具有改進開口率的有機發光二極體的製作方法

2023-10-30 06:22:27

專利名稱：具有改進開口率的有機發光二極體的製作方法
技術領域：
本發明涉及具有改進開口率或解析度的OLED(有機發光二極體)裝置。
背景技術：
在近十年來，有機薄膜沉積法在工業產品中的應用得到極速發展。具體地講，將有機薄膜結構應用於如OLED顯示器等小、精密、高開口率的應用中已在工業生產中引起廣泛的興趣。OLED沉積方法為眾多有機薄膜應用中的一例，其也是傳統有機薄膜沉積結構的要求和極限的一個很好的例子。
傳統的OLED顯示器結構以形成二維OLED象素陣列的方式建立在基板上。在陣列中的各OLED包括多個疊加層，首先是在基板上形成的電極，接著依次為在所述第一電極上沉積的有機電致發光(EL)發射介質和在所述EL發射層上的電極。其中至少一種電極是透明的。有機EL介質沉積物的大小和形狀通過使用陰影掩膜來控制。陰影掩膜通常為具有按一定圖案排列的開口的金屬板，在沉積過程中覆蓋在基板上方。有機材料源通過在陰影掩膜的開口將EL物質以預先設計的陣列圖案沉積在玻璃基板上。全色顯示器一般包含紅、綠和藍子象素。對於全色OLED顯示器，一些層(例如空穴傳輸層和電子傳輸層)可能為所有子象素所共有，而其他一些層(例如EL發射層)則僅屬於特定色的子象素。對於所有子象素所共有的層通常不使用陰影掩膜；如果使用，陰影掩膜上的開口通常較大並一般不要求較高的精密度極限。然而，僅屬於特定子象素的層通常沉積在單獨的子象素上，這些子象素非常小，一般要求較高的精密度極限以避免沉積在相鄰的不同顏色的子象素上。一旦完成EL介質的沉積，則將陰影掩膜從基板上揭除。現在有兩種主要的陰影掩膜生產技術用於生產形成高解析度圖案的沉積方法所要求的精密陰影掩膜無電敷鍍和蝕刻。
生產OLED顯示器的一個特別關鍵之處在於尋找一種能最大程度縮小各象素間距離的方法，以最大程度提高OLED顯示器的解析度質量並提高生產不同尺寸OLED顯示器的靈活性。通過無電敷鍍形成的精密陰影掩膜開口具有陡沿的邊角(銳邊)，非常適合於匹配具有矩形象素的顯示器。然而，由於在EL介質沉積過程中，沉積是從某個點源或橫穿陰影掩膜的線源，從多個角度進行，這些銳邊產生嚴重的「陰影效應(shadowing effect)」。這種陰影效應造成典型的矩形沉積厚度越靠近邊緣部分而越薄。相反，蝕刻形成的精密陰影掩膜開口具有斜切邊緣，有助於最大程度減小陰影效應。但蝕刻方法也產生具有圓角的開口，導致產生的沉積結構具有圓角。在使用無電敷鍍或蝕刻的精密陰影掩膜時，有機物質必須平均覆蓋象素區域15微米，以確保在發射區域具有完整的象素填充和均勻的厚度。這種覆蓋厚度限制了各象素彼此間間隙的緊密程度，因此對開口率產生不利的影響。
一個將有機介質轉移至基板上的系統見述於美國專利5,844,363。該專利描述了一種其中空穴傳輸層、電子傳輸層和發射層均由非聚合物材料構成的OLED。該專利還公開了一種使用真空沉積技術和陰影掩膜製備各種OLED的方法。雖然美國專利5,844,363描述了一種改進的OLED，但其沒有提及改進OLED的象素解析度或開口率，也沒有提及生產薄膜結構的方法的改進之處或無電敷鍍陰影掩膜或蝕刻精密陰影掩膜的改進之處。
發明概述因此，本發明的一個目的是提供一種具有限定的邊緣斜度的有機層的OLED裝置。
該目的通過一種改進OLED裝置的開口率或解析度的方法實現，所述OLED裝置包括多個橫向間隔電極以及一個或多個在垂直方向上與所述多個橫向間隔電極分離的電極，該方法的改進之處包括a)提供了一種與所述橫向間隔電極間隔開的具有可轉移有機物質的給予體；和b)以相應於橫向間隔電極區域的圖案輻射照明給予體，以將有機物質轉移在所述橫向間隔電極，使得基本上所有的有機物質發生轉移，且有機物質的邊緣斜切區域小於8微米，從而可縮小橫向間隔電極間的間隔並改進OLED裝置的開口率或解析度。
優點經測定，採用輻射熱轉移但不使用陰影掩膜的方法製備的具有限定的邊緣斜度和圓角半徑的有機層可有利於提高開口率或解析度。該方法還得到在發射區域更均勻的薄膜厚度，這為各發射區域提供了更均勻的顏色和光強。更均勻的薄膜厚度還使得發射區域具有更均勻的電流分布，這防止發射區域發生不同的老化。
附圖概述

圖1為部分OLED裝置的橫截面圖，其代表採用傳統的陰影掩膜製備的OLED裝置(現有技術)；圖2為相關電極的精密陰影掩膜開口的俯視圖(現有技術)；圖3A為採用上述傳統陰影掩膜形成的傳統沉積圖案的俯視圖(現有技術)；圖3B為圖3A的沉積圖案的有機層厚度分布曲線(現有技術)；圖4為部分OLED裝置的橫截面圖，其代表採用斜切陰影掩膜形成的OLED裝置(現有技術)；
圖5為上述相關斜切陰影掩膜開口形成沉積區域的俯視圖(現有技術)；圖6為經傳統的製造方法形成的傳統的多層OLED象素的橫截面圖(現有技術)；圖7舉例說明本發明改進OLED裝置的開口率的方法的側視圖；圖8顯示按照本發明方法形成的相關電極的沉積區域的俯視圖；圖9顯示經本發明方法形成的改進的多層OLED象素的橫截面圖；圖10為本發明改進OLED裝置的開口率或解析度的方法的方框圖。
由於裝置的特徵尺寸如層厚度通常在亞微米範圍，因此將附圖放大以便於查看，而圖大小並不代表其精確尺寸。
發明詳述術語「顯示器」或「顯示板」是指能夠用電子顯示視頻圖文的屏幕。術語「象素」為其所述領域的公認用法，指獨立於其他區域的可以受激發光的顯示板上的區域。術語「OLED裝置」為其所述領域的公認用法，指包括有機發光二極體作為象素的顯示器裝置。彩色OLED裝置發射至少一種顏色的光。術語「多色」用於描述能夠在不同區域發射不同色彩光線的顯示板，特別用於描述能顯示不同顏色影象的顯示板。這些區域不必是相鄰的。術語「全色」用於描述能夠發射可見光譜的紅、綠和藍色區域光線並顯示任何色彩或組合色彩影象的多色顯示板。紅色、綠色和藍色是三種主色，將三種主色恰當地混合可以產生其他各種顏色。術語「色彩」是指可見光譜範圍內的光發射的強度分布，不同的色彩呈現視覺上能分辨的顏色差別。術語「象素」或「子象素」一般用來表示顯示板中的最小可尋址單元。對於單色顯示器來說，象素或子象素之間沒有區別。術語「子象素」用於多色顯示板，並且用來標示能夠獨立尋址以發射特定顏色的象素部分。例如，藍色子象素是能夠被編址以發射藍光的象素部分。在全色顯示器中象素一般包括三原色子象素，即藍色、綠色和紅色。就本發明而言，象素和子象素可互換使用。術語「節距」用來指分離顯示板中的兩個象素或子象素的距離。因此，子象素節距即為兩個子象素間的間隙。
本發明提供一種製備具有陡沿的角和邊的有機沉積結構的方法，由此最大程度減小沉積區域的間隙並提高解析度和開口率。在本發明的一個優選的實施方案中，所述有機沉積結構用作OLED顯示器的象素陣列的一部分，顯著增強了由本發明的方法形成的OLED結構的圖象解析度的清晰度和亮度。形成和利用OLED結構的方法提供了清晰的解析度，同時沒有破壞OLED顯示器的外形和尺寸的靈活性。
為了更好地理解本發明，提供以下圖1至圖6作為對背景技術的描述，隨後的圖7至圖9則涉及本發明具體的實施方案。
圖1示例性描繪了現有技術的部分OLED裝置100的橫截面圖，其表示採用傳統的陰影掩膜形成的OLED結構。部分OLED裝置100與具有沉積區域115的傳統陰影掩膜110接觸，採用線源120轉移有機物質。沉積區域115一般等於子象素節距面積(子象素水平節距×子象素垂直節距)。部分OLED裝置100包括空穴傳輸層(HTL)130、電極140(最常見的是裝配成陽極)、基板150、有機層160(具有均勻的區域170、其周邊為邊緣斜切區域175)和填充區域180。某一OLED裝置的解析度為每線形單位的象素數目(例如象素/釐米或象素/英寸)。這種類型的OLED裝置的開口率定義為電極140的面積除以沉積面積115的值，即 傳統的陰影掩膜110為採用無電敷鍍製備的傳統精密多開口掩膜，其開口具有陡沿的邊角。線源120為傳統的線性有機沉積源，其從長軸方向以放射分散方式釋放出所需的沉積有機物質分子。空穴傳輸層130為OLED疊層的預先沉積的空穴傳輸層。電極140為橫向間隔電極的預先沉積圖案，其限定了有機層160的均勻沉積區域所需的面積。電極140可為有源矩陣裝置的一部分，其中各電極140相應於一個象素。或者，電極140可為無源陣列的一部分，其中一個電極140可激活一排象素。填充區域180為填充物質和其他無關結構的區域。填充區域180為相鄰電極的間隙。對於高開口率或高解析度顯示器來說，填充區域必須很小。有機層160為線源120通過傳統陰影掩膜110的開口釋放出有機物質所形成。
在操作過程中，線源120以預定的速率橫穿傳統的陰影掩膜110，同時釋放出有機物質。所釋放的有機物質穿過傳統陰影掩膜110的沉積區域115的開口，並沉積在空穴傳輸層130上，由此形成有機層160。傳統陰影掩膜110的銳邊產生陰影效應，在有機層160中產生不均勻的邊緣斜切區域175圍繞的均勻區域170。
圖2為現有技術精密陰影掩膜開口210的俯視圖，其顯示的是電極140。其他與陰影掩膜開口210相關的是保護帶x220和保護帶y230。
圖2顯示了電極140在精密陰影掩膜開口210中的相對位置和面積。為確保由電極140限定的整個區域具有均勻的沉積厚度，陰影掩膜開口210大於電極140以描述為保護帶x220和保護帶y230的尺寸。保護帶x220和保護帶y230必須大於或等於邊緣斜切區域175的相應尺寸。但是，這些增加的尺寸限制了多層有機層160可在空穴傳輸層130上緊密布置的程度。結果是降低了開口率。
圖3A為經上述傳統的陰影掩膜形成的傳統的沉積圖案300的俯視圖，圖中顯示了有機層160、均勻區域170和邊緣斜切區域175。
有機層160代表沉積有機EL發射介質的總面積。邊緣斜切區域175為傳統陰影掩膜110的陡沿邊緣的陰影效應形成的區域。均勻區域170為不存在陰影效應的有機層160的區域，其具有基本均勻的厚度。
圖3B為包括顯示圖3A的沉積圖案300的有機層160的厚度分布的分布曲線360的曲線圖350。曲線圖350顯示可由邊緣斜切區域175的寬度度量沉積方法或沉積圖案的差異程度。
圖4舉例說明現有技術部分OLED裝置400的橫截面圖，其代表採用斜切陰影掩膜形成的OLED結構。部分OLED裝置400與斜切陰影掩膜410接觸，採用線源120轉移有機物質。部分OLED裝置400包括如上所述的空穴傳輸層130、電極140、基板150，以及有機層460(具有均勻區域470、其周邊為不均勻的邊緣斜切區域475)。
斜切的陰影掩膜410為採用蝕刻工藝製備的傳統多開口掩膜，其開口邊緣具有限定的斜度。電極140預先沉積並限定有機層460的均勻區域470所需的面積。有機層460為線源120通過斜切陰影掩膜410的開口釋放出有機物質所形成。
線源120如上所述進行操作。斜切陰影掩膜410的斜切邊緣最大程度減少了線源120釋放的陰影效應，形成不均勻的邊緣斜切區域475。由於斜切陰影掩膜410的斜切邊緣減少了陰影，因此不均勻的邊緣斜切區域475小於圖1的邊緣斜切區域175。
用於形成斜切陰影掩膜410的蝕刻方法的一個典型缺陷是產生圓角。圖5為現有技術斜切陰影掩膜開口510的俯視圖，其與電極140相關。其他與斜切陰影掩膜開口510相關的是保護帶x520、保護帶y530和圓角半徑540。
圖5顯示了電極140在斜切陰影掩膜開口510中的相對位置和面積。為確保由電極140限定的整個區域具有均勻的沉積厚度，陰影掩膜開口510以及相應的有機層460加大描述為保護帶x520和保護帶y530的尺寸。保護帶x520和保護帶y530必須大於或等於不均勻的邊緣斜切區域475的相應尺寸，還必須足夠大以適應由於圓角半徑540的圓角邊緣所造成的材料損失。
圖6顯示採用傳統的製備方法(例如無電敷鍍或斜切陰影掩膜法)形成的傳統(現有技術)多層OLED象素600的橫截面圖。多層OLED裝置600包括空穴傳輸層130、電極140、基板150、填充區域180、有機層630、有機層640、有機層650、電極660(最常見的是裝配為陰極)、空白區670、傾斜邊680和未利用區域690。有機層可包括發光層、電子傳輸層和任選的在本技術領域中顯示出可用於製備OLED裝置的其他層。這些層將在以下描述。
基板150可為有機固體、無機固體或有機和無機固體的組合，其提供了接受來自給予體的有機物質的表面。基板150可為剛性或柔性，並可作為分開獨立的工件(如板、片或長卷)加工。典型的基板材料包括玻璃、塑料、金屬、陶瓷、半導體、金屬氧化物、半導體氧化物、半導體氮化物或其組合。基板150可為各種材料的均勻混合物、複合材料或各種材料形成的多層。基板150可為OLED基板，即通常用於製備OLED裝置的基板，如有源矩陣低溫多晶矽TFT基板。基板150可為透光或不透明，這取決於發光目的用途。為了觀察穿過基板的EL發射，最好採用透光的基板。在這種情況下通常使用透明玻璃或塑料。對於其中通過頂部電極觀察EL發射的應用，底部支撐的透射特性是不重要的，因此可以是透光、光吸收或反光的材料。用於這種情況下的基板包括但不限於玻璃、塑料、半導體材料、陶瓷和電路板材料，或任何其他通常用於形成OLED裝置(無源矩陣裝置或有源矩陣裝置)的材料。
電極140在基板150上形成，最常見的是裝配成陽極。當EL發射通過基板150觀察，則電極140對於該發射應當為透明或基本透明的。用於本發明中的常見透明陽極材料為氧化銦錫和氧化錫，但是也可使用其他金屬氧化物，包括但不限於鋁-或銦摻雜氧化鋅、氧化鎂銦和氧化鎳鎢。除了這些氧化物，金屬氮化物(如氮化鎵)、金屬硒化物(如硒化鋅)和金屬硫化物(如硫化鋅)也可用作陽極材料。對於EL發光從頂部電極觀察的用途，陽極材料的透射特性並不重要，可使用任何透明、不透明或反光的導電材料。用於這種用途的導體的實例包括但不限於金、銥、鉬、鈀和鉑。優選的陽極材料(無論是否透射)的功函數(work function)為4.1eV或更高。通常通過任何適合的方法，例如蒸發、濺射、化學蒸氣澱積或電化學方法澱積所需的陽極材料。可使用眾所周知的光刻法在陽極材料上形成圖案。
儘管不總是必需，但在有機發光顯示器的電極140上形成空穴注入層通常是有用的。空穴注入材料可用於提高隨後有機層的成膜特性，並且便於將空穴注入空穴傳輸層。空穴注入層的適合材料包括但不限於美國專利4,720,432中描述的卟啉化合物、美國專利6,208,075中描述的等離子體澱積的氟烴聚合物。已報導的可供選用的用於有機EL裝置中的空穴注入材料見述於EP 0 891 121 A1和EP 1029 909 A1。
儘管不總是必需，但在空穴注入層或電極140(如果沒有使用空穴注入層)上形成空穴傳輸層130通常是有用的。所需的空穴傳輸材料可從給予體物質通過任何合適的方式沉積，如蒸發、濺射、化學蒸氣澱積、電化學方式、熱轉移或雷射熱轉移。用作空穴傳輸層130的空穴傳輸材料是眾所周知的，包括例如芳族叔胺等等化合物，它們被認為是一種包含至少一個僅與碳原子連接的三價氮原子，所述碳原子中至少一個為芳環的一員的化合物。芳族叔胺的一種形式可為芳基胺，如單芳基胺、二芳基胺、三芳基胺或聚合芳基胺。Klupfel等人在美國專利3,180,730舉例說明了單體三芳基胺的實例。Brantley等人在美國專利3,567,450和美國專利3,658,520中公開了其他適合的被一個或多個乙烯基取代和/或包含至少一個含活性氫基團的三芳基胺。
一種更優選的芳族叔胺為那些包括至少兩個如美國專利4,720,432和美國專利5,061,569中所述的芳族叔胺部分的芳族叔胺。這些化合物包括結構式(A)表示的那些
其中Q1和Q2各自獨立選自芳族叔胺部分，且G為連接基團，如亞芳基、亞環烷基或碳碳鍵的亞烷基。
在一個實施方案中，Q1或Q2中至少一個包含多環稠環結構(例如萘)。當G為芳基時，常用亞苯基、亞聯苯基或亞萘基部分。
滿足結構式A並包含兩個三芳基胺部分的一類有用的三芳基胺用結構式B表示 其中R1和R2各自獨立代表氫原子、芳基或烷基，或者R1和R2一起代表組成環烷基的原子；且R3和R4各自獨立代表芳基，該芳基又被結構式C所示的二芳基取代的氨基取代 其中R5和R6獨立地選自芳基。在一個實施方案中，R5或R6中至少一個包含多環稠環結構，例如萘。
另一類芳族叔胺為四芳基二胺。理想的四芳基二胺包含兩個如式C所示的通過亞芳基連接的二芳基氨基。有用的四芳基二胺包括式D所示的那些化合物 其中Are各自獨立選自亞芳基，例如亞苯基或蒽部分，
n為1-4的整數，且Ar、R7、R8和R9為獨立選擇的芳基。
在一個典型的實施方案中，Ar、R7、R8和R9中至少一個為多環稠環結構，例如萘。
上述結構式A、B、C、D中的各種烷基、亞烷基、芳基和亞芳基部分均可再被取代。典型的取代基包括烷基、烷氧基、芳基、芳氧基和滷素(如氟、氯和溴)。各種烷基和亞烷基部分通常包含1至約6個碳原子。環烷基部分可包含3至約10個碳原子，但通常環上包含5、6或7個碳原子(例如環戊基、環己基和環庚基環結構)。芳基和亞芳基部分通常為苯基和亞苯基部分。
OLED裝置中的空穴傳輸層可由單種芳族叔胺化合物或多種芳族叔胺化合物的混合物形成。具體地講，可使用三芳基胺(如滿足式B的三芳基胺)與如式D所示的四芳基二胺結合。當三芳基胺與四芳基二胺結合使用時，將後者作為層置於三芳基胺和電子注入和傳輸層之間。有用的芳族叔胺的實例如下1，1-雙(4-二-對甲苯基氨基苯基)環己烷1，1-雙(4-二-對甲苯基氨基苯基)-4-苯基環己烷4，4』-雙(二苯基氨基)四聯苯(quadriphenyl)雙(4-二甲基氨基-2-甲基苯基)苯基甲烷N，N，N-三(對甲苯基)胺4-(二-對甲苯基氨基)-4』-[4(二-對甲苯基氨基)苯乙烯基]二苯乙烯N，N，N』，N』-四對甲苯基-4，4』-二氨基聯苯N，N，N』，N』-四苯基-4，4』-二氨基聯苯N-苯基咔唑聚(N-乙烯基咔唑)N，N′-二-1-萘基-N，N′-二苯基-4，4』-二氨基聯苯4，4』-雙[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]聯苯4，4」-雙[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]對三聯苯
4，4』-雙[N-(2-萘基)-N-苯基氨基]聯苯4，4』-雙[N-(3-苊基)-N-苯基氨基]聯苯1，5-雙[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]萘4，4』-雙[N-(9-蒽基)-N-苯基氨基]聯苯4，4」-雙[N-(1-蒽基)-N-苯基氨基]對三聯苯4，4』-雙[N-(2-菲基)-N-苯基氨基]聯苯4，4』-雙[N-(8-熒蒽)-N-苯基氨基]聯苯4，4』-雙[N-(2-芘基)-N-苯基氨基]聯苯4，4』-雙[N-(2-並四苯基)-N-苯基氨基]聯苯4，4』-雙[N-(2-苝基)-N-苯基氨基]聯苯4，4』-雙[N-(1-蔻基)-N-苯基氨基]聯苯2，6-雙(二-對甲苯基氨基)萘2，6-雙[二-(1-萘基)氨基]萘2，6-雙[N-(1-萘基)-N-(2-萘基)氨基]萘N，N，N』，N』-四(2-萘基)-4，4」-二氨基-對三聯苯4，4』-雙{N-苯基-N-[4-(1-萘基)-苯基]氨基}聯苯4，4』-雙[N-苯基-N-(2-芘基)氨基]聯苯2，6-雙[N，N-二(2-萘基)胺]芴1，5-雙[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]萘另一種有用的空穴傳輸材料包括如EP 1 009 041中所述的多環芳族化合物。此外，可使用聚合的空穴傳輸材料，如聚(N-乙烯基咔唑)(PVK)、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺和共聚物(如聚(3，4-亞乙二氧基噻吩)/聚(4-苯乙烯磺酸酯)，也稱作PEDOT/PSS)。
有機層630可為發光層，其響應空穴-電子複合而產生光。發光層在電極140及任何其他層(如空穴傳輸層130)上形成。所需的有機發光物質可從給予體物質通過任何合適的方式沉積，如蒸發、濺射、化學蒸氣澱積、電化學方式或輻射熱轉移方法澱積。可用的有機發光物質為眾所周知。如美國專利4,769,292和美國專利5,935,721中更詳細的描述，有機EL元件的發光層包括發光或螢光物質，在該發光或螢光物質區域電子-空穴對複合的結果導致電致發光。發光層可包括單種材料，但是更通常包括摻了客體化合物或摻雜物的基質材料，其中發光主要來自摻雜物，並可為任何顏色。發光層中的基質材料可為如下定義的電子傳輸材料、如上定義的空穴傳輸材料或另一種支持空穴-電子複合的材料。摻雜物通常選自高螢光染料，但是也可使用磷光化合物，如WO 98/55561、WO 00/18851、WO 00/57676和WO 00/70655中描述的過渡金屬絡合物。摻雜物通常以0.01-10％重量塗覆於基質材料。
選擇作為摻雜物的染料的一個重要的關係為能帶電位的比較，能帶電位定義為分子中最高已佔分子軌道(HOMO)與最低未佔分子軌道(LUMO)之間的能差。為了高效地將能量從基質材料傳輸至摻雜物分子，其必要條件為摻雜物的能帶小於基質材料的能帶。
已知可用的基質和發射分子包括但不限於以下文獻中公開的那些美國專利4,768,292、美國專利5,141,671、美國專利5,150,006、美國專利5,151,629、美國專利5,294,870、美國專利5,405,709、美國專利5,484,922、美國專利5,593,788、美國專利5,645,948、美國專利5,683,823、美國專利5,755,999、美國專利5,928,802、美國專利5,935,720、美國專利5,935,721和美國專利6,020,078。
例如，8-羥基喹啉的金屬絡合物以及類似的衍生物(式E)為一類有用的能支持電致發光的基質材料，並且具體適用于波長大於500nm的發光，例如綠色、黃色、橙色和紅色。
其中M代表金屬；
n為1-3的整數；且Z每次出現時獨立代表構成具有至少2個稠合芳環的核的原子。
由上可知，顯然所述金屬可為一價、二價或三價金屬。所述金屬例如可為鹼金屬，如鋰、鈉或鉀；鹼土金屬，如鎂或鈣；土族金屬，如硼或鋁。通常可使用任何已知可用作螯合金屬的一價、二價或三價金屬。
Z構成包含至少兩個稠合芳環的雜環核，其中至少一個為吡咯或吖嗪環。如果需要，其他環(包括脂族環和芳族環)可與兩個所需環稠合。為了避免在沒有改善功能的情況下增加分子體積，環上的原子數目通常保持為18個或更少。
有用的螯合的羥基喹啉(oxinoid)化合物的實例如下CO-1三喔星鋁[別名三(8-喹啉酚根)合鋁(III)]CO-2二喔星鎂[別名二(8-喹啉酚根)合鎂(II)]CO-3二[苯並{f}-8-喹啉酚根]合鋅(II)CO-4二(2-甲基-8-喹啉酚根)合鋁(III)-μ-氧橋-二(2-甲基-8-喹啉酚根)合鋁(III)CO-5三喔星銦[別名三(8-喹啉酚根)合銦]CO-6三(5-甲基喔星)鋁[別名三(5-甲基-8-喹啉酚根)合鋁(III)]CO-7喔星鋰[別名(8-喹啉酚根)合鋰(I)]9，10-二-(2-萘基)蒽(式F)的衍生物為一種能支持電致發光的基質，並且特別適用于波長大於400nm的發光，例如藍色、綠色、黃色、橙色或紅色。
其中R1、R2、R3、R4、R5和R6代表各環上的一個或多個取代基，各個取代基獨立選自以下各組的基團1組氫或1-24個碳原子的烷基；2組5-20個碳原子的芳基或取代的芳基；3組形成蒽基、芘基或苝基的稠合芳環所需要的4-24個碳原子；4組形成呋喃基、噻吩基、吡啶基、喹啉基或其他雜環體系的稠合雜芳環所需要的5-24個碳原子的雜芳基或取代的雜芳基；5組1-24個碳原子的烷氧基氨基、烷基氨基或芳基氨基；以及6組氟、氯、溴或氰基。
吲哚衍生物(式G)為另一類能支持電致發光的基質材料，並且特別適用于波長大於400nm的發光，例如藍色、綠色、黃色、橙色或紅色。
其中n為3-8的整數；Z為O、NR或S；
R′為氫；1-24個碳原子的烷基，例如丙基、叔丁基、庚基等；5-20個碳原子的芳基或雜原子取代的芳基，例如苯基、萘基、呋喃基、噻吩基、吡啶基、喹啉基和其他雜環體系；或滷素，例如氯、氟；或構成稠合芳環需要的原子；L為由烷基、芳基、取代的烷基或取代的芳基組成的連接單元，其與多個吲哚類化合物共軛或非共軛地連接在一起。
有用的吲哚類化合物的實例為2，2』，2″-(1，3，5-亞苯基)三[1-苯基-1H-苯並咪唑]。
有用的螢光摻雜物包括但不限於蒽、並四苯、呫噸、苝、紅熒烯、香豆素、若丹明、喹吖啶酮、二氰基亞甲基吡喃化合物、噻喃化合物、聚甲炔化合物、吡喃鎓和噻喃鎓化合物和喹諾酮(carbostyryl)化合物的衍生物。
有用的摻雜物的示例性例子包括但不限於以下化合物


其他有機發射物質可為聚合物物質，如聚亞苯基亞乙烯基衍生物、二烷氧基聚亞苯基亞乙烯基、聚對亞苯基衍生物和聚芴衍生物，如Wolk等人的共同轉讓的美國專利6,194,119 B1及其所引用的文獻中所述。
雖然沒有顯示，但如果需要使所得OLED裝置具有合適的發射性能，所述發光層可另外包含兩層或多層發射層。
在發光層上形成電子傳輸層。所需的電子傳輸物質可從給予體物質通過任何合適的方式沉積，如蒸發、濺射、化學蒸氣澱積、電化學方式、熱轉移或雷射熱轉移方法澱積。優選用於電子傳輸層的電子-傳輸物質為金屬螯合的喔星類化合物，包括喔星本身(通常也稱為8-羥基喹啉)的鰲合物。這類化合物有助於注入和傳輸電子，並顯示出高水平的性能和容易形成薄膜。喔星類化合物的實例為前述那些滿足結構式E的化合物。
其他電子傳輸物質包括美國專利4,356,429中公開的各種丁二烯衍生物和美國專利4,539,507中描述的各種雜環螢光增白劑。滿足結構式G的吲哚類化合物也可用作電子傳輸物質。
其他電子傳輸物質可為聚合物類物質，如聚亞苯基亞乙烯基衍生物，聚對亞苯基衍生物、聚芴衍生物、聚噻吩、聚乙炔和其他導電性聚合有機物質，如Handbook of Conductive Molecules and Polymers，第1-4卷，H.S.Nalwa編輯，John Wiley and Sons，Chichester(1997)中所列舉的那些。
電極660在電子傳輸層上形成，最常見是裝配成陰極。當光發射通過陽極進行時，所述陰極物質可包括幾乎任何導電性材料。理想的材料具有良好的成膜性能以確保與其下的有機層良好接觸，促進在低壓下的電子注入並具有良好的穩定性。有用的陰極材料通常包含低功函數的金屬(＜3.0eV)或金屬合金。一種優選的陰極材料包含Mg:Ag合金，其中銀的含量佔1至20％，如美國專利4,885,221所述。另一類合適的陰極材料包括雙層，其中一層為包含低功函數金屬或金屬鹽的薄層，其上覆蓋一層較厚的導電金屬層。一種這樣的陰極包含LiF薄層，接著為較厚的Al層，如美國專利5,677,572所述。其他有用的陰極材料包括但不限於在美國專利5,059,861、5,059,862和6,140,763中公開的那些材料。
當光發射通過陰極觀察，則陰極必須為透明或接近透明。在這類應用中，金屬層必須很薄或必須使用透明的導電氧化物或這些物質的組合。光學透明陰極更詳細描述於美國專利5,776,623中。陰極材料可通過蒸發、濺射或化學蒸汽沉積法進行沉積。若需要，可通過許多熟知的方法形成圖案，這些方法包括但不限於通透掩膜沉積法(through-mask deposition)、整體蔭罩法(integral shadow masking)(見述於美國專利5,276,380和EP 0 732 868)以及雷射消融法和選擇性化學蒸氣沉積法形成圖案。
電極660為在垂直方向上與橫向間隔電極140分離的電極。電極660可為有源矩陣裝置的一部分。在這種情況下，電極660為整個顯示器唯一的電極。或者，電極660可為無源矩陣裝置的一部分。在這種情況下，各電極660可激活一欄象素，電極660與電極140呈正交排列。
在陰極和電子傳輸層之間還可存在有電子注入層。電子注入材料的實例包括鹼金屬滷化物鹽，如上述的LiF。
對於現有技術的裝置，必須使用大約15微米的有機物質疊層以完全填充象素，由此形成未利用區域690。在未利用區域690中的任何發光有機物質均不發射光，因為所述物質不在電極140表面限定的電流途徑中。未利用區域690限定了在OLED顯示器裝置中一個多層OLED象素600與下一個多層OLED象素之間的最小距離，其將限定解析度及可生產的OLED顯示器的最小尺寸程度。此外，採用多層沉積層，由於校直困難，會產生錐形效應。其中有機層630的面積較大，有機層640的面積較小，而有機層650的面積更小。由於有機層630、640和650的多層不均勻堆疊層產生的錐體外形使多層OLED象素600相對於基板150不具有陡沿的邊，導致存在空白區670和傾斜邊680。沉積多於一層的有機物質層產生的錐體效應使多層OLED象素600不具有陡沿的角和邊，這進一步限制了OLED顯示器裝置中多層OLED象素600的節距。
圖7舉例說明一種通過限制邊緣斜切區域而獲得具有改進的開口率或解析度的OLED裝置的方法。圖7示例了一種輻射熱轉移方法700的側視圖。輻射熱轉移方法700包括本發明第一個實施方案的輻射熱轉移體系714。輻射熱轉移體系714還包括輻射源716，輻射束718，輻射斑720和給予體722。輻射源716可為如Kay等人在美國專利6,582,875中描述的多通道雷射列印頭。另外，輻射熱轉移方法700包括如圖1所述的空穴傳輸層130、電極140、基板150和填充區域180，在其上沉積具有邊緣斜切區域728的有機層726。輻射熱轉移方法(如輻射熱轉移方法700)的更詳細描述參見共同轉讓的Tang的美國專利5,937,272。但是，為了更好理解有機層726，將其與輻射熱轉移方法700(形成有機層726)一起顯示。
給予體722至少包括一種柔韌的給予體載體基板，其可由任何符合至少以下條件的多種物質製成。給予體載體基板必須能夠在光-熱誘導轉移步驟中(同時在一邊施壓)，以及在任何可能的預熱以除去揮發性成分(如水蒸氣)的步驟中，保持結構完整性。另外，所述給予體載體的一個面必須能夠接收可轉移有機物質730的薄塗層，並且能夠在預期的塗覆載體的貯存期間該塗層不發生降解。滿足所述條件的載體材料包括例如金屬箔、某些塑料箔(其玻璃化轉變溫度高於預期的引起載體上塗覆的可轉移有機給予體物質發生轉移的載體溫度)和纖維增強的塑料箔。雖然合適的載體材料的選擇可依賴於已知的工程方法，但應理解當所選擇的載體用作實施本發明的給予體載體時，其某些方面還是應作進一步考慮。例如，所述載體可能在預塗布可轉移有機物質前要求多步清潔和表面製備步驟。如果載體材料為輻射透射物質，則將輻射吸收物質引入載體中或引入其表面上，當從合適的源進行輻射(例如來自合適雷射器的雷射)時，可有利地更有效地加熱所述給予體載體，和相應地增強可轉移有機物質730從給予體722至基板上的轉移。輻射吸收物質16可為染料(如在美國專利5,578,416詳細說明的染料)、顏料(如碳)或金屬(如鎳、鉻、鈦等)。給予體722包括有機物質730，其包含上述光發射物質。有機物質730可具有高的襯比響應。使用的術語「襯比響應」是指沒有引起有機物質轉移的輻射束718的最高強度和引起100％有機物質轉移的輻射束718的最低強度之間的差值相當小。這主要指有機物質730將全部發生轉移或全部不發生轉移。給予體722可為獨立片或連續卷的形式。
給予體722與橫向間隔電極140分開放置。「分開放置」是指使給予體722與空穴傳輸層130接觸，或與電極140保持小於10微米的受控間隙，以方便有機物質730的輻射熱轉移。
輻射熱轉移體系714代表一個較大的輻射熱轉移體系的單通道。在操作中，將輻射源716激活並以輻射束718照明給予體722上相應於橫向間隔電極140區域的圖案，產生輻射斑720。主要的輻射能被給予體722中的吸收層(沒有顯示)吸收並轉化成熱。所產生的熱使給予體722的有機物質730發熱並形成揮發性有機物質724，使得基本上所有的有機物質730轉移到空穴傳輸層130的表面，形成有機層726。有機層726代表將在圖9中進一步描述的一層或多層有機物質。
由於輻射熱轉移方法700非常精確地沉積了有機物質，所形成的有機層726具有陡沿的邊緣斜切區域728，其寬度小於8微米，圓角半徑小於6微米。所得的有機層726具有特別優異的幾何形狀，減少了未利用區域690，由此可減小橫向間隔電極140間的間隙，從而可得到象素間更緊密的排列，即提高了OLED裝置的解析度。
下表1舉例說明傳統無電敷鍍的陰影掩膜基沉積方法(採用線源)、斜切的陰影掩膜基沉積方法(採用線源)和輻射熱轉移方法(如輻射熱轉移方法700)以最大程度減小所需的邊角保護帶的比較數據。
表1各種沉積技術的開口保護帶範圍
通過提供其他具有不同有機物質730的不同給予體722，重複輻射熱轉移方法700以沉積例如紅、綠和藍發射有機物質730，並重複輻射熱轉移方法700。
圖8顯示按照本發明方法形成有機層726的相關於電極140的沉積區域750的俯視圖。沉積區域在尺寸上被加大，在圖上描述為保護帶x760和保護帶y770。保護帶x760和保護帶y770必須大於或等於邊緣斜切區域728的相應尺寸，還必須足夠大以適應由於圓角半徑780的圓角邊緣所造成的材料損失。如表1所示，保護帶區域可顯著小於沉積圖案300或沉積區域500所必須的區域，由此改進了有機層726的開口率。
圖9顯示按照圖7所描述的本發明的輻射熱轉移方法700形成的改進的多層OLED象素800。改進的多層OLED象素800包括如圖1所示的空穴傳輸層130、電極140、基板150和填充區域180，以及在空穴傳輸層130上沉積的沉積結構810。圖9舉例說明沉積結構810還包括有機層830、有機層840、有機層850、電極860、空白區870和傾斜邊880，使有機層830、840和850在橫向間隔電極140和在垂直方向上與其分離的電極860間形成。在該實施例中，空穴傳輸層130、電極140、基板150、有機層830、有機層840、有機層850和電極860為OLED象素的常規元件(如對OLED象素600的描述)。
使用輻射熱轉移方法700將有機層830、840和850等多層有機物質層沉積在電極140上。因為輻射熱轉移方法700以非常高的精度依次沉積有機層，在這樣的多次沉積中產生的錐體效應幾乎可忽略不計，形成的整體結構具有幾乎與基板150垂直的邊880，由此產生的空白區870的體積最小，並且與圖6所示的傾斜邊680的平緩斜度相比，傾斜邊880的斜度較陡。所得的改進的多層OLED結構800具有特別優異的幾何構型，其最大程度減小了對沉積保護帶的要求以及沉積層的調整公差，還使得可將象素設計得彼此更為靠近，得到更好的解析度。電極140可被設計成佔OLED裝置面積較大的百分數，得到更亮的顯示器。還可涉及較小的象素，得到更好的解析度。
現參考附圖10，該圖也是描述附圖7，顯示本發明的改進OLED裝置的開口率或解析度的方法的方框圖。在起始步驟(步驟900)，在基板150上提供多個橫向間隔電極140(步驟910)。在與橫向間隔電極140分離處提供含有可轉移有機物質730的給予體722(步驟920)。隨後經輻射(如輻射束718)以相應於橫向間隔電極140區域的圖案照明給予體722，以轉移有機物質730至橫向間隔電極140上，使得基本上所有的有機物質730發生轉移並且邊緣斜切區域728小於8微米，圓角半徑小於6微米(步驟930)。如果還將使用具有不同有機物質的其他不同給予體，例如以沉積具有不同發射波長的有機物質(步驟940)，則按需重複步驟920和930。如果不需要其他給予體，則提供與橫向間隔電極140在垂直方向上分離的電極(步驟950)。方法至此結束(步驟960)。
雖然已具體參考本發明某些優選實施方案對本發明作出詳細描述，但應理解在本發明的精神和範圍內，可作出各種變化和修改。例如，儘管已經描述採用所述熱轉移方法製備出具有小於8微米的邊緣斜切區域或小於6微米圓角半徑或兩者的OLED裝置，但本領域技術人員會理解也可採用其他方法來得到邊緣斜切區域小於8微米或圓角半徑小於6微米或兩者。例如，Tang的美國專利5,937,272描述的方法利用開口掩膜和塗覆了有機EL物質的可轉移塗層的給予體載體形式的較大面積源的組合。通過適當選擇開口掩膜類型和給予體與開口掩膜間的距離(D，使D足夠小，以最大程度減小高角度的沉積)，可得到邊緣斜切小於8微米和圓角半徑小於6微米或兩者的OLED裝置。
另一種類型較大面積源見述於Schwambera等的″Modeling andFabrication of Organic Vapor Phase Deposition(OVPD)Equipment forOLED Display Manufacturing，″Society for Information Display 2002Annual Meeting Digest，894頁。將該源與適當的開口掩膜、準確的間隙和流速的結合可提供另一種製備邊緣斜切小於8微米或圓角半徑小於6微米或兩者的OLED裝置的方法。
最後，適當選擇斜切掩膜設計和/或OLED裝置設計也可得到邊緣斜切小於8微米或圓角半徑小於6微米或兩者的OLED裝置。例如用於斜切掩膜的蝕刻掩膜可包括圓角的修飾，使得最終的斜切掩膜的蝕刻圓角的圓角半徑小於6微米。或者，OLED裝置設計可利用一個剝離的顏色圖案，使得可使用斜切開孔掩膜，由此消除了圓角半徑問題。
部件列表100 部分OLED裝置110 陰影掩膜115 沉積區域120 線源130 空穴傳輸層140 橫向間隔電極150 基板160 有機層170 均勻區域175 邊緣斜切區域180 填充區域210 陰影掩膜開口220 保護帶x230 保護帶y300 沉積圖案350 曲線360 分布曲線400 部分OLED裝置
410 陰影掩膜460 有機層470 均勻區域475 邊緣斜切區域500 沉積區域510 陰影掩膜開口520 保護帶x530 保護帶y540 圓角半徑600O LED象素630 有機層640 有機層650 有機層660 電極670 空白區680 邊緣690 未利用區域700 輻射熱轉移方法714 輻射熱轉移系統716 輻射源718 輻射束720 輻射斑點722 給予體724 蒸發有機物質726 有機層728 邊緣斜切區域730 有機物質750 沉積區域
760 保護帶x770 保護帶y780 圓角半徑800 OLED象素810 沉積結構830 有機層840 有機層850 有機層860 電極870 空白區880 邊緣900 方框910 方框920 方框930 方框940 選擇方框950 方框960 方框
權利要求
1.一種改進OLED裝置的開口率或解析度的方法，所述OLED裝置包括多個橫向間隔電極以及一個或多個在垂直方向上與所述多個橫向間隔電極分離的電極，所述方法的改進之處包括a)提供了一種與所述橫向間隔電極間隔開的具有可轉移有機物質的給予體；和b)以相應於橫向間隔電極區域的圖案輻射照明給予體，以將有機物質轉移在所述橫向間隔電極上，使得基本上所有的有機物質發生轉移，且有機物質的邊緣斜切區域小於8微米，從而可縮小橫向間隔電極間的間隔並改進OLED裝置的開口率、解析度或兩者。
2.一種改進OLED裝置的開口率或解析度的方法，所述OLED裝置包括多個橫向間隔電極以及一個或多個在垂直方向上與所述多個橫向間隔電極分離的電極，所述方法的改進之處包括a)提供了一種與所述橫向間隔電極間隔開的具有可轉移有機物質的給予體；和b)以相應於橫向間隔電極區域的圖案輻射照明給予體，以將有機物質轉移在所述橫向間隔電極上，使得基本上所有的有機物質發生轉移，且有機物質的邊緣斜切區域小於8微米和有機物質的圓角半徑小於6微米，從而可縮小橫向間隔電極間的間隔並改進OLED裝置的開口率或解析度。
3.權利要求2的方法，所述方法還包括提供一個或多個具有不同有機物質的不同的給予體並重複要素a)和b)的步驟。
4.一種改進OLED裝置的開口率或解析度的方法，所述OLED裝置包括多個橫向間隔電極以及一個或多個在垂直方向上與所述多個橫向間隔電極分離的電極，所述方法的改進之處包括a)提供了一種與所述橫向間隔電極間隔小於10微米的具有可轉移有機物質的給予體，所述有機物質具有高的襯比響應；和b)以相應於橫向間隔電極區域的圖案輻射照明給予體，以將有機物質轉移在所述橫向間隔電極上，使得基本上所有的有機物質發生轉移，且有機物質的邊緣斜切區域小於8微米和有機物質的圓角半徑小於6微米，從而可縮小橫向間隔電極間的間隔並改進OLED裝置的開口率或解析度。
5.權利要求4的方法，所述方法還包括提供一個或多個具有不同有機物質的不同的給予體元件並重複要素a)和b)的步驟。
6.權利要求1的方法，其中所述OLED裝置為有源矩陣裝置且所述橫向間隔電極各相應於一個象素，存在一個在垂直方向上與所述橫向間隔電極分離的電極。
7.一種具有改進的開口率或解析度的OLED裝置，所述裝置包括多個橫向間隔電極和一個或多個在垂直方向上與所述多個橫向間隔電極分離的電極，改進之處包括a)在所述橫向間隔電極和一個或多個在垂直方向上與所述多個橫向間隔電極分離的電極之間形成一層或多層有機層，使得一層或多層有機層各自的有機物質的邊緣斜切區域小於8微米，從而可縮小橫向間隔電極間的間隔並改進OLED裝置的開口率或解析度。
8.權利要求7的OLED裝置，其中所述OLED裝置為有源矩陣裝置且所述橫向間隔電極各相應於一個象素，存在一個在垂直方向上與所述橫向間隔電極分離的電極。
9.一種具有改進的開口率或解析度的OLED裝置，所述裝置包括多個橫向間隔電極和一個或多個在垂直方向上與所述多個橫向間隔電極分離的電極，改進之處包括a)在所述橫向間隔電極和一個或多個在垂直方向上與所述多個橫向間隔電極分離的電極之間形成一層或多層有機層，使得一層或多層有機層各自的有機物質的邊緣斜切區域小於8微米和圓角半徑小於6微米，從而可縮小橫向間隔電極間的間隔並改進OLED裝置的開口率或解析度。
10.權利要求9的OLED裝置，其中所述OLED裝置為有源矩陣裝置且所述橫向間隔電極各相應於一個象素，存在一個在垂直方向上與所述橫向間隔電極分離的電極。
全文摘要
一種改進OLED裝置的開口率或解析度的方法，所述OLED裝置包括多個橫向間隔電極以及一個或多個在垂直方向上與所述多個橫向間隔電極分離的電極，該方法的改進之處包括提供了一種與所述橫向間隔電極間隔開的具有可轉移有機物質的給予體；和以相應於橫向間隔電極區域的圖案輻射照明給予體，以將有機物質轉移在所述橫向間隔電極上，使得基本上所有的有機物質發生轉移，且有機物質的邊緣斜切區域小於8微米，從而可縮小橫向間隔電極間的間隔並改進OLED裝置的開口率、解析度或兩者。
文檔編號H01L51/50GK1823434SQ200480020120
公開日2006年8月23日 申請日期2004年7月1日 優先權日2003年7月16日
發明者M·L·博洛森, G·M·費蘭 申請人:伊斯曼柯達公司