(57)【要約】【課題】  改良されたパワー分布を有する上面発光型ＯＬＥＤデバイスの製造方法を提供すること。【解決手段】  ａ）基板上に、側方に間隔を置いて並べられた複数の不透光性下部電極と、該下部電極から電気的に絶縁されている複数の上部電極バスとを配設し、  ｂ）該下部電極および該上部電極バスの上に有機ＥＬ媒体構造物を付着させ、  ｃ）該上部電極バスの少なくとも一部の上にある該有機ＥＬ媒体構造物を、該上部電極バスの少なくとも上面を露出させるように選択的に除去し、そして  ｄ）該有機ＥＬ媒体構造物の上に透光性上部電極を、該上部電極が該上部電極バスの少なくとも上面と電気接触するように付着させることを特徴とする、上面発光型ＯＬＥＤデバイスの製造方法。【選択図】      図１
2005011810.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）基板上に、側方に間隔を置いて並べられた複数の不透光性下部電極と、該下部電極から電気的に絶縁されている複数の上部電極バスとを配設し、
ｂ）該下部電極および該上部電極バスの上に有機ＥＬ媒体構造物を付着させ、
ｃ）該上部電極バスの少なくとも一部の上にある該有機ＥＬ媒体構造物を、該上部電極バスの少なくとも上面を露出させるように選択的に除去し、そして
ｄ）該有機ＥＬ媒体構造物の上に透光性上部電極を、該上部電極が該上部電極バスの少なくとも上面と電気接触するように付着させる
ことを特徴とする、上面発光型ＯＬＥＤデバイスの製造方法。
【請求項２】
工程ａ）において、該下部電極の配設と同時に該上部電極バスを形成させる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
上面発光型パッシブマトリックス式ＯＬＥＤデバイス、上面発光型アクティブマトリックス式ＯＬＥＤデバイスまたは高分子系アクティブもしくはパッシブマトリックス式ＯＬＥＤデバイスの製造を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
該上部電極バスの各々と、隣接する下部電極との間に、電気絶縁性材料を設けることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
工程ｃ）において、該有機ＥＬ媒体構造物を選択的にアブレートすることによって該有機ＥＬ媒体構造物を除去する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
１）該上部電極バスの方へ向けられた線形配列レーザー光線を用意し、そして
２）該レーザー光線と、該基板上に形成された該上部電極バスを有する該基板との間で相対移動をさせる
ことを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
１）該有機ＥＬ媒体構造物の方へ向けられた均一輻射線源を用意し、そして
２）該輻射線源と該構造物との間に、該上部電極バスに関して配向された開口部を有するマスクを設ける
ことを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
該有機ＥＬ媒体構造物の方へ、該上部電極バスに対して位置合わせされた１または２以上のレーザー光線を向けることを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
上面発光型パッシブマトリックス式ＯＬＥＤデバイスまたは上面発光型アクティブマトリックス式ＯＬＥＤデバイスの製造において該下部電極の各々に電気接続を設ける、請求項３に記載の方法。
【請求項１０】
上面発光型ＯＬＥＤデバイスの製造において該下部電極のすべてに共通の電気接続を設ける、請求項３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上面発光型有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）デバイスに、より詳細には、透光性上部電極におけるパワー分布を向上させた上面発光型ＯＬＥＤデバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）デバイスは、有機電場発光（ＥＬ）デバイスとも称され、現在市場に置かれている他のフラットパネルディスプレイ装置より有利な周知の点がいくつかある。これらの利点としては、発光が明るいこと、比較的視野角が広いこと、そして、例えば背面照明を用いた液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）と比べ、電力消費量が少ないこと、が挙げられる。
【０００３】
ＯＬＥＤデバイスの応用としては、アクティブマトリックス式画像表示装置、パッシブマトリックス式画像表示装置、および、例えば選択式デスクトップ型照明のような面照明装置が挙げられる。これらの広範な応用分野に対して個別具体的に適用されるＯＬＥＤデバイス構成とは無関係に、すべてのＯＬＥＤが同一の一般原理で機能する。有機電場発光（ＥＬ）媒体構造物は２つの電極間に挟み込まれる。これらの電極のうち少なくとも一方は透光性である。これらの電極は、従来型ダイオードの電極との相似性によりアノードおよびカソードと通称されている。これらの電極間に、アノードを電源の正側端子に接続し、かつ、カソードを負側端子に接続するように電位を印加した時、ＯＬＥＤは順方向バイアスされたと言われる。アノードから正電荷キャリヤ（正孔）がＥＬ媒体構造物に注入され、かつ、カソードから負電荷キャリヤ（電子）が注入される。このような電荷キャリヤ注入により、電極からＥＬ媒体構造物を通る電流が発生する。ＥＬ媒体構造物の帯域内で正孔と電子が再結合する結果、該帯域、すなわち発光帯域または界面と呼ばれる帯域から光が放出される。放出された光は、透光性電極を通して、観察者の方へ、または照明対象の物体の方へ、向けられる。透光性電極をＯＬＥＤデバイスの基板と発光要素の間に配置した場合、当該デバイスは底面発光型ＯＬＥＤデバイスと称される。反対に、透光性電極を基板と発光要素の間に配置しない場合、当該デバイスは上面発光型ＯＬＥＤデバイスと称される。
【０００４】
有機ＥＬ媒体構造物は、低分子層や高分子層を含むことができる複数の副次層を積重ねたものから形成することができる。このような有機層および副次層については、ＯＬＥＤ技術分野の当業者は熟知し理解している。
【０００５】
光は電極を通して放出されるので、放出光が通る電極は、放出光が吸収されないように十分な光透過性を有することが重要である。このような電極に典型的に用いられる従来型材料として、インジウム錫酸化物および極薄金属層がある。しかしながら、これらの材料から形成される電極の電流輸送容量には限界があるので、有機層から放出させることができる光量には制約がある。
【０００６】
本発明は、上面発光型ＯＬＥＤデバイスの製造方法に向けられる。
上面発光型ＯＬＥＤデバイスの場合には、光は上部電極またはトップ電極を通して放出されるので上部電極は十分な透光性を有しなければならないが、下部電極またはボトム電極は、光学的に不透明であってもよい導電性金属組成物で比較的厚めに配設することができる。
【０００７】
従来型の集積回路の場合、集積回路の回路に電力を供給するため基板上にバス接続が配設される。これらのバスは、基板上に直接配設されるか、または基板上に付着された層の上、例えば平坦化層の上に配設される。複合回路の場合、多重レベルのバスラインが基板上に配設され、絶縁材料層で分離される。例えば、イーストマンコダック社が販売しているＯＬＥＤディスプレイの場合、基板上および各種平坦化層の上に配設された多重バスラインを利用している。しかしながら、これらのバスは、ＯＬＥＤデバイスの透光性上部電極にパワーを供給する目的には有用ではない。というのは、従来型のフォトリソグラフィ法では、上面発光型ＯＬＥＤデバイスに必要な薄い上部電極および有機層が破壊されてしまうからである。
【０００８】
米国特許出願公開第２００２／００１１７８３号明細書に、上記問題を、上部またはトップ電極に接触させた補助電極を形成することによって解決することが提案されている。補助電極は、上部電極の上側または下側のいずれにあってもよい。補助電極は、より厚く導電率が高いので、上部電極の電流輸送容量を増大させる。しかしながら、この手法には、ＯＬＥＤデバイスの発光面積が小さくなる上、製造が困難であるという問題点がある。具体的には、有機要素の付着前に補助電極を形成する場合、その補助電極の上に有機材料が付着することになるため、上部電極と補助電極の間に良好な電気接触を形成することが困難である。その上、補助電極の角部において望ましくない水分が材料に浸透する可能性があり、追加の上部電極保護および封入層をコンフォーマルに付着させることにも問題がある。補助電極を上部電極の上側に付着させる場合には、パターン化付着法が比較的困難であり、上部電極とその下方の有機層との双方を破壊するおそれがある。
【０００９】
上記問題を取り上げている第２の従来技法は、米国特許出願公開第２００１／００４３０４６号明細書（Fukunaga他、発明の名称「Luminescent Apparatus and Method of Manufacturing the Same」）に提案されているように、補助電極を使用する方法である。しかしながら、この手法は、複雑な多段階処理法を必要とし、上述の問題に苦しむ。
【００１０】
米国特許出願公開第２００２／０１５８８３５号明細書（Kobayashi他、発明の名称「Display Device and Method of Manufacturing the Same」）に、アクティブマトリックス式平面表示装置の透光性第２または上部電極に電気接続された補助配線要素を使用することが開示されている。補助配線要素は、第１または下部電極と同一層内または同一面上に形成され、また補助配線要素は該第１電極から絶縁されている。しかしながら、Kobayashi他は、当該デバイスの製造方法に用いられる処理ステップを説明する図面を一切提供していない。その上、Kobayashi他が開示している電気接続は隔壁間に形成されている。適切な隔壁を構築すると、プロセスが複雑化し、歩留りが低下し、コストが増加し、そして内部接続の解像度が制限される。
【００１１】
集積回路においてパターンを形成するためレーザーその他の技法を使用することが知られている。例えば、米国特許第６４６８８１９号明細書（発明の名称「Method for Patterning Organic Thin Film Devices Using a Die」）に、パターンを形成するためダイを使用することが記載され、またパターンの形成にレーザーアブレーションを使用することにも触れられている。同様に、米国特許第６４４４４００号明細書（発明の名称「Method of Making an Electroconductive Pattern on a Support」）に、赤外レーザーの使用を含むアブレーションが記載されている。他の特許明細書、例えば米国特許第６４３３３５５号明細書（２００２年８月１３日発行、発明の名称「Non-Degenerate Wide Bandgap Semiconductors as Injection Layers and/or Contact Electrodes for Organic Electroluminescent Devices」）にも、パターン形成のためレーザーアブレーションを使用することが記載されている。しかしながら、これらの方法の中に、上面発光型ＯＬＥＤデバイスのパワー分布にまつわる問題を取り上げているものはない。
【００１２】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００２／００１１７８３号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００１／００４３０４６号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００２／０１５８８３５号明細書
【特許文献４】米国特許第６４６８８１９号明細書
【特許文献５】米国特許第６４４４４００号明細書
【特許文献６】米国特許第６４３３３５５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、改良されたパワー分布を有する上面発光型ＯＬＥＤデバイスの製造方法を提供することにある。
本発明の別の目的は、改良されたパワー分布を有する別種類の上面発光型ＯＬＥＤデバイスの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的は、
ａ）基板上に、側方に間隔を置いて並べられた複数の不透光性下部電極と、該下部電極から電気的に絶縁されている複数の上部電極バスとを配設し、
ｂ）該下部電極および該上部電極バスの上に有機ＥＬ媒体構造物を付着させ、
ｃ）該上部電極バスの少なくとも一部の上にある該有機ＥＬ媒体構造物を、該上部電極バスの少なくとも上面を露出させるように選択的に除去し、そして
ｄ）該有機ＥＬ媒体構造物の上に透光性上部電極を、該上部電極が該上部電極バスの少なくとも上面と電気接触するように付着させる
ことを特徴とする、上面発光型ＯＬＥＤデバイスの製造方法によって達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本明細書中の用語「透光性」は、ＯＬＥＤデバイスの上部電極またはトップ電極に適用し、当該電極の表面に垂直な方向の光透過率が５０％〜９５％の範囲内にあることを意味する。用語「不透光性」は、下部電極またはボトム電極、上部電極バス、バスコネクターおよびバスコネクターパッドに適用し、当該導電性要素の表面に垂直な方向の光透過率が０．５％未満であることを意味する。
【００１６】
用語「画素」および「副画素」は、一般に、ディスプレイのアドレス指定可能な最小要素を示すために用いられる。モノクロＯＬＥＤディスプレイの場合、画素と副画素の間に区別はない。多色ディスプレイの場合またはフルカラーディスプレイの場合には、副画素は、画素の一部であって特定の色の光を放出させるため独立してアドレス指定することができる部分を示す。
【００１７】
図１を参照する。本発明の側面を包含する上面発光型パッシブマトリックス式ＯＬＥＤデバイス１００の略平面図を示す。
【００１８】
図２−Ａ〜図２−Ｅは、図１の切断線２−２に沿った略断面図であって、ＯＬＥＤデバイス１００を製造するための一連の主要処理工程を示すものである。
【００１９】
図１と図２−Ａ〜図２−Ｅを一緒に見ると、電気絶縁性基板１０２の基板面１０３の上に、側方に間隔を置いて並べられた複数の下部電極１０４−１、１０４−２、１０４−３、１０４−４および１０４−５を形成する。同時に、基板面１０３の上に、上部電極バス１１４、バスコネクター１２４およびバスコネクターパッド１２６を形成することができる。上部電極バス１１４は、間隔を置いて並べられた下部電極と同一の一つの面内に配設されたシングルレベルバスであるため、バス１１４と下部電極を同時に形成することができる。上部電極バス１１４は、下部電極１０４−１〜１０４−５から側方に間隔を置いて並べられるように形成される。この処理工程の結果を図２−Ａに示す。下部電極１０４の幅寸法１４０Ｗは５０〜２５０μｍの範囲内とすることができ、また上部電極バス１１４の幅寸法１１４Ｗは３〜１０μｍの範囲内とすることができる。
【００２０】
有用な電気絶縁性基板１０２は、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板、セラミック基板および導電性基体上に電気絶縁性表面層を設けた基板を含む。
【００２１】
下部電極１０４−１〜１０４−５および上部電極バス１１４ならびにバスコネクター１２４およびパッド１２６は、金属、合金または多層金属サンドイッチ体で構成され、そして十分に高い導電率、長期間の物理および化学的安定性ならびに基板面１０３に対する密着性が得られるように選ばれた厚さ（図面に表示なし）で形成される。さらに、金属の選定は、正電荷キャリヤ（正孔）を有機電場発光（ＥＬ）媒体構造物に注入する特性という観点からも検討する必要がある。金属の仕事関数が４．０ｅＶ以上であると、許容できる正孔注入特性を有するものと考えられる。正孔注入特性は、下部電極の上に正孔注入層（図示なし）を配設することによって高めることができる。正孔注入層を形成するのに特に有用な材料として、導電性金属酸化物、例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、フタロシアニン化合物、例えば銅フタロシアニン、およびプラズマ蒸着フルオロカーボン材料（ＣＦｘ）が挙げられる。
【００２２】
上記検討事項の観点から特に有用な金属として、銀、金、白金、イリジウム、タンタル、タングステン、モリブデン、ニッケルおよびアルミニウムまたはこのような金属の特定の合金またはサンドイッチ構造体が挙げられる。
【００２３】
下部電極、上部電極バス、バスコネクターおよびバスコネクターパッドのパターンを提供するために各種の公知方法を選ぶことができる。このような公知方法として、印刷法、パターンマスクによる蒸着法、いわゆる「リフト・オフ」プロセスにおいてフォトレジストパターンによって画定されるパターンの蒸着法、およびフォトレジストエッチングマスクによる選択エッチングにより均一付着層をパターン化する方法、が挙げられる。
【００２４】
パターン化された金属構造体の厚さによって、それが不透光性となる。上面を光反射性にすることができ、その場合、金属（単一または複数）の選択により、および当該上面の微細幾何学的側面により、反射率のレベルが決定される。
【００２５】
図２−Ｂに示したように、下部電極１０４と上部電極バス１１４の間に、該バスの上面（表示なし）が露出されるように、電気絶縁体１３０を形成する。電気絶縁体は、フォトリソグラフィ処理によりパターン化された有機フォトレジスト材料であることができる。
【００２６】
下部電極１０４、電気絶縁体１３０および上部電極バス１１４の上に、図１および図２−Ｃ〜図２−Ｅにおいて点線で示した有機ＥＬ媒体構造物「ＥＬ」を付着させる。有機ＥＬ媒体構造物は、順に、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層および電子注入層を含む多層構造物であることができる。このような多層構造物は、ＯＬＥＤデバイスの設計・製造技術分野ではよく知られている。ＥＬ媒体構造物は、低分子層や高分子層を含むことができる。
【００２７】
上面発光型パッシブマトリックス式ＯＬＥＤデバイス１００がモノクロ発光デバイスである場合には、すべての下部電極、電気絶縁体および上部電極バスの上に同一の有機ＥＬ媒体構造物を形成する。
【００２８】
上面発光型パッシブマトリックス式ＯＬＥＤデバイス１００が多色デバイスまたはフルカラーデバイスである場合には、多層構造物の発光層を、選ばれた下部電極の上に選択的に付着させる。例えば、赤色発光層を、下部電極１０４−１および１０４−４の上に形成させ、さらに隣接する電気絶縁体１３０を越えて側方に延在させる。緑色発光層を下部電極１０４−２の上に形成させ、また青色発光層を下部電極１０４−３の上に形成させる。これらの発光層は、絶縁体１３０の上で、または上部電極バス１１４の上で、重なり合うか隣接する。多層有機ＥＬ媒体構造物の他のすべての有機層は、すべての下部電極、上部電極バスおよび電気絶縁体の上に共通に付着される。
【００２９】
図２−Ｄに、上部電極バス１１４と、電気絶縁体１３０の一部とから有機ＥＬ媒体構造物を選択的に除去することにより、該ＥＬ媒体の除去後に電気絶縁体１３０の上に幅寸法１６０Ｗを設ける工程を示す。ＥＬ媒体構造物を除去すべき帯域または領域に選択的に向けられた輻射線１５０によって該構造物を選択的にアブレートすることにより、有機ＥＬ媒体構造物を選択的に除去する。アブレートされた材料を矢印１６０で示す。これがＥＬ媒体の選択除去方向を表す。このアブレート処理は、減圧に維持されたチャンバ（図示なし）の中で行うことが好ましい。アブレーション処理には、当初昇華過程で付着された有機材料の再昇華が含まれることが認識される。
【００３０】
有機ＥＬ媒体構造物の選択的アブレーションは、上部電極バスに向けられたレーザー光線の線形アレイの形態にある輻射線１５０を提供し、かつ、該レーザー光線と基板１０２との間で相対移動をさせることによって達成することができる。
【００３１】
有機ＥＬ媒体構造物の選択的アブレーションは、有機ＥＬ媒体構造物に向けられた均一輻射線源を提供し、かつ、該輻射線源と該構造物との間に、上部電極バス１１４に対して配向された開口部を有するマスクを配置することによって達成することもできる。この場合、輻射線１５０は、マスクの開口部によって画定される。
【００３２】
別態様として、有機ＥＬ媒体構造物の選択的アブレーションを、上部電極バス１１４に対して位置合わせをして該構造物に１または２以上のレーザー光線１５０を向けることによって達成してもよい。
【００３３】
集積回路におけるレーザービームその他のパターン形成技法の使用は周知である。例えば、米国特許第６４６８８１９号明細書に、パターン形成のためにダイを使用することや、パターン形成のためにレーザーアブレーションを使用することが記載されている。米国特許第６４４４４００号明細書には、赤外レーザーの使用を含むアブレーションが記載されている。米国特許第６４３３３５５号明細書には、ＯＬＥＤデバイスの半導体注入層及び／又は接触電極をパターン化するためのレーザーアブレーションが記載されている。しかしながら、これらの刊行物は、ＯＬＥＤデバイスの加工時に、透明電極を不透明バスラインに接続するためのバイア(via)を創出するために、有機ＥＬ媒体構造物を選択的に除去することを開示あるいは示唆するものではない。
【００３４】
図２−Ｅに、有機ＥＬ媒体構造物の上に共通の透光性上部電極１４０を形成させて完成された図１の上面発光型パッシブマトリックス式ＯＬＥＤデバイス１００を示す。共通上部電極は、電気接触領域１４４において、各上部電極バス１１４と電気接触している。図中、画素または副画素の発光部ｐｘは、下部電極１０４と透光性上部電極１４０の間の重なり領域として画定される。
【００３５】
透光性上部電極１４０は、金属薄膜で、もしくは比較的透明な導電性金属酸化物の層で、またはこれらの材料を組み合わせて形成することができる。電子注入性界面層、例えばフッ化リチウム（LiF）界面層を、ＥＬ媒体構造物の最上層として形成させ、次いでアルミニウム（Al）の層を形成させることができる。組合せにおいて、例えば米国特許第５６７７５７２号明細書に記載されているように、これらの材料の層が透光性上部電極１４０を構成する。その他の有用な上部電極材料セットとして、米国特許第５０５９８６１号および同第５０５９８６２号明細書に記載されているものが挙げられるが、これらに限定はされない。本明細書中の用語「透明」には、当該ＯＬＥＤデバイスが上面発光体として有効に動作できるように十分な光を透過させる材料が包含される。例えば、本発明に有用な代替の透明電極材料薄膜として、電子注入層を組み合わせたインジウム錫酸化物（ITO）または低仕事関数材料と他の金属もしくは合金との合金、例えば、Li／Ag、LiF／Al／Ag、およびマグネシウムと他の金属との合金（例、MgAg、MgAl、MgSn、MgInまたはMgZnであって、Agその他の高導電性金属または合金の追加層を含むか含まないもの）が挙げられる。
【００３６】
光学的に透明なカソード（上部電極）については、米国特許第４８８５２１１号、米国特許第５２４７１９０号、ＪＰ３２３４９６３号、米国特許第５７０３４３６号、米国特許第５６０８２８７号、米国特許第５８３７３９１号、米国特許第５６７７５７２号、米国特許第５７７６６２２号、米国特許第５７７６６２３号、米国特許第５７１４８３８号、米国特許第５９６９４７４号、米国特許第５７３９５４５号、米国特許第５９８１３０６号、米国特許第６１３７２２３号、米国特許第６１４０７６３号、米国特許第６１７２４５９号、欧州特許第１０７６３６８号、米国特許第６２７８２３６号および米国特許第６２８４３９３号明細書に詳しく記載されている。上部電極１４０は、典型的には、蒸発法、スパッタ法または化学気相成長法によって付着される。必要に応じ、スルーマスク付着法、一体式シャドーマスク法（例、米国特許第５２７６３８０号、米国特許第６２２１５６３号および欧州特許第０７３２８６８号明細書に記載されている）、レーザーアブレーション法および選択的化学気相成長法をはじめとする多くの周知方法によってパターンを形成させることもできる。
【００３７】
透光性共通上部電極１４０と個々の金属製上部電極バス１１４との間の電気接触により上部電極内部のパワー分布が向上し、よって上部電極の形成に際して実質的に透光性の材料を使用することができるようになる。別言すると、透光性上部電極に沿ったまたはこれを横断する望ましくない電圧降下を、該電極と金属製導電性上部電極バス１１４との間に多重電気接続を設けることにより、実質的に抑え、または防止することができる。
【００３８】
図３−Ａ〜図３−Ｃは、改変型上面発光型パッシブマトリックス式ＯＬＥＤデバイス１００ｍを製造するための短縮された一連の処理工程を示す略断面図である。これは、不透光性電気絶縁体１３２が電気絶縁体１３０を置き換えている点で、図１および図２−Ａ〜図２−Ｅのデバイスとは異なる。さらに、図３−Ａに示したように、当初は絶縁体１３２が各上部電極バス１１４の上に延在している。有機ＥＬ媒体構造物「ＥＬ」は下部電極１０４と電気絶縁体１３２の上面（表示なし）との上に形成されている。
【００３９】
図３−Ｂにおいて、輻射線１５２をＥＬ媒体構造物の方へ上部電極バス１１４と位置合わせをして向けて、ＥＬ媒体構造物と不透光性電気絶縁体の中心部とをアブレーションによって選択的に除去する。ＥＬ媒体および絶縁体の部分の選択的除去方向を矢印１６２で示す。有機ＥＬ媒体構造物が幅寸法１６２Ｗにわたり除去され、そして残存する不透光性電気絶縁体１３３の間で上部電極バス１１４の表面が露出する。
【００４０】
図３−Ｃは、有機ＥＬ媒体構造物の上に透光性上部電極１４０を形成させた後の改変型ＯＬＥＤデバイス１００ｍを示したものである。共通上部電極１４０は、上部電極バス１１４の各々と、電気接触領域１４４において電気接触している。
【００４１】
改変型デバイス１００ｍの製造における材料および処理技法の選択は、図２−Ａ〜図２−Ｅについて説明した選択と同一である。輻射線１５２の強度レベルは、不透光性電気絶縁体１３２の一部を選択的に除去する要件を満たし、かつ、絶縁体１３３を残留させるため、輻射線１５０の強度レベルとは異なる場合がある。
【００４２】
図４に、本発明の側面により製造された上面発光型ＯＬＥＤ照明装置２００の略平面図を示す。
ＯＬＥＤ照明装置２００は、図２−Ａ〜図２−Ｅについて説明したもの、または別態様として図３−Ａ〜図３−Ｃについて説明したもの、と同一の一連の処理工程によって製造することができる。デバイス２００は、すべての下部電極（下部電極２０４−１、２０４−２、２０４−３、２０４−４、等）が共通下部電極コネクター２０５によって並列に電気接続され、該コネクターが共通下部電極端子２０７に接続されている点で、図１のパッシブマトリックス式ＯＬＥＤデバイス１００とは異なる。
【００４３】
図４において同一陰影で図示されているように、下部電極２０４と、コネクター２０５および端子２０７、上部電極バス２１４と、共通バスコネクター２２４と、そしてバスコネクター端子２２６とは、従来型のフォトリソグラフィ的パターン形成法によって同時に形成することができる。
【００４４】
ＯＬＥＤ照明装置２００は、基板２０２の基板面２０３の上に形成される。電気絶縁体２３０および共通透光性上部電極２４０は、上述したパッシブマトリックス式ＯＬＥＤデバイス１００のそれぞれ電気絶縁体１３０および上部電極１４０に相当する。
【００４５】
有効かつ効率的な上面発光型ＯＬＥＤ照明装置２００を得るためには、当該ＥＬ媒体構造物の発光帯域または発光層に１または２種以上の発光性ドーパントを組み入れ、その際当該ドーパントをデバイス２００から白色光が放出されるように選定する。図４ではＥＬ媒体構造物を点線で示す。ここで、下部電極２０４と透光性上部電極２４０の間の重なり領域として、発光部ｐｘが画定される。すべての下部電極が並列に電気接続されているので、すべての下部電極の上に形成されたＥＬ媒体構造物によって同時に発光が得られることが認識されよう。
【００４６】
ＯＬＥＤ照明装置２００は比較的大きな寸法を有することができるが、それは基板２０２の寸法による制約しか受けない。
基板、下部電極および上部電極バスの材料、上部電極ならびに有機ＥＬ媒体の選択的除去方法の選択に関する検討事項は、図１および図２−Ａ〜図２−Ｅについて説明した事項と同一である。
【００４７】
図５に、二次元配列型の反復ユニットを有する回路図の部分図として一例を示す。この配列はアクティブマトリックス配列と称され、ＯＬＥＤデバイスの画素または副画素を駆動させるのに、また別個独立にアドレス指定するのに、有用である。本回路図では、各反復ユニットに下記要素のすべてを含め、それらを各ユニットと組み合わせてある。
Ｘ方向データ線Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、・・・Ｘｎ；Ｙ方向データ線Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、・・・Ｙｍ；共通電力供給線Ｖｄｄ；スイッチング用薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）ＴＳ１１、ＴＳ２１、ＴＳ３１、・・・、ＴＳ１２、ＴＳ２２、ＴＳ２３、・・・、ＴＳ３１、ＴＳ３２、ＴＳ３３、・・・ＴＳｎｍ；電流制御用薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）ＴＣ１１、ＴＣ２１、ＴＣ３１、・・・、ＴＣ１２、ＴＣ２２、ＴＳ２３、・・・、ＴＣ３１、ＴＣ３２、ＴＣ３３、・・・、ＴＣｎｍ；キャパシタＣ１１、Ｃ２１、Ｃ３１、・・・、Ｃ１２、Ｃ２２、Ｃ２３、・・・、Ｃ３１、Ｃ３２、Ｃ３３、・・・Ｃｎｍ；Ｘ方向データ駆動回路３８０；およびＹ方向走査駆動回路３９０。Ｘ方向データ駆動回路３８０はデータ入力端子３８２を介してデータを受け取る。データはデジタルデータ、ビデオ信号データまたは他の英数字データ形態であってもよい。
【００４８】
反復ユニットの一部を図５において３０１−１２（トランジスタ、キャパシタおよび画素１；２に組み合わされた電気配線を含む）、３０１−２２（画素２；２に組み合わされている）および３０１−１３（画素１；３に組み合わされている）として同定する。それぞれ対応する有機ＥＬ媒体構造物はＥＬ１２、ＥＬ２２およびＥＬ１３である。本回路図では、ＥＬ媒体構造物をダイオードとして表示し、すべてのダイオードのカソードに共通印加される電位差に関して電流制御のためのＴＦＴからの電気信号によって順方向バイアスされた時に光が放出される。図５に示したように、すべてのカソードが共通して接地電位に接続される。本発明の目的では、これらの共通接続を３本の平行線で図示し、上部電極バス３１４が共通カソード（本発明の上部電極）と電気接触している状態を構成する。
【００４９】
図５には、ダイオードの一部のアノード（本発明の下部電極）、すなわち３０４−１３（画素１；３に組み合わされた下部電極）、３０４−２３（画素２；３に組み合わされた下部電極）および３０４−３３（画素３；３に組み合わされた下部電極）も同定されている。それぞれ対応するコネクター接触パッド３０６−１３、３０６−２３および３０６−３３が、組み合わされているアノード（本発明の下部電極）との電気接続を構成する。
【００５０】
動作に際し、図５の回路図の二次元配列型反復ユニットは、以下のように作動する。
Ｙ方向走査駆動回路３９０が、順次、Ｙ方向走査線Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、・・・、Ｙｍへ、１本の走査線に沿ったスイッチング用ＴＦＴ（ＴＳ）のすべてを作動させて「オン」状態にするのに十分な電圧レベルにおいて、走査信号を提供する。同時に、Ｘ方向データ線Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、・・・、Ｘｎに、画素または副画素の「作動状態」の走査線に沿った位置において表示すべきデータまたは画像情報に対応するデータ信号レベルにおいて、データを提供する。今度は、データ信号レベルに対応して各キャパシタを帯電させ、そして各電流制御用ＴＦＴ（ＴＣ）を、アドレス指定された画素または副画素に組み合わされているキャパシタの帯電レベルまたは電圧レベルに対応するレベルにおいて、「オン」状態で維持する。このように、電力供給線Ｖｄｄから供給された電流が当該画素または副画素のＥＬ媒体構造物を、組み合わされているキャパシタの帯電レベルまたは電圧レベルに対応する電流レベルにおいて流れることにより、対応するＸ方向データラインにおいて提供されたデータ信号レベルにおよそ比例する光強度の発光が得られることになる。このプロセスを、連続するＹ方向走査線の各々について繰り返す。
【００５１】
図６に、上面発光型アクティブマトリックス式ＯＬＥＤ表示装置３００の一部の略平面図を示す。共通透光性上部電極３４０を実線で示し、そして上部電極３４０の下方に配置された特徴部を破線で示す。
【００５２】
図７−Ａ〜図７−Ｆは、図６の切断線７−７に沿った略断面図であって、本発明の態様により図６の上面発光型アクティブマトリックス式ＯＬＥＤ表示装置を製造するための一連の主要処理工程の一例を示すものである。フォトリソグラフィによるパターン形成分野および金属付着分野の当業者であれば、特徴部のパターン形成法の各種別法および付着順序の別法を知っている。本発明を実施するに際し、このような別法および別順序を採用してもよい。
【００５３】
図６および図７−Ａ〜図７−Ｆの視覚的明瞭さを失わないようにするため、これらの図面からは電気配線は省略されている。従来型の集積回路におけるバスラインおよびバス接続の設計・加工は周知である。複雑な回路では、基板面の上および該基板上に形成された電気絶縁層の上に多重レベルのバスラインが配設される。多重レベルにおいて形成されたバスライン間の電気接続は、絶縁層（複数可）の特定の場所に創設された開口部またはバイアを通して行われる。
【００５４】
図５を参照しながら図６および図７−Ａ〜図７−Ｆを一緒に見ると、基板３０２の基板面３０３の上に、窒化珪素層３０８、続いて二酸化珪素層３０９が形成される。これらの電気絶縁層は、基板面３０３が示す平面の他に、電気配線またはバスラインを配設することができる各種平面またはレベルとして役立ち得る。
【００５５】
トランジスタ、キャパシタおよび電気配線の反復ユニット３０１−１２および３０１−２２（図５参照）は、二次元マトリックスにおいてそれぞれ画素または副画素１；２および１；３に対応する。各電流制御用薄膜トランジスタＴＣ１２、ＴＣ２２とコネクター３０５−１２、３０５−２２との間に電気接続を確立するため、それぞれコネクター接触パッド３０６−１２および３０６−２２が設けられる。これらのコネクターは、図６において、例示目的のみのため細長い形状で図示してある。コネクター３０５−１２は下部電極３０４−１２へ電気接続を提供し、コネクター３０５−２２は下部電極３０４−２２へ電気接続を提供する。コネクター接触パッド、コネクターおよび下部電極は導電性金属要素であるため、コネクター３０５−１２、３０５−２２を、各コネクター接触パッド３０６−１２、３０６−２２へ十分な電気接触を提供するような大きさにすることができる。図６には、下部電極３０４−１３、３０４−２３および３０４−３２の部分図も示す。
【００５６】
上部電極バス３１４は、ＯＬＥＤデバイス全体に沿ってまたは横断して側方に延在していることとして図示され、かつ、側方へ間隔を置いて並べられた複数の下部電極間のスペースに配設されていることとして示されている。別態様として、側方へ間隔を置いて並べられた複数のバスバイアが連続上部電極バス３１４を置き換えることもできる。上部電極バス３１４の各々が共通透光性上部電極３４０と電気接触状態にあることにより、この上部電極における電流分布またはパワー分布の均一性が向上する。
【００５７】
有機ＥＬ媒体構造物「ＥＬ」を図６および図７−Ｄ〜図７−Ｆにおいて点線で示す。
図７−Ａにおいて、当初は、第１有機平坦化層ＰＬＮ１が、均一電気絶縁層として、二酸化珪素層３０９の上に、要素３０１−１２、３０１−２２（トランジスタ、キャパシタおよび電気配線）ならびに上部電極バス３１４（図７−Ｃ参照）へのコネクター３２４を覆い、かつ、平坦化するように選ばれた厚さで、設けられる。
【００５８】
第１有機平坦化層ＰＬＮ１は、例えばフォトレジスト溶液のスピンコーティング法で形成される不透光性フォトレジスト層であることができる。層ＰＬＮ１は、周知のフォトリソグラフィ処理法でパターン形成されて、コネクター接触パッド３０６に対してアラインメントされ、これに至る深さで延在する開口部またはトレンチ（表示なし）が創設される。次いで、これらの開口部またはトレンチの内部にコネクター３０５−１２および３０５−２２を形成する。コネクターは、元素金属、合金または２種以上の金属からなるサンドイッチ構造体、例えば、モリブデン−アルミニウム−モリブデンのサンドイッチ構造体で形成することができる。コネクター３０５−１２、３０５−２２は、図７−Ａにおいて同定された接触パッド３０６−１２のような対応するコネクター接触パッドと電気接触している。
【００５９】
図７−Ｂにおいて、フォトリソグラフィ処理で第２有機平坦化層ＰＬＮ２を付着してパターン形成し、コネクター３０５−１２、３０５−２２によって画定された開口部またはトレンチを充填し、かつ、実質的に平坦化する一方、該コネクターの最上部（明示なし）には電気絶縁性ＰＬＮ２が付着しないように維持する。ＰＬＮ２層は、第１平坦化層ＰＬＮ１と同一のフォトレジスト材料で形成することができる。
【００６０】
次いで、第１有機平坦化層ＰＬＮ１において、上部電極バス（３１４）へのコネクター３２４と位置合わせをし、かつ、これに至る深さで延在するように、バストレンチ３２１（または複数のバスバイア）を形成する。
【００６１】
図７−Ｃに、コネクター３０５−１２および３０５−２２の上にそれぞれ下部電極３０４−１２、３０４−２２を、さらに上部電極バス３１４を、付着してパターン形成した時点の処理序列を示す。下部電極は対応するコネクター３０５−１２および３０５−２２と電気接触しており、また、上部電極バス３１４はコネクター３２４と電気接触している。上述したように、アクティブマトリックス式ＯＬＥＤ表示装置３００は、通常、多重レベルのバスラインを含む。ここでは最上レベルのバスライン、すなわち上部電極バス３１４を詳細に示す。これらの上部電極バス３１４は、下部電極３０４を形成する際に同時に付着させ、パターン化することができる。
【００６２】
図７−Ｄにおいて、平坦化層ＰＬＮ１、下部電極および上部電極バス３１４の上面の上に有機ＥＬ媒体構造物が付着されている。上面発光型アクティブマトリックス式ＯＬＥＤ表示装置が多色装置またはフルカラー装置として設計される場合、異なる発光色を提供する近隣のＥＬ媒体構造物は、上部電極バス３１４が画定する横寸法範囲内で隣接するまたは重なり合うことができる。
【００６３】
図７−Ｅは、上部電極バス３１４から有機ＥＬ媒体構造物を選択的に除去する工程を示す。選択的除去は、上部電極バスに選択的に向けられる輻射線３５６によりＥＬ媒体構造物を選択的にアブレートすることによって行われる。アブレートされた材料は、ＥＬ媒体の選択除去方向を表す矢印３６６で示される。
【００６４】
図７−Ｆは、有機ＥＬ媒体構造物と上部電極バス３１４の上に共通透光性上部電極３４０を形成して完成した上面発光型アクティブマトリックス式ＯＬＥＤ表示装置３００を示す。このように、共通上部電極３４０が上部電極バス３１４と電気接触していることにより、共通上部電極における電流分布またはパワー分布の均一性が向上する。図７−Ｆにおいて、画素または副画素の発光部ｐｘを示す。図６に示したように、下部電極の幅寸法３０４Ｗは５０〜２５０マイクロメートルの範囲内をとり得る一方、上部電極バス（またはバスバイア）の幅寸法３１４Ｗは３〜１０マイクロメートルの範囲内をとり得る。
【００６５】
基板、下部電極および上部電極バスの材料、上部電極ならびに有機ＥＬ媒体の選択的除去方法の選択に関する検討事項は、図１および図２−Ａ〜図２−Ｅについて説明した事項と同一である。
【００６６】
上述したように、下部電極および上部電極バスを形成し、部分デバイスの全特徴の上に有機ＥＬ媒体構造物を付着させ、上部電極バスからＥＬ媒体を選択的に除去し、そしてバスと電気接触する共通透光性上部電極を形成させる処理順序により、パワー分布が向上した各種の上面発光型ＯＬＥＤデバイスを製造する方法の簡略化が可能となる。
【００６７】
図８は、本発明の態様により上面発光型ＯＬＥＤデバイスを取得する際の一連の主要処理工程を示すプロセスフローチャートである。
本プロセスは５１０において開始する。工程５２０は、電気絶縁性基板面を有する基板を用意する工程を含む。工程５３０は、絶縁性基板面の上に下部電極と上部電極バスとを同時に形成する工程を含む。工程５４０は、下部電極、上部電極バスおよび他のデバイス特徴部の上に有機ＥＬ媒体構造物を均一に付着させる工程を含む。工程５５０は、上部電極バスから有機ＥＬ媒体を選択的に除去する工程を含む。工程５６０は、５７０において示した上面発光型ＯＬＥＤデバイスを取得するため、有機ＥＬ媒体構造物と上部電極バスの上に共通透光性上部電極を付着させる工程を含む。本プロセスは５８０において終了する。
【００６８】
図９は、先に図４を参照しながら説明した動作中の上面発光型ＯＬＥＤ照明装置２００からの白色発光２７６Ｗを示す。
電源２７０は、駆動電流源とも称されるが、デバイスの共通下部電極端子２０７とリード線２７２を介して電気接続されている。別のリード線２７４が、デバイスの共通バスコネクター端子２２６と電気接続されている。電源２７０は、直流（ＤＣ）電源、交流（ＡＣ）電源またはパルス式電源であることができる。ＡＣサイクルの一定期間、電位を反転させて電流を一切流さないようなＡＣモードでＯＬＥＤデバイスを動作させると、デバイス安定性が向上する場合がある。ＡＣ駆動式ＯＬＥＤデバイスの一例が米国特許第５５５２６７８号明細書に記載されている。共通バスコネクター端子が上部電極バス２１４に接続され、そして上部電極バス２１４が透光性上部電極２４０と電気接触していることにより、電極２４０内部の電流分布またはパワー分布が向上する。
【００６９】
均一に放出される白色光２７６Ｗを矢印で示す。この矢印は、透光性上部電極２４０を通してデバイスから上方へ向けられているものとして想像されるべきものである。
【００７０】
有機ＥＬ媒体構造物
有機ＥＬ媒体構造物は、通常、下部電極および上部電極バスの上、ならびにこのような要素間の表面上に配置された領域の上に、層付着で開始されて順次形成される数層の副次層を含む。
【００７１】
正孔注入層（ＨＩＬ）
常に必要であるわけではないが、一連の付着層の第１副次層として正孔注入層を設けることがしばしば有用となる。正孔注入性材料は、後続の有機層のフィルム形成性を改良し、かつ、正孔輸送層への正孔注入を促進するのに役立つことができる。正孔注入層に用いるのに好適な材料として、米国特許第４７２０４３２号明細書に記載されているポルフィリン系化合物、米国特許第６２０８０７５号明細書に記載されているプラズマ蒸着フルオロカーボンポリマー、及びある種の芳香族アミン、例えばm-MTDATA（4,4',4”-トリス[(3-メチルフェニル)フェニルアミノ]トリフェニルアミン）が挙げられる。有機ＥＬデバイスに有用であることが報告されている別の正孔注入性材料が、欧州特許出願公開第０８９１１２１号及び同第１０２９９０９号明細書に記載されている。
【００７２】
正孔輸送層（ＨＴＬ）
正孔輸送層は、芳香族第三アミンのような正孔輸送性化合物を少なくとも一種含有する。芳香族第三アミン類は、少なくとも一つが芳香環の員である炭素原子にのみ結合されている３価窒素原子を少なくとも１個含有する化合物であると理解されている。一態様として、芳香族第三アミンはアリールアミン、例えば、モノアリールアミン、ジアリールアミン、トリアリールアミン又は高分子アリールアミンであることができる。単量体トリアリールアミンの例が、Klupfelらの米国特許第３１８０７３０号明細書に記載されている。Brantleyらの米国特許第３５６７４５０号及び同第３６５８５２０号明細書には、１個以上の活性水素含有基を含み、かつ／又は、１個以上のビニル基で置換されている、他の適当なトリアリールアミンが開示されている。
【００７３】
より好ましい種類の芳香族第三アミンは、米国特許第４７２０４３２号及び同第５０６１５６９号に記載されているような芳香族第三アミン部分を２個以上含有するものである。正孔輸送層は、芳香族第三アミン化合物の単体又は混合物で形成することができる。以下、有用な芳香族第三アミンを例示する。
1,1-ビス(4-ジ-p-トリルアミノフェニル)シクロヘキサン
1,1-ビス(4-ジ-p-トリルアミノフェニル)-4-フェニルシクロヘキサン
4,4’-ビス(ジフェニルアミノ)クアドリフェニル
ビス(4-ジメチルアミノ-2-メチルフェニル)-フェニルメタン
N,N,N-トリ(p-トリル)アミン
4-(ジ-p-トリルアミノ)-4’-[4(ジ-p-トリルアミノ)-スチリル]スチルベン
N,N,N’,N’-テトラ-p-トリル-4,4’-ジアミノビフェニル
N,N,N’,N’-テトラフェニル-4,4’-ジアミノビフェニル
N,N,N’,N’-テトラ-1-ナフチル-4,4’-ジアミノビフェニル
N,N,N’,N’-テトラ-2-ナフチル-4,4’-ジアミノビフェニル
N-フェニルカルバゾール
4,4’-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル
4,4’-ビス[N-(1-ナフチル)-N-(2-ナフチル)アミノ]ビフェニル
4,4”-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]-p-ターフェニル
4,4’-ビス[N-(2-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル
4,4’-ビス[N-(3-アセナフテニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル
1,5-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ナフタレン
4,4’-ビス[N-(9-アントリル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル
4,4”-ビス[N-(1-アントリル)-N-フェニルアミノ]-p-ターフェニル
4,4’-ビス[N-(2-フェナントリル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル
4,4’-ビス[N-(8-フルオルアンテニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル
4,4’-ビス[N-(2-ピレニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル
4,4’-ビス[N-(2-ナフタセニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル
4,4’-ビス[N-(2-ペリレニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル
4,4’-ビス[N-(1-コロネニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル
2,6-ビス(ジ-p-トリルアミノ)ナフタレン
2,6-ビス[ジ-(1-ナフチル)アミノ]ナフタレン
2,6-ビス[N-(1-ナフチル)-N-(2-ナフチル)アミノ]ナフタレン
N,N,N’,N’-テトラ(2-ナフチル)-4,4”-ジアミノ-p-ターフェニル
4,4’-ビス{N-フェニル-N-[4-(1-ナフチル)-フェニル]アミノ}ビフェニル
4,4’-ビス[N-フェニル-N-(2-ピレニル)アミノ]ビフェニル
2,6-ビス[N,N-ジ(2-ナフチル)アミン]フルオレン
1,5-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ナフタレン
4,4’,4”-トリス[(3-メチルフェニル)フェニルアミノ]トリフェニルアミン
【００７４】
別の種類の有用な正孔輸送性材料として、欧州特許第１００９０４１号に記載されているような多環式芳香族化合物が挙げられる。アミン基を３個以上有する第３芳香族アミンを、オリゴマー材料を含め、使用することができる。さらに、ポリ(N-ビニルカルバゾール)(PVK)、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン及びPEDOT/PSSとも呼ばれているポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)／ポリ(4-スチレンスルホネート)のようなコポリマー、といった高分子系正孔輸送性材料を使用することもできる。
【００７５】
発光層（ＬＥＬ）
米国特許第４７６９２９２号及び同第５９３５７２１号に詳述されているように、有機ＥＬ媒体構造物の発光層は発光材料又は蛍光材料を含み、その領域において電子-正孔対が再結合する結果として電場発光が生じる。発光層は、単一材料で構成することもできるが、より一般的には、ホスト材料に単一又は複数種のゲスト化合物をドーピングしてなり、そこで主として当該ドーパントから発光が生じ、その発光色にも制限はない。発光層に含まれるホスト材料は、後述する電子輸送性材料、上述した正孔輸送性材料、又は正孔-電子再結合を支援する別の材料もしくはその組合せ、であることができる。ドーパントは、通常は高蛍光性色素の中から選ばれるが、リン光性化合物、例えば、国際公開第９８／５５５６１号、同第００／１８８５１号、同第００／５７６７６号及び同第００／７０６５５号に記載されているような遷移金属錯体も有用である。ドーパントは、ホスト材料中、０．０１〜１０質量％の範囲内でコーティングされることが典型的である。ホスト材料として、ポリフルオレンやポリビニルアリーレン（例、ポリ(p-フェニレンビニレン)、PPV）のような高分子材料を使用することもできる。この場合、高分子ホスト中に低分子量ドーパントを分子レベルで分散させること、又はホストポリマー中に二次成分を共重合させることによりドーパントを付加すること、が可能である。
【００７６】
ドーパントとしての色素を選定するための重要な関係は、当該分子の最高被占軌道と最低空軌道との間のエネルギー差として定義されるバンドギャップポテンシャルの対比である。ホストからドーパント分子へのエネルギー伝達の効率化を図るためには、当該ドーパントのバンドギャップがホスト材料のそれよりも小さいことが必須条件となる。リン光性発光体の場合には、ホストの三重項エネルギー準位が、ホストからドーパントへのエネルギー移動を可能ならしめるに十分なほど高いことも重要となる。
【００７７】
有用性が知られているホスト及び発光性分子として、米国特許第４７６９２９２号、同第５１４１６７１号、同第５１５０００６号、同第５１５１６２９号、同第５４０５７０９号、同第５４８４９２２号、同第５５９３７８８号、同第５６４５９４８号、同第５６８３８２３号、同第５７５５９９９号、同第５９２８８０２号、同第５９３５７２０号、同第５９３５７２１号及び同第６０２００７８号に記載されているものが挙げられるが、これらに限定はされない。
【００７８】
8-ヒドロキシキノリン（オキシン）及び類似の誘導体の金属錯体は、電場発光を支援することができる有用なホスト化合物の一種である。以下、有用なキレート化オキシノイド系化合物の例を示す。
CO-1：アルミニウムトリスオキシン〔別名、トリス(8-キノリノラト)アルミニウム(III)〕
CO-2：マグネシウムビスオキシン〔別名、ビス(8-キノリノラト)マグネシウム(II)〕
CO-3：ビス[ベンゾ{f}-8-キノリノラト]亜鉛(II)
CO-4：ビス(2-メチル-8-キノリノラト)アルミニウム(III)-μ-オキソ-ビス(2-メチル-8-キノリノラト)アルミニウム(III)
CO-5：インジウムトリスオキシン〔別名、トリス(8-キノリノラト)インジウム〕
CO-6：アルミニウムトリス(5-メチルオキシン)〔別名、トリス(5-メチル-8-キノリノラト)アルミニウム(III)〕
CO-7：リチウムオキシン〔別名、(8-キノリノラト)リチウム(I)〕
CO-8：ガリウムオキシン〔別名、トリス(8-キノリノラト)ガリウム(III)〕
CO-9：ジルコニウムオキシン〔別名、テトラ(8-キノリノラト)ジルコニウム(IV)〕
【００７９】
有用なホスト材料の別の種類として、米国特許第５９３５７２１号に記載されている9,10-ジ-(2-ナフチル)アントラセン及びその誘導体のようなアントラセン誘導体、米国特許第５１２１０２９号に記載されているジスチリルアリーレン誘導体、並びに2,2',2”-(1,3,5-フェニレン)トリス[1-フェニル-1H-ベンズイミダゾール]のようなベンズアゾール誘導体が挙げられるが、これらに限定はされない。リン光性発光体のホストとして特に有用なものはカルバゾール誘導体である。
【００８０】
有用な蛍光性ドーパントとして、例えば、アントラセン、テトラセン、キサンテン、ペリレン、ルブレン、クマリン、ローダミン及びキナクリドンの誘導体、ジシアノメチレンピラン化合物、チオピラン化合物、ポリメチン化合物、ピリリウム化合物、チアピリリウム化合物、フルオレン誘導体、ペリフランテン誘導体、インデノペリレン誘導体、ビス（アジニル）アミンボロン化合物、ビス（アジニル）メタン化合物並びにカルボスチリル化合物が挙げられるが、これらに限定はされない。
【００８１】
電子輸送層（ＥＴＬ）
本発明の有機ＥＬ媒体構造物の電子輸送層を形成するのに用いられる好適な薄膜形成性材料は、オキシン（通称8-キノリノール又は8-ヒドロキシキノリン）自体のキレートをはじめとする、金属キレート化オキシノイド系化合物である。当該化合物は、電子の注入・輸送を助長し、高い性能レベルを発揮すると共に、薄膜加工が容易である。オキシノイド系化合物の例は既述した通り。
【００８２】
他の電子輸送性材料として、米国特許第４３５６４２９号明細書に記載されている各種ブタジエン誘導体、及び米国特許第４５３９５０７号明細書に記載されている各種複素環式蛍光増白剤が挙げられる。ベンズアゾール及びトリアジンもまた有用な電子輸送性材料である。
【００８３】
他の共通有機層
場合によっては、必要に応じて、ＬＥＬとＥＴＬを、発光と電子輸送の両方を支援する機能を発揮する単一層にすることが可能である。当該技術分野では、ホストとして機能し得る正孔輸送層に発光性ドーパントを添加してもよいことも知られている。例えば、青色発光性材料と黄色発光性材料、シアン発光性材料と赤色発光性材料、又は赤色発光性材料と緑色発光性材料と青色発光性材料、を組み合わせることにより、複数種のドーパントを１又は２以上の層に添加して白色発光性ＯＬＥＤを創り出すことができる。白色発光性デバイスについては、例えば、欧州特許出願公開第１１８７２３５号、米国特許出願公開第２００２／００２５４１９号、欧州特許出願公開第１１８２２４４号、米国特許第５６８３８２３号、米国特許第５５０３９１０号、米国特許第５４０５７０９号及び米国特許第５２８３１８２号に記載されている。
【００８４】
本発明のデバイスにおいて、当該技術分野で教示されている電子又は正孔阻止層のような追加の層を採用してもよい。正孔阻止層は、例えば米国特許出願公開第２００２／００１５８５９号に記載されているように、一般にリン光性発光体デバイスの効率を高めるために使用される。
【００８５】
本発明は、例えば米国特許第５７０３４３６号及び同第６３３７４９２号明細書に教示されているように、いわゆるスタック型デバイス構成において使用することができる。
【００８６】
有機層の付着
上述した有機材料は昇華法のような気相法により適宜付着されるが、流体から、例えばフィルム形成性を高める任意のバインダーを含む溶剤から、付着させてもよい。当該材料がポリマーである場合には、溶剤付着法が有用であるが、スパッタ法やドナーシートからの熱転写法のような別の方法を利用することもできる。昇華法により付着すべき材料は、例えば、米国特許第６２３７５２９号明細書に記載されているように、タンタル材料を含むことが多い昇華体「ボート」から気化させてもよいし、当該材料をまずドナーシート上にコーティングし、その後これを基板に接近させて昇華させてもよい。複数材料の混合物を含む層は、独立した複数の昇華体ボートを利用してもよいし、予め混合した後単一のボート又はドナーシートからコーティングしてもよい。パターン形成付着は、シャドーマスク、一体型シャドーマスク（米国特許第５２９４８７０号明細書）、ドナーシートからの空間画定型感熱色素転写（米国特許第５６８８５５１号、同第５８５１７０９号及び同第６０６６３５７号明細書）及びインクジェット法（米国特許第６０６６３５７号明細書）を利用して達成することができる。
【００８７】
封入
ほとんどのＯＬＥＤデバイスは湿分もしくは酸素又はこれら双方に対して感受性を示すため、窒素又はアルゴンのような不活性雰囲気において、アルミナ、ボーキサイト、硫酸カルシウム、クレー、シリカゲル、ゼオライト、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、スルフェート、金属ハロゲン化物及び金属過塩素酸塩のような乾燥剤と一緒に、封止されることが一般的である。封入法及び乾燥法として、米国特許第６２２６８９０号明細書に記載されている方法が挙げられるが、これらに限定はされない。さらに、当該技術分野では、封入用として、SiOx、テフロン（登録商標）及び無機／高分子交互層のようなバリア層も知られている。
【００８８】
光学的最適化
本発明によるＯＬＥＤデバイスは、所望によりその特性を高めるため、周知の各種光学効果を採用することができる。これには、透光性を極大化するための層厚の最適化、誘電体ミラー構造の付与、反射性電極の吸光性電極への交換、表示装置への遮光又は反射防止コーティングの付与、表示装置への偏光媒体の付与、又は表示装置への着色、中性濃度もしくは色変換フィルターの付与が包含される。具体的には、フィルター、偏光子及び遮光又は反射防止コーティングを、カバーの上に、又はカバーの下の電極保護層の上に、設けることができる。
【００８９】
有機ＥＬ媒体構造物の選択的除去
上述したように、選択的除去を、例えばレーザーアブレーション法で行うことができる。集積回路内に配置された１または２以上の線形配列レーザーをＯＬＥＤデバイスの表面上で並進させることができ、その際、該線形配列を上部電極バスに関してアラインし、そこから有機ＥＬ媒体を除去する。別法として、ＯＬＥＤデバイスを、固定式線形配列レーザーに関して並進させてもよい。
【００９０】
有機ＥＬ材料を選択的に除去する別の方法として、上部電極バスに関してアラインされる開口部を有する光学マスクを使用し、レーザー光または別光源からの光のフラッド照射を該開口部を通してデバイス表面上に向けることで、すべての上部電極バスから同時に有機ＥＬ材料をアブレートする方法が挙げられる。
【００９１】
有機ＥＬ材料を選択的に除去するさらに別の方法として、上部電極バスと、ＯＬＥＤデバイスの発光領域の周辺部の他の領域とから、有機ＥＬ材料を独立にアブレートするように構成された１または２以上のレーザーを使用する方法が挙げられる。
【００９２】
有機ＥＬ媒体構造物は比較的薄く（例えば、１００ｎｍ未満）、また選択的に除去され易い。該構造物は比較的透明ではあるが、選ばれた波長の光またはエネルギーを吸収する。上部電極バスは、典型的には、金属もしくは合金で、または金属のサンドイッチ構造体でできているため、それ自体あるレベルの光反射性を示す。この反射性により、アブレーション過程がバスにおいて停止するので、有機ＥＬ媒体構造物の除去を越えるアブレーションは防止される。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】側方に間隔を置いて並べられた複数の下部電極と、透光性上部電極と電気接触している複数の上部電極バスとを有する上面発光型パッシブマトリックス式ＯＬＥＤデバイスを示す略平面図である。
【図２−Ａ】本発明の態様により図１のＯＬＥＤデバイスを製造するための主要処理工程を示す略断面図であって、側方に間隔を置いて並べられた複数の下部電極を配設させ、かつ、複数の上部電極バスを形成させる工程を示すものである。
【図２−Ｂ】本発明の態様により図１のＯＬＥＤデバイスを製造するための主要処理工程を示す略断面図であって、下部電極と上部電極バスとの間に該バスの上面が露出するように形成された電気絶縁体を示すものである。
【図２−Ｃ】本発明の態様により図１のＯＬＥＤデバイスを製造するための主要処理工程を示す略断面図であって、下部電極、絶縁体および上部電極バスの上に付着させた有機ＥＬ媒体構造物を点線で略示するものである。
【図２−Ｄ】本発明の態様により図１のＯＬＥＤデバイスを製造するための主要処理工程を示す略断面図であって、上部電極バスと絶縁体の一部とから有機ＥＬ媒体構造物を選択的に除去する工程を略示するものである。
【図２−Ｅ】本発明の態様により図１のＯＬＥＤデバイスを製造するための主要処理工程を示す略断面図であって、ＥＬ媒体構造物の上に各上部電極バスと電気接触するように透光性上部電極を形成させた図１のデバイスを示すものである。
【図３−Ａ】電気絶縁体が不透光性である改変型ＯＬＥＤデバイスを製造するための主要処理工程を示す略断面図であって、不透光性電気絶縁体が当初は上部電極バスの上に延在しており、そして有機ＥＬ媒体構造物が下部電極と電気絶縁体との上に付着していることを示すものである。
【図３−Ｂ】電気絶縁体が不透光性である改変型ＯＬＥＤデバイスを製造するための主要処理工程を示す略断面図であって、有機ＥＬ媒体構造物と不透光性電気絶縁体の一部とを、上部電極バスの表面が露出するように選択的に除去する工程を略示するものである。
【図３−Ｃ】電気絶縁体が不透光性である改変型ＯＬＥＤデバイスを製造するための主要処理工程を示す略断面図であって、有機ＥＬ媒体構造物の上に各上部電極バスと電気接触するように透光性上部電極を形成させた改変型の上面発光型パッシブマトリックス式ＯＬＥＤデバイスを示すものである。
【図４】側方に間隔を置いて並べられた複数の下部電極を並列に電気接続させ、かつ、複数の上部電極バスを透光性上部電極と電気接触させた、上面発光型ＯＬＥＤ照明装置を示す略平面図である。
【図５】二次元配列型の反復ユニットを有し、三重接続体として図示された上部電極バスと、下部電極と、下部電極接点と、ダイオード形態で図示された有機ＥＬ媒体構造物とを同定する回路図の一例を示す部分図である。
【図６】個別アドレス指定可能な不透光性下部電極を図５の回路図の対応する反復単位に接続させ、かつ、共通の透光性上部電極を上部電極バスに電気接触させた、上面発光型アクティブマトリックス式ＯＬＥＤ表示装置の一部を示す略平面図である。
【図７−Ａ】本発明の態様により図６の上面発光型アクティブマトリックス式ＯＬＥＤ表示装置を製造するための主要処理工程を示す略断面図であって、対応する反復回路要素に接続された下部電極コネクター、上部電極バスへのコネクター、および下部電極コネクターが形成されている第１有機平坦化層、を示すものである。
【図７−Ｂ】本発明の態様により図６の上面発光型アクティブマトリックス式ＯＬＥＤ表示装置を製造するための主要処理工程を示す略断面図であって、上部電極バスへのコネクターを露出させるため第１有機平坦化層内に形成されたバストレンチ、および第２有機平坦化層を含む下部電極コネクター、を示すものである。
【図７−Ｃ】本発明の態様により図６の上面発光型アクティブマトリックス式ＯＬＥＤ表示装置を製造するための主要処理工程を示す略断面図であって、下部電極と上部電極バスの付着時のプロセスを示すものである。
【図７−Ｄ】本発明の態様により図６の上面発光型アクティブマトリックス式ＯＬＥＤ表示装置を製造するための主要処理工程を示す略断面図であって、下部電極、上部電極バスおよび第１有機平坦化層の一部の上に形成された有機電場発光（ＥＬ）媒体構造物を示すものである。
【図７−Ｅ】本発明の態様により図６の上面発光型アクティブマトリックス式ＯＬＥＤ表示装置を製造するための主要処理工程を示す略断面図であって、上部電極バスの上のＥＬ媒体構造物を選択的に除去する工程を略示するものである。
【図７−Ｆ】本発明の態様により図６の上面発光型アクティブマトリックス式ＯＬＥＤ表示装置を製造するための主要処理工程を示す略断面図であって、ＥＬ媒体構造物の上に各上部電極バスと電気接触するように透光性上部電極を形成させた図６のデバイスを示すものである。
【図８】本発明の態様により上面発光型ＯＬＥＤデバイスを取得する際の一連の主要処理工程を示すプロセスフローチャートである。
【図９】動作中の上面発光型ＯＬＥＤ照明装置からの発光を示す略図である。
【００９４】
層厚はマイクロメートル以下の領域にある場合が多い反面、デバイスの側方寸法は１０〜数百マイクロメートルの領域にあることもある。このため、図面の拡大割合は、寸法的な正確さよりも、むしろ見やすさを優先してなされていることに留意されたい。
【符号の説明】
【００９５】
１００、１００ｍ    ＯＬＥＤデバイス
１０２    電気絶縁性基板
１０３    基板面
１０４    下部電極
１１４    上部電極バス
１２４    バスコネクター
１２６    バスコネクターパッド
１３０    電気絶縁体
１３２    不透光性電気絶縁体
１４０    透光性上部電極
１４４    電気接触領域
１５０、１５２    輻射線
２００    ＯＬＥＤ照明装置
２０２    基板
２０３    基板面
２０４    下部電極
２０５    コネクター
２０７    端子
２１４    上部電極バス
２２４    共通バスコネクター
２２６    バスコネクター端子
２３０    電気絶縁体
２４０    共通透光性上部電極
２７０    電源
２７２、２７４    リード線
３００    上面発光型アクティブマトリックス式ＯＬＥＤ表示装置
３０１    反復ユニット
３０４    アノード
３０５    コネクター
３０６    コネクター接触パッド
３０８    窒化珪素層
３０９    二酸化珪素層
３１４    上部電極バス
３２１    バストレンチ
３２４    コネクター
３４０    共通透光性上部電極
３５６    輻射線
３８０    Ｘ方向データ駆動回路
３８２    データ入力端子
３９０    Ｙ方向走査駆動回路
【図１】
2005011810.tif 000003
【図２−Ａ】
2005011810.tif 000004
【図２−Ｂ】
2005011810.tif 000005
【図２−Ｃ】
2005011810.tif 000006
【図２−Ｄ】
2005011810.tif 000007
【図２−Ｅ】
2005011810.tif 000008
【図３−Ａ】
2005011810.tif 000009
【図３−Ｂ】
2005011810.tif 000010
【図３−Ｃ】
2005011810.tif 000011
【図４】
2005011810.tif 000012
【図５】
2005011810.tif 000013
【図６】
2005011810.tif 000014
【図７−Ａ】
2005011810.tif 000015
【図７−Ｂ】
2005011810.tif 000016
【図７−Ｃ】
2005011810.tif 000017
【図７−Ｄ】
2005011810.tif 000018
【図７−Ｅ】
2005011810.tif 000019
【図７−Ｆ】
2005011810.tif 000020
【図８】
2005011810.tif 000021
【図９】
2005011810.tif 000022