TW201414034A - 有機發光裝置及其製備方法 - Google Patents
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Abstract
本發明係有關於一種有機發光裝置及一種製備有機發光裝置的方法，且該有機發光裝置依序地包括一基板、一第一電極、一有機材料層、及一第二電極，以及在該第一電極上的一間隔圖案。
Description
本申請案主張於2012年5月31日向韓國專利局提出之韓國專利第10-2012-0058931號申請案之優先權，其中該申請案所揭露之內容全部併入本案參考。
本發明係關於一種有機發光裝置及製備其之方法。
有機發光裝置係由兩個相對的電極以及具有似半導體性質(semiconductor-like properties)的多層有機材料薄膜插入於其間所構成。具有該結構的有機發光裝置利用一現象以藉由有機材料將電能轉換為光能，此現象即為有機發光現象。具體而言，當電壓施加在兩電極結構(有機材料層係配置於一陽極與一陰極間)之間時，來自該陽極的電洞以及來自該陰極的電子將會注入至有機材料層中。當所注入的電洞與電子彼此相遇而形成一激子時，激子將放光而再次回到基態。
在上述有機發光裝置中，由有機材料層產生的光線將透過一透光電極而射出，而該有機發光裝置可代表
性地分類為一頂部發光型、一底部發光型以及一雙面發光型。在該頂部發光或底部發光型的例子中，兩個電極中的一者須為一透光電極，而在該雙面發光型的例子中，兩個電極皆須為透光電極。
關於上述有機發光裝置，由Kodak Co.，Ltd.
開始已有許多研究發表，當使用多層結構時，可在一低電壓下驅動裝置，近年來，使用有機發光裝置的天然色顯示器裝置已與手機連接並進行商品化。
此外最年研究已著手將一磷光材料代替現有
的螢光材料，以應用於有機發光裝置上，並改善其增進效率，且可預期在不久的將來能使該裝置取代現有照明。
習知技術領域需針對具有優異發光效能的有機發光裝置、其簡易製備流程以及其製備方法進行研究。
本發明提供一有機發光裝置，依序地包括：一基板、一第一電極、一有機材料層、及一第二電極，以及於該第一電極上之一間隔圖案。
此外，本發明提供一種製備有機發光裝置的方法，包括：1)形成一第一電極於一基板上；2)形成間隔圖案於該第一電極上；以及3)形成一有機材料與一第二電極。
本發明具體實施例之有機發光裝置包括形成
於第一電極上之間隔圖案，以避免使用無凹洞的薄膜或玻璃進行封裝的過程中，施加物理壓力而導致第一電極與第二電極短路。此外，本發明具體實施例之有機發光裝置增加於第一電極上形成間隔圖案之一次光處理(photo process)，以建立該基板的可靠性。
10‧‧‧第一電極
20‧‧‧輔助電極
30‧‧‧間隔圖案
40‧‧‧有機材料層
50‧‧‧第二電極
60‧‧‧絕緣層
圖1係本發明一具體實施例之有機發光裝置之平面示意圖。
圖2本發明一具體實施例之有機發光裝置之垂直橫截面示意圖。
隨後將詳細描述本發明。
為使用有機發光裝置作為照明，故需有別於現有的天然顏色顯示下，在高亮度中驅動該裝置，且須維持如同現存照明的固定亮度。為了充分地改善該有機發光裝置的亮度，需要進行大面積發光，且需要使用一高驅動電流以進行進行大面積發光。此外，為了維持大面積的固定亮度，上述高電流需要均勻地注入至具有大面積的裝置。
通常，對有機發光裝置的一陽極材料來說，一般可使用具有大功函數的金屬氧化物。然而，該金屬氧化物的導電度不高，因此，當使用此金屬氧化物於具有小的顯示面積之有機EL或LCD時，不會有問題產生，但當使用該金屬氧化物於大面積有機EL之發光設備時，由於電壓因高電流而大幅降低，以致於電流無法穩定地注入至發光
表面，因此，該裝置的發光將無法穩定發生，例如，僅在電性連接至驅動電路的部位附近進行發光，而在其它區域則可能發出弱發光或沒發光。
同時，對有機發光裝置之陰極材料來說，一般
使用具有小功函數之金屬或其合金。上述金屬可具有材料本身的高導電度，但當需透明電極應用至有機發光裝置時，若將金屬形成薄膜，則會降低其導電度。因此，在此情況下，由於電流不均勻地注入在發光表面上，因此該裝置將會不均勻地發光。
因此，為了使用有機發光裝置作為一發光設備，
須藉由降低電極電阻，以得到均勻且高亮度的大面積發光裝置。
通常，該有機發光裝置包含兩個彼此面對的大
面積電極，以及穿插於兩電極間的有機材料層(以電流發光)所形成。在該電極之一邊緣施加電流，使其流向電極中間，通過一有機材料，而放電至面對該電極之其它電極。此時，當電流從電極邊緣流向電極中間時，電壓將依照電極電阻而成比例發生。由於因電極的電阻而使能量如同電壓降低的耗損，因而降低有機發光裝置的能量效率。
此外，由於兩電極之間所形成的電場具變化性，
因此，有機材料的發光量將取決於電極的位置，且對外觀來說，取決於位置的發光變化並不利於裝置的穩定性。因此，在有機發光裝置中，需設計出使這些問題降至最低的設計。
用於有機發光裝置的一透明電極為透明且允
許光線穿透，相較於金屬電極具有非常高的電阻。因此，當在大面積下欲執行該有機發光裝置時，由於該透明電極具有高電阻，因此分布在大範圍的發光面積之該電壓並不穩定，因此，在大面積下所獲得的發光具有亮度穩定之問題。為了解決此問題，一般係在電極上或電極下使用一金屬來安裝一輔助電極，而為了確保透明度，盡可能將其薄化以製備具有晶格形狀之金屬輔助電極，且當於大面積獲得一穩定電壓分布時，為了增加透明度，故盡可能的增加晶格循環。然而，使用具有經格形狀之金屬輔助電極不僅增加步驟複雜度，亦具有在透明電極上形成一輔助電極之步驟問題，由於其高度，因此穩定地堆積有機材料以配置在該輔助電極上。
當製備有機發光裝置時，可於封裝步驟中使用
不具有凹洞的薄膜或玻璃。然而，在封裝步驟中使用不具有洞的薄膜或玻璃時，藉由物理壓力封裝有機發光裝置的部份情況下，將使得有機發光裝置的第一電極與第二電極彼此接觸。如上所述，當該有機發光裝置的第一及第二電極彼此接觸時，可產生電性短路，因而使全部的有機發光裝置產生缺陷。
因此，本發明已經致力於提供一種有機發光裝
置，即使藉由物理壓力之封裝步驟中，可避免有機發光裝置的第一電極與第二電極發生短路。
根據本發明的一具體實施例之有機發光裝置，
其依序地包括一基板、一第一電極、一有機材料層、以及一第二電極，且一間隔圖案係形成於該第一電極上。
本發明的有機發光裝置包括一發光區及一非發光區，且在間隔圖案可形成該有機發光裝置的發光區中。在此，該間隔圖案可形成於該第一電極與該有機材料層之間。
該間隔圖案的尖角可超過10°並在60°以下，但本發明不限於此。
可使用本技術領域中已知的光敏樹脂組成物來形成該間隔圖案。更具體而言，可使用包含聚醯亞胺的光敏樹脂組成物來形成該間隔圖案，但本發明不限於此。
製備該間隔圖案之方法如下所述。
使用噴塗法(spray method)、輥式塗布法(roll coating method)、使用一隙縫噴嘴之塗布方法、旋轉塗布法(rotational application method)、擠壓塗佈法(extrusion coating method)及棒式塗布法(bar coating method)或其至少兩個之組合，將該光敏樹脂組成物塗布在該第一電極上。
在形成乾塗膜之後，為了形成非液態的乾塗膜，可藉由真空及/或熱來揮發溶劑。
即使加熱條件可根據成分的形式或混合比來調整，該光敏樹脂組成物可在60至130℃下加熱5至500秒，亦可於60至140℃在烘箱內加熱20至1,000秒，但本發明不限於此。
接著，將光線照射在揮發溶劑的乾塗膜上，使
用預定圖案的光罩來減少其流動性。根據組成物的解析度與混合度改變暴露量、暴露條件、或光照形式。在本發明中，光照可使用紫外線，例如，g-ray(波長為436nm)、I-ray(波長為365nm)、h-ray(波長為405nm)；遠紫外線，例如，積光雷射(krF、ArF)；X-ray，例如，同步加速器輻射；以及帶電粒子輻射，例如，電子束；以及亦可使用I-ray、h-ray或g-ray。
使用接觸、最接近、或投射曝光方法來進行該曝光。
在進行曝光之後及進行鹼性顯影之前，若需要
可進行曝光後烘烤(post exposure baking，PEB)。PEB的溫度為150℃以下且時間可約0.1至10分鐘。
顯影步驟為使用一鹼性顯影劑來移除不預期的，
藉此使鹼性顯影劑將未暴光的部分移除。關於顯影劑，可使用，例如，鹼性水溶液選自無機鹼，例如，氫氬化鈉、氫氬化鉀、碳酸鈉、矽酸鈉、介矽酸鈉、氨或水；一級胺，例如，乙胺或n-丙胺；二級胺，例如，二乙胺或n-丙胺；三級胺，例如，三乙胺、甲基二乙胺、或n-甲基吡咯烷酮；醇胺，例如，二甲基乙基醇胺或三乙基醇胺；四級銨鹽，四甲基氫氧化銨(tetra methyl ammonium hydroxide)、四乙基氫氧化銨(tetraethyl ammonium hydroxide)或膽鹼(choline)；以及胺類，吡咯(pyrol)或哌啶(piperidine)。此外，可藉由添加一適當量的有機水溶劑，例如，甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丙二醇單甲酯(propylene glycol monomethyl ether)、二丙二醇(dipropylene glycol)或單甲醚(monomethyl ether)或界面活性劑至鹼性水溶液中，以獲得一水溶液顯影劑。顯影時間可約15
至200秒，且顯影方法可為浸塗方法、噴塗方法或攪拌方法之全部。在進行顯影步驟之後，以純水進行清洗20至200秒，接著，壓縮空氣或氮氣以移除在基板上的濕度。經由上述方法，可在該第一電極上形成該間隔圖案。
接著，使用加熱裝置(例如，熱板(thermal plate)
或烘箱)進行後烘烤步驟(post baking process)。以150℃至250℃的熱板加熱5至60分鐘，或以烘箱烘烤15至90分鐘來進行此烘烤步驟。在完成烘烤步驟後，可藉由交聯來獲得完全地硬化的間隔圖案。
本發明的有機發光裝置中，該間隔圖案的厚度
可為1至2μm，且其直徑可為10至50μm，但本發明不限於此。
此外，當該間隔圖案為形成於非發光區時，較
佳可使間隔圖案區域的面積為有機發光裝置之發光區域的3至10%。
如上所述，當間隔圖案區域之面積為3至10%
時，在以物理壓力進行封裝且不顯著降低有機發光裝置的發光性質情況下，可避免第一電極與第二電極短路。
本發明的有機發光裝置可使用本技術領域中已
知的基板，無特別地限制。更具體而言，可使用一硬基板，例如，玻璃、SiO2、及矽晶圓，或薄膜基板，例如，聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate，PET)、聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、聚醯亞胺(polyimide，PI)、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate，PEN)、及環烯烴高分子
(cycloolefin polymer，COP)，但基板不限於此。
根據本發明的有機發光裝置，第一電極可為透明電極。
更具體而言，該第一電極可包括一透明導電材料，例如，氧化銦錫(indium tin oxide，ITO)、IZO、ZnO及SnO2，但不限於此。
第一電極可使用物理汽相沉積(PVD)方法，例如，濺射或電子束蒸鍍在基板上沉積一金屬、一具有導電性的金屬氧化物、及其合金等而形成。
根據本發明的有機發光裝置，該第二電極可為一金屬電極。該金屬可包括至少一Al、Ag、Ca、Mg、Au、Mo、Ir、Cr、Ti、Pd及其合金，但不限於此。
根據本發明的有機發光裝置，一輔助電極可另外包含在第一電極上。該輔助電極用以改善第一電極的電阻，且該輔助電極可藉由沉積一種以上選自由導電膠或金屬所組成之群組。更具體而言，該輔助電極可包括Cr、Mo、Al、Cu或其合金，但不限於此。
根據本發明的有機發光裝置，包括一發光區及一非發光區，且輔助電極可包含於非發光區。
根據本發明的有機發光裝置，在第一電極上可附加一絕緣層。在具有一大面積的有機發光裝置中，可提供該絕緣層作為一畫素區域，且可使用在本技術領域中已知的材料與方法來形成該絕緣層。
輔助電極可形成在第一電極上，且絕緣層可形
成在該輔助電極上。
根據本發明的有機發光置，該間隔圖案可形成
於在該有機發光裝置的發光區上，且該輔助電極可形成在有機發光裝置的非發光區上。當在該有機發光裝置的發光區上形成該間隔圖案時，發光區的間隔圖案高度可等於非發光區的高度。
如上所述，當形成於該有機發光裝置之發光區
上的間隔圖案高度與非發光區的高度相等時，可避免封裝步驟中的物理壓力造成第一電極與第二電極的電性短路。
本發明的有機發光裝置可應用至照明有機發光
裝置，但不限於此。
本發明實施例的有機發光裝置，具有少數層的
有機材料層不僅可藉由各種聚合物材料之沉積方法製備，亦可藉由例如溶劑步驟之方法，例如，旋塗、浸塗、刮刀塗佈、網版印刷、噴墨印刷、熱傳輸方法等加以製備。
該有機材料層可具有一成層結構，包括一發光
層，更包括一個以上選自一電洞注入層、一電洞傳輸層、一電子傳輸層、及一電子注入層。
能夠形成該電洞注入層之材料一般較佳為具有
高功函數的材料，以促進該電洞注入至該有機材料層。關於可用於本發明的該電洞注入材料之具體實施例，例如，釩、鉻、銅、及金或其合金；金屬氧化物，例如，氧化鋅、氧化銦、氧化銦錫(ITO)及氧化銦鋅(IZO)；金屬與氧化物的組合，例如，ZnO：Al或SnO2：Sb；及導電性聚合物，例如，聚(3-甲基
噻吩)(poly(3-methylthiophene))、聚[3,4-(乙烯-1,2-二氧)噻吩](poly[3,4-(ethylene-1,2-dioxy)thiophene]，PEDT)、聚吡咯(polypyrrole)及聚苯胺(polyaniline)，但不限於此。能夠形成該電子傳輸層之材料較佳為具有一低工作函數之材料，使得電子容易注入至一般有機材料層。該電子注入材料的詳細實施例，例如，鎂、鈣、鈉、鉀、鈦、銦、釔、鋰、釓、鋁、銀、錫及鉛或其合金；以及多層結構材料，例如，LiF/Al或LiO2/Al，且亦可使用相同材料作為該電洞注入電極材料，但不限於此。
能夠形成該發光層的材料係分別藉由從該電洞
傳輸層接受及結合電洞以及從電子傳輸層接受及結合電子，而能夠在可見光區發光之材料，且較佳為具有用於螢光與磷光之高量子效率之材料，其詳細的實施例有8-羥基-喹啉鋁錯合物(Alq3)、咔唑系化合物(carbazole-based compound)、二聚苯乙烯基化合物(dimerized styryl compound)、BAlq、10-羥基苯并喹啉-金屬化合物(10-hydroxybenzoquinoline-metal compound)、苯并噁唑(benzoxazole)、苯并噻唑(benzthiazole)及苯并咪唑系化合物(benzimidazole-based compound)、聚(p-苯伸乙烯)(poly(p-phenylenevinylene)(PPV)-系聚合物、螺化合物、聚芴(polyfluorene)、紅熒烯(lubrene)，以及磷光主體CBP[4,4'-雙(9-氮芴基)聯苯基]([4,4'-bis(9-carbazolyl)biphenyl])，但不限於此。
此外，為了改善螢光或磷光特性，該發光材料
可更包括一磷光摻雜劑或螢光摻雜劑。該磷光摻雜劑的詳細
的實施例為ir(ppy)(3)(fac叁(2-苯基吡啶)銥)或F2Irpic[銥(III)雙[4,6,-雙-氟苯基-吡啶-N,C2)吡啶甲酸](F2Irpic[iridium(III)bis[4,6,-di-fluorophenyl-pyridinato-N,C2)picolinate])。關於上述螢光摻雜劑，可使用在本技術領域中已知的材料。
關於能夠形成該電子傳輸層之材料，較適合的
材料為可從電子注入層井接收電子並傳輸其至該發光層，且對電子具有高遷移率之材料。具體實施例包括8-羥基喹啉Al錯合物(8-hydroxyquinoline Al complex)、包含Alq3的錯合物、有機自由基化合物、羥基黄酮-金屬錯合物等，但不限於此。
本發明有機發光裝置包括形成於第一電極上之
一間隔圖案，當以不具有凹洞的薄膜或玻璃進行封裝步驟時，可避免因物理壓力而使該第一電極與該第二電極發生電性短路。此外，本發明有機發光裝置可增加一次光處理，以在第一電極上形成一間隔圖案，藉此建立該基板的可靠性。
製備本發明的有機發光裝置的方法之具體實施
例包括1)形成一第一電極於一基板2上；2)形成一間隔圖案於該第一電極3上；3)形成一有機材料層及一第二電極。
在本發明的有機發光裝置之製備方法中，上文
已說明該基板的材料與製備方法、該第一電極、該間隔圖案、該有機材料層及該第二電極，故在此不加以贅述。
製備本發明有機發光裝置的方法可更包括：在
步驟2形成間隔圖案之前或後，於該第一電極上形成一輔助電極。
製備本發明的有機發光元件之方法可更包含於
該輔助電極上形成一絕緣層。
隨後將伴隨參考圖示詳細描述本發明。
圖1及2係本發明具體實施例之有機發光裝置
之平面與垂直橫斷面示意圖。
圖1係說明形成於第一電極10上之分離器30
的有機發光裝置平面示意圖。一輔助電極20可形成在第一電極10上。
圖2說明圖1虛線橫斷面之垂直結構。圖2有
機發光裝置依序包括該第一電極10、一有機材料層40、以及一第二電極50，且間隔圖案30係形成於第一電極10上。該輔助電極20可形成於第一電極10上，且一絕緣層60係形成於於該輔助電極20上。
本發明的有機發光裝置可包括一光提取結構。
在本發明中，該有機發光裝置可更包括在該基
板與該第一電極之間的一內部光提取層。此外，該有機發光裝置可更包括一外部光提取層，其係設置在形成有該第一電極之基板表面的一反側表面上。
在本發明中，該內部光提取層或該外部光提取
層只要可導入光散射以改善有機發光裝置的光提取效率之結構即可，沒有特別地限制。更具體而言，該光提取層結構可為散射顆粒分布於一黏著劑中。
此外，可藉由一方法，例如，旋塗、棒式塗布
法、縫隙塗佈法等，將該光萃取層直接形成於該基底層上，
或可藉由製備以薄膜層，以黏附於該基底膜來形成。
在本發明中，該有機發光層為可撓性有機發光
裝置。在此情況下，該基底膜包括一可撓性材料。例如，可使用具有可撓性薄膜形式之玻璃，以及具有塑膠或薄膜形式之基板。
塑膠基板之材料沒有特別地限制，但一般可使
用單層或多層形式之PET、PEN、PI等薄膜。
此外，本發明提供一顯示設備，包括該有機顯
示裝置。
又，本發明提供一照明設備，包括該有機發光
裝置。
如上所述，本發明具體實施例之有機發光裝置
包括一間隔圖案於該第一電極上，可避免在以物理壓力進行封裝過程中使用沒有凹洞的薄膜或玻璃時，使該第一電極與該第二電極發生電性短路。此外，在本發明實施例之有機發光裝置上，以一次光處理在第一電極上形成間隔圖案，可建立該基板的可靠性。
10‧‧‧第一電極
20‧‧‧輔助電極
30‧‧‧間隔圖案
40‧‧‧有機材料層
50‧‧‧第二電極
60‧‧‧絕緣層
Claims (21)
- 一種有機發光裝置，依次包括：一基板、一第一電極、一有機材料層、以及一第二電極；以及一間隔圖案，其係形成於該第一電極上。
- 如申請專利範圍第1項所述之有機發光裝置，其中，該有機發光裝置包含一發光區及一非發光區，且該間隔圖案係形成於在該有機發光裝置的該發光區上。
- 如申請專利範圍第2項所述之有機發光裝置，其中，該間隔圖係形成在該第一電極及該有機材料層之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之有機發光裝置，其中，該間隔圖案的尖角超過10°且小於90°。
- 如申請專利範圍第1項所述之有機發光裝置，其中，該分隔圖案的厚度為1至2μm。
- 如申請專利範圍第1項所述之有機發光裝置，其中，該間隔圖案的直徑為10至50μm。
- 如申請專利範圍第1項所述之有機發光裝置，其中，提供該間隔圖案區域之一面積占該發光裝置的發光區的3至10%。
- 如申請專利範圍第1項所述之有機發光裝置，其中，該基板係選自由：玻璃、SiO2、矽晶圓、聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate，PET)、聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、聚醯亞胺(polyimide，PI)、聚萘二甲酸乙二醇酯 (polyethylene naphthalate，PEN)、及環烯烴高分子(cycloolefin polymer，COP)所組成之群組。
- 如申請專利範圍第1項所述之有機發光裝置，其中，該第一電極包括一或以上選自由：氧化銦錫(indium tin oxide，ITO)、IZO、ZnO及SnO2所組成之群組。
- 如申請專利範圍第1項所述之有機發光裝置，更包括：一輔助電極，其係形成於該第一電極上。
- 如申請專利範圍第10項所述之有機發光裝置，其中，該有機發光裝置包括一發光區及一非發光區，且該輔助電極係形成於該非發光區。
- 如申請專利範圍第10項所述之有機發光裝置，其中，該輔助電極包括一或以上選自由：Cr、Mo、Al、Cu及其合金所組成之群組。
- 如申請專利範圍第1項所述之有機發光裝置，更包括：一絕緣層，其係形成於該第一電極上。
- 如申請專利範圍第1項所述之有機發光裝置，其中，該第二電極包括一或以上選自由：Al、Ag、Ca、Mg、Au、Mo、Ir、Cr、Ti、Pd及其合金所組成之群組。
- 如申請專利範圍第1項所述之有機發光裝置，更包括：一內部光提取層，其係設置在該基板與該第一電極之間，或一外部光提取層，其係設置在形成有該第一電極之基板表面的一反側表面上。
- 如申請專利範圍第1項所述之有機發光裝置，其中，該有機發光裝置為可撓性有機發光裝置。
- 一種顯示裝置，包括如申請專利範圍第1至16項中任一項之有機發光裝置。
- 一種發光設備，包括如申請專利範圍第1至16項中任一項之有機發光裝置。
- 一種製備有機發光裝置之方法，包括：1)形成一第一電極於一基板上；2)形成一間隔圖案於該第一電極上，及3)形成一有機材料層及一第二電極。
- 如申請專利範圍第19項所述之製備有機發光裝置之方法，更包括：形成該間隔圖案之前或之後，於一第一電極上形成一輔助電極。
- 如申請專利範圍第19項所述之製備有機發光裝置之方法，更包括：形成一絕緣層於該輔助電極上。
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