TWI222841B - Dual-face-emission organic electroluminescent device - Google Patents

Description

1222841 之技術領域 是關於一種 效增加外部 有機電激雙面發光元件，特別是關 效率之有機電激雙面發光元件。 五、發明說明（1) 【發明所屬 本發明 於一種能有 【先前技術 :由於有 電壓、反應 角及厚度薄 術。有機電 之後，最重 部效率。由 的麥響而發 子電洞再結 氣中來，使 動，來達到 的耗能，同 短。 機電激發光 速度快、發 等特性，因 激發光元件 要的就是如 於光在疏密 生全反射。 合而產生的 得有機電激 所需的亮度 時也會因為 元件具 光效率 而被譽 在其發 何有效 介質之 一般而 止 旦 无里 ， 發光元 ’這不 熱量的 備低成本、壽命長、低驅動 佳、耐溫差、耐震性、高視 為次世代的發光顯示器技 光層的電子電洞結合產生光 率的將光導出提高元件的外 間傳輸，會因為折射率不同 吕’有機電激發光元件經電 僅有約19%可穿透基板至空 件需要以更高的電壓來驅 僅會增加有機電激發光元件 累積，導致元件的壽命減 目前已知能提高有機電激菸 拮浙女客撻符身+不斗敦^先凡件的外部效率之先前 孜術大夕祙反射、干涉或折射屌 國第6 3 96 2 0 8號專利所揭示，係用反射原理係如美 側的電極表面製作反射面，用μ將"凡件的發光面之另一 回發光面以提升元件發光的外面另—側的光反射 部效率5〇%以上，但是由於—部。= 率丄。以匕方法可提升外 發光面，制而產生散射而使：：上、線經過反射才到達 則如美國第6 1 40 764號專利所述^果；胡。應用干射原理則 、’係於元件的透明電極鍍

1222841 五、發明說明（2) 上交錯堆疊高折射率和低折射率的 構（microcavity struet )，_ 〃' ，形成微共振腔結 產生光學干涉作用《加強其>發的不同 高之外，由於光波長在不同角度的路徑差所:告：二程成f 度不同，故其亮度與光色將隨 =、干涉私 不適用於平面顯示器。另一種應用：：：：的，，因此 激發光元件外部效率的方法，係由韓國三：J :::電 IDW. 20 02 ^ ^ ^ ,a ^(phot〇nic crys；a；； J ^ !制侧以增力:發光效率’然而其製程成本偏 咼亚且…、法應用於全彩顯示器面板的製作。 此外，由Tsutsui教授於2〇〇1年所發<表於國際期刊 Adyanced Materials 2 0 0 1，13, page 1149 之增強外部效 率_方法，係應用折射原理於有機電激發光元件導入1〇微 米奪的低折射率氣膠層（aerogel layer)，藉此來減少介 面的全反射，提升元件的外部效率。 【發明内容】 為改善習知技術的缺點，本發明提供一種有機電激雙 面發光元件，於元件之發光侧增加具有粗糙表面之增強導 光結構（out-coupling structure)薄層，來降低出射光之 全反射效應。習知的有機電激發光元件僅有入射角小於全 反射臨界角路徑的光線能透射出來，而大部分大角度的光 線都會因全反射使光線出不來，本發明藉由增強導光結構 薄層之粗糙表面所形成的各個凹凸不平角度，使大角度光 線和小角度光線皆能有效導出元件表面。

1222841 -——- 五、聲明說明（3) 材料ί發明之有機電激雙面發光元件，係由有機電激發光 ^2 !第一電極與第二電極所形成，其第一電極與第二 於^ =別"又於有機電激發光材料層之兩側，再外加電壓 線。2電極與第二電極以激發有機電激發光材料層發出光 發朵^中f 一電極與第二電極係·為透明電極並設於元件之 ^叙41本第二電極表面係設置一增強導光結構薄層，其具 增強導光結構薄層其厚度應小於 果，二将別疋在5微米以下可得到較佳的發光效率效 過5 增強導光結構薄層之粗糙表面之粗度值以不超 光二薄為層 ，糙表面粗度值以1微米至5微米之間為佳。 成^光結構薄層可配合蒸鍍法加上再結晶法來完 下維持„ 形成薄膜，再將此薄膜於適當的結晶溫度 導先作用二二間以進行再結晶程序，使薄膜轉變為具有

Ep 且；^表面之結晶化薄膜。此外，亦可藉由喷 即、網印、晅Sh t w」精田’ 成呈右相从:"乾钱刻、微粒塗佈和微粒噴灑等方式來形 成糙表面的增強導光結構薄層。 了解:/士务明的目的、構造特徵及其功能有進一步的 配合圖示詳細說明如下： [貝如L方式】 之電極上^ =揭路之有機電激雙面發光元件’需於發光侧 水加以貝^，同時為了避免再結晶溫度過高，

第8頁 避免傷害ΐίίΖίί表面之增強導光結構薄層’並且要 和苒姓曰、土十 勺先毛特性，本發明實施例係配合蒸鍍法 * β 、、、口 曰曰 1Μ ^ , 1222841 、·.ί· 五、發明說明（4) 所選擇之增強導光結構薄層材料之玻璃轉變溫度不超過 120 T： ° 請參考第1圖，其為本發明第一實施例之結構示意 圖。係於平坦之基板1 0表面依序鍍上第一電極2〇、有機 激發光#料層3〇與第二電極40，第一電極$〇與第二電極人υ 係之間夾有此有機電激發光材料層3 0，以便利用外加電壓 激發其發出光線。其中第一電極2 0和第二電極4 〇係為透明 電極並設於元件之啦光側，第二電極表面係設置一增強 導光結構薄層5 0 ’其具有粗韆表面以導出光線，如第1圖 所示，粗糙表面所形成的各個凹凸不平角度，使大角度光 線和小角度光線皆能有效導出元件表面。增強導光結^薄 層f由氟化鋁（AIF3)和氮，氮’—雙苯基-氮，氮，—（間—甲基苯） 聯f胺（TPD)兩層:結構所組成，依序將A1F3*Tpi)以真二鍍 膜的方式蒸鑛於第二電極上，#經過長時間加熱的再結^ =序使TPD因結晶化而轉變為具有導光作用的粗糙表面之 j化薄膜，A1F3則作為緩衝層，減輕TPD因結晶 的應力對於有機電激雙面發光元件的影響。 王 、⑼進一步詳述本發明第一實施例之製作方法，首先 = 玻璃基板放於承載盤上，1T〇玻璃基 ΐ ?“!；’將其置入用來進行蒸鑛的腔體 序基/太平/丁 處3 °然後於™玻璃基材表面依 …、鍛5不未（nm)的a1F3做為 氮，氮，-雙苯基-新μ德笑贫、 b0奈未（nm)之

作為發 傳遞一奈;：二;：:讀作為電洞

_丨_ 第9頁 Ϊ222841 五、發明說明（5) 光層和電子傳遞層，以組成有機電激發光材料層。再墓鍍 上〇::，5奈米（nm)之氟化鋰（LiF)與1〇奈米（nm)之鋁作為透明 的第-二電極，最後於第二電極上蒸鍍5〇(nm)之A1F3緩衝層 和450奈米（nm)之TPD導光層來組成增強導光結構薄層。於 元件製作完成之後需先進行蓋板的封裝，再將封裝後之元 件於攝氏90度加熱12小時完成TPD的再結晶程序，使其產 生，有結晶化突起區域的粗糙表面。並且為達到更好的導 士效果’結晶化突起區域之粗糙表面粗度值以i微 米之間為佳。 Μ ㈣丨ί 後續之比較和數據量㈨，本發明實施例係 =制，、、、σ阳耘序之貫驗條件，埤TpD導光層僅形成部分結 STM Λ較/晶區和無結晶區的性質。請參考附件1，^ 光層經再結晶之後的實體照片，其中直 工圓形區域即為結晶區，由於結晶化突起區域的光散 色效應:产其呈現白色。另比較導光性質，請參考 =政 即為結晶，，由膜厂”旦、則：f層的，體知、片，圓形區域 W米，由昭片結晶區表面高低落差小於 多，顯示TPD導光度較無結晶區高出許 和鉦、妹曰區於士先層的k異¥光性質。進一步測量結晶區 一。阳π 、相同電流值下之實際亮度差異，請參考表 表一

1222841 五、發明說明（6) 第一實施例ITO/AlF3/NPB/Alq3/LiF/Al/AlF3/TPD(450nm) 9〇t for 12hr 量測區 電流值(mA) 無結晶區(nit) 結晶區(nit) 亮度增加(％) 1 1.8 7.9 12.5 58.3 ^ 2 1.8 6.5 11 69.2 — 3 1.9 7.6 12.1 59.2 4 2.1 7 11.3 61.4 由表一可知，本發明第一實施例其外部效率的增加率 平均值可達到6 2%左右。同時本發明可調整增強導光結構 薄層的厚度和再結晶之時間以達到所需之亮度效果。 本發明第二實施例係於I TO玻璃基材表面依序蒸鍍5奈 米（nm)的A1FS為電洞注入層、60奈米（nm)之NPB作為電洞傳 遞層以及60奈米（nm)之Alqs為聲光層和電子傳遞層，以組 成有機電激發光材料層。再蒸鍍上〇· 5奈米（nm)之UF與1〇 奈米Um)之紹作為透明的第二電極，最後於第二電極^蒗 鍍5〇(nm)之A%衝層和9 50奈米（nm)之TPD導光層來組成增 強導光結構薄層。於元件製作完成之後需先進行蓋板的^ I 再將封I後之元件於攝氏度加熱4小時，使tpd導光 層产生結晶區。測量第二實施例的結晶區和無結晶區之實 際秀度差異，請參考表二。 、 表二

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五、發明說明（7) 第二實施例ITO/AlF3/NPB/Alq3/LiF/Al/AlF3/TPD(950nm) 90°C for4hr 量測區 電流值(mA) 無結晶區(nit) 結晶區(nit) 亮度增加(％) 1 7.7 ； 21.9 48.7 122.4 2 7.2 19.1 40.4 111.5 3 6.6 20.1 44.5 121.4 — 由表二可知，本發明第二實施例其外部效率的增加 平均值可達到118%左右。 9 平 本發明第三實施例之製程和結構係雷同於第一餘 和弟一貫施例，芦差異在於TPD導光層為1 45 0奈米（nm)， =及再結晶程序係於攝氏9 〇度加熱5小時。經測量第二每 施例的結晶區和無結晶區之實際亮度差異， 只 矣二 乂私一所不。

平均佶 可知’本發明第二貫施例其外部效率的增力口率 J值可達到90%左右。 千 由上述之測量結果得知，相較於先前技術本發明可大

:發明~ 巾田土也提高有機 率 ’並且能與 發明可廣泛應 子製造層之多 電數雙面發光 、 雖然本發 2限定本發明 精神和範圍内 專利保護範圍 為準。 電激雙 目前的 用於各 光子型 元件和 明之較 ’任何 ，當可 須視本 面發光 有機電 種有機 有機電 小分子 佳實施 熟習相 作些許 說明書 元件第 激發光 電激雙 激雙面 有機電 例揭露 關技藝 之更動 所附之 二電極方向 元件製程相 面發光元件 發光元件、 激雙面發光 如上所述， 者，在不脫 與潤飾，因 申請專利範 的的發光效 容。同時本 ，如包含載 南分子有機 元件。 然其並非用 離本發明之 此本發明之 圍所界定者 1222841 圖式簡單說明 第1圖為本發明第一實施例之結構示意圖； 附件1為TPD導光層經再結晶之後的實體照片；及 附件2為實際點亮元件之TPD導光層的實體照片。

第14頁 【圖 式符號 說 明 ] 10 基 板 20 第 一 電 極 30 有 機 電 激 發 光 材 料層 40 第 二 電 極 50 增 強 導 光 結 構 薄 層

Claims (1)

1222841 六、申請專利範圍 1 · 一種有機電激雙面發光元件，係由一有機電激發光材科 層、一第一電極與一第二電極所形成，其特徵在於：謗 第一電極與該第二電極係分別設於該有機電激發光枒料 層之兩側，施加電壓於該弟一電極與該第二電極以數於 該有機電激發光材料層發出一激發光線，該第一電極和 華第二電極係為透明電極，該第二電極表面設置一增強 導光結構薄層丨，其具有一粗蟑表面形成各個凹凸不平角 度，使該激發光線能有效經由該增強導光結構導出。 2 ·.如申請專利範圍第1項所述之有機電激雙面發光元件， 其中該增強導光結構薄層係包含一結晶化薄膜，且該薄 瞑材料之玻璃轉變溫度不超坶攝氏120度。 3 ·如申請專利範圍第2項所述之有機電激雙面發光元件， *中該結晶化薄膜係為經過再結晶之氮，氮，-雙苯基、 氮，氮’-(間-f基苯）聯苯胺（TPD)層。 4.如申請專利範!圍第1項所述之有機電激雙面發光元件， 其中該增強導光結構薄層係由一緩，衝層和一結晶化薄 所組成。 、 5 ·如申請專利範圍第4項所述之有機電激雙面發光元件， 其中該緩衝層係為氟化鋁（A1F3)層。 6 ·如申請專利範圍第4項所述之有機電激雙面發光元件， 其中該結晶化薄膜係為經過再結晶之氮，氮，-雙苯基、 氮，氮’-（間〜曱基苯）聯苯胺（TPD)層。 7 ·如申請專利範圍第4項所述之有機電激雙面發光元件， 其中该結晶化薄膜之粗度值係為1微米至5微米。

第15頁 1222841 六、申請專利範圍 8. 如申請專利範圍第1項所述之有機電激雙面發光元件， 其中該增強導光結構薄層之該粗糙表面之粗度值係為1 微米至5微米。 9. 如申請專利範圍第1項所述之有機電激雙面發光元件， 其中該增強導光結構薄層之厚度係小於5 0微米。 1 0.如申請專利範圍第1項所述之有機電激雙面發光元件， 其中該增強導光結構薄層之厚度較佳值係小於5微米。 11如申請專利範圍第1項所述之有機電激雙面發光元件， ;其中該有機電激發光材料層，係包含電洞注入層、電 洞傳遞層、發光層、電子傳遞層和電子注入層之任意 :組合。 -；i 12,¾如申請專利範圍第11項所述之有機電激雙面發光元 丨件，其中該有機電激發光材料層更包含載子製造層。

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