TW587348B - Multi substrate organic light emitting devices - Google Patents

Description

587348 玖、發明說明 (發明說明應敘明：發明所屬之技術領域、先前技術、內容、實施方式及圖式簡單說明） (一） 發明所屬之技術領域 本發明是有關於有機發光二極體（OLE D)裝置。特別是， 本發明是有關於多彩色和全彩色〇 L E D裝置。 (二） 先前技術 第1圖顯示出一傳統的單色（m ο η 〇 c h 1· 〇 m e )〇L E D裝置1 0 0 。該0 L E D裝置包括有一或更多的有機功能層1 0 4 (其係在 一導電陰極1 〇 2和一陽極層1 0 6之間）的一功能堆。 該功能堆係形成在一透明基板1 0 8上。該等導電層可被 印上圖案（patterned)，以在該基板上形成一或更多的細胞 (cells)或畫素。 在操作中，透過各陰極和陽極，以把各電荷載子（charge carriers)射出，以在各功能層中結合。各電荷載子之結合 會使該功能層發射出可見的放射。 0 L E D裝置的各基本優點爲低的驅動電壓、低的功率消 耗、大的視角、高對比（c 〇 n t r a s t)、快速反應、強壯設計 (r u g g e d d e s i g η )、以及用於低製造成本之潛力。爲了要完 全地利用〇 L E D裝置的此等優點。和用於彩色平面顯示器 之潛在的可應用性，則可產生多彩色和全彩色版本。 在業界中有數種能製造出彩色顯示器之方法：一寬頻 (b r 〇 a d b a n d )(即白色）發射器（e m i 11 e r )和彩色濾光片（c ο 1 〇 r filter)、一短波長（即藍色）發射器和用於綠色和紅色發射 器的下轉換器（d 〇 w η - c ο n v e 1· t e r )、各有機材料（其係在該相 587348 同的基板上發射出不同的色彩）、以及用於光譜過濾 (s p e c t r a 1 f i 11 e r i n g )的微孔結構、染料材料的罩幕擴散 (m a s k e d d i f f u s i ο η )或染料的選擇性雷射漂白（b 1 e a c h i n g )。 所有的此種方法皆承受的缺點有：材料之不可獲得性、 功率無效率、顯像失真、昂貴以及無效率之製造、降低性 能以及其它理由。例如，在業界中幾乎沒有任何有效率的 而且穩定的寬頻發射器。使用多彩色轉換材料（c ο 1 〇 r C ο η V e r s i ο n m a t e r i a 1 s )會導致影像失真和較不亮麗之顯示 @ 器。在一單一基板的表面（其係具有不同的發光有機材料） 上產生各畫素會導致裝置性能之損失和空間解析度之損失 。噴墨印刷（I n k - j e t p r i n t i n g )是一種方法，但是它需要一 連串的加工製程，其會導致低的解析度和低的產量。 另一種方法要把具有不同的發射異性結構（emitting h e t e r 〇 s 11· u c t u r e )裝置之各層堆疊在一單一基板上。使用一 垂直式堆疊結構的多彩色OLED裝置之習知實例在美國專 利申請案2 0 0 1 0 0 0 0 0 0 5，F 〇 r 1· e s t等等則已有揭露。該主要 φ 的缺點是用於該堆疊結構之各材料必須實質地透明，具有 低的光吸收，由於來自每個裝置中的光束（b e a m 〇 f 1 i g h t) 會完全地相互重疊之故，因此，在該裝置構造上有多的限 。如同上述所說明的，業界一直希望提供一種改進之製造 過程，其係設計於多彩色和全彩色OLED裝置之有效率的 生產。 (三）發明內容 本發明是有關於〇 L E D裝置。特別是，本發明是有關包 587348 括有多基板的彩色〇 L E D裝置。 根據本發明，包含有各主動構件的多基板是相互堆疊在 一起，每個基板的各主動構件會發射出具有一給定之波長 之光或彩色，不同的基板的各主動構件皆被安置在一非堆 疊的圖案（η ο η - 〇 v e r 1 a p p i n g p a 11 e r η )中，以允許非堆疊光路 徑能從不同基板的主動構件中發光。 在其它的實施例中，不具有各主動構件的基板可被設置 在兩基板（其係具有各主動構件）之間。此等主動構件皆分 佈在每個基板的表面之一上或兩個表面上。在本發明的一 實施例中，各基板的表面皆被刺穿和交錯排列（s t a g g e r e d ) 以把發光水準帶至一類似的高。在一實施例中，各基板皆 藉由各間隔粒子（spacer particles)而分離開，以避免該堆 疊之各基板與各主動構件接觸。 本發明可克服固有的問題，像效率之損失、影像失真、 材料之不可獲得、昂貴的以及無效率之製造和與其它技術 有關的性能之降低。 (四）實施方式 第1圖顯示出一傳統單色〇 L E D裝置而且如前所描述的 。此用於該單色裝置的基本製造製程是使用在本發明中， 以形成一多彩色〇 L E D裝置，如下列所述。 第2圖顯示出根據本發明之一實施例的一薄的撓性 0 L E D裝置2 0 0。該0 L E D裝置包括有多基板，其上有各主 動構件形成於該裝置區域中。在上基板2 0 2上的主動構件 皆包括有一或更多被夾在而導體層2 1 0和2 1 4之間的有機 587348 層2 Ο 6。類似地，在下基板2 Ο 4上的各0 L E D主動構件皆 包括有一或更多形成在兩導體層2 1 2和2 1 6之間的有機層 2 0 8。在一實施例中，該等導體層皆分別以第一和第二方向 以帶子狀（strips)來形成。典型地，該第一和第二方向係相 互垂直。各〇 L E D畫素皆形成在該基板的裝置區域中。 在一實施例中，各基板2 0 2和2 0 4皆包括有一透明材料 ，例如塑膠或玻璃。能適當地支撐各〇 L E D細胞的其它材 料也可用來形成各基板。在一實施例中，各基板皆包括有 一撓性材料，例如一用於形成一撓性裝置之塑膠膜。各種 不同商業上可利用的塑膠膜可用來做爲該基板。例如，此 等膜包含有透明的聚對酞酸乙二酯（P E T )、聚對酞酸丁二酯 (PBT)、聚萘二甲酸乙二酯（PEN)、聚碳酸酯（PC)、聚醯亞 胺（P I)、聚碾i ( P S Ο )、以及聚對伸萘基醚® ( P E S )。其它材 料例如聚乙烯（P E )、聚丙烯（P P )、聚氯乙烯（P V C )、聚苯乙 烯（P S )、以及聚甲基丙烯酸甲酯（Ρ Μ Μ A )也可使用來形成此 基板。 典型地，此等薄基板之厚度係小於約〇 . 5 m m，較佳約0 . 0 1 〜0.2mm。使用薄或超薄的各基板有利地把由以不同高度 的發光所造成的視差（parallax)降低或減至最小。在一此情 況下，此等薄基板可能機械地不穩定，造成各加工問題。 可使用一暫時的支撐層（未顯示），以在製造製程期間中使 該基板穩定。例如，該暫時的支撐層可設置在該基板的背 面上。在一實施例中，該暫時的支撐層皆包括有一被塗覆 有一用於固定至該基板之黏著物的一聚合物薄片。在加工 587348 製程之後，因爲該裝置封裝可用來使該裝置機械地穩定， 所以可移除此暫時層。 在一實施例中，此等導體層2 1 4和2 1 6皆包括有一透明 導體材料，例如銦錫氧化物（I T 0 )。其它型式的透明導體層 ，如包含有鋅氧化物和銦鋅氧化物皆可使用。可選擇地， 祇有兩導體層其中之一是透明的。此透明的導體層是靠近 於該視表面（v i e w i n g s u r f a c e )而被設置，其允許來自該主 動構件中之光可被看見。比如說，此透明層是靠近該基板 而被設置，透過該基板，可看見光。可選擇地，此上電極 是該透明電極。各種不同的技術，例如化學氧相沈積（C V D ) 、物理氣相沈積（P V D )、以及電漿增強C V D ( P E C V D )皆可使 用，以形成該導體層。此導體層應該爲薄的，以降低光吸 收（〇 p t i c a 1 a b s 〇 r p t i ο η )和對後續的膜之形成（同時能滿足電 氣需求）的負面影響。此導體層典型地大約0 . 0 2〜1微米厚。 此等導體層2 1 4和2 1 6皆如所需的形成圖案，以選擇地 把該層之各部份移除。各已圖案化導體層可做爲用於各 0 L E D細胞的第一電極在一實施例中，各導體層皆形成圖 案，以形成帶子狀來做爲例如一畫素化OLED裝置之陽極 。傳統的技術，例如微影成像和蝕刻也可用來對該導體層 形成圖案。也可使用利用一壓印機（st amp)的圖案化技術。 此等技術皆揭述在國際專利申請中，其名稱爲「元件層之 機械地形成圖案（M e c h a n i c a 1 P a 11 e 1· n i 11 g 〇 f a D e v i c e L a y e r)」 (PCT 申言靑案號 PCT/SG 99/00074 ， Attorney docket number 9 9 E 8 0 6 2 )，在此倂入本文中來參考。 -10- 587348 各主動構件2 Ο 6和2 Ο 8皆包括有一或更多形成在此等基 板上的有機功能層。該等功能層皆從各有機化合物（其係以 它們的能力而被選定，以發射出不同的彩色）而製造出來。 此等有機化合物包括有，例如共軛聚合物（polymer)或低分 子材料，比如該A 1 q 3。在一實施例中，此等有機化合物皆 包括有甲氧基-乙基己氧基-PPV(MEH-PPV)其可發射出橘 色光。在另一實施例中，該有機化合物包含有發紅光的 (經氰基取代之PPV(CN-PPV)或發藍光的9,9 -甲基取代之 聚蒔（P P P )聚對伸苯基聚合物。可也使用其它型式的功能層 。可藉由傳統的技術，例如溼式製程，比如說旋轉塗佈或 真空昇華（其係用於A 1 q 3有機層）。該等有機層的厚度大約 爲 2 〜2 0 0 n m 〇 導體層2 1 0和2 1 2皆沈積在各基板上，並覆蓋住形成在 其上的其它各層。此等導體層包括有，例如一金屬材料， 例如鈣、鎂、鋇、銀或其混合物或合金。其它導體材料， 特別是可使用那些會包括有一低工作功能（low work function)，以形成該第二導體層。此導體層應爲薄的，以 降低光吸收和對後續的膜之形成（同時能滿足電氣需求）的 負面影響。此導體層大約〇 . 〇 2至1微米厚。 在一實施例中，對該導體層2 1 0和2 1 2形成圖案，以形 成可用於畫素〇 L E D裝置的各陰極之電極帶子狀（s t r i p s )。 也可使用具有其它圖案的各電極。可選擇地，此等導體層 可選擇地沈積，以形成各陰極帶子狀和接合腳位連接（b ο n d p a d c ο η n e c t i ο n s )。例如可利用各罩幕層來完成此導體層之 587348 選擇性沈積。此等陰極帶子狀皆典型地與該等陽極帶子狀 成垂直。該上和下電極帶子狀的交叉點會形成在每一基板 上的有機L E D畫素。 此基板和各陽極層是足夠地透明以利用多基板用途。然 而，該陰極材料是典型地不透明，而且也需要一適合的圖 案，以允許所發出的光通過各基板。在第2圖中所示的實 施例中，在第一基板上的各陰極帶子狀皆位在一非堆疊區 域（其係具有在第二基板上的各陰極帶子狀），以允許用於 光（其係從此重疊的基板中所發射出）的一淸楚之光路徑。 可選擇地，也可使用各透明的陰極。 爲了舉例之目的，在第2圖中顯示出具有兩基板層的兩 彩色OLED裝置。在各上基板上的各主動構件會從在各下 基板上的各主動構件中發射出各種不同波長或彩色的光。 在第3圖中所示的本發明之另一實施例中，有N個個別基 板垂直地堆疊在一起，以形成一 N色彩顯示器400，其中 N是一實數數字1，2，3…N。比如說，可利用三原始色彩 紅色（R)、綠色（G)、以及藍色（B )來形成一全彩色顯示器。 在一實施例中，在不同的各層上陰極帶子狀皆被定位在各 非堆疊區域中，以給予所發射出的光一淸楚的光路徑。 由有機材料所展示的光吸收之總量是依由該材料所發出 的光之波長而定。典型地，所發出的光之波長越短，則光 之吸收在此更短的波長範圍中更高。參考第3圖，此等基 板皆堆疊在一起，使得材料（其係發射出具有最短波長）是 最接近該視表面（v i e w i η g s u r f a c e )。比如說彩色1、2、以 -1 2- 587348 及3可分別地爲藍、綠、以及紅。 可選擇地，可對此等有機層選擇性形成圖案，以給予所 有彩色（其係從各上層中發射出）一淸楚的光路徑。在第4 圖中所示的一實施例中，對在此下基板4 0 2上的各有機功 能層4 0 1形成圖案，以給予彩色2之光（其係從在上基板 4 0 6上的各有機層4 0 4中發射出）一未受限擋的光路徑。對 此等有機層形成圖案之各方法包含有雷射切削和選擇性沈 積。 第5圖顯示出本發明的另一實施例。各間隔粒子5 1 6皆 隨意地沈積在此上基板5 0 2和下基板5 0 4之間，以避免此 重疊的上基板與在該下基板5 0 4上的各0 L E D細胞接觸。 在一實施例中，各間隔粒子皆包括有一球形外形，也可使 用具有其它幾何外形，例如方形、稜形、金字塔形、或其 它規則或不規則之外形。此等間隔粒子的平均直徑是足以 維持在上和下基板之間的凹處（cavity)所要之高度，比如說 大約2至5 0微米。此等間隔粒子的尺寸大小和外形分佈應 足夠地窄，以在各上基板和〇 L E D細胞之間確保出適當之 分離，而且也會使由不同的光發射準位所造成的視差效應 (parallax effect)減至最小。使用各間隔粒子以使各主動 〇L E D細胞與其它表面分離已描述在國際專利申請案中， 其名稱爲「有機L E D元件之封裝（E n c a p s 111 a t i ο η 〇 f 0 r g a n i c LED D e v i c e s ) ( P C T 申請號碼 PCT/SG 9 9 / 0 0 1 4 3，Attorney Dodcet No. 9 9 E 2 8 0 9 S G )」其係倂入於本文中來參考。 第6圖中顯示出本發明之另一實施例，其中各基板表面 587348 皆被穿透（P u n c t u ι· e d )而且交錯（s t a g g e r e d )以把發射準位 6 Ο 2和6 Ο 4帶至相類似之高度，來將由不同的發射準位所 造成的視差之問題減至最小或避免。在一實施例中，此等 基板皆包括塑膠材料（例如聚合物薄片（f〇 i 1 ))，其係容易地 受到雕刻（e m b 〇 s s e d )和穿透。可藉由各種不同的傳統技術 ，包含有基板加工、雕刻技術、以及具有不同厚度的各基 板層之選擇性沈積來完成各基板的交錯表面。 可選擇地，不同的發射有機材料可分佈在此基板的兩表 面上，如第1圖所示。在一較佳實施例中，可藉由在此基 板7 0 4的下表面上之各裝置層的逆結構，來形成此雙面基 板Ο L E D裝置7 0 0，其中此不透明的導體陰極層7 0 6是在 形成該等主動有機功能層7 0 8和陽極層7 1 0之前形成。在 此基板的上表面上，先沈積此導體陽極層 7 1 2，隨後再形 成各有機功能層7 1 4和此導體陰極層7 1 6。在此基板的此 兩面上之光發射在色彩、效率、以及幾何形狀上有所不同。 本發明之前所描述的實施例具有許多優點。比如說，因 爲◦ L E D裝置（其係具有多基板或多表面）之製造是與標準 單一基板單色0 L E D裝置非常類似，所以可使用習知的最 適化製程（其係用於標準的OLED裝置之製造）。可藉由電 氣信號以個別地控制每個色彩的發射強度。不同的主動材 料（其係顯示出不同的性質，例如效率、穩定性、以及價格） 可相結合於一單一 〇 L E D裝置中，以利用由每個主動構件 所提供的特定優點。從多基板或基板的表面中的光發射在 -14- 587348 色彩、效率、以及幾何形狀上有所不同。 每個彩色畫素之性能與此簡單單色顯示器裝置所完成的 數値比較起來爲較優越的。此外，可避免各問題（例如很難 去結合和很難對在一單一基板上的不同之有機材料形成圖 案），其係因而有低成本和更佳的製造效率，以及更高的產 量。 雖然已隨著各種不同的實施例來顯示和描述出本發明， 但是對熟悉該項技術之人士可在不偏離本發明之精神和領 域下做出各種修改和改變。因此，並不是以上述的描述， 而是以所附加的申請專利範圍（其係具有它們相等之領域） 來決定本發明之領域。 (五）圖式簡單說明 第1圖顯示出一傳統單色的OLED裝置； 第2圖顯示出根據本發明一實施例的兩基板OLED裝置； 第3 至 6 圖 顯 示 出 根 據 本 發 明不 同 實 施 例 的 各種不同之 複 數基 板 〇 LED 裝 置 〇 第7 圖 顯 示 出 根 據 本 發 明 另 一實 施 例 的 兩 面 (double- si ded)〇LED 裝 :置 〇 主 要部 分 之 代 表 符 號 說 明 10 0 OLED 彳 裝 置 10 2 陰 極 層 10 4 功 能 層 10 6 陽 極 層 10 8 基 板 -15- 587348 2 0 0 OLED裝置 2 0 2 上 基 板 204 下 基 板 2 0 6 有 機 層 3 2 0 8 主 動 構 件 2 10 導 體 層 2 1 2 導 體 層 2 14 導 體 層 2 16 導 體 層 4 0 0 顯 示 器 4 0 1 功 能 層 402 下 基 板 404 有 機 層 4 0 6 上 基 板 5 02 上 基 板 5 04 下 基 板 5 0 8 細 胞 5 16 間 隔 彳/丄 子 6 0 6 基 板 6 0 8 基 板 7 0 0 裝 置 7 04 基 板 7 0 6 陰 極 層 7 0 8 功 能 層

587348 7 10 陽極層 7 1 2 陽極層 7 14 功能層 7 16 陰極層

Claims (1)

1. 587348 拾、申請專利範匱 1 . 一種有機發光二極體裝置，其包括 - 多數基板，其係垂直地固定於一堆疊結構中； -每個基板皆具有各主動構件，其可透過該堆疊結構朝 向一視表面而發射出一給定波長之光； -各不同基板的該等主動構件，其係以一非堆疊圖形予 以設置，以允許用於該光（其係從該等不同基板的各 主動構件中射出）的各非堆疊光路徑。 0 2 .如申請專利範圍第1項之裝置，其中該基板材料包括有 少於0 . 5 m m之厚度。 3 .如申請專利範圍第1項之裝置，其中該基板材料包括有 玻璃或塑膠。 4 .如申請專利範圍第1項之裝置，其中該等複數基板皆以 一次序而被固定住，藉此具有此最短波長的光是最靠近 該視表面而射出。 5 .如申請專利範園第4項之裝置，其中該等主動構件皆分 φ 佈在每個基板的表面上。 6 .如申請專利範圍第5項之裝置，其中每個基板的表面是 穿透而且交替，以把各不同的基板的主動構件的發射水 準帶至類似的高度。 7 .如申請專利範圍第1項之裝置，其中該等主動構件皆分 佈在每個基板的表面上。 8.如申請專利範圍第7項之裝置，其中該等主動構件皆包 括有一或更多有機層，其係被夾在第一和第二導體層之 -1 8- 587348 間。 9 .如申請專利範圍第8項之裝置，其中在該等複數基板上 的該等有機層皆包括有一非堆疊圖案。 1 〇 .如申請專利範圍第9項之裝置，其中該等有機層的圖案 包括有各帶子狀。 1 1 .如申請專利範圍第8項之裝置，其中每個第一和第二導 體層的厚度是〇 . 〇 2至1微米。 1 2 .如申請專利範圍第8項之裝置，其中該第一導體層包括 | 有一不透明材料。 1 3 .如申請專利範圍第1 2項之裝置，其中該第一導體層包 括有一金屬材料。 1 4 .如申請專利範圍第1 2項之裝置，其中在該等複數基板 上的該等第一導體層皆包括有一非堆疊圖案。 1 5 .如申請專利範圍第1 4項之裝置，其中該等第一導體層 的圖案包括有各帶子狀。 16.如申請專利範圍第14項之裝置，其中在該等複數基板 φ 上的各有機層包括有一非堆疊的圖案。 1 7 .如申請專利範圍第1 6項之裝置，其中該等有機層的圖 案包括有各帶子狀。 1 8 .如申請專利範圍第1項之裝置，其中該等主動構件皆分 佈在每個基板的一第一表面和一第二表面上。 19.如申請專利範圍第18項之裝置，其中該等主動構件包 括有一或更多的有機層，其係夾在第一和第二導體層之 間。 -19- 587348 2 Ο .如申請專利範圍第1 9項之裝置，其中在該等複數基板 上的該等有機層包括有一非堆疊的圖案。 2 1 .如申請專利範圍第1 9項之裝置，其中該第一導體層包 括有一不透明材料。 2 2 .如申請專利範圍第2 1項之裝置，其中在該等複數基板 上的該等第一導體層包括有一非堆疊的圖案。 2 3 .如申請專利範圍第2 2項之裝置，其中在該等複數基板 上的該等有機層包括有一非堆疊的圖案。

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