(57)【要約】本発明は、インクジェット印刷のような液滴蒸着技術によって、分子電子装置、特に、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）のような有機電子装置を作成する方法に関する。本発明は、また、そのような方法によって作成された分子電子装置基板にも関係する。本発明の方法は、分子材料を蒸着するためのウェルを規定する複数のバンクを有する基板を形成し、及び  前記装置を形成するために、液滴蒸着技術を用いて、前記ウェル内に溶媒に溶解した分子電子材料を含む組成物を蒸着する工程を含み、ここで、前記バンクは前記ウェルの端部を形成する面（バンク面）を有し、前記バンク面の前記ウェルの底面に対する角度は前記組成物の前記バンク面に角度より大きく、ここで、前記ウェルの前記底面上の前記バンクの高さは２μｍ以下、好ましくは、１．５μｍ以下である分子電子装置を作成する方法を提供する。【選択図】図６ａ
2007526599.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
次の工程を含む分子電子装置を作成する方法であって、
分子材料を蒸着するためのウェルを規定する複数のバンクを有する基板を形成し、及び
前記装置を形成するために、液滴蒸着技術を用いて、前記ウェル内に溶媒に溶解した分子電子材料を含む組成物を蒸着する工程を含み、
ここで、前記バンクは前記ウェルの端部を形成する面（バンク面）を有し、前記バンク面の前記ウェルの底面に対する角度は前記組成物の前記バンク面に対する角度より大きく、
ここで、前記ウェルの前記底面上の前記バンクの高さは２μｍ以下、好ましくは、１．５μｍ以下である分子電子装置を作成する方法。
【請求項２】
前記ウェルの前記底面上の前記バンクの高さは１μｍ以下である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
次の工程を含む分子電子装置を作成する方法であって、
分子材料を蒸着するためのウェルを規定する複数のバンクを有する基板を形成し、及び
前記装置を形成するために、液滴蒸着技術を用いて、前記ウェル内に溶媒に溶解した分子電子材料を含む組成物を蒸着する工程を含み、
ここで、前記バンクは前記ウェルの端部を形成する面（バンク面）を有し、前記バンク面のウェルの底面に対する角度は前記組成物の前記バンク面に対する角度より大きく、
ここで、前記方法は、さらに、前記溶解した材料が表面濡れによって前記バンク面に沿って下降する傾向を考慮して前記ウェル内に蒸着する液滴の数を決める工程を含む分子電子装置を作成する方法。
【請求項４】
蒸着に際して、溶解した分子電子材料の液滴の少なくとも１つが前記バンク面に接するまで広がるように蒸着することをさらに含む請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ウェルの前記底面上の前記バンクの高さは２μｍ以下、好ましくは、１．５μｍ以下である請求項３又は４に記載の方法。
【請求項６】
フォトレジストから前記バンクをリゾグラフィーにより形成することをさらに含む請求項１ないし５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
次の工程を含む分子電子装置を作成する方法であって、
分子材料を蒸着するためのウェルを規定する複数のバンクを有する基板を形成し、及び
前記装置を形成するために、液滴蒸着技術を用いて、前記ウェル内に溶媒に溶解した分子電子材料を含む組成物を蒸着する工程を含み、
ここで、前記バンクは前記ウェルの端部を形成する面（バンク面）を有し、前記バンク面の前記ウェルの底面に対する角度は前記組成物の前記バンク面に対する角度より大きく、
ここで、前記方法はフォトレジストから前記バンクをリゾグラフィーにより形成することをさらに含む分子電子装置を作成する方法。
【請求項８】
前記フォトレジストはネガ型フォトレジストの一層を含む請求項６又は７に記載の方法。
【請求項９】
前記バンク面は少なくとも４０度である請求項１ないし８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記バンク面が切り落とされている請求項１ないし９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記蒸着は、蒸着に際して、前記基板の側面において前記ウェルに不完全に液滴を満たす液滴の蒸着を含む請求項１ないし１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
分子電子装置のための基板であって、分子材料を蒸着するためのウェルを規定する複数のバンクを有し、前記バンクは前記ウェルの端部を形成する面（バンク面）を有し、前記バンク面の前記ウェルの底面に対する角度は前記組成物の前記バンク面に対する角度より大きく、前記バンクはフォトレジストからリゾグラフィーにより形成される分子電子装置のための基板。
【請求項１３】
前記ウェルの前記底面上の前記バンクの高さは２μｍ以下、好ましくは、１．５μｍ以下である請求項１４に記載の基板。
【請求項１４】
分子電子装置のための基板であって、分子材料を蒸着するためのウェルを規定する複数のバンクを有し、前記バンクは前記ウェルの端部を形成する面（バンク面）を有し、前記バンク面の前記ウェルの底面に対する角度は３０度より大きく、前記ウェルの前記底面上の前記バンクの高さは２μｍ以下、好ましくは、１．５μｍ以下である基板。
【請求項１５】
前記バンクはフォトレジストからリソグラフィーにより形成される請求項１４に記載の基板。
【請求項１６】
前記フォトレジストは完全にネガ型フォトレジストの単一層を含む請求項１２、１３又は１５に記載の基板。
【請求項１７】
前記バンク面の角度は４０度より大きい請求項１２ないし１６のいずれかに記載の基板。
【請求項１８】
前記バンク面の角度が切り落とされている請求項１２ないし１６のいずれかに記載の基板。
【請求項１９】
請求項１２ないし１８のいずれかに記載の基板を含む分子電子装置。
【請求項２０】
前記分子電子装置は有機発光ダイオード装置を含む請求項１ないし１９のいずれかに記載の基板、方法又は装置。
【請求項２１】
次の工程を含む分子電子装置を作成する方法であって、
分子材料を蒸着するためのウェルを規定する複数のバンクを有する基板を形成し、及び
前記装置を形成するために、液滴蒸着技術を用いて、前記ウェル内に溶媒に溶解した分子電子材料を含む組成物を蒸着する工程を含み、
ここで、前記バンクは前記ウェルの端部を形成する面（バンク面）を有し、前記バンク面の前記ウェルの底面に対する角度は前記組成物の前記バンク面に対する角度より大きく、及び
ここで、前記方法は、溶解した分子電子材料の液滴が不完全にウェルの底面を覆い、毛細管現象によって前記ウェルの前記底面を広がり覆うように、前記液滴を蒸着することをさらに含む分子電子装置を作成する方法。
【請求項２２】
次の工程を含む分子電子装置を作成する方法であって、
分子材料を蒸着するためのウェルを規定する複数のバンクを有する基板を形成し、及び
前記装置を形成するために、液滴蒸着技術を用いて、前記ウェル内に溶媒に溶解した分子電子材料を含む組成物を蒸着する工程を含み、
ここで、前記バンクは前記ウェルの端部を形成する面（バンク面）を有し、前記バンク面の前記ウェルの底面に対する角度は前記組成物の前記バンク面に対する角度より大きく、及び
ここで、前記バンクの角度及び前記ウェルの底面に対する前記ウェルの周辺の割合は、前記ウェルの端部の上又は隣接する蒸着液滴が前記ウェルに沿った灯心現象によって広がるように選択される分子電子装置を作成する方法。
【請求項２３】
前記ウェルのコーナーへの蒸着は灯心現象によって生じる請求項２２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、分子電子装置、特に、インクジェット印刷のような液滴蒸着技術による有機発光ダイオード（ＯＬＥＤｓ）のような有機電子装置の形成方法に関する。本発明は、また、前記方法によって及び又は使用して形成される分子装置基板にも関する。
【背景技術】
【０００２】
有機発光ダイオード（ＯＬＥＤｓ）は電気光学ディスプレイとして特に有用である。これらは、明るく、カラフルで、迅速に立ち上がり、広い視角を提供し、多くの種類の基板上で容易に安価に形成することができる。有機（ここでは、有機金属化合物を含む）ＬＥＤｓは、使用される材料に応じて、複数のカラーの範囲において（又はマルチカラーディスプレイにおいて）ポリマー又は低分子を使用して、形成することができる。典型的なＯＬＥＤ装置は有機材料の２層を含み、そのうち１つは発光分子量材料であり、他の１つがトリチオフェン誘導体又はポリアニリン誘導体のような正孔輸送材料である。
【０００３】
有機ＬＥＤｓは、単一又はマルチカラー画素化でディスプレイを形成する画素のマトリックス上の基板に蒸着される。マルチカラーディスプレイは赤、緑及び青色発光画素を使用して構築される。いわゆるアクティブマトリックス型ディスプレイは、各画素と関連するメモリー素子、通常は蓄積容量及びトランジスターを有し、他方、パッシブマトリックス型ディスプレイはそのようなメモリー素子を有さず、その代わり、安定した画像の印象を与えるために繰返しスキャンされる。
【０００４】
図１は、ＯＬＥＤ装置１００の例を横切る垂直断面図を示す。アクティブマトリックス型ディスプレイにおいては、画素の面積の一部は関連の駆動回路によって占められている（図１には示されない）。この装置の構造は例示のため簡略化されている。
【０００５】
ＯＬＥＤ１００は、基板１０２、通常、０．７ｍｍ又は１．１ｍｍのガラス、選択的には透明プラスチックを含み、その上にアノード層１０６が蒸着される。アノード層は通常約１５０ｎｍの厚さのＩＴＯ（インジウム錫酸化物）を含み、その上に金属接続層、通常５００ｎｍのアルミニウムが供給され、しばしばアノード金属と呼ばれる。ＩＴＯが被覆されたガラス基板及びコンタクト金属は、米国のコーニング社から購入することができる。コンタクト金属（及び選択的にＩＴＯ）は、ディスプレイを不透明にしないように、従来のリソグラフィー及びエッチングエッチングプロセスによって、要望に応じてパターン化される。
【０００６】
実質的に透明な正孔輸送層１０８ａはアノード金属上に供給され、続いて電子発光層１０８ｂが供給される。バンク１１２は、例えば、ポジ型又はネガ型フォトレジスト材料から基板上に形成され、有機層が、例えば液滴蒸着又はインクジェット印刷技術によってその内側に選択的に蒸着されるウェル（井戸）を規定する。
【０００７】
次いで、カソード層１１０が真空蒸着によって導入される。カソード層はカルシウム又はバリウムのような低仕事関数金属及びアルミニウムのキャップ層を含み、及び電子エネルギーレベルの適合を改良するためにフッ化リチウム層のような電子発光層に直接隣接する追加層を選択的に含む。カソードラインの相互の電気的な離隔はカソード分離層（図３ｂの３０２部）の使用によって達成される。通常、１つの基板上に多くのディスプレイが形成され、製造工程の最後に基板が刻印され、酸化及び湿気の侵入を防止するために封止層が各ディスプレイに付着される前にディスプレイは分離される。
【０００８】
この通常のタイプの有機ＬＥＤは、変化する駆動電圧及び効率における波長の範囲を発光するために、ポリマー、デンドリマー及びいわゆる低分子を含む範囲の材料を使用して形成される。ポリマー系ＯＬＥＤ材料の例は、ＷＯ９０／１３１４８、ＷＯ９５／０６４００及びＷＯ９９／４８１６０に開示されている。デンドリマー系材料の例はＷＯ９９／２１９３５及びＷＯ０２／０６７３４３に開示されている。低分子ＯＬＥＤ材料の例はＵＳ４，５３９，５０７に開示されている。前記ポリマー、デンドリマー及び低分子は１重項放射線崩壊（蛍光）によって発光する。しかしながら、励起の７５％までは、通常非放射線崩壊する３重項励起である。３重項放射線崩壊による発光（燐光）は、例えば、"Very high-efficiency green organic light-emitting devices based on electrophosphorescence" M. A. Baido, S. Lamansky, P.E. Burrows, M.E. Thompson, and S. R. Forrest Applied Physics Letters, Vol. 75 (l) pp. 4-6, July 5, 1999に開示されている。ポリマー系ＯＬＥＤの場合、層１０８は正孔輸送層１０８ａ及び発光ポリマー（ＬＥＤ）電子発光層１０８ｂを含む。電子発光層は、例えば、約７０ｎｍ（乾燥）厚さのＰＰＶ（ポリ（ｐ−フェニレンビニレン））を含み、アノード層の正孔エネルギーレベルと電子発光層のそれの適合を助ける正孔輸送層は、例えば、約５０〜２００ｎｍ、好ましくは、約１５０ｎｍ（乾燥）の厚さのＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ポリスチレン−サルファネート−添加ポリエチレン−ジオキシチオフェン）を含む。
【０００９】
図２は、アクティブカラー層の１つの蒸着後の３色カラーアクティブマトリックス型画素化ＯＬＥＤディスプレイの一部の上面（すなわち、基板を貫通しないで）から見た図を示す。
【００１０】
図３ａは、インクジェット印刷パッシブマトリックス型ＯＬＥＤディスプレイの基板３００の上面から見た図を示す。図３ｂは線Ｙ−Ｙ’に沿った図を示す。
【００１１】
図３ａ及び３ｂを参照すると、隣接するカソードライン（領域３０４に蒸着される）を分離するための複数のカソード切り取り分離層３０２が供給される。複数のウェル３０８は各ウェル３０８の周囲に形成されるバンク３１０によって規定され、アノード層３０６をウェルの底に露出させる。バンクの端又は面は、図に示されるように基板表面に向けて狭くなるようにテーパーが形成されており、この角度は１０〜４０度の間である。バンクは、蒸着される有機材料によって濡れないように疎水性を提供し、ウェル内に蒸着される材料が含まれるように助ける。これは、ＥＰ０９８９７７８に開示されるようにポリイミドのようなバンク材料をＯ2／ＣＦ4プラズマで処理することにより達成される。あるいは、プラズマ処理工程はＷＯ０３／０８３９６０に開示されるようにフッ化ポリイミドのようなフッ化材料に使用により避けられる。
【００１２】
前述したように、バンク及び分離層の構造が、レジスト材料、例えば、ポジ型（又はネガ型）レジストを分離層に使用して形成される。これらレジストはポリイミドに基づいて基板上にスピンコートされるか、又はフッ素化又はフッ素化類似のフォトレジストが採用され得る。示された例においては、カソード分離層は約５μｍの高さ、約２０μｍの幅である。バンクは、通常、幅２０μｍ〜１００μｍの間であり、示された例においては（バンクが高さ１μｍを有するように）各端部において４μｍのテーパーを有する。図３ａの画素は、約３００μｍ四方であるが、下記のように、画素の大きさは目的とする用途に応じて大きく変わる。
【００１３】
インクジェット印刷を使用した有機発光ダイオード（ＯＬＥＤｓ）の材料の蒸着は次のものを含む多くの文献に記載されている。T. R. Hebner, C.C. Wu, D. Marcy, M. H. Lu and J. C. Sturm, "Ink-jet Printing of doped Polymers for Organic Light Emitting Devices", Applied Physics Letters, Vol. 72, No. 5, pp. 519-521, 1998; Y. Yang, "Review of Recent Progress on Polymer Electroluminescent Devices," SPIE Photonics West: Optoelectronics '98, Conf. 3279, San Jose, Jan., 1998; EP O 880 303; and "Ink-Jet Printing of Polymer Light-Emitting Devices", Paul van de Weijer, Ivo G. J. Camps, Ton J. M. van den Biggelaar, Jan-Eric J. M. Rubigh and Eliav I. Haskal, Organic Light-Emitting Materials and Devices V, Zakya H. Kafafi, Editor, Proceedings of SPIE Vol. 4464 (2002)。インクジェット技術は低分子材料及びポリマーＬＥＤ共材料の蒸着のために使用される。
【００１４】
一般的に、揮発性の溶媒が、０．５％〜４％に溶解した溶媒材料と共に分子電子材料を蒸着するために導入される。これは、乾燥するのに数秒から数分程度要し、最初の「インク」の容量と比較して相対的に薄い膜をもたらす。しばしば、好ましくは、乾燥が始まる前に複数の液滴が蒸着され、乾燥材料の十分な厚さを提供する。使用され得る溶媒は、シクロヘキシルベンゼン及びアルキレートベンゼン、特に、トルエン又はキシレンである。他の溶媒はＷＯ００／５９２６７、ＷＯ０１／１６２５１及びＷＯ０２／１８５１３に記載されている。これらの混合の溶媒も採用され得る、米国カリフォルニア州のＬｉｔｒｅｘ社製の機械のような正確なインクジェットプリンターが使用される。適切なプリンターヘッドは、米国のノースカロライナ州のXaar of Cambridge, UK and Spectra, Inc.より入手可能である。いくつかの有利な印刷手法は本発明の出願人の２００２年１１月２８日出願の英国特許出願０２２７７７８．８に記載されている。
【００１５】
インクジェット印刷は分子電子装置の材料の蒸着に多くの利点を有するが、技術に関連するいくつかの欠点も有する。前述したように、ウェルを規定するフォトレジストバンクは、今まで、浅い角度、通常１５度有していた。しかしながら、ウェルの内側に蒸着される溶解した分子電子材料は相対的に薄い端部を有する膜を形成することがわかった。図４ａ及び４ｂはこのプロセスを示す。
【００１６】
図４ａは溶解した材料４０２で満たされたウェルを貫通した簡略化された断面図を示し、図４ｂは固体薄膜４０４を形成するために材料が乾燥した後の同じウェルを示す。この例において、バンクの角度は約１５度であり、バンクの高さは約１．５μｍである。図からわかるように、ウェルは通常あふれるまで満たされる。溶液４０２は接触角Θcを有し、プラズマ処理されたバンク材料は通常３０度〜４０度、例えば３５度を有する。これは、溶解された材料４０２の表面が接触するバンク材料に対して有する角度であり、例えば、図４ａにおいては４０２ａである。溶媒が蒸発すると溶液の濃度は高くなり、溶液の表面は基板に向かってバンクのテーパー面を下降する。乾燥した端部のピンニングは、基板上の最初に付着した乾燥端部とバンクの根元（ウェルの底面）の間の点で生じる。これは、図４ｂに示されるように、乾燥材料４０４に薄膜は非常に薄く、例えば、バンクの面に出会う領域４０４aにおいては１０ｎｍ又はそれ以下である。実際に、乾燥は、コーヒーリング効果のような他の効果によって複雑化される。この影響によって、溶液の厚さは中心部より端部で薄くなるので、端部が乾燥すると溶解材料の濃度が増加する。端部は溶液の固定部となりやすいので、毛細管現象によって液滴の中心から端部に流れが向かう.この影響によって、溶解材料は均一に成るよりリング状に蒸着される傾向にある。表面を有する乾燥溶液の相互作用の力学は非常に複雑で完全な理論は発展が待たれるところである。
【００１７】
長く浅いテーパーの他の欠点は、インクジェット液滴はウェル内に正確に付着しないが、その代わり、バンクの傾斜の一部の付着物があるべき場所で乾燥し、最終ディスプレイにおいて不均一さをもたらす。
【００１８】
インクジェット蒸着の他の問題は、インクジェット液滴の大きさに比較して大きいウェルに満たすときに生じる。インクジェットプリントヘッドからの典型的な液滴は、空中で約３０μｍであり、それが着地して乾燥するときには約１００μｍに成長する。
【００１９】
液滴が着地するときにはそれは広がりウェルを満たすので、液滴と類似の大きさのウェル又は画素を満たすことはほとんど問題を生じない。これは、ＲＧＢ（赤緑青）ディスプレイに典型的に使用される長く薄い画素のタイプのためのウェル５００を示す図５ａに例示されている。図５ａの例においては、画素は幅５０μｍ、長さ１５０μｍを有し、幅２０μｍのバンクを有する（７０μｍの画素ピッチ、２１０μｍのフルカラーピッチを与える）。このようなウェルは、示されるように３つの５０μｍの液滴５０２ａ、ｂ、ｃで満たされる。図５ｂを参照すると、これは、カラーテレビのような用途により適切な、各方向約４倍の長さの画素幅を与え、約２００μｍの画素幅を与えるウェル５１０を示す。図からわかるように、多くの液滴５１２はそのような画素を満たすのに必要とされる。実際、これらは、画素のコーナーを適切に満たさない傾向にあるより大きな液滴５１４を形成するためにくっつく傾向にある（図５ａ及び５ｂは理想化されているが、実際、コーナーは通常示されているほど鋭角ではない）。この問題をめぐる１つの方法は、溶解した材料がコーナーに十分押し込まれるようにウェルを越えて十分に満たすことである、これは多くの数の薄めの液滴及びウェルの周囲の高い障壁を使用することによって成し遂げられる。大きな容量の液体の蒸着技術はＷＯ０３／０６５４７４（下記特許文献１）に開示されており、これは液体が隣のウェルにあふれ出ること無しに大きな容量の液体をウェルが保持することを可能にする非常に高い障壁（例えば、８頁の８〜２０行）について記載する。
【特許文献１】国際公開０３／０６５４７４号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、このような構造はフォトリソグラフィーによっては容易に形成されることができず、その代わり、プラスチック基板が浮き彫りにされるか型注入されることによって形成される。より速い印刷が可能になるので、より少ない数（より高い濃度）の液滴を用いてウェルを満たすことも望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明の第１の側面によれば、分子電子装置を作成する方法であって、前記方法は、分子材料を蒸着するためのウェル（井戸）を規定する複数のバンクを有する基板を形成し、前記装置を形成するために液滴蒸着技術を用いて、前記ウェル内に溶媒に溶解した分子電子材料を含む組成物を蒸着する工程を含み、ここで、前記バンクは前記ウェルの端部を形成する面（バンク面）を有し、ウェルの底面に対する角度はバンク面に対する前記組成物の角度より大きい。ここで、前記方法は、前記溶解した材料が表面濡れによって前記バンク面に沿って下降する傾向を考慮して前記ウェル内に蒸着する液滴の数を決める工程をさらに含む。
【００２２】
分子電子材料が溶解する組成物の接触角より大きくバンク面の角度調整をすることにより、溶解した材料はバンク面に沿って下降し、ウェルを満たすことを助け、これを考慮に入れることによって蒸着する液滴の数は決められる。より特別には、バンクが組成物の接触角より小さい角度にある場合よりも、材料のより高い濃度を有する少ない数の液滴が任意の乾燥厚さの薄膜を提供するために導入される。この方法は、溶解した材料が広がりバンク面に接触し、例えば、コーナーに向かって、ウェルの端部に沿って下降するように少なくとも１つの溶解材料を蒸着することを含む。あるいは、液滴は、プールがバンク面に十分接触するまでウェルの中間に蒸着され、この上で、溶媒は再びバンク面に沿ってウェルのコーナーに向かって下降する。したがって、好ましくは、基板上、又はより特別にはアノード層のような電極層上のバンクの高さは２μｍ以下、より好ましくは１．５μｍ、又は１．０μｍ以下である。
【００２３】
好ましくは、バンクはフォトレジストから形成される。フォトレジストの単一層、特にネガ型フォトレジストが導入される。フォトレジストは、例えば、マスク又は直接書き込み技術を使用して、既存のリソグラフィー手法によってパターニングされる。
【００２４】
このように、さらなる側面において、本発明は分子電子装置を形成する方法を提供し、この方法は次の工程を含む。分子電子材料を蒸着するためのウェルを規定する複数のバンクを有する基板を作成し、液滴蒸着技術を使用して前記ウェル内に溶媒に溶解した分子電子材料を含む組成物を蒸着し、ここで、前記バンクは面を有し、前記ウェルの端部を規定し、前記バンク面の前記ウェルの底面に対する角度は前記組成物の前記バンク面に対する角度より大きく、ここで前記方法はさらにフォトレジストから前記バンクをリソグラフィーにより形成する方法を含む。
【００２５】
上記方法の好ましい態様において、バンク面の角度は少なくとも４０度又は５０度であり、９０度までとすることができ、いくつかの態様において９０度より大きい。切り落とされたバンク面に対応する９０度より大きな角度はウェルの底面の上を覆う。これは、大まかに言って、ウェルの中間から過剰な溶媒を除くことなく溶媒を覆いに引き寄せる構造（詳細は、後に記載する）の近傍の溶媒の動きによって特に好ましい配列となる。
【００２６】
本発明のさらなる側面においては、分子電子装置を形成する方法を提供し、この方法は次の工程を含む。分子材料を蒸着するためのウェルを規定する複数のバンクを有する基板を作成し、前記装置を作成するために、液滴蒸着技術を使用して、前記ウェル内に溶媒に溶解した分子電子材料を含む組成物を蒸着し、前記装置を作成するために、液滴蒸着技術を使用して、前記ウェル内に溶媒に溶解した分子電子材料を含む組成物を蒸着し、ここで、前記バンクは面を有し、前記ウェルの端部を規定し、前記バンク面の前記ウェルの底面に対する角度は少なくとも４０度より大きく、前記ウェルの前記底面上の前記バンクの高さは２μｍより低く、より好ましくは１．５μｍより低い。好ましくは、角度は少なくとも５０度である。角度は９０度までであり、いくつかの態様において、９０度より大きい。
【００２７】
第１に関連する側面において、本発明は、前記蒸着が蒸着に際して前記基板の側面にある前記ウェル内に不完全に満たす、液滴の蒸着を含む方法を提供する。
【００２８】
第２に関連する側面において、本発明は、分子電子装置の基板を提供し、基板は分子電子材料の蒸着のためのウェルを規定する複数のバンクを有し、ここで、前記バンクは面を有し、前記ウェルの端部を規定し、前記バンク面の前記ウェルの底面に対する角度は３０度より大きく、前記ウェルの前記底面上の前記バンクの高さは２μｍより低く、より好ましくは１．５μｍより低い。
【００２９】
本発明は、分子電子装置を形成する方法を提供し、この方法は次の工程を含む。分子材料を蒸着するためのウェルを規定する複数のバンクを有する基板を作成し、前記装置を作成するために、液滴蒸着技術を使用して、前記ウェル内に溶媒に溶解した分子電子材料を含む組成物を蒸着し、前記装置を作成するために、液滴蒸着技術を使用して、前記ウェル内に溶媒に溶解した分子電子材料を含む組成物を蒸着し、ここで、前記バンクは面を有し、前記ウェルの端部を規定し、前記バンク面の前記ウェルの底面に対する角度は前記組成物の前記バンク面に対する接触角より大きく、ここで、前記方法はさらに、溶解した分子電子材料の液滴がウェルの底面を覆い、毛細管現象によって前記ウェルの前記底面を広がり覆うように、前記液滴を蒸着することを含む。
【００３０】
これらの技術は、相対的に大きな画素、すなわち、液滴の直径より大きな側面を有する画素を満たすときに有利となる。特に、上記臨界比又は限界による周辺／面積比効果が存在する。すなわち、Ｐ／Ａ比は、材料及び溶媒に依存し、蒸着及び乾燥条件に依存する任意のバンク／側面壁の正の角度のために必要とされ、既定の実験によって決められる。より特別に考慮される主要なパラメーターは、印刷されるインクに接触角及びインクの乾燥速度（粘度の変化及び蒸発速度のバランス）である。他のパラメーターは、インク温度、乾燥温度、乾燥真空速度及び類似のもの、並びに、「コーヒー−リング」の広がり（大きなコーヒー−リングは、低いＰ／Ａ比が信頼できる完全な充足を達成するために許容されることを示唆している）。しかしながら、大まかに言って、コーナーに逃がしこれによって十分に満たしためには、高いバンク角度は低いＰ／Ａ比を要求する。
【００３１】
本発明の他の側面は、分子電子装置を形成する方法を提供し、この方法は次の工程を含む。分子材料を蒸着するためのウェルを規定する複数のバンクを有する基板を作成し、前記ウェルはウェルの底面領域及びウェルの周辺を有し、前記ウェルの底面に対して一定の角度で、前記バンクは面を有し、前記ウェルの端部を規定し、及び前記装置を作成するために、液滴蒸着技術を用いて溶媒中に溶解した分子電子材料を前記ウェル内に蒸着し、ここで、前記バンクの角度及び前記ウェルの底面に対する前記ウェルの周辺の割合は、前記ウェルの端部の上又は隣接する蒸着液滴が前記ウェル端部に沿った灯心現象によって広がるように選択される。
【００３２】
好ましくは、分子電子装置は有機発光ダイオード装置を含む。上記方法の溶媒は有機又は無極溶媒、例えば、ベンゼン系溶媒を含み、バンクは、疎水性、例えばフッ素化表面を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本発明のこれら及び他の側面は、図面を参照して、例示としてのみ、次に説明する。
【００３４】
図６ａを参照すると、これは本発明の実施態様の基板６００のウェル６０８を貫通した垂直断面図を示す。基板は、バンク６１０がその上に形成されるアノード層６０６、ウェル６０８の壁を規定するバンクの面６１０ａを含む。図からわかるように、バンク６１０の面６１０ａはウェル６０８の底面上に突き出る。図６ａの基板６００において、バンク角は１３５度であり、すなわち、−４５度であり、バンクの高さは約０．６μｍである。図６ａにおいては、ウェルはＯＬＥＤ材料の溶液６０２で満たされ、これは、この例において、ウェルの最上面を越え、バンクの最上面に対して約３５度の接触角を形成する。図６ｂは、溶媒が蒸発して、ウェルが規定する面に隣接するバンクの最上面上の小量の蒸着物を伴う材料を乾燥薄膜６０４に残した後の同じ基板及びウェルを示す。
【００３５】
図６ａ及び６ｂからわかるように、画素のウェル端部の周りの毛細管現象により、インク６０２をウェルの端部に押し、わずかにあふれ出るにもかかわらず、ウェルのコーナー（図６ａ及び６ｂには示されない）に良好な湿れを与えている。さらに、バンクを横切って付着する不正確に置かれた液滴はバンク上で乾燥せずウェル内に引き寄せられる傾向にある。これらの効果はインクジェット液滴の接触角より大きいバンク角度によって達成される。実際に、これは角度４０度又はこれ以上、すなわち、険しい「正」と「負」の角度を意味する。液体がウェルの端部に向かって引かれる角度はバンクの角度、液体の粘度及びバンクを有する液体の接触角度に依存する。適切な角度は、異なるバンク面の角度を有するある範囲のウェルを形成して最適な性能を示すものを見ながら、通常の実験によって決められる。一般的に、材料がウェルの端部に向かって過剰に引き寄せられ中間部が薄くならないように、実質的に平坦な乾燥薄膜６０４を得ることが望ましい。適切なバンク面の角度の選択は図７を参照してさらに記載される。
【００３６】
図５ｂを参照すると、複数の小さな液滴から形成される溶解した材料の液滴５１４が見られ、ウェルの側面に触れるまで成長すると、コーナー中に引き寄せられる傾向にある。これは不完全充足手法、すなわち、液滴が不完全にウェルを充足するように蒸着し、次いで、毛細管現象によってウェルを満たすように分散されることによって分子電子材料がウェル内に蒸着されることを可能にする。
【００３７】
図６ａ及び６ｂに示される切り落とされたバンクを形成するために、多くの手法が採用される。好ましくは、ポリイミド又はアクリルフォトレジストのような光規定ポリマー又はフォトレジストがマスク又はレチクルを使用してパターニングされ、次いで、望まれるバンク面角度を形成するために現像される。ポジ型又はネガ型フォトレジスト採用される（例えば、ポジ型レジストにおいて像を反転するために像斑点手法が使用され得る）。切り落とされたフォトレジストを得るために、フォトレジストが過小（又は過剰）露光及び現像される。選択的に、切り落とされたプロフィールは、現像前に溶媒中に浸すことによって促進される。当業者は、フォトリソグラフィーに使用される多くの基本的なスピン、露光、焼成、現像及び洗浄工程があることを理解するだろう。（例えば、A. Reiser, Photoreactive Polymers, Wiey, New York, 1989, 39頁参照）いくつかの特に適切なレジスト材料は、有機電子発光ディスプレイの作成に採用される材料（ELXシリーズのネガ型レジスト材料及びWIXシリーズのポジ型レジスト材料）を供給する日本ゼオン社から入手可能である。
【００３８】
ウェルの充足
図７ａは、固体７００と液滴７０２の界面の端部に働く力関係を示す。液滴の端部は固体表面に対して角度Θを形成し、この角度は、次の式によって、液体の表面張力σstに関係し、固体（上記）表面エネルギー（面積当たりのエネルギー）及び固体−液体表面エネルギーσslに関係する。
σstｃｏｓΘ＋σsl＝σs              等式１
この等式は、下記に示される図７ｂ〜７ｃを理解することに役立つ。
【００３９】
図７ｂ〜７ｅ（目盛りを付けない）は、バンク面の勾配の連続的な増加の影響を示す。図６の同じ構成要素は同じ引用番号によって示される。各図においては、左手のダイアグラムは溶解した分子材料６０２を含むウェルの端部を形成するバンク面を貫通する垂直断面図を示す。中心のダイアグラムはバンク端部をまたぐ、すなわち、バンク面上に半分、下にあるアノード上に半分の液滴の構造を描いている。
【００４０】
図７ｂを参照すると、下の基板に対して約１５度の角度を有するバンク、約３５度でバンク面と接触する液滴を示す。液滴がバンク端部にのるとき、液滴がウェルに引きこまれる範囲に影響を与える要因の１つはバンクの基板に対する角度である。浅いバンク角度において、バンク面と液滴端部の間の接触面積は相対的に小さい。結果として、表面エネルギーの低いバンク材料から表面エネルギーの高いウェルの底面へ液滴を動かす駆動力は相対的に小さい。
【００４１】
バンク面の勾配が増加するに従い、バンク面と液滴端部の間の接触表面面積は増加し、結果として、材料をバンクから離れさせウェル中に引き入れる駆動力は増加する。これは、図７ｄ及び７ｅにおける中央のダイアグラムによって示されている。
図７ｅは、切り落とし及び多い面を有するバンク６１０を示す。この配列は、バンク面上の液滴端部の特に高い接触面積を提供し、結果として、バンク及びウェルにバンクにのる実質的に全ての液滴がウェル中に引き込まれる。図７ｅに示される例においては、面は−３５度であり、他の負又は切り落とし角度も同様の効果を与えると予想されるが、溶媒の接触角に実質的に等しい角度によって垂直から離れている。
【００４２】
薄膜の乾燥
ウェル内に位置する液滴に対する薄膜上のバンクの角度の影響は、図７ｂ〜７ｅに右手のグラフに示されている。
【００４３】
図７ｂに示されるように、浅いバンクの正の角度によって乾燥薄膜の厚さがバンクに向かって減少する。発明者は、この端部の厚さはゼロに向かって減少し、アノードとカソード及びディム又は画素の間のショートをもたらすことを発見した。
【００４４】
図７ｃは、溶媒６０２の接触角と実質的に同じ角度の面を有するバンクを示し、これは、厚さ−距離グラフから見られる実質的に平坦な薄膜をもたらす。バンク面の角度を徐々に増加させる影響は破線で示されており、これはバンク面に隣接する溶媒を引く傾向にあり、面に隣接する乾燥薄膜の厚さの増加と他の部分の減少をもたらす。
【００４５】
図７ｄは、基板に対して９０度の角度を有するバンク面を示す、ここに、溶解した材料の十分な容量がバンク面に隣接して描かれている。
【００４６】
このようにして、乾燥薄膜の厚さはバンクの高さ、バンク角度、蒸発（乾燥段階）の条件及び何らかのコーヒー−リング効果に依存し（また、インク形成、例えば、固体の内容及び分子の質量に影響される）、実験（例えば、米国、コネクチカット州のZygo社からの干渉計を使用して厚さ−距離グラフの条件の範囲に基づいて薄膜を用意することにより）決められる。図７ｅの中心グラフを参照することにより、バンク面に切り落としに沿った液滴の側面から引き出された溶解した材料を運ぶ溶媒の重要な傾向が見ることができ、これは、液滴蒸着によってウェルを不完全に又は一部を満たすことによって実質的に十分な充足を得るために役立つ。上記の等式１及び図７ａを参照すると、大まかに言って、液滴の「耳」におけるΘは減少し、ｃｏｓΘが増加し、より丸い形状に向けて液滴を押す表面張力を効果的に減少させる。
【００４７】
当業者であれば、上記の技術は有機発光ダイオード（低分子又はポリマー）の作成における使用に限定されず、材料が溶媒に溶解され、液滴蒸着技術によって蒸着されるどのようなタイプの分子電子装置の作成にも応用できることがわかるである。多くの効果的な変更が生じ得ることは当業者にとって疑いがなく、本発明は、記載した実施例に限定されず、特許請求の範囲に属する当業者にとって自明な改良を包含するものと理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】ＯＬＥＤ装置の例の垂直断面図を示す。
【図２】３色カラー画素化ＯＬＥＤ装置の一部の上から見た図を示す。
【図３ａ】パッシブマトリックス型ＯＬＥＤディスプレイの上から見た図を示す。
【図３ｂ】パッシブマトリックス型ＯＬＥＤ装置の簡略断面図を示す。
【図４ａ】溶解した材料で満たされたＯＬＥＤ基板のウェルの簡略断面図を示す。
【図４ｂ】乾燥材料で満たされたＯＬＥＤ基板のウェルの簡略断面図を示す。
【図５ａ】溶解したＯＬＥＤ材料の液滴で小画素を満たす例を示す。
【図５ｂ】溶解したＯＬＥＤ材料の液滴で大画素を満たす例を示す。
【図６ａ】本発明の実施例のウェルを満たす例を示す。
【図６ｂ】本発明の実施例のウェルを満たす例を示す。
【図６ｃ】本発明の実施例のウェルを満たす例を示す。
【図６ｄ】本発明の実施例のウェルを満たす例を示す。
【図７ａ】固体基板上の液滴に対する表面張力を示す。
【図７ｂ】固体基板上の液滴に対する表面張力を示す。
【図７ｃ】固体基板上の液滴に対する表面張力を示す。
【図７ｄ】固体基板上の液滴に対する表面張力を示す。
【図７ｅ】固体基板上の液滴に対する表面張力を示す。
【符号の説明】
【００４９】
１００  ＯＬＥＤ
１０２  基板
１０６  アノード層
１１０  カソード層
１１２  バンク
１１４  ウェル
２００  ３色アクティブマトリックス型マトリックス画素化ＯＬＥＤディスプレイの一部
３００  基板
３０２  カソード切り落とし分離層
３０６  カソード層
３０８  ウェル
３１０  バンク
４００  断面図
４０２  溶解した材料
４０４  固体薄膜
５００  ウェル
５０２  液滴
５１０  ウェル
５１２  液滴
５１４  より大きな液滴
６００  基板
６０２  溶液
６０４  乾燥薄膜
６０６  アノード層
６０８  ウェルの底面
６１０  ウェル
７００  固体
７０２  液滴
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図６ｄ】
2007526599.tif 000014
【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図７ｄ】
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【図７ｅ】
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【国際調査報告】
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