JP2011501864A - 溶液処理された電子デバイス用のバックプレーン構造 - Google Patents

Abstract

有機電子デバイス用のバックプレーンが提供される。バックプレーンは、複数の電極構造を上に有するＴＦＴ基板と；電極構造にわたってピクセル領域を画定するバンク構造とを有する。バンク構造は、電極構造から少なくとも０．１ミクロンの距離だけ離れており、電極構造と接触していない。

Description

本開示は、一般に、電子デバイスおよびその形成方法に関する。より詳細には、本開示は、バックプレーン構造、およびバックプレーン構造を用いて溶液処理によって形成されるデバイスに関する。

有機電子デバイスを含む電子デバイスは、日常生活の中でますます広く用いられるようになってきている。有機電子デバイスの例としては、有機発光ダイオード（「ＯＬＥＤ」）が挙げられる。ＯＬＥＤに用いられる層を形成するのに様々な堆積技術を用いることができる。液相堆積技術としては、インクジェット印刷および連続ノズル印刷などの印刷技術が挙げられる。

デバイスがより複雑になり、その解像度が上がるにつれて、薄膜トランジスタ（「ＴＦＴ」）を用いたアクティブマトリックス回路を使用する必要性が高まる。しかしながら、ほとんどのＴＦＴ基板の表面は平坦ではない。これらの平坦でない表面への液相堆積により、不均一なフィルムが形成され得る。コーティング配合物用の溶媒を選択することによって、および／または乾燥条件を制御することによって、不均一性は軽減され得る。しかしながら、フィルムの均一性を向上させ得るＴＦＴ基板構造が依然として必要とされている。

一実施形態において、有機電子デバイス用のバックプレーンであって、
複数の電極構造を上に有するＴＦＴ基板と；
電極構造を覆う、ピクセル領域を画定するバンク構造と
を含み、バンク構造は、電極構造から少なくとも０．１ミクロンの距離だけ離れており、電極構造と接触していないバックプレーンが提供される。

有機電子デバイスを形成するための方法も提供され、前記方法は、
複数の電極構造を上に有するＴＦＴ基板と；電極構造を覆う、ピクセル領域を画定するバンク構造とを含むバックプレーンを形成する工程であって；バンク構造は、電極構造から少なくとも０．１ミクロンの距離だけ離れており、電極構造と接触していない工程と；
液体媒体中に第１の活性材料を含む第１の液体組成物を、ピクセル開口の少なくとも一部内に堆積させる工程と
を含む。

以上の概要および以下の詳細な説明は、単に例示的および説明的なものであり、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理解しやすいようにするために、添付の図面において実施形態を説明する。

本明細書に記載のバンクを有するピクセル領域の平面図の概略図を例示として含む。 本明細書に記載のバックプレーンの断面図の概略図を例示として含む。 本明細書に記載のバックプレーンの断面図の概略図を例示として含む。 活性有機材料の層を含む、本明細書に記載の新規なバックプレーンの一実施形態の断面図の概略図を例示として含む。 本明細書に記載の別のバックプレーンの断面図の概略図を例示として含む。

図面中の物体は、平易かつ明快にするために示されており、必ずしも縮尺通りに描かれているわけではないことを当業者は理解するであろう。たとえば、実施形態を理解しやすいようにするために、図面中の一部の物体の寸法が他の物体よりも拡大されている場合がある。

本明細書において多くの態様および実施形態を記載したが、これらはあくまで例示であり限定されるものではない。当業者は、本明細書を読めば、他の態様および実施形態が本発明の範囲から逸脱せずに可能であることを理解するであろう。

実施形態のいずれか１つまたは複数の他の特徴および利点は、以下の詳細な説明および特許請求の範囲から明らかになるであろう。詳細な説明はまず、用語の定義および説明に触れ、その後、バックプレーン、および電子デバイスを形成する方法と続いている。

１．用語の定義および説明
下記の実施形態の詳細に触れる前に、いくつかの用語を定義または説明する。定義した用語は、その変形形態を含むことが意図される。

本明細書において使用される場合、用語「活性」は、層または材料について言及される場合、デバイスの動作を電子的に促進する層または材料を意味する。活性材料の例としては、電荷を伝導、注入、輸送または阻止する材料が挙げられるが、これらに限定されるものではない。ここで、電荷は電子または正孔のいずれかであり得る。例としては、電子的特性または電気放射的（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｒａｄｉａｔｉｖｅ）特性を有する層または材料も挙げられる。活性層材料は、放射線を受けたときに、放射線を放出するかまたは電子−正孔対の濃度の変化を示し得る。

用語「アクティブマトリックス」は、電子部品のアレイおよびアレイ内の対応するドライバ回路を意味することを意図している。

用語「バックプレーン」は、上に有機層が堆積されて電子デバイスが形成される加工物を意味することを意図している。

用語「回路」は、適切に接続され適切な電位が供給されたときに、集合的にある機能を果たす電子部品の集まりを意味することを意図している。回路は、ディスプレイのアレイ内のアクティブマトリックスピクセル、カラムデコーダまたはロウデコーダ、カラムアレイストローブまたはロウアレイストローブ、センス増幅器、信号ドライバまたはデータドライバなどを含み得る。

電子部品、回路、またはそれらの一部に関する用語「接続」は、２つ以上の電子部品、回路、あるいは少なくとも１つの電子部品および少なくとも１つの回路の任意の組み合わせが、それらの間に介在する電子部品を何ら有さないことを意味することを意図している。寄生抵抗、寄生容量、またはその両方は、この定義の目的では電子部品とはみなされない。一実施形態において、複数の電子部品が互いに電気的に短絡して、実質的に同じ電圧にある場合に、複数の電子部品が接続されている。複数の電子部品を、光ファイバラインを用いて互いに接続すると、そのような電子部品の間で光信号を伝送することができることに留意されたい。

用語「結合」は、２つ以上の電子部品、回路、システム、あるいは（１）少なくとも１つの電子部品、（２）少なくとも１つの回路、または（３）少なくとも１つのシステムのうち少なくとも２つの任意の組み合わせの、信号（たとえば、電流、電圧、または光信号）を互いに転送することができるような、接続、連結、または関連づけを意味することを意図している。「結合」の非限定的な例としては、複数の電子部品、回路、または電子部品と、それらの間で接続されたスイッチ（たとえば、トランジスタ）との間の直接接続などを挙げることができる。

用語「ドライバ回路」は、有機電子部品などの電子部品の作動を制御するように構成された回路を意味することを意図している。

用語「電気的に連続」は、回路の電気的な断線なしに導電経路を形成している層、部材、または構造を意味することを意図している。

用語「電極」は、キャリアを輸送するように構成された構造を意味することを意図している。たとえば、電極は、アノード、またはカソードであってよい。電極は、トランジスタ、コンデンサ、抵抗器、インダクタ、ダイオード、有機電子部品、および電源の一部を含むことができる。

用語「電子部品」は、電気的機能を果たす回路の最小レベルの単位を意味することを意図している。電子部品としては、トランジスタ、ダイオード、抵抗器、コンデンサ、インダクタなどが挙げられる。電子部品は、寄生抵抗（たとえば、電線の抵抗）または寄生容量（たとえば、導体の間のコンデンサが意図的でない、すなわち偶発的なものである場合の、異なる電子部品に接続された２つの導体の間の静電結合）は含まない。

用語「電子デバイス」は、適切に接続され適切な電位が供給されたときに、集合的にある機能を果たす回路、電子部品、またはそれらの組み合わせの集まりを意味することを意図している。電子デバイスは、システムの一部を含むかまたはシステムの一部であり得る。電子デバイスの例としては、ディスプレイ、センサーアレイ、コンピュータシステム、航空電子機器、自動車、携帯電話、および多くの他の家庭用および工業用電化製品が挙げられる。

用語「絶縁」は、「電気絶縁」と同義的に使用される。これらの用語およびその変形は、有意な電流が材料、層、部材または構造を流れるのを実質的に防ぐような電気的特性を有する材料、層、部材、または構造を意味することを意図している。

用語「層」は、用語「フィルム」と同義的に使用され、所望の領域を覆うコーティングを意味する。この領域は、デバイス全体の大きさであってもよく、あるいは実際の視覚的表示などの特殊機能領域の小ささ、または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、液相堆積および熱転写を含む任意の従来の堆積技術によって形成することができる。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などの不連続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「光透過性」は「透明」と同義的に使用され、所与の波長の入射光の少なくとも５０％が透過されることを意味することを意図している。ある実施形態において、光の７０％以上が透過される。

用語「液体組成物」は、１つまたは複数の液体媒体に溶解して溶液を形成するか、１つまたは複数の液体媒体に分散して分散体を形成するか、あるいは１つまたは複数の液体媒体に懸濁して懸濁液またはエマルジョンを形成する有機活性材料を意味することを意図している。

用語「開口」は、平面図で見た場合に、領域を取り囲む特定の構造がないことを特徴とする領域を意味することを意図している。

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、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（たとえば、光導電セル、フォトレジスタ、フォトスイッチ、フォトトランジスタ、または光電管）、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）、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。

デバイス内の層、部材または構造に言及するのに用いられる際の用語「上層の」は、ある層、部材または構造が別の層、部材、または構造に直接隣接または接触していることを必ずしも意味しているわけではない。

用語「周辺部」は、平面図において、閉じた平面形状を形成している、層、部材、または構造の境界を意味することを意図している。

用語「フォトレジスト」は、成形して層にすることができる感光性材料を意味することを意図している。活性化放射線に露光されたとき、露光された領域と露光されていない領域とが物理的に区別され得るように、フォトレジストの少なくとも１つの物理的特性および／または化学的特性が変化される。

用語「構造」は、それ自体でまたは他のパターン形成された層または部材と組み合わされて意図された目的を果たすユニットを形成する、１つまたは複数のパターン形成された層または部材を意味することを意図している。構造の例としては、電極、ウェル構造、カソードセパレータなどが挙げられる。

用語「ＴＦＴ基板」は、ベース支持体上でパネル機能を果たすためのＴＦＴのアレイおよび／または駆動回路を意味することを意図している。

用語「支持体」または「ベース支持体」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んでもよい基材を意味することを意図しており、そのような支持体としては、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。

本明細書において使用される場合、用語「含んでなる」、「含んでなること」、「含む」、「含むこと」、「有する」、「有すること」、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ないかまたはそれらに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、相反する明示的な記載がない限り、「または」は、包含的な「または」を意味するのであって、排他的な「または」を意味するのではない。たとえば、条件ＡまたはＢが満たされるのは：Ａが真であり（または存在する）Ｂが偽である（または存在しない）、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）、ならびに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つによってである。

また、本発明に記載の要素および成分を説明するために単数形（「ａ」または「ａｎ」）も使用されている。これは単に便宜的なものであり、本発明の範囲の一般的な意味を提供するために行われている。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、明らかに他の意味となる場合を除けば、単数形は複数形も含んでいる。

元素周期表の縦列に対応する族番号は、「ＣＲＣ Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ」、第８１版（２０００〜２００１年）に見られるような「新表記法（Ｎｅｗ Ｎｏｔａｔｉｏｎ）」規約を使用する。

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用語および科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解されている意味と同じ意味を有する。本明細書に記載されるものと類似または等価の方法および材料を、本発明の実施形態の実施または試験において使用することができるが、好適な方法および材料について以下に説明する。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、特定の段落が引用されない限りそれらの記載内容全体が援用される。矛盾が生じる場合には、定義を含めて本明細書に従うものとする。さらに、材料、方法、および実施例は、単に説明的なものであり、限定を意図したものではない。

本明細書に記載されない程度に、特定の材料、処理行為、および回路に関する多くの詳細が、従来のものであり、有機発光ダイオードディスプレイ技術、光検出器技術、光起電力技術、および半導体部材技術の範囲内のテキストブックおよび他の出典に見出されるであろう。

２．バックプレーン
電子デバイス用の新規なバックプレーンが本明細書において提供される。このバックプレーンは、
複数の電極構造を上に有するＴＦＴ基板と；
電極構造を覆う、ピクセル領域を画定するバンク構造と
を含み、バンク構造は、電極構造から少なくとも０．１ミクロンの距離だけ離れており、電極構造と接触していない。

ＴＦＴ基板は、電子技術分野で周知である。ベース支持体は、有機電子デバイスの技術分野において用いられるような従来の支持体であり得る。ベース支持体は、可撓性または剛性であってもよく、有機または無機であってもよい。ある実施形態において、ベース支持体は透明である。ある実施形態において、ベース支持体はガラスまたは可撓性有機フィルムである。公知のように、ＴＦＴアレイがこの支持体上またはこの支持体内に配置されてもよい。この支持体は、約１２〜２５００ミクロンの範囲の厚さを有し得る。

用語「薄膜トランジスタ」または「ＴＦＴ」は、電界効果トランジスタの少なくとも１つのチャネル領域が基本的に基板の基材の一部でない電界効果トランジスタを意味することを意図している。一実施形態において、ＴＦＴのチャネル領域は、ａ−Ｓｉ、多結晶ケイ素、またはそれらの組み合わせを含む。用語「電界効果トランジスタ」は、導電性がゲート電極にかかる電圧によって影響されるトランジスタを意味することを意図している。電界効果トランジスタとしては、接合型電界効果トランジスタ（ＪＦＥＴ）または金属−酸化物−半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）を含む金属−絶縁体−半導体電界効果トランジスタ（ＭＩＳＦＥＴ）、金属−窒化物−酸化物−半導体（ＭＮＯＳ）電界効果トランジスタなどが挙げられる。電界効果トランジスタは、ｎ型（ｎ型キャリアがチャネル領域内を流れる）またはｐ型（ｐ型キャリアがチャネル領域内を流れる）であり得る。電界効果トランジスタは、エンハンスメント型（ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ−ｍｏｄｅ）トランジスタ（チャネル領域がトランジスタのＳ／Ｄ領域と比較して異なる導電型を有する）またはデプレッション型（ｄｅｐｌｅｔｉｏｎ−ｍｏｄｅ）トランジスタ（トランジスタのチャネルおよびＳ／Ｄ領域が同じ導電型を有する）であり得る。

ＴＦＴ構造および設計は周知である。ＴＦＴ構造は、通常、ゲート電極、ソース電極、およびドレイン電極、ならびに、通常、バッファ層、ゲート絶縁体、および中間層と呼ばれる一連の無機絶縁層を含む。

平坦化層が、一般に、ＴＦＴおよびＴＦＴ基板のドライバ構造の上に存在する。平坦化層は、ＴＦＴ基板の粗い特徴部およびあらゆる粒子材料を覆って平滑化し、寄生容量を最小限に抑える。

複数の電極構造が平坦化層の上に存在する。電極はアノードまたはカソードであり得る。ある実施形態において、電極はピクセル化される。電極は、四角形、矩形、円、三角形、楕円などの平面形状を有する構造のパターン形成されたアレイで形成され得る。一般に、電極は、従来のプロセス（たとえば堆積、パターン形成、またはそれらの組み合わせ）を用いて形成され得る。

ある実施形態において、電極は透明である。ある実施形態において、電極は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）などの透明な導電材料を含む。他の透明な導電材料としては、たとえば、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化亜鉛、酸化スズ、亜鉛スズ酸化物（ＺＴＯ）、元素金属、金属合金、およびそれらの組み合わせが挙げられる。ある実施形態において、電極は電子デバイス用のアノードである。電極は、ステンシルマスクを用いた選択的堆積、またはブランケット堆積、および一部を取り除いてパターンを形成するための従来のリソグラフィー技術などの従来の技術を用いて形成され得る。電極の厚さは、一般に、約５０〜１５０ｎｍの範囲にある。

バンク構造は、有機活性材料が堆積されることとなるピクセル領域に開口があるパターンで電極上に存在する。各ピクセル開口を囲んでいるのがバンクである。バンク構造は、バンクが電極構造と接触しないように形成される。バンクは、少なくとも０．１ミクロンだけ電極から離れている。これは、図１に概略的に示されている。ピクセル１は、発光領域（ｅｍｉｓｓｉｖｅ ａｒｅａ）１０を有する。ピクセルにおける電極縁部が、２０として示されている。ピクセル開口を囲むバンク構造が、４０として示されている。バンク４０は、３０として示される間隔だけ電極縁部から離れている。電極縁部２０とバンク４０の端部との間の距離は、少なくとも０．１ミクロンである。

バンク構造は無機または有機であり得る。バンク構造は、ステンシルマスクを用いた選択的堆積、またはブランケット堆積、および一部を取り除いてパターンを形成するための従来のリソグラフィー技術などの従来の技術を用いて形成され得る。

任意の有機誘電体材料を用いてバンク構造を形成することができる。ある実施形態において、有機材料は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、およびポリイミド樹脂からなる群から選択される。そのような樹脂は周知であり、多くのものは市販されている。

有機バンク構造を形成するためのパターン形成は、標準的なフォトリソグラフィー技術を用いて行うことができる。ある実施形態において、バンク構造は、フォトレジストとして知られている感光性材料から作製される。この場合、この層は、画像形成され、現像されて、バンク構造が形成され得る。フォトレジストはポジ型（これは、フォトレジスト層が活性化放射線に露光された領域においてより除去されやすくなることを意味する）、あるいはネガ型（これは、フォトレジスト層が露光されていない領域においてより除去されやすいことを意味する）であり得る。ある実施形態において、バンク構造を形成するための材料は感光性ではない。この場合、層全体が形成され得、フォトレジスト層が、この層を覆って適用され、画像形成され、現像されて、バンク構造が形成され得る。ある実施形態において、次に、フォトレジストは剥がされる。画像形成、現像、および剥離（ｓｔｒｉｐｐｉｎｇ）のための技術は、フォトレジストの技術分野で周知である。

有機バンク構造は、一般に、約０．５〜３ミクロンの厚さを有する。厚さは、ＴＦＴ基板の面に対して垂直な方向で測定される。ある実施形態において、厚さは約２〜３ミクロンである。ある実施形態において、有機バンクと電極との間の距離は約０．５〜５ミクロンであり；ある実施形態において、１〜３ミクロンである。

任意の絶縁無機材料を無機バンク構造に用いることができる。ある実施形態において、無機材料は、金属酸化物または金属窒化物である。ある実施形態において、無機材料は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される。

無機バンク構造は、一般に、気相堆積法によって形成される。材料は、ステンシルマスクを介して堆積されて、パターンが形成され得る。あるいは、上記のように、材料は、層全体として形成され、フォトレジストを用いてパターン形成され得る。

無機バンク構造は、一般に、約１０００〜４０００Åの厚さを有する。ある実施形態において、厚さは約２０００〜３０００Åである。ある実施形態において、無機バンクと電極との間の距離は約０．１〜３ミクロンであり；ある実施形態において、０．５〜２ミクロンである。

１つの例示的なバックプレーン１００が、多結晶ＴＦＴとともに、図２に概略的に示されている。ＴＦＴ基板は、ガラス基板１１０、無機絶縁層１２０、ならびにゲート電極またはゲート線およびソース／ドレイン電極またはデータ線用の様々な導電線１３０を含む。有機平坦化層１４０がある。ピクセル化された電極が、１５０として示されている。バンク構造１６０が、電極層上に形成される。バンクはピクセル開口１７０を画定し、ここで活性有機材料が堆積されてデバイスが形成されることとなる。差し込み図は、電極１５０とバンク１６０との間の間隙「ｘ」を示す拡大図を有する。赤色（Ｒ）スペクトル、緑色（Ｇ）スペクトルおよび青色（Ｂ）スペクトルの光および発光方向も示されている。

有機活性材料を堆積した後のバックプレーンの概略図が、図３に示されている。バックプレーンには、バンク１６０によって囲まれた電極１５０を上に有するＴＦＴ基板１０５がある。バンクと電極との間には間隙ｘがある。有機活性材料は、液体媒体からピクセル開口１７０に堆積されて、活性層１８０が形成される。１８５で示される、層１８０の厚さの不均一な部分は、「ｙ」として示される有効発光領域の外側にあることがわかる。活性層は、有効発光領域においてほぼ均一である。ＯＬＥＤの発光領域において均一な活性材料を形成することの利点は、より良好な色の安定性およびより良好なパネル寿命に寄与し得る均一な発光を提供することである。

ａ−Ｓｉ ＴＦＴを有する別の例示的なバックプレーンが、図４に２００として概略的に示されている。ＴＦＴ基板は、ガラス基板２１０、ゲート電極またはゲート線２２０、ゲート絶縁体層２３０、ａ−Ｓｉチャネル１４０、ｎ⁺ａ−Ｓｉ接点２４１、およびソース／ドレイン金属２４２を含む。当該技術分野で公知のように、絶縁層２３０は、任意の無機絶縁材料で作製され得る。当該技術分野で公知のように、導電層２２０および２４２は、任意の無機導電材料で作製され得る。ａ−Ｓｉチャネルおよびドープされたｎ⁺ａ−Ｓｉ層も当該技術分野で周知である。ＴＦＴ基板の上に有機平坦化層２５０がある。平坦化層用の材料は上述されている。パターン形成された電極２６０が、平坦化層２５０上に形成される。ビア用の金属化（ｍｅｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ）２６１がある。電極用の材料は上述されている。バンク構造２７０が、電極層上に形成される。バンクがピクセル開口２８０を画定し、ここで活性有機材料が堆積されてデバイスが形成されることとなる。バンク構造２７０と電極２６０との間に間隙「ｘ」がある。

３．電子デバイスの形成方法
本明細書に記載のバックプレーンは、有機活性材料用の液相堆積技術に特に適している。有機電子デバイスを形成するための方法は、
複数の電極構造を上に有するＴＦＴ基板と；電極構造を覆う、ピクセル領域を画定するバンク構造とを含むバックプレーンを形成する工程であって、バンク構造は、電極構造から少なくとも０．１ミクロンの距離だけ離れており、電極構造と接触していない工程と；
液体媒体中に第１の活性材料を含む第１の液体組成物を、ピクセル開口の少なくとも一部内に堆積させる工程と
を含む。

電子デバイスを形成するための例示的な方法は、液相堆積技術を用いて、本明細書に記載のバックプレーンのピクセルウェルに１つまたは複数の有機活性層を形成することを含む。ある実施形態において、１つまたは複数の光活性層および１つまたは複数の電荷輸送層がある。次に、通常、気相堆積技術によって、第２の電極が有機層上に形成される。電荷輸送層および光活性層の各々が、１つまたは複数の層を含み得る。別の実施形態において、徐々にすなわち連続的に変化する組成を有する単一層が、別個の電荷輸送層および光活性層の代わりに用いられてもよい。

ある実施形態において、
（ｉ）複数の電極構造を上に有するＴＦＴ基板と；電極構造を覆う、ピクセル領域を画定するバンク構造とを含み、バンク構造は、電極構造から少なくとも０．１ミクロンの距離だけ離れており、電極構造と接触していないバックプレーン；
（ｉｉ）少なくともピクセル開口における正孔輸送層；
（ｉｉｉ）少なくともピクセル開口における光活性層；
（ｉｖ）少なくともピクセル開口における電子輸送層；および
（ｖ）カソード
を含む電子デバイスが提供される。

ある実施形態において、このデバイスは、アノードと正孔輸送層との間に有機バッファ層をさらに含む。ある実施形態において、このデバイスは、電子輸送層とカソードとの間の電子注入層をさらに含む。ある実施形態において、バッファ層、正孔輸送層、電子輸送層および電子注入層のうちの１つまたは複数が全体的に形成される。

例示的実施形態において、バックプレーンの電極はアノードである。ある実施形態において、有機バッファ材料を含む第１の有機層が、液相堆積によって適用される。ある実施形態において、正孔輸送材料を含む第１の有機層が、液相堆積によって適用される。ある実施形態において、有機バッファ材料を含む第１の層および正孔輸送材料を含む第２の層が連続して形成される。バッファ層および／または正孔輸送層が形成された後、光活性層が液相堆積によって形成される。赤色、緑色、または青色発光材料を含む、異なる光活性組成物が、異なるピクセル領域に適用されて、フルカラーのディスプレイが形成され得る。光活性層が形成された後、電子輸送層が気相堆積によって形成される。電子輸送層が形成された後、任意選択の電子注入層および次にカソードが気相堆積によって形成される。

用語「有機バッファ層」または「有機緩衝材料」は、導電性材料または半導体有機材料を意味することを意図しており、下位層の平坦化、電荷輸送特性および／または電荷注入特性、酸素または金属イオンなどの不純物の捕捉（ｓｃａｖｅｎｇｉｎｇ）、および有機電子デバイスの性能を促進または改良するための他の態様を含むがこれらに限定されるものではない、有機電子デバイスの１つまたは複数の機能を有していてもよい。有機緩衝材料は、ポリマー、オリゴマー、または小分子であってもよく、溶液、分散体、懸濁液、エマルジョン、コロイド混合物、または他の組成物の形態であってもよい。

有機バッファ層は、ポリアニリン（ＰＡＮＩ）またはポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）などのポリマー材料（これらはプロトン酸でドープされることが多い）で形成することができる。プロトン酸は、たとえば、ポリ（スチレンスルホン酸）、ポリ（２−アクリルアミド−２−メチル−１−プロパンスルホン酸）などであり得る。有機バッファ層は、銅フタロシアニンおよびテトラチアフルバレン−テトラシアノキノジメタン系（ＴＴＦ−ＴＣＮＱ）などの電荷輸送化合物などを含み得る。一実施形態において、有機バッファ層は、導電性ポリマーおよびコロイド形成性ポリマー酸の分散体から作製される。そのような材料は、たとえば、米国特許出願公開第２００４−０１０２５７７号明細書、同第２００４−０１２７６３７号明細書、および同第２００５−０２０５８６０号明細書に記載されている。有機バッファ層は、典型的に、約２０〜２００ｎｍの範囲の厚さを有する。

用語「正孔輸送」は、層、材料、部材、または構造について言及される場合、そのような層、材料、部材、または構造が、比較的効率的かつ少ない電荷損失で、そのような層、材料、部材、または構造の厚さを通過する正電荷の移動を促進することを意味することを意図している。発光材料がいくらかの電荷輸送特性を有していることもあるが、用語「電荷輸送層、材料、部材、または構造」は、主な機能が発光である層、材料、部材、または構造を含むことを意図していない。

層１２０の正孔輸送材料の例は、たとえば、Ｙ．Ｗａｎｇによる「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。正孔輸送分子とポリマーとの両方を使用することができる。慣用的に使用される正孔輸送分子としては、：４，４’，４”−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニル−アミノ）−トリフェニルアミン（ＴＤＡＴＡ）；４，４’，４”−トリス（Ｎ−３−メチルフェニル−Ｎ−フェニル−アミノ）−トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）；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）；α−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。慣用的に使用される正孔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）、ポリアニリン、およびポリピロールが挙げられるが、これらに限定されるものではない。前述のような正孔輸送分子を、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正孔輸送ポリマーを得ることも可能である。正孔輸送層は、典型的に、約４０〜１００ｎｍの範囲の厚さを有する。

「光活性」は、電圧を印加することによって励起されたときに発光する材料（発光ダイオードまたは化学セル中など）、あるいは放射エネルギーに応答し、印加バイアス電圧を使用しまたは使用せずに信号を発生する材料（光検出器中など）を意味する。任意の有機エレクトロルミネッセンス（「ＥＬ」）材料を光活性層に使用することができ、そのような材料は、当該技術分野で周知である。材料としては、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、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。光活性材料は、単独で、または１つまたは複数のホスト材料と混合して存在し得る。蛍光化合物の例としては、ナフタレン、アントラセン、クリセン、ピレン、テトラセン、キサンテン、ペリレン、クマリン、ローダミン、キナクリドン、ルブレン、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；Ｐｅｔｒｏｖらの米国特許第６，６７０，６４５号明細書ならびにＰＣＴ出願公開の国際公開第０３／０６３５５５号パンフレットおよび国際公開第２００４／０１６７１０号パンフレットに開示されるようなフェニルピリジン、フェニルキノリン、またはフェニルピリミジンの配位子を有するイリジウム錯体などの、シクロメタレート化されたイリジウムおよび白金のエレクトロルミネッセンス化合物、ならびに、たとえば、ＰＣＴ出願公開の国際公開第０３／００８４２４号パンフレット、国際公開第０３／０９１６８８号パンフレット、および国際公開第０３／０４０２５７号パンフレットに記載されるような有機金属錯体、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。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。光活性層１９１２は、典型的に、約５０〜５００ｎｍの範囲の厚さを有する。

「電子輸送」は、層、材料、部材または構造について言及される場合、そのような層、材料、部材または構造を通過して別の層、材料、部材または構造への負電荷の移動を促進または容易にするそのような層、材料、部材または構造を意味する。任意選択的な電子輸送層１４０に用いられ得る電子輸送材料の例としては、トリス（８−ヒドロキシキノラト）アルミニウム（ＡｌＱ）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（ｐ−フェニルフェノラト）アルミニウム（ＢＡｌｑ）、テトラキス−（８−ヒドロキシキノラト）ハフニウム（ＨｆＱ）およびテトラキス−（８−ヒドロキシキノラト）ジルコニウム（ＺｒＱ）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）、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）、および１，３，５−トリ（フェニル−２−ベンズイミダゾール）ベンゼン（ＴＰＢＩ）などのアゾール化合物；２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリンなどのキノキサリン誘導体；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；ならびにそれらの混合物が挙げられる。電子輸送層は、典型的に、約３０〜５００ｎｍの範囲の厚さを有する。

本明細書において使用される場合、用語「電子注入」は、層、材料、部材、または構造について言及される場合、そのような層、材料、部材、または構造が、比較的効率的かつ少ない電荷損失で、そのような層、材料、部材、または構造の厚さを通過する負電荷の移動を促進することを意味することを意図している。任意選択の電子輸送層は無機であってもよく、ＢａＯ、ＬｉＦ、またはＬｉ₂Ｏを含んでもよい。電子注入層は、典型的に、約２０〜１００Åの範囲の厚さを有する。

カソードは、第１族金属（たとえば、Ｌｉ、Ｃｓ）、第２族（アルカリ土類）金属、ランタニドおよびアクチニドを含む希土類金属から選択され得る。カソードは、約３００〜１０００ｎｍの範囲の厚さを有する。

封入層が、アレイならびに周囲の離れた回路を覆って形成されて、ほぼ完成した電気デバイスが形成され得る。

概要または実施例において前述したすべての行為が必要なわけではなく、特定の行為の一部は不要である場合があり、１つまたは複数のさらに別の行為が、前述の行為に加えて実施される場合があることに留意されたい。さらに、行為が列挙されている順序は、必ずしもそれらが実施される順序ではない。

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変更および変形を行える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みなすべきであり、すべてのこのような変更は、本発明の範囲内に含まれることを意図している。

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、何らかの利益、利点、または解決法を発生させたり、より顕著にし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な、必要な、または本質的な特徴として解釈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、範囲で記載される値への言及は、かかる値より上および下のわずかなばらつきを含み、かつ記載の範囲を使用して、その範囲内の値と実質的に同じ結果を得ることができる。また、これらの範囲の開示は、ある値の一部の成分を異なる値の一部の成分と混合した場合に生じうる分数値を含めて、最小平均値と最大平均値との間のすべての値を含む連続した範囲であることを意図している。さらに、より広い範囲およびより狭い範囲が開示される場合、ある範囲の最小値を別の範囲の最大値と一致させること、およびその逆のことが本発明の意図の範囲内である。

Claims (13)

1. 有機電子デバイス用のバックプレーンであって、
   複数の電極構造を上に有するＴＦＴ基板と；
   前記電極構造を覆う、ピクセル領域を画定するバンク構造と
   を含み、前記バンク構造は、前記電極構造から少なくとも０．１ミクロンの距離だけ離れており、前記電極構造と接触していない
   バックプレーン。
2. 前記バンク構造が、０．５〜３ミクロンの厚さを有する有機構造である請求項１に記載のバックプレーン。
3. 前記有機バンクと前記電極との間の距離が０．５〜５ミクロンである請求項２に記載のバックプレーン。
4. 前記距離が１〜３ミクロンである請求項３に記載のバックプレーン。
5. 前記バンク構造が、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、およびポリイミド樹脂からなる群から選択される有機材料を含む請求項２に記載のバックプレーン。
6. 前記バンク構造が、１０００〜４０００Åの厚さを有する無機構造である請求項１に記載のバックプレーン。
7. 前記無機バンクと前記電極との間の距離が０．１〜３ミクロンである請求項６に記載のバックプレーン。
8. 前記距離が０．５〜２ミクロンである請求項７に記載のバックプレーン。
9. 前記バンク構造が、酸化ケイ素、窒化ケイ素、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される無機材料を含む請求項６に記載のバックプレーン。
10. 有機電子デバイスを形成するための方法であって、
    複数の電極構造を上に有するＴＦＴ基板と；前記電極構造を覆う、ピクセル領域を画定するバンク構造とを含むバックプレーンを形成する工程であって、前記バンク構造は、前記電極構造から少なくとも０．１ミクロンの距離だけ離れており、前記電極構造と接触していない工程と；
    液体媒体中に第１の活性材料を含む第１の液体組成物を、前記ピクセル開口の少なくとも一部内に堆積させる工程と
    を含む方法。
11. （ｉ）複数の電極構造を上に有するＴＦＴ基板と；前記電極構造を覆う、ピクセル領域を画定するバンク構造とを含むバックプレーンであって、前記バンク構造は、前記電極構造から少なくとも０．１ミクロンの距離だけ離れており、前記電極構造と接触していないバックプレーン；
    （ｉｉ）少なくとも前記ピクセル開口における正孔輸送層；
    （ｉｉｉ）少なくとも前記ピクセル開口における光活性層；
    （ｉｖ）少なくとも前記ピクセル開口における電子輸送層；および
    （ｖ）カソード
    を含む電子デバイス。
12. 前記アノードと前記正孔輸送層との間に有機バッファ層をさらに含む請求項１１に記載のデバイス。
13. 前記電子輸送層と前記カソードとの間に電子注入層をさらに含む請求項１１に記載のデバイス。

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