JP2008541393A - カソードバスバーを有する上面発光型発光装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、複数の画素を有する上面発光ディスプレイ装置であって、前記装置は、基板上に形成されたアノード、ウェルを規定する層であって、前記ウェルを規定する層の厚さは蒸発マスクのスペーサーとして機能するには不十分である層、前記複数の画素を形成するために前記ウェルを規定する層の各壁内のアノード上に形成された有機電子発光層、電子発光層および前記ウェルを規定する層の上部表面上の金属層の両者の上に形成されるように蒸着された透明カソード層から構成され、前記金属層および前記ウェルを規定する層は自己規定され、前記金属層は前記ウェルを規定する層のパターニングに使用されたマスクと同じマスクからパターニングされることを特徴とする上面発光ディスプレイ装置を提供する。
【選択図】図６

Description

本発明は横方向の導電性が増大した透明なカソードを有する上面発光型発光装置およびその製造方法に関するものである。

ＯＬＥＤ（有機発光ディスプレイ）を使用して製造されるディスプレイはフラットパネル技術において多くの利点を提供する。それは、明るく、カラフルであり、立ち上がりが早く、広い視野角を提供し、各種の基板上に簡易に安く形成することができる。有機（本明細書では、金属有機物を含む）ＬＥＤは、導入される材料に応じた色の範囲において、ポリマー、低分子化合物およびデンドリマーを含む材料を使用して作成される。ポリマー系有機ＯＬＥＤの例は、ＷＯ９０／１３１４８およびＷＯ９９／４８１６０に記載されており、デンドリマー系材料の例は、ＷＯ９９／２１９３５およびＷＯ０２／０６７３４３に記載されており、いわゆる低分子系装置の例は、ＵＳ４，５３９，５０７に記載されている。

典型的なＯＬＥＤは２つの有機材料層を有し、１つの層は発光ポリマー、オリゴマーおよび発光低分子材料のような発光材料からなり、他の層はポリチオフェン誘導体またはポリアニリン誘導体のような正孔輸送材料の層である。

ＯＬＥＤは基板上に画素のマトリックスとして蒸着され単一またはマルチカラー画素ディスプレイを形成する。マルチカラーディスプレイは、赤、緑および青色発光画素を使用して構成され得る。いわゆるアクティブマトリックスディスプレイは、各画素に連接した、記憶素子、通常は蓄積容量およびトランジスタを有し、パッシブマトリックスはそのような記憶素子は有せず、その代わり、固定した映像の印象を与えるために繰返しスキャンされる。他のパッシブディスプレイは複数のセグメントが共通の電極を共有し、セグメントは他の電極に与えられる電圧によって明るくなる。単純に区画化されたディスプレイはスキャンされる必要はないが、複数に区域化された領域を有するディスプレイにおいては、電極は共有され（その数を減らす）、スキャンされる。

図１は、ＯＬＥＤ装置１００の例の垂直断面図を示す。アクティブマトリックスディスプレイにおいては、画素の一部の領域は連接される駆動回路（図１では示されない）によって占められている。装置の構造は、例示の目的のため簡略化されている。

ＯＬＥＤ１００は、基板１０２、通常、０．７ｍｍまたは１．１ｍｍのガラスを有するが、透明プラスチックまたは他の実質的に透明な材料でもよい。アノード層１０４は、基板上に蒸着され、通常１５０ｎｍの厚さのＩＴＯ（インジウム錫酸化物）、その一部上に供給される金属接触層を有する。通常、接触層は５００ｎｍの厚さのアルミニウム、またはクロム層の間に位置するアルミニウム層を有し、これはしばしばアノード金属と呼ばれる。ＩＴＯおよび接触金属が被覆されたガラス基板は、Ｃｏｒｎｉｎｇ，ＵＳＡより市販されている。ＩＴＯ上の接触金属は、抵抗の少ない通路を提供し、アノード接続、特に装置への外部接続のためには、透明である必要はない。接触金属は不要な場合ＩＴＯより除去され、特に、ディスプレイに覆いかぶされ場合は、フォトリソグラフィーの標準のプロセスおよびこれに続くエッチングによって除去される。

実質的に透明な正孔輸送層１０６はアノード層の上に蒸着され、続いて電子発光層１０８およびカソード１１０が蒸着される。電子発光層１０８は、例えば、ＰＰＶ（ポリ（フェニレンビニレン）を有することができ、電子発光層１０８は導電性透明ポリマー、例えば、ドイツのＢａｙｅｒＡＧより市販されているＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ポリスチレンースルホネートがドープされたポリエチレン−ジオキシチオフェン）を有することができる。典型的なポリマー系装置においては、正孔輸送層１０６は、約２００ｎｍのＰＥＤＯＴを有することができ、発光ポリマー層１０８は通常約７０ｎｍの厚さである。有機層はスピンコート（その後、不要な部分はプラズマエッチングまたはレーザーアブレーションによって除去する）、またはインクジェット印刷によって蒸着される。この後者の場合、例えば、フォトレジストを使用して有機層が蒸着されるウェルを規定するバンク１１２を基板上に蒸着することができる。このようなウェルは、装置の発光領域または画素領域を規定する。

カソード層１１０は、通常、より厚いアルミニウムキャップ層で覆われたカルシウムまたはバリウム（例えば、物理的真空蒸着によって蒸着された）のような低仕事関数の金属を有する。電子発光層の直近の隣には、電子エネルギーレベルの適合のためにフッ化リチウムのような任意の追加層を供給することができる。カソード線の相互の電気的隔離はカソード分離体（図１では、示されていない）の使用によって達成または増大されることができる、この同じ基本構造は低分子装置にも導入することができる。

通常、多くのディスプレイが単一基板上に形成され、製造工程の最後に基板が区画化され、酸素および湿気の侵入を防ぐためのカプセル化用の缶が付着される前に分離される。

ＯＬＥＤを照明するために、図１の１１８で表される電池によって、アノードとカソードの間に電力が供給される。図１で示される例においては、光は透明アノード１０４および基板を貫通して放射され、カソードは通常反射性であり、このような装置は底面発光型と呼ばれる。カソードを貫通して発光する装置（上面発光型）も、カソードが実質的に透明になるようにカソード層１１０が５０〜１００ｎｍ未満を維持することによって構成されることができる。

有機ＬＥＤは、単一またはマルチカラー画素ディスプレイを形成するために基板上でマトリックス中に蒸着することができる。マルチカラーディスプレイは、赤、緑および青色発光画素を使用して構成することができる。このような装置においては、個々の要素は、通常、画素を選択するために列（または行）を起動することによってアドレスされ、画素の列（または行）が表示を形成するために書き込まれる。いわゆるアクティブマトリックスディスプレイは、各画素に連接される記憶素子、通常、蓄積容量とトランジスタを有し、パッシブマトリックスディスプレイは、このような記憶素子を有せず、その代わり、固定画像の印象を与えるために、ＴＶ画像に類似して、繰返しスキャンされる。

図１ｂを参照すると、これはパッシブマトリックスＯＬＥＤディスプレイ装置１５０の簡略断面図を示し、図１と同じ要素は同じ番号で引用されている。図示されるように、それぞれアノード金属層１０４およびカソード層１１０中に規定された相互に垂直なアノード線およびカソード線の交差点において、正孔輸送層１０６および電子発光層１０８が複数の画素１５２に区分される。図において、カソード層１１０中に規定された導電線１５４は頁を突ききり、カソード線に対して垂直に走る複数のアノード線の１つの貫通断面１０４が示されている。カソード線とアノード線の交差点における電子発光画素１５２は関連する線に電圧を印加することによってアドレスされる。アノード金属層１０４は装置１５０に外部接触を提供し、（カソード層パターンをアノード金属リード上に走らせることによって）ＯＬＥＤに対するアノードおよびカソード接続のために使用することができる。

上記のＯＬＥＤ材料、特に、発光ポリマー材料およびカソードは酸化および湿気によって劣化しやすい。したがって、装置は、Ｖキュアエポキシ接着剤１１３によってアノード金属層１０４に付着された金属缶１１１によってカプセル化され、接着剤中の小さいガラス玉が金属缶の接触及びショートを防ぐ。好ましくは、アノード金属接触は薄く、接着剤１１３のＵＶ光によるキュアを容易にするために金属缶１１１の入口の下を通過する。

フルカラーの全プラスチックスクリーンを実現するためにかなりの努力がなされてきた。この目的を達成するための主要な挑戦は、（１）３原色、赤、緑および青を発光する共役ポリマーの開発、（２）共役ポリマーは製造しやすく、フルカラーディスプレイへの組み込みが容易であることである。ＰＬＥＤ装置は、共役ポリマーの化学構造を変えることによって発光色の操作が達成できるので、上記（１）の要求を満たすのに優れている。しかしながら、共役ポリマーの化学的性質の調整は実験室の規模においてはしばしば容易でコスト安であるが、工業的規模ではコスト高であり複雑な工程となる。第２の製造容易性およびフルカラーマトリックス装置の製造の要求は、微細マルチカラー画素のミクロパターン化の方法およびフルカラー発光の方法に疑問がある。インクジェット印刷および複合インクジェット印刷技術はＰＬＥＤ装置のパターニングのために大きな関心を集めてきた。（例えば、Ｒ．Ｆ．Ｓｅｒｖｉｃｅ，Ｓｃｉｅｎｃｅ １９９８，２７９，１１３５；Ｗｕｄｌ ｅｔ ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．１９９８，７３，２５６１；Ｊ．Ｂｈａｒａｔｈａｎ，Ｙ．Ｙａｎｇ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．１９９８，７２，２６６０およびＴ．Ｒ．Ｈｅｂｎｅｒ，Ｃ．Ｃ．Ｗｕ，Ｄ．Ｍａｒｃｙ，Ｍ．Ｌ．Ｌｕ，Ｊ．Ｓｍｉｔｈ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．１９９８，７２，５１９）。

フルカラーディスプレイの開発に貢献するため、直接的な色調整、良好な製造プロセス性および安価な大規模製造の可能性を示す共役ポリマーの開発が求められてきた。はしご形ポリマーのポリ−２，７−フルオレンは青色発光ポリマーの開発の主題となっていた（例えば、Ａ．Ｗ．Ｇｒｉｃｅ，Ｄ．Ｄ．Ｃ．Ｂｒａｄｌｅｙ，Ｍ．Ｔ．Ｂｅｒｎｉｕｓ，Ｍ．Ｉｎｂａｓｅｋａｒａｎ，Ｗ．Ｗ．Ｗｕ，およびＥ．Ｐ．Ｗｏｏ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．１９９８，７３，６２９；Ｊ．Ｓ．Ｋｉｍ，Ｒ．Ｈ．Ｆｒｉｅｎｄ，およびＦ．Ｃａｃｉａｌｌｉ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．１９９９，７４，３０８４；ＷＯ−Ａ−００／５５９２７およびＭ．Ｂｅｒｎｉｕｓ ｅｔ ａｌ．，Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．，２０００，１２，Ｎｏ．２３，１７３７参照）。

上記で示したように、アクティブマトリックス有機発光装置（ＡＭＯＬＥＤｓ）は公知であり、電子発光画素およびカソードが、個々の画素および透明なアノードを制御するためのアクティブマトリックス回路を含むガラス基板上に蒸着される。これらの装置における光は、アノードおよびガラス基板を貫通して観察者に向かって放射されるが（いわゆる底面発光型）、電子発光層内に生成した光の実質的な部分はアクティブマトリックス回路に吸収される。透明なカソードを有する装置（いわゆる「上面発光型」装置）はこの問題を解決するために開発されてきた。透明カソードは、次の特性を有しなければならない。

透明性
導電性
装置の電子発光層のＬＵＭＯへの効率的な電子注入のための低仕事関数の電子輸送層（もし、存在するなら）
しかしながら、非常に薄い厚さで透明な導電性材料は非常に少ない。１つのそのような材料はインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）であり、公知文献に開示された透明カソードの例としては、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ６８，２６０６，１９９６に開示されたＭｇＡｇ／ＩＴＯおよびＪ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．８７，３０８０，２０００に開示されたＣａ／ＩＴＯが挙げられる。
米国特許６，６６４，７３０号明細書 Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ６８，２６０６，１９９６ Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．８７，３０８０，２０００

これらの例において、第１の薄い金属層（ＭｇＡｇの場合の金属合金）は電子注入を提供する。しかしながらこの層の薄さは横方向の導電性がよくない。ＩＴＯ層は、高い厚さで透明性を保持し、カソードの横方向の導電性を改良するので、必要となれる。

しかしながら、ＩＴＯは、スパッタリングの高エネルギープロセスによって蒸着されるので、蒸着する層に損傷をもたらす可能性がある。これに加えて、ＩＴＯの代替の制限によって透明性導電材料の独立した層を設ける必要性がないことが望まれる。

バス−バーは導電層の導電性を高める公知の方法であり（例えば、ＵＳ６，６６４，７３０）、活性領域から離れた金属の厚さを提供する。しかしながら、これらバス−バーが透明でなければ、底面発光型ＡＭＯＬＥＤのアクティブマトリックス回路と同様に、上面発光装置におけるその使用は画素の発光領域を減らすことが極めて明らかである。

電子発光組成物のインクジェット印刷は、パターン化された装置を形成する安価で効率的な方法である。ＥＰ−Ａ−０８８０３０３に開示されるように、インクジェット印刷によって電子発光材料が蒸着される画素を規定するウェルを形成するフォトリソグラフィーの使用を伴っている。本発明の発明者は、バス−バーを得るためにパターン化された金属層が蒸着され得る構造を提供するウェルを規定するレジストバンクを利用することによって発光領域を減少させることなく上面発光装置におけるこれら薄いカソード層の導電性を高める問題を解決した。ウェルを規定するフォトレジスト上の金属層の蒸着は、透明カソードの横方向の導電性を高める。この金属層はフォトレジスト材料の上にのみ覆うので、発光領域はこれによって減少しない。しかも、金属層はインクジェットのためのウェルを形成するために使用されたフォトレジストのマスクとして機能でき、また、ウェル形成バンクの上に良好な連続性を提供する。

したがって、本発明の第１の側面においては、複数の画素を有する上面発光型ディスプレイ装置が提供される。前記装置は、
基板上に形成されたアノード、
ウェルを規定する層であって、前記ウェルを規定する層の厚さは蒸発マスクのスペーサーとして機能するには不十分な層、
前記複数の画素を形成するために前記ウェルを規定する層の各ウェル中の前記アノード上に形成される有機半導体層、
前記ウェルを規定する層の上面上に形成された金属層、および
前記ウェルを規定する層の上面上の電子発光層と金属層の上に蒸着されるように蒸着された透明カソード層を含む。

前記ウェルを規定する層の上面上に形成された金属層は、それが接触する透明カソード層の導電性を高めることができるバス−バーを提供する。この金属層によって提供されたバス−バーは、前記ウェルを規定するバンクの存在のために非発光となっている装置の領域に蒸着されるので、画素の発光領域を減らさないで透明カソード層の導電性を高めることができる。

上面上の金属は、適切な導電性を有する金属であり得、適切な例は当業者に自明である。好ましい例としては、アルミニウムとクロムが挙げられる。金属は、当業者に自明な任意の手段によってウェルを規定するフォトレジストの上面上に蒸着される。例えば、金属は熱蒸発によって蒸着される。通常、この層の厚さは０．１〜１μｍである。

ウェルを規定する層は適切なフォトマスクを使用してパターン化されたフォトレジストから形成することができる。あるいは、ウェルを規定する層は、湿式または乾式エッチングプロセスによってウェルを規定する層を形成するためにパターン化され得るエッチング可能な材料、特にエッチング可能なポリイミドである。好ましくは、ウェルを規定する層はフォトレジストである。

好ましい実施態様において、金属層およびウェルを規定する層は自己規定である。言い換えると、金属層がウェルを規定する層のパターニングに使用したマスクと同じマスクからパターニングされる。これは製造工程を簡易化することができ、発光領域の減少を最小化することを保証するように追加の位置合わせは必要ない。

透明カソードは、それを通過する少なくともある程度の光の通路を許容する低仕事関数の導電性材料を有する。例えば、透明カソードは、少なくとも２０％の光透過率、好ましくは少なくとも３０％の光透過率、より好ましくは少なくとも５０％の光透過率、最も好ましくは少なくとも６０％の光透過率を有することができる。透明カソードは導電性材料の単一層または複数層を有することができる。特に好ましい透明カソードの配置は次のとおりである。
（ａ）電子発光層に接触して透明になるほど十分に薄い低仕事関数金属。好ましい低仕事関数金属は３．５ｅＶ以下、好ましくは３．２ｅＶ以下、最も好ましくは３．０ｅＶ以下の仕事関数を有する。この範囲の仕事関数を有するアルカリ土類金属、特に、バリウムまたはカルシウムが特に好ましい。この低仕事関数材料は、電子発光層に対して何ら損傷を与えない熱的または電子ビーム蒸発のような相対的に低エネルギーのプロセスによって蒸着される。
（ｂ）薄い金属層でキャップ化された誘電体材料の薄い層。好ましい誘電体材料は、金属酸化物またはフッ化物、好ましくはフッ化物である。好ましい金属カチオンはアルカリまたはアルカリ土類金属である。特に好ましくは、リチウム、ナトリウム、カルシウムおよびバリウムのフッ化物である。透明性を保持する限り、任意の薄い金属層、例えば、アルミニウムが前記誘電体層をキャップ化する機能を果たす。

通常、適切に選択されたカソード層が２０ｎｍまで透明性を保持する。好ましい厚さはカソード材料自体に依存する。例えば、厚さ１４ｎｍのＭｇ−Ａｌ合金の形成によって３０％以上の透明性が得られる。適切な透明性のカソード材料の例は、例えば、米国特許第５，７０３，４３６および５，７０７，７４５に開示されるように当業者に周知である。

ウェルを規定する層の形成のために使用される材料は、当業者に公知の任意の適切な技術、例えば、スピンコートにより基板上に蒸着される。ウェルを規定する層の厚さは、インクジェット印刷プロセスの手段によって電子発光材料が蒸着されるウェルの境界を規定するに十分な高さであり、前記ウェルを規定する層の上面上の金属層と電子発光層の上面の間で薄いカソード材料が破壊するリスク生じる程高くはない。したがって、通常、ウェルを規定する層は電子発光層の厚さの１．５〜５倍、好ましくは電子発光層の厚さの１．５〜４倍、最も好ましくは電子発光層の２〜３倍である。ウェルを規定する層がフォトレジストである場合、任意のフォトレジスト材料、例えば、感光性ポリイミド（例えば、ＥＰ−Ａ−０８８０３０３参照）などから形成されることができる。好ましくは、使用されるフォトレジストはポジ型フォトレジストである。

有機電子発光層は、１または２以上の有機発光材料を含むことができる。２以上の有機発光材料が存在する場合、これらは独立した層、区別された層または１つの層の中の前記材料の混合として蒸着されることができる。任意の有機発光材料が電子発光層に使用される。適切な例としては、ポリ−フェニレン−ビニレン（ＰＰＶ）およびこの誘導体のようなポリ（アリーレンビニレン）（ＷＯ−Ａ−９０／１３１４８参照）、ポリフルオレン誘導体（例えば、Ａ．Ｗ．Ｇｒｉｃｅ，Ｄ．Ｄ．Ｃ．Ｂｒａｄｌｅｙ，Ｍ．Ｔ．Ｂｅｒｎｉｕｓ，Ｍ．Ｉｎｂａｓｅｋａｒａｎ，Ｗ．Ｗ．Ｗｕ，およびＥ．Ｐ．Ｗｏｏ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．１９９８，７３，６２９，ＷＯ−Ａ−００／５５９２７およびＢｅｒｎｉｕｓ ｅｔ ａｌ．，Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，２０００，１２，Ｎｏ．２３，１７３７）、特に、２，７−結合９，９ジアルキルポリフルオレナールまたは２，７−結合９，９ジアリールポリフルオレン、ポリスピロフルオレン、特に、２，７−結合ポリ−９，９−スピロフルオレン、ポリナフチレン誘導体、ポリインデノフルオレン誘導体、特に、２，７−結合ポリインデノフルオレン、およびポリフェナントレニル誘導体が挙げあれ、引用文献の内容は本明細書に組み込まれる。

電子発光材料は、ウェルを規定する層およびパターン化された金属層によって規定されるウェル中にインクジェット印刷により蒸着される。電子発光材料に使用されるインクジェット組成物は、少なくとも１つの溶媒、少なくとも１つの電子発光材料および任意の添加剤（例えば、組成物の粘性、沸点などを改良する添加剤）を含む。インクジェット印刷用の適切な電子発光組成物は、例えば、ＥＰ０８８０３０３およびＷＯ０１／１６２５１に開示されるように当業者に明らかである。適切な溶媒は、例えば、アルキルまたはアルコキシ置換ベンゼン、特にポリアルキルベンゼンが挙げあれ、２または３以上のアルキル置換基が環を形成することができる。

電子発光層の厚さは重要ではない。層の正確な厚さは、電子発光層の材料および装置の他の成分のような要因によって変化する、しかしながら、通常、電子発光層の厚さ（２以上の層がある場合は合わせた厚さ）は、１〜２５０ｎｍ、好ましくは５０〜１２０ｎｍで
ある。

本発明の有機電子発光装置が形成される基板、このような装置に通常使用されるものであり、この例としては、ガラス、石英、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＧａＰおよびＩｎＰの結晶基板および透明プラスチックが挙げられる。これらのうち、ガラス基板が特に好ましい。

正孔注入電極は、電子発光装置におけるこの目的のために通常使用される任意の材料から形成されることができる。適切な材料の例としては、錫がドープされたインジウム酸化物（ＩＴＯ）、亜鉛がドープされたインジウム酸化物（ＩＺＯ）、インジウム酸化物、錫酸化物および亜鉛酸化物が挙げられ、このうちＩＴＯが特に好ましい。正孔輸送電極の厚さは、正孔輸送層および装置の他の成分の種類に応じて変化する。通常、電極は、５０ないし５００ｎｍ、特に５０ないし３００ｎｍの厚さを有する。

好ましい実施態様において、ウェルを規定する層の壁は、基板に垂直な面と前記壁の面が０度より大きくなるようなポジ型のプロフィールを有する、これは連続性を確保する（すなわち、電子発光層およびウェルを規定するフォトレジスト層の上面を共に覆うカソード層の破損がない）。

さらに好ましい実施態様において、ウェルを規定する層の周囲とウェルを規定するフォトレジスト層の上面に形成される金属層の周囲の間にはずれが存在する。この構成は、ウェルを規定する層とインクジェット印刷された組成との接触各のようなウェルを規定する層の特性、親水性などは電子発光材料でウェルの充填を最大化するために選択される。

ＯＬＥＤは、湿気および酸素の存在で劣化する傾向にあり、したがって、湿気及び酸素の侵入に対する障壁を提供するために、透明カソードの上を覆う透明カプセルを提供することが好ましい。適切な透明カプセルとしては、基板に接着されたガラス層、湿気または酸素の侵入に対してねじれた通路を形成するために結合するプラスチックとセラミック材料の交互の層を含む堆積が挙げられる。

本発明の他の実施態様においては、複数の画素を有する上面発光ディスプレイ装置の製造方法が提供され、前記方法は次の工程を含む。
（ａ）基板上にアノードを蒸着する工程、
（ｂ）パターン化される絶縁層を蒸着する工程であって、前記パターン化される絶縁層の厚さは、工程（ａ）で蒸着されるアノード層上で、蒸発マスクのためのスペーサーとして機能するに十分な厚さである工程、
（ｃ）工程（ｂ）で形成されるパターン化される絶縁層の上面上に金属層を蒸着する工程、
（ｄ）パターン化される絶縁層から形成されるウェルの望ましいパターンを有するウェルを規定する層、および前記ウェルをきて規定する層の上面にパターン化された金属層を形成するために、工程（ｃ）で蒸着された金属層およびパター化される絶縁層をパターン化する工程、
（ｅ）インクジェット印刷法によって工程（ｄ）で形成された各ウェル中のアノード層の上に有機電子発光層を蒸着して複数の画素を形成する工程、および
（ｆ）前記ウェルを規定するフォトレジストの上面上の電子発光層と金属層の上に透明カソード層を蒸着する工程。

パターン化される絶縁層の形成のために使用される材料は、ウェルを規定する層を形成するために適切なフォトマスクを使用して処理されるフォトレジストであることができる。あるいは、ウェルを規定する層は、湿式エッチングまたは乾式エッチングによってウェルを規定する層を形成するためにパターン化されるエッチング可能な材料であり、特に、エッチング可能なポリイミドである。

好ましくは、アノードはスパッタリングによって蒸着される。ウェルを規定する層、通常ポジ型フォトレジストは、フォトレジスト材料のスピンコートによって蒸着される。次いで、金属層はフォトレジスト層上の金属に熱蒸発によって形成される。本発明の好ましい実施態様において、パターニングは、前記金属層上にポジ型フォトレジストを最初に蒸着する工程、マスクによってＵＶ露光し、洗浄することによって形成された第２のフォトレジスト層をパターン化する工程、パターン化された第２フォトレジスト層によって形成されたマスクによって露出された金属層を酸またはアルカリで処理することにより露出部をエッチングする工程および次いで、パターン化された第２のフォトレジスト層および前記金属層の残りの部分によって保護されていないウェルを規定する第１のフォトレジスト層の部分をＵＶ露光してウェルを規定するレジスト層を形成するによって達成される。

電子発光材料の溶液は、装置の画素を形成するためにインクジェット装置によって形成された装置の各ウェル内に蒸着される。薄い透明なカソード層が電子発光層の上に蒸着され、熱蒸着または電子ビーム蒸着のような適切な蒸着手段によってウェルを規定するフォトレジスト層の上面に金属層が蒸着される。

図２に示されるように、アクティブマトリックス回路およびアノードを有するガラス基板１上にスピンコートによってウェルを規定するレジスト層２を形成するためにポジ型のフォトレジスト層、アルミニウムまたはクロムのような導電性金属の熱蒸着によって形成される金属層３、およびパターン形成レジスト層４を形成するためにスピンコートによって蒸着されるフォトレジスト層が蒸着される。

図３は、上記によって製造されたパターン形成レジスト層４がパターン化されたレジスト層５を形成するために、マスクを通じてＵＶ露光され、溶媒で洗浄される方法を示している。

図４に示されるように、金属層３が酸またはアルカリで処理されてエッチングされ、次いでパターン化された金属層６を形成する。パターン化されたレジスト層５はポジ型マスクとして機能し、金属層３は、パターン化された金属層６を形成するためにパターン化されたレジスト層によって露出部のみがエッチングされる。

次いで、図５に示されるように、装置はＵＶ露光され、パターン化されたレジスト層５およびウェルを規定するレジスト層２をＵＶ露光される。パターン化された金属層６はウェルを下層の規定するレジスト領域をＵＶ露光から保護するためにマスクとして機能する。次いで、装置の洗浄によってパターン化されたレジスト層を完全に洗い流し、ウェルを規定するレジスト層２はウェルを規定するレジスト層７を形成するためにパターン化される。

図６に示されるように、ウェルを規定するレジスト層７およびパターン化された金属層６によって規定されたウェル内電子発光材料８がインクジェットにより印刷される。電子発光材料８を蒸着するために使用されるインクジェット組成物は、少なくとも１つの溶媒、少なくとも１つの電子発光材料および任意の添加物（例えば、組成物の粘性、沸点などを改良するための添加物）である。インクジェット印刷のための電子発光組成物の成分は、例えば、ＥＰ０８８０３０３およびＷＯ０１／１６２５１に開示されるように当業者に明らかである。

好ましいインクジェット組成物の成分としては、次のものが挙げられる。

電子発光材料：ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）のようなポリ（アリーレンビニレン）、ポリフルオレン、特に２，７−結合９，９ジアルキルポリフルオレンまたは２，７−結合９，９−ジアリールポリフルオレンのようなポリアリーレン、ポリスピロフルオレン、特に２，７−結合ポリ−９，９−スピロフルオレン、ポリインデノフルオレン、特に２，７−結合ポリインデノフルオレン、ポリフェニレン、特にアルキルまたはアルコキシ置換ポリ１，４−フェニレンなどの共役ポリマー。上記ポリマーは、例えば、Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．２０００ １２（２３）１７３７−１７５０およびその引用文献に開示されている。

溶媒：アルキルまたはアルコキシ置換ベンゼン、特に、２以上のアルキル置換基が結合して環を形成するポリアルキルベンゼン。

電子発光材料のインクジェット蒸着による画素の形成後、透明カソード９が基板上に蒸着される。透明カソードは単一の導電性金属または複数層を含むことができる。特に好ましい透明カソードとしては、次のものが挙げられる。

電子発光層に接触する透明となるのに十分に薄い低仕事関数の金属。好ましい低仕事関数の材料は、３．５ｅＶ以下、好ましくは３．２ｅＶ以下、最も好ましくは３．０ｅＶ以下の仕事関数を有する。この範囲の仕事関数を有するアルカリ土類金属、特に、バリウムまたはカルシウムが特に好ましい。薄い低仕事関数の材料は、電子発光層８に損傷を与えない熱または電子ビーム蒸発のような相対的に低エネルギープロセスによって蒸着され得る。

薄膜金属層によってキャップされた用電材料の薄い層。好ましい誘電材料は、金属酸化物またはフッ化物、好ましくはフッ化物である。好ましい金属カチオンは、アルカリまたはアルカリ土類金属である。特に好ましいものは、リチウム、ナトリウム、カルシウムおよびバリウムのフッ化物である。任意の金属層、例えば、アルミニウムは、それが透明性を保持する限り誘電層として機能することができる。

透明カソード９は通常追加の層でキャップされる。これは、ＯＬＥＤは湿気と酸素の存在により劣化しやすく、湿気および酸素の侵入に対して障壁を提供するために透明カソード上に透明カプセル層を提供するのが望ましいからである。適切な透明カプセル層としては、基板１上に接着された透明カプセル、または湿気または酸素の侵入の曲がりくねった通路を形成するプラスチックとセラミック層の交互層を含む障壁堆積層が挙げられる。

当業者に理解されるように、ウェルを規定する層２は露出された領域がパターン化されるようにポジ型レジストでなければならず、次いでＵＶ露光される。一方で、パターン形成層４は、パターン化されたレジスト層５に形成のためにそれぞれポジ型またはネガ型フォトレジストからポジ型またはネガ型マスクの使用のために形成される。しかしながら、パターン化されたレジスト層５の除去のために層４はポジ型フォトレジストで形成され、層２のパターニングは単一の露光および洗浄工程で行われることが望ましい。

図示の簡潔化のために、図２〜７において示されるウェルは垂直の壁を有している。しかしながら、個々の画素領域を規定するウェルの壁は図８に示されるようにポジ型の断面、すなわち角θは０より大きいことが好ましい。これは、電子発光材料８およびパターン化された金属層６上のカソード層９の連続性（破損がない）ことを保証するのに役立つ。

しかしながら、他の好ましい実施態様においては、個々の画素を規定するウェルの壁はネガ型の断面、すなわち、θは０より小さい。この実施態様において、厚いカソード層９はウェルの端部において破損しないように蒸着されるべきである。この厚さにおける透明性を保持する材料の１種は、透明導電性酸化物（ＴＣＯｓ）、特に、インジウム錫酸化物およびインジウム亜鉛酸化物である。しかしながら、カソード層９はＴＣＯ単独からなることができるが、ＴＣＯは相対的に高い仕事関数を有し、したがって、カソード層９はさらにＴＣＯの蒸着前に、電子発光層８上に蒸着された低仕事関数の金属の薄層を含む。この薄い金属層はウェルの端部で破断し、電子発光材料８上の薄い金属層とパターン化された金属層６の間に物理的な接触をもたらさない。しかしながら、これらの電気的接続はＴＣＯ層によって形成されることができる。

図８に示される構造は、パターン化された金属層６はウェルを規定する層７を規定し、自己規定されたパターン化された金属層とウェルを規定する層をもたらす上記から得られる。この例において、金属層６の表面特性は、インクジェット液滴のための高いエネルギー表面からに適切な表面処理によって選択され、ウェルに流れ込む（金属層６の表面に残留するもの対して）正確に蒸着されるインクジェット液滴の質を最大化する。

しかしながら、図９は、ずれｏがウェルを規定する層の周囲と画素領域におけるパターン化された金属層の周囲の間に提供される。当業者に理解されるように、層２のパターニングのためのプロセスの一部としてウェルを規定する層がＵＶ光に照射されないように、パターン化された金属層６によって提供されるマスク効果に加えて（あるいは、その替わりに）ずれｏをマスクの使用によって形成することができる。あるいは、ウェルを規定するレジスト層の露光領域のごく一部が溶解するように、ポジ型フォトレジストとウェルを規定するレジスト層２を溶解する溶媒の選択によって、ずれｏが形成される。

繰り返すと、ウェルを電子発光材料８で充満するのを最大化するために、ウェルを規定する層７とインクジェット印刷電子発光組成物の接触角、親水性などのような特性が選択される。

従来の底面発光型有機発光装置を示す。 従来の上面発光型有機発光装置を示す。 本発明の上面発光有機装置の製造の第１工程を示す。 本発明の上面発光有機装置の製造の第２工程を示す。 本発明の上面発光有機装置の製造の第３工程を示す。 本発明の上面発光有機装置の製造の第４工程を示す。 本発明の上面発光有機装置の製造の第５工程を示す。 本発明の上面発光有機装置の製造の第６工程を示す。 本発明の上面発光有機装置の１つの部分構造を示す。 本発明の上面発光有機装置の他の１つの部分構造を示す。

符号の説明

１ ガラス基板
２ ウェルを規定するレジスト層
３ 金属層
４ パターン形成レジスト層
５ パターン化されたレジスト層
６ パターン化された金属層
７ ウェルを規定するレジスト層
８ 電子発光材料
９ 透明カソード
１０２ 基板
１０４ アノード層
１０６ 正孔輸送層
１０８ 電子発光層
１１０ カソード層
１１１ 金属缶
１１２ バンク
１１３ 接着剤
１１８ 電池
１５２ 電子発光画素
１５４ 接続線
１５８ アノード線

Claims (37)

1. 複数の画素を有する上面発光ディスプレイ装置であって、前記装置は、
   基板上に形成されたアノード、
   ウェルを規定する層であって、前記ウェルを規定する層の厚さは蒸発マスクのスペーサーとして機能するには不十分な厚さである層、
   前記複数の画素を形成するために前記ウェルを規定する層の各ウェル内のアノード上に形成された有機電子発光層、
   電子発光層および前記ウェルを規定する層の上部表面上の金属層の両者の上に形成されるように蒸着された透明カソード層から構成され、
   前記金属層および前記ウェルを規定する層は自己規定され、前記金属層は前記ウェルを規定する層のパターニングに使用されたマスクと同じマスクからパターニングされることを特徴とする上面発光ディスプレイ装置。
2. 前記有機電子発光層はインクジェット印刷によって蒸着されたパターン化された層である請求項１に記載の上面発光ディスプレイ装置。
3. 前記ウェルを規定する層の上面上の金属はアルミニウムおよびクロムから選択される請求項１に記載の上面発光ディスプレイ装置。
4. 前記ウェルを規定する層の上面上の金属は熱蒸発によって蒸着される請求項１ないし３のいずれかに記載の上面発光ディスプレイ装置。
5. 前記ウェルを規定する層の上面上の金属層の厚さは０．１〜１μｍである請求項１ないし４のいずれかに記載の上面発光ディスプレイ装置。
6. 前記ウェルを規定する層は適切なフォトマスクを使用してパターン化されたフォトレジストまたはパターン化されたエッチング可能な材料からウェルを規定する層を形成する湿式または乾式エッチングプロセスによって形成される請求項１ないし５のいずれかに記載の上面発光ディスプレイ装置。
7. 前記ウェルを規定する層はフォトレジストから形成される請求項６に記載の上面発光ディスプレイ装置。
8. 前記透明カソードは、少なくとも部分的に光が透過する通路を与える低仕事関数の導電性材料を含む請求項１ないし７のいずれかに記載の上面発光ディスプレイ装置。
9. 前記透明カソードは、少なくとも２０％の光透過性を有する請求項８に記載の上面発光ディスプレイ装置。
10. 前記透明カソードは、少なくとも５０％の光透過性を有する請求項８に記載の上面発光ディスプレイ装置。
11. 前記透明カソードは、少なくとも６０％の光透過性を有する請求項８に記載の上面発光ディスプレイ装置。
12. 前記透明カソードは、電子発光層に接触して透明となるに十分な薄い低仕事関数の金属を含む請求項１ないし１１のいずれかに記載の上面発光ディスプレイ装置。
13. 前記低仕事関数の金属は３．５ｅＶ以下の仕事関数を有する請求項１２に記載の上面発光ディスプレイ装置。
14. 前記低仕事関数の金属はアルカリ土類金属である請求項１２または１３に記載の上面発光ディスプレイ装置。
15. 前記透明カソードは、薄い金属層でキャップされた誘電材料の薄層を含む請求項１ないし１１のいずれかに記載の上面発光ディスプレイ装置。
16. 前記誘電材料は、金属酸化物または金属フッ化物である請求項１５に記載の上面発光ディスプレイ装置。
17. 前記誘電材料は、アルカリまたはアルカリ土類金属カチオンである請求項１５に記載の上面発光ディスプレイ装置。
18. 前記ウェルを規定する層を形成するために使用される材料はスピンコートにより基板に蒸着される請求項１ないし１７のいずれかに記載の上面発光ディスプレイ装置。
19. 前記ウェルを規定する層は前記電子発光層の厚さの１．５〜５倍の厚さを有する請求項１ないし１８のいずれかに記載の上面発光ディスプレイ装置。
20. 前記ウェルを規定する層は前記電子発光層の厚さの１．５〜４倍の厚さを有する請求項１ないし１８のいずれかに記載の上面発光ディスプレイ装置。
21. 前記ウェルを規定する層は前記電子発光層の厚さの２〜３倍の厚さを有する請求項１ないし１８のいずれかに記載の上面発光ディスプレイ装置。
22. 前記有機電子発光層は、１または２以上の有機発光材料を含む請求項１ないし２１のいずれかに記載の上面発光ディスプレイ装置。
23. 前記有機電子発光層は、１または２以上の有機発光材料を含み、前記有機発光材料は、１つの層における前記材料の独立した、区別されたまたは混合された層として蒸着される請求項２２に記載の上面発光ディスプレイ装置。
24. 前記有機発光材料は、ポリ（アリーレンビニレン）誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリスピロフルオレン誘導体、ポリナフチレン誘導体、ポリインデノフルオレン誘導体およびポリフェナントレニル誘導体から選択される共役ポリマーである請求項２２または２３に記載の上面発光ディスプレイ装置。
25. 前記電子発光材料は、前記ウェルを規定する層および前記パターン化された金属層で定義されるウェル中にインクジェット印刷によって蒸着される請求項１ないし２４のいずれかに記載の上面発光ディスプレイ装置。
26. 前記基板は、ガラス、石英、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＧａＰおよびＩｎＰの結晶基板並びに透明プラスチックから選択される請求項１ないし２４に記載の上面発光ディスプレイ装置。
27. 前記アノードは、錫がドープされたインジウム酸化物（ＩＴＯ）、亜鉛がドープされたインジウム酸化物（ＩＺＯ）、インジウム酸化物、錫酸化物または亜鉛酸化物を含む請求項１ないし２６のいずれかに記載の上面発光ディスプレイ装置。
28. 前記ウェルを規定する層の壁は、前記基板に垂直な面と前記壁の間の角度が０°より大きくなるようなポジ型の断面を有する請求項１ないし２７のいずれかに記載の上面発光ディスプレイ装置。
29. 前記ウェルを規定する層の周囲と前記ウェルを規定するフォトレジストの上部面上に形成された金属層の周囲の間にずれ（隙間）がある請求項１ないし２８のいずれかに記載の上面発光ディスプレイ装置。
30. 湿気および酸素の侵入を防ぐために前記透明カソード上に透明キャップが供給される請求項１ないし２９のいずれかに記載の上面発光ディスプレイ装置。
31. 複数の画素を有する上面発光ディスプレイ装置の製造方法であって、前記方法は、
    （ａ）基板上にアノードを蒸着する工程、
    （ｂ）パターン化可能な絶縁層を蒸着する工程であって、前記パターン化可能な絶縁層の厚さは、前記工程（ａ）で蒸着された前記アノード層上における蒸発マスクのためのスペーサーとして機能するには不十分な厚さである工程、
    （ｃ）前記工程（ｂ）で形成されたパターン化可能な絶縁層の上面上に金属層を蒸着する工程、
    （ｄ）パターン化可能な絶縁層から形成されるウェルの望ましいパターンを有するウェルを規定する層並びに前記ウェルを規定する層の上面上のパターン化された金属層を形成するために、前記工程（ｃ）で蒸着された金属層および前記パターン化可能な絶縁層をパターニングする工程、
    （ｅ）前記電子発光層および前記ウェルを規定するフォトレジスト層の上面上に金属層の両者の上に透明カソード層を蒸着する工程を含む方法。
32. 前記パターン化された絶縁層を形成するために使用する材料は、前記ウェルを規定する層を形成するために適切なフォトマスクを使用して処理されるフォトレジストである請求項３１に記載の方法。
33. 前記パターン化された絶縁層を形成するために使用する材料は、湿式エッチングまたは乾式エッチング処理により前記ウェルを規定する層を形成するためにパターニングされるエッチング可能な材料である請求項３１に記載の方法。
34. 前記パターン化可能な絶縁層の上面上の金属層は、前記パターン化可能な絶縁層上に前記金属の熱蒸着または電子ビーム蒸着によって形成される請求項３１ないし３３のいずれかに記載の方法。
35. 前記アノードはスパッタリングの手段によって蒸着される請求項３１ないし３４のいずれかに記載の方法。
36. パターニングが、前記金属層上にポジ型フォトレジストを最初に蒸着する工程、マスクによってＵＶ露光し、洗浄することによって形成された第２のフォトレジスト層をパターン化する工程、パターン化された第２フォトレジスト層によって形成されたマスクによって露出された金属層を酸またはアルカリで処理することにより露出部をエッチングする工程および次いで、パターン化された第２のフォトレジスト層および前記金属層の残りの部分によって保護されていないウェルを規定する第１のフォトレジスト層の部分をＵＶ露光してウェルを規定するレジスト層を形成する工程によって達成される請求項３１に記載の方法。
37. 電子発光材料の溶液が、前記装置のからインクジェット装置によって形成される装置の各ウェル中に蒸着される請求項３１ないし３６のいずれかに記載の方法。
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    

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