专利名称：具有改进开口率的有机发光二极管的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有改进开口率或分辨率的OLED(有机发光二极管)装置。
背景技术：
在近十年来，有机薄膜沉积法在工业产品中的应用得到极速发展。具体地讲，将有机薄膜结构应用于如OLED显示器等小、精密、高开口率的应用中已在工业生产中引起广泛的兴趣。OLED沉积方法为众多有机薄膜应用中的一例，其也是传统有机薄膜沉积结构的要求和极限的一个很好的例子。
传统的OLED显示器结构以形成二维OLED象素阵列的方式建立在基板上。在阵列中的各OLED包括多个叠加层，首先是在基板上形成的电极，接着依次为在所述第一电极上沉积的有机电致发光(EL)发射介质和在所述EL发射层上的电极。其中至少一种电极是透明的。有机EL介质沉积物的大小和形状通过使用阴影掩膜来控制。阴影掩膜通常为具有按一定图案排列的开口的金属板，在沉积过程中覆盖在基板上方。有机材料源通过在阴影掩膜的开口将EL物质以预先设计的阵列图案沉积在玻璃基板上。全色显示器一般包含红、绿和蓝子象素。对于全色OLED显示器，一些层(例如空穴传输层和电子传输层)可能为所有子象素所共有，而其他一些层(例如EL发射层)则仅属于特定色的子象素。对于所有子象素所共有的层通常不使用阴影掩膜；如果使用，阴影掩膜上的开口通常较大并一般不要求较高的精密度极限。然而，仅属于特定子象素的层通常沉积在单独的子象素上，这些子象素非常小，一般要求较高的精密度极限以避免沉积在相邻的不同颜色的子象素上。一旦完成EL介质的沉积，则将阴影掩膜从基板上揭除。现在有两种主要的阴影掩膜生产技术用于生产形成高分辨率图案的沉积方法所要求的精密阴影掩膜无电敷镀和蚀刻。
生产OLED显示器的一个特别关键之处在于寻找一种能最大程度缩小各象素间距离的方法，以最大程度提高OLED显示器的分辨率质量并提高生产不同尺寸OLED显示器的灵活性。通过无电敷镀形成的精密阴影掩膜开口具有陡沿的边角(锐边)，非常适合于匹配具有矩形象素的显示器。然而，由于在EL介质沉积过程中，沉积是从某个点源或横穿阴影掩膜的线源，从多个角度进行，这些锐边产生严重的“阴影效应(shadowing effect)”。这种阴影效应造成典型的矩形沉积厚度越靠近边缘部分而越薄。相反，蚀刻形成的精密阴影掩膜开口具有斜切边缘，有助于最大程度减小阴影效应。但蚀刻方法也产生具有圆角的开口，导致产生的沉积结构具有圆角。在使用无电敷镀或蚀刻的精密阴影掩膜时，有机物质必须平均覆盖象素区域15微米，以确保在发射区域具有完整的象素填充和均匀的厚度。这种覆盖厚度限制了各象素彼此间间隙的紧密程度，因此对开口率产生不利的影响。
一个将有机介质转移至基板上的系统见述于美国专利5,844,363。该专利描述了一种其中空穴传输层、电子传输层和发射层均由非聚合物材料构成的OLED。该专利还公开了一种使用真空沉积技术和阴影掩膜制备各种OLED的方法。虽然美国专利5,844,363描述了一种改进的OLED，但其没有提及改进OLED的象素分辨率或开口率，也没有提及生产薄膜结构的方法的改进之处或无电敷镀阴影掩膜或蚀刻精密阴影掩膜的改进之处。
发明概述因此，本发明的一个目的是提供一种具有限定的边缘斜度的有机层的OLED装置。
该目的通过一种改进OLED装置的开口率或分辨率的方法实现，所述OLED装置包括多个横向间隔电极以及一个或多个在垂直方向上与所述多个横向间隔电极分离的电极，该方法的改进之处包括a)提供了一种与所述横向间隔电极间隔开的具有可转移有机物质的给予体；和b)以相应于横向间隔电极区域的图案辐射照明给予体，以将有机物质转移在所述横向间隔电极，使得基本上所有的有机物质发生转移，且有机物质的边缘斜切区域小于8微米，从而可缩小横向间隔电极间的间隔并改进OLED装置的开口率或分辨率。
优点经测定，采用辐射热转移但不使用阴影掩膜的方法制备的具有限定的边缘斜度和圆角半径的有机层可有利于提高开口率或分辨率。该方法还得到在发射区域更均匀的薄膜厚度，这为各发射区域提供了更均匀的颜色和光强。更均匀的薄膜厚度还使得发射区域具有更均匀的电流分布，这防止发射区域发生不同的老化。
附图概述
图1为部分OLED装置的横截面图，其代表采用传统的阴影掩膜制备的OLED装置(现有技术)；图2为相关电极的精密阴影掩膜开口的俯视图(现有技术)；图3A为采用上述传统阴影掩膜形成的传统沉积图案的俯视图(现有技术)；图3B为图3A的沉积图案的有机层厚度分布曲线(现有技术)；图4为部分OLED装置的横截面图，其代表采用斜切阴影掩膜形成的OLED装置(现有技术)；
图5为上述相关斜切阴影掩膜开口形成沉积区域的俯视图(现有技术)；图6为经传统的制造方法形成的传统的多层OLED象素的横截面图(现有技术)；图7举例说明本发明改进OLED装置的开口率的方法的侧视图；图8显示按照本发明方法形成的相关电极的沉积区域的俯视图；图9显示经本发明方法形成的改进的多层OLED象素的横截面图；图10为本发明改进OLED装置的开口率或分辨率的方法的方框图。
由于装置的特征尺寸如层厚度通常在亚微米范围，因此将附图放大以便于查看，而图大小并不代表其精确尺寸。
发明详述术语“显示器”或“显示板”是指能够用电子显示视频图文的屏幕。术语“象素”为其所述领域的公认用法，指独立于其他区域的可以受激发光的显示板上的区域。术语“OLED装置”为其所述领域的公认用法，指包括有机发光二极管作为象素的显示器装置。彩色OLED装置发射至少一种颜色的光。术语“多色”用于描述能够在不同区域发射不同色彩光线的显示板，特别用于描述能显示不同颜色影象的显示板。这些区域不必是相邻的。术语“全色”用于描述能够发射可见光谱的红、绿和蓝色区域光线并显示任何色彩或组合色彩影象的多色显示板。红色、绿色和蓝色是三种主色，将三种主色恰当地混合可以产生其他各种颜色。术语“色彩”是指可见光谱范围内的光发射的强度分布，不同的色彩呈现视觉上能分辨的颜色差别。术语“象素”或“子象素”一般用来表示显示板中的最小可寻址单元。对于单色显示器来说，象素或子象素之间没有区别。术语“子象素”用于多色显示板，并且用来标示能够独立寻址以发射特定颜色的象素部分。例如，蓝色子象素是能够被编址以发射蓝光的象素部分。在全色显示器中象素一般包括三原色子象素，即蓝色、绿色和红色。就本发明而言，象素和子象素可互换使用。术语“节距”用来指分离显示板中的两个象素或子象素的距离。因此，子象素节距即为两个子象素间的间隙。
本发明提供一种制备具有陡沿的角和边的有机沉积结构的方法，由此最大程度减小沉积区域的间隙并提高分辨率和开口率。在本发明的一个优选的实施方案中，所述有机沉积结构用作OLED显示器的象素阵列的一部分，显著增强了由本发明的方法形成的OLED结构的图象分辨率的清晰度和亮度。形成和利用OLED结构的方法提供了清晰的分辨率，同时没有破坏OLED显示器的外形和尺寸的灵活性。
为了更好地理解本发明，提供以下图1至图6作为对背景技术的描述，随后的图7至图9则涉及本发明具体的实施方案。
图1示例性描绘了现有技术的部分OLED装置100的横截面图，其表示采用传统的阴影掩膜形成的OLED结构。部分OLED装置100与具有沉积区域115的传统阴影掩膜110接触，采用线源120转移有机物质。沉积区域115一般等于子象素节距面积(子象素水平节距×子象素垂直节距)。部分OLED装置100包括空穴传输层(HTL)130、电极140(最常见的是装配成阳极)、基板150、有机层160(具有均匀的区域170、其周边为边缘斜切区域175)和填充区域180。某一OLED装置的分辨率为每线形单位的象素数目(例如象素/厘米或象素/英寸)。这种类型的OLED装置的开口率定义为电极140的面积除以沉积面积115的值，即 传统的阴影掩膜110为采用无电敷镀制备的传统精密多开口掩膜，其开口具有陡沿的边角。线源120为传统的线性有机沉积源，其从长轴方向以放射分散方式释放出所需的沉积有机物质分子。空穴传输层130为OLED叠层的预先沉积的空穴传输层。电极140为横向间隔电极的预先沉积图案，其限定了有机层160的均匀沉积区域所需的面积。电极140可为有源矩阵装置的一部分，其中各电极140相应于一个象素。或者，电极140可为无源阵列的一部分，其中一个电极140可激活一排象素。填充区域180为填充物质和其他无关结构的区域。填充区域180为相邻电极的间隙。对于高开口率或高分辨率显示器来说，填充区域必须很小。有机层160为线源120通过传统阴影掩膜110的开口释放出有机物质所形成。
在操作过程中，线源120以预定的速率横穿传统的阴影掩膜110，同时释放出有机物质。所释放的有机物质穿过传统阴影掩膜110的沉积区域115的开口，并沉积在空穴传输层130上，由此形成有机层160。传统阴影掩膜110的锐边产生阴影效应，在有机层160中产生不均匀的边缘斜切区域175围绕的均匀区域170。
图2为现有技术精密阴影掩膜开口210的俯视图，其显示的是电极140。其他与阴影掩膜开口210相关的是保护带x220和保护带y230。
图2显示了电极140在精密阴影掩膜开口210中的相对位置和面积。为确保由电极140限定的整个区域具有均匀的沉积厚度，阴影掩膜开口210大于电极140以描述为保护带x220和保护带y230的尺寸。保护带x220和保护带y230必须大于或等于边缘斜切区域175的相应尺寸。但是，这些增加的尺寸限制了多层有机层160可在空穴传输层130上紧密布置的程度。结果是降低了开口率。
图3A为经上述传统的阴影掩膜形成的传统的沉积图案300的俯视图，图中显示了有机层160、均匀区域170和边缘斜切区域175。
有机层160代表沉积有机EL发射介质的总面积。边缘斜切区域175为传统阴影掩膜110的陡沿边缘的阴影效应形成的区域。均匀区域170为不存在阴影效应的有机层160的区域，其具有基本均匀的厚度。
图3B为包括显示图3A的沉积图案300的有机层160的厚度分布的分布曲线360的曲线图350。曲线图350显示可由边缘斜切区域175的宽度度量沉积方法或沉积图案的差异程度。
图4举例说明现有技术部分OLED装置400的横截面图，其代表采用斜切阴影掩膜形成的OLED结构。部分OLED装置400与斜切阴影掩膜410接触，采用线源120转移有机物质。部分OLED装置400包括如上所述的空穴传输层130、电极140、基板150，以及有机层460(具有均匀区域470、其周边为不均匀的边缘斜切区域475)。
斜切的阴影掩膜410为采用蚀刻工艺制备的传统多开口掩膜，其开口边缘具有限定的斜度。电极140预先沉积并限定有机层460的均匀区域470所需的面积。有机层460为线源120通过斜切阴影掩膜410的开口释放出有机物质所形成。
线源120如上所述进行操作。斜切阴影掩膜410的斜切边缘最大程度减少了线源120释放的阴影效应，形成不均匀的边缘斜切区域475。由于斜切阴影掩膜410的斜切边缘减少了阴影，因此不均匀的边缘斜切区域475小于图1的边缘斜切区域175。
用于形成斜切阴影掩膜410的蚀刻方法的一个典型缺陷是产生圆角。图5为现有技术斜切阴影掩膜开口510的俯视图，其与电极140相关。其他与斜切阴影掩膜开口510相关的是保护带x520、保护带y530和圆角半径540。
图5显示了电极140在斜切阴影掩膜开口510中的相对位置和面积。为确保由电极140限定的整个区域具有均匀的沉积厚度，阴影掩膜开口510以及相应的有机层460加大描述为保护带x520和保护带y530的尺寸。保护带x520和保护带y530必须大于或等于不均匀的边缘斜切区域475的相应尺寸，还必须足够大以适应由于圆角半径540的圆角边缘所造成的材料损失。
图6显示采用传统的制备方法(例如无电敷镀或斜切阴影掩膜法)形成的传统(现有技术)多层OLED象素600的横截面图。多层OLED装置600包括空穴传输层130、电极140、基板150、填充区域180、有机层630、有机层640、有机层650、电极660(最常见的是装配为阴极)、空白区670、倾斜边680和未利用区域690。有机层可包括发光层、电子传输层和任选的在本技术领域中显示出可用于制备OLED装置的其他层。这些层将在以下描述。
基板150可为有机固体、无机固体或有机和无机固体的组合，其提供了接受来自给予体的有机物质的表面。基板150可为刚性或柔性，并可作为分开独立的工件(如板、片或长卷)加工。典型的基板材料包括玻璃、塑料、金属、陶瓷、半导体、金属氧化物、半导体氧化物、半导体氮化物或其组合。基板150可为各种材料的均匀混合物、复合材料或各种材料形成的多层。基板150可为OLED基板，即通常用于制备OLED装置的基板，如有源矩阵低温多晶硅TFT基板。基板150可为透光或不透明，这取决于发光目的用途。为了观察穿过基板的EL发射，最好采用透光的基板。在这种情况下通常使用透明玻璃或塑料。对于其中通过顶部电极观察EL发射的应用，底部支撑的透射特性是不重要的，因此可以是透光、光吸收或反光的材料。用于这种情况下的基板包括但不限于玻璃、塑料、半导体材料、陶瓷和电路板材料，或任何其他通常用于形成OLED装置(无源矩阵装置或有源矩阵装置)的材料。
电极140在基板150上形成，最常见的是装配成阳极。当EL发射通过基板150观察，则电极140对于该发射应当为透明或基本透明的。用于本发明中的常见透明阳极材料为氧化铟锡和氧化锡，但是也可使用其他金属氧化物，包括但不限于铝-或铟掺杂氧化锌、氧化镁铟和氧化镍钨。除了这些氧化物，金属氮化物(如氮化镓)、金属硒化物(如硒化锌)和金属硫化物(如硫化锌)也可用作阳极材料。对于EL发光从顶部电极观察的用途，阳极材料的透射特性并不重要，可使用任何透明、不透明或反光的导电材料。用于这种用途的导体的实例包括但不限于金、铱、钼、钯和铂。优选的阳极材料(无论是否透射)的功函数(work function)为4.1eV或更高。通常通过任何适合的方法，例如蒸发、溅射、化学蒸气淀积或电化学方法淀积所需的阳极材料。可使用众所周知的光刻法在阳极材料上形成图案。
尽管不总是必需，但在有机发光显示器的电极140上形成空穴注入层通常是有用的。空穴注入材料可用于提高随后有机层的成膜特性，并且便于将空穴注入空穴传输层。空穴注入层的适合材料包括但不限于美国专利4,720,432中描述的卟啉化合物、美国专利6,208,075中描述的等离子体淀积的氟烃聚合物。已报道的可供选用的用于有机EL装置中的空穴注入材料见述于EP 0 891 121 A1和EP 1029 909 A1。
尽管不总是必需，但在空穴注入层或电极140(如果没有使用空穴注入层)上形成空穴传输层130通常是有用的。所需的空穴传输材料可从给予体物质通过任何合适的方式沉积，如蒸发、溅射、化学蒸气淀积、电化学方式、热转移或激光热转移。用作空穴传输层130的空穴传输材料是众所周知的，包括例如芳族叔胺等等化合物，它们被认为是一种包含至少一个仅与碳原子连接的三价氮原子，所述碳原子中至少一个为芳环的一员的化合物。芳族叔胺的一种形式可为芳基胺，如单芳基胺、二芳基胺、三芳基胺或聚合芳基胺。Klupfel等人在美国专利3,180,730举例说明了单体三芳基胺的实例。Brantley等人在美国专利3,567,450和美国专利3,658,520中公开了其他适合的被一个或多个乙烯基取代和/或包含至少一个含活性氢基团的三芳基胺。
一种更优选的芳族叔胺为那些包括至少两个如美国专利4,720,432和美国专利5,061,569中所述的芳族叔胺部分的芳族叔胺。这些化合物包括结构式(A)表示的那些
其中Q1和Q2各自独立选自芳族叔胺部分，且G为连接基团，如亚芳基、亚环烷基或碳碳键的亚烷基。
在一个实施方案中，Q1或Q2中至少一个包含多环稠环结构(例如萘)。当G为芳基时，常用亚苯基、亚联苯基或亚萘基部分。
满足结构式A并包含两个三芳基胺部分的一类有用的三芳基胺用结构式B表示 其中R1和R2各自独立代表氢原子、芳基或烷基，或者R1和R2一起代表组成环烷基的原子；且R3和R4各自独立代表芳基，该芳基又被结构式C所示的二芳基取代的氨基取代 其中R5和R6独立地选自芳基。在一个实施方案中，R5或R6中至少一个包含多环稠环结构，例如萘。
另一类芳族叔胺为四芳基二胺。理想的四芳基二胺包含两个如式C所示的通过亚芳基连接的二芳基氨基。有用的四芳基二胺包括式D所示的那些化合物 其中Are各自独立选自亚芳基，例如亚苯基或蒽部分，
n为1-4的整数，且Ar、R7、R8和R9为独立选择的芳基。
在一个典型的实施方案中，Ar、R7、R8和R9中至少一个为多环稠环结构，例如萘。
上述结构式A、B、C、D中的各种烷基、亚烷基、芳基和亚芳基部分均可再被取代。典型的取代基包括烷基、烷氧基、芳基、芳氧基和卤素(如氟、氯和溴)。各种烷基和亚烷基部分通常包含1至约6个碳原子。环烷基部分可包含3至约10个碳原子，但通常环上包含5、6或7个碳原子(例如环戊基、环己基和环庚基环结构)。芳基和亚芳基部分通常为苯基和亚苯基部分。
OLED装置中的空穴传输层可由单种芳族叔胺化合物或多种芳族叔胺化合物的混合物形成。具体地讲，可使用三芳基胺(如满足式B的三芳基胺)与如式D所示的四芳基二胺结合。当三芳基胺与四芳基二胺结合使用时，将后者作为层置于三芳基胺和电子注入和传输层之间。有用的芳族叔胺的实例如下1，1-双(4-二-对甲苯基氨基苯基)环己烷1，1-双(4-二-对甲苯基氨基苯基)-4-苯基环己烷4，4’-双(二苯基氨基)四联苯(quadriphenyl)双(4-二甲基氨基-2-甲基苯基)苯基甲烷N，N，N-三(对甲苯基)胺4-(二-对甲苯基氨基)-4’-[4(二-对甲苯基氨基)苯乙烯基]二苯乙烯N，N，N’，N’-四对甲苯基-4，4’-二氨基联苯N，N，N’，N’-四苯基-4，4’-二氨基联苯N-苯基咔唑聚(N-乙烯基咔唑)N，N′-二-1-萘基-N，N′-二苯基-4，4’-二氨基联苯4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯4，4”-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]对三联苯
4，4’-双[N-(2-萘基)-N-苯基氨基]联苯4，4’-双[N-(3-苊基)-N-苯基氨基]联苯1，5-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]萘4，4’-双[N-(9-蒽基)-N-苯基氨基]联苯4，4”-双[N-(1-蒽基)-N-苯基氨基]对三联苯4，4’-双[N-(2-菲基)-N-苯基氨基]联苯4，4’-双[N-(8-荧蒽)-N-苯基氨基]联苯4，4’-双[N-(2-芘基)-N-苯基氨基]联苯4，4’-双[N-(2-并四苯基)-N-苯基氨基]联苯4，4’-双[N-(2-苝基)-N-苯基氨基]联苯4，4’-双[N-(1-蔻基)-N-苯基氨基]联苯2，6-双(二-对甲苯基氨基)萘2，6-双[二-(1-萘基)氨基]萘2，6-双[N-(1-萘基)-N-(2-萘基)氨基]萘N，N，N’，N’-四(2-萘基)-4，4”-二氨基-对三联苯4，4’-双{N-苯基-N-[4-(1-萘基)-苯基]氨基}联苯4，4’-双[N-苯基-N-(2-芘基)氨基]联苯2，6-双[N，N-二(2-萘基)胺]芴1，5-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]萘另一种有用的空穴传输材料包括如EP 1 009 041中所述的多环芳族化合物。此外，可使用聚合的空穴传输材料，如聚(N-乙烯基咔唑)(PVK)、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺和共聚物(如聚(3，4-亚乙二氧基噻吩)/聚(4-苯乙烯磺酸酯)，也称作PEDOT/PSS)。
有机层630可为发光层，其响应空穴-电子复合而产生光。发光层在电极140及任何其他层(如空穴传输层130)上形成。所需的有机发光物质可从给予体物质通过任何合适的方式沉积，如蒸发、溅射、化学蒸气淀积、电化学方式或辐射热转移方法淀积。可用的有机发光物质为众所周知。如美国专利4,769,292和美国专利5,935,721中更详细的描述，有机EL元件的发光层包括发光或荧光物质，在该发光或荧光物质区域电子-空穴对复合的结果导致电致发光。发光层可包括单种材料，但是更通常包括掺了客体化合物或掺杂物的基质材料，其中发光主要来自掺杂物，并可为任何颜色。发光层中的基质材料可为如下定义的电子传输材料、如上定义的空穴传输材料或另一种支持空穴-电子复合的材料。掺杂物通常选自高荧光染料，但是也可使用磷光化合物，如WO 98/55561、WO 00/18851、WO 00/57676和WO 00/70655中描述的过渡金属络合物。掺杂物通常以0.01-10％重量涂覆于基质材料。
选择作为掺杂物的染料的一个重要的关系为能带电位的比较，能带电位定义为分子中最高已占分子轨道(HOMO)与最低未占分子轨道(LUMO)之间的能差。为了高效地将能量从基质材料传输至掺杂物分子，其必要条件为掺杂物的能带小于基质材料的能带。
已知可用的基质和发射分子包括但不限于以下文献中公开的那些美国专利4,768,292、美国专利5,141,671、美国专利5,150,006、美国专利5,151,629、美国专利5,294,870、美国专利5,405,709、美国专利5,484,922、美国专利5,593,788、美国专利5,645,948、美国专利5,683,823、美国专利5,755,999、美国专利5,928,802、美国专利5,935,720、美国专利5,935,721和美国专利6,020,078。
例如，8-羟基喹啉的金属络合物以及类似的衍生物(式E)为一类有用的能支持电致发光的基质材料，并且具体适用于波长大于500nm的发光，例如绿色、黄色、橙色和红色。
其中M代表金属；
n为1-3的整数；且Z每次出现时独立代表构成具有至少2个稠合芳环的核的原子。
由上可知，显然所述金属可为一价、二价或三价金属。所述金属例如可为碱金属，如锂、钠或钾；碱土金属，如镁或钙；土族金属，如硼或铝。通常可使用任何已知可用作螯合金属的一价、二价或三价金属。
Z构成包含至少两个稠合芳环的杂环核，其中至少一个为吡咯或吖嗪环。如果需要，其他环(包括脂族环和芳族环)可与两个所需环稠合。为了避免在没有改善功能的情况下增加分子体积，环上的原子数目通常保持为18个或更少。
有用的螯合的羟基喹啉(oxinoid)化合物的实例如下CO-1三喔星铝[别名三(8-喹啉酚根)合铝(III)]CO-2二喔星镁[别名二(8-喹啉酚根)合镁(II)]CO-3二[苯并{f}-8-喹啉酚根]合锌(II)CO-4二(2-甲基-8-喹啉酚根)合铝(III)-μ-氧桥-二(2-甲基-8-喹啉酚根)合铝(III)CO-5三喔星铟[别名三(8-喹啉酚根)合铟]CO-6三(5-甲基喔星)铝[别名三(5-甲基-8-喹啉酚根)合铝(III)]CO-7喔星锂[别名(8-喹啉酚根)合锂(I)]9，10-二-(2-萘基)蒽(式F)的衍生物为一种能支持电致发光的基质，并且特别适用于波长大于400nm的发光，例如蓝色、绿色、黄色、橙色或红色。
其中R1、R2、R3、R4、R5和R6代表各环上的一个或多个取代基，各个取代基独立选自以下各组的基团1组氢或1-24个碳原子的烷基；2组5-20个碳原子的芳基或取代的芳基；3组形成蒽基、芘基或苝基的稠合芳环所需要的4-24个碳原子；4组形成呋喃基、噻吩基、吡啶基、喹啉基或其他杂环体系的稠合杂芳环所需要的5-24个碳原子的杂芳基或取代的杂芳基；5组1-24个碳原子的烷氧基氨基、烷基氨基或芳基氨基；以及6组氟、氯、溴或氰基。
吲哚衍生物(式G)为另一类能支持电致发光的基质材料，并且特别适用于波长大于400nm的发光，例如蓝色、绿色、黄色、橙色或红色。
其中n为3-8的整数；Z为O、NR或S；
R′为氢；1-24个碳原子的烷基，例如丙基、叔丁基、庚基等；5-20个碳原子的芳基或杂原子取代的芳基，例如苯基、萘基、呋喃基、噻吩基、吡啶基、喹啉基和其他杂环体系；或卤素，例如氯、氟；或构成稠合芳环需要的原子；L为由烷基、芳基、取代的烷基或取代的芳基组成的连接单元，其与多个吲哚类化合物共轭或非共轭地连接在一起。
有用的吲哚类化合物的实例为2，2’，2″-(1，3，5-亚苯基)三[1-苯基-1H-苯并咪唑]。
有用的荧光掺杂物包括但不限于蒽、并四苯、呫吨、苝、红荧烯、香豆素、若丹明、喹吖啶酮、二氰基亚甲基吡喃化合物、噻喃化合物、聚甲炔化合物、吡喃鎓和噻喃鎓化合物和喹诺酮(carbostyryl)化合物的衍生物。
有用的掺杂物的示例性例子包括但不限于以下化合物
其他有机发射物质可为聚合物物质，如聚亚苯基亚乙烯基衍生物、二烷氧基聚亚苯基亚乙烯基、聚对亚苯基衍生物和聚芴衍生物，如Wolk等人的共同转让的美国专利6,194,119 B1及其所引用的文献中所述。
虽然没有显示，但如果需要使所得OLED装置具有合适的发射性能，所述发光层可另外包含两层或多层发射层。
在发光层上形成电子传输层。所需的电子传输物质可从给予体物质通过任何合适的方式沉积，如蒸发、溅射、化学蒸气淀积、电化学方式、热转移或激光热转移方法淀积。优选用于电子传输层的电子-传输物质为金属螯合的喔星类化合物，包括喔星本身(通常也称为8-羟基喹啉)的鳌合物。这类化合物有助于注入和传输电子，并显示出高水平的性能和容易形成薄膜。喔星类化合物的实例为前述那些满足结构式E的化合物。
其他电子传输物质包括美国专利4,356,429中公开的各种丁二烯衍生物和美国专利4,539,507中描述的各种杂环荧光增白剂。满足结构式G的吲哚类化合物也可用作电子传输物质。
其他电子传输物质可为聚合物类物质，如聚亚苯基亚乙烯基衍生物，聚对亚苯基衍生物、聚芴衍生物、聚噻吩、聚乙炔和其他导电性聚合有机物质，如Handbook of Conductive Molecules and Polymers，第1-4卷，H.S.Nalwa编辑，John Wiley and Sons，Chichester(1997)中所列举的那些。
电极660在电子传输层上形成，最常见是装配成阴极。当光发射通过阳极进行时，所述阴极物质可包括几乎任何导电性材料。理想的材料具有良好的成膜性能以确保与其下的有机层良好接触，促进在低压下的电子注入并具有良好的稳定性。有用的阴极材料通常包含低功函数的金属(＜3.0eV)或金属合金。一种优选的阴极材料包含Mg:Ag合金，其中银的含量占1至20％，如美国专利4,885,221所述。另一类合适的阴极材料包括双层，其中一层为包含低功函数金属或金属盐的薄层，其上覆盖一层较厚的导电金属层。一种这样的阴极包含LiF薄层，接着为较厚的Al层，如美国专利5,677,572所述。其他有用的阴极材料包括但不限于在美国专利5,059,861、5,059,862和6,140,763中公开的那些材料。
当光发射通过阴极观察，则阴极必须为透明或接近透明。在这类应用中，金属层必须很薄或必须使用透明的导电氧化物或这些物质的组合。光学透明阴极更详细描述于美国专利5,776,623中。阴极材料可通过蒸发、溅射或化学蒸汽沉积法进行沉积。若需要，可通过许多熟知的方法形成图案，这些方法包括但不限于通透掩膜沉积法(through-mask deposition)、整体荫罩法(integral shadow masking)(见述于美国专利5,276,380和EP 0 732 868)以及激光消融法和选择性化学蒸气沉积法形成图案。
电极660为在垂直方向上与横向间隔电极140分离的电极。电极660可为有源矩阵装置的一部分。在这种情况下，电极660为整个显示器唯一的电极。或者，电极660可为无源矩阵装置的一部分。在这种情况下，各电极660可激活一栏象素，电极660与电极140呈正交排列。
在阴极和电子传输层之间还可存在有电子注入层。电子注入材料的实例包括碱金属卤化物盐，如上述的LiF。
对于现有技术的装置，必须使用大约15微米的有机物质叠层以完全填充象素，由此形成未利用区域690。在未利用区域690中的任何发光有机物质均不发射光，因为所述物质不在电极140表面限定的电流途径中。未利用区域690限定了在OLED显示器装置中一个多层OLED象素600与下一个多层OLED象素之间的最小距离，其将限定分辨率及可生产的OLED显示器的最小尺寸程度。此外，采用多层沉积层，由于校直困难，会产生锥形效应。其中有机层630的面积较大，有机层640的面积较小，而有机层650的面积更小。由于有机层630、640和650的多层不均匀堆叠层产生的锥体外形使多层OLED象素600相对于基板150不具有陡沿的边，导致存在空白区670和倾斜边680。沉积多于一层的有机物质层产生的锥体效应使多层OLED象素600不具有陡沿的角和边，这进一步限制了OLED显示器装置中多层OLED象素600的节距。
图7举例说明一种通过限制边缘斜切区域而获得具有改进的开口率或分辨率的OLED装置的方法。图7示例了一种辐射热转移方法700的侧视图。辐射热转移方法700包括本发明第一个实施方案的辐射热转移体系714。辐射热转移体系714还包括辐射源716，辐射束718，辐射斑720和给予体722。辐射源716可为如Kay等人在美国专利6,582,875中描述的多通道激光打印头。另外，辐射热转移方法700包括如图1所述的空穴传输层130、电极140、基板150和填充区域180，在其上沉积具有边缘斜切区域728的有机层726。辐射热转移方法(如辐射热转移方法700)的更详细描述参见共同转让的Tang的美国专利5,937,272。但是，为了更好理解有机层726，将其与辐射热转移方法700(形成有机层726)一起显示。
给予体722至少包括一种柔韧的给予体载体基板，其可由任何符合至少以下条件的多种物质制成。给予体载体基板必须能够在光-热诱导转移步骤中(同时在一边施压)，以及在任何可能的预热以除去挥发性成分(如水蒸气)的步骤中，保持结构完整性。另外，所述给予体载体的一个面必须能够接收可转移有机物质730的薄涂层，并且能够在预期的涂覆载体的贮存期间该涂层不发生降解。满足所述条件的载体材料包括例如金属箔、某些塑料箔(其玻璃化转变温度高于预期的引起载体上涂覆的可转移有机给予体物质发生转移的载体温度)和纤维增强的塑料箔。虽然合适的载体材料的选择可依赖于已知的工程方法，但应理解当所选择的载体用作实施本发明的给予体载体时，其某些方面还是应作进一步考虑。例如，所述载体可能在预涂布可转移有机物质前要求多步清洁和表面制备步骤。如果载体材料为辐射透射物质，则将辐射吸收物质引入载体中或引入其表面上，当从合适的源进行辐射(例如来自合适激光器的激光)时，可有利地更有效地加热所述给予体载体，和相应地增强可转移有机物质730从给予体722至基板上的转移。辐射吸收物质16可为染料(如在美国专利5,578,416详细说明的染料)、颜料(如碳)或金属(如镍、铬、钛等)。给予体722包括有机物质730，其包含上述光发射物质。有机物质730可具有高的衬比响应。使用的术语“衬比响应”是指没有引起有机物质转移的辐射束718的最高强度和引起100％有机物质转移的辐射束718的最低强度之间的差值相当小。这主要指有机物质730将全部发生转移或全部不发生转移。给予体722可为独立片或连续卷的形式。
给予体722与横向间隔电极140分开放置。“分开放置”是指使给予体722与空穴传输层130接触，或与电极140保持小于10微米的受控间隙，以方便有机物质730的辐射热转移。
辐射热转移体系714代表一个较大的辐射热转移体系的单通道。在操作中，将辐射源716激活并以辐射束718照明给予体722上相应于横向间隔电极140区域的图案，产生辐射斑720。主要的辐射能被给予体722中的吸收层(没有显示)吸收并转化成热。所产生的热使给予体722的有机物质730发热并形成挥发性有机物质724，使得基本上所有的有机物质730转移到空穴传输层130的表面，形成有机层726。有机层726代表将在图9中进一步描述的一层或多层有机物质。
由于辐射热转移方法700非常精确地沉积了有机物质，所形成的有机层726具有陡沿的边缘斜切区域728，其宽度小于8微米，圆角半径小于6微米。所得的有机层726具有特别优异的几何形状，减少了未利用区域690，由此可减小横向间隔电极140间的间隙，从而可得到象素间更紧密的排列，即提高了OLED装置的分辨率。
下表1举例说明传统无电敷镀的阴影掩膜基沉积方法(采用线源)、斜切的阴影掩膜基沉积方法(采用线源)和辐射热转移方法(如辐射热转移方法700)以最大程度减小所需的边角保护带的比较数据。
表1各种沉积技术的开口保护带范围
通过提供其他具有不同有机物质730的不同给予体722，重复辐射热转移方法700以沉积例如红、绿和蓝发射有机物质730，并重复辐射热转移方法700。
图8显示按照本发明方法形成有机层726的相关于电极140的沉积区域750的俯视图。沉积区域在尺寸上被加大，在图上描述为保护带x760和保护带y770。保护带x760和保护带y770必须大于或等于边缘斜切区域728的相应尺寸，还必须足够大以适应由于圆角半径780的圆角边缘所造成的材料损失。如表1所示，保护带区域可显著小于沉积图案300或沉积区域500所必须的区域，由此改进了有机层726的开口率。
图9显示按照图7所描述的本发明的辐射热转移方法700形成的改进的多层OLED象素800。改进的多层OLED象素800包括如图1所示的空穴传输层130、电极140、基板150和填充区域180，以及在空穴传输层130上沉积的沉积结构810。图9举例说明沉积结构810还包括有机层830、有机层840、有机层850、电极860、空白区870和倾斜边880，使有机层830、840和850在横向间隔电极140和在垂直方向上与其分离的电极860间形成。在该实施例中，空穴传输层130、电极140、基板150、有机层830、有机层840、有机层850和电极860为OLED象素的常规元件(如对OLED象素600的描述)。
使用辐射热转移方法700将有机层830、840和850等多层有机物质层沉积在电极140上。因为辐射热转移方法700以非常高的精度依次沉积有机层，在这样的多次沉积中产生的锥体效应几乎可忽略不计，形成的整体结构具有几乎与基板150垂直的边880，由此产生的空白区870的体积最小，并且与图6所示的倾斜边680的平缓斜度相比，倾斜边880的斜度较陡。所得的改进的多层OLED结构800具有特别优异的几何构型，其最大程度减小了对沉积保护带的要求以及沉积层的调整公差，还使得可将象素设计得彼此更为靠近，得到更好的分辨率。电极140可被设计成占OLED装置面积较大的百分数，得到更亮的显示器。还可涉及较小的象素，得到更好的分辨率。
现参考附图10，该图也是描述附图7，显示本发明的改进OLED装置的开口率或分辨率的方法的方框图。在起始步骤(步骤900)，在基板150上提供多个横向间隔电极140(步骤910)。在与横向间隔电极140分离处提供含有可转移有机物质730的给予体722(步骤920)。随后经辐射(如辐射束718)以相应于横向间隔电极140区域的图案照明给予体722，以转移有机物质730至横向间隔电极140上，使得基本上所有的有机物质730发生转移并且边缘斜切区域728小于8微米，圆角半径小于6微米(步骤930)。如果还将使用具有不同有机物质的其他不同给予体，例如以沉积具有不同发射波长的有机物质(步骤940)，则按需重复步骤920和930。如果不需要其他给予体，则提供与横向间隔电极140在垂直方向上分离的电极(步骤950)。方法至此结束(步骤960)。
虽然已具体参考本发明某些优选实施方案对本发明作出详细描述，但应理解在本发明的精神和范围内，可作出各种变化和修改。例如，尽管已经描述采用所述热转移方法制备出具有小于8微米的边缘斜切区域或小于6微米圆角半径或两者的OLED装置，但本领域技术人员会理解也可采用其他方法来得到边缘斜切区域小于8微米或圆角半径小于6微米或两者。例如，Tang的美国专利5,937,272描述的方法利用开口掩膜和涂覆了有机EL物质的可转移涂层的给予体载体形式的较大面积源的组合。通过适当选择开口掩膜类型和给予体与开口掩膜间的距离(D，使D足够小，以最大程度减小高角度的沉积)，可得到边缘斜切小于8微米和圆角半径小于6微米或两者的OLED装置。
另一种类型较大面积源见述于Schwambera等的″Modeling andFabrication of Organic Vapor Phase Deposition(OVPD)Equipment forOLED Display Manufacturing，″Society for Information Display 2002Annual Meeting Digest，894页。将该源与适当的开口掩膜、准确的间隙和流速的结合可提供另一种制备边缘斜切小于8微米或圆角半径小于6微米或两者的OLED装置的方法。
最后，适当选择斜切掩膜设计和/或OLED装置设计也可得到边缘斜切小于8微米或圆角半径小于6微米或两者的OLED装置。例如用于斜切掩膜的蚀刻掩膜可包括圆角的修饰，使得最终的斜切掩膜的蚀刻圆角的圆角半径小于6微米。或者，OLED装置设计可利用一个剥离的颜色图案，使得可使用斜切开孔掩膜，由此消除了圆角半径问题。
部件列表100 部分OLED装置110 阴影掩膜115 沉积区域120 线源130 空穴传输层140 横向间隔电极150 基板160 有机层170 均匀区域175 边缘斜切区域180 填充区域210 阴影掩膜开口220 保护带x230 保护带y300 沉积图案350 曲线360 分布曲线400 部分OLED装置
410 阴影掩膜460 有机层470 均匀区域475 边缘斜切区域500 沉积区域510 阴影掩膜开口520 保护带x530 保护带y540 圆角半径600O LED象素630 有机层640 有机层650 有机层660 电极670 空白区680 边缘690 未利用区域700 辐射热转移方法714 辐射热转移系统716 辐射源718 辐射束720 辐射斑点722 给予体724 蒸发有机物质726 有机层728 边缘斜切区域730 有机物质750 沉积区域
760 保护带x770 保护带y780 圆角半径800 OLED象素810 沉积结构830 有机层840 有机层850 有机层860 电极870 空白区880 边缘900 方框910 方框920 方框930 方框940 选择方框950 方框960 方框
权利要求
1.一种改进OLED装置的开口率或分辨率的方法，所述OLED装置包括多个横向间隔电极以及一个或多个在垂直方向上与所述多个横向间隔电极分离的电极，所述方法的改进之处包括a)提供了一种与所述横向间隔电极间隔开的具有可转移有机物质的给予体；和b)以相应于横向间隔电极区域的图案辐射照明给予体，以将有机物质转移在所述横向间隔电极上，使得基本上所有的有机物质发生转移，且有机物质的边缘斜切区域小于8微米，从而可缩小横向间隔电极间的间隔并改进OLED装置的开口率、分辨率或两者。
2.一种改进OLED装置的开口率或分辨率的方法，所述OLED装置包括多个横向间隔电极以及一个或多个在垂直方向上与所述多个横向间隔电极分离的电极，所述方法的改进之处包括a)提供了一种与所述横向间隔电极间隔开的具有可转移有机物质的给予体；和b)以相应于横向间隔电极区域的图案辐射照明给予体，以将有机物质转移在所述横向间隔电极上，使得基本上所有的有机物质发生转移，且有机物质的边缘斜切区域小于8微米和有机物质的圆角半径小于6微米，从而可缩小横向间隔电极间的间隔并改进OLED装置的开口率或分辨率。
3.权利要求2的方法，所述方法还包括提供一个或多个具有不同有机物质的不同的给予体并重复要素a)和b)的步骤。
4.一种改进OLED装置的开口率或分辨率的方法，所述OLED装置包括多个横向间隔电极以及一个或多个在垂直方向上与所述多个横向间隔电极分离的电极，所述方法的改进之处包括a)提供了一种与所述横向间隔电极间隔小于10微米的具有可转移有机物质的给予体，所述有机物质具有高的衬比响应；和b)以相应于横向间隔电极区域的图案辐射照明给予体，以将有机物质转移在所述横向间隔电极上，使得基本上所有的有机物质发生转移，且有机物质的边缘斜切区域小于8微米和有机物质的圆角半径小于6微米，从而可缩小横向间隔电极间的间隔并改进OLED装置的开口率或分辨率。
5.权利要求4的方法，所述方法还包括提供一个或多个具有不同有机物质的不同的给予体元件并重复要素a)和b)的步骤。
6.权利要求1的方法，其中所述OLED装置为有源矩阵装置且所述横向间隔电极各相应于一个象素，存在一个在垂直方向上与所述横向间隔电极分离的电极。
7.一种具有改进的开口率或分辨率的OLED装置，所述装置包括多个横向间隔电极和一个或多个在垂直方向上与所述多个横向间隔电极分离的电极，改进之处包括a)在所述横向间隔电极和一个或多个在垂直方向上与所述多个横向间隔电极分离的电极之间形成一层或多层有机层，使得一层或多层有机层各自的有机物质的边缘斜切区域小于8微米，从而可缩小横向间隔电极间的间隔并改进OLED装置的开口率或分辨率。
8.权利要求7的OLED装置，其中所述OLED装置为有源矩阵装置且所述横向间隔电极各相应于一个象素，存在一个在垂直方向上与所述横向间隔电极分离的电极。
9.一种具有改进的开口率或分辨率的OLED装置，所述装置包括多个横向间隔电极和一个或多个在垂直方向上与所述多个横向间隔电极分离的电极，改进之处包括a)在所述横向间隔电极和一个或多个在垂直方向上与所述多个横向间隔电极分离的电极之间形成一层或多层有机层，使得一层或多层有机层各自的有机物质的边缘斜切区域小于8微米和圆角半径小于6微米，从而可缩小横向间隔电极间的间隔并改进OLED装置的开口率或分辨率。
10.权利要求9的OLED装置，其中所述OLED装置为有源矩阵装置且所述横向间隔电极各相应于一个象素，存在一个在垂直方向上与所述横向间隔电极分离的电极。
全文摘要
一种改进OLED装置的开口率或分辨率的方法，所述OLED装置包括多个横向间隔电极以及一个或多个在垂直方向上与所述多个横向间隔电极分离的电极，该方法的改进之处包括提供了一种与所述横向间隔电极间隔开的具有可转移有机物质的给予体；和以相应于横向间隔电极区域的图案辐射照明给予体，以将有机物质转移在所述横向间隔电极上，使得基本上所有的有机物质发生转移，且有机物质的边缘斜切区域小于8微米，从而可缩小横向间隔电极间的间隔并改进OLED装置的开口率、分辨率或两者。
文档编号H01L51/50GK1823434SQ200480020120
公开日2006年8月23日 申请日期2004年7月1日 优先权日2003年7月16日
发明者M·L·博洛森, G·M·费兰 申请人:伊斯曼柯达公司