CN103872087B - 有机发光二极管显示器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种有机发光二极管显示装置以及制造有机发光二极管显示装置的方法。有机发光二极管显示装置包括：形成于基板上的第一电极和第二电极；形成于第一电极与第二电极之间的红色发光层、绿色发光层以及蓝色发光层；形成于红色发光层、绿色发光层和蓝色发光层中的每一个与第一电极之间的空穴传输层；形成于红色发光层、绿色发光层和蓝色发光层中的每一个与第二电极之间的电子传输层；以及形成于基板与第一电极之间的导电聚合物，所述导电聚合物在分别对应于红色发光层、绿色发光层和蓝色发光层的区域中具有不同的厚度。
Description
本申请要求享有于2012年12月14日提交的韩国专利申请第10-2012-0146433号的权益，通过引用将该申请并入本文，如同在此完全阐述一样。
技术领域
本发明涉及一种有机发光二极管（下文中，称为“OLED”）显示装置以及制造有机发光二极管显示装置的方法。
背景技术
近几年，有机发光二极管显示装置作为平板显示装置正引起广泛关注，有机发光二极管显示装置解决了阴极射线管的较高重量和较大体积的问题。这种有机发光二极管显示装置包括阳极、阴极以及形成于阳极与阴极之间的有机半导体层。有机半导体层包括空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层以及电子注入层。
同时，微腔技术是改善有机发光二极管显示器的色纯度和亮度的一种方法。微腔技术是采用微腔效应的光学技术，其中从发光层发射的光在全反射面与半反射面之间相互干涉。为此，常规的有机发光二极管显示装置被设计为具有空穴传输层，空穴传输层在各RGB子像素中具有不同的厚度。就此而言，用来控制厚度的空穴传输层被分别层叠以控制在各RGB子像素中的空穴传输层的厚度，所述空穴传输层以较高的原料成本生产，并保留在遮蔽掩模(shadow mask)的肋条(rib)上，当形成薄膜时由于材料特性而粘结到遮蔽掩模的肋条，因此造成遮蔽掩模的开口被阻塞的缺陷。
发明内容
因此，本发明针对一种有机发光二极管显示装置以及制造有机发光二极管显示装置的方法，以基本消除由于现有技术的限制和缺点而产生的一个或多个问题。
本发明的一个目的是提供一种有机发光二极管显示装置以及制造该有机发光二极管显示装置的方法以避免遮蔽掩模的开口被阻塞的缺陷。
本发明的另外的优点、目的和特征的一部分将在如下的描述中进行阐述，一部分将是所属领域技术人员在阅读如下内容后显而易见的或者可以通过实施本发明而领悟。本发明的目的和其它优点可以通过本说明书、权利要求书以及附图中具体指出的结构来实现和获得。
为实现这些目的和其它优点，并根据本发明的目的，如这里具体和概括地描述的那样，一种有机发光二极管显示装置，包括：形成于基板上的第一电极和第二电极；形成于第一电极与第二电极之间的红色发光层、绿色发光层以及蓝色发光层；形成于红色发光层、绿色发光层和蓝色发光层中的每一个与第一电极之间的空穴传输层；形成于红色发光层、绿色发光层和蓝色发光层中的每一个与第二电极之间的电子传输层；以及形成于基板与第一电极之间的导电聚合物，所述导电聚合物在分别对应于红色发光层、绿色发光层和蓝色发光层的区域中具有不同的厚度。导电聚合物的厚度按对应于红色发光层的区域、对应于绿色发光层的区域和对应于蓝色发光层的区域的顺序减小。
导电聚合物可仅形成于对应于红色发光层的区域中和对应于绿色发光层的区域中，并且导电聚合物的厚度可按对应于红色发光层的区域和对应于绿色发光层的区域的顺序减小。
导电聚合物的厚度可以是20nm至200nm。
导电聚合物在可见光区可具有1.5至2.0的折射率以及90%或更高的透射率。
导电聚合物可由从导电塑料(PEDOT-PSS)、聚乙炔、聚对苯(polyparaphenylene)、聚吡咯和聚苯胺中选择的材料形成。
根据本发明的另一个方面，提供一种制造有机发光二极管显示装置的方法，所述方法包括：在基板上形成导电聚合物；在导电聚合物上形成第一电极；在第一电极上形成空穴传输层；在空穴传输层上形成红色发光层、绿色发光层以及蓝色发光层；在红色发光层、绿色发光层以及蓝色发光层上形成电子传输层；以及在电子传输层上形成第二电极，其中导电聚合物在分别对应于红色发光层、绿色发光层和蓝色发光层的区域中具有不同的厚度。
导电聚合物可通过半色调(half-tone)掩模工艺形成。
应当理解，本发明前面的一般性描述和下面的详细描述都是示例性和解释性的，意在对本发明要求保护的内容提供进一步的解释。
附图说明
给本发明提供进一步理解并且并入本申请组成本申请一部分的附图图解了本发明的实施方式，并与说明书同时用于解释本发明的原理。在附图中：
图1是图解根据本发明实施方式的有机发光二极管显示装置的平面图；
图2是图解图1中所示的RGB子像素SP1、SP2和SP3的剖视图；
图3是图解根据本发明实施方式的制造有机发光二极管显示装置的方法的流程图；
图4是图解根据本发明的另一个实施方式的RGB子像素SP1、SP2和SP3的剖视图；以及
图5A至图5G是图解用于形成导电聚合物4的方法的视图。
具体实施方式
现在将详细描述本发明的优选实施方式，这些优选实施方式的例子在附图中示出。尽可能地，在全部附图中用相同的参考数字指代相同或相似的部件。
下文中，将参照附图详细描述根据本发明的实施方式的有机发光二极管显示装置以及制造该有机发光二极管显示装置的方法。
图1是图解根据本发明实施方式的有机发光二极管显示装置的平面图。图2是图解图1中所示的RGB子像素SP1、SP2和SP3的剖视图。图3是图解根据本发明实施方式的制造有机发光二极管显示装置的方法的流程图。
在图1中所示的有机发光二极管显示装置中，排列有呈现红色、绿色和蓝色的RGB子像素SP1、SP2和SP3。RGB子像素SP1、SP2和SP3可以条形、四边形或类似形状排列，并且发射红光、绿光和蓝光的三个子像素SP1、SP2和SP3构成单元像素(P)。图1示出了以条形排列的RGB子像素SP1、SP2和SP3，但是这种配置作为示例提供，并且本发明不限于这种配置。
下文中，将描述RGB子像素SP1、SP2和SP3的剖面结构以及制造方法。
参照图2和图3，本发明的有机发光二极管显示装置包括在基板2上以如下顺序层叠的：导电聚合物4，第一电极6，空穴传输层8，多个发光层10a、10b和10c，电子传输层12，第二电极14，以及前密封层16。有机发光二极管显示装置以该层叠顺序制造。下文中，将根据该层叠顺序描述本发明。
尽管未示出，基板2包括：用来驱动RGB子像素SP1、SP2和SP3的薄膜晶体管；用来驱动薄膜晶体管的栅极线和数据线；以及用来供电的电源线。基板2可以是由玻璃制成的玻璃基板，可以是由PET制成的塑料基板以实现柔性显示器，或者是超薄玻璃基板。
作为参考，本发明的有机发光二极管显示装置为顶部发光的有机发光二极管显示装置。因此，尽管图2中未示出，在基板2与导电聚合物4之间进一步提供反射层。反射层将从发光层10a、10b和10c向第一电极6发出的光反射到第二电极14。构成反射层的金属层的厚度优选为1,000，并且反射层相对于可见光（例如，具有400nm至700nm的波长的光）的反射率优选为92%或更高。
导电聚合物4形成于基板2上（反射层上）。由于导电聚合物4在各RGB子像素SP1、SP2和SP3中具有不同厚度，导电聚合物4在作为不透明电极的第一电极6与作为透明电极的第二电极14之间实现微腔效应。也就是说，导电聚合物4控制从发光层10a、10b和10c发射的初始光与被反射或再次反射的二次光之间的干涉，由此改善亮度和色彩特性。
本发明省略了用来控制厚度以实现微腔效应的常规的空穴传输层，而是包括在RGB子像素SP1、SP2和SP3中的基板2与第一电极6之间的具有不同厚度的导电聚合物4，以降低制造成本并避免遮蔽掩模的开口被阻塞的缺陷。具体地，本发明可通过省略用来控制厚度的常规的空穴传输层（需要较高的原材料成本）或者减少遮蔽掩模工艺的数目而降低制造成本。此外，用来控制厚度的常规的空穴传输层造成遮蔽掩模的开口被阻塞的缺陷。另一方面，本发明可通过省略用来控制厚度的常规的空穴传输层而避免遮蔽掩模的开口被阻塞的缺陷。此外，本发明的导电聚合物4是通过半色调掩模工艺而形成的，半色调掩模工艺比遮蔽掩模工艺容易并且需要更低的成本，从而使成本降低并且易于制造。
下文中，将详细描述用于制造本发明的导电聚合物4的方法。
图5A至图5G是图解用于制造导电聚合物4的方法的剖视图。
首先，参照图5A，在基板2上形成导电聚合物18（例如，PEDOT:PSS），导电聚合物18是导电聚合物4的原材料。此外，光刻胶20被涂覆于导电聚合物18。
然后，参照图5B，上面已涂覆有光刻胶20的基板2被设置成与掩模基板28彼此面对。在掩模基板28上形成分别与R子像素SP1、G子像素SP2和B子像素SP3对应的阻挡层22、第一半透射层24和第二半透射层26。第一半透射层24比第二半透射层26具有更高的透射率。此外，形成于基板2上的光刻胶20使用形成于掩模基板28上的阻挡层22、第一半透射层24以及第二半透射层26而图案化。如图5C所示，图案化的光刻胶20仅保留在RGB子像素SP1、SP2和SP3中，并且RGB子像素的厚度按R子像素SP1、G子像素SP2和B子像素SP3的顺序减小。
然后，参照图5D，使用图案化的光刻胶20作为掩模以蚀刻导电聚合物18。因此，导电聚合物18仅保留在G子像素SP2和B子像素SP3中。
然后，参照图5E，通过灰化工艺移除光刻胶20对应于B子像素SP3的图案，并且使用光刻胶20的图案作为掩模以蚀刻导电聚合物18对应于B子像素SP3的部分。
然后，参照图5F，通过灰化工艺或类似工艺移除光刻胶20对应于G子像素SP2的图案，并且使用光刻胶20的图案作为掩模以移除导电聚合物18对应于G子像素SP2和B子像素SP3的部分。
然后，如图5G所示，移除光刻胶20对应于R子像素SP1的图案以在基板2上形成导电聚合物4。
下文中，将更加详细地描述本发明的导电聚合物4。
如图2所示，导电聚合物4的厚度按R子像素SP1、G子像素SP2和B子像素SP3的顺序减小。这是考虑到分别在RGB子像素SP1、SP2和SP3中提供的红色发光层10a、绿色发光层10b以及蓝色发光层10c之间的发光效能的差异来决定的，并且目的是通过对光程的控制来实现微腔效应，用于提高光效能。如图4所示，导电聚合物4可仅提供于R子像素SP1和G子像素SP2中。在这种情形下，导电聚合物4的厚度按R子像素SP1和G子像素SP2的顺序减小。导电聚合物4优选地具有20nm至200nm的厚度，在可见光范围内1.5至2.0的折射率以及90%或更高的透射率。
同时，导电聚合物4可使用导电聚合物材料形成。
例如，导电聚合物4可使用自导电塑料{聚（3,4-乙烯二氧噻吩）：聚苯乙烯磺酸(poly(3,4,-ethylene dioxythiophene):polystyrene sulfonic acid)；PEDOT-PSS}、聚乙炔、聚对苯、聚吡咯和聚苯胺中选择的至少一种材料形成。优选地，导电聚合物4由导电塑料（PEDOT-PSS）形成。
第一电极6是形成于导电聚合物4上的阳极。第一电极6可由透明的并且导电的材料形成，所述材料诸如氧化铟锡（下文中，称为“ITO”）、氧化铟锌（下文中，称为“IZO”）。
空穴传输层8形成于第一电极6上。空穴传输层8将来自空穴注入层的空穴提供至发光层10a、10b和10c。空穴传输层8由具有较高的空穴迁移率和热稳定性的材料形成。例如，空穴传输层8使用具有刚性结构的芳香胺化合物或诸如TPD（N,N’-二苯基-N,N’-二(3-甲基苯基)-4,4’-二氨基苯）（N,N'-diphenyl-N,N'-di(3-methylphenyl)-4,4'-diaminophenyl）、NPD（N,N'-二(1-萘基)-N,N'-二苯基-1,1'-联苯-4,4'-二胺）（N,N'-bis(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine）、TCTA（4-(9H-咔唑-9-基)-N,N-二[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-苯胺）（4-(9H-carbazol-9-yl)-N,N-bis[4-(9H-carbazol-9-yl)phenyl]-benzenamine）或者CBP（4,4'-N,N'-二咔唑-联苯）（4,4'-N,N'-dicarbazole-biphenyl)之类的材料形成。优选地，空穴传输层8由NPD形成。
发光层10a、10b和10c形成于空穴传输层8上。发光层10a、10b和10c包括发射红光的红色发光层10a、发射绿光的绿色发光层10b和发射蓝光的蓝色发光层10c，所述红色发光层10a设置于与R子像素SP1对应的每个区域中；所述绿色发光层10b设置于与G子像素SP2对应的每个区域中；以及蓝色发光层10设置于与B子像素SP3对应的每个区域中。
红色发光层10a的主体材料可以是双-(2-甲基)-8-羟基喹啉（bis-(2-methyl)-8-quinolinolato）衍生物，并且其掺杂材料可以是作为铱配合物的(biio)2Ir(acac)。在这种情形下，优选地，红色发光层10a的厚度可设置为200。
绿色发光层10b的主体材料可以是N2-(9,9-二甲基-9H-芴基-2-基)-9,10-(萘基-2-基)蒽（N2-(9,9-dimethyl-9H-fluorne-2-yl)-9,10-(naphthalen-2-yl)anthracene）衍生物，并且其掺杂材料可以是2,N2,N6,N6,9,10-六苯基蒽-2,6-二胺（2,N2,N6,N6,9,10-hexaphenylanthracene-2,6-diamine）。在这种情形下，优选地，绿色发光层10b的厚度可设置为200。
蓝色发光层10c的主体材料可以是9-萘基-2-基-1-(萘基-3-基)蒽（9-naphthalen-2-yl-1-(naphthalen-3-yl)anthracene）衍生物，并且其掺杂材料可以是芘（pyrene）衍生物。在这种情形下，优选地，蓝色发光层10c的厚度可设置为250。
电子传输层12形成于发光层10a、10b和10c上。电子传输层12将来自电子注入层的电子提供至发光层10a、10b和10c。电子传输层12由具有较高的电子迁移率和对应于第二电极14与发光层10a、10b和10c的中间值的最低未占分子轨道(LUMO)能级的材料形成。电子传输层12由诸如8-羟基喹啉铝（Alq3）、恶二唑（oxidiazole）、三唑（triazole）、邻二氮杂菲（phenathroline）、咪唑、噻咯或MADN之类的材料形成。
第二电极14是形成于电子传输层12上的阴极。第二电极14可以是由铝(Al)或银(Ag)形成的单层结构，或者可以是具有通过层叠铝(Al)或银(Ag)形成的多层结构的半透明材料。
前密封层16形成于第二电极14上。前密封层16用以阻挡外部湿气或氧气的渗入，并由此提高可靠性。为此，前密封层16具有一个或多个有机层重复地与一个或多个无机层交替的结构。无机层由氧化铝(AlxOx)、氧化硅(SiOx)、SiNx、SiON以及LiF形成，以初步阻挡外部湿气或氧气的渗入。此外，有机层其次阻挡外部湿气或氧气的渗入。此外，有机层用作缓冲层，以减少由有机发光二极管显示装置产生的各层之间的压力并增强表面均匀性。有机层由诸如丙烯酸树脂(acrylic resin)、环氧树脂(epoxy resin)或聚酰亚胺树脂(polyimide resin)之类的树脂，或者诸如聚乙烯(polyethylene)之类的聚合物形成。
表1
表1就亮度和色彩特性方面对根据本发明的有机发光二极管显示装置与采用常规的微腔技术的有机发光二极管显示装置进行了比较。
从表1可以看出，与采用常规的微腔技术的有机发光二极管显示装置相比，根据本发明的有机发光二极管显示装置显示了改善的亮度和相似的色彩特性。
如上所述，本发明控制RGB子像素的厚度以控制从发光层发射的初始光与被反射或再次反射的二次光之间的干涉，并提供改善的亮度和优异的色彩特性。特别地，本发明省略了用来控制厚度的常规的空穴传输层（需要较高制造成本）以降低制造成本，并且减少遮蔽掩模工艺的数目以进一步降低制造成本。此外，用来控制厚度的空穴传输层的省略能够避免遮蔽掩模的开口被阻塞的缺陷。此外，用来控制厚度的导电聚合物可通过半色调掩模工艺形成，半色调掩模工艺比遮蔽掩模工艺容易并且需要更低的成本，从而使成本降低并且易于制造。
由上述内容可见，根据本发明，可以通过控制RGB子像素的厚度来控制从发光层发射的初始光与被反射或再次反射的二次光之间的干涉，并提供改善的亮度和优异的色彩特性。特别地，可以通过省略用来控制厚度的常规的空穴传输层（需要较高的原材料成本）来降低制造成本并且通过遮蔽掩模工艺的数目的减少以进一步降低制造成本。此外，可以通过省略用来控制厚度的空穴传输层以避免遮蔽掩模的开口被阻塞的缺陷。此外，用来控制厚度的导电聚合物可以较低的成本更容易地制造，因为用来控制厚度的导电聚合物可通过半色调掩模工艺形成，半色调掩模工艺比遮蔽掩模工艺容易并且需要更低的成本。
在不脱离本发明精神或范围的情况下，可对本发明进行各种修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，本发明旨在涵盖落入所附权利要求书的范围内的、对本发明的各种修改和变化及其等同物。
Claims (13)
1.一种有机发光二极管显示装置，包括：
形成于基板上的导电聚合物；
形成于所述导电聚合物上的第一电极；
在所述第一电极上的空穴传输层；
形成于所述空穴传输层上分别对应于红色子像素、绿色子像素和蓝色子像素的红色发光层、绿色发光层以及蓝色发光层；
形成于所述红色发光层、所述绿色发光层和所述蓝色发光层中的每一个上的电子传输层；以及
在所述电子传输层上的第二电极；
其中所述导电聚合物在所述红色子像素、所述绿色子像素和所述蓝色子像素的每一个中具有不同的厚度。
2.根据权利要求1所述的有机发光二极管显示装置，其中所述导电聚合物的厚度按对应于所述红色发光层的区域、对应于所述绿色发光层的区域和对应于所述蓝色发光层的区域的顺序减小。
3.根据权利要求1所述的有机发光二极管显示装置，其中所述导电聚合物仅形成于对应于所述红色发光层的区域中和对应于所述绿色发光层的区域中，所述导电聚合物的厚度按对应于所述红色发光层的区域和对应于所述绿色发光层的区域的顺序减小。
4.根据权利要求1所述的有机发光二极管显示装置，其中所述导电聚合物的厚度为20nm至200nm。
5.根据权利要求1所述的有机发光二极管显示装置，其中所述导电聚合物在可见光区具有1.5至2.0的折射率以及90％或更高的透射率。
6.根据权利要求1所述的有机发光二极管显示装置，其中所述导电聚合物由从导电塑料(PEDOT-PSS)、聚乙炔、聚对苯、聚吡咯和聚苯胺中选择的材料形成。
7.一种制造有机发光二极管显示装置的方法，包括：
在基板上形成导电聚合物；
在所述导电聚合物上形成第一电极；
在所述第一电极上形成空穴传输层；
在所述空穴传输层上形成分别对应于红色子像素、绿色子像素和蓝色子像素的红色发光层、绿色发光层以及蓝色发光层；
在所述红色发光层、所述绿色发光层以及所述蓝色发光层上形成电子传输层；以及
在所述电子传输层上形成第二电极，
其中所述导电聚合物在所述红色子像素、所述绿色子像素和所述蓝色子像素的每一个中具有不同的厚度。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述导电聚合物的厚度按对应于所述红色发光层的区域、对应于所述绿色发光层的区域和对应于所述蓝色发光层的区域的顺序减小。
9.根据权利要求7所述的方法，其中所述导电聚合物仅形成于对应于所述红色发光层的区域中和对应于所述绿色发光层的区域中，所述导电聚合物的厚度按对应于所述红色发光层的区域和对应于所述绿色发光层的区域的顺序减小。
10.根据权利要求7所述的方法，其中所述导电聚合物的厚度为20nm至200nm。
11.根据权利要求7所述的方法，其中所述导电聚合物在可见光区具有1.5至2.0的折射率以及90％或更高的透射率。
12.根据权利要求7所述的方法，其中所述导电聚合物由从导电塑料(PEDOT-PSS)、聚乙炔、聚对苯、聚吡咯和聚苯胺中选择的材料形成。
13.根据权利要求7所述的方法，其中所述导电聚合物是通过半色调掩模工艺而形成的。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |