CN1758820A - 有机电激发光组件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种有机电激发光组件及其制造方法。一种有机电激发光组件，此组件包括一透明基板、一半反射半穿透导电层、一有机官能层以及一第二电极层。其中半反射半穿透导电层是配置于透明基板上，且其是作为一第一电极层。另外，有机官能层是配置于半反射半穿透导电层上且其总光学厚度是为外界光主要波长的四分之一倍。此外，第二电极层是配置于有机官能层上。从半反射半穿透导电层反射出来的光与由第二电极层所反射出来的光会彼此产生破坏性干涉，所以可以解决现有技术中外界光线影响显示器对比度的问题。

Description

有机电激发光组件及其制造方法

技术领域

本发明是关于一种有机电激发光组件及其制造方法，且特别是关于一种能增进对比度的有机电激发光组件及其制造方法。

背景技术

信息通讯产业已成为现今的主流产业，特别是可携式的各种通讯显示产品更是发展的重点。而由于平面显示器是人与信息之间的沟通界面，因此其发展显得特别重要。目前应用在平面显示器的技术包括有电浆显示器(Plasma DisplayPanel，PDP)、液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)、无机电激发光显示器(Inorganic Electroluminescent Display，EL)、发光二极管(Light Emitting Diode)显示器、真空荧光显示器(Vacuum Fluorescence Display，VFD)、场致发射显示器(Field Emission Display，FED)以及电变色显示器(Electro-Chromic Display)等。

相较于其它平面显示器，有机电激发光组件以其自发光、无视角、省电、制程简易、低成本、操作温度广泛、高应答速度以及全彩化等的优点，使其具有极大的潜力，因此可望成为下一代平面显示器的主流。

有机电激发光组件是一种利用有机官能性材料(organicfunctional materials)的自发光的特性来达到显示效果的组件，可依照有机官能性材料的分子量不同分为小分子有机发光组件(small molecule OLED，SM-OLED)与高分子有机发光组件(polymer light-emitting device，PLED)两大类。其发光结构皆是由一对电极以及有机官能性材料层所构成。当电流通过透明阳极及金属阴极间，使电子和电洞在有机官能性材料层内结合而产生激子时，便可以使有机官能性材料层依照其材料的特性，而产生不同颜色的放光机制。

对于任何显示器而言，全亮与全暗的亮度比值是决定其识别度好坏的重大因素，此亮度比值为一般所称的对比度(Contrast Ratio，CR)，若对比度越大则表示其识别度越佳，而对比度的定义如下式(1)所示：

$\mathrm{CR}=\frac{L_{\mathrm{sub},\mathrm{on}}+R_{\mathrm{amb}}}{L_{\mathrm{sub},\mathrm{off}}+R_{\mathrm{amb}}}...\left(1\right)$

其中，L_sub，on为画素(pixel)被点亮时的亮度，L_sub，off为画素未被点亮时的亮度，而R_amb为外界光线进入显示器内被反射出的亮度，假设画素被点亮时的亮度为100，而未被点亮时亮度为1，则根据式(1)可计算出外界光线进入显示器内被反射出的亮度与显示器的对比度之间的关系(如图1所示)。图1为绘示现有一种有机电激发光显示器中对比度与反射的亮度之间的关系图，由图1可明显的看出，当外界光线从有机电激发光显示器反射的量越多时，其对比度会越小，亦即显示器的识别度会越差。

图2为绘示现有一种有机电激发光组件的剖面示意图。请参照图2，此其包括透明基板100、阳极层102、有机官能层104与阴极层106。其中，阳极层102是配置于透明基板100上，有机官能层104是配置于阳极层102上，阴极层106是配置于有机官能层104上。其中，有机官能层104的折射率n₁和阳极层102的折射率n₂非常接近，而有机官能层104的折射率n₁大于透明基板100的折射率n₃，n₃大于外界空气的折射率(≈1)，其中n₁约为1.7左右，n₂约介于1.8至2.0之间，而n₃约为1.5左右。

有机电激发光组件所放射出的光线是由有机官能层104所产生，而所产生光线的行进方向虽为任意方向，但当中的阴极层106可视为反射层，故光线仅能朝透明基板100方向传出。当外界光线W从透明基板100的方向进入有机电激发光组件时，主要会于以下三个界面产生反射，之后再朝透明基板100方向传出。

第一个界面是在空气与透明基板100之间的界面，此界面的反射光线W₁约占4％。第二个界面是在透明基板100与阳极层102之间的界面，此界面的反射光线W₂约占0.8％。第三个界面是在有机官能层104与阴极层106之间的界面，此界面的反射光线W₃则超过90％。

由此可知，大部分的反射光线是由第三个界面(有机官能层104与阴极层106之间的界面)反射而产生的。换言之，有机官能层104与阴极层106之间的界面是反射光线的主要来源。

因此，在现有技术中，LUXELL公司提出一种改善有机电激发光显示器对比度的方法，其主要是在有机电激发光组件的有机官能层与金属阴极之间加入一层吸收层，此吸收层是由一层薄的金属半穿透层及一层透明的金属氧化物所构成，通过此吸收层而将外界光线吸收，以使其反射率降至1％以下，进而提升显示器的对比度。

然而，上述的方法虽然可吸收外界光线，以降低其反射率，但在此同时，有机官能层所发出的光亦会被此吸收层吸收，而使组件的发光效率减少约原来之一半。且吸收层的形成是为溅镀(sputtering)方式，亦会对有机官能层造成损害。

另外，通常有机电激发光组件的有机官能层以及阴极层是采用蒸镀的方式形成，但是透明阳极层却必须使用溅镀的方式进行镀膜，因此，不同机台进行镀膜除了会使所需耗费的制程时间较长之外，还会有不同制程机台所产生的膜层之间会有应力匹配的问题，进而导致良率下降、制程成本增加。此外，现有使用吸收层以降低外界光线反射率的技术中，其吸收层也是以溅镀方式镀制，因此同样会有较耗费制程时间以及不同制程机台镀制的膜层会有应力匹配的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的就是在提供一种有机电激发光组件，以提升在强光下的对比度，进而增加显示器的识别效果，且不会使组件的发光效率降低。

本发明的另一目的是提供一种有机电激发光组件的制造方法，以使得有机电激发光组件中的各膜层都可以采用蒸镀的方法镀膜，以减少制程时间并且避免不同制程机台所镀制的膜层会有应力匹配的问题。

本发明提出一种有机电激发光组件，此组件包括一透明基板、一半反射半穿透导电层、一有机官能层以及一第二电极层。其中半反射半穿透导电层是配置于透明基板上且其是作为第一电极层之用，而且此半反射半穿透导电层(例如是半反射半穿透金属层)的材质可选自金或铝等。另外，有机官能层是配置于半反射半穿透导电层上，且其总光学厚度是为外界光主要波长的四分之一倍，亦即n_orgL_org＝(1/4)λ，其中n_org为有机官能层的折射率，L_org为有机官能层的总厚度，λ为外界光主要波长，其介于500nm～600nm之间。此外，第二电极层是配置于有机官能层上。由于本发明的第一电极层是为具有半反射半穿透性质，因此当外界的光线射入透明基板之后，一部分的光会由透明基板与第一电极层之间的界面反射，另一部分的光会穿透第一电极层，而从有机官能层与第二电极层之间的界面反射，而且上述两处所反射的光会彼此产生破坏性干涉。

本发明提出一种有机电激发光组件的制造方法，此方法是首先于基板上形成半反射半穿透导电层，此半反射半穿透导电层是作为第一电极层之用，其中所形成的半反射半穿透导电层(例如是半反射半穿透金属层)的材质可选自金或铝等。之后，于半反射半穿透导电层上形成有机官能层，此有机官能层的总光学厚度是为外界光主要波长的四分之一倍，亦即n_orgL_org＝(1/4)λ，其中n_org为有机官能层的折射率，L_org为有机官能层的总厚度，λ为外界光主要波长，其介于500nm～600nm之间。然后，于有机官能层上形成第二电极层。特别是，上述的半反射半穿透导电层(阳极层)、有机官能层与第二电极层(阴极层)都是采用相同的制程方法，其例如是都采用蒸镀制程来进行。

因此，由上可知，本发明的有机电激发光组件的第一电极层是为半反射半穿透导电层，此半反射半穿透导电层除了作为阳极之外，还可以使得外界的光在进入显示器后，在不同界面所反射的光会彼此产生破坏性干涉。而且，此导电层并不会令有机官能层所发出来的光产生破坏性干涉。

此外，由本发明的有机电激发光组件的制造方法可知，组件中的第一电极层(阳极层)、有机官能层以及第二电极层(阴极层)都采取蒸镀方法镀膜，因此本发明的方法具有制程较为简便，且不会有因不同制程机台所产生的膜层之间会有应力匹配的问题。

为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：

附图说明

图1是现有之一种有机电激发光显示器中对比度与反射的亮度之间的关系图；

图2是现有一种有机电激发光组件的剖面示意图；

图3A至图3C是依照本发明一较佳实施例之一种有机电激发光组件的制造流程剖面示意图；

图4是依照本发明之一较佳实施例之一种有机电激发光组件的剖面示意图；

图5是本发明的一种有机电激发光显示器中对比度与外界亮度之间的关系图，其中横轴是表示外界亮度，纵轴是表示显示器对比度，实线Y₁是表示利用本发明所得的关系曲线，而实线Y₂是表示利用现有技术所得的关系曲线；

图6为在光波长550nm的情况下利用金作为本发明的半反射半穿透导电层的材质，其厚度与反射率/穿透率的关系图，其中横轴表示导电层厚度()，纵轴表示反射率(％)/穿透率(％)，而图中的圆形标号是表示穿透率(％)，矩形标号是表反射率(％)；以及

图7为在光波长550nm的情况下利用铝作为本发明的半反射半穿透导电层的材质，其厚度与反射率/穿透率的关系图，其中横轴表示导电层厚度()，纵轴表示反射率(％)/穿透率(％)，而图中的圆形标号是表示穿透率(％)，矩形标号是表反射率(％)。

具体实施方式

图3A至图3C是绘示依照本发明一较佳实施例之一种有机电激发光组件的制造流程剖面示意图。请参照图3A，有机电激发光组件的制造方法是首先于基板200上形成半反射半穿透导电层202，且此半反射半穿透导电层202是作为第一电极层(例如阳极层)之用，而形成半反射半穿透导电层202的方法例如是进行蒸镀制程。此外，半反射半穿透导电层202例如是一半反射半穿透金属层，且其材质可选自金或铝等材质，其中若使用金作为半反射半穿透导电层202的材质，则其所形成的厚度约为30nm时，可以达到半反射半穿透的效果，而若使用铝作为半反射半穿透导电层202的材质，则其所形成的厚度约为6nm时，可以达到半反射半穿透的效果。另外，在各种半反射半穿透导电层202的材质中又以金材质对于透明基板200的粘着性最佳。此外，此半反射半穿透导电层202的材质本身需具有高功函数的性质，如此在显示器作动时，可以降低电流传输的阻障。

透明基板200可以是一柔性(flexible)基板或一刚性(rigid)基板。同时，透明基板200亦可以是一塑料(plastic)基板或是一玻璃基板。其中，柔性基板与塑料基板可为一聚碳酸酯(polycarbonate，PC)基板、一聚酯(polyester，PET)基板、一环烯共聚物(cyclic olefin copolymer，COC)基板或一金属铬合物基材-环烯共聚物(metallocene-based cyclicolefin copolymer，mCOC)基板。

请参照图3B，于半反射半穿透导电层202上形成有机官能层204，其形成方法例如是进行蒸镀制程，且有机官能层204的总光学厚度是为外界光主要波长的四分之一倍，亦即n_orgL_org＝(1/4)λ，其中n_org为有机官能层的折射率，L_org为有机官能层的总厚度，λ为外界光主要波长，其介于500nm～600nm之间。另外，有机官能层204中例如是包括有电洞注入层、电洞传输层、有机发光层、电子传输层与电子注入层依序堆栈于半反射半穿透导电层202上。

然后，请参照图3C，于有机官能层204上形成第二电极层(例如阴极层)206，其中形成第二电极层206的方法例如是进行蒸镀制程。

第二电极层206的材质是可选自但不限定为铝(Al)、钙(Ca)、镁(Mg)、铟(In)、锡(Sn)、锰(Mn)、银(Ag)、金(Au)及含镁的合金(例如镁银(Mg:Ag)合金、镁铟(Mg:In)合金、镁锡(Mg:Sn)合金、镁锑(Mg:Sb)合金及镁碲(Mg:Te)合金)等。

上述的有机电激发光组件中的各个膜层(例如：半反射半穿透导电层202、有机官能层204与第二电极层206)都可采取相同的制程方法，而此制程方法例如是蒸镀制程。因此，本发明的制造方法较为简便，而且不会有因不同制程机台所产生的膜层之间会有应力匹配的问题。

另外，以下说明依照本发明之一较佳实施例之一种有机电激发光组件的结构(如图4所示)。请参照图4，此组件包括一透明基板200、一半反射半穿透导电层202、一有机官能层204以及一第二电极层206。

其中，半反射半穿透导电层202是配置于透明基板200上且其是作为第一电极层(例如阳极层)之用。其中，半反射半穿透导电层202(例如半反射半穿透金属层)的反射率须相近于其穿透率，材质可选自金或铝等，其中若使用金作为半反射半穿透导电层202的材质，则其所形成的厚度约为30nm时，可以达到半反射半穿透的效果，而若使用铝作为半反射半穿透导电202的材质，则其所形成的厚度约为6nm时，可以达到半反射半穿透的效果。另外，在各种半反射半穿透导电层202的材质中又以金材质对于透明基板200的粘着性最佳。此外，此半反射半穿透导电层202的材质本身需具有高功函数的性质，如此在显示器作动时，可以降低电流传输的阻障。

透明基板200可以是一柔性(flexible)基板或一刚性(rigid)基板。同时，透明基板200亦可以是一塑料(plastic)基板或是一玻璃基板。其中，柔性基板与塑料基板可为一聚碳酸酯(polycarbonate，PC)基板、一聚酯(polyester，PET)基板、一环烯共聚物(cyclic olefin copolymer，COC)基板或一金属铬合物基材-环烯共聚物(metallocene-based cyclicolefin copolymer，mCOC)基板。

另外，有机官能层204是配置于半反射半穿透导电层202上，其中有机官能层204的总光学厚度是为外界光主要波长的四分之一倍，亦即n_orgL_org＝(1/4)λ，其中n_org为有机官能层的折射率，L_org为有机官能层的总厚度，λ为外界光主要波长，其介于500nm～600nm之间。此外，第二电极层(例如阴极层)206是配置于有机官能层204上。除此之外，有机官能层204中更可包括电洞注入层、电洞传输层、有机发光层、电子传输层与电子注入层依序堆栈于半反射半穿透导电层202。

请继续参照图4，在上述有机电激发光组件中所配置的半反射半穿透导电层202可以使外界的光线X在射入透明基板200之后，一部分的光X₁会由透明基板200与半反射半穿透导电层202的界面反射出，另一部分的光线X₂则穿过半反射半穿透导电层202与有机官能层204，之后由有机官能层204与阴极层206之间的界面反射出光线X₂’。

特别是，当有机官能层204的总光学厚度是为外界光主要波长的四分之一倍，自有机官能层204与第二电极层206之间的界面反射出光线X₂’，与自透明基板200与半反射半穿透导电层202之间的界面反射出光线X₁会彼此产生破坏性干涉，因此，利用本发明可以避免外界光线影响显示器的对比度。

除此之外，为了证明本发明确实可行，以下特举出有机电激发光显示器中对比度与外界亮度的关系图(如图5所示)以及半反射半穿透导电层厚度与反射率(reflectance)/穿透率(transmittance)的关系图(如图6与图7所示)加以说明。请参照图5，图5为绘示本发明的有机电激发光显示器中对比度与外界亮度之间的关系图，其中横轴是表示外界亮度，纵轴是表示显示器对比度，实线Y₁是表示利用本发明所得的关系曲线，而实线Y₂是表示利用现有技术所得的关系曲线。

由图5可知，当外界亮度大于100时，利用现有技术所得的对比度小于5(如Y₂关系曲线所示)，而利用本发明的对比度仍可维持在20左右(如Y₁关系曲线所示)，意即利用本发明的确可以降低外界光线对于显示器的对比度的影响。另外，当外界亮度小于5时，利用现有所得的对比度大约为80左右，而利用本发明所得的对比度则非常接近100，意即微量的外界光线不会对本发明的显示器的对比度造成很大的影响。

此外，请参照图6，图6为在光波长550nm的情况下利用金作为半反射半穿透导电层的材质，其厚度与反射率/穿透率的关系图，其中横轴表示导电层厚度()，纵轴表示反射率(％)/穿透率(％)，而图中的圆形标号是表示穿透率(％)，矩形标号是表示反射率(％)。由图6可知，反射率会随着膜厚的增加而增加，而穿透率会随着膜厚的增加而减少，而且当以金作为材质的半反射半穿透导电层厚度为30nm时，其反射率及穿透率最为接近，意即具有半反射半穿透的效果。

另外，请参照图7，图7为在光波长550nm的情况下利用铝作为半反射半穿透导电层的材质，其厚度与反射率/穿透率的关系图，其中横轴表示导电层厚度()，纵轴表示反射率(％)/穿透率(％)，而图中的圆形标号是表示穿透率(％)，矩形标号是表示反射率(％)。由图7可知，反射率会随着膜厚的增加而增加，而穿透率会随着膜厚的增加而减少，而且当以铝作为材质的半反射半穿透导电层厚度为6nm时，其反射率及穿透率最为接近，意即具有半反射半穿透的效果。所以，由上述的金与铝材质半反射半穿透导电层厚度与反射率/穿透率的关系图可知，达到半反射半穿透效果的导电层的厚度，会因薄膜材质的不同而有所不同。

因此由上可知，本发明的有机电激发光组件可以有效降低有机官能层与第二电极层之间的界面的反射光线W₃或X₂’(如图2或图4所示)，所以，本发明具有避免显示器的发光效率降低、提升在强光下的对比度以及增加显示器的识别效果等优点。此外，本发明的制程方法由于有机电激发光组件中的各个膜层都采取相同的制程，因此具有制程简便以及节省成本等优点。

虽然本发明已以一较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，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，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (10)

1.一种有机电激发光组件，其特征在于，包括：

一透明基板；

一半反射半穿透导电层，配置于透明基板上，半反射半穿透导电层是作为一第一电极层；

一有机官能层，配置于半反射半穿透导电层上，且有机官能层的总光学厚度是为外界光主要波长的四分之一倍，亦即n_orgL_org＝(1/4)λ，其中n_org为有机官能层的折射率，L_org为有机官能层的总厚度，λ为外界光主要波长，其介于500nm～600nm之间；以及

一第二电极层，配置于有机官能层上。

2.如权利要求1所述的有机电激发光组件，其特征在于，所述半反射半穿透导电层包括一半反射半穿透金属层。

3.如权利要求2所述的有机电激发光组件，其特征在于，所述半反射半穿透金属层的材质是选自金与铝其中之一。

4.如权利要求3所述的有机电激发光组件，其特征在于，所述半反射半穿透金属层的材质是为金，则半反射半穿透金属层的厚度是为30nm。

5.如权利要求3所述的有机电激发光组件，其特征在于，所述半反射半穿透金属层的材质是为铝，则半反射半穿透金属层的厚度是为6nm。

6.一种有机电激发光组件的制造方法，其特征在于，所述方法包括：

于一透明基板上形成一半反射半穿透导电层，半反射半穿透导电层是作为一第一电极层；

于半反射半穿透导电层上形成一有机官能层，有机官能层的总光学厚度是为外界光主要波长的四分之一倍，亦即n_orgL_org＝(1/4)λ，其中n_org为有机官能层的折射率，L_org为有机官能层的总厚度，λ为外界光主要波长，其介于500nm～600nm之间；以及

于有机官能层上形成一第二电极层。

7.如权利要求6所述的有机电激发光组件的制造方法，其特征在于，所述半反射半穿透导电层、有机官能层与第二电极层是采取相同的制程方法。

8.如权利要求7所述的有机电激发光组件的制造方法，其特征在于，所述制程方法包括一蒸镀制程。

9.如权利要求6所述的有机电激发光组件的制造方法，其特征在于，所形成的半反射半穿透导电层包括一半反射半穿透金属层。

10.如权利要求9所述的有机电激发光组件的制造方法，其特征在于，所述半反射半穿透金属层的材质是选自金与铝其中之一。

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