CN100353548C - 电发光器件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电发光器件，包括：一个第一和第二电极层，至少第二电极层是按要求的图形制造的；一个电发光层；一个具有一个或数个伸出段的凸起图形，用以界定第二电极层的要求图形；阻止流体沿毛细管沟槽输运的装置，此沟槽是由伸出段的支撑它的表面形成的。本发明还提供一种用电池的器件和一种手持的电子器件。此外，本发明还提供一种制造电发光器件的方法。

Description

电发光器件及其制造方法

                        技术领域

本发明涉及一种电发光器件及其制造方法。

                        背景技术

一般来说，电发光(EL)器件包含EL材料，当电流流过时能发出光，而电流是通过电极提供的。若处在电极间的EL材料或任何功能材料(如存在的话)是有机的或聚合物的，则分别把这种器件称作有机或聚合物EL器件。本发明中有机物这个词包括聚合物。

二极管型的EL器件，即发光二极管，电流最好是按一个方向流，通常包含处于空穴注入电极(也称阳极)和电子注入电极(也称阴极)之间的EL材料。加上适当的电压后，空穴和电子就分别由阳极和阴极注入EL材料中。在EL材料中的空穴和电子的辐射型复合就产生光。采用不同的有机EL材料，可以改变发射光的颜色。

EL器件(特别是有机型的)可用作光源，并适合于大面积发光的应用场合，例如背光显示。(有机)EL器件包括许多电发光单元(以后以称为象素)，它们适合于显示之用，如单色或多色显示器件，静象显示，分段显示器件，被动或主动型阵列显示。有机特别是聚合物EL器件可做成柔性的，或用于那些固定和(或)平面显示实现不了的显示中。

在美国专利5,701,055中发布了一种包含许多发射部分的电发光显示板。该板包括一些涂有有机功能层的第一电极，上面是一些第二电极。该极还包括从衬底伸出的电绝缘保护物。此保护物有一些从平行于衬底方向伸出的探出段。通过设置一些挡住金属蒸汽流(用来淀积第二电板层)的区域，可利用此保护物来提供一个有图形的第二电极层。

现有EL显示板的一个缺点是，特别在作图形方面，淀积一个或几个功能层是用真空淀积法进行的。以真空为基础的淀积法需要昂贵的设备，比较费时，而且不特别适用于大表面的规模生产。在这些方面，如采用湿淀积法(如旋转涂复法和油墨喷射法)将会有很大的改善。然而，用湿淀积法在现有的EL器件中提供有机层的努力结果并不满意。例如，在我色显示板的情况下，发现颜色的分离不太满意。同时，有时发现(特别是单色板的情况更明显)各象素之间(当象素大时在象素内也是)的亮度不均匀。另外，当对单个EL象素寻址时，发现在相邻象素间有相互干扰和/或漏电流，特别是当EL器件包含一个用湿淀积法淀积的电荷输运层时更是如此。

                        发明内容

本发明的目的之一是减轻这些缺点。

我们的目的包括提供这样一种EL器件，它具有具有光发射，以及相邻象素之间的漏电流为零或至少对实际而言可以忽略，即使而且特别是如用湿淀积法按照图形淀积一或几个功能层时。此外，若EL器件是一个多色器件，则要实现满意的颜色分离。另外，这种EL器件的制造要简单，成本要低。

这些和其它一些目的可用一种EL器件达到，这种器件包括：

一个第一和一个第二电极层，至少第二电极层是按照要求的图形做的，

一个或几个功能层，这一个或至少一个功能层为一个EL层，

一个凸出图形，它有一个或几个探出段，以确定所要求的第二电极层图形，和

阻止流体沿一个毛细管沟槽办运的装置，此沟槽是由探出段及支持它的表面形成的。

按照本发明的EL器件如果是多色型的，那么即使而且特别是如果采用湿淀积法(如旋转涂复法或油墨喷射法)来制造功能层中的一层，颜色分离也很满意。当电极中只有一个被激励而其余的维持在一个与寻址象素关闭状态相离的常数电压时，器件的EL象素(若EL器件为多色型)在整个光发射表面上发射基本上均匀，而且在各独立寻址的相邻电极之间没有或者至少没有很大的漏电流。在EL器件包含一个用湿淀积法制成的电荷输运层时情况更是如此。

本发明是基于这样一种观察结果，即探出段，或更具体地说是它的侧壁，和支持该段的支撑表面共同界定能用作毛细管的一些沟槽。通常，至少在大多数应用中，由凸起图形所提供的第二电极所需的图形，将使毛细管沿着许多象素伸展。例如，在被动矩阵显示的情况下，毛细管基本上是沿着显示器发光表面的整个长度或宽度引起的。与毛细管相接触的选择性淀积流体从它的初始位置有效地泄漏并在别处重新淀积下来，若不是在邻近的象素内，至少是在毛细管本身里面。对可多色显示的EL层，包含EL层材料的流体从象素上泄漏出来首先所淀积在象素内(这些象素安排成能发出不同的颜色)，这个过程称为颜色渗漏。结果，EL器件的象素不发射所需的颜色，而发射一种混合颜色。在泄漏流体包含导电(光质)材料(如电荷办运材料或EL材料)的情况下，在各相邻象素间由毛细管沟槽建立起电连接，从即在相邻象素间引起漏电流。在任何情况下，毛细管都会造成流体重新淀积在错误的区域内，这种状况应该避免。

提供阻止或者更好是防止流体沿毛细管沟槽输运的方法，就能防止颜色渗漏，并(或)减小漏电流。

阻止流体输运可能有几种方法。

一种方法是选择流体的粘稠度，使得这种输运不能发生。如有效地阻止流体沿沟槽输运所需的粘稠度，必须与用来淀积流体的湿淀积法对粘稠度的要求相匹配。

在一种EL器件实施装置中，毛细管作用可通过提供一个毛细管沟槽来减轻，构成此沟槽和表面相对于将要防止输运的流体而言，应该是或者是做成不良浸湿的。理想上，如果根据单独的接触角测量实验所确定的流体和这些表面的接触角等于或大于90°，则毛细作用至少是已被基本上完全抑制，因而完全不再需要采取任何阻止流体输运的装置。接触角大于50°，60°，70°或90°可能也适于阻止流体的输运。对于凸出图形及其支撑衬底可以采用浸湿不好的大块材料来获得浸湿不好的表面。换一种方式或者额外地，可以把构成沟槽的表面经过抗湿处理，以增加流体和衬底间的接触角。抗湿处理扣所用的试剂在业内都很清楚，包括对离子体处理，电晕放电，表面活化处理等。

在另一种EL器件实施装置中，阻止流体输运的方法包括从凸出图形伸出至少一个凸出物。

此凸出物的作用是阻断毛细管沟槽和(或)让它改道以阻止输运。即使凸出物有一个自由端，它也能起到这个作用，因为到达凸出物处的任何泄漏流体很难跟随内凸出物自由端提供的围绕正曲率或角落改道的毛细管，那怕凸出物本身有或者就是一个探出段，这对于加工来说一般就是这种情况，而且是最方便的情况。采用凸出物来阻止流体渗漏之所以具有吸引力，是因为它不会让制造过程更复杂，这是由于凸出物可以与凸出图形同时做出，而且是作为它的一个整体部分。通常(但不一定)凸出物是横向伸至凸出物位置处的凸出图形的边界处。

上面所述的阻止输运的方法可以单独使用，也可以彼此联合使用。

凸出物在下面的意义上是很特别的：它对于确定第二电极的图形来说不是很关键的。由于凸出物占据了原本可以提供沿第二电极的空间，它减小了电极层的电导率，因此其尺寸应尽可能小，但同时还应足以阻断毛细管或有效地使毛细管改道。

可以用一个特殊型式的凸出物来防止液体从毛细管沟槽的任一自由端泄漏。这种自由端一般存在于显示器发光区的周边。那时此凸出物起一个端塞的作用。若一个凸出物不是以防止液体流动，可以用几个串联起来。这种端塞的一种实施装置是一个将不同的(可能是相互分开的)凸起图形部分连起来的凸出物。例如，在一个包含探出段各行的凸起图形的被动矩阵显示器中，可以用一个凸出物在它们的自由端将各行连在一起，从而防止液体泄出。也可以利用端塞来防止液体从显示区流入接触块区，后者是用来将各电极与显示区外的任何电路(例如推动器电路)相连接的。

凸起物需要有足够的正曲率，以便有效地阻止液体通过毛细管回流。只要有足够的正曲率，凸出物的形状倒不重要。矩形或玻泡形都可以。一个凸起物可以是有多个小凸起的形状，如象手指头那样。或者一个凸起物也可以分成形状相似的多个相互隔开的凸起，以便更有效地阻止液体沿毛细管沟道流动。

根据不同的EL器件，凸起物在毛细管方向的尺寸(即宽度)只要大于0.1μm就行。建议从0.5μm到50μm，在1.0μm至20.0μm之间更好。通常凸起物在毛细管方向的尺寸要小于垂直于凸起图形方向的尺寸(也称作长度)。沿毛细管方向的尺寸最好与凸起图形的高度一样大。举例来说，沿顶高为3～5μm的V形毛细管沟道的液体流动，可以用一个宽为20μm并沿垂直于沟道方向伸展60μm的凸起物来有效地阻止。

为了减小沟道的毛细管效应，最好不要把凸起图形的角落做成锐角(指从凸起图形外面测量的呈弯曲状空间的那个角)。例如，为了减少任一角落(例如用一个凸起物连接凸起图形处所形成的各个角落)的角度的锐度，要将各角落弄圆滑，或者添加一些凸起图形材料。比方说，从平面图看起来为90°角的接口，可以打圆成一个1/4圆，或者加上一个1/4圆弧段以形成一个凸起。

在任何情况下，为阻止沿毛细管流动所需的凸起物的特定尺寸和形状，特别与毛细管的尺寸，流体的流变特性，凸起图形和支撑表面的物理化学表面特性有关，对于一种特定用途所要求的尺寸和形状只能直接由实验确定。

由于存在凸起图形，使得第二电极层能用一种简单，便宜而且可靠的方式作出图形。通过提供在适当位置币凸起物的凸起图形，可以用湿式淀积法明确地按图形来提供一个或几个功能层。这些方法是可靠，简单，又便宜的，它们适用于覆盖大的表面，同时不需要采用昂贵的真空设备。因而EL器件的制造就变得简单，可靠而且便宜。

适宜的湿式淀积法包括旋转涂复，卷筒币轮转印刷，刮片印刷，喷射涂复，滚子涂复，帘式涂复，滴定涂复，着色或模铸等。可选择的湿法淀积技术包括许多印刷方法，例如油墨喷射印刷，丝屏印刷，胶板印刷，曲石印刷，石印或tampon印刷等。

使用湿法淀积技术时，要有选择地或无选择地将包含功能材料或其原始化合物的流体淀积，并将流体转变成功能层材料。在本发明中的所谓流体是指任何可变形的物体，它可以在压力作用下流动，包括悬浊液，溶液，悬浮液，糊剂，油墨，清漂，乳胶，溶胶，等。

按照本发明的EL器件由许多发光区域组成。凸起物用来防止功能层材料淀积在错误的发光区以及(或者)不应该发光的区域内。

用于显示时，发光区域是指EL单元或象素，而且通常是独立寻址的EL单元(象素)。每个EL单元具有一个能发光的区域。发光区是EL层的一部分。发光区是由第一电极，第二电极及一个有机EL层重叠的面积而形成的。EL器件可以是被动型或主动型的分段式或矩阵式显示器件。如要求作出图形的话，多个第一电极是以第一电极层的形式来提供的。类似地，第二电极是以一个币图形的第二电极层的形式提供的。

凸起图形有一个或数个伸出段。只要凸起图形的侧壁有一部分是相对于它的支持面成一个大于90°的角(此角是通过凸起图形的)，就会形成一个伸出段。当侧壁为曲线形时，则用侧壁的一组切线来定义相关的参数。例如，当凸起图形在横过垂直于支持面或离开支持面的方向加宽时，就形成一个伸出段。此伸出段在支持面上造成一个阴影区，它阻止第二电极材料在那儿被淀积(如第二电极是用真空蒸发淀积等方法来制造的话)。

具有伸出段的凸起图形的例子有下形，蘑菇形，或倒梯形，或者三角形横截面的凸起图形。当伸出段形成的阴影区的宽度小于1～2μm时，两个相邻第二电极造成偶然的电连接的危险比较高。伸出段的合适宽度为2至10μm。较好的凸起图形是倒梯形横截面，其底边为5至10μm，顶边为15至30μm。如果第二电极材料淀积过程中衬底不旋转，则伸出段还可以更小。将一个伸出段分成一些空间上平行的伸出段，可以进一步降低第二电极电连接的危险。

在前面提到的美国专利5,701,055中描述了具有伸出段的适宜凸起图形的更多实例及其制造方法。

EL器件可以是任何类型的显示器，例如单色或多色显示器件，静态象显示器，分段显示器，或被动或主动型矩阵显示器等。

根据不同的显示器类型，第一和(或)第二电极层可能包含一个或几个公共电极。一个公共电极是指用作一个以上的EL单元的第二电极的电极。

一般来说，在多色分段显示器件中，至少是第一电极层或第二电极层包含公共电极。

在主动型矩阵显示器中，EL单元是由有源开关元件(如薄膜晶体管，TFT)来驱动的。通常有源矩阵器件包含一个公共第二(第一)电极，且第一(第二)电极是独立寻址的。

第一电极层可能是电子注入的，同时第二电极层为空穴注入的。或者，第一电极层为空穴注入，而第二电极层为电子注入。

电子注入的电极最好用低逸出功的金属(合金)来做，例如Yb，Ca Mg∶Ag Li∶Al，Ba，或者是一个不同的材料层，如Ba/Al或Ba/Ag电极。

空穴注入的电极最好用高逸出功的金属(合金)来做，例如An，Pt，Ag。建议采用比较透明的空穴注入电极材料，例如氧化铟锡(ITO)。导电聚合物，例如聚苯胺(FPANI)和聚3，4乙烯二氧碳茂(PEDOT)，也是合适的透明空穴注入电极材料。推荐的PANI层厚度为50至200μm，PEDOT层厚为100至300μm。如果采用ITO注入电极，则第一电极最好是空穴注入电极。

EL器件包含一个或几个功能层。如上所述，为充分发挥本发明的优点，建议采用湿式淀积法来提供此一个或同个功能层。

这一个功能层(或当有一个以上层时至少有一个功能层)是一个电发光层。该EL层基本上是由(建议为有机)电发光材料制成的。在本发明中，所用的EL材料的类型不很严格，可以采用本行业中已知的任何EL材料。合适的有机EL材料包括各种分子量的有机光或电光，荧光和磷光化合物。在行业中已知的合适的低分子量化合物有3-8-铝喹啉醇络合物和香豆素。可以用真空淀积法将这些化合物加进去。也可以将低分子量化合物嵌入聚合物基底内或化学键入聚合物内，例如将聚乙烯咔唑包含在主链中或作为一个侧链。

推荐的高分子量材料包括具有一个基本上对偶的全链(主链)聚合物，例如聚噻吩，聚苯醇，聚噻吩乙烯，或者更好是聚-P-苯撑乙烯。特别推荐的是(发蓝光的)聚烷基二苯并戊如聚-P-苯撑乙烯(发红光，黄光或绿光)及2-，或2，5-替代的聚-P-苯撑乙烯，特别是那些在2-和(或)2，5位置上具有改进可溶性的侧面组，如C₁-C₂₀(最好是C₄-C₁₀)烷基或烷氧基组。推荐的侧面组是甲烷基，甲氧基，3，7-二甲基辛基，和2-甲烷基丙烯(methylpropoxy)。特别推荐包含一个2-芳基-1，4-苯撑乙烯重复单元的聚合物，芳基组可用上述甲烷基和(或)甲氧基组有选择地替代，特别是用甲烷基，甲氧基，3，7-二甲基辛片，或更好是2-甲烷基丙烯。有机材料可包含一或几种这类化合物。这些EL聚合物可用湿式淀积法加进去。

在本发明中，有机的这个词包括聚合的，而聚合物及其衍生物这个词包括同聚物，共聚物，三聚物，和高级同系物，以及齐聚物。

有机EL材料还可以包含本来是有机或无机的物质，它们可以是在分子尺度上均匀分布的或者以颗粒分布的形式存在。其中包括改善电子或空穴电荷注入和(或)电荷输运能力的化合物，改善和(或)改变发射光的强度或颜色的化合物，以及稳定剂这一类的东西。

推荐的有机EL层平均厚度为50至200μm，特别是60至150μm的范围，或最好在70μm至100μm之间。

愿意的话，EL器件还可包含一些置于各电极之间的功能层(最好是有机的)。这些额外的层可以是空穴注入和(或)输运层(HTL)及电子注入和输运层(ETL)。包含一种功能层以上的EL器件有阳极/HTL层/EL层/有极，阳极/EL层/ETL层/阴极，或阳极/HTL层/EL层/ETL层/阴极。

适合做空穴注入和(或)空穴输运层(HTL)的材料包括芳烃三元胺，特别是二元胺或高级同系物，聚乙烯咔唑，五吖啶酮，卟啉，酞菁，聚苯胺，和聚-3，4-乙烯二氧噻吩。

适合做电子注入和(或)电子输运层(ETL)的材料是以氧杂重氮为基底的化合物和铝喹啉化合物。

如用ITO作阳极，建议EL器件包含一层厚为50至300μm的空穴注入/输运层材料聚-3，4-乙烯二氧噻吩或一层厚度为50至200μm的聚苯胺。

通常EL器件包含一个衬底。此衬底最好相对发射光是透明的。合适的衬底材料包括透明合成树脂(柔软的或非柔软的)，石英，陶瓷和玻璃。衬底给凸起图形提供支撑面。

除了界定第二电极图形外，需要的话，凸起图形也可用来界定一个或几个功能层的图形。

因此，按本发明的EL器件的优选实施装置的特征在于，凸起图形具有一个或几个正斜率段。

正斜率段与伸出段刚好相反。正斜率段横截面边界的切线与支撑面所成的角度都小于90°(此角度是通过凸起图形的)。一个具有连续斜率(侧壁)的段可以认为是正斜率段或者伸出段。

正斜率段能使功能层而非第二电极层形成图形。如果凸起图形具有正斜率和伸出两个段，则第二电极层和一个或几个功能层都能制成所需要的图形。电极层图形可以与功能层分开选择。例如，当功能层是用选择性湿式淀积法(如油墨喷印)来淀积时，凸起图形用来包含具有功能层材料的流体，并防止它扩散到不希望的区域去。出乎意料的是，还能采用非选择性湿法涂复法(如旋转涂复)来提供币图形的功能层。在后一种情况下，凸起图形的高度，宽度和形状应选得使流体层按所希望的图形分裂成许多流体区，然后每个区都转变成一个相应的功能材料区。为促进这种分裂，最好让正斜率段的横截面为圆形。

在本发明的一个优选实施装置中，凸起图形是一个复合型，它包含一个具有伸出段的第一凸起图形，此图形处在一个具有正斜率段的第二凸起图形的上面或下面。

当希望凸起图形具有正斜率的伸出两段时，最好将它做成一个第一凸起图形，它具有一个伸出段，处于一个具有正斜率段的第二凸起图形的上面或下面，因为这种复合图形可以通过两次连续光刻步骤而方便地制造出来。一般第一和第二凸起图形的布置是相互不一样的。通常在这种实施装置中，第一凸起图形本身就决定了第二电极层的图形，而合成的第一和第二凸起图形确定将要作出的任何功能层的图形，并在多象素器件的情况下确定象素的边界。合成凸起图形最好有一个第一凸起图形处在第二凸起图形上面。其优点是由此第一凸起图形形成的毛细管沟槽必须向上去以通过第二凸起图形，因而可减小沟槽的毛细管效应。但一般来说还不能充分地抑制毛细管效应，故在第一凸起图形与第二凸起图形相交叉的那些地方形成一些沿垂直于第一凸起图形边界伸出的凸起物，以进一步降低沟槽的毛细管效应。也可以把第二凸起图形置于第一凸起图形上面。其优点是第二凸起图形可以在希望的位置提供一些为阻止第一凸起图形毛细管效应的凸起物，不过这可能增加无意间连接第二电极层的第二电极的危险。

在一种本发明的优选实施装置中，除了相互交叉的地方之外，第一和第二凸起图形是由同一个衬底表面直接支撑的。

将第一和第二凸起图形做在基本上是同一个支撑表面上，可使合成的凸起图形高度降低，而且在器件的显示面积上更为均匀。这样如果用湿法(特别是无选择性的)淀积法，就能更简单地将一个功能层淀积的厚度在整个器件上(在多色器件的情况下，是在各象素之内及之间)做均匀。

在本发明的另一个实施装置中，第二凸起图形为第一凸起图形提供支撑面。

按此实施装置的合成凸起图形的好处是，第一和第二凸起图形基本上是做在一个水平的支撑面上。一般把第一凸起图形的横截面选得比第二凸起图形的横截面窄。换句话说，第一凸起图形在支撑合成凸起图形表面上的投影是第二凸起图形相应图形的一小部分。如果是这种情况，则第一凸起图形不参与确定由湿式淀积法成图的任何功能层，而由第二凸起图形单独确定此功能层的轮廓。因而多象素EL器件的象素轮廓是由第二凸起图形提供的。将毛细管沟槽阻断的凸起物是做在第二凸起图形的顶部并从第一凸起图形的边界伸出去。

在本发明的一种特定实施装置中，EL器件是一个被动型矩阵显示器件，其中行电极为第一电极层，列电极为第二电极层，各独立寻址的电发光单元处在行电极和列电极的交点上，而且凸起图形币伸出段，形状为条状，沿着列电极并在其间伸展。

通常有一个凸起物垂直于伸出段伸展，并处于象素间的边界区域内。

EL单元的尺寸要根据具体应用来选择。对于高分辨率可采用10至75μm的象素。对要求不高的使用场合，象素尺寸有100μm至300μm就足够了。在多色显示中，红、绿、蓝三个发光象素组合到一个RGB象素中。例如，若红、绿、蓝象素尺寸各为100×300，则RGB象素为300×300μm。由凸起图形条的宽度确定沿列电极的EL单元(象素)之间的距离。这个距离应选得尽可能小，以使填充系数(其定义为能发光的总面积除以显示器的总面积)最大。条宽一般在10至40μm，最好在15至30μm。

同样，凸起物的宽度，即沿列电极纵向方向的尺寸，虽然不那么临界，但为了使填充系数最大也应尽可能小。凸起物的宽度应在2至50μm，在3至30μm更好，最好是在5至20μm。

凸起物的长度(即在垂直于列电极方向的尺寸)必须小于象素在行电极纵向的尺寸，因为否则列电极将会受阻，从而使象素不能寻址。其适当长度为2至100μm，5至75μm更好，10至60μm最好。2μm以下的凸起物将会不稳定，因为在其自由端有悬臂。如超过100μm则沿沟槽的流体流动被阻止的程度就不再增加了。

被动矩阵显示器可能包括一个合成凸起图形，例如一堆币伸出段(沿着第二电极并在其间延伸)的条形第一凸起图形(即列电极)，和一个沿第一电极层的行电极并在其间延伸的条形第二凸起图形。

建议矩阵显示器有这样一个合成凸起图形，其中第二凸起图形为网状，沿着行、列两电极并在其间延伸，第一凸起图形沿着做在第二凸起图形顶部的行电极伸展，由第二凸起图形确定器件各象素的轮廓。

光锐的角落(90°或更小)使毛细管效应增强。因此，为减小凸起图形所形成的角落的锐度，最好把第一和第二凸起图形的角落打圆。

因为本发明的EL器件只需要几伏电压就能提供适合于显示的亮度，而且(或者)消耗的功率很小，因此特别适合于用电池的显示器以及(或者)便携式(特别是手提)电子设备，例如膝上电脑，掌上电脑，个人电脑，移动电话等可以联网和其它服务项目的要求(视频)有图象的场合。EL器件可以让因特网数据和图象数据以视频速度显示出来。

因此，本发明还涉及所装有本发明的EL显示器件的使用电池和(或)手持的电子设备(如移动电话)。

本发明还涉及到电发光器件的制造方法，该器件包括：

一个第一和第二电极层，至少第二电极层是按照所要求的图形制成的，

一个或几个功能层，这一个或至少其中的一个层为电发光层，

一个具有一个或数个伸出段的凸起图形，用来确定第二电极层所要求的图形，

阻止流体沿由伸出段及支撑该伸出段的表面形成的毛细管沟槽输运的装置，该方法包括用湿式淀积法提供功能层或至少一个功能层的步骤。

有了阻止流体沿沟槽输运的装置，就能用湿式淀积法淀积一或数个功能层，而不在相邻象素间产生漏电流和(或)相互干扰。另外，在多色器件的情况下，在发射不同颜色的发光区域之间的颜色渗漏大大减少了。采用湿式淀积法来淀积功能层，使得适于大量生产和大面积的制造方法简单而又便宜。

一般按本发明的方法包括依次提供衬底(选项)，第一电极层，一个币一个或几个用来确定第二电极层的伸出段的凸起图形，一个或几个用湿式淀积法制成的功能层，和一个通过凸起图形成图的第二电极层。另外，此方法还包括提供阻止流体沿毛细管沟槽输运装置的步骤。如下面要讲到的实施装置所示，通常这个步骤是作为其它步骤的一部分而与之同时进行的。

在按照本发明的这种方法的一种实施装置中，提供阻止流体输运装置的步骤，是通过提供一个具有伸出段的凸起图形来实现的，这些伸出段的侧壁都未很好地浸湿在一个浸湿不良的支撑面上，所谓浸湿不良意味着相对于将要防止其输运的流体浸湿不好，并且是通过测量流体与相关表面的接触角来确定的。与浸湿不良对应的接触角的大小具有如上面已经确定的值。特别是，浸湿不良的侧壁和(或)支撑面可以通过制造浸湿不良的大块材料的凸起图形和支撑面来得到。或者将大块材料经过抗浸湿处理可使它变得浸湿不良。这种抗浸湿处理对于业内人士而言是并不陌生的。在光抗蚀剂凸起图形的情况下，抗浸湿处理可能包括将光抗蚀剂表面暴露在氟化碳氢化合物中。

按照本发明的方法的一个优选实施装置包括提供一个凸起图形的步骤，此图形包括至少一个凸起物(它阻断由伸出段形成的沟槽并(或)使它改道)和一个支撑伸出段的表面。凸起物被用作阻止流体输运的装置。

提供币凸起物的凸起图形对于阻止流体输运是一个很有吸引力的方法，因为它不会让制造过程复杂化。毕竟凸起物可以与币伸出段的凸起图形同时做成，仅仅需要对用于图形曝光的掩模进行修改。

在本发明的另一个实施装置中，是把阻止流体沿沟槽输运的装置合并在湿式淀积法所用的流体内。这种方法的一个实施装置使用一种相对于形成沟槽的表面浸湿不良的流体。业内人士知道有很多方法来实现这一点，其中一个简单的方法就是通过改变溶液的组分来改变流体的极性。在另一种实施装置中，是这样来选择流体的粘稠性，使得按照功能层淀积的时间刻度流体输运走过的距离小于象素分开的距离。

上面已经描述过合适的第一和第二电极层，功能层和凸起图形的例子。就单个而言，这些制造EL器件所用方法的每一个步骤都是普通的，而且业内人士都熟悉。例如，可以采用连接两次光刻步骤按普通方法来制造合成凸起图形。

湿法淀积方法的步骤包括提供一层包含功能层材料或其原始材料的流体，这个流体层后来被转变成功能层。功能层的例子包括一个空穴输运层，空穴注入层，电发光层，电子注入层，电子输运层。

流体层具有如上面所规定的形式的流体。在流体层被淀积后，它被转变为功能层。进行这种转变可能要将流体层外露(需要的话可在一种惰性气体中进行)在提高或降低的温度下，增加或减小的压力及(或)辐射下。建议在较高的温度下进行这种转变。

如果在此流体层中存在功能层材料，则只需使溶液和(或)其它的挥发性成分蒸发就足够了。若流体层包含功能材料的原始材料，则这种转变还牵涉到化学反应。熟悉化学的人所掌握的化学反应方面的知识可用来获取适当的原始材料。一种推荐的原始材料包括将在转变过程中消失的剩余基。

流体层还可能包含其它的东西，比如能调节其流度特性(粘稠性，粘稠弹性，接触角和/或可浸湿性)的一些物质。可以添加进浸湿媒剂，或抗浸湿媒剂，流平媒剂，表面活化剂，增原剂，稀释剂等。

若采用非选择性涂复法，则对这些方法的选择并不那么临界，可以选择滴定涂复，喷射涂复，帘式涂复，刮片印刷，卷筒币轮转印刷，旋转涂复，和Langrmin-BloAgett涂复。但是，完全没有意料到的是，币图形的功能层可以用旋转涂复等非选择性湿式淀积法以均匀的方式淀积在一个大面积上。

一种较好的涂复法是油墨喷印法，它采用一种由墨滴组成的喷嘴或一个连续喷嘴(也称为配料)。为了提高生产率和(或)相对对准精度，最好采用多喷嘴喷墨打印头。在一种优选喷墨打印方法中，喷墨打印是以不变的频率进行的，而且喷墨打印头是以恒速运动，使得一系列黑滴被等距离地淀积在衬底上。

在多色被动矩阵显示的情况下，较好的方法是让喷墨打印头在垂直于第二电极的方向运动，这样在流体层转变后就得到一个同样颜色的象素阵列，沿着与第一电极平行的方向伸展。在淀积后等距离分布的黑滴马上就合并成无断裂的流体线，从而自动保证电发光层材料在安排用来发射同一颜色的各象素之间均匀地分配，即使其图形不等于象素图形的整数倍也一样。流体线不会被第一凸起图形所阻断，因为一般流体的平面开始就安排得比凸起图形的总高度还高。

在该方法的另一种优选实施装置中，币伸出段的凸起图形除了在第二电极上构成图形外，还用来使一个或数个功能层币上图形。在那种情况下，喷墨头是平行于伸出段运动，以填充由下周起图形伸出段所界定的空间。这时不再需要一个用来界定功能层轮廓的分离凸起图形。由于在这个实施装置中没有阻止流体沿毛细管沟槽输运的阻挡物，就特别需要采用前面讲述的凸起物和(或)端挡块。此外，我们发现在靠近伸出段自由端的空间流体蒸发得更快，因为可用来蒸发的表面积在这个自由端附近更大些。较快的蒸发率是流体沿毛细管沟槽输运至自由端的一个推动力，是造成非均匀层的一个重要因素。

凸起物和端档块通常是处于与伸出段成直角方向延伸的位置，并可能从一个伸出段伸向另一个伸出段。例如，当用于被动矩阵显示中的凸起图形包含一组空间互相平行的线形伸出段时，凸起物可能将相邻各段连起来而不会使第二电极层产生不希望有的阻断，只要凸起物本身没有伸出段就行。在这个实施装置中，伸出段被用来通过喷墨头沿着它们并在它们之间运动而在第二电极层和一或多个功能层上作出图形，如果要有效地阻止流体输运，那么凸起物的高度至少应该是流体层厚度的一半。

虽然本发明在上面是通过一个二极管型电发光器件(业内也叫发光二极管)来描述的，但按照本发明的器件可以是任何电发光器件。它可以是无机型，但最好是有机型。它可以是单极电发光器件，此时仅仅一个极性的电荷载流子的注入就足以产生光。也可以是双极性，此时要求注入空穴和电子才能产生光。后一类型包括如美国专利5,682,043中所发布的发光单元(LEC)它不需要不同逸出功的电极就能得到能观察到的光发射)，和需要高逸出功电极来注入空穴和低逸出功电极来注入电子的发光二极管(LED)。也包括这样一些电发光器件，其中的电荷注入电极是直接接在下面的，或彼此间互相贴近的。

本发明的这些和其它一些特性将在参考下面描述的一些具体实施装置后而变得明朗。

                      附图说明

图1按比例绘出不是按照本发明的一个EL器件一部分的平面图，此器件是处在对一个电发光层进行成图淀积后的制造阶段，

图1A是沿图1的I-I线的横剖面图，

图2按比例绘出按本发明的一个EL器件一部分的平面图，此器件是处在对一个电发光层进行淀积后的制造阶段，

图2A，2B，2C分别为沿图2的II-II，III-III和IV-IV线的放大横剖面图，

图3为按本发明的一个有机EL矩阵显示器件一部分的透视平面示意图，

图4为装有按本发明的EL器件的移动电话示意图。

                    具体实施方式

具体实施装置1(不是按本发明的)

图1按比例绘出不是按本发明的一个EL器件一部分的平面图，此器件是处在对一个电发光层进行成图淀积后的制造阶段。图1是按比例绘制的，且代表用光学显微镜观察EL器件1时的一个象。

图1为沿图1的I-I线的横剖面图。不清楚起见，在垂直于衬底的方向是以与衬底平面方向不同的比例绘制的。

EL器件1是一个多色被动矩阵显示器件，其单元象素)10，11，12的尺寸为300μm×300μm，包含一个玻璃衬底2，上面有一个第一电极层3，其形状为ITO空穴注入的行电极。它还包括一个由第一凸起图形9和第二凸起图形8形成的合成凸起图形7，前者具有伸出段用来界定第二电极层(未示)的图形，后者具有处于第一凸起图形9下面的正斜率段。伸出段的倾角为45°，第一凸起图形9的高度为2.5μm，第二凸起图形8的高度为4.5μm。用数字5标示的是一个有图形的淀积电发光层，用来发射第一种颜色。

电发光层5是用一种喷墨法制成的，其中有一个喷嘴以不变的频率发射一束150杆长的液滴(它包含溶剂和电发光层材料)，一个发射红光的以二苯并戊为基底的聚合物(供应商是剑桥显示技术有限公司)以恒速在EL单元上移动，然后跨过象素区10。等距离分布的墨滴连成一个不间断的液滴线，从而将液体分别均匀地喷洒在象素12和12上。喷嘴的直径为50μm，远小于象素的尺寸。喷嘴的定位精度优于10μm。

在每个象素10和12中淀积一个厚为6μm的(流体体积450皮升)流体层，它转变后成为一个厚约70nm的层5。

图1清楚地表明，尽管EL材料是有选择性地淀积到象素10和12内，它在转变后也存在于区域11。显然，有液体渗漏到象素区域11内。这种渗漏是由沟槽13的毛细管作用引起的，沟槽是由第一凸起图形9的伸出段的侧壁9a和由第二凸起图形8提供的支撑面8a形成的。沟槽13导走从象素区10和12来的液体，并重新将导走的液体淀积在附近的象素区11。如果在制造过程中的某一阶段(在层5淀积之前，之后或同时)，区域11被选来发射与层5不同颜色的光的EL材料所填充，则EL象素11实际上将发射一种混合色的光，导致颜色的分离不良。虽然在图1中EL层5只是部分覆盖象素区10，但根据淀积时的特定情况不同，EL层5偶然也可能将象素区10全部覆盖。

EL层5在象素12和11之间区域的图形与象素10和11之间区域的图形是不对称的。这是由于象素10和12内的EL层是依次淀积的。很显然，EL材料以这样的方式出现会影响流体沿毛细管沟槽的输运，同时也会改变凸起图形的可浸湿性。若EL层5使凸起图形表面的浸湿性变美，则能阻止流体沿沟槽13的输运。

沟槽13的毛细管作用问题从电发光层材料渗漏到相邻的象素这一现象已经显现出来。然而此问题不只局限于这种功能层。例如，对于电荷输运层，由于沟槽13的毛细管作用，在转变后电荷输运材料将存在于每个沟槽13的整个长度上(包括沟槽13与第二凸起图形9相交的那些区段)。这样就形成一个电荷输运层，其中同一列的电荷输运区相互连起来。由于同一列的电荷输运区相互连接，电荷输运层具有较高的电导率，如果只有一个行电极3被激励，而其它行电极的保持在一个相当于象素的关闭状态的常数电位，则在象素10和11的行电极3之间将有很大的漏电流流过。

具体实施装置2(按照本发明的)

图2按比例绘出按照本发明的一个EL器件一部分的平面图，此器件处在电发光层淀积后的一个制造阶段，

图2A，2B，2C分别表示沿图2的II-II，III-HI，IV-IV线的放大剖面衅。为清楚起见，垂直于衬底方向是按与衬底平面内的方向不同的比例绘制的。

器件101是一个被动矩阵多色EL器件，具有EL象素区110，111和112。器件101包括一个衬底102，它由行电极103和一个合成凸起图形107所覆盖，后者包括一个第一凸起图形109(它具有伸出段，用来在第二电极层(未示)上作出图形)和一个第二凸起图形108，第二凸起图形108处在第一凸起图形109之下，且具有一些正斜率段。第一凸起图形109具有一些凸起物115，每个都从垂直于第一凸起图形109的边界的位置延伸出去。凸起物115将由第一凸起图形109的伸出段及其支撑面108a(由第二凸起图形108提供)形成的沟槽113阻断或改道，以此作为阻止流体沿毛细管沟槽113输运的装置。

到现在为止所描述的结构是按与具体实施装置1同样的方法来制造的(当然，要用掩模来提供凸起物115和加宽的段)。

EL器件101还包含一个电荷输运层104。在这个实施装置中功能层104是通过喷墨印刷将120杆长的3％重量比的PEDOT(供应商是拜耳公司)水溶液淀积到象素110，111和112上，其间距为60μm，按直线在垂直于币伸出段的第一凸起图形108的币条方向进行。淀积之后液滴溶入流体层内，后者基本上由8μm高的流体线组成，这比凸起图形107的高度要高得多。淀积在每个象素110，111和112内的PEDOT溶液的容积大约是600皮升。在溶液经过蒸发转变后，每个象素110，111和112都有一个200nm厚的电荷输运层104。

从图2A和2B可清楚看出，电荷输运层材料是被淀积在毛细管沟槽113内。参看图2，象素110的电荷输运终并未完全和象素111的分开。正好在凸起物115的自由端之外的地方，各象素110通过电荷输运材料的一条窄道连在一起。结果当一个象素110被激励，而相邻的象素111保持在一个相当于象素关闭状态的恒定电位时，在ITO电极之间仍能测出漏电流(虽然很小)。但比起不带凸起物115的具有凸起图形的EL器件来，漏电流至少降低了2/3至3/4。

数字标号105表示一个有图形的淀积电发光层。此EL层105是完全按实施装置1的方式淀积的，也就是利用一个喷嘴，让它在垂直于第一凸起图形109的币条方向横跨象素区移动，而释放出一束包含发光层材料的液滴。将图1和图2作一比较，可以清楚地看到，凸起物115是用来阻止流体沿毛细管沟槽113输运的。用数字标号105a标示的EL材料区表示，某些从象素区112渗漏出来的液体能通过凸起物115，但这种材料又在象素111发光部分的外面重新淀积，象素的周边在图2中用虚线标出。因此，颜色渗漏被有效地扼制，从而获得了满意的色彩分离。

具体实施装置3(按照本发明的)

图3为按本发明的一个有机EL矩阵显示器件21一部分的平面透视示意图。

图4为装备了按本发明的EL器件21的移动电话101的示意图。

器件21具有多色象素31R，31G和31B，且包含一个玻璃衬底22，后者被一个有图形的电极层以空穴注入行电极23的形成覆盖着。一个合成凸起图形27至少沿着行电极23并在其间延伸，它包含一个具有伸出段的第一凸起图形29，后者被一个具有正斜率段的第二凸起图形28支撑着。第一凸起图形29被用来界定第二电极层26的图形。第二凸起图形28用来界定器件的EL层图形及象素31R，31G和31B的轮廓。凸起图形有一些凸起物35，它们每一个都从凸起物的位置垂直于第一凸起图形29的边界伸展。凸起物35将由凸起图形29伸出段的侧壁29a及支撑伸出段的表面28a形成的沟槽33阻断和(或)改道。凸起物35也是伸出段，它对阻止流体沿毛细管沟槽33输运无疑是很重要的，但从制造的观点来看却是很方便的，因为它们可以采用第一凸起图形29所用的同样方法并同时制成。

在凸起物35的自由端附近，存在于沟槽33内的电荷输送材料成份被中断，因而可以用湿式淀积法(如旋转涂复或喷墨印刷)来制造一个电荷输运区24互相分开的电荷输运层，而不会使电荷输运区24被存在于沟槽中的电荷输运材料连起来。凸起物35还能防止流体渗漏，因为在喷墨印刷等过程中，凸起物35将毛细管沟槽33阻断或至少是改道，而这些沟槽在没有凸起物35时将把包含电发光层材料(用作EL层25R，25G或25B)的流体从一个象素输运到另一个象素。在凸起物35自由端附近的层25R，25G，25B的精确边界只是示意地示出，因为边界的准确轮廓取决于很多因素，例如获得层的流体的流变特性，衬底的浸湿特性，和所用的湿式淀积法的类型等。在图3的实施装置中，通过提供具有至少部分地浸湿不良的表面和凸起图形27，层25G帮助阻止层25R和25B的EL层材料沿毛细管沟槽33输运。

在任何情况下，凸起物35都用来阻止包含用于层25R，25G或25B的EL层材料的流体输运，要达到没有EL层从一个象素渗漏出来，而后又重新淀积在安排用来发射一种不同颜色光的相邻象素的发光区内。EL器件21最后是由第二电极层26来结束的，这层的图形是依据第一凸起图形29伸出段勾画出的图形来制作的。如果第二电极层材料蒸汽是在真空中淀积，则非功能性第二电极材料30将存在于凸起图形29的顶端。

举例来说，EL器件21可按下列步骤来制造：

准备一个涂复有15Ω/方、150nm厚ITO层(Balzess公司供应)的厚度1.1mm的碱石灰玻璃衬底22，ITO层按普通方法作出一个线宽280μm、间隔宽30μm的图形，以形成第一电极层，它包含行电极23形式的第一电极，用作EL单元31R，31G和31B的阳极。

为了制备合成图形27的第二凸起图形28，将衬底旋转涂复上普通的光抗蚀剂，利用掩模使光抗蚀剂外光并显影。凸起图形28具有正斜率截面的矩阵图形，象素31R，31G和31B的尺寸约为270×270μm。凸起图形28窄边宽为40μm，而支撑凸起物35的宽边为60μm宽。凸起图形28的高度为4μm。然后对凸起图形28作淬硬烘焙，使它能抗住制备凸起图形29的过程。

随后在衬底上旋转涂复(转速1000rpm)上一层倒象光抗蚀剂AZ5218-e(AZ Aoechect供应)。用一个掩模以32 mJ/cm²的剂量对光抗蚀剂进行贴近式(间隙40μm)图形成光，在110℃下淬硬烘焙10分钟，以400mJ/cm²的剂量进行泛光非光，用一种1.1的AZ-显影液：去离子水显影液显影一般足以得到45°负斜率的时间，最后在100℃下烘焙15分钟。这样就得到一个具有凸起物35的凸起图形29，这些凸起物是在垂直于第一凸起图形29的边界的方向延伸的。每个伸出段为一个倒梯形。凸起图形29的高度为2.0μm。凸起图形27的总高度为6.0μm。

在加上第一凸起图形29之前，在高于其软化点的温度对凸起图形28进行相当长时间(要达到能有些流动)的淬硬烘焙，就能让第二凸起图形28的横截面更圆滑些。

然后按实施装置2中所述的方法，用喷墨法喷上一个电荷输运层24(聚-3，4-乙烯二氧噻吩(PEDOT))，就得到一些相互分离的区域，其厚为250nm，每方电阻为100MΩ/方。

接下来用与实施装置1和2中类似的方法喷上一个绿色电发光层25G。然后接着分别喷上发红光和蓝光的以二苯并戊为基底的聚合物(由剑桥显示技术有限公司供应)的电发光层25R和25B。喷墨溶液包含1～1.5％重量的二甲苯聚合物，且其粘稠度约为5mPa。

当用第一凸起图形29作为内在式荫罩时，要将3nm厚的钡和200nm厚的铝层相继淀积在EL层的顶部。这样得到的Ba/Al层构成第二电极层，它包含许多列电极(阴极)26。

图3的实施装置所示的ITO电极23是沿每个象素分开的。但是，对每一个聚合RGB-象素25R，25G，25B，为了能单独寻址每个象素，有一个公共的ITO印刷线23也足够了。

Claims (12)

1.一种电发光器件，包括：

第一和第二电极层，至少第二电极层是按要求的图形制造的，

一个电发光层，

一个具有一个或数个伸出段的凸起图形，用以界定第二电极层的要求图形，

阻止流体沿毛细管沟槽输运的装置，此沟槽是由伸出段和支撑伸出段的表面形成的。

2.  如权利要求1所述的电发光器件，所述阻止流体输运的装置至少包含一个从凸起图形伸出的凸起物。

3.如权利要求2所述的电发光器件，凸起图形有一个或几个正斜率段。

4.如权利要求3所述的电发光器件，凸起图形是一个合成凸起图形，它包括一个具有伸出段的第一凸起图形，处在一个具有正斜率段的第二凸起图形的上面或下面。

5.如权利要求4所述的电发光器件，第一和第二凸起图形是直接由同一个衬底表面支撑的，但第一和第二凸起图形在彼此上面或下面处除外。

6.如权利要求4所述的电发光器件，第二凸起图形提供第一凸起图形的支撑面。

7.如权利要求1至6中任一条所述的电发光器件，此器件是一个被动型矩阵显示器件，第一电极层包含一些行电极，第二电极层包含一些列电极，在行和列电极相交处形成的独立寻址的电发光单元，以及具有条状伸出段的凸起图形，这些条状伸出段沿列电极并在其间伸展。

8.一种用电池的器件，它装备着如权利要求1至7任一条所述的电发光器件。

9.一种手持的电子器件，它装备着如权利要求1至7任一条所述的电发光器件。

10.一种制造电发光器件的方法，此器件包括第一和一个第二电极层，至少第二电极层是按所要求的图形制造的，

一个电发光层，

一个具有一个或几个伸出段的凸起图形，用来界定第二电极层要求的图形，

阻止流体沿毛细管沟槽输运的装置，此沟槽是由伸出段和支撑它的表面形成的，此方法包括下述步骤：

提供第一和第二电极层，至少第二电极层是按要求的图形制造的；

用湿式淀积法提供电发光层，所述湿式淀积法把含液体电发光材料或原始材料淀积，把该液体转化成电发光层；

提供一个具有一个或几个伸出段的凸起图形，用来界定第二电极层要求的图形；

提供阻止流体沿毛细管沟槽输运的装置，此沟槽是由伸出段和支撑它的表面形成。

11.如权利要求10所述的方法，所述提供一凸起图形的步骤包括制备凸起图形，该凸起图形包括至少一个凸起物，此凸起物用来使由一个伸出段和一个支撑它的表面形成的毛细管沟槽阻断和/或改道。

12.如权利要求10或11所述的方法，喷墨印刷被用作湿式淀积法。

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