CN109873079A - 有机发光二极管堆栈结构及其方法 - Google Patents

有机发光二极管堆栈结构及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种有机发光二极管堆栈结构，包含：一阳极基板、一电洞注入层、一第一电洞传输层、及一蓝色发光层；一第二电洞传输层，堆栈于部分之蓝色发光层之上；一绿色发光层，堆栈于该第二电洞传输层之上；一红色发光层，堆栈于部分之绿色发光层之上；及一电子传输层及一阴极。本发明另提供一种制造本发明所请之有机发光二极管堆栈结构之方法。

Description

有机发光二极管堆栈结构及其方法
技术领域
本发明有关于一种有机发光二极管领域，特别是关于一种通过材料设计层结构制备全彩有机发光二极管的结构及其方法。
背景技术
目前有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)的像素排列方式很多，并且以并排(side-by-side)制程来达到超高解析度全彩显示的效果。
主动矩阵有机发光二极管(Active-matrix organic light-emitting diode，AMOLED)具有自发光性、广视角、高对比、反应速度快等优点。
在标准的并排AMOLED一般会利用精密金属遮罩(Fine metal mask，FMM)将有机发光材料蒸镀上基板，如图1所示，蒸镀出类似图1A及图1B的像素排列。由于本身OLED材料的发光效率限制，蓝色有机发光材料耗损率高，因此常以较大面积呈现，故R/G及B两者发光区无法共享遮罩，需设计成不同开口的FMM。然而FMM技术与基板的对位精度要求高、遮罩亦会因重力及热膨胀容易变形、材料利用率低、开孔制程能力影响发光组件分辨率甚巨、价格昂贵皆为其困难点。
发明内容
有鉴于此，为克服上述之缺点，本发明提供一种具有R/G/B自发光的有机发光材料堆栈结构，该结构具正负电位差，可让电流在结构间穿隧，通过结构的的串连组合与共享层的设计来达到高精度发光元件图案化。
本发明之有机发光二极管堆栈结构，由下而上包含：一第一共通层，包括一阳极基板、一电洞注入层(hole injection layer，HIL)、一第一电洞传输层(hole transportinglayer，HTL)、及一蓝色有机发光层(emmiting layer，EML)；一第二电洞传输层，堆栈于部分之蓝色有机发光层之上；一绿色有机发光层，堆栈于该第二电洞传输层之上；一红色有机发光层，堆栈于部分之绿色有机发光层之上；一第二共同层，包括一电子传输层(electrontransport layer，ETL)及一阴极。
为提升电流注入效果，本发明之堆栈结构可于该蓝色EML与该绿色EML之间加入一电荷产生层(charge generation layer，CGL)，其两侧为一N型掺杂层及一P型掺杂层。
本发明之优势在于本发明之结构利用高能量传递层蓝色EML作为共享层、用以节省堆栈时的FMM成本，减少对位的制程步骤，提升精度。此外，有别于传统RGB side by side的图案排列方式(如图1A及1B)蒸镀EML需要三道FMM来对准基板，本发明仅需两道FMM即可。再者，本发明之结构可让RGB有机材料之间距离降低，并提高分辨率。
附图说明
图1A及图1B分别为OLED并排(side-by-side)的实施方式；
图2为本发明之有机发光二极管堆栈结构；
图3为本发明之有机发光二极管堆栈结构另一实施例。
附图标记：
1....第一共通层
11....阳极基板
12....电洞注入层
13....第一电洞传输层
14....蓝色发光层
2....第一电荷产生结构
21....第一N型掺杂层
22....第一电荷产生层
23....第一P型掺杂层
3....第二电洞传输层
4....绿色发光层
5....红色发光层
6....第二共同层
61....电子传输层
62....阴极
7....OLED像素区域
71....红色亚像素区域
72....绿色亚像素区域
73....蓝色亚像素区域
8....第二电荷产生结构
81....第二N型掺杂层
82....第二电荷产生层
83....第二P型掺杂层
9....第三电洞传输层
具体实施方式
以下「实施方式」本质上仅系例示性且不意欲限制本发明或本申请案及本发明的使用。此外，并不希望受到前述「技术领域」、「先前技术」及「发明内容」或以下「实施方式」中提出的任何明示或暗示理论之束缚。亦应注意图示系说明性且可不按比例绘制。所属技术领域具有通常知识者将理解，所描述之实施例可在不脱离本发明之精神与范畴下以各种不同形式修改。
在一实施例中，OLED之有机发光层可通过遮罩沉积方法而形成，其中具有与有机发光层相同之图样之FMM设置于标的材料上，且沉积材料系通过遮罩沉积以形成具有期望图样之有机发光层于标的材料上。根据执行遮罩沉积方法的一种方式，当形成绿色发光层及红色发光层时，FMM要以新的更替，所以要执行两次遮罩制程。例如，当沉积绿色发光层时，使用一第一FMM；当沉积红色发光层时，使用一第二FMM从而完成各个单元像素之发射层图样。
较佳地，该OLED为AMOLED。
本发明之有机发光二极管堆栈结构之制备方法包括步骤：
a.使用一刚性载板，通过黄光制程定义出一阳极的图案区域；
b.使用一共通遮罩(common mask)大面积蒸镀共同层，包括电洞注入层/第一电洞传输层/蓝色发光层(HIL/HTL/Blue EML)材料，作为共通层堆栈；
c.贴合第一道FMM，通过光学来对准使该FMM图案能对准基板的阳极像素区域(Non-Blue subpixel开口区)，并通过磁铁吸引用以固定金属遮罩，防止制程转动所产生的偏移；
d.通过该第一道FMM制作N型掺杂层/电荷产生层/P型掺杂层/第二电洞传输层/绿色发光层(N*/CGL/P*/HTL/Green EML)堆栈结构；
e.移除该第一道FMM，并在真空机台内传递第二道FMM，将第二道FMM通过光学对位，使金属遮罩图案能对准基板的阳极像素区域(Red subpixel开口区)，制作Red EML；
f.利用共通遮罩蒸镀方式沉积ETL/阴极材料作为共通层。
该第二道FMM之开孔小于该第一道FMM之开孔。
该N*/CGL/P*/HTL/Green EML堆栈结构系堆栈于部分之共同层，包括HIL/HTL/蓝色EML材料。
图2所示为本发明之OLED结构，由一基板而上包含：一第一共通层1，包括一阳极基板11、一电洞注入层12，位于该阳极基板11上、一第一电洞传输层13，位于该电洞注入层12之上、及一蓝色发光层14，位于该电洞传输层13之上；一第一电荷产生结构2，由下而上包括一第一N型掺杂层21、一第一电荷产生层22、及一第一P型掺杂层23；一第二电洞传输层3；一绿色发光层4，堆栈于该第二电洞传输层3之上；一红色发光层5，堆栈于部分之绿色发光层4之上；一设置于该红色发光层4之上的第二共同层6，包括一电子传输层61及一阴极62。该电荷产生结构2、该第二电洞传输层3、及该绿色发光层4系堆栈于部分之蓝色发光层14之上。
由图2可知，整个OLED像素区域7则分割成三个亚像素区，该红色发光层会在红色亚像素区域71发光；该绿色发光层会在绿色亚像素区域72发光；蓝色发光层会在蓝色亚像素区域73发光。
绿光为人眼辨识度最高的频谱，且是目前成熟有机发光材料中转换效率最高的EML，故可利用图2的结构来缩减绿光的膜层(降低绿光的转换效率)，使得大多数电洞/电子结合在邻近红色发光层，故能增益此红光EML的发光效率。
R/G的迭层是通过同荧光(磷光)系统直接以省材料的方式来直接堆栈，会让人有类似的黄光发光层的感觉，故在另一实施例中，可以藉由制程堆栈复杂化的方式去组合。请参照图3，利用第二道FMM在R/G之间加入另一第二电荷产生结构8，包含一第二N型掺杂层81、一第二电荷产生层82、及一第二P型掺杂层83。该第二电荷产生结构8之上再堆栈上一第三电洞传输层9。以通过材料制程设计来达到单一红色或绿色光谱主导的机制。此结构有别于传统黄色发光层必定得通过彩色滤光片来纯化色源，两者是有红色、绿色之色纯度上的差异。
本发明的设计亦可以用彩色滤光片来使R、G、B的个别出光来提升色纯度，往后随着OLED有机材料的进步甚至不使用滤光片就能达到显示技术所要求之规格，此优点是黄光OLED无法达成。
应了解本发明之实施例仅系实例，且非旨在以任何方式限制本发明之范围、适用性、或组态。在不脱离随附申请专利范围中所陈述的本发明之范围及其合法等效物下，可在诸组件之功能及配置上进行各种变化。

Claims (8)

1.一种有机发光二极管堆栈结构，其特征在于，包含：一第一共通层，包括一阳极基板、一电洞注入层，位于该阳极基板上、一第一电洞传输层，位于该电洞注入层之上、及一蓝色发光层，位于该电洞传输层之上；一第二电洞传输层，堆栈于部分之蓝色发光层之上；一绿色发光层，堆栈于该第二电洞传输层之上；一红色发光层，堆栈于部分之绿色发光层之上；及一设置于该红色发光层之上的第二共同层，包括一电子传输层、及一阴极，形成于该电子传输层之上。
2.如权利要求1所述的有机发光二极管堆栈结构，进一步包含一第一电荷产生结构于该蓝色发光层及该绿色发光层之间，其中该电荷产生结构包括一第一N型掺杂层，覆盖于该蓝色发光层之上、一第一P型掺杂层，位于该绿色发光层之下及一第一电荷产生层，设置于该第一N型掺杂层与该第一P型掺杂层之间。
3.如权利要求2所述的有机发光二极管堆栈结构，进一步包含一第二电荷产生结构于该绿色发光层及该红色发光层之间，其中该第二电荷产生结构包括一第二N型掺杂层，覆盖于该绿色发光层之上、一第二P型掺杂层，位于该红色发光层之下、及一第二电荷产生层，设置于该第二N型掺杂层与该第二P型掺杂层之间。
4.如权利要求1所述的有机发光二极管堆栈结构，其中该有机发光二极管为主动矩阵有机发光二极管。
5.一种制备有机发光二极管堆栈结构之方法，其特征在于，包含步骤：
a.使用一刚性载板，通过黄光制程定义出一阳极基板的图案区域；
b.使用一共通遮罩蒸镀一第一共同层，该第一共同层包括一电洞注入层、一第一电洞传输层、及一蓝色发光层；
c.贴合一第一精密金属遮罩；
d.通过该第一精密金属遮罩制作一第一N型掺杂层、一第一电荷产生层、一第一P型掺杂层、一第二电洞传输层、及一绿色发光层堆栈结构；
e.移除该第一精密金属遮罩，并传递一第二精密金属遮罩，
f.通过该第二精密金属遮罩制作一红色发光层；
g.移除该第二精密金属遮罩，并利用该共通遮罩蒸镀一电子传递层及阴极材料。
6.如权利要求5所述的制备有机发光二极管堆栈结构之方法，其中该第二精密金属遮罩之开孔小于该第一精密金属遮罩之开孔。
7.如权利要求5所述的制备有机发光二极管堆栈结构之方法，其中该蒸镀系于真空环境中进行。
8.如权利要求5所述的制备有机发光二极管堆栈结构之方法，另包含步骤e1于步骤e及f之间：通过该第二精密金属遮罩制作一第二N型掺杂层、一第二电荷产生层、一第二P型掺杂层、及一第三电洞传输层。
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