TWI624092B - 製造具有空間隔離之發光區域之有機發光二極體裝置之方法 - Google Patents
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Abstract
本發明描述一種在包括複數個裝置層(12、15、16)之一OLED裝置(1)之一共同基板(11)上形成空間隔離發光區域(R1、R2、R3)之方法,該等裝置層(12、15、16)包括圍封於一第一電極(12)與一第二電極(16)之間的一作用層(15),該方法包括以下步驟:在一接觸墊(13)與該第二電極(16)的該隔離區域(R1、R2、R3)之間施覆一絕緣橋(20);及隨後從一接觸墊(13)施覆一導體(30)至該第二電極(16)之該隔離區域(R1、R2、R3),以在該接觸墊(13)與該隔離區域(R1、R2、R3)之間形成一電連接。本發明進一步描述一種OLED裝置(1),其包括在一共同基板(11)上的許多空間隔離發光區域(R1、R2、R3),其中該OLED裝置之複數個裝置層(12、15、16)最初包括圍封於一第一電極(12)與一第二電極(16)之間的一作用層(15),且其中該OLED裝置(1)包括:該第二電極(16)之至少一個空間隔離及電隔離區域(R1、R2、R3);一絕緣橋(20),其係施覆於一接觸墊(13)與該第二電極(16)之該隔離區域(R1、R2、R3)之間;及一導體(30),其係施覆於該絕緣橋(20)上,以電連接該接觸墊(13)與該第二電極(16)之該隔離區域(R1、R2、R3)。
Description
本發明描述一種製造具有空間隔離之發光區域之一OLED裝置之方法。本發明進一步描述此一OLED裝置。
OLED正變得廣泛使用於顯示器及照明裝置中。一OLED裝置通常係建構於一透明玻璃或塑膠基板上,在該透明玻璃或塑膠基板上沈積一第一電極層。此第一電極(其通常為陽極)通常使用一濺鍍程序而施覆。該第一電極通常係透明的且可由一材料製成,該材料諸如摻雜鋁的氧化鋅(ZnO)、摻雜錫之氧化銦(ITO)或一高度延展性透明導電聚合物,諸如聚(3,4-伸乙基-二氧噻吩)聚(苯乙烯磺酸鹽)PEDOT:PSS等等。額外金屬區域可沿著該裝置之邊緣而施覆,該等金屬區域隨後將用作陽極及陰極之接觸墊。一旦已施覆該第一電極層,則施覆一層或多層有機半導體材料(出於其等之發光性質而選擇)以提供一作用發光層。除此之外,施覆一第二電極層(通常係陰極)使得在該第二電極與該OLED裝置之邊緣上的一接觸墊之間產生一電接觸。在一最終步驟中,該裝置經氣密式密封,以保護裝置層免受水分影響,且陽極及陰極僅係由通常位於該裝置之外邊緣上的接觸墊接達。
若期望該OLED裝置僅應在某些區域內而不是在該裝置之整個表面上發射光,則可使用一遮蔽遮罩以施覆該第二電極。該遮蔽遮罩將具有對應於發射光之區域的開口。然而,使用既存製造技術,對於發光區域僅可實現某些幾何形狀,因為每一陰極區域必須電連接至OLED囊封外部的一接觸墊或「貼片」。此意謂對於該等發光區域僅可有效地實現極為有限的幾何形狀。為獲得其他形狀,可組合分離之OLED元件(其等之各者具有經實現以具有一部分形狀的一第二電極)以獲得具有整體期望之發光形狀的一OLED,但此方法亦並不令人滿意,因為每一OLED元件的必要囊封導致該等分離之元件之間的一清晰可見的「接縫」。
因此,本發明之一目的係提供獲得具有分離之發光區域的一OLED裝置的一更經濟方式。
本發明之目的係由技術方案1之方法及技術方案11之OLED裝置達成。
根據本發明之在包括複數個裝置層之一OLED裝置之一共同基板上提供空間隔離之發光區域(該等裝置層包括圍封於一第一電極與一第二電極之間的一作用層)之方法包括以下步驟:在一接觸墊與該第二電極之隔離區域之間施覆一絕緣橋,及隨後從該接觸墊施覆一導體至該第二電極之該隔離區域,以在該接觸墊與該隔離區域之間形成一電連接。
以此方式,一旦跨該OLED裝置之陽極及陰極而施加一電壓,則每一空間隔離區域將可發射光。本發明之一明顯優點在於該等分離之發光區域可具有任意期望形狀或外形,且並不受到任何約束。另外,因為一絕緣橋及導體用於將一分離之隔離第二電極區域連接至一接觸墊,該第二電極之一空間隔離區域可位於該OLED裝置之邊界內的任何地方,且並不需要在該裝置之邊緣上的一陰極墊之直接觸及範圍之內。
包括在一共同基板上的許多空間隔離之發光區域(其中該OLED裝置最初包括圍封於一第一電極層與一第二電極層之間的一作用層)的根據本發明之OLED裝置包括:該第二電極的至少一個空間隔離及電隔離區域,該隔離區域係藉由該第二電極之該隔離區域周圍的裝置層之選擇性移除區域而電隔離;一絕緣橋,其係施覆於一接觸墊與該第二電極之該隔離區域之間;及一導體,其係施覆於該絕緣橋上,用於電連接該接觸墊及該第二電極之該隔離區域。
附屬技術方案及下文之描述揭示本發明尤其有利的實施例及特徵。該等實施例之特徵可適當地組合。
在下文中,為簡單起見,該第一電極可簡稱為陽極,且該第二電極可簡稱為陰極,而不以任何方式限制本發明。
當該裝置在操作中時,電流基本上從陽極流至陰極。該(該等)發光區域之形狀係由該第二電極管控,因為作用層僅當「夾置」於該陽極與該陰極之間時才可導電,使得僅在一完整第二電極區域之下的作用層區域中發射光。因此,在本發明之一尤其較佳之實施例中,該方法包括選擇性移除該等裝置層之區域以空間隔離及電隔離該第二電極之一區域之步驟。該第二電極之該移除區域之形狀或輪廓接著將決定可發射光之剩餘區域的形狀。
該等分離之發光區域可藉由在不同層之沈積期間使用遮蔽遮罩而建立。然而,在一較佳方法中,該等空間隔離區域係藉由選擇性從一裝置移除若干區域而形成,其中該等層均已在一後沈積(或「post-depo」)步驟中沈積。因此,可藉由僅沈積作用層及第二電極層而以一直接的方式製造初始裝置層堆疊,而無需任何特定圖案化遮蔽遮罩。
在本發明之一較佳實施例中,選擇性移除該等裝置層之材料以隔離該第二電極之特定區域的步驟包括移除該第二電極之材料。此確保電流僅從該陽極經該作用層流至已移除該第二電極之周圍部分之後保留的該第二電極之此等區域,而使該作用層為完整的,使得該裝置之表面拓撲保持相對均勻。
然而,因為該第二電極通常僅為一非常薄的層,僅在某些區域移除該第二電極可較為困難。因此,在本發明之一進一步實施例中,選擇性移除該等裝置層之材料之步驟亦包括在對應於該第二電極之該移除區域的一區域中移除該作用層之材料。以此方式,可大大簡化後沈積燒蝕步驟,例如,相較於僅一極薄層,更容易組態一雷射以移除一較厚層。
存在移除該等裝置層之材料的不同方式。例如,可藉由應用一適當銑削技術而將該等裝置層移除達某一深度。亦可使用一適當蝕刻程序諸如一電漿蝕刻程序而蝕刻掉裝置層。或者,在本發明之一較佳實施例中,該等裝置層之材料係藉由將一雷射光束引導至待移除之區域上以燒蝕該區域中之材料而移除。所移除之材料的深度可藉由使用適當雷射參數(諸如頻率、脈衝持續時間等等)驅動該雷射而控制。
該絕緣橋(其最終在接觸墊與空間隔離區域之間延伸)將用於使由該絕緣橋覆蓋之該等裝置層電絕緣。因此,在本發明之一進一步較佳實施例中,在一接觸墊與該第二電極之該隔離區域之間施覆一絕緣橋的步驟包括:在已移除材料之暴露區域上施覆一不導電層。為到達一特定隔離區域,該絕緣橋亦可跨越或橫越位於該陰極墊與該特定隔離區域之間的該第二電極之其他空間隔離區域。
可使用任意適宜材料及使用任意適宜技術施覆該絕緣橋。例如,該絕緣橋可經沈積或施覆以充分地覆蓋燒蝕區域。以此一方法,該絕緣橋可沈積於或甚至噴塗至待覆蓋之區域上。或者,在一較佳實施例中,該絕緣橋可施覆為具有僅多達幾毫米的一寬度之一較窄帶。例如,不導電材料的一薄帶可黏接至該陰極墊與該隔離區域之間的裝置表面。或者,一不導電材料可使用一氣相沈積程序,使用一適宜遮蔽遮罩而沈積。然而,在一尤其較佳之直接方法中,施覆一絕緣橋的步驟包括在該接觸墊與該第二電極之該隔離區域之間印刷一不導電窄帶。印刷技術諸如噴墨印刷尤其適於以此方式施覆薄而精確的材料層。
在施覆該絕緣橋之此預備步驟之後,該陰極墊與該特定隔離區域可彼此電連接。因此,在本發明之一較佳實施例中,一電導體係施覆於該陰極墊與該特定隔離區域之間。可使用任意適宜電導體。例如,可將具有有利導電性質之一薄電線以一使得該電線跨越該絕緣橋的方式焊接至該陰極墊及至該隔離區域。亦可將該電線黏接至該絕緣橋。然而,在本發明之一尤其較佳實施例中,從該接觸墊施覆一導體至該第二電極之該隔離區域之步驟包括將一導電材料帶或線印刷至該絕緣橋上。再次,可使用任意印刷技術諸如噴墨印刷以將一薄導電帶印刷至該絕緣橋上。在本發明之一較佳實施例中,該電導體包括直接印刷於該絕緣橋上的一銀墨印刷線。較佳地,該電導體為儘可能窄,且該電導體之寬度將取決於若干因數,諸如待傳輸之電流、該電導體之材料的導電率等等。一電導體之寬度可為例如約100 μm至200 μm。或者,代替在一接觸墊與一特定隔離區域之間的一單一如此「寬的」印刷線,可在該接觸墊與該特定隔離區域之間施覆各僅為約幾十微米或更小的窄線。
為確保該第一電極或該陰極墊與該隔離區域之間的該作用層之任意剩餘部分不被該電導體觸碰,該電導體較佳地位於該絕緣橋之外側或外邊緣之間。在該電導體之任一側上的幾百微米之一「邊界」可確保從該絕緣橋之下之裝置層電隔離。在該絕緣橋之任一末端處,該電導體應接觸該陰極墊或該隔離區域。因此,在本發明之一進一步較佳實施例中,在該陰極墊與該隔離區域之間藉由印刷該導電帶以延伸超過該絕緣橋之一末端而至該隔離區域而形成一電導體。
取決於所使用的墨之類型,可能需要考慮該墨至該隔離區域中之該第二電極之表面的附著性或至該陰極墊之表面的附著性。例如,若該第二電極之該表面之可濕性使得所使用之墨並不令人滿意地附著,則可使用一替代方法。因此,在本發明之另一較佳實施例中,在該導體與該隔離區域之間穿過該絕緣橋之末端中的一開口形成一電連接。為此,可在該絕緣橋之一個末端或兩個末端中製造一小開口或通孔。施覆於此等開口或孔上的電導體接著可在該陰極墊與該隔離區域之間實現一令人滿意之電連接。
上文提及之類型之一導電墨或金屬膏(供印刷或施配)包括通常囊封於聚合物殼中且懸浮於一適宜溶劑中的小粒子或金屬小球。為改良該印刷電導體之導電率,根據本發明之方法較佳地包括使該印刷導體退火的一步驟。在退火期間,在一高溫下有效地「烘焙」該金屬膏,使得囊封在某種程度上熔化或溶解,容許任意溶劑蒸發且致使該等金屬小球結合至一起而形成一導電「網路」。此亦改良印刷線與底下材料(在此情況中為該絕緣橋,該陰極墊之表面及該隔離區域之表面)之間的接觸。對於一成功退火程序所必需的溫度取決於所使用之金屬膏。然而,一高溫對該作用層之功能性可為有害。在習知退火程序中,該退火步驟通常係在一烤箱中實行,且該整個OLED裝置係暴露於高溫。然而,當使用銀奈米墨或銀金屬前軀體墨以印刷一導電線時,130℃或甚至90℃的一有利低溫可足以用於使該印刷線退火。在90℃與130℃之間熱處理OLED達短暫時期係可行的,而不影響該裝置效能。
為容許在不損害該OLED裝置之情況下以較高溫度成功退火(例如當使用一不同金屬膏時),使該電導體退火之步驟可包括使能量局部沈積於該電導體之材料中,使得僅有效地加熱該電導體,且該OLED之剩餘部分並不直接暴露於熱。可使用任意適宜熱能量源,例如一UV光源或IR光源。然而在一較佳實施例中,該退火步驟包括將一雷射光束引導於該電導體以基本上僅加熱該電導體之材料。雷射參數可經選擇使得雷射光能量基本上僅吸收於該電導體中。以此方式,熱暴露係限制於該電導體之緊鄰區域。
如上文已指出,根據本發明之該方法容許實現任意形狀或設計之分離之發光區域。因此,在根據本發明之該OLED裝置之一較佳實施例中,該第二電極之複數個空間隔離區域經配置使得一第一空間隔離區域係由一第二空間隔離區域圍繞。換句話說,可實現分離之嵌套區域,例如分離之同心區域。在諸如由符號或字母組成之出口標誌、緊急標誌或公司徽標之應用中此可為非常令人期望的。
OLED可實現為底部發射型(即,該OLED經由基板而發射,該基板通常則為一透明玻璃或塑膠層)或頂部發射型(在該情況中該第二電極係透明的)。在一底部發射型OLED之情況中,該等絕緣橋及該等電導體之材料的選擇並不受到任何透明度約束。然而,在一些照明應用中,OLED在關閉時應為透明。因此,在根據本發明之該OLED之一進一步較佳實施例中,基板、第一電極、作用層及第二電極係使用透明材料而實現,且該絕緣橋亦包括一透明材料,諸如透明光阻劑。對於一透明OLED,該絕緣橋可施覆為基本上覆蓋該整個OLED區域的一層。以此方式,當該OLED關閉時,不存在原本可能模糊可見的邊緣。有效地,在此方法中,僅需要一絕緣「橋」,且接觸墊與任意隔離區域之間的電連接可施覆於此絕緣層上(該絕緣層視情況具有用於接達每一隔離區域上之該第二電極之表面的通孔)。為確保對於一透明OLED而言在該接觸墊與一隔離區域之間之導體亦儘可能為不可見,該導體可施覆為一群組之窄線,藉此每一線形成該接觸墊與該隔離區域之間的一電連接。當如上文所描述該電導體係藉由印刷銀墨而施覆時,一非常薄(且因此基本上不可見)印刷線之導電率可為足夠的。顯然,若期望一較寬的電導體,則對該電導體可使用一透明材料。例如,對該導體可使用ITO或氧化鋅,且可在一真空腔室中以已知方式施覆該等導電線。
在圖式中,相同數字貫穿全文指相同物件。圖中的物件不必按比例繪製,尤其OLED裝置層之層厚度及OLED裝置元件之相對尺寸並不按比例繪製。
圖1展示使用一已知技術而製造之一OLED裝置10的一橫截面。此處,一第一電極層12係施覆至一玻璃或塑膠基板11。該第一電極12之材料係經結構化,使得分離之區域12係沈積於該基板11上。在外邊緣處,沈積陰極接觸墊13及陽極接觸墊14。在一隨後步驟中,通常在一氣相沈積程序中施覆一作用層15(一層或多層有機材料)。接著,一陰極層16係沈積於該作用層15之頂部上,使得其至少部分覆蓋一陰極接觸墊13。在一最終步驟(未作圖式)中囊封該裝置10,以使該等陽極及陰極接觸墊13、14暴露,而密封該等裝置層以保護其等免受水分影響。為致使該裝置10發射光,跨一陰極接觸墊13及一陽極接觸墊14而施加一電壓,從而容許電流流經該作用層15,且導致此裝置10發射光。取決於基板11及陰極16之一者或兩者是否係由一透明材料製成,光可經該基板11及/或經該陰極16而發射。在任一情況中,當跨陽極12及陰極16而施加一電壓時,整個作用層15受激而使得該整個作用層發射光。該等裝置層之相對厚度並不按比例繪製。通常,一電極層12、16可具有約80 nm至300 nm的一厚度,而該作用層可具有從80 nm至500 nm的一厚度。
圖2展示具有一陰極層之一先前技術OLED 20的一平面圖,該陰極層經結構化以容許分離發光區域160。為此,已使用具有適當形狀之開口的一遮蔽遮罩而沈積該陰極層,使得陰極材料僅係沈積於空間上彼此分離的區域160中。為容許該裝置20在此等區域160中發射光,此等區域160之各者必須與OLED裝置20之側面的一陰極墊13電接觸。此對實現分離發光區域施予相當大的約束,因為每一發光區域必須以某一方式連接至該等陰極墊13。此外,在一氣相沈積步驟中使用一遮蔽遮罩增加一裝置之整體費用。另外,一遮蔽遮罩之已知限制意謂該等分離之陰極區域160僅可實現為具有規則幾何形狀。以此方式製造的一先前技術OLED之尺寸限制於約5 cm×5 cm的裝置。
圖3繪示根據本發明之製造具有隔離之發光區域的一OLED裝置1之方法之步驟。最初將描述於圖1中之類型之一OLED裝置用作一基礎,其具有一基板11、一第一電極12(例如該陽極12)、一作用層15、一第二電極16(例如,該陰極16)及接觸墊13、14。如由垂直虛線指示,在一第一階段S-I中標記待在一後沈積燒蝕程序中燒蝕的區域A1、A2、A3。在一隨後階段S-II中,將一束雷射光L引導至待燒蝕之該等區域A1、A2、A3之各者處,且移除此等區域A1、A2、A3中的材料,如由指示原始層厚度的水平點線指示。例如,可使該第二電極層及該底下作用層15之材料汽化。在該底下作用層15中之燒蝕深度可取決於驅動該雷射之方式。在該燒蝕之後,在階段S-III中,已形成空間隔離及電隔離之第一及第二區域R1、R2,其等彼此空間分離,且不具有至該裝置1之邊緣處的一接觸墊13的電接觸。現在尚待將該等隔離區域連接至該裝置之一接觸墊。階段S-IV展示如何跨越或橫越另一隔離區域R2以及在該等兩個隔離區域R1、R2之間之暴露作用層而將一絕緣橋20施覆於該裝置1之邊緣處的一接觸墊13與該第一隔離區域R1之間。在一第五階段S-V中,例如藉由使用一噴墨印刷程序而印刷來施覆一電導體30,以在該裝置1之邊緣處之該接觸墊13與該第一隔離區域R1之間製造一電連接30。顯然,儘管在圖中未展示,但是可施覆一類似絕緣橋20及導體30,以將該第二隔離區域R2連接至該裝置1之邊緣處之一接觸墊。
圖4展示已使用上文圖3中描述之步驟而製造之一裝置1之一平面圖。此處,可看見已在一後沈積燒蝕程序中藉由燒蝕第二電極層及作用層之其他「非所要」區域A1、A2、A3而形成三個空間隔離及電隔離區域R1、R2、R3。取決於移除多少材料,該等燒蝕區域A1、A2、A3可暴露該作用層及/或該第一電極層。在此實例中,該等隔離區域R1、R2、R3係展示為同心圓R1、R2、R3的形式,但應瞭解任意形狀或輪廓係可行的。因而此等隔離區域R1、R2、R3之各者亦可發射光,每一隔離區域係藉由印刷於該區域R1、R2、R3與一對應接觸墊13之間之一絕緣橋20之頂部上的一電導體30而連接至該裝置1之邊緣處的一接觸墊13。當跨陰極及陽極之接觸墊而施加一電壓時(在圖中未展示),一電流可流經該等隔離區域R1、R2、R3之各者下方的該作用層,使得其等發射光。該裝置之其他部分將不發射光。在該圖中,該等絕緣橋20及該等電導體30之相對寬度係展示為比其等在該裝置1之一實際實現中寬許多。此外,若該OLED裝置係實現為一底部發射型裝置,即,其經該基板11而發射,則該等絕緣橋20及電導體30在任意情況中將為不可見。使用此技術,對於大型OLED顯示器可實現發光區域的有趣圖案,例如,用於裝飾照明應用。
儘管已經以較佳實施例及其上之變動的形式而揭示本發明,但是應理解,在未脫離本發明之範圍下,可對本發明作出許多額外修改及變動。
為清晰起見,應理解,貫穿本申請案所使用之「一(「a」或「an」)」並不排除複數個,且「包括」並不排除其他步驟或元件。
1...有機發光二極體裝置
10...有機發光二極體裝置
11...基板
12...第一電極/陽極/第一電極層/分離之區域
13...接觸墊
14...接觸墊
15...作用層
16...第二電極/陰極/陰極層
20...先前技術OLED(圖2)/絕緣橋(圖3、圖4)
30...電導體/電連接
160...發光區域/陰極區域
A1...待燒蝕之區域
A2...待燒蝕之區域
A3...待燒蝕之區域
L...雷射光
R1...空間隔離及電隔離區域
R2...空間隔離及電隔離區域
R3...空間隔離及電隔離區域
圖1展示使用一已知技術而製造的一OLED裝置之一橫截面;
圖2展示具有一結構化陰極層之一先前技術OLED之一平面圖;
圖3(包括S-I至S-V)繪示根據本發明之製造具有隔離發光區域之一OLED裝置之方法的步驟;
圖4展示根據本發明而使用圖3中描述之步驟製造的一OLED裝置之一實施例。
Claims (10)
- 一種在包括複數個裝置層之一OLED裝置(1)之一共同基板(11)上提供空間隔離(spatially isolated)發光區域之方法,該複數個裝置層包括圍封(enclose)於一第一電極(12)與一第二電極(16)之間的一作用層(15),該方法包括以下步驟:移除該複數個裝置層之至少一區域,以空間地並且電性地隔離該第二電極(16)之一區域,其中一第一空間隔離區域係由一第二空間隔離區域圍繞(surround),在一接觸墊(13)與該第二電極(16)的該第一空間隔離區域之間施覆一絕緣橋(insulating bridge)(20);及隨後從該接觸墊(13)施覆一導體(30)至該第二電極(16)之該第一空間隔離區域,以在該接觸墊(13)與該第一空間隔離區域之間形成一電連接。
- 如請求項1之方法,其中選擇性移除該複數個裝置層的材料之步驟包括移除該第二電極(16)之材料。
- 如請求項1或2之方法,其中選擇性移除該複數個裝置層之材料之步驟包括移除對應於該第二電極(16)之移除之至少一區域的一區域內的該作用層(15)之材料。
- 如請求項2之方法,其中該複數個裝置層之材料係藉由將一雷射光束(L)引導於待移除之該區域上以燒蝕(ablate)該區域中之材料而移除。
- 如請求項1或2之方法,其中在該接觸墊(13)與該第二電極(16)之該第一空間隔離區域之間施覆該絕緣橋(20)之 步驟包括施覆一不導電層(20)以橫越(traverse)從其移除裝置層材料之暴露區域。
- 如請求項1或2之方法,其中施覆該絕緣橋(20)之步驟包括在該接觸墊(13)與該第二電極(16)之該第一空間隔離區域之間印刷一不導電帶(strip)(20)。
- 如請求項1或2之方法,其中從該接觸墊(13)施覆一導體(30)至該第二電極(16)之該第一空間隔離區域之步驟包括將該導體(30)印刷至該絕緣橋(20)上。
- 如請求項1或2之方法,其中藉由印刷該導體(30)以延伸超過該絕緣橋(20)之一末端至該第一空間隔離區域上而在該導體(30)與該第一空間隔離區域之間形成一電連接。
- 如請求項1或2之方法,其中在該導體(30)與該第一空間隔離區域之間穿過該絕緣橋(20)之一末端中的一開口(21)而形成一電連接(31)。
- 如請求項1或2之方法,其包括使該導體(30)退火(annealing)的一步驟。
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