CN113748530A - 具有活性有机膜的改良的顶部发光装置和处理基板的方法 - Google Patents
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Abstract
描述在基板上制造有机层堆叠的方法。方法包括在基板上方沉积一个或多个有机层的有机层堆叠；使具有一个或多个有机层的有机层堆叠的基板暴露于在有机层堆叠上方产生保护部件的材料；和在具有保护部件的有机层堆叠上方沉积透明的导电电极。
Description
技术领域
本文中描述的实施方式一般涉及用于制造具有活性有机层堆叠的电光装置，尤其是顶部发光装置的工艺。
背景技术
被涂覆的基板可以用于若干应用和若干技术领域。举例来说，被涂覆的基板可以用于有机发光二极管(OLED)装置的领域。OLED可以用于制造用于显示信息的电视屏幕、计算机显示器、手机、其他手持式装置，等等。诸如OLED显示器的OLED装置可以包括位于沉积在基板上的两个电极之间的一个或多个有机材料层。OLED装置可以包括若干有机材料的堆叠，所述有机材料例如在处理设备的真空腔室中被蒸发。
顶部发光OLED装置提供一些优势，例如具有更大的发光面积的机会。因此，可以增大显示器的孔径比。这可以由于扩大的发射表面而产生改良的显示器亮度。对于顶部发光OLED装置来说，在装置顶部提供透明的导电层。举例来说，可以提供透明阴极作为前触点。透明阴极可以是个别像素的公共电极。透明的公共电极可能偏置在透明的导电电极与个别像素电极之间的像素有效面积。
当涂覆在装置顶部，即在有机层或有机层堆叠上方的导电前触点时，顶部发光OLED装置经常遭受OLED损伤。因此，对于大量生产顶部发光OLED装置来说，得出无损伤的OLED装置可能很困难。
因此，需要制造OLED装置的改良的方法和改良的OLED装置。
发明内容
鉴于上述内容，提供处理用于OLED装置的基板和层堆叠的方法。本公开内容的其他方面、利益和特征由权利要求书、描述和附图而显而易见。
根据一个实施方式，提供在基板上制造有机层堆叠的方法。方法包括在基板上方沉积一个或多个有机层的有机层堆叠；使具有一个或多个有机层的有机层堆叠的基板暴露于在有机层堆叠上方产生保护部件的材料；和在具有保护部件的有机层堆叠上方沉积透明的导电电极。
根据一个实施方式，提供在大面积基板上制造顶部发光OLED装置的方法。方法包括在大面积基板上方沉积反射层；在反射层上方沉积一个或多个有机层的有机层堆叠；使具有一个或多个有机层的有机层堆叠的基板暴露于在有机层堆叠上方产生保护部件的材料；和在具有保护部件的有机层堆叠上方溅射透明的导电氧化物。
根据一个实施方式，提供用于活性有机发光装置的层堆叠。层堆叠包括基板；具有一个或多个有机材料层的有机层堆叠；在有机层堆叠上方的保护部件；和在保护部件上方的透明的导电电极。
附图说明
为了以详细的方式理解本公开内容的上述特征，可参考实施方式来实现以上简要概述的本公开内容的更特定描述，在附图中描绘了一些所述的实施方式。然而，应注意，附图仅描绘了示例性实施方式，并且因此不应视为对范围的限制，并且可允许其他等效实施方式。
图1描绘根据本公开内容的实施方式的示例性OLED装置的示意性截面图；
图2A到图2D描绘根据本公开内容的实施方式处理的工件的示意性截面图；
图3A到图3D描绘根据本公开内容的实施方式处理的工件的示意性截面图；
图4描绘流程图，描绘根据本公开内容的实施方式的处理基板的方法；和
图5描绘流程图，描绘根据本公开内容的实施方式的处理基板的方法。
为了便于理解，已经尽可能地使用相同附图标记标示各图共有的相同元件。应考虑，一个实施方式的元件和特征可有益地并入其他实施方式，而无需进一步叙述。
具体实施方式
现在将详细参考各种实施方式，在各图中描绘所述各种实施方式的一个或多个实例。以说明方式提供各实例并且各实例不意欲作为限制。举例来说，被说明或描述为一个实施方式的部分的特征结构可以在任何其他实施方式上使用或与任何其他实施方式结合使用以产生又另一实施方式。本公开内容意欲包括这样的修改和变化。图中所示的许多细节、尺寸、角度和其他特征结构仅仅说明特别的实施方式。因此，其他实施方式可以在不偏离本公开内容的精神或范围的情况下具有其他细节、部件和特征结构。另外，可以在不具有以下所描述的若干细节的情况下实践本公开内容的其他实施方式。
在附图的以下描述中，相同的附图标记指示相同或类似的部件。大体上，仅描述关于个别实施方式的差异。除非另外规定，否则在一个实施方式中对部分或方面的描述也可以应用于另一实施方式中的对应的部分或方面。
本公开内容的实施方式提供用于有机膜堆叠的保护部件。保护部件可以被沉积在有机层堆叠或具有一些含有有机材料的层的层堆叠上方或沉积在其上，例如直接沉积在其上。保护部件可以减少或防止一个或多个有机层在后续沉积透明导电层例如作为OLED装置的前触点期间受损。透明导电层或导电层可以具有30％或更低，诸如10％或更低的单层吸光率。举例来说，可以提供透明阴极作为前触点。可以通过透明的导电材料，诸如透明的导电氧化物(TCO)或通过薄导电层来提供导电层。
根据一实施方式，提供处理基板的方法。方法包括在基板上方沉积一个或多个有机层的有机层堆叠。使具有一个或多个有机层的有机层堆叠的基板暴露于在有机层堆叠上方产生保护部件的材料。在具有保护部件的有机层堆叠上方沉积透明的导电电极，例如透明导电层或导电层。
根据可以与本文中描述的实施方式组合的本公开内容的实施方式，一个或多个有机层可以通过真空沉积工艺，诸如PVD工艺，例如蒸发，或通过其他沉积技术，诸如印刷，例如喷墨印刷被沉积。
图1描绘示例性装置100。装置100可以是例如用于发光的电光装置。举例来说，装置可以是显示器。装置100包括用于光子发射的一个或多个活性有机材料层。
图1显示基板102。可以在基板上方提供反射层104。反射层反射由OLED材料发射的光。因此，到装置顶部(对应于图1中的顶部)的发射可以增大。在图1中示意性地显示用于激活例如显示器的像素的组件。图1显示晶体管，例如TFT的栅极112并且示意性地显示其他部件114。提供用于控制像素的电极116。
一个或多个有机层130形成有机层堆叠。在有机层堆叠上方提供透明的导电电极118。可以为多个像素，诸如为显示器的像素提供透明的导电电极118。如图1中所示并且如关于图2A到图2D和图3A到图3D所进一步详细描绘，在有机层堆叠上方提供保护部件120。根据可以与本文中描述的其他实施方式组合的一些实施方式，可以在透明的导电电极118下方，即在有机层堆叠与透明的导电电极之间提供保护部件。
根据本公开内容的实施方式，保护部件可以是保护材料，例如是可能不完全覆盖有机层堆叠的薄层，或保护部件可以是完全覆盖有机材料的保护层。保护材料也可以称为牺牲氧化材料或“牺牲阳极”。在下文中，保护部件也可以称为保护层，不管是否提供对有机层堆叠的完全覆盖，即不管保护层或保护部件是否足够厚以完全覆盖有机层堆叠。
根据可以与本文中描述的其他实施方式组合的一些实施方式，保护层可以是不含氧的金属层。无氧的金属层可以包括金属或金属合金。无氧金属层或金属合金层可以在后续工艺中被氧化。
对于顶部发光OLED装置来说，在有机层堆叠上方沉积透明并且导电的层，即活性OLED材料，例如作为前触点。对于大量生产显示器来说，有利地在大面积基板上沉积用于多个显示器的层。
在本公开内容中，“大面积基板”可以具有面积是0.15m2或更大，尤其是0.3m2或更大的主表面。在一些实施方式中，大面积基板可以是对应于约0.67m2的基板(0.73x0.92m)的GEN 4.5，对应于约1.4m2的基板(1.1m x 1.3m)的GEN 5，对应于约4.29m2的基板(1.95m x2.2m)的GEN 7.5，对应于约5.7m2的基板(2.2m x 2.5m)的GEN 8.5，或甚至是对应于约8.7m2的基板(2.85m x 3.05m)的GEN 10。可以类似地实施甚至更高的代数，诸如GEN 11和GEN12，和对应的基板面积。举例来说，对于OLED显示器制造来说，可以通过用于蒸发材料的设备的蒸发来涂覆上述的基板代数的一半尺寸，包括GEN 4.5半切(half-cut)、GEN 6或GEN 6半切。基板代数的一半尺寸可能是由于某些工艺在全基板尺寸上进行，并且后续工艺在基板的先前被处理过的一半上进行而导致的。
在大面积基板上沉积透明导电层可以使用等离子体工艺，其可能在涂覆期间导致OLED层损伤。由于在透明的导电电极的层生长期间的氧化和/或能量输入，完成的OLED装置可能受到损伤。本公开内容的具有额外保护层，即保护部件的实施方式可以减少或防止有机材料损伤。
举例来说，透明的导电电极可以是透明的导电氧化物。根据可以与本文中描述的其他实施方式组合的一些实施方式，透明的导电氧化物可以选自由氧化铟锡、IZO(In-Zn-O)、ZnO:x(其中x可以是Al、Ga等等)、SnO:x(其中x可以是Sb、F等等)组成的组。对于制造OLED装置来说，尤其是氧化铟锡(ITO)可以适用于提供用于OLED装置的透明的导电电极，即透明阳极。
根据可以与本文中描述的其他实施方式组合的一些实施方式，透明的导电电极可以用PVD工艺，诸如溅射工艺来沉积。举例来说，可以提供磁控溅射工艺。可以在如本文中所描述的大面积基板上提供溅射工艺。
如图2A中所示，提供基板102。举例来说，基板可以由选自由以下各材料组成的组的材料制成：玻璃(例如钠钙玻璃、硼硅酸盐玻璃等等)、金属、聚合物、陶瓷、复合材料、碳纤维材料或可以通过沉积工艺被涂覆的任何其他材料或材料组合。
基板102可以被处理以具有多个元件204，诸如改良顶部发光的反射层、TFT底板或用于操作OLED装置的其他结构和层。
在操作402，如图4中所示，在基板102上方提供有机层堆叠130(参见图2B)。有机层堆叠可以包括一个或多个有机层。一个或多个有机层包括用于发光的活性有机材料。由于在像素电极116(参见图1)与透明的导电电极118之间提供的电压，活性有机材料发光。
在操作404，使具有有机层堆叠的基板暴露于在有机层堆叠上方产生保护部件的材料。图2C将保护部件或保护层显示为保护材料220(即充当“牺牲阳极”的材料)。举例来说，保护材料可以是铬(Cr)、铬合金、镍铬(NiCr)或镍铬合金。根据又一实施方式，牺牲阳极材料，即氧气捕捉层(或“牺牲层”)可以包括：Zr、Hf、Ti、In、Ag、Al、In、InSn、InZn、Ga、GaZn、Ti、Nb、Mn、碱金属(Li、Na、K、Cs)、碱土金属(Mg、Ca、Sr、Ba)、Sc、Y、La和镧系元素(Ce、Nd、Sm、Eu、Dy)和以上材料的合金、来自以上材料的低化学计量的氧化物，和低化学计量的氟化物或氟化物。根据一些实施方式，保护材料可以被沉积到具有5nm或更低，尤其是2nm或更低的材料厚度。
在操作406，透明的导电电极118被沉积在保护部件，例如图2C和图2D中所示的保护材料220上方。根据可以与本文中描述的其他实施方式组合的一些实施方式，在沉积保护部件之后在不破坏真空的情况下提供透明的导电电极的沉积。在形成保护部件与沉积透明的导电电极之间将基板维持在真空氛围下。
在后续的沉积中，例如镍铬合金的保护材料被一定程度地(完全或部分地)氧化，即作为可以在TCO的沉积期间部分或完全被氧化的“牺牲阳极”。保护材料可以防止或减少有机层堆叠的有机材料在透明的导电电极，例如透明的导电氧化物层的后续沉积期间被氧化。
如例如图2C中所示，保护材料可以具备2nm或更低，例如约1nm的保护层厚度。因此，材料可能不完全覆盖有机层堆叠。仍然可以使有机材料暴露。可以覆盖有机材料的99％或更低，例如80％或更低的面积。举例来说，由于材料选择、在透明的导电电极的沉积期间存在氧原子或含氧分子，透明的导电氧化物层与保护材料反应。可以减少或防止有机材料的氧化。
根据可以与本文中描述的其他实施方式组合的一些实施方式，另一透明的导电电极(未在图2A到图2D中显示)可以在有机层堆叠上方沉积。举例来说，透明的导电电极，诸如多个像素公共的透明的导电电极可以另外包括薄金属层。举例来说，金属层可以包括银。根据额外或替代的修改，金属层可以具有20nm或更低，并且例如是10nm或更大，诸如15nm到20nm的厚度。根据可以与本文中描述的其他实施方式组合的一些实施方式，可以在有机层堆叠上方提供金属层，诸如银层，例如薄银层，可以在金属层上方提供保护材料，并且可以在保护材料上方沉积透明的导电氧化物。如本文中所描述，透明的导电氧化物可以是透明的导电电极并且金属层可以充当另一透明的导电电极。
图3A到图3D描绘本公开内容的又一实施方式。可以处理基板102以具有多个元件204，并且在基板102上方提供有机层堆叠130(参见例如图4中的操作402)。操作404产生如图3C中所示的保护层320。根据可以与本文中描述的其他实施方式组合的一些实施方式，形成保护部件的保护层可以是金属合金。金属合金可以在后续操作中或在沉积透明的导电电极118的操作406期间被氧化(参见图3D)。
根据可以与本文中描述的其他实施方式组合的一些实施方式，包括例如金属合金的保护层可以具有约10nm或更大，例如约10nm到约20nm的厚度。保护层可以完全覆盖有机层堆叠。
根据可以与本文中描述的其他实施方式组合的一些实施方式，金属合金可以包括铟、铟合金、InSn合金、锌、锌合金、ZnAl合金、InZn、Sn和InZn与Sn的合金。根据可以与本文中描述的其他实施方式组合的一些实施方式，保护层的金属合金包括为透明的导电电极而提供的至少一种元素或至少一种合金。
举例来说，如果氧化铟锡(ITO)被用作用于透明的导电电极的透明的导电氧化物，那么可以提供InSn合金作为保护层。如果ZnO:Al用作用于透明的导电电极的透明的导电氧化物，那么可以使用ZnAl合金作为保护层。因此，保护层可以包括至少一种第一化学元素并且透明的导电电极包括至少相同的第一化学元素。具体来说，保护层的金属合金与形成透明的导电电极的透明的导电氧化物包括相同的一种或多种元素。
与本文中描述的保护材料相比，关于图3A到图3D所描述的保护层的金属合金可能具有可能更低的反应性。因此，与包括关于图2A到图2D所描述的保护材料的保护部件相比，金属合金的保护层可以具有更大的厚度。更厚的保护层可以补偿更低的反应性。此外，更厚的层可以有利地受保护免受后续的沉积透明的导电电极的等离子体工艺，诸如溅射工艺的能量输入的损伤。
根据可以与本文中描述的其他实施方式组合的一些实施方式，金属合金保护层可以在沉积保护部件之后并且在沉积透明的导电电极之前被氧化。另外或或者，金属合金可以在涂覆透明的导电电极，例如透明的导电氧化物期间被氧化或进一步氧化。
图5描绘用于处理基板，尤其是用于制造OLED装置的示例性方法的流程图。在操作502，在基板上方沉积反射层。举例来说，根据本公开内容的实施方式的反射层可以是金属层或TCO/金属/TCO堆叠。举例来说，反射层可以是反射电极。举例来说，像素电极可以充当反射层，其具有高反射率以反射由活性有机材料产生的光子以参与OLED装置的顶部发光。
在基板上方沉积一个或多个有机层以形成有机层堆叠。这由操作402指示。在基板与有机层堆叠之间提供反射层。类似于关于图4所描绘的操作404，形成保护部件。保护部件可以是保护材料或保护层。在操作504，保护部件可以在可选操作中被氧化，尤其是被部分地氧化或预氧化。根据一些实施方式，保护部件，即保护材料或保护层可以在产生保护部件期间或在有机层堆叠上方产生，即沉积保护部件之后被部分地氧化或预氧化。在操作506，在具有保护部件的有机层堆叠上方溅射透明的导电氧化物。
根据可以与本文中描述的其他实施方式组合的一些实施方式，另一透明的导电电极(未在图3A到图3D中显示)可以在有机层堆叠上方沉积。举例来说，透明的导电电极，诸如多个像素公共的透明的导电电极可以另外包括薄金属层。举例来说，金属层可以包括银。根据额外的或替代的修改，金属层可以具有20nm或更低的层厚度。根据可以与本文中描述的其他实施方式组合的一些实施方式，可以在有机层堆叠上方提供金属层，诸如银层，例如薄银层，可以在金属层上方提供保护材料，并且可以在保护材料上方沉积透明的导电氧化物。如本文中所描述，透明的导电氧化物可以是透明的导电电极并且金属层可以充当另一透明的导电电极。
本公开内容的实施方式也提及用于OLED装置的层堆叠，所述OLED装置诸如根据本文中描述的任何实施方式制造的活性有机发光装置。举例来说，在图1、图2D和图3D中显示示例性层堆叠。层堆叠包括基板、具有一个或多个有机材料层的有机层堆叠、在有机层堆叠上方的保护部件和在保护部件上方的透明的导电电极。视情况，可以在有机层堆叠与透明的导电电极之间提供另一导电电极。
在可以视情况在第一层与第二层之间提供另一层或类似物的情况下，本公开内容关于在第一层或类似物上方提供的第二层或类似物涉及术语“在……上方”。将第一层与第二层的直接接触描述为第二层直接在第一层上。
本公开内容的实施方式保护OLED堆叠并且通过使用大面积PVD设备，诸如在大面积基板上利用溅射的实例沉积系统来允许顶部发光OLED装置生产。
尽管前述内容涉及本公开内容的实施方式，但在不偏离本公开内容的基本范围的情况下，可以设想本公开内容的其他和进一步实施方式，并且本公开内容的范围由随附权利要求书确定。
Claims (19)
1.一种在基板上制造有机层堆叠的方法，包括：
在所述基板上方沉积一个或多个有机层的有机层堆叠；
使具有所述一个或多个有机层的有机层堆叠的所述基板暴露于在所述有机层堆叠上方产生保护部件的材料；和
在具有所述保护部件的所述有机层堆叠上方沉积透明的导电电极。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述透明的导电电极包括透明的导电氧化物。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述透明的导电氧化物选自由氧化铟锡、IZO(In-Zn-O)、ZnO:x和SnO:x组成的组。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述透明的导电氧化物是氧化铟锡。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的方法，其中所述透明的导电电极被用PVD工艺沉积，尤其是被溅射在所述有机层堆叠上方。
6.根据权利要求1到5中任一项所述的方法，其中所述保护部件是被沉积在所述有机层堆叠上方的保护材料。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述保护材料具有10nm或更低，尤其是5nm或更低，更尤其是2nm或更低的材料厚度。
8.根据权利要求6到7中任一项所述的方法，其中所述保护材料不完全覆盖所述有机层堆叠的面积。
9.根据权利要求6到8中任一项所述的方法，其中所述保护材料选自由以下组成的组：Cr、Cr合金、NiCr、Zr、Hf、Ti、In、Ag、、Al、In、InSn、InZn、Ga、GaZn、Ti、Nb、Mn、碱金属(Li、Na、K、Cs)、碱土金属(Mg、Ca、Sr、Ba)、Sc、Y、La和镧系元素(Ce、Nd、Sm、Eu、Dy)和所述以上材料的合金、来自所述以上材料的低化学计量的氧化物，和低化学计量的氟化物或氟化物。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述保护材料是NiCr。
11.根据权利要求1到5中任一项所述的方法，其中所述保护部件是金属合金的保护层。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述保护层在所述保护层的沉积之后被氧化。
13.根据权利要求11到12中任一项所述的方法，其中所述保护层具有5nm或更大的层厚度。
14.根据权利要求11到13中任一项所述的方法，其中所述保护层包括至少一种第一化学元素并且其中所述透明的导电电极包括至少所述第一化学元素，尤其是其中所述保护层的所述金属合金与形成所述透明的导电电极的透明的导电氧化物包括相同的元素。
15.根据权利要求1到14中任一项所述的方法，进一步包括：
在所述基板与所述有机层堆叠之间沉积反射层。
16.根据权利要求1到15中任一项所述的方法，进一步包括：
在所述有机层堆叠与所述透明的导电电极之间沉积另一导电电极。
17.一种在大面积基板上制造顶部发光OLED装置的方法，包括：
在所述大面积基板上方沉积反射层；
在所述反射层上方沉积一个或多个有机层的有机层堆叠；
使具有所述一个或多个有机层的有机层堆叠的所述基板暴露于在所述有机层堆叠上方产生保护部件的材料；和
在具有所述保护部件的所述有机层堆叠上方溅射透明的导电氧化物。
18.一种用于活性有机发光装置的层堆叠，包括：
基板；
具有一个或多个有机材料层的有机层堆叠；
在所述有机层堆叠上方的保护部件；和
在所述保护部件上方的透明的导电电极。
19.根据权利要求18所述的层堆叠，进一步包括：
在所述有机层堆叠与所述透明的导电电极之间的另一导电电极。
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