用于將靶材料沉積在有機電功能材料上的方法
【專利說明】用于將靶材料沉積在有機電功能材料上的方法
[0001]本發明涉及用于將靶材料沉積在有機電功能材料上的方法。
[0002]沉積方法，尤其是物理氣相沉積方法，使用具有微粒的蒸氣羽流，所述微粒沖擊在襯底材料上。該蒸氣羽流通過例如使用離子或光子激發靶材料而產生，從而從靶材料釋放微粒。由于激發，微粒獲得使所述微粒運動至襯底的動能，且該能量用于使微粒粘附至襯底或者甚至滲入襯底材料。取決于襯底材料和所獲得的動能，微粒將會由于沖擊而滲入襯底材料一定深度和/或破壞所述材料。
[0003]在有機發光二極管(OLED)領域，嘗試提供透明的OLED。OLED典型地具有玻璃或透明塑料層、第一導電層、電致發光發射層和第二導電層的分層結構。通過為第一和第二導電層提供電壓而驅動所述電致發光發射層，從而所述電致發光發射層會發光。
[0004]透明電致發光發射層是已知的，透明導電層也是如此。典型地，將銦錫氧化物層用于透明導電層，所述導電層采用物理氣相沉積方法布置在襯底上。然而，如果將已知的物理氣相沉積方法用于將銦錫氧化物或類似的透明導電氧化物沉積至透明電致發光發射層，則微粒的沖擊損害電致發光發射層至這樣的程度，即由于漏電流或短路而使其在被驅動時不再發光或者使其效率強烈降低。
[0005]用于產生OLED的普通物理氣相沉積方法是濺射沉積。濺射沉積使用通過用離子或電子沖擊而激發靶材料的原理。如果這些微粒的能量足夠高，則所述能量會將微粒從靶材料釋放至等離子體中。該等離子體典型地包含紫外光、反應性離子和臭氧。所述離子和臭氧會與電致發光發射層反應，引起對所述電致發光發射層的損害。紫外光會在電致發光發射層上產生負反應，損害功能鍵。
[0006]因為只有當用足夠高的能量激發時才從靶材料釋放微粒，所以所釋放的微粒會至少具有最低能量。微粒的該最低能量已經對電致發光層(尤其是采用普通靶材料如銦錫氧化物(ITO))造成損害。
[0007]此外，通過濺射沉積產生的等離子體的密度低，這是由于濺射沉積的工作原理。因此，微粒可能具有作為不同的反應性離子到達電致發光發射層而不接觸其它微粒的傾向并且擴散穿過平行于電致發光發射層的表面的相對較大的距離，當到達電致發光發射層的表面時仍然具有較大的動能。除了微粒的反應性以外，該高能量會對電致發光發射層造成損害。
[0008]Kowalsky W.等人，“See-through OLED displays”，Proc.SPIE6486,Light-Emitting D1des: Research, Manufacturing, and Applicat1nsXI, 64860F(February 13, 2007) ；do1:10.1117/12.696402 描述了采用普通的濺射技術和脈沖激光沉積法不可能制造有效的0LED。該出版物描述了必須在電致發光發射層與透明導電上電極之間使用阻隔層。這樣的阻隔層是不期望的，因為它降低了 OLED的透明度。因此，采用普通的物理氣相沉積方法如濺射沉積和脈沖激光沉積不可能制造有效的0LED。
[0009]還已知使用在電致發光發射層上的銀沉積。銀的優點在于它可以在這樣的條件下沉積，即它不會損害電致發光發射層。然而，銀層的透明度也受到限制。典型地，具有作為導電層之一的銀層的OLED可以具有多達40%的透明度。
[0010]已知方法尤其是激光沉積法的另一缺點在于它們使用紫外光。紫外光損害典型地用于OLED生產的材料。紫外光與微粒的沖擊組合典型地對用于OLED生產的有機材料造成損害。
[0011]一種可能是布置阻斷紫外線的另外材料的保護層。然而，這樣的層經常不是透明的，并且在布置導電層的情況下，保護層會使導電層與電致發光發射層絕緣。
[0012]因此，本發明的目的在于提供一種方法，其中降低或甚至防止上述缺點。
[0013]該目的采用根據前序的方法得以實現，所述方法包括以下步驟:
[0014]-提供具有有機電功能材料如電致發光發射層的襯底；
[0015]-通過脈沖激光沉積產生靶材料的蒸氣羽流；
[0016]-將第一層靶材料沉積在有機電功能材料上，同時保持沉積微粒的最大微粒速率低于預設值；和
[0017]-將第二層靶材料沉積在第一層靶材料上，同時沉積微粒的最大微粒速率高于預設值。
[0018]有機電功能材料理解為在被驅動時提供一些功能的有機材料，如當被驅動時會發光的有機電致發光發射層。這樣的有機電功能材料典型地被已知的物理氣相沉積方法損害至這樣的程度，即材料的功能性喪失或明顯降低。對于有機電致發光發射，這導致在被驅動時產生的光的量減少或者甚至完全不發光。
[0019]采用根據本發明的方法，將第一層靶材料布置在有機電功能材料上而不損害所述材料。這通過保證最大微粒速率保持在低于預設值而得以實現。當微粒的微粒速率和由此的動能低于預設值時，所述微粒將會粘附至有機電功能材料，但是不會滲入和/或損害所述有機材料而負面地影響所述有機材料。
[0020]通過使用脈沖激光沉積，克服了現有技術的缺點。為了激發靶材料，脈沖激光沉積使用光子而不是離子。因此可以以較低的能量從靶材料釋放微粒，從而使得微粒會具有與如濺射沉積的方法相比更低的動能。
[0021]此外，在脈沖激光沉積中，所產生的等離子體羽流過飽和，即微粒彼此緊密地聚集。在靶上產生的任意離子將很可能在過飽和的等離子體中彼此接觸并反應成危害較小的微粒。這降低了損害有機電功能材料的概率。
[0022]當將脈沖激光沉積用于沉積靶材料時，與其它物理氣相沉積方法相比，更容易控制最大微粒速率，同時仍然保持可接受的沉積速率。
[0023]最佳工藝參數的測定是本領域技術人員已知的方法，但是需要理解的是，每種物理氣相沉積方法都可能具有其自身的最佳參數和限制。例如，當使用濺射沉積時，通常將不可能提供具有動能的微粒的等離子體，而這不對有機電功能材料造成損害。
[0024]在將UV激光用于產生蒸汽羽流的情況下，第一層也可以提供對有機電功能材料的UV保護，使得在沉積第二層期間可以使用更高的UV強度。在本發明的實施方案中，靶材料與襯底之間的距離在沉積第一層期間增加和所述距離在沉積第二層期間減少。這導致在沉積第一層時微粒沖擊在襯底上時較低的最大微粒速率和襯底上較低的UV強度。
[0025]然后將第二層沉積在第一層上。已經沉積的層提供了有機電功能材料的保護層，使得用于第二層的靶材料微粒在沉積期間可以具有比用于第一層的靶材料微粒更高的速率。
[0026]采用根據本發明的方法，因為第一層，因此可能將靶材料以常規的方式沉積在有機電功能材料上，否則這會損害有機材料。
[0027]預設值將必須通過實驗測定，因為預設值將至少取決于靶材料的材料、物理氣相沉積方法、所選擇的沉積參數和有機電功能材料。這在本領域技術人員的一般實踐之內。
[0028]在根據本發明的方法的優選實施方案中，在使用第一壓力方案時沉積第一層，在使用第二壓力方案時沉積第二層，且所述第二壓力低于所述第一壓力。
[0029]采用物理沉積方法，產生接近真空的環境，在其中進行沉積。通過控制該環境中的真空或壓力，可以控制微粒的沖擊速率。當使用較高的壓力方案時，蒸氣羽流中靶材料的微粒減慢得更多，使得襯底上的沖擊更不劇烈并且不再影響敏感材料。采用較高的壓力方案，則微粒“軟著陸”在有機電功能材料上。
[0030]一旦采用靶材料沉積第一層，就可以降低壓力方案，使得微粒可以保持它們的速度并以全部能量沖擊在第一層上，而不損害下層的有機電功能材料。
[0031]盡管最常見的是采用相同材料沉積第一和第二層，但是同樣可能在沉積第二層之前改變靶材料。通過使用兩種不同的靶材料，對于沉積在有機電功能材料上的層可以實現特定的性質。
[0032]在根據本發明的另一優選實