TW201535820A - 有機發光二極體及使用其之顯示面板 - Google Patents
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Abstract
本發明係有關於一種有機發光二極體，包括：一第一電極；一第二電極；一有機層，其夾設於該第一電極及該第二電極之間；以及一光萃取層，其設置於該第一電極上或設置於該第二電極下；其中，該光萃取層具有一波紋表面。本發明亦有關於一種包含上述有機發光二極體之顯示面板。
Description
本發明係關於一種有機發光二極體及使用其之顯示面板，尤指一種適用於有機發光二極體顯示器之有機發光二極體及使用其之顯示面板。
有機發光二極體(organic light emitting diode，OLED)為一種自發光之裝置，其具有廣視角、高對比、反應速度快、高亮度等優點，且根據所使用之有機材料，可提供廣泛可見光範圍。
典型有機發光二極體之基本結構係包括陽極、有機層、及陰極，其係依序堆疊於一基板上。當電子及電洞分別經由陰極及陽極進入有機層並於有機層中再結合，即可發射光線。由於有機發光二極體各材料之間之折射率差異以及有機發光二極體與環境間之折射率差異，多數產生於有機層之光線往往被捕獲於有機發光二極體中而無法發射至外部環境中，導致有機發光二極體之光萃取效率變差(light extraction efficiency)。是以，迄今已有許多研究試圖解決此一問題，例如採用微凸鏡陣列(micro lens array，MLA)、透過光微影及蝕刻圖案化以具有特定晶體之
圖案、或塗佈光散射層於透明電極之一側等方式提高有機發光二極體之光萃取效率。然而，習知解決技術方案不是有製程複雜導致製造成本增加之問題，就是有因揮發溶劑製程導致有機發光二極體劣化之問題，使得上述習知技術解決方案皆難以廣泛的應用於各式有機發光二極體中。
據此，發展一製程簡便且具有高光萃取效率之有機發光二極體，實有其所需。
本發明之主要目的係在提供一種有機發光二極體，俾能透過一簡易製程之方法於有機發光二極體中設置一光萃取層以提高有機發光二極體之光萃取效率，從而發展一製程簡便且具有高光萃取效率之有機發光二極體。
為達成上述目的，本發明係提供一種有機發光二極體，包括：一第一電極；一第二電極；一有機層，其夾設於該第一電極及該第二電極之間；以及一光萃取層，其設置於該第一電極上或設置於該第二電極下；其中，該光萃取層具有一波紋表面。
於一實施態樣中，可藉由任何方法將一有機材料形成該光萃取層，從而使得其表面形成該波紋表面。舉例而言，該光萃取層可藉由蒸鍍該有機材料而使光萃取層形成該波紋表面。
於一實施態樣中，該波紋表面之粗糙度(Ra)可為10nm至200nm。
於一實施態樣中，該光萃取層之厚度可為10nm至500nm。
於一實施態樣中，該光萃取層設置於該第一電極上，該波紋表面可形成於該光萃取層面向該第一電極之相對一側。
於一實施態樣中，該有機發光二極體可更包括一鈍化層，其可設置於該光萃取層上。
於一實施態樣中，該鈍化層具有一波狀表面，該波狀表面之粗糙度可為50nm至200nm。較佳地，該波狀表面之粗糙度可為50nm至100nm。
於一實施態樣中，該光萃取層設置於該第二電極下，該波紋表面可形成於該光萃取層面向該第二電極之一側。
於一實施態樣中，該第一電極可為一透明電極。
於一實施態樣中，該第一電極可為一金屬電極。
於一實施態樣中，該第二電極可為一透明電極。
於一實施態樣中，該有機發光二極體可更包括一反射層，且根據上述該光萃取層設置位置及該有機發光二極體之類型，可將該反射層設於適當之位置。舉例而言，該反射層可設置於該第一電極上，抑或，該反射層可設置於該第二電極及該光萃取層之間。
於一實施態樣中，該有機發光二極體可更包括一平坦層，其可設置於該光萃取層面向該第二電極之相對一側。
此外，本發明更提供一種包含上述有機發光二極體之顯示面板，其包括：一基板；以及上述有機發光二極體，其可設置於該基板上，其中，根據所選用之有機發光二極體之類型，該基板可為一透明基板(例如：玻璃基板、塑膠基板)或一不透明基板，本發明並不特別以此為限。
據此，透過包含上述具有波紋表面之光萃取層之有機發光二極體，本發明即可製得具有優異功效之顯示面板。
1,2,30‧‧‧有機發光二極體
11,21‧‧‧第一電極
12,22‧‧‧有機層
13,23‧‧‧第二電極
14,24‧‧‧光萃取層
15,25‧‧‧鈍化層
141,241‧‧‧波紋表面
151,251‧‧‧波狀表面
26‧‧‧反射層
27‧‧‧平坦層
3‧‧‧顯示面板
31‧‧‧透光基板
32‧‧‧基板
33‧‧‧偏光元件
34‧‧‧密封元件
351‧‧‧間隔元件
352‧‧‧彩色濾光元件
圖1A係本發明實施例1之有機發光二極體1之結構示意圖。
圖1B係本發明實施例1之有機發光二極體1之A部分放大圖。
圖2A係本發明實施例2之有機發光二極體2之結構示意圖。
圖2B係本發明實施例2之有機發光二極體2之B部分放大圖。
圖3係本發明實施例4之顯示面板3結構示意圖。
圖4係本發明實施例1之光譜結果圖。
以下係藉由具體實施例說明本發明之實施方式，熟習此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地了解本發明之其他優點與功效。此外，本發明亦可藉由其他不同具體實施例加以施行或應用，在不悖離本發明之精神下進行各種修飾與變更。
於本發明中，只要能用以形成該具有波紋表面之光萃取層，該有機材料之選擇並不受限。一般而言，只要兼具分子量小，介於100g/mol到500g/mol之間(100g/mol≦Mw≦500g/mol)、分子架構平坦、及玻璃轉移溫度低，介於50℃到100℃之間(50℃≦Tg≦100℃)之材料皆有可能使用作為該有機材料。舉例而言，該有機材料可包括2,2',7,7'-四(二苯基胺基)-9,9'-螺二芴(2,2',7,7'-tetrakis(diphenylamino)-9,9'-spiro-bifluorene，spiro-TAD)、2,2',7,7'-四(N,N-二甲苯基)-9,9-螺二芴(2,2',7,7'-tetra(N,N-ditolyl)amino-9,9-spirobifluorene，spiro-TTB)、六氮雜苯並菲乙腈(Hexaazatriphenylene-hexacabonitrile，HAT-CN)、酞菁氧鈦(Titanyl phthalocyanine，TiOPC)、2,9-二(萘-2-基)-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉(2,9-Bis(naphthalen-2-yl)-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline，NBphen)、4,7-二苯基-1,10-菲羅啉(Bathophenanthroline，Bphen)、N,N,N',N'-四苯基-[9,9'-聯蒽]-10,10'-二胺(N,N,N',N'-tetraphenyl-[9,9'-bianthracene]
-10,10'-diamine，BA-TAD)、2,2',7,7'-四(咔唑-9-基)-9,9-螺二芴(2,2',7,7'-tetrakis(carbazol-9-yl)-9,9-spirobifluorene、spiro-CBP)、及上述材料之兩種以上之組合，但本發明並不僅限於此。再者，根據所使用之材料特性選擇適當之製程參數條件為本領域習知知識，本發明並不特別以此為限，在此將不再贅述。
於本發明中，當該光萃取層波紋表面之粗糙度控制於上述10nm至200nm，較佳可為50nm至200nm，更佳可為65nm至200nm之範圍內，可使得後續形成於其上之有機發光二極體之各功能層形成類似之波紋表面，從而達到提高有機發光二極體光萃取效率之功效。此外，為能同時滿足透光率及改善光萃取效率，該光萃取層之厚度可控制於上述10nm至500nm，較佳可為50nm至500nm，更佳可為100nm至500nm之範圍內。
於本發明中，只要可使用作為有機發光二極體電極之材料，任何習知電極材料皆可使用，本發明並不特別以此為限。舉例而言，根據該有機發光二極體之類型，該第一電極及該第二電極可各自獨立為透明電極、或金屬電極，本發明並不以此為限。然而，基於該有機發光二極體之一般習知知識而言，該第一電極及該第二電極之至少一者通常可為透明電極。再者，只要可使用作為透明電極，本發明並不特別限制透明電極之材料。舉例而言，可使用一般習知用以製作透明電極之材料皆可使用，例如氧化銦錫(Indium Tin Oxide，ITO)、氧化銦鋅(indium zinc oxide，IZO)
等。此外，透過選擇適當之金屬材料，金屬電極本身亦可兼具反射層之功能，而不需另設反射層於該有機發光二極體中。至於金屬電極及反射層之材料，可採用任何本領域習知之材料，本發明不再贅述。
於本發明中，有機層之組成成分及其結構並不特別受限，其可為任何習知之有機發光二極體之有機層之組成成分及結構。舉例而言，該有機層可為由電子注入層、電子傳輸層、發光層、電洞傳輸層、及電洞注入層所組成。再者，該有機層所發射之光線種類，例如，紅光、綠光、藍光、白光等，本發明亦不特別限制。此外，其他習知有機發光二極體之功能層，如鈍化層、封裝層、基板、平坦層等之組成及其製法，本發明亦不特別以此為限。
如上所述，具有波紋表面之光萃取層可設於任何習知之有機發光二極體類型中，例如，上發光式有機發光二極體、下發光式有機發光二極體、或兩面發光式有機發光二極體。根據上述有機發光二極體之類型及其製程，該光萃取層可設於一適當之位置，例如，該光萃取層可設於第一電極上或第二電極下，但本發明並不僅限於此。
以下，將更具體透過下述實施例說明本發明。
實施例1：
請參考圖1A，係本發明實施例1之有機發光二極體1之結構示意圖。該有機發光二極體1包括：一第一電極11；一第二電極13；一有機層12，其夾設於該第一
電極11及該第二電極13之間；一光萃取層14，其設置於該第一電極11上；以及一鈍化層15，其設置於該光萃取層14上；其中，於該光萃取層14面向該第一電極之相對一側，該光萃取層14具有一波紋表面141。
於本實施例1中，該有機發光二極體1可更包括一反射層(圖未顯示)，其係設置於該第二電極13下，從而該有機發光二極體1可形成一上發光式有機發光二極體。
再者，該有機發光二極體1可以本領域習知之任何方法製作，例如可於壓力9×10-6torr以下的環境中，透過熱蒸鍍法(thermal evaporation)製備，且各功能層之製程條件及參數係依據所選用之各功能層之材料而變化，為本領域之習知知識，在此將不贅述，本發明亦不特別以此為限。具體而言，首先，係於一基板(圖未顯示)表面以沉積一金屬層作為一反射層(圖未顯示)並於其上沉積一氧化銦錫層作為該第二電極13。接著，依序以沉積該電洞注入層、電洞傳輸層、發光層、電子傳輸層、及電子注人層以形成該有機層12。接著，於該電子注入層上，沉積一氧化銦鋅層作為該第一電極11並於其上沉積選自上述有機材料之至少一者以形成該具有波紋表面141之光萃取層14。最後，再於該光萃取層14上沉積氮化矽作為一鈍化層15以形成該有機發光二極體1。此外，一般而言，可再以一保護玻璃及UV環氧樹脂(圖未顯示)於氮氣氣氛下與上述基板一同封裝該有機發光二極體1，以保護該有機發光一極體1。
請一併參閱圖1B，其係為本實施例1之有機
發光二極體1之A部分放大圖。由於沉積於第一電極11上之光萃取層14具有厚度約為10nm至500nm及粗糙度為10nm至200nm之波紋表面141，形成於其上之鈍化層15亦形成一具有粗糙度為50nm至100nm之波狀表面151。是以透過控制該光萃取層之厚度及其波紋表面之粗糙度於上述範圍中，使得形成於其上之鈍化層亦可具有類似之波狀表面，從而達到提高該有機發光二極體1之光萃取效率。
實施例2
請參考圖2A，係本發明實施例2之有機發光二極體2之結構示意圖。該有機發光二極體2亦為一上發光式有機發光二極體，其包括：一第一電極21；一第二電極23；一有機層22，其夾設於該第一電極21及該第二電極23之間；一光萃取層24，其設置於該第二電極23下；一鈍化層25，其設置於該第一電極21上；一反射層26，其係設置於該第二電極23及該光萃取層24之間；以及一平坦層27，其係設置於該光萃取層24面向該第二電極23之相對一側；其中，於該光萃取層24面向該第二電極23之一側，該光萃取層24具有一波紋表面241。
類似地，本實施例2之有機發光二極體2亦可以本領域習知之任何方法製作，例如於壓力9×10-6torr以下的環境中，透過熱蒸鍍法(thermal evaporation)製備，且各功能層之蒸鍍條件及參數係依據所選用之各功能層之材料而變化，為本領域之習知知識，在此將不贅述，本發明並不
特別以此為限。具體而言，首先，係於一基板(圖未顯示)表面形成一平坦層27並於該平坦層27表面沉積選自上述有機材料之至少一者以形成該具有波紋表面241之光萃取層24。接著，於該光萃取層24上，依序沉積該反射層26、該第二電極23、該有機層22、及該第一電極21，其中，該第一電極21及該第二電極23係分別為氧化銦錫所製成之透明電極。最後，再於該第一電極21上沉積氮化矽作為一鈍化層25以形成該有機發光二極體2。與實施例1類似，可再以一保護玻璃及UV環氧樹脂(圖未顯示)於氮氣氣氛下與上述基板一同封裝該有機發光二極體2，以保護該有機發光二極體2。
請一併參閱圖2B，其係為本實施例2之有機發光二極體2之B部分放大圖。由於沉積於該平坦層27上之光萃取層24具有厚度約為10nm至500nm及粗糙度為10nm至200nm之波紋表面241，形成於其上之反射層26、第二電極23、有機層22、第一電極21、及鈍化層25亦形成類似之表面結構，其中，該鈍化層之波狀表面251之粗糙度約為50nm至100nm。據此，透過設置該具有上述粗糙度範圍波紋表面之光萃取層，使得形成於其上之有機發光二極體之各功能層具有類似之結構，亦可達到提高該有機發光二極體2之光萃取效率之功效。
實施例3
實施例3與實施例2大致類似，所不同處僅在
於，實施例3係於一透明基板上進行類似實施例2之製程，且實施例3不設置該反射層並以一具有反射功能之金屬(例如：鋁)形成該第一電極。據此，實施例3所製備之有機發光二極體即可為一下發光式有機發光二極體。
比較例
比較例與實施例1之有機發光二極體1大致類似，所不同處僅在於比較例之有機發光二極體不具有本發明所請之光萃取層。
實施例4
請參考圖3，係為本實施例4之顯示面板3之結構示意圖。如圖3所示，本實施例4之顯示面板3包括：一基板32；及一有機發光二極體30，其係設於該基板32上。
於本實施例4中，有機發光二極體30可為實施例1或實施例2所述之有機發光二極體，故在此不再贅述。實施例1或實施例2所述之有機發光二極體均為上發光之有機發光二極體，在此係以非出光面之一側，即以第二電極或平坦層之一側設於基板32上。再者，本實施例之顯示面板3更包括：一透光基板31、複數間隔元件351、複數彩色濾光元件352、及密封元件34。其中，間隔元件351係設置在兩相鄰之彩色濾光元件352間，以防止通過彩色濾光元件352所發出的光相互干擾；而有機發光二極體30
則設置在透光基板31與基板32間，並以密封元件34加以密封。在此，所謂的間隔元件351可為習知常用之黑色矩陣。然而，本實施例4之顯示面板3亦可無須設置間隔元件351及彩色濾光元件352。
此外，於顯示面板之出光面之一側，即相對於設置間隔元件351及彩色濾光元件352之透光基板31之另一側，可選擇性的設有一偏光元件33，以降低環境光反射並增加對比度。然而，本實施例4之顯示面板3亦可無須設置此偏光元件33。
試驗例
請參考表1，係為實施例1及比較例1之有機發光二極體之光萃取效率測試結果，其中，各項測試結果係以比較例之數值為基準，並以百分比之方式顯示本發明之功效。如表1所示，在相同之電流密度(mA/cm2)下，實施例1之有機發光二極體之輝度(cd/cm2)、發光效率(cd/A)、功率效率(lm/W)、及外部量子效率皆有明顯的提高，顯示經由設置該具有粗糙度為10nm至200nm波紋表面之光萃取層於有機發光二極體中，確實可顯著改善其光萃取效率。
請一併參考圖4，係實施例1及比較例之有機發光二極體之光譜結果圖。由圖4所示，實施例1及比較例之有機發光二極體兩者在相同操作參數下所發射之光線光譜並無因該光萃取層而有顯著之變化，顯示該光萃取層並不會改變或降低有機發光二極體所發射光線及其亮度。
1‧‧‧有機發光二極體
11‧‧‧第一電極
12‧‧‧有機層
13‧‧‧第二電極
14‧‧‧光萃取層
141‧‧‧波紋表面
15‧‧‧鈍化層
Claims (10)
- 一種有機發光二極體，包括：一第一電極；一第二電極；一有機層，其係夾設於該第一電極及該第二電極之間；以及一光萃取層，其係設置於該第一電極上或設置於該第二電極下；其中，該光萃取層係具有一波紋表面。
- 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體，其中，該光萃取層係藉由蒸鍍一有機材料而形成該波紋表面。
- 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體，其中，該波紋表面之粗糙度係為10nm至200nm。
- 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體，其中，該光萃取層之厚度係為10nm至500nm。
- 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體，其中，該光萃取層設置於該第一電極上，該波紋表面係形成於該光萃取層面向該第一電極之相對一側。
- 如申請專利範圍第5項所述之有機發光二極體，其中，該有機發光二極體更包括一鈍化層，係設置於該光萃取層上。
- 如申請專利範圍第6項所述之有機發光二極體，其中，該鈍化層具有一波狀表面，該波狀表面之粗糙度係為50nm至200nm。
- 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體，其中，該光萃取層設置於該第二電極下，該波紋表面係形成於該光萃取層面向該第二電極之一側。
- 如申請專利範圍第2項所述之有機發光二極體，其中，該有機材料之分子量係介於100g/mol到500g/mol之間。
- 一種顯示面板，其包括：一基板；以及如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體，其係設置於該基板上。
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