TW201203644A - Method for creating serial connected OLED-devices - Google Patents

Description

201203644 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於製造串聯0LED裝置（有機發光二極體）之 領域。在-態樣中，本發明係關於—種用於製備串聯 〇LED裝置之方法，在該方法中，改良在-載體基板表面 上形成及互連_裝置之結構化程序。在一進一步態樣 中，本發明係關於一種包括串聯OLED裝置之照明體。 【先前技術】 從當前最先進技術已知〇LED裝置…般而言，一 〇哪 裝置至少由配置於一載體農;^ μ + 尬 戰菔基板上之一第一電極材料、沈積 於该第-電極材料上之一有機光電活性材料及至少部分覆 蓋該有機光電活性材料的—第二電極材料組成。該等電極 材料之一者作為陰極層，而另一電極材料作為陽極層。可 使用諸如發光聚合物’例如，諸如聚(對·伸苯基伸乙稀 基）(PPV)，或發光低分子量材料，❹，諸如三（8-經啥 啉)鋁作為光電活性材料電致發光材料。 可使用（例如）諸如玻璃或塑膠作為載體基板絕緣材料。 二t I:合物(例如)諸如透明導電氧化物(TC〇)，或金屬 :了如銅：銀、金或㈣為電極材料。亦從當前最先 r已头在。亥等電極材料與該光電活性材料之間放置一 =的電润傳輸層，（例如）諸如—pED〇T/pss層（聚（3,4乙 笨乙Γ Γ分v聚苯乙稀續酸鹽）或一 pani/pss詹（聚苯胺/聚 本乙稀石兴酸鹽），其降低該等電洞之注入能障。 知作中，在該第一電極材料層與該第二電極材料層之 152313.doc 201203644 間施加電。施加之電引起該光電活性材料的一激發狀態， 藉此弛緩至非激發狀態時發射一光子。〇LED裝置可例如 使用於顯不器或照明。 為形成大面積OLED裝置，所以使用串聯架構。為此， 攸當則最先進技術已知藉由下文中描述之一程序製造互連 式OLED裝置。 作為一第一步驟，在一圖案化步驟中製造一基板。在此 圖案化步驟中，一第一電極材料係呈圖案塗敷於一載體基 板上4匕圖案〖步驟<主要功能係在隨後陰極及陽極將電 連接之處建立電分離區域。可藉由例如沈積一作用層，例 如藉由透過一遮蔽遮罩印刷或濺鍍等等而實現此圖案化。 在一隨後步驟中，塗敷由一光電活性材料形成之一 OLED作用層。藉由在真空中熱蒸鑛而沈積小分子作用 層。有機材料之沈積必須限制於至少不塗佈陰極接觸件的 一方式。通常，陽極接觸件亦受保護而免於塗佈，以便在 隨後達成良好的電接觸。此結構化沈積係藉由一遮蔽遮罩 達成。此遮罩對於每一 0LED設計係特定的，且其在有機 層沈積期間放置於該基板頂部。遮罩可以實體接觸實現， 或實現為在該基板與該遮罩之間有_小間隙。在該沈積程 序期間，該遮蔽遮罩將用該有機材料塗佈。 在下-步驟中，藉由沈積一第二電極材料層而形成一 反電極。此亦在-真空熱蒸鑛程序中塗敷。在此步驟中亦 必須結構化該層，因為否則在兩個電極材料層，即該陰極 與該陽極之間將發生短路。在此步驟中，遮罩亦將用材料 152313.doc 201203644 塗佈，其中該陰極材料通常係諸如銅、銀、鋁、金等等的 一金屬。 由於有機物及陰極的塗佈區域不同，在所提及之每一程 序步驟中必須使用一組不同之遮罩。 右需實現個別OLED裝置之一串聯，由於一第一 〇led裝 置（例如，一像素）之陽極需要與下一 〇LED裝置之陰極連 接’故需要-組非常複雜之遮蔽遮罩。個別〇led裝置之 最小間隔則係由遮罩程序之對準精確度及遮罩及基板在有 機物及陰極沈積期間之熱膨脹而決定。因&，從當前最先 進技術已知之技術具有許多缺點。由於該等遮罩為設計特 疋的5又a十變化需要-組新遮罩。此限制一設計變化的 生產時間’且增加成本。該等遮罩係在沈積期間塗佈。此 需要經常性清m發額外的成本。從該等遮罩丢失之 粒子可導致短路，且減小生產之良率。由於該㈣罩之執 膨服及該對準精確度，可實現之最小特徵尺寸受到限制·。' 此與基板尺寸成比例，且通常為大於2〇〇 μιη。至少，在真 空中處理該遮罩係非常昂責的。 【發明内容】 本發明之一目的係提供用於製造〇1^£〇裝置之一改良方 法0 方法而達成 此目的係藉由製備一串聯0LED裝置的 該方法包括以下步驟： -提供一載體基板； -在該載體基板上沈積一第一電極材料層； 152313.doc 201203644 -在該第一電極材料層上沈積一有機光電活性材料層； -在該有機光電活性材料層上沈積一第二電極材料層； -至少在選擇區域中燒蝕至少該第二電極材料層及該有機 光電活性材料層，以在該載體表面上建立形成分離式 OLED裝置的一溝渠； -藉由連接一第一 OLED裝置之陽極至一鄰近第二〇LED裝 置之陰極而使鄰近OLED裝置電互連， 其中在沈積該有機光電活性材料層及該陰極層之步驟中， 該載體基板表面在其整個作用區域上係㈣等層覆蓋，且 其=等鄰近〇咖裝置之電互連係藉由用—導電材料至 少部分填充在該燒蝕步驟中建立的該等溝渠而執行。 本t月之’δ義下的作用區域應理解為其上形成發光結構 之-亥載體基板表面之區域。根據本發明，可使該載體基板 表面之其他區域（例如用於固定該〇led裝置之邊緣區域） 為未經覆蓋的，例如’藉由限制電極材料及該光電活性材 料僅沈積至該作用區域或藉由遮罩各自區域。 月構心係塗敷用於在該基板之整個區域之大部分上 = 7LED裝置所需要的不同層及藉由在特定區域中燒 細圖案二=至少大部分所需要的圖案。此避免需要精 法f : v 〃改良0LED生產之生產率。此外，燒蝕方 法（例如）諸如雷射捧 70或類似方法係較精確，此容許形成 季又i的圖案。本發明 /一亩六 發月方去的一優點為該燒蝕步驟並不需要 略對二此使得整個生產更容易處理，且省 土具二生產腔室的需要。 1523I3.doc 201203644 根據本發明之一貫施例，在該燒飯步驟中，至少部分燒 蝕至少該第二電極材料層、該有機光電活性材料層及該第 一電極材料層，以建立形成分離式〇LED裝置之一溝渠。 燒蝕所有此等層進一步改良該方法，因為該等不同層可在 不需覆蓋或遮罩特定區域的前提下沈積於該整個基板區域 上。該等OLED裝置所需之分離係源自將該等沈積之層燒 蝕深至該載體基板。可例如藉由雷射燒蝕、熱燒蝕、電漿 敍刻、機械移除荨等而執行燒叙。使用例如雷射燒姓或電 漿蝕刻之一優點在於可形成非常小的圖案，此導致整個 OLED裝置之一較向解析度。因此，亦可實現小於2〇〇卩爪 的圖案尺寸。 在根據本發明之一進一步實施例中，該第一電極材料層 係呈圖案而沈積於該載體基板上，該圖案形成該〇LED裝 置之基本結構。在本發明之意義下之基本結構應理解為沈 積於該載體基板上之該第一電極材料層之結構及/或尺 寸。 在根據本發明之一進一步實施例中，使互連該等分離式 OLED裝置之導電材料在放置於一溝渠中之後經退火。在 本發明之意義下之退火可為一熱或UV引發之退火及/或固 化程序。該退火可例如藉由對整個結構施加熱、僅局部加 熱該等溝渠區域、將該整個結構曝露至一 UV源、僅在溝 渠區域之局部UV曝露或任意其他可行的方法而引發，以 單獨地或組合地使該互連材料退火。可藉由使用具有一適 當波長之一雷射而施加局部熱及/或υν曝露。 152313.doc 201203644 在本發明之一實施例中，將一雷射系統使用於該燒蝕以 及s亥退火°在此一實施例中，該雷射系統可包括不同雷射 源及/或具有一可調整輸出及/或波長的一雷射源。 根據本發明方法，互連該等分離式OLED裝置之該導電 材料可為一金屬膏、一導電聚合物、導電膠，或由一電化 學方法（諸如電鍍或自催化沈積）塗敷之一金屬層。或者， 可藉由配線或藉由以一適當圖案印刷一絕緣體及使用一離 子性液體而電化學沈積一金屬層而實現該等分離式OLED 裝置之間之電連接。 在根據本發明之一進一步實施例中，在塗敷互連該等分 離式OLED裝置之該導電材料之前，至少部分塗敷一絕緣 材料》此可藉由避免短路而進一步改良該方法。 在該方法之一變動中’該有機光電活性材料可藉由一印 刷程序而塗敷，例如，藉由使用印刷溶液可處理之作用材 料而塗敷。根據本發明之該方法可應用於不同種類之 OLED裝置之生產程序中，例如，諸如頂部電極係陽極的 倒置型OLED裝置，或頂部電極及/或底部電極係透明的頂 部發射或透明OLED裝置《對於後者，可使用TC〇作為電 極材料。 在该方法之一進一步變動中，該燒蝕係從基板側面進 行。 所提出之方法除了節省成本之外的優點之一係可產生較 小特徵尺寸’因為僅印刷精確度限制該等〇LEd裝置之最 小間距。另外，可實現〇LED陣列之所有配置而對該〇led 152313.doc -9· 201203644 之形狀幾乎無限制。 在一進一步態樣中，本發明係關於包括至少兩個串聯 OLED裝置之一照明體，其中每一 〇LED裝置包括至少一第 一電極材料層、一光電活性材料層及一第二電極材料層， 其中該等至少兩個〇LED裝置係以具有小於2〇〇 μιη之一圖 案尺寸的一圖案而形成於一共同載體基板上。此照明體可 藉由使用如上文描述之發明方法而生產。小於2〇〇 μπι之該 圖案尺寸致使能夠基於具有一有利的高解析度之〇LED裝 置而形成一照明體。 在根據本發明之一照明體之一實施例中，該等〇LED裝 置係藉由一溝渠分離，且一第一 〇LED裝置之該第一電極 材料層係藉由至少部分填充該溝渠之一導電材料而連接至 第一 〇LED裝置之§玄第二電極材料層。至少部分填充該 溝渠應理解為該導電材料在該溝渠之整個垂直橫截面上填 充6亥溝渠’而其並未在該溝渠之整個水平橫截面上填充該 溝渠。換句話說，該溝渠之僅一側係由該導電材料填充。 在根據本發明之該照明體之一進一步實施例中，該導電 材料係可經退火的一膏。此有利地使得該溝渠之部分填充 更容易。該導電材料較佳地係從由金屬膏、導電聚合物及 導電膠組成之群組中選擇。此外，該導電材料較佳地可藉 由熱及/或UV曝露而退火。 【實施方式】 將參考下文中描述之實施例而瞭解及闡明本發明之此等 態樣及其他態樣。 152313.doc •10- 201203644 在圖1中，展示用於生產根據當前最先進技術之〇led的 -程序之-方案。在步驟1A^，在—載體基板^以定義 隨後OLED裝置結構的特定圖案而沈積—透明導體層2。該 圖案化可藉由遮罩未由沈積覆蓋的區域，（例如）諸如藉由 透過-遮蔽遮罩賤鍍或印刷方法而實現。該透明導體可為 ZnO、IT0及/或咖〇丁/哪層。在此透明導體層2上沈積選 用金屬線3。在步驟⑺中，用一光電活性材料4填充圖案結 構。小分子光電活性材料通常係藉由在真空中熱蒸鑛而： 積。必須以使得至少不塗佈陰極接觸件5的一方式而限制 該有機材料之沈積。通常，陽極接觸件亦受保護而免於塗 佈，以便在隨後達成良好的電接觸。如步驟1 c中可見，此 結構化沈積係藉由遮蔽遮罩6而達成。此等遮罩6對於每一 OLED設計係特定的，且其等在有機光電活性材料沈積期 間放置於該基板之頂部上。在步驟1D中沈積一陰極層 7。此亦發生於一真空熱蒸鍍程序中。該層7亦必須經結構 化，因為否則在該陰極層7與該陽極層2之間將發生短路。 因此’在陰極沈積中，如步驟⑶中描繪，使用一遮蔽遮罩 8以保護該裝置中的區域免於沈積。在此，該遮罩8亦將用 材料塗佈，其中該陰極材料通常係諸如銅、銀、鋁、金等 等的-金屬。如步驟1F中可見，當需要實現個別〇led區 段9的一串聯時，因為一像素之陽極1〇需要與下一像素之 陰極11連接’故需要—組非常複雜之遮蔽遮罩。 在圖2中，展示根據本發明之一態樣之一程序方案。在 步驟2A中’在一載體基板1上以圖案沈積-導體層2。在未 152313.doc 201203644 使用任何遮罩技術的前提下於此導體2之整個區域上沈積 一有機光電活性材料。在此有機光電活性材料層4上沈積 一第二電極材料層，其隨後將形成該〇LED裝置之一陰極 層7。雖然步驟2A可在一真空腔室中執行以避免雜質，但 步驟2B至步驟2D可在一真空腔室之外執行。在該等步驟 2B至步驟2D中，藉由至少部分燒蝕層4及/或7而將分層式 〇LED結構分為分離式〇LED裝置。可藉由一雷射光束13執 仃燒蝕。藉由該燒蝕，形成使鄰近〇LED裝置12分離的溝 渠11在本發明方法之未展示的一衍生中，亦以一非圖案 方式沈積層2,且亦可藉由燒蝕方法執行該導體材料層2之 結構化。在步驟2E中，用一導電材料14至少部分地填充該 等溝渠11，該材料14將一第一 〇LED裝置之層i電互連至一 鄰近第二OLED裝置之層3。該導電材料14可為一膏。此等 膏經印刷至該陰極層3上且延伸至個別OLED裝置之間之該 溝渠11中。在沈積之後應用一退火步驟，以達成更好的導 電性。此亦可使用一雷射系統而完成，且因此僅局部加熱 忒OLED裝置，且因此避免因過度熱消散而對該結構造成 損害。 藉由之前描述之方法可提供一照明體’其包括至少兩個 串聯0LED裝置（12、！5)，其中每一OLED裝置（12、15)包 括至少一第一電極材料層（2)、一光電活性材料（4)層及一 第一電極材料層，其中該至少兩個〇LED裝置（12、ι5) 係以具有小於2〇〇 4爪的一圖案尺寸的一圖案而形成於一共 同載體基板（丨）上。該等OLED裝置（12、15)係藉由一溝渠 1523l3.doc -12- 201203644 (11)分離，且一第一 OLED裝置（12)之該第一電極材料層（2) 係藉由至少部分填充該溝渠（11)的一導電材料（〗4)而連接 至一第二0LED裝置（15)之該第二電極材料層（7)。該導電 材料（14)係可經退火的一膏，其較佳地從由金屬膏、導電 聚合物及導電膠組成之群組中選擇，該導電材料可藉由熱 及/或UV曝露而退火。 【圖式簡單說明】 圖1(包含圖1A至圖1F)展示用於生產根據當前最先進技 術之0LED的一程序方案；及 圖2(包含圖2A至圖2E)展示根據本發明之一態樣的一程 序方案。 【主要元件符號說明】 1 载體基板 2 導體層/陽極層 3 金屬線 4 光電活性材料層 5 陰極接觸件 6 遮蔽遮罩 7 陰極層 8 遮蔽遮罩 9 個別有機發光二極體區段 10 像素之陽極 11 '溝渠/像素之陰極 12 有機發光二極體裝置 I52313.doc •13· 201203644 13 14 雷射光束 導電材料 152313.doc

Claims (1)

1. 201203644 七、申請專利範園： !•一種製備一串聯〇LED裝置之方法，該方法包括以下步 驟： 提供一載體基板； 在該載體基板上沈積一第一電極材料層； 在4第一電極材料層上沈積一有機光電活性材料層； 在該有機光電活性材料層上沈積一第二電極材料層； 至少在選擇區域中燒蝕至少該第二電極材料層及該有 機光電活性材料層，以在該載體表面上建立形成分離式 OLED裝置的一溝渠； 藉由連接一第一OLED裝置之陽極至一鄰近第二〇LED 裝置之陰極而使鄰近OLED裝置電互連， 其中在沈積該有機光電活性材料層及該陰極層之步驟 中’ °亥載體基板表面在其整個作用區域上係用該等層覆 蓋，且其中該等鄰近OLED裝置之該電互連係藉由用一 導電材料至少部分填充在該燒蝕步驟中建立的該等溝渠 而執行。 2. 如請求項1之方法，其中在該燒蝕步驟中，燒蝕該第- I 不- 電極材料層、該有機光電活性材料層及該第一電極材料 層’以建立形成分離式OLED裝置的一溝渠。 3. 如請求項1之方法，其中該第一電極材料層係以圖案而 沈積於該載體基板上。 4. 如前述請求項中任一項之方法，其中互連該等分離式 OLED裝置之該導電材料在放置於一溝渠中之後經返 1523l3.doc 201203644 火。 如吻求項1、2或3之方法，其中互連該等分離式〇led裝 置之該導電材料係藉由—電化學方法而塗敷。 6.如請求項卜2或3之方法，其中至少一個電極材料係一 透明導電氧化物。 《 月长項1 2或3之方法，其中在塗敷互連該等分離式 裝置之°亥導電材料之前，至少部分塗敷一絕緣材 料。 8. 一種包括至少兩個串聯〇LED裝置〇2、15)的照明體，其 中。亥等OLED裝置（12、15)之每一者包括至少—第一電極 :斗層（2) 光電活性材料（4)層及一第二電極材料層 ⑺，其中該等至少兩個0LED裝置〇2、15)係以具有小 於200 μηι的一圖案尺寸之一圖案而形成於一共同載體基 板（1)上。. 9. 如2求項8之照明體，其巾該等〇led裝置（12、⑺係藉 由一溝渠（11)分離，且一第一 〇LED裝置（12)的該第一電 極材料層（2)係藉由至少部分填充該溝渠（11)的-導電材 ;斗（4)而連接至一第二。LED裝置(15)之該第二電極材料 層⑺。 HK如請求項9之照明體’纟中該導電材料⑽係可經退火的 一膏0 11. 如:青求項9或10中任一項之照明體，纟中該導電材料⑽ 係伙由金屬膏、導電聚合物及導電膠組成之群組中選

   152313.doc 201203644 12. 如請求項10之照明體， UV曝露而退火。 13. 如請求項11之照明體， UV曝露而退火。 152313.doc 其中該導電材料可 其中該導蝻料可 藉由熱及/或 藉由熱及/或