专利名称：制造有机场致发光显示板的方法
技术领域：
本发明涉及一种制造有机场致发光(以后称为EL)显示板的新方法，所述EL显示板包括当电荷注入有机EL单元时发光的有机EL单元。
有机EL器件的技术正在迅速地发展，在展览会上已成功地展示了几种样品模件，有机EL器件也称为有机发光二极管(LEDs)。有机EL器件非常薄、可阵列寻址、可在通常低于15伏的相当低的电压下工作。此外，它们还有更多的适合下一代平板显示(FPDs)的特征，例如，其中包括几乎没有对视角的依赖性和器件在弹性基片上良好的可成形性。液晶显示(当前选择的最公知的显示)的主要缺点是它们大部分都需要明亮的背照明，这可通过使用有机EL显示来容易地克服。
有机LEDs与常规无机LEDs基本上不同。当无机物中的电荷转移呈自然带状以及电子空缺复合导致光的带间发射时，有机膜通常的特征在于低迁移率的受激电子跳跃迁移并且是受激发射。有机EL器件也基本上与常规无机EL器件不同，尤其是，有机EL器件能在低DC电压下工作。
大量的研究已涉及有机LEDs的效率改进和色彩控制。现在已经用实例说明有机EL器件的效率确实能适应许多商业应用了。此外，色彩控制很可能并没有限制大多数潜在的应用。根据这一点，我们相信对于有机EL器件来说其商业应用的前景是广阔的。对于许多应用来说，有机EL器件的性能是相当满意的。对于有机EL器件的商业化而言，根据特定的产品和制造技术来考虑是值得的。具体应用的考虑使得我们认为，必须就可制造性、均一性、可靠性和系统问题做更多的工作以使有机EL商业化。
驱动有机EL板最简单的方式是具有夹在两组正交电极，即行和列(
图1)之间的有机功能层。在这种无源寻址方式中，EL元件具有显示和开关功能。原则上，有机EL元件的与二极管类似的非线性电流-电压特性允许以这种寻址模式大量多路复用。
象素或构图，特别是场致发光和第二电极材料是在有机EL器件商品化之前，形成象素(pixelation)或制作图案，特别是制作场致发光和第二电极的材料的图案是要解决的关键问题之一。由于有机材料具有极易受到大多数溶剂的腐蚀而损坏的性质，这就妨碍了许多常规象素技术的应用。
最简单的构图方法很可能是使用荫罩。如图1和2所示，由通过荫罩5的开口将第二电极材料4淀积到有机功能层3上能实现有机EL显示板的象素(pixelation)形成，有机层3层压在多个第一电极条带2上。通常通过构图一层沉积在透明绝缘基片1上的氧化铟锡(ITO)层来形成所述第一电极条带2。
当显示分辩率变得更细时使用荫罩的象素形成方法就变得不太有效。单色显示的一种可能的方案是用电绝缘保护物6将相邻象素隔开，如在U.S.专利No.5,701,055中所提出的(图3)正如在日本公开专利No.H8-315981中所公开的(图4A～4D)，构成彩色或全色显示可需要使用另加的荫罩(1)将具有多个开口的荫罩(5-1，5-2或5-3)放到保护物6的上表面之上，并使每一所述的开口放置在相应保护物之间的空隙上方对准；(2)通过所述开口一个接一个地淀积红(R)、绿(G)和蓝(B)(4-1，4-2和4-3)有机EL介质层；(3)在所述保护物和所述的有机功能层上形成至少一个第二电极层3。
上述方法对于中度的分辩率和尺寸的显示来说工作优良。然而，随着显示尺寸的增加和间距的减少，所述方法呈现出如下的局限性在制作荫罩本身方面和使所述荫罩与相应基片对准方法有困难。U.S.专利No.5,693,962和日本已公开专利No.H9-293589已部分地满足了不采用荫罩制作象素的需要。
图5A-5C描述了制作U.S.专利No.5,693,962中所提出的全色显示板的制作步骤。图5A描述一个第一子象素的形成过程(1)用常规的光刻技术对一层淀积在透明基片上的有机或无机导体进行构图，以形成用于第一电极的多个平行导电条带12；(2)在所述导电条带12和基片11的已露出部分之上淀积一绝缘介质层13；(3)旋涂光致抗蚀剂(PR)层14-1并通过干或湿蚀刻技术构图所述的绝缘介质13；(4)层压场致发光介质5-1；(5)通过在所述场致发光介质上淀积在空气中稳定的金属来形成子象素的盖层17-1；和(6)用除去的方法去掉PR层14-1和所述PR层上面的层。丙酮或洗提(stripping)溶剂常用于除去(lift-off)。注意到所说的场致发光介质在所述除去期间通过所说盖层曝露于所述溶剂之中是重要的。由于所说的曝露而引起的器件损失并不惊人，从而在有机材料与用作盖层的金属之间有相当差的粘结。如图5B和5C所示，用同样的方法可以制作第二和第三子象素。
图6A～6J描述了在日本已公开专利No.H9-293589中所公开的形成R、G、B子象素的过程(1)在一块透明基片21上形成第一电极层22，接着是层压场致发光介质(R)23、第二电极24和保护层25；(2)旋涂光致抗蚀剂(PR)26和接着制作红色子象素的图案；和(3)重复上述步骤以形成绿色和蓝色子象素。在上述处理步骤期间，有源显示元件基本上曝露于PR之中，由于残留在PR中溶剂的作用，就会损害器件的性能。为了初略估计对光致抗蚀剂的不利影响，有必要了解典型的光刻过程在基片上旋涂光致抗蚀剂溶液，软烤并曝露在紫外光下，显影和硬烤。在所讨论中的背景技术中，板由此必须受到蚀刻并然后再需要洗提溶液进行PR洗提。在旋涂期间，有源EL单元已经曝露于由液相的光致抗蚀剂来的溶剂之中。
简言之，上面所述的背景技术方法有严重的缺陷。有源EL单元不可避免地曝露于来自光致抗蚀剂溶液或显影和洗提溶液的各种溶剂中。所述溶剂对埸致发光介质是非常有害的，并且对器件的性能有不利的影响。
因此，本发明涉及一种制作有机场致发光显示板的新方法，它能基本上排除有关技术限制和缺点引起几个问题。
本发明的一个目的是要提供一种制作有机场致发光显示板的方法。它能在不采用荫罩并且还使有源EL单元不曝露于由光致抗蚀剂溶液或显影和洗提溶液产生的各种溶剂中的情况下形成象素。
本发明的其他特征和优点将显示在下面描述中，而且部分地将从描述中变得显而易见，或者通过本发明的实例可以了解到。通过在所写的说明书和其权利要求书以及附图中特别指出的结构能实现和得到本发明的目的和其他优点。
为了实现这些和那此优点以及根据本发明的目的，正如概要和概括所描述的，一种新的制作具有有机功能层的有机埸致发光(EL)板的方法包括由单个或多个激光束形成象素的步骤，所述有机功能层至少包括一个层压在第一电极和第二电极之间的有机EL介质层。
本发明的另一方面，提供了一种制作有机EL显示板的方法，包括步骤(1)在透明基片上依次形成第一电极层、至少包括一个有机EL介质层的有机功能层、以及第二电极层；(2)通过单束或多束激光束在预定区域有选择地除去所述第二电极层和有机功能层。
在本发明的另一方面，提供了一种制作有机EL显示板的方法，包括步骤(1)在透明基片上依次形成第一电极层和绝缘层；(2)通过单束或多束激光束在预定区域中除去所述绝缘层；(3)在包括绝缘层在内的预定表面上依次形成有机功能层和第二电极层；以及(4)至少一次地重复步骤(2)和(3)。
在本发明的又一方面，提供了一种制作有机EL显示板的方法，包括步骤(1)在透明基片上依次形成第一电极层和绝缘层；(2)通过单束或多束激光束在预定区域中除去所述绝缘层；(3)在连绝缘层在内的预定表面上依次形成有机功能层、第二电极层和保护层；以及(4)一次或多次地重复步骤(2)和(3)。
应该理解，前面的概述和下面的详细描述是示意性的和解释性的，权利要求将提供本发明的进一步解释。
所包括的进一步理解本发明的、加到说明书中并构成说明书的一部分的附图，描述本发明的实施例并与说明书一起用于解释本发明的原理。
附图中图1表示了一种典型的无源寻址有机EL显示板的平面图；图2是表示使用荫罩构图第二电极的过程的横截面图；图3是描述使用绝缘保护物的象素形成过程的截面图；图4A-4D、5A-5C、6A-6J表示背景方法的制作步骤的截面图；图7A-7H是截面图，表示制作根据本发明的第一实施例的有机EL显示板的步骤；图8A-8K是截面图，表示制作根据本发明的第二实施例的有机EL显示板的步骤；图9描述根据本发明的一个典型的激光束蚀刻系统；图10描述根据本发明的使用掩模的激光束蚀刻的典型过程。
下面将详细说明本发明的优选实施例，在附图中描述了其例子。为了制作具有层压在多个第一和第二电极之间的多个发射部分的有机EL显示板，本发明利用了一种象素形成方法，其中使用激光束蚀刻方法、不使用用于象素形成的荫罩、以及防止有源EL单元曝露于由光致抗蚀剂或显影和洗提溶液产生的各种溶剂之中。尽管本发明的有机EL显示板具有大量的R(红)、G(绿)和B(蓝)子象素，但是，为了清楚，在附图中仅描述了单组R、G和B子象素。
图7A-7H是截面图，表示制作根据本发明的第一实施例的有机EL显示板的步骤。参考图7A，本发明的制作过程的起始步骤是通过光刻制作淀积在透明基片101上的典型的氧化铟锡(ITO)透明层的图案形成第一电极的条带102，并形成与所述第一电极的条带102正交的电绝缘缓冲层103的条带。所述缓冲层103为非发光的，用于通过降低第一电极与后面的步骤将要形成的第二电极显微地短路的机会来减少漏电流。可使用汽相淀积、电子束发射、RF溅射、化学汽相淀积(CVD)、旋涂、浸渍、Dr.blade方法、电或非电涂镀、或者网板印刷方法最好通过淀积一种无机化合物来形成所述缓冲层，所述无机化合物例如为氧化硅或四氮化三硅或如聚酰亚胺之类的聚合物。
然后，如图7B所示，在包括所述缓冲层103的预定表面上形成绝缘层104，并进行激光蚀刻以除去所述绝缘层104的部分其中在下一步将形成发红光的象素。所述绝缘层104的材料需要在所用的激光束波长具有相当大吸收截面并且还需具有良好的膜形成特性。作为典型的光致抗蚀剂，所述的材料最好为聚合材料，并且最好形成0.1-100μm的厚度。
在
背景技术：
与本发明之间的最明显的区别在于(1)在层压任何场致发光介质之前进行包括光致抗蚀剂在内的本发明的制作过程，和(2)因而，本发明所使用的光致抗蚀剂能在足够高的温度下硬烘烤足够长的时间，保证完全除去在PR膜中的任何剩余溶剂。如果使EL介质在那样的苛刻条件下，它将非常快地降解。所以，不能完全烘烤背景技术中所用的光致抗蚀剂。与之相反，本发明所用的光致抗蚀剂不会对器件性能造成坏的影响。
在接着的步骤中，用氧等离子体或UV/臭氧对ITO涂导基片的其中将要形成子象素的部分进行光学处理。然后，如图7C所示，在包括绝缘膜104在内的预定表面上依次淀积第一有机功能层105A(例如，红光发射)和第二电极层106A。有机功能层105A的典型例子是(1)一个通常为10nm～20nm厚的铜酞花青(CuPc)的缓冲层，(2)一个通常为30nm～50nm厚的N，N1-二苯基-N，N1-二(3-甲基苯基)-(1,11-联苯基)-4,41-二胺(TPD)(N，N′-diphenyl-N，N′-bis(3-methylphenyl)-(1,1′-bipheny)-4,4′-diamine(TPD))的空穴迁移层，以及(3)一个40nm～60nm厚的三(8-羟基-醌醇盐)铝(tris(8-hydroxy-quinolate))(Alq3)的发射层，掺有红光发射的DCM2。通常从Al，Ca，MgAg，以及AlLi中任选一种形成第二电极106a。
然后(图7D)，用激光束蚀刻掉所述绝缘层104的其它部分。在光学表面处理之后，淀积第二有机功能层105B(例如，绿光发射)和第二电极层106B(图7E)。一种典型的绿光发射EL介质是掺有Alq3的香豆素6。
图7F和7G描述在这种情况下对应第三颜色(蓝色)的子象素形成的循环。掺有二萘嵌苯(perylene)的BAlq3是蓝发光EL介质的一个例子。为了保证两相邻子象素之间的电绝缘，适合于用激光束将在两相邻子象素之间的绝缘层104的上面形成的有机功能层和第二电极层分开成两部分(图7H)。接着，给该板涂上保护层107，以主要防止潮气渗透到有源EL单元，从而经受封装处理。所述的保护层107中可以包含一种吸湿剂或吸湿剂的混合物。可以在激光分割之前完成保护膜的形成。
图8A-8K是截面图，表示制作根据本发明的第二实施例的有机EL显示板的步骤，除了在每次形成子象素时在子象素的上面涂上保护层之外，与第一实施例相同。分别在形成第二和第三子象素之前给第一和第二子象素涂上保护层107A和107B(图8D&8G)，并在形成第三子象素之后涂上保护层107C(图8J)。由于所述保护层107A和107B在随后的加工步骤期间分别有助于保护第一和第二子象素不受潮汽和溶剂的影响，所以会改进长期的稳定性，而且，能获得工艺设计的更多灵活性。所述内保护层107A、107B和107C即使在完成器件制作之后仍然保留在最外面的保护层107D的下面。因此，极力推荐所述内保护层中包含一种吸湿剂或吸湿剂的混合物。
本发明的优点在于子象素形成步骤的工序简单，即，重复激光束蚀刻，并形成EL单元。激光束蚀刻技术的细节和加工要求如下。
为了防止在蚀刻过程中破坏有源显示单元，当激光发生器工作在大气中时，板根据过程需要被放在真空中或干燥气体或惰性气体中。通过有限吸收激光束的窗口将激光束导入真空腔或充有惰性气体的干燥箱中。根据系统的设计，或者使激光束扫描(图9)，或者板安装在其上的移动架按程序移动，通常，前者的方法不太适合于象在本发明中需要这样精确定位控制的应用。所述移动架可附有用于反馈控制的编码器或传感器。在本发明中已经发现，将ITO的光和电特性用于定位反馈控制是有效的。
应考虑要蚀刻的材料的物理和化学性能来选择具有合适波长的激光束，其中最重要的因素是随波长而变的吸收截面。比较适合于蚀刻金属和有机材料的激光器是一个具有发射绿光的倍频NdYAG激光器和一个紫外的激发物激光器。在本发明中，最好使激光器工作在脉冲方式，而不是可能引起器件热损坏的连续方式。优选选择激光器功率和脉冲重复率，以腐蚀掉第二电极层和有机功能层，而不破坏第一电极。能用在本发明中的激光器列在下表中
根据加工设计，激光束可以从第一电极侧或第二电极侧照射到板上。ITO，一种典型的第一电极材料，显然在0.53μm不具有大吸收截面，因而可以从ITO侧面使倍频NdYAG激光器辐射光以蚀刻有机功能层和第二电极。如果与激光束一道引入单种或多种适合的活性气体能提高某些材料的蚀刻率。可以按需要调整激光束点的形状和大小。另外，可以用适当设计的蚀刻掩模同时蚀刻多个子象素，如图10所述。同时照射大面积需要大射束点和高功率的激光系统。
本发明制作有机EL显示板的方法具有如下优点。
首先，因为使用简单而快速激光加工方法并且还因为不使用难以制造和甚至能比较复杂的相对于基片准确对准的荫罩，所以能有效地提高生产效率。另外，通过使有源EL单元曝露于有害的溶剂和湿气之中减为最小而大大地改进的长期稳定性。
在不脱离本发明的精神或范围的情况下，将本发明制作有机场致发光显示板的方法进行各种修改和改变对于本领域的技术人员是显而易见的。因此，本发明覆盖了落入权利要求和其等同物的范围内本发明的修改和改变。
权利要求
1.一种制作有机埸致发光(EL)显示板的方法，所述显示板具有有机功能层，有机功能层至少包括一个层压在第一电极和第二电极之间的有机EL介质层，所述方法包括用单束或多束激光束形成象素的步骤。
2.一种制作有机埸致发光(EL)显示板的方法，包括步骤(1)在透明基片上依次形成第一电极层、至少包括一个有机EL介质层的有机功能层、以及第二电极层；(2)通过单束或多束激光束在预定区域有选择地除去所述第二电极层和有机功能层。
3.如权利要求2所述的方法，其中使所述激光束以脉冲方式工作。
4.如权利要求2所述的方法，其中在真空中或者干燥气体或惰性气体中执行步骤(2)。
5.如权利要求2所述的方法，其中从透明基片的两侧将所述激光束射到在处理中的板上。
6.如权利要求2所述的方法，其中，在步骤(2)中，与激光束辐射一道将至少一种活性气体输送到在加工中的所述显示板的表面。
7.如权利要求2所述的方法，其中，在步骤(2)中，将带有预定图案掩模设置在一个激光源和在加工中的显示板之间。
8.如权利要求2所述的方法，其中，在步骤(2)之后，在制有象素的基片的表面上形成保护层。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述保护层包括一种吸湿剂或吸湿剂的混合物。
10.一种制作有机EL显示板的方法，包括步骤(1)在透明基片上依次形成第一电极和绝缘层；(2)通过单束或多束激光束在预定区域中有选择地除去所述绝缘层；(3)在包括所述绝缘层在内的预定表面上，依次形成至少包括一个有机EL介质层的有机功能层和第二电极层；以及(4)一次或多次地重复步骤(2)和(3)。
11.一种如权利要求10所述的方法，在步骤(4)之后，进一步包括步骤用单束或多束激光束，将在两相邻子象素之间的所述绝缘层的上面形成的有机功能层和第二电极层分开成两部分。
12.如权利要求10所述的方法，其中缓冲层设置在绝缘层和第一电极之间。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述缓冲层由具有良好绝缘性能的无机或有机材料形成。
14.如权利要求10所述的方法，其中所述绝缘层由单种或多种聚合物材料形成。
15.如权利要求10所述的方法，其中，在步骤(1)之后，使所述绝缘层经受除去溶剂和湿气的处理。
16.如权利要求10所述的方法，其中所述绝缘层的厚度为0.1μm至100μm。
17.如权利要求10所述的方法，其中在真空中或者干燥气体或惰性气体中执行步骤(2)。
18.如权利要求10所述的方法，其中，在步骤(4)之后，在制有象素的基片的表面上形成保护层。
19.如权利要求18所述的方法，其中所述保护层包括一种吸湿剂或吸湿剂的混合物。
20.一种制作有机EL显示板的方法，包括步骤(1)在透明基片上依次形成第一电极和绝缘层；(2)通过单束或多束激光束在预定区域中有选择地除去所述绝缘层；(3)在包括所述绝缘层在内的预定表面上，依次形成至少包括一个有机EL介质层的有机功能层和保护层；以及(4)一次或多次地重复步骤(2)和(3)。
21.如权利要求20所述的方法，其中在步骤(3)中形成的所述保护层包括一种吸湿剂或吸湿剂的混合物。
22.一种如权利要求20所述的方法，在步骤(4)之后，进一步包括步骤用单束或多束激光束，将在两相邻子象素之间的所述绝缘层的上面形成的有机功能层和第二电极层分开成两部分。
23.一种如权利要求20所述的方法，其中缓冲层设置在绝缘层和第一电极之间。
24.一种如权利要求20所述的方法，其中，在步骤(1)之后，使所述绝缘层经受除去溶剂和湿气的处理。
25.一种如权利要求20所述的方法，其中，在步骤(4)之后，在制有象素的基片的预定表面上形成保护层。
26.如权利要求25所述的方法，其中所述保护层包括一种吸湿剂或吸湿剂的混合物。
全文摘要
一种制作有机EL显示板的方法，所述显示板能在不采用荫罩并且还使有源EL单元不曝露于由光致抗蚀剂溶液或显影和洗提溶液产生的各种溶剂中的情况下形成象素的制作方法。该方法包括步骤(1)在透明基片上依次形成第一电极层和绝缘层；(2)通过单束或多束激光束在预定区域中除去所述绝缘层；(3)在包括所述绝缘层在内的预定表面上，依次形成有机功能层和第二电极层；以及(4)一次或多次地重复步骤(2)和(3)。
文档编号H01L51/00GK1239395SQ9812071
公开日1999年12月22日 申请日期1998年9月25日 优先权日1998年6月17日
发明者金昌男, 卓润兴, 金成泰 申请人:Lg电子株式会社