JP2008500699A - Ｏｌｅｄを製造するための線形レーザー・ビーム - Google Patents
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Abstract
ドナー要素から有機材料を基板に転写する方法は、輻射線源を用意し；該基板へ有機材料を転写させるため該輻射線源から該ドナー要素に加えられる輻射線の出力を選択するに際し、該ドナー要素の1以上の位置が輻射線を受ける時間を1ミリ秒よりも長くすることを特徴とする。
Description
本発明は、OLEDデバイスの製造に用いる基板への有機材料の堆積に関する。
カラーまたはフル・カラー有機エレクトロルミネッセンス（EL）ディスプレイには、カラー画素（例えば赤色画素、緑色画素、青色画素（一般にRGB画素と呼ばれる））のアレイが存在している。RGB画素を作るには、色を出す有機EL媒体を正確にパターニングする必要がある。基本的なOLEDデバイスは、共通して、アノードと、カソードと、アノードとカソードに挟まれた有機EL媒体とを備えている。有機EL媒体は、1つ以上の有機薄膜層を含むことができ、そのうちの1つの層が主として発光またはエレクトロルミネッセンスを担っている。この特定の層は、一般に、有機EL媒体の発光層と呼ばれる。有機EL媒体の中に存在している他の層は、主として電子輸送機能を提供することができる（例えば正孔輸送層または電子輸送層）。フル・カラー有機ELディスプレイ・パネルのRGB画素を形成する際には、有機EL媒体の発光層、または有機EL媒体全体を正確にパターニングする方法を考案する必要がある。
一般に、発光画素は、アメリカ合衆国特許第5,742,129号に示してあるように、シャドウ・マスク法によってディスプレイ上に形成される。この方法は有効ではあるが、欠点がいくつかある。基板とシャドウ・マスクを揃えるという問題があり、適切な位置に画素が形成されるように注意せねばならない。基板のサイズを大きくしたい場合、シャドウ・マスクを用いて適切な位置に画素を形成するのは難しい。シャドウ・マスク法のさらに別の欠点は、マスクの穴が時間経過とともに詰まる可能性があることである。マスクの穴が詰まると、ELディスプレイの画素が機能しなくなるという望ましくない結果になる。
シャドウ・マスク法にはさらに別の問題がある。この問題は、一辺が数インチを超えるサイズのELデバイスを製造するときに特に明らかになる。ELデバイスを正確に製造するのに必要な精度を持った大きなシャドウ・マスクを製造することは極めて難しい。
高解像度有機ELディスプレイをパターニングする1つの方法が、Grandeらによるアメリカ合衆国特許第5,851,709号に開示されている。この方法は、以下に示す一連のステップからなる。すなわち、1）それぞれの側に第1の面と第2の面を有する基板を用意するステップと；2）その基板の第1の面上に透光性断熱層を形成するステップと；3）その断熱層の上に光吸収層を形成するステップと；4）第2の面から断熱層へと延びる開口部のアレイを基板に設けるステップと；5）光吸収層の上に転写可能な色形成有機ドナー層を設けるステップと；6）基板に設けた開口部とデバイス上の対応するカラー画素が一方向に並んだ関係になるようにドナー基板をディスプレイ基板と正確に揃えるステップと；7）光源を使用し、開口部の上方で光吸収層の位置に十分な熱を発生させてドナー基板上の有機層をディスプレイ基板に転写するステップからなる。Grandeらの方法の1つの問題点は、ドナー基板上の開口部アレイをパターニングせねばならないことである。この方法にはシャドウ・マスク法と同じ多くの問題点があり、例えばドナー基板とディスプレイ基板を機械的に正確に揃える必要がある。さらに別の問題点は、ドナーのパターンが固定されていて容易に変更できないことである。
パターニングされていないドナー・シートと精密光源（例えばレーザー）を利用すると、パターニングされたドナーで見られる困難のいくつかを取り除くことができる。そのような方法は、Littmanによるアメリカ合衆国特許第5,566,551号と、Wolkらによる一連の特許（アメリカ合衆国特許第6,114,088号、第6,140,009号、第6,214,520号、第6,221,553号）に開示されている。後者の一連の特許には、スポット状レーザー光を走査してドナーの選択された部分を加熱することにより接着状態を変化させることで、ドナー・シートから基板へのELデバイスの発光層の転写を可能にする方法が記載されている。これは有効な方法だが、ELデバイスの大規模な製造に応用するには深刻な問題点がある。3色の画素を数千個（それどころか数百万個）も含むELデバイスを妥当な時間（数分）内に製造するには、2次元方向に非常に速く移動するレーザー・スポットが必要とされよう。速く移動する機械が必要だと、動的構造の安定性に関する要求が増える。機械が振動してレーザー光源と基板の位置揃えの制御がうまくいかないと、ディスプレイの品質低下につながることになろう。別の問題点は、レーザー・ビームを迅速に移動させるには、転写するそれぞれのスポットにおける滞在時間が非常に短くなければならないことである。すると非常に強力なレーザーも必要になる。
高解像度有機ELディスプレイをパターニングする別の方法が、Kayらによるアメリカ合衆国特許第6,582,875号に開示されている。この方法では、ドナーおよびレシーバとともにマルチチャネル・レーザー・サーマル・プリントヘッドを使用する。このプリントヘッドをまず最初にレシーバと揃えた後、ドナーの走査と照射を、レシーバにドナーを転写するのが望ましい領域に対して行なう。多数のチャネルがあるため、ドナーを転写する各画素の位置における滞在時間を長くできる一方で、生産性も維持される。しかし走査法で製造したデバイスは、標準的な蒸着法によるデバイスと同等の性能にならないことがしばしばある。
そこで本発明の1つの目的は、熱転写法によってOLEDデバイスを製造する方法であって、揃えたシャドウ・マスクを通じて発光材料を蒸着する標準的な方法と同等な性能、またはほぼ同等な性能が得られる方法を提供することである。さらに別の目的は、製造時間を非常に長くすることなくこの方法を実現することである。
この目的は、ドナー要素から有機材料を基板に転写する方法であって、
（a）輻射線源を用意し；
（b）該基板へ有機材料を転写させるため該輻射線源から該ドナー要素に加えられる輻射線の出力を選択するに際し、該ドナー要素の1以上の位置が輻射線を受ける時間を1ミリ秒よりも長くすることを特徴とする方法によって達成される。
（a）輻射線源を用意し；
（b）該基板へ有機材料を転写させるため該輻射線源から該ドナー要素に加えられる輻射線の出力を選択するに際し、該ドナー要素の1以上の位置が輻射線を受ける時間を1ミリ秒よりも長くすることを特徴とする方法によって達成される。
この方法の1つの利点は、シャドウ・マスクを使用することなく、したがってその使用に本来的に付随する問題点なしに高品質のエレクトロルミネッセンス・パネルを製造できることである。ドナーの転写に要する全時間は、製造に必要な時間を顕著に増大させることなく優れた寿命を実現できる範囲に収まっている。この方法のさらに別の利点は、線形レーザー・ビームの直線方向に沿った強度プロファイルが実質的に一様であるため、堆積される層の一様性がよく維持されることである。さらに別の利点は、この方法をあらゆるサイズのELパネルに拡張することができるため、異なるサイズのシャドウ・マスクが製造されるのを待たなくてもよいことである。この方法のさらに別の利点は、1つの方向に沿ってだけ相対的な移動を必要とすることである。素早く加速する必要性が少なくなるため、より安価な部品を用いてシステムを構築することができる。動的構造が完全である必要性が少なくなると、コストを下げ、より小さな設計にでき、画像データの価格が低下する。
デバイスの特徴的なサイズ（例えば層の厚さ）はμm未満の範囲であることがしばしばあるため、図面は、サイズを正確にというよりは、見やすくなるように描いてある。
“OLEDデバイス”または“有機発光ディスプレイ”という用語は、従来技術で使用されているように、画素として有機発光ダイオードを備えるディスプレイ装置を意味する。カラーOLEDデバイスは、少なくとも一色の光を出す。“マルチカラー”という用語は、異なる領域にいろいろな色相の光を出すことのできるディスプレイ・パネルを記述するのに用いる。この用語は、特に、いろいろな色の画像を表示することのできるディスプレイ・パネルを記述するのに用いる。領域は、必ずしも互いに連続している必要はない。“フル・カラー”という用語は、可視スペクトルの赤色領域と緑色領域と青色領域で光を出すことができて、色相を任意に組み合わせた画像を表示できるマルチカラー・ディスプレイ・パネルを記述するのに用いる。赤、緑、青は三原色を構成し、その三原色を適切に混合することによって他のあらゆる色を作り出すことができる。しかしデバイスの色域を広げるために追加の色を使用することが可能である。“画素”という用語は、従来技術で使用されているように、一般に、ディスプレイ・パネルの1つ領域であって、他の領域とは独立に刺激して光を出させることのできる領域を指すのに用いる。しかしフル・カラーシステムでは、色の異なるいくつかの画素を合わせて用いて幅広い色を作り出し、見る人がそのような一群の画素を単一の画素と名づけうることが認められている。
ここで図1aと図1bを参照すると、狭い縞状の領域に沿ってドナーに照射するため、本発明で必要とされる実質的に一様な線形レーザー・ビームを発生させることのできる光学系が示してある。図1aは側面図であり、図1bは上面図である。輻射線源（例えばレーザー光源10）が用意してあり、そこからレーザー・ビーム14が発生する。レーザー・ビーム14は、ビーム整形装置12を通過すると、通常のガウス型ビームが変化して1つの方向に沿って十分に一様なビームになる。照射光学系20は、光を線形レーザー・ビームの形にする一連のレンズである。線形レーザー・ビーム30は、（図1bに示してあるように）第1の方向に沿って広くなっており、（図1aに示してあるように）第2の方向に沿って狭くなっている。レーザー光源10と、照射光学系20と、線形レーザー・ビーム30の経路は、一直線に並んだ状態を示してあるが、従来技術で知られているように内部反射を利用してこれらを折り畳み、望ましい光学経路よりもコンパクトな装置を作ることができる。線形レーザー・ビーム30は、実質的に一様な線形レーザー・ビームである。そのことが、その線形レーザー・ビーム30の断面図である図1cに示してある。線形レーザー・ビーム30は、第1の方向32に沿って実質的に一様な強度プロファイル33を有する。すなわち強度プロファイル33は、好ましくは±10％を超える変動がない。強度プロファイル33は、第1の方向32に対して垂直な第2の方向34に沿って実質的にガウス様強度プロファイル38を有する。すなわち光の強度は、統計学の正規分布に非常に似た分布をしている。あるいは、ビーム整形装置を用いて両方の方向に沿って十分に一様なビーム・プロファイルを提供することが可能であるが、ドナーの位置で必要とされる幅のビームを与えるためには、ビームの狭いほうのサイズに関して開口数のより大きな光学系が必要とされるであろう。
ここで図2を参照すると、本発明の線形レーザー・ビーム30を移動させる装置の一実施態様が示してある。この装置は、基板／ドナー要素統合体を静止した状態に保持してレーザー光源10を移動させることにより、線形レーザー・ビーム30とドナー要素を相対的に移動させる機能を持つ。相対的に移動させる別の方法も可能であることが理解されよう。そのような方法として、例えば、レーザー光源10を静止状態に維持しつつ基板／ドナー要素を移動させる方法、または基板／ドナー要素とレーザー光源10の両方を静止状態に保持する一方で他の手段（例えばミラー）を用いて線形レーザー・ビーム30を移動させる方法がある。レーザー光源10は、移動台108に取り付けられる。移動台108は、微細位置決め装置116と微細位置決め装置118に取り付けられる。微細位置決め装置116と118は、レーザー光源10を方向120に沿ってμmオーダーの精度で移動させて位置を決めることができる。微細位置決め装置116と118は、移動台108に対して直角に配置されているため、移動台108とレーザー光源10の組み合わせを方向120に沿って移動させることと、線形レーザー・ビーム30の角度をわずかに調節して基板の方向と揃えることができる。位置揃えは、例えばRiversとTangがアメリカ合衆国特許第6,682,863号に記載している方法によって可能になる。
あるいは微細位置決め装置116と118を調節して線形レーザー・ビーム30が基板の1つの画素列と揃っているようにした後、微細位置決め装置116と118を用いて移動台108を一定速度で移動させ、ミラーその他の偏向光学装置で線形レーザー・ビームを反対方向に走査させることで、レーザーがオフになるまで1つの画素列に線形レーザー・ビームの焦点が合った状態を維持する。レーザーが新しい画素列の照射を始めるとき、線形レーザー・ビームをその新しい画素列に当てるためにミラーその他の偏向光学装置の走査を最初から始める。以下同様に操作を行なう。
ここで図3を参照すると、OLED基板64上で1つの列に含まれる第1の複数画素すべてをカバーする線形レーザー・ビーム30が示してある。図を見やすくするため、ドナー要素は図示していないが、実際には線形レーザー・ビーム30がそのようなドナーを照射し、基板64は照射しないことがわかるであろう。画素40は、完成したOLEDデバイスで複数の列に並べられた単色（例えば赤）の画素群である。基板64は他の色の画素も含むことができるが、図を見やすくするため図示していない。例えば第1の複数画素44と第2の複数画素46の間には、緑色発光画素の列と青色発光画素の列が存在できる。線形レーザー・ビーム30の幅は、ガウス分布において最大強度の50％を超える部分として定義され、それは半値全幅26として示される。線形レーザー・ビーム30は、第1の複数画素44の全体を照射できるような長さと幅を持つ。
線形レーザー・ビーム30は、ドナー要素の一部で第1の複数画素44に相当する部分を照射することができる。すると有機材料がドナー要素から基板上の第1の複数画素44に転写される。線形レーザー・ビーム30によって有機材料が第1の複数画素44のすべての画素に転写されると、線形レーザー・ビーム30をオフにし、第2の複数画素46の上方という新しい位置に移動させ、オンにして有機材料を基板の第2の複数画素46の位置に転写することができる。このプロセスを繰り返して有機材料を基板上の1つの色の全画素に転写することができる。
この方法によるドナー要素から基板への有機材料の転写を従来の照射熱転写法（例えばKayらのアメリカ合衆国特許第6,582,875号）よりも低出力でより長時間かけて行なうと、OLEDデバイスの寿命を顕著に長くできることが見いだされた。しかし従来法よりも出力を小さくして照射時間を長くすると、OLEDデバイスの製造時間が許容できないほど長くなる可能性がある。本発明の方法は、より低出力でより多くの画素を照射することによってこの問題を解決する。（図1に示したような）レーザー光源10から供給されるレーザー・ビーム14の出力を調節することで、ドナー要素に加えられる輻射線の出力を選択し、望む時間をかけて有機材料が基板に転写されるようにできる。この方法では、ドナー要素の任意の位置に1ミリ秒よりも長時間にわたって照射する。
ドナー要素に照射される単位面積あたりの出力は、ビームのサイズを変えることによって調節してもよい。しかしこれは、基板のサイズと画素列間のスペースが影響する可能性がある。
図4は、基板／ドナー要素統合体を本発明の変調式マルチチャネル線形レーザー・ビームで照射するレーザー光源10の断面図である。ドナー要素50は基板64に対して固定されている。すなわちドナー要素50は、基板64に接触して配置されている（図示せず）か、制御された状態で基板64から離れて保持されており（図示）、Phillipsによるアメリカ合衆国特許出願公開2003/014870に記載されているように、例えば加圧手段66によって所定の位置に保持されている。上に説明したように、実質的に一様な線形レーザー・ビーム30がドナー要素50を照射して有機材料を基板64の適切な部分に転写する。有機材料の転写は、Borosonらがアメリカ合衆国特許第6,555,284号と第6,566,032号に記載しているように、減圧下（例えば真空中）または大気圧下（例えば不活性雰囲気中）で実施することができる。
基板64は、有機または無機の固体や、有機と無機の固体の組み合わせにして、ドナーからの発光材料を受け入れるための表面が提供されるようにすることができる。基板64は堅固でも可撓性があってもよく、独立した個々の部材（例えばシートやウエハ）として加工すること、または連続したロールとして加工することができる。典型的な基板材料としては、ガラス、プラスチック、金属、セラミック、半導体、金属酸化物、半導体酸化物、半導体窒化物、またはこれらの組み合わせがある。基板64は、さまざまな材料の均一な混合物、複合材料、多層材料にすることができる。基板64はOLED基板にすることができる。すなわち、OLEDデバイスを作るのに一般に用いられる基板（例えばアクティブ・マトリックス低温ポリシリコンTFT基板）にすることができる。基板64は、どの方向に光を出したいかに応じ、透光性または不透明にすることができる。透光性は、基板を通してEL光を見る場合に望ましい。その場合には透明なガラスまたはプラスチックが一般に用いられる。上部電極を通してEL光見る用途では、底部支持体の透光性は重要ではないため、底部支持体は、透光性、光吸収性、光反射性のいずれでもよい。この場合に用いられる基板としては、ガラス、プラスチック、半導体材料、セラミック、回路板材料などがある。
ドナー要素50の構造は、以前にBorosonらによってアメリカ合衆国特許第6,555,284号に記載されている。ドナー要素50は、転写可能な層として、OLEDデバイス内に有用な層を形成するための有機材料（例えば正孔輸送材料、発光材料、電子輸送材料、またはこれらの組み合わせ）を含むことができる。
OLEDデバイスで有用な正孔輸送材料はよく知られており、芳香族第三級アミンなどがある。芳香族第三級アミンは、炭素原子（そのうちの少なくとも1つは芳香族環のメンバーである）だけに結合する少なくとも1つの3価窒素原子を含んでいる化合物であると理解されている。芳香族第三級アミンの1つの形態は、アリールアミン（例えばモノアリールアミン、ジアリールアミン、トリアリールアミン、ポリマー・アリールアミン）である。具体的なモノマー・トリアリールアミンは、Klupfelらによってアメリカ合衆国特許第3,180,730号に示されている。1個以上のビニル基で置換された他の適切なトリアリールアミン、および／または少なくとも1つの活性な水素含有基を含む他の適切なトリアリールアミンは、Brantleyらによってアメリカ合衆国特許第3,567,450号と第3,658,520号に開示されている。
芳香族第三級アミンのより好ましいクラスは、アメリカ合衆国特許第4,720,432号と第5,061,569号に記載されているように、少なくとも2つの芳香族第三級アミン部分を含むものである。このような化合物としては、構造式（A）：
で表わされるものがある。ただし、
Q1とQ2は、独立に、芳香族第三級アミン部分の中から選択され、
Gは、炭素-炭素結合の結合基（例えば、アリーレン基、シクロアルキレン基、アルキレン基など）である。
Q1とQ2は、独立に、芳香族第三級アミン部分の中から選択され、
Gは、炭素-炭素結合の結合基（例えば、アリーレン基、シクロアルキレン基、アルキレン基など）である。
一実施態様では、Q1とQ2の少なくとも一方は、多環縮合環構造（例えばナフタレン）を含んでいる。Gがアリール基である場合には、Q1とQ2の少なくとも一方は、フェニレン部分、ビフェニレン部分、ナフタレン部分のいずれかであることが好ましい。
構造式（A）に合致するとともに2つのトリアリールアミンを含むトリアリールアミンの有用な1つのクラスは、構造式（B）：
で表わされる。ただし、
R1とR2は、それぞれ独立に、水素原子、アリール基、アルキル基のいずれかを表わすか、R1とR2は、合わさって、シクロアルキル基を完成させる原子を表わし；
R3とR4は、それぞれ独立にアリール基を表わし、そのアリール基は、構造式（C）：
に示したように、ジアリール置換されたアミノ基によって置換されている。ただし、
R5とR6は、独立に、アリール基の中から選択される。一実施態様では、R5とR6のうちの少なくとも一方は、多環縮合環構造（例えばナフタレン）を含んでいる。
R1とR2は、それぞれ独立に、水素原子、アリール基、アルキル基のいずれかを表わすか、R1とR2は、合わさって、シクロアルキル基を完成させる原子を表わし；
R3とR4は、それぞれ独立にアリール基を表わし、そのアリール基は、構造式（C）：
R5とR6は、独立に、アリール基の中から選択される。一実施態様では、R5とR6のうちの少なくとも一方は、多環縮合環構造（例えばナフタレン）を含んでいる。
芳香族第三級アミンの別のクラスは、テトラアリールジアミンである。望ましいテトラアリールジアミンとして、構造式（C）に示したように、アリーレン基を通じて結合した2つのジアリールアミノ基が挙げられる。有用なテトラアリールジアミンとしては、一般式（D）：
で表わされるものがある。ただし、
それぞれのAreは、独立に、アリーレン基（例えばフェニレン基またはアントラセン基）の中から選択され；
nは1〜4の整数であり；
Ar、R7、R8、R9は、独立に、アリール基の中から選択される。
それぞれのAreは、独立に、アリーレン基（例えばフェニレン基またはアントラセン基）の中から選択され；
nは1〜4の整数であり；
Ar、R7、R8、R9は、独立に、アリール基の中から選択される。
典型的な一実施態様では、Ar、R7、R8、R9のうちの少なくとも1つは多環縮合構造（例えばナフタレン）である。
上記の構造式(A)、(B)、(C)、(D)のさまざまなアルキル部分、アルキレン部分、アリール部分、アリーレン部分は、それぞれ、置換されていてもよい。典型的な置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、ハロゲン（例えばフッ化物、塩化物、臭化物）などがある。さまざまなアルキル部分とアルキレン部分は、一般に、1〜約6個の炭素原子を含んでいる。シクロアルキル部分は、3〜約10個の炭素原子を含むことができるが、一般には5個、または6個、または7個の炭素原子を含んでいる（例えばシクロペンチル環構造、シクロヘキシル環構造、シクロヘプチル環構造）。アリール部分とアリーレン部分は、通常は、フェニル部分とフェニレン部分である。
OLEDデバイスの正孔輸送層は、単一の芳香族第三級アミン化合物で形成すること、または芳香族第三級アミン化合物の混合物で形成することができる。特に、トリアリールアミン（例えば構造式(B)を満たすトリアリールアミン）をテトラアリールジアミン（例えば構造式(D)に示したもの）と組み合わせて使用することができる。トリアリールアミンをテトラアリールジアミンと組み合わせて使用する場合には、後者は、トリアリールアミンと電子注入・輸送層の間に位置する層として配置される。有用な芳香族第三級アミンの代表例としては、以下のものがある。
1,1-ビス(4-ジ-p-トリルアミノフェニル)シクロヘキサン；
1,1-ビス(4-ジ-p-トリルアミノフェニル)-4-フェニルシクロヘキサン；
N,N,N',N'-テトラフェニル-4,4"'-ジアミノ-1,1':4',1":4",1"'-クアテルフェニル；
ビス(4-ジメチルアミノ-2-メチルフェニル)フェニルメタン；
1,4-ビス[2-[4-[N,N-ジ(p-トリル)アミノ]フェニル]ビニル]ベンゼン（BDTAPVB）；
N,N,N',N'-テトラ-p-トリル-4,4'-ジアミノビフェニル；
N,N,N',N'-テトラフェニル-4,4'-ジアミノビフェニル；
N,N,N',N'-テトラ-1-ナフチル-4,4'-ジアミノビフェニル；
N,N,N',N'-テトラ-2-ナフチル-4,4'-ジアミノビフェニル；
N-フェニルカルバゾール；
4,4'-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル（NPB）；
4,4'-ビス[N-(1-ナフチル)-N-(2-ナフチル)アミノ]ビフェニル（TNB）；
4,4'-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]p-テルフェニル；
4,4'-ビス[N-(2-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル；
4,4'-ビス[N-(3-アセナフテニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル；
1,5-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ナフタレン；
4,4'-ビス[N-(9-アントリル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル；
4,4'-ビス[N-(1-アントリル)-N-フェニルアミノ]-p-テルフェニル；
4,4'-ビス[N-(2-フェナントリル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル；
4,4'-ビス[N-(8-フルオランテニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル；
4,4'-ビス[N-(2-ピレニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル；
4,4'-ビス[N-(2-ナフタセニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル；
4,4'-ビス[N-(2-ペリレニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル；
4,4'-ビス[N-(1-コロネニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル；
2,6-ビス(ジ-p-トリルアミノ)ナフタレン；
2,6-ビス[ジ-(1-ナフチル)アミノ]ナフタレン；
2,6-ビス[N-(1-ナフチル)-N-(2-ナフチル)アミノ]ナフタレン；
N,N,N',N'-テトラ(2-ナフチル)-4,4"-ジアミノ-p-テルフェニル；
4,4'-ビス｛N-フェニル-N-[4-(1-ナフチル)-フェニル]アミノ｝ビフェニル；
2,6-ビス[N,N-ジ(2-ナフチル)アミン]フルオレン；
4,4',4"-トリス[(3-メチルフェニル)フェニルアミノ]トリフェニルアミン（MTDATA）；
4,4'-ビス[N-(3-メチルフェニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル（TPD）。
1,1-ビス(4-ジ-p-トリルアミノフェニル)シクロヘキサン；
1,1-ビス(4-ジ-p-トリルアミノフェニル)-4-フェニルシクロヘキサン；
N,N,N',N'-テトラフェニル-4,4"'-ジアミノ-1,1':4',1":4",1"'-クアテルフェニル；
ビス(4-ジメチルアミノ-2-メチルフェニル)フェニルメタン；
1,4-ビス[2-[4-[N,N-ジ(p-トリル)アミノ]フェニル]ビニル]ベンゼン（BDTAPVB）；
N,N,N',N'-テトラ-p-トリル-4,4'-ジアミノビフェニル；
N,N,N',N'-テトラフェニル-4,4'-ジアミノビフェニル；
N,N,N',N'-テトラ-1-ナフチル-4,4'-ジアミノビフェニル；
N,N,N',N'-テトラ-2-ナフチル-4,4'-ジアミノビフェニル；
N-フェニルカルバゾール；
4,4'-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル（NPB）；
4,4'-ビス[N-(1-ナフチル)-N-(2-ナフチル)アミノ]ビフェニル（TNB）；
4,4'-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]p-テルフェニル；
4,4'-ビス[N-(2-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル；
4,4'-ビス[N-(3-アセナフテニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル；
1,5-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ナフタレン；
4,4'-ビス[N-(9-アントリル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル；
4,4'-ビス[N-(1-アントリル)-N-フェニルアミノ]-p-テルフェニル；
4,4'-ビス[N-(2-フェナントリル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル；
4,4'-ビス[N-(8-フルオランテニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル；
4,4'-ビス[N-(2-ピレニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル；
4,4'-ビス[N-(2-ナフタセニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル；
4,4'-ビス[N-(2-ペリレニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル；
4,4'-ビス[N-(1-コロネニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル；
2,6-ビス(ジ-p-トリルアミノ)ナフタレン；
2,6-ビス[ジ-(1-ナフチル)アミノ]ナフタレン；
2,6-ビス[N-(1-ナフチル)-N-(2-ナフチル)アミノ]ナフタレン；
N,N,N',N'-テトラ(2-ナフチル)-4,4"-ジアミノ-p-テルフェニル；
4,4'-ビス｛N-フェニル-N-[4-(1-ナフチル)-フェニル]アミノ｝ビフェニル；
2,6-ビス[N,N-ジ(2-ナフチル)アミン]フルオレン；
4,4',4"-トリス[(3-メチルフェニル)フェニルアミノ]トリフェニルアミン（MTDATA）；
4,4'-ビス[N-(3-メチルフェニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル（TPD）。
有用な正孔輸送材料の別のクラスとして、ヨーロッパ特許第1,009,041号に記載されている多環式芳香族化合物がある。ヨーロッパ特許公開第0,891,121 A1号および第1,029,909 A1号に記載されているいくつかの正孔注入材料も、有用な正孔輸送材料になりうる。さらに、ポリマー正孔輸送材料を使用することができる。それは、例えば、ポリ(N-ビニルカルバゾール)（PVK）、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、コポリマー（例えばポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)／ポリ(4-スチレンスルホネート)（PEDOT/PSSとも呼ばれる））などである。
有用な有機発光材料はよく知られている。アメリカ合衆国特許第4,769,292号と第5,935,721号により詳しく説明されているように、有機EL素子の各発光層（LEL）は発光材料または蛍光材料を含んでおり、この領域で電子-正孔対の再結合が起こる結果としてエレクトロルミネッセンスが生じる。発光層は単一の材料で構成できるが、より一般的には、ゲスト化合物またはドーパントをドープしたホスト材料からなる。光は主としてドーパントから発生する。発光層内のホスト材料は、以下に示す電子輸送材料、または上記の正孔輸送材料、または正孔-電子再結合をサポートする別の単一の材料または組み合わせた材料にすることができる。ドーパントは、通常は強い蛍光染料の中から選択される。リン光化合物（例えばWO 98/55561、WO 00/18851、WO 00/57676、WO 00/70655に記載されている遷移金属錯体）も有用である。ドーパントは、一般に、0.01〜10質量％の割合でホスト材料に組み込まれる。
ホスト材料および発光材料としては、小さな非ポリマー分子またはポリマー材料が可能である（例えばポリフルオレン、ポリビニルアリーレン（例えばポリ(p-フェニレンビニレン)、PPV））。ポリマーの場合、小分子発光材料は、ホスト・ポリマーの中に分子として分散させること、または発光材料を微量成分とコポリマー化してホスト・ポリマーに添加することができる。
発光材料を選択する際の重要な1つの関係は、分子の最高被占軌道と最低空軌道のエネルギー差として定義されるバンドギャップ電位の比較である。ホスト材料から発光材料にエネルギーが効率的に移動するための必要条件は、ドーパントのバンドギャップがホスト材料のバンドギャップよりも小さいことである。リン光発光体（三重項励起状態から発光する材料、すなわちいわゆる“三重項発光体”が含まれる）では、ホスト材料から発光材料にエネルギーが移動できるためには、ホストの三重項エネルギー・レベルが十分に高いことも重要である。
有用であることが知られているホスト分子および発光分子としては、アメリカ合衆国特許第4,768,292号、第5,141,671号、第5,150,006号、第5,151,629号、第5,294,870号、第5,405,709号、第5,484,922号、第5,593,788号、第5,645,948号、第5,683,823号、第5,755,999号、第5,928,802号、第5,935,720号、第5,935,721号、第6,020,078号に開示されているものなどがある。
8-ヒドロキシキノリンの金属錯体と、それと同様の誘導体（一般式E）は、エレクトロルミネッセンスをサポートすることのできる有用なホスト材料の1つのクラスを形成し、波長が500nmよりも長い光（例えば緑、黄、オレンジ、赤）を出させるのに特に適している。
nは1〜3の整数であり；
Zは、各々独立に、縮合した少なくとも2つの芳香族環を有する核を完成させる原子を表わす。
以上の説明から、金属は、一価、二価、三価の金属が可能であることが明らかである。金属としては、例えばアルカリ金属（リチウム、ナトリウム、カリウムなど）、アルカリ土類金属（マグネシウム、カルシウムなど）、土類金属（ホウ素、アルミニウムなど）が可能である。一般に、キレート化金属として有用であることが知られている任意の一価、二価、三価の金属を使用することができる。
Zは、縮合した少なくとも2つの芳香族環を持っていてそのうちの少なくとも一方はアゾール環またはアジン環である複素環の核を完成させる。必要な場合には、必要なその2つの環に追加の環（例えば脂肪族環と芳香族環の両方）を縮合させることができる。機能の向上なしに分子が大きくなることを避けるため、環の原子数は、通常は18個以下に維持する。
有用なキレート化オキシノイド系化合物の代表例としては、以下のものがある。
CO-1：アルミニウムトリスオキシン［別名、トリス(8-キノリノラト)アルミニウム(III)］
CO-2：マグネシウムビスオキシン［別名、ビス(8-キノリノラト)マグネシウム(II)］
CO-3：ビス[ベンゾ｛f｝-8-キノリノラト]亜鉛(II)
CO-4：ビス(2-メチル-8-キノリノラト)アルミニウム(III)-μ-オキソ-ビス(2-メチル-8-キノリノラト)アルミニウム(III)
CO-5：インジウムトリスオキシン［別名、トリス(8-キノリノラト)インジウム］
CO-6：アルミニウムトリス(5-メチルオキシン)［別名、トリス(5-メチル-8-キノリノラト)アルミニウム(III)］
CO-7：リチウムオキシン［別名、(8-キノリノラト)リチウム(I)］
CO-8：ガリウムオキシン［別名、トリス(8-キノリノラト)ガリウム(III)］
CO-9：ジルコニウムオキシン［別名、テトラ(8-キノリノラト)ジルコニウム(IV)］
CO-1：アルミニウムトリスオキシン［別名、トリス(8-キノリノラト)アルミニウム(III)］
CO-2：マグネシウムビスオキシン［別名、ビス(8-キノリノラト)マグネシウム(II)］
CO-3：ビス[ベンゾ｛f｝-8-キノリノラト]亜鉛(II)
CO-4：ビス(2-メチル-8-キノリノラト)アルミニウム(III)-μ-オキソ-ビス(2-メチル-8-キノリノラト)アルミニウム(III)
CO-5：インジウムトリスオキシン［別名、トリス(8-キノリノラト)インジウム］
CO-6：アルミニウムトリス(5-メチルオキシン)［別名、トリス(5-メチル-8-キノリノラト)アルミニウム(III)］
CO-7：リチウムオキシン［別名、(8-キノリノラト)リチウム(I)］
CO-8：ガリウムオキシン［別名、トリス(8-キノリノラト)ガリウム(III)］
CO-9：ジルコニウムオキシン［別名、テトラ(8-キノリノラト)ジルコニウム(IV)］
本発明の1つ以上の発光層に含まれるホスト材料としては、9位と10位に炭化水素置換基または置換された炭化水素置換基を有するアントラセン誘導体が可能である。例えば9,10-ジ-(2-ナフチル)アントラセンの誘導体（一般式F）は、エレクトロルミネッセンスをサポートすることのできる有用なホスト材料の1つのクラスを形成し、波長が400nmよりも長い光（例えば青、緑、黄、オレンジ、赤）を出させるのに特に適している。
R1、R2、R3、R4、R5、R6は、各環上にある、以下に示すグループの中から選択した1個以上の置換基を表わす。
グループ1：水素、または1〜24個の炭素原子を有するアルキル；
グループ2：5〜20個の炭素原子を有するアリールまたは置換されたアリール；
グループ3：アントラセニル、ピレニル、ペリレニルいずれかの芳香族縮合環を完成させるのに必要な4〜24個の炭素原子；
グループ4：フリル、チエニル、ピリジル、キノリニル、または他の複素環系の複素芳香族縮合環を完成させるのに必要な、5〜24個の炭素原子を有するヘテロアリールまたは置換されたヘテロアリール；
グループ5：1〜24個の炭素原子を有するアルコキシアミノ、アルキルアミノ、アリールアミノ；
グループ6：フッ素、塩素、臭素、シアノ。
以下に示す一般式（I）のモノアントラセン誘導体もエレクトロルミネッセンスをサポートすることのできる有用なホスト材料の1つであり、波長が400nmよりも長い光（例えば青、緑、黄、オレンジ、赤）を出させるのに特に適している。一般式（I）のアントラセン誘導体は、2003年10月24日にLelia Cosimbescuらによって「アントラセン誘導体ホストを含むエレクトロルミネッセンス・デバイス」という名称で出願されて譲受人に譲渡されたアメリカ合衆国特許出願シリアル番号第10/693,121号に記載されている（その開示内容は、参考としてこの明細書に組み込まれているものとする）。
R9は、脂肪族炭素環員を有する縮合環を含まないナフチル基である。ただしR9とR10は同じではなく、アミンとイオウ化合物を含んでいない。R9は、1つ以上の縮合環をさらに備えていて芳香族縮合環系（例えばフェナントリル、ピレニル、フルオランテン、ペリレン）を形成している置換されたナフチル基であるか、1個以上の置換基（例えばフッ素、シアノ基、ヒドロキシ基、アルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アリール基、複素環式オキシ基、カルボキシ基、トリメチルシリル基）で置換されたナフチル基であるか、縮合した2つの環からなる置換されていないナフチル基であることが好ましい。R9は、パラ位が置換された2-ナフチルまたは1-ナフチルか、パラ位が置換されていない2-ナフチルまたは1-ナフチルであることが好ましい。
R10は、脂肪族炭素環員を有する縮合環を含まないビフェニル基である。R10は、置換されていて芳香族縮合環（例えばナフチル、フェナントリル、ペリレン）を形成しているビフェニル基か、1個以上の置換基（例えばフッ素、シアノ基、ヒドロキシ基、アルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アリール基、複素環式オキシ基、カルボキシ基、トリメチルシリル基）で置換されたビフェニル基か、置換されていないビフェニル基であることが好ましい。R10は、置換されていない4-ビフェニルまたは3-ビフェニルか、縮合環を含まない他のフェニル環で置換されていてターフェニル環系を形成している4-ビフェニルまたは3-ビフェニルか、2-ビフェニルであることが好ましい。特に有用なのは、9-(2-ナフチル)-10-(4-ビフェニル)アントラセンである。
アントラセン誘導体の別の有用なクラスは、一般式（II）：
A1-L-A2 （II）
で表わされる。ただし、
A1とA2は、それぞれ、置換された、または置換されていないモノフェニルアントリル基、置換された、または置換されていないジフェニルアントリル基のいずれかであり、互いに同じでも異なっていてもよく；Lは、単結合または二価の結合基を表わす。
A1-L-A2 （II）
で表わされる。ただし、
A1とA2は、それぞれ、置換された、または置換されていないモノフェニルアントリル基、置換された、または置換されていないジフェニルアントリル基のいずれかであり、互いに同じでも異なっていてもよく；Lは、単結合または二価の結合基を表わす。
アントラセン誘導体の別の有用なクラスは、一般式（III）：
A3-An-A4 （III）
で表わされる。ただし、
Anは、置換された、または置換されていない二価のアントラセン残基であり；A3とA4は、それぞれ、置換された、または置換されていない一価の芳香族縮合環基、置換された、または置換されていない炭素原子が6個以上の非縮合環アリール基のいずれかであり、互いに同じでも異なっていてもよい。発光層で用いると有用なアントラセン材料の特別な具体例としては以下のものがある。
A3-An-A4 （III）
で表わされる。ただし、
Anは、置換された、または置換されていない二価のアントラセン残基であり；A3とA4は、それぞれ、置換された、または置換されていない一価の芳香族縮合環基、置換された、または置換されていない炭素原子が6個以上の非縮合環アリール基のいずれかであり、互いに同じでも異なっていてもよい。発光層で用いると有用なアントラセン材料の特別な具体例としては以下のものがある。
ベンズアゾール誘導体（一般式G）は、エレクトロルミネッセンスをサポートすることのできる有用なホスト材料の別のクラスを形成し、波長が400nmよりも長い光（例えば青、緑、黄、オレンジ、赤）を出させるのに特に適している。
Zは、O、NR、Sのいずれかであり；
R'は、水素；1〜24個の炭素原子を有するアルキル（例えばプロピル、t-ブチル、ヘプチルなど）；5〜20個の炭素原子を有するアリールまたはヘテロ原子で置換されたアリール（例えばフェニル、ナフチル、フリル、チエニル、ピリジル、キノリニル、ならびに他の複素環式系）；ハロ（例えばクロロ、フルオロ）；芳香族縮合環を完成させるのに必要な原子のいずれかであり；
Lは、アルキル、アリール、置換されたアルキル、置換されたアリールのいずれかを含んでいる結合単位であり、複数のベンズアゾールを互いに共役または非共役に結合させる。
有用なベンズアゾールの一例は、2,2',2"-(1,3,5-フェニレン)トリス[1-フェニル-1H-ベンゾイミダゾール]である。
上記の正孔輸送材料のうちのいくつか（例えば4,4'-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ビフェニルや4,4'-ビス[N-(2-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル）も、本発明による1つ以上の発光層にとって有用なホストになりうる。
リン光発光体に適したホスト材料（三重項励起状態から発光する材料、すなわちいわゆる“三重項発光体”が含まれる）は、三重項励起のエネルギーがホスト材料からリン光材料に効率的に移動できるように選択する必要がある。このエネルギー移動が起こるためには、リン光材料の励起状態のエネルギーが、最低三重項状態とホストの基底状態のエネルギー差よりも小さいというのが極めて望ましい条件である。しかしホスト材料のバンドギャップは、OLEDの駆動電圧の許容できない上昇を引き起こすほど大きくなるように選択してはならない。適切なホスト材料は、WO 00/70655 A2、WO 01/39234 A2、WO 01/93642 A1、WO 02/074015 A2、WO 02/15645 A1、アメリカ合衆国特許出願公開2002/0117662 A1に記載されている。適切なホスト材料としては、ある種のアリールアミン、トリアゾール、インドール、カルバゾール化合物などがある。望ましいホスト材料の具体例は、4,4'-N,N'-ジカルバゾール-ビフェニル（CBP）、2,2'-ジメチル-4,4'-(N,N'-ジカルバゾール)ビフェニル、m-(N,N'-ジカルバゾール)ベンゼン、ポリ(N-ビニルカルバゾール)と、これらの誘導体である。
望ましいホスト材料は、連続膜を形成することができる。発光層は、デバイスの膜の形状、電気的特性、発光効率、寿命の改善を目的として、2種類以上のホスト材料を含むことができる。発光層は、優れた正孔輸送特性を有する第1のホスト材料と、優れた電子輸送特性を有する第2のホスト材料を含むことができる。
OLEDディスプレイにとって望ましい蛍光ドーパントとしては、一般に、ペリレンまたはペリレンの誘導体や、アントラセン、テトラセン、キサンテン、ルブレン、クマリン、ローダミン、キナクリドンの誘導体や、ジシアノメチレンピラン化合物、チオピラン化合物、ポリメチン化合物、ピリリウム化合物、チアピリリウム化合物、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルビフェニル誘導体、ビス(アジニル)メタンホウ素錯体化合物、カルボスチリル化合物などがある。ドーパントの代表例としては、以下のものがある。
他の有機発光材料としては、ポリマー物質が可能である。それは例えば、ポリフェニレンビニレン誘導体、ジアルコキシ-ポリフェニレンビニレン、ポリ-パラ-フェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体であり、Wolkらにより、譲受人に譲渡されたアメリカ合衆国特許第6,194,119 B1号と、その中で引用されている参考文献に記載されている。
本発明の発光層で使用できる有用なリン光材料の具体例が記載されているのは、WO 00/57676、WO 00/70655、WO 01/41512 A1、WO 02/15645 A1、アメリカ合衆国特許出願公開2003/0017361 A1、WO 01/93642 A1、WO 01/39234 A2、アメリカ合衆国特許第6,458,475 B1号、WO 02/071813 A1、アメリカ合衆国特許第6,573,651 B2号、アメリカ合衆国特許出願公開2002/0197511 A1、WO 02/074015 A2、アメリカ合衆国特許第6,451,455 B1号、アメリカ合衆国特許出願公開2003/0072964 A1、アメリカ合衆国特許出願公開2003/0068528 A1、アメリカ合衆国特許第6,413,656 B1号、アメリカ合衆国特許第6,515,298 B2号、アメリカ合衆国特許第6,451,415 B1号、アメリカ合衆国特許第6,097,147号、アメリカ合衆国特許出願公開2003/0124381 A1、アメリカ合衆国特許出願公開2003/0059646 A1、アメリカ合衆国特許出願公開2003/0054198 A1、ヨーロッパ特許第1,239,526 A2号、ヨーロッパ特許第1,238,981 A2号、ヨーロッパ特許第1,244,155 A2号、アメリカ合衆国特許出願公開2002/0100906 A1、アメリカ合衆国特許出願公開2003/0068526 A1、アメリカ合衆国特許出願公開2003/0068535 A1、日本国特開2003-073387A、日本国特開2003-073388A、アメリカ合衆国特許出願公開2003/0141809 A1、アメリカ合衆国特許出願公開2003/0040627 A1、日本国特開2003-059667A、日本国特開2003-073665A、アメリカ合衆国特許出願公開2002/0121638 A1などである。
IrL3タイプとIrL2L'タイプのシクロメタル化されたIr(III)錯体（例えば緑色の光を出すfac-トリス(2-フェニルピリジナト-N,C2')イリジウム(III)、ビス(2-フェニルピリジナト-N,C2')イリジウム(III)(アセチルアセトネート)）の発光波長は、シクロメタル化リガンドL上の適切な位置における電子供与基または電子求引基の置換によってシフトさせること、またはシクロメタル化リガンドLのためにいろいろな複素環を選択することによってシフトさせることができる。発光波長は、補助リガンドL'を選択することによってシフトさせることもできる。赤色発光体の具体例は、ビス(2-(2'-ベンゾチエニル)ピリジナト-N,C3')イリジウム(III)(アセチルアセトネート)と、トリス(1-フェニルイソキノリナト-N,C)イリジウム(III)である。青色発光体の具体例は、ビス(2-(4,6-ジフルオロフェニル)-ピリジナト-N,C2')イリジウム(III)(ピコリネート)である。
リン光材料としてビス(2-(2'-ベンゾ[4,5-a]チエニル)ピリジナト-N,C3)イリジウム(アセチルアセトネート)[Btp2Ir(acac)]を用いた赤い電気リン光が報告されている（Adachi, C.、Lamansky, S.、Baldo, M.A.、Kwong, R.C.、Thompson, M.E.、Forrest, S.R.、App. Phys. Lett.、第78巻、1622〜1624ページ、2001年）。
有用なリン光材料のさらに別の具体例として、3価ランタニド（例えばTb3+、Eu3+）の配位錯体がある（J. Kido他、Appl. Phys. Lett.、第65巻、2124ページ、1994年）。
好ましい電子輸送材料は、金属キレート化オキシノイド化合物であり、その中にはオキシンそのもの（一般に、8-キノリノールまたは8-ヒドロキシキノリンとも呼ばれる）も含まれる。このような化合物は、電子を注入して輸送するのを助け、高レベルの性能を示し、薄膜の形態にするのが容易である。考慮するオキシノイド化合物の具体例は、すでに説明した構造式（E）を満たすものである。
他の電子輸送材料としては、アメリカ合衆国特許第4,356,429号に開示されているさまざまなブタジエン誘導体や、アメリカ合衆国特許第4,539,507号に記載されているさまざまな複素環式蛍光増白剤がある。構造式（G）を満たすベンズアゾールも、電子輸送材料として有用である。関連する材料として、まとめてBAlqと表記される材料も電子輸送材料として使用することができる。Bryanらは、アメリカ合衆国特許第5,141,671号において、このような材料について議論している。BAlq化合物は、混合リガンド・アルミニウム・キレート（特にビス(Rs-8-キノリノラト)(フェノラト)アルミニウム(III)キレート（ただしRsは、8-キノリノラト環核の環置換基である））である。これらの化合物は、一般式(RsQ)2AlOL（ただしQは、3個以上の置換された8-キノリノラト・リガンドがアルミニウム・イオンと結合するのを立体的に阻止する8-キノリノラト環置換基を表わし、OLはフェノラト・リガンドであり、Oは酸素であり、Lは、炭素原子が6〜24個のフェニル、または炭化水素で置換されたフェニル部分である）で表わされる。これらの材料は、従来技術で知られているように、三重項発光材料とともに使用される優れた正孔阻止層またはエキシトン阻止層にもなる。
他の電子輸送材料としては、ポリマー物質が可能である。それは例えば、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリ-パラ-フェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリチオフェン、ポリアセチレンや、他の導電性ポリマー有機材料（例えば『導電性分子と導電性ポリマーのハンドブック』、第1〜4巻、H.S. Nalwa編、ジョン・ワイリー＆サンズ社、チチェスター、1997年に記載されているもの）である。
ここで図5を参照し、図3も合わせて参照すると、ドナー要素から基板に有機材料を転写する本発明の方法の一実施態様に関するブロック・ダイヤグラムが示してある。まず最初に、基板／ドナー要素統合体を用意する（ステップ150）。次に線形レーザー・ビーム30を、RiversとTangが記載しているようにして基板上の画素40と揃える（ステップ152）。レーザーの位置を変えること、または基板の位置を変えること、またはその両方を組み合わせることができる。線形レーザー・ビーム30を第1の複数画素44に位置させ（ステップ154）、次いでオンにして1ミリ秒よりも長時間にわたってその第1の複数画素44に照射する（ステップ156）ことで、有機材料をドナー要素から基板に転写する。照射の正確な時間はレーザーの電力、有機材料の望ましい転写速度、有機材料を転写する第1の複数画素44の全面積に依存することになろう。線形レーザー・ビーム30によって有機材料が第1の複数画素44のすべてに転写されると、線形レーザー・ビーム30をオフにする（ステップ160）。さらに多くの画素列を処理するのであれば（ステップ166）、照射する次の画素列（例えば第2の複数画素46）へと線形レーザー・ビーム30を移動させ（ステップ170）、オンにして有機材料を基板に転写する。必要に応じてステップ156と160を繰り返す。処理する特定の色の画素がもう存在していないのであれば（ステップ166）、このプロセスが終了する（ステップ168）。
ここで図6を参照すると、画素40よりも狭くて（そのことが、より狭い半値全幅28で示してある）基板64上の第1の複数画素44全体をカバーする線形レーザー・ビーム36が示してある。線形レーザー・ビーム36は、有機材料をドナー要素から第1の複数画素44の第1の部分に転写する。有機材料が第1の複数画素44の第1の部分に転写されると、線形レーザー・ビーム36をオフにし、第1の複数画素44の新しい部分の上方という新しい位置に移動させ、オンにして有機材料を基板上の第1の複数画素44のこの第2の部分に転写することができる。この操作を必要に応じて何回でも繰り返すことで、第1の複数画素44の全体に有機材料を転写することができる。線形レーザー・ビーム36によって有機材料が第1の複数画素44の全画素に転写されると、線形レーザー・ビーム36をオフにし、第2の複数画素46の上方という新しい位置に移動させ、オンにして有機材料を基板上の第2の複数画素46の第1の部分に転写することができる。このプロセスを繰り返し、基板上の所定の色の全画素の全部分に有機材料を転写することができる。
ここで図7を参照し、合わせて図6も参照すると、ドナー要素から基板に有機材料を転写する本発明の方法の別の一実施態様に関するブロック・ダイヤグラムが示してある。まず最初に、基板／ドナー要素統合体を用意する（ステップ150）。次に線形レーザー・ビーム36を基板上の画素40と揃える（ステップ152）。線形レーザー・ビーム36を第1の複数画素44に位置させ（ステップ154）、次いでオンにして1ミリ秒よりも長時間にわたってその第1の複数画素44の第1の部分に照射する（ステップ155）ことで、有機材料をドナー要素から基板に転写する。線形レーザー・ビーム36によって有機材料が第1の複数画素44の第1の部分に転写されると、線形レーザー・ビーム36をオフにする（ステップ160）。第1の複数画素44への有機材料の転写が完了していないのであれば（ステップ162）、第1の複数画素44の新しい部分へと線形レーザー・ビーム36を移動させ（ステップ164）、オンにして有機材料を基板に転写する。線形レーザー・ビーム36を第1の複数画素44の新しい部分に移動させるとき、移動距離は線形レーザー・ビーム36の幅（すなわち半値全幅28の距離）にすることができる。しかし転写される材料の範囲は、照射の電力と照射部の長さに応じて線形レーザー・ビーム36よりも広くなったり狭くなったりする可能性がある。この場合、線形レーザー・ビーム36の移動距離を調節する必要があろう。ステップ155〜164を必要に応じて繰り返し、第1の複数画素44の全体に有機材料を転写する。第1の複数画素44への有機材料の転写が完了していないのであれば（ステップ162）、そしてさらに別の画素列を処理するのであれば（ステップ166）、線形レーザー・ビーム36を照射する次の画素列（例えば第2の複数画素46）の第1の部分に移動させ（ステップ170）、ステップ155〜164を繰り返す。処理する特定の色の画素がもう存在していないのであれば（ステップ166）、このプロセスが終了する（ステップ168）。
別の一実施態様では、線形レーザー・ビーム36をオンにして照射を行ない、材料を第1の複数画素44の第1の部分に転写し、次いで第1の複数画素44の幅全体を走査して第1の複数画素44の全体に有機材料を完全に転写する。したがってこの方法には、線形レーザー・ビーム36の走査をゆっくりと複数画素の幅全体に対して行なうという一連の走査が、それぞれの走査の間に、線形レーザー・ビームを1つの複数画素から別の複数画素へと素早く移動させる速い移動ステップが挟まるという形で含まれることになろう。
ここで図8を参照し、合わせて図6も参照すると、ドナー要素から基板に有機材料を転写する本発明の方法のこの実施態様に関するブロック・ダイヤグラムが示してある。まず最初に、基板／ドナー要素統合体を用意する（ステップ150）。次に線形レーザー・ビーム36を基板上の画素40と揃える（ステップ152）。線形レーザー・ビーム36を第1の複数画素44に位置させ（ステップ154）、次いでオンにし（ステップ157）、有機材料をドナー要素から基板に転写する。線形レーザー・ビーム36の走査を第1の複数画素44の幅全体に対して行なう（ステップ158）。第1の複数画素44への照射が完了すると、線形レーザー・ビーム36をオフにする（ステップ160）。さらに多くの画素列を処理するのであれば（ステップ166）、照射する次の画素列（例えば第2の複数画素46）の第1の部分へと線形レーザー・ビーム36を移動させ（ステップ170）、ステップ157〜160を繰り返す。処理する特定の色の画素がもう存在していないのであれば（ステップ166）、このプロセスが終了する（ステップ168）。
図9は、複数の線形レーザー・ビームと微細位置決め装置からなる本発明による装置の別の実施態様の断面図である。この装置は、図2に関してすでに説明した要素に加え、線形レーザー・ビーム90を発生させることのできるレーザー光源80を有する少なくとも1つの追加の移動台110を備えている。線形レーザー・ビームが2つ以上あることの利点は、有機材料をドナー要素から基板上の2つ以上の画素列に同時に転写できることである。
本発明とその利点は、以下の比較例によってさらによく理解できよう。
ドナー要素
本発明の実施例と比較例の両方のOLEDデバイスで使用するドナー要素を以下のようにして構成した。
1．40nmのシリコンからなる反射防止層と、40nmのクロムからなる吸収層と、厚さ15nmのアルミニウム層を、この順番で51μmのポリイミド製ドナー基板の上に真空蒸着した。
2．厚さ20nmの2-t-ブチル-9,10-ビス(2-ナフチル)アントラセン（TBADN）と厚さ0.25nmのテトラ-t-ブチル-ペリレン（TBP）を真空下で別々の蒸発ボートから同時に蒸着することにより、このようにして用意したドナー基板の上に混合ドナー層を形成した。
OLEDデバイスの例1（比較例）
本発明の領域と比較領域を有するOLEDデバイスを以下のようにして構成した。
1．クリーンなガラス製OLED基板の表面に、標準的なフォトリソグラフィ法で40〜80nmの透明電極のパターンを作った。
2．得られた表面をプラズマ酸素エッチングで処理した後、約0.1nmのCFxをプラズマ堆積させた。
3．正孔輸送層として4,4'-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル（NPB）からなる150nmの層をこの表面に真空蒸着した。
4．上記のようにして作ったドナー要素をNPB層の上に置き、Phillipsによるアメリカ合衆国特許出願公開2003/014870 A1に記載されているように、圧力を利用して近接状態に保持した。ドナー基板の模様によって約1μmの小さなギャップが維持された。OLED基板上の発光することが望ましい領域では、ドナー要素からの発光材料の転写を、ポリイミド基板を通過する赤外マルチチャネル線形レーザー・ビームの照射によって実現した。線形レーザー・ビームは、半値全幅が8.5μm、長さが2.56mm、パワーが10ワットである。ビームを、そのビームの長さ方向とは垂直な方向に650mm/秒の速度で走査した。滞在時間は13マイクロ秒であり、エネルギー密度は0.3J/cm2であった。
5．発光層の上にトリス(8-ヒドロキシキノリン)アルミニウム（ALQ）からなる厚さ30nmの電子輸送層を真空蒸着した。
6．電子輸送層の上にフッ化リチウム（LiF）からなる厚さ0.5nmの電子注入層を真空蒸着した。
7．電子注入層の上に真空蒸着によって厚さ100nmのアルミニウムを堆積させることにより、電極を形成した。
OLEDデバイスの例2（本発明の実施例）
本発明の条件を満たすOLEDデバイスを例1のようにして構成したが、ビームの電力を2.0ワットに下げ、1ミリ秒という滞在時間で照射している間はレーザー・ビームが動かない状態にしてある面積を照射した点が異なっている。この場合のエネルギー密度は4.6J/cm2であった。照射後、レーザー・ビームの長さ方向とは垂直な方向にレーザー・ビームを16μm移動させ、照射を複数回繰り返してデバイス全体をカバーした。
OLEDデバイスの例3〜7（本発明の実施例）
本発明の条件を満たすOLEDデバイスを実施例2のようにして構成したが、ビームの電力を0.12ワットに下げ、滞在時間を以下の表に示したように180〜300ミリ秒の範囲で変えた点が異なっている。得られた照射のエネルギー密度もこの表に示してある。
相対的な寿命は、構成したOLEDデバイスに80mA/cm2という一定電流を流し、光出力の時間経過をモニターすることによって測定した。青色ドーパントの発光は、ピークが3つあって最大のピークが約460nmに位置するTBPからの特徴的な発光の発光スペクトルによって検出した。結果を表1に示してある。
結果から、寿命が延びたOLEDデバイスが本発明の方法によって製造されることがわかる。なお寿命は、輝度が初期値の50％に低下するまでの時間として定義される。同じ出力で滞在時間をより長くすることで、照射のエネルギー密度がより大きくなる。照射のエネルギー密度を大きくしていくと、滞在時間が約200ミリ秒で寿命が最大寿命と比べて短くなるが、この条件下での寿命はそれでも比較例よりは長い。
10 線形光源
12 ビーム整形装置
14 レーザー・ビーム
20 照射光学系
26 半値全幅
28 半値全幅
30 線形レーザー・ビーム
32 第1の方向
33 光の強度プロファイル
34 第2の方向
36 線形レーザー・ビーム
38 光の強度プロファイル
40 画素
44 第1の複数画素
46 第2の複数画素
50 ドナー要素
64 基板
66 加圧手段
80 レーザー光源
90 線形レーザー・ビーム
108 移動台
110 移動台
116 微細位置決め装置
118 微細位置決め装置
120 方向
150 ブロック
152 ブロック
154 ブロック
155 ブロック
156 ブロック
157 ブロック
158 ブロック
160 ブロック
162 判断ブロック
164 ブロック
166 判断ブロック
168 ブロック
170 ブロック
12 ビーム整形装置
14 レーザー・ビーム
20 照射光学系
26 半値全幅
28 半値全幅
30 線形レーザー・ビーム
32 第1の方向
33 光の強度プロファイル
34 第2の方向
36 線形レーザー・ビーム
38 光の強度プロファイル
40 画素
44 第1の複数画素
46 第2の複数画素
50 ドナー要素
64 基板
66 加圧手段
80 レーザー光源
90 線形レーザー・ビーム
108 移動台
110 移動台
116 微細位置決め装置
118 微細位置決め装置
120 方向
150 ブロック
152 ブロック
154 ブロック
155 ブロック
156 ブロック
157 ブロック
158 ブロック
160 ブロック
162 判断ブロック
164 ブロック
166 判断ブロック
168 ブロック
170 ブロック
Claims (13)
- ドナー要素から有機材料を基板に転写する方法であって、
（a）輻射線源を用意し；
（b）該基板へ有機材料を転写させるため該輻射線源から該ドナー要素に加えられる輻射線の出力を選択するに際し、該ドナー要素の1以上の位置が輻射線を受ける時間を1ミリ秒よりも長くすることを特徴とする方法。 - 上記輻射線源がレーザー光源である、請求項1に記載の方法。
- 有機材料の転写を減圧下または大気圧下で実施する、請求項1に記載の方法。
- 上記ドナー要素を上記基板に固定する操作をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 上記ドナー要素に当てる輻射線の出力を、エネルギー密度が4.6J/cm2よりも大きくなるように選択する、請求項1に記載の方法。
- ドナー要素から有機材料を基板に転写する方法であって、
（a）レーザー・ビームを発生させる少なくとも1つのレーザー光源を用意し；
（b）該ドナー要素に加えられる輻射線ビームによって該基板へ有機材料が転写するように該光源からの該レーザー・ビームの出力を調節するに際し、該ドナー要素の1以上の位置が輻射線を受ける時間を1ミリ秒よりも長くすることを特徴とする方法。 - （c）該基板上の第1の複数画素の全部または第1の部分全体をカバーする実質的に一様な線形レーザー光・ビームを形成するレーザー・ビームを用意し；
（d）該実質的に一様な線形レーザー光・ビームを上記ドナー要素に照射して該基板の第1の複数画素またはその第1の部分に有機材料を転写させるに際し、
（e）該実質的に一様な上記線形レーザー・ビームが、第1の方向に沿って実質的に一様な強度プロファイルを持ち、該第1の方向とは垂直な第2の方向に沿っては実質的にガウス型の強度プロファイルを持つことを特徴とする、請求項6に記載の方法。 - 実質的に一様な上記線形レーザー・ビームによって第1の複数画素の全部に有機材料を転写させた後、このビームをオフにして第2の複数画素の上方という新しい位置に移動させ、オンにして有機材料を基板に転写させる、請求項7に記載の方法。
- 実質的に一様な上記線形レーザー・ビームによって第1の複数画素の第1の部分に有機材料を転写させた後、このビームをオフにして第1の複数画素の新しい位置に移動させ、オンにして有機材料を基板に転写する、請求項7に記載の方法。
- 実質的に一様な上記線形レーザー・ビームによって第1の複数画素の第1の部分に有機材料を転写させた後、このビームの走査を第1の複数画素の幅全体に対して行なって有機材料を基板に転写する、請求項7に記載の方法。
- 有機材料の転写を減圧下または大気圧下で実施する、請求項7に記載の方法。
- 上記ドナー要素を上記基板に固定する操作をさらに含む、請求項7に記載の方法。
- 上記ドナー要素に当てる輻射線の出力を、エネルギー密度が4.6J/cm2よりも大きくなるように選択する、請求項6に記載の方法。
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