CN105206753A - 有机发光元件 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种有机发光元件，包括基板、第一电极、有机发光层、第二电极以及结晶层。第一电极位于基板上。有机发光层位于第一电极上。第二电极位于有机发光层上，其中有机发光层位于第一电极与第二电极之间。结晶层位于第二电极上，其中第二电极位于结晶层与有机发光层之间，结晶层的材料包括由如下式(1)、式(2)或式(3)所表示的化合物，式(1)中的X为Si、Ge、Sn、Pb或C，采用本发明有机发光元件的有机发光显示器具有较佳的显示质量，采用此有机发光元件的有机发光照明装置具有良好的出光效率。
Description
技术领域
本发明是有关于一种发光元件，且特别是有关于一种有机发光元件。
背景技术
随着科技的进步，平面显示器是近年来最受瞩目的显示技术。其中，有机发光显示器因其自发光、无视角依存、省电、制程简易、低成本、低温度操作范围、高应答速度以及全彩化等优点而具有极大的应用潜力，可望成为下一代的平面显示器主流。
在有机发光显示器中，上发光型有机发光显示器(top-emissionOLED)通过共振腔效应(microcavityeffect)而具有高色纯度与高效率。然而，上发光型有机发光显示器存在大视角易有色偏的问题，且光线因全反射波导效应而易局限在显示器内，故具有出光效率不佳的缺点。
发明内容
本发明的目的主要是提供一种有机发光元件，以改善现有技术中大视角色偏现象及出光效率不佳的缺点。
本发明的目的是这样实现的，一种有机发光元件，包括基板、第一电极、有机发光层、第二电极以及结晶层。第一电极位于基板上。有机发光层位于第一电极上。第二电极位于有机发光层上，其中有机发光层位于第一电极与第二电极之间。结晶层位于第二电极上，其中第二电极位于结晶层与有机发光层之间，结晶层的材料包括由式(1)所表示的化合物，其中X为Si、Ge、Sn、Pb或C，且结晶层具有粗糙表面，
其中，该结晶层的最大厚度小于1μm。
其中，该第一电极包括一反射电极，且该第二电极包括一穿透电极。
其中，更包括一缓冲层，位于该第二电极与该结晶层之间。
其中，该粗糙表面为一出光表面。
本发明的另一种有机发光元件包括基板、第一电极、有机发光层、第二电极以及结晶层。第一电极位于基板上。有机发光层位于第一电极上。第二电极位于有机发光层上，其中有机发光层位于第一电极与第二电极之间。结晶层位于第二电极上，其中第二电极位于结晶层与有机发光层之间，结晶层的材料包括由式(2)表示的化合物，且结晶层具有粗糙表面，
其中，该结晶层的最大厚度小于1μm。
其中，该第一电极包括一反射电极，且该第二电极包括一穿透电极。
其中，更包括一缓冲层，位于该第二电极与该结晶层之间。
其中，该粗糙表面为一出光表面。
本发明的另一种有机发光元件包括基板、第一电极、有机发光层、第二电极以及结晶层。第一电极位于基板上。有机发光层位于第一电极上。第二电极位于有机发光层上，其中有机发光层位于第一电极与第二电极之间。结晶层位于第二电极上，其中第二电极位于结晶层与有机发光层之间，结晶层的材料包括由式(3)表示的化合物，且结晶层具有粗糙表面，
其中，该结晶层的最大厚度小于1μm。
其中，该第一电极包括一反射电极，且该第二电极包括一穿透电极。
其中，更包括一缓冲层，位于该第二电极与该结晶层之间。
其中，该粗糙表面为一出光表面。
本发明的有益效果：
基于上述，本发明的有机发光元件包括式(1)、式(2)或式(3)表示的化合物所形成的结晶层，此结晶层具有粗糙表面。结晶层能有效地破坏元件内部发光的全反射，将有机发光元件内激发的光线导出，以提升出光效率，并大幅改善大视角色偏现象。因此，采用此有机发光元件的有机发光显示器具有较佳的显示质量，以及采用此有机发光元件的有机发光照明装置具有良好的出光效率。
附图说明
图1是依照本发明的一实施例的一种有机发光元件的剖面示意图；
图2是依照本发明的另一实施例的一种有机发光元件的剖面示意图；
其中，附图标记：
100：有机发光元件
102：基板
110：第一电极
120：有机发光层
122：电子传输层
124：空穴传输层
126：空穴注入层
130：第二电极
140：结晶层
142：粗糙表面
150：缓冲层
具体实施方式
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。
图1是依照本发明的一实施例的一种有机发光元件的剖面示意图。请参照图1，本实施例的有机发光元件100包括基板102、第一电极110、有机发光层120、第二电极130以及结晶层140。在本实施例中，基板102可为硬式基板或软式基板，硬式基板例如是玻璃基板、刚性塑料基板、金属基板、晶圆或陶瓷基板等，软式基板例如是有机基板，诸如聚亚酰胺基板、聚碳酸酯基板、聚苯二甲酸酯基板、聚萘二甲酸醇酯基板、聚丙烯基板、聚乙烯基板、聚苯乙烯基板、其它合适的基板、上述聚合物衍生物基板、或者是薄的金属或合金基板。基板102可采用透明材质或非透明材质。
第一电极110位于基板102上。第二电极130位于有机发光层120上，且第二电极130位于结晶层140与有机发光层120之间。在本实施例中，有机发光元件100为上发光型有机发光显示器，在此情况下，第一电极110例如是反射电极。第二电极130例如是穿透电极。第一电极110可包括反射材料，所述反射材料例如是金属、合金、金属氧化物等导电材质、或是金属与透明金属氧化物导电材料的堆栈层，上述金属例如是金、银、铝、钼、铜、钛、铬、钨或其它合适的金属，然本发明不限于此。第二电极130可包括透明金属氧化物导电材料。上述透明金属氧化物导电材料例如是铟锡氧化物、铟锌氧化物、铝锡氧化物、铝锌氧化物、铟锗锌氧化物或其它合适的金属氧化物、或是上述至少二者的堆栈层，然本发明不限于此。第一电极110与第二电极130可利用蒸镀工艺并搭配精细金属掩膜(finemetalmask,FFM)来形成，然本发明不限于此。举例而言，第一电极110与第二电极130也可使用溅镀工艺来形成，或者是化学气相沉积工艺或物理气相沉积并配合微影蚀刻工艺或精细金属掩膜来形成。在本实施例中，第一电极110例如是阳极，以及第二电极130例如是阴极，但必需说明的，第一电极110与第二电极130的阴、阳极与否，就以设计上的需求，而有所变动。
有机发光层120位于第一电极110上，且位于第一电极110与第二电极130之间。在本实施例中，有机发光层120可包括红色有机发光图案、绿色有机发光图案、蓝色有机发光图案、其他颜色的发光图案或是上述发光图案的组合。有机发光层120的形成方法例如是蒸镀法、涂布法、沉积法或其它合适的方法。在本实施例中，为了进一步提升有机发光元件100的发光效率，更设置电子传输层122与空穴传输层124。电子传输层122由电子传输材料构成，例如是配置于有机发光层120与第二电极130之间。空穴传输层124由空穴传输材料所构成，例如是配置于有机发光层120与第一电极110之间。此外，还可进一步包括空穴注入层126。空穴注入层126由空穴注入材料构成，例如是配置于第一电极110与空穴传输层124之间。在另一实施例中，可进一步配置电子注入层于第二电极130与电子传输层122之间。然而，必须一提的是，空穴注入层126、空穴传输层124、电子传输层122以及电子注入层的配置是可选的，其亦可不存在于有机发光元件100中。在本实施例中是以有机发光元件为正常型(normaltype)OLED为例，但本发明不以此为限，在其他实施例中，有机发光元件亦可应用于反置型(invertedtype)OLED。
在本实施例中，有机发光元件100更包括缓冲层150，位于第二电极130与结晶层140之间。缓冲层150的材料通常是使用空穴传输材料等有机材料，例如NPB(N,N′-二(1-萘基)-N,N′-二苯基联苯胺，N,N’-Bis(naphthalene-1-yl)-N,N’-bis(phenyl)-benzidine)、β-NPB(N,N′-二(2-萘基)-N,N′-二苯基联苯胺，N,N’-Bis(naphthalene-2-yl)-N,N’-bis(phenyl)-benzidine)，或无机材料，例如氟化锂(LiF)、氟化铝(AlF3)等，其除了具有发挥缓冲保护的作用外，亦可提供结晶层140表面能修饰匹配的作用。
结晶层140位于第二电极130上。在本实施例中，结晶层140例如是形成于缓冲层150上，且例如是位于有机发光元件100的最外侧。结晶层140的材料的分子结构为立体对称性佳且分子中有单键键结的结构，分子结构可旋转而易紧密堆积，使表面能最小，达自体结晶状态，且其分子量介于320～515之间。在本实施例中，结晶层140的材料包括由式(1)表示的化合物，其中X可为Si、Ge、Sn、Pb或C，分别为式(1-I)至式(1-V)表示的四苯基硅烷(tetraphenylsilane,TPS)、四苯基锗(tetraphenylgermanium,TPGe)、四苯基锡(tetraphenyltin,TPT)、四苯基铅(tetraphenylplumbane,TPPb)或四苯基烷(tetraphenylmethane,TPM)、由式(2)表示的9,9’-双芴(9,9-bifluorene,BiF)或由式(3)表示的1,4-双(二苯胺基)苯(1,4-Bis(diphenylamino)bezene,BisB)
由式(1-I)表示的四苯基硅烷的分子量为336，由式(1-II)表示的四苯基锗的分子量为380，由式(1-III)表示的四苯基锡的分子量为427，由式(1-IV)表示的四苯基铅的分子量为515，由式(1-V)表示的四苯基烷的分子量为320，由式(2)表示的9,9’-双芴的分子量为330，由式(3)表示的1,4-双(二苯胺基)苯的分子量为412。
结晶层140的形成方法为蒸镀工艺。在本实施例中，由式(1-I)、式(1-II)、式(1-III)、式(1-IV)或式(1-V)表示的化合物、由式(2)表示的BiF或由式(3)表示的BisB在蒸镀于第二电极130上后，会进行自体结晶(self-crystallization)，具有良好的结晶均匀度。结晶层140的最大厚度例如是小于1μm，结晶层140的厚度可为0.05μm～0.5μm。因自结晶材料特性，所形成的结晶层140并不为一平整面，而是形成一凹凸的结晶层，举例来说，蒸镀所得的结晶层140具有平均厚度约为0.3μm，但其中的厚度分布范围可为0.2μm～1μm。也就是说，结晶层140具有粗糙表面142，因而形成凹凸不平的导光层。如此一来，有机发光元件100内激发所产生的光线能有效地经由结晶层140的粗糙表面142被引导出光。也就是说，结晶层140的粗糙表面142例如是出光表面。其中，由式(1-I)、式(1-II)、式(1-III)、式(1-IV)或式(1-V)表示的化合物与由式(2)表示的BiF具有较均匀的结晶状态，因此适合应用于上发光型有机发光显示器。由式(3)表示的BisB具有较为明显的结晶边界，将会产生较明显的光散射现象使分辨率变差，以致于显示器的显示质量不佳，因此适合应用于有机发光照明装置。在本实施例中，是以结晶层140蒸镀在缓冲层150上为例，但本发明不以此为限。在另一实施例中，如图2所示，结晶层140也可以直接蒸镀在第二电极130上。换言之，有机发光元件100可以不包括缓冲层150。
在本实施例中，由于由式(1-I)至(3)表示的化合物具有立体对称性以及适当的分子量，因此其具有自结晶特性。也就是说，在将由式(1-I)至(3)表示的化合物的材料层蒸镀形成于第二电极130上之后，不须经过再加热步骤，其就可自行结晶形成具有粗糙表面142的结晶层140。结晶层140的粗糙表面142能破坏有机发光元件100内的全反射将光线导出。因此，能大幅提升出光效率，并改善大视角色偏现象，诸如改善红光大视角偏橘以及整体显示画面偏蓝绿的问题。如此一来，采用此有机发光元件的有机发光显示器具有较佳的显示质量，以及采用此有机发光元件的有机发光照明装置具有良好的出光效率。此外，由于结晶层的材料具有自结晶特性，不须经过再加热步骤即可自行结晶，故本发明有利于简化有机发光元件的工艺步骤，因此降低有机发光元件的工艺成本。
以下列举实施例来验证本发明的效果。
为证明本发明中上述实施例所述的有机发光元件具有较佳的元件特性，使用实施例1～7与对比例1～9作比较。实施例1～7具有如图1所示的有机发光元件的结构，实施例1～7是以蒸镀的方式于缓冲层上分别形成由式(1-I)至(3)表示的化合物的材料层作为结晶层，所蒸镀的材料层平均厚度为0.3μm。对比例1～7分别与实施例1～7的差异在于未形成前述材料层。对比例8～9具有如图1所示的有机发光元件的结构，对比例8～9是以蒸镀的方式于缓冲层上分别形成包括1,4,5,8-萘四甲酸酐(NTDA)与三亚苯(triphenylene)的材料层，所蒸镀的材料层平均厚度为0.3μm。对实施例1～7与对比例1～9的有机发光元件进行元件特性测试，其结果如表1所示。
表1
相较于对比例1～7，实施例1～7具有经改善的色偏现象，以及发光效率增加值分别为26％、23％、14％、20％、31％、39％以及37％。再者，由对比例8与9可知，虽然NTDA与三亚苯也具有对称的化学结构，但其并非立体对称结构且因分子量较小，因此不易形成结晶堆栈而导致蒸镀时成膜性不佳。因此，由以上实验结果可知，于有机发光元件的最外侧设置具有由式(1-I)至(3)表示的化合物的结晶层能有效地改善色偏以及提升出光效率。
综上所述，本发明的有机发光元件包括由式(1-I)至(3)表示的化合物所形成的结晶层，使得有机发光元件具有粗糙的出光表面。结晶层可破坏有机发光元件内的全反射将光线导出，以提升出光效率，并降低大视角色偏。举例来说，能大幅改善上发光型主动式有机发光显示器(top-emissionAMOLED)的红光大视角偏橘以及整体显示画面偏蓝绿的问题。如此一来，采用此有机发光元件的有机发光显示器具有较佳的显示质量，以及采用此有机发光元件的有机发光照明装置具有良好的出光效率。此外，由式(1-I)至(3)表示的化合物具有立体对称性以及适当的分子量，因此其具有自结晶特性，也就是于蒸镀后会自行均匀结晶成结晶层，故能省略用以进行结晶的加热步骤。如此，有机发光元件的制程具有减少的步骤以及缩短的时间，有利于降低有机发光元件的成本。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (15)
1.一种有机发光元件，其特征在于，该有机发光元件包括：
一基板；
一第一电极，位于该基板上；
一有机发光层，位于该第一电极上；
一第二电极，位于该有机发光层上，其中该有机发光层位于该第一电极与该第二电极之间；以及
一结晶层，位于该第二电极上，其中该第二电极位于该结晶层与该有机发光层之间，该结晶层的材料包括由式(1)表示的化合物，其中X为Si、Ge、Sn、Pb或C，且该结晶层具有一粗糙表面，
2.根据权利要求1所述的有机发光元件，其特征在于，该结晶层的最大厚度小于1μm。
3.根据权利要求1所述的有机发光元件，其特征在于，该第一电极包括一反射电极，且该第二电极包括一穿透电极。
4.根据权利要求1所述的有机发光元件，其特征在于，更包括一缓冲层，位于该第二电极与该结晶层之间。
5.根据权利要求1所述的有机发光元件，其特征在于，该粗糙表面为一出光表面。
6.一种有机发光元件，其特征在于，该有机发光元件包括：
一基板；
一第一电极，位于该基板上；
一有机发光层，位于该第一电极上；
一第二电极，位于该有机发光层上，其中该有机发光层位于该第一电极与该第二电极之间；以及
一结晶层，位于该第二电极上，其中该第二电极位于该结晶层与该有机发光层之间，该结晶层的材料包括由式(2)表示的化合物，且该结晶层具有一粗糙表面，
7.根据权利要求6所述的有机发光元件，其特征在于，该结晶层的最大厚度小于1μm。
8.根据权利要求6所述的有机发光元件，其特征在于，该第一电极包括一反射电极，且该第二电极包括一穿透电极。
9.根据权利要求6所述的有机发光元件，其特征在于，更包括一缓冲层，位于该第二电极与该结晶层之间。
10.根据权利要求6所述的有机发光元件，其特征在于，该粗糙表面为一出光表面。
11.一种有机发光元件，其特征在于，该有机发光元件包括：
一基板；
一第一电极，位于该基板上；
一有机发光层，位于该第一电极上；
一第二电极，位于该有机发光层上，其中该有机发光层位于该第一电极与该第二电极之间；以及
一结晶层，位于该第二电极上，其中该第二电极位于该结晶层与该有机发光层之间，该结晶层的材料包括由式(3)表示的化合物，且该结晶层具有一粗糙表面，
12.根据权利要求11所述的有机发光元件，其特征在于，该结晶层的最大厚度小于1μm。
13.根据权利要求11所述的有机发光元件，其特征在于，该第一电极包括一反射电极，且该第二电极包括一穿透电极。
14.根据权利要求11所述的有机发光元件，其特征在于，更包括一缓冲层，位于该第二电极与该结晶层之间。
15.根据权利要求11所述的有机发光元件，其特征在于，该粗糙表面为一出光表面。
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