有機發(fā)光二極管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及有機發(fā)光二極管(OLED),其中有機光致抗蝕劑層被用作用于電氣隔離的介電層。當(dāng)有機光致抗蝕劑層被用作OLED中的介電層時,稱為“像素收縮”的問題可能出現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明,像素收縮的問題可以通過使用諸如甲基丙烯酸甲酯或γ?丁內(nèi)酯中的聚酰胺溶液之類的丙烯酸樹脂來形成介電層而解決。提供了一種有機發(fā)光二極管(100),包括:襯底層(110);第一電極層(120);第二電極層(130);第一與第二電極層(120,130)之間的有源層(140);以及配置成提供第一與第二電極(120,130)之間的電氣隔離的介電層(150)。介電層(150)包括配置成在固化過程期間產(chǎn)生減少量的副產(chǎn)品或不產(chǎn)生副產(chǎn)品的介電材料。
【專利說明】
有機發(fā)光二極管
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及有機發(fā)光二極管、用于制造有機發(fā)光二極管的制造裝置以及用于制造有機發(fā)光二極管的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]US-2013/009162-A1公開了一種有機發(fā)光顯示設(shè)備,包括襯底;襯底上的多個薄膜晶體管(TFT);分別在TFT上的多個第一電極;第一電極之間的像素定義層,像素定義層包括被覆蓋部分和未被覆蓋部分;分別在第一電極上的多個有機層,每一個有機層包括發(fā)射層;覆蓋有機層和像素定義層的至少部分的第二電極,被第二電極覆蓋的像素定義層的部分限定被覆蓋部分,其中至少一個脫氣孔在像素定義層的未被覆蓋部分中,未被覆蓋部分是像素定義層的暴露區(qū)域。
[0003]常規(guī)OLED照明設(shè)備(以及顯示器)所面臨的問題之一是像素收縮,其牽涉由于功能層的退化所致的照明區(qū)域隨時間的減小。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的是減少或消除像素收縮,即照明區(qū)域隨時間的減小。
[0005]在本發(fā)明的第一方面中,提供了一種有機發(fā)光二極管(OLED)。該有機發(fā)光二極管包括:襯底層;第一電極層,其中第一電極層布置在襯底層上;第二電極層;用于發(fā)射可見光的有源層,其中有源層布置在第一與第二電極層之間;以及配置成提供第一與第二電極之間的電氣隔離的介電層。
[0006]介電層作為圖案沉積在第一電極層上,覆蓋第一和第二電極中的至少一個的至少一個邊緣。而且,介電層的至少一側(cè)被第二電極層覆蓋,優(yōu)選地,其中第一電極層被圖案化。
[0007]介電層包括選自包含丙烯酸樹脂、基于丙烯酸的樹脂、甲基丙烯酸甲酯、不飽和聚酯、聚氨酯丙烯酸酯、環(huán)氧丙烯酸酯、聚酰胺和環(huán)氧-酰亞胺的組的介電材料。這樣的介電材料將配置成在固化過程期間產(chǎn)生減少量的副產(chǎn)品或不產(chǎn)生副產(chǎn)品。所提出的介電材料類別將抑制像素收縮效應(yīng)并且提供成本有效的應(yīng)用過程。
[0008]本發(fā)明的第一方面涉及認識到,固化步驟是至關(guān)重要的,因為其可能取決于材料而主動創(chuàng)建副產(chǎn)品,并且那些觸發(fā)像素收縮。特別地,本發(fā)明牽涉認識到固化過程自身可能產(chǎn)生副產(chǎn)品。本發(fā)明的優(yōu)選實施例標識通過在固化過程期間不產(chǎn)生或產(chǎn)生明顯更少的揮發(fā)物來避免或抑制像素收縮的合適材料。
[0009]選自包含丙烯酸樹脂、基于丙烯酸的樹脂、甲基丙烯酸甲酯、不飽和聚酯、聚氨酯丙烯酸酯和環(huán)氧丙烯酸酯的組的介電材料是通過不產(chǎn)生任何副產(chǎn)品的加成聚合反應(yīng)聚合/固化的介電材料。基于丙烯酸的樹脂(諸如例如甲基丙烯酸甲酯)經(jīng)歷不產(chǎn)生副產(chǎn)品的鏈式生長聚合,并且還擁有出眾的介電和疏水特性。丙烯酸樹脂可以通過熱學(xué)過程和通過紫外輻射(UV固化)通過添加合適的光引發(fā)劑而固化。丙烯酸樹脂作為介電材料的調(diào)查研究已經(jīng)表明,相比于標準基于光致抗蝕劑的介電材料,可以明顯抑制像素收縮。在基于丙烯酸樹脂的介電層的沉積和固化之后在環(huán)境空氣中處置的襯底沒有顯示出任何像素收縮。在原理上,導(dǎo)致OLED器件中的照明區(qū)域的減小的像素收縮歸因于隨時間從節(jié)點材料釋放的揮發(fā)物。抑制或減少像素收縮的一種解決方案將是選擇在操作條件之下釋放明顯更低揮發(fā)物或不釋放揮發(fā)物的材料。丙烯酸聚合物是通過加成聚合反應(yīng)聚合的,并且因而在固化過程時(即當(dāng)從液體轉(zhuǎn)變成固體形式時)不產(chǎn)生任何副產(chǎn)品。特別地,副產(chǎn)品可以是可以在該材料中被俘獲并且隨時間釋放的潛在揮發(fā)性材料。另外,非常低的濕氣吸收(疏水行為)導(dǎo)致固化材料中的明顯更低的水含量。因此,由于在OLED操作期間釋放的濕氣所致的像素收縮得到減少。
[0010]當(dāng)介電材料包括聚酰胺時,聚酰胺可以分散在γ-丁內(nèi)酯中。換言之,在優(yōu)選實施例中,介電材料包括分散在溶劑中的聚合材料(諸如例如γ -丁內(nèi)酯中的聚酰胺)。由于功能介電材料已經(jīng)聚合,因此其在后熱學(xué)烘烤期間(以蒸發(fā)溶劑)不產(chǎn)生任何揮發(fā)性副產(chǎn)品。在聚酰胺的情況中,由于高熱學(xué)和化學(xué)惰性,因此化學(xué)分解率減小,因為后者可以在操作狀態(tài)期間釋放揮發(fā)物。此外,聚酰胺展現(xiàn)非常低的濕氣吸收并且還可以作為溶劑中的預(yù)聚合物質(zhì)進行處理(諸如例如γ-丁內(nèi)酯),其中通過僅蒸發(fā)溶劑來形成膜。由此在固化時不形成或形成明顯更少的副產(chǎn)品,因為在此其基本上為干燥而不是固化過程。
[0011 ]在本發(fā)明另外的優(yōu)選實施例中,介電材料包括:C=O ;和/或C-O ;和/SOC=C ;和/或CH3⑶-0CH3。通過選擇具有這些官能團中的一個或多個的介電材料,可以實現(xiàn)改進的UV穩(wěn)定性。UV輻照(諸如例如日光)造成介電材料的解裂,從而導(dǎo)致?lián)]發(fā)性副產(chǎn)品并且造成附加像素收縮。UV穩(wěn)定性可以通過選擇具有較高鍵離解能的材料或具有UV穩(wěn)定劑的材料來改進,所述UV穩(wěn)定劑還可以是吸收UV輻照并且從而避免聚合物的斷鏈的光引發(fā)劑(即引發(fā)聚合)。為了改進介電材料耐受UV福照(其是指300nm到400nm的波長)的UV穩(wěn)定性,具有大于400kJ/mol的鍵離解能的材料是優(yōu)選的。這將是針對材料選擇的要求,并且丙烯酸酯將是將滿足該要求的材料之一。即,對于C=O,鍵離解能合計達到749kJ/mol (7,8eV)。對于C-O,鍵離解能合計達到1076kJ/mol(ll,IeV)。對于0C=0,鍵離解能合計達到532kJ/mol(5,5eV)。對于CH3C0-0CH3,鍵離解能合計達到 406kJ/mol (4,2eV)。
[0012]在本發(fā)明另外的優(yōu)選實施例中,介電材料是無溶劑的。優(yōu)選地,介電材料是疏水的。通過將材料選擇成無溶劑的并且顯示疏水行為,可以避免濕氣攝入。
[0013]在本發(fā)明另外的優(yōu)選實施例中,介電材料對于可見光是至少部分透明的?;诒┧岷途埘0返慕殡妼佑捎诳梢姺秶械墓獾牡臀斩宫F(xiàn)出出眾的透明性,并且它們還可以通過具有高材料收率的成本有效的直接打印技術(shù)進行處理。兩種材料可以在單個處理步驟中固化,這將增加產(chǎn)品收率。由于當(dāng)通過UV輻照或通過熱學(xué)過程聚合或固化時溶劑或任何副產(chǎn)品的缺失,熱學(xué)烘烤后處理對于無溶劑的丙烯酸樹脂而言不是所要求的。
[0014]介電層提供電極之間的電氣隔離并且覆蓋否則可能造成OLED器件的故障的電極的邊緣。OLED器件的故障由邊緣處的高電場造成,但是它也是制造問題,因為用于電極沉積的蔭罩可能局部刮擦有機層,這然后將實際上實現(xiàn)電極之間的直接接觸。介電層還允許針對在有機和陰極層沉積期間的罩的未對準的某種程度的容限。
[0015]在本發(fā)明另外的優(yōu)選實施例中,介電層通過直接打印技術(shù)沉積。通過經(jīng)由直接打印技術(shù)沉積介電層,基于丙烯酸和聚酰胺的介電層可以以成本有效的方式以高材料收率來處理。
[0016]在本發(fā)明另外的優(yōu)選實施例中,第一電極層是陽極層,并且第二電極層是陰極層。優(yōu)選地,陽極層包括氧化銦錫層。優(yōu)選地,陰極層包括鋁層。
[0017]在本發(fā)明另外的優(yōu)選實施例中,第一電極層是圖案化的透明電極層。
[0018]在本發(fā)明另外的優(yōu)選實施例中,第二電極層包括透明電極層和/或光反射層,其配置成通過襯底層傳遞從有源層發(fā)射的可見光。第二電極層還可以是例如半透明的,例如薄的,A1/Ag0
[0019]在本發(fā)明另外的優(yōu)選實施例中,第一和第二電極層二者包括透明電極層。電極層可以是例如半透明的,例如薄的,Al/Ag。
[0020]在本發(fā)明另外的優(yōu)選實施例中,介電材料包括具有較高鍵離解能的材料。優(yōu)選地,介電材料包括具有UV敏感光引發(fā)劑的材料。優(yōu)選地,介電材料包括UV可固化丙烯酸墨。通過以以上描述的方式選擇介電材料,可以實現(xiàn)改進的UV穩(wěn)定性。
[0021]在本發(fā)明的第二方面中,提供了一種用于制造有機發(fā)光二極管的制造裝置。該制造裝置包括:用于提供襯底層的襯底提供單元;用于在襯底層上布置第一電極層的電極布置單元;用于提供第二電極層的電極提供單元;用于在第一與第二電極層之間布置有源層的有源層布置單元;以及用于提供介電層以提供第一與第二電極之間的電氣隔離的介電層提供單元。介電層包括配置成在固化過程期間產(chǎn)生減少量的副產(chǎn)品或不產(chǎn)生副產(chǎn)品的介電材料。
[0022]在本發(fā)明的第三方面中,提供了一種用于制造有機發(fā)光二極管的制造方法,其中該制造方法包括以下步驟:提供襯底層;在襯底層上布置第一電極層;提供有源層;提供介電層;以及提供第二電極層。有源層布置在第一與第二電極層之間。介電層提供第一與第二電極之間的電氣隔離。介電層包括配置成在固化過程期間產(chǎn)生減少量的副產(chǎn)品或不產(chǎn)生副產(chǎn)品的介電材料。
[0023]應(yīng)當(dāng)理解的是,權(quán)利要求1的有機發(fā)光二極管、權(quán)利要求14的制造裝置以及權(quán)利要求15的制造方法具有與從屬權(quán)利要求中限定的類似和/或等同的優(yōu)選實施例。
[0024]應(yīng)當(dāng)理解的是,本發(fā)明的優(yōu)選實施例還可以是從屬權(quán)利要求或以上實施例與相應(yīng)獨立權(quán)利要求的任何組合。
[0025]本發(fā)明的這些和其它方面將從以下描述的實施例顯現(xiàn),并且將參照以下描述的實施例進行闡述。
【附圖說明】
[0026]在以下各圖中:
圖1A示意性且示例性地示出有機發(fā)光二極管(OLED)的實施例,
圖1B和IC示意性且示例性地示出有機發(fā)光二極管(OLED)的兩個另外的實施例,
圖1D和IE示意性且示例性地示出具有四個電極接觸件的有機發(fā)光二極管(OLED)的兩個實施例,
圖2示意性且示例性地示出關(guān)于針對不同材料的作為時間的函數(shù)的像素收縮的實驗數(shù)據(jù),
圖3示意性且示例性地示出關(guān)于針對另外的不同材料的作為時間的函數(shù)的像素收縮的實驗數(shù)據(jù), 圖4示意性且示例性地示出用于制造有機發(fā)光二極管的制造裝置的實施例,
圖5示意性且示例性地示出用于制造有機發(fā)光二極管的制造方法的實施例,
圖6A和6B示意性且示例性地比較了在通過光刻或通過噴墨打印沉積介電層時器件的結(jié)構(gòu)差異,以及圖7示意性且示例性地示出關(guān)于UV曝光時作為時間的函數(shù)的像素收縮的實驗數(shù)據(jù)。
【具體實施方式】
[0027]OLED襯底包括介電層,其提供電極之間的電氣隔離并且覆蓋否則可能由于電極邊緣處的高電場和/或由用于電極層的蔭罩的邊緣引起的受損有機層而造成OLED器件的故障的電極邊緣。介電層還允許針對有機和陰極層沉積期間罩的未對準的某種程度的容限。
[0028]圖1A示意性且示例性地示出有機發(fā)光二極管(OLED) 100的實施例。OLED 100包括襯底110、第一電極120、第二電極130和位于第一與第二電極之間的有源層140。優(yōu)選地,介電層150局部地放置成覆蓋有機/電極層120、130的邊緣。在一些實施例(諸如例如圖1B中圖示的那個)中,介電層150還可以覆蓋由圖案化引起的第一電極(例如陽極)層中的邊緣。即,在圖1B的實施例中,有源層140在介電層150處停止。然而,在實踐中,情況不一定是這樣,因為有源層140可能完全疊覆介電層150。事實上,有源層140可能甚至接觸電極部段120b,只要第二電極層130延伸得甚至比有源層140更遠并且直接觸碰電極部段120b以進行接觸。各個層的相對橫向放置從圖1B推斷。即,介電層150覆蓋第一電極120的圖案化區(qū)域并且被放置在有源層140和第二電極130的邊緣下方,而第二電極130在右側(cè)上具有比有源層140更大的橫向擴展,而在另一側(cè)上情況是反過來的。優(yōu)選地,在兩側(cè)上存在第二電極130與有源層140之間的重疊以防止第二電極130與第一電極120之間的直接接觸。如所示的有源層140和介電層150的重疊不是必然要求的。
[0029]請注意的是,這是最簡單的器件設(shè)計,因為其僅包括到陰極層的一個接觸區(qū)域(圖1B)。其它器件可以包括更復(fù)雜的圖案,其中從不同側(cè)局部地接觸第一和第二電極(參見圖1D和1E,其中131指代第二電極(例如陰極)接觸區(qū)域(其可以對應(yīng)于例如圖1B中的電極部段120b)。圖1E示出具有第一電極(例如陽極)層上的互連的第二電極(例如陰極)接觸方位的相同器件100。這主要是為了通過更好的電流注入/分布來改進器件的均勻性而進行的,然而這要求附加的金屬化(在圖1E中未示出)。
[0030]光刻是圖案化OLED襯底的功能層的常用技術(shù)。該技術(shù)牽涉利用有機光致抗蝕劑材料涂敷整個襯底,該有機光致抗蝕劑材料被軟烘烤以移除溶劑而不使抗蝕劑的光敏性降級,并且在光罩之下將抗蝕劑暴露于UV光。被暴露的(對于正抗蝕劑)或未被暴露的(對于負抗蝕劑)區(qū)然后將在顯影液中溶解,并且圖案化的抗蝕劑層被硬烘烤以改進光致抗蝕劑到襯底的功能層上的粘附。光致抗蝕劑的圖案化之后是底層功能層的濕法或干法蝕刻,并且通過剝離圖案化的光致抗蝕劑而完成。
[0031 ]常規(guī)地,OLED襯底中的介電層使用光刻過程由歸功于其介電性質(zhì)的有機光致抗蝕劑制成,如以上所描述的。介電層還可以由利用隨后圖案化技術(shù)或蔭罩沉積例如通過真空沉積技術(shù)沉積的無機材料(諸如例如金屬氧化物或氮化物)制成。這些步驟二者都是昂貴的(因為它們牽涉多步驟圖案化過程)并且傾向于產(chǎn)生損失(由于顆粒生成)。
[0032]光刻過程的問題和缺點與光致抗蝕劑中的溶劑和在光致抗蝕劑的熱學(xué)烘烤期間產(chǎn)生的揮發(fā)性副產(chǎn)品相關(guān)聯(lián)。當(dāng)前OLED照明器件(以及顯示器)面臨的問題之一稱為像素收縮,其牽涉由于通過隨時間從介電層釋放的揮發(fā)物使功能層的退化所致的照明區(qū)域的減小。
[0033]相比于其中介電層僅沿照明區(qū)域的邊緣放置的小器件,像素收縮的問題在大面積器件的情況下具有更高的重要性。電流的分布對于大面積器件而言是關(guān)鍵的,并且因而使用金屬網(wǎng)格或條帶(位于照明區(qū)域內(nèi))以便改進電流分布。在該情況下,必須沉積介電層以覆蓋有源照明區(qū)域中的金屬網(wǎng)格或條帶,其中介電層的兩個邊緣在限定有源照明子單元方面發(fā)揮作用。隨著照明區(qū)域中的介電層所覆蓋的區(qū)域增加,由于像素收縮所致的問題急劇增加,導(dǎo)致器件壽命的減少。除此之外,金屬條帶之間的距離和網(wǎng)格的網(wǎng)眼寬度具有僅幾千小時的收縮速率的幅度的量級。
[0034]由于介電層防止區(qū)域在接通狀態(tài)期間點亮,因此介電層還可以用于提供有源照明區(qū)域中的圖案。由于介電層沉積在傳導(dǎo)電極上,因此可能照亮由介電層圍封的小區(qū)域。以此方式,可以容易地實現(xiàn)具有標記、設(shè)計和符號的OLED器件。然而,對于這樣的應(yīng)用,特別是對于具有精細結(jié)構(gòu)和小圍封區(qū)域的圖案,像素收縮是不利的。對于圖案化應(yīng)用,介電層優(yōu)選為高度透明的,使得其在關(guān)斷狀態(tài)中不可見。然而,大多數(shù)光致抗蝕劑利用顏料而在商業(yè)上生產(chǎn),導(dǎo)致從中選擇的抗蝕劑材料的有限可用性。
[0035]酚醛清漆(即具有小于一的甲醛與苯酚的摩爾比的苯酚-甲醛樹脂)是常用的正光致抗蝕劑之一,其基于苯酚-甲醛樹脂。后者在熱學(xué)烘烤過程期間經(jīng)歷縮聚反應(yīng)以形成長鏈聚合物。該過程導(dǎo)致具有增加程度的聚合的揮發(fā)性副產(chǎn)品的形成。因此,附加的后烘烤步驟是必要的,以驅(qū)趕揮發(fā)性副產(chǎn)品。此外,由于苯酚-甲醛樹脂中的親水基團的存在,在處置和存儲期間周圍濕氣被吸收。濕氣的吸收在襯底的熱學(xué)處理之后的濕法化學(xué)清洗過程期間是不可避免的。
[0036]光致抗蝕劑作為介電層的使用牽涉用于軟和硬烘烤步驟的熱學(xué)過程以驅(qū)趕溶劑和在聚合反應(yīng)期間形成的揮發(fā)性副產(chǎn)品。將熱學(xué)處理過程按比例放大到工業(yè)高吞吐量環(huán)境將是非常昂貴的,這歸因于熱爐的大足跡和與濾出有機蒸汽成分和顆粒以滿足潔凈房間規(guī)范相關(guān)聯(lián)的維護成本。此外,存在所牽涉的可觀的且不可忽略的量的功耗。光刻過程牽涉多個處理步驟(諸如例如沉積光致抗蝕劑、軟烘烤、曝光、顯影和硬烘烤)以制備介電層,其將影響過程收率。此外,當(dāng)在濕法化學(xué)過程中對抗蝕劑顯影時浪費大量抗蝕劑材料,這增加成本。
[0037]克服像素收縮問題的解決方案是利用在固化或烘烤過程期間不產(chǎn)生任何副產(chǎn)品(冷凝物)的介電材料150和/或在固化或烘烤過程期間產(chǎn)生明顯減少的副產(chǎn)品的介電材料150;其中介電材料150優(yōu)選地是無溶劑的,并且顯示疏水行為以避免濕氣攝入。
[0038]此外,介電材料150優(yōu)選地是透明的,以得到圖案化且透明的OLED器件100,并且優(yōu)選地適合用于成本有效的制造過程(具有較小足跡的裝備、減少數(shù)目的處理步驟)。在光刻中使用的傳統(tǒng)抗蝕劑材料被著色。由于那些傳統(tǒng)上已經(jīng)用于實現(xiàn)介電層150,該層也被著色。然而,可能存在在沒有著色的情況下進行收縮并且還可能通過光刻圖案化的材料。透明性不一定涉及像素收縮減少。由于染色,著色的光致抗蝕劑對于在圖案化過程期間的更好光學(xué)檢查而言是優(yōu)選的。
[0039]可以通過使用以下類型的材料150來避免在固化/烘烤過程期間的副產(chǎn)品的形成: ?材料類1:通過不產(chǎn)生任何副產(chǎn)品的加成聚合而被聚合和/或固化的介電材料150(諸如例如丙烯酸樹脂、不飽和聚酯、聚氨酯丙烯酸酯、環(huán)氧丙烯酸酯);和/或
?材料類2:包括分散在溶劑中的聚合材料(例如γ -丁內(nèi)酯中的聚酰胺)的介電材料150。由于功能介電材料150已經(jīng)聚合,因此它在后熱學(xué)烘烤(以蒸發(fā)溶劑)期間不產(chǎn)生或產(chǎn)生明顯更少的揮發(fā)性副產(chǎn)品。
[0040]屬于“材料類I”的基于丙烯酸的樹脂(諸如例如甲基丙烯酸甲酯)經(jīng)歷不產(chǎn)生副產(chǎn)品的鏈式生長聚合并且還擁有出眾的介電和疏水特性。丙烯酸樹脂可以通過熱學(xué)過程和通過添加合適的光引發(fā)劑而通過紫外輻射(UV固化)而被固化。丙烯酸樹脂作為介電材料的研究已經(jīng)表明,相比于標準的基于光致抗蝕劑的介電材料,可以明顯抑制像素收縮。也就是說,像素收縮可以通過如其為擴散過程那樣加熱和驅(qū)動器件來促進。測量像素收縮的程度是直截了當(dāng)?shù)?驅(qū)動器件,優(yōu)選地在受熱環(huán)境中并且不時地進行(諸如例如每隔數(shù)十或數(shù)百小時),從氣候室移除器件,并且利用光學(xué)顯微鏡測量從介電層150的邊緣(參見圖和七2指代測量時間,其中to>O,> to并且t2> ti;對于典型分析,獲取覆蓋合理時間跨度的多于三個到四個測量結(jié)果)到其中器件開始點亮的位置的距離。這樣,人們可以隨時間確定爬距并且因而確定收縮速率。收縮速率取決于周圍溫度、驅(qū)動電流、器件尺寸、抗蝕劑層厚度和橫向尺寸(材料體積)、有機層堆疊等。因此,不同抗蝕劑之間的定性比較是可能的,如果選擇相同測試條件的話。通過還在周圍條件(或使用情況條件)處測量收縮速率,可以針對測試器件和條件標識氣候室內(nèi)部的用于測試的加速因子。
[0041]在基于丙烯酸樹脂的介電層150的沉積和固化之后在周圍空氣中處置的襯底示出相比于使用標準光致抗蝕劑的減小的像素收縮。絕對可接受值將取決于最終產(chǎn)品的配置。
[0042]在原理上,造成OLED器件100中的照明區(qū)域的減小的像素收縮是由于隨時間而從介電材料150釋放的揮發(fā)物。抑制或減少像素收縮的解決方案將是選擇在操作條件之下釋放明顯更低或不釋放揮發(fā)物的材料。
[0043]丙烯酸聚合物通過加成聚合而被聚合,并且因而在固化過程時(即當(dāng)從液體轉(zhuǎn)變到固體形式時)不產(chǎn)生任何副產(chǎn)品。特別地,副產(chǎn)品可以是可以被俘獲在該材料中并且隨時間釋放的潛在揮發(fā)性材料。另外,非常低的濕氣吸收(疏水行為)導(dǎo)致經(jīng)固化的材料中的明顯更低的水含量。因此,減少由于在OLED操作期間釋放的濕氣所致的像素收縮。
[0044]在聚酰胺的情況中,由于高熱學(xué)和化學(xué)惰性,化學(xué)分解速率減小,因為后者可以在操作條件期間釋放揮發(fā)物。此外,聚酰胺展現(xiàn)出非常低的濕氣吸收并且可以作為溶劑(諸如例如γ -丁內(nèi)酯)中的預(yù)聚合物質(zhì)而被處理,其中膜通過僅蒸發(fā)溶劑來形成。由此,在固化時沒有形成或形成明顯減少的副產(chǎn)品。
[0045]聚丙烯酸酯和聚酰胺解決了由于以上提到的性質(zhì)所致的OLED器件100中的像素收縮的減少。比如聚氨酯、環(huán)氧丙烯酸酯、不飽和聚酯、環(huán)氧-亞胺共混物之類的示例同樣擁有類似于聚丙烯酸酯和聚酰胺的以上提到的性質(zhì)中的一個或多個,并且由此可以是具有OLED器件100中的減少的像素收縮的潛在介電材料。
[0046]然而,相比于其它材料,聚酰胺和丙烯酸酯可以通過一系列工業(yè)打印技術(shù)(噴墨打印、絲網(wǎng)印刷、移印、凹印等)來處理,并且因而增加其意義。
[0047]圖2示出在針對經(jīng)受不同的后清洗處理(沒有清洗231、清洗A232和清洗B 233)的樣本的加速測試期間作為時間220(以小時為單位)的函數(shù)的基于丙烯酸樹脂的介電層150中的像素收縮210(以μπι為單位)。本文在以下更加詳細地描述清洗過程。沒有清洗是指簡單地不使用任何清洗。清洗處理A和B是指在沒有最終UV臭氧清洗步驟的情況下應(yīng)用一次如所描述的清洗和在具有最終UV臭氧清洗步驟以移除有機污染物的情況下應(yīng)用一次如所描述的清洗,或者不是這樣。在沒有清洗的情況下像素收縮較小的原因在于,當(dāng)所有清洗過程都是濕法清洗過程時,不同材料具有在清洗過程期間吸收濕氣的不同傾向。它們中的一些還使用UV輻照來支持清洗期間的襯底潤濕或者移除有機污染物。通常,高UV曝光具有負面效果,因為其不僅攻擊污染物,而且攻擊抗蝕劑層,其因而可能具有比在未受損條件中更高的水?dāng)z取。經(jīng)受類似的后清洗處理的常規(guī)使用的光致抗蝕劑材料中的像素收縮被示出為參考341(清洗Α)和342(清洗B)。如可以從圖2看到的,基于丙烯酸樹脂的介電層150中的像素收縮210甚至在1000小時之后被限于25μπι,而在常規(guī)光致抗蝕劑材料(參考241和242)中,像素收縮210在300小時之后已經(jīng)達到200μπι以上的值。如以上所描述的那樣測量像素收縮。所標示的距離是在所描述的過程中測量的那些。因而,它們是指從初始有源區(qū)移除的距離。該距離不僅在器件的一側(cè)上移除,而且在抗蝕劑材料與有機/電極層接觸的無論什么地方。然而,不同側(cè)上的收縮速率可能由于電場強度、電流密度和溫度中的局部差異而不同。因而,計算“有效像素”的大小不是直截了當(dāng)?shù)貜膬H測量一側(cè)上的收縮速率而進行。如以上所解釋的,它為定性比較并且重要的是使用相同的操作條件和器件設(shè)計以允許比較。假定像素收縮是均勻的(即沿一個像素邊緣的像素收縮與沿另一邊緣的像素收縮相同)取決于介電層和器件架構(gòu)的體積而可以是恰當(dāng)?shù)摹R粋€示例將是對稱器件設(shè)計,如果溫度也均勻地分布在器件之上的話,其進而可能取決于使用條件。例如,較大器件的均勻性通常受對流冷卻影響,其對于器件的不同位置可能是不同的并且由于像素收縮是擴散過程并且溫度驅(qū)動擴散,因此在該情況中不能預(yù)計到均勻的收縮速率。
[0048]聚酰胺因其出眾的絕緣性質(zhì)、耐化學(xué)性和高熱學(xué)穩(wěn)定性而聞名。對屬于介電“材料類2”的γ-丁內(nèi)酯(GBL)溶劑(JSR Optmer AL1051)中的聚酰胺的研究已經(jīng)顯示出與標準光致抗蝕劑相比沒有像素收縮。從經(jīng)受不同清洗處理的襯底制備的OLED器件沒有顯示出任何像素收縮。聚酰胺一一就其本身的性質(zhì)(良好的絕緣、耐化學(xué)性、熱學(xué)穩(wěn)定性)一一是用于絕緣層的良好候選。然而,聚酰胺處理起來不是直截了當(dāng)?shù)牟⑶也荒芡ㄟ^直接打印過程來處理,因為其要求特定的墨配方。另外,聚酰胺的聚合還產(chǎn)生副產(chǎn)品。因此,使用聚酰胺要求用于聚合和隨后的烘烤循環(huán)的若干熱學(xué)處理。這明顯增加生產(chǎn)成本。通過使用預(yù)聚合材料,可以抑制或減少揮發(fā)性副產(chǎn)品的形成。在光刻中,聚酰胺在原理上可以使用,但是由于若干所要求的烘烤步驟以及低材料收率而非常昂貴。
[0049]圖3示出在針對經(jīng)受不同的后清洗處理(清洗A351(即使用DI水)和清洗B 352(即使用DI水和UV輻照))的襯底的加速測試期間作為時間320(以小時為單位)的函數(shù)的聚酰胺介電層(0ptmerAL1051)中的像素收縮310(以μπι為單位)。經(jīng)受類似的后清洗處理的當(dāng)前使用的光致抗蝕劑材料中的像素收縮310被示出為參考341(清洗Α)和342(清洗B)。針對圖3中的常規(guī)光致抗蝕劑的像素收縮結(jié)果不同于針對圖2中的常規(guī)光致抗蝕劑材料的對應(yīng)結(jié)果,因為,如以上在測量過程的解釋中所描述的,這些結(jié)果必須使用相同器件、堆疊、使用條件等來獲取。圖2和3示出兩個批次的測試,而一個圖內(nèi)示出的數(shù)據(jù)由一個測試批次產(chǎn)生。例如,數(shù)據(jù)從同時的精確相同處理的樣本生成(當(dāng)它們逐個進入烘箱中時)。附加的小變化可能由取決于原始襯底上的方位的抗蝕劑材料的厚度變化而引起。在具有較厚抗蝕劑的位置中,存在更多體積以包括揮發(fā)性成分。在包括每襯底許多器件(有時大于每個襯底五十個器件)的襯底上制備器件。在每一個襯底上可以測量由于制造/狹縫涂敷容限(來自光刻過程)所致的抗蝕劑厚度的輕微變化。用于測試的器件從許多較大襯底采樣,因而小變化可能由器件在襯底上的不同原始位置引起。圖的主要消息應(yīng)當(dāng)因而是傳統(tǒng)和新提出的抗蝕劑材料之間的差異,其為與甚至散布的抗蝕劑材料得到的相比更大的幅度量級,如果所提出的抗蝕劑在具有用于濕氣攝取的最佳機會的清洗期間被進取地處置的話。
[0050]基于丙烯酸和聚酰胺的介電層由于可見范圍中的光的低吸收而展現(xiàn)出出眾的透明性,并且它們還可以通過具有高材料收率的成本有效直接打印技術(shù)來處理。兩種材料可以在簡單處理步驟中固化,這增加了產(chǎn)品收率。由于溶劑或通過UV輻照的聚合或固化時的任何副產(chǎn)品的缺失,熱學(xué)烘烤后處理對于丙烯酸樹脂而言不是所要求的。
[0051]未示出像素收縮的基于丙烯酸樹脂的介電層150可以使用具有圖案化透明陽極120的襯底110來構(gòu)建。襯底110可以利用UV臭氧來清洗以移除有機污染物并且改進DI水的潤濕,其用于在毛刷輥的幫助下移除顆粒污染物。襯底110然后可以利用DI水沖洗,并且使用氣刀邊緣干燥。丙烯酸樹脂150可以沿電極120,130的邊緣沉積,或者沉積為陽極120上的圖案,例如通過應(yīng)用噴墨打印技術(shù)。相比于通過應(yīng)用例如光刻沉積丙烯酸樹脂,由通過應(yīng)用噴墨打印技術(shù)沉積丙烯酸樹脂引起的結(jié)構(gòu)差異由圖6A(示出通過光刻沉積的頂部(左面板)和橫截面(右面板))和6B(示出通過噴墨打印沉積的頂部(左面板)和橫截面(右面板))圖示。取決于襯底110上的介電層150的潤濕行為,噴墨打印的介電層(例如抗蝕劑)可能包括與例如光刻可以產(chǎn)出的相比不太規(guī)則的形狀,因為各個液滴以一些重疊而緊鄰彼此放置,而不是覆蓋整個區(qū)域的層,通過選擇性蝕刻隨后進行局部移除。各個液滴然后一起流動(取決于材料和襯底潤濕性質(zhì),其可以包括局部變化)。而且,看向抗蝕劑邊沿的橫截面(參見圖6A和6B的右面板),打印的抗蝕劑邊沿更加平滑,而光刻通常導(dǎo)致具有銳利邊緣的矩形圖案(其在OLED中不一定是優(yōu)點)。要指出的是,圖6A和6B中所示的概圖簡化得非常多。除此之夕卜,光刻的圖案化容限與噴墨打印的容限(典型地在30-100μπι的量級上)相比精確得多(典型地在7-15μπι的量級上),噴墨打印相比于光刻將減小人們可以通過打印實現(xiàn)的最小特征尺寸,但是這對于OLED器件而言不是關(guān)鍵的。所沉積的樹脂150然后優(yōu)選地利用365nm處的大約1000mj/cm2的UV劑量來輻照以完成固化過程。具有介電層150的襯底110的另外的處理與針對常規(guī)襯底的相同以構(gòu)建功能OLED 100
[0052]丙烯酸樹脂150的沉積可以通過寬范圍的直接打印技術(shù)(諸如例如噴墨、絲網(wǎng)印刷、移印、柔性版印刷)來實現(xiàn),并且所要求的厚度可以通過優(yōu)化打印過程參數(shù)來實現(xiàn)。化學(xué)固化可以通過UV輻照來激活,其由于其非常高的固化速率(小足跡和低操作成本)而提供按比例放大固化過程中的對工業(yè)高吞吐量環(huán)境的出眾靈活性。當(dāng)固化時,無溶劑的丙烯酸樹脂不產(chǎn)生任何有機蒸汽成分。這以有限努力簡化了潔凈房間環(huán)境中的固化過程的實現(xiàn)方式。
[0053]例如通過噴墨打印過程,基于聚酰胺的介電層150可以通過沿電極120、130的邊緣沉積聚酰胺:GBL墨而構(gòu)建在經(jīng)清洗的襯底110(如本文以上所提到的)上。優(yōu)選地,襯底110可以在對流烘箱(未示出)中以190°C烘烤5-15分鐘以蒸發(fā)溶劑并且被進一步處理以構(gòu)建功能OLED器件100。聚酰胺:GBL墨不要求除對流烘箱中的熱學(xué)處理之外的任何后烘烤過程,因為其沒有任何揮發(fā)性副產(chǎn)品和濕氣。
[0054]關(guān)于上文進一步地,改進的UV穩(wěn)定性可以如下實現(xiàn):UV輻照(諸如例如日光)造成介電材料150的解裂,從而導(dǎo)致?lián)]發(fā)性副產(chǎn)品并且造成附加像素收縮。UV穩(wěn)定性可以通過選擇具有較高鍵離解能的材料或具有UV敏感光引發(fā)劑(諸如例如UV可固化丙烯酸墨)的材料來改進。即使UV輻照(像素收縮)對OLED器件的影響與以上描述的相同,針對材料選擇的要求是不同的。為了改進介電材料耐受UV福照(其是指300nm到400nm的波長)的UV穩(wěn)定性,具有大于400kJ/mol的鍵離解能的材料是優(yōu)選的。這將是針對材料選擇的要求,并且丙烯酸酯將是將滿足該要求的材料之一。即,對于C=O,鍵離解能合計達到749kJ/mol(7,8eV)。對于C-0,鍵離解能合計達到1076kJ/mol (11,IeV)。對于OC=O,鍵離解能合計達到532kJ/mol (5,5eV)0 對于 CH3C0-0CH3,鍵離解能合計達到 406kJ/mo I (4,2eV)。
[0055]圖7示意性且示例性地示出關(guān)于當(dāng)UV曝光時作為時間的函數(shù)的像素收縮的實驗數(shù)據(jù)。更具體地,圖7示出作為暴露于具有根據(jù)CIE公布85,表格4的頻譜分布的UV輻照的時間720(以小時為單位)的函數(shù)的酚醛清漆(標記為761的數(shù)據(jù))和基于丙烯酸的墨(標記為762的數(shù)據(jù))中的像素收縮710(以μπι為單位)。如可以從圖7看到的,具有基于丙烯酸的介電墨的OLED器件顯示出與在光刻過程中使用的標準抗蝕劑相比減少的像素收縮。
[0056]圖4示意性且示例性地示出用于制造有機發(fā)光二極管100的制造裝置400的實施例。制造裝置400包括:用于提供襯底層110的襯底提供單元410;用于在襯底層110上布置第一電極層120的電極布置單元420;用于提供第二電極層130的電極提供單元430;用于在第一與第二電極層120、130之間布置有源層140的有源層布置單元440;以及用于提供介電層150以提供第一與第二電極120、130之間的電氣隔離的介電層提供單元450。介電層150包括配置成在固化過程期間不產(chǎn)生任何副產(chǎn)品的介電材料。典型的制造順序牽涉以以下次序沉積層:襯底110、第一電極(例如陽極)120和圖案、介電層150和圖案、(多個)有源層140、第二電極(例如陰極)130和包封物(未示出)。
[0057]圖5示意性且示例性地示出用于制造有機發(fā)光二極管100的制造方法500的實施例。制造方法500包括以下步驟:提供510襯底層110;在襯底層110上布置520第一電極層120;提供530介電層150,其中介電層150包括配置成在固化過程期間產(chǎn)生減少量的副產(chǎn)品或不產(chǎn)生副產(chǎn)品的介電材料;提供540有源層140;以及提供550第二電極層130。
[0058]本發(fā)明的一個示例應(yīng)用是在透明電氣絕緣層中實現(xiàn)OLED中的標記、符號或定制圖案。然而,本發(fā)明當(dāng)然還可以與沒有標記、符號等的簡單OLED—起使用。
[0059]本發(fā)明可以使用在精細網(wǎng)格或橫向圖案化的大面積OLED的透明電氣絕緣中。
[0060]本發(fā)明進一步可以用作用于OLED的濕氣屏障。
[0061]制造裝置400的所有布置可以通過依照本發(fā)明的制造方法500、特別是依照以上參照圖5描述的制造方法500的實施例來控制。
[0062]盡管在以上描述的實施例中制造裝置400已經(jīng)被描述為包括襯底提供單元410、電極布置單元420、電極提供單元430、有源層布置單元440和介電層提供單元450,但是這些實施例僅僅是優(yōu)選實施例,并且在另一實施例中制造裝置400可以以分布式方式(諸如例如在不同位置中)包括這些單元。
[0063]盡管在以上描述的實施例中示出有機發(fā)光器件100的某些配置,但是本發(fā)明不限于有機發(fā)光器件100的某種配置。在實施例中,介電層不位于第一電極層120與有源層140之間,而是在有源層140與第二電極層130之間。
[0064]盡管在以上描述的實施例中示出制造裝置400的某些配置,但是本發(fā)明不限于制造裝置400的某個配置。在實施例中,有源層140在提供第二電極層130之前提供。在另一實施例中,介電層150在提供有源層140之前提供。
[0065]盡管在以上描述的實施例中示出制造方法500的某些配置,但是本發(fā)明不限于制造方法500的步驟的某個次序。在實施例中,提供550介電層150在第一與第二電極層120、130之間布置540有源層140之前執(zhí)行。在另一實施例中,提供530第二電極層130和在第一與第二電極層120、130之間布置540有源層140包括在有源層上提供第二電極層130之前在第一電極層120上或在介電層150上提供有源層140。
[0066]本領(lǐng)域技術(shù)人員在實踐所要求保護的發(fā)明時,通過研究附圖、公開內(nèi)容和隨附權(quán)利要求,可以理解和實現(xiàn)對所公開的實施例的其它變型。
[0067]在權(quán)利要求中,詞語“包括”不排除其它元件或步驟,并且不定冠詞“一”不排除多個。
[0068]單個單元或設(shè)備可以履行權(quán)利要求中敘述的若干項的功能。在相互不同的從屬權(quán)利要求中敘述某些措施的僅有事實不指示這些措施的組合不能用于獲益。
[0069]依照以上描述的制造方法的制造裝置的控制可以實現(xiàn)為計算機程序的程序代碼構(gòu)件和/或?qū)S糜布?br>[0070]計算機程序可以存儲/分布在與其它硬件一起或者作為其部分而供應(yīng)的合適的介質(zhì)上,諸如光學(xué)存儲介質(zhì)或固態(tài)介質(zhì),但是還可以以其它形式分布,諸如經(jīng)由因特網(wǎng)或其它有線或無線電信系統(tǒng)。
[0071]權(quán)利要求中的任何參考標記不應(yīng)當(dāng)解釋為限制范圍。
[0072]本發(fā)明涉及有機發(fā)光二極管(0LED),其中有機光致抗蝕劑層被用作用于電氣隔離的介電層。當(dāng)有機光致抗蝕劑層被用作OLED中的介電層時,可能出現(xiàn)稱為“像素收縮”的問題。根據(jù)本發(fā)明,像素收縮的問題可以通過使用諸如甲基丙烯酸甲酯或γ-丁內(nèi)酯中的聚酰胺溶液之類的丙烯酸樹脂來形成介電層而解決。提供了一種有機發(fā)光二極管,包括:襯底層;第一電極層;第二電極層;在第一與第二電極層之間的有源層;以及配置成提供第一與第二電極之間的電氣隔離的介電層。介電層包括配置成在固化過程期間產(chǎn)生減少量的副產(chǎn)品或不產(chǎn)生副產(chǎn)品的介電材料。
【主權(quán)項】
1.一種有機發(fā)光二極管(100),包括: -襯底層(110); -第一電極層(120),其布置在襯底層(110)上; -第二電極層(130); -用于發(fā)射可見光的有源層(140),其中有源層(140)布置在第一與第二電極層(120,130)之間;以及 -配置成提供第一與第二電極(I20,130)之間的電氣隔離的介電層(150),介電層(150)沉積為第一電極層(120)上的圖案,覆蓋第一和第二電極(120,130 )中的至少一個的至少一個邊緣,并且介電層(150)的至少一側(cè)被第二電極層(130)覆蓋; 其中介電層(150)包括選自包括丙烯酸樹脂、基于丙烯酸的樹脂、甲基丙烯酸甲酯、不飽和聚酯、聚氨酯丙烯酸酯、環(huán)氧丙烯酸酯、聚酰胺和環(huán)氧-酰亞胺的組的介電材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1的有機發(fā)光二極管(100),其中介電材料是無溶劑的,和/或其中介電材料是疏水的。3.根據(jù)權(quán)利要求1的有機發(fā)光二極管(100),其中介電材料對可見光是至少部分透明的。4.根據(jù)權(quán)利要求1的有機發(fā)光二極管(100),其中介電層(150)通過直接打印技術(shù)沉積。5.根據(jù)權(quán)利要求1的有機發(fā)光二極管(100),其中第一電極層(120)是陽極層,并且其中第二電極層(130)是陰極層。6.根據(jù)權(quán)利要求5的有機發(fā)光二極管(100),其中陽極層包括氧化銦錫層,和/或其中陰極層包括鋁層。7.根據(jù)權(quán)利要求1的有機發(fā)光二極管(100),其中第一電極層(120)是圖案化的透明電極層。8.根據(jù)權(quán)利要求1的有機發(fā)光二極管(100),其中第二電極層(130)包括透明電極層和/或光反射層,其配置成通過襯底層(110)傳遞從有源層(140)發(fā)射的可見光。9.根據(jù)權(quán)利要求1的有機發(fā)光二極管(100),其中介電材料選自包括具有較高鍵離解能的材料、具有UV敏感光引發(fā)劑的材料和UV可固化丙烯酸墨的組。10.—種用于制造根據(jù)權(quán)利要求1的有機發(fā)光二極管(100)的制造方法(500),其中制造方法(500)包括以下步驟 -提供(510)襯底層(110); -在襯底層(110)上布置(520)第一電極層(120); -提供(530)介電層(150); -提供(540)有源層(140);以及 提供(550)第二電極層(130); 其中有源層(140)布置在第一與第二電極層(120,130)之間; 其中介電層(150)提供第一與第二電極(120,130)之間的電氣隔離,介電層(150)沉積為第一電極層(120)上的圖案,覆蓋第一和第二電極(120,130)中的至少一個的至少一個邊緣,并且介電層(150)的至少一側(cè)被第二電極層(130)覆蓋;并且 其中介電層(150)包括選自包括丙烯酸樹脂、基于丙烯酸的樹脂、甲基丙烯酸甲酯、不飽和聚酯、聚氨酯丙烯酸酯、環(huán)氧丙烯酸酯、聚酰胺和環(huán)氧-酰亞胺的組的介電材料。
【文檔編號】H01L27/32GK105900240SQ201480073195
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年12月31日
【發(fā)明人】S.莫漢安, C.里克斯, M.文德斯, S.哈特曼恩
【申請人】皇家飛利浦有限公司