説明

セグメント化有機発光デバイス

少なくとも2つのセグメントを含む有機電子デバイスであって、各セグメントが、外周端縁によって画定された有機電子発光デバイスを含む有機電子デバイスにおいて、各セグメントが、第1の外周端縁上に配置された第1の電気接点と前記第1の電気接点とは異なった外周端縁上に配置された第2の電気接点とを含み、前記セグメントの前記電気接点が導電性材料で電気的伝達状態に接合され、好ましくは各セグメントが、連続した支持体層を含み、支持体層が、セグメント間で不連続である、有機電子デバイス。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、有機電子デバイスおよびその製造方法に関する。有機電子デバイスは好ましくは有機発光ダイオード(OLED)である。
【背景技術】
【0002】
有機電子デバイスは、その少なくとも1つが電流を伝導することができる有機材料の層を備える物品である。有機電子デバイスの例は、有機発光ダイオード(OLED)である。OLEDは一般的に、有機光エミッター層と、2つの電極:カソードとアノードとの間に配置されたエミッターの両面の任意選択の有機電荷輸送層とからなる。ランプと称されることもあるOLEDは、それらの薄い輪郭、軽量、および例えば、約20ボルトより小さい低駆動電圧のために、電子メディアに使用するために望ましい。OLEDは、グラフィックス、ピクセル化ディスプレイ、および大型発光グラフィックスのバックライトなどの用途に有用である可能性がある。
【0003】
OLEDデバイスを作製するための「ロールツーロール」方法は、様々な層をウェブ支持体上に形成する工程を有する。アノードから電気的に単離されたカソードを提供するなど、様々な層の適切な配置をもたらすために、多数の堆積およびパターン化工程を使用して最終デバイス構造物を製造する。特に、米国特許第6,410,201号明細書および米国特許第6,579,422号明細書に記載されているような、アノード(例えばインジウム−スズ酸化物)をパターン化することは慣例である。
【0004】
より大きな面積のOLEDの開発に伴う問題は、電気短絡を起こす局所的な欠陥の存在である。短絡の欠陥の原因には、例えば、製造する間の粒子混入、電極からしばしば与えられる表面粗さ、および有機層厚さの不均一性などがある。製造の不完全さの結果として初期に存在する局所的な欠陥は一般的に、電気短絡の位置に小さな非発光、非導電性領域として存在する。この問題に対する1つのアプローチは、「故障許容の、スケール可能な有機発光デバイス構造(Fault−tolerant,scalable organic light−emitting device architecture)」と題されたApplied Physics Letters、vol.82、no.16、2003年、4月21日に記載されている。この論文は、「大面積デバイスを達成する別の障害は、OLEDが電流によって駆動され、すなわち明度が電流密度によって増減する事実に起因する。従って、より大きなデバイスは、アクティブな領域の全体にわたって広がるために、より大きな電流を必要とする」と記載している。この論文は、一体支持体上に直列に接続された多数の比較的小さな発光要素を製造することによって大面積デバイスへのこれらの障害の両方に対処する。
【0005】
様々なOLED構造物および製造方法が記載されているが、産業界は、改良された構造物および製造方法を見出すであろう。
【発明の開示】
【0006】
発明の概要
本発明は、少なくとも2つのセグメントを含む有機電子デバイスを開示する。各セグメントは、互いに電気的に単離されている2つの導電性層の間に配置された発光層を含む有機電子発光デバイスを含む。セグメントの電気接点が導電性材料で電気的伝達状態に接合される。
【0007】
第1の実施形態において、セグメントが外周端縁によって画定される。各セグメントが、第1の外周端縁上に配置された第1の電気接点と、前記第1の外周端縁に略垂直なまたは略平行な外周端縁などの異なった外周端縁上に配置された第2の電気接点と、を含む。
【0008】
第2の実施形態において、各セグメントが、約1/8インチ(3.2mm)〜約1インチ(2.5cm)の範囲の第1の寸法と、約1インチ(2.5cm)〜約10インチ(25cm)の範囲の第2の寸法とを有する。
【0009】
別の実施形態において、本発明は、電気接点を含む複数の有機発光デバイスセグメントを提供する工程と、前記セグメントを試験して非発光セグメントである少なくとも1つのセグメントを同定する工程と、前記非発光セグメントを除去する工程と、前記発光セグメントの前記電気接点を導電性材料で接合する工程と、を含む、電子デバイスの作製方法を開示する。セグメントを順次にまたは同時に試験することができる。同様な技術を使用して非発光セグメントの交換によってOLEDデバイスを修復することができる。
【0010】
各々の開示された実施形態に関して、各セグメントは、連続した支持体層を含んでもよい。前記支持体層は、セグメント間で不連続である。金属箔、金属化ポリマーフィルム、導電性接着剤、およびそれらの組合せなどの導電性材料は好ましくは可撓性である。セグメントの電気接点は、並列に接合されてもよいが、好ましくは直列に接合される。複数のセグメントが一列に接合されてもよい。さらに、複数の横列が縦列に接合されてもよい。各セグメントが封入されてもよく、および/またはデバイスが封入されてもよい。デバイスは、ランプ、固定されたおよび変えられるメッセージディスプレイならびに標識、玩具、および個人用保護服のための単一色(例えば白色)または多色バックライトとして使用するために適している。
【0011】
好適な具体例の詳細な記述
有機エレクトロルミネセントデバイス(OLED)およびOLEDの作製方法が提供される。特に、少なくとも2つ、好ましくは複数のセグメントを含み、各セグメントが、少なくとも1つの不連続なOLEDデバイス(すなわち発光領域)を含む、OLEDデバイスが提供される。少なくとも2つのセグメントの電極が電気的伝達状態に接合される。
【0012】
本明細書中で用いられるとき、「有機エレクトロルミネセントデバイスセグメント」は、第1の電極と第2の電極との間に配置された少なくとも1つの有機エレクトロルミネセント材料の層を備える物品を指す。典型的に、電極の少なくとも1つが、有機エレクトロルミネセント材料によって放射された光を透過することができる。各セグメント一般的に、セグメントの寸法の全体にわたって少なくとも1つの連続した(例えば支持体)層を含む。電極層(例えばアノード)は一般的に、このような連続した支持体層上に配置される。場合により、有機電荷輸送層が、連続した支持体層と電極層との間に配置されてもよい。各セグメントが、電気的伝達状態に接合され得るアクセス可能な電気接点を含む。
【0013】
セグメントは好ましくは、ロールツーロール方法から得られる。セグメントの製造方法に関係なく、各セグメントは概して略平面であり、外周端縁によって画定されている。電気接点、すなわち、露出される電極層の部分は、各セグメントの外周端縁上でアクセス可能である。一般的に電気接点は外周端縁上に存在するが、セグメントの寸法から外に延在しない。第1の電気接点(例えばアノード)は第1の外周端縁上に存在する。第2の電気接点(例えばカソード)は、第1の電気接点とは異なった外周端縁上に存在する。例えば、略矩形のセグメントについては、第1の電気接点は、セグメントの幅を画定する端縁上に配置されてもよく、第2の電気接点は、セグメントの長さを画定する端縁(すなわち、第1の端縁に垂直である)上に配置されてもよい。しかしながら、第2の電気接点が第1の外周端縁に平行な第2の外周端縁上に配置される場合など、好ましくは、第2の電気接点は、第1の電気接点に対向した外周端縁上に配置される。電気接点を対向した外周端縁(すなわち対向した端部)上に配置することによって、多数のセグメントを、最小の導電性材料を使用しながら横列および縦列に容易に接合してセグメントの電気接点を接合することができる。
【0014】
各セグメントは、電気接点を接合する前に個々に封入されてもよい。封入は一般的に、そうでなければ大気に暴露されるセグメントの大気に影響されやすい部分を保護する。あるいはまたはそれに加えて、デバイスは、セグメントの電気接点を接合した後に封入されてもよい。しかしながら、光透過支持体層など、単独セグメントの寸法の全体にわたって連続的である層は、特質上、セグメント間で不連続である。さらに、セグメント内の連続した層は典型的に、共通の寸法を共有し、従ってセグメントを画定する同じ外周端縁を共有する。これは、各セグメントの層が、セグメントが接合される位置において重なるのではなく不連続であることを確実にする。
【0015】
図1は、典型的な有機エレクトロルミネセントデバイスまたはディスプレイ100の平面図を示す。この特定のデバイスは、ランプとして使用するために適している。この構造物は、セグメント10、20、30、40、50、および60を備え、各セグメントがOLEDセグメントを含む。各セグメントが少なくとも1つの発光領域を含む。例示された各セグメントが各々、セグメント10の発光領域11および12によって示されるような、一対の発光領域を含む。セグメントの電極接点は、導電性材料70および導電性材料80で電気的伝達状態に接合される。
【0016】
図2は、典型的な有機エレクトロルミネセントデバイスまたはディスプレイ200の三次元図を示し、各々一対の発光領域(例えばセグメント120の121および122)を有するセグメント110、120、130、140、150および160が、可撓性の導電性材料170および180で電気的伝達状態に接合される。この構造物は、曲線状表面に適合するために特に有利である。
【0017】
OLEDデバイスは、支持体層として可撓性の透明ポリマー層から製造されるためにしばしば可撓性として記載されるが、このようなポリマー層は一般的に弾性記憶を示す。従って、このような材料の多くが、加えられた応力から回復または弾性反撥する傾向がある。様々なプラスチック材料の弾性記憶は、動的機械的分析(DMA)などの公知の技術によって測定することができる。さらに、OLEDデバイスは、可撓性であるプラスチック支持体上に製造されてもよいが、インジウムスズ酸化物(「ITO」)アノード層などの様々な機能性層は砕けやすく、脆い。このような層は、小さな半径で屈曲および/または繰り返し屈曲される時に割れやすい。本発明において、このような(例えば支持体およびアノード)層は、セグメント間で不連続である。従って、本発明のOLEDデバイスは、セグメントが接合される位置においてこのような層をほとんど含有しない。したがって、本発明における弾性回復は、主として支持材料ではなくセグメントの電気接点を接合するために使用された導電性材料の働きによるものである。さらに、反復または小半径の応力に呼応する割れの問題を低減すれば脆い機能化材料を使用することができる。したがって、ここで使用される好ましい導電性材料は可撓性であり、弾性回復をほとんど〜全く示さない。
【0018】
適した可撓性の導電性材料には、金属箔、導電性接着剤、金属化ポリマーフィルム、およびそれらの組合せなどがある。典型的な金属箔には、例えばステンレス鋼、銅、アルミニウム、黄銅などがある。銅は高導電性であり、容易にはんだ付けでき、超音波溶接することができ、導電性接着剤と共に十分に作用するので、銅が好ましい金属箔である。導電性接着剤は自立型であってもよい。あるいは、導電性接着剤は、非導電性可撓性ポリマー支持体(例えば多孔性ポリマーフィルムを透過する)上に支持されてもよい。さらに、導電性接着剤を用いて金属箔を付着して、接合されたセグメントを一体に維持するために十分な強度を提供することができる。接着剤および/またはフィルムは、ロール分配または自動化集成装置などのいずれの適した方法で適用されてもよい。
【0019】
導電性接着剤は概して、ポリマーバインダーに分散された導電粒子を含む。導電性カーボンブラック、金属、導電性金属酸化物、ならびに表面に金属堆積を有するガラス、セラミック、およびプラスチック粒子からなる導電粒子などの様々な導電粒子が公知である。導電性接着剤は、このような粒子の組合せも使用してもよい。粒子の形状は球形であるか、またはガラスおよび金属繊維の場合のように円筒状であってもよい。ゴム(例えばSBR、ポリイソブチレン、ポリブテン、天然ゴム、ネオプレン、ブチルゴム等)および熱可塑性樹脂などの合成樹脂(例えばポリエチレン、ビニルアセテートおよびポリプロピレン)、ポリエーテルスルホンなどの高耐熱性樹脂、ポリエーテル−イミドおよびポリイミド、エポキシ樹脂およびフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂、およびポリエステルアクリレート、ウレタンアクリレートおよびエポキシアクリレートなどのアクリロイル基を有する光硬化性樹脂などの様々な接着剤バインダー材料が本技術分野に公知である。典型的な導電性接着剤は、商品名「3M9713」としてミネソタ州、セントポールの3Mカンパニー(3M Company,St.Paul,MN)から市販されている。典型的な導電性接着剤には、例えば米国特許第6,534,581号明細書に記載されたシリコーン接着剤組成物および米国特許第6,447,898号明細書に記載されたような熱可塑性熱活性化可能な接着剤シートがある。
【0020】
セグメントは、直列に電気的伝達状態に接合されてもよい。そうする場合、第1のセグメントのカソードは、隣接したセグメントのアノードに接続される。さらに、第2のセグメントのカソードは、第3の隣接したセグメントのアノードに接続される、等々。図1に示されるように横列に電気的伝達状態に接合されるのではなく、セグメントは縦列に直列に接合されてもよく、または少なくとも1つの横列と少なくとも1つの縦列との組合せにおいて直列に接合される。このように配置されるとき、得られた照明ストリップは、交流(「AC」)動力で作動されてもよい。このような配置の1つの利点は、照明ストリップが短絡セグメントに影響を受けないということである。しかしながら、あるいは、セグメントは、並列に電気的伝達状態に接合されてもよく、そこにおいて隣接したセグメントの同様な第1の電気接点(例えばカソード)が接合され、隣接した電気接点の同様な第2の電気接点(例えばアノード)が接合される。
【0021】
本発明のOLEDデバイスは、様々な適した方法で配置された任意の数のセグメントを含有することができる。例えば、タスク照明のためのランプ用途において、デバイスは、図1および2に示されるようなセグメントの単一横列を備えることができる。例えば液晶ディスプレイ(LCD)モジュールのバックライトのためのランプ用途において、デバイスは、所期のほとんど全バックライト領域にわたる横列および縦列に配置された多数のセグメントを備えることができる。デバイスは、同時にまたは独立に作動され得る複数の接近して離隔されたセグメントを構成してもよい。例えば、エミッターが作動される時にデバイス層が白色光を放射するようにみえるように、比較的小さなおよび接近して離隔された赤、緑、および青色光エミッターを共通電極の間にパターン化することができる。各セグメントは、ピクセル化ディスプレイ(例えば、高解像度ディスプレイ)の別個のピクセルまたは別個のサブピクセル、ディスプレイ(例えば、低情報内容ディスプレイ)の別個の要素またはサブ要素、または別個のアイコン、アイコンの一部分、またはアイコン用のランプ(例えば、インジケータの用途)を示すことができる。これらのピクセル、サブピクセル、要素およびサブ要素は、文字または情報を表示するために直接またはマトリックスアドレス指定されてもよい。あるいは、異なった色光(例えば赤、青、および緑色)を放射するセグメントは、色(例えばムード照明)または白色光の色相などの特定の照明効果を得るために最終使用者などによって独立に調整されてもよい。
【0022】
セグメントの大きさは変化してもよい。デバイスは少なくとも2つのまたは複数のセグメントを含んでもよく、前記セグメントは各々、およそ同じ大きさである。あるいは、デバイスは、様々な異なった大きさを有する少なくとも2つのまたは複数のセグメントを含んでもよい。最小量の導電性材料で電気的伝達状態に接合されたセグメントの多数の横列を有する略大きい領域にわたるセグメントの接合を容易にするために、セグメントがおよそ同じ幅を有するのが好ましい。
【0023】
発光領域の寸法の全体にわたってその所期の耐用寿命の間、デバイスまたはディスプレイが均一な明度を有するために、各セグメントの長さ(すなわち最長寸法)は、セグメントの長さにわたる電圧降下を最小にするように選択され得る。この目的のための適した長さは、透明な導体層の導電率に依存する。一般的に、約10ohms/平方の抵抗率を有するアノード層のための適した長さは約10インチ(25cm)以下である。好ましくは長さは約6インチ(15cm)以下である。長さは少なくとも約1インチ(2.54cm)であり、より好ましくは少なくとも約2インチ(5cm)である。一般的に、各セグメントの最小寸法(すなわち幅)は、セグメントが導電性接着剤、通常のはんだ付けまたは超音波溶接を用いて例えば導電性箔を各セグメントに付着することによって容易に電気的伝達状態に接合されるような十分な大きさである。したがって、各セグメントは一般的に、少なくとも約1/8インチ(3.2mm)、好ましくは少なくとも約3/4インチ(19mm)、より好ましくは少なくとも約1インチ(2.54cm)の幅を有する。各セグメントの幅は一般的に、約2インチ(5cm)以下である。
【0024】
セグメントは、所期の最終用途に応じて様々な配置において接合されてもよい。例えば、オフィスの2フィート×4フィートの凹んだパネル天井照明は、各セグメントが4×48のアレイに配置された1インチ×6インチの寸法を有する、192のセグメントを電気的伝達状態に接合することによって作製されてもよい。別の実施例として、コンピュータのために用いられる液晶ディスプレイのためのバックライトは、各セグメントが2×10のアレイに配置された1インチ×6インチの寸法を有する、20のセグメントを接合することによって作製されてもよい。例えば会議場で用いられる大面積ディスプレイの場合、ディスプレイの表示領域にわたる何百万のセグメントを接合することは珍しくない。
【0025】
本発明のデバイスを作製する好ましい方法は、セグメントを電気的伝達状態に接合する前にセグメントを試験することを必要とする。そうする場合、非発光セグメントを予め除去してセグメントの全体が発光性であることを確実にすることができる。セグメントを同時にまたは順次に試験することができる。セグメントがロールツーロール方法において製造される実施形態については、非発光部分を切断および除去することによって非発光セグメントを除去することができる。セグメントが製造される方法に応じて、ウェブは一般的に、ウェブ方向に平行でない方向、すなわち前進ウェブ方向に略垂直から対角線までの範囲(例えば45°)の角度において切断される。ウェブの残部を一体に継ぎ戻してもよい。同様に、単独セグメントの電気接点がアクセス可能であるので、本発明のデバイスを、より容易に修復することができる。導電性材料を電気接点電気接続部の位置の近くで切断し、除去されたセグメントまたは部分を動作可能な発光セグメントと取り替えることによって、非発光セグメントまたはセグメントの部分を除去することができる。
【0026】
多種多様なOLEDセグメントを本技術分野に公知であるように本発明のデバイスにおいて使用してもよい。このようなセグメントをバッチ方法によって得てもよい。製造を容易にするために、セグメントは(例えばロールツーロール)方法から得られるのが好ましい。
【0027】
図3は、代表的なOLEDセグメントを示す。ダイオードは、光透過支持体412、第1の電極(例えばアノード)414、正孔輸送層416、発光層418、および第2の電極(例えばカソード)422を含む。発光領域430は、支持体412を通して光を放射する。
【0028】
支持体412は、透明または半透明であってもよい。さらに支持体は、硬質または可撓性であってもよい。適した硬質透明な支持体には、例えば、ガラス、ポリカーボネート、アクリルなどがある。適した可撓性の透明な支持体には、例えば、ポリエステル(例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステルナフタレート、およびポリカーボネート)、ポリオレフィン(例えば、線状、分岐状、および環状ポリオレフィン)、ポリビニル(例えば、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアセタール、ポリスチレン、ポリアクリレート等)、セルロースエステルベース(例えば、セルローストリアセテート、セルロースアセテート)、ポリエーテルスルホンなどのポリスルホン、および他の通常のポリマーフィルムなどがある。支持体は、場合により、バリヤーコーティング、静電散逸性質を有してもよく、または帯電防止コーティングを含んでもよい。例えば、商品名「ベイトロン(Baytron)P」としてベイヤー(Bayer)から市販されているポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)ポリ(スチレンスルホネート)水性分散体を支持体に適用し、その後に、第1の電極層を適用する前にバリヤー層を適用してもよい。
【0029】
概して、電極は、金属、合金、金属化合物、金属酸化物、導電性セラミックス、導電性分散体、および導電性ポリマーなどの導電性材料からなる。適した材料は、例えば、金、白金、パラジウム、ニッケル、アルミニウム、カルシウム、バリウム、マグネシウム、チタン、チタン窒化物、インジウムスズ酸化物(ITO)、フッ素ドープトスズ酸化物(FTO)、黒鉛、およびポリアニリンを含有することができる。電極は、導電性材料の単一層または多層を有することができる。例えば、電極は、アルミニウムの層と金の層、カルシウムの層とアルミニウムの層、アルミニウムの層とフッ化リチウムの層、または金属層と導電性有機層を備えることができる。ディスプレイおよび照明用途などの全ての用途について、電極の少なくとも1つ(例えばアノード)は、発光構造物によって放射される放射線を透過することができる。
【0030】
アノード414は概して、高い仕事関数を有する材料(例えば、約4.5eVを超える)から作製される。典型的に、アノードは、発光構造物によって放射される放射線を透過することができる。適した材料には、金、白金、ニッケル、黒鉛、銀、またはそれらの組合せなどの電気陰性金属の薄層が挙げられる。アノードはまた、例えば、インジウム−スズ酸化物などの金属酸化物から作製されてもよい。
【0031】
カソード422は概して、アノードより低い仕事関数(例えば、約4.5eVを下回る)を有する材料から作製される。適した材料には、n−ドープトシリコン、アルカリ金属、アルカリ土類金属等がある。例えば、カソードは、リチウム、カルシウム、バリウム、マグネシウム、またはそれらの組合せを含有することができる。このようなカソード材料は、水、酸素、またはそれらの組合せと反応する傾向を有し、有利には封入によって保護され得る。
【0032】
電極の作製方法には、スパッタリング、蒸着、レーザーサーマルパターン化、インクジェット印刷、スクリーン印刷、サーマルヘッド印刷、およびフォトリソグラフィパターン化などがあるがそれらに限定されない。電極は、最も一般的に蒸着によって作製される。本明細書中で用いられるとき、用語「パターン」は、成分(例えば、電極または導電性層)が2つ以上の非接続部分に分けられることを意味する。いくつかの実施形態において、成分は、成分の一部の除去によってパターン化される。例えば、成分を例えば強酸の使用によってエッチングして、例えば、導電性層をエッチングすることができる。他の実施形態において、接続されていない2つ以上の領域の成分の堆積によって成分をパターン化する。例えば、マスクまたは印刷方法を使用して成分を堆積することができる。図5は、図1および2に示されたデバイスにおいて使用されるカソード堆積のために適したマスクを示す。
【0033】
発光層418は一般的に、少なくとも1つの有機エレクトロルミネセント材料を含有する。エレクトロルミネセント材料には、螢光または燐光材料などがあるがそれらに限定されない。有機エレクトロルミネセント材料には、例えば、小分子(SM)エミッター(例えば、非ポリマーエミッター)、SMドープトポリマー、発光ポリマー(LEP)、ドープトLEP、または混合LEPなどが挙げられる。有機エレクトロルミネセント材料は、単独で、または有機エレクトロルミネセントディスプレイまたはデバイスにおいて機能性または非機能性であるいずれかの他の有機または無機材料と組合わせて提供されてもよい。
【0034】
いくつかの実施形態において、有機エレクトロルミネセント材料は、発光ポリマーを含有する。LEP材料は一般的に、溶液加工のために好ましくは十分なフィルム形成性質を有する共役ポリマーまたはオリゴマー分子である。本明細書中で用いられるとき、「共役ポリマーまたはオリゴマー分子」は、非局在化π−電子系をポリマー主鎖に沿って有するポリマーまたはオリゴマーを指す。このようなポリマーまたはオリゴマーは半導性であり、正および負の電荷担体をポリマーまたはオリゴマー鎖に沿って有することができる。
【0035】
適したLEP材料のクラスの例には、ポリ(フェニレンビニレン)、ポリ(パラ−フェニレン)、ポリフルオレン、現在公知であるかまたは後に開発される他のLEP材料、およびそれらのコポリマーまたはブレンドなどがある。適したLEPはまた、分子ドープされ、螢光染料または光ルミネセント材料を分散され、活性または非活性材料をブレンドされ、活性または非活性材料を分散されてもよい、等々。例えば、支持体上にLEP材料の溶剤溶液をキャスティングし、溶剤を蒸発させてポリマーフィルムを製造することによって、LEP材料を発光構造物に形成することができる。あるいは、前駆物質種の反応によってLEP材料を支持体上にin situ形成することができる。LEP層を形成する適した方法は、米国特許第5,408,109号明細書(本願明細書に参照によって援用するものとする)に記載されている。発光構造物をLEP材料から形成する他の方法には、レーザーサーマルパターン化、インクジェット印刷、スクリーン印刷、サーマルヘッド印刷、フォトリソグラフィパターン化、および押出コーティングなどがあるがそれらに限定されない。発光構造物は、LEP材料または他のエレクトロルミネセント材料の単一層または多層を含有することができる。
【0036】
いくつかの実施形態において、有機エレクトロルミネセント材料は、1つ以上の小分子エミッターを含有することができる。SMエレクトロルミネセント材料には、電荷輸送性、電荷ブロッキング性、および半導性有機または有機金属化合物がある。典型的に、SM材料を真空堆積するかまたは溶液からコーティングしてデバイスに薄層を形成することができる。実施において、所与の材料は概して、所望の電荷輸送とエレクトロルミネセント性質との両方を有しないので、一般的にSM材料の多層を用いて効率的な有機エレクトロルミネセントデバイスを製造することができる。
【0037】
SM材料は概して、OELディスプレイおよびデバイスにおいてエミッター材料、電荷輸送材料、(例えば、発光色を制御するための)エミッター層中のドーパント、電荷輸送層等として使用することができる非ポリマー有機または有機金属材料である。一般に用いられるSM材料には、N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ジフェニルベンジジン(TPD)および金属キレート化合物、例えばトリス(8−ヒドロキシキノリン)アルミニウム(AlQ)などがある。
【0038】
有機エレクトロルミネセントデバイスは、場合により、正孔輸送層416、電子輸送層、正孔注入層、電子注入層、正孔ブロッキング層、電子ブロッキング層、バッファ層等を備えることができる。これらのおよび他の層および材料を用いてOELデバイスの電子性質および特性を変更または調整することができる。例えば、このような層および材料を用いて、所望の電流/電圧応答、所望のデバイス効率、所望の明度等を達成することができる。さらに、光ルミネセント材料が、有機エレクトロルミネセント材料によって放射された光を別の色に変換するために、存在してもよい。これらの任意選択の層は、2つの電極間に配置されてもよく、発光層の一部であるかまたは別個の層であってもよい。
【0039】
例えば、有機エレクトロルミネセントデバイスは場合により、発光構造物と第1または第2の電極の一方との間に正孔輸送層を含有することができる。正孔輸送層は、デバイスへの正孔の注入およびカソードに向かっての正孔の移動を容易にする。正孔輸送層はさらに、アノードへの電子の移行のバリヤーとして作用することができる。正孔輸送層は、例えば、N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ビス(フェニル)ベンジジン、N,N’−ビス(3−ナフタレン−2イル)−N,N−ビス(フェニル)ベンジジンなどのジアミン誘導体、または4,4’,4’’−トリス(N,N’−ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン、または4,4’,4’’−トリス(N−3−メチルフェニル−N−フェニルアミノ)トリフェニルアミンなどのトリアリールアミン誘導体を含有することができる。他の例には、銅フタロシアニンおよび1,3,5−トリス(4−ジフェニルアミノフェニル)ベンゼンなどがある。有機エレクトロルミネセントデバイスは、場合により、発光構造物と第1または第2の電極の一方との間に電子輸送層を含有することができる。電子輸送層は、電子の注入および再結合領域へ向かってのそれらの移動を容易にする。電子輸送層はさらに、カソードへの正孔の移行のバリヤーとして作用することができる。正孔がカソードに達するのを妨げ、電子がアノードに達するのを妨げることによって、より高い効率を有するエレクトロルミネセントデバイスをもたらす。電子輸送層の適した材料には、例えば、トリス(8−ヒドロキシキノラト)アルミニウム、1,3−ビス[5−(4−(1,1−ジメチルエチル)フェニル)−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル]ベンゼン、2−(ビフェニル−4−イル)−5−(4−(1,1−ジメチルエチル)フェニル)−1,3,4−オキサジアゾール、および本技術分野に公知であるような他の化合物がある。
【0040】
1つの実施形態において、電極、発光構造物、および/または他の任意選択の層が、レーザーサーマルパターン化によって1つ以上の層を転写することによって形成されてもよい。例えば、有機エレクトロルミネセント材料をドナーシート上にコーティングし、次いで単独でまたは他の層または1つ以上の電極と組合わせて受容シートに選択的に転写することができる。受容シートは、1つ以上の電極、トランジスタ、キャパシタ、絶縁リブ、スペーサー、カラーフィルター、ブラックマトリックス、正孔輸送層、電子輸送層の他、電子ディスプレイおよびデバイス、またはそれらの組合せのために適した他の要素で予備パターン化されてもよい。
【0041】
セグメントは、セグメントを接合する前に個々に封入されてもよく、またはデバイスは、セグメントが電気的伝達状態に接合された後に封入されてもよい。本明細書中で用いられるとき、用語「封入された」は、酸素および水に暴露しない(例えばカソード)電極表面を有することを指す。セグメントが個々に封入される実施形態については、電気接点を露出するために開口部が封入剤層に形成される。様々な成分の組成に応じて、有機エレクトロルミネセントデバイスの有効寿命を封入によって延ばすことができる。例えば、いくつかの電極材料および発光構造物は、酸素、湿分、またはそれらの組合せに長期間暴露した時に劣化する。封入は、第2の電極または発光構造物と酸素または湿分との接触を低減する。
【0042】
セグメントまたはデバイスは一般的に、セラミック材料、ガラス材料、ポリマー材料等などがあるがそれらに限定されない非導電性材料で封入される。封入剤層の代表的な厚さは、約0.5ミル(0.012mm)〜約2ミル(0.05mm)の範囲である。適したポリマー材料には、熱可塑性または熱硬化性ホモポリマーおよび熱可塑性または熱硬化性コポリマーなどがある。使用することができるポリマー材料の例には、ポリウレタン、ポリオレフィン、ポリアクリレート、ポリエステル、ポリアミド、エポキシ、またはそれらの組合せなどがある。いくつかの実施形態において、封入剤ポリマー材料は、ホットメルト接着剤または感圧接着剤などの接着剤である。接着剤は、室温において粘着性または不粘着性であってもよい。ポリマー材料の酸性度は好ましくは、電極の腐蝕を避けるために十分に低い。封入材料には、例えば、CaO、BaO、SrO、およびMgOなどのデシカントなどが挙げられる。封入材料は、印刷またはパターン化方法を用いて予備形成層としてまたは溶液または分散体として適用されてもよい。デシカントを含有する適したホットメルト接着剤は、マルチソーブ・テクノロジーズ社(Multisorb Technologies Inc.)(ニューヨーク州、バッファロー(Buffalo,NY))からのデシマックス(DesiMax)(登録商標)である。適した封入剤には、エチレンビニルアセテートまたは改質ポリオレフィン熱可塑性樹脂、例えば3M(登録商標)サーモ・ボンド(Thermo−bond)(ミネソタ州、セントポールの3M(3M,St.Paul,MN)から入手できる)などがある。セグメントはまた、米国特許第6,355,125号明細書に記載されているようなガラスシートに封入されてもよい。
【0043】
図4に関して、本発明のOLEDデバイスのセグメントは好ましくは連続ロールツーロール方法によって製造され、そこにおいて支持体512は、ロールで提供されるかまたは例えば重合性材料をコーティングして材料をインラインで硬化することによってライナー510上に形成された可撓性の透明なまたは半透明なプラスチック材料である。アノード514(例えばITO)は一般的に、支持体512上にパターンコーティングされる。正孔輸送層516は、アノードと同様にパターンコーティングされる。発光(例えばLEP)層518を連続的にまたはパターンにおいてコーティングし、その後に、カソードをパターンコーティングしてもよい。パターン化は主に、カソード522から電気的に単離されたアノード514を提供するために行なわれる。各セグメントが単一発光領域530または複数の発光セグメントを含み、セグメントの領域の各々が光を放射するように、終了時にウェブをクロスウェブ方向に切断することによって不連続なOLEDセグメントを得ることができる。
【0044】
前進ウェブの方向に連続している電極(例えばアノード)を使用する好ましいロールツーロール方法は、「有機発光デバイスの作製方法(METHOD OF MAKING AN ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE)」と題された2003年11月4日に出願された係属中の米国特許出願第10/701329号明細書に記載されている。
【0045】
各セグメントのアノードおよびカソード電気接点の両方がセグメントの外周端縁に沿ってアクセス可能である。電極は発光構造物の外面から外に延在してもよい。1つの実施形態において、アノードは、縦じわが前進ウェブの方向に略平行から略対角線の範囲であるようにパターンコーティングされる。したがって、アノード接点は、ウェブを横方向に切断する時に外周端縁521または523に沿ってアクセス可能である。別の実施形態において、カソードは、縦じわが前進ウェブの方向に略平行から略対角線の範囲であり、アノードがカソードに垂直なパターンに配置されるようにパターン化される。カソードは概して、パターンの縦じわがアノードパターンに垂直であるように適用される。
【0046】
本明細書に記載された有機エレクトロルミネセントデバイスは、例えば、単色(例えば白色)および多色大面積ランプ(例えば天井パネル照明器具)、固定されたおよび変えられるメッセージ記号(例えば交通制御)ならびに広告、玩具、個人用保護服等に使用するためなどの低解像度および高解像度ディスプレイなどのバックライトとして使用されてもよい。視認性用途の場合、場合により、コントラストを示す(例えば黒色)ディスプレイまたは符号と組合わせて赤色、橙色または黄色の色彩を使用することが好ましい。デバイスはまた、様々な安全照明用途(例えば階段のための非常照明ストリップ)に適している。
【0047】
所期の最終用途に応じて、本発明のOLEDデバイスは、他の任意選択の成分と組合せて使用されてもよい。任意選択の成分には、例えば、1つ以上の偏光子、波長板、タッチパネル、反射防止コーティング、汚れ防止コーティング、投射型スクリーン、明度増強フィルム、拡散体または他の光学成分、コーティング、ユーザインタフェースデバイス等などが挙げられる。
【0048】
低解像度ディスプレイのための用途には、グラフィックインジケーターランプ(例えば、アイコン)、セグメント化英数字ディスプレイ(例えば、器具の時間インジケータ)、小さな白黒パッシブまたはアクティブマトリックスディスプレイ、小さな白黒パッシブまたはアクティブマトリックスディスプレイと統合ディスプレイの一部としてのグラフィックインジケーターランプ(例えば、携帯電話ディスプレイ)、使用される屋外ディスプレイのために適している場合があるような、大面積ピクセルディスプレイタイル(例えば、各々比較的少数のピクセルを有する、複数のモジュール、またはタイル)、および安全ディスプレイ用途などがある。
【0049】
高解像度ディスプレイのための用途には、アクティブまたはパッシブマトリックス多色または全色ディスプレイ、白黒部分を有するアクティブまたはパッシブマトリックス多色または全色ディスプレイまたはグラフィックインジケーターランプおよび安全ディスプレイ用途などがある。
【0050】
実施例1
1000グラムのメチルエチルケトンに溶解された、商品名「エベクリル(Ebecryl)629」としてジョージア州、スミルナのUCBケミカルズ(UCB Chemicals,Smyrna,GA)から市販されている80グラムのエポキシアクリレートと、商品名「SR399」としてペンシルベニア州、エクストンのサートマー・カンパニー(Sartomer Company,Exton,PA)から市販されている20グラムのジペンタアエリトリトール(dipentaaerithritol)ペンタアクリレートと、商品名「イアガキュア(Irgacure)184」としてニューヨーク州、タリータウンのチバ・スペシャルティ・ケミカルズ(Ciba Specialty Chemicals,Tarrytown,NY)から市販されている2グラムの1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニルケトンとを含有する紫外線硬化性ポリマー溶液を作製した。得られた溶液を、110R刻みを取付けられた商品名「Model CAG150」として日本、康井精機から市販されているミクログラビアコーターを用いて商品名「HSPE100」として日本、帝人から市販されている幅6.5インチ、100ミクロンのポリエチレンテレフタレート(「PET」)ライナー上に20ft/分のウェブ速度においてコーティングした。コーティングを70℃においてインラインで乾燥させ、100%動力で作動する、商品名「F−600フュージョン(Fusion)D UVランプ」としてメリーランド州、ゲイサーズバーグのフュージョンUVシステムズ(Fusion UV systems,Gaithersburg,MD)から市販されている紫外線ランプで窒素雰囲気下で硬化させ、約0.7μmのコーティング厚さをもたらし、透明な支持体ウェブを得た。
【0051】
図7に示されたパターンを有する商品名「スコッチパク(Scotchpak)1220」として3Mカンパニー(3M Company)から市販されている打抜きポリマーウェブマスクをロールツーロールラミネーターで紫外線硬化ポリマーウェブに熱積層し、約35nmのITO、10nmのAgおよび35nmのITOを、各々、1ミリトルの圧力および1kW動力において作動する、ロードアイランド州、アーコニウム(Arconium,Rhode Island)から入手できる2つのセラミックITOターゲットを取付けられた特別設計のコータでDCスパッタリング方法を用いて順次に堆積した。ITOコーティングプロセスの間のウェブ速度は1.6fpmであり、アルゴンおよび酸素流量がそれぞれ150sccmおよび6sccmであった。これらのコーティング条件は、10ohms/平方のシート抵抗を生じた。ITOコーティングは、この支持体を用いて形成されたOLEDデバイスのためのアノード接続として役立った。
【0052】
次いで、ポリマーマスクを剥離し、図5に示された導電性パターンが得られた。パターン化ウェブの直径4インチの円形片をロールから切り取り、超音波清浄装置で清浄にした。次に、ITO/Ag/ITO表面を2分間、300ミリトルの圧力、500sccmの酸素流量および400wattsのRf動力において、商品名「ModelPS500」としてマサチューセッツ州、ビレリカのAST社(AST,Inc..Billerica,MA)から市販されているプラズマ処理装置でプラズマ処理した。
【0053】
PEDT/PSSとしても公知の商品名「ペドット(PEDOT)8000」としてドイツ、レバークーゼンのH.C.スタルク(H.C.Starck,Leverkusen,Germany)から市販されている正孔輸送材料、(ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(スチレンスルホネート)をIPAで1重量%の濃度に希釈し、30秒間、3000rpmにおいてITO表面上にスピンコーティングし、約90nmのペドット厚さが得られた。ペドットでコーティングされたフィルムを65℃の窒素パージされた炉内で10分間乾燥させ、窒素雰囲気グローブボックス中に移し、さらにペドットを乾燥させるために2分間、100℃のホットプレート上に置いた。
【0054】
商品名「コビオン(Covion) PDY132LEP」としてドイツ、フランクフルトのコビオン・オーガニック・セミコンダクターズGmbH(Covion Organic Semiconductors GmbH)から市販されているポリ−フェニレンビニレン発光ポリマー分散体(トルエン中に0.5重量%)を30秒間、2500rpmにおいてペドット表面上にスピンコーティングし、75nmのフィルム厚さが得られた。
【0055】
LEPおよびペドットでコーティングされた試料を50mm×50mm平方をトリミングし、両方のコーティング層を端縁から拭い取り、電気接点を可能にした。次いで、カルシウムカソードの厚さ400Åの層の後に、銀の4000Åを熱的蒸発によってLEP表面上にマスクを通して堆積して、約5mm×15mm発光領域を形成した。次に、デバイスのコーティングされた面を、商品名「サーモボンド(Thermobond)845」として3Mカンパニーから市販されているホットメルト接着剤を用いて35mm×35mm銅箔を熱積層することによって封入した。50mm×50mm平方の試料の2つの面をトリミングして約30mm×50mmのデバイスを得た。6つのこのようなデバイスを作製した。商品名「3Mサーモボンド845」として3Mカンパニーから市販されている2つの長さ10インチ、幅1/8インチの電気導電性感圧転写テープを、厚さ0.002インチの銅箔に積層した。銅箔をトリミングして導電性接着テープの幅に合わせた。次に、ライナーを接着剤から除去して接着剤を露出した。6つの発光デバイスを端縁間に配置し、これらの6つのデバイスのカソードを、それらが電気的伝達状態に接合されるように一緒にテープで止めた。6つのデバイスのアノードもまた一緒に接続され、デバイスは、8Vで作動する直流電源装置によって通電された。セグメントの各々を試験して、一緒に接続する前にそれらが光を放射することを確実にした。接続されたデバイスの単独セグメントは、直径3インチの円筒の表面の上で曲げられることが可能であり、なおかつ光を放射する能力を保持できる。単独セグメントの反復曲げの効果は測定されなかった。
【0056】
本発明は、権能付与的な記載が可能な本発明者によって予見されるいくつかの特定の実施形態を参照して記載された。今のところ予見されない改良など、本発明の想像上の改良は、それにもかかわらず、それに対する同等物に匹敵する。従って、本発明の範囲は、本願明細書に記載された詳細および構造物によって制限されるのではなく、以下の特許請求の範囲、およびそれに対する同等物によってのみ限定されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【0057】
【図1】セグメントの列を含む本発明による典型的なデバイスを示す。
【図2】曲線状構成を有する本発明による典型的なデバイスを示す。
【図3】本発明に使用するための典型的な有機発光セグメントの断面図を示す。
【図4】本発明に使用するための有機発光セグメントを作製する典型的な方法の平面図を示す。
【図5】パターン化アノード層の堆積のための典型的なマスクを示す。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも2つのセグメントを含む有機電子デバイスであって、各セグメントが、外周端縁によって画定された有機電子発光デバイスを含む有機電子デバイスにおいて、各セグメントが、第1の外周端縁上に配置された第1の電気接点と前記第1の電気接点とは異なった外周端縁上に配置された第2の電気接点とを含み、前記セグメントの前記電気接点が導電性材料で電気的伝達状態に接合される、有機電子デバイス。
【請求項2】
前記第2の電気接点が、前記第1の外周端縁に略垂直な外周端縁上に配置される、請求項1に記載の電子デバイス。
【請求項3】
前記第2の電気接点が前記第1の外周端縁に略平行な外周端縁上に配置される、請求項1に記載の電子デバイス。
【請求項4】
各セグメントが、連続した支持体層を含み、前記支持体層が、セグメント間で不連続である、請求項1に記載のデバイス。
【請求項5】
各セグメントが、電気的に単離されている2つの導電性層の間に配置された発光層を含む、請求項1に記載のデバイス。
【請求項6】
前記導電性材料が可撓性である、請求項1に記載のデバイス。
【請求項7】
前記導電性材料が金属箔、導電性接着剤、金属化ポリマーフィルム、およびそれらの組合せから選択される、請求項6に記載のデバイス。
【請求項8】
前記金属箔が銅を含む、請求項7に記載のデバイス。
【請求項9】
前記導電性材料が、導電性接着剤によって前記セグメントに付着された金属箔を含む、請求項6に記載のデバイス。
【請求項10】
前記セグメントの前記電気接点が直列に接合される、請求項1に記載の電子デバイス。
【請求項11】
前記セグメントの前記電気接点が並列に接合される、請求項1に記載の電子デバイス。
【請求項12】
前記デバイスが複数のセグメントを含む、請求項1に記載のデバイス。
【請求項13】
前記複数のセグメントが一列に接合される、請求項12に記載のデバイス。
【請求項14】
各セグメントが約2インチまでの幅を有する、請求項1に記載のデバイス。
【請求項15】
各セグメントが少なくとも約1/8インチの幅を有する、請求項14に記載のデバイス。
【請求項16】
各セグメントが約10インチまでの長さを有する、請求項1に記載のデバイス。
【請求項17】
各セグメントが少なくとも約1インチの長さを有する、請求項16に記載のデバイス。
【請求項18】
複数の横列が縦列に接合される、請求項13に記載のデバイス。
【請求項19】
各セグメントが封入される、請求項1に記載のデバイス。
【請求項20】
接合されたセグメントが封入される、請求項1に記載のデバイス。
【請求項21】
前記デバイスがピクセル化ディスプレイである、請求項18に記載のデバイス。
【請求項22】
前記デバイスがランプ、ディスプレイ、標識、玩具、および個人用保護服から選択される物品のためのバックライトである、請求項1に記載のデバイス。
【請求項23】
標識またはディスプレイが、固定されたまたは変えられるメッセージを含有する、請求項1に記載のデバイス。
【請求項24】
前記デバイスが単色または多色を放射する、請求項1に記載のデバイス。
【請求項25】
異なった色光を放射するセグメントが独立に調整しうる、請求項1に記載のデバイス。
【請求項26】
少なくとも2つのセグメントを含む有機電子デバイスであって、各セグメントが有機電子発光デバイスと電気接点とを含む有機電子デバイスにおいて、各セグメントが約1/8インチ〜約2インチの範囲の第1の寸法と、約1インチ〜約10インチの範囲の第2の寸法とを有し、前記セグメントの前記電気接点が導電性材料で電気的伝達状態に接合される、有機電子デバイス。
【請求項27】
前記導電性材料が可撓性である、請求項26に記載のデバイス。
【請求項28】
電気接点を含む複数の有機発光デバイスセグメントを提供する工程と、
前記セグメントを試験して少なくとも1つのセグメントを非発光セグメントであると同定する工程と、
前記非発光セグメントを除去する工程と、
前記発光セグメントの前記電気接点を導電性材料で接合する工程と、
を含む、電子デバイスの製造方法。
【請求項29】
前記セグメントが、ウェブ方向とクロスウェブ方向とを有する連続したウェブ上に提供される、請求項28に記載の方法。
【請求項30】
前記非発光セグメントを除去する工程が、前記ウェブを前記ウェブ方向と略平行でない方向に切断する工程を含む、請求項28に記載の方法。
【請求項31】
前記非発光セグメントを除去する工程が、前記ウェブを前記ウェブ方向に略垂直な方向から前記ウェブ方向に略対角線の方向までの範囲の方向に切断する工程を含む、請求項28に記載の方法。
【請求項32】
複数のセグメントが同時に試験される、請求項4に記載の方法。
【請求項33】
前記セグメントが順次に試験される、請求項28に記載の方法。
【請求項34】
請求項1に記載のデバイスを提供する工程と、
少なくとも1つの非発光セグメントを同定する工程と、
電気接点を有する発光交換セグメントを提供する工程であって、前記交換セグメントは前記非発光セグメントとほぼ同じ大きさを有する工程と、
前記非発光セグメントの前記導電性材料を前記電気接点の近くで切断することによって前記非発光セグメントを除去する工程と、
前記交換セグメントの前記電気接点を前記デバイスに接合する工程と、
を含む、有機発光デバイスの修復方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公表番号】特表2007−511046(P2007−511046A)
【公表日】平成19年4月26日(2007.4.26)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−538029(P2006−538029)
【出願日】平成16年10月8日(2004.10.8)
【国際出願番号】PCT/US2004/033151
【国際公開番号】WO2005/045947
【国際公開日】平成17年5月19日(2005.5.19)
【出願人】(599056437)スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (1,802)
【Fターム(参考)】