(57)【要約】電気光学デバイス積層体（１０）の製造方法を提供する。本製造方法は、酸性化合物（１２ｍ）を含む電荷注入層（１２）に接触する電気光学層（１３）を含む多層構造体を提供するステップと；前記電気光学層（１３）上に、カチオン架橋性レジスト材（１４ｍ）を含むレジスト層（１４）を堆積させるステップと；前記電荷注入層（１２）由来のプロトン（１２ｐ）により誘発される架橋反応により、レジスト材（１４ｍ）を電気光学層（１３）内の隣接する欠陥部（１２’，１３’）と反応させて、前記欠陥部（１２’，１３’）を、架橋レジスト材（１４ｃ）を含むパッチ（１４ｐ）により被覆するステップと；前記レジスト材（１４ｍ）の未架橋部分を除去するステップを含み、前記パッチ（１４ｐ）が残留して、前記電荷注入層（１２）と、前記電気光学層（１３）及び前記パッチ（１４ｐ）上に続いて堆積される層との間に電気的絶縁を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
−電気光学層（１３）に接触する、開始剤化合物（１２ｐ，１６）を含む電荷注入層（１２）を提供するステップと、
−前記開始剤化合物（１２ｐ，１６）と反応するレジスト材（１４ｍ）を含むレジスト層（１４）を、前記電気光学層（１３）上に堆積させるステップと、
−前記電荷注入層（１２）由来の前記開始剤化合物（１２ｐ，１６）により誘発及び／又は触媒される反応により、前記レジスト材（１４ｍ）を前記電気光学層（１３）内の隣接する欠陥部と反応させて、前記欠陥部を被覆する反応したレジスト材のパッチ（１４ｐ）を形成するステップと、
−前記レジスト材の未反応部分を除去するステップとを含み、前記パッチ（１４ｐ）が残留して、前記電荷注入層（１２）と、前記電気光学層（１３）及び前記パッチ（１４ｐ）上に続いて堆積される層（１５）との間に電気的絶縁を提供する、電気光学デバイス積層体（１０）の製造方法。
【請求項２】
前記電荷注入層（１２）は電極（１６）を含み、前記開始剤化合物は、前記電極（１６）内に含まれる酸化物質を含み；
−ラジカル重合性レジスト材を含むレジスト層（１４）を前記電気光学層（１３）上に堆積させるステップと、
−前記電極（１６）の前記酸化物質由来のラジカル（１２ｐ）により誘発されるラジカル重合反応により、前記レジスト材を前記電気光学層（１３）内の隣接する欠陥部と反応させて、前記欠陥部（１２’，１３’）を被覆するラジカル重合レジスト材のパッチ（１４ｐ）を形成するステップと、
−前記レジスト材の未重合部分を除去するステップとを含み、前記パッチ（１４ｐ）が残留して、前記電荷注入層（１２）と、前記電気光学層（１３）及び前記パッチ（１４ｐ）上に続いて堆積される層（１５）との間に電気的絶縁を提供する、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記開始剤化合物は、前記電荷注入層（１２）内に含まれる酸性化合物（１２ｍ）を含み；
−カチオン架橋性レジスト材（１４ｍ）を含む前記レジスト層（１４）を前記電気光学層（１３）上に堆積させるステップと、
−前記電荷注入層（１２）由来のプロトン（１２ｐ）により誘発される架橋反応により、前記レジスト材（１４ｍ）を前記電気光学層（１３）内の隣接する欠陥部（１２’，１３’）と反応させて、前記欠陥部（１２’，１３’）を被覆する架橋レジスト材（１４ｃ）のパッチ（１４ｐ）を形成するステップと、
−前記レジスト材（１４ｍ）の未架橋部分を除去するステップとを含み、前記パッチ（１４ｐ）が残留して、前記電荷注入層（１２）と、前記電気光学層（１３）及び前記パッチ（１４ｐ）上に続いて堆積される層（１５）との間に電気的絶縁を提供する、請求項１に記載の製造方法。
【請求項４】
−前記電気光学層（１３）及び前記パッチ（１４ｐ）上に陰極層（１５）を堆積させるステップを更に含み、
前記パッチ（１４ｐ）は前記電荷注入層（１２）と前記陰極層（１５）との間に電気的絶縁を提供する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記レジスト材（１４ｍ）を反応させる前記ステップは、前記パッチ（１４ｐ）を成長させるために、前記デバイス積層体（１０）を所定の時間加熱するステップを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記電気光学層（１３）の平均層厚さは１０〜５００ｎｍである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記電荷注入層（１２）は、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）ポリ（スチレンスルフォネート）（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記レジスト層（１４）を前記電気光学層（１３）上に堆積させる前記ステップは、前記カチオン架橋性レジスト材（１４ｍ）を含む溶媒を塗布するステップと、前記溶媒を蒸発させるステップとを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
−酸性化合物（１２ｍ）を含む電荷注入層（１２）と、
−陰極層（１５）と、
−前記電荷注入層（１２）と前記陰極層（１５）との間に配置された電気光学層（１３）とを含む多層構造体を含み、
−前記電荷注入層（１２）と前記陰極層（１５）との間に配置された前記電気光学層（１３）内の欠陥部（１２’，１３’）は、カチオン架橋レジスト材（１４ｃ）を含む電気絶縁性パッチ（１４ｐ）により被覆されている、請求項３に記載の方法により得られる電気光学デバイス積層体（１０）。
【請求項１０】
−酸化物質を含む電極（１６）を含む電荷注入層（１２）と、
−陰極層（１５）と、
−前記電荷注入層（１２）と前記陰極層（１５）との間に配置された電気光学層（１３）とを含む多層構造体を含み、
−前記電荷注入層（１２）と前記陰極層（１５）との間に配置された前記電気光学層（１３）内の欠陥部（１２’，１３’）は、ラジカル重合レジスト材（１４ｃ）を含む電気絶縁性パッチ（１４ｐ）により被覆されている、請求項２に記載の方法により得られる電気光学デバイス積層体（１０）。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載の電気光学デバイス積層体（１０）を含む、電子デバイス（１０ｐ，１０ｓ）。
【請求項１２】
電気光学デバイス積層体（１０）を製造するためのシステム（１００）であって、
−基板（１１）を提供するために配置された供給システム（２１，３１）と、
−前記基板（１１）上に、開始剤化合物（１２ｐ，１６）を含む電荷注入層（１２）を堆積させるために配置された第１の堆積手段（２２）と、
−前記電荷注入層（１２）上に電気光学層（１３）を堆積させるために配置された第２の堆積手段（２３）と、
−前記電気光学層（１３）上に、前記開始剤化合物（１２ｐ，１６）と反応するレジスト材（１４ｍ）を含むレジスト層（１４）を堆積させるために配置されたレジスト層堆積手段（２４）と、
−前記電荷注入層（１２）と前記レジスト層（１４）との間に挟持された前記電気光学層（１３）を含む多層構造体を前記基板（１１）に提供するために、前記供給システム（２１，３１）、前記第１の堆積手段（２２）、前記第２の堆積手段（２３）、及び、前記レジスト層堆積手段（２４）を制御するために構成された制御部（２０）と、を含み；
−前記システムは、前記レジスト材（１４ｍ）を少なくとも部分的に除去するために配置されたレジスト層除去手段（２４’）を更に含み、
前記制御部（２０）は、
−前記電荷注入層（１２）由来の前記開始剤化合物（１２ｐ）により誘発及び／又は触媒される反応により、前記レジスト材（１４ｍ）を前記電気光学層（１３）内の隣接する欠陥部（１２’，１３’）と反応させて、前記欠陥部（１２’，１３’）を被覆する架橋レジスト材（１４ｃ）のパッチ（１４ｐ）を形成するために前記デバイス積層体を制御するために、且つ、
−前記レジスト材（１４ｍ）の未反応部分を除去するために前記レジスト層除去手段（２４’）を制御するために構成されており、前記パッチ（１４ｐ）が残留し、前記電荷注入層（１２）と、前記電気光学層（１３）及び前記パッチ（１４ｐ）上に続いて堆積される層（１５）との間に電気的絶縁が提供される、システム（１００）。
【請求項１３】
電極層堆積手段（２５）を更に含み、前記制御部は、
−前記電気光学層（１３）及び前記パッチ（１４ｐ）上に陰極層（１５）を堆積させるために前記電極層堆積手段（２５）を制御するために配置され、前記パッチ（１４ｐ）は、前記電荷注入層（１２）と前記陰極層（１５）との間に電気的絶縁を提供する、請求項１２に記載のシステム（１００）。
【請求項１４】
前記電荷注入層（１２）は酸性化合物（１２ｍ）を含み、前記レジスト層（１４）は、前記酸性化合物（１２ｍ）と架橋反応により反応するカチオン架橋性レジスト材（１４ｍ）を含む、請求項１２又は１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記電荷注入層（１２）は、酸化物質を含む電極（１６）を含み、前記レジスト層（１４）は、前記電極（１６）の前記酸化物質のラジカル（１２ｐ）と重合反応により反応するラジカル重合性レジスト材を含む、請求項１２又は１３に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気光学デバイス積層体、並びに、電気光学デバイス積層体を製造するための方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気光学デバイス積層体（electro-optical device stack）は、電気エネルギーを光（光子）エネルギーに、且つ／又は、光（光子）エネルギーを電気エネルギーに変換可能な電気光学層を含む層状構造体である。典型的な用途としては、発光デバイス（ＬＥＤ）及び光起電力デバイス（ＰＶＤ）が挙げられる。電気光学デバイス積層体の分野では、有機層を使用することにまで関心が広がっている。有機層によれば、ロール・ツー・ロール（Ｒ２Ｒ）処理に好適であるフレキシブルデバイス積層体が得られるなどの利点が得られうる。
【０００３】
一例において、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）は、陽極層及び陰極層に挟持された、有機発光分子を含む活性層を含む。活性層に電圧が印加されると、活性層中で電子と正孔が（再）結合して光子が出射されうる。高効率デバイスを得るために、デバイス積層体は、発光層への正孔及び／又は電子の注入を促進する電荷注入層などの他の層を有しうる。電荷注入層は、電極と電気光学層との中間の仕事関数を有する材料などで形成されうる。典型的な電荷（正孔）注入層はＰＥＤＯＴ：ＰＳＳなどの酸性化合物を含みうる。
【０００４】
本発明者らは、電気光学層を通るリーク電流により電気光学デバイスの効率及び／又は寿命が悪化しうることを見出した。リーク電流は光子の出射をもたらさないという点において、無駄な電流であると考えられうる。リーク電流の一因は、電荷注入層と陰極層とが近接及び／又は接触していることでありうる。リーク電流は、活性層中の欠陥部（breach）であって、活性層が存在しない領域、及び／又は、電荷注入層と陰極層との間の活性層の窪み、すなわち薄くなっている領域において発生しうる。欠陥部は、例えば、電荷注入層上の活性層の濡れ（被覆）が不十分であること、及び／又は、活性層内で部分的に突出するか活性層を突き抜けて陰極層にまで突出しうる凝集体（バンプ）が形成されること、により生じうる。
【０００５】
部分的な解決策として活性層を厚くすることが考えられるが、活性層を厚くすると、デバイスの動作電圧が上昇したり、且つ／又は、電力効率が低下することがある。
【０００６】
したがって、高性能な電気光学デバイス積層体が必要とされている。特に、このようなデバイス積層体を好都合に製造可能な方法及びシステムが必要とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９／００２６４４８号明細書
【発明の概要】
【０００８】
第１の態様において、電気光学層に接触する、開始剤化合物を含む電荷注入層を提供するステップと、前記開始剤化合物と反応するレジスト材を含むレジスト層を、前記電気光学層上に堆積させるステップと、前記電荷注入層由来の前記開始剤化合物により誘発及び／又は触媒される反応により、前記電気光学層内の欠陥部と隣接して前記レジスト材を現像して、前記欠陥部を被覆する反応レジスト材のパッチを形成するステップと、前記レジスト材の未反応部分を除去するステップとを含み、前記パッチが残留して、前記電荷注入層と、前記電気光学層及び前記パッチ上に続いて堆積される層との間に電気的絶縁を提供する、電気光学デバイス積層体の製造方法が提供される。
【０００９】
第１の実施形態において、酸性化合物を含む電荷注入層と接触する電気光学層を含む多層構造体を提供するステップと、カチオン架橋性レジスト材を含むレジスト層を前記電気光学層上に堆積させるステップと、前記電荷注入層由来のプロトンにより誘発される架橋反応により、前記レジスト材を前記電気光学層内の隣接する欠陥部と反応させて、架橋レジスト材を含むパッチにより前記欠陥部を被覆するステップと、前記レジスト材の未架橋部分を除去するステップとを含み、前記パッチが残留して、前記電荷注入層と、前記電気光学層及び前記パッチ上に続いて堆積される層との間に電気的絶縁を提供する、電気光学デバイス積層体の製造方法が提供される。
【００１０】
本開示に係るプロセスは、電荷注入層由来の過剰なプロトンが、適切なレジスト内で、好ましくはカチオン架橋性液体配合物又は原料内で、架橋を開始しうるという現象を利用するものである。電気光学層により（十分）被覆されていない電荷注入層のエリア（欠陥部）では、電気光学層上に堆積されたレジストは、電荷注入層に由来しうるプロトンにより局所的に架橋されうる。現像後、電荷注入層の露出していた部分の上にレジストが残留しうり、この局所架橋レジストは、陰極層などのその後に堆積される層から電荷注入層を電気的に絶縁しうる。
【００１１】
従来のフォトリソグラフィー・プロセスで使用されているものなど、多くの適切なレジストが公知でありうる。フォトリソグラフィー・プロセスでは、ネガティブレジストは、通常、架橋反応のためのプロトンを光暴露により提供するための追加の光酸分子を含む。本開示に係るプロセスでは、電気光学層内の欠陥部エリアを通ってプロトンが電荷注入層からレジスト層内に侵入しうるため、追加の光酸分子は不要である。光酸分子は不要なエリアを架橋してしまう可能性があるため、実際、好適な実施形態では、レジストは光酸分子を含まない。製造性に関しては、本プロセスは自動（self-aligned）であるため、欠陥部エリア上のレジスト層部分を自動的にターゲットして架橋反応を行う溶液系プロセスなどの態様での実施が便利であることが理解されよう。さらに、電荷注入層又は電気光学層を改変する必要がないため、本開示に係るプロセスは、既存の製造スキームに便利に組み込むことができる。製品性能に関しては、リーク電流が低減されうり、デバイス効率が向上しうる。さらに、活性層の厚さが低減されうり、本開示に係るプロセスは潜在的な欠陥部及び／又はリーク電流を改善しうる。したがって、本開示に係るプロセスは、高性能な電気光学デバイス積層体を便利に製造することが可能である。
【００１２】
なお、特許文献１には、電荷注入層と活性層との間に配置されるバッファ層であって、電荷注入層により誘発される化学反応によって不溶化可能な材料を含む混合液を電荷注入層に塗布することにより得られるものが開示されている。本文献では、カチオン架橋性層は、拡散するカチオン種、特に架橋反応を開始して不溶層を形成するプロトンを取り込むことが可能であると考えられる。バッファ層は、プロトンが活性層内に拡散するのを防止するためのバリアとして機能する。これに対して、本開示に係るプロセスでは、カチオン架橋性レジスト材が、活性層と電荷注入層との間ではなく活性層上に塗布される。さらに、本開示に係るプロセスでは、架橋レジストが、導電性中間層ではなく電気絶縁性パッチを形成する。
【００１３】
第２の実施形態において、ラジカル重合性レジスト材を含む電極を基板に設け、且つ、前記基板上の電気光学層と前記電極とを含む多層構造体を提供するステップと、レジスト層を前記電気光学層上に堆積させるステップと、前記電極の酸化物質由来のラジカルにより誘発されるラジカル重合反応により、前記電気光学層内の欠陥部の周囲の前記レジスト材を現像して、重合レジスト材を含むパッチにより前記欠陥部を被覆するステップと、前記レジスト材の未重合部分を除去するステップとを含み、前記パッチが残留して、前記電荷注入層と、前記電気光学層及び前記パッチ上に続いて堆積される層との間に電気的絶縁を提供する、電気光学デバイス積層体の製造方法が提供される。
【００１４】
第２の実施形態に係る方法は、第１の実施形態に係る方法と同様の利点を有しうる。第２の実施形態に係る方法は、酸化電極由来のラジカルが、適切なレジスト内で架橋を開始しうるという現象を利用するものである。電気光学層はレジストにより被覆されうる。電気光学層により（十分）被覆されていない電極の部分（欠陥部）は、レジスト内において、電極に由来しうるラジカルによる架橋を開始しうる。現像後、電極の露出していた部分の上にレジストが残留しうり、この局所架橋レジストは、陰極層などのその後に堆積される層から電極を電気的に絶縁しうる。本プロセスに適切なレジストは、例えば、ラジカル重合性分子を含みうる。製造性に関しては、本プロセスは自動（self-aligned）であるため、欠陥部エリアに隣接するレジスト部分を自動的にターゲットして架橋反応を行う溶液系プロセスなどの態様での実施が便利であることが理解されよう。さらに、電極又は電気光学層を改変する必要がないため、本開示に係るプロセスは、既存の製造スキームに便利に組み込むことができる。製品性能に関しては、リーク電流が低減されうり、デバイス効率及び／又は寿命が向上しうる。さらに、活性層の厚さが低減されうり、本開示に係るプロセスは潜在的な欠陥部及び／又はリーク電流を改善しうる。したがって、本開示に係るプロセスは、高性能且つ／又は寿命の長い電気光学デバイス積層体を便利に製造することが可能である。
【００１５】
第２の態様において、電気光学デバイス積層体を製造するためのシステムであって、供給システムと、レジスト層堆積手段と、制御部とを含み、前記制御部は、酸性化合物を含む電荷注入層に接触する電気光学層を含む、多層構造体を提供するために前記供給システムを制御するために配置され；前記制御部はまた、カチオン架橋性レジスト材を含むレジスト層を前記電気光学層上に堆積させるために前記レジスト層堆積手段を制御するために配置され；前記制御部はさらに、前記電荷注入層（１２）由来のプロトン（１２ｐ）により誘発及び／又は触媒される架橋反応により、前記レジスト材（１４ｍ）を前記電気光学層（１３）内の隣接する欠陥部（１２’，１３’）と反応させて、前記欠陥部（１２’，１３’）を被覆する架橋レジスト材（１４ｃ）のパッチ（１４ｐ）を形成するために前記デバイス積層体を制御するために配置され；前記制御部は更に、前記レジスト材の未架橋部分を除去するためにレジスト除去手段を制御するために配置され、前記パッチが残留し、前記電荷注入層と前記電気光学層及び前記パッチ上に続いて堆積される層との間に電気的絶縁が提供される、システムが提供される。
【００１６】
第２の態様に係るシステムは、第１の態様に係る方法と同様の利点を有しうる。
【００１７】
第３の態様において、酸性化合物を含む電荷注入層と；陰極層と；前記電荷注入層と前記陰極層との間に配置された電気光学層と；を含む多層構造体を含む電気光学デバイス積層体であって、前記電荷注入層と前記陰極層との間の前記電気光学層内の欠陥部がカチオン架橋レジスト材を含む電気絶縁性パッチにより被覆されている、電気光学デバイス積層体が提供される。
【００１８】
第３の態様の電気光学デバイス積層体は、第１の態様の方法及び／又は第２の態様のシステムによって便利に製造されうる。本電気光学デバイス積層体の利点としては、高性能であること及び／又は製造コストが低いことが挙げられうる。第３の態様の電気光学デバイス積層体は、パッチがリーク電流の発生を抑制しうるため、長い寿命及び高い耐久性を有しうる。リーク電流は、短絡などの結果、デバイス積層体を劣化させうる。本電気光学デバイス積層体は、表示装置や太陽電池などの電子デバイスの一部分であってもよく、かかる電子デバイスも同様の利点を有しうる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】電気光学デバイス積層体の製造方法の一実施形態を示す図である。
【図２】電気光学デバイス積層体の製造システムの一実施形態を示す図である。
【図３】電気光学デバイス積層体の一実施形態を示す斜視図である。
【図４】電気光学デバイス積層体の他の一実施形態を示す断面図である。
【図５】電気光学デバイス積層体内の欠陥部のＳＥＭ写真を示す図である。
【図６】電気光学デバイス積層体のリーク電流測定の比較を示す図である。
【図７】カチオン架橋性レジスト材の例を示す図である。
【図８】電気光学デバイス積層体を含むＰＬＥＤデバイスを示す図である。
【図９】電気光学デバイス積層体を含むＳＭＯＬＥＤデバイスを示す図である。
【図１０】電気光学デバイス積層体の他の一実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明のデバイス、システム及び方法のこれらの及び他の特徴、態様及び利点は、以下の説明、特許請求の範囲、及び添付の図面から一層理解されるであろう。
【００２１】
特段断りのない限り、本明細書中で使用される全ての用語（技術用語及び科学用語を含む）は、本発明が属する技術分野の当業者が発明の詳細な説明及び図面の文脈で一般的に理解するものと同じ意味を有する。また、一般辞書に使用されている用語は、関連する技術の文脈におけるそれらの意味と一致するものと解釈されるべきであって、本願明細書で特段明示的な断りのない限り、理想的な又は過度にフォーマルな意味で解釈されるべきではないことが理解されよう。本発明のシステム及び方法の説明が不明瞭にならないように、周知の装置及び方法の詳細な説明が省略される場合がある。本明細書において、「及び／又は」は、１以上の関連記載項目の任意かつ全ての組み合わせを包含するものである。特定の実施形態を説明するために使用する用語は、本発明を限定することを意図するものではない。本明細書において、単数形の「a」、「an」及び「the」は、特段明示的な断りのない限り、複数形を包含するものである。また、「含む（comprise）」及び／又は「含む（comprising）」は、記載された特徴が存在することを特定するものであるが、１つ以上の他の特徴が存在すること又は追加されることを除外するものではないことが理解されよう。本明細書において記載した全ての公報、特許出願、特許などの参考文献は、その全体を参照により本明細書に援用する。対立する場合、用語を含め、本願明細書が支配する。
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図示する添付図面を参照して本発明をより詳細に説明するが、本発明は多様な態様で実施されうるものであって、本明細書に示す実施形態に限定されるものと解釈されてはならない。これらの実施形態は、本開示を十分且つ完全なものとし、かつ、本発明の範囲を当業者に完全に伝えるために、記載されるものである。例示の実施形態の説明は、発明の詳細な説明の全体の一部と考えられるべき添付図面と共に読まれることを意図している。図中、明確性を担保するために、システム、コンポーネント、層、及び、領域のサイズ及び相対サイズは誇張されうる。理想的であると思われる本発明の実施形態及び中間構造を示す模式図である断面図を参照して、実施形態を説明する。
【００２３】
説明中、相対語並びにそれらの派生語は、そのときに説明している又は図面で図示されている方向を示すものと解釈されるべきである。これらの相対語は、説明の便宜上のものであって、特段断りのない限り、システムが特定の方向で構成又は動作することを要求するものではない。また、構成要素又は層が、他の構成要素又は層「の上」、「に接続」又は「に連結」されていると記載されている場合、直接、他の構成要素又は層の「上」、「に接続」又は「に連結」していても、介在する構成要素又は層が存在していてもよいことが理解されよう。逆に、直接、他の構成要素又は層の「上」、「に接続」又は「に連結」していると記載されている場合、介在する構成要素又は層は存在しない。また、方法の特定のステップが他のステップの後であると記載されている場合、特定のステップが当該他のステップの直後に行われるか、特定のステップの前に１つ以上の中間ステップが行われうることが理解されよう。本明細書全体を通じて、同じ参照符号は同じ構成要素を示す。
【００２４】
図１は、電気光学デバイス積層体１０の製造方法の一実施形態を示す図である。
【００２５】
ステップ（Ａ）において、電荷注入層１２に接触する電気光学層１３を含む多層構造体を提供する。多層構造体は、基板１１上に設けられうる。電荷注入層１２は、酸性化合物１２ｍを含む。用語「酸性」は、電荷注入層が、電荷注入層から隣接層内に拡散する傾向のある過剰なプロトンを含むことを示す。好ましくは、本開示で使用する電荷注入層は正孔注入層である。このような典型的な電荷注入層は、ポリチオフェン化合物を、ポリマーに結合させたスルホン酸などのブレンステッド酸でドープすることにより形成されうる。一実施形態において、電荷注入層１２は、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）ポリ（スチレンスルフォネート）（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）を含む。ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの利点としては、有益な成膜性、水溶性、導電性（例えば１００Ｓ／ｃｍ超）、可視光透過性、及び、安定性が挙げられうる。他の好適な正孔注入層は、ポリ（チオフェン−３−［２［（２−メトキシエトキシ）エトキシ］−２，５−ジイル）を含む、Ｐｌｅｘｃｏｒｅ（Ｒ）として知られる導電性有機インクを含みうる。
【００２６】
ステップ（Ｂ）において、レジスト層１４を電気光学層１３上に堆積させる。レジスト層１４は、カチオン架橋性レジスト材１４ｍを含む。つまり、カチオン架橋性レジスト材１４ｍは、プロトンなどのカチオンの影響下で重合などにより架橋を形成し、レジスト材分子間に架橋ネットワークを形成する。レジスト層１４を電気光学層１３上に堆積させる前記ステップの一実施形態は、カチオン架橋性レジスト材１４ｍを含む溶媒を塗布し、次いで溶媒を蒸発させるステップを含む。ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳなどの場合、溶媒は水でありうる。また、電気光学層１３が水分と反応し易い有機分子を含む場合などは、他の好適な溶媒も使用されうる。他の一実施形態において、レジスト材は電気光学層上に溶媒を使用せずに塗布される。溶媒を使用する場合又は使用しない場合であっても、レジスト層１４は、印刷法（インクジェット印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷、オフセット印刷、スクリーン印刷など）、コーティング法（スピンコーティング、ディップコーティングなど）、物理／化学蒸着法、などの任意の好適な技術で塗布されうる。
【００２７】
ステップ（Ｃ）において、レジスト材１４ｍは、電荷注入層１２由来のプロトン１２ｐにより誘発される架橋反応により、電気光学層１３内の隣接する欠陥部１２’と反応する。これにより、架橋レジスト材１４ｃを含む、欠陥部１２’を被覆するパッチ１４ｐが形成される。
【００２８】
一実施形態において、レジスト材１４ｍを現像する前記ステップは、デバイス積層体１０を加熱するステップを含む。あるレジストでは、加熱処理は反応プロセスを加速しうる。追加で又は代替的に、レジスト材１４ｍを反応させるステップは、架橋を起こさせるため所定の時間待機することを含みうる。典型的な待機時間は、秒〜分単位程度でありうる。
【００２９】
あるレジストでは、プロトンは、経時で厚くなるパッチ層を形成するカスケード反応を引き起こす触媒として機能しうる。よって、パッチの厚さ（従って絶縁量）は、レジスト材を塗布してから続いて未架橋のレジスト材を除去するまでの間の経過時間に依存しうる。かかる時間はまた、配合物の溶媒中の架橋性分子濃度にも依存しうる。あるレジストでは、プロトンが反応で使用し尽くされ、かかる場合は、所定時間後に反応が停止して特定のパッチ厚となる。あるレジストでは、実質的に待機時間が不要になる程度に反応が非常に速くなりうる。加熱ステップ及び待機ステップは、同時に行っても、互いに前後して行ってもよい。なお、プロトンは開始剤として機能しうるが、続くカチオン重合反応カスケードは追加のプロトンを必要としない。反応停止は、例えば、残水により起こりうる。
【００３０】
ステップ（Ｄ）において、架橋を形成しなかったレジスト材１４ｍの部分、つまり、欠陥部１２’から離れた部分は除去される。パッチ１４ｐが残留して欠陥部１２’を被覆し、電荷注入層１２と、電気光学層１３及びパッチ１４ｐ上に続いて堆積される層との間に電気的絶縁を提供する。
【００３１】
一実施形態において、架橋レジスト材１４ｃの導電性及び／又はパッチ１４ｐの層厚さは、使用の際、つまり、デバイス積層体を横切って動作電圧を印加するときに（図８及び９を参照）、電荷注入層１２とその後に堆積される層１５との間に、電気光学層１３による電気的絶縁（平均値）と少なくとも等しい電気的絶縁を提供する。好ましくは、使用の際、パッチによる電気抵抗は、電気光学層による平均電気抵抗よりも、例えば１０倍以上大きい。つまり、電荷注入層１２と陰極層１５との間のパッチ１４ｐを介する電気抵抗は、電気光学層１３を介する平均電気抵抗と少なくとも等しく、好ましくは例えば１０倍以上大きい。好ましくは、パッチの電気抵抗は１０７Ωｃｍを超える。一例において、１０１５Ωｃｍを超える電気抵抗を有するＳＵ８を含むパッチが使用される。使用の際、動作電圧が電気光学層に印加されるとき、パッチ１４ｐを通る電流密度は電気光学層１３を通る電流密度よりも、例えば、１０倍以上低いことが好ましい。欠陥部１２’を通るリーク電流は、パッチによる追加電気抵抗によって許容可能なレベルに低減されうる。
【００３２】
一実施形態において、ステップ（Ｄ）は現像剤として知られる溶媒をレジスト層１４に塗布するステップを含み、レジスト材の架橋部分、つまりパッチ１４ｐは現像剤に不溶であるのに対し、レジスト材１４ｍの未架橋部分は現像剤に溶解する。現像剤は、例えば、ステップ（Ｂ）においてレジスト層を設ける際に使用した溶媒と同じとされうる。好適な溶媒は、架橋材料が顕著に溶解せず、未架橋材料が溶解する溶媒でありうる。ステップ（Ｃ）及び（Ｄ）のプロセスは、レジストの現像と称されうる。用語「不溶」は、材料が化学反応して、当該材料の塗布に当初用いた溶媒に対してもはや顕著に溶解しない層またはパッチを生ずることを意味しうる。
【００３３】
ステップ（Ｅ）において、陰極層１５が電気光学層１３及びパッチ１４ｐ上に堆積される一実施形態を示す。したがって、パッチ１４ｐは電荷注入層１２と陰極層１５との間に局所的な電気的絶縁を提供しうる。陰極層に代えて、一層以上の中間層を電気光学層１３上に設けてもよい。中間層の一例としては、例えば、電気光学層１３と陰極層１５との間の電子輸送層が挙げられうる。したがって、パッチ１４ｐは電荷注入層１２と中間層との間に電気的絶縁を提供しうる。
【００３４】
図２は、電気光学デバイス積層体を製造するためのシステム１００の一実施形態を示す図である。システム１００は、供給システム２１，３１と、レジスト層堆積手段２４と、レジスト層除去手段２４’と、制御部２０とを含む。
【００３５】
制御部２０は、酸性化合物１２ｍを含む電荷注入層１２に接触する電気光学層１３を含む多層構造体を提供するために供給システム２１，３１を制御するために、配置、すなわち構成及び／又はプログラムされている。一実施形態において、供給システムは、前記多層構造体をフレキシブル基板１１上に設ける供給ロール２１を含む。供給システムは、レジスト層堆積手段２４及びレジスト層除去手段２４’などのシステム１００のコンポーネント間に、多層構造体を、例えば、図示されるように方向３２に輸送するために配置される輸送システム３１を更に含みうる。輸送システム３１は、例えば、基板１１及び／又はデバイス積層体を輸送する搬送ベルト及び／又は一連のロールを含みうる。
【００３６】
他の一実施形態において、供給ロール２１はフレキシブル基板１１のみを含み、多層構造体は後続の層堆積手段２２，２３により提供される。したがって、一実施形態において、システムは、基板１１を提供するために配置された供給システム２１，３１を含む。システムは、開始剤化合物を含む電荷注入層１２を基板１１上に堆積させるために配置された第１の堆積手段２２を含む。システムは、電気光学層１３を電荷注入層１２上に堆積させるために配置された第２の堆積手段２３を含む。堆積手段２２，２３は、各層をそれぞれの溶媒を使用してまたは使用せずにプリントするために配置されたプリントヘッドなどの任意の公知の層堆積手段を含みうる。電荷注入層の堆積に使用される任意溶媒は、電気光学層１３を設ける前に蒸発させてもよい。電気光学層１３を設ける際に溶媒を使用する場合、溶媒が電荷注入層１２を溶解しないことが好ましい。
【００３７】
一実施形態において、システムは、電気光学層１３上にレジスト層１４を堆積させるためのレジスト層堆積手段２４を含む。レジスト層１４は、前記開始剤化合物と反応するレジスト材を含む。一実施形態において、レジスト層１４は、酸性の電荷注入層由来のプロトンと（層と接触したときに）反応するカチオン架橋性レジスト材１４ｍを含む。他の一実施形態において、レジスト層１４は、電荷注入層内の電極由来のラジカルと反応するラジカル重合性レジスト材を含む。レジスト層１４は、例えば、図１を参照して上述したステップ（Ｂ）と同様に、任意の公知手段により設けられうる。
【００３８】
一実施形態において、システムは、電荷注入層１２とレジスト層１４とに挟持された電気光学層１３を含む多層構造体を基板１１に設けるための、供給システム２１，３１、第１の堆積手段２２、第２の堆積手段２３、及び、レジスト層堆積手段２４を制御するために構成された制御部２０を含む。制御部２０はまた、電荷注入層１２由来のプロトンにより誘発される架橋反応によりレジスト材１４ｍを電気光学層１３内の隣接する欠陥部と反応させるために、デバイス積層体を制御するために配置されている。これにより、架橋レジスト材を含み、欠陥部を被覆しうるパッチが形成される。反応は、例えば、レジスト層１４の形成と続くレジスト層１４除去との間の時間間隔により制御されうる。任意で、システムはヒータ（不図示）を更に含みうり、制御部２０がヒータの温度を制御して、例えば図１を参照して上述したステップ（Ｃ）と同様に、架橋プロセスの速度を制御する。
【００３９】
一実施形態において、システムは、前記レジスト材１４ｍを少なくとも部分的に除去するために配置されるレジスト層除去手段２４’を含む。制御部２０はまた、電気光学層１３からレジスト層１４の未架橋部分を除去するために、レジスト層除去手段２４’を制御するために配置される。架橋材料を含むパッチ１４’が積層体上に残留して電気光学層１３の欠陥部を被覆する。したがって、パッチ１４’は、電荷注入層１２と、電気光学層１３及びパッチ１４’上に続いて堆積される層との間に電気的絶縁を提供するために配置されうる。
【００４０】
このように、制御部２０は、電荷注入層１２由来の開始剤化合物１２ｐにより誘発及び／又は触媒される反応によりレジスト材１４ｍを電気光学層１３の隣接する欠陥部１２’，１３’と反応させることにより、前記欠陥部１２’，１３’を被覆する架橋レジスト材１４ｃのパッチ１４ｐを形成するためにデバイス積層体を制御するために構成されるとともに、レジスト材１４ｍの未反応部分を除去するためにレジスト層除去手段２４を制御するために構成される。
【００４１】
図示された実施形態において、システム１００は電極層堆積手段２５を更に含む。制御部２０はさらに、電気光学層１３及びパッチ１４上に陰極層１５を堆積させるために電極層堆積手段２５を制御するために配置される。したがって、パッチ１４ｐは、欠陥部において電荷注入層１２と陰極層１５との間に電気的絶縁を提供する。
【００４２】
システム１００は、更なる層又はコンポーネントを堆積させる手段、基板を封止及び／又は切断する手段などの追加の加工手段１０１を含みうる。代替的に又は追加で、追加の加工手段１０１は、デバイス積層体をロール・ツー・ロール（Ｒ２Ｒ）プロセスなどで保存する第２のロールを含みうる。
【００４３】
一実施形態において、システムは、各層堆積手段に各層材料を供給するために、及び／又は、レジスト層除去手段に未反応レジスト層部を除去するための材料を供給するために配置される供給システム（不図示）を含む。これらの材料は、堆積処理後に蒸発可能な溶媒などの液状形態で供給されることが好ましい。一部の層は、当該層を形成するために互いに混合及び／又は反応される１つ以上の前駆体化合物を組み合わせることにより形成されうる。
【００４４】
一実施形態において、第１の層堆積手段２２は、基板１４上に堆積されて電荷注入層１２を形成する電荷注入材（又はその前駆体）によって使用の際に充填される電荷注入材供給部を含む。一実施形態において、電荷注入材は酸性化合物を含む。一実施形態において、電荷注入材はＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを含む。
【００４５】
一実施形態において、第２の層堆積手段２３は、電荷注入層１２上に堆積されて電気光学層１３を形成する電気光学材（又はその前駆体）によって使用の際に充填される電気光学材供給部を含む。一実施形態において、電気光学材及び／又は層１３は、発光ポリマーを含む。一実施形態において、電気光学材及び／又は層１３は、光起電力デバイスなどを構築するための光吸収ポリマーを含む。
【００４６】
一実施形態において、レジスト層堆積手段２４は、電気光学層１３上に堆積されてレジスト層１４を形成するレジスト材（又はその前駆体）によって使用の際に充填されるレジスト材供給部を含む。一実施形態において、レジスト材は、カチオン架橋性レジスト材を含む。一実施形態において、カチオン架橋性レジスト材は、カチオン性開環重合により反応するヘテロ原子を含む環を含む。一実施形態において、カチオン架橋性レジスト材はエポキシドを含む。他の一実施形態において、レジスト材はラジカル重合性レジスト材を含む。
【００４７】
したがって、一実施形態において、電荷注入層１２は酸性化合物１２ｍを含み、レジスト層１４は、酸性化合物１２ｍと架橋反応により反応するカチオン架橋性レジスト材１４ｍを含む。他の一実施形態において、電荷注入層１２は酸化物質を含む電極１６を含み、レジスト層１４は、電極１６の酸化物質のラジカル１２ｐと、レジスト層の溶解性を局所的に減少させる架橋反応などの重合反応により反応するラジカル重合性レジスト材を含む。
【００４８】
一実施形態において、レジスト層除去手段２４’は、レジスト層の少なくとも一部であって、特に開始剤化合物と反応しなかった部分を除去するためのレジスト除去材によって使用の際に充填されるレジスト除去材供給部を含む。レジスト除去材は、例えば、レジスト層の未反応部分を溶解する溶媒を含みうる。レジスト除去材を、先に堆積したレジスト層に接触されることにより電荷注入層と反応しなかったレジスト材の部分が除去される一方、パッチ１４ｐが残留して、電荷注入層１２と、電気光学層１３及びパッチ１４ｐ上に続いて堆積される層１５との間に電気的絶縁が提供される。一実施形態において、レジスト除去材は、レジスト層１４の上面に勢いよく流される。
【００４９】
システム１００に係る本実施形態において、デバイス積層体は、ロール・ツー・ロール（Ｒ２Ｒ）プロセスやロール・ツー・シート（Ｒ２Ｓ）プロセスなどと同様に連続処理される。このような連続処理は、拡張性及び／又は経済性の点で有利でありうる。電気光学層１３内の全ての欠陥部が塗布されたレジスト層１４の自己標的プロセスにより自動的に封止される本開示の方法及びシステムは、有利なことに、このような連続処理に非常に好適である。連続処理の他に、本開示の方法及びシステムは、一つの基板に一度に処理を行うプロセスなどの個別プロセスにも適用することができる。このような個別プロセスは、レジスト層１４をスピンコーティングにより塗布する場合などに有利でありうる。
【００５０】
一実施形態において、システムは、電荷注入層１２上に電気光学層１３を堆積させる第２の層堆積手段２３の直後にレジスト層堆積手段２４が配置された、処理ステップのシークエンスを提供するために配置される。電荷注入層上面の電気光学層１３上にレジスト層を堆積させることによって、電気光学層１３内に欠陥部が存在する場合にレジスト層１４の材料が電荷注入層１２と反応することができ、前記欠陥部上に絶縁性のパッチ１４ｐが形成される。一実施形態において、図示するように、システムは、前記処理ステップのシークエンスに沿って基板１１を運搬するために配置された基板輸送システム３１を含み、処理シークエンスは、前述のとおり、第１の層堆積手段２２、第２の層堆積手段２３、及び、レジスト層堆積手段２４を含む。
【００５１】
システム１００を、例えば基板１１及び／又はデバイス積層体に対して相対的に配向させた特定の構成で図示しているが、本開示の方法及びシステムは、このような構成に限定されるものではない。例えば、他の一実施形態では、基板を蒸着材源の上方に保持・担持させた状態で当該基板の下方から層を堆積させる物理蒸着（ＰＶＤ）を行うために、層堆積手段の一部又は全てが配置されうる。しかし、本開示の方法及びシステムは、蒸着プロセスなどよりも高速でありうる溶液系の層堆積プロセス（レジスト材を溶解した溶媒を用いるプロセスなど）によく適していることに留意されたい。
【００５２】
図示した実施形態において、システム１００は筐体３０を更に含む。処理の一部又は全ては筐体内で行われうる。環境制御システム３３を使用して、低湿度環境及び／又は低酸素環境が筐体３０内に提供されうる。例えば、乾燥窒素を筐体内に勢いよく流して、低湿度・低酸素環境が提供されうる。代替的に又は追加で、筐体は真空などの低圧に維持されうる。
【００５３】
図３は、多層構造体を含む電気光学デバイス積層体１０の一実施形態を示す斜視図である。多層構造体は、酸性化合物１２ｍを含む電荷注入層１２を含む。多層構造体は陰極層１５を更に含み、ここでは下の層を図示するために剥離して示す。多層構造体は、電荷注入層１２と陰極層１５との間に配置された電気光学層１３を更に含む。電荷注入層１２と陰極層１５との間の電気光学層１３内の欠陥部は、カチオン架橋レジスト材１４ｃを含む電気絶縁性パッチ１４ｐにより被覆されている。
【００５４】
好ましい実施形態において、架橋レジスト材１４ｃの導電性及びパッチ１４ｐの層厚さは、電荷注入層１２と続いて堆積される層１５との間に、電気光学層１３による電気的絶縁（平均値）と少なくとも等しい電気的絶縁を提供する。多層構造体を支持する任意の基板１１は、フレキシブルであっても非フレキシブルであってもよい。ある実施形態では、電荷注入層１２は陽極として機能しうる。他の実施形態では、追加の負極電極及び／又は層が設けられうる。
【００５５】
一例において、デバイス積層体１０は、順に、ガラス基板１１；インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）を含む陽極層（ここでは不図示）；ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）ポリ（スチレンスルフォネート）（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）の混合物を含む電荷注入層１２；ポリフェニレンビニレン（ＰＰＶ）を含む活性層；バリウム及びアルミニウムを含む陰極層１５、を含む。バリウム及びアルミニウムは、例えば、（通常）５ｎｍのＢａ及び１００ｎｍのＡｌを連続蒸着して設けられうる。デバイス積層体１０は、カチオンにより架橋反応した、図７に示すようなレジスト材（１４ｍ）を含む電気絶縁性パッチ１４ｐを含む。
【００５６】
電気絶縁性パッチ１４ｐにより被覆される領域サイズは原則として限定されないが、好ましい実施形態において、パッチ１４ｐの（デバイス積層体１０と平行に測定した場合の）領域サイズは１ｍｍ２未満、好ましくは０．１ｍｍ２未満、より好ましくは０．０１ｍｍ２未満である。パッチ１４ｐのサイズは、電気光学層１３内の欠陥部のサイズと概して相関しうる。これらの欠陥部は、例えば、電気光学層１３内の滅点を最小限とするために、できるだけ小さく維持することが好ましい。例えば、デバイス積層体１０を表示デバイスの一部として使用するとき、これらの滅点は、上述の領域サイズよりも大きい場合に特に目立つ。光起電力デバイスの場合はパッチの視認性はあまり関係ないと考えられるものの、同様に欠陥部サイズは最小化することが好ましいと考えられる。大きい欠陥部はデバイス効率の低下と対応しうるからである。このように、本開示により製造される電気光学デバイス積層体は、光起電力デバイスだけでなく表示デバイスにも応用されうる。
【００５７】
図４は、図１のステップ（Ｅ）に示すものと同様の電気光学デバイス積層体の他の一実施形態を示す断面図である。図１とは異なり、電気光学層１３内の欠陥部１３’の発生は、電荷注入層１２のバンプ（凝集体）ではなく、電荷注入層１２上の電気光学層１３の不十分な濡れ（被覆）に起因している。図１と同様、欠陥部は、電荷注入層１２と陰極層１５との間の電気絶縁性パッチ１４ｐにより被覆される。
【００５８】
図５は、電気光学デバイス積層体の断面の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。本写真では、電荷注入層１２内のバンプ１２ｂがどのように電気光学層１３の局所的薄化部１３ｓを生じさせうるかが示される。局所的薄化部１３ｓは、電荷注入層１２内からのプロトンを実質的に通過させて電気光学層１３上面に設けられたレジスト層と反応させるのに十分薄い場合、「欠陥部」と考えられうる。電気光学層１３の局所厚さが１０ｎｍ未満である場合、更には、５ｎｍ未満であるか又は電気光学層１３が、例えば２〜３μｍ２〜最大数百μｍ２の面積で局所的に存在しない場合に、薄化部は欠陥部であると考えられうる。
【００５９】
ＳＥＭ写真に示される他の層は、陰極層１５、陽極層１７、基板１１である。さらに、局所的薄化部１３ｓにより形成される潜在的な欠陥部を被覆する潜在的なパッチ１４ｐの位置も示されている。本写真において、電気光学層１３、電荷注入層１２、陽極層１７の厚さはそれぞれ１００ｎｍ程度である。他の実施形態では、これらの層の厚さは変化しうる。
【００６０】
本発明者らは、図示したようなバンプ１２ｂはＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ材料の凝集により生じうることを見出した。このような凝集は、ＰＥＤＯＴ濃度を増加させた場合に特に発生することがわかった。高濃度のＰＥＤＯＴは電荷注入層の導電性を高める上で有益でありうるが、高濃度のＰＥＤＯＴは縣濁液の安定性に悪影響を及ぼしてしまうことがあり、それによりリーク電流の起因となりうる凝集体が形成される。しかしながら、本開示のプロセスを適用すれば、このようなリーク電流は改善されうる。このように、リーク電流の発生無しに電荷注入層１２の導電性を高めることが可能でありうることが理解されよう。したがって、より高い効率が得られうる。
【００６１】
図６は、本開示のプロセスを適用していない場合（４１）及び適用した場合（４５）の電気光学デバイス積層体間の比較測定を示す。グラフ４１，４５は、デバイス積層体を横切る電圧（単位：ボルト（Ｖ））の関数として表した、デバイス積層体一平方センチ（ｃｍ２）面積当たりの電流密度（単位：ミリアンペア（ｍＡ）の測定結果を示す。測定は、印加電圧を０Ｖから９Ｖまで掃引し、次いで−２Ｖに戻し、そして最後に０Ｖに戻して行った。なお、各グラフは片対数である。
【００６２】
グラフ４１は、本開示のパッチング・プロセスを行っていない点以外はグラフ４５のものと同様である典型的な４つのデバイスのトレースを様々な種類の線を用いて示す。２Ｖ未満の低電圧エリア４２において、特にリーク電流が目立ちうる。図示するように、例えば、グラフ４１において一点短鎖線で示されたデバイスは、低電圧エリア４２において高い電流密度を有する。この電圧は、通常、電気光学層内で導電を効果的に発現させるには低すぎるため、この電流は電気光学層内の欠陥部を通るリーク電流に対応することが疑われる。高電圧エリア４３では、同じリーク電流が未だ存在するものの、電流密度は電気光学層の正常な挙動により占有されている（対数で表したＹ軸を参照）。なお、リーク電流が大きいＯＬＥＤなどは、耐用年限中に電気的に故障する確率が高い場合がある。
【００６３】
グラフ４５は、本開示のパッチング・プロセスを使用して製造した典型的な５つのデバイスのトレースを様々な種類の線を用いて示す。相対的にリーク電流が存在しないことが、特にグラフ４１の低電圧エリア４２と比較した場合に、特に２Ｖ未満の低電圧エリア４６において見て取れうる。また、グラフの高電圧エリア４７がグラフ４１の高電圧エリア４３よりもかなり均一であることが理解されうる。
【００６４】
図７は、好適なレジスト内でコンポーネントを形成しうるカチオン架橋性材料１４ｍの例を示す。本明細書中で使用される用語「レジスト」は、より一般的には、対応する現像剤（溶媒）に対するその溶解抵抗性を著しく変化させる化学反応を受ける（すなわち、化学反応の結果、現像剤への溶解性が変化する）ことが可能な材料又は化合物を言う。この変化は溶解性の低下でも上昇でもよい。化学反応は、例えば、レジストの溶解性を通常低下させる重合反応及び／又は架橋反応を含みうる。化学反応は、例えば、フリーラジカル、アニオン若しくはカチオン、メタセシス、又は、ディールズ・アルダー反応により開始又は触媒されうる。
【００６５】
化学反応は、当該化学反応のための触媒を形成又は放出しうる開始剤により引き起こされ場合がある。例えば、光レジストでは、光の影響下でプロトンを放出する開始剤として光酸が使用されうる。そして、このプロトンがレジストの好適な分子の架橋を触媒しうり、溶解性が変化する。本開示のプロセス及びシステムでは、隣接するレジスト材料内にプロトンを放出する電荷注入層が開始剤として見なされうることが理解されよう。この反応は熱により刺激されて促進されうる。熱刺激によるカチオン重合が特に好ましいと考えられるが、絶縁性パッチの形成に好適な他の化学反応もまた、原則として使用可能である。
【００６６】
レジストは、溶解性を変化させることが可能であることに加えて、電気絶縁性パッチを設けるために、少なくとも化学反応後は導電性が低いことが好ましい。かかる目的のための適切なレジスト分子を図７などに示す。この分子１４ｍは、例えば、「ＳＵ−８」と通常呼ばれるレジストに含まれている。この分子は８個のエポキシド基を有する。エポキシド系ポリマーでは、第１の分子のエポキシ環が近接プロトンの影響で帯電し、帯電したエポキシ環が開環して第２の分子のエポキシ環と結合して、第２の分子のエポキシ環が帯電し、帯電したエポキシ環が第３の分子と結合し・・という反応が起こりうる。生じる相互接続ネットワークは、個々の分子よりも現像液に溶解しにくい。レジスト塗布・除去間の典型的な待機時間は、周囲温度（２０℃）又は最大１００℃の高温において最大数秒でありうる（使用するレジスト材などに依存する）。
【００６７】
ＳＵ−８の好適な現像剤は、例えば、１−メトキシー２−プロパノールアセテートでありうる。
【００６８】
他の好適なカチオン重合性レジストは、例えば、トリアリールアミン、チオフェン、トリアルキルフォスフィン、又は、オキセタンを含みうる。好適なレジストは、反応後の電気抵抗が１０７Ωｃｍよりも大きいことが好ましい。好適なレジストは、更なるデバイス処理に使用される材料（溶媒など）及びプロセス条件（温度など）と組みあわせて、高い化学安定性及び構造安定性を示すことが好ましい。レジストの反応速度は、反応基の「変換速度」又は「変換百分率」により定義されうる。一例において、不溶性材料は、ゲル化点を超えるなど、モノマーの＞５０％が（局所）変換されて得られる。モノマー１つ当たりの官能基数が多いほど、かかる数字が小さくなることが理解されよう。数秒〜２，３分以内にゲル化点を超える変換に到達することが好ましい。一例において、変換速度はＦＴ−ＩＲを用いてオフラインで測定される。
【００６９】
好適なレジスト材は、エポキシドなどの小型環系やオキセタンなどの大型環系を含む、開環重合硬化系（カチオン性硬化）などの（超）酸開始型低誘電率重合性モノマーを含みうる。架橋官能性はまた、オリゴ（エチレンオキシド）、ポリ（エチレンオキシド）、アルキルブロック、脂肪族ポリ又はオリゴエステル、芳香族ポリ又はオリゴエステル、ポリ又はオリゴブタジエン、脂肪族ポリ又はオリゴエーテル、芳香族ポリ又はオリゴエーテル、脂肪族ポリ又はオリゴカーボネート、芳香族ポリ又はオリゴカーボネート、脂肪族ポリ又はオリゴエタン、芳香族ポリ又はオリゴエタン、脂肪族ウレタン、芳香族ウレタン、ポリフェノール、アルコキシル化フェノール、脂肪族ポリ又はオリゴエポキシド、芳香族ポリ又はオリゴエポキシド（ビスフェノールＡ又はエトキシ化ビスフェノールＡ系）、ネオペンチルグリコール、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、エトキシ化トリメチロールプロパン、カプロラクトン、ポリ又はオリゴシロキサン、脂肪族ポリ又はオリゴペプチド、芳香族ポリ又はオリゴペプチド、脂肪族ポリ又はオリゴアミン、芳香族ポリ又はオリゴアミン、ポリ又はオリゴスチレン、又はこれらの任意の組み合わせ、などの官能性の構成要素（building block）に基づくものでもよい。
【００７０】
図８は、多層構造体を含むポリマー系発光デバイス（ＰＬＥＤ）１０ｐを示す。電気光学デバイス積層体は、電荷注入層１２，陰極層１５、及び、電荷注入層１２と陰極層１５との間に配置された電気光学層１３を含む多層構造体を含む。ＰＬＥＤ１０ｐは、陽極層１７及び基板１１を更に含む。陽極層１７及び陰極層１５に電圧Ｖが印加されると、電気光学層１３内で電荷が再結合して光Ｌが発光されうる。図示した実施形態のボトムエミッション型デバイスでは、層１１，１７，１２は実質的に光Ｌを透過することが好ましい。代替的に又は追加で、層１３，１５も実質的に光Ｌを透過であってもよく、これによりトップエミッション型及び／又は完全透過型ＬＥＤデバイスが得られる。
【００７１】
一例において、電気光学層１３はポリ（ｐ−フェニレンビニレン）（ＰＰＶ）を含む。他の一例において、電気光学層１３は、三重項エネルギーレベルの燐光イリジウム錯体とブレンドしたポリ［９，９−ビス（オクチル）−フルオレン−２，７−ジイル］（ＰＦ）を含む。電荷注入層１２はＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを含むことが好ましい。陽極層１７はインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）を含むことが好ましい。層１２の導電性が十分に高い場合、層１７を省略してもよい。基板１１は、ポリエチレンナフタレン（ＰＥＮ）またはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を含むなど、フレキシブルな材料を含みうる。あるいは、基板１１は、ガラスを含むなど、剛性を有しうる。
【００７２】
本開示のプロセスにより製造されたＰＬＥＤデバイス１０ｐでは、電荷注入層１２と陰極層１５との間の電気光学層１３内の欠陥部は、レジスト材が電荷注入層由来のプロトンと架橋反応してなるカチオン架橋レジスト材（ここでは不図示）を含む電気絶縁性パッチにより被覆されうる。本図は発光デバイスを示すが、本開示のプロセスにより製造される同様のデバイス積層体は、光が電気光学層１３内で出射されず吸収されて電圧Ｖを発生させる光起電力デバイスとしても機能しうる。
【００７３】
図９は、電気光学デバイス積層体を含む小分子系有機発光デバイス（ＳＭＯＬＥＤ）を示す。電気光学デバイス積層体は、前記と同様、正孔注入層１２、陰極層１５、及び、電荷注入層１２と陰極層１５との間の電気光学層１３を含む多層構造体を含む。また、電子輸送層１８が電気光学層１３と陰極層１５との間に設けられている。さらに、正孔輸送層１９が電気光学層１３と電荷注入層１２との間に設けられている。本開示のプロセスは、正孔輸送層１９が、製造中に電気光学層１３上に塗布されたレジスト材と反応するようにプロトンを電荷注入層１２から直接的又は間接的に供給可能な場合に適用可能でありうる。図８と同様、陽極層１７及び陰極層１５に電圧Ｖが印加されると、電気光学層１３内で電荷が再結合して光Ｌが発光されうる。図示実施形態のボトムエミッション型デバイスでは、層１１，１７，１２，１９は実質的に光Ｌを透過することが好ましい。代替的に又は追加で、層１３，１８，１５も実質的に光Ｌを透過であってもよく、これによりトップエミッション型及び／又は完全透過型ＬＥＤデバイスが得られる。
【００７４】
一例において、電子輸送層１８は、ＴＡＺ、ＰＢＤ、又は、Ａｌｑ３といった当該技術分野で知られている物質を含む。電気光学層１３は、例えば、Ａｌｑ３／ＤＰＴ、ＢＴＸ、ＴＡＺ／Ｉｒ（ｐｐｙ）３、又は、ＣＢＰ／ＦＩｒｐｉｃを含みうる。正孔輸送層１９は、例えば、ＴＰＤ、α−ＮＰＤ、又は、ｍ−ＭＴＤＡＴＡを含みうる。電荷注入層１２はＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを含みうる。他の物質及び組成物も可能である。これらの及び他の実施形態における層は、本発明の要旨を逸脱せずに追加、組み合わせ、かつ／又は、省略されうる。
【００７５】
図１０は、電気光学デバイス積層体６０の他の一実施形態を示す。電気光学デバイス積層体６０は、鉄などの酸化物質を含む電極１６を含む。このような電極は、電荷注入層１２又は正孔輸送層などの負極層により均一な電圧分布を提供するために、例えば、金属格子として設けられうる。
【００７６】
電気光学デバイス積層体６０は、図１で説明した方法と同様の方法で製造されうる。特に、電気光学デバイス積層体６０は、
（Ａ）基板１１に、酸化物質を含む電極１６と、電極１６及び基板１１上の電気光学層１３を含む多層構造体とを設けるステップと；
（Ｂ）ラジカル重合性レジスト材を含むレジスト層を電気光学層１３上に堆積させるステップと；
（Ｃ）電極１６由来のラジカルによって誘発されるラジカル重合反応により、レジスト材を電気光学層１３内の隣接する欠陥部と反応させて、ラジカル重合レジスト材を含むパッチ１４ｐで前記欠陥部を被覆するステップと；
（Ｄ）レジスト材の未架橋部分を除去するステップとを含み、パッチ１４ｐが残留して、電荷注入層１２と、電気光学層１３及びパッチ１４ｐ上に続いて堆積される層１５との間に電気的絶縁を提供する、方法により製造されうる（図１と比較されたい）。層１５は、例えば、電極１６の対向電極を形成する層を含みうる。
【００７７】
このように、電荷注入層由来のプロトンを使用するという前述のアイデアを拡張して酸化電極１６由来のラジカルを使用し、リーク電流を低減するために同様にパッチ１４ｐを形成しうる。好適なレジストは、フリーラジカルの影響下で重合するレジストでありうる。ラジカル重合性レジスト材の例としては、アクリレート、メタアクリレート、及び、チオール−エン系などのラジカル付加重合反応により硬化する材料が含まれうる。前述のカチオンにより刺激される重合との考えられる相違点の一つは、ラジカル重合は、二つのラジカルが会合して互いに打ち消し合うと反応が停止しうることである。これは、ラジカル重合により成長するパッチの層厚さを制限しうる。
【００７８】
前述の説明では方法・システム・製品の例示的な実施形態を示したが、同様の結果を得るために代替的な実施形態を使用してもよい。例えば、方法の一部のステップ、システムの一部のコンポーネント、又は、製品中の一部の層を、１つに統合したり、同様の結果を有する１つ以上の代替的なステップ、コンポーネント又は層に分けてもよい。例えば、システムのコンポーネントを別個の及び／又は専用のコンポーネントに分けたり、回路などの一体コンポーネントとしてもよい。上述・図示した実施形態の様々な要素は、電気光学デバイス内のリーク電流を自動で低減する方法を提供するなどの一定の利点をもたらす。もちろん、上述の実施形態又はプロセスの任意の１つを他の１つ以上の実施形態又はプロセスと組み合わせて、設計及び利点の発見・マッチングを更に改良してもよい。本発明は電気光学デバイスに特に有利であり、かつ、欠陥層の反対側の材料と反応する好適なレジストによって欠陥部をパッチする全ての用途に、一般的に適用可能であることが理解されよう。
【００７９】
本開示の方法及びシステムが、酸性の電荷注入層に接触する電気光学層内の欠陥部におけるレジスト材の反応に特に好適であることが理解されるが、本開示の方法及びシステムはより広い用途に使用されうる。例えば、本発明はデバイス積層体の製造方法に概して適用されうる。本方法は、第２の層（電気光学層など）と接触する、開始剤化合物（カチオンまたはラジカルなど）を元来又は添加により含む第１の層（電荷注入層など）を提供するステップを含む。本方法は、前記開始剤化合物と（重合架橋などにより）反応するレジスト材を含むレジスト層を第２の層上に堆積させるステップを更に含む。本方法は、第１の層由来の開始剤化合物により誘発及び／又は触媒される反応により、レジスト材を第２の層内の隣接する欠陥部と反応させて、前記欠陥部を被覆する反応したレジスト材のパッチを形成するステップを更に含む。本方法はまた、レジスト材の未反応（未重合）部分を除去するステップを含み、パッチが残留して、第１の層と、第２の層及びパッチ上に続いて堆積される層との間に電気的及び／又は他の種類の絶縁を提供する。同様に、本方法を実施するためのシステムが提供されうる。他の種類の絶縁としては、例えば、断熱が含まれうる。代替的に又は追加で、パッチは、酸素又は水分などの環境因子に対する絶縁バリアとして機能しうる。
【００８０】
最後に、上記説明は本発明のシステムを説明することのみを意図しており、添付の特許請求の範囲を特定の実施形態又は実施形態群に限定するように解釈してはならない。したがって、本発明のシステムをその特定の例示の実施形態に基づいて詳細に説明したが、数多くの変更及び代替の実施形態が、添付の特許請求の範囲に記載の本発明のシステム及び方法の範囲を逸脱しない範囲で、当業者によって創案されうることも理解されるべきである。よって、明細書及び図面は説明的なものとみなすべきであり、添付の特許請求の範囲を限定することを意図していない。
【００８１】
添付の特許請求の範囲の解釈にあたっては、「含む（comprise）」との語句は、ある請求項において記載されたもの以外の構成要素又は行為の存在を排除しないこと；構成要素の前の「a」又は「an」との語句は、複数の当該構成要素の存在を排除するものではないこと；特許請求の範囲に記載された全ての参照符号はそれらの構成要素の範囲を限定しないこと；いくつかの「手段」は、同一の又は異なる（複数の）アイテム又は実施構造若しくは実施機能により代理されうること；開示されたデバイス又はその部分の全ては、特段断りのない限り、１つに統合されるか、更なる部分に分離されうること；特段断りのない限り、特定の順番の行為又はステップが必要であることは意図されないこと；及び、特段断りのない限り、特定の順番の構成要素が必要であることは意図されないこと、が理解されるべきである。
【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５】
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【国際調査報告】
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