JP6626570B2

JP6626570B2 - 有機発光素子

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Publication number: JP6626570B2
Application number: JP2018514448A
Authority: JP
Inventors: 超徐
Original assignee: Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co Ltd
Current assignee: TCL China Star Optoelectronics Technology Co Ltd
Priority date: 2015-09-22
Filing date: 2015-09-28
Publication date: 2019-12-25
Anticipated expiration: 2035-09-28
Also published as: JP2018527725A; GB2558456B; GB2558456A; GB201805333D0; US20170256749A1; CN105244453A; DE112015006924T5; CN105244453B; WO2017049652A1; US9887389B2; KR20180041746A

Description

本発明は液晶ディスプレイ技術の分野に関し、特に有機発光素子に関する。

有機発光ダイオードディスプレイは、自己発光、広視野角、高速応答、高コントラスト、及び低消費電力などの利点を有し、次世代ディスプレイ技術の焦点となる。

図１は、既存の有機発光ダイオードディスプレイの構造模式図である。図１に示されるように、それは、ガラスベース１０、ガラスベースの下方に位置する陽極層１１、陽極層の下方に位置する発光層１２、及び発光層の下方に位置する陰極層１３を含む。しかしながら、発光層で生成された光は、陽極層、ガラスベース、及び空気表面層の反射や屈折などの要素の影響を受けるため、光子の大部分は有機発光ダイオードの側面から逸出し（図１の点線に示されるように）、即ち、光線の大部分は逸出してガラスベースの上方の空気中に達することができず、光子利用率が低下し、有機発光ダイオードディスプレイの開発が制限される。

従って、従来技術における問題を解決するために、有機発光素子を提供する必要がある。

本発明の目的は、既存の有機発光素子の光子利用率が低いという技術問題を解決するために、有機発光素子を提供することである。

上記技術問題を解決するために、本発明は、有機発光素子を製造する。この有機発光素子は、
ベース基板と、
混合光取り出し層であって、前記ベース基板上に位置し、前記混合光取り出し層は第２光取り出し層及び第３光取り出し層を含み、前記第３光取り出し層は前記第２光取り出し層上に位置し、前記第３光取り出し層の材料の屈折率は前記ベース基板の材料の屈折率より小さく、前記ベース基板の材料の屈折率は前記第２光取り出し層の材料の屈折率より小さい混合光取り出し層と、
前記ベース基板下に位置する第１光取り出し層と、
前記第１光取り出し層下に位置し、電圧駆動下で正孔を出力するための第１電極層と、
前記第１電極層の下に位置し、前記第１電極層の正孔及び前記第２電極層の電子の励起下で光線を生成するための発光層と、
前記発光層の下に位置し、電圧駆動下で電子を出力するための第２電極層と、を含み、
前記第１光取り出し層は、前記発光層から出射された光線を前記ベース基板上に伝導するために使用され、前記混合光取り出し層は、前記ベース基板から出射された光線を前記混合光取り出し層の上方の空気中に伝導して、前記発光層の光線利用率を向上させるために使用され、前記第１光取り出し層の材料の屈折率は、前記第１電極層の材料の屈折率より大きい。

本発明の有機発光素子において、前記第２光取り出し層の断面形状はジグザグ形状である。

本発明の有機発光素子において、前記第２光取り出し層の断面は複数の第１三角ユニットを含み、前記第１三角ユニットは、２つの第１底角及び１つの第１頂角を有し、前記第１底角の角度は、前記第２光取り出し層の材料の屈折率に基づいて取得される。

本発明の有機発光素子において、前記第１光取り出し層の断面形状もジグザグ形状である。

本発明の有機発光素子において、前記第１光取り出し層の断面形状は複数の第２三角ユニットを含み、前記第２三角ユニットは、２つの第２底角及び１つの第２頂角を有し、前記第２底角の角度は、前記第１光取り出し層の材料の屈折率に基づいて取得される。

本発明の有機発光素子において、前記第１光取り出し層の材料は、酸化亜鉛又は二酸化チタンである。

本発明の有機発光素子において、前記第１光取り出し層の材料と前記混合光取り出し層の材料はいずれも透明材料である。

本発明の有機発光素子において、前記有機発光素子は反射層をさらに含み、前記反射層は前記第２電極層の下方に位置する。

上記技術問題を解決するために、本発明は、有機発光素子を製造する。この有機発光素子は、
ベース基板と、
前記ベース基板上に位置する混合光取り出し層と、
前記ベース基板の下に位置する第１光取り出し層と、
前記第１光取り出し層下に位置し、電圧駆動下で正孔を出力するための第１電極層と、
前記第１電極層の下に位置し、前記第１電極層の正孔及び前記第２電極層の電子の励起下で光線を生成するための発光層と、
前記発光層の下に位置し、電圧駆動下で電子を出力するための第２電極層と、を含み、
前記第１光取り出し層は、前記発光層から出射された光線を前記ベース基板上に伝導するために使用され、前記混合光取り出し層は、前記ベース基板から出射された光線を前記混合光取り出し層の上方の空気中に伝導して、前記発光層の光線利用率を向上させるために使用される。

本発明の有機発光素子において、前記第１光取り出し層の材料の屈折率は、前記第１電極層の材料の屈折率より大きい。

本発明の有機発光素子において、前記混合光取り出し層は、第２光取り出し層及び第３光取り出し層を含み、前記第３光取り出し層は前記第２光取り出し層上に位置し、
前記第３光取り出し層の材料の屈折率は、前記ベース基板の材料の屈折率より小さく、前記ベース基板の材料の屈折率は、前記第２光取り出し層の材料の屈折率より小さい。

本発明の有機発光素子は、ガラスベースの両側にそれぞれ光取り出し層を追加して、発光層から出射された光線をベース基板上に伝導し、ベース基板から出射された光線を表示領域に伝導することによって、発光層の光線利用率を向上させる。

従来技術の有機発光ダイオードディスプレイの構造模式図である。本発明の有機発光素子の構造模式図である。本発明の有機発光素子の製造方法の第１ステップの構造模式図である。本発明の有機発光素子の製造方法の第２ステップの構造模式図である。本発明の有機発光素子の製造方法の第３ステップの構造模式図である。本発明の有機発光素子の製造方法の第４ステップの構造模式図である。本発明の有機発光素子の製造方法の第５ステップの構造模式図である。本発明の有機発光素子の製造方法の第６ステップの構造模式図である。本発明の有機発光素子の製造方法の第７ステップの構造模式図である。

以下、各実施例と図面を用いて、例を挙げる方法で本発明の実施可能な実施例を説明する。本発明に開示されている方向の用語、例えば、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「内」、「外」、「側面」等は、本発明の図面での方向を参照するためのものである。そのため、本明細書で使用される方向の用語は、本発明を説明、理解させるためのものであり、本発明を制限するものではない。図面で、構造の類似するユニットは同じ符号を用いて表示する。

図２を参照する。図２は、本発明の有機発光素子の構造模式図である。

図２に示されるように、本発明の有機発光素子は、ベース基板１０、混合光取り出し層、第１光取り出し層２１、第１電極層１１、発光層１２、及び第２電極層１３を含む。
前記ベース基板１０は、例えば、ガラスベースである。前記混合光取り出し層２２、２３は、前記ベース基板１０上方に位置する。前記第１光取り出し層２１は、前記ベース基板１０の下方に位置する。
前記第１電極層１１は、前記第１光取り出し層２１の下方に位置する。前記第１電極層１１は、例えば、陽極である。電圧駆動下で、前記第１電極層１１は正孔を出力する。例えば、透明導電膜が陽極として使用される。
前記発光層１２は、前記第１電極層１１の下方に位置する。前記発光層１２は、前記第１電極層１１の正孔及び前記第２電極層１３の電子の励起下で光線を生成するために使用される。即ち、電圧が注入された陽極の正孔と陰極の電子が前記発光層で結合すると、有機材料は励起されて発光する。前記発光層の材料は、例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウムである。前記第２電極層１３は、前記発光層１２の下方に位置する。前記第２電極層１３は、例えば、陰極である。電圧駆動下で、前記第２電極層１３は電子を出力する。例えば、Ｍｇ／Ａｇ合金が陰極として使用される。

前記有機発光素子は正孔輸送層、電子輸送層をさらに含む。前記正孔輸送層は、前記第１電極層１１と前記発光層１２との間に位置する。前記電子輸送層は、前記発光層１２と前記第２電極層１３との間に位置する。前記正孔輸送層の材料は、トリアリールアミンであってもよい。

前記第１光取り出し層２１は、前記発光層１２から出射された光線を前記ベース基板１０上に伝導するために使用され、前記混合光取り出し層は、前記ベース基板１０から出射された光線を表示領域（混合光取り出し層の上方の空気中）に伝導して、前記発光層の光線利用率を向上させるために使用される。

好ましくは、前記第２電極層１３の下方には反射層２４がさらに設けられる。前記反射層２４の材料はアルミニウムであってもよく、発光層の下方の光線を発光層の上方に伝導して、光線の利用率をさらに向上させるために使用される。

好ましくは、前記混合光取り出し層は、第２光取り出し層２２及び第３光取り出し層２３を含み、前記第３光取り出し層２３は、前記第２光取り出し層２２上方に位置する。

好ましくは、前記第１光取り出し層２１の材料の屈折率は、前記第１電極層１１の材料の屈折率より大きい。材料の屈折率が高いほど、入射光を屈折させる能力が強くなる。上記の関係が満たされると、前記第１電極層上の光線をより多く前記ベース基板上に伝導することができる。

好ましくは、前記第１光取り出し層２１の断面形状はジグザグ形状である。ジグザグ形状は他の形状よりも光線の屈折を容易にするため、第１光取り出し層の形状がジグザグ形状であると、前記第１電極層の屈折能力をさらに向上させることができる。

好ましくは、前記第１光取り出し層２１の断面は、複数の第２三角ユニット（例えば、三角形のジグザグ）を含み、前記第２三角ユニットは、２つの第２底角及び１つの第２頂角を有する。前記第２底角の角度は、前記第１光取り出し層の材料の屈折率に基づいて取得される。前記第１光取り出し層の材料の屈折率を前記第１電極層の材料の屈折率より大きくするために、前記第１光取り出し層の材料の屈折率に応じて、上記三角形のジグザグの底角を設定する必要がある。

好ましくは、前記第１光取り出し層１１の材料は、酸化亜鉛又は二酸化チタンである。この２種類の材料の屈折率は比較的大きいため、第１光取り出し層の出射光の屈折能力を向上させることができる。

好ましくは、前記第１光取り出し層の材料と前記混合光取り出し層の材料はいずれも透明材料であり、それにより、前記発光層によって生成された光線が空気中に透過される。

好ましくは、前記第２光取り出し層２２の材料の屈折率は、前記ベース基板１０の材料の屈折率より大きく、前記ベース基板１０の材料の屈折率は、前記第３光取り出し層２３の材料の屈折率より大きい。前記第２光取り出し層２２の材料の屈折率が前記ベース基板１０の材料の屈折率より大きい場合、ベース基板から出射された光線をより多く前記第２光取り出し層に伝導することができる。前記ベース基板１０の材料の屈折率が前記第３光取り出し層２３の材料の屈折率より大きい場合、前記第２光取り出し層から出射された光線をより多く混合光取り出し層の上方の空気中、即ち、表示領域中に伝導することができる。光線の利用率はさらに向上する。

好ましくは、前記第２光取り出し層２２の断面形状はジグザグ形状である。ジグザグ形状は他の形状よりも光線の屈折を容易にするため、第２光取り出し層の形状がジグザグ形状であると、前記ベース基板の屈折能力をさらに向上させることができる。

好ましくは、前記第２光取り出し層２２の断面は、複数の第１三角ユニット（例えば、三角形のジグザグ）を含み、前記第１三角ユニットは、２つの第１底角及び１つの第１頂角を有する。前記第１底角の角度は、前記第２光取り出し層の材料の屈折率に基づいて取得される。前記第２光取り出し層の材料の屈折率を前記第１電極層の材料の屈折率より大きくするために、前記第２光取り出し層の材料の屈折率に応じて、上記三角形のジグザグの底角を設定する必要がある。

上記有機発光素子の製造方法は、Ｓ１０１〜Ｓ１０８を含む。
Ｓ１０１では、ベース基板１０上において全層の第２光取り出し層２２’を作製する。
図３に示されるように、例えば、前記ベース基板１０上には、塗布方式で全層の第２光取り出し層２２’が形成される。

Ｓ１０２では、前記第２光取り出し層２２’をパターン化して、ジグザグ形状の第２光取り出し層２２を取得する。
図４に示されるように、例えば、エンボス方式で前記ジグザグ形状の第２光取り出し層２２が取得される。

Ｓ１０３では、前記ジグザグ形状の第２光取り出し層２２上に、前記第３光取り出し層２３を作製する。
図５に示されるように、前記ジグザグ形状の第２光取り出し層２２上に、塗布方式で前記第３光取り出し層２３を作製して、前記混合光取り出し層の作製を完了することができる。

Ｓ１０４では、ベース基板１０の下に、全層の第１光取り出し層２１’を作製する。
図６に示されるように、例えば、前記ベース基板１０の下には、塗布方式で全層の第１光取り出し層２１’が形成される。

Ｓ１０５では、前記第１光取り出し層２１’をパターン化して、ジグザグ形状の第１光取り出し層２１を取得する。
図７に示されるように、例えば、エンボス方式で前記ジグザグ形状の第１光取り出し層２１が取得される。

Ｓ１０６では、前記ジグザグ形状の第１光取り出し層２１の下に前記第１電極層１１を形成する。
図８に示されるように、前記第１電極層１１の材料は、例えば、インジウムスズ酸化物である。

Ｓ１０７では、前記第１電極層１１の下方に前記発光層１２を作製する。
図９に示されるように、前記発光層の材料は、例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウムである。

Ｓ１０８では、前記発光層１２の下方に前記第２電極層１３及び反射層２４を製造する。

図２に示されるように、前記第２電極層１３は、前記発光層１２の下方に位置し、前記第２電極層１３は、例えば、陰極である。例えば、Ｍｇ／Ａｇ合金が陰極として使用される。

上述したように、本発明は好ましい実施例を挙げたが、前記好ましい実施例は本発明を制限するものではなく、当業者であれば、本発明の趣旨と範囲を逸脱しない限り、様々な変更や修飾を行うことができる。従って、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定された範囲を基準とする。

Claims

有機発光素子であって、
ベース基板と、
混合光取り出し層であって、前記ベース基板上に位置し、前記混合光取り出し層は第２光取り出し層及び第３光取り出し層を含み、前記第３光取り出し層は前記第２光取り出し層上に位置し、前記第３光取り出し層の材料の屈折率は前記ベース基板の材料の屈折率より小さく、前記ベース基板の材料の屈折率は前記第２光取り出し層の材料の屈折率より小さい混合光取り出し層と、
前記ベース基板の下に位置する第１光取り出し層と、
前記第１光取り出し層の下に位置し、電圧駆動下で正孔を出力するための第１電極層と、
前記第１電極層の下に位置し、前記第１電極層の正孔及び第２電極層の電子の励起下で光線を生成するための発光層と、
前記発光層の下に位置し、電圧駆動下で電子を出力するための第２電極層と、を含み、
前記第１光取り出し層は、前記発光層から出射された光線を前記ベース基板上に伝導するために使用され、前記混合光取り出し層は、前記ベース基板から出射された光線を前記混合光取り出し層の上方の空気中に伝導して、前記発光層の光線利用率を向上させるために使用され、前記第１光取り出し層の材料の屈折率は、前記第１電極層の材料の屈折率より大きい、ことを特徴とする有機発光素子。
前記第２光取り出し層の断面形状はジグザグ形状である、ことを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
前記第２光取り出し層の断面は複数の第１三角ユニットを含み、前記第１三角ユニットは、２つの第１底角及び１つの第１頂角を有し、前記第１底角の角度は、前記第２光取り出し層の材料の屈折率に基づいて取得される、ことを特徴とする請求項２に記載の有機発光素子。
前記第１光取り出し層の断面形状はジグザグ形状である、ことを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
前記第１光取り出し層の断面形状は複数の第２三角ユニットを含み、前記第２三角ユニットは、２つの第２底角及び１つの第２頂角を有し、前記第２底角の角度は、前記第１光取り出し層の材料の屈折率に基づいて取得される、ことを特徴とする請求項４に記載の有機発光素子。
前記第１光取り出し層の材料は、酸化亜鉛又は二酸化チタンである、ことを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
前記第１光取り出し層の材料と前記混合光取り出し層の材料はいずれも透明材料である、ことを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
前記有機発光素子は反射層をさらに含み、前記反射層は前記第２電極層の下方に位置する、ことを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
有機発光素子であって、
ベース基板と、
前記ベース基板上に位置し、第２光取り出し層及び第３光取り出し層を含み、前記第３光取り出し層は前記第２光取り出し層上に位置する混合光取り出し層と、
前記ベース基板の下に位置する第１光取り出し層と、
前記第１光取り出し層の下に位置し、電圧駆動下で正孔を出力するための第１電極層と、
前記第１電極層の下に位置し、前記第１電極層の正孔及び第２電極層の電子の励起下で光線を生成するための発光層と、
前記発光層の下に位置し、電圧駆動下で電子を出力するための第２電極層と、を含み、
前記第１光取り出し層は、前記発光層から出射された光線を前記ベース基板上に伝導するために使用され、前記混合光取り出し層は、前記ベース基板から出射された光線を前記混合光取り出し層の上方の空気中に伝導して、前記発光層の光線利用率を向上させるために使用され、
前記第３光取り出し層の材料の屈折率は、前記ベース基板の材料の屈折率より小さく、前記ベース基板の材料の屈折率は、前記第２光取り出し層の材料の屈折率より小さい、ことを特徴とする有機発光素子。
前記第２光取り出し層の断面形状はジグザグ形状である、ことを特徴とする請求項９に記載の有機発光素子。
前記第２光取り出し層の断面は複数の第１三角ユニットを含み、前記第１三角ユニットは、２つの第１底角及び１つの第１頂角を有し、前記第１底角の角度は、前記第２光取り出し層の材料の屈折率に基づいて取得される、ことを特徴とする請求項１０に記載の有機発光素子。
前記第１光取り出し層の断面形状はジグザグ形状である、ことを特徴とする請求項９に記載の有機発光素子。
前記第１光取り出し層の断面形状は複数の第２三角ユニットを含み、前記第２三角ユニットは、２つの第２底角及び１つの第２頂角を有し、前記第２底角の角度は、前記第１光取り出し層の材料の屈折率に基づいて取得される、ことを特徴とする請求項１２に記載の有機発光素子。
前記第１光取り出し層の材料は、酸化亜鉛又は二酸化チタンである、ことを特徴とする請求項９に記載の有機発光素子。
前記第１光取り出し層の材料と前記混合光取り出し層の材料はいずれも透明材料である、ことを特徴とする請求項９に記載の有機発光素子。
前記有機発光素子は反射層をさらに含み、前記反射層は前記第２電極層の下方に位置する、ことを特徴とする請求項９に記載の有機発光素子。