TWI462642B - 發光裝置的製作方法及有機層的形成方法 - Google Patents

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Description

發光裝置的製作方法及有機層的形成方法
本發明是有關於一種裝置的製作方法及膜層的形成方法，且特別是有關於一種發光裝置的製作方法及有機層的形成方法。
電激發光裝置(electroluminescent device)是一種可將電能轉換成光能且具有高轉換效率的半導體裝置，其常見的用途為指示燈、顯示面板以及光學讀寫頭之發光裝置等。其中，由於有機發光裝置具備如無視角問題、製程簡易、低成本、高應答速度、使用溫度範圍廣泛與全彩化等特性，因此符合多媒體時代顯示器特性的要求，可望成為下一代的平面顯示器的主流。
有機發光裝置包括陽極、有機發光層以及陰極。有機發光裝置的發光原理是將電洞、電子分別由陽極、陰極注入至有機發光層。當電子與電洞在有機發光層中相遇時，會進行再結合而形成光子(photon)，進而產生放光的現象。為了提升有機發光裝置的發光效率，通常會在陽極與有機發光層之間配置電洞注入層與電洞傳輸層，以及在陰極與有機發光層之間配置電子注入層與電子傳輸層。也就是說，陽極與陰極之間可以配置有多個有機功能層，這些有機功能層可以是依序堆疊於陽極上的電洞注入層、電洞傳輸層、有機發光層、電子注入層以及電子傳輸層。
上述的有機功能層通常是採用遮罩蒸鍍法來形成，但此方法具有價格昂貴與不適合大規模製造的缺點，因此有人提出使用印刷等技術來取代遮罩蒸鍍法。印刷技術是先將有機材料溶解於揮發性溶劑中，再將含有有機材料的溶液塗佈於基板上，接著使溶劑揮發以形成包括有機材料的有機功能層。然而，由於多個有機功能層通常是彼此堆疊且接觸，因此用以形成後續有機功能層的溶劑有可能會因與已形成的有機功能層接觸而彼此互溶，進而影響有機發光裝置的元件特性。由於有機功能層的材料種類繁多，因此大幅增加了製作有機功能層的困難度與複雜度。
本發明提供一種發光裝置的製作方法，能簡化有機功能層的製程。
本發明另提供一種有機層的形成方法，其具有簡單的製程。
本發明提出一種發光裝置的製作方法，其包括以下步驟。提供包含第一電極層的基板。提供第一有機薄膜溶液，其包括第一有機材料、第一固體載質以及第一溶劑，其中第一固體載質具有昇華性，且第一溶劑使第一有機材料與第一固體載質混合。使用第一有機薄膜溶液以於第一電極層上形成第一有機薄膜。移除第一溶劑與移除第一固體載質以形成包括第一有機材料的第一有機功能層。於第一有機功能層上形成第二電極層。
本發明另提出一種有機層的形成方法，其包括以下步驟。提供有機薄膜溶液，其包括有機材料、固體載質以及溶劑，其中固體載質具有昇華性，且溶劑使有機材料與固體載質混合。塗佈有機薄膜溶液以於基材上形成有機薄膜。去除有機薄膜中的溶劑以形成固態膜。使固態膜中的固體載質昇華，以形成包括有機材料的有機層。
基於上述，在本發明中，使用包括有機材料、具有昇華性的固體載質以及溶劑的有機薄膜溶液來製作有機薄膜，而後藉由移除溶劑及移除固體載質，以形成包括有機材料的有機功能層或有機層。如此一來，可簡化有機功能層或有機層的製程，且使包括此有機功能層或有機層的裝置(諸如發光裝置)具有良好的元件特性。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
 【第一實施例】
圖1A至圖1C是根據本發明第一實施例之有機層的形成方法的流程剖面示意圖。首先，提供有機薄膜溶液，其包括有機材料、固體載質以及溶劑，其中固體載質具有昇華性，且溶劑使有機材料與固體載質混合。在本實施例中，根據所欲形成之有機層來選擇有機材料，舉例來說，有機層可以是作為發光裝置中的有機功能層、太陽能電池中的光電轉換層或其他有機層，因此根據這些膜層應具有的特性來選擇適當的有機材料。
在本實施例中，固體載質例如是萘(naphthalene)、乙醯丙酮鋁(Al(acac)3 )或其他具有昇華性的固體載質。在本實施例中，固體載質的昇華溫度例如是小於有機材料的耐受溫度，以避免後續移除固體載質的溫度破壞有機材料的特性。第一溶劑例如是具有揮發性的有機溶劑，諸如四氫呋喃、二氯甲烷、甲苯、丙酮或其他適合的溶劑。其中，第一溶劑的揮發溫度(諸如沸點)小於第一固體載質的昇華溫度。第一溶劑在常壓下的揮發溫度例如是介於40℃至80℃。
請參照圖1A，接著，塗佈有機薄膜溶液於基材10上形成有機薄膜20。基材10可以是有機基材或無機基材。在本實施例中，塗佈有機薄膜溶液的方法包括旋塗法、噴墨法或其他合適的方法。
請參照圖1B，然後，去除有機薄膜20中的溶劑，以形成固態膜30。固態膜30包括有機材料與固體載質。在本實施例中，有機材料與固體載質的含量比例例如是1:5至1:200，較佳為約1:100。在本實施例中，去除溶劑的方法例如是使溶劑揮發，諸如進行加熱製程、改變壓力或根據溶劑的特性利用其他條件使溶劑揮發。其中，加熱製程的溫度是依據溶劑的揮發溫度而定，例如常壓下之加熱製程的溫度是40℃至80℃。當然，也可以根據溶劑的特性利用改變壓力或其他條件的方式去除第一溶劑。
請參照圖1C，而後，使固態膜30中之固體載質昇華，以形成包括有機材料之有機層40。在本實施例中，使固體載質昇華的方法例如是對固態膜30進行加熱製程。加熱製程的溫度是依據固體載質的昇華溫度而定，例如是70℃至200℃。再者，在其他實施例中，也可以根據固體載質的特性利用改變壓力或其他條件的方式使固體載質昇華。
在本實施例中，藉由於基材上形成包括有機材料、固體載質以及溶劑的有機薄膜，以及依序移除有機薄膜中的溶劑與固體載質，以形成包括有機材料的有機層。由於有機材料、固體載質以及溶劑彼此互溶且溶劑與固體載質具有易於移除的特性，因此有機層的形成方法具有簡單的步驟與較低的製作成本。再者，經由適當地選擇彼此互溶的有機材料、固體載質以及溶劑，本實施例的有機層的形成方法可以廣泛地應用於半導體領域、光電領域等領域中，使得包括以此方法形成的有機層的裝置具有良好的元件特性。
接下來，將說明應用上述方法的發光裝置的製作方法，以進一步說明本發明。
【第二實施例】
圖2A至圖2E是根據本發明第二實施例之發光裝置的製作方法的流程剖面示意圖。請參照圖2A，首先，提供基板102，此基板102包含第一電極層110。在本實施例中，基板102可為硬式基板或軟式基板，硬式基板例如是玻璃基板、剛性塑膠基板、金屬基板、晶圓或陶瓷基板等，軟式基板例如是有機基板，諸如聚亞醯胺基板、聚碳酸酯基板、聚苯二甲酸酯基板、聚奈二甲酸醇酯基板、聚丙烯基板、聚乙烯基板、聚苯乙烯基板、其它合適的基板、上述聚合物衍生物之基板、或者是薄的金屬或合金基板。
在本實施例中，第一電極層110例如是形成於基板102上。第一電極層110例如是陽極，其材質可為透明導電材料或是不透明之導電材料，且第一電極層110可以是單層或多層結構。所述透明導電材料可包括金屬氧化物，諸如銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、銦鍺鋅氧化物、或其它合適的氧化物(諸如氧化鋅)、或是上述至少二者之堆疊層。所述不透明導電材料包括金屬，諸如銀、鋁、鉬、銅、鈦或其它合適的金屬。在本實施例中，第一電極層110的形成方法例如是蒸鍍法、塗佈法、沈積法、或其它合適的方法。
接著，提供第一有機薄膜溶液，其包括第一有機材料、第一固體載質以及第一溶劑，其中第一固體載質具有昇華性，且第一溶劑使第一有機材料與第一固體載質混合。在本實施例中，第一有機薄膜溶液例如是在常溫常壓的低水低氣環境下製備。第一有機材料與第一固體載質的含量比例例如是1:5至1:200，較佳為約1:100。第一有機材料與第一固體載質在第一有機薄膜溶液中的固含量比例例如為10~20%。
在本實施例中，是以使用第一有機薄膜溶液形成有機發光層為例，因此第一有機材料例如是有機發光層材料，諸如源自單重態激發態之螢光材料以及源自三重態激發態之磷光材料，其可發出諸如藍光、綠光、紅光、黃光或是白光。然而，本發明不限於此，在其他實施例中，第一有機薄膜溶液也可以用來形成電洞注入層、電洞傳輸層、電子注入層或電子傳輸層，因此第一有機材料也可以是電洞注入層材料、電洞傳輸層材料、電子注入層材料或電子傳輸層材料。詳言之，在一實施例中，第一有機材料例如是電洞注入層材料，諸如苯二甲藍銅、星狀芳胺類、聚苯胺、聚乙烯二氧噻吩或其他合適的材料。在一實施例中，第一有機材料例如是電洞傳輸層材料，諸如三芳香胺類、交叉結構二胺聯苯、二胺聯苯衍生物或其他合適的材料。在一實施例中，第一有機材料例如是電子注入層材料，諸如氧化鋰、氧化鋰硼、矽氧化鉀、碳酸銫、醋酸鈉、氟化鋰鹼或其他合適的材料。在一實施例中，第一有機材料例如是電子傳輸層材料，諸如噁唑衍生物及其樹狀物、金屬螯合物、唑類化合物、二氮蒽衍生物、含矽雜環化合物或其他合適的材料。第一固體載質例如是包括萘或乙醯丙酮鋁。在本實施例中，第一固體載質在常壓下之昇華溫度例如是小於200℃，且例如是小於110℃。特別一提的是，第一固體載質的昇華溫度較佳是小於第一有機材料的耐受溫度，以及小於已形成於基板102上的各膜層的耐受溫度，以避免移除第一固體載質的溫度破壞第一有機材料與該些膜層的特性。
在本實施例中，第一溶劑對第一有機材料與第一固體載質具有可溶性，使第一有機材料與第一固體載質均勻混合於第一溶劑中，以形成第一有機薄膜溶液。第一溶劑例如是具有揮發性的有機溶劑，諸如四氫呋喃、二氯甲烷、甲苯、丙酮或其他適合的溶劑。其中，第一溶劑的揮發溫度小於第一固體載質的昇華溫度。第一溶劑的揮發溫度例如是介於40℃至80℃。
請參照圖2B，接著，使用前述製備的第一有機薄膜溶液以於第一電極層110上形成第一有機薄膜120。在本實施例中，第一有機薄膜120的形成方法例如是塗佈法，諸如旋塗法、噴墨法等。在本實施例中，第一有機薄膜120的製作例如是在低水低氣的環境下進行。
請同時參照圖2C與圖2D，移除第一溶劑與移除第一固體載質以形成包括第一有機材料的第一有機功能層124。如圖2C所示，在本實施例中，此步驟例如是先去除第一有機薄膜120中的第一溶劑，以形成第一固態膜122。第一固態膜122包括第一有機材料與第一固體載質，第一有機材料與第一固體載質的含量比例例如是1:5至1:200，較佳為約1:100。在本實施例中，去除第一溶劑的方法例如是使溶劑揮發，諸如進行加熱製程、改變壓力或根據第一溶劑的特性利用其他條件使溶劑揮發。其中，加熱製程的溫度是依據第一溶劑的揮發溫度而定，例如常壓下之加熱製程的溫度是40℃至80℃。
接著，如圖2D所示，移除第一固體載質，以形成第一有機功能層124。在本實施例中，移除第一固體載質的方法例如是藉由加熱使第一固態膜122中的第一固體載質昇華，以形成包括第一有機材料的第一有機功能層124。在本實施例中，此步驟例如是在真空烘箱中進行，其中真空度及加熱製程的溫度是依據第一固體載質的昇華溫度而定。舉例來說，壓力可以是常壓至真空度為10-3 torr，加熱溫度可以是70℃至200℃。再者，在其他實施例中，也可以根據第一固體載質的特性利用改變壓力或其他條件的方式使第一固體載質昇華。在本實施例中，第一有機功能層124例如是有機發光層。
請參照圖2E，接著，於第一有機功能層124上形成第二電極層150，以完成發光裝置100的製作。第二電極層150例如是陰極，其材料與形成方法與第一電極層110相似，於此不贅述。但必需說明的，第一電極層110與第二電極層150之陰、陽極與否，就以設計上的需求，而有所變動之。
在本實施例中，發光裝置100為有機發光裝置，其包括基板102、第一電極層110、第二電極層150以及配置於第一電極層110與第二電極層150之間的第一有機功能層124。在本實施例中，是使用第一有機薄膜溶液來形成作為有機發光層的第一有機功能層124，但本發明不限於此。如前文所述，在其他實施例中，根據第一有機薄膜溶液所含的第一有機材料，可以使用第一有機薄膜溶液來形成電洞注入層、電洞傳輸層、電子注入層或電子傳輸層。換言之，第一有機薄膜溶液可用來形成電洞注入層、電洞傳輸層、電子注入層、電子傳輸層以及有機發光層中的至少一者。特別一提的是，所屬領域具有通常知識者皆知發光層為發光裝置的基本構件之一，因此當圖2E所示之第一有機功能層124表示有機發光層以外的有機功能層時，發光裝置100實質上至少更包括一有機發光層，其配置於第一電極層110與第二電極層150其中一者與第一有機功能層124之間。
在本實施例中，由於固體載質具有昇華特性，可輕易地藉由加熱等方式由固態膜中移除，而留下僅包括有機材料的有機功能層。因此，固體載質的使用不會大幅增加發光裝置的製作成本與時間，且使得以此方式製作的發光裝置具有良好的元件特性。
【第三實施例】
圖3A至圖3G是根據本發明第三實施例之發光裝置的製作方法的流程剖面示意圖。本實施例與第二實施例都是以有機薄膜溶液形成有機功能層，其主要不同處在於本實施例是分別以第一有機薄膜溶液與第二有機薄膜溶液於第一電極層上形成堆疊的第一有機功能層與第二有機功能層，以下針對本實施例與第一實施的不同處進行說明，因此基板、第一與第二電極層的材料與形成方法以及未於本實施例中說明的用以形成其他有機功能層的有機薄膜溶液所含的有機材料、固體載質以及溶劑可以參照第一實施例中所述，於此不贅述。
請參照圖3A，首先，提供基板102，此基板102包含第一電極層110。在本實施例中，第一電極層110例如是陽極。
接著，提供第一有機薄膜溶液，其包括第一有機材料、第一固體載質以及第一溶劑，其中第一固體載質具有昇華性，且第一溶劑使第一有機材料與第一固體載質混合。在本實施例中，第一有機薄膜溶液例如是在常溫常壓的低水低氣環境下製備。第一有機材料例如是選自電洞注入層材料、電洞傳輸層材料、有機發光層材料、電子注入層材料以及電子傳輸層材料中的一者。第一固體載質例如是萘或乙醯丙酮鋁。第一溶劑例如是具有揮發性的有機溶劑，諸如四氫呋喃、二氯甲烷、甲苯、丙酮或其他適合的溶劑。第一有機材料與第一固體載質的含量比例例如是1:5至1:200，較佳為約1:100。第一有機材料與第一固體載質在第一有機薄膜溶液中的固含量比例例如為10~20%。
請參照圖3B，接著，使用前述製備的第一有機薄膜溶液以於第一電極層110上形成第一有機薄膜120。在本實施例中，第一有機薄膜120的形成方法例如是塗佈法，諸如旋塗法、噴墨法等。在本實施例中，第一有機薄膜120的製作例如是在低水低氣的環境下進行。
請參照圖3C，去除第一有機薄膜120中的第一溶劑，以形成第一固態膜122。第一固態膜122包括第一有機材料與第一固體載質，第一有機材料與第一固體載質的含量比例例如是1:5至1:200，較佳為約1:100。在本實施例中，去除第一溶劑的方法例如是進行加熱製程，使第一溶劑揮發。加熱製程的溫度是依據第一溶劑的揮發溫度而定，例如常壓下之加熱製程的溫度是40℃至80℃。再者，在其他實施例中，也可以根據第一溶劑的特性利用改變壓力或其他條件的方式去除第一溶劑。
接著，提供第二有機薄膜溶液，其包括第二有機材料、第二固體載質以及第二溶劑，其中第二固體載質具有昇華性，且第二溶劑使第二有機材料與第二固體載質混合。第二有機材料例如是與第一有機材料不同。詳言之，在本實施例中，第一有機材料例如是選自電洞注入層材料、電洞傳輸層材料、有機發光層材料、電子注入層材料以及電子傳輸層材料中的一者，第二有機材料例如是選自電洞注入層材料、電洞傳輸層材料、有機發光層材料、電子注入層材料以及電子傳輸層材料中的另一者。在本實施例中，第一有機材料例如是有機發光層材料，以及第二有機材料例如是電子注入層材料。
第二固體載質與第一固體載質例如是具有相近或實質上相同的昇華溫度。在本實施例中，第二固體載質例如是與第一固體載質相同。第二固體載質例如是萘或乙醯丙酮鋁。第二溶劑例如是具有揮發性的有機溶劑，諸如四氫呋喃、二氯甲烷、甲苯、丙酮或其他適合的溶劑。第二有機材料與第二固體載質的含量比例例如是1:5至1:200，較佳為約1:100。第二有機材料與第二固體載質在第二有機薄膜溶液中的固含量比例例如為10~20%。在本實施例中，第二有機薄膜溶液例如是在常溫常壓的低水低氣環境下製備。
請參照圖3D，接著，使用第二有機薄膜溶液於第一固態膜122上形成第二有機薄膜130。在本實施例中，第二有機薄膜130的形成方法例如是塗佈法，諸如旋塗法、噴墨法等。在本實施例中，第二有機薄膜130的製作例如是在低水低氣的環境下進行。
請參照圖3E，然後，去除第二有機薄膜130中的第二溶劑，以形成第二固態膜132。第二固態膜132包括第二有機材料與第二固體載質，第二有機材料與第二固體載質的含量比例例如是1:5至1:200，較佳為約1:100。在本實施例中，去除第二溶劑的方法例如是進行加熱製程，使第二溶劑揮發。加熱製程的溫度是依據第二溶劑的揮發溫度而定，諸如是40℃至80℃。再者，在其他實施例中，也可以根據第二溶劑的特性利用改變壓力或其他條件的方式使第二溶劑揮發。
請參照圖3F，而後，移除第一固態膜122中的第一固體載質以形成包括第一有機材料的第一有機功能層124。移除第二固態膜132中的第二固體載質以形成包括第二有機材料的第二有機功能層134。第一有機功能層124包括第一有機材料，第二有機功能層134包括第二有機材料。在本實施例中，由於第二固體載質與第一固體載質例如是具有相近或實質上相同的昇華溫度，因此可以在同一加熱步驟中使第一固態膜122中的第一固體載質與第二固態膜132中的第二固體載質昇華。在本實施例中，此步驟例如是在真空烘箱中進行，其中真空度及加熱製程的溫度是依據第一與第二固體載質的昇華溫度而定。舉例來說，壓力可以是常壓至真空度為10-3 torr，加熱溫度可以是70℃至200℃。再者，在其他實施例中，也可以根據第一固體載質與第二固體載質的特性利用改變壓力或其他條件的方式使第一固體載質與第二固體載質昇華。在本實施例中，第一有機功能層124例如是有機發光層，第二有機功能層134例如是電子注入層，但本發明不限於此。
特別一提的是，在本實施例中是以在同一步驟中移除第一固體載質與第二固體載質為例，但在其他實施例中，當第一固體載質與第二固體載質具有不同的昇華溫度，也可以在不同步驟中分別移除第一固態膜122中的第一固體載質與第二固態膜132中的第二固體載質。舉例來說，先移除第一固體載質與第二固體載質中具有較低昇華溫度的一者，再移除第一固體載質與第二固體載質中具有較高昇華溫度的一者。再者，本實施例是於第一固態膜122上形成第二有機薄膜130，也就是說，在移除第一溶劑的步驟之後與移除第一固體載質的步驟之前形成第二有機薄膜130，但在其他實施例中，也可以先完成第一有機功能層124的製作後，再於第一有機功能層124上進行形成第二有機薄膜130及移除後第二有機薄膜130中的第二溶劑與第二固體載質等步驟。
請參照圖3G，接著，於第二有機功能層134上形成第二電極層150，以完成發光裝置100a的製作。第二電極層150例如是陰極，其材料與形成方法可參照前一實施例中所述，於此不贅述。在本實施例中，發光裝置100a為有機發光裝置，其包括基板102、第一電極層110、第二電極層150以及配置於第一電極層110與第二電極層150之間的第一有機功能層124與第二有機功能層134。特別一提的是，所屬領域具有通常知識者皆知發光層為發光裝置的基本構件之一，因此當圖3G所示之第一有機功能層124與第二有機功能層134皆為有機發光層以外的有機功能層時，圖3G所示之發光裝置100實質上至少更包括一有機發光層。
在本實施例中，於第一固態膜122上形成第二有機薄膜130的步驟中，雖然第二有機薄膜溶液中的第二有機溶劑會接觸到第一固態膜122，但由於第二有機溶劑實質上為接觸第一固態膜122的上表面，且第一固態膜122中的第一有機材料實質上均勻分佈在第一固體載質中且所佔的比例相對較小，因此第二有機溶劑幾乎不會對第一固態膜122中的第一有機材料造成破壞或溶解之。換言之，固體載質在固態膜中實質上作為保護有機材料的介質，以避免有機材料自身的特性受到破壞。因此，在溶劑選擇上無需考量其是否會與前一膜層產生互溶干擾的問題，因而大幅降低溶劑選擇的複雜性。因此，本實施例之發光裝置的製作方法適於形成多個堆疊的有機功能層，使得有機功能層分別具有良好的特性。此外，由於固體載質具有昇華特性，可輕易地藉由加熱等方式由固態膜中移除，而留下僅包括有機材料的有機功能層。因此，固體載質的使用不會大幅增加發光裝置的製作成本與時間，且使得以此方式製作的發光裝置具有良好的元件特性。
【第四實施例】
圖4A至圖4G是根據本發明第四實施例之發光裝置的製作方法的流程剖面示意圖。本實施例與第三實施例中所述的發光裝置的製作方法相似，以下針對不同處進行說明，其餘相似步驟的細節則可參照第三實施例中所述，於此不贅述。
請參照圖4A，首先，提供基板102，此基板102包含第一電極層110。在本實施例中，第一電極層110例如是陽極。接著，使用第一有機薄膜溶液以於第一電極層110上形成第一有機薄膜120。
請參照圖4B，接著，去除第一有機薄膜120中的第一溶劑，以形成第一固態膜122。
請參照圖4C，然後，於第一固態膜122上形成緩衝層140，其中緩衝層140包括具有昇華性的第三固體載質。在本實施例中，緩衝層140的第三固體載質例如是萘、乙醯丙酮鋁或其他合適的固體載質。
請參照圖4D，而後，使用第二有機薄膜溶液於緩衝層140上形成第二有機薄膜130。
在本實施例中，第一有機薄膜120的第一固體載質、第二有機薄膜130的第二固體載質以及緩衝層140的第三固體載質的材料例如是具有相近或實質上具有相同的昇華溫度。在本實施例中，第三固體載質在常壓下之昇華溫度例如是小於200℃，且例如是小於110℃。特別是，第三固體載質的昇華溫度應較佳小於已形成及欲形成於基板102上的各膜層的耐受溫度，以避免移除第三固體載質的溫度破壞發光裝置中各膜層的元件特性。
請參照圖4E，接著，去除第二有機薄膜130中的第一溶劑，以形成第二固態膜132。
請參照圖4F，然後，移除第一固態膜122中的第一固體載質、緩衝層140以及第二固態膜132中的第二固體載質，以形成包括第一有機材料的第一有機功能層124與包括第二有機材料的第二有機功能層134。在本實施例中，由於第一固體載質、第二固體載質及第三固體載質的材料例如是具有相近或實質上具有相同的昇華溫度，因此例如是可在同一加熱步驟中使第一固態膜122中的第一固體載質、構成緩衝層140的第三固體載質以及第二固態膜132中的第二固體載質昇華。在本實施例中，此步驟例如是在真空烘箱中進行，其中真空度及加熱製程的溫度是依據第一、第二以及第三固體載質的昇華溫度而定。舉例來說，壓力可以是常壓至真空度為10-3 torr，加熱溫度可以是70℃至200℃。再者，在其他實施例中，也可以根據第一、第二以及第三固體載質的特性利用改變壓力或其他條件的方式使第一、第二以及第三固體載質昇華。
請參照圖4G，接著，於第二有機功能層134上形成第二電極層150，以完成發光裝置100b的製作。在本實施例中，第二電極層150例如是陰極。在本實施例中，發光裝置100b為有機發光裝置，其包括基板102、第一電極層110、第二電極層150以及配置於第一電極層110與第二電極層150之間的第一有機功能層124與第二有機功能層134。第一有機功能層124與第二有機功能層134可以是電洞注入層材料、電洞傳輸層材料、有機發光層材料、電子注入層材料以及電子傳輸層材料中的任二者。
在本實施例中，於第一固態膜122上形成緩衝層140，能更有效地防止第二有機薄膜溶液中的溶劑接觸到第一固態膜122中的第一有機材料，以避免第一有機材料受到第二溶劑的破壞或溶解之。因此，在溶劑選擇上無需考量其是否會與前一膜層產生互溶干擾的問題，因而大幅降低溶劑選擇的複雜性。因此，本實施例之發光裝置的製作方法適於形成多個堆疊的有機功能層，使得有機功能層分別具有良好的特性。特別是，由於緩衝層140的材料為具有昇華性的固體載質，因此可輕易地藉由加熱等方式移除緩衝層140，而留下彼此堆疊且接觸的第一有機功能層124與第二有機功能層134。此外，可以藉由選擇具有相似昇華溫度的第一、第二及第三固體載質，而在同一步驟中移除第一、第二及第三固體載質，以同時形成第一與第二有機功能層124、134且移除緩衝層140。因此，緩衝層140的配置不會大幅增加有機功能層的製作成本與時間，且使以此方式製作的有機功能層124、134具有良好的功能，進而使得包含此有機功能層124、134的發光裝置100b具有良好的元件特性。
特別一提的是，雖然在上述的實施例中都是以發光裝置具有兩個有機功能層為例，但本發明不限於此，換言之，在其他實施例中，發光裝置可以具有兩個以上由上述方式所形成的有機功能層，且緩衝層可以暫時配置在以上述方式所形成的膜層之間。再者，在其他實施例之發光裝置中，也可以是至少一層有機功能層是由上述的有機薄膜液體製作，而其他有機功能層仍以習知的鍍膜等方式形成，換言之，本發明之有機層的形成方法可以根據實際需求與現有製程結合，而不限於上述實施例。此外，在一實施例中，也可以是先於基材上形成上述包含有機材料的固態膜，再將固態膜轉印至已形成於基板上的第一電極層上，而後去除固態膜中的固體載質，以於第一電極層上形成包括有機材料的有機功能層。換言之，上述的有機層的形成方法也可以與轉印技術結合，以形成發光裝置的有機功能層。
以下列舉實驗來驗證本發明的效果。為證明本發明之上述實施例之發光裝置的製造方法能夠實行，以下使用實驗例與對照組作比較說明。
首先，在發光測試實驗中觀察以本發明所述之方法形成的實驗例1與實驗例2的發光裝置是否具有發光功能。
對照組1之發光裝置的製作方法包括依序於基板上形成：(1a)陽極，材料包括銦錫氧化物(ITO)；(1b)電洞注入層，材料包括聚(3,4-乙烯二氧硫烯)：聚(磺酸苯乙烯)(PEDOT:PSS)【Poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate)】，其以塗佈方式形成在陽極上；(1c)有機發光層，是將包含8-氫氧基喹碄鋁(Alq3)【Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminium】與甲苯的有機薄膜溶液塗佈至電洞注入層上，並移除甲苯所形成的；(1d)電子傳輸層，材料包括N-芳基苯並咪唑(TPBi)【N-arylbenzimidazole】，其以蒸鍍法形成在有機發光層上；以及(1e)陰極，材料包括鋁(Al)，其以蒸鍍方式形成在電子傳輸層上。
實驗例1之發光裝置的製作方法包括依序於基板上形成陽極、電洞注入層、有機發光層、電子傳輸層以及陰極。其中，陽極、電洞注入層、電子傳輸層以及陰極的製作方法與對照組相同。而有機發光層是採用本發明所述的方式來製作，也就是將含有8-氫氧基喹碄鋁( Alq3) 、萘、甲苯的有機薄膜溶液塗佈至電洞注入層上，且依序移除甲苯與萘，以形成包括8-氫氧基喹碄鋁( Alq3) 的有機發光層。
實驗例2之發光裝置的製作方法包括依序形成陽極、電洞注入層、有機發光層、緩衝層、電子傳輸層以及陰極。其中，陽極、電洞注入層以及陰極的製作方法與對照組相同。而有機發光層、緩衝層以及電子傳輸層是採用本發明所述的方式來製作，其步驟如下所述。首先，將含有8-氫氧基喹碄鋁(Alq3)、萘、甲苯的有機薄膜溶液塗佈至電洞注入層上，而後移除甲苯以形成第一固態膜。接著，於第一固態膜上以塗佈的方式形成包括萘的緩衝層。然後，將含有N-芳基苯並咪唑(TPBi)、萘、甲苯的有機薄膜溶液塗佈至緩衝層上，而後移除甲苯以形成第二固態膜。接著，在常壓下藉由加熱至80℃移除第一與第二固態膜中的萘與構成緩衝層的萘，以形成堆疊的有機發光層與電子傳輸層。
表1為實驗例1、實驗例2以及對照組之發光裝置的發光測試結果，其中發光者在欄位中以O表示，未發光者在欄位中以X表示。
由表1可知，根據本發明所述的方法所形成的實驗例1與2的發光裝置可發光，表示本發明所述的發光裝置的製造方法能夠實行。
接著，製作對照組2與對照組3以觀察不具有固體載質的有機薄膜溶液是否具有可堆疊效果。對照組2是將含8-氫氧基喹碄鋁(Alq3)與溶劑的藍光有機發光材料溶液塗佈於空白基板上，並量測其厚度為478埃。對照組3是將含8-氫氧基喹碄鋁(Alq3)與溶劑的藍光有機發光材料溶液塗佈於已形成有綠光有機發光層(厚度為320埃)之基板上，並量測其厚度為480埃。對照組2與對照組3中的藍光有機發光材料溶液相同且塗佈方法皆為在1000 rpm下塗佈30秒。
由對照組2與對照組3所得的厚度可知，由藍光有機發光材料溶液所塗佈的藍光有機發光層與已形成的綠光有機發光層無堆疊效果。
然後，藉由實驗例3、實驗例4以及實驗例5來驗證包括固體載質的固態層具有堆疊效果以及由固體載質所形成緩衝層能在昇華過程中移除。實驗例3的製作方法包括將含8-氫氧基喹碄鋁(Alq3)、甲苯及萘的綠光有機發光材料溶液塗佈於基板上，接著依序移除甲苯與萘以形成綠光有機發光層。然後，量測綠光有機發光層的厚度。實驗例4的製作方法包括將含8-氫氧基喹碄鋁(Alq3)、甲苯及萘的綠光有機發光材料溶液塗佈於基板上，接著移除甲苯以形成綠光有機發光固態層。然後，將含N,N'-二苯基-N,N'-(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(NPB)【N,N’-bis-(1-naphthyl)-N,N’-diphenyl-1,1’-biphenyl-4-4’-diamine】、甲苯及萘之藍光有機發光材料溶液塗佈於綠光有機發光固態層上，接著移除甲苯以形成藍光有機發光固態層。而後，移除綠光有機發光固態層與藍光有機發光固態層中的萘以形成堆疊的綠光有機發光層與藍光有機發光層。然後，測量堆疊的綠光有機發光層與藍光有機發光層的總厚度。
實驗例5的製作方法與實驗例4的製作方法大致相同，其主要不同處是在綠光有機發光固態層上形成含萘的緩衝層，再於緩衝層上形成藍光有機發光固態層，而後移除綠光與藍光有機發光固態層以及緩衝層中的萘。然後，測量堆疊的綠光有機發光層與藍光有機發光層的總厚度。實驗例3-5的溶劑的揮發溫度、有機發光材料溶液的塗佈條件(綠光有機發光材料溶液在500 rpm下塗佈5秒、藍光有機發光材料溶液在1000 rpm下塗佈20秒共3次)、昇華溫度等製程條件皆相同。
實驗例3的綠光有機發光層的厚度為135埃，實驗例4的綠光有機發光層與藍光有機發光層的總厚度為563.4埃，實驗例5的綠光有機發光層與藍光有機發光層的總厚度為558埃。由實驗例3與實驗例4可知，含有固體載質的綠光有機發光材料溶液與藍光有機發光材料溶液可以堆疊。由實驗例4與實驗例5可推知，緩衝層中之固體載質可在昇華程序被移除，且幾乎不會殘留在綠光有機發光層與藍光有機發光層之間。因此，含有固體載質的有機發光材料溶液具有堆疊效果，且於有機功能層之間形成含固體載質的緩衝層且在後續製程中移除緩衝層的發光裝置的製造方法確實能夠實行。
如上所述，在本發明中，使用包括有機材料、具有昇華性的固體載質以及溶劑的有機薄膜溶液來製作有機薄膜，而後藉由移除溶劑及移除固體載質，以形成包括有機材料的有機功能層或有機層。如此，可簡化有機功能層或有機層的製程。
特別是，在一實施例中，由於有機材料是均勻地分佈在固體載質中且所佔的比例相對較小，因此當欲形成兩個彼此接觸且堆疊的有機功能層時，固體載質可以大幅降低有機材料直接與而後塗佈於其上的另一溶劑接觸的機會，以避免有機材料受到破壞。再者，在一實施例中，也可以進一步於兩個有機薄膜之間形成含固體載質的緩衝層，以防止有機材料直接與而後塗佈於其上的另一溶劑接觸，且於移除固態膜中的固體載質的同時移除緩衝層。由於固體載質具有昇華特性，因此可輕易地藉由加熱等方式移除固態膜中的固體載質及由固體載質形成的緩衝層，而留下僅包括有機材料的有機功能層。因此，可大幅簡化兩個有機薄膜間溶劑挑選之複雜問題，而固體載質的使用也不會大幅增加有機功能層的製作成本與時間，且使以此方式製作的發光裝置具有良好的元件特性。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧基材
20‧‧‧有機薄膜
30‧‧‧固態膜
40‧‧‧有機層
100、100a、100b‧‧‧發光裝置
102‧‧‧基板
110、150‧‧‧電極層
120、130‧‧‧有機薄膜
122、132‧‧‧固態膜
124、134‧‧‧有機功能層
140‧‧‧緩衝層
圖1A至圖1C是根據本發明第一實施例之有機層的形成方法的流程剖面示意圖。
圖2A至圖2E是根據本發明第二實施例之發光裝置的製作方法的流程剖面示意圖。
圖3A至圖3G是根據本發明第三實施例之發光裝置的製作方法的流程剖面示意圖。
圖4A至圖4G是根據本發明第四實施例之發光裝置的製作方法的流程剖面示意圖。
102．．．基板
110．．．電極層
122、132．．．固態膜

Claims (19)

  1. 一種發光裝置的製作方法，包括：提供一基板，該基板包含一第一電極層；提供一第一有機薄膜溶液，該第一有機薄膜溶液包括一第一有機材料、一第一固體載質以及一第一溶劑，其中該第一固體載質具有昇華性，該第一溶劑使該第一有機材料與該第一固體載質混合；使用該第一有機薄膜溶液以於該第一電極層上形成一第一有機薄膜；去除該第一有機薄膜中的該第一溶劑，以形成一第一固態膜；提供一第二有機薄膜溶液，該第二有機薄膜溶液包括一第二有機材料、一第二固體載質以及一第二溶劑，其中該第二固體載質具有昇華性，該第二溶劑使該第二有機材料與該第二固體載質混合；使用該第二有機薄膜溶液於該第一固態膜上形成一第二有機薄膜；移除該第二溶劑，以形成一第二固態膜；移除該第一固體載質以形成包括該第一有機材料的一第一有機功能層；移除該第二固體載質以形成包括該第二有機材料的一第二有機功能層；以及於該第二有機功能層上形成一第二電極層。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置的製作方 法，其中移除該第一固體載質之步驟包含：使該第一固態膜中的該第一固體載質昇華。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置的製作方法，其中該第一固體載質在常壓下的昇華溫度小於110℃。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置的製作方法，其中該第一固體載質包括萘或乙醯丙酮鋁。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置的製作方法，其中該第一有機材料包括一電洞注入層材料、一電洞傳輸層材料、一電子注入層材料、一電子傳輸層材料或一有機發光層材料。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置的製作方法，其中該第一有機功能層包括一電洞注入層、一電洞傳輸層、一電子注入層、一電子傳輸層或一有機發光層。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置的製作方法，其中該第一溶劑包括四氫呋喃、二氯甲烷、甲苯或丙酮。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置的製作方法，其中移除該第二固體載質之步驟包含：使該第二固態膜中的該第二固體載質昇華。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之發光裝置的製作方法，其中在同一加熱步驟中使該第一固態膜中的該第一固體載質與該第二固態膜中的該第二固體載質昇華。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置的製作方法，其中該第二有機材料與該第一有機材料不同。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置的製作方 法，其中該第一固體載質與該第二固體載質實質上具有相同的昇華溫度。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置的製作方法，其中該第一有機功能層與該第二有機功能層選自一電洞注入層、一電洞傳輸層、一有機發光層、一電子注入層以及一電子傳輸層中的任兩者。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置的製作方法，更包括在形成該第二有機薄膜之前，於該第一固態膜上形成一緩衝層，其中該緩衝層包括具有昇華性的第三固體載質。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之發光裝置的製作方法，其中該第一固體載質、該第二固體載質以及該第三固體載質的材料實質上具有相同的昇華溫度。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之發光裝置的製作方法，其中在同一加熱步驟中使該第一固體載質、該第二固體載質以及該第三固體載質昇華。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置的製作方法，其中於該第一電極層上形成該第一有機薄膜的方法包括於該第一電極層上塗佈該第一有機薄膜溶液。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之發光裝置的製作方法，其中塗佈該第一有機薄膜溶液的方法包括旋塗法或噴墨法。
  18. 一種有機層的形成方法，包括：提供一第一有機薄膜溶液，該第一有機薄膜溶液包括一第一有機材料、一第一固體載質以及一第一溶劑，其中 該第一固體載質具有昇華性，該第一溶劑使該第一有機材料與該第一固體載質混合；塗佈該第一有機薄膜溶液以於一基材上形成一第一有機薄膜；去除該第一有機薄膜中的該第一溶劑，以形成一第一固態膜；提供一第二有機薄膜溶液，該第二有機薄膜溶液包括一第二有機材料、一第二固體載質以及一第二溶劑，其中該第二固體載質具有昇華性，該第二溶劑使該第二有機材料與該第二固體載質混合；使用該第二有機薄膜溶液於該第一固態膜上形成一第二有機薄膜；移除該第二溶劑，以形成一第二固態膜；使該第一固態膜中的該第一固體載質昇華，以形成包括該第一有機材料的一第一有機層；以及使該第二固態膜中的該第二固體載質昇華，以形成包括該第二有機材料的一第二有機層。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之有機層的形成方法，其中塗佈該第一有機薄膜溶液或該第二有機薄膜溶液的方法包括旋塗法或噴墨法。
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