(57)【要約】  有機ダイオードデバイス（１）は、アノード層（１２）、カソード層（１３）及び有機層（１４）を有する有機ダイオード構造（２）を含んでいる。アノード層（１２）及びカソード層（１３）の一方は、構造（２）の面（１５）の全域に分布された一組のコンタクト領域（１９、２０）を有している。バリア層（１６）は構造（２）を密閉するように覆っており、一組のコンタクト領域（１９、２０）に位置整合された一組の開口（２３、２４）を備えている。金属導体（５）はバリア層（１６）の上に電気めっきされており、一組の開口（２３、２４）を介して一組のコンタクト領域（１９、２０）に接触している。このデバイスを形成する方法は、構造（２）を形成する工程、一組の開口（２３、２４）を有するバリア層（１６）を形成する工程、及び金属導体（５）を形成するために構造（２）を電気めっきプロセスにかける工程を有する。
2009511940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノード層、カソード層、前記アノード層と前記カソード層との間に配置された少なくとも１つの有機層を有する有機ダイオード構造であり、前記アノード層及び前記カソード層の一方は、当該構造の第１の面の全域にわたって分布された第１の組のコンタクト領域群を有する、有機ダイオード構造、
前記構造を密閉して覆うように前記第１の面上に配置されたバリア層であり、前記第１の組のコンタクト領域群に位置整合された第１の組の開口群を備えたバリア層、及び
前記バリア層の前記第１の組の開口群を介して前記第１の組のコンタクト領域群に接触している、前記バリア層上に電気めっきされた少なくとも１つの第１の金属導体、
を有する有機ダイオードデバイス。
【請求項２】
前記少なくとも１つの第１の金属導体は前記第１の面上で格子を形成している、請求項１に記載の有機ダイオードデバイス。
【請求項３】
前記少なくとも１つの第１の金属導体は０．５−１００μｍの厚さを有する、請求項１又は２に記載の有機ダイオードデバイス。
【請求項４】
前記コンタクト領域群の各々と前記少なくとも１つの第１の金属導体との間にコンタクトピースを形成するように、前記バリア層上にめっきベースが堆積されている、請求項１乃至３の何れか一項に記載の有機ダイオードデバイス。
【請求項５】
前記少なくとも１つの第１の金属導体は、前記バリア層の前記第１の組の開口群を介して前記アノード層に接触しており、前記第１の組の開口群は、前記アノード層の前記第１の組のコンタクト領域群に位置整合されており、少なくとも１つの第２の金属導体が、前記バリア層の第２の組の開口群を介して前記カソード層に接触するように前記バリア層上に電気めっきされており、前記第２の組の開口群は、前記カソード層の第２の組のコンタクト領域群に位置整合されており、前記第２の組のコンタクト領域群は前記第１の面の全域にわたって分布されており、前記第１及び第２の金属導体は互いに分離されている、請求項１乃至４の何れか一項に記載の有機ダイオードデバイス。
【請求項６】
アノード層とカソード層との間に少なくとも１つの有機層を設けることによって有機ダイオード構造を形成する工程であり、前記アノード層及び前記カソード層の一方に、前記構造の第１の面の全域にわたって分布された第１の組のコンタクト領域群が備えられる工程、
前記構造を密閉して覆うように前記第１の面上にバリア層を形成する工程であり、前記バリア層に、前記第１の組のコンタクト領域群に位置整合された第１の組の開口群が備えられる工程、及び
前記バリア層によって覆われた前記構造を電気めっきプロセスにかける工程であり、前記第１の面に少なくとも１つの第１の金属導体を形成するように前記第１の組のコンタクト領域群上に導電性金属が電気めっきされるように、前記アノード層及び前記カソード層の前記一方が電気めっきバスの端子の１つに接続される工程、
を有する、有機ダイオードデバイスの製造方法。
【請求項７】
前記構造を電気めっきプロセスにかける工程の直前に、前記第１の面のうちの電気めっきが望まれない領域を覆う分離体の層を設ける工程を更に有する請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記構造を電気めっきプロセスにかける工程の後に、前記分離体の層を除去する工程を更に有する請求項７に記載の方法。
【請求項９】
バリア層を形成する工程と前記構造を電気めっきプロセスにかける工程との間に、前記第１の組のコンタクト領域群と前記電気めっきバスの電解液との間の電気的接触を改善するために、前記バリア層の頂部に導電性材料からなるめっきベースの層を堆積する工程を更に有する請求項６乃至８の何れか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記構造を電気めっきプロセスにかける工程の後に、前記少なくとも１つの第１の金属導体によって覆われていない前記めっきベースの部分の少なくとも一部を除去する工程を更に有する請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記めっきベースを堆積する工程は、前記めっきベースを構造化された層として堆積することを有する、請求項９又は１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アノード層、カソード層、及びアノード層とカソード層との間に配置された少なくとも１つの有機層を有する有機ダイオード構造を含む有機ダイオードデバイスに関する。本発明はまた、有機ダイオードデバイスを形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ダイオードは、有機発光ダイオード及び有機フォトダイオードを含み、光起電（photovoltaic）ダイオードとも呼ばれている。有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ)はディスプレーとしての使用及び照明用途で注目を集めている。ＯＬＥＤは２つの薄い電極間に配置された発光性有機化合物の層を有している。有機フォトダイオードは、フォトダイオードは光を吸収してそれを電流に変換することを除いて、ＯＬＥＤと同一の主設計を有しており、太陽電池や光センサ等に応用されている。ＯＬＥＤに伴う一般的な問題は、電極がその厚さが薄いことに起因して大きい抵抗を有することである。大面積のＯＬＥＤでは、このことは、その領域全体で大きい電圧降下と不均一な輝度が生じることを意味する。どのような面積が電圧降下を生じさせるのに十分な大きさであるかは、使用される材料の種類、使用される電極の厚さ、ディスプレーの明るさ等に依存する。一般的に、今日の技術を用いると、数平方センチメートルより大きいＯＬＥＤディスプレーは不均一な輝度に悩まされる。同様の種類の電圧降下問題が大面積のフォトダイオードでも起こる。
【０００３】
特許文献１には、上述の問題を解決する試みが記載されている。この試みによれば、導電率を高めるために薄い透明な電極の一方の内部に金属格子が埋め込まれる。この金属格子は、大面積のＯＬＥＤの場合でも一様な電圧分布をもたらすために、該金属格子が電源に接続されるように導電性ペースト又はエポキシによって電気リードに接続される。
【０００４】
特許文献１のＯＬＥＤに伴う問題は、絶縁された電気リードは絶縁されていない端部を有しており、電気リードは導電性ペーストによって金属格子に接続されなければならないために、製造が複雑であることである。ＯＬＥＤの表面上で曲がりくねった多数の電気リードも美観的に魅力的でない。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００４／０１２１５０８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、大面積用途に好適で、従来技術で設けられていた電気リードを排除し、それ故に製造の容易性と魅力的な外観とをもたらす、有機ダイオードデバイスを提供することを目的とする。
【０００６】
本発明はまた、大面積用途に好適な有機ダイオードデバイスを製造する効率的な方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題は：
アノード層、カソード層、アノード層とカソード層との間に配置された少なくとも１つの有機層を有する有機ダイオード構造であり、アノード層及びカソード層の一方は、当該構造の第１の面の全域にわたって分布された第１の組のコンタクト領域群を有する、有機ダイオード構造、
前記構造を密閉して覆うように第１の面上に配置されたバリア層であり、第１の組のコンタクト領域群に位置整合された第１の組の開口群を備えたバリア層、及び
バリア層の第１の組の開口群を介して第１の組のコンタクト領域群に接触している、バリア層上に電気めっきされた少なくとも１つの第１の金属導体、
を有する有機ダイオードデバイスによって達成される。
【０００８】
この有機ダイオードデバイスの利点は、このデバイスは、大型の有機ダイオードデバイスの全領域にわたって一様な電圧分布をもたらし、それ故に、一様な輝度、又は太陽電池の場合には一様な電流、を全領域にわたってもたらすことである。バリア層は有機ダイオード構造を保護し、長い寿命を実現する。
【０００９】
請求項２に従った方策に伴う利点は、格子によって、有機ダイオードの表面を各々が一様な輝度又は場合によって一様な電流を有するタイル群に分割することが可能にされることである。
【００１０】
請求項３に従った方策の利点は、高い導電率でありながら低い製造コストが実現されることである。
【００１１】
請求項４に従った方策の利点は、第１の金属導体と、それが接続されるアノード層又はカソード層との間の電気的接触が改善されることである。
【００１２】
請求項５に従った方策の利点は、この有機ダイオードデバイスは、カソード層及びアノード層の双方が金属導体を備えているので、有機ダイオードデバイスの全領域にわたって最適な電圧分布と非常に一様な輝度又は電流とをもたらすことである。故に、アノード層又はカソード層における望ましくない電圧降下が存在しない。
【００１３】
また、上記課題は：
アノード層とカソード層との間に少なくとも１つの有機層を設けることによって有機ダイオード構造を形成する工程であり、アノード層及びカソード層の一方に、前記構造の第１の面の全域にわたって分布された第１の組のコンタクト領域群が備えられる工程、
前記構造を密閉して覆うように第１の面上にバリア層を形成する工程であり、バリア層に、第１の組のコンタクト領域群に位置整合された第１の組の開口群が備えられる工程、及び
バリア層によって覆われた前記構造を電気めっきプロセスにかける工程であり、第１の面に少なくとも１つの第１の金属導体を形成するように第１の組のコンタクト領域群上に導電性金属が電気めっきされるように、アノード層及びカソード層の前記一方が電気めっきバスの端子の１つに接続される工程、
を有する、有機ダイオードデバイスの製造方法によって達成される。
【００１４】
この方法の利点は、ＯＬＥＤ又はフォトダイオードの技術に基づく大面積有機ダイオードデバイスの非常に効率的な製造方法がもたらされることである。バリア層を早い段階で設けることにより、有機ダイオード構造は、有機ダイオードデバイスを形成するために必要な更なるプロセス工程において水分及び酸素から保護される。これは、有機ダイオード構造の機能を損なう問題を伴うことなく、金属導体を形成するために水ベースの電解液中での電気めっきを使用することを可能にする。
【００１５】
請求項７の実施形態の利点は、分離体の層は、光の放出又は吸収が望まれる領域に金属導体を寄せ付けない効率的な手法を提供することである。金属導体がアノード層及びカソード層の双方に配置される場合、請求項７に従った方策により、これら金属導体は互いに分離されたままにされる。
【００１６】
請求項８の利点は、電気めっきプロセス後の分離体の層の除去は、分離体が設けられていた面を介しての輝度又は光吸収を増大させることである。更なる利点は、分離体の層の下に配置されていた部分の如何なる後処理も容易になることである。
【００１７】
請求項９に従った方策の利点は、電気めっきプロセス中のアノード層及び／又はカソード層の導電率が高められることである。この改善された導電率は、遥かに速い電気めっき速度をもたらす。何故なら、最初に金属導体を形成するときの、低い導電率が主要因である薄いアノード層及びカソード層での電圧降下が、めっきベースによって回避されるからである。
【００１８】
請求項１０に従った方策の利点は、めっきベースの余分な部分を除去することにより、第１の面に配置されアノード層に接続されている第１の金属導体が、やはり第１の面に配置されているがカソード層に接続されている第２の金属導体から分離されることである。
【００１９】
本発明の更なる実施形態及び効果は、以下の詳細な説明及び添付図面から明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
添付図面を参照しながら本発明をより詳細に説明する。
【００２１】
図１は、発光デバイス１の形態の有機ダイオードデバイスを示している。発光デバイス１は、図２で一層と詳細に示される発光構造２を有している。発光デバイス１は、タイル群４に分割された大きい表面３を有している。後述されるように電気めっきすることにより形成された第１の金属導体５が表面３上に第１の格子を形成している。図１にて見て取れるように、第１の金属導体５は、該第１の金属導体５が全てのタイル４に接触するように、幹部（stem）６及び枝部（branch）７を有している。後述されるように電気めっきすることにより形成された第２の金属導体８が表面３上に第２の格子を形成している。図１にて見て取れるように、第２の金属導体８は、該第２の金属導体８が全てのタイル４に接触するように、幹部９及び枝部１０を有している。第１の金属導体５及び第２の金属導体８は互いに分離されている。金属導体５、８の各々は、高導電率の金属又は金属の混合物で形成されており、好ましくは銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）若しくはニッケル（Ｎｉ）、又はこれらの混合物を含んでいる。
【００２２】
図２は、図１の断面II−IIで見た発光デバイス１を概略的に例示している。発光構造２はアノード層１２及びカソード層１３を有している。アノード層１２は、例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の少なくとも部分的に半透明の導電性材料で形成されている。アノード層１２は薄膜で形成されている。すなわち、アノード層１２の厚さは１μｍ未満である。典型的にアノード層１２の厚さは、ＩＴＯから成るとき、５０−２００ｎｍである。透明性が要求されない場合には、アノード層はＩＴＯ層と金属層との組み合わせで形成されていてもよい。カソード層１３は少なくとも部分的に半透明の材料から成る薄膜で形成されている。例えば、カソード層１３は、例えば３ｎｍ厚さといった薄いＡｌ（アルミニウム）膜と１０ｎｍのＡｇ（銀）膜との上の、０．５ｎｍの薄いＬｉＦ（フッ化リチウム）又は５ｎｍのＢａ（バリウム）膜で形成されることができ、全体で１００ｎｍ未満、好ましくは１５−５０ｎｍの厚さをもたらしている。透明性が要求されない場合には、カソード層、例えば、３００ｎｍ厚さのＡｌ層上の５ｎｍのＢａ膜の組み合わせによって形成されていてもよい。アノード層１２とカソード層１３との間には発光性の有機層１４が位置している。発光有機層１４は、例えばポリマー等、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）技術でそれ自体知られた、印加電圧により光を放出する如何なる種類の有機材料であってもよい。有機層１４の厚さは好ましくは、アノード層１２の厚さと同程度である。層１４は、他の例として、互いに積層された複数の有機層を有していてもよい。
【００２３】
発光構造２の第１の面１５上には、バリア層１６が位置している。バリア層１６は構造２の第１の面１５を密閉して覆っており、それを水分、水蒸気及び酸素から保護する。バリア層１６は誘電体から形成されており、例えば、ＮＯＮとも呼ばれる窒化シリコン−酸化シリコン−窒化シリコンの積層構造を有している。更なる既知のバリア層がH.Lifka及びE.Haskalによる国際公開第２００３／０５０８９４号パンフレットに記載されている。バリア層１６の代替材料は、例えば、炭化シリコンＳｉＣ及びアルミナＡｌ２Ｏ３である。更なる代替例として、これら材料のスタック、及び有機材料との組み合わせがバリア層として用いられてもよい。
【００２４】
構造２の第２の面１７上にはガラス板１８が位置している。ガラス板１８は、後述されるように、構造２が形成される基板を形成している。アノード層１２は第１の組のコンタクト領域群を備えており、図２にはそのうちの２つのコンタクト領域１９、２０が示されている。カソード層１３は第２の組のコンタクト領域群を備えており、図２にはそのうちの１つのコンタクト領域２２が示されている。好適な一実施形態において、コンタクト領域１９、２０を形成すべきアノード層１２の部分にもカソード材料が例えば堆積によって設けられている。このカソード材料はカソード層１３自体とは電気的に接触していない。この実施形態の利点は、アノード層１２のコンタクト領域１９、２０とカソード層１３のコンタクト領域２２との双方が単一且つ同一の種類の材料で形成されることである。これにより、後述のようにアノード層１２及びカソード層１３にコンタクトを形成するときに、２つの相異なる種類の材料を扱わなければならないという問題が回避される。
【００２５】
バリア層１６は、第１の組のコンタクト領域群（例えば１９、２０）と位置整合された第１の組の開口群（図２にはそのうちの２つの開口２３、２４が示されている）、及び第２の組のコンタクト領域群（例えば２２）と位置整合された第２の組の開口群（図２にはそのうちの１つの開口２５が示されている）を備えている。堆積された導電性材料から形成されたコンタクトピース２６が開口２３、２４、２５の各々内に位置付けられており、アノード層１２のコンタクト領域１９、２０と第１の金属導体５との間、及びカソード層１３のコンタクト領域２２と第２の金属導体８との間の適正な電気接触を確実にしている。コンタクトピース２６は、好ましくは、窒化チタン（ＴｉＮ）、ＴｉＮと銅（Ｃｕ）とのスタック、又はクロム（Ｃｒ）と銅とのスタックから形成されている。認識されるように、バリア層１６の開口２３、２４、２５はコンタクトピース２６及び金属導体５、８によって完全に覆われており、故に、発光構造２の適切な密閉被覆が確実にされている。
【００２６】
第１及び第２の金属導体５、８の厚さＴは、好ましくは０．５−１００μｍの範囲内であり、更に好ましくは１０−５０μｍの範囲内である。故に、金属導体５、８の厚さはアノード層及びカソード層の厚さの約２０−１００倍である。さらに、金属導体５、８は上述のように高導電率材料で形成されている。これらの事実により、図１に示されているように第１の金属導体５により形成された格子、及び第２の金属導体８により形成された格子における電圧降下は非常に限られたものであり、故に、発光デバイス１の全てのタイル４は同一電圧でバイアスされ、動作時に発光デバイス１の全領域にわたって一様な輝度がもたらされる。認識されるように、各タイル４の大きさは、アノード層、カソード層、有機層などの種類及び厚さに対して、個々のタイル４の領域での電圧降下が非常に限られたものになるように設計される。本発明は、故に、電圧降下が発光デバイスの領域全体での輝度を一様でなくさせていた従来技術の問題を解決する。
【００２７】
続いて、図３−９を参照して発光デバイス１を製造する方法を説明する。
【００２８】
図３は第１段階を例示しており、発光構造２が形成されている。基板として機能するガラス板１８上にアノード層１２が設けられる。例えばプラスチックや金属等のその他の材料が基板として用いられてもよい。アノード層１２の頂部に有機発光層１４が設けられ、最後に有機層１４の頂部にカソード層１３が設けられて構造２が完成される。構造２は、アノード層１２がコンタクト領域１９、２０により表された第１の組のコンタクト領域群を備え、且つカソード層１３がコンタクト領域２２により表された第２の組のコンタクト領域群を備えるように設計されている。発光有機層１４は絶縁体として形成されており、第１の組及び第２の組の双方のコンタクト領域群が上記の第１の面１５に存在することを可能にしている。図３に例示された第１段階は、好ましくは、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を形成するそれ自体が既知の方法によって為される。
【００２９】
図４は第２段階を例示しており、構造２の第１の面１５上にバリア層１６が設けられている。バリア層１６は好ましくはプラズマ堆積法によって堆積されている。バリア層１６の材料は好ましくは上述のＮＯＮである。図４に示されているように、バリア層１６は、第１の組のコンタクト領域１９、２０に位置整合された開口２３、２４によって表された第１の組の開口群と、第２の組のコンタクト領域２２に位置整合された開口２５によって表された第２の組の開口群とを有している。バリア層１６の開口２３、２４、２５は、リソグラフィとそれに続くエッチングによって、堆積中に構造２の上方にシャドーマスクを保持することによって、あるいは、薄い層に開口を形成するそれ自体が既知の別の技術によって形成され得る。
【００３０】
図５は第３段階を例示しており、第１の面１５のバリア層１６の頂部上の層としてめっきベース２７が形成されている。めっきベース２７の目的は、後述の電気めっきの効率を高めることである。故に、めっきベースはバリア層１６の開口２３、２４及び２５を介してコンタクト領域１９、２０及び２２に接触していることが重要である。特に好適な実施形態によれば、めっきベース２７は２段階で堆積される。先ず、ＴｉＮが堆積される。ＴｉＮは、バリア層１６の好適材料であるＮＯＮ、及びアノード層１２の好適材料であるＩＴＯに非常に良好に接合するという利点を有している。そして、良好な導電性と後述される電気めっきプロセスのための良好な基礎とを提供するために、ＴｉＮ上に例えばＣｕ等の金属が堆積される。堆積されたＴｉＮ及びＣｕは一緒になってめっきベース２７を形成する。めっきベース２７の厚さは典型的に５０−８００ｎｍの範囲内である。
【００３１】
図６は第４段階を例示しており、めっきベース２７上にレジスト層２８が設けられている。レジスト層２８は、コンタクト領域１９、２０である第１の組のコンタクト領域に位置整合された穴２９及び３０によって表された第１の組の穴と、コンタクト領域２２である第２の組のコンタクト領域に位置整合された穴３２によって表された第２の組の穴とをもたらすようにパターニングされている。レジスト層２８のパターニングは、例えばフォトリソグラフィ等のそれ自体が既知の技術によって為されることができる。手短に言えば、フォトリソグラフィは、液体ポリマーを塗布すること、マスクを使用して照射することによりパターン内の残されるべき部分のみを硬化させること、及び硬化されていないポリマーを洗い落として所望の位置に穴を得ることを含んでいる。
【００３２】
図７は第５段階を例示しており、第１及び第２の金属導体を形成するように金属が電気めっきされている。これは、めっきベース２７及び／又はアノード層１２、カソード層１３を、電気化学セルの陰極である第１の端子３３に接続することによって達成される。図７において、アノード層１２及びカソード層１３はめっきベース２７を介して第１の端子３３に接続されている。そして、バリア層１６を有する構造２、めっきベース２７、及びレジスト層２８は、例えばＣｕイオン等の好適な金属イオンと、陽極３５の形態の第２の端子とを含んだ電気めっきバス内へと降ろされ、図７に概略的に示されるように電気めっきプロセスにかけられる。電気めっきプロセス中、めっきベース２７の優れた導電性により、図７に示されているように、めっきベース２７から上方に第１及び第２の金属導体がかなり急速に成長し始める。図示されているように、レジスト層２８はコンタクト領域１９、２０、２２の真上以外での如何なる成長をも阻止する。第４段階において、レジスト層２８の塗布は、後述されるように第１の面１５及び第２の面１７の双方を通しての光の放出を可能にするために、金属導体５、８による第１の面１５の遮蔽を最小にするように設計されている。さらに、レジスト層２８は、第１の金属導体５と第２の金属導体８とが互いに分離されることを確実にしている。バリア層１６及びめっきベース２７は、主として水である電気めっきバス３４の液体と構造２との間の如何なる接触をも効果的に防止する。構造２自体は上述のように水の影響を非常に受けやすいので、バリア層１６及びめっきベース２７は電気めっきプロセスの使用を可能にするために必要である。電気めっきプロセスは、第１及び第２の金属導体５、８がそれらの所望の厚さになるまで行われる。
【００３３】
図８は第６段階を例示しており、レジスト層２８が除去されている。レジスト層２８の除去は、例えば好適な溶剤によってレジスト層を分解すること等、既知の如何なる方法によって為されてもよい。図８にて見て取れるように、レジスト層２８が除去されると、めっきベース２７が露出される。
【００３４】
図９は最終段階でもある第７段階を例示しており、第１及び第２の金属導体５、８で覆われていないめっきベース２７の部分がバリア層までエッチングされ、第１の金属導体５が第２の金属導体８に回路短絡することが回避されている。このエッチングは、バリア層１６の恩恵により、それ自体が技術的に既知のウェットエッチングプロセスとしてもよい。金属導体５、８によって覆われているめっきベース２７の部分はエッチングされずに、上述のコンタクトピース２６を形成する。この段階で、第１の金属導体５及び第２の金属導体８は、図示されていない好適な電源に接続されることができ、発光デバイス１は使用準備が整った状態となる。必要に応じて、改善された保護を提供するため、図示されていない第２のガラス板が例えばそれを接着することによって第１の面１５、すなわち、金属導体５、８の頂部に取り付けられてもよい。例えばプラスチックフォイル、金属及び金属箔などのその他の材料が保護のために用いられてもよい。電圧の印加により、図９の矢印によって指し示されているように、第１の面１５及び第２の面１７の双方を介して光が放出される。故に、発光デバイス１は双方向に光を放出することができ、透明であると認められ得る。
【００３５】
図１０は、発光デバイス１０１の形態の本発明の第２の実施形態を例示している。発光デバイス１０１は、ガラス板１１８上に堆積された上述の構造２と同様の発光構造１０２を有している。構造１０２はバリア層１１６によって密閉されるように覆われている。発光デバイス１０１と発光デバイス１との主な相違点は、発光デバイス１０１は透明ではなく、その第２の面１１７を介してのみ光を放出するように適応されている点である。第１の面１１５を介しての発光は意図されていないため、幅の広い第１の金属導体１０５及び幅の広い第２の金属導体１０８がバリア層１１６上に電気めっきされてもよい。図１０に示されているように、第１の金属導体１０５と第２の金属導体１０８との間にはそれらを互いに分離するための小さい隙間１２１のみが存在している。発光デバイス１０１の利点は、金属導体１０５、１０８の幅が非常に広いので、十分な導電率をもたらすのに中程度の厚さｔで十分であることである。更なる利点は、構造１０２を密閉するように覆い、それを酸素および水蒸気から遮蔽することにおいて、第１の面１１５のほぼ全面を覆う金属導体１０５、１０８がバリア層１１６を補助することである。この遮蔽は、例えば、アノード層に関連するコンタクト領域である第１の組のコンタクト領域に隣接する領域といった、有機層がカソード層によって覆われていない領域で特に重要である。
【００３６】
認識されるように、添付の特許請求の範囲内で上述の実施形態には数多くの変形が可能である。
【００３７】
以上では、本発明はＯＬＥＤの形態をした有機ダイオードを参照して説明されてきた。認識されるように、本発明はその他の種類の有機ダイオードにも適用可能である。そのような一例は、光を吸収したときに電流を供給するように適応された有機層又は有機層群のスタックが２つの電極間に堆積されたフォトダイオードである。このようなフォトダイオードはフォトセル、そして特には大面積の太陽電池として使用され得る。フォトダイオードの基本設計および製造方法に関しては、ＯＬＥＤに関して上述されたものと同様である。
【００３８】
電気めっきプロセスに先立ってバリア層１６の頂部にめっきベース２７が堆積されると上述したが、認識されるように、金属導体５、８の電気めっきはめっきベース２７なしで為されてもよい。しかしながら、その場合、アノード層及びカソード層の高い抵抗率のために電気めっきプロセスは非常に遅くなる。
【００３９】
めっきベースは好ましくは、電気めっき工程の前に構造化される。めっきベースの構造化は、例えば、めっきベースのシャドーマスク堆積によって、あるいはリソグラフィ／印刷によるマスキングとその後のエッチング及びエッチング保護物の除去によってなど、幾つかの方法で行われ得る。めっきベースを構造化する更なる他の一手法は、レジストが所望の構造に堆積され硬化される、いわゆるリフトオフ又は同様のそれ自体が既知の手法を用いるものである。そのとき、めっきベースは構造化されたレジストの上に堆積される。めっきベースが例えばすぐ上で述べられた方法の何れかに従って構造化されることは、レジストの頂部に配置されためっきベースの部分は電気的な接続の欠如のために、電気めっき工程による導体の形成中にめっき金属で覆われないという利点を有する。故に、導体は所望の位置のみに形成されることになる。電気めっき工程後、レジストの頂部に位置するめっきベースの部分は電気めっきされた材料に対して選択的にエッチングされることができ、故に、金属導体は容易に所望の形状に形成される。従って、電気めっき工程に先立って構造化されためっきベースを形成するために為されるめっきベースの構築は、金属導体を所望の位置に電気めっきすることを容易にし、且つ電気めっき工程後の余分な部分のめっきベースの除去を容易にする。
【００４０】
また、金属導体５、８の位置を定め且つそれらを互いに分離するためにレジスト層２８がパターニングされると上述したが、認識されるように、レジスト層を用いずに、めっきベースの頂部に直接的に、あるいはめっきベースが存在しない場合にはバリア層の頂部に、例えば銅の層などの均一な金属層を電気めっきすることも可能である。更なる工程において、この均一な銅の層はエッチングされ、所望の形状及びパターンを有し、互いに分離された金属導体がもたらされる。しかしながら、レジスト層を用いる上述の方法が好ましい。何故なら、電気めっきされた金属から成る比較的厚い層のエッチングは、下に位置する構造の完全性に害を及ぼすことがあるからである。
【００４１】
図１及び２を参照して説明された実施形態においては、アノード及びカソードの双方が透明材料から形成されている。認識されるように、これに代わる実施形態においては、有機ダイオードデバイス全体の透明性が要求されない場合、アノードのみ、あるいはカソードのみが透明にされてもよい。
【００４２】
以上の説明によれば、アノード層１２はガラス板１８上に配置され、その上に有機層１４及びカソード層１３を有しているが、アノード層とカソード層とを逆の順序で形成することも可能である。すなわち、ガラス板上に先ずカソード層を堆積し、続いて有機層、そして最後にアノード層を堆積することも可能である。
【００４３】
上述の発光デバイス１、１０１の各々は、アノード層１２に接続された第１の金属導体５、１０５と、カソード層１３に接続された第２の金属導体８、１０８とを備えているが、認識されるように、アノード層又はカソード層の何れかに接続された唯一の金属導体を有する発光デバイスを設計することも可能である。一例は、透明ではない発光デバイスである。その場合、カソードは十分な導電性をもたらすように非常に厚く形成されてもよい。好ましくはＩＴＯから形成されるアノードは依然として薄くされ、故に、電圧降下を回避するために第１の金属導体を必要とする。
【００４４】
まとめると、有機ダイオードデバイス１は、アノード層１２、カソード層１３及び有機層１４を有する有機ダイオード構造２を含んでいる。アノード層１２及びカソード層１３の一方は、構造２の面１５の全域に分布された一組のコンタクト領域１９、２０を有している。バリア層１６は構造２を密閉するように覆っており、一組のコンタクト領域１９、２０に位置整合された一組の開口２３、２４を備えている。金属導体５はバリア層１６の上に電気めっきされており、一組の開口２３、２４を介して一組のコンタクト領域１９、２０に接触している。このデバイスを形成する方法は、構造２を形成する工程、一組の開口２３、２４を有するバリア層１６を形成する工程、及び金属導体５を形成するために、構造２を電気めっきプロセスにかける工程を有する。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に従った有機ダイオードデバイスを示す上面図である。
【図２】図１のII−II断面で見た本発明に従った有機ダイオードデバイスを概略的に示す断面図である。
【図３】本発明に従った方法の第１段階を概略的に例示する断面図である。
【図４】本発明に従った方法の第２段階を概略的に例示する断面図である。
【図５】本発明に従った方法の第３段階を概略的に例示する断面図である。
【図６】本発明に従った方法の第４段階を概略的に例示する断面図である。
【図７】本発明に従った方法の第５段階を概略的に例示する断面図である。
【図８】本発明に従った方法の第６段階を概略的に例示する断面図である。
【図９】本発明に従った方法の第７段階を概略的に例示する断面図である。
【図１０】本発明の代替的な一実施形態に従った有機ダイオードデバイスを概略的に例示する断面図である。
【図１】
2009511940.tif 000003
【図２】
2009511940.tif 000004
【図３】
2009511940.tif 000005
【図４】
2009511940.tif 000006
【図５】
2009511940.tif 000007
【図６】
2009511940.tif 000008
【図７】
2009511940.tif 000009
【図８】
2009511940.tif 000010
【図９】
2009511940.tif 000011
【図１０】
2009511940.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成20年3月31日(2008.3.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノード層、カソード層、前記アノード層と前記カソード層との間に配置された少なくとも１つの有機層を有する有機ダイオード構造であり、前記アノード層は、当該構造の第１の面の全域にわたって分布された第１の組のコンタクト領域群を有し、前記カソード層は、当該構造の前記第１の面の全域にわたって分布された第２の組のコンタクト領域群を有する、有機ダイオード構造、
前記構造を密閉して覆うように前記アノード層及び前記カソード層の頂部の前記第１の面上に配置されたバリア層であり、前記第１の組のコンタクト領域群に位置整合された第１の組の開口群、及び前記第２の組のコンタクト領域群に位置整合された第２の組の開口群を備えたバリア層、及び
前記バリア層の前記第１の組の開口群を介して前記第１の組のコンタクト領域群に接触している、前記バリア層上の少なくとも１つの第１の電気めっきされた金属導体、及び前記バリア層の前記第２の組の開口群を介して前記第２の組のコンタクト領域群に接触している、前記バリア層上の少なくとも１つの第２の電気めっきされた金属導体であり、互いに分離されている第１及び第２の金属導体、
を有する有機ダイオードデバイス。
【請求項２】
前記少なくとも１つの第１の金属導体は前記第１の面上で格子を形成している、請求項１に記載の有機ダイオードデバイス。
【請求項３】
前記少なくとも１つの第１の金属導体は０．５−１００μｍの厚さを有する、請求項１又は２に記載の有機ダイオードデバイス。
【請求項４】
前記コンタクト領域群の各々と前記少なくとも１つの第１の金属導体との間にコンタクトピースを形成するように、前記バリア層上にめっきベースが堆積されている、請求項１乃至３の何れか一項に記載の有機ダイオードデバイス。
【請求項５】
アノード層とカソード層との間に少なくとも１つの有機層を設けることによって有機ダイオード構造を形成する工程であり、前記アノード層に、前記構造の第１の面の全域にわたって分布された第１の組のコンタクト領域群が備えられ、前記カソード層に、前記構造の前記第１の面の全域にわたって分布された第２の組のコンタクト領域群が備えられる工程、
前記アノード層及び前記カソード層を形成した後に、前記構造を密閉して覆うように前記アノード層及び前記カソード層の頂部の前記第１の面上にバリア層を形成する工程であり、前記バリア層に、前記第１の組のコンタクト領域群に位置整合された第１の組の開口群、及び前記第２の組のコンタクト領域群に位置整合された第２の組の開口群が備えられる工程、及び
前記バリア層によって覆われた前記構造を電気めっきプロセスにかける工程であり、前記第１の面に少なくとも１つの第１の金属導体を形成するように前記第１の組のコンタクト領域群上に、且つ前記第１の面に少なくとも１つの第２の金属導体を形成するように前記第２の組のコンタクト領域群上に、導電性金属が電気めっきされるように、前記アノード層及び前記カソード層が電気めっきバスの端子の１つに接続される工程であり、該第１及び第２の金属導体は互いに分離される工程、
を有する、有機ダイオードデバイスの製造方法。
【請求項６】
前記構造を電気めっきプロセスにかける工程の直前に、前記第１の面のうちの電気めっきが望まれない領域を覆う分離体の層を設ける工程を更に有する請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記構造を電気めっきプロセスにかける工程の後に、前記分離体の層を除去する工程を更に有する請求項６に記載の方法。
【請求項８】
バリア層を形成する工程と前記構造を電気めっきプロセスにかける工程との間に、前記第１の組のコンタクト領域群と前記電気めっきバスの電解液との間の電気的接触を改善するために、前記バリア層の頂部に導電性材料からなるめっきベースの層を堆積する工程を更に有する請求項５乃至７の何れか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記構造を電気めっきプロセスにかける工程の後に、前記少なくとも１つの第１の金属導体によって覆われていない前記めっきベースの部分の少なくとも一部を除去する工程を更に有する請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記めっきベースを堆積する工程は、前記めっきベースを構造化された層として堆積することを有する、請求項８又は９に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アノード層、カソード層、及びアノード層とカソード層との間に配置された少なくとも１つの有機層を有する有機ダイオード構造を含む有機ダイオードデバイスに関する。本発明はまた、有機ダイオードデバイスを形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ダイオードは、有機発光ダイオード及び有機フォトダイオードを含み、光起電（photovoltaic）ダイオードとも呼ばれている。有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ)はディスプレーとしての使用及び照明用途で注目を集めている。ＯＬＥＤは２つの薄い電極間に配置された発光性有機化合物の層を有している。有機フォトダイオードは、フォトダイオードは光を吸収してそれを電流に変換することを除いて、ＯＬＥＤと同一の主設計を有しており、太陽電池や光センサ等に応用されている。ＯＬＥＤに伴う一般的な問題は、電極がその厚さが薄いことに起因して大きい抵抗を有することである。大面積のＯＬＥＤでは、このことは、その領域全体で大きい電圧降下と不均一な輝度が生じることを意味する。どのような面積が電圧降下を生じさせるのに十分な大きさであるかは、使用される材料の種類、使用される電極の厚さ、ディスプレーの明るさ等に依存する。一般的に、今日の技術を用いると、数平方センチメートルより大きいＯＬＥＤディスプレーは不均一な輝度に悩まされる。同様の種類の電圧降下問題が大面積のフォトダイオードでも起こる。
【０００３】
特許文献１には、上述の問題を解決する試みが記載されている。この試みによれば、導電率を高めるために薄い透明な電極の一方の内部に金属格子が埋め込まれる。この金属格子は、大面積のＯＬＥＤの場合でも一様な電圧分布をもたらすために、該金属格子が電源に接続されるように導電性ペースト又はエポキシによって電気リードに接続される。
【０００４】
特許文献１のＯＬＥＤに伴う問題は、絶縁された電気リードは絶縁されていない端部を有しており、電気リードは導電性ペーストによって金属格子に接続されなければならないために、製造が複雑であることである。ＯＬＥＤの表面上で曲がりくねった多数の電気リードも美観的に魅力的でない。
【０００５】
特許文献２には、有機エレクトロルミネセンスデバイスが記載されている。第１の電極は第１の絶縁膜で覆われている。第１の絶縁膜には開口が形成されている。この開口内に有機層が形成され、該有機層の頂部上に第２の電極が形成されている。そして、第２の電極の頂部上に第２の絶縁膜が形成されている。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００４／０１２１５０８号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００２／００４３９３２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、大面積用途に好適で、従来技術で設けられていた電気リードを排除し、それ故に製造の容易性と魅力的な外観とをもたらす、有機ダイオードデバイスを提供することを目的とする。
【０００７】
本発明はまた、大面積用途に好適な有機ダイオードデバイスを製造する効率的な方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題は：
アノード層、カソード層、アノード層とカソード層との間に配置された少なくとも１つの有機層を有する有機ダイオード構造であり、アノード層は、当該構造の第１の面の全域にわたって分布された第１の組のコンタクト領域群を有し、カソード層は、当該構造の第１の面の全域にわたって分布された第２の組のコンタクト領域群を有する、有機ダイオード構造、
前記構造を密閉して覆うようにアノード層及びカソード層の頂部の第１の面上に配置されたバリア層であり、第１の組のコンタクト領域群に位置整合された第１の組の開口群、及び第２の組のコンタクト領域群に位置整合された第２の組の開口群を備えたバリア層、及び
バリア層の第１の組の開口群を介して第１の組のコンタクト領域群に接触している、バリア層上の少なくとも１つの第１の電気めっきされた金属導体、及びバリア層の第２の組の開口群を介して第２の組のコンタクト領域群に接触している、バリア層上の少なくとも１つの第２の電気めっきされた金属導体であり、互いに分離されている第１及び第２の金属導体、
を有する有機ダイオードデバイスによって達成される。
【０００９】
この有機ダイオードデバイスの利点は、このデバイスは、大型の有機ダイオードデバイスの全領域にわたって一様な電圧分布をもたらし、それ故に、一様な輝度、又は太陽電池の場合には一様な電流、を全領域にわたってもたらすことである。バリア層は有機ダイオード構造を保護し、長い寿命を実現する。更なる利点は、この有機ダイオードデバイスは、カソード層及びアノード層の双方が金属導体を備えているので、有機ダイオードデバイスの全領域にわたって最適な電圧分布と非常に一様な輝度又は電流とをもたらすことである。故に、アノード層又はカソード層における望ましくない電圧降下が存在しない。
【００１０】
請求項２に従った方策に伴う利点は、格子によって、有機ダイオードの表面を各々が一様な輝度又は場合によって一様な電流を有するタイル群に分割することが可能にされることである。
【００１１】
請求項３に従った方策の利点は、高い導電率でありながら低い製造コストが実現されることである。
【００１２】
請求項４に従った方策の利点は、第１の金属導体と、それが接続されるアノード層又はカソード層との間の電気的接触が改善されることである。
【００１３】
また、上記課題は：
アノード層とカソード層との間に少なくとも１つの有機層を設けることによって有機ダイオード構造を形成する工程であり、アノード層に、前記構造の第１の面の全域にわたって分布された第１の組のコンタクト領域群が備えられ、カソード層に、前記構造の第１の面の全域にわたって分布された第２の組のコンタクト領域群が備えられる工程、
アノード層及びカソード層を形成した後に、前記構造を密閉して覆うようにアノード層及びカソード層の頂部の第１の面上にバリア層を形成する工程であり、バリア層に、第１の組のコンタクト領域群に位置整合された第１の組の開口群、及び第２の組のコンタクト領域群に位置整合された第２の組の開口群が備えられる工程、及び
バリア層によって覆われた前記構造を電気めっきプロセスにかける工程であり、第１の面に少なくとも１つの第１の金属導体を形成するように第１の組のコンタクト領域群上に、且つ第１の面に少なくとも１つの第２の金属導体を形成するように第２の組のコンタクト領域群上に、導電性金属が電気めっきされるように、アノード層及びカソード層が電気めっきバスの端子の１つに接続される工程であり、第１及び第２の金属導体は互いに分離される工程、
を有する、有機ダイオードデバイスの製造方法によって達成される。
【００１４】
この方法の利点は、ＯＬＥＤ又はフォトダイオードの技術に基づく大面積有機ダイオードデバイスの非常に効率的な製造方法がもたらされることである。バリア層を早い段階で設けることにより、有機ダイオード構造は、有機ダイオードデバイスを形成するために必要な更なるプロセス工程において水分及び酸素から保護される。これは、有機ダイオード構造の機能を損なう問題を伴うことなく、金属導体を形成するために水ベースの電解液中での電気めっきを使用することを可能にする。
【００１５】
請求項６の実施形態の利点は、分離体の層は、光の放出又は吸収が望まれる領域に金属導体を寄せ付けない効率的な手法を提供することである。金属導体がアノード層及びカソード層の双方に配置される場合、請求項７に従った方策により、これら金属導体は互いに分離されたままにされる。
【００１６】
請求項７の利点は、電気めっきプロセス後の分離体の層の除去は、分離体が設けられていた面を介しての輝度又は光吸収を増大させることである。更なる利点は、分離体の層の下に配置されていた部分の如何なる後処理も容易になることである。
【００１７】
請求項８に従った方策の利点は、電気めっきプロセス中のアノード層及び／又はカソード層の導電率が高められることである。この改善された導電率は、遥かに速い電気めっき速度をもたらす。何故なら、最初に金属導体を形成するときの、低い導電率が主要因である薄いアノード層及びカソード層での電圧降下が、めっきベースによって回避されるからである。
【００１８】
請求項９に従った方策の利点は、めっきベースの余分な部分を除去することにより、第１の面に配置されアノード層に接続されている第１の金属導体が、やはり第１の面に配置されているがカソード層に接続されている第２の金属導体から分離されることである。
【００１９】
本発明の更なる実施形態及び効果は、以下の詳細な説明及び添付図面から明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
添付図面を参照しながら本発明をより詳細に説明する。
【００２１】
図１は、発光デバイス１の形態の有機ダイオードデバイスを示している。発光デバイス１は、図２で一層と詳細に示される発光構造２を有している。発光デバイス１は、タイル群４に分割された大きい表面３を有している。後述されるように電気めっきすることにより形成された第１の金属導体５が表面３上に第１の格子を形成している。図１にて見て取れるように、第１の金属導体５は、該第１の金属導体５が全てのタイル４に接触するように、幹部（stem）６及び枝部（branch）７を有している。後述されるように電気めっきすることにより形成された第２の金属導体８が表面３上に第２の格子を形成している。図１にて見て取れるように、第２の金属導体８は、該第２の金属導体８が全てのタイル４に接触するように、幹部９及び枝部１０を有している。第１の金属導体５及び第２の金属導体８は互いに分離されている。金属導体５、８の各々は、高導電率の金属又は金属の混合物で形成されており、好ましくは銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）若しくはニッケル（Ｎｉ）、又はこれらの混合物を含んでいる。
【００２２】
図２は、図１の断面II−IIで見た発光デバイス１を概略的に例示している。発光構造２はアノード層１２及びカソード層１３を有している。アノード層１２は、例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の少なくとも部分的に半透明の導電性材料で形成されている。アノード層１２は薄膜で形成されている。すなわち、アノード層１２の厚さは１μｍ未満である。典型的にアノード層１２の厚さは、ＩＴＯから成るとき、５０−２００ｎｍである。透明性が要求されない場合には、アノード層はＩＴＯ層と金属層との組み合わせで形成されていてもよい。カソード層１３は少なくとも部分的に半透明の材料から成る薄膜で形成されている。例えば、カソード層１３は、例えば３ｎｍ厚さといった薄いＡｌ（アルミニウム）膜と１０ｎｍのＡｇ（銀）膜との上の、０．５ｎｍの薄いＬｉＦ（フッ化リチウム）又は５ｎｍのＢａ（バリウム）膜で形成されることができ、全体で１００ｎｍ未満、好ましくは１５−５０ｎｍの厚さをもたらしている。透明性が要求されない場合には、カソード層、例えば、３００ｎｍ厚さのＡｌ層上の５ｎｍのＢａ膜の組み合わせによって形成されていてもよい。アノード層１２とカソード層１３との間には発光性の有機層１４が位置している。発光有機層１４は、例えばポリマー等、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）技術でそれ自体知られた、印加電圧により光を放出する如何なる種類の有機材料であってもよい。有機層１４の厚さは好ましくは、アノード層１２の厚さと同程度である。層１４は、他の例として、互いに積層された複数の有機層を有していてもよい。
【００２３】
発光構造２の第１の面１５上には、バリア層１６が位置している。バリア層１６は構造２の第１の面１５を密閉して覆っており、それを水分、水蒸気及び酸素から保護する。バリア層１６は誘電体から形成されており、例えば、ＮＯＮとも呼ばれる窒化シリコン−酸化シリコン−窒化シリコンの積層構造を有している。更なる既知のバリア層がH.Lifka及びE.Haskalによる国際公開第２００３／０５０８９４号パンフレットに記載されている。バリア層１６の代替材料は、例えば、炭化シリコンＳｉＣ及びアルミナＡｌ２Ｏ３である。更なる代替例として、これら材料のスタック、及び有機材料との組み合わせがバリア層として用いられてもよい。
【００２４】
構造２の第２の面１７上にはガラス板１８が位置している。ガラス板１８は、後述されるように、構造２が形成される基板を形成している。アノード層１２は第１の組のコンタクト領域群を備えており、図２にはそのうちの２つのコンタクト領域１９、２０が示されている。カソード層１３は第２の組のコンタクト領域群を備えており、図２にはそのうちの１つのコンタクト領域２２が示されている。好適な一実施形態において、コンタクト領域１９、２０を形成すべきアノード層１２の部分にもカソード材料が例えば堆積によって設けられている。このカソード材料はカソード層１３自体とは電気的に接触していない。この実施形態の利点は、アノード層１２のコンタクト領域１９、２０とカソード層１３のコンタクト領域２２との双方が単一且つ同一の種類の材料で形成されることである。これにより、後述のようにアノード層１２及びカソード層１３にコンタクトを形成するときに、２つの相異なる種類の材料を扱わなければならないという問題が回避される。
【００２５】
バリア層１６は、第１の組のコンタクト領域群（例えば１９、２０）と位置整合された第１の組の開口群（図２にはそのうちの２つの開口２３、２４が示されている）、及び第２の組のコンタクト領域群（例えば２２）と位置整合された第２の組の開口群（図２にはそのうちの１つの開口２５が示されている）を備えている。堆積された導電性材料から形成されたコンタクトピース２６が開口２３、２４、２５の各々内に位置付けられており、アノード層１２のコンタクト領域１９、２０と第１の金属導体５との間、及びカソード層１３のコンタクト領域２２と第２の金属導体８との間の適正な電気接触を確実にしている。コンタクトピース２６は、好ましくは、窒化チタン（ＴｉＮ）、ＴｉＮと銅（Ｃｕ）とのスタック、又はクロム（Ｃｒ）と銅とのスタックから形成されている。認識されるように、バリア層１６の開口２３、２４、２５はコンタクトピース２６及び金属導体５、８によって完全に覆われており、故に、発光構造２の適切な密閉被覆が確実にされている。
【００２６】
第１及び第２の金属導体５、８の厚さＴは、好ましくは０．５−１００μｍの範囲内であり、更に好ましくは１０−５０μｍの範囲内である。故に、金属導体５、８の厚さはアノード層及びカソード層の厚さの約２０−１００倍である。さらに、金属導体５、８は上述のように高導電率材料で形成されている。これらの事実により、図１に示されているように第１の金属導体５により形成された格子、及び第２の金属導体８により形成された格子における電圧降下は非常に限られたものであり、故に、発光デバイス１の全てのタイル４は同一電圧でバイアスされ、動作時に発光デバイス１の全領域にわたって一様な輝度がもたらされる。認識されるように、各タイル４の大きさは、アノード層、カソード層、有機層などの種類及び厚さに対して、個々のタイル４の領域での電圧降下が非常に限られたものになるように設計される。本発明は、故に、電圧降下が発光デバイスの領域全体での輝度を一様でなくさせていた従来技術の問題を解決する。
【００２７】
続いて、図３−９を参照して発光デバイス１を製造する方法を説明する。
【００２８】
図３は第１段階を例示しており、発光構造２が形成されている。基板として機能するガラス板１８上にアノード層１２が設けられる。例えばプラスチックや金属等のその他の材料が基板として用いられてもよい。アノード層１２の頂部に有機発光層１４が設けられ、最後に有機層１４の頂部にカソード層１３が設けられて構造２が完成される。構造２は、アノード層１２がコンタクト領域１９、２０により表された第１の組のコンタクト領域群を備え、且つカソード層１３がコンタクト領域２２により表された第２の組のコンタクト領域群を備えるように設計されている。発光有機層１４は絶縁体として形成されており、第１の組及び第２の組の双方のコンタクト領域群が上記の第１の面１５に存在することを可能にしている。図３に例示された第１段階は、好ましくは、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を形成するそれ自体が既知の方法によって為される。
【００２９】
図４は第２段階を例示しており、構造２の第１の面１５上にバリア層１６が設けられている。バリア層１６は好ましくはプラズマ堆積法によって堆積されている。バリア層１６の材料は好ましくは上述のＮＯＮである。図４に示されているように、バリア層１６は、第１の組のコンタクト領域１９、２０に位置整合された開口２３、２４によって表された第１の組の開口群と、第２の組のコンタクト領域２２に位置整合された開口２５によって表された第２の組の開口群とを有している。バリア層１６の開口２３、２４、２５は、リソグラフィとそれに続くエッチングによって、堆積中に構造２の上方にシャドーマスクを保持することによって、あるいは、薄い層に開口を形成するそれ自体が既知の別の技術によって形成され得る。
【００３０】
図５は第３段階を例示しており、第１の面１５のバリア層１６の頂部上の層としてめっきベース２７が形成されている。めっきベース２７の目的は、後述の電気めっきの効率を高めることである。故に、めっきベースはバリア層１６の開口２３、２４及び２５を介してコンタクト領域１９、２０及び２２に接触していることが重要である。特に好適な実施形態によれば、めっきベース２７は２段階で堆積される。先ず、ＴｉＮが堆積される。ＴｉＮは、バリア層１６の好適材料であるＮＯＮ、及びアノード層１２の好適材料であるＩＴＯに非常に良好に接合するという利点を有している。そして、良好な導電性と後述される電気めっきプロセスのための良好な基礎とを提供するために、ＴｉＮ上に例えばＣｕ等の金属が堆積される。堆積されたＴｉＮ及びＣｕは一緒になってめっきベース２７を形成する。めっきベース２７の厚さは典型的に５０−８００ｎｍの範囲内である。
【００３１】
図６は第４段階を例示しており、めっきベース２７上にレジスト層２８が設けられている。レジスト層２８は、コンタクト領域１９、２０である第１の組のコンタクト領域に位置整合された穴２９及び３０によって表された第１の組の穴と、コンタクト領域２２である第２の組のコンタクト領域に位置整合された穴３２によって表された第２の組の穴とをもたらすようにパターニングされている。レジスト層２８のパターニングは、例えばフォトリソグラフィ等のそれ自体が既知の技術によって為されることができる。手短に言えば、フォトリソグラフィは、液体ポリマーを塗布すること、マスクを使用して照射することによりパターン内の残されるべき部分のみを硬化させること、及び硬化されていないポリマーを洗い落として所望の位置に穴を得ることを含んでいる。
【００３２】
図７は第５段階を例示しており、第１及び第２の金属導体を形成するように金属が電気めっきされている。これは、めっきベース２７及び／又はアノード層１２、カソード層１３を、電気化学セルの陰極である第１の端子３３に接続することによって達成される。図７において、アノード層１２及びカソード層１３はめっきベース２７を介して第１の端子３３に接続されている。そして、バリア層１６を有する構造２、めっきベース２７、及びレジスト層２８は、例えばＣｕイオン等の好適な金属イオンと、陽極３５の形態の第２の端子とを含んだ電気めっきバス内へと降ろされ、図７に概略的に示されるように電気めっきプロセスにかけられる。電気めっきプロセス中、めっきベース２７の優れた導電性により、図７に示されているように、めっきベース２７から上方に第１及び第２の金属導体がかなり急速に成長し始める。図示されているように、レジスト層２８はコンタクト領域１９、２０、２２の真上以外での如何なる成長をも阻止する。第４段階において、レジスト層２８の塗布は、後述されるように第１の面１５及び第２の面１７の双方を通しての光の放出を可能にするために、金属導体５、８による第１の面１５の遮蔽を最小にするように設計されている。さらに、レジスト層２８は、第１の金属導体５と第２の金属導体８とが互いに分離されることを確実にしている。バリア層１６及びめっきベース２７は、主として水である電気めっきバス３４の液体と構造２との間の如何なる接触をも効果的に防止する。構造２自体は上述のように水の影響を非常に受けやすいので、バリア層１６及びめっきベース２７は電気めっきプロセスの使用を可能にするために必要である。電気めっきプロセスは、第１及び第２の金属導体５、８がそれらの所望の厚さになるまで行われる。
【００３３】
図８は第６段階を例示しており、レジスト層２８が除去されている。レジスト層２８の除去は、例えば好適な溶剤によってレジスト層を分解すること等、既知の如何なる方法によって為されてもよい。図８にて見て取れるように、レジスト層２８が除去されると、めっきベース２７が露出される。
【００３４】
図９は最終段階でもある第７段階を例示しており、第１及び第２の金属導体５、８で覆われていないめっきベース２７の部分がバリア層までエッチングされ、第１の金属導体５が第２の金属導体８に回路短絡することが回避されている。このエッチングは、バリア層１６の恩恵により、それ自体が技術的に既知のウェットエッチングプロセスとしてもよい。金属導体５、８によって覆われているめっきベース２７の部分はエッチングされずに、上述のコンタクトピース２６を形成する。この段階で、第１の金属導体５及び第２の金属導体８は、図示されていない好適な電源に接続されることができ、発光デバイス１は使用準備が整った状態となる。必要に応じて、改善された保護を提供するため、図示されていない第２のガラス板が例えばそれを接着することによって第１の面１５、すなわち、金属導体５、８の頂部に取り付けられてもよい。例えばプラスチックフォイル、金属及び金属箔などのその他の材料が保護のために用いられてもよい。電圧の印加により、図９の矢印によって指し示されているように、第１の面１５及び第２の面１７の双方を介して光が放出される。故に、発光デバイス１は双方向に光を放出することができ、透明であると認められ得る。
【００３５】
図１０は、発光デバイス１０１の形態の本発明の第２の実施形態を例示している。発光デバイス１０１は、ガラス板１１８上に堆積された上述の構造２と同様の発光構造１０２を有している。構造１０２はバリア層１１６によって密閉されるように覆われている。発光デバイス１０１と発光デバイス１との主な相違点は、発光デバイス１０１は透明ではなく、その第２の面１１７を介してのみ光を放出するように適応されている点である。第１の面１１５を介しての発光は意図されていないため、幅の広い第１の金属導体１０５及び幅の広い第２の金属導体１０８がバリア層１１６上に電気めっきされてもよい。図１０に示されているように、第１の金属導体１０５と第２の金属導体１０８との間にはそれらを互いに分離するための小さい隙間１２１のみが存在している。発光デバイス１０１の利点は、金属導体１０５、１０８の幅が非常に広いので、十分な導電率をもたらすのに中程度の厚さｔで十分であることである。更なる利点は、構造１０２を密閉するように覆い、それを酸素および水蒸気から遮蔽することにおいて、第１の面１１５のほぼ全面を覆う金属導体１０５、１０８がバリア層１１６を補助することである。この遮蔽は、例えば、アノード層に関連するコンタクト領域である第１の組のコンタクト領域に隣接する領域といった、有機層がカソード層によって覆われていない領域で特に重要である。
【００３６】
認識されるように、添付の特許請求の範囲内で上述の実施形態には数多くの変形が可能である。
【００３７】
以上では、本発明はＯＬＥＤの形態をした有機ダイオードを参照して説明されてきた。認識されるように、本発明はその他の種類の有機ダイオードにも適用可能である。そのような一例は、光を吸収したときに電流を供給するように適応された有機層又は有機層群のスタックが２つの電極間に堆積されたフォトダイオードである。このようなフォトダイオードはフォトセル、そして特には大面積の太陽電池として使用され得る。フォトダイオードの基本設計および製造方法に関しては、ＯＬＥＤに関して上述されたものと同様である。
【００３８】
電気めっきプロセスに先立ってバリア層１６の頂部にめっきベース２７が堆積されると上述したが、認識されるように、金属導体５、８の電気めっきはめっきベース２７なしで為されてもよい。しかしながら、その場合、アノード層及びカソード層の高い抵抗率のために電気めっきプロセスは非常に遅くなる。
【００３９】
めっきベースは好ましくは、電気めっき工程の前に構造化される。めっきベースの構造化は、例えば、めっきベースのシャドーマスク堆積によって、あるいはリソグラフィ／印刷によるマスキングとその後のエッチング及びエッチング保護物の除去によってなど、幾つかの方法で行われ得る。めっきベースを構造化する更なる他の一手法は、レジストが所望の構造に堆積され硬化される、いわゆるリフトオフ又は同様のそれ自体が既知の手法を用いるものである。そのとき、めっきベースは構造化されたレジストの上に堆積される。めっきベースが例えばすぐ上で述べられた方法の何れかに従って構造化されることは、レジストの頂部に配置されためっきベースの部分は電気的な接続の欠如のために、電気めっき工程による導体の形成中にめっき金属で覆われないという利点を有する。故に、導体は所望の位置のみに形成されることになる。電気めっき工程後、レジストの頂部に位置するめっきベースの部分は電気めっきされた材料に対して選択的にエッチングされることができ、故に、金属導体は容易に所望の形状に形成される。従って、電気めっき工程に先立って構造化されためっきベースを形成するために為されるめっきベースの構築は、金属導体を所望の位置に電気めっきすることを容易にし、且つ電気めっき工程後の余分な部分のめっきベースの除去を容易にする。
【００４０】
また、金属導体５、８の位置を定め且つそれらを互いに分離するためにレジスト層２８がパターニングされると上述したが、認識されるように、レジスト層を用いずに、めっきベースの頂部に直接的に、あるいはめっきベースが存在しない場合にはバリア層の頂部に、例えば銅の層などの均一な金属層を電気めっきすることも可能である。更なる工程において、この均一な銅の層はエッチングされ、所望の形状及びパターンを有し、互いに分離された金属導体がもたらされる。しかしながら、レジスト層を用いる上述の方法が好ましい。何故なら、電気めっきされた金属から成る比較的厚い層のエッチングは、下に位置する構造の完全性に害を及ぼすことがあるからである。
【００４１】
図１及び２を参照して説明された実施形態においては、アノード及びカソードの双方が透明材料から形成されている。認識されるように、これに代わる実施形態においては、有機ダイオードデバイス全体の透明性が要求されない場合、アノードのみ、あるいはカソードのみが透明にされてもよい。
【００４２】
以上の説明によれば、アノード層１２はガラス板１８上に配置され、その上に有機層１４及びカソード層１３を有しているが、アノード層とカソード層とを逆の順序で形成することも可能である。すなわち、ガラス板上に先ずカソード層を堆積し、続いて有機層、そして最後にアノード層を堆積することも可能である。
【００４３】
上述の発光デバイス１、１０１の各々は、アノード層１２に接続された第１の金属導体５、１０５と、カソード層１３に接続された第２の金属導体８、１０８とを備えているが、認識されるように、アノード層又はカソード層の何れかに接続された唯一の金属導体を有する発光デバイスを設計することも可能である。一例は、透明ではない発光デバイスである。その場合、カソードは十分な導電性をもたらすように非常に厚く形成されてもよい。好ましくはＩＴＯから形成されるアノードは依然として薄くされ、故に、電圧降下を回避するために第１の金属導体を必要とする。
【００４４】
まとめると、有機ダイオードデバイス１は、アノード層１２、カソード層１３及び有機層１４を有する有機ダイオード構造２を含んでいる。アノード層１２及びカソード層１３の一方は、構造２の面１５の全域に分布された一組のコンタクト領域１９、２０を有している。バリア層１６は構造２を密閉するように覆っており、一組のコンタクト領域１９、２０に位置整合された一組の開口２３、２４を備えている。金属導体５はバリア層１６の上に電気めっきされており、一組の開口２３、２４を介して一組のコンタクト領域１９、２０に接触している。このデバイスを形成する方法は、構造２を形成する工程、一組の開口２３、２４を有するバリア層１６を形成する工程、及び金属導体５を形成するために、構造２を電気めっきプロセスにかける工程を有する。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に従った有機ダイオードデバイスを示す上面図である。
【図２】図１のII−II断面で見た本発明に従った有機ダイオードデバイスを概略的に示す断面図である。
【図３】本発明に従った方法の第１段階を概略的に例示する断面図である。
【図４】本発明に従った方法の第２段階を概略的に例示する断面図である。
【図５】本発明に従った方法の第３段階を概略的に例示する断面図である。
【図６】本発明に従った方法の第４段階を概略的に例示する断面図である。
【図７】本発明に従った方法の第５段階を概略的に例示する断面図である。
【図８】本発明に従った方法の第６段階を概略的に例示する断面図である。
【図９】本発明に従った方法の第７段階を概略的に例示する断面図である。
【図１０】本発明の代替的な一実施形態に従った有機ダイオードデバイスを概略的に例示する断面図である。
【国際調査報告】
2009511940.tif 000013
2009511940.tif 000014