TWI520396B - 有機發光裝置 - Google Patents

Description

有機發光裝置

本發明是有關於一種發光裝置；特別是一種有機發光裝置。

一般而言，有機發光裝置包含基板、陽極、發光層及陰極。有機發光裝置具有發光均勻及驅動電壓低等優點，但其有效光利用率較低。這是因為發光層所放射出的光線在陽極與基板之間或基板與空氣之間，容易發生反射現象，導致部分光線被侷限在陽極或基板內部而無法出光，造成有效光利用率偏低。

為解決上述問題，可在基板外貼附一層微結構光學膜，以改變光的出射角度。但此光學膜只能避免基板與空氣之間的反射現象，而無法避免陽極與基板之間的反射現象。因此，如何將光從有機發光裝置的內部有效地導引出來，以增加有機發光裝置的有效光利用率，是目前重要的研究課題之一。

本發明之一態樣提供一種有機發光裝置，包含透明基板、第一電極、有機發光層、中間層以及第二電極。第一電極位於透明基板之上方。有機發光層位於第一電極之上方，用以發出第一波長、第二波長及第三波長的光，第一波長、第二波長及第三波長互不相同。中間層夾設於透明基板及第一電極之間，中間層之折射率介於透明基板之折射率及第一電極之折射率之間。中間層具有第一區、第二區及第三區沿平面方向排列，中間層之第一區、第二區及第三區之厚度d如下列公式計算：d=(2x+1)λ/4n，其中x為0或整數，λ分別為第一波長、第二波長及第三波長，n為中間層之折射率。第二電極位於有機發光層之上方。

根據本發明之一實施方式，有機發光層包含第一部分、第二部分及第三部分沿平面方向排列，第一部分、第二部分及第三部分用以分別發出第一波長、第二波長及第三波長的光。

根據本發明之一實施方式，第一波長小於第二波長，第二波長小於第三波長。

根據本發明之一實施方式，第一部分大致對準中間層之第一區，第二部分大致對準中間層之第二區，第三部分大致對準中間層之第三區。

根據本發明之一實施方式，第一部分為有機發藍光層，第二部分為有機發綠光層，第三部分為有機發紅光層。

根據本發明之一實施方式，中間層之第一區之厚度小於第二區之厚度，第二區之厚度小於第三區之厚度。

根據本發明之一實施方式，有機發光層包含第一部分、第二部分及第三部分沿厚度方向堆疊，第一部分、第二部分及第三部分用以分別發出第一波長、第二波長及第三波長的光。

根據本發明之一實施方式，x為0，n為1.643至1.732，第一區的厚度為約60.62至約63.90nm，第二區的厚度為約79.39至約83.96nm，第三區的厚度為約91.22至約96.66nm。

根據本發明之一實施方式，中間層為無機材料，無機材料包含氧化鋁、氮氧化矽、碳酸鈣、氧化鎂或其組合。

根據本發明之一實施方式，透明基板之折射率小於第一電極之折射率，第一電極為陽極，第二電極為陰極。

10、20‧‧‧有機發光裝置

110‧‧‧透明基板

120‧‧‧中間層

120a‧‧‧第一區

120b‧‧‧第二區

120c‧‧‧第三區

130‧‧‧第一電極

140‧‧‧有機發光層

140a‧‧‧第一部分

140b‧‧‧第二部分

140c‧‧‧第三部分

150‧‧‧第二電極

160‧‧‧基板

d1‧‧‧第一區的厚度

d2‧‧‧第二區的厚度

d3‧‧‧第三區的厚度

D1‧‧‧平面方向

D2‧‧‧厚度方向

W1‧‧‧第一部分的寬度

W2‧‧‧第二部分的寬度

W3‧‧‧第三部分的寬度

w1‧‧‧第一區的寬度

w2‧‧‧第二區的寬度

w3‧‧‧第三區的寬度

第1圖係繪示依照本發明一實施方式之有機發光裝置的剖面示意圖。

第2圖係繪示依照本發明另一實施方式之有機發光裝置的剖面示意圖。

請參閱第1圖，第1圖係繪示依照本發明一實施方式之有機發光裝置10的剖面示意圖。有機發光裝置10包含透明基板110、中間層120、第一電極130、有機發光層 140以及第二電極150。

透明基板110的材質可為玻璃或塑膠。玻璃的折射率為約1.52。塑膠可例如為壓克力樹脂(Acrylic)、環氧樹脂(Epoxy)、聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate,PET)或聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)，其折射率大約在1.49至1.6之間。

第一電極130位於透明基板110的上方。第一電極130的材質可例如為氧化銦錫(Indium thin oxide,ITO)或其他合適的透明導電材料。氧化銦錫的折射率大約在1.8至2.0之間。在一實施例中，透明基板110與第一電極130的材料分別為玻璃及氧化銦錫，透明基板110的折射率(為約1.52)小於第一電極130的折射率(約在1.8至2.0之間)。在本實施例中，第一電極130作為陽極，第二電極150作為陰極。

有機發光層140位於第一電極130的上方。有機發光裝置10可為上發光或下發光結構。在本實施方式中，有機發光層140發出的光朝向透明基板110之方向出光。此有機發光裝置10可為彩色有機發光裝置，而可應用於主動式矩陣有機發光二極體顯示器(active matrix organic light-emitting diode display,AMOLED)領域。

在本實施方式中，有機發光層140用以發出第一波長、第二波長及第三波長的光，第一波長、第二波長及第三波長互不相同。以有機發光層140的結構而言，有機發光層140包含第一部分140a、第二部分140b及第三部分 140c沿平面方向D1排列，第一部分140a、第二部分140b及第三部分140c用以分別發出第一波長、第二波長及第三波長的光。於實際應用中，有機發光層140可包含更多個部分，用以發出其他波長的光，使有機發光裝置的色彩表現更為優異。

值得注意的是，為了避免有機發光層140放射出來的光在第一電極130與透明基板110之間反射而造成發光損失，本發明之實施方式在透明基板110與第一電極130之間插入了中間層120。亦即，中間層120夾設於透明基板110及第一電極130之間。由於中間層120的折射率介於透明基板110的折射率及第一電極130的折射率之間，故可避免不同材質在彼此相接界面處因為折射率差異而產生反射現象。換言之，中間層120能夠將原先因反射現象而侷限在第一電極130內的激發光導引出來，故有機發光裝置10的有效光利用率比傳統有機發光裝置的有效光利用率更高。

但對於可發出不同波長的光的有機發光層140而言，倘若中間層的厚度為定值(亦即中間層僅具有單一厚度)，則只有某一波長的光容易穿透中間層而出光；然而其他波長的光仍可能在內部反射而不易出光，導致色偏現象產生。舉例來說，以波長為550nm的綠光而言，利用公式：d=(2x+1)λ/4n可計算出中間層合適的厚度，其中x為0或整數，λ為550nm，n為中間層的折射率。然而此中間層僅容易被綠光所穿透，亦即對於綠光的反射率(reflectance,%) 接近零或為零；但對於紅光或藍光而言，紅光或藍光的反射率偏高，甚至可高達10%，而使有機發光裝置在顯色時會產生明顯色偏現象。

為避免上述色偏現象發生，本發明之實施方式提供一種針對不同波長的光設計的中間層120。此中間層120因應不同波長的光，具有多個不同厚度的區域。在本實施方式中，有機發光層140發出第一、第二及第三波長的光，故中間層120具有不同厚度(d)的第一區120a、第二區120b及第三區120c分別與其相對應。第一區120a、第二區120b及第三區120c的厚度如下列公式(1)計算：d=(2x+1)λ/4n (1)

其中x為0或整數，λ分別為第一波長、第二波長及第三波長，n為中間層的折射率。在數個具體實施例中，x為0、1、2或3。舉例而言，當x為1時，第一區120a、第二區120b及第三區120c的厚度分別為3×(第一波長)/4n、3×(第二波長)/4n及3×(第三波長)/4n。

在一具體實施例中，有機發光層140的第一部分140a為有機發藍光層，第二部分140b為有機發綠光層，第三部分140c為有機發紅光層，第一波長為420nm(藍光)，第二波長為550nm(綠光)，第三波長為632.8nm(紅光)。由於藍光波長小於綠光波長，綠光波長小於紅光波長，故中間層120之第一區120a的厚度d1小於第二區120b的厚度d2，第二區120b的厚度d2小於第三區120c的厚度d3。在一具體實施例中，透明基板110與第一電極130的材料分 別為玻璃及氧化銦錫，中間層120的折射率介於約1.643至1.732之間。因此，當x為0，n為1.643至1.732時，經由上式(1)計算，可得到第一區120a的厚度d1為約60.62至約63.90nm，第二區120b的厚度d2為約79.39至約83.96nm，第三區120c的厚度d3為約91.22至約96.66nm。

中間層120的材質可為有機材料或無機材料。在一實施例中，中間層120的材質為無機材料，使其可應用於後續陽極高溫製程。舉例而言，無機材料可包含氧化鋁、氮氧化矽、碳酸鈣、氧化鎂或其組合，但不限於此。氧化鋁的折射率為約1.66074。氮氧化矽的折射率為約1.61917至約1.72088。碳酸鈣的折射率為約1.65846。氧化鎂的折射率為約1.7375。可根據各種無機材料的折射率值，選用一或多種的無機材料，以製造出合適折射率的中間層120。

中間層120的製造方法例如為先以化學氣相沉積或物理氣相沉積方法形成一層無機材料層(未繪示)於透明基板110上，再藉由灰階光罩(Gray-tone mask)進行微影及蝕刻製程，以形成具有不同厚度區域的中間層120。

在本實施方式中，有機發光層140a的第一部分140a大致對準中間層120的第一區120a，第二部分140b大致對準中間層120的第二區120b，第三部分140c大致對準中間層120的第三區120c。更詳細而言，第一部分140a的寬度W1與第一區120a的寬度w1大致相同，第二部分140b的寬度W2與第二區120b的寬度w2大致相同，第三部分140c的寬度W3與第三區120c的寬度w3大致相同。

第二電極150位於有機發光層140的上方。第二電極150的材料可為金屬或其他合適的導體材料。有機發光裝置10可更包含另一基板160覆蓋第二電極150。為了使有機發光層140與第一電極130和第二電極150之間有良好的界面結合特性，可選擇性地於兩者之間加上緩衝層。緩衝層可包括電子注入層(未繪示)、電洞注入層(未繪示)、電子傳導層(未繪示)、電洞傳導層(未繪示)或其組合，但不限於此。

第2圖係繪示依照本發明又一實施方式之有機發光裝置20的剖面示意圖。有機發光裝置20包含透明基板110、中間層120、第一電極130、有機發光層140及第二電極150。透明基板110、第一電極130以及第二電極150的特徵可與第1圖所示的透明基板110、第一電極130以及第二電極150的特徵相同，故在此不贅述。

有機發光裝置20與有機發光裝置10之間的差異在於，有機發光裝置20的有機發光層140包含第一部分140a、第二部分140b及第三部分140c，其係沿厚度方向D2堆疊。第一部分140a、第二部分140b及第三部分140c用以分別發出第一波長、第二波長及第三波長的光。此類的有機發光裝置20可應用於照明(Lighting)領域。

當然，本技術領域中具有通常知識者應可瞭解，有機發光裝置20的中間層120也可替換為有機發光裝置10的中間層120。

由上述可以瞭解，本發明之實施方式的有機發光裝 置包含中間層夾設於第一電極與透明基板之間。中間層可因應有機發光層的不同發光波長而具有不同的厚度，使各個波長的光線皆容易穿透而出光，而可增加有效光利用率，又可避免色偏現象發生。

10‧‧‧有機發光裝置

110‧‧‧透明基板

120‧‧‧中間層

120a‧‧‧第一區

120b‧‧‧第二區

120c‧‧‧第三區

130‧‧‧第一電極

140‧‧‧有機發光層

140a‧‧‧第一部分

140b‧‧‧第二部分

140c‧‧‧第三部分

150‧‧‧第二電極

160‧‧‧基板

d1‧‧‧第一區之厚度

d2‧‧‧第二區之厚度

d3‧‧‧第三區之厚度

D1‧‧‧平面方向

W1‧‧‧第一部分之寬度

W2‧‧‧第二部分之寬度

W3‧‧‧第三部分之寬度

w1‧‧‧第一區之寬度

w2‧‧‧第二區之寬度

w3‧‧‧第三區之寬度

Claims (10)

1. 一種有機發光裝置，包含：一透明基板；一第一電極，位於該透明基板之上方；一有機發光層，位於該第一電極之上方，用以發出第一波長、第二波長及第三波長的光，該第一波長、該第二波長及該第三波長互不相同；一中間層，夾設於該透明基板及該第一電極之間，該中間層之折射率介於該透明基板之折射率及該第一電極之折射率之間，其中該中間層具有第一區、第二區及第三區沿平面方向排列，該中間層之該第一區、該第二區及該第三區之厚度d如下列公式計算：d=(2x+1)λ/4n，其中x為0或整數，λ分別為該第一波長、該第二波長及該第三波長，n為該中間層之該折射率；以及一第二電極，位於該有機發光層之上方。
2. 如請求項1所述之有機發光裝置，其中該有機發光層包含第一部分、第二部分及第三部分沿平面方向排列，該第一部分、該第二部分及該第三部分用以分別發出該第一波長、該第二波長及該第三波長的光。
3. 如請求項1所述之有機發光裝置，其中該第一波長小於該第二波長，該第二波長小於該第三波長。
4. 如請求項2所述之有機發光裝置，其中該第一部分大致對準該中間層之該第一區，該第二部分大致對準該中間層之該第二區，該第三部分大致對準該中間層之該第三區。
5. 如請求項4所述之有機發光裝置，其中該第一部分為有機發藍光層，該第二部分為有機發綠光層，該第三部分為有機發紅光層。
6. 如請求項4所述之有機發光裝置，該中間層之該第一區之該厚度小於該第二區之該厚度，該第二區之該厚度小於該第三區之該厚度。
7. 如請求項1所述之有機發光裝置，其中該有機發光層包含第一部分、第二部分及第三部分沿厚度方向堆疊，該第一部分、該第二部分及該第三部分用以分別發出該第一波長、該第二波長及該第三波長的光。
8. 如請求項1所述之有機發光裝置，其中x為0，n為1.643至1.732，該第一區之該厚度為約60.62至約63.90nm，該第二區之該厚度為約79.39至約83.96nm，該第三區之該厚度為約91.22至約96.66nm。
9. 如請求項1所述之有機發光裝置，其中該中間層為無機材料，該無機材料包含氧化鋁、氮氧化矽、碳酸鈣、氧化鎂或其組合。
10. 如請求項1所述之有機發光裝置，其中該透明基板之該折射率小於該第一電極之該折射率，該第一電極為陽極，該第二電極為陰極。