TWI636602B - 有機光電元件結構與製程方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種有機光電元件結構與製程方法，其中係將有機層及第二電極層以相同範圍沉積後，對第二電極層施以雷射掃瞄擊穿，並使第二電極層部分擊穿後，形成與接觸電極層之電性連接區。利用本發明可有效地減少有機光電元件製作時金屬遮罩的使用次數，大幅降低製程所需的對位時間以及減少更換金屬遮罩時造成的操作時間，且藉由雷射掃瞄擊穿形成之電性連接區域具有較窄的邊框(border)，將可使有機光電元件具有較大的作用面積。

Description

有機光電元件結構與製程方法
本發明係關於一種有機光電元件結構與製程方法。
有機光電元件的發展在近年來逐漸受到相關學界與業界的重視，常見的有機光電元件如有機發光二極體(OLED)、有機太陽能電池(OPV)、有機薄膜電晶體(OTFT)等。其中，有機發光二極體(OLED)係於兩個電極之間夾有適當的有機化合物層，施加電壓後電子與電洞會於有機化合物層中再結合而發光。有機發光二極體因其自發光、高照度、低重量、超薄外形、低功耗、寬視角、高對比度、製造簡單、快速反應時間而應用於平板顯示器及照明產業。
在現有技術中，在有機發光二極體的製程中有機層及電極層需使用不同圖形的金屬遮罩並分別沉積，方能使電極層與預留的接觸電極層直接接觸，形成良好的電性導通。然而，使用不同的金屬遮罩將使製作成本較高，同時製程中每一次的金屬遮罩更換，都需經過再一次的對準定位的時間，且必要的預留對位公差將會使得有機發光二極體的發光面積減少，因此如何能夠有效簡化有機發光二極體的製程並同時兼顧有機發光二極體發光特性，進一步達成減少製程工時及生產成本，為各方所研究之課題。
本發明提供一種有機光電元件製程方法，步驟如下：於一基板上之一側沉積一第一電極層，於基板之另一側沉積一接觸電極層；藉由一金屬遮罩於第一電極層及接觸電極層上，依序沉積一有機層、一第二電極層；以雷射於接觸電極層之其中一側將部分第二電極層及有機層去除；以及第二電極層於雷射掃瞄處與接觸電極層形成電性連接。
其中第一電極層及接觸電極層之間設有一間隔空間。其中部分有機層係設於第一電極層及接觸電極層之間的間隔空間內。其中有機層與第二電極層之沉積範圍相同。其中接觸電極層可為金屬層、金屬氧化物層、或金屬層與金屬氧化物層之堆疊。其中雷射掃瞄之波長係為1064nm，雷射掃瞄之功率係小於3W。
本發明提供一種有機光電元件結構，包含基板、第一電極層、接觸電極層以及有機層，其中第一電極層係設於基板之一側，接觸電極層係設於基板之另一側，有機層係設於第一電極層之上方及接觸電極之上方，第二電極層係設於有機層之上方，並於基板之另一側與接觸電極層電性連接。其中第二電極層係經由雷射掃瞄後，於雷射掃瞄擊穿處與接觸電極層形成電性連接。其中第二電極層與接觸電極層之電性連接處部分係具有透光性。
其中第一電極層及接觸電極層之間設有一間隔空間。其中部分有機層係設於第一電極層及接觸電極層之間的間隔空間內。其中接 觸電極層可為金屬層、金屬氧化物層、或金屬層與金屬氧化物層之堆疊。
上列詳細說明係針對本發明之一可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。
綜上所述，本案不但在空間型態上確屬創新，並能較習用物品增進上述多項功效，應已充分符合新穎性及進步性之法定發明專利要件，爰依法提出申請，懇請 貴局核准本件發明專利申請案，以勵發明，至感德便。
100‧‧‧基板
110‧‧‧間隔空間
200‧‧‧第一電極層
300‧‧‧接觸電極層
400‧‧‧有機層
500‧‧‧第二電極層
510‧‧‧電性連接區
圖1為本發明之有機光電元件結構之示意圖。
圖2為本發明之有機光電元件製程方法之流程圖。
圖3為本發明之有機光電元件測試結果之示意圖。
圖4為本發明之有機光電元件測試結果之示意圖。
圖5為本發明之有機光電元件測試結果之示意圖。
圖6為本發明之有機光電元件測試結果之示意圖。
為利 貴審查委員了解本發明之技術特徵、內容與優點及其所能達到之功效，茲將本發明配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與 配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的權利範圍，合先敘明。
請參閱圖1，係為本發明之有機光電元件結構之示意圖，其包含基板100、第一電極層200、接觸電極層300、有機層400、第二電極層500。第一電極層200及接觸電極層300分別設於基板100兩側並相隔一間隔空間110，有機層400係設於第一電極層200及接觸電極層300上方並有部分設於間隔空間110內，第二電極層500係設於有機層400之上方，並與接觸電極層300之間形成具有透光性的電性連接區510，此電性連接區510係由第二電極層500經由雷射掃瞄後，於雷射掃瞄擊穿處形成。
請參閱圖2，係為本發明之有機光電元件製程方法之流程圖，其步驟如下：S201：於一基板100上之一側沉積一第一電極層200，於基板100之另一側沉積一接觸電極層300；S202：藉由一金屬遮罩於第一電極層200及接觸電極層300上，沉積一有機層400；S203：再利用同一金屬遮罩於有機層400上，沉積一第二電極層500；S204：以雷射於接觸電極層300之上方或下方施以雷射掃瞄擊穿，將部分第二電極層500及有機層400去除，且第二電極層500於雷射掃瞄擊穿處，形成與接觸電極層300之電性連接區510。
請參閱如下表1，為利用本發明之有機光電元件製程方法之有機發光二極體元件(OLED)於雷射掃瞄前後之比對，其中有機發光二極體元件發光面積為61mmx63mm，有機層的厚度為230nm，第二電極層 為鋁，其厚度為100nm，接觸電極層為ITO(120nm)與Mo/Al/Mo(50nm/500nm/50nm)的堆疊，雷射擊穿點的大小係為0.06mm，掃描間距(pitch)係為0.3mm，掃瞄面積係為1mm x 60mm，雷射最大功率係為30W，並以不同百分比之功率對實驗組1~實驗組5進行掃瞄擊穿。
由表1可知，一般採用不同開口大小金屬遮罩的現有製程，可將第二電極層(金屬層)及接觸電極層直接形成電性連接，因此可於OLED元件兩側接觸電極層量測到的第二電極(陰極)的阻抗值約為2.2Ω(歐姆)，如對照組數據所示。實驗組為採用同一金屬遮罩的本發明製程，由表1中得知，雷射掃瞄前第二電極層與接觸電極層之間因隔著有機層，故於OLED元件兩側接觸電極層量測到的第二電極(陰極)的起始阻抗超過20MΩ。實驗組5顯示，雷射掃瞄擊穿功率為1%之強度(0.3W)即可將部分第二電極層、有機層、接觸電極層擊穿，並使第二電極層與接觸電極層形成電性連接，雷射後的阻抗可大幅地降至2.1Ω，而當雷射掃瞄擊穿功率過高時(>20%)則反而去除過多第二電極層(金屬層)，造成阻抗值的上升。
請參閱如下表2，為利用本發明之有機光電元件製程方法之有機光電元件於施加電流前後之比對，其中係以上述實驗組5之條件進行雷射掃瞄擊穿之有機光電元件的實驗組6~實驗組9，持續施加1A(安培)及40mA(毫安培)電流一段時間之前後阻抗值之比較。
表2中實驗組6~實驗組9所示，持續施加1A(安培)一小時後，仍保有穩定之阻抗值(約2Ω)，故利用本發明之有機光電元件製程方法之有機光電元件依然具有符合現有蒸鍍技術之表現水準。
請參閱如下表3及圖3~圖6，為利用本發明之有機光電元件製程方法之有機發光二極體元件(OLED)與以現有蒸鍍技術所製成之有機發光二極體元件之光電特性比對。
請參閱圖3~圖6，其中利用本發明之有機光電元件製程方法之有機光電元件之測試結果以實線表示，現有蒸鍍技術之有機光電元件之測試結果以虛線表示，如圖3、圖4所示，本發明於施加電壓4~8V(伏特)時，其電流密度、及亮度皆比現有蒸鍍技術具幾乎相同的表現，如圖5、圖6所示，在相同電流效率(cd/A)及功率效率(lm/W)的表現上，本發明與現有蒸鍍技術具有幾乎相同的表現，顯示本發明可有效地應用在有機光電元件的製作上，達到減少使用金屬遮罩，減少製程時間，以及縮減元件的邊框(border)寬度，進而提高元件作用面積的百分比。
利用本發明之有機光電元件製程方法之有機光電元件於製程時，有效的減少金屬遮罩使用數目、定位及更換的次數，大幅降低製程所需的時間以及減少更換光照時造成的汙染，且藉由雷射掃瞄而定義有機光電元件的電性連接區域，故使本發明之有機光電元件結構具有較現 有技術更窄的邊框(border)，而具有更大的發光面積。此外，本發明之有機光電元件製程方法除了能實施於有機發光二極體(OLED)外，亦能夠實施於有機光伏元件(OPV)及有機薄膜電晶體(OTFT)等領域之相關製程，且並依據定義施以任意圖案之雷射掃瞄。
綜上所述，本案不僅於技術思想上確屬創新，並具備習用之傳統方法所不及之上述多項功效，已充分符合新穎性及進步性之法定發明專利要件，爰依法提出申請，懇請 貴局核准本件發明專利申請案，以勵發明，至感德便。

Claims (10)

  1. 一種有機光電元件製程方法，步驟如下：於一基板上之一側沉積一第一電極層，於該基板之另一側沉積一接觸電極層，其中該第一電極層及該接觸電極層之間設有一間隔空間；藉由一金屬遮罩於該第一電極層及該接觸電極層上，依序沉積一有機層、一第二電極層；以雷射對該接觸電極層處進行掃瞄擊穿將部分該第二電極層、該有機層及該接觸電極層去除；以及該第二電極層於雷射掃瞄處與該接觸電極層形成電性連接。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之有機光電元件製程方法，其中部分該有機層係設於該第一電極層及該接觸電極層之間的該間隔空間內。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之有機光電元件製程方法，其中該有機層與該第二電極層之沉積範圍相同。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之有機光電元件製程方法，其中該接觸電極層可為金屬層、金屬氧化物層、或金屬層與金屬氧化物層之堆疊。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之有機光電元件製程方法，其中雷射掃瞄之波長係為1064nm，雷射掃瞄之功率係小於3W。
  6. 一種有機光電元件結構，包含：一基板；一第一電極層，該第一電極層係設於該基板之一側；一接觸電極層，該接觸電極層係設於該基板之另一側，其中該第一電極層及該接觸電極層之間設有一間隔空間；一有機層，係設於該第一電極層之上方，及該接觸電極之上方；以及一第二電極層，係設於該有機層之上方，且與該有機層之沉積範圍相同，並與該接觸電極層電性連接。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之有機光電元件結構，其中部分該有機層係設於該第一電極層及該接觸電極層之間的該間隔空間內。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之有機光電元件結構，其中該接觸電極層可為金屬層、金屬氧化物層、或金屬層與金屬氧化物層之堆疊。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之有機光電元件結構，其中該第二電極層係經由雷射掃瞄後，於雷射掃瞄擊穿處形成與該接觸電極層之電性連接。
  10. 如申請專利範圍第6項所述之有機光電元件結構，其中該第二電極層與該接觸電極層之電性連接處部分係具有透光性。
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