CN106611824A - 制作有机发光二极管的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭露一种制作有机发光二极管的方法。此方法包含形成一第一有机材料区和一第二有机材料区于一薄膜上，以一热源加热第一有机材料区，使受热的第一有机材料区贴附至一基板上，形成一第一有机材料层，其中薄膜位于热源与第一有机材料区之间，以及以热源加热第二有机材料区，使受热的第二有机材料区贴附至第一有机材料层上，其中薄膜位于热源与第二有机材料区之间。此方法的制作流程简单，能够有效减少制程时间，并同时具有低成本、低耗能且低污染等优势，此外，亦不需使用光罩便能够形成图案化的有机发光二极管。
Description
技术领域
本发明是有关一种制作有机发光二极管的方法，特别是有关一种利用热源将薄膜上的有机材料区和金属材料区转移至基板上以制作出有机发光二极管的方法。
背景技术
有机发光二极管(organic light-emitting diode，OLED)具有自发光、重量轻、厚度薄、低驱动电压、广视角、高亮度、高辉度、高对比和反应速度快等诸多优良特性，因此不须额外加入背光源(backlight)和彩色滤光片(color filter)，耐用性高且构造简单，因而能降低制作成本，是深具潜力和应用性的显示技术。
有机发光二极管的基本结构包含阴极、阳极以及位于阴极和阳极之间的多层有机材料层。传统上，是利用真空热蒸镀法(vacuum thermal evaporation)制作有机发光二极管，在高真空系统下，以高热使有机材料汽化后再沉积于基板上，而在基板上形成单层有机材料层，再利用同样的制程，逐层沉积其他有机材料层以完成有机发光二极管，此外，亦可利用光罩(mask)以形成图案化的有机发光二极管。然而，传统的制作流程繁复、耗时且耗能，而热蒸镀设备也较为昂贵。此外，若利用旋转涂布法欲形成有机材料叠层，可能会因溶剂层之间具有互溶性而无法形成有机发光二极管。另外，若以喷墨印刷法形成单层有机材料层，其膜厚难以控制且容易不均匀，导致所形成的有机发光二极管的良率和效率不佳。
有鉴于此，需要提供一种新的制作有机发光二极管的方法。
发明内容
为了解决上述先前技术的缺点，本发明提供一种利用热源将薄膜上的有机材料区和金属材料区转移至基板上以制作出有机发光二极管的方法。此方法的制作流程简单，能够有效减少制程时间，并同时具有低成本、低耗能且低污染等优势，此外，亦不需使用光罩便能够形成图案化的有机发光二极管。
本发明的一方面为一种制作有机发光二极管的方法，包含以下步骤：形成一第一有机材料区和一第二有机材料区于一薄膜上；以一热源加热第一有机材料区，使受热的第一有机材料区贴附至一基板上，形成一第一有机材料层，其中薄膜位于热源与第一有机材料区之间；以及以热源加热第二有机材料区，使受热的第二有机材料区贴附至第一有机材料层上，其中薄膜位于热源与第二有机材料区之间。
根据本发明一或多个实施方式，第一有机材料区和第二有机材料区的材料是独立为一空穴注入材料、一空穴传递材料、一发光材料、一电子传递材料或一电子注入材料。
根据本发明一或多个实施方式，进一步包含形成一金属材料区于薄膜上，并以热源加热金属材料区，使受热的金属材料区贴附至第二有机材料层上。
根据本发明一或多个实施方式，进一步包含形成一金属材料区于薄膜上，并以热源加热金属材料区，使金属材料区贴附至基板上。
根据本发明一或多个实施方式，薄膜包含一第一薄膜和一第二薄膜，第一有机材料区于第一薄膜上，第二有机材料区于第二薄膜上。
根据本发明一或多个实施方式，进一步包含一压力源，热源与压力源共同使受热的第一有机材料区贴附至基板上，且共同使受热的第二有机材料区贴附至第一有机材料层上。
根据本发明一或多个实施方式，形成第一有机材料区和第二有机材料区于薄膜上的步骤是通过旋转涂布(spin coating)、狭缝式涂布(slot die coating)、喷墨式印刷(ink jet printing)、凹版印刷(gravure printing)、网版印刷(screenprinting)、化学气相沉积(chemical vapor deposition)、物理气相沉积(physicalvapor deposition)、溅镀(sputtering)或喷涂(spray coating)进行。
根据本发明一或多个实施方式，薄膜的材料是聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)、聚酰亚胺(polyimide，PI)、聚酰胺酰亚胺(polyamide-imide，PAI)、聚酯(polyester，PE)或聚丙烯(polypropylene，PP)。
根据本发明一或多个实施方式，热源包含多个子区域，一部分所述子区域提供加热温度。
根据本发明一或多个实施方式，热源在不同时间提供不同加热温度。
以下将以实施方式对上述的说明作详细的描述，并对本发明内容的技术方案提供更进一步的解释。
附图说明
为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施方式能更明显易懂，所附附图的详细说明如下：
图1A是根据本发明的一实施方式所绘示的有机材料带；
图1B是图1A所示的有机材料带的剖面示意图；
图2A～图2D是根据本发明的一实施方式所绘示的一种制作有机材料叠层的方法的各阶段剖面示意图；
图3A是根据本发明的一实施方式所绘示的一有机无机材料带；
图3B是根据本发明的一实施方式所绘示的一有机发光二极管元件；
图4是根据本发明的一实施方式所绘示的一热源的立体示意图，热源包含多个子区域；
图5A是根据本发明的一实施方式所绘示的有机发光二极管结构的上视示意图；
图5B是图5A所示的有机发光二极管结构的剖面示意图；
图6A是根据本发明的一实施方式所绘示的有机发光二极管结构的上视示意图；以及
图6B是图6A所示的有机发光二极管结构的剖面示意图。
具体实施方式
以下将以附图揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明各种实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些已知惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示。
除非内容中有其他清楚的指称，本文所使用的单数词包括复数的指称对象，因此举例来说，除非内容中有其他清楚的指称，否则一层便包括一些具有两个或更多个层的实施方式，透过参考“一实施方式”这样特定的指称，在至少其中的一的本发明的实施方式中，表示一种特定的特征、结构或特色，因此在各处的“在一实施方式”，这样的片语透过特别的指称出现时，并不需要参考相同的实施方式，更进一步，在一或多实施方式中，这些特别的特征、结构、或特色可以依合适的情况相互组合。
本文所使用的有关“包括”、“包含”、“具有”、“含有”、“涉及”及其他相似含义的词汇皆为开放式，举例来说，意指包括但不限于此。
此外，相对词汇，如“下”或“底部”与“上”或“顶部”，用来描述文中在附图中所示的一元件与另一元件的关系。相对词汇是用来描述装置在附图中所描述之外的不同方位是可以被理解的。例如，如果一附图中的装置被翻转，元件将会被描述原为位于其它元件的“下”侧将被定向为位于其他元件的“上”侧。例示性的词汇“下”，根据附图的特定方位可以包含“下”和“上”两种方位。
本发明提供一种制作有机发光二极管的方法。将一有机材料区或一金属材料区形成于一薄膜上，再利用一热源加热有机材料区或金属材料区，使受热的有机材料区或受热的金属材料区贴附至一基板或一有机材料层上，以形成有机发光二极管。此外，由于热源包含多个可调整加热温度的子区域，因此能够形成图案化有机发光二极管。
请同时参阅图1A和图1B，图1A是根据本发明的一实施方式所绘示的有机材料带，图1B是图1A所示的有机材料带的剖面示意图。形成一第一有机材料区110和一第二有机材料区120于一薄膜130上，形成一有机材料带100。在一实施方式中，是通过旋转涂布、喷墨式印刷、化学气相沉积、物理气相沉积、溅镀或喷涂的方式将第一有机材料区110和第二有机材料区120形成于薄膜130上。
在一实施方式中，薄膜130的材料包含聚对苯二甲酸乙二酯、聚酰亚胺、聚酯或聚丙烯。在一实施方式中，第一有机材料区110和第二有机材料区120的材料是独立为一空穴注入材料、一空穴传递材料、一发光材料、一电子传递材料或一电子注入材料。
具体来说，空穴注入材料包含三氧化钼(MoO3)、五氧化二钒(V2O5)、三氧化钨(WO3)或聚(3,4-并乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)polystyrene sulfonate，PEDOT:PSS)。
具体来说，空穴传递材料包含酞菁铜(Copper(II)phthalocyanine，CuPC)、2,3,6,7,10,11-六氰基-1,4,5,8,9,12-六氮杂苯并菲(2,3,6,7,10,11-Hexacyano-1,4,5,8,9,12-hexaazatriphenylene，HAT-CN)、4,4',4”-三(咔唑-9-基)三苯胺(4,4',4”-Tris(carbazol-9-yl)triphenylamine，TCTA)或N,N'-双(萘-1-基)-N,N'-双(苯基)-联苯胺(N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidine，NPB)。
具体来说，发光材料包含磷光材料、荧光材料或其组合，各荧光材料以及磷光材料能发出红光、蓝光、绿光或该等色光的混合光。举例来说，发光层的材料包含聚(2-甲氧基-5-(2'-乙基己氧基)-1,4-苯撑乙烯撑)(poly[2-methoxy-5-(2'-ethylhexyloxy)-1,4-phenylene vinylene]，MEH-PPV)、聚(3-己烷基塞吩)(poly(3-hexylthiophene)，P3HT)、聚芴(polyfluorene，PF)、三(8-羟基喹啉)化铝(Tris(8-hydroxy quinoline)aluminum(Ⅲ)，Alq3)或八乙基卟吩铂(platinum-octaethyl-porphyrin，PtOEP)。
具体来说，电子传递材料包含4,7-二苯基-1,10-邻二氮杂菲(4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline，BPhen)、1,3,5-三[(3-吡啶基)-3-苯基]苯(1,3,5-Tri(m-pyridin-3-ylphenyl)benzene，TmPyPhB)、2-甲基-9,10-二(2-萘)蒽(2-methyl-9,10-di[2-naphthyl]anthracene，MADN)、三(8-羟基喹啉)化铝、2,9-二甲基-4,7-联苯-1,10-邻二氮杂菲(bathocuproine，BCP)或1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)(1,3,5-Tris(1-phenyl-1H-benzimidazol-2-yl)benzene，TPBI)。
请参阅图2A～图2D，图2A～图2D是根据本发明的一实施方式所绘示的一种制作有机材料叠层的方法的各阶段剖面示意图。如图2A所示，将图1B所示的有机材料带100的两端分别卷绕于一卷动装置230，卷动装置230可使有机材料带100往方向D1被卷动。此外，将有机材料带100置于一热源220与一基板210之间，当第一有机材料区110被卷动至热源220与基板210之间时，热源220的热能可以穿过薄膜130而加热第一有机材料区110，在第一有机材料区110被卷动和被加热的过程中，基板210同时亦会往方向D2移动，使受热的第一有机材料区110贴附至基板210上，而形成如图2B所示的第一有机材料层112。具体来说，受热的第一有机材料区110在贴附过程中需要接触基板210以转印于基板210上。
在一实施方式中，进一步包含一压力源，热源220与压力源共同使受热的第一有机材料区110贴附至基板210上。举例来说，在加热过程中，将热源220往下压，使受热的第一有机材料区110接触基板210，对于第一有机材料区110而言，热源220亦为压力源，通过受热的第一有机材料区110与基板210的附着力大于受热的第一有机材料区110与薄膜130的附着力，使得受热的第一有机材料区110脱离薄膜130而转印到基板210上，形成第一有机材料层112。
接下来，请参照图2C，移动基板210使其回到如图2A所示的位置，换句话说，如图2C所示，将第一有机材料层112的边缘置于热源220下方。将有机材料带100往方向D1卷动，使第二有机材料区120被卷动至热源220与第一有机材料层112之间，热源220的热能可以穿过薄膜130而加热第二有机材料区120，在第二有机材料区120被卷动和被加热的过程中，基板210同时亦会往方向D2移动，使受热的第二有机材料区120贴附至第一有机材料层112上，而形成如图2D所示的第二有机材料层122。具体来说，在贴附过程中，受热的第二有机材料区120需要接触第一有机材料层112以转印于第一有机材料层112上。根据以上描述，透过第2A～2C图的流程，能够于基板210上形成第一有机材料层112和第二有机材料层122的堆叠。
在一实施方式中，进一步包含一压力源，热源220与压力源共同使受热的第二有机材料区120贴附至第一有机材料层112上。举例来说，在加热过程中，将热源220往下压，使受热的第二有机材料区120接触第一有机材料层112，对于第二有机材料区120而言，热源220亦为压力源，通过受热的第二有机材料区120与第一有机材料层112的附着力大于受热的第二有机材料区120与薄膜130的附着力，使得受热的第二有机材料区120脱离薄膜130而转印到第一有机材料层112上，形成第二有机材料层122。
在一实施方式中，第一有机材料区110和第二有机材料区120可分别形成于不同的薄膜上，例如：第一有机材料区110形成于第一薄膜上，而第二有机材料区120形成于第二薄膜上，亦可以在不脱离第2A～2C图所示的实施方式的精神下，形成如图2D所示的第一有机材料层112和第二有机材料层122的堆叠。
在一实施方式中，进一步包含形成一金属材料区于薄膜上(未示出)，并参照图2A～图2B所示的将第一有机材料区110贴附至基板210的实施方式，以热源加热金属材料区，使金属材料区贴附至基板上。
在一实施方式中，进一步包含形成一金属材料区于薄膜上(未示出)，并参照图2C所示的将第二有机材料区120贴附至第一有机材料层112的实施方式，以热源加热金属材料区，使受热的金属材料区贴附至第二有机材料层上。
在一实施方式中，金属材料区的材料包含铟锌氧化物(Indium Zinc Oxide，IZO)、氧化铟锡(Indium tin oxide，ITO)、镁银(Mg:Ag)、铝、银、金、钙、镍、铂、锂、氧化锌(Zinc Oxide)或氧化铝锌(Aluminum-doped Zinc Oxide，AZO(Al:ZnO))。
请参照图3A，图3A是根据本发明的一实施方式所绘示的一有机无机材料带。形成一第一金属材料区310、一第一载子传递材料区320、一发光材料区330、一第二载子传递材料区340和一第二金属材料区350于一薄膜360上，形成一有机无机材料带300。
如图3B所示，请参照图2A～图2D所示的实施方式，将第一金属材料区310贴附至一基板370上，形成一第一金属层312，接着，将第一载子传递材料区320贴附至第一金属层312上，形成一第一载子传递层322，以此类推，在第一载子传递层322之上依序形成发光层332、第二载子传递层342和第二金属层352，形成如图3B所示的有机发光二极管元件380。在一实施方式中，基板370是玻璃基板或PET基板。在另一实施方式中，基板370包含至少一薄膜晶体管(thin-film transistor，TFT)以提供驱动电流至有机发光二极管元件380。
在一实施方式中，第一金属层312是阳极，第一载子传递层322是空穴传递层(hole transport layer)，第二载子传递层342是电子传递层(electron transportlayer)，第二金属层352是阴极。因此，有机发光二极管元件380是向前堆叠式(forward-stacked)。
在一实施方式中，第一金属层312是阴极，第一载子传递层322是电子传递层，第二载子传递层342是空穴传递层，第二金属层352是阳极。因此，有机发光二极管元件380是反向堆叠式(inverted-stacked)。
在一实施方式中，可以事先于基板370上形成阳极，阳极的材料例如为ITO，再参照图2A～图2D所示的实施方式，于阳极上依序形成空穴传递层、发光层、电子传递层和阴极。
在一实施方式中，在有机无机材料带300上进一步形成空穴注入材料区、电子注入材料区或其组合，以形成含有空穴注入层、电子注入层或其组合的有机发光二极管。
请参阅图4，图4是根据本发明的一实施方式所绘示的一热源的立体示意图。热源220包含多个子区域220a、220b、220c、220d和220e，各个子区域可提供不同的加热温度，并可在不同时间提供不同加热温度，此加热温度足以使薄膜上的有机材料区或金属材料区贴附至有机材料层或基板上。
在一实施方式中，部分所述子区域提供加热温度。举例来说，热源220的子区域220a、220c和220e提供固定加热温度，而子区域220b和220e不提供加热温度。请同时参照图5A和图5B，图5A是根据本发明的一实施方式所绘示的有机发光二极管结构的上视示意图，图5B是图5A所示的有机发光二极管结构的剖面示意图。当以热源220加热图1B所示的有机材料带100时，只有受热部分的第一有机材料区110会贴附至基板510上，形成如图5A所示的具有条状图案的图案化第一有机材料层112a，条状图案的方向平行于基板510的方向。以此类推，参考图5A所示的实施方式，在图案化第一有机材料层112a上形成多个图案化第二有机材料层(未示出)和一图案化金属层(未示出)，以形成一具有条状图案的图案化有机发光二极管。
在一实施方式中，这些子区域在不同时间提供不同加热温度。举例来说，热源220的子区域220a、220b、220c、220d和220e在一第一时间中皆提供加热温度，而能够加热有机材料区或是金属材料区以贴附至有机材料层或基板上，而热源220在一第二时间皆不提供加热温度。请同时参照图6A和图6B，图6A是根据本发明的一实施方式所绘示的有机发光二极管结构的上视示意图，图6B是图6A所示的有机发光二极管结构的剖面示意图。当以热源220加热图1B所示的有机材料带100时，由于热源220在不同时间提供不同加热温度，只有受热部分的第一有机材料区610会贴附至基板610上，形成如图6A所示的具有条状图案的图案化第一有机材料层112b，条状图案的方向垂直于基板610的方向。以此类推，参考图6A所示的实施方式，在图案化第一有机材料层112b上形成多个图案化第二有机材料层(未示出)和一图案化金属层(未示出)，以形成一具有条状图案的图案化有机发光二极管。
在一实施方式中，结合图5A～图5B和图6A～图6B所示的实施方式，能够在基板上形成各种图案化的有机发光二极管。
综上所述，本发明提供一种新颖的制作有机发光二极管的方法，利用热源将薄膜上的有机材料区和金属材料区转移至基板上，以制作出有机发光二极管，在制作过程中，热源能够集中且稳定地加热有机材料区和金属材料区，不会因为热传导而影响先前所形成的有机材料层和金属材料层，此外，此方法的制作流程不但简单亦能缩短制程时间，且不需使用光罩便能够形成图案化的有机发光二极管。
虽然本发明内容已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明内容的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种制作有机发光二极管的方法，其特征在于，包含：
形成一第一有机材料区和一第二有机材料区于一薄膜上；
以一热源加热该第一有机材料区，使受热的该第一有机材料区贴附至一基板上，形成一第一有机材料层，其中该薄膜位于该热源与该第一有机材料区之间；以及
以该热源加热该第二有机材料区，使受热的该第二有机材料区贴附至该第一有机材料层上，其中该薄膜位于该热源与该第二有机材料区之间。
2.根据权利要求1所述的制作有机发光二极管的方法，其特征在于，该第一有机材料区和该第二有机材料区的材料是独立为一空穴注入材料、一空穴传递材料、一发光材料、一电子传递材料或一电子注入材料。
3.根据权利要求1所述的制作有机发光二极管的方法，其特征在于，进一步包含形成一金属材料区于该薄膜上，并以该热源加热该金属材料区，使受热的该金属材料区贴附至该第二有机材料层上。
4.根据权利要求1所述的制作有机发光二极管的方法，其特征在于，进一步包含形成一金属材料区于该薄膜上，并以该热源加热该金属材料区，使该金属材料区贴附至该基板上。
5.根据权利要求1所述的制作有机发光二极管的方法，其特征在于，该薄膜包含一第一薄膜和一第二薄膜，该第一有机材料区于该第一薄膜上，该第二有机材料区于该第二薄膜上。
6.根据权利要求1所述的制作有机发光二极管的方法，其特征在于，进一步包含一压力源，该热源与该压力源共同使受热的该第一有机材料区贴附至该基板上，且共同使受热的该第二有机材料区贴附至该第一有机材料层上。
7.根据权利要求1所述的制作有机发光二极管的方法，其特征在于，形成该第一有机材料区和该第二有机材料区于该薄膜上的步骤是通过旋转涂布、狭缝式涂布、喷墨式印刷、凹版印刷、网版印刷、化学气相沉积、物理气相沉积、溅镀或喷涂进行。
8.根据权利要求1所述的制作有机发光二极管的方法，其特征在于，该薄膜的材料包含聚对苯二甲酸乙二酯、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚酯或聚丙烯。
9.根据权利要求1所述的制作有机发光二极管的方法，其特征在于，该热源包含多个子区域，一部分所述子区域提供加热温度。
10.根据权利要求1所述的制作有机发光二极管的方法，其特征在于，该热源在不同时间提供不同加热温度。
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Legal Events
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| GR01 | Patent grant | ||
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Granted publication date: 20180511 Termination date: 20201125 |
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