TW200522786A - Flexible electroluminescent devices - Google Patents
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200522786 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明大致係關於有機電致發光元件,及更特定言之, 係關於可撓性有機發光元件(0LED)。 【先前技術】 近來有機發光元件(OLED)作為顯示器元件係受到矚 目,其由於0LED可經由自發光產生高可見度而可取代液晶 顯示器(L C D ),因此,其不需要L C D所需的背光 (back-lighting),且其可經製成為質輕、薄巧且可撓性的 顯示器。典型的0LED係經由將有機發光材料置於可注入電 子之陰極層與可注入電洞之陽極層之間而構成。當於陰極 與陽極之間施加適當極性之電壓時,自陽極注入之電洞與 自陰極注入之電子結合而將能量釋放為光,因而產生電致 發光。已將聚合電致發光材料使用於0LED,此種元件被稱 作 PLED 。 0LED之一習知結構係底部發射結構,其包括在透明基板 上之金屬或金屬合金陰極及透明陽極,藉此光可自結構之 底部發射。0LED亦可具有頂部發射結構,其係形成於不透 明基板或透明基板上。頂部發射0LED具有相對透明的上方 電極,以致光可自上方電極側發射。頂部發射0LED具有兩 典型結構。當0LED結構具有在有機層上方之透明陽極時, 將結構稱為反向(inverted)0LED。頂部發射0LED亦可經製 成為具有在有機層上方之透明陰極。將具有形成於透明基 板上之透明陽極及透明陰極之0LED稱為透明0LED。頂部 5 326\專利說明書(補件)\94-01 \93130721 200522786 發射0LED結構使元件整合及工程規劃的彈性增加。再者, 高解析度顯示器需要頂部發射0LED。 0 L E D傳統上係構造於硬質玻璃基板上。玻璃對氧及水蒸 氣具低滲透性。過去數年來,超薄玻璃板及透明塑膠基板 被視為係可撓性0LED及PLED的可能基板選擇。然而,超 薄玻璃板相當易碎,且形成於超薄玻璃板上之0LED作為可 撓性0 L E D顯示器的潛力有限。為製造較輕、較薄、更堅固 且高度可撓性的0LED,將塑膠基板,例如,聚對苯二甲酸 乙二酯(PET)及聚萘二甲酸乙二酯(PEN),使用於可撓性 0LED。然而,由於塑膠對水及氧呈現低阻力,因而此等元 件之壽命相當短。因此,已嘗試保護形成於塑膠基板上之 0LED防止其暴露至氧及水蒸氣,以使元件之降解減至最 小。 已提出各種方法於在塑膠基板上形成障壁保護。參見, 例如,W 0 0 2 / 0 6 5 5 5 8、W 0 0 2 / 0 9 1 0 6 4、美國專利第 5,7 5 7,1 2 6 號、美國公告第2 0 0 2 / 0 0 2 2 1 5 6號。美國專利第5,7 5 7,1 2 6 號揭示一種包括有機及無機材料之多層障壁塗層。美國公 告第2002/0022156號提出一種形成於塑膠基板上之多層 障壁複合物,此複合物包括一薄的透明金屬氧化物或金屬 氮化物及一或多個選自薄透明金屬薄膜、有機聚合物、薄 透明介電質、及薄透明導電性氧化物之群之額外層。W 0 02/065558揭示一種在透明聚合基板上方之透明聚合有機 矽保護層。W 0 0 2 / 0 9 1 0 6 4揭示一種包括有機層及無機層之 多層障壁。然而,此等方法皆需要許多沈積步驟,且其可 6 326\專利說明書(補件)\94-01\93130721 200522786 能對0LED之光學及機械性能產生一些不利影響。因此,此 等方法無法以有效利用成本的方式解決滲透問題。 仍有需要一種可以有效利用成本的方式容易製造的可 撓性0LED 。 【發明.内容】 本發明係關於一種可撓性有機發光二極體(0LED),及更 明確言之,係關於一種形成於不透明可撓性基板上之聚合 物發光二極體(P L E D )。不透明可撓性基板包括下列之一 者:(i)層合至或經塗布金屬層之塑膠層,(ii)夾於兩塑膠 層之間之一金屬層,或(iii)金屬箔。當0LED係形成於可 撓性基板之金屬表面上時,可將金屬表面塗布絕緣層。絕 緣層可為旋塗聚合物層或介電層。可撓性基板中之金屬提 供作為障壁,而使氧及濕氣之滲透至0 L E D減至最小。此 外,本發明之0LED具有透明或半透明上方電極,以致光可 發射通過上方電極。本發明之新穎設計產生具優良障壁性 質及高可撓性之0LED,其可經由大量生產而容易地製造。 當結合附圖作思考時,將可由以下之發明詳述而明白本 發明之優點及新穎特徵。 【實施方式】 參照圖1,本發明之代表性0LED包括可撓性不透明基板 1、在基板上方之下方電極2、在下方電極上方之有機堆疊 3,及在有機堆疊上方之半透明或透明上方電極4。在一具 體例中,可撓性不透明基板1包括層合至或經塗布金屬層 1 b之塑膠層1 a,如圖1所示。或者,亦可將0 L E D形成於 326\專利說明書(補件)\94-01\93130721 200522786 基板1之金屬側上,如圖2所示。在此一情況,可能需要 將絕緣層5形成於金屬層1 b與下方電極2之間。在圖3 所示之另一具體例中,可撓性基板1包括夾於兩塑膠層1 c 及1 e之間的金屬層1 d。使用於基板1之金屬材料包括鋁 及其他高度反射性金屬。鋁由於其係對抗水及氧之優異障 壁而為較佳。使用於可撓性基板1之塑膠材料包括聚對苯 二曱酸乙二酯(P E T )、聚萘二曱酸乙二酯(P E N )、聚醚砜 (PES)、及其他技藝中已知用於提供可撓性0LED之適當特 性的塑膠。絕緣層5可為旋塗聚合物層或介電層,例如, 無機氧化物或旋塗玻璃(S 0 G)。此絕緣層5亦提供作為平面 化層。 在圖4所示之又另一具體例中,可撓性基板1係經塗布 絕緣層5之金屬箔。金屬箔可由鋁、銅或不銹鋼所製成。 絕緣層5係如先前關於圖2所說明。此情況中之金屬箔作 為障壁層及將發射光往回反射至相對透明之上方電極4而 增進光輸出的似鏡表面。 上方電極4可為陰極或陽極。當上方電極4為陽極時, 下方電極2提供作為陰極,及將此0LED稱為反向0LED。 下方電極2可為透明或不透明,及反射性或吸光性。上方 電極4應為半透明或透明(以下稱為「相對透明」)。上方 電極4及下方t極2之適當材料包括導電性聚合材料、導 電性有機材料、·透明導電性氧化物(TC0 )、金屬或金屬合 金。T C 0之例子包括銦-錫氧化物(I T 0 )、鋅-銦氧化物 (ΖΙ0)、摻雜銘之 ZnO、 Ga-In-Sn-0(GIT0)、 Sn〇2、 326\專利說明書(補件)\94-01\93130721 8 200522786
Zn-In-Sn-O(ZITO),及 Ga-In-O(GIO)。適當的金屬 (Au)、銀(Ag)、!呂(A1)、銀(Ir)、鎳(Ni)及鉻(Cr) 電極2或上方電極4可為由前述之其中一種材料所 單層結構或由此等材料之組合所製成的多層結構。 金屬作為電極材料時,金屬電極之界面(即在金屬電 機堆疊3之間的邊界表面)可經改質,以增進0 L E D 荷載體注入。經發現T C 0 (例如,I T 0 )可有效地將金 改質。然而,用於將電極之金屬表面改質的材料並 TC0,亦可將其他的無機材料以及有機材料使用於才ί 途。當金屬電極經改質時,將界面改質層設置於有 3與金屬電極之間。 相對透明之上方電極4可包括單一的相對透明導 或包含至少一相對透明導電層之多層結構。多層上 可包括經指數配合層(index-matching layer)覆蓋 透明導電層,以增進光輸出。指數配合層係由具可 進光輸出之折射率的有機或無機材料所製成。指數 之材料的例子為參-(8 _羥喹啉)鋁(A 1 q 3 )、N,N ’ -二 基)-N,N,-二苯基聯苯胺(NPB)、MgF2、Si〇2、MgO, Ζ η 0、T i 0 2。在一些情況中,T C 0層,例如I T 0,同1 作為相對透明之上方電極及用於增進光輸出之指數 層。指數配合層亦提供作為障壁或包封層。指數配 視使用材料之反射率而具有1至5 0 0奈米之厚度。 方電極可進一步包括至少一形成於相對透明導電層 堆疊3之間之薄的電荷載體注入層。當多層上方電 326\專利說明書(補件)\94-01\93130721 9 包括金 。下方 製成的 當使用 極與有 中之電 屬表面 不限於 目同用 機堆疊 電層, 方電極 之相對 有效增 配合層 (萘-1- 、ΙΤ0、 時提供 配合 合層可 多層上 與有機 極係陰 200522786 極時,電荷載體注入層係電子注入層。電子注入層之 的材料包括低功函數金屬諸如稀土金屬。當多層上方 係陽極時,電荷載體注入層係電洞注入層。電洞注入 由高功函數金屬,例如,Au或Ag或TC0製成。各種 材料、有機材料、或無機及有機材料之組合亦可作為 注入層之材料,只要此等材料可有效供電洞注入用即 電荷載體注入層可具有至多50奈米之厚度。單一相對 導電層之厚度可為1至1 5 0奈米。多層電極結構之總 可為3 0奈米或更厚。 熟悉技藝人士應明瞭可將各種材料及多層結構使用 上方電極4及下方電極2,只要其可提供有效率電荷 注入所需之橫向導電性及界面性質即可。 有機堆疊3可為單層或包括複數個適用於光發射之 次層的多層堆疊。有機堆疊3之有機材料包括技藝中 用於發光元件之電致發光及磷光有機材料。更明確言 有機堆疊3可由習知用於PLED之電致發光及/或磷光 材料所製成。有機堆疊可為單層發射材料或包括電洞 層及發光層之雙層。又另一種可能為包括電洞輸送層 子輸送層、及在電洞輸送層和電子輸送層之間之發射 三層有機堆疊。將具有此種三層有機堆疊之元件稱為 異質結構。由於電洞係自陽極注入,因而電洞輸送層 鄰於陽極。當使用電子輸送層時,其應緊鄰於陰極。 堆疊3之總厚度可自5 0至1 0 0 0奈米。 (實施例) 326\專利說明書(補件)\94-01 \93130721 10 適當 電極 層可 無機 電洞 "vj" 0 透明 厚度 於 載體 有機 習知 之, 聚合 輸送 、電 層的 雙重 應緊 有機 200522786 圖5顯示根據本發明之頂部發射PLED的一例子。1 性基板1包括層合至2 5微米厚鋁箔1 b之1 2 5微米厚 片材1 a。將1 2 0奈米厚之透明I T 0陽極2形成於可撓 板1之塑膠側上。於IT 0陽極2上形成包括由聚伸苯 乙烯基(Ph-PPV)製成之80奈米厚發射層3a、及由聚 基二氧噻吩(PE DOT)製成之30奈米厚電洞輸送層3b的 有機堆疊3。相對透明之陰極4係一多層結構,其自 起依序包括52奈米厚之參-(8_羥喹啉)鋁(A1q3)層4 奈米厚之半透明Ag層4b、1.0奈米厚之鈣(Ca)層4c 0·6奈米厚之氟化鋰(LiF)層4d。在此情況,AU3提 為指數配合層,Ag提供作為提供橫向導電性之導電層 L i F / C a之組合提供作為電子注入器。多層陰極可經由 發形成,因而避免濺鍍沈積製程的損壞效應。鋁箔1 b 作為PET基板之優異障壁,因而改良元件之壽命。可 發明之此實施例視為製造頂部發射PLED之方便且有3 用成本的方法。 本發明提供一種可經彎曲至實質程度而不會斷裂之 不透明及可撓性基板上之可撓性0LED。因此,本發明 撓性0LED具有順應,彎曲或捲動成任何形狀的能力。 撓性將使其可利用連續捲動加工製造顯示器元件,因 供用於大量生產之有效利用成本的方法。亦可將本發 揭示之可撓性基板使用於有機光檢波器、有機薄膜電 體、有機光電伏打電池、有機記憶體、有機積體電路 其他需要具良好障壁性質及機械可撓性之可撓性基板 326\專利說明書(補件)\94-01\93130721 11 丁撓 PET 性基 基伸 伸乙 雙層 頂部 a、1 5 、及 ί共作 ,及 熱蒸 提供 將本 L利 在 之可 此可 而提 明所 晶 、及 的有 200522786 機或無機光電元件。 本發明之0LED具有各種用途,包括行動電話、PDA及其 他手持裝置、電腦監視器、數位音響裝置、攝影機、照明 裝置、裝飾性裝置,及廣告裝置。 雖然本發明已就較佳具體例作說明,但熟悉技藝人士當 明瞭可不脫離隨附申請專利範圍之精神及範圍而對本發明 進行修改。 【圖式簡單說明】 圖1顯示根據本發明之形成於塑膠/金屬基板上之一代 表性0LED的橫剖面圖。 圖2顯示根據本發明之形成於具有絕緣層之金屬/塑膠 基板上之0 L E D的橫剖面圖。 圖3顯示根據本發明之形成於塑膠/金屬/塑膠基板上 之0LED的橫剖面圖。 圖4顯示根據本發明之形成於金屬箔上之0LED的橫剖 面圖。 圖5顯示根據本發明之具有透明多層陰極之0LED的一 例子。 【主要元件符號說明】 1 基板 la 塑膠層 lb 金屬層 1 c 塑膠層 Id 金屬層 326\專利說明書(補件)\94-01\93130721 12 200522786
1 e 塑 膠層 2 下 方電極 3 有 機堆疊 3a 發 射層 3b 電 洞輸送層 4 上 方電極 4 a 參 -(8 -羥啥啉)1呂(A 1 q 3 )層 4b 半 透明Ag層 4 c 鈣 (Ca)層 4d 氟 化裡(LiF)層 5 絕 緣層 13 326\專利說明書(補件)\94-01\93130721
Claims (1)
- 200522786 十、申請專利範圍: 1 . 一種可撓性有機發光元件,包括: 可撓性基板; 在該可撓性基板上之下方電極層; 至少半透明之上方電極層; 在該下方電極層與該上方電極層之間之有機區域,其中 當於該下方電極層與該上方電極層之間施加電壓時,可產 生電致發光, 其中該可撓性基板包括下列之其中一者: (i)層合至或經塗布金屬層之塑膠層,(ii)夾於兩塑膠 層之間之一金屬層,及(iii)金屬结。 2.如申請專利範圍第1項之可撓性有機發光元件,其中 該可撓性基板包括層合至或經塗布鋁層之塑膠層,該塑膠 層係設置於下方電極層與鋁層之間。 3 .如申請專利範圍第1項之可撓性有機發光元件,其中 該可撓性基板包括鋼箔。 4.如申請專利範圍第1項之可撓性有機發光元件,其進 一步包括一在該可撓性基板與該下方電極層之間之絕緣 層。 5 .如申請專利範圍第4項之可撓性有機發光元件,其中 該絕緣層係為旋塗聚合層或介電層。 6 .如申請專利範圍第3項之可撓性有機發光元件,其進 一步包括一在該鋼箔與該下方電極層之間之絕緣層。 7 .如申請專利範圍第1項之可撓性有機發光元件,其中 14 326\專利說明書(補件)\94-01\93130721 200522786 該上方電極層係為透明。 8 .如申請專利範圍第1項之可撓性有機發光元 該上方電極層係為半透明或透明陽極。 9 .如申請專利範圍第1項之可撓性有機發光元 該上方電極層係為半透明或透明陰極。 1 ◦.如申請專利範圍第1項之可撓性有機發光; 中該上方電極層係包括至少一半透明或透明導電 多層結構。 1 1 .如申請專利範圍第1 〇項之可撓性有機發光 中該多層結構包括指數配合層(index - matching 電荷載體注入層。 1 2 .如申請專利範圍第1 1項之可撓性有機發光 中該指數配合層包括具有可有效增進光輸出之折 機或無機材料。 1 3 .如申請專利範圍第1 1項之可撓性有機發光 中該指數配合層包括可有效增進光輸出之有機及 的組合。 1 4.如申請專利範圍第1 1項之可撓性有機發光 中該多層結構係為陽極,及該電荷載體注入層係 入層 。 1 5.如申請專利範圍第1 4項之可撓性有機發光 中該電洞注入層包括高功函數金屬或透明導電性 (TC0) ° 1 6 .如申請專利範圍第1 5項之可撓性有機發光 326\專利說明書(補件)\94-01\93130721 15 件,其中 件,其中 二件,其 性薄膜之 元件,其 1 ay e r )及 元件,其 射率的有 元件,其 無機材料 元件,其 為電洞注 元件,其 氧化物 元件,其 200522786 中該高功函數金屬係金或銀。 1 7 .如申請專利範圍第1 5項之可撓性有機發光元件,其 中該TC0係金屬氧化物。 1 8 .如申請專利範圍第1 5項之可撓性有機發光元件,其 中該TC0係選自由銦-錫氧化物(I T0)、鋅-銦氧化物、摻雜 I呂之氧化辞、Ga-In-Sn-0、Sn〇2、Zn-In-Sn-O,及 Ga-In-0 所組成之群。 1 9 .如申請專利範圍第1 4項之可撓性有機發光元件,其 中該電洞注入層包括可有效供電洞注入用之有機材料或可 有效供電洞注入用之無機及有機材料之組合。 2 0 .如申請專利範圍第1 4項之可撓性有機發光元件,其 中該電洞注入層包括可有效供電洞注入用之無機材料或可 有效供電洞注入用之無機及有機材料之組合。 2 1 .如申請專利範圍第1 1項之可撓性有機發光元件,其 中該多層結構係為陰極,及該電荷載體注入層係電子注入 層。 2 2.如申請專利範圍第2 1項之可撓性有機發光元件,其 中該電子注入層包括低功函數金屬。 2 3 .如申請專利範圍第2 2項之可撓性有機發光元件,其 中該低功函數金屬係稀土金屬。 2 4.如申請專利範圍第2 1項之可撓性有機發光元件,其 中該指數配合層包括參-(8 -羥喹啉)鋁(A 1 q 3 )或N,N ’ -二 (萘-卜基)-N,N’ -二苯基聯苯胺(NPB)。 2 5 .如申請專利範圍第2 1項之可撓性有機發光元件,其 16 326\專利說明書(補件)\94-01 \93130721 200522786 中該陰極包括銀層,及該電子注入層包括在氟化鋰次層上 方之鈣次層,該銀層係形成於該鈣層之上。 2 6 .如申請專利範圍第1項之可撓性有機發光元件,其 中將該下方電極層及該上方電極層之至少一者改質,以增 進電荷載體注入。 2 7 .如申請專利範圍第1項之可撓性有機發光元件,其 中該有機區域包括(i )電洞輸送層及(i i )發射層或電子輸 送層。 2 8 .如申請專利範圍第 1項之可撓性有機發光元件,其 中該有機區域包括(i )電洞輸送層,(i i )發射層,及(i i i ) 電子輸送層。 17 326\專利說明書(補件)\94-01\93130721
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