CN1815698A - 形成薄膜的方法及制造有机光发射显示器件的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种形成薄膜的方法和一种制造有机光发射显示器件的方法。该方法包括沉积混合了沉积材料和添加材料的薄膜形成材料从而形成薄膜，并且添加材料与沉积材料具有低共熔点。因此，与仅使用沉积材料形成薄膜的传统方式相比可以在低得多的温度形成薄膜。
Description
技术领域
本发明涉及形成薄膜的方法及制造有机光发射显示器件(OLED)的方法，更特别地，涉及通过沉积与沉积材料具有低共熔点的添加材料(additivematerial)而在低温形成薄膜的方法，以及制造OLED的方法。
背景技术
通常，在基板上形成薄膜的方法包括物理气相沉积(PVD)方法，诸如真空沉积方法、离子镀方法和溅射方法，以及使用气体反应的化学气相沉积(CVD)方法，等等。在这些方法中，真空沉积方法主要适用于在OLED中形成诸如有机层和电极或类似的薄膜。
真空沉积方法是一种将蒸发源设置在真空沉积腔的下部而将用于薄膜形成的基板设置在真空沉积腔的上部从而形成薄膜的方法。真空沉积法包括电阻加热沉积法、电子束沉积法、感应加热沉积法，等等。热导沉积法(或间接加热沉积法)的泻流室(effusion cell)主要用作用于真空沉积法的蒸发源。
上述形成薄膜的方法用于形成构成OLED的各种薄膜。OLED是一种自发射显示器件，其中通过阴极电极和阳极电极注入到有机薄膜中的电子和空穴重新组合而形成激子，并且利用由激子产生的能量而发射出具有特殊波长的光。OLED具有以下优点，它能以低电压驱动，它重量轻而且非常薄，并且具有宽的视角和快的响应速度。
这种OLED包括堆叠在基板上的阳极电极、有机层和阴极电极。有机层包括有机光发射层，并可进一步包括电子传输层，空穴传输层，空穴注入层和电子注入层。
阴极电极可由金属形成，特别地，可由具有低逸出功(work function)的铝(Al)形成。形成Al层需要高热源。也就是说，形成诸如Al的薄膜需要大量能量，而由于高温工艺会发生基板劣化。
发明内容
因此本发明提供一种形成薄膜的方法，能够不需要高温热源而在低温下形成薄膜，并增强了将要形成的薄膜的机械和电性能，以及提供一种制造OLED的方法。
在本发明的一个示例性实施例中，提供一种形成薄膜的方法。该方法包括沉积混合有沉积材料和添加材料的薄膜形成材料来形成薄膜，与沉积材料具有低共熔点的材料用作添加材料。因此，与传统的仅使用沉积材料来形成薄膜的情况相比，可以在低得多的温度形成薄膜。
将要形成的薄膜可以是Al合金，并可将其用作电极。可利用真空沉积法形成该薄膜。
在本发明的另一个示例性实施例中，提供一种制造OLED的方法。该方法包括在基板上形成第一电极。在第一电极上形成至少包括有机光发射层的有机层。该方法包括在有机层图案上形成第二电极，并且第一和第二电极中的至少一个通过沉积混合有沉积材料和与沉积材料具有低共熔点的添加材料而形成。
Al可用作形成第二电极的沉积材料。第二电极可以是阴极电极，并且将要形成的阴极电极可以由Al合金构成。使用真空沉积法形成第一和第二电极中的至少一个。沉积材料可使用金属或者无机材料，并且可使用金属中的Al。
添加材料可能使用金属材料或者非金属材料。可将具有等于或小于Al的逸出功的材料用作添加材料，特别地，可将硅(Si)、镁(Mg)和钙(Ca)其中的一种用作添加材料。
附图说明
将参照某些示例性实施例并结合附图对本发明的上述和其它特征进行描述，其中：
图1A为示出了依据本发明形成薄膜的方法的示意性平面图；
图1B为示出了依据本发明在形成薄膜中所使用的蒸发源的剖视图；
图2A至2C是依据本发明混合有沉积材料和添加材料的薄膜形成材料的相图；以及
图3是示出了依据本发明制造OLED的方法的示意图。
具体实施方式
图1A是示出了依据本发明形成薄膜的方法的示意性平面，并且图1B是示出了依据本发明形成薄膜中所用的蒸发源的剖视图。
参见图1A和1B，使用真空沉积法说明了依据本发明形成薄膜的方法。用于真空沉积法的真空沉积设备100包括真空沉积腔110、蒸发源120、基板130等。蒸发源120可由对将要沉积在基板130上的所需材料进行蒸发的蒸发单元120a、和喷射从蒸发单元120a蒸发出的气体的喷嘴单元120b组成。
与真空沉积腔110相连的真空排气系统(未示出)是现有的，其用于使真空沉积腔110的内部保持处于恒定的真空状态。接下来使用热线(heatline)124，对位于真空沉积腔110下部的蒸发源120的炉121进行加热。当向炉121施加热量时，也向薄膜形成材料140提供热量然后使之蒸发。
已蒸发的薄膜形成材料140通过喷嘴单元120b的孔125到达以预定距离与蒸发源120的上侧间隔开的基板130。由此，从蒸发源120的炉121蒸发的薄膜形成材料140到达基板130，其通过吸收、沉积、再蒸发或类似等连续步骤在基板130上固化，从而形成薄膜150。
将薄膜形成材料140容纳在炉121中，该材料包括沉积材料122和添加材料123。
可将无机材料或金属用作沉积材料122。特别地，金属中的Al具有低逸出功，因此能够将其用于形成电极。
可将金属或非金属用作添加材料123。需要高温加热源仅对用于形成薄膜的沉积材料122进行蒸发，所以在本发明中，混合了沉积材料122和添加材料123的薄膜形成材料140可用于形成薄膜。
这种情况下，与沉积材料122具有低共熔点的材料用作添加材料123。低共熔点意味着这样一个点，即在两种成分的固态和液态晶相曲线上两种成分没有构成固熔体，而是完全熔化并混合。
当将Al用作沉积材料122时，优选的将Si、Mg和Ca中的任一个用作添加材料123。Al的熔点是大约660℃，通常在大约1200℃至大约1400℃的温度Al被熔化从而进行沉积。因此，可以通过混合和沉积与Al具有低共熔点的添加材料123而在相当低的温度下进行薄膜形成。除了上述例子，可将各种与沉积材料122具有低共熔点的材料用作添加材料123。
其中混合作为沉积材料122的Al和作为添加材料123的Si、Mg和Ca中的任一种的薄膜形成材料140可以被沉积来形成Al合金薄膜。也就是，可分别形成Al-Si合金、Al-Mg合金以及Al-Ca合金。Al合金具有良好的机械和电性能，所以可将其用作电极。特别地，优选的将其作为阴极电极。
图2A至2C是依据本发明混合了沉积材料和添加材料的薄膜形成材料的相图。x轴表示每一成分的重量百分比wt％，y轴表示在每个相图中的摄氏温度。
参见图2A，示出了薄膜形成材料140的相图，也就是，混合作为沉积材料122的Al和作为添加材料的Si的材料。
从相图中可看出，在Al-Si合金中出现了一个低共熔点。Al-Si合金的低共熔点是580℃，且Al和Si的组成比率大约为13/97wt％。
也就是说，当将作为添加材料的Si添加到Al中时，Al-Si合金的低共熔点变为580℃，由此Al可以在低于其自身的熔点660℃的温度被熔化。因此，依据本发明，与传统的在大约1200℃至大约1400℃的温度对Al进行沉积的情况相比，包含有Al的薄膜形成材料可以在低得多的温度发生沉积。
在这种情况下，将要形成的薄膜由Al-Si合金构成。Al-Si合金具有低膨胀系数、良好的耐磨性能、高温强度以及机械加工性能。可将Al-Si合金用作电极，尤其优选的将其用作阴极电极。
参见图2B，示出了薄膜形成材料140的相图，也就是，混合作为沉积材料122的Al和作为添加材料的Mg的材料。
从相图中可看出，Al-Mg合金有五个低共熔点。对应于各自的Al和Mg的成分比例，Al-Mg合金的低共熔点分别为450℃、448℃、449℃、452℃和437℃。因此，Al可以在比其自身的熔点660℃低得多的温度被熔化，所以包含有Al的薄膜形成材料可以在低温沉积。
这种情况下，将要形成的薄膜具有良好的耐腐蚀特性，并且取决于温度产生的变化很小。
参见图2C，示出了薄膜形成材料140的相图，也就是，混合作为沉积材料122的Al和作为添加材料的Ca的材料。
从相图中可看出，Al-Ca合金有三个低共熔点。对应于不同的Al和Ca的成分比例，Al-Ca合金的低共熔点分别为640℃、699℃和549℃。当Ca的成分比例大约为92wt％或者26wt％时，其相应的低共熔点为640℃和549℃。因此，Al可以在比其自身的熔点660℃低得多的温度被熔化，从而包含有Al的薄膜形成材料可以在低温沉积。
图3是示出了依据本发明制造OLED的方法的示意图。
参见图3，在基板330上形成第一电极。在基板330上可具有薄膜晶体管，以及形成在薄膜晶体管上的钝化层和平坦化层。
第一电极可以是阳极电极，并且可将具有高逸出功的诸如氧化铟锡(ITO)或者氧化铟锌(IZO)的透明电极可用作第一电极。优选地将具有5.0eV或更高的逸出功的材料用作阳极电极。逸出功意味着将金属内的电子发射到外部所需的最小功。
在第一电极上形成有机层图案。有机层图案包括至少有机光发射层。此外，有机层图案可以是由有机光发射层构成的一种单层，或者是从由有机光发射层以及空穴注入层、空穴传输层、电子传输层和电子注入层所组成的组中选择出的至少两种的多层。
在有机层图案上形成第二电极，从而完成OLED的形成。第二电极可以是阴极电极，优选的将具有低逸出功的材料作为第二电极。可将诸如Mg，Ca，Al和Ag的金属材料用作具有低逸出功的材料。
金属材料Al、Ca、Mg和Ag中每一种的逸出功分别为4.06～4.41eV、2.87～3.00ev、3.46eV和4.26～4.74eV。
在这种情况下，可使用真空沉积法形成第一和第二电极中的至少一种。用于真空沉积法的真空沉积设备300包括真空沉积腔310、蒸发源320、基板330等。通过在基板330上沉积薄膜形成材料340而形成诸如第一或第二电极的薄膜350的工艺与图1A和1B所描述的相同。
往回参见图1B，可将无机材料或金属用作沉积材料122。
将添加材料123与沉积材料122混合，且可将金属或非金属用作添加材料123。在这种情况下，可将与沉积材料122具有低共熔点的材料用作添加材料123。低共熔点参照图2A至2C进行了详细描述。
第二电极可以是阴极电极，并且可将具有低逸出功(4.06～4.41eV)的Al用作形成阴极电极的沉积材料122。
在这种情况下，优选地，将与沉积材料122具有低共熔点的Si、Mg和Ca中的一种材料用作添加材料123。此外，阴极电极应该具有低逸出功，由此优选的使用具有接近或少于Al的逸出功(4.06～4.41eV)的材料。
Mg和Ca分别具有2.87～3.00eV和3.46eV的逸出功，且Si也具有低逸出功，所以可将它和Al用作阴极电极。除了这些成分，可将各种与沉积材料122具有低共熔点且逸出功彼此接近的材料用作添加材料123。
因此，与仅仅沉积Al的情况相比，可以在低得多的温度形成阴极电极。
此外，通过沉积所形成的阴极电极由Al合金组成，且可取决于添加材料123形成Al-Si合金、Al-Mg合金和Al-Ca钙合金或者类似物。Al合金具有良好的机械和电性能，所以可提高阴极电极的机械和电性能。
仅针对有源矩阵OLED对本发明的实施例进行了描述，但是，本发明不局限于此，而是可以应用到无源矩阵OLED中。
依据如上所述的本发明，除了用作形成薄膜的沉积材料外，还将与沉积材料具有低共熔点的添加材料跟沉积材料混合。因此，与仅使用沉积材料形成薄膜的传统情况相比，可以在低得多的温度形成薄膜。也就是说，无需高温加热源。此外，能够增强薄膜特别是OLED的阴极电极的机械和电性能。
尽管参照某些示例性实施例对本发明进行了描述，但是本领域技术人员可以理解的是，在不脱离由所附权利要求所定义的本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明作出各种改进和变形以及等效的变化。
本申请请求于2005年1月31日提交的韩国专利申请No.2005-8791的优先权，此处引用其全文作为参考。
Claims (14)
1、一种形成薄膜的方法，包括：
沉积混合了沉积材料和添加材料的薄膜形成材料，从而形成所述薄膜，其中所述添加材料与所述沉积材料具有低共熔点。
2、如权利要求1的方法，其中所述沉积材料是金属材料或无机材料。
3、如权利要求2的方法，其中所述沉积材料是铝(Al)。
4、如权利要求3的方法，其中所述添加材料是金属材料或非金属材料。
5、如权利要求4的方法，其中所述添加材料是硅(Si)、镁(Mg)和钙(Ca)中的一种材料。
6、如权利要求1的方法，其中使用真空沉积法形成所述薄膜。
7、一种制造有机光发射显示器件(OLED)的方法，包括：
在基板上形成第一电极；
在所述第一电极上形成包括至少有机光发射层的有机层图案；以及
在所述有机层图案上形成第二电极，
其中所述第一和第二电极中的至少一种通过沉积混合了沉积材料和与沉积材料具有低共熔点的添加材料的薄膜形成材料来形成。
8、如权利要求7的方法，其中所述沉积材料是金属材料或无机材料。
9、如权利要求8的方法，其中形成所述第二电极的所述沉积材料是铝(Al)。
10、如权利要求9的方法，其中所述第二电极是阴极电极。
11、如权利要求10的方法，其中所述添加材料是金属材料或非金属材料。
12、如权利要求11的方法，其中所述添加材料具有等于或小于铝(Al)的逸出功的逸出功。
13、如权利要求11的方法，其中所述添加材料是硅(Si)、镁(Mg)和钙(Ca)中的一种。
14、如权利要求7的方法，其中使用真空沉积法来形成所述第一和第二电极中的至少一种。
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