通過汽相沉積方法結合真空層壓來製備有機發光二極體的製作方法

2023-05-12 13:39:01 2

專利名稱：通過汽相沉積方法結合真空層壓來製備有機發光二極體的製作方法
技術領域：
本發明涉及有機發光二極體(OLED)，並且更具體地涉及一種製作 有機發光二極體的方法，該方法減少了 OLED中物理缺陷的形成。
背景技術：
有機發光二極體(OLED)典型地由有機發光層以及位於該發光層兩 側的附加有機層組成，所述附如有機層促進電荷傳輸並且包括空穴傳輸層 和電子傳輸層。這些有機層夾在兩個電極層(即陽極層和陰極層)之間， 這兩個電極層都在一側覆蓋有襯底以實現保護作用和穩定性。
常規地，通過在高或超高真空中執行的電極層和有機層的汽相沉積來 製造OLED。雖然這種技術在關於每層的厚度控制以及材料的足夠的純度 和良好的層粘附方面提供某些優點，但是關鍵缺點之一是由於在形成 OLED結構的組成層期間布置的外來不想要的物質的出現而存在物理缺 陷。這些缺陷的直徑可能處於幾納米到微米的量級並且能夠從OLED的陰 極區域擴展到運送電流的區域。結果，可能出現短路，或者這些缺陷可能 形成針孔，從而引起氧和溼氣的滲透，導致由於侵蝕所致的不工作區(即 暗區)並且破壞OLED的發射能力。這種所謂的"暗斑，，是常見問題，並 且通常可歸因於塵埃粒子的存在。
溼法塗布技術(諸如旋塗)被廣泛地用於基於聚合物的發光二極體中， 但該技術具有多層能力不足的缺點。
印刷、壓印或層壓方法很少使用，例如絲網印刷、噴墨印刷、熱微印 刷接觸或微壓印，它們當前僅表現出較差的性能數據。在Cao等人的出版 物"Effects of dust particles and layer properties on organic electronic devices fabricated by stamping" ( J. Appl. Phys. 98, 0033713 ( 2005 ))和Kim等 人的 "Patterning of active organic materials by direct transfer for organic electronic devices" ( J. Appl. Phys. 97, 113512 ( 2005 ))中描述了利用壓 制或壓印來組裝分開製造的OLED層結構。所描述的方法能夠被用來壓印 圖案，其中金屬層被冷焊接到薄金屬層上並且經由低粘附界面層而保持在 對置襯底上(Cao等人)，或者其中將有機空穴傳輸層壓制到對等層上(Kim等人)。根據這些文件，與剛性印模相比，彈性印模的使用使得更好地包 封塵埃粒子。然而，這些方法是在環境空氣下執行的。而且，根據這些方
法製造的OLED具有若干缺點，諸如功耗增加以及不同有機層之間的粘附 問題。
Lui等人的出版物 "High performance organic light emitting diodes fabricated via a vacuum-free lamination process" ( Appl. Phys. Lett. 88, 223509 ( 2006 ))涉及一種利用滾動層壓來組裝分開製造的陽極元件和陰 極元件的方法。為了製造電子導體，所述方法與利用鹼金屬的有機發光聚 合物的n摻雜進行組合。這些實驗是在含有低於5ppm氧或水的氬氣氣氛 中實施的，然而機械粘附度很低並且這些層可以很容易地脫層。

發明內容
有利的是提供一種減少OLED結構的組成層中的物理缺陷的形成的 OLED製作方法。當前，大多數OLED通過在高或超高真空中執行的汽相 沉積方法來製造。這些方法的常見問題是在OLED各層的形成期間包括了 外來的不想要的物質，尤其是塵埃粒子。所包括的物質可能展現出銳利的 邊緣或者可能在層結構中造成缺陷，所述缺陷可以傳播到OLED的後續層。 這會導致短路或形成針孔並且滲透氧和溼氣，這將減少OLED的壽命。期 望的是提供一種OLED的製作方法，其中OLED的陰極層保持完好。還期 望提供一種OLED的製作方法，其中針孔的數量被極大地降低。而且，期 望的是提供壽命增加的OLED。
為了更好地解決這些問題中的一個或多個，在本發明的第一方面，提
OLED的傳輸層不僅用作傳輸介質而且在某些情況下用作防止溼氣和 氧擴散到有源發射層中的緩沖層。因而，對不同OLED層以及它們所放置 的順序的設計也會影響OLED的壽命。因此，有利的是提供一種提供了更 好的多層結構的製作方法。而且，期望的是提供一種減少層結構中的缺陷 向後續層傳播的製作方法。
為了更好地解決這些問題，在本發明的另 一方面中提供一種用於將分 開製造的OLED結構層壓在一起的方法。
在本發明的另一方面中提供一種OLED,其中改善了層壓的OLED層 之間的粘附。在又一方面中，提供一種具有改善的電屬性的OLED。 本發明的這些及其它方面將通過下文描述的實施例而顯現出來並且 將參照這些實施例進行闡述。


圖1示出了分開的和被組裝為OLED器件的陰極村底和陽極襯底。 圖2示出了作為分開的和;波組裝為OLED結構的陰極襯底和陽極襯底 的鋁箔。
圖3示出了分開的和被組裝為OLED結構的導電軟材料和帶有陰極層 的陽極村底。
本文中所使用的術語"塵埃粒子"意指OLED結構中的任何外來的不
想要的物質。
具體實施例方式
在本發明的一個實施例中，提供一種製造OLED的方法，包括以下步 驟提供第一和第二襯底；從所述襯底中去除塵埃粒子；通過汽相沉積方 法分別塗覆第一和第二襯底；以及在真空下將第一和第二襯底層壓在一起。
所述襯底上的塵埃粒子能夠通過若干方法或其組合而在很大程度上 被去除。在一個示例性實施例中，塵埃粒子能夠通過例如在超純水中的超 音波(megasonic)或超聲清洗而被去除。在另一個示例性實施例中，塵埃 粒子能夠通過對塵埃粒子充電並且在電場中去除至少部分充電的塵埃粒 子而^皮去除。
在一個示例性實施例中，塵埃粒子能夠利用電子束進行負充電，所述 電子束例如能夠通過差動泵浦的電子槍來生成，該槍類似於陰極射線管中 使用的槍。差動泵浦意味著在槍中和陰極周圍通過連續泵浦(例如通過渦 輪分子泵)維持例如<10-5 Pa的至少高真空，而在村底周圍的惰性氣體層 流中能夠施加例如10到200 Pa的高得多的壓力。典型地，將在電子束的 小孔徑/孔的區域中獲得高的壓力梯度。
在一個示例性實施例中，電場可以是大約30到大約100V/cm的均勻 電場，並且能夠例如由dc電源生成並被施加到形成電容器的兩個導電板 上。例如，這些襯底能夠一皮放置在充電後的兩個導電板之間，使襯底基部 接觸陰極而帶有帶電粒子的村底表面暴露於指向陽極的電場。陽極板能在在另一示例性實施例中，陰極板被加熱到升高的溫度，例如加熱到大
約150-220°C。可選地，這個示例性實施例可以與先前示例性實施例進4亍 組合。
在又一示例性實施例中，低壓的惰性氣體流(例如恆定的惰性氣體層 流)有助於將粒子從襯底釋放並且將它們收集到陽極上。合適的惰性氣體 包括例如氮氣、氬氣或其他稀有氣體(noble gas)。
在又一示例性實施例中，對襯底施加溫度梯度，其中溫度梯度在襯底 的表面處尤其有效並且可以具有大約200。C的溫度上限，並且襯底表面暴 露於惰性氣體的層流中。
在其它實施例中，塵埃粒子能夠通過將所述襯底暴露於單獨生成的等 離子體(例如微波或RF等離子體)而被去除，其中襯底表面上的塵埃粒 子在活性氣體中被充電，並且將充電的塵埃粒子收集在粒子收集器中。合 適的活性氣體例如是SiH4。活性氣體可以以層流在村底上方流動。下至IO nm大小的被釋放的塵埃粒子能夠被收集在例如帶負電的精細粒子收集器 中，所述粒子收集器包括帶有陶瓷外壁的管和內部陽極。
在又一實施例中，雷射蒸發能夠被用來從襯底表面去除塵埃粒子，所 述塵埃粒子嵌入在覆蓋襯底表面的可蒸發流體薄膜中。這些塵埃粒子將被 帶到蒸汽中並且然後能夠從氣體下遊被收集。
村底典型地通過氣相沉積方法進行塗覆。例如，能夠使用在高或超高 真空中的熱蒸發，其在於加熱直到要以薄膜形式沉積到冷襯底表面上的材 料蒸發。用於對材料施加熱量的合適方法例如是電阻加熱，其中藉助於通 過熔絲或金屬板的電流或者利用來自電子束槍的高能電子束的轟擊而將 材料加熱直到融化。
單獨塗覆的襯底通過在真空下將第一和第二村底層壓在一起而被組 裝成OLED結構。該層壓能夠例如利用包括彈性體的軟印模的滾動層壓體 或層莊機器來執行，所述彈性體的軟印模例如能夠由矽橡膠或另一彈性體 製成。典型地，可以應用從0.01到0.6 MPa的連續壓力增加。此外，層壓 能夠在室溫下實施或者能夠在升高的溫度下執行，這能夠增強層壓的襯底 的粘附度。用於層壓工藝的適合的溫度在大約20。C和大約IO(TC之間，或 者在大約70。C和大約80。C之間，這取決於有機層的玻璃轉變溫度；這不 能被超過。在示例性實施例中，可以使用基於聚二曱基矽氧烷(PDMS)的楊氏模 量為約3 MPa的印才莫。
根據一個實施例，陽極襯底20和陰極襯底l(M皮分開地製造第一襯 底90被塗覆有陽極層80和至少一個有機層70,而第二襯底40糹皮塗覆有 陰極層50和至少一個有機層60,如圖1所示。在將陽極襯底20和陰極襯 底IO層壓在一起後就獲得了 OLED層結構30。
在示例性實施例中，陽極襯底20和陰極襯底10能夠在頂部具有相同 的有機層。
在另 一 實施例中，塗覆有陰極層和至少 一個有機層的第二襯底可以包 括塗覆有至少一個有機層的鋁箔。圖2示出了陽極襯底110,包括第一襯 底170、陽極層160和至少一個有機層150,和作為陰極襯底100的塗覆 有至少一個有機層140的鋁箔130。在將陽極襯底110和塗覆的鋁箔100 層壓在一起後就獲得了 OLED層結構120。
在示例性實施例中，鋁箔可以是柔性的並且可以在背面例如用聚合物 膜進行密封。在另一示例性實施例中，鋁箔130被塗覆有與陽極村底110 相同的有機層150。
根據另一實施例，僅第一襯底2 30被塗覆，如圖3所示。塗覆的襯底 180包括陽極層220、至少一個有機層210和陰極層200，而第二未塗覆的 襯底170包括導電的軟材料。在將塗覆的襯底180和未塗覆的襯底170層 壓在一起後就獲得了 OLED層結構190。
在示例性實施例中，第一和第二襯底是剛性的。在另一示例性實施例 中，第一襯底是剛性的而第二襯底是柔性的，反之亦然。在又一示例性實 施例中，第一和第二襯底是柔性的。
所提供的襯底可以是透明的或不透明的，這取決於讓發射光通過的 OLED側。例如，適合的襯底可以由玻璃(諸如硼矽酸鹽玻璃或鈉4丐玻璃) 製成。其它適合的材料例如是聚合物或塑料，諸如聚碳酸酯、聚對苯二曱 酸乙二醇酯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚碸等等。襯底還可以由矽 (諸如非晶矽、多晶矽、單晶矽等)製成。例如能夠使用的另一類材料是 金屬箔或金屬化聚合物。還能夠選擇其它材料，只要這些材料能夠有效地 支撐其它層並且不會干擾OLED功能性的性能。
陽極層可以包括諸如銦錫氧化物(ITO)、矽、氧化錫之類的適合的 正電荷注入材料，以及諸如金、鉑或鈀之類的具有高功函數的金屬。其它適合的材料例如可以是導電碳、7C共軛的聚合物，諸如聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯等等。陰極層可以包括適合的電子注入材料，例如具有低功函數的金屬，諸如鋁、鋇、鈣、銦、鋰、鎂、銀及其合金。電極層可以是透明的
或不透明的，這取決於讓發射光通過的0LED側。
有機層可以包括空穴注入層、空穴傳輸層、發射層、空穴阻擋層、電子傳輸層或電子注入層。空穴注入層從陽極接受空穴並且將它們傳輸到空穴傳輸層，空穴注入層能夠例如由諸如銅酞菁(CuPc)、鋅酞菁、摻酸的聚(乙歸二氧p塞吩)(acid doped poly (ethylenedioxythiphene))或摻酸的聚苯胺之類的p卜啉化合物製成。空穴傳輸層將空穴從陽極層傳輸到發射層，並且可以例如從三芳胺(諸如4，4，，4，，-三(N-吩噻溱基)三苯胺
(TPTTA) 、 4，4，，4，，-tri ( Nphe隨azinyl ) triphenylamine ( TP0TA )、N，N，-雙(3-甲基苯基)-N,N，-二苯基聯苯胺(TPD)或聚乙烯。卡唑)中選擇。發射層促進電荷複合，即光生成，並且包括電學上適合的基質(matrix)中的發光材料。發光材料的示例是香豆素、二巰基亞甲基吡喃、聚甲川、oxabenzanthrane、氧雜憲、、p比-南、carbostyl、 二蔡嵌苯、喚p丫p定酉同染泮牛
(quinacridone dye)、稠環螢光染料(諸如二萘嵌苯、紅熒烯、蒽、六苯並苯、菲(phe,threcene )或芘)、丁二烯(諸如1， 4-二苯基丁二烯和四苯基丁二烯)、二苯乙烯和發磷光的絡合物(如銥(III)(苯基-吡啶)3)。空穴阻擋層防止空穴擴散到電子傳輸層中並且能夠例如由2,9-二甲基-4, 7-二苯基菲咯啉製成。電子傳輸層促進電子從陰極層移動到發射體層，並且能夠例如由8-羥基喹啉金屬螯合物(諸如三(8-羥基喹啉)鋁(Alq3)或惡二唑)製成。電子注入層接受來自陰極層的電子並且將它們傳送到電子傳輸層，並且能夠包括例如金屬氟化物，諸如LiF或CsF。
權利要求
1、一種製作有機發光二極體的方法，包括以下步驟提供第一和第二襯底；從所述襯底去除塵埃粒子，通過汽相沉積方法分別塗覆所述第一和第二襯底，以及在真空下將所述第一和第二襯底層壓在一起。
2、 根據權利要求1的方法，其中去除所述襯底上的塵埃粒子包括對 塵埃粒子充電以及在電場中去除充電的塵埃粒子的至少一部分。
3、 根據權利要求1的方法，其中塵埃粒子通過在超純水中超音波或 超聲清洗中的至少一種而被去除。
4、 根據權利要求l的方法，其中去除所述襯底上的塵埃粒子包括將 所述襯底暴露於單獨生成的等離子體，其中塵埃粒子在活性氣體中被充 電；並且將充電的塵埃粒子收集在粒子收集器中。
5、 根據權利要求1、 2、 3或4的方法，其中第一襯底塗覆有陽極層 和至少一個有機層，而第二襯底塗覆有陰極層和至少一個有機層。
6、 根據權利要求5的方法，其中塗覆有陰極層和至少一個有機層的 第二襯底包括塗覆有至少 一個有機層的鋁箔。
7、 根據權利要求l、 2、 3或4的方法，其中僅笫一襯底^L塗覆。
8、 根據權利要求7的方法，其中第一襯底包括陽極層、至少一個有 機層和陰極層，而第二未塗覆的襯底包括導電的軟材料。
9、 根據權利要求1-8中任一項的方法，其中利用滾筒層壓將襯底層 壓在一起。
10、 根據權利要求1-8中任一項的方法，其中利用彈性印模將襯底層 壓在一起。
11、 一種根據前述權利要求中任一項製作的有機發光二極體。
全文摘要
公開了一種製作有機發光二極體(OLED)的方法，該方法減少GLED中物理缺陷的形成，該方法包括從第一和第二襯底(40、90)去除塵埃粒子；利用汽相沉積方法(50、80)分別塗覆第一和第二襯底；以及在真空中將第一和第二襯底層壓在一起。
文檔編號H01L51/52GK101663773SQ200880012838
公開日2010年3月3日 申請日期2008年4月17日 優先權日2007年4月20日
發明者G·F·蓋特納, H·F·博爾納 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司