無掩模製造oled器件的方法

2023-06-27 12:11:56

專利名稱：無掩模製造oled器件的方法
技術領域：
本發明涉及製造OLED器件(有機發光二極體)的領域。在一方面，本發明涉及無掩模製造OLED器件的方法，在該方法中，改進了形成OLED器件的結構化工藝。在另一方面，本發明涉及發光器件以及包括根據本發明的方面製造的OLED器件的系統。
背景技術：
OLED器件從現有技術中是已知的。通常，OLED器件至少由布置在載體襯底上的第ー電極材料、沉積在第一電極材料上的有機光電有源材料、以及至少部分地覆蓋有機光電有源材料的第二電極材料構成。電極材料中的ー個充當陰極層，而其它的電極材料充當陽極層。作為光電有源材料場致發光材料，可以使用例如發光聚合物(如，聚對苯こ炔(PPV))，或者發光低分子量材料(如，三8 —羥基喹啉鋁)。 作為載體襯底絕緣材料，可以使用如玻璃或者塑料。作為電極材料複合物，可以使用如透明導電氧化物(TCO)(如氧化銦錫(ΙΤ0)、氧化鋅(ZnO))，或者金屬(如，銅、銀、金或者鋁)。從現有技術還已知的是，將所謂的空穴傳導層放置在電極材料和光電有源材料(如，PED0T/PSS層(聚(3，4-こ烯ニ氧噻吩/聚苯こ烯磺酸鹽)或者PANI/PSS層(聚苯胺/聚苯こ烯磺酸鹽))之間，其降低了空穴的注入勢壘。在操作中，電施加到第一電極材料層和第二電極材料層之間。所施加的電引起光電有源材料的激發狀態，通過其對非激發狀態的弛豫，光子發射。OLED器件可以用於例如顯示或者照明。從現有技術已知的是按照以下所描述的エ藝製造OLED器件。在第一步時，在圖案化的步驟中製造襯底。在該圖案化步驟中，第一電極材料以圖案的方式施加在載體襯底上。該圖案化步驟的主要功能是創建電隔離區域。該圖案化可以藉助於由通過陰影掩模等的例如印刷或者噴射的例如沉積功能層而完成。在隨後的步驟中，施加由光電有源材料所形成的OLED功能層。通過在真空中熱蒸發來沉積小分子功能層。有機材料的沉積必須以如下方式被限制至少陰極接觸不被塗覆。通常，陽極接觸也免受塗覆，以便於以後獲得良好的電接觸。該結構化的沉積藉助於陰影掩模來實現。該掩模對於每個OLED設計是特定的並且在有機層沉積過程中被放置在襯底上。進行掩模可以在襯底和掩模之間以物理接觸或者具有小間隙來完成。在沉積エ藝過程中，陰影掩模將塗覆有有機材料。在下一個步驟中，對置電極通過沉積第二電極材料層來形成。這也應用在真空熱蒸發エ藝中。同樣在該步驟中，層必須被結構化，因為否則將發生兩個電極材料層(即，陰極和陽極)之間的短路。同樣在該步驟中，掩模將被塗覆以材料，其中，陰極材料典型地是金屬，例如，銅、銀、招、金、等等。因為光電有源材料和陰極的塗覆區域不同，所以不同組的掩模必須用在每ー個提到的エ藝步驟中。OLED器件的質量取決於所使用的不同掩模的適當對齊以及沉積光電有源材料和陰極層過程中掩模和襯底的熱膨脹。例如，在沉積陰極層過程中，對於50°C的典型溫升，在根據現有技術的製造エ藝中所使用的掩模的熱膨脹可能約為O. 5mmO因此,製造エ藝的精確度被限制於該熱膨脹。因此，從現有技術已知的技術具有若干缺點。因為掩模是特定的設計，所以設計改變需要新的ー組掩摸。這限制了設計改變的產出時間並且增加了成本。在沉積過程中掩模被塗覆。這要求有規律地清洗並且引入了額外的成本。從掩模失去的粒子可能引起短路並且減少產品產量。由於掩模的熱膨脹，可以實現的最小特徵尺寸是受限的，其隨著襯底尺寸和對齊精確度而改變大小。至少，真空中的掩模處理是很昂貴的。從現有技術已知的掩模方法的另ー個缺點是由於所要求的陰影掩模的限制，在一個塗覆步驟中製造由所塗覆的電極區域圍繞的封閉的非電極塗覆區域是不可能的。當使用掩模時，將總存在將封閉的非塗覆區域的內部區域連接至外部塗覆區域的紐帶。

發明內容
本發明的目的是提供一種製造OLED器件的改進方法。該目的是由製造OLED器件的方法來實現的，包括步驟
-提供載體襯底；
-在所述載體襯底上沉積第一電極材料層；
-在所沉積的第一電極材料層內部形成電隔離區域；
-在所述第一電極材料層上沉積有機光電有源材料層； -在所述有機光電有源材料層上沉積第二電極材料層，其特徵在幹，在沉積有機光電有源材料層和第二電極材料層的步驟中，載體襯底在其整個功能區域上利用所述層來無掩模覆蓋，以及至少第二電極材料層在至少所選擇的區域中被切除(ablate)或者被使得為非導電的以在第二電極材料層內部形成非導電區域。本發明的意義中的功能區域應當理解為在其上形成發光結構的載體襯底表面的區域。根據本發明，例如，通過僅僅限制電極材料和光電有源材料向功能區域的沉積或者通過對各自的區域進行掩摸，載體襯底表面的其它區域(例如，用於OLED器件的固定的邊緣區域)可以未被覆蓋。在本發明的一方面，創新的思想是將建立OLED器件所需要的不同層最多施加到襯底的全部區域上，以及隨後切除和/或在特定區域中導致非導電的特定層。這避免了改進OLED生產的生產率所需要的細微圖案對齊。而且，切除方法(如，雷射切除等等)更精確，其允許形成更小的圖案。該創新方法的益處是切除步驟不需要在真空腔中執行。這使得整個生產更利於處理並且省略了對大真空生產腔的需求。而且，由於第二電極材料的無掩模沉積，也可以提供封閉的非塗覆/非導電電極區域。根據本發明的實施例，第二電極材料層和有機光電有源材料層可以被切除，以在所述第一電極材料層的兩個電隔離區域上暴露至少兩個接觸墊，從而形成陽極和陰極接觸墊，其中，在切除之後，ー個電隔離區域可以基本上沒有第二電極材料層和有機光電有源材料層，而其它區域可以仍然基本上覆蓋有第二電極材料層和有機光電有源材料層，以及其中，在ー個區域上殘餘的第二電極材料層可以與其它區域的接觸墊電連接。該實施例的益處是在沉積有機光電有源材料層和第二電極材料層的過程中不需要合適以及耗時的掩模對齊來留下未覆蓋的接觸墊。這在一方面實現了較高的生產率，在另一方面允許較小的圖案尺寸，因為不需要考慮掩模的任何熱膨脹。例如，當使用典型的エ業雷射系統來切除層吋，雷射對齊的值將約低於10 μ m,並且束寬將約為20 μ m。這允許OLED器件的精確度，其比使用掩模技術高大約25倍。根據本發明的實施例，仍然殘餘在ー個區域上的第二電極材料層可以通過應用由銀金屬膏、導電膠、和電化學沉積的金屬所構成的組中的導電材料與另外區域上的接觸墊電連接。應當理解，金屬的電化學沉積可以通過任何合適的電流或者自身催化的沉積來執行。該實施例的益處是應用這些導電材料可以在高產量同時具有合適的精確度，如，通過使用噴墨印刷技術等等。當使用電化學沉積的金屬時，至少可以部分地施加絕緣材料。這實現了避免由金屬的非預期沉積所引起的短路。絕緣材料也可以藉助於噴墨印刷技術來施カロ。可替代的，電連接可以通過連線或者應用合適的導電罩蓋來實現。
根據本發明的實施例，將在ー個區域上的第二電極材料層與其它區域的接觸墊連接的導電材料可以在被施加後進行退火。這種退火可以通過熱退火步驟、紫外線(UV)誘導退火或者任何其它合適的退火方法來執行。熱退火可以通過局部應用熱(例如，藉助於雷射束、微波束、UV束、IR束等)或者通過將熱施加到全部結構上來執行。此處，局部應用熱由於以下益處可以是優選的0LED器件將出現僅僅小的熱膨脹，這將使機械應カ被保持為低的。為了進一步改進退火エ藝步驟，導電材料可以包括吸收被輻照的電磁輻射(即，光、微波、UV、IR)並啟動和/或加速退火エ藝的複合物(compound )。這種複合物可以是顏料、自由基啟動器(radical starter)、等等。由於加速和改進的退火,這可以進ー步地通過時間優勢改進整體方法。根據本發明的實施例，在施加導電材料之前，絕緣材料可以至少部分地被施加。這具有如下優點可以避免由導電材料的非預期沉積所引起的電短路。在該方法的變型中，有機光電有源材料可以通過印刷工藝來施加，例如，通過使用能夠功能材料的印刷溶液エ藝。根據本發明的實施例，將ー個區域上的第二電極材料層與其它區域的接觸墊連接的導電材料可以被確定尺寸，以在特定的電壓和/或電流密度時熔化。這具有如下益處一個區域上的第二電極材料層和其它區域的接觸墊之間的電連接可以充當電保險絲。這可以避免由過壓所引起的有機光電有源材料的分解和燃燒的危險。根據本發明的方法可應用在不同種類的OLED器件的生產エ藝中，如，其中頂電極是陽極的倒置型(invertecOOLED器件，或者其中頂電極和/或底電極透明的頂發射或者透明的OLED器件。對於後者，TCO可以用作電極材料。根據本發明的實施例，OLED器件可以是倒置型OLED器件，其中，第二電極材料層將形成器件的陽極，或者，其可以是頂發射0LED，其中，第二電極材料層可以是透明層，如，TC0。然而，根據本發明的實施例，至少ー個電極材料層可以是TCO。根據本發明的另ー個實施例，至少ー個電極材料層可以包括光散射兀件或者光散射顆粒。這具有如下益處光的外耦合可以被增加，其將增加OLED器件的效率。根據本發明的實施例，電隔離區域通過圖案化地沉積第一電極材料層來形成。這種圖案化沉積可以通過對襯底進行一般已知的掩模來執行。因為第一電極材料層直接沉積在襯底表面，所以對於先前的沉積結構的任何對齊都不是必須的。可替代地，第一電極材料層可以沉積在襯底的廣闊的區域上並且圖案化是藉助於切除方法來執行，例如，雷射切除、等離子蝕刻、機械切除、化學切除，等等。這可以進ー步地増加製造OLED器件中整個生產エ藝的生產率。根據本發明的實施例，第二電極材料層和/或有機光電有源材料層被切除，和/或藉助於雷射束和/或等離子蝕刻被致使至少部分地非導電。使用雷射束和/或等離子蝕刻具有如下益處非常精確的切除是可能的，其使得能夠形成具有高精確度的非常小的結構。這可以使得能夠減少單個OLED器件的尺寸以及提供具有増加的像素密度和/或解析度的發光系統。在方法的進ー步變型中，切除是從襯底側開始完成的。根據本發明的另ー個實施例，僅僅待切除的第二電極材料層和/或有機光電有源材料層的區域輪廓是藉助於雷射束和/或等離子蝕刻來切除的，而待切除的主區域通過機 械和/或化學切除裝置來切除。這具有如下益處所引進的熱能可以被減少，其可以減少由熱膨脹所引起的OLED器件的機械應カ。合適的機械切除方法可以使用切除輪廓結構的內部區域的膠帶。在本發明的實施例中，雷射系統用於切除以及退火。在這種實施例中，雷射系統可以包括不同的雷射源和/或具有可調節輸出和/或波長的雷射源。這具有如下益處生產エ藝可以按照單個的生產系統來執行。所提出的方法除了節約成本之外的ー個優點是僅僅由於印刷精確度和/或切除精確度限制了 OLED器件的最小尺寸和/或間隔，可以創建小的特徵尺寸。此外，可以實現OLED陣列的所有布置，而對OLED的形狀幾乎沒有限制。在另一方面，本發明涉及發光器件，包括根據該創新方法的以上所公開的實施例中任何一個製造的OLED器件。由於OLED器件的改進的精確度，這種發光器件可以具有增加的像素密度和/或解析度。在另外的方面，本發明涉及包括根據該創新方法的以上所公開實施例中任何ー個製造的OLED器件和/或如以上所公開的發光器件的系統，該系統用在ー個或者多個以下應用中
-辦公室照明系統 -家用應用系統 -商店照明系統，
-家庭照明系統，
-重點照明系統，
-聚光燈系統，
-劇院照明系統，
-光纖應用系統，
-投影系統，
-自點亮顯示系統，
-像素化顯示系統，
-分段顯示系統，
-警告標誌系統，
-醫療照明應用系統，-指示標誌系統，以及 -裝飾照明系統 -可攜式系統 -汽車應用 溫室照明系統。


在附加的權利要求、圖以及各個圖和實例的以下描述中公開了本發明目的的附加詳細內容、特徵、特性和優點，其一以示例性的方式一示出了根據本發明的幾個實施例和材料的實例。在圖中
圖I示出了根據現有技術生產OLED的エ藝方案；
圖2示出了根據本發明ー個方面的エ藝方案；
圖3描繪了根據本發明ー個方面的第二電極材料層的接觸；
圖4示出了根據本發明ー個方面的電極材料層表面上圖案的形成。
具體實施例方式在圖I中，示出了根據現有技術的生產OLED的エ藝方案。在步驟IA中，透明的導體層102以限定後來OLED器件結構的特定圖案沉積在載體襯底101上。圖案化可以通過對不被沉積(如，由通過陰影掩模或者印刷方法的濺射)覆蓋的區域進行掩模而完成。透明導體可以是Ζη0、ΙΤ0和/或PED0T/PSS-層。在該透明導體層102上沉積可選的金屬線113。圖案結構在步驟IB中利用光電有源材料105來填充。小分子光電有源材料一般地通過在真空中熱蒸發來沉積。有機材料的沉積必須以如下方式來限制至少陰極接觸115不被塗覆。通常，陽極接觸也免於塗覆，以便於以後獲得良好的電接觸。正如步驟IC中可以看出的，該結構化的沉積是藉助於陰影掩模116來實現的。這些掩模6對於每個OLED設計是特定的，並且在有機光電有源材料沉積過程中被放置在襯底頂部上。在步驟ID中，沉積陰極層117。這也發生在真空熱蒸發エ藝中。層117也必須被結構化，因為否則陰極層117和陽極層102之間的短路將出現。因此，在陰極沉積中，陰影掩模118用來保護器件中的區域免於如步驟IE中描繪的沉積。同樣此處，掩模118將塗覆有材料，其中，陰極材料典型地是金屬，如，銅、銀、鋁、金，等等。正如在步驟IF中可以看出的，當單個的OLED分段119的串聯需要被實現時，需要非常複雜的ー組陰影掩模，因為ー個像素的陽極120必須與下一個像素的陰極121連接。在圖2中，示出了根據本發明ー個方面的エ藝方案。在步驟2Α中，在載體襯底101上沉積第一電極材料層102。沉積可以被應用為圖案化沉積，例如，通過使用一般地已知的掩模技木。優選的，第一電極材料層102基本上沉積在襯底101的整個功能區域上，且通過切除所沉積的第一電極材料層102的特定區域來應用圖案化，例如，藉助於雷射束113或者等離子刻蝕。然而，隔離的區域103、104通過層102的圖案化來形成。在圖案化的第一電極材料層102上沉積有機光電有源材料層105和第二電極材料層106，正如步驟C1中所示出的。有機光電有源材料還可以填充隔離的區域103和104之間的圖案區域，正如步驟C2中所示出的。在步驟D中，例如通過雷射束113來切除第二電極材料層106和有機光電有源材料層105，以暴露接觸墊108和109。此處，切除是以以下方式來執行第一電極材料層102的電隔離區域103基本上沒有第二電極材料層106和有機光電有源材料層105，而層102的其它電隔離區域104仍然基本上覆蓋有第二電極材料和有機光電有源材料的層。應當理解的是，第一和第二電極材料層102和106可以分別充當陰極或者陽極，這取決於圖案中的OLED器件的種類。在常規的OLED器件中，第二電極材料層106可以充當陰極且第一電極材料層102可以充當陽極，而在倒置型OLED器件中，電極材料層的功能可以顛倒。在圖3中，描繪了如何將第二電極材料層106與各自的接觸墊108電連接。根據本發明的ー個方面，第二電極材料層的電連接藉助於導電材料112來執行。材料112可以是由銀金屬膏、導電膠和電化學沉積的金屬所構成的組中的材料。在優選的實施例中，材料112藉助於噴墨印刷來施加。根據本發明的實施例，在施加後，材料112可以進行退火。退火可以通過例如藉助於雷射束或者聚焦的微波束的局部熱暴露來執行。在將第二電極材料層106與接觸墊108連接之下，導電材料112也可以施加到其它接觸墊109，以增加該接觸 墊109的導電性，從而將第一電極材料層102與電路連接。然而，這不得不非常仔細地完成，以避免在第一和第二電極材料層102和106之間形成短路。圖4示出了在第二電極材料層106上所覆蓋的閉合非電極材料和/或非導電圖案的形成。通過該創新的方法，這種圖案可以通過切除特定區域107中所沉積的電極層來形成，而不需要任何紐帶。根據本發明的實施例，僅僅圖案的輪廓110藉助於例如雷射束或者等離子刻蝕來切除，而圖案的內部區域111由機械裝置(例如，膠帶)來切除。這具有如下益處被引進到OLED器件中的熱量被進ー步減少，並且使熱膨脹最小化。以上詳細描述的實施例中的元件和特徵的特別結合僅僅是實例性的；這些教導與在本申請和通過引用併入的專利/申請中的其它教導的互換和替換也是明確地預期的。正如本領域技術人員將認識到此處所描述的內容的改變、修改和其它實現方式對於本領域技術人員可以發生，而不脫離如所要求權利的本發明的精神和範圍。因此，前述描述僅僅是通過實例的方式並且不g在限制。在權利要求中，單詞「包括」不排除其它元件或者步驟，並且不定冠詞「一」不排除多個。在相互不同的從屬權利要求中陳述某些方法的純粹事實不指示這些方法的結合不能被使用以受益。本發明的範圍限定在以下的權利要求和其等價描述中。而且，在說明書和權利要求中所使用的附圖標記不限制如所要求保護的本發明的範圍。
權利要求
1.一種製造OLED器件的方法，包括以下步驟 -提供載體襯底(101); -在所述載體襯底(101)上沉積第一電極材料層(102)； -在所沉積的第一電極材料層(102)內部形成電隔離區域(103，104)； -在所述第一電極材料層(102)上沉積有機光電有源材料層(105)； - 在所述有機光電有源材料層(105)上沉積第二電極材料層(106)，其特徵在幹，在沉積有機光電有源材料層(105)和第二電極材料層(106)的步驟中，載體襯底(101)在其整個功能區域上利用所述層(105，106)來無掩模覆蓋，以及至少第二電極材料層(106)在至少所選擇的區域中被切除或者被使得為非導電的以在第二電極材料層(106)內部形成非導電區域(107)。
2.根據權利要求I的方法，其中，第二電極材料層(106)和有機光電有源材料層(105)被切除，以在所述第一電極材料層(102)的兩個電隔離區域(103，104)上暴露至少兩個接觸墊(108，109)，從而形成陽極和陰極接觸墊，其中，在切除之後，ー個電隔離區域(103)基本上沒有第二電極材料層(106)和有機光電有源材料層(105)，而其它區域(104)仍然至少部分地覆蓋有第二電極材料層(106)和有機光電有源材料層(105)，以及其中，在ー個區域(104)上殘餘的第二電極材料層(106)與其它區域(103)的接觸墊(108)電連接。
3.根據權利要求2的方法，其中，通過施加由銀金屬膏、導電膠和電化學沉積的金屬所構成的組中的導電材料(112)，區域(104)上的第二電極材料層(106)與接觸墊(108)電接觸。
4.根據權利要求2和3中任意項的方法，其中，將在ー個區域(104)上的第二電極材料層(106)與其它區域(103)的接觸墊(108)連接的導電材料(112)在被施加後進行退火。
5.根據前述權利要求中任ー項的方法，其中，至少ー個電極材料(102，106)是透明導電氧化物。
6.根據權利要求3到5中任意項的方法，其中，在施加導電材料(112)之前，絕緣材料至少部分地被施加。
7.根據前述權利要求中任意項的方法，其中，電隔離區域(103，104)是通過第一電極材料層(102)的圖案化沉積來形成。
8.根據前述權利要求中任意項的方法，其中，第二電極材料層(106)和/或有機光電有源材料層(105)至少部分地藉助於雷射束和/或等離子刻蝕被切除和/或被使得為非導電的。
9.根據權利要求8的方法，其中，僅僅待切除的第二電極材料層(106)和/或有機光電有源材料層(105)的區域輪廓(110)藉助於雷射束和/或等離子刻蝕來切除，而待切除的主區域(111)由機械和/或化學切除裝置來切除。
10.根據權利要求9的方法，其中，主區域(111)由膠帶來切除。
11 ·根據前述權利要求中任意項的方法，其中，將ー個區域上的第ニ電極材料層與其它區域的接觸墊連接的導電材料(112)被確定尺寸，以在導致OLED器件過電壓的所施加的電壓和/或電流密度時熔化。
12.一種發光器件，其包括根據權利要求I到11中任何一個所製造的OLED器件。
13.—種包括根據權利要求I到11中任何一個所製造的OLED器件和/或根據權利要求12的發光器件的系統，該系統用在ー個或者多個以下應用中 -辦公室照明系統 -家用應用系統 -商店照明系統， -家庭照明系統， -重點照明系統， -聚光燈系統， -劇院照明系統， -光纖應用系統， -投影系統， -自點亮顯示系統， -像素化顯示系統， -分段顯示系統， -警告標誌系統， -醫療照明應用系統， -指示標誌系統，以及 -裝飾照明系統 -可攜式系統 -汽車應用 -溫室照明系統。
全文摘要
通過本發明提出了一種製造OLED器件的方法，包括以下步驟提供載體襯底，在所述載體襯底上沉積第一電極材料層，在所沉積的第一電極材料層內部形成電隔離區域，在所述第一電極材料層上沉積有機光電有源材料層(105)，在所述有機光電有源材料層上沉積第二電極材料層。該方法特徵在於，沉積有機光電有源材料層和第二電極材料層的步驟中，載體襯底在其整個功能區域上利用所述層來無掩模覆蓋，以及至少第二電極材料層在至少所選擇區域中被切除或者被使得為非導電的，以在第二電極材料層內部形成非導電區域。
文檔編號H01L51/00GK102696125SQ201180005526
公開日2012年9月26日 申請日期2011年1月3日 優先權日2010年1月8日
發明者H.施瓦布 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司