TWI570218B

TWI570218B - 有機發光元件

Info

Publication number: TWI570218B
Application number: TW105108290A
Authority: TW
Inventors: 王禹清; 趙清煙
Original assignee: 友達光電股份有限公司
Priority date: 2015-07-03
Filing date: 2015-07-03
Publication date: 2017-02-11
Also published as: TW201702350A

Description

有機發光元件

本發明是有關於一種發光元件，且特別是有關於一種有機發光元件。

隨著科技的進步，平面顯示器是近年來最受矚目的顯示技術。其中，有機發光顯示器因其自發光、無視角依存、省電、製程簡易、低成本、低溫度操作範圍、高應答速度以及全彩化等優點而具有極大的應用潛力，可望成為下一代的平面顯示器之主流。

在有機發光顯示器中，上發光型有機發光顯示器(top-emission OLED)藉由共振腔效應(microcavity effect)而具有高色純度與高效率。然而，上發光型有機發光顯示器存在大視角易有色偏的問題，且光線因全反射波導效應而易侷限在顯示器內，故具有出光效率不佳的缺點。

本發明提供一種有機發光元件，具有經改善的大視角色偏現象與較高的出光效率。

本發明的有機發光元件包括基板、第一電極、有機發光層、第二電極以及結晶層。第一電極位於基板上。有機發光層位於第一電極上。第二電極位於有機發光層上，其中有機發光層位於第一電極與第二電極之間。結晶層位於第二電極上，其中第二電極位於結晶層與有機發光層之間，結晶層的材料包括由式(1)所表示的化合物，其中X可為Si、Ge、Sn、Pb或C，且結晶層具有粗糙表面。

本發明的有機發光元件包括基板、第一電極、有機發光層、第二電極以及結晶層。第一電極位於基板上。有機發光層位於第一電極上。第二電極位於有機發光層上，其中有機發光層位於第一電極與第二電極之間。結晶層位於第二電極上，其中第二電極位於結晶層與有機發光層之間，結晶層的材料包括由式(2)表示的化合物，且結晶層具有粗糙表面。

本發明的有機發光元件包括基板、第一電極、有機發光層、第二電極以及結晶層。第一電極位於基板上。有機發光層位於第一電極上。第二電極位於有機發光層上，其中有機發光層位於第一電極與第二電極之間。結晶層位於第二電極上，其中第二電極位於結晶層與有機發光層之間，結晶層的材料包括由式(3)表示的化合物，且結晶層具有粗糙表面。

在本發明的一實施例中，上述的結晶層的最大厚度小於1um。

在本發明的一實施例中，上述的第一電極包括反射電極，且第二電極包括穿透電極。

在本發明的一實施例中，更包括緩衝層，位於第二電極與結晶層之間。

在本發明的一實施例中，上述的粗糙表面為出光表面。

基於上述，本發明的有機發光元件包括由式(1)至(3)表示的化合物所形成的結晶層，此結晶層具有粗糙表面。結晶層能有效地破壞元件內部發光的全反射，將有機發光元件內激發的光線導出，以提升出光效率，並大幅改善大視角色偏現象。因此，採用此有機發光元件的有機發光顯示器具有較佳的顯示品質，以及採用此有機發光元件的有機發光照明裝置具有良好的出光效率。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1是依照本發明的一實施例的一種有機發光元件的剖面示意圖。請參照圖1，本實施例之有機發光元件100包括基板102、第一電極110、有機發光層120、第二電極130以及結晶層140。在本實施例中，基板102可為硬式基板或軟式基板，硬式基板例如是玻璃基板、剛性塑膠基板、金屬基板、晶圓或陶瓷基板等，軟式基板例如是有機基板，諸如聚亞醯胺基板、聚碳酸酯基板、聚苯二甲酸酯基板、聚萘二甲酸醇酯基板、聚丙烯基板、聚乙烯基板、聚苯乙烯基板、其它合適的基板、上述聚合物衍生物之基板、或者是薄的金屬或合金基板。基板102可採用透明材質或非透明材質。

第一電極110位於基板102上。第二電極130位於有機發光層120上，且第二電極130位於結晶層140與有機發光層120之間。在本實施例中，有機發光元件100為上發光型有機發光顯示器，在此情況下，第一電極110例如是反射電極。第二電極130例如是穿透電極。第一電極110可包括反射材料，所述反射材料例如是金屬、合金、金屬氧化物等導電材質、或是金屬與透明金屬氧化物導電材料之堆疊層，上述金屬例如是金、銀、鋁、鉬、銅、鈦、鉻、鎢或其它合適的金屬，然本發明不限於此。第二電極130可包括透明金屬氧化物導電材料。上述透明金屬氧化物導電材料例如是銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、銦鍺鋅氧化物或其它合適的金屬氧化物、或是上述至少二者之堆疊層，然本發明不限於此。第一電極110與第二電極130可利用蒸鍍製程並搭配精細金屬罩幕(fine metal mask, FFM)來形成，然本發明不限於此。舉例而言，第一電極110與第二電極130也可使用濺鍍製程來形成，或者是化學氣相沉積製程或物理氣相沉積並配合微影蝕刻製程或精細金屬罩幕來形成。在本實施例中，第一電極110例如是陽極，以及第二電極130例如是陰極，但必需說明的，第一電極110與第二電極130之陰、陽極與否，就以設計上的需求，而有所變動之。

有機發光層120位於第一電極110上，且位於第一電極110與第二電極130之間。在本實施例中，有機發光層120可包括紅色有機發光圖案、綠色有機發光圖案、藍色有機發光圖案、其他顏色之發光圖案或是上述發光圖案之組合。有機發光層120的形成方法例如是蒸鍍法、塗佈法、沈積法或其它合適的方法。在本實施例中，為了進一步提升有機發光元件100的發光效率，更設置電子傳輸層122與電洞傳輸層124。電子傳輸層122由電子傳輸材料所構成，例如是配置於有機發光層120與第二電極130之間。電洞傳輸層124由電洞傳輸材料所構成，例如是配置於有機發光層120與第一電極110之間。此外，還可進一步包括電洞注入層126。電洞注入層126由電洞注入材料所構成，例如是配置於第一電極110與電洞傳輸層124之間。在另一實施例中，可進一步配置電子注入層於第二電極130與電子傳輸層122之間。然而，必須一提的是，電洞注入層126、電洞傳輸層124、電子傳輸層122以及電子注入層的配置是可選的，其亦可不存在於有機發光元件100中。在本實施例中是以有機發光元件為正常型(normal type)OLED為例，但本發明不以此為限，在其他實施例中，有機發光元件亦可應用於反置型(inverted type)OLED。

在本實施例中，有機發光元件100更包括緩衝層150，位於第二電極130與結晶層140之間。緩衝層150的材料通常是使用電洞傳輸材料等有機材料，例如NPB (N,N’-Bis(naphthalene-1-yl)-N,N’-bis(phenyl)-benzidine)、b-NPB (N,N’-Bis(naphthalene-2-yl)-N,N’-bis(phenyl)-benzidine)，或無機材料，例如氟化鋰(LiF)、氟化鋁(AlF ₃)等，其除了具有發揮緩衝保護的作用之外，亦可提供結晶層140表面能修飾匹配的作用。

結晶層140位於第二電極130上。在本實施例中，結晶層140例如是形成於緩衝層150上，且例如是位於有機發光元件100的最外側。結晶層140的材料的分子結構為立體對稱性佳且分子中有單鍵鍵結的結構，分子結構可旋轉而易緊密堆積，使表面能最小，達自體結晶狀態，且其分子量介於320~515之間。在本實施例中，結晶層140的材料包括由式(1)表示的化合物，其中X可為Si、Ge、Sn、Pb或C，分別為式(1-I)至式(1-V)表示的四苯基矽烷(tetraphenylsilane, TPS)、四苯基鍺(tetraphenyl germanium, TPGe)、四苯基錫(tetraphenyltin, TPT)、四苯基鉛(tetraphenyl plumbane, TPPb)或四苯基烷(tetraphenylmethane, TPM)、由式(2)表示的9,9’-雙茀(9,9-bifluorene, BiF)或由式(3)表示的1,4-雙(二苯胺基)苯(1,4-Bis(diphenylamino)bezene, BisB) 。由式(1-I)表示的四苯基矽烷的分子量為336，由式(1-II)表示的四苯基鍺的分子量為380，由式(1-III)表示的四苯基錫的分子量為427，由式(1-IV)表示的四苯基鉛的分子量為515，由式(1-V)表示的四苯基烷的分子量為320，由式(2)表示的9,9’-雙茀的分子量為330，由式(3)表示的1,4-雙(二苯胺基)苯的分子量為412。

結晶層140的形成方法為蒸鍍製程。在本實施例中，由式(1-I)、式(1-II)、式(1-III)、式(1-IV)或式(1-V)表示的化合物、由式(2)表示的BiF或由式(3)表示的BisB在蒸鍍於第二電極130上後，會進行自體結晶(self-crystallization)，具有良好的結晶均勻度。結晶層140的最大厚度例如是小於1um，結晶層140的厚度可為0.5um～5um。因自結晶材料特性，所形成的結晶層140並不為一平整面，而是形成一凹凸的結晶層，舉例來說，蒸鍍所得的結晶層140具有平均厚度約為0.3um，但其中的厚度分佈範圍可為0.2 um~1um。也就是說，結晶層140具有粗糙表面142，因而形成凹凸不平的導光層。如此一來，有機發光元件100內激發所產生的光線能有效地經由結晶層140的粗糙表面142被引導出光。也就是說，結晶層140的粗糙表面142例如是出光表面。其中，由式(1-I)、式(1-II)、式(1-III)、式(1-IV)或式(1-V)表示的化合物與由式(2)表示的BiF具有較均勻的結晶狀態，因此適合應用於上發光型有機發光顯示器。由式(3)表示的BisB具有較為明顯的結晶邊界，將會產生較明顯的光散射現象使解析度變差，以致於顯示器的顯示品質不佳，因此適合應用於有機發光照明裝置。在本實施例中，是以結晶層140蒸鍍在緩衝層150上為例，但本發明不以此為限。在另一實施例中，如圖2所示，結晶層140也可以直接蒸鍍在第二電極130上。換言之，有機發光元件100可以不包括緩衝層150。

在本實施例中，由於由式(1-I)至(3)表示的化合物具有立體對稱性以及適當的分子量，因此其具有自結晶特性。也就是說，在將由式(1-I)至(3)表示的化合物的材料層蒸鍍形成於第二電極130上之後，不須經過再加熱步驟，其就可自行結晶形成具有粗糙表面142的結晶層140。結晶層140的粗糙表面142能破壞有機發光元件100內的全反射將光線導出。因此，能大幅提升出光效率，並改善大視角色偏現象，諸如改善紅光大視角偏橘以及整體顯示畫面偏藍綠的問題。如此一來，採用此有機發光元件的有機發光顯示器具有較佳的顯示品質，以及採用此有機發光元件的有機發光照明裝置具有良好的出光效率。此外，由於結晶層的材料具有自結晶特性，不須經過再加熱步驟即可自行結晶，故本發明有利於簡化有機發光元件的製程步驟，因此降低有機發光元件的製程成本。

以下列舉實驗例來驗證本發明的效果。

為證明本發明之上述實施例中所述的有機發光元件具有較佳的元件特性，使用實驗例1~7與比較例1~9作比較。實驗例1~7具有如圖1所示的有機發光元件的結構，實驗例1~7是以蒸鍍的方式於緩衝層上分別形成由式(1-I)至(3)表示的化合物的材料層作為結晶層，所蒸鍍的材料層厚度為0.3um。比較例1~7分別與實驗例1~7的差異在於未形成前述材料層。比較例8~9具有如圖1所示的有機發光元件的結構，比較例8~9是以蒸鍍的方式於緩衝層上分別形成包括1,4,5,8-萘四甲酸酐(NTDA)與三亞苯(triphenylene)的材料層，所蒸鍍的材料層厚度為0.3um。對實驗例1~7與比較例1~9的有機發光元件進行元件特性測試，其結果如表1所示。表1 <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="_0006"><TBODY><tr><td> </td><td> 材料層的化合物(分子量) </td><td> 材料層的結晶狀態 </td><td> ΔCIEx @60度 </td><td> ΔCIEy @60度 </td><td> 發光效率 (cd/A) </td></tr><tr><td> 實驗例1 </td><td> TPS(336) </td><td> 均勻，自結晶 </td><td> -0.025 </td><td> 0.024 </td><td> 35.1 </td></tr><tr><td> 比較例1 </td><td> 無 </td><td> 無 </td><td> -0.055 </td><td> 0.054 </td><td> 27.9 </td></tr><tr><td> 實驗例2 </td><td> TPGe(380) </td><td> 均勻，自結晶 </td><td> -0.0216 </td><td> 0.026 </td><td> 43.8 </td></tr><tr><td> 比較例2 </td><td> 無 </td><td> 無 </td><td> -0.0262 </td><td> 0.0546 </td><td> 35.5 </td></tr><tr><td> 實驗例3 </td><td> TPSn(427) </td><td> 均勻，自結晶 </td><td> -0.0099 </td><td> 0.0094 </td><td> 57.6 </td></tr><tr><td> 比較例3 </td><td> 無 </td><td> 無 </td><td> -0.0176 </td><td> 0.0175 </td><td> 50.5 </td></tr><tr><td> 實驗例4 </td><td> TPPb(515) </td><td> 均勻，自結晶 </td><td> -0.0198 </td><td> 0.0197 </td><td> 37.4 </td></tr><tr><td> 比較例4 </td><td> 無 </td><td> 無 </td><td> -0.0270 </td><td> 0.0268 </td><td> 31.2 </td></tr><tr><td> 實驗例5 </td><td> TPC(320) </td><td> 均勻，自結晶 </td><td> -0.0440 </td><td> 0.0214 </td><td> 42.2 </td></tr><tr><td> 比較例5 </td><td> 無 </td><td> 無 </td><td> -0.0547 </td><td> 0.0437 </td><td> 32.3 </td></tr><tr><td> 實驗例6 </td><td> BiF(330) </td><td> 均勻，自結晶 </td><td> -0.019 </td><td> 0.017 </td><td> 55.4 </td></tr><tr><td> 比較例6 </td><td> 無 </td><td> 無 </td><td> -0.048 </td><td> 0.047 </td><td> 39.9 </td></tr><tr><td> 實驗例7 </td><td> BisB(412) </td><td> 均勻，自結晶 </td><td> -0.032 </td><td> 0.03 </td><td> 19.1 </td></tr><tr><td> 比較例7 </td><td> 無 </td><td> 無 </td><td> -0.045 </td><td> 0.045 </td><td> 13.9 </td></tr><tr><td> 比較例8 </td><td> NTDA(268) </td><td> 無法蒸鍍成膜 </td><td> 無 </td><td> 無 </td><td> 無 </td></tr><tr><td> 比較例9 </td><td> 三亞苯(226) </td><td> 無法蒸鍍成膜 </td><td> 無 </td><td> 無 </td><td> 無 </td></tr></TBODY></TABLE>

相較於比較例1~7，實驗例1~7具有經改善的色偏現象，以及發光效率增加值分別為26%、23%、14%、20%、31%、39%以及37%。再者，由比較例8與9可知，雖然NTDA與三亞苯亦具有對稱的化學結構，但其並非立體對稱結構且因分子量較小，因此不易形成結晶堆疊而導致蒸鍍時成膜性不佳。因此，由以上實驗結果可知，於有機發光元件的最外側設置具有由式(1-I)至(3)表示的化合物的結晶層能有效地改善色偏以及提升出光效率。

綜上所述，本發明的有機發光元件包括由式(1-I)至(3)表示的化合物所形成的結晶層，使得有機發光元件具有粗糙的出光表面。結晶層可破壞有機發光元件內的全反射將光線導出，以提升出光效率，並降低大視角色偏。舉例來說，能大幅改善上發光型主動式有機發光顯示器(top-emission AMOLED)的紅光大視角偏橘以及整體顯示畫面偏藍綠的問題。如此一來，採用此有機發光元件的有機發光顯示器具有較佳的顯示品質，以及採用此有機發光元件的有機發光照明裝置具有良好的出光效率。此外，由式(1-I)至(3)表示的化合物具有立體對稱性以及適當的分子量，因此其具有自結晶特性，也就是於蒸鍍後會自行均勻結晶成結晶層，故能省略用以進行結晶的加熱步驟。如此，有機發光元件的製程具有減少的步驟以及縮短的時間，有利於降低有機發光元件的成本。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100：有機發光元件 102：基板 110：第一電極 120：有機發光層 122：電子傳輸層 124：電洞傳輸層 126：電洞注入層 130：第二電極 140：結晶層 142：粗糙表面 150：緩衝層

圖1是依照本發明的一實施例的一種有機發光元件的剖面示意圖。圖2是依照本發明的一實施例的一種有機發光元件的剖面示意圖。

Claims

一種有機發光元件，包括：一基板；一第一電極，位於該基板上；一有機發光層，位於該第一電極上；一第二電極，位於該有機發光層上，其中該有機發光層位於該第一電極與該第二電極之間；以及一結晶層，位於該第二電極上，其中該第二電極位於該結晶層與該有機發光層之間，該結晶層的材料包括由式(2)表示的化合物，且該結晶層具有一粗糙表面。
如申請專利範圍第1項所述的有機發光元件，其中該結晶層的最大厚度小於1um。
如申請專利範圍第1項所述的有機發光元件，其中該第一電極包括一反射電極，且該第二電極包括一穿透電極。
如申請專利範圍第1項所述的有機發光元件，更包括一緩衝層，位於該第二電極與該結晶層之間。
如申請專利範圍第1項所述的有機發光元件，其中該粗糙表面為一出光表面。