ＯＬＥＤにおける有機層の形成
１つかそれ以上のＯＬＥＤデバイス上に有機材料の層を形成するためドナーから基板への有機材料のレーザー転写を可能にする装置であって、ドナーはレーザー光吸収層と熱転写性有機材料を備えた層とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）としても知られる有機電場発光（ＥＬ）デバイスに関し、特に、こうしたデバイスにおける有機層の形成を促進する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
（一般にＲＧＢ画素と呼ばれる）赤、緑、及び青色の画素といった着色した画素のアレイを有するカラーまたはフルカラー有機電場発光（ＥＬ）ディスプレイでは、ＲＧＢ画素を形成するため色を発生する有機ＥＬ媒体の正確なパターン化が必要である。基本的なＥＬデバイスは、一般に、アノードと、カソードと、アノードとカソードとの間に挟まれた有機ＥＬ媒体とを有する。有機ＥＬ媒体は有機薄膜の１つかそれ以上の層を含んでもよく、層または層の中の領域の１つが主として光の発生または電場発光を担当する。この特性の層を一般に有機ＥＬ媒体の発光層と呼ぶ。有機ＥＬ媒体中に存在する他の有機層は一般に電子の輸送を促進し、（正孔伝導のための）正孔輸送層または（電子伝導のための）電子輸送層と呼ばれる。フルカラー有機ＥＬディスプレイパネル中のＲＧＢ画素を形成する際、有機ＥＬ媒体の発光層または有機ＥＬ媒体全体を正確にパターン化する方法を考案する必要がある。
【０００３】
通常、電場発光画素は、米国特許第５，７４２，１２９号に示すように、シャドウマスク技術によってディスプレイ上に形成する。この技術は有効であるが、いくつかの欠点を有する。シャドウマスクを使用して高解像度の画素サイズを達成することは困難であった。その上、基板とシャドウマスクとの間の位置合わせの問題が存在し、画素を適当な場所に形成するよう注意を払わなければならない。基板サイズを増大することが望ましい場合、適当に位置決めされた画素を形成するようにシャドウマスクを操作することは困難である。シャドウマスク法のさらなる短所は、マスクの孔が時間と共に詰まることがあるというものである。マスク上の孔が詰まるとＥＬディスプレイ上の画素が機能しなくなるという望ましくない結果を生じる。
【０００４】
シャドウマスク法には、１辺が数インチより大きい寸法のＥＬデバイスを製造する際特に明らかになるさらなる問題がある。ＥＬデバイスを正確に形成するため必要な精度（±５マイクロメータの孔位置）で大型のシャドウマスクを製造するのは極めて困難である。
【０００５】
高解像度有機ＥＬディスプレイをパターン化する方法が、グランデ（Ｇｒａｎｄｅ）他によって、米国特許第５，８５１，７０９号で開示されている。この方法は、以下の順序の、１）対向する第１及び第２の表面を有するドナー基板を提供するステップと、２）ドナー基板の第１の表面の上に光透過性、断熱性の層を形成するステップと、３）断熱性の層の上に光吸収性の層を形成するステップと、４）第２の表面から断熱性の層に延びる開口のアレイをドナー基板に提供するステップと、５）光吸収性の層の上に形成した転写性色形成有機ドナー層を提供するステップと、６）基板の開口とデバイス上の対応する色画素との間の配向関係においてドナー基板をディスプレイ基板と正確に位置合わせするステップと、７）開口の上の光吸収性の層に十分な熱を発生してドナー基板上の有機層のディスプレイ基板への熱転写を発生させるため放射発生源を利用するステップとを含む。グランデ他のアプローチの問題は、ドナー基板上の開口のアレイのパターン化が必要なことである。このため、ドナー基板とディスプレイ基板との間の正確な機械的位置合わせが必要であることを含む、シャドウマスク法と同じ問題の多くが生じる。さらなる問題は、ドナーパターンが固定されており容易に変更できないというものである。
【０００６】
パターン化していないドナーシートと、レーザーのような正確な光源を使用して、パターン化したドナーにまつわる難点のいくつかを除去することが可能である。こうした方法は、米国特許第５，６８８，５５１号でリットマン（Ｌｉｔｔｍａｎ）他によって開示されており、また一連の特許でウォルク（Ｗｏｌｋ）他によって開示されている（米国特許第６，１１４，０８８号、第６，１４０，００９号、第６，２１４，５２０号及び第６，２２１，５５３号）。
【０００７】
同じ譲受人に譲受された米国特許第５，９３７，２７２号で、タン（Ｔａｎｇ）は、ＥＬ材料の蒸着によって薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイ基板の上にマルチカラー画素（例えば、赤、緑、及び青の副画素）をパターン化する方法を教示している。こうしたＥＬ材料は、（上記米国特許第５，９３７，２７２号の図４、図５、及び図６のように）ドナー支持材料の１つの表面の上にプレコーティングし、選択したパターンの蒸着によって基板に転写すればよい。
【０００８】
ＥＬ材料の転写は好適には、タンが上記の特許に記載したような真空チャンバ内で行われ、特に、真空は好適にはドナーと基板との間に維持される。また、ドナーと基板とは、ＥＬの転写中、（タンの教示によればコーティングと基板の隆起部分との間が２５０マイクロメータ未満といった）ごく近接した距離を保持しなければならない。さらに、ドナーは基板の隆起部分と接触し、それによってコーティングと、ＥＬ材料を蒸着する基板の陥没部分との間の十分な間隔を維持してもよい。何れの場合にも、ドナーと基板との間に真空を維持しつつドナーと基板とを真空チャンバ内で接触した状態に保持する方法が必要である。
【０００９】
イスベルグ（Ｉｓｂｅｒｇ）他は、同じ譲受人に譲受された欧州特許出願第１ ０２８ ００１ Ａ１号で、ドナー層と基板との間の接着促進層をさらに使用することを開示している。これはタンが必要とした緊密な接触を促進する助けになるが、接着促進層が接着剤の形態で不純物を導入することがあるため不利となるだろう。
【００１０】
手動の板によって印加するもののような機械的圧力を使用することも可能ではあるが、マイクロメータ台の公差が必要なため表面全体にわたって均一に維持するのは困難である。空気または他の流体による圧力の方が良好に作用するだろうが、真空チャンバを平静な状態に維持する必要がある条件ではこうした圧力の使用は困難である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従って、本発明の目的は、有機材料の１つかそれ以上の層の形成を促進するためＯＬＥＤ基板に対してドナーを位置決めするより有効な方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的は、１つかそれ以上のＯＬＥＤデバイス上に有機材料の層を形成するためドナーから基板への有機材料の転写を可能にする装置であって、ドナーがレーザー光吸収層と熱転写性有機材料を備えた層とを含み、
ａ）光のビームを発生する可動式レーザーと、ドナー中のレーザー光吸収層に対応する位置に該光ビームを集束する少なくとも１つのレンズとを提供する手段と、
ｂ）基板とドナーとの一部の間が離隔するかまたは基板とドナーが接触するかの何れかとなり、有機材料が基板の一部に転写されるようなお互いに対するある関係にドナーと基板とを支持するよう配置した第１の固定具と、
ｃ）第１の固定具に位置合わせされ係合する圧力板を含む第２の固定具であって、ドナーが圧力板上に支持され圧力板がドナーと基板とを第１の固定具に締め付けるよう可動式でありドナーの非転写表面に対してチャンバを形成する第２の固定具と、
ｄ）基板に対するドナーの位置決めを保証するようドナーの非転写表面に圧力を印加するためチャンバに流体を供給する手段と、
ｅ）透明な部分を通じたドナーの非転写表面へのレーザー光ビームの透過を可能にするようなドナーの非転写表面に対するある関係に配置された該透明な部分を含む第１の固定具と、
ｆ）レーザー光吸収層がレーザー光ビームの焦平面の±３５μｍ以内にあるようにドナーに対するレーザーの間隔を維持する手段であって、基板への有機材料の転写を発生させる熱の吸収を可能にするためレーザー光ビームがドナー全体にわたって移動する際レーザー光がレーザー光吸収層に集束するようレーザーが位置決めされる手段とを備える装置によって達成される。
【発明の効果】
【００１３】
この方法の利点は、ドナーの転写表面範囲全体にわたってドナー材料の放射吸収層をレーザーの焦平面内に維持することである。この方法のさらなる利点は、ドナーと基板との間に真空が維持される周囲真空または真空環境においてドナーと基板との間の均一な間隔を維持できることである。この方法は、汚染を低下させるために有利な環境（真空）中で適切な締め付けを提供する。さらなる利点は、この方法はドナーと基板媒体の取り扱いを含めた完全な自動化が可能なことである。本発明は、形成処理中の多数のＯＬＥＤディスプレイデバイスを有する大面積にわたる有機層の形成に特に適しており、それによってスループットを増大する。
【００１４】
層の厚さといったデバイスの特徴的な寸法はマイクロメータ未満のものが多いため、図面の縮尺は寸法精度より視覚化の容易さを考慮したものになっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
「ディスプレイ」または「ディスプレイパネル」という用語は、ビデオ画像またはテキストを電子的に表示することができる画面を示すために利用する。「画素」という用語は、当業技術分野で承認された使用法により、他の範囲と独立して光を放出するよう刺激することができるディスプレイパネルの範囲を示すために利用する。「マルチカラー」という用語は、異なる範囲で異なる色相の光を放出することができるディスプレイパネルを記述するために利用する。特に、この用語は、異なる色の画像を表示することができるディスプレイパネルを記述するために利用する。これらの範囲は必ずしも連続していない。「フルカラー」という用語は、可視スペクトルの赤、緑、及び青領域で発光し、任意の組み合わせの色相の画像を表示することができる多色ディスプレイパネルを記述するために利用する。赤、緑、及び青は三原色を構成し、これらの三原色を適当に混合することによって他の全ての色を生成することができる。「色相」という用語は、可視スペクトル内の光放出の輝度プロファイルを指し、異なる色相によって色の視覚的に識別可能な差を示す。画素または副画素は一般に、ディスプレイパネル中の最小のアドレス指定可能な単位を示すために使用する。モノクロディスプレイの場合、画素または副画素という区別はない。「副画素」という用語は、マルチカラーディスプレイパネルにおいて使用し、特定の色を放出するよう独立してアドレス指定可能な画素の何らかの部分を示すために利用する。例えば、青の副画素は、青の光を放出するようアドレス指定可能な画素の部分である。フルカラーディスプレイでは、画素は一般に、三原色の副画素、すなわち青、緑、及び赤を備える。「ピッチ」という用語は、ディスプレイパネル中の２つの画素または副画素を分離する距離を示すために使用する。すなわち、副画素のピッチとは、２つの副画素間の離隔距離を意味する。「真空」という用語は、本出願では１トールまたはそれ未満の圧力を示すために使用する。
【００１６】
フィリップス（Ｐｈｉｌｌｉｐｓ）他は、その開示を引用によって本出願の記載に援用する、「ＯＬＥＤデバイスの層を形成するドナーからの有機材料の転写を可能にする装置（Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｐｅｒｍｉｔｔｉｎｇ Ｔｒａｎｓｆｅｒ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｆｒｏｍ ａ Ｄｏｎｏｒ ｔｏ Ｆｏｒｍ ａ Ｌａｙｅｒ ｉｎ ａｎ ＯＬＥＤ Ｄｅｖｉｃｅ）」という名称の、２００１年１２月１２日出願の同じ譲受人に譲受された米国特許出願第１０／０２１，４１０号で、有機材料の１つかそれ以上の層の形成を促進するためＯＬＥＤ基板に対してドナーを位置決めする装置を記述している。こうした装置はフラッシュランプ式照射によって良好に動作する。しかし、照射法としてレーザーを使用するには、ドナーの放射吸収層を、例えば±３５μｍといった厳密な公差内に保持し、有機材料転写処理中レーザーの焦平面内に位置するようにすることが必要である。有機材料転写処理中の外部と内部との間の圧力差及び圧力板を締め付けるために必要な圧力による応力によって、放射吸収層を位置決めする位置決めする表面が屈曲し、放射吸収層の一部がレーザーの焦平面から外れることがある。こうした屈曲を、例えば放射吸収層を位置決めする各構成要素について±１０μｍ未満に低減し、総合変動がドナーの全ての点で±３５μｍ未満になるようにドナーに対するレーザーの間隔を維持する必要がある。
【００１７】
ここで図１を参照すると、本明細書に記載の装置での使用が可能なドナー３２の構造の１つの実施形態が示される。ドナー３２はシートまたは連続ロールとして形成してよい。ドナー３２は、少なくとも、好適には可撓性で、非転写表面３３を備える支持材７２を含む。支持材７２はまず、有機材料の転写を発生させるような熱を生じるスペクトルの所定の部分の放射を吸収することができる放射吸収性材料を含むレーザー光吸収層７４によってコーティングした後、熱転写性有機材料の層７０によってコーティングする。そして、支持材７２はドナー３２の非転写表面３３を備え、有機材料７０はドナー３２の転写表面３５を備える。レーザー光吸収層７４はスペクトルの所定の部分の放射を吸収し、それによって熱を生じることができる。放射吸収材料は、米国特許第５，５７８，４１６号に記載の色素のような色素、炭素のような顔料、またはニッケル、クロム、チタン等といった金属でもよい。
【００１８】
支持材７２は、少なくとも以下の要求を満たすいくつかの材料の何れかから製造してよい。支持材７２は、一側面を加圧された有機材料転写ステップの際、及び水蒸気のような揮発成分を除去するよう企図される何らかの前処理加熱ステップの際、構造的完全性を維持できなければならない。さらに、支持材７２は、有機材料７０の比較的薄いコーティングを１つの表面の上に受け取り、コーティングした支持材（ドナー３２）の予想される貯蔵期間中劣化することなくこのコーティングを保持できなければならない。こうした要求を満たす支持材料は、例えば、金属箔、支持材７２の上にコーティングした転写性有機材料７０の転写を発生させると予想される支持材の温度値より高いガラス転移温度を示すある種のプラスチック箔、及び繊維強化プラスチック箔を含む。適切な支持材料は周知の工学的アプローチに応じて選択すればよいが、選択する支持材料のいくつかの態様は、本発明を実施する際有用なドナー支持材として構成する際さらに検討する価値があることが認識されるだろう。例えば、支持材７２は、レーザー光吸収層７４または有機材料７０によってプレコーティングする前に、多段階清掃と表面準備処理が必要なことがある。支持材７２が放射透過性材料である場合、支持材７２またはその表面に放射吸収材料を組み込むことは、支持材７２をさらに有効に加熱し、それに対応して支持材７２から基板への転写性有機材料７０の転写を向上させるため有利なことがある。
【００１９】
通常のＯＬＥＤデバイスは、陽極、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、及び陰極を普通この順序で含んでよい。有機材料７０は、正孔注入材料、正孔輸送材料、電子輸送材料、発光材料、ホスト材料、またはこれらの材料の何れかの組み合わせとなってよい。これらの材料を以下説明する。
【００２０】
正孔注入（ＨＩ）材料
必ずしも必要ではないが、有機発光ディスプレイに正孔注入層を提供するのが有益であることが多い。正孔注入材料は、後続の有機層の膜形成特性を改善し正孔輸送層への正孔の注入を促進する役目を果たすことがある。正孔注入層で使用する適切な材料は、米国特許第４，７２０，４３２号に記載のポルフィリン化合物、及び米国特許第６，２０８，０７５号に記載のプラズマ蒸着フルオロカーボンポリマーを含むが、これらに制限されない。ＥＬデバイスにおいて有用であると伝えられる代替正孔注入材料は、第ＥＰ ０ ８９１ １２１ Ａ１号及び第ＥＰ １ ０２９ ９０９ Ａ１号に記載されている。
【００２１】
正孔輸送（ＨＴ）材料
有機材料７０として有用な正孔輸送材料が芳香族第三級アミンのような化合物を含むことは周知であり、芳香族第三級アミンとは、少なくとも１つが芳香環の要素である炭素原子にだけ結合する少なくとも１つの三価窒素原子を含む化合物であると理解されている。１つの形態では、芳香族第三級アミンは、モノアリールアミン、ジアリールアミン、トリアリールアミン、またはポリマーアリールアミンといったアリールアミンでもよい。モノマートリアリールアミンの例は、米国特許第３，１８０，７３０号で、クリュプフェル（Ｋｌｕｐｆｅｌ）他によって例示されている。
【００２２】
１つかそれ以上のビニル基によって置換され、かつ／または少なくとも１つの活性水素を含む基を備える他の適切なトリアリールアミンは、その開示を引用によって本出願の記載に援用する、同じ譲受人に譲受された米国特許３，５６７，４５０号及び第３，６５８，５２０号でブラントリー（Ｂｒａｎｔｌｙ）他によって開示されている。
【００２３】
芳香族第三級アミンのさらに好適な種類は、米国特許第４，７２０，４３２号及び第５，０６１，５６９号で開示されているような少なくとも２つの芳香族第三級アミン部分を含むものである。こうした化合物は構造式Ａによって表されるものを含む。
【００２４】
【化１】
【００２５】
ここで、
Ｑ1及びＱ2は別個に選択された芳香族第三級アミン部分であり、
Ｇは炭素−炭素結合のアリーレン、シクロアルキレン、またはアルキレン基といった結合基である。
【００２６】
１つの実施形態では、Ｑ1またはＱ2の少なくとも１つは、例えばナフタレンのような多環式縮合環状構造を含む。Ｇがアリール基である場合、それは好都合にはフェニレン、ビフェニレン、またはナフタレン部分である。
【００２７】
構造式Ａを満足し２つのトリアリールアミン部分を含むトリアリールアミンの有用な種類は構造式Ｂによって表される。
【００２８】
【化２】
【００２９】
ここで、
Ｒ1及びＲ2は各々別個に水素原子、アリール基、またはアルキル基を表すか、またはＲ1及びＲ2は共にシクロアルキル基を完成する原子を表し、
Ｒ3及びＲ4は各々別個にアリール基を表し、そのアリール基は、構造式Ｃによって示されるようなジアリール置換アミノ基によって置換される。
【００３０】
【化３】
【００３１】
ここでＲ5及びＲ6は別個に選択されたアリール基である。１つの実施形態では、Ｒ5及びＲ6の少なくとも１つは、例えばナフタレンのような多環式縮合環状構造を含む。
【００３２】
芳香族第三級アミンの別の種類はテトラアリールジアミンである。望ましいテトラアリールジアミンはアリーレン基を介して結合した、式Ｃによって示されるような２つのジアリールアミノ基を含む。有用なテトラアリールジアミンは式Ｄによって表されるものを含む。
【００３３】
【化４】
【００３４】
ここで、
各Ａｒｅは、フェニレンまたはアントラセン部分といった別個に選択されたアリーレン基であり、
ｎは１〜４の整数であり、
Ａｒ、Ｒ7、Ｒ8、及びＲ9は別個に選択されたアリール基である。
【００３５】
通常の実施形態では、Ａｒ、Ｒ7、Ｒ8、及びＲ9の少なくとも１つは、例えばナフタレンのような多環式縮合環状構造を含む。
【００３６】
上記の構造式Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの様々なアルキル、アルキレン、アリール、及びアリーレン部分についても各々同様に置換されてもよい。通常の置換基はアルキル基、アルコキシル基、アリール基、アリールオキシ基、及びフッ化物、塩化物、及び臭化物といったハロゲンを含む。様々なアルキル及びアルキレン部分は通常１個〜約６個の炭素原子を含む。シクロアルキル部分は３個〜約１０個の炭素原子を含むことがあるが、通常は、例えばシクロペンチル、シクロヘキシル、及びシクロヘプチル環状構造といった５個、６個、または７個の炭素原子を含む。アリール及びアリーレン部分は普通フェニル及びフェニレン部分である。
【００３７】
ＯＬＥＤデバイスにおける正孔輸送層は単一の芳香族第三級アミン化合物またはその混合物から形成してよい。詳しく言うと、式Ｂを満足するトリアリールアミンのようなトリアリールアミンを、式Ｄによって示されるようなテトラアリールジアミンと組み合わせて利用してよい。トリアリールアミンをテトラアリールジアミンと組み合わせて利用する場合、後者は、トリアリールアミンと電子注入及び電子輸送層との間に挿入された層として配置する。有用な芳香族第三級アミンの例は以下である。
１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）シクロヘキサン
１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）−４−フェニルシクロヘキサン
４，４’−ビス（ジフェニルアミノ）クアドリフェニル
ビス（４−ジメチルアミノ−２−メチルフェニル）−フェニルメタン
Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリ（ｐ−トリル）アミン
４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）−４’−［４（ジ−ｐ−トリルアミノ）−スチリル］スチルベン
Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ−ｐ−トリル−４−４’−ジアミノビフェニル
Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−４，４’−ジアミノビフェニル
Ｎ−フェニルカルバゾール
ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）
Ｎ，Ｎ’−ジ−１−ナフタレニル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−４，４’−ジアミノビフェニル
４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル
４，４”−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ｐ−テルフェニル
４，４’−ビス［Ｎ−（２−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル
４，４’−ビス［Ｎ−（３−アセナフテニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル
１，５−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ナフタレン
４，４’−ビス［Ｎ−（９−アンスリル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル
４，４”−ビス［Ｎ−（１−アンスリル）−Ｎ−フェニルアミノ］−ｐ−テルフェニル
４，４’−ビス［Ｎ−（２−フェナンスリル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル
４，４’−ビス［Ｎ−（８−フルオランテニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル
４，４’−ビス［Ｎ−（２−ピレニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル
４，４’−ビス［Ｎ−（２−ナフタセニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル
４，４’−ビス［Ｎ−（２−ペリレニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル
４，４’−ビス［Ｎ−（１−コロレニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル
２，６−ビス（ジ−ｐ−トリルアミノ）ナフタレン
２，６−ビス［ジ−（１−ナフチル）アミノ］ナフタレン
２，６−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（２−ナフチル）アミノ］ナフタレン
Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ（２−ナフチル）−４−４”−ジアミノ−ｐ−テルフェニル
４，４’−ビス｛Ｎ−フェニル−Ｎ−［４−（１−ナフチル）−フェニル］アミノ｝ビフェニル
４，４’−ビス「Ｎ−フェニル−Ｎ−（２−ピレニル）アミノ］ビフェニル
２，６−ビス［Ｎ，Ｎ−ジ（２−ナフチル）アミン］フルオレン
１，５−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ナフタレン
【００３８】
有用な正孔輸送材料の別の種類は、第ＥＰ １ ００９ ０４１号に記載の多環式芳香族化合物を含む。さらに、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（ＰＶＫ）、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、及びＰＥＤＯＴ／ＰＳＳとも呼ばれるポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（４−スチレンスルホネート）のような共重合体といったポリマー正孔輸送材料を使用してもよい。
【００３９】
発光材料
有機材料７０として有用な発光材料は周知である。米国特許第４，７６９，２９２号及び第５，９３５，７２１号にさらに十分に記載されているように、有機ＥＬ素子の発光層
（ＬＥＬ）は、この領域での電子−正孔対の再結合の結果として電場発光が生じる発光または蛍光材料を備える。発光層は単一の材料から構成してもよいが、より一般的には、例えばゲスト化合物によってドーピングしたホスト材料、または発光が主としてドーパントから生じ任意の色とすることができる化合物といった２つかそれ以上の化合物を含む。発光層のホスト材料は、以下定義するような電子輸送材料、上記で定義したような正孔輸送材料、または正孔−電子の再結合をサポートする別の材料でもよい。ドーパントは普通、高度蛍光染料から選択するが、第ＷＯ９８／５５５６１号、第ＷＯ００／１８８５１号、ＷＯ００／５７６７６号、及びＷＯ００／７０６５５号に記載の遷移金属複合体のような燐光性化合物も有用である。通常、０．０１〜１０質量％のドーパントをホスト材料中にコーティングする。
【００４０】
ドーパントとして色素を選択するための重要な関係は、分子の最高占有分子軌道と最低非占有分子軌道との間のエネルギー差として定義されるバンドギャップ電位の比較である。ホストからドーパントへの有効なエネルギー転写のため、必要な条件は、ドーパントのバンドギャップがホスト材料のバンドギャップより小さいことである。
【００４１】
使用できることが知られているホスト及び発光分子は、米国特許第４，７６８，２９２号、第５，１４１，６７１号、第５，１５０，００６号、第５，１５１，６２９号、第５，２９４，８７０号、第５，４０５，７０９号、第５，４８４，９２２号、第５，５９３，７８８号、第５，６４５，９４８号、第５，６８３，８２３号、第５，７５５，９９９号、第５，９２８，８０２号、第５，９３５，７２０号、第５，９３５，７２１号、及び第６，０２０，０７８号に記載のものを含むが、これらに制限されない。
【００４２】
８−ヒドロキシキノリン及び同様の誘導体の金属複合体（式Ｅ）は、電場発光をサポートすることができる有用なホスト化合物の１つの種類を構成し、例えば緑、黄、橙、及び赤といった５００ｎｍより長い波長の光放出に特に適している。
【００４３】
【化５】
【００４４】
ここで、
Ｍは金属を表し、
ｎは１〜３の整数であり、
Ｚは発生する都度別個に、少なくとも２つの縮合芳香環を有する核を完成する原子を表す。
【００４５】
上記から、金属は一価、二価、または三価の金属でもよいことが明らかである。金属は、例えば、リチウム、ナトリウム、またはカリウムといったアルカリ金属、マグネシウムまたはカルシウムといったアルカリ土類金属、またはボロンまたはアルミニウムといった土類金属でもよい。一般に、有用なキレート化金属であることが知られた一価、二価、または三価の金属を利用すればよい。
【００４６】
Ｚは、少なくとも１つがアゾール環またはアジン環である少なくとも２つの縮合芳香環を含む複素環核を完成する。必要な場合、脂肪族環及び芳香族環の両方を含む追加の環を２つの必要な環と共に縮合してもよい。機能を改善することなく分子の大きさを増やすのを避けるため、環の原子の数は１８またはそれ未満に維持する。
【００４７】
有用なキレート化オキシノイドの例は以下である。
ＣＯ−１：アルミニウムトリスオキシン［別名、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）］
ＣＯ−２：マグネシウムビスオキシン［別名、ビス（８−キノリノラト）マグネシウム（ＩＩ）］
ＣＯ−３：ビス［ベンゾ｛ｆ｝−８−キノリノラト）亜鉛（ＩＩ）
ＣＯ−４：ビス（２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）−μ−オキソ−ビス（２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）
ＣＯ−５：インジウムトリスオキシン［別名、トリス（８−キノリノラト）インジウム］
ＣＯ−６：アルミニウムトリス（５−メチルオキシン）［別名、トリス（５−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）］
ＣＯ−７：リチウムオキシン［別名、（８−キノリノラト）リチウム（Ｉ）］
ＣＯ−８：ガリウムオキシン［別名、トリス（８−キノリノラト）ガリウム（ＩＩＩ）］
ＣＯ−９：ジルコニウムオキシン［別名、テトラ（８−キノリノラト）ジルコニウム（ＩＶ）］
【００４８】
９，１０−ジ−（２−ナフチル）アンスラセン（式Ｆ）の誘導体は、電場発光をサポートすることができる有用なホストの１つの種類を構成し、例えば青、緑、黄、橙または赤といった４００ｎｍより長い波長の光放出に特に適している。
【００４９】
【化６】
【００５０】
ここでＲ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、及びＲ6は、各環についての１つかそれ以上の置換基を表し、各置換基は以下のグループから別個に選択する。
グループ１：水素、または１個〜２４個の炭素原子のアルキル
グループ２：５個〜２０個の炭素原子のアリールまたは置換アリール
グループ３：アントラセニル、ピレニル、またはペリレニルの縮合芳香環を完成するために必要な４個〜２４個の炭素原子
グループ４：フリル、チェニル、ピリジル、キノリニルまたは他の複素環系の縮合複素芳香環を完成するために必要な５個〜２４個の炭素原子のヘテロアリールまたは置換ヘテロアリール
グループ５：１個〜２４個の炭素原子のアルコキシルアミノ、アルキルアミノ、またはアリールアミノ
グループ６：フッ素、塩素、臭素またはシアノ
【００５１】
ベンザゾール誘導体（式Ｇ）は、電場発光をサポートすることができる有用なホストの別の種類を構成し、例えば青、緑、黄、橙または赤といった４００ｎｍより長い波長の光放出に特に適している。
【００５２】
【化７】
【００５３】
ここで、
ｎは３〜８の整数であり、
ＺはＯ、ＮＲまたはＳであり、
Ｒ’は水素、例えばプロピル、ｔ−ブチル、ヘプチル等といった１個〜２４個の炭素原子のアルキル、例えばフェニル及びナフチル、フリル、チェニル、ピリジル、キノリニル及び他の複素環系といった５個〜２０個の炭素原子のアリールまたはヘテロ原子置換アリール、またはクロロ、フルオロといったハロゲン、または縮合芳香環を完成するために必要な原子であり、
Ｌは、アルキル、アリール、置換アルキル、または置換アリールを含む結合単位であり、多数のベンザゾールを互いに共役的または非共役的に接続する。
【００５４】
有用なベンザゾールの例は、２，２’，２”−（１，３，５−フェニレン）トリス［１−フェニル−１Ｈ−ベンズイミダゾール］である。
【００５５】
望ましい蛍光ドーパントは、アントラセン、テトラセン、キサンテン、ペリレン、ルブレン、クマリン、ローダミン、キナクリドン、ジシアノメチレンピラン化合物、チオピラン化合物、ポリメチン化合物、ピリリウム及びチアピリリウム化合物、及びカルボスチリル化合物の誘導体を含む。有用なドーパントの例は以下を含むが、これらに制限されない。
【００５６】
【化８】
【化９】
【化１０】
【化１１】
【００５７】
他の有機発光材料は、例えば、同じ譲受人に譲受された米国特許第６，１９４，１１９Ｂ１号及びそこに引用された参考文献でウォルク（Ｗｏｌｋ）他によって教示されているポリフェニレンビニレン誘導体、ジアルコキシ−ポリフェニレンビニレン、ポリ−パラ−フェニレン誘導体、及びポリフルオレン誘導体といったポリマー物質でもよい。
【００５８】
電子輸送（ＥＴ）材料
本発明の有機ＥＬデバイスで使用するための好適な電子輸送材料は、（一般に８−キノリノールまたは８−ヒドロキシキノリンとも呼ばれる）オキシン自体のキレートを含む金属キレート化オキシノイド化合物である。こうした化合物は電子の注入及び輸送を助け、どちらでも高いレベルの性能を示し薄膜の形態の製造が容易である。考慮されるオキシノイド化合物の例は、前に記載した式Ｅを満たすものである。
【００５９】
他の電子輸送材料は、米国特許４，３５６，４２９号に記載されているような様々なブタジエン誘導体、及び米国特許第４，５３９，５０７号に記載されているような様々な複素環蛍光増白剤を含む。構造式Ｇを満たすベンザゾールも有用な電子輸送材料である。
【００６０】
他の電子輸送材料は、例えば、有機導電性分子及びポリマー便覧、第１〜４巻、Ｈ．Ｓ．ナルワ編、ジョン ワイリー アンド サンズ、チチェスター（１９９７年）（Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｍｏｌｅｃｕｌｅ ａｎｄ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ，Ｖｏｌｓ．１−４、Ｈ．Ｓ．Ｎａｌｗａ，ｅｄ．，Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ａｎｄ Ｓｏｎｓ，Ｃｈｉｃｈｅｓｔｅｒ（１９９７））に記載されているようなポリフェニレンビニレン誘導体、ポリ−パラ−フェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリチオフェン、ポリアセチレン、及び他の導電性ポリマー有機材料といったポリマー物質でもよい。
【００６１】
場合によっては、単一の層が光放出及び電子輸送の両方をサポートする機能を果たし、従って発光材料と電子輸送材料とを含むことがある。
【００６２】
ここで図２を参照すると、本発明によって設計された、ドナーから基板への有機材料の転写を可能にする装置８の１つの実施形態の断面図が示される。第１の固定具１０は、チャンバの一部を形成し、基板３４の一部とドナー３２との間に均一な離隔が存在するかまたは基板３４とドナー３２とが接触し、有機材料が基板３４の一部に転写されるようなお互いに対するある関係にドナー３２と基板３４とを支持するように配置する。基部２０は第１の固定具１０の一部であり真空チャンバ３９の一部でもある。基部２０の接触面１１８と圧力板３８の基板支持面１２０は、ドナー３２のレーザー光吸収層７４が圧力板３８によって第１の固定具１０に締め付けられた後その位置を維持するために必要な構造を提供する。流体の漏れがないかまたは真空チャンバ内の環境条件に有害な影響を与えない十分に低い漏れ率を有する気密シールが画定される。ここでは図示しないが、ガスケット、Ｏ−リング、クランプ及びファスナといった追加の材料を必要に応じて使用し気密シールを形成してもよい。第１の固定具１０の基部２０の上に設置したＯ−リング２４は締め付けの際完全に（通常その自由な直径の８０％まで）圧縮され気密シールを形成する。Ｏ−リング２４は通常ビトン（ｖｉｔｏｎ）から製造するが、ステンレス鋼、アルミニウムまたは高真空環境に適した他の材料を使用してもよい。第１の固定具１０は、基部２０に嵌合する透明な部分２６を含む。透明な部分２６はここに示すような板の形態または他の好都合な形状でよく、基部２０との気密シールを形成する。透明な部分２６は、ドナー３２の非転写表面の上になるように配置する。
【００６３】
透明な部分２６は、レーザー光ビームの透過を可能にするよう入射する放射に対して透明な材料であり、両面の間の少なくとも１大気圧の圧力差に耐えるのに十分な構造である。１つの例はショット ガラス テクノロジ社（Ｓｃｈｏｔｔ Ｇｌａｓｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．）が製造する光学ＢＫ−７ガラスであり、これはレーザー光に対して光学的に透明になるよう準備されている。透明な部分２６の厚さは材料の特性、圧力差、及び全体の露出面積によって決定する。
【００６４】
第２の固定具１２は圧力板３８を含むが、これは以下明らかにする方法で第１の固定具１０に位置合わせされ係合しており、ドナー３２を締め付けてＯ−リング２４を圧縮し、ドナー３２の非転写表面３３と透明な部分２６との間の気密チャンバを形成するよう可動式である。基板３４はこの締め付け処理の際にドナー３２と圧力板３８との間に捉えられる。圧力板３８はそれによってドナー３２と基板３４とを第１の固定具１０に締め付ける。圧力板３８は鋼、アルミニウムまたは剛体のプラスチックといった剛体の材料から製造し、有機材料転写処理中±１０μｍ以内になるよう平坦でなければならない。
【００６５】
図２の第１及び第２の固定具の開いた関係は装置８を出入りするドナー３２及び基板３４の移送を促進する。この実施形態では、基板３４は、第２の固定具１２に支持されるように固定具の間に配置する。ドナー３２は基板３４の上に配置する。ドナー３２は柔軟な支持具から形成してもよいので、剛体のフレーム３０をドナー３２のシートの装填及び取り出しのための支持具として必要に応じて使用してもよい。
【００６６】
基板３４は、ドナーからの有機材料を受け取るための表面を提供する有機固体、無機固体または有機及び無機固体の組み合わせでよい。基板３４は剛体または可撓性でよく、シートまたはウェハ、または連続ロールといった独立した別個の部片として処理してよい。通常の基板材料は、ガラス、プラスチック、金属、セラミック、半導体、金属酸化物、半導体酸化物、半導体窒化物、またはそれらの組み合わせを含む。基板３４は材料の均質な混合物、材料の複合体、または材料の多数の層でもよい。基板３４は、例えばアクティブマトリックス低温ポリシリコンＴＦＴ基板といったＯＬＥＤデバイスを準備するため一般的に使用される基板であるＯＬＥＤ基板でよい。基板３４は、光放出の意図した方向に応じて光透過性または不透明の何れかでよい。光透過特性は基板を通じてＥＬ放出を見るために望ましい。この場合、透明なガラスまたはプラスチックが一般に利用される。ＥＬ放出を上部電極を通じて見る適用業務では、基板３４の透過特性は重要でないので、光透過性、光吸収性または光反射性でもよい。この場合使用される基板は、ガラス、プラスチック、半導体材料、セラミックス、及び回路基板材料、または、パッシブマトリックスデバイスまたはアクティブマトリックスデバイスの何れかでよいＯＬＥＤデバイスを形成する際一般に使用される何らかの他のものを含むが、これらに制限されない。
【００６７】
装置８は、真空ポンプ４１によって真空下に保持した真空チャンバ３９内に提供すればよい。これは、１）非接触ギャップ間の転写は真空下でより有効である、２）ドナー材料の中には酸素、水分、または他の汚染物質の影響を受けやすいものがある、といったいくつかの理由からある種の転写のため有利である。矢印１６は、真空チャンバ３９の外部と内部との間の圧力差によって真空チャンバ３９に印加される力を表す。こうした力は場合によってはチャンバ壁の屈曲を発生し、閉位置でドナー３２が上に乗る基部２０の位置を変化させることがある。
【００６８】
第１の固定具１０は、第２の固定具１２の機能の一部または全てを実行する位置に配置してもよく、第２の固定具１２は第１の固定具１０の機能の一部または全てを実行する位置に配置してもよいことが理解されるだろう。
【００６９】
図３Ａは、可動式レーザーが基板３４の表面に平行な平面内を移動できる閉じた配置の上記の装置８を示す。第１の固定具１０と第２の固定具１２とは互いに係合するように位置合わせされ、圧力板３８はドナー３２を間に捉えた状態で第１の固定具１０に締め付けられており、ドナー３２の非転写表面３３の上にチャンバ４０を形成する。圧力板３８は、ドナー３２の上及び周囲で基部２０内のＯ−リング２４を完全に圧縮し（図３Ｂに詳細を示す）、ドナー３２のレーザー光吸収層７４をレーザー６０の焦平面内に位置決めし、基板３４をドナー３２と正しい関係になるように位置決めする一方、チャンバ４０の周囲に気密シールを形成する。基部２０と透明な部分２６とによって形成された気密シールと共に、チャンバ４０はドナー３２の非転写表面３３に対する圧力の提供が可能になるように形成する。矢印１８は、圧力板３８に印加され圧力板３８を第１の固定具１０に対して締め付ける力を示すが、それによって圧力板３８の屈曲が発生することがあり、それによってドナー３２のレーザー光吸収層７４の一部がレーザー光ビーム６２の焦平面から外れることがある。また、この締め付け力は基部２０の屈曲を発生することもあり、基部２０が十分に剛体でない場合、圧力板３８の配置ずれが発生し、レーザー光吸収層７４の一部がレーザー光ビーム６２の焦平面から外れることがある。
【００７０】
流体供給源４６及び流体通路４４は、流体をチャンバ４０に供給し、ドナー３２と基板３４との一部の間に管理された離隔が存在するかまたは基板３４とドナー３２とが接触するような圧力をドナー３２の非転写表面３３に印加する構造を提供する。矢印２２は、流体がドナー３２と、ひいては基板３４及び圧力板３８に行使する圧力を表す。この圧力のため、場合によっては圧力板３８及びドナー３２の屈曲または移動が発生することがあり、それによってレーザー光吸収層７４の一部がレーザー光ビーム６２の焦平面から外れることがある。チャンバ４０を加圧する流体は、気体（例えば、空気、窒素、アルゴン、ヘリウム）、液体（例えば水または液体過フッ化炭化水素）、圧力下で液化する気体（例えばフレオン）または超臨界流体（例えば二酸化炭素）でもよい。気体は好適な流体である。窒素またはアルゴンは最も好適な流体である。可動式レーザー６０は例えばレーザー光ビーム６２のような光のビームを発生する。レーザー６０は、ドナー３２のレーザー光吸収層７４に対応する位置にレーザー光ビーム６２を集束する少なくとも１つのレンズ６４を含む。レーザー６０は、ＯＬＥＤデバイスを準備する際使用するため米国特許第６，５８２，８７５号でケイ（Ｋａｙ）他が記載したようなマルチチャネルリニアアレイレーザーでもよい。レーザー移動機構６６は、基板３４の任意の点の上にレーザー６０を位置決めし、ドナー３２の非転写表面３３の適当な部分への、透明な部分２６の適当な部分を通じたレーザー光ビーム６２の透過を可能にする。レーザー移動機構６６は、ケイが記載したような微細位置決め機器でもよい。レーザー６０は、圧力板３８が基部２０に完全に締め付けられた時、レーザー光ビーム６２がドナー３２全体にわたって移動する際レーザー光がレーザー光吸収層７４に集束するように位置決めする。
【００７１】
有機材料転写処理中、レーザー光吸収層７４をレーザー６０の焦平面に対して正しく位置決めするためには、有機材料転写処理中の初期負荷条件での過剰な屈曲を避けるよう圧力板３８と基部２０とを正しく設計する必要がある。こうした負荷条件は、１）チャンバ４０の壁にかかる圧力差は１大気圧、２）圧力板３８は第１の固定具１０の基部２０に対して完全に締め付けられＯ−リング２４を完全に圧縮している、及び３）チャンバ４０は十分な圧力下（通常５ｐｓｉａまたはそれ未満）にある、である。これに対処するため、その開示を引用によって本出願の記載に援用する、ブラッドリー Ａ．フィリップス（Ｂｒａｄｌｅｙ Ａ．Ｐｈｉｌｌｉｐｓ）他による「ＯＬＥＤデバイスの層を形成するドナーからの有機材料の転写を可能にする装置（Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｐｅｒｍｉｔｔｉｎｇ Ｔｒａｎｓｆｅｒ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｆｒｏｍ ａ Ｄｏｎｏｒ ｔｏ Ｆｏｒｍ ａ Ｌａｙｅｒ ｉｎ ａｎ ＯＬＥＤ Ｄｅｖｉｃｅ）」という名称の、２００１年１２月１２日出願の同じ譲受人に譲受された米国特許出願第１０／０２１，４１０号に対するいくつかの拡張がなされている。
【００７２】
レーザー光ビーム６２を使用したドナー３２から基板３４への有機材料の材料転写を実行するため、ドナー３２は、図４Ａ及び図４Ｂに示すような画定された空間関係を維持しなければならない。すなわち、レーザー光吸収層７４とレーザー移動平面１１４との間の空間関係はレーザーの焦点距離１２２によって画定する。通常、この距離は公称値から±３５μｍの公差を有する。
【００７３】
図５は、装置８の通常の設計の三次元図である。真空チャンバ３９の壁は５０ｍｍ厚で、外形寸法は９００×１０２０×２４０ｍｍである。基部２０は真空チャンバ３９の上部を形成しやはり５０ｍｍ厚であり透明な部分２６を設置するための開口を備えている。透明な部分２６は真空チャンバ３９の上部に嵌合し、基部２０と共に第１の固定具１０を形成する。入口４５を使用して基板３４及びドナー３２を真空チャンバ３９に装填しそこから取り出す。入口４５は、使用中仕切り弁（図示せず）によって閉じてもよく、通常は隣接する真空チャンバに取り付ける。
【００７４】
図６は、真空チャンバ３９の三次元構造変形解析の結果の三次元図を示す。この解析は、基部２０に対する圧力板３８の力の合計が約４０００ポンドであり工具材料がステンレス鋼である上記の負荷条件下での過度の屈曲を示している。この特定の場合では、有限要素解析ソフトウェアを利用して解析を行ったが、任意の構造解析技術を使用してよい。この解析は、動作負荷条件で、基部２０が入口上部４７で負の‘ｙ’方向に８７μｍより多く屈曲することを示した。これは許容可能な±１０μｍの公差より大きく、レーザー光吸収層７４の位置の過度の偏差を発生する。
【００７５】
ここで図７を参照すると、補強リブによって望ましくない屈曲を減少させた、本発明によって設計した真空チャンバの三次元図が示される。真空チャンバ４２は入口４５の上の補強リブ４８を含む。解析の結果は、入口上部４７に補強リブ４８を追加したことによって基部２０の屈曲は±６μｍ未満に減少したことを示した。従って、補強リブ４８は、レーザー光吸収層７４がレーザー光ビームの焦平面の±３５μｍ以内にあるようにドナー３２に対するレーザー６０の間隔を維持する１つの方法である。
【００７６】
図８は、上記に記載した同じ負荷条件に対して有限要素解析ソフトウェアによって決定した圧力板に対する同様の三次元構造変形解析の結果を示す。上記に記載したように、圧力板３８は、第１の固定具１０に締め付けられた後、ドナー３２の位置を維持する１つの方法の役目を果たすので、レーザー６０及びレーザー光ビーム６２がレーザー移動機構６６によって作動されドナー３２全体にわたって移動する際ドナー３２のレーザー光吸収層７４はレーザー光ビーム６２の焦平面内に維持される。この解析では、圧力板３８は５０ｍｍ厚のステンレス鋼であり締め付け力は各縁端に沿った中間点に印加した。この解析は、圧力板３８の偏差が９μｍ未満であり、これは１０μｍの許容限度以下であることを示した。
【００７７】
ここで図９を参照すると、ばねで負荷をかけた圧力板によってドナーの周囲に沿ってＯ−リングに均一な圧力を印加するため圧力板を設置した構造の断面図が示される。作動器５０は保持ポスト５２によって圧力板３８に取り付けられるが、これはねじ、リベット、ボルトまたは他の固定機構でよい。ばね５４は作動器５０と圧力板３８との間の距離を維持し、通常適当な力のレベルに事前に負荷をかけられている。保持ポスト５２とばね５４とは圧力板３８を設置する１つの方法の役目を果たし、作動器５０の位置合わせがずれている場合でも圧力板３８がドナー３２の周囲に沿ってＯ−リング２４に均一な圧力を印加できるようにする。ばね５４は、作動器５０が最低点に達する前に全長に沿ってＯ−リング２４を完全に圧縮する十分な力を印加する寸法でなければならない。これによって、均一な圧力が維持され、Ｏ−リング２４によって形成されたシールに沿った漏れが発生しないことが保証される。通常の適用業務の場合、圧力板３８から必要とされる力は４０００ポンドでよい。４つのばねを使用し、ばねの自由長さが２．００インチであり、ばねの圧縮が２０％であることを想定すると、ばねは約２５００ポンド／インチのばね定数を備えた寸法となる。
【００７８】
ここで図１０を参照すると、ばねで負荷をかけた圧力板によってドナーの周囲に沿ってＯ−リングに均一な圧力を印加するため圧力板を設置した上記の構造の上面図が示される。
【００７９】
ここで図１１を参照すると、圧力板と第１の固定具との係合を制御する方法の三次元図が示される。第１の固定具１０は、第１の固定具１０の表面の上に設定した高さだけ突出する止めボタン８０を含む。その高さは、例えばボタン８０の機械加工、シムの使用、精密調整ねじの使用、または他の調整機構によって制御すればよい。有機材料転写処理中、止めボタン８０は、締め付けた圧力板３８の調整式の精密な位置決めと、ひいてはレーザー光吸収層７４の位置決めの精密な調整を提供する。止めボタン８０は、圧力板３８が気密シールを形成するのに十分なだけＯ−リング２４を圧縮するように調整しなければならない。
【００８０】
破損の原因となる故障が発生しないように、透明な部分２６がその厚さにかかる圧力差（通常約１大気圧）によって誘発される引張荷重に耐えるよう設計することは重要である。この適用業務の場合、通常の引張荷重はＢＫ７のような光学ガラスの場合１０００ｐｓｉ未満に保持すべきである。引張荷重の減少は主として、所与のウィンドウサイズに対するガラス厚さの増大、材料の特性、表面の状態及び境界（設置）の状態によって達成すればよい。ここで図１２を参照すると、ある部品寸法、ＢＫ７光学ガラスの場合の材料の特性、境界（設置）の状態、及び１大気圧の圧力差を想定した透明な部分２６に対する応力の三次元図が示される。この解析は有限要素解析ソフトウェアを使用して行ったが、単純な応力公式を使用して行ってもよい。この場合、引張応力は、透明な部分２６の縁端９０に示す上部縁端に沿った中間点と下部中央９４とに特に集中していることが示されているが、１０００ｐｓｉの設計基準未満である。圧縮は特に中央上部９２に集中している。
【００８１】
また、レーザー光ビームが透明な部分２６を通過する際のレーザー光ビーム６２の屈折のずれはドナー３２に対するレーザー光ビーム６２の位置のずれを発生することがあるので、上記の圧力差によって透明な部分２６に対して誘発される屈曲の量を最小化することも重要である。ここで図１３を参照すると、有限要素解析ソフトウェアによって決定したような、上記で決定した応力による透明な部分の変形の三次元図が示される。透明な部分２６は、決定可能な下向きの曲がりを有する。この変形は、引張応力の減少について上記で説明したように透明な部分２６の厚さを増大することによって減少させることができる。
【００８２】
図１４Ａは、本発明に係る基板３４に対するドナー３２の配置の１つの実施形態の断面図を示す。この実施形態では、ドナー３２の転写表面３５と基板３４とは、非転写表面３３に対して加圧流体によって行使される圧力と、基板３４に対して圧力板３８によって行使される圧力とによって完全に接触した状態に保持される。こうした配置によって、例えば溶融転写による有機材料の転写が可能になる。
【００８３】
図１４Ｂは、本発明に係る基板３４に対するドナー３２の配置の別の実施形態の断面図を示す。この実施形態では、基板３４の受け表面１０６は、薄膜トランジスタ１００が存在するため不均一である。各画素または副画素の多層構造の結果、薄膜トランジスタ１００は基板３４内で隆起した表面部分１０２によって離隔されている。これは、その開示を引用によって本出願の記載に援用する、同じ譲受人に譲受された米国特許第５，９３７，２７２号でタン（Ｔａｎｇ）によって記載されている。隆起した表面部分１０２が存在することによって、非転写表面３３に対して加圧流体によって行使される圧力に対するギャップ１０４の離隔が維持され、ドナー３２と基板３４との部分の間の離隔が維持される。
【００８４】
また、図１４Ｂは、光による処理によるドナー３２から基板３４の一部への有機材料の転写を示す。あるパターンのレーザー光ビーム６２は非転写表面３３を照射する。レーザー光ビーム６２がレーザー光吸収層７４に衝突すると熱１１０が発生して、レーザー光ビーム６２のすぐ近くの有機材料７０が熱１１０を吸収できるようにし、基板３４への有機材料７０の転写を可能にする。ドナー３２に入射した光の大部分は熱に変換されるが、これはドナー３２の選択的に照射した部分でしか発生しない。パターン化された転写において、有機材料７０の加熱された部分の一部または全ては有機材料転写を経験する、すなわち、昇華、気化、または融除し、基板３４の受け表面１０６上に転写された有機材料１１２となる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本出願に記載の装置での使用が可能なドナーの構造の１つの実施形態の断面図を示す。
【図２】本発明によって設計し真空チャンバ内に密閉した装置の断面図である。
【図３Ａ】可動式レーザーを備えた閉じた構成の上記の装置の断面図である。
【図３Ｂ】図３Ａの詳細図である。
【図４Ａ】ドナーとレーザーとの間の空間関係を示す断面図である。
【図４Ｂ】ドナーとレーザーとの間の空間関係を示す断面図である。
【図５】本発明で使用可能な装置の通常の設計の三次元図である。
【図６】有限要素解析が過度の屈曲（視覚的に強調されている）を示す真空チャンバの三次元図である。
【図７】補強リブによって屈曲を減少させた、本発明によって設計した真空チャンバの三次元図である。
【図８】有限要素解析によって決定した圧力板の屈曲（視覚的に強調されている）の三次元図である。
【図９】本発明により均一な圧力を印加する圧力板のための設置構造の三次元図である。
【図１０】圧力板を設置するための図９の設置構造の上面図である。
【図１１】圧力板と第１の固定具との係合を制御する方法の三次元図である。
【図１２】有限要素解析によって決定した、有機転写処理中の透明部分に対する応力負荷の三次元図である。
【図１３】有限要素解析によって決定した、透明部分の屈曲（視覚的に強調されている）の三次元図である。
【図１４Ａ】基板に対するドナーの配置の１つの実施形態の断面図である。
【図１４Ｂ】基板に対するドナーの配置の別の実施形態の断面図である。
【符号の説明】
【００８６】
８ 装置
１０ 第１の固定具
１２ 第２の固定具
１６ 矢印
１８ 矢印
２０ 基部
２２ 矢印
２４ Ｏ−リング
２６ 透明な部分
３０ 剛体のフレーム
３２ ドナー
３３ 非転写表面
３４ 基板
３５ 転写表面
３８ 圧力板
３９ 真空チャンバ
４０ チャンバ
４１ 真空ポンプ
４２ 真空チャンバ
４４ 流体通路
４５ 入口
４６ 流体供給源
４７ 入口上部
４８ 補強リブ
５０ 作動器
５２ 保持ポスト
５４ ばね
６０ レーザー
６２ レーザー光ビーム
６４ レンズ
６６ レーザー移動機構
７０ 有機材料
７２ 支持材
７４ レーザー光吸収層
８０ 止めボタン
９０ 縁端
９２ 中央上部
９４ 中央下部
１００ 薄膜トランジスタ
１０２ 隆起した表面部分
１０４ ギャップ
１０６ 受け表面
１１０ 熱
１１２ 転写された有機材料
１１４ レーザー移動平面
１１８ 接触表面
１２０ 基板支持面
１２２ レーザーの焦点距離
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）としても知られる有機電場発光（ＥＬ）デバイスに関し、特に、こうしたデバイスにおける有機層の形成を促進する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
（一般にＲＧＢ画素と呼ばれる）赤、緑、及び青色の画素といった着色した画素のアレイを有するカラーまたはフルカラー有機電場発光（ＥＬ）ディスプレイでは、ＲＧＢ画素を形成するため色を発生する有機ＥＬ媒体の正確なパターン化が必要である。基本的なＥＬデバイスは、一般に、アノードと、カソードと、アノードとカソードとの間に挟まれた有機ＥＬ媒体とを有する。有機ＥＬ媒体は有機薄膜の１つかそれ以上の層を含んでもよく、層または層の中の領域の１つが主として光の発生または電場発光を担当する。この特性の層を一般に有機ＥＬ媒体の発光層と呼ぶ。有機ＥＬ媒体中に存在する他の有機層は一般に電子の輸送を促進し、（正孔伝導のための）正孔輸送層または（電子伝導のための）電子輸送層と呼ばれる。フルカラー有機ＥＬディスプレイパネル中のＲＧＢ画素を形成する際、有機ＥＬ媒体の発光層または有機ＥＬ媒体全体を正確にパターン化する方法を考案する必要がある。
【０００３】
通常、電場発光画素は、米国特許第５，７４２，１２９号に示すように、シャドウマスク技術によってディスプレイ上に形成する。この技術は有効であるが、いくつかの欠点を有する。シャドウマスクを使用して高解像度の画素サイズを達成することは困難であった。その上、基板とシャドウマスクとの間の位置合わせの問題が存在し、画素を適当な場所に形成するよう注意を払わなければならない。基板サイズを増大することが望ましい場合、適当に位置決めされた画素を形成するようにシャドウマスクを操作することは困難である。シャドウマスク法のさらなる短所は、マスクの孔が時間と共に詰まることがあるというものである。マスク上の孔が詰まるとＥＬディスプレイ上の画素が機能しなくなるという望ましくない結果を生じる。
【０００４】
シャドウマスク法には、１辺が数インチより大きい寸法のＥＬデバイスを製造する際特に明らかになるさらなる問題がある。ＥＬデバイスを正確に形成するため必要な精度（±５マイクロメータの孔位置）で大型のシャドウマスクを製造するのは極めて困難である。
【０００５】
高解像度有機ＥＬディスプレイをパターン化する方法が、グランデ（Ｇｒａｎｄｅ）他によって、米国特許第５，８５１，７０９号で開示されている。この方法は、以下の順序の、１）対向する第１及び第２の表面を有するドナー基板を提供するステップと、２）ドナー基板の第１の表面の上に光透過性、断熱性の層を形成するステップと、３）断熱性の層の上に光吸収性の層を形成するステップと、４）第２の表面から断熱性の層に延びる開口のアレイをドナー基板に提供するステップと、５）光吸収性の層の上に形成した転写性色形成有機ドナー層を提供するステップと、６）基板の開口とデバイス上の対応する色画素との間の配向関係においてドナー基板をディスプレイ基板と正確に位置合わせするステップと、７）開口の上の光吸収性の層に十分な熱を発生してドナー基板上の有機層のディスプレイ基板への熱転写を発生させるため放射発生源を利用するステップとを含む。グランデ他のアプローチの問題は、ドナー基板上の開口のアレイのパターン化が必要なことである。このため、ドナー基板とディスプレイ基板との間の正確な機械的位置合わせが必要であることを含む、シャドウマスク法と同じ問題の多くが生じる。さらなる問題は、ドナーパターンが固定されており容易に変更できないというものである。
【０００６】
パターン化していないドナーシートと、レーザーのような正確な光源を使用して、パターン化したドナーにまつわる難点のいくつかを除去することが可能である。こうした方法は、米国特許第５，６８８，５５１号でリットマン（Ｌｉｔｔｍａｎ）他によって開示されており、また一連の特許でウォルク（Ｗｏｌｋ）他によって開示されている（米国特許第６，１１４，０８８号、第６，１４０，００９号、第６，２１４，５２０号及び第６，２２１，５５３号）。
【０００７】
同じ譲受人に譲受された米国特許第５，９３７，２７２号で、タン（Ｔａｎｇ）は、ＥＬ材料の蒸着によって薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイ基板の上にマルチカラー画素（例えば、赤、緑、及び青の副画素）をパターン化する方法を教示している。こうしたＥＬ材料は、（上記米国特許第５，９３７，２７２号の図４、図５、及び図６のように）ドナー支持材料の１つの表面の上にプレコーティングし、選択したパターンの蒸着によって基板に転写すればよい。
【０００８】
ＥＬ材料の転写は好適には、タンが上記の特許に記載したような真空チャンバ内で行われ、特に、真空は好適にはドナーと基板との間に維持される。また、ドナーと基板とは、ＥＬの転写中、（タンの教示によればコーティングと基板の隆起部分との間が２５０マイクロメータ未満といった）ごく近接した距離を保持しなければならない。さらに、ドナーは基板の隆起部分と接触し、それによってコーティングと、ＥＬ材料を蒸着する基板の陥没部分との間の十分な間隔を維持してもよい。何れの場合にも、ドナーと基板との間に真空を維持しつつドナーと基板とを真空チャンバ内で接触した状態に保持する方法が必要である。
【０００９】
イスベルグ（Ｉｓｂｅｒｇ）他は、同じ譲受人に譲受された欧州特許出願第１ ０２８ ００１ Ａ１号で、ドナー層と基板との間の接着促進層をさらに使用することを開示している。これはタンが必要とした緊密な接触を促進する助けになるが、接着促進層が接着剤の形態で不純物を導入することがあるため不利となるだろう。
【００１０】
手動の板によって印加するもののような機械的圧力を使用することも可能ではあるが、マイクロメータ台の公差が必要なため表面全体にわたって均一に維持するのは困難である。空気または他の流体による圧力の方が良好に作用するだろうが、真空チャンバを平静な状態に維持する必要がある条件ではこうした圧力の使用は困難である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従って、本発明の目的は、有機材料の１つかそれ以上の層の形成を促進するためＯＬＥＤ基板に対してドナーを位置決めするより有効な方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的は、１つかそれ以上のＯＬＥＤデバイス上に有機材料の層を形成するためドナーから基板への有機材料の転写を可能にする装置であって、ドナーがレーザー光吸収層と熱転写性有機材料を備えた層とを含み、
ａ）光のビームを発生する可動式レーザーと、ドナー中のレーザー光吸収層に対応する位置に該光ビームを集束する少なくとも１つのレンズとを提供する手段と、
ｂ）基板とドナーとの一部の間が離隔するかまたは基板とドナーが接触するかの何れかとなり、有機材料が基板の一部に転写されるようなお互いに対するある関係にドナーと基板とを支持するよう配置した第１の固定具と、
ｃ）第１の固定具に位置合わせされ係合する圧力板を含む第２の固定具であって、ドナーが圧力板上に支持され圧力板がドナーと基板とを第１の固定具に締め付けるよう可動式でありドナーの非転写表面に対してチャンバを形成する第２の固定具と、
ｄ）基板に対するドナーの位置決めを保証するようドナーの非転写表面に圧力を印加するためチャンバに流体を供給する手段と、
ｅ）透明な部分を通じたドナーの非転写表面へのレーザー光ビームの透過を可能にするようなドナーの非転写表面に対するある関係に配置された該透明な部分を含む第１の固定具と、
ｆ）レーザー光吸収層がレーザー光ビームの焦平面の±３５μｍ以内にあるようにドナーに対するレーザーの間隔を維持する手段であって、基板への有機材料の転写を発生させる熱の吸収を可能にするためレーザー光ビームがドナー全体にわたって移動する際レーザー光がレーザー光吸収層に集束するようレーザーが位置決めされる手段とを備える装置によって達成される。
【発明の効果】
【００１３】
この方法の利点は、ドナーの転写表面範囲全体にわたってドナー材料の放射吸収層をレーザーの焦平面内に維持することである。この方法のさらなる利点は、ドナーと基板との間に真空が維持される周囲真空または真空環境においてドナーと基板との間の均一な間隔を維持できることである。この方法は、汚染を低下させるために有利な環境（真空）中で適切な締め付けを提供する。さらなる利点は、この方法はドナーと基板媒体の取り扱いを含めた完全な自動化が可能なことである。本発明は、形成処理中の多数のＯＬＥＤディスプレイデバイスを有する大面積にわたる有機層の形成に特に適しており、それによってスループットを増大する。
【００１４】
層の厚さといったデバイスの特徴的な寸法はマイクロメータ未満のものが多いため、図面の縮尺は寸法精度より視覚化の容易さを考慮したものになっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
「ディスプレイ」または「ディスプレイパネル」という用語は、ビデオ画像またはテキストを電子的に表示することができる画面を示すために利用する。「画素」という用語は、当業技術分野で承認された使用法により、他の範囲と独立して光を放出するよう刺激することができるディスプレイパネルの範囲を示すために利用する。「マルチカラー」という用語は、異なる範囲で異なる色相の光を放出することができるディスプレイパネルを記述するために利用する。特に、この用語は、異なる色の画像を表示することができるディスプレイパネルを記述するために利用する。これらの範囲は必ずしも連続していない。「フルカラー」という用語は、可視スペクトルの赤、緑、及び青領域で発光し、任意の組み合わせの色相の画像を表示することができる多色ディスプレイパネルを記述するために利用する。赤、緑、及び青は三原色を構成し、これらの三原色を適当に混合することによって他の全ての色を生成することができる。「色相」という用語は、可視スペクトル内の光放出の輝度プロファイルを指し、異なる色相によって色の視覚的に識別可能な差を示す。画素または副画素は一般に、ディスプレイパネル中の最小のアドレス指定可能な単位を示すために使用する。モノクロディスプレイの場合、画素または副画素という区別はない。「副画素」という用語は、マルチカラーディスプレイパネルにおいて使用し、特定の色を放出するよう独立してアドレス指定可能な画素の何らかの部分を示すために利用する。例えば、青の副画素は、青の光を放出するようアドレス指定可能な画素の部分である。フルカラーディスプレイでは、画素は一般に、三原色の副画素、すなわち青、緑、及び赤を備える。「ピッチ」という用語は、ディスプレイパネル中の２つの画素または副画素を分離する距離を示すために使用する。すなわち、副画素のピッチとは、２つの副画素間の離隔距離を意味する。「真空」という用語は、本出願では１トールまたはそれ未満の圧力を示すために使用する。
【００１６】
フィリップス（Ｐｈｉｌｌｉｐｓ）他は、その開示を引用によって本出願の記載に援用する、「ＯＬＥＤデバイスの層を形成するドナーからの有機材料の転写を可能にする装置（Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｐｅｒｍｉｔｔｉｎｇ Ｔｒａｎｓｆｅｒ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｆｒｏｍ ａ Ｄｏｎｏｒ ｔｏ Ｆｏｒｍ ａ Ｌａｙｅｒ ｉｎ ａｎ ＯＬＥＤ Ｄｅｖｉｃｅ）」という名称の、２００１年１２月１２日出願の同じ譲受人に譲受された米国特許出願第１０／０２１，４１０号で、有機材料の１つかそれ以上の層の形成を促進するためＯＬＥＤ基板に対してドナーを位置決めする装置を記述している。こうした装置はフラッシュランプ式照射によって良好に動作する。しかし、照射法としてレーザーを使用するには、ドナーの放射吸収層を、例えば±３５μｍといった厳密な公差内に保持し、有機材料転写処理中レーザーの焦平面内に位置するようにすることが必要である。有機材料転写処理中の外部と内部との間の圧力差及び圧力板を締め付けるために必要な圧力による応力によって、放射吸収層を位置決めする位置決めする表面が屈曲し、放射吸収層の一部がレーザーの焦平面から外れることがある。こうした屈曲を、例えば放射吸収層を位置決めする各構成要素について±１０μｍ未満に低減し、総合変動がドナーの全ての点で±３５μｍ未満になるようにドナーに対するレーザーの間隔を維持する必要がある。
【００１７】
ここで図１を参照すると、本明細書に記載の装置での使用が可能なドナー３２の構造の１つの実施形態が示される。ドナー３２はシートまたは連続ロールとして形成してよい。ドナー３２は、少なくとも、好適には可撓性で、非転写表面３３を備える支持材７２を含む。支持材７２はまず、有機材料の転写を発生させるような熱を生じるスペクトルの所定の部分の放射を吸収することができる放射吸収性材料を含むレーザー光吸収層７４によってコーティングした後、熱転写性有機材料の層７０によってコーティングする。そして、支持材７２はドナー３２の非転写表面３３を備え、有機材料７０はドナー３２の転写表面３５を備える。レーザー光吸収層７４はスペクトルの所定の部分の放射を吸収し、それによって熱を生じることができる。放射吸収材料は、米国特許第５，５７８，４１６号に記載の色素のような色素、炭素のような顔料、またはニッケル、クロム、チタン等といった金属でもよい。
【００１８】
支持材７２は、少なくとも以下の要求を満たすいくつかの材料の何れかから製造してよい。支持材７２は、一側面を加圧された有機材料転写ステップの際、及び水蒸気のような揮発成分を除去するよう企図される何らかの前処理加熱ステップの際、構造的完全性を維持できなければならない。さらに、支持材７２は、有機材料７０の比較的薄いコーティングを１つの表面の上に受け取り、コーティングした支持材（ドナー３２）の予想される貯蔵期間中劣化することなくこのコーティングを保持できなければならない。こうした要求を満たす支持材料は、例えば、金属箔、支持材７２の上にコーティングした転写性有機材料７０の転写を発生させると予想される支持材の温度値より高いガラス転移温度を示すある種のプラスチック箔、及び繊維強化プラスチック箔を含む。適切な支持材料は周知の工学的アプローチに応じて選択すればよいが、選択する支持材料のいくつかの態様は、本発明を実施する際有用なドナー支持材として構成する際さらに検討する価値があることが認識されるだろう。例えば、支持材７２は、レーザー光吸収層７４または有機材料７０によってプレコーティングする前に、多段階清掃と表面準備処理が必要なことがある。支持材７２が放射透過性材料である場合、支持材７２またはその表面に放射吸収材料を組み込むことは、支持材７２をさらに有効に加熱し、それに対応して支持材７２から基板への転写性有機材料７０の転写を向上させるため有利なことがある。
【００１９】
通常のＯＬＥＤデバイスは、陽極、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、及び陰極を普通この順序で含んでよい。有機材料７０は、正孔注入材料、正孔輸送材料、電子輸送材料、発光材料、ホスト材料、またはこれらの材料の何れかの組み合わせとなってよい。これらの材料を以下説明する。
【００２０】
正孔注入（ＨＩ）材料
必ずしも必要ではないが、有機発光ディスプレイに正孔注入層を提供するのが有益であることが多い。正孔注入材料は、後続の有機層の膜形成特性を改善し正孔輸送層への正孔の注入を促進する役目を果たすことがある。正孔注入層で使用する適切な材料は、米国特許第４，７２０，４３２号に記載のポルフィリン化合物、及び米国特許第６，２０８，０７５号に記載のプラズマ蒸着フルオロカーボンポリマーを含むが、これらに制限されない。ＥＬデバイスにおいて有用であると伝えられる代替正孔注入材料は、第ＥＰ ０ ８９１ １２１ Ａ１号及び第ＥＰ １ ０２９ ９０９ Ａ１号に記載されている。
【００２１】
正孔輸送（ＨＴ）材料
有機材料７０として有用な正孔輸送材料が芳香族第三級アミンのような化合物を含むことは周知であり、芳香族第三級アミンとは、少なくとも１つが芳香環の要素である炭素原子にだけ結合する少なくとも１つの三価窒素原子を含む化合物であると理解されている。１つの形態では、芳香族第三級アミンは、モノアリールアミン、ジアリールアミン、トリアリールアミン、またはポリマーアリールアミンといったアリールアミンでもよい。モノマートリアリールアミンの例は、米国特許第３，１８０，７３０号で、クリュプフェル（Ｋｌｕｐｆｅｌ）他によって例示されている。
【００２２】
１つかそれ以上のビニル基によって置換され、かつ／または少なくとも１つの活性水素を含む基を備える他の適切なトリアリールアミンは、その開示を引用によって本出願の記載に援用する、同じ譲受人に譲受された米国特許３，５６７，４５０号及び第３，６５８，５２０号でブラントリー（Ｂｒａｎｔｌｙ）他によって開示されている。
【００２３】
芳香族第三級アミンのさらに好適な種類は、米国特許第４，７２０，４３２号及び第５，０６１，５６９号で開示されているような少なくとも２つの芳香族第三級アミン部分を含むものである。こうした化合物は構造式Ａによって表されるものを含む。
【００２４】
【化１】
【００２５】
ここで、
Ｑ1及びＱ2は別個に選択された芳香族第三級アミン部分であり、
Ｇは炭素−炭素結合のアリーレン、シクロアルキレン、またはアルキレン基といった結合基である。
【００２６】
１つの実施形態では、Ｑ1またはＱ2の少なくとも１つは、例えばナフタレンのような多環式縮合環状構造を含む。Ｇがアリール基である場合、それは好都合にはフェニレン、ビフェニレン、またはナフタレン部分である。
【００２７】
構造式Ａを満足し２つのトリアリールアミン部分を含むトリアリールアミンの有用な種類は構造式Ｂによって表される。
【００２８】
【化２】
【００２９】
ここで、
Ｒ1及びＲ2は各々別個に水素原子、アリール基、またはアルキル基を表すか、またはＲ1及びＲ2は共にシクロアルキル基を完成する原子を表し、
Ｒ3及びＲ4は各々別個にアリール基を表し、そのアリール基は、構造式Ｃによって示されるようなジアリール置換アミノ基によって置換される。
【００３０】
【化３】
【００３１】
ここでＲ5及びＲ6は別個に選択されたアリール基である。１つの実施形態では、Ｒ5及びＲ6の少なくとも１つは、例えばナフタレンのような多環式縮合環状構造を含む。
【００３２】
芳香族第三級アミンの別の種類はテトラアリールジアミンである。望ましいテトラアリールジアミンはアリーレン基を介して結合した、式Ｃによって示されるような２つのジアリールアミノ基を含む。有用なテトラアリールジアミンは式Ｄによって表されるものを含む。
【００３３】
【化４】
【００３４】
ここで、
各Ａｒｅは、フェニレンまたはアントラセン部分といった別個に選択されたアリーレン基であり、
ｎは１〜４の整数であり、
Ａｒ、Ｒ7、Ｒ8、及びＲ9は別個に選択されたアリール基である。
【００３５】
通常の実施形態では、Ａｒ、Ｒ7、Ｒ8、及びＲ9の少なくとも１つは、例えばナフタレンのような多環式縮合環状構造を含む。
【００３６】
上記の構造式Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの様々なアルキル、アルキレン、アリール、及びアリーレン部分についても各々同様に置換されてもよい。通常の置換基はアルキル基、アルコキシル基、アリール基、アリールオキシ基、及びフッ化物、塩化物、及び臭化物といったハロゲンを含む。様々なアルキル及びアルキレン部分は通常１個〜約６個の炭素原子を含む。シクロアルキル部分は３個〜約１０個の炭素原子を含むことがあるが、通常は、例えばシクロペンチル、シクロヘキシル、及びシクロヘプチル環状構造といった５個、６個、または７個の炭素原子を含む。アリール及びアリーレン部分は普通フェニル及びフェニレン部分である。
【００３７】
ＯＬＥＤデバイスにおける正孔輸送層は単一の芳香族第三級アミン化合物またはその混合物から形成してよい。詳しく言うと、式Ｂを満足するトリアリールアミンのようなトリアリールアミンを、式Ｄによって示されるようなテトラアリールジアミンと組み合わせて利用してよい。トリアリールアミンをテトラアリールジアミンと組み合わせて利用する場合、後者は、トリアリールアミンと電子注入及び電子輸送層との間に挿入された層として配置する。有用な芳香族第三級アミンの例は以下である。
１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）シクロヘキサン
１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）−４−フェニルシクロヘキサン
４，４’−ビス（ジフェニルアミノ）クアドリフェニル
ビス（４−ジメチルアミノ−２−メチルフェニル）−フェニルメタン
Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリ（ｐ−トリル）アミン
４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）−４’−［４（ジ−ｐ−トリルアミノ）−スチリル］スチルベン
Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ−ｐ−トリル−４−４’−ジアミノビフェニル
Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−４，４’−ジアミノビフェニル
Ｎ−フェニルカルバゾール
ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）
Ｎ，Ｎ’−ジ−１−ナフタレニル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−４，４’−ジアミノビフェニル
４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル
４，４”−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ｐ−テルフェニル
４，４’−ビス［Ｎ−（２−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル
４，４’−ビス［Ｎ−（３−アセナフテニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル
１，５−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ナフタレン
４，４’−ビス［Ｎ−（９−アンスリル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル
４，４”−ビス［Ｎ−（１−アンスリル）−Ｎ−フェニルアミノ］−ｐ−テルフェニル
４，４’−ビス［Ｎ−（２−フェナンスリル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル
４，４’−ビス［Ｎ−（８−フルオランテニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル
４，４’−ビス［Ｎ−（２−ピレニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル
４，４’−ビス［Ｎ−（２−ナフタセニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル
４，４’−ビス［Ｎ−（２−ペリレニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル
４，４’−ビス［Ｎ−（１−コロレニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル
２，６−ビス（ジ−ｐ−トリルアミノ）ナフタレン
２，６−ビス［ジ−（１−ナフチル）アミノ］ナフタレン
２，６−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（２−ナフチル）アミノ］ナフタレン
Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ（２−ナフチル）−４−４”−ジアミノ−ｐ−テルフェニル
４，４’−ビス｛Ｎ−フェニル−Ｎ−［４−（１−ナフチル）−フェニル］アミノ｝ビフェニル
４，４’−ビス「Ｎ−フェニル−Ｎ−（２−ピレニル）アミノ］ビフェニル
２，６−ビス［Ｎ，Ｎ−ジ（２−ナフチル）アミン］フルオレン
１，５−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ナフタレン
【００３８】
有用な正孔輸送材料の別の種類は、第ＥＰ １ ００９ ０４１号に記載の多環式芳香族化合物を含む。さらに、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（ＰＶＫ）、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、及びＰＥＤＯＴ／ＰＳＳとも呼ばれるポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（４−スチレンスルホネート）のような共重合体といったポリマー正孔輸送材料を使用してもよい。
【００３９】
発光材料
有機材料７０として有用な発光材料は周知である。米国特許第４，７６９，２９２号及び第５，９３５，７２１号にさらに十分に記載されているように、有機ＥＬ素子の発光層
（ＬＥＬ）は、この領域での電子−正孔対の再結合の結果として電場発光が生じる発光または蛍光材料を備える。発光層は単一の材料から構成してもよいが、より一般的には、例えばゲスト化合物によってドーピングしたホスト材料、または発光が主としてドーパントから生じ任意の色とすることができる化合物といった２つかそれ以上の化合物を含む。発光層のホスト材料は、以下定義するような電子輸送材料、上記で定義したような正孔輸送材料、または正孔−電子の再結合をサポートする別の材料でもよい。ドーパントは普通、高度蛍光染料から選択するが、第ＷＯ９８／５５５６１号、第ＷＯ００／１８８５１号、ＷＯ００／５７６７６号、及びＷＯ００／７０６５５号に記載の遷移金属複合体のような燐光性化合物も有用である。通常、０．０１〜１０質量％のドーパントをホスト材料中にコーティングする。
【００４０】
ドーパントとして色素を選択するための重要な関係は、分子の最高占有分子軌道と最低非占有分子軌道との間のエネルギー差として定義されるバンドギャップ電位の比較である。ホストからドーパントへの有効なエネルギー転写のため、必要な条件は、ドーパントのバンドギャップがホスト材料のバンドギャップより小さいことである。
【００４１】
使用できることが知られているホスト及び発光分子は、米国特許第４，７６８，２９２号、第５，１４１，６７１号、第５，１５０，００６号、第５，１５１，６２９号、第５，２９４，８７０号、第５，４０５，７０９号、第５，４８４，９２２号、第５，５９３，７８８号、第５，６４５，９４８号、第５，６８３，８２３号、第５，７５５，９９９号、第５，９２８，８０２号、第５，９３５，７２０号、第５，９３５，７２１号、及び第６，０２０，０７８号に記載のものを含むが、これらに制限されない。
【００４２】
８−ヒドロキシキノリン及び同様の誘導体の金属複合体（式Ｅ）は、電場発光をサポートすることができる有用なホスト化合物の１つの種類を構成し、例えば緑、黄、橙、及び赤といった５００ｎｍより長い波長の光放出に特に適している。
【００４３】
【化５】
【００４４】
ここで、
Ｍは金属を表し、
ｎは１〜３の整数であり、
Ｚは発生する都度別個に、少なくとも２つの縮合芳香環を有する核を完成する原子を表す。
【００４５】
上記から、金属は一価、二価、または三価の金属でもよいことが明らかである。金属は、例えば、リチウム、ナトリウム、またはカリウムといったアルカリ金属、マグネシウムまたはカルシウムといったアルカリ土類金属、またはボロンまたはアルミニウムといった土類金属でもよい。一般に、有用なキレート化金属であることが知られた一価、二価、または三価の金属を利用すればよい。
【００４６】
Ｚは、少なくとも１つがアゾール環またはアジン環である少なくとも２つの縮合芳香環を含む複素環核を完成する。必要な場合、脂肪族環及び芳香族環の両方を含む追加の環を２つの必要な環と共に縮合してもよい。機能を改善することなく分子の大きさを増やすのを避けるため、環の原子の数は１８またはそれ未満に維持する。
【００４７】
有用なキレート化オキシノイドの例は以下である。
ＣＯ−１：アルミニウムトリスオキシン［別名、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）］
ＣＯ−２：マグネシウムビスオキシン［別名、ビス（８−キノリノラト）マグネシウム（ＩＩ）］
ＣＯ−３：ビス［ベンゾ｛ｆ｝−８−キノリノラト）亜鉛（ＩＩ）
ＣＯ−４：ビス（２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）−μ−オキソ−ビス（２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）
ＣＯ−５：インジウムトリスオキシン［別名、トリス（８−キノリノラト）インジウム］
ＣＯ−６：アルミニウムトリス（５−メチルオキシン）［別名、トリス（５−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）］
ＣＯ−７：リチウムオキシン［別名、（８−キノリノラト）リチウム（Ｉ）］
ＣＯ−８：ガリウムオキシン［別名、トリス（８−キノリノラト）ガリウム（ＩＩＩ）］
ＣＯ−９：ジルコニウムオキシン［別名、テトラ（８−キノリノラト）ジルコニウム（ＩＶ）］
【００４８】
９，１０−ジ−（２−ナフチル）アンスラセン（式Ｆ）の誘導体は、電場発光をサポートすることができる有用なホストの１つの種類を構成し、例えば青、緑、黄、橙または赤といった４００ｎｍより長い波長の光放出に特に適している。
【００４９】
【化６】
【００５０】
ここでＲ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、及びＲ6は、各環についての１つかそれ以上の置換基を表し、各置換基は以下のグループから別個に選択する。
グループ１：水素、または１個〜２４個の炭素原子のアルキル
グループ２：５個〜２０個の炭素原子のアリールまたは置換アリール
グループ３：アントラセニル、ピレニル、またはペリレニルの縮合芳香環を完成するために必要な４個〜２４個の炭素原子
グループ４：フリル、チェニル、ピリジル、キノリニルまたは他の複素環系の縮合複素芳香環を完成するために必要な５個〜２４個の炭素原子のヘテロアリールまたは置換ヘテロアリール
グループ５：１個〜２４個の炭素原子のアルコキシルアミノ、アルキルアミノ、またはアリールアミノ
グループ６：フッ素、塩素、臭素またはシアノ
【００５１】
ベンザゾール誘導体（式Ｇ）は、電場発光をサポートすることができる有用なホストの別の種類を構成し、例えば青、緑、黄、橙または赤といった４００ｎｍより長い波長の光放出に特に適している。
【００５２】
【化７】
【００５３】
ここで、
ｎは３〜８の整数であり、
ＺはＯ、ＮＲまたはＳであり、
Ｒ’は水素、例えばプロピル、ｔ−ブチル、ヘプチル等といった１個〜２４個の炭素原子のアルキル、例えばフェニル及びナフチル、フリル、チェニル、ピリジル、キノリニル及び他の複素環系といった５個〜２０個の炭素原子のアリールまたはヘテロ原子置換アリール、またはクロロ、フルオロといったハロゲン、または縮合芳香環を完成するために必要な原子であり、
Ｌは、アルキル、アリール、置換アルキル、または置換アリールを含む結合単位であり、多数のベンザゾールを互いに共役的または非共役的に接続する。
【００５４】
有用なベンザゾールの例は、２，２’，２”−（１，３，５−フェニレン）トリス［１−フェニル−１Ｈ−ベンズイミダゾール］である。
【００５５】
望ましい蛍光ドーパントは、アントラセン、テトラセン、キサンテン、ペリレン、ルブレン、クマリン、ローダミン、キナクリドン、ジシアノメチレンピラン化合物、チオピラン化合物、ポリメチン化合物、ピリリウム及びチアピリリウム化合物、及びカルボスチリル化合物の誘導体を含む。有用なドーパントの例は以下を含むが、これらに制限されない。
【００５６】
【化８】
【化９】
【化１０】
【化１１】
【００５７】
他の有機発光材料は、例えば、同じ譲受人に譲受された米国特許第６，１９４，１１９Ｂ１号及びそこに引用された参考文献でウォルク（Ｗｏｌｋ）他によって教示されているポリフェニレンビニレン誘導体、ジアルコキシ−ポリフェニレンビニレン、ポリ−パラ−フェニレン誘導体、及びポリフルオレン誘導体といったポリマー物質でもよい。
【００５８】
電子輸送（ＥＴ）材料
本発明の有機ＥＬデバイスで使用するための好適な電子輸送材料は、（一般に８−キノリノールまたは８−ヒドロキシキノリンとも呼ばれる）オキシン自体のキレートを含む金属キレート化オキシノイド化合物である。こうした化合物は電子の注入及び輸送を助け、どちらでも高いレベルの性能を示し薄膜の形態の製造が容易である。考慮されるオキシノイド化合物の例は、前に記載した式Ｅを満たすものである。
【００５９】
他の電子輸送材料は、米国特許４，３５６，４２９号に記載されているような様々なブタジエン誘導体、及び米国特許第４，５３９，５０７号に記載されているような様々な複素環蛍光増白剤を含む。構造式Ｇを満たすベンザゾールも有用な電子輸送材料である。
【００６０】
他の電子輸送材料は、例えば、有機導電性分子及びポリマー便覧、第１〜４巻、Ｈ．Ｓ．ナルワ編、ジョン ワイリー アンド サンズ、チチェスター（１９９７年）（Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｍｏｌｅｃｕｌｅ ａｎｄ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ，Ｖｏｌｓ．１−４、Ｈ．Ｓ．Ｎａｌｗａ，ｅｄ．，Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ａｎｄ Ｓｏｎｓ，Ｃｈｉｃｈｅｓｔｅｒ（１９９７））に記載されているようなポリフェニレンビニレン誘導体、ポリ−パラ−フェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリチオフェン、ポリアセチレン、及び他の導電性ポリマー有機材料といったポリマー物質でもよい。
【００６１】
場合によっては、単一の層が光放出及び電子輸送の両方をサポートする機能を果たし、従って発光材料と電子輸送材料とを含むことがある。
【００６２】
ここで図２を参照すると、本発明によって設計された、ドナーから基板への有機材料の転写を可能にする装置８の１つの実施形態の断面図が示される。第１の固定具１０は、チャンバの一部を形成し、基板３４の一部とドナー３２との間に均一な離隔が存在するかまたは基板３４とドナー３２とが接触し、有機材料が基板３４の一部に転写されるようなお互いに対するある関係にドナー３２と基板３４とを支持するように配置する。基部２０は第１の固定具１０の一部であり真空チャンバ３９の一部でもある。基部２０の接触面１１８と圧力板３８の基板支持面１２０は、ドナー３２のレーザー光吸収層７４が圧力板３８によって第１の固定具１０に締め付けられた後その位置を維持するために必要な構造を提供する。流体の漏れがないかまたは真空チャンバ内の環境条件に有害な影響を与えない十分に低い漏れ率を有する気密シールが画定される。ここでは図示しないが、ガスケット、Ｏ−リング、クランプ及びファスナといった追加の材料を必要に応じて使用し気密シールを形成してもよい。第１の固定具１０の基部２０の上に設置したＯ−リング２４は締め付けの際完全に（通常その自由な直径の８０％まで）圧縮され気密シールを形成する。Ｏ−リング２４は通常ビトン（ｖｉｔｏｎ）から製造するが、ステンレス鋼、アルミニウムまたは高真空環境に適した他の材料を使用してもよい。第１の固定具１０は、基部２０に嵌合する透明な部分２６を含む。透明な部分２６はここに示すような板の形態または他の好都合な形状でよく、基部２０との気密シールを形成する。透明な部分２６は、ドナー３２の非転写表面の上になるように配置する。
【００６３】
透明な部分２６は、レーザー光ビームの透過を可能にするよう入射する放射に対して透明な材料であり、両面の間の少なくとも１大気圧の圧力差に耐えるのに十分な構造である。１つの例はショット ガラス テクノロジ社（Ｓｃｈｏｔｔ Ｇｌａｓｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．）が製造する光学ＢＫ−７ガラスであり、これはレーザー光に対して光学的に透明になるよう準備されている。透明な部分２６の厚さは材料の特性、圧力差、及び全体の露出面積によって決定する。
【００６４】
第２の固定具１２は圧力板３８を含むが、これは以下明らかにする方法で第１の固定具１０に位置合わせされ係合しており、ドナー３２を締め付けてＯ−リング２４を圧縮し、ドナー３２の非転写表面３３と透明な部分２６との間の気密チャンバを形成するよう可動式である。基板３４はこの締め付け処理の際にドナー３２と圧力板３８との間に捉えられる。圧力板３８はそれによってドナー３２と基板３４とを第１の固定具１０に締め付ける。圧力板３８は鋼、アルミニウムまたは剛体のプラスチックといった剛体の材料から製造し、有機材料転写処理中±１０μｍ以内になるよう平坦でなければならない。
【００６５】
図２の第１及び第２の固定具の開いた関係は装置８を出入りするドナー３２及び基板３４の移送を促進する。この実施形態では、基板３４は、第２の固定具１２に支持されるように固定具の間に配置する。ドナー３２は基板３４の上に配置する。ドナー３２は柔軟な支持具から形成してもよいので、剛体のフレーム３０をドナー３２のシートの装填及び取り出しのための支持具として必要に応じて使用してもよい。
【００６６】
基板３４は、ドナーからの有機材料を受け取るための表面を提供する有機固体、無機固体または有機及び無機固体の組み合わせでよい。基板３４は剛体または可撓性でよく、シートまたはウェハ、または連続ロールといった独立した別個の部片として処理してよい。通常の基板材料は、ガラス、プラスチック、金属、セラミック、半導体、金属酸化物、半導体酸化物、半導体窒化物、またはそれらの組み合わせを含む。基板３４は材料の均質な混合物、材料の複合体、または材料の多数の層でもよい。基板３４は、例えばアクティブマトリックス低温ポリシリコンＴＦＴ基板といったＯＬＥＤデバイスを準備するため一般的に使用される基板であるＯＬＥＤ基板でよい。基板３４は、光放出の意図した方向に応じて光透過性または不透明の何れかでよい。光透過特性は基板を通じてＥＬ放出を見るために望ましい。この場合、透明なガラスまたはプラスチックが一般に利用される。ＥＬ放出を上部電極を通じて見る適用業務では、基板３４の透過特性は重要でないので、光透過性、光吸収性または光反射性でもよい。この場合使用される基板は、ガラス、プラスチック、半導体材料、セラミックス、及び回路基板材料、または、パッシブマトリックスデバイスまたはアクティブマトリックスデバイスの何れかでよいＯＬＥＤデバイスを形成する際一般に使用される何らかの他のものを含むが、これらに制限されない。
【００６７】
装置８は、真空ポンプ４１によって真空下に保持した真空チャンバ３９内に提供すればよい。これは、１）非接触ギャップ間の転写は真空下でより有効である、２）ドナー材料の中には酸素、水分、または他の汚染物質の影響を受けやすいものがある、といったいくつかの理由からある種の転写のため有利である。矢印１６は、真空チャンバ３９の外部と内部との間の圧力差によって真空チャンバ３９に印加される力を表す。こうした力は場合によってはチャンバ壁の屈曲を発生し、閉位置でドナー３２が上に乗る基部２０の位置を変化させることがある。
【００６８】
第１の固定具１０は、第２の固定具１２の機能の一部または全てを実行する位置に配置してもよく、第２の固定具１２は第１の固定具１０の機能の一部または全てを実行する位置に配置してもよいことが理解されるだろう。
【００６９】
図３Ａは、可動式レーザーが基板３４の表面に平行な平面内を移動できる閉じた配置の上記の装置８を示す。第１の固定具１０と第２の固定具１２とは互いに係合するように位置合わせされ、圧力板３８はドナー３２を間に捉えた状態で第１の固定具１０に締め付けられており、ドナー３２の非転写表面３３の上にチャンバ４０を形成する。圧力板３８は、ドナー３２の上及び周囲で基部２０内のＯ−リング２４を完全に圧縮し（図３Ｂに詳細を示す）、ドナー３２のレーザー光吸収層７４をレーザー６０の焦平面内に位置決めし、基板３４をドナー３２と正しい関係になるように位置決めする一方、チャンバ４０の周囲に気密シールを形成する。基部２０と透明な部分２６とによって形成された気密シールと共に、チャンバ４０はドナー３２の非転写表面３３に対する圧力の提供が可能になるように形成する。矢印１８は、圧力板３８に印加され圧力板３８を第１の固定具１０に対して締め付ける力を示すが、それによって圧力板３８の屈曲が発生することがあり、それによってドナー３２のレーザー光吸収層７４の一部がレーザー光ビーム６２の焦平面から外れることがある。また、この締め付け力は基部２０の屈曲を発生することもあり、基部２０が十分に剛体でない場合、圧力板３８の配置ずれが発生し、レーザー光吸収層７４の一部がレーザー光ビーム６２の焦平面から外れることがある。
【００７０】
流体供給源４６及び流体通路４４は、流体をチャンバ４０に供給し、ドナー３２と基板３４との一部の間に管理された離隔が存在するかまたは基板３４とドナー３２とが接触するような圧力をドナー３２の非転写表面３３に印加する構造を提供する。矢印２２は、流体がドナー３２と、ひいては基板３４及び圧力板３８に行使する圧力を表す。この圧力のため、場合によっては圧力板３８及びドナー３２の屈曲または移動が発生することがあり、それによってレーザー光吸収層７４の一部がレーザー光ビーム６２の焦平面から外れることがある。チャンバ４０を加圧する流体は、気体（例えば、空気、窒素、アルゴン、ヘリウム）、液体（例えば水または液体過フッ化炭化水素）、圧力下で液化する気体（例えばフレオン）または超臨界流体（例えば二酸化炭素）でもよい。気体は好適な流体である。窒素またはアルゴンは最も好適な流体である。可動式レーザー６０は例えばレーザー光ビーム６２のような光のビームを発生する。レーザー６０は、ドナー３２のレーザー光吸収層７４に対応する位置にレーザー光ビーム６２を集束する少なくとも１つのレンズ６４を含む。レーザー６０は、ＯＬＥＤデバイスを準備する際使用するため米国特許第６，５８２，８７５号でケイ（Ｋａｙ）他が記載したようなマルチチャネルリニアアレイレーザーでもよい。レーザー移動機構６６は、基板３４の任意の点の上にレーザー６０を位置決めし、ドナー３２の非転写表面３３の適当な部分への、透明な部分２６の適当な部分を通じたレーザー光ビーム６２の透過を可能にする。レーザー移動機構６６は、ケイが記載したような微細位置決め機器でもよい。レーザー６０は、圧力板３８が基部２０に完全に締め付けられた時、レーザー光ビーム６２がドナー３２全体にわたって移動する際レーザー光がレーザー光吸収層７４に集束するように位置決めする。
【００７１】
有機材料転写処理中、レーザー光吸収層７４をレーザー６０の焦平面に対して正しく位置決めするためには、有機材料転写処理中の初期負荷条件での過剰な屈曲を避けるよう圧力板３８と基部２０とを正しく設計する必要がある。こうした負荷条件は、１）チャンバ４０の壁にかかる圧力差は１大気圧、２）圧力板３８は第１の固定具１０の基部２０に対して完全に締め付けられＯ−リング２４を完全に圧縮している、及び３）チャンバ４０は十分な圧力下（通常５ｐｓｉａまたはそれ未満）にある、である。これに対処するため、その開示を引用によって本出願の記載に援用する、ブラッドリー Ａ．フィリップス（Ｂｒａｄｌｅｙ Ａ．Ｐｈｉｌｌｉｐｓ）他による「ＯＬＥＤデバイスの層を形成するドナーからの有機材料の転写を可能にする装置（Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｐｅｒｍｉｔｔｉｎｇ Ｔｒａｎｓｆｅｒ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｆｒｏｍ ａ Ｄｏｎｏｒ ｔｏ Ｆｏｒｍ ａ Ｌａｙｅｒ ｉｎ ａｎ ＯＬＥＤ Ｄｅｖｉｃｅ）」という名称の、２００１年１２月１２日出願の同じ譲受人に譲受された米国特許出願第１０／０２１，４１０号に対するいくつかの拡張がなされている。
【００７２】
レーザー光ビーム６２を使用したドナー３２から基板３４への有機材料の材料転写を実行するため、ドナー３２は、図４Ａ及び図４Ｂに示すような画定された空間関係を維持しなければならない。すなわち、レーザー光吸収層７４とレーザー移動平面１１４との間の空間関係はレーザーの焦点距離１２２によって画定する。通常、この距離は公称値から±３５μｍの公差を有する。
【００７３】
図５は、装置８の通常の設計の三次元図である。真空チャンバ３９の壁は５０ｍｍ厚で、外形寸法は９００×１０２０×２４０ｍｍである。基部２０は真空チャンバ３９の上部を形成しやはり５０ｍｍ厚であり透明な部分２６を設置するための開口を備えている。透明な部分２６は真空チャンバ３９の上部に嵌合し、基部２０と共に第１の固定具１０を形成する。入口４５を使用して基板３４及びドナー３２を真空チャンバ３９に装填しそこから取り出す。入口４５は、使用中仕切り弁（図示せず）によって閉じてもよく、通常は隣接する真空チャンバに取り付ける。
【００７４】
図６は、真空チャンバ３９の三次元構造変形解析の結果の三次元図を示す。この解析は、基部２０に対する圧力板３８の力の合計が約４０００ポンドであり工具材料がステンレス鋼である上記の負荷条件下での過度の屈曲を示している。この特定の場合では、有限要素解析ソフトウェアを利用して解析を行ったが、任意の構造解析技術を使用してよい。この解析は、動作負荷条件で、基部２０が入口上部４７で負の‘ｙ’方向に８７μｍより多く屈曲することを示した。これは許容可能な±１０μｍの公差より大きく、レーザー光吸収層７４の位置の過度の偏差を発生する。
【００７５】
ここで図７を参照すると、補強リブによって望ましくない屈曲を減少させた、本発明によって設計した真空チャンバの三次元図が示される。真空チャンバ４２は入口４５の上の補強リブ４８を含む。解析の結果は、入口上部４７に補強リブ４８を追加したことによって基部２０の屈曲は±６μｍ未満に減少したことを示した。従って、補強リブ４８は、レーザー光吸収層７４がレーザー光ビームの焦平面の±３５μｍ以内にあるようにドナー３２に対するレーザー６０の間隔を維持する１つの方法である。
【００７６】
図８は、上記に記載した同じ負荷条件に対して有限要素解析ソフトウェアによって決定した圧力板に対する同様の三次元構造変形解析の結果を示す。上記に記載したように、圧力板３８は、第１の固定具１０に締め付けられた後、ドナー３２の位置を維持する１つの方法の役目を果たすので、レーザー６０及びレーザー光ビーム６２がレーザー移動機構６６によって作動されドナー３２全体にわたって移動する際ドナー３２のレーザー光吸収層７４はレーザー光ビーム６２の焦平面内に維持される。この解析では、圧力板３８は５０ｍｍ厚のステンレス鋼であり締め付け力は各縁端に沿った中間点に印加した。この解析は、圧力板３８の偏差が９μｍ未満であり、これは１０μｍの許容限度以下であることを示した。
【００７７】
ここで図９を参照すると、ばねで負荷をかけた圧力板によってドナーの周囲に沿ってＯ−リングに均一な圧力を印加するため圧力板を設置した構造の断面図が示される。作動器５０は保持ポスト５２によって圧力板３８に取り付けられるが、これはねじ、リベット、ボルトまたは他の固定機構でよい。ばね５４は作動器５０と圧力板３８との間の距離を維持し、通常適当な力のレベルに事前に負荷をかけられている。保持ポスト５２とばね５４とは圧力板３８を設置する１つの方法の役目を果たし、作動器５０の位置合わせがずれている場合でも圧力板３８がドナー３２の周囲に沿ってＯ−リング２４に均一な圧力を印加できるようにする。ばね５４は、作動器５０が最低点に達する前に全長に沿ってＯ−リング２４を完全に圧縮する十分な力を印加する寸法でなければならない。これによって、均一な圧力が維持され、Ｏ−リング２４によって形成されたシールに沿った漏れが発生しないことが保証される。通常の適用業務の場合、圧力板３８から必要とされる力は４０００ポンドでよい。４つのばねを使用し、ばねの自由長さが２．００インチであり、ばねの圧縮が２０％であることを想定すると、ばねは約２５００ポンド／インチのばね定数を備えた寸法となる。
【００７８】
ここで図１０を参照すると、ばねで負荷をかけた圧力板によってドナーの周囲に沿ってＯ−リングに均一な圧力を印加するため圧力板を設置した上記の構造の上面図が示される。
【００７９】
ここで図１１を参照すると、圧力板と第１の固定具との係合を制御する方法の三次元図が示される。第１の固定具１０は、第１の固定具１０の表面の上に設定した高さだけ突出する止めボタン８０を含む。その高さは、例えばボタン８０の機械加工、シムの使用、精密調整ねじの使用、または他の調整機構によって制御すればよい。有機材料転写処理中、止めボタン８０は、締め付けた圧力板３８の調整式の精密な位置決めと、ひいてはレーザー光吸収層７４の位置決めの精密な調整を提供する。止めボタン８０は、圧力板３８が気密シールを形成するのに十分なだけＯ−リング２４を圧縮するように調整しなければならない。
【００８０】
破損の原因となる故障が発生しないように、透明な部分２６がその厚さにかかる圧力差（通常約１大気圧）によって誘発される引張荷重に耐えるよう設計することは重要である。この適用業務の場合、通常の引張荷重はＢＫ７のような光学ガラスの場合１０００ｐｓｉ未満に保持すべきである。引張荷重の減少は主として、所与のウィンドウサイズに対するガラス厚さの増大、材料の特性、表面の状態及び境界（設置）の状態によって達成すればよい。ここで図１２を参照すると、ある部品寸法、ＢＫ７光学ガラスの場合の材料の特性、境界（設置）の状態、及び１大気圧の圧力差を想定した透明な部分２６に対する応力の三次元図が示される。この解析は有限要素解析ソフトウェアを使用して行ったが、単純な応力公式を使用して行ってもよい。この場合、引張応力は、透明な部分２６の縁端９０に示す上部縁端に沿った中間点と下部中央９４とに特に集中していることが示されているが、１０００ｐｓｉの設計基準未満である。圧縮は特に中央上部９２に集中している。
【００８１】
また、レーザー光ビームが透明な部分２６を通過する際のレーザー光ビーム６２の屈折のずれはドナー３２に対するレーザー光ビーム６２の位置のずれを発生することがあるので、上記の圧力差によって透明な部分２６に対して誘発される屈曲の量を最小化することも重要である。ここで図１３を参照すると、有限要素解析ソフトウェアによって決定したような、上記で決定した応力による透明な部分の変形の三次元図が示される。透明な部分２６は、決定可能な下向きの曲がりを有する。この変形は、引張応力の減少について上記で説明したように透明な部分２６の厚さを増大することによって減少させることができる。
【００８２】
図１４Ａは、本発明に係る基板３４に対するドナー３２の配置の１つの実施形態の断面図を示す。この実施形態では、ドナー３２の転写表面３５と基板３４とは、非転写表面３３に対して加圧流体によって行使される圧力と、基板３４に対して圧力板３８によって行使される圧力とによって完全に接触した状態に保持される。こうした配置によって、例えば溶融転写による有機材料の転写が可能になる。
【００８３】
図１４Ｂは、本発明に係る基板３４に対するドナー３２の配置の別の実施形態の断面図を示す。この実施形態では、基板３４の受け表面１０６は、薄膜トランジスタ１００が存在するため不均一である。各画素または副画素の多層構造の結果、薄膜トランジスタ１００は基板３４内で隆起した表面部分１０２によって離隔されている。これは、その開示を引用によって本出願の記載に援用する、同じ譲受人に譲受された米国特許第５，９３７，２７２号でタン（Ｔａｎｇ）によって記載されている。隆起した表面部分１０２が存在することによって、非転写表面３３に対して加圧流体によって行使される圧力に対するギャップ１０４の離隔が維持され、ドナー３２と基板３４との部分の間の離隔が維持される。
【００８４】
また、図１４Ｂは、光による処理によるドナー３２から基板３４の一部への有機材料の転写を示す。あるパターンのレーザー光ビーム６２は非転写表面３３を照射する。レーザー光ビーム６２がレーザー光吸収層７４に衝突すると熱１１０が発生して、レーザー光ビーム６２のすぐ近くの有機材料７０が熱１１０を吸収できるようにし、基板３４への有機材料７０の転写を可能にする。ドナー３２に入射した光の大部分は熱に変換されるが、これはドナー３２の選択的に照射した部分でしか発生しない。パターン化された転写において、有機材料７０の加熱された部分の一部または全ては有機材料転写を経験する、すなわち、昇華、気化、または融除し、基板３４の受け表面１０６上に転写された有機材料１１２となる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本出願に記載の装置での使用が可能なドナーの構造の１つの実施形態の断面図を示す。
【図２】本発明によって設計し真空チャンバ内に密閉した装置の断面図である。
【図３Ａ】可動式レーザーを備えた閉じた構成の上記の装置の断面図である。
【図３Ｂ】図３Ａの詳細図である。
【図４Ａ】ドナーとレーザーとの間の空間関係を示す断面図である。
【図４Ｂ】ドナーとレーザーとの間の空間関係を示す断面図である。
【図５】本発明で使用可能な装置の通常の設計の三次元図である。
【図６】有限要素解析が過度の屈曲（視覚的に強調されている）を示す真空チャンバの三次元図である。
【図７】補強リブによって屈曲を減少させた、本発明によって設計した真空チャンバの三次元図である。
【図８】有限要素解析によって決定した圧力板の屈曲（視覚的に強調されている）の三次元図である。
【図９】本発明により均一な圧力を印加する圧力板のための設置構造の三次元図である。
【図１０】圧力板を設置するための図９の設置構造の上面図である。
【図１１】圧力板と第１の固定具との係合を制御する方法の三次元図である。
【図１２】有限要素解析によって決定した、有機転写処理中の透明部分に対する応力負荷の三次元図である。
【図１３】有限要素解析によって決定した、透明部分の屈曲（視覚的に強調されている）の三次元図である。
【図１４Ａ】基板に対するドナーの配置の１つの実施形態の断面図である。
【図１４Ｂ】基板に対するドナーの配置の別の実施形態の断面図である。
【符号の説明】
【００８６】
８ 装置
１０ 第１の固定具
１２ 第２の固定具
１６ 矢印
１８ 矢印
２０ 基部
２２ 矢印
２４ Ｏ−リング
２６ 透明な部分
３０ 剛体のフレーム
３２ ドナー
３３ 非転写表面
３４ 基板
３５ 転写表面
３８ 圧力板
３９ 真空チャンバ
４０ チャンバ
４１ 真空ポンプ
４２ 真空チャンバ
４４ 流体通路
４５ 入口
４６ 流体供給源
４７ 入口上部
４８ 補強リブ
５０ 作動器
５２ 保持ポスト
５４ ばね
６０ レーザー
６２ レーザー光ビーム
６４ レンズ
６６ レーザー移動機構
７０ 有機材料
７２ 支持材
７４ レーザー光吸収層
８０ 止めボタン
９０ 縁端
９２ 中央上部
９４ 中央下部
１００ 薄膜トランジスタ
１０２ 隆起した表面部分
１０４ ギャップ
１０６ 受け表面
１１０ 熱
１１２ 転写された有機材料
１１４ レーザー移動平面
１１８ 接触表面
１２０ 基板支持面
１２２ レーザーの焦点距離
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つかそれ以上のＯＬＥＤデバイス上に有機材料の層を形成するためドナーから基板への有機材料の転写を可能にする装置であって、前記ドナーがレーザー光吸収層と熱転写性有機材料を備えた層とを含み、
ａ）光のビームを発生する可動式レーザーと、前記ドナー中の前記レーザー光吸収層に対応する位置に該光ビームを集束する少なくとも１つのレンズとを提供する手段と、
ｂ）前記基板と前記ドナーとの一部の間が離隔するかまたは前記基板と前記ドナーが接触するかの何れかとなり、有機材料が前記基板の一部に転写されるようなお互いに対するある関係に前記ドナーと前記基板とを支持するよう配置した第１の固定具と、
ｃ）前記第１の固定具に位置合わせされ係合する圧力板を含む第２の固定具であって、前記ドナーが前記圧力板上に支持され前記圧力板が前記ドナーと前記基板とを前記第１の固定具に締め付けるよう可動式であり前記ドナーの非転写表面に対してチャンバを形成する第２の固定具と、
ｄ）前記基板に対する前記ドナーの位置決めを保証するよう前記ドナーの前記非転写表面に圧力を印加するため前記チャンバに流体を供給する手段と、
ｅ）透明な部分を通じた前記ドナーの前記非転写表面への前記レーザー光ビームの透過を可能にするような前記ドナーの前記非転写表面に対するある関係に配置された該透明な部分を含む前記第１の固定具と、
ｆ）前記レーザー光吸収層が前記レーザー光ビームの焦平面の±３５μｍ以内にあるように前記ドナーに対する前記レーザーの間隔を維持する手段であって、前記基板への有機材料の転写を発生させる熱の吸収を可能にするため前記レーザー光ビームが前記ドナー全体にわたって移動する際前記レーザー光が前記レーザー光吸収層に集束するよう前記レーザーが位置決めされる手段とを備える装置。
【請求項２】
前記流体が気体または液体である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記レーザー光吸収層が、有機材料の転写を発生させる熱を生じるためスペクトルの所定の部分の放射を吸収することができる放射吸収材料を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
さらに、前記ドナーが前記圧力板によって前記第１の固定具に締め付けられた後前記ドナーの位置を維持する手段を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記維持手段が、前記圧力板が前記第１の固定具に締め付けられる時圧縮される前記第１の固定具上に設置されたＯ−リングを含む、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記放射吸収材料が、有機材料のパターン化された転写を発生するように選択されたパターン化された層の形態である、請求項３に記載の装置。
【請求項７】
さらに、真空チャンバを含み、前記装置が該真空チャンバ内に提供される、請求項３に記載の装置。
【請求項８】
前記ドナーがシート中に形成される、請求項３に記載の装置。
【請求項９】
前記維持手段が、前記ドナーの周囲に沿って前記Ｏ−リングに均一な圧力を印加する前記圧力板を設置する手段を含む、請求項５に記載の装置。
【請求項１】
１つかそれ以上のＯＬＥＤデバイス上に有機材料の層を形成するためドナーから基板への有機材料の転写を可能にする装置であって、前記ドナーがレーザー光吸収層と熱転写性有機材料を備えた層とを含み、
ａ）光のビームを発生する可動式レーザーと、前記ドナー中の前記レーザー光吸収層に対応する位置に該光ビームを集束する少なくとも１つのレンズとを提供する手段と、
ｂ）前記基板と前記ドナーとの一部の間が離隔するかまたは前記基板と前記ドナーが接触するかの何れかとなり、有機材料が前記基板の一部に転写されるようなお互いに対するある関係に前記ドナーと前記基板とを支持するよう配置した第１の固定具と、
ｃ）前記第１の固定具に位置合わせされ係合する圧力板を含む第２の固定具であって、前記ドナーが前記圧力板上に支持され前記圧力板が前記ドナーと前記基板とを前記第１の固定具に締め付けるよう可動式であり前記ドナーの非転写表面に対してチャンバを形成する第２の固定具と、
ｄ）前記基板に対する前記ドナーの位置決めを保証するよう前記ドナーの前記非転写表面に圧力を印加するため前記チャンバに流体を供給する手段と、
ｅ）透明な部分を通じた前記ドナーの前記非転写表面への前記レーザー光ビームの透過を可能にするような前記ドナーの前記非転写表面に対するある関係に配置された該透明な部分を含む前記第１の固定具と、
ｆ）前記レーザー光吸収層が前記レーザー光ビームの焦平面の±３５μｍ以内にあるように前記ドナーに対する前記レーザーの間隔を維持する手段であって、前記基板への有機材料の転写を発生させる熱の吸収を可能にするため前記レーザー光ビームが前記ドナー全体にわたって移動する際前記レーザー光が前記レーザー光吸収層に集束するよう前記レーザーが位置決めされる手段とを備える装置。
【請求項２】
前記流体が気体または液体である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記レーザー光吸収層が、有機材料の転写を発生させる熱を生じるためスペクトルの所定の部分の放射を吸収することができる放射吸収材料を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
さらに、前記ドナーが前記圧力板によって前記第１の固定具に締め付けられた後前記ドナーの位置を維持する手段を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記維持手段が、前記圧力板が前記第１の固定具に締め付けられる時圧縮される前記第１の固定具上に設置されたＯ−リングを含む、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記放射吸収材料が、有機材料のパターン化された転写を発生するように選択されたパターン化された層の形態である、請求項３に記載の装置。
【請求項７】
さらに、真空チャンバを含み、前記装置が該真空チャンバ内に提供される、請求項３に記載の装置。
【請求項８】
前記ドナーがシート中に形成される、請求項３に記載の装置。
【請求項９】
前記維持手段が、前記ドナーの周囲に沿って前記Ｏ−リングに均一な圧力を印加する前記圧力板を設置する手段を含む、請求項５に記載の装置。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【公表番号】特表２００７−５０４６２１（Ｐ２００７−５０４６２１Ａ）
【公表日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５２５３６１（Ｐ２００６−５２５３６１）
【出願日】平成１６年８月２０日（２００４．８．２０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０２７４１７
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０２７２３６
【国際公開日】平成１７年３月２４日（２００５．３．２４）
【出願人】（５９００００８４６）イーストマン コダック カンパニー (1,594)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月２０日（２００４．８．２０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０２７４１７
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０２７２３６
【国際公開日】平成１７年３月２４日（２００５．３．２４）
【出願人】（５９００００８４６）イーストマン コダック カンパニー (1,594)
【Ｆターム（参考）】
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