JP2011513944A

JP2011513944A - 水障壁封止方法

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Publication number: JP2011513944A
Application number: JP2010550721A
Authority: JP
Inventors: タエキュングウォン; ホセマニュエルディエゲスカンポ，; サンジェイディー．ヤーダヴ，
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 2008-03-13
Filing date: 2009-02-17
Publication date: 2011-04-28
Also published as: KR20110007128A; TWI499106B; CN101971699A; US7951620B2; US20110297921A1; US20090230425A1; CN104752626A; KR101455047B1; TW200950173A; WO2009114242A1; US8404502B2

Abstract

本発明は一般に、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）構造体およびそれらの製造のための方法に関する。ＯＬＥＤ構造体の寿命を増加させるために、封止層が、ＯＬＥＤ構造体の上に堆積されてもよい。封止層は、ＯＬＥＤ構造体を完全に封入するまたは「封止する」でもよい。封止層は、ＯＬＥＤ構造体と封止層との間の界面と反対側に実質的に平らな表面を有してもよい。平らな表面は、次に続く層がＯＬＥＤ構造体の上に均等に堆積されることを許容する。封止層は、ＯＬＥＤ構造体内へのどんな酸素浸透も低減し、ＯＬＥＤ構造体の寿命を増加させることができる。

Description

本発明の実施形態は一般に、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）構造体およびその製造のための方法に関する。

ＯＬＥＤディスプレイは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）と比較して、それらのより速い応答時間、より大きな視野角、より高いコントラスト、より軽い重量、より低い電力、およびフレキシブル基板への従順性を考慮してディスプレイ応用で最近かなりの関心を獲得した。ＯＬＥＤで使用される有機材料に加えて、多くのポリマー材料もまた、小分子フレキシブル有機発光ダイオード（ＦＯＬＥＤ）およびポリマー発光ダイオード（ＰＬＥＤ）ディスプレイのために開発されている。これらの有機およびポリマー材料の多くは、さまざまな基板上での複雑な多層デバイスの製作のためにフレキシブルであり、薄いフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）、電気的に励起される有機レーザー、および有機光増幅器などのいろいろな透明多色ディスプレイ応用にとってそれらを理想的にする。

ディスプレイデバイスの寿命は、エレクトロルミネッセンス効率の減少および駆動電圧の増加によって制限され、特徴づけられる可能性がある。制限される寿命は、有機またはポリマー材料の劣化および非発光ダークスポットの形成に起因することもある。材料劣化およびダークスポット問題は、水分および酸素侵入によって引き起こされることもある。例えば、湿潤雰囲気への暴露は、しばしば発光層として使用される８−ヒドロキシキノリンアルミニウム（Ａｌｑ_３）の結晶構造体の形成を誘起することが見いだされ、結果的にカソード剥離をもたらし、それ故に時間とともにより大きく成長する非発光ダークスポットを生成する。加えて、空気または酸素への暴露は、カソード酸化を引き起こすこともある。いったん有機材料が水または酸素と反応すると、有機材料は、だめになる。

したがって、当技術分野では劣化しないまたは非発光ダークスポットを形成しないＯＬＥＤ構造体の必要性がある。そのような構造体を作製するための方法の必要性もまたある。

本発明は一般に、ＯＬＥＤ構造体およびそれらの製造のための方法に関する。ＯＬＥＤ構造体の寿命を増加させるために、封止層が、ＯＬＥＤ構造体の上に堆積されてもよい。封止層は、ＯＬＥＤ構造体を完全に封入するまたは「封止する」でもよい。封止層は、ＯＬＥＤ構造体と封止層との間の界面と反対側に実質的に平らな表面を有してもよい。平らな表面は、次に続く層がＯＬＥＤ構造体の上に均等に堆積されることを許容する。封止層は、ＯＬＥＤ構造体内へのどんな酸素浸透も低減し、ＯＬＥＤ構造体の寿命を増加させることができる。

一実施形態では、有機発光ダイオード構造体は、基板とその基板の上に配置される有機発光ダイオード部分とを含む。有機発光ダイオード部分は、ホール輸送層と、発光層と、封止部分とを含んでもよい。封止部分は、有機発光ダイオード部分を実質的に封入し、有機発光ダイオード部分および基板の両方に結合される有機層を含んでもよい。封止部分は、有機層全体の上に広がり、有機発光ダイオード部分と封止部分との間の界面と反対側に配置される実質的に平らな表面を有してもよい。

別の実施形態では、有機発光ダイオード製造方法は、基板の上に有機発光ダイオード層状構造体を堆積させるステップと、有機発光ダイオード層状構造体および基板の上に有機封止層を堆積させるステップとを含む。有機封止層は、基板および有機発光ダイオード層状構造体の両方に結合されてもよい。有機封止層は、有機発光ダイオード層状構造体と有機封止層との間の界面と反対側の表面全体を横断して広がる実質的に平らな表面を有してもよい。

別の実施形態では、有機発光ダイオード製造方法は、基板の上に有機封止層をインクジェット堆積させるステップを含む。基板は、その上に配置される有機発光ダイオード層状構造体を有する。封止層は、基板および有機発光ダイオード層状構造体の両方に結合されてもよい。封止層は、有機発光ダイオード層状構造体と有機封止層との間の界面と反対側に配置される実質的に平らな表面を有してもよい。

本発明の上に列挙された特徴が詳細に理解できるように、上で簡潔に要約された本発明のより詳しい記述が、実施形態を参照することによりなされてもよく、それのいくつかは、添付の図面で例示される。しかしながら、本発明は、他の同等に有効な実施形態を認めてもよいので、添付の図面は、この発明の典型的な実施形態だけを例示し、したがってその範囲を制限すると考えられるべきではないことが留意されるべきである。

本発明の一実施形態によるインクジェット印刷のための装置１００の概略斜視図である。本発明の一実施形態によるＯＬＥＤ構造体２００の図である。本発明の一実施形態による封止層３２０を組み込むＯＬＥＤ構造体３００の図である。本発明の別の実施形態による封止層４０６を組み込むＯＬＥＤ構造体４００の図である。

理解を容易にするため、同一の参照数字が、図に共通する同一の要素を指定するために、可能であれば、使用された。一実施形態の要素および特徴は、さらなる列挙なしに他の実施形態で有益に組み込まれてもよいと熟考される。

図１は、本発明の一実施形態によるインクジェット印刷のための装置１００の概略斜視図である。２つのインクジェットヘッド１０２、１０４が示されたが、より多くのまたはより少ないインクジェットヘッドが、存在してもよいことが理解されるべきである。装置１００はまた、インクジェットヘッド１０２、１０４がその上に取り付けられるブリッジ１１４を含有してもよい。インクジェットヘッド１０２、１０４は、多重インクジェットヘッド１０２、１０４が有機封止材料を基板１１８に配送するために使用されてもよいような配列方式でブリッジ１１４に沿って離れて間隔をあけられてもよい。一実施形態では、インクジェットヘッド１０２、１０４は、有機封止材料を基板１１８の異なる領域に配送する。別の実施形態では、インクジェットヘッド１０２、１０４は、互いに結合されてもよい。１つまたは複数のモニターもしくはカメラ１１６が、ブリッジ１１４に取り付けられてもよい。基板１１８は、基板ステージ１２０上に配置されてもよい。運転中に、基板ステージ１２０は、基板１１８をインクジェットヘッド１０２、１０４の下に動かしてもよく、ここでインクジェット液滴が、基板１１８上に分注されてもよい。モニターまたはカメラ１１６は、液滴ならびに堆積材料について計測を行ってもよい。インクジェット装置１００は、ＯＬＥＤ構造体の膜の多くを堆積させるために使用されてもよい。

図２は、本発明の一実施形態によるＯＬＥＤ構造体２００である。構造体２００は、基板２０２を含む。一実施形態では、基板２０２は、フレキシブルなロールツーロール基板である。基板２０２は、ロールツーロール基板として述べられるが、ソーダ石灰ガラス基板、シリコン基板、半導体ウェハー、多角形基板、大面積基板、およびフラットパネルディスプレイ基板を含有する他の基板が、ＯＬＥＤを作製するために利用されてもよいことが理解されるべきである。

基板２０２の上に、アノード２０４が堆積されてもよい。一実施形態では、アノード２０４は、クロム、銅、またはアルミニウムなどの金属を含んでもよい。別の実施形態では、アノード２０４は、酸化亜鉛、インジウムスズ酸化物、その他などの透明材料を含んでもよい。アノード２０４は、約２００オングストロームと約２０００オングストロームとの間の厚さを有してもよい。

ホール注入層２０６が次いで、アノード２０４の上に堆積されてもよい。ホール注入層２０６は、約２００オングストロームと約２０００オングストロームとの間の厚さを有してもよい。一実施形態では、ホール注入層２０６は、フェニレンジアミン構造を有する直鎖オリゴマーを有する材料を含んでもよい。別の実施形態では、ホール注入層２０６は、フェニレンジアミン構造を有する分岐鎖オリゴマーを有する材料を含んでもよい。

ホール輸送層２０８は、ホール注入層２０６の上に堆積されてもよい。ホール輸送層２０８は、約２００オングストロームから約１０００オングストロームの間の厚さを有してもよい。ホール輸送層２０８は、ジアミンを含んでもよい。一実施形態では、ホール輸送層２０８は、ナフチル置換ベンジジン（ＮＰＢ）誘導体を含む。別の実施形態では、ホール輸送層１０８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）を含む。

発光層２１０は、ホール輸送層２０８の上に堆積されてもよい。発光層２１０は、約２００オングストロームから約１５００オングストロームの間の厚さに堆積されてもよい。発光層２１０のための材料は典型的には、蛍光性金属キレート錯体の類に属する。一実施形態では、発光層は、８−ヒドロキシキノリンアルミニウム（Ａｌｑ_３）を含む。

電子輸送層２１２は、発光層２１０の上に堆積されてもよい。電子輸送層２１２は、金属キレートオキシノイド化合物を含んでもよい。一実施形態では、電子輸送層２１２は、オキシン自体（また通例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）のキレートを含んでもよい。電子輸送層２１２は、約２００オングストロームから約１０００オングストロームの間の厚さを有してもよい。

電子注入層２１４は、電子輸送層２１２の上に堆積されてもよい。電子注入層２１４は、約２００オングストロームから約１０００オングストロームの間の厚さを有してもよい。電子注入層２１４は、アルミニウムおよび少なくとも１つのハロゲン化アルカリまたは少なくとも１つのハロゲン化アルカリ土類の混合物を含んでもよい。ハロゲン化アルカリは、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化ルビジウム、およびフッ化セシウムから成る群から選択されてもよく、適切なハロゲン化アルカリ土類は、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、フッ化ストロンチウム、およびフッ化バリウムである。

カソード２１６は、電子注入層２１４の上に堆積されてもよい。カソード２１６は、金属、金属の混合物、または金属の合金を含んでもよい。一実施形態では、カソード２１６は、マグネシウム（Ｍｇ）、銀（Ａｇ）、およびアルミニウム（Ａｌ）の合金を含んでもよい。カソード２１６は、約１０００オングストロームと約３０００オングストロームとの間の厚さを有してもよい。電気的バイアスは、光が放出され、基板２０２を通って見えることになるように電源２１８によってＯＬＥＤ構造体２００に供給されてもよい。ＯＬＥＤ構造体２００の有機層は、ホール注入層２０６と、ホール輸送層２０８と、発光層２１０と、電子輸送層２１２と、電子注入層２１４とを含む。有機層の５つの層すべてが、ＯＬＥＤ構造体を構築するために必要とされるわけではないことに留意されなくてはならない。例えば、ある場合には、ホール輸送層２０８および発光層２１０だけが、必要とされる。

図３は、本発明の一実施形態による封止層３２０を組み込むＯＬＥＤ構造体３００である。ＯＬＥＤ構造体３００は、基板３０２と、アノード３０４と、ホール注入層３０６と、ホール輸送層３０８と、発光層３１０と、電子輸送層３１２と、電子注入層３１４と、カソード３１６とを含有する。ＯＬＥＤ構造体３００は、電源３１８に接続されてもよい。封止層３２０は、ＯＬＥＤ構造体３００上に堆積されてもよい。封止層３２０は、実質的に平らである表面３２２を有してもよい。表面３２２は、封止層３２０とカソード３１６との間の界面と反対側に配置されてもよい。有機層の５つの層が、ＯＬＥＤ構造体３００のために示されるが、５つの層すべてが、ＯＬＥＤ構造体３００を構築するために必要とされるわけではないことが理解されるべきである。

封止層３２０は、約４ミクロンと約６ミクロンとの間の厚さを有してもよい。封止層３２０は、インクジェットによって堆積されてもよい。一実施形態では、封止層は、アクリラート、メタクリラート、およびアクリル酸の混合物を含んでもよい。一実施形態では、アクリラートは、全混合物の２５容積パーセントから約５０容積パーセントの間を含んでもよい。別の実施形態では、アクリラートは、全混合物の約３０容積パーセントと約４０容積パーセントとの間を含んでもよい。

メタクリラートは、全混合物の約１０容積パーセントと約２５容積パーセントとの間の量で存在してもよい。一実施形態では、メタクリラートは、全混合物の約１５容積パーセントと約２０容積パーセントとの間の量で存在してもよい。アクリル酸は、全混合物の約２容量パーセントと約２０容量パーセントとの間の量で存在してもよい。一実施形態では、アクリル酸は、全混合物の約２．５容量パーセントと約１０容量パーセントとの間の量で存在してもよい。もちろん、追加の添加物が、封止層３２０を堆積させるために利用されてもよいことが理解されるべきである。

封止層３２０は、ＯＬＥＤ構造体３００上に存在することもあるどんな欠陥も被覆する。封止層３２０は、欠陥を密封する。その上、封止層３２０は、ＯＬＥＤ構造体３００上に存在することもあるどんな微粒子も被覆し、微粒子を封止層３２０の下に密封する。ＯＬＥＤ構造体３００上に存在することもあるどんな空隙も、封止層３２０によってまた被覆され、密封されてもよい。

封止層３２０は、ＯＬＥＤ構造体３２０上に堆積され、次いで封止層３２０の最上表面３２２が実質的に平らであるように平坦化されてもよい。封止層３２０の実質的に平らな表面３２２は、封止層３２０の後に堆積される任意の層のための段差被覆の懸念を排除する。封止層３２０の上に堆積される任意の層はこのようにして、ＯＬＥＤ構造体２００だけでなくＯＬＥＤがそれの一部であるデバイス全体の上に均一な厚さに堆積されてもよい。

図４は、本発明の別の実施形態による封止層４０６を組み込むＯＬＥＤ構造体４００である。ＯＬＥＤ構造体４００は、その上に堆積されるＯＬＥＤ部分４０４を有する基板４０２を含む。有機封止層４０６は、ＯＬＥＤ部分４０４および基板４０２の上に堆積されてもよい。堆積の後、封止層４０６は、ＯＬＥＤ部分４０４との界面と反対側の表面が実質的に平らであるように平坦化されてもよい。封止層４０６はこのようにして、ＯＬＥＤ部分４０４の上の矢印「Ａ」によって示されるような薄い部分および基板４０２のすぐ上の矢印「Ｂ」によって示されるような、薄い部分と比べてより厚い部分を有することになる。

封止層４０６より上側には、多層水障壁封止構造体が、矢印「Ｃ」によって示されるような厚さに堆積されてもよい。封止層４０６上に堆積される第１の層４０８は、シリコンを含んでもよく、矢印「Ｄ」によって示される厚さに堆積されてもよい。一実施形態では、第１の層４０８は、窒化シリコンを含んでもよい。一実施形態では、第１の層４０８は、約０．１ミクロンから約０．６ミクロン厚の間であってもよい。

第２の層４１０は、第１の層４０８の上に堆積されてもよい。第２の層４１０は、炭素を含んでもよい。一実施形態では、第２の層４１０は、約０．１ミクロンと約０．６ミクロンとの間の矢印「Ｅ」によって示されるような厚さを有してもよい。第３の層４１２は、第２の層４１０の上に堆積されてもよい。第３の層４１２は、矢印「Ｆ」によって示されるような厚さに堆積されてもよい。一実施形態では、第３の層４１２の厚さは、約０．１ミクロンと約０．６ミクロンとの間であってもよい。第３の層４１２は、シリコンを含んでもよい。一実施形態では、第３の層４１２は、窒化シリコンを含んでもよい。

第４の層４１４は、第３の層４１２の上に堆積されてもよい。第４の層４１４は、炭素を含んでもよい。一実施形態では、第４の層４１４は、約０．１ミクロンと約０．６ミクロンとの間の矢印「Ｇ」によって示されるような厚さを有してもよい。第５の層４１６は、第４の層４１４の上に堆積されてもよい。第５の層４１６は、矢印「Ｈ」によって示されるような厚さに堆積されてもよい。一実施形態では、第５の層４１６の厚さは、約０．１ミクロンと約０．６ミクロンとの間であってもよい。第５の層４１６は、シリコンを含んでもよい。一実施形態では、第５の層４１６は、窒化シリコンを含んでもよい。

多層水障壁封止構造体の各層は、実質的に同じ厚さを有してもよい。封止層４０６の存在は、追加の水障壁を提供し、封止層４０６が存在しない状況と比較して、多層水障壁封止構造体がより薄いことを許容する。封止層４０６がない場合には、第１の層４０８、第２の層４１０、第３の層４１２、第４の層４１４、および第５の層４１６はそれぞれ、約３ミクロンと約６ミクロンとの間の厚さを有することもある。多層水障壁封止構造体は、それがＯＬＥＤ部分４０４内の欠陥、微粒子または空隙を被覆する必要がないので、より薄くてもよい。

このようにして、ＯＬＥＤ構造体の上に有機封止層を堆積させることによって、ＯＬＥＤ構造体の欠陥、微粒子、および空隙は、被覆され、密封されてもよい。封止層は、堆積後に平坦化されてもよい。平らな表面は、その後の層のための段差被覆の欠如に起因して、その後に堆積される層がＯＬＥＤ構造体だけでなくデバイス全体の上に均一な厚さを有することを可能にする。封止層は、ＯＬＥＤ構造体ならびに微粒子、空隙、および欠陥を被覆し、密封することによって、ダークスポット形成およびＯＬＥＤ構造体劣化を低減することができる。

前述のものは、本発明の実施形態を対象とするが、本発明の他のおよびさらなる実施形態が、それの基本的範囲から逸脱することなく考案されてもよく、それの範囲は、次に来る特許請求の範囲によって決定される。

Claims

基板と、
前記基板の上に配置される有機発光ダイオード部分であって、ホール輸送層および発光層を含む前記有機発光ダイオード部分と、
前記有機発光ダイオード部分上に配置される封止部分であって、前記封止部分は、前記有機発光ダイオード部分を実質的に封入し、前記有機発光ダイオード部分および前記基板の両方に結合される有機層を含み、前記封止部分は、前記有機層全体の上に広がり、前記有機発光ダイオード部分と前記封止部分との間の界面と反対側に配置される実質的に平らな表面を有する、封止部分とを含む、有機発光ダイオード構造体。
前記有機発光ダイオード部分は、
透明アノード層と、
前記透明アノード層の上に配置されるホール注入層と、
前記ホール注入層の上に配置されるホール輸送層と、
前記ホール輸送層の上に配置される発光層と、
前記発光層の上に配置される電子注入層と、
前記電子注入層の上に配置されるカソード層とを含む、請求項１に記載の構造体。
前記封止部分はさらに、前記有機層の上に配置されるシリコンを含む１つまたは複数の層および炭素を含む１つまたは複数の層を含む、請求項１に記載の構造体。
シリコンを含む前記１つまたは複数の層は、窒化シリコンを含む、請求項３に記載の構造体。
シリコンを含む前記１つまたは複数の層および炭素を含む前記１つまたは複数の層は、交互方式で前記有機層の上に配置される、請求項４に記載の構造体。
基板の上に有機発光ダイオード層状構造体を堆積させるステップと、
前記有機発光ダイオード層状構造体および前記基板の上に有機封止層を、前記有機封止層が前記基板および前記有機発光ダイオード層状構造体の両方に結合されるように堆積させるステップであって、前記有機封止層は、前記有機発光ダイオード層状構造体と前記有機封止層との間の界面と反対側の表面全体を横断して広がる実質的に平らな表面を有する、ステップとを含む、有機発光ダイオード製造方法。
前記有機封止層は、インクジェットまたは回転塗布によって堆積される、請求項６に記載の方法。
前記有機封止層は、アクリラート、メタクリラート、およびアクリル酸の混合物を含む、請求項６に記載の方法。
前記有機封止層上にシリコンを含む１つまたは複数の層を堆積させるステップと、
シリコンを含む前記１つまたは複数の層の上に炭素を含む１つまたは複数の層を堆積させるステップとをさらに含む、請求項６に記載の方法。
基板が、その上に配置される有機発光ダイオード層状構造体を有する、前記基板の上におよび前記有機発光ダイオード層状構造体の上に有機封止層を、前記有機封止層が、前記基板および前記有機発光ダイオード層状構造体の両方に結合され、前記有機発光ダイオード層状構造体と前記有機封止層との間の界面と反対側に配置される実質的に平らな表面を有するようにインクジェット堆積させるステップを含む、有機発光ダイオード製造方法。
前記インクジェット堆積させるステップはさらに、前記基板および前記有機発光ダイオード層状構造体上にアクリラート、メタクリラート、およびアクリル酸の混合物をインクジェットするステップを含む、請求項１０に記載の方法。
前記アクリラートは、約２５容積パーセントから約５０容積パーセントを含む、請求項１１に記載の方法。
前記メタクリラートは、約１０容積パーセントから約２５容積パーセントを含む、請求項１２に記載の方法。
前記インクジェット堆積させるステップ中に前記有機封止層の厚さを測定するステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
前記有機発光ダイオード層状構造体上に堆積される有機封止材料の量と比較して、より多くの量の有機封止材料が前記基板上に堆積されるように前記インクジェット堆積させるステップを制御するステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。