專利名稱：構圖導電聚合物層的方法、有機發光裝置及其制造方法
技術領域：
本發明涉及構圖導電聚合物層的方法、有機發光裝置(OLED)、以及制造該OLED的方法，尤其涉及利用帶電粒子束構圖導電聚合物的方法、通過利用帶電粒子束構圖導電聚合物的方法制造的OLED、以及制造該OLED的方法。
背景技術：
OLED由于其適于彩色顯示裝置而吸引了很多注意。OLED是利用有機化合物發光的發射型顯示裝置。OLED較薄，且與TFT-LCD相比由于其簡單的結構和制造工藝而具有較低的制造成本、較低的能耗、以及較快的響應時間。
OLED是在有機材料中將電能轉化成光能的裝置，通過復合分別注入到有機材料的陽極和陰極中的空穴和電子而產生激子(exciton)從而發光。
OLED包括順序堆疊在基礎堆疊結構上的金屬性陰極、發射材料層(EML)、以及陽極。OLED的性能受多層薄膜結構的變化的很大影響，OLED的發光效率和壽命可通過向該基礎結構增加各種功能層例如空穴轉移層(hole transfer layery，HTL)和電子轉移層(ETL)而得到改善。
空穴轉移層(HTL)包括空穴注入層(HIL)、空穴傳輸層(hole transportlayer，HTL)和電子阻擋層(EBL)。空穴轉移層(HTL)可以由具有低電離電勢(ionization potential)的電子施主分子形成，從而便于空穴從陽極注入到空穴轉移層(HTL)中。如果空穴轉移層(HTL)由三苯聯胺(triphenyldiamine，TPD)單體形成且TPD單體受熱數小時，則TPD單體結晶化且喪失其空穴轉移特性，因為TPD單體具有低的熱穩定性。因此，具有高熱穩定性和電導率的導電聚合物例如聚亞乙基二氧基噻吩(polyethylenedioxythiophene，PEDOT)或聚苯胺(polyaniline，PANI)被用于形成空穴轉移材料。另外，為了將OLED用作顯示裝置，已經考慮在基板上旋涂導電聚合物層之后通過光工藝(photo process)來構圖導電聚合物層的方法。
圖1是透視圖，示出構圖用于OLED的導電聚合物的傳統方法(參考韓國專利No.2003-044562)。
參照圖1，傳統構圖方法包括在玻璃基板110上旋涂PEDOT層120，以及通過經光掩模130輻照高能UV射線或X射線到其上涂覆有PEDOT層120的玻璃基板110上形成絕緣層150和空穴傳輸層(HTL)140。
構圖導電聚合物的傳統方法利用光掩模130通過輻照高能光子(photon)例如UV射線或X射線形成導電聚合物圖案。
構圖導電聚合物的傳統方法利用光子，其具有折射、反射和干涉特性。難以控制穿過光掩模130的光子，由于光子的波導(wave guiding)，會形成有缺陷的圖案。當光掩模130與PEDOT層120之間的間隙被減小從而減小光子的波導時，PEDOT層120會通過接觸光掩模130而被污染。此外，利用高能光子構圖導電聚合物的傳統方法具有高能耗。
發明內容
本發明提供構圖導電聚合物的方法，其能形成精確的圖案、減小導電聚合物層的污染，并具有較低能耗。
根據本發明的一個方面，提供一種構圖導電聚合物的方法，包括在基板上形成導電聚合物層；將遮蔽掩模對齊在所述導電聚合物層上；以及通過經所述遮蔽掩模輻照帶電粒子束，在所述導電聚合物層中形成導電聚合物圖案區域和絕緣區域。所述導電聚合物層可由共軛聚合物形成。
所述絕緣區域可以是所述帶電粒子束照射到其上的絕緣聚合物層，所述導電聚合物圖案區域可以是所述帶電粒子束未輻照到其上的所述導電聚合物層。所述導電聚合物圖案層可以用作空穴注入層(HIL)或空穴傳輸層(HTL)。所述帶電粒子可以是電子或離子。所述離子可以是選自包括H、Li、Na、K、Rb、Fr、F、Cl、Br、I、At、Ne、Kr、Xe、Rn、He、Ar、N、O、以及Cs的組的材料的離子。
構圖導電聚合物的方法可應用于具有導電聚合物圖案的任何顯示裝置，例如OLED和有機TFT顯示裝置。
根據本發明的另一方面，提供一種制造OLED的方法，該OLED包括形成在基板上的陽極；位于該陽極上的導電聚合物圖案區域和絕緣區域；覆蓋該導電聚合物圖案區域和該絕緣區域的發光層；以及位于該發光層上的陰極，該方法包括在基板上形成陽極；在所述陽極上形成導電聚合物層；將遮蔽掩模對齊在所述導電聚合物層上；通過經所述遮蔽掩模輻照帶電粒子束，在所述導電聚合物層中形成導電聚合物圖案區域和絕緣區域；在所述導電聚合物圖案區域和所述絕緣區域上形成發光層；以及在所述發光層上形成陰極。所述導電聚合物層可由共軛聚合物形成。
所述絕緣區域可以是所述帶電粒子束輻照到其上的絕緣聚合物層，所述導電聚合物圖案區域可以是所述帶電粒子束未輻照到其上的所述導電聚合物層。所述帶電粒子可以是電子或離子。所述離子可以是選自包括H、Li、Na、K、Rb、Fr、F、Cl、Br、I、At、Ne、Kr、Xe、Rn、He、Ar、N、O、以及Cs的組的材料的離子。
通過參照附圖詳細描述其示例性實施例，本發明的上述和其它特征和優點將變得更加明顯，附圖中圖1是透視圖，示出構圖導電聚合物的傳統方法；圖2A至2D是橫截面圖，示出根據本發明一實施例的構圖導電聚合物的方法；圖3是橫截面圖，示出當帶電粒子束經過帶電遮蔽掩模時帶電粒子束的聚焦；圖4A至4C是來自根據本發明一實施例制造的導電聚合物層的發光的照片；圖5是橫截面圖，示出具有根據本發明一實施例形成的導電聚合物圖案區域的OLED。
具體實施例方式
現在將參照附圖更充分地描述根據本發明構圖導電聚合物的方法，附圖中示出本發明的示例性實施例。為清晰起見，圖中層的厚度和區域被放大。
圖2A至2D是橫截面圖，示出根據本發明一實施例構圖導電聚合物的方法。
參照圖2A至2D，構圖導電聚合物的方法包括在基板210上形成導電聚合物層220(見圖2A)；將遮蔽掩模(shadow mask)230對齊在導電聚合物層220上，其間有間隙(見圖2B)；以及通過經遮蔽掩模230輻照帶電粒子束240到導電聚合物層220上形成絕緣區域260和導電聚合物圖案區域250(見圖2C)。
更具體地，參照圖2A，導電聚合物層220通過濕工藝(wet process)例如旋涂、浸涂、輥涂(roll coating)、或噴墨法形成在基板210上。這里，導電聚合物層220由共軛聚合物(conjugated polymer)例如PEDOT或PANI形成。基板210可以由透明材料例如玻璃、石英、或有機聚合物化合物(compound)形成。
參照圖2B，遮蔽掩模230對齊在導電聚合物層220之上。此時，導電聚合物層220與遮蔽掩模230之間的間隙不必是窄的，因為當形成導電聚合物圖案層250時帶電粒子束240被輻照到導電聚合物層220上。
參照圖2C，帶電粒子束240從在對齊的遮蔽掩模230之上的束源輻照，并撞擊到導電聚合物層220上。帶電粒子可以是電子或離子，離子可以是選自包括H、He、Ar、N、O、以及Cs的組的材料的離子。
圖2D示出圖2C的處理結果。參照圖2D，帶電粒子束240利用遮蔽掩模輻照到導電聚合物層220上之后，導電聚合物層220分成帶電粒子束240輻照到其上的絕緣區域260和帶電粒子束240未輻照到其上的導電聚合物圖案區域250。導電聚合物圖案層250可以用作空穴注入層(HIL)或空穴傳輸層(HTL)。
圖3是圖2C的修改形式，示出當電勢施加到遮蔽掩模230時構圖的方法。可以設置一個或更多遮蔽掩模230。參照圖3，通過適當地對齊具有階梯電勢(stepwise potential)的遮蔽掩模230，帶電粒子束240在經過遮蔽掩模230之后可以聚焦在導電聚合物層220上。該方法可以應用于制造要求精確構圖的高分辨率裝置。
圖4A至4C是來自根據本發明一實施例制造的導電聚合物層的發光的照片。
圖4A是顯示發光裝置被構圖之前來自發光裝置的發光的照片。圖4B是顯示來自通過根據本發明的構圖方法構圖的發光裝置的發光的照片，圖4C是放大200倍的圖案層的照片。參照圖4C，來自圖案層的表面的發射光是均勻的，且圖案的邊界線清晰。也就是說，由帶電粒子束導致的波導被減小。
圖5是橫截面圖，示出具有根據本發明一實施例形成的導電聚合物圖案層的OLED。
參照圖5，OLED包括位于基板210上的陽極510；位于陽極510上的導電聚合物圖案區域250和絕緣區域260；覆蓋導電聚合物圖案區域250和絕緣區域260的發光層520；以及位于發光層520上的陰極530。制造該OLED的方法包括在基板210上形成陽極510；在陽極510上形成導電聚合物層；將遮蔽掩模對齊在導電聚合物層之上；通過經遮蔽掩模輻照帶電粒子束到導電聚合物層上形成導電聚合物圖案區域250和絕緣區域260；在導電聚合物圖案區域250和絕緣區域260上形成發光層520；以及在發光層520上形成陰極530。
在本發明中，由遮蔽掩模230與導電聚合物層220之間的接觸導致的導電聚合物圖案區域250的表面污染以及由波導引起的有缺陷構圖可被減小，因為帶電粒子束240用于構圖導電聚合物層220。當具有階梯電勢的遮蔽掩模230被適當地對齊時，從束源輻照的帶電粒子束240可被聚焦。與高能光子束相比，帶電粒子束240減小了能耗。
現在將詳細描述本發明的實施例，但本發明不局限于此。
示例1制造圖案化OLED的方法。
通過在玻璃基板上涂覆銦錫氧化物(ITO)形成透明電極基板。清潔該透明電極基板后，用UV-臭氧處理透明電極基板的表面15分鐘。
在ITO電極的上部分上涂覆Baytron P A14083(Bayer公司)(商業名稱為PEDOT)至50-110nm的厚度。通過在110℃的溫度下烘焙所得產物約10分鐘形成空穴傳輸層(HTL)。
其上涂覆有空穴傳輸層(HTL)的透明電極基板通過在維持在約1×10-6至1×10-7托(torr)的壓強的真空室內利用遮蔽掩模輻照100eV的電子束而被構圖。
然后，通過在溶劑即10g氯苯中溶解TS-9(其是聚芴聚合物(polyfluorene polymer))制得用于形成發光層的復合溶液(compositesolution)。該復合溶液利用0.2μm過濾器被過濾，且然后利用旋涂涂覆在空穴傳輸層(HTL)的上部分上。烘焙所得產物之后，發光層通過在真空爐中完全去除溶劑而形成。發光層的厚度通過控制復合溶液的濃度和旋轉速度而控制在50-100nm的范圍。
在真空室維持在1×10-6托或更小的壓強時通過在發光層的上部分上順序沉積Ca和Al而完成OLED的制造。利用晶體傳感器(crystal sensor)控制膜的厚度和生長速度。
根據上述方法制造的OLED是多層裝置，具有ITO/空穴傳輸層(HTL)/發光聚合物/Ca/Al結構，圖案化裝置的發光與圖4B和4C所示的照片相同。
如上所述，根據本發明構圖導電聚合物的方法形成精確圖案，減小了導電聚合物層的污染，且消耗較低的能量，因為該方法利用帶電粒子束和遮蔽掩模。
盡管參照其示例性實施例特別顯示和描述了本發明，但是本領域普通技術人員將理解，在不脫離所附權利要求定義的本發明的精神和范圍的情況下，可以進行形式和細節上的各種改變。
權利要求
1.一種構圖導電聚合物的方法，包括在基板上形成導電聚合物層；將遮蔽掩模對齊在所述導電聚合物層上；以及通過經所述遮蔽掩模輻照帶電粒子束，在所述導電聚合物層中形成導電聚合物圖案區域和絕緣區域。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述導電聚合物層由共軛聚合物形成。
3.如權利要求1所述的方法，其中所述絕緣區域是所述帶電粒子束輻照到其上的絕緣聚合物層，所述導電聚合物圖案區域是所述帶電粒子束未輻照到其上的所述導電聚合物層。
4.如權利要求1所述的方法，其中所述粒子是電子和離子之一。
5.如權利要求4所述的方法，其中所述離子是選自包括H、Li、Na、K、Rb、Fr、F、Cl、Br、I、At、Ne、Kr、Xe、Rn、He、Ar、N、O、以及Cs的組的材料的離子。
6.一種導電聚合物圖案膜，其通過利用權利要求1所述的構圖導電聚合物的方法形成。
7.一種有機發光裝置(OLED)，包括空穴注入層(HIL)、空穴傳輸層(HTL)、以及發光層，其中所述HIL、所述HTL、以及所述發光層中的至少一種由權利要求6的所述導電聚合物圖案膜形成。
8.一種制造OLED的方法，包括在基板上形成陽極；在所述陽極上形成導電聚合物層；將遮蔽掩模對齊在所述導電聚合物層上；通過經所述遮蔽掩模輻照帶電粒子束，在所述導電聚合物層中形成導電聚合物圖案區域和絕緣區域；在所述導電聚合物圖案層和所述絕緣區域上形成發光層；以及在所述發光層上形成陰極。
9.如權利要求8所述的方法，其中所述導電聚合物層由共軛聚合物形成。
10.如權利要求8所述的方法，其中所述絕緣區域是所述帶電粒子束輻照到其上的絕緣聚合物層，所述導電聚合物圖案區域是所述帶電粒子束未輻照到其上的所述導電聚合物層。
11.如權利要求8所述的方法，其中所述粒子是電子和離子之一。
12.如權利要求11所述的方法，其中所述離子是選自包括H、Li、Na、K、Rb、Fr、F、Cl、Br、I、At、Ne、Kr、Xe、Rn、He、Ar、N、O、以及Cs的組的材料的離子。
全文摘要
本發明提供構圖導電聚合物的方法、利用構圖導電聚合物的方法制造的有機發光裝置(OLED)、以及制造OLED的方法。構圖導電聚合物的方法包括在基板上形成導電聚合物層；將遮蔽掩模對齊在所述導電聚合物層上；以及通過經所述遮蔽掩模輻照帶電粒子束，在所述導電聚合物層中形成導電聚合物圖案區域和絕緣區域。
文檔編號H05B33/10GK1828974SQ200610006080
公開日2006年9月6日 申請日期2006年1月26日 優先權日2005年2月3日
發明者金相烈, 姜仁男, 李泰雨, 具本原, 樸商勛, 金有珍, 金武謙, 樸鐘辰 申請人:三星Sdi株式會社