CN1574412A - 制造具有改进的功率分布的顶部发射oled装置的方法 - Google Patents

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Abstract

一种制造顶部发射的有机发光二极管(OLED)装置的方法，包括在底物上提供横向间隔开的、光学不透明的下部电极和上部电极汇流条，后者与下部电极是电绝缘的；在下部电极和上部电极汇流条上沉积有机电致发光(EL)中间结构；选择性地在至少一部分上部电极汇流条上除去有机EL中间结构，以露出至少上部电极汇流条的上部表面；并在有机EL中间结构上沉积可透光的上部电极，从而使这样的上部电极至少和上部电极汇流条的上部表面是保持电接触的。

Description

制造具有改进的功率分布的顶部发射OLED装置的方法
本发明涉及顶部发射的有机发光二极管(OLED)装置，并且更具体地，是涉及制造透光性上部电极中具有改进的功率分布的顶部发射OLED装置的方法。
有机发光二极管(OLED)装置，也被称为有机电致发光(EL)装置，具有一些众所周知的超过其它市场上流行的平面显示装置的优点。在这些优点中有发射光的亮度，相对宽广的视角以及相对于，例如，使用背面的液晶显示(LCDs)而言较低的电功率消耗。
OLED装置的应用包括有源矩阵影像显示，无源矩阵影像显示，以及区域照明装置诸如，例如，选择性的台式照明。无论为这些广泛的应用领域制作的具体的OLED装置的构成如何，所有的OLED都基于相同的一般原理起作用。一种有机电致发光(EL)中间结构被夹在两个电极之间。至少有一个电极是透光性的。这些电极通常被称为阳极和阴极，类似于普通二极管的端点。当在电极之间施加电压时，把阳极连接在电压源的正端，阴极连接在负端，这时OLED被说成是正向偏置的。正电荷载体(空穴)从阳极注入进入EL中间结构，负电荷载体(电子)从阴极注入。这样的电荷载体注入使电流从电极流经EL中间结构。空穴和电子在EL中间结构区域内的重新结合导致光从这一区域发射，这被适当地称为发射光区域或界面。发射光通过透光性电极被投向观察者，或投向被照明的目标。如果透光性电极是在底物和OLED的透光性部件之间，这种装置被称为底部发射的OLED装置。反过来，如果透光性电极不是在底物和透光性部件之间，则这种装置被称为顶部发射的OLED装置。
有机EL中间结构可通过堆积一些亚层束形成，这些亚层可包括小分子层和聚合物层。这样的有机层和亚层是OLED领域内的技术人员众所周知并且了解的。
因为光是通过一个电极发射的，因此重要的是光经由它发射的电极应该有足够的透光性以避免吸收发射光。用作这种电极的典型现有技术的材料包括氧化铟锡和很薄的金属层。然而，由这些材料所形成的电极的载流能力是有限的，从而也限制了从有机层能够发射出的光的量。
本发明是致力于一种制造顶部发射的OLED装置的方法。
在顶部发射的OLED装置中，光是经上部电极或顶部电极发射的，所以该电极必须有足够的透光性，同时下部电极或底部电极可以制作得比较厚，并且电导性的金属组成可以是光学不透明的。
在普通集成电路中，汇流条被提供在底物上面，以提供功率给集成电路中的整机电路。这些汇流条直接位于底物上或沉积在底物上的层上，例如平面化层上。在复杂的电路中，多种层次的汇流条线被安置在底物上并被绝缘材料层所分开。例如，Eastman Kodak公司出售的OLED显示器使用配置在底物上和各种平化层上的多层次汇流条线。然而，这些汇流条对于给OLED装置中的透光性的上部电极提供功率是没有用处的，因为普通的光刻蚀技术将毁坏有机层和薄的上部电极，这些对顶部发射的OLED装置是必需的。
使用激光和其它技术在集成电路中形成图案是已知的。例如，题为“用模具图案化有机薄膜装置的方法”的美国专利6,468,819中，描述了使用模具来形成图案，并参照了使用激光烧蚀法来形成图案。题为“在支撑物上制作导电图案的方法”的美国专利6,444,400中，同样描述了烧蚀，包括用红外激光烧蚀。其它专利，例如2002年8月13日发布、题为“非简并的宽带隙半导体作为注射层和/或作为有机电致发光装置中的接触电极”的美国专利6,433,355中，也描述了应用激光烧蚀来图案化。然而，这些方法中没有提及在顶部发射的OLED装置中的功率分布问题。
这样，本发明的一个目的是，提供一种制作顶部发射的OLED装置的方法，该装置具有改进的功率分布。
本发明的另一个目的是，提供一种制作不同类别的顶部发射OLED装置的方法，该装置具有改进的功率分布。
这些目的是通过一种制作顶部发射的OLED装置的方法来达成的，该方法包括：
a)在底物上提供横向间隔开的、光学不透明的下部电极和上部电极汇流条，后者与下部电极是电绝缘的；
b)在下部电极和上部电极汇流条上沉积有机电致发光(EL)中间结构；
c)选择性地在至少一部份上部电极汇流条上除去有机EL中间结构，以露出至少上部电极汇流条的上部表面；
d)在有机EL中间结构上沉积可透光的上部电极，从而使这样的上部电极至少和上部电极汇流条的上部表面是保持电接触的。
图1是具有横向间隔开的下部电极以及与透光性上部电极保持电接触的上部电极汇流条的顶部发射无源矩阵OLED装置的示意平面图；
图2A-2E是按照本发明特色制作图1的OLED装置的主要工艺步骤的示意剖面图，其中
图2A描绘了提供横向间隔开的下部电极和形成上部电极汇流条；
图2B显示出在下部电极和上部电极汇流条之间形成的电绝缘体，从而露出汇流条的上部表面；
图2C用打点的轮廓示意性地显示出沉积在下部电极上的有机EL中间结构、绝缘体和上部电极汇流条；
图2D示意性地描绘出选择性地从上部电极汇流条和从绝缘部份除去有机EL中间结构的步骤；
图2E描绘了在图1的装置上形成在EL中间结构上形成透光性的上部电极并与每个上部电极汇流条保持电接触；
图3A-3C是制作改性的OLED装置的主要工艺步骤的示意性剖面图，在该装置中电绝缘体是光学不透明的，其中
图3A描绘了最初延伸在上部电极汇流条上的不透明电绝缘体，以及沉积在下部电极和电绝缘体上的有机EL中间结构；
图3B示意性地显示选择性地除去有机EL中间结构和部份光学不透明的电绝缘体从而使上部电极汇流条的表面被暴露出来的步骤；
图3C描绘了改性的顶部发射无源矩阵OLED装置中的有机EL中间结构上形成透光性的上部电极，并且与每个上部电极汇流条保持电接触；
图4是顶部发射的OLED照明器装置的示意性平面视图，它具有横向间隔开但在电学上并联的下部电极以及与透光性上部电极保持电接触的上部电极汇流条；
图5描述了一种电路图实例的部份视图，它具有两维排布的重复单元，并可识别出一些显示出三重连接的上部电极汇流条、下部电极、下部电极接点以及以二极管形式显示的有机EL中间结构；
图6是部份顶部发射的有源矩阵OLED显示装置的示意性平面视图，其中各别可选址、光学不透明的下部电极被连接到图5所示图案相应的重复单元上，并具有与上部电极汇流条保持电接触的公共透光性上部电极；
图7A-7F显示制作图6中按照本发明结构的顶部发射有源矩阵OLED显示装置主要工艺步骤的示意剖面视图，其中
图7A指示连接到相应的重复电路元件上的下部电极连接器，连向上部电极汇流条的连接器以及第一个有机平化层，下部电极连接器在其中形成；
图7B显示在第一个有机平化层中为暴露连接器给上部电极汇流条而形成的汇流条沟槽，并显示出含有第二个有机平化层的下部电极连接器；
图7C描绘了下部电极和上部电极汇流条的沉积方法；
图7D显示出在下部电极、上部电极汇流条以及一部份第一个有机平化层上形成的有机电致发光(EL)中间结构；
图7E示意性地指出选择性地除去在上部电极汇流条上的EL中间结构的步骤；
图7F描绘了图6的装置中在EL中间结构上形成透光性的上部电极，并且和每个上部电极汇流条保持电接触；
图8是显示按照本发明结构获得顶部发射OLED装置的一系列主要工艺步骤的工艺流程图；
图9描绘了在运作中的顶部发射OLED照明器装置的光发射。
这些图形必然是示意性质的，因为层的厚度尺寸常常是在亚微米范围内，而代表侧面装置尺寸的部件却可从10微米至数百微米。按此，这些图形的尺度只是为了目视容易，而没有尺寸上的精确性。
像这里所用的，术语“透光性的”是指OLED装置的上部电极或顶部电极，并表明垂直投向该电极表面的光有50％至95％的透光率。术语“光学不透明的”是指下部电极或底部电极、上部电极汇流条、汇流条连接器和汇流条连接器基座，并表明垂直投向这种导电性元件表面的光只有不到0.5％的透光率。
术语“像素”和“亚像素”一般是用来指显示的最小可选址基元。对于单色的OLED显示器，像素和亚像素之间没有什么区别。在彩色显示器，或全色显示器中，亚像素是指像素的任何一部份，它可以被独立地选址，以发射特定颜色的光。
再看图1，顶部发射的无源矩阵OLED装置100的示意平面视图被显示，它被并入本发明的结构中。
图2A-2E是示意的剖面图，是从图1中沿截线2-2取出的部份，指示制作OLED装置100的主要工艺步骤的工序。
把图1和图2A-2E一起观察，可看到许多横向间隔开的下部电极104-1、104-2、104-3、104-4、104-5形成在电绝缘底物102的底物表面103之上。上部电极汇流条114、汇流条连接器124和汇流条连接器基座126可以同时在底物表面103上形成。因为上部电极汇流条114像分隔开的下部电极那样，是配置在一个、并且是同一个平面内的单级汇流条，所以汇流条114和下部电极可以同时形成。上部电极汇流条114要这样来形成，即要让它和下部电极104-1至104-5横向地被分隔开。这一工艺步骤的结果被描绘于图2A中。下部电极104的宽度尺寸104W可在50-250微米范围内，并且上部电极汇流条114的宽度尺寸114W仅在3-10微米范围内。
有用的电绝缘底物102包括玻璃底物、石英底物、塑料底物、陶瓷底物以及在其它电导性底物上提供电绝缘层的那些底物。
底部电极104-1至104-5、上部电极汇流条114、以及汇流条连接器124和连接器基座126都是由金属、金属合金、或多层的金属填料夹层结构制成的，并且形成的厚度(不像图中所示那样)要加以选择，以便能提供足够高的电导性、长期的物理和化学稳定性、以及对底物表面103的粘合性。另外，金属的选择还必须考虑到该金属向有机电致发光(EL)中间结构中注入正电荷载体(空穴)的倾向性。具有≥4.0电子伏特功函值的金属被认为有可以接受的空穴注入倾向性。空穴注入倾向性可以通过在底部电极上提供空穴注入层(图中未绘出)而被改进。形成空穴注入层的特别有用的材料包括导电性金属氧化物诸如，例如，氧化铟锡(ITO)、酞菁化合物诸如，例如，酞菁铜，以及等离子体-沉积的碳氟化合物材料(CFx)。
基于以上的考虑，特别有用的金属包括银、金、铂、铱、钽、钨、钼、镍和铝，或选定的合金或由这类金属做成的金属填料夹层结构物。
可选择各种已知的方法来提供下部电极、上部电极汇流条、汇流条连接器、和汇流条连接器基座的图案。在这类已知的方法中有印刷、经图案掩蔽的气相淀积、用所谓“剥离”工艺通过光致抗蚀剂确定图案的气相淀积、以及经由光致抗蚀剂蚀刻面模进行选择性蚀剂来图案化均匀淀积的层。
图案化以后金属部件的厚度使得它们是光学不透明的。上部表面可以是能反射光的，反射性的水平要由所选择的一种或数种金属以及上部表面的微观拓朴学特色来决定。
如在图2B中所指示的那样，电绝缘体130是形成在下部电极104和上部电极汇流条114之间，从而使得汇流条的上部表面(图中未能识别)被暴露。电绝缘体可以是一种光致抗蚀剂材料，它已通过光刻工艺被图案化。
有机EL中间结构(“EL”)，以圆点轮廓被显示在图1和图2C-2E中，是被沉积在下部电极104、电绝缘体130和上部电极汇流条114上。有机EL中间结构可以是多层结构，它按次序包括空穴注入层、空穴传输层、光发射层、电子传输层和电子注入层。这类多层结构在设计和制作OLED装置的领域中是众所周知的。这种EL中间结构可包括小分子层和聚合物层。
如果顶部发射的无源矩阵OLED装置100是被设计为单色光发射装置，在所有下部电极、电绝缘体和上部电极汇流条上形成的是一种、并且是同一种有机EL中间结构。
如果顶部发射的无源矩阵OLED装置100是被设计为彩色装置或全色装置，则在选择好的下部电极上选择性地沉积着多层结构的发光层。例如，红色发光层形成在下部电极104-1和104-4上，并侧面延伸在相邻的电绝缘体130上。绿色发光层形成在下部电极104-2上，蓝色发光层形成在下部电极104-3上。这些发光层交搭或邻接在绝缘体130上或上部电极汇流条114上。所有其它多层有机EL中间结构的有机层都共同地沉积在所有下部电极、上部电极汇流条和电绝缘体上。
图2D描绘了从上部电极汇流条114和一部份电绝缘体130上选择性地除去有机EL中间结构的步骤，导致在电绝缘体130上除去宽度尺寸为160W的EL中间结构。选择性地除去有机EL中间结构是通过用射线150选择性地烧蚀该中间结构而发生的，该射线被选择性地投向该区域或面积上，使EL中间结构从该区域或面积上被除去。被烧蚀掉的材料用箭头160指示，它代表EL中间结构被选择性地除去的方向。最好是，烧蚀过程是在保持减压的小室(未在图中显示)中实施。应该理解烧蚀过程包括有机材料的再升华，而这些材料原来是通过升华过程被沉积的。
选择性地烧蚀一部份有机EL中间结构可以通过提供以直线排布的激光束形式的射线150、使该激光束投向上部电极汇流条，并通过提供激光束和底物102之间的相对运动来完成。
选择性地烧蚀一部份有机EL中间结构也可以通过提供投向有机EL结构的均匀射线源、并在射线源和该结构之间提供掩蔽模具、该模具上具有与有关的上部电极汇流条相重合的开口来完成。这样，射线150即被模具上的开口所限定。
此外，选择性地烧蚀部份有机EL中间结构，可以通过把一束或多束激光束150投向与上部电极汇流条114对齐的中间结构来达成。
使用激光束和其它形成图案的技术在集成电路制作中是众所周知的。例如，美国专利6,468,819描述了使用模具来形成图案，并参照了使用激光烧蚀来形成图案。美国专利6,444,400公开了包括使用红外激光在内的烧蚀方法。美国专利6,433,355描述了将激光烧蚀用于图案化半导体注入层和/或用于OLED装置的接触电极。然而，这些公开内容都没有公开或提议在制作OLED装置过程中选择性地除去有机EL中间结构，来创造连接透明电极到不透明的汇流条线的途径。
图2E描绘了图1所示的完整的顶部发射无源矩阵OLED装置100，在它的有机EL中间结构上形成了公共的透光性上部电极140。这一公共的上部电极在电接触区域144内与每个上部电极汇流条114保持电接触。像素或亚像素的发光部分PX在这里被限定在底部电极104和透光性上部电极140的交叠部份。
透光性的上部电极140可以由薄的金属膜或一层相对透明的导电性金属氧化物、或这些材料的组合来形成。电子注入界面层，例如氟化锂(LiF)界面层，可以作为EL中间结构的最上层形成，接着的是一层铝(Al)与之相结合，这些材料的层包括被描述于例如美国专利5,677,572中的透光性上部电极140。其它有用的上部电极材料套件包括，但不限于，那些公开在美国专利5,059,861和美国专利5,059,862中的材料。像在本说明书中所使用的那样，术语“透明的”包括能通过足够的光线允许OLED装置有效地作为顶部发射器运作的材料。例如，用于本发明透明电极材料的供选择的薄膜包括氧化铟锡(ITO)与电子注入层的结合，或者低功函材料的合金与其它金属或合金，例如Li/Ag、LiF/Al/Ag，或者镁与其它金属的合金(诸如，MgAg、MgAl、MgSn、MgIn、或MgZn，带有或没有另外的Ag层或任何别的高导电性金属或合金的层)的结合。
透光性的阴极(上部电极)被更详尽地描述于美国专利4,885,211；美国专利5,247,190；JP 3,234,963；美国专利5,703,436；美国专利5,608,287；美国专利5,837,391；美国专利5,677,572；美国专利5,776,622；美国专利5,776,623；美国专利5,714,838；美国专利5,969,474；美国专利5,739,545；美国专利5,981,306；美国专利6,137,223；美国专利6,140,763；美国专利6,172,459；EP 1 076 368，以及美国专利6,278,236和美国专利6,284,393中。上部电极140典型地是通过蒸发、喷镀来沉积，或者用化学气相沉积。当需要时，图案化还可通过许多众所周知的方法来达成，包括，但不限于，经掩蔽模具沉积，整体阴罩屏蔽，例如描述于美国专利5,276,380、美国专利6,221,563和EP 0 732 868中的，通过激光烧蚀，和通过选择性化学气相沉积等。
透光性公共上部电极140和每一个金属上部电极汇流条114之间的电接触，提供了上部电极内部改进的功率分布，从而允许在形成上部电极时使用基本透光性的材料。换种说法，即沿着或经过透光性上部电极的不合乎需要的电压降可以通过这类电极和金属的导电性的上部电极汇流条114提供的多重电连接而大幅减小或避免。
图3A-3C是制作一种改性的顶部发射无源矩阵OLED装置100m的工艺步骤简略序列的示意性截面图，它与图1和图2A-2E的装置的不同在于，光学不透明的电绝缘体132代替了电绝缘体130。还有，如图3A中所示，绝缘体132最初延伸到每个上部电极汇流条114上。有机EL中间结构(“EL”)已在下部电极104以及电绝缘体132的上部表面(未能区别地绘出)上形成。
在图3B中，射线152被投射到与上部电极汇流条114对齐的EL中间结构上，从而选择性地通过烧蚀这部份中间结构和光学不透明的电绝缘体的中心部份把它们除去。EL中间结构和绝缘体部份被除去的方向用箭头162来指示。有机EL中间结构被除去的宽度尺寸如162W所示，上部电极汇流条114的表面即在其余光学不透明的电绝缘体133之间被暴露出来。
图3C描绘了改性的OLED装置100m，在它的有机EL中间结构上形成了透光性的上部电极140。这种公共的上部电极140与每个上部电极汇流条114在电接触区域144范围内保持电接触。
在制作这种改性的装置100m时，材料和工艺技术的选择与参照图2A-2E所描述的相同。射线152的强度水平可以和射线150的强度水平不同，以满足选择性地除去部份光学不透明的电绝缘体132的需要，并提供剩余的绝缘体133。
再看图4，这里是按照本发明特色制造的顶部发射OLED照明器装置200的示意平面视图。
这种OLED照明器装置200，可以用参照图2A-2E所描述的同样工艺步骤序列来制作，或者供选择地，如参照图3A-3C所描述的工艺步骤序列来制作。装置200与图1所示无源矩阵OLED装置100的不同在于，图中描绘的下部电级204-1，204-2，204-3，204-4等所有下部电极是通过公共的下部电极连接器205电学并联的，该连接器导向公共的下部电极终端207。
如图4中相同的阴影部份所示，下部电极204、连接器205和终端207、上部电级汇流条114、公共汇流条连接器224、以及汇流条连接器终端226可以通过普通的光刻图案化工艺同时地形成。
这种OLED照明器装置200，是形成在底物202的底物表面203上。电绝缘体230和公共的透光性上部电极240，分别对应于上述无源矩阵OLED装置100中的电绝缘体130和上部电极140。
为了提供有效的和高效率的顶部发射OLED照明器装置200，一种或多种发光掺杂物被并入EL中间结构的发光层或发光区域中，这些掺杂物的选择使得从装置200发射出白光。在图4中EL中间结构是用圆点组成的轮廓来显示的。发光部份PX在这里被限定在下部电极204和透光性上部电极240之间交叠的面积内。应该理解，光发射是同时地由形成在所有下部电极上的EL中间结构提供的，因为所有的下部电极是电学并联的。
这种OLED照明器装置200，可以具有相对较大的尺寸，它只被底物202的尺寸所限制。
有关选择底物、下部电极和上部电极汇流条、上部电极的材料以及选择性地除去有机EL中间结构的方法等方面的考虑，和参照图1和图2A-2E的前面的描述相同。
现在转向图5，非限制性的实施例描绘了具有两维重复单元阵列的电路图形的部份视图。这种阵列被称为有源矩阵阵列，并可以用于独立地选址并驱动OLED装置的像素或亚像素。在这种电路图中，所有以下基元被包括在每个重复单元中，或者和每个单元相联：
X方向的数据线X1，X2，X3......，Xn，Y方向的扫描线Y1，Y2，Y3......，Ym，公共电源线Vdd，为开关TS11，TS21，TS31......，TS12，TS22，TS32......，TS13，TS23，TS33......，TSnm的薄膜晶体管(TFTs)，为电流控制TC11，TC21，TC31......，TC12，TC22，TC32，TC13，TC23，TC33......TCnm的薄膜晶体管(TFTs)，电容器C11，C21，C31......，C12，C22，C32，......C13，C23，C33......，Cnm，X方向的数据驱动电路380，Y方向的扫描驱动电路390。X方向的数据驱动电路380接受经数据输入端382的数据。数据可以是数字化的数据，视频信号数据或其它形式的字母数字(混合编制)的数据。
在图5中可识别出一些重复单元如301-12(包括晶体管、电容器、以及与像素1；2相联的电线)，301-22(与像素2；2相联)，及301-13(与像素1；3相联)。它们分别相应的有机EL中间结构是EL12，EL22和EL13。在这一电路图中，EL中间结构被描绘为二极管，当它被来自电流控制的TFT的电信号正向偏置时就发光，该电流控制相关于一个电势值，后者被公共地施加到所有二极管的阴极上。如图5中所描绘的那样，所有阴极被公共地联接到接地电位上。为本发明的目的，这些公共连接用三条平行线来显示，它构成与公共阴极(本发明的上部电极)保持电接触的上部电极汇流条314。
在图5中也能识别出一些二极管的阳极(本发明的下部电极)，即304-13(与像素1；3相联的下部电极)，304-23(与像素2；3相联的下部电极)，304-33(与像素3；3相联的下部电极)。分别对应的连接器基座306-13，306-23，306-33构成了与相联的阳极(本发明的下部电极)的电学连接。
当运作时，图5电路图的重复单元的两维阵列按以下方式驱动：
Y方向扫描驱动电路390按顺序地提供扫描信号给每条Y方向上的扫描线Y1，Y2，Y3，......Ym，信号的电压水平足够使所有沿扫描线为驱动(TSs)而设的TFTs启动而处于“开”的状态。同时，数据也被提供给X-方向的数据线X1，X2，X3，......Xn，其信号水平相应于沿“已启动的”扫描线的像素或亚像素位置上要显示的数据或影像信息。依次地，各电容器按对应的信号水平充电，各电流控制(TCs)的TFTs保持在“开”的状态，其电平相应于和已选址的像素或亚像素相联的电容器的充电电平或电压电平。这样，来自电源线Vdd的电流就会通过像素或亚像素的EL中间结构，其电流电平相应于相联电容器的充电电平或电压电平，导致所发射的光所具有的光强度近似地比例于在相应的X-方向数据线所提供的数据信号电平。这一过程也相继对每条Y-方向上的扫描线重复一次。
转向图6，这里显示的是顶部发射的有源矩阵OLED显示装置300的示意平面视图。公共的透光性上部电极340用实线轮廓指示，而在上部电极340之下配置的装置部件则被显示在虚线组成的轮廓内。
图7A-7F是沿图6中横截线7-7所截取的示意性剖面视图，并显示出图6中按本发明构造制作顶部发射有源矩阵OLED显示装置的主要工艺步骤的非限制性序列。各种供替代的图案化部件的方法以及供替代的沉积序列，对于光刻图案化和金属沉积领域内的技术人员都是已知的。这类供选择的方法和序列可用于本发明的实践中。
为了维护图6和图7A-7F的目视明晰性，从这些图形中省略了电线。设计和制作汇流条线和汇流条连接，在普通集成电路中是众所周知的。在复杂的电路中，多级汇流条线被配置在底物表面上和形成在底物上的电绝缘层上。多级形成的汇流条线之间的电连接可经由开口或者在一层或多层绝缘层中的特定位置上创造的通道而存在。
把图6和图7A-7F一起观察，并参照图5，可看到在底物302的底物表面303上形成了四氮化三硅层308，接着是二氧化硅层309。这些电绝缘层可作为平面或水平面，电线或汇流条线可在其上配置，除底物表面303提供的平面以外。
由晶体管、电容器和电线组成的重复单元301-12和301-22(见图5)，在两维阵列中分别相应于像素或亚像素1；2和1；3。连接器接触底座306-12和306-22被提供用来分别地建立起用于电流控制的薄膜晶体管TC12、TC22与连接器305-12、305-22之间的电连接。这些连接器只是为了说明的目的而在图6中被显示为延长的形状。连接器305-12为下部电极304-12提供电连接，连接器305-22则为下部电极304-22提供电连接。因为连接器基座、连接器和下部电极是导电性的，所以金属元件、连接器305-12，305-22可以按尺寸制作，以便给相应的连接器接触基座306-12，306-22提供充份的电接触。在图6中也显示了下部电极304-13，304-23，和304-32的部份视图。
上部电极汇流条314被描绘给为沿着或穿过整个OLED装置侧面延伸，并显示配置在侧面间隔开的下部电极之间的空间中。供选择地，许多侧面间隔开的汇流条通路可代替连续的上部电极汇流条314。每一个上部电极汇流条314与公共的透光性上部电极340保持电接触，以便提供改进的、在这一公共上部电极中的电流分布或功率分布的均匀性。
有机EL中间结构(“EL”)在图6和图7D-7F中被圆点组成的轮廓所显示。
在图7A中，最初提供的第一层有机平化层PLN1是作为在二氧化硅层309上的均匀电绝缘层，选择的厚度应可覆盖并平化基元301-12，301-22(晶体管、电容器和电线)以及通向上部电极汇流条314的连接器(参看图7C)。
第一层有机平化层PLN1可以是一层光学不透明的光致抗蚀剂层，它是，例如，通过旋转涂布光致抗蚀剂溶液而形成的。这一层PLN1通过众所周知的光蚀刻工艺图案化，以创造与连接器接触基座306调准、并在深度上延伸到达基座306的开口或沟槽(未能在图中识别)。连接器305-12和305-22然后在这些开口或沟槽中形成。这种连接器可以由元素金属、金属合金或者由两种或多种金属所组成的夹层结构，例如由钼-铝-钼组成的夹心结构来形成。连接器305-12和305-22和相应的连接器接触基座，诸如在图7A中标定的接触基座306-12保持着电接触。
在图7B中，沉积并通过光刻工艺图案化的第二层有机平化层PLN2填充并基本上平化了连接器305-12，305-22限定的开口或沟槽，同时保持连接器的最上面部份(图中未能识别)没有电绝缘体PLN2沉积。PLN2层可以用与第一层平化层PLN1相同的光致抗蚀剂材料来形成。
汇流条沟槽321(或者许多汇流条通路)然后在第一层有机平化层PLN1中形成，它对准连接器324并在深度上延伸达到通向上部电极汇流条(314)的连接器324。
图7C显示分别在连接器305-12和305-22上沉积并图案化下部电极304-12、304-22，以及上部电极汇流条314的工艺序列。下部电极与相应的连接器305-12和305-22保持电接触，并且上部电极汇流条314与连接器324保持电接触。如上所述，这种有源矩阵OLED显示装置300通常包含多级汇流条线。最上面一级汇流条线，即上部电极汇流条314，在这里被详尽显示。这些上部电极汇流条314可以和下部电极304的形成同时沉积和被图案化。
在图7D中，有机EL中间结构被沉积在平化层PLN1的上部表面、下部电极和上部电极汇流条314上。如果顶部发射的有源矩阵OLED显示装置被设计成彩色装置或全色装置，则提供不同颜色发射光的相邻的EL中间结构可以在由上部电极汇流条314限定的横向面积内邻接或交迭。
图7E显示从上部电极汇流条314上选择性地除去有机EL中间结构的步骤。选择性除去是通过选择性地用射线356烧蚀EL中间结构而发生的，射线356则是选择性地投射到上部电极汇流条上。被烧蚀掉的材料用箭头366指示，它代表被选择性的除去的EL中间结构离去的方向。
图7F描绘了完整的顶部发射的有源矩阵OLED显示装置300，在它的有机EL中间结构和上部电极汇流条314上形成了公共的透光性上部电极340。这样，公共的上部电极340就与上部电极汇流条314保持电接触，从而在公共的上部电极上提供改进的电流分布或功率分布的均匀性。在图7F中还指出了像素或亚像素PX的发光部份。如图6中所指示的那样，下部电极的宽度尺寸304W可以在50-250微米范围内，而上部电极汇流条(或汇流条通路)的宽度尺寸仅在3-10微米范围内。
有关选择底物、下部电极和上部电极汇流条、上部电极的材料，以及选择性地除去有机EL中间材料的方法等方面的考虑与前面参照图1和图2A-2E所描述的相同。
在前面的描述中，形成下部电极和上部电极汇流条，在所有部份装置的结构上沉积有机EL中间结构，从上部电极汇流条上选择性地除去EL中间结构并制成与汇流条保持电接触的公共透光性上部电极这一工艺顺序，允许用简化的方法制作不同类别的顶部发射OLED装置，后者具有改进的功率分布。
图8是显示按照本发明特色获得顶部发射OLED装置的主要工艺步骤序列的工艺流程图。
这种工艺从510开始，步骤520包括提供具有电绝缘底物表面的底物。步骤530包括在绝缘的底物表面上同时地形成下部电极和上部电极汇流条。步骤540包括均匀地在下部电极、上部电极汇流条和其它装置部件上沉积有机EL中间结构。步骤550包括从上部电极汇流条上选择性地除去有机EL中间结构。步骤560包括在有机EL中间结构和上部电极汇流条上沉积公共的透光性上部电极，以获得如570所示的顶部发射的OLED装置，工艺在580结束。
图9描绘了从运作中的顶部发射OLED照明装置200中发射出白光276W，参照前面图4的描述。
电源270，也称为驱动电源，通过导线272电连接到装置的公共下部电极终端207上。另一条导线274被电连接到公共的汇充条连接器终端226上。电源270可以是直流(DC)电源，交流(AC)电源，或脉冲电源。当这种OLED装置以AC模式运作时，有时可达到增进的装置稳定性，在这种模式运作中，在AC循环的某个时间周期内电势被逆转，并且没有电流流动。AC电源驱动的OLED装置被描述于美国专利5,552,678中。公共的汇流条连接器终端被连接到上部电极汇流条214上，而上部电极汇流条214是和透光性的上部电极240保持电接触的，以提供在电极240范围内改进的电流分布或改进的功率分布。
白光276W的均匀发射用箭头指示，它应想象为是通过透光性的上部电极240以向上的方向发射的。
有机EL中间结构
有机EL中间结构一般包含一些亚层，它按顺序地从沉积在下部电极和上部电极汇流条上，和配置在表面上的这些基元之间的面积上的一层开始形成。
空穴注入层(HIL)
虽然不总是必需，但常常是有用的一点是，提供空穴注入层作为沉积序列中的第一层亚层。空穴注入材料可用来改进随后的有机层的成膜性质并使得空穴注入空穴传输层变得容易。用作空穴注入层的合适材料包括、但不限于，被描述于美国专利4,720,432中的卟啉类化合物，被描述于美国专利6,208,075中的等离子体沉积的碳氟聚合物，以及某些芳香胺类，例如m-MTDATA(4，4’，4”-三[(3-甲基苯基)苯胺基]-三苯胺)。供选择的其它报导的可用于有机EL装置中的空穴注入材料被描述于EP 0 801 121 A1和EP 1 029 909 A1中。
空穴传输层(HTL)
空穴传输层含有至少一种空穴传输化合物诸如一种芳香三级胺，其中后者应被理解为一种含有至少一个三价氮原子的化合物，该氮原子只和碳原子键连，这些碳原子中至少有一个是一个芳香环的成员，在一种形式中这种芳香叔胺可以是一种芳基胺诸如单芳基胺，二芳基胺，三芳基胺，或者是聚合的芳胺。一元三芳基胺的示例性实例被说明于Klupfel等人的美国专利3,180,730中。其它被一个或多个乙烯基取代和/或含有至少一个含活泼氢基团的合适的三芳基胺类被公开于Brantley等人的美国专利3,567,450和美国专利3,658,520中。
更优选的一类芳香叔胺是那些包括至少两个芳香叔胺部份的，如在美国专利4,720,432和美国专利5,061,569中描述的那些。这种空穴传输层可以由单一的芳香叔胺化合物形成，也可以由芳香叔胺化合物组成的混合物形成。说明性的有用的芳香叔胺有以下这些：
1，1-双(4-二对甲苯胺基苯基)环己烷
1，1-双(4-二对甲苯胺基苯基)-4-苯基环己烷
4，4’-双(二苯胺基)四苯基
双(4-二甲胺基-2-甲基苯基)苯基甲烷
N，N，N-三(甲苯基)胺
4-(二-对甲苯胺基)-4’-[4(二-对甲苯胺基)-苯乙烯基]茋
N，N，N’，N’-四-对甲苯基-4，4’-二氨基联苯
N，N，N’，N’-四苯基-4，4’-二氨基联苯
N，N，N’，N’-四-1-萘基-4，4’-二氨基联苯
N，N，N’，N’-四-2-萘基-4，4’-二氨基联苯
N-苯基咔唑
4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯胺基]联苯
4，4’-双[N-(1-萘基)-N(2-萘基)胺基]联苯
4，4”-双[N-(1-萘基)-N-苯胺基]-对位三联苯
4，4’-双[N-(2-萘基)-N-苯胺基]联苯
4，4’-双[N-(3-苊基)-N-苯胺基]联苯
1，5-双[N-(1-萘基)-N-苯胺基]萘
4，4’-双[N-(9-蒽基)-N-苯胺基]联苯
4，4”-双[N-(1-蒽基)-N-苯胺基]对位三联苯
4，4’-双[N-(2-菲基)-N-苯胺基]联苯
4，4’-双[N-(8-荧蒽基)-N-苯胺基]联苯
4，4’-双[N-(2-芘基)-N-苯胺基]联苯
4，4’-双[N-(2-并四苯基)-N-苯胺基]联苯
4，4’-双[N-(2-苝基)-N-苯胺基]联苯
4，4’-双[N-(1-蔻基)-N-苯胺基]联苯
2，6-双(二-对甲苯胺基)萘
2，6-双[二-(1-萘基)胺基]萘
2，6-双[N-(1-萘基)-N-(2-萘基)胺基]萘
N，N，N’，N’-四(2-萘基)-4，4”-二胺基-对位三联苯
4，4’-双{N-苯基-N-[4-(1-萘基)-苯基]胺基}联苯
4，4’-双[N-萘基-N-(2-芘基)胺基]联苯
2，6-双[N，N-二(萘基)胺基]芴
1，5-双[N-(1-萘基)-N-苯胺基]萘
4，4’，4”-三[(3-甲基苯基)苯胺基]三苯胺
另一类有用的空穴传输材料包括多环芳香化合物，如在EP 1 009041中所描述的那些。多于两个胺基的叔芳香胺类也可使用，包括低聚材料。此外，也可以用聚合的空穴传输材料诸如聚(N-乙烯基咔唑)(PVK)，聚噻吩，聚吡咯，聚苯胺和一些共聚物诸如聚(3，4-亚乙基二氧噻吩)/聚(4-苯乙烯磺酸盐)共聚物，也被称为PEDOT/PSS。
发光层(LEL)
像更充份地被描述于美国专利4,769,292和美国专利5,935,721中那样，有机EL中间结构的发光层包括一种发光材料或荧光材料，其中的电致发光材料是由于在这一区域内电子-空穴成对重新结合的结果而产生的。发光层可以只含单一的一种材料，但是更普遍地是由掺杂有一种或多种客体化合物的主体材料所组成的，其中光的发射主要来自掺杂剂，并且可以是任何一种颜料。在发光层中的主体材料可以是一种如下面定义的电子传输材料，如前面定义的空穴传输材料，或其它材料，或一些能支持空穴-电子重新结合的材料的组合。掺杂剂一般是选自高度发荧光的染料，但也可以用磷光化合物，例如描述于WO98/55561，WO 00/18851，WO 00/57676和WO 00/70655中的那些过渡金属络合物。掺杂剂通常以按重量计0.01至10％的量涂布到主体化合物中。聚合材料诸如聚芴类和聚亚芳基类，例如聚(对位亚苯基亚乙烯基)，PPV，也可用作主体材料。在这种情况下，小分子掺杂剂可以分子形式分散到聚合物主体中，或者掺杂剂可通过共聚小量成分到主体聚合物中而被加入。
选择染料作为掺杂剂的一项重要关系是带隙电势的比较，后者被定义为分子的最高已占轨道和最低未占轨道间的能量差。为使能量从主体向掺杂剂分子有效地转移，必要条件是掺杂剂的带隙要小于主体材料的带隙。对于磷光发射体，同样也很重要的是主体的主体三线态能级应足够高，以使得从主体向掺杂剂的能量转移成为可能。
已知有用的主体和发射分子包括，但不限于，那些公开于以下专利中的分子：
                          US-A-4,768,292；US-A-5,141,671；US-A-5,150,006；US-A-5,151,629；US-A-5,405,709；US-A-5,484,922；US-A-5,593,788；US-A-5,645,948；US-A-5,683,823；US-A-5,755,999；US-A-5,928,802；US-A-5,935,720；US-A-5,935,721；和US-A-6,020,078。
8-羟基喹啉(喔星)的金属络合物和类似的衍生物构成了一类有用的能够支持电致发光的主体化合物。说明性的有用的螯合的喔星类化合物有以下这些：
CO-1：三喔星铝[又名：三(8-羟基喹啉合)铝(III)]
CO-2：二喔星镁[又名：双(8-羟基喹啉合)镁(II)]
CO-3：双[苯并{f}-8-羟基喹啉合]锌(II)
CO-4：双(2-甲基-8-羟基喹啉合)铝(III)-□-氧代-双(2-甲基-8-羟基喹啉合)铝(III)
CO-5：三喔星铟[又名：三(8-羟基喹啉合)铟]
CO-6：三(5-甲基喔星)铝[又名：三(5-甲基-8羟基喹啉合)铝(III)]
CO-7：喔星锂[又名：(8-羟基喹啉合)锂(I)]
CO-8：喔星镓[又名：(8-羟基喹啉合)镓(III)]
CO-9：喔星锆[又名：三(8-羟基喹啉合)锆(IV)]
其它类别有用的主体材料包括，但不限于：蒽的衍生物诸如9，10-二-(2-萘基)蒽和它们的衍生物，如在美国专利5,935,721中所描述的；二苯乙烯基亚芳基衍生物，如在美国专利5,121,029中所描述的；以及吲哚衍生物，例如2，2’，2”-(1，3，5)-(亚苯基)三[1-苯基-1H-苯并咪唑]。对于磷光发射体来说，咔唑衍生物是特别有用的主体。
有用的荧光掺杂剂包括，但不限于，蒽、并四苯、呫吨、苝、红荧烯、香豆素、若丹明和喹吖啶酮的衍生物，二氰亚甲基吡喃化合物，噻喃化合物，聚次甲基化合物，吡喃鎓和噻喃鎓化合物，芴衍生物，Periflanthene衍生物，茚并苝衍生物，双(吖嗪基)胺硼化合物，双(吖嗪基)甲烷化合物，以及羰苯乙烯基化合物。
电子传输层(ETL)
优选的用于本发明有机EL中间结构中形成电子传输层的薄膜形成材料，是金属螯合的喔星类化合物，包括喔星本身的螯合物(喔星一般也被称为8-喹啉醇或8-羟基喹啉)。这类化合物帮助注入和传输电子，呈现出高水平性能，并且容易制作成薄膜形式。示例性的喔星类化合物已在前面列出。
其它电子传输材料包括各种丁二烯衍生物，如公开于美国专利4,356,429中的那些，以及各种杂环类荧光增白剂，如在美国专利4,539,507中描述的那些。吲哚和三嗪类也是有用的电子传输材料。
其它共同的有机层
在某些情况下，LEL和ETL可供选择地合并成一层，并起着发光和电子传输两方面的功能。本领域中也已知发射掺杂剂可被加入到空穴传输层中，它可作为主体。多种掺杂剂可以加入一层或多层中以创造一种发射白光的OLED，例如，可以通过把发射蓝光和黄光的材料结合起来，或把发射深蓝和红色的材料结合起来，或把发射红、绿、蓝色的材料结合起来。发射白光的装置被描述于，例如，EP 1 187 235；EP 1 182 244；美国专利5,683,823；美国专利5,503,910；美国专利5,405,709和美国专利5,283,182中。
另一些层，诸如本领域中讲授过的电子或空穴阻挡层也可应用于本发明的装置中。空穴阻挡层通常是用来改进磷光发射体装置的效率的。
本发明可被用于所谓堆积装置构造中，例如，像在美国专利5,703,436和美国专利6,337,492中所讲授的那样。
有机层的沉积
上述有机材料可适当地通过气相方法诸如升华方法来沉积，但也可以由流体沉积，例如，由一种含有供选择的粘合剂的溶剂来改进膜的形成。如果这种材料是一种聚合物，溶剂沉积是有用的，但也可用其它方法，诸如喷镀或由给体片材的热转移。通过升华沉积的材料可由升华“船”蒸发，后者通常包含钽材料，例如，如在美国专利6,237,529中所描述的那样，或者也可以首先涂布在给体片材上，然后再升华在紧挨着的底物上。对于由一些材料的混合物组成的层，可以使用分开的升华器船，或者可以把这些材料预先混合并由单一的船或给体片材来涂布。图案化的沉积可用阴罩屏蔽、整体阴罩屏蔽(美国专利5,294,870)、从给体片材的限定空间热染料转移(美国专利5,688,551、美国专利5,851,709和美国专利6,066,357)以及喷墨方法(美国专利6,066,357)来达成。
封装
大多数OLED装置都是对湿气或氧气或二者很敏感的，因此它们一般是和一种干燥剂一起被密封在惰性气体诸如氮气或氩气中，干燥剂包括诸如氧化铝、铝土矿、硫酸钙、粘土、硅胶、沸石、碱金属氧化物、碱土金属氧化物、硫酸盐、或金属卤化物和过氯酸盐。包封和干燥的方法包括，但不限于，那些在美国专利6,226,890中描述的。此外，防渗层诸如SiOx、聚四氟乙烯以及其它无机/聚合物层在封装领域中也是已知的。
光学优化
按照本发明的这种制作OLED装置的方法，如果需要，可以应用各种众所周知的光学效应来增进装置的性能。这包括优化层的厚度来产生最大的透光性，提供介质镜结构，用吸收光的电极来代替反射光电极，提供防闪光的或防反射的涂布物在显示器上，提供极化介质在显示器上，或者提供着色的、中性滤光片或颜色转换滤光片在显示器上。滤光片、极化器、防闪光或防反射的涂布物可以专门地提供在覆盖层上或覆盖层下面的电极防护层上。
有机EL中间结构的选择性除去
像前面所描述的那样，选择性的除去可以例如通过激光烧蚀来完成。一种或多种安置在集成电路中的激光直线排布可被转移到OLED装置表面上，在那里这种直线排布对准有关的上部电极汇流条，有机EL材料即从该处被除去。供选择地，OLED装置也可随着静态的激光直线排布转移。
另一种选择性地除去有机EL材料的方法包括使用一种带有开口的光学掩蔽物，该开口处对准有关的上部电极汇流条，投射到激光的泛光暴露下或从其它光源来的光线下，使光线经过开口到达装置表面，从而使有机EL材料同时从所有的上部电极汇流条上被烧蚀掉。
进一步的选择性除去有机EL材料的方法包括使用一束或多束已配置好的激光，独立地从上部电极汇流条以及从OLED装置的发光区域外围的其它区域烧蚀掉有机EL材料。
有机EL中间结构是比较薄的(例如，小于100纳米)并且容易被选择性地除去。这种结构是比较透明的，但是可以在选定的波长吸收光或能量。上部电极汇流条典型地是由金属、金属合金或一些金属的夹心构造所制成的，并因此呈现出一定水平的光学反射性。由于这种反射性，烧蚀过程将在汇流条处停止，从而防止了烧蚀过程超越除去有机中间结构的程度。

Claims (10)

1.一种制造顶部发射的有机发光二极管装置的方法，包括：
a)在底物上提供横向间隔开并且光学不透明的下部电极和上部电极汇流条，后者与下部电极是电绝缘的；
b)在下部电极和上部电极汇流条上，沉积有机电致发光(EL)中间结构；
c)在至少一部分上部电极汇流条上，选择性地除去有机EL中间结构，以至少露出上部电极汇流条的上部表面；
d)在有机EL中间结构上沉积可透光的上部电极，从而使这样的上部电极至少和上部电极汇流条的上部表面是保持电接触的。
2.权利要求1的方法，其中基元a)包括提供下部电极并同时地形成上部电极汇流条。
3.权利要求1的方法，它进一步包括制造顶部发射的无源矩阵DLED装置、顶部发射的有源矩阵OLED装置、或聚合物OLED装置(或者是有源矩阵的，或者是无源矩阵的)。
4.权利要求1的方法，它进一步包括在每一个上部电极汇流条和相邻的下部电极之间提供电绝缘材料。
5.权利要求1的方法，其中的基元c)包括通过选择性地烧蚀这类EL中间结构来除去有机EL中间结构。
6.权利要求5的方法，它进一步包括：
i)提供指向上部电极汇流条的激光光束的直线排布；
ii)在激光光束和在其上形成了上部电极汇流条的底物之间提供相对运动。
7.权利要求5的方法，它进一步包括：
i)提供指向有机EL中间结构的均匀射线源；
ii)在射线源和中间结构之间提供掩蔽，并具有相对于上部电极汇流条定位的开口。
8.权利要求5的方法，它进一步包括把一束或多束激光光束指向与上部电极汇流条重合的有机中间结构。
9.权利要求3的方法，它进一步包括在制造顶部发射的无源矩阵OLED装置或在制造顶部发射的有源矩阵OLED装置中，为每一个下部电极提供电连接。
10.权利要求3的方法，它进一步包括在制造顶部发射的OLED装置中，给所有下部电极提供公共的电连接。
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