】 基板が透明な基板からなる請求項4記載の方法。
  6. 【請求項6】 デバイス層が透明な導電性層からなる請求項5記載の方法。
  7. 【請求項7】 透明な導電性層が導電性酸化物からなる請求項6記載の方法
  8. 【請求項8】 導電性酸化物が酸化インジウムスズからなる請求項7記載。
  9. 【請求項9】 パターンをスタンプの表面の突起によって形成する請求項8
    記載の方法。
  10. 【請求項10】 デバイス層のパターン化が、基板上の低い電極を形成する
    請求項9記載の方法。
  11. 【請求項11】 突起がデバイス層より大きい高さを有する請求項10記載
    の方法。
  12. 【請求項12】 突起の高さが、デバイス層の厚さよりも少なくとも約2〜
    10倍大きい請求項11記載の方法。
  13. 【請求項13】 スタンプを、デバイス層の非パターン化領域内でクラッキ
    ングが生じない負荷で基板表面に対してプレスする請求項12記載の方法。
  14. 【請求項14】 荷重が、基体の降伏強度の約1.10倍よりも大きい正味
    圧力を有する請求項13記載の方法。
  15. 【請求項15】 さらにOLEDピクセルを形成するために処理することよ
    りなる請求項14記載の方法。
  16. 【請求項16】 OLEDを形成するための処理が、 低い電極上に少なくとも1つの有機機能層を形成し、かつ 有機機能層上に上方電極を形成し、その際有機機能層を上方と下方電極が挟むO
    LEDピクセルを形成する ことよりなる請求項15記載の方法。
  17. 【請求項17】 基板が透明な基板からなる請求項3記載の方法。
  18. 【請求項18】 デバイス層が透明な導電性層からなる請求項17記載の方
    法。
  19. 【請求項19】 パターンを、スタンプの表面上の突起により形成する請求
    項18記載の方法。
  20. 【請求項20】 デバイス層のパターン化が、基板上に低い電極を形成する
    請求項19記載の方法。
  21. 【請求項21】 突起が、デバイス層の厚さよりも大きい高さを有する請求
    項20記載の方法。
  22. 【請求項22】 スタンプを、デバイス層の非パターン化領域内でクラッキ
    ングが生じない負荷で基板表面に対してプレスする請求項21記載の方法。
  23. 【請求項23】 さらにOLEDピクセルを形成するために処理することよ
    りなる請求項22記載の方法。
  24. 【請求項24】 OLEDピクセルを形成する処理が、 低い電極上に少なくとも1つの有機機能層を形成し、かつ 有機機能層上に上方電極を形成し、その際有機機能層を上方と下方電極が有機機
    能層を挟むOLEDピクセルを形成する ことよりなる請求項23記載の方法。
  25. 【請求項25】 デバイス層が導電性層からなる請求項3記載の方法。
  26. 【請求項26】 パターンを、スタンプの表面上の突起により形成する請求
    項25記載の方法。
  27. 【請求項27】 デバイス層のパターン化が、基板上に低い電極を形成する
    請求項26記載の方法。
  28. 【請求項28】 突起が、デバイス層の厚さよりも大きい高さを有する請求
    項27記載の方法。
  29. 【請求項29】 スタンプを、デバイス層の非パターン化領域内でクラッキ
    ングが生じない負荷で基板表面に対してプレスする請求項28記載の方法。
  30. 【請求項30】 さらにOLEDピクセルを形成するために処理することよ
    りなる請求項29記載の方法。
  31. 【請求項31】 OLEDピクセルを形成する処理が、 低い電極上に少なくとも1つの有機機能層を形成し、かつ 有機機能層上に上方電極を形成し、その際有機機能層を上方と下方電極が有機機
    能層を挟むOLEDピクセルを形成する ことよりなる請求項30記載の方法。
  32. 【請求項32】 基板が、ポリエステル、ポリ(エチレンテレフタレート)
    、ポリ(ブチレンテレフタレート)、ポリ(エチレンナフタレート)、ポリエチ
    レンエステレフタレート、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリスルホン、ポリ
    (p−フェニレンエーテルスルホン)、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ(
    ビニルクロリド)、ポリスチレン、及びポリ(メチルメチレアクリレート)から
    なる群から選択される材料である請求項2記載の方法。
  33. 【請求項33】 デバイス層が導電性層からなる請求項32記載の方法。
  34. 【請求項34】 パターンをスタンプの表面上の突起により形成し、該パタ
    ーンを基板上に低い電極を形成するために使用する請求項33記載の方法。
  35. 【請求項35】 突起が、デバイス層を形成するためにデバイス層の厚さよ
    りも大きい高さを有する請求項34記載の方法。
  36. 【請求項36】 スタンプを、デバイス層の非パターン化領域内でクラッキ
    ングが生じない負荷で基板表面に対してプレスする請求項35記載の方法。
  37. 【請求項37】 さらに、 低い電極上に少なくとも1つの有機機能層を形成し、かつ 有機機能層上に上方電極を形成し、その際有機機能層を上方と下方電極が挟むO
    LEDピクセルを形成する ことよりなる、OLEDピクセルを形成する処理からなる請求項36記載の方法
  38. 【請求項38】 基板がポリマー基板からなる請求項1記載の方法。
  39. 【請求項39】 パターンを、スタンプに表面上の突起により形成する請求
    項38記載の方法。
  40. 【請求項40】 突起がデバイス層の厚さよりも大きな高さを有する請求項
    39記載の方法。
  41. 【請求項41】 突起の高さがデバイス層の厚さよりも少なくとも約5〜1
    0倍大きい請求項40記載の方法。
  42. 【請求項42】 スタンプを、デバイス層の非パターン化領域内でクラッキ
    ングが生じない負荷で基板表面に対してプレスする請求項41記載の方法。
  43. 【請求項43】 荷重が、基体の降伏強度の約1.1倍よりも大きい正味圧
    力を有する請求項42記載の方法。
  44. 【請求項44】 さらにデバイスを形成するための処理からなる請求項43
    記載の方法。
  45. 【請求項45】 デバイスが、電気デバイス、機械デバイス、電気機械デバ
    イス、及びマイクロエレクトロ機械系からなる群から選択されるデバイスからな
    る請求項44記載の方法。
  46. 【請求項46】 スタンプを、デバイス層の非パターン化領域内でクラッキ
    ングが生じない負荷で基板表面に対してプレスする請求項40記載の方法。
  47. 【請求項47】 さらにデバイスを形成するための処理からなる請求項46
    記載の方法。
  48. 【請求項48】 デバイスが、電気デバイス、機械デバイス、電気機械デバ
    イス、及びマイクロエレクトロ機械系からなる群から選択されるデバイスからな
    る請求項47記載の方法。
  49. 【請求項49】 基板が、ポリエステル、ポリ(エチレンテレフタレート)
    、ポリ(ブチレンテレフタレート)、ポリ(エチレンナフタフタレート)、ポリ
    エチレンエステレフタレート、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリスルホン、
    ポリ(P−フェニレンエーテルスルホン)、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポ
    リ(ビニルクロリド)、ポリスチレン、及びポリ(メチルメチレアクリレート)
    からなる群から選択される材料である請求項1記載の方法。
  50. 【請求項50】 パターンをスタンプの表面の突起によって形成する請求項
    49記載の方法。
  51. 【請求項51】 突起が、デバイス層をパターン化するためにデバイス層の
    厚さよりも大きい高さを有する請求項50記載の方法。
  52. 【請求項52】 スタンプを、デバイス層の非パターン化領域内でクラッキ
    ングが生じない負荷で基板表面に対してプレスする請求項51記載の方法。
  53. 【請求項53】 さらにデバイスを形成するための処理からなる請求項52
    記載の方法。
  54. 【請求項54】 パターンを有するドラムからなるスタンプを回転させ、か
    つ デバイスをパターン化するためにスタンプを回転させる際に、基板をその上のデ
    バイスと一緒に並進させる ことを特徴とするパターン化方法。
  55. 【請求項55】 基板がポリマー基からなる請求項1記載の方法。
  56. 【請求項56】 パターンをスタンプの表面の突起によって形成する請求項
    55記載の方法。
  57. 【請求項57】 突起が、デバイスをパターン化するためにデバイス層の厚
    さよりも大きい高さを有する請求項56記載の方法。
  58. 【請求項58】 スタンプを、デバイス層の非パターン化領域内でクラッキ
    ングが生じない負荷で基板表面に対してプレスする請求項57記載の方法。
  59. 【請求項59】 さらにデバイスを形成するための処理からなる請求項58
    記載の方法。
  60. 【請求項60】 デバイスが、電気デバイス、機械デバイス、電気機械デバ
    イス、及びマイクロエレクトロニック系からなる群から選択されるデバイスから
    なる請求項59記載の方法。
  61. 【請求項61】 デバイスがOLEDデバイスからなる請求項59記載の方
    法。
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