TWI587740B - 超薄多重基底的色彩可調式有機發光二極體(oled)裝置 - Google Patents

超薄多重基底的色彩可調式有機發光二極體(oled)裝置 Download PDF

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Description

超薄多重基底的色彩可調式有機發光二極體(OLED)裝置
本技術主要有關於形成自有機發光材料的大面積招牌、照明及類似顯示器。詳言之,本技術提供從此種材料製造色彩可調式招牌之方法。
此段落意圖介紹讀者與本技術之態樣相關的技藝態樣,將於下說明並主張其專利權。此討論應有助於提供背景資訊給讀者以促進本技術之各種態樣的更佳了解。因此,應了解到應以此方式而非以承認前案的方式閱讀這些陳述。
電路及顯示器技術中逐漸發展的趨勢涉及電子及光電裝置之實施,其利用電性主動有機材料。這些裝置提供對基於矽之電子裝置的一種低成本、高性能之替代方案。一此種裝置為有機發光二極體(OLED)。OLED為固態半導體裝置,其實施有機半導體層以將電能轉換成光。一般而言,藉由在兩導體或電極間設置由電致發光有機材料製成的多層薄膜來製造OLED。電極層及有機層一般設置在兩基底(如玻璃或塑膠)之間。OLED藉由從電極接受相反極性之電荷載子,電子及電洞,來操作。外部施加的電壓將電荷載子驅使到重新結合區域以產生光發射。不像許多基於矽的裝置,可用低成本且大面積薄膜沈積程序來處理OLED,其允許生產出超薄且輕巧的照明顯示器。在提供實施OLED的一般區域照明中已有顯著之發展。
大面積OLED裝置典型結合許多個別的OLED裝置於單一基底上或多個基底的組合上,而多個個別OLED裝置係於每一基底上。OLED裝置群典型以串聯及/或並聯的方式耦合,以創造出可利用於例如顯示器、招牌或照明應用中的OLED裝置陣列。針對這些大面積應用,希望能在陣列中創造出大發光面積,同時最小化因缺陷而不產生光的面積。
一般而言,裝置係由可含有並排的多個OLED裝置之單層形成,由於用作陰極之電極材料可能為非透明。欲在裝置中形成不同色彩或增加可靠度,可以串聯或並聯的方式跨過裝置表面地連接不同裝置。然而,雖然在基底層中之許多互連裝置的組合可增加大面積OLED裝置之可靠度,其可能限制個別特徵的最小尺寸。這可能提供粗糙「像素」或大型非放射面積,而難以在招牌或圖案中顯示出精細的特徵。此外,肉眼可能看得到粗糙的像素,當希望有均勻外觀時難以產生色彩混合。最後,互連會增加顯示板的成本,對於低階應用並不實際。類似地,可從連接於被動或主動矩陣中的個別可定址點製造具有精細特徵之像素式顯示器,但所得的板子之複雜度且因此成本會使用途限於高階應用。
本技術之一實施例提供一種被照明板,其包括一裝置,其具有陰極、包括與陰極電性接觸之電致發光有機材料的層以及與該層電性接觸之陽極。陰極與陽極兩者為電性相連。電致發光有機材料包括大小少於約5000微米的發光區。
另一實施例提供一種製造發光組件的方法,包括形成一或更多裝置。形成一或更多裝置之每一個包括將包含電致發光有機材料的層形成為大小少於約5000微米的發光區,並將此層與電性相連的陽極及電性相連的陰極電性接觸。
另一實施例提供一種系統,其包括電性控制及電源單元及組態成被該電性控制及該電源單元個別照明之一或更多發光裝置。各發光裝置包括電性相連陰極、包含與陰極電性接觸之一或更多電致發光有機材料的層、以及與該層電性相連且電性接觸之陽極。圖案化陰極、陽極或兩者以為電致發光有機材料內之大小少於約5000微米的發光區供給能量。
於下說明本技術之一或更多特定實施例。為了提供這些實施例的精簡說明,在說明書中並不說明實際實施的所有特徵。應理解到任何此種實際實施之發展,如同在任何工程或設計計畫中,必須做出許多實施特有的決定以達成開發者的特定目標,例如符合系統相關及商業相關之限制,每個實施皆可能不同。此外,應理解到此種開發努力可能複雜且耗時,但仍為在獲得此揭露之優點的具一般知識人士進行設計、生產及製造的例行事項。
序論
本技術包括從具有非常小電致發光有機材料的被照明層(如點或線)之發光層產生色彩可調式有機發光裝置(OLED)之系統及方法。由一或更多圖案化的電極材料為被照明區域供給能量,並可形成能夠傳達資訊之設計或圖案。例如,藉由沈積小電極材料區域或結構(例如經由透過陰影遮罩的電極材料熱沈積)來圖案化電極材料。在任何單層中之電極材料可製造成電性相連以形成單一裝置。
可結合多個發光裝置以形成多層色彩可調式裝置,其中可個別或同時照明各裝置或層。如此申請案中所用,光發射經過的裝置表面稱為前表面。因此,將裝置稱為較近意指其比比較裝置更接近發光表面。類似地,將裝置稱為較遠意指裝置比比較裝置離發光表面更遠。由於電極材料一般為反射性或非透明,圖案化電極材料可允許來自較遠裝置的光線通過較近裝置中的無沈積電極材料之區域。例如,裝置之一,如在多層結構中之最遠的裝置,可在電致發光有機材料上方具有實心電極層,該電致發光有機材料可發射光線,其可通過其中於較接近前表面之裝置中沈積有電極材料的區域之間。此一結構可允許由較遠或較近的裝置之個別地供給能量來調整從裝置所發射之色彩。
在多層結構中之各發光層係在各別裝置中,其含有設置在負電極或陰極與正電極或陽極之間的一或更多電致發光有機材料。電致發光有機材料作為有機半導體,形成可具有大表面面積之有機發光二極體(OLED)。此外,雖可圖案化各裝置中之一或兩電極,各電極為電性相連,如在單一層中一般沒有陽極至陰極或串聯互連,因此各裝置為單一OLED。這可導致相對低成本的板子,因為無需於各層中用來互連多個裝置的複雜設計。
藉由第1圖中所示的上視圖來說明形成裝置的圖案化電極的使用。此範例僅說明一種可能的組態。亦可建構任何數量的其他組態。如第1圖中所示,裝置10可具有電極區域12,藉由於電致發光有機材料上方沈積電極材料為圖案。電極區域12可與空區域14交替,其並無沈積電極材料。此外,電極區域12可為太小而無法由肉眼所個別分辨。例如,電極區域12之大小16可小如50微米,在其他實施例中,電極區域的大小可為100微米、200微米或更大,取決於應用。例如,在其他實施例中,在可能位在與觀賞者有一段距離之大板子或招牌中,較大的電極區域12,如500微米、1000微米或甚至更大可為實用。可選擇發光區域的大小以控制有色區域之性質。例如,較大發光區域可用於較大或較不精細之用於設計或較少色彩混合,而較小發光區域可用於準備精細的設計或平滑的色彩混合。空區域14可與電極區域12有相同的大小18,或例如若希望從多層結構中之較低的裝置傳送更多光線則更大。在各種實施例中,無電極區域12之較大的空區域20可允許製作出圖片,例如符號、標誌及其他圖案之形成。
可藉由任何數量的技術來供給能量給電極區域12。例如,可藉由上覆於電極區域12頂部之傳導層來互連電極區域,其一般不能供給能量給電致發光有機材料,如參照第3圖所述。在另一實施例中,可以相連互連方式來形成電極區域12,如第2圖中所示的線圖案,允許來自例如位在裝置10邊緣的單一連結22之供給能量。可隨希望的應用、供給能量之技術及沈積技術來選擇發光區域之形狀。例如,電極區域12可使用參照第3圖所述的供給能量技術而形成為非連接的形狀,如點。
第3圖為裝置30的剖面圖,其可含有小電極區域12,如參照第1及2圖中所述。若傳導層32沈積在電極區域12上以將它們互連,則電極區域12可能為不相連。例如,銦錫氧化物(ITO)之傳導層32可允許電流導向電極區域12,但如下所述可能具有太高的工作函數而無法作為陰極,如輸送電子至電致發光有機材料34。電極區域12可從具有較低工作函數之材料形成,如NaF及鋁之分層結構。由於電極區域12可為反射性或非透明,一般從相反於電極區域12之側更能見到發射光36。
裝置及材料
在第3圖中所示之實施例中,裝置可具有單一層的電致發光有機材料34。在其他實施例中,可使用多個電致發光有機材料。在目前的技術中可使用任何數量的電致發光有機材料。例如,此種材料可包括設計成發射預定波長範圍內之光線的電致發光有機材料。該層電致發光有機材料34之厚度可大於約40奈米或小於約300奈米。電致發光有機材料34可包括例如聚合物、共聚合物或聚合物之混合物。例如,適當的電致發光材料包括聚N乙烯咔唑(PVK)及其衍生物;聚芴(polyflorene)及其衍生物,諸如聚烷基芴(polyalkylfluorene),例如,聚-9,9-二己基芴(poly-9,9-dihexylfluorene)、聚二辛基芴(polydioctylfluorene)或聚-9,9-雙-3,6-二氧庚基-芴-2,7-二基(poly-9,9-bis-3,6-dioxaheptyle-fluorene-2,7-diyl);聚對位苯(polypara-phenylene)及其衍生物,諸如聚-2-十基氧-1,4-苯(poly-2-decyloxy-1,4-phenlene)或聚-2,5-二庚基-1,4-苯(poly-2,5-diheptyl-1,4-phenylene);聚苯乙烯(poly(phenylene vinylene))及其衍生物,諸如二烷氧(dialkoxy)取代的PPV或氰基(cyano)取代的PPV;聚噻吩(polythiophene)及其衍生物,諸如聚-3-烷基噻吩(poly-3-alkylthiophene)、聚-4,4’-二烷氧-2,2’-并噻吩(poly-4,4’-dialkoxy-2,2’-bithiophene)、聚-2,5-噻吩乙烯(poly-2,5-thienylene vinylene);聚吡啶乙烯(polypyridine vinylene)及其衍生物;聚喹啉(polyquinoxaline)及其衍生物及聚喹啉(polyquinoline)及其衍生物。在一實施例中,適合的電致發光材料為聚-9,9-二辛基芴基-2,7-二基(poly-9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl),末端以N,N-雙4-甲苯基-4-苯胺(N,N-bis4-methylphenyl-4-aniline)蓋住。可使用這些聚合物或基於一或更多這些聚合物的共聚合物之混合物。
可用做電致發光有機材料34之其他適合的材料為聚矽烷。聚矽烷為直鏈聚合物,具有以烷基及/或芳基取代之矽骨幹。聚矽烷為擬一維材料,沿著聚合物骨幹鏈有非定域之西格馬(sigma)共軛之電子。聚矽烷之範例包括聚二-n-丁矽烷(poly di-n-butylsilane)、聚二-n-戊矽烷(poly di-n-pentylsilane)、聚二-n-己矽烷(poly di-n-hexylsilane)、聚甲基苯基矽烷(polymethyl phenylsilane)及聚雙p-丁苯基矽烷(poly bis p-butyl phenylsilane)。
在一實施例中,具有分子量小於約5000之有機材料,包括芳香單元,可用為電致發光有機材料34。此種材料之一範例為1,3,5-三[N-(4-二苯基 氨基苯)苯胺基]苯(1,3,5-tris[N-(4-diphenyl aminophenyl)phenylamino]benzene),其發射在從約380奈米至約500奈米波長範圍中的光。可從諸如苯基蔥(phenylanthracene)、四芳基乙烯(tetraarylethene)、香豆素、紅螢烯、四苯基丁二烯(tetraphenylbutadiene)、蔥(anthracene)、苝(perylene)、蔻(coronene)或其衍生物準備電致發光有機材料34。這些材料可發射具有約520奈米之最大波長的光。又其他適合的材料為低分子量金屬有機複合物,如鋁-乙醯丙酮鹽、鎵-乙醯丙酮鹽及銦-乙醯丙酮鹽,其發射在約415奈米至約457奈米之波長範圍中的光,鋁匹克林甲基酮雙-2,6-二丁苯氧化物(aluminum picolymethylketone bis-2,6-dibutylphenoxide)或鈧-4-甲氧匹克林基甲基酮-雙乙醯丙酮鹽(scandium-4-methoxy picolyl methyl ketone-bis acetyl acetonate),其發射具有在從約420奈米至約433奈米之範圍中的波長之光。於可見波長範圍中發射之其他適合的電致發光有機材料34可包括8-氫氧喹啉(8-hydroxyquinoline)之有機金屬複合物,如三-8-喹啉諾拉凸鋁(tris-8-quinolinolato aluminum)及其衍生物。
電致發光有機材料34可隨意地接觸在相鄰層中的一或更多非放射性材料。這些非放射性層可例如改善電致發光材料之性能或壽命。非放射性層可包括例如電荷輸送層、電洞輸送層、電洞注入層、電洞注入增進層、電子輸送層、電子注入層、電子注入增進層或上述之任何組合。例如,於第3圖之剖面中描繪電荷輸送層38。其他實施例可包括其他層(未圖示)。
適合用為電荷輸送層38之材料的非限制性範例可包括低至中分子量有機聚合物,如具有用聚苯乙烯標準來判斷之每莫耳小於約200,000克之重量平均分子量的有機聚合物。此種聚合物包括,例如,聚-3,4-乙烯二氧噻吩(poly-3,4-ethylene dioxy thiphene(PEDOT))、聚苯胺、聚-3,4-丙烯二氧噻吩(poly-3,4-propylene dioxythiophene(PProDOT))、聚苯乙烯磺酸鹽(polystyrene sulfonate(PSS))、聚乙烯咔唑(PVK)及其他類似材料,及上述之組合。
適合用為電洞輸送層之材料的非限制性範例可包括三芳基二胺(triaryldiamines)、四苯基二胺(tetraphenyldiamines)、芳香三級胺(aromatic tertiary amines)、腙(hydrazone)衍生物、咔唑(carbazole)衍生物、三唑(triazole)衍生物、咪唑(imidazole)衍生物、噁二唑(oxadiazole)衍生物,包括胺基、聚噻吩及類似材料。適合用為電洞阻擋層之材料的非限制性範例可包括聚N-乙烯咔唑(poly N-vinyl carbazole)及類似材料。
適合用為電洞注入層之材料的非限制性範例可包括「p摻雜」質子摻雜的傳導聚合物,如質子摻雜之聚噻吩或苯胺,以及p摻雜的有機半導體,如四氟四氰喹二甲烷(tetrafluorotetracyanoquinodimethane)(F4-TCQN)、摻雜的有機及聚合性半導體及含三芳基胺之化合物及聚合物。電子注入材料之非限制性範例可包括聚芴(polyfluorene)及其衍生物、鋁三8-氫氧喹啉(hydroxyquinoline)(Alq3)、以鹼金屬鹼性土族金屬n型摻雜之有機/聚合半導體及類似者。適合用為電洞注入增進層之材料的非限制性範例可包括基於芳基之化合物,諸如3,4,9,10-苝四-羰基二酐(3,4,9,10-perylene tetra-carboxylic dianhydride)、雙-1,2,5-噻二唑-p-喹雙-1,3-二唑(bis-1,2,5-thiadiazolo-p-quino bis-1,3-dithiole)及類似材料。
裝置30亦具有陽極40。陽極40在整個裝置30中為電性相連,例如,允許單一電性單元之形成,其中藉由在陽極40與陰極(如電極區域12)間流動之單一電流來供電給所有電致發光有機材料34。雖陽極40為電性相連,其可沈積成圖案,以供給能量給裝置中的一些區域,同時讓其他區域無供電,將參照第4圖討論。一般而言,用作陽極40之材料可具有高工作函數,如大於約4.0電子伏特。適合材料可為包括例如銦錫氧化物(ITO)、錫氧化物、銦氧化物、鋅氧化物、銦鋅氧化物、鋅銦錫氧化物、銻氧化物及其混合物之材料。包括此一導電氧化物的陽極40之厚度一般可大於約10奈米。在各種實施例中,厚度可在從約10奈米至約50奈米、從約50奈米至約100奈米或從約100奈米至約200奈米的範圍中。
薄透明金屬層亦可適用為陽極40。金屬層可具有如小於或等於約50奈米的厚度。在各種實施例中,金屬厚度可在從約50奈米至約20奈米的範圍中。用為陽極40之適當金屬可包括例如銀、銅、鎢、鎳、鈷、鐵、硒、鍺、金、鉑、鋁或其混合物或其合金。陽極40可藉由如物理蒸汽沈積、化學蒸汽沈積或噴濺技術沈積於下方元件上。
可用於本技術之實施例中的一種陽極40係可形成自銦錫氧化物(ITO)的沈積層,在約60及150奈米厚度間。ITO層可約為60至100奈米厚,或可約為70奈米厚。陽極40之厚度係由透明度及傳導性間之平衡而定。較薄之陽極40可較透明,允許更多光線從較低層穿透。相反地,較厚的陽極40會阻擋較多光線,但有增進的傳導性,這可增加裝置30之壽命。陽極40之厚度亦可取決於裝置30在多層結構中的位置。例如,在較近的裝置中之陽極40可製造成比例如較遠的裝置中的陽極40更薄。
裝置30亦具有陰極,如電極區域12。陰極一般可由具有低工作函數之金屬材料製成,如小於約4電子伏特,並非適合用做陰極的每一種材料需具有低工作函數。適合用做陰極之材料可包括K、Li、Na、Mg、Ca、Sr、Ba、Al、Ag、In、Sn、Zn、Zr、Sc及Y。其他適合的材料可包括鑭系列的元素,其之合金或其之混合物。適合製造陰極層的合金材料之範例可包括Ag-Mg、Al-Li、In-Mg及Al-Ca合金。亦可使用分層非合金結構。此種分層非合金結構可包括如Ca的薄金屬層,具有在從約1奈米至約50奈米範圍中之厚度。其他此種分層非合金結構可包括非金屬,如LiF、KF或NaF,由較厚的某些其他金屬所覆蓋。此種適合的金屬可包括鋁或銀。陰極可藉由如物理蒸汽沈積、化學蒸汽沈積或噴濺沈積於下層上。欲形成電極區域12的圖案,可於陰影遮罩上方沈積材料,陰影遮罩可阻擋用來形成圖案之空區域14及較大空區域20中的沈積。
可用來形成非常薄且因而較透明的陰極之一種材料組合可具有由約7.5至15奈米厚或約10奈米厚的銀所製成之第一層。由約2.5至6.5奈米厚的鋇所製成之第二層可沈積在銀層底下並且與電致發光有機材料34接觸。鋇層可為約3至4奈米厚。結合圖案化的電極區域12,此一透明電極可藉由允許來自離結構前面較遠之裝置的光線更容易到達觀賞者而進一步有助於多層結構之形成。
可用來形成傳導層32之材料可包括當形成薄層時具有透明度的導電材料,如聚-3,4-乙烯二氧噻吩(poly-3,4-ethylene dioxy thiphene(PEDOT))、聚苯胺、聚-3,4-丙烯二氧噻吩(poly-3,4-propylene dioxythiophene(PProDOT))、聚苯乙烯磺酸鹽(polystyrene sulfonate(PSS))、聚乙烯咔唑(PVK)、AlQ3及其他類似材料。可能適合的其他材料包括例如銦錫氧化物(ITO)、錫氧化物、銦氧化物、鋅氧化物、銦鋅氧化物、鋅銦錫氧化物、銻氧化物及其混合物。亦可使用薄金屬透明層,如金、銀、銅、鎢、鎳、鈷、鐵、硒、鍺、金、鉑、鋁或其混合物或其合金,或奈米碳管、石墨片或類似材料的薄層。一般而言,可用來形成傳導層32之材料可具有高工作函數,其允許傳導層承載電流至電極區域12,同時不直接供給能量給電致發光有機材料34。
可由個別基底42支撐陽極40及電極區域12。基底42可為與裝置30之前面及後面相同之材料,或可選擇不同的材料。一般而言,兩類別的材料可作為基底42,無機及有機材料。無機材料,如玻璃,可為非常透明且亦可作為阻障層,防止氧降級有機材料。然而,無機材料可能為易碎(若厚的話)、無撓性、脆弱及/或重。為了克服這些缺點,可使用塑膠作為基底42。可用作基底42之材料的非限制性範例包括無機玻璃、陶瓷箔、聚合性材料、填充聚合性材料、塗覆金屬箔、丙烯酸樹脂、環氧化物、聚醯胺、聚碳酸酯、聚醯亞胺、聚酮、聚氧-1,4-苯氧-1,4-苯羰基-1,4-苯(polyoxy-1,4-phenyleneoxy-1,4-phenylenecarbonyl-1,4-phenylene),其有時稱為聚醚醚酮(PEEK)、聚降莰烯(polynorbornenes)、聚苯氧化物(polyphenleneoxides)、聚乙烯萘二乙酯(polyethylene naphthalenedicarboxylate(PEN))、聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate(PET))、聚醚碸(polyether sulfone)、聚苯硫化物(polypehnylene sulfide(PSS))及纖維強化塑膠(FRP)。在一實施例中,基底可為撓性。撓性基底42亦可自薄金屬箔形成,諸如不鏽鋼,只要以絕緣層加以塗覆,以將金屬箔自陽極40電性隔離(除非金屬箔作為陽極40)。
可使用例如但不限於下列之技術來執行用來形成裝置30(如電極區域12、陽極40、電致發光有機材料34、電荷輸送層38或下述任何層)的材料之沈積:旋塗覆、浸塗覆、反捲塗覆、纏線或梅亞(Mayer)桿塗覆、直接及偏置凹版塗覆、槽模塗覆、刀片式塗覆、熱熔塗覆、簾塗覆、輥上刀塗覆、壓製、空氣刀塗覆、噴灑、旋轉篩塗覆、多層滑動塗覆、共壓製、彎月式塗覆、逗號型及微凹版塗覆(comma and microgravure coating)、微影程序、朗格謬爾(Langmuir)程序及急驟蒸發、熱或電子束輔助之蒸發、蒸汽沈積、電漿增進化學蒸汽沈積(PECVD)、射頻電漿增進化學蒸汽沈積(RPECVD)、擴大熱電漿化學蒸汽沈積(ETPCVD)、噴濺,包括但不限於反應性噴濺、電子-迴旋加速器-共振電漿增進化學蒸汽沈積(ECRPECVD)、電感耦合電漿增進化學蒸汽沈積(ICPECVD)及上述之結合。例如,可藉由材料的熱蒸發,接著使用陰影遮罩以防止在空區域14上的層形成而在電致發光有機材料34上的沈積來執行電極區域12之沈積。
若裝置30之最外層,例如前或後基底42為塑膠,可增進阻障性質以尤其防止電致發光有機材料34因氧或水蒸氣擴散經過塑膠而降級,因此延長裝置之壽命。例如,阻障塗層44
可配置在基底42上或注入到基底42中,使得阻隔塗層44完全覆蓋基底42。阻隔塗層44可防止濕氣或氧擴散經過基底42。此外,用於前表面中之阻障塗層44無需與用於裝置30的後表面中的相同。例如,若後表面與金屬箔層疊在一起,則無需阻障塗層44。
阻障塗層44可具有從約10奈米至約10,000奈米或從約10奈米至約1,000奈米的厚度。可選擇阻障塗層44之厚度,以不阻礙光線經過基底42之透射,例如導致光透射損失小於約20%或小於約5%之阻障塗層44。亦可控制阻障塗層44之材料與厚度以保持基底42的可撓性,而不隨彎曲而大幅降級。如下更詳細說明,阻障塗層44可包括任何適當的反應性物種之反應或重新結合的產物。
阻障塗層44可包括例如但不限於有機材料、無機材料,陶瓷、金屬或上述之結合的材料。典型地,這些材料為可沈積在基底42上之反應性電漿物種之反應或重新結合產物。在某些實施例中,有機材料可包含碳、氫、氧及隨意地,其他微量元素,如硫、氮、矽等等,取決於反應物質的種類。在塗層中產生有機化合物之適當的反應物質為直或分支型鏈烷、鏈烯、炔、醇、醛、醚、環氧烷、芳烴等等,具有多達15個碳原子。無機及陶瓷塗層材料典型包含氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、氮氧化物、碳氧化物,或IIA、IIIA、IVA、VA、VIA、VIIA、IB及IIB族之元素、IIIB、IVB、VB族之金屬及稀土金屬之結合。例如,藉由從矽烷(SiH4)所產生之電漿與有機材料(如甲烷或二甲苯)的重新結合可沈積碳化矽於基底42上。可藉由從自矽烷、甲烷及氧或矽烷及環氧丙烷所產生之電漿來沈積碳氧化矽。亦可從自有機矽先質(如四乙氧單矽烷(TEOS)、六甲基二矽烷(hexamethyldisilane(HMDSO))、六甲基二矽氮(hexamethyldisilazne(HMDSN))或八甲基環四矽氧烷(octamethylcyclotetrasiloxane(D4)))所產生之電漿來沈積碳氧化矽。可從自矽烷及氨所產生之電槳來沈積氮化矽。可從自硝酸鋁及氨之混合物所產生之電漿來沈積含氧的氰化鋁(Aluminum oxycarbonitiride)。可選擇其他反應物質(如金屬氧化物、金屬氮化物、金屬氮氧化物、氧化矽、氮化矽、氮氧化矽)之結合來獲得希望之塗層成分。
在其他實施例中,阻障塗層44可包含混合的有機/無機金屬、多層的有機/無機材料。有機材料可包含丙烯酸酯、環氧化物、環氧化胺(epoxyamines)、二甲苯、矽氧烷、聚矽氧(silicone)等等。在無需透明基底42之應用中,例如,當基底42用作裝置30的後表面時,大部分的金屬亦適合作為阻障塗層44。此外,阻障塗層44可設置在基底42的內表面上,與電極直接相鄰,或者阻障塗層44可在基底42之外表面上。在適當的情況下可使用其他阻障層。例如,附接至後裝置之後層下方的反射性箔層可作為阻障層。另外,附接在前裝置之前層上的薄玻璃片,隨意為透明或某程度不透明,亦可作為阻障層。
在一實施例中,可如下述般製造裝置30,首先可藉由於塑膠基底42上形成阻障塗層44。在阻障塗層44上方,可使用任何上述之技術(如噴濺)沈積陽極44(如銦錫氧化物(ITO))。可在陽極40上沈積一或更多有機材料層。這些層可尤其包括電荷輸送層38及電致發光有機材料34。在各種實施例中,這些層或額外的有機層可例如藉由使用印刷程序(如照相凹版輪轉印刷技術、噴射印刷等等)形成為圖案。在有機材料上,可藉由使用如陰影遮罩上的熱蒸氣沈積的各種技術來沈積電極區域12,如NaF/Ag、鋇、銀等等以形成圖案。如前述,可在電極區域12上沈積傳導層32(如ITO或另一高工作函數材料)以形成陰極。最後,具有阻障塗層44的另一基底42可固定於陰極上。陽極40與傳導層32可接著連接至電源線(未圖示)。
除了圖案化陰極之電極區域12外,亦可圖案化陽極40,如第4圖之剖面圖所示。在第4圖中,顯示第一裝置50。為了清楚,在第4至7圖中,並未顯示電洞輸送層38,然而,可隨意存在此層或上述任何其他層。在此實施例中,亦可圖案化陽極40及陰極兩者,如電極區域12。因此,在供給能量後,位在陽極40及陰極的電極區域12之間的電致發光有機材料34可為發光區域52。然而,可不照明沒有主動電極區域12的電致發光有機材料34之區域,如參考符號54所示。如參照第3圖所討論,可由ITO層32電性連接與供給能量給電極區域12,此層32可能不供給能量給電致發光有機材料34。類似地,亦可不照明沒有主動陽極40之電致發光有機材料34的區域,由參考符號56所示。針對裝置30,參照第3圖所述,來自裝置之發射光36在陰極之一般反射性電極區域12對面為最亮。
陽極40之圖案化可與陰極之電極區域12的圖案化類似,如具有相連交叉線,允許從在邊緣之單一連結供電給陽極40。此外,陽極的線可與陰極之電極區域的線垂直,在電致發光有機材料34中產生矩形的被照明區域。
如第5圖之剖面圖中所示,藉由將第二裝置72結合到如上參照第4圖所述之第一裝置50產生多層結構70。可使用任何數量的可能技術來將裝置50及72堆疊在一起以產生多層結構70。例如,裝置可藉由設置在裝置50及72之間的連接層74結合在一起。連接層74可為光學黏劑,選擇其以匹配基底42中所使用的材料之折射率,因此最小化因材料間之介面的反射造成的光損失。替代地,連接層74可為具有匹配基底42的折射率之油。在此範例中,油僅用來匹配折射率,且可能不用來將裝置保持在一起,這可藉由封裝來達成,將參照第7圖進一步說明並圖解。
熟悉此技藝人士可理解到,取決於基底42中所使用的材料,可使用任何數量的其他技術來結合裝置50及72,包括溶劑接合、超音波焊接、熱層壓或用於結合表面技藝中所使用的任何其他技術。在一些實施例中,裝置50及72可僅藉由物理封裝保持在一起,而無油或其他折射率匹配化合物。雖這會減少來自低裝置的光透射效率,在一些應用中損失並不顯著。
可使用參照裝置30所述(於上連同第3圖所述)之相同的材料來形成第二裝置72。另外,第二裝置72可具有與第一裝置50的陽極40與電極區域12無關的陽極76與陰極78,允許獨立照明。因此,第二裝置可允許OLED板之色彩調整,或傳達資訊、提供藝術效果等等。
例如,如第5圖之實施例中所示,第二裝置72可具有電致發光有機材料的實心層80,提供可作為裝置70的背景之單一色彩。若在整個表面規律地隔開第一裝置50的電極區域12,多層結構70可作為可調式光源,從第二裝置72發射之光線被發射在第一裝置50的電極區域12中之空隙之間。在其他實施例中,第一裝置50可具有設計,如圖案、標誌等等,且第二裝置72的實心色彩可提供對比背景。在另外其他實施例中,可包含額外裝置,各具有可用於傳達額外資訊的個別設計。
例如,第6圖中所示的剖面圖描繪第二多層結構90,其具有第三裝置92結合至第一裝置50及第二裝置72。針對第二裝置72,第三裝置92及任何後續的裝置可包括與參照第3圖所述相同之設計與材料。針對各裝置50、72及92所選擇的材料可與其他裝置無關。如參照第5圖所述,基底42之最外層可包括阻障層(未圖示)以保護電致發光有機材料34不會降級。這些阻障層可形成在個別基底40的內或外表面上。
在一些實施例中,可使用圖案化的電極來形成第三裝置92,如上述。另外,第三裝置92的陽極94及陰極96可與第一裝置50及第二裝置72無關,允許獨立照明第三裝置92。在一些實施例中,可規律地隔開第三裝置92的發光區域98以產生可調式光源,來自第二裝置72之光照射穿過第一裝置50及第三裝置92之陰極中的空隙。在其他實施例中,可配置發光區域98以形成設計,尤其如圖案、標誌或符號。可與由第一裝置50之發光區域100所形成之設計同時照明或獨立照明此設計。
使用多層板之系統
在個別裝置(如第一裝置50、第二裝置72及第三裝置92)已經堆疊及/或結合在一起之後,所產生的多層結構90可包含至最終顯示系統110中,其之一範例可見於第7圖中所示之剖面圖中。在第7圖中,多層結構90可具有反射層112,如金屬箔,放置在結構的後表面114上以朝發射36光之前表面118反射光。適合作為金屬箔之材料可包括鋁箔、不鏽鋼箔、銅箔、錫、科伐合金(Kovar)、銦鋼(Invar)及類似材料。在其他實施例中,第三裝置72的陰極78可為足夠反射性。擴散板116可位在前表面118上以散射來自個別裝置之光,混合從個別裝置50、72及92發射的光。
如參照第3圖於上所述,可密封多層結構90之前表面118與後表面114以防止氧滲透而破壞有機材料,如電致發光有機材料34或電荷輸送層38。例如,如上參照第3圖所討論,基底42可具有滲入表面中之阻障塗層44。若對多層結構90之前表面118及後表面114的基底42做出此,這可保護有機材料。替代地,在其中後表面114具有反射層112(如金屬箔)的實施例中,反射層112可對濕氣及氧滲透提供足夠的保護。類似地,若附接至多層結構90之前表面118的擴散板116由玻璃或其他可滲入材料製成,其可為有機材料提供足夠的保護而無需進一步處理前表面118之基底42。
雖上述所討論之技術可保護裝置50、72及92中的有機材料不受到經由多層結構90之前表面118或後表面114擴散的氧之影響,從多層結構90的邊緣120擴散之氧或濕氣蒸氣仍可能使有機材料劣化。因此,可封住邊緣120來防止滲透。可使用任何數量的技術來封住板子的邊緣。
例如,不透性黏劑122可用來封住多層結構90的邊緣120。不透性黏劑122可例如包括矽RTV化合物、聚胺甲酸酯、聚醯亞胺、環氧化物、聚丙烯醯胺及任何類似的密封劑或密封劑之結合。這些可以簡潔的方式加以使用或可藉由添加不透性填充物加以填充,如玻璃粒子、金屬粒子及類似者。此外,邊緣材料124,其可為塑膠、金屬或任何其他材料,可放置在多層結構90周圍,且其可由不透性黏劑122保持固定並密封。可使用任何數量之其他技術來封住多層結構90的邊緣。例如,金屬合金密封劑可設置在多層結構90的整個周邊附近,因而由金屬合金密封劑完全圍繞電致發光有機材料。另外,可使用這些技術的任何組合。例如,可在金屬合金密封劑上層疊邊緣材料124,並由不透性黏劑122固定住。
多層結構90可藉由連接至各裝置(如第一裝置50、第二裝置72及第三裝置92)之陽極與陰極的線128來連接至控制器126。控制器126可組態成與其他裝置個別或同時地供電給各裝置,所以可同時見到一或更多設計。可控制供應至各裝置之能量的量以改變多層結構90所提供之照明的量或色彩。這可例如用來調整多層結構90之色彩。在其他實施例中,所供應之能量的量可用來針對周遭照明情況調整圖案或符號的照明,使符號在亮的情況中更易見。
雖僅在此圖解及說明本發明之特定特徵,熟悉此技藝人士可輕易做出許多修改及變化。因此,應了解所附之申請專利範圍意圖涵蓋落入本發明之真實精神內的所有此種修改及變化。
10...裝置
12...電極區域
14...空區域
16...大小
18...大小
20...較大空區域
22...單一連結
30...裝置
32...傳導層
34...電致發光有機材料
36...發射光
38...電荷輸送層
40...陽極
42...基底
44...阻障塗層
50...第一裝置
52...發光區域
54...電致發光有機材料之非主動電極區域
56...電致發光有機材料之非主動陽極區域
70...多層結構
72...第二裝置
74...連接層
76...陽極
78...陰極
80...電致發光有機材料之實心層
90...第二多層結構
92...第三裝置
94...第三裝置之陽極
96...第三裝置之陰極
98...第三裝置之發光區域
110...顯示系統
112...反射層
114...後表面
116...擴散板
118...前表面
120...邊緣
122...不透性黏劑
124...邊緣材料
126...控制器
當參考附圖閱讀實施方式時可更佳了解本發明之這些及其他特徵、態樣及優點,圖中類似符號代表所有圖中之類似的部件,其中:
第1圖為顯示根據本發明之一實施例之具有小陰極區域之裝置的上述圖的圖,其可允許見到來自較深結構穿過未被陰極覆蓋之區域的光;
第2圖為顯示根據本發明之一實施例之具有小陰極區域之裝置的上述圖的圖,其可允許見到來自較深結構穿過未被陰極覆蓋之區域的光,並顯示從邊緣供給能量;
第3圖為第1圖之裝置的剖面圖,描繪根據本發明之一實施例的用以供給能量給未連接之電極區域的一種方法;
第4圖為一裝置的剖面圖,描繪根據本發明之一實施例的用以照明電致發光有機材料區域的一種方法;
第5圖為根據本發明之一實施例的形成為單一多層結構之兩裝置的剖面圖;
第6圖為根據本發明之一實施例的從三個裝置製成之多層結構的剖面圖;以及
第7圖為根據本發明之一實施例的完整色彩可調式OLED系統之剖面圖。
10...裝置
12...電極區域
14...空區域
16...大小
18...大小
20...較大空區域

Claims (5)

  1. 一種照明板,包含:第一裝置,其中該第一裝置包含:第一陰極,其中該第一陰極為電性相連,第一層,包含與該第一陰極電性接觸之第一電致發光有機材料;以及第一陽極,其中該第一陽極為電性相連,以及其中該第一陽極與該第一層電性接觸,其中該第一陰極與該第一陽極兩者係經圖案化以界定多於一規律地隔開的電極區域,其各具0介於50微米與200微米之間的橫向尺寸,並藉此在當供給能量時於該第一層內界定發光區,其中該第一陰極和該第一陽極係經圖案化以形成組態成照明之第一設計;以及第二裝置,其中該第二裝置包含:第二陰極,其中該第二陰極為電性相連;第二層,包含與該第二陰極電性接觸之第二電致發光有機材料;以及第二陽極,其中該第二陽極為電性相連,以及與該第二層電性接觸,其中該第一裝置以堆疊組態被結合至該第二裝置以形成多層結構,且其中該第一裝置與該第二裝置被組態成獨立地供給能量;其中從該第二裝置發射之光線被發射在該第一裝置的電極區域中之空隙之間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之照明板,其中該第一陰極包含:二或更多非相連之電極區域,組態成實質上為該電致發光有機材料供給能量;以及傳導層,沈積在該非相連之電極區域上,其中該傳導層組態成傳導電流至該些非相連之電極區域同時不為該電致發光有機材料(34)供給能量。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之照明板,其中照明板組態成提供色彩可調式光源。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之照明板,包含:第三裝置,其中該第三裝置包含:第三陰極,其中該第三陰極為電性相連;第三層,包含與該第三陰極電性接觸之第三電致發光有機材料;以及第三陽極,其中該第三陽極為電性相連,並與該第三層電性接觸,其中該第三陰極、該第三層或該第三陽極的至少一者係經圖案化以形成組態成照明之第二設計,其中該第三陰極或該第三陽極之至少一者係經圖案化以界定一或更多各具有小於5000微米之橫向尺寸的電極區域並藉此在當供給能量時於該第三層內界定發光區,其中該第三裝置接合至該第一及第二裝置以形成多層結構,以及其中該第一裝置、該第二裝置及該第三裝置組態成被個別供給能量。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之照明板,其中該照明 板組態成提供色彩可調式光源。
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