TWI586018B - 有機發光元件及其製造方法 - Google Patents

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Description

有機發光元件及其製造方法
本發明涉及一種有機發光元件及其製造方法。
有機發光二極體是一種利用有機發光材料自發光的特性來達到顯示效果的顯示元件。其主要是由一對電極(透明陽極和金屬陰極)以及一有機混合層所構成。其中,此有機混合層中含有發光材料。當電流通過透明陽極及金屬陰極,使電子和電洞在發光材料內結合而產生激子,進而使發光材料發光。有機發光元件因其具有薄膜化的全固態器件、無真空腔、無液態成份、高亮度、寬視角、回應快、易於實現全彩色、低功耗、工藝比較簡單、成本低等特性而被廣泛的應用於液晶顯示器等裝置作為發光器件。有機發光元件的有機混合層包括多層堆積形成的活性層,該活性層可使用液滴成膜方式製成,然而這種液滴成膜方法由於液體表面張力的作用,在乾燥過程中會使得活性層產生膜厚不均(mura)的現象。
有鑑於此,有必要提供一種可解決上述問題的有機發光元件及其製造方法。
本發明提供的有機發光元件,包括基板、第一電極層、第二電極層以及有機混合層,該第一電極層、第二電極層以及有機混合層層疊設置於該基 板的一表面,該有機混合層位於第一電極層與第二電極層之間。其中,該有機混合層包括至少兩層活性層,該至少兩層活性層的熔點從第一電極層至第二電極層的方向依次遞減。
本發明提供的有機發光元件的製造方法,包括:形成第一電極層的步驟:提供一基板,並在該基板之上形成第一電極層;以及形成有機混合層的步驟:將至少兩種具有不同熔點的活性層材料熱熔後,依序沉積於該第一電極層的表面並冷卻為固態,形成包括至少兩層活性層的有機混合層;其中,該至少兩層活性層中,靠近第一電極層的活性層的熔點大於遠離該第一電極層的活性層的熔點。
相較於習知技術,本發明採用熱熔沉積法制作有機混合層,使得該有機混合層的材料會被迅速的冷卻而變為固態,其表面並不會受到液體表面張力的作用而產生膜厚不均的現象。
100‧‧‧有機發光元件
10‧‧‧基板
11‧‧‧第一電極層
110‧‧‧電極單元
111‧‧‧絕緣體
12‧‧‧第二電極層
13‧‧‧有機混合層
130‧‧‧有機發光單元
131‧‧‧電洞傳輸層
132‧‧‧發光層
133‧‧‧電子傳輸層
134‧‧‧電子注入層
135‧‧‧電洞注入層
200‧‧‧加熱裝置
300‧‧‧第一材料
400‧‧‧第二材料
圖1是本發明提供的一有機發光元件的層級結構示意圖。
圖2是一實施例中圖1所示的有機混合層的積層結構示意圖。
圖3是另一實施例中圖1所示的有機混合層的積層結構示意圖。
圖4至圖7為本發明實施中製造有機發光元件的步驟的示意圖。
圖8是一實施例中該有機發光元件省略第一電極層上方的間隔物的示意圖。
請參閱圖1,圖1是本發明較佳實施方式提供的有機發光元件100的層級結構示意圖。該有機發光元件100可用於液晶顯示裝置作為發光元件。該有 機發光元件100包括基板10、第一電極層11、第二電極層12以及位於該第一電極層11和第二電極層12之間的有機混合層13。
於本實施例中,該基板10為透明基板。該透明基板可以是,但不限於,玻璃基板、塑膠基板或柔性(Flexible)基板等。若為塑膠基板或柔性基板,其可以是聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)基板、聚酯(Polyester,PET)基板、環烯共聚物(Cyclic olefin copolymer,COC)基板、金屬鉻合物基材-環烯共聚物(metallocene-based cyclic olefincopolymer,mCOC)基板等。若為玻璃基板,可以是一薄型玻璃(Thin Glass)基板。
所述第一電極層11作為有機發光元件100的陽極,其為一透明電極層。該第一電極層11用於有效率地將電洞注入有機混合層13中。優選地,該第一電極層11的材料為透明導電材料,例如銦錫氧化物(Indium Tin Oxide,ITO)。此外,該第一電極層11的材料也可以是銦鋅氧化物(Indium Zinc Oxide,IZO)、鋁鋅氧化物(Aluminum Zinc Oxide,AZO)、透明導電膜,或其它類似透明導電材料。該第一電極層11由多個間隔設置的電極單元110以及多個間隔設置的絕緣體111組成。該絕緣體111位於相鄰兩個電極單元110之間以將該相鄰兩個電極單元110絕緣隔離。
所述第二電極層12作為有機發光元件100的陰極,其可由金屬材料製成。該第二電極層12用於有效率地將電子注入所述有機混合層13。優選地,本實施例中,第二電極層12的材料可以是,但不限於,鋁(Al)、鈣(Ca)、鎂(Mg)、銦(In)、錫(Sn)、錳(Mn)、銀(Ag)、金(Au)及含鎂的合金(例如鎂銀合金、鎂銦合金、鎂錫合金、鎂銻合金及鎂碲合金)等。
所述有機混合層13由多個間隔設置的有機發光單元130組成,每個有機發光單元130對應設置於一電極單元110臨近第二電極層12的一表面。此外,本實施例中,於所述絕緣體111的上方,該有機發光元件100還包括多個間 隔物14,該間隔物14位於相鄰兩個有機發光單元130之間以間隔該兩個有機發光單元130。本實施例中,該有機混合層13的有機發光單元130可以包括紅色發光單元(R)、綠色發光單元(G)、以及藍色發光單元(B)。如此,該有機發光元件100在應用于液晶顯示器時,可實現液晶顯示器的全彩顯示。
此外,本實施例中,所述有機混合層13具有光電特性,其在陰極和陽極的相互作用下實現發光。該有機混合層13包括至少兩層依序堆積形成的活性層。例如圖2所示,為一實施例中該有機混合層13的積層結構示意圖。圖2中,該有機混合層13包括依次沉積於第一電極層11表面上的電洞傳輸層131以及發光層132(Emitting Layer,EML)。該電洞傳輸層131與發光層132分別由具有不同熔點的材料形成。且,靠近第一電極層11的電洞傳輸層131的熔點大於遠離基板10的發光層132的熔點。優選地,該有機混合層13的至少兩層活性層的材料優選為脂肪酸類化合物材料,例如樹脂材料,且其熔點為90度至130度。
在其它實施例中,所述有機混合層13除上述電洞傳輸層131以及發光層132之外,還可包括其它活性層。例如圖3所示,是另一實施例中所述有機混合層13的積層結構示意圖。該實施例中,該有機混合層13還包括一電子傳輸層133、一電子注入層134以及一電洞注入層135。其中,該電子傳輸層133位於發光層132與電子注入層134之間,該電子注入層134位於電子傳輸層133與第二電極層12之間,該電洞注入層135位於電洞傳輸層131與第一電極層11之間。該電洞注入層135、電洞傳輸層131、發光層132、電子傳輸層133以及電子注入層134依序沉積於第一電極層11的一表面。同時,該電洞注入層135、電洞傳輸層131、發光層132、電子傳輸層133以及電子注入層134分別由具有不同熔點的材料形成。且,該電洞注入層135、電洞傳輸層131、發光層132、電子傳輸層133以及電子注入層134等五層活性層的熔點從第一電極層11至第二電極層12的方向依次遞減。例如,該電洞注入層135的熔點為125度至130度,該電洞傳輸層的 熔點為115度至120度,該發光層132的熔點為110度至115度,該電子傳輸層133的熔點為100度至105度,該電子注入層134的熔點為90度至95度。
該有機發光元件100還包括一保護層15,位於第二電極層12上方,其可用于封裝有機發光元件100以達到保護的作用。
操作時,第一電極層11和第二電極層12被施加電壓,當第一電極層11(陽極)的電洞通過電洞注入層135以及電洞傳輸層131進入發光層132,第二電極層12(陰極)的電子通過電子注入層134以及電子傳輸層133進入發光層132,該電子和電洞在發光層132結合時,激發有機材料而發光,從而實現有機發光元件100的發光功能。
請參閱圖4至圖7,圖4至圖7為本發明實施中製造有機發光元件100的步驟示意圖。
首先,請參圖4,在一基板10之上形成第一電極層11。該第一電極層11包括多個間隔排列的電極單元110以及多個絕緣體111。該絕緣體111位於相鄰兩個電極單元110之間以將該相鄰兩個電極單元110絕緣隔離。然後,在絕緣體111遠離基板10的一表面形成間隔物14。
然後,將至少兩種具有不同熔點的活性層材料熱熔後,依序沉積於所述第一電極層11的表面,形成所述有機混合層13。其中,該活性層材料在常溫(室溫)下位固態,加熱後可變為液態。該活性層材料優選為脂肪酸類化合物,例如有機固體樹脂材料。該有機混合層13中位於下方(靠近第一電極層11的方向)的活性層材料的熔點大於位於上方(遠離該第一電極層11的方向)的活性層的熔點。下面以該有機混合層13包括一電洞傳輸層131以及一發光層132為例說明該有機混合層13的製作流程。
首先,如圖5所示,使用一加熱裝置200對用於製作所述電洞傳輸層131的第一材料300加熱至第一溫度,使該第一材料300從固態變為液態,然後將 該第一材料300沉積於第一電極層11的表面。該加熱後的第一材料300在接觸到第一電極層11的表面後,自然冷卻並由液態變為固態,進而形成位於第一電極層11表面的電洞傳輸層131。本實施例中,該第一溫度大於或等於該第一材料300的熔點。該加熱裝置200可以是一油墨噴射(inkjet)裝置。
然後,如圖6所示,使用所述加熱裝置200對用於製作所述發光層132的第二材料400加熱至第二溫度,使該第二材料400從固態變為液態,然後將該第二材料400沉積於所述電洞傳輸層131的表面。該加熱後的第二材料400在接觸到電洞傳輸層131的表面後,自然冷卻並由液態變為固態,進而形成位於該電洞傳輸層131表面的該發光層132。本實施例中,該第二溫度大於或等於該第二材料400的熔點,且該第二溫度小於所述第一材料300的熔點。如此,由於該第二材料400僅被加熱至小於所述第一材料300的熔點的第二溫度,當該第二材料400接觸到電洞傳輸層131的表面時,該電洞傳輸層131並不會被熔解。因此,製作發光層132的過程並不會對先前沉積好的電洞傳輸層131造成影響。
在所述有機混合層13包括其它更多活性層(例如,電洞注入層135、電子傳輸層133以及電子注入層134)時,該等活性層的製作方法與上述電洞傳輸層131以及發光層132的方法相同,此處不再一一贅述。
例如圖7所示,在形成有機混合層13之後,依序在該有機混合層13的上方形成第二電極層12(陰極)以及位於該第二電極層12表面的保護層15,進而形成有機發光元件100。
另外,由於使用固體材料製作所述有機混合層13,在其它實施例中,所述間隔物14也可省略。省略後形成的有機發光元件100如圖8所示。
綜上所述,本實施例採用熱熔沉積法制作的有機混合層13,使得該有機混合層13的材料會被迅速的冷卻而變為固態,其表面並不會受到液體表面 張力的作用而產生膜厚不均的現象。同時,由於該有機混合層13不同活性層的熔點不同,在後沉積的活性層並不會對在前形成的活性層造成影響。
綜上所述,本創作符合發明專利要件,爰依法提出專利申請。惟,以上所述者僅為本創作之較佳實施例,本創作之範圍並不以上述實施例為限,舉凡熟習本案技藝之人士爰依本創作之精神所作之等效修飾或變化,皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
100‧‧‧有機發光元件
10‧‧‧基板
11‧‧‧第一電極層
110‧‧‧電極單元
111‧‧‧絕緣體
12‧‧‧第二電極層
13‧‧‧有機混合層
14‧‧‧間隔物
15‧‧‧保護層
130‧‧‧有機發光單元

Claims (11)

  1. 一種有機發光元件,包括基板、第一電極層、第二電極層以及有機混合層,該第一電極層、第二電極層以及有機混合層層疊設置於該基板的一表面,該有機混合層位於第一電極層與第二電極層之間,該第一電極層為陽極,該第二電極層為陰極,其中,該有機混合層包括至少兩層活性層,其中,該至少兩層活性層的熔點從第一電極層至第二電極層的方向依次遞減。
  2. 如請求項1所述的有機發光元件,其中,所述有機混合層包括依次沉積於第一電極層表面上的電洞傳輸層以及發光層,該電洞傳輸層與發光層分別由具有不同熔點的材料形成,其中,該電洞傳輸層的熔點大於該發光層的熔點。
  3. 如請求項1所述的有機發光元件,其中,該有機混合層包括依次形成於第一電極層表面的電洞注入層、電洞傳輸層、發光層、電子傳輸層以及電子注入層。
  4. 如請求項1所述的有機發光元件,其中,所述有機混合層的材料為脂肪酸類化合物。
  5. 如請求項4所述的有機發光元件,其中,所述有機混合層的材料為常溫下為固態的樹脂材料。
  6. 如請求項1所述的有機發光元件,其中,該至少兩層活性層的熔點為90攝氏度至130攝氏度。
  7. 一種有機發光元件的製造方法,包括:形成第一電極層的步驟:提供一基板,並在該基板之上形成第一電極層;以及形成有機混合層的步驟:將至少兩種具有不同熔點的活性層材料熱熔後,依序沉積於該第一電極層的表面並冷卻為固態,形成包括至少兩層活性層的有機混合層;其中,該至少兩層活性層中,靠近第一電極層的活性層的熔點大於遠離該第一電極層的活性層的熔點。
  8. 如請求項7所述的有機發光元件的製造方法,其中,該方法還包括:依序在該有機混合層的上方形成第二電極層以及位於該第二電極層表面的保護層,形成該有機發光元件。
  9. 如請求項7所述的有機發光元件的製造方法,其中,所述有機混合層的至少兩層活性層包括一電洞傳輸層以及一發光層,所述形成有機混合層的步驟包括:使用一加熱裝置對用於製作該電洞傳輸層的第一材料加熱至第一溫度,使該第一材料從固態變為液態,然後將該液態的第一材料沉積於第一電極層表面並冷卻為固態;使用所述加熱裝置對用於製作所述發光層的第二材料加熱至第二溫度,使該第二材料從固態變為液態,然後將該液態的第二材料沉積於所述電洞傳輸層的表面並冷卻固態;其中,該第一溫度大於或等於該第一材料的熔點,該第二溫度大於或等於該第二材料的熔點,且該第二溫度小於所述第一材料的熔點。
  10. 如請求項7所述的有機發光元件的製造方法,其中,所述有機混合層的材料為脂肪酸類化合物。
  11. 如請求項10所述的有機發光元件的製造方法,其中,所述有機混合層的材料為常溫下為固態的樹脂材料。
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