CN102652371A - 用于创建串联连接的oled器件的方法 - Google Patents
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Abstract
通过本发明，提出了一种制备OLED器件的串联连接的方法，其包括以下步骤：提供载体衬底；在所述载体衬底上沉积第一电极材料层；在所述第一电极材料层上沉积有机光电子有源材料的层；在所述有机光电子有源材料层上沉积第二电极材料层；至少在所选择的区域中至少消融第二电极材料层和有机光电子有源材料层，以构建用于在载体表面上形成分离的OLED器件的沟槽；通过将第一OLED器件的阳极连接至相邻的第二OLED器件的阴极来电互连相邻的OLED器件，其中，在沉积有机光电子有源材料层和阴极层的步骤中，载体衬底表面在其整个功能区域上被所述层覆盖，并且其中，通过用导电材料至少部分地填充消融步骤中所构建的沟槽来执行相邻的OLED器件的电互连。此外，提供了包括串联连接的OLED器件的发光体。
Description
技术领域
本发明涉及制造串联连接的OLED器件（有机发光二极管）的领域。在一个方面，本发明涉及用于制备串联连接的OLED器件的方法，在该方法中，在载体衬底表面上形成和互连OLED器件的结构化工艺得到改进。在另一个方面，本发明涉及包括串联连接的OLED器件的发光体。
背景技术
根据现有技术的状况，OLED器件是已知的。通常，OLED器件至少由设置在载体衬底上的第一电极材料、淀积在第一电极材料上的有机光电子有源材料和至少部分地覆盖有机光电子有源材料的第二电极材料构成。所述电极材料之一用作阴极层，而另一个电极材料用作阳极层。作为光电子有源材料，可以使用诸如发光聚合物（像例如聚对苯乙炔（PPV））或者发光低分子量材料（像例如三（8 -羟基喹啉）铝）之类的电致发光材料。
作为载体衬底，可以使用像例如玻璃或塑料之类的绝缘材料。作为电极材料，可以使用像例如透明导电氧化物（TCO）之类的化合物或者像例如铜、银、金或铝之类的金属。根据现有技术的状况，还已知在电极材料与光电子有源材料之间安置所谓的空穴传输层，像例如PEDOT/PSS-层（聚（3,4-亚乙二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸）或PANI/PSS-层 （聚苯胺/聚苯乙烯磺酸），其降低了空穴的注入势垒。
在工作中，将电施加在第一电极材料层和第二电极材料层之间。所施加的电引起光电子有源材料的激发状态，通过激发状态弛豫到非激发状态，发出光子。例如可以将OLED器件用于显示或照明。
为了形成大面积的OLED器件，正在使用串联连接的架构。为此，根据现有技术的状况，已知通过如下面描述的工艺来制造互连的OLED器件。
作为第一步骤，在图案化步骤中制造衬底。在此图案化步骤中，以图案的方式将第一电极材料施加在载体衬底上。此图案化步骤的主要功能是创建电隔离的区域，在该区域中，阴极和阳极将在稍后电连接。可以例如通过经由例如经过阴影掩模印刷或溅射来沉积功能层等来完成此图案化。
在随后的步骤中，施加由光电子有源材料形成的OLED功能层。通过在真空中热蒸发来沉积小分子功能层。必须以至少阴极接触不被涂覆的这种方式限制有机材料的沉积。通常，还保护阳极接触免受涂覆以便稍后实现良好的电接触。此结构化的沉积借助阴影掩模来实现。此掩模对于每个OLED设计是特定的，并且在有机层沉积期间置于衬底的顶部。可以在物理接触中或者利用衬底和掩模之间的小间隙来进行遮蔽。在沉积工艺期间，将用有机材料涂覆阴影掩模。
在下一步骤中，通过第二电极材料层的沉积形成对电极。这也是在真空热蒸发工艺中施加的。此外，在此步骤中，必须将层结构化，否则将会出现两个电极材料层（即，阴极和阳极）之间的短路。此外，在此步骤中，将用材料涂覆掩模，其中阴极材料典型地为像铜、银、铝、金等之类的金属。
由于有机物和阴极的涂覆区域是不同的，因此在每个所提到的工艺步骤中必须使用不同的掩模组。
如果需要实现各个OLED器件的串联连接，则由于第一OLED器件（例如，像素）的阳极需要与下一OLED器件的阴极连接，因此需要非常复杂的一组阴影掩模。然后在有机物和阴极沉积期间，通过掩模工艺的对准精度和掩模与衬底的热膨胀来确定各个OLED器件的最小分离。因此，根据现有技术的状况已知的技术具有若干缺点。由于掩模是特定设计，因此设计改变需要一组新掩模。这限制了设计改变的产出时间（throughput time）并且增加了成本。在沉积期间掩模被涂覆。这需要定期的清洁并且引起了额外的成本。从掩模损失的粒子可能导致短路并降低产品的成品率。可以实现的最小特征尺寸由于掩模的热膨胀和对准精度而受到限制。这与衬底尺寸成比例并且典型地>200μm。至少，真空中的掩模处理是非常昂贵的。
发明内容
本发明的目标是提供用于制造OLED器件的改进的方法。
此目标通过一种制备OLED器件的串联连接的方法来实现，该方法包括以下步骤：
- 提供载体衬底；
- 在所述载体衬底上沉积第一电极材料层；
- 在所述第一电极材料层上沉积有机光电子有源材料的层；
- 在所述有机光电子有源材料层上沉积第二电极材料层；
- 至少在所选择的区域中至少消融第二电极材料层和有机光电子有源材料层，以构建用于在载体表面上形成分离的OLED器件的沟槽；
- 通过将第一OLED器件的阳极连接至相邻的第二OLED器件的阴极来电互连相邻的OLED器件，
其中，在沉积有机光电子有源材料层和阴极层的步骤中，载体衬底表面在其整个功能区域上被所述层覆盖，并且其中，通过用导电材料至少部分地填充消融步骤中所构建的沟槽来执行相邻的OLED器件的电互连。
本发明意义上的功能区域应当被理解为在其上形成发光结构的载体衬底表面的区域。根据本发明，例如通过仅将电极材料和光电子有源材料的沉积限制到功能区域或者通过遮蔽相应的区域，载体衬底表面的其它区域（例如，用于固定OLED器件的边缘区域）可以保持不被覆盖。
创造性的思想是，通过消融特定区域中的特定层，施加至多在衬底的整个区域上形成OLED器件和形成至少大多数所需图案所需要的不同层。这避免了对精细图案对准的需要，这样改善了OLED产品的生产率。此外，像例如激光消融或诸如此类的方法是更加精确的，这允许形成更小的图案。该创造性方法的益处在于，无需在真空室中执行消融步骤。这使得整体生产更易于操作，并且省略了对大真空生产室的需要。
根据本发明的实施例，在消融步骤中，至少部分地消融至少第二电极材料层、有机光电子有源材料层和第一电极材料层以构建用于形成分离的OLED器件的沟槽。消融所有这些层进一步改进了所述方法，这是由于可以在不需要覆盖或遮蔽特定区域的情况下将不同的层沉积在完全的衬底区域上。OLED器件的所需分离源自于消融沉积的层下至载体衬底。例如可以通过激光消融、热消融、等离子体刻蚀、机械去除等来执行消融。使用例如激光消融或等离子体刻蚀的益处是可以形成非常小的图案，这导致整个OLED器件的更高分辨率。因此，也可以实现图案尺寸< 200μm。
在根据本发明的另一个实施例中，以图案的方式将第一电极材料层沉积在载体衬底上，该图案形成OLED器件的基本结构。本发明意义上的基本结构应当被理解为在载体衬底上沉积的第一电极材料层的结构和/或尺寸。
在根据本发明的另一个实施例中，互连分离的OLED器件的导电材料在被置于沟槽中之后使其退火。本发明意义上的退火可以是热或UV引起的退火和/或固化工艺。例如通过对整个结构施加热、仅沟槽区域的局部加热、将整个结构暴露给UV源、仅沟槽区域处的局部UV-暴露或者用以单独或者组合地使互连材料退火的任何其它能胜任的方法，可以引起退火。可以通过使用具有适当波长的激光来施加局部热和/或UV-暴露。
在本发明的实施例中，将一个激光系统用于消融以及退火。在这种实施例中，该激光系统可以包括不同的激光源和/或具有可调节输出和/或波长的激光源。
根据本创造性方法，互连分离的OLED器件的导电材料可以是金属膏、导电聚合物、导电胶或者通过电化学方法（如，电沉积或催化沉积）施加的金属层。可替代地，可以通过布线或者通过以合适的图案印刷绝缘体并且使用离子液体电化学地沉积金属层来实现分离的OLED器件之间的电连接。
在根据本发明的另一个实施例中，在互连分离的OLED器件的导电材料的施加之前，至少部分地施加绝缘材料。这可以通过避免短路来进一步改进所述方法。
在本方法的变体中，可以通过印刷工艺（例如，通过使用印刷溶液可处理的功能材料）施加有机光电子有源材料。根据本发明的方法适用于不同种类OLED器件（像例如顶部电极是阳极的倒置的OLED器件，或者顶部电极和/或底部电极透明的顶部发射或透明的OLED器件）的生产工艺。对于后者，可以将TCO用作电极材料。
在所述方法的另一个变体中，从衬底侧进行消融。
除了成本节省之外，所提出的方法的一个优点是创建小特征尺寸的可能性，这是由于只有印刷精度限制OLED器件的最小间隔。另外，可以在对OLED的形状几乎没有限制的情况下实现OLED阵列的所有布置。
在另一个方面，本发明涉及包括至少两个串联连接的OLED器件的发光体，其中每一个OLED器件至少包括第一电极材料层、光电子有源材料层和第二电极材料层，其中在公共载体衬底上以具有小于200μm的图案尺寸的图案形成所述至少两个OLED器件。可以通过使用如上所述的创造性方法来生产这种发光体。小于200μm的图案尺寸使得能够基于具有有利的高分辨率的OLED器件形成发光体。
在根据本发明的发光体的实施例中，可以通过沟槽分离OLED器件，并且第一OLED器件的第一电极材料层通过至少部分地填充沟槽的导电材料而连接至第二OLED器件的第二电极材料层。至少部分地填充沟槽应当被理解为导电材料在其整个垂直剖面上填充沟槽，而该导电材料不在其整个水平剖面上填充沟槽。换言之，沟槽的仅一侧被导电材料填充。
在根据本发明的发光体的另一个实施例中，导电材料是可以被退火的膏。这有利地使得沟槽的部分填充更容易。优选地从由金属膏、导电聚合物和导电胶组成的组中选择导电材料。此外，优选地可以通过热和/或UV-暴露使所述导电材料退火。
附图说明
本发明的这些和其它方面将根据下文描述的实施例显而易见，并且参照下文描述的实施例而被阐明。
在附图中：
图1示出根据现有技术的状况的OLED的生产的工艺方案；
图2示出根据本发明一个方面的工艺方案。
具体实施方式
图1中示出了根据现有技术的状况的OLED的生产的工艺的方案。在步骤1A中，在载体衬底1上，以限定稍后的OLED器件结构的特定图案沉积透明导体层2。可以通过遮蔽区域不被沉积覆盖（像例如通过经过阴影掩模溅射或者印刷方法）来进行图案化。透明导体可以是ZnO、ITO和/或PEDOT/PSS-层。在此透明导体层2上，沉积可选的金属线3。在步骤1B中，用光电子有源材料4填充图案结构。通常通过在真空中热蒸发来沉积小分子光电子有源材料。必须以至少阴极接触5不被涂覆的这种方式限制有机材料的沉积。通常，还保护阳极接触免受涂覆以便稍后实现良好的电接触。如步骤1C中可见的，此结构化的沉积是借助阴影掩模6实现的。这些掩模6对于每个OLED设计而言是特定的，并且在有机光电子有源材料沉积期间被置于衬底的顶部。在步骤1D中，沉积阴极层7。这也发生在真空热蒸发工艺中。层7也必须被结构化，否则将会出现阴极层7与阳极层2之间的短路。因此，在阴极沉积中，阴影掩模8用于保护器件中的区域免受沉积，如步骤1E中所描绘的。此外这里，将用材料涂覆掩模8，其中阴极材料典型地为如铜、银、铝、金等之类的金属。如在步骤1F中可以看到的，当需要实现各个OLED段9的串联连接时，由于一个像素的阳极10需要与下一像素的阴极11连接，因此需要非常复杂的一组阴影掩模。
在图2中，示出了根据本发明一个方面的工艺方案。在步骤2A中，在载体衬底1上，以图案方式沉积导体层2。在此导体层2上，在不使用任何掩模技术的情况下在整个区域上沉积有机光电子有源材料。在此有机光电子有源材料层4上，沉积第二电极材料层，其稍后将形成OLED器件的阴极层7。尽管可以在真空室中执行步骤2A以避免杂质，但是可以在真空室外部执行步骤2B至2D。在步骤2B至2D中，通过对层4和/或7的至少部分消融，将分层的OLED结构分成分离的OLED器件。消融可以通过激光束13执行。通过消融，形成沟槽11，从而分离相邻的OLED器件12。在未示出的本创造性方法的衍生中，还以非图案化的方式沉积层2，并且也通过消融方法执行导体材料层2的结构化。在步骤2E中，至少部分地用导电材料14填充沟槽11，该材料13将第一OLED器件的层1电互连到相邻的第二OLED器件的层3。导电材料14可以是膏。这些膏被印刷到延伸至各个OLED器件之间的沟槽11中的阴极层3上。在沉积后，应用退火步骤以便实现更好的导电性。这也可以使用激光系统来完成，由此只是局部地加热OLED器件，因此避免了过多的散热对于结构的损害。
通过之前描述的方法，可以提供包括至少两个串联连接的OLED器件（12, 15）的发光体，其中，每一个OLED器件（12, 15）至少包括第一电极材料层（2）、光电子有源材料（4）层和第二电极材料层（7），其中，所述至少两个OLED器件（12, 15）以具有小于200μm的图案尺寸的图案的方式形成在公共载体衬底（1）上。OLED器件（12, 15）通过沟槽（11）分离，并且第一OLED器件（12）的第一电极材料层（2）通过至少部分地填充沟槽（11）的导电材料（14）而连接至第二OLED器件（15）的第二电极材料层（7）。所述导电材料（14）是可以被退火的膏，优选地从由金属膏、导电聚合物和导电胶组成的组中选择所述导电材料（14），可以通过热和/或UV-暴露使该导电材料退火。
Claims (12)
1.一种制备OLED器件的串联连接的方法，包括以下步骤：
- 提供载体衬底；
- 在所述载体衬底上沉积第一电极材料层；
- 在所述第一电极材料层上沉积有机光电子有源材料的层；
- 在所述有机光电子有源材料层上沉积第二电极材料层；
- 至少在所选择的区域中至少消融第二电极材料层和有机光电子有源材料层，以构建用于在载体表面上形成分离的OLED器件的沟槽；
- 通过将第一OLED器件的阳极连接至相邻的第二OLED器件的阴极来电互连相邻的OLED器件，
其中，在沉积有机光电子有源材料层和阴极层的步骤中，载体衬底表面在其整个功能区域上被所述层覆盖，并且其中，通过用导电材料至少部分地填充消融步骤中所构建的沟槽，来执行相邻的OLED器件的电互连。
2.如权利要求1所述的方法，其中，在消融步骤中，消融第二电极材料层、有机光电子有源材料层和第一电极材料层，以构建用于形成分离的OLED器件的沟槽。
3.如权利要求1所述的方法，其中，以图案方式将所述第一电极材料层沉积在载体衬底上。
4.如之前权利要求中的一个所述的方法，其中，在把互连分离的OLED器件的所述导电材料置于沟槽中之后使其退火。
5.如之前权利要求中的一个所述的方法，其中，通过电化学方法施加互连分离的OLED器件的导电材料。
6.如之前权利要求中的一个所述的方法，其中，至少一个电极材料是透明的导电氧化物。
7.如之前权利要求中的一个所述的方法，其中，在施加互连分离的OLED器件的导电材料之前，至少部分地施加绝缘材料。
8.一种包括至少两个串联连接的OLED器件（12, 15）的发光体，其中，每一个OLED器件（12, 15）至少包括第一电极材料层（2）、光电子有源材料（4）层和第二电极材料层（7），其中，所述至少两个OLED器件（12, 15）以具有小于200 μm的图案尺寸的图案的方式形成在公共载体衬底（1）上。
9.如权利要求8所述的发光体，其中，所述OLED器件（12, 15）通过沟槽（11）分离，并且第一OLED器件（12）的第一电极材料层（2）通过至少部分地填充沟槽（11）的导电材料（14）而连接至第二OLED器件（15）的第二电极材料层（7）。
10.如权利要求9所述的发光体，其中，所述导电材料（14）是可以被退火的膏。
11.如权利要求9或10中的一个所述的发光体，其中，从由金属膏、导电聚合物和导电胶组成的组中选择所述导电材料（14）。
12.如权利要求10和11中的一个所述的发光体，其中，可以通过热和/或UV-暴露使所述导电材料退火。
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