CN108155206B - 有机发光二极管装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种有机发光二极管装置。有机发光二极管装置包括一基板、一第一发光单元以及一第二发光单元。第一发光单元设置于基板上。第一发光单元包括一第一有机发光层、一第二有机发光层及一第一载流子产生单元。第一载流子产生单元位于第一有机发光层和第二有机发光层之间,第一有机发光层和第二有机发光层分别接触第一载流子产生单元的一上表面和一下表面。第二发光单元设置于基板上。第二发光单元包括一第三有机发光层,且第二发光单元不包括载流子产生单元。
Description
技术领域
本发明内容是涉及一种有机发光二极管装置,且特别是涉及一种包括不同层别结构的有机发光二极管单元的有机发光二极管装置。
背景技术
由于人们追求人眼可视画面的高亮度与高色彩,而主导了彩色显示器技术的开发与应用。在日常生活中,显示器的应用也随处可见,例如广告看板、电视、车用导航….等。从早期阴极射线管(CRT)荧幕、等离子体荧幕、液晶荧幕到有机发光二极管(OLED)荧幕,至今已经开发许多类型的显示荧幕。
其中有机发光二极管荧幕的制作需要制作具有良好品质的有机发光二极管装置,因此,如何提供一种具有良好品质或具有制作工艺竞争力的有机发光二极管装置,为相关业者努力的课题之一。
发明内容
本发明内容有关于一种有机发光二极管。实施例的有机发光二极管装置包括不同层别结构的有机发光二极管单元,其中不同层别结构可包括串联式有机发光二极管单元(第一发光单元)与非串联式有机发光二极管单元(第二发光单元),因此可以不至于大幅增加功率消耗量而仍能达到提高发光亮度的效果。以下参照所附附图详细叙述本发明内容的实施例。
根据本发明内容的一实施例,提出一种有机发光二极管装置。有机发光二极管装置包括一基板、一第一发光单元以及一第二发光单元。第一发光单元设置于基板上。第一发光单元包括一第一有机发光层、一第二有机发光层及一第一载流子产生单元。第一载流子产生单元位于第一有机发光层和第二有机发光层之间,第一有机发光层和第二有机发光层分别接触第一载流子产生单元的一上表面和一下表面。第二发光单元设置于基板上。第二发光单元包括一第三有机发光层,且第二发光单元不包括载流子产生单元。
为了对本发明内容的上述及其他方面有更佳的了解,下文特举较佳实施例,并配合所附附图,作详细说明如下:
附图说明
图1为本发明内容一实施例的有机发光二极管装置的示意图;
图2为本发明内容另一实施例的有机发光二极管装置的示意图;
图3为本发明内容又一实施例的有机发光二极管装置的示意图;
图4为本发明内容再一实施例的有机发光二极管装置的示意图;
图5A~图5B为本发明内容一些其他实施例的有机发光二极管装置的示意图;
图6A~图6C为本发明内容一些实施例的有机发光二极管装置的俯视图。
符号说明
10、20、30、40、50、60、70A~70C:有机发光二极管装置
100:第一发光单元
110:第一有机发光层
120:第一载流子产生单元
120a、210a、310a、320a:上表面
120b、320b:下表面
130:第二有机发光层
200:第二发光单元
210:第三有机发光层
300:第三发光单元
310:第四有机发光层
320:第二载流子产生单元
410:第一电极层
411:反射电极层
413:透明电极层
413H:高度
420:空穴注入层
430:空穴传输层
440:电子传输层
450:第二电极层
500:彩色滤光层
510、520、530:颜色区域
540:黑色矩阵
610:第一颜色区域
610H、620H:共振腔长度
620:第二颜色区域
700:基板
具体实施方式
根据本发明内容的实施例,有机发光二极管装置包括不同层别结构的有机发光二极管单元,其中不同层别结构可包括串联式有机发光二极管单元(第一发光单元)与非串联式有机发光二极管单元(第二发光单元),因此可以不至于大幅增加功率消耗量而仍能达到提高发光亮度的效果。以下参照所附附图详细叙述本发明内容的实施例。附图中相同的标号用以标示相同或类似的部分。需注意的是,附图已简化以利清楚说明实施例的内容,实施例所提出的细部结构仅为举例说明之用,并非对本发明内容欲保护的范围做限缩。具有通常知识者当可依据实际实施态样的需要对该些结构加以修饰或变化。此外,当某层在其它层或基板「上」时,有可能是指某层「直接」在其它层或基板上,或指某层「间接」在其它层或基板上,也就是某层和其它层或基板之间夹设其它层。当某层与其它层或基板「接触」时,有可能是指某层「直接接触」其它层或基板,或指某层「间接接触」其它层或基板,即某层与其它层或基板之间夹设其它层。再者,说明书与请求项中所使用的序数例如”第一”、”第二”、”第三”等的用词,以修饰请求项的元件,其本身并不意含及代表该请求元件有任何之前的序数,也不代表某一请求元件与另一请求元件的顺序、或是制造方法上的顺序,该些序数的使用仅用来使具有某命名的一请求元件得以和另一具有相同命名的请求元件能作出清楚区分。
图1为本发明内容一实施例的有机发光二极管装置的示意图。如图1所示,有机发光二极管装置10可包括一基板700、一第一发光单元100以及一第二发光单元200。第一发光单元100设置于基板700上。第一发光单元100可包括一第一有机发光层110、一第一载流子产生单元120和一第二有机发光层130。第一载流子产生单元120可位于第一有机发光层110和第二有机发光层130之间,其中第一有机发光层110和第二有机发光层130可分别接触第一载流子产生单元120的一上表面120a和一下表面120b。第二发光单元200设置于基板700上。第二发光单元200与第一发光单元100可并排设置。第二发光单元200可包括一第三有机发光层210,且第二发光单元200可不包括载流子产生单元。本实施例中的载流子产生单元(charge generation layer)可为单层结构,也可为多层结构,但本发明内容不限于此。实施例中,载流子产生单元可包括载流子产生层、电子传输层和空穴传输层,载流子产生层位于电子传输层和空穴传输层之间。在其他实施例中,载流子产生单元可包括其他层别,本发明内容不限于此。实施例中,载流子产生层的材料可包括N型掺杂材料和P型掺杂材料,N型掺杂材料例如可以是Alq3掺杂锂(Alq3doped Li),P型掺杂材料例如可以是NPB掺杂氧化钼(NPB doped MoO3),但本发明内容不限于此。
换言之,根据本发明内容的实施例,第一发光单元100可为串联式有机发光二极管(tandem OLED)单元,而第二发光单元200可不具有载流子产生单元,因此为非串联式有机发光二极管单元。也就是说,根据本发明内容的实施例,有机发光二极管装置可包括不同层别结构的有机发光二极管单元,其中不同层别结构可包括串联式有机发光二极管单元与非串联式有机发光二极管单元,因此,并非所有发光单元均为串联式有机发光二极管单元或非串联式有机发光二极管单元。
如图1所示,有机发光二极管装置10还可包括一第一电极层410、一空穴注入层420、一空穴传输层430、一电子传输层440以及一第二电极层450。空穴注入层420可位于第一电极层410上,空穴传输层430可位于空穴注入层420上,电子传输层440可位于第三有机发光层210或第一有机发光层110上,第二电极层450可位于电子传输层440上。根据本发明内容的实施例,第二发光单元200中的第三有机发光层210可接受例如由空穴传输层430所提供的空穴,以及例如由电子传输层440所提供的电子,因电子与空穴的结合而形成光子。然而,串联式有机发光二极管单元中的两个有机发光层由于是例如上下层叠的关系,因此两个有机发光层中的其中之一仅能与电子传输层440或空穴传输层430的其中之一接触。举例来说,第一发光单元100的第一有机发光层110与电子传输层440接触,电子传输层440可提供电子给第一有机发光层110,但仅少量空穴可自空穴传输层430穿过第二有机发光层130而到达第一有机发光层110,使得第一有机发光层110形成光子的机率低。因此,在串联式有机发光二极管单元中,可设置载流子产生单元120于第一有机发光层110与第二有机发光层130之间。其中,载流子产生单元120可产生空穴与电子而分别提供给第一有机发光层110和第二有机发光层130,因此可以在第一发光单元100中的第一有机发光层110和第二有机发光层130都形成光子,相较于第二发光单元200的情况可形成较多的光子,例如约两倍的光子。因此,给予固定的电流时,相较于非串联式有机发光二极管单元,第一发光单元100的亮度会较强,例如约两倍的亮度。换句话说,相较于非串联式有机发光二极管单元,串联式有机发光二极管单元可施加较小的电流即达到相似的亮度,因此串联式有机发光二极管单元可具有较长的使用寿命。本实施例中,第二发光单元200采用非串联式有机发光二极管单元的结构,则可以避免因为第一发光单元100的共振腔较长导致跨压较大而功率消耗较大的状况。因此,根据本发明内容的实施例,有机发光二极管装置包括不同层别结构的有机发光二极管单元,其中不同层别结构可包括串联式有机发光二极管单元(第一发光单元100)与非串联式有机发光二极管单元(第二发光单元200),因此可以不至于大幅增加功率消耗量而仍能达到提高发光亮度的效果。
实施例中,第一有机发光层110和第二有机发光层130可包括一荧光发光材料,第三有机发光层210可包括一磷光发光材料、一荧光发光材料或上述的组合。然而,上述仅为举例说明,本发明内容不限于此。
实施例中,第一有机发光层110和第二有机发光层130可发出相同颜色的光,例如是蓝光,则第一发光单元100例如是蓝光发光单元。然而,上述仅为举例说明,本发明内容不限于此。
实施例中,如图1所示,有机发光二极管装置10还可包括一第三发光单元300,第三发光单元300设置于基板700上。第三发光单元300与第一发光单元100和第二发光单元200可并排设置。
实施例中,如图1所示,第三发光单元300可包括一第四有机发光层310,且第三发光单元300可不包括载流子产生单元。
实施例中,第一有机发光层110(以及第二有机发光层130)、第三有机发光层210与第四有机发光层310可发出不同颜色的光。第三有机发光层210例如是发红光,则第二发光单元200例如是红光发光单元;第四有机发光层310例如是发绿光,则第三发光单元300例如是绿光发光单元。然而,上述仅为举例说明,本发明内容不限于此。
实施例中,第一发光单元100、第二发光单元200和第三发光单元300可位于第一电极层410和第二电极层450之间。在其他实施例中,有机发光二极管装置10可还包括电子注入层(未绘示),设置于第二电极层450和电子传输层440之间,本发明内容不限于此。
实施例中,第一电极层410或第二电极层450可以是反射电极,例如是银电极(厚度例如大于25纳米),在其他实施例中,第一电极层410或第二电极层450可以是半穿透电极,例如是银电极(厚度例如小于25纳米)或是镁银合金电极(厚度例如小于25纳米)。在另一实施例中,第一电极层410或第二电极层450可以是透明导电层,例如是氧化铟锡(ITO)电极。然而,上述仅为举例说明,本发明内容不限于此。
图2为本发明内容另一实施例的有机发光二极管装置的示意图。本实施例中与前述实施例相同或相似的元件沿用同样或相似的元件标号,且相同或相似元件的相关说明请参考前述,在此不再赘述。
实施例中,如图2所示,有机发光二极管装置20和有机发光二极管装置10相似,不同之处在于,有机发光二极管装置20中,第一有机发光层110延伸并接触第二发光单元200的第三有机发光层210,例如是接触第三有机发光层210的一上表面210a。
实施例中,如图2所示,第一有机发光层110延伸并接触第三发光单元300的第四有机发光层310,例如是接触第四有机发光层310的一上表面310a。
实施例中,第一有机发光层110的材料例如可以是电子传输材料,因此在第二发光单元200和第三发光单元300的区域的第一有机发光层110具有和电子传输层440相似的作用,可用以传送电子。由于仅少量空穴可穿过第三有机发光层210和第四有机发光层310而到达第一有机发光层110,因此第二发光单元200和第三发光单元300中的第一有机发光层110形成光子机率低,所以第二发光单元200和第三发光单元300的发光颜色较不受影响。
根据图2的实施例,不需要选用精密金属掩模(fine metal mask)制作工艺制作第一有机发光层110,可降低精密金属掩模制作工艺可能产生的对位误差,因此可以降低制作工艺的难度,达到简化制作工艺的效果。
一些实施例中,第一有机发光层110的材料的最低未占分子轨域(lowestunoccupied molecular orbital,LUMO)与第三有机发光层210的最低未占分子轨域之间的能阶差例如是大于或等于0电子伏特(eV)且小于或等于0.5电子伏特。在其他实施例中,第一有机发光层110的材料的最低未占分子轨域与第三有机发光层210的最低未占分子轨域之间的能阶差例如是大于或等于0电子伏特且小于或等于0.3电子伏特,但本发明内容不限于此。
一些实施例中,第一有机发光层110的材料的最低未占分子轨域与第四有机发光层310的最低未占分子轨域之间的能阶差例如是大于或等于0电子伏特且小于或等于0.5电子伏特。在其他实施例中,第一有机发光层110的材料的最低未占分子轨域与第四有机发光层310的最低未占分子轨域之间的能阶差例如是大于或等于0电子伏特且小于或等于0.3电子伏特,但本发明内容不限于此。
图3为本发明内容又一实施例的有机发光二极管装置的示意图。本实施例中与前述实施例相同或相似的元件沿用同样或相似的元件标号,且相同或相似元件的相关说明请参考前述,在此不再赘述。
实施例中,如图3所示,有机发光二极管装置30还可包括一第三发光单元300,第三发光单元300设置于基板700上。第三发光单元300与第一发光单元100和第二发光单元200可并排设置。
本实施例中,第三发光单元300可包括两个第四有机发光层310以及一第二载流子产生单元320,第二载流子产生单元320可位于两个第四有机发光层310之间,且两个第四有机发光层310可分别接触第二载流子产生单元320的一上表面320a和一下表面320b。
换言之,本实施例中,有机发光二极管装置30包括不同层别结构的有机发光二极管单元,其中不同层别结构可包括两个串联式有机发光二极管单元(第一发光单元100、第三发光单元300)与一个非串联式有机发光二极管单元(第二发光单元200),因此可以不至于大幅增加功率消耗量而仍能达到提高发光亮度的效果。在其他实施例中(未绘示),不同层别结构也可包括两个串联式有机发光二极管单元(第一发光单元100、第二发光单元200)与一个非串联式有机发光二极管单元(第三发光单元300),本发明内容不限于此。
图4为本发明内容再一实施例的有机发光二极管装置的示意图。本实施例中与前述实施例相同或相似的元件沿用同样或相似的元件标号,且相同或相似元件的相关说明请参考前述,在此不再赘述。
实施例中,如图4所示,有机发光二极管装置40的第二发光单元200可包括第三有机发光层210和第四有机发光层310,第四有机发光层310与第三有机发光层210重叠,且第三有机发光层210和第四有机发光层310的发光颜色可不同。
举例而言,第三有机发光层210例如是发红光,第四有机发光层310例如是发绿光,则本实施例的第二发光单元200例如是黄光发光单元。然而,上述仅为举例说明,本发明内容不限于此。
实施例中,如图4所示,第一有机发光层110延伸并接触本实施例的第二发光单元200的第四有机发光层310,例如是接触第四有机发光层310的一上表面310a。
实施例中,第一有机发光层110的材料和第四有机发光层310的材料例如可以是电子传输材料,因此在第二发光单元200的区域的第一有机发光层110和第四有机发光层310具有和电子传输层440相似的作用,可用以传送电子。由于仅少量空穴可穿过第三有机发光层210和第四有机发光层310而到达第一有机发光层110,因此第二发光单元200中的第一有机发光层110形成光子的机率低,所以第二发光单元200的发光颜色较不受影响。再者,由于第三有机发光层210的材料例如可以是空穴传输材料,因此第三有机发光层210和第四有机发光层310均可以发出各自对应的颜色的光线,因而可以有效混光而发出第二发光单元200所预定发出的颜色的光线。在本实施例中,第二发光单元200中的第三有机发光层210和第四有机发光层310为上下层叠的结构。在其他实施例中,第二发光单元200中的有机发光层可为单层结构且由两个不同颜色的发光材料混合分布所形成。在另一实施例中,第二发光单元200中的有机发光层可为单层结构且由可发出黄光的材料所形成,但本发明内容不限于此。
根据本发明内容的实施例,仅需要两道精密金属掩模制作工艺分别制作第二有机发光层130和第三有机发光层210,而第四有机发光层310可以和第三有机发光层210一起涂布或是蒸镀制作,不需要另一道精密金属掩模制作工艺,另外,也不需要选用精密金属掩模制作工艺制作第一有机发光层110。因此,可降低多个精密金属掩模制作工艺可能产生的对位误差,降低制作工艺的难度,达到简化制作工艺的效果。
图5A~图5B为本发明内容一些其他实施例的有机发光二极管装置的示意图。本实施例中与前述实施例相同或相似的元件沿用同样或相似的元件标号,且相同或相似元件的相关说明请参考前述,在此不再赘述。
实施例中,如图5A所示,有机发光二极管装置50还可包括一彩色滤光层500,彩色滤光层500可对应第一发光单元100和第二发光单元200设置。
如图5A所示,彩色滤光层500可包括多个颜色区域510、520和530,颜色区域520和颜色区域530可位于第二发光单元200上方,颜色区域510可位于第一发光单元100上方。实施例中,颜色区域520和颜色区域530可让不同波长范围的光线通过,因此第二发光单元200发出的光通过颜色区域520和颜色区域530后可具有不同的发光颜色。
彩色滤光层500还可包括一黑色矩阵540,将颜色区域520和颜色区域530隔离开来,避免混色。黑色矩阵540可由任何遮光材料所形成,但本发明内容不限于此。
举例而言,第一有机发光层110和第二有机发光层130例如是发蓝光,第一发光单元100例如是蓝光发光单元,第三有机发光层210例如是发红光,第四有机发光层310例如是发绿光,第二发光单元200例如是黄光发光单元。颜色区域520例如包含红色滤光材料,可使红色光线通过,而颜色区域530例如包含绿色滤光材料,可使绿色光线通过。颜色区域510例如可以是透明材料或者是一开口,使第一发光单元100发出的蓝色光线通过。在其他实施例中,颜色区域510例如可包含蓝色滤光材料,增加蓝色的饱和度。然而,上述仅为举例说明,本发明内容不限于此。
一些实施例中,彩色滤光层500和第二电极层450之间的距离例如大于或等于0微米且小于或等于30微米。在其他实施例中,彩色滤光层500和第二电极层450之间的距离例如大于或等于0微米且小于或等于10微米,但本发明内容不限于此。
实施例中,如图5B所示,有机发光二极管装置60中,第一电极层410可包括一反射电极层411及一透明电极层413,透明电极层413可位于反射电极层411的一部分表面上。第二电极层450可位于第一有机发光层110上。
实施例中,反射电极层411例如是银电极,而透明电极层413例如是氧化铟锡(ITO)电极。然而,上述仅为举例说明,本发明内容不限于此。
实施例中,如图5B所示,第二发光单元200可具有一第一颜色区域610和一第二颜色区域620。第一颜色区域610可对应透明电极层413,而第二颜色区域620可位于第一颜色区域610和第一发光单元100之间。
实施例中,如图5B所示,位于第一颜色区域610内的透明电极层413具有一高度413H,使得第二发光单元200的第一颜色区域610的共振腔长度610H大于第二颜色区域620的共振腔长度620H,经由调整共振腔长度610H和共振腔长度620H,可以使得第二发光单元200的第一颜色区域610和第二颜色区域620发出不同颜色的光线。本实施例中的透明电极层413的高度413H也可视为透明电极层413的厚度。在其他实施例中,透明电极层413的表面可能是有起伏的不规则表面(irregular surface),此时的透明电极层413的高度可指透明电极层413的平均高度。本实施例中的共振腔长度是指反射电极层411的上表面和第二电极层450的下表面之间的距离(如图5B中所示)。在其他实施例中,反射电极层411的上表面或第二电极层450的下表面可能是有起伏的不规则表面(irregular surface),此时的共振腔长度,可指共振腔的平均长度。
图6A~图6C为本发明内容一些实施例的有机发光二极管装置的俯视图。本实施例中与前述实施例相同或相似的元件沿用同样或相似的元件标号,且相同或相似元件的相关说明请参考前述,在此不再赘述。需注意的是,图6A~图6C中的有机发光二极管装置的部分元件省略绘示以更清楚表达实施例的细节。
以下如图6A~图6C所示的有机发光二极管装置用以描述本发明内容的一些实施例的第一发光单元100、第二发光单元200和第三发光单元300的配置,其中第一发光单元100例如是蓝光发光单元,第二发光单元200例如是红光发光单元,第三发光单元300例如是绿光发光单元,但本发明不限于此。
请参照图6A,有机发光二极管装置70A中,第一发光单元100和第二发光单元200的俯视形状例如为方形,第三发光单元300的俯视形状例如为椭圆形,第一发光单元100可配置于两个第二发光单元200之间以及两个第三发光单元300之间,但本发明不限于此。
请参照图6B,有机发光二极管装置70B中,第一发光单元100的俯视形状例如为长条形,第二发光单元200和第三发光单元300的俯视形状例如为椭圆形,一个第二发光单元200和一个第三发光单元300可配置于两个第一发光单元100之间,但本发明不限于此。
请参照图6C,有机发光二极管装置70C中,第一发光单元100、第二发光单元200和第三发光单元300的俯视形状例如为方形,多个第二发光单元200和多个第三发光单元300可交错设置而形成多个列(column),而多个第一发光单元100可相邻设置而形成多个列,第二发光单元200和第三发光单元300形成的列位于第一发光单元100形成的列之间,但本发明不限于此。
在前述的实施例中,有机发光二极管装置10至70C可应用为软性显示器、触控显示器、曲面显示器等其他显示器,但本发明不限于此。
综上所述,虽然结合以上较佳实施例揭露了本发明,然而其并非用以限定本发明内容。本发明内容所属技术领域中熟悉此技术者,在不脱离本发明内容的精神和范围内,可作各种的更动与润饰。因此,本发明内容的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。
Claims (8)
1.一种有机发光二极管装置,其特征在于,该有机发光二极管装置包括:
基板;
第一发光单元,设置于该基板上,包括:
第一有机发光层和第二有机发光层;及
第一载流子产生单元,位于该第一有机发光层和该第二有机发光层之间,其中该第一有机发光层和该第二有机发光层分别接触该第一载流子产生单元的一上表面和一下表面;
第二发光单元,设置于该基板上,该第二发光单元包括第三有机发光层,且该第二发光单元不包括载流子产生单元;
第一电极层,包括
反射电极层;及
透明电极层,具有一高度,位于该反射电极层的一部分表面上;以及
第二电极层,位于该第一有机发光层上;
其中该第二发光单元的第一颜色区域对应于该透明电极层,该第二发光单元的第二颜色区域对应于该反射电极层的另一部分表面,该第一颜色区域与该透明电极层重叠,该第二颜色区域与该透明电极层不重叠,使得该第一颜色区域的共振腔长度大于该第二颜色区域的共振腔长度,该共振腔长度为该反射电极层的上表面和该第二电极层的下表面之间的距离,
其中该第二发光单元还包括第四有机发光层,与该第三有机发光层重叠,其中该第三有机发光层和该第四有机发光层的发光颜色为不同。
2.如权利要求1所述的有机发光二极管装置,其中该第一有机发光层延伸并接触该第三有机发光层。
3.如权利要求1所述的有机发光二极管装置,还包括:
第三发光单元,设置于该基板上,该第三发光单元包括该第四有机发光层,且该第三发光单元不包括载流子产生单元。
4.如权利要求3所述的有机发光二极管装置,其中该第一有机发光层延伸并接触该第四有机发光层。
5.如权利要求1所述的有机发光二极管装置,还包括:
第三发光单元,设置于该基板上,该第三发光单元包括:
两个该第四有机发光层;以及
第二载流子产生单元,位于该两个第四有机发光层之间,且该两个第四有机发光层分别接触该第二载流子产生单元的一上表面和一下表面。
6.如权利要求1所述的有机发光二极管装置,其中该第一有机发光层延伸并接触该第四有机发光层。
7.如权利要求1所述的有机发光二极管装置,还包括:
彩色滤光层,对应该第一发光单元和该第二发光单元设置。
8.如权利要求1所述的有机发光二极管装置,还包括:
空穴注入层,位于该第一电极层上,且该空穴注入层上设有空穴传输层;以及
电子传输层,位于该第一有机发光层上;
其中,该第二电极层位于该电子传输层上,该第一发光单元和该第二发光单元位于该第一电极层和该第二电极层之间。
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