CN1921717A - 堆叠式有机电致发光元件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种堆叠式有机电致发光元件，其包括基板、阳极层、多个有机发光层、多个载流子产生层、多个反射层与阴极层。基板具有第一发光区域、第二发光区域以及第三发光区域。阳极层设置于基板上。并于阳极层上依次设置第一有机发光层、第一载流子产生层、第二有机发光层、第二载流子产生层以及第三有机发光层。其中，第一反射层、第二反射层以及第三反射层位于堆叠结构中，且其各自对应第一发光区域、第二发光区域与第三发光区域而设置。阴极层设置于第三有机发光层上。此堆叠式有机电致发光元件具有全彩化、较佳的发光效率以及较佳的色纯度等优点。

Description

堆叠式有机电致发光元件及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种有机电致发光元件及其制造方法，且特别是涉及一种堆叠式有机电致发光元件(Stacked Organic Electro-LuminesanceDevice，Stacked OLED)及其制造方法。

背景技术

有机电致发光元件是一种利用有机功能性材料(organicfunctional materials)的自发光的特性来达到显示效果的元件，其发光结构通常是由一对电极以及有机功能性材料层所构成。当电流通过阳极及阴极间的区域，使电子和空穴在有机功能性材料层内再结合而产生激子(photon)时，便可以使有机功能性材料层依照其材料的特性，而产生不同颜色的放光机制。

在全彩化有机发光元件的制造上，公知技术采用分别制造多个红色(R)有机发光结构、绿色(G)有机发光结构以及蓝色(B)有机发光结构，再以上述的R、G、B有机发光结构的相互搭配，而产生全彩化效果的有机发光元件。但是，这种全彩化有机发光元件，由于每种颜色的有机功能性材料的衰减生命周期不同且发光的亮度也不同，所以，其将会面临到各色发光纯度的差异或是亮度不同等问题。

为解决上述问题，有研究者提出多层叠加式有机发光元件(multilayer stacked OLED)，以制造高发光效率的单色或白色有机电致发光元件。其将多个单色或多个白色有机电致发光元件堆叠，以提高其发光效率。图1为公知的多层叠加式有机发光元件的示意图。请参照图1，此多层叠加式有机发光元件100具有基板110、一对电极120、130、多个有机发光层140以及多个电连接层150，其中，有机发光层140彼此堆叠，且电连接层150位于每层有机发光层140之间。当电流通过电极120、130之间时，每个有机发光层140中的电子160与空穴170会结合以形成激子，并放射出可见光180，因此，如图1所示，通过多层有机发光层中的激子的加乘效果，而提高了多层叠加式有机发光元件100的发光效率。但是，如图1所示的结构仅具有单色或白光的发光效果，其并无法达到全彩化的需求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的就是提供一种堆叠式有机电致发光元件，其可达到全彩化的需求，并能提供较佳的发光效率以及色纯度。

本发明的再一目的是提供一种堆叠式有机电致发光元件的制造方法，其能够制造全彩化的堆叠式有机电致发光元件，其并具有较佳的发光效率以及色纯度。

基于上述目的或其它目的，本发明提出一种堆叠式有机电致发光元件，其包括基板、阳极层(anode layer)、多个有机发光层、多个载流子产生层(Carrier Generation Layer，CGL)、多个反射层(reflectinglayer)与阴极层(cathode layer)。其中，基板具有第一发光区域(firstemitting area)、第二发光区域(second emitting area)以及第三发光区域(third emitting area)。阳极层设置在基板上。第一有机发光层设置在阳极层上。第二有机发光层设置于第一有机发光层上。第三有机发光层设置于第二有机发光层上。第一载流子产生层设置于第一有机发光层与第二有机发光层之间。第二载流子产生层设置于第二有机发光层与第三有机发光层之间。第一反射层设置于第一发光区域内且位于基板与第一有机发光层之间。第二反射层设置于第二发光区域内且位于第一有机发光层与第二有机发光层之间。第三反射层设置于第三发光区域内且位于第二有机发光层与第三有机发光层之间。阴极层设置于第三有机发光层上。

在本发明之一较佳实施例中，上述的堆叠式有机电致发光元件例如还包括彩色滤光层(color filter layer)，设置于阴极层上。

在本发明之一较佳实施例中，上述的堆叠式有机电致发光元件，例如还包括空穴传输层(Hole Transport Layer，HTL)，设置于阳极层与第一有机发光层之间。

在本发明之一较佳实施例中，上述的第二反射层设置于第二发光区域内且位于第一载流子产生层及第二有机发光层之间。

在本发明之一较佳实施例中，上述的第二反射层设置于第二发光区域内且位于第一载流子产生层及第一有机发光层之间。

在本发明之一较佳实施例中，上述的第三反射层设置于第三发光区域内且位于第二载流子产生层及第三有机发光层之间。

在本发明之一较佳实施例中，上述的第三反射层设置于第三发光区域内且位于第二载流子产生层及第二有机发光层之间。

在本发明之一较佳实施例中，上述的第一载流子产生层与第二载流子产生层的材质例如是三氧化钨(WO₃)。

在本发明之一较佳实施例中，上述的第一反射层、第二反射层与第三反射层的材质例如是选自于铝、铬、银、镁及其合金所组成的群组中之一种。

本发明提出一种堆叠式有机电致发光元件的制造方法，包括下列步骤。首先，提供基板，其具有第一发光区域、第二发光区域以及第三发光区域。接着，在第一发光区域上形成第一反射层。接下来，在基板上形成阳极层，此阳极层覆盖第一反射层。之后，在阳极层上形成第一有机发光层。接着，在第一有机发光层上形成第一载流子产生层。接下来，在第一载流子产生层上形成第二有机发光层。之后，在第二有机发光层上形成第二载流子产生层。接着，在第二载流子产生层上形成第三有机发光层。之后，在第三有机发光层上形成阴极层，其中，于第一有机发光层与第二有机发光层之间，且位于第二发光区域的位置上还包括形成第二反射层，并于第二有机发光层与第三有机发光层之间，且位于第三发光区域的位置上还包括形成第三反射层。

在本发明之一较佳实施例中，上述的形成第一有机发光层、第二有机发光层及第三有机发光层的工艺是使用相同的图案化掩膜(patterned mask)。

在本发明之一较佳实施例中，上述的堆叠式有机电致发光元件的制造方法，例如还包括于阴极层上形成彩色滤光层。

在本发明之一较佳实施例中，上述的堆叠式有机电致发光元件的制造方法，例如还包括于阳极层与第一有机发光层之间形成空穴传输层。

在本发明之一较佳实施例中，上述的第一载流子产生层与第二载流子产生层的材质例如是选自于三氧化钨(WO₃)。

在本发明之一较佳实施例中，上述的第一反射层、第二反射层与第三反射层的材质选自于铝、铬、银、镁及其合金所组成的群组中之一种。

本发明因采用有机发光层的全面堆叠，而达到全彩化的效果以及得到色纯度较佳的色光。并且，本发明以相同的图案化掩膜配合蒸镀工艺以形成堆叠的有机发光层结构，因此可减少图案化掩膜的数目，进而降低生产成本。而反射层的分层设置可提高本发明的堆叠式有机电致发光元件的发光效率，并以此提高其亮度。

为让本发明之上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1为公知的多层叠加式有机发光元件的示意图。

图2为本发明的较佳实施例中一种堆叠式有机电致发光元件的结构示意图。

图3A为色光未经过红色滤光层的光谱示意图。

图3B为色光经过红色滤光层后的光谱示意图。

图4A为色光未经过绿色滤光层的光谱示意图。

图4B为色光经过绿色滤光层后的光谱示意图。

图5为色光经过蓝色滤光层之后的光谱示意图。

图6A～图6E为本发明之较佳实施例中一种堆叠式有机电致发光元件的制造方法的步骤流程示意图。

主要元件标记说明

100：多层叠加式有机发光元件

110：基板

120、130：电极

140：有机发光层

150：电连接层

160：电子

170：空穴

180：可见光

200：堆叠式有机电致发光元件

210：基板

212：第一发光区域

214：第二发光区域

216：第三发光区域

220：阳极层

232、234、236：有机发光层

242、244：载流子产生层

252、254、256：反射层

260：阴极层

270：空穴传输层

280：彩色滤光层

282：红色滤光层

284：绿色滤光层

286：蓝色滤光层

292、294、296：色光

292R：红光

294G：绿光

296B：蓝光

310、312：图案化掩膜

320、330：蒸镀工艺

具体实施方式

第一实施例

图2为本发明之较佳实施例中一种堆叠式有机电致发光元件的结构示意图。请参照图2，此堆叠式有机电致发光元件200包括基板210、阳极层220、多个有机发光层232、234、236、多个载流子产生层242、244、多个反射层252、254、256以及阴极层260。其中，基板210具有第一发光区域212、第二发光区域214以及第三发光区域216。阳极层220设置于基板210上。有机发光层232设置于阳极层220上。有机发光层234设置于有机发光层232上。有机发光层236设置于有机发光层234上。载流子产生层242设置于有机发光层232与有机发光层234之间。载流子产生层244设置于有机发光层234与有机发光层236之间。反射层252设置于第一发光区域212内且位于基板210与有机发光层232之间。反射层254设置于第二发光区域214内且位于有机发光层232与有机发光层234之间。反射层256设置于第三发光区域216内且位于有机发光层234与有机发光层236之间。而阴极层260设置于有机发光层236上。

请继续参照图2，基板210可以是塑料基板或是玻璃基板，而设置于基板210上的阳极层220，其材质例如是透明或不透明导电材质。且阴极层260的材质例如是透明导电材质，以让各色光292、294、296可以穿透。上述的透明导电材质例如可选用铟锡氧化物、铟锌氧化物、铝锌氧化物、镉锡氧化物等，而上述的不透明材质例如可选用金属或合金。

在阳极层220与阴极层260之间，设置了多个有机发光层232、234、236、多个载流子产生层242、244与多个反射层252、254、256的堆叠结构。其中，有机发光层232例如可以发出红光、有机发光层234例如是发出绿光，而有机发光层236例如是发出蓝光。

值得注意的是，本发明的堆叠式有机电致发光元件200，其中的一个特点在于利用各个有机发光层232、234、236的全面堆叠，并在各有机发光层232、234、236之间设置载流子产生层242、244，以使带电载流子得以顺利传递。在一较佳实施例中，载流子产生层242与载流子产生层244的材质例如是选自于三氧化钨(WO₃)。

此外，由于本发明的有机电致发光元件是采用全面堆叠结构的设计，所以其可以只利用同一个图案化掩膜(未表示)并配合整面蒸镀的方式，即可依次设置有机发光层232、234、236。不像公知的全彩化有机电致发光元件一样，其需要利用不同的图案化掩膜(至少三个)并配合蒸镀方式，进而定义出各发光区域中的各个独立的有机发光结构。所以，本发明的堆叠式有机电致发光元件200将可节省图案化掩膜的费用，进而降低生产成本。

本发明之另一特点，则是在堆叠式有机电致发光元件200的堆叠结构中，且对应第一发光区域212、第二发光区域214、第三发光区域216的适当位置设置反射层252、254、256。如此一来，各有机发光层232、234、236朝基板210方向所发出的光线(未表示)，其能够被反射层252、254、256所反射。而被反射的光线会再与各有机发光层232、234、236朝阴极层260方向(目视方向)所发出的光线合成，而产生发光效率较佳的各色光292、294、296。所以，利用反射层252、254、256的设置能够提高堆叠式有机电致发光元件200的发光效率。

值得注意的是，反射层252、254、256的位置是采用分层设计，且可以作适当的调整。请参照图2，以反射层254、256为例，在一较佳实施例中，反射层254例如是设置于第二发光区域214内且位于载流子产生层242及有机发光层234之间。在另一实施例中，反射层254也可以设置于第二发光区域214内且位于载流子产生层242及有机发光层232之间。

请继续参照图2，反射层256例如是设置于第三发光区域216内且位于载流子产生层244及有机发光层236之间。在另一实施例中，反射层256也可以设置于第三发光区域216内且位于载流子产生层244及有机发光层234之间。此外，反射层252、254、256的材质例如是选自于铝、铬、银、镁及其合金所组成的群组中之一种。

请继续参照图2，在本发明之一较佳实施例中，此堆叠式有机电致发光元件200例如还包括空穴传输层270，其设置于阳极层220与有机发光层232之间，此空穴传输层270的材质例如选自聚二氧乙基噻吩(polyethylene dioxythiophene，PEDOT)或聚对苯乙烯磺酸盐(polystyrene sulfonate，PSS)，或是为NPB、TPD、α-NPD、MADN等小分子有机材料，其亦可以是其它已知的空穴传输材料，其作用在于帮助空穴的传输。

此外，如图2所示的堆叠式有机电致发光元件200例如还包括彩色滤光层280，设置于阴极层260上。此彩色滤光层280具有红色滤光层282、绿色滤光层284以及蓝色滤光层286，用以将各色光292、294、296进行过滤而输出色纯度更佳的红光、绿光以及蓝光。

图3A为色光未经过红色滤光层的光谱示意图。图3B为色光经过红色滤光层后的光谱示意图。由图2可知，第一发光区域212中所发出的色光292，其包含有机发光层232发出的红光、有机发光层234发出的绿光，以及有机发光层236发出的蓝光。因此，由图3A中光谱可知，色光292包含了红光、绿光以及蓝光等成分。当色光292在经过红色滤光层282的作用后，色光292中的红光成分被滤出，而得到图3B所示的色纯度更佳的红光292R。

图4A为色光未经过绿色滤光层的光谱示意图。图4B为色光经过绿色滤光层后的光谱示意图。由图2可知，第二发光区域214中所发出的色光294，其包含有有机发光层234发出的绿光，以及有机发光层236发出的蓝光。因此，由图4A中的光谱可知，色光294包含了绿光以及蓝光等成分。当色光294在经过绿色滤光层284的作用后，色光294中的绿光被滤出，而得到如图4B所示的色纯度更佳的绿光294G。

图5为色光经过蓝色滤光层之后的光谱示意图。由图2可知，第三发光区域216中所发出的色光296，其仅包含蓝光成分。因此，由图5的光谱可知，色光296在经过蓝色滤光层284之后，其所得到的蓝光296B与色光296之间并无任何差别。

综上所述，本发明的堆叠式有机电致发光元件200利用了有机发光层232、234、236的全面堆叠，而达到全彩化的效果以及得到色纯度较佳的色光。其优点为只利用一个图案化掩膜就达到有机发光层232、234、236的堆叠，所以可减少生产成本。此外，利用反射层252、254、256的分层设置，可以提高堆叠式有机电致发光元件200的发光效率，并提高其亮度。

第二实施例

图6A～图6E为本发明之较佳实施例中一种堆叠式有机电致发光元件的制造方法的步骤流程示意图。请参照如图6A～图6E所示的步骤，此工艺是一连续工艺。

首先，如图6A所示，提供基板210，其具有第一发光区域212、第二发光区域214以及第三发光区域216。此基板210例如是塑料基板或是玻璃基板。

接着，如图6B所示，在第一发光区域212上形成反射层252。此反射层252设置于第一发光区域212内且位于基板210上。形成反射层252的方法例如是利用图案化掩膜310配合蒸镀工艺320，而将反射层252形成于基板210上的第一发光区域212内。在一实施例中，反射层252的材质例如是选自于铝、铬、银、镁及其合金所组成的群组中之一种。

接下来，如图6C所示，在基板210上形成阳极层220，此阳极层220覆盖反射层252。形成阳极层220的方法例如是利用溅镀法使阳极层220全面地形成于基板210上，在一实施例中，阳极层220的材质例如包括透明或不透明导电材质，其中不透明导电材质例如是金属、合金等，而透明导电材质例如是铟锡氧化物、铟锌氧化物、铝锌氧化物、镉锡氧化物等。

接着，如图6D所示，在阳极层220上形成有机发光层232。形成有机发光层232的方法例如是利用图案化掩膜312配合蒸镀工艺330，将有机材料全面地形成于阳极层220上。在一实施例中，还可在阳极层220与有机发光层232之间先形成空穴传输层270，以有利于空穴在阳极层220和有机发光层232之间进行传输。

之后，如图6E所示，在有机发光层232上形成载流子产生层242，在载流子产生层242上形成有机发光层234，在有机发光层234上形成载流子产生层244，在载流子产生层244上形成有机发光层236，以及在有机发光层236上形成阴极层260，其中，于有机发光层232与有机发光层234之间，且位于第二发光区域214的位置上还包括形成反射层254，并于有机发光层234与有机发光层236之间，且位于第三发光区域216的位置上还包括形成反射层256。关于载流子产生层242、244、反射层252、254、256以及阴极层260的材质已于第一实施例中所述，在此不再予以重述。而形成载流子产生层242、244的方法与图6D所描述的形成有机发光层232的方法类似，也就是可以利用图案化掩膜(未表示)配合蒸镀工艺而制得。另外，反射层254、256的形成的方法也类似如图6B中所描述制造反射层252的方法一样，利用不同的图案化掩膜(未表示)配合蒸镀工艺320而制得。

值得注意的是，在本发明之一较佳实施例中，上述形成有机发光层232、有机发光层234及有机发光层236的工艺是使用相同的图案化掩膜312。因此，本发明的堆叠式有机电致发光元件200将可节省图案化掩膜的费用，而不像公知的全彩化有机电致发光元件一样，需要利用不同的图案化掩膜，并配合蒸镀方式而定义出不同发光区域中的各个有机发光结构。

请再参照图6E，于阴极层280上还可以形成彩色滤光层280，其具有红色滤光层282、绿色滤光层284以及蓝色滤光层286，利用彩色滤光层280将可以进一步得到更佳色纯度的色光。而形成彩色滤光层280的方法例如是印刷法(print method)或喷墨法(Ink jet)。

综上所述，本发明的堆叠式有机电致发光元件具有下列优点：

(1)本发明的堆叠式有机电致发光元件利用了有机发光层的全面堆叠，而可达到全彩化的效果以及得到色纯度较佳的色光，且其利用相同的图案化掩膜配合蒸镀工艺以形成堆叠的有机发光层结构，因此可减少图案化掩膜的数目，进而降低生产成本。

(2)利用反射层的分层设置，可提高本发明的堆叠式有机电致发光元件的发光效率，以提高其亮度。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作些许之更动与改进，因此本发明之保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (15)

1.一种堆叠式有机电致发光元件，其特征是包括：

基板，具有第一发光区域、第二发光区域以及第三发光区域；

阳极层，设置于该基板上；

第一有机发光层，设置于该阳极层上；

第二有机发光层，设置于该第一有机发光层上；

第三有机发光层，设置于该第二有机发光层上；

第一载流子产生层，设置于该第一有机发光层与该第二有机发光层之间；

第二载流子产生层，设置于该第二有机发光层与该第三有机发光层之间；

第一反射层，设置于该第一发光区域内且位于该基板与该第一有机发光层之间；

第二反射层，设置于该第二发光区域内且位于该第一有机发光层与该第二有机发光层之间；

第三反射层，设置于该第三发光区域内且位于该第二有机发光层与该第三有机发光层之间；以及

阴极层，设置于该第三有机发光层上。

2.根据权利要求1所述的堆叠式有机电致发光元件，其特征是还包括彩色滤光层，设置于该阴极层上。

3.根据权利要求1所述的堆叠式有机电致发光元件，其特征是还包括空穴传输层，设置于该阳极层与该第一有机发光层之间。

4.根据权利要求1所述的堆叠式有机电致发光元件，其特征是该第二反射层设置于该第二发光区域内且位于该第一载流子产生层及该第二有机发光层之间。

5.根据权利要求1所述的堆叠式有机电致发光元件，其特征是该第二反射层设置于该第二发光区域内且位于该第一载流子产生层及该第一有机发光层之间。

6.根据权利要求1所述的堆叠式有机电致发光元件，其特征是该第三反射层设置于该第三发光区域内且位于该第二载流子产生层及该第三有机发光层之间。

7.根据权利要求1所述的堆叠式有机电致发光元件，其特征是该第三反射层设置于该第三发光区域内且位于该第二载流子产生层及该第二有机发光层之间。

8.根据权利要求1所述的堆叠式有机电致发光元件，其特征是该第一载流子产生层与该第二载流子产生层的材质包括三氧化钨。

9.根据权利要求1所述的堆叠式有机电致发光元件，其特征是该第一反射层、该第二反射层与该第三反射层的材质是选自于铝、铬、银、镁及其合金所组成的群组中之一种。

10.一种堆叠式有机电致发光元件的制造方法，其特征是包括：

提供基板，其具有第一发光区域、第二发光区域以及第三发光区域；

于该第一发光区域上形成第一反射层；

于该基板上形成阳极层，该阳极层覆盖该第一反射层；

于该阳极层上形成第一有机发光层；

于该第一有机发光层上形成第一载流子产生层；

于该第一载流子产生层上形成第二有机发光层；

于该第二有机发光层上形成第二载流子产生层；

于该第二载流子产生层上形成第三有机发光层；以及

于该第三有机发光层上形成阴极层，其中，于该第一有机发光层与该第二有机发光层之间，且位于该第二发光区域的位置上还包括形成第二反射层，并于该第二有机发光层与该第三有机发光层之间，且位于该第三发光区域的位置上还包括形成第三反射层。

11.根据权利要求10所述的堆叠式有机电致发光元件的制造方法，其特征是形成该第一有机发光层、该第二有机发光层及该第三有机发光层的工艺是使用相同的图案化掩膜。

12.根据权利要求10所述的堆叠式有机电致发光元件的制造方法，其特征是还包括于该阴极层上形成彩色滤光层。

13.根据权利要求10所述的堆叠式有机电致发光元件的制造方法，其特征是还包括于该阳极层与该第一有机发光层之间形成空穴传输层。

14.根据权利要求10所述的堆叠式有机电致发光元件的制造方法，其特征是该第一载流子产生层与该第二载流子产生层的材质包括三氧化钨。

15.根据权利要求10所述的堆叠式有机电致发光元件的制造方法，其特征是该第一反射层、该第二反射层与该第三反射层的材质选自于铝、铬、银、镁、银、镁及其合金所组成的群组中之一种。

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