TW201407851A - 有機發光二極體裝置及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
一種有機發光二極體(organic light emitting diode；OLED)裝置包含：一第一電極；一發光構件，位於該第一電極上；一第二電極，位於該發光構件上，該第二電極包含一第一材料；一保護構件，位於該第二電極上，該保護構件包含一第二材料，該第二材料所具有之一標準氧化電位(oxidation potential)之一絕對值大於該第一材料之一標準氧化電位之一絕對值；以及一薄膜封裝層，位於該保護構件上。
Description
本發明關於一種有機發光二極體裝置及其製造方法。更具體而言，本發明關於一種得以降低及/或避免顯示特性退化之可能性的有機發光二極體裝置及其製造方法。
減小監視器、電視機等之尺寸及厚度之需求已促使以液晶顯示器(liquid crystal display；LCD)取代陰極射線管(cathode ray tube；CRT)。液晶顯示器(LCD)使用一單獨之背光(backlight)作為一發光裝置，並可能在反應速度、視角等方面具有限制。因此，正在開發一種其中包含一自發光層之有機發光二極體(organic light emitting diode；OLED)裝置顯示器。
可藉由提供一種有機發光二極體裝置來達成本發明之實施例，該有機發光二極體裝置包含：一第一電極；一發光構件，設置於該第一電極上；一第二電極，設置於該發光構件上並包含一第一材料；一保護構件，設置於該第二電極上並包含一第二材料，該第二材料所具有之一標準氧化電位(oxidation potential)之一絕對值大於該第一材料之一標準氧化電位之一絕對值；以及一薄膜封裝層，設置於該保護構件上。
該薄膜封裝層可包含一無機層及一有機層。該薄膜
封裝層可包含交替堆疊的至少一個無機層與至少一個有機層。該無機層可包含一金屬與一金屬氧化物至少其中之一，且該有機層可包含一聚合物。
該第一材料可包含鎂(Mg)或一鎂合金，且該第二材料可包含鋰(Li)、銫(Cs)、銣(Rb)、鉀(K)、鋇(Ba)、鍶(Sr)、銪(Eu)、鐳(Ra)、鈉(Na)、鑭(La)或其組合。該第二材料可包含鋰(Li)、鍶(Sr)、銪(Eu)或其組合。
該保護構件可接觸該第二電極。該保護構件可具有約為50埃至約1,000埃之一厚度。該保護構件可覆蓋該第二電極之整個表面。該保護構件可設置於除一發光區域外之區域之至少一部分上。該保護構件可以一粒子形式分佈於該第二電極上。
該有機發光二極體裝置可更包含一覆蓋層，該覆蓋層位於該保護構件與該薄膜封裝層之間。
亦可藉由提供一種製造一有機發光二極體裝置之方法來達成實施例，該方法包含：形成一第一電極；於該第一電極上，形成一發光構件；於該發光構件上，形成一包含一第一材料之第二電極；形成一保護構件，該保護構件設置於該第二電極上並包含一第二材料，該第二材料所具有之一標準氧化電位之一絕對值大於該第一材料之一標準氧化電位之一絕對值；以及於該保護構件上，形成一薄膜封裝層。
形成該薄膜封裝層可包含：交替地形成一無機層與一有機層。可藉由濺鍍或一化學氣相沈積(chemical vapor deposition；CVD)形成該無機層。
該第一材料可包含鎂(Mg)或一鎂合金，且該第二
材料可包含鋰(Li)、銫(Cs)、銣(Rb)、鉀(K)、鋇(Ba)、鍶(Sr)、銪(Eu)、鐳(Ra)、鈉(Na)、鑭(La)、或其一組合。形成該保護構件可包含：於該第二電極之整個表面上，藉由熱蒸鍍(thermal evaporation)形成該第二材料。
形成該保護構件可包含：於除一發光區域外之區域之至少一部分上，形成該第二材料。形成該保護構件可包含：於該第二電極之一側上，提供包含該第二材料之粒子。該方法可更包含：在形成該保護構件與形成該薄膜封裝層之間，形成一覆蓋層。
22‧‧‧下電極
24‧‧‧發光構件
26‧‧‧上電極
50‧‧‧保護構件
70‧‧‧覆蓋層
100‧‧‧有機發光二極體裝置
110‧‧‧基板
121‧‧‧掃描訊號線
171‧‧‧資料線
172‧‧‧驅動電壓線
200‧‧‧薄膜封裝層
210‧‧‧無機層/無機材料層
220‧‧‧有機層
Cst‧‧‧儲存電容器
ILD‧‧‧輸出電流
LD‧‧‧有機發光元件
LR‧‧‧發光區域
N1‧‧‧節點
N2‧‧‧節點
N3‧‧‧節點
N4‧‧‧節點
N5‧‧‧節點
PX‧‧‧畫素
Qd‧‧‧驅動電晶體
Qs‧‧‧開關電晶體
Vss‧‧‧共用電壓
第1圖係為根據一實例性實施例之一有機發光二極體裝置之一單位畫素之一等效電路之圖式；第2圖係為第1圖所示之有機發光二極體裝置之剖面圖；第3圖係為顯示第2圖所示有機發光二極體裝置中一薄膜封裝層之放大圖；以及第4圖至第7圖係為顯示第1圖所示有機發光二極體裝置中一保護構件之各種形狀之示意圖。
在下文中，將參照其中顯示本發明實例性實施例之附圖來更充分地說明本發明。然而，本發明可以諸多不同形式實施，且不應被解釋為僅限於本文所述之實例性實施例。
在附圖中，為清晰起見，層、膜、面板、區域等之厚度被誇大。在本說明書通篇中，相同之參考編號表示相同之元
件。應理解，當一元件(例如層、膜、區域或基板)被描述為位於另一元件「上」時，其可直接位於該另一元件上或者亦可存在中間元件。相比之下，當一元件被描述為「直接位於」另一元件「上」時，則不存在中間元件。
在下文中，將說明根據一實施例之一有機發光二極體裝置。
第1圖係為根據一實施例之一有機發光二極體裝置之一單位畫素之一等效電路之圖式。
參照第1圖，根據一實例性實施例之一有機發光二極體裝置可包含複數條訊號線121、171及172以及連接至訊號線121、171及172之一畫素(PX)。
該等訊號線包含：一掃描訊號線121，用於傳送一閘極訊號(或掃描訊號)；一資料線171，用於傳送一資料訊號；一驅動電壓線172，用於傳送一驅動電壓；以及其他訊號線。各掃描訊號線121沿一實質列方向延伸並實質上平行於彼此。各資料線171沿一實質行方向延伸並實質上平行於彼此。驅動電壓線172被顯示為沿一實質行方向延伸，但可沿一列方向與一行方向其中之任一方向延伸或被形成為一網狀(net shape)。驅動電壓線172可實質上平行於彼此。
畫素(PX)包含一開關電晶體(Qs)、一驅動電晶體(Qd)、一儲存電容器(Cst)、以及一有機發光元件(LD)。
開關電晶體(Qs)包含：一控制端子，連接至一節點N1；一輸入端子，連接至一節點N2；以及一輸出端子，連接至一節點N3。開關電晶體(Qs)之控制端子於節點N1處連接至
掃描訊號線121，輸入端子於節點N2處連接至資料線171，且輸出端子於節點N3處連接至驅動電晶體(Qd)。開關電晶體(Qs)因應自掃描訊號線121所接收之掃描訊號而將自資料線171所接收之資料訊號傳送至驅動電晶體(Qd)。
驅動電晶體(Qd)亦包含：一控制端子，連接至節點N3；一輸入端子，連接至一節點N4；以及一輸出端子，連接至一節點N5。驅動電晶體(Qd)之控制端子連接至開關電晶體(Qs)，輸入端子經由節點N4連接至驅動電壓線172，且輸出端子經由節點N5連接至有機發光元件(LD)。驅動電晶體(Qd)根據控制端子與節點N5之間所施加之電壓而使具有不同強度之輸出電流(ILD)流出。
電容器(Cst)連接於節點N3與節點N4之間，節點N3連接至驅動電晶體(Qd)之控制端子，節點N4則連接至驅動電晶體(Qd)之輸入端子。電容器(Cst)對施加至驅動電晶體(Qd)之控制端子之資料訊號進行充電，且甚至在開關電晶體(Qs)被關斷後亦能保持該資料訊號。
有機發光元件(LD)(例如一有機發光二極體(OLED))包含：一陽極，經由節點N5連接至驅動電晶體(Qd)之輸出端子；以及一陰極，連接至一共用電壓(Vss)。有機發光元件(LD)藉由根據驅動電晶體(Qd)之輸出電流(ILD)改變所發射光之一強度而顯示一影像。有機發光元件(LD)可包含一有機材料，該有機材料發出任一種顏色或至少一種顏色(例如，紅色、綠色及藍色三原色其中之一)。該有機發光二極體裝置藉由各顏色之廣泛組合而顯示一所需影像。
開關電晶體(Qs)及驅動電晶體(Qd)係為n通道場效電晶體(field effect transistor；FET)，但其中至少一者可係為p通道場效電晶體。電晶體(Qs、Qd)、電容器(Cst)與有機發光元件(LD)之連接關係可有所變化。
參照第2圖連同第1圖來說明根據一實施例之一有機發光二極體裝置之一結構。
第2圖係為第1圖所示之有機發光二極體裝置之剖面圖。
根據一實例性實施例之有機發光二極體裝置100可包含一基板110、複數條訊號線(圖未示出)、一開關電晶體(圖未示出)、以及形成於基板110上之一驅動電晶體(圖未示出)。一下電極22可設置於基板110上以連接至該驅動電晶體。一發光構件24可設置於下電極22上，且一上電極26可設置於發光構件24上。一保護構件50可設置於上電極26上，且一覆蓋層70可設置於保護構件50上。一薄膜封裝層200可設置於覆蓋層70上。
基板110可係為例如一玻璃基板、一矽晶圓或一聚合物基板。聚合物基板可由例如聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate；PMMA)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate；PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate；PEN)、聚醯胺、聚醚碸(polyethersulfone；PES)、或其一組合製成。
開關電晶體(Qs)及驅動電晶體(Qd)其中之每一者皆可包含：一半導體；一閘電極，連接至其控制端子；一源電極，連接至其輸入端子；以及一汲電極，連接至其輸出端子。開
關電晶體(Qs)及驅動電晶體(Qd)可具有各種結構，例如其中閘電極設置於半導體下面之一底部閘極結構(bottom gate structure)、其中閘電極設置於半導體上之一頂部閘極結構(top gate structure)、其中半導體之下表面接觸源電極及汲電極之一底部接觸結構(bottom contact structure)、其中半導體之上表面接觸源電極及汲電極之一頂部接觸結構(top contact structure)等。
下電極22及上電極26其中之一者係為一陰極，且其中之另一者係為一陽極。舉例而言，下電極22可為一陽極，且上電極26可為一陰極。
下電極22及上電極26至少其中之一係為一透明電極。當下電極22係為一透明電極時，光可經由基板110發出，此係為底部發光(bottom emission)。當上電極26係為一透明電極時，光可經由基板110之對側發出，此係為頂部發光(top emission)。當下電極22及上電極26二者皆係為透明電極時，光可朝向基板110之側及基板110之對側二者發出。
下電極22可由一透明導電氧化物(例如，氧化銦錫(indium tin oxide；ITO)或氧化銦鋅(indium zinc oxide；IZO))製成。
上電極26可包含例如鎂(Mg)或鎂合金。鎂合金可包含例如鎂-銀合金(MgAg)、由鎂(Mg)層及銀(Ag)層形成之一雙層等，但並不僅限於此。鎂-銀合金(MgAg)可係為其中例如鎂(Mg)及銀(Ag)以約10：1之比例進行共沈積之一合金。
發光構件24可包含一發光層及一輔助層。
發光構件24之發光層可由一能發出例如紅色、綠
色、藍色等原色其中一種顏色之光之有機材料、或一無機材料與該有機材料之一混合物製成，例如，由以下材料製成：聚芴衍生物、(聚)對苯乙炔衍生物((poly)paraphenylenevinylene derivative)、聚伸苯基衍生物、聚乙烯哢唑、聚噻吩衍生物、或藉由以苝基顏料(perylene-based pigment)、香豆素基顏料、羅丹明基顏料(rothermine-based pigment)、紅螢烯(rubrene)、苝、9,10-二苯基蒽、四苯基丁二烯、尼羅紅、香豆素、喹吖啶酮(quinacridone)等摻雜此等聚合物材料而製備之一化合物。藉由使一有機發光二極體裝置中之發光層發出各原色之各種組合，該有機發光二極體可顯示一所需之影像。
發光構件24之發光層可藉由組合三原色(例如紅色、綠色及藍色)而發出一白光。舉例而言，發光層30可藉由組合各相鄰子畫素之顏色或藉由組合沿一垂直方向之積層顏色而發出一白光。
輔助層可位於下電極22與發光層之間及/或位於上電極26與發光層之間，例如以提高發光效率。該輔助層可包含例如用於平衡電子與電洞之一電子傳輸層(electron transport layer；ETL)及一電洞傳輸層(hole transport layer；HTL)、用於增強電子與電洞之注入之一電子注入層(electron injection layer；EIL)及一電洞注入層(hole injection layer；HIL)、以及類似層。其可包含選自上述之一或多個層。
一保護構件50可設置於上電極26之一表面上，以例如降低上電極26之氧化之可能性及/或防止上電極26氧化。保護構件50可直接接觸上電極26，例如直接接觸該上電極的面向與
基板110相對之一方向的一上側之全部。以下將說明保護構件50。
一覆蓋層70可由例如能夠被用作發光層及/或輔助層之一材料製成，並可防止自外部產生或在製程期間產生之紫外線(ultraviolet；UV)流入至發光構件中。覆蓋層70可視需要而被省略。
薄膜封裝層200可包含複數個層。以下將參照第3圖來說明薄膜封裝層200。
第3圖係為顯示第2圖所示有機發光二極體裝置中一薄膜封裝層之放大圖。
參照第3圖，薄膜封裝層200可包含一無機層210及一有機層220，並可具有其中無機層210與有機層220交替並重複堆疊之一結構。該圖式顯示其中四個無機材料層210與三個有機層220交替地重複堆疊之結構，但並不僅限於此。
無機層210可包含例如一金屬(例如鋁)與一金屬氧化物(例如氧化鋁)至少其中之一。有機層220可包含例如一聚合物(例如一丙烯酸酯基樹脂、一環氧樹脂、一矽酮樹脂、或一可光固化(photo-curable)化合物)。無機層210可具有例如約為500埃至約10,000埃之一厚度，且有機層220可具有約為1微米至約10微米之一厚度。
薄膜封裝層200可因具有撓性性質而易於彎曲，並具有一薄之厚度，因此可應用於一薄之有機發光二極體裝置。
以下，將詳細說明保護構件50。
保護構件50可包含一金屬及/或一半金屬(semi-metal)。保護構件50可包含一材料，該材料所具有之一標
準氧化電位(oxidation potential)之一絕對值大於用於上電極26之材料之一標準氧化電位之一絕對值。標準氧化電位係為一數值，用於評價在標準條件(即在1大氣壓及25℃下)下一材料如何被氧化及/或該材料被氧化之程度(例如衡量失去電子之能力)。負值表示氧化作用係為自發的，且若絕對值愈大，則愈容易被氧化。
當在上電極26上形成保護構件50且保護構件50所包含之一材料相較上電極26之材料而具有更大之標準氧化電位絕對值時，可防止上電極26由於在形成薄膜封裝層200之一製程期間所暴露之熱、光及/或電漿而被氧化。
舉例而言，薄膜封裝層200具有其中無機層210與有機層220被如上所述交替堆疊之一結構。當根據一種方法(例如濺鍍或電漿增強化學氣相沈積(plasma enhanced chemical vapor deposition；PECVD))將無機層210設置於有機層220上時，有機層220暴露於由電漿產生之高能粒子或紫外線(UV)而產生副產物(含碳、氫、氧等)，且副產物可擴散至下部。當保護構件50接觸上電極26時，由於保護構件50藉由保護構件50與上電極26間之電位差而選擇性地被較早氧化，因而可降低及/或避免上電極26之氧化之可能性。
當上電極26如上所述包含鎂(Mg)或鎂合金時，保護構件50可選自相較鎂(Mg)而具有更大之標準氧化電位絕對值之材料。此種材料可包含例如鋰(Li)、銫(Cs)、銣(Rb)、鉀(K)、鋇(Ba)、鍶(Sr)、銪(Eu)、鐳(Ra)、鈉(Na)、鑭(La)或其一組合，但並不僅限於此。
表1顯示該等材料之標準氧化電位。
慮及可加工性及毒性等，可自上述材料中選擇例如鋰(Li)、鍶(Sr)、銪(Eu)或其一組合。
保護構件50可具有約為50埃至約1,000埃之一厚度。當具有該範圍內之厚度時，可防止上電極26氧化，且亦可確保其透射率。
保護構件50可以各種形狀應用。
第4圖至第7圖係為顯示第1圖所示有機發光二極體裝置中一保護構件之各種形狀之示意圖。
保護構件50可如第4圖所示被形成為一覆蓋上電極26之整個表面之薄膜形狀，或可如第5圖及第6圖所示被形成為
一圖案，該圖案覆蓋除發光區域(LR)外的其中一下電極22、一發光構件24與一上電極26重疊之區域之至少一部分。
如第7圖所示，保護構件50可以粒子形狀進行分佈。
以下，將參照第2圖及第3圖來說明根據一實施例之一種製造有機發光二極體裝置之方法。
根據一實施例之製造方法包含：於一基板110上，形成複數條訊號線(圖未示出)、一開關電晶體(圖未示出)以及一驅動電晶體(圖未示出)；形成一下電極22；於下電極22上，形成一發光構件24；於發光構件24上，形成一上電極26；於上電極26上，形成一保護構件50；於保護構件50上，形成一覆蓋層70；以及於覆蓋層70上，形成一薄膜封裝層200。
形成一薄膜封裝層200可包含：依序設置一無機層210與一有機層220。舉例而言，可交替並重複地堆疊無機層210與有機層220。可藉由例如濺鍍或化學氣相沈積(chemical vapor depositing；CVD)形成無機層210。無機層210可包含例如一金屬或一金屬氧化物。可藉由一溶液製程(例如旋塗或噴墨)利用一聚合物形成有機層220。
可根據例如熱蒸鍍(thermal evaporation)而於上電極26之整個表面上利用一材料將保護構件50形成為一薄膜，該材料所具有之一標準氧化電位之一絕對值大於上電極26之材料之一標準氧化電位之一絕對值。
作為另外一種選擇，可藉由於除發光區域(LR)外之區域之至少一部分上提供一材料而形成保護構件50，該材料所具有之一標準氧化電位之一絕對值大於上電極26之材料之一標準
氧化電位之一絕對值。在此種情形中，可藉由使用一具有開口之遮罩或藉由於上電極26之整個表面上設置一遮罩後以光刻或類似製程圖案化該遮罩而形成保護構件50。
而且，可藉由於上電極26之一表面上提供包含一材料之粒子而形成保護構件50，該材料所具有之一標準氧化電位之一絕對數大於上電極26之材料之一標準氧化電位之一絕對數。在此種情形中，可藉由一種方法(例如噴塗)於上電極26上提供該等粒子。
綜上所述，一種有機發光二極體裝置可包含二電極以及設置於該二電極間之一發光層。當自該等電極其中之一者注入之電子與自該等電極其中之另一者注入之電洞結合時，該發光層發出光。因此，形成激子(exciton)並釋放能量。
該有機發光二極體裝置可包含一封裝材料，以用於降低氧氣及水分自外部流入之可能性及/或防止氧氣及水分自外部流入。該封裝材料可包含例如一玻璃板或一金屬片材，玻璃板或金屬片材易因外部衝擊而破碎且在撓性有機發光二極體裝置中之應用受到限制。
已提出一種其中將一有機材料及/或無機材料形成為一薄膜形狀之薄膜封裝材料。然而，由於在製程期間自該薄膜封裝材料所產生之副產物可能會使電極氧化，因而該薄膜封裝材料可能使顯示特性退化。
各實施例係關於一種有機發光二極體裝置及一種製造有機發光二極體裝置之方法，其中顯示特性退化之可能性得以降低及/或避免。
儘管已結合目前被視為可行之實例性實施例對本發明進行了說明，然而應理解，本發明並不僅限於所揭露之實施例，相反，本發明旨在涵蓋隨附申請專利範圍之精神及範圍內所包含之各種修改形式及等效配置形式。
121‧‧‧掃描訊號線
171‧‧‧資料線
172‧‧‧驅動電壓線
Cst‧‧‧儲存電容器
ILD‧‧‧輸出電流
LD‧‧‧有機發光元件
N1‧‧‧節點
N2‧‧‧節點
N3‧‧‧節點
N4‧‧‧節點
N5‧‧‧節點
PX‧‧‧畫素
Qd‧‧‧驅動電晶體
Qs‧‧‧開關電晶體
Vss‧‧‧共用電壓
Claims (20)
- 一種有機發光二極體(organic light emitting diode；OLED)裝置，包含：一第一電極；一發光構件，位於該第一電極上；一第二電極，位於該發光構件上，該第二電極包含一第一材料；一保護構件，位於該第二電極上，該保護構件包含一第二材料，該第二材料所具有之一標準氧化電位(oxidation potential)之一絕對值大於該第一材料之一標準氧化電位之一絕對值；以及一薄膜封裝層，位於該保護構件上。
- 如請求項1所述之有機發光二極體裝置，其中該薄膜封裝層包含一無機層及一有機材料層。
- 如請求項1所述之有機發光二極體裝置，其中該薄膜封裝層包含交替堆疊的至少一個無機層與至少一個有機層。
- 如請求項2所述之有機發光二極體裝置，其中：該無機層包含一金屬與一金屬氧化物至少其中之一；以及該有機層包含一聚合物。
- 如請求項1所述之有機發光二極體裝置，其中：該第一材料包含鎂(Mg)或一鎂合金；以及該第二材料包含鋰(Li)、銫(Cs)、銣(Rb)、鉀(K)、鋇(Ba)、鍶(Sr)、銪(Eu)、鐳(Ra)、鈉(Na)、鑭(La)或其組合。
- 如請求項5所述之有機發光二極體裝置，其中該第二材料包含鋰(Li)、鍶(Sr)、銪(Eu)或其組合。
- 如請求項1所述之有機發光二極體裝置，其中該保護構件接觸該第二電極。
- 如請求項1所述之有機發光二極體裝置，其中該保護構件具有約為50埃至約1,000埃之一厚度。
- 如請求項1所述之有機發光二極體裝置，其中該保護構件覆蓋該第二電極之一表面之一整體。
- 如請求項1所述之有機發光二極體裝置，其中該保護構件形成於除一發光區域外之區域上。
- 如請求項1所述之有機發光二極體裝置，其中該保護構件以一粒子形式分佈於該第二電極上。
- 如請求項1所述之有機發光二極體裝置，更包含一覆蓋層，位於該保護構件與該薄膜封裝層之間。
- 一種製造一有機發光二極體裝置之方法，包含：形成一第一電極；於該第一電極上，形成一發光構件；於該發光構件上，形成一包含一第一材料之第二電極；於該第二電極上，形成一包含一第二材料之保護構件，該第二材料所具有之一標準氧化電位之一絕對值大於該第一材料之一標準氧化電位之一絕對值；以及於該保護構件上，形成一薄膜封裝層。
- 如請求項13所述之方法，其中形成該薄膜封裝層包含：交替地形成一無機層與一有機層。
- 如請求項14所述之方法，其中藉由一濺鍍製程或一化學氣相沈積製程形成該無機層。
- 如請求項13所述之方法，其中：該第一材料包含鎂(Mg)或一鎂合金；以及該第二材料包含鋰(Li)、銫(Cs)、銣(Rb)、鉀(K)、鋇(Ba)、鍶(Sr)、銪(Eu)、鐳(Ra)、鈉(Na)、鑭(La)、或其一組合。
- 如請求項13所述之方法，其中形成該保護構件包含：於該第二電極之一表面之一整體上，藉由熱蒸鍍(thermal evaporation)形成該第二材料。
- 如請求項13所述之方法，其中形成該保護構件包含：於除一發光區域外之區域上，形成該第二材料。
- 如請求項13所述之方法，其中形成該保護構件包含：於該第二電極之一側上，提供包含該第二材料之粒子。
- 如請求項13所述之方法，更包含：在形成該保護構件之後且形成該薄膜封裝層之前，形成一覆蓋層。
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