TW201423982A - 有機發光二極體顯示裝置及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種有機發光二極體顯示裝置包含第一電極與第二電極、紅色發光層、綠色發光層與藍色發光層、電洞傳輸層、電子傳輸層以及導電聚合物。第一電極與第二電極形成於基板上，紅色發光層、綠色發光層以及藍色發光層形成於第一電極與第二電極之間，電洞傳輸層形成於紅色發光層、綠色發光層以及藍色發光層的每一個與第一電極之間，電子傳輸層形成於紅色發光層、綠色發光層以及藍色發光層的每一個與該第二電極之間，以及導電聚合物形成於基板與第一電極之間。導電聚合物在紅色發光層、綠色發光層以及藍色發光層各自對應的區域中具有不同的厚度。

Description

有機發光二極體顯示裝置及其製造方法
本發明係關於一種有機發光二極體(organic light emitting diode；OLED)顯示裝置及其製造方法。
近年來，有機發光二極體顯示裝置作為平面顯示裝置吸引了相當大的注意，解決了陰極射線管中重量大且體積大的問題。這種有機發光二極體顯示裝置包含陽極、陰極，以及形成於陽極與陰極間的有機半導體層。有機半導體層包含電洞注入層、電洞傳輸層、發光層、電子傳輸層以及電子注入層。
其間，微腔(microcavity)技術係為一種提高有機發光二極體顯示器的色純度與亮度的方法。微腔技術係為一種採用微腔效應的光學技術，其中發光層發射的光線在完全反射的表面與半反射的表面之間相互干擾(interfere)。為此目的，習用的有機發光二極體顯示裝置被設計為電洞傳輸層在各自的紅綠藍子畫素中具有不同的厚度。就這一點而言，在各自的紅綠藍子畫素中單獨堆疊電洞傳輸層從而控制電洞傳輸層的厚度，用於控制厚度的電洞傳輸層係由高成本的原材料生產，被保持在陰影遮罩的肋狀物上以及由於材料特性被結合到膜的形成物上，由此導致陰影遮罩(shadow mask)的開口被阻塞的缺陷。
因此，本發明提供一種有機發光二極體顯示裝置及其製造方法，實質上避免習知技術之限制與缺陷所導致的一或多個問題。
本發明的目的在於提供一種有機發光二極體顯示裝置及其製造方法，以避免陰影遮罩的開口被阻塞的缺陷。
本發明其他的優點、目的和特徵將在如下的說明書中部分地加以闡述，並且本發明其他的優點、目的和特徵對於本領域的普通技術人員來說，可以透過本發明如下的說明得以部分地理解或者可以從本發明的實踐中得出。本發明的目的和其它優點可以透過本發明所記載的說明書和申請專利範圍中特別指明的結構並結合圖式部份，得以實現和獲得。
為了獲得本發明的這些目的和其他特徵，現對本發明作具體化和概括性的描述，本發明的一種有機發光二極體顯示裝置包含：第一電極與第二電極，形成於基板上；紅色發光層、綠色發光層以及藍色發光層，形成於第一電極與第二電極之間；電洞傳輸層，形成於紅色發光層、綠色發光層以及藍色發光層的每一個與第一電極之間；電子傳輸層，形成於紅色發光層、綠色發光層以及藍色發光層的每一個與該第二電極之間；以及導電聚合物，形成於基板與第一電極之間，其中導電聚合物在紅色發光層、綠色發光層以及藍色發光層各自對應的區域中具有不同的厚度。導電聚合物的厚度依照紅色發光層的對應區域、綠色發光層的對應區域以及藍色發光層的對應區域的順序降低。
導電聚合物僅僅形成於紅色發光層的對應區域與綠色發光層的對應區域中，導電聚合物的厚度依照紅色發光層的對應區域與綠色發 光層的對應區域的順序降低。
導電聚合物的厚度為20奈米到200奈米。
導電聚合物在可見光區域中具有1.5到2.0的折射率以及90%或更多的透射率。
導電聚合物由從導電塑膠(PEDOT-PSS)、聚乙炔(polyacetylene)、聚對苯撐乙烯(polyparaphenylene)、聚吡咯(polypyrrole)與聚苯胺(polyaniline)中選擇的一種材料形成。
依照本發明的另一方面，一種有機發光二極體顯示裝置的製造方法包含：在基板上形成導電聚合物，在導電聚合物形成第一電極，在第一電極上形成電洞傳輸層，在電洞傳輸層上形成紅色發光層、綠色發光層以及藍色發光層，在紅色發光層、綠色發光層以及藍色發光層上形成電子傳輸層，以及在電子傳輸層上形成第二電極，其中導電聚合物在紅色發光層、綠色發光層以及藍色發光層各自對應的區域中具有不同的厚度。
導電聚合物透過半色調遮罩製程被形成。
可以理解的是，如上所述的本發明之概括說明和隨後所述的本發明之詳細說明均是具有代表性和解釋性的說明，並且是為了進一步揭示本發明之申請專利範圍。
2‧‧‧基板
4‧‧‧導電聚合物
6‧‧‧第一電極
8、HTL‧‧‧電洞傳輸層
10a、10b、10c‧‧‧發光層
12、ETL‧‧‧電子傳輸層
14‧‧‧第二電極
16、CPL‧‧‧前密封層
P‧‧‧單元畫素
SP1、SP2、SP3‧‧‧子畫素
18‧‧‧傳導聚合物
20‧‧‧光阻
22‧‧‧阻擋層
24‧‧‧第一半透射層
26‧‧‧第二半透射層
28‧‧‧遮罩基板
R‧‧‧紅色
G‧‧‧綠色
B‧‧‧藍色
第1圖為本發明實施例的有機發光二極體顯示裝置的平面示意圖。
第2圖為第1圖所示之紅綠藍子畫素SP1、SP2與SP3的剖面示意圖。
第3圖為本發明實施例的有機發光二極體顯示裝置的製造方法的流程 圖。
第4圖為本發明另一實施例的紅綠藍子畫素SP1、SP2與SP3的剖面示意圖。
第5A圖到第5G圖為導電聚合物的形成方法的示意圖。
以下，將結合圖式部份對本發明的較佳實施方式作詳細說明。其中這些圖式部份中所使用的相同的參考標號代表相同或同類部件。
以下將結合附圖詳細描述本發明實施例的有機發光二極體顯示裝置及其製造方法。
第1圖為本發明實施例的有機發光二極體顯示裝置的平面示意圖。第2圖為第1圖所示之紅綠藍子畫素SP1、SP2與SP3的剖面示意圖。第3圖為本發明實施例的有機發光二極體顯示裝置的製造方法的流程圖。
第1圖所示的有機發光二極體顯示裝置中，用以呈現紅色、綠色與藍色的紅綠藍子畫素SP1、SP2與SP3被排列。紅綠藍子畫素SP1、SP2與SP3被排列為帶狀、四邊形(quad shape)等，發射紅色、綠色與藍色射線的三個子畫素SP1、SP2與SP3組成單元畫素P。第1圖表示排列為帶狀的紅綠藍子畫素SP1、SP2與SP3，但是這個配置僅僅被提供作為例子，本發明並非限制於這種配置。
以下將描述紅綠藍子畫素SP1、SP2與SP3的剖面結構與製造方法。
請參考第2圖與第3圖，本發明的有機發光二極體顯示裝 置包含導電聚合物4、第一電極6、電洞傳輸層8、複數個發光層10a、10b與10c、電子傳輸層12、第二電極14以及前密封層16，依照這個順序層積於基板2上。有機發光二極體顯示裝置係依照層積順序被製造。以下將依照此層積順序描述本發明。
雖然圖中未表示，基板2包含驅動紅綠藍子畫素SP1、SP2與SP3的一個薄膜電晶體、驅動薄膜電晶體的閘極線與資料線，以及供應電源的電源線。基板2為玻璃製造的玻璃基板、用以實現撓性顯示的聚對酞酸乙二酯(PET)製造的塑膠基板，或者超薄玻璃基板。
本發明的有機發光二極體顯示裝置係為頂部發光型有機發光二極體顯示裝置以供參考。因此，雖然第2圖中未表示，基板2與導電聚合物4之間更提供一個反射層。反射層將從發光層10a、10b與10c向第一電極6發射的光線向第二電極14反射。組成反射層的金屬層的厚度為1,000埃較佳，反射層相對可見光例如具有400奈米到700奈米的光線的反射率為92%或更多。
導電聚合物4形成於基板2(反射層上)上。因為導電聚合物4在各自的紅綠藍子畫素SP1、SP2與SP3中具有不同的厚度，所以在作為不透明電極的第一電極6與作為透明電極的第二電極14之間實施微腔效應。就是說，導電聚合物4控制發光層10a、10b與10c發射的初級光線(primary light)與反射的或再次反射的次級光線(secondary light)之間的干擾，從而提高亮度與色彩特性。
本發明省略了習用的用於控制厚度以實施微腔效應的電洞傳輸層，以及包含在基板2與第一電極6之間的紅綠藍子畫素SP1、SP2與 SP3中具有不同厚度的導電聚合物4，以降低製造成本以及避免陰影遮罩的開口被阻塞的缺陷。特別地，用於厚度控制的習用的電洞傳輸層需要高成本的原材料，透過省略習用的電洞傳輸層或者減少陰影遮罩製程的個數，本發明可降低製造成本。此外，用於厚度控制的習用的電洞傳輸層導致了陰影遮罩的開口被阻塞的缺陷。另一方面，透過省略用於厚度控制的習用的電洞傳輸層，本發明可避免陰影遮罩的開口被阻塞的缺陷。另外，本發明的導電聚合物4係透過半色調(half-tone)遮罩製程被形成，因為半色調遮罩製程相比陰影遮罩製程更容易並且需要更低的成本，因此能夠降低成本且便於製造。
以下將詳細描述本發明的導電聚合物4的製造方法。
第5A圖到第5G圖為導電聚合物4的製造方法的剖面示意圖。
首先，請參考第5A圖，用於導電聚合物4的原材料的傳導聚合物18(例如，PEDOT：PSS)形成於基板2上。此外，光阻20被施加到傳導聚合物(conductive polymer)18。
然後，請參考第5B圖，放置被施加光阻20的基板2，這樣基板2與遮罩基板28彼此面對。阻擋層22、第一半透射層24以及第二半透射層26被形成於遮罩基板28上以分別對應紅色子畫素SP1、綠色子畫素SP2以及藍色子畫素SP3。第二半透射層26具有比第一半透射層24更高的透射率。此外，基板2上形成的光阻20係使用阻擋層22、第一半透射層24與第二半透射層26被圖案化。如第5C圖所示，光阻20僅僅保留在紅綠藍子畫素SP1、SP2與SP3中，依照厚度的下降順序，紅綠藍子畫素為 紅色子畫素SP1、綠色子畫素SP2與藍色子畫素SP3。
然後，請參考第5D圖，傳導聚合物18係使用圖案化的光阻20作為遮罩被蝕刻。因此，傳導聚合物18僅僅保留在紅色子畫素SP1、綠色子畫素SP2與藍色子畫素SP3中。
然後，請參考第5E圖，與藍色子畫素SP3對應的光阻20的圖案透過灰化製程(ashing process)被移除，與藍色子畫素SP3對應的傳導聚合物18的一部分係使用光阻20的圖案作為遮罩被蝕刻。
然後，請參考第5F圖，與綠色子畫素SP2對應的光阻20的圖案透過灰化製程等被移除，與綠色子畫素SP2及藍色子畫素SP3對應的傳導聚合物18的一部分係使用光阻20的圖案作為遮罩被蝕刻。
然後，如第5G圖所示，與紅色子畫素SP1對應的光阻20的圖案被移除以在基板2上形成導電聚合物4。
以下更詳細地描述本發明的導電聚合物4。
如第2圖所示，導電聚合物4的厚度依照紅色子畫素SP1、綠色子畫素SP2與藍色子畫素SP3的順序下降。這點係考慮到紅綠藍子畫素SP1、SP2與SP3中分別提供的紅色發光層10a、綠色發光層10b與藍色發光層10c間的光視效能(luminous efficacy)的差別被判定，透過控制光程以提高光學效能，目的在於實施微腔效應。如第4圖所示，僅僅在紅色子畫素SP1與綠色子畫素SP2中提供導電聚合物4。這種情況下，導電聚合物4的厚度依照紅色子畫素SP1與綠色子畫素SP2的順序下降。導電聚合物4具有20奈米到200奈米的厚度、在可見光範圍為1.5到2.0的折射率以及90%或更高的透射率較佳。
其間，導電聚合物4係使用傳導聚合物材料形成。
例如，導電聚合物4係使用從導電塑膠{(poly(3,4,-ethylene dioxythiophene)：polystyrene sulfonic acid；PEDOT-PSS)}、聚乙炔(polyacetylene)、聚對苯撐乙烯(polyparaphenylene)、聚吡咯(polypyrrole)與聚苯胺(polyaniline)中選擇的至少一種材料形成。導電聚合物4由導電塑膠(PEDOT-PSS)形成較佳。
第一電極6係為形成於導電聚合物4上的陽極。第一電極6由透明且電傳導材料例如氧化銦錫(indium tin oxide；ITO)、氧化銦鋅(indium zinc oxide；IZO)形成。
電洞傳輸層8形成於第一電極6上。電洞傳輸層8供應來自電洞注入層的電洞到發光層10a、10b與10c。電洞傳輸層8係由具有高電洞移動性與熱穩定性的材料形成。例如，電洞傳輸層8係使用具有剛性結構的芳胺(aromatic amine)化合物，或者例如TPD(N,N'-diphenyl-N,N'-di(3-methylphenyl)-4,4'-diaminophenyl)、NPD(N,N'-bis(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine)、TCTA(4-(9H-carbazol-9-yl)-N,N-bis[4-(9H-carbazol-9-yl)phenyl]-benzenamine)或者CBP(4,4'-N,N'-dicarbazole-biphenyl)的材料形成。電洞傳輸層8由NPD形成較佳。
發光層10a、10b與10c形成於電洞傳輸層8上。發光層10a、10b與10c包含紅色子畫素SP1對應的每一區域中提供的發射紅色光線的紅色發光層10a、綠色子畫素SP2對應的每一區域中提供的發射綠色光線的綠色發光層10b，以及藍色子畫素SP3對應的每一區域中提供的發射藍色光線 的藍色發光層10c。
紅色發光層10a的主體材料為bis-(2-methyl)-8-quinolinolato衍生物，其摻雜材料為作為銥錯合物(iridium complex)的(biio)2Ir(acac)。這種情況下，紅色發光層10a的厚度被設定為200埃較佳。
綠色發光層10b的主體材料為N2-(9,9-dimethyl-9H-fluorne-2-yl)-9,10-(naphthalen-2-yl)anthracene衍生物，其摻雜材料為2,N2,N6,N6,9,10-hexaphenylanthracene-2,6-diamine。這種情況下，綠色發光層10的厚度被設定為200埃較佳。
藍色發光層10c的主體材料為9-naphthalen-2-yl-1-(naphthalen-3-yl)anthracene衍生物，其摻雜材料為芘衍生物(pyrene derivative)。這種情況下，藍色發光層10c的厚度被設定為250埃較佳。
電子傳輸層12係形成於發光層10a、10b與10c上。電子傳輸層12供應來自電子注入層的電子到發光層10a、10b與10c。電子傳輸層12由一種材料形成，此材料具有高電子移動性以及第二電極14與發光層10a、10b與10c的中位數值對應的最低未佔用分子軌域(lowest unoccupied molecular orbital；LUMO)水平。電子傳輸層12由例如Alq3、oxidiazole、三唑(triazole)、phenathroline、咪唑(imidazole)、silole或MADN的材料形成。
第二電極14為形成於電子傳輸層12上的陰極。第二電極14為鋁或銀形成的單層結構，或者為具有透過層積的鋁或銀形成的多層結構的半透明材料。
前密封層16係形成於第二電極14上。前密封層16用於阻擋外部水分或氧氣的滲透，從而提高可靠性。為此目的，前密封層16具有一或多個有機層與一或多個無機層重複交替的結構。無機層由氧化鋁(aluminum oxide；AlxOx)、氧化矽(silicon oxide；SiOx)、氮化矽(SiNx)、氮氧化矽(SiON)與氟化鋰(LiF)形成，從而主要阻擋外部水分或氧氣的滲透。此外，有機層其次阻擋外部水分或氧氣的滲透。另外，有機層用作緩衝層，減少有機發光二極體顯示裝置所導致的各層之間的壓力以及加強表面均勻度。有機層由例如壓克力樹脂(acrylic resin)、環氧樹脂(epoxy resin)或者聚醯亞胺(polyimide resin)的樹脂，或者例如聚乙烯(polyethylene)的聚合物形成。
表格1根據亮度與色彩特性比較本發明的有機發光二極體顯示裝置與採用習知微腔技術的有機發光二極體顯示裝置。
從表格1可看出，與採用習知微腔技術的有機發光二極體 顯示裝置相比，本發明的機發光二極體顯示裝置表現出亮度提高且類似的色彩特性。
如上所述，本發明控制紅綠藍子畫素的厚度，以控制發光層發射的初級光線與發射或再次反射的次級光線間的干擾，以及提供改善的亮度與卓越的色彩特性。特別地，用於厚度控制的習用的電洞傳輸層需要高製造成本，本發明省略了此電洞傳輸層以降低製造成本，以及減少了陰影遮罩製程的個數以進一步降低成本。此外，用於控制厚度的電洞傳輸層的省略能夠避免陰影遮罩的開口被阻塞的缺陷。此外，用於控制厚度的導電聚合物可透過半色調遮罩製程被形成，因為半色調遮罩製程比陰影遮罩製程容易且需要的成本低，因此能夠降低成本且便於製造。
從前述顯然可知，透過控制紅綠藍子畫素的厚度，本發明可控制發光層發射的初級光線與反射或再次反射的次級光線之間的干擾，以及提供改善的亮度與卓越的色彩特性。特別地，用於厚度控制的習用的電洞傳輸層需要高製造成本，透過省略電洞傳輸層可降低製造成本，以及透過減少陰影遮罩製程的個數以進一步降低製造成本。此外，透過省略用於控制厚度的電洞傳輸層，可避免避免陰影遮罩的開口被阻塞的缺陷。此外，因為用於控制厚度的導電聚合物係藉由半色調遮罩製程被形成，因為半色調遮罩製程比陰影遮罩製程容易且需要的成本低，因此能夠以低成本更方便地製造控制厚度的導電聚合物。
雖然本發明的實施例揭露如上所述，然並非用以限定本發明，任何熟習相關技藝者，在不脫離本發明的精神和範圍內，舉凡依本發明申請範圍所述的形狀、構造、特徵及數量當可做些許的變更，因此本發 明的專利保護範圍須視本說明書所附的申請專利範圍所界定者為準。
2‧‧‧基板
4‧‧‧導電聚合物
6‧‧‧第一電極
8、HTL‧‧‧電洞傳輸層
10a、10b、10c‧‧‧發光層
12、ETL‧‧‧電子傳輸層
14‧‧‧第二電極
16、CPL‧‧‧前密封層
P‧‧‧單元畫素
SP1、SP2、SP3‧‧‧子畫素
R‧‧‧紅色
G‧‧‧綠色
B‧‧‧藍色

Claims (13)

  1. 一種有機發光二極體顯示裝置，包含：一第一電極與一第二電極，形成於一基板上；一紅色發光層、一綠色發光層以及一藍色發光層，形成於該第一電極與該第二電極之間；一電洞傳輸層，形成於該紅色發光層、該綠色發光層以及該藍色發光層的每一個與該第一電極之間；一電子傳輸層，形成於該紅色發光層、該綠色發光層以及該藍色發光層的每一個與該第二電極之間；以及一導電聚合物，形成於該基板與該第一電極之間，其中該導電聚合物在該紅色發光層、該綠色發光層以及該藍色發光層各自對應的區域中具有不同的厚度。
  2. 如請求項1所述之有機發光二極體顯示裝置，其中該導電聚合物的厚度依照該紅色發光層的對應區域、該綠色發光層的對應區域以及該藍色發光層的對應區域的順序降低。
  3. 如請求項1所述之有機發光二極體顯示裝置，其中該導電聚合物僅僅形成於該紅色發光層的對應區域與該綠色發光層的對應區域中，該導電聚合物的厚度依照該紅色發光層的對應區域與該綠色發光層的對應區域的順序降低。
  4. 如請求項1所述之有機發光二極體顯示裝置，其中該導電聚合物的厚度為20奈米到200奈米。
  5. 如請求項1所述之有機發光二極體顯示裝置，其中該導電 聚合物在可見光區域中具有1.5到2.0的折射率以及90%或更多的透射率。
  6. 如請求項1所述之有機發光二極體顯示裝置，其中該導電聚合物由從一導電塑膠(PEDOT-PSS)、聚乙炔(polyacetylene)、聚對苯撐乙烯(polyparaphenylene)、聚吡咯(polypyrrole)與聚苯胺(polyaniline)中選擇的一種材料形成。
  7. 一種有機發光二極體顯示裝置的製造方法，包含：在一基板上形成一導電聚合物；在該導電聚合物形成一第一電極；在該第一電極上形成一電洞傳輸層；在該電洞傳輸層上形成一紅色發光層、一綠色發光層以及一藍色發光層；在該紅色發光層、該綠色發光層以及該藍色發光層上形成一電子傳輸層；以及在該電子傳輸層上形成一第二電極，其中該導電聚合物在該紅色發光層、該綠色發光層以及該藍色發光層各自對應的區域中具有不同的厚度。
  8. 如請求項7所述之有機發光二極體顯示裝置的製造方法，其中該導電聚合物的厚度依照該紅色發光層的對應區域、該綠色發光層的對應區域以及該藍色發光層的對應區域的順序降低。
  9. 如請求項7所述之有機發光二極體顯示裝置的製造方法，其中該導電聚合物僅僅形成於該紅色發光層的對應區域與該綠色發光層的對應區域中，該導電聚合物的厚度依照該紅色發光層的對應區域與該綠色發光層的對應區域的順序降低。
  10. 如請求項7所述之有機發光二極體顯示裝置的製造方法，其中該導電聚合物的厚度為20奈米到200奈米。
  11. 如請求項7所述之有機發光二極體顯示裝置的製造方法，其中該導電聚合物在可見光區域中具有1.5到2.0的折射率以及90%或更多的透射率。
  12. 如請求項7所述之有機發光二極體顯示裝置的製造方法，其中該導電聚合物由從一導電塑膠(PEDOT-PSS)、聚乙炔(polyacetylene)、聚對苯撐乙烯(polyparaphenylene)、聚吡咯(polypyrrole)與聚苯胺(polyaniline)中選擇的一種材料形成。
  13. 如請求項7所述之有機發光二極體顯示裝置的製造方法，其中該導電聚合物透過一半色調遮罩製程被形成。
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