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TWI342077B - - Google Patents

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TWI342077B
TWI342077B TW095112242A TW95112242A TWI342077B TW I342077 B TWI342077 B TW I342077B TW 095112242 A TW095112242 A TW 095112242A TW 95112242 A TW95112242 A TW 95112242A TW I342077 B TWI342077 B TW I342077B
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light
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Jeng Rong Ho
Hsiang Chiu Wu
Wei Ben Wang
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Nat Univ Chung Cheng
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Publication date
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    • H10K59/35Devices specially adapted for multicolour light emission comprising red-green-blue [RGB] subpixels

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
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Description

1342077 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係與全彩有機電激發光二極體(OLED,Organic Light Emitting Diodes)陣列之製造方法有關,特別是指以 一種具有厚度控制能力、建基於物理吸附之微接觸印刷技 5術為主的全彩有機電激發光二極體陣列製程之方法。其中 所含有的有機電激發光材料可以是低分子量或高分子量 的,只要能適用於溶液製程即可。 【先前技術】 10 本案所相關之先前技術文獻如下: [TV87] Tang, C. W.; VanSlyke, S. A.; 'Organic electroluminescent diodes;5 ^/. Phys, Lett., vol. 51, pp. 913-915, 1987 [BBB90] Burroughes, J. H.; Bradley, D. D. C.; Brown, A. R.; Marks, R. N.; Mackay, K.; Friend, R. H.; Bums, P. L.; 15 Holmes, A. B.; “Light-emitting diodes based on conjugated polymers,Nature, vol. 347, pp. 539-541, 1990 [FBT00] Forrest, S.; Burrows, P.; Thompson, M.; “The dawn of organic electronics,5, IEEE Spectrum, pp. 29-34, Sep. 2000 [CBY98] Chang, S.-C.; Bharathan, J.; Yang, Y.; Helgeson, R.; 20 Wudl, F.; Ramey, Μ. B·; Reynolds, J. R.; “Dual-color polymer light-emitting pixels processed by hybrid inkjet printing,Phys. Lett., vol. 73, pp. 2561-2563, 1998 [WBF03] Wolk, Μ. B.; Baude, P. F.; Florczak, J. M.; McCormick, F. B.; Hsu, Y.; ^Thermal transfer element and process for
J 4 1342077
10 15
forming organic electroluminescent devices,” US Patent 6,582,876, Jun. 2003 [HS02] Hoffend, Jr., T. R.; Staral, J. S.; “Thermal mass transfer donor element,US Patent 6,468,715, Oct. 2002 [CSS01] Chen, J.; Salem, J_ R·; Scott, J. C.; “Thermal dye transfer process for preparing opto-electronic devices,US Patent 5,27<757,Apr. 2001 [ZWW03] Zhuang, Z.; Warren, Jr., L. F.; Williams, G. M.; Cheung, J. T·; “Patterning of polymer light emitting devices using electrochemical polymerization,US Patent 6,602,395, Aug. 2003 [MFR03] Muller, C. D.; Falcou, A.; Reckefuss, N.; Rojahn, M.; Wiederhim, V.; Rudati, P.; Frohne, H.; Nuyken, 0.; Becker, H.; Meerholz,K.; “Multi-colour organic light-emitting displays by solution processing,,5 Nature, vol. 42, pp. 829-833, 2003 [BBH01] Bimstock, J.; Biassing, J.; Hunze, A.; Scheffel, M.; Stobel, M.; Heuser, K.; Wittmann, G.; Worle, J.; Winnacker, A.; “Screen-printed passive matrix displays based on 20 light-emitting polymers,Appl. Phys. Lett., vol. 78, pp. 3905-3907, 2001 [SheOl] Sheats, J. R.; “Photolithographic processing for polymer LEDs with reactive metal cathodes/5 US Patent 6,171,765, Jan. 2001 5 1342077 [KW93] Kumar, A and Whitesides, G. M., ''Features of gold having micrometer to centimeter dimensions can be formed through a combination of stamping with an elastomeric stamp and an alkanethiol “ink” followed by chemical etching,”,” 5 Appl. Phys. Lett., vol. 63, pp. 2002-2004, 1993 [BFN02] Breen, T. L.; Fryer, P. M.; Nunes, R. W.; Rothwell, Μ. E.; ^Patterning indium tin oxide and indium zinc oxide using microcontact printing and wet etching,,5 Langmuir, /5(1); 194-197, 2002 i〇 [NLR99] Nuesch,F; Li, Y; and Rothberg, L. J.; “Patterned surface dipole layers for high-contrast electroluminescent displays, Appl. Phys. Lett., 75(2), 1799-1801, 1999 [KWC00] Koide, Y.; Wang, Q.; Cui, J.; Benson, D. D.; Marks, T. J.; “Patterned luminescence of organic light-emitting diodes by 15 hot microcontact printing (ΗμΟΡ) of self-assembled monolayers,Am. Chem. Soc., 722(45); 11266-11267, 2000 [GNR00] Granlund, T.; Nyberg, T.; Roman, L. S.; Svensson, M.; Inganas, 0·; “Patterning of polymer light-emitting diodes 20 with soft lithography,,5 Adv. Mater., 12, 269-273, 2000 [LZB04] Lee, T.-W.; Zaumseil, J.; Bao, Z.; Hsu, J. W. P.; Rogers, J. A.,“Organic light-emitting diodes formed by soft contact lamination,5, PNAS (Proc. Of the Nafl Academy of Sciences of USA), 101{2), 429-433, 2004 6 1342077 [LLW03] Liang,Z.; Li, K.; Wang, Q·; “Direct patterning of poly(p-phenylene vinylene) thin films using microcontact printing,,5 Langmuir, 19, 5555-5558, 2003 按’自從1987年以及1990年發表的兩篇技術突破論 5文[TV87]與[BBB90]以來,低分子有機發光二極體以及高分 子有機發光二極體應用於多種顯示器上的可能性即被廣泛 的討論。以下說明以 OLED ( Organic Light Emitting Diode) 泛指低分子或高分子有機發光二極體。 第一圖a係顯示一種習知OLED 100的架構。該〇LED 1〇具有一陰極108與一設置於一透明基板1〇2上之透光的陽 極104’夾於該陰極與該陽極之間為一可以被電激發光的有 機發光體(light emitter) 106,一封裝層110則設置於該陰 極上方用以保護該OLED。該基板102 —般係由玻璃或透 明塑膠所製成,同時前述的架構中雖然僅有舉例出陽極1 〇 4 15為具有透光性’事實上該陰極或陰、陽二極均可設計為透 光。第一圖b係顯示該有機發光體1〇6更詳細的架構,該 發光體在由該陰極至該陽極的方向上可由下列順序組成: 一電子注入層(EIL,Electron Injection Layer) 130,一電子 傳送層(ETL,Electron Transport Layer) 128,一電激發光層 2〇 ( EL,Electroluminescent Layer) 126,一電洞傳送層(HTL, Hole Transport Layer) 124,以及一電洞注入層(HIL,Hole Injection Layer) 122。除了該EL層以外,該發光體之所有 其他層均為可選擇性而非必要的。一顆二極體之所以被稱 為OLED的最重要要素就是其EL層係有機分子所製成,該 7 1342077 種有機分子可以是小分子量的,例如A10 ( aluminum tns(8-hydr〇xyciuin〇line)),或高分子量的,例如 pF (polyfluorene)。該陰極、陽極、以及該發光體的其他可選 擇層則可以有機或無機材料所製成。 依據其驅動方式而言,由〇LED陣列所製成的顯示器
被刀為兩大類’即被動矩陣(passive matrix)顯示器以 及主動矩陣(activematrix)顯示器。在被動矩陣顯示器中, ,極與,極係各以平行朗但彼此垂直的方式設置於顯示 益上。第二圖a及第二圖b分別顯示出陽極列與陰極列的 排列方式。其中顯示出陽極1G4列係水平設置於基板⑴2 上,而陰極104列係垂直設於該基板1〇2、該陽極1〇4、以 及該有機發統1%之集合物上方。(為方便交又參考,本 專利的圖示說明中對相料件皆採用―致的符號,如第一 圖與第二圖中基板符號皆為相同的102)。每-陽極列幽一 陰極列的蚊定義出-個像素,在—陽極顺—陰極歹情 -正電壓及-負電壓(或接地)時即驅動了相對應 陰極加電壓㈣動-像素的方式,在主動矩陣=器^ 母像素係被-獨立可定址驅動的電路所驅動。只 =素有獨立可定址驅動之電路,主動矩_示’器之陽極 ”丢極仍可以各自平行成列但彼此垂直的方式設置,如第 二第所示’或是每一像素的陽極與陰極的其 -⑽==像素分散設置,第二圖C係舉例顯示 13上依各像素分散設置之陰極。 20 在如何達到全彩OLED顯示器方面,則有堆疊設計與 平行設計兩種[FTBOO]。堆疊設計(第三圖a)係在一透明 基板102上堆疊三個〇led,分別發出紅、綠、以及藍光, 藉以形成一單一全彩像素。元件3〇2、3〇4、及3〇6係分別 5為二〇LEI)發出紅、綠、以及藍色光。而紅、綠、以及藍 光OLED的順序是依據其設計來決定的。.以平行設計而 言,可有三種不同的方式:第一種平行設計中(第三圖b), 將各個紅、綠、以及藍光〇LED,3〇2、304、及306靠在 一起置放於一透明基板102上方,以形成一全彩像素。第 1〇二種平行設計中(第三圖c),係使用一白色光源35〇以及 二遽光片342、344、及346,分別為紅、綠、以及藍光滤 光。第二種平行设计中(第三圖d),整洽—光源370可發 射一固定頻率的光,以及三色轉換元件362、364、及366, 可將該固定頻率光分別轉換為紅、綠、及藍光。上述三種 15平行設計的紅、綠、及藍光元件的順序’是依據其設計來 決定的。 而在OLED製造技術方面,有一些製造方法已為業界 採用或知悉的。例如對於製造低分子OLED而言,熱蒸鍍 法是業界公認的選擇;而對於高分子OLED或能適用於溶 2〇液製程的低分子OLED而言,兩種常用製造方式分別為應 用於單色OLED的旋轉塗佈法與適用於全彩oled的噴墨 印刷法。但這些方法都有其侷限或亟待解決之處。熱蒸鍍 法由於需要真空環境’因此對大尺寸OLED顯示器製造有 其先天的侷限。旋轉塗佈技術則因為只能整片塗佈一層薄 1342077 膜,热法塗佈任思圖案之薄膜,因此無法應用於全彩〇LED 顯示器製造。喷墨印刷技術應用於全彩OLED的製造則是 1998年左右提出的一項新技術[CBY98],由於有機電激發 光材料溶液屬於高揮發性,如何克服喷墨頭容易因為溶液 5揮發而阻塞,以及如何確保噴墨印刷之有機薄膜的均勻與 平整性’是喷墨印刷法面臨的嚴峻技術挑戰。 由於熱蒸鑛法在大尺寸顯示器製造上的侷限,旋轉塗 佈法僅限於單色顯示器,以及噴墨印刷法仍面臨重大的技 術挑戰等因素,許多替代方案也因應地被提出,其中能夠 1〇直接對電激發光層進行圖案化、適用於全彩或多彩〇LED 顯示器製造的方法包括有··(〇熱轉移法(thermaltransfer method,[WBF03、HS02、CSS(H、以及其中的參考資料])、 (2)电化學 t 合法(electrochemical polymerization method ’ [ZWW03])、(3)新高分子發光材料光顯影飯刻法 15 (photolithography using new UV-curable electro-lumines-cent polymer,[MFR03] )、( 4 )網印法(screen printing method ’ [BBH01])、以及(5)新光阻劑光顯影蝕刻法 (photolithography using a new photoresist,[SheOl] )〇 以下 以如何製造第四圖a所顯示的半成品全彩〇LED像素,對 2〇上述替代方案--作簡要說明。第四圖a的半成品全彩 OLED像素係由一基板102、一陽極層1〇4、一電洞注入層 122、一電洞傳送層124、以及三個獨立分開圖案化的紅、 綠、及藍色電激發光層126所組成。誠如本發明說明的一 開始提到,電洞注入與傳輸層在OLED顯示器的設計中並 10 1342077 非一定需要。 第四圖b描述如何藉由「熱轉移法」分別獨立圖案化 紅、綠、藍三個電激發光層。熱轉移法的關鍵要素是一施 體元件4〇〇。在[WBF03]中揭露的一項施體元件例子中,該 5 施體元件400係由一施體基板401、一光熱轉換層402、以 及一轉移層403所構成。以OLED製造應用而言,該轉移 層將由電激發光材料所製成。藉由光照射406透過一光罩 405 ’該電激發光材料製成之轉移層的一部分4〇4即會因為 光熱轉換層所產生的熱能而脫離其餘的轉移層,而沉積於 10 (deposited)置於下方之電洞傳送層124。藉由重覆相同方 式來完成圖案化其餘二個電激發光層,達成所需之半成品 全彩0LED像素的製作。 第四圖c顯示「電化學聚合法」應用於〇LED製造的 方式’其中正極電極為製作於基板102表面的陽極圖案 15 104 ’所需之電激發光高分子的單體則溶於電解液412中, 當—電壓源416施加於該正極電極與一負極電極414時, 電解液中的單體即會被氧化’在陽極圖案1〇4上形成帶正 電之電激發光高分子’接著可以選擇性地進行電中和步驟 以中和高分子電性。雖然電激發光高分子的帶正電並不會 20使戎高分子喪失電激發光能力,電性的中和將可以大大提 幵两今子電激發光效能([ZWW03])。由於電化學聚合需要 設置正負電極,因此以電化學聚合法製造出來的〇LED將 無法具有電洞注入層或電洞傳送層,使得該0LED的電激 發光欵率無法被最佳化,降低了其整體發光效能。重覆相 1342077 同的程序來圖案化另外的二個電激發光層,即可達成所需 之半成品全彩OLED像素。 第四圖d描述「新高分子發光材料光顯影蝕刻法」如何 藉由使用特別合成之可以被紫外光硬化的電激發光高分 子,將傳統的光顯影蝕刻技術應用於全彩〇Led之製造。 該特別合成之電激發光高分子在紫外光照射之前是可溶解 的’經由紫外光照射後’即交鏈連結(cr〇sslinked )而無法 溶解。對於OLED的應用而言,該可以被紫外光硬化之電 激發光高分子首先被旋轉塗佈於電洞傳送層124上,接下 來配合一光罩424施以紫外光426,再將未交鏈連結硬化的 部份422洗掉後’一獨立圖案化的電激發光層126即產生。 重覆此步驟即可製造出獨立圖案化之紅、綠、藍電激發光 層,完成所需之半成品全彩OLED像素的製作。 15 第四圖e為以「網印法」製造〇LED之式意圖。首先將一 由聚酯纖维(polyester fabric)所製成之紗網(扣代如)434 置放於電洞傳送層124上的-預定高度(此預定高度稱為〃 脫離距離㈣叩讀出伽㈣”极^接著將一光阻層又你以 式Γ案化於該紗網上;再在塗覆著:阻圖案 U上舖上-層電㈣光㈣之驗439;最 橡皮滚筒极滾過所舖上之電激發光材料溶液 發光材料溶賴娜網上沒有塗覆著姐㈣分^空 洞傳送層上’完成-電激發光圖案的製作。配合=用 著適當光阻圖案的紗網,重覆上述網印步驟 出圖案化之紅、綠、藍三個電激發光層,完成所需之半成 12 20 1342077 品全彩OLED像素。 第四圖f至h描述「新光_光贿_法」如何應 -種新合成光㈣,經過連續光顯影㈣方式製造一全命 =ED。前面描述之「新高分子發光·觀蝴法」=建 電激發光高分子㈣,而此「觀阻劑光顯 4刻法」則疋建基於一種新合成之光阻劑。該光阻劑包含 了一光酸產生(photoaeid generating )材料以及忌熱性(heat 15 _e)單體[She01]。曝光時,光阻劑中光酸產生材料胃 放出酸;接著再料光後之光㈣加熱至-狀溫度,此 時忌熱性單體目其雜雜以及歧產生㈣釋放出的酸 的衫響而父鏈連結形成穩定高分子;該鏈結成之高分子具 有可溶解於不含水及活性氫之溶劑的特性。第四圖f至^ 描述如何應用此新合成光阻劑,經過連續光顯影蝕刻方式 4造一全彩0LED。第四圖f顯示塗佈於陰極444上之新光 阻劑442正接受曝光448之情形;第四圖g顯示新光阻劑 的曝光部分在高溫鏈結後,經過不含水及活性氫之溶劑清 洗後的結果,接著以反應式離子姓刻(reactive丨⑽以也丨叩) 方式將沒有光阻保護之陰極與電激發光層部分去除。第四 圖h顯示在第四圖g結果上繼續沉積一層電激發光層4的、 陰極464、以及新光阻劑462,經過同樣曝光顯影蝕刻過程, 圖案化出第二個電激發光層。再次使用此曝光顯影蝕刻過 程圖案化第三個電激發光層,完成所需之半成品全彩〇LED 像素之製造。由於過程中使用反應式離子蝕刻,因此以此 「新光阻劑光顯影蝕刻法」製造出來的〇LED將無法具有電 20 1342077 洞〉主入層或電洞傳送層,使得該〇LED的電激發光效率無 法被最佳化,降低了其整體發光效能。 在以上回顧之全彩OLED製作的替代方法令,以「熱 轉移法」似乎為最可行、最有競爭力、最成熟的技術。「電 5化學聚合法」以及「新高分子電激發光材料光顯影蝕刻法」 則因為需要使用特別合成之電激發光高分子,可能會使整 個OLED元件之電激發光效能受到限制。此外,「電化學聚 合法」尚有另一缺點-由於其所製造之OLED元件無法包 含電洞注入與電洞傳送層,將使元件設計工程師無法對所 ίο製造之OLED元件進行電激發光效率的最佳化。「新光阻劑 光顯影姓刻法」亦有相同的缺點-無法包含電洞注入與電 洞傳送層的限制。至於「網印法」則處於初期發展階段, 所製造之OLED在像素之解析度以及開關電流比(〇n/〇ff current ratio)部份,仍有相當大的改善空間。 15 除了前述製造多彩或全彩OLED的方法之外,尚有一 些可能可行的技術存在。其中之一是與本發明直接相關的 微接觸印刷(micro contact printing)技術,此技術是在1993 年Kumar與Whitesides[KW93]所發表的技術文獻中首次見 到。其概念與一般的印刷製程相似,係以一個表面上刻有 20圖案的印模(stamP )將墨水分子(ink molecules )轉印到 基板上,達到在基板上形成所需之圖案的目的。而與一般 印刷製程的差異在於其使用了一種表面具有極低自由能的 印模(例如以聚二甲基矽氧烷PDMS,p〇ly(dimethyl sU〇xane) 所製造之印模)’以及慎選墨水分子與基板材料,使墨水分 14 子在接觸到基板時,能以化學吸附或物理吸附的方式黏著 於基板上,使得此技術具有可以轉印微米、甚至奈米特徵 圖案之功能。至今有數種方法嘗試將微接觸印刷技術應用 在OLED的製造’分別描述於[BFN〇2、nlr99、KWCOO], 5 [GNROO],[LZB04],以及[LLW03]等技術論文中。其中 [BFN02、NLR99、KWC00]建議使用微接觸印刷技術來製 造陽極;[GNR00]將此技術應用在製造電洞傳送層;[lzb〇4] 則將它應用在陰極製造上;而[LLW03]僅止於探討如何以自 組單層(self assembly monolayer)化學吸附方式將電激發光高 ίο分子吸附於特定基板上,沒有提出如何製造整個〇led元件。 由以上簡單的敘述可以發現,現有應用微接觸印刷技術於 OLED製造的所有研究,除了[LLW〇3]之外,沒有能夠直接 圖案化電激發光材料,因此僅可應用在單色〇LEE)製造 上;而[LLW03]所提出之以自組單層化學吸附方式將電激發光 15高分子吸附於特定基板上的方法,由於自組單層化學吸附對材 料與基板的選擇限制,未來實際應用於OLED製程之可杆枚蔣 有極高困難度。 根據作者個人經驗,現有文獻中之所以未提到使用微 接觸印刷技術來製造電激發光層,可能有兩個原因。第一 20個原因可能是由於現有的微接觸印刷技術缺乏有效控制轉 印後圖案之厚度的機制。現有微接觸印刷技術的上墨方 法-印台(inking pad)沾墨、浸入塗佈(diP-C()ating)、 或噴灑(spraying)塗佈-由於無法精確控制上墨的量, 造成在印模上所形成之墨水層的厚度變化量非常大,且多 15 1342077 在數百奈米至數微米間,無法滿足最佳〇LED電激發光層 厚度在一百奈米左右,且精度在大約十奈米以内的規格需 求。第二個原因則可能是有機電激發光材料所需的溶劑皆 屬咼揮發性,如二氣甲燒(chl〇roform)。溶劑的高揮發性 5使得現有微接觸印刷製程不易有效轉印電激發光材料。 秦 B 【發明内容】 本發明主要目的在於提供一種以微接觸印刷技術為主 之全彩有機電激發光二極體陣列製程之方法,其可以有效 1〇解決電激發光層難以圖案化之挑戰。 緣是,本發明提出一種以微接觸印刷技術為主之全彩 OLED陣列製程方法,直接且有效地圖案化電激發光層, 達到大尺寸全彩OLED陣列的製作。此種方法適用於可以 浴液形式加工之小分子及高分子的〇LED上。 15 本發明的特點在於應用了作者於最近提出申請的「一 種可以控制膜厚之建基於物理吸附的微接觸印刷方法」專 ‘ 利[CHH04] ’直接圖案化電激發光層(第一圖b中126)。 • 而對於佈設OLED中其他元件(第一圖a中的1〇2、]〇4、 刚、110或第一圖b中的122、124、128、130)而言,則 2〇可以繼續使用此新提出之微接觸印刷方法或其他目前現 的技術。 【實施方式】 為了詳細說明本發明之特點所在,茲舉以下之一實施 16 1342077
10
20 例並配合圖式說明如后。 本實施例係描述本發明如何製造出如第三圖b所示之 採平行設計的全彩OLED陣列。為免贅述,陣列令各個 OLED係假设僅由必要層所組成’即陽極層、電激發光 層126、以及陰極層108。第六圖3至第六圖c係顯示各層 順序完成後之示意圖,以下詳細說明各層的製作方式。 步驟一 '佈設陽極點104。使用任何現有適合的技術在 基板102上製造出如第六圖a所示之陽極列1〇4。該基板 可以疋一硬基板(例如玻璃),或是一軟性基板(如透明高 分子薄臈)。而陽極材料的選擇並不僅限於金屬,具有導電 性之高分子亦可使用。除了導電性,若顯示器設計是光線 由陽極端發出,則透明度也是陽極材料的考慮重點。 步驟二、佈設電激發光層126。此步驟係為本發明之關 =所在。其主要是在步驟一所製造出來的陽極點丨〇4上, 製造出複數個具有複數層結構之有機電激發光點1〇6,各該 有機電激發光點主要具有一電激發光層丨26;製造該電激發 光層126的方式係包含有下列(2A)及(2B)程序: (2A)可以控制所需厚度的上墨程序; (2B)印刷程序; 、其中,(2A)所指之上墨程序可以進一步細分為表面潤 屬與薄膜成長兩個步驟。第五圖a至e顯示此新微接觸印 Λ法的上墨程序’包含了表面潤濕、(surface wetting )與 j瞑成長兩步驟。其中表面潤濕步驟屬於視需要而執行的 項工作,當需要時,其目的是在低表面自由能之印模上
V 17 1342077 成長一層潤濕層,以利在薄膜成長步驟時成功地成長 要之墨水分子薄膜。第五圖a顯示一個表面刻有設^ ^ 之印模502 ’如最初微接觸印刷技術文獻的建議,此印模的 特點在具有極低的表面自由能。第五圖b顯示表面潤濕後^ 5在印模表面形成一潤濕層503。潤濕層503可以由高^^發性 溶劑’如曱苯(t〇l_)等,所構成;或可以是對印^表 面進行處理後所產生的高反應官能基(highly rea冰^ functional group)所組成,例如由對pDMS印模表面進行 氧氣電漿處理過後產生的一層氫氧根、碳氫氧根、或過2 H)根所組成。第五圖C顯示一層藉由一適當的薄膜成長方法 成長於印模上的墨水分子薄膜,最簡單可能適用的薄膜成 長方法為旋轉塗佈法。依使用之薄膜成長方法的不同,'所 成長之墨水薄膜有可能不只佈設於印模之突起表面部分 5〇4,也會佈設於低凹表面部分5〇6。不過只要低凹表面夠 15低,低凹處薄膜的存在並不會影響突起處薄膜5〇4在 後續印刷程序中的轉印。 又,其中的(2B)所指之印刷程序,如第五圖d顯示第二 階段印刷程序之示意圖。在此印刷程序令,將已上好 印模502纽於-基板512上,並施以一外加的熱源514 20以及提供適當印刷壓力516。藉由該外加熱源514提高基板 或印杈的溫度,協助改善墨水分子與基板間潤溼與黏接的 狀態,提高之基板或印模溫度可高於或低於墨水分子的玻 璃轉換溫度。而外部施加的印刷壓力516可造成印模上的 墨水分子薄膜與基板間有效接觸面積的增加,提升轉印效 18 在印刷程序中,可藉由改變基板或印模溫度與印刷壓 力來達到墨水分子薄臈504轉印的最佳化。 在一預先設定的印刷時間之後,或是在一預定溫度達 5到時,或是在一預定印刷壓力達到時,或前述之各種情況 之組合滿足時,印刷程序將切換到脫模程序。為了有效降 低轉印後之薄膜圖案的表面粗糙度與殘留内應力,在脫模 ,過程中,隨著轉印之薄膜圖案的溫度下降,印模的下壓 壓力將依據墨水分子的ρ·ν_Τ (壓力_體積_溫度,㈣·- speciflc v〇iume _ temperature)流變特性而降低。第五圖e 1〇顯示脫模後,轉印完成之薄膜圖案5〇4。 重複應用前述程序(2A)及(2B)三次,分別形成一個全彩 OLED像素中發紅、綠、及藍光之電激發光層126。第六圖 b顯不以微接觸印刷方法,製造於陽極列1〇4上方與陽極 列垂直的紅列126R、綠列126G、及藍列126B之電激發光 I5層。其紅、綠、藍列的順序是依需求來設計。除了第六圖b 所不之與陽極列104正交方式外,亦可選擇將電激發光層 126直接覆蓋於陽極列上。 此外,該有機電激發光點1〇6亦可如第一圖b所示, 在該電激發光層126上下方佈設電子傳送層128,電子注入 20層13〇,電洞傳送層丨24以及電洞注入層122,其製造方式 可以概同於該電激發光層126,係使用前揭之(2A)與(2B)程 序所製成,或使用其他目前現有的技術來製成。除了該電 激發光層之外,其餘各層均可視需要來製造或不製造。 步驟三、佈設陰極108。以現有的合適方法將陰極佈設 19 1342077 於第二步驟產生之圖案化電激發光層126正 料的選擇包含了金屬以及導電高分子。若顯示【設^= 線由陰極端發出’則透明度也是陰極材料的考虎重點。在 佈設陰極方法的選擇上,熱蒸鍵法配合一光罩i最常用的 5方法’而對於可溶解的導電高分子而言,第五圖中所顯示 的(2A)及(2B)程序可以是另一種選擇。第六圖c係顯示佈設 上陰極之後,全彩OLED陣列的斷面結構,其中陰極之圖 號係108。 = 此外,對於被動矩陣式0LED陣列而言,當步驟二中 10所產生之各電激發光層126間具有絕緣區時,則步驟三中 的陰極108即不需要在各電激發光層126的正上方而可 適用於非方向性佈設方法,例如直接熱蒸鍍法。 上述僅為本發明之一實施例,所屬技術領域中具有一 般知識者可基於本發明之創作精神以及觀念,來推知其他 15實施本發明之方法。例如,雖然前述實施例中僅提到製作 OLED元件的三層必要結構—陽極、電激發光層、與陰極, 其他可選擇的層,例如電洞注入層、電洞傳輸層、電子傳 輸層、電子注入層等均可在必要的時候利用現有已知技術 再加入本發明。又如上述實施例中亦可以選擇採用第二圖e 20中所示之完全像素化(completely pixelated)的陽極或/與p 極。再者’在陽極與陰極製作順序上,也可以採取與上述 實施例中相反順序’即先佈設陰極,最後佈設陽極。此外, 雖然上述實施例中’為了說明方便,使用了第三圖b中所 示的平行設計來產生全彩像素,本發明亦可應用在其他全 20 t像素的設計上。當欲製造第三圖a中所描述之堆疊設計 時,可以在上述實施例中第二步驟,將發紅、綠、藍光之 電激發光層以層層佈設方式堆疊一起;當擬採用第三C所 述之第二類平行設計時,可以將上述實施例中的第二步騾 5改為製作濾出不同頻率光線之濾光層列,再使用適當的電 激發光材料來製造白色發光源於該等濾光層上;若擬採用 第三圖d所述之第三類平行設計時,上述實施例中第二步 驟將轉為製作可以轉換出不同頻率光線之光轉換層,再使 用適當的電激發光材料來製造發射固定頻率之光源於該等 10光轉換層上。因此本發明應不限制在前述實施例所揭之步 驟’而應以本案之申請專利範圍為主。 21 1342077 【圖式簡單說明】 第一圖a與第一圖b係顯示有機電激發光二極體 (OLED)的結構。 第二圖a至第二圖c係顯示陽極及陰極在主動矩陣或 5被動矩陣的〇LED陣列中的可能佈設方式。 第三圖a至第三圖d係顯示全彩像素的四種設計。 第四圖a至第四圖h係顯示現有文獻中描述之製造全 衫OLED的方法,但未顯示熱蒸鍍法、旋轉塗佈法、及 墨印刷法。 、 10 第五圖&至第五圖e係顯示步驟(2)之實施方式。 第六圖a至第六圖c係本發明一實施例之示意圖,顯 示本發明如何製造全彩OLED陣列。 【主要元件符號說明】 15 1〇2基板 104陽極列 126R發紅光之電激發光列 126G發綠光之電激發光列 126B發藍光之電激發光列 2〇 108陰極列 22

Claims (1)

  1. ^42077 '申請專利範圍 ??年?月/7«修使)正本
    10
    1. 一種以微接觸印刷技術為主之全彩有機電激發光 二極體陣列製程之方法,包含有下列步驟: ο)在一基板上製造複數個的陽極點(或陰極點); J (2)在步驟(1)所製造出來的陽極點(或陰極點)上, 製造出複數個具有複數層結構之有機電激發光點,各該有 機電激發光點主要具有一有機電激發光層;製造該有機電 激發光層的方式係包含有下列(2A)及(2B)程序: (2A)可以控制所需厚度的上墨程序,其係將一具 $所需厚度的墨分子㈣以適當之㈣成長技術佈設於 、,刻有設計圖案或表面平坦之印刷印模上,不過使用表面 平垣的印料模#’在該印刷印模上成長墨水分子薄膜 後’必須伴隨-圖案產生步驟;同時可以視需要,在以薄 祺成長技術佈設墨水分子薄膜前,在該印刷印模上成長一 ^具有紐暫潤濕表面效果之潤濕層,如一層高揮發性之溶 诏,紐暫提尚該印刷印模表面與墨水分子之親和性; (2B)印刷程序;以及 20 (3)佈設複數個陰極點(當步驟⑴為陰極點時, ,佈設陽極點)於步驟(2)所產生的有機電激發光點上, 凡成有機電激發光二極體陣列之製作。 2. 依據申明專利範圍第i項所述之以微接觸印刷技術 :主之全彩有機電激發光二極體陣列製程之方法,其中:步驟(1)巾’該等陽極點(或陰極點)係以平行列狀排 ,或是以分離的狀態一個接著一個排列。3. 依據申明專利範圍第j項所述之以微接觸印刷技術 [s] 23 I 134.2077 5丰有機電激發光二極體陣列製程之方法,其中: :1中,該基板係可為硬質物體,例如玻璃,或亦 可為-撓性物體,例如高分子薄膜。 據申請專職㈣丨項所述之以微接觸印刷技術 5 有機電激發光二極體陣列製程之方法,其中: 古祕中該陽極點(或陰極點)可為金屬或導電性 有機材料。 π專利範圍第丨項所述之以微接觸印刷技術 :王4:/有機電激發光二極體陣列製程之方法,其中: 八) * ’係利用印刷方式將該印刷印模上佈設之墨水 加的孰轉印至一基板;轉印過程中,視需要可以外 的…源k雨該基板或該印刷印模的 力,以增加科成功率。 15 為主m有H專利範圍第5項所述之以微接觸印刷技術 也有機電激發光二極體陣列製程之方法,其 模移離該基板之或需要可在該印刷印 是在一預定!;二Γ 定的印刷時間達到時,或 或是前述之或是在—航印顧力達到時’ 序,依攄^、月況之組合滿足時,加上一額外的脫模程 同步減ir卜:二:的ρ-ν·τ (壓力·體積-溫度)流變行為, 在墨水分子麼力及基板或印刷印模溫度,藉此可 轉印之墨水==時維持一固定的體積’進而達到使擬 ’刀子圖案在印刷印模移開後,能具有更好的表 20 面平整與均自度’以及減少殘㈣應力的致果 為二 =:=:::=術 發光層之上下方則可以依設計需要,額外的佈 以增加二極體性能之結構層。 k複數個可 ,8·依據申請專利範圍第7項所述之簡接觸 為主之全彩有機電激發光二極體陣列製程之 κ IS激發光層除外之額外佈設、用以增加1極體:能 的、、,.構層’可以包括如在該有機電激發光層之上方佈^ 電子傳送層錢/或-電子注人層,或者於該二 層下方佈設—電洞傳送層以及/或-電難人層等。’ Χ光 9. 依據申請專概圍第8項所述之以 15 為主之全彩有機電激發光二極體陣列製程之^ 除了該電激發光層可以步驟(2)來製造之外, :、· 詹’如該電子傳送層,該電子注人廣,該電洞 卜…構 該電洞注入層亦可以步驟(2)來製造。 、以及 10. 依據巾料職_ 7項所述Μ 術為主之全彩有機電激發光二極體陣列製程之=刷技 中:該等有機電激發総係分為並排之紅、綠法’其 m易的在製造過程中共用除了該電激發光二=其 Π.依射請專利範_7項所狀簡接觸印刷技 20 術為主之全彩有機電激發光二極體陣列製程之方法,其 中:該等有機電激發光點係分為紅、綠、藍發 ; 堆疊的方式軸,其上下順核設雜態岐。“、 12.依據申請專利範圍第7項或第1〇項所述之以微接 觸印刷技術為主之全彩有機電激發光二極辦列製程之方 法中.5玄荨紅、綠、藍有機電激發光點之有機電激發 光材料可以適當的彩色濾光材料代替,用以將一入射之白 光濾出紅、綠、藍光,並使用適當的電激發光材料製造一 白色發光點設於該等彩色濾光材料上。 η·依據申請專利範圍第7項或第1〇項所述之以微接 觸印刷技術為主之全彩有機電激發光二極體陣列製程之方 法,其中:該等紅、綠、藍有機電激發光點之有機電激發 光材料可以適當的光頻轉換材料代替,用以將預定頻率f0 的入射光轉換為紅、綠、藍光頻率,並製造一可發出頻 率f0的有機電激發光點,設於該等光頻轉換材料上方。 、14.依據申凊專利範圍第1項所述之以微接觸印刷技 術為主之全彩有機電激發光二極體陣列製程之方法,其中: 在步驟(3)中,佈設複數個陰極點(步驟(1)為陰極點 時,即佈設陽極點)於步驟(2)中所產生的有機電激發光 點上時,必須位於正上方,其可使用的方法之一為配合光 罩之熱蒸鍵法。 依據申請專利範圍第】項所述之以微接觸印刷技 術為主之全彩有機電激發光二極體陣列製程之方法,其 中.在步驟中,其陰極點(步驟(1 )為陰極點時, 1342077 即為陽極點)之材質係可以是金屬或導電性有機材料。 16.依據申請專利範圍第1項或第14項所述之以微接 觸印刷技術為主之全彩有機電激發光二極體陣列製程之方 法,其中:當步驟(2)中所產生的有機電激發光點間具有 5絕緣區時,則步驟(3)中佈設的陰極點即不需要在發光點 的正上方,此時可以使用適用的非方向性佈設方法,例如 直接熱蒸鑛法。
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