JP2002508108A - 有機発光ダイオードを用いた発光ディスプレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 カラー・ビデオ・ディスプレー用の有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）。ＯＬＥＤ（１０）は基板（１００）上に形成した層状構造体である。発光有機材料（３００）の層が２つの導体層（２００，２５０）間にはさまれていて、基板（１００）上に配置されている。基板（２００，２５０）と有機層（３００）上に透明カバー層（５００）が配置されている。本発明のＯＬＥＤ（１０）は革新的な微細空洞の向上構造（４００）を含み、この構造は基板（１０）に平行な方向の発光を制限し、観察者に発光を向上して供する。

Description

【発明の詳細な説明】 有機発光ダイオードを用いた発光ディスプレイ関連特許出願の相互参照 本出願は１９９７年６月２３日出願の「有機発光ダイオードを用いる発光ディ スプレー」という名称の米国仮出願第６０／０５０，４５９号に関連するもので 、その優先権を主張する。発明の分野 本発明は、カラー・ビデオ・ディスプレー又は高輝度単色ディスプレー用有機 発光デバイス（ＯＬＥＤ）ビデオ・ディスプレー構造に関する。より詳細には、 本発明は発光を向上させるための微細空洞構造を有するＯＬＥＤに関する。発明の背景 有機発光デバイスは２０年間ばかり前から公知である。ＯＬＥＤはある一般的 原理で作動する。ＯＬＥＤは典型的には、例えばソーダ石灰ガラス又はケイ素の 如き基板上に形成した積層体である。発光性有機固体の発光層、同じく隣接する 半導体体層は、カソードとアノードにはさまれている。半導体層は正孔注入又は 電子注入層でもある。発光層は多数の蛍光有機固体のうちの任意のものから選択 される。発光層は多重の下位層又は単一混合層から成る。 電位差をデバイスを横断して印加すると、負に荷電した電子はカソードから電 子注入層に移動し、最終的には有機材料層又はその複数層中に移動する。同時に 正電荷（典型的には正孔と呼ばれる）はアノードから正孔注入層に移動し、最終 的には同じ有機発光層又はその複数層中に移動する。正電荷と負電荷が有機材料 層又はその複数層中で会合するときは、これらは結合し、光子を発生させる。 光子の波長、従ってその色は光子が発生する有機材料の材料特性に左右される 。ＯＬＥＤからの発光色は有機材料の選択により又はドーパントの選択により又 はこの外の公知技術により制御できる。異なる色の光が異なるＯＬＥＤからの発 光を混合することで発生できる。例えば、白光は青、赤、緑の光を同時に混合し て発生させる。 典型的なＯＬＥＤでは、発光を観察者のところまで透過させるためにアノード 又はカソードのどちらかは透明である。典型的にはカソードは仕事関数の低い材 料から構成する。典型的には正孔がアノード、即ち、仕事関数の高い材料から正 孔輸送層経由で有機材料中に注入される。 典型的には、ＯＬＥＤはＤＣバイアス２〜３０ボルトで作動する。ＯＬＥＤの 輝度はアノード又はカソードに印加する電圧又は電流を調整して制御する。発光 相対量は普通「グレイ・レベル」と呼ばれる。典型的には、ＯＬＥＤは電流モー ドで操作するときに一番良く作動する。発光は定電圧ドライブよりも定電流ドラ イブの方が安定である。これは、通常電圧モードで操作するその他の多くのディ スプレー技術とは反対である。その結果、ＯＬＥＤ技術を用いるアクティブ・マ トリクス・ディスプレーでは操作の電流モードに対応する特定のピクセル構造が 必要となる。 典型的なマトリクス・アドレス型ＯＬＥＤデバイスでは、多くのＯＬＥＤを単 一基板上に形成し、規則的なグリッド・パターンのグループに配列する。グリッ ド列を形成するいくつかのＯＬＥＤグループは共通のカソード又はカソード・ラ インを共有する。グリッドの行を形成するいくつかのＯＬＥＤグループは共通の アノード又はアノード・ラインを共有する。所与のグループの個々のＯＬＥＤは カソード・ラインとアノード・ラインが同時に作動したときに発光する。マトリ クス内の一群のＯＬＥＤはディスプレー内で１つのピクセルを形成し、それぞれ のＯＬＥＤは通常１つの下位ピクセル又はピクセル区画となる。 ＯＬＥＤはいくつかの有益な特性がある。これらの特性は作動電圧が低いこと （約５ボルト）、薄膜発光層で形成したときの応答が速いこと、注入電流に比例 する輝度が高いこと、自己発光による可視度が高いこと、耐衝撃性が優れている こと、固体状デバイスの使用時の取扱いが容易なことである。ＯＬＥＤはテレビ ジョン、グラフィック・ディスプレー・システム、ディジタル印刷での実用的用 途がある。現在までのＯＬＥＤの開発では実質的な進歩があったが、更なる課題 がまだある。例えば、ＯＬＥＤはその長期的な安定性に関連する一連の一般的な 問題をずっとかかえている。特に作動中に有機膜層は再結晶化又はその他の構造 的変化を受けてデバイスの発光性が悪影響される。 空気と湿気にさらされるとＯＬＥＤは微妙な問題が生ずる。在来のＯＬＥＤを 大気にさらすとその寿命が短かくなる。発光層中の有機材料は水蒸気、酸素、等 と反応する。蒸着膜では５，０００〜３５，０００時間の寿命が得られ、ポリマ ーでは５，０００時間以上である。しかし、これらの数値は典型的には水蒸気と 酸素が不在のときの室温操作での報告である。これらの条件外での操作に関連す る寿命は典型的にはずっと短い。 仕事関数の低いカソードは水蒸気又は酸素による酸化を受け易い。酸化領域か らのエレクロルミネセンスは他の領域よりも典型的に低い。アノードも酸化の影 響を受ける。酸素と湿気がＯＬＥＤ内部に浸入すると、金属−有機材料界面で金 属酸化物の不純物が形成する。この金属酸化物の不純物はカソード又はアノード を有機材料から分離させてしまう。発光しないダーク・スポットが分離領域に電 流が流れないために生ずる。例えばＭｇ−Ａｇ又はＡｌ−Ｌｉの如きカソード材 料は特に酸化を受け易い。 実用的で使用できるＯＬＥＤを得るためには、デバイスを保護して水、酸素、 等が発光層に浸入せず又は電極を酸化させないようにすることが必要である。無 機エレクトロルミネッセス・デバイスの保護又は封止に一般的に用いる方法は典 型的にはＯＬＥＤの封止には有効ではない。例えば、無機エレクロルミネッセン ス・デバイスの封止のシリコン油法では、シリコン油がＯＬＥＤの発光層、電極 、任意の正孔注入又は電子注入層に浸入する。これにより有機発光層は変質して 、その発光性が減少又は排除される。同様に、無機ＥＬデバイス保護に用いてき た樹脂被覆はＯＬＥＤに不適である。樹脂被覆液に使用する溶剤はＯＬＥＤの発 光層に浸入して、デバイスの発光性を劣化させる傾向にある。 カソードとアノード層間の端部短絡は多くの在来のＯＬＥＤデバイスに影響す るもう一つの問題である。端部短絡はディスプレーの照明電位を低下させる。短 部短絡は有機層内での光のチャネリングである。チャネリングの結果、光は観察 者の方へ向かわなくなる。また、発光が全べて順方向角度、即ち、ランベルトの 仕方で行われるときは、これにより隣接するＯＬＥＤが作動してコントラスト又 は色純度が低下する。従って、端部短絡を制限し、照度を増加できる微細空洞構 造の開発の必要性がある。 パッシブＯＬＥＤマトリクスは、適度の全体の輝度を達成するために高ピクセ ル輝度にパルスで光の修正を行う。アノードとカソードを横断する印加電圧を維 持するアクティブＯＬＥＤマトリクスは、より低いピクセル照度で同一の輝度が 得られる。しかし、パッシブ・マトリクスと同一の発生を達成させるためには、 アクティブ・マトリクスは絶えずリフレッシュさせなければならない。従って、 有機層がアノードとカソード間で電位差にさらされている間にＯＬＥＤをリフレ ッシュさせる方法を提供することが必要となる。 ＯＬＥＤの典型的なマトリクスはいくつかの問題を経験する。上述のように、 マトリクス内にあるＯＬＥＤはチャンネリングを経験する。一つのＯＬＥＤ又は 下位ピクセル内での光のチャネリングは隣接する下位ピクセルを偶然に作動させ てしまう。更に、マトリクス内の下位ピクセルの近辺では、マトリクスを横断す る周囲光のコントラストを減少させる。色純度と周囲光のコントラストを改善し たマトリクス設計が要望されている。 本発明は上述の要望を満たすものであり、同時にその他の利益を提供するもの である。発明の目的 従って、本発明の目的は有機発光デバイスのピーク輝度を最大にするアクティ ブ・マトリクス設計を提供することにある。 本発明のもう一つの目的は有機発光デバイスでの端部短絡を減少させることに ある。 本発明の別の目的は輝度を改善した有機発光デバイスを提供することにある。 本発明のもう一つの目的は光方向性を改善した有機発光デバイスを提供するこ とにある。 本発明の別の目的は、発光を低下させずに実質的に湿気のないＯＬＥＤを提供 する、有機発光デバイスを封止するための方法と構造とを提供することにある。 本発明の更なる目的は、活性維持期間中は照度の低下が比較的ない有機発光デ バイスを提供することにある。 本発明の他の目的は、色純度が改善された有機発光デバイスのマトリクス(mat rix)を提供することにある。 本発明の別の目的は周囲光コントラストの良い有機発光デバイスのマトリクス を提供することにある。 本発明のこの外の目的と長所は、一部は以下の記載に説明してあり、一部は以 下の記載からおよび／又は本発明の実施から当業者には明らかとなる。発明の概要 この挑戦に応ずるため、本出願人は、基板；基板上に配置した第１の導体；第 １の導体上に配置した発光有機材料層；発光材料層上に配置した第２の導体；及 び基板（基体、substrate）に平行に方向に発光を制限する手段；を有する。デ バイスの基板は実質的に平面状であり、ケイ素ウエーハから成る。デバイスは更 にケイ素ウエーハを第１の導体に接続する手段を含む。発光を制限する手段は発 光有機材料の層上に配置する。発光を制限する手段は誘電材料の層又は誘電材料 の複数の層のいずれかから成り、第１の導体上に配置され、発光有機材料の下に 配置される。第１の導体は平面状にする。誘電材料の複数の層はそれぞれ任意の 隣接層とは屈折率が異る。誘電材料の層は基板面に対してある角度で付着又は蒸 着する。または、誘電層は基板を回転しながら形成する。デバイスは更に第１の 導体の下に配置した転移層と、第２の導体上に配置したバリヤー層を含む。 バリヤー層はダイヤモンド様の炭素材料から成り、電子注入体として機能する 。本発明のデバイスは更に第２の導体上に配置し、バリヤー層の下に配置したゲ ッター層と、バリヤー層上に配置した封止層を含む。封止層は熱接着剤シールを 含む。デバイスは更に発光有機材料層上に配置し、第２の導体の下に配置したゲ ッター層を含む。デバイスは更にバリヤー層上に配置したトップ・カバーを含む 。 本発明は、周長を有し、複数の有機発光デバイスから成る平面状基板（複数の 有機発光デバイスはそれぞれ複数のドライバーで各種の電流又は電圧状態に置く ことができ、複数の有機発光デバイスは複数のドライバーからの信号を受信でき る第１と第２の導体を含み、複数の有機発光デバイス間には複数の隙間がある） と、基板上に配置し、複数の有機発光デバイスのそれぞれの間とその周囲の隙間 に位置したブラック・マトリクスと、複数の有機発光デバイス上に配置したトッ プ・カバーとから成る、革新的な有機発光ディスプレーを含む、複数のドライバ ーは平面状基板の不可欠の部分であり又は平面状基板の周長と接続している。こ のディスプレーの発光デバイスは第１の導体を平面状基板に接続する導電性プラ グを含む。導電性プラグは平面状にする。このディスプレーの有機発光デバイス はそれぞれ平面状基板に平行な方向の発光を制限する手段を含む。発光を限定す る手段は誘電材料の複数の層を含む。 本発明は平面状の基板を用意すること、平面状基板上に第１の導体を形成する こと、第１の導体上に配置する発光有機材料層を形成すること、発光材料層上に 配置する第２の導体を形成すること、平面状の基板に平行な方向の発光を制限す るために第２の導体上に誘電材料の複数の層を形成することから成る、有機発光 デバイスの革新的製造法を含む。第１の導体を形成する工程は第１の導体を平面 状にすることを含む。第１の導体を形成する工程は第１の導体の端部をテイパー にすることを含む。第１の導体を平面状にする工程は、第１の導体を形成するこ と、第１の導体上に誘電材料層を付着させること、誘電材料面を化学・機械研磨 して導体と誘電材料の両方から成る平面状にした平面状表面を形成することから 成る。有機発光デバイス製造法は更に誘電材料の複数の層を形成する工程中に透 電材料をイオン衝撃する工程を含む。本革新的製造法は更に第２の導体上に配置 するゲッター材料層を形成する工程を含む。誘電材料の複数の層を形成する工程 は基板に対してある角度で誘電材料を蒸着又は付着することを含む。本製造法は 更に第２の導体上に配置するバリヤー層を形成する工程を含む、バリヤー層はダ イヤモンド状炭素材から成る。 上述の一般的説明と下記の詳細な説明は単に例示上、説明上のものであって、 請求する本発明を限定するためのものではない。添付図面はこれを参照すること で本明細書に組入られるものであり、本明細書の一部を構成するので、本発明の いくつかの実施態様を示し、以下の詳細な説明と共に本発明の原理を説明するた めのものである。 図面の簡単な説明 図１は本発明の有機発光ディスプレー・デバイスの側面概略図である。 図２は本発明のもう一つの態様の有機発光ディスプレー・デバイスの側面概略 図である。 図３は本発明のもう一つの態様の有機発光ディスプレー・デバイスの側面概略 図である。 図４は本発明のもう一つの態様の有機発光ディスプレー・デバイスの側面概略 図である。 図５は本発明の一つの態様の有機発光ディスプレーのいくつかの層の部分断面 図である。 図６は本発明の一つの態様の有機発光ディスプレーのいくつかの層の部分断面 図である。 図７は本発明の一つの態様の有機発光ディスプレーの部分断面図である。 図８は本発明のマトリクス・レイアウトの簡略模式図である。発明の詳細な説明 図１は本発明で形成した有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）を示す。以下に説明す る如く、本発明のＯＬＥＤ １０は図１に示してあり、基板１００を含む、基板 １００の上に第１の導体２００を配置する。第１の導体２００の上に第２の導体 ２５０配置する、導体層間にはさまれて、発光有機材料の層３００がある。この 導体と有機材料の上にトップ・カバー５００がある。第２の導体２５０とトップ ・カバー５００との間に、微細空洞スタック４００がある。 基板１００は実質的に平面状であり、一番下に配置されて全体のＯＬＥＤ構造 を支持する。第１と第２の導体２００，２５０は電子注入又は正孔注入層のいず れかの機能を果す。導体からの正、負の電荷が有機材料層３００中で会合すると 、発光する。本発明のＯＬＥＤ １０はトップ・カバー５００又は基板１００の いずれかを経て発光する。微細空洞スタック４００は基板１００に平行な方向の 発光を制限する機能を果し、基板に垂直な方向の観察者への発光を向上させて供 する。トップ・カバー５００は典型的には透明で、ＯＬＥＤ全体の封止と保護を 行う。 微細空洞スタック４００は平面状の基板１００に平行な方向の発光を制限し、 観察者への発光を向上させて供する。微細空洞スタック４００は有機材料３００ 内での光のチャンネリングを最小にする。微細空洞スタック４００は近ランベル トの仕方で発光した光を上方に向ける。微細空洞スタック４００は隣接するピク セルの作動を減少させ、コントラストと色純度を向上させる。本発明の好ましい 態様では、微細空洞スタック４００は有機材料３００上に位置する。しかし、有 機材料３００の上とその下の両方に配置した微細空洞スタックを含むことは本発 明の範囲内である。図１は微細空洞スタック４００を別箇の層として示している が、このスタックの光制限機能をＯＬＥＤの他の要素、例えば導電層中に混合さ せることも本発明の範囲内である。 微細空洞スタック４００は互にその頂部に付着させた誘電材料の交互層から成 る。誘電材料の各層は屈折率で選択する。誘電材料の各層の厚さは当業者に普通 利用されている公式を用いて計算される。各層の厚さは微細空洞スタック４００ 内に含まれる層数とタイプで左右され、発光有機材料層３００内に含まれる有機 材料のタイプに左右される。微細空洞スタック４００と有機材料層３００とは一 緒になって発光のバンド幅を狭くする。発光は微細空洞スタック４００で最適化 されて発光の多くがスペクトルの近紫外線又は青色範囲になるようにする。発光 の範囲が狭くなるとカラー・コンバーターはそのピック・アップ範囲が狭くなる のでより効率的になる。 誘電材料は層内のピンホール密度を最小にするため平面状基板２００に対して 浅い角度で蒸着させる。蒸着角度は約３０〜５０度が好ましい。蒸着の代りにス パッター付着を用いてピンホール密度を低下できる。よりよい結果を得るには付 着はＯＬＥＤ構造を回転させながら行う。浅い角度の蒸着とスパッター付着は微 細空洞スタック４００のピンホール密度を在来の９０度付着法で通常得られる値 よりも低くできる。透明導体層は微細空洞スタック４００内に散在させることも できる。例えば、ＩＴＯ層は誘電材料の層間に混入できる。 酸化ジルニウム、炭化ケイ素、酸化ケイ素、二酸化ケイ素、フッ化リチウムは 微細空洞スタック４００から成る層に適切な誘電材料である。誘電材料を付着さ せる好ましい方法はスパッター又はイオン・ビーム付着であり、これらの方法に より密度化がすすみ、誘電層間の屈折率の差が大きくなるからである。蒸着又は 低温ＣＶＤも代替方法として利用できる。誘電材料の付着中にイオン衝撃を用い ることは多くの利点がある。例えば、イオン衝撃により単一材料を微細空洞スタ ック４００全体に使用できる。スタック４００は高密度化誘電材料と未高密度化 誘電材料（例えばＳｉＯ₂）の交互層とすることもできる。また、誘明導電材料 （例えば、Ｉｎ₂Ｏ₃）をイオン衝撃で高密度化し、未高密度化誘電材料（例えば ＺｎＯ）の層間に散在できる。イオン衝撃によりまた薄膜層が微細空洞スタック ４００内で使用できるようになり、これには高密度化ＺｒＯ₂と未高密度化Ｓｉ Ｏ₂の交互層が含まれる。 基板１００は複数の異なる下位ピクセル又は区画の下にある。基板は若し下方 発光を望むときは透明にする。基板１００はガラス上に含まれた平面状の薄膜ト ランジスター配列（ＴＦＴ−ＬＣＤノートブック型ディスプレーに典型的に用い られるものと類似のもの）でもよい。この薄膜トランジスター配列はフォイル又 はセラミック上に配置される。この薄膜トランジスター配列の代りとして、平面 状基板１００はケイ素集積回路ウエーハから形成してもよい。図２に示すように 、ケイ素基板層１３０は集積回路１２０を含む。集積回路１２０はプラグ又はビ ア・ホール１４０で第１の導体２００に接続する。プラグ１４０は絶縁体１００ （例えばＳｉＯ₂）内に含まれる。ビア・ホール又はプラグ１４０は化学的蒸着 （ＣＶＤ）された高温アルミニウム又はタングステンで充填され、化学・機械研 磨（ＣＭＤ）を用いて周囲の絶縁体と共に平面状にする。 平面状基板１００は図８に示すマトリクス８００を含むことができる。マトリ クス８００は選択した大きさの電流又は電圧パルスを運搬できるマトリクス・ラ イン８０１又は８０２を含む。パルスはドライバー（図示せず）によりマトリク ス・ライン８０１，８０２に供給される。ドライバーからの信号はマトリクス・ ライン８０１と８０２のいずれかと、集積回路１２０とプラグ１４０を介して導 体に達する。いろいろな大きさのドライバー電流から導体への信号は、それぞれ のＯＬＥＤ又はピクセル区画がオン、オフ又は何らかの中間的グレイ・レベルに あるかどうか決定される。 マトリクス・アドレス・ライン８０１，８０２は発光が常に変化するように配 列されている。観察者の眼は発光を集積して像を見る。ドライバーはスペースを 節約し、接続数を最小にするため基板内に組入れることも必要あれば行える。し かし、ドライバーはＴＡＢ自動化接合又はその他の公知の技術を用いて基板１０ ０の周長に接続できる。ドライバーは或る種の用途、例えばワード・プロセシン グ又はスプレッド・シートでは単にオン／オフ信号を発するだけでよい。しかし 、 多くのソフト・ウェアは観察者に追加情報を提供するため異なるグレイ・レベル にかなり依存しており、従ってドライバーはいろいろの大きさのパルスを提供す る必要がある。 ドライバーはアクティブ・マトリクス８００用の符号化パルスを発生させる。 パルスは振幅又はパルス幅変調のいずれかを用いて符号化できる。本発明のエレ クロルミネッセンス・ディスプレーでは、パルス幅変調が好ましい。それは転送 機能の鋭さが他の方法の利用を制約するからである。パルス幅変調信号は、グレ イ・レベルが信号を下位ピクセル又は区画に印加する時間量に比例するタイム・ スライス基準で作動する。パルス幅変調はマトリクス上の異なる区画またはＯＬ ＥＤ間の不均一性への不感応性が大きい。この不感応性は応答曲線上の２極限点 間での信号の切換えの結果である。その結果、パルス幅変調ドライバー信号を使 うと均一性の条件が減少し、収率が向上する。 理想的には、区画は殆んど連続的にアクティブとし、新しい信号の各サイクル 毎にリフレッシュしなければならない（例えば、各区画は典型的には毎秒１０〜 ７５回リフレッシュされる）。短い負電流パルスをマトリクス・ラインに印加し てそのラインに接続した区画をリフレッシュする。このリフレッシュ方法により 最輝度の発光が導体に印加する任意の所与の電圧で行われる。それぞれのＯＬＥ Ｄ １０は回路構成１２０内に一対のトランジスターとキャパシターを設けてこ の目的を達成させるのが好ましいが、ほかに許容できる基板設計が多くある。通 常、区画がリフレッシュされる短期間を除いて観察者に像が始終提示される。Ｏ ＬＥＤの輝度の改善の外に、リフレッシュ方法はＯＬＥＤの残像免疫性を改善す る。 図３はカソード又はアノードのいずれかとなる第１の導体２００を示す。第１ の導体２００は例えばＭｏＳＩ₂，ＷＳＩ₂，Ｍｏ，Ａｌの如き材料又はＡｌ−２ ％Ｃｒ又はＡｌ＋５％Ｔｉの如きアルミニウム合金から形成する。第１の導体２ ００は導体パッド２０２を含み、これは周囲の誘電体２０１と共に平面状にする 。二酸化ケイ素は誘電体２０１の好ましい材料である。平面状にする前の導体パ ッド２０２は処要厚よりも厚く形成する。二酸化ケイ素を１，０００nm付着させ たのち、導体を５００nm量付着させる。結合面は混合導体と誘電材との平面状 表面を残すために化学・機械研磨する。平面状導体パッドの使用で有機材料のま ばら化と製造中の絶縁破壊損失又は導体破損を生ずる端部段差が回避される。 図４に示す如く、第１の導体２００は少くとも３０度又はそれ以上のテーパー 状側壁を有する導体パッド２０２を含む。傾斜導体パッド２０２は正孔又は電子 注入性の転移層２０３で囲まれている。転移層２０３はチタン酸バリウム又はそ の他の誘電定数の高い材料から成る。転移層２０３は５〜６０％のＣｒとＳｉＯ とから成る誘電材料で、例えばＣｓ，Ｍｇ，Ｂａ，Ｓｃ又はＬｉの如きアルカリ 又はアルカリ土類金属又はこれらの金属の合金又は混合物から成る仕事関数の低 い汚染物を含有し又は含有しない誘電材料でもよい。転移層はその他の有機材料 又は例えばＣｕＰＣの如き無機材料から成るものでもよい。パッド２０２の傾斜 は端部を斜め下方に切り取って達成される。この斜め下方の切り取りはレジスト 又は二重層付着減損で達成される。または、斜め下方切り取りはＲＩＥ中のレジ スト端切除で達成される。図５に示す如く、第１の導体２００は転移層２０３と 誘電層２０１の両方を含むものでもよい、Ａｌ＋Ｌｉ，Ｍｇ＋ＡｇまたはＰｄ， Ｐｔ又はＡｕから成る注入向上層（図示せず）を転移層２０３上に設けることが できる。注入向上層は正孔又は電子の有機材料３００中への注入を改善する。 図５は３層３１０，３２０，３３０から成る発光有機材料層３００を示す。こ れらの層の配置は有機層スタック３００中への電子注入の方向で決まる。電子を スタック３００の底部から注入するときは、層３３０はペリレン・ドープＢＡｌ ｑが好ましく、層３２０はＮＰＢが好ましく、層３１０はＣｕＰｃである。頂部 電子注入の場合は、層３１０と３３０の組成は切替える。ＣｕＰ，ＮＰＢ，ペリ レン・ドープＢＡｌｑの好ましい厚さはそれぞれ１５nm，６０nm，７０nmである 。ペリレン・ドープＢＡｌｑ層は青色発光をする。カラー・コンバージョンを用 いるフル・カラー・ディスプレーを得るには青色〜紫外線の光が好ましい。白色 光はジスプロシウム・ドーパント又は混合層エミッターから得られる。その他の 色、例えば緑又は白・黒の光は単色又はマルチカラー・ディスプレー用に使用で きる。この代りとして、発光有機材料層３００は区別した別々の層よりもむしろ 単一混合層から成るものでもよい。 発光有機材料上に第２の導体２５０が配置される。図３に示す如く、この第２ の導体２５０は導体層２５１と転移層２５３を含む。転移層２５３は好ましくは ＬｉＦ又はバリウムのいずれから形成され、厚さが約１０nmである。製造を単純 化するため、転移層２５３と２０３は一般には同一の材料から成る。導体層２５ １はつきいわり距離の長いＳ字形ガン・スパッタリングを用いてＩＴＯを約１５ ０nmの厚さに付着して形成する。Ｓ字形ガン・スパッター付着方法は導体層中の ピン・ホールを閉鎖する。電子工業で普通使用するシャドウ・マスクを用いて透 明導体を付着から防ぎ、ディスプレーの周長近くの露出リード線が短絡するのを 防ぐ。 任意のゲッター層２５２は導体層２５１と転移層２５３間に配置できる。ゲッ ター層２５２は好ましくはそれぞれ約１nmの酸化亜鉛とアルミニウムの交互層か ら成る。ゲッター層２５２を形成する層は好ましくは浅い角度（例えば３０度） で蒸着する。ゲッター層２５２内のピン・ホールは浅い角度での蒸着で減少する 。 第２の導体２５０上にトップ・カバー５００が配置される。トップ・カバー５ ００は保護カバー・ガラス５１０、カラー・コンバーター層５２０、バリヤー層 ５４０を含む。透明カバー・ガラス５１０は好ましくはケイ素から形成され、厚 さが約２nmである。カバー・ガラス５１０はマトリクス８００全体上に配置でき る。 図２に示す如く、バリヤー層５４０は微細スタック４００上に配置される。バ リヤー層５４０はダイヤモンド状無定形炭素（ＤＬＣ）又は炭化ケイ素（ＳｉＣ ）の層から成り、ＯＬＥＤの頂部注入の場合はセシウム・ドープ・ダイヤモンド 状炭化物組成物（モル比で約１０％Ｃｓと９０％ＣのＣｓＣ）から成る。ＤＬＣ は無定形炭素から成る膜であり、水素を含んでもよく、透明であり、屈折率は高 い（＞２）。かかる膜は典型的には黒鉛からのレーザ除去又は少量の酸素を含有 するメタンの如きガスからのプラズマ助勢ＣＶＤで付着させる。バリヤー層５４ ０はＯＬＥＤ内の残留湿分のバリヤーとして作用する。バリヤー層５４０は発光 中に生ずるの脱熱材としての役目も果す。バリヤー層は正孔又は電子注入体とし ての役目も果たす。バリヤー層５４０が注入体として機能するときは、典型的に はそれぞれ電子又は正孔注入用にリチウム又はパラジウムでドープする。 図４に示す如く、バリヤー層５４０は封止層５３０の下に配置され、微細空洞 スタック４００の上に配置される。バリヤー層は浅い角度の蒸着又はプラズマ助 勢化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）のいずれかを用いて形成できる。ＰＥＣＶＤ方法は例 えばメタンと稀釈ＣＦ₄源とアルゴン源とを用い、誘導結合したプラズマを含む 。透明な誘導結合プラズマＤＬＣ膜はピン・ホール密度が低く、屈折率は高く、 ＰＥＣＶＤ蒸着又はスパッター付着二酸化ケイ素層と相互に組合せたとき、これ らを容易に使用できる。ＰＥＣＶＤ又は蒸着で形成した炭化ケイ素はＤＬＣの高 屈折率層の代りに使用できる。 図７に示す如く、バリヤー層５４０は上部ＤＬＣ層５４１と下部ＤＬＣ層５４ ２から成る。ゲッター材料５４５と５４６の多重層はトップ層５４１内に形成で きる。ゲッター材料層はＤＬＣ又はその他の誘電材料Ｓ₃Ｎ₄，ＳｉＯ又はＳｉＯ₂ の代りにカルシウム、チタニウム又はアルミニウムから形成できる。例えばＺ ｎＯの如き透明導体を透明誘電材料の代りに使って導電性を更に付加できる。上 述の構造と材料が好ましいが、本発明は湿気を除去できる任意の透明材料から成 るゲッター層を使用することを含む。 封止層５３０はバリヤー層５４０とカラー・コンバーター層５２０間に設ける ことができる。封止層５３０はＯＬＥＤを気密に封止してデバイスを酸素と湿気 から保護する。封止層５３０は典型的に市販の脱熱材ゲル状材料から形成する。 ゲル状材料は高真空中での加熱又は例えばＢａＯの如き脱湿材中に混合して充分 に乾燥させる。その代替物としては紫外線硬化エポキシ樹脂、例えばアクリレー トを用いることができる。浴剤含有接着剤は全体的にピン・ホールのないカバー を形成しない限り望ましいものではない。封止層５４０は更に微粉砕したアルミ ニウム、カルシウム、マグネシウム又はチタンの如き化学的に活性の材料の混合 物を湿気除去用として含む。気密金属封止材も封止層５３０として用いられる。 これらの金属封止材は電子装置の気密実装用に普通使用されている。 封止層５３０はディスプレー内に含まれた複数のＯＬＥＤを被うことができる 。封止層５３０は均一にディスプレーを横断して用いて酸素又は湿気がディスプ レー内に捕捉されないようにする。封止層５３０は好ましくは真空雰囲気で形成 する。若し真空雰囲気が利用できないときは、封止層５３０は例えば窒素又はア ルゴンの如き不活性ガス雰囲気中で形成する。封止層５３０内の接着は適切な封 止 条件を選択することで誘起できる。例えば、本発明で製造したディスプレーを１ ００℃の温度、５０psiの圧力にさらすと封止ゲルと周囲層間の接着を通常誘起 できる。ＯＬＥＤを真空中で封止するときは、空気圧をＯＬＥＤの外部に戻すこ とで生成するキャップを排除できる。 封止層５３０は加熱接着性周長封止材（図示せず）を含む。周長封止材は単独 で又はディスプレー全体を横断して延びる封止層５３０と共に用いられる。例え ば微粉砕したＭｇ，Ｂａ，Ｃａ，Ａｌ又はＴｉの如きゲッター材料は更に蒸気を 捕集するために周長封止材中に混入できる。周長封止材は典型的には紫外線硬化 エポキシ樹脂から成る。 カラー・コンバーター層５２０はバリヤー層５４０上にカラー・コンバージョ ン染料を設けることで形成できる。カラー・コンバージョン染料は例えば青、近 赤外線又は紫外線の如き短波長光を放出するＯＬＥＤエミッターと共働する。染 料は一般にはＰＰＶ系化合物又はその他の蛍光性材料から成り、例えば出光興産 を含む多くのメーカーから市販されている。染料は短波長群を吸収し、赤又は緑 の如き特性色での長波長群を再放出又は蛍光発光させる。これらのカラー・コン バージョン染料は選択の上、在来のリトグラフ手段を用いてカバー・ガラス５１ ０上にパターン化する。この染料は用いて赤、緑、青のピクセルを有するフル・ カラーＣＲＴ様のディスプレーを作る。周長ドライバーとアクティブ・マトリク スから得られるいろいろのグレイ・レベルを用いて三原色の光度混合物を作り、 ＴＶ様の像が得られる。近紫外線発光層を用いるときは、青色コンバーター染料 を用いる。 フル・カラー・ディスプレーはコンバーター染料の代りにカラー・フィルタを 用いて表示する。カラー・フィルタは白色発光有機層３００と共に使用する。青 色発光有機材料はカラー・フィルタと共に又はこれを用いずに使用する。カラー ・コンバーター層５２０のもう一つの実施態様はカラー・コンバージョン用の市 販のカラー・ホィール又はパイ区画を利用する。これらの技術はすべて工業上公 知である。 本発明はそれぞれの下位ピクセル又はＯＬＥＤ １０を囲むブラック・マトリ クス又は反射性金属トレンチ８０３の使用も含む。ブラック・マトリクス又は図 ８に示す反射性金属トレンチ８０３はピッチの小さいピクセル中のチャネリング を最小にして色純度を改善する。ブラック・マトリクスは好ましくは共蒸着した ４０〜８０％のクロームと酸化ケイ素の混合物から成る。ＯＬＥＤをヘッド耐久 性用途、例えば医学用結像、夜光像又はバーチャル・リアリティの用途で用いる ときは、クローム又はアルミニウム反射性バリヤーを用いるのが好ましい。クロ ーム又はアルミニウム・バリヤーは発光量を増加させ、一方同時にチャンネリン グを制御する。 本発明の範囲又は精神を逸脱せずに本発明の構成、形状及び／又は操作の点で 各種の修正と変更を行えることは当業者にとって自明なことである。例えば上記 の実施態様で本発明の範囲と精神を逸脱せずにいろいろの変更を有機材料層に行 うことができる。更に、本発明の精神を逸脱せずに微細空胴構造に追加の修正又 は変更を行うことは適切である。従って、本発明は、本発明の修正と変更が添付 請求項とこれらの対等物の範囲に入る限り、これらの修正と変更を含むものと考 える。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＣＡ，ＣＮ，Ｉ Ｌ，ＪＰ，ＫＲ，ＮＯ，ＲＵ，ＳＧ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. 基板；その平面状基板上に配置された第１の導電体；第１導電体上に配置 された発光有機材料の層；該発光有機材料層上に配置された第２の導電体；及び 該基板に平行な方向に発光を制限する手段；を有する、有機発光デバイス。 2. 基板がケイ素ウェーハである、請求項１記載のデバイス。 3. ケイ素ウェーハを第１導電体に接続する手段を更に有する、請求項２記載 のデバイス。 4. 第１導電体が平面状になっている、請求項１記載のデバイス。 5. 発光を制限する手段が、誘電材料の層を含む、請求項１記載のデバイス。 6. 発光を制限する手段が誘電材料の複数層を含む、請求項１記載のデバイス 。 7. 誘電材料の複数層は各々、隣接する任意の層の屈折率と異なる屈折率を有 する、請求項６記載のデバイス。 8. 誘電材料の複数層の少なくとも一つは、基板に対してある角度で付着され ている、請求項６記載のデバイス。 9. 誘電材料の複数層の少なくとも一つは、基板に対してある角度で蒸着され ている、請求項６記載のデバイス。 10．誘電材料の複数層の少なくとも一つが形成されるとき、基板は回転してい る、請求項６記載のデバイス。 11．発光を制限する手段が、透明な導体材料の層を含む、請求項１記載のデバ イス。 12．発光を制限する手段が、第１導電体上に配置され発光有機材料の下に配置 された透明導体材料の複数の層を含む、請求項１記載のデバイス。 13．発光を制限する手段が、発光有機材料層の上に配置されている、請求項１ 記載のデバイス。 14．第１導電体上に配置された転移層を更に含む、請求項１記載のデバイス。 15．第２導電体上に配置されたバリヤー層を更に含む、請求項１記載のデバイ ス。 16．バリヤー層はダイヤモンド様炭素材を含む、請求項１５記載のデバイス。 17．バリヤー層は電子注入体である、請求項１５記載のデバイス。 18．第２導電体上に配置されバリヤー層の下に配置されたゲッター層を含む、 請求項１５記載のデバイス。 19．バリヤー層上に配置された封止層を更に含む請求項１５記載のデバイス。 20．発光有機材料層上に配置され第２導電体の下に配置されたゲッター層を含 む、請求項１記載のデバイス。 21．封止層が加熱接着性封止材を含む、請求項１９記載のデバイス。 22．バリヤー層上に配置されたトップカバーを更に含む、請求項１５記載のデ バイス。 23．基板が平面状である、請求項１記載のデバイス。 24．ケイ素ウェーハ及び導電性プラグを含む平面状基板であって、該ケイ素ウ ェーハが集積回路を更に含み、該導電性プラグが該集積回路を導電性パッド(con ductor pad)に接続しており、該導電性パッドが該平面状基板の上に重なってい る上記平面状基板； 該導電性パッドの上に重なっている発光性有機材料の層； 該発光性有機材料層の上に重なっている、水と反応し得るゲッター材料の層； 該ゲッター材料層の上に重なっている透明の導電性層； 誘電材料の複数層であって該複数層が各々あらゆる隣接する層と異なる屈折率 を有する上記誘電材料複数層； ダイヤモンド様炭素で形成され、該誘電材料複数層の上に重なっているバリヤ ー層；並びに 該バリヤー層の上に重なっている透明のトップカバー； を有する、有機発光デバイス。 25．ペリメータ（周長，perimeter）及び複数の有機発光デバイスを更に含む 平面状基板であって、複数の有機発光デバイスはそれぞれ複数のドライバーによ って異なる電流又は異なる電圧の状態に置くことができ、また、複数の有機発光 デバイスは、それら複数のドライバーからの信号を受信することができる第１導 電体及び第２導電体を備えており、しかも、複数の有機発光デバイスの間には複 数の間隙が存在する、上記平面状基体； 前記基板の上に重なっているブラック・マトリクスであって前記の複数の有機 発光デバイスの間及びそれらデバイスの各々の周辺に配置されている該マトリク ス；並びに 前記の複数の有機発光デバイスの上に重なっているトップカバー； を備えた、有機発光ディスプレイ。 26．複数のドライバーはそれぞれ、平面状基板の一体部分（切り離せない部分 ，integral part）である、請求項２５記載のディスプレイ。 27．複数のドライバーはそれぞれ、平面状基板のペリメータ（周長，perimete r）に接続されている、請求項２５記載のディスプレイ。 28．複数の発光デバイスはそれぞれ、第１導体を平面状基板に接続する導電性 プラグを更に含む、請求項２５記載のディスプレイ。 29．プラグは平面状にしてある、請求項２８記載のディスプレイ。 30．複数の発光デバイスはそれぞれ、平面状基板に平行な方向に発光を制限す る手段を含む、請求項２５記載のディスプレイ。 31．発光を制限する手段が、誘電材料の複数層を含む、請求項３０記載のディ スプレイ。 32．有機発光デバイスの製法において、平面状基板を用意し；該平面状基板に 第１導体を形成し；第１導体上に配置した有機発光材料層を形成し；該有機発光 材料層上に配置した第２導体を形成し；該平面状基板に平行な方向に発光を制限 するための、第２導体上に配置した誘電材料の複数層を形成する；諸工程を含む 、上記製法。 33．第１導体を形成する工程は、第１導体を平面状にする工程を含む、請求項 ３２記載の製法。 34．第１導体を形成する工程は、第１導体の端部をテーパーにする工程を含む 、請求項３２記載の製法。 35．平面状にする工程は、第１導体を形成し；第１導体上に誘電材料の層を付 着し；次いで、誘電材料の表面を化学的機械的に研磨して導体と誘電材料の両方 を含む平面状にされた平面状表面を形成する、請求項３３記載の製法。 36．誘電材料の複数層を形成する工程の間に、誘電材料をイオン衝撃する工程 を更に含む、請求項３２記載の製法。 37．第２導体上に配置されたゲッター材料の層を形成する工程を更に含む、請 求項３２記載の製法。 38．誘電材料の複数層を形成する工程は、基板面に対してある角度で誘電材料 を蒸着又は付着する工程を含む、請求項３２記載の製法。 39．第２導体上にバリヤー層を形成する工程を更に含む、請求項３２記載の製 法。 40．バリヤー層はダイヤモンド様炭素材を含む、請求項３２記載の製法。