專利名稱：雙面發(fā)光型有機發(fā)光二極管及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于一種有機發(fā)光二極管及其制作方法，且特別有關(guān)于一種具有高 穿透率電極及低驅(qū)動電壓的雙面發(fā)光型有機發(fā)光二極管及其制作方法。
背景技術(shù)：
有機發(fā)光二極管是一種可將電能轉(zhuǎn)換成光能且具有高轉(zhuǎn)換效率的半導(dǎo)體元 件，常見的用途為指示燈、顯示面板以及光學(xué)讀寫頭的發(fā)光元件等等。由于有機發(fā) 光二極管元件具備一些特性，如無視角、制程簡易、低成本、高響應(yīng)速度、使用溫 度范圍廣泛與全彩化等，符合多媒體時代顯示器特性的要求，近年來己成為研究熱潮。有機發(fā)光二極管主要包含一玻璃基底、 一金屬電極、 一透明電極以及一有機發(fā) 光層。有機發(fā)光二極管的基本發(fā)光原理為以金屬電極為陰極、以透明電極為陽極， 當一順向偏壓加諸于兩極之間時，電子與空穴分別由金屬電極與透明電極界面，注入發(fā)光層，而兩種載子在發(fā)光層中相遇后經(jīng)由輻射性結(jié)合(Radiative Recombination)的方式產(chǎn)生光子，進而達到發(fā)光現(xiàn)象。圖1A及IB分別為現(xiàn)有的一種底部發(fā)光型(bottom emission)及頂部發(fā)光型 (top emission)有機發(fā)光二極管的剖面示意圖。首先，請參考圖1A，傳統(tǒng)的底部 發(fā)光型有機發(fā)光二極管100主要包括一透明基板110、 一透明電極120、 一有機發(fā) 光層130以及一金屬電極140。透明電極120是配置于透明基板110上，以作為有 機發(fā)光二極管的陽極。有機發(fā)光層130是配置于透明電極120上。金屬電極140 是配置于有機發(fā)光層130上，以作為有機發(fā)光二極管的陰極。當施加一電位差于透 明電極120與金屬電極140之間時，有機發(fā)光層130所發(fā)出的光線150會穿過透明 電極120及透明基板110，并由有機發(fā)光二極管100的底部發(fā)散至外界。反之，圖1B中所示的頂部發(fā)光型有機發(fā)光二極管100'是將金屬電極140' 形成于透明基板110上，之后，再依序形成有機發(fā)光層130與透明電極120'。同 樣地，當施加一電位差于金屬電極140'與透明電極120'之間時，有機發(fā)光層130 所發(fā)出的光線150'會穿過透明電極120'并由有機發(fā)光二極管100'的頂部發(fā)散 至外界。雖然上述底部發(fā)光型或頂部發(fā)光型有機發(fā)光二極管仍可滿足單面顯示的有機 發(fā)光二極管顯示器的應(yīng)用，但是，不可諱言地，具有雙面顯示功能的有機發(fā)光二極 管顯示器將具有更廣大的市場需求。一般而言，目前雙面發(fā)光型有機發(fā)光二極管的上電極(Top Electrode)是利用 物理氣相沉積法(Physical Vapor D印osition， PVD)制作而成。然而，在物理氣相沉積法其產(chǎn)生等離子的過程中，會產(chǎn)生高能量的氬離子及氧離子，這些帶高能量的 氬離子及氧離子會撞擊有機發(fā)光層的表面，而造成離子轟擊效應(yīng)，進而影響到有機 發(fā)光二極管的發(fā)光效率及其驅(qū)動電壓。對于雙面發(fā)光型有機發(fā)光二極管而言，其上下兩側(cè)的透明電極的穿透率及其 驅(qū)動電壓實為影響其應(yīng)用的兩大因素。因此，如何制作出具有高電極穿透率及低驅(qū) 動電壓的雙面發(fā)光型有機發(fā)光二極管，以滿足未來平面顯示器應(yīng)用上的需求，實為 目前有機發(fā)光顯示器技術(shù)的一項重要課題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種雙面發(fā)光型有機發(fā)光二極管的制作方法，以解決雙 面發(fā)光型有機發(fā)光二極管中其透明電極的穿透率不佳的問題。本發(fā)明的另一目的是提供一種雙面發(fā)光型有機發(fā)光二極管，其具有較低的元 件驅(qū)動電壓。為達上述或是其他目的，本發(fā)明提出一種雙面發(fā)光型有機發(fā)光二極管的制作 方法，其包括下列步驟。首先，提供一透明基板。之后，于透明基板上依序形成一 第一透明電極以及一有機發(fā)光層。接著，于有機發(fā)光層上形成一第二透明電極。而 形成第二透明電極的步驟包括于有機發(fā)光層上形成一第一膜層，此第一膜層是由 一堿金屬化合物或是一堿土金屬化合物所構(gòu)成；于第一膜層上形成一第二膜層，此 第二膜層是由一金屬材料所構(gòu)成，且其厚度是介于20埃到50埃之間；最后，進行 一等離子擴散沉積制程(Plasma diffusion d印osition process)或一離子熱蒸鍍 制程(Ionic thermal evaporation process), 以于第二膜層上開多成一第三膜層， 此第三膜層是由 一透明導(dǎo)電材料所構(gòu)成。
在本發(fā)明一實施例中，透明基板包括一玻璃基板。在本發(fā)明一實施例中，第一透明電極的材料可為銦錫氧化物、銦鋅氧化物、 鋁鋅氧化物、銻錫氧化物、氧化鋅、氧化銦或是氧化錫。在本發(fā)明一實施例中，形成有機發(fā)光層的方法包括下列步驟。首先，于第一透明電極上形成一空穴注入層；之后，于空穴注入層上形成一空穴傳輸層；接下來，于空穴傳輸層上形成一發(fā)光層；之后，于發(fā)光層上形成一電子傳輸層；最后，于電子傳輸層上形成一電子注入層。在本發(fā)明一實施例中，第一膜層的厚度是介于5埃到100埃之間。 在本發(fā)明一實施例中，堿金屬化合物包括一鋰化合物。 在本發(fā)明一實施例中，鋰化合物是選自由氟化鋰和氧化鋰所成組合之一。 在本發(fā)明一實施例中，金屬材料是選自由鋁、金、銀、鈣、鎂、鎂鋁合金和鎂銀合金所成組合之一。在本發(fā)明一實施例中，第三膜層的厚度是介于500埃到3000埃之間。 在本發(fā)明一實施例中，等離子擴散沉積制程的功率是介于5000W到15000W之間。在本發(fā)明一實施例中，等離子擴散沉積制程的操作溫度是介于2(TC到30CTC 之間。在本發(fā)明一實施例中，等離子擴散沉積制程所使用的等離子氣體包括氬氣、 氮氣、氧氣或水蒸氣。在本發(fā)明一實施例中，透明導(dǎo)電材料包括氧化銦錫或氧化銦鋅。 為達上述或是其他目的，本發(fā)明另提出一種雙面發(fā)光型有機發(fā)光二極管，其 主要包括一透明基板、 一第一透明電極、 一有機發(fā)光層以及一第二透明電極。第一 透明電極是配置于透明基板之上。有機發(fā)光層是配置于第一透明電極之上。第二透 明電極是配置于有機發(fā)光層之上，且其包括一第一膜層、 一第二膜層以及一第三膜 層。第一膜層是配置于有機發(fā)光層上，且是由一堿金屬化合物或是一堿土金屬化合 物所構(gòu)成。第二膜層是配置于第一膜層上，且是由一金屬材料所構(gòu)成，其中第二膜 層的厚度是介于20埃到50埃之間。第三膜層是配置于第二膜層上，且是由一透明 導(dǎo)電材料所構(gòu)成。此雙面發(fā)光型有機發(fā)光二極管的驅(qū)動電壓是小于或等于5伏特， 且其第二透明電極的穿透率是大于50%。 在本發(fā)明一實施例中，透明基板包括一玻璃基板。在本發(fā)明一實施例中，第一透明電極的材料可為銦錫氧化物、銦鋅氧化物、 鋁鋅氧化物、銻錫氧化物、氧化鋅、氧化銦或是氧化錫。在本發(fā)明一實施例中，有機發(fā)光層主要包括一空穴注入層、 一空穴傳輸層、 一發(fā)光層、 一電子傳輸層以及一電子注入層?？昭ㄗ⑷雽邮桥渲糜诘谝煌该麟姌O之 上?？昭▊鬏攲邮桥渲糜诳昭ㄗ⑷雽又稀０l(fā)光層是配置于空穴傳輸層之上。電子 傳輸層是配置于發(fā)光層之上。電子注入層是配置于電子傳輸層之上。在本發(fā)明一實施例中，第一膜層的厚度是介于5埃到100埃之間。在本發(fā)明一實施例中，堿金屬化合物包括一鋰化合物。 在本發(fā)明一實施例中，鋰化合物是選自由氟化鋰和氧化鋰所成組合之一。 在本發(fā)明一實施例中，金屬材料是選自由鋁、金、銀、鈣、鎂、鎂鋁合金和 鎂銀合金所成組合之一。在本發(fā)明一實施例中，第三膜層的厚度是介于500埃到3000埃之間。 在本發(fā)明一實施例中，透明導(dǎo)電材料包括氧化銦錫或氧化銦鋅。 本發(fā)明是利用等離子擴散沉積制程或離子熱蒸鍍制程于第二膜層(薄金屬層) 上形成第三膜層(透明導(dǎo)電層)，由于等離子擴散沉積制程具有較低的離子轟擊效 應(yīng)，因此，可使依據(jù)此制程所制作而成的有機發(fā)光二極管具有較低的驅(qū)動電壓。更 進一步而言，當把第二膜層的厚度控制于20埃到50埃之間時，透明電極的穿透率 會大于50%，且元件的驅(qū)動電壓約小于或等于5伏特，如此，依據(jù)上述制程所制成 的雙面發(fā)光型有機發(fā)光二極管即具有高電極穿透率及低驅(qū)動電壓的特性。為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實 施例，并配合附圖作詳細說明如下。
圖1A及1B分別為現(xiàn)有的一種底部發(fā)光型及頂部發(fā)光型有機發(fā)光二極管的剖 面示意圖。圖2A至2C為本發(fā)明較佳實施例中一種雙面發(fā)光型有機發(fā)光二極管的制作流 程剖面示意圖。圖3為等離子擴散沉積系統(tǒng)的示意圖。8 圖4為本發(fā)明以CuPc/NPB/Alq3/Alq3的堆疊結(jié)構(gòu)搭配各種透明電極(具有不 同的第二膜層厚度)組成的元件進行測試所得的第二膜層的厚度、元件的驅(qū)動電壓 與透明電極的穿透率三者之間的關(guān)系圖。
具體實施方式
圖2A至2C為本發(fā)明較佳實施例中一種雙面發(fā)光型有機發(fā)光二極管的制作流 程剖面示意圖。首先，請參考圖2A，提供一透明基板210。在本發(fā)明一實施例中， 此透明基板210可為一玻璃基板或是由其他合適的透明材料所構(gòu)成的一基板。接下 來，請參考圖2B，于透明基板210上依序形成一第一透明電極220以及一有機發(fā) 光層230。 一般而言，第一透明電極220的材料可為銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁 鋅氧化物、銻錫氧化物、氧化鋅、氧化銦或是氧化錫。此外，在本發(fā)明一實施例中， 有機發(fā)光層230的制作方式包含下列步驟首先，先在第一透明電極220上形成一 層空穴注入層231;之后，于空穴注入層231上形成一層空穴傳輸層232;接下來， 于空穴傳輸層232上形成一層發(fā)光層233;再來，于發(fā)光層233上形成一層電子傳 輸層234;最后，于電子傳輸層234上形成一層電子注入層235。如此，便完成有 機發(fā)光層230的制作流程。值得注意的是，有機發(fā)光層230除可包含上述五個膜層 之外，也可僅包括上述五個膜層的其中任一種膜層、任二種膜層、任三種膜層或任 四種膜層。本發(fā)明對于有機發(fā)光層230中所包含的膜層種類及其數(shù)目不作任何限 制。接下來，請參考圖2C，于有機發(fā)光層230上形成一第二透明電極240。本發(fā) 明的第二透明電極240是由一第一膜層241、 一第二膜層242以及一第三膜層243 所組成。首先，于有機發(fā)光層230上形成一第一膜層241，此第一膜層是由一鋰化 合物所構(gòu)成，例如氟化鋰、氧化鋰…等，且其厚度是介于5埃到IOO埃之間。在 此實施例中，第一膜層241是由氟化鋰所組成。接著，于第一膜層241上形成一第 二膜層242，此第二膜層242是由一薄金屬層所構(gòu)成，例如鋁、金、銀、鈣、鎂、 鎂鋁合金、鎂銀合金…等。整個第二透明電極240的穿透率主要是取決于第二膜層 242的厚度，因此，借助調(diào)整第二膜層242的厚度即可改變整個第二透明電極240的穿透率。在本發(fā)明一實施例中，第二膜層242其較佳的厚度范圍是介于20埃到 50埃之間。此外，第一膜層241與第二膜層242可利用濺鍍(sputtering)、熱蒸
鍍(thermal evaporation)或物理氣相沉積法等方式來形成。最后，本發(fā)明利用等離子擴散沉積制程或離子熱蒸鍍制程于第二膜層242上 形成一第三膜層243，此第三膜層243是由透明導(dǎo)電材料所構(gòu)成，例如氧化銦錫、 氧化銦鋅…等，且其厚度是介于500埃到3000埃之間。至此，便完成雙面發(fā)光型 有機發(fā)光二極管200的制作。圖3為等離子擴散沉積系統(tǒng)的示意圖。請參考圖3，等離子擴散沉積系統(tǒng)300 主要包括一等離子槍(Plasma Gun) 310、 一靶材320以及一等離子束控制器330。 欲進行薄膜沉積的基板210是位于靶材320的正上方。此外，在此實施例中，靶材 320是由氧化銦錫所組成。由等離子槍310所產(chǎn)生的等離子312經(jīng)由等離子束控制 器330的控制使其轉(zhuǎn)向而加熱耙材320;耙材320經(jīng)過加熱后會升華而蒸鍍到基板 210上，如此，便完成氧化銦錫薄膜的沉積。在本發(fā)明一實施例中，等離子擴散沉積制程所使用的等離子氣體包括氬氣、 氮氣、氧氣或水蒸氣。此外，等離子擴散沉積制程的功率是介于5000W到15000W 之間，且其操作溫度是介于2(TC到30(rC之間。由于利用等離子擴散沉積制程形成 第三膜層243可減少離子轟擊效應(yīng)的產(chǎn)生，因此，依據(jù)上述制程所制作出來的雙面 發(fā)光型有機發(fā)光二極管200即具有較低的驅(qū)動電壓。為證明利用上述制程所制作而成的雙面發(fā)光型有機發(fā)光二極管實具有較佳的 電極穿透率及較低的元件驅(qū)動電壓，本發(fā)明以CuPc (200埃)/NPB(500埃)/Alq3 (350 埃)/ A1q3(150埃)的堆疊結(jié)構(gòu)搭配各種透明電極(具有不同的第二膜層的厚度)組 成的元件進行測試，以得到透明電極其第二膜層(薄金屬膜)的厚度、元件的驅(qū)動電 壓與透明電極的穿透率三者之間的關(guān)系。由圖4可知當?shù)诙拥暮穸冉橛?0 埃到50埃之間時，透明電極的穿透率會大于50%，且其驅(qū)動電壓約小于或等于5 伏特，如此，即可達到高電極穿透率及低驅(qū)動電壓的要求。綜上所述，本發(fā)明的雙面發(fā)光型有機發(fā)光二極管的透明電極是由三個膜層所 組成一由鋰化合物(例如氟化鋰)所組成的第一膜層/由金屬材料(例如鋁)所組 成的第二膜層/由透明導(dǎo)電材料(例如氧化銦錫)所組成的第三膜層。本發(fā)明的特點是在形成第一膜層與第二膜層之后，利用等離子擴散沉積制程或離子熱蒸鍍制程 于第二膜層上形成第三膜層，由于等離子擴散沉積制程具有較低的離子轟擊效應(yīng)， 因此，可使依據(jù)此制程所制作而成的有機發(fā)光二極管具有較低的驅(qū)動電壓。根據(jù)本 發(fā)明的實驗結(jié)果可知當?shù)诙拥暮穸冉橛?0埃到50埃之間時，透明電極的穿透率會大于50%，且元件的驅(qū)動電壓約小于或等于5伏特，因此，可使雙面發(fā)光型 有機發(fā)光二極管具有高電極穿透率及低驅(qū)動電壓的特性。雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng) 域普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作些許更動與潤飾，因此 本發(fā)明的保護范圍當以權(quán)利要求所界定的為準。
權(quán)利要求
1. 一種雙面發(fā)光型有機發(fā)光二極管的制作方法，包括提供一透明基板； 于該透明基板上依序形成一第一透明電極以及一有機發(fā)光層； 于該有機發(fā)光層上形成一第二透明電極，其中形成該第二透明電極的步驟包括于該有機發(fā)光層上形成一第一膜層，其中，該第一膜層是由一堿金屬化 合物或是一堿土金屬化合物所構(gòu)成；于該第一膜層上形成一第二膜層，其中，該第二膜層是由一金屬材料所 構(gòu)成，且其厚度是介于20埃到50埃之間；以及進行一等離子擴散沉積制程或一離子熱蒸鍍制程，以于該第二膜層上形 成一第三膜層，其中，該第三膜層是由一透明導(dǎo)電材料所構(gòu)成。
2. 如權(quán)利要求1所述的雙面發(fā)光型有機發(fā)光二極管的制作方法，其特征在于， 該透明基板包括一玻璃基板。
3. 如權(quán)利要求1所述的雙面發(fā)光型有機發(fā)光二極管的制作方法，其特征在于， 該第一透明電極的材料是選自由銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁鋅氧化物、銻錫氧化 物、氧化鋅、氧化銦或是氧化錫所成組合之一。
4. 如權(quán)利要求1所述的雙面發(fā)光型有機發(fā)光二極管的制作方法，其特征在于， 形成該有機發(fā)光層的步驟包括于該第一透明電極上形成一空穴注入層； 于該空穴注入層上形成一空穴傳輸層； 于該空穴傳輸層上形成一發(fā)光層； 于該發(fā)光層上形成一電子傳輸層；以及 于該電子傳輸層上形成一 電子注入層。
5. 如權(quán)利要求1所述的雙面發(fā)光型有機發(fā)光二極管的制作方法，其特征在于， 該第一膜層的厚度是介于5埃到100埃之間。
6. 如權(quán)利要求1所述的雙面發(fā)光型有機發(fā)光二極管的制作方法，其特征在于， 該堿金屬化合物包括一鋰化合物。
7. 如權(quán)利要求6所述的雙面發(fā)光型有機發(fā)光二極管的制作方法，其特征在于， 該鋰化合物是選自由氟化鋰和氧化鋰所成組合之一。
8. 如權(quán)利要求1所述的雙面發(fā)光型有機發(fā)光二極管的制作方法，其特征在于， 該金屬材料是選自由鋁、金、銀、鈣、鎂、鎂鋁合金和鎂銀合金所成組合之一。
9. 如權(quán)利要求1所述的雙面發(fā)光型有機發(fā)光二極管的制作方法，其特征在于， 該第三膜層的厚度是介于500埃到3000埃之間。
10. 如權(quán)利要求1所述的雙面發(fā)光型有機發(fā)光二極管的制作方法，其特征在于， 該等離子擴散沉積制程的功率是介于5000W到15000W之間。
11. 如權(quán)利要求1所述的雙面發(fā)光型有機發(fā)光二極管的制作方法，其特征在于， 該等離子擴散沉積制程的操作溫度是介于2(TC到30(TC之間。
12. 如權(quán)利要求1所述的雙面發(fā)光型有機發(fā)光二極管的制作方法，其特征在于， 該等離子擴散沉積制程所使用的等離子氣體包括氬氣、氮氣、氧氣或水蒸氣。
13. 如權(quán)利要求1所述的雙面發(fā)光型有機發(fā)光二極管的制作方法，其特征在于， 該透明導(dǎo)電材料包括氧化銦錫或氧化銦鋅。
14. 一種雙面發(fā)光型有機發(fā)光二極管，包括 一透明基板；一第一透明電極，配置于該透明基板之上； 一有機發(fā)光層，配置于該第一透明電極之上；以及一第二透明電極，配置于該有機發(fā)光層之上，其中該第二透明電極包括一第一膜層，配置于該有機發(fā)光層之上，且是由一堿金屬化合物或是一 堿土金屬化合物所構(gòu)成；一第二膜層，配置于該第一膜層之上，且是由一金屬材料所構(gòu)成，其中 該第二膜層之厚度是介于20埃到50埃之間；以及一第三膜層，配置于該第二膜層之上，且是由一透明導(dǎo)電材料所構(gòu)成； 其中，該雙面發(fā)光型有機發(fā)光二極管的驅(qū)動電壓是小于或等于5伏特，且該 第二透明電極的穿透率是大于50%。
15. 如權(quán)利要求14所述的雙面發(fā)光型有機發(fā)光二極管，其特征在于，該透明基板包括一玻璃基板。
16. 如權(quán)利要求14所述的雙面發(fā)光型有機發(fā)光二極管，其特征在于，該第一透 明電極的材料是選自由銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁鋅氧化物、銻錫氧化物、氧化 鋅、氧化銦或是氧化錫所成組合之一。
17. 如權(quán)利要求14所述的雙面發(fā)光型有機發(fā)光二極管，其特征在于，該有機發(fā)光層包括一空穴注入層，配置于該第一透明電極之上； 一空穴傳輸層，配置于該空穴注入層之上； 一發(fā)光層，配置于該空穴傳輸層之上； 一電子傳輸層，配置于該發(fā)光層之上；以及 一電子注入層，配置于該電子傳輸層之上。
18. 如權(quán)利要求14所述的雙面發(fā)光型有機發(fā)光二極管，其特征在于，該第一膜 層的厚度是介于5埃到100埃之間。
19. 如權(quán)利要求14所述的雙面發(fā)光型有機發(fā)光二極管，其特征在于，該堿金屬 化合物包括一鋰化合物。
20. 如權(quán)利要求19所述的雙面發(fā)光型有機發(fā)光二極管，其特征在于，該鋰化合 物是選自由氟化鋰和氧化鋰所成組合之一。
21. 如權(quán)利要求14所述的雙面發(fā)光型有機發(fā)光二極管，其特征在于，該金屬材 料是選自由鋁、金、銀、鈣、鎂、鎂鋁合金和鎂銀合金所成組合之一。
22. 如權(quán)利要求14所述的雙面發(fā)光型有機發(fā)光二極管，其特征在于，該第三膜 層的厚度是介于500埃到3000埃之間。
23. 如權(quán)利要求14所述的雙面發(fā)光型有機發(fā)光二極管，其特征在于，該透明導(dǎo) 電材料包括氧化銦錫或氧化銦鋅。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙面發(fā)光型有機發(fā)光二極管的制作方法，其包括下列步驟首先，提供一透明基板；之后，于透明基板上依序形成一第一透明電極以及一有機發(fā)光層；接著，于有機發(fā)光層上形成一第二透明電極。而形成第二透明電極的步驟包括于有機發(fā)光層上形成一第一膜層，此第一膜層是由一堿金屬化合物或是一堿土金屬化合物所構(gòu)成；于第一膜層上形成一第二膜層，此第二膜層是由一金屬材料所構(gòu)成，且其厚度是介于20埃到50埃之間；最后，進行一等離子擴散沉積制程(Plasma diffusion deposition process)或一離子熱蒸鍍制程(Ionic thermal evaporationprocess)，以于第二膜層上形成一第三膜層，此第三膜層是由一透明導(dǎo)電材料所構(gòu)成。
文檔編號H01L51/52GK101123302SQ20061010917
公開日2008年2月13日 申請日期2006年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月7日
發(fā)明者曾啟光, 湯舜鈞, 沈汶鍵, 蘇呈封 申請人:中華映管股份有限公司