CN103890950A - 用于发光装置图案的改良的掩蔽 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有至少两个有源区域的发光装置和一种制造此装置的更稳健方法，其中通过掩模来沉积第一电极层（20）从而外涂有源材料（10）。以使得覆盖且延伸超出所述第一电极层（20）的区域外涂有有机材料的方式通过另一掩模来沉积第二有源材料（30）。接着，通过掩模涂布第二电极层（40），使得其外涂所述整个第二有源材料（30）。

Description

用于发光装置图案的改良的掩蔽

技术领域

本发明涉及有机发光二极管（OLED）装置和制造此装置的方法。

背景技术

OLED是由半导体有机材料制成的有效发光二极管。它们当前仍在发展中且在很多领域具有潜在应用。已在《应用物理快报》（Appl. Phys. Lett.）第51卷第913页至第915页（1987）的C. W. Tang和S. A. VanSlyke所著的“Organic electroluminescent diodes”中描述第一超薄且低压OLED。从那时起，已进行许多研发来改良用于平板显示器中以及固态照明中的应用的这些装置。

典型OLED由位于两个电极（阳极和阴极）之间的有机材料层构成，它们都沉积在衬底上。在操作期间，跨OLED施加电压，使得阳极相对于阴极是正的。电子电流从阴极到阳极流过装置，这是因为电子在阴极处注入到有机层的最低未占轨道（LUMO）中且在阳极处从最高已占轨道（HOMO）撤出。这后一个过程也可描述为电子空穴注入到HOMO中。静电力使电子与空穴彼此接近，且电子和空穴再结合从而形成激子，电子和空穴的束缚态。这更接近于发射层发生，因为在有机半导体中空穴可以比电子更具移动性。此激发态的衰退导致电子能级的弛豫，伴随频率在可见区中的辐射的发射。

关于如何改良装置发射效率的研究始终是主要焦点。通常，能通过使用高度有效的发光材料和设计新颖的装置结构达成改良的效率。可通过由OLED的堆叠单元组成的多光子装置来达成更高电流效率。由于电子与空穴再循环，电流效率可加倍。

如果制造具有可个别寻址的区域的OLED，那么这是通过如下过程完成的：即每个区段的有机OLED材料和阴极材料以使得仅预想发射光的区域涂布有这些材料的方式利用个别掩模来沉积。这导致涂布第二发射层区域的掩模重叠或接触已沉积层的区域的情形。这可能导致这些层的微小损坏，且从而导致可见损坏或短路。这个问题并不局限于OLED装置，且也可在具有层化结构的其他图案化发光装置中出现。

发明内容

本发明的目的在于提供发光装置和制造发光装置的方法，通过其可获得装置的改良的性能。

这个目的通过如在权利要求1中主张的发光装置且通过如在权利要求10中主张的制造方法获得。

因此，没有掩模层接触沉积层（除了阳极层和可选隔离层以外）。此外，除了改良的制造产能之外，光发射的均匀性也得到改良。与仅仅发光区域涂布有导电阴极层的情况相反，显著较大的区域可涂布有阴极层，从而得到降低的薄层电阻且从而得到更好的电流分布。

根据第一方面，可提供至少两个图案化有源区域，其中第一电极层延伸到衬底的边缘以提供发光装置的第一接触部分，其中第二电极层排除第一接触部分的至少一部分且延伸到发光装置的边缘以提供第二接触部分，且其中第一有源区域和第二有源区域可经由第一接触部分和第二接触部分个别地寻址。因此，堆叠的有源区域可通过它们相应的电极层接触部分个别地电寻址。

根据第二方面，第一电极层和第二电极层是阴极层。因此，第一和第二有源区域的光发射可通过第一和第二阴极层个别地控制。利用延伸的阴极层的堆叠方法提供具有降低的可见损坏和/或短路的图案化OLED结构。

根据可与第一方面结合的第三方面，发光装置可以是OLED装置，其中第一和第二有源层是有机层。

根据可与第一方面和第二方面中任一者结合的第四方面，由第二阴极层覆盖的区域（显著）大于第二有源区域。从而，薄层电阻可降低且电流分布可改良。

根据可与第一方面到第三方面中任一者结合的第五方面，掩蔽过程可包括阴影掩蔽。从而，可获得具有高度灵活性的图案化（尤其针对有机材料）。

根据可与第一方面到第五方面中任一者结合的第六方面，第一电极层可适于形成透明的极间电极（interelectrode）。在这种情况下，衬底可包括由隔离区域分离的第一阳极和第二阳极，其中第一有源区域覆盖第一阳极且延伸到隔离区域，且其中第二有源区域覆盖第一阳极上方的极间电极且跨第二阳极延伸。从而，可提供结构化阳极，其允许两个有源区域的选择性启动，其中在（多个）重叠区域中发射所发射波长的混合。

根据可与第六方面结合的第七方面，极间电极可包括用于供应电力以改变其光透射特性的端子。因此，可经由施加给极间电极的电压来控制颜色混合。

根据可与第六方面或第七方面结合的第八方面，极间电极可适于提供彩色滤光器特性。因此，输出颜色可由彩色滤光器的颜色特性影响。

在下文界定进一步有利实施例。

附图说明

本发明的这些和其他方面自下文描述的实施例将显而易见且将参考下文描述的实施例进行阐明。

在图中：

图1显示根据本发明的第一实施例涂布到衬底上的第一有机区域的示意性顶视图；

图2显示根据第一实施例涂布到衬底和第一有机区域上的延伸的第一阴极层的示意性顶视图；

图3显示根据第一实施例涂布到衬底上且在第一OLED层堆叠顶部上的第二有机区域的示意性顶视图；

图4显示根据第一实施例涂布在衬底上且在第一OLED堆叠顶部上的第二OLED堆叠的延伸的第二阴极层的示意性顶视图；

图5显示第一实施例的第一有机区域和第二有机区域的光发射的示意性顶视图；

图6显示根据本发明的第二实施例涂布到衬底上的第一有机区域的示意性顶视图；

图7显示根据第二实施例沉积到衬底和第一有机区域上的透明的极间电极的示意性顶视图；

图8显示根据第二实施例涂布到衬底上且在第一OLED层堆叠顶部上的第二有机区域的示意性顶视图；

图9显示根据第二实施例涂布在衬底上且在第一OLED堆叠顶部上的第二OLED堆叠的阴极层的示意性顶视图；

图10显示第二实施例的第一有机区域和第二有机区域的光发射的示意性顶视图；以及

图11显示可在第二实施例中使用的结构化阳极的示意性顶视图。

具体实施方式

现在基于具有至少两个发射区域和（多个）延伸的电极层的堆叠OLED装置描述各种实施例。然而，应注意，本发明可应用于具有图案化层堆叠结构和两个或两个以上有源区域的任何类型的发光装置。通过在结构化下层上方沉积结构化上层来防止掩模恶化或损坏，其中上层比下层大且因此覆盖下层。

OLED装置包括可由玻璃面板或由有机材料或金属制成的面板形成的衬底材料。因此，衬底材料形成基本结构，在基本结构上叠加不同层。这些层至少是阳极层，其可执行为氧化铟锡层（ITO层），且其被形成有源区域的多个不同功能有机层叠加，从而这些功能有机层可仅仅显示为单一有机或发光层以简化问题。这些功能有机层可包括至少空穴注入层、空穴传输层、实现光发射的发射层（荧光和/或磷光发射体）和至少一个空穴阻挡层、电子传递层和至少一个电子注入层，而不同层通常非常薄，局限于（例如）大约每个10nm的厚度。顶层是阴极层，其在阳极层之间插入不同功能层。电源连接在阳极层与阴极层之间。

在下文中，将参看图1到图5描述根据本发明的第一实施例的用于具有两个有源区域（即，发光有机区域）的层化OLED结构的改良的制造程序。从而，针对由两个或两个以上有源区域组成的OLED装置，可实现更稳健的制造方法。第一实施例的OLED装置包括至少两个可个别寻址的发射区域，其具有延伸的阴极层从而提供在OLED装置的轮缘或边缘处的电接触部分，使得两个完整OLED堆叠在彼此上方。为了防止阳极层与阴极层之间的任何短路，阳极层可以是结构化阳极层，从其背部或经由被隔离层覆盖的导电路径来接触所述阳极层，所述隔离层位于未布置功能有机层或区域的那些区域上。作为另一选项，阳极层可以是被隔离层覆盖的非结构化阳极层，所述隔离层位于未被功能有机层或区域覆盖的那些区域中。非结构化阳极层可从其背部或在OLED装置的边缘部分处被接触，在这些位置处不存在隔离层且阳极层不能与任何上阴极层进行接触。

图1显示在第一步骤之后的OLED结构的顶视图，在第一步骤中第一有机区域10通过荫罩涂布到衬底12上，使得其部分地覆盖衬底12的结构化或非结构化阳极层（未示出）。因此，在第一步骤中，OLED装置的有源图案的第一有机区域10通过荫罩沉积到衬底12上。这可通过被称为荫罩蒸发的小规模技术获得，在荫罩蒸发中沉积构成像素的发光有机分子。一种替代沉积技术可以是喷墨印刷，或可组合荫罩印刷与喷墨印刷的特征以获得在大区域上的高品质OLED像素的其他技术。此外，沉积电绝缘区域99以提供随后沉积的阴极层20与衬底12的阳极层之间的隔离。如果第一有机区域10在某处到达OLED装置的边缘，那么绝缘区域99可省略，使得可防止阳极层与阴极层20之间的直接接触。

图2显示在第二步骤之后的OLED结构的顶视图，在第二步骤中延伸到OLED装置的轮缘处的接触部分或突出部分的第一阴极层20通过荫罩涂布或沉积到衬底12上，使得其覆盖第一有机区域10和绝缘区域99。因此，在此步骤之后，阴极层20外涂第一有机区域10且延伸到OLED装置的轮缘处的接触点，使得形成第一可个别寻址的有源区域。阴极层应有些小于绝缘区域99以降低到阳极层的任何短路的风险。

图3显示在第三步骤之后的OLED结构的顶视图，在第三步骤中第二有机区域30通过荫罩涂布到衬底12上，并在第一有源区域的第一涂布结构的顶部上。以下述方式沉积第二有机区域30和制造掩模：其中第一有源区域的第一OLED堆叠外涂有OLED结构的第二有机区域30的有机材料。

图4显示在第四步骤之后的OLED结构的顶视图，在第四步骤中跨第一OLED堆叠涂布第二有源区域的第二OLED堆叠的第二阴极层40。通过荫罩涂布或沉积第二二极管的第二阴极层40，使得其外涂整个第二有机区域30，仅仅排除第一有源区域的第一OLED堆叠的阴极接触突出部分或阴极接触部分的一部分。此外，第二接触层40扩大到延伸于OLED结构的轮缘，以便能够通过OLED结构或装置的轮缘处的对应接触部分电接触该层。

图5显示通过由以上四个步骤制造的顶部发射OLED结构获得的光发射的顶视图。第一有机（OLED）区域10可发射（例如）绿光，且周围的第二有机（OLED）区域30可发射蓝光。第一有源区域的第一阴极接触层20不发光且因此以黑色显示。两个有机区域10、30现可个别地电寻址以控制来自各个有源区域的发射。

因此，至少在一些区域中，两个OLED堆叠或结构可一个沉积在另一个上方。在上有源区域的光发射不能离开的区域中，上有机层或区域用来使两个阴极接触层彼此隔离，使得上阴极的尺寸可增加以提供增加的导电性。

现在，将参看图6到图11描述根据本发明的第二实施例的用于具有两个有源区域（即，发光有机区域）的层化OLED结构的改良的制造程序。从而，针对由两个有源区域组成的OLED装置，可实现更稳健的制造方法。第二实施例的OLED装置包括具有极间电极和单一上阴极层的两个个别地发射区域。

图6显示在第一步骤之后的OLED结构的顶视图，与第一实施例类似，在第一步骤中第一有机层或区域10通过荫罩涂布或沉积到衬底12上。此可再次通过称为荫罩蒸发的小规模技术或替代沉积技术获得，替代沉积技术诸如喷墨印刷，或可组合荫罩印刷与喷墨印刷的特征以获得在大区域上的高品质OLED像素的其他技术。如果阴极将存在且电压将施加在阳极与阴极之间，那么第一有机区域10适合于发射具有某一颜色（例如，蓝色）的光。

图7显示在第二步骤之后的OLED结构的顶视图，在第二步骤中透明的极间电极50通过荫罩沉积或涂布在第一有机区域10的顶部上。因此，在该步骤之后，极间电极50外涂第一有机区域10。

图8显示在第三步骤之后的OLED结构的顶视图，在第三步骤中第二有机层或区域60通过荫罩涂布到衬底12上，并在极间电极50的顶部上。以下述方式沉积第二有机区域50和制造掩模：其中第一有源区域10的第一OLED堆叠外涂有OLED结构的第二有机区域60的有机材料。第二有机区域60因此涂布到极间电极50上，且至少部分地在衬底12的阳极层（未在图3中显示）上方或其上，从而能够发出某一颜色（例如，黄色）的光。因此，第二有机区域60在第一有机区域10上方延伸。

图9显示在第四步骤之后的OLED结构的顶视图，在第四步骤中跨第一OLED堆叠涂布第二有源区域的第二OLED堆叠的阴极层70。第二二极管的阴极层70通过荫罩涂布或沉积，使得其延伸有机区域10 和60。

图10显示通过由以上四个步骤制造的顶部发射OLED结构获得的光发射的顶视图。如果在衬底12的阳极和阳极层（未示出）与阴极层70之间施加电压，那么通过有机材料提取电流。第一有机堆叠将发射某一波长的光（例如，蓝色），且第二有机材料将发射另一波长的光（例如，黄色）。在两个层彼此重叠的区域中，发射两个个别有机区域10、60的波长的混合（例如，蓝色+黄色=白色）。

在第二实施例中，与第一实施例相反，需要结构化阳极，这是因为阴极层用于两个发射区域且不同厚度的堆叠由不同电压驱动。

图11显示可用于第二实施例中的结构化阳极的示意性顶视图。第一和第二阳极部分或阳极A1、A2提供在衬底中或衬底上且由隔离区域I隔离，使得第一有机区域10布置在第一阳极A1上方且延伸到第一阳极A1与第二阳极A2之间的隔离区域I。可经由背接触或通过被结构化隔离层覆盖的接触条带来接触第一阳极A1和第二阳极A2。覆盖第一有机区域10的透明的极间电极（层）50也延伸到隔离区域I。第二有机区域60覆盖第一阳极A1上方的极间电极50且跨第二阳极A2延伸。从而，第一阳极A1控制具有第一有机区域10的下OLED堆叠，且第二阳极A2控制具有第二有机区域60的上OLED堆叠。

总而言之，已描述具有至少两个有源区域的发光装置，和制造此装置的更稳健方法，其中通过掩模来沉积第一电极层从而外涂有源材料。通过另一掩模以下述方式来沉积第二有源材料：其中覆盖且延伸超出第一电极层的区域外涂有有机材料。接着，通过掩模涂布第二电极层，使得其外涂整个第二有源材料。

虽然本发明已在附图和前述说明书中详细地图示和描述，但应将此图示和说明书视为说明性的或示例性的且非限制性的。本发明并不局限于公开的实施例，且可用于具有三个或甚至更多堆叠有机层（其具有中间阴极层和所得“外涂像素”）的各种类型的堆叠发光装置结构。该概念可因此推广到三个或三个以上有源区域。有源区域的大小可适于有源材料（例如，有机或其他发光材料）的效率和意欲应用（白光显示、彩色光显示）。代替阴极层，可使用其他类型的电极层（例如，阳极层），例如，可（例如）通过使沉积层的顺序反转来交换阳极和阴极的位置。此外，可以使中间电极是透明的且可控制的。此外，公开的实施例的其他变化可由本领域中的技术人员在实践所主张的发明时通过学习附图、公开内容和附加权利要求书来理解和实现。在权利要求书中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，且不定冠词“一”不排除多个。某些措施在互不相同的从属权利要求中叙述的简单事实不指示这些措施的组合不能有利地使用。不应将权利要求书中的任何标号解释为限制范畴。

Claims (15)

1. 一种发光装置，其包括：

a）衬底（12）；

b）第一有源层，其布置在所述衬底（12）的顶部上且形成第一有源区域（10）；

c）第一电极层（20；50），其外涂所述第一有源区域（10）以形成适于发射第一颜色的光的第一二极管结构；

d）第二有源层，其形成第二有源区域（30；60）且外涂所述第一二极管结构，使得其延伸超出所述第一二极管结构；以及

e）第二电极层（40；70），其外涂所述第二有源区域（30）以形成适于发射第二颜色的光的第二二极管结构。

2. 根据权利要求1所述的装置，其中所述装置包括至少所述两个图案化有源区域（10、30；10、60），其中所述第一电极层（20）延伸到所述衬底（12）的边缘以提供所述发光装置的第一接触部分，其中所述第二电极层（40）排除所述第一接触部分的至少一部分且延伸到所述发光装置的边缘以提供第二接触部分，且其中所述第一和第二有源区域（10、30；10、60）可经由所述第一和第二接触部分个别地寻址。

3. 根据权利要求2所述的装置，其中所述第一和第二电极层是阴极层（20、40）。

4. 根据权利要求1所述的装置，其中所述发光装置是有机发光二极管装置，且其中所述第一和第二有源层是有机层或有机层堆叠。

5. 根据权利要求1所述的装置，其中由所述第二阴极层（40）覆盖的区域大于所述第二有源区域（30；60)。

6. 根据权利要求1所述的装置，其中所述第一电极层适于形成透明的极间电极（50）。

7. 根据权利要求6所述的装置，其中所述衬底（12）包括由隔离区域（I）分离的第一阳极（A1）和第二阳极（A2），其中所述第一有源区域（10）覆盖所述第一阳极（A1）且延伸到所述隔离区域（I），且其中所述第二有源区域（60）覆盖所述第一阳极（A1）上方的所述极间电极（50）且跨所述第二阳极（A2）延伸。

8. 根据权利要求6所述的装置，其中所述极间电极（50）包括端子，所述端子用于供应电力以改变其光透射特性。

9. 根据权利要求6所述的装置，其中所述极间电极（50）适于提供彩色滤光器特性。

10. 一种制造发光装置的方法，所述方法包括：

a．提供衬底（12）；

b．通过使用第一掩蔽过程沉积第一有机层，所述第一有机层在所述衬底（12）的顶部上形成第一有源区域（10）；

c．通过使用第二掩蔽过程沉积第一电极层（20；50），所述第一电极层外涂所述第一有源区域（10）以形成适于发射第一颜色的光的第一二极管结构；

d．通过使用第三掩蔽过程沉积第二有机层，所述第二有机层形成第二有源区域（30；60）且外涂所述第一二极管结构，使得其延伸超出所述第一二极管结构； 以及

e．通过使用第四掩蔽过程沉积第二电极层（40；70），所述第二电极层外涂所述第二有源区域（30；60）以形成适于发射第二颜色的光的第二二极管结构。

11. 根据权利要求10所述的方法，其中所述方法适于形成至少所述两个图案化有源区域（10、30；10、60），其中形成所述第一电极层（20）以延伸到所述衬底（12）的边缘以提供所述发光装置的第一接触部分，其中形成所述第二电极层（40）以排除所述第一接触部分的至少一部分且延伸到所述发光装置的边缘以提供第二接触部分，且其中形成所述第一和第二有源区域（10、30；10、60）以可经由所述第一和第二接触部分个别地寻址。

12. 根据权利要求10所述的方法，其还包括提供具有由隔离区域（I）分离的第一阳极（A1）和第二阳极（A2）的所述衬底（12），形成所述第一有源区域（10）以覆盖所述第一阳极（A1）且延伸到所述隔离区域（I），且形成所述第二有源区域（60）以覆盖在所述第一阳极（A1）上方由所述第一电极层形成的极间电极（50）且跨所述第二阳极（A2）延伸。

13. 根据权利要求12所述的方法，其还包括形成具有端子的所述极间电极（50），所述端子用于供应电力以改变其光透射特性。

14. 根据权利要求12所述的方法，其还包括形成所述极间电极（50）以提供彩色滤光器特性。

15. 根据权利要求6所述的方法，其中所述掩蔽过程包括阴影掩蔽。

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