(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機デバイスの製作方法であって：
（ａ）  有機材料を含む第１層を基板の上に被着する工程；
（ｂ）  上記第１層の上に電極材料を含む第２層を被着する工程；
（ｃ）  接着性材料で被覆した隆起部を有するパターン化ダイを前記第２層の上に押付け、前記パターン化ダイの隆起部が前記第２層の部分と接着するようにする工程；および
（ｄ）  前記パターン化ダイを除去し、前記パターン化ダイの隆起部と接着している第２層の部分を除去するようにする工程を含む方法。
【請求項２】
請求項１の方法に於いて、前記パターン化ダイがシリコンを含む方法。
【請求項３】
請求項１の方法に於いて、前記接着性材料が少なくとも１種類の金属を含む方法。
【請求項４】
請求項１の方法に於いて、前記接着性材料が膠を含む方法。
【請求項５】
請求項１の方法に於いて、第１層を被着する前に、第３層を前記基板の上に被着する方法。
【請求項６】
請求項５の方法に於いて、第１層を被着する前に、前記第３層をパターン化する方法。
【請求項７】
請求項５の方法に於いて、前記方法を有機発光デバイスのアレイを製作するために使い、各デバイスが前記第３層で作った下部電極、前記第１層で作った有機発光層、および前記第２層で作った上部電極を有する方法。
【請求項８】
請求項５の方法に於いて、前記第３層が電極材料を含む方法。
【請求項９】
請求項８の方法に於いて、前記第３層が金属および金属酸化物から成るグループから選択してある方法。
【請求項１０】
請求項１の方法に於いて、前記第２層が金属および金属酸化物から成るグループから選択してある方法。
【請求項１１】
有機層及び電極層を備える有機デバイスにおいて、前記電極層を選択的に除去するための接着性材料で被覆した隆起部を含むパターン化ダイであって、
前記接着性材料が、前記有機デバイスの電極層に対して、前記電極層を引き剥がし可能な接着性を備える金属または金属合金を含む、ダイ。
【請求項１２】
請求項１１のパターン化ダイに於いて、前記パターン化ダイがシリコンを含むダイ。
【請求項１３】
有機デバイスの製作方法であって：
（ａ）  第１有機層を基板の上に被着する工程；
（ｂ）  前記第１層の上に第１電極層を被着する工程；
（ｃ）  接着性材料で被覆した隆起部を有する第１パターン化ダイを前記第１電極層の上に押付け、前記第１パターン化ダイの隆起部が前記第１電極層の部分と接着するようにする工程；
（ｄ）  前記第１パターン化ダイを除去し、前記第１パターン化ダイの隆起部と接着している第１電極層の部分を除去するようにする工程；
（ｅ）  第２有機層を前記第１電極層の上に被着する工程；
（ｆ）  前記第２有機層の上に第２電極層を被着する工程；
（ｇ）  接着性材料で被覆した隆起部を有する第２パターン化ダイを前記第２電極層の上に押付け、前記第２パターン化ダイの隆起部が第２電極層の部分と接着するようにする工程；
（ｈ）  前記第２パターン化ダイを除去し、前記第２パターン化ダイの隆起部と接着している第２電極層の部分を除去するようにする工程を含む方法。
【請求項１４】
請求項１３の方法であって、更に：
（ｉ）  第３有機層を前記第２電極層の上に被着する工程；
（ｊ）  前記第３有機層の上に第３電極層を被着する工程；
（ｋ）  接着性材料で被覆した隆起部を有する第３パターン化ダイを前記第３電極層の上に押付け、前記第３パターン化ダイの隆起部が第３電極層の部分と接着するようにする工程；
（ｌ）  前記第３パターン化ダイを除去し、前記第３パターン化ダイの隆起部と接着している第３電極層の部分を除去するようにする工程を含む方法。
【請求項１５】
請求項１３の方法であって、更に：
工程（ｄ）の後且つ工程（ｅ）前に、工程（ｄ）での前記第１電極層の部分の除去によって露出した第１有機層の部分を除去する工程；
工程（ｇ）の後且つ工程（ｈ）前に、工程（ｇ）での前記第２電極層の部分の除去によって露出した第２有機層の部分を除去する工程を含む方法。
【請求項１６】
請求項１５の方法に於いて、前記第１有機層の部分を反応性イオンエッチングによって除去する方法。
【請求項１７】
請求項１６の方法に於いて、前記第１有機層の部分をＣＦ４とＯ２の組合せの反応性イオンエッチングによって除去する方法。
【請求項１８】
請求項１６の方法に於いて、前記第１有機層の部分をＯ２の反応性イオンエッチングによって除去する方法。
【請求項１９】
請求項１３の方法に於いて、前記付着が冷間圧接による方法。
【請求項２０】
有機デバイスの製作方法であって：
（ａ）  第１有機層を基板の上に被着する工程；
（ｂ）  前記第１層の上に第１電極層を被着する工程；
（ｃ）  接着性材料で被覆した隆起部を有する第１パターン化ダイを前記第１電極層の上に押付け、前記第１パターン化ダイの隆起部が前記第１電極層の部分と接着するようにする工程；
（ｄ）  前記第１パターン化ダイを除去し、前記第１パターン化ダイの隆起部と接着している第１電極層の部分を除去するようにする工程；
（ｅ）  第２有機層を前記第１電極層の上に被着する工程；
（ｆ）  前記第２有機層の上に第２電極層を被着する工程；
（ｇ）  接着性材料で被覆した隆起部を有する第２パターン化ダイを前記第２電極層の上に押付け、前記第２パターン化ダイの隆起部が前記第２電極層の部分と接着するようにする工程；
（ｈ）  前記第２パターン化ダイを除去し、前記第２パターン化ダイの隆起部と接着している第２電極層の部分を除去するようにする工程を含む方法。
【請求項２１】
請求項１３の方法に於いて、前記パターン化ダイがシリコンを含む方法。
【請求項２２】
請求項１３の方法に於いて、前記接着性材料が少なくとも１種類の金属を含む方法。
【請求項２３】
請求項１３の方法に於いて、前記接着性材料が膠を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
この出願は、１９９９年１１月２３日に出願した、米国特許出願第０９／４４７，７９３号の一部継続であり、その出願全体を参考までにここに援用する。
【０００２】
（発明の分野）
本出願は、薄膜用パターニング方法に関し、更に詳しくは、ダイを使うパターニング方法に関する。
【０００３】
（発明の背景）
電流で励起したとき発光する薄膜を使う、有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）がフラットパネルディスプレイのような用途に益々一般的な技術になっている。一般的なＯＬＥＤ構成には、ＰＣＴ出願ＷＯ９６／１９７９２に記載してあるように、二重ヘテロ構造、単一ヘテロ構造、および単層があり、この出願を参考までにここに援用する。
【０００４】
ＯＬＥＤのアレイを作るためには、構成材料をパターン化しなければならない。そのようなパターニングは、シーエの米国特許第５，６４１，６１１号および バローズ外の米国特許第６，０１３，５２８号に開示してあるように、フォトレジスト法によって達成することができる。同時係属の米国特許出願第０９／１８２，６３６号が開示するように、パターン化するためにシャドウマスクも使ってよい。シャドウマスクは、機械的強度を与えるために十分厚くなければならず、それで、パターンの達成可能な解像度が限られる。エキシマレーザ融蝕および相似マスクのような、パターニングのその他の方法が使われている。
【０００５】
これらの既知のパターニング方法は、ある環境では許容できるが、更に正確、迅速且つ安価なパターニング方法が望ましい。
【０００６】
（発明の概要）
本発明は、有機デバイス用パターニング方法に関し、更に詳しくは、ダイを使うパターニング方法に関する。有機材料の第１層を基板の上に被着し、続いて第１電極層を被着する。次に、隆起部を有する第１パターン化ダイをこの第１電極層の上に押付け、この第１パターン化ダイの隆起部が第１電極層の部分と接触するようにする。このパターン化ダイを除去し、この第１パターン化ダイの隆起部と接触している第１電極層の部分を除去するようにする。この発明の一実施例では、次に第２有機層をこの第１電極層の上に被着し、続いて第２電極層を被着する。隆起部を有する第２パターン化ダイをこの第２電極層の上に押付け、この第２パターン化ダイの隆起部が第２電極層の部分と接触するようにする。この第２パターン化ダイを除去し、この第２パターン化ダイの隆起部と接触している第２電極層の部分を除去するようにする。このパターン化ダイは、金属のような接着性材料で被覆してあるのが好ましい。
【０００７】
（詳細な説明）
以下のプロセスおよび図面を参照して、本発明を説明する。
【０００８】
ダイを使って電子デバイスをパターニングするための方法を提供する。このデバイスは、基板の上面に製作する。本発明に従ってパターニングする前に、パターン化した層または第１電極をこの技術に既知の手法を使ってこの基板上に作ってもよい。そこで、有機材料のブランケット層をこの基板およびその上にあるパターン化した層または電極の上に被着する。次に、金属電極材料のブランケット層（“上部電極層”）をこの有機層の上に被着する。この上部電極層は、例えば、カソード層またはアノード層でもよい。この任意の第１電極もカソード層またはアノード層でもよい。もし、この上部電極層がカソード層であれば、第１電極がアノード層であるか、その逆であるのが好ましい。
【０００９】
この電子デバイスは、例えば、米国特許第５，７０７，７４５号に記載してあるような有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）でもよく、その特許を参考までにここに援用する。
【００１０】
これらのブランケット層を、所望のパターンを形成する隆起部および陥没部を有するダイでパターン化する。一実施例によれば、このダイをブランケット層上に押付け、ダイの隆起部が基板の下にある層を圧縮するようにする。その結果、有機層が変形し、上部電極層がダイの隆起部と陥没部の間の連結個所で破断する。このダイの隆起部は、上部電極層の下にある部分がこのダイに粘着し、ダイを引きはがすとき、取除かれるような材料で被覆してあってもよい。このダイの隆起部に、上部電極層の下にある部分がダイに粘着するような材料が被覆してないとき、ダイによる圧縮が上部電極層を破断させるが、この上部電極層の残りの層がこのパターン化した電子デバイスの一部に残留する。
【００１１】
このダイは、硬質物質で作ってある。このダイは、容易にパターン化できる物質で作ってあるのが好ましい。本発明に従ってダイを作るために使うことができる適当な材料の例には、シリコン、ガラス、石英および超硬合金がある。シリコンは、硬く且つ容易にパターン化できるので、実験室では好ましいダイ材料である。しかし、別の材料が大規模生産により適しているかも知れない。
【００１２】
図１は、本発明に使うようにされたダイ１００の断面図を示す。ダイ１００は、硬質物質で作ってある本体１０２を含む。本体１０２は、陥没部１０４および隆起部１０６を有する。陥没部１０４および隆起部１０６は、シリコンパターニングおよびエッチングプロセスのような、当該技術分野に知られる手法を使って作ってもよい。隆起部１０６は、被膜１０８で被覆してある。被膜１０８は、本体１０２によく付着するようになっている。被膜１０８は、金属およびインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）によく付着するようにもなっている。例えば、被膜１０８は、金属またはその他の感圧接着剤でもよい。特に、もし金属を使うなら、それは、有機面を持上げるべき金属とほぼ同じ成分のものであるべきである。圧縮すると、これらの類似の金属は、強い冷間圧接ボンドを形成する。
【００１３】
図２は、本発明に従ってパターニングする前のサンプル２００の断面図を示す。サンプル２００は、支持体となるようになっている材料でできている基板２０２を有する。基板２０２は、ガラス、ポリマー、およびプレキシガラスを含む、何か適当な材料で作ってあればよい。基板２０２は、剛性でも、柔軟でも、不透明でも、透明でもよい。基板２０２は、ガラスまたはプラスチックのような材料で作ってあるのが好ましい。導電性材料で作ってある、下部電極２０４は、この技術に知られる手法を使って基板２０２上に被着してある。下部電極２０４は、ＩＴＯのような、透明な導電性材料で作ってあるのが好ましい。一実施例では、この下部電極２０４を、図４を参照して更に詳しく議論するように、この技術に知られる手法を使って、ストリップにパターン化してもよい。有機層２０６は、下部電極２０４の上に被着したブランケットである。有機層２０６は、単一層または複数層を含んでもよい。例えば、有機層２０６は、米国特許第５，７０７，７４５号に記載してあるように、単一または二重ヘテロ構造ＯＬＥＤの複数有機層を含んでもよい。詳細は、当該文献を参照されたい。上部電極層２０８は、有機層２０６の上に被着したブランケットである。上部電極層２０８は、金属、金属合金またはＩＴＯのような、導電性材料で作ってある。
【００１４】
図３は、図２のサンプル２００に類似するサンプル３００をＯＬＥＤのアレイにパターン化するために使う、図１のダイ１００の断面図を示す。図３の基板３０２、下部電極３０４、有機層３０６（領域３０６ａおよび３０６ｂを含む）および上部電極層３０８（上部電極３０８ａおよび領域３０８ｂを含む）は、図２の基板２０２、下部電極２０４、有機層２０６および上部電極層２０８に対応する。
【００１５】
ダイ１００をサンプル３００に押付け、ダイ１００の隆起部１０６がサンプル３００の上部に接触する。上部電極層３０８の領域３０８ｂが被膜１０８に付着し、ダイ１００をサンプル３００から引きはがすときに取除かれる。上部電極３０８ａ（上部電極層３０８の残留部）は、ダイに付着しない。
【００１６】
図４は、図３を参照して説明したようなパターニング後のサンプル３００の多くの有り得る異なる平面図の一つを示す。図４では、受動ディスプレイが作ってある。特に、図３は、図４の線３’を通る断面図である。下部電極３０４が有機層３０６および上部電極層３０８の被着前、並びにダイ１００によるサンプル３００の圧縮前に、この技術に知られる手法を使ってストリップにパターン化してある。圧縮後、上部電極層３０８をパターン化して上部電極３０８ａが作ってある。領域３０６ａは、上部電極層３０８の領域３０８ｂがダイ１００によって除去してあるので、露出している。
【００１７】
この発明の一実施例では、図４に示すサンプル３００が電子デバイスの３×２のアレイを形成する。特に、電子デバイス４０２、４０４、４０６、４０８、４１０および４１２が下部電極３０４と上部電極３０８ａの交差部にできている。これらの電子デバイスの各々は、この技術に知られる受動的マトリックスアドレッシング技術を使って、下部電極３０４と上部電極３０８ａの電圧を制御することによって独立にアドレス指定してもよい。
【００１８】
本発明は、ここに具体的に説明したものより大きい有機デバイスのアレイを製作するために使ってもよいことは言うまでもない。更に、この技術に知られる種々のダウン・コンバージョン層を被着することによって多色ディスプレイを製作することができる。例えば、有機層２０６を青色光を出す材料で作り、下部電極２０４を被着する前に、パターン化した青から緑および緑から赤へのダウン・コンバージョン層を基板２０２上に被着してもよい。これらのダウン・コンバージョン層は、最終的に製作した有機デバイスのアレイが三色画素のアレイを作って、各画素が三つの有機デバイス、即ち、青色光を出すダウン・コンバージョン層のないもの、緑色光を出す青から緑へのダウン・コンバージョン層のあるもの、および赤色光を出す青から赤へのダウン・コンバージョン層のあるものを含むようにパターン化してもよい。
【００１９】
これらの有機層は、多数のメカニズムのどれによって光を出してもよい。光の放出は、包括的に“ルミネセンス”と称する。特別なルミネセンス・メカニズムには、燐光と蛍光がある。本発明の目的には、どの実施例にもどの種のルミネセンスを使ってもよい。
【００２０】
（例）
被着後スタンピングによるＯＬＥＤディスプレイの直接マイクロパターニングのための本発明による方法を実施した。具体的には、未パターン化ＯＬＥＤを、金属層のあるパターン化したシリコンスタンプ（即ち、ダイ）をこの未パターン化ＯＬＥＤ上に押付けることによってこのＯＬＥＤのカソード層をＯＬＥＤから選択的に引きはがすようにパターン化した。この被着後スタンピング法では、このスタンプが金属被膜を含み、この被膜は、この金属被膜と未パターン化ＯＬＥＤのカソードが互いに接触するとき、このカソードに冷間圧接した。このスタンプをＯＬＥＤから除去するとき、この金属をスタンプ上に配置したのと本質的に同じパターンで、このカソードをＯＬＥＤから選択的に除去した。
【００２１】
本例では、図５に示すパターニングプロセスを使用した。最初に、アノード６０４、一つ以上の有機層６０６およびカソード６０８を有する未パターン化の小さい分子ＯＬＥＤ構造体を全基板領域６０２上に真空蒸着した。膜蒸着前に、ガラス基板６０２を厚さ〜１５００Åの透明な導電性（２０Ω／□）のインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）でプレコートし、アノードを清掃し、続いて２分の酸素プラズマ処理（高周波電力３１Ｗ、酸素流量５０ｃｍ3／ｍｉｎ、チャンバ圧１３．３Ｐａ）をした。このＯＬＥＤは、正孔輸送材料として４．４’ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）の厚さ５００Åの正孔輸送層並びに電子輸送および発光の両材料としてトリス−（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（Ａｌｑ3）の厚さ５００Åの電子輸送および発光層を有する単一ヘテロ構造デバイスであった。このカソードは、厚さ３００ÅのＡｇ層で蓋をした、厚さ４００ÅのＭｇ：Ａｇ合金カソードで構成した。
【００２２】
このＯＬＥＤをパターン化するために、スタンプ（またはダイ）５００を作った。このスタンプを作る際に、従来のフォトリソグラフィを使ってシリコンウエハを処理した。マスクとしてＳｉＯ2を使い、このウエハを塩素ベースの反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によりおよび湿式エッチング（ＨＦ−ＨＮＯ3−ＣＦ3ＣＯＯＨ混合物エッチング）によってエッチングした。湿式エッチングに対しては、７％：７０％：２３％（ＨＦ：ＨＮＯ3：ＣＦ3ＣＯＯＨ）のエッチング剤組成（容量で）を使い、エッチ速度は、〜２μｍ／ｍｉｎであった。このシリコンスタンプ上に出来たパターンは、所望のＯＬＥＤパターンのネガ像であった。このシリコンスタンプ７０２を厚さ５０ÅのＣｒ接着層および従来の電子ビーム蒸着によって被着した、厚さ１５０Å〜２００ÅのＡｇ層を有する金属被膜７０８で被覆した。
【００２３】
ＯＬＥＤパターンを作り出すために、このスタンプを未パターン化ＯＬＥＤに押付けてＯＬＥＤカソードとスタンプ上の銀の間に冷間圧接を誘発した。この押付けは、油圧アクチュエータを使って力を加える、インストロン・ダイナミック・テスティング・システム（８５０１型）を使って行った。この基板およびスタンプを下側シリンダ形プラテン上に置き、この下側プラテンを固定上側プラテンまで上げることによって圧縮力を加えた。この加圧力は、時間に関して線形にゼロから最大まで増加し、この最大力および傾斜率をコンピュータ制御した。この実験全体に亘って、約１０ｍｍ×１０ｍｍの大きさのガラス基板６０２を使用した。
【００２４】
直径２３０μｍのドットパターンの結果を図６ａおよび図６ｂに示す。ＩＴＯ層は、パターン化されず、平均圧力〜２９０ＭＰａに対応する加圧の最大力は、〜３５ｋＮであった。傾斜率は、１ｋＮ／ｓで、サンプルを最大力に到達後５分間加圧状態にしておいた。エッチング深さ〜１０μｍのシリコンスタンプを使った。この深さは、ガラス基板の有り得る変形によるスタンプとカソード層の有り得る故意でない接触を防ぐように選択した。この考慮は、大きなパターンに関して特に重要である。図６ａおよび図６ｂに示すように、高収率のパターン転写を達成した。
【００２５】
図７は、本技術によってパターン化した１ｍｍ直径のＯＬＥＤと従来のシャドウマスク法を使ってパターン化したＯＬＥＤを比較する。電流密度対電圧（Ｊ−Ｖ）および外部量子効率対電流密度ｗ図７に示す。Ｖ10を１０ｍＡ／ｃｍ2の電流密度に対応する電圧と定義する。図７は、この方法が明白な低下を起さなかったことを示す。
【００２６】
図８ａおよび図８ｂは、本方法によって得た５５μｍ幅の十字パターンを示す。カソードの重大な剥離はなかった。有機材料の幾らかも除去されていることを注記する。
【００２７】
これらの実験でのＯＬＥＤのパターン化は、周囲実験室条件で行い、従ってスタンプもＯＬＥＤも埃、酸素、水蒸気等から保護しなかった。
【００２８】
本方法のフラットパネルディスプレイへの適用可能性を実証するために、画素サイズ４２０μｍ×４２０μｍの受動的マトリックスを製作した。最初に、従来のフォトリソグラフィおよび湿式エッチングによって厚さ〜１５００ÅのＩＴＯ層の平行線を得た。清掃工程実施後、続いて有機単一へテロ構造およびカソード層をこのパターン化したＩＴＯ層の上に被着した（上に説明したように）。次に、この基板を平行線パターンのあるスタンプで垂直に押圧し、受動的マトリックスを得た。この加圧中に加えた最大力は、〜８ｋＮ（即ち、〜３８０ＭＰａの圧力）で傾斜率は、１ｋＮ／ｓであった。このサンプルを最大力に到達後５分間加圧状態にしておいた。図９ａおよび図９ｂは、達成したパターンを示す。図１０ａおよび図１０ｂは、それぞれ、個々におよび複合的にオンにした画素のＣＣＤカメラ画像を示す。図１０ａおよび図１０ｂの個々にオンにした画素に対して、全列および全行が微かにオンになっている。しかし、これは、これらのデバイスに固有の問題である、逆漏洩電流によるものと信ずる。
【００２９】
二つの固体面（例えば、スタンプ上の金属層とＯＬＥＤのカソード）を接触させると、それらは、境界離隔距離が限界値以下に低下すると、互いに固着し、単一固体になることがある。従って、この技術によって良いパターンを達成するためには、印可する圧力が境界離隔距離を限界値以下に低下するに十分高くあるべきである。
【００３０】
カソード層の応力分布も考慮すべきである。この問題は、シリコンスタンプと有限摩擦を有するガラス基板との間の弾性接触問題を考えてもよい。垂直接触応力は、接触領域の縁で非常に大きい。カソード層は、高度に集中した垂直応力のために、接触領域の縁で局部的に弱まっていると信ずる。また、印加応力が比較的高いために、カソードおよび有機層の塑性変形を考慮すべきである。
【００３１】
印加応力が次第に増すと、スタンプの隆起部が、この印加応力とポアソン比によって決るように側方に膨張する。図１１参照。これは、局部弱化を促進すると予測される。従って、結果として、スタンプをＯＬＥＤから分離すると、弱化した境界に沿う破損が起り、鋭いパターン縁を生み出す。印可する圧力は、銀層の界面離隔距離を限界値以下に下げ且つ接触領域の縁に沿う金属層の局部弱化を誘起するにも十分高くあるべきである。最適圧力は、約２５０ＭＰａないし約４００ＭＰａであると決定した。
【００３２】
このスタンプをデバイスに当てるとき、デバイスの基板は、デバイスがダイの陥没部の中へ弓状に曲るように撓むかも知れない。このデバイスとダイの陥没部の間の接触は、望ましくなく、デバイスに残る筈の層の除去に繋がることがある。そのような接触を避けるために、種々のパラメータを制御してもよい。例えば、堅い基板およびダイへの弱い力の印加は、そのような接触をなくするために使える二つの要因である。その代りに、もし、柔軟な基板を使うなら、この基板を、もし望むなら、堅い支持構造体上に取付けてもよい。更に他の手段を使って、柔軟な基板を所望の公差を維持するに十分剛性に維持してもよい。もう一つの重要な要因は、ダイの形状寸法である。特に、陥没部の深さを増すことによって、または隆起部間の離隔距離を減らすことによって、そのような接触が避けられるかも知れず、離隔距離１ｍｍ当り約１０μｍの深さがそのような接触を避けるために好ましいと信ずるが、この比は、特定の基板および力に依って変わるかも知れない。
【００３３】
（スタンピングによるフルカラーＯＬＥＤ）
この発明の一実施例では、幾つかの異なるパターニング工程をパターン化したダイで実施してもよい。その結果、フルカラーＯＬＥＤディスプレイのようなデバイスを製作することができる。例えば、フルカラーＯＬＥＤを図１２〜図１８に示すように製作することができる。
【００３４】
図１２は、部分的に製作したデバイス１２００を示す。基板１２２０は、第１電極１２２５および従来のパターニング法を使ってその上に製作した絶縁ストリップ１２２７を有する。次に、ブランケット有機層１２３０およびブランケット電極層１２４０が下に横たわる形態の上にブランケット被着してある。次に、隆起部１２１２および陥没部１２１４を有する、パターン化したダイ１２１０をデバイス１２００の上に押付ける。すると、ブランケット電極層１２４０を先に図１ないし図３に関して説明したのと類似の方法でパターン化する。
【００３５】
図１３は、更なる処理後の図１２の部分的に製作したデバイス１２００を示す。特に、パターン化したダイ１２１０をデバイス１２００に押付けて、取除いてある。ブランケット電極層１２４０の除去した部分１２４０ｂがダイ１２１０に付着して除去してある。ブランケット有機層１２３０の除去した部分１２３０ｂがダイ１２１０に付着して、やはり除去してある。ブランケット有機層１２３０の部分１２３０ｃは、デバイス１２００に残っているが、除去した部分１２４０ｂの除去によって露出されたままである。第１機能有機層１２３０ａは、第１電極１２２５と電気的に接触して、デバイス１２００上に残っている。第２電極１２４０ａも、第１有機層１２３０ａと電気的に接触して、デバイス１２００上に残っている。
【００３６】
図１３は、ダイ１２１０に付着したブランケット有機層１２３０の除去した部分１２３０ｂ、およびブランケット有機層１２３０のデバイス１２００上に残る部分１２３０ｃを示す。しかし、種々の層の付着力次第で、第２電極層１２４０の部分１２４０ｂの下にあるブランケット有機層１２３０の部分は、ダイ１２１０によって完全に除去されるかも知れない、即ち、ダイ１２１０を除去した後に残る部分１２３０ｃがないかも知れない。その代りに、第２電極層１２４０の部分１２４０ｂの下にあるブランケット有機層１２３０の部分が完全にデバイス１２００上に残るかも知れない、即ち、部分１２４０ｂがないかも知れない。
【００３７】
図１４は、更なる処理後の図１３の部分的に製作したデバイス１２００を示す。ダイ１２１０を引きはがした後に残ったブランケット有機層１２３０のあらゆる部分１２３０ｃが除去してある。部分１２３０ｃの除去は、デバイス１２００を損傷しない適当な手法のどれで達成してもよい。特に、この除去方法は、電極１２４０ａへの損傷を最小にするように選ぶべきで、使用するあらゆる試薬は、電極１２４０ａと反応すべきでない。反応性イオンエッチングを使って部分１２３０ｃを除去するのが好ましい。ＣＦ4とＯ2の組合せのまたはＯ2だけの反応性イオンエッチングを使ってもよい。部分１２３０ｃがＡｌｑを含むときは、それをＣＦ4とＯ2の組合せが迅速に除去するので、この組合せが好ましい。除去過程からの保護に備えるため、特に、もしＣＦ4とＯ2の反応性イオンエッチングを使うなら、金の薄い保護層を電極１２４０ａの一部として被着してもよい。
【００３８】
絶縁ストリップ１２２７は、ダイ１２１０、１５１０および１７１０によるスタンピング中に第１電極１２２０とその他の電極の間に起り得る短絡を防ぐかも知れない。絶縁ストリップ１２２７は、第２電極１５４０ａと平行に伸び、適当な保護をもたらす非導電性材料で作ってあってもよい。絶縁ストリップ１２２７は、ＳｉＮ、またはＳｉＯ2で作ってあるのが好ましい。絶縁ストリップ１２２７は、もし、絶縁ストリップ１２２７なしでも、そのような短絡が許容範囲内であれば、なくてもよく、デバイス１２００から省略してもよいかも知れない。
【００３９】
図１５は、更なる処理後の図１４の部分的に製作したデバイス１２００を示す。ブランケット有機層１５３０およびブランケット電極層１５４０が下に横たわる層の上にブランケット被着してある。隆起部１５１２および陥没部１５１４を有するパターン化したダイ１５１０がデバイス１２００の上に配置してある。図１２〜図１４で説明したのと類似のプロセスを使って、ダイ１５１０の隆起部１５１２に相当する、ブランケット有機層１５３０およびブランケット電極層１５４０の部分を除去する。
【００４０】
図１６は、更なる処理後、特にダイ１５１０を除去し、ブランケット有機層１５３０のあらゆる残っている露出部分を除去してからの図１５の部分的に製作したデバイス１２００を示す。ブランケット有機層１５３０の第２機能有機層１５３０ａが、第１電極１２２５と電気的に接触して、デバイス１２００上に残っている。第３電極１５４０ａは、第２機能有機層１５３０ａと電気的に接触して、デバイス１２００上に残っている。ブランケット有機層１５３０の残留部１５３０ｄ、およびブランケット電極層１５４０の残留部１５４０ｄも第２電極１２４０ａの上面に残っている。
【００４１】
図１５および図１６は、ダイ１５１０が先に製作した機能有機層１２３０ａおよび第２電極１２４０ａの上に陥没部１５１４を有することを示す。これらの陥没部は、残留部１５３０ｄおよび１５４０ｄの製作に繋がる。これらの残留部は、デバイス１２００の機能には必要ない。しかし、結局は、機能有機層１２３０ａおよび第２電極１２４０ａのような、デバイス１２００の機能部分になるであろう、先に製作した領域の上に、陥没部１５１４のような陥没部を有することは、後のスタンピング処理中にこれらの先に製作した機能部分への損傷を最小にすることを信ずる。もし、先に製作した機能部分がスタンピングの圧力に耐えられ、まだ所望のパラメータ内で機能するなら、それらをこの様に保護することは必要ないかも知れない。
【００４２】
図１７は、更なる処理後の図１６の部分的に製作したデバイス１２００を示す。ブランケット有機層１７３０およびブランケット電極層１７４０が下に横たわる層の上にブランケット被着してある。隆起部１７１２および陥没部１７１４を有するパターン化したダイ１７１０がデバイス１２００の上に配置してある。図１２〜図１４で説明したのと類似のプロセスを使って、ダイ１７１０の隆起部１７１２に相当する、ブランケット有機層１７３０およびブランケット電極層１７４０の部分を除去する。
【００４３】
図１８は、完全に製作したデバイスを作り出すための更なる処理後、特に、第１７１０を除去し、第２有機層１７３０のあらゆる残っている露出部分を除去してからの図１７のデバイス１２００を示す。ブランケット有機層１７３０の第３機能有機層１７３０ａが、第１電極１２２５と電気的に接触して、デバイス１２００上に残っている。第４電極１７４０ａは、第３機能有機層１７３０ａと電気的に接触して、デバイス１２００上に残っている。ブランケット有機層１７３０の残留部１７３０ｄ、およびブランケット電極層１７４０の残留部１７４０ｄも第３電極１５４０ａの上面、並びに残留部１５４０ｄの上面に残っている。
【００４４】
図１９は、図１８のデバイスの平面図を示す。図１２〜図１８は、図１９の線１による断面図である。明快さのために、機能電極、即ち、第１電極１２２５、第２電極１２４０ａ、第３電極１５４０ａ、および第４電極１７４０ａだけを図１９に示す。図１８に示すように、これらの電極の幾つかは、実際には、図１９に示さない残留層によって覆われている。
【００４５】
ブランケット電極層１５４０および１７４０のあらゆる残留部、即ち、残留部１５４０ｄおよび１７４０ｄは、それらの直ぐ下を平行に伸びる機能電極層に電気的に接続して、ブランケット電極層の残留部の望ましくない電気的浮動を避け、および／または残留有機部間の電圧差を避けるのが好ましい。特に、図１８を参照して、第２電極１２４０ａは、第２電極１２４０ａの直ぐ上にある残留部１５４０ｄおよび残留部１７４０ｄと電気的に接続してあるのが好ましい。同様に、第３電極１５４０ａは、第３電極１５４０ａの直ぐ上の残留部１７４０ｄと電気的と電気的に接続してあるのが好ましい。この電気的接続は、多くの方法で達成することができる。図２０は、エッジマスキングを使ってこの接続を達成する一つの可能な方法の説明を示す。特に、デバイス１２００のエッジをマスクするように、中央に一つの大きな開口のあるシャドウマスクを使ってブランケット層、１２３０、１２４０、１５３０、１５４０、１７３０および１７４０を被着する。ブランケット電極層１２４０、１５４０および１７４０を被着するために使うマスクは、ブランケット有機層１２３０、１５３０および１７３０を被着するために使うものより大きい開口を有する。その結果、残留部１５４０ｄおよび１７４０ｄがデバイス１２００のエッジで第２電極１２３０と電気的に接触している。第３電極１５３０は、同様に上に横たわる残留部１７４０ｄと電気的に接触している。
【００４６】
電極１２３０ａおよび１５３０ａと上に横たわる残留部１５３０ｄおよび１７３０ｄの間の電気的接触も、このデバイスのエッジでこれらの電極と全ての重なる残留部に導電性の棒を打込むことによって、エッジマスキングを使わずに達成してもよい。
【００４７】
機能有機層１２３０ａ、１５３０ａおよび１７３０ａは、それらに電流を通ずるときに光を出す。特に、第１機能有機層１２３０ａは、第１電極１２２５と第２電極１２４０ａの間に電流を加えるとき、光を出す。第２機能有機層１５３０ａは、第１電極１２２５と第３電極１５４０ａの間に電流を加えるとき、光を出す。機能有機層１２３０ａは、第１電極１２２５と第２電極１２４０ａの間に電流を加えるとき、光を出す。デバイス１２００は、図１８に示すように、フルカラーＯＬＥＤでもよい。例えば、機能有機層１２３０ａが赤色光を出し、機能有機層１５３０ａが緑色光を出し、および機能有機層１７３０が青色光を出してもよい。
【００４８】
この発明の種々の実施例を単純化した有機層および電極で示すが、追加の層およびサブ層が存在してもよい。例えば、機能有機層１２３０ａが、図２に関して説明したように複数のサブ層を含んでもよい。追加の層も存在してもよい。例えば、 フォレスト外の米国特許第５，９９８，８０３号に記載してあるように、正孔注入層も存在して良い。詳細は、当特許を参照されたい。電極と有機層の間のそのような正孔注入層の存在は、この電極と有機層の間の物理的接触を阻止するかも知れないが、この電極と有機層が電気的に接触しているという事実は変らない。この技術に知られる追加の層も存在してよい。
【００４９】
図１２〜図２０の実施例は、図１〜図１１に関して説明したものに類似するダイ、材料、およびプロセスパラメータを使って実施してもよい。
【００５０】
各有機層および各電極は、厚さが約１０００Åであるのが好ましい。第１電極１２２５がＩＴＯであるのが好ましいが、他の適当な透明電極のどれを使ってもよい。第２電極１２４０ａ、第３電極１５４０ａ、および第４電極１７４０ａは、厚さ約１００ÅのＡｕ層で被覆した、厚さ約１０００ÅのＭｇ／Ａｂ合金の層を含むのが好ましい。しかし、ＬｉＦ／Ａｌのような、何か適当な電極を使ってもよい。
【００５１】
図１２〜図２０の実施例では、スタンピングプロセス中、ダイを適正に位置付けるべきである。特に、このダイは、図１５および図１７に示すスタンピング中に、既にデバイス１２００上にある形態に関して正確に位置付けるべきである。この整列は、このデバイスの底面を通して投影するＩＲ光を使う光学的整列、光散乱を使う基準整列、およびその他の適当な手法のような、この技術に知られる手法を使って達成してもよい。ブランケット電極層がそのような整列手法と干渉する範囲で、金属のブランケット被着のないデバイスの領域を作るために、被着中にエッジマスキングを使ってもよい。
【００５２】
（更なる例）
ＯＬＥＤの二つのアレイを単一基板上に逐次製作した。スタンピングは使わなかったが、有機層を、これら二つのアレイの製作の間に反応性イオンエッチングによって除去した。これは、第１アレイが反応性イオンエッチングに曝すことによって悪影響を受けなかったこと、および第２アレイを反応性イオンエッチングに曝した下部電極を使って首尾よく製作できたことを実証する。
【００５３】
特に、ＩＴＯの層で覆った従来の基板を得た。このＩＴＯの層は、パターン化せず、各アレイの各デバイスの共通下部電極（アノード）の役目をする。その結果、この例は、各画素が個々にアドレス指定可能であるアレイを実証することは意図せず、実用ＯＬＥＤを製作できることを実証することを意図する。α−ＮＰＤの厚さ５００Åの層をこのＩＴＯの上にブランケット被着し、続いてＡｌｑの厚さ５００Åの層を被着して、従来の単一ヘテロ構造ＯＬＥＤの有機層を形成した。次に第１アレイの上部電極（カソード）だけをシャドウマスクによって被着した。この第１アレイをこの基板の半分未満に制限した。
【００５４】
デバイスの第１アレイの特性を測定した。図２１は、これらのデバイスの電流対電圧を示し、図２２は、量子効率対電流を示す。特に、図２１の線２１１０および２１１５は、この電流対電圧を示し、図２２の線２２１０および２２１５は、この質量効率対電流を示す。
【００５５】
次に、ＣＦ4およびＯ2の組合せの反応性イオンエッチングを使って露出した有機層、即ち、デバイスの第１アレイの上部電極によって覆われなかった有機層の部分を除去した。次に、デバイスのこの第１アレイの特性を測定した。図２１の線２１２０および２１２５は、電流対電圧を示し、図２２の線２２２０および２２２５は、この量子効率対電流を示す。線２１２０および２１２５が線２１１０および２１１５に近いこと、並びに線２２２０および２２２５が線２２１０および２２１５に近いことは、この反応性イオンエッチングが第１アレイでこれらのデバイスに悪影響しなかったことを示す。
【００５６】
次に、α−ＮＰＤの第２の厚さ５００Åの層を、デバイスの第１アレイを含む、この基板全体の上にブランケット被着し、続いてＡｌｑの第２の厚さ５００Åの層を被着して、従来の単一ヘテロ構造ＯＬＥＤの有機層を形成した。次に、この第２アレイの上部電極をシャドウマスクによってこの基板の第１アレイによって占められない部分に被着した。
【００５７】
デバイスのこの第２アレイの特性を測定した。図２１の線２１３０および２１３５は、この電流対電圧を示し、図２２の線２２３０および２２３５は、この量子効率対電流を示す。線２１３０および２１３５が線２１２０および２１２５に近いこと、並びに線２２３０および２２３５が線２２１０および２２１５に近いことは、先に有機材料で被覆し、次に反応性イオンエッチングで清浄にした下部電極を使ってＯＬＥＤを首尾よく製作できることを実証する。
【００５８】
次に、ＣＦ4およびＯ2の組合せの反応性イオンエッチングを使って露出した有機層、即ち、デバイスのこの第２アレイの上部電極によって覆われなかった有機層の部分を除去した。この反応性イオンエッチングは、デバイスの第１アレイの上に被着した有機材料も除去した。次に、デバイスのこの第２アレイの特性を再び測定した。図２１の線２１４０および２１４５は、デバイスの第２アレイのための、電流対電圧を示し、図２２の線２２４０および２２４５は、この量子効率対電流を示す。デバイスのこの第１アレイの特性も再び測定した。図２１の線２１５０および２１５５は、デバイスの第１アレイのための、電流対電圧を示し、図２２の線２２５０および２２５５は、この量子効率対電流を示す。
【００５９】
線２１４０、２１４５、２１５０および２１５５が図２１の他の線に近いこと、並びに線２２４０、２２４５、２２５０および２２５５が図２１の他の線に近いことは、この第２の反応性イオンエッチングがどちらのアレイででもこれらのデバイスに悪影響しなかったことを示す。
【００６０】
（結論）
本発明の方法は、先に報告されたパターニング技術より幾つかの利点を有する。例えば、本方法は、スタンプを再使用できるので、非常に費用効果が高い。スタンプが金属層を有する実施例では、これらの金属層を湿式エッチングで除去してから、スタンプを再使用できる。本発明の方法は、高スループットも示す。ディスプレイ・パネルのような、大面積を１工程でパターン化できる。
【００６１】
その上、本発明の方法は、柔軟なプラスチック基板を使用する、ロール対ロール製作プロセスによく適する。ローラ・スタンプを使うことによって、接触面積の減少のために小さい力で最適圧力を加えることができるので、柔軟な基板に対して大面積のパターニングをより容易に行うことができる。本発明の方法は、ＯＬＥＤおよびその他の電子デバイスの簡単で、費用効果が高く且つ高スループットの製作を可能にし、例えば、フラットパネルディスプレイに適用できる。
【００６２】
図１２〜図２０の実施例は、本発明の他の実施例より非自明で有利な幾つかの特徴をもたらす。図１２〜図２０の実施例は、異なる有機層を同じアレイの異なるデバイスに組込めるようにする。例えば、機能有機層１２３０ａは、機能有機層１５３０ａと違ってもよく、次にそれは機能有機層１７３０ａと違ってもよい。これは、ダウン・コンバージョン層を使わないフルカラー・ディスプレイの製作を可能にする。複数スタンプの使用は、図１２〜図２０の実施例の非自明な一つの有利な特徴である。もう一つは、スタンピング後に既存のデバイスを損傷することなく残留有機層を除去する性能であり、それでそのような除去に曝された第１電極１２２５を更なるデバイスの製作に使用してもよい。
【００６３】
本発明を特別な例および好適な実施例に関して説明したが、本発明がこれらの例や実施例に限定されないことは言うまでもない。特に、本発明は、ＯＬＥＤに限定されず、多種多様な電子デバイスに適用してもよい。その上、ＯＬＥＤに関して、本発明は、説明した特別な例や実施例に限定されない。従って、請求した本発明は、当業者に明白なように、ここに説明した特別な例および好適な実施例からの変形を含む。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に使用するようにしたダイの断面図を示す。
【図２】  本発明に従ってパターニングする前のサンプルの断面図を示す。
【図３】  図２のものに類似するサンプルをパターン化するために使っている、図１のダイの断面図を示す。
【図４】  パターニング後の図３のサンプルの平面図を示す。
【図５】  冷間圧接に続く持上げによるパターニングプロセスを例示するもので、ここでは金属層を有するシリコンスタンプを未パターン化ＯＬＥＤに押付けてパターン化したＯＬＥＤを得る。
【図６】  直径２３０μｍのドットパターンの光学顕微鏡写真を示す。
【図７】  シャドウマスク法によってパターン化したＯＬＥＤと本発明のスタンピング法によってパターン化したＯＬＥＤの、電流密度対電圧特性によりおよび量子効率対電流密度により実測した通りの比較結果を示す。
【図８】  ５５μｍ幅の十字パターンの走査型電子顕微鏡画像を示す。図８（ａ）は、図８（ｂ）の正方形領域の拡大画像である。
【図９】  画素サイズ４２０μｍ×４２０μｍの受動的マトリックスの光学顕微鏡写真を示す。
【図１０】  単一および複数画素からのエレクトロルミネセンスのＣＣＤカメラ画像を示す。
【図１１】  ガラス基板の弾性変形およびスタンプの隆起部の横膨張を示す概略図である。
【図１２】  この発明の実施例による部分的に製作したデバイスを示す。
【図１３】  更なる処理後の図１２の部分的に製作したデバイスを示す。
【図１４】  更なる処理後の図１３の部分的に製作したデバイスを示す。
【図１５】  更なる処理後の図１４の部分的に製作したデバイスを示す。
【図１６】  更なる処理後の図１５の部分的に製作したデバイスを示す。
【図１７】  更なる処理後の図１６の部分的に製作したデバイスを示す。
【図１８】  完全に製作したデバイスを作り出すための更なる処理後の図１７の部分的に製作したデバイスを示す。
【図１９】  図１８のデバイスの平面図を示す。
【図２０】  エッジマスキングによって達成した、デバイスのエッジに於ける金属層の接続の説明を示す。
【図２１】  実際のデバイスの電流対電圧を示す。
【図２２】  実際のデバイスの量子効率対電流を示す。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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