CN100557853C - 制造oled的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种制造OLED的方法，涉及包含将多个层施加到衬底上以制成层组件的制造有机发光二极管(OLED)的方法和OLED本身。本发明的目的在于，提供制造发光器件特别是OLED的发光器件的方法，该方法节省材料并产生均匀的发光层。根据本发明，用于将多个层施加到衬底上的这类方法包括以下步骤：施加第一导电电极；制作具有凹陷的表面；和施加有机发光材料。该方法的特征在于，将有机发光材料引入凹陷中。

Description

制造OLED的方法

技术领域

本发明一般涉及制造OLED的方法，特别涉及通过将多个层施加到衬底上以制作层组件来制造OLED的方法和OLED本身。

背景技术

一般而言，用被施加到适当的衬底上的、在两个电极层之间包含有机电致发光层的层组件或层结构，制作常被称为OLED的有机发光器件或二极管。在这种配置中，在每一种情况下都是其中一个电极层用作阴极，另一个用作阳极。

OLED以特别的优点而有别于其它发光装置。例如，由于OLED允许比LCD或液晶显示器宽得多的视角，因此它们对于平面屏具有非常突出的性能，并且，作为自发光显示器，与背光LCD显示器相比，它们还可以降低电力的消耗。并且，OLED可以被制成特别适于照明和显示技术中的特定应用的薄型、柔性膜。

但是OLED不太适于像素化(pixelated)的显示器。一般情况下它们可以在范围非常广的应用，例如自发光标记或信息板中用作发光装置。

OLED的制造中涉及的主要成本因素之一是有机发光介质和透明导电性衬底的材料成本。使用以ITO(氧化铟锡)或SnO₂(氧化锡)为典型代表的玻璃或聚合物衬底的TCO(透明导电性氧化物)涂层是公知的。要实现均匀的发光密度分布，特别是大面积OLED应用，需要具有较低的薄板电阻的高质量TCO层。这些衬底十分昂贵，或者，目前可得到的最佳涂层还不能满足一些OLED应用的需要。一种技术方案是，通过用导致电流导电的金属线结构(一般称为母线(busbar))涂敷透明层，提高透明层的导电率。从而，诸如例如薄金属层或PEDOT或PANI(聚苯胺)的TCO或其它无机或有机导电性透明涂层，仅用于在表面之上局部地分配电流。

因此，为了进行节省成本的制造，对于电致发光材料，需要节省材料的涂敷方法。还应当使用与涂敷方法相容但无须为此目的而需要高质量和昂贵的TCO涂层的衬底，该衬底优选具有良好的透明度(＞80％)和足够高的平均表面积导电率。

大体上，根据淀积的方式将用于制造用于OLED应用的有机层的材料分为两类材料：

●“小分子(SM)”，即，分子量小于1000amu(这类材料的常规代表是Alq₃)的有机分子，该有机分子可在不分解的情况下被热汽相并可从汽相升华到衬底上(真空蒸镀或等离子汽相淀积法，PVD)。通过诸如遮光掩模的常规的PVD技术对淀积的各层进行构图(例如，用于像素化的彩色显示器)。

●“发光聚合物(LEP)”，特别是分子量为约1000000amu或更大的有机分子(常规代表包含PPV和二萘嵌苯)，它们在被汽化前在相对较高的热负载下分解。通过使用诸如例如旋转涂敷、浸渍涂敷、刮板涂敷的常规液体涂敷方法，溶解和淀积LEP。但是，这些方法不节省涂敷材料(因此比较昂贵)，并因此不能对要淀积的层进行构图或只能以相对较高的成本对其进行构图。其它方法使用印刷方法(丝网印刷或凹板印刷)或喷墨技术，以使用较少的材料施加构图了的各层。

涉及SM材料的液体的淀积的方法也是公知的，但目前还不能得到满足的结果。

OLED技术的一个焦点是小面积显示区(sector)(移动电话，PDA)，即，精确构图的涂层。已相应地找到用于这些应用的淀积技术并对其进行了优化。对于大面积、均匀或仅仅不精确地构图的照明应用，这些涂敷方法的适用性还很有限。

PVD法和从液相进行的涂敷大体上适用于均匀大面积涂敷。但在这种情况下，出于成本的考虑，尽可能多地节省材料的涂敷处理也是优选的，这意味着常规的PVD法一般被排除。用LEP进行涂敷的丝网印刷和喷墨技术(JP 05251186 A1、JP 10012377 A1)在照明区(illumination sector)中均具有潜力。蒸汽涂敷处理(WO 0161071 A2)对于SM-OLED具有潜力。

用于涂敷LEP的丝网印刷法技术上还没有被开发到用于商业应用的地步。喷墨技术同样处于试验阶段，虽然它们处于比丝网印刷更先进的阶段。

施加由绝缘光刻胶构成的无源(passive)辅助结构也是公知的，但这十分复杂，因此制造成本较高。

发明内容

因此，本发明基于这样一种目的，即，提供制造发光器件特别是OLED的方法，该方法节省材料并产生均匀的发光层。

本发明的另一目的在于，提供简单、便宜的制造发光器件特别是OLED的制造方法，该方法可大面积和大工业规模地被使用并构成稳定的方法。

本发明的另一目的在于，提供发光器件特别是制造OLED的方法，该方法避免或至少减轻公知的方法的缺点。

通过独立权利要求的主题，以出乎意料地简单的方式实现本发明的目的。在从属权利要求中限定了本发明的有益的细节。

本发明提出通过将多个层施加到衬底或基底上以制作层组件来制造公知为OLED的有机发光器件或二极管的方法。

提供衬底，向其施加第一导电电极或电极层，其间任选地具有其它层。第一电极特别是限定阳极。

并且，在衬底或层组件的各个层中的一个上产生凹陷或凹口，并施加有机发光或电致发光材料的层。

以流态，特别是以液态将有机电致发光材料引入凹陷中。

这样，可以以简单的方式有利地产生特别均匀的电致发光层，该电致发光层特别适于使用，甚至是大面积应用。

制作具有凹陷的表面的简单方式优选是，施加其结构限定凹陷的例如网格结构的构图层，以形成被构图为蜂窝状并被填充了电致发光材料的层；在本文中，术语“蜂窝状”不限于六边形结构。但是，特别优选由六边形或矩形构成的蜂窝状的结构。

构图层优选包含导电性材料或具有导电性。在本实施方式中，被构图了的导电层限定用于使电流的流动均匀化的互连，这些互连作为母线是本领域技术人员公知的。

这揭示了本发明的奇特的协同效应，即，母线作为电互连并同时作为用于限定待填充电致发光材料的凹陷或凹口的闭合框架结构的双用途。为此，将母线施加到足以限定足够大的空腔的高处。

以液体状态将发光材料引入凹陷内，在这种液体状态下，喷墨法、刮刀涂敷或丝网印刷都是特别合适的。

构图层或母线为了执行其作为电流分配器的功能，与第一导电电极导电接触。

在OLED的情况下，第一导电电极特别是用于电接触连接或供应电致发光层的、例如包含ITO的透明导电阳极层。

并且，可以施加第二导电电极或金属阴极，在这种情况下，在第一电极和第二电极之间配置构图层和电致发光层。

根据特别优选的实施方式，构图层和第二导电电极至少直接相互电绝缘。这不意味着它们不能以任何方式相互电连接，而只表示它们之间没有直接接触。

优选通过被施加到构图导电层上的构图绝缘体层产生上述绝缘。相反，也可以首先施加构图绝缘体层，然后在其上施加构图导电层。

所用的有机发光材料优选是电致发光聚合物，在这种情况下，形成特别由构图导电层阻断(interrupt)的发光聚合物层。

并且，优选施加另一聚合物层，更具体而言，施加导电性或空穴导电性聚合物层，特别是直接邻近发光聚合物层配置的导电或空穴导电性聚合物层。

基本地，提出用于实施制造OLED的层组件的步骤的两种次序：

(次序1)

设置衬底，

然后施加例如包含TCO的透明导电阳极，但适当情况下甚至可省去该步骤，

然后施加导电构图层，以形成凹陷，

然后在由导电构图层限定的凹陷内施加导电聚合物层，

然后施加构图绝缘体层，以电绝缘构图层，

然后在由导电构图层限定的凹陷内施加发光聚合物层，

然后施加阴极层，该阴极层通过构图绝缘体层不与导电构图层直接接触而被绝缘。

(次序2(公知为倒置OLED))

设置衬底，

然后施加阴极层，该阴极层通过构图绝缘体层不与导电构图层直接接触而被绝缘，

然后施加构图绝缘体层，以电绝缘阴极层，

然后施加导电构图层，以形成凹陷，

然后在由导电构图层限定的凹陷内施加发光聚合物层，

然后在由导电构图层限定的凹陷内施加导电聚合物层，

然后在导电构图层之上施加透明导电电极。

以下，基于示例性实施方式并参照附图详细说明本发明，其中，相同和类似的元件由相同的附图标记表示，并且各示例性实施方式的特征可被相互组合。并且，在引言(背景技术)中说明和/或可由现有技术获知的特征也与本发明组合。

附图说明

在附图中，

图1表示通过喷墨法进行的常规的层施加的示意性断面图；

图2表示通过根据本发明的处理方法进行的层施加的示意性断面图；

图3表示导电透明涂层上的母线放大(amplification)的示意性断面图；

图4表示蜂窝形式的构图网格结构的示意性透视图；

图5表示根据本发明的OLED的示意性断面图；

图6表示根据本发明的倒置(inverse)OLED的示意性断面图；

图7a～7e表示在制造根据本发明的OLED的过程中包含的各个处理阶段的示意性断面图。

具体实施方式

图1表示公知的、通过使用喷嘴或喷墨溅射头4借助于液滴的合并喷射进行的衬底玻璃1的涂敷。

但发明人已发现，由于需要在较长的时间周期内(喷墨印刷一般是连续的涂敷处理)十分精确地控制表面性能，特别是表面能和待涂敷的衬底的湿润性能、涂敷气氛(溶剂饱和度)、环境温度(粘度、干燥性)和LEP涂敷液体的化学成分，因此通过这种类型的喷墨法进行大面积的均匀涂敷在技术上十分复杂。通常出现的涂敷缺陷包含液滴2的不充分流动，这种不充分的流动会导致层的形成不均匀和不充分。

湿润性能和与其相关的液滴形状的形成主要取决于衬底的局部表面性能。并且，在本文中，液滴穿过表面流动的程度，以及以均匀的覆盖得到的层厚，在很大的程度上通过衬底的表面性能相互关联，这使得处理中的层性能的目标设置变得极其困难。不能通过简单的喷墨涂敷保证在OLED发光产品的大规模工业生产中过程稳定地使用这种技术。

图2表示在用于构图的OLED显示器(display)的“凹口结构”中的根据本发明的喷墨涂敷。

图中示出具有包含板条(web)3的构图层3的衬底玻璃1，该板条3用于在板条3之间形成凹陷3.3或用于为图案定界限。喷墨溅射头4将液滴形式的电致发光OLED聚合物液体引入凹陷或凹口3.3中。

聚合物填充物2的不同阴影表示不同材料，特别是用于产生不同色彩的不同材料。由于这样可以以非常简单和精确的方式制造多色彩构图的OLED，因此这进一步说明了由本发明得到的很大的益处。

因此，当制造高度构图的OLED显示器时，通过本发明可以巧妙地克服图1中所示的方法的缺点。在这种情况下，为了得到受控的构图，使用喷墨处理以将凹口3.3施加到衬底1上，然后用来自喷墨装置4的液体填充这些凹口。为了简化，该图仅示出了一个层的施加，但也可将该处理用于或转移到OLED层系列的所有有机层。结果是具有均匀层厚的局部限定的涂敷。在诸如例如表面能和与其相关的液体湿润性能的衬底表面性能中出现轻微的局部差异时，涂敷的结果不会有严重的变化。

同时要求高透明度的常规TCO涂层(诸如ITO或SnO₂或薄的金属层或诸如PEDOT或PANI的有机涂层)的表面导电率不能使电流在没有很大的电压降的较大面积上均匀分布。

因此，使用另外的金属互连(公知为母线)，以帮助电流的传导。也可将这些互连配置为位于TCO层的上面和下面和/或沿分开的TCO线的边的线的网络或网格。

图3中示出这种类型的实施方式，该图表示导电性透明涂层5上的母线放大(amplification)的轮廓图。已将透明导电ITO涂层5施加到衬底玻璃1上。已依次将构图层3以金属母线的形式施加到ITO涂层5上。

图4示出用于构图层3或母线的网格结构的例子。

本发明保证制造大面积均匀OLED部件的低成本方法。通过形成母线结构实现对于TCO导电率的提高。该结构被设计为使得它可以同时被用作用于喷墨涂敷技术的有源“凹口”结构。本发明的由此将母线同时设计为形成空腔的凹陷或凹口的这一方面产生协同节省效应。

图5表示具有母线网格3.1的有源凹口结构3.3的喷墨涂层的OLED部件设计的实施方式的例子。

已在衬底1上形成用于为结构定界线并分配电流的母线层3.1。已在母线结构3.1之上施加构图绝缘体层3.2。作为阳极的导电透明涂层5位于衬底1和母线层3.1之间。

在阳极5之上、板条3.1之间或构图的母线层的凹陷3.3中配置导电性或空穴导电性HTL聚合物层6和直接相邻的发光EL聚合物层7。在正上方配置直接邻近EL聚合物层7的特别具有金属性的阴极层8。HTL聚合物层6和EL聚合物层7通过绝缘体层3.2与母线直接地电绝缘。

使用的基底是用例如包含TCO，特别是ITO、SnO₂、In₂O₃或薄金属层、PEDOT、PANI的有机薄膜等的导电性(半)透明层或阳极层5涂敷的例如玻璃、(超)薄玻璃、玻璃-塑料叠层、涂敷聚合物的(超)薄玻璃或聚合物板/膜的透明衬底1。

在其上淀积包含具有用于喷墨涂敷处理的适当性能的凹口形状或凹陷3.3、由例如Cr/Cu/Cr层次序(sequence)的具有足够高的导电率的金属制成的母线网格结构3.1。此外，使结构的宽度和厚度以及网孔(grid mesh opening)的密度满足用于来自EL层的照度和由其导出的电流密度分布的均匀性的边界条件的要求。为了避免制成的部件中出现短路，将母线的表面钝化。可以通过电化学方法或通过添加的具有绝缘体(例如，金属氧化物或金属氮化物或聚合物)的局部涂层完成这一点。

通过常规涂敷处理中的喷墨装置将诸如例如HTL层6(HTL：空穴传输层，例如PEDOT或PANI)和例如PPV衍生物或聚芴的电致发光层7(EL层)的OLED结构的活性(active)层引入凹口3.3中。

最后，施加阴极8并封装/钝化部件，该阴极8尤其是不透明的且/或具有金属性，例如，包含Ca/Al或Ba/Al或Mg:Ag，如果合适还具有薄的Li夹层或者是透明的，例如，具有TCO。

使用这种结构，产生的光尤其经由衬底侧发射。

图6表示根据具有母线网格3.1的有源凹口结构3.3的喷墨涂层的替代性的倒置OLED层结构的本发明的结构。倒置的OLED于是沿与衬底1相反的方向发出光。

由于由涂敷过程中的严格温度限制导致的OLED层结构上的透明阳极5的导电率一般不足以大面积应用，因此在这种情况下为母线辅助作好准备。因此，母线网格结构与衬底上的阴极层8绝缘。

图6表示其上直接配置阴极8的衬底1。在阴极8上配置其上施加母线结构3.1的构图绝缘体层3.2。已至少部分地将导电HTL聚合物层6和发光EL聚合物层(EL)7引入母线结构中的凹陷3.3中。已在顶部施加导电透明阳极层5。

在另一实施方式中，可以不具有衬底的TCO涂层。这是因为，如果适当地设计母线网格结构，那么HTL层(PEDOT或PANI)的导电率对于区域之上的电流的局部分配是足够的。图7a～7e概括了在不具有TCO层的母线网格的有源“凹口结构”的喷墨涂敷中包含的相应涂敷步骤。

以下列次序将各层施加到衬底1上：

图7a：用于为结构定界限并分配电流的母线3.1，

图7b：导电的HTL聚合物层6，

图7c：绝缘体层3.2，

图7d：发光EL聚合物层7，和

图7e：阴极8。

根据图7a～7e中所示的示例性实施方式，首先，将母线3.1施加到衬底上并使其与凹陷内的导电透明层6(例如PEDOT)直接接触，该导电透明层6是通过喷墨技术或其它适当的液体涂敷方法制成的。然后，为了避免短路，通过绝缘体层3.2使母线绝缘，并施加剩余的OLED层系列7、8。

在本文中，在母线淀积中没有临界温度限制。也可以首先通过使用例如浸渍涂敷技术、旋转涂敷等的适当液体涂敷方法在整个表面之上施加导电透明HTL层，然后通过以与图3中所示的方式类似的方式进行涂敷，在其之上形成绝缘母线结构。

除了喷墨法，在层形成的过程中，或从实现所需的均匀性的角度看，诸如例如丝网印刷或刮刀涂敷的其它液体涂敷方法也会受到母线网格结构的有益的影响。

在这种情况下一般用在大面积照明应用中以增加表面导电率而需要的母线结构是为了实现两种功能。但是，这也与对网格系统的不同需要求相关联，诸如，

●电流密度的分布(起因于光的施加的均匀性)

●母线的宽度和间距(涂层的平均表面导电率和最小透明度)

●母线的高度和表面条件(凹口的填充和湿润性能)

●网孔的几何形状和尺寸(填充性能)

尽可能均匀地分布的，使用固定预设图案的理想的相同形状的凹口结构，用于喷墨处理。

并且，优选地，特别通过原子控制在预定的间隔内引入相同体积的液体或相同数量的液滴。

在矩形网格图案中，优选地，由喷墨印刷头或预定系列的喷嘴依次地在结构之上移动，以增加印刷速度，特别是为了像素化的显示应用。

但是，特别是在部件不为矩形的情况下，均匀电流分布的要求导致在局部形成不同的母线网格。作为这些矛盾的要求之间的折衷，应尽可能将网格结构设计为矩形或蜂窝网格，并且应通过改变板条的宽度实现局部导电率波动。

如果在制造母线网格结构的过程中可以不使用复杂、昂贵的光刻步骤，而是使用诸如丝网印刷、胶版印刷、轧辊印刷或例如计算机-玻璃(computer-to-glass)(CTG)的电子照相方法的简单印刷方法，那么本方法将变得特别有吸收力。然后还可以使用这些方法对母线表面进行绝缘和/或钝化以避免短路。

(该方法的优点的总结)

●使用节省材料的液体涂敷处理，用于将溶液施加到未被构图的、均匀的、较大的衬底表面上

●通过局部地被定界线的淀积实现层性能的均匀化

●省去随后的用于聚合物涂层的昂贵的清洗和构图步骤(例如通过激光切除揭去接触或封装表面)

●一般为大面积照明应用增加表面导电率而需要的母线结构在这种情况下执行两种功能

●由于与显示器应用相比，OLED照明应用对横向分辨率和精度要求不高，因此可以为母线结构使用便宜且/或柔性的涂敷方法(复制和印刷技术)

●可在方法中另外结合施加溶剂之前的衬底预处理(增加湿润性能)和使用非常宽的范围的方法的可能的影响层形成的方法(随后的聚合作用、部分或完全的交联)。

●还可将应用扩展到倒置的系统，即，阴极在衬底上、阳极被施加到层系统上。

(发明的优选改进)

●控制凹口内的液体分布

●使凹口几何形状最优化

●控制气氛和/或溶剂含量

●对衬底表面进行预处理

●对电致发光层或膜进行后处理

●通过平行配置喷墨装置或类似的多排喷嘴，用不同的层或膜施加多层系统

●特别是在系统中，特别在膜内或膜之间，使聚合物或单体膜交联。

●施加第一层(6、7)，并/或局部地使多个层或膜隔板交联，并/或通过用溶剂清洗或通过吸取去除残留的液体部分，并/或在自由位置或凹陷中施加第二层(6、7)并局部地使其交联。

(应用领域(没有全部列出))

●显示器技术：例如一般用于移动电话、PDA或LCD显示器的背照光源

●广告：信息板和照明板

●标志：信息板和照明板

●家用：开关和传感器照明(烹饪架(cooking hob))、受照地板、特别的照明设备

●环境，设计：发光表面

●汽车、航空电子：信息板和照明板，开关和传感器照明

●户外：应急照明、任选地由电池操作的手提灯

本领域技术人员容易理解，上述实施方式应被理解为例子，且本发明不限于这些实施方式，而是，在不背离本发明的范围的情况下，可以以各种方式被变更。

Claims (12)

1.一种通过将多个层施加到衬底(1)上制造有机发光器件的方法，该方法包括以下步骤：

施加第一导电电极(8)，

制造具有凹陷(3.3)的表面，和

施加有机发光材料(7)，所述有机发光材料(7)被引入到所述凹陷(3.3)中，

其特征在于，

为了制造层组件，按照如下顺序执行下述工艺步骤：

提供所述衬底(1)，

施加阴极层(8)，作为所述第一导电电极(8)，所述阴极层通过构图绝缘体层不与导电构图层直接接触而被绝缘，

施加构图绝缘体层(3.2)，以电绝缘所述阴极层(8)，

施加导电构图层(3)，以制造凹陷(3.3)，

在由所述导电构图层(3)限定的所述凹陷(3.3)内施加有机发光材料(7)，

在由所述导电构图层(3)限定的所述凹陷(3.3)内施加导电聚合物层(6)，

在所述导电构图层(3)之上施加透明导电电极(5)。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述导电构图层(3)是网格形式的层。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述导电构图层(3)呈母线(3.1)的形式。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，以液态将所述发光材料(7)引入到所述凹陷(3.3)中。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过使用以下方法中的至少一种将所述发光材料(7)引入到所述凹陷(3.3)中：

-喷墨法，

-刮刀涂敷，

-丝网印刷。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，施加金属层(8)作为所述阴极层(8)。

7.一种发光器件，由层组件形成，该层组件包含：

衬底(1)，

为发光层(7)供电的至少第一导电电极(8)，

限定凹陷(3.3)的呈网格结构的形式并形成电互连(3.1)的构图层(3)，

包含发光材料的所述发光层(7)，所述发光材料被配置在所述凹陷(3.3)内，

其特征在于，

将作为所述第一导电电极(8)的阴极层(8)施加到所述衬底(1)上，

将构图绝缘体层(3.2)施加到所述阴极层(8)上，以使所述阴极层(8)通过所述构图绝缘体层不与导电构图层直接接触而被绝缘，所述导电构图层形成限定凹陷(3.3)的所述构图层(3)，

所述发光层(7)和导电聚合物层(6)施加在由所述构图层(3)限定的凹陷(3.3)内，

在所述构图层(3)之上施加透明的第二导电电极(5)。

8.如权利要求7所述的器件，其特征在于，所述构图层(3)被配置在所述第一导电电极和第二导电电极(5)之间。

9.如权利要求7所述的器件，其特征在于，所述构图层(3)和所述第一导电电极(8)相互至少直接电绝缘。

10.如权利要求7所述的器件，其特征在于，所述构图绝缘体层(3.2)被配置在所述构图层(3)和所述第一导电电极(8)之间。

11.如权利要求7所述的器件，其特征在于，所述发光材料包含有机聚合物。

12.如权利要求7所述的器件，其特征在于，邻近所述发光层(7)配置导电聚合物层(6)。

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