TWI536867B - 有機發光二極體裝置 - Google Patents
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Description
實施例是有關於一種有機發光二極體裝置。
陰極射線管(CRT)已被液晶顯示器(LCD)所取代以回應對輕重量且超薄的顯示器或電視之期許。
然而，液晶顯示器(LCD)為需要一獨立背光源之非發光元件，且在反應速度、視角及諸如此類有其限制。
近來，有機發光二極體裝置(OLED裝置)已受到注意以作為克服這樣的限制之顯示器。
有機發光二極體裝置包含二電極及置於其間之發光層。從一電極注入之電子係在此發光層中與從另一電極注入之電洞結合以產生激子，其可藉由放射光而釋放能量。
從發光層所放射的光至少可透過此二電極之一而傳送。因此，從發光層發出的光可能會損失，即被電極所吸收。
實施例係針對一種有機發光二極體裝置，其所呈現之進步超越先前技術。
一實施例之一特色係提供一種有機發光二極體裝置，其包含具低電阻與高透射率之電極。
一實施例之另一特色係提供一種OLED裝置，其包含具有經改良的光透射率之電極，以提供具優越發光效率之OLED裝置。
上述及其他特色與優點的至少之一可藉由提供一種有機發光二極體裝置來加以實現，其係包含一第一電極、一面對該第一電極之第二電極、以及一置於第一電極與第二電極之間的發光層。其中，第一電極包含以下述化學式1表示之鐿(Yb)合金：Yb-M (1)；以及在化學式1中，M為至少包含銀(Ag)、鈣(Ca)、鉻(Cr)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鉬(Mo)、釕(Ru)、銦(In)及鎢(W)中之一的金屬。
此鐿合金可包含Yb：M比例約20：1至約1：20之Yb及M。
較佳地，此鐿合金可包含Yb：M比例約5：1至約1：6之Yb及M。
較佳地，此鐿合金可包含Yb：M比例約1：1之Yb及M。
第一電極在一可見光區中可具有約40%或更高的光透射率。
較佳地，第一電極在此可見光區中可具有約40%至約95%的光透射率。
第一電極在厚度約50埃至約500埃可具有約500Ω/cm2或更少的薄片電阻。
較佳地，第一電極在厚度約50埃至約500埃可具有約1Ω/cm2至約500Ω/cm2的薄片電阻。
第一電極可具有約50埃至約500埃的厚度。
此鐿合金可包含鐿銀合金(YbAg)。
第一電極可包含一第一層，其係包含以該化學式1表示之該鐿(Yb)合金；以及一第二層，其係至少包含銀(Ag)、鈣(Ca)、鉻(Cr)、鐵(Fc)、鈷(Co)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鉬(Mo)、釕(Ru)、銦(In)、鎢(W)及其合金中之一。
第一層可具有約5埃至約200埃的厚度，而第二層可具有約50埃至約300埃的厚度。
第一層可包含鐿銀合金(YbAg)，而第二層可包含銀(Ag)或銀合金。
第二電極可包含一透明導電層。
第二電極可包含一反射層，而發光層則可配置來發白光。
第二電極可進一步包含一透明導電層。
110‧‧‧基板
191‧‧‧下電極
191a‧‧‧反射層
191b‧‧‧透明導電層
270‧‧‧上電極
270a‧‧‧下層
270b‧‧‧上層
370‧‧‧發光元件
藉由詳細描述例示性實施例並參照附圖，將使所屬技術領域具有通常知識者更明顯得知上述或其他特色與優點，其中：第1圖 係繪示根據本發明之一實施例之有機發光二極體裝置之剖面圖；第2圖 係繪示根據本發明之另一實施例之有機發光二極體裝置之剖面圖；第3圖 係繪示根據本發明之又一實施例之有機發光二極體裝置之剖面圖；
第4圖 係繪示顯示根據本發明之實例1-1至1-9以及比較例1與2之有機發光元件之薄片電阻之長條圖；第5圖 係繪示顯示根據本發明之實例2-1至2-4以及比較例3之有機發光元件之薄片電阻之長條圖；第6A至6C圖 係分別繪示根據實例1-4、實例2-1以及比較例3之有機發光元件之光透射率；第7A至7C圖 係分別繪示根據實例1-4、實例2-1以及比較例3之有機發光元件之反射率；以及第8A至8C圖 係分別繪示根據實例1-4、實例2-1以及比較例3之有機發光元件之光吸收率。
下文中，將參照附圖來更完整描述例示性實施例；然而，其可以不同形式來實現且不應該被理解僅限於此處所陳述的實施例。相反地，對所屬技術領域具有通常知識者而言，所提供的此些實施例將使本揭露更加透徹與全面的且完整地傳達本發明的範疇。
在所繪示的圖中，層與區域的尺寸可為清晰說明而誇大。亦應了解當層或元件被稱為是在另一層或基板之”上”時，其可以是直接在其他層或基板上，或者也可能存在介於其間之層。此外，也應該瞭解當一層被稱為是在二層”之間”時，其可以僅在此二層之間，或者也可能存在一或多個介於其間之層。類似參考號碼從頭到尾係指示類似元件。
下文中，將參照附圖來更完整描述本揭露，其中係呈現本揭露之例示性實施例。正如所屬技術領域具有通常知識者將理解到的，所描述的實施例可在未脫離本揭露之精神或範疇下以各種不同方式被修改。
參閱第1圖，係詳細描述根據一實施例之有機發光二極體裝置。
第1圖係繪示根據本發明之一實施例之有機發光二極體裝置之剖面圖。
參閱第1圖，根據本實施例之有機發光二極體裝置可包含基板110、設置在基板110上之下電極191、面對下電極191之上電極270、以及置於下電極191與上電極270之間的發光元件370。
基板110可包含例如玻璃基板、矽晶圓、高分子薄膜及其類似物。
下電極191與上電極270中之一可為陰極而另一可為陽極。
下電極191與上電極270中之至少之一可為透明電極。當下電極191為透明電極時，OLED裝置可為透過基板110來傳送光之底部發射結構。當上電極270為透明電極時，OLED裝置可為向基板110的相反側，即遠離基板110來傳送光之頂部發射結構。當下電極191與上電極270二者為透明電極時，光可朝向基板110或向基板110的相反側，即遠離基板110來傳送。
此透明電極可由鐿(Yb)合金製成。
此鐿(Yb)合金可藉由下述化學式1來表示：Yb-M (1)。
在此化學式1中，M可為包含例如銀(Ag)、鈣(Ca)、鉻(Cr)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鉬(Mo)、釕(Ru)、銦(In)、鎢(W)、其合金、及/或其組合的金屬。
由於鐿(Yb)具有相當低的功函數，例如約2.6eV，因此其可易於將電子注入發光層。此外，由於鐿在可見光區具有低折射率與吸收率，所以光透射率可能是高的。再者，當鐿(Yb)係以一薄組態(thin configuration)形成時，其仍可具有一體特徵(bulk characteristic)。因此，可形成一含有鐿之穩定薄膜。
由於銀(Ag)、鈣(Ca)、鉻(Cr)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鉬(Mo)、釕(Ru)、銦(In)及鎢(W)為低電阻金屬，所以係可能藉由將這樣的金屬與鐿(Yb)製成合金來降低電極的電阻。
當包含鐿(Yb)與低電阻金屬之鐿合金用來形成透明電極，此透明電極即使以薄組態形成時仍可藉由維持低折射率與吸收率而具有低電阻特性以及高光透射率。
此含有鐿合金之透明電極在可見光區中可具有約40%或更高的光透射率。在一實施中，含有鐿合金之透明電極可具有約40%至約95%的光透射率。
此外，在具有高透射率的同時，鐿合金在基於約50埃至約500埃的厚度下亦可具有低薄片電阻，例如約500Ω/cm2或更低。在一實施中，鐿合金的薄片電阻例如在上述厚度範圍中可為約1Ω/cm2至約500Ω/cm2。
鐿合金可能以鐿對金屬的比例約20：1至約1：20來組成。在一實施中，鐿合金可能以鐿對金屬的比例約5：1至約1：6來組成。在另一實施中，鐿合金可能以鐿對金屬的比例約1：1來組成。
由鐿合金所形成的透明電極可具有約50埃至約500埃的厚度。透明電極的厚度維持在50埃至約500埃可有助於確保同時滿足光透射率與低電阻特性。
當下電極191與上電極270二者均為透明電極時，此二電極之一可為由上述鐿合金所形成的電極，而另一可為由透明導電氧化物所形成的電極。此透明導電氧化物可包含例如氧化銦錫(ITO)及/或氧化銦鋅(IZO)。
當下電極191與上電極270中只有一個為透明電極時，此透明電極可由上述鐿合金所形成，而另一可為一不透明導電層。此不透明導電層可由例如鋁(Al)、銅(Cu)、鉬(Mo)、銀(Ag)、及/或其組合所形成。
發光元件370可具有多層結構，其包含例如一發光層及一用於改善發光層的發光效率之輔助層。
此發光層可由例如有機材料或有機材料與無機材料的混合物所形成。此發光層本身可發出呈現像是紅、綠及藍之三原色之一的光。在一實施中，發光層可包含例如聚茀(polyfluorene)衍生物、(聚)對位苯基乙烯(paraphenylenevinylen)衍生物、聚苯(polyphenylene)衍生物、聚乙烯咔唑(polyvinylcarbazo)、聚噻吩(polythiophene)衍生物、及/或摻雜有例如苝系(perylene-based)染料、香豆素系(cumarine-based)染料、若丹明系(rhodamine-based)染料、紅螢烯(rubrene)、苝、9,10-雙苯基蒽(diphenylanthracene)、四苯基丁二烯、尼羅紅(Nile red)、香豆素、喹吖酮(quinacridone)及其類似物之高分子材料。有機發光二極體顯示器可藉由空間總合從發光層所發射的原色光來顯示所期望的影像。
輔助層可包含例如用於平衡電子與電洞之電子傳輸層及電洞傳輸層，以及用於增進電子與電洞的注入之電子注入層及電洞注入層。在一實施中，輔助層可包含從上述層中所選出的一層或二或更多層。
以下，將參閱第2圖來描述根據另一實施例所製得之有機發光二極體裝置。與前一實施例相重疊的部分在此將不再描述。
第2圖係繪示根據本發明之另一實施例之有機發光二極體裝置之剖面圖。
參閱第2圖，根據本實施例之有機發光二極體裝置可包含基板110、設置在基板110上之下電極191、面對下電極191且包含下層270a與上層270b之上電極270、以及置於下電極191與上電極270之間的發光元件370。
有別於前一實施例，本實施例之上電極270可具有一含有下層270a與上層270b之多層結構。
下層270a可由鐿(Yb)合金製成。
此鐿(Yb)合金可藉由下述化學式1來表示：Yb-M (1)。
在化學式1中，M可為包含例如銀(Ag)、鈣(Ca)、鉻(Cr)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鉬(Mo)、釕(Ru)、銦(In)、鎢(W)、其合金、及/或其組合的金屬。
即使以一薄組態形成，鐿合金仍可維持低折射率與低吸收率，以致於係可能在增加光透射率時同時具有低電阻特性。
上層270b可包含例如銀(Ag)、鈣(Ca)、鉻(Cr)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鉬(Mo)、釕(Ru)、銦(In)、鎢(W)、其合金、及/或其組合。由於此些金屬為低電阻金屬，其具有例如約15μΩ-cm或更低的電阻率，所以可減少電極的電阻。
下層270a可具有約5埃至約200埃的厚度。上層270b可具有約50埃至約300埃的厚度。
藉由包含二由鐿合金所形成的下層270a以及由低電阻金屬所形成的上層270b，上電極270的電阻可因低電阻金屬的存在而降低，且由於鐿合金的存在而同時確保高光透射率。
雖然本實施例中所描述的透明電極係作為上電極270，但本揭露並不限於此，下電極191也可能為透明電極。在此情況下，下電極191可由一包含由鐿合金形成的層及一由低電阻金屬形成的層之多層來形成。
再者，當上電極270與下電極191二者均為透明電極時，上電極270與下電極191之一可由一包含由鐿合金形成的層及一由低電阻金屬形成的層之多層來形成。而另一則可由例如透明導電氧化物之透明導電材料來形成。
以下，將參閱第3圖來描述根據又一實施例所製得之有機發光二極體裝置。與前一實施例相重疊的部分在此將不再描述。
第3圖係繪示根據本發明之又一實施例之有機發光二極體裝置之剖面圖。
參閱第3圖，根據本實施例之有機發光二極體裝置可包含基板110、設置在基板110上且包含反射層191a與透明導電層191b之下電極191、面對下電極191之上電極270、以及置於下電極191與上電極270之間的發光元件370。
有別於前一實施例，根據本實施例之有機發光二極體裝置可包含由含有例如反射層191a與透明導電層191b之多層所形成的下電極191，以及由上述鐿合金所形成的上電極270。
反射層191a可由例如鋁(Al)、銅(Cu)、鉬(Mo)、銀(Ag)、及/或其組合之不透明金屬所形成。透明導電層191b可由例如氧化銦錫及/或氧化銦鋅之透明導電材料所形成。
反射層191a可與鐿合金上電極270一起造成微共振腔(microcavity)效應。此微共振腔效應係指光在相距一預定距離之反射層與透明層(或半反射半穿透層)之間重複反射，因而放大特定波長的光之效應。
包含反射層191a之下電極191可形成微共振腔結構，其可大大修改從發光層發出的光之發光特性。因此，與微共振腔之共振波長對應的波長之光的發射可透過上電極270來增進，而其他波長的光則可能被壓制。特定波長的光的增進以及光發射的壓制可基於下電極191與上電極270間的距離來決定。下電極191與上電極270間的距離可藉由調整發光元件370的厚度來控制，因此特定波長的光可被增進或被壓制。然而，本揭露並不限於此，下電極191與上電極270間的距離也可藉由其他適合的方法來控制。
發光元件370的發光層可發白光。此白光可藉由結合紅、綠及藍發光層來發出。
下述實例更詳細說明本揭露。然而，此些實例不應該在任何意義上被解釋為限制本揭露之範疇。
有機發光元件的製造
實例1-1
將ITO層壓在玻璃基板上，接著將其圖案化以形成底部電極。然後，沉積三(8-羥基喹啉)鋁(Alq3)以作為電子傳輸層。將摻雜有1wt%香豆素6的Alq3共沉積於其上以作為發光層。沉積N,N-二萘-1-基-N,N-二苯基-聯苯胺(NPB)以作為電洞注入層及電洞傳輸層。然後，藉由熱蒸鍍法以5：1比例來形成厚度100埃的鐿(Yb)-銀(Ag)合金以形成頂部電極。
實例1-2
除了係以3：1比例代替5：1比例來形成鐿(Yb)-銀(Ag)合金之外，係根據和實例1-1相同的方法來製造有機發光元件。
實例1-3
除了係以2：1比例代替5：1比例來形成鐿(Yb)-銀(Ag)合金之外，係根據和實例1-1相同的方法來製造有機發光元件。
實例1-4
除了係以1：1比例代替5：1比例來形成鐿(Yb)-銀(Ag)合金之外，係根據和實例1-1相同的方法來製造有機發光元件。
實例1-5
除了係以1：1.5比例代替5：1比例來形成鐿(Yb)-銀(Ag)合金之外，係根據和實例1-1相同的方法來製造有機發光元件。
實例1-6
除了係以1：2比例代替5：1比例來形成鐿(Yb)-銀(Ag)合金之外，係根據和實例1-1相同的方法來製造有機發光元件。
實例1-7
除了係以1：3比例代替5：1比例來形成鐿(Yb)-銀(Ag)合金之外，係根據和實例1-1相同的方法來製造有機發光元件。
實例1-8
除了係以1：4比例代替5：1比例來形成鐿(Yb)-銀(Ag)合金之外，係根據和實例1-1相同的方法來製造有機發光元件。
實例1-9
除了係以1：6比例代替5：1比例來形成鐿(Yb)-銀(Ag)合金之外，係根據和實例1-1相同的方法來製造有機發光元件。
實例2-1
將ITO層壓在玻璃基板上，接著將其圖案化以形成底部電極。然後，沉積三(8-羥基喹啉)鋁(Alq3)以作為電子傳輸層。將摻雜有1wt%香豆素6的Alq3共沉積於其上以作為發光層。沉積N,N-二萘-1-基-N,N-二苯基-聯苯胺(NPB)以作為電洞注入層及電洞傳輸層。然後，藉由熱蒸鍍法以5：1比例來形成厚度40埃的鐿(Yb)-銀(Ag)合金並沉積厚度70埃的銀(Ag)以形成頂部電極。
實例2-2
除了係以3：1比例代替5：1比例來形成鐿(Yb)-銀(Ag)合金之外，係根據和實例2-1相同的方法來製造有機發光元件。
實例2-3
除了係以2：1比例代替5：1比例來形成鐿(Yb)-銀(Ag)合金之外，係根據和實例2-1相同的方法來製造有機發光元件。
實例2-4
除了係以1：1比例代替5：1比例來形成鐿(Yb)-銀(Ag)合金之外，係根據和實例2-1相同的方法來製造有機發光元件。
比較例1
除了係以沉積厚度100埃的純鐿來代替鐿(Yb)-銀(Ag)合金之外，係根據和實例1-1相同的方法來製造有機發光元件。
比較例2
除了係以沉積厚度100埃的純銀來代替鐿(Yb)-銀(Ag)合金之外，係根據和實例1-1相同的方法來製造有機發光元件。
比較例3
除了係以沉積厚度40埃的純鐿(Yb)以及沉積厚度70埃的純鋁(Al)來相繼代替沉積的鐿(Yb)-銀(Ag)合金與銀(Ag)之外，係根據和實例2-1相同的方法來製造有機發光元件。
評估-1
評定根據本發明之實例1-1至1-9以及比較例1與2所製得之有機發光元件之頂部電極之電阻特性。此處，基於四點探針法來測量薄片電阻。
此將參閱第4圖及表一來描述。
第4圖係繪示顯示根據實例1-1至1-9以及比較例1與2之有機發光元件之頂部電極之薄片電阻之長條圖，且後面的警告係有關比較例2。
參閱表一與第4圖，相較於僅包含鐿而未與銀鑄成合金之頂部電極，當頂部電極含有鐿(Yb)-銀(Ag)合金時，係顯著地降低薄片電阻。此外，當
僅含有純鋁而未與鐿鑄成合金之頂部電極係以厚度薄約100埃形成時，電阻將無限增加而使得薄片電阻不可能被測量。
評估-2
評估根據本發明之實例2-1至2-4以及比較例3之有機發光元件之頂部電極之薄片電阻。根據和上述相同的方法來測量薄片電阻。
參閱第5圖及表二來說明電阻。
第5圖係繪示顯示根據實例2-1至2-4以及比較例3之有機發光元件之頂部電極之薄片電阻之長條圖。
參閱表二與第5圖，相較於頂部電極包含鐿(Yb)層/銀(Ag)層之堆疊結構之案例，當頂部電極含有鐿(Yb)-銀(Ag)合金時，係降低薄片電阻。
評估-3
測量根據實例1-4、實例2-1以及比較例3所製造的有機發光元件之頂部電極之光透射率、反射率及吸收率。
此將參閱第6A至8C圖來描述。
第6A至6C圖係分別繪示根據實例1-4、實例2-1以及比較例3之有機發光元件之頂部電極之光透射率。第7A至7C圖係分別繪示根據實例1-4、實例
2-1以及比較例3之有機發光元件之頂部電極之反射率。第8A至8C圖係分別繪示根據實例1-4、實例2-1以及比較例3之有機發光元件之頂部電極之吸收率。
參閱第6A至6C圖，根據實例1-4(第6A圖)及實例2-1(第6B圖)所製得之有機發光元件之頂部電極在可見光區係顯示大於約70%的光透射率。根據比較例3(第6C圖)所製得之有機發光元件之頂部電極在可見光區係顯示僅約50%至60%之相對低的光透射率。特別地，在根據實例1-4所製得之有機發光元件之頂部電極，即包含以1：1比例沉積的鐿(Yb)與銀(Ag)之頂部電極，其透射率是最高的。
參閱第7A至7C圖，根據實例1-4(第7A圖)及實例2-1(第7B圖)所製得之有機發光元件之頂部電極在可見光區，特別是在長波長區係顯示少於約10%之低反射率。根據比較例3所製得之有機發光元件(第7C圖)之頂部電極在長波長區係顯示約15至20%之相對高的反射率。電極的低反射率可有助於確保藉由降低由電極表面所反射的光量來改善效率。
參閱第8A至8C圖，根據實例1-4(第8A圖)及實例2-1(第8B圖)所製得之有機發光元件之頂部電極係顯示低光吸收率，而根據比較例3(第8C圖)所製得之有機發光元件之頂部電極係顯示較高的光吸收率。電極的低吸收率可有助於確保藉由降低由電極所吸收的光量來改善效率。
相較於一比較例之有機發光元件，根據一實施例之有機發光元件可具有經改善的效率，因反射率及吸收率是低的且光透射率是高的。
此處係已揭示例示性實施例，且雖然使用了特定措辭，但其僅用來與解釋在通用和敘述性的意義上而非以限制為目的。因此，所屬技術領域具有通常知識者將瞭解可在未脫離如後附申請專利範圍中所列明之本發明之精神與範疇下做各種形式的變更與細節描述。
110‧‧‧基板
191‧‧‧下電極
270‧‧‧上電極
370‧‧‧發光元件
Claims (13)
- 一種有機發光二極體裝置，其包括：一第一電極；一第二電極，係面對該第一電極；以及一發光層，係置於該第一電極與該第二電極之間；其中該第一電極包含一以下述化學式1表示之鐿(Yb)合金：Yb-M (1)在該化學式1中，M為一金屬，其至少包含銀(Ag)、鈣(Ca)、鉻(Cr)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鉬(Mo)、釕(Ru)、銦(In)及鎢(W)中之一；以及該鐿(Yb)合金包括Yb及M，其Yb：M之比例約1：1至約1：6。
- 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體裝置，其中該第一電極在一可見光區中具有約40%或更高的光透射率。
- 如申請專利範圍第2項所述之有機發光二極體裝置，其中該第一電極在該可見光區中具有約40%至約95%的光透射率。
- 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體裝置，其中該第一電極在厚度約50埃至約500埃具有約500Ω/cm2或更少的薄片電阻。
- 如申請專利範圍第4項所述之有機發光二極體裝置，其中該第一電極在厚度約50埃至約500埃具有約1Ω/cm2至約500Ω/cm2的薄片電阻。
- 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體裝置，其中該第一電極具有約50埃至約500埃的厚度。
- 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體裝置，其中該鐿合金包含一鐿銀合金(YbAg)。
- 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體裝置，其中該第一電極包含：一第一層，係包含以該化學式1表示之該鐿(Yb)合金；以及一第二層，係至少包含銀(Ag)、鈣(Ca)、鉻(Cr)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鉬(Mo)、釕(Ru)、銦(In)、鎢(W)及其合金中之一。
- 如申請專利範圍第8項所述之有機發光二極體裝置，其中該第一層具有約5埃至約200埃的厚度且該第二層具有約50埃至約300埃的厚度。
- 如申請專利範圍第8項所述之有機發光二極體裝置，其中該第一層包含一鐿銀合金(YbAg)且該第二層包含銀(Ag)或一銀合金。
- 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體裝置，其中該第二電極包含一透明導電層。
- 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體裝置，其中該第二電極包含一反射層且該發光層係配置來發白光。
- 如申請專利範圍第12項所述之有機發光二極體裝置，其中該第二電極進一步包含一透明導電層。
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