TWI425867B

TWI425867B - 有機電激發光顯示元件及其製造方法

Info

Publication number: TWI425867B
Application number: TW099140004A
Authority: TW
Inventors: Ching Ian Chao
Original assignee: Au Optronics Corp
Priority date: 2010-11-19
Filing date: 2010-11-19
Publication date: 2014-02-01
Also published as: TW201223326A; CN102157696A; US20120126263A1; US8237158B2; CN102157696B

Description

有機電激發光顯示元件及其製造方法

本發明是有關於一種顯示元件，且特別是有關於一種有機電激發光顯示元件及其製造方法。

有機電激發光元件是一種可將電能轉換成光能且具有高轉換效率的光電元件，其常見的用途為照明光源、顯示面板等。由於有機電激發光元件具備一些特性，諸如無視角限制、製程簡易、低成本、高應答速度、使用溫度範圍廣泛以及全彩化等，符合多媒體時代顯示器特性之要求，近年來已成為研究之熱潮。

圖1繪示為習知的有機電激發光顯示元件之示意圖。請參照圖1，有機電激發光顯示元件100包括有基板110、第一電極120、電洞注入層130、電洞傳輸層140、有機發光層150、電子傳輸層160、電子注入層170以及第二電極180。一般而言，第一電極120、電洞注入層130、電洞傳輸層140、有機發光層150、電子傳輸層160、電子注入層170以及第二電極180係依序地堆疊於基板110上。此外，第二電極180會利用具有反射特性的金屬材料加以製作以將有機發光層150所發出的光線反射出去而作為顯示之用。

一般而言，第二電極180為平坦的電極層，其提供鏡面式反射作用。並且由於空氣、基板110、第一電極120、電洞注入層130、電洞傳輸層140、有機發光層150、電子傳輸層160以及電子注入層170的折射率並不一致，導致大角度的光線在不同膜層的介面之間發生全反射作用。如此一來，在第二電極180的鏡面反射作用以及介面間的全反射作用下，有機發光層150所發出的大角度光線將無法由基板110射出。通常，在這樣的元件設計下，有機發光層150所發出的光線僅約有20%可以由基板110射出，因此有機電激發光顯示元件100的外部效率(external efficiency)並不理想。

本發明提供一種有機電激發光顯示元件，具有理想的外部效率可降低元件的耗能，以提高顯示元件的品質。

本發明提供一種有機電激發光顯示元件的製造方法，其製作不平坦的反射電極以提供擴散式反射作用。

本發明提供一種有機電激發光顯示元件，其適於配置於一基板上。有機電激發光顯示元件包括一第一電極、一第一摻雜載子傳輸層、一發光層、一第二摻雜載子傳輸層以及一第二電極。第一電極配置於基板上。第一摻雜載子傳輸層配置於第一電極上。發光層配置於第一摻雜載子傳輸層上。第二摻雜載子傳輸層配置於發光層上，其中第二摻雜載子傳輸層具有一與發光層連接之第一表面以及一與第一表面相對之第二表面。第一表面實質上為一平面，第二表面為一粗糙表面。第二電極配置於第二表面上。

本發明另提出一種有機電激發光顯示元件的製造方法。於一基板上形成一第一電極。於第一電極上形成一第一摻雜載子傳輸層。於第一摻雜載子傳輸層上形成一發光層。於發光層上形成一第二摻雜載子傳輸層，其中第二摻雜載子傳輸層具有一與發光層連接之第一表面以及一與第一表面相對之第二表面，該第一表面實質上為一平面，而第二表面為一粗糙表面。此外，於第二表面上形成一第二電極。

本發明又提出一種有機電激發光顯示元件，適於配置於一基板上。有機電激發光顯示元件包括一第一電極、一第一摻雜載子傳輸層、一發光層、一第二摻雜載子傳輸層以及一第二電極。第一電極配置於基板上。第一摻雜載子傳輸層配置於第一電極上，其中第一摻雜載子傳輸層具有一與第一電極連接之第一表面以及一與第一表面相對之第二表面。第一表面實質上為一平面，而第二表面為一粗糙表面。發光層配置於第一摻雜載子傳輸層上。第二摻雜載子傳輸層配置於發光層上。第二電極配置於第二摻雜載子傳輸層上。

基於上述，本發明採用熱退火製程或是熱蒸鍍製程在有機電激發光顯示元件的第二摻雜載子傳輸層表面形成多個凸起微結構，並且將第二電極配置於這些凸起微結構上。第二電極搭配凸起微結構的設計可以提供擴散式反射作用。如此一來，有機電激發光顯示元件可具有理想的外部效率。

為讓本發明之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2A至圖2C繪示為本發明一實施例的有機電激發光顯示元件的製作方法。請先參照圖2A，於一基板210上依序地形成一第一電極220、一第一摻雜載子傳輸層230、一發光層240以及一第二摻雜載子傳輸層250。換言之，第一電極220配置於基板210上。第一摻雜載子傳輸層230配置於第一電極220上。發光層240配置於第一摻雜載子傳輸層230上。第二摻雜載子傳輸層250配置於發光層240上。另外，在本實施例中，第二摻雜載子傳輸層250的厚度例如介於0.2微米至2微米之間。或是，第二摻雜載子傳輸層250的厚度可介於0.5微米至1微米之間。

然後，請參照圖2A與圖2B，對圖2A中的第二摻雜載子傳輸層250進行一熱退火製程A(thermal annealing process)，其中熱退火製程A之製程溫度例如介於50℃至120℃之間。

在本實施例中，第二摻雜載子傳輸層250A的玻璃轉變溫度(Tg)介於30℃至100℃之間，或是介於40℃至70℃之間。經由熱退火製程A後，第二摻雜載子傳輸層250A具有一與發光層240連接之第一表面252以及一與第一表面252相對之第二表面254，其中第一表面252實質上為一平面，而第二表面254則為具有多個凸起微結構P之粗糙表面。值得一提的是，圖2B所繪示的結構中，除了第二表面254之外，其餘元件之間的介面實質上皆為平坦的。因此，各元件之間的接合關係大致上不受熱退火製程A的影響。此外，本實施例的第二摻雜載子傳輸層250A 具有一定的厚度，其經由熱退火製程A後所具有的表面粗糙度Ra可以到達約30nm~200nm。

隨之，請參照圖2C，於第二摻雜載子傳輸層250A的第二表面254上形成一第二電極260。第一電極220、第一摻雜載子傳輸層230、發光層240、第二摻雜載子傳輸層250A以及第二電極260即構成一配置於基板210上的有機電激發光顯示元件200。在本實施例中，第一電極220例如為透明電極而第二電極260例如為反射電極。此外，第二電極260實質上共形於第二表面254。第二電極260隨著凸起微結構P而起伏。如此一來，發光層240所發出的光線照射於第二電極260後會受到擴散式反射作用，而朝向不同的方向被反射出去。因此，發光層240所發出的大部分光線可射出基板210，因此可提高有機電激發光顯示元件200的外部效率。

在本實施例中，第一摻雜載子傳輸層230可以是一電洞傳輸層，而第二摻雜載子傳輸層250A可以是一電子傳輸層。不過，在其他的實施例中，隨著元件結構與膜層特性之調整，第一摻雜載子傳輸層230可以是一電子傳輸層，而第二摻雜載子傳輸層250A可以是一電洞傳輸層。此外，第一摻雜載子傳輸層230以及第二摻雜載子傳輸層250A不限定為單層結構，其可由多層結構所構成。

當然，製作有機電激發光顯示元件200的方式並不限定於以上實施例。圖3A至圖3C繪示為本發明另一實施例的有機電激發光顯示元件的製造方法。請參照圖3A與圖 3B，如圖3A製作完發光層240之後，本實施例例如以一遮罩M為罩幕，對第二摻雜載子傳輸層250進行一熱蒸鍍製程E以形成具有多個凸起微結構P的第二摻雜載子傳輸層250A。隨後，在第二摻雜載子傳輸層250A上形成第二電極260，在本實施例中，第二電極260為一反射電極，但不以此為限，即完成圖3C所繪示的有機電激發光顯示元件200。換言之，本實施例是以熱蒸鍍製程E來替代圖2B所述的熱退火製程A。

具體而言，在本實施例中，遮罩M具有多個開口O，而開口O之間距例如介於10微米至30微米之間。利用遮罩M為罩幕進行熱蒸鍍製程E時，第二摻雜載子傳輸層250A對應於開口O位置的厚度較厚，被遮罩M遮蔽位置的厚度較薄以構成凸起微結構P。因此，第二摻雜載子傳輸層250A具有實質上平坦的第一表面252以及粗糙的第二表面254，並且配置於第二表面254上的第二電極260(如圖3C所示)可提供擴散式反射作用以增加有機電激發光顯示單元200的外部效率。。

除此之外，圖4A至圖4C繪示為本發明又一實施例的有機電激發光顯示元件的製造方法。請參照圖4A至圖4C，有機電激發光顯示元件300適於配置於基板210上，並包括依序疊置的第一電極220、第一摻雜載子傳輸層230、發光層240、第二摻雜載子傳輸層350以及第二電極260。在本實施例中，第二摻雜載子傳輸層350可以包括一第一薄膜352以及一第二薄膜354。第一薄膜352配置於發光層240上。第二薄膜354配置於第一薄膜352與第二電極260之間。在其他實施例中，第二摻雜載子傳輸層350可以僅包括有第二薄膜354，其玻璃轉變溫度(Tg)介於30℃至100℃之間，或是介於40℃至70℃之間。也就是說，本發明不特別地限定第二摻雜載子傳輸層350由單一薄膜層所構成或是由多層薄膜層所構成。

值得一提的是，第二摻雜載子傳輸層350由第一薄膜352以及第二薄膜354組成時，第一薄膜352之玻璃轉變溫度高於第二薄膜354之玻璃轉變溫度，其中第二薄膜354之玻璃轉變溫度例如介於30℃至100℃之間，或是介於40℃至70℃之間。在一實施例中，第二摻雜載子傳輸層350可以僅由玻璃轉態溫度較低的第二薄膜354所組成。另外，本實施例與前述實施例的差異主要在於熱退火製程A是在第二電極260完成後進行，即第二摻雜載子傳輸層350的製作方式包括了依序形成第一薄膜352、第二薄膜354以及第二電極260，然後進行熱退火製程A以使第二薄膜354具有多個凸起微結構P。也就是說，第二摻雜載子傳輸層350接近發光層240的一側具有平坦的表面，而遠離發光層240的一側具有粗糙的表面。如此一來，配置於第二薄膜354上的第二電極260可提供擴散式反射作用以增加有機電激發光顯示單元300的外部效率。在一實施例中，第二摻雜載子傳輸層350可以是一電子傳輸層由第一薄膜352以及第二薄膜354組成；且第二薄膜354可以是一負型摻雜(n-doped)的電子傳輸層。在另一實施例中，第二摻雜載子傳輸層350可以是一電洞傳輸層由第一薄膜352以及第二薄膜354組成；且第二薄膜354可以是一正型摻雜(p-doped)的電洞傳輸層。

另外，在本實施例中，第一摻雜載子傳輸層230可以是一電洞傳輸層，而第二摻雜載子傳輸層350可以是一電子傳輸層；在另一實施例中，第二摻雜載子傳輸層350可以是一負型摻雜(n-doped)的電子傳輸層。不過，在其他的實施例中，隨著元件結構與膜層特性之調整，第一摻雜載子傳輸層230可以是一電子傳輸層，而第二摻雜載子傳輸層350可以是一電洞傳輸層；在另一實施例中，第二摻雜載子傳輸層350可以是一正型摻雜(p-doped)的電洞傳輸層。此外，第一摻雜載子傳輸層230以及第二摻雜載子傳輸層350不限定為單一薄膜層結構，其可由多層薄膜層結構所構成。

圖5繪示為本發明又一實施例的有機電激發光顯示元件的示意圖。請參照圖5，有機電激發光顯示元件400適於配置於基板210上，並包括依序疊置的第一電極220、第一摻雜載子傳輸層430、發光層240、第二摻雜載子傳輸層450以及第二電極260。在本實施例中，第一摻雜載子傳輸層430包括一第一載子注入層432以及一位於第一載子注入層432與發光層240之間的第一載子傳輸層434。另外，第二摻雜載子傳輸層450則包括一第二載子注入層452以及一位於第二載子注入層452與發光層240之間的第二載子傳輸層454。

具體而言，第一載子注入層432與第一載子傳輸層434 可以分別為一電洞注入層以及一電洞傳輸層。同時，第二載子注入層452與第二載子傳輸層454可以分別為一電子注入層以及一電子傳輸層。在其他的實施例中，隨元件結構與膜層特性的調整，第一載子注入層432與第一載子傳輸層434可以分別為一電子注入層以及一電子傳輸層。同時，第二載子注入層452與第二載子傳輸層454可以分別為一電洞注入層以及一電洞傳輸層。

具體而言，除了前述實施例以描述的製作步驟之外，本實施例的第一摻雜載子傳輸層430的製作方法更包括於第一電極220上形成一電洞注入層以及於電洞注入層上形成一電洞傳輸層，而形成第二摻雜載子傳輸層450的製作方法包括於發光層240上形成一電子傳輸層以及於電子傳輸層上形成一電子注入層。或是，第一摻雜載子傳輸層430的製作方法更包括於第一電極220上形成一電子注入層以及於電子注入層上形成一電子傳輸層，而形成第二摻雜載子傳輸層450的製作方法包括於發光層240上形成一電洞傳輸層以及於電洞傳輸層上形成一電洞注入層。換言之，本實施例不限定第一摻雜載子傳輸層430與第二摻雜載子傳輸層450所傳遞的載子類型，只要兩者分別傳遞電子與電洞其中一種載子即可構成為本發明的載子傳輸層。

除此之外，圖6繪示為本發明再一實施例的有機電機發光顯示元件示意圖。請參照圖6，一種有機電激發光顯示元件500適於配置於一基板210上。有機電激發光顯示元件500包括一第一電極220、一第一摻雜載子傳輸層530、一發光層540、一第二摻雜載子傳輸層550以及一第二電極560。第一電極220配置於基板210上。第一摻雜載子傳輸層530配置於第一電極220上，其中第一摻雜載子傳輸層530具有一與第一電極220連接之第一表面532以及一與第一表面532相對之第二表面534。由圖6可知，第一表面532實質上為一平面，而第二表面534為一具有多個凸起微結構P之粗糙表面。發光層540配置於第一摻雜載子傳輸層530上。第二摻雜載子傳輸層550配置於發光層540上。第二電極560則配置於第二摻雜載子傳輸層550上。

本實施例與前述實施例之不同點主要在於，本實施例的摻雜載子傳輸層中，接近於基板210的第一摻雜載子傳輸層530具有一面平坦另一面粗糙的結構。此外，發光層540、第二摻雜載子傳輸層550以及第二電極560實質上共形於第一摻雜載子傳輸層530之粗糙的第二表面534。

綜上所述，本發明的有機電激發光顯示元件的其中一個載子傳輸層具有粗糙表面，且反射電極配置於此粗糙表面上。因此，有機電激發光顯示元件的反射電極可以提供擴散式反射作用。如此一來，發光層所發出的光線可以被反射電極反射向不同的方向，而有助於提高有機電激發光顯示元件的外部效率。本發明除了可應用於一般的有機電激發光顯示元件，亦可應用於串聯式有機電激發光顯示元件(Tandem OLED)。

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，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故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。

100、200、300、400、500‧‧‧有機電激發光顯示元件

110、210‧‧‧基板

120、220‧‧‧第一電極

130‧‧‧電洞注入層

140‧‧‧電洞傳輸層

150‧‧‧有機發光層

160‧‧‧電子傳輸層

170‧‧‧電子注入層

180、260、560‧‧‧第二電極

230、430、530‧‧‧第一摻雜載子傳輸層

240、540‧‧‧發光層

250、250A、350、450、550‧‧‧第二摻雜載子傳輸層

252、532‧‧‧第一表面

254、534‧‧‧第二表面

352‧‧‧第一薄膜

354‧‧‧第二薄膜

432‧‧‧第一載子注入層

434‧‧‧第一載子傳輸層

452‧‧‧第二載子注入層

454‧‧‧第二載子傳輸層

A‧‧‧熱退火製程

E‧‧‧熱蒸鍍製程

M‧‧‧遮罩

O‧‧‧開口

P‧‧‧凸起微結構

圖1繪示為習知的有機電激發光顯示元件之示意圖。

圖2A至圖2C繪示為本發明一實施例的有機電激發光顯示元件的製作方法。

圖3A至圖3C繪示為本發明另一實施例的有機電激發光顯示元件的製造方法。

圖4A至圖4C繪示為本發明又一實施例的有機電激發光顯示元件的製作方法。

圖5繪示為本發明又一實施例的有機電激發光顯示元件的示意圖。

圖6繪示為本發明再一實施例的有機電激發光顯示元件的示意圖。

200‧‧‧有機電激發光顯示元件

210‧‧‧基板

220‧‧‧第一電極

230‧‧‧第一摻雜載子傳輸層

240‧‧‧發光層

250A‧‧‧第二摻雜載子傳輸層

252‧‧‧第一表面

254‧‧‧第二表面

260‧‧‧第二電極

Claims

一種有機電激發光顯示元件，適於配置於一基板上，該有機電激發光顯示元件包括：一第一電極，配置於該基板上；一第一摻雜載子傳輸層，配置於該第一電極上；一發光層，配置於該第一摻雜載子傳輸層上；一第二摻雜載子傳輸層，配置於該發光層上，其中該第二摻雜載子傳輸層具有一與該發光層接觸之第一表面以及一與該第一表面相對之第二表面，該第一表面實質上為一平面，而該第二表面為一粗糙表面，其中該第二表面之表面粗糙度(Ra)到達30nm~200nm；以及一第二電極，配置於該第二表面上。
如申請專利範圍第1項所述之有機電激發光顯示元件，其中該第一電極為一透明電極，而該第二電極為一反射電極。
如申請專利範圍第1項所述之有機電激發光顯示元件，其中該第二表面具有多個凸起微結構。
如申請專利範圍第1項所述之有機電激發光顯示元件，其中該第一摻雜載子傳輸層包括一電洞載子傳輸層，而該第二摻雜載子傳輸層包括一電子載子傳輸層。
如申請專利範圍第1項所述之有機電激發光顯示元件，其中該第一摻雜載子傳輸層包括一電子載子傳輸層，而該第二摻雜載子傳輸層包括一電洞載子傳輸層。
如申請專利範圍第1項所述之有機電激發光顯示元件，其中該第二摻雜載子傳輸層的厚度介於0.2微米至2 微米之間。
如申請專利範圍第1項所述之有機電激發光顯示元件，其中該第二摻雜載子傳輸層的厚度介於0.5微米至1微米之間。
如申請專利範圍第1項所述之有機電激發光顯示元件，其中該第二摻雜載子傳輸層的玻璃轉變溫度(Tg)介於30℃至100℃之間。
如申請專利範圍第1項所述之有機電激發光顯示元件，其中該第二摻雜載子傳輸層的玻璃轉變溫度(Tg)介於40℃至70℃之間。
如申請專利範圍第1項所述之有機電激發光顯示元件，其中該第二摻雜載子傳輸層包括：一第一薄膜，配置於該發光層上；以及一第二薄膜，配置於該第一薄膜與該第二電極之間，其中該第一薄膜之玻璃轉變溫度(Tg)高於該第二薄膜之玻璃轉變溫度(Tg)。
如申請專利範圍第10項所述之有機電激發光顯示元件，其中該第二薄膜包含一負型摻雜(n-doped)層。
如申請專利範圍第10項所述之有機電激發光顯示元件，其中該第二薄膜包含一正型摻雜(p-doped)層。
一種有機電激發光顯示元件的製造方法，包括：於一基板上形成一第一電極；於該第一電極上形成一第一摻雜載子傳輸層；於該第一摻雜載子傳輸層上形成一發光層；於該發光層上形成一第二摻雜載子傳輸層，其中該第二摻雜載子傳輸層具有一與該發光層接觸之第一表面以及一與該第一表面相對之第二表面，該第一表面實質上為一平面，而該第二表面為一粗糙表面，其中該第二表面之表面粗糙度(Ra)到達30nm~200nm；以及於該第二表面上形成一第二電極。
如申請專利範圍第13項所述之有機電激發光顯示元件的製造方法，其中該粗糙表面的形成方法包括：對該第二摻雜載子傳輸層進行一熱退火製程(thermal annealing process)。
如申請專利範圍第13項所述之有機電激發光顯示元件的製造方法，其中該熱退火製程之製程溫度介於50℃至120℃之間。
如申請專利範圍第13項所述之有機電激發光顯示元件的製造方法，其中該粗糙表面的形成方法包括：以一遮罩為罩幕，對該第二摻雜載子傳輸層進行一熱蒸鍍製程。
如申請專利範圍第16項所述之有機電激發光顯示元件的製造方法，其中該遮罩具有多個開口，而該些開口之間距介於10微米至30微米之間。
一種有機電激發光顯示元件，適於配置於一基板上，該有機電激發光顯示元件包括：一第一電極，配置於該基板上；一第一摻雜載子傳輸層，配置於該第一電極上，其中該第一摻雜載子傳輸層具有一與該第一電極連接之第一表面以及一與該第一表面相對之第二表面，該第一表面實質上為一平面，而該第二表面為一粗糙表面，其中該第二表面之表面粗糙度(Ra)到達30nm~200nm；一發光層，配置於該第一摻雜載子傳輸層上；一第二摻雜載子傳輸層，配置於該發光層上；以及一第二電極，配置於該第二摻雜載子傳輸層上。