專利名稱：一種有機(jī)電致發(fā)光器件及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有機(jī)電致發(fā)光器件，還涉及該器件的制備方法，屬于電子半導(dǎo)體元器件技術(shù)領(lǐng)域。
通常透明電極的圖案布線由光刻技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。金屬電極的圖案布線采用金屬掩膜蒸鍍的方法或光刻的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。但是在金屬電極的圖案布線中金屬掩膜板的制作工藝復(fù)雜、成本高，線條不易做細(xì)，在器件實(shí)現(xiàn)高分辨率上存在困難。同時(shí)金屬掩膜板與有機(jī)膜接觸容易破壞有機(jī)功能層，造成透明電極與金屬電極之間的短路。若用光刻的方法進(jìn)行金屬布線，又會(huì)存在以下幾個(gè)問題①光刻膠的烘烤溫度(120℃)會(huì)使有機(jī)膜受到破壞；②光刻膠的溶劑、顯影液、腐蝕液會(huì)損壞有機(jī)膜；③若采用干法刻蝕，其中的粒子流會(huì)擊壞有機(jī)膜。
以上這些破壞因素都會(huì)使器件性能劣化。
美國(guó)專利US20020008467(
公開日2002年1月24日)采用一種隔離柱技術(shù)進(jìn)行金屬電極的圖案布線，它描述了一種雙層隔離柱，利用一種新的線條橫截面可形成倒梯形的負(fù)型光刻膠來(lái)分隔金屬電極，但這種負(fù)型光刻膠成本非常昂貴，不適合國(guó)內(nèi)生產(chǎn)需要。
日本專利JP10106747(
公開日1998年4月24日)中采用另一種隔離柱技術(shù)進(jìn)行金屬電極的圖案布線。器件結(jié)構(gòu)如

圖1在透明基板1上淀積透明導(dǎo)電薄膜2，將透明導(dǎo)電薄膜2光刻出一組相互平行的陣列。在透明導(dǎo)電薄膜2上采用等離子增強(qiáng)型化學(xué)氣相淀積(以下簡(jiǎn)稱PECVD)的方法連續(xù)制備氮化硅(SiNx)3、二氧化硅(SiO2)4、氮化硅(SiNx)5。在氮化硅5上涂覆光刻膠后光刻出一組與透明導(dǎo)電薄膜2相正交的彼此平行的直線條。然后以氮化硅5的圖形為掩膜，使用氫氟酸(HF)濕法腐蝕出二氧化硅4的圖形。最后再干法刻蝕出氮化硅3的圖形。在氮化硅3、二氧化硅4、氮化硅5三層絕緣膜上直接蒸鍍有機(jī)層和金屬層。氮化硅3、二氧化硅4、氮化硅5三層絕緣膜作為器件的隔離柱具有類似倒梯型的形狀。由于陰影效應(yīng)，在器件上繼續(xù)蒸鍍有機(jī)功能層6和金屬層(第二電極)7在隔離柱的側(cè)表面不形成薄膜，確保了相鄰象素之間的電絕緣。但是這種方案有以下缺點(diǎn)(1)隔離柱由三層無(wú)機(jī)膜(氮化硅3-二氧化硅4-氮化硅5)組成，需采用PECVD方法淀積薄膜，PECVD設(shè)備昂貴，成膜工藝復(fù)雜，工藝條件不易控制，造成在大規(guī)模生產(chǎn)中成品率低、成本高，設(shè)備投入巨大，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)建線很難接受；(2)在PECVD設(shè)備的反應(yīng)爐中需通入硅烷、氮?dú)夂脱鯕?，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)形成氮化硅和二氧化硅，硅烷有毒，會(huì)對(duì)工作人員的身體健康造成不利影響，設(shè)備的反應(yīng)爐和氣體管路需作好密封工作，同時(shí)氣體排放應(yīng)注意環(huán)保，這些都會(huì)使生產(chǎn)成本增加；(3)隔離柱形狀通過(guò)一次曝光、一次濕法腐蝕二氧化硅4和兩次干法刻蝕氮化硅3和5實(shí)現(xiàn)，圖形制備工藝復(fù)雜，工藝條件不易控制，造成大規(guī)模生產(chǎn)中成品率低、成本高；(4)底層氮化硅3絕緣層的橫截面形狀為長(zhǎng)方形，邊緣陡直，在蒸鍍有機(jī)功能層6和第二電極(金屬層)7時(shí)會(huì)有明顯的邊緣效應(yīng)，使發(fā)光點(diǎn)蒸鍍不均勻，從而影響器件的發(fā)光均勻性和壽命，而且部分金屬層7有可能越過(guò)有機(jī)功能層6落入底層氮化硅3下邊與有機(jī)功能層6之間的透明導(dǎo)電薄膜(第一電極)2上，造成該象素點(diǎn)短路、不發(fā)光；(5)底層氮化硅3絕緣層只在與透明導(dǎo)電薄膜層(第一電極)2相垂直的方向平行分布，在分隔金屬層(第二電極)7的同時(shí)降低了金屬線條之間的反向抑制電壓，但是無(wú)法降低第一透明電極之間的反向抑制電壓，使得器件的功耗較高；(6)在隔離柱材料中摻入黑色染料可以提高器件發(fā)光時(shí)的對(duì)比度，由于底層氮化硅3只能在與透明導(dǎo)電薄膜層(第一電極)2相垂直的方向平行分布，而無(wú)法在與透明導(dǎo)電薄膜層2相平行的方向平行分布，所以無(wú)法明顯地提高器件的對(duì)比度。
本發(fā)明的另一目的是提供一種有機(jī)電致發(fā)光器件的制備方法，改進(jìn)以往隔離柱制備工藝中存在的工藝復(fù)雜、成品率低、成本高等缺點(diǎn)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一個(gè)技術(shù)方案是提供一種有機(jī)電致發(fā)光器件，由一組彼此平行的第一電極與一組與之垂直的彼此平行的第二電極構(gòu)成X-Y二維尋址矩陣，其具有多個(gè)象素，每個(gè)象素包括第一電極和第二電極以及夾在所述兩個(gè)電極之間的有機(jī)功能層，其特征在于在所述第一電極圖形上具有一組與第一電極圖形相垂直的相互平行且分割開的具有絕緣性的三層隔離柱，其中隔離柱第一層的圖形為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，即與第一電極圖形垂直方向和平行方向(第一電極線條之間)均有隔離柱第一層的線條，線條的橫截面具有上小下大的正梯形形狀，隔離柱第二層、第三層在第一層的線條上與第一電極圖形相垂直且位置居中，這兩層線條的橫截面整體上呈上大下小的形狀。
該器件的特征還在于其中所述的第一層隔離柱材料為有機(jī)絕緣材料，一般為正型光刻膠、聚酰亞胺(polyimide，以下簡(jiǎn)稱PI)或光敏型PI中的一種，經(jīng)過(guò)優(yōu)選為正型光刻膠；所述的第二層隔離柱材料也為有機(jī)絕緣材料，經(jīng)過(guò)優(yōu)選為PI；所述的第三層隔離柱材料仍為有機(jī)絕緣材料，一般為負(fù)型光刻膠或其他不與PI互溶的光刻膠，經(jīng)過(guò)優(yōu)選為負(fù)型光刻膠；所述的第一電極材料一般為氧化銦錫(以下簡(jiǎn)稱ITO)、氧化鋅、氧化錫鋅等金屬氧化物或金、銅、銀等功函數(shù)較高的金屬，最優(yōu)化的選擇為ITO；所述的有機(jī)功能層可以為單層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)，為單層結(jié)構(gòu)時(shí)由有機(jī)電致發(fā)光材料組成，可為金屬配合物或有機(jī)共軛聚合物，為多層結(jié)構(gòu)時(shí)包括一個(gè)發(fā)光層，和至少包括空穴傳輸層或電子傳輸層中的一層，其中發(fā)光層由有機(jī)電致發(fā)光材料組成，可為金屬配合物或有機(jī)共軛聚合物；第二電極材料為鋰、鎂、鈣、鍶、鋁、銦等功函數(shù)較低的金屬，或它們與銅、金、銀的合金。
本發(fā)明提供的有機(jī)電致發(fā)光器件中三層隔離柱可有效分割第二電極，器件發(fā)光均勻、對(duì)比度高、功耗小、起亮電壓低。
本發(fā)明的另一個(gè)技術(shù)方案是提供一種有機(jī)電致發(fā)光器件的制備方法，該方法包括以下步驟①在透明基板上淀積透明導(dǎo)電薄膜作為器件的第一電極，將第一電極光刻出一組相互平行且分割開的直線條；②在上述第一電極圖形上涂覆一層有機(jī)絕緣材料，光刻出第一層隔離柱的圖形，圖形為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，即與第一電極圖形垂直方向和平行方向(第一電極線條之間)均有隔離柱第一層的線條，使線條橫截面形成上小下大的正梯形形狀；③在上述第一電極和第一層隔離柱圖形上依次涂覆隔離柱第二層、第三層有機(jī)絕緣材料，通過(guò)光刻套刻工藝使隔離柱第三層在第一層線條上形成位置居中的與第一電極圖形相垂直的一組相互平行且分割開的直線條，以隔離柱第三層圖形為掩膜對(duì)第二層進(jìn)行顯影，使第二層線條的邊緣比第三層線條的邊緣向內(nèi)收縮，使這兩層線條的橫截面整體上具有上大下小的形狀；④在上述具有三層隔離柱和第一電極的圖形上繼續(xù)淀積有機(jī)功能層；⑤在上述有機(jī)功能層之上繼續(xù)淀積金屬層作為器件的第二電極。
該制備方法的特征在于步驟②、③中所述的涂覆三層隔離柱絕緣材料均可采用旋轉(zhuǎn)涂覆(以下簡(jiǎn)稱旋涂)的方法。
本發(fā)明提供的有機(jī)電致發(fā)光器件的制備方法，是通過(guò)三次涂覆有機(jī)絕緣薄膜、兩次光刻、三次顯影制備三層隔離柱的工藝方法，達(dá)到了避免第一透明電極與金屬電極短路、降低反向抑制電壓、降低器件功耗和提高對(duì)比度之目的，而且工藝簡(jiǎn)單、成本低、成品率高。
由以上工藝制備的器件具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)隔離柱由三層有機(jī)絕緣物質(zhì)構(gòu)成，隔離柱第一層的橫截面具有上小下大的正梯形形狀，相當(dāng)于“絕緣基座”，落在隔離柱之間象素點(diǎn)上的金屬層的左右側(cè)恰好搭接在第一層隔離柱的正梯形斜邊上，這樣金屬層不會(huì)與第一透明電極直接接觸，避免了該象素點(diǎn)短路、不發(fā)光；(2)“絕緣基座”上的兩層隔離柱，可以使用較低廉的光刻膠，也不會(huì)影響隔離效果和器件壽命，與US20020008467提出的技術(shù)方案相比，可以大大降低生產(chǎn)成本，而且只增加一步工藝步驟；(3)隔離柱第一層采用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，第一電極線條之間覆蓋有絕緣層線條，在降低第二電極金屬線條之間的反向抑制電壓的同時(shí)，還可以降低第一透明電極之間的反向抑制電壓，使器件的功耗降低；(4)隔離柱第一層采用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在隔離柱中可摻入黑色染料，使網(wǎng)狀隔離柱相當(dāng)于“黑矩陣”，可以明顯提高器件對(duì)比度。
由此方法制備的有機(jī)電致發(fā)光器件的金屬層(第二電極)可以被三層隔離柱有效地分割開，器件發(fā)光均勻、對(duì)比度高、功耗小、起亮電壓低。
下面結(jié)合附圖通過(guò)具體實(shí)施方式
、實(shí)施例加以說(shuō)明，本發(fā)明可變得更加清楚。
圖1是對(duì)比技術(shù)中有機(jī)電致發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)剖面圖。
圖2是本發(fā)明中有機(jī)電致發(fā)光器件的俯視圖。
圖3是本發(fā)明中有機(jī)電致發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)剖面圖。
圖4-1～圖4-5是本發(fā)明中制備有機(jī)電致發(fā)光器件的制備示意圖(和制備方法步驟相結(jié)合)(圖2中AA方向的局部剖面圖)。
上述圖1～圖4中，1是透明基板，2是第一電極(陽(yáng)極)，3是對(duì)比技術(shù)隔離柱的氮化硅層，4是對(duì)比技術(shù)隔離柱的二氧化硅層，5是對(duì)比技術(shù)隔離柱的氮化硅層，6是有機(jī)功能層，7是第二電極(陰極)，8是本發(fā)明三層隔離柱的第一層，9是本發(fā)明三層隔離柱的第二層，10是本發(fā)明三層隔離柱的第三層。
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
詳細(xì)闡述本發(fā)明的內(nèi)容，應(yīng)該理解本發(fā)明并不局限于下述優(yōu)選實(shí)施方式，優(yōu)選實(shí)施方式僅僅作為本發(fā)明的說(shuō)明性實(shí)施方案。
結(jié)合附圖，本發(fā)明提出的有機(jī)電致發(fā)光器件的制備方法詳細(xì)闡述如下(說(shuō)明OLEDs的整個(gè)制備過(guò)程均在凈化車間實(shí)施)，①在透明基板1上濺射透明導(dǎo)電薄膜作為器件的第一電極2，將第一電極2光刻出一組相互平行且分割開的直線條，其中透明基板1可以是玻璃或者塑料(柔性基板)，第一電極2材料一般為ITO、氧化鋅、氧化錫鋅等金屬氧化物或金、銅、銀等功函數(shù)較高的金屬，最優(yōu)化的選擇為ITO；②在上述第一電極2圖形上旋涂一層有機(jī)絕緣材料，膜厚為0.5～3μm，為正型光刻膠、PI或光敏型PI中的一種，經(jīng)過(guò)優(yōu)選為正型光刻膠，絕緣物質(zhì)光刻成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)圖形(一組與第一電極圖形相垂直的且在第一電極圖形之間也有線條的相互平行且分割開的直線條)，顯影使線條橫截面形成上小下大的正梯形形狀，線條的寬度由顯示分辨率即象素之間的間隔所決定，線寬為10～50μm；③在上述第一電極2和第一層隔離柱8圖形上依次旋涂一層非光敏型有機(jī)絕緣材料和一層光敏型有機(jī)絕緣材料，非光敏型絕緣材料膜厚為1～5μm，優(yōu)選為PI，光敏型絕緣材料膜厚為0.5～3μm，一般為負(fù)型光刻膠或其他不與PI互溶的光刻膠，經(jīng)過(guò)優(yōu)選為負(fù)型光刻膠，通過(guò)光刻套刻工藝使上述光敏型絕緣層10在第一層隔離柱8線條上形成與第一電極2圖形相垂直的一組相互平行且分割開的直線條，隔離柱第三層10的線條寬度比第一層8線條寬度略窄且在其上位置居中，線寬為5～45μm，以光敏型絕緣層10的圖形為掩膜對(duì)非光敏型絕緣層9進(jìn)行顯影，使非光敏型絕緣層9線條的邊緣比光敏型絕緣層10線條的邊緣向內(nèi)收縮1～10μm，使這兩層線條的橫截面整體上具有上大下小的形狀；④在上述具有三層隔離柱和第一電極2的圖形上繼續(xù)淀積有機(jī)功能層4，有機(jī)功能層可以為單層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)，為單層結(jié)構(gòu)時(shí)由有機(jī)電致發(fā)光材料組成，可為金屬配合物或有機(jī)共軛聚合物，金屬配合物如Alq3等，有機(jī)共軛聚合物材料主要包括聚乙炔、PEDOT、聚咔唑及其衍生物的有機(jī)共軛聚合物，如PPV等；為多層結(jié)構(gòu)時(shí)包括一個(gè)發(fā)光層和至少包括空穴傳輸層或電子傳輸層中的一層，其中發(fā)光層由有機(jī)電致發(fā)光材料組成，可為金屬配合物或有機(jī)共軛聚合物，空穴傳輸層的材料主要為三苯胺類化合物，如NPB、TPD、MTDATA等，發(fā)光層和電子傳輸層的材料可為金屬配合物，如Alq3等；⑤在上述有機(jī)功能層6之上繼續(xù)蒸鍍金屬層作為器件的第二電極7，金屬層一般為鋰、鎂、鈣、鍶、鋁、銦等功函數(shù)較低的金屬，或它們與銅、金、銀的合金。
盡管結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例和附圖，尤其是隔離柱第二層9線條橫截面的形狀并不局限于附圖2～4中所示，只要隔離柱的第二層、第三層整體上具有或形成上大下小的形狀即可。應(yīng)當(dāng)理解，在本發(fā)明構(gòu)思的引導(dǎo)下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可進(jìn)行各種修改和改進(jìn)，所附權(quán)利要求概括了本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)電致發(fā)光器件，由一組彼此平行的第一電極(2)與一組與之垂直的彼此平行的第二電極(7)構(gòu)成X-Y二維尋址矩陣，其具有多個(gè)象素，每個(gè)象素包括第一電極(2)和第二電極(7)以及夾在所述兩個(gè)電極之間的有機(jī)功能層(6)，其特征在于在所述第一電極(2)圖形上具有一組與第一電極圖形相垂直的相互平行且分割開的具有絕緣性的三層隔離柱，其中隔離柱第一層(8)的圖形為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，即與第一電極(2)圖形垂直方向和平行方向(第一電極(2)線條之間)均有隔離柱第一層(8)的線條，線條的橫截面具有上小下大的正梯形形狀，隔離柱第二層(9)、第三層(10)在第一層(8)的線條上與第一電極(2)圖形相垂直且位置居中，這兩層線條的橫截面整體上呈上大下小的形狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的有機(jī)電致發(fā)光器件，其特征在于，所述的三層隔離柱各層的材料均為有機(jī)絕緣材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的有機(jī)電致發(fā)光器件，其特征在于，所述的隔離柱第一層(8)的材料為正型光刻膠、聚酰亞胺或光敏型聚酰亞胺中的一種，第二層(9)的材料為聚酰亞胺，第三層(10)的材料為負(fù)型光刻膠。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的有機(jī)電致發(fā)光器件，其特征在于，所述的有機(jī)功能層為單層結(jié)構(gòu)或?yàn)槎鄬咏Y(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4的有機(jī)電致發(fā)光器件，其特征在于，所述的有機(jī)功能層為單層結(jié)構(gòu)時(shí)由有機(jī)電致發(fā)光材料組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4的有機(jī)電致發(fā)光器件，其特征在于，所述的多層結(jié)構(gòu)的有機(jī)功能層包括一個(gè)發(fā)光層，和至少包括空穴傳輸層或電子傳輸層中的一層，其中發(fā)光層由有機(jī)電致發(fā)光材料組成。
7.一種制備權(quán)利要求1所述的有機(jī)電致發(fā)光器件的方法，該方法包括以下步驟①在透明基板(1)上淀積透明導(dǎo)電薄膜作為器件的第一電極(2)，將第一電極(2)光刻出一組相互平行且分割開的直線條；②在上述第一電極(2)圖形上涂覆一層有機(jī)絕緣材料，光刻出第一層隔離柱(8)的圖形，圖形為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，即與第一電極(2)圖形垂直方向和平行方向(第一電極(2)線條之間)均有隔離柱第一層(8)的線條，使線條橫截面形成上小下大的正梯形形狀；③在上述第一電極(2)和第一層隔離柱(8)圖形上依次涂覆隔離柱第二層、第三層有機(jī)絕緣材料，通過(guò)光刻套刻工藝使隔離柱第三層(10)在第一層(8)線條上形成位置居中的與第一電極(2)圖形相垂直的一組相互平行且分割開的直線條，以隔離柱第三層(10)圖形為掩膜對(duì)第二層進(jìn)行顯影，使第二層(9)線條的邊緣比第三層(10)線條的邊緣向內(nèi)收縮，使這兩層線條的橫截面整體上具有上大下小的形狀；④在上述具有三層隔離柱和第一電極(2)的圖形上繼續(xù)淀積有機(jī)功能層(6)；⑤在上述有機(jī)功能層(6)之上繼續(xù)淀積金屬層作為器件的第二電極(7)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的有機(jī)電致發(fā)光器件的制備方法，其特征在于，步驟②、③中所述的涂覆三層隔離柱絕緣材料均可采用旋轉(zhuǎn)涂覆的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種有機(jī)電致發(fā)光器件及其制備方法，屬于電子半導(dǎo)體元器件技術(shù)領(lǐng)域。在器件的第一電極(2)圖形上制備三層隔離柱，隔離柱第一層(8)的圖形為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，橫截面具有上小下大的正梯形形狀，隔離柱第二層(9)、第三層(10)線條的橫截面整體上具有上大下小的形狀。然后依次淀積有機(jī)功能層(6)和第二電極(7)。由于第二層(9)、第三層(10)隔離柱上大下小形狀的陰影效應(yīng)使器件的第二電極(7)被有效地分割開來(lái)，而第一層隔離柱(8)相當(dāng)于“絕緣基座”，可以防止第一電極(2)與第二電極(7)短路。三層隔離柱通過(guò)三次涂覆有機(jī)絕緣薄膜、兩次光刻、三次顯影制備而成。此器件結(jié)構(gòu)可以有效地避免象素點(diǎn)短路，降低器件功耗，提高器件對(duì)比度。
文檔編號(hào)H01L33/00GK1416300SQ0214649
公開日2003年5月7日 申請(qǐng)日期2002年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月12日
發(fā)明者邱勇, 楊萍, 邵玉暄, 王立鐸, 張德強(qiáng) 申請(qǐng)人:清華大學(xué), 北京維信諾科技有限公司