CN102157696A - 有机电激发光显示元件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种有机电激发光显示元件及其制造方法。有机电激发光显示元件适于配置于一基板上。有机电激发光显示元件包括一第一电极、一第一掺杂载流子传输层、一发光层、一第二掺杂载流子传输层以及一第二电极。第一电极配置于基板上。第一掺杂载流子传输层配置于第一电极上。发光层配置于第一掺杂载流子传输层上。第二掺杂载流子传输层配置于发光层上，其中第二掺杂载流子传输层具有一与发光层连接的第一表面以及一与第一表面相对的第二表面。第一表面实质上为一平面，而第二表面为一粗糙表面。第二电极配置于第二表面上。本发明的有机电激发光显示元件可具有理想的外部效率。

Description

有机电激发光显示元件及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种显示元件，且特别涉及一种有机电激发光显示元件及其制造方法。
背景技术
有机电激发光元件是一种可将电能转换成光能且具有高转换效率的光电元件，其常见的用途为照明光源、显示面板等。由于有机电激发光元件具备一些特性，诸如无视角限制、工艺简易、低成本、高应答速度、使用温度范围广泛以及全彩化等，符合多媒体时代显示器特性的要求，近年来已成为研究的热潮。
图1示出为公知的有机电激发光显示元件的示意图。请参照图1，有机电激发光显示元件100包括有基板110、第一电极120、空穴注入层130、空穴传输层140、有机发光层150、电子传输层160、电子注入层170以及第二电极180。一般而言，第一电极120、空穴注入层130、空穴传输层140、有机发光层150、电子传输层160、电子注入层170以及第二电极180依序地堆叠于基板110上。此外，第二电极180会利用具有反射特性的金属材料加以制作以将有机发光层150所发出的光线反射出去而作为显示之用。
一般而言，第二电极180为平坦的电极层，其提供镜面式反射作用。并且由于空气、基板110、第一电极120、空穴注入层130、空穴传输层140、有机发光层150、电子传输层160以及电子注入层170的折射率并不一致，导致大角度的光线在不同膜层的介面之间发生全反射作用。如此一来，在第二电极180的镜面反射作用以及介面间的全反射作用下，有机发光层150所发出的大角度光线将无法由基板110射出。通常，在这样的元件设计下，有机发光层150所发出的光线仅约有20％可以由基板110射出，因此有机电激发光显示元件100的外部效率(external efficiency)并不理想。
发明内容
为克服上述现有技术的缺陷，本发明提供一种有机电激发光显示元件，具有理想的外部效率可降低元件的耗能，以提高显示元件的品质。
本发明提供一种有机电激发光显示元件的制造方法，其制作不平坦的反射电极以提供扩散式反射作用。
本发明提供一种有机电激发光显示元件，其适于配置于一基板上。有机电激发光显示元件包括一第一电极、一第一掺杂载流子传输层、一发光层、一第二掺杂载流子传输层以及一第二电极。第一电极配置于基板上。第一掺杂载流子传输层配置于第一电极上。发光层配置于第一掺杂载流子传输层上。第二掺杂载流子传输层配置于发光层上，其中第二掺杂载流子传输层具有一与发光层连接的第一表面以及一与第一表面相对的第二表面。第一表面实质上为一平面，第二表面为一粗糙表面。第二电极配置于第二表面上。
本发明另提出一种有机电激发光显示元件的制造方法。于一基板上形成一第一电极。于第一电极上形成一第一掺杂载流子传输层。于第一掺杂载流子传输层上形成一发光层。于发光层上形成一第二掺杂载流子传输层，其中第二掺杂载流子传输层具有一与发光层连接的第一表面以及一与第一表面相对的第二表面，该第一表面实质上为一平面，而第二表面为一粗糙表面。此外，于第二表面上形成一第二电极。
本发明又提出一种有机电激发光显示元件，适于配置于一基板上。有机电激发光显示元件包括一第一电极、一第一掺杂载流子传输层、一发光层、一第二掺杂载流子传输层以及一第二电极。第一电极配置于基板上。第一掺杂载流子传输层配置于第一电极上，其中第一掺杂载流子传输层具有一与第一电极连接的第一表面以及一与第一表面相对的第二表面。第一表面实质上为一平面，而第二表面为一粗糙表面。发光层配置于第一掺杂载流子传输层上。第二掺杂载流子传输层配置于发光层上。第二电极配置于第二掺杂载流子传输层上。
基于上述，本发明采用热退火工艺或是热蒸镀工艺在有机电激发光显示元件的第二掺杂载流子传输层表面形成多个凸起微结构，并且将第二电极配置于这些凸起微结构上。第二电极搭配凸起微结构的设计可以提供扩散式反射作用。如此一来，有机电激发光显示元件可具有理想的外部效率。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1示出为公知的有机电激发光显示元件的示意图。
图2A至图2C示出为本发明一实施例的有机电激发光显示元件的制作方法。
图3A至图3C示出为本发明另一实施例的有机电激发光显示元件的制造方法。
图4A至图4C示出为本发明又一实施例的有机电激发光显示元件的制作方法。
图5示出为本发明又一实施例的有机电激发光显示元件的示意图。
图6示出为本发明再一实施例的有机电激发光显示元件的示意图。
其中，附图标记说明如下：
100、200、300、400、500：有机电激发光显示元件
110、210：基板
120、220：第一电极
130：空穴注入层
140：空穴传输层
150：有机发光层
160：电子传输层
170：电子注入层
180、260、560：第二电极
230、430、530：第一掺杂载流子传输层
240、540：发光层
250、250A、350、450、550：第二掺杂载流子传输层
252、532：第一表面
254、534：第二表面
352：第一薄膜
354：第二薄膜
432：第一载流子注入层
434：第一载流子传输层
452：第二载流子注入层
454：第二载流子传输层
A：热退火工艺
E：热蒸镀工艺
M：掩模
O：开口
P：凸起微结构
具体实施方式
图2A至图2C示出为本发明一实施例的有机电激发光显示元件的制作方法。请先参照图2A，于一基板210上依序地形成一第一电极220、|第一掺杂载流子传输层230、一发光层240以及|第二掺杂载流子传输层250。换言之，第一电极220配置于基板210上。第一掺杂载流子传输层230配置于第一电极220上。发光层240配置于第一掺杂载流子传输层230上。第二掺杂载流子传输层250配置于发光层240上。另外，在本实施例中，第二掺杂载流子传输层250的厚度例如介于0.2微米至2微米之间。或是，第二掺杂载流子传输层250的厚度可介于0.5微米至1微米之间。
然后，请参照图2A与图2B，对图2A中的第二掺杂载流子传输层250进行一热退火工艺A(thermal annealing process)，其中热退火工艺A的工艺温度例如介于50℃至120℃之间。
在本实施例中，第二掺杂载流子传输层250A的玻璃转变温度(Tg)介于30℃至100℃之间，或是介于40℃至70℃之间。经由热退火工艺A后，第二掺杂载流子传输层250A具有一与发光层240连接的第一表面252以及一与第一表面252相对的第二表面254，其中第一表面252实质上为一平面，而第二表面254则为具有多个凸起微结构P的粗糙表面。值得一提的是，图2B所示出的结构中，除了第二表面254之外，其余元件之间的介面实质上皆为平坦的。因此，各元件之间的接合关系大致上不受热退火工艺A的影响。此外，本实施例的第二掺杂载流子传输层250A具有一定的厚度，其经由热退火工艺A后所具有的表面粗糙度Ra可以到达约30nm～200nm。
随之，请参照图2C，于第二掺杂载流子传输层250A的第二表面254上形成一第二电极260。第一电极220、第一掺杂载流子传输层230、发光层240、第二掺杂载流子传输层250A以及第二电极260即构成一配置于基板210上的有机电激发光显示元件200。在本实施例中，第一电极220例如为透明电极而第二电极260例如为反射电极。此外，第二电极260实质上共形于第二表面254。第二电极260随着凸起微结构P而起伏。如此一来，发光层240所发出的光线照射于第二电极260后会受到扩散式反射作用，而朝向不同的方向被反射出去。因此，发光层240所发出的大部分光线可射出基板210，因此可提高有机电激发光显示元件200的外部效率。
在本实施例中，第一掺杂载流子传输层230可以是一空穴传输层，而第二掺杂载流子传输层250A可以是一电子传输层。不过，在其他的实施例中，随着元件结构与膜层特性的调整，第一掺杂载流子传输层230可以是一电子传输层，而第二掺杂载流子传输层250A可以是一空穴传输层。此外，第一掺杂载流子传输层230以及第二掺杂载流子传输层250A不限定为单层结构，其可由多层结构所构成。
当然，制作有机电激发光显示元件200的方式并不限定于以上实施例。图3A至图3C示出为本发明另一实施例的有机电激发光显示元件的制造方法。请参照图3A与图3B，如图3A制作完发光层240之后，本实施例例如以一掩模M为罩幕，对第二掺杂载流子传输层250进行一热蒸镀工艺E以形成具有多个凸起微结构P的第二掺杂载流子传输层250A。随后，在第二掺杂载流子传输层250A上形成第二电极260，在本实施例中，第二电极260为一反射电极，但不以此为限，即完成图3C所示出的有机电激发光显示元件200。换言之，本实施例是以热蒸镀工艺E来替代图2B所述的热退火工艺A。
具体而言，在本实施例中，掩模M具有多个开口O，而开口O之间距例如介于10微米至30微米之间。利用掩模M为罩幕进行热蒸镀工艺E时，第二掺杂载流子传输层250A对应于开口O位置的厚度较厚，被掩模M遮蔽位置的厚度较薄以构成凸起微结构P。因此，第二掺杂载流子传输层250A具有实质上平坦的第一表面252以及粗糙的第二表面254，并且配置于第二表面254上的第二电极260(如图3C所示)可提供扩散式反射作用以增加有机电激发光显示单元200的外部效率。。
除此之外，图4A至图4C示出为本发明又一实施例的有机电激发光显示元件的制造方法。请参照图4A至图4C，有机电激发光显示元件300适于配置于基板210上，并包括依序叠置的第一电极220、第一掺杂载流子传输层230、发光层240、第二掺杂载流子传输层350以及第二电极260。在本实施例中，第二掺杂载流子传输层350可以包括一第一薄膜352以及一第二薄膜354。第一薄膜352配置于发光层240上。第二薄膜354配置于第一薄膜352与第二电极260之间。在其他实施例中，第二掺杂载流子传输层350可以仅包括有第二薄膜354，其玻璃转变温度(Tg)介于30℃至100℃之间，或是介于40℃至70℃之间。也就是说，本发明不特别地限定第二掺杂载流子传输层350由单一薄膜层所构成或是由多层薄膜层所构成。
值得一提的是，第二掺杂载流子传输层350由第一薄膜352以及第二薄膜354组成时，第一薄膜352的玻璃转变温度高于第二薄膜354的玻璃转变温度，其中第二薄膜354的玻璃转变温度例如介于30℃至100℃之间，或是介于40℃至70℃之间。在一实施例中，第二掺杂载流子传输层350可以仅由玻璃转态温度较低的第二薄膜354所组成。另外，本实施例与前述实施例的差异主要在于热退火工艺A是在第二电极260完成后进行，即第二掺杂载流子传输层350的制作方式包括了依序形成第一薄膜352、第二薄膜354以及第二电极260，然后进行热退火工艺A以使第二薄膜354具有多个凸起微结构P。也就是说，第二掺杂载流子传输层350接近发光层240的一侧具有平坦的表面，而远离发光层240的一侧具有粗糙的表面。如此一来，配置于第二薄膜354上的第二电极260可提供扩散式反射作用以增加有机电激发光显示单元300的外部效率。在一实施例中，第二掺杂载流子传输层350可以是一电子传输层由第一薄膜352以及第二薄膜354组成；且第二薄膜354可以是一负型掺杂(n-doped)的电子传输层。在另一实施例中，第二掺杂载流子传输层350可以是一空穴传输层由第一薄膜352以及第二薄膜354组成；且第二薄膜354可以是一正型掺杂(p-doped)的空穴传输层。
另外，在本实施例中，第一掺杂载流子传输层230可以是一空穴传输层，而第二掺杂载流子传输层350可以是一电子传输层；在另一实施例中，第二掺杂载流子传输层350可以是一负型掺杂(n-doped)的电子传输层。不过，在其他的实施例中，随着元件结构与膜层特性的调整，第一掺杂载流子传输层230可以是一电子传输层，而第二掺杂载流子传输层350可以是一空穴传输层；在另一实施例中，第二掺杂载流子传输层350可以是一正型掺杂(p-doped)的空穴传输层。此外，第一掺杂载流子传输层230以及第二掺杂载流子传输层350不限定为单一薄膜层结构，其可由多层薄膜层结构所构成。
图5示出为本发明又一实施例的有机电激发光显示元件的示意图。请参照图5，有机电激发光显示元件400适于配置于基板210上，并包括依序叠置的第一电极220、第一掺杂载流子传输层430、发光层240、第二掺杂载流子传输层450以及第二电极260。在本实施例中，第一掺杂载流子传输层430包括一第一载流子注入层432以及一位于第一载流子注入层432与发光层240之间的第一载流子传输层434。另外，第二掺杂载流子传输层450则包括一第二载流子注入层452以及一位于第二载流子注入层452与发光层240之间的第二载流子传输层454。
具体而言，第一载流子注入层432与第一载流子传输层434可以分别为一空穴注入层以及一空穴传输层。同时，第二载流子注入层452与第二载流子传输层454可以分别为一电子注入层以及一电子传输层。在其他的实施例中，随元件结构与膜层特性的调整，第一载流子注入层432与第一载流子传输层434可以分别为一电子注入层以及一电子传输层。同时，第二载流子注入层452与第二载流子传输层454可以分别为一空穴注入层以及一空穴传输层。
具体而言，除了前述实施例以描述的制作步骤之外，本实施例的第一掺杂载流子传输层430的制作方法更包括于第一电极220上形成一空穴注入层以及于空穴注入层上形成一空穴传输层，而形成第二掺杂载流子传输层450的制作方法包括于发光层240上形成一电子传输层以及于电子传输层上形成一电子注入层。或是，第一掺杂载流子传输层430的制作方法更包括于第一电极220上形成一电子注入层以及于电子注入层上形成一电子传输层，而形成第二掺杂载流子传输层450的制作方法包括于发光层240上形成一空穴传输层以及于空穴传输层上形成一空穴注入层。换言之，本实施例不限定第一掺杂载流子传输层430与第二掺杂载流子传输层450所传递的载流子类型，只要两者分别传递电子与空穴其中一种载流子即可构成为本发明的载流子传输层。
除此之外，图6示出为本发明再一实施例的有机电机发光显示元件示意图。请参照图6，一种有机电激发光显示元件500适于配置于一基板210上。有机电激发光显示元件500包括一第一电极220、一第一掺杂载流子传输层530、一发光层540、一第二掺杂载流子传输层550以及一第二电极560。第一电极220配置于基板210上。第一掺杂载流子传输层530配置于第一电极220上，其中第一掺杂载流子传输层530具有一与第一电极220连接的第一表面532以及一与第一表面532相对的第二表面534。由图6可知，第一表面532实质上为一平面，而第二表面534为一具有多个凸起微结构P的粗糙表面。发光层540配置于第一掺杂载流子传输层530上。第二掺杂载流子传输层550配置于发光层540上。第二电极560则配置于第二掺杂载流子传输层550上。
本实施例与前述实施例的不同点主要在于，本实施例的掺杂载流子传输层中，接近于基板210的第一掺杂载流子传输层530具有一面平坦另一面粗糙的结构。此外，发光层540、第二掺杂载流子传输层550以及第二电极560实质上共形于第一掺杂载流子传输层530的粗糙的第二表面534。
综上所述，本发明的有机电激发光显示元件的其中一个载流子传输层具有粗糙表面，且反射电极配置于此粗糙表面上。因此，有机电激发光显示元件的反射电极可以提供扩散式反射作用。如此一来，发光层所发出的光线可以被反射电极反射向不同的方向，而有助于提高有机电激发光显示元件的外部效率。本发明除了可应用于一般的有机电激发光显示元件，也可应用于串联式有机电激发光显示元件(Tandem OLED)。
虽然本发明已以实施例揭示如上，然而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，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视随附的权利要求所界定的范围为准。

Claims (20)

1.一种有机电激发光显示元件，适于配置于一基板上，该有机电激发光显示元件包括：
一第一电极，配置于该基板上；
一第一掺杂载流子传输层，配置于该第一电极上；
一发光层，配置于该第一掺杂载流子传输层上；
一第二掺杂载流子传输层，配置于该发光层上，其中该第二掺杂载流子传输层具有一与该发光层接触的第一表面以及一与该第一表面相对的第二表面，该第一表面实质上为一平面，而该第二表面为一粗糙表面；以及
一第二电极，配置于该第二表面上。
2.如权利要求1所述的有机电激发光显示元件，其中该第一电极为一透明电极，而该第二电极为一反射电极。
3.如权利要求1所述的有机电激发光显示元件，其中该第二表面具有多个凸起微结构。
4.如权利要求1所述的有机电激发光显示元件，其中该第二表面的表面粗糙度(Ra)到达30nm～200nm。
5.如权利要求1所述的有机电激发光显示元件，其中该第一掺杂载流子传输层包括一空穴载流子传输层，而该第二掺杂载流子传输层包括一电子载流子传输层。
6.如权利要求1所述的有机电激发光显示元件，其中该第一掺杂载流子传输层包括一电子载流子传输层，而该第二掺杂载流子传输层包括一空穴载流子传输层。
7.如权利要求1所述的有机电激发光显示元件，其中该第二掺杂载流子传输层的厚度介于0.2微米至2微米之间。
8.如权利要求1所述的有机电激发光显示元件，其中该第二掺杂载流子传输层的厚度介于0.5微米至1微米之间。
9.如权利要求1所述的有机电激发光显示元件，其中该第二掺杂载流子传输层的玻璃转变温度(Tg)介于30℃至100℃之间。
10.如权利要求1所述的有机电激发光显示元件，其中该第二掺杂载流子传输层的玻璃转变温度(Tg)介于40℃至70℃之间。
11.如权利要求1所述的有机电激发光显示元件，其中该第二掺杂载流子传输层包括：
一第一薄膜，配置于该发光层上；以及
一第二薄膜，配置于该第一薄膜与该第二电极之间，其中该第一薄膜的玻璃转变温度(Tg)高于该第二薄膜的玻璃转变温度(Tg)。
12.如权利要求11所述的有机电激发光显示元件，其中该第二薄膜包含一负型掺杂层。
13.如权利要求11所述的有机电激发光显示元件，其中该第二薄膜包含一正型掺杂层。
14.一种有机电激发光显示元件的制造方法，包括：
于一基板上形成一第一电极；
于该第一电极上形成一第一掺杂载流子传输层；
于该第一掺杂载流子传输层上形成一发光层；
于该发光层上形成一第二掺杂载流子传输层，其中该第二掺杂载流子传输层具有一与该发光层接触的第一表面以及一与该第一表面相对的第二表面，该第一表面实质上为一平面，而该第二表面为一粗糙表面；以及
于该第二表面上形成一第二电极。
15.如权利要求14所述的有机电激发光显示元件的制造方法，其中该粗糙表面的形成方法包括：对该第二掺杂载流子传输层进行一热退火工艺。
16.如权利要求14所述的有机电激发光显示元件的制造方法，其中该热退火工艺的工艺温度介于50℃至120℃之间。
17.如权利要求14所述的有机电激发光显示元件的制造方法，其中该粗糙表面的形成方法包括：以一掩模为罩幕，对该第二掺杂载流子传输层进行一热蒸镀工艺。
18.如权利要求17所述的有机电激发光显示元件的制造方法，其中该掩模具有多个开口，而该些开口之间距介于10微米至30微米之间。
19.一种有机电激发光显示元件，适于配置于一基板上，该有机电激发光显示元件包括：
一第一电极，配置于该基板上；
一第一掺杂载流子传输层，配置于该第一电极上，其中该第一掺杂载流子传输层具有一与该第一电极连接的第一表面以及一与该第一表面相对的第二表面，该第一表面实质上为一平面，而该第二表面为一粗糙表面；
一发光层，配置于该第一掺杂载流子传输层上；
一第二掺杂载流子传输层，配置于该发光层上；以及
一第二电极，配置于该第二掺杂载流子传输层上。
20.如权利要求19所述的有机电激发光显示元件，其中该第二表面的表面粗糙度(Ra)到达30nm～200nm。
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