TWI517474B - 提升光萃取之有機電激發光元件的透明電極表面結構 - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種提升光萃取之有機電激發光元件的透明電極表面結構，尤其是指一種能提昇內部光電轉換效率與外部光偶合輸出，且製造流程相對簡易，而具有製作高效率、低成本、低耗電之效果的機電激發光元件的透明電極表面結構。
按，傳統於提昇有機電激發光元件(OLED)光耦合輸出效率的方法係以膜厚調制為主，此種方式雖然可以降低膜層間光干涉射與全反射的效應，但因有機層的膜厚與載子傳輸效率有直接的關係，因此，使調制膜厚製程容許範圍受到限制。近年來，較受矚目用來提昇有機電激發光元件光耦合輸出效率的方法包括有微透鏡陣列、光子晶體、散射層、微腔結構、表面光柵與多孔膜，其主要是利用微透鏡陣列、光子晶體、散射層、微腔結構、表面光柵與
多孔膜，所形成的表面微結構或散射介質，有效提昇有機電激發光元件的外部光萃取效率與發光效率。
請參看我國公開號第201031522號發明公開案，該案係關於一種增强光萃取之多功能光學薄膜，其包含一可撓曲基材、具有不同尺寸奈米顆粒之一結構層及一回填層。該結構層有效地使用位於距光產生區域足夠近處之微複製繞射或散射奈米結構以可自有機發光二極體(OLED)裝置萃取消散波。該回填層具有與結構層之折射率不同之折射率之材料。該回填層亦於結構層上提供一平坦化層，以使該光萃取薄膜符合OLED顯示裝置之層。可於該薄膜內添加或併入其他層至發射表面，以產生除改良之光萃取效率外之其他功能性。
再如我國公開號第200913767號發明公開案，係關於一種用於增強光萃取之多功能光學膜，其包括可撓性基板、結構化層及回填層。結構化層有效地使用足夠接近於光產生區域地安置以可萃取來自有機發光二極體(OLED)裝置之消散波之微複製繞射或散射奈米結構。回填層具有一具備不同於結構化層之折射率之折射率的材料。回填層亦在結構化層上提供平坦化層以使光萃取膜與OLED顯示裝置之層一致。該膜可具有添加至其發光表面上或併入其發光表面中的額外層以實現改良光萃取效率以外之額外功能。
又如我國證書號第I388240號發明專利案，係提供一透明電極及包含此透明電極之有機電激發光元件。其中透明電極包括一電極層，由一金屬材質與一金屬氧化物共蒸鍍而成，本發明之透明電極具有良好的導電度、穿透度及撓曲度，可做為有機電激發光元件的陽極或陰極。此外，更包括在透明電極上形成一額外的光取出層，以增加透明電極的穿透度。
上述前案均是針對有機電激發光元件(OLED)之光萃取效率之改良，然而其在製作時不是必須經過多道流程步驟，便是步驟流程過於繁瑣，導致增加生產製造的困難性及成本，同時也使元件的可靠度下降。
本發明之主要目的，係提供一種提升光萃取之有機電激發光元件的透明電極表面結構，係透過對該透明電極表面結構的設置，能改變出光路徑，而得以減少因內部全反射造成的光捕捉效應，同時可以提高電極的比表面積，產生較高的光輸出量，提昇內部光電轉換效率與外部光偶合輸出，尤其製造流程相對簡易，更利於達到製作高效率、低成本、低耗電之目標。
上述本發明之主要目的與功效，是由以下之具體技術手段所達成：一種提升光萃取之有機電激發光元件的透明電極表面結構，該有機電激發光元件由下而上依序包括：一基板、一第一電極層、
一發光層及一第二電極層；其中，在該第一電極層表面設複數個凸出之凸部，該發光層在對應該凸部之處隨著該凸部的凸出狀態形成對應的凸起。
如上所述之提升光萃取之有機電激發光元件的透明電極表面結構，其中，該第一電極層表面之複數個凸部係呈圓凸狀。
如上所述之提升光萃取之有機電激發光元件的透明電極表面結構，其中，該第一電極層表面之複數個凸部係呈陣列型態排列。
如上所述之提升光萃取之有機電激發光元件的透明電極表面結構，其中，該第一電極層表面之複數個凸部係包含有鎳(Ni)摻雜的透明氧化物材料。
如上所述之提升光萃取之有機電激發光元件的透明電極表面結構，其中，該基板選自玻璃、陶瓷、塑膠基板、軟性基板或是半導體基板其中之一。
如上所述之提升光萃取之有機電激發光元件的透明電極表面結構，其中，該第一電極層為陽極電極，為透明電極，該第一電極層材質選自由銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、鋅鋁氧化物(AZO)、氧化鋅(ZnO)或其結合。
如上所述之提升光萃取之有機電激發光元件的透明電極表面結構，其中，該第一電極層形成之方式為熱蒸鍍、濺射或電漿強化式化學氣相沉積方式。
如上所述之提升光萃取之有機電激發光元件的透明電極表面結構，其中，該第二電極層為陰極電極，其係為非透明電極，該第二電極層材質可選自鋰化氟(LiF)或鋁(Al)其中之一。
如上所述之提升光萃取之有機電激發光元件的透明電極表面結構，其中，該凸狀電極之圓直徑介於4~6μm之間，圓間距介於4~9.3μm之間，圓心距離介於10~13.3μm之間，區域面積內之凸狀電極數量介於90000~159201之間。
(1)‧‧‧有機電激發光元件
(11)‧‧‧基板
(12)‧‧‧第一電極層
(121)‧‧‧凸部
(13)‧‧‧發光層
(14)‧‧‧第二電極層
第一圖：本發明有機電激發光元件的結構側視示意圖
第二圖：本發明有機電激發光元件之凸部配置型態的示意圖
第三圖：本發明有機電激發光元件之電極定義凸部的側視SEM圖
第四圖：本發明有機電激發光元件之電極定義凸部的俯視SEM圖
第五圖：顯示區域A的光阻SEM圖
第六圖：顯示區域D的光阻SEM圖
第七圖：揭示區域A、D與未設置凸狀電極之有機電激發光元件的透光效率圖
為令本發明所運用之技術內容、發明目的及其達成之功效有更完整且清楚的揭露，茲於下詳細說明之，並請一併參閱所揭之圖式及圖號：請參看第一圖所示，其係本發明之有機電激發光元件的結構示意圖。
本發明之有機電激發光元件(1)的結構包括有一基板(11)、一第一電極層(12)、一發光層(13)及一第二電極層(14)；其中：該有機電激發光元件(1)之結構是由該基板(11)、該第一電極層(12)、該發光層(13)、該第二電極層(14)由下而上依序層疊設置，並在該第一電極層(12)的表面設複數個凸出之凸部(121)，該發光層(13)在對應該凸部(121)之處隨著該凸部(121)的凸出狀態形成對應的凸起。
在本實施例中，該基板(11)選自玻璃、陶瓷、塑膠基板、軟性基板或是半導體基板其中之一。該第一電極層(12)為陽極電極，其係為透明電極，該第一電極層(12)材質可選自由銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、鋅鋁氧化物(AZO)、氧化鋅(Z
nO)或其結合，而其形成方式可為熱蒸鍍、濺射或電漿強化式化學氣相沉積方式。該第二電極層(14)為陰極電極，其係為非透明電極，該第二電極層(14)材質可選自鋰化氟(LiF)或鋁(Al)其中之一。而該第一電極層(12)表面之複數個凸部(121)係呈圓凸狀，且呈陣列型態排列，同時該些凸部(121)係包含有鎳(Ni)摻雜的透明氧化物材料。
在本實施例中，該有機電激發光元件(1)的製作流程包括以下步驟：步驟一：陽極電極製備，係先運用黃光微影於該基板(11)上定義出凸部(121)區域〔參第二~四圖〕，並運用濺鍍設備於該基板(11)上製作具有凸部(121)之陽極電極；步驟二：用蒸鍍設備於陽極電極上製作發光層(13)；步驟三：使用真空設備製作陰極電極；經上述流程步驟便能製備出本發明之有機電激發光元件(1)，且在陽極電極表面形成有呈矩陣排列型態之凸部(121)，並在發光層(13)對應該凸部(121)之處隨著該凸部(121)的凸出狀態形成對應的凸起。
本發明透過直接在第一電極層(12)表面形成圓凸狀之凸部(121)具有如下之優點：
1、當此凸部(121)包含一鎳(Ni)摻雜的透明氧化物材
料時，凸部(121)可以產生光折射來改變出光路徑，減少因內部全反射造成的光捕捉〔light trapping〕效應。
2、該凸部(121)同時可以提高第一電極層(12)的比表面積，即單位面積可以產生較高的光輸出量。
3、且具凸部(121)之第一電極層(12)設計為陣列型態，能產生具高光密度的點矩陣光源。
4、又，鎳摻雜的透明電極〔第一電極層(12)〕可以降低第一電極層(12)與發光層(13)間的介面能障，降低元件操作電壓。
因此，藉由本發明特有的凸狀電極結構，有機電激發光元件(1)可以因此同時提昇內部光電轉換效率與外部光偶合輸出，且製作方法相對簡易，有益於達到製作高效率、低成本低耗電之目標。
請參看表一，其係本發明在有機電激發光元件結構厚度參數值與A、D區域的凸狀電極物理尺寸參數表，第五、六圖則分別顯示區域A、D的光阻SEM圖，第七圖係揭示區域A、D與未設置凸狀電極之有機電激發光元件的透光效率圖；由第七圖所揭示的透光效率圖中可以得知，設置有凸狀電極的有機電激發光元件在小電流通過時，其透光率較未設置凸狀電極為佳，尤其在如表1所示之A、D區域所設置的相關數據範圍內，即圓直徑介於4~6μm，圓間距介於4~9.3μm，圓心距離介於10~13.3μm，區域面積內之凸狀電極數量介於90000~159201。
以上所舉者僅係本發明之部份實施例，並非用以限制本發明，致依本發明之創意精神及特徵，稍加變化修飾而成者，亦應包括在本專利範圍之內。
綜上所述，本發明實施例確能達到所預期之使用功效，又其所揭露之具體技術手段，不僅未曾見諸於同類產品中，亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求，爰依法提出發明專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。
(1)‧‧‧有機電激發光元件
(11)‧‧‧基板
(12)‧‧‧第一電極層
(121)‧‧‧凸部
(13)‧‧‧發光層
(14)‧‧‧第二電極層
Claims (9)
- 一種提升光萃取之有機電激發光元件的透明電極表面結構，該有機電激發光元件由下而上依序包括：一基板、一第一電極層、一發光層及一第二電極層；其中，在該第一電極層表面設複數個凸出之凸部，該發光層在對應該凸部之處隨著該凸部的凸出狀態形成對應的凸起。
- 如申請專利範圍第1項所述之提升光萃取之有機電激發光元件的透明電極表面結構，其中，該第一電極層表面之複數個凸部係呈圓凸狀。
- 如申請專利範圍第1或2項所述提升光萃取之有機電激發光元件的透明電極表面結構，其中，該第一電極層表面之複數個凸部係包含有鎳摻雜的透明氧化物材料。
- 如申請專利範圍第3項所述之提升光萃取之有機電激發光元件的透明電極表面結構，其中，該第一電極層表面之複數個凸部係呈陣列型態排列。
- 如申請專利範圍第4項所述之提升光萃取之有機電激發光元件的透明電極表面結構，其中，該基板選自玻璃、陶瓷、塑膠基板、軟性基板或是半導體基板其中之一。
- 如申請專利範圍第4項所述之提升光萃取之有機電激發光元件的透明電極表面結構，其中，該第一電極層為陽極電極，為透明電極，該第一電極層材質選自由銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋅鋁氧化物、氧化鋅或其結合。
- 如申請專利範圍第6項所述之提升光萃取之有機電激發光元件的透明電極表面結構，其中，該第一電極層形成之方式為熱蒸鍍、濺射或電漿強化式化學氣相沉積方式。
- 如申請專利範圍第4項所述之提升光萃取之有機電激發光元件的透明電極表面結構，其中，該第二電極層為陰極電極，其係為非透明電極，該第二電極層材質可選自鋰化氟或鋁其中之一。
- 如申請專利範圍第1項所述之提升光萃取之有機電激發光元件的透明電極表面結構，其中，該凸部之圓直徑介於4~6μm之間，圓間距介於4~9.3μm之間，圓心距離介於10~13.3μm之間，區域面積內之該凸部數量介於90000~159201之間。
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