TWI583773B - 有機發光二極體 - Google Patents
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Description
本發明係關於有機發光二極體，更特別關於其基板結構。
目前先進國家照明用電佔全電力消耗量的15~25%，為了節能減碳及產業上更輕、更薄、及更低成本的照明需求，有機發光二極體(OLED)照明光源已被視為下世代之新照明光源。與其它的光源相較，OLED照明的優勢為平面的固態光源、應答速度快、可調光、可製作成透明光源、且光源的外型可塑性強。習知的OLED元件是由陰極層、有機材料層、透明電極層、與基板以層狀疊合的結構，當有機層所發生的光通過這些膜層到外部時，由於各個界面的折射率不匹配，光因光波導路的作用，而被反射回基板、透明電極層、或有機層內，或經多次反射後放射出基板，但其放光強度衰退甚至消失。綜上所述，如何改善光取出效率是目前極需開發的重點。
本發明一實施例提供一種有機發光二極體，包括：軟性基板，其中軟性基板具有表面，且表面為凹凸結構；第一電極，位於軟性基板上；有機發光層，位於第一電極上；以及第二電極，位於有機發光層上，其中軟性基板包括聚亞醯胺。
本發明一實施例之有機發光二極體100如第1圖所示，包括軟性基板10、位於軟性基板10上的第一電極11、位於第一電極11上的有機發光層13、與位於有機發光層13上的第二電極15。一般而言，第一電極11為透明材質如銦錫氧化物(indium tin oxide，ITO)、鋁鋅氧化物(aluminum zinc oxide，AZO)、銦鋅氧化物(indium zinc oxide，IZO)、鎘錫氧化物(cadmium tin oxide，CTO)、或其他類似物。第二電極15為具反射功能之材質如鈦、鉭、鉬、鋁、釹、金、銀、銅、或類似物。有機發光層13之顏色取決於有機發光層13中掺雜物與主體材料之組合。在本發明一實施例中，有機發光層13之主體材料為金屬錯合物如三(八羥基喹啉基)鋁錯合物(Tris(8-hydroxy quinoline)aluminum(III)，簡稱Alq3)，摻雜物為有機分子如紅光摻雜物4-(二氰亞甲基)2-第三丁基-6-(1,1,7,7-四甲基久咯啶-4-基-乙烯基-4H-哌喃(4-(Dicyanomethylene)-2-tert-butyl-6-(1,1,7,7-tetramethyljul olidin-4-yl-vinyl)-4H-pyran，簡稱DCJTB)；綠光摻雜物10-(2-苯並噻唑基)-2,3,6,7-四氫-1,1,7,7-四甲基-1H,5H,11H-(1)苯並吡喃(6,7-8-I,j)喹嗪-11-酮(10-(2-Benzothiazolyl)-2,3,6,7-tetrahydro-1,1,7,7-tetramethy 1-1H,5H,11H-(1)benzopyrano(6,7-8-I,j)quinolizin-11-one，簡稱C545T)；或藍光掺雜物如4,4’-雙(2,2’-二苯基乙烯基)-1,1’-聯苯(4,4’-bis(2,2’-diphenylvinyl)-1,1’-biphenyl，簡稱DPVBi)或螺4,4’-雙(2,2’-二苯基乙烯基)-1,1’-聯苯(簡
稱spiro-DPVBi)。另一方面，有機發光層13之主體材料可採用有機分子，包括蒽系化合物如2-甲基-9,10-二(2-萘基)蒽(2-methyl-9,10-di(2-naphthyl)anthracene，簡稱MADN)或咔唑系化合物如4,4’-雙咔唑-9-基聯苯(4,4'-bis(carbazole-9-yl)-biphenyl，簡稱CBP)、N,N’-二咔唑基-3,5-苯(N,N-'-dicarbazolyl-3,5-benzene，簡稱mCP)、或三咔唑-9-基-苯(Tris(carbazol-9-yl)benzene，簡稱tCP)。此時對應之摻雜物則為金屬掺雜物，包括應用於紅光之銥(Ir)錯合物如雙(1-苯基異喹啉)乙醯丙酮基銥錯合物(bis(1-phenylisoquinoline)acetylacetonateiridium，簡稱PlQIr(acac))、雙(2-苯基喹啉-N,C2)乙醯丙酮基銥(III)錯合物(bis(2-phenylquinolyl-N,C2)acetylacetonate iridium(III)，簡稱PQIr(acac))、或雙(2-苯基喹啉-N,C2’)乙醯丙酮基銥(III)錯合物(bis(2-phenyl quinolyl-N,C2')acetylacetonate iridium(III)，簡稱PQIr)；或Pt錯合物如八乙基紫質鉑錯合物(Platinum octaethylporphine，簡稱PtOEP)。應用於綠光之Ir錯合物如三[2-(2-吡啶基)苯基-C,N]-銥錯合物(Tris[2-(2-pyridinyl)phenyl-C,N]-iridium，簡稱Ir(ppy)3)。有機發光層13與正極(如第一電極11或第二電極15)之間可夾設電洞注入層、電洞傳輸層、或其他層狀物，而有機發光層13與負極(如第一電極11或第二電極15)之間可夾設電子注入層、電子傳輸層、或其他層狀物，以進一步增加有機發光二極體100之發光效率。
如第1圖所示，軟性基板10之上表面為平滑結構，而下表面為凹凸結構。然而在其他實施例中，軟性基板10之上表面與下表面均可為凹凸結構，如第2圖所示。上述凹凸結構可為半球狀、角椎狀、或桶狀等規則結構，或其他不規則結構。考量後續製作第一電極層10(如ITO膜層)的平坦度與基板的平整度，凹凸結構適當之尺寸介於奈米級至微米級。在本發明一實施例中，軟性基板10之下表面的凹凸結構為半球狀的規則結構其高度可介於20μm至30μm之間，而半球直徑介於50μm至60μm之間。在本發明另一實施例中，軟性基板10之下表面的凹凸結構為半球狀的規則結構其高度可介於50nm至70nm之間，而半球直徑介於150nm至190nm之間。在本發明一實施例中，軟性基板10之上表面為平滑結構。在本發明另一實施例中，軟性基板10之上表面為不規則皺摺的凹凸結構，其凹凸結構的最高點與最低點之高低差為小於或等於10nm。
具有凹凸結構之表面的軟性基板10，其形成方法可為將聚亞醯胺之溶液塗佈於具有凹凸結構的載板上，去除溶劑即形成軟性基板10，其上表面為平滑表面，其下表面之凹凸結構對應載板之凹凸結構。若軟性基板10之厚度夠薄，其上表面將順應性地對應其下表面的凹凸結構，即上下表面均為凹凸結構。另一方面，可採用壓印或物理摩擦等方法使軟性基板10其原本平滑的上表面具有凹凸結構。
在本發明另一實施例中，可將聚亞醯胺之溶液塗佈於平滑的載板上，去除溶劑即形成軟性基板10。接著以壓印
或物理摩擦等方法形成凹凸結構於軟性基板10的上表面，而軟性基板10的下表面維持平滑。
在本發明一實施例中，考量形成於軟性基板10之上的層狀結構的機械支撐力，適當之軟性基板10厚度約介於5μm至200μm之間。
上述軟性基板10包括聚亞醯胺，係由雙胺與雙酸酐共聚而成。雙胺包括 、或上述之組合。雙酸酐包括
、或上述之組合。在本發
明一實施例中，聚亞醯胺的重均分子量約介於8000 mol/g至100000 mol/g之間。在本發明另一實施例中，聚亞醯胺的重均分子量約介於9000 mol/g至50000 mol/g之間。
在本發明一實施例中，可進一步添加無機氧化物粒子如氧化鈦、氧化鋯、氧化矽、氧化鋁、其他氧化物粒子、
或上述之組合至聚亞醯胺中並分散其中。考量基板透明度以及取光效果，適當之無機氧化物粒子與聚亞醯胺之重量比約大於0：100且小於或等於80：20。在本發明另一實施例中，無機氧化物粒子與聚亞醯胺之重量比約大於或等於20：80且小於或等於60：40。無機氧化物粒子可進一步增加軟性基板10的阻氣率、阻水率、與光取出效果。在本發明一實施例中，無機氧化物粒子的尺寸約介於1nm至200nm之間。另一方面，無機氧化物粒子有助於形成軟性基板10其表面的凹凸結構。
為了讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉數實施例配合所附圖示，作詳細說明如下：
首先，依單體A(2,2-二[4-(4-胺基苯氧基)苯基]丙烷，2,2-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]propane)：單體B(雙環[2,2,2]辛-7-烯基-2,3,5,6-四羧酸二酐，bicyclo[2,2,2]oct-7-ene-2,3,5,6-tetracarboxylic dianhydride)=5：5的組成比例，將82.7克的單體A、50克的單體B與530.8克的間-甲酚(m-cresol)加入2L玻璃反應槽內。在220℃下經電動攪拌反應4小時，以形成固含量為20%的聚亞醯胺溶液。將此聚亞醯胺溶液以甲醇進行再沈澱。於烘乾後，得到絲狀聚亞醯胺(PI)。再加入二甲基乙醯胺(dimethyl acetamide)進行溶解，以配製成固含量15%的聚
亞醯胺(PI-1)溶液。聚亞醯胺(PI-1)之b值(黃度值)為2.37、重均分子量25024 mol/g、黏度13225 cp。
首先，依單體A(2,2-二[4-(4-胺基苯氧基)苯基]丙烷，2,2-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]propane)：單體B(4,4-二胺基二苯基醚，4,4-diaminodiphenyl ether)：單體C(苯四甲酸二酐，pyromellitic dianhydride)=3：7：10的組成比例，將28.2克的單體A、32.1克的單體B、50克的單體C與441.4克的間-甲酚(m-cresol)加入2L玻璃反應槽內。在220℃下經電動攪拌反應4小時，以形成固含量為20%的聚亞醯胺溶液。將此聚亞醯胺溶液以甲醇進行再沈澱。於烘乾後，得到絲狀聚亞醯胺(PI)。再加入二甲基乙醯胺(dimethyl acetamide)進行溶解，以配製成固含量15%的聚亞醯胺(PI-2)溶液。聚亞醯胺共聚物(PI-2)之b值為1.95、重均分子量18572 mol/g、黏度10955 cp。
首先，依單體A(4,4'-二(3-胺基苯氧基)二苯基碸，4,4'-bis(3-aminophenoxy)diphenyl sulfone)：單體B(4,4-二(4-胺基苯氧基)二苯，4,4-bis(4-aminophenoxy)biphenyl)：單體C(1,2,3,4-環戊基四羧酸二酐，1,2,3,4-cyclopentanetetracarboxylic dianhydride)=5：5：10的組成比例，將51.5克的單體A、43.8克的單體B、50克的單體C與581.1克的間-甲酚(m-cresol)加入2L玻璃反應槽內。在220℃下經電動攪拌反應4小時，以形成固含量為
20%的聚亞醯胺溶液。將此聚亞醯胺溶液以甲醇進行再沈澱。於烘乾後，得到絲狀聚亞醯胺(PI)。再加入二甲基乙醯胺(dimethyl acetamide)進行溶解，以配製成固含量15%的聚亞醯胺(PI-3)溶液。聚亞醯胺共聚物(PI-3)之b值為2.12、分子量10938 mol/g、黏度5840 cp。
取TFT等級玻璃基板(厚度0.7mm)，依序蒸鍍200nm厚之ITO、50nm厚之N,N'-二(萘-1-基)-N,N'-二(苯基)聯苯-4,4'-二胺(N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)benzidine,NPB)、10nm厚之CBP：Irppy3(3%)、10nm厚之2,9-二甲基-4,7-聯苯-1,10-鄰二氮雜菲(2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline,BCP)、35nm厚之Alq3、0.5nm厚之LiF、與120nm厚之鋁於玻璃基板之平滑表面上，即形成綠光OLED，其電流效率如第2表所示。
取PI-1塗佈於平滑玻璃板上，即形成具有平滑上表面與平滑下表面之軟性基板(厚度30μm)。依序蒸鍍200nm厚之ITO、50nm厚之NPB、10nm厚之CBP：Irppy3(3%)、10nm厚之BCP、35nm厚之Alq3、0.5nm厚之LiF、與120nm厚之鋁於軟性基板之平滑表面上，即形成綠光OLED，其電流效率如第2表所示。
取黃色聚亞醯胺(YPI，由均苯四甲酸二酐(pyromellitic acid dianhydride)與二苯胺(4,4-oxydianailine,ODA)共聚形成)塗佈於平滑玻璃板上，即形成具有平滑上表面與平滑下表面之軟性基板(厚度30μm)。依序蒸鍍200nm厚之ITO、50nm厚之NPB、10nm厚之CBP：Irppy3(3%)、10nm厚之BCP、35nm厚之Alq3、0.5nm厚之LiF、與120nm厚之鋁於軟性基板之平滑表面上，即形成綠光OLED，其電流效率如第2表所示。
取PI-1，將其塗佈於具有不規則凹凸結構的載板上，去除溶劑即形成軟性基板，形成具有不規則凹凸結構的下表面與平滑上表面之軟性基板，其中不規則凹凸結構的最高點與最低點之高低差為小於3μm、軟性基板的厚度為110μm。依序蒸鍍200nm厚之ITO、50nm厚之NPB、10nm厚之CBP：Irppy3(3%)、10nm厚之BCP、35nm厚之Alq3、0.5nm厚之LiF、與120nm厚之鋁於軟性基板之平滑表面上，即形成綠光OLED，其電流效率如第2表所示。
取PI-2，將其塗佈於具有不規則凹凸結構的載板上，去除溶劑即形成軟性基板，形成具有不規則凹凸結構的下表面與平滑上表面之軟性基板，其中不規則凹凸結構的最高點與最低點之高低差為小於3μm、軟性基板的厚度為110μm。依序蒸鍍200nm厚之ITO、50nm厚之NPB、10nm厚之CBP：Irppy3(3%)、10nm厚之BCP、35nm厚之Alq3、0.5nm厚之LiF、與120nm厚之鋁於軟性基板之平滑表面上，即形成綠光OLED，其電流效率如第2表所示。
取PI-3，將其塗佈於具有不規則凹凸結構的載板上，去除溶劑即形成軟性基板，形成具有不規則凹凸結構的下表面與平滑上表面之軟性基板，其中不規則凹凸結構的最高點與最低點之高低差為小於3μm、軟性基板的厚度為110μm。依序蒸鍍200nm厚之ITO、50nm厚之NPB、10nm厚之CBP：Irppy3(3%)、10nm厚之BCP、35nm厚之Alq3、0.5nm厚之LiF、與120nm鋁於軟性基板之平滑上表面上，即形成綠光OLED，其電流效率如第2表所示。
取PI-1，將其塗佈於具有凹凸結構的載板上，去除溶劑即形成軟性基板，其上表面為平滑表面，其下表面之凹凸結構為具有半球狀的規則結構，半球高度介於20μm至30μm之間，直徑介於50μm至60μm之間。軟性基板的厚度為120μm。依序蒸鍍200nm厚之ITO、50nm厚之NPB、
10nm厚之CBP：Irppy3(3%)、10nm厚之BCP、35nm厚之Alq3、0.5nm厚之LiF、與120nm厚之鋁於軟性基板之平滑表面上，即形成綠光OLED，其電流效率如第2表所示。
取PI-2，將其塗佈於具有凹凸結構的載板上，去除溶劑即形成軟性基板，其上表面為平滑表面，其下表面之凹凸結構為具有半球狀的規則結構，半球高度介於20μm至30μm之間，直徑介於50μm至60μm之間。軟性基板的厚度為120μm。依序蒸鍍200nm厚之ITO、50nm厚之NPB、10nm厚之CBP：Irppy3(3%)、10nm厚之BCP、35nm厚之Alq3、0.5nm厚之LiF、與120nm厚之鋁於軟性基板之平滑表面上，即形成綠光OLED，其電流效率如第2表所示。
取PI-3，將其塗佈於具有凹凸結構的載板上，去除溶劑即形成軟性基板，其上表面為平滑表面，其下表面之凹凸結構為具有半球狀的規則結構，半球高度介於50nm至70nm之間，直徑介於150nm至190nm之間。軟性基板的厚度為120μm。依序蒸鍍200nm厚之ITO、50nm厚之NPB、10nm厚之CBP：Irppy3(3%)、10nm厚之BCP、35nm厚之Alq3、0.5nm厚之LiF、與120nm厚之鋁於軟性基板之平滑表面上，即形成綠光OLED，其電流效率如第2表所示。
取80重量份之PI-3與20重量份之氧化矽混合，該氧
化矽粒子之尺寸為20nm，將其塗佈於具有不規則凹凸結構的載板上，去除溶劑即形成軟性基板，形成具有不規則凹凸結構的下表面與上表面之軟性基板，其中下表面不規則凹凸結構的最高點與最低點之高低差為小於3μm、上表面不規則皺摺之凹凸結構的最高點與最低點之高低差為小於10nm、軟性基板的厚度為110μm。依序蒸鍍200nm厚之ITO、50nm厚之NPB、10nm厚之CBP：Irppy3(3%)、10nm厚之BCP、35nm厚之Alq3、0.5nm厚之LiF、與120nm厚之鋁於軟性基板之上表面上，即形成綠光OLED，其電流效率如第2表所示。
取40重量份之PI-3與60重量份之氧化矽混合，該氧化矽粒子之尺寸為200nm，將其塗佈於具有凹凸結構的載板上，去除溶劑即形成軟性基板，而氧化矽粒子有助於形成軟性基板10其上表面的凹凸結構，其上表面不規則皺摺的凹凸結構最高點與最低點之高低差為小於10nm，其下表面之凹凸結構為具有半球狀的規則結構，半球高度介於50nm至70nm之間，直徑介於150nm至190nm之間。軟性基板的厚度為120μm。依序蒸鍍200nm厚之ITO、50nm厚之NPB、10nm厚之CBP：Irppy3(3%)、10nm厚之BCP、35nm厚之Alq3、0.5nm厚之LiF、與120nm厚之鋁於軟性基板之上表面上，即形成綠光OLED，其電流效率如第2表所示。
雖然本發明已以數個較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作任意之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧軟性基板
11‧‧‧第一電極
13‧‧‧有機發光層
15‧‧‧第二電極
100‧‧‧有機發光二極體
第1圖係本發明一實施例中，有機發光二極體之示意圖；以及第2圖係本發明一實施例中，有機發光二極體之示意圖。
10‧‧‧軟性基板
11‧‧‧第一電極
13‧‧‧有機發光層
15‧‧‧第二電極
100‧‧‧有機發光二極體
Claims (10)
- 一種有機發光二極體，包括：一軟性基板，其中該軟性基板具有一表面，且該表面為一凹凸結構；一第一電極，位於該軟性基板上；一有機發光層，位於該第一電極上；以及一第二電極，位於該有機發光層上，其中該軟性基板包括聚亞醯胺。
- 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體，其中該凹凸結構包括半球狀、角椎狀、或桶狀之規則結構。
- 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體，其中該凹凸結構包括不規則結構。
- 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體，其中該凹凸結構之尺寸介於奈米級至微米級。
- 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體，其中該軟性基板之厚度介於5μm至200μm之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體，其中該聚亞醯胺係由一雙胺與一雙酸酐共聚而成，其中該雙 胺包括、、、
- 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體，其中該聚亞醯胺之重均分子量介於8000mol/g至100000mol/g之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體，其中該軟性基板更包括無機氧化粒子分散於該聚亞醯胺中，且該無機氧化物粒子與該聚亞醯胺之重量比大於0：100且小於或等於80：20之間。
- 如申請專利範圍第8項所述之有機發光二極體，其中該無機氧化物粒子之尺寸介於1nm至200nm之間。
- 如申請專利範圍第8項所述之有機發光二極體，其中該無機氧化物粒子包括氧化鈦、氧化鋯、氧化矽、氧化鋁、或上述之組合。
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