CN102812577B

CN102812577B - 制造具有空间隔离的发光区的oled器件的方法

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Publication number: CN102812577B
Application number: CN201180015128.XA
Authority: CN
Inventors: H·施瓦布
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Beijing Xiaomi Mobile Software Co Ltd; Koninklijke Philips NV
Priority date: 2010-03-22
Filing date: 2011-03-14
Publication date: 2016-09-07
Anticipated expiration: 2031-03-14
Also published as: US20130001595A1; WO2011117771A1; KR20130061138A; EP2550693B1; JP2013522852A; CN102812577A; JP5850908B2; US9379349B2; TW201145637A; TWI624092B; EP2550693A1

Abstract

本发明描述了一种在OLED器件（1）的公共基板（11）上形成空间隔离发光区（R₁、R₂、R₃）的方法，OLED器件（1）包括多个器件层（12、15、16），器件层（12、15、16）包括装在第一电极（12）和第二电极（16）之间的有源层（15），该方法包括以下步骤：在接触垫（13）与第二电极（16）的隔离区域（R₁、R₂、R₃）之间布置绝缘桥（20）；随后从接触垫（13）到第二电极（16）的隔离区域（R₁、R₂、R₃）布置导体（30），以在接触垫（13）与隔离区域（R₁、R₂、R₃）之间形成电连接。本发明还描述了一种包括在公共基板（11）上的多个空间隔离发光区（R₁、R₂、R₃）的OLED器件（1），其中OLED器件的多个器件层（12、15、16）最初包括装在第一电极（12）和第二电极（16）之间的有源层（15），并且其中OLED器件（1）包括：第二电极（16）的至少一个空间上及电气上隔离的区域（R₁、R₂、R₃）；布置在接触垫（13）与第二电极（16）的隔离区域（R₁、R₂、R₃）之间的绝缘桥（20）；以及布置到绝缘桥（20）上用于将接触垫（13）与第二电极（16）的隔离区域（R₁、R₂、R₃）进行电连接的导体（30）。

Description

制造具有空间隔离的发光区的OLED器件的方法

技术领域

本发明描述了一种制造具有空间隔离的发光区的OLED器件的方法。本发明还描述了这样的OLED器件。

背景技术

OLED变得被广泛使用于显示和照明器件中。OLED器件通常构成在透明玻璃或塑料基板上，第一电极层沉积到该透明玻璃或塑料基板上。经常使用溅射工艺来布置通常为阳极的该第一电极。第一电极通常是透明的，并可以由以下材料制成，例如铝掺杂氧化锌(ZnO)、锡掺杂氧化铟(ITO)或诸如聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)聚(苯乙烯磺酸)PEDOT:PSS之类的高韧性透明导电聚合物，等等。可以沿器件的边缘布置附加的金属区，该金属面后面将被用作阳极和阴极的接触垫。一旦布置了第一电极层，则布置针对它们的发光特性而选出的一层或多层有机半导体材料，以给出有效发光层。在此之上，布置通常为阴极的第二电极层，以便在第二电极与OLED器件边缘上的接触垫之间做出电接触。在最后的步骤中，密闭地密封该器件，以保护各器件层不受湿气损伤，并仅通过通常位于器件外部边缘上的接触垫来接通阳极和阴极。

如果希望OLED器件仅在一定的区内而不是器件的整个表面上发光，则可以使用荫罩来布置第二电极。荫罩将具有对应于要发光的区的开口。然而，使用既定的制造技术，对于发光区仅可以实现一定几何形状，这是因为每个阴极区都必须与接触垫或OLED封装外部的“插片”电连接。这意味着，对于发光区仅可以有效地实现非常有限的几种几何形状。为了获得其他的形状，可以将分离的OLED元件组合在一起以获得具有总体期望发光形状的OLED，其中，每一个分离的OLED部件都有实现为具有局部形状的第二电极，但是这一方案也不尽如人意，因为每个OLED元件所必要的封装导致分离的元件之间清楚可见的“接缝”。

因此，本发明的目的是提供一种获得具有分离发光区的OLED器件的更经济方式。

发明内容

本发明的目的通过权利要求1所述的方法以及权利要求10所述的OLED器件来达到。

根据本发明在OLED器件的公共基板上设置空间隔离的发光区的方法包括以下步骤：在接触垫和第二电极的隔离区域之间布置绝缘桥，并且随后布置从接触垫到第二电极的隔离区域的导体，以在接触垫和隔离区域之间形成电连接。其中，该OLED器件包括几个器件层，这些器件层包括装在第一电极和第二电极之间的有源层。

通过该方式，一旦电压施加在OLED器件的阳极和阴极两端，每个空间隔离区域就能够发光。本发明明显优点是，分离的发光区能够具有任何期望的形状或轮廓，并且不会受到任何限制。而且，由于绝缘桥和导体被用来将分离的隔离的第二电极区域连接到接触垫，所以第二电极的空间隔离区域可以位于OLED器件边界内的任何地方，并且不需要位于直接到达器件边缘上的阴极垫的地方。

根据本发明的OLED器件在公共基板上包括多个空间隔离的发光区(其中，该OLED器件最初包括装在第一电极层和第二电极层之间的有源层)，该OLED器件包括：第二电极的至少一个空间上及电气上隔离区域，该隔离区域由该第二电极的隔离区域周围的器件层中选择性去除的区域进行电隔离；布置在接触垫和第二电极的隔离区域之间的绝缘桥；以及布置到绝缘桥上用于将接触垫与第二电极的隔离区域进行电连接的导体。

该方法包括选择性地去除器件层的区域以空间上及电气上隔离第二电极的区域的步骤。然后，第二电极被去除区域的形状或轮廓将决定能够发光的剩余区的形状。

最终在接触垫与空间隔离区域之间延伸的绝缘桥应该用来将被绝缘桥覆盖的器件层进行电绝缘。因此，在接触垫和第二电极的隔离区域之间布置绝缘桥的步骤包括：将非导电层布置到已被去除材料的暴露区域上。为了到达特定隔离区域，绝缘桥也可以穿过或横越第二电极中位于阴极垫与该特定隔离区域之间的其他空间隔离区域。

从属权利要求和下面的描述特别公开了本发明有利实施例和特征。各实施例的特征可以酌情组合在一起。

在下文中，为了简单起见，第一电极可以被简单称作阳极，第二电极可以被简单称作阴极，而以任何方式限制本发明。

当器件工作时，电流主要从阳极流到阴极。发光区(或多个发光区)的形状由第二电极来决定，这是因为有源层仅当“被夹在”阳极和阴极之间时才能够导电，从而仅在有源层于原封不动的第二电极区域之下的区域中发光。

在沉积不同层期间，可以通过使用荫罩来建立分离的发光区。然而，在优选的方法中，通过在沉积后(post-deposition(或者为“post-depo”))步骤中从已经沉积了这些层的器件上选择性地去除区来形成空间隔离区域。因此，可以通过简单地沉积有源层和第二电极层来以直截了当的方式制造初始的器件层堆叠，而不需要任何特定图案荫罩。

在本发明优选的实施例中，选择性地去除器件层的材料以隔离第二电极的特定区域的步骤包括去除第二电极的材料。这确保了电流仅从阳极流过有源层到达在第二电极中周围部分已经被去除后剩余的第二电极的那些区域，同时留下原封不动的有源层，从而器件的表面拓扑保持相对一致。

然而，仅去除一定区内的第二电极可能是困难的，这是因为第二电极通常仅仅是非常薄的层。因此，在本发明的另外实施例中，选择性地去除器件层的材料的步骤还包括去除有源层的在与第二电极被去除区域对应的区域中的材料。以该方式，可以大大简化沉积后烧蚀步骤，例如，将激光设定为去除比非常薄的层更厚的层是更容易的。

存在去除器件层的材料的不同方式。例如，通过应用适当的铣削技术能够将器件层去除到一定深度。也可以使用诸如等离子蚀刻工艺之类的适当蚀刻工艺来蚀刻掉器件层。可替代地，在本发明优选的实施例中，通过将激光束引导到将被去除区域的上方以烧蚀该区域内的材料来去除器件层的材料。可以通过使用诸如频率、脉冲持续时间等的适当激光参数来驱动激光以控制材料被去除的深度。

可以使用任何适合的材料并且使用任何适合的技术来布置绝缘桥。例如，可以沉积或布置绝缘桥以充分地覆盖被烧蚀区。在这样的方案中，可以将绝缘桥沉积或者甚至喷射到将被覆盖的区上。可替代地，在优选实施例中，绝缘桥可以被布置为宽度最大仅达到几毫米的较窄条。例如，可以将非导电材料的薄条胶合到阴极垫与隔离区域之间的器件表面。可替代地，可以使用适合的荫罩利用汽相沉积工艺来沉积非导电材料。然而，在特别优选的直截了当方法中，布置绝缘桥的步骤包括将非导电窄条印刷在接触垫与第二电极的隔离区域之间。诸如喷墨印刷之类的印刷技术特别适合于以该方式布置薄的、精密的材料层。

在布置绝缘桥的这一预备步骤之后，阴极垫和特定隔离区域可以彼此电连接。因此，在本发明优选的实施例中，电导体被布置在阴极垫与特定隔离区域之间。可以使用任何适合的电导体。例如，具有良好导电属性的细导线可以被焊接到阴极垫和隔离区域，以如此的方式使得该导线跨越绝缘桥。也可以将导线胶合到绝缘桥上。然而，在本发明特别优选的实施例中，从接触垫到第二电极的隔离区域布置导体的步骤包括，将导电材料的条或线印刷到绝缘桥上。同样地，任何印刷技术如油墨喷射印刷法都可以被用来将细导电条板印刷到绝缘桥上。在本发明优选的实施例中，电导体包括直接印刷到绝缘桥上的银墨印刷线。优选地，电导体尽可能地窄，并且电导体的宽度取决于数个因素，该数个因素例如是将要传送的电流、电导体材料的导电性等等。电导体的宽度例如可以是大约100μm-200μm。可替代地，取代接触垫和特定隔离区域之间的单个的这样的“宽”印刷线，可以在接触垫和特定隔离区域之间布置每条大约仅几十μm或更小的窄线。

为了确保第一电极或者有源层中在阴极垫与隔离区域之间的任何剩余部分都不会被电导体碰到，电导体优选地位于绝缘桥的外侧或外边缘之间。在电导体每侧上的几百μm的“边界”可以确保这与绝缘桥下方的器件层电隔离。在绝缘桥的每个末端处，电导体应当接触到阴极垫或隔离区域。因此，在本发明进一步优选的实施例中，通过将导电条延伸越过绝缘桥的末端印刷到隔离区域上，来在阴极垫和隔离区域之间形成电导体。

取决于所使用的油墨的类型，可能需要考虑其与第二电极在隔离区域中表面的粘附度或与阴极垫表面的粘附度。例如，如果第二电极表面的湿润性使得所使用的油墨不能令人满意地粘附，则可以使用替代的方法。因此，在本发明另一个优选的实施例中，通过绝缘桥末端中的开口在导体和隔离区域之间形成电连接。为此，可以在绝缘桥的一个或两个末端中做出小开口或通孔。然后，在这些开口或孔之上布置的电导体就可以在阴极垫和隔离区域之间做出令人满意的电连接。

用于印刷或施与的上述类型的导电油墨或金属膏(metal paste)包括通常封装在聚合物壳中并且悬浮在适合的溶剂中的金属小颗粒或小球。为了改善印刷的电导体的导电性，根据本发明的方法优选地包括对印刷导体进行退火的步骤。在退火过程中，金属膏在高温下被有效地“烘烤”，使得封装在某种程度上熔化或溶解，从而使任何溶剂都蒸发，并且致使金属小球结合到一起以形成导电的“网络”。这也改善了印刷线与下面的材料之间的接触，在该情况下下面的材料是绝缘桥、阴极垫的表面和隔离区域的表面。成功的退火工艺所必须的温度取决于所使用的金属膏。然而，高温可能会对有源层的功能性有害。在常规的退火工艺中，退火步骤通常在烘箱中进行，而整个OLED器件都暴露在高温下。然而，当使用银纳米油墨或银金属前体油墨来印刷导电线时，130℃或者甚至90℃的有利低温就足以对印刷线进行退火。持续短暂时间段在90℃和130℃之间对OLED进行热处理是可以的，而不影响器件性能。

为了在不伤害OLED器件的情况下在更高的温度下使退火成功(例如当使用不同的金属膏时)，退火电导体的步骤可以包括电导体材料中能量的局部沉积，使得只有电导体被有效加热，而OLED的剩余部分没有直接被暴露给热量。可以使用任何适合的热能源，例如UV或IR光源。但是，在优选的实施例中，退火步骤包括将激光束引导到电导体以基本上仅加热该电导体的材料。可以这样选择激光参数，以使得激光能量基本上仅被吸收到电导体中。通过该方式，热暴露仅局限在紧邻电导体的区内。

如上面已指出的，根据本发明的方法能够实现任何形状或设计的分离的发光区域。因此，在根据本发明的OLED器件的优选的实施例中，设置了第二电极的多个空间隔离区域，使得第一空间隔离区域被第二空间隔离区域所包围。换言之，可以实现分离嵌套的区域，例如分离的同心区域。这在诸如由符号或字母组成的公司标识、出口标志或紧急标志的应用中可以是非常理想的。

OLED可以被实现为底部发射(即，OLED通过基板发射，然后该基板通常是透明玻璃或塑料层)或顶部发射(在该情况下第二电极是透明的)。在底部发射OLED的情况下，用于绝缘桥和电导体材料的选择不受到任何透明度限制。但是，在某些照明应用中，OLED在关闭时应该是透明的。因此，在根据本发明的OLED的进一步优选实施例中，使用透明材料来实现基板、第一电极、有源层和第二电极，并且绝缘桥还包括诸如清澈的光阻材料(photo-resist)之类的透明材料。对于透明的OLED，可以将绝缘桥应用为基本上覆盖住整个OLED区的层。以该方式，当OLED被关闭时，就不存在否则可能看得见，甚至模糊地看见的边缘。实际上，在这一方法中，仅需要一个绝缘“桥”，并且接触垫和任何隔离区域之间的电连接可以应用到该绝缘层上(具有通孔适合于接入每个隔离区域上第二电极的表面)。对于透明OLED，为了确保接触垫和隔离区域之间的导体也尽可能地不可见，可以将导体布置为一组窄线，从而每条线都形成接触垫和隔离区域之间的电连接。当如上所述通过印刷银墨来布置电导体时，非常薄(因此基本上是看不见的)的印刷线的导电性可能是足够的。显然，如果更宽的电导体是所期望的，则可以使用透明材料用于电导体。例如，ITO或氧化锌可被用作导体，并且导电线可以以公知的方式应用在真空室内。

附图说明

图1示出了使用已知技术制造的OLED器件的横截面；

图2示出了现有技术的具有构造阴极层的OLED的平面图；

图3说明了制造具有隔离发光区域的OLED器件的根据本发明的方法的步骤；

图4示出了使用图3中描述的步骤制造的根据本发明的OLED器件的实施例。

附图中，相同的标记表示所有图中相同的对象。图中的各对象不是必定按比例绘制，特别是OLED器件层的层厚度和OLED器件元件的相对尺寸都不是按比例绘制的。

具体实施方式

图1示出了使用已知技术制造的OLED器件10的横截面。在此，第一电极层12布置到玻璃或塑料基板11上。对第一电极12的材料进行构造使得分离的区域12沉积在基板11上。在外侧边缘，沉积了阴极接触垫13和阳极接触垫14。在随后的步骤，通常以汽相沉积工艺布置有源层15(一层或多层的有机材料)。然后，在有源层15的顶部上沉积阴极层16，以使得其至少部分覆盖阴极接触垫13。在最后的步骤中对器件10进行封装(未示出)，以留下阳极接触垫14和阴极接触垫13暴露在外，而密封器件层以保护它们不受湿气损伤。为了使器件10发光，在阴极接触垫13和阳极接触垫14两端施加电压，以允许电流流过有源层15，并使其发光。可以透过基板11和/或阴极16发光，这取决于基板11和阴极16中的一个或二者是否是由透明材料制成的。在任何一种情况下，当在阳极12和阴极16两端施加电压时激发整个有源层15，从而整个有源层发光。器件层的相对厚度不是按比例示出的。典型地，电极层12、16的厚度可以大约是80nm到300nm，而有源层的厚度可以大约是从80nm到500nm。

图2示出了具有为了允许分离的发光区160而构造的阴极层的现有技术OLED 20的平面图。为此，已使用具有适当形状开口的荫罩来沉积阴极层，以使得阴极材料仅沉积在空间上彼此分离的区160内。为了允许器件20在这些区160中发光，这些区160中的每一个都必须与OLED器件20边上的阴极垫13电接触。这明显限制了分离发光区的实现，这是因为每个分离发光区都必须以某种方式连接到阴极垫13。此外，在汽相沉积步骤中使用荫罩增加了器件的总体成本。而且，荫罩的已知限制意味着分离的阴极区160仅能够被实现为具有规则的几何形状。以该方式制造的现有技术OLED的尺寸被限制在约5cm x 5cm的器件。

图3说明了根据本发明，制造具有隔离发光区域的OLED器件1的方法的步骤。首先，图1中所描述类型的OLED器件被用作为基础，具有基板11、第一电极12(例如阳极12)、有源层15、第二电极16(例如阴极16)和接触垫13、14。在第一阶段S-I中，对将在沉积后烧蚀工艺中烧蚀的区域A₁、A₂、A₃进行标记，如由垂直虚线所指示的那样。在接下来的阶段S-II中，激光束L被引导到每个将被烧蚀的区域A₁、A₂、A₃，并且去除这些区域A₁、A₂、A₃中的材料，如由指示原始层厚度的水平虚线所指示的那样。例如，可以蒸发第二电极层和下面的有源层15的材料。在下面的有源层15中烧蚀的深度可以取决于激光被驱动的方式。烧蚀之后，在阶段S-III中，形成了空间上及电气上隔离的第一区域R₁和第二区域R₂，第一区域R₁和第二区域R₂空间上彼此分离，并且不与器件1边缘处的接触垫13电接触。现在剩下将隔离区域连接到器件的接触垫。阶段S-IV示出了如何将绝缘桥20布置在器件1边缘处的接触垫13与第一隔离区域R₁之间，该绝缘桥20穿过或横越另一个隔离区域R₂以及这两个隔离区域R₁、R₂之间暴露的有源层。在第五阶段S-V中，例如通过使用喷墨印刷工艺进行印刷，来布置电导体30，以在器件1边缘处的接触垫13与第一隔离区域R₁之间做出电连接30。显然，尽管图中没有示出，但可以布置类似的绝缘桥20和导体30以将第二隔离区域R₂连接到器件1边缘处的接触垫。

图4示出了已使用上面图3中所描述的步骤制造出的器件1的平面图。在此，可以看到，已经通过在沉积后烧蚀过程中烧蚀第二电极层和有源层中其它“不需要的”区A₁、A₂、A₃，形成了三个空间上及电气上隔离的区域R₁、R₂、R₃。取决于被去除材料的多少，烧蚀后的区A₁、A₂、A₃可以暴露有源层和/或第一电极层。在该例子中，将隔离区域R₁、R₂、R₃示出为采用同心圆R₁、R₂、R₃的形式，但应当清楚的是，任何形状或轮廓都是可能的。这些隔离区域R₁、R₂、R₃中的每一个都可以发光，借助于在区域R₁、R₂、R₃与对应的接触垫13之间的绝缘桥20上印刷的电导体30，这些隔离区域R₁、R₂、R₃中的每一个都连接到器件1边缘处的接触垫13。当电压施加到阴极和阳极的接触垫两端(图中未示出)时，电流可以流过每个隔离区域R₁、R₂、R₃下面的有源层，使得它们发光。器件的其他部分将不会发光。在图中，示出了绝缘桥20和电导体30的相对宽度要比它们在器件1的实际实现中的宽得多。此外，如果OLED器件被实现为底部发射器件，即，它透过基板11发射，则绝缘桥20和电导体30在任何情况下都是不可见的。使用这一技术，对于大型OLED显示器，例如，对于装饰性照明应用，能够实现发光区的兴趣图案。

尽管以优选实施例及其变型的形式公开了本发明，但应当理解的是，可以对其作出许多种另外的改进和变型，而不脱离本发明的范围。

为了清楚起见，应理解的是，整个本申请中“一个”或“一种”的使用并不排除多个或多种，并且“包括”的表述并不排除其他的步骤或元件。

Claims

1.一种在OLED器件(1)的公共基板(11)上设置空间隔离的发光区(R₁、R₂、R₃)的方法，所述OLED器件(1)包括多个器件层，所述器件层包括装在第一电极(12)与第二电极(16)之间的有源层(15)，所述方法包括以下步骤：

-选择性地去除所述器件层的至少一个区域(A₁、A₂、A₃)，以空间及电气隔离所述第二电极(16)的区域(R₁、R₂、R₃)；

-通过布置非导电层以横越已被去除器件层材料的暴露区域(A₁、A₂、A₃)来在接触垫(13)与所述第二电极(16)的所述隔离区域(R₁、R₂、R₃)之间布置绝缘桥；

-以及随后将导体从接触垫(13)到所述第二电极(16)的所述隔离区域(R₁、R₂、R₃)布置在所述绝缘桥之上，以在所述接触垫(13)和所述隔离区域(R₁、R₂、R₃)之间形成电连接。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，选择性地去除所述器件层的材料的步骤包括去除所述第二电极(16)的材料。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，选择性地去除所述器件层的材料的步骤包括去除所述有源层(15)中与所述第二电极(16)的被去除区域(A₁、A₂、A₃)对应的区域中的材料。

4.根据权利要求1或2中的任意一项所述的方法，其中，通过将激光束(L)引导到将被去除的区域(A₁、A₂、A₃)的上方以烧蚀该区域(A₁、A₂、A₃)中的材料，来去除所述器件层的所述材料。

5.根据权利要求1或2中的任意一项所述的方法，其中，布置绝缘桥的步骤包括在所述接触垫(13)与所述第二电极(16)的所述隔离区域(R₁、R₂、R₃)之间印刷非导电条。

6.根据权利要求1或2中的任意一项所述的方法，其中，从所述接触垫(13)到所述第二电极(16)的所述隔离区域(R₁、R₂、R₃)布置导体的步骤包括将导电条印刷到所述绝缘桥上。

7.根据权利要求1或2中的任意一项所述的方法，其中，通过将所述导电条延伸越过所述绝缘桥的末端印刷到所述隔离区域(R₁、R₂、R₃)上，来在所述导体和所述隔离区域(R₁、R₂、R₃)之间形成电连接。

8.根据权利要求1或2中的任意一项所述的方法，其中，经由所述绝缘桥的末端中的开口，在所述导体和所述隔离区域(R₁、R₂、R₃)之间形成电连接。

9.根据权利要求1或2中的任意一项所述的方法，包括对所述导体进行退火的步骤。

10.一种OLED器件(1)，包括在公共基板(11)上的多个空间隔离的发光区(R₁、R₂、R₃)，其中，所述OLED器件的多个器件层最初包括装在第一电极(12)和第二电极(16)之间的有源层(15)，并且其中，所述OLED器件(1)包括

-凭借从所述器件层去除的至少一个区域(A1、A2、A3)与所述第二电极(16)空间及电气隔离的至少一个区域(R₁、R₂、R₃)；

-非导电层，其横越已被去除器件层材料的暴露区域(A₁、A₂、A₃)，在接触垫(13)与所述第二电极(16)的所述隔离区域(R₁、R₂、R₃)之间建立绝缘桥；

-以及导体，其布置到所述绝缘桥上，用于将所述接触垫(13)和所述第二电极(16)的所述隔离区域(R₁、R₂、R₃)进行电连接。

11.根据权利要求10所述的OLED器件，包括所述第二电极(16)中的多个空间隔离区域(R₁、R₂、R₃)，所述多个空间隔离区域(R₁、R₂、R₃)被设置为使得第一空间隔离区域(R₁、R₂)被第二空间隔离区域(R₂、R₃)所包围。

12.根据权利要求10或权利要求11所述的OLED器件，其中，所述导体包括印刷到所述绝缘桥上的银墨的印刷线。

13.根据权利要求10到11中的任意一项所述的OLED器件，其中，所述绝缘桥和/或所述导体包括透明材料。