專利名稱：頂部發(fā)光式有機(jī)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種有機(jī)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu),且特別是有關(guān)于一種頂部發(fā)光式有機(jī)發(fā)光二極管。
背景技術(shù)：
隨著科技的進(jìn)步，有機(jī)發(fā)光二極管已成為未來(lái)最具潛力的光源之一。在有機(jī)發(fā)光二極管中，一發(fā)光層夾置于二電極之間。至少其中的一電極具有部分透光性。此些電極分別為陽(yáng)極與陰極。當(dāng)陽(yáng)極連接于一電壓源的正極，陰極連接于一電壓源的負(fù)極，空穴自陽(yáng)極注入至發(fā)光層，而電子自陰極注入至發(fā)光層?？昭ㄅc電子在發(fā)光層間的結(jié)合而發(fā)出光線。可選擇地，依據(jù)發(fā)光路徑，有機(jī)發(fā)光二極管可區(qū)分為底部發(fā)光式有機(jī)發(fā)光二極管·與頂部發(fā)光式有機(jī)發(fā)光二極管。在頂部發(fā)光式有機(jī)發(fā)光二極管中，位于頂部的電極為一透明電極且反射層位于有機(jī)發(fā)光二極管的底部，使得朝上發(fā)射的光線可穿越有機(jī)發(fā)光二極管頂部的電極，發(fā)射至底部的光線可被反射而由頂部射出。其中，反射層的反射率將影響光能發(fā)射效率(emission efficiency)以及電能消耗量(power consumption)。在有機(jī)發(fā)光二極管中，導(dǎo)電路徑系自正極連接至負(fù)極。有機(jī)發(fā)光二極管的堆疊層系位于導(dǎo)電路徑上，所以此些堆疊層的電阻值將影響光能發(fā)射效率與電能消耗量。因此，如何發(fā)展具有低電能消耗量與高光能發(fā)射效率的有機(jī)發(fā)光二極管實(shí)為業(yè)界的一重要目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出一種頂部發(fā)光式有機(jī)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)。頂部發(fā)光式有機(jī)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)包括一基板、一反射層、一第一導(dǎo)電層、一第二導(dǎo)電層及一發(fā)光層。反射層設(shè)置于基板之上。反射層包括一第一材料、一第二材料及一第三材料。第一材料包括鋁(Al)，第二材料包括鎳(Ni)，第三材料系選自由化學(xué)元素周期表的第十三族與第十四族兀素所組成的群組。第一導(dǎo)電層設(shè)置于反射層之上。第二導(dǎo)電層設(shè)置于第一導(dǎo)電層之上。發(fā)光層設(shè)置于第一導(dǎo)電層及第二導(dǎo)電層之間。


為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)說(shuō)明，其中圖I繪示第一實(shí)施例的有機(jī)發(fā)光二極管的示意圖。圖2繪示采用鋁-釹合金的反射層與采用氧化銦錫的第一導(dǎo)電層的接觸電阻曲線及采用鋁-鎳-硼合金的反射層與采用氧化銦錫的第一導(dǎo)電層的接觸電阻曲線。圖3繪示采用鋁-釹合金的反射層與采用氧化銦錫的第一導(dǎo)電層的反射率曲線及采用鋁-鎳-硼合金的反射層與采用氧化銦錫的第一導(dǎo)電層的反射率曲線。圖4繪示第二實(shí)施例的一頂部發(fā)光式有機(jī)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的示意圖。主要元件符號(hào)說(shuō)明
100、200 :頂部發(fā)光式有機(jī)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)110:基板120 :基底層130、230:反射層140:第一導(dǎo)電層150 :發(fā)光層160:第二導(dǎo)電層170:保護(hù)層231 :第一薄層232 :第二薄層233 :第三薄層 C1、C2:電阻曲線C3、C4:反射率曲線
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例的詳細(xì)敘述各種頂部發(fā)光式有機(jī)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)。為了實(shí)現(xiàn)高光能發(fā)射效率與低電能消耗量，此些實(shí)施例提供了有機(jī)發(fā)光二極管的堆疊層的設(shè)計(jì)。然而，此些實(shí)施例并非用以限制本發(fā)明。第一實(shí)施例參照?qǐng)D1，圖I繪示第一實(shí)施例的有機(jī)發(fā)光二極管100的示意圖。頂部發(fā)光式有機(jī)發(fā)光二極管100包括一基板110、一基底層120、一反射層130、一第一導(dǎo)電層140、一發(fā)光層150、一第二導(dǎo)電層160以及一保護(hù)層170。作為背板的基板110具有一緩沖層，例如是
一玻璃、一塑膠薄板、一鋼箔或一硅晶片?；讓?20設(shè)置于介于基板110與反射層130之間?；讓?20的熔點(diǎn)實(shí)質(zhì)上高于600°C。舉例來(lái)說(shuō)，基底層120可由鑰(Mo)、鈦(Ti)、鉻(Cr)、鉭(Ta)、鎢(W)所組成的群組所制成。由于基底層120具有高熔點(diǎn)，所以在制造有機(jī)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)100的制成期間，基底層120將不會(huì)熔化。基底層120用以穩(wěn)固地連接反射層130與基板110。依據(jù)多次實(shí)驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)基底層120的厚度實(shí)質(zhì)上大于10納米(nm)時(shí)，基底層120具有高附著力與高導(dǎo)電特性。在另一實(shí)施例中，反射層130可直接設(shè)置于基板110上，并連接于基板110 (反射層130與基板110之間可以不設(shè)置基底層120)。在另一實(shí)施例中，基底層120可以由氧化物為基礎(chǔ)的材料所制成，例如是氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、銦鎵鋅氧化物(IGZO)、氧化鋅(ZnO)、氧化銀(Ag2O)或氧化鑰(MoO、Mo2O5)。并且基底層120的厚度實(shí)質(zhì)上大于5納米(nm)。反射層130設(shè)置于基底層120上，且位于基板110之上。此外，反射層130設(shè)置于第一導(dǎo)電層140與基底層120之間。反射層130至少包括一第一材料、一第二材料與一第三材料。第一材料包括鋁(Al)，第二材料包括鎳(Ni)，第三材料系選自由化學(xué)元素周期表的第十三族與第十四族元素所組成的群組。第十三族元素包括硼(B)、鎵(Ga)、銦(In)及鉈(Ti)。第十四族元素包括碳(C)、硅(Si)、鍺(Ge)、錫(Sn)及鉛(Pb)。在一實(shí)施例中，第三材料可為硼(B)。也就是說(shuō)，反射層130可為一鋁-鎳-硼(Al-Ni-B)合金層。在另一實(shí)施例中，第三材料可為硅(Si)。也就是說(shuō)，反射層130可為一鋁-鎳-硅(Al-Ni-Si)合金層。請(qǐng)參照?qǐng)D1，在本發(fā)明實(shí)施例中，反射層130為一單層結(jié)構(gòu)。第一、第二與第三材料分布于整個(gè)反射層130中。第一材料與第二材料可結(jié)合為一集成化合金(integrated alloy),例如是鎳招合金(AlNi3)。一般認(rèn)為，鋁容易氧化，而氧化鋁的電阻值極高。然而，鎳鋁合金(AlNi3)不容易被氧化且鎳鋁合金(AlNi3)的電阻值極低。因此本實(shí)施例的反射層130的電阻值可維持在一相當(dāng)?shù)偷姆秶?，且有機(jī)發(fā)光二極管100的電能消耗量可以有效降低。請(qǐng)參照?qǐng)DI及圖2，圖2繪示采用鋁-釹(Al-Nd)合金的反射層130與采用氧化銦錫的第一導(dǎo)電層140的接觸電阻曲線Cl及采用鋁-鎳-硼(Al-Ni-B)合金的反射層130與采用氧化銦錫的第一導(dǎo)電層140的接觸電阻曲線C2。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可清楚看出曲線Cl的電阻值介于I. E+03歐姆-平方公分(Qcm2)至I. E+02歐姆-平方公分(Qcm2)的范圍，而曲線C2的電阻值介于LE+00歐姆-平方公分(Qcm2)至I. E-Ol歐姆-平方公分(Qcm2)的范圍。因此，相較于采用鋁-釹(Al-Nd)合金的反射層130，采用鋁-鎳-硼(Al-Ni-B)合金的反射層130與采用氧化銦錫的第一導(dǎo)電層140的電阻值較低且更穩(wěn)定。此外，當(dāng)電流通過(guò)低電阻的反射層130，有機(jī)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)100的電能消耗量可維持在較低的程度。再者，采用第三材料使得反射層130的表面變得光滑。當(dāng)反射層130的表面變得光滑，反射層130的反射率將會(huì)增加且有機(jī)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)100的黑暗缺陷(dark defect)將會(huì)減少。請(qǐng)參照?qǐng)DI及圖3，圖3繪示采用鋁-釹(Al-Nd)合金的反射層130與采用氧化銦錫的第一導(dǎo)電層140的反射率曲線C3及采用鋁-鎳-硼(Al-Ni-B)合金的反射層130與采用氧化銦錫的第一導(dǎo)電層140的反射率曲線C4。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可清楚看出曲線C3的反射率介于55%至80%之間，而曲線C4的反射率介于80%至90%之間。因此，相較于采用鋁-釹(Al-Nd)合金的反射層130，采用鋁-鎳-硼(Al-Ni-B)合金的反射層130與采用氧化銦錫的第一導(dǎo)電層140的反射率較高。在另一實(shí)施例中，反射層130更可包括一第四材料。第四材料為鑭系元素。鑭系元素包括鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、巨(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、欽(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、镥(Lu)。第四材料也可使反射層130的表面變得光滑。就反射層130的各種材料的濃度而言，第二材料的濃度實(shí)質(zhì)上小于20%，第三材料的濃度實(shí)質(zhì)上小于10%，第四材料的濃度實(shí)質(zhì)上小于10%。第一材料的濃度則為100%減去第二、三、四材料濃度的和值，故第一材料為反射層130的主要成分。就反射層130的厚度而言，當(dāng)反射層130的厚度實(shí)質(zhì)上大于50納米(nm)時(shí)，反射層130將具有良好的反射率。反射層130電性連接至第一導(dǎo)電層140。在本實(shí)施例中，第一導(dǎo)電層140可為一像素電源線的陽(yáng)極，此像素電源線借由薄膜晶體管(thin film transistor, TFT)所控制?？昭ù┰椒瓷鋵?30與第一導(dǎo)電層140后，注入發(fā)光層150。、
第一導(dǎo)電層140設(shè)置于反射層130之上。第一導(dǎo)電層140的材料的功函數(shù)(workfunction)高于鋁(Al)的功函數(shù)，例如是氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、銦鎵鋅氧化物(IGZO)、氧化鋅(ZnO)、氧化銀(Ag2O)或氧化鑰(Μο0、Μο205)。舉例來(lái)說(shuō)，第一導(dǎo)電層140的功函數(shù)實(shí)質(zhì)上大于4. 5eV。就第一導(dǎo)電層140的厚度而言,第一導(dǎo)電層140的厚度實(shí)質(zhì)上小于200內(nèi)米(nm)。第一導(dǎo)電層140越薄將使反射層130的反射率越高。發(fā)光層150設(shè)置于第一導(dǎo)電層140上,且位于第二導(dǎo)電層160之下。發(fā)光層150的材質(zhì)包括有機(jī)材料或無(wú)機(jī)材料，例如是氧化硅(SiOx)或鋰(Li)。第二導(dǎo)電層160設(shè)置于發(fā)光層150上，且位于第一導(dǎo)電層140之上。第二導(dǎo)電層160的材質(zhì)包括氧化物為基礎(chǔ)的材料，例如是氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、銦鎵鋅氧化物(IGZO)、氧化鋅(ZnO)、氧化銀(Ag2O)或氧化鑰(MoO, Mo2O5 )。保護(hù)層170設(shè)置于第二導(dǎo)電層160上。保護(hù)層170的材質(zhì)包括氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、氮氧化硅(SiONx)、或有機(jī)材料。有機(jī)材料例如是甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)。如上所述，頂部發(fā)光式有機(jī)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)100的鋁合金反射層130不容易被氧化且其電阻值可維持在一低程度范圍。此外，反射層130的表面平滑且其反射率可維持在一高程度范圍。因此，頂部發(fā)光式有機(jī)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)100具有高光能發(fā)射效率與低電能消耗量。第二實(shí)施例參照?qǐng)D4，圖4繪示第二實(shí)施例的一頂部發(fā)光式有機(jī)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)200的示意圖。本實(shí)施例的一頂部發(fā)光式有機(jī)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)200與第一實(shí)施例的一頂部發(fā)光式有機(jī)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)100不同的處在于反射層230為一多層結(jié)構(gòu),且第二材料僅分布于反射層230的頂部與底部。在本實(shí)施例中，反射層230包括一第一薄層231、一第二薄層232與一第三薄層233。第二薄層232設(shè)置于第一薄層231與第三薄層233之間。第一薄層231的材質(zhì)包括第一材料、第二材料與第三材料，第三薄層233的材質(zhì)包括第一材料、第二材料與第三材料。第二薄層232的材質(zhì)僅包括第一材料，或者包括第一材料與一第五材料，第五材料例如是釹(Nd)。也就是說(shuō)，第二材料與第三材料僅分布于反射層230的頂部及底部。在另一實(shí)施例中，第三薄層233可忽略，且第二材料與第三材料僅分布于反射層230的頂部。由于第二材料分布于反射層230的頂部，本實(shí)施例的反射層230的電阻值可維持在一低程度范圍且可降低有機(jī)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)200的電能消耗。此外，由于第三材料分布于反射層230的頂部與底部反射層230的表面光滑且反射層230的反射率可維持在一高程度范圍，例如有機(jī)發(fā)光二極管200的黑暗缺陷將降低。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的修改和完善，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種頂部發(fā)光式有機(jī)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu),包括 一基板； 一反射層，設(shè)置于該基板之上，其中該反射層包括一第一材料、一第二材料及一第三材料，該第一材料包括鋁，該第二材料包括鎳，該第三材料系選自由化學(xué)元素周期表的第十三族與第十四族元素所組成的群組； 一第一導(dǎo)電層，設(shè)置于該反射層之上； 一第二導(dǎo)電層，設(shè)置于該第一導(dǎo)電層之上；以及 一發(fā)光層，設(shè)置于該第一導(dǎo)電層及該第二導(dǎo)電層之間。
2.如權(quán)利要求I所述的頂部發(fā)光式有機(jī)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，該反射層為ー單層結(jié)構(gòu)，該第一材料、該第二材料與該第三材料分布于全部的該反射層。
3.如權(quán)利要求I所述的頂部發(fā)光式有機(jī)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，該反射層為ー多層結(jié)構(gòu)，且該第二材料僅分布于該反射層的頂部與底部。
4.如權(quán)利要求I所述的頂部發(fā)光式有機(jī)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第三材料包括硼。
5.如權(quán)利要求I所述的頂部發(fā)光式有機(jī)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第三材料包括娃。
6.如權(quán)利要求I所述的頂部發(fā)光式有機(jī)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，在該反射層中該第二材料的濃度實(shí)質(zhì)上小于20%，且在該反射層中該第三材料的濃度實(shí)質(zhì)上小于10%。
7.如權(quán)利要求I所述的頂部發(fā)光式有機(jī)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，該反射層還包括一第四材料，且該第四材料包括ー鑭系元素。
8.如權(quán)利要求7所述的頂部發(fā)光式有機(jī)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，在該反射層中該第四材料的濃度實(shí)質(zhì)上小于10%。
9.如權(quán)利要求I所述的頂部發(fā)光式有機(jī)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，還包括 一基底層，設(shè)置于該基板及該反射層之間； 其中該基底層的熔點(diǎn)實(shí)質(zhì)上大于600°C。
10.如權(quán)利要求9所述的頂部發(fā)光式有機(jī)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，該基底層系選自于由鑰、鈦、鉻、鉭、鎢以及其組合所組成的群組。
11.如權(quán)利要求9所述的頂部發(fā)光式有機(jī)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，該基底層的厚度實(shí)質(zhì)上大于10納米。
12.如權(quán)利要求I所述的頂部發(fā)光式有機(jī)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，還包括 一基底層，設(shè)置于該基板及該反射層之間； 其中該基底層包括氧化銦錫、氧化銦鋅、銦鎵鋅氧化物、氧化鋅、氧化銀或氧化鑰。
13.如權(quán)利要求12所述的頂部發(fā)光式有機(jī)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，該基底層的厚度實(shí)質(zhì)上大于5納米。
14.如權(quán)利要求I所述的頂部發(fā)光式有機(jī)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一導(dǎo)電層包括氧化銦錫、氧化銦鋅、銦鎵鋅氧化物、氧化鋅、氧化銀或氧化鑰。
15.如權(quán)利要求I所述的頂部發(fā)光式有機(jī)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一導(dǎo)電層的功函數(shù)實(shí)質(zhì)上大于4. 5eV。
16.如權(quán)利要求I所述的頂部發(fā)光式有機(jī)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一導(dǎo)電層的厚度實(shí)質(zhì)上小于200納米。
17.如權(quán)利要求I所述的頂部發(fā)光式有機(jī)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，該反射層的厚度實(shí)質(zhì)上大于50納米。
18.如權(quán)利要求I所述的頂部發(fā)光式有機(jī)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，該反射層電性連接于該第一導(dǎo)電層。
全文摘要
本發(fā)明提出一種頂部發(fā)光式有機(jī)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)。頂部發(fā)光式有機(jī)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)包括一基板、一反射層、一第一導(dǎo)電層、一第二導(dǎo)電層及一發(fā)光層。反射層設(shè)置于基板之上。反射層包括一第一材料、一第二材料及一第三材料。第一材料包括鋁(Al)，第二材料包括鎳(Ni)，第三材料系選自由化學(xué)元素周期表的第十三族與第十四族元素所組成的群組。第一導(dǎo)電層設(shè)置于反射層之上。第二導(dǎo)電層設(shè)置于第一導(dǎo)電層之上。發(fā)光層設(shè)置于第一導(dǎo)電層及第二導(dǎo)電層之間。
文檔編號(hào)H01L51/50GK102760840SQ20121012861
公開(kāi)日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2012年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月27日
發(fā)明者八田嘉久, 吳寶忠, 松谷計(jì)知 申請(qǐng)人:奇美電子股份有限公司, 群康科技(深圳)有限公司