專利名稱：電壓操作層裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具有功能層和覆蓋層的電壓操作層裝置(layer arrangement)以及制造這種層裝置的方法，所述覆蓋層用于該層裝置 的電鈍化。
背景技術：
存在大量已知的電壓操作層裝置，，所述電壓操作層裝置包括多 個薄層或膜并且具有用于施加工作電壓的功能層，所述電壓操作層裝 置諸如計算機芯片、薄膜部件、或者具有無機或有機電致發(fā)光層的電 致發(fā)光裝置。這些層裝置包括具有功能層的層狀結構，所述功能層設 置在陽極和陰極之間，用于將工作電壓施加在該功能層兩端。功能層 旨在例如為了光的發(fā)射用作電介質層或者用于其他應用。所述層狀結 構一般情況下施加到襯底上。該層狀結構的典型厚度可以在幾百納米 到幾十微米之間變化。施加到功能結構上的典型電壓在幾伏特和幾十 伏特之間。陽極和陰極之間的漏電流或短路對于這種層裝置的壽命具 有不利的影響。取決于漏電流和/或短路的強度和持續(xù)時間，這種層裝 置甚至可能被損壞。正是在制造幾平方厘米或更大的大面積層裝置的過程期間，不可 避免地存在例如灰塵的顆粒。技術手段(諸如適當顆粒等級的凈室) 并不能防止在制造所述層狀結構期間存在顆粒，而是只能減少它們的 存在，而這是以可觀的開支為代價的。駐留在襯底上或者在制造過程 期間駐留在層狀結構的層上的顆粒在層正被制造時引起孔缺陷，所述 孔缺陷邊緣的性質是不確定的。在這樣的孔中，只存在該層的結構的 一部分，或者甚至根本不存在該層的結構。當施加工作電壓時，這樣 的缺陷可能導致陰極和陽極之間的不可接受的漏電流和短路，因此是 出現(xiàn)缺陷功能層以及從而出現(xiàn)缺陷層裝置的主要原因。編號為EP 04104385. 2的歐洲專利申請以具有用于光發(fā)射的有機功能層(0LED ) 的大面積層裝置為例，描述了借助于化學惰性電介質液體(dielectricliquid)對這樣的層缺陷的電鈍化。結果，層裝置以及因此由它造成 的顆粒和孔缺陷都完全被所述鈍化液體封裹，層裝置機械地密封在一 種護罩(hood)中。正是對于大面積層裝置，這種護罩造成更大的總體 深度，是對在機械的柔性襯底上的層裝置的設計和靈活性施加限制的 一個因素，并且在電壓操作層裝置的制造中，要求各種附加的工藝步 驟，用于適配該護罩以及用所述鈍化液體填充該護罩。 發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的目的是提供一種具有電鈍化的電壓操作層裝置， 所述電壓操作層裝置具有小的總體深度，保持柔性襯底的功能性，并 且使得簡化制造工藝成為可能。這個目的是通過一種電壓操作層裝置來實現(xiàn)的，所述電壓操作層 裝置具有襯底；層狀結構，其被施加到襯底上并且包括設置在第一 和第二電極之間的至少一個連續(xù)功能層；鎂覆蓋層，其被施加到第二 電極上，設置在層狀結構的遠離襯底的一側上，用于密封粘附到層狀 結構的一層或多層上的一個或多個顆粒。在這種情況下，顆粒的密封 指的是在顆粒區(qū)域中的、具有不包含導致層狀結構位于其下的任何孔 洞的連續(xù)表面的鎂覆蓋層。通過使用鎂覆蓋層，可以避免諸如由金屬 或玻璃制成的、包含電鈍化液體的容器之類的機械密封設備，這使得 電壓操作層裝置的總體深度減小。然而，為了防止水進入，仍然可能 需要由合適的覆蓋物來密封。而且，在依照本發(fā)明進行電鈍化的所述層裝置中，柔性襯底保持了它們的功能性。即使利用厚度至少為5納米的鎂覆蓋層，也獲得了可靠的電鈍化。 出于與所述層到位于其下的層狀結構的粘接有關的原因，如果鎂覆蓋 層的厚度小于100納米，那么這是有利的。在另一個實施例中，將保護層施加到鎂覆蓋層上。這防止了在所 述層裝置的壽命期間鎂覆蓋層的任何脫離。 一種用于保護這種粘接的 層的合適材料是金屬或有機材料。在另一個實施例中，功能層是電致發(fā)光層。具有用于發(fā)射光的電 致發(fā)光層(LED)的層裝置構成了高亮度薄光源。在另一個實施例中，電致發(fā)光層包括有機材料。具有用于光發(fā)射 的有機電致發(fā)光層(有機LED或OLED)的層裝置代表了可以甚至被施 加到柔性襯底的廉價大面積薄光源。作為電致發(fā)光有機材料已知的有聚合體或者被稱為SM0LED (小分子有機發(fā)光器件)材料的材料。本發(fā)明還涉及一種如權利要求1所述的、制造用于施加工作電壓的層裝置的方法，所述方法包括步驟-在襯底上制造包括連續(xù)功能層的層狀結構，所述連續(xù)功能層由 至少一個保形的(conformai)第一涂敷工藝制造，-施加第二電極，以及-借助于第二涂敷工藝使用一個或多個偏轉元件將鎂覆蓋層施加 到第二電極上，所述偏轉元件使得一部分鎂材料能夠以小角度撞擊到 第二電極上。定向涂敷工藝指的是其中待施加的材料基本上沿著直線從所述源 移動到達待涂敷的襯底的工藝。這樣的方法的特征是位于設置在源和 襯底之間的空間區(qū)域中的邊緣、掩模(mask)等之后的未被涂敷(遮 蔽或掩蓋)區(qū)域。與之形成對照的是，稱為保形的涂敷工藝的工藝是 其中存在比在定向涂敷工藝中明顯更少的遮蔽的工藝。在本方法的一個實施例中，用于制造連續(xù)功能層的保形的涂敷工 藝包括來自一個組中的至少一種方法，所述組包括OVPD、印刷工藝和 使用線性源的順列涂敷(in-line coating )工藝。在另一個實施例中， 第二涂敷工藝是熱氣相沉積工藝。0VPD指的是"有機氣相沉積"。在 這種情況下，待施加的材料在低壓(約0. 1毫巴)和高溫(約300度) 下在氣流中被傳輸?shù)揭r底上。使用線性源的順列涂敷工藝指的是真空 涂敷系統(tǒng)，其中多個蒸發(fā)源彼此緊鄰設置在一條線上，沿著這行蒸發(fā) 器橫向饋送所述襯底。


本發(fā)明的這些和其他方面根據(jù)下文描述的實施例將是清楚明白 的，并且將參照這些實施例進行闡述。 在附圖中圖1是現(xiàn)有技術電壓操作層裝置的側視圖，其以密封的有機LED 為例。圖2是由灰塵顆粒引起的層缺陷的側視圖。圖3是依照本發(fā)明的電壓操作層裝置的側視圖，該電壓操作層裝 置具有由灰塵顆粒引起的層缺陷。
具體實施方式
圖1是密封的電壓操作層裝置的側視圖，其以有機LED為例。該 電致發(fā)光裝置的層狀結構包括具有典型厚度在100納米范圍內(nèi)的發(fā)光 層2 (例如摻雜的三(8-羥基喹啉)鋁)的薄有機疊層，所述發(fā)光層2 設置在兩個電極(例如用作陽極3的第一電極和用作陰極4的第二電 極)之間，其中至少一個電極是透明的。通常用作透明導電材料的是 氧化銦錫(IT0)。用作非透明電極的是厚度的數(shù)量級為IOO納米的導 電材料，通常為金屬層。然而，也有一些裝置中的兩個電極都是透明 的。所述層狀結構施加到襯底1上并通過襯底1發(fā)射所述發(fā)光 (luminescent light ) 10。在當前情況下，陽極3包括ITO層，陰極 4包括鋁層。所述層狀結構也可以相反的順序施加到襯底上。在有機發(fā) 光層2和陽極4之間通常設置有具有p型傳導性的、厚度約為50納米 的層，其一般為a-NPD (N， N'-二 (萘-2-基)-N, N'-二苯基聯(lián)苯胺)。 在陰極4和有機發(fā)光層2之間通常存在由具有低功函的材料(例如鋰、 銫或鋇)制成的薄電子注入層9，其對于電子到發(fā)光層的良好注入是重 要的。尤其是為了接收用于具有由顆粒造成的層缺陷的層狀結構的電 鈍化的化學惰性電介質液體的目的，電壓操作層裝置配有包括覆蓋物5 的密封裝置，該密封裝置通過粘結劑結合的連接7包裹具有有機發(fā)光 層2的層狀結構并且與其緊密連接。為了將工作電壓施加到層狀結構， 導電帶(conductor track) 8和3延伸至該封裝之外?？擅芊忾_口 l2 可以例如用于用電鈍化用的化學惰性電介質液體填充空間6的容積。 此外，可以在該封裝內(nèi)設置吸氣材料11,以降低空間6的容積內(nèi)濕氣/ 水分的比例。圖1所示的設計僅僅是電壓操作層裝置的一個示例。諸如透明度 和/或反射率的層特性與非光學應用無關。對于其他的應用而言，層的 順序和層的材料可以部分或者全部異于圖1所示的層的順序和層的材 料。然而，對于所有電壓操作應用而言，同樣地存在這樣的問題，即 在制造包括一個或多個薄層或膜的層狀結構的過程期間，襯底上或者 層狀結構的層上的顆粒(例如灰塵顆粒)的存在可能是產(chǎn)生層缺陷的 原因，而所述缺陷進而可能導致層狀結構內(nèi)陰極和陽極之間場強的增 大，因而導致漏電流和/或短路，并且從而導致電壓操作層裝置的故障。電壓操作層裝置，例如OLED裝置的電壓操作層裝置，包括單獨的 薄層，這些薄層的多數(shù)都通過例如真空氣相沉積和/或噴涂的千燥、定向涂敷工藝制造。如圖2所示，在這樣的定向涂敷過程中，顆粒13(例 如灰塵顆粒)的存在導致待涂敷的襯底或部分層狀結構置于陰影中， 從而導致層缺陷。有關的顆粒的尺寸通常明顯大于所述單獨的層的厚 度。由于涂敷過程期間的遮蔽作用，隨后將遠離所述層缺陷而存在的 層中沒有或者僅有一部分層存在這些層缺陷。層缺陷的大小和形狀取 決于顆粒的位置和幾何形狀，并且取決于在生長的層狀結構上制造薄 層期間顆粒開始存在的時間。對于OLED裝置而言，例如在電極之間存 在3-10V的典型工作電壓并且存在100納米的典型電才及間距時，在電 極之間存在30-1 00kV/mm的場。電才及材料中顆粒周圍的材料邊緣由于 這些邊緣的曲率半徑非常小而局部地產(chǎn)生明顯更大的場強，所述電極 設置在層狀結構的遠離襯底的一側。陰極4和陽極3之間的漏電流和/ 或擊穿(flashover) 14導致電流的不受控流動。這個通常在電流流動 的持續(xù)時間上自放大的過程導致所述層裝置被損壞。根據(jù)EL結構所采 取的形式，這個過程的出現(xiàn)(例如在OLED裝置中)與在陽極和陰極之 間是否存在一個或多個有機層無關。層缺陷的概率隨著電壓操作層狀裝置的面積的增加而增大。然而， 正是在有機電致發(fā)光裝置(OLED)的情況下，其優(yōu)勢在于，這些裝置 可以以其中它們覆蓋大面積的形式制造。但是，只有在避免了電極之 間的擊穿的情況下，才能以低故障率制造大面積OLED裝置。依照本發(fā) 明，在電壓操作層裝置內(nèi)這樣的層缺陷的電鈍化(參見圖3)代表了一 種克服現(xiàn)有技術的其他缺點并且保持柔性襯底的功能性的有效而廉價 的解決方案，所述缺點例如大的總體深度。在當前情況下，依照本發(fā)明的電壓操作層裝置通過涂敷工藝來制 造，所述涂敷工藝使得制造具有連續(xù)功能層的層狀結構成為可能。在 這種情況下，功能層2的材料通過確保顆粒13被密封的工藝而沉積， 所述顆粒13粘附在襯底1或位于功能層2之下的層3上。用于發(fā)射光 的功能層2,例如有機電致發(fā)光層，通常由諸如0VPD、印刷工藝或使 用線性源的涂敷工藝之類的工藝制造。0VPD指的是有機氣相沉積。在這種情況下，待施加的材料在低壓 (約0. 1毫巴)和高溫(約300度)下的氣流中被傳送到襯底上。線性源指的是真空涂敷系統(tǒng)，其中多個蒸發(fā)源彼此緊鄰設置在一 條線上，沿著這行蒸發(fā)器橫向饋送所述襯底。然后將電極4施加到功能層2上。對于諸如鋁之類的常用電極材 料，由于顆粒13的遮蔽作用，即使利用適合于施加鋁的保形工藝也不 能制造連續(xù)電極層4，所迷顆粒13的直徑的數(shù)量級通常大于電極4的 層厚度。作為電極材料中材料邊緣的結果，由于這些邊緣的曲率半徑非常 小，因而在顆粒13周圍場強14局部明顯更高，以及為了避免這些更 高的場強，依照本發(fā)明，將鎂覆蓋層15施加到電極材料上。在這種情 況下，鎂因其驚人的沉積性質而著名。鎂只是輕微地粘附到表面上， 這解釋了為什么在涂敷系統(tǒng)中，大部分鎂撞擊到壁上并以不同的飛行 角被反射。這使得完全避免了顆粒13的任何遮蔽作用(意指由于物體 施加的材料的掩蓋而沒有被涂敷的襯底區(qū)域，所述物體例如顆粒，其 位于所述源和襯底之間的直線上)，因為由材料源釋放的部分鎂材料 在多次從壁或者從偏轉器元件反射之后，以相對于第二電極4的表面 的小角度撞擊到第二電極4的材料上，所述偏轉器元件例如偏轉板， 其專門適配在涂敷裝置中。令人驚奇的是，在這種情況下，襯底的表 面被提供了不間斷的帶邊緣的覆蓋物，在所述邊緣處避免了由于小曲 率半徑而出現(xiàn)的過高的場強。其他金屬(例如鋁)明顯更強地粘附到 表面上，因此不提供覆蓋顆粒的不間斷覆蓋物。為此目的，可以從一般由鉬制成的坩堝來熱蒸發(fā)鎂。蒸發(fā)源(例 如坩堝)設置在待涂敷的電壓操作層裝置的附近。在熱蒸發(fā)中，鎂原 子能夠或者沿著從源過來的直接路徑以相對于第二電極4的表面的大 角度到達所述層裝置，或者在從涂敷系統(tǒng)中的壁或偏轉板多次反射之 后以相對于第二電極4的表面的小角度到達所述層裝置。通過這種方 式，連續(xù)的鎂層15無遮蔽地生長在任何希望形狀的表面上，即包括在 具有不規(guī)則形狀的顆粒13上。所述蒸發(fā)系統(tǒng)中的真空度應當優(yōu)于10一5 毫巴，以便使得能夠制造由鎂制成并且與第二電極4電接觸的金屬層 15,用于在顆粒13的區(qū)域中的電鈍化的目的。對于連續(xù)電傳導鎂層15所需要的是至少5納米的厚度。由于鎂材 料的低膠粘度，厚度在IOO納米以上的鎂層l5在其壽命期間容易出現(xiàn) 與第二電極4上的粘接有關的問題。通常為了消除粘接問題和/或為了 使得能夠使用厚度100納米以上的鎂層，可以給具有鎂覆蓋層15的層 裝置涂敷具有良好粘附性質、包括金屬或有機材料的附加保護層，所述有機材料例如uv固化材料。一種實現(xiàn)基于本發(fā)明的目的的不同方法，即借助于非常昂貴的凈 室技術來減少層缺陷的數(shù)量，將意味著制造成本的劇烈增加，并且確切地說在大面積EL裝置的情況下，不能完全防止出現(xiàn)層缺陷。本電鈍化方法并不依賴于功能層被使用的性質，不論它用作光源 還是用于其他目的。已經(jīng)參照附圖在本說明書中進行闡述的實施例僅僅代表電壓操作 層裝置的電鈍化的示例，不應當被視為將權利要求局限于這些示例。 對于本領域技術人員顯然容易理解的是，針對具有用于其他目的的功 能層的其他電壓操作層裝置的可替換實施例同樣由權利要求書給出的 保護范圍所覆蓋。從屬權利要求的編號目的并不在于暗示權利要求的 其他組合不構成本發(fā)明的有利實施例。
權利要求
1.一種電壓操作層裝置，具有-襯底(1)，-層狀結構(2、3、4)，其被施加到襯底上并且包括設置在第一電極(3)和第二電極(4)之間的至少一個連續(xù)功能層(2)，以及-鎂覆蓋層(15)，其被施加到第二電極(4)上，用于密封粘附到所述層裝置的一層或多層上的一個或多個顆粒(13)，所述第二電極設置在層狀結構的遠離襯底的一側上。
2. 如權利要求1所述的電壓操作層裝置，其特征在于，鎂覆蓋層 (15)的厚度至少為5納米。
3. 如權利要求2所述的電壓操作層裝置，其特征在于，鎂覆蓋層 (15)的厚度小于100納米。
4，如權利要求1-3中任何一項所述的電壓操作層裝置，其特征在 于，保護粘接的層被施加到鎂覆蓋層(15)上。
5. 如權利要求4所述的電壓操作層裝置，其特征在于，所述保護 粘接的層的材料為金屬或有機材料。
6. 如權利要求1-5中任何一項所述的電壓操作層裝置，其特征在 于，功能層(2)是電致發(fā)光層。
7. 如權利要求6所述的電壓操作層裝置，其特征在于，電致發(fā)光層包括有機材料。
8. —種制造如權利要求1所述的電壓操作層裝置的方法，該方法 包括步驟-在襯底U)上制造包括連續(xù)功能層(2)的層狀結構(2、 3、 4)， 所述連續(xù)功能層(2)由至少一個保形的第一涂敷工藝制造， -施加第二電極(4 ),以及-借助于第二涂敷工藝使用一個或多個偏轉元件將鎂覆蓋層(15) 施加到第二電極(4)上，所述偏轉元件使得一部分鎂材料以小角度撞 擊第二電極(4)。
9. 如權利要求8所述的方法，其特征在于，用于制造連續(xù)功能層 (2)的保形的第一涂敷工藝包括來自一個組中的至少一種方法，所述組包括0VPD、印刷工藝和使用線性源的順列涂敷工藝。
10. 如權利要求8或9所述的方法，其特征在于，第二涂敷工藝 是熱氣相沉積工藝。
全文摘要
一種電壓操作層裝置，具有襯底(1)；層狀結構(2、3、4)，其施加到襯底上并且包括設置在第一電極(3)和第二電極(4)之間的至少一個連續(xù)功能層(2)；鎂覆蓋層(15)，其施加到第二電極(4)上，設置在層狀結構的遠離襯底的一側上，用于密封一個或多個顆粒(13)。
文檔編號H01L51/52GK101283463SQ200680037230
公開日2008年10月8日 申請日期2006年9月27日 優(yōu)先權日2005年10月7日
發(fā)明者E·W·A·揚, H·F·博納 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司