JP5265198B2 - ２次元直列相互接続を有する有機電子デバイス - Google Patents
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Description
本発明は、一般に電子デバイスに、より詳細には有機電子デバイスに関する。
近年、有機発光デバイス、有機光電池、有機エレクトロクロミックデバイス、有機トランジスタ、有機集積回路や有機センサなどであるが、それに限定されない有機電子デバイスが、可撓性のプラスチック基板での低いコストおよび互換性により、かなり注目されてきた。
最近では、有機発光デバイスなどであるがそれに限定されない有機電子デバイスが、たとえばフラットパネルディスプレイなどのディスプレイ用途およびエリア照明用途などの用途のために、ますます採用されている。この十年間で、有機電子デバイスの領域で甚だしい進歩が起こった。以前は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）が、大部分のディスプレイ用途のために採用されていた。しかし、ＬＣＤディスプレイの製造は、しばしば高い製造および市販費用を含んでいる。
画像製品の改革の進行によって、コンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡ）および携帯電話の属性を結合する、より高度な携帯デバイスに対する必要性が、増加している。また、新しい軽量、低出力、広視角のデバイスに対する必要性が、液晶ディスプレイに関連する高い製造および市販費用を回避しながらフラットパネルディスプレイを開発することにおける、新たな関心を刺激している。したがって、フラットパネルディスプレイ産業は、有機発光デバイスなどの他の技術に由来するデバイスを使用する新しいディスプレイを採用することを目指している。
当業者なら理解されるように、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）などの有機発光デバイスは、２つの荷電された電極の間に挟置された薄い有機層の積層を備える。有機層は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層および電子輸送層を備える。通常２から１０ボルトの間の適切な電圧をＯＬＥＤに印加すると、注入された正および負の電荷が、発光層内で再結合して、光を発生させる。さらに、有機層の構造、および陽極および陰極として使用するための材料の選択は、発光層内での再結合プロセスを最大にする、すなわちＯＬＥＤデバイスからの光出力を最大にするように選択される。この構造は、かさばり、かつ環境的に望ましくない水銀ランプの必要性を除去し、より薄く、より多目的であり、かつよりコンパクトなディスプレイを産出する。また、ＯＬＥＤは、有利には最小の電力を消費する。この特徴の組合せは、ＯＬＥＤディスプレイが、より少ない重量を追加し、かつより小さい空間を占有しながら、より多くの情報をより魅力的な方式で有利に通信することを可能にする。
照明および大面積の看板などの用途は、大面積の有機電子デバイスの使用を必要とする。通常、大面積の有機電子デバイスは、単一の基板または基板の組合せの上の直列である複数の個々の有機電子デバイスを、各基板上の複数の個々の有機電子デバイスと電気的に結合することを含む。しかし、複数の有機電子デバイスの間の直列の電気的結合は通常、望ましい相互接続を提供するように構成されたバイアの形成によって達成される。
理解されるように、バイアの選択的なパターン形成および導電性材料の被着は、欠陥を生じさせることがある屑を生成することがある。また、これらの製造技術は、有機材料を選択的に除去すること、または有機材料を選択的に付着させることのいずれかのために追加の処理ステップを必要とする。また、バイアを通る相互接続の形成は、有機電子デバイスの層の間の正確な位置合わせを必要とする。バイアのサイズおよび有機電子デバイスの構成要素の形状サイズが小さくされるとき、位置合わせの所望の正確さを達成することは、ますます困難になっている。
米国特許第２００４／００２１４２５号
ＷＯ０２／０７８１０１
Bernards et al. ; "Cascaded light-emitting devices based on a ruthenium complex" ; Appl.Phys.Lett., Vol.84, No.24, 14 June 2004 ; p.p.4980-4982
Liao, Klubek, and Tang; "High-efficiency tandem organic light-emitting diodes"; Appl.Phys.Lett., Vol.84, No.2, 12 January 2004 ; p.p.167-169
したがって、現在技術の限界を有利には回避する、大面積のデバイスの形成を容易にするために、複数の有機電子デバイスを直列に電気結合するための技術を開発することが望ましい。
手短に言えば、本技術の態様によると、デバイスが提示される。デバイスは、基板上に配置された複数の有機電子デバイスであって、複数の有機電子デバイスのそれぞれが第１の電極および第２の電極を備え、かつ複数の有機電子デバイスのそれぞれが直列に電気的に結合されている複数の有機電子デバイスを備える。さらに、前記デバイスは、前記複数の有機電子デバイスのそれぞれの前記第１および第２の電極の間に配置された電気活性材料を備える。また、前記デバイスは、前記基板上に配置された相互接続層であって、相互接続層が、前記複数の有機電子デバイスのそれぞれの前記各第１および第２の電極の一方を互いに結合することを介して、前記複数の有機電子デバイスのそれぞれを直列に電気的に結合するように構成されている相互接続層を備える。
本技術のさらなる態様によると、デバイスが提示される。前記デバイスは、基板を備える。前記デバイスはまた、複数の有機電子デバイスであって、複数の有機電子デバイスのそれぞれが陽極および陰極を備え、かつ複数の有機電子デバイスのそれぞれが直列に電気的に結合されている複数の有機電子デバイスを備える。また、前記デバイスは、前記複数の有機電子デバイスのそれぞれの前記陽極および陰極の間に配置された第１の側面および第２の側面を有する電気活性材料を備える。さらに、前記デバイスは、前記基板上に配置された相互接続層であって、相互接続層が、第１の有機電子デバイスの陽極および第２の有機電子デバイスの陰極を互いに電気的に結合することを介して、互いに隣接して配置された前記第１の有機電子デバイスおよび前記第２の有機電子デバイスを直列に電気的に結合するように構成され、直列に結合された前記それぞれの電極が、前記電気活性材料の前記第１の側面上に配置される相互接続層を備える。
本技術のさらに別の態様によると、デバイスが提示される。前記デバイスは、基板を備える。また、前記デバイスは、複数の有機電子デバイスであって、複数の有機電子デバイスのそれぞれが陽極、陰極および第３の電極を備え、前記第３の電極が前記陽極と陰極の間に配置され、かつ複数の有機電子デバイスのそれぞれが直列に電気的に結合されている、複数の有機電子デバイスを備える。前記デバイスはまた、前記複数の有機電子デバイスのそれぞれの、前記陽極と第３の電極および前記陰極と第３の電極の間の領域のそれぞれの間に配置された少なくとも１つの電気活性材料を備える。また、前記デバイスは、前記基板上に配置された相互接続層であって、相互接続層が、第１の有機電子デバイスの陽極および第２の有機電子デバイスの陰極を互いに電気的に結合することを介して、互いに隣接して配置された前記第１の有機電子デバイスおよび前記第２の有機電子デバイスを直列に電気的に結合するように構成され、直列に結合されたそれぞれの電極が、前記電気活性材料の前記第１の側面上に配置される相互接続層を備える。
本技術の態様によると、相互接続構造が、提示される。前記相互接続構造は、第１の導電層を備える。さらに、前記相互接続構造は、前記第１の導電層上に配置された有機層を備える。前記相互接続構造はまた、第２の導電層を備える。また、有機層が、前記第２の導電層上に配置されている。さらに、前記相互接続構造は、前記第１および第２の導電層上に配置された相互接続層であって、相互接続層が、前記第１および第２の導電層を電気的に結合するように構成されている相互接続層を備える。
本技術の態様によると、デバイスを製造する方法が提示される。前記方法は、第１の基板上に第１の相互接続層を配置するステップを含む。さらに、前記方法は、前記第１の相互接続層上に複数の第１の電極および第２の電極を配置するステップを含む。また、前記方法は、前記複数の第１および第２の電極上に第１の電気活性材料を配置するステップを含む。前記方法はさらに、第２の基板上に第２の相互接続層を配置するステップを含む。また、前記方法は、前記第２の導電層上に複数の第２の電極および第１の電極を配置するステップを含む。前記方法は、前記複数の第２の電極および第１の電極上に第２の電気活性材料を配置するステップを含む。さらに、前記方法は、組立体を形成するために前記第１および第２の基板を結合するステップを含む。前記方法はまた、前記組立体を硬化させるステップを含む。
本発明のこれらおよびその他の特徴、態様および利点は、図面全体を通じて類似の記号が類似の部品を表す添付の図面を参照にして、以下の詳細な説明が読まれたとき、より良く理解されるであろう。
大面積の照明用途は、大面積の有機電子デバイスを必要とする。したがって、大面積の有機電子デバイスの形成は、ＯＬＥＤなどの複数の有機電子デバイスを電気的に結合することを含む。通常、複数の有機電子デバイスの間の電気的な相互接続は、バイアをパターン形成し、次いで導電性材料が複数の有機電子デバイスの間で電気的接続を形成するように、バイアを通って導電性材料を被着させることによって達成される。しかし、バイアの形成および導電性材料の被着は、欠陥を生じさせることがある屑を生成することがある。さらに、複数の有機電子デバイスの正確な位置合わせが、バイアを通る望ましい相互接続を行うために必要であるかもしれない。本明細書で議論される技術はこれらの問題のいくつかまたはすべてに対処する。
図１は、本技術の態様による、デバイスを製造するための例示的な方法を示すフローチャートである。デバイスは、複数の有機電子デバイスを備えてもよく、複数の有機電子デバイスのそれぞれは、それぞれ第１の電極および第２の電極を備える。本技術の一実施形態では、電子デバイスは、少なくとも第１の有機電子デバイスおよび第２の有機電子デバイスを備えてもよく、第１および第２の有機電子デバイスのそれぞれは、それぞれ第１の電極および第２の電極を備える。本技術の態様によると、一実施形態では、第１および第２の有機電子デバイスの第１の電極のそれぞれは、陽極を備えてもよい。さらに、第１および第２の有機電子デバイスの第２の電極のそれぞれは、陰極を備えてもよい。また、代替となる実施形態では、第１および第２の有機電子デバイスの第１の電極のそれぞれは、電荷輸送層を備えてもよい。また、第１および第２の有機電子デバイスの第２の電極のそれぞれは、電荷輸送層を備えてもよい。さらに、複数の有機電子デバイスのそれぞれは、有機発光デバイス、有機光電池、有機エレクトロクロミックデバイスまたは有機センサのうちの１つを備えてもよい。
図１に要約されたデバイスを製造する方法は、ステップ１０で開始する。ステップ１０で、第１の基板が提供される。また、第１の相互接続層が、第１の基板上に配置されてもよい。一実施形態では、第１の基板が、可撓性の基板を備えてもよい。可撓性の基板は、一般に薄く、約０．２５ミルから約５０．０ミルの範囲、および好ましくは約０．５ミルから約１０．０ミルの範囲の厚さを有する。「可撓性の」という用語は一般に、約１００ｃｍ未満の曲率半径を有する形状に曲げられることが可能であることを意味する。別の実施形態では、第１の基板が非可撓性の基板を備えてもよい。
可撓性の基板は、たとえばロールから分配されてもよい。有利には、可撓性の基板のために透明なフィルムのロールを実装することは、有機電子デバイスの高容量、低コストのリールトゥリールの処理および製造を可能にする。透明フィルムのロールは、たとえば１フィートの幅を有してもよく、その上でいくつかの有機パッケージが製造され、切り取られる。可撓性の基板は、単一の層を備えてもよい、または異なる材料製の複数の隣接する層を有する構造を備えてもよい。可撓性の基板は一般に、いずれかの可撓性の適切なポリマー材料を備える。たとえば、可撓性の基板は、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、Ｋａｐｔｏｎ ＨもしくはＫｅｐｔｏｎ Ｅ（Ｄｕｐｏｎｔ製）またはＵｐｉｌｅｘ（ＵＢＥ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ， Ｌｔｄ．製）などのポリイミド、環状オレフィン（ＣＯＣ）などのポリノルボルネン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、およびポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）を含む。別法として、可撓性の基板は、金属ホイル、または導電性被覆を有するポリマー材料のうちの１つを含んでもよい。通常、導電性の被覆は、金属、導電性セラミック、導電性有機材料、またはそれらの組合せを含んでもよい。別法として、第１の基板は、剛性の基板を備えてもよく、剛性の基板は、ガラス、シリコンまたはそれらの組合せのうちの１つを含んでもよい。
また、第１の相互接続層は、ＩＴＯなどの導電性セラミック、アルミニウム（Ａｌ）などの金属、導電性ポリマーなどの導電性有機体、またはそれらの組合せのうちの１つを含んでもよい。第１の相互接続層は、互いに隣接して配置された複数の有機電子デバイスを電気的に結合するように構成されてもよい。現在企図されている構成では、第１の相互接続層が、隣接して配置された有機電子デバイスの電極を結合することによって、有機電子デバイスの間に直列接続を提供するように構成されてもよく、以下でより詳細に説明される。
ステップ１２で、複数の有機電子デバイスの複数の第１の電極および第２の電極が、第１の相互接続層上にパターン形成される。一実施形態では、複数の第１の電極のそれぞれが、陽極を備えてもよい。さらに、複数の第２の電極のそれぞれが、陰極を備えてもよい。
複数の有機電子デバイスの第１の電極のそれぞれが、デバイスによって放出される光に対して透過性である第１の導電性材料を使用して形成されてもよい。たとえば、第１の電極が、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を使用して形成されてもよい。ある実施形態では、複数の有機電子デバイスの第１の電極のそれぞれが、第１の導電性材料を使用して形成されてもよい、ここで第１の導電性材料は、デバイスによって吸収される光に対して透過性である。また、ある他の実施形態では、複数の有機電子デバイスの第１の電極のそれぞれが、第１の導電性材料を使用して形成されてもよい、ここで第１の導電性材料は、デバイスによって変調される光に対して透過性である。また、複数の有機電子デバイスの第１の電極のそれぞれが、透明導電体を使用して形成されてもよい。
さらに、複数の第２の電極のそれぞれがデバイスによって放出される光に対して透過性である第２の導電性材料を使用して形成されてもよい。たとえば、第２の導電性材料が、ＩＴＯを含んでもよい。さらに別の実施形態では、複数の第２の電極のそれぞれが、第２の導電性材料を使用して形成されてもよい、ここで第２の導電性材料は、デバイスによって吸収される光に対して透過性である。複数の第１の電極のそれぞれに関して前に説明されたように、ある他の実施形態では、複数の第２の電極のそれぞれが、第２の導電性材料を備えてもよい、ここで第２の導電性材料は、デバイスによって変調される光に対して透過性である。また、複数の有機電子デバイスの第２の電極のそれぞれが、透明導電体を使用して形成されてもよい。また、複数の有機電子デバイスの第２の電極のそれぞれが、アルミニウム（Ａｌ）などであるがそれに限定されない金属を使用して形成されてもよい。
別の実施形態では、複数の第１の電極のそれぞれが、正孔注入層を備えてもよい。複数の第１の電極が、導電性ポリマーを使用して形成されてもよい。さらに、複数の第２の電極のそれぞれが、電子注入層を備えてもよい。
次に、ステップ１４で、第１の電気活性材料の層が、複数の第１および第２の電極上に配置されてもよい。第１の電気活性材料は、複数の有機電子デバイスのそれぞれの各第１および第２の電極の間の中間層として働くように構成されてもよい。さらに、第１の電気活性材料が、有機発光材料、有機光吸収材料、有機エレクトロクロモフォア、またはそれらの組合せのうちの１つを備えてもよい。
ステップ１６で、第２の基板が提供されてもよい。また、第２の相互接続層が、第２の基板上に配置される。前に説明したように、一実施形態では、第２の基板が、可撓性の基板を備えてもよい。別法として、第２の基板が、ガラス、シリコンまたはそれらの組合せのうちの１つを備えてもよい。また、第２の相互接続層が、ＩＴＯなどの導電性セラミック、Ａｌなどの金属、導電性ポリマーなどの導電性有機体、またはそれらの組合せのうちの１つを備えてもよい。第２の相互接続層が、互いに隣接して配置された有機電子デバイスを電気的に結合するように構成されてもよい。前に述べたように、第２の相互接続層が、隣接して配置された有機電子デバイスの電極を結合することを介して、直列接続を提供するように構成されてもよい。
ステップ１６に続いて、複数の第１および第２の電極が、ステップ１８で第２の相互接続層上に配置されてもよい。さらに、ステップ２０で、第１および第２の基板が、組立体を形成するために結合されてもよい。第１および第２の基板が、複数の有機電子デバイスのそれぞれの各電極が互いの上に実質上あるように配置されてもよい。たとえば、第１および第２の電極が、第１の有機電子デバイスの第２の電極が第１の有機電子デバイスの第１の電極の上に実質上配置されるように配置される。
次に、ステップ２２で、組立体が、本技術の第１の態様に従って、デバイスを形成するために硬化されてもよい。一実施形態では、組立体が組立体を加熱することによって硬化されてもよい。別法として、組立体が、組立体を紫外線放射に曝露されることによって硬化されてもよい。さらに、組立体が、圧力の付加を介して硬化されてもよい。当業者なら理解されるように、使用される相互接続層が熱硬化性材料を使用して形成される場合、相互接続層は１度だけ硬化されてもよい。しかし、相互接続層が熱可塑性材料を使用して形成される場合、相互接続層は再配置および再硬化されてもよい。
上記で説明された方法を使用して形成されるデバイスは、直列に結合されている複数の有機電子デバイスを備えてもよい。デバイスは、それぞれ第１および第２の電極を有する少なくとも第１の有機電子デバイスおよび第２の有機電子デバイスを備えてもよい、ここで第１および第２の有機電子デバイスが互いに隣接して配置されてもよい。隣接して配置された有機電子デバイスが、第１の有機電子デバイスの第１の電極を相互接続層を介して第２の有機電子デバイスの第２の電極と結合することによって、直列に電気的に結合されてもよい。また、直列に結合された電極が、電気活性材料の同じ側面上に配置される。したがって、隣接して配置された有機電子デバイスの間の直列の相互接続が、バイアの形成なしで達成されることができる。
図２を参照すると、デバイスの第１の例示的な実施形態２４の側部横断面図が示されている。現在企図されている構成では、電子デバイス２４が、基板２６を備えるとして図式的に示されている。一実施形態によると、基板２６が、前に説明したように、可撓性の基板２６を備えてもよい。別法として、基板２６が、シリコン、ガラスなどの非可撓性の基板、またはポリイミドなどの可撓性の材料を備えてもよいが、類似の特性を有する他のタイプの材料が使用されてもよい。
図示された実施形態では、デバイス２４は、第１および第２の有機電子デバイスを有するとして示されている。第１の有機電子デバイスは、第１の電極２８および第２の電極３０を備えてもよい。また、第２の有機電子デバイスは、第１の電極３２および第２の電極３４を備えてもよい。現在企図されている構成では、第１の有機電子デバイスの第１の電極２８が陽極であり、第１の有機電子デバイスの第２の電極３０が陰極である。同様に、第２の有機電子デバイスの第１の電極３２が陽極であり、第２の有機電子デバイスの第２の電極３４が陰極である。
第１の相互接続層３６が、第１の基板２６上に配置されてもよい。第１の相互接続層３６は、ＩＴＯなどの導電性セラミック、Ａｌなどの金属、導電性ポリマーなどの導電性有機体またはそれらの組合せのうちの１つを備えてもよい。また、第１の相互接続層が、互いに隣接して配置された第１および第２の有機電子デバイスを電気的に結合するように構成されてもよい。現在企図されている構成では、第１の相互接続層３６が、第１の有機電子デバイスの陽極２８を第２の有機電子デバイスの陰極３４と結合することを介して直列接続を提供するように構成されている、ここで第１および第２の有機電子デバイスが互いに隣接して配置される。言い換えれば、第１の有機電子デバイスの陽極２８が、第２の有機電子デバイスの陰極３４と直列に結合される。
図２を引き続き参照すると、電気活性材料３８が、複数の有機電子デバイスのそれぞれの陽極と陰極の間に配置されてもよい。前に述べたように、電気活性材料３８が、デバイス２４内で中間層として働くように構成されてもよい。さらに、電気活性材料が、有機発光材料、有機光吸収材料、有機エレクトロクロモフォア、またはそれらの組合せのうちの１つを備えてもよい。
また、デバイス２４が、デバイス２４に電圧を供給するように構成された電源４０を備えてもよい。さらに、電源４０が、電源４０の正導線および負導線を直列に結合されていない電極と結合することによって、デバイス２４と結合されてもよい。図２に示された実施形態では、第２の有機電子デバイスの陽極３２が、電源４０の正導線と結合され、第１の有機電子デバイスの陰極３０が、電源４０の負導線と結合されてもよい。
したがって、図２に示されたデバイスの例示的な実施形態２４では、互いに隣接して配置された２つの有機電子デバイスが、直列に電気的に結合されることに留意されたい。２つの隣接して配置された有機電子デバイスの間の直列結合が、第１の有機電子デバイスの陽極２８を第２の有機電子デバイスの陰極３４と直列に結合することを容易にするように構成された、第１の相互接続層３６を介して達成される。さらに、直列に結合されている電極が、電気活性材料３８の同じ側面上に配置される。したがって、基板２６の平面内に、かつ電気活性材料３８を通らずに直列結合が達成される。結果として、バイアを形成すること、異方性の導電性材料の付加のいずれも必要でない。図示された実施形態は、電極の正確な位置合わせが必要とされないため、位置ずれに対して望ましい耐性を呈するように有利に構成されている。
また、直列に結合されていない電極が、デバイスが動作しているとき、直列に結合された電極とは異なる電位を有してもよい。言い換えればデバイスが動作しているとき、直列に結合されかつ電気活性材料３８の第１の側面上に配置されている第１の有機電子デバイスの陽極２８および第２の有機電子デバイスの陰極３４と、直列に結合されておらずかつデバイスが動作中であるとき電気活性材料３８の第２の側面上に配置されている第１の有機電子デバイスの陰極３０および第２の有機電子デバイスの陽極３２とは、異なる電位を有する。
図３は、直列に電気的に結合された６個の有機電子デバイスを備えるデバイスの例示的な実施形態４２を示している。第１の有機電子デバイスは、陽極４４および陰極４６を備えてもよい。同様に、第２の有機電子デバイスは、陽極４８および陰極５０を備えてもよい。符号５２および５４は、第３の有機電子デバイスのそれぞれ陽極および陰極を表す。また、第４の有機電子デバイスは、陽極５６および陰極５８を備える。また、符号６０および６２は、第５の有機電子デバイスのそれぞれ陽極および陰極を表す。第６の有機電子デバイスは、陽極６４および陰極６６を備える。さらに、図示された実施形態４２はまた、第１の相互接続層３６および第２の相互接続層６８を備えてもよい。
一実施形態では、第１および第２の相互接続層３６、６８が、第１の材料を使用して形成されてもよい。前に説明したように、第１の材料は、導電性ポリマー、金属、導電性の有機材料またはそれらの組合せのうちの１つを含んでもよい。別法として、第２の相互接続層６８は、第２の材料を使用して形成されてもよい、ここで第２の材料は第１の材料とは異なる。
図示された実施形態４２では、第１および第２の有機電子デバイスの間の直列接続が、第１の有機電子デバイスの陽極４４と第２の有機電子デバイスの陰極５０を、第１の相互接続層３６を介して直列に電気的に結合することによって達成されてもよい。同様な方式で、第２および第３の有機電子デバイスが、第２の有機電子デバイスの陽極４８と第３の有機電子デバイスの陰極５４を、第２の相互接続層６８を介して直列に接続することによって電気的に結合されてもよい。
さらに、第３および第４の有機電子デバイスの間の直列接続が、第３の有機電子デバイスの陽極５２と第４の有機電子デバイスの陰極５８を、第１の相互接続層３６を介して直列に電気的に結合することによって達成されてもよい。同様に、第４および第５の有機電子デバイスが、第４の有機電子デバイスの陽極５６と第５の有機電子デバイスの陰極６２を、第２の相互接続層６８を介して直列に接続することによって電気的に結合されてもよい。
また、第５よび第６の有機電子デバイスの間の直列接続が、第５の有機電子デバイスの陽極６０と第６の有機電子デバイスの陰極６６を、第１の相互接続層３６を介して直列に電気的に結合することによって達成されてもよい。さらに、電源４０が、電源４０の正導線および負導線を直列に結合されていない電極と結合することによって、デバイス４２と結合されてもよい。図３に示された実施形態では、第６の有機電子デバイスの陽極６４が、電源４０の正導線と結合され、第１の有機電子デバイスの陰極４６が、電源４０の負導線と結合されてもよい。前に述べたように、直列に結合されている電極が、電気活性材料３８の同じ側面上に配置され、それによって基板２６の平面内の複数の有機電子デバイスの間の直列接続を容易にする。
図４は、本技術の態様による、デバイスの別の例示的な実施形態７０を示している。図１を参照して説明されたように、図４に示された実施形態７０は、陽極７２および陰極７４を有する第１の有機電子デバイスを備える。さらに、図示された実施形態７０はまた、陽極７６および陰極７８を有する第２の有機電子デバイスを備える。互いに隣接して配置された第１および第２の有機電子デバイスが、第１の相互接続層３６を介して直列に結合されてもよいことに留意されたい。言い換えれば、第１および第２の有機電子デバイスの間の直列接続が、第１の相互接続層３６を介して直列に第１の有機電子デバイスの陽極７２を第２の有機電子デバイスの陰極７８と結合することによって達成されてもよい。
この実施形態では、第１の有機電子デバイスの陰極７４および第２の有機電子デバイスの陽極７６のそれぞれが、増加した接触面積を提供するように延長されてもよい。したがって、第１の有機電子デバイスの陰極７４が、第１のテイル８０を形成するために延長されてもよい。同様に、第２の有機電子デバイスの陽極７６が、第２のテイル８２を形成するために延長されてもよい。第１および第２のテイル８０、８２は、電子デバイス７０の封入を容易にし、それによって強化された隠匿性を提供するように有利には構成されてもよい。また、前に述べたように、直列に結合された電極が、電気活性材料３８の同じ側面上に配置される。
図５を参照すると、デバイスの例示的な実施形態８４が示されている。図示された実施形態８４では、第１の相互接続層３６が、隣接して配置された有機電子デバイスの間の直列結合を容易にすることに加えて、第１の有機電子デバイスの陽極および第２の有機電子デバイスの陰極として働くように構成されてもよい。第１の相互接続層３６は、第１の有機電子デバイスの陽極と第２の有機電子デバイスの陰極を結合する直列接続を容易にする。また、符号８６は、第１の有機電子デバイスの陰極を表し、符号８８は、第２の有機電子デバイスの陽極を表す。
この実施形態では、第１の相互接続層３６が、透明な材料を含んでもよい。また、第１の相互接続層３６が、有機材料を含んでもよい。さらに、第１の相互接続層３６の有機材料が、第１の有機電子デバイスの陽極および第２の有機電子デバイスの陰極を表す領域が画定されることができるようにドープされてもよい。また、第１の相互接続層３６内での第１の有機電子デバイスの陽極の位置および第２の有機電子デバイスの陰極の位置は、第１の有機電子デバイスの陰極８６および第２の有機電子デバイスの陽極８８の位置に依存する。言い換えれば、第１の有機電子デバイスの第１の電極が、第１の有機電子デバイスの陽極が第１の有機電子デバイスの陰極８６の下に実質上配置されるように、第１の相互接続層３６の領域内に形成されてもよい。同様に、第２の有機電子デバイスの陰極が、第２の有機電子デバイスの陰極が第２の有機電子デバイスの陽極８８の下に実質上配置されるように、第１の相互接続層３６に配置されてもよい。
次に、デバイス８４の動作の際に、第１の相互接続層３６の有機材料内のドーパントが、第１の有機電子デバイスの陽極および第２の有機電子デバイスの陰極を形成するために分離する。また、前に述べたように、直列に結合されている電極が、電気活性材料３８の同じ側面上に配置される。
図６は、デバイスの例示的な実施形態９０を示している。図示された実施形態は、互いに隣接して配置され、かつ直列に結合された６個の有機電子デバイスを備える。電子デバイス９０の第１の有機電子デバイスが、陽極９２および陰極９４を備えてもよく、第２の有機電子デバイスが、陽極９６および陰極９８を備えてもよい。同様に、デバイス９０が、陽極１００および陰極１０２を有する第３の有機電子デバイスと、陽極１０４および陰極１０６を有する第４の有機電子デバイスとを備える。さらに、デバイス９０が、陽極１０８および陰極１１０を有する第５の有機電子デバイスと、陽極１１２および陰極１１４を有する第６の有機電子デバイスとを備える。
第１の有機電子デバイスの陽極９２が、第２の有機電子デバイスの陰極９８と直列に電気的に結合されてもよい。同様な方式で、第３の有機電子デバイスの陽極１００が、第４の有機電子デバイスの陰極１０６と直列に電気的に結合されてもよい。また、第５の有機電子デバイスの陽極１０８が、第６の有機電子デバイスの陰極１１４と直列に電気的に結合されてもよい。同様に、第２の有機電子デバイスの陽極９６が、第３の有機電子デバイスの陰極１０２と直列に電気的に結合されてもよい。さらに、第４の有機電子デバイスの陽極１０４が、第５の有機電子デバイスの陰極１１０と直列に電気的に結合されてもよい。第１の有機電子デバイスの陰極９４および第６の有機電子デバイスの陽極１１２などの直列に結合されていない電極が、電源４０の導線と結合されてもよい。
この実施形態では、第６の有機電子デバイスの陽極および陰極のそれぞれが、ＩＴＯなどの第１の材料を使用して形成される。また、この実施形態では、隣接して配置された有機電子デバイスの陽極および陰極の隣接するペアが、相互接続層として働いてもよい。さらに、電気活性材料３８が、少なくとも１つの電気活性材料とドーパントのブレンドを含んでもよい。ドーパントは、たとえば、イオン塩、金属または有機材料を含んでもよい。
図７は、デバイスの例示的な実施形態１１６を示している。この実施形態では、デバイス１１６内の複数の有機電子デバイスのそれぞれが、陽極、陰極および陽極と陰極の間に配置された中間電極を備える。たとえば、第１の有機電子デバイスは、陽極１１８、陰極１２０、および第１の有機電子デバイスの陽極１１８と陰極１２０の間に配置された第１の中間電極１２２などの中間電極を備える。同様に、第２の有機電子デバイスは、陽極１２４、陰極１２６、および第２の有機電子デバイスの陽極１２４と陰極１２６の間に配置された第２の中間電極１２８などの中間電極を備える。一実施形態では、第１および第２の中間電極１２２、１２８は、ＩＴＯを含んでもよい。別法として、第１および第２の中間電極１２２、１２８は、透明なカーボンナノチューブを含んでもよい。
第１および第２の有機電子デバイスが、第１の有機電子デバイスの陽極１１８を第２の有機電子デバイスの陰極１２６と、第１の相互接続層３６を介して電気的に結合することによって直列に接続されてもよい。前に述べたように、直列に結合されている電極が、電気活性材料３８の同じ側面上に配置され、それによってバイアを形成することによる鉛直方向の相互接続に対する必要性を有利には回避する。
第１の電気活性材料３８が、電極１１８、１２６などの直列に結合された電極と、第１および第２の中間電極１２２、１２８との間に配置されてもよいことに留意されたい。さらに、第２の電気活性材料１３０が、第１および第２の中間電極１２２、１２８と、電極１２０、１２４などの直列に結合されていない電極との間に配置されてもよい。一実施形態では、第１および第２の電気活性材料３６、１３０が、第１の材料を使用して形成されてもよい。別法として、第２の電気活性材料１３０が、第１の材料とは異なる第２の材料を使用して形成されてもよい。
本技術の態様によると、第１および第２の中間電極１２２、１２８が、第１および第２の有機電子デバイスが、鉛直方向に結合された２つの有機電子デバイスとして使用されることを可能にする。一実施形態では、中間電極１２２、１２８が、複数の有機電子デバイスのそれぞれの追加の陽極および陰極として働くように構成されてもよい。言い換えれば、第１の中間電極１２２が、第１の中間電極１２２の領域を適切にドーピングすることによって中間陽極および陰極として働くように構成されてもよい。現在企図されている構成では、第１の有機電子デバイスが、陽極１１８および陰極１２０を備える。第１の中間電極１２２が、第１の材料を使用して形成されてもよい。この実施形態では、第１の中間電極１２２の底側半分が、第１の有機電子デバイスの陽極１１８に隣接して配置される第１の中間陰極を形成するためにドープされてもよい。さらに、第１の中間電極１２２の上側半分が、第１の有機電子デバイスの陰極１２０に隣接して配置される第１の中間陽極を形成するためにドープされてもよい。
別法として、第１の中間陽極および陰極が、それぞれ第１および第２の材料を使用することによって、第１の中間電極１２２内に形成されてもよい。一実施形態では、第１の中間陽極を形成するために使用される第１の材料が、ＩＴＯを含んでもよい。また、第１の中間陽極を形成するために使用される第２の材料が、被覆されたリアクティブメタルを含んでもよい。同様に、第２の中間電極１２８が、第２の有機電子デバイスが、鉛直方向に結合された２つの有機電子デバイスとして使用されることを可能にするように構成されてもよい。図７に示された例示的な実施形態１１６は、デバイス１１６がより低い電流を引き出すことを有利には容易にし、それによって比較的長い寿命およびより大きな安定性を可能にする。
図２〜７に示されたデバイスの実施形態では、複数の有機電子デバイスのそれぞれが、それぞれ陽極および陰極を有するとして示されている。別法として、本技術の態様によると、複数の有機電子デバイスのそれぞれが、それぞれ正孔注入層および電子注入層を備えてもよい。
上記で説明されたデバイスおよびデバイスを製造する方法の様々な実施形態は、デバイスのコスト効果のある製造を可能にする。さらに、上記で説明された製造方法を使用して、現在の技術の限界を有利には回避する、複数の隣接して配置された有機電子デバイスの間の直列電気相互接続を達成することが可能である。デバイスを製造する方法は、有利には、単純化されたプロセスを結果としてもたらし、それによって欠陥を生じさせる可能性を実質上減少させる。
さらに、デバイスは、電気短絡に対する望ましい耐障害性を提供するように構成されてもよい。また、デバイスの様々な実施形態は、複数の有機電子デバイスの位置ずれに対する望ましい耐性を助長する。また、上記で説明されたデバイスの様々な実施形態は、有利には、デバイスの望ましい輝度を達成するために実質上より低い電流で動作されることができる。
本発明のある特徴のみが本明細書で例示され、説明されてきたが、多くの修正および変更が当業者に対して行われるであろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の精神内にあるような、すべてのこのような修正および変更を網羅するように意図されていることを理解されたい。
Claims (13)
- 基板上に配置された複数の有機電子デバイスであって、複数の有機電子デバイスのそれぞれが第１の電極および第２の電極を備え、かつ複数の有機電子デバイスのそれぞれが直列に電気的に結合されている複数の有機電子デバイスと、
前記複数の有機電子デバイスのそれぞれの前記第１および第２の電極の間に配置された電気活性材料と、
前記基板上に配置された相互接続層であって、相互接続層が、上記複数の有機電子デバイスのそれぞれの第１の電極および第２の電極の一方を、上記複数の有機電子デバイスの隣の有機電子デバイスの第１の電極および第２の電極の他方と接続する直列接続によって、前記複数の有機電子デバイスのそれぞれを直列に電気的に接続するように構成されているとともに、前記直列接続が前記基板の平面と平行な平面で達成される相互接続層と
を備えており、前記第１の電極および第２の電極がそれぞれパターン形成されており、
前記電気活性材料が前記複数の有機電子デバイスの間に延びている、デバイス。 - 前記電気活性材料がポリマーを含む、請求項１記載のデバイス。
- 前記第１の電極のそれぞれが陽極であり、前記第２の電極のそれぞれが陰極である、請求項１記載のデバイス。
- 前記第１の電極のそれぞれが、デバイスによって放出、吸収または変調される光或いはそれらの組合せの光に対して透過性である第１の導電性材料を備える、請求項３記載のデバイス。
- 前記第１の導電性材料が酸化インジウムスズを含む、請求項４記載のデバイス。
- 前記第２の電極のそれぞれが、デバイスによって放出、吸収または変調される光或いはそれらの組合せの光に対して透過性である第２の導電性材料を備える、請求項１記載のデバイス。
- 前記第２の導電性材料が透明導電体を備える、請求項６記載のデバイス。
- 前記第２の導電性材料が透明導電体または金属のうちの１つを備える、請求項６記載のデバイス。
- 前記有機電子デバイスのそれぞれが、有機発光デバイス、有機光電池、有機エレクトロクロミックデバイス、有機センサ、またはそれらの組合せのうちの１つを備える、請求項１記載のデバイス。
- 前記基板が可撓性の基板を備える、請求項１記載のデバイス。
- 前記相互接続層が、導電性セラミック、金属、導電性有機材料またはそれらの組合せのうちの１つを備える、請求項１記載のデバイス。
- 前記電気活性材料が、有機発光材料、有機光吸収材料、有機エレクトロクロモフォア、またはそれらの組合せのうちの１つを備える、請求項１記載のデバイス。
- 前記第１の電極と第２の電極とが異なる材料からなる、請求項１記載のデバイス。
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