TWI529992B - 多色發光二極體及其製造方法 - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種多色發光二極體，特別是有關於一種可以發出紅、綠、藍三色光的發光二極體。
發光二極體(LEDs)及有機發光二極體(OLEDs)已被用來製造彩色顯示面板。如液晶顯示器一樣，有機發光二極體顯示器基於三種主要顏色紅、綠及藍，產生彩色影像。在有機發光二極體顯示器中的一個彩色畫素，可以由一紅色子畫素，一綠色子畫素及一藍色子畫素所構成。一般而言，有機發光二極體材料的亮度，大致上正比於電流，因此不同的顏色及深淺可以藉由控制電流來達成。有機發光二極體相對於液晶顯示器的優點包括一個事實，就是有鑑於液晶顯示器的一畫素係扮演一光閥，讓背光單元所提供的光主要從畫素透射出去，而有機發光二極體可以直接發光。因此，發光二極體/有機發光二極體面板，一般而言可以製造得比液晶顯示面板來得薄。此外，液晶面板中的液晶分子具有較慢的反應時間是眾所皆知的。相對於液晶顯示器對應的系統而言，有機發光二極體顯示器也可以提供較大的視角，較高的對比值，及較高的電力效能。
典型的彩色顯示面板，具有複數個畫素，以二維矩陣配置，並藉由數據驅動器及閘驅動器所驅動。如第1圖所示，在顯示面板1中的複數個畫素10，在顯示區域100中以行與列配置。數據驅動器200用以提供數據訊號至每一行，而閘驅動器300用以提供閘極線訊號至每一列。在彩色顯示面板中，影像一般呈現以三種顏色，紅(R)、綠(G)、藍(B)。每一畫素10一般分成三個彩色子畫素：紅色子畫素、綠色子畫素及藍色子畫素。
本發明係有關於彩色畫素具有RBG子畫素，及彩色畫素的製造方法。
本發明提供一種利用藍光以產生紅光及綠光的彩色發光二極體。在本發明的一實施例中，將藍光發光材料置於陰極層及陽極層之間，以放射藍光。再發光層具有第一材料配置於第一二極體部分中，將藍光轉換成紅光，及第二材料配置於第二二極體部分中，將藍光轉換成綠光。透明材料在第三二極體部分中，使得藍光的部分可以透過透明材料傳送。此外，陽極層區分為三個電極部分，分別位於三個二極體部分，使得在二極體部分中的紅光，綠線，及藍光可以分別被控制。
因此，本發明的第一面向為一種發光二極體，包括：第一電極層；第二電極層；有機層配置於第一電極層及第二電極層之間，且放射具有第一波長的第一光線光線穿透該第二電極層；再發光層鄰接於第二電極層，配置以接收第一光線的至少一部分，再發光層包括第一激發材料，用以將第一
光線轉換為具有一第二波長的一第二光線，且第二波長較長於第一波長；及第二激發材料，用以將第一光線轉換為具有第三波長的第三光線，第三波長較長於第二波長。第一波長在波長範圍450奈米至480奈米之間，第二波長在波長範圍490奈米至570奈米之間，及第三波長在波長範圍590奈米至650奈米之間。或者，第一波長在波長範圍460奈米至520奈米之間，第二波長在波長範圍490奈米至570奈米之間，及第三波長在波長範圍590奈米至650奈米之間。
發光二極體更包括：鈍化層位於再發光層及第二電極層之間；第一阻隔部及第二阻隔部，配置用以區分發光二極體為第一二極體部分，第二二極體部分，及第三二極體部分，第一阻隔部配置用以分隔再發光層中的第一激發材料與第二激發材料，使得第一激發材料位於第一二極體部分，及第二激發材料位於第二二極體部分；第二阻隔部配置用以分隔第一激發材料與第三二極體部分；第一阻隔部及第二阻隔部亦配置用以區分第一電極層為第一電極段於第一二極體部分中，第二電極段於第二二極體部分中，及第三電極段於第三二極體部分中，以及第一開關元件耦接至第一電極段，第二開關元件耦接至第二電極段，及第三開關元件耦接至第三電極段。
在本發明的一實施例中，再發光層更包括第三材料，以傳送第一光線的至少一部分。在本發明的另一實施例，第三材料配置用以提供具有第四波長的第四光線，第四波長較長於第一波長，較短於第二波長。第三材料可以為彩色濾光片材料，或激發材料，將第一光線轉換為第四光線。第一波長在波長範圍380奈米至480奈米之間；第二波長在波
長範圍490奈米至570奈米之間；第三波長在波長範圍590奈米至650奈米之間，及第四波長在波長範圍410奈米至480奈米之間。
本發明的第二面向為顯示面板，包括：基板；複數個畫素形成於基板上，每一畫素包括發光二極體，發光二極體包括：第一電極層；第二電極層；有機層配置於第一電極層及第二電極層之間，且放射具有一第一波長的一第一光線穿透該第二電極層；再發光層鄰接於第二電極層，配置以接收第一光線的至少一部分，再發光層包括第一激發材料，用以將該第一光線轉換為具有一第二波長的一第二光線，第二波長較長於第一波長；及第二激發材料，用以將該第一光線轉換為具有一第三波長的一第三光線，第三波長較長於第二波長。
本發明的第三面向為一種製造發光二極體的方法，包括：提供第一電極層及第二電極層於基板上；配置一有機層於第一電極層及第二電極層之間，且放射具有一第一波長的一第一光線穿透該第二電極層；配置一再發光層鄰接該第二電極層，再發光層配置用以接收第一光線的至少一部分，再發光層包括第一激發材料，用以將該第一光線轉換為具有一第二波長的一第二光線，第二波長較長於第一波長；及第二激發材料，用以將該第一光線轉換為具有一第三波長的一第三光線，第三波長較長於第二波長。
該方法更包括：提供第一阻隔部及第二阻隔部，配置用以區分發光二極體為第一二極體部分，第二二極體部分，及第三二極體部分，第一阻隔部配置用以分隔再發光層中的第一激發材料與第二激發材料，使得第一激發材料位於
第一二極體部分，及第二激發材料位於第二二極體部分；第二阻隔部配置用以分隔第一激發材料與第三二極體部分；第一阻隔部及第二阻隔部亦配置用以區分第一電極層為第一電極段於第一二極體部分中，第二電極段於第二二極體部分中，及第三電極段於第三二極體部分中；提供第一開關元件耦接至第一電極段，第二開關元件耦接至第二電極段，及第三開關元件耦接至第三電極段。
在本發明的一實施例中，該方法更包括提供彩色濾光片在第三二極體部分中，彩色濾光片配置用以傳送第一光線的至少一部分。
1‧‧‧顯示面板
10‧‧‧畫素
100‧‧‧顯示區域
200‧‧‧數據驅動器
300‧‧‧閘驅動器
22、24、26‧‧‧彩色子畫素
32、34、36‧‧‧光
42‧‧‧第一基板或保護層
44‧‧‧第一電極層
46‧‧‧發光層
47‧‧‧有機層
48‧‧‧電洞注入層
50‧‧‧第二電極層
52‧‧‧鈍化層
54‧‧‧再發光層
56‧‧‧第二基板
501、502、503‧‧‧陽極部分
541‧‧‧第一層部分
542‧‧‧第二層部分
543‧‧‧第三層部分
60‧‧‧絕緣阻隔部
601‧‧‧第一阻隔部
602‧‧‧第二阻隔部
600‧‧‧阻隔部
581、582、583‧‧‧薄膜電晶體
301、302、303‧‧‧藍光部分
第1圖繪示一典型顯示面板在一顯示區域具有畫素的列與行。
第2圖繪示根據本發明的一實施例的一種彩色畫素。
第3A圖繪示第2圖中彩色畫素的剖面圖。
第3B圖繪示當第3A圖中彩色畫素放射光時的一圖形化示圖。
第4圖繪示第3A圖中彩色畫素一部分的子畫素之層狀結構。
第5圖繪示根據本發明之一實施例，應用於彩色子畫素的一量子點的圖形化示圖。
根據本發明的多個實施例，在一有機發光二極體畫素中，相同發光層係用來當作所有三色子畫素的光源。如第
2圖所示，彩色畫素10包括三個彩色子畫素22、24、26，以產生三種顏色光，紅(R)、綠(G)及藍(B)。每一彩色子畫素具有一開關元件，比如一薄膜電晶體(TFT)，以致動彩色子畫素。如第3A圖所示，彩色畫素10包括一第一基板或保護層42，一第一電極層44及有機層47，一第二電極層50，一鈍化層52，一再發光層54及一第二基板56。在本發明的一實施例中，第一電極層44包括一陰極層，第二電極層50包括一陽極層，包含陽極部分501、502、及503；及有機層47包括一發光層46及一電洞注入層48。發光層46，舉例來說，包括一藍色發光材料。再發光層54包括一第一層部分541具有紅色發光材料，及一第二層部分542具有一綠色發光材料。紅色發光材料係將發光層46中放射的藍光轉換成紅光，而綠色發光材料係將發光層46中放射的藍光轉換成綠光。第三層部分543可能具有一對藍光透明之材料。舉例而言，藍光在一波長範圍450奈米至480奈米之間；綠光在一波長範圍490奈米至570奈米之間及紅光在一波長範圍590奈米至650奈米之間。
在本發明的另一實施例中，發光層46包括一藍綠光發光材料，配置用以放射藍綠光於一波長範圍460奈米至520奈米之間。第三層部分543可以包括一材料，此材料係針對藍綠光於一波長範圍460奈米至520奈米之間呈現大致透明狀，或者可以包括一藍色濾光片配置用以傳送藍光於一波長範圍450奈米至480奈米之間。
在本發明的一不同實施例中，發光層46包括例如一紫色發光材料。再發光層54包括一第一層部分541具有一紅色發光材料；一第二層部分542具有一綠色發光材料，及一第三層部分543具有一藍色發光材料。紅色發光材料係將發
光層46中放射的紫光轉換成紅光，綠色發光材料係將發光層46中放射的紫光轉換成綠光，而藍色發光材料係將發光層46中放射的紫光轉換成藍光。舉例而言，紫光在一波長範圍380奈米至450奈米之間；藍光在一波長範圍450奈米至480奈米之間；綠光在一波長範圍490奈米至570奈米之間及紅光在一波長範圍590奈米至650奈米之間。在再一實施例中，紫光在一波長範圍380奈米至480奈米之間，而第三層部分543包括一藍色濾光片，用以傳送藍光在一波長範圍410奈米至480奈米之間。
在每一彩色畫素10中，二個或更多的絕緣阻隔部(BM)60用來區分畫素10為三色子畫素22、24及26。如第3A圖及第3B圖所示，提供第一阻隔部601於彩色子畫素22及24之間，及提供第二阻隔部602於彩色子畫素24及26之間。如第3A圖、第3B圖及第4圖所示，彩色子畫素22也具有另一阻隔部600。然而，至少第一電極層44(用來作為陰極)可以藉由彩色子畫素22、24及26共享。根據本發明之一實施例，彩色子畫素22、24及26可以具有相同有機層47。在此實例中，彩色子畫素22、24及26可以具有相同發光層46，發光層46包括一藍色發光材料。舉例而言，發光層46可以包括金屬有機複合物，比如三價金屬喹啉複合物、希夫碱二價金屬複合物、金屬乙醯丙酮複合物、金屬二齒配位體複合物、二膦酸鹽、馬萊腈二硫綸複合物、分子電荷轉移複合物、芳香族及染環型聚合物，以及稀土混和螯合物，或諸如此類。彩色子畫素22、24及26具有三個開關元件，比如薄膜電晶體(TFTs)581、582及583，以控制彩色子畫素22、24及26。每一彩色子畫素22、24、26具有其陽極層部分501、502及503分別連接至一開
關元件，使得每一彩色子畫素的亮度可以個別地被控制。當一電壓施加於共同陰極層44及在每一彩色子畫素22、24、26中的陽極層部分501、502、503之間，有機層47中放射的藍光部分301、302、303傳送至再發光層54，如第3B圖所示。可以理解的是，藍光部分301的振幅與強度可以有別於藍光部分302及藍光部分303的振幅與強度，端看在彩色子畫素22、24及26中施加的電壓。如第4圖所示，彩色子畫素22用來產生紅光。因此，在彩色子畫素22中的第一層部分541包括一第一激發材料，將藍光部分301(如第3B圖所示)轉換成較長波長範圍的光32。彩色子畫素22中第一層部分541中的第一激發材料可以包括1-乙基-2-[4-(p-二甲基氨基苯基)-1,3-丁二烯基]高氯酸吡啶，或4-(二巰基亞甲基)-2-三级丁基-6-(1,1,7,7，-四甲基-1H,5H-苯並[ij]喹嗪-9-基)-4H-吡喃。該較長波長範圍可以涵蓋一範圍590奈米至650奈米。同樣地，彩色子畫素24用來產生綠光。因此，彩色子畫素24中第二層部分542包括一第二激發材料，將藍光部分302(如第3B圖所示)轉換成不同波長的光34。彩色子畫素24中第二層部分542中的第二激發材料可以包括8-羥基喹啉鋁，8-羥基喹啉鋁鹽或3-(2’-苯並噻唑基)-7-二乙基氨基香豆素。該不同波長範圍可以涵蓋一範圍490奈米至570奈米。藍光30可以涵蓋一波長範圍450奈米至480奈米，但此範圍可以延伸至紫光區域380奈米至450奈米。
根據本發明的一實施例，值得注意的是，第3A圖中所示的層狀結構，僅是用來圖示說明多色有機發光二極體的操作原理。可以理解的是，畫素可能包括其他層，比如電洞傳輸層(HTL)，及電子傳輸層(ETL)。此外，多色畫素10可以
陽極層鄰接第一基板42，及陰極連接薄膜電晶體的方式建構。
陽極層50可以由下列金屬氧化物或其組成的任何一種材質製成：銦錫氧化物、鋁-摻雜鋅氧化物、銦-摻雜鋅-氧化物、氧化錫、鎂錫氧化物、鎳鎢氧化物、鎘錫氧化物，及諸如此類。陰極層可以由下列金屬或合金的任何一種材質所製成：鋁、銀、鎂銀合金，及諸如此類。
在本發明的一不同實施例中，量子點(如第5圖)可以用在再發光層54中使藍光的部分301、302、303激發，而產生光。在彩色子畫素22中第一層部分541的量子點尺寸，係選擇用以產生光在波長範圍590奈米至650奈米之間。同樣地，在彩色子畫素24中第二層部分542的量子點尺寸，係選擇用以產生光在波長範圍490奈米至570奈米之間。舉例來說，在彩色子畫素26中第三層部分543放射的紫光轉換成藍光的實施例中，第三層部分543的量子點尺寸，係選擇用以產生光在波長範圍450奈米至480奈米之間。
總括來說，根據本發明的多個實施例，一發光層係用來產生一較小波長的光線。此較小波長的光線係用來激發二或三個激發材料，以產生二或三個較長波長的光線。因此根據本發明的發光二極體可以包括：一第一電極層；一第二電極層；一有機層配置於該第一電極層及該第二電極層之間，且放射具有一第一波長放射光穿透該第二電極；一再發光層鄰接於該第二電極層，接收具有一第一波長放射光的至少一部份，該再發光層包括一第一激發材料，將第一波長之光轉換為具有一第二波長放射光，該第二波長較長於該第一波長，及一第二激發材料，將一第一波長放射光轉換為一第
三波長放射光，該第三波長較長於該第二波長。該第一波長之光為藍光，在波長範圍450奈米至480奈米之間，該第二波長之光為綠光，在波長範圍490奈米至570奈米之間，及該第三波長之光為紅光，在波長範圍590奈米至650奈米之間。在本發明的另一實施例，該第一波長之光為藍綠光，在一波長範圍460奈米至520奈米之間。
在本發明的一不同實施例中，該再發光層更包括一第三激發材料，放射具有一第四波長光線，該第四波長較長於該第一波長，但較短於該第二波長。該第一波長之光為紫光，在波長範圍380奈米至450奈米之間；該第二波長之光為綠光，在波長範圍490奈米至570奈米之間；該第三波長之光為紅光，在波長範圍590奈米至650奈米之間；及該第四波長之光為藍光，在波長範圍410奈米至480奈米或450奈米至480奈米之間。
本發明已敘述如一有機發光二極體，將一藍色光源，轉換為為紅色、綠色、藍色光線，或藉由一紫色光源之激發，轉換為為紅色、綠色、藍色光線。可以理解的是，在一有機發光二極體中，藉由激發一藍色光源或上述其他顏色而再發光，產生之光線可以具有二不同顏色，比如紅色、綠色光線。另外，第2圖，第3A圖及第3B圖僅以圖示說明為目的。重新配置彩色子畫素22、24、26，以一不同順序配置是可能的，比如22、26、24。再者，三個彩色子畫素22、24、26不一定要配置在單一列中。
因此，雖然本發明已以一個或多個實施例陳述於上，可以理解的是，熟習此技藝者在不脫離本發明的範圍下，可對本發明實施例的形式及詳細內容進行前述或其他各
種變更，省略與潤飾。
10‧‧‧畫素
22、24、26‧‧‧彩色子畫素
32、34、36‧‧‧光
42‧‧‧第一基板或保護層
44‧‧‧第一電極層
46‧‧‧發光層
47‧‧‧有機層
48‧‧‧電洞注入層
50‧‧‧第二電極層
52‧‧‧鈍化層
54‧‧‧再發光層
56‧‧‧第二基板
501、502、503‧‧‧陽極部分
541‧‧‧第一層部分
542‧‧‧第二層部分
543‧‧‧第三層部分
60‧‧‧絕緣阻隔部
601‧‧‧第一阻隔部
602‧‧‧第二阻隔部
600‧‧‧阻隔部
581、582、583‧‧‧薄膜電晶體
301、302、303‧‧‧藍光部分
Claims (11)
- 一種發光二極體，包括：一第一電極層；一第二電極層；一有機層配置於該第一電極層及該第二電極層之間，且放射具有一第一波長的一第一光線穿透該第二電極層；以及一再發光層鄰接於該第二電極層，配置以接收該第一光線的至少一部分，該再發光層包括一第一激發材料，用以將該第一光線轉換為具有一第二波長的一第二光線，該第二波長較長於該第一波長，及一第二激發材料，用以將該第一光線轉換為具有一第三波長的一第三光線，該第三波長較長於該第二波長；一基板，該基板係透光的以允許該第一光線、該第二光線、及該第三光線穿透該基板；一第一阻隔部及一第二阻隔部，配置用以區分該發光二極體為一第一二極體部分，一第二二極體部分，及一第三二極體部分，以及區分該有機層為一第一有機層，一第二有機層，及一第三有機層，該第一阻隔部配置用以分隔該再發光層中的該第一激發材料與該第二激發材料，使得該第一激發材料與該第一有機層位於一第一二極體部分，及該第二激發材料與該第二有機層位於該第二二極體部分；該第二阻隔部配置用以分隔該第二激發材料與該第三二極體部分，該第三有機層位於該第三二極體部分；該第一阻隔部及該第二阻隔部亦配置用以區分該第二電極層為一第一電極段於該第一二極體部分中，一第二電極段於該第二二極體部分中，及一第三電極段於該第三二極體部分中；以及 一第一開關元件耦接至該第一電極段，一第二開關元件耦接至該第二電極段，及一第三開關元件耦接至該第三電極段。
- 如請求項1所述之發光二極體，其中該再發光層更包括一第三材料，配置用以傳送至少部分該第一光線。
- 如請求項1所述之發光二極體，其中該第一波長在一波長範圍450奈米至480奈米之間，該第二波長在一波長範圍490奈米至570奈米之間，及該第三波長在一波長範圍590奈米至650奈米之間。
- 如請求項1所述之發光二極體，其中該第一波長在一波長範圍460奈米至520奈米之間，該第二波長在一波長範圍490奈米至570奈米之間，及該第三波長在一波長範圍590奈米至650奈米之間。
- 如請求項1所述之發光二極體，其中該再發光層更包括一第三材料，用以將該第一光線轉換為具有一第四波長的一第四光線，該第四波長較長於該第一波長，但較短於該第二波長。
- 如請求項5所述之發光二極體，其中該第一波長在一波長範圍380奈米至480奈米之間；該第二波長在一波長範圍490奈米至570奈米之間；該第三波長在一波長範圍590奈米至650奈米之間，及該第四波長在一波長範圍410奈米至480 奈米之間。
- 如請求項5所述之發光二極體，其中該第三材料包括一彩色濾光片材料。
- 一種顯示面板，包括：一基板；複數個畫素形成於該基板上，每一畫素包括一發光二極體，該發光二極體包括：一第一電極層；一第二電極層；一有機層配置於該第一電極層及該第二電極層之間，且放射具有一第一波長的一第一光線穿透該第二電極層；一再發光層鄰接於該第二電極層，配置以接收該第一光線的至少一部分，該再發光層包括一第一激發材料，用以將該第一光線轉換為具有一第二波長的一第二光線，該第二波長較長於該第一波長，及一第二激發材料，用以將該第一光線轉換為具有一第三波長的一第三光線，該第三波長較長於該第二波長，其中該基板係透光的以允許該第一光線、該第二光線、及該第三光線穿透該基板；一第一阻隔部及一第二阻隔部，配置用以區分該發光二極體為一第一二極體部分，一第二二極體部分，及一第三二極體部分，以及區分該有機層為一第一有機層，一第二有機層，及一第三有機層，該第一阻隔部配置用以分隔該再發光層中的該第一激發材料與該第二激發材料，使得該第一激發材料與該第一有機層位於一第一二極體部分，及該第二激發材料與該第二有機層 位於該第二二極體部分；該第二阻隔部配置用以分隔該第二激發材料與該第三二極體部分，該第三有機層位於該第三二極體部分；該第一阻隔部及該第二阻隔部亦配置用以區分該第二電極層為一第一電極段於該第一二極體部分中，一第二電極段於該第二二極體部分中，及一第三電極段於該第三二極體部分中；以及一第一開關元件耦接至該第一電極段，一第二開關元件耦接至該第二電極段，及一第三開關元件耦接至該第三電極段。
- 如請求項8所述之顯示面板，更包括一彩色濾光片位於該第三二極體部分中，該彩色濾光片配置用以傳送該第一光線的至少一部分。
- 一種製造一發光二極體的方法，包括：提供一第一電極層及一第二電極層於一基板上；配置一有機層於該第一電極層及該第二電極層之間，且放射具有一第一波長的一第一光線穿透該第二電極層；配置一再發光層鄰接該第二電極層，該再發光層配置用以接收該第一光線的至少一部分，該再發光層包括一第一激發材料，用以將該第一光線轉換為具有一第二波長的一第二光線，該第二波長較長於該第一波長，及一第二激發材料，用以將該第一光線轉換為具有一第三波長的一第三光線，該第三波長較長於該第二波長，其中該基板係透光的以允許該第一光線、該第二光線、及該第三光線穿透該基板； 配置一第一阻隔部及一第二阻隔部，用以區分該發光二極體為一第一二極體部分，一第二二極體部分，及一第三二極體部分，以及區分該有機層為一第一有機層，一第二有機層，及一第三有機層，該第一阻隔部配置用以分隔該再發光層中的該第一激發材料與該第二激發材料，使得該第一激發材料與該第一有機層位於一第一二極體部分，及該第二激發材料與該第二有機層位於該第二二極體部分；該第二阻隔部配置用以分隔該第二激發材料與該第三二極體部分，該第三有機層位於該第三二極體部分；該第一阻隔部及該第二阻隔部亦配置用以區分該第二電極層為一第一電極段於該第一二極體部分中，一第二電極段於該第二二極體部分中，及一第三電極段於該第三二極體部分中；以及配置一第一開關元件耦接至該第一電極段，配置一第二開關元件耦接至該第二電極段，及配置一第三開關元件耦接至該第三電極段。
- 如請求項10所述之製造一發光二極體的方法，更包括：提供一彩色濾光片在該第三二極體部分中，該彩色濾光片配置用以傳送該第一光線的至少一部分。
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