CN100456450C

CN100456450C - 串联式有机发光元件及其形成方法、面板的形成方法

Info

Publication number: CN100456450C
Application number: CNB2006100941833A
Authority: CN
Inventors: 李重君; 李信宏
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2006-06-27
Filing date: 2006-06-27
Publication date: 2009-01-28
Anticipated expiration: 2026-06-27
Also published as: CN1873951A

Abstract

本发明提供一种利用激光工艺形成串联式有机发光元件的方法。利用激光图案化一对有机发光单元之间的连接层，可形成绝缘残余物，避免不同像素间产生串扰(cross talk)。本发明毯覆性地形成连接层，因此不需荫罩。此外，本发明亦提供一种串联式有机发光元件，其连接层与绝缘残余物的交界为不规则锯齿状。

Description

串联式有机发光元件及其形成方法、面板的形成方法

技术领域

本发明涉及一种串联式有机发光元件、其面板及其形成方法，特别是涉及一种激光工艺应用于图案化上述元件的连接层。

背景技术

自1987年起，有机电致发光元件或聚合物电致发光元件被开发后，便引起业界的注意。由于有机电致发光元件具有高亮度、轻薄、自发光、低消耗功率、不需背光源、无视角限制、工艺简易、及高反应速率等优良特性，已被视为平面显示器的明日之星。

电致发光的原理为一有机半导体薄膜元件，在外加电场作用下，电子与空穴分别由阴极与阳极注入，并在此元件中进行传递，当电子、空穴在发光层相遇后，电子及空穴再结合(recombination)形成激发子(exciton)，激发子在电场作用下将能量传递给发光分子，发光分子便将能量以光的形式释放出来。一般简单的元件结构为在阳极(indium tin oxide；简称ITO)上蒸镀空穴传输层(hole-transporting layer)，接着蒸镀发光层(emitting layer)，再蒸镀电子传输层(electron-transporting layer)，最后于电子传输层上蒸镀电极作为阴极。也有一些多层结构元件，是将适当的有机材料蒸镀于阳极与空穴传输材料之间当作空穴注入层(hole-injection layer)，或是在阴极与电子传输材料之间当作电子注入层(electron-injection layer)，或是在发光层与电子传输材料之间当作空穴阻挡层(hole-blocking layer)，藉以提高载子注入效率，进而达到降低驱动电压或增加载子再结合机率等目的。

串联式的OLED，顾名思义即为将一连串多个OLED以串联方式连接在一起，每一个OLED单元间以连接层连结。为了使串联式的OLED效能增高，连结层必须同时具备有传递电子至电子传输层及传递空穴至空穴传输层的能力，通常来说，连结层需同时具备高光学穿透度及高载子传递速率两个条件以确保串联式OLED发挥其预期功效。

连接层可为掺杂有机层，其中，该有机层需包含至少一个N型掺杂有机层或P型掺杂有机层或其组合，当N型掺杂有机层及P型掺杂有机层相连结在一起时，会因形成P-N junction而有更大的效益。N型掺杂有机层代表该有机层在受掺杂后可具有半导体的特性，且主要作用为传递电子；P型掺杂有机层代表该有机层在受掺杂后可具有半导体的特性，且主要作用为传递空穴。

串联式OLED的操作稳定性有相当大的程度是取决于连接层的安定性，操作电压也会视连接层是否能提供足够的电子、空穴注入能力而有所变动。当两种不同的物质的位置非常接近时，有可能因温度或电场的关系而产生扩散的情况进而使界面模糊，当我们利用N型掺杂或P型掺杂来制作串联式OLED时，连接层的注入能力就有可能因相互扩散现象而减弱，尤其是串联式OLED的操作电场又较一般OLED结构高，因此更可能发生此现象。

另外，串联式OLED的连接层亦可为高功函数(高于4eV)的金属或金属化合物，其电阻高于100kΩ。U.S.Ser.No.10/857,516提供形成连接层的材料，可有效增加串联式OLED的稳定性。由于连接层的电阻较有机材料低，载子可轻易地注入，但其亦会导致像素间的串扰(crosstalk)。为避免串扰，必需将邻侧像素间的横向电流降低至驱动像素所需电流的10％，而连接层的横向电阻至少为串联电阻的8倍。常见OLED的静态电阻约为数千欧姆，而串联式OLED的电阻约为1万至数万欧姆，因此连接层的横向电阻必需高于10万欧姆。由于面电阻决定于材料性质及膜厚，当金属作为连接层时，必须将金属的厚度降至非常薄以提高其电阻，但太薄的连接层易导致再现性不佳。另一种方式以图案化的方式将不同像素间的连接层阻断，而现有的图案化工艺需依赖荫罩(shadow mask)。由于重量的关系，大尺寸的荫罩于蒸镀时将弯曲并产生对准等问题，因此无法应用于大尺寸面板工艺中。

发明内容

为克服上述问题，本发明提供一种串联式有机发光元件的形成方法，以激光工艺图案化连接层，包括提供基板；于该基板上依序形成阳极、第一有机发光单元、连接层、第二有机发光单元、及阴极；以及以激光工艺，图案化该连接层。

本发明亦提供一种串联式有机发光元件，包括一对电极，位于基板上；一对有机发光单元，夹设于该对电极之间；图案化连接层，夹设于该对有机发光单元间，以电连接该对有机发光单元；及多个绝缘残余物，位于该图案化连接层的周围。

本发明更提供一种面板的形成方法，包括提供面板半成品，该面板半成品包括基板、一对电极，位于该基板上、一对发光单元，位于该对电极之间、及连接层，位于该对发光单元之间；以及提供能量于该面板半成品，以图案化该连接层而形成图案化连接层，使得该图案化连接层的周围具有多个绝缘残余物。

附图说明

图1为一剖面图，显示本发明串联式有机发光元件的形成方法；

图2为一示意图，显示本发明一优选实施例的激光工艺；

图3为一剖面图，显示本发明优选实施例的串联式有机发光元件的结构；

图4-7为曲线图，显示本发明优选实施例中，以不同功率的激光工艺完成的元件表现比较；

图8A-8D为电子显微镜照片，显示本发明优选实施例中，以不同功率的激光工艺图案化连接层后形成的交界。

简单符号说明

I～像素区； II～非像素区；

10～基板； 11～阳极；

12A、12B～有机发光单元；

13A～连接层； 13B～绝缘残余物；

14～阴极； 15～激光；

21～并排激光； 22～光掩模；

23～欲图案化的元件； 38～阴极；

33A、33B～空穴注入层； 34A、34B～空穴传输层；

35A、35B～发光层； 36A、36B～电子传输层；

80～13A及13B的交界。

具体实施方式

如图1所示，为本发明以激光工艺图案化串联式有机发光元件的连接层的示意图。首先提供基板10，基板的材料一般为玻璃等无机材料，亦可为塑料、橡胶、聚酯、或聚碳酸酯等可挠性材料。接着于基板10上形成透明导电层，优选为铟锡氧化物、铟锌氧化物、铝锌氧化物或上述材料的组合，其厚度约介于500-2000埃，其形成方式为蒸镀或溅射。接着图案化透明导电层，移除非像素区II的透明导电层，保留像素区I的透明导电层以作为阳极11。值得注意的是，本发明的OLED可为有源式或无源式的OLED，因此形成透明电极之前亦可形成驱动电路或有源元件，如薄膜晶体管。

接着形成发光单元12A，其结构及组成将详述于后。在此步骤后，毯覆性地形成一连接层(未示出)于有机发光单元12A上，其材料可为无机导电物如氟化锂、铝、或上述的组合。连接层的厚度优选介于50-500埃。值得一提的是，现有技艺为了提高连接层的横向电阻，通常应用荫罩以形成图案化的连接层。但本发明优选实施例中，并不需在此时图案化连接层，因此不需额外的荫罩，同时也避免大尺寸面板常出现因荫罩的重力弯曲所导致的对准问题。此外，也可省略将荫罩插入蒸镀腔的工艺整合步骤。

在形成上述连接层后，形成有机发光单元12B于连接层上，其结构与组成与有机发光单元12A同样详述于后。接着以蒸镀或溅射法形成约介于500-2000埃的导电层(例如无机导电层)于上述结构上作为阴极14，其组成可为无机导电物如氟化锂、铝、或上述的组合。至此，已完成一面板半成品，在基板上依序形成有对电极11、14、对发光单元12A、12B，位于该对电极11与14之间、以及连接层13A，位于对发光单元12A与12B之间。

最后为本发明的关键步骤，以激光15图案化该连接层，此图案化步骤可不需于真空环境操作。图案化的方式包括单束激光烧结部份连接层，以形成至少一绝缘残余物13B于非像素区II，换句话说，即形成至少一绝缘残余物13B位于该图案化连接层13A的周围，并保留原来的连接层13A于像素区I。优选实施例中，为提高激光工艺图案化的速度，可将单束激光并排形成如图2所示的并排激光21，将光掩模22对准欲图案化的元件23后，以固定或非固定速率移动并排激光21，达成图案化的效果。配合图1可清楚明白，激光自基板10穿入，可烧穿部份有机发光单元12A及连接层，也可能烧结部份的有机发光单元12B，但以不烧穿阴极14为原则。为达成上述烧穿距离的控制，激光种类优选为氩激光(Argon laser)、染料激光(dye laser)、氦氖激光(He-Ne laser)、氩-染料激光(Argon-dye laser)、或红宝石激光(Ruby laser)等，波长优选介于400～800nm，优选功率约介于300-800瓦，不同OLED结构所需的激光种类、波长或功率视需求而可调整，并不局限于上述种类。

如图8A-8D所示的电子显微镜图，为显示连接层13A的边界区域。图8A中的连接层13A未经激光工艺处理，因此并无产生所谓的绝缘残余物13B。图8B-8D为经激光工艺处理，但8B虽产生锯齿状交界80，但过低的能量(10瓦)未能将不同像素区I之间的连接层13A阻断，因此无法产生预期的效果，如后所述。而图8C(100瓦)及图8D(400瓦)中，由于不同像素区I的连接层13A之间已被高电阻的绝缘残余物13B阻断，因此不同像素区I的连接层13A之间的横向电阻大于100000欧姆，可避免横向导电带来的串扰(crosstalk)并提高显示品质。

如图3所示，为本发明优选实施例中发光单元12A、12B的详细结构。10为前述的基板、11为前述的阳极、13A为前述的连接层、14为前述的阴极，其厚度、组成、形成方法均已详述于前，在此不再重复。而33A-36A与33B-36B即前述的有机发光单元12A、12B。有机发光单元具有发光层35A、35B，其厚度约介于200-600埃，包括主体材料以及客体材料如磷光掺杂材料。主体材料可为不对称的铝络和物(如BA1q，双(2-甲基-8-羟基喹啉-氮1，氧8)-(1，1’-联苯-氧4)-铝盐或8-(羟基喹啉)-(4-苯基苯酚)铝盐)、或咔唑化合物。磷光掺杂材料可为Ir络和物或Pt络和物。连接层37与阳极32或阴极38之间的发光单元除了发光层35A、35B以外，还可视需要夹设其它层如空穴注入层33A、33B；空穴传输层34A、34B；电子传输层36A、36B；电子注入层(未示出)。空穴注入层33A、33B的厚度约介于500-2000埃，其可为氟碳氢聚合物、紫质(porphyrin)衍生物或掺杂p-型掺杂物的氨(p-doped amine)衍生物，而紫质衍生物可为酞菁金属(metallophthalo-cyanine)衍生物，例如酞菁铜(copper phthalocyanine)。空穴传输层34A、34B可为胺聚合物如NPB、TPD、2T-NATA或其衍生物，其厚度优选介于50～500埃。电子注入层(未示出)可为碱金属卤化物、碱土金属卤化物、碱金属氧化物或金属碳酸化合物，例如为氟化锂(LiF)、氟化铯(CsF)、氟化钠(NaF)、氟化钙(CaF₂)、氧化锂(Li₂O)、氧化铯(Cs₂O)、氧化钠(Na₂O)、碳酸锂(Li₂CO₃)、碳酸铯(Cs₂CO₃)或碳酸钠(Na₂CO₃)，其厚度优选介于5-50埃。值得注意的是，上述结构仅说明有机发光单元的优选结构，本发明并不以此为限，本领域技术人员自可依需要添加其它层如空穴阻挡层(hole blocking layer)等。可以理解的是，本发明的有机发光单元在最简化的情况下可以只包括一层发光层。

图4-7为不同功率激光工艺的数据比较。当激光工艺完全烧穿连接层产生绝缘残余物后，才能达到串联的效果。图4、5中，当激光工艺的功率只有10瓦时，元件表现与没有经激光处理的元件类似。而经400瓦或500瓦激光工艺处理后的元件，需要较高的驱动电压达到一样的电流密度或亮度，证明其为串联。

图6中，在一样的亮度下，经400瓦或500瓦激光工艺处理后的元件其发光效率明显较高。图7为色度坐标图(CIE)，经400瓦或500瓦激光工艺处理后的元件，由于连接层两边的有机发光单元因串联而都发光并产生干涉，使元件产生色偏移。这表示可通过调整发光单元的厚度，使发光偏移至想要的颜色。

本发明已提供串联式有机发光元件中，图案化连接层的方法。虽然本发明以优选实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以权利要求所界定者为准。

Claims

1.一种串联式有机发光元件的形成方法，包括：

提供基板；

于该基板上依序形成阳极、第一有机发光单元、连接层、第二有机发光单元、及阴极；以及

以激光工艺，图案化该连接层；

其中该激光工艺烧结部份该连接层以形成至少一绝缘残余物。

2.如权利要求1所述的串联式有机发光元件的形成方法，其中该绝缘残余物与该连接层的交界为不规则锯齿状。

3.如权利要求1所述的串联式有机发光元件的形成方法，其中该连接层的形成方式包括无荫罩的毯覆式蒸镀或溅射。

4.如权利要求1所述的串联式有机发光元件的形成方法，其中该连接层包括无机导电层。

5.如权利要求1所述的串联式有机发光元件的形成方法，其中该连接层的厚度介于50-500埃。

6.如权利要求1所述的串联式有机发光元件的形成方法，其中该连接层包括氟化锂或铝。

7.如权利要求1所述的串联式有机发光元件的形成方法，其中该第一有机发光单元与该第二有机发光单元各包括至少一发光层。

8.如权利要求1所述的串联式有机发光元件的形成方法，其中该激光工艺的波长介于400～800nm。

9.如权利要求1所述的串联式有机发光元件的形成方法，其中该激光工艺的功率介于300～800瓦。

10.如权利要求1所述的串联式有机发光元件的形成方法，其中该连接层的横向电阻大于100000欧姆。

11.如权利要求1所述的串联式有机发光元件的形成方法，其中该激光工艺包含使用氩激光、染料激光、氦氖激光或红宝石激光。

12.如权利要求1所述的串联式有机发光元件的形成方法，其中该激光工艺包含使用氩-染料激光。

13.一种串联式有机发光元件，包括：

一对电极，位于基板上；

一对有机发光单元，夹设于该对电极之间；

图案化连接层，夹设于该对有机发光单元间，以电连接该对有机发光单元；及

多个绝缘残余物，位于该图案化连接层的周围，其中利用激光工艺图案化夹设于该对有机发光单元之间的连接层以得到该图案化连接层和该绝缘残余物。

14.如权利要求13所述的串联式有机发光元件，其中该图案化连接层与该绝缘残余物的交界为不规则锯齿状。

15.如权利要求13所述的串联式有机发光元件，其中该图案化连接层包括无机导电层。

16.如权利要求13所述的串联式有机发光元件，其中该图案化连接层的厚度介于50-500埃。

17.如权利要求13所述的串联式有机发光元件，其中该图案化连接层包括氟化锂或铝。

18.如权利要求13所述的串联式有机发光元件，其中该图案化连接层的横向电阻大于100000欧姆。