(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のオプトエレクトロニクスデバイスを形成する方法であって、
長手ウェブ方向及び横断ウェブ方向を有する基板を用意する段階であり、前記基板が、前記長手ウェブ方向に沿って長手方向で延びる離隔した第１の電極の複数の列及び前記横断ウェブ方向に対してある角度で配置された離隔した第１の電極の複数の行を画定するように前記基板上に配置された複数の第１の電極を有する、段階と、
第１の盛り上がった螺旋状コーティング表面が周りに延在する第１のローラを用意する段階と、
前記基板及び前記第１の電極の離隔した前記複数の列を前記第１のローラに対して整列させ、前記第１のローラに対して通過させて、前記第１の盛り上がった螺旋状コーティング表面から、第１のオプトエレクトロニクス材料の斜めの離隔した第１の複数のコーテッドストリップを、前記基板上及び第１の電極の前記複数の行上に付着させる第１の整列及び通過段階と、
第２の盛り上がった螺旋状コーティング表面が周りに延在する第２のローラを用意する段階と、
前記基板、第１の電極の離隔した前記複数の列及び前記第１のオプトエレクトロニクス材料の斜めの離隔した前記第１の複数のコーテッドストリップを前記第２のローラに対して整列させ、前記第２のローラに対して通過させて、前記第２の盛り上がった螺旋状コーティング表面から、第２のオプトエレクトロニクス材料の斜めの離隔した第２の複数のコーテッドストリップを、前記第１のオプトエレクトロニクス材料の斜めの離隔した前記第１の複数のコーテッドストリップ上に付着させる第２の整列及び通過段階と、
前記第１のオプトエレクトロニクス材料及び前記第２のオプトエレクトロニクス材料の前記付着させた斜めの離隔したコーテッドストリップの、前記第１の電極の長手方向で延びる隣接する列と列の間の部分を除去するとともに、第１の電極の前記長手方向で延びる列の一部分を露出させ、第１の電極の前記複数の列の他の部分を、前記第１のオプトエレクトロニクス材料及び前記第２の光学材料でコーティングされたまま残す段階と、
前記第１の電極のコーティングされていない部分を、隣接する第１の電極上に配置された前記コーティングされた部分に電気的に結合する離隔した複数の第２の電極を配置して、前記横断ウェブ方向に沿ってある角度で直列に接続されたオプトエレクトロニクスデバイスの斜めの複数の行を形成する段階と
を含んでなる方法。
【請求項２】
前記第１及び第２のローラの回転速度と前記基板の速度のうちの少なくとも一方を調整することによって、前記付着させた斜めの複数のコーテッドストリップの前記角度を変更する段階をさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第１及び第２のローラの回転速度並びに前記基板の速度を調整することによって、前記付着させた斜めの複数のコーテッドストリップの前記角度を変更する段階をさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記第１の盛り上がった螺旋状コーティング表面が、前記第１のローラの第１の端部から前記第１のローラの第２の端部まで、一定のピッチを含む、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記第１の盛り上がった螺旋状コーティング表面が、前記第１のローラの第１の端部から前記第１のローラの第２の端部まで、変化するピッチを含む、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記第２のローラを用意する前記段階が、前記第１のローラを使用する段階を含む、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記複数の第１の電極が、平行四辺形の複数の第１の電極を含む、請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記斜めのコーテッドストリップの角度を一定に維持する段階をさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記盛り上がった螺旋状コーティング表面が、複数のセルと複数の溝のうちの少なくとも一方を備える、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記第２の整列及び通過段階が、前記基板、第１の電極の前記複数の列及び斜めの前記第１の複数のコーテッドストリップを、ずらして配置された複数の盛り上がった螺旋状コーティング表面を有する複数の第２のローラを含む前記第２のローラに対して整列させ、前記第２のローラに対して通過させて、複数のリザーバからの異なる第２のオプトエレクトロニクス材料を含む前記第２の複数のコーテッドストリップを、斜めの前記第１の複数のコーテッドストリップ上に付着させる段階を含み、前記異なる第２のオプトエレクトロニクス材料によって、前記複数のオプトエレクトロニクスデバイスが、異なる色の光を発するように動作可能となる、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記第１のオプトエレクトロニクス材料と前記第２のオプトエレクトロニクス材料のうちの少なくとも一方が、エレクトロルミネセンス材料を含み、前記複数のオプトエレクトロニクスデバイスが、複数のエレクトロルミネセンスデバイスを含む、請求項１記載の方法。
【請求項１２】
前記第１のオプトエレクトロニクス材料と前記第２のオプトエレクトロニクス材料のうちの少なくとも一方が、光吸収材料を含み、前記複数のオプトエレクトロニクスデバイスが、複数の光起電力デバイスを含む、請求項１記載の方法。
【請求項１３】
直列に電気接続されたオプトエレクトロニクスデバイスの前記複数の行を、並列に電気接続する段階をさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項１４】
複数のオプトエレクトロニクスデバイスを形成する際に使用する装置であって、
第１の盛り上がった螺旋状コーティング表面が周りに延在しており、第１のオプトエレクトロニクス材料を受け取り、前記第１のオプトエレクトロニクス材料の長手方向で延びる斜めの複数のストリップを付着させる第１のローラ手段と、
前記第１のオプトエレクトロニクス材料を収容し、前記第１のローラ手段の前記盛り上がった螺旋状コーティング表面を前記第１のオプトエレクトロニクス材料の中に配置できるように、前記第１のローラ手段の前記盛り上がった螺旋状コーティング表面を受け取る第１の手段と
を備える装置。
【請求項１５】
収容し受け取る前記第１の手段が、第１のエレクトロルミネセンス材料を含む前記第１のオプトエレクトロニクス材料を収容し、前記第１のローラ手段の前記盛り上がった螺旋状コーティング表面を前記第１のエレクトロルミネセンス材料の中に配置できるように、前記第１のローラ手段の前記盛り上がった螺旋状コーティング表面を受け取る手段を備える、請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
前記第１の盛り上がった螺旋状コーティング表面が、前記第１のローラ手段の第１の端部から前記第１のローラ手段の第２の端部まで、一定のピッチを含む、請求項１４記載の装置。
【請求項１７】
前記第１の盛り上がった螺旋状コーティング表面が、前記第１のローラ手段の第１の端部から前記第１のローラ手段の第２の端部まで、変化するピッチを含む、請求項１４記載の装置。
【請求項１８】
第２の盛り上がった螺旋状コーティング表面が周りに延在しており、第２のオプトエレクトロニクス材料を受け取り、前記第２のオプトエレクトロニクス材料の長手方向で延びる斜めの複数のストリップを付着させる第２のローラ手段と、
前記第２のオプトエレクトロニクス材料を収容し、前記第２のローラ手段の前記第２の盛り上がった螺旋状コーティング表面を前記第２のオプトエレクトロニクス材料の中に配置できるように、前記第２のローラ手段の前記第２の盛り上がった螺旋状コーティング表面を受け取る第２の手段と
をさらに備える、請求項１４記載の装置。
【請求項１９】
収容し受け取る前記第２の手段が、第２のエレクトロルミネセンス材料を含む前記第２のオプトエレクトロニクス材料を収容し、前記第２の盛り上がった螺旋状コーティング表面を前記第２のエレクトロルミネセンス材料の中に配置できるように、前記第２の盛り上がった螺旋状コーティング表面を受け取る手段を備える、請求項１８記載の装置。
【請求項２０】
ずらして配置された複数の第２の盛り上がった螺旋状コーティング表面が周りに延在しており、複数の第２のオプトエレクトロニクス材料を受け取り、前記複数のオプトエレクトロニクス材料の長手方向で延びる斜めの複数のストリップを付着させる複数の第２のローラ手段であり、前記複数の第２のローラのずらして配置された離隔した前記複数のコーティング表面が、前記第１のローラ手段の前記第１の盛り上がった螺旋状コーティング表面と整列する、複数の第２のローラ手段と、
複数の異なる第２のオプトエレクトロニクス材料を収容し、前記複数の異なる第２のエレクトロルミネセンス材料の中に、前記ずらして配置された離隔した盛り上がった螺旋状コーティング表面を受け取る手段と
をさらに含む、請求項１４記載の装置。
【請求項２１】
複数のオプトエレクトロニクスデバイスを形成する際に使用するローラであって、
前記ローラの周りに延在する盛り上がった螺旋状コーティング表面を有し、第１のオプトエレクトロニクス材料を受け取り、前記第１のオプトエレクトロニクス材料の長手方向で延びる斜めの複数のストリップを付着させる細長い部材手段
を備えるローラ。
【請求項２２】
前記第１の盛り上がった螺旋状コーティング表面が、前記第１のローラの第１の端部から前記第１のローラの第２の端部まで、一定のピッチを含む、請求項２１記載のローラ。
【請求項２３】
前記第１の盛り上がった螺旋状コーティング表面が、前記第１のローラの第１の端部から前記第１のローラの第２の端部まで、変化するピッチを含む、請求項２１記載のローラ。
【請求項２４】
前記盛り上がった螺旋状コーティング表面が、複数のセルと複数の溝のうちの少なくとも一方を備える、請求項２１記載のローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は一般にオプトエレクトロニクスデバイスに関する。より具体的には、本発明の実施形態は、大面積オプトエレクトロニクスデバイス用の発光ダイオード、光起電力デバイスなどのオプトエレクトロニクスデバイス及びパターニングされたフィルムの形成に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネセンスデバイス（ＯＬＥＤ）は一般に、光透過性基板上に形成された２つの電極間、例えばカソードと光透過性アノードとの間に配置された１つ以上の発光層を含む。この発光層は、アノードとカソードの間に電圧を印加すると発光する。電圧源から電圧を印加すると、カソードから有機発光層内へ電子が直接に注入され、アノードからの有機発光層内へ正孔が直接に注入される。これらの電子及び正孔は、有機発光層内を移動し、最終的に発光中心において再結合する。この再結合過程の結果、光子、すなわち光が放出される。大面積ＯＬＥＤデバイスは一般に、単一の基板上の多くの個々のＯＬＥＤデバイスを結合し、又はそれぞれの基板上に複数の個々のＯＬＥＤデバイスを有する基板の組合せを結合する。大面積ＯＬＥＤデバイスの用途にはエリア照明がある。
【０００３】
エレクトロルミネセンス層のパターニングは従来から、スタンピング又はレーザアブレーションを使用して実行されている。スタンピングでは、パターニングされたダイ又はスタンピングヘッド上の機械力を使用して、エレクトロルミネセンス層上にパターンを刻印し、一方、レーザアブレーションでは、パターニングされたフォトマスクが、パターニングする領域を覆い、残りの領域をレーザビームを使用して選択的にエッチングする。他の方法はインクジェット印刷を含む。
【０００４】
パターニングされた活性エレクトロルミネセンス層を塗布する最近の試みが、Ｐｏｏｎ他の米国特許出願公開第２００５／０１２９９７７号に記載されており、これは、マイクログラビアコーティング法などの、細長いコーティング表面を有するローラを使用したウェブコーティングと、塗布した活性エレクトロルミネセンスウェブコーテッド層の一部を除去する溶媒支援ワイピング法との組合せを含む。米国特許第７，０４９，７５７号は、直列に接続した光デバイスのアレイを開示している。
【０００５】
有機光起電力（ＯＰＶ）デバイスは、ＯＬＥＤデバイスと同様の材料及び概念を使用して製造することができる。有機光起電力（ＯＰＶ）デバイスは一般に、２つの導体又は電極間に配置された２つ以上の有機半導体材料層を含む。１つ以上の有機半導体材料層は電子受容体であり、１つ以上の有機材料層は電子供与体である。電子受容体は、電子受容体のより高い電子親和力によって、隣接する他の材料から電子を受け入れることができる材料である。電子供与体は、電子供与体のより低いイオン化ポテンシャルによって、隣接する材料から正孔を受け入れることができる材料である。有機光導電性材料内の光子の吸収の結果、結合した電子−正孔対が生成し、電荷収集が起こり得るためには、これらの電子−正孔対が解離しなければならない。分離された電子及び正孔は、それらのそれぞれの受容体（半導体材料）の中を移動して、反対側の電極で集められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００７／０２００４８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
有機電子デバイスを製造する際に使用する他の付着及びパターニング技法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、第１の態様において、複数のオプトエレクトロニクスデバイスを形成する方法を対象とする。この方法は、長手ウェブ方向及び横断ウェブ方向を有する基板を用意することを含み、この基板は、長手ウェブ方向に沿って長手方向で延びる離隔した第１の電極の複数の列及び横断ウェブ方向に対してある角度で配置された離隔した第１の電極の複数の行を画定するように基板上に配置された複数の第１の電極を有する。第１の盛り上がった螺旋状コーティング表面が周りに延在する第１のローラを用意し、基板及び第１の電極の離隔した複数の列を第１のローラに対して整列させ、第１のローラに対して通過させて、第１の盛り上がった螺旋状コーティング表面から、第１のオプトエレクトロニクス材料の斜めの離隔した第１の複数のコーテッドストリップを、基板上及び第１の電極の複数の行上に付着させる。第２の盛り上がった螺旋状コーティング表面が周りに延在する第２のローラを用意し、基板、第１の電極の離隔した複数の列及び第１のオプトエレクトロニクス材料の斜めの離隔した第１の複数のコーテッドストリップを第２のローラに対して整列させ、第２のローラに対して通過させて、第２の盛り上がった螺旋状コーティング表面から、第２のオプトエレクトロニクス材料の斜めの離隔した第２の複数のコーテッドストリップを、第１のオプトエレクトロニクス材料の斜めの離隔した第１の複数のコーテッドストリップ上に付着させる。第１のオプトエレクトロニクス材料及び第２のオプトエレクトロニクス材料の付着させた斜めの離隔したコーテッドストリップの、第１の電極の長手方向で延びる隣接する列と列の間の部分を除去するとともに、第１の電極の長手方向で延びる列の一部分を露出させ、第１の電極の複数の列の他の部分を、第１のオプトエレクトロニクス材料及び第２の光学材料でコーティングされたまま残す。第１の電極のコーティングされていない部分を、隣接する第１の電極上に配置されたコーティングされた部分に電気的に結合する離隔した複数の第２の電極を配置して、横断ウェブ方向に沿ってある角度で直列に接続されたオプトエレクトロニクスデバイスの斜めの複数の行を形成する。
【０００９】
本発明は、第２の態様において、複数のオプトエレクトロニクスデバイスを形成する方法を対象とする。この方法は、長手ウェブ方向及び横断ウェブ方向を有する基板を用意することを含み、この基板は、離隔した第１の電極の長手方向で延びる複数の列及び横断ウェブ方向に対してある角度で配置された離隔した第１の電極の複数の行を画定するように基板上に配置された複数の第１の電極を有する。基板及び第１の電極の離隔した複数の列を第１のローラ手段に対して整列させ、第１のローラ手段に対して通過させて、第１のオプトエレクトロニクス材料の斜めの離隔した第１の複数のコーテッドストリップを、基板上及び第１の電極の複数の行上に付着させる。基板、第１の電極の離隔した複数の列及び第１のオプトエレクトロニクス材料の斜めの第１の複数のコーテッドストリップを第２のローラ手段に対して整列させ、第２のローラ手段に対して通過させて、第２のオプトエレクトロニクス材料の斜めの第２の複数のコーテッドストリップを、第１のオプトエレクトロニクス材料の斜めの離隔した第１の複数のコーテッドストリップ上に付着させる。第１のオプトエレクトロニクス材料及び第２のオプトエレクトロニクス材料の付着させた斜めのコーテッドストリップの、第１の電極の長手方向で延びる隣接する列と列の間の部分を除去して、第１の電極の長手方向で延びる列の一部分を露出させ、第１の電極の複数の列の他の部分を、第１のオプトエレクトロニクス材料及び第２の光学材料でコーティングされたまま残す。第１の電極のコーティングされていない部分を、隣接する第１の電極上に配置されたコーティングされた部分に電気的に結合する離隔した複数の第２の電極を配置して、横断ウェブ方向に沿って直列に接続されたオプトエレクトロニクスデバイスの斜めの複数の行を形成する。
【００１０】
本発明は、第３の態様において、複数のオプトエレクトロニクスデバイスを形成する際に使用する装置を対象とする。この装置は、第１の盛り上がった螺旋状コーティング表面が周りに延在しており、第１のオプトエレクトロニクス材料を受け取り、第１のオプトエレクトロニクス材料の長手方向で延びる斜めの複数のストリップを付着させる第１のローラ手段と、第１のオプトエレクトロニクス材料を収容し、第１のローラの盛り上がった螺旋状コーティング表面を第１のオプトエレクトロニクス材料の中に配置できるように、第１のローラ手段の盛り上がった螺旋状コーティング表面を受け取る第１の手段とを備える。
【００１１】
本発明は、第４の態様において、複数のオプトエレクトロニクスデバイスを形成する際に使用するローラを対象とする。このローラは、ローラの周りに延在する盛り上がった螺旋状コーティング表面を有し、第１のオプトエレクトロニクス材料を受け取り、第１のオプトエレクトロニクス材料の長手方向で延びる斜めの複数のストリップを付着させる細長い部材手段を含む。
【００１２】
発明とみなされる主題は、本明細書の結論部分において具体的に指摘され、明白に請求される。しかしながら、本発明の諸態様は、さまざまな実施形態の以下の詳細な説明及び添付図面を参照することによって最もよく理解される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に従って製造されたオプトエレクトロニクスデバイスのアレイの一実施形態の上面図である。
【図２】図１の線２−２の方向に見た、図１のいくつかのオプトエレクトロニクスデバイスの断面図である。
【図３】図１のオプトエレクトロニクスデバイスのアレイを形成する際に使用する、盛り上がった螺旋状コーティング表面を有する本発明に基づくローラの一実施形態の側立面図である。
【図４】図１のオプトエレクトロニクスデバイスを形成するために使用するオプトエレクトロニクス材料を付着させる、本発明に基づく装置の一実施形態の単純化された概略図である。
【図５】離隔した第１の電極の長手方向で延びる複数の列と、離隔した第１の電極の斜めの複数の行とを有する、基板の一部分の上面図である。
【図６】基板の一部分、並びに図５の離隔した第１の電極の長手方向で延びる複数の列及び離隔した第１の電極の斜めの複数の行の上面図であり、離隔した第１の電極の斜めの複数の行は、その上に付着させた第１及び第２のオプトエレクトロニクス材料の斜めの複数の行を有する。
【図７】基板の一部分、離隔した複数の第１の電極（その部分が破線で示されている）、及び図６のその上に付着させた第１及び第２のオプトエレクトロニクス材料の複数の行の上面図であり、第１の電極の長手方向で延びる列の一部分を露出させるために、オプトエレクトロニクス材料の列の、第１の電極の隣接する列と列の間の部分が除去されている。
【図８】基板の一部分、離隔した複数の第１の電極及び図７の複数のオプトエレクトロニクス材料、並びにその上に付着させた複数の第２の電極の上面図である。
【図９】図１のオプトエレクトロニクスデバイスのアレイを形成するために使用するオプトエレクトロニクス材料を付着させる複数のローラを有する、本発明に基づく装置の他の実施形態の単純化された概略図である。
【図１０】基板、及び図３のローラによって形成したオプトエレクトロニクス材料の斜めのコーテッドストリップを示す図であり、ウェブ速度とロール速度の比は１である。
【図１１】基板、及び図３のローラによって形成したオプトエレクトロニクス材料の斜めのコーテッドストリップを示す図であり、ウェブ速度とロール速度の比は０．５である。
【図１２】基板、及び図３のローラによって形成したオプトエレクトロニクス材料の斜めのコーテッドストリップを示す図であり、ウェブ速度とロール速度の比は０．２である。
【図１３】基板、及び図３のローラによって形成したオプトエレクトロニクス材料の斜めのコーテッドストリップを示す図であり、ウェブ速度とロール速度の比は１．０から０．２に移行する。
【図１４】図１のオプトエレクトロニクスデバイスのアレイを形成する方法の流れ図の一実施形態である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
後により詳細に説明するとおり、本発明の諸態様は一般に、発光ダイオード又は光起電力電池のアレイなどのオプトエレクトロニクスデバイスを、ロールツーロール法を使用して形成する方法、装置及びローラを対象とする。このロールツーロール法では、螺旋状コーティング表面を有する固有の構成を備えたローラを、基板上に配置された複数の第１の電極と整列させて、オプトエレクトロニクス材料の離隔した複数のストリップを基板の横断ウェブ方向に沿ってコーティングする。
【００１５】
最初に、図１を参照すると、基板１２上に支持された複数の発光ダイオード（ＯＬＥＤ）などのオプトエレクトロニクスデバイス２０の例示的なアレイ１０が示されている。このアレイは、大面積照明アレイとして使用するように構成することができる。以下の説明から、本発明に基づく技法を使用して、光起電力デバイス（ＯＰＶ）など、他のオプトエレクトロニクスデバイスを製造することもできることが当業者には理解される。このアレイは、電気的に絶縁された別個のパッチ又は「要素」の高密度層を提供するようにパターニングされている。別個のそれぞれのデバイス２０からなる１つ以上の層をパターニングすることにより、後述する上面電極と下面電極の間の短絡の影響が、短絡した要素だけに限定され、アレイ全体が短絡することがない。一実施形態では、これらの要素のサイズを、約１／２インチ×約１／２インチとすることができる。本明細書の説明から、他のサイズ及び形状の要素も適当に使用することができることが理解される。
【００１６】
図２に示すように、オプトエレクトロニクスデバイス２０を直列に結合することができる。例えば、基板１２上に複数の第１の電極３０を配置し、パターニングして、分離された構造を形成することができる。複数の第１の電極３０上に第１のオプトエレクトロニクス材料４０を配置し、第１のオプトエレクトロニクス材料４０上に、第２のオプトエレクトロニクス材料４２を配置することができる。複数の第２の電極３２を配置し、パターニングして、そのアレイの単一の行内の隣接するオプトエレクトロニクスデバイスの第１の電極３０へ通じる電導性経路を形成することができる。理解されるとおり、単一の行内の隣接するそれぞれのデバイスを直列に接続することにより、電気的な短絡に対して抵抗性の構造（短絡抵抗性構造）が得られる。
【００１７】
図３に示すように、ローラ１００の一実施形態は、第１のローラに巻きついて、ローラの第１の端部からローラの第２の端部まで延びる、オプトエレクトロニクス材料層を後述するように塗布するための盛り上がった螺旋状コーティング表面１５０を有する細長い部材１０１を含むことができる。このコーティング表面は、有限の内部容積を決定するパターン、セル又は溝を有するように彫刻された彫刻表面とすることができ、彫刻ロール（「グラビアロール」）を含むことができる。塗布するオプトエレクトロニクス材料層のコーティング重量（厚さ）を制御するため、セルの幾何形状、数及び間隔、深さ又は他の特徴を変更して、ある範囲の総容積を生み出すことができる。盛り上がったコーティング表面は、ローラの凹んだ表面から約０．０６インチ上方へ延ばすことができるが、他の寸法を使用することが適切な場合もある。コーティング表面の幅は、約０．２５インチ以下から約０．５インチ以上とすることができる。螺旋状コーティング表面はさらに、第１のローラの第１の端部から第１のローラの第２の端部まで、一定のピッチを有することができる。コーティング表面は、ローラの軸に対してある角度で配置された複数の溝又は線を含むことができ、例えば、１インチ当たり約２００の溝又は線を含むことができる。
【００１８】
図４を参照すると、複数のオプトエレクトロニクスデバイスを形成する装置２００の一実施形態は、軸受（図示せず）に取り付けられた回転するローラ１００を含むことができ、ローラ１００は、塗布する液体オプトエレクトロニクス材料２２０の溶液（固体を溶媒に溶解したもの）で満たされたリザーバ２１０に部分的に沈められる。ローラ２３０及び２４０は、ローラ１００上で処理される材料ウェブを支持するように構成される。後により詳細に説明するとおり、本発明の実施形態によれば、液体オプトエレクトロニクス材料は、発光ポリマー（ＬＥＰ）層、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）層など、発光ダイオードのアレイを形成するための活性ポリマー材料を含むことができる。
【００１９】
製造時、複数のオプトエレクトロニクスデバイス１０を形成する方法の一実施形態は、最初に図５に示すように、長手ウェブ方向Ｌ及び横断ウェブ方向Ｃを有する可撓性基板１２を用意することを含み、可撓性基板１２は、長手ウェブ方向に沿って長手方向で延びる離隔した第１の電極の複数の列５０及び横断ウェブ方向に対して角度Ａ１で配置された離隔した第１の電極の複数の行７０を画定するように基板上に配置された複数の第１の電極３０を有する。
【００２０】
図４〜６を参照すると、基板１２及び第１の電極の長手方向で延びる離隔した複数の列５０を、ローラ１００に対して整列させ、又は位置決めし、ローラ１００に対して通過させて、図６に示すように、ローラ１００の盛り上がった螺旋状コーティング表面１５０から、リザーバからの第１のオプトエレクトロニクス材料の斜めの離隔した第１の複数のコーテッドストリップ８０を、基板１２上及び第１の電極の複数の行７０上に選択的に付着させ、又はコーティングする。
【００２１】
再び図４を参照すると、基板及び複数の第１の電極を、ローラ１００から離隔し、ローラ１００と物理的に直接接触しないようにすることができる。その代わりに、ローラ１００のコーティング表面上に配置された第１のオプトエレクトロニクス材料を、基板及び複数の第１の電極と接触させることができる。ローラ１００が基板の接触点に向かって回転しているときに、ローラ１００のコーティング表面から過剰なオプトエレクトロニクス材料をこすり落すため、可撓性鋼ブレード２５０を配置することができる。望ましくは、第１の電極の複数の列を表面に有する基板のぴんと張られた移動中のリールツーリール表面を横切って、ローラ１００を逆方向にワイピングする。逆方向コーティングを使用すると、オプトエレクトロニクス材料を塗布するときに、オプトエレクトロニクス材料に剪断力が加わり、その結果、概ね均一な薄いコーテッド層が得られる。順方向又は逆方向コーティングを使用することができることが理解される。
【００２２】
例えば乾燥室で、又は熱を当てて、オプトエレクトロニクス材料を乾燥させた後、装置２００を使用して、第２のオプトエレクトロニクス材料をコーティングすることができる。例えば、リザーバ２１０の内容物を、第２のオプトエレクトロニクス材料に置き換えることができる。盛り上がった螺旋状コーティング表面１５０を有するローラ１００を、リザーバの中の第２のオプトエレクトロニクス材料に浸漬することができる。基板、第１の電極の長手方向で延びる離隔した複数の列、及び第１のオプトエレクトロニクス材料の斜めの離隔した第１の複数のコーテッドストリップを、ローラ１００に対して整列させ、ローラ１００に対して通過させて、図６に示すように、盛り上がった螺旋状コーティング表面から、リザーバからの第２のオプトエレクトロニクス材料の斜めの離隔した第２の複数のコーテッドストリップ９０を、基板１２上及び斜めの離隔した第１の複数のコーテッドストリップ８０上に付着させる。複数の電極及びコーテッドオプトエレクトロニクス材料の横断ウェブ方向に対する角度Ａ１（図５）は、約１０度から約８０度とすることができる。
【００２３】
次いで、図７に示すように、第１のオプトエレクトロニクス材料及び第２のオプトエレクトロニクス材料の付着させた長手方向で延びる離隔したコーテッドストリップ８０及び９０の、離隔した第１の電極の隣接する列５０と列５０の間の部分を除去して、第１の電極の長手方向で延びる列の一部分５６を露出させ、第１の電極の複数の列の他の部分５８を、第１のオプトエレクトロニクス材料及び第２のオプトエレクトロニクス材料でコーティングされたまま残す。付着させた長手方向で延びる離隔したコーテッドストリップの一部分の除去は、エッチング法、ワイピング法、又は他の適切な方法を含むことができる。例えば、適切な溶媒支援ワイピング（ＳＡＷ）法が、Ｐｏｏｎ他の米国特許出願公開第２００５／０１２９９７号及びＰｏｏｎ他の米国特許出願公開２００６／０２０２６１２号に開示されている。これらの文献の内容は、その全体が、参照によって本明細書に組み込まれる。
【００２４】
その後、図８に示すように、第１の電極のコーティングされていない部分５６を、隣接する第１の電極上に配置されたコーティングされた部分に電気的に結合する離隔した複数の第２の電極３２を配置して、横断ウェブ方向に沿って直列に接続されたオプトエレクトロニクスデバイスの斜めの複数の行を形成する。離隔した第２の電極は、蒸着、スパッタリングなどのマスキング及び付着法、又は他の適切な方法を使用して配置することができる。このオプトエレクトロニクスデバイスのアレイを、ウェブから、適切なサイズにカットすることができ、直列に電気接続されたオプトエレクトロニクスデバイスの複数の行をさらに、例えばアレイの縁に沿って並列に電気接続することができる。
【００２５】
図９は、整列したオプトエレクトロニクス材料を塗布するための盛り上がった螺旋状コーティング表面を有し、図３に示したローラ１００と実質的に同じローラとすることができる第１のローラ１０２及び第２のローラ１０４を使用する、装置３００の第２の実施形態を示す。オプトエレクトロニクス材料は、基板、第１の電極又は塗布された第１のオプトエレクトロニクス材料に塗布した後に広がる傾向を有することがある。異なるオプトエレクトロニクス材料では広がり方が異なることがあるため、塗布するオプトエレクトロニクス材料に応じて、コーティング表面間の間隔を変更することができる。例えば、ＰＤＯＴは、（コーティング表面の縁から）約１２５ミクロン広がり、ＬＥＰは、約２５０ミクロン広がった。
【００２６】
さらに、有機発光ダイオードなどの複数のエレクトロルミネセンスデバイスを形成するため、盛り上がった螺旋状コーティング表面をそれぞれが有する、互いにずらして配置された複数の第２のローラ（図示せず）は、複数の別個のリザーバ（図示せず）からの異なる第２のエレクトロルミネセンス材料を含む長手方向で延びる第２の複数のコーテッドストリップを、長手方向で延びる記第１の複数のコーテッドストリップ上に付着させることを可能にする。異なる第２のエレクトロルミネセンス材料によって、複数のエレクトロルミネセンスデバイスが、異なる色の光を発するように動作可能となることができる。例えば、異なるエレクトロルミネセンス材料を使用して、赤、緑及び青の発光ダイオードのストライプを有する発光ダイオードのアレイを製造することができる。望ましくは、アレイに隣接して拡散器を配置して、発せられた赤色、緑色及び青色が結合され、拡散器から一般に白色光として放出されるようにすることができる。本明細書の説明から、本発明の装置及び方法の諸態様を使用した他の方法を使用して、概ね白色の光を放出させることもできることが理解される。
【００２７】
本明細書の説明から理解されるとおり、基板の速度及び／又はローラの回転速度を調整することによって、第１及び第２のオプトエレクトロニクス材料のコーテッドストリップの角度を変更することができる。図１０〜１２は、基板の速度とローラの速度の比を１．０から０．２に変更する効果を示す。図１３は、比を１．０から０．２に移行させる間に塗布された斜めのコーテッドストリップを示す。
【００２８】
次に、図１４を参照すると、流れ図が、有機電子デバイスのアレイを製造する本発明の実施形態に基づく方法４００を示している。
【００２９】
本発明のさまざまな実施形態では、可撓性基板が、例えばポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリカーボナート（例えばＬＥＸＡＮ）、ポリマー材料（例えばＭＹＬＡＲ）、ポリエステル、金属箔など、適切な任意の材料を含むことができる。いくつかの実施形態では、基板が、融点が高く、それによって高い処理温度（例えば＞２００℃）を可能にする任意の材料を含む。さらに、有利には、基板を透明基板とすることができ、基板が、可視光の高い透過率（例えば＞８５％）を有する。さらに、有利には、基板が、例えば高い衝撃強さ、難燃性及び熱成形性を有する材料を含むことができる。
【００３０】
基板は、約１〜１２５ミルの範囲の厚さを有することができる。理解することができるとおり、１０ミル（０．０１０インチ）未満の厚さを有する材料は一般に「フィルム」と呼ぶことができ、１０ミル（０．０１０インチ）超の厚さを有する材料は一般に「シート」と呼ぶことができる。基板は、フィルム又はシートを含むことができることを理解されたい。したがって、本明細書におけるこれらのいずれの用語の使用も、それぞれの材料の厚さを限定することを意図してはおらず、単に分かりやすくするために使用しているに過ぎない。
【００３１】
以前に説明したとおり、複数のオプトエレクトロニクスデバイスは、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）とすることができ、ＯＬＥＤはそれぞれ、第１の電極、活性ポリマーオプトエレクトロニクス層及び第２の電極を含むことができる。第１の電極は、ＯＬＥＤのアノードを形成するように構成することができ、例えばインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）などの透明な導電性酸化物（ＴＣＯ）を含むことができる。透明なＩＴＯは、ロールツーロール技法を使用して可撓性透明基板上に配置することができる。例えば、第１の電極をスパッタリング技法によって配置して、例えば約５０〜２５０ナノメートルの範囲の厚さを達成することができる。第１の電極は、０．８以上の光透過率を有することが好ましい。第２の電極は、カソードを形成するように構成され、例えばカソード活性化剤ＮａＦを有するアルミニウムフィルムを含むことができる。或いは、第２の電極は例えばカルシウム、マグネシウム又は銀を含むことができる。第１の電極と同様に、第２の電極も、スパッタリング技法を使用して配置して、例えば５０〜２５０ナノメートルの範囲の厚さを達成することができる。下面発光型のＯＬＥＤデバイスでは、第２の電極に入射した光をデバイスの前面に向かって反射させために、第２の電極が反射性であると有利であり、反射した光を周囲環境に結合することができる。理解されるとおり、第１の電極と第２の電極の間に電圧電位を与えると、活性ポリマー層から光が発せられる。或いは、透明発光デバイスを可能にするために、両方の電極を透明にすることができ、又は、上面発光型ＯＬＥＤの場合には、下面電極を反射性、上面電極を透明にすることができる。
【００３２】
以前に説明したとおり、第１の電極と第２の電極の間に、いくつかの活性ポリマー層を配置することができる。理解することができるとおり、ＯＬＥＤデバイスでは、活性ポリマー層が、一般にキシレン溶液からの、ポリフェニレンビニレン、ポリフルオレンなどの有機発光ポリマーのいくつかの層を含むことができる。当業者なら理解することができるように、配置する有機ポリマー層の数及び有機ポリマーのタイプは、用途に応じてさまざまである。ＯＬＥＤデバイスの例示的な一実施形態では、一方の活性ポリマー層が、ポリフルオレンなどの発光ポリマー（ＬＥＰ）を含むことができ、もう一方の活性ポリマー層が、ポリ（３，４）−エチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホナート（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）などの正孔輸送層を含むことができる。理解されるとおり、他の発光ポリマー或いは正孔輸送又は電子輸送層を使用することもできる。さらに、ＯＬＥＤデバイスでは、追加の活性ポリマー層を使用することもできる。
【００３３】
オプトエレクトロニクスデバイスが例えば有機光起電力（ＯＰＶ）デバイスである場合には、活性ポリマー層に対して使用する有機材料のタイプが、ＯＬＥＤデバイスに関して上で説明した材料とは異なることがある。有機ＰＶデバイスは、電極への電荷の輸送を強化する１つ以上の層を備える。例えば、ＯＰＶデバイスでは、活性ポリマー層が、電子供与体材料及び電子受容体材料を含むことができる。電子供与体層は例えば、無金属フタロシアニン；銅、亜鉛、ニッケル、白金、マグネシウム、鉛、鉄、アルミニウム、インジウム、チタン、スカンジウム、イットリウム、セリウム、プラセオジム、ランタン、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム及びルテチウムを含むフタロシアニン顔料；キナクリドン顔料；インジゴ及びチオインジゴ顔料；メロシアニン化合物；シアニン化合物；スクアリリウム化合物；ヒドラゾン；ピラゾリン；トリフェニルメタン；トリフェニルアミン；ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリフェニレン、ポリ（フェニレンビニレン）、ポリ（チエニレンビニレン）、ポリ（イソチアナフタレン）などの共役導電性ポリマー；並びにポリ（シラン）を含むことができる。電子供与体材料はさらに、例えばトリアリールジアミン、テトラフェニルジアミン、芳香族第三級アミン、ヒドラゾン誘導体、カルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、アミノ基を有するオキサジアゾール誘導体、ポリチオフェンなどの正孔輸送材料をも含むことができる。
【００３４】
ＯＰＶデバイスの電子受容体材料は例えば、ペリレンテトラカルボキシジイミド、ペリレンテトラカルボキシジイミダゾール、アントラキノンアクリドン顔料、多環式キノン、ナフタレンテトラカルボキシジイミダゾール、ＣＮ及びＣＦ３置換ポリ（フェニレンビニレン）、並びにバックミンスター（Ｂｕｃｋｍｉｎｓｔｅｒ）フラーレンを含むことができる。電子受容体材料はさらに、例えば８−ヒドロキシキノリンの金属有機錯体；スチルベン誘導体；アントラセン誘導体；ペリレン誘導体；金属チオキシノイド化合物；オキサジアゾール誘導体及び金属キレート；ピリジン誘導体；ピリミジン誘導体；キノリン誘導体；キノキサリン誘導体；ジフェニルキノン誘導体；ニトロ置換フッ素誘導体；トリアジンなどの電子輸送材料をも含むことができる。
【００３５】
オプトエレクトロニクスデバイスのアレイの形成に関して上で述べたとおり、オプトエレクトロニクスデバイスの隣接する行と行の間のオプトエレクトロニクス材料のコーテッド層が除去される。本発明の実施形態によれば、溶媒支援ワイピング（ＳＡＷ）技法を実施して、オプトエレクトロニクス材料のコーテッド層の列をパターニングすることができる。理解されるとおり、ＳＡＷ技法は、水、メタノール、エタノール、イソプロパノール、アセトン、トルエン、キシレン又はこれらの組合せのうちの１つ以上によって、オプトエレクトロニクス材料のコーテッド層の列の一部などの材料の一部を溶媒和させることにより、選択領域の上の材料の除去を容易にする。次いで、層の溶媒和した部分の表面をワイピングヘッドによってワイピングして、一方又は両方の層の一部を除去し、それによってそれらの層をパターニングする。本発明のある種の実施形態では、一方の活性ポリマー層を配置し、パターニングしてから、もう一方の活性ポリマー層を配置し、パターニングすることが理解される。或いは、これらの活性ポリマー層を配置し、続いて同時にパターニングすることもできる。本発明の一実施形態では、その下の層を傷つけることなく、それぞれのワイピング動作で単一の層を除去する溶媒和種が選択される。この例示的な実施形態では、一方の活性ポリマー層を配置し、次いでパターニングすることができる。次に、もう一方の層を配置し、次いでパターニングすることができる。それぞれの層をパターニングするのに使用する溶媒は、パターニングする層の材料によって異なる。例えば、２層構造のＯＬＥＰ層は、キシレンを溶媒として使用して、下にあるＰＥＤＯＴ層を傷つけることなくパターニングすることができる。
【００３６】
他の実施形態では、それぞれのワイピングで複数の活性ポリマー層を除去することを容易にする溶媒和種が選択される。すなわち、両方の活性ポリマー層を配置し、次いで、両方の活性ポリマー層を同時にパターニングすることができる。典型的な例では、一方の活性ポリマー層が、非常に極性が強く、水のような水素結合溶媒にのみ溶解するＰＥＤＯＴなどの導電性ポリマーコーティングを含む。この活性ポリマー層は、トルエン、キシレンなどの無極性溶媒にのみ溶解する無極性のＬＥＰ材料を含むことができる。両極端の溶解特性を有する複数のポリマーコーティングを１回のワイプで除去するために、それぞれのポリマーに対して適切な溶媒を、第３の溶媒に分散させて、均質溶液を調製する。この第３の溶媒又は分散溶媒は、限定はされないが、アルコール（イソプロパノール、エタノール、メタノールなど）、ケトン（アセトン、メチルエチルケトンなど）、アセタート、エーテル、塩化メチレン又は中程度の溶解度パラメータを有する溶媒などのいくつかの溶媒の中から選択される。この実施形態では、水及びキシレンを含む溶媒系を用いて、２つの活性ポリマー層を１段階で除去することもきる。この特定の実施形態では、水とキシレンの混合を容易にして、均質溶液を得るために、イソプロパノールが使用される。
【００３７】
ワイピングヘッドは一般に、スポンジ、エラストマー、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、繊維マット、多孔質材料、ポリウレタンゴム、合成ゴム、天然ゴム、シリコーン、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、織物材料及びこれらの組合せのうちの１つ以上を含む。さらに、ワイピングヘッドは、その下の層の所望のパターニングを達成する望ましい任意の輪郭を有することができる。
【００３８】
本発明のローラの実施形態は中実とすることができ、一体構造、モノリシック構造又はワンピース構造から形成することができる。さらに、本明細書の説明から、オプトエレクトロニクス材料を、ポリマー、並びに小分子、デンドリマー（ｄｅｎｄｒｉｍｅｒ）などにすることができる。
【００３９】
このように、本発明のさまざまな実施形態を示し，説明したが、それらの実施形態に、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、多くの変更及び修正を加えることができることを当業者は理解されたい。
【符号の説明】
【００４０】
１０  オプトエレクトロニクスデバイスのアレイ
１２  基板
２０  オプトエレクトロニクスデバイス
３０  第１の電極
３２  第２の電極
４０  第１のオプトエレクトロニクス材料
４２  第２のオプトエレクトロニクス材料
５０  第１の電極の列
７０  第１の電極の行
８０  第１のオプトエレクトロニクス材料のストリップ
９０  第２のオプトエレクトロニクス材料のストリップ
５６  第１の電極の列の一部分
５８  第１の電極の列の他の部分
１００  ローラ
１０１  細長い部材
１０２  第１のローラ
１０４  第２のローラ
１５０  盛り上がった螺旋状コーティング表面
２００  装置
２１０  リザーバ
２２０  液体オプトエレクトロニクス材料
２３０  ローラ
２４０  ローラ
２５０  可撓性鋼ブレード
３００  装置
Ｌ  長手ウェブ方向
Ｃ  横断ウェブ方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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