专利名称：有机电致发光元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电致发光元件，且尤其涉及一种具有高光取出率的有机电致发光元件。
背景技术：
有机电致发光元件，例如有机发光二极管(organic light emitting diode ；OLED)元件，具有高亮度、屏幕反应速度快、轻薄短小、全彩、视角广以及自发光等特性，因而被看好成为下世代的显示器技术。加上，相较于一般传统照明设备，有机发光二极管具有省电、高效率、绿色环保、低发热等优点，因此也已被视为新世代照明设备的明日之星。典型的有机电致发光元件，包含透明基板、透明的阳极(透明导电层)、空穴传输层、发光层、电子传输层及金属阴极等。当施以一顺向偏压电压时，空穴由阳极注入，而电子由阴极注入，由于外加电场所造成的电位差，使电子及空穴在薄膜中移动，进而在发光层中结合产生激子。当激子由激发态衰变至基态时，其中一定比例的能量以光子的形式放出，所放出的光为有机电致发光。然而，由于有机层的折射率高于玻璃基板及空气，导致发光层所发出的光线，在有机电致发光元件的各层界面出现全反射的现象。因此仅有少部分光线可穿过透明电极以及透明基板向外出射，而大部分(约80%)光线则都被局限于元件内部，而无法被有效利用。因此若能将局限于元件中的光线撷取出于元件外，必能有效地提升有机电激发光元件的出光效率.
发明内容
有鉴于此,本发明是在提供一种有机电致发光兀件，包括基材、第一光学结构、透明电极、有机发光结构、反射层以及第二光学结构。基材具有第一表面与第二表面。第一光学结构位于基材的第一表面，具有第一雾度。透明电极位于第一光学结构上。有机发光结构，位于透明电极上；反射层位于有机发光结构之上。第二光学结构位于基材的第二表面，具有第二雾度，其中第一雾度小于第二雾度。在本发明的一实施例之中，第一雾度与第二雾度，具有大于等于10的差值。在本发明的一实施例之中，第一雾度实质介于30%至80%之间。在本发明的一实施例之中，第二雾度实质介于50%至90%之间。在本发明的一实施例之中，第二光学结构为一体散射元件、一表面散射元件、一微透镜结构或上述的组合。在本发明的一实施例之中，第一光学结构为一体散射元件、一表面散射元件、一微透镜结构或上述的组合。在本发明的一实施例之中，第一光学结构为一体散射元件，包括复合材料层，以及分散于复合材料层中的多个粒子；且这些粒子的平均粒径,实质介于200nm至1100nm之间。在本发明的一实施例之中，这些粒子与复合材料层之间，具有实质大于0. 2的折射率差值(An)。在本发明的一实施例之中，第一光学结构为一表面散射元件，其包括多个具有不 同的粒径尺寸的散射粒子，以及用来将这些散射粒子固着第一表面上的固着层。在本发明的一实施例之中，具有高光取出率的有机电致发光兀件，还包括位于表 面散射元件与透明电极之间的平坦化层。根据上述，本发明的实施例是提供一种具有高光取出率的有机电致发光元件，包 括基材、第一光学结构、透明电极、有机发光结构、反射层以及第二光学结构。其中，第一光 学结构和第二光学结构，分别设于基材相对应的两侧表面；透明电极位于第一光学结构上； 有机发光结构，位于透明电极上；反射层位于有机发光结构之上。且第一光学结构的第一雾 度小于第二光学结构的第二雾度。藉由调整第一光学结构和第二光学结构二者的特定雾度关系，可发挥加乘效果， 大幅提高有机电致发光元件的光取出率，解决公知有机电致发光元件外部量子效率差，光 取出率无法提升等问题。
图I为根据本发明的一实施例，所绘示的一种具有高光取出率的有机电致发光元 件的结构剖面示意图。图2为根据本发明的另一实施例，所绘示的一种具有高光取出率的有机电致发光 元件的结构剖面示意图。上述附图中的附图标记说明如下100:有机电致发光元件101 :基材IOla :第一表面IOlb :第二表面102 :第一光学结构102a :复合材料层102b :散射粒子103:透明电极104 :有机发光结构105 :反射层106 :第二光学结构200 :有机电致发光兀件202 :第一光学结构202a :散射粒子202b:固着层202c :扩散表面206 :第二光学结构206a :复合材料层206b :粒子207 :平坦化层
具体实施例方式本发明是在提供一种具有高光取出率的有机电致发光元件，以解决公知有机电致 发光元件光取出率无法提升等问题。为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显 易懂，下文特举数个具有高光取出率的有机电致发光元件，作为较佳实施例，并配合附图， 作详细说明如下。请参照图I，图I为根据本发明的一实施例，所绘不的一种具有闻光取出率的有机 电致发光兀件100的结构剖面不意图。其中，有机电致发光兀件100包括基材101、第一光 学结构102、透明电极103、有机发光结构104、反射层105以及第二光学结构106。
在本发明的一些实施例之中，基材101为一透光材质层,较佳的材料可以是玻璃、半导体材质、塑化材料或其他类似材质。在本实例之中基材101是一种玻璃基板。基材101具有第一表面IOla以及第二表面101b。其中，第二表面IOlb位于第一表面IOla的相对一侧。第一光学结构102位于基材101的第一表面101a，具有实质介于30至80之间的第一雾度。在本发明的一些实施例之中，第一光学结构102为一种内部光提取结构(InterExtraction Structure ;IES),其可以是体散射兀件(bulk scattering device)、表面散射元件(surface scattering device)、微透镜结构或上述的组合。在本实施例之中，第一光学结构102为一体散射元件，其包括复合材料层102a，以及分散于复合材料层102a中的多个散射粒子102b。其中，复合材料层102a，较佳为包含树脂等有机聚合物材料或其他类似材料所组成的基底材料层。散射粒子102b，较佳为由二氧化钛、氧化锌、氧化钇、铽钇铝石榴石、氧化铝、二氧化硅、碳酸钙、硫酸钡、二氧化锆或上述材料的任意组合所构成的纳米(奈米)粒子。在本发明的一些实施例中，这些散射粒子102b与复合材料层102a之间，具有实质大于O. 2的折射率差值(Λ η)。且这些散射粒子102b的平均粒径，实质介于200nm至IlOOnm之间。藉由调整第一光学结构102中复合材料层102a内的高分子材质与厚度，以及散射粒子102b的纳米材料与浓度，可调整第一光学结构102的雾度，使其实质介于30%至80%之间。在本实施例中，复合材料层102a，为由厚度实质大于I μ m的高分子材质，与浓度实质为6%，平均粒径实质小于500nm的二氧化钛纳米粒子所构成，其中，第一光学结构102的雾度实质低于40%，较佳为30%。透明电极103位于第一光学结构102上，较佳可以是氧化铟锡(indium tinoxide, ITO)玻璃所构成的透明阳极层。有机发光结构104，设置于透明电极上103之上。在本发明的一些实施例中，有机发光结构104较佳系一有机发光二极管结构，其至少包含有(但不以此 为限)空穴注入层(Hole Injection Layer, HIL)、空穴传输层(Hole Transporting Layer, HTL)、有机发光层(Organic Emitting Layer, EL)、电子传输层(Electron Transporting Layer, ETL)、以及电子注入层(Electron InjectionLayer, EIL)。由于有机发光二极管结构已为该技术领域中具有通常知识者所公知，因此形成该结构的相关材质与方法并不在此赘述。反射层105位于有机发光结构104之上。在本发明的实施例之中，反射层105可以是一种金属阴极层，或是一种镀覆有金属层的氧化铟锡层，用来作为有机发光二极管元件100的阴极。第二光学结构106，位于基材101的第二表面IOlb上，具有实质介于50%至90%之间的第二雾度；其中第一雾度小于第二雾度。在本发明的一实施例之中，第一雾度与第二雾度，具有大于等于10的差值。在本发明的一些实施例之中，第二光学结构106为一种外部光提取结构(!External Extraction Structure ;EES)。其包含体散射元件、表面散射元件、微透镜结构或上述的组合。在本实施例之中，第二光学结构106，为一种雾度实质大于85%,较佳为90%,厚度实质小于500μηι的微透镜结构，并且各微透镜可为一半球面、一弧面或一椭圆面形状，但本发明的各微透镜并不限于上述形状。由于有机电致发光元件100的第一光学结构102，可对有机发光结构104所产生的光线进行散射，藉以改变光线的出射角度，减少有机发光结构104所产生的光线，在透明电极103 (折射系数η实质为1. 9)与基材101 (折射系数η实质为1. 5)的界面产生全反射的比例，故可提升内部光取出率。另外，又由于第二光学结构106，具有与基材101匹配(相近或相同)的折射率，可防止穿透基材101的光线，在基材101与第二光学结构106的界面，出现全反射的现象。加上，第二光学结构106的微透镜结构，可使穿透基材101进入第二光学结构106的光线，直接向外出射，亦可达到提升外部光取出率的效果。请参照图2,图2为根据本发明的另一实施例，所绘不的一种具有闻光取出率的有机电致发光元件200的结构剖面示意图。其中，有机电致发光元件200的结构，大致与有机电致发光兀件100相同。差别仅在于，有机电致发光兀件200的第一光学结构202和第二光学结构206有所不同。为了清楚描述起见，以下图示将使用与图1相同的元件符号，来标示相同的元件。在本发明的一些实施例之中，第一光学结构202是一种表面散射元件。其包括多个具有不同粒径尺寸的散射粒子202a，以及用来将这些散射粒子202a，固着于基材101第一表面IOla的固着层202b。而藉由散射粒子202a的不规则排列,可在基材101第一表面101a，形成I扩散表面202c。 在本发明的一些实施例之中，散射粒子202a和固着层202b，皆为透光材质所构成。在本实施例之中，散射粒子202a为由聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate,PMMA)所构成；而固着层202b，则由包含有聚甲基丙烯酸甲酯的透光树脂所构成。由于扩散表面202c为一粗糙表面，加上不规则排列的散射粒子202a，具有分布不均匀的折射率。因此，当光通过第一光学结构202时，会产生光散射现象。藉由控制扩散表面202c的粗糙程度，以及散射粒子202a的折射率分布，可以使第一光学结构202的雾度，实质介于30%至80%之间。另外，为了确保透明电极103能与扩散表面202c紧密结合。在尚未将第一光学结构202与透明电极103结合之前，较佳会在透明电极103和第一光学结构202之间形成平坦化层207。平坦化层207的折射率与透明电极103愈相近者为佳，以减少光在由高折射率的介质进入低折射率的介质时会发生全反射而造成出光效率的损失。在本发明的一些实施例之中，较佳是在扩散表面202c上，涂布具有与透明电极103相近的高折射率的有机高分子材质层、半导体材质层或其他类似材质。而第二光学结构206，则是由复合材料层206a，以及分散于复合材料层206a中的多个粒子206b所构成的体散射元件。其中，第二光学结构206的复合材料层206a，较佳为包含树脂等有机聚合物材料或其他类似材料所组成的基底材料层。粒子206b，较佳为由二氧化钛、氧化锌、氧化钇、铽钇铝石榴石、氧化铝、二氧化硅、碳酸钙、硫酸钡、二氧化锆或上述材料的任意组合所构成的纳米粒子。在本发明的一些实施例中，这些粒子206b与复合材料层206a之间，具有实质大于O. 2的折射率差值(Λη)。且这些粒子206b的平均粒径，实质介于200nm至IlOOnm之间。藉由调整第二光学结构206中复合材料层206a内的高分子材质与厚度，以及粒子206b的纳米材料与浓度，可将第二光学结构206的雾度，控制在实质介于50%至90%之间。由于有机电致发光元件200的第一光学结构202，可对有机发光结构104所产生的光线进行散射，藉以改变光线的出射角度，减少有机发光结构104所产生的光线，在透明电极103 (折射系数η实质为1.9)与基材101 (折射系数η实质为1.5)的界面产生全反射，故可提升内部光取出率。另外，藉由第二光学结构206的体散射结构，对穿透基材101的光线进行散射，可改变由基材101进入第二光学结构206的光线的出射角度，减少光线在基材101与外部介质，例如空气(折射系数η为I)的界面产生全反射现象，可藉以提升外部光取出率。上述提升外部光取出率的效果，可藉由比较图1所示的有机电致发光元件100、未采用第一光学结构102与第二光学结构106的有机电致发光元件(以下简称第一对照组)以及仅采用第一光学结构102的有机电致发光元件(以下简称比较例)三者的整体光取出率，来加以证实。另外，藉由上述的比较，更可进一步说明采用具有特定雾度差值的第一光学结构102与第二光学结构106，对于有机电致发光元件100的整体光取出率，具有加乘的效果。例如,在本发明的一些实施例之中，进行整体光取出率的测量。如表一所不，第一对照组为公知的有机电致发光元件，并未采用第一光学结构102与第二光学结构106 ;第二对照组及第三对照组为仅使用第一光学结构102的有机电致发光元件，雾度分别实质为30%及90%。其中第一实验组为使用雾度实质为30%的第一光学结构102及在基材101外设置高折射率的透明半球(未绘示)的有机电致发光元件100，第二实验组使用雾度实质为90%的第一光学结构102及在基材101外设置高折射率的透明半球的有机电致发光元件100。由于高折射率的透明半球为该领域者所熟知的一光取出效果极佳的元件，在此用以比拟第二光学结构106进行试验，并将测得数值与前述的对照组进行比较。比较结果如表一所示表一
权利要求
1.一种有机电致发光兀件，包括一基材，具有一第一表面与一第二表面；一第一光学结构，位于该基材的该第一表面，具有一第一雾度；一透明电极，位于该第一光学结构上一有机发光结构，位于该透明电极上一反射层，位于该有机发光结构之上；以及一第二光学结构，位于该基材的该第二表面，具有一第二雾度；其中该第一雾度小于该第二雾度。
2.如权利要求1所述的有机电致发光元件，其中该第一雾度与该第二雾度，具有大于等于10%的一差值。
3.如权利要求2所述的有机电致发光元件，其中该第一雾度实质介于30%至80%之间。
4.如权利要求2所述的有机电致发光元件，其中该第二雾度实质介于50%至90%之间。
5.如权利要求1所述的有机电致发光元件，其中该第二光学结构为一体散射元件、一表面散射元件、一微透镜结构或上述的组合。
6.如权利要求1所述的有机电致发光元件，其中该第一光学结构为一体散射元件、一表面散射元件、一微透镜结构或上述的组合。
7.如权利要求6所述的有机电致发光元件，其中该体散射元件，包括一复合材料层；以及多个粒子，分散于该复合材料层中，且该些粒子具有实质介于200nm至IlOOnm之间的一平均粒径。
8.如权利要求7所述的有机电致发光元件，其中该些粒子与该复合材料层之间，具有实质大于O. 2的一折射率差值(Λ η)。
9.如权利要求6所述的有机电致发光元件，其中该表面散射元件，包括多个散射粒子，具有不同的粒径尺寸；以及一固着层，用来将该些散射粒子固着该第一表面上。
全文摘要
本发明公开一种有机电致发光元件，包括基材、第一光学结构、透明电极、有机发光结构、反射层以及第二光学结构。基材具有第一表面与第二表面。第一光学结构位于基材的第一表面，具有第一雾度。透明电极位于第一光学结构上。有机发光结构，位于该透明电极上；反射层位于有机发光结构之上。第二光学结构位于基材的第二表面，具有第二雾度，其中该第一雾度小于该第二雾度。本发明可大幅提高有机电致发光元件的光取出率。
文档编号H01L51/52GK103050639SQ20131002538
公开日2013年4月17日 申请日期2013年1月23日 优先权日2012年11月16日
发明者陈重嘉, 秦元贞, 林俊良 申请人:友达光电股份有限公司