专利名称：有机电致发光结构及其制作方法
技术领域：
本发明涉及一种有机电致发光结构及其制作方法，尤指涉及一种具有同时具备有机发光与电子传输双重作用的发光及电子传输层的有机电致发光结构，以及一种可减少用于定义有机发光层的屏蔽使用数目的有机电致发光结构的制作方法。
背景技术：
平面显示器(Flat Panel Display)具有传统阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)显示器不可比拟的优势，例如省电、无辐射与轻薄短小等，因此平面显示器渐渐取代了阴极射线管显示器。随着平面显示技术的提升，平面显示器的产品价格不断降低，使得平面显示器更普及并朝向大显示尺寸发展，而在现今各种平面显示器之中，有机电致发光显示器由于具有高对比与自发光等优势，更是目前市场上最受期待的产品。
请参考图1。图1为有机电致发光面板的一像素区的公知有机电致发光结构的剖面示意图。如图1所示，公知有机电致发光结构包含有一阳极10、一空穴注入层12设置于阳极10的表面、一空穴传输层14设置于空穴注入层12的表面、一有机发光矩阵16设置于空穴传输层14的表面、一电子传输层18设置于有机发光矩阵16的表面，以及一阴极20设置于电子传输层18之上。
为了显示全彩的画面，在有机电致发光面板的任一像素区的有机电致发光结构中均包含有一蓝色次像素、一绿色次像素与一红色次像素，而有机发光矩阵16包含有一蓝色有机发光图案16B、一绿色有机发光图案16G与一红色有机发光图案16R，其中蓝色有机发光图案16B负责提供蓝色次像素的发光、绿色有机发光图案16G负责提供绿色次像素的发光，而红色有机发光图案16R则负责红色次像素的发光，从而组合出亮丽的全彩画面。
有机发光矩阵16利用蒸发工艺配合使用屏蔽(shadow mask)加以制作，而就公知有机电致发光结构的有机发光矩阵16而言，蓝色有机发光图案16B、绿色有机发光图案16G与红色有机发光图案16R必须分别利用三道屏蔽进行蒸发。首先在工艺上，由于使用屏蔽时无可避免的会产生对位误差，而公知制作有机电致发光结构的有机发光矩阵16必须使用三道屏蔽，因而增加了对位不佳的风险，而有机发光矩阵16的对位不佳会产生如阴影效应(shadow effect)等问题而导致显示质量不佳。另外，当所欲制作的有机电致发光面板的尺寸较大时，必须使用大型屏蔽，而大型屏蔽容易产生变曲形变效应(bending effect)，也会使有机发光矩阵16的图形转移产生偏差。
因此，如何减少屏蔽的使用数目，以避免因对位不佳对有机电致发光结构造成的负面影响，实为现今有机电致发光结构研发上的一重要课题。
发明内容
本发明的目的的一在于提供一种有机电致发光结构与其制作方法，以提升组件稳定性并简化工艺。
为达上述目的，本发明提供一种有机电致发光结构。上述有机电致发光结构至少包含有一第一电极、一第一原色发光图案层设置于该第一电极的表面用以产生第一原色光、一第二原色发光图案层设置于该第一电极的表面用以产生第二原色光、一第三原色发光及电子传输层设置于该第一电极的表面、该第一原色发光图案层的表面，以及该第二原色发光图案层的表面，用以产生第三原色光并一并发挥电子传输的作用，以及一第二电极，设置于该第三原色发光层及电子传输层上。
为达上述目的，本发明提供一种制作有机电致发光结构的方法。上述方法至少包含有提供一基板，该基板上包含有一第一电极，以及一空穴注入结构；在该空穴注入结构的表面形成一第一原色发光图案层；在该空穴注入结构的表面形成一第二原色发光图案层；全面性地于该空穴注入结构的表面、该第一原色发光图案层的表面与该第二原色发光图案层的表面形成一第三原色发光及电子传输层；以及在该第三原色发光及电子传输层上形成一第二电极。
以下为有关本发明的详细说明与附图。然而附图仅供参考与辅助说明用，并非用来对本发明加以限制者。
图1为有机电致发光面板的一像素区的公知有机电致发光结构的剖面示意图；图2为本发明制作有机电致发光结构的方法流程图；图3至图7为本发明制作有机电致发光显示面板的一像素区的有机电致发光结构一较佳实施例的方法示意图；图8为本发明的有机电致发光结构另一实施例的示意图；图9为有机电致发光结构的跨压与电流密度的关系图；图10为有机电致发光结构的跨压与亮度的关系图；图11为有机电致发光结构的亮度与发光效率的关系图；图12为有机电致发光结构的亮度与CIE-y色度坐标的关系图。
其中，附图标记10阳极 12空穴注入层14空穴传输层 16有机发光矩阵16B蓝色有机发光图案16G绿色有机发光图案16R红色有机发光图案18电子传输层20阴极 50基板52第一电极 54空穴注入结构56空穴注入层 58空穴传输层59图案化屏蔽 60第一原色发光图案层61图案化屏蔽 62第二原色发光图案层64第三原色发光及电子传输层66电子注入层68第二电极具体实施方式
请参考图2。图2为本发明制作有机电致发光结构的方法流程图。如图2所示，本发明制作有机电致发光结构的主要流程步骤包含有步骤30提供一基板，且该基板上包含有一第一电极，以及一空穴注入结构；
步骤32在该空穴注入结构的表面形成一第一原色发光图案层；步骤34在该空穴注入结构的表面形成一第二原色发光图案层；步骤36全面性地在该空穴注入结构的表面、该第一原色发光图案层的表面与该第二原色发光图案层的表面形成一第三原色发光及电子传输层；以及步骤38在该第三原色发光及电子传输层上形成一第二电极。
为进一步说明本发明制作有机电致发光结构的方法的详细步骤，请继续参考图3至图7。图3至图7为本发明制作有机电致发光显示面板的一像素区的有机电致发光结构一较佳实施例的方法示意图，其中为显示本发明的特点图3至图7以剖面示意。如图3所示，提供一基板50，基板50上包含有一第一电极52以及一空穴注入结构54。基板50可为一透明基板，例如玻璃基板、石英基板或塑料基板等。第一电极52为阳极，而视有机电致发光显示面板为底发光型(bottom emission)或顶发光型(top emission)的不同，第一电极52可为透明电极，例如ITO电极，或不透明电极，例如金属电极。空穴注入结构54则包含有一空穴注入层56与一空穴传输层58。
如图4所示，利用一图案化屏蔽59，例如一屏蔽，进行一蒸发工艺，在空穴注入结构54的表面形成一第一原色发光图案层60，用以发出第一原色光，其中在本实施例中第一原色包括蓝色，而第一原色光为蓝光。
如图5所示，接着再利用另一图案化屏蔽61，例如一屏蔽，进行另一蒸发工艺，在空穴注入结构54的表面形成一第二原色发光图案层62，其中在本实施例中第二原色包括绿色，而第二原色光为绿光。
如图6所示，接着不使用任何图案化屏蔽，进行一蒸发工艺，直接全面性地在空穴注入结构54的表面、第一原色发光图案层60的表面与第二原色发光图案层62的表面形成一第三原色发光及电子传输层64，用以发出第三原色光并一并发挥电子传输的作用，其中在本实施例中第三原色为红色，而第三原色光为红光。第三原色发光及电子传输层64的材质则包含有一可发挥电子传输作用的电子传输主体材料，例如TR-E314，以及一可产生红光的发光掺杂材料，例如RD07。
最后如图7所示，在第三原色发光及电子传输层64上依序形成一电子注入层66与一第二电极(阴极)68，即制作出本发明的有机电致发光结构。
本发明的主要特征之一在于整合电子传输层与有机发光层，利用可发挥电子传输作用的电子传输主体材料，并掺入可产生某一原色光的发光掺杂材料，制作出具备发光与电子传输双重作用的发光及电子传输层，从而可减少一道图案化屏蔽的使用，而降低对位不准的风险。
在本发明中第三原色发光及电子传输层64较佳是由一主体材料与一掺杂材料所构成。其中，在材料的选用上，主体材料与掺杂材料的材料特性较佳是符合二项条件。首先，第三原色发光及电子传输层64的主体材料的最高占据分子轨域(highest occupied molecule orbital，HOMO)能阶(energy level)应低于或等于第一原色发光图案层60的最高占据分子轨域能阶与第二原色发光图案层62的最高占据分子轨域能阶。例如，主体材料的HOMO能阶为-6.1eV，而第一原色发光图案层60与第二原色发光图案层62的发光材料的HOMO能阶皆为-5.8eV。其次，第三原色发光及电子传输层64的主体材料的最低未占据分子轨域(least unoccupied molecule orbital，LUMO)能阶应低于或等于第一原色发光图案层60的最低未占据分子轨域能阶与第二原色发光图案层62的最低未占据分子轨域能阶。例如，第三原色发光及电子传输层64的主体材料的LUMO能阶为-2.8eV，而第一原色发光图案层60与第二原色发光图案层62的发光材料的LUMO能阶皆为-2.8eV。另外，第三原色发光及电子传输层64的掺杂材料的LUMO能阶应低于主体材料的LUMO能阶，且掺杂材料的HOMO能阶应高于主体材料的HOMO能阶。例如掺杂材料的LUMO能阶是-3.1eV，且HOMO能阶是-5.4eV。
在本实施例中以两种材料作为说明，例如使用Torey公司的TR-E314作为主体材料，而以Universal Display Corporation公司的RD07作为掺杂材料，但并不限于使用上述材料，也可选用其它适合材料。
在上述实施例中，第一原色、第二原色与第三原色分别为蓝色、绿色与红色，但本发明的应用不并限于此，第一原色、第二原色与第三原色可分别为蓝色、绿色与红色中的一种。换言之，在主体材料与掺杂材料互相匹配且各发光图案的材料符合上述条件的情况下，也可使用可产生蓝光或绿光的掺杂材料掺入主体材料。另外，在本实施例中，第三原色发光及电子传输层64具有一不平坦的上表面，如图6所示，但若有其它考虑因素下，例如考虑第二电极68的反射效果，在其它实施例中，第三原色发光及电子传输层64的上表面也可为一较平坦的平面。请参考图8，图8为本发明的有机电致发光结构另一实施例的示意图，其中为便于比较两个实施例的异同，图8与图7中相同组件使用相同标号标注。如图8所示，举例来说，可利用调整蒸发工艺的参数使第三原色发光及电子传输层64具有较平坦的上表面，使后续制作的第二电极68也具有一平坦表面。此外，也可利用调整第二电极68蒸发工艺的参数，使第二电极68具有一平坦表面。
请参考图9至图12。图9至图12为针对本发明的有机电致发光结构的显示效果所作的实际测试结果，其中图9为有机电致发光结构的跨压与电流密度的关系图，图10为有机电致发光结构的跨压与亮度的关系图，图11为有机电致发光结构的亮度与发光效率的关系图，图12为有机电致发光结构的亮度与CIE-y色度坐标的关系图。首先，上述测试以蓝光区域作测试，其中各关系图中均包含有一对照组与三实验组，且对照组与实验组均使用BH215:8％B52作为蓝色有机发光层的材质，而不同的处如下所述对照组(Group C)为公知有机电致发光结构，使用TR-E314作为电子传输层的材质，电子传输层的厚度为300埃；第一实验组(Group I)为本发明的有机电致发光结构，使用TR-E314:14.4％RD07作为红色发光及电子传输层的材质，且红色发光及电子传输层的厚度为200埃；第二实验组(Group II)为本发明的有机电致发光结构，使用TR-E314:14.4％RD07作为红色发光及电子传输层的材质，且红色发光及电子传输层的厚度为300埃；第三实验组(Group III)系为本发明的有机电致发光结构，使用TR-E314:14.4％RD07作为红色发光及电子传输层的材质，且红色发光及电子传输层的厚度为400埃。
图9显示了本发明的有机电致发光结构的跨压与电流密度的关系。如图9所示，在相同的电流密度的下，本发明各实验组的有机电致发光结构的跨压相较于公知有机电致发光结构的跨压仅微幅上升，表示了本发明的有机电致发光结构将红色发光材料整合于电子传输层的作法，并不会显著地影响有机电致发光结构的耗电量与寿命。
图10显示了有机电致发光结构的跨压与亮度的关系。如图10所示，在相同的亮度之下，本发明各实验组的有机电致发光结构的跨压相较于公知有机电致发光结构的跨压仅微幅上升，同样地也表示了本发明的有机电致发光结构将红色发光材料整合于电子传输层的作法，并不会影响有机电致发光结构的耗电量与寿命。
图11显示了有机电致发光结构的亮度与发光效率的关系。如图11所示，在相同的亮度的下，本发明各实验组的有机电致发光结构的发光效率相较于公知有机电致发光结构的发光效率均具有显著的提升。
另外，由于蓝光的色饱和度与CIE-y坐标值较具有相关性，因此图12显示了有机电致发光结构的亮度与CIE-y色度坐标的关系。如图12所示，在相同的亮度之下(例如在亮度1000cd/m2)，本发明的第一实验组与第二实验组的CIE-y坐标值约为0.185，而公知有机电致发光结构的CIE-y坐标值则约为0.178，由于二者差异甚小，表示了本发明的有机电致发光结构并不会影响蓝光的色饱和度。
由上述可知，本发明的有机电致发光结构利用掺杂材料掺入主体材料，使得电子传输层除了传输电子之外也具备有某一单一色发光层的作用，而测试结果更证明本发明的有机电致发光结构具有较佳的发光效率。另外，本发明的有机电致发光结构在工艺上可节省一道屏蔽的使用，不仅可降低对位不佳的风险，更可避免使用屏蔽所衍生的问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求书所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种有机电致发光结构，至少包含有一第一电极；一第一原色发光图案层，设置于该第一电极的表面，用以产生第一原色光；一第二原色发光图案层，设置于该第一电极的表面，用以产生第二原色光；一第三原色发光及电子传输层，设置于该第一电极的表面、该第一原色发光图案层的表面，以及该第二原色发光图案层的表面，用以产生第三原色光并一并发挥电子传输的作用；以及一第二电极，设置于该第三原色发光层及电子传输层上。
2.根据权利要求1所述的有机电致发光结构，其特征在于，该第一原色为蓝色、该第二原色为绿色，且该第三原色为红色。
3.根据权利要求1所述的有机电致发光结构，其特征在于，该第三原色发光及电子传输层包含有一主体材料与一掺杂材料。
4.根据权利要求3所述的有机电致发光结构，其特征在于，该主体材料的最高占据分子轨域能阶低于或等于该第一原色发光图案层的最高占据分子轨域能阶与该第二原色发光图案层的最高占据分子轨域能阶。
5.根据权利要求4所述的有机电致发光结构，其特征在于，该主体材料的最高占据分子轨域能阶为-6.1eV，且该第一原色发光图案层的最高占据分子轨域能阶与该第二原色发光图案层的最高占据分子轨域能阶皆为-5.8eV。
6.根据权利要求3所述的有机电致发光结构，其特征在于，该主体材料的最低未占据分子轨域能阶低于或等于该第一原色发光图案层的最低未占据分子轨域能阶与该第二原色发光图案层的最低未占据分子轨域能阶。
7.根据权利要求6所述的有机电致发光结构，其特征在于，该主体材料的最低未占据分子轨域能阶为-2.8eV，且该第一原色发光图案层的最低未占据分子轨域能阶与该第二原色发光图案层的最低未占据分子轨域能阶皆为-2.8eV。
8.根据权利要求3所述的有机电致发光结构，其特征在于，该掺杂材料的最高占据分子轨域能阶高于该主体材料的最高占据分子轨域能阶，且该掺杂材料的最低未占据分子轨域能阶低于该主体材料的最低未占据分子轨域能阶。
9.根据权利要求8所述的有机电致发光结构，其特征在于，该主体材料的最高占据分子轨域能阶为-6.1eV，且该掺杂材料的最高占据分子轨域能阶为-5.4eV。
10.根据权利要求8所述的有机电致发光结构，其特征在于，该主体材料的最低未占据分子轨域能阶为-2.8eV，且该掺杂材料的最低未占据分子轨域能阶为-3.1eV。
11.根据权利要求1所述的有机电致发光结构，其特征在于，该第三原色发光及电子传输层具有一不平坦的上表面。
12.根据权利要求1所述的有机电致发光结构，其特征在于，更包括一空穴注入结构，设置于该第一电极与该第一原色发光图案层、第二原色发光图案层、第三原色发光及电子传输层之间。
13.根据权利要求12所述的有机电致发光结构，其特征在于，该空穴注入结构包含有一空穴注入层设置于该第一电极的表面，以及一空穴传输层，设置于该空穴注入层的表面。
14.根据权利要求1所述的有机电致发光结构，其特征在于，另包含有一电子注入层，设置于该第二电极与该第三原色发光及电子传输层之间。
15.一种制作有机电致发光结构的方法，至少包含有提供一基板，该基板上包含有一第一电极；在该第一电极之上形成一第一原色发光图案层；在该第一电极之上形成一第二原色发光图案层；全面性地在该第一电极之上、该第一原色发光图案层的表面与该第二原色发光图案层的表面形成一第三原色发光及电子传输层；以及在该第三原色发光及电子传输层上形成一第二电极。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，该第一原色发光图案层、该第二原色发光图案层与该第三原色发光及电子传输层利用蒸发工艺加以制作。
17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，形成该第一原色发光图案层与该第二原色发光图案层的步骤包含使用一图案化屏蔽。
18.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，该第一原色为蓝色或绿色、该第二原色为绿色或蓝色，且该第三原色为红色。
19.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，该第三原色发光及电子传输层具有一不平坦的上表面。
20.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，另包含有于形成该第一原色发光图案层之前，先在该第一电极的表面形成一空穴注入结构。
全文摘要
一种有机电致发光结构，包含一第一电极、一第一原色发光图案层设置于该第一电极的表面、一第二原色发光图案层设置于该第一电极的表面、一第三原色发光及电子传输层设置于该第一电极的表面、该第一原色发光图案层的表面，以及该第二原色发光图案层的表面，以及一第二电极，设置于该第三原色发光层及电子传输层上。
文档编号H01L27/32GK101055922SQ20071009748
公开日2007年10月17日 申请日期2007年5月9日 优先权日2007年5月9日
发明者苏盈如, 游振萍 申请人:友达光电股份有限公司