CN1465100A - 有机电致发光装置及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种电致发光装置(1)有一凹凸图案(17)，该图案包括用于对该装置(1)的电极层(11)图案化的悬伸部分(13)。为了防止能够获得一功能层(7，9)的流体沿悬伸部分(13)形成的毛细通道(23)吸收和转移，该凹凸图案(17)包括伴随部分(15)，该伴随部分(15)距悬伸部分(13)一定间隔处且位于悬伸部分(13)与含功能层(7，9)的电致发光区(21)之间。一种EL装置(1)的制造方法包括利用一种湿淀积法如喷墨印刷来淀积功能层(7，9)。

Description

有机电致发光装置及其制造方法

本发明涉及一种电致发光装置及其制造方法。

通常，电致发光(EL)装置是一种包括EL材料的装置，该EL材料能够在一电流通过它时发光，该电流由电极提供。如果设置在各电极或者各电极层之间的EL材料或者任何其它可能存在的功能材料具有有机物或者聚合物的性质，那么将该装置分别称为有机EL装置或者聚合(物)EL装置。在本发明的上下文中，“有机”一词包括聚合。

二极管型EL装置、发光二极管EL装置使电流优先沿一个方向流过，它们通常包括设置在一空穴注入电极(也称阳极)与一电子注入电极(也称阴极)之间的EL材料。一旦施加一适当的电压，就分别由阳极和阴极将空穴和电子注入EL材料。通过EL材料内部的空穴和电子的辐射再结合(radiative recombination)而产生光。利用不同的有机EL材料，可以改变所发光的色彩。

EL装置可以用作光源，尤其在有机类型的那些应用中，它们适用于大面积发光应用，如显示器的背照光。包括多个电致发光元件(下文亦称象素)的(有机)EL装置适于多种显示用，如单色显示或彩色显示装置、静止图像显示器、分段显示装置或者主动型或被动型矩阵显示器。有机EL装置尤其是聚合物EL装置可以做成柔性的或成形为能够实现采用刚性和/或平板显示器所不能实现的显示应用。

在US5701055中披露了一种具有多个发光部分的电致发光显示装置。该板包括其上形成有有机功能层的第一电极层，在该有机功能层上形成有第二电极层。该板还包括从衬底上突出的电绝缘壁垒。这些壁垒具有悬伸部分，这些悬伸部分沿与衬底平行的方向伸出。通过提供用来淀积第二电极层的金属蒸汽流的遮蔽区(shadow region)，这些壁垒用来提供一图案化后的第二电极层。

这种公知EL显示板的缺点在于，用真空淀积法进行对有机功能层的淀积。基于真空的淀积方法需要昂贵的设备，比较费时，尤其不适于对大面积装置如显示器的大批量生产。考虑到这些方面，使用湿淀积法如所谓旋涂和喷墨印刷会简化处理，提高产量并且改善工艺的经济性。

本发明的一个目的尤其在于提供一种电致发光装置，它适于用一种简单而经济的方法进行可靠的制造，该方法适于对大面积装置进行大批量生产，该方法包括以下步骤：用一湿淀积法提供一个或多个功能层；借助公知的悬伸部分提供图案化过的电极层。

尤其是，该目的在于提供一种适于能用一种方法制造的EL装置，在该方法中，采用湿淀积法至少不会显著地对利用悬伸部分的电极层图案化过程的产量起反作用。在彩色EL装置的情况下，分色必须令人满意。此外，在具有独立可寻址象素的EL装置的情况中，即使，特别是如果该多象素装置包括一湿淀积电荷转移层，这些象素之间的漏电流和串扰也要小。

这些和其他目的通过一种电致发光装置实现，该装置包括：

第一和第二电极层，

一个或多个功能层，这些功能层设置在第一与第二电极层之间以形成至少一个电致发光区，和

一凹凸图案，它包括至少一个悬伸部分，并且距所述悬伸部分一定间隔设立一伴随正向倾斜部分，它设置在所述悬伸部分与所述电致发光区之间并且沿其一侧或多侧延伸。

本发明基于这一认识，即，凹凸图案的悬伸部分连同支撑该悬伸部分的表面一起形成一毛细通道，该通道在吸收和转移流体方面非常有效。尤其是，该通道能够吸收和转移用于功能层如电致发光层的湿淀积中的流体。

对可获取功能材料的流体的吸收导致功能材料淀积在该通道中，因而减小了所需用来对电极层制作图案的由悬伸部分建立的遮蔽区尺寸，由此降低了其功效。因此，更可能发生制作图案后电极层形成中各电极间的短路，由此降低了EL装置制造过程的产量。在可获取电荷转移材料的流体的情况下，流体的吸收可在第一电极层的可独立寻址的各电极间建立一电连接，由此导致产生显著的漏电流和/或串扰。

流体沿毛细通道的转移可能导致功能材料淀积在不合需要的地方。例如，在彩色EL装置的情况下，使得能够发射第一颜色光的电致发光材料从用来发射所述第一颜色光的区域转移到用来发射第二颜色光的区域的流体转移导致产生不希望的混色，该过程也称为渗色(color bleeding)。另外一种可能性是，所转移流体的再淀积引起在推测发光区域中的发光现象。

无论如何，应当避免因一毛细通道产生的流体吸收，或至少避免其转移，或至少避免其再淀积。

为了防止或至少阻止流体沿毛细通道的吸收和转移，并且/或者如果任何流体受到该通道的吸收和/或转移、该流体淀积到不必要的区域中，那么凹凸图案包括一正向倾斜部分，它设在距悬伸部分一定间隔处并且伴随它出现。该伴随正向倾斜部分沿一发光区域一侧或多侧延伸并且在其伴随的悬伸部分之间。

该伴随正向倾斜部分能够阻挡流体。显然，为了在一衬底支撑它的情况下使其自身不形成一毛细通道，该部分至少在其阻挡流体的那一侧上是正向倾斜的。通常，由于能够到达悬伸部分的流体主要是用在发光区功能层部分的淀积中的流体，所以伴随的正向倾斜部分面对发光区且背对悬伸部分的那一侧是正向倾斜的。

结果，尽管存在一伴随正向倾斜部分，但任何流体都能够到达毛细通道并且转移到另一个位置，该位置上建立的一个伴随正向倾斜部分可以用来防止或阻止所转移的流体释放或再进入不必要的区域。为此，该伴随正向倾斜部分面对毛细通道的那一侧可以是正向倾斜的，但这不是必要条件。为了便于制造，优选令两侧都是正向倾斜的。

利用伴随正向倾斜部分，可以结合使用两个本身互不相容的有吸引力的方法来实现可以一特别简单和经济的方式制造的EL装置。所述两方法中的第一种方法是用凹凸图案的悬伸部分对第二电极层进行关于图案的淀积。第二种方法是用一湿淀积法如喷墨印刷法淀积该功能层或这些功能层。

将一正向倾斜部分理解为是这样一部分，即，其没有遮蔽区(shadow region)并且可以包括有垂直侧壁的一部分。将一悬伸部分理解为是产生一遮蔽区的一部分，该遮蔽区可以在各种情况下包括有垂直侧壁的一部分。但是，考虑到为了使悬伸部分与伴随正向倾斜部分有区别，所以如果所述部分中的一个具有垂直壁，则另外一个没有。

伴随正向倾斜部分设立在距悬伸部分一定距离处，以避免流体可能接触悬伸部分，这可能发生在生产过程中的衬底传送阶段。为了使有效的发光区损失最小，应当将该距离保持在最小限度范围内。该距离不应过小而使伴随部分的底部伸入悬伸部分的遮蔽区内。该最小距离基本上由用来提供凹凸图案的图案化方法来确定。适当的距离是0.1微米-50微米，或者0.5微米-20微米，或者1.0微米-10微米。该正向倾斜部分的具体形状、宽度和高度是合适的，以便其所阻挡的流体转换为一功能层，该功能层在一电致发光区域上的厚度均匀，该正向倾斜部分沿该电致发光区域的一侧延伸。有关该部分的高度、形状和宽度的细节以便实现厚度均匀的功能层，可参照申请号为EP00/11706的未在先公开的国际申请。

在EP0938248A2中，披露了一种包括一凹凸图案的EL装置，该凹凸图案含一悬伸部分和伴随悬伸部分的一部分。但是，该伴随悬伸部分的部分本身也是一悬伸部分并且不是正向倾斜的。这两个部分目的相同，即，对一个电极层图案化的目的完全不同于本发明正向倾斜部分的目的。没有建议用湿淀积方法淀积功能层。

该EL装置包括一个或多个功能层。这些功能层的实例是一电致发光层、电荷转移层和电荷注入层。为了完全利用本发明的有益之处，优选用一种湿淀积法提供一个或多个功能层。

一个或一个以上的功能层中至少一层是一电致发光层。该EL层基本上优选由有机电致发光材料制成。在本发明的申请文件中，所用的EL材料类型并不是关键性的，可以使用公知的任何一种EL材料。不过，优选的是可从可以用一种湿淀积法淀积的流体得到的材料。合适的有机EL材料包括分子量小或大的有机光致发光或电致发光、荧光和磷光化合物。合适的小分子量化合物在本领域中众所周知，它们包括三-8-铝喹啉醇复合体和香豆素。这些化合物可以利用真空淀积法来应用。换句话说，小分子量化合物可以嵌入一种聚合物基质中或者通过化学方法键合到聚合物中，例如，通过包含在主链中或者作为侧链，其一个例子是聚乙烯咔唑。

优选的大分子量材料包括具有基本上是共轭主链(主键)的EL聚合物，例如聚噻吩、聚亚苯基物、聚噻吩乙烯，或者更优选的是聚对亚苯基乙烯。特别优选的是(发射蓝光的)聚(烷)芴和发射红、黄或绿光的聚对亚苯基乙烯以及2-或2，5-取代聚对亚苯乙烯，尤其是那些在2-和/或2，5位置处有溶解度提高侧基的物质，如C₁-C₂₀，优选为C₄-C₁₀，烷基或烷氧基。优选的侧基为甲基、甲氧基、3，7-二羟甲基辛氧基和2-甲丙氧基。更优选的是包括2-芳-1，4-亚苯基乙烯基重复单元，可选择地以上面类型的烷基和/或烷氧基尤其是甲基、甲氧基、3，7-二甲基辛氧基或者更好是用2-甲基丙氧基取代的芳香基的聚合物。这种有机材料可以含一种或多种这样的化合物。这些EL聚合物可适于用湿淀积技术应用。

在本发明的上下文中，“有机”一词包括聚合，而术语“聚合物”和由其衍生的附加物包括均聚物、共聚物、三元共聚物和更高的同系物以及低聚物。

可选择的是，有机EL材料含本身是有机物或无机物的其它物质，它们可以在分子水平上均匀分布，或者以一种颗粒分布的形式存在。尤其是，可以有提高电子和/或空穴的电荷注入和/或电荷转移能力的化合物、改善和/或改进所发光强度或颜色的化合物、稳定剂等。

这种有机EL层优选有50纳米-200纳米的平均厚度，尤其是有60纳米-150纳米的平均厚度，或者优选有70纳米-100纳米的平均厚度。

可选择的是，该EL装置包括设置在各电极之间的优选为有机物的其他功能层。这些其他功能层可以是空穴注入和/或转移(HTL)层以及电子注入和转移(ETL)层。包括一个以上功能层的这类EL装置的实例是阳极/HTL层/EL层/阴极、阳极/EL层/ETL层/阴极、或者阳极/HTL层/EL层/ETL层/阴极的层叠结构。

对于空穴注入和/或空穴转移层(HTL)合适的材料包括芳香叔胺，尤其包括二元胺或者更高的同系物、聚乙烯咔唑、喹吖(二)酮、卟啉、酞花青、聚苯胺和聚-3，4-乙烯二氧噻吩。

对于电子注入和/或电子转移层(ETL)合适的材料是恶二唑基化合物和铝喹啉化合物。

如果ITO用作阳极，那么EL装置优选包括一空穴注入/转移层材料聚-3，4-乙烯二氧噻吩的50-300纳米厚度层，或者一聚苯胺的50-200纳米厚度层。

通常，EL装置包括一衬底。优选的是，该衬底相对于要透过的光是透明的。合适的衬底材料包括可以是柔性或非柔性的透明合成树脂、石英、陶瓷和玻璃。该衬底为凹凸图案提供支撑表面。

虽然本发明在其最广的意义上可用于具有单一电致发光区的EL装置中，不过本发明尤其利于包括多个发光区的电致发光装置。各伴随部分具有防止功能层材料淀积在错误的发光区中和/或淀积在不发光的区域中。

为了进行显示，将分开的发光区称为EL元件或象素，同时它们通常是可独立寻址的。每一个E1元件有一能发光的区域。该发光区是EL层的一部分。通过第一电极、第二电极和一有机EL层交叠的区域形成一发光区。该EL装置可以是分段的或者无源或主动型矩阵显示装置。

第一电极层可以是电子注入的，第二电极层可以是空穴注入的。另外一种情况也可以第一电极层是空穴注入的，第二电极层是电子注入的。

电子注入电极适于由具有低逸出功的金属(合金)制成，如Yb、Ca、Mg∶Ag Li∶Al，Ba，或者是不同层如Ba/Al或Ba/Ag电极的层叠结构。

空穴注入电极适于由具有高逸出功的金属(合金)制成，如Au、Pt、Ag。优选的是，采用一种更透明的空穴注入电极材料如铟锡氧化物(ITO)。导电的聚合物如聚苯胺(PANI)和聚-3，4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)也适于透明的空穴注入电极材料。优选的是，一种PANI层厚度为50-200纳米，PEDOT层厚度为100-300纳米。如果采用一种ITO空穴注入电极，那么第一电极优选为空穴注入电极。

悬伸部分具有图案化第二电极层的功能，这是通过提供一遮蔽区来实现的，在借助真空蒸汽淀积来淀积第二电极层时，该遮蔽区中没有淀积电极材料。优选的是，利用悬伸部分淀积电子注入电极，并且可以以该方式淀积上面示出的低逸出功材料。

根据本发明的EL装置的一个具体实施例是：其中在反向倾斜部分与伴随正向倾斜部分之间设置一绝缘层，该绝缘层使第一电极层与第二电极层电绝缘。

令一伴随正向倾斜部分设立在距反向倾斜部分一定距离处，这使反向倾斜部分与伴随正向倾斜部分之间有一空间，该空间通常对任何功能层材料来说都是没有用的，它可能使第一电极层暴露。如果是这种情况，那么当借助真空淀积法淀积时淀积在所有没有被覆盖的区域中或者存在于悬伸部分的遮蔽区中的第二电极层材料，直接淀积在第一电极层的顶部，它导致在第一和第二电极层两端施加一电压时发生短路。通过在反向倾斜部分与伴随正向倾斜部分之间设置一电绝缘层，防止了短路。通常，该层要仅仅设置在反向倾斜部分与伴随正向倾斜部分之间，而且由此成为一图案化层。为了保留伴随正向倾斜部分的作用，该绝缘层的厚度不应大于伴随正向倾斜部分的高度。该条件可方便地例如通过将伴随正向倾斜部分置于绝缘层顶部上而得到满足。

对绝缘层及其设置方法的选择并不是关键性的。可以采用任何传统的绝缘材料及其设置方法。该层可以是无机物如陶瓷材料或者玻璃或者其他氧化材料，例如二氧化硅、溶胶凝胶层，或者可以是有机原材料如聚合物材料，例如聚酰亚胺。优选的是，绝缘层由传统的光致抗蚀剂制成。

方便但不是必要的是，电绝缘层与/或凹凸图案部分由相同的材料制成。如果绝缘层由凹凸图案材料如光致抗蚀剂制成，并且其厚度要小于伴随正向倾斜部分的高度，那么对于绝缘层的淀积来说，一般会需要一额外的光刻步骤。

另一方面，一伴随部分和支撑该部分的绝缘层可以成一整体以形成一整体部分的凹凸图案。可以用例如一适当的灰度掩膜的单独一个光刻步骤，或者以利用两个不同掩膜的双曝光步骤有利地形成这一整体部分。

根据本发明的电致发光装置的另一个具体实施例的特征在于，凹凸图案包括至少一个间隔部分，该部分沿与伴随正向倾斜部分沿其延伸的电致发光区域的一侧或多侧不同的一侧或多侧延伸。

通过利用该间隔凹凸图案部分，实现了对要获得一个或多个功能层的流体淀积进行的进一步控制。

优选的是，可能除了形成EL装置显示区域一部分周长的电致发光区域的侧面以外，电致发光区域的所有侧面都设有凹凸图案的各部分，以防获得一功能层的流体散播到不希望的区域中，并且可以通过适当选择所述部分相对于所要淀积流体的轮廓和高度而在电致发光区域内得到一均匀层厚度。伴随正向倾斜部分和/或附加部分用来限定一包围部分——凹槽(well)，在该凹槽中要以与电致发光区域相配的形状淀积流体。根据EL装置的类型和流体的淀积方法，各部分可以形成一闭合的筒形凹槽的边，当然，这里术语“筒形”例如包括矩形、六边形等，或者该凹槽可以在一个或多个侧面端部开放以形成一沟或槽。

在一优选实施例中，间隔部分并不延伸越过伴随部分或者延伸越过在任何方向上朝向悬伸部分的部分。

如果可得到一功能层的流体吸湿度相对于凹凸图案材料来说很差，这种化合物的实例是水基PEDOT和传统的光致抗蚀剂，那么为了防止流体溢出到伴随部分与反向倾斜部分之间的空间内，伴随部分和/或间隔部分的形状或布局不是非常关键的。

但是，如果流体的吸湿度相对于凹凸图案的各部分来说很好，例如，是凹凸图案由传统的抗蚀剂制成而功能层用一种包括一有机溶剂的流体淀积而成的情况，那么布局就较为关键，这种流体的实例是溶解在二甲苯或苯甲醚中的聚亚苯1，2亚乙烯基聚合物。特别时在伴随和间隔部分形成的凹槽的各角中，这是间隔部分与伴随部分相遇的地方，存在流体溢出的危险，溢出的流体可能会被悬伸部分吸收。通过将间隔部分安排成不延伸越过伴随部分，进一步减少了溢出的危险。

在根据本发明的EL装置的另一个优选实施例中，一间隔部分与伴随部分相遇形成的任何转弯或任何这样的部分内形成的任何弯曲都是圆的。利用圆的转弯，使得流体更难以爬上一凹凸图案部分。

另一方面或者另外，溢出的危险可以通过使凹凸图案表面受到防潮处理来增大流体与表面的接触角而得到减少。防潮处理和这些处理中采用的介质在本领域中都是公知的，它们包括等离子体处理、电晕放电、表面活性剂等。在光致抗蚀剂凹凸图案的情况下，防潮处理可以包括将光致抗蚀剂表面暴露在经氟化处理的碳氢化合物下。另一方面或另外，可以改进流体以通过增加表面活性剂等来降低吸湿度。这些方法在本领域中是公知的。

EL装置的一个优选实施例是，其中沿着基本上与间隔部分沿其延伸的电致发光区域的一侧或多侧平行的方向再分间隔部分，将其分成一个或多个互相分开的小部分。

如果一间隔部分具有将流体阻断或阻止在其各侧的功能，在多象素装置中通常是这种情况，那么有淀积在其任一侧的多个流体层不经意地混合成单独一层流体层的危险。如果流体浸湿间隔部分凹槽的话，尤其要注意这种情况。由于由流体层得到的功能层厚度和厚度的均匀程度关键取决于流体是如何分布在间隔部分上的，所以流体不经意地混合会反过来影响相关功能层的厚度和厚度的均匀程度。此外，在彩色装置的情况下，不经意地混合会导致混色。减少混合危险的一种方法是不同时在间隔部分的两侧上印刷，但是这增加了流体向功能层转换的步骤数。另外，还有流体在一相邻象素区域中溢出的危险，这导致层厚度不均匀且在所述相邻象素区域中产生混色。通过根据所述优选实施例再分间隔部分，大大减少了不经意地混合的危险，这使得能同时在相邻凹槽中进行印刷。此外，任何溢出的流体将停留在子部分之间的非有效区中。减少混合危险的结果是，一给定的分割区能够容纳更多的流体。由于所淀积的流体量对于得到一厚度均匀的功能层来说是一重要的参数，因此扩大了可印刷的流体范围。

再分本身是与在一悬伸部分前面采用一伴随部分无关的发明。对于所述再分间隔部分的进一步详细描述，参照申请人同时提出的一EP专利申请文件，申请人的参考号为NL010237，名称为“Electroluminescent device and method of manufacturingthereof”。

这种电致发光装置的一个优选实施例是，其中第一电极层包括一个或多个总线电极和一个或多个象素电极，总线电极由凹凸图案的一部分或多部分所遮盖，以使总线电极与第二电极层电绝缘。

如果采用凹凸图案所遮盖的总线电极，那么无需分隔绝缘层来使第一和第二电极层绝缘，因为凹凸图案的这部分实现了这一目的。一间隔部分可便于用来遮盖一总线电极。由于该部分可以同时设为伴随正向倾斜部分，所以避免了淀积一绝缘层过程中所涉及的额外步骤。总线电极可以由与象素电极相同的材料制成，这具有可以同时设置象素电极和总线电极的优点。另一方面，总线电极与象素电极可以由不同材料制成，这能使得为特定目的而对每一种电极材料作最优选择。例如，总线电极可以一种高导电率金属如铜制成，这能使总线电极很细，由此可以使得有用的发射区域损失最小，提高了填充系数。

本领域技术人员会理解的是，以上所述的任何特定实施例可以与任何其它实施例相结合，以得到进一步改善的EL装置。

在最广的意义上讲，本发明可用于任何类型的EL装置，如单色或彩色显示装置、静止图像显示装置、分段显示装置或者有源或被动型矩阵显示装置。

根据显示装置的具体类型，第一和/或第二电极层可以包括一个或多个公共电极。公共电极用作一个以上EL元件的第二电极。

通常，在一(彩色)分段显示装置中，至少第一或第二电极层包括公共电极。

在一主动型矩阵显示装置中，借助有源开关元件如薄膜晶体管(TFT)驱动EL元件。通常，一有源矩阵装置包括单独一个公共第二(第一)电极，(第二)第一电极可独立寻址。

在一具体实施例中，本发明涉及一种电致发光装置，其中该电致发光装置是一被动型矩阵显示装置，该装置包括作为第一电极层的行电极、作为第二电极层的列电极、形成于行电极与列电极交叉处的可独立寻址的电致发光区域，其中凹凸图案包括条形的悬伸部分和伴随正向倾斜肋部分，这些悬伸部分沿着列，这些伴随正向倾斜肋部分沿着悬伸部分延伸并距该悬伸部分一定距离设立。

在该无源矩阵装置的具体实施例中，悬伸部分用来将以条形设置的第二电极层的列电极图案化。因此，悬伸部分在整个显示区域上延伸，毛细管可在较大距离内有效地吸收和传输流体，设置一伴随部分在该实施例中尤其有利。

由于根据本发明的EL装置需要仅仅几伏的电压就能够提供适于显示目的的亮度，并且/或者耗费很少量的功率，所以该EL装置尤其适于电池动作的显示装置和/或便携式、尤其是手持电子设备，如膝上型计算机、掌上电脑、个人管理器、有选择地配有因特网访问入口的移动电话或者其它需要(视频)图像显示的设施。这种EL装置使得因特网数据和图像数据能以视频速率显示。

在另一方面，本发明因此涉及一种配备有根据本发明EL显示装置的电池动作和/或手持电子设备，例如移动电话。

在又一方面，本发明涉及一种EL装置的制造方法。该方法包括淀积功能层的步骤或者至少一个功能层采用一湿淀积法的步骤。

悬伸部分的存在使得根据本发明的方法包括借助悬伸部分对第二电极层制作图案的步骤，该步骤与用一湿淀积法设置功能层的步骤相结合。如上所述，通过使该装置配有上述类型的伴随部分，使得所述方法步骤的结合成为可能。

在一典型实施例中，根据本发明的方法包括提供以下部分的步骤：

一衬底(可选择的)；

第一电极层；

一凹凸图案，包括：至少一个用来将第二电极层图案化的悬伸部分；和一伴随正向倾斜部分，该伴随部分距所述悬伸部分有一定距离，并且沿所述悬伸部分延伸；

利用一湿淀积法形成的一个或多个功能层，其中把可获得一功能层的流体至少淀积在其中要形成一电致发光区域的区域中，由此将所淀积的流体转换为该功能层，将流体淀积成在某一阶段该流体受到伴随部分的阻挡；

和第二电极层，借助该凹凸图案的悬伸部分将第二电极层图案化。

已经在上面描述了合适的第一电极层和第二电极层、功能层和凹凸图案的实例。

需单独说明的是，对于本领域技术人员来说，所需用来制造EL装置的方法每一步都是公知和传统的步骤。例如，必要时，可以通过连续执行各种光刻步骤，利用光刻的传统方法制作一凹凸图案。本领域技术人员还会清楚如何制造根据上述本发明的EL装置各实施例。

使用湿淀积技术涉及有选择地或非选择地淀积含功能材料或其先质(precursor)材料的流体，并且将该流体转换成功能层材料。在本发明的上下文中，流体可理解为表示任何能够在压力下流动的可变形物质，包括悬浮液、溶液、分散体、糊状物、墨、漆、乳状液、溶胶等。

在淀积了流体层之后，将其转换为功能层。这种转换必要时可以包括将流体层暴露在一惰性气体环境中，升高或降低温度、增大或减小压强和/或照射强度。优选的是，在一高温下进行该转换。

如果功能层如此存在于流体层中，那么可能足以蒸发一溶剂和/或其它挥发性成分。如果流体层含功能材料的先质材料，那么该转换还包括一化学反应。化学领域的技术人员公知的化学反应的产物可以用来得到合适的先质材料。一种优选的先质材料含有转换过程中消失的离去基团。

流体层可以含其它物质。例如，那些调节其流变性如粘性、(粘)弹性、接触角和/或吸湿度的物质。可以添加湿润剂或防潮剂、均化剂、表面活性剂、增稠剂、稀释液等。

合适的湿淀积法包括旋涂、网涂(web-coating)、刮片、喷涂、滚涂、幕涂、浸涂、刷涂或浇铸。可选择的湿淀积技术包括印刷法如喷墨印刷、丝网印刷、胶版印刷、苯胺印刷、光刻和刷镀印刷(tamponprinting)。

在根据本发明的一种优选方法中，将喷墨印刷用作湿淀积法。

本申请文件中，术语“喷墨印刷”包括采用墨滴组成的射流或一连续射流的喷墨印刷(亦称分配)。为了提高产量和/或相对对准精度，优选使用多喷嘴喷墨印刷头。

在一优选的喷墨印刷方法中，以一恒定的频率进行喷墨印刷，喷墨印刷头相对于衬底以一恒定的速度移动，导致一串墨滴等距淀积在衬底上，当穿过凹凸图案的一部分时不中断印刷。使墨滴间隔开使得墨滴在淀积后很快融合形成一连续的流体线。该优选的方法具有这样的优点，即，只需要沿一个方向达到对准精度，该方向即为与喷墨头移动方向垂直的方向。该方法在喷墨头的方向上自行对准。此外，在一条线上连续地印刷使喷墨头的起停数最少，由此延长了处理时间，提高了印刷过程的可靠性。

喷墨印刷的另一种优选方法包括需要时即传送墨滴。具体地说，当跨越凹凸图案的一部分时，中断喷墨印刷。该实施例的缺点在于，需要在两个独立的方向上对准，不过其优点在于，可以印刷更复杂的图案，这在彩色装置如全色装置中特别有用。

在包括一凹凸图案的EL装置另一个实施例中，该图案具有用来对一电极层制作图案的悬伸部分，通过将悬伸部分设置在一比该悬伸部分宽的底座部分上并且令所述底座部分有一尖缘，解决了毛细作用的问题，该尖缘能够阻止要得到EL装置层的液体，并且该尖缘与悬伸部分和支撑悬伸部分的底座部分顶面所形成的毛细通道相隔一定距离平行延伸。如果邻近底座部分淀积流体，那么流体扩散并爬上底座部分。在提供一定量液体之后，流体将到达尖缘。如果应用更多的液体，则液体前面将保持停止在底座部分的尖缘上，也就是说，液体前面将不再越过尖缘到达毛细通道。这样，沿毛细通道将不再发生流体的传输。如果将尖缘下面的区域称为底座部分的侧面而将其上面的区域称为顶面，那么只要液体表面与顶面之间的角小于液体与底座部分表面的静态湿接触角，尖缘就具有阻止作用。令尖缘有阻作用力的相关参数是形成底座部分表面的材料湿润性、液体高度和底座高度。利用具有防止毛细流体传输的尖缘的底座部分，是一种可以结合或独立于本发明任何其他方面使用的措施。

本发明的另一个方面，尤其是可以独立于本发明其它方面使用的方面涉及一种(彩色)EL装置，该装置包括一凹凸图案，该凹凸图案具有用来对EL装置的电极层尤其是阴极层制作图案的悬伸部分。该EL装置具有喷墨印刷在外伸凹凸图案部分之间且沿其延伸的EL材料。通过令不同的EL材料在一悬伸部分的任一侧上，使该EL装置是彩色或全色的。通过将EL材料淀积在悬伸部分之间并沿其延伸，这些悬伸部分用来容纳喷墨后的流体。通常，由于喷墨后的流体中EL材料的浓度低，所以悬伸部分之间喷墨后的流体层厚度显著大于悬伸部分的高度。如果悬伸部分的顶面相对于流体来说具有良好的湿润性，那么流体将遍布在顶面上。根据试验和计算结果，只要流体相对于顶面的接触角大于流体相对于顶面的超前(advancing)接触角，就会发生这种现象。由于这种散播因淀积在一悬伸部分任一侧上的流体引起，所以将导致混色，妨碍了均匀层的形成。由于形成了非均匀层，所以该问题虽然对EL层没有限制，但是限制了任何湿淀积层的形成。为了解决顶面变湿引起的混色和非均匀层形成的问题，根据本发明的一个实施例，不同时淀积所要淀积在一悬伸部分任一侧上的流体，而是按顺序淀积流体，只有在一流体干燥后，才能淀积另一流体。在另一实施例中，悬伸部分的顶面设有一凹凸结构，该结构具有由一下陷区分开的两个升高区，第一升高区适于阻挡淀积在一悬伸部分第一侧上的液体，第二升高区适于阻挡淀积在该悬伸部分第二侧(所述第一侧相对的一侧)上的液体。由于这些升高区被一下陷区分开，所以不发生流体融合，或者在融合发生之前可以淀积至少更多量的流体。

具有一凹凸构造顶面的外伸凹凸图案实例包括一悬伸部分，该部分有一顶面，沿该顶面的边界设有脊状突起。这些脊可以是一分开的结构，或者是悬伸部分的整体部分。

参照下文描述的实施例说明本发明的这些和其他方面，它们将变得很明显。

附图中：

图1示意性地在一透视平面图中示出了根据本发明的EL装置第一实施例，

图2示意性地在一剖视图中示出了图1所示EL装置的制造阶段，

图3示意性地示出了根据本发明的EL装置第二实施例的平面图，

图4示意性地示出了沿图3中线I-I的剖视图，

图5示意性地示出了根据本发明的EL装置第三实施例的剖视图，

图6示意性地示出了根据本发明的EL装置第四实施例的平面图，

图7示意性地示出了沿图6中线II-II的剖视图，

图8示意性地示出了根据本发明的EL装置第五实施例的平面图，

图9示意性地示出了沿图8中线III-III的剖视图，

图10示意性地示出了沿图8中线IV-IV的剖视图，

图11示意性地示出了根据本发明的EL装置第六实施例的平面图，

图12示意性地示出了沿图11中线V-V的剖视图。

图1示意性地在一透视平面图中示出了根据本发明的EL装置第一实施例，而

图2示意性地在一剖视图中示出了图1所示EL装置的制造阶段。

参见图1和2，EL装置1的第一实施例是一种被动型矩阵显示装置，它包括一衬底3、由行电极构成的第一电极层5以及包括列电极的第二电极层11。各功能层设置在电极层5与11之间，第一功能层是一图案化的电荷转移/注入层7的形式，第二功能层是一图案化的电致发光层的形式，该电致发光层包括部分9R和9G。

可独立寻址的电致发光区域21形成于行电极5与列电极11的交叉部分处，这种区域由电极层5和11、电荷转移层7和电致发光层部分9R或9G的交叠区域限定。

一凹凸图案17包括悬伸部分13和伴随正向倾斜肋部分15，悬伸部分13的形式是沿电极层11的列电极延伸且在其间的条，伴随肋部分15沿悬伸部分13延伸且距其有一定距离设立。悬伸部分13的功能是对第二电极层11图案化，以使其组成部分列电极相互之间电绝缘。参见图2，悬伸部分13的边缘13a与支撑悬伸部分13的表面19a结合以形成V字形通道23。因为通道23的V字形，所以通道23起到能够有效吸收和转移流体的毛细管作用。

为了防止或至少阻止沿毛细通道23吸收和/或转移流体以及/或者将如此吸收和/或转移的流体再次淀积到不希望淀积到的区域上，例如其中要淀积流体的区域相邻的那些电致发光区域21，凹凸图案17包括距悬伸部分13一定距离设立的伴随部分15。伴随部分13沿悬伸部分13和EL区域21的侧面延伸。

参见图2，伴随部分15能够阻止流体25淀积在由位于EL区域21相对两侧上的伴随部分15限定轮廓的凹槽内。在本实例中，流体25可转换成EL装置1的功能层7。通过阻止流体25和/或其它可获得功能层如EL层9R和9G的流体，伴随部分15用来或至少有助于对EL区域21图案化。伴随部分15是正向倾斜的，以防沿其边缘形成有效的毛细通道。

为了防止第一电极层5与第二电极层11之间发生短路，设置电绝缘层19。

EL装置1的一个典型实施例包括一衬底3，其材料能透过要发射的光，例如玻璃，还包括一类似的透明第一电极层5，例如一ITO电极层。如果ITO用于第一电极层5并且EL装置是发光二极管型的，那么该层5是阳极层，因为它用来注入空穴，而层7可以是一空穴转移/注入层如PEDOT。第二电极层11——阴极层是一低逸出功层，例如-Ba/Al双层。凹凸图案17和绝缘层19可以由光致抗蚀剂制成。

例如，将300×300微米的RGB象素分成尺寸是100×300微米的R、G和B象素的一全色EL装置1，可以制造如下：

首先，以一传统的方式使透明的钙玻璃衬底3配有一图案化的第一ITO电极层5。具体地说，提供一个涂有15Ω/平方150纳米厚ITO层(厂商是Balzers)的1.1毫米厚钠钙玻璃衬底3，以一传统的方式将ITO层图案化成290微米宽的线和10微米宽的间隔，以得到包括第一电极的第一电极层5，第一电极层的形式是作为阳极的行电极。

在第一个光刻步骤中，通过以下步骤提供电绝缘层19：将一光致抗蚀剂旋涂在衬底上，用一掩膜对所旋涂的光致抗蚀剂进行曝光，将所曝光的光致抗蚀剂在一标准显影剂中显影，得到60微米宽、0.5微米厚的条19。为了令各层19耐得住进一步的光刻步骤，对光致抗蚀剂层19作烧硬处理(hard-baked)。

然后，在两个分开的光刻步骤中提供凹凸图案17。在第一步中，用传统的光致抗蚀剂提供正向倾斜部分15，然后对其作烧硬处理以使部分15能够耐得住提供部分13的过程。将各部分15形成为10微米宽、3微米厚的条。另外，如果各部分15需要有一圆形横剖面，那么就使各部分15在一温度下和时间段内受到烧硬处理，其足以使光致抗蚀剂流动，从而产生一液滴状轮廓。将该凹凸图案部分15变成圆形以减小第二电极在跨过一部分15时无意间变成电绝缘的危险。

在提供凹凸图案17的第二个光刻步骤中，形成外伸凹凸部分13。公知有许多传统的方法来制造这样的悬伸部分。一种方法是旋涂(1000转/分)一层反成像光致抗蚀剂(Image reversal photoresist)AZ5218-e(厂商是AZ Hoechst)。用一掩膜以接近32mJ/cm²的剂量对该光致抗蚀剂进行图案化式的曝光，在110℃下对其作烧硬处理达10分钟，以400mJ/cm²的剂量对其作强曝光，用1∶1的AZ显影剂：去离子水显影剂对其显影达一定时间，该时间能足以获得一反向倾斜角45°，并且在100℃下作二次加热处理达15分钟。这得到有一倒梯形的悬伸部分13，其厚度约3微米。

通过沿直线和沿与凹凸图案17的各部分13与17成直角的方向淀积重量百分比为3％的聚-3，4-乙烯二氧噻吩即PEDOT，(BaytronP，厂商是Bayer AG)，喷墨印刷一电荷转移层7。选择电极层5相对于得到PEDOT层的流体的吸湿度，以使如此进行喷墨印刷的相邻流体线不融合。另一方面，如果该吸湿度使相邻线融合，那么将所采用PEDOT的电阻率选得尽可能高以减小相邻阳极5之间的漏电流。

喷墨印刷可以基本上以两种不同的方法进行。在这方面，应关心注意的是，通常，流体25的(最大)厚度比凹凸图案17的高度大得多。

在喷墨印刷的第一实施例中，墨滴的分配在跨过凹凸图案17各部分时中断，这些墨滴只淀积在与同一电致发光区域21交界的伴随部分15所限定的凹槽内。其优点在于，没有流体淀积在悬伸部分13与伴随部分15之间的区内，有效地抑制了毛细通道23的影响。下侧是必须在两个相互独立的方向上准确对准喷墨头，这两个方向是喷射移动所沿的方向和与其垂直的方向。在该前进方向上，必须将等量整数的墨滴淀积在每一个和所有的凹槽中。

在喷墨印刷的第二实施例中，墨滴的分配在跨过凹凸图案17各部分时不中断。这些墨滴印刷得足够密以致于墨滴融合成一连续的流体线，该流体线在融合后至少即刻越过未中断的部分13和15。这样，只在与喷墨头前进方向垂直的方向上要求对准精度。但是，在跨过凹凸图案时不停止会导致流体分别淀积在悬伸部分和伴随部分13和15之间的区域内。

总之，在淀积含PEDOT的流体之后时间内的某点处，所淀积的流体25被伴随部分15阻止。当在各部分15上保持被阻止状态的时候，流体转换为PEDOT层，得到一厚度均匀一致的PEDOT层。

该电致发光层包括分开的部分9R、9G。根据上述对PEDOT的喷墨方法的一个实施例制造该部分9R。具体地说，一喷嘴以一恒定频率释放150pl含溶剂和电致发光层材料的流体液滴射流，这种材料是Cambridge Display Technology Ltd.提供的发出红色荧光的聚合物，该喷嘴以恒定速度沿与形成悬伸部分13的各条垂直的方向移动。选择流体相对于该流体淀积于其上的衬底的吸湿度，以使流体不扩散到要淀积层9G的区域中。这种扩散可以通过借助微触点印刷(micro-contact printing)提供所淀积的防潮条来抑制。

这种伴随部分15防止要淀积到区域9R中的流体到达毛细通道23，或者在一些这样的流体到达它的情况下，(例如由于喷墨在跨过凹凸图案17时没有中断)，防止它释放到一相邻的发光区域21中，该发光区域21例如是与层9G对应的区域。由各部分15所阻挡的流体层最大约为10微米厚，在转换之后，它产生一70纳米的层9R。

类似地，喷墨印刷一发绿光(和蓝光，图中未示)的电致发光层9G。

通常，含EL材料的喷墨溶液含有处于二甲苯中的0.2-1.5％重量百分比的聚合物，且粘度约为5mPa。

当采用悬伸部分13作为一内置遮蔽掩膜时，将3纳米厚的Ba和200纳米厚的Al层连续淀积在EL层9R、9G的顶部。如此得到的图案化的Ba/Al层构成包括多个列电极(阴极)的第二电极层11。

在一稍作改进的实施例中，各部分9R(和9G)的阵列不位于与悬伸部分成直角延伸的阵列中，而是与其平行延伸。这令喷墨印刷过程更简单，因为喷墨头在分配流体时不跨过悬伸部分。

参见图3和4的第二实施例，无源矩阵EL装置41有一衬底3，在该衬底3上设有行电极形式的第一电极层5。装置41包括列电极形式的第二电极层11。一电荷转移/注入层7和一EL层9设置在电极层5和11之间。在电极层5和11的交叉处，尤其是在电极层5和11以及层7和9R、9G分别交叠的区域中，EL区域21形成可独立寻址的EL元件形式。

EL装置41还包括一凹凸图案17a。该凹凸图案17a有用来将第二电极层11图案化成分开列的悬伸部分13。在距部分13一定距离的位置上有沿E1区域21一侧延伸的伴随部分15，其功能是防止用于淀积功能层7和/或9的流体到达悬伸部分13形成的毛细通道23。悬伸部分13由底座部分15a支撑。通常，悬伸部分13在底座上的定位不防止毛细通道对流体的吸收和/或转移，因此基本上利用伴随部分15。为了防止电极层3与11之间的短路，设置电绝缘层19，可以将其认为是凹凸图案17a的其他部分，但这不是实质内容。

分割正向倾斜凹凸图案部分15b没有沿伴随部分15沿其延伸的侧面设置，而是沿EL区21的侧面设置。间隔部分15b和伴随部分15一起形成各凹槽，这些凹槽用来容纳可得到功能层如层7和9的流体。间隔部分15b用来阻挡和阻止淀积在凹槽中的流体，并且防止或者至少阻止流体沿悬伸部分13的纵向扩散。

在EL区域21的拐角处，间隔部分15b和伴随部分15相遇。为了减小流体在这些交汇点爬上凹凸图案的趋势，将这些交汇点所限定的拐角做成圆的。

方便的是，借助喷墨印刷法淀积可得到一功能层7或9的任何流体。显然，如果采用可自由位于与衬底平行的平面内的喷墨头，那么可以以任何图案淀积功能层并且可以以任何顺序印制所述图案任何分开的区域。但是，如果通过相对于衬底沿平行于悬伸部分13方向上的直线移动喷墨头来进行喷墨印刷，那么使得对准更简单和更稳固，并且延长了处理时间。另一方面，沿一条线印刷可以是在与所述部分13成直角的方向上。当沿一条直线印刷时，在喷墨头跨过凹凸图案一部分时可以中断或不中断墨滴的分配。

如果中断印刷，那么墨滴只落在限定EL区域21轮廓的各凹槽中，这有利于印刷连续线印刷无法得到的复杂图案。这些复杂图案如跳棋盘或峰窝图案尤其用于彩色显示器，此时印刷发射不同颜色光的EL区域需要印刷形成例如RGB象素。

如果不中断印刷，那么至少就在淀积之后，通过凹凸图案的各部分17a，使墨滴充分密集地一起设在衬底上，从而使墨滴融合形成一连续不间断的流体线。其优点在于，仅需在与喷墨头移动所沿方向成直角的方向上对准。若该印刷与各部分15成直角，那么伴随部分15与悬伸部分13之间的空间将作为凹槽容纳有流体，此时用可能或不可能是理想的功能材料转换它们。这种情况下，伴随部分15尤其用来阻止淀积在这些空间内并且通过毛细通道23转移到相邻区域21中的流体进入所述相邻的EL区域21。

本领域的那些技术人员会理解的是，上述可以进行喷墨印刷的方法本身可以构成发明，而与使用本发明的伴随部分。

凹凸图案17a可以通过以下步骤形成：首先淀积伴随部分15、间隔部分15b和底座部分15a，然后淀积绝缘区域19，最后淀积悬伸部分13。

图5示意性地示出了根据本发明第三实施例的剖视图。第三实施例的EL装置61仅仅在形成凹凸图案的方式上与EL装置41不同。在EL装置61中，伴随部分、间隔部分、底座部分和绝缘区域成整体形成一整体部分16。该整体部分可以在单独一个(光刻)淀积步骤中淀积。如果以光刻法淀积，那么可以适当采用两个叠置的半透明掩膜，每一个掩膜有一相互不同的图案，或者采用一个适当灰度的掩膜。随后，设置悬伸部分13，如此完成凹凸图案17b。

参见图6和7，第四实施例的EL装置81与EL装置41相比仅仅稍作改进，其改进之处在于，间隔部分15c不伸到伴随部分15之外而是终止于伴随部分15。与EL装置41相比，一方面通过具有不包括跨接底座部分15a的部分的凹凸图案17c而另一方面通过具有伴随部分15和间隔部分15b，使得流体更难以到达悬伸部分13的毛细通道23。

参见图8、9和10，第五实施例的EL装置101类似于EL装置41，不过第一电极层不同。参见图8，(图中未示第二电极层)，第一电极层105有总线电极5a和象素电极5b。参见图10，总线电极5a被凹凸图案17a的间隔部分15b所遮盖，由此使第一电极层105与第二电极层11电绝缘。参见图9，采用总线电极5a避免了在反向倾斜部分13与伴随正向倾斜部分15之间的区域中设置电绝缘层的需要。

也称为(金属)旁路的总线电极5a不位于沿EL区域21侧面的位置，它也可以位于EL区域21之间，用以将EL区域21连接在同一行中，例如位于图8中的线III-III上。显然，为了防止总线电极与第二电极层11之间发生短路，用凹凸图案材料覆盖该总线电极。优选的是，总线电极仅仅连接有效的EL区域21而不跨过它们。将总线电极排布在EL区域21之间，增大了EL区域21的表面积，因为避免了以图8的结构遮盖总线电极的需要，由此可以将用于此目的的凹凸图案部分作得更窄。如此得到的更大的E1区域21还降低了关于在喷墨印刷过程中滴放精度的要求。

参见其中仅仅示出凹凸图案布局的图11和图12，第六实施例的EL装置具有再分成相互分开的小部分125a和125b的间隔部分125。小部分125a和125b连同伴随部分15一起形成一凹槽，在该凹槽中可以淀积可得到一功能层如7和9的流体。

Claims (9)

1.一种电致发光装置，包括：

第一电极层和第二电极层，

一个或多个功能层，其设置在第一电极层和第二电极层之间以形成至少一个电致发光区域，和

一凹凸图案，包括至少一个悬伸部分和距所述悬伸部分一定距离设立的伴随正向倾斜部分，该伴随正向倾斜部分设置在所述悬伸部分与所述电致发光区域之间并且沿其一侧或多侧延伸。

2.如权利要求1所述的电致发光装置，其中一绝缘层设置在反向倾斜部分与伴随正向倾斜部分之间，该绝缘层使第一电极层与第二电极层电绝缘。

3.如权利要求1或2所述的电致发光装置，其中凹凸图案包括至少一个间隔部分，该间隔部分沿与伴随正向倾斜部分沿其延伸那一侧或多侧不同的电致发光区域的一侧或多侧延伸。

4.如权利要求3所述的电致发光装置，其中沿着基本上与间隔部分沿其延伸的电致发光区域的一侧或多侧平行的一个方向或多个方向再分间隔部分，将其分成一个或多个互相分开的小部分。

5.如权利要求1、2、3或4所述的电致发光装置，其中第一电极层包括一个或多个总线电极和一个或多个象素电极，总线电极或多个由凹凸图案的一部分或多部分遮盖，以使总线电极或多个总线电极与第二电极层电绝缘。

6.如权利要求1至5中任一项所述的电致发光装置，其中电致发光装置是一被动型矩阵显示装置，该装置包括作为第一电极层的行电极、作为第二电极层的列电极、形成于行电极与列电极交叉处的可独立寻址的电致发光区域，其中

凹凸图案包括条形的悬伸部分和伴随正向倾斜肋部分，所述悬伸部分沿着列电极在其间延伸，所述伴随正向倾斜肋部分沿着悬伸部分距其一定距离延伸与设立。

7.一种电池运作和/或手持电子装置，例如移动电话，配备有如权利要求1至6中任一项所述的电致发光装置。

8.一种如权利要求1至7中任一项所述电致发光装置的制造方法，包括用一湿淀积法淀积功能层或多个功能层中的至少一层。

9.如权利要求8所述的方法，其中喷墨印刷法被用作湿淀积法。

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