CN100431196C - 在有机发光二极管装置中形成电极图案 - Google Patents
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Abstract
一种具有柱(270)的OLED装置(200)，柱的横截面在顶部较大。这些柱(270)在沉积时把一导电层(215)构造成各柱之间部分和柱顶面上的部分(215a、215b)。通过形成一单个的不与用来沉积该OLED装置(200)的有机功能层(210)的化学物反应的感光材料的图案形成柱(270)。使用这种柱(270)，可形成电极(215)而不损坏有机功能层(210)，同时获得高分辨率。
Description
技术领域
本发明涉及有机发光二极管(OLED)装置，特别涉及在OLED装置中为了生成比方说阴极而形成一导电层的图案。
背景技术
图1示出现有象素化OLED装置100。象素化OLED装置可在各种消费电子类产品中用作显示器，这些消费电子类产品包括蜂窝式电话、蜂窝式智能电话、个人备忘记事本、寻呼机、广告板、触摸屏显示器、远程会议和多媒体产品、虚拟现实产品和显示信息站。
一般来说，OLED装置包括在一透明导电层105与一导电层115之间的一层或多层有机功能层110叠成的一功能叠层。该功能叠层形成在一透明基体101上。这些导电层的形成图案在第一方向上形成一行行阴极，在第二方向上形成一列列阳极。OLED象素位于阴极和阳极重叠处。贴片150与阴极和阳极连接，用来控制OLED象素。一盖子160在它与象素之间形成一空腔145，该盖子封闭该装置，保护OLED象素免遭环境如潮气和/或空气的影响。
工作时，电荷载流子注入阴极和阳极中，以在功能层中再结合。电荷载流子的再结合造成象素的功能层发出可见光。
为提供高分辨率和高填充系数的显示器，象素之间的间距应小，例如约小于50μm。象素之间的间距决定于构成阴极和阳极的图案形成过程。已使用各种现有图案形成方法来形成阴极，例如网板法、光刻(通过湿蚀刻或干蚀刻)、激光烧蚀或剥离法(湿抗蚀或干抗蚀)。但是，现有图案形成法并不完全适合于制作OLED。例如，光刻法使用的化学物会损坏有机功能层或阴极材料。如使用网板法或剥离法(湿抗蚀以及干抗蚀箔)则很难获得高分辨率(例如小于50μm)，特别是在制作或生产环境中很难获得高分辨率。
从上述讨论显然可知，希望提供一种图案形成法来形成一导电层的图案，它能实现高分辨率又不损坏已沉积材料。
发明内容
本发明一般涉及OLED装置之类装置的制作，特别涉及一导电层的图案形成。在一实施例中，提供下切的柱(例如其顶端的横截面更大)。在一实施例中，这些柱具有一逐渐变细的型面。这些柱用光刻形成。在一实施例中，这些柱用感光材料形成。这些柱与用来沉积有机功能层的溶剂不起化学反应。这些柱的逐渐变细的型面在沉积时使得一导电层的图案分成不同的第一部分和第二部分。第一部分位于各柱之间，第二部分位于各柱顶面上。在一实施例中，第一部分用作一OLED装置的阴极。
附图简要说明
图1示出一现有OLED装置；
图2示出本发明一实施例；以及
图3-7示出按照本发明一实施例的一OLED装置的制作过程。
本发明优选实施例
图2示出按照本发明一实施例的一OLED装置200。该OLED装置包括在其上形成象素的一基体201。在一实施例中，该基体包括透明基体如玻璃。也可把其他种类的透明材料用作支撑OLED象素的基体。OLED象素包括夹在第一和第二电极205和215之间的一层或多层有机层210。在一实施例中，第一电极205为阳极，第二电极215为阴极。也可以是第一电极为阴极，第二电极为阳极。阴极和阳极可分别在第一方向和第二方向做成条状。第一和第二方向一般正交。贴片250与阴极和阳极电连接。一盖子260用来封闭OLED象素。该盖子形成一空腔245，使得象素不与盖子发生接触而损坏。
在基体表面上形成柱270。这些柱布置在第二方向上。柱的高度伸出到功能叠层上方(例如1-10μm)，把阴极和有机功能层分成一条条。在另一实施例中，柱也可伸展到空腔的高度，用作盖子260的支撑结构。这对柔性OLED装置特别有用，因为防止了盖子接触、损坏象素。
按照本发明，柱包括一下部凹陷，从而呈顶面比底面宽的结构。该下部凹陷在沉积时用来形成一导电层215的图案，从而形成功能层上方的部分215a和柱顶上的部分215b。部分215a用作阴极。在一实施例中，通过形成具有逐渐变细的型面的柱来提供该下部凹陷。在一实施例中，第一和第二侧壁逐渐变细，生成V形截面的柱。
在一实施例中，柱用单个装置层形成。用单个装置层形成柱可降低制造成本。由于用来沉积有机功能层或多层的溶剂之类化学物可能具有腐蚀性，因此柱用处理过程中保持其整体性的材料制成。在一实施例中，柱用抗蚀剂之类感光材料形成。该抗蚀剂经处理，使得它不与溶剂起化学反应。也可使用其他类型的感光材料如感光聚酰亚胺或感光聚苯并噁唑。此外，也可使用Allied Signal制作的那类电子固化抗蚀剂系统来形成具有所需截面形状的柱。
图3-7示出按照本发明一实施例的OLED装置的制作过程。参见图3，提供一基体301。在一实施例中，该基体包括一透明基体如钠钙玻璃或硼硅玻璃。基体也可使用其他类型的透明材料。基体一般厚约0.4-1.1mm。
在另一实施例中，该基体包括柔性薄基体。柔性薄基体用比方说塑料薄膜如透明聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸丙二酯(PBT)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、聚酰亚胺(PI)、聚砜(PSO)和对聚苯醚砜(PES)制成。也可用其他材料如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)制成该基体。或者，也可使用超薄玻璃(例如厚度为10-100μm)、包括玻璃和聚合物或涂有无机阻挡层的聚合物薄膜的复合层之类材料。
该基体包括其表面上的第一电极305。第一电极比方说用作阳极。阳极用导电材料制成。在一实施例中，该导电材料包括透明导电材料如氧化铟锡(ITO)。也可使用其他透明导电材料如氧化铟锌、氧化锌、氧化锡。在一实施例中，这些阳极在第一方向上呈彼此隔开一定间距的条状。隔开这些阳极的间距最好小于50μm。阳极可与贴片连接。可用各种工艺如光刻形成阳极。
参见图4，一装置层469沉积在该基体上。用该装置层生成便于形成一导电层图案以形成第二电极(例如阴极)的柱。该装置层的厚度等于柱的高度。该装置层的厚度例如为约0.5-50μm，最好为约1-10μm。
在一实施例中，该装置层包括一负性光刻胶如Clariant制作的AZ5214E。也可使用其他感光材料。该抗蚀剂比方说用旋涂沉积在基体上。在一实施例中，使用Karl Suess RC 8旋涂机以1000rpm的转速旋转基体约20秒来沉积抗蚀剂。抗蚀剂沉积后，比方说在90℃温度下烘烤基体约2分钟以除去抗蚀剂溶剂。
在图5中，从一曝光源发出、经一掩模520的光对该装置层进行选择性曝光。该曝光过程用来形成具有所需下部凹陷或逐渐变细的型面的柱。该曝光过程包括比方说用能量不同，从而其穿透深度不同的电子或带电荷粒子对该感光层相继进行曝光，以在显影过程中形成逐渐变细的型面。对于负感光层，该曝光包括有选择地对该装置层上部区域进行曝光时使用的能量比对下部区域曝光时少。对于正感光层，该曝光包括有选择地对该装置层上部区域进行曝光时使用的能量比对下部区域曝光时多。
在一实施例中，用一曝光源对一负抗蚀层进行选择性曝光。该曝光造成区域566上部吸收的光比下部多(即区域566下部曝光不足)。区域566为形成柱的部位。在一实施例中，使用Karl Suess MJB 3用I行光对抗蚀剂进行曝光。曝光剂量为约50mJ/cm2。
抗蚀剂然后准备显影以除去未曝光部分。该准备对于负作用抗蚀剂包括曝光后烘烤，使得曝光区中的抗蚀剂发生交联。比方说在约120℃温度下进行曝光后烘烤约60-90秒。交联使得抗蚀剂不溶于抗蚀剂显影化学物。曝光后烘烤后，用该曝光源对抗蚀剂进行散光曝光(例如没有掩模的曝光)。散光曝光使得抗蚀剂的原先未曝光部分可溶。散光曝光的剂量比方说为约1000mJ/cm2。
参见图6，用抗蚀剂显影化学物对装置层进行显影，从而除去未曝光区，留下柱670。在一实施例中，该化学物包括Clariant制造的A2726之类碱性显影剂。抗蚀剂在室温下在显影化学物中显影约60秒。由于曝光区底部曝光不足，因此它们更溶于抗蚀剂显影化学物。这造成下部凹陷的柱，使得柱的顶部横截面比底部横截面大。然后用去离子水冲洗抗蚀剂以除去显影剂。
柱形成后，固化抗蚀剂以提高柱的机械稳定性并使得柱不与用来形成有机功能层的有机溶剂发生化学反应。在一实施例中，为了固化抗蚀剂，在约160℃温度下加热基体约6小时。在一实施例中，按照下列参数固化基体：
a)在2小时中温度从100℃沿直线上升到160℃；
b)在160℃下稳定固化4小时；以及
c)不用主动冷却方法进行冷却。
也可使用其他固化方法如电子束(e-束)、粒子(质子，α粒子)或UV固化。固化后，基体用UV-O3清洁约3分钟，除去基体曝光部分上的有机残留物。
参见图7，一有机功能层沉积在基体上。在一实施例中，该有机功能层包括共轭聚合物。该聚合物溶解在溶剂中后用旋涂法沉积。在一实施例中，该有机功能层包括在4000rpm转速下旋转基体约30秒进行沉积的溶解在二甲苯中的1％电发光聚合物。也可使用其他湿沉积。这类方法比方说包括有机功能层溶解在溶剂(例如NMP或己烯)中的印刷方法(例如丝网印刷、胶版印刷、喷墨印刷)。最好用湿法沉积有机功能层，因为湿法沉积有机功能层大致地自动成为平面型，从而导致在该层中在柱之间的区域填有一大致平的表面。柱由于固化而不受溶剂影响。可沉积另外功能层以形成一有机功能叠层。有机层或有机叠层的厚度一般为约2-200nm。有机功能层沉积后，把基体加热到约85℃温度维持约1分钟，使得溶剂蒸发。
可有选择地除去有机层的一部分以在区域470露出底下各层，用来与贴片连接。可用抛光工艺有选择地除去有机层的一部分。也可用其他方法如蚀刻、刮擦、激光烧蚀有选择地除去有机层的一部分。
一导电层715沉积在基体上。该导电层比方说包括Ca、Mg、Ba、Ag、Al或其混合物或其合金。也可使用其他导电材料、特别是包括低功函数的导电材料形成第二导电层。在一实施例中，第二导电层包括Ca。在约1nm/s的速率和约10-5mbar的压力下用热蒸发沉积Ca。也可使用其他沉积方法如阴极真空喷镀(PVD)、化学气相沉积(CVD)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)或金属有机化学气相沉积(MOCVD)。
导电层的沉积由于柱的高度和型面而中断，造成导电层的部分715a沉积在各柱之间区域中，导电层的部分715b形成在柱的顶面上。导电层在各柱之间的部分用作阴极。阴极和阳极的相交部形成有机LED象素。
继续该过程获得整个OLED装置。例如，在基体上安装一盖子以封闭该装置，用贴片与OLED象素电连接。
尽管以上结合各实施例特别示出和说明了本发明，但本领域普通技术人员显然可在本发明精神和范围内对本发明作出种种修正和改动。因此本发明的范围不决定于上述说明，而是决定于后附权利要求及其等同物的整个范围。
Claims (24)
1.一种形成一OLED装置的方法，包括：
在一基体上形成装置层；
形成该装置层的图案以在该基体上沿第一方向形成各柱，其中，各柱包括一逐渐变细的型面；
把包括溶解在一溶剂中的有机功能材料的溶液涂在基体上，其中在形成各柱之后，各柱被固化以使各柱与该溶剂不发生化学反应；
除去溶剂，形成一有机功能层；以及
在基体上沉积一导电层，其中，各柱的逐渐变细的型面把该导电层分成第一和第二部分。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括在基体上安装一盖子，使得该OLED装置密封。
3.按权利要求1所述的方法，其特征在于，该基体包括柔性基体。
4.按权利要求3所述的方法，其特征在于，该基体包括其一表面上第二方向上的电极。
5.按权利要求4所述的方法，其特征在于，进一步包括在基体上安装一盖子，使得该OLED装置密封。
6.按权利要求3所述的方法，其特征在于，该有机功能材料包括溶解在溶剂中的共轭聚合物。
7.按权利要求6所述的方法，其特征在于，进一步包括在基体上安装一盖子，使得该OLED装置密封。
8.按权利要求3所述的方法，其特征在于，进一步包括在基体上安装一盖子，使得该OLED装置密封。
9.按权利要求1所述的方法，其特征在于，该基体包括其一表面上第二方向上的电极。
10.按权利要求9所述的方法，其特征在于，该有机功能材料包括溶解在溶剂中的共轭聚合物。
11.按权利要求10所述的方法，其特征在于，进一步包括在基体上安装一盖子，使得该OLED装置密封。
12.按权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或11任一项所述的方法，其特征在于，该装置层包括一感光装置层，该感光装置层通过对该感光装置层进行曝光和显影形成图案。
13.按权利要求12所述的方法，其特征在于，该感光层包括正感光层；感光层的曝光部分在显影时除去。
14.按权利要求13所述的方法，其特征在于，曝光包括用能量不同、从而穿透深度不同的电子或带电荷粒子相继对感光层进行曝光，从而在显影时生成具有逐渐变细的型面的柱。
15.按权利要求1所述的方法，其特征在于，固化包括热固化。
16.按权利要求1所述的方法，其特征在于，固化包括UV固化。
17.按权利要求1所述的方法，其特征在于，固化包括电子束固化。
18.按权利要求1所述的方法，其特征在于，固化包括粒子固化。
19.按权利要求13所述的方法，其特征在于，曝光包括曝光感光层上部区域使用的能量比曝光感光层下部区域使用的能量少，以在显影时形成逐渐变细的型面。
20.按权利要求12所述的方法，其特征在于，曝光包括用能量不同、从而穿透深度不同的电子或带电荷粒子相继对感光层进行曝光，从而在显影时生成具有逐渐变细的型面的柱。
21.按权利要求12所述的方法，其特征在于，该感光层包括负感光层；感光层的未曝光部分在显影时除去。
22.按权利要求21所述的方法，其特征在于，曝光包括用能量不同、从而穿透深度不同的电子或带电荷粒子相继对感光层进行曝光，从而在显影时生成具有逐渐变细的型面的柱。
23.按权利要求21所述的方法，其特征在于，曝光包括曝光感光层上部区域使用的能量比曝光感光层下部区域使用的能量少，以在显影时形成逐渐变细的型面。
24.按权利要求2所述的方法，其中所述各柱被用作盖子的支撑结构。
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