TWI831423B - 電致發光顯示裝置 - Google Patents

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Abstract

一種電致發光顯示裝置包含在其上界定有多個子像素的基板、在基板上的各個子像素中的第一電極、在第一電極上的第一電洞傳輸層、在第一電洞傳輸層上的第二電洞傳輸層、在第二電洞傳輸層上的第三電洞傳輸層、在第三電洞傳輸層上的發光材料層、在發光材料層上的電子傳輸層以及在電子傳輸層上的第二電極，其中第一電洞傳輸層包含P型摻雜物與第一電洞傳輸材料，第二電洞傳輸層包含第一電洞傳輸材料，且第三電洞傳輸層包含第二電洞傳輸材料，且其中第一電洞傳輸層與第二電洞傳輸層的總厚度等於或大於第三電洞傳輸層的厚度。

Description

電致發光顯示裝置
本發明係關於一種電致發光顯示裝置，特別係關於包含多個電洞傳輸層的電致發光顯示裝置。
電致發光顯示裝置為一平板顯示裝置，相較於液晶顯示裝置，電致發光顯示裝置具有廣視角，因為其自發光、薄、輕且不需要背光單元而具有低功耗。此外，電致發光顯示裝置由直流電(direct current，DC)的低電壓驅動且具有快速的反應時間。電致發光顯示裝置亦可以抵抗外部衝擊且因為其部件為固體所以可以在寬廣的溫度範圍內被使用。電致發光顯示裝置亦可以低成本製造。
電致發光顯示裝置透過發光二極體發出的光實現影像。發光二極體為將電荷注入至形成於作為電子注入電極的陰極與作為電洞注入電極的陽極之間的發光層，進而從電子與電洞形成激子後因激子的輻射重合(radiative recombination)而發光的一元件。
發光二極體依據其結構與/或材料具有不同的發光效率與不同的壽命。發光二極體的發光效率與壽命的不同對電致發光顯示裝置的發光效率與壽命有很大的影響，因此已經進行研究以改善發光二極體的發光效率與壽命。
因此，本發明之實施例針對實質上避免由於上述限制與缺點所造成的一或多個問題的電致發光顯示裝置。
本發明之一態樣為提供一種具有改善的發光效率與壽命的電致發光顯示裝置。
其他特徵與態樣將於以下的描述中闡述，且部分地從描述中顯而易見，或者可以藉由實踐本文提供的發明概念而瞭解。本發明概念的其他特徵與態樣可透過書面描述中特別指出的結構或其推導的結構與請求項與附圖來實現並獲得。
為了實現本發明概念的這些與其他態樣，如本文所實施並廣泛描述，電致發光顯示裝置包含：在其上界定有多個子像素的基板；在基板上的各子像素中的第一電極；在第一電極上的第一電洞傳輸層；在第一電洞傳輸層上的第二電洞傳輸層；在第二電洞傳輸層上的第三電洞傳輸層；在第三電洞傳輸層上的發光材料層；在發光材料層上的電子傳輸層；以及在電子傳輸層上的第二電極，其中第一電洞傳輸層包含P型摻雜物與第一電洞傳輸材料，第二電洞傳輸層包含第一電洞傳輸材料，且第三電洞傳輸層包含第二電洞傳輸材料，並且其中第一電洞傳輸層與第二電洞傳輸層的總厚度等於或大於第三電洞傳輸層的厚度。
應理解前述一般描述與以下詳細描述皆為示例性且解釋性，並旨在提供所請發明概念的進一步解釋。
以下參考附圖所繪示之示例性實施例詳細說明本發明的態樣。
圖1為根據本發明之一實施例的電致發光顯示裝置的示意圖。
在圖1中，根據本發明之一實施例的電致發光顯示裝置1000包含顯示面板100、時序控制部00、資料驅動部300與閘極驅動部400。
時序控制部200使用影像訊號與時序訊號來產生影像資料、資料控制訊號與閘極控制訊號，其包含從如圖形卡或電視系統的外部系統(未繪示)傳輸的資料賦能訊號、水平同步訊號、垂直同步訊號與時脈。時序控制部200將影像資料與資料控制訊號傳輸至資料驅動部300並將閘極控制訊號傳輸至閘極驅動部400。
資料驅動部300使用從時序控制部200傳輸的資料控制訊號與影像資料來產生資料訊號的資料電壓並將資料電壓施加至顯示面板100的資料線路DL。
閘極驅動部400使用從時序控制部200傳輸的閘極控制訊號來產生閘極訊號的閘極電壓並將閘極電壓施加至顯示面板100的閘極線路GL。
閘極驅動部400可具有板內閘極(gate-in-panel，GIP)型，其中閘極驅動部400設置於形成有閘極線路GL、資料線路DL與子像素SP的顯示面板100的基板上。
顯示面板100使用閘極電壓與資料電壓來顯示影像。為此，顯示面板100包含設置於顯示區域中的多個子像素SP、多個閘極線路GL與多個資料線路DL。這些閘極線路GL與這些資料線路DL彼此交錯以界定這些子像素SP，且各子像素SP連接於一閘極線路GL與一資料線路DL。
各子像素SP表現一顏色，且表現不同顏色的數個子像素SP構成一個像素。一個像素可包含三個子像素SP。舉例而言，一個像素可包含紅色子像素、綠色子像素與藍色子像素。
發光二極體被提供於各子像素SP中。此外，各子像素SP可包含諸如開關薄膜電晶體及驅動薄膜電晶體之多個薄膜電晶體與儲存電容器，其將參考圖2詳細敘述。
圖2為根據本發明之實施例的電致發光顯示裝置的一個子像素的電路圖。
在圖2中，根據本發明之實施例的電致發光顯示裝置的各子像素由閘極線路GL與資料線路DL互相交錯而界定，且開關薄膜電晶體Ts、驅動薄膜電晶體Td、儲存電容器Cst與發光二極體De形成於各子像素SP中。
舉例而言，開關薄膜電晶體Ts與驅動薄膜電晶體Td可為P型。然而，本發明不以此為限，且開關薄膜電晶體Ts與驅動薄膜電晶體Td可為N型。
更具體而言，開關薄膜電晶體Ts的閘極電極連接於閘極線路GL，且開關薄膜電晶體Ts的源電極連接於資料線路DL。驅動薄膜電晶體Td的閘極電極連接於開關薄膜電晶體Ts的汲電極，且驅動薄膜電晶體Td的源電極連接於高電位電壓VDD。發光二極體De的陽極連接於驅動薄膜電晶體Td的汲電極，且發光二極體De的陰極連接於低電位電壓VSS。儲存電容器Cst連接於驅動薄膜電晶體Td的閘極電極與汲電極。
電致發光顯示裝置被驅動以顯示影像。舉例而言，當開關薄膜電晶體Ts被透過閘極線路GL施加的閘極訊號導通時，來自資料線路DL的資料訊號透過開關薄膜電晶體Ts施加至驅動薄膜電晶體Td的閘極電極與儲存電容器Cst的電極。
當驅動薄膜電晶體Td被資料訊號導通時，流過發光二極體De的電流被控制，進而顯示影像。發光二極體De因為從高電位電壓VDD透過驅動薄膜電晶體提供的電流而發光
亦即，流經發光二極體De的電流量與資料訊號的大小成正比，且發光二極體De發出的光的強度與流經發光二極體De的電流量成正比。因此，子像素SP根據資料訊號的大小而表現出不同的灰階，因此，電致發光顯示裝置顯示出影像。
此外，當開關薄膜電晶體Ts斷開時，儲存電容器Cst維持對應於一幀(frame)的資料訊號的電荷。因此，即使開關薄膜電晶體Ts斷開，儲存電容器Cst使流經發光二極體De的電流可為恆定且使發光二極體De所表現的灰階可維持直到下一幀。
同時，除了開關薄膜電晶體Ts、驅動薄膜電晶體Td與儲存電容器Cst以外，還可將一或多個薄膜電晶體與/或電容器添加至子像素SP中。
舉例而言，在電致發光顯示裝置中，驅動薄膜電晶體Td被導通相對較長的時間，同時資料訊號被施加至驅動薄膜電晶體Td的閘極電極且發光二極體De發光進而顯示出灰階。驅動薄膜電晶體Td可能因為長時間施加資料訊號而變質。因此，驅動薄膜電晶體Td的遷移率與/或臨界電壓Vth被改變，因此電致發光顯示裝置的子像素SP對於相同的資料訊號顯示出不同的灰階。這會導致不均勻的亮度，進而降低電致發光顯示裝置的影像品質。
因此，為了補償驅動薄膜電晶體Td的遷移率與/或臨界電壓的改變，在子像素SP中可進一步添加至少一用以感測電壓改變的感測薄膜電晶體與/或電容器。感測薄膜電晶體與/或電容器可連接於參考線路以施加參考電壓並輸出感測電壓。
以下將參考圖3詳細描述電致發光顯示裝置的構造。
圖3為根據本發明之實施例的電致發光顯示裝置的剖面示意圖並繪示一個子像素。
如圖3所繪示，在根據本發明之實施例的電致發光顯示裝置中，緩衝層120形成於基板110上。緩衝層120實質上設置於基板110的整個表面之上。基板110可為玻璃基板或塑膠基板。舉例而言，可使用聚亞醯胺作為塑膠基板，但不以此為限。緩衝層120可由如二氧化矽(SiO 2)或氮化矽(SiN x)的無機材料形成，且可為單層或多層。
經圖案化的半導體層122形成於緩衝層120上。半導體層122可由氧化物半導體材料形成，在此情況中，遮光圖案可進一步形成於半導體層122下。遮光圖案能阻擋入射於半導體層122上的光且能防止半導體層122因為光而變質。或者，半導體層122可由多晶矽形成，且半導體層122的兩端可摻雜有雜質。
絕緣材料的閘極絕緣層130形成於半導體層122上且實質上在基板110的整個表面之上。閘極絕緣層130可由如二氧化矽(SiO 2)或氮化矽(SiN x)的無機絕緣材料形成。當半導體層122由氧化物半導體材料製成時，閘極絕緣層130可由二氧化矽(SiO 2)形成。或者，當半導體層122由多晶矽製成時，閘極絕緣層130可由二氧化矽(SiO 2)或氮化矽(SiN x)形成。
如金屬的導電材料的閘極電極132形成於閘極絕緣層130對應於半導體層122的中心上。此外，閘極線路與第一電容器電極可形成於閘極絕緣層130上。閘極線路沿第一方向延伸，且第一電容器電極連接於閘極電極132。
在本發明之實施例中，閘極絕緣層130實質上形成於基板110的整個表面之上。然而，閘極絕緣層130可被圖案化以與閘極電極132具有相同的形狀。
由絕緣材料製成的層間絕緣層140形成於閘極電極132上且實質上在基板110的整個表面之上。層間絕緣層140可由如二氧化矽(SiO 2)或氮化矽(SiN x)的無機絕緣材料形成。或者，層間絕緣層140可由如光丙烯酸樹脂(photo acryl)或苯并環丁烯的有機絕緣材料形成。
層間絕緣層140具有暴露半導體層122的兩端的頂面的第一接觸孔140a與第二接觸孔140b。第一接觸孔140a與第二接觸孔140b設置於閘極電極132的兩側且與閘極電極132間隔。第一接觸孔140a與第二接觸孔140b亦形成於閘極絕緣層130中。或者，當閘極絕緣層130被圖案化以與閘極電極132具有相同的形狀時，第一接觸孔140a及第二接觸孔140b只形成於層間絕緣層140中。
如金屬的導電材料的源電極142與汲電極144形成於層間絕緣層140上。此外，資料線路、電源供應線路與第二電容器電極可進一步形成於層間絕緣層140上。
源電極142與汲電極144彼此間隔且閘極電極132位於其之間，並分別透過第一接觸孔140a與第二接觸孔140b接觸半導體層122的兩端。資料線路沿第二方向延伸且與閘極線路交叉進而界定出對應於各子像素的像素區域。用以提供高電位電壓的電源供應線路與資料線路間隔。第二電容器電極連接於汲電極144。第二電容器電極重疊於第一電容器電極進而與在其之間作為介電質的層間絕緣層140構成儲存電容器。或者，第一電容器電極可連接於汲電極144，且第二電容器電極可連接於閘極電極132。
半導體層122、閘極電極132、源電極142與汲電極144形成薄膜電晶體T。薄膜電晶體T具有共平面結構，其中閘極電極132、源電極142與汲電極144位於相對於半導體層122的同側。
或者，薄膜電晶體T可具有反交錯結構，其中閘極電極、源電極與汲電極位於相對於半導體層的不同側。亦即，閘極電極可被設置於半導體層下且源電極與汲電極可設置於半導體層之上。在此情況中，半導體層可由氧化物半導體或非晶矽形成。
薄膜電晶體T對應於圖2的驅動薄膜電晶體Td，且具有與薄膜電晶體T相同結構的圖2的開關薄膜電晶體Ts可進一步形成於基板110上的各子像素中。薄膜電晶體T的閘極電極132可連接於圖2的開關薄膜電晶體Ts的汲電極，且薄膜電晶體T的源電極142連接於電源供應線路。此外，圖2的開關薄膜電晶體Ts的閘極電極與源電極可分別連接於閘極線路與資料線路。
此外，具有與薄膜電晶體T相同結構的感測薄膜電晶體可進一步形成於基板110上的各子像素中，但本發明不限於此。
絕緣材料的保護膜層150形成於源電極142與汲電極144上且實質上在基板110的整個表面之上。保護膜層150可由如光丙烯酸樹脂(photo acryl)或苯并環丁烯的有機絕緣材料形成。保護膜層150可具有平坦的頂面。
同時，由如二氧化矽(SiO 2)或氮化矽(SiN x)的無機絕緣材料形成的絕緣層可進一步形成於保護膜層150下，亦即，介於薄膜電晶體T與保護膜層150之間。
保護膜層150具有暴露汲電極144的汲接觸孔150a。汲接觸孔150a可與第二接觸孔140b間隔。或者，汲接觸孔150a可被設置於第二接觸孔140b正上方。
第一電極160形成於保護膜層150上且由具有相對高功函數的導電材料形成。第一電極160設置於各子像素中且透過汲接觸孔150a與汲電極144接觸。舉例而言，第一電極160可由如氧化銦錫(ITO)或氧化銦鋅(IZO)的透明導電材料形成，但不限於此。
根據本發明之實施例的電致發光顯示裝置可為頂部發光型(top emission type)，其中發光二極體De的光朝向相反於基板110的方向輸出。因此，第一電極160可在透明導電材料之下進一步包含由具有相對高反射率的金屬材料形成的反射電極或反射層。舉例而言，反射電極或反射層可由鋁-鈀-銅(APC)合金、銀(Ag)或鋁(Al)形成。第一電極160可具有ITO/APC/ITO、ITO/Ag/ITO或ITO/Al/ITO的三層結構，但不限於此。
絕緣材料的堤部165形成於第一電極160上。堤部165重疊且遮蔽第一電極160的邊緣且暴露第一電極160的中心部分。
堤部165至少頂面是疏水的，堤部165的側面可為疏水的或親水的。堤部165可由具有疏水性質的有機絕緣材料形成。或者，堤部165可由具有親水性質的有機絕緣材料形成且可進行疏水處理。
在本發明中，堤部165具有單層結構。然而，堤部165可具有雙層結構。亦即，堤部165可具有包含下側的親水堤部與上側的疏水堤部的雙層結構。
再者，發光層170形成於由堤部165暴露的第一電極160上。
儘管沒有繪示於圖式，發光層170可包含依序設置於第一電極160之上的第一電荷輔助層、發光材料層與第二電荷輔助層。發光材料層可由紅發光材料、綠發光材料與藍發光材料之任一者形成，但不以此為限。發光材料可為如磷光化合物或螢光化合物的有機發光材料或者可為如量子點的無機發光材料。
第一電荷輔助層可為電洞輔助層，且電洞輔助層可包含電洞注入層(HIL)與電洞傳輸層(HTL)之至少一者。此外，第二電荷輔助層可為電子輔助層，且電子輔助層可包含電子注入層(EIL)與電子傳輸層(ETL)之至少一者。然而，本發明不以此為限。
發光層170可透過溶液製程或蒸鍍製程形成。當發光層170透過溶液製程形成時，發光層170在相鄰堤部165的區域中的高度可能因為其靠進堤部165而提升。
具有相對低功函數的導電材料的第二電極180形成於發光層170上且實質上在基板110的整個表面之上。第二電極180可由鋁(Al)、鎂(Mg)、銀(Ag)或其合金形成。第二電極180具有相對薄的厚度而使得來自發光層170的光能穿透。或者，第二電極180可由如銦鎵氧化物(IGO)的透明導電材料形成，但不以此為限。
第一電極160、發光層170與第二電極180構成發光二極體De。第一電極160可作為陽極，且第二電極180可作為陰極，但不以此為限。
如上所述，根據本發明之實施例的電致發光顯示裝置可為頂部發光型顯示裝置，其中來自發光二極體De的發光層170的光朝向相反於基板110的方向輸出，亦即，透過第二電極180輸出至外側。頂部發光型顯示裝置能具有相較於同尺寸的底部發光型顯示裝置更寬廣的發光區域，進而改善亮度與減少功耗。
覆蓋層190形成於第二電極180上且實質上在基板110的整個表面之上。覆蓋層190可由具有相對高折射率的絕緣材料形成。沿覆蓋層190傳遞的光的波長可藉由表面電漿共振而放大，並因此可使尖峰的強度提升，進而改善頂部發光型電致發光顯示裝置中的光效率。舉例而言，覆蓋層190可形成為單層的有機層或無機層或形成為有機/無機堆疊層。
此外，保護層與/或封裝層可形成於覆蓋層190上且實質上在基板110的整個表面之上，以阻擋從外界引入的水氣或氧氣，進而保護發光二極體De。
以下將參考圖4詳細描述根據本發明之實施例的電致發光顯示裝置的發光層170的結構。
圖4為根據本發明之第一實施例的電致發光顯示裝置的像素的示意圖。
如圖4所繪示，在根據本發明之第一實施例的電致發光顯示裝置中，一個像素包含第一子像素P1、第二子像素P2與第三子像素P3。第一子像素P1、第二子像素P2與第三子像素P3被界定於基板110上，且第一發光二極體De1、第二發光二極體De2與第三發光二極體De3分別形成於第一子像素P1、第二子像素P2與第三子像素P3中。第一發光二極體De1、第二發光二極體De2與第三發光二極體De3之各者包含第一電極160、發光層170與第二電極180。第一子像素P1、第二子像素P2與第三子像素P3之各者可具有圖3的剖面結構。
於此，第一子像素P1、第二子像素P2與第三子像素P3可分別對應於紅色子像素R、綠色子像素G與藍色子像素B，且第一發光二極體De1、第二發光二極體De2與第三發光二極體De3可分別為紅發光二極體、綠發光二極體與藍發光二極體。
更具體而言，第一電極160在基板110上形成於第一子像素P1、第二子像素P2與第三子像素P3之各者中。第一電極160作為供應電洞的陽極且可由具有相對高功函數的導電材料形成。舉例而言，第一電極160可由如ITO或IZO的透明導電材料形成。
同時，電致發光顯示裝置可為頂部發光型顯示裝置，其中來自發光層170的光透過第二電極180輸出至外側的，且反射電極或反射層能進一步形成於第一電極160之下。舉例，反射電極或反射層能由銀(Ag)或鋁-鈀-銅(APC)形成。
或者，第一電極170可包含反射電極。在此情況中，第一電極160可具有ITO/APC/ITO或ITO/Ag/ITO的堆疊結構。
第一電極160針對第一子像素P1、第二子像素P2與第三子像素P3單獨地形成。
再來，發光層170形成於在第一子像素P1、第二子像素P2與第三子像素P3之各者中的第一電極160上。
發光層170包含依序設置於第一電極160之上的第一電洞傳輸層171、第二電洞傳輸層172、第三電洞傳輸層173、電子阻擋層174、發光材料層175、電洞阻擋層176、電子傳輸層177與電子注入層178。
於此，相較於第三子像素P3的發光層170c，第一子像素P1與第二子像素P2的發光層170a與發光層170b之各者更包含第四電洞傳輸層179。第四電洞傳輸層179設置於第三電洞傳輸層173與電子阻擋層174之間。
亦即，第一子像素P1與第二子像素P2的發光層170a與發光層170b之各者包含依序設置於第一電極160之上的第一電洞傳輸層171、第二電洞傳輸層172、第三電洞傳輸層173、第四電洞傳輸層179、電子阻擋層174、發光材料層175、電洞阻擋層176、電子傳輸層177與電子注入層178。第三子像素P3的發光層170c包含依序設置於第一電極160之上的第一電洞傳輸層171、第二電洞傳輸層172、第三電洞傳輸層173、電子阻擋層174、發光材料層175、電洞阻擋層176、電子傳輸層177與電子注入層178。
第一電洞傳輸層(HTL1)171用以使電洞從第一電極160順利注入至發光材料層175。於此，第一子像素P1、第二子像素P2與第三子像素P3的第一電洞傳輸層171可彼此連接。或者，第一子像素P1、第二子像素P2與第三子像素P3的第一電洞傳輸層171可彼此分離。第一電洞傳輸層171可包含第一電洞傳輸材料與P型摻雜物。
同時，電洞注入層(HIL)可進一步被提供於第一電極160與第一電洞傳輸層171之間。
在第一電洞傳輸層171上的第二電洞傳輸層(HTL2)172與第三電洞傳輸層(HTL3)173用以使電洞從第一電極160順利傳遞至發光材料層175的第一電極160。於此，第一子像素P1、第二子像素P2與第三子像素P3的第二電洞傳輸層172可彼此連接，且第一子像素P1、第二子像素P2與第三子像素P3的第三電洞傳輸層173可彼此連接。或者，第一子像素P1、第二子像素P2與第三子像素P3的第二電洞傳輸層172可彼此分離，且第一子像素P1、第二子像素P2與第三子像素P3的第三電洞傳輸層173可彼此分離。
第一電洞傳輸層171的厚度與第二電洞傳輸層172的厚度的總和(總厚度d1)等於第三電洞傳輸層173的厚度d2。亦即，第一電洞傳輸層171與第二電洞傳輸層172的總厚度d1與第三電洞傳輸層173的厚度d2的比率為1:1。
第二電洞傳輸層172與第三電洞傳輸層173包含不同材料。第二電洞傳輸層172可包含第一電洞傳輸材料，且第三電洞傳輸層173可包含第二電洞傳輸材料。因此，第一電洞傳輸層171與第二電洞傳輸層172可包含相同材料。
第二電洞傳輸材料具有比第一電洞傳輸材料更高的折射率。在此情況中，第二電洞傳輸材料在波長460奈米(nm)的折射率為2.1或更高。
第一電洞傳輸材料與第二電洞傳輸材料可包含胺化合物。具體而言，第一電洞傳輸材料可包含單胺化合物。舉例而言，第一電洞傳輸材料可選自以下列化學式1至化學式7表示的化合物，但不以此為限。
[化學式1]
[化學式2]
[化學式3]
[化學式4]
[化學式5]
[化學式6]
[化學式7]
此外，第二電洞傳輸材料可包含二胺化合物。舉例而言，第二電洞傳輸材料可選自以下列化學式8至化學式13表示的化合物，但不以此為限。
[化學式8]
[化學式9]
[化學式10]
[化學式11]
[化學式12]
[化學式13]
同時，P型摻雜物可選自以下列化學式14與化學式15表示的化合物，但不以此為限。
[化學式14]
[化學式15]
再來，在第一子像素P1與第二子像素P2中的第三電洞傳輸層173上的第四電洞傳輸層(HTL4)179作為光學輔助層並控制第一電極160與第二電極180之間的距離，亦即，發光層170的厚度。因此，藉由因從發光層170發出的光在第一電極160與第二電極180之間造成干涉的微共振腔效應(micro-cavity effect)可進一步提升發光效率。
於此，第一子像素P1的第四電洞傳輸層(R′ HTL)179的厚度大於第二子像素P2的第四電洞傳輸層(G′ HTL)179的厚度。因此，第二子像素P2的發光層170b的厚度小於第一子像素P1的發光層170a的厚度且大於第三子像素P3的發光層170c的厚度。
第四電洞傳輸層具有179具有比第三電洞傳輸層173低的折射率。此時，第四電洞傳輸層179可由與第二電洞傳輸層172相同的材料形成。亦即，第四電洞傳輸層179可包含第一電洞傳輸材料。
然而，本發明不以此為限。或者，第四電洞傳輸層179可被省略。
再來，在第一子像素P1與第二子像素P2的第四電洞傳輸層179上以及在第三子像素P3的第三電洞傳輸層173上的電子阻擋層(EBL)174用以阻擋發光材料層175中的電子移動至第三電洞傳輸層173。第一子像素P1、第二子像素P2與第三子像素P3的電子阻擋層174可彼此連接。或者，第一子像素P1、第二子像素P2與第三子像素P3的電子阻擋層174可彼此分離。
舉例而言，電子阻擋層174可選自以下列化學式16與化學式17表示的化合物，但不以此為限。
[化學式16]
[化學式17]
電子阻擋層174的厚度小於第二電洞傳輸層172的厚度或第三電洞傳輸層173的厚度。
再來，在電子阻擋層174上的發光材料層175包含分別對應於第一子像素P1、第二子像素P2與第三子像素P3的第一發光材料層EML(R)、第二發光材料層EML(G)與第三發光材料層EML(B)。
第一發光材料層EML(R)可由發出紅光的紅發光材料形成，第二發光材料層EML(G)可由發出綠光的綠發光材料形成，第三發光材料層EML(B)可由發出藍光的藍發光材料形成。
紅發光材料可包含咔唑衍生物、茀衍生物、咪唑衍生物或萘衍生物。綠發光材料可包含咔唑衍生物或茀衍生物。藍發光材料可包含二苯乙烯基亞芳基衍生物(distyryl arylene derivative)、蒽衍生物或芘衍生物。然而，本發明不以此為限.
第一發光材料層EML(R)、第二發光材料層EML(G)與第三發光材料層EML(B)的厚度可彼此不同。具體而言，第二發光材料層EML(G)的厚度小於第一發光材料層EML(R)的厚度且大於第三發光材料層EML(B)的厚度。然而，本發明不以此為限。
在發光材料層175上的電洞阻擋層(HBL)176用以阻擋發光材料層175中的電洞移動至電子傳輸層177。第一子像素P1、第二子像素P2與第三子像素P3的電洞阻擋層176可彼此連接。或者，第一子像素P1、第二子像素P2與第三子像素P3的電洞阻擋層176可彼此分離。
舉例而言，電洞阻擋層176可選自以下列化學式18與化學式19表示的化合物，但不以此為限。
[化學式18]
[化學式19]
在電洞阻擋層176上的電子傳輸層(ETL)177用以使電子從第二電極180順利傳遞至發光材料層175。第一子像素P1、第二子像素P2與第三子像素P3的電子傳輸層177可彼此連接。或者，第一子像素P1、第二子像素P2與第三子像素P3的電子傳輸層177可彼此分離。
舉例而言，電子傳輸層177可包含三(8-羥基喹啉)合鋁(Alq3)、三唑衍生物、三𠯤衍生物、㗁二唑衍生物、啡啉衍生物、喹㗁啉衍生物、茀衍生物或苯并咪唑衍生物。
在電子傳輸層177上的電子注入層(EIL)178用以使電子從第二電極180順利注入發光材料層175。第一子像素P1、第二子像素P2與第三子像素P3的電子注入層178可彼此連接。或者，第一子像素P1、第二子像素P2與第三子像素P3的電子注入層178能彼此分離。
舉例而言，電子注入層178可包含氟化鋰(LiF)、鋇(Ba)或氟化鈉(NaF)，但不以此為限。電子注入層178可被省略。
再來，第二電極180形成於電子注入層178上。第二電極180作為供應電子的陰極且可由具有相對低功函數的導電材料形成。第二電極180可實質上形成於基板110的整個表面之上。
如上所述，本發明的電致發光顯示裝置可為頂部發光型，在此情況中，第二電極180可具有相對薄的厚度而使得光能穿透。
第二電極180可由鋁(Al)、鎂(Mg)、銀(Ag)或其合金形成。
或者，第二電極180可由如鎵銦氧化物(IGO)的透明導電材料形成。
同時，覆蓋層(CPL)190形成於第二電極180上。覆蓋層190可如同第二電極180一樣實質上形成於基板110的整個表面之上。
覆蓋層190可包含第一覆蓋層(CPL1)192與第二覆蓋層(CPL2)194。第一覆蓋層192可為由有機材料製成的有機覆蓋層，且第二覆蓋層194可為由無機材料製成的無機覆蓋層。覆蓋層190可被省略。
如上所述，在根據本發明之第一實施例的電致發光顯示裝置中，第一子像素P1、第二子像素P2與第三子像素P3之各者的發光層170包含由不同材料形成的第一電洞傳輸層171、第二電洞傳輸層172與第三電洞傳輸層173，且第一電洞傳輸層171與第二電洞傳輸層172的總厚度d1與第三電洞傳輸層173的厚度d2的比率配置為1:1，而使得發光效率能被改善，進而提升壽命，並能改善視角。
在此情況中，第一電洞傳輸層171包含P型摻雜物與第一電洞傳輸材料，第二電洞傳輸層172包含第一電洞傳輸材料，且第三電洞傳輸層173包含第二電洞傳輸材料。此外，第二電洞傳輸材料的折射率大於第一電洞傳輸材料的折射率。
同時，藉由調整第一電洞傳輸層171與第二電洞傳輸層172的總厚度d1與第三電洞傳輸層173的厚度d2的比率，發光效率能進一步提升。以下將參考圖5詳細描述本發明之此種第二實施例。
圖5為根據本發明之第二實施例的電致發光顯示裝置的示意圖。根據本發明之第二實施例的電致發光顯示裝置除了第一電洞傳輸層171、第二電洞傳輸層172與第三電洞傳輸層173的厚度之外，具有與第一實施例的電致發光顯示裝置相同的構造。與第一實施例相同的部件以相同參考符號表示，且相同部件的解釋將被縮短或省略。
如圖5所繪示，在根據本發明之第二實施例的電致發光顯示裝置中，第一電洞傳輸層171的厚度與第二電洞傳輸層172的厚度的總和(總厚度d1)大於第三電洞傳輸層173的厚度d2。在此情況中，第一電洞傳輸層171與第二電洞傳輸層172的總厚度d1與第三電洞傳輸層173的厚度d2的比率可為約1.8:1，但不以此為限。
根據本發明之第二實施例的電致發光顯示裝置被配置成第一電洞傳輸層171與第二電洞傳輸層172的總厚度d1大於第三電洞傳輸層173的厚度d2，而使得發光效率能進一步改善。將於下方詳細描述此結果。
表1揭示根據本發明之第一實施例及第二實施例(EM1及EM2)的電致發光顯示裝置的臨界電壓變化值ΔVth、工作電壓變化值ΔVd、發光效率、壽命、橫向電流(lateral current)與下降亮度(luminance drop)的數據。在此情況中，各數據為相對於第一比較例(COM1)的相對值。根據第一比較例(COM1)的電致發光顯示裝置包含由第一電洞傳輸材料形成的第一電洞傳輸層與由第一電洞傳輸材料形成的第二電洞傳輸層作為電洞傳輸層。亦即，根據第一比較例(COM1)的電致發光顯示裝置包含兩個電洞傳輸層，且第一比較例(COM1)的第一電洞傳輸層不包含P型摻雜物。於此，壽命表示當亮度降低至95%時的相對時間，且下降亮度表示基於在正面的亮度之在視角為45度的亮度。
同時，根據第二比較例(COM2)的電致發光顯示裝置包含由第二電洞傳輸材料形成的第一電洞傳輸層與由第二電洞傳輸材料形成的第二電洞傳輸層作為電洞傳輸層，且根據第三比較例(COM3)的電致發光顯示裝置包含由P型摻雜物及第二電洞傳輸材料形成的第一電洞傳輸層、由第二電洞傳輸材料形成的第二電洞傳輸層與由第一電洞傳輸材料形成的第三電洞傳輸層作為電洞傳輸層。亦即，根據第二比較例(COM2)的電致發光顯示裝置包含兩個電洞傳輸層，且根據第三比較例(COM3)的電致發光顯示裝置包含三個電洞傳輸層。
如上所述，在本發明之第一實施例(EM1)中，第一電洞傳輸層與第二電洞傳輸層的總厚度與第三電洞傳輸層的厚度的比率為1:1，且在本發明之第二實施例(EM2)中，第一電洞傳輸層與第二電洞傳輸層的總厚度與第三電洞傳輸層的厚度的比率為1.8:1。另一方面，第一比較例(COM1)與第二比較例(COM2)的第一電洞傳輸層與第二電洞傳輸層的總厚度等於本發明之第一實施例(EM1)與第二實施例(EM2)的第一電洞傳輸層、第二電洞傳輸層與第三電洞傳輸層的總厚度。第三比較例(COM3)的第一電洞傳輸層、第二電洞傳輸層與第三電洞傳輸層的總厚度等於本發明之第一實施例(EM1)與第二實施例(EM2)的第一電洞傳輸層、第二電洞傳輸層與第三電洞傳輸層的總厚度，且在第三比較例(COM3)中，第一電洞傳輸層與第二電洞傳輸層的總厚度與第三電洞傳輸層的厚度的比率為1:1。
[表1]
  ΔVth ΔVd 效率(%) 壽命 (%, @T95) 橫向電流(%) 下降亮度(%)
R G B R G B White R G B
EM1 +0.1 +0.1 +0.1 -0.2 -0.2 -0.2 105 115 115 115 120 44
EM2 +0.1 +0.1 +0.1 -0.2 -0.2 -0.2 108 115 115 115 90 45
COM1 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 100 100 100 100 100 42
COM2 -0.1 -0.1 -0.1 -0.3 -0.2 -0.2 97 110 110 110 350 45
COM3 -0.1 -0.1 -0.1 -0.2 -0.1 -0.1 98 110 110 110 280 43
從表1可以看到相較於第一比較例(COM1)，第一實施例(EM1)與第二實施例(EM2)的臨界電壓Vth受到改善。因此，黑色亮度受到改善，且對比度受到改善。
此外，可以看到相較於第一比較例(COM1)，第一實施例(EM1)與第二實施例(EM2)的工作電壓降低。因此，壽命提升。可以看到相較於第一比較例(COM1)，第一實施例(EM1)與第二實施例(EM2)壽命提升15%。這是因為相較於第一比較例(COM1)的第二電洞傳輸層的厚度，第一實施例(EM1)與第二實施例(EM2)的由第一電洞傳輸材料形成的第二電洞傳輸層的厚度下降。
此外，可以看到相較於第一比較例(COM1)，第一實施例(EM1)與第二實施例(EM2)的發光效率受到改善。第二實施例(EM2)的發光效率藉由優化第一電洞傳輸層、第二電洞傳輸層與第三電洞傳輸層的厚度進一步受到改善。
再者，可看到相較於第一比較例(COM1)，第二實施例(EM2)的橫向電流亦降低。因此，灰階表現崩壞的伽瑪崩壞(gamma crush)受到改善，且可靠度受到改善。
因此，可看到相較於第一比較例(COM1)，第一實施例(EM1)與第二實施例(EM2)在視角為45度時的亮度高。因此，改善了亮度視角與視角的分布。這是因為具有相對低折射率的第二電洞傳輸層的厚度降低。
另一方面，與第一比較例(COM1)相比，在第二比較例(COM2)與第三比較例(COM3)中，可以看到臨界電壓降低，發光效率降低，尤其，橫向電流提升超過兩倍而導致有可靠度的問題。
如上所述，在本發明中，電致發光顯示裝置的發光二極體包含由不同材料形成的第一電洞傳輸層、第二電洞傳輸層與第三電洞傳輸層，且第一電洞傳輸層與第二電洞傳輸層的總厚度等於或大於第三電洞傳輸層的厚度。在此情況中，第一電洞傳輸層包含P型摻雜物與第一電洞傳輸材料，第二電洞傳輸層包含第一電洞傳輸材料，且第三電洞傳輸層包含第二電洞傳輸材料。因此，發光效率受到改善，而使得壽命能增加。此外，可靠性能受到改善，且視角能受到改善。
此外，藉由應用第四電洞傳輸層，發光層對於從其發出的波長而具有不同厚度，而使得微腔效應能被實現，進而改善發光效率。
對於本領域具有通常知識者來說顯而易見的是，在不脫離本發明之技術思想或範圍下，本發明之電致發光顯示裝置可進行各種修改與變化。因此，旨在涵蓋本發明的修改與變化，只要它們落入請求項與其同等物的範圍內。
1000:電致發光顯示裝置 100:顯示面板 200:時序控制部 300:資料驅動部 400:閘極驅動部 DL:資料線路 GL:閘極線路 SP:子像素 Ts:開關薄膜電晶體 Td:驅動薄膜電晶體 Cst:儲存電容器 De:發光二極體 VDD:高電位電壓 VSS:低電位電壓 110:基板 120:緩衝層 130:閘極絕緣層 140:層間絕緣層 150:保護膜層 150a:汲接觸孔 160:第一電極 170:發光層 180:第二電極 190,CPL:覆蓋層 T:薄膜電晶體 122:半導體層 132:閘極電極 140a:第一接觸孔 140b:第二接觸孔 142:源電極 144:汲電極 165:堤部 P1:第一子像素 P2:第二子像素 P3:第三子像素 De1:第一發光二極體 De2:第二發光二極體 De3:第三發光二極體 171,HTL1:第一電洞傳輸層 172,HTL2:第二電洞傳輸層 173,HTL3:第三電洞傳輸層 174,EBL:電子阻擋層 175,EML(R),EML(G),EML(B):發光材料層 176,HBL:電洞阻擋層 177,ETL:電子傳輸層 178,EIL:電子注入層 170a,170b,170c:發光層 179,HTL,R′ HTL,G′ HTL:第四電洞傳輸層 192,CPL1:第一覆蓋層 194,CPL2:第二覆蓋層 d1:總厚度 d2:厚度
附圖被包含於此以提供對本發明之進一步的理解並合併於本申請案且構成本申請案的一部分，附圖繪示本發明之態樣並與以下說明一起用以解釋本發明的多種原理。在圖式中：
圖1為根據本發明之一實施例的電致發光顯示裝置的示意圖；
圖2為根據本發明之實施例的電致發光顯示裝置的一個子像素的電路圖；
圖3為根據本發明之實施例的電致發光顯示裝置的剖面示意圖並繪示一個子像素；
圖4為根據本發明之第一實施例的電致發光顯示裝置的像素的示意圖；以及
圖5為根據本發明之第二實施例的電致發光顯示裝置的像素的示意圖。
De1:第一發光二極體
De2:第二發光二極體
De3:第三發光二極體
P1:第一子像素
P2:第二子像素
P3:第三子像素
110:基板
160:第一電極
170:發光層
171,HTL1:第一電洞傳輸層
172,HTL2:第二電洞傳輸層
173,HTL3:第三電洞傳輸層
174,EBL:電子阻擋層
175,EML(R),EML(G),EML(B):發光材料層
176,HBL:電洞阻擋層
177,ETL:電子傳輸層
178,EIL:電子注入層
179,HTL,R' HTL,G' HTL:第四電洞傳輸層
170a,170b,170c:發光層
180:第二電極
190:覆蓋層
192,CPL1:第一覆蓋層
194,CPL2:第二覆蓋層
d1:總厚度
d2:厚度

Claims (9)

  1. 一種電致發光顯示裝置，包含：一基板，在其上界定有多個子像素；一第一電極，在該基板上的各該子像素中；一第一電洞傳輸層，在該第一電極上；一第二電洞傳輸層，在該第一電洞傳輸層上；一第三電洞傳輸層，在該第二電洞傳輸層上；一發光材料層，在該第三電洞傳輸層上；一電子傳輸層，在該發光材料層上；以及一第二電極，在該電子傳輸層上，其中該第一電洞傳輸層包含一P型摻雜物與一第一電洞傳輸材料，該第二電洞傳輸層包含該第一電洞傳輸材料，且該第三電洞傳輸層包含一第二電洞傳輸材料，其中該第一電洞傳輸材料包含一單胺化合物，且該第二電洞傳輸材料包含一二胺化合物，並且其中該第一電洞傳輸層與該第二電洞傳輸層的總厚度等於或大於該第三電洞傳輸層的厚度。
  2. 如請求項1所述之電致發光顯示裝置，其中該第一電洞傳輸層與該第二電洞傳輸層的總厚度大於該第三電洞傳輸層的厚度，且該第一電洞傳輸層與第二電洞傳輸層的總厚度與該第三電洞傳輸層的厚度的比率為1.8：1。
  3. 如請求項1所述之電致發光顯示裝置，其中該第二電洞傳輸材料具有相較於該第一電洞傳輸材料更高的折射率。
  4. 如請求項3所述之電致發光顯示裝置，其中該第二電洞傳輸材料在波長460奈米的折射率為2.1或更高。
  5. 如請求項1所述之電致發光顯示裝置，其中該第一電洞傳輸材料選自以下列化學式表示的化合物：
    Figure 111139669-A0305-02-0040-1
    Figure 111139669-A0305-02-0041-2
  6. 如請求項1所述之電致發光顯示裝置，其中該第二電洞傳輸材料選自以下列化學式表示的化合物：
    Figure 111139669-A0305-02-0041-3
    Figure 111139669-A0305-02-0042-4
  7. 如請求項1所述之電致發光顯示裝置，其中該些子像素包含一第一子像素、一第二子像素與一第三子像素，其中在該第一子像素與該第二子像素之各者中，一第四電洞傳輸層被進一步提供在該第三電洞傳輸層與該發光材料層之間，並且其中該第四電洞傳輸層包含該第一電洞傳輸材料。
  8. 如請求項1所述之電致發光顯示裝置，更包含：一電子阻擋層，介於該第三電洞傳輸層與該發光材料層之間，以及一電洞阻擋層，介於該發光材料層與該電子傳輸層之間。
  9. 如請求項8所述之電致發光顯示裝置，更包含位於該第二電極上的一有機覆蓋層及/或無機覆蓋層。
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