(57)【要約】  有機発光デバイス製作方法は、第１の電極層をパターニングして、導電性金属トラックのメッシュを含むグリッドを形成するステップと、溶媒中に１０重量％未満の固形分を含む溶液から正孔注入材料の層を堆積させるステップであって、溶媒を蒸発させて膜を乾燥させる前における溶液の湿潤層の厚さが、トラック間隔よりも大きい、ステップと、溶媒を蒸発させて、トラック間の間隔における平均厚さが溶液の湿潤層の湿潤厚さの１０％未満であり、トラック間の間隔における平均厚さがトラック厚さの２５％よりも厚い、乾燥膜を提供して、正孔注入材料の層が堆積される前に金属トラックの表面よりも平坦な上面を提供する、ステップと、溶液から１つ以上のさらなる層を堆積させて、発光層および１つ以上の任意の電荷輸送層を提供する、ステップと、第２の電極層を堆積させるステップと、を含む。グリッドは、異なる幅および間隔を有する、複数組のトラックを含むことができる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機発光デバイス製作方法であって、前記デバイスは、主面を有する基板と、第１の電極層と、第２の電極層と、前記第１の電極層と前記第２の電極層との間に配置され、かつ前記第１の電極層および前記第２の電極層と電気的に接触する、有機発光層と、を備え、前記方法は、
ａ．前記第１の電極層をパターニングして、前記基板の前記主面に対して平行な平面においてトラック幅ｗおよびトラック間隔ｓを有し、かつ前記基板の前記主面に対して垂直な平面においてトラック厚さｔを有する、導電性金属トラックのメッシュを含むグリッドを形成するステップと、を含み、前記方法は、
ｂ．溶媒中に１０重量％未満の固形分を含む溶液から正孔注入材料の層を堆積させるステップであって、前記溶媒を蒸発させて膜を乾燥させる前における溶液の湿潤層の前記厚さが、前記トラック間隔ｓよりも大きい、ステップと、
ｃ．前記溶媒を蒸発させて、前記トラック間の間隔における平均厚さが溶液の前記湿潤層の湿潤厚さの１０％未満であり、前記トラック間の間隔における平均厚さが前記トラック厚さの２５％よりも厚い、乾燥膜を提供して、正孔注入材料の前記層が堆積される前に前記金属トラックの表面よりも平坦な上面を提供する、ステップと、
ｄ．溶液から１つ以上のさらなる層を堆積させて、発光層および１つ以上の任意の電荷輸送層を提供する、ステップと、
ｅ．第２の電極層を堆積させるステップと、
を含む、有機発光デバイス製作方法。
【請求項２】
ステップｂ．において堆積された前記溶液は、３重量％未満の固形分を含み、ステップｃ．における前記乾燥膜は、前記トラック間の前記間隔の平均厚さが前記湿潤層の前記湿潤厚さの３％未満である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の電極層は、第１の複数の導電性トラックを有する第１のグリッドと第２の複数の導電性トラックを有する第２のグリッドとを含むグリッドを設けるようにパターニングされ、
前記第１の複数の導電性トラックのそれぞれの幅（ｗ１）は、前記第２の複数の導電性トラックのそれぞれの幅（ｗ２）よりも小さく、
前記第１のグリッドを含む前記トラックは、前記第２のグリッドを含む前記トラックの間に配置される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の幅は、１μｍ未満、より好ましくは０．５μｍ未満、より好ましくは０．２μｍ未満、より好ましくは０．１μｍ未満、またはさらにより好ましくは０．０５μｍ未満である、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の複数の導電性トラックのトラック間の平均間隔は、前記第２の複数の導電性トラックのトラック間の平均間隔よりも小さい、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の平均間隔は、５μｍ未満、より好ましくは２μｍ未満、より好ましくは１μｍ未満、またはさらにより好ましくは０．５μｍ未満である、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
導電性トラックの前記第１のグリッドおよび前記第２のグリッドを設けるための前記第１の電極層の前記パターニングは、単一のパターニングプロセスで行われる、請求項３〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記単一のパターニングプロセスがナノリソグラフィ技法を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記ナノリソグラフィ技法が、ナノインプリントリソグラフィまたはロール式の位相リソグラフィを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法を用いて作製された有機発光デバイスを含む照明タイル。
【請求項１１】
有機発光デバイスは、横方向に延びる層状構造を上に有する基板を備え、前記層状構造は、第１の電極層と、第２の電極層と、前記第１の電極層と前記第２の電極層との間に設けられた発光層と、を備え、前記第１の電極層は、第１の複数の導電性トラックを含む第１の導電性グリッドと、第２の複数の導電性トラックを含む第２の導電性グリッドと、を備え、前記第１の複数の導電性トラックのそれぞれの第１の幅は、前記第２の複数の導電性トラックのそれぞれの第２の幅よりも小さく、前記第１の導電性グリッドは、前記第２の複数の導電性トラックのトラック間に配置される、有機発光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に電子デバイス作製方法、特に照明デバイス作製方法であって、電子デバイスの電極層が第１および第２の導電性グリッドを備える、方法と、そのような電子デバイスと、に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デバイス性能を向上させるために、電子デバイスにおいて金属グリッドが利用されている。これが特にあてはまるのは大面積照明タイルであり、大面積照明タイルでは、アノード（またはカソード）上の電圧降下の分布がより均一であるため、タイル上の発光をより均一にし得る。
【０００３】
例えば、英国特許第２４８２１１０号明細書には、金属電極層がグリッド構造として設けられている。金属グリッドは、当業者に周知の標準的な堆積技法およびパターニング／リソグラフィ技法を用いて得ることができる。グリッドのトラック間を導通させるためには、別個の薄膜を使用する。
【０００４】
本発明の実施形態を理解するために、以下、当技術分野で現在使用されている発光デバイスの一般的な構造について説明する。従って、図１は、従来技術による発光デバイス（１００）の一部の概略的な側方断面図を示す。
【０００５】
本例では、ガラス基板（１０２）上に、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）層（１０４）が堆積されている。ＩＴＯは、有機層の最高被占分子軌道（ＨＯＭＯ）への高い正孔注入効率をもたらす高い仕事関数を有することから、一般にアノード材料として、特に有機発光デバイスにおいて使用される。また、ＩＴＯは、可視光域での吸収が小さいため、発光デバイスの電極層として好適である。
【０００６】
標準的な発光デバイスでは、アノードは、ＩＴＯ層（１０４）の上に作製し、かつパターニングされた、金属電極層（１０６）を備える。典型的には、ＩＴＯ層（１０４）の上に正孔注入層（１０８）が配置され、金属電極層（１０６）の電極を覆う。次いで、正孔注入層（１０８）の上に発光層（１１０）が堆積され、続いてカソード（図１に示さず）が堆積される。
【０００７】
先行技術に示されているように、金属グリッド（１０６）を利用することにより、アノード上での電圧降下の分布がより均一であるため、特に大面積タイルにおいて、より均一な発光が得られる。従って、金属アノードから正孔注入層（１０８）を介して発光層（１１０）へと電荷がより均一に注入され、大面積デバイスの横方向の輝度プロファイルがより均一になる。
【０００８】
図２は、ＩＴＯ層（１０４）の上に金属グリッド（１０６）が設けられている、こうした発光デバイス（２００）の概略的な側方断面図を示す。
【０００９】
ＩＴＯ層（１０４）上に正孔注入層（１０８）を含むインクを堆積させる前に、任意の電気絶縁バンク層（２０２）をアノードの金属トラック（１０６）の上に作製して、特定のトラックを分離する場合もある。
【００１０】
図２は、正孔注入層（１０８）の上に正孔輸送層（２０４）が作製され、続いて発光層（ここでは発光ポリマー２０６）、そしてカソード（２０８）が作製されている、完全な照明デバイス（２００）構造を示す。
【００１１】
アクティブデバイス部品が配置されている基板の側とは反対側の基板（１０２）の側に、外部散乱膜（２１０）を作製する場合もある。
【００１２】
図３ａは、照明タイル（３００）の輝度の上面図を示し、そのため、アノードには金属グリッドが設けられていない。図からわかるように、電気バスバー（３０２）に接続されている、照明タイル（３００）の縁部において、輝度がより高い。
【００１３】
図３ｂは、照明タイル（３０４）の写真画像を示し、アノードは金属グリッド（図示せず）を備えている。アノード上の横方向の電圧降下がより均一であるため、より均一な発光が得られることがわかる。
【００１４】
ＩＴＯは、可視光域において透明であり、仕事関数が高いために、特に照明デバイスに適した材料であるが、インジウムの供給が限られていることを主因として、比較的高価である。ＩＴＯを使用する電子デバイスの製作コストは、ＩＴＯを処理するために高価な真空蒸着技法が必要とされるため、さらに増加する。
【００１５】
さらに、図２に示すように、従来技術は、一般に、発光デバイスにおいて多数の異なる層を利用する。このため、デバイスの作製は比較的複雑で高価である。
【００１６】
発光層の厚さのばらつきは、効率の低下、寿命の低下および照明の不均一性を招く可能性がある。これらの理由から、一般に、金属トラックと正孔注入層との間に平坦化層が設けられて、段差被覆性を改善し、溶液から堆積される後続の層の厚さのばらつきを最小限にする。
【００１７】
従って、このような課題を緩和するために、このような電子デバイスをさらに改良する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】英国特許出願公開第２４８２１１０号明細書
【発明の概要】
【００１９】
本発明の第１の実施態様によれば、有機発光デバイス製作方法が提供され、デバイスは、主面を有する基板と、第１の電極層と、第２の電極層と、第１の電極層と第２の電極層との間に配置され、かつ第１の電極層および第２の電極層と電気的に接触する、有機発光層と、を備え、本方法は、
ａ．第１の電極層をパターニングして、基板の主面に対して平行な平面においてトラック幅ｗおよびトラック間隔ｓを有し、かつ基板の主面に対して垂直な平面においてトラック厚さｔを有する、導電性金属トラックのメッシュを含むグリッドを形成するステップと、を含み、本方法は、
ｂ．溶媒中に１０重量％未満の固形分を含む溶液から正孔注入材料の層を堆積させるステップであって、溶媒を蒸発させて膜を乾燥させる前における溶液の湿潤層の厚さが、トラック間隔ｓよりも大きい、ステップと、
ｃ．溶媒を蒸発させて、トラック間の間隔における平均厚さが溶液の湿潤層の湿潤厚さの１０％未満であり、トラック間の間隔における平均厚さがトラック厚さの２５％よりも厚い、乾燥膜を提供して、正孔注入材料の層が堆積される前に金属トラックの表面よりも平坦な上面を提供する、ステップと、
ｄ．溶液から１つ以上のさらなる層を堆積させて、発光層および１つ以上の任意の電荷輸送層を提供する、ステップと、
ｅ．第２の電極層を堆積させるステップと、
を含む。
【００２０】
後に堆積される正孔注入層の湿潤厚さよりもはるかに小さいメッシュ間隔を有する第１の電極グリッドを有することによって、非常に良好な平坦化が追加の平坦化工程を必要とせずに達成される。従って、追加の平坦化層は不要であり、より簡素かつ安価にデバイスを作製できる。
【００２１】
本発明の第２の実施態様によれば、請求項１１に記載の有機発光デバイスが提供される。
【００２２】
好ましい実施形態では、有機発光デバイスは、横方向に延びる層状構造を上に有する基板を備え、上記層状構造は、第１の電極層と、第２の電極層と、上記第１の電極層と上記第２の電極層との間に設けられた発光層と、を備え、上記第１の電極層は、第１の複数の導電性トラックを含む第１の導電性グリッドと、第２の複数の導電性トラックを含む第２の導電性グリッドと、を備え、上記第１の複数の導電性トラックのそれぞれの第１の幅は、上記第２の複数の導電性トラックのそれぞれの第２の幅よりも小さく、上記第１の導電性グリッドは、上記第２の複数の導電性トラックのトラック間に配置される。
【００２３】
本発明者らは、第１の複数の導電性トラックを第２の複数の導電性トラックのトラック間に配置すること、それによって、第１の複数のトラックの幅が第２の複数のトラックの幅よりも小さくなることには、単一グリッドを電極として使用する従来技術のデバイスに勝る、いくつかの重要な利点があることを突き止めた。
【００２４】
第２の導電性グリッドの第２の複数の導電性トラックのトラック間に第１の導電性グリッドを配置することにより、本明細書で説明する一般的なタイプの電子デバイスは、（透明な）平坦化層を必要とせずに作製することができる。
【００２５】
平坦化層を有さない単一のグリッドからなる電極層では、アクティブ層への電荷キャリア注入が電子デバイスの横方向において不均一になることから、このような（透明な）平坦化層は、単一のグリッドが利用される従来技術のデバイスにおいて標準となっている。
【００２６】
対照的に、本発明のように、第２の複数の導電性トラックのトラック間に配置された第１の導電性グリッドを設けることにより、第１の電極層上の電圧降下の均一性が著しく増大する。これにより、アクティブ層への電荷キャリア注入を、電子デバイスの横方向においてより均一に向上させることができる。従って、特に発光デバイスにおいては、照明デバイス上の輝度の均一性を大幅に改善することができる。
【００２７】
以下でさらに説明するように、第１の電極層上の溶液堆積層は一般に第１の電極層の表面形状を取るため、平坦化されたグリッドは、特に溶液処理されるデバイスにとって有利である。
【００２８】
一般に、電極のトラック上に電荷注入層を堆積させると、電荷注入層の表面に段差のある形状が生じる場合がある。これらの段差は、数ｎｍから数十ｎｍ、またはそれ以上の高さにもなり得る。これらの段差は、段差により後続の層が薄くなる電子デバイスの動作領域の領域において、アクティブ層への電荷キャリアの注入を増加させる場合があるため、これらの段差を無くすことが好ましい。これは、縦型デバイスでは、段差が存在しない領域と比較して、段差によりアクティブ層の有効厚さが減るためである。縦型デバイスに作製される層、特に電荷注入層（例えば、導電性グリッドおよび正孔注入層を含むアノード）の主要パラメータは、側壁角度である。電荷注入層の側壁角度は、基板に平行な第１の線と、一部の場合で台形の形状を有し得る段差の側壁によって画定される第２の線との間に形成される角度として定義することができる。この側壁角度は、後で堆積されるアクティブ層の有効厚さがデバイスの横方向領域全体にわたって均一であるように、できるだけ小さくすることが好ましい。０度の側壁角度は、段差がないことを意味する。
【００２９】
従って、電子デバイスの好ましい実施形態では、第１の電極層上の電荷注入層の側壁角度は、５度未満、好ましくは２度未満、またはさらにより好ましくは１度未満である。これは、電荷注入層の側壁角度が小さいほど、照明デバイスの横方向の動作領域にわたって発光がより均一になるため、発光デバイスにおいて特に好ましい。
【００３０】
従来技術では、１度または１度近くの電荷注入層の側壁角度は、金属グリッドの間に配置された追加の平坦化層を用いてのみ達成され得る。しかしながら、上述のように、本発明により、非常に微細な寸法の金属グリッドの上に溶液から堆積させた、湿潤厚さが厚い正孔または電子注入材料を用いて、発光層などの他のアクティブ層を後で堆積するために、実質的に平坦な上面を設けることによって、平坦化層を追加する必要性を排除できる。
【００３１】
以下でさらに説明するように、導電性トラックの幅およびトラック間の平均間隔の寸法を縮小することによって、例えば、アノードの一部として正孔注入層（またカソードの一部として電子注入層）を使用することによって、追加の平坦化層を必要とすることなく、所望の平坦化を達成できる。これは、導電性トラックの平均間隔が、溶液からの堆積中の正孔注入（または電子注入）層の湿潤厚さに匹敵するか、または（大幅に）小さい場合に最も顕著であり得る。
【００３２】
特に発光デバイスでは、第１および第２の複数のトラックのトラック間の平均間隔が、電極層の光の透過が十分に維持されるようにそれぞれ縮小されるため、導電性トラックの幅を縮小する必要があり得ることが理解されよう。特に好適な方法を以下でさらに説明し、これらの方法としては、ナノインプリントリソグラフィおよび位相シフトマスクを使用する位相シフトリソグラフィが挙げられる。
【００３３】
トラック間の平均間隔とトラックの幅を縮小することのさらなる利点は、以下に説明するように、デバイスの輝度をさらに向上させることができることであり、これは、なぜなら、トラックの平均間隔および幅の寸法がデバイスの発する光の波長に匹敵する場合、グリッドは光回折格子として使用され得るためである。
【００３４】
従来技術に勝る、本発明のさらなる利点は、パターニングされていないＩＴＯ層（または他の、好ましくは透明導電層）の必要性が排除されることである。従って、ＩＴＯ層を省略することができるので、従来の技術に比べて、そのような電子デバイスの生産コストおよび製作の複雑さをさらに低減できる。
【００３５】
第１および第２の導電性グリッドが、電子デバイスの動作領域をほぼ覆う。第１および第２の導電性グリッドは重なり、その結果、第１の複数の導電性トラックのトラックは、第２の複数の導電性トラックのトラック間の電気的接続を提供する。電気バスバーが、デバイスの動作領域の周囲の１つ以上の位置に設けられてもよい。バスバーは、第１の導電性グリッドおよび第２の導電性グリッドの一方または両方に接続されてもよい。従って、バスバーの主目的は、第１および／または第２の導電性グリッドに提供されるべき概して実質的な電流を導通させることであるが、バスバーは、動作アクティブ領域において電子デバイスの構造部材としては機能しない。
【００３６】
第１および第２の複数の導電性トラックは、限定されるものではないがＡｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｏなどの金属、または限定されるものではないがＡｇＢｉまたはＡｇＣｏなどの合金を含むことができる。あるいは、第１および第２の複数の導電性トラックは、有機材料、例えば導電性ポリマーを含むことができる。あるいは、第１および第２の複数の導電性トラックは、例えばＡｇナノワイヤを含むナノワイヤを備えてもよい。ナノワイヤを利用する場合、グリッドのトラック間の電気的接続を保証するために、ナノワイヤが重なることが保証されなければならない。
【００３７】
当業者であれば、第１および第２の複数の導電性トラックに使用される材料または材料組成は、電子デバイスのアノードおよび／またはカソードに必要とされる特定の特性に応じて選択され得ることを理解するはずである。例えば、仕事関数（または、場合によっては、有機導電材料の最高または最低被占分子軌道）を選択して、アクティブ層（または別の隣接層）への電荷キャリア（正孔または電子）の高い注入効率を得ることができる。
【００３８】
一般に、第２の導電性グリッドは大面積導通を提供し、第１の導電性グリッドは第２の導電性グリッドの第２の複数の導電性トラック間の横方向導通に使用される。
【００３９】
従って、電子デバイスの好ましい実施形態では、第１の複数の導電性トラックのそれぞれの第１の幅は、２μｍ未満、好ましくは１μｍ未満、より好ましくは０．５μｍ未満、より好ましくは０．２μｍ未満、より好ましくは０．１μｍ未満、さらに好ましくは０．０５μｍ未満である。導電性トラックの幅は、説明の全体にわたって、基板の主面に対して平行な平面におけるトラックの横方向の幅を指す。
【００４０】
第１の複数の導電性トラックのトラック間の平均間隔および第２の複数の導電性トラックのトラック間の平均間隔は、第１の電極層の特定の要件に応じて変化し得ることを理解されたい。特に、第１のグリッドの特定のシート抵抗、第２のグリッドの特定のシート抵抗、または一般的には第１の電極層の特定のシート抵抗が望ましい場合がある。シート抵抗は、第１および第２の導電性グリッドそれぞれのトラックの幅と、第１の導電性グリッドのトラック間および／または第２の導電性グリッドのトラック間の平均間隔との一方または両方を変えることによって変えることができる。
【００４１】
電子デバイスの好ましい実施形態では、第１の複数の導電性トラックのトラック間の第１の平均間隔は、第２の複数の導電性トラックのトラック間の第２の平均間隔よりも小さい。さらなる好ましい実施形態では、第１の複数の導電性トラックのトラック間の第１の平均間隔は、２０μｍ未満、好ましくは１０μｍ未満、より好ましくは５μｍ未満、より好ましくは２μｍ未満、より好ましくは１μｍ未満、さらに好ましくは０．５μｍ未満である。一般に、第１の導電性グリッドおよび第２の導電性グリッドの両方のトラックの幅を縮小すると、第１の電極層の開口率を有利に改善することができる。電極層の開口率は、その透過率、すなわち、表面の光透過領域と不透明なトラックを含む横方向の領域の合計との間の比によって規定される。電子デバイスの好ましい実施形態では、第１の電極層の開口率は、８０％を上回る、好ましくは８５％を上回る、より好ましくは９０％を上回る、またはさらにより好ましくは９５％を上回る。
【００４２】
アクティブ層への電荷キャリア注入効率を改善するために、アクティブ層と第１および第２の導電性グリッドとの間に追加の電荷注入層をそれぞれ作製することができる。従って、電子デバイスの好ましい実施形態では、第１の電極層は、電荷注入層をさらに含むことができる。好ましくは、電荷注入層は、第１および第２の導電性グリッドからアクティブ層に電荷が直接注入されないように、第１および第２の導電性グリッドをそれぞれ覆う。このような構成では、導電性グリッドと電荷注入層との組み合わせは、電子デバイスのアノード（またはカソード）と見なすことができる。
【００４３】
上記のような電荷注入層は、第１の電極層がアノードとして使用されるか、カソードとして使用されるかによって、それぞれ、正孔注入層または電子注入層を含むことができる。一部の実施形態では、正孔注入層は、ｐドープ正孔注入層を含むことができる。同様に、電子注入層は、一部の実施形態では、ｎドープ電子注入層を含むことができる。当業者であれば、適切な正孔注入層または電子注入層は、例えば、第１および第２の導電性グリッドの仕事関数、ならびに仕事関数またはアクティブ層の最高／最低被占分子軌道に依存し得ることを理解するはずである。電荷注入層に適した材料は、当業者に周知である。
【００４４】
一般に、第１の電極層（および、同様に第２の電極層）の粗さは、できるだけ小さいことが望ましい。アクティブ層に面する表面上の粗い電極層は、横方向、すなわちデバイスの横方向の動作領域において不均一な電荷キャリア注入をもたらし得る。これは、例えば、発光デバイスにおいて、望ましくない不均一な輝度をもたらし得る。
【００４５】
電子デバイスの好ましい実施形態では、電荷注入層は、第１の有機半導体または第１の有機半導体組成物を含む。第１の有機半導体または第１の有機半導体組成物は、溶液処理可能であってもよい。正孔注入材料または電子注入材料の溶液は周知であり、日産化学工業、Ｐｌｅｘｔｒｏｎｉｃｓ／Ｓｏｌｖａｙ、Ａｇｆａ、およびＨｅｒｅａｕｓおよびＮｏｖａｌｅｄから市販されている材料が挙げられる。周知の正孔注入材料の例には、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、ポリアニリン、またはＰＶＫもしくはポリアリルアミンなどの半導体ポリマーが含まれる。
【００４６】
上述のように、電荷注入層と導電性グリッドとの組み合わせを使用すると、追加の平坦化工程および／または追加の充填平坦化層を省略することができる。電荷注入層と導電性グリッドとの組み合わせは、照明デバイスで使用される場合、従来技術と比較してより均一な発光および／またはより高い効率をもたらすことができる。
【００４７】
高粘度の電荷注入層を用いることにより、第１の電極層の平坦化をさらに向上させることができる。これに代えてまたはこれに加えて、電荷注入層を溶液処理する場合、特定の化合物を電荷注入層の溶媒に添加して、溶媒混合物の沸点を上昇させることができる。沸点が上昇することにより、一般に、導電性グリッドの上の電荷注入層をより良好に平坦化でき、ひいては第１の電極層の平坦化を改善できる。当業者であれば、アクティブ層および／または他の層を堆積させる前に、第１の電極層の平坦化を高めるための、具体的な電荷注入層に適した溶媒に精通しているはずである。
【００４８】
第１の電極層の広い横方向領域に電流を輸送するためには、第１の電極層のシート抵抗を閾値シート抵抗未満に低くすることが好ましい。従って、電子デバイスの好ましい実施形態では、第１の電極層のシート抵抗は、１０オーム／スクエア未満、好ましくは５オーム／スクエア未満、より好ましくは２オーム／スクエア未満、またはさらにより好ましくは１オーム／スクエア未満である。
【００４９】
この点で、第２のグリッドの第２の複数の導電性トラックのトラック間に配置された第１の導電性グリッドを使用することは、従来技術よりも特に有利である。本明細書で説明されるような第１および第２のグリッドを利用することにより、比較的厚いトラックを有するグリッドを必要とせずに、シート抵抗を低い値、例えば、２オーム／スクエア未満に低減することができる。ここでの厚さとは、基板の平面に対して垂直な方向の広がりをいう。従って、電子デバイスの生産コストは、従来技術に比べてさらに低減することができる。
【００５０】
本明細書で説明する電子デバイスの実施形態は、様々な用途に使用することができる。好ましい実施形態では、電子デバイスは照明デバイスである。このような照明デバイスは、限定されるものではないが、発光ダイオード、特に有機発光ダイオードであってもよい。
【００５１】
一般に、電子デバイスが可撓性を有するように有機材料を含む実施形態では、ＩＴＯは有機材料に比べて比較的脆い／脆弱であるので、ＩＴＯの使用を避けることが好ましい。本明細書で説明する実施形態により、ＩＴＯのパターニングされていない層などの連続導電層を省略できる。
【００５２】
電子デバイスが照明デバイスにおいて使用される場合、アクティブ層が生成した光を吸収しない光透過層を設けることが好ましい場合がある。従って、電子デバイスの好ましい実施形態では、基板は光透過性である。
【００５３】
当業者であれば、基板が光透過性であるということは、基板が、少なくともアクティブ層が光を生成する波長またはある範囲の波長／複数の波長では光を吸収しないことを意味することを理解するはずである。光を吸収しない基板は、閾値透過率を上回る透過率を有する基板として理解されるべきである。
【００５４】
電子デバイスのさらに好ましい実施形態では、基板は、有機材料または有機材料組成物を含む。これにより、電子デバイスの製作コストをさらに低減することができる。適切な基板材料の例としては、ガラス、ＰＥＮ、ＰＥＴ、ＣＯＰ、ポリカーボネートまたは他の透明プラスチック材料、可撓性ガラスまたは複合材料が挙げられる。
【００５５】
電子デバイスを照明デバイスとして用いる場合には、アクティブ層内で発生する光が通過する第１の電極層の開口率を高くすることが好ましい。電子デバイスの好ましい実施形態では、第１の電極層の開口率は、８０％を上回る、好ましくは８５％を上回る、より好ましくは９０％を上回る、またはさらにより好ましくは９５％を上回る。この点に関して、第１の電極層は、組み合わせられた第１および第２の導電性グリッド、あるいは、電荷注入層（例えば、正孔注入層）と共に組み合わせられた第１および第２の導電性グリッドを指す。
【００５６】
デバイスの性能を向上させるためには、一方では、十分な光が第１の電極層を貫通できるように十分に大きくするように、他方では、第１の電極層の横方向領域にわたって十分に大きな電流を分布させることができるように十分に小さくするように、開口率を調整なければならない場合があることが理解されよう。
【００５７】
上述のように、アクティブ（発光）層は、第１の電極層と第２の電極層との間に配置される。第１の電極層は、基板上に作製されてもよい。従って、電子デバイスの好ましい実施形態では、第１の電極層は、アクティブ層の第１の側に配置され、第１の側は、基板に向いている。このデバイス構造において、第１の電極層は、第１および第２の導電性グリッドを含む下部電極層である。
【００５８】
あるいは、上部電極層は、本明細書で説明されるような第１および第２の導電性グリッドを備えてもよい。従って、電子デバイスの代替的な実施形態では、第１の電極層は、アクティブ層の第１の側に配置され、第１の側は、基板とは反対を向いている。
【００５９】
加えて、第２の電極層はまた、本明細書で説明されるような導電性グリッドを一般に備えてもよい。従って、電子デバイスの別の実施形態では、第２の電極層は、第３の複数の導電性トラックを含む第３の導電性グリッドと、第４の複数の導電性トラックを含む第４の導電性グリッドと、を備え、上記第３の複数の導電性トラックのそれぞれの第３の幅は、上記第４の複数の導電性トラックのそれぞれの第４の幅よりも小さく、上記第３の導電性グリッドは、上記第４の複数の導電性トラックのトラック間に配置される。
【００６０】
第１および第２の電極層の両方に導電性グリッドを設けることは、例えば、アクティブ層から両側に光を放出することが要求される発光デバイスにおいて特に好ましい。
【００６１】
一般に、第２の電極層は、第１の電極層に関して本明細書で説明されているような好ましい特徴および特性をさらに含むことができる。
【００６２】
本発明の関連する実施態様では、実施形態のいずれかにおいて本明細書で説明される電子デバイスを含む照明タイルが提供される。
【００６３】
従来技術に勝る利点は、第１および第２の導電性グリッドは、堆積、パターニング（例えば、光パターニング）およびエッチングのステップ（当業者には理解されるように、必ずしもこの順ではない）を使用して単一の製作シーケンス、すなわち、同時に作製されてもよいことである。代替策として、リフトオフ技法を用いて、導電性トラックをパターニングすることができる。
【００６４】
従って、本発明の関連する実施態様では、電子デバイス製作方法が提供され、上記電子デバイスは、横方向に延びる層状構造を上に有する基板を備え、上記層状構造は、第１の電極層と、第２の電極層と、上記第１の電極層と上記第２の電極層との間に設けられたアクティブ層と、を備え、本方法は、上記第１の電極層の第１の導電性グリッドと上記第１の電極層の第２の導電性グリッドとを単一の処理シーケンスで作製するステップを含み、上記第１の導電性グリッドは、第１の複数の導電性トラックを含み、上記第２の導電性グリッドは、第２の複数の導電性トラックを含み、上記第１の複数の導電性トラックのそれぞれの第１の幅は、上記第２の複数の導電性トラックのそれぞれの第２の幅よりも小さく、上記第１の導電性グリッドは、上記第２の複数の導電性トラックのトラック間に配置される。
【００６５】
本方法の好ましい実施形態では、単一処理シーケンスは、ナノリソグラフィ技法を含む。このナノリソグラフィ技法は、限定されるものではないが、ナノインプリントリソグラフィまたはロール式の位相リソグラフィ（Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ２３（２０１２年）３４４００８に記載）であってもよい。
【００６６】
ナノパターニングステップでパターニングされた単一の導電層を使用することにより、本明細書の実施形態で説明されているように、ＩＴＯ層および従来のグリッドを２つのグリッドで置き換えることができる。従って、製作プロセスのコストおよび複雑さは、大幅に低減され得る。第１のグリッドと第２のグリッドの両方のトラックを同時に作製するための単一の処理シーケンスは、ロールツーロール方式の製作プロセスとの互換性をさらに改善することができる。
【００６７】
本発明のこれらの態様および他の実施態様は、添付図面を参照しながら単なる例としてさらに説明され、同様の数字は全体を通して同様の部分を指す。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】従来技術による発光デバイスの一部の概略的な側方断面図である。
【図２】従来技術による発光デバイスの概略的な側面断面図である。
【図３】図３ａは、従来技術による照明タイルの輝度分布を示す図である。図３ｂは、従来技術による照明タイルの写真画像を示す図である。
【図４】本発明の実施形態による発光デバイスの概略的な側面断面図である。
【図５】図５ａは、従来技術による照明タイルの概略的な上面図である。図５ｂは、本発明の実施形態による照明タイルの概略的な上面図である。
【図６】本発明の実施形態による発光デバイスの一部の概略的な側面断面図を示す。
【図７】本発明の実施形態による第１および第２のグリッドの概略的な上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００６９】
上述のように、従来技術において、例えば大面積タイル上の発光の均一性を向上させるために、金属トラッキングが使用されている。
【００７０】
典型的には、従来技術では、金属グリッドおよび横方向導体は、２つの別々の堆積、光パターニングおよびエッチングのシーケンスで作製される。その結果、製造コストが高くなる。
【００７１】
さらに、上述のように、単一の金属グリッドを使用する従来のデバイスでは、一般に、次のアクティブ層（正孔注入層または発光層などの堆積の前に、発光デバイスの透明な平坦化層などの追加の平坦化層が必要とされる。
【００７２】
本明細書で説明する実施形態により、追加の平坦化層（例えば、発光デバイスの透明な平坦化層）を必要とせずに電子デバイスを製作できる。
【００７３】
さらに、ナノグリッドが使用される本明細書で説明された実施形態、またはマクログリッドのトラック間にナノグリッドが配置される実施形態では、ＩＴＯなどの別個の連続したパターニングされていない横方向導体が不要であり得る。
【００７４】
ここで図４を参照すると、図４は、発光デバイスの概略的な側方断面図を示しており、基板の上に作製され得る横方向導体（ＩＴＯ層など）が省略されている。
【００７５】
本例では、アノードは、第１の導電性グリッド（ここでは図示せず、以下の図６および図７を参照）および第２の導電性グリッド（図４に示す「金属トラッキング」）を単一層で含む。第２の導電性グリッドは、本質的に大面積導通用のマクログリッドである。第１の導電性グリッドは、マクログリッドのトラック間の横方向導通を提供し、微細寸法を有するナノグリッドである。
【００７６】
従来技術に勝る利点は、第１および第２の導電性グリッドのトラックは、単一の堆積、パターニングおよびエッチングのシーケンスで作製できることである。ＩＴＯ層と従来のグリッドとを置き換えるために、ナノパターニングステップを有する単一の金属を使用することによって、製作プロセスのコストおよび複雑性が大幅に低減され得る。ナノグリッドまたはマクログリッドとナノグリッドとの両方のトラックのための単一の処理シーケンスは、ロールツーロール方式の製作プロセスとの互換性をさらに改善することができる。異なる寸法を有するナノグリッドとマクログリッドとが使用される場合、基板の主面の平面に対して垂直な方向において、両方のグリッドのトラックの厚さは同じであることを指摘しておきたい。
【００７７】
当業者であれば、基板（ガラスなど）上にパターニングされた金属トラックを作製するための標準的な技法に精通しているはずである。適切な技法はとしては、限定するものではないが、ナノリソグラフィ技法、例えばナノインプリントリソグラフィまたはロール式の位相リソグラフィ（Ｒｏｌｉｔｈ  Ｉｎｃ．によって開発された「ローリングマスクリソグラフィ」、例えばＮａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ２３（２０１２年）３４４００８を参照）が挙げられる。さらに、上述のように、ナノインプリントリソグラフィおよび相変化リソグラフィにより、発光デバイスの場合には光透過性を維持しながら、ナノグリッドおよびマクログリッドのトラック間の平均間隔をそれぞれ縮小させた場合に、金属トラック幅を縮小できる。
【００７８】
本発明者らは、ナノインプリントリソグラフィおよび相変化リソグラフィが、本明細書の実施形態で説明されているようなデバイスを製作するために特に適していることを突き止めた。これは、溶媒の蒸発前に極めて厚い−典型的にはトラック間の間隔に等しいかまたはそれよりも大きい、湿潤堆積層を持たせることによって、必要な平坦化を獲得しながら、層状構造上に正孔注入層を堆積する前に追加の平坦化層を必要としないように、これらの技術を用いて、トラックの幅およびその平均間隔を減少させることができるためである。
【００７９】
ナノグリッドおよびマクログリッドの両方を含む実施形態では、ナノグリッドおよびマクログリッドが単一の処理シーケンスで製作され得るため、２つのグリッドのトラックは同じ高さを有する。さらに、一般に１０μｍ未満、より好ましくは５μｍ未満、より好ましくは２μｍ未満、より好ましくは１μｍ未満、またはさらにより好ましくは０．５μｍ未満のナノグリッドトラック間の間隔（または平均間隔）が小さいことにより、正孔注入層が金属グリッドの上に被覆された後には、さらに平坦化され得る。金属グリッド上の正孔注入層の高度な平坦化を達成するために、基板上に金属グリッドを形成するために金属層をパターニングした後に、追加の平坦化工程を必要としないことが有利である。
【００８０】
ナノグリッドのトラックの間隔およびアクティブ層が放出する光の波長に応じて、ナノグリッドは回折格子として使用され得る。従って、ナノグリッドのトラックの平均間隔および幅の寸法が発せられた光の波長に匹敵するようになるにつれて、ナノグリッドを回折格子として使用することにより、デバイス輝度を有利に高めることができる。従って、ナノグリッドは、一部の実施形態では、分散素子として使用され得る。
【００８１】
大面積デバイスでは、電極層のシート抵抗は５オーム／スクエア未満であることが望ましいことが理解される。これにより、大面積に均一に電流を流して、均一な輝度を得ることができる。マクログリッドのトラック間に配置されたナノグリッドを使用することにより、シート抵抗が十分に小さくなり得る。
【００８２】
電極層のシート抵抗をさらに下げるために、高導電率の正孔注入層を金属グリッドの上に設けることができる（図４参照）。大面積デバイスのために十分に低い（例えば、５オーム／スクエア未満）金属グリッドと正孔注入層との合成シート抵抗を達成するには、標準の正孔注入層（図４のｓｔｄ  ＨＩＬ）で十分であることが理解されよう。
【００８３】
図５ａは、アノードが単にマクログリッド（図５ａの暗いトラック）を備えるだけの、従来技術による照明タイルの概略的な上面図を示す。図５ｂでは、ナノグリッド（図示せず）は、本明細書で説明する実施形態によるマクログリッドのトラック（図５ｂの暗いトラック）間に配置される。
【００８４】
図からわかるように、特にマクログリッドのトラック間にナノグリッドが配置されている場合、マクログリッドのトラックから離れた領域で輝度の均一性が改善され得る。
【００８５】
図６は、本明細書で説明する実施形態による発光デバイスの一部の概略的な側方断面図を示す。本例では、基板（１０２）は、ガラス基板であってもよいし、あるいはプラスチック基板であってもよい。
【００８６】
マクログリッド（１０６）とナノグリッド（４０２）との両方の金属電極のトラックが示されている。
【００８７】
１０オーム／スクエア未満、好ましくは５オーム／スクエア未満、より好ましくは２オーム／スクエア未満、またはさらにより好ましくは１オーム／スクエア未満のマクログリッド（１０６）、ナノグリッド（４０２）および正孔注入層（１０８）の合成シート抵抗が、図示のデバイス構造を使用して達成され得る。本例において、約２オーム／スクエアのシート抵抗を得るためには、パターニングされていないグリッド材料のバルクシート抵抗は、約０．０６オーム／スクエアであり得る。本例では、Ａｇ金属トラックは、（基板の平面に対して垂直な方向に）約２５０ｎｍ〜３００ｎｍの厚さを呈する。
【００８８】
本例では、ナノグリッド（４０２）のトラック間のシート抵抗は、約１または２オーム／スクエアである。
【００８９】
上述のように、任意のマクログリッド（１０６）は、大面積の導通のためのグリッドである。ナノグリッド（４０２）は、ナノグリッド（４０２）が存在する場合に、マクログリッド（１０６）の間の横方向の導通を提供する。
【００９０】
図７は、本明細書で説明する電子デバイスの実施形態によるマクログリッド（１０６）およびナノグリッド（４０２）のトラックの概略的な上面図を示す。
【００９１】
電極層の開口率は、その透過率、すなわち、層の透過部分と層が覆う横方向領域全体との間の比によって規定される。マクログリッドの開口率は、８５％を上回ることが好ましく、９０％を上回ることがより好ましい。本例では、マクログリッド（１０６）の開口率は約９５％である。
【００９２】
上述のように、好ましい実施形態では、電極層（すなわち、マクログリッド（１０６）およびナノグリッド（４０２）、さらに正孔注入層（１０８）が含まれていてもよい）の開口率は、好ましくは８０％を上回る、好ましくは８５％を上回る、より好ましくは９０％を上回る、またはさらにより好ましくは９５％を上回る。
【００９３】
本例では、マクログリッド（１０６）は六角形のグリッドとして示されている。しかしながら、マクログリッドは、限定されるものではないが、正方形、三角形または他の形状などの任意の他の形状を含むことができることが理解されよう。一般に、グリッドは、正多角形の形状の開口部を画定する。
【００９４】
同様に、ナノグリッド（４０２）は、限定されるものではないが、六角形、正方形、三角形または他の形状などの任意の形状を含むことができる。本例では、マクログリッド（４０２）は正方形を含む。同様に、一般に、ナノグリッドのトラックは、正多角形の形状の開口部を画定する。
【００９５】
マクログリッド（１０６）およびナノグリッド（４０２）のトラックの厚さは、デバイスの特定の要件に応じて、例えば１０ｎｍ〜３００ｎｍの間で変えることができる。本例では、Ａｇ金属トラックの厚さは約２５０ｎｍ〜３００ｎｍである。
【００９６】
ナノグリッド（４０２）のトラック間の間隔（ｄ１）は、できるだけ小さいことが好ましい。しかしながら、間隔（ｄ１）が小さくなるほど開口率は小さくなる。折り合いをつけなければならず、本例では、ナノグリッド（４０２）のトラックの間隔（ｄ１）は約５μｍであり、ナノグリッド（４０２）の個々のトラックの幅（Ｗ１）は約０．２μｍである。従って、本例では約９５％の開口率が達成される。
【００９７】
本発明者らは、ｄ１≒５μｍ、Ｗ１≒０．２μｍのデバイスでは、約２０μｍの湿潤膜厚を有する正孔注入層（１０８）をナノグリッド（４０２）の上に堆積させた場合、追加の平坦化層を必要とせず、それと同時に、１０度未満、５度未満、またはさらに１度未満のアノード（すなわち、組み合わされた金属グリッドおよび正孔注入層（１０８））の側壁角度を得ることを示している。
【００９８】
マクログリッド（１０６）のトラックについても同様の考察が適用される。本例では、マクログリッド（１０６）のトラックの間隔（ｄ２）は約１．２３ｍｍであり、マクログリッド（１０６）の個々のトラックの幅（Ｗ２）は約３０μｍである。
【００９９】
当然のことながら、多くの他の有効な代替策が当業者には想到されるはずである。本発明は、記載された実施形態に限定されず、添付の特許請求の範囲の趣旨および範囲内にある当業者に明らかな修正を包含することを理解されたい。
【図１】
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【図２】
2018518027.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2018518027.tif 000008
【図７】
2018518027.tif 000009
【国際調査報告】
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2018518027.tif 000011
2018518027.tif 000012