JP2008527696A - 電子デバイス用の閉じ込め構造 - Google Patents

Abstract

一実施形態においては、有機組成物のための閉じ込め構造を提供する。この閉じ込め構造は、アンダーカット層と上層とを含み、アンダーカット層および上層が、液体形態の有機組成物を収容するための容積を画定している。

Description

本開示は、一般に有機電子デバイスに関し、特に、インク閉じ込めウェルを有する有機電子デバイス、ならびにそれを製造するための材料および方法に関する。

（関連出願の相互参照）
本出願は、２００４年１２月３０日に出願された米国仮特許出願第６０／６４０，５５７号明細書、および２００５年６月２８日に出願された米国仮特許出願第６０／６９４，８７６号明細書の利益を主張し、これらそれぞれの開示全体が本明細書に援用される。

有機電子デバイスは、電気エネルギーを放射線に変換したり、電子的過程を介して信号を検出したり、放射線を電気エネルギーに変換したり、１つまたは複数の有機半導体層を含んだりする。液体層から有機電子デバイスを製造する場合、ピクセルまたは着色サブピクセルを分離するために閉じ込め構造を使用することができる。一部の従来のピクセル閉じ込めウェル（「ウェル」）は表面処理を有することがあり、この表面処理は、適用した有機組成物が隣接するピクセル中にあふれ出したり、望ましくない影響が生じうる非放射領域中に残存したりするのを防止するために使用される。

表面処理が使用されない従来の用途においては、通常、有機組成物がウェル表面を濡らし、乾燥した層の最終的な厚さが不均一になる。さらに、一部の有機組成物は乾燥してウェルの壁上に残存するため、ウェル底部における放射領域中の有機組成物の厚さは、ウェルの高さおよび乾燥条件に依存する。ウェルが非濡れ性にされる従来の用途では、液体有機組成物がウェルから流出し、液体の粘度が低い場合には、乾燥した有機組成物層の最終厚さは非常に不均一になり、見かけの形状が望ましい閉じ込めピクセル形状から逸脱することがある。

米国特許第６，６７０，６４５号明細書 国際公開第０３／０６３５５５号パンフレット 国際公開第２００４／０１６７１０号パンフレット 国際公開第０３／００８４２４号パンフレット 国際公開第０３／０９１６８８号パンフレット 国際公開第０３／０４０２５７号パンフレット 米国特許第６，３０３，２３８号明細書 国際公開第００／７０６５５号パンフレット 国際公開第０１／４１５１２号パンフレット 国際公開第０２／０２７１４号パンフレット 米国特許出願公開第２００１／００１９７８２号明細書 欧州特許出願公開第１１９１６１２号明細書 国際公開第０２／１５６４５号パンフレット 欧州特許出願公開第１１９１６１４号明細書 米国特許出願第１０／９１０，４９６号明細書 マーカス，ジョン（Ｍａｒｋｕｓ，Ｊｏｈｎ）「エレクトロニクス・アンド・ヌクレオニクス・ディクショナリー（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ Ｎｕｃｌｅｏｎｉｃｓ Ｄｉｃｔｉｏｎａｒｙ）」４７０および４７６、（マグローヒル・インコーポレイテッド（ＭｃＧｒａｗ Ｈｉｌｌ，Ｉｎｃ．）１９６６年） 「可溶性伝導性ポリマーから製造される可撓性発光ダイオード（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅｓ Ｍａｄｅ Ｆｒｏｍ Ｓｏｌｕｂｌｅ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ Ｐｏｌｙｍｅｒ）」，Ｎａｔｕｒｅ，第３５７巻，４７７−４７９頁（１９９２年６月１１日） ブラッドリー（Ｂｒａｄｌｅｙ）ら，「Ｓｙｎｔｈ．Ｍｅｔ．」（２００１年），１１６（１−３），３７９−３８３頁 キャンベル（Ｃａｍｐｂｅｌｌ）ら，「Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｂ、」第６５巻 ０８５２１０

したがって、上記の短所および欠点を克服した、閉じ込め構造、およびその形成方法、およびそれを有する有機電子デバイスが必要とされている。

一実施形態においては、有機組成物のための閉じ込め構造を提供する。この閉じ込め構造はアンダーカット層と上層とを含み、アンダーカット層および上層が、液体形態の有機組成物を収容するための容積を画定する。

以上の全体的説明および以下の詳細な説明は、単に例および説明であり、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明を限定するものではない。

本明細書において提示される概念をより理解しやすくするために、添付の図面に実施形態を示している。

図面は例として提供しており、本発明を限定することを意図するものではない。当業者であれば理解できるように、図面中の物体は、単純および明確にするために示されており、必ずしも一定の縮尺で描かれているわけではない。たとえば、図面中の一部の物体の寸法は、実施形態を理解しやすくするために、他の物体に対して誇張されている場合がある。

一実施形態においては、有機組成物のための閉じ込め構造を提供する。この閉じ込め構造はアンダーカット層と上層とを含み、アンダーカット層および上層が、液体形態の有機組成物を収容するための容積を画定する。

一実施形態においては、アンダーカット層は第１の高さを有し、上層は、第１の高さよりも実質的に高い第２の高さを有する。

一実施形態においては、アンダーカット層によって画定される容積の一部が、乾燥させた後の有機組成物で完全に満たされるように、第１の高さがあらかじめ決定される。

一実施形態においては、アンダーカット層は、露光および現像の応答が異なるフォトパターニング性材料の複数の層から形成される。

一実施形態においては、容積を画定するアンダーカット層および上層の表面が非濡れ性にされる。

一実施形態においては、上記容積の少なくとも一部が上層の壁によって画定され、液体組成物によって壁を濡らすことができるように、その壁が傾いている。

一実施形態においては、上記壁は、壁を非濡れ性にする表面処理を有する。

一実施形態においては、上層は、容積の一部を画定する壁を含み、この壁は、アンダーカット層に対して正の勾配を有する。

一実施形態においては、伝導性ポリマーデバイスを形成する方法を提供する。この方法は、アンダーカット層を提供するステップと、アンダーカット層と上層とが、液体形態の有機組成物を収容するための容積を画定するように、アンダーカット層に上層を適用するステップと、液体形態の有機組成物を上記容積内に導入するステップとを含む。

一実施形態においては、有機組成物が乾燥すると、アンダーカット層によって画定される容積の一部をその有機組成物が完全に満たすように容積が画定される。

一実施形態においては、アンダーカット層が第１の高さを有し、第１の高さよりも実質的に高い第２の高さを有するように上層が適用される。

一実施形態においては、上記提供するステップが、露光および現像の応答が異なるフォトパターニング性材料の複数の層を適用するステップをさらに含む。

一実施形態においては、フォトパターニング性材料の複数の層が、堆積によって適用される。

一実施形態においては、上記方法が、容積を画定するアンダーカット層および上層の表面を非濡れ性にするステップをさらに含む。

一実施形態においては、上記容積は、少なくとも一部が上層の壁によって画定され、液体組成物によって壁を濡らすことができるように、その壁が傾いている。

一実施形態においては、上層は、容積の一部を画定する壁を含み、この壁は、アンダーカット層に対して正の勾配を有する。

一実施形態においては、有機電子デバイスを提供する。この有機電子デバイスは、第１の高さを有するアンダーカット層と、第１の高さよりも実質的に高い第２の高さを有し、アンダーカット層に隣接して配置される上層と、上層中に形成された正の勾配を有する壁とアンダーカット層の表面とによって画定された容積と、液体形態にあるときに上記容積中に導入される有機組成物とを含む。

一実施形態においては、上記閉じ込め構造を含む組成物を提供する。

一実施形態においては、上記閉じ込め構造を含む活性層を有する有機電子デバイスを提供する。

一実施形態においては、有機電子デバイス、上記閉じ込め構造を含む、有機電子デバイスの製造に有用な物品を提供する。

一実施形態においては、上記化合物と、少なくとも１種類の溶媒、加工助剤、電荷輸送材料、または電荷ブロッキング材料とを含む組成物を提供する。これらの組成物は、溶媒、エマルジョン、およびコロイド分散体などのあらゆる形態であってよいが、これらに限定されるものではない。

（定義）
「ａ」または「ａｎ」の使用は、本発明の要素および成分を記述するために使用される。これは、単に便宜上のものであり、本発明の一般的意味を示すために使用される。この記述は、１つまたは少なくとも１つを含むものと読むべきであり、特に明記しない限り単数形は、複数形も包含するものとする。

層または材料について言及される場合、用語「活性」は、電子的または電気放射的（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｒａｄｉａｔｉｖｅ）性質を示す層または材料を意味することを意図している。活性層材料は、放射線を受けた場合に、放射線を放出する場合もあるし、電子−ホール対の濃度変化を示す場合もある。したがって、用語「活性材料」は、デバイスの動作を電子的に促進する材料を意味する。活性材料の例としては、限定するものではないが、電荷を伝導、注入、輸送、またはブロックする材料が挙げられ、この電荷は電子またはホールのいずれであってもよい。不活性材料の例としては、平坦化材料、絶縁材料、および環境障壁材料が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

本明細書において使用される場合、用語「含んでなる（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「含んでなること（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「含むこと（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｓ）」、「有すること（ｈａｖｉｎｇ）」、またはそれらの他のあらゆる変形は、非排他的な包含を扱うことを意図している。たとえば、ある一連の要素を含むプロセス、方法、物品、または装置は、それらの要素にのみに必ずしも限定されるわけではなく、そのようなプロセス、方法、物品、または装置に関して明示されず固有のものでもない他の要素を含むことができる。さらに、反対の意味で明記されない限り、「または（ｏｒ）」は、包含的な「または（ｏｒ）」を意味するのであって、排他的な「または」（ｏｒ）を意味するのではない。たとえば、条件ＡまたはＢは、Ａが真（または存在する）でありＢが偽（または存在しない）であり、Ａが偽であり（または存在しない）Ｂが真である（または存在する）、およびＡおよびＢの両方が真である（または存在する）のいずれか１つを満たしている。

用語「層」は用語「フィルム」と交換可能に使用され、希望する領域を覆うコーティングを意味する。この領域は、デバイス全体または実際の画像表示などの特定の機能性領域までの大きさであってもよいし、あるいは１つのサブピクセルの小ささであってもよい。フィルムは、気相堆積および液相堆積などのあらゆる従来の堆積技術によって形成することができる。液相堆積技術としては、スピンコーティング、グラビアコーティング、カーテンコーティング、浸漬コーティング、スロットダイコーティング、スプレーコーティング、および連続ノズルコーティングなどの連続堆積技術、ならびにインクジェット印刷、グラビア印刷、およびスクリーン印刷などの不連堆積技術が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

用語「有機電子デバイス」は、１つまたは複数の半導体の層または材料を含むデバイスを意味することを意図している。有機電子デバイスとしては、（１）電気エネルギーを放射線に変換するデバイス（たとえば、発光ダイオード、発光ダイオードディスプレイ、ダイオードレーザー、または照明パネル）、（２）電子的過程を介して信号を検出するデバイス（たとえば、光検出器、光伝導セル、フォトレジスター、フォトスイッチ、フォトトランジスタ、光電管、赤外線（「ＩＲ」）検出器、またはバイオセンサー）、（３）放射線を電気エネルギーに変換するデバイス（たとえば、光起電性デバイスまたは太陽電池）、あるいは（４）１つまたは複数の有機半導体層を含む１つまたは複数の電子部品を含むデバイス（たとえば、トランジスタまたはダイオード）が挙げられるが、これらに限定されるものではない。デバイスという用語は、記憶デバイス、帯電防止フィルム、バイオセンサー、エレクトロクロミックデバイス、固体電解コンデンサ、充電式電池などのエネルギー蓄積デバイス、および電磁遮蔽用途のためのコーティング材料も含んでいる。

用語「基体」は、剛性または可撓性のいずれであってもよく、１つまたは複数の材料の１つまたは複数の層を含むことができる工作物を意味することを意図しており、このような材料としては、ガラス、ポリマー、金属、またはセラミック材料、あるいはそれらの組み合わせを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。

特に定義しない限り、本明細書において使用されるすべての技術的および科学的な用語は、本発明が属する当業者によって一般に理解されているものと同じ意味を有する。本明細書に記載されているものと類似または同等の方法および材料を使用して、本発明の実施形態の実施または試験を行うことができるが、好適な方法および材料については以下に説明する。本明細書において言及されるあらゆる刊行物、特許出願、特許、およびその他の参考文献は、特に明記しない限り、それらの記載内容全体が援用される。抵触の場合には、定義を含めた本明細書が調整される。さらに、本発明の材料、方法、および実施例は単に説明的なものであって、限定を意味するものではない。

本明細書に記載されていない程度の、具体的な材料、処理行為、および回路に関する多くの詳細は従来通りであり、有機発光ダイオードディスプレイ、光検出器、光電池、および半導体要素の技術分野の教科書およびその他の情報源中に見ることができる。

本明細書に記載される概念を、以下の実施例においてさらに説明するが、これらの実施例は、特許請求の範囲に記載される本発明の範囲を限定するものではない。

有機組成物のための閉じ込め構造の一実施形態を本明細書に開示する。この閉じ込め構造は、有機電子デバイスを製造するためなどに使用される液体層適用技術によって形成することができる。たとえば、正の勾配を有する上層よりも実質的に薄いアンダーカット層を有するように、閉じ込め構造を形成することができる。閉じ込め構造は、有機電子デバイス、またはあらゆる種類の伝導性ポリマーデバイスと関連させて形成することができる。

有機電子デバイスなどの伝導性ポリマーデバイスとしては、（１）電気エネルギーを放射線に変換するデバイス（たとえば、発光ダイオード、発光ダイオードディスプレイ、またはダイオードレーザー）、（２）電子的過程を介して信号を検出するデバイス（たとえば、光検出器、光伝導セル、フォトレジスター、フォトスイッチ、フォトトランジスタ、光電管、ＩＲ検出器）、（３）放射線を電気エネルギーに変換するデバイス（たとえば、光起電性デバイスまたは太陽電池）、ならびに（４）１つまたは複数の有機半導体層を含む１つまたは複数の電子部品を含むデバイス（たとえば、トランジスタまたはダイオード）が挙げられるが、これらに限定されるものではない。他の有機電子デバイスを構成することもでき、本発明の利益を享受する別の種類のこのようなデバイスが将来現れうることを、当業者は理解されたい。すべてのこのようなデバイスが本発明によって考慮されている。

したがって、本発明の実施形態は、あらゆる伝導性ポリマーデバイスと関連させて使用することができるが、説明および明確性を目的として本明細書における議論が有機電子デバイスに集中していることを理解されたい。

図１は、本発明の態様を実施することができる代表的な有機電子デバイス１００の分解組立図である。有機電子デバイス１００は、アノード層１０１と、カソード層１０６と、アノード層１０１とカソード層１０６との間にある光活性層１０４とを含む。アノード層１０１に隣接して、ホール輸送材料を含むバッファ層１０３が存在することができる。カソード層１０６に隣接して、電子輸送材料を含む電子輸送層１０５が存在することができる。電子輸送層１０５自体は、１つまたは複数の層で構成されることができる。たとえば、電子輸送層１０５は、電子輸送層と、低仕事関数材料から形成された層とを含むことができる。電子輸送層は、たとえばＢＡｌｑ３、Ａｌｑ３などから形成することができる。低仕事関数層は、たとえば、カルシウム、バリウム、フッ化リチウムなどから形成することができる。

デバイス１００の用途に依存するが、光活性層１０４は、印可電圧によって活性化される発光層（発光ダイオードまたは発光電気化学セル中など）、放射エネルギーに応答し、バイアス電圧の印可を伴ってまたは伴わずに信号を発生する材料の層（光検出器中など）であってよい。光検出器の例としては、光伝導セル、フォトレジスター、フォトスイッチ、フォトトランジスタ、および光電管、および光起電力セルが挙げられる、これらの用語は、（非特許文献１）に記載されている。気密パッケージ１０８は、デバイス１００、特に光活性層１０４およびカソード層１０６を保護する機能を果たし、そのような目的に適したあらゆる材料から製造することができる。

デバイス１００中の他の層は、そのような層によって果たされる機能を考慮して、そのような層において有用となることが知られているあらゆる材料からできていてよい。アノード層１０１は、正電荷キャリアを注入するのに効果的な電極を含む。アノード層１０１は、たとえば、金属、混合金属、合金、金属酸化物、または混合金属酸化物を含有するまたは含む材料からできていてよい。アノード層１０１は、伝導性のポリマー、ポリマーブレンド、またはポリマー混合物を含むことができる。好適な金属としては、１１族の金属、４族、５族、および６族の金属、ならびに８族、１０族の遷移金属が挙げられる。アノード１０１が光透過性である場合は、一般に、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）などの、１２族、１３族、および１４族の金属の混合金属酸化物が使用される。アノード１０１は、有機材料を含むこともでき、特に、（非特許文献２））に記載される代表的材料などの、ポリアニリンなどの伝導性材料を含むことができる。図３と関連して後述するように、アノード１０１は、基体１０７上に堆積することができることを理解されたい。アノード層１０１およびカソード層１０６の電極に通電すると、デバイス１００から光１１０が発せられる。したがって、アノード１０１およびカソード１０６の少なくとも１つは、発生した光を観察できるように、少なくとも部分的に透明であるべきである。さらに同じ理由で、基体１０７も少なくとも部分的に透明であるべきである。

層１２０のホール輸送材料の例は、たとえば、Ｙ．ワン（Ｗａｎｇ），「カーク−オスマー工業化学百科事典（Ｋｉｒｋ−Ｏｔｈｍｅｒ Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）」，第４版第１８巻８３７〜８６０頁，１９９６年にまとめられている。ホール輸送分子およびホール輸送ポリマーの両方を使用することができる。一般的に使用されるホール輸送分子としては、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）、１，１−ビス［（ジ−４−トリルアミノ）フェニル］シクロヘキサン（ＴＡＰＣ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（４−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（４−エチルフェニル）−［１，１’−（３，３’−ジメチル）ビフェニル］−４，４’−ジアミン（ＥＴＰＤ）、テトラキス−（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−２，５−フェニレンジアミン（ＰＤＡ）、ａ−フェニル−４−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノスチレン（ＴＰＳ）、ｐ−（ジエチルアミノ）−ベンズアルデヒドジフェニルヒドラゾン（ＤＥＨ）、トリフェニルアミン（ＴＰＡ）、ビス［４−（Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノ）−２−メチルフェニル］（４−メチルフェニル）メタン（ＭＰＭＰ）、１−フェニル−３−［ｐ−（ジエチルアミノ）スチリル］−５−［ｐ−（ジエチルアミノ）フェニル］ピラゾリン（ＰＰＲまたはＤＥＡＳＰ）、１，２−ｔｒａｎｓ−ビス（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）シクロブタン（ＤＣＺＢ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（ＴＴＢ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ビス−（フェニル）ベンジジン（α−ＮＰＢ）、および銅フタロシアニンなどのポルフィリン系化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。一般的に使用されるホール輸送ポリマーとしては、ポリビニルカルバゾール、（フェニルメチル）ポリシラン、ポリ（ジオキシチオフェン）、およびポリアニリンが挙げられるが、これらに限定されるものではない。上記のようなホール輸送分子をポリスチレンおよびポリカーボネートなどのポリマー中にドープすることによって、ホール輸送ポリマーを得ることもできる。

限定するものではないが、小分子有機蛍光化合物、蛍光性およびリン光性の金属錯体、共役ポリマー、ならびにそれらの混合物などのあらゆる有機エレクトロルミネセンス（「ＥＬ」）材料を本発明のディスプレイ中に使用することができる。蛍光化合物の例としては、ピレン、ペリレン、ルブレン、クマリン、それらの誘導体、およびそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。金属錯体の例としては、トリス（８−ヒドロキシキノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）などの金属キレート化オキシノイド化合物；米国特許公報（特許文献１）、ならびに（特許文献２）および（特許文献３）に開示されるような、フェニルピリジン配位子、フェニルキノリン配位子、またはフェニルピリミジン配位子を有するイリジウムの錯体などのシクロメタレート化イリジウムおよび白金エレクトロルミネセンス化合物、ならびに、たとえば（特許文献４）、（特許文献５）、および（特許文献６）に開示されている有機金属錯体、ならびにそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。電荷輸送ホスト材料と金属錯体とを含むエレクトロルミネセンス発光層が、米国特許公報（特許文献７）、ならびに（特許文献８）および（特許文献９）に開示されている。共役ポリマーの例としては、ポリ（フェニレンビニレン）、ポリフルオレン、ポリ（スピロビフルオレン）、ポリチオフェン、ポリ（ｐ−フェニレン）、それらのコポリマー、およびそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

本発明のデバイスの一実施形態においては、光活性材料が有機金属錯体であってよい。別の実施形態においては、光活性材料が、イリジウムまたは白金のシクロメタレート化錯体である。その他の有用な光活性材料も同様に使用することができる。フェニルピリジン配位子、フェニルキノリン配位子、またはフェニルピリミジン配位子を有するイリジウムの錯体が、エレクトロルミネセンス化合物として、（特許文献１０）に開示されている。その他の有機金属錯体は、たとえば、米国特許公報（特許文献１１）、（特許文献１２）、（特許文献１３）、および（特許文献１４）に開示されている。イリジウムの金属錯体をドープしたポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）の活性層を有するエレクトロルミネセンスデバイスは、（特許文献８）および（特許文献９）に開示されている。電荷輸送ホスト材料とリン光性白金錯体とを含むエレクトロルミネセンス発光層が、米国特許公報米国特許公報米国特許公報（特許文献７）、（非特許文献３）、および（非特許文献４）に記載されている。

たとえば電子輸送層１０５、カソード層１０６などの中に使用することができる電子輸送材料の例としては、本発明の実施形態の化合物が挙げられる。このような層は場合によりポリマーを含むことができる。他の好適な材料としては、トリス（８−ヒドロキシキノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）などの金属キレート化オキシノイド化合物；ならびに２（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（ＰＢＤ）および３（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（ＴＡＺ）などのアゾール化合物；４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（ＤＰＡ）および２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（ＤＤＰＡ）などのフェナントロリン類；ならびにそれらの混合物が挙げられる。

カソード層１０７は、電子または負電荷キャリアの注入に効果的な電極を含む。カソード１０７は、アノード１０１よりも低い仕事関数を有するあらゆる金属または非金属であってよい。カソード１０７の代表的材料としては、アルカリ金属、特にリチウム；２族（アルカリ土類）金属；希土類元素およびランタニドなどの１２族金属；ならびにアクチニドを挙げることができる。アルミニウム、インジウム、カルシウム、バリウム、サマリウム、およびマグネシウム、ならびにそれらの組み合わせなどの材料を使用することができる。系の動作電圧を下げるために、ＬｉＦおよびＬｉ₂ＯなどのＬｉ含有化合物およびその他の化合物を、有機層とカソード層との間に堆積することもできる。

有機電子デバイス中には他の有用な層が存在することが知られている。たとえば、正電荷輸送および／または層のバンドギャップの整合を促進するため、あるいは保護層として機能させるために、アノード１０１とバッファ層１０３との間に層（図示せず）が存在することができる。当技術分野において周知である他の層またはその他の層を使用することができる。さらに、前述のいずれの層も、２つ以上の副層を含むことができるし、１つの層構造を形成することもできる。あるいは、アノード層１０１、バッファ層１０３、光活性層１０４、電子輸送層１０５、カソード層１０６、およびその他の層の一部またはすべては、電荷キャリア輸送効率またはデバイスの他の物理的性質を改善するために処理、特に表面処理を行うことができる。それぞれの構成要素層の材料の選択は、好ましくは、稼働寿命を考慮した高いデバイス効率、製造時間、および複雑な要因の目標、ならびに当業者によって認識されているその他の重要事項のバランスと取るように決定される。最適な構成要素、構成要素の構成、および組成の決定は、当業者の知識の範囲内にあることを理解されたい。

本発明の一実施形態は、好適な基体１０７の上に個別の層を逐次堆積するために、適切な溶媒を使用した液相堆積を利用することができる。ガラスおよびポリマーフィルムなどの基体を使用することができる。液体は、溶液、分散液、またはエマルジョンの形態であってよい。典型的な液相堆積技術としては、スピンコーティング、グラビアコーティング、カーテンコーティング、浸漬コーティング、スロットダイコーティング、スプレーコーティング、および連続ノズルコーティングなどの連続堆積技術、ならびにインクジェット印刷、グラビア印刷、およびスクリーン印刷、従来のあらゆるコーティングまたは印刷技術、たとえば、限定するものではないがスピンコーティング、浸漬コーティング、ロール・トゥ・ロール技術、インクジェット印刷、スクリーン印刷、グラビア印刷などの不連堆積技術が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

デバイス１００中の電子−ホール再結合ゾーンの位置、したがってデバイス１００の発光スペクトルは、各層の相対厚さの影響を受けることがある。たとえば、電子−ホール再結合ゾーンが発光層中に存在するように、電子輸送層１０５の厚さを選択すべきである。層の厚さの望ましい比は、使用される材料の厳密な性質に依存する。

前述したように、図１と関連して説明される代表的な有機電子デバイス１００は単に説明的なものであり、本発明の一実施形態との一貫性を保ちながらあらゆる方法で有機電子デバイスを構成することができる。アクティブマトリックス型有機電子デバイスディスプレイと呼ばれる一部の有機電子デバイスにおいては、光活性有機フィルムの個別の堆積層を、電流の流れによって独立に励起することができ、そのため個別のピクセルを発光させることができる。パッシブマトリクス型有機電子デバイスディスプレイと呼ばれる別の有機電子デバイスにおいては、光活性有機フィルムの堆積層を、電気接触層の行および列によって励起することができる。

前述したように、有機電子デバイスディスプレイなどのピクセルは、「ウェル」とも呼ばれる閉じ込め構造によって分離することができる。図２Ａは、本発明の態様を実施することができる代表的な閉じ込め構造２３０の断面図である。閉じ込め構造２３０は、アンダーカット層２１０と上層２２０とによって形成される。図１と関連して前述した層１０１〜１０８のいずれかを、アンダーカット層２１０および／または上層２２０のいずれかとして使用できることが分かるであろう。アンダーカット層２１０と上層２２０とが閉じ込め構造２３０を画定しており、これは、液体形態の活性有機組成物（図２Ａ中には示していない）を収容する容積となる。

一実施形態においては、閉じ込め構造２３０の形状は、露光および現像の応答が異なるフォトパターニング性材料（たとえば、ポジ型またはネガ型のフォトレジストなど）の複数の層を堆積することで、米国特許公報（特許文献１５）（この記載内容全体を本明細書に援用する）に記載されるような比較的薄いアンダーカット構造が得られる。さらに、実現可能な一実施形態は、比較的厚い上層２２０を含む。上層２２０は、壁Ａ−Ｂを画定しており、これらと、アンダーカット層２１０の表面から形成される床Ｃとが、閉じ込め構造２３０を画定している。壁Ａ−Ｂは、「正の勾配」を有することができる。すなわち、アンダーカット層２１０の床Ｃからの距離が増加すると、上層２２０の壁Ａ−Ｂが、全体的にさらに離れていく。

壁Ａ−Ｂは、図２Ａ〜Ｂに示される断面図に対応していることが分かるであろう。実際には、閉じ込め構造２３０は、たとえば、逆円錐台形などのあらゆる三次元形状を取ることができる。したがって、そのような構造においては、閉じ込め構造２３０は、図２Ａ〜Ｂに示される床Ｃおよび壁Ａ−Ｂに加えて、またはこれらの代わりに、１つの側面またはあらゆる数の側面で構成されることができる。図２Ａに示されるように、壁Ａと床Ｃとが角θ₁をなしている。同様に、壁Ｂと床Ｃとが角θ₂をなしている。閉じ込め構造２３０が逆円錐台形に形成されている前述の一実施形態などのある実施形態においては、θ₁とθ₂とが実質的に等しい。したがって、用語「正の勾配を有する」は、θ₁およびθ₂の値が９０度を超えている、と言うこともできる。

上層２２０の高さｈ₁が、アンダーカット層２１０の高さｈ₂よりも実質的に高いことも分かる。閉じ込め構造２３０中に堆積された有機組成物が閉じ込められながら、アンダーカット層２１０の有益な作用が実現される。

一実施形態においては、意図する用途に閉じ込め構造２３０を最適化するために、壁Ａ−Ｂおよび／または床Ｃのいずれかを濡れ性または非濡れ性にすることができる。たとえば、閉じ込め構造２３０の外側への有機組成物の流出を最小限にしながら、閉じ込め構造２３０活性有機組成物を収容することができ、同時に、乾燥が促進されることで、有機組成物に規則的で平滑な表面が形成されるように、このような壁Ａ−Ｂおよび／または床Ｃを改質することができる。このような一実施形態においては、床Ｃを除いた閉じ込め構造２３０のすべての壁Ａ−Ｂを非濡れ性にすることができる。「非濡れ性」は、液体有機組成物の接触角が４５度を超えることを意味し、一実施形態においては９０度を超える。このような非濡れ性状態を実現するための手段としては、たとえばＣＦ４プラズマによる処理が挙げられる。しかし、別の実施形態においては、閉じ込め構造２３０の床Ｃを含めた閉じ込め構造２３０は、依然として有機組成物によって濡れることができる。

これより図２Ｂを参照すると、アンダーカット層２１０によって、閉じ込め構造２３０の壁Ａ−Ｂの底部に活性有機組成物２４０が広がっているのが分かる。一実施形態においては、壁ＡおよびＢが本質的に非濡れ性となるように表面処理されている場合でも（前述）、閉じ込め構造２３０内部で有機組成物２４０が濡れることができるように、壁Ａ−Ｂおよび床Ｃによって形成される角度（図２Ａと関連して前述した角度θ₁およびθ₂など）を選択することができる。実現可能な一実施形態においては、乾燥段階の終了時に、閉じ込め構造２３０のアンダーカット層２１０部分が、乾燥した有機組成物２４０で完全に満たされるように、乾燥中に液体が蓄積される領域が形成されるように、アンダーカット層２１０の高さｈ₂を選択することができる。印刷または蒸着などによって引き続く層を適用する場合に、デバイス性能を低下させることがある物理的または組成的な不均一性や、空隙などの形成が、このような構造によって制限されることが分かるであろう。したがって、たとえば、様々な有機組成物、層の種類などの場合に、このような効果が得られるように、アンダーカット層２１０の高さｈ₂を選択できることも分かるであろう。

一実施形態によるそのような有機電子デバイスを製造する方法の一例３００を図３に示す。ステップ３０１においては、アンダーカット層が提供される。アンダーカット層は、図１と関連して前述した層１０１〜１０８のいずれとも対応することができ、あらゆる種類の液体適用方法によって提供できることが分かるであろう。

ステップ３０３においては、図２Ａ〜Ｂの閉じ込め構造２３０などの容積が形成されるように、アンダーカット層に上層が適用される。ステップ３０３に関しては、あらゆる数のステップを行うことができる。たとえば、最初に、アンダーカット層の上に上層を堆積して、乾燥させることができる。その後、上層をエッチングして容積を形成することができる。したがって、ステップ３０３の結果、上層中に形成された壁と、アンダーカット層の表面によって形成された床とによって、容積が画定される。

任意選択のステップ３０５においては、容積を画定する表面の一部を、濡れ性または非濡れ性にすることができる。任意選択のステップ３０５を行う場合、どの程度まで行うかは、多くの数または種類の要因が影響しうる。たとえば、一部の要因は、結果として得られる有機電子デバイスが使用される最終用途に関連する設計の考慮事項を含む場合がある。他の考慮事項では、容積内に堆積される有機組成物の性質を考慮することがある。さらに、上層およびアンダーカット層の材料の性質を考慮する場合もある。このように、多くの数または種類の考慮事項が、特定の表面を濡れ性または非濡れ性にするかの決定に影響しうる。

ステップ３０７においては、アンダーカット層と上層とによって形成された容積内に液体有機組成物が導入され、最終的には乾燥される。図３の方法に関連する多数の追加の加工ステップを使用することができる。たとえば、方法３００により製造された有機電子デバイスは、図１の有機電子デバイス例１００に関連して前述した層１０１〜１０８のいずれかまたはすべてを有することができる。

以上の明細書において、具体的な実施形態を参照しながら本発明の概念を説明した。しかし、当業者であれば、特許請求の範囲に記載される本発明の範囲から逸脱せずに種々の修正および変形を行うことが理解できるであろう。したがって、本明細書および図面は、限定的な意味ではなく説明的なものであると見なすべきであり、すべてのこのような修正は本発明の範囲内にあると見なされる。

多数の態様および実施形態を以上に説明してきたが、これらは単に例示的で非限定的なものである。本明細書を読めば、本発明の範囲から逸脱しない他の態様および実施形態が実現可能であることが、当業者には分かるであろう。

特定の実施形態に関して、利益、その他の利点、および問題に対する解決法を以上に記載してきた。しかし、これらの利益、利点、問題の解決法、ならびに、なんらかの利益、利点、または解決法を発生させたり、より顕著となったりすることがある、あらゆる特徴が、特許請求の範囲のいずれかまたはすべての重要、必要、または本質的な特徴として構成されるものではない。

別々の実施形態の状況において、明確にするために本明細書に記載されている特定の複数の特徴は、１つの実施形態の中で組み合わせても提供できることを理解されたい。逆に、簡潔にするため１つの実施形態の状況において説明した種々の特徴も、別々に提供したり、あらゆる副次的な組み合わせで提供したりすることができる。さらに、ある範囲において記載される値への言及は、その範囲内にあるすべての値を含んでいる。

本発明の態様を実施することができる代表的な有機電子デバイスの分解組立図である。 本発明の一実施形態による閉じ込め構造の断面図である。 本発明の一実施形態による閉じ込め構造の断面図である。 本発明の一実施形態による有機電子デバイス製造方法の一例を示す流れ図である。

Claims (20)

1. 有機組成物のための閉じ込め構造であって、
   アンダーカット層と、
   上層とを含み、前記アンダーカット層および前記上層が、液体形態の前記有機組成物を収容するための容積を画定していることを特徴とする閉じ込め構造。
2. 前記アンダーカット層が第１の高さを有し、前記上層が、前記第１の高さよりも実質的に高い第２の高さを有することを特徴とする請求項１に記載の閉じ込め構造。
3. 前記アンダーカット層によって画定される前記容積の一部が、前記有機組成物を乾燥させた後に前記有機組成物で完全に満たされるように、前記第１の高さがあらかじめ決定されていることを特徴とする請求項２に記載の閉じ込め構造。
4. 前記アンダーカット層が、露光および現像の応答が異なるフォトパターニング性材料の複数の層から形成されていることを特徴とする請求項１に記載の閉じ込め構造。
5. 前記容積を画定する前記アンダーカット層および前記上層の表面が非濡れ性にされていることを特徴とする請求項１に記載の閉じ込め構造。
6. 前記容積の少なくとも一部が前記上層の壁によって画定され、前記液体組成物によって前記壁を濡らすことができるように前記壁が傾いていることを特徴とする請求項１に記載の閉じ込め構造。
7. 前記壁が、前記壁を非濡れ性にする表面処理を有することを特徴とする請求項６に記載の閉じ込め構造。
8. 前記上層が、前記容積の一部を画定する壁を含み、前記壁が、前記アンダーカット層に対して正の勾配を有することを特徴とする請求項１に記載の閉じ込め構造。
9. 伝導性ポリマーデバイスを形成する方法であって、
   アンダーカット層を提供するステップと、
   前記アンダーカット層および上層が、液体形態の有機組成物を収容するための容積を画定するように、前記アンダーカット層に上層を適用するステップと、
   液体形態の前記有機組成物を前記容積内に導入するステップとを含むことを特徴とする方法。
10. 前記有機組成物が、乾燥すると、前記アンダーカット層によって画定された前記容積の一部を完全に満たすように、前記容積が画定されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 前記アンダーカット層が第１の高さを有し、前記第１の高さよりも実質的に高い第２の高さを有するように前記上層が適用されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
12. 前記提供するステップが、露光および現像の応答が異なるフォトパターニング性材料の複数の層を適用するステップをさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
13. フォトパターニング性材料の前記複数の層が堆積によって適用されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. 前記容積を画定する前記アンダーカット層および前記上層の表面を非濡れ性にするステップをさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
15. 前記容積の少なくとも一部が前記上層の壁によって画定され、前記液体組成物によって前記壁を濡らすことができるように前記壁が傾いていることを特徴とする請求項９に記載の方法。
16. 前記上層が、前記容積の一部を画定する壁を含み、前記壁が、前記アンダーカット層に対して正の勾配を有することを特徴とする請求項９に記載の方法。
17. 有機電子デバイスであって、
    第１の高さを有するアンダーカット層と、
    前記第１の高さより実質的に高い第２の高さを有し、前記アンダーカット層と隣接して配置される上層と、
    前記上層中に形成された正の勾配を有する壁と、前記アンダーカット層の表面とによって画定された容積と、
    液体形態にあるときに前記容積内に導入される有機組成物とを含むことを特徴とする有機電子デバイス。
18. 請求項１に記載の閉じ込め構造を含むことを特徴とする組成物。
19. 請求項１に記載の閉じ込め構造を含む活性層を有することを特徴とする有機電子デバイス。
20. 請求項１に記載の閉じ込め構造を含むことを特徴とする有機電子デバイスの製造に有用な物品。

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