高分辨率有机发光二极管器件的制作方法
【专利说明】
[0001] 对相关申请的交叉引用 该申请要求2013年1月17日提交的美国临时专利申请号61/753, 692和2013年9月 18日提交的美国非临时申请号14/030,776的优先权，其两者通过引用整体地结合在本文 中。
技术领域
[0002] 本公开内容的方面大体上设及电子显示器和用于制作电子显示器的方法。更具体 而言，本公开内容的方面设及在衬底上沉积有机发光层W制造高分辨率显示器。
【背景技术】
[0003] 在本文中使用的段落标题仅为了组织的目的并且不要被理解为W任何方式限制 描述的主题内容。
[0004] 电子显示器存在于许多不同种类的电子设备(诸如比如电视屏幕、计算机监视器、 手机、智能手机、平板电脑、手持游戏控制台等)中。一种类型的电子显示器依赖于有机发光 二极管（0LED)技术。0L邸技术利用夹在设置在衬底上的两个电极之间的有机发光层。电 压能够跨过电极来施加，从而引起电荷载流子被激发和被注入到有机发光层中。光发射能 够当电荷载流子弛豫回到正常能态时通过光致发射来发生。因为每个像素能够单独被寻址 W仅在被寻址的像素内产生光发射，所W0L邸技术能够提供带有相对高对比率的显示器。 由于像素的发射性质，0L邸显示器也能够提供广的观看角度。0L邸显示器的功率效率与其 它显示技术相比能够被改进，因为0L邸像素仅当直接被驱动时才消耗功率。额外地，由于 该技术的光生成性质，产生的面板能够比在其它显示技术中薄得多，从而消除对在显示器 本身和薄的器件结构内的光源的需要。由于有源0L邸层的柔顺的性质，0L邸显示器也能 够被制造成柔性的和可弯曲的。
[0005] 喷墨印刷是能够在0L邸制造中被利用的技术，并且可W减少制造成本。喷墨印刷 使用从喷嘴W高速度喷出的含有0L邸层材料和一个或多个载液的墨的液滴W产生一个或 多个有源0L邸层，该一个或多个有源0L邸层包含比如空穴注入层、空穴输运层、电子阻挡 层、有机光发射层、电子输运层、电子注入层、和空穴阻挡层。
[0006] 为了形成子像素并且防止0L邸墨免于在限定的子像素之间扩展，在衬底上提供 诸如岸（bank)的限制结构W限定限制井。喷墨印刷方法能够要求相当大的精确度。特别 地，随着像素密度增加，限制井的限制面积减少并且在液滴放置中的小误差能够引起液滴 被沉积在预期的井外。另外，液滴体积能够关于限制井太大并且液滴能够非期望地溢出到 邻近的子像素中。此外，由于薄膜干燥非理想性，能够在限制井的边缘处形成不均匀性。随 着限制井面积减少，不均匀性能够侵占像素的有源发射区域，从而创建由不均匀性引起的 在来自像素的光发射中的非期望视觉伪象。此外，由于限制结构，减少每个像素的有源区域 与总区域(有源区域和非有源区域两者）的比率(被称为"填充因子")，该进而能够减少显示 器的寿命，因为每个像素必须使用更多的电流来驱动W实现等同的显示亮度级并且使用更 多的电流来驱动每个像素对减少像素寿命是已知的。
[0007] 尽管传统喷墨方法处理与0L邸制造相关联的一些挑战，但是存在对改进的持续 的需要。比如，存在对下述的持续的需要：特别地针对具有高分辨率(即高像素密度)的0L邸 显示器，减少0L邸制造工艺对液滴放置精确度的灵敏度。另外，存在对下述的需要；减少由 高分辨率显示器中的有机发光层的沉积创建的非期望视觉伪象。也存在对下述的需要：通 过改进每个像素的填充因子使得增加与有源元件相关联的面积来改进器件寿命。进一步， 存在对在下述方面的改进的需要；使用和制造高分辨率显示器应用中的0L邸显示器，该高 分辨率显示器应用包含但不被限制到比如：高分辨率移动电话和平板计算机，该提出在实 现可接受的分辨率、功率效率、显示器寿命、和制造成本中的挑战。
【发明内容】
[0008] 本公开内容可W解决W上提及的问题中的一个或多个和/或实现W上提及的期 望的特征中的一个或多个。其它特征和/或优点可W从下面的描述变为显而易见的。
[0009] 依据本公开内容的示范性实施例，制造有机发光二极管（0LED)显示器的方法能够 包含；在衬底上提供与第一子像素相关联的第一电极和与第二子像素相关联的第二电极， 其中在第一电极和第二电极之间形成间隙并且其中第一电极和第二电极被定位在井中，该 井具有由衬底上的限制结构限定的边界。该方法也能够包含；在带有定位在其中的电极的 井中沉积有源0L邸材料W形成有源0L邸材料的基本上连续的层，该基本上连续的层跨越 井的边界使得背对衬底的有源0L邸材料的层的表面具有非平面形貌。沉积能够经由喷墨 印刷。本公开内容也设想依据W上方法制作的有机发光二极管（0LED)显示器。
[0010] 依据本公开内容的额外示范性实施例，有机发光二极管（0LED)显示器能够包含： 第一电极，设置在衬底上，其中第一电极与第一子像素相关联；和第二电极，设置在衬底上 并且与第一电极间隔开W提供在第一电极和第二电极之间的间隙，其中第二电极与第二子 像素相关联。显示器能够进一步包含；限制结构，定位在衬底上W限定含有第一电极和第二 电极的井的边界；和基本上连续的有源0L邸材料层，该基本上连续的有源OLm)材料层跨越 井的边界并且被设置在第一电极和第二电极之上，其中背对衬底的有源0L邸材料层的表 面具有非平面形貌。
[0011] 额外的对象和优点将在下面的描述中部分地被阐明，并且从该描述将部分地明 显，或可W通过实践本教导被了解。本公开内容的对象和优点中的至少一些可W借助于在 所附权利要求书中特别指出的要素和组合来实现和得到。
[0012] 要理解：前述大体描述和下面详细描述两者仅是示范性和解释性的，并且不是对 如要求被保护的发明的约束。应该理解；在该发明的最广的意思上，在不具有该些示范性方 面和实施例的一个或多个特征的情况下能够实践该发明。
【附图说明】
[0013] 被合并在该说明书中并且构成该说明书的部分的附图连同描述一起图解本公开 内容的一些示范性实施例，用来解释特定原理。在附图中， 图1是传统像素布置的部分平面视图； 图2是依据本公开内容的示范性像素布置的部分平面视图； 图3A是依据本公开内容的示范性实施例的沿着图1中的线3A-3A的限制井的横截面 视图； 图3B是依据本公开内容的示范性实施例的沿着图1中的线3B-3B的多个限制井的横 截面视图； 图4是类似于图3A的视图的依据本公开内容的限制井的另一个示范性实施例的横截 面视图； 图5A是类似于图3A的视图的依据本公开内容的限制井的另一个示范性实施例的横截 面视图； 图5B是类似于图3B的视图的依据本公开内容的限制井的另一个实施例的横截面视 图； 图6是依据本公开内容的限制井的又一个示范性实施例的横截面视图； 图7是依据本公开内容的限制井的又一个示范性实施例的横截面视图； 图8-11是依据本公开内容的限制井的另一个示范性实施例的横截面视图和用于创建 0L邸显示器的示范性步骤； 图12-19是依据本公开内容的各种示范性像素布置的部分平面视图； 图20是包含依据本公开内容的电子显示器的示范性设备的前视图；并且 图21是包含依据本公开内容的电子显示器的另一个示范性设备的前视图。
【具体实施方式】
[0014] 现在对本公开内容的各种示范性实施例将进行详细参考，在附图中图解本公开内 容的示例。只要有可能，贯穿附图，相同的参考数字将被用来指的是相同或相似的部分。
[0015] 对该说明书和所附权利要求书而言，除非另外指示，在说明书和权利要求书中使 用的表达数量、百分比、或比例的所有数字和其它数值要理解为在所有实例中通过术语"大 约"被修改到它们尚未被如此修改的程度。所W，除非相反地指示，在下面说明书和所附权 利要求书中阐明的数字参数是可W取决于设法得到的期望属性而变化的近似。起码并且不 作为限制等同原则到权利要求书范围的应用的企图，每个数字参数至少应该根据报告的有 效数字的数目并且通过应用普通的舍入技术来理解。
[0016] 指出的是，如在该说明书和所附权利要求书中使用的，单数形式"一（a)"、"一个 (an)"、和"该（the)"W及任何单词的任何单数使用包含复数指示物，除非明确地和不含糊 地被限制到一个指示物。如在本文中使用的，术语"包含"和它的文法异体意图是非限制的， 使得在列表中的项目的叙述不排除能够代替或被添加到所列项目的其它相似项目。
[0017] 进一步，该说明的术语不意图限制该发明。比如，空间相对的术语诸如"在...下 方"、"在...之下"、"下"、"顶部"、"底部"、"在...上方"、"上"、"水平的"、"垂直的"等等可 W被用来描述一个要素或特征与另一个要素或特征的关系，如在附图中图解的。该些空间 相对的术语意图涵盖在使用或操作中的器件的不同定位（即位置）和定向（即旋转放置)，除 了在附图中示出的定位和定向之外。比如，如果在附图中的器件被翻转，被描述为"在其它 要素或特征之下"或"在其它要素或特征下方"的要素则将是"在其它要素或特征上方"或 "在其它要素或特征之上"。因而，示范性术语"在...之下"能够取决于器件的整体定向来 涵盖"在...上方"和"在...之下"的定位和定向两者。器件可别的方式被定向（被 旋转90度或处于其它定向）并且在本文中使用的空间相对的描述符被相应地解释。
[0018] 如在本文中使用的，"像素"意图表示发光像素阵列的最小的功能完整和重复单 元。术语"子像素"意图表示像素的部分，该像素的部分组成像素的分立发光部分，但是不 必要是发光部分中的所有。比如，在全彩显示器中，像素能够包含=基色子像素，诸如红色、 绿色、和藍色。在单色显示器中，术语子像素和像素是等同的，并且可W可互换地使用。
[0019] 术语"禪合"当被用来指的是电子部件时意图表示两个或更多个电子部件、电路、 系统或者（1)至少一个电子部件、（2 )至少一个电路、或（3 )至少一个系统的任何组合W如 下该样的方式的连接、链接、或联合：使得信号(例如，电流、电压、或光信号）能够彼此传递。 两个或更多个电子部件、电路或系统的连接、链接、或联合能够是直接的；替选地可W存在 居间的连接、链接、或联合，并且因而禪合不必要要求物理连接。
[0020] 本领域一位普通技术人员通常将接受术语"高分辨率"表示大于100像素/英寸 (PPi)的分辨率，其中300ppi有时能够被称为非常高的分辨率。本领域一位普通技术人员 也将意识到像素密度不直接与显示器的尺寸相关。在本文中公开的各种示范性实施例能够 被用来在小的显示器尺寸中和在大的显示器尺寸中实现高分辨率。比如，具有大约3英寸 到大约11英寸的尺寸的显示器能够被实施为高分辨率显示器。另外，具有更大尺寸的显示 器，诸如高到55''和超过55''的电视显示器，也能够与在本文中描述的各种示范性实施例 一起使用W实现高分辨率显示器。
[0021] 如在本文中使用的，在"表面上"的层或结构包含下述情形两者；该层直接邻近该 表面和与该表面直接接触，在该表面之上形成该层；W及在表面之上形成的该层或结构之 间存在居间层或结构。
[0022] 各种因素能够影响在0L邸显示器制造技术中的有机光发射层的沉积精确度，该 样的因素比如包含；显示器分辨率；液滴尺寸；目标液滴面积；液滴放置误差；与0L邸层材 料(例如，有源0L邸材料）墨相关联的流体属性(例如，表面张力、粘性、沸点)，该0L邸层材 料墨由0L邸层材料和一个或多个载液的组合组成；和速率，液滴W该速率被沉积。随着显 示器分辨率增加，比如大于100ppi或比如大于300ppi,在使用用于0L邸显示器制造的喷 墨印刷技术中产生各种问题。在传统印刷技术中使用的高精确度喷墨头能够产生范围为大 约1皮升（pU到大约50皮升（pL)的液滴尺寸，其中对于高精确度喷墨印刷应用而言大约 10pL是相对常见的尺寸。传统的喷墨印刷系统的液滴放置准确度大约是±10ym。在各 种示范性实施例中，在衬底上能够提供限制井W对液滴放置误差进行补偿。限制井能够是 防止0L邸材料免于迁移超过期望的子像素区域的结构。为了确保液滴准确地落在衬底上 的期望位置处，诸如整体地在限制井内，各种示范性实施例将限制井配置为与液滴直径加 上两倍系统的液滴放置误差一样宽。比如，10pL液滴的直径大约是25ym并且因而前述 的参数将指示使用在它的最小尺度中的至少45ym(25ym+ (2*10ym))的限制井。甚 至对于IpL的液滴而言，液滴直径是12ym，该指示在它的最小尺度中的至少32ym的限 制井。
[0023] 依赖于在它的最小尺度中的至少45ym的限制井的各种像素布局能够被用在具 有高到100ppi的分辨率的0L邸显示器中。然而，比如在大于100ppi的高分辨率显示器 中，10pL液滴太大并且液滴放置准确度太差而不能可靠地提供液滴到围绕每个子像素的 限制井中的一致加载。此外，如W上指出的，对于高分辨率显示器，W用来限定限制井的结 构来覆盖增加数量的显示区域能够负面地影响每个像素的填充因子，其中填充因子被限定 为像素的发光面积相对于总的像素面积的比率。随着填充因子减小，必须更强力地驱动每 个像素W实现相同的总体显示亮度，由此减小显示器的每个像素的寿命和性能。
[0024]为了进一步图解与非常高的分辨率显示器一起工作的W上提及的挑战中的一些， 图1图解一个传统的像素布局1700。像素1750能够包括W并排配置来布置的子像素1720、 1730、1740,子像素1720与在红色光谱范围中的光发射相关联，子像素1730与在绿色光谱 范围中的光发射相关联，并且子像素1740与在藍色光谱范围中的光发射相关联。每个子像 素能够被限制结构1704围绕，该限制结构1704形成直接对应于子像素1720、1730、1740的 限制井。一个子像素电极能够与每个限制井相关联，使得电极1726对应于子像素1720,电 极1736对应于子像素1730,并且电极1746对应于子像素1740。子像素1720能够具有宽 度D，子像素1730能够具有宽度C，并且子像素1740能够具有宽度B，其可W彼此相同或不 同。如所示出的，所有的子像素能够具有长度A。此外，尺度E、F、和G能够指示在限审阱开 口之间的间隔。在一些实例中分配给尺度E、F、G的值能够非常大，例如特定地在较低分辨 率显示器中大于100ym。然而，对于更高分辨率显示器，期望的是最小化该些尺度W最大 化有源像素面积并且因而最大化填充因子。如在图1中图解的，由阴影区指示的有源像素 区域是在子像素限制井中的每个内的整个区域。
[00巧]各种因素能够影响尺度E、F、G，诸如比如针对该些尺度的最小值能够受处理方法 约束。比如，在本文中描述的各种图解的实施例中，E=F=G=12ym作为最小尺度。比如，在 具有326ppi分辨率的显示器中，像素节距能够等于78ym并且E=F=G=12ym。与子像素 1720、1730、1740中的每个相关联的限制井能够具有14ymX66ym(即尺度BXA、CXA、和 DXA)的目标液滴面积，其中14ym显著地小于W上关于使用具有10pL体积的喷墨液滴 讨论的45ym最小尺度。它也小于W上针对1pL液滴讨论的32ym尺度。此外，限定为 有源像素面积（即与光发射相关联的面积）和总的像素面积的比率的像素填充因子是46%。 换句话说，像素面积的54%对应于限制结构1704。沿着相同的线，在具有440ppi分辨率的 显示器中，像素节距？能够等于58^111并且6=。=6=12^111。与发射子像素1720、1730、1740 中的每个相关联的限制井能够具有比如7ymX46ym的目标液滴面积，其中7ym的尺度 显著地小于W上针对10pL和1pL喷墨液滴两者的准确液滴放置来讨论的最小尺度。在 该个实例中，用于具有440ppi的显示器的填充因子大约是30%。
[0026] 在本文中描述的依据各种示范性实施例的沉积技术能够提供在限制井的加载和 用于电子显示器诸如比如高分辨率显示器的有源0L邸层的沉积方面的改进的可靠性。有 源0L邸层能够比如包含下面层中的一个或多个：空穴注入层、空穴输运层、电子阻挡层、有 机光发射层、电子输运层、电子注入层、和空穴阻挡层。W上识别的有源0L邸层中的一些的 实施是优选的并且一些有源0L邸层的实施对电子显示器是可选的。比如，至少一个空穴导 电层诸如空穴注入层或空穴输运层W及有机光发射层必须存在。所有其它W上识别的层可 W根据需要被包含W变更(例如改进）电子显示器诸如0L邸显示器的光发射和功率效率。
[0027] 在本文中描述的限制井配置的各种示范性实施例能够增加限制井的尺寸同时维 持高像素分辨率。比如，各种示范性实施例使用跨越多个子像素的相对大的限制井，由此能 够实现使用相对可获得的液滴尺寸和在有源0LED层的沉积中的传统印刷系统准确度，同 时也实现相对高的像素密度。相应地，沉积范围为1pL到50pL的液滴体积的喷墨喷嘴能 够被使用，而不要求特殊配置或重新配置的带有更小液滴体积的喷头（printhead)和新的 印刷系统，其可W是或可W不是可获得的。另外，通过使用该样更大的限制井，小的制造误 差对沉积精确度将不具有显著的负面效果，并且沉积的有源0L邸层能够保持被含在限制 井内。
[0028] 依据各种示范性实施例，喷墨印刷技术能够提供有源0L邸层的足够均匀的沉积。 比如，典型地在0L邸显示器中使用的各种部件产生下述形貌；该形貌在限制井的顶部表面 层上具有变化的高度，比如相差大约100纳米（nm)或更多的高度。比如，诸如电极的部件 可W被沉积在衬底上，使得在相邻电极之间形成间隙W形成分开可寻址的电极，该电极每 个与不同子像素相关联。不管哪些有源0L邸层被沉积在设置在显示器的衬底上的电极之 上，在相邻电极之间的区中在显示器的衬底的顶部表面和电极的顶部表面的平面之间的高 度差能够促成随后沉积的0L邸层的形貌。依据本公开内容的示范性喷墨印刷技术和产生 的显示器允许有源0L邸层被沉积，使得有源0L邸层的厚度比如在有源电极区之上是足够 均匀的，其中有源电极区能够是与有源子像素区域相关联的电极的区，光从该有源子像素 区域发射。在示范性实施例中，至少在有源电极区之上的0L邸层的厚度能够小于子像素电 极的厚度。在有源电极区域之上的0L邸层的足够均匀的厚度能够减少非期望的视觉伪象。 比如，0L邸墨配方和印刷工艺能够被实施W在给定沉积区域(甚至当那个区域包含电极和 非电极区两者时)内最小化在沉积的薄膜厚度中的不均匀性。换句话说，不被电极结构覆盖 的沉积区域内的部分能够促成0LED层的形貌，使得0LED层能够与在下面的结构足够一致， 在沉积区域内将0L邸层沉积在该结构之上。当特定子像素电极被寻址并且被激活时，最小 化