TW202034554A - 有機發光二極體堆疊結構及其方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種有機發光二極體堆疊結構，包含：一陽極基板、一電洞注入層、一第一電洞傳輸層、及一藍色發光層；一第二電洞傳輸層，堆疊於部分之藍色發光層之上；一綠色發光層，堆疊於該第二電洞傳輸層之上；一紅色發光層，堆疊於部分之綠色發光層之上；及一電子傳輸層及一陰極。本發明另提供一種製造本發明所請之有機發光二極體堆疊結構之方法。

Description

有機發光二極體堆疊結構及其方法
本發明有關於一種有機發光二極體領域，特別是關於一種透過材料設計層結構製備全彩有機發光二極體的結構及其方法。
目前有機發光二極體（Organic Light-Emitting Diode，OLED）的像素排列方式很多，並且以並排（side-by-side）製程來達到超高解析度全彩顯示的效果。
主動矩陣有機發光二極體（Active-matrix organic light-emitting diode ，AMOLED）具有自發光性、廣視角、高對比、反應速度快等優點。
在標準的並排AMOLED一般會利用精密金屬遮罩（Fine metal mask，FMM）將有機發光材料蒸鍍上基板，如圖1所示，蒸鍍出類似圖1A及圖1B的畫素排列。由於本身OLED材料的發光效率限制，藍色有機發光材料耗損率高，因此常以較大面積呈現，故R/G及B兩者發光區無法共用遮罩，需設計成不同開口的FMM。然而FMM技術與基板的對位精度要求高、遮罩亦會因重力及熱膨脹容易變形、材料利用率低、開孔製程能力影響發光元件解析度甚鉅、價格昂貴皆為其困難點。
有鑑於此，為克服上述之缺點，本發明提供一種具有R/G/B自發光的有機發光材料堆疊結構，該結構具正負電位差，可讓電流在結構間穿隧，透過結構的的串連組合與共用層的設計來達到高精度發光元件圖案化。
本發明之有機發光二極體堆疊結構，由下而上包含：一第一共通層，包括一陽極基板、一電洞注入層（hole injection layer，HIL）、一第一電洞傳輸層（hole transporting layer，HTL）、及一藍色有機發光層（emmiting layer，EML）；一第二電洞傳輸層，堆疊於部分之藍色有機發光層之上；一綠色有機發光層，堆疊於該第二電洞傳輸層之上；一紅色有機發光層，堆疊於部分之綠色有機發光層之上；一第二共同層，包括一電子傳輸層（electron transport layer，ETL）及一陰極。
為提升電流注入效果，本發明之堆疊結構可於該藍色EML與該綠色EML之間加入一電荷產生層（charge generation layer，CGL），其兩側為一N型摻雜層及一P型摻雜層。
本發明之優勢在於本發明之結構利用高能量傳遞層藍色EML作為共用層、用以節省堆疊時的FMM成本，減少對位的製程步驟，提升精度。此外，有別於傳統RGB side by side的圖案排列方式（如圖1A及1B）蒸鍍EML需要三道FMM來對準基板本發明僅需兩道FMM即可。再者，本發明之結構可讓RGB有機材料之間距離降低，並提高解析度。
以下「實施方式」本質上僅係例示性且不意欲限制本發明或本申請案及本發明的使用。此外，並不希望受到前述「技術領域」、「先前技術」及「發明內容」或以下「實施方式」中提出的任何明示或暗示理論之束縛。亦應注意圖示係說明性且可不按比例繪製。所屬技術領域具有通常知識者將理解，所描述之實施例可在不脫離本發明之精神與範疇下以各種不同形式修改。
在一實施例中，OLED之有機發光層可透過遮罩沉積方法而形成，其中具有與有機發光層相同之圖樣之FMM設置於標的材料上，且沈積材料係透過遮罩沉積以形成具有期望圖樣之有機發光層於標的材料上。根據執行遮罩沉積方法的一種方式，當形成綠色發光層及紅色發光層時，FMM要以新的更替，所以要執行兩次遮罩製程。例如，當沉積綠色發光層時，使用一第一FMM；當沉積紅色發光層時，使用一第二FMM從而完成各個單元像素之發射層圖樣。
較佳地，該OLED為AMOLED。
本發明之有機發光二極體堆疊結構之製備方法包括步驟： a. 使用一剛性載板，透過黃光製程定義出一陽極的圖案區域； b. 使用一共通遮罩（common mask）大面積蒸鍍共同層，包括電洞注入層/第一電洞傳輸層/藍色發光層（HIL/HTL/Blue EML）材料，作為共通層堆疊； c. 貼合第一道FMM，透過光學來對準使該FMM圖案能對準基板的陽極畫素區域（Non-Blue  subpixel開口區），並透過磁鐵吸引用以固定金屬遮罩，防止製程轉動所產生的偏移； d. 透過該第一道FMM製作N型摻雜層/電荷產生層/P型摻雜層/第二電洞傳輸層/綠色發光層（N*/CGL/P*/HTL/Green EML）堆疊結構； e. 移除該第一道FMM，並在真空機台內傳遞第二道FMM，將第二道FMM透過光學對位，使金屬遮罩圖案能對準基板的陽極畫素區域（Red subpixel 開口區），製作Red EML； f. 利用共通遮罩蒸鍍方式沉積ETL/陰極材料作為共通層。
該第二道FMM之開孔小於該第一道FMM之開孔。
該N*/CGL/P*/HTL/Green EML堆疊結構係堆疊於部分之共同層，包括HIL/HTL/藍色EML材料。
圖2所示為本發明之OLED結構，由一基板而上包含：一第一共通層1，包括一陽極基板11、一電洞注入層12，位於該陽極基板11上、一第一電洞傳輸層13，位於該電洞注入層12之上、及一藍色發光層14，位於該電洞傳輸層13之上；一第一電荷產生結構2，由下而上包括一第一N型摻雜層21、一第一電荷產生層22、及一第一P型摻雜層23；一第二電洞傳輸層3；一綠色發光層4，堆疊於該第二電洞傳輸層3之上；一紅色發光層5，堆疊於部分之綠色發光層4之上；一設置於該紅色發光層4之上的第二共同層6，包括一電子傳輸層61及一陰極62。該電荷產生結構2、該第二電洞傳輸層3、及該綠色發光層4係堆疊於部分之藍色發光層14之上。
由圖2可知，整個OLED像素區域7則分割成三個亞像素區，該紅色發光層會在紅色亞像素區域71發光；該綠色發光層會在綠色亞像素區域72發光；藍色發光層會在藍色亞像素區域73發光。
綠光為人眼辨識度最高的頻譜，且是目前成熟有機發光材料中轉換效率最高的EML，故可利用圖2的結構來縮減綠光的膜層（降低綠光的轉換效率），使得大多數電洞/電子結合在鄰近紅色發光層，故能增益此紅光EML的發光效率。
R/G的疊層是透過同螢光（磷光）系統直接以省材料的方式來直接堆疊，會讓人有類似的黃光發光層的感覺，故在另一實施例中，可以藉由製程堆疊複雜化的方式去組合。請參照圖3，利用第二道FMM在R/G之間加入另一第二電荷產生結構8，包含一第二N型摻雜層81、一第二電荷產生層82、及一第二P型摻雜層83。該第二電荷產生結構8之上再堆疊上一第三電洞傳輸層9。以透過材料製程設計來達到單一紅色或綠色光譜主導的機制。此結構有別於傳統黃色發光層必定得透過彩色濾光片來純化色源，兩者是有紅色、綠色之色純度上的差異。
本發明的設計亦可以用彩色濾光片來使R、G、B的個別出光來提升色純度，往後隨著OLED有機材料的進步甚至不使用濾光片就能達到顯示技術所要求之規格，此優點是黃光OLED無法達成。
應瞭解本發明之實施例僅係實例，且非旨在以任何方式限制本發明之範圍、適用性、或組態。在不脫離隨附申請專利範圍中所陳述的本發明之範圍及其合法等效物下，可在諸元件之功能及配置上進行各種變化。
1:第一共通層 11:陽極基板 12:電洞注入層 13:第一電洞傳輸層 14:藍色發光層 2:第一電荷產生結構 21:第一N型摻雜層 22:第一電荷產生層 23:第一P型摻雜層 3:第二電洞傳輸層 4:綠色發光層 5:紅色發光層 6:第二共同層 61:電子傳輸層 62:陰極 7:OLED像素區域 71:紅色亞像素區域 72:綠色亞像素區域 73:藍色亞像素區域 8:第二電荷產生結構 81:第二N型摻雜層 82:第二電荷產生層 83:第二P型摻雜層 9:第三電洞傳輸層
圖1A及圖1B分別為OLED並排（side-by-side）的實施方式； 圖2為本發明之有機發光二極體堆疊結構； 圖3為本發明之有機發光二極體堆疊結構另一實施例。
無
1:第一共通層
11:陽極基板
12:電洞注入層
13:第一電洞傳輸層
14:藍色發光層
2:第一電荷產生結構
21:第一N型摻雜層
22:第一電荷產生層
23:第一P型摻雜層
3:第二電洞傳輸層
4:綠色發光層
5:紅色發光層
6:第二共同層
61:電子傳輸層
62:陰極
7:OLED像素區域
71:紅色亞像素區域
72:綠色亞像素區域
73:藍色亞像素區域

Claims (8)

  1. 一種有機發光二極體堆疊結構，包含：一第一共通層，包括一陽極基板、一電洞注入層，位於該陽極基板上、一第一電洞傳輸層，位於該電洞注入層之上、及一藍色發光層，位於該電洞傳輸層之上；一第二電洞傳輸層，堆疊於部分之藍色發光層之上；一綠色發光層，堆疊於該第二電洞傳輸層之上；一紅色發光層，堆疊於部分之綠色發光層之上；及一設置於該紅色發光層之上的第二共同層，包括一電子傳輸層、及一陰極，形成於該電子傳輸層之上。
  2. 如申請專利範圍第1項之結構，進一步包含一第一電荷產生結構於該藍色發光層及該綠色發光層之間，其中該電荷產生結構包括一第一N型摻雜層，覆蓋於該藍色發光層之上、一第一P型摻雜層，位於該綠色發光層之下及一第一電荷產生層，設置於該第一N型摻雜層與該第一P型摻雜層之間。
  3. 如申請專利範圍第2項之結構，進一步包含一第二電荷產生結構於該綠色發光層及該紅色發光層之間，其中該第二電荷產生結構包括一第二N型摻雜層，覆蓋於該綠色發光層之上、一第二P型摻雜層，位於該紅色發光層之下、及一第二電荷產生層，設置於該第二N型摻雜層與該第二P型摻雜層之間。
  4. 如申請專利範圍第1項之結構，其中該有機發光二極體為主動矩陣有機發光二極體。
  5. 一種製備有機發光二極體堆疊結構之方法，包含步驟： a. 使用一剛性載板，透過黃光製程定義出一陽極基板的圖案區域； b. 使用一共通遮罩蒸鍍一第一共同層，該第一共同層包括一電洞注入層、一第一電洞傳輸層、及一藍色發光層； c. 貼合一第一精密金屬遮罩； d. 透過該第一精密金屬遮罩製作一第一N型摻雜層、一第一電荷產生層、一第一P型摻雜層、一第二電洞傳輸層、及一綠色發光層堆疊結構； e. 移除該第一精密金屬遮罩，並傳遞一第二精密金屬遮罩， f. 透過該第二精密金屬遮罩製作一紅色發光層； g. 移除該第二精密金屬遮罩，並利用該共通遮罩蒸鍍一電子傳遞層及陰極材料。
  6. 如申請專利範圍第5項之方法，其中該第二精密金屬遮罩之開孔小於該第一精密金屬遮罩之開孔。
  7. 如申請專利範圍第5項之方法，其中該蒸鍍係於真空環境中進行。
  8. 如申請專利範圍第5項之方法，另包含步驟e1於步驟e及f之間：透過該第二精密金屬遮罩製作一第二N型摻雜層、一第二電荷產生層、一第二P型摻雜層、及一第三電洞傳輸層。
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