CN100463214C - 串联式有机电激发光装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一串联式有机电激发光装置，包含有源阵列基板，其上具有像素薄膜晶体管；具有倒角结构的间隔层形成于该基板之上，环绕一像素区域；突出物，置于像素区域内；垂直堆栈的多个有机发光二极管形成于该像素区域并覆盖该突出物，其中每一有机发光二极管依序包含下电极、一有机材料层、及上电极，且位于最下方的有机发光二极管以下电极与该像素薄膜晶体管电性连结，以及共用电极，该共用电极与位于该突出物最上方的有机发光二极管的上电极电性连结。

Description

串联式有机电激发光装置

技术领域

本发明涉及一种有机电激发光装置，特别是涉及一种串联式有机电激发光装置。

背景技术

近年来，随着电子产品发展技术的进步及其日益广泛的应用，像是移动电话、PDA及笔记型计算机的问市，使得与传统显示器相比具有较小体积及电力消耗特性的平面显示器的需求与日俱增，成为目前最重要的电子应用产品之一。在平面显示器当中，由于有机电激发光件具有自发光、高亮度、广视角、高应答速度及工艺容易等特性，使得有机电激发光件无疑的将成为下一世代平面显示器的最佳选择。

有机电激发光件为使用有机层作为有源层(active layer)的发光二极管，近年来已渐渐使用于平面面板显示器(flat panel display)上。开发出具有高发光效率及长使用寿命的有机电激发光元件是目前平面显示技术的主要趋势之一。

近年来，为进一步增加有机电激发光元件单一像素的亮度及达成全彩化的目的，一种称为串联式有机电激发光装置被业界所提出。串联式有机电激发光装置，顾名思义即为将一多个有机发光二极管(organic light emittingdoide、oled)垂直堆栈，并以串联方式连接在一起。

请参照图1，显示一现有串联式有机电激发光装置10的剖面结构示意图。该现有串联式有机电激发光装置10包含一第一有机发光二极管20及一第二有机发光二极管30堆栈于该第一有机发光二极管20之上，其中，该第一有机发光二极管20依序包含一第一下电极21、一第一有机材料层22、一第一上电极23，而该第二有机发光二极管30则依序包含一第二下电极31、一第二有机材料体层32、一第二上电极33。值得注意的是，该第二有机发光二极管30的第二下电极31直接与该第一有机发光二极管20的第一上电极23直接接触。由于电极(导电材料)的电阻较有机材料层低，因此载流子可轻易地在电极接口迁移，导致相邻像素间的串音40(crosstalk)现象的产生，请参照图2。如果我们希望导致邻侧像素串音的横向电流能低于驱动像素所需电流的10％，连接层的横向电阻需至少为此串联式OLED电阻的8倍，一般来说，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，所以连接层的横向电阻需至少高于10万欧姆，由于面电阻是由电阻及膜厚所决定，因此若欲防止串音的现象发生，就必须将金属的厚度降至非常薄以提高其电阻或以图形化的方式将不同像素间的连接层阻断。然而，太薄的连接层工艺易导致再现性不佳，且进行图形化工艺会使其需依赖屏蔽(shadow mask)而无法应用于大尺寸面板工艺中。

另一种串联式有机电激发光装置使用一连接层，来连结每一个有机发光二极管。为了使串联式有机电激发光装置效能增高，该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流子传递速率两个条件以确保串联式有机电激发光装置发挥其预期功效。

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结而有更大的效益。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。

串联式有机电激发光装置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。我们知道，当两种不同的物质非常接近时，有可能因温度或电场的关系而产生扩散的情况进而使接口模糊，当我们利用型掺杂或P型掺杂来制作串联式有机电激发光装置时，连接层的注入能力就有可能因相互扩散现象而减弱，尤其是串联式有机电激发光装置的操作电场又较一般有机电激发光装置结构高，因此更可能发生此现象。

美国公告号20030189401专利揭露一种以电荷产生层(charge layer、CGL)作为连结层的串联式有机电激发光装置100，请参照图3，该串联式有机电激发光装置100依序包含一基板110、一下电极120、一第一有机材料层130、一电荷产生层140、一第二有机材料层150、以及一上电极160。其中，该电荷产生层140并未进一步额外进行电性连结，而是作为一浮动电极(floatingelectrode)。该串联式有机电激发光装置100具有优选的电流效率，也具有较长的寿命。然而，电荷产生层必须具有高电阻(避免Cross-Talk)及同时可作为阴极Cathode和阳极Anode的特性，因此可选择的材料极为有限，且常具有毒性(如V₂O₅)，不利于量产。此外，其本身的阻抗偏高，如此将使得元件驱动电压提升。

有鉴于此，发展出新颖的串联式有机电激发光装置，已克服现有技术所产生的问题，是目前有机发光显示器技术的一项重要课题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的为提供一种新颖的串联式有机电激发光装置，以符合平面显示器市场的需求。

本达成本发明的目的，该串联式有机电激发光装置包含有源阵列基板，其上具有像素薄膜晶体管；具有倒角结构的间隔层形成于该基板之上，环绕一像素区域；突出物，置于像素区域内；垂直堆栈的多个有机发光二极管形成于该像素区域并覆盖该突出物，其中每一有机发光二极管依序包含下电极、有机材料层、及上电极，且位于最下方的有机发光二极管以下电极与该像素薄膜晶体管电性连结，以及共用电极，该共电电极与位于该突出物最上方的有机发光二极管的上电极电性连结。

依据发明的一优选实施例，该双该突出物的高度不小于该具有倒角结构的间隔层的高度。此外，其中该具有倒角结构的间隔层的高度不小于该垂直堆栈的多个有机发光二极管的总高度。

为使本发明的上述目的、特征能更明显易懂，以下配合附图以及优选实施例，以更详细地说明本发明。

附图说明

图1为显示一现有串联式有机电激发光显示器的剖面结构示意图；

图2为显示现有串联式有机电激发光显示器的电路示意图；

图3为显示另一现有串联式有机电激发光显示器的剖面结构示意图；

图4为根据本发明一优选实施例所述的串联式有机电激发光显示器其像素结构示意图；

图5为对应于图4A-A’切线的像素区域剖面结构示意图；

图6为根据本发明另一优选实施例所述的串联式有机电激发光显示器其像素结构示意图；

图7为对应于图6B-B’切线的像素区域剖面结构示意图；

图8为显示本发明所述的串联式有机电激发光显示器其接合结构示意图。

简单符号说明

串联式有机电激发光装置～10；

第一有机发光二极管～20；

第一下电极～21；

第一有机材料层～22；

第一上电极～23；

第一有机发光二极管～30；

第二下电极～31；

第二有机材料体层～32；

第二上电极～33；

串音～40；

串联式有机电激发光装置像素区～200；

基板～210；

薄膜晶体管～211；

数据线～212；

扫瞄线～213；

电容～214；

像素薄膜晶体管215；

具有倒角结构的间隔层～217；

像素区域～218；

突出物～219；

倾斜的侧边～221；

第一有机发光二极管～230；

第一电极～231；

第一有机材料层～232；

第一上电极～233；

第二有机发光二极管～240；

第二下电极～241；

第二有机材料层～242；

第二上电极～243；

共用电极～260；

导电层266；

封装盖～270；

导电胶～271；

接触垫～272；

突出物的高度～h1；

间隔层的高度～h2；

第二上电极的高度～h3。

具体实施方式

请参照图4，为本发明所述的串联式有机电激发光装置的一优选实施例的部分示意图。该串联式有机电激发光装置包含有多个像素区200排列形成一矩阵。每一像素区200包含一薄膜晶体管211与一延着Y方向延伸的数据线212相连、一扫瞄线213延着X方向延伸、一电容214、一像素薄膜晶体管215、及一具有倒角结构的间隔层217。该间隔层217环绕并定义出一像素区域218，而在该像素区域218内，形成有一突出物219。此外该串联式有机电激发光装置还包括垂直堆栈的多个有机发光二极管形成于该像素区域218并覆盖该突出物219，每一有机发光二极管依序包含一下电极、一有机材料层、及一上电极，而且，位于最下方的有机发光二极管以下电极与该像素薄膜晶体管215电性连结。此外，位于该突出物最上方的有机发光二极管的上电极与一共用电极(未图标)电性连结。

图5为对应于图4A-A’切线的像素区域剖面结构示意图，用来进一步说明本发明所述的串联式有机电激发光装置。在此优选实施例中，以垂直堆栈的双有机发光二极管(即多个有机发光二极管的数目为二)为例，来说明本发所述的串联式有机电激发光装置，非为限定本发明的范围。在本发明的其它优选实施例中，该垂直堆栈的有机发光二极管的数目亦可大于二，例如为三、四、或以上。

请参照图5，该串联式有机电激发光装置具有一第一有机发光二极管230及一第二有机发光二极管240。该第一及第二有机发光二极管230及240，当该间隔层217形成于该基板210之后，才形成于该基板210之上。其中，该间隔层217的高度介于10nm～10,000nm之间，其材料可为透明的有机化合物如聚亚酰胺(Polyimide)，经光刻步骤图形化而成。

该第一及第二有机发光二极管230及240及该突出物219的形成步骤包括：首先，形成一第一电极231于该基板210之上，并与该基板的像素薄膜晶体管电性连结。接着，图形化该第一电极231并形成该突出物219于该像素区域218内，其中该突出物219的高度h1不小于该间隔层217的高度h2，优选介于10～10,000nm。值得注意的是，该突出物219可具有倾斜的侧边221(请参照图5)，使得后续的膜层可顺应性(conformably)的形成于其上，防止后续形成的膜层中断。接着，依序形成一第一有机材料层232、及一第一上电极233于该第一下电极231之上，其中该第一下电极231、第一有机材料层232、及第一上电极233构成该第一有机发光二极管230。接着，依序形成一第二下电极241、一第二有机材料层242、及一第二上电极243于该第一上电极233，其中，该第二下电极241、第二有机材料层242、及一第二上电极243构成该第二有机发光二极管230。该有机材料层为一单一有机电激发光材料层或由多个有机电激发光材料层所构成，其中该有机材料层由聚合物有机发光二极管或是小分子有机发光二极管组成。

在形成该垂直堆栈的有机发光二极管后，将一预先形成有一共用电极260的封装盖270与该基板210封合，使该共用电极260与该第二上电极243电性连结。请参照图8，该封装盖270利用一导电胶271固定于该基板210之上，其中该共用电极260利用该导电胶271进一步与一接触垫272电性连结。

请参照图6，为本发明所述串联式有机电激发光装置的另一优选实施例的示意图。该串联式有机电激发光装置包含有多个的像素区200排列形成一矩阵，而两相邻的像素区200由间隔层217所隔开。请接着参照图7，为对应于图6B-B’切线的剖面结构示意图。由图中可知，在此优选实施例中，利用间隔层217将两相邻的像素区200的第一上电极233及第二下电极241隔离，如此一来可避免相邻像素区200发生串音(cross-link)的现象。除此之外，由于在此优选实施例使用一较厚的金属层作为第二上电极243，且利用形成于该间隔层217上方的导电层266使得两相邻的第二上电极243维持电性连结，可使Vss共同串接，因此在此实施例中不需额外形成一共用电极。为达成所述功效，位于像素区域218内正上方的第二上电极243高度h3大于该间隔层的高度h2，请参考图7。该导电层266及该第二上电极243同时形成(同一工艺步骤)，形成方式可为先顺应性形成一金属层，再对该金属层进行一平坦化的工艺。

本发明所述的串联式有机电激发光装置，由于使用有机发光二极管的叠层结构，可避免现有CGL的问题。此外，本发明主要技术特征之一为，由于该间隔层217具有倒角结构222，所以形成于其上的第一下电极231、第一有机材料层232、第一上电极233、第二下电极241、第二有机材料层242、及第二上电极243被其中断，因此任两相邻的像素区210其第一上电极233及第二下电极241不相连，因此可防止串音现象的发生。

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后附的权利要求所界定者为准。

Claims (11)

1.一种串联式有机电激发光装置，包含：

有源阵列基板，其上具有像素薄膜晶体管；

具有倒角结构的间隔层，环绕像素区域；

突出物，置于像素区域内；

多个有机发光二极管，依序垂直堆栈于该像素区域并覆盖该突出物，其中每一有机发光二极管依序包含下电极、有机材料层、及上电极，且位于最下方的有机发光二极管以下电极与该像素薄膜晶体管电性连结；以及

共用电极，与位于该突出物最上方的有机发光二极管的上电极电性连结。

2.如权利要求1所述的串联式有机电激发光装置，其中该突出物的高度不低于该具有倒角结构的间隔层的高度。

3.如权利要求1所述的串联式有机电激发光装置，其中该具有倒角结构的间隔层的高度不小于该垂直堆栈的多个有机发光二极管的总高度。

4.如权利要求1所述的串联式有机电激发光装置，其中该突出物的高度介于10nm～10,000nm之间。

5.如权利要求1所述的串联式有机电激发光装置，其中该间隔层的高度介于10nm～10,000nm之间。

6.如权利要求1所述的串联式有机电激发光装置，其中该突出物具有倾斜的侧边，使得后续的膜层可顺应性的形成于其上。

7.如权利要求1所述的串联式有机电激发光装置，其中该垂直堆栈的有机发光二极管的数目至少为2。

8.一种串联式有机电激发光装置，包含：

有源阵列基板，其上具有像素薄膜晶体管；

具有倒角结构的间隔层，环绕像素区域；

多个有机发光二极管，依序垂直堆栈于该像素区域，其中每一有机发光二极管依序包含下电极、有机材料层、及上电极，且位于最下方的有机发光二极管以下电极与该像素薄膜晶体管电性连结；以及

导电层位于该间隔层的上方，以电性连结两相邻像素区域的最上方的有机发光二极管的上电极。

9.如权利要求8所述的串联式有机电激发光装置，其中该最上方的有机发光二极管的上电极的高度大于该间隔层的高度。

10.如权利要求8所述的串联式有机电激发光装置，其中该间隔层的高度介于10nm～10,000nm之间。

11.如权利要求8所述的串联式有机电激发光装置，其中该垂直堆栈的有机发光二极管的数目至少为2。

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