一種有機電致發光器件及其製造方法
2023-09-11 01:48:30 1
專利名稱：一種有機電致發光器件及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種有機電致發光器件(ELD)，尤其是一種雙板型有機ELD及其製造方法。
背景技術：
通常，通過從陰極和陽極向發光層中注入電子和空穴，電子和空穴複合產生激子，激子從激發態躍遷到基態，從而實現有機ELD的發光。激子在兩個態之間的躍遷發出光，因此與液晶顯示(LCD)器件相比，有機ELD不需要額外光源。因此有機ELD的大小和重量也得以降低。有機ELD還有其他優良特徵，例如功耗低，亮度高和響應快等。由於這些特徵，有機ELD被認為是最有希望應用於諸如蜂窩電話，車載導航系統(CNS)，個人數字助理(PDA)，可攜式攝相機以及掌上電腦等下一代消費電子產品的顯示板。另外，由於有機ELD的製造工藝簡單，只需要很少的工序步驟，因此其製造成本比LCD要低得多。
目前存在兩種不同類型的有機ELD無源矩陣型和有源矩陣型。雖然無源矩陣有機ELD和有源矩陣有機ELD都是結構簡單，並且通過簡單製造工藝形成的，但是無源矩陣有機ELD工作時需要相對較多的能量。另外，無源矩陣有機ELD的顯示面積受到其結構的限制。而且，隨著導線數目的增加，無源矩陣有機ELD的圖像孔徑比會減小。相反，有源矩陣有機ELD更為有效，並且可以利用相對較低的功耗，產生大顯示屏幕的高質量圖像。
圖1是有機ELD的能帶圖。如圖1所示，陽極1和陰極7彼此分離。發光層4夾在陽極1和陰極7之間。空穴傳輸層3夾在陽極1和發光層4之間，以及電子傳輸層5夾在發光層4和陰極7之間，以提高發光效率。從陽極1注入的空穴和從陰極7注入的電子在發光層4中複合，相當於空穴和電子之間的能量的光從這些激子發出。陽極1一般由高功函的透明導電材料構成，而陰極7一般由低功函、化學性質穩定的金屬材料製成。
圖2示出依據現有技術的底部發光型有機ELD的示意性截面圖。如圖2所示，在第一基板10上形成包括薄膜電晶體(TFT)「T」的陣列元件14。在陣列元件14的上方形成第一電極16、有機電致發光(EL)層18和第二電極20。在有機EL層18中，每個像素區分別顯示紅、綠、藍色。通常，有機EL層中在每個像素區中，使用分開的有機材料來發出每種顏色的光。通過用密封劑26，將第一基板10和第二基板28粘接，密封有機ELD。第二基板28包含吸溼劑材料22，用來去除可能進入有機EL層18密封腔中的溼氣和氧氣。在對第二基板28的一部分進行刻蝕後，在刻蝕後部分填充吸溼材料22，利用保持元件(holding element)25來固定所填充的吸溼材料。
圖3示出現有技術的有機ELD的等效電路圖。參照圖3，柵線「GL」和數據線「DL」交叉，以及柵線「GL」和數據線「DL」交叉處的開關元件「TS」與柵線「GL」和數據線「DL」相連接。驅動元件「TD」與開關元件「TS」和有機電致發光二極體」DEL」電連接。在驅動元件「TD」的驅動柵極「D2」和驅動漏極「D6」之間形成存儲電容「CST」，以及有機電致發光二極體「DEL」與電源線「PL」相連接。
當向開關元件「TS」的開關柵極「S2」施加柵線「GL」的掃描信號時，數據線「DL」的圖像信號通過開關元件「TS」施加到驅動元件「TD」的驅動柵極「D2」。由施加到驅動柵極「D2」的圖像信號來調節驅動元件「TD」的電流密度。因此，有機電致發光二極體「DEL」可以顯示灰度圖像。另外，由於存儲在存儲電容「CST」中的圖像信號被施加到驅動柵極「D2」，因此，即使關斷開關元件「TS」，在施加下一個圖像信號以前，流入有機電致發光二極體「DEL」的電流密度可以保持不變。開關元件「TS」和驅動元件「TD」可為多晶矽TFT或非晶矽TFT。非晶矽TFT的製造過程比多晶矽TFT的製造過程相對簡單。
同時，每個像素區中有機ELD應該有紅、綠、藍有機EL層以顯示所有顏色。倒梯形的隔離物把有機EL層分開，從而為有機EL層提供穩定的塗覆工序。在具有這種隔離物的有機ELD中，通過在被隔離物包圍的像素區中摻雜或注入溶液類有機EL材料形成有機EL層。
圖4A到4F為依據現有技術有機ELD的具有噴墨印刷步驟的製造工序的示意性截面圖。
如圖4A所示，基板30包括發光區「C」和與發光區「C」鄰近的非發射區「D」。通過在基板上、在發光區「C」上沉積透明導電材料形成第一電極32(陽極)。另外，在基板30、非發光區「D」上形成緩衝層34，並且與第一電極32的邊緣部分重疊。緩衝層34可以由的氮化矽(SiNx)或二氧化矽(SiO2)構成。另外，在基板30和第一電極32之間形成薄膜電晶體(TFTs)「T」，並且與每個像素區「P」的第一電極32相連接。雖然圖4未示出，但是薄膜電晶體「T」包含一個開關TFT和一個驅動TFT，第一電極32和驅動TFT的驅動漏極相連接。
在圖4B和圖4C中，在具有第一電極32和緩衝層的基板30的整個表面塗布有機材料層40。然後，在有機材料40整個表面上塗布光刻膠層45，然後在基板30上面設置具有透光部分「m1」和遮光部分「m2」的掩模50。利用具有曝光和顯影步驟的光刻工序，對光刻膠層45進行構圖。光刻膠層45分為正型和負型。當光刻膠層45為正型時，在顯影步驟中被曝光的透光部分「m1」被去除。另一方面，當光刻膠層45為負型時，在顯影步驟中被曝光的遮光部分「m2」被去除。在圖4B和圖4C中，由於光刻膠層45是負型光刻膠，與遮光部分「m2」對應部分的光刻膠層45被去除。因此，如圖4C所示，保留與透光部分「m1」相對應的光刻膠層45作為光刻膠圖案46。
在圖4D中，通過利用光刻膠圖案46作為掩模，刻蝕有機材料層40(圖4C)形成多個隔離物41。在刻蝕步驟中，光刻膠圖案46之間暴露出的有機材料40(圖4C)被蝕刻劑去除。由於隔離物41包圍每個像素區「P」，所以可以防止混色。雖然在圖4D中未示出，但是在形成隔離物41後，去除光刻膠圖案46。
在圖4E中，通過噴墨印刷紅、綠和藍有機EL材料，在具有隔離物41的基板30上形成紅、綠和藍有機EL層42a、42b和42c。通過噴嘴(未示出)，在被隔離物41包圍的每個像素區「P」中分配每種顏色的有機EL材料，形成紅、綠和藍有機EL層42a、42b和42c。由於隔離物41位於像素區「P」的邊界並且具有預定高度，所以在像素區「P」的邊界避免了紅、綠和藍有機EL層42a、42b和42c發生混色。
在圖4F中，在具有由紅、綠和藍有機EL層42a、42b和42c的基板30上、在像素區「P」內形成第二電極44。當第二電極44用作陰極時，第二電極44是具有低功函、反射性好的金屬材料。
但是，為了用有機材料形成隔離物，需要包括塗覆、曝光、顯影等步驟的光刻工序。因此，增加了產品成本。另外，由於有機材料形成的隔離物相對較高，在沉積金屬層的過程中，隨後在有機電致發光層上形成的金屬層可能會被意外地切斷，導致製造缺陷。此外，如圖4F所示，用噴墨法分配在像素區的有機材料並不均勻，尤其是靠近隔離物的有機材料的厚度比其他區域的有機材料的厚度相對要厚。這稱為由有機材料和隔離物之間表面張力所引起的粘合現象。
發明內容
因此，本發明提出一種有機ELD及其製造方法，其基本克服了現有技術的限制和缺陷所帶來的一個或多個問題。
本發明的優點在於提供一種具有簡化製造工序的有機ELD。
下面的說明中將繼續闡述本發明的其他特徵和優點，部分特徵和優點可以從說明中明顯看出，或者通過實踐從本發明得到。本發明的目的和其他優點可以從說明書以及相關權利要求和附圖中描述的特定結構實現和得到。
為了實現這些和其他優點，根據本發明的目的，在具體和概括描述中，一種用於有機電致發光器件的基板製造方法包括在具有像素區的基板上形成第一電極；在像素區的邊界、第一電極上形成絕緣層；通過印刷溶液類電致發光材料，在像素區中、第一電極上形成電致發光層；在具有電致發光層和絕緣層的基板整個表面形成第二電極材料層；氧化像素區邊界的第二電極材料層，以在像素區中形成第二電極；以及在像素區邊界形成金屬氧化層。
另一方面，一種用於有機電致發光器件的基板的製造方法，包括在具有像素區的基板上形成第一電極；在第一電極上、像素區的邊界上形成絕緣層；通過印刷溶液類電致發光材料，在像素區中、第一電極上形成電致發光層；在具有電致發光層和絕緣層的基板的整個表面上形成第二電極材料層；通過用雷射燒蝕融化(ablate)在邊界的第二電極材料層，在像素區中形成第二電極。
另一方面，一種有機電致發光器件的的製造方法，包括在具有像素區的第一基板上形成具有薄膜電晶體的陣列元件；在第二基板上、像素區中形成第一電極；在像素區邊界上、第一電極上形成絕緣層；通過印刷溶液類電致發光材料，在像素區中、第一電極上形成電致發光層；在具有電致發光層和絕緣層的第二基板整個表面上形成第二電極材料層；通過分開第二電極材料層在像素區中形成第二電極；在第一和第二基板中的一個上形成連接電極；以及用密封劑粘接第一基板和第二基板，通過連接電極，第一基板和第二基板實現電連接。
另一方面，一種有機電致發光器件包括第一電極，所述電極在具有多個像素區的基板上；絕緣層，其位於像素區邊界、第一電極上；在第一電極上、像素區內的多個電致發光層；在多個電致發光層上的多個第二電極；以及在絕緣層上的金屬氧化層，第二電極被金屬氧化層彼此被電分開。
另一方面，一種有機電致發光器件包括在具有多個像素區的基板上的第一電極；絕緣層，其位於像素區邊界、在第一電極上，其頂面具有疏水性；在像素區中、在第一電極上的具有疏水性的多個電致發光層；以及在電致發光層上的多個第二電極，第二電極彼此被物理分開。
另一方面，一種有機電致發光器件包括第一電極，位於具有像素區的基板上；絕緣層，位於像素區邊界、在第一電極上；絕緣層上的隔離物，隔離物為倒梯形從而使隔離物的寬度從隔離物的第一側面到第二側面逐漸增加，第一側面比第二側面相對更接近所述基板；位於像素區中、在第一電極上的電致發光層；位於電致發光層上的第二電極，第二電極與相鄰的第二電極在邊界物理分開。
另一方面，一種有機電致發光器件包括相互面對並且彼此分離的第一和第二基板，第一和第二基板上具有像素區；位於第一基板內側、像素區中的陣列元件，所述陣列元件具有薄膜電晶體；位於第一基板內側的第一電極；位於像素區邊界、第一電極上的絕緣層；位於像素區中、第一電極上的電致發光層；位於電致發光層上的第二電極；位於絕緣層上表面的金屬氧化層，通過金屬氧化層第二電極與相鄰的第二電極電分開；以及用於電連接第一和第二基板的連接電極。
另一方面，一種有機電致發光器件包括相互面對並且彼此分離的第一和第二基板，第一和第二基板上具有像素區；位於第一基板內側、像素區中的陣列元件，所述陣列元件具有薄膜電晶體；位於第一基板內側的第一電極；位於像素區邊界、第一電極上的絕緣層，所述絕緣層的上表面具有疏水性；位於像素區中、第一電極上的電致發光層，所述電致發光層具有疏水性；位於電致發光層上的第二電極，第二電極與相鄰的第二電極在邊界被物理分開；以及用於電連接第一和第二基板的連接電極。
另一方面，一種有機電致發光器件包括相互面對並且彼此分離的第一和第二基板，第一和第二基板具有像素區；位於第一基板內側、像素區中的陣列元件，所述陣列元件具有薄膜電晶體；位於第一基板內側的第一電極；位於像素區邊界、第一電極上的絕緣層；位於絕緣層上的隔離物，隔離物為倒梯形從而使隔離物的寬度從隔離物的第一側面到第二側面逐漸增加，其中第一側面比第二側面相對更接近所述基板；位於像素區中、第一電極上的電致發光層；位於電致發光層上的第二電極，第二電極與相鄰的第二電極在邊界被物理分開；以及用於電連接第一和第二基板的連接電極。
應當理解前面的概括描述和下面的詳細說明都僅是示例性和說明性的，意欲對權利要求所限定的本發明進行進一步的說明。
用於對本發明提供進一步理解並構成說明書的一部分的附圖示出本發明的實施例，並與說明書一起用於解釋本發明。
在附圖中圖1所示為有機ELD的能帶圖；圖2所示為出依據現有技術的底部發光型有機ELD的示意性截面圖；圖3所示為依據現有技術有機ELD的等效電路圖；圖4A到4F所示為依據現有技術具有噴墨印刷步驟的有機ELD的製造方法的示意性截面圖；圖5所示為依據本發明實施例雙板型ELD的示意性截面圖。
圖6A到6E所示為依據本發明第一實施例的製造工序的示意性截面圖。
圖7A到7G所示為根依本發明第二實施例的製造工序的示意性截面圖。
圖8A到8E所示為依據本發明第三實施例的製造工序的示意性截面圖。
圖9A到9G所示出依據本發明第四實施例的製造工序的示意性截面圖。
具體實施例方式
現在詳細地討論本發明的優選實施例，其中的例子在附圖中示出。
圖5所示為本發明實施例的雙板型有機ELD示意性截面圖。
在圖5中，雙板型有機ELD 100包括相互面對並彼此分離的第一基板110和第二基板200。另外，第一基板110和第二基板200具有多個像素區「P」。陣列元件「TA」包含多個TFTs(未示出)。雖然在圖5中未示出，但是陣列元件「TA」包括柵線、與柵線交叉的數據線、與柵線和數據線相連接的開關TFT、與開關TFT連接的驅動TFT、與驅動TFT連接的電源線和存儲電容。開關TFT和驅動TFT組成一個TFT，所述TFT可以是非晶矽TFT或多晶矽TFT。另外，在像素區「P」中、陣列元件「TA」上形成與陣列元件「TA」相連接的多個連接電極140。連接電極140由導電材料製成。連接電極140由具有絕緣圖案的多個層形成。連接電極140可以通過其他連接方式與陣列元件「TA」相連接。
同時，在第二基板200的內側形成第一電極202，在第一電極202上形成有機EL層210，而且其包括紅、綠、藍有機EL層210a、210b和210c。每個紅、綠、藍有機EL層210a、210b和210c位於每個像素區「P」中。在有機EL層210上、像素區「P」中形成多個第二電極220a。在該實施例中，第一電極202用作陽極，第二電極220a用作陰極。第一電極202一般由諸如氧化銦錫(ITO)，氧化銦鋅(IZO)，氧化銦錫鋅(ITZO)等透明導電材料構成。第二電極220a由諸如鈦(Ti)，鉬(Mo)，鈣(Ca)，鋇(Ba)等不透明導電材料構成。
雖然在圖5中未示出，但是有機EL層210包括與第一電極202接觸的第一載流子傳輸層和與第二電極220a接觸的第二載流子傳輸層，其中間為發光層。當第一電極202用作陽極和第二電極220a用作陰極時，第一載流子傳輸層包括空穴注入層和空穴傳輸層，以及第二載流子傳輸層包括電子注入層和電子傳輸層。
第一電極202和第二電極220a和有機EL層210組成有機電致發光二極體「DEL」。具有有機電致發光二極體「DEL」的第二基板200和具有陣列元件「TA」的第一基板110通過連接電極140電連接。特別是，連接電極140連接第二電極220a和驅動TFT(未示出)。因此，連接電極140可以向第二電極220a提供由驅動TFT提供的電流。
同時，密封圖案150位於第一和第二基板110和200的邊緣，並且第一和第二基板110和200通過密封圖案150彼此粘接。
根據本發明的實施例的有機EL器件為雙板型，其中陣列元件層「TA」和有機EL二極體「DEL」分別在其基板上形成，連接電極140將陣列元件層「TA」和有機EL二極體「DEL」連接起來。在TFT的結構以及陣列元件層和有機EL二極體的連接方法上可以有各種修改和變化。而且，由於本發明實施例的有機EL器件為頂部發光型，很容易設計薄膜電晶體，並且獲得高解析度和高孔徑比。
雖然在圖5中未示出，有機EL層210被隔離物或疏水絕緣層彼此分開。同樣，第二電極220a也可以通過雷射燒蝕融化彼此物理分隔或通過氧化來實現彼此電分隔。在圖5中，由於雙板型有機ELD為頂部發光型，可以簡化包括TFTs的陣列元件的整個設計並且提高孔徑比，從而增加有機ELD的使用壽命。
圖6A到6E示出根據本發明第一實施例的製造工序的示意性截面圖。
如圖6A所示，在基板300中限定像素區「P」。在具有像素區「P」的基板300上形成由諸如氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)，氧化銦錫鋅(ITZO)等透明導電材料構成的第一電極302。然後，在像素區「P」的邊界、第一電極302上形成絕緣層304，以防止第一電極302和以後形成的第二電極之間短路。雖然在圖6A中未示出，但是絕緣層304在平面圖上是一個整體。另外，可以通過沉積並構圖氮化矽(SiNx)或二氧化矽(SiO2)，或塗覆並構圖聚醯亞胺來形成絕緣層304。例如，用於構圖聚醯亞胺層的工序可以是採用光刻膠圖案的光刻工序。
然後，如圖6A所示，在絕緣層304的整個表面塗覆有機感光材料，並進行構圖以形成倒梯形的隔離物306。通過控制曝光量或選擇有機感光材料的類型可以形成隔離物306這種倒轉形狀。接著，如圖6A所示，利用噴墨印刷法，通過噴墨頭350將含有有機電致發光材料的墨352，分配到具有隔離物306的基板300上。
在圖6B中，分配在基板300上的墨形成含有紅、綠和藍發光層(未示出)的有機電致發光層310。因為隔離物306位於像素區「P」的邊界，因此相鄰像素區「P」之間，可以避免由於墨溢出而引起的混色。
在圖6C中，在有機EL層310和隔離物306的整個表面形成第二電極材料層320。第二電極材料層320是通過沉積具有低功函和反射性好的諸如鈦(Ti)、鉬(Mo)、鈣(Ca)、鋇(Ba)等金屬材料形成的。但是，當通過噴墨印刷法形成有機電致發光層310時，由於墨352(圖6A中)和隔離物306之間的表面張力會引起粘合現象。由於粘合現象，導致很難將每個像素區「P」的第二電極材料層分開。換句話說，在整個像素區「P」上，第二電極材料層320彼此不合要求相連接。由此，為了在每個像素區形成多個第二電極，需要對第二電極材料層320實施像素化(pixellation)步驟。
在圖6D中，在像素化步驟中，將具有透光部分「M1」和遮光部分「M2」的掩模「M」設置在第二電極材料層320上。透光部分「M1」與像素區「P」的邊界的相對應，遮光部分「M2」與像素區「P」相對應。然後，光360透過掩模「M」的透光部分「M1」照射到部分第二電極材料層320上，以使位於像素區「P」邊界的第二電極材料層320氧化。光360的光源可以是紫外光(UV)。因此，與透光部分「M1」相對應的第二電極材料層320部分被入射光氧化。
如圖6E所示，在氧化工序中，第二電極材料層320(圖6D中)被分成像素區「P」中的第二電極320a和像素區「P」邊界的金屬氧化層320b。金屬氧化層320b是通過氧化第二電極材料層320形成的，並且與第二電極320a彼此電分隔。由此，每個第二電極320a與隔離物306和金屬氧化層320b，形成穩定的像素結構。
圖7A到7G示出依據本發明第二實施例製造過程的示意性截面圖。
在圖7A中，在基板400上限定了像素區「P」。在具有像素區「P」的基板400上形成由氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化銦錫鋅(ITZO)等透明導電材料構成的第一電極402。然後，在像素區「P」的邊界上、第一電極402上形成絕緣層404a，以防止第一電極402和以後形成的第二電極之間短路。雖然在圖7A中未示出，但是，在平面圖中絕緣層404a是作為一個整體形成的。另外，絕緣層是通過沉積並構圖氮化矽(SiNx)或二氧化矽(SiO2)，或者塗覆並構圖聚醯亞胺形成的。例如，構圖步驟可以包括使用光刻膠圖案的光刻工序。
然後，為了使第一電極402的表面具有親水性(hydrophilic)，對絕緣層404a的整個表面用氧(O2)等離子體進行處理。雖然在圖7A中未示出，但是氧(O2)等離子體工序包括將具有絕緣層404a和第一電極402的基板400設置在真空室中以及向真空室中注入載流子氣體如氬氣(Ar)和源氣體如氧氣(O2)。氧(O2)等離子體工序的具體實施工序條件可以如下。氬氣和氧氣的流量比約為8∶2，電源功率約為1000瓦(W)，電壓約50伏。處理時間約為30秒。
在圖7B中，為了讓絕緣層404a的表面具有疏水性，用超疏水性的模具450接觸絕緣層404a的表面。模具450具有突起部分452和凹下部分(recededportion)454。突起部分452和凹下部分454分別位於絕緣層404a和像素區「P」的部分。模具450可以通過制模工藝製成，用作柔性掩模。
下面解釋模具450的製造工序。製備聚二甲基矽氧烷(PDMS)和硬化劑的混合液體，其中硬化劑約佔重量的10％，將含有混合液體的模具框架加熱到約90℃。通過硬化模具框架中的混合液體，形成模具450。通過這種工藝形成的模具450叫做PDMS模具。
另外，有利的是模具450的突起部分452的寬度比絕緣層404a的寬度相對要窄。因此，由於寬度差的存在，絕緣層404a的非接觸部分具有親水性。另一個例子，模具450也可以由具有疏水性的彈性材料形成，例如用聚氨酯橡膠代替PDMS。為了使部分絕緣層404a具有疏水性，在室溫到100℃之間的溫度範圍內讓模具450與部分絕緣層404a接觸約1到10分鐘。只有與模具450相接觸的絕緣層404a部分具有疏水性，然後移開模具450。
接著，如圖7C所示，通過噴墨印刷法，將溶液類墨462分配到具有疏水絕緣層404b的基板400上。具體的說，通過噴墨頭460，將溶液類墨462分配到基板上、被疏水絕緣層404b包圍的像素區「P」中。因為絕緣層404b具有疏水性，溶液類墨462隻處於像素區「P」中，不會在疏水絕緣層404b上。
在圖7D中，通過上述的氧(O2)等離子體處理，使像素區「P」具有親水性，而利用超疏水性模具450(圖7B中)，使疏水絕緣層404b的表面具有疏水性。然後，用上述的噴墨印刷法將溶液類墨462(圖7C中)塗覆在基板400上。因為溶液類墨462具有親水性，它只塗覆在像素區「P」上，而不在疏水絕緣層404b上。由此，包含發光材料的溶液類墨462(圖7C中)不會塗覆在像素區邊界的疏水絕緣層404b上。因此，，不需要光刻工序，就可以將溶液類墨462(圖7C中)構圖為與像素區「P」相對應的紅、綠和藍有機電致發光層。也就是說，每個紅、綠和藍有機EL層位於每個像素區「P」中。因此，防止相鄰像素區「P」之間出現混色。具體地說，在噴墨印刷過程中，通過移動噴墨頭460(圖7C中)或噴嘴(未示出)，把溶液類墨462塗覆到像素區「P」中。從而利用表面性質，不需要額外隔離物，就可以避免混色，從而只在像素區「P」中有效地形成有機電致發光層410。
在圖7E中，在疏水絕緣層404b和有機EL層410的整個表面上形成第二電極材料層420。第二電極材料層420可以由低功函、反射性好的金屬材料，比如鈦(Ti)、鉬(Mo)、鈣(Ca)、鋇(Ba)等製成。
參考圖7F，接著，在具有第二電極材料層420的基板上設置含有透光部分「M1」和遮光部分「M2」的掩模「M」。由於透光部分「M1」完全透光，它對應第二電極材料層420上與疏水性絕緣層404b接觸的部分。另一方面，遮光部分「M2」為能夠完全遮擋光的區域，它對應第二電極材料層420在像素區「P」上的部分。當光470通過掩模「M」照射到含有第二電極材料層420的基板400上，與透光部分「M1」對應的疏水絕緣層404b曝光。光470具有所需波長，比如紫外線(UV)。
在圖7G中，第二電極材料層420被分開成像素區「P」中的第二電極420a和像素區「P」邊界的金屬氧化層420b。在平面圖中金屬氧化層可以作為一個整體形成。可以通過氧化第二電極材料層420b來形成金屬氧化層420b，而且通過金屬氧化層420b，第二電極420a彼此被電分隔。
根據本發明的第二實施例，雙板型ELD具有像素結構，在該像素結構中，不需要掩模工序，通過疏水絕緣層404b，在每個像素區「P」中形成有機電致層410。利用光470(圖7F中)將對應疏水絕緣層404b的部分氧化成金屬氧化層420b，金屬氧化層420b可以防止位於相鄰像素區「P」的第二電極420之間發生短路。由此，雙板型ELD可以提高可靠性和穩定性，而且可以簡化ELD的製造工序，從而降低生產成本。
圖8A到8E示出根據本發明第三實施例的製造工序的示意性截面圖。
在圖8A中，像素區「P」限定在基板500中。在具有像素區「P」的基板500上形成第一電極502。第一電極502由透明導電材料，比如氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化銦錫鋅(ITZO)等構成。然後，在第一電極502上、像素區「P」的邊界上形成絕緣層504，以防止第一電極502和以後形成的第二電極之間發生短路。雖然在圖8A中未示出，但是絕緣層504可以象在平面圖中觀察到的一樣，由一個整體形成。另外，可以通過沉積並構圖氮化矽(SiNx)或二氧化矽(SiO2)，或通過塗覆並構圖聚醯亞胺，形成絕緣層504。例如，構圖步驟可以是使用光刻膠圖案的光刻工序。
然後，在絕緣層504的整個表面塗覆有機感光材料，並構圖形成倒錐形的隔離物506。通過控制曝光量或者選擇有機感光材料的類型可以形成倒轉形狀的隔離物。然後，如圖8A所示，用噴墨印刷法，通過噴墨頭550將墨552分配在具有隔離物506的基板500上。
在圖8B中，分配到基板500上的墨552成為包括紅、綠和藍發光層(未示出)的有機電致發光層510。由於在像素區「P」的邊界上設置有隔離物506，因此可以防止在相鄰像素區「P」之間由墨552溢出在而引起的混色。雖然在圖8B中未示出，但是有機EL層510包括在每個像素區「P」中的紅、綠和藍有機EL層。
在圖8C中，在有機EL層510和隔離物506的整個表面上形成第二電極材料層520。通過沉積具有低功函和反射性好的諸如鈦(Ti)、鉬(Mo)、鈣(Ca)、鈀(Ba)等金屬材料形成第二電極材料層520。然而，當用噴墨印刷法形成有機電致發光層510時，會出現由墨552(圖8A中)和隔離物506之間的表面張力引起的粘合現象。由於粘合現象，很難為每個像素區「P」分開第二電極材料層520。換句話說，第二電極材料在整個像素區「P」上不需要地連接在一起。因此，為了形成在每個像素區中的多個第二電極，需要第二電極材料層520的像素化步驟。
圖8D所示為將第二電極材料層520分開成在每個像素區「P」中的多個第二電極的雷射燒蝕(laser ablation)工序。用於雷射燒蝕(ablation)工序的雷射「L」具有使第二電極材料層520可以吸收雷射「L」的波長。雷射「L」僅照射到與隔離物506相對應的第二電極材料層520部分上。因此，第二電極材料層520的照射部分熔融並且燒掉。
如圖8E所示，通過雷射燒蝕工序，第二電極材料層520(圖8D中)被分開成多個第二電極550a。具體地說，與隔離物506對應的第二電極材料層520(圖8D中)部分被雷射「L」燒蝕(ablate)並去除，從而在每個像素區「P」中形成第二電極550a。與第一實施例相比，在所述工序之後在隔離物506上不存在第二電極材料層520(圖8D中)。也就是說，第二電極550a具有島狀(彼此孤立)。
在雷射燒蝕工序中，由於與隔離物506相對應的部分第二電極材料層520(圖8D中)被雷射「L」去除，因此不需要額外的構圖步驟，第二電極材料層520(圖8D中)被構圖成第二電極550a，從而得到改進可靠性的雙板型ELD。此外，形成第二電極550a的步驟不需要光掩模，從而減少製造工序的數目並降低製造成本。因此，第二電極520a可以通過燒蝕工序而不需要額外的掩模工序進行構圖，從而降低製造成本。
圖9A到圖9G所示為依據本發明第四實施例製造工序的示意性截面圖。
在圖9A中，像素區「P」限定在基板600中。在具有像素區「P」的基板600上形成第一電極602。第一電極602由諸如氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化銦錫鋅(ITZO)等透明導電材料構成。然後，在第一電極602、像素區「P」的邊界上形成絕緣層604a，以防止第一電極602與以後形成的第二電極之間發生短路。雖然在圖9A中未示出，但是就象在平面圖中看到的一樣，絕緣層604a作為一個整體形成。另外，可以通過沉積並構圖氮化矽(SiNx)或者二氧化矽(SiO2)，或者通過塗覆並構圖聚醯亞胺，形成絕緣層604a。例如，構圖步驟可以包括使用光刻膠圖案的光刻工序。
接著，為了使第一電極602的表面具有親水性，用氧(O2)等離子體處理絕緣層604a的整個表面。雖然圖9A未示出，但是氧(O2)等離子體包括將具有絕緣層604a和第一電極602的基板600置於真空室中，以及向真空室注入載流子氣體諸如氬氣(Ar)和源氣體如氧氣(O2)。氧(O2)等離子體工序的示例性工序條件如下。氬氣和氧氣的流量比約為8∶2，電源功率約為1000瓦(W)，電壓約為50伏。處理時間約為30秒。
在圖9B中，為了使絕緣層604a的表面具有疏水性，用具有超疏水性的模具650接觸絕緣層604a的表面。模具650具有突起部分652和凹下部分654。突起部分652和凹下部分654分別位於絕緣層604a和像素區「P」上方。模具650可以通過制模工序製成並且作為柔性掩模。
下面解釋模具650的製造工序。製備聚二甲基矽氧烷(PDMS)和硬化劑的混合液體，其中硬化劑約佔重量的10％，將含有混合液體的模具框架加熱到約90℃。通過硬化模具框架中的混合液體，形成模具650。通過這種工序形成的模具650叫做PDMS模具。
另外，有利的是模具650的突起部分652的寬度比絕緣層604a的寬度相對要窄。因此，由於寬度差的存在，絕緣層604a的非接觸部分具有親水性。另一個例子，模具650也可以由具有疏水性的彈性材料形成，例如用聚氨酯橡膠代替PDMS。為了使部分絕緣層604a具有疏水性，在室溫到100℃之間的溫度範圍內使模具650與部分絕緣層604a接觸約1到10分鐘。只有與模具650相接觸的絕緣層604a部分具有疏水性，然後移開模具650。
接著，如圖9C所示，通過噴墨印刷法，將溶液類墨662分配到具有疏水絕緣層604b的基板600上。具體地說，通過噴墨頭660，將溶液類墨662分配到基板上、被疏水絕緣層404b包圍的像素區「P」中。因為絕緣層604b具有疏水性，溶液類墨662隻處於像素區「P」中，不會處於疏水絕緣層604b上。
在圖9D中，通過上述的氧(O2)等離子體處理，像素區「P」具有親水性，而利用超疏水性模具650(圖9B中)，疏水絕緣層604b的表面具有疏水性。然後，用上述的噴墨印刷法將溶液類墨662(圖9C中)塗覆在基板600上。因為溶液類墨662具有親水性，其只塗覆在像素區「P」上，而不在疏水絕緣層604b上。由此，包括溶液類墨662不會塗覆在像素區邊界、疏水絕緣層604b部分上。因此，不需要光刻工序，就可以將溶液類墨662構圖為與像素區「P」相對應的紅、綠和藍有機電致發光層。也就是說，每個紅、綠和藍有機電致發光層位於每個像素區「P」中。因此，可以防止相鄰像素區「P」之間的混色。具體地說，在噴墨印刷過程中，通過移動噴墨頭660或噴嘴(未示出)，把溶液類墨662塗覆到像素區「P」中。從而利用表面性質，不需要額外隔離物，就可以避免混色，從而只在像素區「P」中有效地形成有機電致發光層610。
在圖9E中，在疏水絕緣層604b和有機EL層610的整個表面形成第二電極材料層620。第二電極材料層620可以由低功函、反射性好的金屬材料，比如鈦(Ti)、鉬(Mo)、鈣(Ca)、鋇(Ba)等製成。
在圖9F中，在像素區「P」邊界的第二電極材料層620被雷射「L」燒蝕融化(ablate)。雷射「L」具有使第二電極材料層620可以吸收雷射「L」的波長。因此，融化後的第二電極材料層620在高溫的作用下同時熔融，並且融化後的第二電極材料層620部分被去除。
在圖9G中，通過第二電極材料層620(圖9F中)的燒蝕工序，在像素區「P」中形成第二電極620a。因此，第二電極620可以通過燒蝕工序進行構圖，而不需要額外的掩模工序，從而降低生產成本。
依據本發明的有機ELD及其製造方法具有幾個優點。第一，通過倒梯形的隔離物或者疏水絕緣層可以形成沒有混色問題的用於有機ELD的有機EL層。第二，有機ELD的第二電極可以通過在像素區邊界氧化金屬氧化物進行電構圖或者通過使用雷射的燒蝕工序進行物理構圖，從而簡化製造工序，在低生產成本下提高生產率。因此，根據本發明的雙板型有機ELD更可靠、更穩定。
顯然，在不脫離本發明精神和範圍的情況下，熟悉本領域的人員可以對本明作出各種變形和修改。因此，本發明意欲覆蓋落入本發明權利要求及其等效特範圍之內的變形和修改。
權利要求
1.一種用於有機電致發光器件的基板的製造方法，包括在具有像素區的基板上形成第一電極；在像素區邊界的所述第一電極上形成絕緣層；通過印刷溶液類電致發光材料，在像素區中所述第一電極上形成電致發光層；在具有所述電致發光層和所述絕緣層的基板整個表面形成第二電極材料層；以及氧化所述像素區邊界的所述第二電極材料層，以在所述像素區中形成第二電極和在像素區邊界形成金屬氧化層。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，還包括通過疏水處理形成所述絕緣層的疏水表面，其中所述電致發光材料具有親水性。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述第二電極具有與所述絕緣層相當的高度。
4.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述絕緣層包括聚醯亞胺、氮化矽(SiNx)和二氧化矽(SiO2)中的一個。
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述絕緣層通過利用光刻膠圖案的光刻工序形成。
6.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述第一電極由氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)和氧化銦錫鋅(ITZO)中的一個形成。
7.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述電致發光層用噴墨印刷法形成。
8.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，還包括在所述絕緣層上形成隔離物，其中所述隔離物具有倒梯形，從而使得所述隔離物的寬度從隔離物的第一側面到第二側面逐漸增加，所述第一側面比所述第二側面更接近所述基板。
9.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，通過沉積並構圖有機感光材料形成所述隔離物。
10.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述第二電極材料層包括鈦(Ti)、鉬(Mo)、鈣(Ca)和鋇(Ba)中的一個。
11.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述氧化步驟包括製備具有與像素區的邊界相對應的透光部分和與像素區相對應的遮光部分的掩模；通過掩模的透光部分向像素區邊界的第二電極材料層照射光；以及氧化與掩模的透光部分相對應的第二電極材料層。
12.根據權利要求11所述的方法，其特徵在於，所述光包括紫外光。
13.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，通過與聚氨酯橡膠(PDMS)接觸，使所述絕緣層具有疏水性。
14.根據權利要求13所述的方法，其特徵在於，所述絕緣層與聚氨酯橡膠(PDMS)接觸約為1到10分鐘。
15.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，在所述疏水處理步驟以前，還包括在真空室中用氧(O2)等離子體處理所述絕緣層整個表面的步驟。
16.一種用於有機電致發光器件的基板製造方法，包括在具有像素區的基板上形成第一電極；在像素區邊界的所述第一電極上形成絕緣層；通過印刷溶液類電致發光材料，在像素區中所述第一電極上形成電致發光層；在具有所述電致發光層和絕緣層的基板的整個表面上形成第二電極材料層；以及通過用雷射燒蝕融化在邊界上的第二電極材料層，以在像素區中形成第二電極。
17.根據權利要求16所述的方法，其特徵在於，還包括通過疏水處理，形成所述絕緣層的疏水表面，其中電致發光材料具有親水性。
18.根據權利要求16所述的方法，其特徵在於，所述第二電極具有與所述絕緣層相當的高度。
19.根據權利要求17所述的方法，其特徵在於，所述絕緣層包括聚醯亞胺、氮化矽(SiNx)和二氧化矽(SiO2)中的一個。
20.根據權利要求19所述的方法，其特徵在於，所述絕緣層通過利用光刻膠圖案的光刻工序形成。
21.根據權利要求16所述的方法，其特徵在於，所述第一電極由氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)和氧化銦錫鋅(ITZO)中的一個形成。
22.根據權利要求16所述的方法，其特徵在於，用噴墨印刷法形成所述電致發光層。
23.根據權利要求16所述的方法，其特徵在於，還包括在所述絕緣層上形成隔離物，其中所述隔離物具有倒梯形，從而使得所述隔離物的寬度從隔離物的第一側面到第二側面逐漸增加，所述第一側面比所述第二側面更接近所述基板。
24.根據權利要求23所述的方法，其特徵在於，通過沉積並構圖有機感光材料形成所述隔離物。
25.根據權利要求16所述的方法，其特徵在於，所述第二電極材料層包括鈦(Ti)、鉬(Mo)、鈣(Ca)和鋇(Ba)中的一個。
26.根據權利要求16所述的方法，其特徵在於，所述氧化步驟包括製備具有與像素區邊界相對應的透光部分和與像素區相對應的遮光部分的掩模；通過掩模的透光部分向像素區邊界的第二電極材料層照射光；以及氧化與掩模的透光部分相對應的第二電極材料層。
27.根據權利要求26所述的方法，其特徵在於，所述光包括紫外光。
28.根據權利要求17所述的方法，其特徵在於，通過與聚氨酯橡膠(PDMS)接觸，所述絕緣層具有疏水性。
29.根據權利要求28所述的方法，其特徵在於，其中所述絕緣層與聚氨酯橡膠(PDMS)接觸約為1到10分鐘。
30.根據權利要求17所述的方法，其特徵在於，在所述疏水處理步驟以前，還包括在真空室中用氧(O2)等離子體處理所述絕緣層整個表面的步驟。
31.根據權利要求16所述的方法，其特徵在於，所述雷射具有使所述第二電極材料層同時燒蝕融化的能量密度。
32.一種有機電致發光器件的製造方法，包括在具有像素區的第一基板上形成具有薄膜電晶體的陣列元件；在第二基板的像素區中形成第一電極；在像素區邊界的所述第一電極上形成絕緣層；通過印刷溶液類電致發光材料，在像素區中、所述第一電極上形成電致發光層；在具有所述電致發光層和絕緣層的第二基板整個表面上形成第二電極材料層；通過分隔所述第二電極材料層形成第二電極；在所述第一和第二基板中的一個上形成連接電極；以及利用密封劑粘接所述第一基板和第二基板，通過所述連接電極，所述第一基板和所述第二基板實現電連接。
33.根據權利要求32所述的方法，其特徵在於，還包括通過疏水處理，形成所述絕緣層的疏水表面，其中所述電致發光材料具有親水性。
34.根據權利要求32所述的方法，其特徵在於，還包括在所述絕緣層上形成隔離物，其中所述隔離物具有倒梯形，從而使得所述隔離物的寬度從隔離物的第一側面到第二側面逐漸增加，所述第一側面比所述第二側面更接近所述基板。
35.根據權利要求32所述的方法，其特徵在於，通過氧化在像素邊界的第二電極材料，電分開所述第二電極材料層。
36.根據權利要求32所述的方法，其特徵在於，通過用雷射燒蝕融化邊界的第二電極材料，物理分開所述第二電極材料層。
37.一種有機電致發光器件，包括第一電極，其位於具有多個像素區的基板上；絕緣層，其位於像素區邊界的所述第一電極上；多個電致發光層，其位於像素區中所述第一電極上；多個第二電極，其位於多個電致發光層上；以及金屬氧化層，其位於所述絕緣層上，所述第二電極被所述金屬氧化層彼此電分開。
38.根據權利要求37所述的器件，其特徵大於，所述絕緣層頂面具有疏水性，以及電致發光材料具有親水性。
39.根據權利要求38所述的器件，其特徵在於，所述第二電極具有與所述絕緣層相當的高度。
40.根據權利要求37所述的器件，其特徵在於，在所述絕緣層上還包括多個隔離物，其中所述隔離物具有倒梯形，從而使得所述隔離物的寬度從隔離物的第一側面到第二側面逐漸增加，所述第一側面比所述第二側面更接近所述基板。
41.一種有機電致發光器件，包括第一電極，其位於具有多個像素區的基板上；絕緣層，其位於像素區邊界的所述第一電極上，其頂面具有疏水性；多個電致發光層，其位於像素區中的所述第一電極上，並具有疏水性；以及多個第二電極，其位於所述電致發光層上，所述第二電極彼此物理分開。
42.根據權利要求41所述的器件，其特徵在於，所述第二電極具有與所述絕緣層相當的高度。
43.一種有機電致發光器件，包括第一電極，其位於具有像素區的基板上；絕緣層，其位於像素區邊界的所述第一電極上；隔離物，其位於所述絕緣層上，所述隔離物為倒梯形從而使所述隔離物的寬度從所述隔離物的第一側面到第二側面逐漸增加，所述第一側面比所述第二側面相對更接近所述基板；電致發光層，其位於像素區中的第一電極上；以及第二電極，其位於電致發光層上，所述第二電極與相鄰的第二電極在邊界被物理分開。
44.一種有機電致發光器件，包括相互面對並且彼此分離的第一和第二基板，所述第一和第二基板上具有像素區；陣列元件，其位於所述第一基板內側的像素區中，所述陣列元件具有薄膜電晶體；第一電極，其位於第一基板內側；絕緣層，其位於像素區邊界的所述第一電極上；電致發光層，其位於像素區中的所述第一電極上；第二電極，其位於所述電致發光層上；金屬氧化層，其位於所述絕緣層頂面，通過所述金屬氧化層所述第二電極與相鄰的第二電極被電分開；以及連接電極，其用於電連接所述第一和第二基板。
45.一種有機電致發光器件，包括相互面對並且彼此分離的第一和第二基板，所述第一和第二基板上具有像素區；陣列元件，其位於所述第一基板內側的像素區中，所述陣列元件具有薄膜電晶體；第一電極，其位於所述第一基板內側；絕緣層，其位於所述像素區邊界的所述第一電極上，所述絕緣層的頂面具有疏水性；電致發光層，其位於所述像素區中的所述第一電極上，所述電致發光層具有疏水性；第二電極，其位於所述電致發光層上，所述第二電極與相鄰的第二電極在邊界被物理分開；以及連接電極，其用於電連接所述第一和第二基板。
46.一種有機電致發光器件，包括相互面對並且彼此分離的第一和第二基板，所述第一和第二基板具有像素區；陣列元件，其位於所述第一基板內側的所述像素區中，並具有薄膜電晶體；第一電極，其位於所述第一基板內側；絕緣層，其位於所述像素區邊界的所述第一電極上；隔離物，其位於所述絕緣層上，所述隔離物為倒梯形從而使所述隔離物的寬度從所述隔離物的第一側面到第二側面逐漸增加，其中所述第一側面比所述第二側相對更接近所述基板；電致發光層，其位於所述像素區中的所述第一電極上；第二電極，其位於所述電致發光層上，所述第二電極與相鄰的第二電極在邊界被物理分開；以及連接電極，其用於電連接所述第一和第二基板。
全文摘要
一種有機電致發光器件基板的製造方法，包括在具有像素區的基板上形成第一電極；在像素區的邊界、第一電極上形成絕緣層；通過印刷溶液類電致發光材料，在像素區中、第一電極上形成電致發光層；在具有電致發光層和絕緣層的基板整個表面形成第二電極材料層；氧化或者用雷射燒蝕融化像素區邊界的第二電極材料層，以在像素區中形成第二電極並且在像素區邊界形成金屬氧化層。
文檔編號H05B33/10GK1638544SQ20041009627
公開日2005年7月13日 申請日期2004年11月26日 優先權日2003年12月30日
發明者李在允 申請人:Lg.菲利浦Lcd株式會社