JP2004508691A - Oledデバイスにおける電極のパターン化 - Google Patents

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Abstract

上面が幅広い横断面を有するピラー(270)を有するOLEDデバイス(200)。該ピラー(270)は、導電性層(215)を堆積中にピラーの間とピラーの上面とに配置された別個の部分(215a、215b)に構造化する。該ピラー(270)は、OLEDデバイス(200)の有機機能層(210)を付着させるために使用される化学薬品に対して不活性ある単一の感光性材料により形成する。このようなピラー(270)を使用することにより、高い解像度を達成すると同時に有機機能層を損傷することなく電極を製造することができる。

Description

【0001】
発明の分野
本発明は、有機発光ダイオード(OLED)デバイスに関する。より詳細には、本発明は、例えばOLEDデバイス内のカソードを形成するための導電性層のパータン化に関する。
【0002】
発明の背景
図1は、通常のピクセル化OLEDデバイス100を示す。ピクセル化OLEDデバイスは、セル電話、セルスマート電話、パーソナル・オルガナイザ、ポケットベル、看板、タッチスクリーンディスプレイ、テレコンフェレンシング及びマルチメディア製品、バーチャルリアリティ製品及びディスプレイキオスクを含む種々の消費者電子製品におけるディスプレイとして使用することができる。
【0003】
典型的には、OLEDデバイスは、透明な導電性層105と導電性層115の間の1つ以上の有機機能層110の機能スタックからなる。機能スタックは、透明な基板101上に形成されている。導電性層は、第1の方向のカソードの列及び第2の方向のアノードのカラムを形成するためにパターン化される。OLEDピクセルは、カソードとアノードがオーバラップする場所に配置されている。OLEDピクセルを制御するために、カソード及びアノードにボンドパッド150が結合されている。キャップとピクセルの間にキャビティ145を形成するキャップ160は、湿気及び/又は空気のような環境からOLEDピクセルを保護するためにデバイスをカプセル化する。
【0004】
作動時には、電荷坦体が機能層内での再結合のためにカソード及びアノードを経て注入される。電荷坦体の再結合は、ピクセルの機能層に可視放射線を放出させる。
【0005】
高い解像度及び高い充填率を有するディスプレイを提供するためには、ピクセル間の間隔は、小さいべきである、例えば約50μm未満であるべきである。ピクセル間の間隔は、カソード及びアノードを形成するパターン化プロセスにより規定される。カソードを形成するためには、種々の通常のパターン化技術、例えばシャドーマスキング、フォトリソグラフィ(ウエット又はドライエッチング)、レーザ切除、又はリフトオフ技術(ウエット又はドライレジスト)が使用されてきた。しかしながら、慣用のパターン化技術は、OLEDを製造するためには完全には適合又は適しない。例えば、フォトリソグラフィ技術は、有機機能層又はカソード材料を損傷する化学薬品を使用する。シャドーマスキング又はリフトオフ技術(ウエットレジスト並びにまたドライレジストフォイル)では、特に製造又は生産環境において、高い解像度(例えば50μm未満)を達成するのが困難である。
【0006】
前記考察から明らかなように、既に堆積した材料を損傷せずに高い解像度を達成する、導電性層をパターン化するためのパターン化技術を提供することが所望される。
【0007】
発明の概要
本発明は、一般的にOLEDデバイスのようなデバイスの製造に関する。より詳細には、本発明は、導電性層のパターン化に関する。1実施態様においては、アンダーカット部(例えば、上面上が幅広い横断面)を有するピラー(pillar:柱状部)を設ける。1実施態様においては、ピラーはテーパー状プロフィールを有する。該ピラーは、フォトリソグラフィにより形成する。1実施態様においては、ピラーを感光性材料から形成する。ピラーは、機能有機層を付着させるために使用される溶剤に対して不活性である。ピラーのテーパー状プロフィールは、堆積中に導電性層を別個の第1の部分と及び第2に部分にパターン化する。第1の部分はピラーの間に配置され、かつ第2の部分はピラーの上面上に配置される。1実施態様においては、第1の部分は、OLEDデバイスのカソードとして役立つ。
【0008】
発明の有利な実施例
図2は、本発明の1実施例に基づくOLEDデバイスを示す。OLEDデバイスは基板201を有し、該基板の上にピクセルが形成されている。1実施例においては、基板はガラスのような透明な基板からなる。OLEDピクセルを支持するために基板として利用することができる別のタイプの透明な材料を使用することもできる。OLEDピクセルは、第1の電極205と第2の電極215の間に挟まれた1つ以上の層210からなる。1実施例においては、第1の電極205はアノードでありかつ第2の電極215はカソードである。カソードである第1の電極及びアノードである第2の電極を形成することも有効である。カソード及びアノードは、それぞれ第1及び第2の方向のストリップとして形成されている。典型的には、第1と第2の方向は互いに直交している。カソード及びアノードにボンドパッド250が電気的に結合されている。OLEDピクセルを内部に封入する(カプセル化)ためにキャップ260が設けられている。該キャップは、ピクセルがキャップと物理的に接触することにより損傷を受けるのを保護するためにキャビティ245を形成する。
【0009】
ピラー270は、基板表面上に設けられている。ピラーは、第2の方向に配列されている。ピラーの高さは、機能スタックの上に延び(例えば1〜10μm)、カソード及び有機機能層をストリップに分離する。選択的実施例においては、ピラーは、キャップ260の支持構造として働くためにキャビティの高さまで延びるていもよい。このことは、キャップがピクセルに接触しかつ損傷を及ぼすのを防止するために、フレキシブルなOLEDデバイスのために特に有効である。
【0010】
本発明によれば、ピラーはアンダーカット部を有し、該アンダーカット部は結果として上面が底面よりも幅広い構造を生じる。該アンダーカット部は、機能層の上の別個の又は分離した部分115a及びピラーの上面上の部分215bを形成するために堆積中に導電性層215をパターン化するために役立つ。部分215aは、カソードとして働く。1実施例においては、アンダーカット部は、テーパー状プロフィールを有するピラーを形成することにより提供される。1実施例においては、第1及び第2の側壁がテーパ状であり、v字形横断面を有するピラーを形成する。
【0011】
1実施例においては、ピラーは単一デバイス層から形成されている。単一層からピラーを形成することは、有利に製造コストを低下させる。単数又は複数の有機機能層を付着させるための溶剤のような化学薬品は、腐食性であることがあるので、ピラーは処理中にその結着性を維持する材料から形成されている。1実施例においては、ピラーは、レジストのような感光性材料を使用して形成される。該レジストは、それを溶剤に対して不活性にするために処理されている。別のタイプの感光性材料、例えば感光性ポリイミド又は感光性ポリベンゾキサゾールも使用可能である。更に、電子硬化性レジスト系、例えばアライド・シグナル(Allied Signal)によって製造されたものもを、所望の横断面形状を有するピラーを形成するために使用することができる。
【0012】
図3〜7は、本発明の1実施例に基づくOLEDデバイスの製造プロセスを示す。図3によれば、基板301が準備されている。1実施例においては、該基板は、透明な基板、例えばソーダ石灰又はホウケイ酸ガラスからなる。別のタイプの透明な材料を、基板として役立てるために使用することもできる。基板は典型的には約0.4〜1.1mmの厚さを有する。
【0013】
別の実施例においては、基板は薄いフレキシブルな基板からなる。薄いフレキシブルな基板は、例えば透明なポリ(エチレンテレフタレート)(PET)、ポリ(ブチレンテレフタレート)(PBT)、ポリ(エチレンナフタレート)(PEN)、ポリカーボネート(PC)、ポリイミド(PI)、ポリスルホン(PSO)及びポリ(p−フェニレンエーテルスルホン)(PES)のようなプラスチックフィルムから形成されている。その他の材料、例えばポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリ(ビニルクロリド)(PVC)、ポリスチレン(PS)及びポリ(メチルメチルアクリレート)(PMMA)を基板を形成するために使用することもできる。選択的に、超薄ガラス(例えば厚さ10〜100μm)、ガラス及びポリマー又は無機バリア層が被覆された複数のポリマーフィルムからなる複合スタックのような材料を使用することもできる。
【0014】
基板は、その表面に形成された第1の電極305を有する。第1の電極は、例えばアノードとして役立つ。該アノードは、導電性材料から形成する。1実施例においては、導電性材料は、酸化インジウムスズ(ITO)のような透明な導電性材料からなる。その他の透明な導電性材料、例えば酸化インジウム亜鉛、酸化亜鉛、酸化スズも有用である。1実施例においては、複数のアノードは、第1の方向でストリップ内に配列し、それぞれスペースによって分離する。有利には、アノードを分離するスペースは50μm未満の幅を有する。アノードを形成するためには、フォトリソグラフィのような種々の技術を使用することができる。
【0015】
図4によれば、基板上にデバイス層469を付着させる。該デバイス層を、第2の電極(例えばカソード)を形成するための導電性層のパターン化を容易にするピラーを作るために使用する。デバイス層の厚さは、ピラーの高さに等しい。デバイス層の厚さは、例えば約0.5〜50μm、有利には約1〜10μmである。
【0016】
1実施例においては、デバイス層は、クラリアント(Clariant)により製造されたAZ5214Eのようなネガ型作用するフォトレジストからなる。その他の感光性材料を使用することもできる。レジストは、例えばスピンコーティングにより基板に塗布する。1実施例においては、レジストは、カール・スエス(Karl Suess)RC 8 スピンコータを使用して基板を1000rpmで約20秒間回転させることにより塗布する。レジストの塗布後に、基板を例えば90℃で約2分間ベーキングしてレジスト溶剤を除去する。
【0017】
図5において、デバイス層をマスク520を通して露光源からの光に選択的に曝す。該露光プロセスは、所望のアンダーカット又はテーパー状プロフィールを有するピラーを形成するように設計する。該露光プロセスは、例えば現像中にテーパー状プロフィールを形成するために、異なる侵入深さを有する異なるエネルギーを有する電子又は荷電粒子に感光性層を順次に曝すことよりなる。ネガ型感光性層のためには、該露光は、デバイス層の上部領域を下部領域よりも少ない量のエネルギーで選択的に露光することよりなる。ポジ型感光性層のためには、デバイス層の上部領域を下部領域よりも大きな量のエネルギーで選択的に露光することよりなる。
【0018】
1実施例においては、ネガ型レジスト層を選択的に露光源で露光する。該露光の結果、下部部分よりも大量のエネルギーを吸収する領域566の上部部分が生じる。領域566は、ピラーが形成されるべき位置に相当する。1実施例においては、レジストをカール・スエスMJB3露光源を使用してIライン放射線で露光する。露光線量は、約50mJ/cmである。
【0019】
次いで、レジストの露光されなかった部分を除去するための現像の準備をする。この準備は、ネガ型作用レジストのためには、レジストを露光された領域において架橋させるための露光後ベークを含む。露光後ベークは、例えば約120℃で約60〜90秒間実施する。架橋は、レジストをレジスト現像化学薬品に対して不溶性にする。露光後ベークの後で、レジストを露光源からのフラッド露光にかける(例えばマスクを用いない露光)。該フラッド露光は、レジストの先に露光されなかった部分を可溶性にする。フラッド露光の線量は、例えば約1000mj/cmである。
【0020】
図6によれば、ピラー670を残して、露光された領域を除去するためにレジスト現像化学薬品でレジストを現像する。1実施例においては、レジスト化学薬品は、クラリアントによって製造されたA2 726のようなアルカリ性現像剤からなる。レジストを、現像化学薬品中で室温で約60秒間現像する。露光領域の下部部分はアンダー露光されているので、該部分はレジスト化学薬品に対してより可溶性である。このことはアンダーカットを有するピラーを形成し、結果として上面よりも底面が狭い横断面を生じる。次いで、レジストを脱イオン水ですすぎ洗いして、現像剤を除去する。
【0021】
ピラーの形成後に、レジストを硬化させて、ピラーの機械的安定性を改善しかつピラーを有機機能層を形成するために使用される有機溶剤に対して不活性にする。1実施例においては、基板を約160℃の温度で約6時間加熱することによりレジストを硬化させる。1実施例においては、基板を以下のパラメータ:
a)2時間で100℃から160℃までの線形ランプ
b)160℃で4時間の一定の硬化、及び
c)能動的冷却を用いない冷却
に基づき硬化させる。
【0022】
電子ビーム(e−ビーム)、粒子(プロトン、アルファ)又はUV硬化のような別の硬化技術を使用することもできる。硬化後、基板をUV−Oに約3分間曝し、基板の露出した部分上の小さい有機残渣を除去することにより清浄にする。
【0023】
図7によれば、基板上に有機機能層を付着させる。1実施例においては、有機機能層は共役ポリマーからなる。該ポリマーを溶剤中に溶解させ、かつスピンコーティング技術により塗布する。1実施例においては、有機機能層は、基板を4000rpmで約30秒間回転させることにより塗布されたキシレン中に溶解したエレクトロルミネセンスポリマーの1%溶液からなる。別のウエット付着技術を使用することもできる。このような技術は、例えば、有機機能層を溶剤(例えばNMP又はヘキセン)中に溶かす印刷技術(例えばスクリーン印刷、オフセット印刷、インクジェット印刷)を包含する。ウエットプロセスによって有機機能層を付着させることは、大体において自己平坦化し、大体において平坦な表面をもってピラー間の領域を満たす層を生じるので有利である。ピラーは、硬化に基づき溶剤によって悪影響を受けない。有機機能スタックを形成するために、付加的な機能層を付着させることができる。有機層又はスタックの厚さは、典型的には2〜200nmである。有機機能層を付着させた後に、基板を約85℃の温度で約1分間加熱して溶剤を蒸発させる。
【0024】
有機層の部分は、例えばボンドパッド接続のための領域470内の下にある層を露出させるために選択的に除去することができる。有機層の選択的除去は、ポリシング法で達成することができる。有機層の部分を選択的に除去するために、エッチング、スクラッチング又はレーザ剥離のような別の技術を使用することもできる。
【0025】
基板上に、導電性層715を堆積させる。該導電性層は、例えばCa、Mg、Ba、Ag、Al又はこれらの混合物もしくは合金からなる。その他の導電性層材料、特に低い仕事関数を有するものを、第2の導電性層を形成するために使用することもできる。1実施例においては、第2の導電性層はCaからなる。Caを、1nm/秒の速度及び約10 ミリバールの圧力で熱蒸着により堆積させる。その他の堆積技術、例えばスパッタリング(PVD)、化学気相成長(CVD)、プラズマ化学気相成長(PECVD)又は有機金属化学気相成長(MOCVD)を使用することもできる。
【0026】
導電性層の堆積は、ピラーの高さ及びプロフィールに基づき不連続化され、その結果ピラー間の領域内に導電性層の部分715aが堆積されかつピラーの上面上に導電性層の部分715bが形成される。ピラー間の導電性層の部分は、カソードとして役立つ。カソードとアノードの交差部は、有機LEDピクセルを形成する。
【0027】
該プロセスを、OLEDデバイスが完成するまで継続する。例えば、デバイスをカプセル化するためにキャビティキャップを取り付けかつOLEDピクセルへの電気的アクセスを提供するためにボンドパッドを形成する。
【0028】
本発明を特に種々の実施例を参照して示しかつ記載してきたが、当業者にとっては、本発明に対してその思想及び範囲を逸脱することなく修正及び変更を行うことができることは当業者にとっては自明のことである。従って、本発明の範囲は、前記記載に関連してではなく、特許請求の範囲と、その等価思想の完全な範囲に関連して決定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図1】
通常のOLEDデバイスを示す図である。
【図2】
本発明の1実施例を示す図である。
【図3】
本発明の1実施例に基づくOLEDデバイスを製造プロセスを示す図である。
【図4】
本発明の1実施例に基づくOLEDデバイスを製造プロセスを示す図である。
【図5】
本発明の1実施例に基づくOLEDデバイスを製造プロセスを示す図である。
【図6】
本発明の1実施例に基づきOLEDデバイスを製造プロセスを示す図である。
【図7】
本発明の1実施例に基づくOLEDデバイスを製造プロセスを示す図である。
【符号の説明】
200 OLEDデバイス、 201,301 基板、 210 有機機能層、 205,305 第1の電極、 215 第2の電極(導電性層)、 215a 別個の又は分離した部分、 215b 機能層(部分)、 245 キャビティ、 250 ボンドパッド、 260 キャップ、 270,670 ピラー、 469 デバイス層、 470 ボンドパッド接続のための領域、 520 マスク、 566 ピラーが形成される領域、 715(a,b) 導電性層(部分)

Claims (62)

  1. OLEDデバイスを形成する方法において、
    基板上にデバイス層を形成し、
    該デバイス層をパターン化して、基板上に第1の方向に沿ったピラーを形成し、その際該ピラーはテーパ状プロフィールを有し、
    基板に、溶剤内に溶解した有機機能材料からなる溶液を塗布し、その際前記ピラーは該溶剤に対して不活性であり、
    溶剤を除去して、有機機能層を形成し、かつ
    基板上に導電性層を堆積させ、その際ピラーのテーパ状プロフィールが導電性層を第1と第2の別個の部分に分離することを特徴とする、OLEDデバイスを形成する方法。
  2. 更に、OLEDデバイスを気密にシールするために基板上にキャップを取り付けることよりなる、請求項1記載の方法。
  3. 基板がフレキシブルな基板からなる、請求項1記載の方法。
  4. 基板が、その表面上に第2の方向の電極を有する、請求項3記載の方法。
  5. 更に、OLEDデバイスを気密にシールするために基板上ににキャップを取り付けることよりなる、請求項4記載の方法。
  6. 有機機能材料が、溶剤中に溶解した共役ポリマーからなる、請求項3記載の方法。
  7. 更に、OLEDデバイスを気密にシールするために基板上にキャップを取り付けることよりなる、請求項6記載の方法。
  8. 更に、OLEDデバイスを気密にシールするために基板上にキャップを取り付けることよりなる、請求項3記載の方法。
  9. 基板が、その表面上に第2の方向の電極を有する、請求項1記載の方法。
  10. 有機機能材料が、溶剤中に溶解した共役ポリマーからなる、請求項9記載の方法。
  11. 更に、OLEDデバイスを気密にシールするために基板上にキャップを取り付けることよりなる、請求項10記載の方法。
  12. 更に、OLEDデバイスを気密にシールするために基板上にキャップを取り付けることよりなる、請求項12記載の方法。
  13. 更に、OLEDデバイスを気密にシールするために基板上にキャップを取り付けることよりなる、請求項1記載の方法。
  14. 更に、OLEDデバイスを気密にシールするために基板上にキャップを取り付けることよりなる、請求項13記載の方法。
  15. デバイス層が感光性デバイス層からなり、該感光性層を露光しかつ現像することにより感光性デバイス層をパターン化する、請求項1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,又は14記載の方法。
  16. 感光性層がポジ型感光性層からなり、その際感光性層の露光した部分を現像中に除去する、請求項15記載の方法。
  17. 露光が、現像中にテーパ状プロフィールを有するピラーを形成するために、異なった侵入深さを有する異なったエネルギーを有する電子又は荷電粒子で感光性層を順次に露光することよりなる、請求項16記載の方法。
  18. ピラーを溶剤に対して不活性にするためにピラーを硬化させることよりなる、請求項17記載の方法。
  19. 硬化が熱硬化からなる、請求項18記載の方法。
  20. 硬化がUV硬化からなる、請求項18記載の方法。
  21. 硬化が電子ビーム硬化からなる、請求項18記載の方法。
  22. 硬化が粒子硬化からなる、請求項18記載の方法。
  23. 露光が、現像中にテーパ状プロフィールを形成するために、感光性層の下部領域よりも少ない量のエネルギーで感光性層の上部領域を露光することよりなる、請求項16記載の方法。
  24. ピラーを溶剤に対して不活性にするためにピラーを硬化させることよりなる、請求項23記載の方法。
  25. 硬化が熱硬化からなる、請求項24記載の方法。
  26. 硬化がUV硬化からなる、請求項24記載の方法。
  27. 硬化が電子ビーム硬化からなる、請求項24記載の方法。
  28. 硬化が粒子硬化からなる、請求項24記載の方法。
  29. ピラーを溶剤に対して不活性にするためにピラーを硬化させることよりなる、請求項16記載の方法。
  30. 硬化が熱硬化からなる、請求項29記載の方法。
  31. 硬化がUV硬化からなる、請求項29記載の方法。
  32. 硬化が電子ビーム硬化からなる、請求項29記載の方法。
  33. 硬化が粒子硬化からなる、請求項29記載の方法。
  34. 露光が、現像中にテーパ状プロフィールを有するピラーを形成するために、異なった侵入深さを有する異なったエネルギーを有する電子又は荷電粒子で感光性層を順次に露光することよりなる、請求項15記載の方法。
  35. ピラーを溶剤に対して不活性にするためにピラーを硬化させることよりなる、請求項34記載の方法。
  36. 硬化が熱硬化からなる、請求項35記載の方法。
  37. 硬化がUV硬化からなる、請求項35記載の方法。
  38. 硬化が電子ビーム硬化からなる、請求項35記載の方法。
  39. 硬化が粒子硬化からなる、請求項35記載の方法。
  40. ピラーを溶剤に対して不活性にするためにピラーを硬化させることよりなる、請求項15記載の方法。
  41. 硬化が熱硬化からなる、請求項40記載の方法。
  42. 硬化がUV硬化からなる、請求項40記載の方法。
  43. 硬化が電子ビーム硬化からなる、請求項40記載の方法。
  44. 硬化が粒子硬化からなる、請求項40記載の方法。
  45. 感光性層がネガ型感光性層からなり、その際感光性層の露光されなかった部分を現像中に除去する、請求項15記載の方法。
  46. 露光が、現像中にテーパ状プロフィールを有するピラーを形成するために、異なった侵入深さを有する異なったエネルギーを有する電子又は荷電粒子で感光性層を順次に露光することよりなる、請求項45記載の方法。
  47. ピラーを溶剤に対して不活性にするためにピラーを硬化させることよりなる、請求項46記載の方法。
  48. 硬化が熱硬化からなる、請求項47記載の方法。
  49. 硬化がUV硬化からなる、請求項47記載の方法。
  50. 硬化が電子ビーム硬化からなる、請求項47記載の方法。
  51. 硬化が粒子硬化からなる、請求項47記載の方法。
  52. 露光が、現像中にテーパ状プロフィールを形成するために、感光性層の下部領域よりも多い量のエネルギーで感光性層の上部領域を露光することよりなる、請求項45記載の方法。
  53. ピラーを溶剤に対して不活性にするためにピラーを硬化させることよりなる、請求項52記載の方法。
  54. 硬化が熱硬化からなる、請求項53記載の方法。
  55. 硬化がUV硬化からなる、請求項53記載の方法。
  56. 硬化が電子ビーム硬化からなる、請求項53記載の方法。
  57. 硬化が粒子硬化からなる、請求項53記載の方法。
  58. ピラーを溶剤に対して不活性にするためにピラーを硬化させることよりなる、請求項45記載の方法。
  59. 硬化が熱硬化からなる、請求項57記載の方法。
  60. 硬化がUV硬化からなる、請求項57記載の方法。
  61. 硬化が電子ビーム硬化からなる、請求項57記載の方法。
  62. 硬化が粒子硬化からなる、請求項57記載の方法。
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