TWI578588B - 有機發光二極體裝置及其製造方法 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種裝置，特別是有關於一種使用有機發光元件之有機發光二極體裝置及其製造方法。
有機發光二極體裝置係一種使用有機發光元件來發光的一顯示裝置或一照明裝置。有機發光二極體係利用當電子電洞在有機發光層中結合時從激發態降至基態而產生激子時產生的能量來發光。
有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之其中一目的就是在提供一種改良的有機發光二極體裝置。
本發明之另一目的，係提供一種有機發光二極體裝置，其可避免溼氣或氧氣滲透至有機發光層。
本發明之另一目的，係提供一種製造上述有機發光二極體裝置之製造方法。
根據本發明之實施例，提出一種有機發光二極體裝置，其係以一基體本體、一形成於基體本體上之透明電極、一形成於透明電極上之有機發光層、一以金屬製成且形成於有機發光層上之蓋電極、以及一形成於基體本體上之密封體所構成，而密封體係與此蓋
電極之一邊緣相重疊，且覆蓋此有機發光層之側表面。
其中，蓋電極包含一形成蓋電極之第一表面上之氧化膜，此第一表面係相對於蓋電極之一面對此有機發光層之第二表面。
其中，蓋電極之厚度係介於大約150nm至大約5000nm之間。
其中，此蓋電極係為選自於由包括鋁、銀、金、及鎂所組成群組中之至少一種金屬所製成。
其中，透明電極係為選自於由包括銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、氧化鋅(ZnO)及氧化銦(In2O3)所組成群組中之至少一種材料所製成。
其中，該密封體係為一種包含無機粒子之玻料所製成。
其中，上述無機粒子係為選自於由包括氧化矽(SiO2)、氧化鋇(BaO)、氧化鉍(Bi2O3)、氧化鋁(Al2O3)、氧化鈦(TiO2)、氧化鉭(Ta2O5)、及氧化鋅(ZnO)所組成群組中之至少一種材料所形成。
其中，此蓋電極較佳為包含複數個金屬層。
其中，該蓋電極之該複數個金屬層係以不同金屬所製成。
其中，氧化膜係形成於一兩相鄰金屬層之間的介面。
根據本發明之目的，再提出一種有機發光二極體裝置之製造方法，包含下列步驟：提供一基體本體；於基體本體上形成一透明電極；於透明電極上形成一有機發光層；於有機發光層上形成一金屬層以形成一具有一氧化膜的蓋電極，並對金屬層之第一表面進行氧化，此第一表面係相對於金屬層之一面對有機發光層之第二表面；於基體本體上形成一覆蓋有機發光層之側表面之密封體。
其中，蓋電極之厚度係介於大約150nm至大約5000nm之間。
其中，蓋電極係為選自於由包括鋁、銀、金、及鎂所組成群組中
之至少一種金屬所製成。
其中，透明電極係為選自於由包括銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、氧化鋅(ZnO)及氧化銦(In2O3)所組成群組中之至少一種材料所形成。
其中，此蓋電極係以濺鍍方式所形成。
其中，蓋電極係以熱沉積方式(thermal deposition)所形成。
其中，有機發光層係以熱沉積方式(thermal deposition)所形成。
其中，形成該密封體之步驟更包含：將一包含一玻料(frit)、無機粒子、一有機黏結劑以及一溶劑之密封混合物(sealing mixture)塗佈於該基體本體上以覆蓋該蓋電極之一邊緣；加熱乾燥該密封混合物以移除部份該有機黏結劑以及該溶劑；以一雷射光束照射該經乾燥過的密封混合物，以移除該有機黏結劑以及該溶劑之殘餘部分；再以雷射光束照射以硬化無該有機黏結劑之該密封混合物，以形成該密封體。
其中，無機粒子係為選自於由包括氧化矽(SiO2)、氧化鋇(BaO)、氧化鉍(Bi2O3)、氧化鋁(Al2O3)、氧化鈦(TiO2)、氧化鉭(Ta2O5)、及氧化鋅(ZnO)所組成群組中之至少一種材料所形成。
其中，此蓋電極可包含複數個金屬層。
其中，蓋電極之該複數個金屬層係以不同金屬所製成。
其中，此氧化膜係形成於一於兩相鄰金屬層之間的介面。
根據上述之實施例，本發明之有機發光二極體裝置結構簡單，並可有效抑制溼氣及氧氣滲透到有機發光層。
亦可根據上述之實施例來製造有機發光二極體裝置。
10‧‧‧透明電極
101、102、103‧‧‧有機發光二極體裝置
111‧‧‧基體本體
111a‧‧‧邊緣
20‧‧‧有機發光層
20a‧‧‧側表面
30、40、50‧‧‧蓋電極
302、402、501、502‧‧‧氧化膜
30a、52a‧‧‧第一表面
30b、52b‧‧‧第二表面
30c‧‧‧邊緣
350‧‧‧密封體
41、42、51、52‧‧‧金屬層
500‧‧‧雷射光束
S100~S130‧‧‧步驟流程
S132~S138‧‧‧步驟流程
第一圖 繪示一作為本發明第一實施例之有機發光二極體裝置之剖面圖；第二圖及第三圖 依序繪示第一圖所示之有機發光二極體裝置在根據本發明之製造方法之實施製程中的剖面圖；第四圖 繪示一作為本發明第二實施例之有機發光二極體裝置之剖面圖；第五圖 繪示一作為本發明第三實施例之有機發光二極體裝置之剖面圖；第六圖 繪示第一實施例的有機發光二極體裝置與作為對照範例的有機發光二極體裝置之使用時間與光度比值劣化程度之關係圖；第七圖 繪示本發明之有機發光二極體裝置製造方法實施例之製程之流程圖；第八圖 繪示一作為本發明實施例之在一有機發光二極體裝置上形成一密封體之製程之流程圖。
當有機發光二極體裝置發光時，不樂見地，周遭環境中的溼氣或氧氣會滲透到有機發光二極體裝置內的有機發光層。因此，造成有機發光二極體裝置的使用壽命縮短與品質劣化。
為了增長有機發光二極體裝置的使用壽命，必須抑制溼氣或氧氣滲透到有機發光層。因此，有機發光二極體裝置需一額外的密封結構，例如玻璃罐或金屬罐。罐狀密封結構，係在玻璃或塑膠中形成一槽狀體，其具有複雜的製程，導致有機發光二極體裝置的整體產量下降。
以下，將詳細描述實施例以及相關圖示，讓此發明有關領域之技術工作者可容易理解。下述之實施例可在任何未脫離本發明之精神與範疇，用有關領域已實施技術其進行之等效修改或變更，但仍在本發明之範圍內。
因此，以下說明以及圖示係僅為說明，但並不以此為限制。說明書中相似的元件係以相似數字來標示。與第一實施例相異的實施範例係於第一實施例之後的內容進行說明。
圖示中所顯示之結構尺寸與厚度係為了清楚理解以及容易描述而以隨意數值呈現，並不為本發明之限制。
圖示中的層、薄膜、面板、區域等等厚度係以較誇張方式繪示以便於清晰呈現。為了讓閱讀者可清楚理解以及容易描述，圖示中的層與區域係以以較誇張方式繪示。可理解的是當像層、薄膜、區域或基體說明其位於另一元件上時，亦可直接視為在其他元件上或是相穿插的複數個元件。
請參閱第一圖，其繪示根據本發明原理建造之有機發光二極體裝置之第一實施例。有機發光二極體裝置101可表示為一有機發光二極體(OLED)顯示器或有機發光照明裝置。
如第一圖所示，作為本發明第一實施例之此有機發光二極體裝置101之包含一基體本體111、一透明電極10、一有機發光層20、一蓋電極(cover electrode)30、及一密封體350。在此透明電極10係作為一陽極用以注入電洞至有機發光層20。而蓋電極30係作為一陰極用以注入電子。
基體本體111可為一以玻璃、石英或陶瓷等材料製成之透明隔離基體，或是由一以塑膠等材料製成之透明可彎曲基體。
透明電極10係形成於基體本體111上。透明電極10可用一透明
導電層來實現。此透明導電層係為選自於由包括銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、氧化鋅(ZnO)及氧化銦(In2O3)所組成群組中之至少一種材料所製成。透明導電層具有較高的功函數(work function)。亦即，以透明導電層來形成透明電極10可讓電洞順暢注入。此外，為了使以透明導電層形成之透明電極10有相對高的電阻值，有機發光二極體裝置101可包含一以相對低電阻值之金屬所製成的輔助電極(圖中未顯示)。
透明電極10更可包含一半透明層(圖中未顯示)以使用微腔效應(microcavity effect)來加強光的使用效率。
有機發光層20係形成於透明電極10上。有機發光層20可以複數層結構所形成，此複數層結構包含至少一發光層、一電洞注入層(HIL)、一電洞傳輸層(HTL)、一電子傳輸層(ETL)及電子注入層(EIL)。除了發光層之外，上述各層如實現上需要亦可省略。在第一實施例中，有機發光層20包含所有上述各層，電洞注入層(HIL)位於第一電極上以作為陽極，且依序與電洞傳輸層、發光層、電子傳輸層及電子注入層相重疊。此外，有機發光層20視需要可包含其他層。
第一實施例之有機發光二極體裝置101具有一底部發光結構，在此結構中有機發光層20產生的光係透過透明電極10及基體本體111射至外部。
蓋電極30係形成於有機發光層20上。蓋電極30之功能係作為一陰極以供給電子至有機發光層20，且作為一密封元件以抑制溼氣或氧氣滲透至有機發光層20。因此，蓋電極30較佳為選自於由包括鋁、銀、金、及鎂所組成群組中之至少一種金屬所製成，以使蓋電極30具有低電阻與出色地避免溼氣或氧氣滲透之特性
。
蓋電極30之厚度較佳為介於大約150nm至大約5000nm之間。若蓋電極30之厚度小於150nm，則蓋電極30之電阻值增加且不容易穩定地避免溼氣或氧氣滲透。另一方面，若蓋電極30之厚度大於5000nm，則造成有機發光二極體裝置101的總厚度不必要地增加。
蓋電極30包含一形成於蓋電極30之第一表面30a上之氧化膜302，第一表面30a係相對於蓋電極30之一面對有機發光層20之第二表面30b。與建構蓋電極30本體的金屬層相比，氧化膜302比較堅硬。因此，氧化膜302包含於蓋電極30內可讓蓋電極30與外界隔離，並且更有效地抑制溼氣或氧氣的滲透。
密封體350形成於基體本體111上，以與蓋電極30之邊緣30c相重疊。即是，密封體350係形成在基體本體111的邊緣111a至蓋電極30的邊緣30c。因此，密封體350覆蓋有機發光層20之側表面20a。即是，密封體350可避免溼氣或氧氣滲透到有機發光層20的側表面20a。
密封體350以一種包含無機粒子之玻料(frit)所製成。此無機粒子係為選自於由包括氧化矽(SiO2)、氧化鋇(BaO)、氧化鉍(Bi2O3)、氧化鋁(Al2O3)、氧化鈦(TiO2)、氧化鉭(Ta2O5)、及氧化鋅(ZnO)所組成群組中之至少一種材料所形成。
由上述可得知，以包含玻料的材料所製成之密封體350可穩固地抑制溼氣或氧氣的滲透。再者，無機粒子也可協助玻料容易被雷射硬化。
雖然未顯示於圖中，有機發光二極體裝置101更可包含一隔離層以讓蓋電極30與透明電極10互相隔離於一預設位置。詳細地說
，透明電極10或一連接透明電極10之導線的一部份可延伸至密封體350與蓋電極30所密封的空間之外以接收一外部訊號。在此，有機發光二極體裝置101更可包含一隔離層，此隔離層配置在透明電極10或連接透明電極10的導線，與蓋電極30之間。
根據此結構，作為本發明第一實施例之有機發光二極體裝置101係以簡單的結構所形成，並可有效抑制溼氣或氧氣滲透到有機發光層20。
蓋電極30內的氧化膜302不僅可讓蓋電極30與外部隔離，亦可抑制溼氣或氧氣滲透至有機發光層20。
接著，請參閱第二圖、第三圖、第七圖及第八圖，其繪示本發明實施例之有機發光二極體裝置101之製造方法。第二圖及第三圖依序為第一圖所示之有機發光二極體裝置在一本發明之製造方法實施例之製造流程中的剖面圖。第七圖為本發明之有機發光二極體裝置製造方法實施例之製程之流程圖。第八圖為一作為本發明實施例之在一有機發光二極體裝置上形成一密封體之製程之流程圖。
首先，如第二圖及第七圖所示，基體本體111係由一透明隔離基體所製成，此透明隔離基體係以玻璃、石英及陶瓷製成。但是在步驟S100中亦可提供一塑膠製的透明可彎曲基體。
接著，在步驟S110中透明電極10與有機發光層20係依序形成於基體本體111上。在此，有機發光層20係以熱蒸鍍方式(thermal evaporation method)所形成，而熱蒸鍍方式係為一種熱沉積方式(thermal deposition)。透明電極10係為由包括銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、氧化鋅(ZnO)及氧化銦(In2O3)所組成群組中之至少一種材料所形成。
接著，在步驟S120中蓋電極30係形成於有機發光層20上。有機發光層20上配置一金屬層以形成蓋電極30，並將蓋電極30之第一表面30a氧化以形成一氧化膜302(如第三圖所示)，而第一表面30a係相對於蓋電極30之一面對有機發光層20之第二表面30b。在此，金屬層可透過濺鍍方式或熱沉積方式來形成。此金屬層可為選自於由包括鋁、銀、金、及鎂所組成群組中之至少一種金屬所製成。
蓋電極30之厚度係介於大約150nm至大約5000nm之間。
另一方面，當蓋電極30以熱沉積方式形成時，蓋電極30與以熱沉積方式形成之有機發光層20可有較高連續性。
接著，如第三圖所示，在步驟S130中一覆蓋有機發光層20之側表面20a的密封體350係形成於基體本體111上。
如第八圖所示，以下說明形成密封體350之製程。首先，在步驟132，將一玻料、無機粒子、一有機黏結劑以及一溶劑混合成一密封混合物，並將此密封混合物塗佈於基體本體111上，且部分密封混合物係與蓋電極30之邊緣30c相重疊。即是，密封混合物係從基體本體111之邊緣111a塗佈到蓋電極30之邊緣30c。接著，在步驟134，加熱乾燥密封混合物以移除部份有機黏結劑以及溶劑。亦在步驟136先以雷射光束500照射此經乾燥過的密封混合物，以移除有機黏結劑以及溶劑之殘餘部分。接著，在步驟136為了將無有機黏結劑與溶劑之密封混合物硬化，雷射光束500再次照射以形成密封體350。無機粒子係為選自於由包括氧化矽(SiO2)、氧化鋇(BaO)、氧化鉍(Bi2O3)、氧化鋁(Al2O3)、氧化鈦(TiO2)、氧化鉭(Ta2O5)、及氧化鋅(ZnO)所組成群組中之至少一種材料所形成。當密封體350被雷射光束500照射
時，密封體350內的無機粒子係吸收雷射光束，從而加速密封體350之硬化。如上所述，以一種包含無機粒子之玻料所製成的密封體350可有效地抑制溼氣或氧氣滲透到有機發光層20之側表面。
根據上述之製造方法，可有效地製造本發明實施例之有機發光二極體裝置101。
接著，請參閱第四圖，其繪示本發明第二實施例之有機發光二極體裝置102。
如第四圖所示，作為第二實施例之有機發光二極體裝置102包含一具有複數個金屬層41及42之蓋電極40。複數個金屬層41及42中，上位的金屬層42係距離有機發光層20較遠而暴露於外界。複數個金屬層41及42中包含一氧化膜402，氧化膜402所形成之表面係相對於一面對有機發光層20之表面。複數個金屬層41及42可用不同的金屬製成。因此，複數個金屬層41及42可補償彼此的缺點。有機發光二極體裝置102可有效地穩固地抑制溼氣或氧氣滲透至有機發光層20。
然而，上述本發明第二實施例僅為舉例，並不以此為限。亦即，複數個金屬層41及42亦可以相同金屬製成。
本發明第二實施例之有機發光二極體裝置102的結構簡單，且可有效地抑制溼氣或氧氣滲透有機發光層20。
除了依序地配置複數個金屬層41及42以形成蓋電極40之製程外，本發明第二實施例之有機發光二極體裝置102的製造方法與本發明第一實施例之有機發光二極體裝置101的製造方法相同。
接著，第五圖繪示本發明第三實施例之有機發光二極體裝置103。
如第五圖所示，作為第三實施例之有機發光二極體裝置103包含一具有複數個金屬層51及52的蓋電極50，且複數個金屬層51及52之間的界面係形成一氧化膜501。複數個金屬層51及52中，上位的金屬層52係距離有機發光層20較遠而暴露於外界，其包含一形成於第一表面52a的氧化膜502。第一表面52a係相對於一面對有機發光層20之金屬層52的第二表面52b。與金屬層51及52相比，氧化膜501及502係較為堅硬。
如上所述，第三實施例之有機發光二極體裝置103包含一具有複數個氧化膜501及502的蓋電極50，如此可有效地抑制溼氣或氧氣滲透至有機發光層20。
除了依序形成複數個金屬層51及52，以及氧化膜501及502來形成蓋電極40之製程之外，第三實施例之有機發光二極體裝置103之製造方法與第一實施例之有機發光二極體裝置101之製造方法。
接著，請參閱第六圖，其繪示根據第一實施例作為實驗範例之有機發光二極體裝置與作為對照範例之有機發光二極體裝置之實驗結果。實驗範例具有第一圖所示之第一實施例的蓋電極30。蓋電極30的厚度為300nm。相對地，對照範例具有一厚度為100nm的蓋電極30。
第六圖繪示第一實施例的有機發光二極體裝置與作為對照範例的有機發光二極體裝置之使用時間與光度比值劣化程度之關係圖。
如第六圖所示，在實驗範例之方面，使用時間超過700小時後光度比值高於50%。相對地，在對照範例之方面，使用時間超過500小時後光度比值劣化到低於50%。此係因為濕氣或氧氣滲透至有機發光層20，致使有機發光層20的耐用性降低。
因此，透過此實驗範例可說明，若作為陰極之蓋電極30的厚度超過150nm，則可確定在無額外密封元件的狀況下蓋電極30在適當的使用時間內可維持一定程度的光度比值。
如上所述，雖然本文已經由說明書及圖示來揭示本發明的實施例；不過，熟悉本技術的人士便會明白，仍可對本文所討論的實施例進行變更，而不會脫離本發明的原理與精神。本發明的範疇會定義在申請專利範圍以及它們的等效範圍之中。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。
10‧‧‧透明電極
101‧‧‧有機發光二極體裝置
111‧‧‧基體本體
111a‧‧‧邊緣
20‧‧‧有機發光層
20a‧‧‧側表面
30‧‧‧蓋電極
302‧‧‧氧化膜
30a‧‧‧第一表面
30b‧‧‧第二表面
30c‧‧‧邊緣
350‧‧‧密封體
Claims (21)
- 一種有機發光二極體裝置，包含：一基體本體；一形成於該基體本體上之透明電極；一形成於該透明電極上之有機發光層；一形成於該有機發光層上之蓋電極，該蓋電極係以一金屬製成；以及一形成於該基體本體上之密封體，該密封體係與該蓋電極之一邊緣相重疊，且該密封體係覆蓋該有機發光層之側表面；其中氧化膜係藉由氧化該蓋電極之第一表面而形成，且該第一表面係相對於該蓋電極之面對該有機發光層的第二表面；其中該氧化膜使該蓋電極與外界隔離，並且不須要覆蓋該氧化膜之一額外密封體便能抑制溼氣或氧氣滲透入該有機發光層。
- 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體裝置，其中該蓋電極之厚度係介於大約150nm至大約5000nm之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體裝置，其中該蓋電極係為選自於由包括鋁、銀、金、及鎂所組成群組中之至少一種金屬所製成。
- 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體裝置，其中該透明電極係為選自於由包括銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、氧化鋅(ZnO)及氧化銦(In2O3)所組成群組中之至少一種材料所製成。
- 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體裝置，其中該密封體係為一種包含無機粒子之玻料所製成。
- 如申請專利範圍第5項所述之有機發光二極體裝置，其中該無機粒子係為選自於由包括氧化矽(SiO2)、氧化鋇(BaO)、氧化鉍(Bi2O3)、氧化鋁(Al2O3)、氧化鈦(TiO2)、氧化鉭(Ta2O5)、及氧化鋅(ZnO)所組成群組中之至少一種材料所形成。
- 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體裝置，其中該蓋電極包含複數個金屬層。
- 如申請專利範圍第7項所述之有機發光二極體裝置，其中該蓋電極之該複數個金屬層係以不同金屬所製成。
- 如申請專利範圍第7項所述之有機發光二極體裝置，其中一氧化膜係形成於一兩相鄰之該金屬層之間的介面。
- 一種有機發光二極體裝置之製造方法，包含下列步驟：提供一基體本體；於該基體本體上形成一透明電極；於該透明電極上形成一有機發光層；於該有機發光層上形成一金屬層並對該金屬層之第一表面進行氧化，以形成具有一氧化膜的一蓋電極，其中該第一表面係相對於該金屬層之面對該有機發光層之一第二表面；以及於該基體本體上形成一覆蓋該有機發光層之側表面之密封體；其中該氧化膜使該蓋電極與外界隔離，並且不須要覆蓋該氧化膜之一額外密封體便能抑制溼氣或氧氣滲透入該有機發光層。
- 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中該蓋電極之厚度係介於大約150nm至大約5000nm之間。
- 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中該蓋電極係為選自於由 包括鋁、銀、金、及鎂所組成群組中之至少一種金屬所製成。
- 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中該透明電極係為選自於由包括銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、氧化鋅(ZnO)及氧化銦(In2O3)所組成群組中之至少一種材料所形成。
- 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中該蓋電極係以濺鍍方式所形成。
- 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中該蓋電極係以熱沉積方式(thermal deposition)所形成。
- 如申請專利範圍第15項所述之方法，其中該有機發光層係以熱沉積方式所形成。
- 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中形成該密封體之步驟更包含：將一包含一玻料(frit)、無機粒子、一有機黏結劑以及一溶劑之密封混合物(sealing mixture)塗佈於該基體本體上以覆蓋該蓋電極之一邊緣；加熱乾燥該密封混合物以移除部份該有機黏結劑以及該溶劑；先以一雷射光束照射該經乾燥過的密封混合物，以移除該有機黏結劑以及該溶劑之殘餘部分；以及再以該雷射光束照射以硬化無該有機黏結劑之該密封混合物，以形成該密封體。
- 如申請專利範圍第17項所述之方法，其中該無機粒子係為選自於由包括氧化矽(SiO2)、氧化鋇(BaO)、氧化鉍(Bi2O3)、氧化鋁(Al2O3)、氧化鈦(TiO2)、氧化鉭(Ta2O5)、及氧化鋅(ZnO)所組成群組中之至少一種材料所形成。
- 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中該蓋電極包含複數個金 屬層。
- 如申請專利範圍第19項所述之方法，其中該蓋電極之該複數個金屬層係以不同金屬所製成。
- 如申請專利範圍第19項所述之方法，其中一氧化膜係形成於一於兩相鄰之該金屬層之間的介面。
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