CN1575050A - 有机电致发光器件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种有机电致发光器件，包括一个基片，和在该基片上依次叠加的一个第一电极，一个有机电致发光层，和一个第二电极，以及叠加在该第二电极外面的钝化层，其中厚度t是在与所述有机电致发光层关联的第一电极的一部分上，不存在外部粒子的区域中，从第一电极的表面到钝化层的外表面的距离，其特征在于，所述t大于所述第一电极上存在的外部粒子的大小。
Description
技术领域
本发明涉及一种有机电致发光器件及其制造方法。
背景技术
有机电致发光器件(术语“电致发光”以下称为“EL”)作为替代液晶显示器的显示设备和薄型照明设备引起了广泛的关注。有机EL通常是通过在玻璃基片上形成一个包含氧化铟锡(ITO)的透明电极(阳极)，在该透明电极上形成一个包含发光层的有机EL层，然后在其上叠加一个阴极而制作的。从所述发光层发出的光从玻璃基片侧提取。
有机EL器件的缺点在于，称为黑斑或黑区的不发光区域会由于大气中的氧或湿气而扩展，除非它们通过与外部大气隔离而被使用，因为它们对氧和湿气的抵抗性差。作为将有机EL层与外部大气隔离的手段，一种方法是在形成所述阴极后形成钝化层，使其覆盖所述有机EL层和所述阴极的暴露部分，如日本公开专利出版物8-111，285所述。
此外，典型的薄有机EL层经常通过汽化来形成。相应地，当外部粒子(微粒)粘到所述透明电极时，所述有机EL层和第二电极层以及密封层(钝化层)不能很好地形成，从而该区域使得所述EL器件有缺陷。因此，在形成有机EL层之前，清洁在其上形成所述ITO薄膜的基片很重要。
此外，本领域中已知，在其上形成透明电极的基片的污染会严重影响有机EL器件的性能。在日本公开专利出版物7-220873和日本专利2845856中提出，通过使用电极表面上的水的接触角确定基片上形成的透明电极的污染状态，以便在污染较轻的条件下制造有机EL器件。
日本公开专利出版物7-220873披露了在透明导电基片的透明导电薄膜表面上形成有机EL层，该透明导电衬底已经经过清洁处理，使水的接触角小于25度。日本专利2845856提出，在对其上形成电极的基片清洁完成后和开始形成第一层之前，设置一段时间，使该时间比在真空测量的该电极表面上水的接触角从完成清洁时的值增加30度所需时间短。
但是，上述两个出版物都通过水的接触角确定电极表面的污染状况。测量整个电极表面上水的接触角很费时，并且由于在测量所述接触角的基片上形成有机EL层时，必须经过诸如清除水的步骤，因而也不现实。因此，对水的接触角的测量只在不形成有机EL层的区域或其上形成电极的虚(dummy)基片上进行。也就是说，污染状况并不对实际形成有机EL层的表面测量。因此，在使用带有存在局部污染的电极的基片的情况下，有机El层的形成带有污染，从而产生有缺陷的产品。
此外，通过水的接触角监测电极表面的污染的方法难以监测微粒的存在。因此，这样的方法在抑制由于存在微粒而导致的产品寿命的缩短和显示缺陷的产生方面效果不佳。
如图5所示，当在基片51上形成的透明电极(ITO电极)上存在外部粒子(微粒)53的状态下通过汽化形成有机EL层54和阴极55时，该有机EL层54和阴极55在被外部粒子53遮盖的区域不能形成。另外，有机EL层54、阴极55和钝化层56的材料会粘结到外部粒子53上，从外部粒子53的核心向外扩展。如果外部粒子53很大，则即使在形成有机EL层54和阴极55后，通过汽化使钝化层56的厚度比该有机EL层54和阴极55的值大一个数量级，也不能填满其空间。使其和氧气可以通过存在外部粒子53的点到达有机EL层，从而形成黑斑。
发明内容
本发明是考虑到现有技术中的上述固有问题而进行的。本发明的目的是提供一种有机EL器件，其与存在外部粒子且该粒子比从电极表面到钝化层外表面的薄膜厚度大的情况相比，寿命更长，缺陷更少。本发明的另一目的是提供制造有机EL器件的方法，该方法使得制造上述有机EL器件的成品率高。
为了实现这些目的，本发明提供了一种有机电致发光器件，包括一个基片、第一电极、有机电致发光层、和第二电极，这些部分在所述基片上按此顺序叠加。此外，在第二电极的外面叠加一个钝化层。厚度t，即在与有机EL层对应的第一电极的一部分上没有外部粒子的区域内，从第一电极的表面到钝化层的外表面的距离，大于第一电极上存在的粒子大小。
术语“钝化层”表示具有防止至少湿气(水蒸汽)和氧渗透的功能的层。
附图说明
通过参考与附图一起描述的本发明优选实施例，可以更好地理解本发明及其目的和优点。
图1(a)是简化表示根据本发明一个实施例的有机EL器件的截面图；
图1(b)和1(c)为表示外部粒子的局部截面图；
图2为制造步骤的流程图；
图3(a)是简化表示根据本发明另一个实施例的有机EL器件的局部截面图；
图3(b)是简化表示存在外部粒子的部分的局部截面图；
图4是根据另一实施例的有机EL器件的简化截面图；
图5是表示现有技术中外部粒子的影响的简化截面图。
具体实施方式
下面参考图1-3描述本发明的一个实施例，其中本发明应用于一种用于背照的有机EL器件。
如图1(a)所示，有机电致发光器件(有机EL器件)11由玻璃基片12上的第一电极(阳极)13、有机电致发光层(有机EL层)14、和第二电极(阴极)15，按以上顺序叠加。钝化层16覆盖除第一电极13、有机El层14、和第二电极15相互贴近的平面之外的区域，即有机EL器件11的结构中，第一电极13、有机El层14、和第二电极15按此顺序叠加到玻璃基片12上，且钝化层16叠加在第二电极15的外面。有机EL器件11形成所谓的底部发光型有机EL器件，其中从有机EL层14产生的光从玻璃基片12一侧发出。
第一电极13是由氧化铟锡(ITO)薄膜形成的透明电极。术语“透明”表示可见光能够透过。有机EL层14的结构对应于任何已知结构，例如，包含从第一电极13依次叠加的空穴注入层、发射层、和电子注入层的三层结构，或包含空穴注入层、空穴迁移层、发射层和电子迁移层的四层结构。第二电极15由金属(如，铝)构成。
钝化层16的作用是防止至少湿气(水蒸汽)和氧渗透，包括一个应用层，该应用层的材料使得能够通过应用而形成所述钝化层。例如，聚硅氮烷(polysilazane)用作钝化层16的材料。通过应用而形成后，聚硅氮烷在室温下转化为硅。
在有机EL器件11中，厚度t，即在第一电极13上不存在外部粒子的区域中从第一电极13的表面到钝化层16外部的距离，其与有机EL层14相关，形成为大于第一电极上存在的外部粒子17的大小，如图1(b)所示。术语“外部粒子的大小”表示外部粒子17投影到第一电极13表面上的图像的最大长度。这样，与存在大小大于从第一电极13的表面到钝化层16的外表面的厚度t的外部粒子17的情况相比，产品的寿命可以延长，并且缺陷可以减少。
下面描述制造上述有机EL器件11的一种方法。有机EL器件11的制造通过图2所示步骤进行。
准备玻璃基片12，在其上形成包含ITO薄膜的第一电极13。在步骤S1，对玻璃基片12和第一电极13进行清洁。在基片清洁步骤，粘在第一电极13表面上的有机物和较大的灰尘被除去。对于没有清除掉的较小的粒子和有机物可以进一步通过紫外线清洁和等离子体处理来清除。
在步骤S2，测量外部粒子17的大小并判断其是否小于随后叠加的有机EL层14、第二电极15和钝化层16的总体厚度的预定值。对外部粒子大小的测量通过获得玻璃基片12上的第一电极13的表面的照相来进行，例如通过包含玻璃基片12的一个小室的窗口，测量外部粒子17投影到第一电极13表面上的图像的最大长度。然后判断是否存在的任何外部粒子17都小于所述预定值。然后，如果没有大于所述预定值的外部粒子17，则流程前进到步骤S3。如果存在大于所述预定值的任何外部粒子17，则玻璃基片12返回到清洁步骤。
有机EL层14是在步骤S3的有机EL层形成处理中形成(沉积)的。有机El层14是通过例如汽化形成的，并通过接连用汽化形成包括有机EL层14的各个层而形成。此处所用的术语“汽化层”表示通过在真空状态或降低的压力下形成薄膜的方法形成的层，例如，真空汽化、溅射、离子镀、离子束、化学气相沉积等。第二电极15是通过阴极形成步骤S4形成的。第二电极15是通过例如铝的汽化形成的。然后在钝化层形成步骤S5中形成钝化层16。
从基片清洁步骤S1的后半部分即等离子体处理起直到阴极形成步骤S5，所有处理步骤在真空中进行，不暴露在空气中。在阴极形成步骤完成后，将惰性气体如氮气通入执行阴极形成步骤的小室中，将小室内的压力恢复到大气压。然后通过应用装置的处理形成钝化层16。例如，旋涂装置可以用作所述装置。应用液体的一个例子是在不包括羟基并不溶于水的溶剂中溶解有聚硅氮烷的溶液(例如，二甲苯)。
这样，可以提高产量。否则，如果完成所有步骤后，有任何大的外部粒子17的至少一部分从钝化层16凸出，则这样的产品在随后的产品检验中将被确定为次品。上述方法避免了这样的缺陷。
由于真正在将要形成有机EL层14的第一电极13的表面上测量了外部粒子17的大小，因此与只对第一电极13的部分表面进行外部粒子17的监测和大小测量的情况相比，可以进一步提高产量。
下面更详细描述这样形成的有机EL器件11。
当存在湿气和氧气时，形成第一电极13、有机EL层14、及第二电极15的区域会恶化，从而产生黑斑或黑区。但是，除了第一电极13、有机EL层14、及第二电极15彼此贴近的平面外，有机EL器件11被钝化层16覆盖。如果钝化层16不存在任何缺陷，则外部空气中的湿气和氧气向有机EL层14的渗透被抑制，从而维持有机EL器件11较长的寿命，因为钝化层16是由防湿气和氧气渗透的材料制成的。
如果有机EL层14在第一电极13的表面上存在外部粒子17的状态下形成，则在外部粒子17与有机EL层14和第二电极15之间，被外部粒子17遮盖的区域形成一个间隙。但是在本发明中，通过应用一个层来填充该空间而形成钝化层16。当外部粒子17的大小大于第一电极13的表面与钝化层16外表面之间的厚度t时，如图1(c)所示，粒子17与有机EL层14和沉积在其上的第二电极15一起将从钝化层16外表面凸出。相应地，连通有机EL器件11与外部空气的一个通道很容易沿外部粒子17的表面形成(图1(c)中用箭头示意性表示)，从而外部湿气和氧气能够渗透进入有机EL器件11内部，到达有机EL层14，从而产生黑斑和黑区。
另一方面，在本发明中，即使在可能存在外部粒子17的情况下，外部粒子17的大小也小于厚度t。因此，因为任何这样的外部粒子17都不能凸出钝化层16的外表面，如图1(b)所示，所以借助于钝化层16可以实现防止湿气和氧气的渗透。
本领域的技术人员应当明白，本发明可以通过多种不同形式实现，而不会偏离本发明的精神或范围。特别地，应当理解，本发明可以以下面的形式实现。
钝化层16可以由氮化硅或类金刚石的碳的汽化层形成，而不用通过应用形成。但是，如果钝化层由汽化层构成，则在保持基片与玻璃基片12基本垂直的方式穿过(strike)汽化的材料的情况下，在被外部粒子17遮盖的区域不能形成所述层。为了防止该情况，需要通过控制玻璃基片12的方向来进行沉积，以相对于玻璃基片12从各个方向提供汽化的物质。例如，玻璃基片12可以沿一个微虚半球在360度范围内倾斜，该虚半球的中心在通过汽化源和玻璃基片12的一个点的一条直线上。在该情况下，可以连续在真空中形成所述有机EL层14、第二电极15、和钝化层16。
钝化层可以由多个层构成，而不用单个层构成。与通过应用形成的层相比，通过氮化硅等的蒸汽沉积形成的层中，湿气和氧的渗透率低。但是，在只由沉积层形成所述层的情况下，在汽化沉积过程中，玻璃基片12的位置控制很复杂。因此，通过结合汽化层和应用层，可以加强防止湿气和氧渗透钝化层16的功能，因为可以获得两种层的优点。例如，钝化层16可以由应用层16a和在该应用层内部形成的汽化层16b的双层结构形成，如图3(a)所示。在该情况下，汽化层16(b)不能填充在外部粒子17与有机EL层14和第二电极15之间的间隙，因为是通过保持玻璃基片在一个恒定位置而形成的，如图3(b)所示。但是，由于应用层16a填充所述间隙，因而钝化层16整体上可以增强防止湿气和氧气渗透的功能。
另外，应用层16a在惰性气体中形成，而不是真空状态，因此，如果在应用层16a外部形成汽化层16b，则生产过程变得复杂化，因为在形成第二电极15后，通过将有机EL器件11的环境恢复到大气压来形成应用层16a，然后又要在真空中形成汽化层16a。但是，在汽化层16b在应用层16a的内部形成的结构中，生产过程得以简化，因为可以在真空中连续形成有机EL层14、第二电极15和汽化层16b后，恢复大气压来形成应用层16a。
钝化层16可以形成为汽化层16b在应用层16a外部的结构。
可以提供金属层作为具有多层的钝化层16的一个层。该金属层需要在第一电极13和第二电极15不至于短路的条件下形成，例如，最好在钝化层16外面提供。与同样厚度的陶瓷层相比，不易产生针孔，并且对外力的影响的抵抗力更高，从而提高了钝化层16的性能。
如图4所示，可以给有机EL器件11提供粘结在钝化层16外部的层18。因为有机EL层14和第二电极15的厚度小于1μm，而钝化层的厚度为几毫米，有机EL器件抵抗外力影响的能力差，如果受到撞击会被损坏。但是，因为层18粘结在钝化层16外面，所以钝化层内部的有机EL器件11的各个元件得到物理保护。该层可以是树脂、金属或其叠加结构。
应用层的材料不限于聚硅氮烷，还可以是例如丁基胶(butyl gum)，其与汽化层相比，湿气和氧的渗透性更低。
有机EL器件11可以用作照明设备和显示设备的光源，而不限于用于背光。
在有机EL器件11用作显示屏的情况下，例如用作无源矩阵显示屏，第一电极13在玻璃基片12的表面上形成平行的条纹状。有机EL层14形成为多个平行的条纹，以垂直于第一电极13的方向延伸，各个条纹之间被绝缘栅隔离，在图中未示出。第二电极15叠加在有机EL层14上。然后通过玻璃基片上第一电极13和第二电极13的相交部分的矩阵形成显示屏的像素(像素或子像素)。
在有机EL器件11用作显示屏的情况下，可以用其上形成有滤色器的基片作为所述基片。
该基片可以是由树脂制成的透明柔性基片，而不是玻璃基片12。
玻璃基片12上制作的第一电极13可以用作阴极，第二电极15可以用作阳极。在该情况下，有机EL层14的构造改变为与阳极和阴极一致。例如，有机EL层14可以由电子注入层、发射层、和空穴注入层的三层构成，这些层按所述的顺序叠加，或由电子注入层、电子迁移层、发射层、空穴迁移层、和空穴注入层的五层构成。
有机EL器件不限于底部发光型，其中从有机EL层14产生的光从基片发出，其还可以是顶部发光型，其中光线从与基片相对的一侧发出。在该情况下，通过插入有机EL层14在基片相对侧形成的第二电极15需要是透明的。但是，由于基片不需要透明，因此可以用金属基片、不透明陶瓷基片、或树脂基片等代替玻璃基片12。
因此，上述例子和实施方案应当被看作示例性的，本发明不限于此处所给出的细节，而是可以在所附权利要求等效的范围内变化。
Claims (14)
1.一种有机电致发光器件，其中存在外部粒子，该有机电致发光器件包括一个基片，和在该基片上依次叠加的一个第一电极，一个有机电致发光层，和一个第二电极，以及叠加在该第二电极外面的钝化层，其中厚度t是在与所述有机电致发光层关联的第一电极的一部分上，不存在外部粒子的区域中，从第一电极的表面到钝化层的外表面的距离，其特征在于，所述t大于所述第一电极(13)上存在的外部粒子(17)的大小。
2.如权利要求1所述的有机电致发光器件，其特征在于所述钝化层(16)包括通过应用形成的层(16a)。
3.如权利要求2所述的有机电致发光器件，其特征在于在通过应用形成的所述层(16a)内部形成汽化层(16b)。
4.如权利要求2或3所述的有机电致发光器件，其特征在于通过应用形成的所述层(16a)包括聚硅氮烷(polysilazane)。
5.如权利要求1-3任一项所述的有机电致发光器件，其特征在于所述钝化层(16)外部粘结的一个层18。
6.一种制造有机电致发光器件的方法，该有机电致发光器件具有第一电极、有机电致发光层、和第二电极，它们按此顺序叠加在一个基片上，以及叠加在所述第二电极外面的钝化层，包括清洁在所述基片上形成的第一电极表面的步骤，其特征在于在所述清洁步骤(S1)之后，测量所述第一电极(13)表面上存在的外部粒子(17)的大小的第二步骤(S2)，以及如果根据所述测量，外部粒子(17)的大小小于一个预定值，则形成所述有机电致发光层的步骤(S3)，形成所述第二电极的步骤(S4)，和形成所述钝化层的步骤(S5)，所述预定值为随后形成的有机电致发光层(14)、第二电极(15)、和钝化层(16)的总的厚度。
7.如权利要求6所述用于制造有机电致发光器件的方法，其特征在于所述钝化层(16)是通过应用而形成的。
8.如权利要求6所述用于制造有机电致发光器件的方法，其特征在于形成所述钝化层(16)的步骤(S5)是通过以汽化方法形成所述钝化层(16)而执行的，其中在所述汽化过程中，所述基片沿一个微虚半球在360度范围内倾斜，该虚半球的中心在连接汽化源和基片上的一个点的一条直线上。
9.一种有机电致发光器件，其中存在外部粒子，该有机电致发光器件包括一个基片，在该基片上形成的一个第一电极，一个在该第一电极上形成的有机电致发光层，在该有机电致发光层上形成的第二电极，所述有机电致发光层夹在所述第一和第二电极之间，以及在该第二电极上形成的钝化层，该第二电极夹在所述有机电致发光层和所述钝化层之间，其特征在于，所述钝化层16与第二电极(15)和有机电致发光层(14)相结合的厚度大于所述第一电极(13)上存在的外部粒子(17)的大小。
10.如权利要求9所述的有机电致发光器件，其特征在于所述钝化层(16)是通过应用形成的。
11.如权利要求10所述的有机电致发光器件，其特征在于进一步包括在所述第二电极(15)与所述钝化层(16)之间形成的汽化层(16b)。
12.如权利要求9-11任一项所述的有机电致发光器件，其特征在于所述钝化层(16)包括聚硅氮烷(polysilazane)。
13.如权利要求12所述的有机电致发光器件，其特征在于进一步包括在所述钝化层(16)上形成的一个层18。
14.如权利要求12所述的有机电致发光器件，其特征在于所述钝化层(16)包括两个不同的层(16a，16b)。
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