TW561638B - Fabrication of organic light emitting diode using selective printing of conducting polymer layers - Google Patents

Description

561638 五、發明說明（1) (一）發明領域： 有機發光二極體（OLED)的製程是習知設計中所熟知的 。通常，係藉由將複數個電氣活性聚合物層沈積於具有 第一電極之基板的頂部（經常是在玻璃頂部沈積氧化銦 (ITO))而製造出OLED。各種層的處理方式是製作出活 性畫素區的圖案，以回應經由被動矩陣顯示器例子裡的 行和列位地線或是替代地經由具有共同第二電極的主動 矩陣式薄膜電晶體（TFT)基板爲各畫素訂定位址的電氣 信號。 製造OLED的主要目標之一是減低製造成本並改良其 裝置可靠度。因此，在其製程中所需要的處理步驟愈少 或是在每個步驟所花費的時間量額愈少則其成本愈低。 已知在OLED顯示器的製程中，各聚合物膜的圖案製作 步驟會呈現一組特定的問題。在很多例子裡，係藉由例 如旋轉塗覆或蒸鍍技術將各聚合物層均勻地沈積在整個 基板上方，且必要的是隨後移除某些區域上方的聚合物 層。已知這類層中有些對例如雷射削蝕法的移除作用具 有非常大的阻抗，使得最終的OLED顯示器變得不可靠 。除此之外，已知的是假如在玻璃與環氧樹脂之間交錯 有殘存的薄聚合物層（例如未完全削蝕掉），則無法使各 環氧樹脂層（亦即經常係依機械方式使OLED顯示器與 另一片玻璃、金屬或箔結合以封裝該顯示器）黏貼得很 好。 因此，必要的是初始時將各聚合物層精確地沈積在顯 561638 五、發明說明（2) 示器上，而不是將這類聚合物膜放到整個顯示區域上並 仰賴移除技術以有效製作出顯示器的圖案。 (二） 發明內容： 本發明揭示了一種製造OLED顯示器的新奇方法，其 中係選擇性地將一層或更多層導電聚合物層沈積於顯示 器的表面上方。使這類一或更多層導電聚合物層保持遠 離最終結構上不需要出現這類導電聚合物層或是很難以 諸如雷射削鈾之類常用技術移除這類聚合物層的區域。 也可藉由旋轉塗覆法或其他適用的習知方法將其他聚合 物層均勻地沈積於顯示器的表面上方。 一般而言，所揭示的一種製造OLED顯示器的方法， 係包括下列步驟： 將第一電極層沈積到基板之上； 選擇性地將一導電聚合物層沈積到具有第一電極層的 基板之上，其中係選擇性地將該導電聚合物層沈積在該 顯示器的表面上，使得不致將該導電聚合物層沈積在最 後顯示器中不需要出現該導電聚合物的區域內； 將一半導體電發光聚合物層沈積在該導電聚合物層上 方； 沈積一第二電極；及 封裝該裝置 (三） 實施方式： 現在參照第1圖，顯示的是OLED顯示器100的俯視 圖。顯示器100係包括一 IT0/玻璃基板102 ; —活性區 561638 五、發明說明（3) 域1 04，係落在該基板1 〇2上；其中係取決於經由各行 位址線106(通常包括ITO)和各列位址線1 1〇爲各活性 畫素區域1 1 4訂定位址的電氣信號形成各光影像。各金 屬線1 08和1 1 2分別係依電氣方式與各行及列位址線接 合，以提供信號爲顯示器進行開/關。設置一邊界區域 (1 1 6)使得環氧樹脂可依機械方式使另一 ιτο/玻璃層（未 標示）結合到初始的ITO/玻璃基板102上。 第2圖係用以顯示一種被動矩陣式OLED顯示器200 在製程中點的側面透視圖。顯示器200係包括一組在玻 璃基板頂部製作成圖案的各ITO線202 (通常指的是各行） 。在施行ITO圖案製作之後（通常經由光刻及蝕刻步驟） ，依常用方式（例如金屬沈積，光刻及蝕刻法）在該ITO 圖案上沈積並施行圖案製作以形成各金屬線（諸如導線 206之類）。之後，在該基板表面上形成「蘑菇柱狀」陰 極分隔器2 1 0。這類柱狀物包括經由光刻及蝕刻步驟製 作成如圖所示圖案的各光阻層。形成這類柱狀物的目的 之一是爲該頂部（或第二）電極層上的各單獨列提供電氣 隔離。這類柱狀物通常可依熱學或定向方式蒸鍍成的。 例如第2圖標示的是放置金屬陰極204(通常係放在各聚 合物層頂部）以便爲隨後形成的活性畫素區域（未標示）提 供電氣連接以發信號關閉顯示器，形成一穿孔視窗（通 常藉由雷射削鈾以穿透各聚合物層）以提供從金屬陰極 層204到金屬線206的連接。 第3圖係用以顯示用以構成一 〇LED顯示器3 00之各 561638 五、發明說明（4) 層的截面圖示（在未對該結構作進一步處理下）°吾人應 該鑑賞的是在給定各層組成及其個別厚度下施行一種 OLED顯示器的單一實施例。因此’本發明的架構不應 該受限於此中所揭示的特定實施例。 玻璃基板3〇2(在某一實施例中厚度爲0.7奈米）會支 持一 ITO層3 04(在某一實施例中厚度爲100奈米）。在 依常用方式爲ITO層亦即金屬化的蘑菇柱狀層施行圖案 製作之後，沈積一導電聚合物層3 06(通常是Pedot或 Pani)，其厚度通常但不必落在數十到數百奈米之間。吾 人將會鑑賞的是對本發明的目的而言，該導電聚合物層 可能指的是任何很難在後續處理步驟中移除的這類層。 例如，已知亞乙基二氧硫代酚（Pedot)及聚苯胺（Pani)在 標準的雷射削蝕波長上具有很差的吸收光譜（例如具低 吸低係數）除此之外，可能存在有對其他型式之移除處 理步驟具有阻抗的其他導電聚合物層是適用於本發明之 目的的。 除此之外對本發明的目的而言，係依例如網版印刷法 噴墨印刷法（連續流注（Continuous stream)、滴上需求 (dr〇P-on demand)、微型接點（micr〇_c〇ntact)印刷等）、 平版印刷法、靜電印刷法、凹版印刷法、彈性繪圖印刷 法、雷射誘發熱學轉印法或熱學誘發轉印法、陰影鏤空 遮罩印刷法（用於熱學蒸發小原子）或其他方法之類選擇 性方式元成該導電聚合物層的沈積作業。 在網版印刷的例子裡，必要的是跨越顯示器的頂部放 561638 五、 發明說明 ( 5〕 置 並 對 齊 —^ 網 版 篩 網 (在被動矩陣式顯示器的例子裡， 例 如 在各 蘑 菇 柱狀 物 的 頂 部 )。 已 知 該 篩 網 的 建 造 方 式 是 在 不必要沈積的區域，存在 有 篩 網 材料 以 便 實 體 地 地 阻 絕 材料的沈積，不過實際地 說 選 擇 性 沈 積 的 方 式 是 ， 應 該 在需要活性畫素的區域內 沈 積 該 導 電 聚 合 物 且 不 應 該 在該頂部電極層必需與該 基 板 上 預 先 製 作成 圖 案 的 金 屬 線作電氣結合處（例如通 常 以 雷 射削 蝕 形 成 的 各 穿 孔 )、 或是沿著將要沈積環氧 樹 脂 並 黏 貼於玻 璃 處 的 外 側 邊 緣、或是在用來使顯示器 與 外 側 驅 動 器 及 供 應 電 子 裝 置 連接的接觸襯墊上沈積該 導 電 聚 合 物 0 該 導 電 聚 合 物 306 會 支 持 一 半導電性電發光聚合物層 3 0 8(通 常 爲 PPV 其 厚 度 通 常 但是並非必要落在5 0與 100 : 奈: 米； 之1 間: )° 這 種 電 發 光 聚 合物經常指的是PPV-基 之 聚 合 物 共 聚 物 或 混 煉 物 9 氟基聚合物、共聚合物、 共 聚 物 或 混 合 物 > 或 是 習 知 設 計中所熟知的一般電發光 聚 合 物 0 可 替 代 地 ， 在 沈 積 該 導 電 聚 合物層3 0 6之後可依習知 設 計 中 熟 知 的 方 式 形 成 熱 蒸 鍍 式小分子有機或有機金屬 層 當 作 該 電 發 光 層 〇 可 將 這 種 蒸鍍式小分子層沈積在整 個 顯 示 器 的 上 方 或 是 藉 由 透 過陰影遮罩的圖案製作方 式 兀 成 的 0 將 金 屬 陰 極 層 3 10 沈 積 在 半 導電性層308(在某一實施 例 中 其 厚 度 爲 數 百 奈 米 例 如 200奈米）。最後，在這類 7-

561638 五、發明說明（6) 已沈積並製作成圖案的各層上放置另一由玻璃、金屬蓋 、金屬薄片~ (金屬）箔片構成的層312(或是一片大體上 對氧氣、水份及其他反應氣體及液體而言是不可穿透的 薄片）。各層/薄片係藉由通常沿著顯示區域外側邊緣沈 積的環氧樹脂3 1 4而依機械方式連接/黏貼在一起的。如 前所述，即使只將一小層的亞乙基二氧硫代酚（PEDOT)聚 合物交錯放置在環氧樹脂與各玻璃層之間，也能夠選擇 性地玻璃與環氧樹脂之間的機械黏著度與顯示器包裝的 環境穩定度（例如在已升高的溫度和濕度下）之間取得折 衷。因此，必要的是在沈積環氧樹脂之前從外側邊緣上 將PEDOT完全移除掉。除此之外，各聚合物層內扮演 著使頂部電極與基板上預先製作成圖案的各金屬線連接 之角色的各穿孔必需不含任何聚合物，以確保落在該頂 部電極與基板金屬線之間的接觸電阻最小化，以避免電 力耗損並降低顯示器驅動電壓。同時必要的是在該顯示 器之外側接觸襯墊上方不含該亞乙基二氧硫代酚 (Pedot)/聚苯胺（Pani)之類。 習知設計中已知的是可同時旋轉塗覆導電及半導電性 層以提供由這種聚合物構成的漂亮平面層，然後對各層 進行處理以提供必要的結構。最近，已知的是試圖使用 交替沈積技術（諸如噴墨甚至是網版印刷法之類）塗覆兩 個聚合物層。 不過，本發明只涉及選擇性沈積（例如藉由網版印刷 法）唯一的導電層（通常爲PEDOT)因爲很難以雷射削鈾 561638 五、發明說明（7) 此聚合物以製作成各穿孔圖案，或是在使環氧樹脂與玻 璃結合目的下移除此聚合物。可以旋轉塗覆法將另一層 亦即半導電性聚合物塗覆到顯示器之上，因爲旋轉塗覆 法是非常低廉的製造步驟。至於其他半導電性電發光聚 合物是比較容易接受雷射削蝕（或者在小分子的例子裡 可透過遮罩進行蒸鍍但是也能更容易地接受雷射削蝕） ，故選擇性沈積不是那麼關鍵，因此在這種裝置的製程 上產生了成本節省效應。 吾人應該鑑賞的是，前述說明的只是一種製造0LED 顯示器之方法的實施例。可能在OLED結構的製程中存 在有很多此中未明確揭示的步驟。例如，可能在此中揭 示的各層中配置有各交錯層，或者可依另一順序沈積各 揭示層。也可以其他厚度及處理步驟建造出有用的 OLED結構。 對另一實施例而言，該基板可由各種透明玻璃和塑膠 以及不透明的塑膠，金屬箔片或金屬化塑膠箔片製成的 。除此之外，本發明預期ITO(及一般的其他已知透明導 電金屬氧化物）係包括底部或頂部電極。除此之外，可 令其頂部或底部電極分別扮演著陰極或陽極的角色。這 包含的裝置有頂部放射式（例如金屬或ITO)底部電極（陽 極）及頂部薄陰極連同比較厚的透明導體（例如ITO之類） 這兩種裝置都是透明的。 除此之外，吾人應該鑑賞的是可反轉各有機層的沈積 順序。例如，可先沈積該放射層，接著選擇性地沈積導 561638 五、發明說明（8) 電聚合物。在這種實施例中，該顯示器可能是一種頂部 放射式顯示器，其中係將當作透明陽極的頂部電極沈積 於該導電聚合物層頂部。 除此之外，本發明的原理與具有行列的被動顯示器以 及主動矩陣式顯示器，字母一數字或一般的任意分段式 顯示器相關的相等影響及應用。 現在已揭示一種使用選擇性沈積技術製造OLED顯示 器的方式，其中係選擇性地沈積導電聚合物層，亦即在 活性畫素區域內提供沈積並在不需出現此聚合物層及/ 或很難移除此層的區域內阻絕沈積作用。吾人應該鑑賞 的是本發明可預期此中所討論原理的明顯延伸，且本發 明的架構並不受限於此中所揭示的特定實施例的討論。 (四）圖示簡說： 第1圖係用以顯示一種OLED顯示器在建造之後的俯 視圖。 第2圖係用以顯示一種OLED顯示器200在製程中點 的側面透視圖。 第3圖係用以顯示構成OLED顯示器之各層的截面圖 示。 符號之說明 100、200、300 有機發光二極體顯示器 102 錫銦氧化物/玻璃基板 104 活性區域 106 行位址線 -10- 561638 五、發明說明（9) 108 、 206 110 1 12 1 14 1 16 202 204 '310 210 302 304 306 308 312 3 14 金屬線 列位址線 金屬線 活性畫素區域 邊界區域 錫銦氧化物線 金屬陰極層 蘑菇柱狀陰極分隔器 玻璃基板 錫銦氧化物層 導電聚合物層 PPV層 玻璃/金屬箔片 環氧樹脂 -10A -

Claims (1)

1. 561638 々、申請專利範圍 1·一種製造有機發光顯示器的方法，係包括下列步驟： 將第一電極層沈積於基板之上； 沈積一第二電極層； 將至少一第一及一第二有機活性層沈積在該第一與第 二電極層之間； 其中該至少一第一有機活性層指的是一導電有機聚合 物；將該導電性有機聚合物層選擇性地沈積於該基板上 方；且 其中該至少一第二有機活性層並非選擇性地沈積於該 基板上方。 2·如申請專利範圍第1項之方法，其中選擇性沈積該導電 性有機聚合物的步驟，進一步包括，不在基板上一預先 製作成圖案之金屬層內’必需與該第二電極層形成電氣 接觸的區域上方沈積該導電聚合物。 3·如申請專利範圍第1項之方法，其中選擇性沈積該導電 性有機聚合物的步驟，進一步包括，選擇性地不在將要 沈積環氧樹脂以便進行封裝的區域上方沈積該導電聚合 物的步驟。 4.如申請專利範圍第1項之方法，其中該導電聚合物係選 自一由亞乙基二氧硫代酚（pedot)及聚苯胺（Pani)構成的 族群。 5 ·如申請專利範圍第1項之方法’其中並未在隨後要施行 雷射削蝕步驟的區域內沈積該導電聚合物。 6.如申請專利範圍第1項之方法，其中該至少一第二有機 -11 - 561638 六、申請專利範圍 活性層係選自一包括半導電性電發光聚合物、有機小分 子及有機金屬小分子層的族群；且係將該第二有機活性 層均勻地沈積於該顯示器之上。 7·如申請專利範圍第1項之方法，其中係將該第一有機活 性層沈積在該第二有機活性層上方。 8. 如申請專利範圍第1項之方法，其中係將該第二有機活 性層沈積在該第一有機活性層上方。 9. 一種製造有機發光二極體顯示器的方法，係包括下列步 驟： 將第一電極層沈積到基板之上； 選擇性地將一導電聚合物層沈積到具有第一電極層的 基板之上，其中係選擇性地將該導電聚合物沈積在該顯 示器的表面上，使得不致將該導電聚合物層沈積在最後 顯示器中不需要出現該導電聚合物的區域內； 將一半導電性電發光聚合物層沈積在該導電聚合物層 上方； 沈積一第二電極；及 封裝該裝置。 1 〇·如申請專利範圍第9項之方法，其中選擇性沈積該導電 聚合物層的步驟，進一步包括，網版印刷（s c r e e n p r i n t i n g) 該導電聚合物層的步驟。 1 1 ·如申請專利範圍第9項之方法，其中選擇性沈積該導電 聚合物層的步驟，進一步包括，施行由噴墨印刷法，連 續流注印刷法（c 〇 n t i n u 〇 u s s t r e a m p r i n t i n g)，滴上需 -12- 561638 六 申請專利範圍 求印刷法（drop-on printing)及微型接點印刷法〇 -contact printing)構成的族群之一的步驟。 1 2.如申請專利範圍第9項之方法，其中選擇性沈積該導電 聚合物層的步驟，進一步包括施行由平版印刷法、靜電 印刷法、凹版印刷法、彈性繪圖印刷法、雷射誘發熱學 轉印法、熱學誘發轉印法、陰影鏤空遮罩印刷法構成的 族群之一的步驟。 -13-