TWI583036B - 積層體及其製造方法 - Google Patents

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Description

積層體及其製造方法
本申請案優先權主張於2013年9月30日向韓國專利局提出之韓國專利第10-2013-0116197號申請案之優先權，其中該些申請案所揭露之內容全部併入本案參考。
本發明係有關於一種積層體及其製造方法。
一有機發光元件係包括兩個相反的電極，以及複數個有機材料薄膜，該些膜層之間具有類半導體特性之薄膜夾設於其中。該有機發光元件之配置係利用有機材料之電能轉換成光能的現象，意即，有機發光現象。具體而言，當施加電壓至兩個電極間時，即陽極與陰極間係設置有有機層，來自陽極之電洞以及來自陰極之電子係注入有機材料層中，當注入之電洞以及電子彼此相遇，則形成激子，而該激子回到基態時則發出光線。
於前述之有機發光元件中，自有機材料層發出之光線係穿透過透光性之電極，且該有機發光電極一般可分為頂部發光型、底部發光型、以及雙面發光型。在頂部發光型或底部發光型之情況下，電極中之一或兩者需為透光性電極，而於雙面發光型的情況下，兩個電極皆需為透光性電極。
由於柯達有限公司(Kodak Co.,Ltd.)發表了使用多層結構時，可於低驅動電壓下驅動，因此，相對於上述之有機發光元件，多數的研究皆集中於此，且最近，已經有商業化之手持電話，使用有機發光元件之天然彩色顯示裝置(natural color display)係貼附於其上。
此外，近期所進行的研究係使用磷光材料取代現有之螢光材料之有機發光元件，其效率很快地被改善，且可預期該裝置可於未來取代 習知之發光裝置。
不同於現今之自然彩色顯示裝置，為了使用有機發光元件作為發光裝置，該元件需於高亮度下驅動，且如同現今之發光裝置，該有機發光元件之亮度需維持恆定。為了有效率地改善該有機發光元件之亮度，需有大面積的發光區域，且為了執行大面積的發光，則需要使用高度之驅動電流。另外，為了於大面積下維持亮度的恆定，上述之高電流需均一地注入具有大面積之二極體。
本領域中，急需一種利用簡單的程序以製備導電圖案，且適用於有機發光元件。
本發明之一實施態樣係提供一種積層體，包括：一基板；一第一膜層，設置於該基板上；一第二膜層，設置於該第一膜層上，且具有一突出結構，該突出結構之寬度係大於該第一膜層之寬度；以及一導電層，設置於該基板以及該第二膜層上；其中，設置於該基板上之該導電層係與設置於該第二膜層上之該導電層電性短路。
本發明之另一實施態樣係提供一種積層體之製造方法，包括：1)形成一第一膜層於一基板上；2)形成一第二膜層於該第一膜層上，該第二膜層具有一突出結構，該突出結構之寬度係大於該第一膜層之寬度；以及3)形成導電層於該基板以及該第二膜層上，設置於該基板上之該導電層係與設置於該第二膜層上之該導電層電性短路。
本發明之又一實施態樣係提供一包括該積層體之電極。
根據本發明之實施態樣之積層體，可應用於有機發光元件之電極。此外，於根據本發明實施態樣之積層體中，電性短路之導電層係形成於該基板以及該突出結構上，從而於積層體之製備程序中，可避免使用相關技術領域中用來形成圖案之遮罩。因此，可降低有機發光元件之製造成本。
10‧‧‧基板
20‧‧‧陽極電極
30‧‧‧輔助電極
40‧‧‧絕緣層
50‧‧‧陰極電極
5‧‧‧堆疊方向
圖1及圖2係習知有機發光元件之電極之示意圖。
圖3至5係根據本發明之一實施態樣，有機發光元件中，包括一積層體之電極之示意圖。
圖6係根據本發明之一實施態樣之突出結構之電子攝影圖。
於下文中，將更詳細地描述本發明。
一般而言，用於發光之有機發光二極體之結構，具有依序層疊於基板上之有一透明電極、一有機材料層、以及一金屬電極。當該有機發光元件被製備，有機材料層以及金屬電極之沉積圖案，於俯視圖中具有不同的面積，從而於沉積該有機材料層以及該金屬電極時需使用不同的遮罩。據此，由於複雜的沉積裝置，其產率以及製備成本皆提高，故有必要將沉積程序中的遮罩取代。
因此，發明人研究可利用較簡化之程序以致被導電圖案，且適用於有機發光元件中之電極，以完成本發明。
根據本發明之一實施態樣之積層體係包括一基板；一第一膜層，設置於該基板上；一第二基板，設置於該第一膜層上，且去有一突出結構，該突出結構之寬度係大於該第一膜層之寬度；以及一導電層，設置於該基板以及該第二膜層上，設置於該基板上之該導電層係與設置於該第二膜層上之該導電層電性短路。
於本發明中，設置於該基板上之該導電層可與該第一膜層電性短路，且設置於該基板上之該導電層可與該第二膜層電性短路。
意即，設置於該基板上之該第一膜層並未被設置於該基板的整個表面上，而是被設置於該基板的部分表面上。
於本發明中，電性短路之結構係指兩個膜層係物理性的彼此 分離，且結構上的設置係彼此分隔開。
於相關技術領域中，用於形成圖案之遮罩係使用於形成具有電性短路結構之導電層，意即，於一基板上形成導電圖案。然而，於本發明中，導電層係形成於該基板上，以及形成於一雙層結構上，該雙層結構具有一突出結構，且形成於該基板上，因此，可製備包括形成於該基板上之導電層，以及形成於具有突出結構之雙層結構上之導電層之導電圖案彼此電性短路之結構，且於圖案的形成步驟不需個別使用遮罩。
於本發明中，其寬度係大於該第一膜層之寬度之一具有突出結構之第二膜層之形成，該第一膜層以及該第二膜層所包括之材料，係於相同蝕刻液處理下具有不同蝕刻速率。
此外，具有該突出結構之該第二膜層可藉由使用用於形成該第一膜層不同種類之蝕刻液而形成。
該蝕刻液之具體範例可包括一或多個選自由氫氟酸(HF)、磷酸(H 3 PO 4)、緩衝氧化物蝕刻液(BOE)、緩衝氫氟酸(BHF)、過氧化氫類蝕刻液(hydrogen peroxide based etchants)、CH 3 COOH、HCl、HNO 3、以及鐵類蝕刻液所組成之群組，但不受限於此。
具體而言，可藉由適當的調整蝕刻時間以及進行蝕刻該第一膜層以及該第二膜層程序之溫度，而形成一較佳之垂垂結構。根據本發明之一實施態樣之突出結構之照片係如圖6所示。
於本發明中，該第一膜層可為一金屬層，且該第二膜層可為一絕緣層。
該金屬層可包括一或多個選自由鎂、鈣、鈉、鉀、鈦、銦、鋰、釓、鋁、銀、錫、鉛、鉻、鉬、銅、及其合金所組成之群組，但不受限於此。該金屬層之厚度可為50nm至5μm，但不受限於此。
該絕緣層可使用本領域中習知之材料。更具體而言，可使用一習知之光阻材料、聚醯亞胺、聚丙烯、氮化矽、氧化矽、氧化鋁、氮化 鋁、鹼金屬氧化物、以及鹼土金屬氧化物以形成該絕緣層，但不受限於此。該絕緣層之厚度可為10nm至10μm，但不受限於此。
於本發明中，介於該基板以及該第一膜層之間，可額外包括一透明導電氧化物層。在此情況下，該透明導電氧化物層可介於該基板以及設置於該基板上之該導電層之間。
該透明導電氧化物可包括至少一選自由銦(In)、錫(Sn)、鋅(Zn)、鎵(Ga)、鈰(Ce)、鎘(Cd)、鎂(Mg)、鈹(Be)、銀(Ag)、鉬(Mo)、釩(V)、銅(Cu)、銥(Ir)、銠(Rh)、釕(Ru)、鎢(W)、鈷(Co)、鎳(Ni)、錳(Mn)、鋁(Al)、以及鑭(La)之氧化物所組成之群組。
於本發明中，該導電層可包括該透明導電氧化物。該透明導電氧化物可為至少一選自由銦(In)、錫(Sn)、鋅(Zn)、鎵(Ga)、鈰(Ce)、鎘(Cd)、鎂(Mg)、鈹(Be)、銀(Ag)、鉬(Mo)、釩(V)、銅(Cu)、銥(Ir)、銠(Rh)、釕(Ru)、鎢(W)、鈷(Co)、鎳(Ni)、錳(Mn)、鋁(Al)、以及鑭(La)之氧化物所組成之群組。
此外，該導電層可包括一或多個選自由鎂(magnesium)、鈣(calcium)、鈉(sodium)、鉀(potassium)、鈦(titanium)、銦(indium)、釔(yttrium)、鋰(lithium)、釓(gadolinium)、鋁(aluminum)、銀(silver)、鉑(platinum)、金(gold)、鎢(tungsten)、鉭(tantalum)、銅(copper)、錫(tin)、鉛(lead)、以及其合金。
該導電層可利用任一種物理氣相沉積法而形成，可選自由濺射法、電子束蒸發法、熱蒸發法、雷射分子束外延法(L-MBE)、以及脈衝雷射沉積法(PLD)；可利用任一化學氣相沉積法而形成，可選自由熱化學氣相沉積法、電漿輔助化學氣相沉積法(PECVD)、光化學氣相沉積法、雷射化學氣相沉積法、金屬有機化學氣相沉積法(MOCVD中任一種化學氣相沉積法)、以及氫化物氣相外延法(HVPE)、或原子層沉積法(ALD)。
該導電層之厚度可為50nm至5μm，但不受限於此。
於本發明中，該基板可由透明塑膠或玻璃、或上述之透明導電氧化物、或為一或多個選自鎂、鈣、鈉、鉀、鈦、銦、釔、鋰、釓、鋁、銀、錫、鉛、鉻、鉬、銅、以及其合金而形成。
本發明之一實施態樣係提供一種積層體之製造方法，包括：1)形成一第一膜層於一基板上；2)形成一第二膜層於該第一膜層上，該第二膜層具有一突出結構，該突出結構之寬度係大於該第一膜層之寬度；以及3)形成導電層於該基板以及該第二膜層上，設置於該基板上之該導電層係與設置於該第二膜層上之該導電層電性短路。
於該積層體之製造方法中，該基板、該第一膜層、以及該第二膜層之具體材料以及形成之方法係與上文所述相同，故省略其具體描述。
於形成該積層體之製造方法中，步驟2)之突出結構，可藉由個別或同時蝕刻該第一膜層以及該第二膜層而形成。
於本發明中，該方法可更包括形成一透明導電氧化物層，介於該基板以及該第一膜層之間。
此外，根據本發明之一實施態樣之電極，可包括該積層體。
尤其，包括該積層體之電極可應用於應用於顯示裝置之有機發光元件以及應用於照明之有機發光元件中，但不受限於此。在此情況下，設置於該第二膜層上之該導電層可應用作為一陰極電極，且該基板以及該第一膜層可應用作為一陽極電極以及該陽極電極之一輔助電極，但不受限於此。
相關領域中應用於有機發光元件之電極係如圖1及圖2所示，而根據本發明之一實施態樣之應用於有機發光元件中，包括該積層體之電極係如圖3至5所示。
參照圖3至圖5所示之結果，根據本發明之多個實施態樣，係提供一積層體，包括：一基板10；一陽極電極20，設置於基板10上；應用作為輔助電極30的一第一膜層，設置於陽極電極20上；應用作為絕 緣層40的一第二膜層，設置於陽極電極20上，具有一突出結構；以及應用作為陰極電極50的一導電層，設置於基板10以及絕緣層40上。其中，設置於基板10上之陰極電極50係與設置於絕緣層40上之陰極電極50電性短路。
如圖3至圖5所示，陽極電極20、輔助電極30、絕緣層40與陰極電極50係沿一堆疊方向S形成。根據本發明之多個實施態樣，絕緣層40的突出結構之寬度大於輔助電極30之寬度。詳細來說，絕緣層40的突出結構之寬度與輔助電極30之寬度，係指絕緣層40與輔助電極30於垂直堆疊方向S之一橫向方向上的寬度尺寸。
於製備有機發光元件中之沉積程序中，係使用由金屬形成之遮罩作為陰罩。更具體而言，於沉積一有機材料之程序中，係使用一或多個陰罩，而於沉積第二電極之程序中，係使用一個陰罩。
然而，根據本發明之一實施態樣以製備一積層體時，由於不須使用金屬陰罩，故可降低製備遮罩之成本，且可降低定期清洗及替換遮罩之管理成本。此外，結合圖案化有機材料之技術，故可進行不使用遮罩之沉積程序。再者，當自沉積設備中移除遮罩時，可簡化設備運輸單元，具體而言，由於設備的尺寸以及玻璃的尺寸增加，根據上述簡化程序之降低成本的效果顯著增加。
如上所述，根據本發明實施態樣之積層體可應用作為有機發光元件之電極。此外，根據本發明實施態樣之積層體中，一電性短路之導電層係形成於該基板以及該突出結構上，因此，於製備積層體之程序中，可避免使用相關領域中用於圖案化之遮罩。據此，可降低製備有機發光元件之成本。
10‧‧‧基板
20‧‧‧陽極電極
30‧‧‧輔助電極
40‧‧‧絕緣層
50‧‧‧陰極電極
S‧‧‧堆疊方向

Claims (17)

  1. 一種積層體，包括：一基板；一第一膜層，設置於該基板上；一第二膜層，設置於該第一膜層上，且具有一突出結構；以及一導電層，設置於該基板以及該第二膜層上；其中，設置於該基板上之該導電層係與設置於該第二膜層上之該導電層電性短路；其中，該第一膜層、該第二膜層與該導電層沿一堆疊方向形成，該突出結構於垂直該堆疊方向之寬度係大於該第一膜層於垂直該堆疊方向之寬度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之積層體，其中，設置於該基板上之該導電層係與該第一膜層電性短路。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之積層體，其中，設置於該基板上之該導電層係與該第二膜層電性短路。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之積層體，其中，該第一膜層以及該第二膜層所包括之材料，係於相同蝕刻液處理下具有不同蝕刻速率。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之積層體，其中，用以形成該第一膜層以及該第二膜層之蝕刻液種類係彼此不相同。
  6. 如申請專利範圍第4或第5項所述之積層體，其中，該蝕刻液係包括一或多個選自由氫氟酸(HF)、磷酸(H 3 PO 4)、緩衝氧化物蝕刻液(BOE)、緩衝氫氟酸(BHF)、過氧化氫類蝕刻液(hydrogen peroxide based etchants)、CH 3 COOH、HCl、HNO 3、以及鐵類蝕刻液所組成之群組。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之積層體，其中，該第一膜層係一金屬層，以及該第二膜層係一絕緣層。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之積層體，其中，該金屬層包括一或多個選自由鎂、鈣、鈉、鉀、鈦、銦、鋰、釓、鋁、銀、錫、鉛、鉻、鉬、銅、及其合金所組成之群組。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之積層體，其中，該絕緣層係包括一或多個選自由光阻材料、聚醯亞胺、聚丙烯、氮化矽、氧化矽、氧化鋁、氮化鋁、鹼金屬氧化物、以及鹼土金屬氧化物所組成之群組。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之積層體，更包括：一透明導電氧化物層，介於該基板以及該第一膜層之間。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之積層體，更包括：一透明導電氧化物層，介於設置於該基板上之該導電層以及該基板之間。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之積層體，其中，該導電層係包括至少一選自由銦(In)、錫(Sn)、鋅(Zn)、鎵(Ga)、鈰(Ce)、鎘(Cd)、鎂(Mg)、鈹(Be)、銀(Ag)、鉬(Mo)、釩(V)、銅(Cu)、銥(Ir)、銠(Rh)、釕(Ru)、鎢(W)、鈷(Co)、鎳(Ni)、錳(Mn)、鋁(Al)、以及鑭(La)之氧化物所組成之群組。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之積層體，其中，該導電層係包括一或多個選自由鎂(magnesium)、鈣(calcium)、鈉(sodium)、鉀(potassium)、鈦(titanium)、銦(indium)、釔(yttrium)、鋰(lithium)、釓(gadolinium)、鋁(aluminum)、銀(silver)、鉑 (platinum)、金(gold)、鎢(tungsten)、鉭(tantalum)、銅(copper)、錫(tin)、鉛(lead)、以及其合金所組成之群組。
  14. 一種積層體之製造方法，包括：1)形成一第一膜層於一基板上；2)形成一第二膜層於該第一膜層上，該第二膜層具有一突出結構，該突出結構之寬度係大於該第一膜層之寬度；以及3)形成導電層於該基板以及該第二膜層上，設置於該基板上之該導電層係與設置於該第二膜層上之該導電層電性短路。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之製造方法，更包括：形成一透明導電氧化物層，介於該基板以及該第一膜層之間。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之製造方法，其中，步驟2)之突出結構係藉由個別或同時蝕刻該第一膜層以及該第二膜層而形成。
  17. 一種電極，包括申請專利範圍第1至5項以及第7至13項中任一項所述之積層體。
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