JP2017524228A - 有機ｅｌ素子のフォトリソグラフィによるパターン形成 - Google Patents

有機ｅｌ素子のフォトリソグラフィによるパターン形成 Download PDF

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Abstract

費用対効果のよい、有機デバイスのパターン形成方法を提供する。本方法は、デバイス基板上に、正孔輸送機能または電子輸送機能のような第1の機能を有する第1の有機機能層を堆積させて、第1の中間構造を形成するステップを含む。この第1の中間構造は、フッ素ポリマでコーティングされ、処理済みの中間構造を形成するためにフッ素ポリマが可溶であるフッ素系溶媒を含む処理剤の中で処理される。第2の有機機能層が、前記第1の有機機能層の少なくとも一部の上に堆積される。該第2の有機機能層も又、第1の機能を持つ。

Description

＜関連出願との相互参照＞
本出願は、2015年7月31日にPCT国際特許出願として出願されており、2014年8月1日に出願された米国仮出願第62/031,891号の優先権を主張する。前記仮出願第62/031,891号全体の開示を、参照により本明細書に組み込むこととする。本出願はまた、本出願と同日に出願された、米国代理人整理番号16480.0025WOU1、16480.0033WOU1、および16480.0030WOU1のPCT国際出願にも関連する。前記三つのPCT国際出願は、それぞれ、米国仮出願第62/031,888号（2014年8月1日出願）、第62/031,897号（2014年8月1日出願）および第62/096,582号（2014年12月24日出願）、並びに、第62/031,903（2014年8月1日出願）の優先権を主張している。
＜技術分野＞
本願発明は、有機デバイス、電子デバイス、および有機電子デバイスのフォトリソグラフィによるパターン形成に関する。開示された方法および材料は、OLEDデバイスのパターン形成に特に有用である。
有機電子デバイスは、従来の非有機系デバイスと比較して、性能・価格の著しい改善が得られる。このため、電子デバイス製造における有機材料の利用に大きな商業的関心が集まっている。例えば、有機発光ダイオード（OLED: Organic Light-Emitting Diode）技術に基づくディスプレイは、最近人気を博しており、他の多くのディスプレイ技術に比べ多数の利点を提供する。溶液堆積OLED材料が開発されているが、代表的な最高性能のOLEDデバイスは、活性有機材料の蒸着薄膜を使用する。
フルカラーOLEDディスプレイの主要な課題は、赤、緑、青のピクセル配列をパターン形成することである。蒸着OLEDの場合、所望するパターンの精細度に対応する開口を有するファイン・メタル・マスクが従来から使用されている。しかし、蒸着膜が前記マスク上に堆積し、結果的に前記マスクの開口を狭めるか、または前記マスクに変形応力を生じさせる可能性がある。このため、マスクを所定回数使用した後に洗浄する必要があり、製造コストの面で不利である。さらに、より大きな基板に対応するためにファイン・メタル・マスクを大きくすると、前記マスク開口の位置の正確化は、初期位置合わせの点から、また、その後の熱膨張の問題に起因する、蒸着中における位置合わせの維持の点からも、はるかに困難になる。位置精度は、前記マスクのフレームの剛性を高めることによってある程度向上できるが、これによって、前記マスク自体の重量が増加し、他の取り扱い上の困難が起きる。同様の分解能の問題は、有機薄膜トランジスタ（OTFT: Organic Thin Film Transistor）技術を使用するデバイスにも存在する。
したがって、OLEDデバイス等の有機電子デバイス、特に約100μm未満の限界パターン寸法を有する有機電子デバイスのパターン形成の費用対効果を改善する必要性がある。
著者らは、第1の有機層を特定の処理ステップまたは処理条件におくと、デバイス性能を低下させることがあることを発見したが、前記処理の後、前記第1の有機層と略同一の機能を有する、つまり、第1の有機層と略同一の化学組成を持つ第2の有機層の堆積によって、上記のような劣化を抑えることができる、ということを期せずして発見した。
本願発明によれば、有機デバイスのパターン形成方法は、
デバイス基板上に、第1の機能を持つ第1の有機機能層を堆積させて、第1の中間構造を形成するステップと、
前記第1の中間構造を処理して、第1の処理済み中間構造を形成するプロセスを実行するステップと、を含む方法であって、
前記プロセスを実行するステップが、前記第1の中間構造の上にフッ素ポリマをコーティングさせ、その後、フッ化溶媒を含む処理剤中で前記フッ素ポリマを溶解させるステップと、前記第1の有機機能層の少なくとも一部の上に、前記第1の機能を持つ第2の有機機能層を堆積するステップと、を含むことを特徴とする。
本願発明の別の態様によれば、有機デバイスは、
第1の機能を有する第1の有機機能層と、
前記第1の機能を有し、前記第1の有機機能層の少なくとも一部の上に設けられた第2の有機機能層と、
前記第1の有機機能層および前記第2の有機機能層の間に配置され、2nm未満の厚さを有する連続膜または不連続膜を形成するフッ化ポリマとを有する。前記有機デバイスは、例えば、OLEDデバイスとすることができる。
代表的なOLEDデバイスの断面図である。 本願発明の一実施形態における処理ステップを示すフローチャート図である。 本願発明の一実施形態による、アクティブ・マトリクスOLEDデバイスの形成における様々な段階を示す一連の断面図の一つである。 図3Bは、本願発明の一実施形態による、アクティブ・マトリクスOLEDデバイスの形成における様々な段階を示す一連の断面図の一つである。 図3Cは、本願発明の一実施形態による、アクティブ・マトリクスOLEDデバイスの形成における様々な段階を示す一連の断面図の一つである。 図3Dは、本願発明の一実施形態による、アクティブ・マトリクスOLEDデバイスの形成における様々な段階を示す一連の断面図の一つである。 図3Eは、本願発明の一実施形態による、アクティブ・マトリクスOLEDデバイスの形成における様々な段階を示す一連の断面図の一つである。 図3Fは、本願発明の一実施形態による、アクティブ・マトリクスOLEDデバイスの形成における様々な段階を示す一連の断面図の一つである。 図3Gは、本願発明の一実施形態による、アクティブ・マトリクスOLEDデバイスの形成における様々な段階を示す一連の断面図の一つである。 図3Hは、本願発明の一実施形態による、アクティブ・マトリクスOLEDデバイスの形成における様々な段階を示す一連の断面図の一つである。 図4は、本願発明の一実施形態における処理ステップを示すフローチャートである。 図5Aは、本願発明の一実施形態による、リフトオフ構造の形成における様々な段階を示す一連の断面図の一つである。 図5Bは、本願発明の一実施形態による、リフトオフ構造の形成における様々な段階を示す一連の断面図の一つである。 図5Cは、本願発明の一実施形態による、リフトオフ構造の形成における様々な段階を示す一連の断面図の一つである。 図5Dは、本願発明の一実施形態による、リフトオフ構造の形成における様々な段階を示す一連の断面図の一つである。 図5Eは、本願発明の一実施形態による、リフトオフ構造の形成における様々な段階を示す一連の断面図の一つである。
添付の図面は、本願発明の思想を説明するためのものであり、縮尺通りではないことを理解されたい。
本願発明の特徴は、OLEDデバイスおよび材料等の高感度有機電子デバイスおよび材料に適合する「オルトゴナル」なフォトレジスト構造および処理剤の使用である。すなわち、前記デバイスおよび材料は、融解または損傷が望ましくないセンシティブなデバイス層との相互作用が小さくなるように選択される。従来の代表的なフォトレジスト材料は、劇効性のある有機溶媒、および、一つまたは複数のOLEDデバイスの層に容易に損傷を与える可能性のある、しばしば強い苛性を示す現像液を使用していた。特に有用なオルトゴナルなフォトレジスト構造および処理剤は、フッ化ポリマまたはフッ化分子固体、およびフッ化溶媒を含んでいる。いくつかのオルトゴナルなフォトレジスト構造およびシステムは、米国特許出願第12/864,407号、第12/994,353号、第14/113,408号、および第14/291,692号に開示されている。前記特許出願の内容は、引用によって組み込まれることとする。本願発明のフォトレジスト構造は、アンダーカット形状を必要に応じ選択的に持つことができる。前記アンダーカット形状は、所謂「リフトオフ」フォトリソグラフィ・パターン形成において有利になることがある。このようなフォトレジスト構造は、本明細書ではリフトオフ構造と呼ぶことがある。上部が、基板に隣接するベース部分よりも広い場合は、アンダーカット・リフトオフ構造が好ましい。前記フォトレジスト構造は、単層（例えば、逆台形）、二層、または多層構造にすることができる。好ましくは、少なくとも、センシティブな有機電子デバイスと接触する前記フォトレジスト構造の層または一部が、フッ化ポリマまたはフッ化分子固体である方がよい。前記フッ化ポリマまたはフッ化分子固体は、例えばフッ化コーティング溶媒から、または蒸着によって生成できる。オルトゴナル性は、例えば、対象となる前記材料層を含むデバイスを、処理前に、溶媒となる組成物（例えば、コーティング溶媒、現像剤、リフトオフ剤など）に浸漬することによって試験することができる。前記デバイスの機能が著しく低下しない場合、前記組成はオルトゴナルである。
本願発明で開示する特定の実施形態は、溶媒にセンシティブな活性有機材料のパターン形成に特に適している。活性有機材料の例には、有機半導体、有機導体、OLED（有機発光ダイオード）材料、および有機光起電性材料等の有機電子材料、有機光学材料、および生物材料（バイオ電子材料等）があるが、これに限定されない。これらの材料の多くは、従来のフォトリソグラフィ処理で使用される有機溶媒または水溶液溶媒と接触すると容易に損傷する。活性有機材料は、パターン形成が可能な層を形成するためにコーティングされることがよくある。いくつかの活性有機材料では、前記のようなコーティングは、従来の方法を用いて溶媒から行うことができる。あるいは、いくつかの活性有機材料は、蒸着によって、例えば、減圧下で加熱された有機材料素材からの昇華によってコーティングすることができる。溶媒にセンシティブな活性有機材料は、また、有機物および無機物の複合体である場合がある。例えば、前記複合体は、無機半導体ナノ粒子（量子ドット）を含むことができる。このようなナノ粒子は有機配位子を持っていてもよいし、有機マトリックス中に分散していてもよい。本願発明は、特に、OLEDデバイスのパターン形成に関するものであるが、本明細書に開示された思想よび方法は、他の有機電子デバイスまたはバイオ電子デバイスに適用することができる。
＜OLED構造＞
長年にわたり、多くの異なるタイプのOLEDデバイス構造が開発されてきた。本質的に、OLEDデバイスは、最低限、正孔を注入するための陽極、電子を注入するための陰極、および前記正孔と電子が結合して発光を生じる、前記電極間に挟まれた有機EL媒質を含む。OLEDデバイスは、多くの場合、基板上に設けられる。基板に隣接する電極は、通常、第1電極または下部電極と呼ばれる。有機EL媒質によって基板から離間された電極は、通常、第2の電極または上部電極と呼ばれる。共通構造（「標準構造」）は、基板上に設けられた前記下部電極としての陽極と、次の有機層が前記陽極上に堆積され、最後に、前記有機層上に堆積して前記上部電極を形成する陰極と、を有する。「反転構造」は全く反対であり、基板上に設けられた下部電極としての陰極と、前記陰極上に堆積された次の有機層と、最後に、前記有機層上に堆積されて上部電極を形成する陽極を有する。「下部発光」OLEDは、典型的には、透明または半透明の下部電極構造と、反射または光吸収性の上部電極の構造を持つ。すなわち、光は前記デバイス基板を通るように配向される。「上部発光」OLEDは、透明または半透明の上部電極と、反射または光吸収性の下部電極の構造を持つ。すなわち、光は前記デバイス基板から遠ざかる方向に配向される。「透明」OLEDは、透明または半透明の上部電極および下部電極を持つ。
OLEDデバイス10の、限定を意図しない例を、図1に示す。このOLEDデバイス10は、陽極11、正孔注入層（HIL: Hole-Injecting Layer)12、正孔輸送層（HTL: Hole-Transporting Layer)13、電子ブロック層（EBL: Electron-Blocking Layer)14と、発光層（LEL: Light-Emitting Layer)15（当該技術分野では、EML(EMissive Layer（発光層）)と呼ばれることがある)、正孔ブロック層（HBL: Hole-Blocking Layer)16、電子輸送層（ETL: Electron-Transporting Layer)17、電子注入層（EIL: Electron-Injecting Layer)18、および、陰極19を有する。前記陽極と陰極との間の層は、まとめて、有機EL媒質20と呼ばれることが多い。当該技術分野には、層が削減または追加された、公知の他のOLED層アーキテクチャが多くあり、層の機能に重複がある場合がある。例えば、EBLを使用する場合、該EBLは典型的には、電子ブロック特性に加えて正孔輸送特性も持つ。HBLを、使用する場合、該HBLは典型的には、電子輸送特性を持つ。LELは、正孔輸送特性または電子輸送特性のどちらかのみを有するか、または両方を有することがある。複数の発光層を持つこともできる。電流効率を倍増させることができる一つまたは複数の電荷分離層を複数の発光スタックの間に含む、いわゆる「タンデム」アーキテクチャが知られている。
OLEDデバイスとして有用な材料の例をいくつか以下に述べる。これらの例は、限定目的ではない。重点は、蒸着可能な有機EL媒質材料においているが、本願発明の特定の実施形態では、代わりに溶液堆積OLED材料を使用することができる。OLED材料およびOLED構造の、限定目的でない、いくつかの例は、米国特許第8,106,582号および米国特許第7,955,719号に記載があり、その全体の内容を、引用により組み込むこととする。
EL発光を、前記陽極を通して見る場合、前記陽極は目的の発光に対して略透明である必要がある。ここで、「透明」とは、放射光の少なくとも30％を透過し、好ましくは少なくとも50％が透過することを意味する。本願発明で使用する一般的な透明陽極材料は、インジウム・スズ酸化物（ITO）、インジウム亜鉛酸化物（IZO）、および酸化スズであるが、アルミニウム／インジウム・ドープ亜鉛酸化物、マグネシウム・インジウム酸化物、および、ニッケル・タングステン酸化物等の他の酸化物も透明陽極材料として働くが、これらに限定されない。これらの酸化物に加えて、窒化ガリウムのような金属窒化物、およびセレン化亜鉛のような金属セレン化物、および硫化亜鉛のような金属硫化物を前記陽極として使用することができる。EL発光を前記陰極のみを通して見ることができる用途では、前記陽極の透過特性は重要ではなく、透明、不透明、または反射性があるかどうかに関係なく、多くの導電性材料を使用することができる。本願発明の例示的な導体としては、金、イリジウム、モリブデン、パラジウム、および白金があるが、これらに限定されない。特別なHIL材料を使用しない限り、典型的な陽極材料は、少なくとも4.0eVの仕事関数を持つ。
EL発光が前記陰極を通して見られる場合、前記陰極は透明か、またはほぼ透明である必要がある。そのような用途では、金属は薄く（好ましくは25nm未満）なければならないか、または、透明な導電性酸化物（例えばインジウム-スズ酸化物、インジウム-亜鉛酸化物）、またはこれらの材料の組み合わせを使用することができる。光学的に透明な陰極の、限定を意図しない、いくつかの例は、米国特許第5,776,623号により詳しく記載されている。EL発光を前記陰極から見ることができない場合、OLEDデバイスで有用であることが知られている任意の導電性材料を選択することができ、この導電性材料としては、アルミニウム、モリブデン、金、イリジウム、銀、マグネシウム等の金属、上記の透明導電性酸化物、またはこれらの組み合わせがある。望ましい材料は、低電圧で電子注入を促進し、効果的な安定性を有する。有用な陰極材料は、仕事関数の低い（< 4.0eV）金属、または金属合金を含むことが多い。陰極材料は、例えば、蒸発、スパッタリング、または化学蒸着によって堆積させることができる。
前記HILは、単一の材料または複数の材料の混合物で形成することができる。HILは、異なる組成のいくつかの層に分割することができる。正孔注入用材料は、次段の有機層の成膜特性を改善し、正孔輸送層への正孔の注入の促進に役立てることができる。正孔注入層での使用に適した材料には、米国特許第4,720,432号に記載されているポルフィリン化合物およびフタロシアニン化合物や、チオフェン含有化合物、ホスファジン化合物、および特定の芳香族アミン化合物があるが、これらに限定されない。HILは、金属酸化物（例えば、酸化モリブデン）、金属窒化物、金属炭化物、金属イオンと有機配位子の錯体、および、遷移金属イオンと有機配位子との錯体、等の無機化合物を含むことができる。前記正孔注入層での使用に適した材料には、米国特許第6,208,075号に記載されているようなプラズマ堆積フッ化炭素重合体（CFx）、米国特許第6,720,573号に記載されているような、特定のヘキサアザトリフェニレン誘導体（例えば、ヘキサシアノヘキサアザトリフェニレン）、またはF4TCNQのようなテトラシアノキノン誘導体がある。前記正孔注入層はまた、二つの要素で構成することができる。前記複合体には、ディピラジノ[2,3-f：2’,3’-h]キノキサリンヘキサカルボニトリルのような、強い酸化剤をドープした芳香族アミン化合物、F4TCNQ、またはFeCl3等がある。
前記HTLは、単一の有機材料若しくは無機材料、またはそれらの混合物から形成することができ、いくつかの層に分割することができる。前記正孔輸送層は、最も一般的には、第3級アリル・アミン、例えばベンジジンまたはカルバゾールを含むが、代わりに（または追加で）チオフェンまたは他の電子豊富な材料を含むことができる。EBLの材料（使用される場合）は、一般に、HTL材料と同一のグループから選択され、上層のLELよりもエネルギーが非常に高い（減少しにくい）電子伝導帯を持ち、それによって、余分の電子輸送に対する障壁を作る。
前記LELは、一般的には、ホスト材料と発光ドーパントとを含む。注入された正孔と電子とは、前記LELにおいて再結合する。ホストには、HTL材料、ETL材料、HTL材料とETL材料の混合物、または、正孔および電子の輸送を容易に行うことができる二極性材料がある。一重項発光のための一般的なホストの例には、アントラセン誘導体等の多環式芳香族化合物がある。三重項発光のための一般的なホストの例には、カルバゾール化合物および芳香族アミンがある。発光ドーパントは多種多様なものが知られており、電子/正孔の電荷注入によって生成される励起子を収穫することによって、所望の発光波長を生成するために使用される。多くの一般的な一重項発光ドーパントは芳香族有機化合物であるが、多くの一般的な三重項発光ドーパントはイリジウムまたは白金の金属錯体である。
前記ETLは、単一の有機材料若しくは無機材料、または有機材料若しくは無機材料の混合物から形成することができ、いくつかの層に分割することができる。一般的なETL材料には、Alq等の金属オキシン・キレート、BCP等のフェナントロリン誘導体、トリアゼン、ベンズイミダゾール、トリアゾール、オキサジアゾール、シラシクロペンタジエン誘導体等のシラン化合物、および、ボラン誘導体がある。HBL材料は、（使用する場合）一般に、ETL材料と同じ基から選択され、下層にあるLELよりもエネルギーが非常に低い（酸化されにくい）正孔伝導帯を有し、それにより、余分の正孔輸送に対する障壁を作る。
前記EILは、陰極とETLとの間の界面またはその近傍において還元性ドーパントを加えたETL材料を含むことができる。前記還元性ドーパントは、有機、無機、または金属錯体とすることができる。一般的な還元性ドーパントとしては、Cs等のアルカリ金属、またはアルカリ金属の化合物がある。前記EILは、アルミニウム等の陰極材料の堆積の際に還元性ドーパントを形成するアルカリまたはアルカリ金属の錯体、塩、または酸化物（例えば、リチウム・キノラート、LiF、CaO）がある。
＜OLED堆積＞
有機EL媒質材料を基板上に堆積させる方法は多数あり、例えば、溶液コーティング、蒸着、およびドナー・シートからの転写等があるが、これに限定されない。本願発明の特定の実施形態では、有機OLED層の少なくともいくつかは、蒸着手段、例えば、減圧環境における物理蒸着によって堆積される。いくつかの実施形態では、大部分またはすべての有機EL媒質層は、蒸着によって得ることができる。このようなOLED材料は、しばしば小分子OLED材料と呼ばれる。
蒸着装置として適したものには、多くのタイプがある。このような装置は、点源、線源、蒸気注入源、キャリア・ガス支援源（OVPD）等を使用する。いくつかの実施形態では、蒸気プルームは、後述するように、パターン化フォトレジスト構造全体で高低が制御された堆積を達成するために、高い指向性を持つことが好ましい。
＜OLEDデバイス/バックプレーン＞
何らかのパターン形成が目的である限り、本願発明の方法に基づいて製造することができるOLEDデバイスのタイプに特に制限はない。本願発明の方法は、特に、アクティブ・マトリクスOLED（AMOLED）およびパッシブマトリクスOLED（PMOLED）のようなフルカラーOLEDディスプレイに関連するが、OLED照明およびOLED看板の試作に使用することもできる。OLEDデバイス基板は、剛性でも可撓性でもよい。支持材としては、ガラス、ポリマ、セラミック、および金属、ならびに、それらの複合物または積層物があるが、これらに限定されない。
AMOLEDのバックプレーンは、多層構造が代表的な構造である、基板上に設けられた薄膜トランジスタ（TFT）回路に接続された、独立して駆動可能な第1（下部）電極のアレイを含む。前記TFTは、Si半導体、金属酸化物半導体、または有機半導体（OTFT）をベースとすることができる。前記半導体に加えて、絶縁体および導体が、トランジスタ、コンデンサ、配線等を形成する構造を調製するために使用される。これは、当該技術分野で周知である。
＜デバイスパターン形成＞
多くの有機デバイスでは、実質的に異なる機能を有する複数の層の間に効果的な界面（ヘテロ接合）を形成することは、デバイス性能に影響を与える重要な要素である。そのような界面の、限定を意図しない、いくつかの例には、以下のような接合がある。すなわち、正孔輸送層と発光層との間、または、電子輸送層と発光層、若しくは電子注入層と電子輸送層、若しくは電子注入層と陰極との間、有機半導体と誘電体層の間、または、有機半導体と電極との間、または、電子ドナー層と電子アクセプタ層との間の接合である。
図2は、効果的なヘテロ接合の形成を改善または保持するための方法に関する実施形態のフロー図を示す。ステップ101において、デバイス基板を第1のコーティング環境に設置する。前記第1のコーティング環境は、水蒸気や酸素のような不純物になる可能性のある物質の濃度が低い環境であり、例えば、機能層の蒸着のための減圧環境、または注意深く良好に制御された、他のコーティング方法に適した不活性ガス環境である。前記基板の構造は、目的とするデバイスに依って異なる。前記デバイスの基板は、支持体、例えば、OLEDバックプレーンに関して述べた上記材料を含むことができる。前記デバイス基板は、様々な機能部、例えば、導体、回路、誘電体、半導体、光学層等を持つ多層構造を含むことができる。このようなデバイスの、限定を意図しない、一つの例としてはOLEDデバイスがあるが、前記デバイスは、その他に、有機光電池、OTFT、タッチセンサ、化学センサ、バイオ電子デバイス若しくは医療デバイス、または、一つまたは複数の活性有機材料を使用する任意のデバイスがある。
ステップ103において、第1の有機機能層、例えば、活性有機材料を必要に応じて含むことができる層を基板上に堆積して、第1の中間構造を形成する。前記第1の有機機能層は、第1の機能を持つ。前記第1の機能としては、例えば、正孔輸送機能、または上記に挙げたデバイスにとって必要なその他の任意の機能（別の電荷の輸送、発光、絶縁、光学的機能、導電機能、半導電機能、受光機能等）を持つことができる。
ステップ105において、前記第1の中間構造は、前記第1の環境よりも高い濃度の不純物、例えば、水蒸気や酸素を持つ第1の処理環境に転送される。例えば、前記コーティングされた有機機能層は、取り外して、フォトリソグラフィ処理環境に送ることができるが、フォトレジストコーティング、現像、リフトオフ、ストリッピング、パターン化放射線露出等の間に、水および酸素を有機機能層から遮断しておくことは困難である。前記第1の処理環境において、前記第1の中間構造は、作用を受けて、第1の処理済み中間構造を形成する（ステップ107）。例えば、リフトオフ構造のようなフォトリソグラフィ構造が形成または除去されるか、またはその両方の作用を受けてもよい。
ステップ109において、前記第1の処理済み中間構造は、前記第1の処理環境よりも不純物（例えば、水蒸気または酸素）含有率が低い、第2のコーティング環境に転送される。次に、ステップ111において、第2の有機機能層が、第1の処理済み中間構造の上に堆積される。前記第2の有機機能層は、前記第1の有機機能層と同一の基本機能を持ち、例えば、両方とも正孔輸送層とすることができる。一実施形態では、前記第1および第2の有機機能層は異なる化学組成を持つ。一実施形態では、前記第1および第2の有機機能層は異なる化学組成を有するが、少なくとも一つの共通の材料を持つ。一実施形態では、前記第1および第2の有機機能層はほぼ同一の化学組成を持つが、前記二つの層の厚さが異なるようにすることができる。
ステップ113において、前記第2のコーティング環境、または同様の、低濃度の不純物コーティング環境におかれている間に、第3の有機機能層が、前記第2の有機機能層の上に堆積され、第2の中間構造を形成する。前記第2の有機機能層は、前記第3の有機機能層の堆積の前に、より含有率の高い不純物を有する環境（処理環境等）に露出されることはない。前記第3の有機機能層は、前記第1および第2の有機機能層とは異なる機能を持つ。例えば、前記第1および第2の有機機能層が正孔輸送機能を持つ場合、該第3の有機機能層は、発光機能または電子輸送機能を持つことができる。このようにして、正孔輸送層と、発光層または電子輸送層との間の重要なヘテロ接合が低不純物環境下で形成される。不純物または欠陥が存在する可能性がある場所は、デバイス性能に与える影響がより小さい、共通機能を有する層の間の界面になる。
一実施形態では、前記方法はさらにステップ115を含む。ステップ115において、第2の中間構造は、第2の処理環境に転送される。該第2の処理環境は、前記第2のコーティング環境よりも、高い含有濃度の、水蒸気または酸素等の不純物を有する。該第2の処理環境は、前記第1の処理環境と同一でも異なっていてもよい。前記第2の処理環境において、前記第2の中間構造は作用を受け、第2の処理済み中間構造を形成する（ステップ117）。
ステップ119において、前記第2の処理済み中間構造は、前記第1の処理環境よりも不純物（例えば、水蒸気または酸素）含有量が低い、第3のコーティング環境に転送される。次に、ステップ121において、第4の有機機能層が、前記第2の処理済み中間構造の上に堆積される。該第4の有機機能層は、前記第3の有機機能層と同一の基本機能を持ち、例えば、これ有機機能層は電子輸送層とすることができる。一実施形態では、前記第3および第4の有機機能層は、異なる化学組成を持つ。一実施形態では、前記第3および第4の有機機能層は異なる化学組成を有するが、少なくとも一つの共通の材料を持つ。一実施形態では、前記第3および第4の有機機能層は、略同一の化学組成を持つが、前記二つの有機機能層の厚さが異なるようにできる。
ステップ123において、前記第3のコーティング環境または類似の不純物濃度が低いコーティング環境において、第5の機能層が、前記第2の有機機能層の上に堆積され、第2の中間構造を形成する。前記第4の有機機能層は、前記第5の機能層の堆積の前により高濃度の不純物を有する環境（処理環境など）に露出されることはない。前記第5の機能層は、前記第1、第2、第3、および第4の有機機能層とは異なる機能を持つ。一実施形態では、前記第5の機能層は、金属または金属酸化物等の無機層にすることができる。一実施形態では、前記第5の機能層は、有機機能層、例えば、活性有機材料を含む有機機能層にすることができる。
OLEDデバイスを製造するために上記の方法を使用する実施形態を、図3A〜図3Hの断面図に示す。
図3Aは、支持体201（例えば、可撓性または非可撓性のガラス、プラスチック、またはセラミック）と、TFT層部202（配線材料、誘電体材料、および半導体材料の複数の層を含むことができる）と、第1の下部電極210と、第2の下部電極220と、第3の下部電極230と、電極分離誘電体203と、を持つOLED基板200またはバックプレーンの実施形態を示す。前記第1、第2、および第3の下部電極は、それぞれ、複数の下部電極からなる、第1、第2、および第3のアレイ内にある一つの下部電極を表し、各々がすべて独立して駆動可能である。すなわち、複数の下部電極からなる前記第1のアレイは、独立して駆動可能な複数の第1のOLEDデバイスからなる第1のアレイの一部を形成し、複数の下部電極からなる前記第2のアレイは、独立して駆動可能な複数の第2のOLEDデバイスからなる第2のアレイの一部を形成し、必要に応じて同様の構成が続く。図示していないが、前記電極分離誘電体は、多くの場合、前記下部電極の縁の上にかつ縁をわずかに覆って延在し、対応するOLEDデバイスの機能的拡散領域の境界画定に役立つことができる。本実施形態では、前記下部電極は陽極として機能する。本明細書に記載の一実施形態では、前記下部電極は陽極である。
図3Bでは、前記OLEDデバイスの基板は、第1のコーティング環境、例えば、減圧蒸着手段に置かれる。前記第1のコーティング環境では、共通する正孔輸送層（HTL）613が、前記基板上に堆積されて、第1の中間構造217を形成する。本実施形態においては、HTL 613は、第1の有機機能層であり、必要に応じて前記正孔輸送層と前記基板の間に、他の層、例えば、正孔注入層を設けることができる。図3Cでは、前記第1の中間構造は、第1の処理環境に転送され、ここで、第1のリフトオフ構造211が、例えば、フォトリソグラフィによって形成され、第1の処理済み中間構造219が形成される。第1のリフトオフ構造211は、前記第1の下部電極に対応する開口部215を持つ。本明細書に示す。一実施形態では、前記第1のリフトオフ構造211は、第1の材料層212と第1のパターン化フォトレジスト層213との二重層になっている。アンダーカット領域214が、層212に形成される。前記第1のリフトオフ構造211は、他の構成として、単層にするか、または三つ以上の層にすることができる。リフトオフ構造については、以下で詳述する。
図3Dでは、前記処理積みの第1の中間構造は、第2のコーティング環境に転送され、ここで、別の正孔輸送層614（第2の有機機能層）が堆積され、続いて、発光層615と電子輸送層617の堆積が行われ、第2の中間構造227が形成される。一実施形態では、正孔輸送層614は正孔輸送層613と略同一の材料を含む。層614、615'、および617'の部分が前記リフトオフ構造の上に堆積され、同時に、層614、615、および617の部分が、開口部215の中に、かつ正孔輸送層613の上に（正孔輸送層614が613と接触して）前記第1の下部電極と位置合わせされて堆積されている。
図3Eでは、前記第2の中間構造は、第2の処理環境に転送され、ここで、前記第1のリフトオフ構造が上側の層614、615'、および617'と一緒に除去されるが、パターン成形層614、615、および617は残り、パターン成形構造228を形成する。一実施形態では、除去は、第1の材料層212を溶解する溶媒を加えることによって行われるが、これは、パターン成形されたフォトレジストおよびパターン成形層613、614、615および617にオルトゴナルであり、これによって、前記第1のパターン化フォトレジスト213および上側の層の剥離（リフトオフ）を引き起こす。
図3Fでは、第2のリフトオフ構造が、パターン成形構造228の上に形成されており、該構造228は、第2の下部電極と位置合わせされた開口部225を持ち、第2の処理済み中間構造229を形成する。本明細書の本実施形態では、前記第2のリフトオフ構造221は、再度、第2の材料層222と第2のパターン化フォトレジスト層223との二重の層になっている。アンダーカット領域224は、層222内に形成される。第2のリフトオフ構造221は、代わりに、単層、または三つ以上の層にすることができる。第2のリフトオフ構造221を形成するために使用する材料および方法は、第1のリフトオフ構造211を形成するために使用するものと同一または異なることができる。
図3Gでは、図3Cから図3Eのステップが同じ様に繰り返されるが、第2および第3の下部電極と位置合わせされたパターン化OLED材を持つ、最終処理済み中間構造239を生成するために使用される。図3Gでは、正孔輸送層624および634の組成物は、それぞれ、614と同一または異なることができる。一実施形態において、前記組成物は、正孔輸送層614とほぼ同一とする。同様に、電子輸送層627および637の組成物は、それぞれ、電子輸送層617と同一または異なることができる。一実施形態において、前記組成物は、電子輸送層617とほぼ同一とする。一実施形態では、発光層625および627は、組成が、相互に、かつ、発光層615と異なり、各々が一つの機能デバイスの中で異なる色の光を発する。図示していないが、各有機EL媒質に固有の他の介在層である「スタック」を設けることができる。本実施形態では、各スタックの最上層は、電子輸送層である。
図3Hに示すように、前記最終処理済み中間構造は、最終コーティング環境に転送される。本実施形態では、共通電子輸送層647が、電子輸送層617、627、および637に接して設けられる。共通電子注入層648と共通陰極層649が、共通電子輸送層647の上に設けられ、アクティブ・マトリクスOLEDデバイス250を形成する。一実施形態では、電子輸送層647は、下にある電子輸送層617と同一の機能を持つ第4の有機機能層であり、電子輸送層617は、第3の有機機能層と考えることができる（層627および637も同様である）。共通電子輸送層647の組成物は、電子輸送層617、627、および637のいずれかと同一または異なることができる。一実施形態では、共通電子輸送層の組成物647は、電子輸送層617、627、および637の組成とほぼ同一である。共通電子注入層648または共通陰極層649は、第5の機能層と考えることができる。
上記一つの実施形態では、前記第1の有機機能層の表面に発生する可能性のある欠陥（水、酸素、フッ素ポリマまたはフッ素溶媒の処理から出た残渣による欠陥）は、すべて、内部の層にあるので、ヘテロ接合を保持している。ヘテロ接合の保護の必要性は、必ずしも特定の処理環境またはコーティング環境に関係せず、むしろ、前記第1の有機機能層上のフッ素ポリマ処理溶媒、または前記のような層を覆って残るフッ素ポリマ残渣による何らかの作用によって引き起こされる可能性がある。図2のフロー図の代わりに、むしろ、前記ステップは、A）第1の有機機能層をデバイス基板上に堆積させて、第1の中間構造を形成するステップと、B）前記第1の中間構造を処理し、第1の処理済み中間構造を形成するステップであって、前記処理は、前記第1の中間構造の上にフッ素ポリマをコーティングするステップと、引き続き、ほぼすべてのフッ素ポリマを、フッ素溶媒で除去するステップとを含むようなステップと、そして、C）前記第1の有機機能層の少なくとも一部の上に第2の有機機能層を堆積するステップであって、前記第1および第2の有機機能層は同一の機能を持つようなステップと、を含むことができる。ほぼすべての除去によって、フッ素ポリマフィルムの少量の残渣が依然として存在する可能性がある。残渣が残る場合、残留フッ素ポリマの膜は、厚さが2nm未満、あるいは1nm未満、あるいは、たった1または2層の単分子層にする必要がある。残留フッ素ポリマの膜は、連続または不連続な膜を形成する可能性がある。
一実施形態では、リフトオフのためのフォトレジスト構造（リフトオフ構造）を用いるのではなく、フォトレジスト構造を、処理環境内で形成し、例えば、アルゴンや酸素等のプラズマのようなドライエッチング、または、有機溶媒のような「湿式」エッチング等のエッチング・バリアとして用いることができる。
＜リフトオフ構造＞
前記リフトオフ構造は、リフトオフパターン形成処理において、「不要な」上層の活性材料（例えば、OLED材料）の分離を可能にする。一実施形態では、前記リフトオフ構造の少なくとも一部は、前記OLEDデバイスのアレイにオルトゴナルな溶媒内で可溶であり、この部分の溶解によって前記分離が可能になる。一実施形態では、前記リフトオフ構造は、略垂直な側壁形状（例えば、前記基板に対して90°±10°）、または好ましくは、アンダーカット側壁形状を持つ。前記アンダーカットは、側壁が適切なリフトオフ剤に対してブロックされないように前記側壁上に堆積するOLED材料の量を削減する。前記リフトオフ構造の厚さは、デバイスの特定の種類、目標とする寸法によって変わるが、一般的には、0. 1〜10μmの範囲内、または、0.2〜5μmの範囲内、または、0.5〜3μmの範囲にある。
前記リフトオフ構造は、リフトオフ構造の形成においてもその後に続く処理においても、下層のデバイス層を実際に損傷しないようにする必要がある。一実施形態では、前記リフトオフ構造は、一つまたは複数の下層のOLEDデバイス層と接触する、フッ化材料の層を含む。一実施形態では、前記フッ化材料は、感光性があり、放射線への露出および現像によって前記リフトオフ構造を形成することができる。このような材料は、ポジ型（放射線に露出された部分が現像時に除去される）、またはネガ型（放射線に露出されていない部分が現像時に除去される）にすることができる。感光性フッ化材料の、限定を意図しない例としては、米国特許出願第12/994,353号、14/113,408号、および14/291,692号に開示されているものが挙げられる。前記出願の内容は、引用によって本明細書に組み込まれることとする。一実施形態では、前記感光性フッ化材料は、フッ化溶媒、例えば、ハイドロフルオロエーテルから得られるネガ型フォトポリマである。一実施形態では、前記観光性フッ化フォトポリマは、一つまたは複数のフッ化溶媒、例えば、ヒドロフルオロエーテルを含む現像剤中で現像される。一実施形態では、感光性フッ化フォトポリマと共に使用されるリフトオフ剤には、フッ化溶媒、例えば、ハイドロフルオロエーテルがある。
単層リフトオフ構造において必要な感光性、側壁形状、およびオルトゴナル性を達成することは、困難を伴う場合がある。もう一つ別の実施形態では、前記リフトオフ構造は複数の層を含み、例えば、図３、および米国特許出願第12/864,407号に記載されている。前記米国特許出願第12/864,407号の内容は、引用によって組み込まれることとする。一実施形態では、フッ化分子固体またはフッ化ポリマ等のフッ化材料を含む材料層は、活性有機材料を含むデバイス基板上に設けることができる。前記フッ化材料は、蒸着（例えば、固体分子の場合）、または全フッ化溶媒（例えば、ハイドロフルオロエーテルまたは過フッ化溶媒があるが、これらに限定されない）によるコーティングをすることができる。この材料層は、多層リフトオフ構造のベースを形成し、下層のデバイス基板に対して化学的に不活性になるように設計される。この材料層には、いくつかのケースで下層のデバイスを損傷する可能性がある、光酸発生剤または反応基のような光活性素子は不要である。前記ベース層は、前記上層のフォトレジスト層（下記参照）への強度が非常に強くなる可能性のある放射線から前記下層のデバイスを保護するために、必要に応じて、光吸収材を含むことができる。その場合、前記光吸収材の前記ベース層への組み込みを、好ましくは、共有結合で、例えば、光吸収色素をフッ化ポリマへ付着させることによって行う。前記ベース層は、さらに、前述のような迅速なリフトオフを可能にするために、フッ化溶媒、または他のオルトゴナルな溶媒に容易に溶解するように設計される。
前記ベース層、例えば、フッ化材料層の上に、フォトレジスト層が、例えば、コーティング溶媒から、または積層によって、塗布される。前記フォトレジストは、従来の（ポジ型またはネガ型のトーンの）フォトレジストでよく、通常は、下層のデバイス基板に有害であるが、前記ベース層がそのような有害物質の浸透をブロックできる溶媒でコーティングされる、または前記溶媒で処理される。適切に露光され、かつ、必要に応じて加熱されたときに、前記フォトレジストは、何らかの変形を起こし、未露出のフォトレジストに比べ、溶解度が変化する。例えば、露光によって、溶解性を変化させるスイッチング基を活性化したり、架橋結合を誘導したり、分子鎖切断を引き起こしたりすることができる。前記フォトレジストは、下側ベース層が構造的完全性を少なくとも部分的にでも保持する限り、すなわち、下側ベース層がコーティング溶媒によって急速に溶解されない限り、必要に応じて、フッ化コーティング溶媒から得られるフッ化フォトレジストとすることができるこのようなフッ化フォトレジストは、一般的に良性であるが、いくつかの実施形態では、フォトレジストの光活性層から分離される追加の層によって、特別な保護を提供する。
二層のリフトオフ構造を形成する実施形態の処理フローを図4に示し、断面図を図5A〜図5Dに示す。このようなリフトオフ構造は、図3に記載した実施形態で使用することができる。ステップ301において、ベース層311が、デバイス基板310上に形成される。前記ベース層は、硬化、乾燥、表面処理等の後続の処理を適用される。ステップ303において、フォトレジスト層312がベース層311の上に形成される。前記フォトレジスト層はステップ305の前に乾燥処理または他の処理を適用され、ステップ305で、フォトレジスト層312は、放射線源313および介在フォトマスク314を用いて、パターン化放射線に露光される。これにより、露光済みフォトレジスト領域316のパターンと非露光フォトレジスト領域317の相補パターンとを有する、露光済みフォトレジスト層315が形成される。この場合、前記フォトレジストはネガ型トーンであるが、ポジ型トーンを代わりに使用することもできる。光パターン形成の他の方法を、必要に応じて用いることができる。例えば、投影露光、パターン形成レーザー露光等を用いることができる。
次に、ステップ307に示すように、露光済みフォトレジスト層は、現像剤（例えば、従来のフォトレジストを多量に使用する場合、水性アルカリ性現像剤）で現像される。本実施形態においては、前記現像剤は、非露光フォトレジスト領域316を除去して、フォトレジストパターンと被覆なしベース層318の第1のパターンを形成する。
ステップ309において、被覆なしベース層の前記第1のパターンは、例えば、ハイドロフルオロエーテル等のフッ化現像剤を用いて除去され、開口部320の第1のパターンを持つリフトオフ構造319を形成する。本実施形態では、前記ベース層の前記除去によって、アンダーカット領域321が形成される。上述のような機能性有機層の堆積後、前記構造体は、前記ベース層を溶解するリフトオフ剤に晒される。例えば、前記ベース層がフッ化材料である場合、前記リフトオフ剤は、これに限定されないが、ヒドロフルオロエーテルおよび全フッ化溶媒等のフッ化溶媒とすることができる。
上述の多くの実施形態では、フッ化されたフォトレジスト、またはフッ化されたベース層は、フッ化溶媒を使用してコーティングまたは処理（例えば、現像またはリフトオフ）することができる。特に有用なフッ化溶媒は、室温で全フッ化または高度にフッ化された液体の溶媒が挙げられ、該溶媒は、水および多くの有機溶媒との不混和性がある。これらの溶媒の中でも、ハイドロフルオロエーテル（HFE）が、非常に環境に優しい「グリーン」溶媒であることは、周知である。HFEは、解離HFEを含め、不燃性で、オゾン枯渇係数がゼロであり、PFCよりも地球温暖化係数が低く、人に対して非常に低い毒性を呈するので、好適な溶媒である。
容易に入手できるHFE、およびHFEの異性体混合物の例としては、以下がある。
メチル・ノナフルオロブチル・エーテルとメチル・ノナフルオロイソブチル・エーテル（HFE-7100）との異性体混合物、エチル・ノナフルオロブチル・エーテルとエチル・ノナフルオロイソブチル・エーテル（HFE-7200、別名ノベックTM7200）との異性体混合物、3-エトキシL、1,1,2,3,4,4,5,5,6,6,6-ドデカフルオロ-2-トリフルオロメチル-ヘキサン（HFE-7500TM、別名ノベックTM 7500）、1,1,1,2,3,3-ヘキサフルオロ-4-(1,1,2,3,3,3,-ヘキサフルオロプロポキシ)-ペンタン（HFE-7600、別名PF7600（出所：3M））、1-メトキシヘプタフルオロプロパン（HFE-7000）、1,1,1,2,2,3,4,5,5,5-デカフルオロ-3-メトキシ-4-トリフルオロメチルペンタン（HFE-7300、別名ノベックTM7300）、1,2-(1,1,2,2-テトラフルオロエトキシ)エタン（HFE-578E）、1,1,2,2-テトラフルオロエチル-1H,1H,5H-オクタフルオロペンチル・エーテル（HFE-6512）、1,1,2,2テトラフルオロエチル-2,2,2-トリフルオロエチル・エーテル（HFE-347E）、1,1,2,2-テトラフルオロエチル-2,2,3,3-テトラフルオロプロピル・エーテル（HFE-458E）、2,3,3,4,4-ペンタフルオロテトラヒドロ-5-メトキシ-2,5-ビス[1,2,2,2-テトラフルオロ-1-(トリフルオロメチル)エチル]-フラン（HFE-7700、別名ノベックTM7700）、1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-トリデカフルオロオクタン-プロピル・エーテル（TE6O-C3）、F(CF2)5OCH3、F(CF2)6OCH3、F(CF2)7OCH3、F(CF2)8OCH2CH2CH3、F(CF2)2O(CF2)4OCH2CH3、F(CF2)3OCF(CF3)CF2OCH3、(CF3)2N(CF2)3OCH3、(C3F7)2N(CF2)3OC3H7、
Figure 2017524228
 、
Figure 2017524228
 、および、
Figure 2017524228
 。
以下は、本願発明の限定を意図しない、いくつかの実施形態である。
１．多層有機デバイスのパターン形成方法であって、
a） 第1のコーティング環境にデバイス基板を設置するステップと、
b） 前記デバイス基板上に、第1の機能を持つ第1の有機機能層を堆積させて、第1の中間構造を形成するステップと、
c） 前記第1の中間構造を、前記第1のコーティング環境から、前記第1のコーティング環境よりも含有率の高い水蒸気や酸素を持つ第1の処理環境へ、移動させるステップと、
d） 前記第1の中間構造を、フッ化溶媒を含む第1の処理剤で処理して、第1の処理済み中間構造を形成するステップと、
e） 前記第1の処理済み中間構造を、前記第1の処理環境から、前記第1の処理環境よりも含有率の低い水蒸気や酸素を持つ第2のコーティング環境へ移動させるステップと、
f） 前記第1の機能を持つ第2の有機機能層を、前記第1の有機機能層の少なくとも一部の上に堆積させるステップと、
g） 前記第1の機能とは異なる第2の機能を持つ第3の有機機能層を、前記第2の有機機能層の上に堆積させて、第2の中間構造を形成するステップと
を含む
ことを特徴とする方法。
2. 第1の発光層が、前記第2および第3の有機機能層の間に設けられている
ことを特徴とする、実施形態1に記載の方法。
3. 前記第1の機能は、正孔輸送機能である
ことを特徴とする、実施形態1または2に記載の方法。
4. 前記第1の有機機能層は、第1の正孔輸送材料を含む
ことを特徴とする、実施形態3に記載の方法。
5. 前記第2の有機機能層は、第1の正孔輸送材料を含む
ことを特徴とする、実施形態4に記載の方法。
6. 前記第1および第2の有機機能層が略同一の化学組成を持つ
ことを特徴とする、実施形態5に記載の方法。
7. 前記第2の機能は、電子輸送機能である
ことを特徴とする、実施形態1〜6のいずれかに記載の方法。
8. 前記第3の有機機能層は、第1の電子輸送性材料を含む
ことを特徴とする、実施形態7に記載の方法。
9. 前記第1の機能は、電子輸送機能である
ことを特徴とする、実施形態1または2に記載の方法。
10. 前記第1の有機機能層は、第1の電子輸送性材料を含む
ことを特徴とする、実施形態9に記載の方法。
11. 前記第2の有機機能層は、第1の電子輸送性材料を含む
ことを特徴とする、実施形態10に記載の方法。
12. 前記第1および第2の有機機能層は、略同一の化学組成を有する
ことを特徴とする、実施形態1、2、および11のいずれかに記載の方法。
13. 前記第2の機能は、正孔輸送機能である
ことを特徴とする、実施形態1、2、および9〜12のいずれかに記載の方法。
14. 前記第3の有機機能層は、第1の正孔輸送性材料を含む
ことを特徴とする、実施形態13に記載の方法。
15. 前記第2の中間構造を、前記第2のコーティング環境から、前記第2の環境よりも水蒸気または酸素の含有率が高い、第2の処理環境へ移動させるステップと、
前記第2の中間構造を、フッ化溶媒を含む第2の処理剤で処理して、第2の処理済み中間構造を形成するステップと、
前記第2の処理済み中間構造を、前記第2の処理環境から、前記第2の処理環境よりも水蒸気または酸素の含有率が低い、第3のコーティング環境へ移動させるステップと、
前記第2の機能を持つ第4の有機機能層を、前記第3の有機機能層の少なくとも一部の上に堆積させるステップと、をさらに含む
ことを特徴とする、実施形態1〜14のいずれかに記載の方法。
16. 前記第4の有機機能層は、前記第3の有機機能層で使用される材料と同一である、少なくとも一つの材料を含む
ことを特徴とする、実施形態15に記載の方法。
17. 前記第3および第4の有機機能層は、略同一の組成を有する
ことを特徴とする、実施形態16に記載の方法。
18. 前記第2の機能とは異なる第3の機能を持つ、第5の機能層を前記第4の有機機能層の上に、さらに堆積させるステップを含む
ことを特徴とする、実施形態15〜17のいずれかに記載の方法。
19. 前記第3の機能は、電子注入、または電流導通機能である
ことを特徴とする、実施形態18に記載の方法。
20. 少なくとも一つの処理環境において、リフトオフ構造を形成、または除去する
ことを特徴とする、実施形態1〜19のいずれかに記載の方法。
21. 前記コーティング環境の少なくとも一つは、一つまたは複数の有機機能層を蒸着するために使用される、減圧環境である
ことを特徴とする、実施形態1〜20のいずれかに記載の方法。
22. 少なくとも一つの処理済み中間構造を、必要に応じて減圧して、50℃〜150℃の範囲の温度で加熱するステップを、別の機能層を堆積させるステップの前に、さらに含む
ことを特徴とする、実施形態1〜21のいずれかに記載の方法。
23. 有機デバイスのパターン形成方法であって、
a） 第1の機能を持つ第1の有機機能層を、デバイス基板上に堆積させて、第1の中間構造を形成するステップと、
b） 前記第1の中間構造を処理して、第1の処理済み中間構造を形成するプロセスを実行するステップであって、
前記第1の中間構造にフッ素ポリマをコーティングするステップと、次に、前記フッ素ポリマを、フッ化溶媒を含む第1の処理剤中で溶解するステップと、を含むステップと、
c） 前記第1の有機機能層の少なくとも一部の上に、前記第1の機能を持つ第2の有機機能層を堆積させるステップと、を含む
ことを特徴とする方法。
24. 前記第2の有機機能層の上に、前記第1の機能とは異なる第2の機能を有する第3の有機機能層を堆積させて、第2の中間構造を形成するステップを、さらに含む
ことを特徴とする、実施形態23に記載の方法。
25. 前記プロセスを実行するステップは、前記第1または第2の有機機能層のパターン形成ステップを含む
ことを特徴とする、実施形態23または14に記載の方法。
26. 前記プロセスを実行するステップの少なくとも一部は、前記第1または第2の有機機能層を堆積させるために使用される環境よりも含有濃度が高い水蒸気または酸素を含む環境で実行される
ことを特徴とする、実施形態23〜25のいずれかに記載の方法。
27. 前記第1の機能は、正孔輸送機能である
ことを特徴とする、実施形態23〜26のいずれかに記載の方法。
28. 前記第1の機能は、電子輸送または正孔ブロック機能である
ことを特徴する、実施形態23〜26のいずれかに記載の方法。
29. 前記第1および第2の有機機能層が略同一の化学組成を有する
ことを特徴する、実施形態23〜28のいずれかに記載の方法。
30. 前記第2の有機機能層の上および前記任意の第3の有機機能層の上に、導電性材料を設けるステップを、さらに含む
ことを特徴する、実施形態22〜29のいずれかに記載の方法。
31. 前記導電性材料は、OLEDデバイス内の陰極または陽極である
ことを特徴する、実施形態30に記載の方法。
32. 前記第2および第3の有機機能層の間に設けられた発光層を、さらに含む
ことを特徴する、実施形態31に記載の方法。
33. 前記OLEDデバイスは、前記第2の有機機能層を持っていないOLEDデバイスに比べて相対的に輝度効率が向上している
ことを特徴する、実施形態31または32に記載の方法。
34. 前記OLEDデバイスは、前記第2の有機機能層を持っていないOLEDデバイスに比べて相対的に寿命が長い
ことを特徴する、実施形態31または32に記載の方法。
35. 前記有機デバイスは、前記第1および第2の有機機能層の間にフッ素ポリマ残渣を含む
ことを特徴する、実施形態23〜34のいずれかに記載の方法。
36. 前記第1の有機機能層の上部は、酸化によって変形されており、水蒸気または前記フッ化溶媒と接触されている
ことを特徴する、実施形態23〜35のいずれかに記載の方法。
37. 第1の機能を有する第1の有機機能層と、
前記第1の機能を持ち、前記第1の有機機能層の少なくとも一部の上に設けられた第2の有機機能層と、
前記第1および第2の有機機能層の間に配置されたフッ化ポリマと、を有し、
前記フッ化ポリマは、2nm未満の厚さを持つ、連続する、または不連続な膜を形成する
ことを特徴する、有機デバイス。
38. 前記フッ化ポリマは、一つまたは二つの単分子層の厚さである
ことを特徴する、実施形態37に記載の有機デバイス。
39. 前記デバイスがOLEDデバイスである
ことを特徴する、実施形態37または38に記載の有機デバイス。
＜実施例＞
いくつかの単純なOLEDデバイスを、1nmのモリブデン酸化物をITO陽極上に蒸着させることにより調製し、次に、60nmのNPBを蒸着した。この時点で処理を分けた。サンプル1は、グローブボックス内に窒素下で1時間保管、次に、65nmのAlqと、0.5 nmのLiFと、100nmのAlを堆積させて、当デバイスを完成させた。サンプル2は、サンプル1と似ているが、前記グローブボックス内で1時間保管する前に、ハイドロフルオロエーテルのリフトオフ溶媒で処理した点が異なる。サンプル3は、サンプル1と似ているが、前記窒素のグローブボックス内で保管するのではなく、実験室の周囲環境（大気、未制御の湿度）に移した点が異なる。サンプル4は、サンプル3と似ているが、サンプル4を実験室の周囲環境に移す前に、解離ハイドロフルオロエーテルのリフトオフ溶媒で処理した点が異なる。サンプル5は、サンプル2と似ているが、ハイドロフルオロエーテルで処理する前に、高い溶解度を持つフッ素ポリマでコーティングした点が異なる。該フッ素ポリマは、フッ素含有ペンダントアルキル基および非フッ素含有ペンダントアルキル基を有する、約12重量％のメタクリル酸系フッ素ポリマで、ハイドロフルオロエーテル溶媒を含む組成物をコーティングする処理から調製した。該フッ素ポリマのフッ素含有率は約49重量％であった。サンプル6は、サンプル5と似ているが、前記Alqの堆積の前に、10nmのNPBを蒸着した点が異なる。サンプル7は、サンプル4と似ているが、ハイドロフルオロエーテルで処理する前に、高い溶解度を持つフッ素ポリマでコーティングした点が異なる。サンプル8は、サンプル7と似ているが、前記Alqを堆積する前に、10nmのNPBを蒸着した点が異なる。
表1は、20mA/cm2での輝度効率（Lum. Eff.）をCd/Aで示し、かつ、50mA/cm2で動作した時に正規化輝度が元の輝度の50％に低下する時間（t50）を単位時間（h）で示す。
Figure 2017524228
上記データは、二つのことを示している。サンプル1〜4を見ると、周囲での露光およびHFE処理の両方が、輝度効率のわずかな減少を示している。より重大な効果は、サンプルが、フッ素ポリマでコーティングされているときの発光効率や寿命に見られる。フッ素ポリマ・コーティングは、HFE処理後には隠れているが、該コーティングされたフッ素ポリマは、これらの試験における少量の残渣に隠れて残っていると考えられる。本明細書で報告していない試験では、有機基板上のフッ素ポリマ残留物の厚さは、一つまたは二つの単分子層と同じ程度の薄さである。洗浄剤（異性体HFE、HFEと極性溶媒の混合物）の選択によっては、このような残留物を除去することができるが、上記でわかることは、単純にHTL材料（NPB）からなる第2の層を備えることが、輝度効率を大きく回復し、寿命を大幅に伸ばしていることである。次にわかることは、前記リフトオフHFE溶媒よりフッ素の重量含有率の低い、非解離HFE溶媒による処理は、NPB追加と合わせて、寿命（t50>80 hour）と輝度効率とを、実験上の不確実性はあるが、十分に回復している。
10 OLEDデバイス
11 陽極
12 正孔注入層（HIL）
13 正孔輸送層（HTL）
14 電子ブロック層（EBL）
15 発光層（LEL）
16 正孔ブロック層（HBL）
17 電子輸送層（ETL）
18 電子注入層（EIL）
19 陰極
20 有機EL媒質
101 デバイス基板を第1のコーティング環境に設置
103 第1の有機機能層を堆積して第1の中間構造を形成
105 第1の中間構造を第1の処理環境へ転送
107 第1の処理済み中間構造を形成
109 第1の処理済み中間構造を第2のコーティング環境に転送
111 第2の有機機能層を第1の処理済み中間構造の上に堆積
113 第3の有機機能層を第2の有機機能層の上に堆積して第2の中間構造を形成
115 第2の中間構造を第2の処理環境へ転送
117 第2の処理済み中間構造を形成
119 第2の処理済み中間構造を第3のコーティング環境に転送
121 第4の有機機能層を第3の有機機能層の上に堆積
123 第5の機能層を第4の有機機能層の上に堆積
200 OLED基板
201 支持体
202 TFT層部
203 電極分離誘電体
210 第1の下部電極
211 第1のリフトオフ構造
212 第1の材料層
213 第1のパターン化フォトレジスト層
214 アンダーカット領域
215 開口部
217 第1の中間構造
219 第1の処理済み中間構造
220 第2の下部電極
221 第2のリフトオフ構造
222 第2の材料層
223 第2のパターン化フォトレジスト層
224 アンダーカット領域
225 開口部
227 第2の中間構造
228 パターン化構造
229 第2の処理済み中間層
230 第3の下部電極
239 最終処理済み中間構造
250 アクティブ・マトリクスOLEDデバイス
301 ベース層形成ステップ
303 フォトレジスト層形成ステップ
305 フォトレジスト層露光ステップ
307 露光済みフォトレジスト層の現像ステップ
309 未被覆ベース層の第1パターン除去ステップ
310 デバイス基板
311 ベース層
312 フォトレジスト層
313 放射線源
314 フォトマスク
315 露光済みフォトレジスト層
316 露光済みフォトレジスト領域のパターン
317 非露光フォトレジスト領域のパターン
318 被覆なしベース層の第1のパターン
319 リフトオフ構造
320 開口部の第1のパターン
321 アンダーカット領域
613 共通の正孔輸送層
614 正孔輸送層
615 発光層
617 電子輸送層
624 正孔輸送層
625 発光層
627 電子輸送層
634 正孔輸送層
635 発光層
637 電子輸送層
647 共通の電子輸送層
648 共通の電子注入層
649 共通の陰極

Claims (17)

  1. 有機デバイスのパターン形成の方法であって、
    a） 第1の機能を持つ第1の有機機能層を、デバイス基板上に堆積させて、第1の中間構造を形成するステップと、
    b） 前記第1の中間構造を処理して、第1の処理済み中間構造を形成するプロセスを実行するステップであって、
    前記第1の中間構造の上にフッ素ポリマをコーティングするステップと、次に、前記フッ素ポリマを、フッ化溶媒を含む処理剤中で溶解するステップとを含む、ステップと、
    c） 前記第1の有機機能層の少なくとも一部の上に、前記第1の機能を持つ第2の有機機能層を堆積させるステップと、を含む
    ことを特徴とする方法。
  2. 前記第2の有機機能層の上に、前記第1の機能とは異なる第2の機能を有する第3の有機機能層を堆積させて、第2の中間構造を形成するステップを、さらに含む
    ことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  3. 前記第3の有機機能層の上に、導電性材料を載せるステップを、さらに含む
    ことを特徴する、請求項2に記載の方法。
  4. 前記第2および第3の有機機能層の間に発光層を形成するステップをさらに含む
    ことを特徴する、請求項3に記載の方法。
  5. 前記有機デバイスがOLEDデバイスである
    ことを特徴する、請求項1に記載の方法。
  6. 前記OLEDデバイスは、前記第2の有機機能層を持っていないOLEDデバイスに比べて相対的に輝度効率または寿命が向上している
    ことを特徴する、請求項5に記載の方法。
  7. 前記プロセスを実行するステップは、前記第1または第2の有機機能層のパターンを形成するステップを含む
    ことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  8. 前記プロセスを実行するステップの少なくとも一部は、前記第1または第2の有機機能層を堆積させるために使用される環境よりも含有濃度が高い水蒸気または酸素を有する環境で実行される
    ことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  9. 前記第1の機能は、正孔輸送機能である
    ことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  10. 前記第1の機能は、電子輸送または正孔ブロック機能である
    ことを特徴する、請求項1に記載の方法。
  11. 前記第1および第2の有機機能層が略同一の化学組成を持つ
    ことを特徴する、請求項1に記載の方法。
  12. 前記有機デバイスは、前記第1および第2の有機機能層の間にフッ素ポリマの残渣を含む
    ことを特徴する、請求項1に記載の方法。
  13. 前記第1の有機機能層の上部は、酸化によって変形されて、水蒸気または前記フッ化溶媒と接触する
    ことを特徴する、請求項1に記載の方法。
  14. 第1の機能を有する第1の有機機能層と、
    前記第1の機能を持ち、前記第1の有機機能層の少なくとも一部の上に設けられた、第2の有機機能層と、
    前記第1の有機機能層と第2の有機機能層との間に配置されたフッ化ポリマと、を有し、
    前記フッ化ポリマは、2nm未満の厚さを持つ連続する膜または不連続な膜を形成する
    ことを特徴する、有機デバイス。
  15. 前記フッ化ポリマは、一つまたは二つの単分子層の厚さである
    ことを特徴する、請求項14に記載の有機デバイス。
  16. 前記デバイスがOLEDデバイスであり、前記第1の機能は、正孔輸送機能、または、電子輸送機能若しくは正孔ブロック機能である
    ことを特徴とする、請求項14に記載の有機デバイス。
  17. 前記第1および第2の有機機能層は、低分子材料である
    ことを特徴とする、請求項14に記載の有機デバイス。
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