专利名称：顶发光型有机发光二极管结构及其制作方法
技术领域：
本发明涉及顶发光型有机发光二极管(top emitting OLED)结构及其制作方法，且特别涉及具有发光孔径(lighting aperture)的顶发光型有机发光二极管结构及其制作方法。
背景技术：
有机发光二极管(OLED)组件是利用当有机薄膜材料被电流激发时会发光的特性，而被广泛应用在例如平面显示器的领域。OLED组件通常是由一阳极、一阴极以及夹于其间的一有机薄膜所构成的一三明治结构。在有源矩阵式OLED组件中，OLED结构可分为两种，一种是底发光型(bottomemitting)OLED结构，另一种是顶发光型(top emitting)OLED结构。由于底发光型OLED结构所发射的光会受到基板上的薄膜晶体管(TFT)结构的影响而降低开口率(aperture ratio)，所以最近业界将顶发光型OLED结构视为一种非常有发展潜力的结构设计。
请参阅图1，其为显示现有技术顶发光型OLED结构的剖面示意图。现有技术的顶发光型OLED结构100包括被用做阳极的一反射电极120，形成于一基底110上；一有机发光层130，形成于该反射电极上；以及被用做阴极的一透明金属电极140，形成于该有机发光层130上。这里要特别说明的是，为了要保证能够让光通过，该透明金属电极140必须要相当的薄(小于50)，然而这会使得该金属电极140的阻值升高而降低电子迁移率(electronmobility)，因而影响组件的操作性能。
另外，该金属电极140会吸收部分从该有机发光层130来的光，而降低发光效率。此外，该金属电极140也会反射部分从该有机发光层130来的光，造成微共振腔(micro-cavity)效应而降低发光效率。
在美国专利第6,670,772号中揭示了一种顶发光型OLED结构。该OLED结构通过将金属电极做成周期性的栅结构(grating structure)而提升发光效率。
在美国专利第6,366,017号中，揭示了一种顶发光型OLED结构。该OLED结构通过在金属阴极上配置一分布式的布拉格反射板(distributedBragg reflector，DBR)，而提升发光效率。
在美国专利第5,115,442号中，揭示了一种顶发光型激光结构。该方法使激光结构中的有源区具有不同掺杂浓度的区域，因而在激光结构中形成一孔径。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种顶发光型有机发光二极管结构及其制作方法。
为实现上述目的，本发明提供一种顶发光型有机发光二极管结构，包括一基底；一第一电极，位于该基底上；具有至少一第一开口的一介电层，位于该第一电极上；一有机发光层，位于该介电层上并填入该第一开口中；以及具有至少一第二开口的一第二电极，位于该有机发光层上，其中该第二开口对应于该第一开口。
为实现上述目的，本发明还提供一种顶发光型有机发光二极管结构的制作方法，包括下列步骤提供一基底；形成一第一电极于该基底上；形成具有至少一第一开口的一介电层于该第一电极上；形成顺序的一有机发光层于该介电层上，并填入该第一开口中；以及形成具有至少一第二开口的一第二电极于该有机发光层上，其中该第二开口对应于该第一开口。
本发明通过在第一电极(即阳极)上形成具有第一开口的介电层，以及在有机发光层上形成具有第二开口的第二电极(即阴极)，其中第二开口对应于第一开口。如此，本发明使得OLED结构所产生的光从第二开口射出，所以位于发光侧的阴极的厚度就能增加而降低阻值。另外，阴极来的电子流会被介电层导引而集中注入位于第一开口中的有机发光层中，使得电流密度提升而增加发光效率。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下
图1是显示现有技术顶发光型OLED结构的剖面示意图；以及图2是显示本发明顶发光型OLED结构的剖面示意图。
附图标记说明100～现有技术顶发光型OLED结构；110～基底；120～反射电极(阳极)；130～有机发光层；140～透明金属电极(阴极)；200～本发明顶发光型OLED结构；210～基底；220～反射电极(阳极)；230～空穴注入层；240～空穴传输层；250～介电层；252～第一开口；260～有机发光层；270～电子传输层；280～不透明金属电极(阴极)；282～第二开口；290～保护层；292～电子流；294～光。
具体实施例方式
请参阅图2，其为显示本发明顶发光型OLED结构200的剖面示意图。本发明顶发光型OLED结构200至少包括一基底210；一第一电极(即阳极anode)220，位于该基底210上；具有至少一第一开口252的一介电层250，位于该阳极220上；一有机发光(organic light emitting)层260，位于该介电层250上并填入该第一开口252中；以及具有至少一第二开口282的一第二电极(即阴极cathode)280，位于该有机发光层260上，其中该第二开口282对应于该第一开口252。
在本实施例中，根据制作工艺需要，本发明的顶发光型OLED结构200还可包括一空穴注入层230与一空穴传输层240，夹于该阳极220与该介电层250之间。此外，它还可包括一电子传输层270，夹于该阴极290与该有机发光层260之间。此外，为了避免水气侵蚀组件，可形成一保护层290来覆盖该阴极280与该第二开口282。
接着，举例说明本发明顶发光型OLED结构200的制作方法。首先，形成该阳极220于该基底210上。该基底210例如包括薄膜晶体管(TFT，未图标)的一阵列基底(array substrate)。该阳极220例如是由蒸镀法或溅镀法所形成之具有高功函数(work function)的反射层，其材质例如是铂(Pt)、钯(Pd)、铱(Ir)、金(Au)、钨(W)、镍(Ni)、银(Ag)或铝(Al)。
然后，可根据制作工艺需要，依序将该空穴注入层230与该空穴传输层240形成于该阳极220上。该空穴注入层230与一空穴传输层240例如是由真空蒸镀法所形成，该空穴注入层230的材质例如是m-MTDATA(π-共轭分子-4，4′，4″-三偶(3-甲基苯基苯胺)三苯胺)，而该空穴传输层240例如是NPB(含氮元素的有机分子材料)层。
接着，形成具有至少一第一开口252的该介电层(或称绝缘层)250于该空穴传输层240上。该介电层250例如是由沉积与光刻蚀刻程序所定义的氧化硅及/或氮化硅层。上述光刻蚀刻程序最好是采用各向同性蚀刻(例如湿蚀刻)，使得该第一开口252的侧壁呈滑坡(slide)状。
然后，形成顺序的该有机发光层260于该介电层250上，并填入该第一开口252中。该有机发光层260例如是由真空蒸镀法所形成，其材质为添加有掺杂物(dopant)的有机材料。该有机发光层260的材料例如已揭示于美国专利第4,769,292号、第5,935,721号、第6,670,772号以及其它相关文献中，为避免混淆本案特征，在此不予讨论。
接着，可根据制作工艺需要，将该电子传输层270形成于该有机发光层260上。该电子传输层270例如是由真空蒸镀法所形成，其材质例如是Alq(铝错合物)。
然后，形成具有至少一第二开口282的该阴极280于该电子传输层270上，其中该第二开口282对应于该第一开口252。该阴极280例如是由蒸着或溅镀程序与光刻蚀刻程序所定义之金属层，其材质例如是铝(Al)、金(Au)或铂(Pt)。上述光刻蚀刻程序最好是采用各向同性蚀刻(例如湿蚀刻)，使得该第二开口282的侧壁呈滑坡(slide)状。另外，该第二开口282的开口面积可小于该第一开口252的开口面积，使有机发光层260发出的光集中而增加辐射能量。
这里要特别强调的是，由于从有机发光层260来的光可以从第二开口282散射出来，所以本发明的阴极280的膜厚可以增加到不透明的厚度(例如1000以上)，因而能够有显著地降低阻值而提升电子移动率，而改善组件性能。
此外，为了避免水气侵蚀组件，可再形成一保护层290覆盖该阴极280与该第二开口282。该保护层例如是由沉积法或旋涂法所形成的氧化硅及/或氮化硅层。
仍请参阅图2，说明本发明顶发光型OLED结构200的操作模式。当施加电压于阳极220与阴极280之间时，阴极280所注入的电子流292会被该介电层250导引而集中于位在第一开口252中的该有机发光层260而使其发光294，因而使得电流密度提升而增加发光效率。并且，本发明使得发光294之区域集中在当作是出光孔径之第二开口282，而增加光穿透率。
本发明的特征与优点本发明特征在于通过在第一电极(即阳极)上形成具有第一开口的介电层，以及在有机发光层上形成具有第二开口的第二电极(即阴极)，其中第二开口对应于第一开口。
根据本发明，使得本发明OLED结构所产生的光是从第二开口射出，所以能改善现有技术共振腔效应而增加光穿透率。还有，本发明使得位于发光侧的阴极的厚度能够增加而降低阻值，因而改善组件性能。另外，本发明使得阴极来的电子流会被介电层导引而集中注入位于第一开口中的有机发光层中，因而使得电流密度提升而增加发光效率。
本发明虽以优选实施例公开如上，然而，其并非用以限定本发明的范围，本领域中的普通技术人员，在不脱离本发明之精神和范围的前提下，当然可做一些更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以所附权利要求书所界定的范围为准。
权利要求
1.一种顶发光型有机发光二极管结构，包括一基底；一第一电极，位于所述基底上；一介电层，具有至少一第一开口，位于所述第一电极上；一有机发光层，位于所述介电层上并填入所述第一开口中；以及一第二电极，具有至少一第二开口，位于所述有机发光层上，其中所述第二开口对应于所述第一开口。
2.如权利要求1所述的顶发光型有机发光二极管结构，其中还包括覆盖于所述第二电极与所述第二开口的一保护层。
3.如权利要求1所述的顶发光型有机发光二极管结构，其中所述基底包包括薄膜晶体管的一阵列基底。
4.如权利要求1所述的顶发光型有机发光二极管结构，其中所述第一电极被用做阳极的一反射电极。
5.如权利要求4所述的顶发光型有机发光二极管结构，其中还包括一空穴注入层与一空穴传输层，夹于所述反射电极与所述介电层之间。
6.如权利要求1所述的顶发光型有机发光二极管结构，其中所述介电层包含氧化硅及/或氮化硅。
7.如权利要求1所述的顶发光型有机发光二极管结构，其中所述第二电极被用做阴极的一不透明金属电极。
8.如权利要求7所述的顶发光型有机发光二极管结构，其中还包括一电子传输层，夹于所述不透明金属电极与所述有机发光层之间。
9.如权利要求1所述的顶发光型有机发光二极管结构，其中所述第二开口面积小于所述第一开口面积。
10.一种顶发光型有机发光二极管结构的制作方法，包括下列步骤提供一基底；形成一第一电极于所述基底上；形成具有至少一第一开口的一介电层于所述第一电极上；形成顺应的一有机发光层于所述介电层上，并填入所述第一开口中；以及形成具有至少一第二开口的一第二电极于所述有机发光层上，其中所述第二开口对应于所述第一开口。
11.如权利要求10所述的顶发光型有机发光二极管结构的制作方法，其中还包括形成一保护层而覆盖所述第二电极与所述第二开口。
12.如权利要求10所述的顶发光型有机发光二极管结构的制作方法，其中所述基底包括薄膜晶体管的一阵列基底。
13.如权利要求10所述的顶发光型有机发光二极管结构的制作方法，其中所述第一电极被用做阳极的一反射电极。
14.如权利要求13所述的顶发光型有机发光二极管结构的制作方法，其中还包括形成一空穴注入层与一空穴传输层于所述反射电极与所述介电层之间。
15.如权利要求10所述的顶发光型有机发光二极管结构的制作方法，其中所述介电层包含氧化硅及/或氮化硅。
16.如权利要求10所述的顶发光型有机发光二极管结构的制作方法，其中所述第二电极被用做阴极的一不透明金属电极。
17.如权利要求16所述的顶发光型有机发光二极管结构的制作方法，其中还包括形成一电子传输层于所述不透明金属电极与所述有机发光层之间。
18.如权利要求10所述的顶发光型有机发光二极管结构的制作方法，其中所述第二开口面积小于所述第一开口面积。
全文摘要
本发明提供一种顶发光型有机发光二极管结构及其制作方法。该顶发光型有机发光二极管结构包括一反射电极，位于一基底上；具有至少一第一开口的一介电层，位于反射电极上；一有机发光层，位于介电层上并填入第一开口中；以及具有至少一第二开口的一金属电极，位于有机发光层上，其中第二开口对应于第一开口。
文档编号H01L51/05GK1588666SQ20041005777
公开日2005年3月2日 申请日期2004年8月17日 优先权日2004年8月17日
发明者蔡子健 申请人:友达光电股份有限公司