JP4360797B2 - 有機エレクトロルミネセンスディスプレーの製造方法およびこの種のディスプレー - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機エレクトロルミネセンスディスプレーの製造方法および有機エレクトロルミネセンスディスプレーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
平面テレビ画面の市場では現在広い範囲でいわゆる液晶ディスプレー（ＬＣ−ディスプレー）が支配的である。ＬＣディスプレーは費用のかからない製造能力、少ない電気出力、少ない質量および少ない場所の必要により際立っている。しかしＬＣディスプレーはこれと並んで、特にこの画面が自己発光性でなく、従って周囲の光の関係に適合する場合にのみ読み取れるかまたは認識できるという欠点を有する。
【０００３】
１９８７年以降有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を基礎とするディスプレーが知られている。これは原則的に２つの電極の間に配置されたエレクトロルミネセンス有機層からなる。電極に電位をかけると、電子と有機層に注入される正孔の再結合により発光する。ＯＬＥＤの自己発光性によりＬＣディスプレーにしばしば必要である背後の照明の必要性がなくなる。これによりＯＬＥＤの場所の必要および電気出力がかなり減少する。切り替え時間はマイクロ秒の範囲であり、温度依存性が少なく、これはビデオの適用の使用を可能にする。読み取り角度はほぼ１８０℃である。ＬＣディスプレーに必要であるような偏光フィルムは多くの場合に省かれ、ディスプレー部品のより高い輝度が達成可能である。他の利点は柔軟であり、平坦でない基板を使用できることである。
【０００４】
ＯＬＥＤにおいては、第１電極（アノード）として、多くの場合にインジウム−錫−酸化物（ＩＴＯ）からなる透明な電極を使用する。ＩＴＯは一般に大きな面積で、多くの場合に透明である基板に付着し、引き続きフォトリソグラフィー法および引き続くＨＢｒを使用するエッチングにより構造化し、これにより好ましい電極の形が得られる。パッシブ−マトリックス−ディスプレーとして使用するために、一般に電極を平行な電極条片の形で構造化する。
【０００５】
特別な使用のために、例えばフルカラーディスプレーの場合に、基板とＩＴＯ電極条片の間になお付加的な層、例えばカラーフィルターが存在してもよい。引き続き構造化されたアノードに機能性有機層を付着する。例えばヒドロキシキノリン−アルミニウム−ＩＩＩ塩のような低分子系からなる層においては、これは一般に真空下の熱蒸着法により行われる。エレクトロルミネセンスポリマーを使用する場合に、溶液から大きな面積の被覆法、例えばドクター塗布、スピンコーティングまたは特別な印刷法、例えばスクリーン印刷またはインキジェット印刷により機能層を付着することができる。無接触のインキジェット印刷法を使用して画素を明らかに示す窓層の窓に機能性ポリマーを付着することが公知である（特許文献１参照）。この無接触の印刷法を使用して多層の機能層を実現することができる。エレクトロルミネセンスポリマーを付着するための多くの標準的印刷法、例えばロール印刷法、オフセット印刷法およびスクリーン印刷法が公知である（例えば特許文献２参照）。
【０００６】
引き続き有機エレクトロルミネセンス層に、第２の層、カソードを、典型的にはシャドーマスクを通過させて蒸着により付着することができる。このマスクの取り扱い能力により製造可能なカソード構造はその大きさ、その形およびその間隔が制限される。この問題を回避するために、種々の使用、例えばパッシブ−マトリックス−ディスプレーのためにフォトラックからなるはぎ取り縁部を有する平行な列の条片状ウェブを第１電極条片上に形成する（例えば特許文献３参照）。この条片状ウェブの形状および位置により、金属層を大きな面積で蒸着し、引き続き条片状ウェブのはぎ取り縁部ではぎ取り、カソード条片を作製することによりアノード条片に対して垂直に、決められた幅および間隔を有する平行なカソード通路を作製することができる。この方法は、付加的な処理工程、すなわち条片状ウェブの構造化が必要であるという欠点を有する。
【０００７】
無接触のインキジェット印刷法を使用して電極を製造することは公知である（特許文献４および５参照）。しかしこの方法はきわめて遅く、従ってきわめて費用がかかる。更にインキジェット印刷法を使用して決められた層厚を有する均一な電極層を製造することはきわめて困難である。
【０００８】
【特許文献１】
欧州特許（ＥＰ−Ａ２）第０８９２０２８号明細書
【特許文献２】
ＷＯ９９／０７１８９号明細書
【特許文献３】
欧州特許（ＥＰ−Ａ２）第０９１０１２８号明細書
【特許文献４】
ＷＯ９９／３９３７３号明細書
【特許文献５】
ＷＯ９９／４３０３１号明細書
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、前記の欠点が回避される有機発光ダイオード、特にディスプレーの製造方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題は請求項１に記載される方法により解決される。この方法の有利な構成およびこの方法により製造されるディスプレーは従属請求項の対象である。
【００１１】
本発明の製造方法において、第１処理工程Ａ）において基板上に第１電極層を作製する。処理工程Ｂ）において第１電極層上に少なくとも１つの機能性有機層を作製する。処理工程Ｃ）において機能層上に第２電極層を作製し、その際電極層の少なくとも一方または２つの電極層を接触接着印刷法のみを使用して電極条片の形で構造化して大きな面積で基板上に作製する。
【００１２】
本発明の方法は、ただ１つの処理工程で接触接着印刷法（ｋｏｎｔａｋｔｂｅｈａｆｔｅｔｅｎ Ｄｒｕｃｋｖｅｒｆａｈｒｅｎ）を使用して電極層を構造化して製造できるという利点を有する。従って電極層を蒸着しなければならない時間と費用がかかる高真空工程はもはや必要でない。更に接触接着印刷法を使用して短い時間内に基板上に大きな面積を電極層で構造化して印刷することが可能である。
【００１３】
接触接着印刷法とは、この場合に、電極層の被覆に当てはまる印刷装置の部品、従って例えば印刷ローラーまたはスクリーンが印刷すべき平面と接触する、すべての大きな面積の印刷法であると理解される。第１電極層を印刷する場合に、印刷装置のこの部品が基板と接触する。これに対して第２電極層を印刷する場合は、印刷装置がエレクトロルミネセンス層と接触する。無接触のインキジェット印刷法を除いてすべての印刷法が該当する。例えばゴムまたはプラスチックからなる柔軟性の印刷板を使用することができるフレキソ印刷が挙げられる。更にスクリーン印刷法、例えばスクリーン印刷法または色透過性材料からなるステンシルからなる版型を通過させて印刷するステンシル印刷を使用することができる。
【００１４】
電気信号を熱に変換し、熱が再び印刷すべき構造を表示材料に作製するタンポン印刷および熱転写印刷も可能である。更に平版印刷、凸版印刷および凹版印刷が該当する。平版印刷、例えばオフセット印刷の場合は、印刷する部分および印刷しない部分が事実上１つの平面に存在する版型、例えばローラーから印刷される。凹版印刷または凸版印刷の場合は、印刷する部分がローラーの残りの部分に比べてより低いかまたは高くなっている版型から印刷される。
【００１５】
その際第１および第２の電極層は本発明の方法を使用して互いに横に延びる電極条片の形で構造化して付着することができ、パッシブ−マトリックスディスプレーに適した電極を印刷することができる。本発明の方法のこの変形の利点は、前記接触接着印刷法を使用して電極条片の製造および構造化を特に有利に１つの処理工程で行うことができるか、または別の構造化がもはや必要でないことである。更にシャドーマスクを通過する費用のかかる蒸着工程がもはや必要でない。
【００１６】
その際機能層は液晶マトリックスまたは有機エレクトロルミネセンス材料を有することができ、それというのも本発明の方法は液晶ディスプレーを製造するために、およびただ１つの発光面を有する有機発光ダイオードおよび画素からなるマトリックスを有するＯＬＥＤディスプレーを製造するために使用できるからである。
【００１７】
電極層のための印刷可能な材料として、本発明の方法において多くの金属ペースト、金属酸化物ペーストまたは導電性ポリマーを使用することができる。金属ペーストとして、例えば錫、鉛または銀を有するろうペーストを使用することができ、このペーストは粘度を適合するためにフラックス、例えばグリコールエーテルのような高級アルコールを含有する。他の成分、例えば樹脂は同様に印刷能力に影響を与えることができる。金属酸化物ペーストとして、例えばインジウム−錫−酸化物を基礎とするペーストが該当する。錫をドーピングしたインジウム酸化物だけでなく亜鉛をドーピングしたインジウム酸化物（ＩＺＯ）も使用することができる。導電性ポリマーとして、例えばポリアニリン（ＰＡＮＩ）、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）またはＰＥＤＯＴとポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）の混合物を使用することができる。一般にこの導電性ポリマーおよび任意の有機溶剤、例えばキシレンまたはトルエンのようなメチルベンゼンを含有する液相または粘性の相を印刷可能な材料として使用し、その際印刷後に溶剤を蒸発する。
【００１８】
本発明の方法の他の変形は、処理工程Ａ）のみで接触接着印刷法を使用して第１電極層または第１電極条片を作製することである。引き続き処理工程Ｃ）で第２の導電性層または第２の電極条片をシャドーマスクを通過させて蒸着する。この変形は、機械的に敏感なエレクトロルミネセンス層に他の電極層を印刷せず、特に温和に蒸着するという利点を有する。
【００１９】
本発明の方法の他の変形において、処理工程Ｃ）および／またはＢ）の前に別の処理工程Ｂ１）において距離スペーサーを作製する。その際距離スペーサーは、処理工程Ｃ）でエレクトロルミネセンス層上に第２電極層を被覆するために当てはまる印刷装置の部品が距離スペーサーのみと接触することができ、すでに付着した機械的に損傷しやすいエレクトロルミネセンス層に接触しないように取り付けられる。その際距離スペーサーを、機能層の付着の前に基板および第１電極層上に作製するかまたは処理工程Ｂ）の後に直接機能層に作製することが可能である。距離スペーサーは、その最大距離が電極材料の被覆に当てはまる印刷機の部品の最も小さい水平方向の寸法より小さくなるように有利に構造化される。このやり方で、例えば印刷ローラーが場合により栓状に形成される距離スペーサーの間に降下し、これによりすでに付着した機能層に押し込まれ、これを損傷することを避けることができる。距離スペーサーは、例えば栓の形または条片状ウェブの形で構造化することができる。
【００２０】
距離スペーサーは多くの標準的印刷法を使用して構造化して印刷することができるかまたはポジ形またはネガ形のフォトラックから構造化することができる。この場合にフォトラックを大きな面積で付着し、引き続きマスクを通過させて感光し、その後現像する。
【００２１】
更に本発明の方法の他の構成において、処理工程Ｂ）で印刷法を使用して機能層を作製することもできる。その際前記の接触接着印刷法および例えばインキジェット印刷法のような無接触の印刷法が該当する。特に接触接着印刷法が、短い時間で大きな面積を、機能層を有して、特に簡単に、安い費用で印刷できるという利点を有する。更に機能層を、例えばスピンコーティングを使用して回転塗布することが可能である。
【００２２】
本発明の方法の他の有利な構成において、処理工程Ａ）で接触接着印刷法を使用して基板に第１電極条片を作製する。引き続き処理工程Ｂ）および／またはＣ）の前に別の処理工程Ｂ２）で第１電極条片に対して横に延びる、張り出した縁の形を有する条片状ウェブを構造化する。引き続き処理工程Ｃ）で、例えば蒸着によりディスプレーに大きな面積で金属層を塗布することができ、この場合にこの金属層はウェブの張り出した縁の形の所ではぎ取られ、第２電極条片が形成される。
【００２３】
第２電極条片を、張り出した縁部を有する条片状ウェブによりまたはシャドーマスクを通過する蒸着により付着し、構造化する場合に、電極条片の材料として金属を使用することができる。特に卑金属、例えばカルシウム、バリウムまたはマグネシウムが該当する。これらの金属は約３電子ボルト（ｅＶ）のかなり低い仕事関数を有し、エレクトロルミネセンスポリマーへの電荷の特に有効な注入を可能にする。
【００２４】
更に、例えばガラスまたはプラスチックからなる透明な基板を使用し、引き続き処理工程Ａ）で透明な導電性の第１の電極層または電極条片を印刷することが可能である。この場合にエレクトロルミネセンスにより発生した光を透明な第１電極および透明な基板を通過させて放射する。その場合にこの電極の材料として、特にインジウム−錫−酸化物ペーストおよび導電性ポリマー、例えばＰＥＤＯＴが該当する。
【００２５】
すでに記載した距離スペーサーを取り付ける場合は、この領域は後で光らず、それというのもこの場合にエレクトロルミネセンス層は両方の電極との接点を持たなくてよいのである。この理由から画素からなるマトリックスでなく、唯一の貫通するダイオードを有する大きな面積の発光ダイオードの場合は、有利には光が放射する場合に、透明な基板および基板上に配置された透明な第１電極により、基板を観察者に向けられた面で少なくとも部分領域でつや消しすることができる。つや消しは表面内の顕微鏡的に小さい窪みにより生じる。それぞれの窪みはそれ自体発光する光の散乱中心として作用する。光の拡散分布およびこれと結びついた光の放射の均一化により薄い距離スペーサーは製造したディスプレーの観察者にはいわば不可視となることがある。透明な基板として、例えばガラス板を使用する場合は、これをサンドブラストにより粗面化し、これによりつや消しすることができる。つや消しは本発明の方法の間のそれぞれの時点で行うことができる。
【００２６】
【実施例】
以下に本発明の方法を図面および実施例により詳細に説明する。
【００２７】
図１〜７は本発明の方法の特に有利な変形の種々の処理工程を示す。
【００２８】
図１には基板１上にローラー６を使用して構造化された第１電極条片５が付着していることが示される（処理工程Ａ）。その際印刷ローラー６の印刷する領域は、例えば高くなっていてもよい（凸版印刷法）。
【００２９】
図２には処理工程Ａ）の後の第１電極条片５を有する基板１が示される。
【００３０】
図３は距離スペーサー１５が第１電極条片５に対して垂直に付着している付加的な処理工程Ｂ１）を示す。すでに記載されたように、この距離スペーサーは印刷するかまたはポジ形またはネガ形フォトラックから、例えばマスクを通過する感光により構造化することができる。距離スペーサー１５は、基板１から更に離れたその領域が小さくなる横断面を有し、従って張り出した縁部の形を示さないように有利に構造化される。これは、第２電極条片を大きな面積でシャドーマスクを通過させて蒸着し、電極条片が距離スペーサーではぎ取られないことにより可能であるという利点を有する。第２電極条片がこの距離スペーサーの間に印刷される、ここに示される本発明の方法の変形において、距離スペーサーが張り出した構造を有しないことは必ずしも重要でない。
【００３１】
図４には処理工程Ｂ）が示される。その際ローラー６を使用して印刷可能なエレクトロルミネセンス層２０Ａのための溶剤を有する材料を基板に大きな面積で印刷する。被覆の直後に、例えば５μｍの機能層の層厚は一般に２μｍであってもよい距離スペーサーの最大高さより大きいので、距離スペーサーの隆起はなお乾燥されていない機能層から完全に覆われ、基板に平坦な平面が形成される。
【００３２】
図５には、乾燥後の機能層２０、例えばエレクトロルミネセンス層を有する配置が示される。印刷可能な機能層がきわめて高い割合の溶剤（９９％まで）を含有するので、この層は乾燥工程中に溶剤の蒸発によりかなり収縮する。従って乾燥中のエレクトロルミネセンス層の層厚が、例えば５μｍから約７５ｎｍに減少する。これにより、距離スペーサーがすでに被覆した機能層より大きい高さを有し、従って処理工程Ｃ）で第２電極条片の被覆中にその機能が満たされることが保証される。
【００３３】
図６にはローラー６を使用して第２電極条片２５を距離スペーサー１５の間に構造化して第１電極条片１に対して垂直に印刷する、処理工程Ｃ）が示される。その際距離スペーサー１５は、ローラー６がエレクトロルミネセンス層２０と直接接触し、これが損傷することを阻止する。しかし同時にローラー６上に被覆すべき第２の電極条片の厚さが距離スペーサー１５の高さより大きいので、依然としてエレクトロルミネセンス層２０上の電極材料の被覆が生じる。
【００３４】
図７には処理工程Ｃ）の後のＯＬＥＤディスプレーが示される。その際第２電極条片２５は距離スペーサー１５の間に存在する。
【００３５】
実施例１
パッシブ−マトリックスディスプレー
透明な基板上に、スクリーン印刷を使用して、幅３００μｍおよび間隔３０μｍおよび高さ１μｍを有する平行な第１電極条片が生じるようにポリアニリンを印刷する。引き続き第１電極条片に機能性エレクトロルミネセンスポリマーからなる２個の層を回転塗布または印刷する。引き続き第１電極条片に対して垂直に幅３００μｍおよび間隔３０μｍで、低い仕事関数の金属、例えば亜鉛の平行な２個の電極条片を印刷する。その際印刷可能な材料として亜鉛ペーストを使用する。第１電極条片と第２電極条片の交点は露光画素を表わす（画素面積約３００×３００μｍ２）。
【００３６】
実施例２
カラーフィルターを有するフルカラーディスプレー
透明な基板上にカラーフィルターを構造化して付着する。その際赤、緑および青の３個の異なる色のカラーフィルターを、カラーフィルターが１個の色画素に対して３個のサブピクセルを表わすように配置する。３個のサブピクセルはそれぞれ１個の画素を形成し、その色は付加的にサブピクセルの色から構成され、すべての製造可能な混合色を製造することができる。タンポン印刷を使用してカラーフィルターにＰＥＤＯＴおよびＰＳＳの混合物を、幅７０μｍおよび間隔３０μｍを有する平行な第１電極条片が生じるように印刷することができる。本発明により、第１電極条片の構造化された印刷により、カラーフィルターを損傷する、例えば臭化水素（ＨＢｒ）のような反応性化学物質を使用する第１電極条片の従来の構造化を特に有利に回避することができる。
【００３７】
第１電極条片上に、小さなエレクトロルミネセンス分子、例えばアルミニウム−ヒドロキシキノリン−ＩＩＩ塩からなる複数の層を真空で蒸着する。引き続きフッ化リチウムからなる約１ｎｍの厚さの薄い層を蒸着する。
【００３８】
引き続き第１電極条片に対して垂直に、スクリーン印刷を使用して、カソードとして銀導電性ペーストの平行な第２電極条片を幅２７０μｍおよび間隔３０μｍで印刷する。
【００３９】
第１電極条片、アノードと第２電極条片、カソードの交点はディスプレーのフルカラー露光画素を表わす（面積約２７０×２７０μｍ２、サブピクセルそれぞれ７０×２７０μｍ２）。その際フッ化リチウムからなる中間層は、高い仕事関数のカソード材料、例えばアルミニウムまたは銀と結びついてエレクトロルミネセンスポリマーに関するきわめて良好な電子注入特性を示す。その際フッ化リチウムからなる中間層はきわめて薄く、構造化されずに蒸着することができ、構造化して印刷されるカソードの特性に影響しない。
【００４０】
本発明の方法はここで具体的に記載された実施例に限定されない。従って、例えば電極層または電極条片の一方のみを接触接着印刷法を使用して付着し、他の電極条片の場合は他の印刷法または他のすでに記載された方法を使用することが可能である。更に他の印刷可能な導電性材料を本発明の方法を使用して印刷することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法の処理工程Ａ）の基板上に第１電極層を作製する図である。
【図２】処理工程Ａ）の後の図である。
【図３】距離スペーサーを作製する付加的な処理工程Ｂ１）の図である。
【図４】第１電極層上に機能層を作製する処理工程Ｂ）の図である。
【図５】乾燥後の機能層を有する配置を示す図である。
【図６】機能層に第２電極層を作製する処理工程Ｃ）の図である。
【図７】処理工程Ｃ）の後のディスプレーの図である。
【符号の説明】
１ 基板、 ５ 第１電極条片、 ６ 印刷ローラー、 １５ 距離スペーサー、 ２０Ａ 印刷可能なエレクトロルミネセンス層、 ２０ 乾燥後のエレクトロルミネセンス層、 ２５ 第２電極条片
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機エレクトロルミネセンスディスプレーの製造方法および有機エレクトロルミネセンスディスプレーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
平面テレビ画面の市場では現在広い範囲でいわゆる液晶ディスプレー（ＬＣ−ディスプレー）が支配的である。ＬＣディスプレーは費用のかからない製造能力、少ない電気出力、少ない質量および少ない場所の必要により際立っている。しかしＬＣディスプレーはこれと並んで、特にこの画面が自己発光性でなく、従って周囲の光の関係に適合する場合にのみ読み取れるかまたは認識できるという欠点を有する。
【０００３】
１９８７年以降有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を基礎とするディスプレーが知られている。これは原則的に２つの電極の間に配置されたエレクトロルミネセンス有機層からなる。電極に電位をかけると、電子と有機層に注入される正孔の再結合により発光する。ＯＬＥＤの自己発光性によりＬＣディスプレーにしばしば必要である背後の照明の必要性がなくなる。これによりＯＬＥＤの場所の必要および電気出力がかなり減少する。切り替え時間はマイクロ秒の範囲であり、温度依存性が少なく、これはビデオの適用の使用を可能にする。読み取り角度はほぼ１８０℃である。ＬＣディスプレーに必要であるような偏光フィルムは多くの場合に省かれ、ディスプレー部品のより高い輝度が達成可能である。他の利点は柔軟であり、平坦でない基板を使用できることである。
【０００４】
ＯＬＥＤにおいては、第１電極（アノード）として、多くの場合にインジウム−錫−酸化物（ＩＴＯ）からなる透明な電極を使用する。ＩＴＯは一般に大きな面積で、多くの場合に透明である基板に付着し、引き続きフォトリソグラフィー法および引き続くＨＢｒを使用するエッチングにより構造化し、これにより好ましい電極の形が得られる。パッシブ−マトリックス−ディスプレーとして使用するために、一般に電極を平行な電極条片の形で構造化する。
【０００５】
特別な使用のために、例えばフルカラーディスプレーの場合に、基板とＩＴＯ電極条片の間になお付加的な層、例えばカラーフィルターが存在してもよい。引き続き構造化されたアノードに機能性有機層を付着する。例えばヒドロキシキノリン−アルミニウム−ＩＩＩ塩のような低分子系からなる層においては、これは一般に真空下の熱蒸着法により行われる。エレクトロルミネセンスポリマーを使用する場合に、溶液から大きな面積の被覆法、例えばドクター塗布、スピンコーティングまたは特別な印刷法、例えばスクリーン印刷またはインキジェット印刷により機能層を付着することができる。無接触のインキジェット印刷法を使用して画素を明らかに示す窓層の窓に機能性ポリマーを付着することが公知である（特許文献１参照）。この無接触の印刷法を使用して多層の機能層を実現することができる。エレクトロルミネセンスポリマーを付着するための多くの標準的印刷法、例えばロール印刷法、オフセット印刷法およびスクリーン印刷法が公知である（例えば特許文献２参照）。
【０００６】
引き続き有機エレクトロルミネセンス層に、第２の層、カソードを、典型的にはシャドーマスクを通過させて蒸着により付着することができる。このマスクの取り扱い能力により製造可能なカソード構造はその大きさ、その形およびその間隔が制限される。この問題を回避するために、種々の使用、例えばパッシブ−マトリックス−ディスプレーのためにフォトラックからなるはぎ取り縁部を有する平行な列の条片状ウェブを第１電極条片上に形成する（例えば特許文献３参照）。この条片状ウェブの形状および位置により、金属層を大きな面積で蒸着し、引き続き条片状ウェブのはぎ取り縁部ではぎ取り、カソード条片を作製することによりアノード条片に対して垂直に、決められた幅および間隔を有する平行なカソード通路を作製することができる。この方法は、付加的な処理工程、すなわち条片状ウェブの構造化が必要であるという欠点を有する。
【０００７】
無接触のインキジェット印刷法を使用して電極を製造することは公知である（特許文献４および５参照）。しかしこの方法はきわめて遅く、従ってきわめて費用がかかる。更にインキジェット印刷法を使用して決められた層厚を有する均一な電極層を製造することはきわめて困難である。
【０００８】
【特許文献１】
欧州特許（ＥＰ−Ａ２）第０８９２０２８号明細書
【特許文献２】
ＷＯ９９／０７１８９号明細書
【特許文献３】
欧州特許（ＥＰ−Ａ２）第０９１０１２８号明細書
【特許文献４】
ＷＯ９９／３９３７３号明細書
【特許文献５】
ＷＯ９９／４３０３１号明細書
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、前記の欠点が回避される有機発光ダイオード、特にディスプレーの製造方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題は請求項１に記載される方法により解決される。この方法の有利な構成およびこの方法により製造されるディスプレーは従属請求項の対象である。
【００１１】
本発明の製造方法において、第１処理工程Ａ）において基板上に第１電極層を作製する。処理工程Ｂ）において第１電極層上に少なくとも１つの機能性有機層を作製する。処理工程Ｃ）において機能層上に第２電極層を作製し、その際電極層の少なくとも一方または２つの電極層を接触接着印刷法のみを使用して電極条片の形で構造化して大きな面積で基板上に作製する。
【００１２】
本発明の方法は、ただ１つの処理工程で接触接着印刷法（ｋｏｎｔａｋｔｂｅｈａｆｔｅｔｅｎ Ｄｒｕｃｋｖｅｒｆａｈｒｅｎ）を使用して電極層を構造化して製造できるという利点を有する。従って電極層を蒸着しなければならない時間と費用がかかる高真空工程はもはや必要でない。更に接触接着印刷法を使用して短い時間内に基板上に大きな面積を電極層で構造化して印刷することが可能である。
【００１３】
接触接着印刷法とは、この場合に、電極層の被覆に当てはまる印刷装置の部品、従って例えば印刷ローラーまたはスクリーンが印刷すべき平面と接触する、すべての大きな面積の印刷法であると理解される。第１電極層を印刷する場合に、印刷装置のこの部品が基板と接触する。これに対して第２電極層を印刷する場合は、印刷装置がエレクトロルミネセンス層と接触する。無接触のインキジェット印刷法を除いてすべての印刷法が該当する。例えばゴムまたはプラスチックからなる柔軟性の印刷板を使用することができるフレキソ印刷が挙げられる。更にスクリーン印刷法、例えばスクリーン印刷法または色透過性材料からなるステンシルからなる版型を通過させて印刷するステンシル印刷を使用することができる。
【００１４】
電気信号を熱に変換し、熱が再び印刷すべき構造を表示材料に作製するタンポン印刷および熱転写印刷も可能である。更に平版印刷、凸版印刷および凹版印刷が該当する。平版印刷、例えばオフセット印刷の場合は、印刷する部分および印刷しない部分が事実上１つの平面に存在する版型、例えばローラーから印刷される。凹版印刷または凸版印刷の場合は、印刷する部分がローラーの残りの部分に比べてより低いかまたは高くなっている版型から印刷される。
【００１５】
その際第１および第２の電極層は本発明の方法を使用して互いに横に延びる電極条片の形で構造化して付着することができ、パッシブ−マトリックスディスプレーに適した電極を印刷することができる。本発明の方法のこの変形の利点は、前記接触接着印刷法を使用して電極条片の製造および構造化を特に有利に１つの処理工程で行うことができるか、または別の構造化がもはや必要でないことである。更にシャドーマスクを通過する費用のかかる蒸着工程がもはや必要でない。
【００１６】
その際機能層は液晶マトリックスまたは有機エレクトロルミネセンス材料を有することができ、それというのも本発明の方法は液晶ディスプレーを製造するために、およびただ１つの発光面を有する有機発光ダイオードおよび画素からなるマトリックスを有するＯＬＥＤディスプレーを製造するために使用できるからである。
【００１７】
電極層のための印刷可能な材料として、本発明の方法において多くの金属ペースト、金属酸化物ペーストまたは導電性ポリマーを使用することができる。金属ペーストとして、例えば錫、鉛または銀を有するろうペーストを使用することができ、このペーストは粘度を適合するためにフラックス、例えばグリコールエーテルのような高級アルコールを含有する。他の成分、例えば樹脂は同様に印刷能力に影響を与えることができる。金属酸化物ペーストとして、例えばインジウム−錫−酸化物を基礎とするペーストが該当する。錫をドーピングしたインジウム酸化物だけでなく亜鉛をドーピングしたインジウム酸化物（ＩＺＯ）も使用することができる。導電性ポリマーとして、例えばポリアニリン（ＰＡＮＩ）、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）またはＰＥＤＯＴとポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）の混合物を使用することができる。一般にこの導電性ポリマーおよび任意の有機溶剤、例えばキシレンまたはトルエンのようなメチルベンゼンを含有する液相または粘性の相を印刷可能な材料として使用し、その際印刷後に溶剤を蒸発する。
【００１８】
本発明の方法の他の変形は、処理工程Ａ）のみで接触接着印刷法を使用して第１電極層または第１電極条片を作製することである。引き続き処理工程Ｃ）で第２の導電性層または第２の電極条片をシャドーマスクを通過させて蒸着する。この変形は、機械的に敏感なエレクトロルミネセンス層に他の電極層を印刷せず、特に温和に蒸着するという利点を有する。
【００１９】
本発明の方法の他の変形において、処理工程Ｃ）および／またはＢ）の前に別の処理工程Ｂ１）において距離スペーサーを作製する。その際距離スペーサーは、処理工程Ｃ）でエレクトロルミネセンス層上に第２電極層を被覆するために当てはまる印刷装置の部品が距離スペーサーのみと接触することができ、すでに付着した機械的に損傷しやすいエレクトロルミネセンス層に接触しないように取り付けられる。その際距離スペーサーを、機能層の付着の前に基板および第１電極層上に作製するかまたは処理工程Ｂ）の後に直接機能層に作製することが可能である。距離スペーサーは、その最大距離が電極材料の被覆に当てはまる印刷機の部品の最も小さい水平方向の寸法より小さくなるように有利に構造化される。このやり方で、例えば印刷ローラーが場合により栓状に形成される距離スペーサーの間に降下し、これによりすでに付着した機能層に押し込まれ、これを損傷することを避けることができる。距離スペーサーは、例えば栓の形または条片状ウェブの形で構造化することができる。
【００２０】
距離スペーサーは多くの標準的印刷法を使用して構造化して印刷することができるかまたはポジ形またはネガ形のフォトラックから構造化することができる。この場合にフォトラックを大きな面積で付着し、引き続きマスクを通過させて感光し、その後現像する。
【００２１】
更に本発明の方法の他の構成において、処理工程Ｂ）で印刷法を使用して機能層を作製することもできる。その際前記の接触接着印刷法および例えばインキジェット印刷法のような無接触の印刷法が該当する。特に接触接着印刷法が、短い時間で大きな面積を、機能層を有して、特に簡単に、安い費用で印刷できるという利点を有する。更に機能層を、例えばスピンコーティングを使用して回転塗布することが可能である。
【００２２】
本発明の方法の他の有利な構成において、処理工程Ａ）で接触接着印刷法を使用して基板に第１電極条片を作製する。引き続き処理工程Ｂ）および／またはＣ）の前に別の処理工程Ｂ２）で第１電極条片に対して横に延びる、張り出した縁の形を有する条片状ウェブを構造化する。引き続き処理工程Ｃ）で、例えば蒸着によりディスプレーに大きな面積で金属層を塗布することができ、この場合にこの金属層はウェブの張り出した縁の形の所ではぎ取られ、第２電極条片が形成される。
【００２３】
第２電極条片を、張り出した縁部を有する条片状ウェブによりまたはシャドーマスクを通過する蒸着により付着し、構造化する場合に、電極条片の材料として金属を使用することができる。特に卑金属、例えばカルシウム、バリウムまたはマグネシウムが該当する。これらの金属は約３電子ボルト（ｅＶ）のかなり低い仕事関数を有し、エレクトロルミネセンスポリマーへの電荷の特に有効な注入を可能にする。
【００２４】
更に、例えばガラスまたはプラスチックからなる透明な基板を使用し、引き続き処理工程Ａ）で透明な導電性の第１の電極層または電極条片を印刷することが可能である。この場合にエレクトロルミネセンスにより発生した光を透明な第１電極および透明な基板を通過させて放射する。その場合にこの電極の材料として、特にインジウム−錫−酸化物ペーストおよび導電性ポリマー、例えばＰＥＤＯＴが該当する。
【００２５】
すでに記載した距離スペーサーを取り付ける場合は、この領域は後で光らず、それというのもこの場合にエレクトロルミネセンス層は両方の電極との接点を持たなくてよいのである。この理由から画素からなるマトリックスでなく、唯一の貫通するダイオードを有する大きな面積の発光ダイオードの場合は、有利には光が放射する場合に、透明な基板および基板上に配置された透明な第１電極により、基板を観察者に向けられた面で少なくとも部分領域でつや消しすることができる。つや消しは表面内の顕微鏡的に小さい窪みにより生じる。それぞれの窪みはそれ自体発光する光の散乱中心として作用する。光の拡散分布およびこれと結びついた光の放射の均一化により薄い距離スペーサーは製造したディスプレーの観察者にはいわば不可視となることがある。透明な基板として、例えばガラス板を使用する場合は、これをサンドブラストにより粗面化し、これによりつや消しすることができる。つや消しは本発明の方法の間のそれぞれの時点で行うことができる。
【００２６】
【実施例】
以下に本発明の方法を図面および実施例により詳細に説明する。
【００２７】
図１〜７は本発明の方法の特に有利な変形の種々の処理工程を示す。
【００２８】
図１には基板１上にローラー６を使用して構造化された第１電極条片５が付着していることが示される（処理工程Ａ）。その際印刷ローラー６の印刷する領域は、例えば高くなっていてもよい（凸版印刷法）。
【００２９】
図２には処理工程Ａ）の後の第１電極条片５を有する基板１が示される。
【００３０】
図３は距離スペーサー１５が第１電極条片５に対して垂直に付着している付加的な処理工程Ｂ１）を示す。すでに記載されたように、この距離スペーサーは印刷するかまたはポジ形またはネガ形フォトラックから、例えばマスクを通過する感光により構造化することができる。距離スペーサー１５は、基板１から更に離れたその領域が小さくなる横断面を有し、従って張り出した縁部の形を示さないように有利に構造化される。これは、第２電極条片を大きな面積でシャドーマスクを通過させて蒸着し、電極条片が距離スペーサーではぎ取られないことにより可能であるという利点を有する。第２電極条片がこの距離スペーサーの間に印刷される、ここに示される本発明の方法の変形において、距離スペーサーが張り出した構造を有しないことは必ずしも重要でない。
【００３１】
図４には処理工程Ｂ）が示される。その際ローラー６を使用して印刷可能なエレクトロルミネセンス層２０Ａのための溶剤を有する材料を基板に大きな面積で印刷する。被覆の直後に、例えば５μｍの機能層の層厚は一般に２μｍであってもよい距離スペーサーの最大高さより大きいので、距離スペーサーの隆起はなお乾燥されていない機能層から完全に覆われ、基板に平坦な平面が形成される。
【００３２】
図５には、乾燥後の機能層２０、例えばエレクトロルミネセンス層を有する配置が示される。印刷可能な機能層がきわめて高い割合の溶剤（９９％まで）を含有するので、この層は乾燥工程中に溶剤の蒸発によりかなり収縮する。従って乾燥中のエレクトロルミネセンス層の層厚が、例えば５μｍから約７５ｎｍに減少する。これにより、距離スペーサーがすでに被覆した機能層より大きい高さを有し、従って処理工程Ｃ）で第２電極条片の被覆中にその機能が満たされることが保証される。
【００３３】
図６にはローラー６を使用して第２電極条片２５を距離スペーサー１５の間に構造化して第１電極条片１に対して垂直に印刷する、処理工程Ｃ）が示される。その際距離スペーサー１５は、ローラー６がエレクトロルミネセンス層２０と直接接触し、これが損傷することを阻止する。しかし同時にローラー６上に被覆すべき第２の電極条片の厚さが距離スペーサー１５の高さより大きいので、依然としてエレクトロルミネセンス層２０上の電極材料の被覆が生じる。
【００３４】
図７には処理工程Ｃ）の後のＯＬＥＤディスプレーが示される。その際第２電極条片２５は距離スペーサー１５の間に存在する。
【００３５】
実施例１
パッシブ−マトリックスディスプレー
透明な基板上に、スクリーン印刷を使用して、幅３００μｍおよび間隔３０μｍおよび高さ１μｍを有する平行な第１電極条片が生じるようにポリアニリンを印刷する。引き続き第１電極条片に機能性エレクトロルミネセンスポリマーからなる２個の層を回転塗布または印刷する。引き続き第１電極条片に対して垂直に幅３００μｍおよび間隔３０μｍで、低い仕事関数の金属、例えば亜鉛の平行な２個の電極条片を印刷する。その際印刷可能な材料として亜鉛ペーストを使用する。第１電極条片と第２電極条片の交点は露光画素を表わす（画素面積約３００×３００μｍ２）。
【００３６】
実施例２
カラーフィルターを有するフルカラーディスプレー
透明な基板上にカラーフィルターを構造化して付着する。その際赤、緑および青の３個の異なる色のカラーフィルターを、カラーフィルターが１個の色画素に対して３個のサブピクセルを表わすように配置する。３個のサブピクセルはそれぞれ１個の画素を形成し、その色は付加的にサブピクセルの色から構成され、すべての製造可能な混合色を製造することができる。タンポン印刷を使用してカラーフィルターにＰＥＤＯＴおよびＰＳＳの混合物を、幅７０μｍおよび間隔３０μｍを有する平行な第１電極条片が生じるように印刷することができる。本発明により、第１電極条片の構造化された印刷により、カラーフィルターを損傷する、例えば臭化水素（ＨＢｒ）のような反応性化学物質を使用する第１電極条片の従来の構造化を特に有利に回避することができる。
【００３７】
第１電極条片上に、小さなエレクトロルミネセンス分子、例えばアルミニウム−ヒドロキシキノリン−ＩＩＩ塩からなる複数の層を真空で蒸着する。引き続きフッ化リチウムからなる約１ｎｍの厚さの薄い層を蒸着する。
【００３８】
引き続き第１電極条片に対して垂直に、スクリーン印刷を使用して、カソードとして銀導電性ペーストの平行な第２電極条片を幅２７０μｍおよび間隔３０μｍで印刷する。
【００３９】
第１電極条片、アノードと第２電極条片、カソードの交点はディスプレーのフルカラー露光画素を表わす（面積約２７０×２７０μｍ２、サブピクセルそれぞれ７０×２７０μｍ２）。その際フッ化リチウムからなる中間層は、高い仕事関数のカソード材料、例えばアルミニウムまたは銀と結びついてエレクトロルミネセンスポリマーに関するきわめて良好な電子注入特性を示す。その際フッ化リチウムからなる中間層はきわめて薄く、構造化されずに蒸着することができ、構造化して印刷されるカソードの特性に影響しない。
【００４０】
本発明の方法はここで具体的に記載された実施例に限定されない。従って、例えば電極層または電極条片の一方のみを接触接着印刷法を使用して付着し、他の電極条片の場合は他の印刷法または他のすでに記載された方法を使用することが可能である。更に他の印刷可能な導電性材料を本発明の方法を使用して印刷することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法の処理工程Ａ）の基板上に第１電極層を作製する図である。
【図２】処理工程Ａ）の後の図である。
【図３】距離スペーサーを作製する付加的な処理工程Ｂ１）の図である。
【図４】第１電極層上に機能層を作製する処理工程Ｂ）の図である。
【図５】乾燥後の機能層を有する配置を示す図である。
【図６】機能層に第２電極層を作製する処理工程Ｃ）の図である。
【図７】処理工程Ｃ）の後のディスプレーの図である。
【符号の説明】
１ 基板、 ５ 第１電極条片、 ６ 印刷ローラー、 １５ 距離スペーサー、 ２０Ａ 印刷可能なエレクトロルミネセンス層、 ２０ 乾燥後のエレクトロルミネセンス層、 ２５ 第２電極条片
Claims (15)
- 以下の処理工程：
Ａ）基板（１）上に第１の電極層を作製する工程、
Ｂ）第１の電極層上に少なくとも１個の機能層（２０）を作製する工程、
Ｃ）機能層上に第２の電極層を作製する工程、
を有し、その際第１の電極層および／または第２の電極層を、接触接着印刷法のみを使用して、電極条片（５、２５）の形で構造化して、基板上に作製し、その際、
処理工程Ｃ）および／またはＢ）の前に、処理工程Ｂ１）において距離スペーサー（１５）を作製し、その際、距離スペーサー（１５）を栓の形で構造化し、処理工程Ｃ）において距離スペーサー（１５）が、機能層（２０）と、第２の電極層の被覆を施与する印刷装置の部品（６）との接触を阻止する、有機エレクトロルミネセンスディスプレーを製造する方法。 - 第１の電極層および第２の電極層を、電極条片（５、２５）の形で構造化して互いに横に付着する請求項１記載の方法。
- 処理工程Ｂ）において機能層として有機エレクトロルミネセンス材料を付着する請求項１または２記載の方法。
- 処理工程Ｂ）において印刷法を使用して機能層を作製する請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
- 接触接着印刷法を使用して機能層を作製する請求項４記載の方法。
- 機能層を回転塗布（スピンコーティング）する請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
- 処理工程Ａ）において接触接着印刷法を使用して基板に第１の電極条片を作製し、処理工程Ｂ）および／またはＣ）の前に、処理工程Ｂ２）において第１の電極条片に対して横に延びる張り出した縁部の形の条片状ウェブを構造化する請求項１記載の方法。
- 処理工程Ａ）および／またはＣ）において第１および／または第２の電極層のために、以下の群：
ａ）金属ペースト、
ｂ）金属酸化物ペースト、
ｃ）導電性ポリマー
から選択される物質を使用する請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。 - 前記群が以下の物質：
ａ）錫、鉛または銀を有するろうペースト、
ｂ）インジウム−錫−酸化物ペースト、
ｃ）ポリアニリン（ＰＡＮＩ）、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）またはＰＥＤＯＴとポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）の混合物
を含む請求項８記載の方法。 - 処理工程Ａ）および／またはＣ）において接触接着印刷法として、フレキソ印刷、スクリーン印刷、タンポン印刷、熱転写印刷、オフセット印刷または凸版印刷および凹版印刷を使用する請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
- 透明な基板を使用し、透明な導電性の第１の電極層を作製する請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。
- 基板（１）の観察者に向けられた面を少なくとも部分領域でつや消しする請求項１から１１までのいずれか１項記載の方法。
- 第１の電極層を、ただ１つの処理工程で接触接着印刷法を使用して構造化して作製する請求項１から１２までのいずれか１項記載の方法。
- 被覆の直後に、印刷可能な機能層（２０）の層厚が距離スペーサー（１５）の最大高さより大きく、かつ、機能層（２０）が乾燥工程中に強度に収縮して、乾燥工程後に距離スペーサー（１５）がすでに被覆した機能層（２０）より大きい高さを有する請求項１から１３までのいずれか１項記載の方法。
- 請求項１から１４までのいずれか１項記載の方法により製造される有機エレクトロルミネセンスディスプレー。
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