CN1291504C - 具除水薄膜的有机发光二极管及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种有机发光二极管，包括一基板、一第一电极、一有机发光层、一第二电极、一除水薄膜以及一保护层(passivation film)。其中，第一电极形成于基板上，有机发光层形成于第一电极上，第二电极形成于有机发光层上，除水薄膜以沉积(deposition)方式形成于基板上方，保护层设于基板上方，并与基板形成一密封空间(airtight space)，第一电极、有机发光层、第二电极及除水薄膜均位于此密封空间中，另外，本发明亦提供一种上述有机发光二极管的制造方法。

Description

具除水薄膜的有机发光二极管及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种有机发光二极管及其制造方法，特别涉及一种具有除水薄膜(drying layer)的有机发光二极管及其制造方法。

背景技术

有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode)以其自发光、无视角、省电、工艺容易、成本低、高应答速度以及全彩化等优点，使有机发光二极管具有极大的应用潜力，可望成为下一代的平面显示器及平面光源照明，包括特殊光源及一般照明。

请参照图1所示，有机发光二极管1包括一基板11、一第一电极12、一有机发光层13、一第二电极14以及一盖板15。其中，基板11与第一电极12为透光材质，而第一电极12及第二电极14分别作为阳极与阴极；当施以一电流于有机发光二极管1时，空穴由第一电极12注入，同时电子由第二电极14注入，此时，由于外加电场所造成的电位差，使得载子在有机发光层13中移动、相遇而产生再结合，而由电子与空穴结合所产生的激子(exciton)能够激发有机发光层13中的发光分子，然后激发态的发光分子以光的形式释放出能量。

承上所述，在有机发光二极管中较常发生的衰退机制为不发光区域(dark spot)的生成，因此要提升有机发光二极管的耐久性(durability)，就在于如何降低不发光区域的生成。而有机发光二极管结构中的有机功能材料与作为阴极的第二电极易与空气中的水分及氧气反应(尤其是水分)，导致不发光区域的生成。因此，将水分彻底的去除是相当重要的。故，一般在制造有机发光二极管时，通常会于真空状态下进行镀膜，并以封装的方式，将有机发光二极管加以密封。但这样的方式，仍然无法完全确保有机发光二极管不会受到水分的影响而造成不发光区域的生成。

如上所述，为了要彻底防止不发光区域的生成，进而提升有机发光二极管的寿命及安定性，首要便是完全除去有机发光二极管内部的水。一种常见的方式是在有机发光二极管的内部添加一个吸水剂(water-trapping agent)或是干燥剂(drying agent)。为了解决有机发光二极管内部不发光区域的生成，已有数种相关的专利申请案：如Kawami等人于欧洲专利案EP0776147中所提出的，将有机发光二极管密封于一含有化学吸水特性的固体材料的密封(airtight)容器内，这类具有化学吸水特性的化合物包括氧化钙及氧化钡等金属氧化物。而在英国专利案GB2368192中，Hisamitsu等人使用有机金属化合物(organometallic compound)当做吸水材，因此有机金属化合物可以有效的吸附有机发光二极管内部的水，同时能吸附其它化学吸水剂(chemical drying agents)及物理吸水剂(physical drying agents)，进而达到防止不发光区域的产生。而在美国专利案US6226890中，Boroson等人提出，将干燥剂掺混于一具有较好的水气通过率(water vaportransmission rate)的黏着剂(binder)中，再使其于有机发光二极管内形成一薄膜，使其能有较好或维持此固体干燥剂的吸水效果。

更详细地说，一般将吸水材填充于有机发光二极管内的方式有两种：请参照图2A所示，其一是先将吸水材26装填于一已预铸有凹槽251的盖板25内，再于凹槽251上方加上一层透水薄膜27，随后将装有吸水材26的盖板25与已制备好的有机发光二极管上下堆栈(如图2B所示)，并以封胶252将盖板25与基板21密合以形成一密封空间，而第一电极22、有机发光层23、第二电极24、透水薄膜27及吸水材26位于此密封空间中。但使用该项技术，因为需要在凹槽251中装填吸水材26，同时需要加上一层透水薄膜27，如此将增加工艺上的复杂性，使得生产的良率降低与制造成本大增。

另外，请参照图3A所示，其二是将吸水材36掺混于具透水性的高分子溶液中，藉由涂布的方式，于盖板35上形成一包括有吸水材36的薄膜37，随后再将溶剂去除，接着再将盖板35与已制备好的有机发光二极管上下堆栈(如图3B所示)，并以封胶351将盖板35与基板31密合以形成一密封空间，而第一电极32、有机发光层33、第二电极34、薄膜37及吸水材36位于此密封空间中。此方式虽然在工艺上与封装工艺较为接近，而减少了工艺技术上的复杂性，但在涂布制程之后，必须进行烘烤工艺来将溶剂去除，结果常会造成有机发光二极管内仍然残留有部份溶剂，因而造成封胶351的劣化，进而使得基板31与盖板35的剥离，并造成元件的损坏。

在上述举例中，吸水材是利用涂布方式，并利用高分子溶液作为黏着剂将吸水材固定在有机发光二极管内部以形成一除水层；然而，有机发光二极管中的有机发光层及第二电极，是利用沉积方式所形成，无法与常压下的除水层涂布工艺达到工艺整合在相同的操作压力下，而需要破真空导致工艺复杂化、良率降低、制造成本增加：再者，以涂布方式形成一除水层还会有孔洞(pin hole)与涂布死角的问题。

此外，当利用黏着剂来固定吸水材时，除水层的厚度无法有效地减低，因而会限制有机发光二极管的厚度的缩小程度：特别是有机发光二极管因结构简单，所形成的平面显示器其厚度可以比液晶显示器更薄，却受限于现有吸水材除水效能不佳，而使得在封装时需要添加大量的吸水材，使得有机发光二极管厚度增加，牺牲了有机发光显示器可以更薄的优势：另外，当利用黏着剂来固定吸水材时，只有固定于除水层表面的吸水材能够接触到有机发光二极管内部的水分子，所以，只有固定于除水层表面的吸水材能够达到吸附水分子的效果，因而无法有效发挥吸水材的吸附能力。

因此，如何提供一种有机发光二极管，以期能够整合沉积工艺与封装工艺的操作环境来形成除水层、减小除水层的厚度以及有效发挥除水层的吸附能力，正是当前光电产业的重要课题之一。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的为提供一种能够减小除水薄膜厚度的有机发光二极管及其制造方法。

本发明的另一目的为提供一种能够有效发挥除水薄膜的吸附能力的有机发光二极管及其制造方法。

本发明的又一目的为提供一种能够整合沉积工艺与封装工艺的操作环境来形成除水薄膜的有机发光二极管及其制造方法。

为达上述目的，依本发明的有机发光二极管及其制造方法利用沉积方式来形成除水薄膜。

本发明的有机发光二极管包括一基板、一第一电极、一有机发光层、一第二电极、一除水薄膜以及一保护层。在本发明中，第一电极形成于基板上，有机发光层形成于第一电极上，第二电极形成于有机发光层上，除水薄膜以沉积方式形成于基板上方，保护层设于基板上方并且与基板形成一密封空间，以便将第一电极、有机发光层、第二电极及除水薄膜容置于此密封空间中。

另外，本发明亦提供一种有机发光二极管制造方法，其包括提供一基板、于基板上形成一第一电极、于第一电极上形成一有机发光层、于有机发光层上形成一第二电极、以沉积方式于基板上方形成一除水薄膜、以及于基板上方形成一保护层。在本发明中，保护层与基板形成一密封空间，其容置有第一电极、有机发光层、第二电极及除水薄膜。

如上所述，由于依本发明的有机发光二极管利用沉积方式来形成

除水薄膜，所以在形成除水薄膜时能够整合沉积工艺与封装工艺的操作环境，以降低制造成本，减少有机发光元件于封装工艺前暴露在大气环境下的机会以提升良率，而且利用沉积工艺能够避免溶剂残留的问题及节省成本；此外，由于不需使用黏着剂来固定吸水材，所以能够减小除水薄膜的厚度、并有效地发挥除水薄膜的吸附能力。

附图说明

图1为一示意图，显示现有的有机发光二极管的示意图；

图2A为一示意图，显示现有的有机发光二极管的盖板及吸水材的示意图；

图2B为一示意图，显示现有的有机发光二极管的示意图，其具有如图2A所示的盖板及吸水材；

图3A为一示意图，显示另一现有的有机发光二极管的盖板及吸水材的示意图；

图3B为一示意图，显示另一现有的有机发光二极管的示意图，其具有如图3A所示的盖板及吸水材的示意图；

图4为一示意图，显示本发明较佳实施例的有机发光二极管的示意图；

图5为一示意图，显示本发明另一较佳实施例的有机发光二极管的示意图；以及

图6为一流程图，显示本发明较佳实施例的有机发光二极管制造方法的流程。

图中符号说明

1     有机发光二极管

11    基板

12    第一电极

13    有机发光层

14    第二电极

15    盖板

21        基板

22        第一电极

23        有极发光层

24        第二电极

25        盖板

251       凹槽

252       封胶

26        吸水材

27        透水薄膜

31        基板

32        第一电极

33        有机发光层

34        第二电极

35        盖板

351       封胶

36        吸水材

37        薄膜

4         有机发光二极管

41        基板

42        第一电极

43        有机发光层

44        第二电极

45        除水薄膜

46        保护层

5         有机发光二极管

6         有机发光二极管制造方法

601～606  有机发光二极管制造方法的流程

具体实施方式

以下将参照相关附图，说明本发明较佳实施例的有机发光二极管及其制造方法，其中相同的元件将以相同的参照符号加以说明。

请参照图4所示，本发明较佳实施例的有机发光二极管4包括一基板41、一第一电极42、一有机发光层43、一第二电极44、一除水薄膜45以及一保护层46。

如图4所示，第一电极42形成于基板41的上：有机发光层43形成于第一电极42的上；第二电极44形成于有机发光层43的上：水薄膜45形成于第二电极44上；而保护层46包覆第一电极42、有机发光层43、第二电极44、以及除水薄膜45。

本实施例中，基板41通常为一透明基板，例如为一玻璃基板、一塑料(plastic)基板或是一柔性(flexible)基板。其中，塑料基板与柔性基板可为一聚碳酸酯(polycarbonate，PC)基板、一聚酯(polyester，PET)基板、一环烯共聚物(cyclic olefin copolymer，COC)基板、一金属铬合物基材一环烯共聚物(metallocene-based cyclicolefincopolymer，mCOC)基板或一薄型玻璃(Thin Glass)基板。

第一电极42可以是利用溅射(sputtering)方式或是离子电镀(ionplating)方式形成于基板41上，此第一电极42通常作为阳极且其材质通常为一透明的可导电的金属氧化物，例如是氧化铟锡(1TO)、氧化铝锌(AZO)或是氧化铟锌(1ZO)。

有机发光层43通常包含一空穴注入层、一空穴传递层、一发光层、一电子传递层以及一电子注入层(图中末显示)。举例而言，电洞注入层的主要材料为copper phthalocyamne(CuPc)；空穴传输层的材料主要为4，4’-bisCN-(1-naphthyl)-N-phenylaminoJbiphenyl(NPB)；电子注入层的材料主要为氟化锂(LiF)；电子传输层的材料主要为tris(8-quinolinato-N1，08)-aluminum(Alq)。而且，有机发光层43可以是以蒸镀(evaporation)、旋转涂布(spin coating)、喷墨印刷(ink jetprinting)或是印刷(printing)方式形成于第一电极42的上。此外，有机发光层43所发射的光线可为蓝光、绿光、红光、白光、其它的单色光、或是全彩光。

第二电极44通常作为阴极，且其可以是利用蒸镀法、电子束镀膜法(E-gun)或是溅射法(sputtering)所形成，其材质可为铝、铝/锂、钙、镁银合金或是银等导电性材料。

除水薄膜45利用沉积方式所形成，例如是气相沉积(vapordeposition)、物理气相沉积(physical vapor deposition)、化学气相沉积(chemical vapor deposition)、或是蒸镀(evaporation)。在本实施例中，除水薄膜45的材料为能够用作为沉积源(deposition source)的材料，亦即是其可以应用于沉积工艺中，而且其具有吸附水分子能力的材料；此除水薄膜45的材料可以是有机金属化合物(organometalic complexcompound)、碱金属化合物(alkaline metal compound)、碱金属氧化物(alkaline metal oxide compound)、碱土金属化合物(alkaline earthmetal compound)、碱土金属氧化物(alkaline earth metal oxidecompound)、含硫金属化合物(sulfate compound)、金属卤化物(metalhalide compound)、过氯酸化合物(perchlorate compound)、或是有机化合物(organiccompound)。

保护层46为一非透气膜(non-permeable film)，其可以是利用沉积方式形成，其材质可为氧化硅(SiO₂)、氮化硅(Si₃N₄)及氮氧化硅(SiOxNy)，另外其亦可以是利用注胶的方式形成于第一电极42、有机发光层43、第二电极44、以及除水薄膜45周围，此外其还可以是预制的薄膜并利用黏贴方式形成于第一电极42、有机发光层43、第二电极44、以及除水薄膜45周围；而保护层46的材质可为环氧树脂(epoxy resin)。如图所示，保护层46及基板41构成一封闭空间，以便将第一电极42、有机发光层43、第二电极44及除水薄膜45与外界隔绝，以便避免水气、氧气的侵蚀。

除此之外，除水薄膜45亦可以是沉积于第一电极42、有机发光层43及第二电极44周围；如图5所示，在依本发明另一较佳实施例的有机发光二极管5中，除水薄膜45包覆第二电极42、有机发光层43及第二电极44，而保护层46形成于除水薄膜45外侧。

为使本发明的内容更容易理解，以下将举数个实例，以说明本发明较佳实施例的有机发光二极管制造方法的流程。

请参照图6所示，本发明较佳实施例的有机发光二极管的制造方法6包括以下数个步骤。

首先，步骤601提供一基板。在本实施例中，此基板可为透明材质的一玻璃基板、一塑胶基板或是一柔性基板。

接着，步骤602于基板上形成一第一电极。在本实施例中，第一电极利用溅射方式或是离子电镀方式形成于基板上，其材质例如为氧化铟锡。

在步骤603中，一有机发光层被形成于第一电极上。在本实施例中，有机发光层可以是一单层结构，另外，有机发光层亦可以是复数层结构，例如包括一空穴注入层、一空穴传递层、一发光层、一电子传递层以及一电子注入层。

步骤604于有机发光层上形成一第二电极。在本实施例中，第二电极可以是利用蒸镀法、电子柬镀膜法、或是溅射法所形成。

步骤605以沉积方式于基板上方形成一除水薄膜。在本实施例中，除水薄膜可以是利用气相沉积、物理气相沉积、化学气相沉积、或是蒸镀方式所形成，而其位置可以是位于第二电极上、或是包覆第

一电极、有机发光层及第二电极。需注意的是，除水薄膜的材料为具有吸附水分子能力、且能够用作为沉积源的材料，例如是蒸镀源(evaporation source)，此除水薄膜的材料可以是有机金属化合物、碱金属化合物、碱金属氧化物、碱土金属化合物、碱土金属氧化物、含硫金属化合物、金属卤化物、过氯酸化合物、或是有机化合物。

最后，步骤606形成一保护层以包覆第一电极、有机发光层、第二电极及除水薄膜。在本实施例中，保护层的材质可为氧化硅(SiO₂)、氮化硅(Si₃N₄)、氮氧化硅(SiOxNy)及环氧树脂，其与基板形成一密封空间，而且第一电极、有机发光层、第二电极及除水薄膜位于此密封空间中。

综上所述，由于本发明的有机发光二极管及其制造方法利用沉积方式来形成除水薄膜，所以在形成除水薄膜时能够整合封装工艺与前段沉积工艺的操作环境，例如是形成第二电极时的沉积工艺，所以制造商不须花费额外成本去建造执行涂布工艺的环境、及购买进行涂布工艺的机台，故能够降低制造成本。除此之外，利用沉积方式来形成除水薄膜能够避免现有的涂布黏着剂方式所造成的溶剂残留问题，而且能够有效地减小除水薄膜的厚度，此外还能够避免黏着剂的干扰而有效地发挥除水薄膜的水分子吸附能力。

以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于权利要求的范围之中。

Claims (12)

1.一种有机发光二极管，包含

一基板；

一第一电极，其形成于该基板上；

一有机发光层，其形成于该第一电极上；

一第二电极，其形成于该有机发光层上；

其特征在于，该有机发光二极管还包含：一除水薄膜，其以沉积方式形成于该基板上方，该除水薄膜的材料为一沉积源材料，该薄膜的材料选自有机金属化合物、碱金属化合物、碱土金属化合物、含硫金属化合物、金属卤化物、过氯酸化合物、有机化合物所组成的组中的至少其中之一；以及保护层，形成于该基板上方并与该基板形成一密封空间，该第一电极、该有机发光层、该第二电极及该除水薄膜位于该密封空间中。

2.如权利要求1所述的有机发光二极管，其特征在于，该除水薄膜形成于该第二电极上。

3.如权利要求1所述的有机发光二极管，其特征在于，该除水薄膜包覆该第一电极、该有机发光层及该第二电极。

4.如权利要求1所述的有机发光二极管，其特征在于，该除水薄膜以气相沉积方式所形成。

5.如权利要求1所述的有机发光二极管，其特征在于，该除水薄膜以蒸镀方式所形成。

6.一种有机发光二极管的制造方法，包含：

提供一基板；

于该基板上形成一第一电极；

于该第一电极上形成一有机发光层；

于该有机发光层上形成一第二电极：

其特征在于，该方法以沉积方式形成于该基板上方形成一除水薄膜：以及

于该基板上方形成一保扩层，该保护层与该基板形成一密封空间，该第一电极、该有机发光层、该第二电极及该除水薄膜位于该密封空间中。

7.如权利要求6所述的有机发光二极管的制造方法，其特征在于，该除水薄膜形成于该第二电极上。

8.如权利要求6所述的有机发光二极管的制造方法，其特征在于，该除水薄膜包覆该第一电极、该有机发光层及该第二电极。

9.如权利要求6所述的有机发光二极管的制造方法，其特征在于，该除水薄膜以气相沉积方式形成。

10.如权利要求6所述的有机发光二极管的制造方法，其特征在于，该除水薄膜以蒸镀方式形成。

11.如权利要求6所述的有机发光二极管的制造方法，其特征在于，该除水薄膜的材料为一沉积源材料。

12.如权利要求11所述的有机发光二极管的制造方法，其特征在于，该除水薄膜的材料选自有机金属化合物、碱金属化合物、碱土金属化合物、含硫金属化合物、金属卤化物、过氯酸化合物、有机化合物所组成的组中的至少其中之一。

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