(57)【要約】【課題】本発明は、OLED（10）および統合された負の過電圧保護ダイオード（11）を有するOLEDデバイス（1）を製造する方法を記述する。該方法は、少なくとも：第1のOLED電極（100）および別個の第2のOLED電極接点（101C）を担体（12）上に堆積させるステップであって、該第2のOLED電極接点は第1の過電圧保護ダイオード電極（110）を組み込んでいる、ステップと；有機材料層スタック（14）を堆積させて前記OLED（10）の活性領域（14OLED）および前記過電圧保護ダイオード（11）の活性領域（14OPD）を画定するステップと；第2のOLED電極（101）を堆積させて、前記OLED（10）の活性領域（14OLED）および前記第2のOLED電極接点（101C）の上に延在させるステップと；第2の過電圧保護ダイオード電極（111）を堆積させて、前記過電圧保護ダイオード（11）の活性領域（14OPD）および前記第1のOLED電極（100）の上に延在させるステップとを含む。
2020536354.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
OLED（10）および統合された負の過電圧保護ダイオード（11）を有するOLEDデバイス（1）を製造する方法であって、当該方法は、少なくとも：
・第1のOLED電極（100）および別個の第2のOLED電極接点（101C）を担体（12）上に堆積させるステップであって、該第2のOLED電極接点は第1の過電圧保護ダイオード電極（110）を組み込む、ステップと；
・有機材料層スタック（14）を堆積させて前記OLEDの活性領域（14OLED）および前記過電圧保護ダイオードの活性領域（14OPD）を画定するステップと；
・第2のOLED電極（101）を堆積させて、前記OLEDの活性領域（14OLED）および前記第2のOLED電極接点（101C）の上に延在させるステップと；
・第2の過電圧保護ダイオード電極（111）を堆積させて、前記過電圧保護ダイオードの活性領域（14OPD）および前記第1のOLED電極（100）の上に延在させるステップとを含む、
方法。
【請求項２】
前記有機材料層スタックを堆積させるステップの前に、前記第1のOLED電極（100）を前記第2のOLED電極接点（101C）から電気的に絶縁するよう絶縁材料層を堆積させるステップがある、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第2のOLED電極（101）の極性は前記第1の過電圧保護ダイオード電極（110）の極性と反対である、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記第2のOLED電極（101）がOLEDカソードであり、前記第1の過電圧保護ダイオード電極（110）が過電圧保護アノードである、請求項１ないし３のうちいずれか一項記載の方法。
【請求項５】
前記第2の過電圧保護ダイオード電極（111）および前記第2のOLED電極（101）が、一様に加えられた層からこれらの領域（111、101）を電気的に分離することによって形成される、請求項１ないし４のうちいずれか一項記載の方法。
【請求項６】
前記第2のOLED電極接点（101C）が単純な長方形の形をもち、前記過電圧保護ダイオード（11）がその長方形の形の中に配置される、請求項１ないし５のうちいずれか一項記載の方法。
【請求項７】
前記第1のOLED電極（100）および前記第2のOLED電極接点（101C）が、前記第1の過電圧保護ダイオード電極（110）が前記第1のOLED電極（100）によって画定される領域の中に延びるようにパターニングされる、請求項１ないし６のうちいずれか一項記載の方法。
【請求項８】
前記OLED（10）の活性領域が第1の色の光を発するように実現され、前記過電圧保護ダイオード（11）の活性領域が第2の色の光を発するように実現される、請求項１ないし７のうちいずれか一項記載の方法。
【請求項９】
前記過電圧保護ダイオード（11）の活性領域が、前記OLED（10）の前記有機層スタックにかぶさって半透明スタックとして加えられる、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
OLED（10）および統合された負の過電圧保護ダイオード（11）を有するOLEDデバイス（1）であって、当該OLEDデバイスは、
・担体（12）上の第1のOLED電極（100）および別個の第2のOLED電極接点（101C）を有し、該第2のOLED電極接点は第1の過電圧保護ダイオード電極（110）を組み込んでおり、
当該OLEDデバイスはさらに、
・前記OLEDの活性領域および前記過電圧保護ダイオードの活性領域を画定するよう加えられた有機材料層スタック（14）と；
・前記OLEDの活性領域および前記第2のOLED電極接点の上に延在する第2のOLED電極と；
・前記過電圧保護ダイオードの活性領域（14OPD）および前記第1のOLED電極（100）の上に延在する第2の過電圧保護ダイオード電極（111）とを含む、
OLEDデバイス。
【請求項１１】
前記第1のOLED電極（100）および前記第2のOLED電極接点（101C）が透明伝導性酸化物の層を含む、請求項１０記載のOLEDデバイス。
【請求項１２】
前記統合された過電圧保護ダイオード（11）の寸法は、前記OLED（10）の公称電圧の少なくとも2倍、より好ましくは少なくとも3倍、最も好ましくは少なくとも4倍を超える過電圧に対する保護を確実にするように選択される、請求項１０または１１に記載のOLEDデバイス。
【請求項１３】
前記統合された過電圧保護ダイオード（11）によって必要とされる総面積は、前記OLEDの活性領域の高々5%、より好ましくは前記OLEDの活性領域の高々3.33%、最も好ましくは前記OLEDの活性領域の高々2.5%である、請求項１０ないし１２のうちいずれか一項記載のOLEDデバイス。
【請求項１４】
前記OLED（10）の発光領域の周囲に延在するハウジング・フレーム（15）を有しており、前記過電圧保護ダイオード（11）が前記ハウジング・フレーム（15）によって隠蔽される、請求項１０ないし１３のうちいずれか一項記載のOLEDデバイス。
【請求項１５】
照明パネル（1）、好ましくは、並列に接続された複数の独立した照明領域を備えるOLED照明パネル（1）として使用するために実現された、請求項１０ないし１４のうちいずれか一項記載のOLEDデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、OLEDデバイスの製造方法を記載し、また、統合された負の過電圧保護ダイオードを有するOLEDデバイスを記載する。
【背景技術】
【０００２】
有機発光ダイオードは、たとえばOLEDパネルのような照明用途においてより広く使用されつつある。OLEDは、一般に、有機材料層スタックが電極間にはさまれるように、透明な基板または担体上に層を特定の順序で堆積させることによって製造される。電極の一方または両方は透明であってもよい。使用される用途の性質に応じて、OLEDデバイスは、ガラスまたはプラスチックのような透明担体上に構築されてもよく、たとえば、数cm2以上の面積を有してもよい。
【０００３】
一般に、OLEDデバイスは、追加的な要素に取り付けられる、または追加的な要素と組み立てられる必要があり、たとえば照明器具の一部に取り付けられてもよい。組立プロセスの間、または品質検査の間、予防措置が取られたとしても、OLEDデバイスと静電気を帯びた部品との間の接触のリスクがかなりある。それに起因するOLEDを通じた静電気放電は、破局的なデバイス故障を引き起こすことがある。すなわち、OLEDは、もはや機能できなくなる程度まで損傷を受ける。
【０００４】
この問題に対処する一般的な方法は、過渡電圧抑制ダイオードのような負の過電圧保護ダイオードをデバイス・パッケージ内のOLEDに接続して、そのような負の過電圧に対する保護を提供することである。以下では、「負の過電圧保護ダイオード」を単に「過電圧保護ダイオード」と称することがあり、そのような過電圧保護ダイオードは、望ましくない負の過電圧に対して保護するはたらきをすると想定しうる。一般に、表面実装コンポーネントのような過電圧保護ダイオードは、OLEDデバイスをも担持するプリント回路基板に電気的に接続され、OLEDデバイスの電子ドライバおよびコントローラの近くに実装できる。しかしながら、このアプローチは、たとえば、追加の離散的コンポーネントの追加コストおよび追加のプロセス・ステップのコストのような、さまざまな欠点を有する。さらに、別の離散的なコンポーネントを含める必要は、全体的なパッケージ・サイズを増大させもする。しかしながら、このアプローチの潜在的により深刻な欠点は、離散的な過電圧保護ダイオードが回路においてOLEDデバイスと電気的に接続されるまでは、OLEDデバイスが過電圧またはESD事象から保護されないということである。できるだけ早くOLEDデバイスにESD保護を提供する必要性は、ライン末端プロセス（end-of-line  process）を著しく複雑にし、高価にする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
よって、本発明の目的は、上述の問題を克服して、任意の製造段階の間に過電圧損傷からOLEDデバイスを確実に保護する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の目的は、請求項1に記載のOLEDデバイスの製造方法、および請求項10に記載のOLEDデバイスによって達成される。
【０００７】
本発明によれば、OLEDおよび統合された負の過電圧保護ダイオードを含むOLEDデバイスの製造方法は、少なくとも：第1のOLED電極および別個の第2のOLED電極接点を担体上に堆積させるステップであって、該第2のOLED電極接点は第1の過電圧保護ダイオード電極を含む、ステップと；有機材料層スタックを堆積させてOLEDの活性領域および過電圧保護ダイオードの活性領域を画定するステップと；第2のOLED電極を堆積させて、OLEDの活性領域および第2のOLED電極接点の上に延ばすステップと；第2の過電圧保護ダイオード電極を堆積させて、過電圧保護ダイオードの活性領域および第1のOLED電極の上に延ばすステップと、を含む。
【０００８】
本発明は、OLEDの有機材料層スタックが貧弱な横方向導体である、すなわち、層平面に平行な方向には無視できるほどの電流しか流れないという洞察に基づいている。その代わりに、電流の流れの方向は、層平面に対して本質的には完全に垂直である、すなわち、アノードからカソードへの方向である。本発明の方法では、有機材料層スタックは単一層として堆積され、よって、同時に、OLEDの活性領域および過電圧保護ダイオードの活性領域を画定する。本発明の方法は、過電圧保護ダイオードを、OLEDに接続される必要がある別個のエンティティとして扱う代わりに、その一方向的な電流の流れの特性を利用して、過電圧保護ダイオードとOLEDとを一緒に形成し、これにより、パターニング・ステップおよびプロセス・ステップの数を減少させる。
【０００９】
本発明の方法の利点は、過電圧保護ダイオードが、OLED製造プロセスの間に、OLEDデバイス自体に直接一体化され、よって、ESD事象からの負の過電圧保護をOLEDに提供するために最初から利用可能であるということである。言い換えれば、OLEDは完成した瞬間から、すでに負の過電圧保護を備えている。よって、本発明の方法は、ESDにより損傷を受けたコンポーネントから生じるコストを良好に低減することができ、また、専用のESD保護設備を提供しなければならないことに伴うコストも低減することができる。さらに、過電圧保護ダイオードを含めることは、OLEDの製造のためにどのみち必要とされるプロセス・ステップのわずかな適応を含むだけであり、OLEDの完成後に必要とされる追加のプロセス・ステップはない。具体的には、本方法は、従来技術のアプローチにおいてOLEDに接続されなければならない離散的な過電圧保護ダイオードの使用に関連するコストを回避する。
【００１０】
半導体ダイオードにとって、逆方向または負方向の過電圧からの故障モードは、一般に、負電圧がダイオードの降伏〔ブレークダウン〕電圧を超える場合、破局的である。負の過電圧故障の根本原因は、ダイオードの逆方向に伝導路を作り出す過剰な漏れ電流、欠陥の分極、マイグレーションなどのさまざまな要因の結果である可能性がある。本発明の原理は、順方向（または正方向）の過電圧からの故障モードは異なり、デバイスのジュール加熱から生じるという洞察に基づいている。しかしながら、正の過電圧は、ダイオードに損傷を引き起こすためには、逆方向に損傷を引き起こす負の過電圧よりもかなり大きくなければならない。本発明者らは、負の過電圧として現われるときに損傷を与える電圧が、正の電圧として現われるときには損傷を与えない可能性がある（すなわち、比較的大きな正の電流が、過熱のリスクなしに、ダイオードを通して流れることができる）ことを認識するに至り、OLEDデバイスの小さな部分を、バイアス方向を「反転」することにより、すなわち、デバイスのその部分（過電圧保護ダイオード）を逆に接続することにより、逆過電圧保護の専用にするという考えに到達した。リザーブされた過電圧保護ダイオード部分は、OLEDと同じ有機スタックで作られ、構造的にはOLEDと同一でありうるが、その電極は、反対方向、すなわち、OLEDと逆並列に接続される。普通なら保護されていないOLEDを通過しなければならないはずの過電圧は、今や、電流は常に抵抗が最小の経路をとるので、OPDを通る経路を「選好」する。OLEDによって負の過電圧または逆過電圧として見られる過電圧は、今やその代わり、過電圧保護ダイオード（overvoltage  protection  diode；以下「OPD」）によって正の順電圧として見られ、ジュール加熱による損傷なしに、その過電圧保護ダイオードを通じて逸らされることができる。結果として、統合された過電圧保護ダイオードは、ESD事象の間、または任意の過電圧事象の間、安全な電流チャネルとして作用し、確実にOLEDを損傷から保護する。
【００１１】
本発明の方法のさらなる利点は、統合されたOPDがパルス幅変調（PWM）を用いて駆動されるOLEDの寿命を延ばすことができるということである。PWM駆動はアナログ連続駆動と比較してOLED寿命を短縮しうることが観察されている。PWM動作では、電圧供給ライン上にスパイクが存在することがある。スパイクは、順電圧方向または逆電圧方向に存在しうる。順方向のスパイクによる破局的な故障のリスクは低いが、逆方向または負方向のスパイクからは破局的な故障が生じる可能性が非常に高い。統合された負の過電圧保護ダイオードをOLED製造中に提供することにより、PWMで動作するOLEDシリーズの「死亡率」を著しく改善できる。
【００１２】
本発明によれば、OLEDデバイスは、OLEDおよび統合された負の過電圧保護ダイオードを備え、本発明の方法を使用して製造され、その結果、OLEDデバイスは、担体上の第1のOLED電極および第1の過電圧保護ダイオード電極を組み込んでいる別個の第2のOLED電極接点と；OLEDの活性領域および過電圧保護ダイオードの活性領域を画定するために加えられた有機材料層スタックと；OLEDの活性領域および第2のOLED電極接点上に延在する第2のOLED電極と；過電圧保護ダイオードの活性領域および第1のOLED電極上に延在する第2の過電圧保護ダイオード電極とを含む。
【００１３】
有利には、本発明のOLEDデバイスは、最初から、すなわち、層構造が電流を運ぶことができる瞬間から、負のOPDを含む。このため、本発明のOLEDデバイスに関連する製造コストは、離散的な過電圧保護ダイオードを接続するために追加のプロセス・ステップが必要でありESD関連のデバイス故障から生じるコストも重要な要因である従来技術のOLEDデバイスよりも、かなり低い。
【００１４】
従属請求項および以下の説明は、本発明の特に有利な実施形態および特徴を開示する。実施形態の特徴は、適宜組み合わされてもよい。ある請求項カテゴリーの文脈において記載される特徴は、別の請求項カテゴリーに等しく適用できる。
【００１５】
簡単のため、上述のように、統合された過電圧保護ダイオードは、負の過電圧に対する保護を提供するはたらきをし、下記では「OPD」と略される。よって、用語「過電圧保護ダイオード」、「負の過電圧保護ダイオード」および「OPD」は、同じ意味を有するものと理解され、交換可能に使用されうる。用語「過電圧」は、特に指示されない限り、極端に大きい負または逆電圧であると想定されうる。
【００１６】
半導体製造の分野において、用語「堆積」および「パターニング」は同義語であり、したがって、以下では交換可能に使用されることがある。本発明のOLEDデバイスでは、第2のOLED電極の極性が第1のOPD電極の極性と反対になるように、さまざまな層がパターニングされることが好ましい。このようにして、OPD電極は、OLEDに逆並列に容易に接続されることができる。本発明の特に好ましい実施形態では、第1のOLED電極はOLEDアノードであり、第1のOPD電極はOPDカソードである。本発明をいかなる仕方でも制約することなく、以下ではこの構成を想定することがある。よって、第2のOLED電極（有機層スタック上に最終段階で加えられる）は、OLEDカソードであると理解されてもよく、第2のOPD電極は、OPDアノードであると理解されてもよい。第2のOLED電極接点は、後にOLEDカソード（活性層の上に堆積される）に電気的に接続するために使用される担体上に堆積される伝導性材料の層として理解される。よって、第2のOLED電極接点は、以下ではOLEDカソード接点とも呼ばれる。本発明の方法では、OLEDカソード接点は、OPDアノードとして作用する領域をも含むようにパターニングされる。後述するように、OLEDカソードおよびOPDカソードは、活性層の上に堆積され、OPDカソードは、OLEDアノードに電気的に接続される。好ましくは、前記層は、OLEDと過電圧保護ダイオードの反対極性の電極の間に「ブリッジ」を形成するようにパターニングされる。このようにして、OLEDと過電圧保護ダイオードとの間に所望の逆並列接続が達成され、同時に、過電圧保護ダイオードをOLEDデバイスに統合する。
【００１７】
好ましくは、少なくともOLEDアノードは、透明伝導性酸化物の層を含むようにパターニングされる。OLEDアノードは、OLEDデバイスの発光面、たとえば、OLED照明パネルを直接覆っていてもよい。好ましくは、OLEDカソード接点も透明伝導性酸化物の層としてパターニングされる。OLEDアノードおよびOLEDカソード接点は、単一のプロセス・ステップにおいてパターニングできる。
【００１８】
本発明のある実施形態では、OLEDカソード接点は、単純な長方形の形状を有し、過電圧保護ダイオードは、その長方形の中に配置される。そのような実施形態では、過電圧保護ダイオードは、OLEDの発光領域から物理的にオフセットされ、OLEDデバイスのフレームまたはハウジングの下に隠されてもよい。あるいはまた、過電圧保護領域がOLED照明領域の外側に配置される場合、過電圧保護ダイオードは、後のステップで堆積される不透明層、たとえば、OLEDを気密シールするために加えられる薄膜封入層によって覆われるか、または隠されることができる。
【００１９】
あるいはまた、OLEDアノードおよびOLEDカソード接点は、後に過電圧保護ダイオード・カソードとなる領域がOLEDアノードによって画定される領域内に延びるようにパターニングされる。この実施形態では、OLEDカソード接点は、たとえば直角に延長されて、統合されたOPDのための電極として使用される追加の小領域を形成する。この場合、統合された過電圧保護ダイオードは、事実上、OLEDデバイスの発光領域の小さな部分を「盗む」ことになり、OLEDデバイスが発光するときに（非常に小さく、おそらくは見分けられない）黒い点を生じることがある。この製造方法は、OLEDのわきに過電圧保護ダイオードを位置させるためのより複雑なパターニング・ステップを含むことがある上述した「オフセット」方法よりもストレートでありえ、長方形状のデバイスが必要とされるときに好ましいことがありうる。
【００２０】
本発明の方法のある実施形態では、有機材料層スタックを堆積させるステップの前に、絶縁材料層を堆積させるステップがある。OLEDアノードをOLEDカソード接点から電気的に絶縁するためである。この絶縁材料の層は、OLED電極間の短絡に対して信頼性のある保護を達成するようにパターニングされる。過電圧保護ダイオード・アノードを組み込むために別個のOLEDカソード接点がパターニングされたので、絶縁材料層は、OLEDカソード接点上に2つの異なる露出領域を残すようにパターニングされる。
【００２１】
あるいはまた、有機材料層スタックは、好ましくは、最初にそのような絶縁材料層を堆積させることなく、OLEDアノードおよびOLEDカソード接点の上に直接堆積させられてもよい。この代替アプローチでは、有機材料層スタックの横方向伝導率は無視できると想定され、よって、有機材料層スタック自体が、横方向、すなわち、アノード平面に平行な方向において絶縁体として作用する。
【００２２】
本発明の特に好ましい実施形態では、有機材料層スタックは、次いで、OLEDアノード領域およびOPDカソード領域の上に延びるように堆積またはパターニングされ、その結果、OLEDおよび過電圧保護ダイオードは、事実上同じ有機材料層スタック組成を有する。あるいはまた、異なるダイオード特性を達成するために、OLEDアノード領域の上に延びるように通常の有機材料層スタックを適用して、OPDカソード領域の上に異なる層スタックを適用することが可能であろう。追加のプロセス・ステップがある場合の追加コストは、そのOLEDデバイスが使用される用途によっては正当化されうる。
【００２３】
最終プロセス・ステップにおいて、OLEDカソードは、OPDカソードとともに、有機材料層スタックの上にパターニングされる。これらの電極は、単一のプロセス・ステップにおいて単一の領域として堆積され、次いで、互いに電気的に分離されることができる。この目的のために、本発明の方法のある実施形態は、好ましくは、両方の領域を含む単一領域を堆積し、次に、好適なレーザー・アブレーション（ablation）技術を用いて、OLEDカソード領域およびOPDカソード領域を形成するステップを含むことができる。
【００２４】
あるいはまた、OLEDカソードとOPDカソードが別々にパターニングされることができる。この目的のために、本発明の方法の代替的な実施形態は、好ましくは、熱蒸着（thermal  evaporation）中にシャドウマスクを使用して、OLEDカソードおよびOPDカソードをパターニングするステップを含んでいてもよい。好ましくは、これらの領域の間に少なくとも100μm、より好ましくは少なくとも400μmのギャップを残す。このわずかなギャップは、蒸発ステップのための堅牢なシャドウマスクを許容し、それにより、過少蒸着（underevaporation）を防止する。
【００２５】
統合された過電圧保護ダイオードの通電容量は、多分に、過電圧保護ダイオード領域に依存する。半導体ダイオードの場合、電流は活性領域面積に比例するからである。好ましくは、統合された過電圧保護ダイオードの寸法は、好適な範囲の過電圧保護を確実にするように選択される。望ましい範囲は、OLEDのために所望されるESD保護レベル（結合容量、放電抵抗器、期待されるESD事象の推定数など）にある程度依存しうる。
【００２６】
上述したように、本発明の背後にある発想は、過電圧事象の際に、過電圧保護ダイオードに対する熱損傷のリスクなしに、ピーク電流が、統合された過電圧保護ダイオード内を正方向に流れることができるということである。
【００２７】
ダイオード内に生じる温度は、エネルギーが活性領域にわたってどのように分配されるか、すなわち、通常は単位断面積あたりのアンペアで表わされる、ダイオードの電流密度に依存する。もちろん、OLEDの電流密度は、有機層スタックの組成にも大きく依存する。本発明のある好ましい実施形態では、過電圧保護ダイオード領域における電流密度は、過電圧保護ダイオードが過電圧事象を正の電流として逸らすときに過電圧保護ダイオードが過熱しないように、できるだけ低くあるべきである。この目的のために、過電圧保護ダイオード領域の面積は、好ましくは、可能な限り大きい。OLEDが、公称電流よりも著しく高い強度、たとえばn倍の強度の順方向の短い電流パルスに安全に耐えることができるとすると、過電圧保護ダイオード領域内の許容電流密度はその倍数に対応し、過電圧保護ダイオードの面積は、OLED領域の対応して小さな部分をカバーすることができる。同様に、公称電流の40倍の強度のそのような電流パルスに安全に耐えることができるOLEDについては、過電圧保護ダイオードの面積は、OLED面積の1/40とすることができる。
【００２８】
本発明のある好ましい実施形態では、統合された過電圧保護ダイオードによって必要とされる全活性領域面積は、好ましくは、OLEDの全活性領域面積の高々20分の1、より好ましくは高々30分の1、最も好ましくは高々40分の1である。たとえば、OLEDの活性領域または照明領域が10cm2である場合、統合された過電圧保護ダイオードの面積は高々0.25cm2、好ましくは高々0.33cm2、最も好ましくは高々0.5cm2である。
【００２９】
本発明のOLEDデバイスは、単一の照明エリアを有するOLEDパネルとして実現できる。あるいはまた、本発明のある好ましい実施形態では、本発明のOLEDデバイスは、並列に接続されたいくつかの大きな照明領域を含むOLEDパネルとして実現できる。この構成は、異なる照明領域を独立してオン、オフにスイッチングしてダイナミックな効果を得ることが可能であるため、好ましいことがありうる。そのような実施形態では、照明領域は並列に接続されているので、OLEDパネル領域の一つのみにOPDを組み込むことで十分でありうる。
【００３０】
OLEDデバイスのある領域を過電圧保護に専用化するという概念は、さらなる機能を実現するために拡張できる。本発明のある好ましい実施形態では、OLEDデバイスは二色デバイスとして実現され、OLEDの一つの部分は第1の色で発光し、OLEDの逆並列接続された部分は第2の色で発光するように実現される。たとえば、OLEDデバイスは、赤色光を発するスタックと、赤色光を発するスタック上に加えられ、赤色スタックに逆並列に接続された黄色発光する半透明スタックとを含んでいてもよい。OLEDデバイスは、テールライトとターンライト（インジケータ）機能を組み合わせた自動車の尾灯用途に使用されてもよい。したがって、このOLEDデバイスの逆並列接続されたアンバーまたは黄色スタックは二つの機能を果たし、単に過電圧保護ダイオードとしてだけでなく、照明デバイス自体の一部としても機能する。この好ましい実施形態は、配線接続を節約する。なぜなら、3本の代わりに2本のワイヤが必要とされるだけであり、同時に、最初期の製造段階からESD／パルス保護を提供するからである。このOLED尾灯用途のためのドライバは、適宜、赤色光または黄色光を得るために、必要に応じて駆動電流を反転することができることが好ましい。当業者は、どの透明または半透明材料が電極に適しているかを知るであろう。
【００３１】
二色OLEDパネルを製造するための従来技術のアプローチでは、第1色の領域のための有機スタックが、第2色の領域のための有機スタックと交互にされ、その結果、これらの異なるスタック組成物は、アノード層上に並べて加えられる。次いで、第1色のOLEDが第2色のOLEDとは独立してオン、オフできるように、別々のカソード接点が異なるスタック上に堆積され、適宜接続されなければならない。よって、そのような二色OLEDパネルの製造は複雑である。さらに、そのような二色デバイスは、2つの並列接続されたダイオード（たとえば、一つの「赤」および一つの「黄色」のダイオード）と見なすことができ、デバイスの各「ダイオード」について過電圧保護を必要とし、導入部で述べた付随する欠点をもつ。
【００３２】
本発明の他の目的および特徴は、添付の図面との関連で考慮される以下の詳細な説明から明白になるであろう。しかしながら、図面は、本発明の外縁の定義としてではなく、単に例解の目的のためにデザインされていることが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の方法の第1の実施形態のステップを示す。
【図２】本発明の方法の第1の実施形態のステップを示す。
【図３】本発明の方法の第1の実施形態のステップを示す。
【図４】本発明の方法の第1の実施形態のステップを示す。
【図５】本発明のOLEDデバイスの簡略化された回路図を示す。
【図６】本発明の方法の第2の実施形態のステップを示す。
【図７】本発明の方法の第2の実施形態のステップを示す。
【図８】本発明の方法の第2の実施形態のステップを示す。
【図９】本発明の方法の第2の実施形態のステップを示す。
【図１０】本発明のOLEDデバイスのある実施形態を使用する例示的な応用を示す。
【図１１】本発明のOLEDデバイスのある実施形態の平面図を示す。
【図１２】ダイオードI-V曲線を示す。
【図１３】離散的な過電圧保護ダイオードをもつ従来技術のOLEDデバイスの平面図を示す。
【００３４】
図面において、同様の数字は、全体を通して同様のオブジェクトを指す。諸図面におけるオブジェクトは、必ずしも縮尺通りに描かれているわけではない。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図1〜図4は、本発明の方法の第1の実施形態のステップを示し、OLEDの将来の背面の方向の平面図を示す。図1は、OLEDアノード100およびOLEDカソード接点〔コンタクト〕101Cを形成するための基板12または担体12のパターニングを示す。材料の好適な選択は、薄層において加えられる透明伝導性酸化物（transparent  conductive  oxide、TCO）である。基板12は、ガラスまたは他の透明材料であってもよい。従来技術の製造方法では、OLEDアノードは、一般に、単純な長方形または正方形の形状を有し、OLEDカソード接点は、OLEDアノードの一つのエッジに沿って延びる狭い長方形としてパターニングされる。しかしながら、本発明の製造プロセスのこの初期段階では、カソード接点101Cの小さな部分110が、統合された負の過電圧保護ダイオードのアノードのために準備される。この例示的な実施形態では、過電圧保護ダイオードのこのアノード部分110は、OLEDアノード100の「中」に延びるようにパターニングされる。
【００３６】
図2は、OLEDアノード100とOLEDカソード接点101Cとの間の絶縁材料13の適用を示す。絶縁ボーダー13は、主として、OLEDアノード100をOLEDカソード接点101Cから電気的に分離する役割を果たす。本発明の製造方法では、絶縁ボーダー13はまた、OPDアノード110をOLEDアノード100から絶縁する。
【００３７】
図3は、有機材料層スタック14の堆積を示す。ここで、有機材料層スタック14は、単純な長方形の形状を有する。大半は層スタック14は、絶縁体層13内に含まれるような仕方で絶縁体層13上に延在する。従来技術の製造方法では、層スタックは、完全に絶縁体層内に含まれる。しかしながら、本発明の方法では、有機材料層スタック14の小さな部分がOPDアノード110と直接接触する。小さな長方形内に示される有機材料層スタック14のこの部分は、統合されたOPDの活性領域14OPDの活性領域になる。より大きな境界線内に示される有機材料層スタック14の部分は、OLEDの活性領域14OLEDになる。ここで、活性領域14OPD、14OLEDの相対サイズは、例解のために選ばれている。実は、統合されたOPDの活性領域14OPDのサイズは、OLEDの活性領域14OLEDのサイズのほんのごくわずかな部分であってもよく、したがって、OLEDの発光領域内のOPDによって生じる「黒い点」は、肉眼ではほとんど知覚できないであろう。
【００３８】
図2に記載されたステップは必須ではなく、本発明の方法の別の実施形態では、図1に記載されたステップにすぐ後に、有機材料層スタック14をOLEDアノード100、OLEDカソード接点101C、および基板12または担体12の中間ストリップの上に堆積させるステップを行なうことができる。図4は、OLEDカソード接点101Cの露出領域上に延びる、有機材料層スタック14の上のカソード電極101の堆積を示す。従来技術の製造方法では、カソードは、有機材料層スタックの大部分およびカソード接点の大部分にわたって延在するようにパターニングされる。これは、本発明の方法についても当てはまるが、同じ層が、統合されたOPD  11の有機材料層スタック部分の上にも延びてOPDカソード111を形成するようにパターニングされる。OPDカソード111とOLEDカソード101との間に狭いギャップが残され、よって、OLEDカソード101はOPDカソード111から電気的に分離される。
【００３９】
本発明の製造プロセスのこの段階ですでに、統合されたOPD  11のアノード110は、OLEDカソード接点101Cを通じてOLEDカソード101に電気的に接続されており、一方、OPDカソード111は、OLEDアノード100に電気的に接続されており、そのため、OLEDと過電圧保護ダイオード11は、事実上、すでに逆並列に接続されている。結果として、過電圧保護ダイオードがOLED製造段階の間にOLEDに組み込まれ、よって、OLEDが電気回路において接続される前であっても、この初期の製造段階から、過電圧保護がOLEDにとって利用可能である。OLED  10とOPD  11との反並列接続が、図5に示される本発明のOLEDデバイス1の簡略化された電気回路図に示されている。過電圧保護は、「逆」極性方向、すなわち、OLEDの通常動作中の電流の流れとは逆方向の任意のESD事象または電圧スパイクに対して最初から提供される。
【００４０】
図6〜図9は、OLEDおよび過電圧保護ダイオード層を構築する代替的な方法を示す。一般に、図1〜図4で説明したのと同じ一連のステップがここでも適用されるが、OLEDカソード接点をパターニングしてOLEDアノード領域内に延びるようにする代わりに、OLEDカソード接点101Cが単純な長方形としてパターニングされ、OPD  11はその長方形の領域の上に構築される。OLED発光領域は、また、単純な長方形の形状を有することもできる。OPD  11は、事実上、OLED発光領域のわきに位置されるので、発光領域内に「黒い点」はできない。
【００４１】
図10は、本発明のOLEDデバイスを使用する例示的な用途を示す。ここで、自動車の左側尾灯ユニットは、本発明のOLEDデバイス1の3つのインスタンスを含む。各インスタンスにおいて、OLED  10の活性領域は、赤色光を放出するように実現され、OPD  11（赤色発光スタックの上の半透明スタックとして加えられる）の活性領域は、黄色またはアンバーの光を放出するように実現される。したがって、デバイス・ドライバが通常の「順方向」駆動電圧をOLEDデバイス1に印加すると、OLED  10が赤色光を発するが、デバイス・ドライバがOLEDデバイス1に「逆」駆動電圧を印加すると、OPD領域11が黄色光を発する。そのような実施形態では、OPD領域11は、OLED領域10を製造の初期段階からデバイスの寿命を通じて逆方向過電圧から保護するはたらきをするだけでなく、照明ユニット自体の機能的な部分としても使用される。
【００４２】
図11は、本発明のOLEDデバイス1の別の実施形態の平面図を示す。ここで、OLED  10は、ハウジング15に封入されている。OLED  10および統合された過電圧保護ダイオード11のさまざまな層は、過電圧保護ダイオード11がOLEDの発光領域のわきにあり（たとえば、上述の図6〜図9で説明したように）、ハウジング15の下に隠されるようにパターニングされている。このようにして、OPD  11の存在から生じる「黒い点」は、OLED  10の発光領域において目立たない。
【００４３】
図12は、例示的なOLEDのI-V曲線を示す。面積が増加するにつれて、曲線はより急勾配になり、より急速に上昇し、開始電圧Vonset（OLEDが発光を開始する電圧）はそれに応じて減少する。統合された過電圧保護ダイオードとOLEDは同じ構造的組成（structural  composition）を有するので、同じI-V曲線が本発明のOLEDデバイスについてのOPDとOLEDの両方に当てはまる。本発明のOLEDデバイスが用途に組み込まれて作動するとき、順方向電圧範囲Fが加わり、OLEDは発光する。OLEDの逆降伏電圧Vbrはその断面積に直接関係しない。その代わり、上述のように、それは、有機スタック組成、ドーピング比、有機スタック材料、有機層の厚さなどのさまざまな要因に依存する。統合されたOPDとOLEDは同じプロセスで、同じ材料を使って作られているため、逆方向に同じ降伏電圧をもつことになる。OLEDデバイスが意図された用途において接続される前の製造および取扱い段階において、統合されたOPDは、「負の」ESD事象の間の保護を提供する。すなわち、ESD事象は、OLEDに印加される逆電圧を生じるが、OPDを通って順方向に安全に逸らされる。OLEDデバイスの比較的小さな部分を転用して、実際のOLEDに逆並列に接続することにより、この統合されたOLDは、ジュール加熱による故障のリスクなしに、エネルギーを吸収し、電流を順方向に伝えることができ、同時に実際のOLEDを破局的な逆電圧損傷から保護することができる。
【００４４】
図13は、過電圧保護のための過渡電圧抑制ダイオード90を有する従来技術のOLEDデバイス80の単純化された平面図を示す。過電圧保護ダイオード90は、OLEDデバイス80の製造後、OLEDデバイス80に逆並列に電気的に接続されなければならない離散的なコンポーネントである。しかしながら、上述のように、OLEDデバイス80は、過電圧保護ダイオード90が実際に接続されるような時まで、本質的にESD損傷から保護されない。
【００４５】
本発明は、好ましい実施形態およびそれに対する変形の形で開示されてきたが、本発明の範囲から逸脱することなく、多くの追加的な修正および変形を行なうことができることが理解されるであろう。
【００４６】
明確のため、本願を通して「a」または「an」の使用は複数を除外せず、「有する／含む」は他の工程または要素を除外しないことが理解される。
【符号の説明】
【００４７】
１  OLEDデバイス
１０  OLED
１１  TVSダイオード
１１０  第1のTVSダイオード電極
１００  第1のOLED電極
１０１  第2のOLED電極
１０１C  第2のOLED電極接点
１２  担体
１３  絶縁材料層
１４  有機材料層スタック
１４OLED  活性領域
１４TVS  TVSダイオード活性領域
８０  従来技術のOLEDデバイス
９０  離散的なTVSダイオード
Vbr  降伏電圧
Vonset  開始電圧
【図１】
2020536354.tif 000003
【図２】
2020536354.tif 000004
【図３】
2020536354.tif 000005
【図４】
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【図５】
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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１１】
2020536354.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年4月20日(2020.4.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
OLEDおよび統合された負の過電圧保護ダイオードを有するOLEDデバイスを製造する方法であって、当該方法は、少なくとも：
・第1のOLED電極および別個の第2のOLED電極接点を担体上に堆積させるステップであって、該第2のOLED電極接点は第1の過電圧保護ダイオード電極を組み込む、ステップと；
・有機材料層スタックを単一層スタックとして堆積させて前記OLEDの活性領域および前記過電圧保護ダイオードの活性領域を同時に画定するステップと；
・第2のOLED電極を堆積させて、前記OLEDの活性領域および前記第2のOLED電極接点の上に延在させて、前記第1の過電圧保護ダイオード電極が前記第2のOLED接点を通じて前記第2のOLED電極に電気的に接続されるようにするステップと；
・第2の過電圧保護ダイオード電極を堆積させて、前記過電圧保護ダイオードの活性領域および前記第1のOLED電極の上に延在させて、前記第2の過電圧保護ダイオード電極が前記第1のOLED電極に電気的に接続されるようにするステップとを含み、
前記OLEDおよび前記過電圧保護ダイオードは逆並列に接続される、
方法。
【請求項２】
前記有機材料層スタックを堆積させるステップの前に、前記第1のOLED電極を前記第2のOLED電極接点から電気的に絶縁するよう絶縁材料層を堆積させるステップがある、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第2のOLED電極の極性は前記第1の過電圧保護ダイオード電極の極性と反対である、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記第2のOLED電極がOLEDカソードであり、前記第1の過電圧保護ダイオード電極が過電圧保護アノードである、請求項１ないし３のうちいずれか一項記載の方法。
【請求項５】
前記第2の過電圧保護ダイオード電極および前記第2のOLED電極が、一様に加えられた層からこれらの領域を電気的に分離することによって形成される、請求項１ないし４のうちいずれか一項記載の方法。
【請求項６】
前記第2のOLED電極接点が単純な長方形の形をもち、前記過電圧保護ダイオードがその長方形の形の中に配置される、請求項１ないし５のうちいずれか一項記載の方法。
【請求項７】
前記第1のOLED電極および前記第2のOLED電極接点が、前記第1の過電圧保護ダイオード電極が前記第1のOLED電極によって画定される領域の中に延びるようにパターニングされる、請求項１ないし６のうちいずれか一項記載の方法。
【請求項８】
前記OLEDの活性領域が第1の色の光を発するように実現され、前記過電圧保護ダイオードの活性領域が第2の色の光を発するように実現される、請求項１ないし７のうちいずれか一項記載の方法。
【請求項９】
OLEDおよび統合された負の過電圧保護ダイオードを有するOLEDデバイスであって、当該OLEDデバイスは、
・担体上の第1のOLED電極および別個の第2のOLED電極接点を有し、該第2のOLED電極接点は第1の過電圧保護ダイオード電極を組み込んでおり、
当該OLEDデバイスはさらに、
・前記OLEDの活性領域および前記過電圧保護ダイオードの活性領域を同時に画定するよう加えられた単一層スタックとして堆積された有機材料層スタックと；
・前記OLEDの活性領域および前記第2のOLED電極接点の上に延在する第2のOLED電極であって、前記第1の過電圧保護ダイオード電極が前記第2のOLED接点を通じて前記第2のOLED電極に電気的に接続されている、第2のOLED電極と；
・前記過電圧保護ダイオードの活性領域および前記第1のOLED電極の上に延在する第2の過電圧保護ダイオード電極であって、前記第2の過電圧保護ダイオード電極が前記第1のOLED電極に電気的に接続されている、第2の過電圧保護ダイオード電極とを含み、
前記OLEDおよび前記過電圧保護ダイオードは逆並列に接続される、
OLEDデバイス。
【請求項１０】
前記第1のOLED電極および前記第2のOLED電極接点が透明伝導性酸化物の層を含む、請求項９記載のOLEDデバイス。
【請求項１１】
前記統合された過電圧保護ダイオードは、前記OLEDの公称電圧の少なくとも2倍、より好ましくは少なくとも3倍、最も好ましくは少なくとも4倍を超える過電圧に対する保護を確実にするような寸法にされている、請求項９または１０に記載のOLEDデバイス。
【請求項１２】
前記統合された過電圧保護ダイオードによって必要とされる総面積は、前記OLEDの活性領域の高々5%、より好ましくは前記OLEDの活性領域の高々3.33%、最も好ましくは前記OLEDの活性領域の高々2.5%である、請求項９ないし１１のうちいずれか一項記載のOLEDデバイス。
【請求項１３】
前記OLEDの発光領域の周囲に延在するハウジング・フレームを有しており、前記過電圧保護ダイオードが前記ハウジング・フレームによって隠蔽される、請求項９ないし１２のうちいずれか一項記載のOLEDデバイス。
【請求項１４】
並列に接続された複数の独立した照明領域を備え、該照明領域のうちの一つにおいて少なくとも一つのOLEDデバイスがあるOLED照明パネルにおける、請求項９ないし１３のうちいずれか一項記載のOLEDデバイスの使用。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
この問題に対処する一般的な方法は、過渡電圧抑制ダイオードのような負の過電圧保護ダイオードをデバイス・パッケージ内のOLEDに接続して、そのような負の過電圧に対する保護を提供することである。以下では、「負の過電圧保護ダイオード」を単に「過電圧保護ダイオード」と称することがあり、そのような過電圧保護ダイオードは、望ましくない負の過電圧に対して保護するはたらきをすると想定しうる。一般に、表面実装コンポーネントのような過電圧保護ダイオードは、OLEDデバイスをも担持するプリント回路基板に電気的に接続され、OLEDデバイスの電子ドライバおよびコントローラの近くに実装できる。しかしながら、このアプローチは、たとえば、追加の離散的コンポーネントの追加コストおよび追加のプロセス・ステップのコストのような、さまざまな欠点を有する。さらに、別の離散的なコンポーネントを含める必要は、全体的なパッケージ・サイズを増大させもする。しかしながら、このアプローチの潜在的により深刻な欠点は、離散的な過電圧保護ダイオードが回路においてOLEDデバイスと電気的に接続されるまでは、OLEDデバイスが過電圧またはESD事象から保護されないということである。できるだけ早くOLEDデバイスにESD保護を提供する必要性は、ライン末端プロセス（end-of-line  process）を著しく複雑にし、高価にする。
US2017/263687A1は、放射を放出するよう設計された有機コンポーネントと有機保護ダイオードとを含む有機デバイスを開示している。有機コンポーネントは第1層スタックを有し、有機保護ダイオードは第2の層スタックを有する。有機保護ダイオードは、スタック方向において有機コンポーネントの直後に配置される。
【国際調査報告】
2020536354.tif 000016
2020536354.tif 000017