JP2013514621A - 直列に接続されたｏｌｅｄデバイスを生成するための方法 - Google Patents

Abstract

本発明により、ＯＬＥＤデバイスの直列接続を準備する方法であって、キャリア基板を設けるステップと、前記キャリア基板上に第１の電極材料層を堆積するステップと、前記第１の電極材料層上に有機光電子活性材料層を堆積するステップと、前記有機光電子活性材料層上に第２の電極材料層を堆積するステップと、前記のキャリア表面上に分離されたＯＬＥＤデバイスを形成する溝を作るために、少なくとも選択されたエリアにおいて、少なくとも前記第２電極材料層及び前記有機光電子活性材料層を除去するステップと、第１のＯＬＥＤデバイスのアノードを隣接する第２のＯＬＥＤデバイスのカソードに接続することにより隣り合うＯＬＥＤデバイスを電気的に相互接続するステップとを有し、前記有機光電子活性材料層及びカソード層を堆積するステップにおいて、前記キャリア基板の表面は、これらの層により機能エリア全体に渡ってカバーされ、前記隣り合うＯＬＥＤデバイスの電気的相互接続は、前記除去するステップにおいて作られた前記溝を導電性材料で少なくとも部分的に満たすことにより実行される、方法が提案される。更に、直列に接続されたＯＬＥＤデバイスを有する発光体が提供される。

Description

本発明は、直列に接続されたＯＬＥＤデバイス（有機発光ダイオード）を製造する分野に関する。一の態様において、本発明は、キャリア基板表面上にＯＬＥＤデバイスを形成して相互接続する構造化プロセスが改良される、直列に接続されたＯＬＥＤデバイスを準備するための方法に関する。他の態様において、本発明は、直列に接続されたＯＬＥＤデバイスを有する発光体に関する。

ＯＬＥＤデバイスは、従来から知られている。一般に、ＯＬＥＤデバイスは、少なくとも、キャリア基板上に設けられた第１の電極材料、第１の電極材料上に堆積された有機光電子活性材料、及び、有機光電子活性材料を少なくとも部分的にカバーする第２の電極材料からなる。電極材料の一方は、カソード層として機能する一方で、他方の電極材料は、アノード層として機能する。光電子活性材料として、ｐｏｌｙ（p-phenylenevinylene）（ＰＰＶ）等の発光ポリマ、又は、アルミニウムトリス（8-hydroxyquinoline）等の発光低分子重量材料のような、エレクトロルミネッセンス材料が用いられ得る。

キャリア基板として、ガラス又はプラスチック等の絶縁材料が用いられ得る。電極材料として、透明導電酸化物（ＴＣＯ）等の化合物、又は、銅、銀、金若しくはアルミニウム等の金属が用いられ得る。また、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ層（poly(3,4-ethylenedioxythiopene/polystryrolsulfonate)）又はＰＡＮＩ／ＰＳＳ層（polyaniline/polystyrolsulfonate）等のような、電極材料と光電子活性材料との間にいわゆるホール輸送層を配置することが従来から知られており、これは、ホールの注入バリアを低下させる。

動作において、電力は、第１の電極材料層と第２の電極材料層との間に印加される。印加された電力は、光電子活性材料の励起状態をもたらし、非励起状態に対する緩和により、光子が放出される。ＯＬＥＤデバイスは、例えば表示又は照明のために用いられ得る。

大面積ＯＬＥＤデバイスを形成するために、直列に接続されたアーキテクチャが用いられる。これを行うために、以下で説明されるプロセスにより、相互接続されたＯＬＥＤデバイスを製造することが従来から知られている。

第１のステップとして、基板がパターニングステップにおいて製造される。このパターニングステップにおいて、第１の電極材料が、キャリア基板上にパターン的に塗布される。このパターニングステップの主要な機能は、後にカソードとアノードとが電気的に接続される、電気的に分離されたエリアを生成することである。このパターニングは、例えばシャドーマスクを介して印刷又はスパッタリングすることにより、例えば機能層を堆積することにより、行われ得る。

後のステップにおいて、光電子活性材料により形成されたＯＬＥＤ機能層が塗布される。小さな分子機能層が真空中の熱蒸発により堆積される。有機材料の堆積は、少なくともカソード接点がコーティングされないような態様で制限されなければならない。多くの場合、アノード接点も、後に良好な電気接触を実現するために、コーティングから保護される。この構造化された堆積は、シャドーマスクにより実現される。このマスクは、各ＯＬＥＤ設計に対して特有であり、有機層堆積の間に基板の上部に配置される。マスキングは、物理接触において、又は、基板とマスクとの間の小さなギャップにより行われ得る。堆積プロセスの間、シャドーマスクは、有機材料でコーティングされるだろう。

次のステップにおいて、反対の電極は、第２の電極材料層の堆積により形成される。これも、真空熱蒸着プロセスにおいて塗布される。また、このステップにおいて、前記層は、２つの電極材料層の間、即ち、カソードとアノードとの間に短絡回路が生じるように構造化されなければならない。また、このステップにおいて、前記マスクは、材料でコーティングされ、カソード材料は、典型的には、銅、銀、アルミニウム、金等のような金属である。

有機物及びカソードのためのコーティングされたエリアは異なるので、マスクの異なるセットは、述べられたプロセスステップのそれぞれにおいて用いられなければならない。

個々のＯＬＥＤデバイスの直列接続が実現される必要がある場合には、最初のＯＬＥＤデバイス、例えばピクセルのアノードが次のＯＬＥＤデバイスのカソードと接続される必要があるので、シャドーマスクの非常に複雑なセットが必要とされる。そして、個々のＯＬＥＤデバイスの最小分離は、マスクプロセスの配列精度並びに有機物及びカソードの堆積の間のマスク及び基板の熱膨張により決定される。それ故、従来から知られた技術は、幾つかの欠点をもつ。マスクはデザイン特有であるので、デザイン変更は、マスクの新たなセットを必要とする。これは、デザイン変更のためのスループットタイムを制限し、コストを増大させる。マスクは、堆積の間にコーティングされる。これは、規則的なクリーニングを必要とし、追加のコストを誘発する。マスクから失われた粒子は、短絡回路をもたらし、歩留まりを削減し得る。実現され得る最小形状は、マスクの熱膨張及び配列精度により制限される。これは、基板のサイズに対応し、典型的には、＞２００μｍである。少なくとも、真空中で取り扱うマスクは、非常に高価である。

本発明の目的は、ＯＬＥＤデバイスを製造するための改良された方法を提供することにある。

この目的は、ＯＬＥＤデバイスの直列接続を準備する方法であって、
− キャリア基板を設けるステップと、
− 前記キャリア基板上に第１の電極材料層を堆積するステップと、
− 前記第１の電極材料層上に有機光電子活性材料層を堆積するステップと、
− 前記有機光電子活性材料層上に第２の電極材料層を堆積するステップと、
− 前記のキャリア表面上に分離されたＯＬＥＤデバイスを形成する溝を作るために、少なくとも選択されたエリアにおいて、少なくとも前記第２電極材料層及び前記有機光電子活性材料層を除去するステップと、
− 第１のＯＬＥＤデバイスのアノードを隣接する第２のＯＬＥＤデバイスのカソードに接続することにより隣り合うＯＬＥＤデバイスを電気的に相互接続するステップとを有し、
前記有機光電子活性材料層及びカソード層を堆積するステップにおいて、前記キャリア基板の表面は、これらの層により機能エリア全体に渡ってカバーされ、前記隣り合うＯＬＥＤデバイスの電気的相互接続は、前記除去するステップにおいて作られた前記溝を導電性材料で少なくとも部分的に満たすことにより実行される、方法により実現される。

本発明の意味において機能エリアは、発光構造体が形成されるキャリア基板のエリアとして理解されるべきである。本発明によれば、キャリア基板表面の他のエリア、例えば、ＯＬＥＤデバイスの固定のために用いられるリムエリアは、例えば、電極材料及び光電子活性材料の堆積を機能エリアのみに制限することにより、又は、各エリアをマスキングすることにより、カバーされないままであってもよい。

最大で基板の全体エリアに渡ってＯＬＥＤデバイスを形成するために必要とされる異なる層を塗布し、特定のエリアにおいて特定の層を除去することにより必要とされるパターンの少なくとも大部分を形成することが本発明の思想である。これは、微細なパターン整列の必要性を回避し、これは、ＯＬＥＤ製品の生産性を向上させる。更に、例えばレーザ切断又は同様のもののような、除去する方法は、より正確であり、これは、より小さなパターンを形成することを可能にする。本発明の方法の利点は、切断ステップが、真空チャンバ内で実行される必要がないことである。これは、製造全体を取り扱うのを容易にし、大きな真空製造チャンバの必要性を除く。

本発明の第１の実施形態によれば、前記除去するステップにおいて、少なくとも前記第２の電極材料層、前記有機光電子活性材料層及び前記第１の電極材料層は、分離したＯＬＥＤデバイスを形成する溝を作るために少なくとも部分的に除去される。これらの層の全てを除去することは、カバー又はマスク特定エリアを必要とすることなく、異なる層が基板エリア全体に渡って堆積され得るので、本方法を更に改良する。ＯＬＥＤデバイスの必要とされる分離は、堆積された層をキャリア基板まで除去することを生ずる。除去は、例えば、レーザ切断、熱切断、プラズマエッチング、機械的除去等により行われ得る。例えばレーザ切断又はプラズマエッチングを用いる利点は、非常に小さなパターンが形成され得ることであり、これは、ＯＬＥＤデバイス全体のより高い分解能をもたらす。それ故、＜２００μｍのパターンサイズが実現され得る。

本発明の他の実施形態において、前記第１の電極材料層は、前記キャリア基板上に、前記ＯＬＥＤデバイスの基本構造を形成するパターンで堆積される。本発明の意味において基本構造は、キャリア基板上に堆積された第１の電極材料層の構造及び／又はサイズとして理解されるべきである。

本発明の他の実施形態において、分離されたＯＬＥＤデバイスを相互接続する導電性材料は、溝内に配置された後に焼鈍される。本発明の意味において焼鈍は、熱又はＵＶで誘発された焼鈍及び／又は硬化プロセスであり得る。焼鈍は、例えば構造全体に熱を付与することにより、溝エリアのみの局所的加熱により、ＵＶ光源に対する構造全体の暴露により、溝エリアのみでの局所的ＵＶ照射により、若しくは、相互接続する材料を焼鈍するための任意の他の方法により、又は、組み合わせにより、誘発され得る。局所的な熱及び／又はＵＶ照射は、適切な波長をもつレーザの使用により与えられる。

本発明の一実施形態において、一のレーザシステムが、前記の除去及び焼鈍のために用いられる。斯様な実施形態において、レーザシステムは、異なるレーザ光源並びに／又は調節可能な出力及び／若しくは波長をもつレーザ光源を有し得る。

本発明の方法によれば、分離されたＯＬＥＤデバイスを相互接続する導電性材料は、金属ペースト、導電性ポリマ、導電性接着剤、又は、ガルバニック若しくは自己触媒堆積のような電気化学的方法により塗布される金属層であり得る。代わりに、分離されたＯＬＥＤデバイス間の電気接続は、配線することにより、又は、適切なパターンで絶縁体を印刷し、イオン液体を用いて金属層を電気化学的に堆積することにより実現され得る。

本発明の他の実施形態において、分離されたＯＬＥＤデバイスを相互接続する導電性材料の塗布の前に、絶縁材料が少なくとも部分的に塗布される。これは、短絡回路を回避することにより本方法を更に改良し得る。

本方法のバリエーションにおいて、有機光電子活性材料は、印刷プロセスにより、例えば、印刷ソリューションプロセスが可能な機能材料の使用により、塗布され得る。本発明の方法は、例えば上部電極がアノードである反転されたＬＥＤデバイス、又は、上部電極及び／若しくは底部電極が透明である上部発光若しくは透明のＯＬＥＤデバイスのような、異なる種類のＯＬＥＤデバイスの製造プロセスにおいて適用可能である。後者に関して、ＴＣＯが電極材料として使用されてもよい。

本方法の他のバリエーションにおいて、前記の除去は、基板側から行われる。

提案された方法の利点の１つは、コスト削減の他に、印刷精度しかＯＬＥＤデバイスの最小空間を制限しないので、小さな形状を生成する可能性である。加えて、ＯＬＥＤアレイの全ての配列は、ＯＬＥＤの形状にあまり制限されることなく実現され得る。

他の態様において、本発明は、少なくとも２つの直列に接続されたＯＬＥＤデバイスを有する発光体に関し、各ＯＬＥＤデバイスは、少なくとも第１の電極材料層、光電子活性材料層及び第２の電極材料層を有し、少なくとも２つのＯＬＥＤデバイスは、２００μｍよりも小さいパターンサイズをもつパターンで共通キャリア基板上に形成される。斯様な発光体は、前述された本発明の方法を用いることにより生成される。２００μｍよりも小さいパターンサイズは、有利に高い分解能をもつＯＬＥＤデバイスに基づいて発光体を形成することを可能とする。

本発明の発光体の一実施形態において、前記ＯＬＥＤデバイスは、溝により分離され、第１のＯＬＥＤデバイスの第１の電極材料層は、前記溝を少なくとも部分的に満たす導電性材料により第２のＯＬＥＤデバイスの第２の電極材料層に接続される。前記溝を少なくとも部分的に満たすことは、導電性材料が、縦断面全体に渡って前記溝を満たす一方で、横断面全体に渡って前記溝を満たすものではないものと理解されるべきである。換言すれば、前記溝の一方側だけが導電性材料により満たされる。

本発明の発光体の他の実施形態において、前記導電性材料は、焼鈍され得るペーストである。これは、有利には、溝の部分的な充填を容易に行う。導電性材料は、好ましくは、金属ペースト、導電性ポリマ及び導電性接着剤からなるグループから選択される。更に、導電性材料は、好ましくは、熱及び／又はＵＶ照射により焼鈍され得る。

本発明のこれらの及び他の態様は、後述される実施形態から明らかになりこれらを参照して説明されるだろう。

従来のＯＬＥＤの製造に関するプロセスの概要を示す。 本発明の一態様によるプロセスの概要を示す。

図１において、従来のＯＬＥＤの製造のプロセスの概要が示されている。ステップ１Ａにおいて、キャリア基板１上に、透明導体層２が、後のＯＬＥＤデバイス構造体を規定する特定のパターンで堆積される。パターニングは、例えばシャドーマスクを介したスパッタリング又は印刷方法によるような、前記の堆積によりカバーされていないエリアをマスキングすることにより行われ得る。透明導体は、ＺｎＯ、ＩＴＯ及び／又はＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ層であり得る。この透明導体層２上に、オプション的な金属線３が堆積される。パターン構造は、光電子活性材料４によりステップ１Ｂにおいて満たされる。小分子光電子活性材料は、一般に、真空中の熱蒸発により堆積される。有機材料の堆積は、少なくともカソード接点５がコーティングされないような態様で制限されなければならない。多くの場合、アノード接点も、後に良好な電気接触を実現するためにコーティングから保護される。ステップ１Ｃにおいて見えるように、この構造化された堆積は、シャドーマスク６により実現される。これらのマスク６は、各ＯＬＥＤデザインに対して特有であり、有機光電子活性材料堆積の間に基板の上部に配置される。ステップ１Ｄにおいて、カソード層７が堆積される。これも、真空熱蒸発プロセスにおいて起こる。この層７も、カソード層７とアノード層２との間の短絡回路が生じるので、構造化されなければならない。それ故、カソード堆積において、シャドーマスク８は、ステップ１Ｅにおいて示されるように、堆積からデバイス中のエリアを保護するために用いられる。ここでも、マスク８は、材料でコーティングされるだろう。カソード材料は、典型的には、銅、銀、アルミニウム、金等のような金属である。ステップ１Ｆにおいて見られるように、個々のＯＬＥＤセグメント９の直列接続が実現される必要があるときには、一のピクセルのアノード１０が次のピクセルのカソード１１に接続される必要があるので、シャドーマスクの非常に複雑なセットが必要とされる。

図２において、本発明の一態様によるプロセスの概要が示されている。ステップ２Ａにおいて、キャリア基板１上に、導体層２がパターン的に堆積される。この導体層２上に、有機光電子活性材料が、如何なるマスキング技術を用いることなく、エリア全体に渡って堆積される。この有機光電子活性材料層４上に、第２の電極材料層が堆積され、これは、後にＯＬＥＤデバイスのカソード層７を形成するだろう。ステップ２Ａが不純物を避けるために真空中で実行され得る一方で、ステップ２Ｂ〜２Ｃは、真空チャンバ外で実行され得る。ステップ２Ｂ〜２Ｄにおいて、薄板ＯＬＥＤ構造体は、層４及び／又は７の少なくとも部分的な除去により、分離されたＯＬＥＤデバイスに分割される。除去は、レーザビーム１３により実行され得る。前記の除去により、溝１１が形成され、隣接するＯＬＥＤデバイス１２を分離する。示されていない本発明の方法の派生において、層２も非パターン的な態様で堆積され、導体材料層２の構造化も除去手法により実行される。ステップ２Ｅにおいて、溝１１は、導電性材料１４により少なくとも部分的に満たされ、材料１３は、第１のＯＬＥＤデバイスの層１を隣接する第２のＯＬＥＤデバイスの層３に電気的に相互接続する。導電性材料１４はペーストであってもよい。これらのペーストは、個々のＯＬＥＤデバイス間の溝１１に延在するカソード層３上に印刷される。堆積の後、焼鈍するステップが、良好な伝導性を実現するために適用される。これは、レーザシステムを用いて、それ故にＯＬＥＤデバイスを局所的に加熱するだけで行われてもよく、従って、過度の熱消散による構造体の損傷を回避する。

前述された方法により、少なくとも２つの直列に接続されたＯＬＥＤデバイス１２，１５を有し、各ＯＬＥＤデバイス１２，１５は、少なくとも第１の電極材料層２、光電子活性材料層４及び第２の電極材料層７を有し、少なくとも２つのＯＬＥＤデバイス１２，１５は、２００μｍよりも小さいパターンサイズをもつパターンで共通キャリア基板１上に形成される、発光体が提供され得る。ＯＬＥＤデバイス１２，１５は、溝１１により分離され、第１のＯＬＥＤデバイス１２の第１の電極材料層２が、前記溝１１を少なくとも部分的に満たす導電性材料１４により第２のＯＬＥＤデバイス１５の第２の電極材料層７に接続される。導電性材料１４は、焼鈍され得るペーストであり、好ましくは、金属ペースト、導電性ポリマ、導電性接着剤からなるグループから選択され、導電性材料は、熱及び／又はＵＶ照射により焼鈍され得る。

Claims (12)

1. ＯＬＥＤデバイスの直列接続を準備する方法であって、
   キャリア基板を設けるステップと、
   前記キャリア基板上に第１の電極材料層を堆積するステップと、
   前記第１の電極材料層上に有機光電子活性材料層を堆積するステップと、
   前記有機光電子活性材料層上に第２の電極材料層を堆積するステップと、
   前記のキャリア表面上に分離されたＯＬＥＤデバイスを形成する溝を作るために、少なくとも選択されたエリアにおいて、少なくとも前記第２電極材料層及び前記有機光電子活性材料層を除去するステップと、
   第１のＯＬＥＤデバイスのアノードを隣接する第２のＯＬＥＤデバイスのカソードに接続することにより隣り合うＯＬＥＤデバイスを電気的に相互接続するステップとを有し、
   前記有機光電子活性材料層及びカソード層を堆積するステップにおいて、前記キャリア基板の表面は、これらの層により機能エリア全体に渡ってカバーされ、前記隣り合うＯＬＥＤデバイスの電気的相互接続は、前記除去するステップにおいて作られた前記溝を導電性材料で少なくとも部分的に満たすことにより実行される、方法。
2. 前記除去するステップにおいて、前記第２の電極材料層、前記有機光電子活性材料層及び前記第１の電極材料層は、分離したＯＬＥＤデバイスを形成する溝を作るために除去される、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１の電極材料層は、前記キャリア基板上に、パターン的に堆積される、請求項１に記載の方法。
4. 前記の分離されたＯＬＥＤデバイスを相互接続する前記導電性材料は、溝内に配置された後に焼鈍される、請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の方法。
5. 前記の分離されたＯＬＥＤデバイスを相互接続する前記導電性材料は、電気化学的手法により塗布される、請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の方法。
6. 少なくとも一方の電極材料は、透明導電性酸化物である、請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の方法。
7. 前記の分離されたＯＬＥＤデバイスを相互接続する前記導電性材料の塗布の前に、絶縁材料が少なくとも部分的に塗布される、請求項１〜６のうちいずれか一項に記載の方法。
8. 少なくとも２つの直列に接続されたＯＬＥＤデバイスを有する発光体であって、
   各ＯＬＥＤデバイスは、少なくとも第１の電極材料層、光電子活性材料層及び第２の電極材料層を有し、前記少なくとも２つのＯＬＥＤデバイスは、２００μｍよりも小さいパターンサイズをもつパターンで共通キャリア基板上に形成される、発光体。
9. 前記ＯＬＥＤデバイスは、溝により分離され、第１のＯＬＥＤデバイスの第１の電極材料層は、前記溝を少なくとも部分的に満たす導電性材料により第２のＯＬＥＤデバイスの第２の電極材料層に接続される、請求項８に記載の発光体。
10. 前記導電性材料は、焼鈍され得るペーストである、請求項９に記載の発光体。
11. 前記導電性材料は、金属ペースト、導電性ポリマ及び導電性接着剤からなるグループから選択される、請求項９又は請求項１０に記載の発光体。
12. 前記導電性材料は、熱及び／又はＵＶ照射により焼鈍され得る、請求項１０又は請求項１１に記載の発光体。

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