本发明涉及到具有多色象素的有机发光器件以及这种器件的制造 装置和方法。

有机发光器件(OLED)可以用来制作显示器。此显示器可以包 含排列成图象元素(象素)的发光二极管的集合。为了提供全色显示， 希望使OLED具有多色象素，更具体地说是具有红、蓝和绿子象素。

为了生产具有红、蓝和绿子象素的OLED，可能必须利用光刻加 工技术来建立红、绿和蓝子象素。然而，在不将少量的水引入OLED 的情况下，要实施所要求的光刻技术，则如果说不是不可能的话，也 可能是很困难的。不幸的是，OLED对于水和氧的存在极端敏感。约 为ppb数量级的少量的湿气就能够引起显示性能的明显降低。对水的 这一敏感性可能成为对希望制造多色OLED显示器的OLED制造厂 家的严重挑战。

光刻工艺的一个潜在的变通涉及到在OLED中的有机层的蒸发过 程中使用障板。尽管使用障板的工艺确实具有无水的优点，但障板的 机械强度限制了掩模的精细度。对图形精细度的限制，又限制了用障 板制造的子象素的分辨率。因此，由于对掩模精细度的限制，用障板 可以得到的子象素大于用其它工艺方法可以得到的子象素。对子象素 尺寸(即显示器分辨率)的同样限制可能是由于采用了诸如等离子体 和RIE工艺之类的干法腐蚀工艺。于是，使用无水工艺技术得到的显 示分辨率可能是不怎么令人满意的。

上述问题的一种解决办法已经制作了一种单色OLED显示器，并 借助于滤色片和/或从较短波长的彩色转换将其转换成多色显示器。由 于从滤色片或被转换的子象素发射的大部分光可能损失掉，故这些 OLED的效率可能很低，因而是不能令人满意的。滤色片和转换器的 加入还可能由于增加了对额外加工步骤的需要而使OLED的制造复杂 化。

基于可能来自使用具有滤色片或转换器的OLED的限制，本申请 人相信采用形成红、绿和蓝子象素的单个颜色发射器，可能是提供多 色OLED显示器的最佳方法。因此，对于其中减少了水的利用和制作 的OLED及其制造方法存在着需求。而且，对于子象素尺寸的微小度 不被不希望限制的OLED及其制造方法存在着需求。

上述需求可以用本申请人的制造彩色有机发光二极管显示器的激 光烧蚀方法得到满足。在授予Braren等人的美国专利No.4925523(1990 年5月15日)和授予Cathey等人的美国专利No.5232549(1993年8 月3日)中，公开了激光烧蚀技术，此处将二者列为参考。

因此，本发明的目的是提供一种不太可能包括水的OLED。

本发明的另一目的是提供一种降低了OLED中包括水的可能性的 制造OLED的方法。

本发明的又一目的是提供一种包括高分辨率显示器所需尺寸的子 象素的OLED及其制造方法。

本发明的再一目的是提供一种具有单个红、蓝、绿子象素的 OLED。

本发明的另一目的是用激光烧蚀方法制造OLED。

本发明的另一目的是提供一种制造OLED的激光烧蚀系统。

本发明的另一目的是借助于探测材料的荧光而探测OLED工件中 的被烧蚀的材料。

在下列描述中部分地陈述了本发明的其它目的和优点，本技术领 域的普通熟练人员从这些描述和/或从本发明的实施中，将明了这些目 的和优点。

在接受上述挑战的过程中，本申请人已经开发了一种创新的有机 发光器件，它包含：支持衬底；覆在所述衬底上的透明空穴注入层； 以及覆在所述空穴注入层上的隔开的第一和第二子象素叠层，其中： 所述第一子象素叠层包含(1)能够产生第一颜色光并覆在空穴注入层 上的有源下层，以及(2)能够产生第一颜色光的覆在有源下层上的第 一导体层，而第二子象素叠层包含(1)能够产生第二颜色光并覆在空 穴注入层上的有源下层，(2)能够产生第二颜色光的覆在有源下侧上 的第二导体层，以及(3)覆在第二导体层上的无源上层，所述无源上 层由与第一子象素叠层的有源下层相同的材料组成。

本申请人还开发了一种制造有机发光器件中的发光子象素的创新 的方法，它包含下列步骤：提供具有覆盖的空穴注入层的衬底；在空 穴注入层上提供有机材料下层；提供覆盖此下层的导电材料上层；以 及选择性地烧蚀下层和上层部分，使部分空穴注入层暴露，并从留下 的覆盖有机材料窄带的导电材料窄带形成发光子象素。

更具体地说，在制作具有包括有机材料和空穴注入材料并被用来 发射不同波长的光的子象素窄带的有机发光器件的方法中，本申请人 已经作出了改进，它包含选择性地烧蚀所述器件的有机材料和空穴注 入材料以便形成所述子象素窄带的步骤。

本申请人还开发了一种创新的激光烧蚀系统，它包含：在受控气 氛中隔离工件的工作室；对所述工作室中的湿气量进行控制的装置； 对所述工作室中的工件位置进行控制的装置；使激光聚焦到所述工作 室中的工件上的装置；探测所述工作室中的所述工件上的被烧蚀材料 的位置的装置；以及从所述工作室清除被烧蚀的材料的装置。

需要理解的是，上述一般性描述和下列详细描述都仅仅是示例性 和解释性的，并不是对提出专利申请的本发明的限制。此处结合为参 考并组成本说明书一部分的附图，示出了本发明的某些实施例，并与 详细描述一起用来解释本发明的原理。

图1-7是垂直剖面图，示出了本发明的OLED实施例的制造过程 中的相继步骤。

图8是流程图，示出了本发明的方法实施例的工艺步骤。

图9是可以用来制造OLED的本发明的烧蚀工作室实施例的图 示。

图10-12是垂直剖面图，示出了根据本发明的变通实施例制造 OLED过程中的相继步骤。

现详细参照本发明的最佳实施例，附图中示出了其例子。图1-7 所示的工艺步骤顺序示出了制造OLED的最佳方法。

参照图7，完成的OLED可包括图形化在覆盖衬底100的空穴注 入材料200组成的平行窄带上的多个红10、绿20、和蓝30叠层。红 叠层10可包含有源下红子象素窄带310、覆盖下窄带310的第一电子 注入材料窄带410、覆盖第一电子注入材料窄带410的无源绿子象素 窄带510、覆盖无源绿子象素窄带510的第二电子注入材料窄带610、 覆盖第二电子注入材料窄带610的无源上蓝子象素窄带710、以及覆 盖无源蓝子象素窄带710的第三电子注入材料窄带810。

绿子象素叠层20可包含有源下绿子象素窄带520、覆盖绿窄带520 的第四电子注入材料窄带620、覆盖第四电子注入材料窄带620的无 源上蓝子象素窄带720、以及覆盖无源蓝子象素窄带720的第五电子 注入材料窄带820。

蓝子象素叠层30可包含有源蓝子象素窄带730以及覆盖有源蓝子 象素窄带730的第六电子注入材料窄带830。应该理解的是，各个叠 层(10、20和30)中的有源下层的颜色可以改变而不超越本发明的范 围。例如，在本发明的变通实施例中，叠层10可包括绿色材料或兰色 材料的有源下层。

可以根据图1-6所示的工艺来制造图7的完成的OLED。图1是 其上图形化有一个或多个空穴注入窄带200(最好是透明的氧化铟锡 (ITO))的OLED衬底100的剖面图。作为变通，空穴注入窄带200 可以是铟锌氧化物(IZO)。衬底100可以是能够在完成时支持整个器 件1000的诸如玻璃之类的透明的刚性材料。可以借助于用光刻方法的 湿法腐蚀或借助于激光烧蚀，在衬底100上制作ITO窄带200。ITO 窄带200可以横过衬底100(如图1所示从左到右)，并可以具有适合 于象素宽度的宽度和0.05-0.15微米范围的厚度。

参照图2，可以在ITO窄带200上提供能够共同产生第一颜色光 的有机材料组成的一个或多个下层300。例如，若第一颜色光被选择 为处于红色波长，则下层300可以包含由CuPc(酞花青铜)、NPB(4，4′- 双[N-(1-萘基)-N-苯基-氨基]-二苯基)和Alq(羟基喹啉铝)组成的叠 层。可以是电导体(例如MgAg)的电子注入材料层400，可以覆盖 或提供在下层300的顶部。电子注入材料400可以用蒸发工艺淀积并 在完成时具有0.2-1.0微米的厚度。

参照图3，可以用诸如准分子激光器之类的大功率激光束来烧蚀 选定区域中的电子注入层400和红色层300，以便在红色叠层10中产 生红子象素310和电子注入材料410(如图3所示进入纸面)组成的 窄带。依赖于激光器的波长和光路设计，激光束能够被聚焦到亚微米 尺寸，以便需要时在极薄的窄带中形成红色子象素。

为了探测ITO窄带达及的烧蚀点，可以使用光探测器。有机红色 层300的烧蚀，产生可见光荧光。但ITO窄带200的烧蚀不产生明显 的荧光。于是，借助于探测荧光的减小或熄灭，可以确定ITO窄带200 达及的烧蚀点。由于烧蚀以脉冲方式最佳地进行，使得能够在每个脉 冲之后测定荧光的水平，故可以相当精确地确定ITO窄带200达及的 点。

参照图4，可以在ITO窄带200和红色叠层10上提供能够共同产 生第二颜色光(例如绿色)的有机材料组成的一个或多个中间层500。 可以在中间层500的顶部提供第二电子注入材料层600。可以在中间 层500和第二电子注入材料层600上进行选择性激光烧蚀，以便产生 图5所示的结构。可以用烧蚀来产生红色叠层10与绿色叠层20之间 的小间隙(约为2.0微米)。

参照图5，红色叠层10包含有源下红子象素窄带310、覆盖下红 窄带310的第一电子注入材料窄带410、覆盖第一电子注入材料窄带410 的无源绿子象素窄带510、以及覆盖无源绿子象素窄带510的第二电 子注入材料窄带610。

继续参照图5，绿色叠层20可包含有源下绿子象素窄带520以及 覆盖下绿窄带520的第四电子注入材料窄带620。

参照图6，可以在ITO窄带200、红色叠层10和绿色叠层20上 提供能够共同产生第三颜色光(例如蓝色)的有机材料组成的一个或 多个上层即顶层700。可以在上层700的顶部提供第六电子注入材料 层800。可以在上层700和第六电子注入材料层800上进行选择性激 光烧蚀，以便产生图7所示的结构。

参照图7，完成的OLED可以包括红色叠层10、绿色叠层20和 兰色叠层30。红色叠层10可以包含有源下红子象素窄带310、第一电 子注入材料窄带410、无源绿子象素窄带510、第二电子注入材料窄带 610、无源上蓝子象素窄带710、以及第三电子注入材料窄带810。绿 色叠层20可以包含有源下绿子象素窄带520、第四电子注入材料窄带 620、无源上蓝子象素窄带720、以及第五电子注入材料窄带820。蓝 色子象素叠层30可以包含有源蓝子象素窄带730和第六电子注入材料 窄带830。

继续参照图7，在完成的OLED 1000的运行中，电压可以只加到 各个子象素叠层10、20、30中的最底部电子注入窄带(亦即第一窄带 410、第四窄带620和第六窄带830)。可以用最底部的电子注入窄带 将中间层和上电子注入窄带(亦即第二窄带610、第三窄带810和第 五窄带720)短路，以便避免未连接的浮置电极的麻烦。

各个子象素叠层中的最下子象素窄带将确定该叠层发射的颜色。 与ITO层接触的有机层窄带的发射光谱不受其顶部上的其它有机层的 影响，这是因为上有机层没有空穴注入层。例如，参照图7，由于红 色子象素层是接触电子注入窄带(第一窄带410)和空穴注入窄带(ITO 窄带200)的唯一的层，故红色叠层10只可以发射红光。由于没有空 穴注入层(ITO)与绿色窄带510和蓝色窄带710接触，故红色叠层10 中的这些窄带可能不发光。同样，绿色叠层20只可能发射绿光，而蓝 色叠层30只可能发射蓝光。

可以用Mg/Ag金属窄带来提供各个电子注入材料窄带(410、610、 810、620、820和830)。采用这一特殊类型的金属的一个优点是它在 最下的红、绿、蓝窄带(310、520、730)邻近提供了反射表面。电子 注入材料窄带410、620和830可以禁止光进入有机叠层10、20和30 的上层，从而减小了光损耗和不希望有的彩色噪声。此外，反射金属 表面可以将最下有源窄带中产生的光的大部分或全部反射回到显示器 的观察侧，从而提高显示器亮度。

在本发明的一个变通实施例中，可以根据图10-12所示的工艺来 制作图7所示的完成的OLED。图10是OLED衬底100的剖面图， 其上图形化有一个或多个空穴注入窄带200(最好是透明的氧化铟锡 (ITO))、一个或多个能够共同产生第一颜色光的覆盖ITO窄带200 的有机材料组成的下层300、以及覆盖下层300的电子注入材料层400。

参照图11，可以用诸如准分子激光器之类的大功率激光束来烧蚀 选定区域中的电子注入层400，以便产生电子注入材料窄带410(如图 11所示进入纸面)。依据激光器的波长和光路设计，激光束能够聚焦 到亚微米尺寸，从而将电子注入材料制作成极薄的窄带。

参照图12，可以用腐蚀工艺(最好是氧等离子体腐蚀)在电子注 入材料窄带410下方制作有机材料组成的薄窄带310。电子注入材料410 可以用作腐蚀掩模，使有机材料窄带310与电子注入材料410共同扩 张。

参照图10-12解释的上述工艺可以用来制造叠层10旁边的额外的 有机叠层(未示出)，正如参照图1-7解释的工艺可以重复以形成叠层 10、20和30那样。

图9示出了用来制造本发明的OLED的本发明的激光烧蚀系统实 施例。此系统可以包含气密工作室900、工作室中的移动平台910、激 光烧蚀探测器920、光路子系统930、气氛充气口940、排气口950、 和激光束输入口960。

工作室900可以被用来在激光烧蚀工艺的受控气氛环境中隔离 OLED工件1000。例如，可以通过充气口940将氩或氮之类的惰性气 体引入工作室900，以便在工件1000周围提供惰性气体气氛。通过充 气口940将惰性气体引入，可以提供一种方法来降低加工过程中工作 室900中的湿气和氧的数量以及帮助排气过程以清除被烧蚀的残渣。

在激光烧蚀加工过程中，工件1000可以支持并固定在工作室900 中的移动平台910上。平台910可以提供一种方法来控制工件1000相 对于激光束962的位置，并可以包括一个或多个伺服马达912，用来 沿一维、二维或三维移动平台。平台910可以沿x-y平面移动，以便 跨越工件1000扫描静止的激光束962。平台910可以沿z方向移动， 以便将激光束962聚焦在工件1000上。

激光器(未示出)可以位于工作室900外面，并可以提供通过位 于激光束输入口960处的第一组光路耦合到工作室中的激光束962。 一旦进入工作室900，就可以用光路子系统930将激光束962引导并 聚焦到固定在移动平台910上的工件1000上。光路子系统930可以包 括诸如平面镜932和透镜934之类的许多光学元件，因而可以提供用 来将激光聚焦在工件1000上的装置。光学子系统930也可以包括具有 适当的缩小系数的掩模和投影光学元件。

工作室900可以包括能够探测工件1000上被烧蚀的材料的组分的 探测器920。探测器920最好固定到工作室900。若借助于移动平台910 或借助于投影掩模进行激光烧蚀，则由于激光束962与工件的交点相 对于探测器是固定的，故探测器可以指向固定位置。

在一个变通实施例中，可以借助于调整光学子系统930而横过位 置固定的工件1000扫描激光束962，来进行烧蚀。若借助于跨越静止 的工件扫描激光束962来进行激光烧蚀，则可以用探测器920与激光 束一致地扫描。

探测器920可以向控制器(未示出)提供表明存在被烧蚀的材料 的信号。响应于从探测器920接收的这种信号，控制器借助于移动转 移平台910或激光束962，可以调整烧蚀位置。探测器可以借助于探 测被烧蚀的有机材料的荧光而工作。烧蚀是一种光化学效应，能够在 有机材料中产生UV到可见光范围内的荧光。有机材料(诸如图7的 包含红色窄带310、绿色窄带520和蓝色窄带730的材料)的烧蚀因 而可以产生光。相反，ITO材料的烧蚀如果有的话，也只产生很小的 荧光。探测器920可以用来监测烧蚀过程中来自工件1000中各个聚合 物或金属层的特有的荧光发射。特有的荧光强度的突然改变可以表明 烧蚀的终点。探测器920可以包括探测器前面的防止烧蚀激光被探测 的滤光片。

借助于探测烧蚀区域中的光发射或其损耗，探测器920可以用来 确定烧蚀工艺中ITO材料层的达及点。借助于以分立脉冲的形式将激 光束施加到工件1000，可以探测到有机材料与ITO材料之间的精确转 变点。由于希望向下烧蚀到但不进入ITO材料，故上述工艺在控制烧 蚀深度方面是非常有用的。

所用的探测器920的类型可以是非常灵敏的，例如能够探测一次 几个光子的发射。这种探测器已经以有限方式应用于在烧蚀动脉内壁 上的血小板时探测烧蚀终点。

工作室900也可以包括一个或多个用来从工作室清除被烧蚀的材 料的排气装置952。排气装置952可以通过排气口950引入到工作室 中。利用诸如不至于被回流的油沾污的涡轮泵之类的排气泵，可以提 供排气。

可以在上述工作室900中，利用一个或多个波长的脉冲激光束， 进行对OLED的选定部分的烧蚀，以留下红、绿、蓝子象素叠层(图 1的10、20和30)。参照图8所示的流程图和图9的烧蚀系统，来描 述本发明的烧蚀方法的一个实施例。

首先，根据图8的步骤1100，包括待要用有机材料涂敷的衬底的 工件可以装入淀积工作室中。在步骤1110中，可以用ITO、有机和电 子注入材料，以符合图1-2所示的步骤的适当的图形，涂敷工件。在 步骤1120中，可以从淀积工作室卸下工件。在步骤1130中，可以将 工件固定到激光烧蚀工作室中的移动平台。然后可以密封激光烧蚀工 作室并用诸如氩或氮之类的惰性气体充气到标称压力1.0-1.1大气压。 然后可以与图3所示的步骤一致地进行激光烧蚀和被烧蚀材料的排 出。在步骤1140中，可以装载与上述相同的淀积工作室或不同的工作 室。在步骤1150中，可以用第二层有机和电子注入材料，以符合图4 所示的步骤的适当的图形，涂敷工件。在步骤1160中，可以从淀积工 作室卸下工件。回到步骤1130，可以再次将工件固定到激光烧蚀工作 室中的移动平台；可以密封激光烧蚀工作室并用惰性气体充气；并可 以与图5所示的步骤一致地进行所要求的激光烧蚀。在步骤1170中， 可以第三次装载淀积工作室。在步骤1180中，可以用第三层有机和电 子注入材料，以符合图6所示的步骤的适当的图形，涂敷工件。在步 骤1190中，可以从淀积工作室卸下工件。

显然，对于本技术领域熟练人员来说，能够在本发明的构造、结 构和/或运行方面做出各种各样的修正和改变而不超越本发明的范围与 构思。例如，在上述各个实施例中，在发光有机材料的顺序和选择方 面，可以做出各种各样的改变而不超越本发明的范围与构思。而且， 对用来烧蚀工件的系统和用来探测烧蚀终点的系统进行额外的修正或 改变，是适当的而不超越本发明的范围。于是，可以认为本发明覆盖 了本发明的各种修正和改变，只要它们在所附权利要求及其等效范围 内即可。

本申请涉及到1997年7月11日提出的题为“制造彩色有机发光 二极管显示器的激光烧蚀方法”的临时申请(未受让)，并要求其优先 权。