CN103682115A - 多色发光二极管及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭露一彩色发光二极管，利用蓝光以产生红光及绿光。将蓝光发光材料置于阴极层及阳极层之间，以放射蓝光。再发光层具有第一材料在第一二极管部分中，将蓝光转换成红光，及第二材料在第二二极管部分中，将蓝光转换成绿光。透明材料在第三二极管部分中，使得蓝光的部分可以透过透明材料传送。阳极层区分为三个电极部分，分别位于三个二极管部分，使得在二极管部分中的红光、绿光，及蓝光可以分别被控制。

Description

多色发光二极管及其制造方法
技术领域
本发明有关于一种多色发光二极管，特别是有关于一种可以发出红、绿、蓝三色光的发光二极管。
背景技术
发光二极管(LEDs)及有机发光二极管(OLEDs)已被用来制造彩色显示面板。如液晶显示器一样，有机发光二极管显示器基于三种主要颜色红、绿及蓝，产生彩色影像。在有机发光二极管显示器中的一个彩色像素，可以由一红色子像素，一绿色子像素及一蓝色子像素所构成。一般而言，有机发光二极管材料的亮度，大致上正比于电流，因此不同的颜色及深浅可以借由控制电流来达成。有机发光二极管相对于液晶显示器的优点包括一个事实，就是有鉴于液晶显示器的一像素扮演一光阀，让背光单元所提供的光主要从像素透射出去，而有机发光二极管可以直接发光。因此，发光二极管/有机发光二极管面板，一般而言可以制造得比液晶显示面板来得薄。此外，液晶面板中的液晶分子具有较慢的反应时间是众所皆知的。相对于液晶显示器对应的系统而言，有机发光二极管显示器也可以提供较大的视角，较高的对比值，及较高的电力效能。
典型的彩色显示面板，具有多个像素，以二维矩阵配置，并借由数据驱动器与门驱动器所驱动。如图1所示，在显示面板1中的多个像素10，在显示区域100中以行与列配置。数据驱动器200用以提供数据信号至每一行，而栅驱动器300用以提供栅极线信号至每一列。在彩色显示面板中，影像一般呈现以三种颜色，红(R)、绿(G)、蓝(B)。每一像素10一般分成三个彩色子像素：红色子像素、绿色子像素及蓝色子像素。
本发明有关于彩色像素具有RBG子像素，及彩色像素的制造方法。
发明内容
本发明提供一种利用蓝光以产生红光及绿光的彩色发光二极管。
在本发明的一实施例中，将蓝光发光材料置于阴极层及阳极层之间，以放射蓝光。再发光层具有第一材料配置于第一二极管部分中，将蓝光转换成红光，及第二材料配置于第二二极管部分中，将蓝光转换成绿光。透明材料在第三二极管部分中，使得蓝光的部分可以透过透明材料传送。此外，阳极层区分为三个电极部分，分别位于三个二极管部分，使得在二极管部分中的红光，绿线，及蓝光可以分别被控制。
因此，本发明的第一方案为一种发光二极管，包括：
第一电极层；第二电极层；有机层配置于第一电极层及第二电极层之间，且放射具有第一波长的第一光线光线穿透该第二电极层；再发光层邻接于第二电极层，配置以接收第一光线的至少一部分，再发光层包括第一激发材料，用以将第一光线转换为具有一第二波长的一第二光线，且第二波长较长于第一波长；及第二激发材料，用以将第一光线转换为具有第三波长的第三光线，第三波长较长于第二波长。第一波长在波长范围450纳米至480纳米之间，第二波长在波长范围490纳米至570纳米之间，及第三波长在波长范围590纳米至650纳米之间。或者，第一波长在波长范围460纳米至520纳米之间，第二波长在波长范围490纳米至570纳米之间，及第三波长在波长范围590纳米至650纳米之间。
发光二极管更包括：钝化层位于再发光层及第二电极层之间；第一阻隔部及第二阻隔部，配置用以区分发光二极管为第一二极管部分，第二二极管部分，及第三二极管部分，第一阻隔部配置用以分隔再发光层中的第一激发材料与第二激发材料，使得第一激发材料位于第一二极管部分，及第二激发材料位于第二二极管部分；第二阻隔部配置用以分隔第一激发材料与第三二极管部分；第一阻隔部及第二阻隔部亦配置用以区分第一电极层为第一电极段于第一二极管部分中，第二电极段于第二二极管部分中，及第三电极段于第三二极管部分中，以及第一开关元件耦接至第一电极段，第二开关元件耦接至第二电极段，及第三开关元件耦接至第三电极段。
在本发明的一实施例中，再发光层更包括第三材料，以传送第一光线的至少一部分。在本发明的另一实施例，第三材料配置用以提供具有第四波长的第四光线，第四波长较长于第一波长，较短于第二波长。第三材料可以为彩色滤光片，或激发材料，将第一光线转换为第四光线。第一波长在波长范围380纳米至480纳米之间；第二波长在波长范围490纳米至570纳米之间；第三波长在波长范围590纳米至650纳米之间，及第四波长在波长范围410纳米至480纳米之间。
本发明的第二方案为显示面板，包括：基板；多个像素形成于基板上，每一像素包括发光二极管，发光二极管包括：第一电极层；第二电极层；有机层配置于第一电极层及第二电极层之间，且放射具有一第一波长的一第一光线穿透该第二电极层；再发光层邻接于第二电极层，配置以接收第一光线的至少一部分，再发光层包括第一激发材料，用以将该第一光线转换为具有一第二波长的一第二光线，第二波长较长于第一波长；及第二激发材料，用以将该第一光线转换为具有一第三波长的一第三光线，第三波长较长于第二波长。
本发明的第三方案为一种制造发光二极管的方法，包括：提供第一电极层及第二电极层于基板上；配置一有机层于第一电极层及第二电极层之间，且放射具有一第一波长的一第一光线穿透该第二电极层；配置一再发光层邻接该第二电极层，再发光层配置用以接收第一光线的至少一部分，再发光层包括第一激发材料，用以将该第一光线转换为具有一第二波长的一第二光线，第二波长较长于第一波长；及第二激发材料，用以将该第一光线转换为具有一第三波长的一第三光线，第三波长较长于第二波长。
该方法更包括：提供第一阻隔部及第二阻隔部，配置用以区分发光二极管为第一二极管部分，第二二极管部分，及第三二极管部分，第一阻隔部配置用以分隔再发光层中的第一激发材料与第二激发材料，使得第一激发材料位于第一二极管部分，及第二激发材料位于第二二极管部分；第二阻隔部配置用以分隔第一激发材料与第三二极管部分；第一阻隔部及第二阻隔部亦配置用以区分第一电极层为第一电极段于第一二极管部分中，第二电极段于第二二极管部分中，及第三电极段于第三二极管部分中；提供第一开关元件耦接至第一电极段，第二开关元件耦接至第二电极段，及第三开关元件耦接至第三电极段。
在本发明的一实施例中，该方法更包括提供彩色滤光片在第三二极管部分中，彩色滤光片配置用以传送第一光线的至少一部分。
附图说明
图1绘示一典型显示面板在一显示区域具有像素的列与行。
图2绘示根据本发明的一实施例的一种彩色像素。
图3A绘示图2中彩色像素的剖面图。
图3B绘示当图3A中彩色像素放射光时的一图形化示图。
图4绘示图3A中彩色像素一部分的子像素的层状结构。
图5绘示根据本发明的一实施例，应用于彩色子像素的一量子点的图形化示图。
1：显示面板
10：像素
100：显示区域
200：数据驱动器
300：栅驱动器
22、24、26：彩色子像素
32、34、36：光
42：第一基板或保护层
44：第一电极层
46：发光层
47：有机层
48：空穴注入层
50：第二电极层
52：钝化层
54：再发光层
56：第二基板
501、502、503：阳极部分
541：第一层部分
542：第二层部分
543：第三层部分
60：绝缘阻隔部
601：第一阻隔部
602：第二阻隔部
600：阻隔部
581、582、583：薄膜晶体管
301、302、303：蓝光部分
具体实施方式
根据本发明的多个实施例，在一有机发光二极管像素中，相同发光层用来当作所有三色子像素的光源。如图2所示，彩色像素10包括三个彩色子像素22、24、26，以产生三种颜色光，红(R)、绿(G)及蓝(B)。每一彩色子像素具有一开关元件，比如一薄膜晶体管(TFT)，以致动彩色子像素。如图3A所示，彩色像素10包括一第一基板或保护层42，一第一电极层44及有机层47，一第二电极层50，一钝化层52，一再发光层54及一第二基板56。在本发明的一实施例中，第一电极层44包括一阴极层，第二电极层50包括一阳极层，包含阳极部分501、502、及503；及有机层47包括一发光层46及一空穴注入层48。发光层46，举例来说，包括一蓝色发光材料。再发光层54包括一第一层部分541具有红色发光材料，及一第二层部分542具有一绿色发光材料。红色发光材料将发光层46中放射的蓝光转换成红光，而绿色发光材料将发光层46中放射的蓝光转换成绿光。第三层部分543可能具有一对蓝光透明的材料。举例而言，蓝光在一波长范围450纳米至480纳米之间；绿光在一波长范围490纳米至570纳米之间及红光在一波长范围590纳米至650纳米之间。
在本发明的另一实施例中，发光层46包括一蓝绿光发光材料，配置用以放射蓝绿光于一波长范围460纳米至520纳米之间。第三层部分543可以包括一材料，此材料针对蓝绿光于一波长范围460纳米至520纳米之间呈现大致透明状，或者可以包括一蓝色滤光片配置用以传送蓝光于一波长范围450纳米至480纳米之间。
在本发明的一不同实施例中，发光层46包括例如一紫色发光材料。再发光层54包括一第一层部分541具有一红色发光材料；一第二层部分542具有一绿色发光材料，及一第三层部分543具有一蓝色发光材料。红色发光材料将发光层46中放射的紫光转换成红光，绿色发光材料将发光层46中放射的紫光转换成绿光，而蓝色发光材料将发光层46中放射的紫光转换成蓝光。举例而言，紫光在一波长范围380纳米至450纳米之间；蓝光在一波长范围450纳米至480纳米之间；绿光在一波长范围490纳米至570纳米之间及红光在一波长范围590纳米至650纳米之间。在再一实施例中，紫光在一波长范围380纳米至480纳米之间，而第三层部分543包括一蓝色滤光片，用以传送蓝光在一波长范围410纳米至480纳米之间。
在每一彩色像素10中，二个或更多的绝缘阻隔部(BM)60用来区分像素10为三色子像素22、24及26。如图3A及图3B所示，提供第一阻隔部601于彩色子像素22及24之间，及提供第二阻隔部602于彩色子像素24及26之间。如图3A、图3B及图4所示，彩色子像素22也具有另一阻隔部600。然而，至少第一电极层44(用来作为阴极)可以借由彩色子像素22、24及26共享。根据本发明的一实施例，彩色子像素22、24及26可以具有相同有机层47。在此实例中，彩色子像素22、24及26可以具有相同发光层46，发光层46包括一蓝色发光材料。举例而言，发光层46可以包括金属有机复合物，比如三价金属喹啉复合物、希夫碱二价金属复合物、金属乙酰丙酮复合物、金属二齿配位体复合物、二膦酸盐、马莱腈二硫纶复合物、分子电荷转移复合物、芳香族及染环型聚合物，以及稀土混和螯合物，或诸如此类。彩色子像素22、24及26具有三个开关元件，比如薄膜晶体管(TFTs)581、582及583，以控制彩色子像素22、24及26。每一彩色子像素22、24、26具有其阳极层部分501、502及503分别连接至一开关元件，使得每一彩色子像素的亮度可以个别地被控制。当一电压施加于共同阴极层44及在每一彩色子像素22、24、26中的阳极层部分501、502、503之间，有机层47中放射的蓝光部分301、302、303传送至再发光层54，如图3B所示。可以理解的是，蓝光部分301的振幅与强度可以有别于蓝光部分302及蓝光部分303的振幅与强度，端看在彩色子像素22、24及26中施加的电压。如图4所示，彩色子像素22用来产生红光。因此，在彩色子像素22中的第一层部分541包括一第一激发材料，将蓝光部分301(如图3B所示)转换成较长波长范围的光32。彩色子像素22中第一层部分541中的第一激发材料可以包括1-乙基-2-[4-(p-二甲基氨基苯基)-1,3-丁二烯基]高氯酸吡啶,或4-(二巯基亚甲基)-2-三级丁基-6-(1,1,7,7,-四甲基-1H,5H-苯并[ij]喹嗪-9-基)-4H-吡喃。该较长波长范围可以涵盖一范围590纳米至650纳米。同样地，彩色子像素24用来产生绿光。因此，彩色子像素24中第二层部分542包括一第二激发材料，将蓝光部分302(如图3B所示)转换成不同波长的光34。彩色子像素24中第二层部分542中的第二激发材料可以包括8-羟基喹啉铝,8-羟基喹啉铝盐或3-(2’-苯并噻唑基)-7-二乙基氨基香豆素。该不同波长范围可以涵盖一范围490纳米至570纳米。蓝光30可以涵盖一波长范围450纳米至480纳米，但此范围可以延伸至紫光区域380纳米至450纳米。
根据本发明的一实施例，值得注意的是，图3A中所示的层状结构，仅是用来图示说明多色有机发光二极管的操作原理。可以理解的是，像素可能包括其它层，比如空穴传输层(HTL)，及电子传输层(ETL)。此外，多色像素10可以阳极层邻接第一基板42，及阴极连接薄膜晶体管的方式建构。
阳极层50可以由下列金属氧化物或其组成的任何一种材质制成：铟锡氧化物、铝-掺杂锌氧化物、铟-掺杂锌-氧化物、氧化锡、镁锡氧化物、镍钨氧化物、镉锡氧化物，及诸如此类。阴极层可以由下列金属或合金的任何一种材质所制成：铝、银、镁银合金，及诸如此类。
在本发明的一不同实施例中，量子点(如图5)可以用在再发光层54中使蓝光的部分301、302、303激发，而产生光。在彩色子像素22中第一层部分541的量子点尺寸，选择用以产生光在波长范围590纳米至650纳米之间。同样地，在彩色子像素24中第二层部分542的量子点尺寸，选择用以产生光在波长范围490纳米至570纳米之间。举例来说，在彩色子像素26中第三层部分543放射的紫光转换成蓝光的实施例中，第三层部分543的量子点尺寸，选择用以产生光在波长范围450纳米至480纳米之间。
总括来说，根据本发明的多个实施例，一发光层用来产生一较小波长的光线。此较小波长的光线用来激发二或三个激发材料，以产生二或三个较长波长的光线。因此，根据本发明的发光二极管可以包括：一第一电极层；一第二电极层；一有机层配置于该第一电极层及该第二电极层之间，且放射具有一第一波长放射光穿透该第二电极；一再发光层邻接于该第二电极层，接收具有一第一波长放射光的至少一部份，该再发光层包括一第一激发材料，将第一波长的光转换为具有一第二波长放射光，该第二波长较长于该第一波长，及一第二激发材料，将一第一波长放射光转换为一第三波长放射光，该第三波长较长于该第二波长。该第一波长的光为蓝光，在波长范围450纳米至480纳米之间，该第二波长的光为绿光，在波长范围490纳米至570纳米之间，及该第三波长的光为红光，在波长范围590纳米至650纳米之间。在本发明的另一实施例，该第一波长的光为蓝绿光，在一波长范围460纳米至520纳米之间。
在本发明的一不同实施例中，该再发光层更包括一第三激发材料，放射具有一第四波长光线，该第四波长较长于该第一波长，但较短于该第二波长。该第一波长的光为紫光，在波长范围380纳米至450纳米之间；该第二波长的光为绿光，在波长范围490纳米至570纳米之间；该第三波长的光为红光，在波长范围590纳米至650纳米之间；及该第四波长的光为蓝光，在波长范围410纳米至480纳米或450纳米至480纳米之间。
本发明已叙述如一有机发光二极管，将一蓝色光源，转换为为红色、绿色、蓝色光线，或借由一紫色光源的激发，转换为为红色、绿色、蓝色光线。可以理解的是，在一有机发光二极管中，借由激发一蓝色光源或上述其它颜色而再发光，产生的光线可以具有二不同颜色，比如红色、绿色光线。另外，图2，图3A及图3B仅以图示说明为目的。重新配置彩色子像素22、24、26，以一不同顺序配置是可能的，比如22、26、24。再者，三个彩色子像素22、24、26不一定要配置在单一列中。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (14)

1.一种发光二极管，其特征在于，包括：
一第一电极层；
一第二电极层；
一有机层配置于该第一电极层及该第二电极层之间，且放射具有一第一波长的一第一光线穿透该第二电极层；以及
一再发光层邻接于该第二电极层，配置以接收该第一光线的至少一部分，该再发光层包括一第一激发材料，用以将该第一光线转换为具有一第二波长的一第二光线，该第二波长较长于该第一波长，及一第二激发材料，用以将该第一光线转换为具有一第三波长的一第三光线，该第三波长较长于该第二波长。
2.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，该再发光层更包括一第三材料，配置用以传送至少部分该第一光线。
3.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，该第一波长在一波长范围450纳米至480纳米之间，该第二波长在一波长范围490纳米至570纳米之间，及该第三波长在一波长范围590纳米至650纳米之间。
4.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，该第一波长在一波长范围460纳米至520纳米之间，该第二波长在一波长范围490纳米至570纳米之间，及该第三波长在一波长范围590纳米至650纳米之间。
5.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，该再发光层更包括一第三材料，用以将该第一光线转换为具有一第四波长的一第四光线，该第四波长较长于该第一波长，但较短于该第二波长。
6.根据权利要求5所述的发光二极管，其特征在于，该第一波长在一波长范围380纳米至480纳米之间；该第二波长在一波长范围490纳米至570纳米之间；该第三波长在一波长范围590纳米至650纳米之间，及该第四波长在一波长范围410纳米至480纳米之间。
7.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，更包括：
一第一阻隔部及一第二阻隔部，配置用以区分该发光二极管为一第一二极管部分，一第二二极管部分，及一第三二极管部分，该第一阻隔部配置用以分隔该再发光层中的该第一激发材料与该第二激发材料，使得该第一激发材料位于一第一二极管部分，及该第二激发材料位于该第二二极管部分；该第二阻隔部配置用以分隔该第二激发材料与该第三二极管部分；该第一阻隔部及该第二阻隔部亦配置用以区分该第一电极层为一第一电极段于该第一二极管部分中，一第二电极段于该第二二极管部分中，及一第三电极段于该第三二极管部分中；以及
一第一开关元件耦接至该第一电极段，一第二开关元件耦接至该第二电极段，及一第三开关元件耦接至该第三电极段。
8.根据权利要求5所述的发光二极管，其特征在于，该第三材料包括一彩色滤光片。
9.一种显示面板，其特征在于，包括：
一基板；
多个像素形成于该基板上，每一像素包括一发光二极管，该发光二极管包括：
一第一电极层；
一第二电极层；
一有机层配置于该第一电极层及该第二电极层之间，且放射具有一第一波长的一第一光线穿透该第二电极层；以及
一再发光层邻接于该第二电极层，配置以接收该第一光线的至少一部分，该再发光层包括一第一激发材料，用以将该第一光线转换为具有一第二波长的一第二光线，该第二波长较长于该第一波长，及一第二激发材料，用以将该第一光线转换为具有一第三波长的一第三光线，该第三波长较长于该第二波长。
10.根据权利要求9所述的显示面板，其特征在于，更包括：
一第一阻隔部及一第二阻隔部，配置用以区分该发光二极管为一第一二极管部分，一第二二极管部分，及一第三二极管部分，该第一阻隔部配置用以分隔该再发光层中的该第一激发材料与该第二激发材料，使得该第一激发材料位于一第一二极管部分，及该第二激发材料位于该第二二极管部分；该第二阻隔部配置用以分隔该第一激发材料与该第三二极管部分；该第一阻隔部及该第二阻隔部也配置用以区分该第一电极层为一第一电极段于该第一二极管部分中，一第二电极段于该第二二极管部分中，及一第三电极段于该第三二极管部分中；以及
一第一开关元件耦接至该第一电极段，一第二开关元件耦接至该第二电极段，及一第三开关元件耦接至该第三电极段。
11.根据权利要求10所述的显示面板，其特征在于，更包括一彩色滤光片位于该第三二极管部分中，该彩色滤光片配置用以传送该第一光线的至少一部分。
12.一种制造一发光二极管的方法，其特征在于，包括：
提供一第一电极层及一第二电极层于一基板上；
配置一有机层于该第一电极层及该第二电极层之间，且放射具有一第一波长的一第一光线穿透该第二电极层；以及
配置一再发光层邻接该第二电极层，该再发光层配置用以接收该第一光线的至少一部分，该再发光层包括一第一激发材料，用以将该第一光线转换为具有一第二波长的一第二光线，该第二波长较长于该第一波长，及一第二激发材料，用以将该第一光线转换为具有一第三波长的一第三光线，该第三波长较长于该第二波长。
13.根据权利要求12所述的制造一发光二极管的方法，其特征在于，更包括：
提供一第一阻隔部及一第二阻隔部，配置用以区分该发光二极管为一第一二极管部分、一第二二极管部分，及一第三二极管部分，该第一阻隔部配置用以分隔该再发光层中的该第一激发材料与该第二激发材料，使得该第一激发材料位于一第一二极管部分，及该第二激发材料位于该第二二极管部分；该第二阻隔部配置用以分隔该第一激发材料与该第三二极管部分；该第一阻隔部及该第二阻隔部也配置用以区分该第一电极层为一第一电极段于该第一二极管部分中，一第二电极段于该第二二极管部分中，及一第三电极段于该第三二极管部分中；以及
提供一第一开关元件耦接至该第一电极段，一第二开关元件耦接至该第二电极段，及一第三开关元件耦接至该第三电极段。
14.根据权利要求13所述的制造一发光二极管的方法，其特征在于，更包括：
提供一彩色滤光片在该第三二极管部分中，该彩色滤光片配置用以传送该第一光线的至少一部分。
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