專利名稱：有機電致發(fā)光器件及形成該器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有機EL器件以及一種形成它的方法。
背景技術(shù)：
有機EL(Electroluminescence，電致發(fā)光)器件是一種具有這樣的疊層結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件，在該疊層結(jié)構(gòu)中，下電極形成于一個基板上，一層包括一層發(fā)光層的有機材料層以單層或多層的形式形成于該下電極之上，并且一層上電極形成于該有機材料層上，由此該有機材料層被置于該對電極之間。上電極和下電極中的一個用作陽極，另一個電極用作陰極。當在這些電極之間施加電壓時，從陰極注入并輸運至有機材料層中的電子與從陽極注入并輸運來的空穴復(fù)合，從而引起發(fā)光。近來，作為可以提供表面發(fā)光、并組成用于各種目的的光源或自發(fā)光薄顯示裝置的顯示單元的薄發(fā)光器件，這種有機EL器件受到了關(guān)注。
在這種有機EL器件中，已知的是，當由有機材料層和電極形成的疊層體(有機EL器件層)暴露于外界空氣時，發(fā)光特性劣化了。因此，為了提高發(fā)光的穩(wěn)定性和持久性，用來將有機EL器件層與外界空氣隔開的密封必不可少。通常，這種密封手段通過下列方式實現(xiàn)，在有機EL器件層形成于其上的基板上粘結(jié)一層鈍化膜，以便覆蓋該層，并將該有機EL器件層配置在一個形成于基板與鈍化膜之間的密封空間中。
與之相對，為了應(yīng)付由于進一步薄型化以及撓性基板的使用等等所引起的顯示板形式的多樣化，已經(jīng)提出了各種密封技術(shù)(參見專利參考JP-A-10-312883和JP-A-11-97169)。
JP-A-10-312883公開了一種技術(shù)，其中覆蓋有機EL器件層的鈍化膜由兩層構(gòu)成一層覆蓋缺陷部分的緩沖膜和一層由疊置于緩沖膜之上的薄膜形成的阻擋膜。JP-A-11-97169公開了一種技術(shù)，其中將由諸如Sc或Ce這樣的一種元素或者這種元素的氧化物或硫化物組成的玻璃改性材料摻入由諸如Si或Zn這樣一種元素的氧化物或硫化物組成的玻璃形成材料(基質(zhì))中，并且利用低溫濺射或諸如離子束或離子電鍍法這樣的氣相淀積方法處理制得的材料，由此形成一層覆蓋有機EL器件層的保護層。
在這些傳統(tǒng)技術(shù)中，阻擋膜或保護層通過濺射或氣相淀積而生長。因此，這種膜或?qū)油ǔH能以約幾nm/sec的低速率生長。因此，膜生長過程需要長的時間段，并且如果減小所需的時間段，則不能形成具有足夠阻氣性的膜。并且，在傳統(tǒng)技術(shù)中，阻擋膜上受到大的殘余應(yīng)力，因此容易出現(xiàn)裂縫，結(jié)果該膜的厚度不能得到大的增加。作為克服這種缺點的對策，可插入緩沖膜以緩和該應(yīng)力。然而，在僅使用緩沖膜的結(jié)構(gòu)中，不能進行充分的膜生長以緩和殘余應(yīng)力。
在傳統(tǒng)技術(shù)中，膜通過這種方法生長，該方法中，使得成膜物質(zhì)散射在膜生長室中。因此，這種膜生長方法的缺點在于材料的利用效率較差。要想確保在膜生長中的厚度越大，所用材料浪費越多。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對上述情況而做出的。本發(fā)明的一個目的如此，即密封有機EL器件的阻擋膜生長所需的時間段縮短了，并且作用于阻擋膜上的殘余應(yīng)力降低了，并且阻擋膜的厚度增加了，從而增強了阻氣性，并且阻擋膜的材料能夠得到有效的利用。
根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，一種有機電致發(fā)光器件包括一個基板、一層形成于基板上的有機電致發(fā)光器件層、和一層覆蓋和密封有機電致發(fā)光器件層的阻擋膜，其中有機電致發(fā)光器件層包括一下電極、一上電極、以及下電極和上電極之間的一有機材料層，并且阻擋膜由一層玻璃膜構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，一種形成有機電致發(fā)光器件的方法包括在一個基板上形成一層有機電致發(fā)光器件層；以及形成一層密封有機電致發(fā)光器件層的阻擋膜，其中阻擋膜的形成包括涂布一層玻璃膜以便覆蓋有機電致發(fā)光器件層，并且有機電致發(fā)光器件層包括一個下電極、一個上電極、以及下電極和上電極之間的一層有機材料層。


圖1A和1B是表示本發(fā)明實施例的有機EL器件的圖；圖2是表示本發(fā)明實施例的有機EL器件的形成方法的流程圖。
具體實施例方式
下文中，將參照附圖描述本發(fā)明的實施例。圖1A是示出本發(fā)明第一實施例的有機EL器件的圖，圖1B是示出第二實施例的有機EL器件的圖。
在圖1A所示的有機EL器件的實施例中，有機EL器件層10形成于一個基板1上，并且形成一層密封有機EL器件層10的阻擋膜20。在圖1B所示的有機EL器件的實施例中，有機EL器件層10形成于一個基板1上，一層緩沖膜21形成于有機EL器件層10上，并且形成一層阻擋膜20以便覆蓋該緩沖膜。
有機EL器件層10具有一個疊層結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括一個下電極11、一個包括一層發(fā)光層的有機材料層12、以及一個上電極13，并且有機材料層12置于該對電極之間。
阻擋膜20是一層涂布形成以便覆蓋有機EL器件層10的玻璃膜。緩沖膜21至少具有絕熱功能以及用來降低有機EL器件上的平整度的功能，由此改善了將隨后形成的阻擋膜20的生長狀態(tài)，并增強了阻擋膜20的粘附性。
在如此構(gòu)造的有機EL器件中，阻擋膜20利用涂布方法形成，而不是用諸如濺射或氣相淀積這樣的薄膜形成技術(shù)，因此具有足夠阻氣功能的阻擋膜20可以馬上形成。換句話說，可以形成具有足夠厚度的阻擋膜20，而不會降低成膜的工作效率。即使在阻擋膜20形成為具有單層結(jié)構(gòu)時，也有可能獲得足夠的阻氣性。
由于阻擋膜20是玻璃膜，能夠長期確保高于使用樹脂等情況下的氣密性。因此，有機EL器件層10可以與周圍環(huán)境的氧和濕氣完全隔離開。結(jié)果，有可能確保對發(fā)光特性退化以及黑點出現(xiàn)的抑制。
在緩沖膜21置于有機EL器件層10與阻擋膜20之間的情況下，緩沖膜21的絕熱功能可以防止有機EL器件層10在阻擋膜20的形成期間受到熱的影響，從而在生產(chǎn)過程中可以防止在有機EL器件層10中出現(xiàn)劣化或損傷。
形成如此構(gòu)造的這些實施例的有機EL器件的方法將參照圖2的流程圖進行描述。首先，在基板1上形成有機EL器件層10(S1)。必要時，在有機EL器件層10上形成緩沖膜21。接著，在將基板1在40至100℃下加熱的同時，涂布玻璃膜，以便覆蓋有機EL器件層10(涂布步驟S3)。此后，涂布的玻璃膜在低水份狀態(tài)(100ppm或更低)或真空狀態(tài)中焙燒(焙燒步驟S4)。結(jié)果，就能夠形成由預(yù)定厚度的玻璃膜構(gòu)成的阻擋膜20。
根據(jù)該形成方法，在阻擋膜20的形成中，材料用一種涂布方法進行涂布，并且接著通過低溫加熱形成玻璃膜。因此，具有阻氣性所需厚度的阻擋膜可以立即形成，而不會對特別是有機EL器件層帶來不利的熱影響。因此，不必通過疊置多層來生長該阻擋膜20，并因此而不需要用于形成多層膜的多個膜生長室，由此可以縮短生產(chǎn)線。
在涂布方法中，由于材料僅僅涂布于需要涂布的地方，因此材料不是在膜生長室中散布，從而可以提高材料的利用效率。結(jié)果，與傳統(tǒng)方法相比，可以降低生產(chǎn)成本。
下文中，將更具體地描述有機EL器件的部件以及形成該器件的步驟。
a.基板對于基板1的形態(tài)，諸如平面狀、撓性類膜狀、或者球狀這樣的任何形態(tài)都可以使用?；?可以由玻璃、塑料、石英、金屬或其它材料制成。在光從基板一側(cè)發(fā)射(底部發(fā)光)的情況下，基板1由透明或半透明材料制成。
b.電極下電極11或上電極13的任何一個可以設(shè)置為陰極或陽極。陽極由逸出功高于陰極的材料制成。對于陽極，使用鉻(Cr)、鉬(Mo)、鎳(Ni)、鉑(Pt)等等的金屬膜和諸如ITO、IZO等等金屬氧化膜這樣的透明導(dǎo)電膜。與之相對，陰極由逸出功低于陽極的材料制成。對于陰極，使用鋁(Al)、鎂(Mg)等等的金屬膜，諸如摻雜的聚苯胺、摻雜的聚對苯乙炔(polyphenylene-vinylene)這樣的非晶半導(dǎo)體，以及諸如Cr2O3、NiO或Mn2O5這樣的氧化物。在下電極11和上電極13都是由透明材料制成的情況下，可使用這樣的構(gòu)造，其中反射膜設(shè)置于與光發(fā)射側(cè)相對的電極側(cè)之上。
將要展示的是無源矩陣電極結(jié)構(gòu)(passive matrix electrode structure)的一個例子。ITO等通過氣相淀積、濺射或者其它方法在基板上生長，并且通過圖案形成方法，如光刻法，形成被構(gòu)圖成多個條狀的下電極11。上電極13形成為隔著將在后面描述的有機材料層與下電極11相對、并沿垂直于下電極的方向延伸的多個條狀。結(jié)果，在下電極11與上電極13的交叉處分別形成有機EL器件，從而設(shè)置成點陣。
c.絕緣層，阻擋壁(barrier wall)盡管圖1未示出，形成了一層由絕緣材料(如，聚酰亞胺、SiN或SiO2)制成的絕緣膜，以便將下電極11的發(fā)光區(qū)域分隔開。具體地說，絕緣膜通過旋涂法形成于下電極11上，以便具有預(yù)定的涂布厚度，接著通過使用曝光掩模的曝光工藝和顯影工藝成形為預(yù)定的圖案。對于上述條狀下電極11，絕緣膜疊置或者形成，以便局部地蓋住下電極11條紋之間的基板表面以及下電極11沿條紋線的端部，并且呈現(xiàn)垂直于下電極11并以預(yù)定間隔設(shè)置的條狀。根據(jù)該構(gòu)造，絕緣膜的開口部分限定有機EL器件的發(fā)光區(qū)域。
接著，為了諸如使上電極13相鄰線彼此電絕緣的目的，在絕緣膜上形成阻擋壁，并將阻擋壁用作蔭罩(shadow mask)。優(yōu)選地，阻擋壁具有倒錐形。然而，只要能夠?qū)崿F(xiàn)上述目的，阻擋壁的形狀并沒有特別的限制。在上電極13通過利用蔭罩等等進行構(gòu)圖并接著進行氣相淀積而形成的情況下，可以不設(shè)置阻擋壁。
將要描述的是形成阻擋壁的一種方法。通過旋涂法等等將一種絕緣材料(如感光樹脂)涂布到絕緣膜上，以便具有大于有機材料層12和上電極13的厚度之和的厚度。用紫外線等等通過一個具有預(yù)定開口圖案的光掩模照射該感光樹脂膜。利用由于在層厚度方向上的曝光量的變化而造成的顯影速度的差異來形成倒錐形阻擋壁。
d.有機材料層有機材料層12具有包括一層發(fā)光層、并由有機化合物制成的單層或多層結(jié)構(gòu)。有機材料層通過下列方式形成濕法工藝，包括諸如旋涂法、或者浸涂法的涂布方法，或者諸如噴墨法或絲網(wǎng)印刷法這樣的印刷方法；或干式工藝，如氣相淀積法或激光感應(yīng)熱成像(Liti)。
該層構(gòu)造可以用任一種方式形成。通常，可以使用這樣的層結(jié)構(gòu)，其中從陽極到陰極，空穴輸運層、發(fā)光層、電子輸運層以此順序疊置。或者，可以疊置多個發(fā)光層、空穴輸運層、或電子輸運層，而不是單層疊置?？昭ㄝ斶\層和電子輸運層中的一個或者二者都可以省去。根據(jù)該器件的用途，可以插入有機材料層，如空穴注入層和電子注入層。在空穴輸運層、發(fā)光層和電子輸運層中，可以根據(jù)發(fā)光色而適當?shù)剡x取和使用傳統(tǒng)所用材料(聚合材料或者低分子材料)。
對于形成發(fā)光層的發(fā)光材料，在狀態(tài)從單重受激態(tài)回到基態(tài)時呈現(xiàn)發(fā)光(熒光)的材料和在狀態(tài)從三重受激態(tài)回到基態(tài)時呈現(xiàn)發(fā)光(磷光)的材料的任何一種都可以使用。
e.緩沖膜緩沖膜21由下列材料制成有機材料，如光固化樹脂(photo-curingresin)、具有玻璃化轉(zhuǎn)變點的材料、熱塑性樹脂或別的聚合材料、或各種低分子材料；氧化物，如SiO2、SiO、GeO或Al2O3；氮化物，如TiN；或者金屬，如Au或Pt，并通過膜生長法形成，如CVD、濺射或離子電鍍法。緩沖膜21的配置可以緩沖在制造阻擋膜20的加熱步驟期間可能引起的損傷，并防止有機EL器件層10因氣體的產(chǎn)生而損傷。以設(shè)定100至300nm的厚度為目標而進行成膜。
f.阻擋膜為了密封有機EL器件層10，通過低溫玻璃涂覆技術(shù)將用作阻擋膜20的玻璃膜涂布于緩沖膜21上。具體地說，在由水和有機溶劑組成的反應(yīng)溶液中，在存在硼酸鹽離子并利用鹵素離子作為催化劑的情況下，形成使有機金屬化合物水解、脫水和縮合的反應(yīng)產(chǎn)物。反應(yīng)產(chǎn)物涂布在緩沖膜21上，或者有機EL器件層10上，接著在70至150℃下加熱和焙燒，由此形成厚度為10至100μm的阻擋膜20。在上面的描述中，涂布指通過下述方法進行的成膜印刷方法，如凸版、凹版、平版、絲網(wǎng)、噴墨、或bubble jet(注冊商標)；或其他方法，如旋涂、不旋轉(zhuǎn)涂布、分配(dispense)、或浸涂。
g.各種方法，等等本發(fā)明實施例的有機EL器件可以用于形成無源矩陣型顯示板或者用于形成有源矩陣型顯示板。為了形成作為彩色顯示板的有機EL板，使用下述方法其中發(fā)光功能層有選擇地著色的選擇式涂布法，其中白、藍等單色發(fā)光功能層與由濾色器或熒光材料形成的顏色變換層組合的一種方法(CF法或CCM法)，其中用電磁波照射例如單色發(fā)光功能層的發(fā)光區(qū)域以便實現(xiàn)多色發(fā)光的一種方法(光漂白法)，或者其它方法。根據(jù)該配置，可以得到全色有機EL板或者多色有機EL板。
置于基板1上的該對電極11、13之間的有機材料層12可以構(gòu)造成疊置成多層，而不是上述的信號層結(jié)構(gòu)，以便呈現(xiàn)出多色發(fā)光。例如，有可能采用這樣的結(jié)構(gòu)一個基板/一個下電極/一層第一有機材料層/一層第一中間電極/一層第二有機材料層/一層第二中間電極/一層第三有機材料層/…/一個上電極。
本發(fā)明實施例的有機EL器件可以形成為光線從基板1側(cè)發(fā)射的底部發(fā)光型、或者光線從與基板1相對的側(cè)面發(fā)射出去的頂部發(fā)光型。在這種情況下，緩沖膜21和阻擋膜20由透明或半透明材料制成。
·形成有機EL器件層的步驟對于下電極(陽極)，ITO通過濺射在玻璃基板上生長至厚度為150nm，并且使光刻膠(由Tokyo Ohka Kogyo有限公司生產(chǎn)的光刻膠AZ6112)在ITO膜上構(gòu)圖成條紋圖案。接著，將玻璃基板浸入氯化鐵水溶液與鹽酸的混合溶液中，以便蝕刻掉沒有被光刻膠覆蓋的ITO。此后，將該基板浸入丙酮中，以便除去光刻膠，由此形成其上形成有預(yù)定的ITO圖案的基板。
此后，將具有ITO圖案的玻璃基板裝入真空淀積裝置中，并且首先生長作為空穴輸運層的厚度為30nm的CuPc。接著生長作為空穴注入層的厚度為50nm的α-NPD。通過利用蔭罩，生長作為藍色發(fā)光層的厚度為30nm的螺旋DPVBi，由基質(zhì)材料CPB和摻雜劑Ir(ppy)3組成的膜生長材料作為綠色發(fā)光層而生長至30nm的厚度，以及由基質(zhì)材料CPB和摻雜劑Btp2Ir(acac)組成的膜生長材料作為紅色發(fā)光層而生長至30nm的厚度。此后，厚度為20nm的Alq3作為電子輸運層而生長，厚度為1nm的LiF作為電子注入層而生長。最終，作為上電極(陰極)，Al生長至100nm的厚度。
·形成緩沖膜的步驟接著，通過濺射將作為緩沖膜的SiO2氣相淀積至100nm。
·形成阻擋膜的步驟反應(yīng)產(chǎn)物如下制造利用了作為有機金屬化合物的有機聚硅醚；作為鹵素催化劑的氧氟化銨(ammonium fluoride oxide)；作為混合溶劑的甲醇、乙醇和異丙醇?；逶?0至70℃下預(yù)先干燥，接著將反應(yīng)產(chǎn)物涂布到該基板上。制得的產(chǎn)物在120℃下焙燒30分鐘，從而形成作為阻擋膜的10μm的玻璃膜。
根據(jù)本發(fā)明實施例的有機EL器件以及根據(jù)該實施例或例子所述的制造該器件的方法，生長密封有機EL器件的阻擋膜所需的時間段可以得以縮短，阻擋膜的厚度可以增加以便提高阻氣性，并且阻擋膜的材料可以得到有效地利用，從而可降低生產(chǎn)成本。
權(quán)利要求
1.一種有機電致發(fā)光器件，包括一基板；至少一有機電致發(fā)光器件層，其形成于所述基板上并包括一下電極；一上電極；以及所述下電極和上電極之間的至少一有機材料層；以及一阻擋膜，其覆蓋和密封所述有機電致發(fā)光器件層，并由一玻璃膜構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求1所述的有機電致發(fā)光器件，還包括一緩沖膜，其形成于所述有機電致發(fā)光器件層與所述阻擋膜之間，并具有絕熱功能。
3.一種形成一有機電致發(fā)光器件的方法，包括在一基板上形成至少一有機電致發(fā)光器件層；以及形成一密封所述有機電致發(fā)光器件層的阻擋膜，其中所述阻擋膜的形成包括涂布一玻璃膜以便覆蓋所述有機電致發(fā)光器件層，并且所述有機電致發(fā)光器件層包括一下電極；一上電極；以及所述下電極和上電極之間的至少一有機材料層。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中在40至100℃下加熱所述基板的同時進行所述涂布。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，還包括在所述涂布之后，在低水分狀態(tài)下焙燒所述玻璃膜。
6.如權(quán)利要求3所述的方法，還包括在所述涂布之后，在真空狀態(tài)下焙燒所述玻璃膜。
7.如權(quán)利要求3所述的方法，還包括在形成所述阻擋膜之前，在所述有機電致發(fā)光器件層上形成一具有絕熱功能的緩沖膜。
全文摘要
一種有機電致發(fā)光器件，包括一個基板、至少一層形成于基板上的有機電致發(fā)光器件層、一層覆蓋和密封有機電致發(fā)光器件層的阻擋膜。有機電致發(fā)光器件層包括一個下電極、一個上電極、以及下電極和上電極之間的至少一層有機材料層。阻擋膜由一層玻璃膜構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明，密封有機EL器件層的阻擋膜生長所需的時間段縮短了，作用于阻擋膜上的殘余應(yīng)力降低了，并且阻擋膜的厚度增加了，從而增強了阻氣性，并且阻擋膜的材料能夠得到有效的利用。
文檔編號H01J63/04GK1627869SQ20041010023
公開日2005年6月15日 申請日期2004年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月11日
發(fā)明者高橋正樹 申請人:東北先鋒公司