JP3845294B2 - 有機ｌｅｄの製造方法 - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
- Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般には有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）の製造方法に関し、特に、有機材料または水に対して可溶性の材料を溶解するために、吹き付けられる流体を使用し、そして溶解した有機材料または水に対して可溶性の材料を吸い上げてそれをパターン化するために、バキューム・システムなどのベント（エアー・ベント）・システム（またはポンピング・システム）を使用する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＬＥＤ(organic light emitting diode)は、２電極間に挟まれたルミネセンス特性を持つ有機薄膜（フィルム）を含む。２ボルトから１０ボルトの間の電圧を印加している間、ホールがアノードから注入され、そして電子がカソードからそのルミネセンス有機薄膜に注入される。外部電界によって生成されるポテンシャルがそのキャリアを動かす要因となり、そしてその薄膜内で再結合する。電子とホールのペアの再結合によって放たれるエネルギーの一部は、ルミネセンス（特性を持つ）分子を単一励起状態の分子に励起する。単一励起状態の分子が基底状態に落ちるときに、ルミネセンスをもたらす光子の形成において、ある割合のエネルギーが放出される。これが有機ＬＥＤのルミネセンス・メカニズムである。典型的に、可動性チャージのモデルがエネルギー・バンドのモデルである。しかし、あるバンド幅を持つ金属または半導体材料と異なり、有機材料のエネルギー・バンドは、電子およびホールによって形成される連続したエネルギー・バンドとみなせる。そのようなモデルを応用することで、電極からの注入チャージ後のエネルギー・バンドのギャップでの再結合によって放出される光子のプロセスが、容易に導入される。
【０００３】
図１に、従来の有機ＬＥＤを製造するための方法のフローチャートを示す。透明基板が用意される。ステップＳ１００において、その透明基板上にアノードのような多数のストリップ（細片）が形成される。そのアノードの材料は、ＩＴＯ(indium tin oxide)を含む。ステップＳ１０２において、有機ルミネセンス層 (organic luminescent layer)、ホール伝達層、ホール注入層、電子伝達層および電子注入層からなる多層構造を形成するために、全体的なコーティング・プロセスが実行される。有機ＬＥＤの多層構造が水分を容易に吸収する特性を持つので、その多層構造をカプセル化する前にパターン・プロセスが要求される（Ｓ１０４）。パターン・プロセスは、基板上のＬＥＤの境界を定めるように、ＬＥＤ間の多層構造の一部を除去するのを含む。続いて、親水性の多層構造が、カプセル化材料を用いてラップされる。このようにして、装置の電子性能に悪影響を及ぼす水および酸素分子の浸透が防止される。
【０００４】
さらに図１を参照すると、ステップＳ１０６において、カソードのような複数のストリップがルミネセンス層上に形成される。このようにして、有機ＬＥＤアレイが形成される。有機ＬＥＤアレイの完成後、ステップＳ１０８においてカプセル化プロセスが実行され、Ｓ１１０で示されるダイ・カットのステップが続いて、その基板が複数の有機ＬＥＤにカットされる。
【０００５】
ステップＳ１０４において、多層構造除去の従来の方法には、有機ＬＥＤのエッジ上の不要な多層構造を除去するように、透明基板のエッジをコットンなどのツールを使用しながらぬぐい取ったり、あるいはレーザーを使用しながらそのエッジを除去したりすることが含まれる。代替として、パターン化された有機ルミネセンス層およびホール伝達層を形成するため、基板上にマスク・プロセスが実行される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
マニュアルまたはレーザによるエッジ除去およびマスク・プロセスには欠点がある。マニュアルによるエッジ除去は多くの労力および労賃がかかり、大量生産を達成しえない。レーザによるエッジ除去およびマスク・プロセスは、高い製造コストの問題を抱える。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、多くの労力および労賃がかからず、大量生産に適し、そして製造コストの低減が可能となる有機ＬＥＤの製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、有機ルミネセンス層、ホール伝達層、ホール注入層、電子伝達層および電子注入層からなる多層構造から除去されるべき、有機または水に対して可溶性の材料を溶解する流体を吹き付けるノズルを使用する。続いて、溶解した材料は排出ないし吸引除去される。このようにして、多層構造のパターンニングがなされる。パターンニング後、酸素および水の分子を隔離するべく、有機ルミネセンス層、ホール伝達層、ホール注入層、電子伝達層および電子注入層からなる多層構造をラップするようにカプセル化ステップが実行される。酸素および水の分子と反応するカソードの確率が低くなり、装置の寿命が効果的に改善される。
【０００９】
ノズルから吹き付けられる流体を用いて除去されるべき材料は、有機ルミネセンス層、ホール伝達層、ホール注入層、電子伝達層および電子注入層に限定されない。ノズルから吹き付けられる流体は、他の有機または水に対して可溶性の材料をも溶解するために適用され得る。
【００１０】
上記一般的な記述および以下の詳細な記述の双方は、典型的ないし注釈的にすぎず、本発明を制限するものではない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
有機ルミネセンス層、ホール伝達層、ホール注入層、電子伝達層および電子注入層からなる多層構造を除去する従来の方法は、ツールを用いて透明基板のエッジを除去することを含む。また代替として、レーザによるエッジ除去またはマスク・プロセスが適用される。この発明においては、有機ルミネセンス層およびホール伝達層を溶解する(dissolve)ためにノズルから吹き付けられる流体が使用され、続いてその上に実行されるパターン・プロセスを達成するために排出（ベント）ないし吸引（真空）除去される。
【００１２】
図２〜図６に、本発明による有機ＬＥＤ製造の一実施形態を示す。図２において、透明基板２００、例えばガラス基板が用意される。透明基板２００上にアノード２０２が形成される。アノード２０２を形成する方法は、透明基板２００上にＩＴＯ層をスパッタリングすることを含み、多数のストリップを持つアノード２０２を形成するためにＩＴＯ層上に実行されるパターン・プロセスが続く。さらに、（図２に示されるように）電極リード２１０が透明基板２００上に随意形成される。電極リード２１０を形成するための方法は、ＩＴＯ層をスパッタリングおよびパターンニングすることを含む。
【００１３】
上記アノード２０２は、各種製品の要求に合うように直接パターン化される導電性回路である。アノード２０２は、多数のストリップのように配置される必要はない。
【００１４】
図３において、ホール伝達層２０４ａおよび有機ルミネセンス層２０４ｂが透明基板２００上全体に形成される。ホール伝達層２０４ａおよび有機ルミネセンス層２０４ｂは、ＳＯＣ(spin on coating) によって形成される。有機ルミネセンス層２０４ｂを形成するための材料には、ＰＡ、Ｐａｎ、ＰＰＰまたはＰＰＶが含まれる。また、ホール伝達層２０４ａおよび有機ルミネセンス層２０４ｂに加えて、ホール注入層（ＨＩＬ）、電子伝達層（ＥＴＬ）および電子注入層（ＥＩＬ）を含む層が、透明基板２００上に形成される。本実施形態は、その範囲を限定しない一例として、有機ルミネセンス層２０４ｂおよびホール伝達層２０４ａの構造を採用する。
【００１５】
図４において、ホール伝達層２０４ａおよび有機ルミネセンス層２０４ｂの一部が、アノード２０２および電極２１０を露出するように除去される。その除去方法は、ノズルからの流体をそこに吹き付けて圧力を加えることを含む。流体は、ホール伝達層２０４ａおよび有機ルミネセンス層２０４ｂの双方がそこで溶けるように選択される。流体の物理的な力によって、ホール伝達層２０４ａおよび有機ルミネセンス層２０４ｂがパターン化される。これにより、自動大量生産に適用可能となり、そして製造コストが低減される。
【００１６】
上記実施形態は、一例としてホール伝達層２０４ａおよび有機ルミネセンス層２０４ｂを使用する。しかし、これら２つの層に加えて、ホール注入層、電子伝達層および電子注入層（有機材料または水に対して可溶性の材料からなる）が、特定の要求に応じてアノードとカソードとの間に形成される。これら追加の層の除去方法も、ノズルから流体を吹き付けることを含む。さらに、その除去方法は、有機ルミネセンス層、ホール伝達層、ホール注入層、電子伝達層および電子注入層に加えて、基板上のいずれかの位置に適用される。
【００１７】
図５において、カソード２０６がパターンニング後に形成される。カソード２０６を形成する方法は、金属層をスパッタリングまたはデポジットすることを含み、続いてカソード２０６の多数のストリップにパターン化される。カソード２０６は、有機ルミネセンス層２０４ｂ上を横切り、そして電極リード２１０に電気的に接続する両端を持つ。なお、カソード２０６のパターンは、多数のストリップのみに制限されない。
【００１８】
図６において、ホール伝達層２０４ａおよび有機ルミネセンス層２０４ｂをラップしてそれらを酸素および水分子の浸透から保護するように、カプセル化ステップが実行される。その装置パッケージの信頼性がさらに高まる。
【００１９】
上記によれば、有機ＬＥＤを製造する方法は、少なくとも次の長所を含む。
（１）有機ルミネセンス層、ホール伝達層、ホール注入層、電子伝達層および電子注入層を含む多層構造の一部を溶解するために流体が使用され、続いて排出ないし吸引によってそれらが除去される。このようにして有機ＬＥＤが自動的に大量生産される。
（２）有機ルミネセンス層、ホール伝達層、ホール注入層、電子伝達層および電子注入層の多層構造を除去するために流体がノズルから吹き付けられる。この方法では、製造コストがかなり低減される。
【００２０】
ここに開示された本発明の詳細および事例を考慮することにより当業者にとって本発明の他の実施形態が明らかとなろう。その詳細および例は例示としてのみ考慮されるべきであり、本発明自体の範囲および思想は特許請求の範囲によって示される。
【００２１】
【発明の効果】
以上のことから明らかなように、本発明によれば、多くの労力および労賃がかからず、大量生産に適し、そして製造コストの低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】有機ＬＥＤを形成するための従来のプロセスを示す図である。
【図２】本発明の一実施形態における有機ＬＥＤを製造するためのプロセスを示す図である。
【図３】同有機ＬＥＤを製造するためのプロセスを示す図である。
【図４】同有機ＬＥＤを製造するためのプロセスを示す図である。
【図５】同有機ＬＥＤを製造するためのプロセスを示す図である。
【図６】同有機ＬＥＤを製造するためのプロセスを示す図である。
【符号の説明】
２００ 透明基板
２０２ アノード
２０４ａ ホール伝達層
２０４ｂ 有機ルミネセンス層
２０６ カソード
２１０ 電極リード
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般には有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）の製造方法に関し、特に、有機材料または水に対して可溶性の材料を溶解するために、吹き付けられる流体を使用し、そして溶解した有機材料または水に対して可溶性の材料を吸い上げてそれをパターン化するために、バキューム・システムなどのベント（エアー・ベント）・システム（またはポンピング・システム）を使用する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＬＥＤ(organic light emitting diode)は、２電極間に挟まれたルミネセンス特性を持つ有機薄膜（フィルム）を含む。２ボルトから１０ボルトの間の電圧を印加している間、ホールがアノードから注入され、そして電子がカソードからそのルミネセンス有機薄膜に注入される。外部電界によって生成されるポテンシャルがそのキャリアを動かす要因となり、そしてその薄膜内で再結合する。電子とホールのペアの再結合によって放たれるエネルギーの一部は、ルミネセンス（特性を持つ）分子を単一励起状態の分子に励起する。単一励起状態の分子が基底状態に落ちるときに、ルミネセンスをもたらす光子の形成において、ある割合のエネルギーが放出される。これが有機ＬＥＤのルミネセンス・メカニズムである。典型的に、可動性チャージのモデルがエネルギー・バンドのモデルである。しかし、あるバンド幅を持つ金属または半導体材料と異なり、有機材料のエネルギー・バンドは、電子およびホールによって形成される連続したエネルギー・バンドとみなせる。そのようなモデルを応用することで、電極からの注入チャージ後のエネルギー・バンドのギャップでの再結合によって放出される光子のプロセスが、容易に導入される。
【０００３】
図１に、従来の有機ＬＥＤを製造するための方法のフローチャートを示す。透明基板が用意される。ステップＳ１００において、その透明基板上にアノードのような多数のストリップ（細片）が形成される。そのアノードの材料は、ＩＴＯ(indium tin oxide)を含む。ステップＳ１０２において、有機ルミネセンス層 (organic luminescent layer)、ホール伝達層、ホール注入層、電子伝達層および電子注入層からなる多層構造を形成するために、全体的なコーティング・プロセスが実行される。有機ＬＥＤの多層構造が水分を容易に吸収する特性を持つので、その多層構造をカプセル化する前にパターン・プロセスが要求される（Ｓ１０４）。パターン・プロセスは、基板上のＬＥＤの境界を定めるように、ＬＥＤ間の多層構造の一部を除去するのを含む。続いて、親水性の多層構造が、カプセル化材料を用いてラップされる。このようにして、装置の電子性能に悪影響を及ぼす水および酸素分子の浸透が防止される。
【０００４】
さらに図１を参照すると、ステップＳ１０６において、カソードのような複数のストリップがルミネセンス層上に形成される。このようにして、有機ＬＥＤアレイが形成される。有機ＬＥＤアレイの完成後、ステップＳ１０８においてカプセル化プロセスが実行され、Ｓ１１０で示されるダイ・カットのステップが続いて、その基板が複数の有機ＬＥＤにカットされる。
【０００５】
ステップＳ１０４において、多層構造除去の従来の方法には、有機ＬＥＤのエッジ上の不要な多層構造を除去するように、透明基板のエッジをコットンなどのツールを使用しながらぬぐい取ったり、あるいはレーザーを使用しながらそのエッジを除去したりすることが含まれる。代替として、パターン化された有機ルミネセンス層およびホール伝達層を形成するため、基板上にマスク・プロセスが実行される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
マニュアルまたはレーザによるエッジ除去およびマスク・プロセスには欠点がある。マニュアルによるエッジ除去は多くの労力および労賃がかかり、大量生産を達成しえない。レーザによるエッジ除去およびマスク・プロセスは、高い製造コストの問題を抱える。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、多くの労力および労賃がかからず、大量生産に適し、そして製造コストの低減が可能となる有機ＬＥＤの製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、有機ルミネセンス層、ホール伝達層、ホール注入層、電子伝達層および電子注入層からなる多層構造から除去されるべき、有機または水に対して可溶性の材料を溶解する流体を吹き付けるノズルを使用する。続いて、溶解した材料は排出ないし吸引除去される。このようにして、多層構造のパターンニングがなされる。パターンニング後、酸素および水の分子を隔離するべく、有機ルミネセンス層、ホール伝達層、ホール注入層、電子伝達層および電子注入層からなる多層構造をラップするようにカプセル化ステップが実行される。酸素および水の分子と反応するカソードの確率が低くなり、装置の寿命が効果的に改善される。
【０００９】
ノズルから吹き付けられる流体を用いて除去されるべき材料は、有機ルミネセンス層、ホール伝達層、ホール注入層、電子伝達層および電子注入層に限定されない。ノズルから吹き付けられる流体は、他の有機または水に対して可溶性の材料をも溶解するために適用され得る。
【００１０】
上記一般的な記述および以下の詳細な記述の双方は、典型的ないし注釈的にすぎず、本発明を制限するものではない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
有機ルミネセンス層、ホール伝達層、ホール注入層、電子伝達層および電子注入層からなる多層構造を除去する従来の方法は、ツールを用いて透明基板のエッジを除去することを含む。また代替として、レーザによるエッジ除去またはマスク・プロセスが適用される。この発明においては、有機ルミネセンス層およびホール伝達層を溶解する(dissolve)ためにノズルから吹き付けられる流体が使用され、続いてその上に実行されるパターン・プロセスを達成するために排出（ベント）ないし吸引（真空）除去される。
【００１２】
図２〜図６に、本発明による有機ＬＥＤ製造の一実施形態を示す。図２において、透明基板２００、例えばガラス基板が用意される。透明基板２００上にアノード２０２が形成される。アノード２０２を形成する方法は、透明基板２００上にＩＴＯ層をスパッタリングすることを含み、多数のストリップを持つアノード２０２を形成するためにＩＴＯ層上に実行されるパターン・プロセスが続く。さらに、（図２に示されるように）電極リード２１０が透明基板２００上に随意形成される。電極リード２１０を形成するための方法は、ＩＴＯ層をスパッタリングおよびパターンニングすることを含む。
【００１３】
上記アノード２０２は、各種製品の要求に合うように直接パターン化される導電性回路である。アノード２０２は、多数のストリップのように配置される必要はない。
【００１４】
図３において、ホール伝達層２０４ａおよび有機ルミネセンス層２０４ｂが透明基板２００上全体に形成される。ホール伝達層２０４ａおよび有機ルミネセンス層２０４ｂは、ＳＯＣ(spin on coating) によって形成される。有機ルミネセンス層２０４ｂを形成するための材料には、ＰＡ、Ｐａｎ、ＰＰＰまたはＰＰＶが含まれる。また、ホール伝達層２０４ａおよび有機ルミネセンス層２０４ｂに加えて、ホール注入層（ＨＩＬ）、電子伝達層（ＥＴＬ）および電子注入層（ＥＩＬ）を含む層が、透明基板２００上に形成される。本実施形態は、その範囲を限定しない一例として、有機ルミネセンス層２０４ｂおよびホール伝達層２０４ａの構造を採用する。
【００１５】
図４において、ホール伝達層２０４ａおよび有機ルミネセンス層２０４ｂの一部が、アノード２０２および電極２１０を露出するように除去される。その除去方法は、ノズルからの流体をそこに吹き付けて圧力を加えることを含む。流体は、ホール伝達層２０４ａおよび有機ルミネセンス層２０４ｂの双方がそこで溶けるように選択される。流体の物理的な力によって、ホール伝達層２０４ａおよび有機ルミネセンス層２０４ｂがパターン化される。これにより、自動大量生産に適用可能となり、そして製造コストが低減される。
【００１６】
上記実施形態は、一例としてホール伝達層２０４ａおよび有機ルミネセンス層２０４ｂを使用する。しかし、これら２つの層に加えて、ホール注入層、電子伝達層および電子注入層（有機材料または水に対して可溶性の材料からなる）が、特定の要求に応じてアノードとカソードとの間に形成される。これら追加の層の除去方法も、ノズルから流体を吹き付けることを含む。さらに、その除去方法は、有機ルミネセンス層、ホール伝達層、ホール注入層、電子伝達層および電子注入層に加えて、基板上のいずれかの位置に適用される。
【００１７】
図５において、カソード２０６がパターンニング後に形成される。カソード２０６を形成する方法は、金属層をスパッタリングまたはデポジットすることを含み、続いてカソード２０６の多数のストリップにパターン化される。カソード２０６は、有機ルミネセンス層２０４ｂ上を横切り、そして電極リード２１０に電気的に接続する両端を持つ。なお、カソード２０６のパターンは、多数のストリップのみに制限されない。
【００１８】
図６において、ホール伝達層２０４ａおよび有機ルミネセンス層２０４ｂをラップしてそれらを酸素および水分子の浸透から保護するように、カプセル化ステップが実行される。その装置パッケージの信頼性がさらに高まる。
【００１９】
上記によれば、有機ＬＥＤを製造する方法は、少なくとも次の長所を含む。
（１）有機ルミネセンス層、ホール伝達層、ホール注入層、電子伝達層および電子注入層を含む多層構造の一部を溶解するために流体が使用され、続いて排出ないし吸引によってそれらが除去される。このようにして有機ＬＥＤが自動的に大量生産される。
（２）有機ルミネセンス層、ホール伝達層、ホール注入層、電子伝達層および電子注入層の多層構造を除去するために流体がノズルから吹き付けられる。この方法では、製造コストがかなり低減される。
【００２０】
ここに開示された本発明の詳細および事例を考慮することにより当業者にとって本発明の他の実施形態が明らかとなろう。その詳細および例は例示としてのみ考慮されるべきであり、本発明自体の範囲および思想は特許請求の範囲によって示される。
【００２１】
【発明の効果】
以上のことから明らかなように、本発明によれば、多くの労力および労賃がかからず、大量生産に適し、そして製造コストの低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】有機ＬＥＤを形成するための従来のプロセスを示す図である。
【図２】本発明の一実施形態における有機ＬＥＤを製造するためのプロセスを示す図である。
【図３】同有機ＬＥＤを製造するためのプロセスを示す図である。
【図４】同有機ＬＥＤを製造するためのプロセスを示す図である。
【図５】同有機ＬＥＤを製造するためのプロセスを示す図である。
【図６】同有機ＬＥＤを製造するためのプロセスを示す図である。
【符号の説明】
２００ 透明基板
２０２ アノード
２０４ａ ホール伝達層
２０４ｂ 有機ルミネセンス層
２０６ カソード
２１０ 電極リード
Claims (3)
- 透明基板を用意し、
この透明基板上に複数のアノードを形成し、
ホール伝達層および有機ルミネセンス層を含む複数の有機材料層を形成し、
この有機材料層の一部を溶解するようにノズルから流体を吹き付け、
その溶解した有機材料層を排出ないし吸引によって除去して、複数の有機材料層の領域を形成し、
上記有機材料層の領域上に、複数のＬＥＤを形成するためにカプセル化ステップを実行し、そして
カット・ステップを実行して複数のＬＥＤを形成する有機ＬＥＤの製造方法であって、
上記流体は、専ら、マスクを使わずに所望の構造パターンを定めるように、上記有機材料層の一部に除去するべく供給される
ことを特徴とする有機ＬＥＤの製造方法。 - 透明基板を用意し、
この透明基板上に複数のアノードを形成し、
上記アノード上全体にホール伝達層および有機ルミネセンス層を含む有機材料層を形成し、
この有機材料層を流体によって除去およびパターン化して、複数の有機材料層の領域を形成し、
上記有機材料層の各領域上にカソードを形成し、
上記透明基板上に複数のＬＥＤを形成するために上記有機材料層の領域上にカプセル化ステップを実行し、そして
カット・ステップを実行して複数のＬＥＤに分離する有機ＬＥＤの製造方法であって、
上記流体は、専ら、マスクを使わずに所望の構造パターンを定めるように、上記有機材料層の一部に除去するべく供給される
ことを特徴とする有機ＬＥＤの製造方法。 - 透明基板を用意し、
この透明基板上に複数のアノードを形成し、
上記アノード上全体に有機ルミネセンス層を少なくとも含む有機材料層を形成し、
この有機材料層を、流体を用いて溶解およびパターン化して、複数の有機材料層の領域を形成し、
上記有機材料層の各領域上にカソードを形成し、
上記透明基板上に複数のＬＥＤを形成するために上記有機材料層の領域上にカプセル化層をなし、そして
カット・ステップを実行して複数のＬＥＤに分離する有機ＬＥＤの製造方法であって、
上記流体は、専ら、マスクを使わずに所望の構造パターンを定めるように、上記有機材料層の一部に除去するべく供給される
ことを特徴とする有機ＬＥＤの製造方法。
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