专利名称：顶部发光式有机发光二极管结构的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种有机发光二极管结构,且特别是有关于一种顶部发光式有机发光二极管。
背景技术：
随着科技的进步，有机发光二极管已成为未来最具潜力的光源之一。在有机发光二极管中，一发光层夹置于二电极之间。至少其中的一电极具有部分透光性。此些电极分别为阳极与阴极。当阳极连接于一电压源的正极，阴极连接于一电压源的负极，空穴自阳极注入至发光层，而电子自阴极注入至发光层。空穴与电子在发光层间的结合而发出光线。可选择地，依据发光路径，有机发光二极管可区分为底部发光式有机发光二极管·与顶部发光式有机发光二极管。在顶部发光式有机发光二极管中，位于顶部的电极为一透明电极且反射层位于有机发光二极管的底部，使得朝上发射的光线可穿越有机发光二极管顶部的电极，发射至底部的光线可被反射而由顶部射出。其中，反射层的反射率将影响光能发射效率(emission efficiency)以及电能消耗量(power consumption)。在有机发光二极管中，导电路径系自正极连接至负极。有机发光二极管的堆叠层系位于导电路径上，所以此些堆叠层的电阻值将影响光能发射效率与电能消耗量。因此，如何发展具有低电能消耗量与高光能发射效率的有机发光二极管实为业界的一重要目标。
发明内容
根据本发明的第一方面，提出一种顶部发光式有机发光二极管结构。顶部发光式有机发光二极管结构包括一基板、一反射层、一第一导电层、一第二导电层及一发光层。反射层设置于基板之上。反射层包括一第一材料、一第二材料及一第三材料。第一材料包括铝(Al)，第二材料包括镍(Ni)，第三材料系选自由化学元素周期表的第十三族与第十四族兀素所组成的群组。第一导电层设置于反射层之上。第二导电层设置于第一导电层之上。发光层设置于第一导电层及第二导电层之间。
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式
作详细说明，其中图I绘示第一实施例的有机发光二极管的示意图。图2绘示采用铝-钕合金的反射层与采用氧化铟锡的第一导电层的接触电阻曲线及采用铝-镍-硼合金的反射层与采用氧化铟锡的第一导电层的接触电阻曲线。图3绘示采用铝-钕合金的反射层与采用氧化铟锡的第一导电层的反射率曲线及采用铝-镍-硼合金的反射层与采用氧化铟锡的第一导电层的反射率曲线。图4绘示第二实施例的一顶部发光式有机发光二极管结构的示意图。主要元件符号说明
100、200 :顶部发光式有机发光二极管结构110:基板120 :基底层130、230:反射层140:第一导电层150 :发光层160:第二导电层170:保护层231 :第一薄层232 :第二薄层233 :第三薄层 C1、C2:电阻曲线C3、C4:反射率曲线
具体实施例方式以下实施例的详细叙述各种顶部发光式有机发光二极管结构。为了实现高光能发射效率与低电能消耗量，此些实施例提供了有机发光二极管的堆叠层的设计。然而，此些实施例并非用以限制本发明。第一实施例参照图1，图I绘示第一实施例的有机发光二极管100的示意图。顶部发光式有机发光二极管100包括一基板110、一基底层120、一反射层130、一第一导电层140、一发光层150、一第二导电层160以及一保护层170。作为背板的基板110具有一缓冲层，例如是
一玻璃、一塑胶薄板、一钢箔或一硅晶片。基底层120设置于介于基板110与反射层130之间。基底层120的熔点实质上高于600°C。举例来说，基底层120可由钥(Mo)、钛(Ti)、铬(Cr)、钽(Ta)、钨(W)所组成的群组所制成。由于基底层120具有高熔点，所以在制造有机发光二极管结构100的制成期间，基底层120将不会熔化。基底层120用以稳固地连接反射层130与基板110。依据多次实验结果，当基底层120的厚度实质上大于10纳米(nm)时，基底层120具有高附着力与高导电特性。在另一实施例中，反射层130可直接设置于基板110上，并连接于基板110 (反射层130与基板110之间可以不设置基底层120)。在另一实施例中，基底层120可以由氧化物为基础的材料所制成，例如是氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、铟镓锌氧化物(IGZO)、氧化锌(ZnO)、氧化银(Ag2O)或氧化钥(MoO、Mo2O5)。并且基底层120的厚度实质上大于5纳米(nm)。反射层130设置于基底层120上，且位于基板110之上。此外，反射层130设置于第一导电层140与基底层120之间。反射层130至少包括一第一材料、一第二材料与一第三材料。第一材料包括铝(Al)，第二材料包括镍(Ni)，第三材料系选自由化学元素周期表的第十三族与第十四族元素所组成的群组。第十三族元素包括硼(B)、镓(Ga)、铟(In)及铊(Ti)。第十四族元素包括碳(C)、硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)及铅(Pb)。在一实施例中，第三材料可为硼(B)。也就是说，反射层130可为一铝-镍-硼(Al-Ni-B)合金层。在另一实施例中，第三材料可为硅(Si)。也就是说，反射层130可为一铝-镍-硅(Al-Ni-Si)合金层。请参照图1，在本发明实施例中，反射层130为一单层结构。第一、第二与第三材料分布于整个反射层130中。第一材料与第二材料可结合为一集成化合金(integrated alloy),例如是镍招合金(AlNi3)。一般认为，铝容易氧化，而氧化铝的电阻值极高。然而，镍铝合金(AlNi3)不容易被氧化且镍铝合金(AlNi3)的电阻值极低。因此本实施例的反射层130的电阻值可维持在一相当低的范围，且有机发光二极管100的电能消耗量可以有效降低。请参照图I及图2，图2绘示采用铝-钕(Al-Nd)合金的反射层130与采用氧化铟锡的第一导电层140的接触电阻曲线Cl及采用铝-镍-硼(Al-Ni-B)合金的反射层130与采用氧化铟锡的第一导电层140的接触电阻曲线C2。根据实验结果，可清楚看出曲线Cl的电阻值介于I. E+03欧姆-平方公分(Qcm2)至I. E+02欧姆-平方公分(Qcm2)的范围，而曲线C2的电阻值介于LE+00欧姆-平方公分(Qcm2)至I. E-Ol欧姆-平方公分(Qcm2)的范围。因此，相较于采用铝-钕(Al-Nd)合金的反射层130，采用铝-镍-硼(Al-Ni-B)合金的反射层130与采用氧化铟锡的第一导电层140的电阻值较低且更稳定。此外，当电流通过低电阻的反射层130，有机发光二极管结构100的电能消耗量可维持在较低的程度。再者，采用第三材料使得反射层130的表面变得光滑。当反射层130的表面变得光滑，反射层130的反射率将会增加且有机发光二极管结构100的黑暗缺陷(dark defect)将会减少。请参照图I及图3，图3绘示采用铝-钕(Al-Nd)合金的反射层130与采用氧化铟锡的第一导电层140的反射率曲线C3及采用铝-镍-硼(Al-Ni-B)合金的反射层130与采用氧化铟锡的第一导电层140的反射率曲线C4。根据实验结果，可清楚看出曲线C3的反射率介于55%至80%之间，而曲线C4的反射率介于80%至90%之间。因此，相较于采用铝-钕(Al-Nd)合金的反射层130，采用铝-镍-硼(Al-Ni-B)合金的反射层130与采用氧化铟锡的第一导电层140的反射率较高。在另一实施例中，反射层130更可包括一第四材料。第四材料为镧系元素。镧系元素包括镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、巨(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钦(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)。第四材料也可使反射层130的表面变得光滑。就反射层130的各种材料的浓度而言，第二材料的浓度实质上小于20%，第三材料的浓度实质上小于10%，第四材料的浓度实质上小于10%。第一材料的浓度则为100%减去第二、三、四材料浓度的和值，故第一材料为反射层130的主要成分。就反射层130的厚度而言，当反射层130的厚度实质上大于50纳米(nm)时，反射层130将具有良好的反射率。反射层130电性连接至第一导电层140。在本实施例中，第一导电层140可为一像素电源线的阳极，此像素电源线借由薄膜晶体管(thin film transistor, TFT)所控制。空穴穿越反射层130与第一导电层140后，注入发光层150。、
第一导电层140设置于反射层130之上。第一导电层140的材料的功函数(workfunction)高于铝(Al)的功函数，例如是氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、铟镓锌氧化物(IGZO)、氧化锌(ZnO)、氧化银(Ag2O)或氧化钥(Μο0、Μο205)。举例来说，第一导电层140的功函数实质上大于4. 5eV。就第一导电层140的厚度而言,第一导电层140的厚度实质上小于200内米(nm)。第一导电层140越薄将使反射层130的反射率越高。发光层150设置于第一导电层140上,且位于第二导电层160之下。发光层150的材质包括有机材料或无机材料，例如是氧化硅(SiOx)或锂(Li)。第二导电层160设置于发光层150上，且位于第一导电层140之上。第二导电层160的材质包括氧化物为基础的材料，例如是氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、铟镓锌氧化物(IGZO)、氧化锌(ZnO)、氧化银(Ag2O)或氧化钥(MoO, Mo2O5 )。保护层170设置于第二导电层160上。保护层170的材质包括氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、氮氧化硅(SiONx)、或有机材料。有机材料例如是甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。如上所述，顶部发光式有机发光二极管结构100的铝合金反射层130不容易被氧化且其电阻值可维持在一低程度范围。此外，反射层130的表面平滑且其反射率可维持在一高程度范围。因此，顶部发光式有机发光二极管结构100具有高光能发射效率与低电能消耗量。第二实施例参照图4，图4绘示第二实施例的一顶部发光式有机发光二极管结构200的示意图。本实施例的一顶部发光式有机发光二极管结构200与第一实施例的一顶部发光式有机发光二极管结构100不同的处在于反射层230为一多层结构,且第二材料仅分布于反射层230的顶部与底部。在本实施例中，反射层230包括一第一薄层231、一第二薄层232与一第三薄层233。第二薄层232设置于第一薄层231与第三薄层233之间。第一薄层231的材质包括第一材料、第二材料与第三材料，第三薄层233的材质包括第一材料、第二材料与第三材料。第二薄层232的材质仅包括第一材料，或者包括第一材料与一第五材料，第五材料例如是钕(Nd)。也就是说，第二材料与第三材料仅分布于反射层230的顶部及底部。在另一实施例中，第三薄层233可忽略，且第二材料与第三材料仅分布于反射层230的顶部。由于第二材料分布于反射层230的顶部，本实施例的反射层230的电阻值可维持在一低程度范围且可降低有机发光二极管结构200的电能消耗。此外，由于第三材料分布于反射层230的顶部与底部反射层230的表面光滑且反射层230的反射率可维持在一高程度范围，例如有机发光二极管200的黑暗缺陷将降低。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。
权利要求
1.一种顶部发光式有机发光二极管结构,包括 一基板； 一反射层，设置于该基板之上，其中该反射层包括一第一材料、一第二材料及一第三材料，该第一材料包括铝，该第二材料包括镍，该第三材料系选自由化学元素周期表的第十三族与第十四族元素所组成的群组； 一第一导电层，设置于该反射层之上； 一第二导电层，设置于该第一导电层之上；以及 一发光层，设置于该第一导电层及该第二导电层之间。
2.如权利要求I所述的顶部发光式有机发光二极管结构，其特征在于，该反射层为ー单层结构，该第一材料、该第二材料与该第三材料分布于全部的该反射层。
3.如权利要求I所述的顶部发光式有机发光二极管结构，其特征在于，该反射层为ー多层结构，且该第二材料仅分布于该反射层的顶部与底部。
4.如权利要求I所述的顶部发光式有机发光二极管结构，其特征在于，该第三材料包括硼。
5.如权利要求I所述的顶部发光式有机发光二极管结构，其特征在于，该第三材料包括娃。
6.如权利要求I所述的顶部发光式有机发光二极管结构，其特征在于，在该反射层中该第二材料的浓度实质上小于20%，且在该反射层中该第三材料的浓度实质上小于10%。
7.如权利要求I所述的顶部发光式有机发光二极管结构，其特征在于，该反射层还包括一第四材料，且该第四材料包括ー镧系元素。
8.如权利要求7所述的顶部发光式有机发光二极管结构，其特征在于，在该反射层中该第四材料的浓度实质上小于10%。
9.如权利要求I所述的顶部发光式有机发光二极管结构，还包括 一基底层，设置于该基板及该反射层之间； 其中该基底层的熔点实质上大于600°C。
10.如权利要求9所述的顶部发光式有机发光二极管结构，其特征在于，该基底层系选自于由钥、钛、铬、钽、钨以及其组合所组成的群组。
11.如权利要求9所述的顶部发光式有机发光二极管结构，其特征在于，该基底层的厚度实质上大于10纳米。
12.如权利要求I所述的顶部发光式有机发光二极管结构，还包括 一基底层，设置于该基板及该反射层之间； 其中该基底层包括氧化铟锡、氧化铟锌、铟镓锌氧化物、氧化锌、氧化银或氧化钥。
13.如权利要求12所述的顶部发光式有机发光二极管结构，其特征在于，该基底层的厚度实质上大于5纳米。
14.如权利要求I所述的顶部发光式有机发光二极管结构，其特征在于，该第一导电层包括氧化铟锡、氧化铟锌、铟镓锌氧化物、氧化锌、氧化银或氧化钥。
15.如权利要求I所述的顶部发光式有机发光二极管结构，其特征在于，该第一导电层的功函数实质上大于4. 5eV。
16.如权利要求I所述的顶部发光式有机发光二极管结构，其特征在于，该第一导电层的厚度实质上小于200纳米。
17.如权利要求I所述的顶部发光式有机发光二极管结构，其特征在于，该反射层的厚度实质上大于50纳米。
18.如权利要求I所述的顶部发光式有机发光二极管结构，其特征在于，该反射层电性连接于该第一导电层。
全文摘要
本发明提出一种顶部发光式有机发光二极管结构。顶部发光式有机发光二极管结构包括一基板、一反射层、一第一导电层、一第二导电层及一发光层。反射层设置于基板之上。反射层包括一第一材料、一第二材料及一第三材料。第一材料包括铝(Al)，第二材料包括镍(Ni)，第三材料系选自由化学元素周期表的第十三族与第十四族元素所组成的群组。第一导电层设置于反射层之上。第二导电层设置于第一导电层之上。发光层设置于第一导电层及第二导电层之间。
文档编号H01L51/50GK102760840SQ20121012861
公开日2012年10月31日 申请日期2012年4月27日 优先权日2011年4月27日
发明者八田嘉久, 吴宝忠, 松谷计知 申请人:奇美电子股份有限公司, 群康科技(深圳)有限公司