(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機発光デバイスの一部となる基板の上に有機材料から有機層を製造する方法であって、
(a) 昇華性有機材料粉末を用意し、
(b) 伝熱性の非昇華性セラミック材料粉末を用意し、
(c) 該昇華性有機材料粉末と該伝熱性の非昇華性セラミック材料粉末との混合物を形成し、
(d) 該混合物をダイに入れ、その混合物に、対向する２つのパンチを用いて十分な圧力を加え、
(e) 該対向するパンチにより圧力を加えている間、又は該圧力を加える前に、該粉末混合物を団結させて固形ペレットにすることを促進するように、該ダイに熱を加え、そして
(f) 該ペレットを該ダイから取り出す
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において形成されたペレットを使用して有機発光デバイスの有機材料層を製造する方法であって、
(a) 該ペレットを、チャンバ内に配置された物理蒸着源に入れ、
(b) 該基板を、該チャンバ内に、該蒸着源から一定の間隔を置いて配置し、
(c) 該チャンバを排気して減圧にし、そして
(d) 該ペレット中の該有機材料の少なくとも一部を昇華させる一方で該伝熱性セラミック材料は昇華されないままでいるように該蒸着源に熱を加えることにより該有機材料の蒸気を提供し、よって該蒸気が該基板上の該有機層になる
ことを特徴とする方法。
【請求項３】
工程(a)が、有機正孔輸送材料、有機発光材料又は有機電子輸送材料を用意することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
工程(a)が、少なくとも１種の有機正孔輸送ホスト材料とそのための少なくとも１種の有機ドーパント材料、少なくとも１種の有機発光ホスト材料とそのための少なくとも１種の有機ドーパント材料、又は少なくとも１種の有機電子輸送ホスト材料とそのための少なくとも１種の有機ドーパント材料を用意することを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
該伝熱性セラミック材料が、窒化アルミニウム、炭化タングステン及び炭化チタン並びにこれらの混合物からなる群より選ばれる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
工程(c)が、該昇華性有機材料粉末の部分として５０〜９９質量％の範囲内を選定し、かつ、該伝熱性の非昇華性セラミック材料粉末の部分として１〜５０質量％の範囲内を選定することを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
工程(a)が、該物理蒸着源に２個以上のペレットを入れることを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項８】
有機発光デバイスの一部となる基板の上に有機層を製造するための気化法に用いられるペレットであって、少なくとも（１）伝熱性の非昇華性セラミック材料と（２）昇華性有機材料との２成分を有する団結された固体混合物を含むことを特徴とするペレット。
【請求項９】
該伝熱性セラミック材料が、窒化アルミニウム、炭化タングステン及び炭化チタン並びにこれらの混合物からなる群より選ばれる、請求項８に記載のペレット。
【請求項１０】
該有機材料が、少なくとも一種の有機ホスト材料と少なくとも一種の有機ドーパント材料とを含む、請求項８に記載のペレット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に有機発光デバイス(OLED)の製造方法に関し、より詳細には、有機材料粉末から固形ペレットを形成する方法、及びこのようなペレットを物理蒸着法において使用してOLEDの一部となる基板の上に有機層を形成する方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機発光デバイスは、有機エレクトロルミネセント(EL)デバイスとも呼ばれているが、２以上の有機層を第１電極と第２電極との間に挟み込むことにより構築することができる。
従来構成のパッシブ型有機発光デバイス(OLED)では、ガラス基板のような透光性基板の上に第１電極として複数の透光性アノード、例えば、インジウム錫酸化物(ITO)アノードを、横方向に間隔を置いて並べて形成する。次いで、２以上の有機層を、減圧（典型的には10-3Torr未満に）保持されたチャンバ内で、それぞれの蒸着源からそれぞれの有機材料を物理蒸着することにより続けて形成する。これら有機層の最上部のものの上に、第２電極として複数のカソードを横方向に間隔を置いて並べて蒸着する。カソードは、アノードに対して一定の角度で、典型的には直角に、配向される。
【０００３】
このような従来のパッシブ型有機発光デバイスは、特定のカラム（アノード）と、順次方式で各ロウ（カソード）との間に電場（駆動電圧とも呼ばれる）を印加することにより動作する。アノードに対してカソードを負にバイアスすると、カソードとアノードの重なり領域により画定された画素から光が放出され、そして放出された光はアノードと基板を通って観察者に到達する。
【０００４】
アクティブ型有機発光デバイス(OLED)では、対応する透光部に接続されている薄膜トランジスタ(TFT)によって第１電極としてアレイ状のアノードが設けられる。２以上の有機層は、上述したパッシブ型デバイスの構築法と実質的に同様に、蒸着法により続けて形成される。有機層の最上部のものの上には、第２電極として、共通のカソードを蒸着する。アクティブ型有機発光デバイスの構成及び機能については米国特許第5,550,066号に記載されており、これを参照することによりその開示内容を本明細書の一部とする。
【０００５】
有機発光デバイスを構築する上で有用となる有機材料、蒸着有機層の厚さ、及び層構成については、例えば、米国特許第4,356,429号、同第4,539,507号、同第4,720,432号及び同第4,769,292号に記載されており、これらを参照することによりその開示内容を本明細書の一部とする。
【０００６】
OLEDの製造に有用な有機材料、例えば、有機正孔輸送材料、有機ドーパントを予備ドーピングした有機発光材料、及び有機電子輸送材料は、比較的分子構造が複雑な上、分子結合力が弱いものもあるため、当該有機材料が物理蒸着工程で分解しないように注意しなければならない。
【０００７】
上述の有機材料は、比較的高純度のものとして合成され、また粉末、フレーク又はグラニュールの形態で提供される。従来、このような粉末やフレークを使用して物理蒸着源に入れ、そこで熱をかけて当該有機材料の昇華又は気化による蒸気形成を行い、その蒸気を基板上に凝縮させてその上に有機層を設けていた。
【０００８】
物理蒸着法において有機粉末、フレーク又はグラニュールを使用することにはいくつかの問題が認められている。
(1)粉末、フレーク又はグラニュールは、摩擦帯電と呼ばれる過程により静電気を帯び易いため、取扱いが困難である。
(2)一般に粉末、フレーク又はグラニュール状の有機材料は、物理的密度（単位容積当たりの質量）が約0.05〜約0.2 g/m3の範囲にあり、理想的な固体の有機材料の物理的密度約１g/m3に比べ低くなる。
(3)粉末、フレーク又はグラニュール状の有機材料は、特に10-6Torr程度にまで減圧されたチャンバ内に配置された物理蒸着源に入れられた場合、熱伝導性が望ましくないほど低くなる。このため、粉末粒子、フレーク又はグラニュールは、加熱された蒸着源からの輻射加熱と、蒸着源の加熱面に直に接している粒子やフレークの伝導加熱とによってのみ加熱される。蒸着源の加熱面に接していない粉末粒子、フレーク又はグラニュールは、粒子間の接触面積が比較的小さいため、伝導加熱によっては効果的に加熱されない。
(4)粉末、フレーク又はグラニュールは、当該粒子の表面積／体積比が比較的高く、これに相応して周囲条件下で粒子間に空気及び／又は水分を連行する傾向も高くなる。このため、チャンバ内に配置された物理蒸着源に装入された有機粉末、フレーク又はグラニュールは、該チャンバを排気して減圧にした後、該蒸着源を予備加熱することにより徹底的にガス抜きする必要がある。ガス抜きを省いたり、ガス抜きが不完全であると、基板上に有機層を物理蒸着する際に蒸着源から蒸気流と共に粒子が押し出されてくる場合がある。複数の有機層を有するOLEDは、このような層が粒子や粒状物を含むと、機能しなくなるおそれがある。
【０００９】
上述した有機粉末、フレーク又はグラニュールの側面のそれぞれが、又はそれらの組合せが、物理蒸着源内の当該有機材料の不均一な加熱を招き、ひいては有機材料が空間的に不均一に昇華又は気化することになり得るため、基板上に形成される蒸着有機層が不均一となるおそれがある。
【００１０】
【特許文献１】
米国特許第５２９４８７０号明細書
【特許文献２】
米国特許第４７６９２９２号明細書
【特許文献３】
米国特許第４７２０４３２号明細書
【特許文献４】
米国特許第４５３９５０７号明細書
【特許文献５】
米国特許第４３５６４２９号明細書
【特許文献６】
米国特許第５５５００６６号明細書
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、有機発光デバイス(OLED)の一部となる基板の上に有機層を形成させるのに適した有機材料の取扱い方法を提供することにある。
本発明の別の目的は、有機粉末を団結させて固形ペレットにする方法を提供することにある。
本発明のさらに別の目的は、OLEDの一部となる基板の上に有機材料の固形ペレットから有機層を形成する方法を提供することにある。
本発明のさらに別の目的は、昇華性有機材料粉末と伝熱性非昇華性セラミック粉末との混合物を団結させて固形ペレットにする方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、一側面として、有機発光デバイスの一部となる基板の上に有機材料から有機層を製造する方法であって、
(a) 昇華性有機材料粉末を用意し、
(b) 伝熱性の非昇華性セラミック材料粉末を用意し、
(c) 該昇華性有機材料粉末と該伝熱性の非昇華性セラミック材料粉末との混合物を形成し、
(d) 該混合物をダイに入れ、その混合物に、上方パンチ及び下方パンチの２つのパンチを用いて、該粉末混合物を団結させて固形ペレットにするのに十分な圧力を加え、
(e) 該対向するパンチにより圧力を加えている間、又は該圧力を加える前に、該粉末混合物を団結させて固形ペレットにすることを促進するように、該ダイに熱を加え、そして
(f) 該ペレットを該ダイから取り出す
ことを特徴とする方法を提供するものである。
【００１３】
本発明は、別の側面として、形成されたペレットを使用して有機発光デバイスの有機材料層を製造する方法であって、
(a) 該ペレットを、チャンバ内に配置された物理蒸着源に入れ、
(b) 該基板を、該チャンバ内に、該蒸着源から一定の間隔を置いて配置し、
(c) 該チャンバを排気して減圧にし、そして
(d) 該ペレット中の該有機材料の少なくとも一部を昇華させる一方で該伝熱性セラミック材料は昇華されないままでいるように該蒸着源に熱を加えることにより該有機材料の蒸気を提供し、よって該蒸気が該基板上の該有機層になる
ことを特徴とする方法を提供するものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本明細書中の用語「粉末」及び「粉末形態」は、フレーク形、グラニュール形又は粒子形状の異なるものの混合物であってもよい一定量の個別粒体をさす。
【００１５】
OLEDの発光層(EML)は、該層内で電子-正孔再結合が起こる結果、電場発光として知られる光を発する有機材料又は有機金属材料を含む。以降、用語「有機」を、純粋な有機材料と有機金属材料との双方を包含するものとして使用する。最も簡素な従来技術の構造を図１に示す。アノード１２とカソード１５の間に発光層１４が挟みこまれている。発光層１４は、発光効率の高い単一の純粋材料であることができる。この目的に対して周知の材料は、トリス(8-キノリノラト-N1,O8)アルミニウム(Alq)であり、優れた緑色の電場発光が得られる。発光層１４には、電場発光(EL)効率や発光色を変更する機能を有する他の材料（通称、ドーパント）を少量含めることもできる。基板１１は、OLED１０の機械的支持体であると共に、OLEDを電源につなぐ導線の支持体にもなる。層１２〜１５及び基板１１の全体でOLED１０を構成する。電場発光に対してカソード１５、又はアノード１２と基板１１の両方、が透明であることにより、当該光の観察が可能となる。用語「透明」とは、電場発光の８０％以上を透過させ得ることを意味する。この基板の変形として、基板上に、アノードではなく、カソードを搭載したものがある。その変形の場合には、電場発光に対してアノード、又はカソードと基板の両方、が透明である。カソードとアノードを電源（図示なし）につなぐと、アノードから正孔が注入され、またカソードからは電子が注入され、そして両者が発光層内で再結合することにより電場発光が得られる。
【００１６】
より精巧なOLED２０では、図２に示したように、正孔輸送層２４と電子輸送層２６の間に発光層(EML)２５が配置されている。これらの層はそれぞれ有機材料を主成分とする。これら二つの輸送層は、それぞれアノード２２からの正孔及びカソード２７からの電子を発光層２５へ送り込む。任意の正孔注入層２３により、アノード２２から正孔輸送層２４への正孔注入が促進される。発光層２５は、電子-正孔再結合及び得られる電場発光のための主要部位として機能する。この点で、個別の有機層の機能は区別されており、したがって別個独立に最適化することができる。このため、発光層２５は、所望のEL色及び高輝度効率について最適化することができる。発光層２５は、EL効率や発光色を変更する機能を有する発光性ドーパントを少量含有することもできる。同様に、正孔輸送層２４及び電子輸送層２６を、それぞれの電荷輸送特性について最適化することもできる。基板２１はOLED２０の機械的支持体であると共に、OLED２０を電源につなぐ導線の支持体にもなる。層２２〜２７及び基板２１の全体でOLED２０を構成する。電場発光に対してカソード、又はアノードと基板の両方、のいずれかが透明である。この基板の変形として、基板上に、アノードではなく、カソードを搭載したものがある。その変形の場合には、電場発光に対してアノード、又はカソードと基板の両方、のいずれかが透明である。この基板の別の変形として、発光層と電子輸送層を合体させて両機能を発揮する単一層を形成したものがある。この基板のさらに別の変形として、正孔輸送層を組成の異なる２以上の二次層を含むものとし、それらの組成を、アノードとの電荷注入界面と、当該正孔輸送層の残部の電流伝送特性とを、別個独立に最適化するように選定することも可能である。
【００１７】
アノード２２とカソード２７の間に電位差（図示なし）を印加すると、カソード２７から電子が電子輸送層２６に注入され、その層内を移動して発光層２５に達する。同時に、アノード２２から正孔が正孔輸送層２４に注入され、その層内を移動して発光層２５に達する。正孔と電子は、発光層２５において、多くの場合正孔輸送層２４と発光層２５の間の接合部付近で、再結合する。再結合過程で放出されたエネルギーの一部が電場発光として放出され、これが透明アノード又はカソード及び/又は基板を通って出てくる。
【００１８】
図３に、各種層を示すため要素の一部を剥ぎ取ったパッシブ型有機発光デバイス(OLED)３０の略透視図を示す。透光性基板３１の表面に、横方向に間隔を置いて並べられた複数の第１アノード３２が形成されている。詳しく後述するように、有機正孔輸送層(HTL)３３と、有機発光層(LEL)３４と、有機電子輸送層(ETL)３５とが物理蒸着法により逐次形成されている。横方向に間隔を置いて並べられたカソードは、有機電子輸送層３５の上に、該第１アノード３２と実質的に直交する方向において形成されている。当該基板の環境的影響を受ける部分を封入体又はカバー３８でシールすることにより、OLED完成品３０が提供される。
【００１９】
図４に、比較的多数の有機発光デバイスを製造するのに適した装置であって、緩衝ハブ１０２及び移送ハブ１０４から延在する複数のステーション間で基板を輸送又は移送するための自動化手段又はロボット手段（図示なし）を使用する装置１００の略透視図を示す。ハブ１０２、１０４の内部及びこれらのハブから延在する各ステーションの内部の減圧は、ポンプ口１０７を介して真空ポンプ１０６が提供する。装置１００の内部の減圧は、圧力ゲージ１０８が指示する。当該圧力は約１０-3〜１０-6Torrの範囲内とすることができる。
【００２０】
該ステーションには、基板を装填するための装填ステーション１１０、有機正孔輸送層(HTL)を形成するための蒸着ステーション１３０、有機発光層(LEL)を形成するための蒸着ステーション１４０、有機電子輸送層(ETL)を形成するための蒸着ステーション１５０、複数の第２電極（カソード）を形成するための蒸着ステーション１６０、基板を緩衝ハブ１０２から移送ハブ１０４（これ自体が保存ステーション１７０を提供する）へ移送するための取出ステーション１０３及び該ハブ１０４に接合口１０５を介して連結されている封入ステーション１８０が含まれる。これらステーションの各々は、それぞれハブ１０２及び１０４の中に延在する開放口を有し、そして各ステーションは、洗浄用、材料補充用、及び部品交換・修理用のステーションへのアクセスを提供するための真空シールされたポート（図示なし）を有する。各ステーションは、チャンバを画定するハウジングを含む。
【００２１】
図５は、図４の分断線５−５に沿って切断された装填ステーション１１０の略断面図である。装填ステーション１１０は、チャンバ１１０Ｃを画定するハウジング１１０Ｈを有する。該チャンバの内部には、予め第１電極３２を形成しておいた複数の基板３１（図３参照）を担持するように設計されたキャリヤ１１１が配置されている。複数のアクティブ型基板を支持するための別のキャリヤ１１１を提供することもできる。キャリヤ１１１は、取出ステーション１０３及び保存ステーション１７０においても提供されることができる。
【００２２】
図６(A)〜(F)に、一軸プレス５００の中に配置されたダイキャビティ５２６において有機正孔輸送材料又は発光材料１３ａの粉末を団結させることにより有機正孔輸送材料(NPB)及び発光材料用有機ホスト(Alq)の固形ペレット１３ｐを形成するための一連の処理工程を略示する。一軸プレス５００は、ポスト５１６に取り付けられた可動プラットフォーム５１４と固定プラットフォーム５１２を含む。可動プラットフォーム５１４は液圧手段又は液圧手段と空気もしくは機械手段との組合せ（図示なし）によって駆動されることができ、そしてダイ５２０及び下方パンチ５２２を支持する。
【００２３】
図６(A)において、粉末状、フレーク状、粒状又はグラニュール状の有機正孔輸送材料又は有機発光材料１３ａをダイキャビティ５２６の中に下方パンチ５２２の上のレベル１３ｂまで充填する。加熱コイル５３０はダイ５２０を約２０℃の周囲温度から約３００℃の温度にまで加熱することができ、また少なくとも１つの冷却コイル５４０は、加熱されたダイを相対的に迅速に、例えば３００℃の温度から５０℃の温度又は周囲温度にまで、冷却することができる。ダイ５２０はまた、誘導加熱されることもできる。
【００２４】
図６(B)において、上方パンチ５２４をダイキャビティ５２６内に配置して、有機粉末１３ａの上面（充填レベル１３ｂ）と接触させる。
ダイ５２０の内面５２１は磨き面であり、そして少なくとも下方パンチ５２２の表面５２３及び上方パンチ５２４の表面５２５は磨き面である。本明細書では、ダイと下方パンチと上方パンチをまとめてダイと称する場合もある。
【００２５】
図６(C)に、可動プラットフォーム５１４を固定プラットフォーム５１２に向けて上方に駆動させ、上方パンチ５２４及び下方パンチ５２２により圧力を加えた状態を示す。一方向でのみ圧力を加える一軸プレス５００は、上方パンチ５２４及び下方パンチ５２２が協同して圧力をかけることにより、ダイ５２６内部の有機粉末材料１３ａを団結させて固形ペレット１３ｐにするように、上方パンチ５２４及び下方パンチ５２２に作用する。一軸プレス５００により加えられる圧縮圧は、高密度固形ペレットを得るため、２０００〜１５０００psi、より好ましくは４０００〜１００００psiの範囲内とする。ダイ内部のキャビティを形成するためのパンチの予備位置は、団結後の所要固形寸法を達成するためのOLED粉末の正確な容量を含有するように予め決められる。
【００２６】
図６(D)に、可動プラットフォーム５１４を下降させ、そして上方パンチ５２４をダイ５２０から取り外した状態を示す。ダイ５２０は、対向するパンチ５２４及び５２２による加圧中又は加圧前に、加熱されることができる。このことは、加熱された粒子混合物が、粉末混合物を団結させて固形ペレットにすることを促進する限りにおいて、当てはまる。固形ペレット１３ｐの形成前又は形成中にダイ５２０を加熱した場合には、少なくとも１つの冷却コイル５４０により温度を２０℃〜８０℃の範囲内に冷却した上でダイから上方パンチ５２４を取り外す。
【００２７】
図６(E)に、一軸プレス５００からダイ５２０を取り外し、そしてダイ５２０から下方パンチ５２２を取り外した状態を示す。例示目的にすぎないが、有機固形ペレット１３ｐがダイ５２０の内面５２１に付着した状態で示されている。
図６(F)に、ダイ５２０から固形ペレット１３ｐを取り外すためにペレットプランジャ５５０を使用している状態を示す。固形ペレット１３ｐは、固形ペレット１３ｐへのダメージを極力抑えるため、コンプライアントな容器５６０に捕捉される。
【００２８】
一軸プレス５００において加圧前又は加圧中にダイ５２０を加熱すると、短期の加圧インターバル中に、又はその代わりに一層低い圧力で、固形ペレット１３ｐの密度を高めることができる。ダイ温度の好適な範囲は５０℃〜３００℃に及ぶ。このダイ温度は、一般に、固形ペレット１３ｐを形成する有機材料のガラス転移温度Tgよりも低く維持される。固形ペレット１３ｐをダイ５２０から取り出す前に、好ましくは上方パンチ５２４をダイ５２０から取り外す前に、ダイ５２０を８０℃〜２０℃の好適な温度範囲に冷却する。
【００２９】
用語「粉末」には、有機正孔輸送材料１３ａの微粒子、フレーク、粒体又はグラニュールが含まれ、これは、１種以上の正孔輸送ホスト材料と１種以上の有機ドーパント材料との混合物を含むことができる。このような混合物を団結させた固形ペレット１３ｐを物理蒸着源の中に配置することにより、ドープされた有機正孔輸送層１３を基板の上に形成することができる。このようなドープされた層又は二次層は、譲受人共通の米国特許出願第09/875,646号（出願日：2001年６月６日、発明の名称「Organic Light-Emitting Device Having a Color-Neutral Dopant in a Hole-Transport Layer and/or in an Electron-Transport Layer」）に開示されているように、OLEDの発光動作安定性を高めることが示されており、この開示事項を本明細書の一部とする。
【００３０】
ドープされた有機発光層を基板上に蒸着するのに有効なドーパントは、譲受人共通の米国特許第4,769,292号及び同第5,294,870号に記載されている。
予備ドープされた有機発光材料、及びそれから蒸着法により形成されたドープ型発光層は、譲受人共通の米国特許出願第09/574,949号（出願日：2000年５月19日、発明の名称「Predoped Materials for Making an Organic Light-Emitting Device」）に記載されており、この開示事項を本明細書の一部とする。
【００３１】
下方パンチ５２２と、ダイ５２０と、上方パンチ５２４の少なくとも一部とを取り囲むために着脱可能なシュラウド（図示なし）を使用してもよい。シュラウド及びこれに囲まれた要素は、排気されて減圧にされることができる。別法として、シュラウド内に不活性ガスを導入してシュラウド内部の雰囲気を不活性に、すなわち化学的に非反応性にすることにより、ダイ５２０を３００℃まで加熱する場合に有機粉末（例、１３ａ）及びそれから形成される固形ペレット（例、１３ｐ）を分解から保護することもできる。これは、湿分の影響を非常に受けやすい有機粉末にとって役立つことにもなる。なぜなら、湿分が団結過程の際にペレット１３ｐの内部にトラップされる可能性があるからである。
【００３２】
パンチ表面５２３及び５２５は平面とすることができる。別法として、下方パンチ５２２の表面５２３もしくは上方パンチ５２４の表面５２５を凸形面とすること、又は表面５２３及び５２５の両方を凸形とすることにより、固形ペレットが、それぞれ、主要共平面、１つの主要平面と１つの主要凸形面、又は２つの主要凸形面を有することもできる。
【００３３】
図７(A)〜(E)に、図６(A)〜(D)の一軸プレス５００において、ダイ５２０並びに対応する上方パンチ５２４及び下方パンチ５２２を選定することにより容易に形成することができる有機材料の固形ペレットの形状を例示する。
図７(A)は、２つの主要共平面１３ｐＡ−１及び１３ｐＡ−２を有する有機正孔輸送材料の円形ペレット１３ｐＡを示す。
図７(B)は、１つの主要平面１３ｐＢ−１と１つの対向する主要凸形面１３ｐＢ−２とを有する円形ペレット１３ｐＢを示す。
図７(C)は、２つの主要凸形面１３ｐＣ−１及び１３ｐＣ−２を有する円形ペレット１３ｐＣを示す。
図７(D)は、２つの主要共平面１３ｐＤ−１及び１３ｐＤ−２を有する細長いペレット１３ｐＤを示す。
図７(E)は、１つの主要平面１３ｐＥ−１と１つの対向する主要凸形面１３ｐＥ−２とを有する細長いペレット１３ｐＥを示す。
【００３４】
ペレットを配置すべき個別具体的な蒸着源に適合するようにペレットの具体的形状を選定する。例えば、底面が平らなシリンダ形蒸着源においては、ペレット１３ｐＡ（図７(A)参照）を利用することができる。細長いシリンダ形管状蒸着源においては、ペレット１３ｐＥ（図７(E)参照）を、その主要凸形面１３ｐＥ−２の曲率を当該シリンダ形管状蒸着源のキャビティの半径にほぼ適合させて利用することができる。
【００３５】
図８に、図４の分断線８−８で切断したときの有機HTL、ETL又はEML物理蒸着ステーション１３０の略横断面図を示す。ハウジング１３０Ｈがチャンバ１３０Ｃを画定する。基板３１（図１参照）は、マスクフレームとして構成することができるホルダ１３１に保持される。蒸着源１３４は断熱性支持体１３２の上に配置される。蒸着源１３４は、有機正孔輸送材料のペレット１３ｐ、例えば図７(A)のペレット１３ｐＡで、充填されている。蒸着源１３４は、リード線２４５及び２４７を介して蒸着源電源２４０の対応する出力端子２４４及び２４６に接続されている加熱要素１３５により加熱される。
【００３６】
蒸着源温度が十分に高くなると、ペレットの一部が昇華又は気化して、破線及び矢印で略示したように、有機正孔輸送材料の蒸気による蒸着ゾーン１３ｖが提供される。同様に、ETLやEMLのような他の有機層を順次物理蒸着することにより形成することで、OLED３０を形成することができる。
【００３７】
基板３１及び従来のクリスタル質量センサ２００が蒸着ゾーン内に配置され、そしてこれら各要素の上に、破線で示した記号１３ｆが示すように、有機正孔輸送層（HTL）が形成される。
【００３８】
当該技術分野で周知であるように、クリスタル質量センサ２００は、リード線２１０を介して蒸着速度モニタ２２０の入力端子２１６に接続される。該センサ２００は、該モニタ２２０に配備される発振器回路の一部である。該回路は、層１３ｆの形成による荷重のような当該クリスタルの積載質量にほぼ反比例する周波数において発振する。モニタ２２０は、積載質量速度に比例する、すなわち層１３ｆの蒸着速度に比例する信号を発生する示差回路を含む。この信号は、蒸着速度モニタ２２０によって指示され、そしてその出力端子２２２において提供される。リード線２２４がこの信号をコントローラ又は増幅器２３０の入力端子２２６に接続する。コントローラ又は増幅器は、出力端子２３２において出力信号を提供する。後者の出力信号は、リード線２３４及び入力端子２３６を介して蒸着源電源２４０への入力信号となる。
【００３９】
このように、蒸着ゾーン１３ｖの内部の蒸気流が一時的に安定な場合には、層１３ｆの質量蓄積、すなわち成長は、一定速度で進行する。速度モニタ２２０は出力端子２２２に一定信号を提供し、そして蒸着源電源２４０はリード線２４５，２４７を介して蒸着源１３４の加熱要素１３５に一定電流を提供し、よって蒸着ゾーン内部の蒸気流は一時的に安定に維持される。安定な蒸着条件下、すなわち蒸着速度が一定である条件下では、有機正孔輸送層３３又は有機発光層３４又は有機電子輸送層３５（図３参照）の所望の最終厚さが一定蒸着期間中に基板及びクリスタル質量センサ２００の上に達成され、その時点で、蒸着源１３４の加熱を止める、又は蒸着源の上にシャッター（図示なし）を配置する、ことにより、蒸着を停止させる。
【００４０】
図８には例示目的につき比較的単純なるつぼ蒸着源１３４が示されているが、蒸着ゾーン内部に有機材料の蒸発又は昇華した蒸気を提供するためにその他多数の蒸着源構成を有効利用できることは認識される。有用な蒸着源として、譲受人共通の米国特許出願第09/518,600号（2000年３月３日出願）に開示されている拡張型又は線形型物理蒸着源が挙げられ、この開示事項を本明細書の一部とする。
【００４１】
特に有用な物理蒸着源は、譲受人共通の米国特許出願第09/843,489号（2001年４月26日出願）に開示されている細長い管状蒸着源であり、この開示事項を本明細書の一部とする。
【００４２】
図８では、図面の明瞭さを確保するため、単一のクリスタル質量センサ２００が示されている。譲受人共通の米国特許出願第09/839,886号（2001年４月20日出願）に開示されているように、OLED製造における物理蒸着による有機層形成の監視制御を１つ又は複数の可動クリスタル質量センサにより行えることは認識されており、この開示事項を本明細書の一部とする。
【００４３】
OLED製造において有機層の厚さを制御するための他の装置が、譲受人共通の米国特許出願第09/839,885号（2001年４月20日出願）に開示されており、この開示事項を本明細書の一部とする。
【００４４】
図９に、シリンダ形管状物理蒸着源集成体７００の長手方向略断面図を示す。該集成体は、中心線ＣＬを有する管状蒸着源７１０を含む。管状蒸着源７１０は、断熱性かつ電気絶縁性のエンドキャップ７３２及び７３４によって支持されている。該エンドキャップは、熱反射面７４２を有するヒートシールド７４０をも支持する。
【００４５】
管状蒸着源７１０は、ヒートシールド支持体及びエンドキャップ７３２、７３４と共に、キャビティ７１２を画定し、その内部に、着脱可能なキャビティシール７５８を介して、有機正孔輸送材料の細長い固形ペレット１３ｐが３個配置されている。
【００４６】
管状蒸着源７１０は、キャビティ７１２の中にまで延在する複数の開口部７１４を含む。開口部７１４は長さ寸法Ｌのライン状に配置されている。Ｌは、管状蒸着源の高さ寸法Ｈの３倍以上である（シリンダ形管状蒸着源の場合、Ｈはキャビティ７１２の直径に相当する）。開口部７１４は直径ｄ及び中心間隔ｌを有する。
【００４７】
グライドブラケット７６０は、ヒートシールド７４０に取り付けられ、そしてＺ形タング７６０Ｔ及びねじ込みボア７６２を有する。ねじ込みボア７６２は、譲受人共通の米国特許出願第09/843,489号（2001年４月26日出願）に詳細に記載されているように、当該チャンバに配置された基板に関して集成体７００をチャンバ内で並進、移動又は走査できるように、親ネジ（図示なし）によって係合される。この開示事項を本明細書の一部とする。
【００４８】
１０-3Torr未満の減圧に保持されたチャンバ（例えば、図４のHTL蒸着ステーション１３０のチャンバ１３０Ｃ）に配置されると、ランプリード線７５７ａ及び７５７ｂを介してヒートランプ７５７のフィラメント７５７Ｆに電力を供給することによりペレット１３ｐの有機正孔輸送材料の昇華又は蒸発を操作する。ヒートランプ７５７は、キャビティ７１２の内側に配置され、そしてヒートシールド支持体及びエンドキャップ７３２、７３４により、管状蒸着源７１０の開口部７１４の方向において中心線ＣＬから上方の位置に、支持される。キャビティ７１２の中でこうして形成された蒸気雲はキャビティから開口部７１４を通って出てくる。
【００４９】
細長いペレット１３ｐは、主要凸形面がシリンダ形管状蒸着源７１０の内面と接触し、かつ、該ペレットの主要平面がヒートランプ７５７の方へ上向きとなるように、図７(E)のペレット１３ｐＥと同等の形状にすることができる。
【００５０】
蒸着源の例を２種類図示したが（図８及び図９）、固形ペレットを提供し、これをOLEDの製造に使用する本発明による有機材料の取扱い方法は、種々の熱物理蒸着源及びシステムに適用可能であることが認識される。
【００５１】
図６(A)〜(F)、図７(A)〜(E)、図８及び図９において、固形ペレットの製造方法及び使用方法を、有機正孔輸送材料とそれから製造されたペレット１３ｐに関して説明してきた。本発明の方法は、図４のOLED装置の各蒸着ステーション１４０（EML）及び１５０（ETL）において製造される、それぞれ図３に示した層３４(EML)及び層３５(ETL)のような、ドープ型又は非ドープ型有機発光層及びドープ型又は非ドープ型有機電子輸送層を製造するための対応する固形ペレットを提供するためのドープ型又は非ドープ型有機発光材料及びドープ型又は非ドープ型有機電子輸送材料の取扱い方法を包含する。
【００５２】
図１０は、昇華性OLED材料粉末と非昇華性伝熱性セラミック材料粉末との混合物から固形ペレットを製造する工程を示すプロセスフローチャートである。
該プロセスは工程８００から開始する。工程８１０において、昇華性OLED材料を粉末形態で用意する。昇華性有機材料には、ドープ型又は非ドープ型有機正孔輸送材料、有機発光材料、及びドープ型又は非ドープ型有機電子輸送材料が含まれる。
【００５３】
工程８１２において、OLED材料粉末の（形成すべき混合物の）質量分率を選定する。OLED材料粉末の好適な質量分率は５０〜９９％の範囲内にある。
工程８２０において、伝熱性非昇華性セラミック材料を粉末形態で用意する。好適な伝熱性非昇華性セラミック材料には、粉末状の窒化アルミニウム、炭化チタン、炭化タングステンその他の伝熱性炭化物もしくは窒化物又はこれらの混合物が含まれる。
【００５４】
工程８２２において、伝熱性非昇華性セラミック材料粉末の（形成すべき混合物の）質量分率を、１.０〜５０％の好適な範囲内で選定する。
工程８３０において、選定された質量分率の昇華性OLED材料粉末と伝熱性非昇華性セラミック材料粉末を混合又はブレンドし、比較的均一な均質混合物を提供する。
【００５５】
工程８４０において、当該混合物（又はその一部）をダイに入れ、該混合物が団結して固形ペレットとなるように十分な圧力を下方パンチ及び上方パンチに加える。該ダイは、パンチ内の混合物に十分な圧力をかける前に、又は圧力をかけている間に、５０℃〜３００℃の範囲内で、当該有機材料のTgを越えないように選定された温度に加熱されることができる。
【００５６】
工程８５０において、固形ペレットをダイから取り出す。ダイを加熱した場合には、当該ダイから固形ペレットを取り出す前に、ダイの温度を５０℃〜２０℃の範囲内の温度にまで冷却する。ここでプロセスが終了する（８６０）。
【００５７】
当該ペレットをチャンバ内に配置された物理蒸着源に入れ、OLEDの一部となる基板の上に有機層を形成することができる。
図１１は、第１に昇華性OLEDホスト有機材料(Alq及びNPB)粉末を昇華性有機ドーパント材料粉末と混合し、第２に当該ホスト／ドーパント混合物を伝熱性非昇華性セラミック材料粉末と混合することによりペレットを団結させる工程を示すプロセスフローチャートである。
【００５８】
該プロセスは工程９００から開始する。工程９０２において、昇華性OLEDホスト有機材料を粉末形態で用意する。昇華性OLEDホスト有機材料には、有機正孔輸送ホスト材料、有機発光ホスト材料及び有機電子輸送ホスト材料が含まれる。
【００５９】
工程９０４において、選定された質量分率の昇華性有機ドーパント材料粉末を用意する。選定される質量分率は、ドープ対象のOLEDホスト材料、選ばれたドーパントの種類、及び基板上に形成される層がホスト材料中に所定のドーパント濃度を有するように当該ホスト材料中で達成されるべきドーパント濃度、によって左右される。
工程９０６において、選定された質量分率の有機ドーパント材料を有機ホスト材料と混合又はブレンドすることにより、有機材料の比較的均質な第１混合物を提供する。
【００６０】
開始の指令９００から遅延９０５の後、遅延開始指令９１５により、工程９２０において伝熱性非昇華性セラミック材料を粉末形態で用意する。好適な伝熱性非昇華性セラミック材料には、粉末状の窒化アルミニウム、炭化チタン、炭化タングステンその他の伝熱性炭化物もしくは窒化物又はこれらの混合物が含まれる。
工程９１２において、第１ホスト／ドーパント混合物の（形成すべき第２混合物の）質量分率を選定する。この有機混合物の好適な質量分率は５０〜９９％の範囲内である。
【００６１】
工程９２２において、伝熱性非昇華性セラミック材料粉末の（形成すべき第２混合物の）質量分率を、１〜５０％の好適な範囲内で選定する。
工程９３０において、選定された質量分率の第１有機ホスト／ドーパント粉末混合物と伝熱性非昇華性セラミック材料粉末を混合又はブレンドし、選定された部分の第１混合物と伝熱性非昇華性セラミック材料粉末を含む比較的均一な第２混合物を提供する。
【００６２】
工程９４０において、当該第２混合物（又はその一部）をダイに入れ、パンチ内の第２混合物に、該第２混合物が団結して固形ペレットとなるように十分な圧力を加える。該ダイは、パンチ内の第２混合物に十分な圧力をかける前に、又は圧力をかけている間に、２０℃〜３００℃の範囲内で選定された温度に加熱されることができる。
工程９５０において、固形ペレットをダイから取り出す。ダイを加熱した場合には、当該ダイから固形ペレットを取り出す前に、ダイの温度を８０℃〜２０℃の範囲内の温度にまで冷却する。ここでプロセスが終了する（９６０）。
【００６３】
当該ペレットをチャンバ内に配置された物理蒸着源に入れ、有機発光デバイス（OLED）の一部となる基板の上にドープ型有機層を形成することができる。
【００６４】
ドープ型有機正孔輸送層又は二次層及びドープ型有機電子輸送層又は二次層はOLEDの発光動作安定性を高めることができ、またドープ型有機発光層はOLEDの発光動作安定性並びに可視スペクトル領域内の発光の発光効率を高めることができる。さらに、ドープされた層又は二次層は、低い駆動電圧レベルで動作することができるOLEDを提供する。
【００６５】
【実施例】
実施例１
有機発光材料Alq粉末を、ボールミル中、５〜１０質量％の比率で、伝熱性AlNセラミック粉末と均質混合した。次いで、その粉末混合物を、ダイにおいて、３０００psi〜１５０００psiの圧力範囲内、かつ、６０〜３００℃の範囲内のダイ温度で、液圧により団結させた。得られた固形ペレットは良好な物理的団結性を示し、その密度は理論密度の９０％を上回った。次いで、この固形ペレットを蒸発源として使用し、OLEDデバイスの発光層を蒸着した。３０００psi〜１２０００psiの範囲内の圧力、好ましくは５０００〜１００００psiの範囲内の圧力、かつ、５０℃〜１２０℃の温度範囲内で団結させたペレットは、粉末Alq材料から製造した対照試料と比べ、最良のデバイス性能を発揮した。
【００６６】
実施例２
有機正孔輸送ホスト材料NPB粉末を、ボールミル中、５〜１０質量％の比率で、伝熱性AlNセラミック粉末と均質混合した。次いで、その粉末混合物を、ダイにおいて、２０００psi〜１５０００psiの圧力範囲内、かつ、６０〜２００℃の範囲内のダイ温度で、液圧により団結させた。得られた固形ペレットは良好な物理的団結性を示し、その密度は理論密度の９０％を上回った。次いで、この固形ペレットを蒸発源として使用し、OLEDデバイスの正孔輸送層を蒸着した。２０００psi〜１００００psiの範囲内の圧力、好ましくは３０００〜８０００psiの範囲内の圧力、かつ、５０℃〜１００℃の温度範囲内で団結させたペレットは、粉末NPB材料から製造した対照試料と比べ、最良のデバイス性能を発揮した。
【００６７】
比較例
有機Alq及びNPB粉末を、５〜２５質量％の銅及びアルミニウムからなる伝熱性金属粉末と混合した。有機発光材料Alq粉末及び有機正孔輸送材料NPB粉末の各々を、ボールミル中、５〜２５質量％の比率で、伝熱性Al及びCu金属粉末と均質混合した。次いで、その粉末混合物を、ダイにおいて、２０００psi〜１５０００psiの圧力範囲内、かつ、６０〜２００℃の範囲内のダイ温度で、液圧により団結させた。得られた固形ペレットは良好な物理的団結性を示し、その密度は理論密度の９０％を上回った。次いで、この固形ペレットを蒸発源として使用し、OLEDデバイスの発光層及び正孔輸送層を蒸着した。これらのデバイスは、それぞれの粉末蒸着源から製造された対照デバイスと比較して、不十分な電気光学特性を示した。Cu及びAlの金属種がOLEDデバイスを汚染したようである。
【００６８】
１種以上の有機ホスト材料粉末と１種以上の有機ドーパント材料粉末とを混合又はブレンドして有機材料からなる第１混合物を用意し、次いでこれを伝熱性非昇華性セラミック材料粉末と混合又はブレンドして第２混合物を用意し、そこから固形ペレットを形成することもできる。
【００６９】
【発明の効果】
本発明の特徴は、有機粉末を団結させて固形ペレットにする方法を、比較的簡単な道具で、しかも物理蒸着装置における当該ペレットの使用場所から離れた場所で実施できる点にある。
本発明の別の特徴は、有機粉末を団結させて固形ペレットにする方法により、様々な場所で、またその間に、有機材料を取扱い、移し、又は輸送することが、実質的に容易になる点にある。
【００７０】
本発明の別の特徴は、本発明の方法により製造された複数のペレット状の有機材料を、同等の質量を有する粉末形態の有機材料を取扱い、移し、又は輸送するための容器よりも実質的に容量が小さい容器において取扱い、移し、又は輸送することができる点にある。
本発明の別の特徴は、本発明の方法により、少なくとも１種のOLEDホスト材料粉末と少なくとも１種の有機ドーパント材料粉末とを混合又はブレンドして混合物を提供した後に該混合物を団結させて固形ペレットにすることにより、OLED材料の固形ペレットを製造できる点にある。
【００７１】
本発明の別の特徴は、粉末を団結させて固形ペレットにする方法と、物理蒸着源において固形ペレットの一部を蒸発させることにより基板の上に有機層を形成する方法とによって、蒸着源から粉末粒子が押出されることが実質的になくなり、よって粒状物を実質的に包含しない有機層が得られる点にある。
本発明の別の特徴は、粉末を団結させて固形ペレットにする方法を、基板上に有機層を形成するためにペレットの一部を蒸発させる物理蒸着源の形状と一致するように選ばれた形状を有するペレットを提供するように調節することができる点にある。
【００７２】
本発明の別の特徴は、伝熱性セラミック粉末を、これがなければ非伝熱性となる固形有機ペレット中に均質分散させたことにより、団結プロセスが促進され、かつ、該固形ペレット全体に均一に熱を分布させる手段による熱蒸発が促進される。
本発明の重要な特徴は、伝熱性セラミック粉末が、熱蒸発した有機分子を妨害することも汚染することもないことである。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術の有機発光デバイス(OLED)を示す略図である。
【図２】従来技術の別の有機発光デバイスを示す略図である。
【図３】各種層を示すため要素の一部を剥ぎ取ったパッシブ型有機発光デバイスを示す略透視図である。
【図４】比較的多数の有機発光デバイス(OLED)を製造するのに適した装置であって複数のステーションがハブから延在しているものを示す略透視図である。
【図５】比較的多数の基板を含有するキャリヤであって、図４の分断線５−５が示す図４の装置の装填ステーションに配置されるものを示す略断面図である。
【図６】   (A)〜(F)は、本発明により、一軸プレスに配置されたダイの中で有機粉末とセラミック粉末との混合物から固形ペレットを形成するための一連の処理工程を示す略図である。ここで、図６(A)は、下方パンチの上のダイキャビティ内に充填された有機粉末及びセラミック粉末の混合物を有するダイを示し、同(B)は、ダイキャビティ内に上方パンチを配置して粉末材料の上面と接触させた状態を示し、同(C)は、上方パンチと下方パンチに一軸プレスで圧力を加えて有機粉末及びセラミック粉末の混合物を団結させて固形ペレットにする工程を示し、同(D)は、ダイキャビティから上方パンチを取り外した状態を示し、同(E)は、プレスからダイを取り外してそのダイキャビティから下方パンチを取り外した後、ペレットがダイキャビティの側面に付着している状態を示し、そして同(F)は、ダイからペレットを取り出してこれをコンプライアントな容器に捕捉するのに有用なペレットプランジャを示す。
【図７】  (A)〜(E)は、図６(A)〜(D)のプレスにおいて所望のダイ並びに対応する下方パンチ及び上方パンチを選定することにより形成することができる固形ペレットの形状を例示するものである。ここで、図７(A)は、２つの主要共平面を有する円形ペレットを示し、同(B)は、１つの主要平面と１つの対向する主要凸形面とを有する円形ペレットを示し、同(C)は、２つの主要凸形面を有する円形ペレットを示し、同(D)は、２つの主要共平面を有する細長いペレットを示し、そして同(E)は、１つの主要平面と１つの対向する主要凸形面とを有する細長いペレットを示す。
【図８】図４の分断線８−８が示す図４の装置内で基板上に有機正孔輸送層(HTL)を形成するのに供する物理蒸着ステーションの略横断面図であって、本発明により蒸着源内に有機正孔輸送材料の固形ペレットを配置した状態を示すものである。
【図９】キャビティを有する管状蒸着源の部分横断面図であって、キャビティ内に有機正孔輸送材料の細長い固形ペレットを３個配置した状態のものを示す。
【図１０】本発明の別の側面により、昇華性有機材料粉末と伝熱性非昇華性セラミック材料粉末の混合物から固形ペレットを製造する工程を示すプロセスフローチャートである。
【図１１】本発明の別の側面により、第１に昇華性OLEDホスト材料粉末を昇華性有機ドーパント材料粉末と混合し、第２に当該ホスト／ドーパント混合物を伝熱性非昇華性セラミック材料粉末と混合することにより固形ペレットを製造する工程を示すプロセスフローチャートである。
【符号の説明】
１０、２０…有機発光デバイス
１１、２１…基板
１２、２２…アノード
１４、２５…発光層
１５、２７、３６…カソード
２３…正孔注入層
２４…正孔輸送層
２６…電子輸送層
３０…パッシブ型有機発光デバイス
３１…透光性基板
３２…第１アノード
３３…有機正孔輸送層(HTL)
１３ａ…有機正孔輸送材料
１３ｐ…固形ペレット
１３ｖ…蒸気
３４…有機発光層(EML)
３５…有機電子輸送層(ETL)
３８…封入体又はカバー
１００…有機発光デバイス製造装置
１０２…緩衝ハブ
１０４…移送ハブ
１０６…真空ポンプ
１０８…圧力ゲージ
１１０…装填ステーション
１１１…キャリヤ
１３０…蒸着ステーション
１３１…ホルダ
１３２…断熱性支持体
１３４…蒸着源
１３５…加熱要素
２００…クリスタル質量センサ
２２０…蒸着速度モニタ
２３０…コントローラ
２４０…蒸着源電源
５００…一軸プレス
５１２…固定プラットフォーム
５１４…可動プラットフォーム
５１６…支持体
５２０…ダイ
５２２…下方パンチ
５２４…上方パンチ
５５０…ペレットプランジャ
５６０…コンプライアント容器
７００…シリンダ形管状物理蒸着源集成体
７１０…管状蒸着源
７１２…キャビティ
７１４…開口部
７３２、７３４…エンドキャップ
７４０…ヒートシールド
７５７…ヒートランプ
７５８…キャビティシール
７６０…グライドブラケット
７６２…ねじ込みボア
【図１】
0004275962.tif 000002
【図２】
0004275962.tif 000003
【図３】
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【図４】
0004275962.tif 000005
【図５】
0004275962.tif 000006
【図６】
0004275962.tif 000007
【図７】
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【図８】
0004275962.tif 000009
【図９】
0004275962.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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