(57)【要約】本発明は、基板（１０１）上に複数の電気的に接続された有機光学電気装置（１１０）の製造方法を提供する。この方法は、第１に、前記基板上に第１の導電性材料のパターニングされた層（１０２）を供給し、第１の導電性材料上に有機光学電気材料層（１０３）を供給し、有機光学電気材料層上に第２の導電性材料のパターニングされた層（１０４）を供給し、第２の導電性材料の前記パターン化された層で覆われていない前記有機光学電気材料の領域を少なくとも部分的に除去することによって、複数の電気的に接続された有機光学電気装置を製造し、第２に、複数の有機光学電気装置の少なくとも２つを電気的に接続するための電気接続材（１０５）を供給する。
2006511073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に複数の電気的に接続された有機光学電気装置を製造する方法であって、
ａ）次を含む工程により複数の有機光学電気装置を製造し、
ｉ）基板を供給し、
ｉｉ）前記基板上に第１の導電性材料のパターニングされた層を供給し、
ｉｉｉ）第１の導電性材料上に有機光学電気材料の層を供給し、
ｉｖ）前記有機光学電気材料層上に第２の導電性材料のパターニングされた層を供給し、前記第２の導電性材料のパターニングされた層は前記有機光学電気材料の層の領域を覆い、前記第２の導電性材料のパターニングされた層は複数の光学電気装置を規定し、
ｂ）第２の導電性材料の前記パターン化された層で覆われていない前記有機光学電気材料の領域を少なくとも部分的に除去し、
さらに、
ｃ）前記複数の有機光学電気装置の少なくとも２つを電気的に接続するための電気接続材を供給する
ことを含む方法。
【請求項２】
前記有機光学電気材料を少なくとも部分的に除去する前記工程は、ドライエッチング、レーザーアブレイション、湿式エッチング又はスクライビングを含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記有機光学電気材料を少なくとも部分的に除去する工程は、エッチングによって前記有機光学電気材料を除去することを含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第２の導電性材料が部分的に前記第１の導電性材料を覆う請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の導電性材料及び基板が少なくとも半透明であるか、又は前記第２の導電性材料が少なくとも半透明である請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記有機光学電気材料層が少なくとも有機電子ドナー及び少なくとも有機電子アクセプターを含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記有機電子ドナー及び前記有機電子アクセプターの少なくとも１つは半導体有機ポリマーである請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記有機光学電気材料は発光ポリマーを含む請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の導電性材料のパターニング層の上に正孔注入又は正孔輸送材料層を供給する工程を更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記基板がプラスチックを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法によって得られる基板上の複数の電気的に接続された有機光学電気装置。
【請求項１２】
前記有機光学電気装置が有機光起電装置を含む請求項１１に記載の複数の電気的に接続された有機光学電気装置。
【請求項１３】
前記有機光学電気装置が有機電子発光装置を含む請求項１１に記載の複数の電気的に接続された有機光学電気装置。
【請求項１４】
前記有機光学電気装置が有機光起電装置及び有機電子発光装置を含む請求項１１に記載の複数の電気的に接続された有機光学電気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機電子発光装置及び有機起電装置のような光学電気装置の電気接続の方法並びにこの方法によって得られる電気的に接続された装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、国際公開９０／１３１４８号パンフレット（下記特許文献１）に開示される有機電子発光装置並びに米国特許第５６７０７９１号明細書（下記特許文献２）に開示される有機光起電装置のような光学電気装置における有機材料の使用に関する研究の量がこの１０年間に増大している。有機電子発光装置と有機起電装置は共に２つの電極間に有機材料層を含む有機半導体である。有機電子発光装置は２つの電極間の電流の通路上に光を放射する。有機電子発光装置はディスプレイ産業において幅広い応用を有する。有機光起電装置は光が装置に入射するすると２つの電極間に電流を生じる。有機光起電装置は無機シリコン太陽電池の代替として見られている。有機光起電装置に関連する利点は材料設計のより大きな柔軟性、装置特性の個別多様化、改良された製造プロセス及び低コストを含む。
【０００３】
ディスプレイ分野における応用に加えて、有機電子発光装置はパネル発光、緊急灯及び広告灯のような大面積の発光装置に大きな潜在性を有する。ディスプレイ技術において生じる問題に加えて、大面積発光に使用される電子発光装置を開発の場合、当業者はさらに大きな問題に直面する。特に、主要電圧下のようなより高い電圧で、かつ効率のよい態様で製造される大面積の電子発光光源をいかに作成するかという問題に直面する。
【０００４】
有機光起電装置は現在のところ約１Ｖの電圧を生成するのに使用され、このような低電圧は比較的少ない応用しかない。より大きな電圧出力を得るための技術として、シリコン系光起電電池と色素増感光起電装置を直列に接続する方法が知られている。有機光起電電池の直列接続の簡単で効率的な方法はより高い電圧を発電することを可能にし、有機光起電装置をより広い領域の応用に生かすことを可能にする。
【特許文献１】国際公開９０／１３１４８号パンフレット
【特許文献２】米国特許第５６７０７９１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本件出願は、単一基板上に多数の電気的に接続された光学電気装置を製造する簡単で効率的な方法を提案する。この方法は、単一有機電子発光装置よりも高い電圧で稼動され得る単一基板上の複数の直列接続された有機電子発光装置を含む応用範囲、ＡＣ電力源を用いて持続的な発光を提供するための基板上の有機電子発光装置の配列、より高い出力電圧を提供し、それによってより実用的な応用を可能にする単一基板上の複数の直列に接続された有機起電装置、並びに単一基板上の複数の有機電子発光装置及び有機起電装置に応用することを可能にする。本発明の方法は、プロセスの簡素化及び単一の密閉封止された容器にカプセル化される多数の電気的に接続された装置を可能にし、装置間の外側での電気的接続の必要性をなくす。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の態様において、本発明は基板上の複数の電気的に接続された有機光学電気装置を製造する方法を提供する。前記方法は次の工程を含む。
ａ）次を含む工程により複数の有機光学電気装置を製造し、
ｉ）基板を供給し、
ｉｉ）前記基板上に第１の導電性材料のパターニングされた層を供給し、
ｉｉｉ）第１の導電性材料上の有機光学電気材料の層を供給し、
ｉｖ）前記有機光学電気材料層上に第２の導電性材料のパターニングされた層を供給し、前記第２の導電性材料のパターニングされた層は前記有機光学電気材料の層の領域を覆い、前記第２の導電性材料のパターニングされた層は複数の光学電気装置を規定し、
ｂ）第２の導電性材料の前記パターン化された層で覆われていない前記有機光学電気材料の領域を部分的に除去し、
さらに次の工程を含むことを特徴とする。
ｃ）前記複数の有機光学電気装置の少なくとも２つを電気的に接続するための電気接続材を供給する。
【０００７】
本発明で製造される有機光学電気装置は、有機電子発光装置及び光起電装置のような有機ダイオード、有機トランジスタ、有機光発光装置、有機燐光放射性装置、有機抵抗並びに有機容量を含む。有機電子発光装置及び有機光起電装置は有機光学電気装置の好ましい種類である。基板は、本発明の方法を実行するとき好ましくは単一である。基板は、例えば、ガラスとプラスチック、プラスチックとセラミック、又はセラミックと金属を含む複合材料構造を有することができる。
【０００８】
第１の導電性材料は付加技術を使用した蒸着によってパターニングされるか、又は除去技術を使用した蒸着にしたがってパターニングされる。有機光学電気材料は、電子発光、光発光、蛍光放射性、光伝導性及び導電性のような光学及び／又は電気特性を有する有機材料である。
【０００９】
第２の導電性材料は付加技術を使用した蒸着によってパターニングされるか、又は除去技術を用いた蒸着に続いて蒸着される。第２の導電性材料のパターニングされた層は他の領域を被覆せず又は露出させ有機光学電気材料のある領域を被覆する。第２の導電性材料のパターニングされた層は複数の光学電気装置を規定するように働き、特に、有機光学電気装置は第１の導電性材料及び第２の導電性材料の重なり領域によって定義される。第２の導電性材料のパターニング層はマスクとして働き、露光された有機光学電気材料の除去プロセスの間有機光学電気材料の下地層を保護する。
【００１０】
電気接続部は基板上の有機光学電気装置間の電気接続を提供するために蒸着される。
【００１１】
好ましい方法又は前記有機光学電気材料の選択的除去は、ドライエッチング、レーザー切除、湿式エッチング、荷印刻み付け、ブラスト又は粘着性リフトオフを使用して前記有機光学電気材料を除去することを含む。ドライエッチング、特に、Ｏ2／ＣＦ4プラズマのような酸素プラズマを使用したドライエッチングが好ましい。
【００１２】
好ましい実施態様において、前記第２の導電性材料は部分的に前記第１の導電性材料を覆い、このような配置は隣の装置間に電気的接続を容易に形成することを可能にする。第２の導電性材料が部分的に第１の導電性材料を覆うとき、第２の導電性材料によって覆われていない有機光学電気材料の除去によって第１の導電性材料の領域を露出する。第１の導電性材料からの有機光学電気材料の除去は、接続材料が第１の装置の第２の導電性材料及び第２の装置の第１の導電性材料を覆うように蒸着するよって、効率的に異なる有機光学電気装置の第１及び第２の導電性材料間に電気接続を形成することを可能にする。
【００１３】
接続材料は熱蒸着、ｅ−ビーム蒸発、又は適切な導電材料が使用される場合はインクジェット印刷又はスクリーン印刷によって蒸着される。
【００１４】
電極の一方又は両方を通して装置に入るか又は出る光が必要とされる装置を製造するためには、前記第１の導電性材料及び前記基板のどちらかは少なくとも半透明であるか又は前記第２の導電性材料は少なくとも半透明である。第１及び第２の導電性材料が不透明であるとき、光は装置の端部を通って装置に入るか又は出る。
【００１５】
有機光起電装置を製造することが望まれる場合、前記有機光学電気材料層は少なくとも１つの有機電子ドナー及び少なくとも１つの１つの有機電子アクゼプターを含む。好ましくは、前記有機電子ドナー及び前記有機電子アクセプターの少なくとも１つは半導体有機ポリマーを含む。
【００１６】
有機発光装置を製造するために、代わりに、前記有機光学電気材料は発光ポリマーを含むことが好ましい。
【００１７】
好ましい態様において、前記方法は、第１の導電性材料の前記パターニングされた層上に正孔注入又は正孔輸送層を供給する工程をさらに含む。
【００１８】
さらなる態様において、前記基板はプラスチック基板を含む。適切なプラスチックはアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂及び環状オレフィン樹脂を含む。
【００１９】
本発明は上記方法にしたがって製造される有機光学電気装置に関係し、特に、本発明は本発明の方法にしたがって得られる基板上の複数の電気的に接続された有機光学電気装置に関係する。好ましい光学電気装置は有機光起電装置及び有機電子発光装置を含む。
【００２０】
さらなる態様において、本発明は有機光起電装置及び有機電子発光装置の両方を含む基板に関係する。
【００２１】
電気的に接続された有機光学電気装置の好ましい製造方法は、有機光起電装置を特に参照して記載する。そのような方法は、明らかに、有機電子発光装置、有機光発光装置、有機トランジスタ、非発光有機ダイオード、有機容量及び有機レジスタのような他の電気的に接続された装置の製造の応用を有する。
【００２２】
図１ｆ）は、基板１０１上の複数の直列接続された有機光起電装置１１０を示す。各光起電装置は、アノード１０２として知られる装置から正電荷輸送体又は正孔を受け取るための適切な高仕事関数の導電材料を含む電極、入射光を電気に変換することができる有機光起電材料層１０３及びカソード１０４として知られる装置から負電荷輸送体又は電子を受け取るための適切な低仕事関数の材料を含む電極を含む。隣接する装置は適切な導電材料１０５の接続材によって接続される。
【００２３】
有機光起電装置の作動の態様を簡潔に記載する。有機光起電ダイオードはアノードとカソードの間に有機光導電性材料を含む。有機へテロ接合分散装置は有機光起電装置の特に効率的な種類の１つであり、次のように作動する。異なる仕事関数の電極は装置を横切って内部電界を発生させる。有機層はより高い電子結合性を有する材料とより低い電子結合性を有する材料を含む。有機層の材料による光の吸収は電子−正孔対の結合、限定励起を生じさせる。より低い電子結合の材料上に生じる励起は電子のより高い電子結合材料によって解離し、より低い電子結合性の材料は電子ドナー又は単にドナーと呼ばれる。正孔のより低い電子結合材料への移行によって、より高い電子結合の材料上に生じた励起が解離し、より低い電子結合の材料は電子アクセプター又は単にアクセプターと呼ばれる。励起の解離によって生じた電子と正孔は装置を通して移動し、電子はより低い仕事関数のカソードに移行し、正孔はより高い仕事関数のアノードに移行する。このようにして、装置に入射した光は外部回路で使用される電流を発生させる。
【００２４】
有機光起電装置の基板１０１は装置に対する機械的安定性を提供し、環境から装置を封止する障壁の役割を果たす。光が装置に入るか又は離れることが望まれる場合、基板は透明か半透明であるべきである。ガラスはその優れた障壁特性及び透明性のために基板として広く用いられている。他の適切な基板は、ＷＯ０２／２３５７９に開示されるセラミクス及びアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレンテレフタラート樹脂及び環状オレフィン樹脂を含む。基板はＥＰ０９４９８５０に開示されるガラス及びプラスチック複合材のような複合材料を含む。
【００２５】
アノード１０２は正孔を有機光起電材料の層に取得するために適切な高仕事関数の材料を含む。適切なアノード材料は典型的には４．３ｅＶより大きい仕事関数を有し、インジウム−錫酸化物（ＩＴＯ）、錫酸化物、アルミニウム又はインジウム亜鉛酸化物、マグネシウム−インジウム酸化物、カドミウム錫酸化物、金、銀、ニッケル、パラジウム及びプラチナから構成される群から選択される。ポリアニリン及びポリチオフェン並びにその誘導体もまたアノード材料として使用され得る。アノード材料はスパッタリング、真空蒸着、インクジェット印刷、スクリーン印刷及びフレキソ印刷を含む印刷又はスプレーのような適当な技術を用いて基板上に蒸着される。アノード材料はフォトリソグラフィーのような除去技術により蒸着後パターニングされる。あるいは、アノード材料はスクリーン印刷のような付加技術によって蒸着中にパターニングされる。図１ａ）は、基板１０１を覆うアノード材料層１０２を示す。図１ｂ）は基板１０１を覆う除去技術によるパターニングされたアノード材料層１０２を示し、基板はアノードを形成する材料が除去される場所で露光される。
【００２６】
効率を改善するため、有機光起電装置は電荷抽出及び輸送を改良するためにアノードとカソードの間にさらに有機層を含むことができる。特に、正孔輸送材料層はアノード上に位置する。正孔輸送材料は装置を通して電荷伝達を増加する働きをする。この分野で使用される好ましい正孔輸送材料は、ドーピングポリアニリン又はＴＰＤ（Ｎ,Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミンのような他の正孔輸送材料も使用されるが、ＷＯ９８／０５１８７に開示されるスルホン酸ポリスチレンがドーピングされたポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）のような導電性有機ポリマーである。正孔輸送材料層は真空蒸着のような適切な技術によって蒸着され、又は正孔輸送材料が溶解性の場合、スピンコート、スクリーン印刷又はインクジェット印刷のような溶液プロセス技術が使用され得る。
【００２７】
有機光起電材料１０３は好ましくは電子ドナー及び電子アクセプターを含む。電子ドナー及びアクセプターはポリマー又は低分子化合物を含む。電子ドナー及びアクセプターは、ＷＯ９９／４９５２５に開示されるように２つの分離された層として、又はＵＳ５６７０７９１に開示されるように、いわゆるバルクへテロ接合の混合物として存在し得る。電子ドナー及びアクセプターは、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルグリオキサリン−３，４，９，１０−ペリレン  テトラカルボン酸ジアシドアミン、フラーレン（Ｃ60）、フラーレン誘導体及びフラーレン含有ポリマーのようなペリレン誘導体、ポリフルオレン、ポリベンゾチアゾール、ポリアリールアミン、ポリ（フェニレンビニレン）、ポリフェニレン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアセチレン、ポリイソナフタリン及びポリキノリンのような半導体有機ポリマーから選ばれる。好ましいポリマーは、ＭＥＨ−ＰＰＶ（ポリ（２−メトキシ、５−（２’−エチル）ヘキシロキシ−ｐ−フェニレンビニレン））、ＭＥＨ−ＣＮ−ＰＰＶ（ポリ（２，５−ビス（ニトリルメチル）−１−メトキシ−４−（２’−エチル−ヘキシロキシ）ベンゼン−コ−２，５−アルデヒド−ｌ−メトキシ４−（２’−エチルヘキシロキシ）ベンゼン））及びＣＮ−ＰＰＶシアノ置換ＰＰＶ、ポリ（３−ヘキシチオフェン）、ＰＯＰＴポリ（３（４−オクチルフェニル）チオフェン）及びポリ（３−ドデシルチオフェン）のようなポリアルキルチオフェン、ポリ（２，７−（９，９−ジ−ｎ−オクチルフルオレン）−（４，７−ジ−２−チエニル−（ベンゾチアゾール））のようなポリフルオレンを含む。典型的な装置構造は、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルグリオキサリン−３，４，９，１０−フェニレンテトラカルボン酸ジアシドアミド及びポリ（３−ドデシルチオフェン）、ＭＥＨ−ＰＰＶ層及びＣ60層を含む重構造、ＭＥＨ−ＰＰＶとＣ60の混合物、ＭＥＨ−ＣＮ−ＰＰＶ層及びＰＯＰＴ層を含む重構造、ＭＥＨ−ＰＰＶとＣＮ−ＰＰＶを含む混合物、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）及びポリ（２，７−（９，９−ジ−ｎ−オクチルフルオレン）−（４，７−ジ−２−チエニル−（ベンゾチアゾール））の混合物を含む。
【００２８】
有機光起電材料は何らかの適切な技術で蒸着される。有機光起電材料が不溶性の場合真空蒸着が好ましい方法である。有機光起電材料が溶解性の場合、溶液プロセスによる蒸着技術が好ましい。適切な溶液プロセス技術はスピンコート、ディップコート、ドクターブレードコート、スプレー、スクリーン印刷、インクジェット印刷及びグラビア印刷を含む。図１ｃ）は、基板１０１、パターニングされたアノード１０２及びスピンコートのようなコーティング技術を使用して基板及びアノード上に蒸着された有機光起電材料層１０３を示す。
【００２９】
有機光起電装置は有機光起電材料１０３とカソード１０４の間に位置する電子取得又は正孔遮断材料をさらに含むことができる。
【００３０】
カソード１０４は低仕事関数の材料層を含む。カソードに適切な材料の例としてはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙｂ，Ｓｍ及びＡｌを含む。カソードは前記金属の合金又は前記金属と他の金属との合金、例えば、ＭｇＡｇ合金及びＬｉＡｌ合金を含む。装置はさらにＷＯ９７／４２６６６に開示されるようにカソードと発光層の間に誘電層を含むことができる。特に、カソードと発光層の間に誘電層としてアルカリ又はアルカリ土類金属フッ化物を使用することが好ましい。好ましいカソード構造はＬｉＦ／Ｃａ／Ａｌ及びＢａＦ２／Ｃａ／Ａｌを含む。いくつかの場合カソードは透明であることが望ましい。例えば、不透明基板又はアノードが使用されるとき又は装置全体が透明であることが望まれる場合などである。適切な透明カソードは、Ｃａのような高導電性材料の薄膜及びＩＴＯのような透明導電性材料のより厚い膜であり、好ましい透明カソード構造はＢａＦ2／Ｃａ／Ａｕを含む。カソードは典型的には真空蒸着又はスパッタリングによって蒸着される。
【００３１】
図１ｄ）は基板１０１、パターニングされたアノード１０２、有機光起電材料１０３及びパターニングされたカソード１０４を示す。カソードはパターンを形成するために有機光起電材料上に蒸着され、これは典型的にはシャドウマスクを通して上記としてカソード材料を蒸着することにより達成される。カソードをパターニングする他の方法は印刷及びフォトリソグラフィーを含む。アノード及びカソード材料のパターニング領域は一組の有機起動装置を規定し、各装置はアノード、対抗するカソード及びその間に位置する有機起電材料を含む。図１ｄ）は各装置のアノードを部分的に覆う各装置のカソードを示す。例えば、カソードはアノードの大部分を覆うが、装置の端部においてカソードはアノードに覆いかぶさり他の端部においてカソードはアノードを完全には覆わないようにアノードに対してわずかに補正される。導電性になることによって、有機光起電材料は隣接する光起電装置の間にある程度の電気接続を提供するが、有機光起電材料の高い抵抗のため装置の効率的な電気接続を提供するには十分ではない。
【００３２】
有機光起電装置を効率よく電気的に接続するためには、カソード材料によって被覆されていない領域から有機起電材料及び正孔輸送材料のような蒸着された他の有機材料を除去することが必要である。有機光起電材料はエッチング技術又は機械的技術によって除去される。有機光起電材料を除去する間カソードは効率的にマスクとして働き、除去すべき領域、例えば、有機光起電材料の被覆されていない領域を規定し、同時に有機光起電装置の有機光学電気材料を毀損から保護する。
【００３３】
適切なエッチング技術は、有機光起電材料の露光領域が有機材料を溶解する溶媒を用いてエッチングされる湿式エッチングを含む。例えば、トルエンは有機光起電層を除去するために使用され、メタノールはＰＥＤＯＴ層を除去するために使用される。あるいは、その溶液がカソード材料を毀損しない限り酸のようなより強いエッチング溶液を用いて有機材料は除去され得る。有機材料は、それがガス又はプラズマエッチング材料にさらされるドライエッチングを使用して除去される。適切なドライエッチング材料は酸素プラズマを含む。
【００３４】
有機光起電材料を除去する機械的技術は、鋭利な器具による有機材料の刻み付け、研磨材料の微細粒子による有機材料の研磨、有機材料のイオンボンバリング、有機材料を粘着シートに接触することによる有機材料のリフトオフ又はレーザーアブレイションを用いた有機材料の除去である。
【００３５】
有機光学電気材料の除去の最も効率的な方法はドライエッチング及びレーザーエッチングであることがわかった。両者の方法は、有機光学電気装置を潜在的に有害な溶媒にさらすことなく有機光学電気材料の露光部を完全に除去することを可能にする。適切なドライエッチング方法は有機光起電装置をＲＦ又はマイクロウェーブ誘導Ｏ2／ＣＨＦ4プラズマに３０〜３６０秒間、好ましくは６０〜２４０秒間さらすことを含む。Ｏ2／ＣＨＦ4プラズマの利点は、装置、特に、正孔輸送材料として広く使用されるポリチオフェン誘導体ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳに一般的に含まれる有機光起電材料及び追加の有機層を効率よく除去することにある。
【００３６】
レーザーアブレイションは有機光起電材料の除去のための適切な技術であることがわかった。レーザーアブレイションは、パルスエネルギー密度０．４〜１．２Ｊ／ｃｍ2、パルスレート５０〜１５０Ｈｚ及び半径のスポットサイズ２〜２０ｍｍを有するパルスレーザーの使用を含む。レーザー及び有機光起電装置を含む基板は、この材料が蒸発し基板からこれを除去するように有機光起電材料の露光部分にレーザーの焦点が合わさるように互いに移動する。
【００３７】
装置間の領域から有機光起電材料を除去することに続いて、装置は装置間の電気的接触材を蒸着することによって電気的に接続される。図１ｆ）は、多数のアルミニウム接触材１０５によって複数の有機光起電装置１１０が電気的に接続されることを示す。電気的接触材は装置間を電気的に接続する材料を蒸着することによって形成される。蒸着はシャドウマスクを使用して実行され、これによりアルミニウムのような導電性材料がパターン化されたマスクを通して基板の特定領域を上に蒸気として蒸着される。あるいは、適切な導電材がスクリーン印刷又はインクジェット印刷のような技術を用いて基板上に印刷される。印刷のために適切な導電材料は銀樹脂ペースト、グラファイト樹脂ペースト及びＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ及びポリアニリンのような有機導電性材料を含む。
【００３８】
有機光起電装置の接続を容易にするため、カソードは部分的にアノードを覆うことが好ましい。この影響はカソードによって覆われていない有機光学電気材料の除去によってアノード領域が露出することであり、これは図１ｆ）の形状１０６に容易に見て取れる。露出されたアノードの領域は、電気接続部１０５の蒸着によって隣接するカソードに接続される。この配置の利点はアノードを覆うことによって、カソードはカソードと基板の間に光学電気材料１０７の領域を供給することにある。有機光学電気材料の領域は接続部１０５から隣接する装置のアノードを絶縁する働きをする。
【００３９】
有機光学電気装置は装置を外気から封止する働きをする封止手段を有する。適切な封止手段は装置のカソード側を金属缶又はガラスシートで覆うか、又はポリマー層及び無機層の積層を含む薄膜のような装置を覆う不浸透性薄膜を供給することを含む。
【００４０】
上記の実施例は有機光起電装置を参照して記載した。本発明の方法は電気的に接続された有機電子発光装置の製造に優位に適用される。有機電子発光装置は、基板上に、高仕事関数のアノード、正孔輸送材料の選択層、有機発光材料層及びカソードを含む。基板、アノード、正孔輸送層及びカソードのための適切な材料とその蒸着及びパターニング方法は有機光起電装置に関連して上に記載したとおりである。
【００４１】
有機発光装置に使用される有機発光材料は、Ｂｅｒｎｉｕｓ  ｅｔ  ａｌ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，２０００，１２，１７３７に開示されるような高分子発光材料、ＵＳ５２９４８６９に開示されるようなアルミニウムトリスキノンのような低分子発光材料、ＷＯ９９／２１９３５に開示されるような発光デンドリマー及びＷＯ００／７０６５５に開示されるような燐光材料を含む。発光材料は発光材料と蛍光染料の混合物を含むことができ、又は発光材料と蛍光染料の積層構造を含むことができる。工程の容易性から溶解性発光材料が好ましく、特に溶解性発光ポリマーが好ましい。発光ポリマーは、ポリフルオレン、ポリベンゾジアゾール、ポリトリアリルアミン、ポリ（フェニレンビニレン）及びポリチオフェンを含む。好ましい発光ポリマーは、９，９−ジ−ｎ−オクチルフルオレン（Ｆ８）、Ｎ，Ｎ−ビス（フェニル）−４−セク−ブチルフェニルアミン（ＴＦＢ）及びベンゾチアジアゾール（ＢＴ）のホモポリマー及びコポリマーである。
【００４２】
本発明の方法の特に優位な応用として、基板は、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂又は環状オレフィン樹脂などのような柔軟性の不浸透性プラスチック材料、又はプラスチック樹脂と不浸透性無機材料を含むラミネートを含む。プラスチック基板上の装置はいわゆるロールトゥロール又はウェブプロセスによって製造され、これによって印刷又はスプレーのような溶液蒸着技術によって有機材料が蒸着される。本発明の方法は、適切な材料が選ばれるとき電気接続材が上記の溶液プロセス技術によって蒸着される。
【００４３】
本発明の方法は、これまで複雑な複数工程の技術又は多くの独立した工程の統合によってのみ得られた電気的に接続された有機光学電気装置の各種の配列の製造を可能にする。次に、本発明の方法によって容易に得られる有機光学電気装置の多くの配列について記載する。
【００４４】
光起電装置の直列接続はより高い電圧を得ることを可能にする。典型的な有機光起電電池は約１Ｖの開放回路電圧を有する。このような低い電圧では電卓及び腕時計のような低エネルギー消費製品に対する電源としても不十分である。本発明は、単一基板上にいくつかの有機光起電電池が直列に接続することができ、より高い電圧の起電を可能にする方法を提供する。
【００４５】
図２は、４つの直列に接続された有機光起電電池を含む基板を製造する方法を示す。ＩＴＯのパターニング層２０２を含む基板２０１がフォトリソグラフィーを用いて製造される。ＩＴＯは、４つの最終的な光起電電池図２ａ）の領域を規定するようにパターニングされる。正孔輸送層ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳはスピンコート（図示しない）によってＩＴＯ上に蒸着される。次いで、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）及びポリ（２，７−（９，９−ジ−ｎ−オクチルフルオレン）−（４，７−ジ−２−チエニル−（ベンゾチアゾール））の混合を含む層がＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層（図示しない）上にスピンコートされる。有機層の蒸着に続いてカソードが蒸着される。カソードは厚さ３００ｎｍのアルミニウム層を含み、シャドウマスクを通して真空蒸着によって蒸着される。図２ｂ）は有機層上に蒸着されるカソード２０３のパターンを示す。カソードはカソードが少なくとも部分的にアノードを覆いかぶさるようにパターニングされる。次いで、カソードに覆われていない有機層はＯ2／ＣＦ4プラズマにさらされることによって除去される。相互接続金属がカソード上に蒸着され、隣接する装置間の電気接続を提供する。相互接続２０４のパターンは図２ｃ）に示されている。直列接続装置は装置のカソードを覆うガラスシートで封止され、ＵＶ硬化エポキシ樹脂を使用して基板に固着される。
【００４６】
図２ｄ）は４つの直列接続された有機光起電装置を含む基板２０１を示す。装置は２つの電極間に有機光学電気材料層を有するアノード２０２とカソード２０６を含む。装置は接続部２０７によって電気的に接続される。２０８部はプラズマ処理によって露光され隣接する有機光起電装置のカソードに接続されるアノード材料の領域を示す。
【００４７】
有機電子発光装置は通常１〜１５Ｖまでに電圧領域で作動する。国内における、商業用及び産業用照明においては、光源は例えば２４０Ｖの主要電圧から稼動するのが好ましい。したがって、主要電圧から有機発光装置を稼動するにはトランスの使用が必要となる。本発明は多くの有機発光装置を直列に接続する方法を提供し、これら直列接続された装置はより高い電圧で作動することができ、トランス又は他の変圧器を使用する必要がない。有機光起電材料がポリ（９，９−ジ−ｎ−オクチルフルオレン）のような有機電子発光材料で置き換えられた直列接続有機電子発光装置は上記方法で製造され得る。有機電子発光装置の他の配列はＡＣ電圧によって稼動される直列接続された有機電子発光装置である。
【００４８】
本発明の方法は、電気的に接続された有機光起電装置及び有機電子発光装置を含む基板を提供するために使用され得る。このような配列の利点は、有機光起電装置が有機電子発光装置を稼動し、グリッド電源又は電池のような電源を必要としない照明又は情報ディスプレイを提供できる点にある。図３ａ）は、アノードとして働くＩＴＯのパターニング層３０２を含む基板３０１、アノードが基板端部に沿って４つの有機光起電装置を規定するようにパターニングされ、基板の中央にある有機電子発光装置を示す。正孔輸送層ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳはスピンコート（図示しない）によってＩＴＯ上に蒸着される。次いで、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）及びポリ（２，７−（９，９−ジ−ｎ−オクチルフルオレン）−（４，７−ジ−２−チエニル−（ベンゾチアゾール））の混合物を含む層がＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層（図示じない）上にスピンコートされる。有機層の蒸着に続いて、装置カソードが蒸着される。カソードは厚さ３００ｎｍのアルミニウム層を含み、シャドウマスクを通して真空蒸着により蒸着される。図３ｂ）はシャドウマスクを通して蒸着される有機起電装置のカソード３０３の形状を示す。次いで、露光された有機材料がプラズマエッチングにより除去され、有機光起電装置が図３ｃ）に示される形状を有する接続材３０４を使用して電気的に接続される。有機電子発光装置を製造するために、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層がスピンコートにより基板上に蒸着される。次いで、有機電子発光ポリマー、ポリ（９，９−ジ−ｎ−オクチルフルオレン）がＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層の上にスピンコートにより蒸着される。５ｎｍのＬｉＦ層、１０ｎｍのＣａ層及び１００ｎｍのＡｌ層を含むカソードがシャドウマスクを通して蒸着される。図３ｄ）は、有機電子発光装置のカソード３０５の形状を示す。次いで、露光された有機材料がプラズマエッチングにより除去され、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層及びカソード下のポリ（９，９−ジ−ｎ−オクチルフルオレン）層を残す。次いで、有機電子発光装置が図３ｅ）に示される接続材３０６によって有機光起電装置に接続される。
【００４９】
図３ｆ）は４つの有機光起電装置及び単一基板３０１上に直列接続された有機電子発光装置を示す。装置は、有機光起電装置における共通アノード３０２、正孔輸送材料及び光起電材料、並びに有機電子発光装置における正孔輸送材料層及び有機電子発光材料を含む。有機光起電装置はカソード３０３を含み、有機電子発光装置はカソード３０５を含む。有機光起電装置は接続材３０４によって直列に接続され、有機電子発光装置は接続材３０６によって有機光起電装置に接続される。
【００５０】
図４は、単一基板４０１上における直列接続された有機光起電装置４０２のアレイを示す。装置は接続材４０３によって電気的に接続されている。このようなアレイは高い電位を起電するために使用され、１４×１４有機光起電装置のアレイに示される例において、１Ｖを起電することができる各装置が１９６Ｖまで起電するために使用される。本発明の方法は、単一基板上の小型有機電気装置の多数を接続するための効率的なプロセスを提供する。例えば、１５０ｍｍ2の大きさの基板及び９ｍｍ2の大きさの有機光起電装置を使用して、３０×３０有機光起電装置のアレイは９００Ｖまで起電するように直列に接続されている。
【００５１】
有機光起電装置の大きなアレイは図５に示されるような直流電圧変換機の応用を有する。装置は接続材４０３によって電気的に接続される。図５は、ガラス基板５０１上の発光ポリマー装置５０２及び第２のガラス基板５０３（直列接続材は簡潔化のため図示されていない）上の光起電装置５０４を示す。光は、装置の電極間で約４−５Ｖの電圧の応用上の発光装置から放射される。放射光は有機光起電装置への入射光であり、上述したように、アレイに直列接続された装置の数に応じて数百ボルトを起電する。このようにして、光は、有機発光装置を直列接続された有機起電装置のアレイに結合することによって低い電圧をより高い電圧に変換するために使用される。記載されるタイプの直流電圧変換機は、単一基板上の一方サイド上の有機発光装置及び直列接続された有機光機装置のアレイを供給することにより製造され、これによって電圧変換機の構造を単純化する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例】
【００５３】
直列接続された有機光起電装置
図２ａ）に示されるようにＩＴＯによりパターン化されている基板が、６０℃で１０分間超音波浴で洗浄され、１１０℃で２０分間焼成され、ＵＶ／オゾンで９０分間処理された。ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの水溶液（ＢａｙｅｒからＢａｙｔｒｏｎとして入手可能）が基板上にスピンコートされ、残存溶液を除くために基板はホットプレート上で焼成された。６０ｎｍの厚さを有するＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層が蒸着された。トルエン中の１８ｍｇ／ｌ濃度のポリ（３−ヘキシルチオフェン）及びポリ（２，７−（９，９−ジ−ｎ−オクチルフルオレン）−（４，７−ジ−２−チエニル−（ベンゾチアゾール））の１：１混合物を含む溶液がＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層上にスピンコートされた。厚さ８０ｎｍのポリマー混合層が蒸着された、アルミニウムカソードがシャドウマスクを通して有機層上に蒸着された、最初の蒸着速度０．１ｎｍ−１が約５０ｎｍの全体厚さまで維持され、その後速度は０．５ｎｍ−１まで増加した。カソードの全体の厚さ３００ｎｍが得られた。図２ｂ）は蒸着されたカソードのパターンを示す。
【００５４】
カソードで覆われていない領域から有機材料を除去するため、基板はバレルエッチング機に置かれ、Ｏ2／ＣＦ4プラズマで３分間処理された。Ｏ2／ＣＦ4プラズマ処理が直径３００ｍｍ、深さ４５０ｍｍのＲＦバレルエッチング機により、酸素中０．５−２％のＣＦ4混合ガス中において、圧力１．５Ｔｏｒｒ、電力４００Ｗで実行された。次いで、アルミニウム接続材が図２ｄ）に示されるように隣接する装置に電気的に接続するように蒸着された。接続材はシャドウマスクを通して３００ｎｍの厚さまで蒸着される。
【００５５】
基板はグローブ・ボックス炉において真空中、１４０℃約１４時間一中夜アニールされた。基板はエポキシ樹脂で固着されたガラスカバースライドを用いて封止された。
【００５６】
４つの直列接続された装置が２対の電極に結合された。４つの直列接続装置により生じた電圧は４Ｖであることが計測された。
【００５７】
本発明に関する多くの他の実施態様、効果的な代替があることが当業者にとって明らかである。本発明は本明細書に記載される特定の実施例に限定されるものではなく、当業者にとって自明であり、特許請求の範囲に記載される精神と範囲に入る改変を包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の電気的に接続された有機光学電気装置の製造方法を示す。
【図２】直列接続された有機光学電気装置の製造方法を示す。
【図３−１】有機電子発光装置及び有機光起電装置の結合を含む単一基板上の装置を製造する方法を示す。
【図３−２】有機電子発光装置及び有機光起電装置の結合を含む単一基板上の装置を製造する方法を示す。
【図３−３】有機電子発光装置及び有機光起電装置の結合を含む単一基板上の装置を製造する方法を示す。
【図４】高電圧用の直列接続された有機光起電装置の広いアレイを示す。
【図５】単一基板上の直列接続された光起電装置及び発光ポリマーの広いアレイを含む電圧変換機を示す。
【符号の説明】
【００５９】
１０１  基板
１０２  アノード
１０３  有機光起電材料
１０４  カソード
１０５  導電性材料
１０６  露出されたアノード部
１０７  光学電気材料
２０１  基板
２０２  パターニングされたＩＴＯ層
２０３  カソード
２０４  相互接続材
２０６  カソード
２０７  接続材
２０８  露出されたアノード部
３０１  基板
３０２  パターニングされたＩＴＯ
３０３  カソード
３０４  接続材
３０５  カソード
３０６  接続材
４０１  単一基板
４０２  光起電装置
４０３  接続材
５０１  ガラス基板
５０２  発光ポリマー
５０３  第２のガラス基板
５０４  直列接続された有機起電装置
【図１】
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【図２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図３−３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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2006511073.tif 000011
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