(57)【要約】  マルチカラーを発光することができるＯＬＥＤデバイスが記載されている。本発明の実施態様の場合には、多重基板は相互に積層されていて、その際、異なる支持体が所定の色の光を発光する。本発明の他の実施態様の場合には、これらの基板はスペーサー粒子によって隔てられていて、重ねられる基板が活性成分と接触するのを防止する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基板が積層構造の形で垂直方向に組み立てられていて、
それぞれの基板は観察面に向かって積層構造を通過して所定の波長の光を放射する活性成分を有し、
異なる基板の前記の活性成分は、異なる基板の活性成分から放射された光に対して垂直方向に重ならない光路を形成するように、重ならないパターンで配置されていることよりなる、デバイス。
【請求項２】
基板が０．５ｍｍよりも薄い厚さを有する、請求項１記載のデバイス。
【請求項３】
基板材料がガラス又はプラスチックを有する、請求項１記載のデバイス。
【請求項４】
最も短波長の光が観察面に対して最も近くで発光するように、前記の複数の基板は順番に組み立てられる、請求項１記載のデバイス。
【請求項５】
活性成分が各基板の一方の面に配置されている、請求項４記載のデバイス。
【請求項６】
各基板の表面が打ち抜き加工及びジグザグ型に加工され、異なる基板の活性成分の発光レベルが同じ高さにされている、請求項５記載のデバイス。
【請求項７】
活性成分が各基板の一方の面に配置されている、請求項１記載のデバイス。
【請求項８】
活性成分は、第１の導電層と第２の導電層との間に挟まれた１つ以上の有機層を有するＯＬＥＤデバイスが形成される、請求項７記載のデバイス。
【請求項９】
前記の複数の基板上の有機層は重ならないパターンを有する、請求項８記載のデバイス。
【請求項１０】
有機層のパターンはストリップを有する、請求項９記載のデバイス。
【請求項１１】
第１の導電層と第２の導電層のそれぞれの厚さは、約０．０２〜１μｍである、請求項８記載のデバイス。
【請求項１２】
第１の導電層は不透明な材料を有する、請求項８記載のデバイス。
【請求項１３】
第１の導電層は金属材料を有する、請求項１２記載のデバイス。
【請求項１４】
前記の複数の基板上の第１の導電層は重ならないパターンを有する、請求項１２記載のデバイス。
【請求項１５】
第１の導電層のパターンはストリップを有する、請求項１４記載のデバイス。
【請求項１６】
前記の複数の基板上の有機層は重ならないパターンを有する、請求項１４記載のデバイス。
【請求項１７】
有機層のパターンはストリップを有する、請求項１６記載のデバイス。
【請求項１８】
活性成分が各基板の第１の面及び第２の面に配置されている、請求項１記載のデバイス。
【請求項１９】
活性成分は、第１の導電層と第２の導電層との間に挟まれた１つ以上の有機層を有するＯＬＥＤデバイスが形成される、請求項１８記載のデバイス。
【請求項２０】
前記の複数の基板上の有機層は重ならないパターンを有する、請求項１９記載のデバイス。
【請求項２１】
第１の導電層は不透明な材料を有する、請求項１９記載のデバイス。
【請求項２２】
前記の複数の基板上の第１の導電層は重ならないパターンを有する、請求項２１記載のデバイス。
【請求項２３】
前記の複数の基板上の有機層は重ならないパターンを有する、請求項２２記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の技術分野
本発明は有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）デバイスに関する。特に、本発明はマルチカラー及びフルカラーＯＬＥＤデバイスに関する。
【０００２】
発明の背景技術
図１は、従来の単色型ＯＬＥＤデバイス１００を示す。このＯＬＥＤデバイスは、導電性のカソード層１０２とアノード層１０６との間に１以上の有機機能層１０４を有する機能積層体を有する。この機能積層体は透明な基板１０８上に形成される。この導電層は、基板上に１つ以上のセル又はピクセルの形にパターニングすることができる。運転時には、機能層内での再結合のために電荷キャリアがカソード又はアノードを通して注入される。この電荷キャリアの再結合により機能層は可視光を発光する。
【０００３】
ＯＬＥＤデバイスの基本的な利点は、低い駆動電圧、低い電力消費、広い視野角、高いコントラスト、速い応答、頑丈なデザイン及び低い製造コストの可能性である。これらのＯＬＥＤデバイスの利点を全て利用しかつカラーフラットパネルディスプレーへの見込みのある適用性のために、マルチカラー及びフルカラーバージョンを製造することができる。
【０００４】
カラーディスプレーを製造するために多くの方法がある：広帯域（例えば白色）発光体及びカラーフィルタ、短波長（例えば青色）発光体及び緑色及び赤色発光体用のダウンコンバータ、同じ基板上で異なる色を発光する有機材料、及びスペクトルフィルタリングのためのマイクロキャビティ構造、色素材料のマスクした拡散又は色素の選択的レーザー漂白。
【０００５】
これらの方法の全ては、材料の非有効性、電力効率が悪い、画像のゆがみ、高価でかつ非効率な製造、性能の低下及び他の理由に関する欠点を有する。例えば、有効でかつ安定な広帯域発光体はほとんど利用できない。色温度変換材料の利用は、画像のゆがみ及びあまり鮮明でないディスプレーを生じさせる。異なる発光有機材料を用いて単一の基板表面上に製造したピクセルは、通常ではデバイスの性能及び空間的解像度が失われる。インクジェット印刷は一つの解決手段ではあるが、実際には低い解像度及び低い製造処理量が生じる一連のプロセスである。
【０００６】
他の解決手段は、異なる発光ヘテロ構造デバイスの層を単一基板表面上に積層させることである。垂直方向に積層した構造を使用したマルチカラーＯＬＥＤデバイスのの公知の例は、米国特許第20010000005号明細書（発明者Forrest et al）に開示されている。この主な欠点は、積層した構造のために使用する材料が低い光吸収で主に透明でなければならないことである、それというのもそれぞれのデバイスからの光線は、デバイス構造に関して多くの拘束があるため他の光線と完全に調和されるためである。
【０００７】
前記の検討から明らかなように、マルチカラー及びフルカラーＯＬＥＤデバイスの有効な製造のために計画された改良された製造方法を提供することが望ましい。
【０００８】
発明の概要
本発明は一般にＯＬＥＤデバイスに関する。特に、本発明は、多重基板を有するカラーＯＬＥＤデバイスに関する。
【０００９】
本発明の場合には、活性成分を有する多重基板が相互に積層され、それぞれの基板の活性成分は所定の波長又は所定の色の光を発光し、異なる基板の活性成分から放射された光に対して重ならない光路を生じるように、異なる基板の活性成分は重ならないパターンの形で配置される。
【００１０】
他の実施態様の場合には、活性成分を有する２つの基板の間に、活性成分を有していない基板を用意することができる。この活性成分はそれぞれの基板の一方の表面又は両方の表面に配置されている。本発明の実施態様の場合には、同じ高さのレベルで発光するように、これらの基板の表面が打ち抜き成形及びジグザグ型に成形されている。本発明の実施態様の場合には、重ねられる基板が活性成分と接触するのを防止するために、これらの基板はスペーサー粒子によって隔てられている。
【００１１】
本発明は固有の問題、例えば有効性の損失、画像のゆがみ、材料の非有効性、高価でかつ非高率な製造及び他の技術との関連での性能の低下を解消する。
【００１２】
図面の簡単な説明
図１は、従来の単色型ＯＬＥＤデバイスを表す；
図２は、本発明の実施態様による二基板型ＯＬＥＤデバイスを表す；
図３〜６は、本発明の他の実施態様による多様な他の多重基板型ＯＬＥＤデバイスを表す；及び
図７は、本発明の他の実施態様による両面型ＯＬＥＤデバイスを表す。
【００１３】
発明の有利な実施態様
図１は、従来の単色型ＯＬＥＤデバイスを示し、前記されている。単色型デバイスの基本的な製造方法は、前記されているようにマルチカラーＯＬＥＤを製造するために本発明において使用される。
【００１４】
図２は、本発明の実施態様による二基板型ＯＬＥＤデバイスを表す；このＯＬＥＤデバイスは多重基板を有し、その基板の上に活性層はそのデバイス領域中に作成される。上方の基板２０２上の活性成分は、２つの導電層２１０と２１４との間に挟まれた１つ又は複数の有機層２０６を有する。同様に、下方の基板２０４上のＯＬＥＤ活性成分は、２つの導電層２１２と２１６との間に挟まれた１つ又は複数の有機層２０８を有する。一つの実施態様において、この導電層はそれぞれ第１及び第２の方向に向かうストリップとして形成される。一般に、この第１及び第２の方向は相互に直交している。このＯＬＥＤピクセルは、基板のデバイス領域中に作成される。
【００１５】
基板２０２及び２０４は、一つの実施態様の場合に、透明な材料、例えばプラスチック又はガラスを有する。ＯＬＥＤセルを十分に支持できる他の材料も、基板の作成のために使用できる。一つの実施態様の場合には、この基板は、フレキシブルなデバイスを作成するために、フレキシブルな材料、例えばプラスチックフィルムを有する。多様な市販のプラスチックフィルムを、基板として提供するために使用することができる。このようなフィルムは、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（エチレンナフタレン）（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）である。他の材料、例えばポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ（塩化ビニル）（ＰＶＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）及びポリ（メチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を、基板の作成のために使用することもできる。
【００１６】
この薄い基板の厚さは、一般的に、約０．５ｍｍより薄く、有利に０．０１〜０．２ｍｍである。薄い又は極薄の基板を使用することは、異なる高さで発光する光により生じる視差を低減するか又は最小化する。いくつかの場合には、この薄い基板は、機械的に不安定で、加工の問題が生じることがある。製造プロセスの間にこの基板を安定化するために、一時的な支持層（図示されていない）を使用することもできる。この一時的な支持層は、例えば基板の背面に提供することができる。一つの実施態様の場合に、この一時的な支持層は、基板と接着させるための接着剤で被覆されたポリマーフィルムを有する。加工の後に、この一時的な層は、デバイスパッケージをデバイスの機械的安定化のために使用するために取り外される。
【００１７】
一つの実施態様の場合には、導電層２１４及び２１６は透明な導電性材料、例えばインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）を有する。酸化亜鉛及び酸化亜鉛インジウムを含めた他のタイプの透明な導電層も有用である。他の場合には、２つの導電層の一方だけが透明である。この透明な導電層は、活性成分からの光が観察されるように、観察面に隣接して配置される。例えば、この透明な層は、基板を通した光が観察される基板に隣接して配置される。他の場合には、上方の電極が透明電極である。多様な技術、例えば化学蒸着（ＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）及びプラズマ支援ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）を、導電層の作成のために使用することができる。この導電層は、電気的必要性を満たすと同時に、光吸収を低減し及び後の皮膜形成に不利な影響を抑制するために薄いのが好ましい。この導電層は一般に約０．０２〜１μｍの厚さである。
【００１８】
この導電層２１４及び２１６は、所望のようにこの層の一部を選択的に除去することでパターニングされている。このパターニングされた導電層はＯＬＥＤセルの第１の電極を提供する。一つの実施態様の場合には、この導電層は、例えば画素作成されたＯＬＥＤデバイスのアノードとして提供されるストリップを作成するためにパターニングされる。通常の技術、例えばフォトリソグラフィー及びエッチングは、導電層をパターニングするために使用することができる。スタンプを用いるパターニング技術も有用である。このような技術は、名称「デバイス層の機械的パターニング（Mechanical Patterning of a Device Layer）」の国際公開特許明細書（PCT Application No. PCT/SG99/00074, Attorney docket number 99E 8062）に記載されていて、この明細書は本発明に全ての目的のために引用されて組み込まれる。
【００１９】
活性成分２０６及び２０８は、基板上に作成された１つ以上の有機機能層を有する。この機能層は、異なる色を発光することができるように選択された有機化合物から製造される。この有機化合物は、例えば高分子の又は低分子量の材料、例えばＡｌｑ３を有する。一つの実施態様の場合には、この有機化合物は、オレンジ色の光を発光するＭＥＨ−ＰＰＶ（＝メトキシ−エチルヘキシルオキシ−ＰＰＶ）を含む。一つの実施態様の場合には、この有機化合物は、赤色に発光するＣＮ−ＰＰＶ（＝シアノ置換ＰＰＶ）又は青色に発光する９，９−ジメチル置換ポリフルオレンＰＰＰ（＝ポリ−ｐ−フェニレン）ポリマーを含む。機能性有機層の他のタイプも有用である。この有機機能層は慣用の技術により、例えば湿式プロセス、例えばスピンコーティング又は真空昇華（Ａｌｑ３有機層のために）により作成することができるこの有機層の厚さは一般に約２〜２００ｎｍである。
【００２０】
導電層２１０及び２１２を基板上に堆積させ、他の層をカバーするようにその上に作成する。この導電層は、例えば金属材料、例えばＣａ、Ｍｇ、Ｂａ、Ａｇ又はこれらの混合物又は合金を有する。他の導電性材料、特に低い仕事関数を有するようなものが、さらに第２の導電層の作成のために使用できる。この導電層は、電気的必要性を満たすと同時に、光吸収を低減し及び後の皮膜形成に不利な影響を抑制するために薄いのが好ましい。この導電層は一般に約０．０２〜１μｍの厚さである。
【００２１】
一つの実施態様の場合には、この導電層２１０及び２１２は、例えば画素作成されたＯＬＥＤデバイスのカソードとして提供されるストリップを作成するためにパターニングされる。他のパターンを有する電極の作成も有用である。また、導電層はカソードストリップ及びボンディングパットコネクタを形成するために選択的に堆積させることができる。導電層の選択的堆積は、例えばマスク層を用いて達成することができる。このカソードストリップは、一般にアノードストリップと直交している。アノードストリップに対して斜め方向にストリップを作成することも有用である。トップ電極ストリップとボトム電極ストリップとの交差点が、各基板上に有機ＬＥＤピクセルを形成する。
【００２２】
この基板及びアノード層は、多重基板に使用するために十分に透明である。しかしながら、このカソード材料は一般に不透明であり、基板を通過する光を放射させるために適当なパターンが必要である。この実施態様の場合では、第１の基板上のカソードストリップが、第２の基板上のカソードストリップと重ならない領域内に配置されていて、重ねられた基板から放射される光に対して透明な光路を達成することが、図２に示されている。また、透明なカソードの使用も有用である。
【００２３】
例示的な目的のために、２枚の基板層を備えた２種の色のＯＬＥＤドライブが図２に示されている。上側の基板上の活性成分は、下側の基板上の活性成分からの波長の又は色の光とは異なる光を放射する。本発明の他の実施態様の場合には、Ｎ個の個々の基板が、Ｎ色のカラーディスプレー４００の作成のために垂直方向に積層されている（その際Ｎは１、２、３…Ｎの整数である）ことが図３に示されている。例えば、フルカラーディスプレーは三原色のレッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）及びブルー（Ｂ）で作成することができる。一つの実施態様の場合に、光の放射に対して透明な光路が達成されるように、異なる層上のカソードストリップは重ならない領域に配置されている。
【００２４】
有機材料により示される光吸収の量は、材料により放射された光の波長に依存する。一般に、放射される光の波長が短ければ、短い波長領域での光の吸収は高くなる。図３に示されているように、この基板は積層され、最も短い波長の光を放射する材料は観察表面に対して最も近くにある。例えば、カラー１、２及び３はそれぞれブルー、グリーン及びレッドである。
【００２５】
また、この有機層は、上側の層から放射される全ての色に対して透明な光路が達成されるように選択的にパターニングすることができる。一つの実施態様の場合、図４には、下側の基板４０２上の有機機能層４０１が、上側の基板４０６上の有機層４０４から放射されるカラー２の光に対して妨げのない光路を達成するようにパターニングされていることが示されている。この有機層をパターニングする方法は、レーザーアブレーション及び選択的堆積を含む。
【００２６】
図５は、本発明の他の実施態様を示す。スペーサー粒子５１６が、上側の基板５０２と下側の基板５０４との間にランダムに配置され、重ねられた上側の基板と、下側の基板５０４上のＯＬＥＤセル５０８とが接触するのを防ぐ。一つの実施態様の場合には、このスペーサー粒子は球状である。他の幾何学形状、例えば立方体、角柱、ピラミッド型、又は他の規則的形状又は不規則な形状を有するスペーサー粒子も有用である。スペーサー粒子の平均粒径は、上側の基板と下側の基板との間のキャビティの所望な高さを維持するのに十分であり、この高さは例えば約２〜５０μｍである。スペーサー粒子のサイズ分布及び形状分布は、上側の基板とＯＬＥＤセルとの間の適当な分離を保証し、かつ光を放射するレベルが異なることにより引き起こされる視差効果を最少にするために、十分に狭いのが好ましい。活性ＯＬＥＤセルを他の基板から隔てるためにスペーサー粒子を使用することは、名称「有機ＬＥＤデバイスのカプセル化（Encapsulation of Organic LED Devices）」の国際公開特許明細書（PCT Application No. PCT/SG99/00143, Attorney Docket No. 99E2809SG）に記載されていて、この明細書は本発明に全ての目的で引用されて組み込まれる。
【００２７】
本発明の他の実施態様は、図６に示されていて、この場合に、異なる発光レベルにより引き起こされる視差の問題を最少にするか又は解消する目的で、発光レベル６０２と６０４とを同じ高さにするために基板表面は打ち抜き成形及びジグザグ型に成形されている。有利な実施態様の場合には、この基板はプラスチック材料（例えばポリマーシート）を有し、これは容易にエンボス加工及び打ち抜き加工される。基板６０６と６０８とのジグザグの表面は、基板機械加工、エンボス技術及び異なる厚さを有する基板層の選択的堆積を含めた多様な慣用の技術により達成できる。
【００２８】
また、異なる発光有機材料が、図７に示すように基板の両面に配置されていてもよい。有利な実施態様の場合には、この両面基板ＯＬＥＤデバイス７００は、基板７０４の下側表面上のデバイス層の背面構造により作成されていて、この場合、不透明な導電性カソード層７０６は活性機能層７０８及びアノード層７１０の作成の前に作成される。基板の上側の基板上に、導電性アノード層７１２が最初に堆積され、引き続き有機機能層７１４及び導電性カソード層７１６が作成される。表面の両面から発光する光は、色、効率及び形状において異なっている。
【００２９】
本発明の前記の実施態様は、多くの利点を有する。例えば、この多重基板又は多重表面を有するＯＬＥＤデバイスは、標準の単色型ＯＬＥＤデバイスに著しく類似しているため、標準のＯＬＥＤデバイスデバイスの製造のために開発された公知の最適化された方法を使用することができる。各色の発光強度は、電気信号によって個々に制御することができる。異なる特性、例えば効率、安定性及び価格を示す異なる活性材料は、それぞれの活性成分により提供される特別な利点を利用するために単一ＯＬＥＤデバイス中に組み合わせることができる。多重基板又は基板の表面から発光する光は、色、効率及び形状において異なっている。
【００３０】
各カラーピクセルの性能は、単純な単色型ディスプレーデバイスにより達成される値と比較可能である。更に、単一基板表面上で異なる有機材料の組み合わせ及びパターニングが困難であるという問題も解消することができ、より高いスループットのために低コストでかつより有効な製造が可能である。
【００３１】
本発明は特に多様な実施態様を示しかつ記載しているが、改良及び変更を本願発明の精神及び範囲から逸脱することなしに行うことができることは当業者には理解できる。この本発明の範囲は、従って、上記の記載に関するものではなく、本発明の請求項単独又はそれと完全に等価なものに関して決定される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】従来の単色型ＯＬＥＤデバイス
【図２】本発明の実施態様による二基板型ＯＬＥＤデバイス
【図３】本発明の他の実施態様による多様な他の多重基板型ＯＬＥＤデバイス
【図４】本発明の他の実施態様による多様な他の多重基板型ＯＬＥＤデバイス
【図５】本発明の他の実施態様による多様な他の多重基板型ＯＬＥＤデバイス
【図６】本発明の他の実施態様による多様な他の多重基板型ＯＬＥＤデバイス
【図７】本発明の他の実施態様による両面型ＯＬＥＤデバイス
【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】
2005515600.tif 000009
【国際調査報告】
2005515600.tif 000010
2005515600.tif 000011