TW444235B - Method of fabricating and patterning oleds - Google Patents

Description

444235 發明說明（1) P二t明係由防衛先進研究計劃局授予的契約第 -94-1-14 44號接受美國政府贊助。美國政府對本發 明擁有某些權利。 發明領_^. I發明係關於薄膜沉積及圖樣化方&，特別係關於適合 生產適用於商用扁平面板顯示器之有機發光二極體（0LED) :微影術圖樣化方法，&關於使用此種微影術圖樣化方法 ’攻的真空沉積元件。特別本發明提供使用具有外伸之圖 樣化系統之方法。 /. 發明背景 、。有機發光二極體係使用當由電流激發時可發光之薄膜材 料’逐漸變成扁平面板顯示器等用途逐漸普及的技術。常 見OLED配置包括雙重非同質結構，單一非同質結構及單 層’如PCT申請案9 6/ 1 9 7 9 2所述，併述於此以供參考。 OLED可使用淺光罩技術製造。但難以使用淺光罩準確對 正多層沉積材料，光罩傾向於阻塞。此外難以使用淺光罩 製造小於約3 0 〇微米之特徵，而小於约1 〇 〇微米X 1 〇 〇微米 且可能小於約1 〇微米X丨〇微米之OLED可優異地用於高解析 度全彩扁平面板顯示器。 2 0微米X 2 0微米聚合物LE d陣列已經使用發射1 93毫微来 準分子雷射之直接光行差製造。S· Noach et ai，Appl. Phys. Lett. 69，3 6 5 0，9Dec. 1 9 9 6。雖然此種尺寸適合 用於高解析度顯示器，但雷射光行差之速度低不適合商業 化。

444235 五、發明說明（2) ------ 彰術圖樣化包含使用光阻於沉積於基材之材料上產生 於圖樣材料及製造次微米尺寸之元件，比較使 Α ΐ f π技術所能達成者遠更小。微影術圖樣化也極為適 二77化，原因為其可用於快速製造大型面板。但用於製 之有機材料當暴露於有害物質如水、溶劑、顯影劑 ft大氣條件時快速劣化。特別多種用於微影術製程之化 例如用2洗除光阻之溶劑及顯影劑快速劣化有機材 需要非常小心確保有機材料於頂電極之圖樣化過程中 及其後不會暴露於有害物質。 /

Tang之，國專利5, 294, 87〇揭示於沉積有機el層之前使 用系歹〗藉微影術形成的平行壁，故於沉積有機EL介質後 無需微影術圖樣化步驟或濕式化學。 已知使用具外伸之多層光阻系統來沉積具有傾斜緣之材 料。W.R. Runyan & KE. 半導體積體電路製程技術 56〇頁八4(14〇11-^31町，199〇年。也已知使用具有外伸之 光阻系統來沉積小特徵，輔助材料已經沉積後於例如應用 於製造窄閘砷化鎵電晶體用途中光阻層掀掉。 發明概诚 敘述一種使用微影術圖樣化而於有機薄膜圖樣化小特徵 之新穎製程方法。本方法中全部微影術製程步驟皆係於有 機膜沉積前進行。包含s〇LED或類似多電極基於有機之元 件的有機膜隨後循序沉積而無需由真空移開。此種方法可 避免有機層暴露於習知微影術溶劑如三氣乙烯，丙酮，甲 醇，乙醇，丙醇其可修改有機薄膜之機械及電性質。 444 235 五、發明說明（3) 根據本發明之具體例，提供一種製造有機薄骐元件之方 法’其包含下列步驟：產生圊樣化系統於具有複數接觸塾 之基材上’圖樣化系統具有一絕緣層及一附有光阻外伸之 光阻層；透過圖樣化系統沉積第一電極，其電連接至複數 接觸墊之第一接觸墊；透過圖樣化系統沉積有機層其電連 接至第一電極；及透過圖樣化系統沉積第二電極，其電連 接至第一有機層及複數接觸墊之第二接觸墊。 根據本發明之具體例，提供一種製造堆疊有機薄膜元件 之方法’其包括下列步驟：形成一圖樣化系統於基材 上，該圖樣化系統具有一絕緣層及一帶有光阻外伸之光阻 層，該基材具有一第一接觸墊，一第二接觸墊，一第三接 觸墊’及一第四接觸墊；透過圖樣化系統沉積一第一有機 層其覆蓋及電連接至第一接觸墊；透過圖樣化系統沉積一 第一電極其電連接至第二接觸墊及第一有機層；透過圖樣 化系統沉積第二有機層其電連接至第一電極；透過圖樣化 系統沉積第二電極其電連接至第三接觸墊及第二有機層； 及透過圖樣化系統沉積第三有機層其電連接至第二電極； 透過圖樣化系統沉積第三電極其電連接至第四接觸=及 >有機層。 X- 詹 觸墊，及 根據本發明之具體例’提供一種製造堆疊有機薄膜元件 之方法，其包括下列步驟：形成一圖樣化系統於一基材 ’該圖樣化系統具有一絕緣層及一帶有光阻外伸之光阻 ，該基材具有一第—接觸墊，一第二接觸墊，一第三接 第四接觸墊；透過圖樣化系統沉積一第一有機

444235 五、發明說明（4) =其覆蓋及電連接至第-接觸$;透過圖樣化系統沉積— 第:電極其電連接至第二接觸塾及第—有機層；透過圖樣 匕系統沉積第二有機層其電連接至第—電極；透過圖樣化 系統沉積第二電極其電連接至第三接觸墊及第二有機層； 透過圖樣化系統沉積一絕緣層於第二電極頂上；透過圖樣 化系統沉積一第三電極於絕緣層頂上其係電連接至第四接 觸墊’及藉絕緣層與第二電極電絕，緣；透過圖樣化系統沉 積-第三有機層其係電連接至第三電及透過圖樣化系 統第四電極其係電連接至第二接觸墊及第三有機磷。 本發明提供使用微影術製造〇LED元件之技術，同時減少 :有害物質如溶劑、顯影劑、水、空氣或其他可能劣 機層之環境污染有機層的可能。#據本發明，可於有機材 枓沉積前及後使用對用於0LED有機材料有害的化學品。因 此本發明可藉微影術以小型尺寸製造〇Led元件。 本發明使用帶有外伸及凹割之圖樣化系統，故保護蓋層 可使用沉積有機層之相同圖樣化系統沉積。首先有機層^ 由大致垂直形成圖樣化系統基材方向沉積。然後保護蓋層 由某種角度沉積而使其沉積至凹割内邹以及至有機層上。 以㈣Μ完全覆蓋有機層’#即保護蓋層沉積於有機 2頂上士 ：圍’故有機層不再由任何方向暴露。較佳保護 盍層係i未由有機層去除真空下沉積於有機層上。一旦沉 積保護蓋層，有機層被保護避免暴露於有害：質，如；： 隨後製程之顯影劑及溶劑、空氣及水氣。保護蓋層也可延 長OLED元件之儲存壽命及工作壽命。 444 235 五、發明說明（5) — 雖然下述方法係有關OLED元件之製造，但本發明也。 於製造其他使用對暴露於有害物質敏感的材料之真空I用 電子元件》 上况積 本發明提供一種製造電子元件如有機發光元件之方法 包括下列步驟’於基材上形成一圖樣化系統其具有凹巧. 透過圖樣化系統沉積一種材料例如有機發光材料；及透尚 圖樣化系統沉積保護蓋層其可完全覆蓋該材料。 k 本發明進一步提供一種製造有機發光元件之方法，包括 下列步郡，沉積及圖樣化底電極於基材上；沉積吸.圖^化 絕緣長條於沉積及圖樣化底電極步驟所得結果上方；形成 一圓樣化系統其具有凹割於沉積絕緣長條步驟所得結果上 方；透過圖樣化系統沉積一種有機發光材料；及透過圖樣 化系統沉積一保護蓋層其完全覆蓋有機發光材料。 本發明進一步提供一種有機發光元件，其包括一底電 極’有機發光材料電連接至底電極；及一保護蓋層電連 接至且完全覆蓋有機發光材料。 本發明進一步提供一種有機發光元件，其包括一底電 極；一頂電極；一有機發光材料電連接至底電極及一頂電 極，及一保護蓋層完全覆蓋頂電極及有機發光材料。 本發明進一步提供一有機發光元件堆疊，其包括（3)一 苐一元件具有（1) 一底電極；（u) 一有機發光材料電連接 至底電極；（iii) 一保護蓋層電連接至且完全覆蓋有機發 光材料，及（b ) —第二元件於苐一元件堆疊。 本發明進一步提供一種有機發光元件堆疊，其包括（a)

444 2 3 5 五、發明說明（6) " 一第一元件具有（i) 一底電極；（H) 一頂電極；（iu) 一有 機發光材料電連接至底電極及一頂電極；及（iv) 一保護蓋 層完全覆蓋一頂電極及有機發光材料；及（b) 一第二元件 與第一元件堆疊。 本發明進一步提供一種圖樣化系統，其包括一絕緣層沉 積於基材上；及一光阻層沉積於絕緣層上其具有外伸延伸 於成形於絕緣層之凹割上方。 本發明進一步提供形成一種圖樣化系統之方法，包含： 沉積一絕緣層於基材上；沉積一光阻層於絕緣層土 ；圖樣 化光阻層；及濕式蝕刻絕緣層而形成凹割於光阻層下方。 亂式之簡單說明 圖la顯不根據本發明之具體例用於由某種角度沉積一層 於靜態基材上之圖樣化系統之頂視圖。 圖1 b顯示圖1 a之圖樣化系統之剖面圖。 圖lc顯示圖la之圖樣化系統之頂視囷，其係根據本發明 之具體例用於由某個夾角沉積—層於旋轉中之基材上。 圖1 d顯示圖1 c之圖樣化系統之剖面圖。 圖2a至2p顯示於多種製程步驟後之本發明之具體例。 圖3顯示本發明之雙重非同質結構具體例之剖面圖。 圖4顯不本發明之單一非同質結構具體例之剖面圖。 圖5a顯示具有接觸墊及傳輸墊用以傳輪功率之 具體例之頂視圖。 货之 圖5b顯_示圖5a之接觸墊及傳輪墊之剖面圖。 圖6顯示本發明之具體例之頂視圖，其具有像素陣列帶 4 44 23 5 五、發明說明（7) 有金屬線及傳輸墊用於傳輸功率至製造於像素頂上之夭 件。 穴 圖7a顯示本發明之具有二電極連結單一接觸勢之具 之頂視圖。 〃列 圖7b顯示圖7a之具體例之剖面圖。 圈8為本發明之具體例之剖面圖。 元件係藉圖1 圖9為元件陣列之平面圖’此處陣列之單一 說明。 面圖 圖10為用於製造本發明之帶有絕緣層之圖樣化4 統之剖 圖1 1為本發明之堆疊具體例之剖面圖。 體 體 圖12為雙重非同質結構具體例之剖面圖，顯示 例之部件細節。 ’、 圖13為單一非同質結構具體例之剖面圖， 例之部件細節。 圓1 '、 H ί!磷下方轉化層之本發明之具體例之剖面圖 :”有吸光材料背景之本發明具體例之剖面圖。 m具有損失限制層之本發明之具體例之剖面圖。 圖17a為本發明之具體例之光學顯微相片。 壓 圖 圖17b顯示本發明之具體例之I -V作圖亦即電流對電 圖=顯示本發明之具體例之光強度對電流作圖。 細卽說明 於後文製程及附圖將參照範例具體例說明本發明

第〗〇頁 ΛΛΑ235 五 '發明說明（8) 圖樣化系統22包含絕緣層23及光阻層24，其具有外伸 24a及開口 24b ’圖樣化系統可用於藉由改變材料沉積角度 及方向以及藉由以大致為基材20法線方向軸20，旋轉基材 20以不同圖樣沉積材料於基材2〇上，現在參照圖la至1(1說 明。 圖la及lb顯示層25a沉積於基材20上之角向沉積，基材 為靜態且含接觸墊21包括接觸墊2ia、21B、21C及21D。圖 1 a為頂視圖’及圖1 b為沿圖1線1 b’所取之剖面圖。層25a 係由角0沉積，角係以距基材2 〇法線軸2 〇，之夾/角測 量’及沉積方向f ’其係由軸21C，之夾角測量。因基材2〇 於層25a沉積期間夾持為固定，層25a之形狀及尺寸係由光* 阻24之開口24b之形狀及尺寸定義。角θ及方向f決定層 25a於基材20上之位置。圖^及丨匕中0為約30度及φ為約 180度，故層25a沉積於接觸墊21C上，但未沉積於接觸墊 21B 及 2 1D 上。 圖lc及Id顯示當基材20以軸20，為軸旋轉時角向沉積於 基材20上之層25b。圖lc為頂視圖’圖id為沿圖1〇線1(1，所 取剖面圖。基材2〇旋轉使層25b沉積方向於整個沉積過程 中相對於基材20改變，允許層25b覆蓋基材20之面積比較 基材20保持靜態時之面積更大。層25b係由角Θ沉積，其 決定層25b之尺寸。 化糸铋. 現在參照圖丨a及1 b說明根據本發明之具體例之圖樣化系 統22之製法。

第II頁 五、發明說明（9) 1) 沉積絕緣層2 3。絕緣層2 3較佳沉積至約1 · 5至3微米厚 度，更佳約2微米厚度。絕緣層2 3可由任何可被濕式银刻 而形成凹割及光阻外伸2 4 a之任一種絕緣材料製成。例如 絕緣層23係由藉e-束或電漿增進化學蒸氣沉積沉積之 Si〇 ’Si Ο? ’或Si Nx製成，或藉旋塗沉積之聚醯亞胺製成。 2) 藉旋塗沉積光阻層24於絕緣層23上至約至2微米厚 度。光阻層2 4可由得自赫絲特西蘭尼斯公司之2 1 〇或 AZ411〇(舉例）製成。 一 3 )軟性烘烤光阻層2 4，烘烤溫度及時間取決於巧材料及 烘烤方法。例如若使用A2421〇，則軟性烘烤可於1〇5 t進 行3分鐘。 4) 選擇性暴露開口241)但非外伸24a於射線及顯影。雖然 ^具體例說明使用正光阻，亦即唯有於暴露於射線位置可 藉顯影劑去除之光阻，也可使用負光阻經由暴露外伸24a 而非開口 24 b貫施本發明，負光阻亦即唯有於暴露於射線 區可於顯影劑去除之光阻。 5) 濕式蝕刻絕緣層23，產生外伸24a。藉由控制蝕刻溫 二、蝕刻時間、蝕刻劑濃度、蝕刻劑攪動速度及絕緣層23 /儿積厚度，可控制外伸24a尺寸。例如7〇毫升β〇Ε(緩衝氧 化物鞋刻劑）（10 :1)[其含有3 6 5%(w/w)氟化銨， 4_ 5X(w/w)氫氟酸及59%(w/w)去離子水]與5毫升氫氟酸 9^去離子水）之混合物可以4〇〇 攪動速度於2〇它使用 .5刀鐘而藉電漿增進化學蒸氣沉積而沉積厚2微米之二氧 化石夕絕緣層23而產生1〇微米外伸24a。更小的2微来外伸 ^ 444235 五、發明說明（ίο) 24a可使用BOE(10 :1)於15〇C經歷8分鐘獲得，係藉電子束 蒸鍍未經攪動沉積於丨.7微米厚之二氧化矽絕緣層23上。 用於姓刻絕緣層2 3之蝕刻劑不會蝕刻絕緣層2 3下方結構， 如基材20及接觸墊21。例如若ΒΟΕ(1 〇 : 1)用於蝕刻絕緣層 23 ’基材20不可為可藉b〇E姓刻的材料如§丨〇2或以化。 堆疊有機發光元# 圖2〇及2p顯示根據本發明之具體例製造之三色s〇LEI)。 接觸墊21A，第一有機層31，第一電極32 ,第二有機層 33 ’第二電極34 ’第三有機層35及第三電極36循4堆疊。 保護蓋層38覆蓋有機層31、33及35及電極32、34及36之暴 硌面。第一有機層31係設置於接觸墊2ia與第一電極32間 且與其電連接《第二有機層33係設置於第一電極32與第二 電極34間且與其電連接。第三有機層35係設置於第二電極 34與第三電極36間且與其電連接。當電壓施加於接觸墊 21A與接觸墊21B時由電連接至第一電極32之第一有機層h 發光。當電壓施加於接觸墊2ΐβ與21C間時，由電連接至第 電極32及第—電極34之第二有機層33發光。當電壓施加 於接觸墊21C與2 1D間時，由電連接至第二電極第二 極⑼之第三有機層35發光。發光強度係由施加電壓產第 電流幅度決定。適當選擇發光材料用於第一有機層31、第 二有機層33及第三有機層35，藉由控制接觸墊2ia、2ib、 2 1 C及2 1 D之電壓允許元件丄〇發出紅、'綠及藍光之任—種组 現在參照圖2a至2Ρ說明根據本發明之具體例製造圖2〇及

第13頁 五、發明說明（11) 2p之三色SOLED元件1〇之方法。雖然係說明單一像素之製 造，但整個像素陣列可同時製造。圖2b、2d、2f、化、 及 W 圖 23、2C、2e、2g、21、2k，及2〇 之J Γ、2h’、2j，、21，、2n，及2〆所取之剖 面圖。絕緣層23及光阻層24未顯示於圖2a &、心％、 2ι、2k、2m及2〇，故更明白示例說明元件1〇。 圖2a及2b顯示元件1〇製造前之帶有 基材2。提供元们。之製造基礎並傳輸功率至元件二觸 墊21提供傳輪功率至元件1〇之方便幾何。_

件10透過基材20蛴朵$姶相去 ^ ^ M + 先 者，該情況下基材20及接觸墊 m需為透明，亦即材料於使用的厚度可透射元们〇發射 較Ϊ大致透射全部發射光。若元件1◦待透射光 ί'ίΓ二較佳為透明玻璃、石#、藍寶石或塑 膠’接觸塾21Α較佳為導電金屬如金、銀或链，較佳沉 至約5 0 -20 0埃厚度，更佳沉積至約1〇〇埃厚度；或導電氧 化物如ΙΤ0較佳沉積至約1000-2 0 0 0埃厚度及更佳沉積 埃厚度。接觸-iB、21c及⑽無需為透 較佳係由 >儿積至允許低電阻傳導之相同材料製成。若元件 1〜0待透光遠離基材20，基材20可由不透明材料如矽或金屬 箔製成，及接觸墊21可由任何導電材料製成而盔論苴是 透光。 ^ 2。1以有Λ層31係由“錢沉積於基材20，同時當基材 ㈣上轉時’第一有機層31由角"㈣沉積於基 材”輝⑴之角^經選擇而使第一有機層31覆蓋 第〗4頁 五、發明說明（12) ----- ‘但未覆蓋接觸墊213、21。及211)，留下足夠餘 隙用於隨後沉積第一電極32、第二電極34及第三電極⑼而 形，與接觸塾21B、2]q21d分別之電連接4此步靜， 元件10出現如圖2c及2d。 2) 當基材20保持靜態時，第—電極32由角θ紐及由軸 21’方向Φ約等於〇度沉積。步驟（2)之角係大於步驟 (1)之角0有機，故第一電極32延伸超出第一有機層31並形 成與接觸墊21Β之電連接。於此步驟後，元件1〇如圖。及 2f所示。 〆 3) 畲基材20以軸20，為軸旋轉時，苐二有機層33係由角 Θ㈣沉積於基材20上。步驟（3)之角0料經選擇，故第二 有機層34未覆盍接觸墊2 ic及21D，留下足夠餘隙用於隨後 沉積第二電極34及第三電極36而分別形成與接觸墊2 ic及 211)之電連接。於此步驟後，元件1〇出現如圖以及“。 4) 當基材20保持靜態時’第二電極34由角θ㉞及由軸 21 ’方向Φ約等於1 8 0度沉積。步驟（4 )之角θ紐係大於步 驟（1)及（3)之角0有椅’故第二電極34延伸超出第—有機層 31及第二有機層33並形成與接觸墊2ic之電連接。於此步 驟後，元件1 0如圖2 i及2 j所示。 5) 第三有機層35係由角θ麵沉積於基材20，同時當基材 20以軸20’為軸旋轉時’第一有機層31由角e糾沉積於基 材20上。步雜（5)之角ι9料經選擇而使第三有機層36未覆 蓋接觸墊21D，留下足夠餘隙用於隨後沉積第三電極3 6而 形成與接觸墊21D之電連接。於此步驟，元件1〇出現如圖

第15頁 Λ 44 2 3 5 五、發明說明（13) 2k 及21。 6)當基材20保持靜態時，第三電極36由角0紐及由軸 21’方向Φ約等於90度沉積。步驟（6)之角、丨係大於步驟 (1)、（3)及（5)之角，故第三電極扑延伸超出第—有 機層3〗、第二有機層33及第三有機層35並形成與接觸墊 21D之電連接。於此步驟後，元件1〇如圖心及以所示。 7)選擇性地，當基材20以軸2〇，為軸旋轉時，保護層由 角Θ保護沉積。角θ保護需大於先前各步驟之角θ及 <9砂，故元件〗〇完全由保護層38覆蓋。保護層“可保護元 件10不會隨後暴露於有害物質。保護層38由於可能接觸接 觸墊21，第-電極32，帛二電極34及第三電極36中之多於 一者故需由非導電材料製成。較佳保護層38為鐵氟龍沉積 至約2000-50 00埃厚度，更佳為4〇〇〇_5〇〇〇埃厚度及最佳約 5—0 0 0埃厚度製成。保護層之使用容後詳述。於此步驟 元件1 0係如圖2 〇及2 p所示。 用於先前各製程步驟（2)、（4)及（6)之角"^ ，'於各步 驟可相同或相異。業界人士可依據該步騾沉積之特 極 之預定位置決定各步驟之適。同理用於前述製 程步驟（1)、（3)及（5)之角"β錢"依據該步驟沉積之特 有機層之預定沉積而定於各步驟可相同或相異。沉積 也可於一步驟内改變而影響沉積的有機層或電極之幾何。 雖然本具體例敘述具有三層獨立控制發光有機層 SOLED之製造，亦即第一有機層31、第二有機層”曰 有機層35，但也可製造具有不同配置之元件。例如刪弟除二步

444 235 五 '發明說明（14) "~' 驟（3)至（6)可製造單色OLED。刪除步驟（5)及（6)可製造雙 色SOLED。藉由於本具體例之步驟（6)與（7)間增加步驟， 可製造四色SOLED，亦即根據步驟（5)沉積額外有機層，及 根據步驟（6 )〉几積額外電極，但係由方向①約等於2 7 〇度沉 積，二者皆係介於本具體例之步驟（6 )與（7 )間進行。額外 有機層及電極將獲得四層可獨立控制沉⑽堆疊。具有不同 數目之堆疊0 LED之具體例需要不同數目之接觸墊21，要求 之接觸塾21數目需大於可獨立控制之發光層層數。 第一電極3 2及第二電極34需為透明，且需夠薄4減少吸 光，而又夠厚而具有低電阻率。第一電極32及第二電極34 可由於使用厚度透明且導電之任一種材料製成。較佳第一 電極32及第二電極34為PCT申請案W0 9 6/ 1 9 792揭示之I TO/ 金屬層，併述於此以供參考。一具體例中，.光線透過第三 電極36透射至檢視者，第三電極36較佳係由第一電極“及 第二電極34之較佳材料及厚度製成。一具體例中光係透過 基材20透射至檢視者，第三電極36較佳由厚金屬如

Mg/Ag、In、Ag 或 Au 製成，如 PCT 申請案w〇 96/19792(併述 於此以供參考）之揭示，第三電極可反射有機層31、33及 35發射之入射光返回基材20及檢視者。 第一有機層31 ，第二有機層33及第三有機層35可由業界 已知之任一種適古有機發光材料製成。例如適當有機發光 材料述於PCT申請案9 6 / 1 9 79 2及美國專利5,2 94,87〇， 併述於此以供參考。典型有機發光材料對可見光譜之光， 亦即有機層31、33及35發射光為透明，故可使用$ 一種堆

IH 第17頁 ? 444235 過基材20發 達檢視者之 前衰減比有 發射之更多 於有機層35 。使用最常 第二有機層 其他堆疊順 發光材料發 為非透明材 射至檢視者 前通過較多 機層33發射 光。結果較 ’具最小發 用0 L E D材料· 3 3發綠光及 序。若使用 射之光不透 料不會遮斷 之具體 層及交 之更多 佳具最 光效率 ’表示 第三有 之任一 明，則 其他材 五、發明說明（15) 叠順序。光透 3 5發射光於到 到達檢視者之 減比有機層3 1 有機材料係用 用於有機層31 層3 1發紅光， 光。但可使用 料對其他有機 及3 5之順序須 檢視者。 例中，有機層 界面，故可於 光，而其又衰 大發光效率之 之有機材料係 較佳第一有機 機層35發藍 種有機發光材 有機-層31、33 料發射光到達 第一有機層31、第二有機層33及第三有機層35之各層各 自包含單層發光層31E、33E及35E，包含雙重或單一非同 質結構配置之多層，如專利申請案PCT 1 979 2之揭示， 併述於此以供參考。可使用單層、單一非同質結構或雙重 非同質結構之任一種組合。 圖3顯示第一有機層31之雙重非同質結構配置。雙重非 同質結構具體例中，第一有機層31包含三分立層，發射層 (11 EL”）3 1 E夾置於孔輸送層（"jjTL" )31H與電子輸送層 ("ETL”）31E間。具有第一有機層31且為雙重非同質結構之 三色SO LED元件1 0可遵照製造三gS〇LED元件1〇之製程步驟 製造’其中步驟1包含循序沉積HTL 31H、EL 31E及ETL 3 1 T之步驟’全部皆由約角θ㈣沉積且同時基材2 〇係以軸 20’為軸旋轉。HTL 31H、EL 31E及ETL 31T為透明，原因

第18頁 r 444 2 3 5 五、發明說明（16) 為其組成及厚度最小故。ED層典型厚度包括下列：HTL 31H厚約50埃至1〇〇〇埃；EL 31E厚約50埃至1〇〇〇埃；ETL 31T厚約50埃至100G埃’但偏離此種範圍之變化亦屬可 能。刖述範圍底端允許最佳性能及低電壓操作。適當有機 ETL·、EL及HTL材料實例可參考美國專利5, 294, 8 70及PCT申 請案WO 96/ 1 979 2，併述於此以供參考。 若使用單一非同質結構而非雙重非同質結構配置，雙重 非同質結構配置之EL 31E及ETL 31T由單一多功能層31E/T 替代’如圖4所示。另外HTL 31H及EL 31E可由單> 多功能 層替代。具有第一有機層31其為單一非同質結構之三色 SOLED元件1〇可遵照製造三色S〇led元件1〇之製程步驟製 造’其中步驟1包含循序沉積HTL 31H及EL/ETL 31E/T之步 驟’全部皆於基材20以軸20’為軸旋轉時由角0錢沉積。 適當有機多功能材料之例可參見PCT申請案w〇 96/19792， 併述於此以供參考。DH 0LED常允許比SH 0LED更高效率。 單一或雙重非同質結構配置中，第一有機層31、第二有 機層33及第三有機層35之排序可顛倒，亦即於雙重非同質

結構中，有機層31可以ETL 31T、EL 31E及HTL 31H之順序 替代HTL· 31H、EL 31E及ETL 31T之順序沉積；及單一非同 質結構配置中，有機層31可以EL/ETL 31 E/T接著為HU 31 Η之順序沉積。含顛倒層之〇lED稱作有機顛倒[ED或 OILED。接觸墊21A，第一電極32，第二電極34及第三電極 36之偏位須為陽極接觸有機層通過該等孔輸送電子，及陰 極接觸有機層’通過該層輸送電子’亦即於未顛倒的雙重

第19頁 444 23 5

η结構配置中，接觸㈣A須為陽極其輸送電子遠離 HU ’及第一電極32須為陰極其輸送電子至£几31丁 本發明之具體例，其中其上方將製造元件 1〇，像^0具有接觸㈣A、21B、21C及21D電連接至傳輸 =，，亦即傳輸墊4U、41B、41C及41D。圖51)顯示圖。沿 線5b所取剖面圖。接觸墊21之電壓係由控制於傳輪墊c 之電壓控制’將參照圖6說明如後。 圖6顯示本發明之具體例具有像素6〇陣列，於其上方可 製造兀件1 0陣列（圖中未顯示）。各個像素6〇具有噶輪墊 41A、41B、41C 及41D(接觸墊21A、21B、21C 及 21D，為求 清晰起見未顯示於圖6，但其存在可參照圖5 )。傳輸塾 41A、41B、41C及4 1D藉埋設於基材20之金屬線45(未顯示 於圖6)電連接至多工控制器43，故於各元件下方之各傳 輸墊41A、41C及41D電壓可獨立控制。各像素6〇之傳輸塾 41B保持於參考電壓V0亦即接地。傳輸墊41，多工控制器 43及金屬線45可使用業界已知之任一種手段製造。具體例 中’元件10透過基材20傳輸光至檢視者，傳輸塾及金屬 線4 5較佳夠小而不會顯著影響光傳輸至檢視者。 圖7a及7b顯示根據本發明之具體例製造的具有多於一電 極固定於相等參考電壓亦即接地之三色SOLED元件1〇〇〇。 圖7b為圖7a沿線7b’所取之剖面圖。接觸墊121 0A，第一有 機層1100，第一電極1120 ’第二有機層1140，第二電極 1160，絕緣層1180，第三電極1 2 00，苐三有機層122〇及第 四電極1 24 0循序堆疊。類似圖2〇及2 p所示之保護蓋層3 8之

第20頁 五、發明說明（]8) 保護蓋層（圖中未顯示）可用於保護元件1〇〇〇 ^第一有機層 1100係设置於接觸塾1210Α與第一電極1120間且與其電連^ 接。第二有機層1140係設置於第一電極1120與第二電極 1160間且與其電連接。絕緣層1180係設置於第二電極116〇 與第三電極12〇〇間且避免與其電連接。第三有機層122〇係 設置於第三電極1200與第四電極1240間且與其電連接。第 一電極1120及第四電極1240係彼此電連接及電連接至接觸 墊1210Β。因此接觸墊ι21〇Β及第一電極U2〇及第四電極 1 24 0皆維持於參考電壓亦即接地。第二電極丨丨6 〇名電連接 至接觸墊121 0C，第三電極丨2〇〇係電連接至接觸墊12]〇J)。 接觸墊】21 GA、121 0C及121 0D之電壓係獨立控制。本具體 例之各有機層電連接於二電極間，其中一電極係電連接接 地，另一電極係電連接至電壓可獨立控制之一接觸墊。由 第有機層11 〇 〇發光係出現於電壓施加於具有可獨立^^制 電壓之接觸墊12I0A與可電連接泛桩鎚孰19inD獨立控W f m +楚 /、」冤運接至接觸墊121 〇β且維持於接 電12〇。由第二有機層ίΜ〇發光係出現於 ίί Ϊ接觸塾12l〇C且具有可獨立控制電塵 ’與電連接至接觸塾12ι〇β且維持於地電 i二:ΓΪ1】20間。第三有機層1 220發光係出現於電愿 J J —電極】200(電連接至具有可獨立控制電塵之接 於地電屋）間。發光強^接至接觸墊121GB及维持 定。針第一古故品彳^ 〃由來自施加電壓之電流幅度決 適當選擇發：有機°材^::機層1140及第三有機層 機材料允5午藉由控制接觸墊1 2 1 0 A、

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五'發明說明（19) 1410B、1210C及1210D之電壓發出紅、綠及藍光之多種組 合之任一種。 圖8為本發明之具體例之單一元件100之剖面圖，及圖9 為元件1 00之陣列之平面圖。圖8為圖9於線Γ之剖面圖。 為求清晰起見’圖9未顯示圖樣化系統1 1 5也未顯示層 116’ 、117’ 及 U8’ 。 如圖8所示，元件1〇〇包含基材^，底電極112，絕緣長 條113 ’有機層116 ’頂電極U7及保護蓋層118。當施加電 壓跨越介於底電極112之發光區Π4與頂電極117贤·之有機 層116時有機層116發光。保護蓋層us保護有機層1丨6及頂 電極117不會暴露於有害物質^有機層116發射之光典型透 過基材111傳輸至檢視者，若於有機層116之後沉積之各層 皆為透明，光可透射遠離基材丨丨1至檢視者。來自陣列各S 元件1 0 0之發光使用業界已知之多工技術控制。 圖樣化系統11 5用於沉積有機層1〗6 ,頂電極〗1 7及保護 盍層11 8，谷後詳述，圖8載有底劑設計之層亦即層1 1 6，、 117及118對π件1〇〇之工作並無貢獻，僅分別為有機層 11 6、頂電極Π 7及保護蓋層11 8之沉積副產物。 元件100之大小及間隔可由元件1〇〇陣列之預期用途決 定。例如帶有發光區114及有機層116小於約1〇()微衆χ1〇() 微米之元件100可用於咼解析度顯示螢幕，而更大型發光 區114及有機層116可用於較低解析度顯示器。也可使> 用目 前使用之微影術技術將發光區丨1 4及有機層丨丨6製作小抵】〇 微米X 1 0微米，預期隨著微影術之進展可製作更小特徵及

五、發明說明（20) 更高解析度’本發明將可實現更高解析度。 根據本發明之具體例製造OLED元件〗〇〇之方法現在參照 圖8及9說明如後。 Π沉積底電極112於基材111。基材111及底電極1〗2須為 透明，亦即材料於使用的厚度可透過元件1〇〇發射之波長 光線’更佳可大致透射全部發射之光線。較佳基材丨係 由玻璃、石英、藍寶石或塑膠製成。底電極112通常為陽 極其載運電子遠離有機層丨16，但底電極112可為陰極。底 電極112可為任一種適當導電材料，包括銦錫氧化^物 (1 TO”）^底電極1 1 2須夠薄而可減少光的吸收，但又夠厚 而具低電阻率。較佳底電極丨12為IT〇，沉積至約2〇〇埃至^ 微求f度’更佳沉積至約1 5 00埃厚度。底電極112之圖樣 化可藉任一種適當技術進行例如於光阻層存在下蝕刻（扣 除微影術）或藉發射進行（加成微影術）。舉例言之，底電 極11 2寬約5 〇微米，間隔約〗5 〇微米，亦即中心至中心距 約1 5 0微米。 2 )沉積絕緣長條π 3於底電極丨1 2。絕緣長條i丨3可防止 一方，ΐ電極112間之直接接觸及另一方面防止頂電極117 與保4蓋層1 1 8接觸。絕緣長條丨丨3可為任一種適當絕緣材 料包，s；^，Ti〇2，SiNx或聚醯亞胺。絕緣長條113須夠厚 可，供充刀絕緣，但又不太厚不會造成隨後製程的問 題。較佳絕緣長條113沉積至約丨〇〇〇 —3〇〇〇埃及更佳至約 2〇〇〇埃厚度。絕緣長條113之圖樣化可藉任一種適當技術 進叮。絕緣長條11 3寬度係由絕-緣層丨〗5a寬度，外伸u 5d 444235 五、發明說明（21) 寬度加總及獲得約1至2微米之絕緣圖樣化公差〗丨3 a決定， 如圖1 0指示。絕緣圖樣化公差丨〗3a可防止底電極n 2與頂 電極11 7或保護蓋層i 1S間短路。絕緣長條〗】3沉積後保持 暴露之底電極112表面稱作發光區】〗4。發光區ι〗4可具有 大於約0. 5微米及約1〇至1〇〇微米寬度。 3)形成圖樣化系統1丨5於絕緣長條11 3上方。一種根據本 發明之較佳具體例形成圖樣化系統丨丨5之方法詳述如後。 圖樣化系統115具有凹割115c，其包括凹割ii5c(l)及 I 1 5 c ( 2 )’下方外伸1 1 5 d，如圖1 〇示例說明其允許^形成保 護蓋層118。圖樣化系統115可為任一種可形成凹割115(；及 外伸11 5d之系統。圖樣化系統丨丨5可為多層圖樣化系統如 雙層或二層光阻系統。較佳圖樣化系統1 1 5包含絕緣層 II 5a及光阻層11 5b。較佳外伸1 1 5d須夠大故有機層丨16未 接觸圖樣化系統11 5 ’因此保護蓋層11 8可完全遮蓋有機層 11 6 ’特別使用雙層或三層光阻系統時尤為如此。允許有 機層1 1 6接觸絕緣層1 1 5 a。外伸1 1 5 d較佳延伸於絕緣層 11 5a上約1至1 〇微米，更佳約i至5微米及最佳約2微米。如 圖1 0所示，外伸1 1 5 d延伸於絕緣層1 1 5 a上係相對於絕緣層 11 5 a接觸絕緣長條11 3該部分寬度測量。外伸11 5 d不可完 全外伸絕緣長條1 1 3，亦即光阻層1 1 5 b之開口須於兩邊比 發光區1 1 4大絕緣圖樣化公差11 3a寬度。 4)沉積有機發光層1 1 6於發光區1 1 4及絕緣圖樣化公差 11 3a上。沉積有機發光層11 6於絕緣圖樣化公差丨丨3a上可 防止頂電極117與底電極112間接觸及短路。有機發光層

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44A23B 五、發明說明（22) 11 6可由大致垂直基材11 i之方向沉積，故絕緣長條】丨3於 外伸11 5d下方部分未由沉積的有機層u 6覆蓋（圖8)。 5)選擇性地’沉積頂電極117於有機層116上。頂電極 117通常為陰極’其攜帶電子至有機層】16，但頂電極丨】？ 可為陽極。頂電極117可為任一種適當材料如Mg ’Mg/“及 Li/A1。頂電極117須更厚而具低電阻率。沉積頂電極丨17 及隨後沉積各層期間須避免傷害有機層丨〗6。例如有機層 116不可加熱至高於其玻璃化溫度。頂電極117較佳沉積至 約50埃至5000埃厚度及更佳約埃厚度。頂電屬I〗？較 佳藉熱洛鍍形成且較佳由大致垂直基材}11之方向沉積。 此步驟為選擇性者，原因為保護蓋層〗丨8也可作為頂電極 11 7之功能，該例中無需頂電極1 1 7。 6)沉積保護蓋層1丨8使其完全覆蓋電極117及有機層 116 ’沉積方向係於基材lu之大致法線方向夾角β。角向 i冗積可藉任一種允許保護蓋層〗1 8材料沉積至凹割2】5c内 4且疋全覆蓋有機層116及頂電極117之技術完成。例如基 材ui可藉行星旋轉機構於位置與基材ιη之法線夾角θ之 點來$源下方旋轉。另外基材111可維持靜態，而保護蓋層 11 8係由角Θ沉積至凹割11 5 c (1)内，然後移動至新位置， 此處其維持靜態同時保護蓋層118沉積入凹割115c( 2)，如 f ^所不。保護蓋層11 8沉積後，頂電極11 7及有機層1 1 6 完，，覆蓋’因此被保護不會隨後暴露於有害物質。較佳 保ά蓋層118係由Al，Li/Al ，Ag，An或ITO製成。保護蓋 層118較佳厚約〇· 5至5微米，更-佳厚約〇. 5至2微米及最佳 五、發明說明（23) 厚約1微米。保護蓋層11 8較佳比接受保護之電極〗丨7及有 機層116寬約1至10微米，更佳約】至4微米及最佳約2微 米，亦即各邊約0. 5至5微米，更佳各邊約〇. 5至2微米及最 佳各邊約1微米。保護蓋層1丨8比有機層116寬的程度受絕 緣層115a高度’保護蓋層118沉積角度，及凹割115c寬度 所限。較佳進行步驟（5)及（6)而未將元件100由真空移 出，故元件100未曾暴露於任何可能有害物質如空氣、氧 氣或水蒸氣至有機層11 6由保護蓋層丨！ δ覆蓋為止，但元件 1 0 0可於各步驟間暴露於不具分解能力之環境例如^惰性氣 體而輔助沉積不同材料或由不同角度沉積。 7) 選擇性地，使用適當溶劑如丙酮去除圖樣化系統〗1 5 及沉積於圖樣化系統1 1 5上方之層1 1 6 ’、11 7，及1 1 8，。此 步驟稱作"掀離"。保護蓋層118可保護有機層116於掀離過 程不會暴露於溶劑。注意若使用帶有絕緣層丨丨5 a之圖樣化 系統11 5 ’則與帶有多層光阻層之圖樣化系統〗丨5相反，絕 緣層11 5a將不被掀離且將保留作為元件】〇〇之永久部件。 若未進行選擇性掀離步驟，層116，、117，及118，以及光阻 層115b將殘留但不會有助於元件丨之功能。 8) 選擇性地’沉積鈍化層〗丨9於保護蓋層丨} 8而鈍化整個 系統。純化層119可為任一種適當材料wSi〇x，可藉任一 種適當手段如電子束沉積而沉積。有機層116於鈍化層 沉積過程中不可加熱至其玻璃化溫度或以上。典型有機層 11 6之玻璃化溫度包括約6 3。〇至丨5 〇它之範圍。鈍化層】】9 須完全覆蓋保護蓋層11 8，其於-進行步驟7之選擇性掀離之

第26頁 444235 五、發明說明（24) 後可藉沉積鈍化層11 9完成，或透過圊樣化系統5以角θ (大於沉積保邊蓋層118之角Θ)沉積純化層119完成。 一具體例中’頂電極1 1 7之沉積由製造〇LED元件〗〇〇之製 程步驟（5)去除；藉角向沉積而沉積之保護蓋層1]8作為電 極替代頂電極1 1 7且保護下方有機層丨丨6。本具體例中，選 用於保護蓋層118之材料須為良好導體，可與有機層116作 良好電接觸’以及可遮斷有害物質之滲透至有機層116。 本具體例中Li/A1為保護蓋層118之較佳材料。 現在參照圖1 〇說明根據本發明之較佳具體例之4成圖樣 化系統1 15之方法，其顯示圖樣化系統115於製造〇LED元件 100之製程步驟（3)後之各步驟前： 1)沉積絕·緣層11 5a於底電極丨丨2及絕緣長條n 3上。絕轉 層115a較佳沉積至約1至3微米及更佳約2微米厚度。絕緣 層11 5 a可由任—種可被蝕刻及較佳濕式蝕刻而形成凹割 n 5C之=緣材料製成。例如絕緣層U 5a可為藉e-束或電榮 2，化學热氣沉積沉積之si 0，s i〇2，或SiNx製成，或藉竣 塗'儿積之聚酿亞胺製成。 来經由旋塗沉積光阻層11 5b於絕緣層1 1 5a上至約1至3微 至2微米厚度。當待製造更小型特徵.亦即10微米寬 :1 6β時須由該範圍下端選擇光阻厚度。光阻層11 5b 1二例如得自赫絲特西蘭尼斯公司之AZ4210或A24110光阻 3)軟性烘烤光 層材料及烘烤方 阻層11 5 b ’烘烤溫度及時間係取決於光阻 法。例如若使用A Z 4 21 0，則軟性烘烤可於

105 C於熱板上進行3分鐘。 4。）使用曝光大於發光區n4之光罩曝光光阻層“Μ於發 光區11 4上及顯像。雖然可如所述使用正光阻，亦即唯有 暴路於射線區才可藉顯影劑去除之光阻，但也可使用負光 阻亦即唯有力A暴露於射⑬區可㈣頁景》劑去除之光阻使用 光罩實施本發明。顯影後’光阻層〗丨5b可經後烘烤而 提高對濕式蝕刻劑之電阻率及黏著至絕緣層n5a。後烘烤 時間、溫度及方法係依據特定光阻及牽涉之蝕刻劑決定。 於AZ42 1 0光阻及β〇Ε蝕刻劑之例，可使用於約丨〇 歷約3 至1 0分鐘之後烘烤。 5)濕式蝕刻絕緣層1丨5 a，形成凹割丨丨5c及外伸〗丨5d。藉 由控制蝕刻溫度、蝕刻時間、蝕刻劑濃度、蝕刻劑攪動速 度，絕緣層1 1 5a沉積厚度，及用於沉積絕緣層丨〗5a之方 法，可控制凹割1 1 5 c尺寸。例如7 〇毫升緩衝氧化物蝕刻劑 例如BOE(1〇 : 1)[亦即36. 5%(w/w)氟化銨，4. 5%(w/w)氫氟 酸及59%(w/w)去離子水，得自j. T, Baker]與5毫升氫氟酸 (4 9%去離子水）之混合物可以4〇〇1_叩攪動速度於2〇1使用 4. 5分鐘而蝕刻藉電槳增進化學蒸氣沉積沉積之厚2微米之 二氧化矽絕緣層1 1 5a而產生1 〇微米凹割〗丨5c ,也獲得丨〇微 米外伸1 1 5d。較小的2微米凹割1 1 5c可使用缓衝氧化物蝕 刻劑於21 °C經歷8分鐘且未攪動而於藉電子束沉積於丨.7微 米尽之一氧化石夕絕緣層1 1 5 a上形成。較佳用於敍刻絕緣層 11 5 a之蝕刻劑僅極微小蝕刻絕緣長條11 3或底電極1 1 2，更 佳不會蝕刻絕緣長條1 1 3或底電-極1 1 2。例如若缓衝氧化物

第28頁 五、發明說明（26) 蝕刻劑用於蝕刻絕緣層1 1 5 a，則較佳絕緣長條3係滅散 >儿積之·一氧化欽或精疑塗沉積之聚釀亞胺。注竟圖樣化系 統11 5之絕緣層11 5 a可未被選擇性掀離步騾去除，但光阻 層115b及層116’ 、117’及118’可被去除。 另外圖樣化系統11 5可為具有凹割之雙層或三層光阻系 統。雙層及三層光阻系統揭示於M. H a t z a k i s"微影術之多 層光阻系統"固態技術，1981年8月74-80頁；E. Ong及 E. L. ΗιΓ細線光學微影術之多層光阻”固態技術ι 984年6月 J.M_ Moran 及D.J. Magdan，J‘ Vac· Sci. Tech，16， 1 6 2 0 ( 1 9 7 9 ) ’併述於此以供參考。但帶有絕緣層i i 5 a之圖 樣化系統11 5有助於形成大於約1微米之凹割11 5 c，因此比 三層及雙層光阻系統更佳。其他形成帶有凹割1 1 5c之圖樣 化系統1 1 5也適用於本發明。 根據本發明之具體例製造元件1 0 0之堆疊之方法將參照 圖11說明。 1) 如製造0LED元件1〇〇之方法製造元件100R，帶有有機 層116(1?)可發紅光。光線將通過之元件100R各層須為透 明’包括選擇性頂電極1 1 7及保護蓋層11 8 ’故來自隨後沉 積元件100之光線可透射通過元件100R。因此理由故以IT0 為較佳保護蓋層1 1 8材料。 2) 沉積分隔層121於步騾（1)製造之元件1001?上。分隔層 121可由任一種透明絕緣材料如SiOx ’ SiNx或八12〇3製成。 3) 如製造0LED元件1〇〇之方法所述製造元件10 0G，有機 層11 6 ( G )可發綠光位於分隔層〗2 1頂上，亦即分隔層執行

第29頁 Λ4Α 235 五、發明說明（27) 基材1 1 1之功能。類似元件1 〇 〇 R，元件1 〇 〇 G之各層須透 明。 4)重複步驟（2)及（3)製造元件100Β，有機層116(B)可發 藍光替代元件100G。元件之頂電極117及保護蓋層118，最 終待沉積元件100無需透明而可反射而增進光透射通過基 材111至檢視者的強度。 元件1 0 0之製造條件須為先前沉積元件1 0 〇之有機層1 1 6 不會受損的條件。例如有機層丨丨6不可被加熱高於其玻璃 化溫度。結果必須選擇具有高玻璃化溫度之有機身丨丨6， 及用於圖樣化系統11 5之光阻具有低烘烤溫度。 另外’先前沉積元件100如元件100R之保護蓋層118可作 為隨後沉積元件100之底電極112如元件l〇〇G。本具體例 中’絕緣保護層1 2 1並非必要。 如圖11所示’堆疊之各元件1〇〇可含有不同材料於有機 層1 16 ’可發射不同色彩。例如帶有發紅光0LED層丨 之紅OLED元件100R可如前述製造，然後製造帶有發綠光之 OLED層116(G)之綠OLED元件100G，然後製造帶有發藍光之 OLED材料116(B)之藍OLED元件100B，全部皆由分隔層121 隔開’如圖1 1所示而形成多色堆疊。另外堆疊中之各元件 100可具有OLED層1 16之相同EL材料俾增進強度。後述具體 例之堆疊順序並無特殊限制，原因為各元件⑺⑽、及 100β皆對其他OLED元件1〇〇發射光線透明。影響較佳堆疊 順序之因素包括：對其他元件1 〇 〇發射之光透明，亦即使 較為透明元件1 0 0較為接近檢視_者；機械人程度，亦即最

第30頁 f五、發明說明（28) 後製造需要最少機械人力之元件1 〇 〇以減少隨後處理過程 之文損機會’及亮度’亦即將發光強度最低之元件1〇〇設 置成最靠近檢視者。 堆叠OLED凡件100之較佳方法參照圖1至7揭示如上。 本發明之多個具體例中，有機層116可為單層，或包含 雙重或單一非同質結構配置之多層，如圖12及13所示。為 簡化起見’有機層116於圖12及13以外各圖顯示為單層， 但實際上為多層子層。例如若雙重非同質結構〇LED用於本 發明’則有機層1 1 6由發光層（"el" ) 11 6E夾置於孔/輸送層 ("HTLN)116H與電子輸送層（"ETL")U6T間，如圖12所示。 雙重非同質結構可遵照下列製造〇LED元件丨〇 〇之製程步驟 製造’其t步驟（4)包含循序沉積HTL 116H、EL 116E及 ETL 116T之各步驟，全部皆由大致垂直基材hi之方向沉 積。HTL 116H、EL 116E及ETL 1 16T為透明，原因在於其 組成及厚度。OLED層之典型厚度包括下列：HTL 116H厚約 50埃至1000埃；el 11 6E厚約50埃至1〇〇〇埃；ETL 11 6T厚 約50埃至1〇〇〇埃，但偏離此種範圍之多種變化亦屬可能。 前述範圍底端允許最佳性能及低電壓操作。適當有機 5^乙、£1及}11^材料實例可參考美國專利5,294,870及？(：丁申 請案WO 96/ 1 9 7 9 2，併述於此以供參考。 若使用單一非同質結構OLED結構，而非雙重非同質結 構，EL 116E及ETL 116T由單一多功能層116E/T替代，如 圖13所示D單一非同質結構OLED可遵照〇LED元件100之製 程步驟製造，其中步驟（4)包含循序沉積HTL 116H及

ΛΑ4 235 五、發明說明（29) EL/ETL 116Ε/Τ之步驟，全部皆由大致垂直基材lu之方向 沉積。適當有機多功能材料之例可參考PCT申請案 96/ 1 9792，併述於此以供參考。雙重非同質結構〇LED 通常允許比單一 #同質結構OLED更高效率。 單一或雙重非同質結構配置中，有機層116内部順序可 顛倒，亦即於雙重非同質結構配置中，有機層1 1 6可以順

序 ETL 116T、EL Π6Ε 及 HTL 116H 之替代 HTL 116H、EL 1I6E及ETL 1 16T之順序沉積；及單一非同質結構配置中， 有機層1 1 6可以下述順序沉積：EL/ETL 1 1 6 E/T故著為HTL 11 6H。具有顛倒層之0LED稱作有機顛倒LEI)或〇1 led。底電 極11 2與頂電極1 1 7之偏位須為陽極接觸有機層之待輸送孔 之處，及陰極接觸有機層之待輸送電子之處，亦即於未顛 倒的雙重非同質結構配置中，底電極11 2須為陽極其輸送 電子遠離HTL 116H ’及頂電極117須為陰極其輸送電子至 ETL 116T 。 本發明之有機發光層11 6E可為任何適當0LED材料，可發 射任何波長光。適當有機發光材料述於如PCT申請案 W0 96/19792及美國專利5, 294, 870，併述於此以供參考。 如圖14所示，有色向下轉變之磷層170可選擇性含括於 有機層1 1 6與基材1 11間，較佳介於底電極11 2與基材1 U間 用於向下轉化0LED發先層發射之光至預定色彩。向下轉化 磷層170也可沉積於基材1 1 1各邊上。例如藍0LED層1 16(B) 發藍光，其藉向下轉化磷層170向下轉成紅光。圖14所示 具體例設計為可產生單色紅光發光。圖1 6之元件1 0 0可使

第32頁 五、發明說明（30) 用任何適當技術沉積及圖樣化向下轉化磷層〗70於基材111 上，然後遵照製造OLED元件100之製程步驟製造。綠色及 紅色向下轉化碟乃業界已知，如揭示於Tang之美國專利 5,294,870，併述於此以供參考。 本發明包括含像素陣列之單色產物，其中各像素包含多 元件100其發射同色或大致與次一元件同色光，以及包含 像素陣列之多色產物，其中各像素包含多個元件1 0 0其發 射與其旁邊元件彼此不同色光。 多色產物之像素包含三元件1 0 0並列，分別發IT紅、綠 及藍光。例如不同色發光可經由使用不同的向下轉化碟層 170達成’此種產物可使用任一種適當技術經由沉積綠及 紅之向下轉化磷層1 70圖樣於基材11 1上製造，然後遵照製 造OLED元件100之製程步驟製造發藍光OLED元件100陣列於 向下轉化磷層170圖樣頂上，因此若干元件1〇〇可透射不被 轉化之藍光，若干元件100可透射被轉成綠光之藍光及若 干元件100可透射被轉成紅光之藍光。 另外發射不同色之並列元件1 0 0之像素可根據本發明之 具體例對各元件之有機層1 1 6使用不同材料製造，製造方 法如下： 1) 根據製造OLED元件100之方法（包括掀離）製造OLED元 件100陣列其發特殊顏色光，例如藍色，而留下空氣介於 元件1 0 0間。保護蓋層1 1 8可於隨後製程步驟中保護本步賴 製造的元件1 0 0。 2) 於本方法步驟（1)留下之空_間製造〇LED元件1〇〇陣列其

第33頁 AAA 23 5 五'發明說明（31) 發射不同色光例如綠色，但仍留下某些空間。使用〇Led元 件100之製法包括掀離但始於該製程步驟（3)，原因為底電 極11 2及絕緣長條1 1 3由本製程步驟（1)原已存在故。若於 本製程步驟（1)期間使用具有絕緣層11 5 a之圖樣化系統， 則原有絕緣層1 1 5a可用於製造OLED元件100之製程步驟 (3 )。保護蓋層1 1 8可於隨後製程處理時保護本步驟製造 元件 1 0 0。 ’ 3)重複本製程步驟（2)，於剩餘空間製造可發射又另— 色光例如紅色之元件1 〇 〇陣列。 / 各步驟期間，製程步驟須為先前製造之OLED不會受損的 本發明也可用於製造透明OLED。透明元件1 00極為適人 用於仰視型顯示器例如於汽車之擋風玻璃上或摩托車或"飛 機鋼盍之檢視幕上。透明〇LED元件100也可堆疊用於多色 產物或增進強度。全部各層須於透明〇LED對可見光透明。 透明元件1 0 0也極為適合高對比度用途。高對比度可經由 設置吸光材料製成之背景175於元件1〇〇旁達成，如圖15所 不。來自外在來源入射於元件丨〇〇之光通過元件1〇〇且由北 景1 75吸收，減少外在來源反射光至檢視者。 月 一具體例中，本發明可用於製造一元件丨〇〇，其設計用 於發光給位於作為元件〗00之基材丨丨〗同側的檢視者。此種 具體例之基材1 1 1無需透明，反射層可於元件丨〇 〇製造前γ 積於基材】j 1上俾反射入射於基材11 1之光返回朝向檢視凡 者仁頁电極117 ’保護蓋層118及任何鈍化層119也需透

第34頁 4 ΛΑ 2 3 5 五、發明說明（32) 明。 本發明之發光元件100可選擇性包含低度損失、高折射 指數介電材料Ti 02之損失限制層180於底電極112下方，如 圖1 6所不。損失限制層丨8 〇於底電極丨丨2係由〗τ〇此乃高損 失材料製程時為特佳。若無損失限制層18〇，來自有機層 116之光容易被波導進入及由底電極112吸收。Ti〇2&IT〇 之折射指數分別約為6及2· 2。因此損失限制層180大致 消除ITO之波導及吸收。具有損失限制層之元件1〇〇可使用 任何適當技術經由沉積及圖樣化損失限制層丨8〇於^基材u i 製造’隨後遵照製造〇LED元件100之製程步驟製造。 前述任一種方法之沉積技術皆為業界眾所周知。例如較 佳沉積有機層之方法係藉熱蒸鍍；沉積金屬層之方法係藉 熱或電子束蒸鍍；沉積ΙΤ0之較佳方法係藉電子束蒸鍍或 濺散；較佳沉積磷層之方法係藉熱蒸鍍；及較佳沉積電介 質之方法係藉電漿增進化學蒸氣沉積、濺散或電子束蒸 鍍。但本發明包括使用任一種適合用於圖樣化系統之沉積 材料層之方法。 本發明可用於廣泛多種消費品，包括電腦，電視，附有 顯示組件之電傳產品，汽車，告示板，號諸，大面積廣告 牆，戲院’體育館螢幕’影印，擋風玻璃及頭盔檢視幕之 仰視塑顯示器，及視訊遊戲。 現在參照圖8說明根據製造〇LED元件1 00之方法製造一列 元件1 〇 G :

第35頁 f ΛΑ4235 五、發明說明（33) 1 )玻璃基材1 1 1預先塗布以底電極】丨2，其係由厚约丨6 〇 〇 埃之ιτο裏成。適▲預先塗布以ιτο之玻竭可得自u〇nneiiy 應用薄膜公司。本例敘述單排元件丨〇 〇而非陣列之製造， 及單一底電極112其未經圖樣化大致覆蓋全部基材ill。帶 有底電極112之基材111如下清潔：（a)浸沒於清潔溶液（如 得自J.T· Baker公司之塔吉托（Tergit〇i))及去離子水’ 但以超音波攪動，（b)於去離子水中清洗，（c)於丨，丨，卜三 氯乙烧’丙酮及2-丙醇沸騰。各步驟結束時基材ui以經 過過濾之氮氣槍吹乾。 / 2 )絕緣長條1 1 3沉積至約2 〇 〇 〇埃厚度，係由稀普比米 (Probimide)285製成（得自〇iin微電子材料公司之聚醯亞 胺）。首先旋塗上黏著促進劑，其為一份容積比扣3289及 九份QZ3290，二者皆得自（^^微電子材料公司。然後旋塗 上二份容積比普比米285於一份容積比4- 丁内酯溶液。然 後固化絕緣長條11 3。其次絕緣長條〗丨3使用標準微影術技 術圖樣化而界定發光區114，發光區為3〇〇微米寬XI.5毫 米長’週期5 0 0微米，亦即間隔2〇〇微米寬之絕緣長條 113。 ^ 3)二氧化矽製成之絕緣層1 1 5a使用電漿增進化學蒸氣沉 積（PECVD)沉積至約2微米厚度^ AZ421〇光阻製成之&阻層 11 5b沉積至約2微米厚度。光阻層丨〗5b透過光罩曝光於射 線而圖樣化，光罩具有開槽1厘米長（任何比丨.5毫米長更 長的絕緣長條1 1 3皆有效）及寬4〇〇微米，週期50〇微米，長 條對中於發光區114上方，於AZ4 00K顯影，顯影劑係得自

苐36頁 444 235 五 '發明說明（34) 赫絲特西蘭尼斯公司於去離子水稀釋1 : 4。圖樣化留下 I 0 0微米寬光阻層1 i 5b對中於2 0 0微米寬絕緣長條丨2 2。 4) 絕緣層1 15a於2 0 0毫升B0EC1 0 : 1 )及20毫升氮氣酸 (4 9 %去離子水）之混合物可以1 Q 0 r p m於濕式钱刻授動速度 於21 °C使用3. 4分鐘。 5) 有機層116係由大致垂直基材111之方向沉積。有機層 II 6係沉積成圖1 3之單一非同質結構配置，帶有孔輸送層 116H係由a-NPD(4,4’_貳[N-(l -萘基）-N-苯基-胺基聯笨] 沉積至400埃製成，及多功能層1 16E/T係由AU3(參（8-羥 醌）鋁）沉積至約6 0 0埃厚度製成。 6) 頂電極117係由大致垂直基材111之方向沉積。頂電極 117為陰極係藉熱共同蒸鍍鎂：銀（原子比24 : 1 )至250埃 厚度接著熱蒸鍍銀至200埃厚度形成。 7) 保護蓋層118為銀製成，係由45度角β藉熱蒸鑛至1微 米厚度沉積。參照圖1 0，〇. 5微米首先沉積於凹割 1 1 5 c (1 )，然後〇 . 5微米沉積於凹割1 1 5 c ( 2 )，同時基材11 1 保持靜態而完全遮蓋頂電極11 7及有機層1 1 6。 8)光阻層115b及層116，、117,及11 8，係藉浸泡於丙酮3分 鐘去除（"掀離"）及於氮氣槍下吹乾。 圖17a為根據前述方法製造之一列元件1〇〇之光學顯微相 片。絕緣層1 1 5a及保護蓋層1 1 8明顯可見。 圖17b顯示一列元件1〇〇之I-V圖。圖131顯示進行掀離步 驟（8)前元件1〇〇之]:-V圖。圖132顯示進行掀離步驟（8)後 同一元件100之I-V圖。比較圖1-3 1及132，可見I-V曲線未

第37頁 444 2 3 5 五、發明說明（35) 因掀離而劣化，再度驗證丙_於掀離過程中不會參透保護 蓋層118。若干元件100於掀離前彼此電連接，而全部元件 100於掀離後皆電隔離，提示於掀離前懸吊之層116’ 、 117’或118’連結若干元件1〇〇。 圖17c顯示用於產生圖17b之同一列元件1〇〇之光輸出強 度相對於電流作圖。比較掀離前產生之圖133及掀離後產 生之圖134，可知光輸出特性未因掀離而劣化，驗證於掀 離期間丙酮並未滲透保護蓋層1 1 8。 本發明也可用於製造透明OLED(TOLED)，此處寶個元件 皆對可見光透明。此種元件極為適合用於仰視型顯示器， 例如用於Ά車擋風玻璃’摩托車或飛機頭盍之檢視幕，或 駕欲艙窗。T0LED元件也堆疊而增進強度。 —具體例中，本發明也可用於製造設計用於對基材2〇 與疋件10同側之檢視者發光的有機元件丨〇。此種具體例 基材20無需透明，反射層可於元件10製造前沉積於基材2 俾^基材20朝檢視者反射時可反射入射光。但苐三電極3 及保護蓋層38需為透明，反射層於第三電極36後不可沉 ，。又較佳有機層31、33及35之色彩順序須顛倒，亦即< 一有機層31發紅光，第二有機層33發綠光及第三有機声· =光’原因為本具體例中，最末沉積層最接近檢^ 非第—沉積層。 以上列舉之任一 μ τ" a〜/儿預孜何馬苐界人士眾所周 二:：：如沉積有機層之較佳方法為熱蒸鐘；沉積金屬層之 乂方法為熱或電子束蒸鍍；沉積I TO之較佳方法為電子

444 23 5 五、發明說明（36) 束蒸錢或減散。但本發明包含沉積適合用於光阻系統之材 料層之任一種方法。 本發明可用於廣泛多種消費品，包括電腦，電視’具有 顯不Is組件之電信裝置，車輛，告示牌，號誌，電視牆， 劇院及體育館螢幕，影印，擋風玻璃、駕駛艙及頭盔檢視 幕之仰視型顯示器，及視訊遊戲。 此處揭示之本發明可與下列同在審查中之申請案合併使 用：’1高度可信度、高效率可積體之有機發光元件及其生 產方法"第08/774, 119號申請案（申請日1996年23 曰）；”多色LED之新穎材料"第08 /85 〇,264號申請案（申請 案1997年5月2日）；11基於有機自由基之電子輸送層及發光 層11第08/774，120號申請案（申請曰1996年12月23曰）；11多 色顯示裝置”第08/772, 333號申請案（申請日1996年12月23 曰）；”發紅光有機發光元件（LED)'1第08/774, 08 7號申請案 (申請日1 996年12月23日）；"堆疊有機發光元件之驅動電 路"苐0 8/ 79 2, 0 5 0號申請案（申請曰！ 997年2月3日）；《高效 率有機發光元件構造"第08/772, 332號申請案（申請日1996 年1 2月2 3日）；，’真空沉積之非聚合物撓性有機發光元件„ 第08/789, 319號申請案（申請曰1997年1月23曰）；11具有

Mesa像素配置之顯示器|，第〇 8/794, 5 95號申請案（申請曰 1 9 97年2月3日）；"堆疊有機發光元件"第〇8/792, 號申 請案（申請曰1 9 9 7年2月3曰）；11高度對比透明有機發光元 件顯示器11第08/82 1，380號申請案（申請日1 9 9 7年3月20 曰）；11含5-羥-喹胺畊作為主材-料之有機發光元件"第

苐39頁 t 444 23 5 五、發明說明（37) 08/838，099號申請案（申請曰1997年4月15曰）；''具高亮度 之發光元件"第08/844, 353號申請案（申請日1997年4月18 曰有機半導體雷射”第60/046, 061號申請案（申請曰 1997年5月9曰）：11有機半導體雷射I·第08/8 59, 468號申請 案（申請曰1 9 9 7年5月19曰）；"飽和全彩堆疊有機發光元件 "第08/858,994號申請案（申請曰1997年5月20曰）；”含孔 注入增進層之有機發光元件"第08/865, 491號申請案（申請 曰1997年5月29曰）；"導電層之電漿處理"第 PCT/US97/10252號申請案（申請日1997年6月12日少；"有機 多色顯示器製造用薄膜之圖樣化11第PCT/US97/ 1 028 9號申 請案（申請曰1 9 9 7年6月1 2曰）’；M雙重非同質結構紅外線及 垂直穴面發射有機雷射"第06/053，176號申請案（申請曰 1997年7月18日）；π含熱安定性非對稱電荷載子材料之 OLED"第08/929，029號申請案（申請日1997年9月8日）；"含 OLED與磷向下轉化層堆疊之發光元件〃第〇8/925,4〇3號申 請案（申請曰1 99 7年9月9曰於有機發光元件沉積銦錫 氧化物層之改良方法"第08/ 928, 8 00號申請案（申請日1997 年9月1 2曰）；"OLED發光層之吖内酯關聯攙雜劑,，（申請曰 1 9 97年10月9日）第0 8/ 94 8, 1 3 0號申請案；"採用非金屬陰 極之高度透明有機發光元件_’（申請曰1 997年2丨月3日）代理 人檔案編號1 0 02 0/ 4 0 (臨時案）"採用非金屬陰極之高产透 明有機發光元件"（申請日1 9 9 7年U月5曰）代理人檔案又編號 1 0 02 0/ 44 ;及'1有機薄膜之低壓氣相沉積"（申請日丨年 Π月日）代理人檔案編號丨0020 /3 7，同在審查中之申請

第40頁 五 '發明說明（38) 案皆併述於此以供參考。本發明也可與同在審查中之美國 專利中請案第 08 /3 54,67 4，〇8/6 1 3,207，〇8/63 2,3 22 及 08/693, 359號及臨時專利申請案第60/010，013， 60/024，001及60/025, 501號（其個別併述於此以供參考）各 案主題合併使用。 業界人士瞭解可對此處所述及舉例說明之本發明之具體 例辨識多種修改。此種修改表示涵蓋於隨附之申請專利範 圍精髓及範圍内。

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Claims (1)

1. 444235 案號 87119394

   修正 々、申請專利範圍 1. 一種製造有機薄膜裝置之方法，其包含下列步驟： a. 產生圖樣化系統於具有複數接觸墊之基材上，圖 樣化系統具有一絕緣層及一附有光阻外伸之光阻層； b. 透過圖樣化系統沉積第一電極，其電連接至複數 接觸墊之第一接觸墊； c. 透過圖樣化系統沉積有機層其電連接至第一電 極；及 d. 透過圖樣化系統沉積第二電極，其電連接至第一 有機層及複數接觸墊之第二接觸墊。 其中於各接觸墊之電 其中於接觸墊之一之 其中有機層包含有機 其中該有機層包含一 2 .如申請專利範圍第1項之方法 壓可獨立控制。 3 .如申請專利範圍第2項之方法 電壓設定為地電壓。 》 4 .如申請專利範圍第1項之方法 發光層15 5 .如申請專利範圍第1項之方法 有機發光層其係電連接至有機孔輸送層。 6 .如申請專利範圍第,1項之方法，其令該有機層包含一 有機發光層電連接於一層有機孔輸送層與一層有機電子輸 送層間。 7. 如申請專利範圍第1項之方法，其進一步包含於沉積 有機層之步驟前沉積損失限制層之步驟。 8. 如申請專利範圍第1項之方法，其進一步包含於沉積 有機層之步驟後沉積保護蓋層之步驟。 第1頁 2001.05.03. 043 444235 _ 案號 87119394 月 曰 修正 六、申請專利範園 9. 一種製造堆疊有機薄膜元件之方法，其包括下列步 驟： a. 形成一圖樣化系統於一基材上，該圖樣化系統具 有一絕緣層及一帶有光阻外伸之光阻層，該基材具有一第 一接觸墊，一第二接觸墊，一第三接觸墊，及一第四接觸 墊； b. 透過圖樣化系統沉積一第一有機層其覆蓋及電連 接至第一接觸墊； c. 透過圖樣化系統沉積一第一電極其電連接至第二 接觸墊且明顯重疊及電連接至第一有機層； d. 透過圖樣化系統沉積第二有機層其明顯重疊及電 連接至第一電極； e . 透過圖樣化系統沉積~第~"二電極其電連接至第三接 觸墊且明顯重疊及電連接至第二有機層； f . 透過圖樣化系統沉積第三有機層其明顯重疊及電 連接至第二電極；及 g. 透過圖樣化系統沉積第三電極其電連接至第四接 觸墊且明顯重疊及電連接至第三有機層。 1 0 .如申請專利範圍第9項之方法，其中該第一、第二及 第三有機發光層係於基材旋轉時由角61有機丨，0有檨2及 0有機3 (分別由大致垂直基材之轴測量）沉積，及第一、第 二及第三電極係於基材固定時由角0電ttl，0 * s2及 Θ t (由大致垂直基材之轴測量）沉積，其中角Θ電極1係 大於角0 有機1 Θ 極2 係大於角β 有機I Θ 有機2 及角6» 電《3 係

   第2頁 2001.05. 03. 044 Add &7119394 年 CT 月/曰 修正 六、 申請專利範圍 大 於 角 Θ 有嬝 1 ' 6 丨有彳 A2 ' 及 慠3 0 11 -種製造堆疊有機薄膜裝置之方法 ，其包括下列步 驟 a . 形 成 一 圖 樣 化 系 統 於 -· 基 材 上 f 該 圖 樣 化 系 統 具 有 一 絕 緣 層 及 一 帶 有 光 阻 外 伸 之 光 阻 層 該 基 材 具 有 一 第 一 接 觸 墊 -— 第 二 接 觸 塾 * 第 二 接 觸 墊 > 及 一 第 四 接 觸 塾 > b * 透 過 圖 樣 化 系 統 沉 積 一 第 一 有 機 層 其 覆 蓋 及 電 連 接 至 第 一 接 觸 墊 t C 透 過 圖 樣 化 系 統 沉 積 一 第 一 電 極 其 電 連 接 至 第 二 接 觸 墊 且 明 顯 重 疊 及 電 連 接 至 第 一 有 機 層 t d. 透 過 圖 樣 化 系 統 沉 積 第 二 有 機 層 其 明 顯 重 疊 及 電 連 接 至 第 一 電 極 ， — — e. 透 過 圖 樣 化 系 統 沉 積 第 二 電 極 其 電 連 接 至 第 接 觸 墊 且 明 顯 重 疊 及 電 連 接 至 第 二 有 機 層 9 f 透 過 圖 樣 化 系 統 沉 積 '— 絕 緣 層 於 第 -- 電 極 頂 上 * g. 透 過 圖 樣 化 系 統 沉 積 一 第 三 電 極 於 絕 緣 層 頂 上 其 係 電 連 接 至 第 四 接 觸 墊 » 及 藉 絕 緣 層 與 第 二 電 極 電 絕 緣 > h. 透 過 圖 樣 化 系 統 沉 積 一 第 二 有 機 層 其 明 顯 重 疊 及 電 連 接 至 第 二 電 極 > i 透 過 圖 樣 化 系 統 第 四 電 極 其 係 電 連 接 至 第 二 接 觸 墊 且 明 顯 重 疊 及 電 連 接 至 第 三 有 機 層 0 1 2.如申請專利範圍第1 1項方法 其中該堆疊有機發光 裝 置 為 透 明 〇 第3頁 2001.05.03.045 444235 _案號87119394 年/月/日 修正_ 六、申請專利範圍 13.如申請專利範圍第11項方法，其中該第一有機發光 層為發藍光之有機層，第二有機發光層為發綠光之有機層 及第三有機發光層為發紅光之有機層。 1 4.如申請專利範圍第1項方法，其中該方法係用於製造 消費者產品。 1 5.如申請專利範圍第1 4項方法，其中該方法係用於製 造消費者產品選自包括：電腦，電視，告示板，號誌，車 輛，印表機，電信裝置，電話及影印機。 1 6.如申請專利範圍第1項方法，其中該方法係用於製造 一堆疊有機發光元件陣列。 1 7.如申請專利範圍第9項方法，其t該方法係用於製造 一堆疊有機發光元件陣列。 1 8.如申請專利範圍第1 1項法，其中該方法係用於製 造一堆疊有機發光元件陣列。 1 9.如申請專利範圍第1項方法，其進一步包含沉積向下 轉化填屠之步驟。 2 0如申請專利範圍第1項方法，其進一步包含沉積損失 限制層之步驟。 2 1.如申請專利範圍第1項方法，其中該基材於步驟（b ) 之前係置於真空下，而至步驟（d)完成後並未由真空移 開。 第4頁 2001.05. 03.046