JP2008541393A5

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Publication number: JP2008541393A5
Application number: JP2008511782A
Authority: JP
Filing date: 2006-05-12
Publication date: 2010-11-18

Description

カソードバスバーを有する上面発光型発光装置

本発明は横方向の導電性が増大した透明なカソードを有する上面発光型装置およびその製造方法に関するものである。

ＯＬＥＤ（有機発光ディスプレイ）を使用して製造されるディスプレイは他のフラットパネル技術に比し多くの利点を提供する。それは、明るく、カラフルであり、スイッチングが早く、広い視野角を提供し、各種の基板上に簡易に安く形成することができる。有機（本明細書では、金属有機物を含む）ＬＥＤは、導入される材料に応じた色の範囲において、ポリマー、低分子化合物およびデンドリマーを含む材料を使用して作成され得る。ポリマー系有機ＯＬＥＤの例は、ＷＯ９０／１３１４８、ＷＯ９５／０６４００およびＷＯ９９／４８１６０に記載されており、デンドリマー系材料の例は、ＷＯ９９／２１９３５およびＷＯ０２／０６７３４３に記載されており、いわゆる低分子系装置の例は、ＵＳ４，５３９，５０７に記載されている。

典型的なＯＬＥＤは２つの有機材料層を有し、１つの層は発光ポリマー（ＬＥＰ）、オリゴマーまたは発光低分子材料のような発光材料の層であり、他の層はポリチオフェン誘導体またはポリアニリン誘導体のような正孔輸送材料の層である。

ＯＬＥＤは基板上に画素のマトリックスとして堆積され得、単一またはマルチカラー画素ディスプレイを形成することができる。マルチカラーディスプレイは、赤、緑および青色発光画素の群を使用して構成され得る。いわゆるアクティブマトリックスディスプレイは、各画素に連接した、記憶素子、通常は蓄積容量およびトランジスタを有し、パッシブマトリックスディスプレイはそのような記憶素子は有せず、その代わり、安定した映像の印象を与えるために繰返しスキャンされる。他のパッシブディスプレイは複数のセグメントが共通の電極を共有し、セグメントは他の電極に印加される電圧によって明るくすることができる区画化されたディスプレイを含む。単純に区画化されたディスプレイはスキャンされる必要はないが、複数の区画化された領域を有するディスプレイにおいては、電極は共有され（その数を減らすため）、スキャンされる。

図１は、ＯＬＥＤ装置１００の例の垂直断面図を示す。アクティブマトリックスディスプレイにおいては、画素の領域の一部は連接される駆動回路（図１では示されない）によって占められている。装置の構造は、例示の目的のため簡略化されている。

ＯＬＥＤ１００は、基板１０２、通常、０．７ｍｍまたは１．１ｍｍのガラスを有するが、透明プラスチックまたは他の実質的に透明な材料でもよい。アノード層１０４は、基板上に堆積され、通常約１５０ｎｍの厚さのＩＴＯ（インジウム錫酸化物）、その一部上に供給される金属接触層を有する。通常、接触層は約５００ｎｍの厚さのアルミニウム、またはクロム層の間に位置するアルミニウム層を有し、これはしばしばアノード金属と呼ばれる。ＩＴＯおよび接触金属が被覆されたガラス基板は、Ｃｏｒｎｉｎｇ，ＵＳＡより市販されている。ＩＴＯ上の接触金属は、抵抗の少ない通路を提供し、アノード接続、特に装置への外部接続のためには、透明である必要はない。接触金属は不要な場合ＩＴＯより除去され、特に、ディスプレイに覆いかぶされる場合は、フォトリソグラフィーの標準のプロセスおよびこれに続くエッチングによって除去される。

実質的に透明な正孔輸送層１０６はアノード層の上に堆積され、続いて電子発光層１０８およびカソード１１０が堆積される。電子発光層１０８は、例えば、ＰＰＶ（ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）を有することができ、アノード層１０４の正孔エネルギー準位の整合を助ける正孔輸送層１０６および電子発光層１０８は導電性透明ポリマー、例えば、ドイツのＢａｙｅｒＡＧより市販されているＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ポリスチレン−スルホネートがドープされたポリエチレン−ジオキシチオフェン）を有することができる。典型的なポリマー系装置においては、正孔輸送層１０６は、約２００ｎｍのＰＥＤＯＴを有することができ、発光ポリマー層１０８は通常約７０ｎｍの厚さである。有機層はスピンコート（その後、不要な部分はプラズマエッチングまたはレーザーアブレーションによって除去する）、またはインクジェット印刷によって堆積され得る。この後者の場合、例えば、フォトレジストを使用して有機層が堆積され得るウェルを規定するバンク１１２を基板上に形成することができる。このようなウェルは、装置の発光領域または画素を規定する。

カソード層１１０は、通常、より厚いアルミニウムキャップ層で覆われたカルシウムまたはバリウム（例えば、物理的気相成長法によって堆積された）のような低仕事関数の金属を有する。電子発光層の直近の隣には、電子エネルギー準位の適合のためにフッ化リチウムのような任意の追加層を供給することができる。カソード線の相互の電気的隔離はカソードセパレータ（図１では、示されていない）の使用によって達成または増大されることができる。
この同じ基本構造は低分子装置にも導入することができる。

通常、多くのディスプレイが単一基板上に形成され、製造工程の最後に基板が区画化され、酸素および湿気の侵入を防ぐためのカプセル化用の缶が付着される前にディスプレイは分離される。

ＯＬＥＤを照明するために、図１の１１８で表される電池によって、アノードとカソードの間に電力が供給される。図１で示される例においては、光は透明アノード１０４および基板１０２を貫通して放射され、カソードは通常反射性であり、このような装置は底面発光型と呼ばれる。カソードを貫通して発光する装置（上面発光型）も、カソードが実質的に透明になるようにカソード層１１０の厚さが約５０〜１００ｎｍ未満を維持することによって構成されることができる。

有機ＬＥＤは、単一またはマルチカラー画素ディスプレイを形成するために基板上で画素のマトリックス中に堆積することができる。マルチカラーディスプレイは、赤、緑および青色発光画素の群を使用して構成することができる。このような装置においては、個々の要素は、通常、画素を選択するために列（または行）を起動することによってアドレスされ、画素の列（または行）が表示を形成するために書き込まれる。いわゆるアクティブマトリックスディスプレイは、各画素に連接される記憶素子、通常、蓄積容量とトランジスタを有し、パッシブマトリックスディスプレイは、このような記憶素子を有せず、その代わり、安定した画像の印象を与えるために、ＴＶ画像にいくらか類似して、繰返しスキャンされる。

図１ｂを参照すると、これはパッシブマトリックスＯＬＥＤディスプレイ装置１５０の簡略断面図を示し、図１と同じ要素は同じ番号で示されている。図示されるように、それぞれアノード金属層１０４およびカソード層１１０中に規定された相互に垂直なアノード線およびカソード線の交点において、正孔輸送層１０６および電子発光層１０８が複数の画素１５２に区画化される。図において、カソード層１１０中に規定された導電線１５４は紙面に垂直に延び、カソード線に対して垂直に走る複数のアノード線１５８の１つの貫通断面が示されている。カソード線とアノード線の交点における電子発光画素１５２は関連する線に電圧を印加することによってアドレスされる。アノード金属層１０４は装置１５０に外部接触を提供し、（カソード層パターンをアノード金属リード線上に走らせることによって）ＯＬＥＤに対するアノードおよびカソード接続のために使用することができる。

上記のＯＬＥＤ材料、特に、発光ポリマー材料およびカソードは酸化および湿気に影響されやすい。したがって、装置は、ＵＶ硬化エポキシ接着剤１１３によってアノード金属層１０４に付着された金属缶１１１によってカプセル化され、接着剤中の小さいガラス玉が金属缶の接触および接続のショートを防ぐ。好ましくは、アノード金属接触は薄く、硬化のための、接着剤１１３のＵＶ光への曝露を容易にするために金属缶１１１の縁の下を通過する。

フルカラーの全プラスチックスクリーンを実現するためにかなりの努力がなされてきた。この目的を達成するための主要な課題は、（１）３原色、赤、緑および青を発光する共役ポリマーの開発、（２）共役ポリマーは処理しやすく、フルカラーディスプレイ構造に製造することが容易でなければならないことである。ＰＬＥＤ装置は、共役ポリマーの化学構造を変えることによって発光色の操作が達成できるので、上記（１）の要件を満たすのに優れている。しかしながら、共役ポリマーの化学的性質の調整は実験室の規模においてはしばしば容易でコスト安であるが、工業的規模ではコスト高であり複雑な工程となり得る。第２の処理可能性およびフルカラーマトリックス装置の製造の要件は、微細マルチカラー画素のミクロパターン化の方法およびフルカラー発光の達成方法に疑問を示す。インクジェット印刷およびハイブリッドインクジェット印刷技術はＰＬＥＤ装置のパターニングのために大きな関心を集めてきた（例えば、Ｒ．Ｆ．Ｓｅｒｖｉｃｅ，Ｓｃｉｅｎｃｅ１９９８，２７９，１１３５；Ｗｕｄｌｅｔａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．１９９８，７３，２５６１；Ｊ．Ｂｈａｒａｔｈａｎ，Ｙ．Ｙａｎｇ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．１９９８，７２，２６６０およびＴ．Ｒ．Ｈｅｂｎｅｒ，Ｃ．Ｃ．Ｗｕ，Ｄ．Ｍａｒｃｙ，Ｍ．Ｌ．Ｌｕ，Ｊ．Ｓｍｉｔｈ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．１９９８，７２，５１９参照）。

フルカラーディスプレイの開発に貢献するため、直接的な色調整、良好な製造プロセス性および安価な大規模製造の可能性を示す共役ポリマーが求められてきた。はしご型ポリマーのポリ−２，７−フルオレンは青色発光ポリマーの多くの研究の主題となっている（例えば、Ａ．Ｗ．Ｇｒｉｃｅ，Ｄ．Ｄ．Ｃ．Ｂｒａｄｌｅｙ，Ｍ．Ｔ．Ｂｅｒｎｉｕｓ，Ｍ．Ｉｎｂａｓｅｋａｒａｎ，Ｗ．Ｗ．Ｗｕ，およびＥ．Ｐ．Ｗｏｏ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．１９９８，７３，６２９；Ｊ．Ｓ．Ｋｉｍ，Ｒ．Ｈ．Ｆｒｉｅｎｄ，およびＦ．Ｃａｃｉａｌｌｉ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．１９９９，７４，３０８４；ＷＯ−Ａ−００／５５９２７およびＭ．Ｂｅｒｎｉｕｓｅｔａｌ．，Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．，２０００，１２，Ｎｏ．２３，１７３７参照）。

上記で示したように、アクティブマトリックス有機発光装置（ＡＭＯＬＥＤ）は当技術分野で公知であり、電子発光画素およびカソードが、個々の画素および透明なアノードを制御するためのアクティブマトリックス回路を含むガラス基板上に堆積される。これらの装置における光は、アノードおよびガラス基板を貫通して観察者に向かって放射されるが（いわゆる底面発光型）、電子発光層内に生成した光の実質的な部分はアクティブマトリックス回路に吸収される。透明なカソードを有する装置（いわゆる「上面発光型」装置）はこの問題を解決するために開発されてきた。透明カソードは、次の特性を有しなければならない。

透明性
導電性
装置の電子発光層または電子輸送層（存在する場合）のＬＵＭＯへの効率的な電子注入のための低仕事関数。
しかしながら、非常に薄い厚さで透明な導電性材料は非常に少ない。１つのそのような材料はインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）であり、当技術分野で開示された透明カソードの例としては、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ６８，２６０６，１９９６に開示されたＭｇＡｇ／ＩＴＯおよびＪ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．８７，３０８０，２０００に開示されたＣａ／ＩＴＯが挙げられる。
米国特許６，６６４，７３０号明細書Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ６８，２６０６，１９９６Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．８７，３０８０，２０００

これらの例において、第１の薄い金属層（ＭｇＡｇの場合の金属合金）は電子注入を提供する。しかしながらこの層の薄さは横方向の導電性がよくない。ＩＴＯ層は、より厚い厚さで透明性を保持し、カソードの横方向の導電性を改良するので、必要とされる。

しかしながら、ＩＴＯは、スパッタリングの高エネルギープロセスによって堆積されるので、堆積する層に損傷をもたらす可能性がある。これに加えて、ＩＴＯの代替の制限を考慮すると、透明導電材料の独立した層を設ける必要性をなくすことができることが望まれる。

バス−バーは導電層の導電性を高める公知の方法であり（例えば、ＵＳ６，６６４，７３０参照）、活性領域から離れた金属の厚さを提供する。しかしながら、これらバス−バーが透明でなければ、底面発光型ＡＭＯＬＥＤでのアクティブマトリックス回路と同様に、上面発光装置におけるその使用は画素の発光領域を減らすことが極めて明らかであり、したがって、前記デバイスに関連する利点が減少する。

電子発光組成物のインクジェット印刷は、パターン化された装置を形成する安価で効率的な方法である。ＥＰ−Ａ−０８８０３０３に開示されるように、これは、インクジェット印刷によって電子発光材料が堆積される画素を規定するウェルを形成するフォトリソグラフィーの使用を伴っている。本発明の発明者は、バス−バーを得るためにパターン化された金属層が堆積され得る構造を提供するウェルを規定するレジストバンクを利用することによって発光領域を減少させることなく上面発光装置におけるこれら薄い透明カソード層の導電性を高める問題を解決した。ウェルを形成するフォトレジスト層上の金属層の堆積は、透明カソードの横方向の導電性を高める。この金属層はフォトレジスト材料の上にのみ位置するので、発光領域はこの使用によって減少しない。しかも、金属層はインクジェット印刷のためのウェルを形成するために使用されたフォトレジストをパターニングするマスクとして機能でき、また、ウェル形成バンクの上に良好な連続性を提供する。

したがって、本発明の第１の側面においては、複数の画素を有する上面発光型ディスプレイ装置が提供される。前記装置は、
基板上に形成されたアノード、
ウェルを規定する層であって、前記ウェルを規定する層の厚さは蒸着マスクのスペーサーとして機能するには不十分な厚さである層、
前記複数の画素を形成するために前記ウェルを規定する層の各ウェル中の前記アノード上に形成された有機電子発光層、
前記ウェルを規定する層の上面上に形成された金属層、および
電子発光層と前記ウェルを規定する層の上面上の金属層の両者の上に形成されるように堆積された透明カソード層を含む。

前記ウェルを規定する層の上面上に形成された金属層は、それが接触する透明カソード層の導電性を高めることができるバス−バーを提供する。この金属層によって提供されたバス−バーは、前記ウェルを規定するバンクの存在のためにすでに非発光となっている装置の領域に堆積されるので、画素の発光領域を減らさないで透明カソード層の導電性を高めることができる。

上面上の金属は、適切な導電性を有する金属であり得、適切な例は当業者に自明である。好ましい例としては、アルミニウムとクロムが挙げられる。金属は、当業者に自明な任意の手段によってウェルを規定するフォトレジストの上面上に堆積され得る。例えば、金属は熱蒸着によって堆積され得る。通常、この層の厚さは０．１〜１μｍである。

ウェルを規定する層は適切なフォトマスクを使用してパターン化されたフォトレジストから形成することができる。あるいは、ウェルを規定する層は、湿式または乾式エッチングプロセスによってウェルを規定する層を形成するためにパターン化され得るエッチング可能な材料、特にエッチング可能なポリイミドであり得る。好ましくは、ウェルを規定する層はフォトレジストである。

好ましい実施態様において、金属層およびウェルを規定する層は自己整合である。言い換えると、金属層がウェルを規定する層のパターニングに使用したマスクと同じ（１つの）マスクからパターニングされる。これは製造工程を簡易化することができ、発光領域の減少を最小化することを保証するように位置合わせ許容値を追加しなくてよいという利点を有する。

透明カソードは、それを通過する少なくともある程度の光の通路を許容する任意の低仕事関数の導電性材料を有することができる。例えば、透明カソードは、少なくとも２０％の光透過率、好ましくは少なくとも３０％の光透過率、より好ましくは少なくとも５０％の光透過率、最も好ましくは少なくとも６０％の光透過率を有することができる。透明カソードは導電性材料の単一層または複数層を有することができる。特に好ましい透明カソードの配置は次のとおりである。
（ａ）電子発光層に接触して透明になるのに十分に薄い低仕事関数金属。好ましい低仕事関数金属は３．５ｅＶ以下、好ましくは３．２ｅＶ以下、最も好ましくは３．０ｅＶ以下の仕事関数を有する。この範囲の仕事関数を有するアルカリ土類金属、特に、バリウムまたはカルシウムが特に好ましい。この低仕事関数材料は、電子発光層に対して何ら損傷を与えない熱的または電子ビーム蒸着のような相対的に低エネルギーのプロセスによって堆積される。
（ｂ）薄い金属層でキャップされた誘電体材料の薄い層。好ましい誘電体材料は、金属酸化物またはフッ化物、好ましくはフッ化物である。好ましい金属カチオンはアルカリまたはアルカリ土類金属である。特に好ましくは、リチウム、ナトリウム、カルシウムおよびバリウムのフッ化物である。透明性を保持する限り、任意の薄い金属層、例えば、アルミニウムが前記誘電体層をキャップする機能を果たし得る。

通常、適切に選択されたカソード層が２０ｎｍまで透明性を保持することができる。好ましい厚さはカソード材料自体の性質に依存する。例えば、厚さ１４ｎｍのＭｇ−Ａｌ合金の形成によって３０％以上の光透過率が得られる。適切な透明性のカソード材料の例は、例えば、米国特許第５，７０３，４３６および５，７０７，７４５に開示されるように当業者に周知である。

ウェルを規定する層の形成のために使用される材料は、当業者に公知の任意の適切な技術、例えば、スピンコートにより基板上に堆積される。ウェルを規定する層の厚さは、インクジェット印刷プロセスの手段によって電子発光材料の溶液が堆積されるウェルの境界を規定するに十分な厚さであるが、前記ウェルを規定する層の上面上の金属層の上部と電子発光層の間で薄いカソード材料が破壊するリスクを生じる程高くはない。したがって、通常、ウェルを規定する層は電子発光層の厚さの１．５〜５倍、好ましくは電子発光層の厚さの１．５〜４倍、最も好ましくは電子発光層の２〜３倍である。ウェルを規定する層がフォトレジストである場合、任意のフォトレジスト材料、例えば、感光性ポリイミド（例えば、ＥＰ−Ａ−０８８０３０３参照）などから形成されることができる。好ましくは、使用されるフォトレジストはポジ型フォトレジストである。

有機電子発光層は、１または２以上の有機発光材料を含むことができる。２以上の有機発光材料が存在する場合、これらは独立した、区別された層または１つの層の中の前記材料の混合物として堆積されることができる。任意の有機発光材料が電子発光層に使用され得る。適切な例としては、ポリ−フェニレン−ビニレン（ＰＰＶ）およびこの誘導体のようなポリ（アリーレンビニレン）（例えば、ＷＯ−Ａ−９０／１３１４８参照）、ポリフルオレン誘導体（例えば、Ａ．Ｗ．Ｇｒｉｃｅ，Ｄ．Ｄ．Ｃ．Ｂｒａｄｌｅｙ，Ｍ．Ｔ．Ｂｅｒｎｉｕｓ，Ｍ．Ｉｎｂａｓｅｋａｒａｎ，Ｗ．Ｗ．Ｗｕ，およびＥ．Ｐ．Ｗｏｏ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．１９９８，７３，６２９，ＷＯ−Ａ−００／５５９２７およびＢｅｒｎｉｕｓｅｔａｌ．，Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，２０００，１２，Ｎｏ．２３，１７３７参照）、特に、２，７−結合９，９ジアルキルポリフルオレンまたは２，７−結合９，９ジアリールポリフルオレン、ポリスピロフルオレン、特に、２，７−結合ポリ−９，９−スピロフルオレン、ポリナフチレン誘導体、ポリインデノフルオレン誘導体、特に、２，７−結合ポリインデノフルオレン、およびポリフェナントレニル誘導体が挙げられ、引用文献の内容は本明細書に組み込まれる。

電子発光材料は、ウェルを規定する層およびパターン化された金属層によって規定されるウェル中にインクジェット印刷により堆積される。電子発光材料の堆積に使用されるインクジェット組成物は、少なくとも１つの溶媒、少なくとも１つの電子発光材料および任意の添加剤（例えば、組成物の粘性、沸点などを調節する添加剤）を含む。インクジェット印刷用の適切な電子発光組成物は、例えば、ＥＰ０８８０３０３およびＷＯ０１／１６２５１に開示されるように当業者に明らかである。適切な溶媒は、例えば、アルキルまたはアルコキシ置換ベンゼン、特にポリアルキルベンゼンが挙げられ、２以上のアルキル置換基が結合して環を形成することができる。

電子発光層の厚さは重要ではない。層の正確な厚さは、電子発光層の材料および装置の他の成分の実体のような要因によって変化する。しかしながら、通常、電子発光層の厚さ（２以上の層がある場合は合わせた厚さ）は、１〜２５０ｎｍ、好ましくは５０〜１２０ｎｍである。

本発明の有機電子発光装置が形成される基板は、このような装置に通常使用される任意のものであり、この例としては、ガラス、石英、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＧａＰおよびＩｎＰの結晶基板および透明プラスチックが挙げられる。これらのうち、ガラス基板が特に好ましい。

正孔注入電極は、電子発光装置におけるこの目的のために通常使用される任意の材料から形成されることができる。適切な材料の例としては、錫がドープされたインジウム酸化物（ＩＴＯ）、亜鉛がドープされたインジウム酸化物（ＩＺＯ）、インジウム酸化物、錫酸化物および亜鉛酸化物が挙げられ、このうちＩＴＯが特に好ましい。正孔輸送電極の厚さは、正孔輸送層および電子発光装置の他の成分の実体に応じて変化する。通常、電極は、５０ないし５００ｎｍ、特に５０ないし３００ｎｍの厚さを有する。

好ましい実施態様において、ウェルを規定する層の壁は、基板に垂直な面と前記壁の間の角度が０度より大きくなるようなポジ型のプロフィールを有する。これは連続性を確保するのに役立つ（すなわち、電子発光層およびウェルを規定するフォトレジスト層の上面を共に覆うカソード層の破壊がない）。

さらに好ましい実施態様において、ウェルを規定する層の周囲とウェルを規定するフォトレジスト層の上面に形成される金属層の周囲の間にはずれが存在する。この構成は、ウェルを規定する層とインクジェット印刷された電子発光組成物との接触角、親水性のようなウェルを規定する層の特性は電子発光材料でウェルの充填を最適化するために選択される場合、望ましい。

ＯＬＥＤは、湿気および酸素の存在で劣化する傾向にあり、したがって、湿気及び酸素の侵入に対する障壁を提供するために、透明カソードの上を覆う透明封止剤を提供することが望ましい。適切な透明封止剤としては、基板に接着されたガラス層、湿気または酸素の侵入に対してねじれた通路を形成するために結合するプラスチックとセラミック材料の交互の層を含む障壁堆積物が挙げられる。

本発明の他の実施態様においては、複数の画素を有する上面発光ディスプレイ装置の製造方法が提供され、前記方法は次の工程を含む。
（ａ）基板上にアノードを堆積する工程、
（ｂ）パターン化可能な絶縁層を堆積する工程であって、前記パターン化可能な絶縁層の厚さは、工程（ａ）で堆積されたアノード層上で、蒸着マスクのためのスペーサーとして機能するには不十分な厚さである工程、
（ｃ）工程（ｂ）で形成されるパターン化可能な絶縁層の上面上に金属層を堆積する工程、
（ｄ）パターン化可能な絶縁層から形成されるウェルの望ましいパターンを有するウェルを規定する層、および前記ウェルを規定する層の上面にパターン化された金属層を形成するために、工程（ｃ）で堆積された金属層およびパターン化可能な絶縁層をパターン化する工程、
（ｅ）インクジェット印刷法によって工程（ｄ）で形成された各ウェル中のアノード層の上に有機電子発光層を堆積して前記複数の画素を形成する工程、および
（ｆ）電子発光層と前記ウェルを規定するフォトレジスト層の上面上の金属層の両者の上に透明カソード層を堆積する工程。

パターン化可能な絶縁層の形成のために使用される材料は、ウェルを規定する層を形成するために適切なフォトマスクを使用して処理されるフォトレジストであることができる。あるいは、ウェルを規定する層は、湿式エッチングまたは乾式エッチングによってウェルを規定する層を形成するためにパターン化され得るエッチング可能な材料であり、特に、エッチング可能なポリイミドであり得る。

好ましくは、アノードはスパッタリングによって堆積され得る。ウェルを規定する層、通常ポジ型フォトレジストは、フォトレジスト材料のスピンコートによって堆積される。次いで、金属層はフォトレジスト層上の金属の熱蒸着によって形成される。本発明の好ましい実施態様において、パターニングは、前記金属層上にポジ型フォトレジスト材料を最初に堆積する工程（通常はスピンコートによって）、マスクによってＵＶ露光し、洗浄することによって形成された第２のフォトレジスト層をパターン化する工程、パターン化された第２のフォトレジスト層によって形成されたマスクによって露出された領域を酸またはアルカリで処理することにより露出部をエッチングする工程および次いで、結果として生じた装置を処理してパターン化された第２のフォトレジスト層の残りの部分および前記金属層の残りの部分によって保護されていないウェルを規定する第１のフォトレジスト層の部分をＵＶ露光してウェルを規定するレジスト層を形成することによって達成される。

電子発光材料の溶液は、装置の画素を形成するためにインクジェット装置によって形成された装置の各ウェル内に堆積される。薄い透明なカソード層が電子発光層の上に堆積され、熱蒸着または電子ビーム蒸着のような適切な手段によってウェルを規定するフォトレジスト層の上面に金属層が堆積される。
本発明は、以下の図面を参照して、以下の非限定的な実施例を考慮することによりさらに理解できる。

発明の実施するための形態

図２に示されるように、アクティブマトリックス回路およびアノードを有するガラス基板１上にスピンコートによってウェルを形成するレジスト層２を形成するためのポジ型のフォトレジスト層、アルミニウムまたはクロムのような導電性金属の熱蒸着によって形成される金属層３、およびパターン形成レジスト層４を形成するためにスピンコートによって堆積されるポジ型フォトレジスト層が堆積される。当業者に理解されるように、アノードは最終装置の画素エリアに対応するパターンの中に設けられ、駆動回路は各画素に関連付けられる。

図３は、上記によって製造されたパターン形成レジスト層４がパターン化されたレジスト層５を形成するために、マスクを通してＵＶ露光され、溶媒で洗浄される方法を示している。

図４に示されるように、金属層３が酸またはアルカリで処理されてエッチングされ、次いでパターン化された金属層６を形成する。パターン化されたレジスト層５はポジ型マスクとして機能し、金属層３は、パターン化された金属層６を製造するためにパターン化されたレジスト層５によって露出部のみがエッチングされる。

次いで、図５に示されるように、装置はＵＶ露光され、パターン化されたレジスト層５およびウェルを形成するレジスト層２がＵＶ露光される。パターン化された金属層６はウェルを形成するレジストの下の領域をＵＶ露光から保護するためにマスクとして機能する。次いで、装置の洗浄によってパターン化されたレジスト層５を完全に洗い流し、ウェルを形成するレジスト層２はウェルを規定するレジスト層７を形成するためにパターン化される。

図６に示されるように、ウェルを規定するレジスト層７およびパターン化された金属層６によって規定されたウェル内に電子発光材料８がインクジェットにより印刷される。電子発光材料８を堆積するために使用されるインクジェット組成物は、少なくとも１つの溶媒、少なくとも１つの電子発光材料および任意の添加物（例えば、組成物の粘性、沸点などを調節するための添加物）を含む。インクジェット印刷のための電子発光組成物の成分は、例えば、ＥＰ０８８０３０３およびＷＯ０１／１６２５１に開示されるように当業者に明らかである。

好ましいインクジェット組成物の成分としては、次のものが挙げられる。

電子発光材料：ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）のようなポリ（アリーレンビニレン）、ポリフルオレン、特に２，７−結合９，９ジアルキルポリフルオレンまたは２，７−結合９，９−ジアリールポリフルオレンのようなポリアリーレン、ポリスピロフルオレン、特に２，７−結合ポリ−９，９−スピロフルオレン、ポリインデノフルオレン、特に２，７−結合ポリインデノフルオレン、ポリフェニレン、特にアルキルまたはアルコキシ置換ポリ１，４−フェニレンなどの共役ポリマー。上記ポリマーは、例えば、Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．２０００１２（２３）１７３７−１７５０およびその引用文献に開示されている。

溶媒：アルキルまたはアルコキシ置換ベンゼン、特に、２以上のアルキル置換基が結合して環を形成するポリアルキルベンゼン。

電子発光材料のインクジェット堆積による画素の形成後、透明カソード９が基板上に堆積される。透明カソードは単一の導電性金属または複数層を含むことができる。特に好ましい透明カソード構成としては、次のものが挙げられる。

電子発光層に接触する透明となるのに十分に薄い低仕事関数の金属。好ましい低仕事関数の材料は、３．５ｅＶ以下、好ましくは３．２ｅＶ以下、最も好ましくは３．０ｅＶ以下の仕事関数を有する。この範囲の仕事関数を有するアルカリ土類金属、特に、バリウムまたはカルシウムが特に好ましい。薄い低仕事関数の材料は、電子発光層８に損傷を与えない熱または電子ビーム蒸着のような相対的に低いエネルギープロセスによって堆積され得る。

薄い金属層によってキャップされた誘電材料の薄い層。好ましい誘電材料は、金属酸化物またはフッ化物、好ましくはフッ化物である。好ましい金属カチオンは、アルカリまたはアルカリ土類金属である。特に好ましいものは、リチウム、ナトリウム、カルシウムおよびバリウムのフッ化物である。任意の金属層、例えば、アルミニウムは、それが透明性を保持する限り誘電層をキャップするように機能することができる。

透明カソード９は通常追加の層でキャップされる。これは、ＯＬＥＤは湿気と酸素の存在により劣化しやすく、湿気および酸素の侵入に対して障壁を提供するために透明カソード上に透明封止剤を提供するのが望ましいからである。適切な透明封止剤としては、基板１上に接着されたガラス層、または湿気または酸素の侵入の曲がりくねった通路を組み合わせて形成するプラスチックとセラミック材料の交互層を含む障壁堆積物が挙げられる。

当業者に理解されるように、ウェルを形成する層２は露出される領域がＵＶ露光後にパターン化可能であるようにポジ型レジストでなければならない。一方で、パターン形成層４は、パターン化されたレジスト層５に形成のためにそれぞれポジ型またはネガ型フォトレジストからポジ型またはネガ型フォトマスクとともに使用するために形成され得る。しかしながら、パターン化されたレジスト層５の除去のために層４はポジ型フォトレジストで形成され、層２のパターニングは単一の露光および洗浄工程で行われることが望ましい。

図示の簡潔化のために、図２〜７において示されるウェルは垂直の壁を有している。しかしながら、個々の画素領域を規定するウェルの壁は図８に示されるようにポジ型の断面、すなわち角θは０より大きいことが好ましい。これは、電子発光材料８およびパターン化された金属層６の両方の上のカソード層９の連続性（破損がない）ことを保証するのに役立つ。

しかしながら、他の好ましい実施態様においては、個々の画素領域を規定するウェルの壁はネガ型の断面、すなわち、θは０より小さい。この実施態様において、厚いカソード層９はウェルの端部において破損しないように堆積されるべきである。このような厚さにおける透明性を保持する材料の１種は、透明導電性酸化物（ＴＣＯｓ）、特に、インジウム錫酸化物およびインジウム亜鉛酸化物である。しかしながら、カソード層９はＴＣＯ単独からなることができるが、ＴＣＯは相対的に高い仕事関数を有し、したがって、カソード層９はさらにＴＣＯの堆積前に、電子発光層８上に堆積された低仕事関数の金属の薄層を含む。この薄い金属層はウェルの端部で破断し、電子発光材料８上の薄い金属層とパターン化された金属層６の間に物理的な接触をもたらさない。しかしながら、これらの電気的接続はＴＣＯ層によって形成されることができる。

図８に示される構造は、パターン化された金属層６はウェルを規定する層７を規定し、自己整合されたパターン化された金属層とウェルを規定する層をもたらす上記から得られる。この例において、金属層６の表面特性は、インクジェット液滴のための高いエネルギー表面から適切な表面処理によって選択され得、したがってウェルに流れ込む（金属層６の表面に残留するものとは対称的に）不正確に堆積されるインクジェット液滴の量を最大化する。

しかしながら、図９は、ずれｏがウェルを形成する層の周囲と画素領域におけるパターン化された金属層の周囲の間に提供される代替の構造を示す。当業者に理解されるように、層２のパターニングのためのプロセスの一部としてウェルを形成する層２のずれている領域がＵＶ光に照射されないように、パターン化された金属層６によって提供されるマスク効果に加えて（あるいは、その替わりに）ずれｏをマスクの使用によって形成することができる。あるいは、ウェルを形成するレジスト層２の露光領域のごく一部が溶解するように、ポジ型フォトレジストとウェルを形成するレジスト層２を溶解する溶媒の選択によって、ずれｏが形成され得る。

繰り返すと、この領域は、ウェルを電子発光材料８で充填するのを最適化するために、ウェルを規定する層７とインクジェット印刷電子発光組成物の接触角、親水性などのような特性が選択される場合、望ましい。

従来技術の底面発光型有機発光装置を示す。従来技術の上面発光型有機発光装置を示す。本発明の上面発光有機発光装置の製造の第１工程を示す。本発明の上面発光有機発光装置の製造の第２工程を示す。本発明の上面発光有機発光装置の製造の第３工程を示す。本発明の上面発光有機発光装置の製造の第４工程を示す。本発明の上面発光有機発光装置の製造の第５工程を示す。本発明の上面発光有機発光装置の製造の第６工程を示す。本発明の代替の上面発光有機発光装置の１つの部分構造を示す。本発明の上面発光有機発光装置の他の代替の１つの部分構造を示す。

１ガラス基板
２ウェルを形成するレジスト層
３金属層
４パターン形成レジスト層
５パターン化されたレジスト層
６パターン化された金属層
７ウェルを規定するレジスト層
８電子発光材料
９透明カソード
１０２基板
１０４アノード層
１０６正孔輸送層
１０８電子発光層
１１０カソード層
１１１金属缶
１１２バンク
１１３接着剤
１１８電池
１５２電子発光画素
１５４導電線
１５８アノード線

Claims

複数の画素を有する上面発光ディスプレイ装置であって、前記装置は、
基板上に形成されたアノード、
ウェルを規定する層であって、前記ウェルを規定する層の厚さは蒸着マスクのスペーサーとして機能するには不十分な厚さである層、
前記複数の画素を形成するために前記ウェルを規定する層の各ウェル内のアノード上に形成された有機電子発光層、
前記ウェルを規定する層の上面上に形成された金属層、
電子発光層および前記ウェルを規定する層の上面上の金属層の両者の上に形成されるように堆積された透明カソード層から構成され、
前記金属層および前記ウェルを規定する層は自己整合され、前記金属層は前記ウェルを規定する層のパターニングに使用されたマスクと同じマスク（の１つ）からパターニングされることを特徴とする上面発光ディスプレイ装置。
前記有機電子発光層はインクジェット印刷によって堆積されたパターン化された層である請求項１に記載の上面発光ディスプレイ装置。
前記ウェルを規定する層の上面上の金属はアルミニウムおよびクロムから選択される請求項１に記載の上面発光ディスプレイ装置。
前記ウェルを規定する層の上面上の金属は熱蒸着によって堆積される請求項１ないし３のいずれかに記載の上面発光ディスプレイ装置。
前記ウェルを規定する層の上面上の金属層の厚さは０．１〜１μｍである請求項１ないし４のいずれかに記載の上面発光ディスプレイ装置。
前記ウェルを規定する層は適切なフォトマスクを使用してパターン化されたフォトレジストまたは湿式または乾式エッチングプロセスにより前記ウェルを規定する層を形成するためにパターン化されるエッチング可能な材料から形成される請求項１ないし５のいずれかに記載の上面発光ディスプレイ装置。
前記ウェルを規定する層はフォトレジストから形成される請求項６に記載の上面発光ディスプレイ装置。
前記透明カソードは、少なくとも部分的に光が透過する通路を与える低仕事関数の導電性材料を含む請求項１ないし７のいずれかに記載の上面発光ディスプレイ装置。
前記透明カソードは、電子発光層に接触する透明となるのに十分に薄い低仕事関数の金属を含む請求項１ないし８のいずれかに記載の上面発光ディスプレイ装置。
前記低仕事関数の金属は３．５ｅＶ以下の仕事関数を有する請求項９に記載の上面発光ディスプレイ装置。
前記低仕事関数の金属はアルカリ土類金属である請求項９または１０に記載の上面発光ディスプレイ装置。
前記誘電材料は、金属酸化物または金属フッ化物である請求項１ないし８のいずれかに記載の上面発光ディスプレイ装置。
前記金属カチオンは、アルカリまたはアルカリ土類金属カチオンである請求項１２に記載の上面発光ディスプレイ装置。
前記ウェルを規定する層を形成するために使用される材料はスピンコートにより基板に堆積される請求項１ないし１３のいずれかに記載の上面発光ディスプレイ装置。
前記ウェルを規定する層は前記電子発光層の厚さの１．５〜５倍の厚さを有する請求項１ないし１４のいずれかに記載の上面発光ディスプレイ装置。
前記有機発光材料は、ポリ（アリーレンビニレン）誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリスピロフルオレン誘導体、ポリナフチレン誘導体、ポリインデノフルオレン誘導体およびポリフェナントレニル誘導体から選択される１または２以上の共役ポリマーである請求項１ないし１５のいずれかに記載の上面発光ディスプレイ装置。
前記電子発光材料は、前記ウェルを規定する層および前記パターン化された金属層で規定されるウェル中にインクジェット印刷によって堆積される請求項１ないし１６のいずれか一項に記載の上面発光ディスプレイ装置。
前記ウェルを規定する層の壁は、前記基板に垂直な面と前記壁の間の角度が０°より大きくなるようなポジ型のプロフィールを有する請求項１ないし１７のいずれかに記載の上面発光ディスプレイ装置。
前記ウェルを規定する層の周囲と前記ウェルを規定するフォトレジスト層の上面上に形成された金属層の周囲の間にずれがある請求項１ないし１８のいずれかに記載の上面発光ディスプレイ装置。
湿気および酸素の侵入を防ぐ障壁を提供するために前記透明カソード上に透明封止剤が供給される請求項１ないし１９のいずれかに記載の上面発光ディスプレイ装置。
複数の画素を有する上面発光ディスプレイ装置の製造方法であって、前記方法は、
（ａ）基板上にアノードを堆積する工程、
（ｂ）パターン化可能な絶縁層を堆積する工程であって、前記パターン化可能な絶縁層の厚さは、前記工程（ａ）で堆積された前記アノード層上における蒸着マスクのためのスペーサーとして機能するには不十分な厚さである工程、
（ｃ）前記工程（ｂ）で形成されたパターン化可能な絶縁層の上面上に金属層を堆積する工程、
（ｄ）パターン化可能な絶縁層から形成されるウェルの望ましいパターンを有するウェルを規定する層並びに前記ウェルを規定する層の上面上のパターン化された金属層を形成するために、前記工程（ｃ）で堆積された金属層および前記パターン化可能な絶縁層をパターニングする工程、
（ｅ）前記工程（ｄ）で形成された各ウェル中の前記アノード層の上に有機電子発光層を堆積して前記複数の画素を形成する工程、
（ｆ）前記電子発光層および前記ウェルを規定するフォトレジスト層の上面上の金属層の両者の上に透明カソード層を堆積する工程を含む方法。
前記パターン化可能な絶縁層を形成するために使用する材料は、前記ウェルを規定する層を形成するために適切なフォトマスクを使用して処理されるフォトレジストである請求項２１に記載の方法。
前記パターン化可能な絶縁層を形成するために使用する材料は、湿式エッチングまたは乾式エッチング処理により前記ウェルを規定する層を形成するためにパターニングされるエッチング可能な材料である請求項２２に記載の方法。
前記パターン化可能な絶縁層の上面上の金属層は、前記パターン化可能な絶縁層上に前記金属の熱蒸着または電子ビーム蒸着によって形成される請求項２１ないし２３のいずれかに記載の方法。
前記アノードはスパッタリングの手段によって堆積される請求項２１ないし２４のいずれかに記載の方法。
パターニングが、前記金属層上にポジ型フォトレジストを最初に堆積する（通常スピンコートによって）工程、マスクを介してＵＶ露光し、洗浄することによって形成された第２のフォトレジスト層をパターン化する工程、パターン化された第２のフォトレジスト層によって形成されたマスクによって露出された金属層の領域を酸またはアルカリで処理することにより露出部をエッチングする工程および次いで、結果として生じるデバイスを処理して、パターン化された第２のフォトレジスト層の残りの部分および前記金属層の残りの部分によって保護されていないウェルを規定する第１のフォトレジスト層の部分をＵＶ露光してウェルを規定するレジスト層を形成する工程によって達成される請求項２１に記載の方法。
電子発光材料の溶液が、インクジェット装置によって形成された装置の各ウェル中に堆積されて、前記装置の画素を形成する請求項２１ないし２６のいずれかに記載の方法。