JP6027644B2 - Ｏｌｅｄ表示デバイス、及びこれを備えた時計 - Google Patents

Description

本発明は、ＯＬＥＤとして知られる有機発光ダイオードを用いた表示デバイスの製造方法に関する。また本発明は、この方法を実装することで得られる発光ダイオードを有する表示デバイス、及びこのタイプの表示デバイスを備えた時計にも関する。

本発明はＯＬＥＤ表示デバイスに関する。より詳細には、本発明は単純マトリクス方式有機発光ダイオード、すなわちＰＭＯＬＥＤとして知られる表示デバイスに関する。ＰＭＯＬＥＤ表示デバイスでは、ストリップの状態で互いに対して直角に配置され、個別に電源が供給されるアノード及びカソードを用いて発光を制御する。ＰＭＯＬＥＤ表示デバイスは、ＡＭＯＬＥＤとしても知られるアクティブマトリクス方式有機発光ダイオードよりもエネルギ効率が悪いが、ＡＭＯＬＥＤ表示デバイスより作製が複雑でなく、結果として先に市場に提供された。

液晶セル等の他のタイプの表示デバイスと比べて、ＯＬＥＤ表示デバイスは、極めて迅速な反応時間、改善された演色、より良好なコントラスト、更には相当に指向性の低い放射率（従ってより広い視角を提供する）等の極めて興味深い利点を有する。液晶表示デバイスと比べて、ＯＬＥＤ表示デバイスの他の決定的な利点は、バックライトを必要としないことである。しかしながら、ＯＬＥＤ表示デバイスの１つの欠点は、空気及び湿気に弱いことである。

極めて簡潔に要約すると、ＰＭＯＬＥＤ表示デバイスは、例えばガラス製である基材を含み、その上にアノードが平行なストリップの状態で形成される。これらのアノードは、ＩＴＯとしても知られるインジウムスズ酸化物等からなる透明な導電性材料製である。インジウムスズ酸化物層をガラス基材上に蒸着してアノードを形成した後、これに続いて、行方向の電極と列方向の電極を互いから分離することを目的とする絶縁層を蒸着し、アノードとカソードとの間に空間を生成する役割を果たす分離層を蒸着する。続いて、３つ存在する実際に活性である層：正孔注入層、正孔輸送層、及び電子輸送層を蒸着する。最後に、アルミニウム等の伝導性材料の層を蒸着し、この層はカソードを形成する。結果として得られる構造体を、基材の縁部に接着されるカバーで覆う。カバーによって使用されていない容積に真空トラップを配設してもよい。

上述のように、ＯＬＥＤ表示デバイスは、例えば腕時計等の携帯用電子機器に使用するにあたって極めて興味深い利点を数多く有する。しかしながら、時計学という特定の分野では、当業者は、本出願人が知る限りではまだ解決されていない問題に向き合ってきた。この問題は、時計において、デジタルＯＬＥＤ表示デバイスと、時針及び分針のセットを通常含むアナログ表示デバイスとを組み合わせて使用することに関係する。実際、このような場合には、ＯＬＥＤ表示デバイスは時計の文字盤上にあり、時針及び分針はＯＬＥＤ表示デバイスの上側を移動する。時針及び分針は同心のアーバによって保持され、この同心のアーバはＯＬＥＤ表示デバイスを必然的に貫通しなければならない。しかしながら、ＯＬＥＤ表示デバイスの活性層及びカソード層は空気及び湿気に極めて弱いため、時針及び分針を保持するアーバを貫通させるためにＯＬＥＤ表示デバイスに穿孔することを想定することはできない。なぜなら、ＯＬＥＤ表示デバイスの湿気に弱い層が大気に直接接触してしまうことになるからである。

以上より、本発明の目的は、時針及び分針を保持するアーバを貫通させるための孔を形成することができるＯＬＥＤ表示デバイスを提供することである。

従って本発明は、発光ダイオード表示デバイスに関し、上記表示デバイスはカバーによって覆われた基材を含み、このカバーは、その外周に沿って縁部で範囲を定められた平坦な表面を有し、この縁部を介してカバーは基材に固定され、カバーの平坦な表面には、基材の方向に延在する結節が設けられ、基材には重なった層が設けられ、上記重なった層は少なくとも、基材から始めて以下の順序で互いに連続する以下の層：
−少なくとも１つのアノード層；
−絶縁コーティング；
−第１の領域に結節と垂直に配置された第１の排除領域を有するスペーサ層；
−活性正孔注入層；
−活性正孔輸送層；
−活性電子輸送層；
−第２の領域に結節と垂直に配置された第２の排除領域を有するカソード層；
を含み、カバーの結節は、結節が接触する層に連結され、結節の幾何学的寸法より小さな直径を有する孔が結節内に形成され、上記孔は基材も貫通する。

これらの特徴の結果として、本発明は、孔によって完全に横断することができるＯＬＥＤタイプの表示デバイスを提供し、本発明の好ましい例示的な実施形態では、それぞれ時針及び分針を保持する同心のアーバのセットがこの孔を貫通するようになっている。実際、時針及び分針のアーバを貫通させるための孔が形成されるカバーの結節は、湿気及び酸素に対して完全に密閉されており、これによって、本発明によるＯＬＥＤ表示デバイスの活性層及びカソード層は、破損しにくくなる。この効果を達成するために、本発明は、スペーサ層及びカソード層に、カバーの結節と垂直な排除領域を設けることを教示する。言い換えると、これらの排除領域の位置において、スペーサ層及びカソード層の蒸着に用いる材料を取り除く。実際、複数回の試験を実施した結果、カバーの結節がＯＬＥＤ表示デバイスの活性層に接触する場所にスペーサ層及びカソード層が残ったままだと、これらカソード及びスペーサ層は、カバーの結節に孔を形成する際に剥離を起こし、ＯＬＥＤ表示デバイスの破壊は避けられないことが判かった。なお、最後に、カソード及びスペーサ層が存在しない場合、結節と基材の接着品質は極めて高くなった。

また本発明は、ＯＬＥＤ表示デバイスの製造方法にも関し、上記方法は以下からなるステップを含む：
−基材と、その外周に沿って縁部で範囲を定められた平坦な表面を有するカバーとを準備するステップであって、カバーは縁部を介して基材に固定されるようになっており、カバーの平坦な表面には基材の方向に延在する結節が設けられている、ステップ；
−少なくとも１つのアノード層及び絶縁コーティングを、基材上に連続して蒸着するステップ；
−続いて、カバーを基材に固定すると結節と垂直に配置される第１の排除領域が第１の領域に配設されたスペーサ層を蒸着するステップ；
−活性正孔注入層、活性正孔輸送層、及び活性電子輸送層をこの順序で蒸着するステップ；
−カバーを基材に固定するとカバーの結節と垂直に配置される第２の排除領域が第２の領域に配設されたカソード層を蒸着するステップ；並びに
−カバーを基材に連結し、カバーの結節及び基材に、結節の幾何学的寸法より小さな直径を有する孔を形成するステップ。

本発明の方法の補足的な特徴によると、スペーサ層又はカソード層は、２つの連続するステップ：
蒸着されるスペーサ層又はカソード層の第１の部分に対応する第１の開口が配設された第１のマスクを用いるステップであって、前記第１のマスクは、少なくとも部分的に基材のある領域を覆い隠すことにより、スペーサ層又はカソード層に、カバーを基材に固定すると結節と垂直になる排除領域を形成する、ステップ；
蒸着されるスペーサ層又はカソード層の第２の部分に対応する第２の開口を有する第２のマスクを用いるステップであって、前記第２のマスクは、必要に応じて基材の残りの領域を覆い隠すことにより、スペーサ層又はカソード層に、カバーを基材に固定すると結節と垂直に配置される排除領域の残りを形成する、ステップ
で蒸着され、第２のマスクの第２の開口と第１のマスクの第１の開口は、第１の開口と第２の開口の組み合わせが所望のスペーサ層又はカソード層に対応するよう、相補的である。

また本発明は、時針のアーバ及び分針のアーバを貫通させるための孔が形成された発光ダイオード表示デバイスを備える時計にも関する。

本発明の他の特徴及び利点は、本発明によるＯＬＥＤ表示デバイスの１つの実施形態に関する以下の詳細な説明を読むことにより、より明らかになり、この例は添付の図面を参照して、単なる非限定的な例として挙げられたものである。

図１Ａは、伝導性インジウムスズ酸化物層及びクロム層を連続して蒸着したガラス基材の斜視図である。 図１Ｂは、クロム層を形成するステップを示す、図１Ａと同様の斜視図である。 図１Ｃは、伝導性インジウムスズ酸化物層を形成するステップを示す斜視図である。 図１Ｄは、絶縁層の蒸着を示す斜視図である。 図１Ｅは、マトリクス表示ピクセルの範囲を定めるための絶縁層の構成を示す斜視図である。 図１Ｆは、分離層の蒸着を示す斜視図である。 図１Ｇは、分離層の構成を示す斜視図である。 図１Ｈは、活性正孔注入層の蒸着を示す斜視図である。 図１Ｉは、活性正孔輸送層の蒸着を示す斜視図である。 図１Ｊは、活性電子輸送層の蒸着を示す斜視図である。 図１Ｋは、カソード層の蒸着を示す斜視図である。 図２は、本発明による有機発光ダイオード表示デバイスの断面図である。 図３は、本発明によるＯＬＥＤ表示デバイスを装備した腕時計の概略図である。 図４Ａは、スペーサ層及びカソード層の蒸気蒸着に用いる第１のマスクの上面図である。 図４Ｂは、スペーサ層及びカソード層の蒸気蒸着に用いる第２のマスクの上面図である。 図４Ｃは、スペーサ層及びカソード層の蒸気蒸着に用いる第１及び第２のマスクの上面図である。

本発明は、時針及び分針のアーバを例えば貫通させるための孔を形成することができる有機発光ダイオード表示デバイスを提供することからなる、一般的な発明思想に由来する。ＯＬＥＤ表示デバイスに真っ直ぐな孔を形成すると、ＯＬＥＤ表示デバイスの活性層を大気に接触させて破壊してしまうため、これは不可能であることは公知である。この問題を克服するために、本発明は、有機発光ダイオード表示デバイスの基材に蒸着されるスペーサ層及びカソード層に、排除領域を配設することを教示する。言い換えると、これらの排除領域の位置において、スペーサ層及びカソード層の蒸着に用いる材料を取り除く。排除領域は、製造工程の最後にＯＬＥＤ表示デバイスを覆うカバーの底面に設けられる結節と垂直に配置される。時針及び分針のアーバのための孔を、結節及びカバーに形成する。この作業は、結節が基材に接触する場所にスペーサ層及びカソード層が存在しないことによって可能となる。実際、スペーサ層及びカソード層が存在する場合、カバーの結節に孔を形成するとこれらの層は剥離してしまうことがわかった。更に、カソード及びスペーサ層を取り除くと、基材に対する結節の接着が極めて良好になる。スペーサ及びカソード層を結節領域から取り除かなければならないという結論に達したことから、これらの層を所望の方式で蒸着するための方法を見出す必要が生じた。この目的のために、本発明は、スペーサ層又はカソード層を２つの独立したマスクを用いて２つの連続したステップで蒸着することを教示し、２つのマスクのうち第１のものは、蒸着されるスペーサ層又はカソード層の第１の部分に対応する第１の開口を備え、上記第１のマスクは、排除領域を生成することが望まれる基材の全ての領域又は一部の領域を覆い隠し；２つのマスクのうち第２のものは、第１のマスクに配設された第１の開口と相補的な第２の開口を備え、必要に応じて、排除領域を生成することが望まれる基材の残りの領域を覆い隠す。最後に、本発明は、時針のアーバ及び分針のアーバを貫通させる孔が形成された発光ダイオード表示デバイスを備える時計等の携帯用機器に関する。

発光ダイオード表示デバイス又はＯＬＥＤ表示デバイスを作製するための本発明による方法の様々なステップを以下に説明する。

図１Ａは、例えばガラス製である基材１の斜視図であり、その表面には第１の伝導層２及び第２の伝導層４が連続して蒸着されている。第１の伝導層２は例えば、ＩＴＯとしてよく知られているインジウムスズ酸化物製であり、第２の伝導層４は例えばクロム製である。

図１Ｂに示すように、フォトリソグラフィ及び化学エッチングによって第２の伝導層４を殆ど全表面から除去した。クロムは接触パッド６上にしか残っておらず、ここにこの材料が存在することにより、導電性が改善される。

図１Ｃは、アノード８を形成するステップを示す。これらアノード８は平行なストリップの形状をとり、第１の伝導性ＩＴＯ層２のフォトリソグラフィ及び化学エッチングによって得られる。

図１Ｄは、ＩＴＯアノード８を覆って絶縁層１０を蒸着するステップを示す。図１Ｅを吟味すると分かるように、絶縁層１０は、行１２及び列１４で構成され、これにより、本発明のＯＬＥＤ表示デバイスの表示ピクセルを形成することになる伝導性領域１６の範囲を定める。

図１Ｆに示すように、スペーサ材料の層１８を基材１にわたって均一な厚さで蒸着する。このスペーサ材料の層１８の機能は、本方法の後続のステップで構成されるカソードから、アノード８を分離することである。基材１のほぼ中心にはスペーサ材料が蒸着されておらず、これにより排除領域２０が生成され、この排除領域２０は、以下で詳細に判るように、製造工程の最後に本発明のＯＬＥＤ表示デバイスを覆うカバーの底面に設けられる結節と垂直に配置される。

図１Ｇに示すように、スペーサ層はスペーサ２２を形成するよう構成され、このスペーサ２２は、図示した例ではアノード８と概ね垂直な方向に、互いに平行に延在する。

図１Ｈ、１Ｉ及び１Ｊでは、本発明のＯＬＥＤ表示デバイスの活性層、すなわち正孔注入層２４、正孔輸送層２６、及び電子輸送層２８を順次蒸着する。これら３つの層２４、２６及び２８を、基材１の全表面にわたって非選択的な様式で蒸着する。

最後に、図１Ｋに見られるように、本発明のＯＬＥＤ表示デバイスのカソードを形成する層３０を基材１に蒸着する。このカソード層３０は、限定するものではないがアルミニウム等の導電性材料を気化させることで得られる。アルミニウムとカルシウムとの、又はバリウムと銀の合金との混合物であってもよい。基材１のほぼ中心にはカソード材料３０が蒸着されておらず、これにより排除領域３２が生成され、この排除領域３２は、以下で詳細に見るように、製造工程の最後に本発明のＯＬＥＤ表示デバイスを覆うカバーの底面に設けられる結節３２と垂直に配置される。

ここで、本発明による有機発光ダイオード表示デバイスの断面図である図２を参照する。全体として参照符号３４で示す本発明のＯＬＥＤ表示デバイスは、インジウムスズ酸化物即ちＩＴＯのアノード層８、絶縁層１０、及びスペーサ層１８が連続して蒸着された基材１を含む。本発明によると、このスペーサ材料の層１８を、排除領域２０が位置する場所において取り除く。排除領域２０は結節３６と垂直に配置され、この結節３６は基材１の方向に延在し、製造工程の最後に本発明のＯＬＥＤ表示デバイス３４を覆うカバー４０の平坦な表面３８に配設されることに留意されたい。

本発明のＯＬＥＤ表示デバイス３４の製造方法は、本発明のＯＬＥＤ表示デバイスの活性層、即ち正孔注入層２４、正孔輸送層２６、及び電子輸送層２８の非選択的蒸着へと続く。本製造方法は、カソード層３０の蒸着で終了する。本発明によると、このカソード層３０を、排除領域３２が位置する場所から取り除く。排除領域３２は、製造工程の最後に本発明のＯＬＥＤ表示デバイス３４を覆うカバー４０の平坦な表面３８に配設される結節３６と垂直に配置されることに留意されたい。

最後に、カバー４０を用いてＯＬＥＤ表示デバイス３４を気密性を保つように密閉する。カバー４０は、その平坦な表面３８の外周に沿って縁部４２を有し、これを介して、接着性フィルムを用いてカバー４０を基材１に固定する。カバー４０の平坦な表面３８に配設された結節３６は、スペーサ層１８及びカソード層３０の、排除領域２０及び３２を配設した領域において、基材１の方向に延在する。結果として、結節３６は基材１と事実上直接接触し、極めて薄いアノード層８並びに活性層２４、２６及び２８によって隔てられているのみである。薄い接着性フィルムにより、結節３６を基材１に接着することができる。

本発明によると、結節３６の幾何学的寸法より小さな直径を有する孔４８を、結節３６に形成する。孔４８はまた、基材１を横断する。この特徴の結果として、本発明は、活性層及びカソード層を湿気及び酸素に接触させることなく貫通孔が形成されたＯＬＥＤ表示デバイスを提供する。

図３は、本発明によるＯＬＥＤ表示デバイス３４を装備した腕時計の概略図である。図示した例では、ＯＬＥＤ表示デバイス３４は腕時計５０の文字盤として機能し、ＯＬＥＤ表示デバイス３４及び基材１を貫通する孔４８は、有利には、時針５６及び分針５８をそれぞれ保持する２本の同心のアーバ５２及び５４を通過させるために使用される。

図４Ａ及び４Ｂは、スペーサ層１８及びカソード層３０の蒸気蒸着のために使用される第１のマスク６０及び第２のマスク６２の上面図である。本発明によると、スペーサ層１８及びカソード層３０を、第１のマスク６０及び第２のマスク６２を用いて２つの連続するステップで蒸着する。従って、第１のマスク６０は、蒸着されるスペーサ層１８又はカソード層３０の第１の部分に対応する第１の開口６０ａを備えている。第１のマスク６０はまた、排除領域２０、３２を生成することが望まれる基材１の全ての領域又は一部の領域を覆い隠すための第１のカバー部分６０ｂも備えている。続いて、第２のマスク６２は、第１のマスク６０に配設された第１の開口６０ａと相補的な第２の開口６２ａを備え、また、第２のマスク６２は、必要に応じて、排除領域２０及び３２を生成することが望まれる基材１の残りの領域を覆い隠すための第２のカバー部分６２ｂを含む。最後に、図４Ｃは、第１のマスク６０及び第２のマスク６２を連結することにより、上記２つの層１８及び３０の中心に排除領域２０及び３２を有するようにスペーサ層１８及びカソード層４０の外側輪郭を定めることができることを示す。図４Ｃは本発明のＯＬＥＤ表示デバイスの製造方法の１ステップの図ではなく、単に、２つのマスク６０、６２が、これらの端と端を合わせて配置した場合に、中心に排除領域を有するようにスペーサ層１８及びカソード層１８の輪郭を定める、完璧に相補的な形状を有することを説明するだけのものであることは明らかであろう。

本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、当業者は、添付の請求項により定義される本発明の範囲から逸脱することなく、様々な単純な改変及び変更を考案することができることは言うまでもない。特に、上では、カバーの底面に設けられた結節が本発明のＯＬＥＤ表示デバイスのほぼ中心に位置すると述べたが、この結節をカバーの底面のいずれの位置に配置してよいことは言うまでもないことは明らかであろう。

１：基材
８：アノード層
１０：絶縁層
１８：スペーサ層
３０：カソード層
３６：結節
４０：カバー
４２：縁部
４８：孔

Claims (2)

1. 有機発光ダイオード表示デバイスであって、
   前記表示デバイス（３４）は、カバー（４０）によって覆われた基材（１）を含み、
   前記カバー（４０）は、その外周に沿って縁部（４２）で範囲を定められた平坦な表面（３８）を有し、
   前記カバー（４０）は、前記縁部（４２）を介して前記基材（１）に固定され、
   前記カバー（４０）の前記平坦な表面（３８）には、前記基材（１）の方向に延在する結節（３６）が設けられ、
   前記基材（１）には、重なった層が設けられ、
   前記重なった層は、少なくとも、前記基材（１）から始めて以下の順序で互いに連続する以下の層：
   −少なくとも１つのアノード層（８）；
   −絶縁層（１０）；
   −第１の領域に前記結節（３６）と垂直に配置された第１の排除領域（２０）を有する、スペーサ層（１８）；
   −活性正孔注入層（２４）；
   −活性正孔輸送層（２６）；
   −活性電子輸送層（２８）；
   −第２の領域に前記結節（３６）と垂直に配置された第２の排除領域（３２）を有する、カソード層（３０）；
   を含み、
   前記カバーの前記結節（３６）は、前記結節（３６）が接触する層に連結され、
   前記結節（３６）の幾何学的寸法より小さな直径を有する孔（４８）が前記結節（３６）内に形成され、
   前記孔（４８）は、前記基材（１）も貫通する、有機発光ダイオード表示デバイス。
2. 時針（５６）のアーバ（５２）及び分針（５８）のアーバ（５４）を貫通させるための孔（４８）が形成された請求項１に記載の有機発光ダイオード表示デバイスを備える、時計。

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