DE69628520T2

DE69628520T2 - Methode zur Herstellung organischer LED Matrizen

Info

Publication number: DE69628520T2
Application number: DE69628520T
Authority: DE
Inventors: Hsing-Chung Lee; Chan-Long Shieh
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1995-08-21
Filing date: 1996-07-25
Publication date: 2003-12-11
Anticipated expiration: 2016-07-26
Also published as: DE69628520D1; KR100408585B1; EP0762806A2; KR970013441A; TW396643B; JPH09274452A; EP0762806B1; EP0762806A3; US5641611A

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Herstellung von Elementen aus einem oder mehreren Materialsystemen auf einem Substrat und zur Passivierung der Elemente.

Hintergrund der Erfindung

Zur Zeit werden organische lichtemittierende Dioden (LED) aufgrund der großen Anzahl von verfügbaren Materialien sowie der relativ niedrigen Kosten der organischen Materialien und der Einfachheit der Herstellung dieser Materialien in einer verarbeitbaren Form sehr beliebt. Eine der hauptsächlichen Schwierigkeiten bei organischen LED- Anzeigen liegt jedoch in der Musterbildung des organischen Materials in separate LEDs.
Ein vorgeschlagenes Musterungsverfahren zur Ausbildung von Streifen organischen Materials umfasst die Verwendung vertikaler Abschattungsmasken oder aufrechter Wände, wobei organisches Material verdampft und in einem Winkel αn den Wänden ausgerichtet wird, um separate Streifen zu bilden. Weitere Informationen über dieses Herstellungsverfahren über organische LED-Anzeigen werden in den US- Patentschriften 5 276 380, 5 294 869, 5 294 870, 5 424 560 und 4 204 222 offenbart.
Das Problem bei den meisten dieser Herstellungsverfahren ist, dass sie nur für grobe Dimensionen geeignet sind. Auch sind die aufrechten Wände relativ schwierig auszubilden und korrekt zu positionieren. Da weiter sämtliche Vorrichtungen für die verschiedenen Farben in einem integrierten Prozess hergestellt werden, erzeugen viele der Schritte dieser Herstellungsprozesse überlappende Schichten, welche die Effizienz des endgültigen Gerätes reduzieren können.
Auch sind organische, lichtemittierende Dioden empfindlich gegen die Anwesenheit von Sauerstoff und Wasserdampf in der Umgebungsluft und müssen daher für einen ordnungsgemäßen Betrieb und eine nutzbringende Langlebigkeit hermetisch versiegelt werden. Herkömmliche hermetische Versiegelungen, einschließlich Metallgehäuse, dickes, in Mustern aufgebrachtes Metall und durchgehende isolierende Sperrschichten, sind im Allgemeinen zu groß und sperrig für große Matrizen. Weiter sind die organischen Materialien, sobald sie positioniert sind, empfindlich gegen hohe Temperaturen und es ist im Allgemeinen schwierig, Niedertemperatur-Dielektrika zu finden, die gute hermetische Versiegelungen darstellen.
Entsprechend wäre es wünschenswert, einen Herstellungsprozess aufzuzeigen, bei dem eine Anzeige aus organischen, lichtemittierenden Dioden und insbesondere eine Farbanzeige einfach, praktisch und exakt hergestellt und passiviert werden kann.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein neues und verbessertes Herstellungsverfahren für organische LED-Matrizen zur Verfügung zu stellen.
Es ist ebenfalls eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues und verbessertes Verfahren zur Passivierung organischer LED-Matrizen und dergleichen zur Verfügung zu stellen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues und verbessertes Verfahren zur Herstellung und/oder Passivierung organischer LED-Matrizen zur Verfügung zu stellen, welches relativ einfach und billig ist.
Es ist eine weitere Aufgabe von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, ein neues und verbessertes Verfahren zur Herstellung organischer LED-Matrizen zur Verfügung zu stellen, welches in der Lage ist, relativ exakte Materialelemente für Anzeigen hoher Auflösung herzustellen.
Es ist eine weitere Aufgabe von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, ein neues und verbessertes Verfahren zur Herstellung und/oder Passivierung organischer LED- Matrizen zur Verfügung zu stellen, welches in der Lage ist, Matrizen mit reduziertem Gewicht und reduzierter Dicke herzustellen.
Es ist eine weitere Aufgabe von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, ein neues und verbessertes Verfahren zur Herstellung und Passivierung organischer LED- Matrizen in einer Lithographie und unter Verwendung einer einzigen integrierten Maske zur Verfügung zu stellen.

Zusammenfassung der Erfindung

Ein Verfahren gem. der vorliegenden Erfindung ist in Anspruch 1 definiert.
Die obigen und weitere Aufgaben werden wenigstens teilweise gelöst und die obigen und andere Ziele werden in einem Verfahren zur musterartigen Aufbringung von Materialelementen auf einem Trägersubstrat realisiert. Das Substrat umfasst eine Basis mit einer leitfähigen Schicht darauf, die von einer isolierenden Schicht bedeckt ist, mit Ausnahme von darin vorgesehenen Ausnehmungen, die Bereiche der leitfähigen Schicht freilegen. Das Verfahren umfasst das Ausbilden einer ersten Materialschicht auf der Oberfläche eines Substrates, welche die Ausnehmungen in der isolierenden Schicht überdeckt und das Ausbilden einer zweiten Materialschicht auf der ersten Materialschicht. Die erste Materialschicht wird ausgebildet, um eine Öffnung darin zu definieren mit einer ersten transversalen Dimension, die einen Bereich der Oberfläche des Substrates, einschließlich der Ausnehmungen, freilegt, und die zweite Materialschicht wird ausgebildet, um eine Apertur durch sie hindurch zu definieren mit einer zweiten transversalen Dimension, kleiner als die erste transversale Dimension, und welche im Allgemeinen koaxial mit einer der Ausnehmungen positioniert ist. Die zweite Materialschicht wird so positioniert, dass sie einen Bereich der freigelegten Oberfläche des Substrates in der Öffnung überdeckt, so dass die freigelegte Substratoberfläche in ein beschattetes Gebiet, einschließlich einer der Ausnehmungen, und ein nicht beschattetes Gebiet, einschließlich einer zweiten Ausnehmung, unterteilt wird. Ein erstes Materialsystem wird im Allgemeinen senkrecht zu der Apertur aufgebracht, um ein Element aus dem ersten Materialsystem auf der Oberfläche des Substrates in dem nicht beschatteten Gebiet auszubilden und um die eine Ausnehmung zu überdecken, und ein zweites Materialsystem wird unter einem Winkel zu der Apertur aufgebracht, um ein Element aus dem zweiten Materialsystem auf der Oberfläche des Substrates in dem beschatteten Gebiet aufzubringen und die zweite Ausnehmung zu überdecken.
Das oben genannte Substrat, einschließlich der aufgebrachten Elemente und der Abschattungsmaske wird in ähnlicher Weise passiviert. Passivierungsmaterial wird von einer entfernt positionierten Quelle in eine Richtung, die im Allgemeinen senkrecht zu der Apertur in der Abschattungsmaske steht, aufgedampft, um eine Passivierungsabdeckung auf den aufgebrachten Elementen auszubilden. Wenn weitere Elemente in den beschatteten Gebieten aufgebracht werden, wird Passivierungsmaterial unter einem Winkel zu der Apertur aufgedampft, um eine Passivierungsabdeckung auf den weiteren Elementen auszubilden. Um eine vollständige Passivierung zu erzielen, kann es erforderlich sein, eine der entfernt positionierten Quellen oder das Substrat um die senkrechte Richtung und/oder den Winkel herum zu rastern bzw. zu dithern.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es wird Bezug genommen auf die Zeichnungen:
Fig. 1 bis 5 sind vereinfachte Schnittansichten, die verschiedene Schritte der Herstellung einer Maske zur Verwendung in einem Herstellungsprozess gem. der vorliegenden Erfindung illustrieren;
Fig. 6 illustriert ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Maske, ähnlich mit Fig. 5;
Fig. 7 ist eine vereinfachte Schnittansicht, welche die Aufbringung von Farbdioden aus organischem Material gem. der vorliegenden Erfindung illustriert;
Fig. 8 ist eine vereinfachte Schnittansicht einer typischen organischen lichtemittierenden Diode;
Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht, die eine vereinfachte Matrix organischer, Licht emittierender Dioden illustriert, wobei Teile davon gebrochen dargestellt sind;
Fig. 10 ist eine vereinfachte Schnittansicht einer Vorrichtung zur Aufbringung eines Elementes und zur Passivierung des aufgebrachten Elementes gem. der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 11 ist eine vereinfachte Schnittansicht einer Vorrichtung zur Passivierung von Farbdioden aus organischen Materialsystemen, ähnlich der in Fig. 7 illustrierten, gem. der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform Wir wenden uns nun den Zeichnungen zu. Die Fig. 1 bis 5 illustrieren eine Folge von Schritten in einem Prozess zur Herstellung von Materialelementen auf einem Trägersubstrat gem. der vorliegenden Erfindung. Es wird insbesondere Bezug genommen auf Fig. 1. Illustriert ist ein Substrat 10 oder eine Basis mit einer oberen Oberfläche. Eine leitfähige Schicht ist auf der Oberfläche des Substrates 10 aufgebracht und ist auf irgendeine geeignete Weise, wie etwa Maskieren und Ätzen, Maskieren und Ablagern, selektive Ablagerung etc., in Streifen 11 oder Reihen gemustert. Eine Mehrzahl von Streifen 11 erstreckt sich parallel und horizontal in Reihen, und jede einzelne dient in wohlbekannter Weise als ein Anschluss für alle Vorrichtungen der Reihe. Eine Schicht 12 dielektrischen Materials, wie etwa ein Nitrit oder Oxid, wird über die Streifen 11 abgelagert und kann beispielsweise eine Deckschicht über die gesamte Basis 10 sein. Die Ausnehmungen 12A, 12B und 12C werden in der Schicht 12 durch Maskieren und Ätzen oder irgendein anderes geeignetes Verfahren definiert, so dass Bereiche der Oberfläche der Streifen 11 freigelegt werden.
Wie nun detaillierter beschrieben werden soll, ist die Größe der Ausnehmungen 12A, 12B und 12C ein bedeutender Faktor für die Stromführungseigenschaften der auf dem Substrat herzustellenden Elemente. Entsprechend können verständlicherweise die Größe und Form der Ausnehmungen 12A, 12B und 12C während der Definition eingestellt werden, so dass Unterschiede der Leitfähigkeits- oder Emissionseigenschaften der herzustellenden Elemente kompensiert werden. Die Ausnehmungen 12A, 12B und 12C können im Wesentlichen jede beliebige Form (in der Ebene der Schicht 12) einnehmen, einschließlich rund, eckig, oval etc.
Bei diesem ersten speziellen Ausführungsbeispiel wird die gesamte in Fig. 1 illustrierte Struktur als ein Trägersubstrat 13 zum Zwecke der übrigen Offenbarung betrachtet. Man sollte verstehen, dass zum Zwecke dieser Offenbarung der Begriff "Trägersubstrat" jegliche Struktur umfasst, welche bereitgestellt wird, um die herzustellenden Elemente zu tragen und dass er beispielsweise eine Glasplatte, eine Quarzplatte, eine Plastikplatte, ein Halbleiterchip, einen Halbleiterchip mit darauf ausgebildeten integrierten Schaltkreisen, einen Halbleiterchip mit darauf ausgebildeten zusätzlichen Materialschichten etc. umfassen kann. Die Struktur der Fig. 1-5 repräsentiert auch eine zweidimensionale Matrix, umfassend Reihen und Spalten von Vorrichtungen (z. B. Pixel) mit einer einzigen gebrochen dargestellten und erläuterten Vorrichtung, um diese Offenbarung zu vereinfachen. Der Fachmann wird auch verstehen, dass die speziell illustrierte Matrix dem Zwecke der Erläuterung dient und viele Änderungen und Modifikationen ausgeführt werden können.
Es wird nun Bezug genommen auf Fig. 2. Eine Schicht 14 entfernbaren Materials, wie etwa nicht entwickelter Fotolack oder dergleichen wird auf der Oberfläche 11 des Trägersubstrates 13 mittels irgendeines geeigneten Verfahrens aufgebracht. Eine Schicht 15 hinreichend festen Materials, wie etwa Metall, wird auf der Schicht 14 aufgebracht. Im Allgemeinen sind beide Schichten 14 und 15 einfach Deckschichten, welche das Trägersubstrat 13 vollständig überdecken und werden mittels irgendeines wohlbekannten Verfahrens aufgebracht, das mit dem speziellen Verfahren und der verwendeten Ausrüstung kompatibel ist.
Eine Schicht 16 aus Fotolack wird auf der Oberfläche der Schicht 15 aufgebracht und mittels irgendeines geeigneten Verfahrens gemustert, so dass eine Maske, wie in Fig. 3 illustriert, erzeugt wird. Die Schicht 16 weist eine Öffnung 17 in sich auf, welche einen Bereich der Oberfläche von Schicht 15 freilegt. Der freigelegte Bereich der Schicht 15 wird dann geätzt, um eine Apertur 19 darin auszubilden, wie in Fig. 4 illustriert, und zwar mittels irgendeines geeigneten Ätzmaterials, welches im Allgemeinen von der Materialzusammensetzung von Schicht 15 bestimmt wird. Die Apertur 19 hat eine transversale Dimension W1, welche größer ist als die transversale Dimension der Ausnehmung 12A und ungefähr gleich groß mit der Breite eines der aufzubringenden Materialelemente, was nun beschrieben werden soll. Die Dimension senkrecht zur Blattebene ist abhängig von der Form der Ausnehmungen 12A, 12B und 12C und kann beispielsweise dieselbe sein wie W&sub1;, falls die Ausnehmungen 12A, 12B und 12C quadratisch sind. Sobald die Apertur 19 in der Schicht 15 sauber definiert ist, wird die Schicht 16 belichtet und zusammen mit den nicht von der Schicht 15 abgedeckten Bereichen der Schicht 14 wegentwickelt. Die Bereiche der Schicht 14 werden dann, wie in Fig. 5 illustriert, mittels irgendeines geeigneten Verfahrens, wie etwa Sauerstoffplasma, chemisches Ätzen, Belichten und Entwickeln etc., von unter der Schicht 15 entfernt.
Das laterale Unterschneiden der Schicht 15 definiert eine Öffnung 20 in der Schicht 14 mit einer transversalen Dimension W&sub2;, die größer ist als die transversale Dimension W&sub1; der Apertur 19, so dass ein Bereich der Oberfläche des Trägersubstrats 13, einschließlich der Ausnehmungen 12A, 12B und 12C, freigelegt wird. Es sollte beachtet werden, dass die Schicht 15 hinreichend fest sein muss, um den Überhang darin aufrechtzuerhalten und die nachfolgende, nun zu beschreibende Bearbeitung zu überstehen. Obwohl die Schicht 15 eine Vielzahl verschiedener Metalle oder Metallkombinationen sein kann, ist Gold ein bestimmtes Beispiel für ein Material, das geeignete Eigenschaften hat und mit dem leicht zu arbeiten ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die transversale Dimension W&sub2; der Öffnung 20 so gewählt, dass ein nicht beschattetes Gebiet 21 im Bereich der Ausnehmung 12A, ein beschattetes Gebiet 22 im Bereich der Ausnehmung 12B und ein beschattetes Gebiet 23 im Bereich der Ausnehmung 12C geschaffen wird. Des Weiteren sind die Gebiete 22 und 23 etwas größer als das Gebiet 21 und zwar zu einem Zweck, der mit der weiteren Beschreibung erkennbar werden wird.
Bei einem leicht unterschiedlichen Ausführungsbeispiel kann eine (nicht dargestellte) Struktur, die ähnlich derjenigen von Fig. 5 ist, durch Auflegen eines Bereichs von Fotolack 20' mit etwa den Dimensionen der Öffnung 20 konstruiert werden, wie dies in Fig. 6 illustriert ist. Dann wird auf jeder Seite des Fotolacks und partiell über der oberen Oberfläche Metall plattiert, um eine Apertur 19' zu definieren. Die Apertur 19' wird passend definiert, da sich das Metall auf der oberen Oberfläche des Fotolacks 20' über eine Distanz L erstrecken wird, die in etwa gleich der Höhe (H+L) des Metalls über dem Fotolack 20' ist. Der Fotolack 20' wird dann belichtet und wegentwickelt, so dass eine Öffnung und ein Überhang, ähnlich den in Fig. 5 illustrierten, übrig bleibt. Bei dieser Struktur werden eine erste Schicht 14' aus dem Material, welches die Öffnung definiert und eine zweite Schicht 15' aus überhängendem Material. welches die Apertur 19' definiert, aus demselben Material hergestellt.
Es wird nun Bezug genommen auf Fig. 7. Dargestellt sind weitere Schritte eines Prozesses zur Herstellung von Materialelementen auf dem Trägersubstrat 13. Bei Verwendung der Abschattungsmaske von Fig. 5 wird ein Element 30 aus einem ersten Materialsystem über der Ausnehmung 12A im Gebiet 21 der Öffnung 20 aufgebracht, indem das Material von einer Quelle 31 im Wesentlichen senkrecht zu der Apertur 19 gerichtet wird. Da die Apertur 19 größer ist als die Ausnehmung 12A, wird sich das Element 30 über die Ausnehmung 12A hinaus auf die Oberfläche der Schicht 12 erstrecken, und daher werden, falls das Element 30 eine Mehrzahl von Materialschichten (z. B. eine organische Diode) umfasst, die Schichten nicht von der leitfähigen Schicht 11 kurzgeschlossen werden. Ein Element 32 aus einem zweiten Materialsystem wird über die Ausnehmung 12B im Gebiet 22 der Öffnung 20 aufgebracht, indem das Material von einer Quelle 33 unter einem ersten Winkel α zu der Apertur 19 gerichtet wird. Ebenso wird ein Element 34 aus einem dritten Materialsystem über der Ausnehmung 12C im Gebiet 23 der Öffnung 20 aufgebracht, indem das Material von einer Quelle 35 unter einem zweiten Winkel β zu der Apertur 19 gerichtet wird. Bei einem speziellen Ausführungsbeispiel wird Material 31, 33 und 35 in einer Vakuumkammer verdampft, welche in einer Entfernung zu der Apertur 12 angeordnet ist, welche hinreichend groß ist, so dass sich Partikel, die aus den Quellen 31, 33 und 35 austreten, auf die Apertur 19 und das Target (Trägersubstrat 13) in parallelen Linien (ähnlich einer Punkt- oder Linienlichtquelle oder ähnlich kollimiertem Licht) zu bewegen scheinen.
Der Fachmann wird verstehen, dass die Winkel α und β durch Kenntnis der transversalen Dimension W&sub1; der Apertur 19 und der Höhe h über der Oberfläche 11 des Trägersubstrates 13 genau bestimmt werden können. Im Allgemeinen bewegen sich die Winkel α und β in einem Bereich von ungefähr 30º bis 50º, obwohl dieser Bereich und/oder der spezielle Winkel ausgewählt oder vorbestimmt werden kann, indem die Dicke der Schicht 14 eingestellt wird. Auch bestimmt die transversale Dimension W&sub1; der Apertur 19 die Breite des Elementes 30, und es ist wünschenswert, die Elemente 32 und 34 mit ungefähr derselben Breite wie das Element 30 herzustellen, obwohl die Dimensionen der Ausnehmungen 12A, 12B und 12C unterschiedlich sein können. Man sieht daher, dass durch genaue Bestimmung der Höhe h die Elemente 30, 32 und 34 in der Öffnung 20 in parallel beabstandetem Verhältnis zueinander positioniert werden können mit einem Abstand zwischen ihnen, der hinreichend groß ist, um eine elektrische Verbindung zu verhindern. Es sollte verstanden werden, dass die Reihenfolge, in welcher die Elemente 30, 32 und 34 aufgebracht werden, nicht wesentlich ist und die in dieser Offenbarung oder den Ansprüchen beschriebene Reihenfolge nicht gedacht ist, den Bereich dieser Erfindung in irgendeiner Weise zu beschränken.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst jedes Materialsystem, das die Elemente 30, 32 und 34 bildet, Materialien zur Ausbildung einer organischen lichtemittierenden Diode. Fig. 8 illustriert eine Schnittansicht einer organischen, lichtemittierenden Diode 35, die zu diesem Zweck verwendet werden kann. Die lichtemittierende Diode 35 wird auf dem Substrat 10 mit der leitfähigen Schicht 11 als eine erste Elektrode ausgebildet. Eine löchertransportierende Schicht 36 wird auf der Schicht 11 positioniert. Eine lichtemittierende Schicht 37 wird auf der Schicht 36 positioniert, eine elektronentransportierende Schicht 38 wird auf der Schicht 37 positioniert, und ein zweiter Anschluss wird durch Aufbringen einer leitfähigen Schicht 39 auf der Schicht 38 ausgebildet, um die Diode zu vervollständigen. Der Fachmann im Gebiet organischer, Licht emittierender Dioden wird verstehen, dass verschiedene Kombinationen von Löcherinjektions- und -transportzonen sowie Elektroneninjektions- und -transportzonen verwendet werden können, um Dioden aus verschiedenen Materialien zu bilden. Es ist jedoch im Allgemeinen notwendig, ein Minimum von zwei Elektroden und einer lichtemittierenden Schicht dazwischen zu verwenden.
Bei der Struktur der Fig. 7 wird die Quelle 31 verwendet, um ein Materialsystem aufzubringen, welches zu einer grünes Licht emittierenden, organischen Diode führt. In ähnlicher Weise wird die Quelle 33 verwendet, um ein Materialsystem aufzubringen, das zu einer rotes Licht emittierenden, organischen Diode führt, und die Quelle 35 wird benutzt, um ein Materialsystem aufzubringen, das zu einer blaues Licht emittierenden, organischen Diode führt. Es versteht sich natürlich, dass die verschiedenen Quellen 31, 33 und 35 untereinander ausgetauscht oder durch andere Quellen ersetzt werden können, je nach Wunsch und Eignung. Die drei Elemente 30, 32 und 34 können daher als ein einzelner Pixel einer Vollfarbanzeige verwendet werden. In Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht der Matrix illustriert, wobei gezeigt ist, wie derartige drei Farbpixel in Spalten getrennt sind. Es versteht sich natürlich, dass bei einfachen Matrizen auch nur zwei Elemente und zwei Farben verwendet werden können oder dass alle Elemente 30, 32 und 34 so ausgebildet sein können, dass sie Licht derselben Farbe erzeugen (z. B. bei einer einfarbigen Anzeige).
Der Fachmann wird verstehen, dass die Menge elektrischen Stroms, der durch die organischen, lichtemittierenden Dioden 35 (und viele andere elektrische Elemente) geleitet werden kann, abhängig ist von der Fläche der Schicht 36, die in Kontakt mit der leitfähigen Schicht 11 steht. Der Fachmann wird ebenfalls verstehen, dass alle farbiges lichtemittierenden Dioden nicht mit derselben Intensität emittieren. Es sollte daher beachtet werden, dass die vorliegende Erfindung besonders gut geeignet ist, um derartige Schwierigkeit zu kompensieren, da die horizontalen Dimensionen der Ausnehmungen 12A, 12B und 12C auf einfache Weise gewählt werden können, so dass man unterschiedliche Strommengen für jede Diode erhält, was Unterschiede bei der Emissionsintensität erlaubt.
Es wird insbesondere auf Fig. 10 Bezug genommen. Illustriert ist ein Verfahren zu Passivierung eines Materialelementes, das auf einem Trägersubstrat positioniert ist. Während das zu passivierende Element grundsätzlich jedes Material oder jede elektronische Vorrichtung sein kann, ist das Element bei diesem speziellen Beispiel eine lichtemittierende Diode 50, die auf einem Trägersubstrat 51 ausgebildet ist, welches bei dieser Ausführungsform ein lichtdurchlässiges Material, wie etwa Glas oder dergleichen ist. Die Diode 50 umfasst einen ersten leitfähigen Materialstreifen 52, der beispielsweise Indium-Zinn-Oxid (ITO: ndium- in- xide) oder dergleichen sein kann und der auf der oberen Oberfläche des Substrates 51 positioniert ist. Eine dielektrische Schicht 53 aus irgendeinem isolierenden Material, wie etwa Siliziumnitrit oder dergleichen, ist auf dem Material 52 aufgebracht und so gemustert, dass eine begrenzende Öffnung für die Diode 50 definiert wird.
Wie zuvor im Zusammenhang mit Fig. 5 beschrieben, wird über der begrenzenden Öffnung eine Abschattungsmaske 60 ausgebildet. Eine erste Schicht 61 aus Fotolack wird auf der Schicht 53 aufgebracht, und auf der Schicht 61 wird eine Metallschicht 62 aufgebracht. Eine zweite (nicht dargestellte) Fotolackschicht wird auf der Oberfläche der Schicht 62 aufgebracht und mittels irgendeines geeigneten Verfahrens zur Bildung einer Maske gemustert. Die zweite Fotolackschicht definiert darin eine Öffnung, die in etwa die gewünschte Breite der Diode 50 hat und direkt die begrenzende Öffnung in Schicht 53 überdeckt. Der freigelegte Bereich der Metallschicht 62 wird dann geätzt, um eine Apertur 65 darin auszubilden, wie in Fig. 10 illustriert. Sobald die Apertur 65 in der Schicht 62 sauber definiert ist, wird die Fotolackschicht belichtet und zusammen mit dem nicht von der Schicht 62 bedeckten Bereich der Schicht 61 wegentwickelt. Bereiche der Schicht 61 werden dann mittels irgendeines geeigneten Verfahrens, wie etwa Sauerstoffplasma, chemisches Ätzen, Belichten und Entwickeln etc., wie in Fig. 10 illustriert, von unter der Schicht 62 entfernt.
Unter Verwendung der Abschattungsmaske von Fig. 10 wird dann die Diode 50 ausgebildet, indem eine Schicht 54 aus organischen, lichtemittierenden Material auf der leitfähigen Schicht 52 in der begrenzenden Öffnung aufgebracht wird. Eine Schicht 55 aus Metall, im Allgemeinen leitfähiges Metall vom n-Typ, wird zur Vervollständigung der Diode 50 auf der Schicht 54 aufgebracht. Eine Schicht 66 aus Passivierungsmaterial wird auf der Diode 50 aufgebracht, indem das Material von einer Quelle 67 im Wesentlichen senkrecht zu der Apertur 65 gerichtet wird. In einem speziellen Ausführungsbeispiel wird das Material der Quelle 67 in einer Vakuumkammer verdampft, die in einer Entfernung von der Apertur 65 angeordnet ist, welche ähnlich derjenigen oder etwas kleiner als diejenige sein kann, die zuvor für die Aufbringung der parallelen Elemente beschrieben wurde. Auch wird die Quelle 67 oder, falls günstig, das Substrat 51 transversal gerastert, wie dies durch den Pfeil 68 angedeutet ist, (oder rotiert) um eine vollständige Materialbedeckung über die gesamte Oberfläche der Diode 50 sicherzustellen. Der genaue Umfang der Rasterung und die Strecke, über welche die Rasterung erfolgt, hängen von der Höhe der Diode 50 und der transversalen Dimension der Apertur 65 ab. Die Diode 50 wird daher unter Verwendung derselben Abschattungsmaske hergestellt und passiviert, und es ist keine zusätzliche Ausrichtung oder Maskierung erforderlich.
Es wird nun Bezug genommen auf Fig. 11. Illustriert ist die Struktur von Fig. 7 mit bereits aufgebrachten Elementen 30, 32 und 34. Unter Verwendung der Abschattungsmaske, die bereits positioniert ist, wird eine erste Passivierungsschicht 70 über dem Element 30 aufgebracht, indem Material von einer entfernt angeordneten Quelle 71 im Wesentlichen senkrecht zu der Apertur 19 gerichtet wird. Eine Passivierungsschicht 72 wird über dem Element 32 aufgebracht, indem das Passivierungsmaterial von einer Quelle 73 unter einem ersten Winkel α zu der Apertur 19 gerichtet wird. Ebenso wird eine Passivierungsschicht 74 über dem Element 34 aufgebracht, indem das Passivierungsmaterial von einer Quelle 75 unter einem zweiten Winkel β gerichtet wird. Es versteht sich natürlich, dass die Passivierungsquellen 71, 73 und 75 einfach die grüne, rote und blaue Quelle 31, 33 und 35 ersetzen können. Wie oben beschrieben, werden die Passivierungsquellen 71, 73 und 75 leicht um die Senkrechte, den Winkel α bzw. den Winkel β gerastert, um eine vollständige Bedeckung und Passivierung der Elemente 30, 32 und 34 sicherzustellen.
Sobald die Passivierung vollständig ist, kann die Schicht 14 teilweise oder vollständig aufgelöst und die Schicht 15 einfach abgehoben werden. Bei manchen Anwendungen können die Schichten 14 und 15 gleichzeitig abgehoben werden, wobei keine Auflösung erforderlich ist, indem beispielsweise Klebeband oder dergleichen verwendet wird. Die einzige Maske wird sowohl für die Musterung der Matrix von organischen Dioden auf dem Trägersubstrat als auch für die Passivierung der organischen Dioden verwendet. Da die Passivierungsschichten 70, 72 und 74 einander nicht kontaktieren, können sie aus hermetisch versiegelndem Metall ausgebildet werden, wobei das Metall auch als zweiter elektrischer Anschluss für jede organische Diode verwendet werden kann.
Es wurde daher ein neues und verbessertes Verfahren zur Herstellung einzelner Elemente oder vollständiger organischer LED-Matrizen sowie zur Passivierung des einzelnen Elementes oder der vollständigen organischen LED-Matrizen in einem lithographischen Schritt offenbart. Das neue und verbesserte Verfahren zur Herstellung und/oder Passivierung von Elementen oder organischen LED-Matrizen ist vergleichsweise einfach und kostengünstig und ist in der Lage, relativ genaue Materialelemente für hochauflösende Anzeigen zu erzeugen. Weiter ist das neue und verbesserte Verfahren zur Herstellung und/oder Passivierung organischer LED-Matrizen in der Lage, Matrizen mit reduziertem Gewicht und reduzierter Dicke zu erzeugen. Als ein weiterer, wesentlicher Vorteil erlaubt die Mustergebung und Passivierung die Verwendung einer Lösung zum Abheben der einzigen Maske (oder das einfache Abheben), so dass keine komplizierten und schädigenden Schritte, wie etwa Ätzen und dergleichen, beteiligt sind. Die vollständige Herstellung und Passivierung wird durchgeführt, ohne dass irgendwelche Hochtemperatur- Prozesse nach Aufbringen des organischen Materials beteiligt wären.
Obwohl wir spezielle Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben haben, kommen dem Fachmann weitere Modifikationen und Verbesserungen in den Sinn. Wir wünschen uns daher, dass verstanden wird, dass diese Erfindung nicht auf die speziellen, gezeigten Formen beschränkt ist, und wir beabsichtigen, mit den beigefügten Ansprüchen alle Modifikationen abzudecken, die sich nicht vom Geist und Umfang dieser Erfindung entfernen.

Claims

1. Verfahren zur Ausbildung von Elementen von Materialsystemen, umfassend organische Lichtemitter, auf einem Trägersubstrat, umfassend den Schritt des Bereitstellens eines Trägersubstrates (13), gekennzeichnet durch die Schritte:

Ausbilden einer ersten Schicht entfernbaren Materials (14) auf dem Substrat (13) und einer zweiten Schicht aus Metall (15) auf der Schicht entfernbaren Materials (14), wobei die Schicht entfernbaren Materials (14) eine Öffnung (20) darin mit einer ersten transversalen Dimension (W&sub2;) definiert, die einen Bereich des Substrates freilegt und wobei die Metallschicht (15) eine sie durchsetzende Apertur (19) mit einer zweiten transversalen Dimension (W&sub1;) definiert, die kleiner ist als die erste transversale Dimension (W&sub2;), wobei die Metallschicht (15) einen Bereich des Substrates (13) in der Öffnung (20) überdeckt, so dass das freigelegte Substrat in ein beschattetes (22, 23) und ein nicht beschattetes Gebiet (21) eingeteilt wird;

Ausbilden eines ersten Materialsystems (31) im Wesentlichen senkrecht zu der Apertur (19), zur Ausbildung eines Elementes (30) aus dem ersten Materialsystem (31), umfassend einen organischen Lichtemitter, auf dem Substrat (13) in dem nicht beschatteten Gebiet (21), und Ausbilden eines zweiten Materialsystems (33, 35) unter einem Winkel (α, β) zu der Apertur (19), zur Ausbildung eines Elementes (32, 34) aus dem zweiten Materialsystem (33, 35), umfassend einen organischen Lichtemitter, auf dem Substrat (13) in dem beschatteten Gebiet; und

Entfernen der ersten Schicht (14) entfernbaren Materials und der zweiten Schicht (15) aus Metall auf der Schicht (14) entfernbaren Materials.

2. Verfahren zur Ausbildung von Materialelementen auf einem Trägersubstrat nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Bereitstellens des Trägersubstrates (13) umfasst: Bereitstellen einer Basis (10) mit einer darauf angeordneten, leitfähigen Schicht (11) und einer auf der leitfähigen Schicht (11) angeordneten, isolierenden Schicht (12) mit sie durchgreifenden Ausnehmungen (12A, 12B, 12C) mit ausgewählten horizontalen Dimensionen, zur Freilegung von Bereichen der leitfähigen Schicht (11).

3. Verfahren zur Ausbildung von Materialelementen auf einem Trägersubstrat nach Anspruch 2, wobei der Schritt des Bereitstellens des Trägersubstrates (13) weiter umfasst: Auswählen der horizontalen Dimensionen der Ausnehmungen (12A, 12B, 12C), zur Bestimmung der relativen Beträge elektrischer Leitung der Elemente (30, 32, 34).

4. Verfahren zur Ausbildung von Materialelementen auf einem Trägersubstrat nach Anspruch 3, wobei das Ausbilden der Elemente (30, 32, 34) jeweils umfasst: Aufbringen von organischem Lichtemitter-Material (37) auf den freigelegten Bereichen der leitfähigen Schicht (11) in den Ausnehmungen (12A, 12B, 12C) und von Bereichen einer zweiten Schicht (39) leitfähigen Materials auf dem organischen Lichtemitter-Material (37) derart, dass jede der Ausnehmungen (12A, 12B, 12C) überlagert wird.

5. Verfahren zur Ausbildung von Materialelementen auf einem Trägersubstrat nach Anspruch 4, wobei das Aufbringen organischen Lichtemitter-Materials (37) auf der freigelegten Schicht (11) aus leitfähigem Material sowie der zweiten Schicht (39) aus leitfähigem Material auf dem organischen Lichtemitter-Material (37) weiter umfasst: Aufbringen einer Löcher-Transportschicht (36) zwischen den freigelegten Bereichen aus leitfähigem Material (11) und einer Schicht aus organischem Elektronenemitter-Material oder einer Elektronen-Transportschicht (38) zwischen der zweiten Schicht (39) aus leitfähigem Material und der Schicht (37) aus organischem Lichtemitter-Material.

6. Verfahren zur Ausbildung von Materialelementen auf einem Trägersubstrat nach Anspruch 1, umfassend, nach dem Schritt des Ausbildens der Elemente (30, 32, 34), die Schritte: Aufbringen eines Passivierungsmaterials im Wesentlichen senkrecht zu der Apertur (19), um eine Passivierungsabdeckung (70) auf dem Element (30) in dem nicht beschatteten Gebiet (21) zu bilden und Aufbringen von Passivierungsmaterial (73, 75) unter einem Winkel (α, β) zu der Apertur (19), zur Ausbildung einer Passivierungsabdeckung (72, 74) auf den Elementen (32, 34) in dem beschatteten Gebiet (22, 23).

7. Verfahren zur Ausbildung von Materialelementen auf einem Trägersubstrat nach Anspruch 6, wobei die Schritte des Aufbringens von Passivierungsmaterial im Wesentlichen senkrecht zu der Apertur (19) und des Aufbringens von Passivierungsmaterial unter einem Winkel (α, β) zu der Apertur (19) jeweils umfassen: Dithern beziehungsweise Rastern der Aufbringungsquellen (71, 73, 75) um die Senkrechte und den Winkel (α, β), zur Ausbildung der Passivierungsabdeckungen (70, 72, 74).

5. Verfahren zur Ausbildung von Materialelementen auf einem Trägersubstrat nach Anspruch 1, wobei die Elemente rotes, blaues und grünes organisches Material umfassen.