CN100377381C - 制造发光装置的方法 - Google Patents

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Abstract

提供通过喷墨法用于有机化合物层的形成的有效、高速的工艺。在通过喷墨法形成有机化合物层的方法中，包含具有发光性能的有机化合物的合成物从墨头中发射，形成连续的有机化合物层。有机化合物层在以矩阵形状对准的像素电极上形成，并在多个像素电极上以连续的方式形成。根据这个制造方法用有机发光元件制造发光装置。

Description

制造发光装置的方法
发明领域
本发明涉及制造使用有机化合物作为发光物的发光装置的方法，特别是，用喷墨法制造发光装置的方法。
发明背景
形成有机发光元件以便于具有一种结构，其中包含能得到荧光或磷光的有机化合物的薄膜夹在由阳极和阴极组成的一对电极之间。这种发光机理被认为是一种现象，其中从阳极注入的电子和从阴极注入的空穴在包含发光物质的发光层中复合，形成分子激子，且当分子激子回到基态时发光。来自单重激发态的光发射(荧光)和来自三重激发态的光发射(磷光)作为发光过程存在。通过适当地选择有机化合物和杂质，即使外加电压等于或小于10V时，从兰色光到红色光具有几千到几万cd/m2亮度的光发射是可能的。因而，原则上，可以认为将这类发光应用到发光装置等是十分可能的。
对将高分子量化合物和低分子量化合物用作有机化合物的考虑正在进行，并且正在取得进展。然而，无论用哪一种，因为它们对热具有低抵抗力，它们都很难用于诸如光刻的图形形成工艺。正在发展喷墨法以便于克服该问题，并且因为图形直接绘制在衬底上，光刻图形形成工艺是不必要的。
关于喷墨法，制造有源矩阵有机EL显示器的技术在JP-A-10-012377中公开。在具有薄膜晶体管的玻璃衬底上形成像素电极，且用喷墨法在每个像素的像素电极上形成红、绿和兰色发光层。
作为用于喷墨工艺的有机化合物材料，众所周知的是氰基聚亚苯基亚乙烯基(cyano polyphenylenevinylene)、聚亚苯基亚乙烯基(polyphenyleneviny lene)等的前驱物；芳族二胺(aromaticdiamine)、氧基二唑(oxydiazole)、distylarylene、三苯胺(triphenylamine)、联苯乙烯(distyryl)等的衍生物；和诸如喹啉醇(quinolinol)金属、甲亚胺锌(azomethine zinc)、卟啉锌(porphyrin zinc)、苯并恶唑锌(benzoxazole zinc)、phenanethroline europium的配合物。
处于溶解或分散在溶剂中的状态(以下称作“合成物”)的上述有机化合物从喷墨打印机的墨头中滴下，在衬底上形成膜。诸如粘度、表面张力和干燥速度的合成物的物理性质变成至关重要的参数。墨头几何结构和驱动条件对于可重复性地将合成物滴到衬底上是非常重要的，参数是合成物发射的重量、其方向、周期等。
在喷墨法中压电元件用于从墨头中发射合成物。装填了合成物的容器的体积利用压电元件的振动改变，将合成物发射出来。
从墨头中一次发射的合成物的量是10-40p1，并可以认为1-20cp的粘度是有益的。如果粘度很低，那么不能得到所需的膜厚度。这样，就发生了问题，诸如在冲击后合成物流出衬底的表面，造成图形变得比所需的更宽。另外，如果粘度太高，那么出现一些问题，诸如合成物不能从墨头的发射口流畅地发射，一滴发射的化合物拉成线形，造成冲击后有缺陷的图形形状。
滴到衬底上之后蒸发的溶剂作为合成物的溶剂是合适的。然而，如果滴落不连续地正常进行，那么溶剂将挥发，合成物将在发射口硬化。例如，如果用诸如甲苯这样易挥发的溶剂，那么就有必要特别地小心。即使，连续地实施发射，固体在发射口的附近渐渐地生长，并且最坏的情形下，封闭喷嘴。即使发射口附近的固体没有达到这种程度，它们也会改变合成物发射的方向，引起冲击精度明显的下降。此外，发生了一种缺陷，其中因为喷嘴的直径变得更小，从喷嘴发射的合成物的量减少，这样减小了在衬底上形成的有机化合物层厚度。为了防止这些问题，有必要进行墨头经常的清洁以防止用传统的喷墨法被固体堵塞。
发明简述
考虑到上述问题，构成了本发明，因而本发明的目的是提供一种技术，其中充分的、高速的工艺对于有机化合物通过喷墨法的形成是可能的。
为了解决这些问题，通过利用本发明形成有机化合物的方法，包含具有发光性能的有机化合物的合成物从墨头中发射，形成连续的有机化合物层。有机化合物层在矩阵形状中排列的像素电极上形成，且形成有机化合物层以在多个像素电极上连续。然后用这种制造方法制造使用有机发光元件的发光装置。
本发明能用于制造发光元件的方法，其中有机发光元件在矩阵形状中排列，形成像素部分。在采用有源矩阵驱动的方法中，在具有薄膜晶体管的衬底上形成像素电极，在像素电极的上层形成空穴注入层、在空穴注入层上从墨头中发射包含具有发光性能的有机化合物的合成物，形成连续的有机化合物层。
发射到衬底表面上的合成物通过溶剂的挥发硬化，形成有机化合物层。然而，如果合成物由于表面张力粘附在水滴形状中，那么无法得到具有均匀厚度的有机化合物层。因而，有机化合物层用平坦化方法做得更平坦。至于平坦化方法，气体从发射口射出，使合成物更平坦。另外，还可以通过用抹刀等平整连续形成的合成物的表面来进行平坦化。
如果诸如氮或氩的惰性气体用作所射出的气体，那么合成物溶剂可以挥发掉，可以防止氧化。另外，具有同心圆形状的开口可以在发射口的外围形成。通过从开口射出气体，可进行平坦化，同时可防止合成物在发射口干燥和硬化，引起阻塞。
用本发明，当用喷墨法形成图形时，其中有机发光材料或其前驱物溶解或分散在溶剂中的溶液用作具有发光性能的合成物。例如，可使用不具有升华性、并具有等于或小于20和分子量或具有等于或小于10μm的分子链长度的有机化合物(本技术说明中称作中等分子量化合物)。
此外，包含诸如聚对亚苯基乙烯基(po1yparaphenylenevinylene)、聚对亚苯基(polyparaphenylene)、聚噻吩和聚芴的高分子量化合物的合成物可用作当用喷墨法形成图形时所用的具有发光性能的合成物的实例。至少一种用于改变发光性能的荧光染料可以加入到发光合成物中，以改变使用该合成物制造的有机发光元件发出的光的颜色。
用传统喷墨法，通过重复地进行墨头的定位控制和发射合成物的操作形成预定的图形。然而，通过连续地将合成物发射到每个点的衬底上形成线形或三角形的有机化合物层，可减少定位对准所需的时间的总数，可使有机化合物层的形成更容易，并可减少处理时间的总数。
特别是，本发明用于生产的方法，其中多个显示面板从一个大面积衬底上切割出来。另外，通过在多个像素区形成于大面积衬底上的情形中当在像素区之间移动时暂时停止混合物的发射，墨头可相对于大面积衬底高速运动。
附图简要说明
在附随的图中：
图1是说明用本发明的喷墨法连续地形成有机化合物层的概念的视图；
图2是说明喷墨法的印刷设备的结构的视图；
图3是说明墨头结构的实例的横截面视图；
图4是说明墨头结构的实例的横截面视图；
图5是说明墨头结构的实例的横截面视图；
图6A-6E是说明形成连续有机化合物层的工艺的视图；
图7A-7D是说明形成连续有机化合物层的工艺的视图；
图8是说明相对于排列在矩阵形状中的每个像素电极连续形成有机化合物层的概念的视图；
图9是说明相对于排列在矩阵形状中的每个像素电极连续形成有机化合物层的概念的视图；
图10是说明用本发明的喷墨法连续形成有机化合物层的概念的视图；
图11A-11C是给出头部分发射开口的安排的视图；
图12A-12E是说明用喷墨法制造有机发光装置的工艺的横截面视图；
图13A-13D是说明用喷墨法制造有机发光装置的工艺的横截面视图；
图14是说明具有形成于其中的有机发光元件的像素的结构的俯视图；
图15是说明在有机发光元件中形成的像素的结构的横截面视图；
图16是说明发光装置密封结构的实例的横截面视图；
图17A和17B是分别示出有源矩阵驱动发光装置的结构的俯视图和横截面视图；
图18是说明无源型发光装置的像素部分的结构的透视图；
图19A-19F是给出电子设备的实例的视图；以及
图20A-20C是给出电子设备的实例的视图。
优选实施方案的详细说明
实施方案样式
本发明的实施方案样式参考图1-11C说明。图1给出一个台子，在上面数据线驱动电路104形成于衬底101上，有机化合物层用喷墨法形成于像素部分102上。在像素部分102中形成条形隔离物105，有机化合物层形成于隔离物之间。形成隔离物105以便于当用喷墨法形成有机化合物层时防止相邻的有机化合物层互相混合。
通过从墨头107中发射包含具有发光性能的有机化合物材料的合成物形成有机化合物层106。合成物从墨头中连续地发射，形成线形图形。在有机化合物层材料上没有设置特别的限制，但是为了实现彩色显示，分别形成发红色、绿色和兰色光的有机化合物层106R、106G和106B。
当使用适用于喷墨法的高分子量材料形成有机化合物层时，可以用单层结构。还可以优选地形成具有两层或多层的叠层结构以便于进一步提高发光效率。典型的叠层结构具有空穴输运层和与其层叠在一起的发光层。
作为形成有机化合物层的聚合物有机化合物，能使用诸如聚对亚苯基亚乙烯基衍生物、聚噻吩衍生物、聚芴(polyfluorerene)衍生物、聚对亚苯基衍生物、聚烷基亚苯基和聚乙炔衍生物的溶于有机溶剂的材料。
作为聚对亚苯基亚乙烯基衍生物，可用聚(2，5-二烷氧基-1，4亚苯基亚乙烯基)：RO-PPV。具体地，可用诸如聚(2-甲氧基-5-(2-乙基-六氧基)-1，4亚苯基亚乙烯基)：MEH-PPV和聚(2，5-二甲基辛基甲硅烷基-1，4-亚苯基亚乙烯基)：DMOS-PPV的材料。
作为聚对亚苯基衍生物，可用聚(2，5-二烷氧基-1，4亚苯基)：RO-PPP。
作为聚噻吩衍生物，可用聚(3-烷基噻吩)：PAT。具体地，可用诸如聚(3-己基噻吩)：PHT、聚(3-环己基噻吩)：PCHT。除了上述材料以外，还可用聚(3-环己基-4-甲基噻吩)：PCHMT、聚(3-[4-辛基苯基1-2，2’二噻吩]：PTOPT、聚(3-(4-辛基苯基)-噻吩)：POPT-1等。
作为聚芴衍生物，可用聚(二烷基芴)：PDAF。具体地，可用诸如聚(二辛基芴)：PDOF的材料。
作为聚乙炔的衍生物，可用诸如聚丙基苯基乙炔：PPA-iPr、聚丁基苯基苯基乙炔(polybutylphenylphenylacetylene)：PDPA-nBU、聚己基苯基乙炔：PHPA。
而且，甲苯、苯、氯苯、二氯苯、氯仿、tetrallin、二甲苯、苯甲醚、二氯甲烷、Y-butyrlactone、丁基溶纤素、环己烷、NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)、二甲基亚砜、环己酮、二氧六环、THF(四氢呋喃)等用作这些高分子有机化合物的溶剂。
另外，PEDOT(聚(3，4-亚乙基二氧基噻吩))和聚苯胺(PA)还可用作具有空穴注入性能的高分子量化合物。注意，这些材料是水溶性的。有可能用涂敷法形成PEDOT。还可用喷墨法在用涂敷法形成的第一有机化合物层(PDOT)上形成第二有机化合物层。
此外，还可用没有升华性、具有等于或小于10的分子量或具有等于或小于5μm的分子链长度的有机化合物(这些化合物称作中等分子量有机化合物)。四(2-巯基-苯并-恶唑)钨(Tetrakis(2-mercapto一benzo-oxazolato)tungsten)可作为这些材料的实例给出。通过喷墨法用高分子量有机化合物材料的图形形成中存在问题，诸如下落的混合物被拉成丝变成线形。然而，这类问题在具有少量连接着的分子的中等分子量有机化合物中不会发生。而且，如果形成高分子量有机化合物的混合物，那么有必要考虑用于溶解高分子量混合物的溶剂和构造墨头的材料的组合。实际上，有必要使用不引起墨头材料腐蚀的溶剂。然而，这类问题不会在中等分子量化合物中发生，这是因为用它们分散在水溶液中。
而且，甲苯、苯、氯苯、二氯苯、氯仿、四氢化萘、二甲苯、二氯甲烷、环己烷、NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)、二甲基亚砜、环己酮、二氧六环、THF(四氢呋喃)等可用作溶剂。
图2给出使用喷墨法的印刷设备的结构。随着衬底的运动速度，调节从墨头201中发射的合成物的发射周期，以便于在衬底上连续地形成有机化合物图形。用于射出气体的喷嘴202作为平坦化合成物(或有机化合物)的装置提供在邻近墨头201的位置。使用喷嘴通过从喷嘴射出的气体来平坦化发射到衬底215上的合成物。另外，墨头201和衬底215之间的空隙保持在等于或小于1mm的距离以提高发射合成物冲击位置的精确性。这是通过形成上下移动墨头201的移动机械装置来构造的，控制装置203、衬底215只有在图形形成过程中到达墨头附近。
作为其它结构，用诸如用于固定衬底、在x、y和θ方向移动衬底、并用诸如真空吸盘的技术固定衬底的衬底台的组件、用于向墨头201提供合成物的装置206和用于向喷嘴202提供气体的装置207。外壳210覆盖诸如墨头201和衬底台205的部分。如果气氛通过用形成于气体供给装置208和外壳210内的喷头209提供与合成物溶剂同样的气体来代替，可防止干燥到一定的程度，印刷能继续很长的时间。可以包括其它组元，诸如用于支持待处理的衬底的盒子212、用于从盒子212移动衬底并把衬底放入盒子212的传输装置211、和用于通过发射清洁气体减少工作区的灰尘的清洁单元213。
用于发射合成物以形成有机化合物层的墨头在确定图形精度中承当非常重要的作用。图3给出了墨头结构的实例。这就是说，外壳301具有压力产生室304、其一个表面用塑料盘303密封、其上面安装压电元件302，和用于临时存储所供给的合成物的贮存器。在压力产生室304的一个边缘形成开口，并形成用于发射合成物的发射口306。由于压电元件302的偏转，构造压力产生室304的塑料盘303改变压力产生室304的体积，使混合物发射出来。在墨头发射口306的附近形成喷嘴307，其中形成开口308且其用作平坦化装置向衬底表面射出气体。
墨头的另一个实例示于图4。墨头结构具有在外壳401中形成的压电元件402和塑料盘403，同样允许混合物连续地发射。形成开口408，其在形成于压力产生室406中的发射口406的外周界具有同心圆形。通过从开口408中射出气体进行平坦化。另外，提供具有与合成物溶剂类似性质的气体，防止合成物在发射口406干燥和固化。
图5给出墨头的结构，其用压缩的气体推出合成物，连续向膜形成表面提供合成物。合成物所流动的路径在外壳501中形成，隔板阀503沿着路径在中途形成，并在发射口513形成针形阀502。两个都用于控制合成物的供给，但是形成针形阀502用于供给合成物并用于瞬时实施供给的中断。合成物利用压缩空气供给装置506从贮存器505中供给。供给的量通过利用超声波的检测器(由超声头504和检测电路507组成的)来检测，得到的信息通过A/D转换器508输入到处理单元512中。处理单元512通过接口向外部信息处理设备发送并从外部信息处理设备接受信号，并通过A/D或D/A转换器509-511实施各种类型的每个阀的控制。还可以根据这种结构形成线形图形。
可以在墨头中形成一个发射口，还可以形成多个发射口以实施非常有效地印刷。例如，可以在一对一的基础上对应一组压力产生室形成发射口，且一组压力产生室可以对应多个发射口。
图6A-6E给出逐步地形成线形有机化合物层的方法，其中墨头601将合成物喷到衬底上的膜形成表面600上。图6A给出初始状态。当在膜形成表面600上形成图形时，墨头601和喷嘴602如图6B所示接近膜形成表面，然后开始合成物604的发射。
然后如图6C所示通过使墨头601和膜形成表面600相对彼此移动形成线形图形605。图形可以用从喷嘴602射出的气体做得更平坦。墨头601到达预定的位置后停止发射合成物(图6D)，然后从膜形成表面600移开(图6E)。这样在膜形成表面600上可形成具有预定厚度的连续有机化合物层图形。
另外，图7A-7C给出逐步地形成线形有机化合物层的另一个方法，其中墨头701将合成物喷到衬底上的膜形成表面700上。图7A给出初始状态，当在膜形成表面700上形成图形时，墨头701如图7B所示接近膜形成表面700。然后开始合成物702的发射。
然后如图7C所示通过使墨头701和膜形成表面700相对彼此移动形成线形图形703。形成的有机化合物图形通过发射的合成物的量控制。墨头701到达预定的位置后停止发射合成物，然后从膜形成表面700移开(图7D)。这样在膜形成表面700上可形成连续有机化合物层图形。
图8给出形成有机化合物层801-803的像素部分的实例。像素部分有栅线804、数据线805、电源供给线806、像素电极811、以及半导体层809和810。这样构造薄膜晶体管820和830。像素电极811连接到薄膜晶体管830上，对像素部分以矩阵排列成整体。用图3或图4说明的墨头形成有机化合物层，合成物一次一滴连续地发射到像素电极上，形成整个线形有机化合物层。
图9给出用图5的墨头对于具有与上述像素部分类似结构的像素部分形成有机化合物层850-853的实例。这个情形中，合成物连续地供给，因而在像素电极的上层上形成的有机化合物层也形成具有线形或带状的形状。注意，对于彩色显示，用于发射对应红、绿、兰等的彩色光的有机化合物层可被形成用于这些有机化合物层。
图10给出将有机化合物一次全部施加到在像素部分中形成的整个像素行上的实例。附连到头部分20的发射口的数目与像素行的数目相同。用这类结构，一次扫描在每个像素行中形成有机化合物层变得可能，这样生产力大量提高。
另外，像素部分还可以分成多个区，可以用具有与包含在区中的像素行的数目同样数目发射口的头部分。换言之，如果像素部分分成n个区，那么有机化合物层能通过扫描n次在所有像素行中形成。
实际上，有一些情形，其中像素尺寸小到几十个μm，因而像素行的宽度也在几十个μm的数量级。这种情形中，很难把发射口在一个水平行中排成一列，因而有必要设计不同的发射口安排。图11A-11C所示的是改变发射口附连到墨头位置的实例。图11A是一个实例，其中发射口52a-52c在相对于墨头51对角地移动的位置处形成。注意，参考编号52a指提供红色发光合成物的发射口、参考编号52b指提供绿色发光合成物的发射口、参考编号52c指提供兰色发光合成物的发射口。另外，每个箭头对应一个像素行。即使像素行之间的间隙很小，用这类发射口对准可形成有机化合物层，而不会有相邻发射口之间任何干扰。
把发射口作为一个单元52a-52c，如参考编号53所示，在头部分形成一个到多个单元。如果有一个单一的单元53，那么合成物同时提供给三行像素。如果有n个单一单元53，那么合成物同时提供给3n行像素。这样能增加发射口放置间距的自由度，且本发明能在高精度像素部分中很容易实现。而且，像素部分中所有像素行能用图11A所示的墨头51一批处理，有可能把像素部分分成多个区，然后进行几次处理。
其次，图11b所示的墨头54是图11A的变种，是一种情形的实例，其中包含在一个单一单元55中的喷嘴数目增加了。各两个下列发射口包含在单元55中：用于提供红色发光层合成物的发射口56a、用于提供绿色发光层合成物的发射口56b、用于提供兰色发光层合成物的发射口56c。有机化合物能同时用一个单元55提供给全部6个像素行。
本实施方案样式中形成一到多个单元55，如果形成n个单元55则合成物能同时施加给6n行像素。当然没有必要限制在单元55-6中形成的喷嘴的数目，还可以形成附加的多个喷嘴。用这类结构还可一批处理像素部分中所有的像素行，类似于图11A所示，有可能将像素部分分成多个区并进行几次处理。
还可用图11C所示的墨头57。在墨头57中，形成3个，其三个像素行部分的间隔在它们之间的保持开放，是用于提供红色发光涂敷液体的发射口58a、用于提供绿色发光涂敷液体的发射口58b、和用于提供兰色发光涂敷液体的发射口58c。墨头57首先扫描一次，这样向像素行提供合成物。墨头然后向右移三个像素行，再进行一次扫描。此外，墨头向右另外再移三个像素行，再进行一次扫描。这样能通过进行三次扫描提供红、绿、兰彼此相邻排列的条形合成物。用这类结构，能一批处理像素部分中所有的像素行，类似于图11A，有可能把将像素部分分成多个区并进行几次处理。
根据本发明，通过连续发射合成物并连续形成有机化合物层，印刷有机化合物层时用于控制位置的时间的量能缩短。
实施方案
实施方案1
如图12A所示，在衬底1200上以40-120μm的间距形成透明像素电极1201-1204，并具有0.1μm的厚度。氧化铟、氧化锌、氧化锡或这三种氧化物的混合化合物用于形成透明像素电极。
其次，如图12B所示，在透明像素电极的图形之间形成由树脂材料构成的隔离物1205。隔离物具有1-2μm的厚度、20μm的宽度，并且被形成以便于覆盖透明像素电极的边缘部分。形成隔离物从而从墨头中发射并在透明像素电极上冲击的合成物不会流出来并混合到相邻像素中去。
其次，通过使用聚(乙烯-二氧噻吩)(poly(ethylene-dioxythiophene))和聚(苯乙烯-磺酸)的水溶液(下文中称作PEDOT/PSS)的旋转涂敷法在具有透明像素电极(阳极)1201-1204的玻璃衬底1200上形成具有30nm厚度的第一有机化合物层。PDOT/PSS用作空穴注入层1206(图12C)。
然后通过热处理过程蒸发湿气，用喷墨印刷设备1207施加合成物，形成具有0.05μm-0.2μm膜厚度的第二有机化合物层。溶解在乙腈中具有π共轭配体的金属螯合配合物用作合成物。例如，对具有90μm间距的像素，合成物以1-20cp的粘度和大约80μm的直径发射。通过喷墨发射该合成物以后，在80-120℃实施加热，蒸发溶剂并形成具有50-150nm厚度的发光层1208。通过与发射的合成物重叠形成发光层1208，形成线形或条形层，如实施方案样式所说明的(图12D)。
具有0.1μm-0.2μm厚度的镁合金(例如，AlMg)作为阳极1209通过真空蒸发形成。这样完成了发光装置。(图12E)。
实施方案2
图13A-13D给出用本发明的制造方法通过喷墨法制造有源矩阵驱动法光装置的实例。图13A中，在衬底1300上形成薄膜晶体管1301-1303作为有源元件。薄膜晶体管由其中形成诸如沟道形成区、源区和漏区的部分的半导体膜、栅电极、栅绝缘膜等组成。薄膜晶体管具有依赖于类型二不同的性能，诸如顶部栅型和低部栅型，但是应用本发明时在结构的类型上没有设置限制。
例如，在65μm的间距中形成连接到薄膜晶体管源或漏区的像素电极1304-1306，具有0.1μm的厚度。当用喷墨法在精细的间距中形成有机化合物层时，如果用本发明的合成物，不需要拉伸图形就能形成微细的图形。由树脂材料在像素电极图形之间形成隔离物1308。形成隔离物并具有1-2μm的厚度，以便于覆盖像素电极的边缘部分。形成隔离物从而从墨头中发射并在透明像素电极上冲击的合成物不会流出来并混合到邻近像素中(图13A)。
其次，通过使用聚(乙烯-二氧噻吩)和聚(苯乙烯-磺酸)的水溶液(下文中称作PEDOT/PSS)的旋涂在具有薄膜晶体管1301-1303的玻璃衬底1300上形成具有30nm厚度的第一有机化合物层。PDOT/PSS用作空穴注入层1308(图13B)。
然后通过热处理过程蒸发湿气，用喷墨印刷设备1309涂敷合成物，形成具有0.05μm-0.2μm膜厚度的有机化合物层作为第二有机化合物层。溶解在乙腈中具有δ共轭配体的金属螯合配合物用作合成物。通过喷墨发射该合成物以后，在80-120℃实施加热，蒸发溶剂并形成发光层1310(图13C)。
具有0.1μm-0.2μm厚度的镁合金(例如，AlMg)作为阳极1311通过真空蒸发形成。这样完成了有源驱动发光装置。(图13D)。
注意，给出了实例，具有图12A-12E以及图13A-13D所示的用于有机发光装置的空穴注入层和发光层的两层结构，在结构上没有设置限制。还能使用一些结构，其中用本发明的合成物通过喷墨法任意地形成发光层和相关的注入层。
实施方案3
参考附图说明用本发明的合成物通过喷墨法制造的发光装置的具体实例。图14给出用于有源矩阵发光装置的像素结构的实例的俯视图。另外，图15是对应图14沿着线段A-A’切割的横截面视图。像素结构用共同的参考编号以两个图来说明。
像素结构具有形成于一个像素中的两个薄膜晶体管。一个薄膜晶体管是用于开关操作的n沟道薄膜晶体管1604、另一个是用于控制在有机发光元件中流动的电流的p沟道薄膜晶体管1605。当然，当用本发明的喷墨印刷设备制造有源矩阵发光装置时不需要限制每一个像素中形成的晶体管。可以使用符合驱动发光装置的方法的合适的电路结构。
如图15所示，有机发光元件1575的组成包括第一电极1546、空穴注入层1571、发光层1572、和第二电极1573。第一电极和第二电极通过它们的极性在阳极和阴极之间区分开来。诸如氧化铟、氧化锡或氧化锌的高功函数材料用作形成阳极的材料，而诸如MgAg、AlMg、Ca、Mg、Li、AlLi和AlLiAg等的由碱金属或碱土金属形成的低功函数材料，典型地镁化合物，用于形成阴极。
在p沟道薄膜晶体管1605和n沟道薄膜晶体管1605中，由多晶半导体膜形成有源层1516和1517，其中形成沟道形成区、源区、漏区、LDD区等。第一栅电极1533和1534通过栅绝缘膜1518形成，第二栅电极1506和1509通过绝缘膜1510和1511形成，以便于对着中间夹有源层的第一电极。夹层绝缘膜1543和1544通过无机绝缘膜和有机绝缘膜的组合形成。导线1505是基于图象数据的信号线、导线1507是用于向有机发光元件提供电流的电源供给线。
有机发光元件1575的第一电极1546连接道p沟道薄膜晶体管1605的电极1553。隔离物1570分离相邻的像素，为了隔离每个像素的目的而形成从而当通过喷墨法形成发光层时合成物不到达相邻的像素。隔离物由诸如聚酰亚胺、丙烯酸(acrylic)、聚酰亚胺酰胺、或聚苯并咪唑的光敏材料或热凝固树脂材料形成，以便于覆盖第一电极的边缘部分。有机化合物层可以在垂直方向连续地形成，或者在水平方向连续地形成。
由树脂材料形成的隔离物1570的表面可以在性能上通过使用诸如氩的等离子处理修改以硬化表面。通过首先用旋转涂敷法在整个衬底表面上涂敷聚(乙烯-二氧噻吩)和聚(苯乙烯-磺酸)的水溶液(下文中称作PEDOT/PSS)、然后实施干燥形成空穴注入层1571，具有30nm的厚度。
用喷墨印刷设备通过施加合成物形成发光层，该合成物中用作基质材料的π共轭聚合物材料聚(N-乙烯咔唑：PVK)、和用作客体材料(guest material)具有π共轭配体的金属螯合物配合物分散在溶剂中。从墨头中发射的合成物冲击由隔离物包围的区域。其次在80-120℃的温度下氮气氛中进行热处理，形成0.1μm-0.2μm厚度的发光层1572。
在发光层1572上形成钝化膜1574。对于氧和水蒸气是良好的阻挡层的材料，诸如氮化硅、氧化硅、和类金刚石碳(DLC)可以用于形成钝化膜。
这样能制造有源矩阵驱动发光装置。通过用本发明的合成物制造发光装置，能够以高精度形成发光层图形，并能降低不发光的缺陷像素出现的比率。
实施方案4
如图16所示，具有良好密封质量的发光装置能根据图12A-12E通过在发光装置上形成由诸如丙烯酸、聚酰亚胺、聚酰亚胺酰胺、或聚苯并咪唑的树脂材料构成的树脂层1211，此外在树脂层上固定由诸如塑料或玻璃的材料构成的密封片1212。通过在密封片1212的表面上形成氮化硅或DLC的涂层，能提高气体阻挡层性能，并因而提高发光装置的可靠性。
实施方案5
在实施方案5中具有有机发光元件的发光显示装置的实施方案示于图17A和17B中。图17A是给出发光装置的俯视图，沿着线段A-A’切割的发光装置的横截面视图示于图17B中。在具有绝缘表面的衬底1700(例如，玻璃衬底、晶化的玻璃衬底或塑料衬底)上形成像素区1702、源侧驱动电路1701和栅侧驱动电路1703。用本发明的喷墨法形成像素区中的有机化合层。另外，已知的薄膜晶体管和已知的电路技术可用于驱动电路。
参考编号1718指密封材料、参考编号1719指DLC膜。像素区和驱动电路部分由密封材料1718覆盖，密封材料由DLC膜1719覆盖。此外，它可以通过使用粘合剂的覆盖材料1720密封。优选的是与衬底1700一样的材料用于覆盖材料1720以便于允许发光装置承受由于热和外力引起的形变。例如，优选的是用玻璃衬底，其用诸如喷沙的方法加工成图17B所示的凹形(3-10μm的深度)。另外优选的是用附加的工艺形成凹面部分(50-200μm的深度)，该工艺中可以容纳干燥剂1721。注意，参考编号1708指用于向源侧驱动电路1701和栅侧驱动电路1703传送信号输入的导线，从变成外部输入终端的FPC(柔性印刷电路)1709中接收视频信号和时钟信号。
其次用图17B说明横截面结构。在衬底1700上形成绝缘膜1710，在绝缘膜1710上形成像素区域1702和栅侧驱动电路1703。由每个包含电流控制薄膜晶体管1711的多个像素、和电连接到薄膜晶体管1711的漏的发光元件的一个电极1712形成像素区1702。另外，用其中n沟道薄膜晶体管1713和p沟道薄膜晶体管1714组合的CMOS电路形成栅侧驱动电路1703。可以根据已知的技术制造薄膜晶体管(包括晶体管1711、1713和1714)。
像素电极1712作为有机发光元件的阳极起作用。另外，在像素电极1712的两个边缘形成隔离物1715，在发光元件电极1712上形成有机化合物层1716和有机发光元件的阴极1717。通过合适地组合诸如空穴注入层、发光层和电子注入层的层形成有机化合物层1716。所有这些可以用喷墨印刷技术形成，还可以通过把旋转涂敷法与喷墨法组合形成。
例如，第一有机化合物层可由作为空穴注入层的PEDOT形成，通过使用喷墨印刷设备能在第一有机化合物上形成线形或条形第二有机化合物层。这个情形中，第二有机化合物层变成发光元件。有可能用高分子量材料或中等分子量材料作为有机化合物材料。
阴极1717还作为所有像素的公共导线起作用，并通过连接导线1708电连接道FPC 1709。此外，包含在像素区1702和栅侧驱动电路1703中的所有元件由阴极1717、密封材料1718和保护膜1719覆盖。另外，优选的是用密封材料1718完全覆盖有机发光元件之后，如图17A和17B所示，至少在密封材料1718的表面上(暴露的表面)形成至少由DLC膜等构成的保护膜1719。保护膜还可以在所有的表面上形成，包括衬底的后面。有必要在这一点小心从而在形成外部输入终端(FPC)的部分中不形成保护膜。可以用掩膜，从而保护膜不在那儿形成，或者可以用掩膜带覆盖外部输入终端部分从而不在那儿形成保护膜。
用这类结构，有机发光元件能通过用密封材料1718和保护膜密封有机发光元件完全地与外界隔离，从而防止来自外界的诸如湿气和氧这样促进有机化合物层氧化造成的退化的物质渗入。这样可得到具有高可靠性的发光装置。而且，还可以用一种结构，其中光在图17A和17B相反的方向发出，由此像素电极作为阴极，有机化合物层和阳极层叠在像素电极上。
实施方案6
图18给出发光装置外观的实例。形成透明像素电极(阳极)902和阴极906以便于交叉，且有机化合物层形成于其间。透明像素电极(阳极)902之间形成绝缘膜903，在绝缘膜上形成隔离904。注意，还可以省略绝缘膜903。有可能通过适当地将喷墨法与旋转涂敷法组合形成有机化合物层。如果用旋转涂敷法，正形成的膜还可以在隔离904上形成。
当用这些材料形成诸如发光层的层时，使用没有升华性的有机化合物，其具有等于或小于10的分子量或具有等于或小于10μm的分子链长，(中等分子量有机化合物)。对于用喷墨法实施图形形成的情形，这些材料可以溶解在或分散在水、乙醇或乙二醇溶剂中。无论用哪种，其粘度规定为能通过喷墨法用于图形形成的粘度，在优化的条件很短的时间内简单地进行膜形成。
从墨头中发射的合成物冲击在隔离904之间，并能通过干燥形成包含发光层等的有机层905。如图12A-12E所示，形成隔离904，具有条形，且有机化合物层905在条之间连续地形成。通过以这种方法形成有机化合物层，能进行具有良好效率的发光层的图形形成，且能减少不发光的缺陷像素出现的比率。
实施方案7
各种电子设备能用本发明的发光装置完成。作为这些电子设备的实例之一，可以指出的有视频相机、数码相机、投影仪、头戴式显示器(护目镜式显示器)、汽车导航系统、投影仪、汽车立体声、个人计算机、便携式信息终端(移动式计算机、便携式电话或电子图书)等。这些设备的实例示于图19A-19C和20A-20C。
图19A给出包括主体2001、图象输入部分2002、显示部分2003、键盘2004等的个人计算机。由本发明形成的发光装置能引入显示部分2003，这样就能完成个人计算机。
图19B给出包括主体2101、显示部分2102、声音输入部分2103、操作开关2104、电池2105、图像接收部分2106等的视频相机。由本发明形成的发光装置能引入显示部分2102，这样就能完成视频照相机。
图19C给出包括主体2201、相机部分2202、图像接收部分2203、操作开关2204、显示部分2205等的可移动计算机。由本发明形成的发光装置能引入显示部分2205，这样就能完成可移动式计算机。
图19D给出包括主体2301、显示部分2302和臂部分2303的扩目镜式显示器。由本发明形成的发光装置能引入显示部分2302，这样就能完成护目镜式显示器。
图19E给出使用上面记录了节目的记录介质(以下称作记录介质)的播放器，其包括主体2401、显示部分2402、扬声器部分2403、记录介质2404和操作开关2405。该播放器用DVD(数字通用盘)或CD作为记录介质并能欣赏音乐、欣赏电影以及玩游戏或上互联网。由本发明形成的发光装置能引入显示部分2402，这样就能完成播放器。
图19F给出包括主机2501、显示部分2502、眼睛接触部分2503、操作开关2504和图像接收部分(没有图示)的数码相机。由本发明形成的发光装置能引入显示部分2502，这样就能完成数码相机。
图20A给出包括主体2901、声音输出部分2902、声音输入部分2903、显示部分2904、操作开关2905、天线2906和图像输入部分(CCD、图像传感器等)2907的便携式电话。由本发明形成的发光装置能引入显示部分2904，这样就能完成便携式电话。
图20B给出包括主体3001、显示部分3002和3003、记录介质3004、操作开关3005和天线3006的便携式图书(电子图书)。由本发明形成的发光装置能引入显示部分3002和3003，这样就能完成便携式图书。
图20C给出包括主体3101、支撑基座3102、显示部分3103等的显示器。由本发明形成的发光装置能引入显示部分3103，这样就能完成显示器。此外，图20C所示的显示器是小型、中型或大型，例如尺寸5-20英寸的显示屏幕。而且，优选的是通过用尺寸1×1m的衬底执行多个图形以形成这样尺寸的显示部分。
如上所述，根据本发明，当一次一个点连续地在衬底上发射合成物时通过形成线形或条形有机化合物层，能缩短位置对准所需时间的总数，有机化合物层的形成变得更容易，并能减少处理时间的总数。
特别是，本发明适用于一些情形，其中本发明用于生产方法，而多个显示面板从一个大面积衬底切割出来。而且，对于大量像素区域在大尺寸衬底中形成的情形有着有利的作用。优势在于，通过在像素区域之间运动的周期内瞬间停止混合物的发射，墨头能相对于大尺寸衬底高速移动，这样能提高生产力。

Claims (15)

1.一种制造发光装置的方法，所述方法包括：
通过从墨头发射包括具有发光性能的有机化合物的合成物在矩阵形式的像素电极上形成有机化合物层，同时利用平坦化装置对发射在像素电极上的有机化合物层的表面进行平坦化。
2.根据权利要求1制造发光装置的方法，其中有机发光材料或其前驱物溶解或分散在溶剂中的溶液被用作合成物。
3.根据权利要求1制造发光装置的方法，其中平坦化有机化合物层的步骤包括：从在墨头的发射口附近提供的喷嘴射出气体，以平坦化发射在像素电极上的有机化合物层。
4.一种制造发光装置的方法，所述方法包括：
以矩阵形式排列薄膜晶体管和像素电极；
通过从墨头发射包括具有发光性能的有机化合物的合成物在像素电极上形成有机化合物层，同时利用平坦化装置对发射在像素电极上的有机化合物层的表面进行平坦化。
5.根据权利要求4制造发光装置的方法，其中有机发光材料或其前驱物溶解或分散在溶剂中的溶液被用作合成物。
6.根据权利要求4制造发光装置的方法，其中平坦化有机化合物层的步骤包括：从在墨头的发射口附近提供的喷嘴射出气体，以平坦化发射在像素电极上的有机化合物层。
7.一种制造发光装置的方法，所述方法包括：
在具有薄膜晶体管的衬底上形成像素电极；
通过从墨头发射包括具有发光性能的有机化合物的合成物在像素电极上形成有机化合物层，同时利用平坦化装置对发射在像素电极上的有机化合物层的表面进行平坦化。
8.根据权利要求7制造发光装置的方法，其中有机发光材料或其前驱物溶解或分散在溶剂中的溶液用作合成物。
9.根据权利要求7制造发光装置的方法，其中平坦化有机化合物层的步骤包括：从在墨头的发射口附近提供的喷嘴射出气体，以平坦化发射在像素电极上的有机化合物层。
10.一种制造发光装置的方法，所述方法包括：
在具有薄膜晶体管的衬底上形成像素电极；
在像素电极上形成空穴注入层；以及
通过从墨头发射包括具有发光性能的有机化合物的合成物在空穴注入层上形成有机化合物层，同时利用平坦化装置对发射在像素电极上的有机化合物层的表面进行平坦化。
11.根据权利要求10制造发光装置的方法，其中有机发光材料或其前驱物溶解或分散在溶剂中的溶液被用作合成物。
12.根据权利要求10制造发光装置的方法，其中平坦化有机化合物层的步骤包括：从在墨头的发射口附近提供的喷嘴射出气体，以平坦化发射在像素电极上的有机化合物层。
13.一种制造发光装置的方法，所述方法包括：
在具有薄膜晶体管的衬底上形成像素电极；
用旋转涂敷法在像素电极上形成空穴注入层；以及
通过用喷墨法从墨头发射包括具有发光性能的有机化合物的合成物在空穴注入层上形成有机化合物层，同时利用平坦化装置对发射在像素电极上的有机化合物层的表面进行平坦化。
14.根据权利要求13制造发光装置的方法，其中有机发光材料或其前驱物溶解或分散在溶剂中的溶液被用作合成物。
15.根据权利要求13制造发光装置的方法，其中平坦化有机化合物层的步骤包括：从在墨头的发射口附近提供的喷嘴射出气体，以平坦化发射在像素电极上的有机化合物层。
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